KR20200029243A - 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 이의 구동 방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 웨이퍼 검사 시스템은, 챔버의 내부에 배치되고, 상부에 웨이퍼가 배치된 웨이퍼 척과, 상기 웨이퍼의 패턴 검사를 위한 광을 상기 웨이퍼에 조사하는 광원과, 상기 광원을 구동을 제어하는 검사 제어부와, 상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 웨이퍼의 표면에 냉각 가스를 분사하는 냉각 가스 건과, 상기 웨이퍼에 광이 조사되기 전에 상기 웨이퍼 척에 냉각 공기를 공급하고, 상기 냉각 가스 건에 냉각 가스를 공급하는 냉각 제어부를 포함한다.

Description

반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 이의 구동 방법{INSPECITON SYSTEM OF SEMICONDUCTOR WAFER AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 반도체 제조 시 공정 중 현상 후 검사(ADI: After Develop Inspection) 공정에서 불량 검출 성능을 향상시킬 수 있는 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 리웍(rework)이 가능한 현상 후 검사(ADI: After Develop Inspection)를 통한 불량 검출에 대한 요구가 증가하고 있다. 현상 후 검사(ADI) 시 웨이퍼 상에 패턴이 정상적으로 형성되었는지를 검사하기 위해서 웨이퍼의 표면에 광을 조사하게 된다. 웨이퍼에 조사된 광에 의해서 웨이퍼의 변형 및 웨이퍼에 표면에 남아있는 포토레지스트(PR: Photo Resister)가 변형되어 불량 검출 성능이 저하되는 문제가 있다.
본 개시에 따른 실시 예들의 과제는 현상 후 검사(ADI) 시 웨이퍼에 조사된 광에 의한 웨이퍼의 변형 및 포토레지스트(PR)의 변형을 방지하여 불량 검출 성능을 향상시킬 수 있는 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 이의 구동 방법을 제공하는데 있다.
본 개시에 따른 실시 예들의 반도체 웨이퍼 검사 시스템은, 챔버의 내부에 배치되고, 상부에 웨이퍼가 배치된 웨이퍼 척과, 상기 웨이퍼의 패턴 검사를 위한 광을 상기 웨이퍼에 조사하는 광원과, 상기 광원을 구동을 제어하는 검사 제어부와, 상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 웨이퍼의 표면에 냉각 가스를 분사하는 냉각 가스 건과, 상기 웨이퍼에 광이 조사되기 전에 상기 웨이퍼 척에 냉각 공기를 공급하고, 상기 냉각 가스 건에 냉각 가스를 공급하는 냉각 제어부를 포함한다.
본 개시에 따른 실시 예들의 반도체 웨이퍼 검사 시스템은, 챔버의 내부에 배치되고, 상부에 웨이퍼가 배치된 웨이퍼 척과, 상기 웨이퍼의 패턴 검사를 위한 광을 상기 웨이퍼에 조사하는 광원과, 상기 광원을 구동을 제어하는 검사 제어부와, 상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 웨이퍼의 표면에 냉각 가스를 분사하는 냉각 가스 건과, 상기 웨이퍼에 광이 조사되기 전에 상기 챔버의 내부에 냉각 공기를 공급하고, 상기 냉각 가스 건에 냉각 가스를 공급하는 냉각 제어부를 포함한다.
본 개시에 따른 실시 예들의 반도체 웨이퍼 검사 시스템은, 챔버의 내부에 배치되고, 상부에 웨이퍼가 배치된 웨이퍼 척과, 상기 웨이퍼의 패턴 검사를 위한 광을 상기 웨이퍼에 조사하는 광원과, 상기 광원을 구동을 제어하는 검사 제어부와, 상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 웨이퍼의 표면에 냉각 가스를 분사하는 냉각 가스 건과, 상기 웨이퍼에 광이 조사되기 전에 상기 웨이퍼 척 및 상기 챔버 내부에 냉각 공기를 공급하고, 상기 냉각 가스 건에 냉각 가스를 공급하는 냉각 제어부와, 상기 웨이퍼 척의 온도를 측정하여 제1 온도값을 생성하고, 상기 제1 온도값을 상기 냉각 제어부로 공급하는 제1 온도센서와, 상기 챔버 내부의 온도를 측정하여 제2 온도값을 생성하고, 상기 제2 온도값을 상기 냉각 제어부로 공급하는 제2 온도센서를 포함한다.
본 개시에 따른 실시 예들에 따르면, 현상 후 검사(ADI) 시 웨이퍼에 조사된 광에 의한 웨이퍼의 변형 및 포토레지스트(PR)의 변형을 방지하여 불량 검출 성능을 향상시킬 수 있는 반도체 웨이퍼 냉각 시스템 및 이의 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 실시 예들의 반도체 웨이퍼 검사 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉각 제어부를 나타내는 도면이다.
도 3은 반도체 웨이퍼 검사 시스템의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 설정 온도에 따른 웨이퍼 척, 챔버 내부 및 웨이퍼 표면의 냉각 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 웨이퍼 척의 냉각 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 챔버 내부의 냉각 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 냉각 가스 건을 이용한 웨이퍼 표면의 냉각 방법을 나태는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 개시에 따른 실시 예들의 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 이의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 개시에 따른 실시 예들의 반도체 웨이퍼 검사 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 실시 예들의 반도체 웨이퍼 검사 시스템(100)은 챔버(110), 웨이퍼 척(120), 광원(130), 냉각 가스 건(140, Cooling Gas Gun), 비전 카메라(150), 이송수단(160), 제1 온도센서(170), 제2 온도센서(175), 검사 제어부(180) 및 냉각 제어부(190)를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 실시 예들의 반도체 웨이퍼 검사 시스템(100)은 웨이퍼(101)의 표면에 패턴이 정상적으로 형성되었는지를 검사할 수 있다. 반도체 웨이퍼 검사 시스템(100)을 이용한 웨이퍼(101)의 패턴 검사는 현상 후 검사(ADI: After Develop Inspection) 단계에 이루어질 수 있다.
