KR20100042340A - 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 가공 진행 단계에 따라 각 가공 공정 단계에서 기판 후면에 발생한 오염, 크랙, 스크래치 등을 검사하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치는 중앙부가 오픈되고 반도체 웨이퍼 후면의 에지면을 지지하는 링 형상의 스테이지; 상기 스테이지에 놓여진 반도체 웨이퍼 후면을 촬영하는 촬영유닛; 반도체 웨이퍼의 후면과 수평한 방향으로 배치되어 반도체 웨이퍼 후면으로 광을 조사하는 제1조명유닛; 및 반도체 웨이퍼의 후면과 수직한 방향으로 배치되어 반도체 웨이퍼 후면으로 광을 조사하는 제2조명유닛를 포함한다.

Description

반도체 웨이퍼 후면 검사 장치 및 검사 방법{Apparatus and method for inspecting semi-conductor wafer backside}
본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 가공 진행 단계에 따라 각 가공 공정 단계에서 기판 후면에 발생한 오염, 크랙, 스크래치 등을 검사하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자 제조를 위한 공정은 크게 세분하면 일반적으로 전공정과 후공정으로 구분되며 전공정은 주로 웨이퍼 가공의 Fab 공정으로서 산화공정(Oxidation), 감광액도포(Photo resist), 노광(exposure), 현상(Development), 식각(etching), 이온주입(Implementation), 화상기상증착, 금속배선(Metallization) 공정의 반복적 공정으로 이루어진다. 후공정은 주로 조립 및 검사 공정으로서 웨이퍼 자동선별(EDS), 웨이퍼절단(Sawing), 칩접착(Die attach), 금속연결(wire bonding), 성형(Molding), 최종검사(Final Test), 마킹(marking), 포장(Packaging)으로 크게 나누어져 반복적으로 공정이 이루어진다.
웨이퍼 전공정 각각의 가공단계와 후공정에서 웨이퍼를 투입하기 전에 웨이 퍼 이상유무를 확인하는 웨이퍼 자동선별 과정까지는 웨이퍼 가공의 각각의 공정단계 마다 웨이퍼 결함검사 공정이 필요하다. Bare Wafer 투입부터 가공공정의 각 단계를 거치면서 웨이퍼 가공 완료까지는 각 단계마다 웨이퍼의 핸들링이 계속적으로 이루어지면서 웨이퍼 후면에 오염, 크랙(Crack), 스크래치(Scratch) 등이 발생될 수 있다.
전공정 가공 공정에서 웨이퍼 후면에 결함이 발생하면 결함으로 인하여 웨이퍼 상면(Top side)에 회로 성형이나 소자 형성 시에 미성형이나 소자 형성에 중대한 문제가 발생 할 수 있으며, 최종적으로 패키지 조립 공정의 불량 및 웨이퍼 파손이 발생하여 생산성에 치명적인 원인이 될 수 있다.
웨이퍼 후면검사 초창기에는 작업자에 의한 육안검사를 하였으나, 작업자의 숙련도에 따라서 검사력이 차이가 많이 발생할 수 있어 검사 신뢰성이 떨어지며, 웨이퍼가 8인치에서 12인치로 대구경화 되면서 더욱더 신뢰성이 떨어질 수 있다. 또한 육안검사를 위해서는 작업자가 웨이퍼를 손으로 잡은 상태에서 하기 때문에 웨이퍼 표면에 2차 결함을 발생시킬 수 있고 검사속도가 늦어 전수검사가 필요한 라인에서는 생산성 향상이 저해될 수 있다. 라인에서는 웨이퍼가 12인치로 대구경화 되고 생산성 향상을 위해 전수검사를 목표로 하여 현재는 육안검사를 하지 않고 장치를 이용한 자동 검사를 실시하고 있다.
