KR20190070566A - apparatus for testing particle in peripheral region of wafer and method for testing wafer - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a method for inspecting a semiconductor wafer peripheral region particle and an apparatus thereof wherein inspection is performed by including an intermediate region as well as a chip region in setting an inspection path when inspecting a wafer with a pattern inspection apparatus for semiconductor process. In this case, for the chip region, a program for pattern inspection in which comparison using images is performed is applied and for the intermediate region, a program for separate particle inspection is applied so as to perform the entire inspection. For this, scattering light detectors in addition to an imaging apparatus is further disposed inside an inspection apparatus such that inspection detecting particles is able to be performed through changes of detected signals. According to the present invention, in semiconductor apparatus manufacturing process, particle presence in an intermediate region is detected and action is taken with an equipment which inspects a pattern of the chip region such that a failure possibility of particles and semiconductor apparatus failure rate can be reduced without separate inspection equipment and inspection cost investment.

Description

반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사장치 및 검사방법{apparatus for testing particle in peripheral region of wafer and method for testing wafer}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor wafer peripheral particle inspection apparatus,

본 발명은 반도체장치 제조 과정에서 사용되는 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼의 주변부에 파티클 존재 여부를 검사하기 위한 검사장치 및 검사방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method used in a semiconductor device manufacturing process, and more particularly, to an inspection apparatus and an inspection method for inspecting the presence or absence of particles in a peripheral portion of a semiconductor wafer.

반도체장치는 반도체 기판상에 반도체, 부도체, 도체로 이루어진 복잡하고 다양한 기능층을 형성하고, 이 층을 이루는 물질막을 패터닝, 이온주입 등의 방법으로 다양하게 가공하여 다수의 회로 소자 및 배선을 형성하여 이루어진다.2. Description of the Related Art Semiconductor devices are formed by forming complex and various functional layers of a semiconductor, a nonconductor and a conductor on a semiconductor substrate and forming a material layer by patterning or ion implantation to form a large number of circuit elements and wirings .

이런 반도체장치의 복잡한 구조를 이루기 위해 반도체 기판은 수많은 물리적, 화학적 공정을 거치게 된다. 이러한 공정 가운데 노광 공정은 좁은 평면에 복잡한 패턴을 형성하여 소자 고집적화를 가능하게 하는 가장 중요한 공정이 되고 있다.In order to achieve a complicated structure of such a semiconductor device, a semiconductor substrate undergoes many physical and chemical processes. Of these processes, the exposure process is becoming the most important process for forming a complicated pattern on a narrow plane to enable device integration.

소자 고집적화를 고도로 진행시키기 위해 더욱더 정밀한 장비가 사용되어야 한다. 또한, 공정 중에 발생하는 파티클은 반도체 장치의 CD(critical dimension)가 점차 줄어들고 디자인 룰이 엄격해지는 고집적화된 반도체 장치 생산에 있어 공정 불량을 발생시키는 가장 큰 문제 가운데 하나이므로 공정 공간은 점차 높은 청정도를 가져야 한다.More sophisticated equipment should be used to advance the high integration of devices. In addition, the particles generated during the process are one of the biggest problems that cause process defects in the production of highly integrated semiconductor devices in which the CD (critical dimension) of the semiconductor device gradually decreases and the design rule becomes strict. Therefore, the process space must have a high degree of cleanliness do.

웨이퍼의 패턴 영역에 파티클이 놓인 경우, 파티클은 공정막 형성을 방해하거나, 에칭을 방해하는 등의 직접적인 문제를 일으켜 파티클이 부착된 부분의 소자나 회로 패턴 정상 형성을 불가능하게 한다. 즉, 파티클이 부착된 부분에서 만들어진 반도체 장치는 불량이 되어 공정 수율을 저하시키게 된다.When the particles are placed in the pattern region of the wafer, the particles cause a direct problem such as obstructing the formation of the process film or obstructing the etching, thereby making it impossible to form the element or the circuit pattern on the particle-attached portion. In other words, the semiconductor device made in the portion where the particles are attached is defective, and the process yield is lowered.

한편으로, 패턴 영역이 아닌 곳에 파티클이 있는 경우에도 문제가 될 수 있다. 반도체 장비가 보다 정밀해지고 반도체 장치가 고집적화 되면서 공정 조건의 조그만 변화도 웨이퍼 전체에 혹은 부분적으로 해당 반도체 장치에 불량을 초래할 수 있다. On the other hand, it can also be a problem if there is a particle outside the pattern area. As semiconductor equipment becomes more precise and semiconductor devices become more highly integrated, even small changes in process conditions can lead to failure of the semiconductor device in whole or in part to the wafer.

