KR20110055787A - 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치 - Google Patents

레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치 Download PDF

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Abstract

간단한 구조로 이루어져 작동이 용이함은 물론, 경제적이면서도 신뢰성이 높은 접합웨이퍼의 계면 불량 검출이 가능한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치가 개시되어 있다. 이를 위하여 레이저수단, 레이저 확산수단, 및 검출수단을 포함하는 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 제공한다. 본 발명에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 사용하면, 검사자가 원하는 배율로 웨이퍼 계면의 검사가 가능하다는 이점이 있다. 그리고 간단한 구조로 이루어져 있어 검사를 위한 작동이 용이하다는 이점이 있다.

Description

레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치{INSPECTION DEVICE FOR BONDED WAFER USING LASER}
본 발명은 웨이퍼의 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저를 이용해 접합웨이퍼의 계면 불량을 검사할 수 있는 간단한 구조로 이루어져 경제적이고 작동이 간편한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치에 관한 것이다.
웨이퍼 접합법(wafer bonding)은 두 개의 반도체 기판 표면에 실리콘 절연막을 형성하여 상호 접합시키는 기술로써, 이러한 웨이퍼 접합법을 사용한 웨이퍼로는 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼를 들 수 있다. SOI 웨이퍼의 경우, 그 구조를 살펴보면 웨이퍼의 깊이 방향에 대하여 표층의 디바이스 제작 영역이 되는 활성층으로서 사용되는 실리콘 단결정 층 아래에 산화막 등의 매입 절연층을 끼워 그 하부에 또 하나의 실리콘 단결정 층을 갖는 구조로 되어 있다.
이러한 구조의 SOI 웨이퍼는 기생(寄生)용량이 작고, 내 방사성능력이 높은 특징을 가지고 있다. 이에 따라 상기 SOI 웨이퍼는 고속, 저 소비전력 동작, 래치 업 방지 등의 효과가 기대되어 고성능 반도체 소자 용의 기판으로서 각광 받고 있는 실정이다.
이러한 이유로 인해 상기 접합법을 이용한 SOI 웨이퍼를 제조하는 연구가 활발히 이루어졌으며, 이러한 연구 노력으로 인해 다양한 제조방법들이 개발되었다.
예를 들면, 대한민국 등록특허공보 제10-0218541호(1999년06월10일 등록)에 "에스오아이(SOI) 웨이퍼 제조방법"이 개시되어 있다.
이는 절연 기판 위에 산화막을 형성하는 단계, 실리콘 단결정 웨이퍼를 산화막과 본딩하는 단계, 포토레지스트를 실리콘 단결정 웨이퍼 상에 원형으로 형성하는 단계, 실리콘 단결정 웨이퍼를 식각하는 단계, 및 포토레지스트를 제거하는 단계로 이루어진 에스오아이 웨이퍼 제조방법에 관한 것이다.
그리고 대한민국 등록특허공보 제10-0498446호(2005년06월22일 등록)에 "SOI 웨이퍼 및 그의 제조방법"이 개시되어 있다.
이는 SOI 웨이퍼를 이용하여 반도체 장치를 제조할 때 제조공정 수를 감소시키고 에피 실리콘 성장(Epi growth)과 같은 추가 공정이 필요 없는 기술에 관한 것으로서, 이를 위해 소자형성 영역을 정의하기 위해서 형성된 소자분리용 절연막을 포함하는 제1반도체 기판과, 제1반도체 기판 상의 소자형성 영역에 구역별로 형성된 웰 및 매몰층과, 제1반도체 기판과 접합되고 소자분리용 절연막의 하부와 접촉하여 소자형성 영역의 하부를 전기적으로 차단시키도록 접합용 절연막이 형성된 제2반도체 기판을 포함하는 SOI 웨이퍼 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0069022호(2006년06월21일 공개)에 "SOI 웨이퍼의 제조 방법"이 개시되어 있다.
이는 수소 이온의 주입량을 저농도로 하면서도 500℃ 이하의 2단계 저온 열처리 공정을 통하여 접합 웨이퍼의 수소 이온 주입층의 분리가 잘 되고 표면의 Rms 값이 현저히 낮은 SOI 웨이퍼를 제조할 수 있는 제조 방법에 관한 것이다.
