KR20090049781A - Ｓｅｍ을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치 - Google Patents

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KR20090049781A
KR20090049781A KR1020070116071A KR20070116071A KR20090049781A KR 20090049781 A KR20090049781 A KR 20090049781A KR 1020070116071 A KR1020070116071 A KR 1020070116071A KR 20070116071 A KR20070116071 A KR 20070116071A KR 20090049781 A KR20090049781 A KR 20090049781A
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김병철
정호형
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삼성전자주식회사
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Abstract

SEM(Scanning electron microscope)을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치를 제공한다. 상기 웨이퍼 이면 리뷰장치는 웨이퍼를 뒤집는 인버터를 구비한다. 상기 인버터에 인접한 얼라이너가 제공된다. 상기 웨이퍼를 상기 얼라이너에 이송하는 제 1 로봇암이 구비된다. 상기 얼라이너에서 정렬된 상기 웨이퍼를 메인챔버로 이송하는 제 2 로봇암이 구비된다. 상기 메인챔버 내에서 상기 웨이퍼가 안착되는 척(Chuck)을 포함한다. 여기서 상기 척은 상기 웨이퍼의 가장자리를 잡기 위한 복수개의 에지그리퍼(Edge Gripper)들을 구비한다.
Figure P1020070116071
SEM, 로봇암, 인버터, 에지그리퍼

Description

ＳＥＭ을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치{Apparatus of reviewing wafer backside using scanning electron microscope}
본 발명은 웨이퍼 이면의 디펙트를 리뷰하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 트랜지스터 및 커패서터와 같은 전기 소자들과, 이들을 전기적으로 연결하는 금속 배선들을 형성하는 팹(FAB) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 각각의 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 공정과, 상기 반도체 장치들을 각종 정보 통신 장치에 장착할 수 있도록 하는 패키징 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
최근 반도체 개발 및 제조에 있어서 생산량을 극대화하기 위하여 반도체 장치의 집적도 향상과 웨이퍼의 대구경화에 따라 웨이퍼의 결함 원인이 더욱 다양해지고 있다. 반도체 웨이퍼 상에 잔류하는 이물질이나 패턴의 불량 등과 같은 반도체 웨이퍼의 결함은 반도체 장치의 고집적화에 따라 반도체 장치의 신뢰도 및 생산성을 저하시키는 중요한 요인으로 인식되고 있다. 따라서, 상기 결함의 원인 규명을 위한 검사 공정의 중요성이 더욱 커지고 있다.
웨이퍼의 대구경화가 이루어짐에 따라, 웨이퍼에 발생하는 결함을 제어하는 것이 중요하게 되었다. 특히 세정효과를 높이기 위하여 웨이퍼 이면연마를 하게 되는데 웨이퍼 이면에 생기는 오염으로 반도체 공정상 문제를 일으킬 수 있다. 웨이퍼 표면에 발생하는 결함을 제어하기 위해 웨이퍼 결함 검출장비를 이용하여 상기 웨이퍼 표면을 검사한 후 리뷰장비를 이용하여 검출된 결함의 종류를 분류해야 한다. 즉, 결함을 모양이나 원인별로 분류를 해야 반도체 제조공정에서 결함을 용이하게 제어할 수 있다.
결함을 검출하기 위해 웨이퍼를 이송하는 과정에서 상기 웨이퍼를 고정시켜야 하는데, 한 때 상기 웨이퍼를 고정시키는 방법으로 진공흡착방식을 이용하였다. 하지만, 이 방법은 웨이퍼 이면에 파티클을 발생시킬 염려가 있다. 특히 웨이퍼 상에 패턴이 형성된 경우, 패턴의 손상을 막기 위해 상기 웨이퍼를 고정시키는 부분이 가장자리로 옮겨오면서 핀 방식의 웨이퍼 지지체가 대한민국 공개특허 10-2002-0045976호에 "웨이퍼의 이면을 검사하는 장비에 채용되는 웨이퍼 지지체(Wafer supporter adopted in wafer backside inspection tool)"라는 이름으로 이병호에 의해 개시된 바 있다.
