KR20100073541A - 웨이퍼 박막 두께 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 실시예에 따른 웨이퍼 박막 두께 측정장치는 웨이퍼 박막으로 광을 조사하고, 반사된 광을 수집하는 측정모듈과, 상기 측정모듈이 상기 웨이퍼 상측에서 이동되도록 하는 이동장치와, 상기 웨이퍼가 안착되는 스테이지와, 상기 측정모듈을 통하여 수광되는 광으로부터 상기 웨이퍼의 박막 두께를 측정하는 측정수단을 포함한다.

웨이퍼 박막

Description

웨이퍼 박막 두께 측정장치{An apparatus for measusing thickness of thin film on wafer}

본 실시예는 웨이퍼의 박막두께를 측정하기 위한 장치에 대해서 개시한다.

일반적으로, 반도체 장치의 제조공정은 단결정 실리콘 재질의 웨이퍼 상에 절연막, 유전막, 금속막등의 다양한 박막을 형성하는 공정과 상기 박막을 원하는 형태의 패턴으로 형성하는 패턴 형성 공정을 포함한다.

따라서, 박막의 물리적 특성은 상기 박막의 상부에 이루어지는 다양한 후속공정에 영향을 미친다.

특히, 최근에는 반도체 장치가 고집적화되면서 기판상에 형성되는 박막의 수가 증가하고, 박막의 물리적 특성이 후속공정에 미치는 영향은 더욱 증대되고 있다.

이에 따라, 박막을 형성한 후에는 박막의 물리적 특성에 대한 평가를 수행하고, 이를 후속 공정에 반영하는 것이 필요하며, 박막의 물리적 특성에 따라 다양한 평가 공정이 수행되고 있다.

도 1 및 도 2는 종래에 있어서의 웨이퍼 박막 두께를 측정하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.

종래에 있어서는, 박막 두께 대상의 웨이퍼(W)를 스테이지(20)상에 위치시키고, 광 방출기(10)를 이용하여 상기 웨이퍼(W) 표면으로 특정 파장의 광을 방출시킨다.

그리고, 상기 웨이퍼(W) 표면에서 반사되는 광을 광 검출기(12)가 수광하여, 상기 광 검출기(12)에 의해 수광된 광의 파장을 이미지 출력기로 전달함으로써, 웨이퍼(W)의 박막 두께를 측정하게 된다.

한편, 이러한 박막 두께 측정장비의 경우는, 웨이퍼 표면으로 광을 방출하는 방출기를 하나만 마련하여, 웨이퍼(W)의 다수 영역에서의 박막 두께를 측정하는데에는 많은 시간이 소요되었다. 또한, 웨이퍼(W)의 다른 영역의 박막 두께를 측정하기 위해서는, 스테이지(20)를 이동시키는 것이 필요하였는데 스테이지(20)의 이동으로 인한 파티클이 웨이퍼에 가해질 가능성이 있었다.

본 발명은 상기되는 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 웨이퍼의 복수의 영역에 대해서 신속하게 박막 두께를 측정할 수 있는 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.

본 실시예에 따른 웨이퍼 박막 두께 측정장치는 웨이퍼 박막으로 광을 조사하고, 반사된 광을 수집하는 측정모듈과, 상기 측정모듈이 상기 웨이퍼 상측에서 이동되도록 하는 이동장치와, 상기 웨이퍼가 안착되는 스테이지와, 상기 측정모듈을 통하여 수광되는 광으로부터 상기 웨이퍼의 박막 두께를 측정하는 측정수단을 포함한다.