위에서 언급한 바와 같이 웨이퍼 접합법을 이용한 SOI 웨이퍼의 경우 많은 연구 노력에 의해 다양한 방법의 제조 방법들이 개발되었다. 그러나 접합법을 이용한 웨이퍼의 경우 웨이퍼 계면에 발생되는 결함 즉, 웨이퍼 계면 사이에 발생될 수 있는 이물질이나 기포 등으로 인한 웨이퍼의 결함이 발생하게 되었고, 이로 인해 웨이퍼의 성능이 저하되는 문제점이 발생되었다.
이러한 웨이퍼의 결함은 식각공정 후에 광학현미경, 전자현미경 또는 엘피디(LPD : Light Point Defect) 측정기를 이용하여 측정이 가능하나 이러한 측정기를 이용하는 방법은 측정하는데 정확한 분포, 밀도 및 크기의 측정이 어렵다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 초음파 현미경을 이용한 웨이퍼의 결함을 측정할 수 있는 장치가 개발되었다.
예를 들면, 대한민국 등록특허공보 제10-0571571호(2006년04월10일 등록)에 "초음파 현미경을 이용한 에스오아이 웨이퍼의 결함 평가방법"이 개시되어 있다.
이는 초음파 현미경을 이용하여 SOI 웨이퍼의 상부 실리콘 층에 존재하는 미접합 부분, 불산 결함 및 세코(secco) 결함의 분포, 밀도 및 크기를 측정토록 하는 기술로써, 웨이퍼의 접합 결함뿐만 아니라, HF 결함 및 세코 결함 검출까지 가능하 다는 이점이 있다. 그러나 초음파를 이용한 이 기술의 경우 복잡한 구조로 이루어져 있어 작동이 용이하지 않으며, 가격이 높다는 문제점이 있다.
상기 초음파를 이용한 웨이퍼의 결함을 측정하는 방법 이외에 엑스레이(X-ray)를 이용한 기술도 개발되었으나, 이 기술 역시 복잡한 구조로 인해 작동이 용이하지 않으며, 가격이 높아 경제적인 부담이 발생한다는 문제점이 있다.
상기 초음파 또는 엑스레이를 이용한 웨이퍼 결함 측정 이외에도 구조가 간단하고 작동이 용이하여 가격에 있어서 경제적인 적외선(IR : Infrared Ray)을 이용해 웨이퍼의 결함을 측정하는 방법이 개발되었다. 그러나 이 기술의 경우 여러 개의 필터를 이용해 웨이퍼를 투과할 수 있는 파장대역이 나오도록 하는 필터를 사용함에 따라 출력되는 웨이퍼의 결함 이미지가 선명하지 않아 정확한 결함 판단이 어렵다는 문제점을 가지고 있다.
이에 따라 간단한 구조로 이루어져 작동이 용이하고 경제적이면서도 신뢰성이 높은 웨이퍼 결함 측정이 가능한 장비의 개발이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 간단한 구조로 이루어져 작동이 용이함은 물론, 경제적이면서도 신뢰성이 높은 접합웨이퍼의 계면 불량 검출이 가능한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼 계면 사이의 결함을 검사하기 위한 레이저 빔을 접합웨이퍼로 발산하는 레이저수단; 상기 레이저수단을 통해 발산되는 레이저 빔이 접합웨이퍼로 확산되어 조사될 수 있도록 레이저수단과 접합웨이퍼 사이에 위치하는 레이저 확산수단; 및 상기 접합웨이퍼로 조사되어 접합웨이퍼를 투과하는 레이저 빔을 통해 접합웨이퍼의 결함 유무를 검출하는 검출수단을 포함하는 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 제공한다.
본 발명에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 사용하면, 검사자가 원하는 배율로 웨이퍼 계면의 검사가 가능하다는 이점이 있다. 그리고 간단한 구조로 이루어져 있어 검사를 위한 작동이 용이하다는 이점이 있다. 또한, 간단한 구조로 인해 경제적인 이득을 얻을 수 있다.
나아가 접합법을 이용해 제조되는 SOI 웨이퍼의 계면 검사 이외에도 핸드폰에 사용되는 산화 단결정 웨이퍼(oxide single crystal), LED에 사용되는 갈륨비소(GaAs : Gallium Arsenide) 웨이퍼 등에도 적용이 가능한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 제공할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨 이퍼 검사장치를 상세하게 설명한다.
