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KR20180125760A - 웨이퍼 검사 방법 - Google Patents

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KR20180125760A
KR20180125760A KR1020170060455A KR20170060455A KR20180125760A KR 20180125760 A KR20180125760 A KR 20180125760A KR 1020170060455 A KR1020170060455 A KR 1020170060455A KR 20170060455 A KR20170060455 A KR 20170060455A KR 20180125760 A KR20180125760 A KR 20180125760A
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wafer
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권덕성
이범재
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세메스 주식회사
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Abstract

웨이퍼 검사 방법이 개시된다. 상기 방법은, 웨이퍼의 에지 부위가 광 센서와 대응하도록 상기 웨이퍼를 위치시키는 단계와, 상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 광 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 에지 부위에서 적어도 하나의 결함 예상 위치를 검출하는 단계와, 상기 결함 예상 위치에 대한 검사 이미지를 획득하는 단계와, 상기 검사 이미지를 분석하여 상기 웨이퍼의 에지 부위 결함을 검출하는 단계를 포함한다.

Description

웨이퍼 검사 방법{Method of inspecting a wafer}
본 발명의 실시예들은 웨이퍼 검사 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 웨이퍼의 에지 부위에 결함 여부를 검사하고 상기 웨이퍼의 에지 부위에 결함이 없는 경우 상기 웨이퍼 상의 반도체 소자들에 대한 전기적인 검사를 수행하는 웨이퍼 검사 방법에 관한 것이다.
집적 회로 소자들과 같은 반도체 소자들은 일반적으로 실리콘웨이퍼와 같은 기판 상에 일련의 처리 공정들을 반복적으로 수행함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼 상에 막을 형성하는 증착 공정, 상기 막을 전기적 특성들을 갖는 패턴들로 형성하기 위한 식각 공정, 상기 패턴들에 불순물들을 주입 또는 확산시키기 위한 이온 주입 공정 또는 확산 공정, 상기 패턴들이 형성된 웨이퍼로부터 불순물들을 제거하기 위한 세정 및 린스 공정 등을 반복적으로 수행함으로써 상기 반도체 소자들이 상기 웨이퍼 상에 형성될 수 있다.
상기와 같이 반도체 소자들이 형성된 후 상기 반도체 소자들의 전기적인 특성들을 검사하기 위한 전기적인 검사 공정이 수행될 수 있다. 상기 검사 공정은 다수의 탐침들을 갖는 프로브 카드를 포함하는 프로브 스테이션과 전기적인 신호를 제공하기 위하여 상기 프로브 카드와 연결된 테스터에 의해 수행될 수 있다.
상기 프로브 스테이션은 검사 챔버와 상기 검사 챔버 내에 배치되어 상기 웨이퍼를 지지하는 척과 상기 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자들과 접촉하도록 구성된 다수의 탐침들을 갖는 프로브 카드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프로브 스테이션은 상기 검사 챔버에 대하여 상기 웨이퍼의 로드 및 언로드를 수행하는 웨이퍼 이송 챔버를 포함할 수 있다. 상기 웨이퍼 이송 챔버 내에는 상기 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 이송 로봇이 배치되며, 상기 웨이퍼 이송 챔버의 일측에는 복수의 웨이퍼들이 수납되는 카세트가 배치되고, 상기 웨이퍼 이송 챔버의 타측에는 상기 웨이퍼의 정렬을 위한 프리 얼라이너(pre-aligner)가 배치될 수 있다.
상기 프리 얼라이너는 프리 얼라인 챔버(pre-alignment chamber)와 상기 프리 얼라인 챔버 내에 배치되며 상기 웨이퍼의 에지 부위에 구비된 노치(notch)와 같은 정렬 기준을 검출하기 위한 광 센서를 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼는 상기 프리 얼라인 챔버 내에서 상기 정렬 기준 검출을 통한 사전 정렬이 수행된 후 상기 검사 챔버 내부로 이송될 수 있으며, 상기 검사 챔버 내부에 구비된 카메라에 의해 상기 웨이퍼의 2차 정렬이 이루어진 후 상기 전기적인 검사 공정이 수행될 수 있다.
