KR20090106249A - Apparatus for inspecting silicon structure utlizing a galbanometer scanneer and method of insepecting silicon structure utilizing the same - Google Patents

Apparatus for inspecting silicon structure utlizing a galbanometer scanneer and method of insepecting silicon structure utilizing the same Download PDF

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KR20090106249A
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홍석기
김혜민
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Abstract

PURPOSE: A silicone structure detector and a detecting method using a galvanometer scanner inspecting laser light in a silicon structure are provided to simply inspect the state of a silicon structure by scanning the silicon wafer. CONSTITUTION: A silicone structure detector and a detecting method using a galvanometer scanner inspecting laser light in a silicon structure include a light source(31), an x-axis mirror, a y-axis mirror, an x-axis galvanometer, a y-axis galvanometer and a light detector. The light source outputs the laser light. The x-axis mirror and y-axis mirror reflect the laser light. The optical detector measures the power of the laser light in which it penetrates the silicone structure.

Description

갈바노미터 스캐너를 이용한 실리콘 구조물 검사 장치 및 검사 방법{Apparatus for inspecting silicon structure utlizing a galbanometer scanneer and method of insepecting silicon structure utilizing the same}Apparatus for inspecting silicon structure utlizing a galbanometer scanneer and method of insepecting silicon structure utilizing the same}

본 발명은 실리콘 구조물 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리콘 구조물에 레이저광을 조사하여 실리콘 구조물의 표면과 내부 또는 후면의 상태를 검사하되, 갈바노미터 스캐너에 의해 레이저광이 조사되는 영역을 변화시켜 레이저광이 실리콘 웨이퍼의 전면을 스캔할 수 있도록 함으로써 실리콘 구조물의 상태를 간단하게 검사할 수 있는 실리콘 구조물 검사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for inspecting a silicon structure, and more particularly, irradiating laser light to a silicon structure to inspect a state of the surface and the inside or the back of the silicon structure, wherein the laser light is irradiated by a galvanometer scanner. The present invention relates to a silicon structure inspection apparatus capable of simply inspecting the state of a silicon structure by changing an area so that laser light can scan the entire surface of the silicon wafer.

최근 전자제품의 고성능화, 소형화에 대한 요구의 증가에 따라 반도체 소자의 집적도를 높이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며 특히 복수의 실리콘 웨이퍼를 수직으로 적층하는 웨이퍼 스택 제작 기술에 대한 활발한 연구가 진행되고 있으며, 웨이퍼 본딩 기술은 MEMS 제품의 상용화와 포톤 효율을 높이기 위한 솔라셀, 이미지센서 공정에서 핸들링 웨이퍼 접합등에 대한 수요가 늘어 나면서 많은 공정 에서 사용되고 있다. Recently, as the demand for high performance and miniaturization of electronic products increases, various researches for increasing the integration of semiconductor devices have been conducted. In particular, active researches on wafer stack manufacturing technology for vertically stacking a plurality of silicon wafers have been conducted. Wafer bonding technology is being used in many processes as the demand for handling wafer bonding in solar cell and image sensor processes increases for commercialization of MEMS products and photon efficiency.

그런데 이와 같이 복수의 웨이퍼를 적층하는 경우 웨이퍼간의 접합이 불완전하여 웨이퍼의 접합면 사이에 에어갭(air gap)이 발생될 수 있으며, 또한 웨이퍼의 가공 또는 웨이퍼 스택의 제작을 위한 다양한 공정을 거치는 동안 웨이퍼의 후면에는 스크래치(scratch) 또는 크랙(crack) 등이 발생될 수 있다. 그런데 이와 같은 에어갭, 스크래치 또는 크랙 등은 웨이퍼 스택이나 반도체 소자의 불량을 초래하게 되는바 실리콘 웨이퍼의 내부 또는 웨이퍼의 후면 등을 정확히 검사할 수 있는 방법이 요구된다.However, in the case of stacking a plurality of wafers in this way, the bonding between the wafers is incomplete and an air gap may be generated between the bonding surfaces of the wafers, and also during various processes for processing the wafers or manufacturing the wafer stacks. Scratches or cracks may occur on the back side of the wafer. However, such air gaps, scratches, or cracks may cause defects in the wafer stack or the semiconductor device. Therefore, a method capable of accurately inspecting the inside of the silicon wafer or the back surface of the wafer is required.