가령, 웨이퍼 뒷면에 파티클이 부착된 경우, 노광 장비의 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼가 적재될 때 웨이퍼면의 레벨(LEVEL)을 다르게 하여 부분적으로 노광 심도, 포커스에 문제를 일으킬 수 있다. 에칭 공정에서 웨이퍼 뒤쪽에 파티클이 부착되면 정전척이나 진공척이 웨이퍼를 안정적으로 파지할 수 없도록 만들며, 백사이드 헬륨 등의 정상적 작용이 방해되어 부분적으로 식각 정도가 달라질 수 있다. 이런 문제들은 심각한 문제들이며, 공정 수율과 공정 소요 시간에 큰 영향 요인이 된다.For example, when particles are attached to the backside of the wafer, the level of the wafer surface may be different when the wafer is loaded on the wafer stage of the exposure equipment, which may partially cause the exposure depth and focus problem. Particles attached to the backside of the wafer in the etching process make it impossible for the electrostatic chuck or the vacuum chuck to grasp the wafer stably and the normal operation of the backside helium and the like may be hindered and the degree of etching may be partially changed. These problems are serious problems and have a large impact on process yield and process time.

또한, 웨이퍼 전면이지만 패턴 영역이 아닌 부분에 파티클이 있는 경우에도 이런 파티클이 후속 공정에서 전면 패턴 영역으로 이동하여 패턴 영역에서 문제를 일으킬 수 있다. Also, even if there is a particle on the front side of the wafer but not on the pattern area, such a particle may move to the front pattern area in the subsequent process, causing problems in the pattern area.

이런 문제를 막기 위해서는 웨이퍼 전체에 대한 전수검사가 이루어져야 하고, 후속 공정의 진행 전에 검사가 행해져야 한다. In order to prevent such problems, a full inspection of the entire wafer must be performed, and inspection should be performed before the subsequent process.

기존의 웨이퍼 검사 장비는, 검사 경로의 관점에서 볼 때, 통상의 스탭퍼나 스캐너와 같이 웨이퍼 평면의 패턴 영역(칩 영역)에 대해 가령 웨이퍼 가장 위쪽에서는 x방향으로 가면서 웨이퍼 검사를 하고, y방향으로 한 스탭 이동한 후에는 -x방향으로 가면서 검사를 하고, 다시 y방향으로 한 스탭 이동하여 x방향으로 진행하면서 이런 방식을 반복하여 웨이퍼의 가장 아래쪽까지 패턴 불량 여부를 검사하는 패턴 검사 장비로서, 대상 영역의 영상을 획득하여 비교하는 방식으로 검사는 하는 것이 통상적이다.Conventional wafer inspection apparatuses are designed to inspect wafers in the pattern area (chip area) of the wafer plane, such as a normal stepper or a scanner, while moving in the x direction at the uppermost position of the wafer, The pattern inspection device is configured to inspect the wafer while moving in the -x direction, move the wafer in the y direction one step at a time, proceed in the x direction, and repeat this method to check the pattern defect to the lowest position of the wafer. It is common to perform inspection in such a manner that images of regions are acquired and compared.

도1은 이러한 영상을 이용하여 웨이퍼를 검사하는 장비의 한 예에 대한 개략적 구성을 나타내는 구성 개념도이다.FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an example of an apparatus for inspecting wafers using such an image.

이런 장비에 따르면, 검사 대상인 반도체 장치가 형성되어 있는 웨이퍼(100)가 테이블(웨이퍼 스테이지:120)에 안착된다. 테이블은 3축 방향으로 혹은 평면 내에서 이동 가능할 수 있다. 통상의 백색 평면광에 대해 웨이퍼와 초점 거리만큼 이격된 대물 광학계(대물렌즈: 130)가 웨이퍼(100)와 대향하여 있고, 대물 광학계(130)와 대물 광학계와 웨이퍼가 마주보는 방향으로 연장선상에 대물 광학계와 이격된 결상 광학계(결상렌즈:140), 촬상부(150), 즉 촬상소자가 차례로 위치한다. 촬상소자로는 통상과 같은 CCD(charge coupled device) 혹은 CMOS(complimentary metal oxide semiconductor) 촬상소자를 이용할 수 있다. 결상 광학계도 결상 광학계의 백색 평면파에 대해 초점거리만큼 촬상소자와 이격되어 있다.According to such a device, the wafer 100 on which the semiconductor device to be inspected is formed is seated on the table (wafer stage 120). The table can be movable in three axial directions or in a plane. The objective optical system (objective lens) 130 is spaced apart from the wafer by the focal distance with respect to the normal white plane light and faces the wafer 100. The objective optical system 130 and the objective optical system are disposed on the extension line An imaging optical system (imaging lens: 140) spaced apart from the objective optical system, and an image pickup unit 150, that is, an image pickup device are sequentially positioned. As the imaging element, a charge coupled device (CCD) or a complimentary metal oxide semiconductor (CMOS) imaging element, such as a conventional one, can be used. And the imaging optical system is spaced apart from the imaging element by the focal distance with respect to the white plane wave of the imaging optical system.