챔버(110)는 내부에 소정 공간이 마련되며, 웨이퍼 척(120), 광원(130), 냉각 가스 건(140), 비전 카메라(150) 및 이송수단(160)이 배치될 수 있다.
챔버(110)의 내부에는 제조 공정 중 일정 압력이 가해지며, 각 제조 공정에 따른 화학 물질 및 가스가 주입될 수 있다. 챔버(110)의 내부를 일정 온도로 가열시키기 위한 가열 수단이 배치될 수 있다.
웨이퍼 척(120)의 하면에는 냉각 공기가 흐르는 순환 라인이 균일하게 배치되어 있다. 순환 라인에 냉각 공기가 주입되어 웨이퍼 척(120)을 냉각시킬 수 있다. 웨이퍼 척(120)의 상면에는 웨이퍼(101)가 배치될 수 있다.
광원(130), 냉각 가스 건(140) 및 비전 카메라(150)는 이송수단(160)에 체결되어 있다. 냉각 가스 건(140)은 웨이퍼(101)에 광이 조사되기 전에 국부적으로 냉각 가스를 분사하여 광이 조사될 영역을 냉각시킬 수 있다. 광원(130)과 냉각 가스 건(140)은 광 조사 시 간섭을 받지 않는 범위 내에서 서로 인접하게 배치될 수 있다.
검사 제어부(180)는 이송 제어신호를 생성하여 이송수단(160)에 공급할 수 있다. 이송 수단은 검사 제어부(180)로부터 입력된 이송 제어신호에 따라 이송될 수 있다. 이송수단(160)에 의해서 광원(130), 냉각 가스 건(140) 및 비전 카메라(150)가 웨이퍼(101)의 전 영역과 대응되도록 이송될 수 있다. 즉, 웨이퍼(101)의 표면에 형성된 전체 패턴을 검사하기 위해서, 이송수단(160)에 의해서 광원(130), 냉각 가스 건(140) 및 비전 카메라(150)가 웨이퍼(101)의 전 영역에 대응되도록 이송될 수 있다.
검사 제어부(180)와 냉각 제어부(190)는 웨이퍼의 패턴 검사를 위해 상호 동기될 수 있다. 검사 제어부(180)와 냉각 제어부(190)는 동기화를 위한 제어신호들을 상호 송수신할 수 있다. 일 예로서, 검사 제어부(180)는 웨이퍼의 패턴 검사를 위한 검사 제어신호를 생성하고, 생성된 검사 제어신호를 냉각 제어부(190)로 전송할 수 있다. 일 예로서, 냉각 제어부(190)는 웨이퍼의 패턴 검사 전 웨이퍼 척(120) 및 챔버(110)의 내부의 온도를 기 설정된 온도로 냉각시키고, 냉각 조건이 만족되었는지를 나타내는 냉각 제어신호를 생성할 수 있다. 냉각 제어부(190)는 생성된 냉각 제어신호를 검사 제어부(180)로 전송할 수 있다.
냉각 제어부(190)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 시작되기 전에 웨이퍼 척(120)의 온도, 챔버(110)의 내부를 기 설정된 온도를 냉각시킬 수 있다. 챔버(110)의 내부 온도를 기 설정된 온도도 낮추어, 웨이퍼 척(120)에 배치된 웨이퍼(101)의 표면의 온도를 낮출 수 있다. 검사 제어부(180)는 웨이퍼 척(120)의 온도, 챔버(110)의 내부가 기 설정된 온도로 냉각된 이후에 웨이퍼(101)의 패턴 검사를 시작할 수 있다. 냉각 제어부(190)는 웨이퍼 척(120)과 챔버(110)의 내부 온도를 동일하게 기 설정된 온도로 냉각시킬 수 있다.
검사 제어부(180)는 웨이퍼의 패턴 검사 시, 광원(130)의 구동을 위한 광원 제어신호를 생성할 수 있다. 검사 제어부(180)는 생성된 광원 제어신호를 광원(130)으로 전송할 수 있다. 웨이퍼 검사 시, 광원(130)은 검사 제어부(180)로부터 입력된 광원 제어신호에 기초하여 구동될 수 있다. 광원(130)의 구동에 의해서 웨이퍼의 표면에 광이 조사될 수 있다. 이송수단(160)에 의해서 광원(130)이 이동하게 되고, 웨이퍼의 전 영역에 걸쳐 광을 조사하게 된다. 비전 카메라(150)는 웨이퍼의 표면에 조사된 광에 따른 검사 영상을 생성할 수 있다. 비전 카메라(150)는 생성된 검사 영상을 검사 제어부(180)로 전송할 수 있다.
검사 제어부(180)는 비전 카메라(150)에서 수신된 검사 영상을 디스플레이 장치를 통해 표시할 수 있다. 검사 제어부(180)는 수신된 검사 영상에 기초하여 웨이퍼(101)의 표면에 패턴이 정상적으로 형성되었는지를 판별하고, 판별 결과를 표시할 수 있다.
