KR20240012575A - 데브리 판정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 웨이퍼 이면의 하드 레이저 마크(HLM) 주변에 발생한 데브리를 외관검사장치에 의해 얻은 화상을 이용하여 판정하는 방법으로서, 외관검사장치로 얻은 그레이스케일 화상으로부터 기준휘도를 산출하는 공정과, 그레이스케일 화상으로부터 HLM을 포함하는 인자영역을 추출하는 공정과, 인자영역으로부터 HLM의 도트부분을 제외하는 공정과, HLM의 도트부분을 제외한 인자영역으로부터, 기준휘도를 기준으로 하여 데브리영역을 추출하는 공정과, 데브리영역에 기초하여, 인자영역에 있어서의 데브리의 유무를 판정하는 공정을 포함하는 데브리 판정방법이다. 이에 따라, 형상측정기로는 검출할 수 없는 데브리를 확실하게 검출하여 데브리의 유무를 판정할 수 있는 데브리 판정방법이 제공된다.
Description
본 발명은, 웨이퍼 이면의 하드 레이저 마크의 주변에 발생한 데브리(debris)를 외관검사장치에 의해 얻은 화상을 이용하여 판정하는 방법에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼의 개체를 식별하기 위해, 웨이퍼 이면의 단(端)의 평면부분에 고체레이저를 이용하여 개체번호를 인자(印字)하는 공정이 있다(하드 레이저 마크 공정). 하드 레이저 마크는 고출력의 고체레이저로 웨이퍼 자체를 녹이면서 도트를 단속적으로 형성하고, 문자로서 각인하기 때문에, 도트부 주변은 실리콘이 아몰퍼스화되며, 이후의 연마공정에서 아몰퍼스화된 부분은 다른 단결정부위와 동일한 연마속도로 연마할 수 없다. 그 때문에 도트 주변의 아몰퍼스부에는 국소적으로 비교적 완만한 경사를 가진 돌기가 형성되는 것으로 생각하고 있다. 이것을 데브리라고 부르며, 데브리가 디바이스공정의 스테이지와 간섭한 경우, 디바이스 제조에 지장을 초래하는 것이 지적되고 있다. 그 때문에, 레이저 마크부에 발생한 데브리의 검출이 필요하게 된다.
종래에는 형상측정기를 사용하여 하드 레이저 마크부의 데브리를 두께변화에 따른 형상 이상으로서 판별하는 수법을 이용하고 있었는데, 형상측정기로는 검출할 수 없는 데브리가 디바이스 제조공정에서 문제가 되는 케이스가 발생하고 있다. 그 때문에, 이러한 형상측정기로는 검출할 수 없는 데브리를 확실하게 검출할 필요가 있다.
종래기술로서, 화상처리에 의해 표면의 요철이나 표면의 결함을 검출하는 방법이 개시되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는 구면상 오목부 및 구면상 볼록부를 화상처리한 경우의 일례가 나타내어져 있고, REV모드(리버스 위치 디포커스)로 하면, 볼록형상은 밝게 촬상되는(오목형상은 어둡게 촬상되는) 것이나, FOW모드(포워드 위치 디포커스)에서는 오목형상이 밝게 촬상되는(볼록형상은 어둡게 촬상되는) 것이 개시되어 있다.
이 기술은, 가공 기인 또는 결정 기인의 움푹 팬 형상의 결함의 검출을 목적으로 한 것으로, 완만한 돌기(데브리)를 검출하는 것을 목적으로 한 것은 아니다.
이 방법에 의해 하드 레이저 마크 인자영역의 표면의 요철을 검출하고자 한 경우, 하드 레이저 마크의 인자부의 요철이 검출될 뿐이며, 완만한 돌기(데브리)를 검출하는 것은 불가능하다.
또한, 특허문헌 2에는, 검사대상물의 표면을 미분간섭현미경으로 촬영하고, 화상처리에 의해 표면에 관찰되는 결함의 개수를 계수(計數)하는 결함검사방법에 있어서, 촬영화상 중에서 휘도가 변화하는 점을 기초로 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 결함검사방법이 개시되어 있다.
그러나, 이 기술은 표면의 결함개수를 계측하는 방법으로서, 이면의 하드 레이저 마크 인자영역의 완만한 돌기(데브리)를 검출할 수는 없다.
상기와 같이, 종래, 형상측정기를 사용하여 하드 레이저 마크부의 데브리를 두께변화에 따른 형상 이상으로서 판별하는 수법을 이용하고 있었는데, 형상측정기로는 검출할 수 없는 데브리가 디바이스 제조공정에서 문제가 되는 케이스가 발생하고 있다.
그 때문에, 본 발명은, 이러한 형상측정기로는 검출할 수 없는 데브리를 확실하게 검출하여 데브리의 유무를 판정할 수 있는 데브리 판정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 웨이퍼 이면에 하드 레이저 마크를 형성한 후, 또는, 상기 하드 레이저 마크의 형성 후에 상기 이면을 연마한 후에, 상기 이면의 하드 레이저 마크의 주변에 발생한 데브리를 외관검사장치에 의해 얻은 화상을 이용하여 판정하는 방법으로서,
상기 외관검사장치로 얻은 그레이스케일 화상으로부터 기준휘도를 산출하는 공정A와,
상기 그레이스케일 화상으로부터 상기 하드 레이저 마크를 포함하는 하드 레이저 마크 인자영역을 추출하는 공정B와,
상기 추출한 하드 레이저 마크 인자영역으로부터 상기 하드 레이저 마크의 도트부분을 제외하는 공정C와,
상기 하드 레이저 마크의 도트부분을 제외한 상기 하드 레이저 마크 인자영역으로부터, 상기 기준휘도를 기준으로 하여 상기 데브리의 영역을 추출하는 공정D와,
상기 추출한 데브리의 영역에 기초하여, 상기 하드 레이저 마크 인자영역에 있어서의 상기 데브리의 유무를 판정하는 공정E
를 포함하는 것을 특징으로 하는 데브리 판정방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 데브리 판정방법이면, 형상측정기로는 검출할 수 없는 데브리영역만을 확실하게 추출하는 것이 가능해져, 종래법보다도 확실하게 데브리의 유무 판정을 행할 수 있다.
