KR20170087328A - 비전검사모듈 및 비전검사방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비전검사에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼, 태양전지용 웨이퍼 등 피검사물의 표면에 대한 비전검사를 수행하는 비전검사모듈 및 비전검사방법에 관한 것이다.
본 발명은, 피검사물(10)에 대하여 광을 조사하는 광원(110)과, 상기 광원(110)에 의하여 광이 조사된 피검사물(10)에 대한 2D 이미지를 획득하는 2D 카메라(120)를 포함하는 2D 검사부(100)와; 상기 2D 검사부(100)의 일측에 결합되어 피검사물(10)에 대하여 백색광의 조사 후 수광되는 파장을 검출하는 파장검출부(230)를 포함하는 크로마틱 콘포컬 검사부(200)와; 상기 2D 검사부(100) 및 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)를 제어하며, 상기 2D 검사부(100)에 의하여 획득된 이미지를 분석하여 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제1비전검사 및 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 의하여 검출된 파장에 따라 상기 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제2비전검사를 수행하는 제어부(300)를 포함하는 비전검사모듈을 개시시한다.

Description

비전검사모듈 및 비전검사방법 {Vision inspection module and Vision inspection method}
본 발명은 비전검사에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼, 태양전지용 웨이퍼 등 피검사물의 표면에 대한 비전검사를 수행하는 비전검사모듈 및 비전검사방법에 관한 것이다.
메모리소자, 시스템반도체, CPU, APU, GPU, DDI 등 반도체 소자는, 수율향상을 위하여 웨이퍼 수준에서 비전검사 등 매 공정마다 각종 검사가 필요하며 더욱 강화되고 있는 추세이다.
이는 웨이퍼 수준에서 전부 또는 국부적으로 결함이 있음에도 불구하고 후속공정을 수행하는 불필요한 공정수행을 방지함으로써 반도체 생산 공정의 수율을 향상시키기 위함이다.
그러나, 철저한 비전검사에도 불구하고 일반 광학계에 의하여 검출되지 않는 미세크랙이 여전히 존재하기 때문에 반도체 공정의 수율향상에 한계가 있다.
특히 나노공정 등 반도체 공정이 미세화되면서 미세크랙은 반도체 소자의 결함에 지대한 영향을 미치는 등 미세크랙을 검출하기 위한 검사는 필수적이다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점 및 추세를 인식하여, 일반 광학계에 의한 제1비전검사 및 크라마틱 콘포컬 원리를 이용한 제2비전검사를 수행함으로써 미세크랙 등의 검출이 가능하여 반도체 공정의 수율을 크게 향상시킬 수 있는 비전검사모듈 및 비전검사방법를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 피검사물(10)의 상부에서 상기 피검사물(10)에 대한 상대 수평이동되도록 설치되는 비전검사모듈로서, 피검사물(10)에 대하여 광을 조사하는 광원(110)과, 상기 광원(110)에 의하여 광이 조사된 피검사물(10)에 대한 2D 이미지를 획득하는 2D 카메라(120)를 포함하는 2D 검사부(100)와; 상기 2D 검사부(100)의 일측에 결합되어 피검사물(10)에 대하여 백색광의 조사 후 수광되는 파장을 검출하는 파장검출부(230)를 포함하는 크로마틱 콘포컬 검사부(200)와; 상기 2D 검사부(100) 및 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)를 제어하며, 상기 2D 검사부(100)에 의하여 획득된 이미지를 분석하여 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제1비전검사 및 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 의하여 검출된 파장에 따라 상기 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제2비전검사를 수행하는 제어부(300)를 포함하는 비전검사모듈을 개시한다.
상기 제어부(300)는, 상기 2D 검사부(100)에 의한 제1비전검사의 수행 후 상기 피검사물(10)의 표면에서 제2비전검사가 수행될 제2비전검사영역의 설정 후, 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 의한 제2비전검사를 수행하도록 제어할 수 있다.
상기 제2비전검사영역은, 상기 피검사물(1)의 표면 전체에서 상기 제1비전검사에 의하여 불량으로 판정된 영역을 제외한 영역을 포함할 수 있다.
상기 제2비전검사영역은, 상기 제1비전검사를 통하여, 이미지 상에서 조도차이 및 채도차이 중 적어도 하나에 의하여 미리 설정된 기준에 따라서 설정될 수 있다.