웨이퍼(101)의 표면에 형성된 패턴의 검사가 정확하게 이루어지기 위해서는 웨이퍼(101) 및 포토레지스트(PR)의 변형을 방지해야 한다. 검사 제어부(180)는 웨이퍼 척(120)의 온도, 챔버(110)의 내부 온도가 기 설정된 온도로 냉각된 이후, 이송수단(160) 및 광원(130)을 구동시킬 수 있다.
제1 온도센서(170)는 웨이퍼 척(120)의 온도를 측정하여 제1 온도값(예로서, 웨이퍼 척의 온도값)을 생성할 수 있다. 제1 온도센서(170)는 생성된 제1 온도값을 냉각 제어부(190)로 전송할 수 있다. 이에 한정되지 않고, 웨이퍼 척(120)의 전체 영역의 온도를 정밀하게 측정하기 위해서, 복수의 제1 온도센서(170)가 웨이퍼 척(120)의 전체 영역에 균일하게 배치될 수 있다. 복수의 제1 온도센서(170) 각각은 제1 온도값을 생성할 수 있다. 복수의 제1 온도센서(170) 각각은 생성된 제1 온도값을 냉각 제어부(190)로 전송할 수 있다.
제2 온도센서(175)는 챔버(110) 내부의 온도를 측정하여 제2 온도값(예로서, 챔버 내부의 온도값)을 생성할 수 있다. 제2 온도센서(175)는 생성된 제2 온도값을 냉각 제어부(190)로 전송할 수 있다. 이에 한정되지 않고, 챔버(110) 내부의 전체 영역의 온도를 정밀하게 측정하기 위해서, 복수의 제2 온도센서(175)가 챔버(110)의 전체 영역에 균일하게 배치될 수 있다. 복수의 제2 온도센서(175) 각각은 제2 온도 값을 생성할 수 있다. 복수의 제2 온도센서(175) 각각은 생성된 제2 온도값을 냉각 제어부(190)로 전송할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 냉각 제어부를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 냉각 제어부(190)는 구동 제어부(192), 제1 냉각기(194), 제2 냉각기(196) 및 제3 냉각기(198)를 포함할 수 있다.
제1 냉각기(194)는 냉각 공기가 주입되는 제1 공급라인에 의해서 웨이퍼 척(120)과 연결될 수 있다. 제1 냉각기(194)는 구동 제어부(192)의 제어에 의해서 구동될 수 있으며, 냉각 공기를 생성할 수 있다. 제1 냉각기(194)에서 생성된 냉각 공기는 제1 공급라인을 통해 웨이퍼 척(120)의 순환 라인에 공급될 수 있다. 제1 냉각기(194)는 청정기체인 씨디에이(CDA: Clean Dry Air)의 온도를 낮추어 냉각 공기를 생성할 수 있다. 제1 냉각기(194)와 웨이퍼 척(120)은 제1 배출라인과 연결될 수 있다. 웨이퍼 척(120)에 주입된 냉각 공기가 순환 라인에 의해서 순환된 이후, 제1 배출라인에 의해서 제1 냉각기(194)로 배출될 수 있다.
제2 냉각기(196)는 냉각 공기가 주입되는 제2 공급라인에 의해서 챔버(110)와 연결될 수 있다. 제2 냉각기(196)는 구동 제어부(192)의 제어에 의해서 구동될 수 있으며, 냉각 공기를 생성할 수 있다. 제2 냉각기(196)에서 생성된 냉각 공기는 제2 공급라인을 통해 챔버(110)의 내부에 공급될 수 있다. 제2 냉각기(196)는 청정기체인 씨디에이(CDA)의 온도를 낮추어 냉각 공기를 생성할 수 있다. 제2 냉각기(194)와 챔버(110)는 제2 배출라인과 연결될 수 있다. 챔버(110)의 내부에 주입된 냉각 공기가 순환된 이후, 제2 배출라인에 의해서 제2 냉각기(196)로 배출될 수 있다.
제3 냉각기(198)는 냉각 공기가 주입되는 제3 공급라인에 의해서 냉각 가스 건(140)과 연결될 수 있다. 제3 냉각기(198)는 구동 제어부(192)의 제어에 의해서 구동될 수 있으며, 냉각 가스를 생성할 수 있다. 제3 냉각기(198)에서 생성된 냉각 가스는 제3 공급라인을 통해 냉각 가스 건(140)에 공급될 수 있다.
냉각 가스 건(140)은 제3 냉각기(198)에서 공급된 냉각 가스를 압축하고, 압축된 냉각 가스를 웨이퍼 표면에 국부적으로 분사할 수 있다. 이에 한정되지 않고, 제3 냉각기(198)에서 냉각 가스를 압축하여 냉각 가스 건(140)으로 공급하고, 냉각 가스 건(140)은 압축된 냉각 가스를 웨이퍼 표면에 국부적으로 분사할 수 있다.
냉각 제어부(190)는 검사 제어부(180)와의 동기를 맞추기 위해서, 냉각 제어부(190)는 검사 제어부(180)로부터 검사 제어신호를 입력 받고, 냉각 제어부(190)는 검사 제어부(180)로 냉각 제어신호를 전송할 수 있다. 구동 제어부(192)는 검사 제어부(180)에서 입력된 검사 제어신호에 기초하여 웨이퍼(101)의 패턴 검사의 개시를 인지할 수 있다.