또한, 데브리의 영역의 추출을 기준휘도에 기초하여 행하기 때문에, 외관검사장치의 개체 편차(기차(機差))에 따른 검출 편차를 억제할 수 있다.
이때, 상기 공정A에서는,
상기 그레이스케일 화상 내의 상기 하드 레이저 마크가 각인되어 있지 않은 부분의 휘도의 평균값을 상기 기준휘도로서 산출할 수 있다.
이와 같이 하면, 하드 레이저 마크 인자영역의 휘도의 영향이 없는 기준휘도로 할 수 있고, 이 기준휘도에 기초하여 데브리의 영역을 추출하는 픽셀휘도의 임계값을 정밀도가 높은 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 공정B에서는,
미리, 상기 그레이스케일 화상 내에 있어서 상기 하드 레이저 마크 인자영역을 둘러싸도록 표시되는 백색의 특정 테두리를 검출가능한 픽셀휘도의 임계값(특정 테두리)을 설정해 두고,
이 임계값(특정 테두리) 이상의 영역을 상기 백색의 특정 테두리라고 판정하여 검출하고,
이 검출한 백색의 특정 테두리에 둘러싸인 영역을 상기 하드 레이저 마크 인자영역으로서 추출할 수 있다.
하드 레이저 마크 인자영역을 둘러싸는 백색의 특정 테두리(외관검사장치의 자동기능)은 다른 영역에 비해 픽셀휘도가 높기 때문에, 백색의 특정 테두리와 그 이외의 영역의 픽셀휘도값의 차이로부터 백색의 특정 테두리만을 추출하기 위한 픽셀휘도값을 임계값(특정 테두리)으로서 설정하는 것이 가능하다.
이와 같이 백색의 특정 테두리만을 추출함으로써, 그 내부의 하드 레이저 마크 인자영역을 추출할 수 있고, 간편하게, 데브리가 발생하는 하드 레이저 마크 인자영역만을 화상처리대상으로 할 수 있다.
상기 공정C에서는,
미리, 상기 하드 레이저 마크를 구성하는 도트영역과 이 도트영역의 픽셀휘도의 관계로부터, 상기 도트영역만을 추출할 수 있는 픽셀휘도의 임계값(도트영역)을 설정해 두고,
이 임계값(도트영역) 이하의 픽셀휘도의 영역을 상기 도트영역이라고 판정하여 추출하고,
이 추출한 도트영역의 외주 1픽셀분 이상 확대한 영역을 상기 도트부분으로서 제외할 수 있다.
도트부분(도트영역보다도 외주 1픽셀분 이상 확대한 영역)은 데브리영역이 되는 일은 없기 때문에, 하드 레이저 마크 인자영역(즉, 화상처리영역)으로부터 제외해 둘 필요가 있다.
우선, 하드 레이저 마크를 구성하는 도트영역의 픽셀휘도는 특히 낮은 값이 되기 때문에, 픽셀휘도값으로부터 도트영역을 용이하게 식별할 수 있다. 이때, 도트부분으로서 제거하는 영역을, 도트영역뿐만 아니라, 도트영역의 외주 1픽셀분 이상 확대한 영역으로까지 확장함으로써, 도트부분의 영향에 의해 발생하는 픽셀휘도의 변화로부터 도트 주변부를 데브리라고 오검출하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 공정D에서는,
미리, 상기 기준휘도보다도 고휘도의 데브리와 이 고휘도의 데브리의 픽셀휘도와의 관계와, 상기 기준휘도보다도 저휘도의 데브리와 이 저휘도의 데브리의 픽셀휘도와의 관계를 구해 두고, 또한, 상기 기준휘도를 기준으로 하여 상기 고휘도의 데브리를 추출할 수 있는 픽셀휘도의 임계값(고휘도 데브리)과, 상기 저휘도의 데브리를 추출할 수 있는 픽셀휘도의 임계값(저휘도 데브리)을 설정해 두고,
상기 임계값(고휘도 데브리) 이상의 픽셀휘도의 영역과, 상기 임계값(저휘도 데브리) 이하의 픽셀휘도의 영역을, 상기 데브리의 영역으로서 판정하여 추출할 수 있다.
기준휘도에 기초한 데브리의 영역의 추출을 이와 같이 하여 행함으로써, 외관검사장치의 개체 편차에 따른 검출 편차를 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 상기 공정E에서는,
미리, 상기 하드 레이저 마크 인자영역에 있어서의 상기 데브리의 영역의 면적비율과 디바이스 제조공정에 있어서의 데브리 기인의 품질불량의 관계를 구하고, 또한, 상기 데브리 기인의 품질불량이 발생하는 데브리의 면적비율의 임계값(데브리 있음)을 설정해 두고,
상기 추출한 데브리의 영역의 픽셀수로부터, 상기 하드 레이저 마크 인자영역에 있어서의 상기 데브리의 영역의 면적비율을 구하고,
이 데브리의 영역의 면적비율이, 상기 임계값(데브리 있음) 이상인 경우는, 데브리 있음이라고 판정할 수 있다.