대물 광학계와 결상 광학계 사이에 빔 스플리터(beam splitter: 161)가 위치하고, 광원(111), 광원의 빛을 대물 광학계나 웨이퍼로 전달하기 위해 그 경로 상에 위치하는 광원 렌즈(113)를 구비하는 조명광학계(110)도 구비된다. 광원의 구동과 웨이퍼가 놓이는 테이블의 구동, 촬상부의 동작과 그 연관 관계는 기존 기술을 통해 잘 알려진 부분이며 필요에 맞게 변형될 수 있다.A beam splitter 161 is disposed between the objective optical system and the imaging optical system and includes a light source 111 and a light source lens 113 having a light source lens 113 positioned on the path for transmitting the light of the light source to the objective optical system or wafer An optical system 110 is also provided. The driving of the light source, the driving of the table on which the wafer is placed, and the operation of the image pickup unit and their relationship are well known in the art, and can be modified as needed.

조명 광학계(110)를 나온 광빔(light beam)이 빔 스플리터(161)에 입사하면 일부가 반사되어 대물 광학계(130)를 통해 웨이퍼(100) 표면을 비추고, 웨이퍼 표면에서 반사 및 산란된 광은 다시 대물 광학계(130), 빔 스플리터(161), 미러(135), 결상 광학계(140)를 통해 촬상부(150)에 이르게 된다.When a light beam emerging from the illumination optical system 110 is incident on the beam splitter 161, part of the light is reflected to reflect the surface of the wafer 100 through the objective optical system 130, And reaches the imaging unit 150 through the objective optical system 130, the beam splitter 161, the mirror 135, and the imaging optical system 140.

조명 광학계를 나온 광빔은 작은 폭의 일정 길이를 가지는 선형 광빔이나 원형이나 사각형 형태의 영역을 비추도록 이루어진 광빔일 수 있으며, 조명 광학계의 광원(light source)은 레이저나 기타 단일 파장 조명, 일반 백색광원일 수 있다. The light beam emerging from the illumination optical system may be a linear light beam having a constant width of a small width or a light beam made to illuminate a circular or rectangular area, and the light source of the illumination optical system may be a laser or other single- .

패턴 검사 장비의 다른 예에서는 광원이 별도의 렌즈 배열을 통하지 않고 웨이퍼 전체를 비출 수도 있고, 일정한 짧은 시간만 웨이퍼를 비추어 해당 샷에 획득되는 이미지의 범위를 한정할 수 있다.In another example of the pattern inspection equipment, the light source may illuminate the entire wafer without passing through a separate lens array, and the wafer may be irradiated only for a short period of time to define the range of images obtained for that shot.

이러한 패턴 검사 장비 외에 패턴이 형성되지 않은 웨이퍼에서 표면 결함이 있거나 파티클이 있는 지를 검사하는 파티클 검사 장비도 사용된다. 이런 파티클 검사 장비는 종래의 오디오 데크 장비에서 원형의 레코드 판은 회전 동작을 하고 카트리지의 핀은 레코드 판의 주변부에서 중심쪽으로 미세하게 이동하면서 핀이 레코드 판의 전체 면을 쓸고 지나갈 때 그리는 경로와 같은 경로로 웨이퍼의 전체 면을 스캔하면서 검사하게 되고, 파티클이 있거나 결함이 있는 웨이퍼 영역은 검사장치의 수신부에서 검출한 신호를 디스플레이로 나타내면 진폭이 다른 영역에 비해 두드러진 피크 형태를 이루게 된다.In addition to these pattern inspection equipment, particle inspection equipment is also used to inspect whether there is a surface defect or particle on a wafer that is not patterned. Such a particle inspection apparatus can be used in a conventional audio deck system in which a circular recording plate rotates and the pins of the cartridge move finely toward the center of the recording plate from the periphery to the center of the recording plate, When the signal detected by the receiver of the inspection apparatus is displayed on a display, the amplitude of the wafer area having a particle or a defect becomes a noticeable peak shape as compared with other areas.

도2는 이러한 파티클 검사 장비를 개략적으로 나타내는 구성 개념도이다. 웨이퍼(100) 위쪽의 레이저(210)는 회전하는 웨이퍼 표면에 레이저빔을 조사하면서 주변부에서 중심을 향하여 방사방향(radial direction)으로 이동하게 되다. 이런 방식으로 웨이퍼(100) 전체 표면에 레이저빔을 조사할 때 파티클이나 결정결함이 있는 곳에서는 레이저빔이 산란되어 주변의 산란광 감지기(detector: 250))가 산란광을 감지하게 된다. 그 감지 시간을 정확히 알면 웨이퍼(100) 회전속도와 레이저(210) 이동속도를 통해 웨이퍼 상의 파티클 위치도 파악할 수 있다. Fig. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the particle inspection apparatus. The laser 210 above the wafer 100 is moved in the radial direction from the peripheral portion toward the center while irradiating the rotating wafer surface with the laser beam. When the laser beam is irradiated to the entire surface of the wafer 100 in this manner, the laser beam is scattered in the presence of particles or crystal defects, and the scattered light detector (250) around the wafer detects the scattered light. If the detection time is accurately known, the particle position on the wafer can also be grasped through the rotation speed of the wafer 100 and the movement speed of the laser 210.

도3은 공정 웨이퍼의 전면(앞면)을 나타내는 예시도이다.3 is an exemplary view showing a front surface (front surface) of a process wafer.