본 발명은 또한 피검사물(10)이 안착되는 스테이지부(1)와; 상기 스테이지부(1) 상에 상기 2D 검사부(100) 및 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)가 X-Y 방향으로 수평이동되도록 설치되는 상기와 같은 구성을 가지는 비전검사모듈(1)을 포함하는 비전검사장치를 개시한다.
본 발명은 또한 광원(110)에 의하여 광이 조사된 피검사물(10)에 대한 2D 이미지를 획득하고, 획득된 이미지를 분석하여 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제1비전검사를 수행하는 제1비전검사단계(S100)와; 상기 제1비전검사단계(S100) 후에, 피검사물(10)에 대하여 백색광의 조사 후 수광되는 파장을 검출하고, 검출된 파장에 따라 상기 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제2비전검사를 수행하는 제2비전검사단계(S200)를 포함하는 비전검사방법을 개시한다.
상기 제2비전검사단계(S200)는, 상기 제1비전검사단계(S100)의 수행하여 피검사물(10)의 표면에서 상기 제2비전검사가 수행될 제2비전검사영역의 설정된 후, 수행될 수 있다.
상기 제2비전검사영역은, 피검사물(1)의 표면 전체에서 상기 제1비전검사에 의하여 불량으로 판정된 영역을 제외한 영역을 포함할 수 있다.
상기 제2비전검사영역은, 상기 제1비전검사를 통하여, 이미지 상에서 조도차이 및 채도차이 중 적어도 하나에 의하여 미리 설정된 기준에 따라서 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 비전검사모듈 및 비전검사방법은, 일반 광학계에 의한 제1비전검사 및 크라마틱 콘포컬 원리를 이용한 제2비전검사를 수행함으로써 미세크랙 등의 검출이 가능하여 반도체 공정의 수율을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
특히 본 발명에 따른 비전검사모듈 및 비전검사방법은, 일반 광학계에 의한 제1비전검사 및 크라마틱 콘포컬 원리를 이용한 제2비전검사를 조합하여 수행함으로써 다양한 비전검사의 수행이 가능하여 비전검사의 효율성을 극대화할 수 있다.
구체적으로, 제1비전검사의 수행에 의하여 제2비전검사를 수행할 제2비전검사영역을 설정함으로써 상대적으로 검사시간이 긴 제2비전검사의 수행을 효율적으로 수행함으로써 검사효율을 높일 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 비전검사모듈의 구성을 보여주는 개념도이다.
도 2는, 도 1의 비전검사모듈의 2D 검사부의 구성을 보여주는 개념도이다.
도 3은, 도 1의 크로마틱 콘포컬 검사부의 구성을 보여주는 개념도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 비전검사모듈에 의한 비전검사방법을 보여주는 순서도이다.
이하 본 발명에 따른 비전검사모듈 및 비전검사방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 비전검사모듈은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 피검사물(10)에 대하여 광을 조사하는 광원(110)과, 광원(110)에 의하여 광이 조사된 피검사물(10)에 대한 2D 이미지를 획득하는 2D 카메라(120)를 포함하는 2D 검사부(100)와; 2D 검사부(100)의 일측에 결합되어 피검사물(10)에 대하여 백색광의 조사 후 수광되는 파장을 검출하는 파장검출부(230)를 포함하는 크로마틱 콘포컬 검사부(200)와; 2D 검사부(100) 및 크로마틱 콘포컬 검사부(200)를 제어하며, 2D 검사부(100)에 의하여 획득된 이미지를 분석하여 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제1비전검사 및 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 의하여 검출된 파장에 따라 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제2비전검사를 수행하는 제어부(300)를 포함한다.
여기서 피검사물(10)은, 반도체 공정의 수행 중인 웨이퍼, 반도체 공정을 마친 웨이퍼, 소잉 공정 및 패키징 공정 중의 소자 등 미세크랙 등의 검출을 위한 비전검사 대상이면 어떠한 대상도 가능하다.
한편 상기 피검사물(10)은, 후술하는 2D 검사부(100) 및 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 대한 상대이동이 가능하도록 스테이지(30) 상에 안착된다.