상기 웨이퍼 지지체는 상기 검사될 웨이퍼가 도입되는 웨이퍼 스테이지 및 상기 스테이지 상으로 돌출되어 상기 웨이퍼의 가장자리 부위를 지지하는 스테이지 핀을 포함하여 구성된다. 하지만 웨이퍼가 대구경화 되어갈수록 상기 웨이퍼와 상기 스테이지 핀의 접촉으로 인한 오염이 크게 문제되고, 생산량을 높이기 위해 스테이지 핀 방식으로는 문제가 있다.
웨이퍼 이면의 오염을 유발하는 공정으로는 에치 프로세스, 플라즈마 CVD 프로세스 및 CMP후의 슬러리 잔사 등이 있다. 하지만, 실제 공정에서는 전 공정이 웨이퍼 이면의 오염에 영향을 준다고 볼 수 있다. 로봇 및 척 타입(Chuck type)이 에지 그립 형태(Edge grip type)가 아닌 경우의 모든 반도체 공정 설비는 웨이퍼 이면의 오염에 영향을 준다고 볼 수 있다. 따라서 오염의 정확한 원인을 진단하기 위해서는 검사 공정이 무엇보다도 선행되어야 한다. 현재 반도체 검사 장비는 많은 발전을 거듭하면서 이러한 웨이퍼 이면 검사가 가능한 에지 그립 타입의 장치가 개발 적용되고 있다.
하지만 문제점으로는 검출된 웨이퍼 이면의 오염성 디펙트(defect)에 대한 이미지 확인이 쉽지가 않다. 광학 검사로는 최대 배율이 200X를 넘지 못하여 검사 장비로 검출된 웨이퍼 이면의 디펙트 형태를 정확히 판독하기 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 고배율 전자현미경(SEM)을 통해서 확인할 수 밖에 없다. 다만 현재 반도체 공정에 적용되는 모든 주사전자현미경을 이용한 장치는 웨이퍼 앞면만 검사가 가능하며 웨이퍼 이면 검사는 디자인의 구조상 불가능하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼 검사설비에서 검출된 웨이퍼 이면의 오염성 디펙트에 대한 정확한 원인을 파악할 수 있도록 웨이퍼 이면을 리뷰할 수 있는 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치를 제공한다. 상기 웨이퍼 이면 리뷰장치는 웨이퍼를 뒤집는 인버터를 구비한다. 상기 인버터에 인접한 얼라이너가 제공된다. 상기 웨이퍼를 상기 얼라이너에 이송하는 제 1 로봇암이 구비된다. 상기 얼라이너에서 정렬된 상기 웨이퍼를 메인챔버로 이송하는 제 2 로봇암이 구비된다. 상기 메인챔버 내에서 상기 웨이퍼가 안착되는 척을 포함한다. 여기서, 상기 척은 상기 웨이퍼의 가장자리를 잡기 위한 복수개의 에지그리퍼들을 구비한다.