구동 제어부(192)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 시작되기 전에 제1 냉각기(194) 및 제2 냉각기(196)를 구동시킬 수 있다. 구동 제어부(192)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사 시 광원(130)에서 광이 조사되지 전에 제3 냉각기(198)를 구동시킬 수 있다.
일 예로서, 구동 제어부(192)는 제1 온도센서(170)에서 입력된 제1 온도값에 기초하여 제1 냉각기(194)의 구동을 제어할 수 있다. 구동 제어부(192)는 기 설정된 온도까지 웨이퍼 척(120)이 냉각되도록 제1 냉각기(194)를 구동시킬 수 있다. 제1 냉각기(194)에서 생성된 냉각 공기가 웨이퍼 척(120)에 공급되고, 냉각 공기에 의해서 웨이퍼 척(120)이 기 설정된 온도까지 냉각될 수 있다. 제1 냉각기(194)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 시작되기 전 10분 이내에 구동되어 웨이퍼 척(120)을 기 설정된 온도로 냉각시킬 수 있다.
구동 제어부(192)는 제1 온도센서(170)에 입력된 제1 온도값과 기 설정된 웨이퍼 척(120)의 온도를 지속적으로 비교할 수 있다. 구동 제어부(192)는 웨이퍼 척(120)의 온도가 기 설정된 온도(일 예로서, -10℃ ~ +10℃)까지 내려가면, 기 설정된 온도를 유지하도록 제1 냉각기(194)의 구동을 제어할 수 있다. 구동 제어부(192)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 완료될 때가지 제1 냉각기(194)를 구동시키고, 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 완료되면 제1 냉각기(194)의 구동을 중지시킬 수 있다.
일 예로서, 구동 제어부(192)는 제2 온도센서(175)에서 입력된 제2 온도값에 기초하여 제2 냉각기(196)의 구동을 제어할 수 있다. 구동 제어부(192)는 기 설정된 온도(일 예로서, -10℃ ~ +10℃)까지 챔버(110)의 내부가 냉각되도록 제2 냉각기(196)를 구동시킬 수 있다. 제2 냉각기(196)에서 생성된 냉각 공기가 챔버(110)의 내부에 공급되고, 냉각 공기에 의해서 챔버(110)의 내부가 기 설정된 온도까지 냉각될 수 있다. 제2 냉각기(196)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 시작되기 전 10분 이내에 구동되어 챔버(110)의 내부를 기 설정된 온도로 냉각시킬 수 있다.
구동 제어부(192)는 제2 온도센서(175)에 입력된 제2 온도값과 기 설정된 챔버(110)의 내부 온도를 지속적으로 비교할 수 있다. 구동 제어부(192)는 챔버(110)의 내부 온도가 기 설정된 온도까지 내려가면 기 설정된 온도를 유지하도록 제2 냉각기(196)의 구동을 제어할 수 있다. 구동 제어부(192)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 완료될 때가지 제2 냉각기(196)를 구동시키고, 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 완료되면 제2 냉각기(196)의 구동을 중지시킬 수 있다.
일 예로서, 구동 제어부(192)는 검사 제어부(180)에는 입력되는 검사 제어신호에 기초하여 제3 냉각기(198)의 구동을 제어할 수 있다. 제3 냉각기(198)에서 생성된 냉각 가스가 냉각 가스 건(140)에 공급될 수 있다. 냉각 가스 건(140)에서 분사되는 냉각 가스에 의해서 웨이퍼(101)의 표면의 온도를 기 설정된 온도(일 예로서, -10℃ 이하)로 낮출 수 있다.
일 예로서, 광원(130)에 의해서 웨이퍼(101)에 광이 조사되기 전에 냉각 가스 건(140)을 통해서 웨이퍼(101)의 표면에 냉각 가스를 분사할 수 있다. 광원(130)에서 웨이퍼(101)에 광이 조사될 때, 냉각 가스 건(140)에서 냉각 가스가 분사되면 냉각 가스에 의해서 광의 간섭이 발생할 수 있다. 광의 간섭을 방지하기 위해서, 웨이퍼(101)에 광이 조사되기 10초 ~ 5초 전에 냉각 가스 건(140)을 통해서 웨이퍼(101)의 표면에 국부적으로 냉각 가스를 분사할 수 있다. 즉, 웨이퍼(101)의 표면에 광이 조사되기 10초 ~ 5초 전에 냉각 가스 건(140)을 통해서 웨이퍼(101)의 표면에 냉각 가스를 분사한 후, 온도가 낮아진 웨이퍼(101)의 표면에 광을 조사할 수 있다. 이를 통해, 광이 조사되는 영역을 사전에 -10℃ 이하로 냉각시켜 열에 의한 웨이퍼(101) 및 포토레지스트(PR)의 변형을 방지할 수 있다.
구동 제어부(192)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 완료될 때가지 제3 냉각기(198)를 구동시키고, 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 완료되면 제3 냉각기(198)의 구동을 중지시킬 수 있다.
도 3은 반도체 웨이퍼 검사 시스템의 구동 방법을 나타내는 도면이다. 도 4는 설정 온도에 따른 웨이퍼 척, 챔버 내부 및 웨이퍼 표면의 냉각 방법을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 검사 제어부(180)와 냉각 제어부(190)는 웨이퍼의 패턴 검사를 위해 상호 동기될 수 있다. 검사 제어부(180)와 냉각 제어부(190)는 동기화를 위한 제어신호들을 상호 송수신하여 동기를 맞출 수 있다(S10).