그러나, 기존의 웨이퍼 후면 검사 장치는 웨이퍼를 반전하는 과정에서 웨이퍼의 파손이 발생될 수 있고, 웨이퍼 표면의 영상을 취득하여 처리하는데 시간이 오래 걸리고, 검사력이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 웨이퍼의 반전 없이 후면을 검사할 수 있는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영할 수 있는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 검사시간을 단축할 수 있는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 웨이퍼 후면 전영역으로 광량이 균일하게 주사될 수 있는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치는 반도체 웨이퍼가 놓여지는 스테이지; 상기 스테이지에 놓여진 반도체 웨이퍼로 광을 조사하는 조명유닛; 및 상기 스테이지에 놓여진 반도체 웨이퍼를 촬영하는 촬영유닛을 포함하되; 상기 조명 유닛은 다크필드 방식으로 광을 조사하는 다크필드(dark field) 조명부재 및 브라이트 필드 방식으로 광을 조사하는 브라이트필드(bright field) 조명부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 다크필드 조명부재는 링 형상의 몸체; 상 기 몸체의 내주면을 따라 다수층으로 배열 설치되는 발광소자들을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 발광소자들은 층별로 링 형태로 배열된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 다크필드 조명부재는 상기 발광소자들의 층별로 광량을 조절하는 광량 조절부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 발광소자들은 각 층의 중심을 향하도록 설치되며, 상기 발광소자들 각각의 중심축은 상기 몸체의 내측면과 수직한 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면,상기 발광소자들은 발광 다이오드이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 브라이트필드 조명부재는 상기 촬영유닛와 동일축상에서 조명을 조사하는 동축 조명이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 브라이트필드 조명부재는 빛을 발생시키는 램프; 플랙시블 파이프에 내재되며, 램프에서 발생한 빛을 안내하는 다수의 광섬유들로 이루어진 광 화이버; 및 상기 광 화이버를 통해 제공되는 빛을 반도체 웨이퍼의 표면으로 조사하도록 상기 광 화이버의 끝단에 설치되는 렌즈부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 렌즈부는 상기 광 화이버로부터 퍼지는 광을 모아주는 집광렌즈; 및 상기 집광렌즈에서 모아진 광을 상기 촬영유닛으로 제공되는 영상의 축과 동축이 되도록 하는 빔 스플리터(beam splitter)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스테이지는 반도체 웨이퍼의 후면 가장자리가 놓여지는 지지면과, 반도체 웨이퍼의 후면이 오픈되는 오프닝을 갖는 링 형상으로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따르면,상기 스테이지는 일측에 반도체 웨이퍼를 반송하는 반송로봇의 아암(arm)과의 충돌 방지를 위해 절개부를 갖는다.
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치는 중앙부가 오픈되고 반도체 웨이퍼 후면의 에지면을 지지하는 링 형상의 스테이지; 상기 스테이지에 놓여진 반도체 웨이퍼 후면을 촬영하는 촬영유닛; 반도체 웨이퍼의 후면과 수평한 방향으로 배치되어 반도체 웨이퍼 후면으로 광을 조사하는 제1조명유닛; 및 반도체 웨이퍼의 후면과 수직한 방향으로 배치되어 반도체 웨이퍼 후면으로 광을 조사하는 제2조명유닛를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1조명유닛는 반도체 웨이퍼의 직경보다 큰 내주면을 갖는 링 형상의 몸체; 상기 몸체의 내주면에 링 형태로 배열되고, 다수층으로 설치되는 발광소자들; 및 상기 발광소자들의 층별로 광량을 조절하는 광량 조절부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2조명유닛는 빛을 발생시키는 램프; 플랙시블 파이프에 내재되며, 램프에서 발생한 빛을 안내하는 다수의 광섬유들로 이루어진 광 화이버; 및 상기 광 화이버를 통해 제공되는 빛을 반도체 웨이퍼의 후면으로 조사하도록 상기 광 화이버의 끝단에 설치되는 렌즈부를 포함한다.
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 후면 검사 방법은 중앙부가 오픈되고 반도체 웨이퍼 후면의 에지면을 지지하는 링 형상의 스테이지에 반도체 웨이퍼를 올려놓는 단계; 상기 스테이지에 놓여진 반도체 웨이퍼의 후면으로 광을 조사하여 반도체 웨이퍼 후면을 촬영하는 단계를 포함하되; 상기 촬영 단계에서는 다크필드 방식의 조 명과 브라이트 필드 방식의 조명을 각각 개별적으로 또는 동시에 조사한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 다크필드 방식의 조명은 반도체 웨이퍼의 직경보다 큰 내주면을 갖는 링 형상의 몸체 내주면에 링 형태로 배열되고, 다수층으로 설치된 발광소자들에서 발생한 빛이 반도체 웨이퍼 후면 전영역으로 제공되며, 상기 브라이트 필드 방식의 조명은 램프에서 발생한 빛이 광 화이버를 통해 반도체 웨이퍼 후면 전영역으로 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 촬영 단계에서는 상기 다크필드 방식의 조명으로 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영하고, 상기 브라이트 필드 방식의 조명으로 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영하며, 상기 다크필드 방식의 조명과 상기 브라이트 필드 방식의 조명을 동시에 사용해서 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 촬영 단계에서는 반도체 웨이퍼의 후면을 분할하여 촬영한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 촬영 단계에서는 상기 다크필드 방식의 조명을 사용하여 촬영할때 반도체 웨이퍼 후면에 오버랩되는 부분의 광량 차이를 균일하게 하기 위 해상기 발광소자들을 층별로 광량 조절한다.