웨이퍼(100)는 패턴이 형성되는 칩영역(15)과, 패턴이 없고 공정 장비가 웨이퍼를 파지할 때 많이 닿게 되는 에지영역(11)을 가진다. 통상의 공정 웨이퍼 검사는 패턴 검사 장비를 이용하여 칩영역(15)에 대해서 패턴이 이상 없이 이루어지고 있는가를 검사하게 된다. 그런데, 소자 고집적화에 따른 디자인 룰이 감소하면서 파티클 방지에도 더 많은 예방 대책이 요구되고, 이런 요구에 따라 통상의 패턴 검사 장비에 의한 검사 외에 에지영역(11)에 대한 파티클 검사 장비의 검사가 추가로 이루어지게 된다. The wafer 100 has a chip area 15 in which a pattern is formed and an edge area 11 where there is no pattern and a lot of contact is made when the process equipment grasps the wafer. In a normal process wafer inspection, a pattern inspection apparatus is used to check whether a pattern is formed on the chip area 15 without any abnormality. However, in order to prevent the particle from decreasing the design rule due to the device integration, more preventive measures are required. In addition to the inspection by the usual pattern inspection equipment, the inspection of the particle inspection equipment for the edge area 11 is additionally performed .

공정 웨이퍼의 주변부 가운데 장비가 웨이퍼를 파지하기 위한 에지영역(11)에 대해서는, 웨이퍼를 필요한 공정 단계마다 에지 클리닝을 실시하여 일정 폭으로 공정에서 형성되는 다양한 물질막을 연마하거나 클리닝하여 공정 과정에서의 파티클의 발생을 막고 있다. 따라서, 이 부분은 매끈한 표면 상태를 유지하여 파티클 검사 장비에 의한 검사가 가능하게 된다.In the edge area 11 where the equipment grasps the wafer among the periphery of the process wafer, the wafer is subjected to edge cleaning at necessary process steps to polish or clean various material films formed in the process in a predetermined width, . Therefore, this part maintains a smooth surface state and can be inspected by particle inspection equipment.

그러나, 도3의 검게 표시된 매개영역(13)은 웨이퍼 주변부에 있으면서 패턴이 형성되지 않아 칩영역(15)에 속하지 않고, 에지영역(11)에도 속하지 않아 이 부분에 대해서는 패턴 검사나 파티클 검사가 이루어지지 않는다. 즉, 한편으로는 패턴이 형성되지 않으므로 패턴 검사 장비에 의한 검사가 무의미하다고 여겨져 검사 영역에서 배제된다. 다른 한편으로는, 기존의 파티클 검사 장비에 의하면 웨이퍼가 회전되면서 검사 경로가 패턴 영역과 패턴이 아닌 영역을 번갈아 지나게 되므로 이런 상황에서는 장비 디스플레이에 나타나는 진폭 변화나 피크가 칩영역 내의 패턴에 의한 것인지 파티클에 의한 것이지 구분할 수 없게 되므로 파티클 검사 장비에 의한 검사도 이루어지지 않게 된다.3, however, does not belong to the chip region 15 and does not belong to the edge region 11 because no pattern is formed in the periphery of the wafer, so that pattern inspection or particle inspection is performed on this portion It does not. That is, since the pattern is not formed on the one hand, inspection by the pattern inspection equipment is considered to be meaningless and is excluded from the inspection area. On the other hand, according to the conventional particle inspection apparatus, since the inspection path alternates between the pattern region and the non-pattern region while the wafer is rotated, in such a situation, whether the amplitude change or the peak appearing on the equipment display is due to the pattern in the chip region, It can not be distinguished from the particle inspection apparatus.

그러나 이런 매개영역(13)은 에지영역(11)의 바로 내측에 있어서 적층되는 공정막의 가장 주변부를 이루고 있고, 에지 클리닝 과정에서 발생한 파티클이 쉽게 전이되는 곳이라 파티클이 존재할 가능성이 큰 영역이며, 이 부분의 파티클은 후속 공정에서 앞서 언급된 파티클에 의한 여러 공정 불량을 발생시킬 수 있으므로 문제가 된다. However, since the intermediate region 13 is the innermost portion of the process film immediately inside the edge region 11 and the particles generated during the edge cleaning process are easily transferred, there is a high possibility that the particles exist. Particles are problematic because they can cause various process failures due to the above-mentioned particles in the subsequent process.

따라서, 이런 웨이퍼의 매개 영역에 대한 파티클 검사를 위한 방법이나 장비가 강구될 필요가 있다.Therefore, methods and equipment for particle inspection of the medial region of such a wafer need to be developed.