일 예로서, 검사 제어부(180)는 웨이퍼의 패턴 검사를 위한 검사 제어신호를 생성하고, 생성된 검사 제어신호를 냉각 제어부(190)로 전송할 수 있다. 냉각 제어부(190)는 웨이퍼의 패턴 검사 전 웨이퍼 척(120) 및 챔버(110)의 내부의 온도를 기 설정된 온도로 맞추고, 냉각 조건이 만족되었는지를 나타내는 냉각 제어신호를 생성할 수 있다. 냉각 제어부(190)는 생성된 냉각 제어신호를 검사 제어부(180)로 전송할 수 있다.
검사 제어부(180)는 웨이퍼 척(120)의 온도(예로서, -10℃ ~ +10℃), 챔버(110)의 내부 온도가 기 설정된 온도(예로서, -10℃ ~ +10℃)로 냉각된 이후에 웨이퍼(101)의 패턴 검사를 시작할 수 있다. 냉각 제어부(190)는 웨이퍼 척(120) 및 챔버(110)의 내부 온도를 기 설정된 온도로 냉각되도록 제1 냉각기(194) 및 제2 냉각기(196)를 구동시킬 수 있다.
이어서, 구동 제어부(192)는 제1 냉각기(194)를 구동시켜 제1 냉각기(194)에서 냉각 공기를 생성할 수 있다. 제1 냉각기(194)는 청정기체인 씨디에이(CDA: Clean Dry Air)의 온도를 낮추어 냉각 공기를 생성할 수 있다. 제1 냉각기(194)에서 생성된 냉각 공기는 제1 공급라인을 통해 웨이퍼 척(120)의 순환 라인에 공급될 수 있다. 제1 냉각기(194)에서 생성된 냉각 공기가 웨이퍼 척(120)에 공급되어 웨이퍼 척(120)을 기 설정된 온도(예로서, -10℃ ~ +10℃)로 냉각시킬 수 있다(S20).
웨이퍼 척(120)에 주입된 냉각 공기가 순환 라인에 의해서 순환된 이후, 제1 배출라인에 의해서 제1 냉각기(194)로 배출될 수 있다.
이어서, 구동 제어부(192)는 제2 냉각기(196)를 구동시켜 제2 냉각기(196)에서 냉각 공기를 생성할 수 있다. 제2 냉각기(196)는 청정기체인 씨디에이(CDA)의 온도를 낮추어 냉각 공기를 생성할 수 있다. 제2 냉각기(196)에서 생성된 냉각 공기는 제2 공급라인을 통해 챔버(110)의 내부에 공급될 수 있다. 제2 냉각기(196)에서 생성된 냉각 공기가 챔버(110)의 내부에 공급되어 챔버(110)의 내부를 기 설정된 온도(예로서, -10℃ ~ +10℃)로 냉각시킬 수 있다(S30).
챔버(110) 내부에 주입된 냉각 공기가 순환된 이후, 제2 배출라인에 의해서 제2 냉각기(196)로 배출될 수 있다.
이어서, 냉각 제어부(190)는 제1 온도센서(170)에서 입력된 제1 온도값에 기초하여 웨이퍼 척(120)의 온도가 기 설정된 온도(예로서, -10℃ ~ +10℃)로 냉각되었는지 판단할 수 있다. 냉각 제어부(190)는 제2 온도센서(175)에서 입력된 제2 온도값에 기초하여 챔버(110)의 내부가 기 설정된 온도(예로서, -10℃ ~ +10℃)로 냉각되었는지 판단할 수 있다. 냉각 제어부(190)는 웨이퍼 척(120) 및 챔버(110)의 내부 온도가 기 설정된 온도로 냉각되면, 이를 지시하는 온도 신호를 검사 제어부(180)로 전송할 수 있다(S40).
이어서, 구동 제어부(192)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사 시 광원(130)에서 광이 조사되지 전에 제3 냉각기(198)를 구동시킬 수 있다. 구동 제어부(192)는 제3 냉각기(198)를 구동시켜 제3 냉각기(198)에서 냉각 가스를 생성할 수 있다. 제3 냉각기(198)에서 생성된 냉각 가스는 제3 공급라인을 통해 냉각 가스 건(140)에 공급될 수 있다. 냉각 가스 건(140)은 제3 냉각기(198)에서 공급된 냉각 가스를 압축하고, 압축된 냉각 가스를 웨이퍼 표면에 국부적으로 분사할 수 있다.
냉각 가스 건(140)에서 분사되는 냉각 가스에 의해서 웨이퍼(101)의 표면의 온도를 기 설정된 온도(일 예로서, -10℃ 이하)로 낮출 수 있다. 광원(130)에서 웨이퍼(101)에 광이 조사될 때, 냉각 가스 건(140)에서 냉각 가스가 분사되면 냉각 가스에 의해서 광의 간섭이 발생할 수 있다. 광의 간섭을 방지하기 위해서, 웨이퍼(101)에 광이 조사되기 10초 ~ 5초 전에 냉각 가스 건(140)을 통해서 웨이퍼(101)의 표면에 국부적으로 냉각 가스를 분사할 수 있다(S50).