본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 상기 에지그리퍼들은 상기 웨이퍼의 가장자리가 놓여지는 안착부재를 구비할 수 있다. 상기 안착부재 상에서 상기 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하는 고정부재를 포함할 수 있다. 상기 고정부재는 상기 안착부재 상에 배치될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 에지그리퍼의 상기 안착부재는 상기 척의 외측으로부터 내측으로 갈수록 하향 경사질 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 로봇암은 에지그립부를 갖는 블레이드(Blade)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 에지그립부는 안착부재 및 고정부재를 구비할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 블레이드는 상기 웨이퍼와 접하는 면적이 작아지도록 상기 블레이드 가운데에 개구부가 있는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 에지그립부의 상기 안착부재는 상기 블레이드의 외측으로부터 내측으로 갈수록 하향 경사질 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 인버터는 상기 웨이퍼의 가장자리가 안착되는 콘택부를 포함할 수 있다. 상기 콘택부에 부착되어 상기 웨이퍼를 180도 뒤집기 위한 구동모터를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 인버터를 구비한 리뷰장치를 제공할 수 있다. 따라서 웨이퍼 이면에 발생한 디펙트를 리뷰할 수 있다. 또한 본 발명은 로봇암, 얼라이너 및 척에서 웨이퍼를 그립할 때, 에지 그립 형태를 가짐으로써, 상기 웨이퍼 표면이 오염될 가능성을 줄일 수 있다. 결과적으로 본 발명인 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치를 이용하여 웨이퍼 이면의 디펙트의 이미지를 얻을 수 있어, 디펙트가 발생하는 원인을 정확히 파악할 수 있다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저 하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 웨이퍼 이면 리뷰장치(100)는 웨이퍼를 뒤집는 인버터(200)를 구비할 수 있다. 상기 인버터(200)는 상기 웨이퍼 이면을 리뷰(review)할 수 있도록 상기 웨이퍼를 180도 뒤집어 상기 웨이퍼의 이면에 전자빔을 조사할 수 있게 위쪽을 향하도록 한다.
상기 인버터(200)에 인접한 얼라이너(350)가 제공될 수 있다. 상기 얼라이너(350)는 진공상태에 있는 서브챔버(300) 내에 배치될 수 있다. 상기 얼라이너(350)는 상기 인버터(200)로부터 이송된 상기 웨이퍼를 정렬시키기 위한 역할을 한다. 구체적으로 반도체 제조공정에서 웨이퍼를 소정 위치로 운반할 경우에는 그 웨이퍼가 반드시 일정한 방향으로 얼라인되어 있어야 한다. 이는 반도체 웨이퍼의 결정이 일정한 방향으로 성장되어 있으며, 각 제조공정마다 웨이퍼가 결정 성장방향에 대해 일정하게 얼라인된 것으로 간주하고 작업하기 때문이다.
얼라인 작업은 웨이퍼 일측에 형성된 평탄면인 플랫존(Flat zone)이나 쐐기 형 홈인 노치(Notch)를 감지하여 일정방향으로 재배열하는 것이다. 상기 인버터(200)에서의 작업으로 인해 상기 웨이퍼의 위치가 흔들릴 수 있으므로, 상기 얼라이너(350)는 상기 플랫존이나 상가 노치를 감지하여 상기 웨이퍼를 정렬시킬 수 있다.
상기 얼라이너(350)에서 웨이퍼를 정렬할 때, 상기 웨이퍼 이면의 오염을 방지하기 위해, 상기 웨이퍼의 가장자리와 상기 얼라이너(350)가 접촉되는 면적을 줄이기 위해 상기 얼라이너(350)에 에지 그립 형태의 고정수단을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 인버터(300)와 상기 얼라이너(350) 사이에서 상기 웨이퍼를 운반하는 제 1 로봇암(370)이 제공된다. 상기 제 1 로봇암(370)은 에지그립부(365)를 갖는 블레이드(360)를 포함할 수 있다. 상기 에지그립부(365)를 갖는 블레이드(360)는 웨이퍼를 고정시키고, 이송하는 역할을 한다.
상기 서브챔버(300)의 일측벽에 연결된 메인챔버(400)가 제공될 수 있다. 상기 메인챔버(400)에는 제 2 로봇암(430) 및 스테이지(410)가 배치될 수 있다. 상기 스테이지(410) 상에 웨이퍼가 안착되는 척(420)이 배치될 수 있다. 상기 척(420) 은 복수개의 에지그리퍼들(425) 구비할 수 있다. 상기 에지그리퍼들(425)은 4개 이상인 것이 바람직하다. 상기 척(420) 상에 웨이퍼를 안착시켜야 하는데, 고진공 상태에서는 진공을 이용한 흡착방법으로 웨이퍼를 고정시킬 수 없다. 또한, 핀 방식을 사용할 경우 웨이퍼 표면에 오염이 생길 수 있으므로 적합하지 않다. 따라서, 상기 에지그리퍼들(425)은 상기 척(420)과 웨이퍼가 접촉하는 면을 최소화하는 것 이 바람직하다. 그 예로, 상기 에지그리퍼들(425)이 상기 웨이퍼의 가장자리가 놓여지는 안착부재 및 상기 안착부재 상에서 상기 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하는고정부재를 포함할 수 있다. 추후에 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하도록 하겠다.
