KR20090069629A - 웨이퍼 결함 검출 장치 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 결함 검출 장치가 개시된다. 상기 웨이퍼 결함 검출 장치는 검사될 웨이퍼가 안착되는 스테이지, 상기 검사될 웨이퍼로 입사되는 입사광을 공급하는 발광부, 상기 입사광이 상기 웨이퍼에 반사된 반사광들 중 제1 반사광을 감지하는 검출기, 상기 입사광이 상기 웨이퍼에 반사된 반사광들 중 제2 반사광을 재반사시키는 산란 방지 거울, 재반사된 상기 제2 반사광을 흡수하는 흡수 장치를 포함한다.

패브리케니션(Fabrication), 검출기(detector)

Description

웨이퍼 결함 검출 장치{Apparatus of detecting a particle or defect on wafer}

본 발명은 반도체 소자의 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 상에 존재하는 파티클이나 결함을 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.

반도체 소자의 고집적화, 소형화에 대한 요건을 충족시키기 위해 미세 패턴을 형성하기 위한 패브리케니션(Fabrication, FAB) 공정 기술의 발달이 더욱 요구되고 있다. FAB 공정은 확산(diffusion), 사진(photo), 박막 형성(thin film), 및 식각(etching) 공정을 수차례 반복함으로써 전기적으로 완전하게 작동되는 웨이퍼를 제조하는 반도체 제조 공정이다.

이러한 반도체 제조 공정을 거친 웨이퍼는 일련의 검사 과정을 거쳐 양품과 불량품이 결정되고, 상기 검사 과정을 통해 웨이퍼에 대한 신뢰성과 공정 안정성을 확보할 수 있다. 다양한 구성의 검사 장비들이 상기 웨이퍼의 결함을 검출하는데 사용된다.

웨이퍼 상의 파티클(particle)이나 결함을 검출하는 장비는 웨이퍼 표면에 맞고 반사되는 반사광(예컨대, 레이저 빔)을 감지하여 상기 웨이퍼의 결함을 검출 한다.

도 1은 일반적인 웨이퍼 결함 검출 장치(100)의 개략도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 상기 웨이퍼 결함 검출 장치(100)는 스테이지(15) 상에 위치한 웨이퍼(20) 표면에 맞고 반사되는 반사광들을 모두 사용하는 것이 아니고 반사광들 중 약 40%정도만 사용한다. 그 이유는 상기 반사광을 감지하는 검출기(25)가 광이 입사되는 각도를 중심으로 45도와 135도에 위치해 있는 관계로 측면광(side beam)만을 감지하기 때문이다. 도 1에는 45도 위치하는 검출기(25)만을 도시하였다.

따라서 반사광들의 나머지 60% 정도는 전면으로 반사되어 장비의 각 유닛들(units)과 충돌되어 산란되거나 다른 반사광들과 간섭된다. 또한 입사광(30)은 상기 웨이퍼(20)를 중심으로 20도의 입사 각도로 입사되므로 반사광(35)의 반사 각도도 그와 대칭적으로 20도가 된다. 이로 인하여 상기 반사광(35)은 상기 장치(100)의 검사실(10) 상단에 부딪치면서 산란과 간섭 현상을 일으키고, 산란되거나 간섭된 광들(40)이 상기 검출기(25)로 감지되는 현상(45)이 발생하여 검사의 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼에 반사된 반사광이 산란되거나 서로 간섭되는 것을 미리 방지하여 웨이퍼 결함 검출의 신뢰성을 높일 수 있는 웨이퍼 결함 검출 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 결함 검출 장치는 검사될 웨이퍼가 안착되는 스테이지, 상기 검사될 웨이퍼로 입사되는 입사광을 공급하는 발광부, 상기 입사광이 상기 웨이퍼에 반사된 반사광들 중 제1 반사광을 감지하는 검출기, 상기 입사광이 상기 웨이퍼에 반사된 반사광들 중 제2 반사광을 재반사시키는 산란 방지 거울, 재반사된 상기 제2 반사광을 흡수하는 흡수 장치를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 결함 검출 장치는 산란 방지 거울 및 흡수 장치를 내부에 구현함으로써 파티클 또는 결함이 없는 웨이퍼 부분에 입사된 입사광에 대한 반사광이 상기 검사실 내벽 또는 상기 다른 유닛들과의 충돌에 하여 발생되는 산란광이 상기 검출기로 감지되어 상기 웨이퍼 상의 파티클이나 결함에 대한 잘못된 카운팅을 방지하고, 이로 인하여 상기 웨이퍼 결함 검출 장치의 신뢰성을 높이고, 양질의 웨이퍼에 대한 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 본 발명을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 결함 검출 장치(200)를 나타낸다. 도 2을 참조하면, 상기 웨이퍼 검출 장치(200)는 검사실(205), 발광부(미도시), 스테이지(stage, 15), 검출기(25), 산란 방지 거울(210), 및 흡수 장치(220)를 포함 한다.