이어서, 검사 제어부(180)는 웨이퍼 척(120)의 온도, 챔버(110)의 내부 온도가 기 설정된 온도로 냉각된 이후, 이송수단(160) 및 광원(130)을 구동시킬 수 있다. 검사 제어부(180)는 생성된 광원 제어신호를 광원(130)으로 전송할 수 있다. 웨이퍼 검사 시, 광원(130)은 검사 제어부(180)로부터 입력된 광원 제어신호에 기초하여 구동될 수 있다. 광원(130)의 구동에 의해서 웨이퍼의 표면에 광이 조사될 수 있다. 이송수단(160)에 의해서 광원(130)이 이동하게 되고, 웨이퍼의 전 영역에 걸쳐 광을 조사할 수 있다(S60).
이어서, 비전 카메라(150)는 웨이퍼의 표면에 조사된 광에 따른 검사 영상을 생성할 수 있다. 비전 카메라(150)는 생성된 검사 영상을 검사 제어부(180)로 전송할 수 있다. 검사 제어부(180)는 비전 카메라(150)에서 수신된 검사 영상을 디스플레이 장치를 통해 표시할 수 있다. 검사 제어부(180)는 수신된 검사 영상에 기초하여 웨이퍼(101)의 표면에 패턴이 정상적으로 형성되었는지를 판별하고, 판별 결과를 표시할 수 있다. 이를 통해, 웨이퍼(101)에 패턴이 정상적으로 형성되었는지 검사할 수 있다(S70).
반도체 제조 공정에 극자외선(EUV: extreme ultraviolet) 패터닝의 적용이 증가함에 따라 마스크 결함(Mask Defect)에 의한 불량이 중요한 이슈가 되고 있다. 본 개시의 실시 예의 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 이의 구동 방법은 웨이퍼(101)의 패턴 검사를 시작하기 전에 웨이퍼 척(120) 및 챔버(110) 내부를 기 설정된 온도(예로서, -10℃ ~ +10℃)로 낮추고, 웨이퍼(101)에 광을 조사하기 전에 국부적으로 냉각 가스를 분사할 수 있다. 이를 통해, 현상 후 검사(ADI) 시, 웨이퍼(101)에 조사된 광에 의해서 웨이퍼 및 포토레지스트(PR)가 변형되는 것을 방지하여 불량 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
도 5는 웨이퍼 척의 냉각 방법을 나타내는 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 냉각 제어부(190)는 웨이퍼 척(120)을 냉각시킬 설정온도를 확인한다(S21).
이어서, 구동 제어부(192)는 제1 냉각기(194)를 구동시켜 냉각 공기를 생성할 수 있다. 웨이퍼 척(120)을 빠르게 냉각시키기 위해서, 구동 제어부(192)는 제1 냉각기(194)를 급속 냉각 모드로 구동시킬 수 있다. 구동 제어부(192)는 제1 온도센서(170)에서 입력되는 제1 온도값을 실시간으로 확인하고, 웨이퍼 척(120)이 타겟 온도(예로서, 기 설정된 온도 +2℃)까지 냉각될 때까지 제1 냉각기(194)를 급속 냉각 모드로 구동시킬 수 있다(S22). 타겟 온도는 기 설정된 온도보다 일정 온도(예로서, 기 설정된 온도 +2℃) 만큼 높게 설정될 수 있다.
제1 냉각기(194)는 급속 냉각 모드에서 최대 출력으로 동작하여 공기를 급속 냉각시킴과 아울러 냉각 공기를 최대치로 생성할 수 있다. 제1 냉각기(194)에서 생성된 냉각 공기가 웨이퍼 척(120)에 공급될 수 있다.
이어서, 구동 제어부(192)는 웨이퍼 척(120)이 타겟 온도(예로서, 기 설정된 온도 +2℃)까지 냉각되면 제1 냉각기(194)를 정밀 냉각 모드로 구동시킬 수 있다. 제1 냉각기(194)는 정밀 냉각 모드에서 노멀 출력으로 동작하여 공기를 냉각시킴과 아울러 냉각 공기를 생성할 수 있다. 구동 제어부(192)는 제1 온도센서(170)에서 입력되는 제1 온도값을 실시간으로 확인할 수 있다.
구동 제어부(192)는 웨이퍼 척(120)이 기 설정된 온도로 냉각될 때까지 제1 냉각기(194)를 정밀 냉각 모드로 구동시킬 수 있다. 제1 냉각기(194)는 정밀 냉각 모드에서 노멀 출력으로 동작하여 냉각 공기를 생성하고, 제1 냉각기(194)에서 생성된 냉각 공기가 웨이퍼 척(120)에 공급될 수 있다. 제1 냉각기(194)에서 생성된 냉각 공기가 웨이퍼 척(120)에 공급되어 웨이퍼 척(120)을 기 설정된 온도로 냉각시킬 수 있다(S23).
이어서, 구동 제어부(192)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 종료될 때까지 웨이퍼 척(120)의 온도가 기 설정된 온도를 유지하도록 제1 냉각기(194)의 구동을 제어할 수 있다(S24).
도 6은 챔버 내부의 냉각 방법을 나타내는 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 냉각 제어부(190)는 챔버(110)의 내부를 냉각시킬 설정온도를 확인한다(S31).
이어서, 구동 제어부(192)는 제2 냉각기(196)를 구동시켜 냉각 공기를 생성할 수 있다. 챔버(110)의 내부를 빠르게 냉각시키기 위해서, 구동 제어부(192)는 제2 냉각기(196)를 급속 냉각 모드로 구동시킬 수 있다. 구동 제어부(192)는 제2 온도센서(175)에서 입력되는 제2 온도값을 실시간으로 확인할 수 있다. 구동 제어부(192)는 챔버(110)의 내부가 타겟 온도(예로서, 기 설정된 온도 +2℃)까지 냉각될 때까지 제2 냉각기(196)를 급속 냉각 모드로 구동시킬 수 있다(S32).