이와 같이, 데브리의 면적비율을 구함으로써, 정량적인 평가가 가능해진다.
또한 디바이스 제조공정에 있어서 데브리 기인으로 발생하는 품질특성의 불량을 알고 있는 경우, 상기와 같이 하여 판정하면, 매우 정밀도가 높은, 효과적인 데브리 판정방법으로 할 수 있다.
또한 본 발명은, 이면에 하드 레이저 마크를 갖는 웨이퍼로서,
상기 본 발명의 데브리 판정방법에 의해 상기 데브리가 없다고 판정된 상기 하드 레이저 마크 인자영역을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼를 제공한다.
이러한 본 발명의 웨이퍼는, 형상측정기로는 검출할 수 없는 데브리에 대해서도 없다고 판정된 합격품이며, 나중에 디바이스 제조공정에 걸쳐서도 데브리 기인의 문제가 발생하는 것을 억제가능한 양품이 된다.
본 발명의 데브리 판정방법이면, 형상측정기로는 검출할 수 없는 데브리를 확실하게 검출하고, 그 유무 판정을 할 수 있다. 게다가 외관검사장치마다의 검사 편차도 억제할 수 있는 방법이다.
도 1은 본 발명의 데브리 판정방법의 일례를 나타내는 플로우도이다.
도 2는 외관검사장치에 의한 그레이스케일 화상의 일례를 나타내는 측정도이다.
도 3은 그레이스케일에 있어서의 0~255의 휘도의 변화를 나타내는 설명도이다.
도 4는 하드 레이저 마크의 인자깊이와 휘도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도트영역 근방의 화상부분과, 이 화상부분의 휘도의 변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6은 하드 레이저 마크 인자영역의 일부와, 이 일부를 주사한 경우의 휘도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 외관검사장치에 의해 데브리에 광을 조사했을 때의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 8은 데브리의 영역의 면적비율과 디바이스 제조공정에 있어서의 디포커스 발생의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 1에 있어서의 데브리의 영역의 면적비율이 0%인 경우의 인자영역의 화상이다(데브리 없음 판정).
도 10은 실시예 1에 있어서의 데브리의 영역의 면적비율이 1.5%인 경우의 인자영역의 화상이다(데브리 있음 판정).
도 11은 ESFQR과 디바이스 제조공정에 있어서의 디포커스 발생의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 2에 있어서의 데브리영역의 면적비율의 기차를 나타내는 그래프이다.
도 13은 비교예 2에 있어서의 데브리영역의 면적비율의 기차를 나타내는 그래프이다.
도 14는 하드 레이저 마크를 포함하는 노치 위치의 셀을 나타내는 설명도이다.
도 2는 외관검사장치에 의한 그레이스케일 화상의 일례를 나타내는 측정도이다.
도 3은 그레이스케일에 있어서의 0~255의 휘도의 변화를 나타내는 설명도이다.
도 4는 하드 레이저 마크의 인자깊이와 휘도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도트영역 근방의 화상부분과, 이 화상부분의 휘도의 변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6은 하드 레이저 마크 인자영역의 일부와, 이 일부를 주사한 경우의 휘도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 외관검사장치에 의해 데브리에 광을 조사했을 때의 모습을 나타내는 설명도이다.
도 8은 데브리의 영역의 면적비율과 디바이스 제조공정에 있어서의 디포커스 발생의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 1에 있어서의 데브리의 영역의 면적비율이 0%인 경우의 인자영역의 화상이다(데브리 없음 판정).
도 10은 실시예 1에 있어서의 데브리의 영역의 면적비율이 1.5%인 경우의 인자영역의 화상이다(데브리 있음 판정).
도 11은 ESFQR과 디바이스 제조공정에 있어서의 디포커스 발생의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 2에 있어서의 데브리영역의 면적비율의 기차를 나타내는 그래프이다.
도 13은 비교예 2에 있어서의 데브리영역의 면적비율의 기차를 나타내는 그래프이다.
도 14는 하드 레이저 마크를 포함하는 노치 위치의 셀을 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 실시형태를 설명하는데, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
한편, 간단함을 위해 이하에서는, 하드 레이저 마크를 HLM, 하드 레이저 마크 인자영역을 인자영역이라고 하는 경우가 있다.
본 발명은, 개체번호로서 HLM을 형성한 웨이퍼 이면이나, 그 후에 추가로 연마한 이면에 있어서, HLM의 주변에 발생한 데브리를 외관검사장치에 의해 얻은 화상(그레이스케일 화상)을 이용하여 판정하는 방법이다. 외관검사장치로는, 예를 들어 종래부터 시판되고 있는 것을 이용할 수 있다. 일례로서, SIFTer300을 들 수 있다. 특히, HLM을 포함하는 영역(인자영역)에 대하여, 자동적으로 그 인자영역을 백색의 특정 테두리로 둘러싸고 화상으로서 남기는 기능을 갖고 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다.
도 1에 본 발명의 데브리 판정방법의 일례를 나타낸다. 크게 나누어, 공정A: 기준휘도 산출, 공정B: 인자영역 추출, 공정C: 도트부분 제외, 공정D: 데브리영역 추출, 공정E: 판정으로 이루어져 있다. 한편, 각 공정에 있어서의 설명도를 함께 나타낸다.