또한, 실시예의 웨이퍼 박막 두께 측정장치는 웨이퍼 박막으로 광을 조사하는 광 방출기와, 상기 웨이퍼에서 반사된 광을 수광하는 광 검출기를 포함하는 웨이퍼 박막 두께 측정장치에 있어서, 상기 광 방출기와 광 검출기를 구비하고, 상기 광 방출기로부터 방출된 광을 웨이퍼로 안내하는 복수의 렌즈가 상기 웨이퍼 상측에서 이동되도록 하는 이동장치와, 상기 웨이퍼를 지지하는 스테이지와, 상기 광 검출기를 통하여 수광된 광으로부터 상기 웨이퍼 박막의 두께를 측정하는 이미지 검출기를 포함한다.

제안되는 바와 같은 웨이퍼 박막 두께 측정 장치에 의해서, 웨이퍼 박막의 두께들을 보다 신속하게 측정할 수 있으며, 또한 측정모듈이 회전되면서 이동하는 경우에는 웨이퍼의 이동량을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.

그리고, 이하의 설명에서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.

도 3은 본 실시예에 따른 웨이퍼 박막 두께 측정장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 실시예에 따라 복수의 측정모듈이 웨이퍼 상측을 이동하는 모습을 보여주는 도면이다.

먼저, 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 박막 두께 측정 장치는 복수의 측정 모듈(110)을 구비하고, 상기 측정모듈(110)이 웨이퍼(W) 상측에서 이동되도록 하기 위한 이동장치(120)를 포함하고, 상기 측정모듈(110)을 통하여 수광되는 광으로부터 웨이퍼(W)의 박막 두께를 측정하는 이미지 출력기(130)를 포함한다.

상기 웨이퍼(W)는 스테이지(140)상에 놓여지며, 상기 스테이지(140)는 외부의 구동수단에 의하여 회전되는 구동축(141)과 연결되어 있다.

상세히, 상기 측정모듈(110)은 웨이퍼 박막으로 광을 조사하기 위한 광 방출 수단과, 웨이퍼 박막에서 반사된 광을 수광하기 위한 광 검출수단을 포함하고, 상기 측정모듈(110)은 그 위치가 고정되어 있는 제 1 측정모듈(111)과, 상기 제 1 측정모듈(111)의 좌측과 우측에서 좌우로 이동이 가능한 제 2 및 제 3 측정모듈(112,113)을 포함한다.

따라서, 상기 제 2 및 제 3 측정모듈(112,113)은 상기 이동장치(120)의 안내에 따라 상기 웨이퍼(W)의 상측을 이동할 수 있으며, 이 때 상기 웨이퍼(W)가 스테이지(140)의 회전에 의하여 회전되는 경우에는 이동된 위치에서 웨이퍼의 복수 영역에 대한 박막 두께를 측정할 수 있다.

상기 측정모듈(110)에 의한 웨이퍼 박막의 두께 측정은, 알려진 바와 같이, 방출된 광이 웨이퍼 박막에서 반사됨으로써 변화게 되는 파장등의 차이를 이용하여 이루어지게 된다.

도시되어 있지는 않지만, 상기 측정모듈(110) 각각이 광 방출수단과 광 검출수단을 구비할 수 있으며, 상기 측정모듈(110)이 렌즈로 구현되는 경우에는 상기 이동장치(120)내에 광 방출수단과 광 검출수단이 구비될 수 있다.

그리고, 상기 이동장치(120)는 상기 제 1 측정모듈(111)을 중심으로 회전될 수 제 2 및 제 3 측정모듈(112,113)이 회전되도록 할 수 있으며, 이 경우 상기 제 2 및 제 3 측정모듈(112,113)은 상기 제 1 측정모듈(111)을 중심으로 회전되면서 상기 제 1 측정모듈(111)로부터 점차 멀어질 수 있다.

이러한 경우에, 웨이퍼(W)의 전영역에 걸쳐 박막 두께를 측정할 수 있으며, 종래의 경우처럼 스테이지를 개별적으로 광 방출기의 수직 하방에 위치시켜야 할 필요가 없게 된다.