그러나, 상기 웨이퍼의 에지 부위에 치핑(chipping)과 같은 결함이 있는 경우 상기 전기적인 검사 공정을 수행하는 도중 상기 웨이퍼가 파손될 가능성이 있으며, 또한 상기 전기적인 검사 공정을 수행하는 도중 상기 웨이퍼가 파손되는 경우 상기 검사 챔버 내부의 오염을 제거하는데 상당한 시간과 비용이 소요될 수 있다. 추가적으로, 상기 웨이퍼의 에지 부위 결함을 검사하기 위하여 별도의 검사 설비를 이용하는 경우 이에 소요되는 시간과 비용이 크게 증가될 수 있다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0277523호 (등록일자: 2002년 05월 25일) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0000127호 (공개일자: 2017년 01월 02일)
본 발명의 실시예들은 별도의 검사 설비를 이용하지 않고도 웨이퍼의 에지 부위 결함을 빠르고 정확하게 검사할 수 있는 웨이퍼 검사 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 웨이퍼 검사 장치는, 웨이퍼의 에지 부위가 광 센서와 대응하도록 상기 웨이퍼를 위치시키는 단계와, 상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 광 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 에지 부위에서 적어도 하나의 결함 예상 위치를 검출하는 단계와, 상기 결함 예상 위치에 대한 검사 이미지를 획득하는 단계와, 상기 검사 이미지를 분석하여 상기 웨이퍼의 에지 부위 결함을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 결함 예상 위치를 검출하는 단계는, 상기 광 센서의 신호로부터 적어도 하나의 피크값을 검출하는 단계와, 상기 피크값과 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 결함 예상 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 상기 결합 예상 위치를 검출한 후 반도체 제조 공정을 위한 공정 챔버 내부로 상기 웨이퍼를 이송하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 공정 챔버 내부에 배치된 카메라를 이용하여 상기 검사 이미지를 획득할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 광 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 에지 부위에서 정렬 기준 위치를 검출하는 단계와, 상기 정렬 기준 위치를 이용하여 상기 웨이퍼를 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 상기 정렬 기준 위치 검출을 위한 제1 신호값 범위와 상기 결함 예상 위치 검출을 위한 제2 신호값 범위를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 신호값 범위는 상기 제1 신호값 범위보다 작게 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 정렬 기준 위치를 검출하는 단계는, 상기 광 센서의 신호로부터 피크값들을 검출하는 단계와, 상기 피크값들 중 상기 제1 신호값 범위를 만족하는 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 정렬 기준 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 결함 예상 위치를 검출하는 단계는, 상기 피크값들 중 상기 제2 신호값 범위를 만족하는 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 결함 예상 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 피크값들 중 상기 제1 신호값 범위를 초과하는 비정상적인 피크값이 검출되는 경우, 상기 비정상적인 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 에지 부위에는 결함이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 신호값 범위를 만족하는 복수의 피크값들이 검출되는 경우, 상기 복수의 피크값들 중 하나를 제외한 나머지 적어도 하나의 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 에지 부위에는 결함이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 웨이퍼 검사 방법은, 웨이퍼의 에지 부위가 광 센서와 대응하도록 상기 웨이퍼를 위치시키는 단계와, 상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 광 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 에지 부위에서 적어도 하나의 결함 예상 위치를 검출하는 단계와, 상기 웨이퍼의 검사를 위한 검사 챔버 내부로 상기 웨이퍼를 이송하는 단계와, 상기 검사 챔버 내에 구비된 카메라를 이용하여 상기 결함 예상 위치에 대한 검사 이미지를 획득하는 단계와, 상기 검사 이미지를 분석하여 상기 웨이퍼의 에지 부위 결함을 검출하는 단계와, 상기 결함 예상 위치에서 결함이 검출되지 않는 경우 탐침들을 통해 상기 웨이퍼 상의 반도체 소자들에 전기적인 검사 신호를 인가하여 상기 반도체 소자들을 전기적으로 검사하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 웨이퍼의 에지 부위 결함이 검출되는 경우 상기 웨이퍼를 상기 검사 챔버로부터 