미국특허 4,731,855United States Patent 4,731,855 미국특허 5,076,692United States Patent 5,076,692

본 발명은 상술한 바와 같은 웨이퍼 매개 영역의 파티클 발생의 문제를 경감 혹은 해소하기 위한 것으로,The present invention is intended to alleviate or alleviate the problem of particle generation in the wafer-mediated area as described above,

반도체장치 제조 공정에 있어서, 매개 영역의 파티클 존재를 발견하고 조치할 수 있도록 하는 검사 방법 및 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an inspection method and an inspection apparatus that can detect and measure the presence of particles in an intermediate region in a semiconductor device manufacturing process.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 In order to achieve the above object,

반도체 공정용 패턴 검사 장치로 웨이퍼를 검사할 때 검사 경로를 설정함에 있어서 칩영역에 더하여 매개영역까지 포함시켜 검사를 진행시키는 것을 특징으로 한다. In the inspection of a wafer by a pattern inspection apparatus for a semiconductor process, the inspection path is set by including the intermediate region in addition to the chip region.

본 발명 방법에서 패턴 검사 장치로 검사를 할 때, 칩영역에 대해서는 기존의 영상을 이용한 비교가 이루어지는 패턴 검사용 프로그램을 적용하고, 매개영역에 대해서는 상기 패턴 검사용 프로그램과 차별화된 파티클 검사용 프로그램을 적용시켜 전체 검사를 진행할 수 있다.In the method of the present invention, when a pattern inspection apparatus is inspected, a pattern inspection program for comparing a chip area with an existing image is applied, and a particle inspection program differentiated from the pattern inspection program is applied to the medium area The entire inspection can be carried out.

본 발명에서 칩영역에 대해서는 장비 내의 촬상장치에 의해 획득된 영상을 이용하여 검사를 실시하고, 매개영역에 대해서는 웨이퍼 주변의 산란광 감지기가 감지한 신호의 변화를 통해 파티클을 감지하는 검사를 실시할 수 있다.In the present invention, the chip area is inspected using an image acquired by the imaging device in the equipment, and the medial area can be inspected to detect particles through a change in the signal detected by the scattered light sensor around the wafer have.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 검사 장치는 통상의 패턴 검사 장치의 구성에 웨이퍼 표면의 산란광을 감지하여 그 산란광이 두드러지게 감지된 웨이퍼 특정 영역에 파티클이 위치함을 판별하는 산란광 감지기를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the inspection apparatus of the present invention further includes a scattered light detector for detecting the scattered light on the surface of the wafer and determining that the particles are located in the wafer specific region where the scattered light is noticeably detected .

본 발명 장치에서 산란광을 발생시키는 광원은 칩영역의 검사에서 촬상을 위한 광원으로 사용되는 것과 동일한 광원이거나, 혹은 별개의 광원이 사용될 수 있다.The light source for generating scattered light in the apparatus of the present invention may be the same light source as that used as the light source for imaging in inspection of the chip area, or a separate light source may be used.

본 발명에 따르면, 반도체장치 제조 공정에 있어서, 칩영역 패턴을 검사하는 장비로 매개영역의 파티클 존재를 발견하고 조치할 수 있게 되어 별도의 검사 장비 및 검사 비용 투입 없이도 파티클 불량의 가능성을 낮추고, 반도체 장치 불량율을 낮출 수 있다.According to the present invention, in the semiconductor device manufacturing process, it is possible to detect and measure the presence of particles in the medium region by using an apparatus for inspecting a chip area pattern, thereby lowering the possibility of particle defects without introducing additional inspection equipment and inspection costs, The device failure rate can be lowered.

도1은 기존의 공정 웨이퍼 패턴 검사 장치의 일 예에 대한 구성 개념도,
도2는 기존의 베어 웨이퍼(bare wafer) 표면의 결함이나 파티클 존재 여부를 검사하는 파티클 검사 장치의 일 예에 대한 구성 개념도,
도3은 반도체 웨이퍼의 표면을 에지영역, 칩영역 및 매개영역으로 구분하여 나타낸 평면도,
도4는 본 발명의 일 실시예를 이루는 공정 웨이퍼 패턴 검사 장치가 매개영역 내의 파티클을 탐지하는 방법을 개념적으로 나타내는 구성 개념도,
도5는 본 발명의 일 실시예를 이루는 방법에 의해 웨이퍼에 대한 검사를 위한 광빔 스캐닝이 이루어지는 경로를 나타내는 평면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a conventional process wafer pattern inspection apparatus,
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an example of a particle inspection apparatus for inspecting defects or particles on the surface of a conventional bare wafer. FIG.
3 is a plan view showing a surface of a semiconductor wafer divided into an edge region, a chip region and an intermediate region,
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a method of detecting particles in an intermediate region by a process wafer pattern inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 5 is a plan view showing a path through which a light beam is scanned for inspection of a wafer by a method according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도4는 본 발명의 일 실시예의 방법을 실시하기 위해 하는 광 조사 형태를 나타내는 개념도이다.4 is a conceptual diagram showing a light irradiation mode for carrying out a method of an embodiment of the present invention.