그런데 종래에는 X-ray 또는 음파를 사용하여 실리콘 웨이퍼의 후면 또는 내부를 검사함이 일반적이었다.However, in the past, it was common to inspect the back or the inside of a silicon wafer using X-rays or sound waves.

그러나 X-ray를 이용하는 방법은 X-ray 장비가 고가이며 부피가 큰 문제점이 있으며, 특히 인체에 유해한 X-ray의 특성상 방폐 챔버가 요구되는 문제점이 있었다,However, the method of using the X-ray has a problem that the X-ray equipment is expensive and bulky, and in particular, a shielding chamber is required due to the characteristics of the X-ray harmful to the human body.

또한 초음파를 사용하는 방법은 측정 대상을 물에 담그게 되는 파괴 검사이며, X-ray 장비와 마찬가지로 음파 발생 장비가 고가이며 부피가 큰 문제점이 있었다.In addition, a method of using ultrasonic waves is a destruction test in which a measurement object is immersed in water, and like a X-ray device, a sound wave generating device is expensive and bulky.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실리콘 구조물에 레이저광을 조사하여 실리콘 구조물의 내부 또는 후면의 상태를 검사하되, 갈바노미터 스캐너에 의해 레이저광이 조사되는 영역을 변화시켜 레이저광이 실리콘 웨이퍼의 전면을 스캔할 수 있도록 함으로써 실리콘 구조물의 상태를 간단하게 검사할 수 있는 실리콘 구조물 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention is to solve the above problems, while irradiating the laser light to the silicon structure to inspect the state of the inside or the back of the silicon structure, by changing the area irradiated with the laser light by a galvanometer scanner laser light The present invention relates to an apparatus and method for inspecting a silicon structure that can easily inspect a state of a silicon structure by allowing the front surface of the silicon wafer to be scanned.

본 발명의 실리콘 구조물 검사 장치는 실리콘 구조물에 레이저광을 조사하고 상기 실리콘 구조물을 투과한 레이저광의 파워를 위치에 따라 측정하여 상기 실리콘 구조물의 상태를 검사하는 실리콘 구조물의 검사 장치에 있어서, 레이저광을 출력하는 광원; 상기 레이저광을 반사시키는 X축 미러 및 Y축 미러; 상기 X축 및 Y축 미러에서 반사된 상기 레이저광이 상기 실리콘 구조물의 전면을 스캔할 수 있도록 상기 X축 및 Y축 미러를 회전시키는 X축 갈바노미터 및 Y축 갈바노미터; 및 상기 실리콘 구조물을 투과한 상기 레이저광의 파워를 측정하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the silicon structure inspection apparatus of the present invention, the silicon structure inspection apparatus for irradiating laser light to the silicon structure and measuring the power of the laser beam transmitted through the silicon structure according to the position to inspect the state of the silicon structure, A light source to output; An X-axis mirror and a Y-axis mirror for reflecting the laser light; An X-axis galvanometer and a Y-axis galvanometer for rotating the X-axis and Y-axis mirrors so that the laser light reflected from the X-axis and Y-axis mirrors can scan the entire surface of the silicon structure; And a photo detector for measuring the power of the laser beam transmitted through the silicon structure.

본 발명에 따른 실리콘 구조물 검사 방법은 실리콘 구조물에 레이저광을 조사하고 상기 실리콘 구조물을 투과한 레이저광의 파워를 위치에 따라 측정하여 실 리콘 구조물의 상태를 검사하는 실리콘 구조물의 검사 방법에 있어서, (a) 실리콘 구조물을 투과할 수 있는 레이저광을 준비하는 단계; (b) 갈바노미터 스캐너를 사용하여 상기 레이저광을 상기 실리콘 구조물로 유도하여 상기 실리콘 구조물의 전면을 스캔하는 단계; (c) 상기 실리콘 구조물을 통과한 상기 레이저광의 파워를 위치에 따라 측정하는 단계; 및 (d) 상기 측정된 레이저광의 파워의 크기를 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the silicon structure inspection method according to the present invention, in the silicon structure inspection method for examining the state of the silicon structure by irradiating a laser light to the silicon structure and measuring the power of the laser beam transmitted through the silicon structure according to the position, (a Preparing a laser beam capable of transmitting the silicon structure; (b) directing the laser light into the silicon structure using a galvanometer scanner to scan the front surface of the silicon structure; (c) measuring, according to position, the power of the laser light that has passed through the silicon structure; And (d) comparing the magnitude of the measured power of the laser light.