각 공정에 대하여 이하에 상세히 서술한다.
<공정A: 기준휘도 산출>
외관검사장치로 얻은 그레이스케일 화상으로부터 기준휘도를 산출하는 공정이다.
도 1의 좌측 상단에 위치하는 것이 외관검사장치에 의한 그레이스케일 화상이다. HLM과, HLM의 위치를 특정한 백색의 특정 테두리가 표시되어 있다.
한편, 실제 그레이스케일 화상의 일례도 도 2에 나타낸다. 외관검사장치에 의한 하드 레이저 마크 인자 위치 검사화상 B_T7(BMP형식)이며, 8bit 그레이스케일(256계조)이다.
이와 같은 그레이스케일 화상(256계조) 중, HLM이 각인되어 있지 않은 부분의 휘도의 평균값을 기준휘도로서 산출한다.
외관검사장치의 기차에 의해 동일 웨이퍼를 이용해도 휘도의 차가 발생한다. 이에, 측정대상의 웨이퍼마다 HLM이 각인되어 있지 않은 부분의 휘도평균값을 구함으로써, 데브리 검출의 정밀도가 향상된다.
이때, 휘도평균값을 산출하는 영역은 특별히 한정되지 않는데, HLM이 각인되어 있지 않은 부분으로서, 예를 들어, HLM의 위치를 특정한 백색의 특정 테두리와 동일 원주 상에서, 특정 테두리의 우단으로부터 10픽셀 떨어진 위치로 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 특정 테두리(또는 인자영역)의 단변의 길이를 1변으로 하는 정방형의 영역에서 각 웨이퍼의 휘도평균값을 산출할 수 있다.
<공정B: 인자영역 추출>
그레이스케일 화상으로부터 HLM을 포함하는 인자영역을 추출하는 공정이다.
우선, 인자영역만을 추출하기 위해 그레이스케일 화상(256계조) 중, 백색의 특정 테두리를 검출가능한 픽셀휘도의 임계값(특정 테두리)을 설정해 둔다. 예를 들어 「픽셀휘도≥240」의 픽셀로부터 특정 테두리를 특정하여 검출한다.
이 특정 테두리는 백색으로 표시되어 있기 때문에(도 1에 나타내는 예에 있어서, 그레이스케일 화상에서는 그대로 백색으로 표시하고 있고, 한편, 공정A의 개소의 도면에서는 알기 쉽게 강조표시하고 있다), 웨이퍼나 장치의 차이에 따라 임계값은 변화하지 않는다. 여기서 그레이스케일에 있어서의 0~255의 휘도의 변화를도 3에 나타낸다. 백색의 특정 테두리의 휘도는 그레이스케일 화상(256계조) 중 255이며, 확실하게 특정 테두리를 검출하기 위해 상기와 같이 예를 들어 240을 임계값(특정 테두리)으로 하고, 그레이스케일 화상의 왼쪽에서 오른쪽으로 처리하여 흰 □의 특정 테두리를 검출하고, 그 둘러싸인 영역을 하드 레이저 마크 인자영역으로서 추출한다.
한편, 백색의 특정 테두리라고 판정되는 「임계값(특정 테두리) 이상의 영역」에 있어서의 픽셀휘도의 상한값은, 그레이스케일 때문에 255로 할 수 있다.
이와 같이 하여, 데브리가 발생하는 인자영역을 간편하게 추출할 수 있다.
한편, 당연히 이 수법으로 한정되는 것은 아니고, 가령 외관검사장치에 백색의 특정 테두리라는 자동기능이 구비되어 있지 않아도, 예를 들어 작업원의 수동에 의해, 그레이스케일 화상 중 HLM을 포함하는 영역을 트리밍하여 인자영역을 추출하는 것도 가능하다.
<공정C: 도트부분 제외>
추출한 인자영역으로부터 HLM의 도트부분을 제외하는 공정이다.
우선, 여기서 이용하는 문언에 대하여 간단히 설명한다. HLM의 인자 자체를 구성하는 것을 도트영역이라고 한다. 또한, 그 도트영역에 대하여, 외주 1픽셀분 이상(예를 들어 1~5픽셀분) 확대한 영역으로까지 확장한 영역을 도트부분이라고 한다.
그러면, 미리 도트영역과 그 픽셀휘도의 관계로부터, 도트영역만을 추출할 수 있는 픽셀휘도의 임계값(도트영역)을 설정해 둔다. 이 임계값(도트영역) 이하의 픽셀휘도의 영역을 도트영역이라고 판정하여 추출하기 위함이다.
예를 들어, 도 4는 직경 300mm 웨이퍼에 깊이가 다른 HLM을 인자했을 때의, HLM 인자깊이와 휘도의 관계를 나타낸 그래프이다.
일반적인 HLM의 인자깊이는 45μm±5μm가 목표값이지만, 여기서는, 요구되는 사양의 편차를 고려하여 35μm~110μm의 인자깊이의 휘도를 나타내었다. 이 케이스에서는 픽셀휘도의 임계값(도트영역)을 65 이하로 하면, 확실하게 HLM의 도트영역을 데브리 검출대상으로부터 제외할 수 있다.
한편, 도트영역이라고 판정되는 「임계값(도트영역) 이하의 영역」에 있어서의 픽셀휘도의 하한값은, 그레이스케일 때문에 0으로 할 수 있다.