이와 같은 본 발명은 반도체 웨이퍼의 반전 없이 후면을 검사할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영하여 검사 시간을 단 축할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 반도체 웨이퍼 후면 전영역에 조명을 균일하게 조사할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 반도체 웨이퍼를 반전하지 않고 후면을 검사하기 때문에 반전 과정에서 발생할 수 있는 후면의 스크래치, 오염, 반전 장치의 오작동으로 인한 반도체 웨이퍼 파손 등을 원천적으로 방지할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치를 보여주는 측단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치(10)는 스테이지(100), 조명 유닛(200), 촬영 유닛(300) 그리고 제어부(400)를 포함한다.
스테이지(100)에는 검사 대상물인 반도체 웨이퍼(w)가 놓여진다. 스테이지(100)는 링 형상의 몸체(110)로 이루어진다. 몸체(110)는 반도체 웨이퍼(w)의 후 면 가장자리가 놓여지는 지지면(112)과, 반도체 웨이퍼의 후면이 오픈되는 오프닝(114)을 갖는다. 지지면(112)에는 반도체 웨이퍼의 가장자리가 1mm 이내에서 지지되는 것이 바람직하며, 이는 촬영유닛(300)가 최대한 반도체 웨이퍼 후면(w1) 전영역을 촬영할 수 있도록 하기 위함이다. 몸체(110)는 반도체 웨이퍼(w)가 잘못 놓여지더라도 지지면(112)에 안착되도록 하향 경사진 내측면(116)을 갖는다. 한편, 스테이지의 몸체(110)는 반송로봇의 아암(미도시됨)이 출입할 수 있는 절개부(118)가 형성된다. 절개부(118)는 반송로봇의 아암이 반도체 웨이퍼(w)를 지지면(112)에 로딩/언로딩할 때 반송로봇의 아암이 충돌을 방지를 위한 것이다.
조명 유닛(200)은 스테이지(100)에 놓여진 반도체 웨이퍼의 후면으로 광을 조사한다. 조명 유닛(200)은 다크필드 방식으로 광을 조사하는 다크필드 조명부재(210)와 브라이트 필드 방식으로 광을 조사하는 브라이트필드 조명부재(220)를 포함한다. 조명 유닛(200)은 다크필드 조명부재(210)와 브라이트 필드 조명유닛(220)를 각각 개별적(순차적)으로 사용하거나 또는 동시에 사용할 수 있다.
다크필드 조명부재(210)는 몸체(212)와, 발광소자(214)들 그리고 광량 조절부(216)를 포함한다. 몸체(212)는 반도체 웨이퍼(w)의 지름보다 큰 내경을 갖는 원통형으로 이루어진다. 몸체(212)는 스테이지(100)의 바로 아래에 인접하게 위치된다. 발광소자(214)들은 반도체 웨이퍼 후면(w1)의 전영역을 조명할 수 있도록 몸체(212)의 내주면을 따라 4개층으로 배열 설치되며, 각 층별로 링 형태로 배열된다. 발광소자(214)들은 각각의 중심축이 몸체(212)의 내측면과 수직하게 그리고 각 층의 중심을 향하도록 설치될 수 있다. 도시하지 않았지만 본 발명에서 발광소 자(214)들은 선택적으로 몸체(212)에 3개층 이하 또는 4개층 이상으로 배열 설치될 수 있다. 예컨대, 발광소자(214)로는 발광 다이오드가 사용된다. 다크필드 조명부재(210)는 촬영유닛(300)의 각도를 조명의 난반사 각도에 설치하여 어두운 조명을 통해 영상을 취득하도록 하는 것으로, 스트립 표면에서 굴절된 빛이 촬영유닛(300)에 밝게 나타나며 요철성 결함인 스크래치, 덴트(dent), 슬립마크(slip mark) 등의 결함을 검출하는데 효과적이다.