본 발명의 검사장치는 접합웨이퍼의 계면에 발생될 수 있는 결함을 레이저를 이용해 검출하는 기기이다. 보다 상세하게는 상기 접합웨이퍼('본드 웨이퍼'로도 불린다)는 두 개의 웨이퍼 사이에 산화층을 두고 서로 결합되어 형성되는 웨이퍼로써, 두 개의 웨이퍼가 접하는 계면에 접합웨이퍼 제조 공정 시 발생될 수 있는 결함 즉, 이물질 또는 기포 등으로 인한 계면의 결함(이물질 또는 기포 등으로 인해 발생되는 에어 갭(air gap)을 의미한다)을 검출하는 기기이다.(상기 접합웨이퍼의 형성 과정에 대해서는 도 1을 통해 확인 할 수 있다.)
다시 말해, 본 발명의 검사장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 제조 공정을 통해 접합된 접합웨이퍼의 계면사이에 이물질 또는 기포 등으로 인한 결함 유무를 검출하기 위해 제조된 접합웨이퍼(10)에 레이저를 조사시켜 투과되는 이미지를 통해 결함 유무를 검출하는 장치이다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이 레이저를 이용해 접합웨이퍼(10)를 투과한 이미지를 후술하게 될 검출수단을 통해 감지하면 도 3에 도시된 바와 같이 접합웨이퍼의 계면에 발생될 수 있는 결함 유무를 검출할 수 있다. 촬영된 이미지를 바탕으로 살펴보면, 계면의 중앙 부근에 4개의 이물질들(1)이 존재함을 알 수 있고, 또한 중앙을 기준으로 오른쪽으로 약간 치우쳐서 기포(2)가 형성되어 있음을 알 수 있다.
이처럼 본 발명의 검사장치는 레이저를 접합웨이퍼에 조사시켜 접합웨이퍼를 투과한 이미지를 촬영하여 촬영된 이미지를 통해 접합웨이퍼의 계면을 검사하는 장 치에 관한 것이다.
이에 따라 본 발명의 검사장치는 종래의 초음파, 엑스레이를 이용한 검사장비에 비해 구조가 간단하고 작동이 용이함은 물론, 경제적인 비용 측면에서도 저렴하다. 나아가 적외선을 이용한 검사장비에 비해 보다 선명한 결함 이미지 출력이 가능하다.
종래의 접합웨이퍼 계면의 결함을 검사하는 장비들에 비해 상기와 같은 특징을 가지고 있는 본 발명의 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치는 접합웨이퍼의 계면 사이의 결함을 검사하기 위한 레이저 빔을 접합웨이퍼(10)로 발산하는 레이저수단(100)을 포함하고, 상기 레이저수단(100)을 통해 발산되는 레이저 빔이 접합웨이퍼(10)로 확산되어 조사될 수 있도록 레이저수단(100)과 접합웨이퍼(10) 사이에 위치하는 레이저 확산수단(200)을 포함한다.
그리고 본 발명의 검사장치는 상기 접합웨이퍼(10)로 조사되어 접합웨이퍼(10)를 투과하는 레이저 빔을 통해 접합웨이퍼(10)의 계면의 결함 유무를 검출하는 검출수단(300)을 포함한다.
이하 도면을 참조하여 각 구성요소별로 상세히 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치는 레이저수단(100)을 포함하고, 상기 레이저수단(100)은 접합웨이퍼의 계면 사이의 결함을 검사하기 위한 레이저 빔을 접합웨이퍼로 발산하는 수단으로써, 이를 위해 레이저 발생장치(110), 레이저 분개수단(120), 및 레이저 광원(130)을 포함한다.
보다 상세하게는 상기 레이저 발생장치(110)는 접합웨이퍼 계면 사이의 결함을 검사하기 위한 레이저 빔을 발생시키는 역할을 수행하며, 상기 레이저 발생장치(110)는 레이저 빔을 발생시키되, 접합웨이퍼로 조사되는 레이저 빔이 접합웨이퍼를 투과할 수 있도록 1000㎚ 이상의 파장을 가지는 레이저 빔을 발생시키도록 하며, 바람직하게는 1064㎚ 이상의 파장을 가지는 레이저 빔을 발생시키는 것이 바람직하다.
상기와 같이 레이저 발생장치(110)로부터 발생되는 레이저 빔의 파장의 수치를 한정한 이유는 1000㎚ 영역 미만의 파장대에서는 레이저 빔이 웨이퍼를 투과(통과)하지 않고, 그 이상의 파장만이 웨이퍼를 통과하기 때문이다.