이 실시예의 방법을 구현하기 위한 장치를 먼저 고려하면, 기본적으로 패턴 검사 장치는 도1과 같은 패턴 검사 장치의 구성을 가진다. 즉, 공정 진행중인 반도체 장치 패턴이 형성되어 있는 웨이퍼(100)가 놓이는 테이블(웨이퍼 스테이지:120), 대물 광학계(대물렌즈: 130), 결상 광학계(결상렌즈:140), 촬상부(150)가 구비되고, 대물 광학계와 결상 광학계 사이에 빔 스플리터(beam splitter: 161)가 위치하고, 광원과 이 광원의 빛을 대물 광학계나 웨이퍼로 전달하기 위해 그 경로 상에 위치하는 광원 렌즈를 구비하는 조명 광학계(110)도 구비된다. When considering an apparatus for implementing the method of this embodiment, the pattern inspection apparatus basically has the configuration of the pattern inspection apparatus as shown in FIG. That is, a table (wafer stage) 120, an objective optical system (objective lens) 130, an imaging optical system (imaging lens 140), and an image pickup unit 150 on which a wafer 100 on which a semiconductor device pattern And a beam splitter 161 is disposed between the objective optical system and the imaging optical system and includes a light source and a light source lens located on the path for transmitting the light of the light source to the objective optical system or wafer ).

그리고 이들 요소의 상호 위치나, 스테이지의 동작 조절, 조명광의 조절, 촬상부의 촬상소자가 얻은 신호의 처리를 통한 패턴 화상 획득은 통상 각 요소들과 연결된 콘트롤러 혹은 컴퓨터장치(190)의 하드웨어와 소프트웨어를 통해 이루어질 수 있고, 사용자는 컴퓨터장치(190)를 통해 필요한 수치를 설정, 입력하여 요소들을 조절할 수 있다. Pattern image acquisition through mutual position of these elements, adjustment of the operation of the stage, adjustment of the illumination light, and processing of signals obtained by the image pickup element of the image pickup section are performed by hardware and software of the controller or computer device 190, And the user can set and input necessary numerical values through the computer device 190 to adjust the elements.

단, 여기서는 도1의 구성과 달리 촬상부(150) 외에도 웨이퍼에서 산란된 광을 감지하기 위하여 통상 웨이퍼 측방에 하나 이상 형성되는 산란광 감지기(250)가 감지장치로서 더 구비된다. 물론, 산란광 감지기(250)의 신호는 실시간으로 컴퓨터장치(190)로 전달되어 처리될 수 있다. Here, unlike the configuration of FIG. 1, in addition to the image sensing unit 150, a scattered light detector 250, which is formed on at least one side of the wafer in order to detect light scattered by the wafer, is further provided as a sensing device. Of course, the signal of the scattered light detector 250 can be delivered to the computer device 190 in real time for processing.

광원은 대상물체인 웨이퍼(100)에 일정한 길이 및 이 길이에 비해 매우 작은 폭을 가진 라인빔 형태로 광빔을 조사하게 된다. 웨이퍼의 행방향, 라인빔의 폭방향으로 라인빔은 웨이퍼를 스캔하면서 검사를 실시하고, 해당 행에 대한 스캔이 완료되면 웨이퍼의 종방향으로 한단계 이동하여 다음 행에 대해 역방향으로 스캔을 실시하게 되고, 이런 스캔은 실제로는 웨이퍼가 놓이는 테이블(웨이퍼 스테이지: 120)의 이동에 의해 이루어질 수 있다. The light source irradiates the light beam on the object wafer 100 in the form of a line beam having a predetermined length and a very small width as compared with the length. The line beam is inspected while scanning the wafer in the row direction of the wafer and the width direction of the line beam. When the scanning for the corresponding row is completed, the line beam is moved in the longitudinal direction of the wafer in one step and scanned in the reverse direction with respect to the next row , Such a scan may actually be accomplished by movement of a table (wafer stage 120) on which the wafer lies.

이런 방식을 반복하면서 도5에 도시된 것과 같이 웨이퍼의 가장 위쪽 행에서 가장 아래쪽 행까지 스캔을 진행하게 된다. 이런 패턴은 종래의 스탭퍼나 스캐너에서 일반적으로 이루어지는 것이지만 종래에 비해 매개영역이 스캔 경로 상에 포함되어 있다는 점에서 차이가 있다. As shown in FIG. 5, scanning is performed from the uppermost row to the lowermost row of the wafer while repeating this method. This pattern is common in conventional steppers and scanners, but differs in that the median area is included in the scan path as compared with the conventional one.

즉, 본 실시예의 방법에서는 웨이퍼 평면의 x축 방향(행방향) 및 y축 방향(종방향)으로의 이동의 조합을 통해 검사를 실시하되, 칩영역 및 이 칩영역에 연속되어 위치하는 매개영역을 함께 스캔하게 된다. That is, in the method of the present embodiment, inspection is performed through a combination of movement in the x-axis direction (row direction) and y-axis direction (longitudinal direction) of the wafer plane, .

이런 이동 동작을 위해 웨이퍼가 놓인 스테이지의 x축 및 y축 방향 이동 범위를 조절하도록 장비 컨트롤 컴퓨터의 프로그램 입력사항을 조절하게 된다. For this movement operation, the program input of the machine control computer is adjusted to adjust the x- and y-axis movement range of the stage on which the wafer is placed.