광량 조절부(216)는 발광소자(214)들의 층별로 광량을 조절할 수 있다. 다시 말해, 반도체 웨이퍼 후면(w1)으로 제공되는 발광소자(214)들의 광량은 그 위치에 따라 중복(오버랩)되는 영역이 발생되면서 반도체 웨이퍼 후면(w1)에 주사되는 광량이 달라지면서 밝기 차이가 발생된다. 이러한 밝기 차이는 촬영유닛(300)가 반도체 웨이퍼 후면(w1) 전 영역을 촬영하였을때 균일한 영상을 얻을 수 없는 원인으로 작용하게 된다. 하지만, 광량 조절부(216)가 발광소자(214)들을 층별(또는 영역별, 위치별)로 광량을 조절함으로써 이러한 문제를 최소화할 수 있고, 따라서 촬영유닛(300)는 반도체 웨이퍼 후면(w1) 전영역에 대한 균일한 영상을 얻을 수 있는 것이다. 반도체 웨이퍼 후면(w1) 전 영역에 빛이 균일하게 주사되어야 하는 이유는 후면 표면에서의 아주 미세하고 밝기차이가 많이 나지 않는 결함 검출을 위한 것으로서, 후면의 영상을 촬영유닛이 촬상하였을때 균일하게 주사되지 않은 빛으로 영상을 취득하면 취득한 영상도 균일하지 않은 얼룩이 있는 것처럼 촬상되어 미세한 밝기 차이가 나는 결함은 검출하기 어려울 수 있기 때문이다.
상술한 바와 같이, 다크필드 조명부재(210)는 반도체 웨이퍼 후면(w1)으로 균일한 광량을 제공할 수 있다. 또한, 다크필드 조명부재(210)는 발광소자를 계속적으로 켜 놓은 상태로 빛을 주사할 수도 있고, 또한 발광소자를 플래쉬(스트로빙) 형태로 빛을 주사할 수도 있다.
브라이트필드 조명부재(220)는 촬영유닛(300)와 동일축상에서 조명을 조사하는 동축 조명이다. 브라이트필드 조명부재(220)는 램프(222), 광 화이버(224) 그리고 렌즈부(226)를 포함한다. 브라이트필드 조명부재(220)는 촬영유닛(300)의 각도를 조명의 정반사 각도에 설치하여 가장 밝은 조명을 통해 영상을 취득할 수 있도록 하는 조명방식이다.
램프(222)에는 빛을 발생시키는 할로겐 램프, 제논 램프, 메탈할라이드 램프 등의 광원이 사용될 수 있다. 앞에서 언급한 램프(222)는 매우 높은 광량을 갖기 때문에 반도체 웨이퍼 후면 전체로 광을 조사하는데 적합하다. 브라이트필드 조명부재(220)는 램프(222)의 부피가 크고, 설치 장소가 자유롭지 않고 집광도 어렵기 때문에 반도체 웨이퍼 후면(w1)에 직접적으로 조명하는 것이 아니라 광 화이버(224)를 통하여 반도체 웨이퍼 후면을 조명하도록 구성하였다. 광화이버(224)는 유연성을 가지고 길이도 임의 조절이 가능하기 때문에 램프를 설치 용이한 공간에 자유롭게 설치할 수 있다.
광화이버(224)는 플랙시블 파이프에 내재되며, 램프(222)에서 발생한 빛을 안내하는 다수의 광섬유들로 이루어진다.
렌즈부(226)는 광 화이버(224)의 끝단에 설치된다. 렌즈부(226)는 광 화이버(224)로부터 퍼지는 광을 모아주는 집광렌즈(227) 및 집광렌즈(227)에서 모아진 광을 촬영유닛(300)로 제공되는 영상의 축과 동축이 되도록 하는 빔 스플리터(228)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 조명 부재(200)는 조명의 주사영역이 반도체 웨이퍼 후면(w1) 전영역의 영상을 1회에 취득할 수 있도록 조명 광학계를 구성하였다는데 그 특징이 있다.
촬영유닛(300)은 스테이지(100)에 놓여진 반도체 웨이퍼의 후면(w1)을 촬영한다. 촬영유닛(300)은 반도체 웨이퍼 후면과 대략 직각 방향으로 설치되며, 반도체 웨이퍼 후면을 한번에 모두 촬영할 수 있는 시야를 갖는다. 이러한 촬영유닛(300)은 반도체 제조 분야에서 주로 이용되는 CCD 카메라를 이용할 수 있다. 촬영유닛에 의해 촬영된 이미지 데이터는 제어부(400)로 제공된다.