이때, 도트영역의 외주부(도트영역 주변의 제외영역)는, 도 5에 나타내는 바와 같이 픽셀휘도가 저하된다. 도 5는 도트영역 근방의 화상부분과, 이 화상부분의 휘도의 변화를 나타내는 그래프이다. 이 휘도변화가 잘못하여 데브리로서 카운트되는 경우가 있기 때문에, 이러한 오검출을 방지하기 위해 도트영역에 대하여, 적어도 1픽셀 확대하여 제외한다. 전술한 바와 같이, 처리대상 화상의 크기에 따라, 확대하는 픽셀수는 예를 들어 1~5픽셀의 사이에서 가변가능하게 할 수 있다. 당연히, 필요에 따라 5보다 많은 픽셀수만큼 확대할 수도 있으며, 화상의 크기 등에도 따르므로 상한은 결정되지 않는다.
실제로 화상(즉, 공정B에서 추출한 인자영역)을 처리하는 경우에는, 임계값(도트영역) 이하의 픽셀휘도의 영역을 도트영역으로서 추출하고, 그로부터 확대하여 얻어지는 상기 도트부분을 제외한다.
이에 따라, 데브리의 오검출을 방지할 수 있다.
<공정D: 데브리영역 추출>
HLM의 도트부분을 제외한 인자영역으로부터, 기준휘도를 기준으로 하여 데브리의 영역을 추출하는 공정이다.
미리, 기준휘도보다도 고휘도의 데브리와 그 픽셀휘도의 관계, 또한, 기준휘도보다도 저휘도의 데브리와 그 픽셀휘도의 관계라는 2개의 관계를 구해 둔다. 나아가서는, 그들 관계로부터, 기준휘도를 기준으로 하여 고휘도의 데브리를 추출할 수 있는 픽셀휘도의 임계값(고휘도 데브리), 또한, 기준휘도를 기준으로 하여 저휘도의 데브리를 추출할 수 있는 픽셀휘도의 임계값(저휘도 데브리)이라는 2개의 임계값을 설정해 둔다. 그리고, 실제로 화상(즉, 공정C에서 도트부분을 제외한 인자영역)으로부터, 이 임계값(고휘도 데브리) 이상의 영역과, 임계값(저휘도 데브리) 이하의 영역을 데브리의 영역이라고 하여 추출한다.
도 1에 나타내는 예에서는, 데브리의 영역으로서 카운트된 픽셀수는, 40과 50으로 합하여 90이 된다.
예를 들어, 임계값(저휘도 데브리)은 「픽셀휘도≤[기준휘도-15]」, 임계값(고휘도 데브리)은 「픽셀휘도≥[기준휘도＋20]」으로 할 수 있다.
그리고, 상기와 같이 하여 도트부분의 제외를 행한 인자영역의 화상에 대하여, 상기 기준에 따라, 인자영역을 주사하고, 데브리의 발생 개소(데브리의 영역)의 픽셀수를 카운트한다. 도 6에, 인자영역의 일부와, 이 일부를 주사한 경우의 휘도의 변화의 일례를 나타낸다. 기준휘도에 대하여 고휘도측과 저휘도측의 각각에 임계값을 초과하는 개소가 보인다.
한편, 고휘도의 데브리로서 추출되는 「임계값(고휘도 데브리) 이상의 영역」에 있어서의 기준휘도에 대한 픽셀휘도의 상한값은, 그레이스케일 때문에 +255로 할 수 있다. 또한, 저휘도의 데브리로서 추출되는 「임계값(저휘도) 이하의 영역」에 있어서의 기준휘도에 대한 픽셀휘도의 하한값은, 그레이스케일 때문에 -255로 할 수 있다.
이 고휘도 데브리와 저휘도 데브리에 대하여 설명한다. 도 7은 외관검사장치에 의해 데브리에 광을 조사했을 때의 모습을 나타내는 설명도이다. 데브리에서는 비교적 완만한 경사를 가진 돌기가 형성된다. 외관검사장치에서는 렌즈+동축 조명을 이용하여 웨이퍼에 대하여 광을 조사한다. 완만한 돌기가 발생하고, 광이 산란하여 카메라에 대하여 광이 되돌아오지 않는 경우에는 휘도가 어두워지고, 광이 강하게 되돌아오면 휘도가 밝아짐으로써, 기준휘도에 대하여 고휘도와 저휘도가 검출된다.
본 발명에서는, 예를 들어 디바이스 제조공정에서 문제가 된 웨이퍼를 샘플로 하여, 상기 서술한 고휘도측과 저휘도측의 임계값을 각각 결정할 수 있다. 특히 디바이스공정과의 상관 및 장치 기차를 고려하여, 임계값(고휘도 데브리)과 임계값(저휘도 데브리)을 적당히 결정하는 것이 바람직하다.
데브리의 영역의 추출을 기준휘도에 기초하여 행하기 때문에, 외관검사장치의 기차에 따른 검출 편차의 방지에 도움이 될 수 있다.
<공정E: 판정>
추출한 데브리의 영역에 기초하여, 인자영역에 있어서의 데브리의 유무를 판정하는 공정이다.
우선, 미리, 인자영역에 있어서의 데브리의 영역의 면적비율과, 디바이스 제조공정에 있어서의 데브리 기인의 품질불량의 관계를 구해 둔다. 나아가서는, 그 관계로부터, 데브리 기인의 품질불량이 발생하는 데브리의 면적비율의 임계값(데브리 있음)을 설정해 둔다.