언로드할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 결함 예상 위치를 검출하는 단계는, 상기 광 센서의 신호로부터 적어도 하나의 피크값을 검출하는 단계와, 상기 피크값과 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 결함 예상 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광 센서는 상기 웨이퍼의 정렬을 위한 프리 얼라인 챔버 내에 구비될 수 있으며, 상기 방법은, 상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 광 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 에지 부위에서 정렬 기준 위치를 검출하는 단계와, 상기 정렬 기준 위치를 이용하여 상기 웨이퍼를 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 방법은, 상기 정렬 기준 위치 검출을 위한 제1 신호값 범위와 상기 결함 예상 위치 검출을 위한 제2 신호값 범위를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 신호값 범위는 상기 제1 신호값 범위보다 작은 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 정렬 기준 위치를 검출하는 단계는, 상기 광 센서의 신호로부터 피크값들을 검출하는 단계와, 상기 피크값들 중 상기 제1 신호값 범위를 만족하는 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 정렬 기준 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 결함 예상 위치를 검출하는 단계는, 상기 피크값들 중 상기 제2 신호값 범위를 만족하는 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 결함 예상 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 피크값들 중 상기 제1 신호값 범위를 초과하는 비정상적인 피크값이 검출되는 경우, 상기 비정상적인 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 에지 부위에는 결함이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 신호값 범위를 만족하는 복수의 피크값들이 검출되는 경우, 상기 복수의 피크값들 중 하나를 제외한 나머지 적어도 하나의 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 에지 부위에는 결함이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼 검사 방법은, 웨이퍼의 에지 부위가 광 센서와 대응하도록 상기 웨이퍼를 위치시키는 단계와, 상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 광 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 에지 부위에서 적어도 하나의 결함 예상 위치를 검출하는 단계와, 상기 웨이퍼의 검사를 위한 검사 챔버 내부로 상기 웨이퍼를 이송하는 단계와, 상기 검사 챔버 내에 구비된 카메라를 이용하여 상기 결함 예상 위치에 대한 검사 이미지를 획득하는 단계와, 상기 검사 이미지를 분석하여 상기 웨이퍼의 에지 부위 결함을 검출하는 단계와, 상기 결함 예상 위치에서 결함이 검출되지 않는 경우 탐침들을 통해 상기 웨이퍼 상의 반도체 소자들에 전기적인 검사 신호를 인가하여 상기 반도체 소자들을 전기적으로 검사하는 단계를 포함할 수 있다.
특히, 프리 얼라인 챔버 내에 배치되는 광 센서를 이용하여 결함 예상 위치를 검출하고, 검사 챔버 내에 배치되는 카메라를 이용하여 상기 결함 예상 위치에 실제로 결함이 존재하는지를 정밀하게 검사할 수 있으므로, 별도의 검사 설비를 이용하지 않고도 웨이퍼의 에지 부위 결함을 빠르고 정확하게 검출할 수 있다.
결과적으로, 치핑 결함이 발생된 웨이퍼를 검사하는 도중 상기 치핑 결함에 의해 검사 챔버 내에서 상기 웨이퍼가 파손되는 문제점을 원천적으로 방지할 수 있고, 또한 별도의 검사 설비를 이용하지 않으므로 상기 웨이퍼의 에지 부위 결함에 대한 검사 비용 및 검사 시간을 크게 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1의 웨이퍼 검사 방법을 수행하는데 적합한 프로브 스테이션을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 검사 모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 2에 도시된 프리 얼라이너를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시된 상부 카메라에 의해 획득된 결함 예상 위치의 검사 이미지의 일 예를 보여주는 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 도 1의 웨이퍼 검사 방법을 수행하는데 적합한 프로브 스테이션을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 방법은 웨이퍼(10)의 에지 부위 결함을 빠르고 정확하게 검사하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 상기 웨이퍼(10) 상의 반도체 소자들(미도시)에 대한 전기적인 검사 공정을 수행하기 이전에 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위 결함을 빠르게 검사하고 그 결과에 따라 상기 전기적인 검사 공정을 수행하는데 적합하게 사용될 수 있다.