상기 웨이퍼가 안착되는 척(420) 상에 상기 웨이퍼 이면의 결함을 리뷰하기 위한 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM, 600)이 구비될 수 있다. 상기 제 2 로봇암(430)은 상기 얼라이너(350)에서 정렬된 웨이퍼를 메인챔버(400) 로 이송할 수 있다. 상기 제 2 로봇암(430)에 의해 상기 메인챔버(400)로 이송된 웨이퍼는 상기 스테이지(410) 상의 상기 척(420) 위에 안착될 수 있다. 상기 척(420)은 복수개의 에지그리퍼들(425)을 포함할 수 있다. 상기 척(420) 위에 웨이퍼가 안착되고, 정렬된 후에 상기 SEM을 통해 상기 웨이퍼 이면 리뷰가 수행될 수 있다. 구체적으로, 웨이퍼 이면에 전자빔을 주사하여 그로부터 반사된 2차 전자에 의해 모니터에 나타난 웨이퍼의 이미지를 활영함으로써 웨이퍼 표면 구조를 분석할 수 있다.
상기 스테이지(410)는 상기 척(420)에 안착된 웨이퍼를 X축 및 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, SEM(600)을 이용하여 결함의 해당 위치를 정확하게 찾아가 결함의 종류, 결함의 크기, 결함의 생성 원인별로 구분할 수 있다. 또한, 모터(미도시)에 의해 상기 스테이지(410)를 적절히 틸트시킨 후 전자빔을 주사함으로써, 수평상태에서는 검사할 수 없는 부분, 즉 경사부분을 검사할 수 있다.
상기 메인챔버(400)는 고진공상태에 있는 것이 바람직하다. 상기 척(420)에 안착된 웨이퍼 이면의 디펙트를 리뷰하기 위해 SEM(600)에서 전자를 집속하여 주사할 때, 공기 등 저항성분이 있으면 수직으로 주사하기 어렵기 때문에 상기 메인챔버(400)의 고진공상태가 필요하다. 다만, 대기상태에서 곧바로 고진공상태로 웨이퍼를 옮기는 경우 급격한 압력변화로 파손의 위험이 있으므로 상기 서브챔버(300)를 거쳐서 상기 메인챔버(400)로 웨이퍼를 이송할 수 있다. 상기 서브챔버(300)는 상기 메인챔버(400)보다 낮고, 대기상태보다 높은 진공상태에 있을 수 있다. 다시 말해, 상기 서브챔버(300)는 일종의 버퍼 역할을 할 수 있다.
도 2는 도 1의 제 1 및 제 2 로봇암의 블레이드를 확대시킨 평면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 블레이드(360, 440)는 에지그립부(365, 445)를 구비할 수 있다. 상기 에지그립부(365, 445)는 웨이퍼(500)를 고정시키기 위해 상기 웨이퍼(500)의 가장자리와 접촉할 수 있다.
상기 블레이드(360, 440)는 상기 웨이퍼(500)와 접하는 면적이 작아지도록 상기 블레이드(360, 440) 가운데에 개구부(380)를 구비할 수 있다. 상기 개구부(380)는 상기 블레이드(360, 440)와 상기 웨이퍼(500) 사이에서 정전기력이 발생하여 상기 웨이퍼(500) 표면이 오염되는 것을 방지하기 위한 역할을 한다. 상기 개구부(380)의 면적이 넓을수록 상기 웨이퍼(500) 표면과 상기 블레이드(360, 440)가 접촉하는 면이 줄어들지만, 상기 블레이드(360, 440)가 휠 수 있어 상기 웨이퍼(500)의 평탄도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상기 개구부(380)의 크기는 파티클(Particle)이 생기지 않을 정도의 크기를 갖는 것이 바람직하다.
