KR20090036372A - 반도체 웨이퍼 검사방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현미경을 이용하여 웨이퍼 이상 유무에 대한 분석 내용을 영상으로 검사하는 반도체 웨이퍼 검사방법에 관한 것이다.
본 발명은 웨이퍼 로딩 및 언로딩, 웨이퍼 이송 및 검사 등 웨이퍼 검사와 웨이퍼 이송 및 위치조절을 연동시켜 검사를 수행하는 새로운 형태의 검사방식을 구현함으로써, 웨이퍼의 검사를 수행하는데 있어 보다 쉽고 편리하게 할 수 있는 등 검사작업의 효율성을 높일 수 있고, 궁극적으로 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 웨이퍼 검사방법을 제공한다.
웨이퍼, 검사방법, 이더넷, PMAC, 스테이지

Description

반도체 웨이퍼 검사방법{Method for inspecting wafer}
본 발명은 반도체 웨이퍼 검사방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현미경을 이용하여 웨이퍼 이상 유무에 대한 분석 내용을 영상으로 검사하는 반도체 웨이퍼 검사방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체장치는 웨이퍼상에 소정의 막(Film)을 형성시킨 후, 상기 소정의 막을 소정의 패턴(Pattern)으로 형성시키는 사진식각공정을 수행한다.
이러한 소정의 막을 소정의 패턴으로 형성시키는 사진식각공정은 먼저, 웨이퍼에 형성된 소정의 막 상에 포토레지스트(Photo Resist)를 도포시켜 노광공정 및 현상공정의 수행으로써 상기 포토레지스트를 소정의 패턴으로 형성시킨 후, 소정의 패턴에 형성에 따라 노출되는 하부막을 제거시키고, 상기 웨이퍼 상에 잔류하는 상기 포토레지스트를 완전히 제거시킴으로써 이루어진다.
이렇게 제조되는 웨이퍼는 소정의 검사장비를 통해 웨이퍼에 형성되는 소정의 패턴에 대한 검사공정이 수행된다.
상기 검사공정은 주로 현미경을 이용하여 웨이퍼상에 형성된 소정의 패턴을 검사하게 되는데, 작업자가 현미경을 이용하여 웨이퍼에 형성된 긁힘이나 디포커스(defocus), 도포불량, 하층 막의 불량 등을 비주얼(visual)로 분석 파악하게 된다.
예를 들면, 웨이퍼의 검사방법으로는 여러 방향에서 빛을 조사하여 반사광 또는 투과광의 광학적 변화를 육안으로 관찰하는 매크로(macro) 검사, 또는 현미경 등의 광학보조기구를 이용하는 마이크로(micro) 검사로 구분될 수 있는데, 검사의 정확도가 뛰어난 현미경을 포함하는 검사장비가 주로 사용되고 있다.
여기서, 매크로 검사는 작업자의 육안에 의한 검사로서, 웨이퍼 전체에 대하여 얼룩이나 이물질의 부착상태, 손상 등을 검사는 과정이고, 마이크로 검사는 매크로 검사에서 발견된 국소 부위를 마이크로 검사기(현미경, 카메라, 영상분석 프로그램 등)를 이용하여 약 25∼100배 확대한 상태에서 불량상태를 세밀하게 검사하는 과정으로서, 마이크로 검사를 위한 국소 부위는 매크로 검사를 통하여 결정되는 것이다.
이러한 웨이퍼 검사장비는, 도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지(10), 현미경(11), 제어부 및 조작부(12), 테이블(13) 등을 기본 구성으로 갖추고 있으며, 웨이퍼가 스테이지에 올려지면 스테이지는 리니어 모션이나 마이크로 스텝에 의해 X축 및 Y축 방향으로 이동하여 현미경이 위치한 곳에 도착함으로써, 사용자는 현미경을 조절하여 웨이퍼를 검사할 수 있다.
이때, 현미경은 광범위한 영역의 검사가 가능하도록 X축 및 Y축 방향으로 이 동할 수 있도록 되어 있다.