제어부(400)는 영상처리부(410) 및 모니터(420)를 포함할 수 있다. 영상처리부(410)는 촬영유닛(300)에 의해 촬영된 이미지 데이터를 입력받아 기입력된 이미지 데이터와 비교하여 반도체 웨이퍼 후면의 표면 불량 유무, 불량 유형(오염, 트랙, 스크래치 등) 및 불량 발생 위치 등을 판별하게 된다. 또한, 영상처리부(410)는 이미지 데이터의 분석결과를 작업자가 인식할 수 있도록 모니터(420)를 통해 보여줄 수 있다. 더 나아가서, 영상처리부(410)는 반도체 웨이퍼 후면 결함에 대한 맵 데이터를 생성할 수 있으며, 후면 결함에 대한 맵 데이터는 반도체 웨이퍼 상면의 검사 후 결함 맵과 매칭될 수 있도록 구성하여 작업자에게 결함을 분석할 수 있도록 할 수 있다.
여기서, 영상처리과정에는 최소 수백만회에서 수억회에 이르는 연산이 필요 하므로, 여러번의 영상처리 과정을 거친다는 것은 그 만큼의 S/W적인 노력, 시간 그리고 그에 따르는 강력한 계산능력을 보유한 컴퓨터를 필요로 하게 되며, 이는 현장에서의 검사장치의 사용을 불가능하게 만드는 결과를 초래하게 된다. 본 발명에서는 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 균일하게 조사할 수 있는 효과적인 조명유닛(200)의 구축이 가능함으로써 촬영유닛(300)가 한번의 촬영으로 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 촬상함으로써 S/W의 부담이 적은 상태에서도 원하는 목적(반도체 웨이퍼 후면의 표면 결함)을 쉽게 달성할 수 있는 것이다.
상술한 구성을 같는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치는 반도체 처리 시스템의 인덱스(로드락 챔버)에 추가 장착되어 공정전후에 반도체 웨이퍼 후면의 표면결함을 검사할 수 있다.
도 3은 본 발명의 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치가 장착된 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 4는 후면 처리부를 보여주는 정면도이다.
도 3 및 도 4에서와 같이, 기판 처리 장치(1)는 피처리체, 예컨대, 반도체 웨이퍼(w)의 상면에 대한 표면 검사를 하는 상면 처리부(2)와, 상면 처리부(2)에 대하여 반도체 웨이퍼(w)를 반송하는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module)로 통하는 로더부(3) 그리고 로더부(3)의 일측에 설치되며 반도체 웨이퍼의 후면에 대한 검사를 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치(10)가 설치된 후면 처리부(7)를 구비한다.
로더부(3)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 수납 용기(C)와 상면 처리부(2) 및 후면 처리부(7) 사이에서 반도체 웨이퍼를 반송하는 로더 반송챔버(4)를 갖는다. 로더 반송챔버(4)는 가로로 긴 상자체에 의해 형성된다. 로더 반송챔버(110)의 한쪽의 긴 변에는, 복수의 로드포트들(loadports)(5)이 병설(竝設)된다. 이들 로드포트들(5)은, 각각, 웨이퍼 수납 용기(C)를 탑재할 수 있도록 구성된다. 로드포트들(5)은 웨이퍼 수납 용기(C)의 도어를 자동으로 개폐하는 도어 오프너(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 웨이퍼(W)를 수용하는 용기(C)는 오버헤드 트랜스퍼(overhead transfer), 오버헤드 컨베이어(overhead conveyor), 또는 자동 안내 차량(automatic guided vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)에 의해 로드포트(5) 상에 놓여진다. 웨이퍼 수납 용기(C)는 전면 개방 일체식 포드(front open unified pod)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 웨이퍼 수납 용기는, 예컨대 최대 25장의 웨이퍼 W를 등(等)피치로 다단으로 탑재하여 수용할 수 있다. 웨이퍼 수납 용기(C) 내부는, 예컨대 N2 가스 분위기로 채워진 밀폐 구조를 이룬다. 로드포트(5)와 웨이퍼 수납 용기(C)의 수는, 도 3에 도시하는 예에 한정되지 않는다.