상기 검사실(205)은 진공 상태로 밀폐된 공간이며, 상기 검사실(205) 내부에 상기 발광부(미도시), 상기 스테이지(15), 상기 검출기(25), 상기 산란 방지 거울(210), 및 상기 흡수 장치(220)가 위치한다.

상기 스테이지(15)는 검사될 웨이퍼(20)가 안착되며, 모터(미도시)에 의하여 회전, 전후진 이동, 상하 이동 및 틸트(tilt)까지 가능하다.

상기 발광부(미도시)는 상기 검사될 웨이퍼(20)로 입사되는 입사광(30)을 공급한다. 상기 발광부(미도시)는 광원으로 레이저 빔(laser beam)을 사용할 수 있다.

상기 발광부(미도시)는 상기 레이저 빔(laser beam)을 상기 웨이퍼(20)를 기준으로 20도의 입사각으로 공급시킬 수 있다. 상기 발광부(미도시)는 레이저 소스(미도시)로부터 발광되는 레이저 빔을 여러 개의 거울들(미도시)을 통하여 반사시켜 상기 웨이퍼(20)로 공급하는 형태로 구현될 수 있다.

상기 검출기(photo detector, 25)는 상기 입사광(30)이 상기 웨이퍼(20)에 반사된 반사광들 중 제1 반사광(32)을 감지한다. 상기 검출기(25)는 광 산란 검출 기술(예컨대, dark field 검출 방법)을 사용할 수 있다.

파티클 또는 결함이 없는 웨이퍼 부분에 입사된 입사광(30)에 대한 반사광(35)은 일정한 반사각을 갖도록 반사될 수 있다. 예컨대, 상기 파티클 또는 결함이 없는 웨이퍼 부분에 입사된 입사광에 대한 반사광(35)은 상기 입사광(30)의 입사각(예컨대, 20도)과 동일한 위상으로 반사될 수 있다.

그러나 상기 파티클 또는 결함이 있는 웨이퍼 부분에 입사된 입사광(30)은 상기 파티클과의 충돌에 의하여 반사각이 달라지거나 산란될 수 있다.

상기 검출기(25)는 이러한 웨이퍼 상의 파티클 때문에 반사각이 달라지거나 산란되는 광(제1 반사광, 32)을 감지하여 상기 웨이퍼(20) 상의 파티클이나 결함을 감지한다. 예컨대, 상기 제1 반사광(35)은 상기 입사광(30)의 입사각과 다른 위상으로 반사되는 반사광(32)일 수 있다.

상기 산란 방지 거울(210)은 상기 입사광(30)이 상기 웨이퍼(20)에 반사된 반사광들 중 제2 반사광(35)을 상기 흡수 장치(220)로 재반사시킨다. 상기 제2 반사광(35)은 상기 파티클 또는 결함이 없는 웨이퍼 부분에 입사된 입사광에 대한 반사광을 나타낸다.

상기 제2 반사광(35)은 상기 검사실(205) 내벽 또는 상기 검사실(205) 내부에 존재하는 다른 유닛들과 충돌하여 산란될 수 있다. 도 1에 도시된 바에 따라 이러한 산란되는 광(40)은 상기 검출기(25)에 감지될 수 있기 때문에 상기 검출기(25)가 파티클 또는 결함이 없는 웨이퍼 부분에 대하여도 결함이 있는 것으로 오동작할 수 있다.