제2 냉각기(196)는 급속 냉각 모드에서 최대 출력으로 동작하여 공기를 급속 냉각시킴과 아울러 냉각 공기를 최대치로 생성할 수 있다. 제2 냉각기(196)에서 생성된 냉각 공기가 챔버(110)의 내부로 공급될 수 있다.
이어서, 구동 제어부(192)는 챔버(110)의 내부가 타겟 온도(예로서, 기 설정된 온도 +2℃)까지 냉각되면 제2 냉각기(196)를 정밀 냉각 모드로 구동시킬 수 있다. 타겟 온도는 기 설정된 온도보다 일정 온도(예로서, 기 설정된 온도 +2℃) 만큼 높게 설정될 수 있다. 정밀 냉각 모드에서는 냉각 공기의 온도 및 양을 미세하게 조절할 수 있다. 제2 냉각기(196)는 정밀 냉각 모드에서 노멀 출력으로 동작하여 냉각 공기를 생성하고, 제2 냉각기(196)에서 생성된 냉각 공기가 챔버(110)의 내부에 공급될 수 있다.
구동 제어부(192)는 제2 온도센서(175)에서 입력되는 제2 온도값을 실시간으로 확인하고, 챔버(110)의 내부가 기 설정된 온도로 냉각될 때까지 제2 냉각기(196)를 정밀 냉각 모드로 구동시킬 수 있다. 정밀 냉각 모드에서는 냉각 공기의 온도 및 양을 미세하게 조절할 수 있다. 제2 냉각기(196)는 정밀 냉각 모드에서 노멀 출력으로 동작하여 냉각 공기를 생성하고, 제2 냉각기(196)에서 생성된 냉각 공기가 웨이퍼 척(120)에 공급될 수 있다. 제2 냉각기(196)에서 생성된 냉각 공기가 챔버(110)의 내부에 공급되어 챔버(110)의 내부를 기 설정된 온도로 냉각시킬 수 있다(S33).
이어서, 구동 제어부(192)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 종료될 때까지 챔버(110)의 내부 온도가 기 설정된 온도를 유지하도록 제2 냉각기(196)의 구동을 제어할 수 있다(S34).
도 7은 냉각 가스 건을 이용한 웨이퍼 표면의 냉각 방법을 나태는 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 냉각 제어부(170)는 검사 제어부(180)에서 수신된 검사 제어신호에 기초하여 웨이퍼 검사 시점을 확인할 수 있다(S51).
이어서, 구동 제어부(192)는 패턴 검사 시 웨이퍼(101)에 광이 조사되기 전에 제3 냉각기(198)를 구동시켜 냉각 가스를 생성할 수 있다. 제3 냉각기(198)는 생성된 냉각 가스를 냉각 가스 건(140)에 공급할 수 있다. 냉각 가스 건(140)은 제3 냉각기(198)에서 공급된 냉각 가스를 압축하고, 압축된 냉각 가스를 웨이퍼 표면에 국부적으로 분사할 수 있다. 냉각 가스 건(140)에서 분사되는 냉각 가스에 의해서 웨이퍼(101)의 표면의 온도를 기 설정된 온도(일 예로서, -10℃ 이하)로 낮출 수 있다.
구체적으로, 광원(130)에서 웨이퍼(101)에 광이 조사될 때, 냉각 가스 건(140)에서 냉각 가스가 분사되면 냉각 가스에 의해서 광의 간섭이 발생할 수 있다. 광의 간섭을 방지하기 위해서, 웨이퍼(101)에 광이 조사되기 전 제1 시점(예로서, 웨이퍼에 광이 조사되기 10초 전)에 냉각 가스 건(140)을 통해서 웨이퍼(101)의 표면에 국부적으로 냉각 가스를 다량 분사할 수 있다(S52).
웨이퍼(101)의 표면에 다량의 냉각 가스가 분사되어 웨이퍼(10)의 표면을 기 설정된 온도(일 예로서, -10℃ 이하)로 빠르게 낮출 수 있다.
이어서, 광의 간섭을 방지하기 위해서, 웨이퍼(101)에 광이 조사되기 전 제2 시점(예로서, 웨이퍼에 광이 조사되기 5초 전)에 냉각 가스 건(140)을 통해서 웨이퍼(101)의 표면에 국부적으로 냉각 가스를 소량 분사할 수 있다(S53).
S52 단계에서 웨이퍼(101)의 표면에 냉각 가스를 다량 분사하여 빠르게 웨이퍼(101)의 표면의 온도를 냉각시킨 후, S53 단계에서 웨이퍼(101)의 표면에 냉각 가스를 소량 분사하여 웨이퍼(101)의 표면 온도를 유지시킬 수 있다.
이어서, 웨이퍼(101)의 표면에 검사 광이 조사되기 전에 구동 제어부(192)는 제3 냉각기(198)의 구동을 중지시켜 냉각 가스의 분사를 중지할 수 있다(S54).