상기 스테이지(30)는, 피검사물(10)이 안착되며 2D 검사부(100) 및 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 대한 상대이동이 가능하도록 하는 구성으로서, X-Y 테이블, X-Y-θ테이블 등 다양한 구성이 가능하다.
그리고 상기 피검사물(10)은 웨이퍼 자체, 블루테이프에 부착된 웨이퍼 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 2D 검사부(100)는, 피검사물(10)에 광을 조사하고 광이 조사된 피검사물(10)에 대한 광학적 이미지를 획득하여 획득된 이미지를 분석하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 2D 검사부(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 피검사물(10)에 대하여 광을 조사하는 광원(110)과, 광원(110)에 의하여 광이 조사된 피검사물(10)에 대한 2D 이미지를 획득하는 2D 카메라(120)를 포함하는할 수 있다.
상기 광원(110)은, 2D 카메라(120)에 의한 이미지획득이 가능하도록 피검사물(10)에 대하여 광을 조사하는 구성으로서 광원의 특성, 즉 R, G, B, 백색광, 레이저광 등 조사될 광특성에 따라서 다양하게 구성될 수 있다.
그리고 상기 광원(110)은 광의 조사각도에 따라 링 등 다양한 구조가 가능하다.
예로서, 상기 광원(110)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 피검사물(10)에 광을 조사하면서 2D 카메라(120)의 이미지획득이 가능하도록 2D 카메라(120)의 광축 상의 일측에 설치되고 2D 카메라(120)의 광축 상에 설치된 빔스플릿터(140)에 의하여 피검사물(10)에 광이 조사될 수 있다.
상기 2D 카메라(120)는, 광원(110)에 의하여 광이 조사된 피검사물(10)에 대한 2D 이미지를 획득하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 2D 카메라(120)는, 피검사물(10)의 상면 전부 또는 부분적인 이미지를 획득하기 위한 구성으로서, 스캐너, 디지털 카메라 등 다양한 구성이 가능하다.
한편 상기 2D 검사부(100)는, 광원(110) 및 2D 카메라(120)의 원활한 비전검사의 수행을 위하여 스플릿터, 하나 이상의 렌즈 등을 포함하는 광학계(130)를 포함할 수 있다.
상기 광학계(130)는, 광원(110) 및 2D 카메라(120)의 원활한 비전검사의 수행을 위하여 스플릿터, 하나 이상의 렌즈 등으로 구성되는 등 다양한 구성이 가능하다.
한편 상기 2D 검사부(100)에 의하여 획득된 이미지는, 그 이미지 분석을 위하여 제어부(300)에 전달된다.
상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)는, 2D 검사부(100)의 일측에 결합되어 피검사물(10)에 대하여 백색광의 조사 후 수광되는 파장을 검출하는 파장검출부(230)를 포함하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)는, 백색광을 발생시키는 광원부(120)와, 피검사물(10)에 대하여 백색광의 조사 후 수광되는 파장을 검출하는 파장검출부(230)와, 광원부(120)에서 발생된 백색광을 피검사물(10)의 표면에 조사하도록 유도하고 백색광이 조사된 피검사물(10)에 반사되는 광의 파장검출부(230) 쪽으로 유도하는 빔스플릿터(250)를 포함하는 광학계를 포함할 수 있다.
상기 광원부(120)는, 크로마틱 콘포컬 원리를 이용할 수 있도록 피검사물(10)의 표면에 백색광을 발생시키는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 광원부(120)는, 크로마틱 콘포컬 원리에 따라서 발생되는 광특성이 달라 질 수 있다.
상기 파장검출부(230)는, 피검사물(10)에 대하여 백색광의 조사 후 광학계를 거쳐 수광되는 파장을 검출하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 파장검출부(230)는, 수광되는 파장의 크기을 분석하는 스펙트로미터(specttrometer)로 구성될 수 있다.
여기서 상기 파장검출부(230)의 전방에는, 특정파장대의 광이 파장검출부(230)으로 통과되는 핀홀 등 필터가 설치됨이 바람직하다.
상기 광학계는, 광원부(120)에서 발생된 백색광을 피검사물(10)의 표면에 조사하도록 유도하고 백색광이 조사된 피검사물(10)에 반사되는 광의 파장검출부(230) 쪽으로 유도하는 빔스플릿터(250)를 포함할 수 있다.