상기 전기적인 검사 공정을 수행하기 위한 프로브 스테이션(100)은, 상기 웨이퍼(10)에 대한 전기적인 검사 공정을 수행하기 위한 검사 모듈(110)과, 상기 검사 모듈(110)에 대하여 상기 웨이퍼(10)의 로드 및 언로드를 수행하기 위한 웨이퍼 이송 모듈(130)과, 상기 웨이퍼 이송 모듈(130)의 일측에 배치되며 복수의 웨이퍼들(10)이 수납되는 용기(20)를 지지하는 로드 포트(140)와, 상기 웨이퍼 이송 모듈(130)의 일측에 배치되며 상기 웨이퍼(10)에 대한 사전 정렬(pre-alignment)을 수행하기 위한 프리 얼라이너(150)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 검사 모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도이며, 도 4는 도 2에 도시된 프리 얼라이너를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 검사 모듈(110)은, 검사 챔버(112)와, 상기 검사 챔버(112) 내에 배치되며 상기 웨이퍼(10)를 지지하기 위한 척(114)과, 상기 척(114)의 상부에 배치되며 상기 웨이퍼(10) 상의 반도체 소자들과 접속하여 전기적인 신호를 전달하기 위한 프로브 카드(116)와, 상기 웨이퍼(10)의 정렬을 위한 상부 카메라(118)가 구비될 수 있다. 상기 검사 모듈(110)의 상부에는 상기 프로브 카드(116)를 통해 상기 웨이퍼(10) 상의 반도체 소자들에 전기적인 검사 신호를 제공하고, 상기 웨이퍼(10)로부터 출력되는 신호를 분석하여 상기 반도체 소자들의 전기적인 특성을 검사하는 테스트 모듈(120)이 배치될 수 있다.
상세히 도시되지는 않았으나, 상기 상부 카메라(118)는 브릿지 형태의 구동 기구에 의해 상기 척(114)의 상부에서 수평 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다. 또한 상기 척(114)은 상기 웨이퍼(10)와 상기 프로브 카드(116) 사이의 정렬 및 접속을 위해 별도의 구동 기구에 의해 수평 및 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 상기 척(114)에는 상기 프로브 카드(116)의 탐침들을 확인하기 위한 하부 카메라(119)가 구비될 수 있다.
상기 웨이퍼 이송 모듈(130)은, 웨이퍼 이송 챔버(132)와, 상기 웨이퍼 이송 챔버(132) 내에 배치되며 상기 웨이퍼(10)를 이송하기 위한 웨이퍼 이송 로봇(134)을 포함할 수 있다. 상기 프리 얼라이너(150)는, 프리 얼라인 챔버(152)와, 상기 프리 얼라인 챔버(152) 내에 배치되며 상기 웨이퍼(10)를 지지하고 회전시키기 위한 회전척(154)과, 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위로부터 노치(notch)와 같은 정렬 기준을 검출하기 위한 광 센서(156)를 포함할 수 있다.
상기 광 센서(156)는, 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위로 광을 조사하는 발광부(156A)와, 상기 발광부(156A)와 마주하도록 배치되며 상기 광을 검출하기 위한 수광부(156B)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 웨이퍼(10)가 상기 회전척(154)에 의해 회전되는 동안 상기 발광부(156A)는 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위로 광을 조사할 수 있으며, 상기 수광부(156B)에서 검출되는 광 신호, 예를 들면, 광량을 분석하여 상기 웨이퍼(10)의 정렬 기준, 예를 들면, 노치 부위를 검출할 수 있다. 예를 들면, 상기 웨이퍼(10)의 노치 부위가 상기 발광부(156A)와 수광부(156B) 사이를 통과하는 경우 상기 광 센서(156)의 신호에서 피크(peak)가 발생될 수 있으며, 제어부(미도시)는 상기 광 센서(156)의 피크값에 기초하여 상기 웨이퍼(10)의 정렬 기준을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 광 센서(156)의 신호로부터 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위에 결함이 있을 것으로 예상되는 부위를 검출할 수 있다. 예를 들면, 상기 광 센서(156)의 신호에서 복수의 피크값들이 검출되는 경우, 상기 피크값들 중 하나를 정렬 기준으로 판단하고, 나머지 피크값들에 대하여 소정의 기준을 적용하여 상기 나머지 피크값들이 결함 예상 부위들에 해당하는지를 판단할 수 있다.