그리고 상기 레이저 분개수단(120)은 상기 레이저 발생장치(110)로부터 발생되는 레이저 빔을 분리시키는 역할을 수행하는 장치로써, 상기 레이저 분개수단(120)은 소위 광 분배기 또는 스프리터(splitter)라 불리는 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
일예로 집적광학 광파워 분할기의 경우 광섬유 두 가닥을 서로 열접합시키거나 옆면을 갈라내어 붙이고 이를 기판에 정렬하는 방법으로 제작되며, 이렇게 제작 된 광파워 분할기는 하나의 신호를 두 개로 나누어 주는 소위 1 × 2 광파워 분할기가 된다. 1 × 2 광파워 분할기를 캐스케이드(cascade)로 접속하여 N개의 출력을 만들 수 있다.
이처럼 광을 분배하는 기술에 대해서는 종래에 널리 알려진 기술인 바, 광을 분배할 수만 있다면 어떠한 장치를 이용하여도 무방할 것이다.
본 발명의 검사장치에서는 분배되는 광의 채널이 4, 8, 또는 16 채널로 분리되도록 하는 것이 바람직할 것이다. 이외에도 최초 목적에 따라 분배되는 채널수가 결정될 것이다.
또한, 상기 레이저 광원(130)은 상기 레이저 분개수단(120)을 통해 분개된 상기 레이저 발생장치(110)로부터 발생된 레이저 빔을 접합웨이퍼(10)로 조사하는 역할을 수행한다. 이를 위해 상기 레이저 광원(130)은 상기 레이저 분개수단(120)에 의해 분개된 레이저 빔의 개수에 1:1 대응되어 형성되는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치는 레이저 확산수단(200)을 포함한다. 상기 레이저 확산수단(200)은 상기 레이저수단(100)의 레이저 광원(130)으로부터 발산되는 레이저 빔이 접합웨이퍼(10)로 확산되어 조사될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
이를 위해 상기 레이저 확산수단(200)은 레이저수단(100)과 접합웨이퍼(10) 사이에 위치하는 것이 바람직하며, 레이저 확산수단(200)은 레이저 빔을 확산시킬 수 있는 재질이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방할 것이며, 일예로 확산시트를 이용하는 것이 바람직할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 검사장치는 레이저수단(100)을 이용해 레이저 빔을 발산시키고, 발산된 레이저 빔을 레이저 확산수단(200)을 이용해 확산시켜 접합웨이퍼(10)로 조사시킨 후, 접합웨이퍼(10)를 통과한 조사된 레이저 빔을 상기 검출수단(300)을 통해 검출하는 기술인 바, 레이저수단(100), 레이저 확산수단(200), 및 접합웨이퍼(10)의 거리에 따라 상기 검출수단(300)을 통해 검출되는 이미지의 신뢰성이 달라질 것이다.
다시 말해 접합웨이퍼(10)의 계면 불량 검출에 있어서 검출되는 이미지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 요인으로는 검사영역의 레이저 균일도를 들 수 있으며, 상기 레이저 균일도는 어떠한 재질의 레이저 확산수단(200)을 채택하고 상기 레이저수단(100), 레이저 확산수단(200), 및 접합웨이퍼(10)의 거리는 어떠한 조건을 가지느냐에 따라 결정될 것이다.
상기 레이저 균일도를 최상으로 하기 위한 조건은 후술하는 실험예를 통해 알 수 있다. 상기 레이저 균일도는 본딩된 광량 분포의 표준 편차로 정의될 수 있으며, 실험을 통해 광량 분포의 표준 편차를 알아보면 다음과 같다.(후술하는 실험은 몬테-카를로 시뮬레이션을 적용한 광학 설계 소프트웨어를 사용한다.)
[표 1]
A타입 B타입 C타입
두께 1㎜ 0.05㎜ 1.6㎜
재료 유리 플라스틱 오팔
굴절률 1.5D 1.64D 1.52D
투과율 80% 80% 95%
흡수율 20% 20% 5%
먼저, 상기 표 1을 통해 나타낸 바와 같이 상기 레이저 확산수단(200)은 3가 지 타입으로 분류하여 실험토록 한다. 그리고 레이저 광원을 통해 발산되는 레이저 빔은 1064㎚의 파장을 가지도록 하며, 상기 레이저 빔은 레이저 확산수단의 3가지 유형에 동일하게 조사시킨다.