로더 반송챔버(4) 내에는, 반도체 웨이퍼를 그 길이 방향을 따라 반송하기 위한 반송 장치(6)가 배치된다. 반송장치(6)에 의해, 웨이퍼가, 웨이퍼 수납 용기(C), 상면 처리부(2), 후면 처리부(7) 사이에서 반송된다. 반송 장치(6)는, 로더 반송챔버(4) 내의 중심부를 길이 방향을 따라서 연장하는 안내 레일상에 슬라이드 이동 가능하게 설치된다. 로더 반송챔버(4)의 짧은변에는 후면 처리부(7)가 설치되는데, 후면 처리부(7)에는 반도체 웨이퍼의 후면 검사 장치(10)와 반도체 웨이퍼를 정렬하는 프리 얼라이너(8)가 각각 배치된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치(10)를 프리 얼 라이너(8) 상부에 배치함으로써, 반도체 웨이퍼의 상면과 에지 그리고 후면을 일괄 검사할 수 있어 생산성 향상을 도모할 수 있다.
도 1 및 도 2에서 보여준 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치를 사용하여 반도체 웨이퍼 후면의 결함들을 검출하는 방법을 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 반도체 웨이퍼(w)는 반송 로봇(미도시됨)에 의해 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치(10)의 스테이지(100)에 로딩된다. 조명유닛(200)는 스테이지(100)에 놓여진 반도체 웨이퍼 후면(w1)으로 다크필드 방식의 조명과 상기 브라이트 필드 방식의 조명을 동시에 조사하고, 촬영유닛(300)는 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영하여 그 이미지 데이터를 제어부(400)로 제공한다. 한편, 다크필드 방식의 조명을 사용하여 촬영할 때, 광량조절부(216)는 반도체 웨이퍼 후면에 오버랩되는 부분의 광량 차이를 균일하게 하기 위해 발광소자들을 층별로 광량 조절한다.
이러한 조명과 촬영 과정은 검사 신뢰성을 높이기 위해 3회 반복 촬영이 가능하다. 즉, 3회 반복 촬영은 다크필드 방식의 조명으로 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영하고, 브라이트 필드 방식의 조명으로 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영하며, 최종적으로 다크필드 방식의 조명과 상기 브라이트 필드 방식의 조명을 동시에 사용해서 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영하는 것이다.
이렇게 촬영유닛에 의해 촬영된 이미지 데이터는 제어부(400)로 제공되고, 제어부(400)의 영상처리부(410)에서는 반도체 웨이퍼 후면의 표면불량 유무를 판별하게 된다.
본 발명에서와 같이, 촬영유닛가 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 촬영하여 표면 불량 유무 판별이 가능한 것은 효과적인 조명유닛의 구축이 가능하였기 때문이다.
한편, 촬영유닛(300)가 반도체 웨이퍼 후면을 1최 촬영하여 검사하는 경우 검사 해상도(정밀도)가 떨어지는 경우는 반도체 웨이퍼를 4분할하여 4회 영상 촬영을 하여 검사 해상도를 4배 높일 수 있으며, 이를 위해 촬영유닛(400)와 브라이트필드 조명부재(220)를 좌우 방향으로 스캐닝하여 영상 취득과 처리를 할 수 있도록 한다.