한편, 상기에서는 서로 마주하는 발광부(156A)와 수광부(156B)를 포함하도록 상기 광 센서(156)가 구성되고 있으나, 상기 광 센서(156)의 구성은 다양하게 변경 가능하므로 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않을 것이다. 예를 들면, 상기 광 센서(156)로는 상기와 다르게 반사형 광 센서가 사용될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 방법을 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, S100 단계에서 웨이퍼(10)의 에지 부위가 광 센서(156)와 대응하도록 상기 웨이퍼(10)를 위치시킬 수 있으며, S110 단계에서 상기 웨이퍼(10)를 회전시키면서 상기 광 센서(156)를 이용하여 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위에서 정렬 기준 위치를 검출할 수 있다. 또한, S120 단계에서 상기 웨이퍼(10)를 회전시키면서 상기 광 센서(156)를 이용하여 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위에서 적어도 하나의 결함 예상 위치를 검출할 수 있다.
예를 들면, 상기 웨이퍼 이송 로봇(134)은 상기 웨이퍼 수납 용기(20)로부터 웨이퍼(10)를 인출하여 상기 프리 얼라인 챔버(152) 내부의 회전척(154) 상으로 상기 웨이퍼(10)를 이송할 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼 이송 로봇(134)은 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위가 상기 광 센서(156)의 발광부(156A) 및 수광부(156B) 사이에 위치되도록 상기 웨이퍼(10)를 상기 회전척(154) 상에 로드할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 정렬 기준 위치 검출을 위한 제1 신호값 범위와 상기 결함 예상 위치 검출을 위한 제2 신호값 범위를 설정하는 단계가 미리 수행될 수 있다.
상기 정렬 기준 위치를 검출하는 단계(S110)는, 상기 광 센서(156)의 신호로부터 하나 또는 복수의 피크값들을 검출하는 단계와, 상기 하나의 피크값 또는 상기 피크값들 중 상기 제1 신호값 범위를 만족하는 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼(10)의 회전각을 이용하여 상기 정렬 기준 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결함 예상 위치를 검출하는 단계(S120) 단계는, 상기 광 센서(156)의 신호로부터 적어도 하나의 피크값을 검출하는 단계와, 상기 적어도 하나의 피크값과 대응하는 상기 웨이퍼(10)의 회전각을 이용하여 상기 결함 예상 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 피크값들 중 상기 제2 신호값 범위를 만족하는 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼(10)의 회전각을 이용하여 상기 결함 예상 위치를 산출할 수 있다.
한편, 상기 정렬 기준 위치 검출 단계(S110)와 상기 결함 예상 위치 검출 단계(S120)가 순차적으로 기재되고 있으나, 상기 S110 단계와 S120 단계는 동시에 수행될 수 있다. 즉, 상기 웨이퍼(10)를 1회전 즉 360°만큼 회전시키는 동안 상기 S110 단계와 S120 단계가 동시에 수행될 수도 있다.
특히, 상기 광 센서(156)의 신호로부터 하나의 피크값만 검출될 수도 있고, 복수의 피크값들이 검출될 수도 있다. 하나의 피크값이 검출되는 경우 상기 피크값이 상기 제1 신호값 범위를 만족하는지 확인하고 이를 통해 상기 정렬 기준 위치를 검출할 수 있으며, 이 경우 상기 정렬 기준 위치에 대응하는 피크값 이외의 다른 피크값이 존재하지 않으므로 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위에 결함이 없는 것으로 판단될 수 있다.
상기와 다르게 복수의 피크값들이 검출되는 경우, 상기 피크값들을 상기 제1 신호값 범위 및 제2 신호값 범위와 비교하여 상기 제1 신호값 범위를 만족하는 피크값으로부터 상기 정렬 기준 위치를 산출하고, 또한 적어도 하나의 나머지 피크값으로부터 적어도 하나의 결함 예상 위치를 산출할 수 있다.