그리고 상기 광학계는, 대물렌즈로서 적색파장에 대한 촛점이 피검사물(10)의 표면에 맺히도록 하는 콘포컬렌즈(240; confocal lens, chromatic lens) 등 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다.
한편 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)는, 검출된 파장 정보를 제어부(3000에 전달한다.
상기 제어부(300)는, 2D 검사부(100) 및 크로마틱 콘포컬 검사부(200)를 제어하며, 2D 검사부(100)에 의하여 획득된 이미지를 분석하여 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제1비전검사 및 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 의하여 검출된 파장에 따라 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제2비전검사를 수행하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 제어부(300)는, 물리적 구성보다는 2D 검사부(100) 및 크로마틱 콘포컬 검사부(200)의 제어, 제1비전검사 및 제2비전검사를 수행하는 구성으로서, 물리적 구성이 아니라 하나 이상의 칩, 하나 이상의 PCB 등 회로적 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 제1비전검사는, 2D 검사부(100)에 의하여 획득된 이미지를 분석하여 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 과정으로서 미리 설정된 조건 및 프라세스에 따라서 수행된다.
상기 제2비전검사는, 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 의하여 검출된 파장에 따라 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 미리 설정된 조건 및 프라세스에 따라서 수행된다.
한편 상기 제어부(300)는, 제1비전검사의 수행 후 제2비전검사를 수행하며, 제1비전검사의 결과를 활용하여 제2비전검사를 수행하며, 그 결과 활용방법에 따라서 다양하게 수행할 수 있다.
예로서, 상기 제어부(300)는, 2D 검사부(100)에 의한 제1비전검사의 수행 후 피검사물(10)의 표면에서 제2비전검사가 수행될 제2비전검사영역의 설정 후, 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 의한 제2비전검사를 수행하도록 제어할 수 있다.
이때 상기 제2비전검사영역은, 피검사물(1)의 표면 전체에서 제1비전검사에 의하여 불량으로 판정된 영역을 제외한 영역을 포함할 수 있다.
또한 상기 제2비전검사영역은, 제1비전검사를 통하여, 이미지 상에서 조도차이, 채도차이 등 중 적어도 하나에 의하여 미리 설정된 기준에 따라서 제2비전검사영역를 설정할 수 있다.
한편 상기 2D 검사부(100) 및 크로마틱 콘포컬 검사부(200)가 피검사물(10)의 상면 중 국부적인 부분을 검사하는 경우 2D 검사부(100)에 의하여 일정영역의 제1비전검사 후 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 의하여 제2비전검사를 수행함으로써 검사속도를 높일 수 있다.
한편 상기와 같은 구성을 가지는 비전검사모듈은, 스테이지부(1)와 함께 비전검사장치를 구성할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 비전검사장치는, 피검사물(10)이 안착되는 스테이지부(1)와; 스테이지부(1) 상에 2D 검사부(100) 및 크로마틱 콘포컬 검사부(200)가 X-Y 방향으로 수평이동되도록 설치되며 상기와 같은 구성을 가지는 비전검사모듈(1)을 포함할 수 있다.
한편 상기와 같은 구성을 가지는 비전검사모듈은, 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(110)에 의하여 광이 조사된 피검사물(10)에 대한 2D 이미지를 획득하고, 획득된 이미지를 분석하여 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제1비전검사를 수행하는 제1비전검사단계(S100)와; 제1비전검사단계(S100) 후에, 피검사물(10)에 대하여 백색광의 조사 후 수광되는 파장을 검출하고, 검출된 파장에 따라 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제2비전검사를 수행하는 제2비전검사단계(S200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전검사방법을 수행할 수 있다.
상기 제1비전검사단계(S100)는, 광원(110)에 의하여 광이 조사된 피검사물(10)에 대한 2D 이미지를 획득하고, 획득된 이미지를 분석하여 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제1비전검사를 수행하는 단계로서, 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
상기 제2비전검사단계(S200)는, 제1비전검사단계(S100) 후에, 피검사물(10)에 대하여 백색광의 조사 후 수광되는 파장을 검출하고, 검출된 파장에 따라 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제2비전검사를 수행하는 단계로서, 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
특히 상기 제2비전검사단계(S200)는, 상기 제1비전검사단계(S100)의 수행하여 피검사물(10)의 표면에서 상기 제2비전검사가 수행될 제2비전검사영역의 설정된 후, 수행될 수 있다.