그러나, 기존 웨이퍼 검사방법의 경우 웨이퍼 로딩 및 언로딩 과정, 웨이퍼 이송 및 위치조절 과정, 웨이퍼 검사 과정 등과 같은 일련의 제어 과정들이 각각 개별 스텝으로 진행되는 관계로 전체적인 검사작업의 효율성이 떨어지는 단점이 있고, 이로 인해 작업성 및 생산성을 높이는데 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 웨이퍼 로딩 및 언로딩, 웨이퍼 이송 및 검사 등 웨이퍼 검사와 웨이퍼 이송 및 위치조절을 연동시켜 검사를 수행하는 새로운 형태의 검사방식을 구현함으로써, 웨이퍼의 검사를 수행하는데 있어 보다 쉽고 편리하게 할 수 있는 등 검사작업의 효율성을 높일 수 있고, 궁극적으로 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 웨이퍼 검사방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법은 이더넷을 통한 통신으로 PMAC 컨트롤러에 로드 포지션으로 이동명령을 보내어 웨이퍼를 로드하는 단계와, 웨이퍼가 로드되면 스테이지 컨트롤 과정 및 라이브 캠의 화면 조작을 통해 웨이퍼를 이동시키면서 현미경을 통해 웨이퍼를 검사하는 단계 와, 상기 현미경을 통한 영상은 카메라에 의해 촬영되고 이렇게 촬영된 영상은 영상신호변환수단을 통해 영상신호로 변환되어 컨트롤러에 인가된 후 컨트롤러는 웨이퍼에 대한 칩의 영역 및 크기 등을 지정하여 웨이퍼 맵을 형성한 다음 이 웨이퍼 맵을 모니터에 디스플레이하는 단계와, 웨이퍼 검사 후 이더넷을 통한 통신으로 PMAC 컨트롤러에 언로드 포지션으로 이동명령을 보내어 웨이퍼를 언로드하는 단계 등을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스테이지 컨트롤 과정은 절대 좌표 이동, 상대 좌표 이동 및 이송 속도에 대한 명령을 선택한 후 이더넷을 통하여 선택된 이동 명령을 PMAC에 보내어 웨이퍼를 포함하는 스테이지를 이동하는 과정으로 이루어질 수 있다.
특히, 상기 웨이퍼 검사 단계의 경우 마우스를 이용하여 측정 범위 및 측정값을 입력하는 과정과, 측정하고자 하는 영역의 정보를 컨트롤러측에 전송하는 과정과, 캘리브레이션 정보를 확인하는 과정과, 측정 영역 정보와 캘리브레이션 정보를 계산한 후 그 결과를 모니터상의 웨이퍼 맵에 디스플레이하는 동시에 상기 모니터에 표시되는 웨이퍼 맵 영상과 웨이퍼에 대한 정보를 컨트롤러에 저장하는 과정 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 검사 단계는 측정하고자 하는 영역의 이미지가 선택되면 이때의 선택된 이미지를 확대하여 디스플레이하는 과정, 측정하고자 하는 영역 중 임의의 영역을 마우스로 클릭하여 센터로 이동시키고, 캘리브레이션 데이터를 확인한 후 이더넷을 통한 통신으로 PMAC 컨트롤러에 거리값 만큼 이동명령을 보내어 마우스 클릭 영역을 이동시키는 라이브 이미지 이동과정 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 웨이퍼 검사방법의 경우 스테이지 컨트롤 단계, 측정 컨트롤 단계, 이미지 확대 컨트롤 단계, 라이브 이미지 컨트롤 단계 등을 포함하는 한편, 웨이퍼 검사와 웨이퍼 이송 및 위치조절을 연동시키는 새로운 형태의 검사방식을 구현함으로써, 웨이퍼를 포함하는 스테이지의 절대 및 상대적인 좌표 이동이 가능한 동시에 이동속도 조절이 용이하고, 특히 PMAC 이동 명령 전송시 이더넷을 이용함에 따라 보다 용이하게 웨이퍼를 이송시킬 수 있다.