상기 에지그립부(365, 445)는 상기 웨이퍼(500) 표면과 상기 블레이드(360, 440)가 접촉하는 부위를 최소화할 수 있는 형태를 갖는 것이 상기 웨이퍼(500) 표면 오염을 방지하기 위해 바람직하다. 에지그립 형태를 사용하게 되면 기존에 진공흡착방식을 이용하는 경우 웨이퍼 표면과의 접촉면이 넓어 오염이 발생하는 것을 줄일 수 있다.
도 3은 도 2의 제 1 및 제 2 로봇암을 설명하기 위해 도 2의 A-A'에 따라 취해진 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 에지그립부(365, 445)는 상기 웨이퍼(500)의 가장자리가 놓여지는 안착부재(365a,445a) 및 상기 안착부재(365a, 445a) 상에서 상기 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하는 고정부재(365b, 445b)를 구비할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 로봇암이 작동하여 상기 웨이퍼의 밑으로 상기 블레이드(360, 440)가 들어갈 수 있다. 상기 블레이드(360, 440)가 위로 이동하여 상기 에지그립부(365, 445)의 상기 안착부재(365a, 445a)에 상기 웨이퍼(500)의 가장자리가 놓여질 수 있다. 상기 에지그립부(365, 445) 중 어느 하나는 상기 웨이퍼(500)의 중심을 향해 수평방향으로 움직일 수 있다. 상기 에지그립부(365, 445)를 이동시키기 위한 수단은 예를 들어 스프링일 수 있다. 도 3에 나타난 것처럼, 상기 안착부재(365a, 445a)는 상기 블레이드(360, 440)의 외측으로부터 내측으로 갈수록 하향 경사질 수 있다.
상기 고정부재(365b, 445b)는 상기 안착부재(365a, 445a) 상에 배치될 수 있다. 상기 고정부재(365b, 445b)의 폭인 L2은 상기 안착부재(365a, 445a)의 폭인 L1보다 작을 수 있다. 상기 고정부재(365b, 445b)와 상기 안착부재(365a, 445a)가 만 나는 선폭은 상기 고정부재(365b, 445b)의 폭인 L2보다 작을 수 있다. 따라서, 상기 에지그립부(365, 445)가 이동하여 상기 웨이퍼(500)가 상기 고정부재(365b, 445b)와 상기 안착부재(365a, 445a) 사이의 틈에서 고정되어 상기 웨이퍼(500)가 상기 안착부재(365a, 445a) 상에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 이는 웨이퍼가 대구경화 되어감에 따라, 수율을 높이기 위해 웨이퍼와 접촉하는 면적을 점점 더 줄여야 하는 요구를 만족시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 척을 확대시킨 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 척(420)의 가장자리 상부면에 에지그리퍼(425)가 배치되어 있다. 상기 제 2 로봇암(430)에 의해 이송된 웨이퍼(500)가 상기 척(420)에 안착될 수 있다. 상기 웨이퍼(600) 이면을 리뷰하기 전에 피검사체인 상기 웨이퍼(500)가 상기 척(420)에 안착될 때, 상기 웨이퍼(500) 전면과 상기 척(420)간의 접촉으로 인해 상기 웨이퍼(600) 표면에 오염이 발생할 수 있다. 이를 개선하기 위해 상기 웨이퍼(500) 표면과 상기 척(420)이 맞닿는 면적을 줄일 필요가 있다. 그러기 위해, 상기 웨이퍼(500)의 가장자리가 상기 척의 안착부재(425b)에 놓여지게 할 수 있다.