[표 2]
레이저 확산수단 A타입 B타입 C타입
레이저 광원끼리 거리(L) 50㎜ 60㎜ 70㎜
레이저 확산수단과 접합웨이퍼 거리(D1) 50㎜ 60㎜ 70㎜
레이저 광원과 레이저 확산수단 거리(D2) 50㎜ 60㎜ 70㎜
상기 표 2를 통해 나타낸 바와 같이 상기 레이저 확산수단(200)의 각각의 타입(유형)별로 레이저 광원(130)끼리의 거리(L), 레이저 확산수단(200)과 접합웨이퍼(10)의 거리(D1), 및 레이저 광원(130)과 레이저 확산수단(200) 거리(D2)를 가지도록 위치시킨다.
상기와 같이 위치시킨 후, 레이저 광원(130)을 통해 레이저 빔을 웨이퍼로 조사하여 최적화를 시작하기 전에 시뮬레이션 78번을(레이저 확산수단의 타입별로 각각 26번)수행하였으며, 이에 따라 D1과 D2는 10㎜ 간격으로 10 내지 100㎜범위에서 달라지고, L은 15 내지 90㎜ 사이에서 15㎜ 간격으로 달라진다.
이에 따른 실험 결과는 도 5 내지 도 7을 참조하면, D1과 D2 그리고 L의 값의 감소에 따라 광량 분포의 표준 편차가 감소됨을 알 수 있다. 광량 분포의 표준편차는 D1과 D2의 50 내지 70㎜ 그리고 L의 45 내지 75 사이에 달라지면서 민감함을 확인할 수 있다.
이에 따라 도 8을 참조하면, 표면 좌표 그림에서 두 변수의 변화에 따라 표 면 및 응답축(광량 분포의 표준 편차)을 확인할 수 있다. 보다 상세하게는 D1 = 60, D2 = 60, 및 L = 60일 때의 각각의 타입별(A,B,C)에 따른 나머지 두 변수의 광량 분포의 표준 편차를 확인할 수 있다.
상기 두 변수의 변화는 교차가 낮을수록 더 높은 균일도, 또는 선명한 이미지 및 더 정확한 검사가 가능함을 의미하며, 실험결과에 따른 응답 변화량의 입력 기여도는 표 3을 통해 확인할 수 있다.
[표 3]
기여 %
A타입 B타입 C타입
D2 72.12% 66.20% 57.38%
L 1.90% 0.71% 0.09%
D1 21.81% 8.90% 39.90%
상기와 같은 실험을 통해 각각의 타입별 최적 값을 표 4를 통해 확인할 수 있다.
[표 4]
D1 D2 L 표준편차
A타입 70㎜ 70㎜ 65㎜ 2.15E-3 W/㎜2
B타입 70㎜ 70㎜ 75㎜ 1.13E-3 W/㎜2
C타입 70㎜ 70㎜ 75㎜ 0.94E-3 W/㎜2
상기 표 4를 통해 나타난 바와 같이 최적의 균일도는 C 타입이며, 이에 따라 본 발명에서는 실험을 통해 오팔재질의 두께 1.6㎜, 굴절률 1.52D, 투과율 95%, 및 흡수율 5%를 가지는 확산시트의 레이저 확산수단(200)을 채택한 상태에서, 상기 레이저 광원(130) 끼리의 거리가 75㎜이고, 상기 레이저 광원(130)과 레이저 확산수단(200)의 거리가 70㎜이며, 상기 레이저 확산수단(200)과 접합웨이퍼(10)의 거리 가 70㎜가 되도록 위치시키는 것이 가장 바람직한 것으로 나타났다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치는 검출수단(300)을 포함한다.
상기 검출수단(300)은 상기 접합웨이퍼(10)를 통과(투과)한 상기 레이저수단(100)으로부터 발산된 레이저 빔을 통해 접합웨이퍼(10)의 결함 유무를 검출하는 역할을 수행한다. 이를 위해 상기 검출수단(300)은 상기 접합웨이퍼(10)를 투과한 레이저 빔을 확대시키는 현미경(미도시) 및 상기 현미경을 통해 디스플레이 되는 이미지를 촬영하는 카메라(미도시)로 이루어지는 것이 바람직할 것이다.