이 라인빔은 칩영역에서는 촬상소자가 영상을 획득하기 위한 광원으로 사용된다. 이 라인빔이 웨이퍼의 매개영역을 지날 때에는 검사장비에서 촬상소자가 획득한 영상은 무시되고, 이 검사 장비에 구비되어 웨이퍼의 주변 측방에서 산란광을 감지하는 감지기의 감지신호가 파티클을 의미하는 급격한 피크치를 가지는지를 확인하게 된다. 필요한 경우, 산란광이 피크 형태로 감지된 시점과 그 시점에서의 라인빔이 조사된 웨이퍼의 위치를 계산하여 파티클의 위치를 파악할 수 있다.In the chip area, the line beam is used as a light source for acquiring an image by the imaging device. When the line beam passes through the intermediate region of the wafer, the image acquired by the imaging device in the inspection equipment is ignored. The detection signal of the sensor, which is provided in the inspection equipment and detects scattered light on the peripheral side of the wafer, Is confirmed. If necessary, the position of the particle can be determined by calculating the point of time when the scattered light is detected as the peak shape and the position of the wafer irradiated with the line beam at that point.

파티클이 검출된 경우, 해당 웨이퍼에 대해서는 세정이나 기타 필요한 리웍(rework)을 할 수 있고, 다수 파티클이 다수 웨이퍼에서 발견되는 경우, 그 원인 조사 및 공정 불량을 첵크할 수도 있다. If particles are detected, the wafer can be cleaned or otherwise reworked, and if multiple particles are found in multiple wafers, the cause investigation and process failure can be checked.

이상에서는 한 종류의 라인빔 혹은 한 종류의 광원으로 웨이퍼의 칩영역과 매개영역을 동시에 스캔하면서 칩영역에 대해서는 촬상소자를 통한 영상으로 검사를 실시하고, 매개영역에 대해서는 산란광 감지기를 통한 산란광 신호를 바탕으로 검사를 실시하는 경우를 설명하였지만, 매개영역의 파티클 검사는 이런 방식에만 한정되는 것은 아니다.In the above description, the chip region and the intermediate region of the wafer are simultaneously scanned with one kind of line beam or one kind of light source while the chip region is inspected with the image through the image pickup device, and the scattered light signal through the scattered light detector Although the case of carrying out the inspection based on the description has been described, the particle inspection of the mediating area is not limited to this method.

가령, 매개 영역에 대해서도 촬상소자를 통해 해당 영역 이미지를 얻고, 파티클이 검출되지 않은 해당 영역 표준 이미지와 획득한 이미지를 비교하는 방식으로 해당 영역에 대한 파티클 존재 여부를 검사할 수도 있다. 이런 경우, 매개영역의 파티클 검사를 위한 별도의 광원이나 감지기 없이 패턴 검사 장비의 구성이 그대로 사용될 수 있다. 단, 매개 영역의 특성상 파티클 존재가 영상을 통해 뚜렷하게 두각되지 않을 수도 있다. For example, it is also possible to check the presence or absence of a particle in the corresponding area by obtaining the corresponding area image through the image pickup device and comparing the acquired area standard image with the acquired image. In this case, the configuration of the pattern inspection equipment can be used without any additional light source or detector for particle inspection of the mediation area. However, due to the nature of the medium, the presence of particles may not be conspicuous in the image.

광원으로 촬상소자의 영상 획득을 위한 광원과 파티클 검출을 위한 광원을 별도로 구비하여 별도 방법으로 웨이퍼의 검사 영역에 조사하여 촬상소자와 산란광 감지기가 별도의 광원의 반사광을 검출하도록 하는 것도 가능하다. 이런 경우, 조명계를 이중으로 구성하게 되므로 장비 전체의 구성이 다소 복잡하고 번거로울 수 있고, 두 광원의 광이 서로 영향을 주는 것을 방지하기 위해 촬상소자와 산란광 감지기를 해당 광원에 특화된 것을 사용할 수 있다.A light source for acquiring an image of the imaging element and a light source for detecting a particle may be separately provided as a light source so that the imaging element and the scattered light detector may detect reflected light of a different light source by irradiating the inspection region of the wafer separately. In this case, since the illumination system is configured in a dual structure, the entire structure of the apparatus can be complicated and troublesome. In order to prevent the light of the two light sources from interfering with each other, an image pickup device and a scattered light detector can be used.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, will be. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.