도 5는 도 1의 척을 설명하기 위해 도 4의 B-B'에 따라 취해진 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 척(420)은 상기 웨이퍼(500)의 가장자리를 잡기 위한 복수개의 에지그리퍼(425)들을 구비할 수 있다. 상기 에지그리퍼(425)들은 상기 웨이퍼(500)의 가장자리가 놓여지는 안착부재(425a)를 포함할 수 있다. 상기 안착부재(425a) 상에서 상기 웨이퍼(500)가 이탈되는 것을 방지하는 고정부재(425b)를 포 함할 수 있다.
상기 에지그리퍼(425)들 중 어느 하나는 상기 웨이퍼(500)의 중심을 향해 수평방향으로 이동할 수 있다. 상기 에지그리퍼(425)를 이동시키기 위한 수단은 예를 들어 스프링일 수 있다. 도 5에 나타난 것처럼, 상기 안착부재(425a)는 상기 척(425)의 외측으로부터 내측으로 갈수록 하향 경사질 수 있다.
상기 고정부재(425b)는 상기 안착부재(425a) 상에 배치될 수 있다. 상기 고정부재(425b)의 폭인 L2는 상기 안착부재(425a)의 폭인 L1보다 작을 수 있다. 상기 고정부재(425b)와 상기 안착부재(425a)가 만나는 선폭은 상기 고정부재(425b)의 폭인 L2보다 작을 수 있다. 따라서, 상기 에지그리퍼(425)가 이동함으로써, 상기 웨이퍼(500)가 상기 고정부재(425b)와 상기 안착부재(425a) 사이의 틈에서 고정되어 상기 웨이퍼(500)가 상기 안착부재(445a) 상에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 이는 웨이퍼가 대구경화 되어감에 따라, 수율을 높이기 위해 척과 웨이퍼가 접촉하는 면적을 점점 더 줄여야 하는 요구를 만족시킬 수 있다.
도 6은 도 1의 인버터를 확대시킨 사시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 인버터(200)는 구동모터(230) 및 콘택부(260)를 포함할 수 있다.
상기 구동모터(230)는 웨이퍼를 180도 뒤집어 상기 웨이퍼의 이면이 위쪽을 향하도록 한다. 상기 콘택부(260)는 회전시킬 웨이퍼(500)가 안착되는 지점이다. 상기 콘택부(260)는 콘택가이드(210) 및 콘택패드(220)를 구비할 수 있다. 상기 웨이퍼(500)가 상기 콘택부(260)에 가까이 위치하는 경우 상기 콘택가이드(210)는 상 기 웨이퍼(500)의 가장자리를 잡을 수 있고, 상기 콘택패드(220)는 상기 웨이퍼(500)와 상기 콘택부(260) 사이에 벌어진 간격을 좁히기 위해 스프링 등을 이용하여 상기 웨이퍼(500)에 접촉하여 상기 웨이퍼를 고정시킬 수 있다. 상기 콘택가이드(210) 및 상기 콘택패드(220)는 상기 웨이퍼(500)의 표면과 접촉되는 면적을 최소화하기 위해 도 6에 나타난 바와 같이, 상기 웨이퍼(500)가 접촉되는 부분이 원형의 홈 형태가 될 수 있다.
상기 인버터(200)는 청정실 내에 배치되고, 상기 웨이퍼(500) 이면과 접촉하는 콘택부(260)의 면적을 최소화하여 상기 웨이퍼(500) 표면이 오염되는 것을 줄여 디펙트를 리뷰할 때 정확한 디펙트 이미지를 얻을 수 있다. 이를 통해, 검출된 결함의 종류를 분류할 수 있다. 즉, 결함을 모양이나 원인별로 분류를 하여 반도체 제조공정에서 결함을 용이하게 제어할 수 있다.
본 발명은 웨이퍼 리뷰를 하기 위한 SEM장치로서 뿐만 아니라, CD-SEM 또는 일반적인 SEM 장치에서도 응용되어 사용될 수 있다.
도 1을 다시 참조하며, 상기 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치를 사용하여 반도체 제조공정 중에 발생한 디펙트를 리뷰하는 방법을 설명하기로 한다.