이때 상기 레이저광의 파장은 1.2μm 내지 1.3μm인 것이 바람직하다.In this case, the wavelength of the laser light is preferably 1.2 μm to 1.3 μm .

또한 상기 단계(b) 및 단계(c)를 반복 수행하고, 상기 단계(d)에서는 상기 측정된 레이저광의 파워의 평균자승근(RMS) 값을 비교하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to repeat steps (b) and (c), and compare the average square root (RMS) value of the measured power of the laser beam in step (d).

본 발명에 따른 실리콘 구조물 검사 장치 및 검사 방법에 의하면, 실리콘 구조물을 투과할 수 있는 파장의 레이저광을 사용하여 실리콘 구조물의 내부 또는 후면의 상태를 검사하되, 갈바노미터 스캐너에 의해 레이저광이 조사되는 영역을 변화시켜 레이저광이 실리콘 구조물을 스캔할 수 있도록 하므로 검사 대상인 실리콘 구조물을 파괴하지 않으면서 안전하고 신속하게 실리콘 구조물의 내부 또는 후면의 상태를 파악할 수 있게 된다.According to the silicon structure inspection apparatus and inspection method according to the present invention, while inspecting the state of the inside or the back of the silicon structure using a laser light of a wavelength that can pass through the silicon structure, the laser light is irradiated by a galvanometer scanner By changing the area of the laser beam, the laser beam can scan the silicon structure, so that the state of the inside or the back of the silicon structure can be quickly and safely detected without destroying the silicon structure to be inspected.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 레이저광을 조사하여 실리콘 구조물의 내부 또는 실리콘 구조물의 후면과 같이 외부로 노출되지 않은 부분의 상태를 검사하되 갈바노미터 스캐너에 의해 레이저광이 실리콘 구조물의 표면을 스캔하도록 하면서 실리콘 구조물을 투과한 레이저광의 파워를 측정하고 측정된 파워의 크기를 위치별로 비교하여 실리콘 구조물 내부의 구조를 파악하게 된다. 따라서 본 발명에서는 실리콘을 투과할 수 있는 레이저광이 필요한바 우선 레이저광의 실리콘 투과 특성을 살펴보도록 한다. 이때 실리콘 구조물이란 실리콘 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼 스택 또는 MEMS 기술로 제조되는 다양한 구조물 등 실리콘을 재료로 하여 제조될 수 있는 다양한 구조물들을 의미한다.The present invention is to examine the state of the parts that are not exposed to the outside, such as the inside of the silicon structure or the back of the silicon structure by irradiating the laser light, while the laser beam is scanned by the galvanometer scanner to scan the surface of the silicon structure. By measuring the power of the transmitted laser light and comparing the magnitude of the measured power by position to determine the structure inside the silicon structure. Therefore, in the present invention, a laser beam capable of transmitting silicon is required. First, the silicon transmission characteristics of the laser beam will be described. In this case, the silicon structure refers to various structures that can be manufactured using silicon, such as a silicon wafer, a silicon wafer stack, or various structures manufactured by MEMS technology.