11: 에지(edge)영역 13: 매개영역
15: 칩(chip)영역 100: 웨이퍼(wafer)
110: 조명 광학계 120: 테이블(웨이퍼 스테이지)
130: 대물 광학계 140: 결상 광학계
150: 촬상부 161: 빔 스플리터
190: 컴퓨터장치 210: 레이저
250: 산란광 감지기(detector) 11: edge area 13: medium area
15: Chip region 100: Wafer (wafer)
110: illumination optical system 120: table (wafer stage)
130: objective optical system 140: imaging optical system
150: image pickup unit 161: beam splitter
190: computer device 210: laser
250: Scattered light detector

Claims (7)

반도체 공정용 패턴 검사 장치로 웨이퍼를 검사함에 있어서,
검사 경로를 설정할 때 상기 웨이퍼의 칩영역에 더하여 상기 웨이퍼의 매개영역까지 포함시켜 검사를 진행시킴으로써 상기 매개영역에 대한 파티클 존재유무를 확인할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사방법.In inspecting a wafer with a pattern inspection apparatus for a semiconductor process,
Wherein the presence or absence of particles in the intermediate region is confirmed by inspecting the intermediate region of the wafer in addition to the chip region of the wafer when the inspection path is set. 제 1 항에 있어서,
상기 매개영역에 대해서도 상기 칩영역을 검사할 때와 마찬가지로 영상 비교를 통해 검사를 하여 파티클의 존재여부를 파악하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 주변부 검사방법.The method according to claim 1,
And inspecting the intermediate region by image comparison as in the case of inspecting the chip region to determine whether or not the particle exists. 제 1 항에 있어서,
검사를 진행함에 있어서, 상기 칩영역에 대해서는 영상을 이용한 비교가 이루어지는 패턴 검사용 프로그램을 적용하여 검사를 진행하고,
상기 매개영역에 대해서는 상기 패턴 검사용 프로그램과 차별화된 파티클 검사용 프로그램을 적용시켜 검사를 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사방법.The method according to claim 1,
In carrying out the inspection, a pattern inspection program for performing comparison using an image is applied to the chip area to conduct inspection,
Wherein the inspection is performed on the intermediate region by applying a particle inspection program differentiated from the pattern inspection program. 제 3 항에 있어서,
상기 칩영역에 대한 검사를 진행할 때에는 촬상장치에 의해 획득된 영상을 이용하여 검사를 실시하고,
상기 매개영역에 대한 검사를 진행할 때에는 웨이퍼 주변에 설치된 웨이퍼 표면 산란광 감지기가 감지한 신호의 변화를 통해 파티클을 감지하는 검사를 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사방법.The method of claim 3,
Wherein when inspecting the chip area, inspection is performed using the image acquired by the image pickup device,
Wherein the inspection is performed to detect particles through a change in a signal sensed by a wafer surface scatter light detector installed in the vicinity of the wafer when the inspection is performed on the intermediate region. 제 3 항에 있어서,
상기 칩영역에 대한 검사와 상기 매개영역에 대한 검사를 진행할 때 검사를 위한 상기 웨이퍼를 비추는 광으로서 일정 길이 및 상기 길이에 비해 짧은 일정 폭을 가진 라인빔을 상기 라인빔의 폭방향으로 스캔하면서 사용하여 검사를 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사방법.The method of claim 3,
A light source for illuminating the wafer for inspection when scanning the chip area and the medium area, and scanning the light beam in a width direction of the line beam, the light beam having a constant width and a shorter width than the length, And the inspection is performed on the peripheral portion of the semiconductor wafer. 제 3 항에 있어서,
상기 칩영역에 대한 검사를 진행할 때 촬상을 위한 광원과 상기 매개영역에 대한 검사를 진행할 때 산란광 검출을 위한 광원으로 서로 다른 광원을 사용함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사 방법.The method of claim 3,
Wherein a different light source is used as a light source for image pickup and a light source for detecting scattered light when inspecting the intermediate region when inspecting the chip region. 공정중인 반도체 장치 패턴이 형성되어 있는 웨이퍼가 놓이는 테이블(웨이퍼 스테이지), 대물 광학계, 결상 광학계, 촬상부, 조명이 구비되어 이루어지는 반도체 공정용 패턴 검사장치에 있어서,
상기 촬상부와 별도로 상기 조명에 의한 상기 웨이퍼 표면에서의 산란광을 감지하는 산란광 검지기가 상기 웨이퍼 측방에 구비되며,
상기 테이블의 동작을 조절하는 컴퓨터에는 상기 조명이 상기 웨이퍼의 칩영역과 매개영역을 포함하는 범위를 비추도록 설정되며, 상기 컴퓨터는 상기 조명이 상기 칩영역을 비추는 동안에는 상기 촬상부의 촬상소자가 획득한 영상을 통해 검사를 실시하고, 상기 조명이 상기 매개영역을 비추는 동안에는 상기 산랑광 검지기의 검지신호를 통해 검사를 실시하여 상기 매개영역의 파티클의 존재여부를 검출할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 패턴 검사장치. 1. A pattern inspection apparatus for a semiconductor process comprising a table (wafer stage) on which a wafer on which a semiconductor device pattern in process is formed, an objective optical system, an imaging optical system, an imaging section,
A scattered light detector for detecting scattered light on the surface of the wafer by the illumination separately from the imaging unit is provided on the side of the wafer,
The computer controlling the operation of the table is set such that the illumination illuminates a range including a chip area and an intermediate area of the wafer while the computer is illuminating the chip area, Wherein the inspection is performed through an image and the presence or absence of particles in the intermediate region is detected by performing an inspection through a detection signal of the acid and photodetector while the illumination illuminates the intermediate region. Pattern inspection device.
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