한편, 상기 제2 신호값 범위는 상기 제1 신호값 범위보다 작게 설정되는 것이 바람직하다. 일 예로서, 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위에 상기 노치 부위보다 작은 치핑 결함이 존재하는 경우 상기 치핑 결함에 대응하는 피크값은 상기 제2 신호값 범위를 만족할 수 있으며, 이로부터 해당 위치에 치핑 결함이 존재하는 것으로 예상될 수 있다.
그러나, 상기 제1 신호값 범위를 만족하는 복수의 피크값들이 검출되는 경우, 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위에 상기 노치 부위를 제외하고 상기 노치 부위와 유사한 크기의 치핑 결함이 적어도 하나 이상 존재하는 것으로 판단될 수 있다. 즉, 상기 노치 부위와 대응하는 하나의 피크값을 제외한 나머지 적어도 하나의 피크값과 대응하는 적어도 하나의 치핑 결함이 존재하는 것으로 판단될 수 있다. 또한, 상기 제1 신호값 범위를 초과하는 비정상적인 피크값이 검출되는 경우, 상기 비정상적인 피크값에 대응하는 웨이퍼(10)의 에지 부위에는 상기 노치 부위보다 큰 크기를 갖는 치핑 결함이 있는 것으로 판단될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 정렬 기준 위치와 결함 예상 위치를 검출한 후, S130 단계에서 상기 정렬 기준 위치를 이용하여 상기 웨이퍼(10)를 정렬할 수 있다. 이때, 상기 결함 예상 위치는 상기 정렬 기준 위치 즉 상기 웨이퍼(10)의 노치 부위로부터의 회전 각도와 거리 등을 포함할 수 있다.
이어서, S140 단계에서 상기 웨이퍼(10)를 검사 챔버(112) 내부로 이송할 수 있다. 구체적으로, 상기 웨이퍼 이송 로봇(134)은 상기 정렬된 웨이퍼(10)를 상기 프리 얼라인 챔버(152)로부터 상기 검사 챔버(112) 내부의 척(114) 상으로 이송할 수 있다.
상기 웨이퍼(10)가 상기 척(114) 상에 안착된 후, S150 단계에서 상기 결함 예상 위치에 대한 검사 이미지를 획득할 수 있다. 상기 검사 이미지는 상기 상부 카메라(118)에 의해 획득될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 상부 카메라(118)를 상기 검출된 결함 예상 위치의 상부로 이동시킬 수 있다.
계속해서, 상기 제어부는 S160 단계에서 상기 검사 이미지를 분석하여 상기 결함 예상 위치에서의 웨이퍼 에지 부위 결함을 검출할 수 있다. 상기 제어부는 상기 결함 예상 위치의 검사 이미지로부터 해당 에지 부위의 치핑 결함의 크기를 산출할 수 있으며, 산출된 결함의 크기에 따라 상기 결함 예상 위치에 결함이 실제로 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 상부 카메라에 의해 획득된 결함 예상 위치의 검사 이미지의 일 예를 보여주는 개략도이다.
도 5를 참조하면, 일 예로서, 상기 상부 카메라(118)에 의해 획득된 검사 이미지(30)는 상기 제어부에 의해 이진화 처리될 수 있으며, 이 경우 도시된 바와 같이 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위(12)만 흑색으로 표시될 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위(12)에 생성된 치핑 결함(14)의 크기를 산출할 수 있으며, 기 설정된 허용 범위를 기준으로 상기 검사 이미지로부터 검출된 치핑 결함(14)이 실제 결함인지 여부를 판단할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기와 같이 결함 예상 위치에서의 결함 여부를 판단한 후 S170 단계에서 상기 결함 예상 위치에서 결함이 검출되지 않는 경우 상기 웨이퍼(10) 상의 반도체 소자들을 상기 프로브 카드(116)의 탐침들에 접속시킨 후 상기 반도체 소자들을 전기적으로 검사할 수 있다.
상기와 다르게, 상기 결함 예상 위치에서 웨이퍼(10)의 에지 부위 결함(14)이 검출되는 경우 상기 웨이퍼(10)에 대한 전기적인 검사 공정을 수행하지 않고 상기 웨이퍼(10)를 상기 검사 챔버(112)로부터 언로드할 수 있다.