웨이퍼가 적재된 카세트(미도시)에서 상기 웨이퍼를 제 1 로봇암(370)을 이용하여 대기상태에 있는 인버터(200)로 이송한다. 상기 웨이퍼의 이면을 리뷰하기 위해 상기 인버터(200)에서 상기 웨이퍼를 180도로 뒤집을 수 있다. 상기 웨이퍼의 리뷰할 면이 웨이퍼 이면이 되도록 한 후, 다시 상기 제 1 로봇암(370)을 사용하여 상기 웨이퍼를 서브챔버(300)내의 얼라이너(350)로 이송할 수 있다. 상기 얼라이 너(350)로 이송된 웨이퍼는 상기 인버터(200)의 작동과정에서 어긋난 위치를 바로잡기 위해 웨이퍼 정렬을 수행할 수 있다. 상기 정렬된 웨이퍼를 제 2 로봇암(430)을 사용하여 메인챔버(400)로 이동시킬 수 있다. 상기 메인챔버(400) 내에 배치된 스테이지(410) 상의 척(420)에 상기 웨이퍼를 안착시킬 수 있다. 상기 척(420)에 안착된 웨이퍼 이면을 리뷰하기 위해 SEM(600)에서 전자빔을 주사할 수 있다.
결론적으로, 상기 웨이퍼 이면 리뷰장치에 인버터(200)가 구비되어 웨이퍼 이면을 리뷰할 수 있다. 또한, 상기 제 1 로봇암(370), 상기 제 2 로봇암(430), 상기 얼라이너(350) 및 상기 스테이지(410) 상의 상기 척(420)의 형태가 모두 에지 그립 형태이므로 웨이퍼 표면 오염을 발생시키지 않고, 정확한 웨이퍼 이면 리뷰를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치를 나타내기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 제 1 및 제 2 로봇암의 블레이드를 확대시킨 평면도이다.
도 3은 도 2의 제 1 및 제 2 로봇암을 설명하기 위해 도 2의 A-A'에 따라 취해진 단면도이다.
도 4는 도 1의 척을 확대시킨 평면도이다.
도 5는 도 1의 척을 설명하기 위해 도 4의 B-B'에 따라 취해진 단면도이다.
도 6은 도 1의 인버터를 확대시킨 사시도이다.

Claims (7)

  1. 웨이퍼를 뒤집는 인버터(Inverter);
    상기 인버터에 인접한 얼라이너(Aligner);
    상기 웨이퍼를 상기 얼라이너에 이송하는 제 1 로봇암;
    상기 얼라이너에서 정렬된 상기 웨이퍼를 메인챔버로 이송하는 제 2 로봇암; 및
    상기 메인챔버 내에서 상기 웨이퍼가 안착되는 척(Chuck)을 포함하되, 상기 척은 상기 웨이퍼의 가장자리를 잡기 위한 복수개의 에지그리퍼(Edge Gripper)들을 구비하는 SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지그리퍼들은
    상기 웨이퍼의 가장자리가 놓여지는 안착부재;
    상기 안착부재 상에서 상기 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하는 고정부재를 포함하는 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 안착부재는 상기 척의 외측으로부터 내측으로 갈수록 하향 경사진 것을 특징으로 하는 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 로봇암은 에지그립부를 갖는 블레이드(Blade)를 포함하되, 상기 에지그립부는 상기 웨이퍼의 가장자리가 놓여지는 안착부재 및 상기 안착부재 상에서 상기 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하는 고정부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 블레이드는 상기 웨이퍼와 접하는 면적이 작아지도록 상기 블레이드 가운데에 개구부가 있는 것을 포함하는 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 안착부재는 상기 블레이드의 외측으로부터 내측으로 갈수록 하향 경사진 것을 특징으로 하는 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터는
    상기 웨이퍼의 가장자리가 안착되는 콘택부;
    상기 콘택부에 부착되어 상기 웨이퍼를 180도 뒤집기 위한 구동모터를 포함하는 SEM을 이용한 웨이퍼 이면 리뷰장치.
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