그리고, 실제 판정대상의 웨이퍼에 있어서 공정D에서 추출한 데브리의 영역의 픽셀수로부터, 인자영역에 있어서의 데브리의 영역의 면적비율을 구하고, 상기 임계값(데브리 있음) 이상인 경우는, 데브리 있음(품질불량을 일으키는 데브리)이라고 판정한다.
도 8은 데브리의 영역의 면적비율과 디바이스 제조공정에 있어서의 디포커스 발생의 관계의 일례를 나타내고 있다. 가로축의 샘플 수준(Slot)을 데브리의 영역의 면적비율로 높은 것에서 낮은 것으로 알기 쉽게 재배열한 것이다.
이 케이스에서는 데브리의 영역의 면적비율이 처리대상영역(인자영역)의 0.22% 부근에서부터, 디포커스 불량이 발생하기 시작하는 점에서, 0.2%를 임계값(데브리 있음)으로 설정할 수 있고, 0.2% 이상인 경우에 데브리 있음이라고 판단할 수 있다.
따라서, 실제로 공정D에서 추출한 데브리의 영역에 대하여, [데브리의 영역의 픽셀수]/[HLM의 인자영역의 픽셀수]의 비로부터 데브리의 영역의 면적비율을 산출하고, 그 면적비율이 처리대상영역(인자영역)의 0.2%를 합격여부의 판정기준으로 하여 클리어하는지 아닌지에 따라, 데브리의 유무 판정을 정밀도 높게 행할 수 있다. 특히, 디바이스 제조공정에서 디포커스 불량이 발생하는 일이 없는 웨이퍼를 확실하게 선별할 수 있다.
한편, 도 1에 나타내는 예에서는, 인자영역의 픽셀수 40000(세로 400×가로 100)인 바, 데브리의 영역은 90이고, 면적비율은 2.25%가 된다. 따라서, 0.2%라는 상기 임계값(데브리 있음)보다 크기 때문에 데브리 있음이라고 판정되고, 디포커스 불량이 발생할 것으로 예상된다.
그런데, 데브리의 영역의 면적비율의 상한값은 데브리의 영역의 픽셀수에 따르기 때문에 결정되지 않지만, 상기 데브리의 영역의 면적비율의 산출식의 관계상, 최대로도 100%이다.
이상과 같은 본 발명이면, 형상측정기를 이용한 종래의 검사방법으로는 검출할 수 없는 데브리를 확실하게 검출하고, 데브리의 유무 판정을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 게다가, 외관검사장치의 기차에 따른 검출 편차도 억제하여 검출가능하다.
또한, 본 발명의 판정방법에서 데브리 없음이라고 판정된 인자영역을 갖는 합격품의 웨이퍼는, 상기와 같이 정밀도가 좋은 판정을 클리어한 것이기 때문에, 디바이스 제조공정에 있어서, 데브리 기인의 디포커스 불량 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
직경: 300mm, 결정면 방위: (110), 매수: (25+2)매의 웨이퍼를 준비하였다. 하드 레이저 마크의 각인 개소는 웨이퍼 이면 노치로부터 5±1°이며, 양면연마를 실시하였다.
한편, 계 27매 중, 25매는 데브리의 영역의 면적비율과 디바이스 제조공정에 있어서의 디포커스 발생의 관계를 조사하기 위한 것이며, 그 관계를 기준으로 하여, 다른 2매에 대하여, 디포커스 발생에 영향을 주는 데브리의 유무 판정을 행한다.
이들 웨이퍼에 대하여, 외관검사장치(SIFTer300)에 의해 얻어진 BMP형식의 8bit 그레이스케일(256계조) 화상에 대하여, 화상처리를 행하여 데브리를 검출하였다.
<공정A: 기준휘도 산출>
하드 레이저 마크가 각인되어 있지 않은 부분으로서, 하드 레이저 마크가 인자된 인자영역(또는, 백색의 특정 테두리로 둘러싸인 영역)과 동일 원주 상에서, 특정 테두리의 우단으로부터 10픽셀 떨어진 위치에 있는, 특정 테두리의 단변의 길이를 1변으로 하는 정방형의 영역에서, 각 웨이퍼의 휘도평균값을 산출하였다.
그 결과, 25매의 샘플에서는 최소값 118~최대값 119가 되었다.
<공정B: 인자영역 추출>
하드 레이저 마크 인자영역의 추출처리에, 「픽셀휘도≥240」을 임계값(특정 테두리)으로 하여 백색의 특정 테두리의 위치를 특정하고, 노치로부터 5°의 각도에서부터 하드 레이저 마크 인자영역을 픽셀사이즈 약 105×430으로 추출처리를 행하였다.
<공정C: 도트부분 제외>
하드 레이저 마크 인자영역 내에 있어서, 「픽셀휘도≤65」를 임계값(도트영역)으로 하여 하드 레이저 마크의 도트영역을 특정하고, 제거처리대상 영역은 도트영역의 외주로부터 1픽셀 확대한 영역(도트부분)으로 하였다.
여기서, 이 부분을 제외하는 구체적인 화상처리방법에 대하여 설명한다.