이와 같이, 웨이퍼(101)의 표면에 광이 조사되기 10초 ~ 5초 전에 냉각 가스 건(140)을 통해서 웨이퍼(101)의 표면에 냉각 가스를 분사한 후, 온도가 낮아진 웨이퍼(101)의 표면에 광을 조사할 수 있다. 이를 통해, 광이 조사되는 영역을 사전에 -10℃ 이하로 냉각시켜 열에 의한 웨이퍼(101) 및 포토레지스트(PR)의 변형을 방지할 수 있다.
구동 제어부(192)는 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 완료될 때가지 제3 냉각기(198)를 구동시키고, 웨이퍼(101)의 패턴 검사가 완료되면 제3 냉각기(198)의 구동을 중지시킬 수 있다. 즉, 냉각 가스 건(140)에서 냉각 가스의 분사가 중지된 이후에 광원(130)이 구동되어 웨이퍼(101)의 표면에 광이 조사될 수 있다.
본 개시의 실시 예의 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 이의 구동 방법은 웨이퍼(101)의 패턴 검사를 시작하기 전에 웨이퍼 척(120) 및 챔버(110) 내부를 기 설정된 온도(예로서, -10℃ ~ +10℃)로 낮추고, 웨이퍼(101)에 광을 조사하기 전에 국부적으로 냉각 가스를 분사할 수 있다. 이를 통해, 현상 후 검사(ADI) 시, 웨이퍼(101)에 조사된 광에 의해서 웨이퍼 및 포토레지스트(PR)가 변형되는 것을 방지하여 불량 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
100: 반도체 웨이퍼 검사 시스템 110: 챔버
120: 웨이퍼 척 130: 광원
140: 냉각 가스 건 150: 비전 카메라
160: 이송수단 170: 제1 온도센서
175: 제2 온도센서 180; 검사 제어부
190: 냉각 제어부

Claims (10)

  1. 챔버의 내부에 배치되고, 상부에 웨이퍼가 배치된 웨이퍼 척;
    상기 웨이퍼의 패턴 검사를 위한 광을 상기 웨이퍼에 조사하는 광원;
    상기 광원을 구동을 제어하는 검사 제어부;
    상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 웨이퍼의 표면에 냉각 가스를 분사하는 냉각 가스 건; 및
    상기 웨이퍼에 광이 조사되기 전에 상기 웨이퍼 척에 냉각 공기를 공급하고, 상기 냉각 가스 건에 냉각 가스를 공급하는 냉각 제어부;를 포함하는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 척의 온도를 측정하여 온도값을 생성하고, 상기 온도값을 상기 냉각 제어부로 공급하는 온도센서를 더 포함하는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 냉각 제어부는,
    상기 웨이퍼 척에 공급되는 냉각 공기를 생성하는 제1 냉각기;
    상기 냉각 가스 건에 공급되는 냉각 가스를 생성하는 제2 냉각기; 및
    상기 온도값에 기초하여 상기 제1 냉각기의 구동을 제어하고, 상기 웨이퍼에 광이 조사되는 시점에 기초하여 상기 제2 냉각기의 구동을 제어하는 구동 제어부;를 포함하는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 웨이퍼 척이 기 설정된 온도로 냉각되도록 상기 제1 냉각기를 구동시키는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 냉각 제어부는,
    상기 웨이퍼 척의 상기 온도값을 실시간으로 확인하여 상기 웨이퍼의 패턴 검사의 종료때까지 상기 웨이퍼 척의 온도를 상기 기 설정된 온도로 유지시키는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 냉각 가스 건은,
    상기 웨이퍼에 광이 조사되기 전에 상기 광이 조사될 웨이퍼의 표면에 국부적으로 상기 냉각 가스를 분사하는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 광원은,
    상기 웨이퍼의 표면에 냉각 가스가 분사된 이후 상기 웨이퍼에 표면에 패턴 검사를 위한 광을 조사하는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
  8. 챔버의 내부에 배치되고, 상부에 웨이퍼가 배치된 웨이퍼 척;
    상기 웨이퍼의 패턴 검사를 위한 광을 상기 웨이퍼에 조사하는 광원;
    상기 광원을 구동을 제어하는 검사 제어부;
    상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 웨이퍼의 표면에 냉각 가스를 분사하는 냉각 가스 건; 및
    상기 웨이퍼에 광이 조사되기 전에 상기 챔버의 내부에 냉각 공기를 공급하고, 상기 냉각 가스 건에 냉각 가스를 공급하는 냉각 제어부;를 포함하는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 챔버 내부의 온도를 측정하여 온도값을 생성하고, 상기 온도값을 상기 냉각 제어부로 공급하는 온도센서를 더 포함하는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
  10. 챔버의 내부에 배치되고, 상부에 웨이퍼가 배치된 웨이퍼 척;
    상기 웨이퍼의 패턴 검사를 위한 광을 상기 웨이퍼에 조사하는 광원;
    상기 광원을 구동을 제어하는 검사 제어부;
    상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 웨이퍼의 표면에 냉각 가스를 분사하는 냉각 가스 건;
    상기 웨이퍼에 광이 조사되기 전에 상기 웨이퍼 척 및 상기 챔버 내부에 냉각 공기를 공급하고, 상기 냉각 가스 건에 냉각 가스를 공급하는 냉각 제어부;
    상기 웨이퍼 척의 온도를 측정하여 제1 온도값을 생성하고, 상기 제1 온도값을 상기 냉각 제어부로 공급하는 제1 온도센서; 및
    상기 챔버 내부의 온도를 측정하여 제2 온도값을 생성하고, 상기 제2 온도값을 상기 냉각 제어부로 공급하는 제2 온도센서;를 포함하는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
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