도 1은 후면(14) 상에 반사층(12)이 형성된 실리콘 웨이퍼(11)의 단면도로서 파장에 따른 레이저광(17)의 실리콘 투과 특성을 파악하기 위한 구성을 도시하고 있다. 도 2는 도 1의 구성에 의해 측정된 레이저광(17)의 반사스팩트럼이다. 반사스팩트럼은 광원(15)에서 출사되어 실리콘 웨이퍼(11)를 투과한 후 반사층(12)에서 반사되어 나오는 레이저광(17)의 파워를 광검출기(16)로 측정하여 얻게 된다. FIG. 1 is a cross-sectional view of the silicon wafer 11 having the reflective layer 12 formed on the rear surface 14 and shows a configuration for grasping the silicon transmission characteristics of the laser light 17 according to the wavelength. FIG. 2 is a reflection spectrum of the laser light 17 measured by the configuration of FIG. 1. The reflection spectrum is obtained by measuring the power of the laser light 17 emitted from the light source 15 and transmitted through the silicon wafer 11 and reflected from the reflective layer 12 with the photodetector 16.

도 2에는 실리콘 웨이퍼(11)의 전면(13)이 매끄럽게 폴리싱된 경우의 반사스팩트럼(21)과 실리콘 웨이퍼(11)의 전면(13)에 스크래치가 형성된 경우의 반사스팩트럼(22)이 함께 도시되어 있으나 우선 폴리싱된 경우의 스팩트럼(21)을 이용하여 레이저광(17)의 실리콘 투과 특성을 설명하도록 한다. 이때 실리콘 웨이퍼(11)의 전면(13)이란 실리콘 웨이퍼(11)의 표면 가운데 레이저광(17)이 조사되는 표면을 의미한다.2 shows the reflection spectrum 21 when the front surface 13 of the silicon wafer 11 is polished smoothly and the reflection spectrum 22 when the scratch is formed on the front surface 13 of the silicon wafer 11. However, first, the silicon transmission characteristic of the laser beam 17 will be described using the spectrum 21 when polished. In this case, the front surface 13 of the silicon wafer 11 refers to a surface to which the laser light 17 is irradiated among the surfaces of the silicon wafer 11.

실리콘 웨이퍼(11)의 전면(13)에 조사된 레이저광(17)은 실리콘 웨이퍼(11) 내부를 통과하는 과정에서 실리콘 웨이퍼(11)에 흡수된다. 이때 레이저광(17)의 파장에 따라 실리콘 웨이퍼(11)에서 흡수되는 정도가 달라지게 된다. 따라서 실리콘 웨이퍼(11)의 후면(14) 상에 형성된 반사층(12)에서 반사되어 되돌아 나오는 레이저광(17)의 파워를 파장에 따라 측정하면 실리콘 웨이퍼(11)를 투과할 수 있는 레이저광(17)의 파장을 알 수 있게 된다. The laser light 17 irradiated onto the front surface 13 of the silicon wafer 11 is absorbed by the silicon wafer 11 in the course of passing through the inside of the silicon wafer 11. In this case, the degree of absorption in the silicon wafer 11 varies according to the wavelength of the laser light 17. Accordingly, when the power of the laser light 17 reflected and reflected from the reflective layer 12 formed on the rear surface 14 of the silicon wafer 11 is measured according to the wavelength, the laser light 17 that can pass through the silicon wafer 11 is measured. ), You can see the wavelength.

도 2에서 실리콘 웨이퍼(11)의 전면(13)이 매끄럽게 폴리싱된 경우의 반사스팩트럼(21)에 의하면 파장이 0.3μm ~ 1.3μm의 범위에 레이저광(17)은 실리콘 웨이퍼(11)를 투과할 수 있는바, 본 발명에서는 파장이 0.3μm ~ 1.3μm의 범위에 속하는 레이저광(17)을 사용하여 실리콘 구조물의 구조 또는 상태를 파악하도록 한다. 1.2μm ~ 1.3μm인 레이저광(17)의 경우에는 약 95%의 레이저광(17)이 되돌아 나오므로 실리콘에서 거의 흡수가 일어나지 않음을 알 수 있는바 광효율이 약한 광검출기(16)를 사용하는 경우에도 사용이 가능한 장점이 있다.According to the reflection spectrum 21 in the case where the front surface 13 of the silicon wafer 11 is polished smoothly in FIG. 2, the laser light 17 causes the silicon wafer 11 to reach the wavelength range of 0.3 μm to 1.3 μm . In the present invention, the laser beam 17 having a wavelength in the range of 0.3 μm to 1.3 μm can be used to determine the structure or state of the silicon structure. In the case of the laser light 17 of 1.2 μm to 1.3 μm , since the laser light 17 of about 95% is returned, it can be seen that almost no absorption occurs in the silicon. Even when used, there is an advantage that can be used.