하드 레이저 마크 인자영역 내의 좌측 상단 픽셀을 개시점으로 하여, 래스터 스캔에 의해 주사한다. 「픽셀휘도≤65」인 픽셀을 검출한 경우, 도트영역 검출처리의 개시좌표로서 기록한다. 개시좌표를 중심으로 하여 주위의 8픽셀을 반시계방향으로 조사하고, 「픽셀휘도≤65」를 만족시키는 최초의 픽셀의 좌표를 도트 외주로서 기록하여, 새로운 개시좌표로 한다. 최초로 설정한 개시좌표로 되돌아갈 때까지 상기 처리를 반복한다. 도트 외주를 1픽셀 확대하기 위해, 기록된 각 픽셀의 주위 8픽셀의 좌표에 대해서도 마찬가지로 도트 외주로서 기록한다. 도트 외주의 내부를 도트영역으로서 기록한다.
상기에 의해 얻어진 도트 외주 및 도트영역을 데브리 검출처리의 대상 외로 한다.
<공정D: 데브리영역 추출>
데브리의 발생 픽셀수의 구체적인 카운트방법은 이하와 같다.
하드 레이저 마크 인자영역 내의 좌측 상단 픽셀을 개시점으로 하여, 래스터 스캔에 의해 주사한다.
「픽셀휘도≤[기준휘도-15]」의 임계값(저휘도 데브리), 혹은, 「픽셀휘도≥[기준휘도＋20]」의 임계값(고휘도 데브리)인 경우, 해당 픽셀을 데브리 발생 픽셀로서 카운트한다.
<공정E: 판정>
얻어진 데브리 발생 픽셀수로부터 데브리의 영역의 면적비율을 구하고, 디바이스 제조공정에 있어서의 디포커스 발생과의 관계에 대하여 조사한 결과, 도 8과 동일한 관계의 그래프가 얻어졌다. 구체적인 문제(디포커스)가 발생하는 데브리의 영역의 면적비율에 대하여, 0.22%가 디포커스의 발생 경계라고 인식하고, 0.2% 이상을 데브리 발생으로 하였다. 이것이, 조사용의 25매로부터 얻어진 결과이다.
그리고, 판정대상용의 2매에 대하여, 도 8의 그래프로부터 얻어진 합격여부의 판정기준: 0.2%에 따라 판정을 행한 결과, 일방은 데브리는 있지만 적고, 그 영역의 면적비율이 약 0%로 데브리 없음의 판정이 되어, 합격이었다. 또한 타방은 약 1.5%로 데브리 있음의 판정이 되어, 불합격이었다. 각각, 하드 레이저 마크 인자영역의 화상 중에 데브리 발생 개소를 표시한 화상을 나타낸다(대표적인 부분을 화살표로 나타내고 있다). 도 9는 면적비율로 0%의 화상이고, 도 10은 1.5%의 화상이다.
또한, 실제로 디바이스 제조공정을 거친 결과, 0% 판정에서는 디포커스 불량은 발생하지 않고, 1.5% 판정에서는 거대 디포커스 불량이 발생하였다.
(비교예 1)
시판되는 형상측정기(WaferSight; KLA텐콜사제)로 하드 레이저 마크 인자영역을 형상측정한 결과(ESFQR)를, 디바이스공정에서 디포커스 판정결과를 바탕으로 분리할 수 있는지 해석한 것이다.
웨이퍼로는, 실시예 1의 조사용의 25매와 동일한 것을 준비하였다.
한편, ESFQR이란 직사각형 영역(셀)의 영역 내 최소제곱법으로부터의 양 및 음의 편차의 범위를 산출한 것이다. 측정대상이 되는 대략 직사각형의 영역은 외주단으로부터 직경방향으로 10mm, 둘레방향 18°에 상당하는 호(弧)에 의해 둘러싸여 있으며, 웨이퍼 중심각 270°의 위치의 셀(노치 위치의 셀)이 하드 레이저 마크를 포함하는 영역이 된다. 도 14에 하드 레이저 마크를 포함하는 노치 위치의 셀을 나타낸다.
도 11에, ESFQR과 디바이스 제조공정에 있어서의 디포커스 발생의 관계의 일례를 나타낸다. 가로축의 샘플 수준의 나열은 실시예 1의 나열과 동일하다.
형상측정한 270°의 직사각형 영역이 하드 레이저 마크의 형성 위치에 상당하는데, 디바이스공정에 있어서의 데브리 기인의 디포커스 불량의 유무를 ESFQR의 값에 기초하여 판정할 수 없는 것을 알 수 있다.
요컨대, 종래의 데브리 이상선별방법으로서 두께형상 변화값(ESFQR)을 기초로 문제가 되는 웨이퍼를 분류하고자 한 결과, 이하의 결과가 되었다. 디바이스공정에서 디포커스의 문제가 된 웨이퍼가 높은 값을 나타내는 것도 있지만, 거대 디포커스에서도 값이 높아지지 않는 것도 있다. 반대로 문제가 없는 웨이퍼가 높아지는 것도 있어, 결국, 애초에 ESFQR로는 데브리의 유무의 선별을 할 수 없다.
(실시예 2, 비교예 2)
실시예 1과 동일한 웨이퍼로부터 Slot-15의 1매를 선정하고, 6대의 외관검사장치에 의해 데브리 판정을 실시하였다.
이때, 6대의 외관검사장치에서 각각의 웨이퍼에 대하여 공정A의 기준휘도의 산출을 행한 경우(실시예 2)와, 6대의 외관검사장치에서 각각의 웨이퍼에 대하여 공정A의 기준휘도의 산출을 행하지 않은 경우(한편, 이 경우, 저휘도 데브리는 「픽셀휘도≤105」, 고휘도 데브리는 「픽셀휘도≥140」으로 추출)(비교예 2)의 데브리 판정의 장치간 차(기차)를 비교하였다.