상기 산란 방지 거울(210)는 상기 검출기(25)의 오동작을 방지하기 위하여 상기 제2 반사광(35)이 상기 검사실(205) 내벽 또는 상기 검사실(205) 내부에 존재하는 다른 유닛들과 충돌하기 전에 상기 제2 반사광(35)을 상기 흡수 장치(220)로 재반사시킨다.

상기 산란 방지 거울(210)은 평면 거울이거나 오목 거울일 수 있으며, 상기 제2 반사광(35)의 재반사 각도를 조절할 수 있도록 거울 각도가 조절될 수 있다.

상기 흡수 장치(220)는 상기 재반사된 상기 제2 반사광(230)을 흡수하여 소멸시킨다. 상기 흡수 장치(220)는 상기 스테이지(15)보다 낮게 위치하도록 설치될 수 있다. 상기 흡수 장치(220)는 상기 스테이지(15)보다 낮게 설치됨으로써, 재반사된 상기 제2 반사광(230)이 난반사로 인하여 직접적으로 상기 검출기(15)에 감지되는 것을 방지할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 파티클 또는 결함이 있는 웨이퍼 부분에 입사된 입사광에 대한 반사광, 즉 상기 제1 반사광(32)은 상기 검출기(25)에 의해 감지되어 상기 웨이퍼(20) 상에 존재하는 파티클이나 결함이 검출될 수 있다.

또한 상기 파티클 또는 결함이 없는 웨이퍼 부분에 입사된 입사광에 대한 반사광, 즉 상기 제2 반사광(35)은 상기 검사실(205) 내벽 또는 상기 다른 유닛들과 충돌하여 산란되어 상기 검출기(25)로 감지되는 것을 방지하기 위하여 상기 산란 방지 거울(210)에 의하여 상기 흡수 장치(220)로 재반사되고, 상기 흡수 장치(220)는 흡수된 상기 재반사된 제2 반사광(230)을 소멸시킨다.

따라서 웨이퍼 상에 파티클이나 결함을 검출할 때, 상기 제2 반사광(35)이 상기 검사실(205) 내벽 또는 상기 다른 유닛들과의 충돌에 하여 발생될 수 있는 산란광이 상기 검출기(25)로 감지되어 발생되는 노이즈, 즉 파티클이나 결함에 대한 잘못된 카운팅(counting)을 방지함으로써 상기 웨이퍼 결함 검출 장치(200)의 신뢰성을 높이고, 양질의 웨이퍼에 대한 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 일반적인 웨이퍼 결함 검출 장치의 개략도를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 웨이퍼 결함 검출 장치를 나타낸다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 205: 검사실, 15: 스테이지,

20: 웨이퍼, 25: 검출기,

30: 입사광, 35: 반사광,

210: 산란 방지 거울, 220: 흡수 장치.

Claims (5)

1. 검사될 웨이퍼가 안착되는 스테이지;

   상기 검사될 웨이퍼로 입사되는 입사광을 공급하는 발광부;

   상기 입사광이 상기 웨이퍼에 반사된 반사광들 중 제1 반사광을 감지하는 검출기;

   상기 입사광이 상기 웨이퍼에 반사된 반사광들 중 제2 반사광을 재반사시키는 산란 방지 거울; 및

   재반사된 상기 제2 반사광을 흡수하는 흡수 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 결함 검출 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 산란 방지 거울는,

   평면 거울 또는 오목 거울인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 결함 검출 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 흡수 장치는,

   상기 스테이지보다 낮게 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 결함 검출 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 반사광은 상기 입사광의 입사각과 다른 위상으로 반사되고, 상기 제2 반사광은 상기 입사광의 입사각과 동일한 위상으로 반사되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 결함 검출 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 산란 방지 거울는,

   상기 제2 반사광의 재반사 각도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 결함 검출 장치.

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