이상에서, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치를 보여주는 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치가 장착된 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 4는 후면 처리부를 보여주는 정면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 스테이지
200 : 조명유닛
300 : 촬영유닛
400 : 제어부

Claims (20)

  1. 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치에 있어서:
    반도체 웨이퍼가 놓여지는 스테이지;
    상기 스테이지에 놓여진 반도체 웨이퍼로 광을 조사하는 조명유닛; 및
    상기 스테이지에 놓여진 반도체 웨이퍼를 촬영하는 촬영유닛을 포함하되;
    상기 조명 유닛은
    다크필드 방식으로 광을 조사하는 다크필드 조명부재 및 브라이트 필드 방식으로 광을 조사하는 브라이트필드 조명부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다크필드 조명부재는
    링 형상의 몸체;
    상기 몸체의 내주면을 따라 다수층으로 배열 설치되는 발광소자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광소자들은 층별로 링 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 다크필드 조명부재는
    상기 발광소자들의 층별로 광량을 조절하는 광량 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 발광소자들은 각 층의 중심을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 발광소자들 각각의 중심축은 상기 몸체의 내측면과 수직한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 발광소자들은 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 브라이트필드 조명부재는
    상기 촬영유닛와 동일축상에서 조명을 조사하는 동축 조명인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 브라이트필드 조명부재는
    빛을 발생시키는 램프;
    플랙시블 파이프에 내재되며, 램프에서 발생한 빛을 안내하는 다수의 광섬유들로 이루어진 광 화이버; 및
    상기 광 화이버를 통해 제공되는 빛을 반도체 웨이퍼의 표면으로 조사하도록 상기 광 화이버의 끝단에 설치되는 렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 렌즈부는
    상기 광 화이버로부터 퍼지는 광을 모아주는 집광렌즈; 및
    상기 집광렌즈에서 모아진 광을 상기 촬영유닛으로 제공되는 영상의 축과 동축이 되도록 하는 빔 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지는
    반도체 웨이퍼의 후면 가장자리가 놓여지는 지지면과, 반도체 웨이퍼의 후면이 오픈되는 오프닝을 갖는 링 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스테이지는 일측에 반도체 웨이퍼를 반송하는 반송로봇의 아암과의 충돌 방지를 위해 절개부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  13. 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치에 있어서:
    중앙부가 오픈되고 반도체 웨이퍼 후면의 에지면을 지지하는 링 형상의 스테이지;
    상기 스테이지에 놓여진 반도체 웨이퍼 후면을 촬영하는 촬영유닛;
    반도체 웨이퍼의 후면과 수평한 방향으로 배치되어 반도체 웨이퍼 후면으로 광을 조사하는 제1조명유닛; 및
    반도체 웨이퍼의 후면과 수직한 방향으로 배치되어 반도체 웨이퍼 후면으로 광을 조사하는 제2조명유닛를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1조명유닛는
    반도체 웨이퍼의 직경보다 큰 내주면을 갖는 링 형상의 몸체;
    상기 몸체의 내주면에 링 형태로 배열되고, 다수층으로 설치되는 발광소자들; 및
    상기 발광소자들의 층별로 광량을 조절하는 광량 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  15. 제14항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제2조명유닛는
    빛을 발생시키는 램프;
    플랙시블 파이프에 내재되며, 램프에서 발생한 빛을 안내하는 다수의 광섬유들로 이루어진 광 화이버; 및
    상기 광 화이버를 통해 제공되는 빛을 반도체 웨이퍼의 후면으로 조사하도록 상기 광 화이버의 끝단에 설치되는 렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 장치.
  16. 반도체 웨이퍼 후면 검사 방법에 있어서:
    중앙부가 오픈되고 반도체 웨이퍼 후면의 에지면을 지지하는 링 형상의 스테이지에 반도체 웨이퍼를 올려놓는 단계;
    상기 스테이지에 놓여진 반도체 웨이퍼의 후면으로 광을 조사하여 반도체 웨 이퍼 후면을 촬영하는 단계를 포함하되;
    상기 촬영 단계에서는
    다크필드 방식의 조명과 브라이트 필드 방식의 조명을 각각 개별적으로 또는 동시에 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 다크필드 방식의 조명은 반도체 웨이퍼의 직경보다 큰 내주면을 갖는 링 형상의 몸체 내주면에 링 형태로 배열되고, 다수층으로 설치된 발광소자들에서 발생한 빛이 반도체 웨이퍼 후면 전영역으로 제공되며,
    상기 브라이트 필드 방식의 조명은 램프에서 발생한 빛이 광 화이버를 통해 반도체 웨이퍼 후면 전영역으로 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 촬영 단계에서는
    상기 다크필드 방식의 조명으로 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영하고,
    상기 브라이트 필드 방식의 조명으로 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영하며,
    상기 다크필드 방식의 조명과 상기 브라이트 필드 방식의 조명을 동시에 사용해서 반도체 웨이퍼 후면 전영역을 1회 촬영하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨 이퍼 후면 검사 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 촬영 단계에서는
    반도체 웨이퍼의 후면을 분할하여 촬영하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 촬영 단계에서는
    상기 다크필드 방식의 조명을 사용하여 촬영할때 반도체 웨이퍼 후면에 오버랩되는 부분의 광량 차이를 균일하게 하기 위 해상기 발광소자들을 층별로 광량 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 후면 검사 방법.
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US10255669B2 (en) 2014-07-29 2019-04-09 Sk Siltron Co., Ltd. Defect measuring device for wafers
KR20200046783A (ko) * 2018-10-25 2020-05-07 주식회사 제이스텍 폴더블 디스플레이 패널의 패터닝 가공된 패널 검사장치

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