본 발명은 ASCII 코드를 사용하는 기존의 RS-232c 통신(최대전송속도 20Kbps)보다 빠른 명령(Command) 전송(Gigabit Ethernet 사용 시; 전송속도 1Gbps)이 가능하며, 또한 제어 반응 속도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
게다가 웨이퍼 검사단계와 연동이 가능하도록 웨이퍼의 이송 및 위치조절이 용이하도록 구성됨으로써, 웨이퍼 검사를 수행하는데 있어서 보다 쉽고 편리하게 할 수 있다는 등의 추가적인 장점도 있으며, 이를 통해 전체적인 검사작업의 효율화를 통해 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
웨이퍼의 검사를 수행하기 위한 본 발명은 웨이퍼의 안착을 위한 스테이지, 현미경을 포함하여 스테이지에 안착된 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 검사 유니트, 검사 유니트의 현미경을 통해 확인된 영역을 영상으로 처리하기 위한 모니터 등의 영상처리 유니트, 영상처리 유니트의 영상신호와 검사 유니트부의 웨이퍼 정보를 저장하고 스테이지의 구동을 제어하는 등의 역할을 하는 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 웨이퍼 검사방법은 기본적으로 이더넷을 통해 PMAC 컨트롤러에 로드 포지션(Load position)으로의 이동 명령을 전송하고, 상기 명령을 통해 이동한 웨이퍼를 스테이지 컨트롤 및 라이브 캠의 화면 조작 등을 통해 검사를 수행한 뒤 다시 이더넷을 이용하여 PMAC 컨트롤러에 언로드 포지션(Unload position)으로 이동하라는 명령을 내리는 단계로 진행된다.
이때, 이더넷(Ethernet)통신은 라이브러리(Library)를 이용하여 Function을 호출하는 방식으로 PMAC 컨트롤러에 명령(Command)을 전송할 수 있다.
이러한 본 발명의 웨이퍼 검사방법을 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법을 나타내는 플로챠트이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 스텝 S100은 웨이퍼 로드를 위해 이송하는 단계로서, 이더넷을 통한 통신으로 PMAC 컨트롤러에 로드 포지션으로 이동명령을 보내어 웨이퍼를 로드하는 단계가 수행된다.
예를 들면, 이송수단을 이용하여 매거진 등에 적재되어 있는 웨이퍼를 스테이지로 이송시킨 다음 컨트롤러에 의해 웨이퍼가 안착된 스테이지를 X축, Y축 및 θ 등으로 구동시켜 웨이퍼를 정렬시키는 과정이 수행될 수 있다.
스텝 S110은 웨이퍼 이동 및 검사하는 단계로서, 웨이퍼가 로드되면 스테이지 컨트롤 과정 및 라이브 캠의 화면 조작을 통해 웨이퍼를 이동시키면서 현미경을 통해 웨이퍼를 검사하는 단계가 수행된다.
즉, 현미경을 통한 영상은 카메라에 의해 촬영되고, 이렇게 촬영된 영상은 영상신호변환수단을 통해 영상신호로 변환되어 컨트롤러에 인가되며, 컨트롤러는 웨이퍼에 대한 칩의 영역 및 크기 등을 지정하여 웨이퍼 맵을 형성한 다음, 이 웨이퍼 맵을 모니터에 디스플레이하는 단계가 수행된다.
예를 들면, 웨이퍼가 정렬되면 현미경이 웨이퍼를 주사하게 되고, 이 현미경을 통한 영상은 카메라에 의해 촬영되며, 이렇게 촬영된 영상은 통상의 영상신호변환수단을 통해 영상신호로 변환되어 컨트롤러로 인가된다.
물론, 상기 카메라를 통해서 웨이퍼가 갖는 기본 정보도 촬영되어 컨트롤러로 저장된다.
계속해서, 영상신호를 인가받은 컨트롤러는 웨이퍼에 대한 칩의 영역과 크기를 지정하여 웨이퍼 맵을 형성하고, 이 웨이퍼 맵을 모니터를 통해 디스플레이하게 된다.
한편, 작업자는 상기 현미경을 통해 웨이퍼의 불량 여부를 확인하게 되며, 불량이 발생한 위치가 발견되면 그 위치를 마우스, 키보드 등의 조작수단을 통해 표시할 수 있다.
이러한 조작에 의해 발생된 신호는 바로 컨트롤러로 인가되며, 컨트롤러는 이 신호를 모니터상의 웨이퍼 맵에 표시하게 된다.