그리고 상기 제2비전검사영역은, 피검사물(1)의 표면 전체에서 상기 제1비전검사에 의하여 불량으로 판정된 영역을 제외한 영역을 포함할 수 있다.
또한 상기 제2비전검사영역은, 상기 제1비전검사를 통하여, 이미지 상에서 조도차이 및 채도차이 중 적어도 하나에 의하여 미리 설정된 기준에 따라서 설정될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 피검사물
100 : 2D 검사부 200 : 크로마틱 콘포컬 검사부

Claims (9)

  1. 피검사물(10)의 상부에서 상기 피검사물(10)에 대한 상대 수평이동되도록 설치되는 비전검사모듈로서,
    피검사물(10)에 대하여 광을 조사하는 광원(110)과, 상기 광원(110)에 의하여 광이 조사된 피검사물(10)에 대한 2D 이미지를 획득하는 2D 카메라(120)를 포함하는 2D 검사부(100)와;
    상기 2D 검사부(100)의 일측에 결합되어 피검사물(10)에 대하여 백색광의 조사 후 수광되는 파장을 검출하는 파장검출부(230)를 포함하는 크로마틱 콘포컬 검사부(200)와;
    상기 2D 검사부(100) 및 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)를 제어하며, 상기 2D 검사부(100)에 의하여 획득된 이미지를 분석하여 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제1비전검사 및 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 의하여 검출된 파장에 따라 상기 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제2비전검사를 수행하는 제어부(300)를 포함하는 비전검사모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 2D 검사부(100)에 의한 제1비전검사의 수행 후 상기 피검사물(10)의 표면에서 제2비전검사가 수행될 제2비전검사영역의 설정 후, 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)에 의한 제2비전검사를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 비전검사모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2비전검사영역은,
    상기 피검사물(1)의 표면 전체에서 상기 제1비전검사에 의하여 불량으로 판정된 영역을 제외한 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 비전검사모듈.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2비전검사영역은,
    상기 제1비전검사를 통하여, 이미지 상에서 조도차이 및 채도차이 중 적어도 하나에 의하여 미리 설정된 기준에 따라서 설정되는 것을 특징으로 하는 비전검사모듈.
  5. 피검사물(10)이 안착되는 스테이지부(1)와;
    상기 스테이지부(1) 상에 상기 2D 검사부(100) 및 상기 크로마틱 콘포컬 검사부(200)가 X-Y 방향으로 수평이동되도록 설치되는 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 따른 비전검사모듈(1)을 포함하는 비전검사장치.
  6. 광원(110)에 의하여 광이 조사된 피검사물(10)에 대한 2D 이미지를 획득하고, 획득된 이미지를 분석하여 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제1비전검사를 수행하는 제1비전검사단계(S100)와;
    상기 제1비전검사단계(S100) 후에, 피검사물(10)에 대하여 백색광의 조사 후 수광되는 파장을 검출하고, 검출된 파장에 따라 상기 피검사물(10)의 표면상태를 검사하는 제2비전검사를 수행하는 제2비전검사단계(S200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전검사방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2비전검사단계(S200)는, 상기 제1비전검사단계(S100)의 수행하여 피검사물(10)의 표면에서 상기 제2비전검사가 수행될 제2비전검사영역의 설정된 후, 수행되는 것을 특징으로 하는 비전검사방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2비전검사영역은,
    피검사물(1)의 표면 전체에서 상기 제1비전검사에 의하여 불량으로 판정된 영역을 제외한 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 비전검사방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2비전검사영역은,
    상기 제1비전검사를 통하여, 이미지 상에서 조도차이 및 채도차이 중 적어도 하나에 의하여 미리 설정된 기준에 따라서 설정되는 것을 특징으로 하는 비전검사방법.
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CN114625109A (zh) * 2022-03-21 2022-06-14 广东利元亨智能装备股份有限公司 测试装置、方法及存储介质
KR20220136680A (ko) 2021-04-01 2022-10-11 롭틱스(주) 반사광 및 형광을 이용한 반도체 회로패턴 검사 장치

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