또한, 상기 측정모듈(110)과 웨이퍼(W) 사이의 공간에는, 상기 이동장치(120)에 의한 측정모듈(110)의 이동에 따라 발생할 수 있는 파티클이 웨이퍼(W) 표면으로 떨어지는 것을 방지하기 위하여 유리가 배치될 수 있다.

도 4를 참조하여 보면, 실시예에 따른 측정모듈(제 1 내지 제 5 측정모듈)이 5개 형성되는 경우가 도시되며, 이 경우 측정모듈중 제 1 내지 제 4 측정모듈은 상기 이동장치(120)에 의하여 웨이퍼(W) 상측에서 이동이 가능하다. 다만, 도시된 바와 같이, 제 1 측정모듈(111)은 웨이퍼(W)의 가운데에서 고정된 위치를 갖도록 형성될 수 있다.

예컨대, 제 2 측정모듈(112)이 좌측으로 이동된 경우와, 제 3 측정모듈(113)이 우측으로 이동된 경우가 도시된다. 이때, 상기 웨이퍼(W)가 스테이지의 회전에 의하여 회전하게 되면, 웨이퍼(W)의 중심에서부터 상기 제 2 및 제 3 측정모듈(112,113)이 이동된 거리에 해당하는 영역의 박막 두께들을 연속적으로 측정할 수 있다.

따라서, 실시예에 따라 이동가능한 측정모듈의 개수를 변경하여 적용할 수 있으며, 다만 웨이퍼(W)의 중심에 놓여지는 제 1 측정모듈(111)에 대해서는 고정된 위치를 유지하도록 할 수 있다.

전술한 바와 같은 실시예의 웨이퍼 박막 두께 측정 장치에 의해서, 웨이퍼 박막의 두께들을 보다 신속하게 측정할 수 있으며, 또한 측정모듈이 회전되면서 이동하는 경우에는 웨이퍼의 이동량을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래에 있어서의 웨이퍼 박막 두께를 측정하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 실시예에 따른 웨이퍼 박막 두께 측정장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 본 실시예에 따라 복수의 측정모듈이 웨이퍼 상측을 이동하는 모습을 보여주는 도면.

Claims (6)

1. 웨이퍼 박막으로 광을 조사하고, 반사된 광을 수집하는 측정모듈과,

   상기 측정모듈이 상기 웨이퍼 상측에서 이동되도록 하는 이동장치와,

   상기 웨이퍼가 안착되는 스테이지와,

   상기 측정모듈을 통하여 수광되는 광으로부터 상기 웨이퍼의 박막 두께를 측정하는 측정수단을 포함하는 웨이퍼 박막 두께 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동장치는 상기 측정모듈이 회전하면서 상기 웨이퍼 상측에서 이동되도록 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 박막 두께 측정장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 측정모듈은 그 위치가 고정되는 제 1 측정모듈과, 상기 이동장치에 의하여 그 위치가 이동하는 제 2 측정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 박막 두께 측정장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 측정모듈과 웨이퍼 사이의 공간에는 상기 웨이퍼로의 파티클 유입을 방지하기 위한 유리가 개재되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 박막 두께 측정장치.
5. 웨이퍼 박막으로 광을 조사하는 광 방출기와, 상기 웨이퍼에서 반사된 광을 수광하는 광 검출기를 포함하는 웨이퍼 박막 두께 측정장치에 있어서,

   상기 광 방출기와 광 검출기를 구비하고, 상기 광 방출기로부터 방출된 광을 웨이퍼로 안내하는 복수의 렌즈가 상기 웨이퍼 상측에서 이동되도록 하는 이동장치와,

   상기 웨이퍼를 지지하는 스테이지와,

   상기 광 검출기를 통하여 수광된 광으로부터 상기 웨이퍼 박막의 두께를 측정하는 이미지 검출기를 포함하는 웨이퍼 박막 두께 측정장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 이동장치는 상기 복수의 렌즈들이 회전되면서 상기 웨이퍼 상측을 따라 이동되도록 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 박막 두께 측정장치.

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