이때, 모니터에 표시되는 웨이퍼의 맵 영상과 이에 대한 정보는 모두 컨트롤러측에 저장될 수 있다.
또한, 작업자는 모니터에 모니터링된 영상을 통해 상기 정보를 확인할 수 있다.
즉, 상기 웨이퍼에 대한 불량 정보나 검사 결과는 모니터에 디스플레이될 수 있고, 또 소정의 출력수단에 의해 웨이퍼의 맵 등으로 출력되는 분석의 데이터를 제공받을 수 있다.
스텝 S120은 웨이퍼 언로드를 위해 이송하는 단계로서, 웨이퍼 검사 후 이더넷을 통한 통신으로 PMAC 컨트롤러에 언로드 포지션으로 이동명령을 보내어 웨이퍼를 언로드하는 단계가 수행되고, 이것으로 웨이퍼의 검사를 위한 공정이 완료된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법에서 스테이지 컨트롤에 대한 플로챠트이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 여기서는 컨트롤러의 제어에 의해 구동하는 리니어 모션 등의 작동에 의해 스테이지를 동작시키는 과정을 보여준다.
스텝 S130은 스테이지 동작을 위한 명령선택 단계로서, 절대 좌표 이동, 상대 좌표 이동 및 이송 속도에 대한 명령을 선택하는 단계가 수행되고, 계속해서 스텝 S140에서는 선택된 명령에 의해 스테이지가 이동하는 단계가 수행된다.
즉, 이더넷을 통하여 선택된 이동 명령을 PMAC에 보내면, 웨이퍼를 포함하는 스테이지는 해당 명령에 따라 소정의 위치 및 속도로 이동한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법에서 측정 컨트롤에 대한 플로챠트이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 여기서는 웨이퍼에 대한 실질적인 검사(측정)가 이루어지고 그 결과를 출력하는 단계를 보여준다.
이를 위하여, 스텝 S150에서는 측정 범위 및 측정값을 입력하는 과정이 수행되며, 마우스를 이용하여 이미지를 그려 넣는 형태로 측정 범위 및 측정값을 입력할 수 있다.
스텝 S160에서는 측정 위치 정보를 넘기는 과정이 수행된다.
즉, 측정하고자 하는 영역의 정보를 컨트롤러측에 전송하는 과정이 수행된다.
스텝 S170에서는 캘리브레이션(Caribration) 정보를 확인하는 과정이 수행되며, 단위 설정한 값을 받아오는 과정이 진행된다.
스텝 S180에서는 측정 영역 정보와 캘리브레이션 정보를 계산하는 과정이 수행된다.
즉, 측정 영역 정보와 캘리브레이션 정보를 계산한 후 그 결과를 모니터상의 웨이퍼 맵에 디스플레이하고, 또 모니터에 표시되는 웨이퍼 맵 영상과 웨이퍼에 대한 정보를 컨트롤러에 저장하는 과정이 수행될 수 있다.
여기서는 캘리브레이션의 픽셀당 거리와 측정 영역 정보를 조합하는 형태로 계산을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법에서 돋보기 컨트롤에 대한 플로챠트이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 여기서는 검사 영역에 대한 이미지를 확대하는 단계를 보여준다.
스텝 S190에서는 측정하고자 하는 영역의 이미지가 선택되면 선택된 이미지 영역을 받아오는 과정이 수행되고, 스텝 S200에서는 선택된 이미지를 확대하여 디스플레이하는 과정이 수행된다.
즉, 선택된 이미지를 확대하여 보여준다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법에서 라이브 이미지 컨트롤에 대한 플로챠트이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 여기서는 라이브 이미지 이동을 컨트롤하는 단계를 보여준다.
스텝 S210은 마우스 클릭을 수행하는 과정으로서, 작업자에 의해 측정하고자 하는 영역 중 임의의 영역을 마우스로 클릭하여 센터로 이동시키는 과정이 수행된다.
스텝 S220은 캘리브레이션 데이터를 확인하는 과정으로서, 캘리브레이션 데이터를 확인한 후 센터에서 클린된 곳까지의 거리값을 구하는 과정이 수행된다.