상기 현미경을 통해 상기 접합웨이퍼(10)를 투과한 레이저 빔을 확대시키되, 확대되는 배율은 최초 검사 목적에 따라 선택적으로 달라질 것이며, 확대되는 배율의 사이즈에 따라 검사속도가 결정될 것이다. 즉, 접합웨이퍼(10) 계면의 결함을 검출하는 속도는 상기 현미경을 통해 확대되는 배율에 의해 결정된다. 일예로 이물질이 큰 사이즈일 경우 접합웨이퍼(10) 전체를 하나의 섹터로 관찰할 수 있을 것이고, 만약 이물질이 작은 사이즈일 경우에는 접합웨이퍼(10)를 여러 개의 섹터로 구분하여 현미경을 이용하여 섹터별로 확대하여 관찰할 수 있을 것이다.
상기 현미경과 카메라의 도시는 후술하는 도 9를 통해 도시토록 한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 설명하기 위한 실시도이고, 도 10은 도 9의 사시도이다.
도 9 및 10을 참조하면, 본 발명의 레이저수단(100), 레이저 확산수단(200), 및 검출수단(300)을 고정시키는 프레임(400)을 포함하고, 상기 레이저수단(100)을 통해 발산되는 레이저 빔의 조사 대상인 접합웨이퍼가 거치되는 웨이퍼 거치부(500)를 포함한다.
본 발명의 검사장치를 설명하면, 먼저 제일 아래쪽에는 레이저 발생장치(110), 레이저 분개수단(120), 및 레이저 광원(130)을 포함하는 레이저수단(100)이 위치한다. 상기 레이저수단(100)은 상기 프레임(400)에 의해 고정되어 위치할 수도 있고, 후술과 같이 이동이 가능하도록 할 수도 있을 것이다.
즉, 상기 레이저수단(100)은 일측에 수직으로 위치하는 레이저수단 이동부재(600)를 더 포함하여 상기 레이저수단(100)이 상하 이동이 가능하도록 설계할 수도 있을 것이다. 이를 위해 상기 레이저수단 이동부재(600)는 상기 레이저수단(100)을 거치할 수 있는 레이저수단 거치부재(610)와 상기 레이저수단 거치부재(610)를 상하로 이동할 수 있도록 가이드 역할을 하는 레이저수단 가이드부재(620)를 포함하는 것이 바람직할 것이다.
그리고 본 발명의 검사장치는 상기 레이저수단(100) 상부로부터 소정거리 이격된 위치에 레이저 확산수단(200)이 위치한다. 상기 레이저 확산수단(200)은 상기 프레임(400)에 의해 고정 위치될 수도 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 별도의 레이저 확산수단 이동부재(700)를 더 포함하여 이동이 가능하도록 할 수도 있을 것이다.
이를 위해 상기 레이저 확산수단 이동부재(700)는 상기 레이저 확산수 단(200)을 거치할 수 있는 레이저 확산수단 거치부재(710)와 상기 레이저 확산수단 거치부재(710)를 상하로 이동할 수 있도록 가이드 역할을 하는 레이저 확산수단 가이드부재(720)를 포함하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 본 발명의 검사장치는 상기 레이저 확산수단(200) 상부로부터 소정거리 이격된 위치에 접합웨이퍼를 거치시키는 웨이퍼 거치부(500)가 위치한다.
상기 웨이퍼 거치부(500)는 접합웨이퍼를 거치할 수 있도록 거치되는 접합웨이퍼의 둘레 가장자리를 지지하는 지지부(510)와 레이저 빔이 접합웨이퍼를 투과할 수 있도록 중앙에 형성된 홀(520)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 웨이퍼 거치부(500)는 거치되는 웨이퍼의 사이즈에 구애받지 않고 거치 가능하도록 거치되는 웨이퍼의 직경에 대응되어 중앙에 형성된 홀의 직경의 조절이 가능하도록 설계되는 것이 바람직할 것이다. 이를 위해 상기 웨이퍼 거치부(500)는 도 10에 도시된 바와 같이 거치되는 웨이퍼의 사이즈에 부합되는 다수 개의 웨이퍼 거치부(500)의 결합으로 이루어지도록 설계하는 것이 바람직하다.
나아가 본 발명의 검사장치는 상기 웨이퍼 거치부(500) 상부로부터 소정거리 이격된 거리에 현미경(310) 및 카메라(320)를 포함하는 검출수단(300)이 위치한다. 상기 검출수단(300)은 상기 프레임(400)에 의해 고정 위치시킬 수도 있고, 별도의 이동수단을 이용해 상하 이동이 가능하도록 설계할 수도 있을 것이다.