한편, 상기 S120 단계에서 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위(12)에 상기 노치 부위와 유사하거나 상기 노치 부위보다 큰 치핑 결함이 존재하는 것으로 판단되는 경우 상기 웨이퍼(10)는 상기 검사 챔버(112)로 이동되지 않고 상기 웨이퍼 수납 용기(20)에 재수납될 수 있다. 그러나, 상기와 다르게, 상기 결함이 존재하는 것으로 판단된 부위에 대하여 상기 검사 챔버(112) 내에서 상기 상부 카메라(118)를 이용한 검사 단계를 수행하여 상기 결함의 실제 크기와 형태 등을 확인 한 후 상기 수납 용기(20)로 언로드될 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 웨이퍼 검사 방법은, 웨이퍼(10)의 에지 부위(12)가 광 센서(156)와 대응하도록 상기 웨이퍼(10)를 위치시키는 단계와, 상기 웨이퍼(10)를 회전시키면서 상기 광 센서(156)를 이용하여 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위(12)에서 적어도 하나의 결함 예상 위치를 검출하는 단계와, 상기 웨이퍼(10)의 검사를 위한 검사 챔버(112) 내부로 상기 웨이퍼(10)를 이송하는 단계와, 상기 검사 챔버(112) 내에 구비된 카메라(118)를 이용하여 상기 결함 예상 위치에 대한 검사 이미지를 획득하는 단계와, 상기 검사 이미지를 분석하여 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위 결함(14)을 검출하는 단계와, 상기 결함 예상 위치에서 결함(14)이 검출되지 않는 경우 탐침들을 통해 상기 웨이퍼(10) 상의 반도체 소자들에 전기적인 검사 신호를 인가하여 상기 반도체 소자들을 전기적으로 검사하는 단계를 포함할 수 있다.
특히, 프리 얼라인 챔버(152) 내에 배치되는 광 센서(156)를 이용하여 결함 예상 위치를 검출하고, 검사 챔버(112) 내에 배치되는 카메라(118)를 이용하여 상기 결함 예상 위치에 실제로 결함(14)이 존재하는지를 정밀하게 검사할 수 있으므로, 별도의 검사 설비를 이용하지 않고도 웨이퍼(10)의 에지 부위 결함(14)을 빠르고 정확하게 검출할 수 있다.
결과적으로, 치핑 결함이 발생된 웨이퍼(10)를 검사하는 도중 상기 치핑 결함에 의해 검사 챔버(112) 내에서 상기 웨이퍼(10)가 파손되는 문제점을 원천적으로 방지할 수 있고, 또한 별도의 검사 설비를 이용하지 않으므로 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위 결함(14)에 대한 검사 비용 및 검사 시간을 크게 감소시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판 12 : 에지 부위
14 : 치핑 결함 20 : 수납 용기
30 : 검사 이미지 100 : 프로브 스테이션
110 : 검사 모듈 112 : 검사 챔버
114 : 척 116 : 프로브 카드
118 : 상부 카메라 119 : 하부 카메라
120 : 테스트 모듈 130 : 웨이퍼 이송 모듈
132 : 웨이퍼 이송 챔버 134 : 웨이퍼 이송 로봇
140 : 로드 포트 150 : 프리 얼라이너
152 : 프리 얼라인 챔버 154 : 회전척
156 : 광 센서 156A : 발광부
156B : 수광부

Claims (16)

  1. 웨이퍼의 에지 부위가 광 센서와 대응하도록 상기 웨이퍼를 위치시키는 단계;
    상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 광 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 에지 부위에서 적어도 하나의 결함 예상 위치를 검출하는 단계;
    상기 결함 예상 위치에 대한 검사 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 검사 이미지를 분석하여 상기 웨이퍼의 에지 부위 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결함 예상 위치를 검출하는 단계는,
    상기 광 센서의 신호로부터 적어도 하나의 피크값을 검출하는 단계; 및
    상기 피크값과 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 결함 예상 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 결합 예상 위치를 검출한 후 반도체 제조 공정을 위한 공정 챔버 내부로 상기 웨이퍼를 이송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 공정 챔버 내부에 배치된 카메라를 이용하여 상기 검사 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 광 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 에지 부위에서 정렬 기준 위치를 검출하는 단계; 및
    상기 정렬 기준 위치를 이용하여 상기 웨이퍼를 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 정렬 기준 위치 검출을 위한 제1 신호값 범위와 상기 결함 예상 위치 검출을 위한 제2 신호값 범위를 설정하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제2 신호값 범위는 상기 제1 신호값 범위보다 작은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 정렬 기준 위치를 검출하는 단계는,