스텝 S230은 마우스 클릭 영역을 실제 이동시키는 과정으로서, 이더넷을 통한 통신으로 PMAC 컨트롤러에 거리값 만큼 이동명령을 보내어 마우스 클릭 영역을 이동시키는 과정이 수행된다.
이와 같이, 본 발명의 웨이퍼 검사방법은 스테이지의 절대 및 상대적인 좌표 이동이 가능할 뿐 아니라 이동속도 조절이 용이하고, 특히 PMAC 컨트롤러에 이동 명령 전송시 이더넷을 이용함으로써, 보다 용이하게 웨이퍼를 이송시킬 수 있다.
이것은 종전 단순히 웨이퍼를 이송시키는 방법에서 벗어나, 일반적으로 개발되어 온 웨이퍼의 이송방법에 측정을 위한 스테이지 컨트롤 단계, 검사 단계, 이미지 확대 단계, 라이브 이미지 이동 단계 등을 포함하는 한편, 웨이퍼의 검사(또는 측정) 단계와 연동이 가능하도록 웨이퍼의 이송 및 위치 조절이 용이하고, 또 웨이퍼 검사를 보다 쉽게 수행할 수 있는 검사방법이라 할 수 있다.
도 1은 일반적인 웨이퍼 검사장비를 나타내는 측면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법을 나타내는 플로챠트
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법에서 스테이지 컨트롤에 대한 플로챠트
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법에서 측정 컨트롤에 대한 플로챠트
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법에서 돋보기 컨트롤에 대한 플로챠트
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사방법에서 라이브 이미지 컨트롤에 대한 플로챠트
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 스테이지 11 : 현미경
12 : 제어부 및 조작부 13 : 테이블

Claims (5)

  1. 반도체 웨이퍼 검사방법에 있어서,
    이더넷을 통한 통신으로 PMAC 컨트롤러에 로드 포지션으로 이동명령을 보내어 웨이퍼를 로드하는 단계;
    웨이퍼가 로드되면 스테이지 컨트롤 과정 및 라이브 캠의 화면 조작을 통해 웨이퍼를 이동시키면서 현미경을 통해 웨이퍼를 검사하는 단계;
    상기 현미경을 통한 영상은 카메라에 의해 촬영되고 이렇게 촬영된 영상은 영상신호변환수단을 통해 영상신호로 변환되어 컨트롤러에 인가된 후 컨트롤러는 웨이퍼에 대한 칩의 영역 및 크기 등을 지정하여 웨이퍼 맵을 형성한 다음 이 웨이퍼 맵을 모니터에 디스플레이하는 단계;
    웨이퍼 검사 후 이더넷을 통한 통신으로 PMAC 컨트롤러에 언로드 포지션으로 이동명령을 보내어 웨이퍼를 언로드하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 스테이지 컨트롤 과정은 절대 좌표 이동, 상대 좌표 이동 및 이송 속도에 대한 명령을 선택한 후 이더넷을 통하여 선택된 이동 명령을 PMAC에 보내어 웨이퍼를 포함하는 스테이지를 이동하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 웨이퍼 검사 단계는 마우스를 이용하여 측정 범위 및 측정값을 입력하는 과정과, 측정하고자 하는 영역의 정보를 컨트롤러측에 전송하는 과정과, 캘리브레이션 정보를 확인하는 과정과, 측정 영역 정보와 캘리브레이션 정보를 계산한 후 그 결과를 모니터상의 웨이퍼 맵에 디스플레이하는 동시에 상기 모니터에 표시되는 웨이퍼 맵 영상과 웨이퍼에 대한 정보를 컨트롤러에 저장하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 웨이퍼 검사 단계는 측정하고자 하는 영역의 이미지가 선택되면 이때의 선택된 이미지를 확대하여 디스플레이하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 웨이퍼 검사 단계는 측정하고자 하는 영역 중 임의의 영역을 마우스로 클릭하여 센터로 이동시키고, 캘리브레이션 데이터를 확인한 후 이더넷을 통한 통신으로 PMAC 컨트롤러에 거리값 만큼 이동명령을 보내어 마우스 클릭 영역을 이동시키는 라이브 이미지 이동과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사방법.
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