각각의 결과를 도 12, 도 13에 나타낸다.
실시예 2에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 6대에서의 데브리의 영역의 면적비율의 최소값은 0.07%, 최대값은 0.13%, 표준편차는 0.024라는 결과가 되었다.
기준휘도를 사용함으로써 기차를 흡수하고, 장치에 따른 데브리의 면적비율의 편차를 억제하는 것이 가능하며, 어느 장치에서도 정밀도 좋게 데브리 판정을 행할 수 있다.
한편 비교예 2에서는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 최소값은 0%, 최대값은 0.17%, 표준편차 0.063이라는 결과가 되었다.
장치 간의 기차에 따라, 산출된 데브리의 면적비율이 크게 상이하여, 정밀도가 좋은 데브리 판정이 어렵다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는, 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
Claims (7)
- 웨이퍼 이면에 하드 레이저 마크를 형성한 후, 또는, 상기 하드 레이저 마크의 형성 후에 상기 이면을 연마한 후에, 상기 이면의 하드 레이저 마크의 주변에 발생한 데브리를 외관검사장치에 의해 얻은 화상을 이용하여 판정하는 방법으로서,
상기 외관검사장치로 얻은 그레이스케일 화상으로부터 기준휘도를 산출하는 공정A와,
상기 그레이스케일 화상으로부터 상기 하드 레이저 마크를 포함하는 하드 레이저 마크 인자영역을 추출하는 공정B와,
상기 추출한 하드 레이저 마크 인자영역으로부터 상기 하드 레이저 마크의 도트부분을 제외하는 공정C와,
상기 하드 레이저 마크의 도트부분을 제외한 상기 하드 레이저 마크 인자영역으로부터, 상기 기준휘도를 기준으로 하여 상기 데브리의 영역을 추출하는 공정D와,
상기 추출한 데브리의 영역에 기초하여, 상기 하드 레이저 마크 인자영역에 있어서의 상기 데브리의 유무를 판정하는 공정E
를 포함하는 것을 특징으로 하는 데브리 판정방법.
- 제1항에 있어서,
상기 공정A에서는,
상기 그레이스케일 화상 내의 상기 하드 레이저 마크가 각인되어 있지 않은 부분의 휘도의 평균값을 상기 기준휘도로서 산출하는 것을 특징으로 하는 데브리 판정방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공정B에서는,
미리, 상기 그레이스케일 화상 내에 있어서 상기 하드 레이저 마크 인자영역을 둘러싸도록 표시되는 백색의 특정 테두리를 검출가능한 픽셀휘도의 임계값(특정 테두리)을 설정해 두고,
이 임계값(특정 테두리) 이상의 영역을 상기 백색의 특정 테두리라고 판정하여 검출하고,
이 검출한 백색의 특정 테두리에 둘러싸인 영역을 상기 하드 레이저 마크 인자영역으로서 추출하는 것을 특징으로 하는 데브리 판정방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공정C에서는,
미리, 상기 하드 레이저 마크를 구성하는 도트영역과 이 도트영역의 픽셀휘도의 관계로부터, 상기 도트영역만을 추출할 수 있는 픽셀휘도의 임계값(도트영역)을 설정해 두고,
이 임계값(도트영역) 이하의 픽셀휘도의 영역을 상기 도트영역이라고 판정하여 추출하고,
이 추출한 도트영역의 외주 1픽셀분 이상 확대한 영역을 상기 도트부분으로서 제외하는 것을 특징으로 하는 데브리 판정방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공정D에서는,
미리, 상기 기준휘도보다도 고휘도의 데브리와 이 고휘도의 데브리의 픽셀휘도와의 관계와, 상기 기준휘도보다도 저휘도의 데브리와 이 저휘도의 데브리의 픽셀휘도와의 관계를 구해 두고, 또한, 상기 기준휘도를 기준으로 하여 상기 고휘도의 데브리를 추출할 수 있는 픽셀휘도의 임계값(고휘도 데브리)과, 상기 저휘도의 데브리를 추출할 수 있는 픽셀휘도의 임계값(저휘도 데브리)을 설정해 두고,
상기 임계값(고휘도 데브리) 이상의 픽셀휘도의 영역과, 상기 임계값(저휘도 데브리) 이하의 픽셀휘도의 영역을, 상기 데브리의 영역으로서 판정하여 추출하는 것을 특징으로 하는 데브리 판정방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공정E에서는,
미리, 상기 하드 레이저 마크 인자영역에 있어서의 상기 데브리의 영역의 면적비율과 디바이스 제조공정에 있어서의 데브리 기인의 품질불량의 관계를 구하고, 또한, 상기 데브리 기인의 품질불량이 발생하는 데브리의 면적비율의 임계값(데브리 있음)을 설정해 두고,
상기 추출한 데브리의 영역의 픽셀수로부터, 상기 하드 레이저 마크 인자영역에 있어서의 상기 데브리의 영역의 면적비율을 구하고,
이 데브리의 영역의 면적비율이, 상기 임계값(데브리 있음) 이상인 경우는, 데브리 있음이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 데브리 판정방법.
- 이면에 하드 레이저 마크를 갖는 웨이퍼로서,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 데브리 판정방법에 의해 상기 데브리가 없다고 판정된 상기 하드 레이저 마크 인자영역을 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
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