    상기 광 센서의 신호로부터 피크값들을 검출하는 단계; 및
    상기 피크값들 중 상기 제1 신호값 범위를 만족하는 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 정렬 기준 위치를 산출하는 단계를 포함하며,
    상기 결함 예상 위치를 검출하는 단계는,
    상기 피크값들 중 상기 제2 신호값 범위를 만족하는 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 결함 예상 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 피크값들 중 상기 제1 신호값 범위를 초과하는 비정상적인 피크값이 검출되는 경우, 상기 비정상적인 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 에지 부위에는 결함이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 신호값 범위를 만족하는 복수의 피크값들이 검출되는 경우, 상기 복수의 피크값들 중 하나를 제외한 나머지 적어도 하나의 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 에지 부위에는 결함이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  9. 웨이퍼의 에지 부위가 광 센서와 대응하도록 상기 웨이퍼를 위치시키는 단계;
    상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 광 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 에지 부위에서 적어도 하나의 결함 예상 위치를 검출하는 단계;
    상기 웨이퍼의 검사를 위한 검사 챔버 내부로 상기 웨이퍼를 이송하는 단계;
    상기 검사 챔버 내에 구비된 카메라를 이용하여 상기 결함 예상 위치에 대한 검사 이미지를 획득하는 단계;
    상기 검사 이미지를 분석하여 상기 웨이퍼의 에지 부위 결함을 검출하는 단계; 및
    상기 결함 예상 위치에서 결함이 검출되지 않는 경우 탐침들을 통해 상기 웨이퍼 상의 반도체 소자들에 전기적인 검사 신호를 인가하여 상기 반도체 소자들을 전기적으로 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 웨이퍼의 에지 부위 결함이 검출되는 경우 상기 웨이퍼를 상기 검사 챔버로부터 언로드하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 결함 예상 위치를 검출하는 단계는,
    상기 광 센서의 신호로부터 적어도 하나의 피크값을 검출하는 단계; 및
    상기 피크값과 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 결함 예상 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 광 센서는 상기 웨이퍼의 정렬을 위한 프리 얼라인 챔버 내에 구비되며,
    상기 웨이퍼를 회전시키면서 상기 광 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 에지 부위에서 정렬 기준 위치를 검출하는 단계; 및
    상기 정렬 기준 위치를 이용하여 상기 웨이퍼를 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 정렬 기준 위치 검출을 위한 제1 신호값 범위와 상기 결함 예상 위치 검출을 위한 제2 신호값 범위를 설정하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제2 신호값 범위는 상기 제1 신호값 범위보다 작은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 정렬 기준 위치를 검출하는 단계는,
    상기 광 센서의 신호로부터 피크값들을 검출하는 단계; 및
    상기 피크값들 중 상기 제1 신호값 범위를 만족하는 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 정렬 기준 위치를 산출하는 단계를 포함하며,
    상기 결함 예상 위치를 검출하는 단계는,
    상기 피크값들 중 상기 제2 신호값 범위를 만족하는 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 회전각을 이용하여 상기 결함 예상 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 피크값들 중 상기 제1 신호값 범위를 초과하는 비정상적인 피크값이 검출되는 경우, 상기 비정상적인 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 에지 부위에는 결함이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 신호값 범위를 만족하는 복수의 피크값들이 검출되는 경우, 상기 복수의 피크값들 중 하나를 제외한 나머지 적어도 하나의 피크값에 대응하는 상기 웨이퍼의 에지 부위에는 결함이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
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