이를 위해 상기 검출수단(300)을 상하로 이동시킬 수 있는 검출수단 이동부재(800)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 검출수단 이동부재(800)는 상기 검출수단(300)의 상하 이동이 가능하도록 검출수단(300)과 체결되는 감지수단 고정부 재(810) 및 상기 검출수단 고정부재(810)가 상하로 이동할 수 있도록 가이드 역할을 하는 검출수단 가이드부재(820)를 더 포함하여 설계하는 것이 바람직할 것이다.
상술한 바와 같이 각각의 이동부재 즉, 레이저수단 이동부재(600), 레이저 확산수단 이동부재(700), 및 검출수단 이동부재(800)의 상하 구동은 별도의 모터를 이용해 제어토록 하는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는 하나의 모터를 이용해 각각의 이동부재를 제어할 수도 있고, 또는 각각의 이동부재마다 모터를 구비토록 설계할 수도 있을 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 설명하기 위한 개략적인 접합웨이퍼의 형성과정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 설명하기 위한 개략적인 검사 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 통한 접합웨이퍼의 계면 이미지 출력도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치의 최적의 레이저 균일도를 측정하기 위한 실험 도표 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 설명하기 위한 실시도이다.
도 10은 도 9의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치를 설명하기 위한 확산수단 이동부재의 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 *
10 : 접합웨이퍼 100 : 레이저수단
110 : 레이저 발생장치 120 : 레이저 분개수단
130 : 레이저 광원 200 : 레이저 확산수단
300 : 검출수단 310 : 현미경
320 : 카메라 400 : 프레임
500 : 웨이퍼 거치부 510 : 지지부
520 : 홀 600 : 레이저수단 이동부재
610 : 레이저수단 거치부재 620 : 레이저수단 가이드부재
700 : 레이저 확산수단 이동부재 710 : 레이저 확산수단 거치부재
720 : 레이저 확산수단 가이드부재 800 : 검출수단 이동부재
810 : 검출수단 고정부재 820 : 검출수단 가이드부재

Claims (7)

  1. 웨이퍼 계면 사이의 결함을 검사하기 위한 레이저 빔을 접합웨이퍼로 발산하는 레이저수단;
    상기 레이저수단을 통해 발산되는 레이저 빔이 접합웨이퍼로 확산되어 조사될 수 있도록 레이저수단과 접합웨이퍼 사이에 위치하는 레이저 확산수단; 및
    상기 접합웨이퍼로 조사되어 접합웨이퍼를 투과하는 레이저 빔을 통해 접합웨이퍼의 결함 유무를 검출하는 검출수단을 포함하는 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합웨이퍼로 조사되는 레이저 빔이 접합웨이퍼를 투과할 수 있도록 상기 레이저수단이 1000nm 이상의 파장을 가지는 레이저 빔을 발생시키는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저수단이
    웨이퍼 계면 사이의 결함을 검사하기 위한 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생장치;
    상기 레이저 발생장치로부터 발생되는 레이저 빔을 분리하는 레이저 분개수단; 및
    상기 레이저 발생장치로부터 발생된 레이저 빔을 상기 접합웨이퍼로 조사시키도록 상기 레이저 분개수단에 의해 분개된 레이저 빔의 개수에 대응되어 형성되는 레이저 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 검출수단이
    상기 접합웨이퍼를 투과한 레이저 빔을 확대시키는 현미경; 및
    상기 현미경을 통해 디스플레이되는 이미지를 촬영하는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이저 광원끼리의 거리가 75㎜이고, 상기 레이저 광원과 레이저 확산수단의 거리가 70㎜이며, 상기 레이저 확산수단과 접합웨이퍼의 거리가 70㎜인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합웨이퍼를 거치할 수 있도록 거치되는 접합웨이퍼의 둘레 가장자리를 지지하는 지지부와 레이저 빔이 접합웨이퍼를 투과할 수 있도록 중앙에 형성된 홀을 포함하는 웨이퍼 거치부; 및
    상기 레이저수단, 레이저 확산수단, 웨이퍼 거치부, 검출수단 순서로 위치할 수 있도록 틀 역할을 하는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 웨이퍼 거치부가
    거치되는 웨이퍼의 사이즈에 구애받지 않고 거치 가능하도록 거치되는 웨이퍼의 직경에 대응되어 중앙에 형성된 홀의 직경의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 접합웨이퍼 검사장치.
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