반사스펙트럼의 측정에 사용된 실리콘 웨이퍼(11)의 두께는 약 300μm이며, 반사층(12)의 재질로는 은(Ag)이 사용될 수 있다.The thickness of the silicon wafer 11 used for the measurement of the reflection spectrum is about 300 μm , and silver (Ag) may be used as the material of the reflection layer 12.

도 3은 본 발명에 따른 실리콘 구조물 검사 장치에 대한 개략적인 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of a silicon structure inspection apparatus according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 실리콘 구조물 검사 장치는 광 원(31), 복수의 갈바노미터 스캐너(32,33) 및 광검출기(34)를 포함하고 있다.As shown in FIG. 3, the silicon structure inspection apparatus according to the present invention includes a light source 31, a plurality of galvanometer scanners 32 and 33, and a photodetector 34.

광원(31)은 실리콘 구조물(35)의 검사 과정에 사용될 레이저광(36)을 생성하는 것이다.The light source 31 generates laser light 36 to be used in the inspection process of the silicon structure 35.

광원(31)에서 출사된 레이저광(36)은 갈바노미터 스캐너(32,33)에 의해 검사 대상인 실리콘 구조물(35)로 유도된다. 실리콘 구조물(35)에 조사된 레이저광(36)은 실리콘 구조물(35)을 투과한 후 광검출기(34)에서 검출된다. The laser light 36 emitted from the light source 31 is guided to the silicon structure 35 to be inspected by the galvanometer scanners 32 and 33. The laser light 36 irradiated to the silicon structure 35 is detected by the photodetector 34 after passing through the silicon structure 35.

실리콘 구조물(35)에 조사된 레이저광(36)은 실리콘 구조물(35)의 내부를 통과하는 과정에서 공기(air), 금속 또는 글래스(glass) 재질의 구조물을 만나게 되면 공기(air), 금속 또는 글래스(glass) 재질의 구조물 등에 의해 흡수 또는 반사가 되므로 그 파워가 급격히 감소된다. 따라서 실리콘 구조물(35)을 통과한 레이저광(36)의 파워를 위치에 따라 측정하여 대비하면 에어갭(air gap)의 존재여부 및 에어갭이 존재하는 위치를 알 수 있게 되며, 기타 실리콘 구조물(35) 내부에 포함된 금속 또는 글래스 재질의 구조물 등의 위치를 파악할 수 있고 그 결과 실리콘 구조물(35)의 내부에 형성된 구조물들이 정위치에 배치되어 있는지를 알 수 있게 된다.When the laser beam 36 irradiated to the silicon structure 35 encounters an air, metal, or glass structure in the process of passing through the inside of the silicon structure 35, air, metal, or The power is rapidly reduced because it is absorbed or reflected by a glass structure or the like. Accordingly, when the power of the laser beam 36 passing through the silicon structure 35 is measured according to the position, the presence of the air gap and the position of the air gap can be known, and other silicon structures ( 35) It is possible to determine the position of the structure of the metal or glass material included in the interior, and as a result it is possible to know whether the structures formed in the interior of the silicon structure 35 is disposed in place.

다만 광원(31)에서 출사되는 레이저광(36)의 직경은 일반적으로 수 mm 내지 수 cm임에 반하여 실리콘 웨이퍼와 같은 실리콘 구조물(35)은 직경이 300mm에 이르는바 갈바노미터 스캐너(32,33)를 이용하여 레이저광(36)이 실리콘 구조물(35)을 스캔할 수 있도록 함으로써 실리콘 구조물(35) 크기에 무관하게 실리콘 구조물(35)의 상태를 파악할 수 있도록 한다.However, the diameter of the laser light 36 emitted from the light source 31 is generally several mm to several cm, whereas the silicon structure 35 such as the silicon wafer has a diameter of 300 mm. By using the laser beam 36 to scan the silicon structure 35, it is possible to determine the state of the silicon structure 35 irrespective of the size of the silicon structure (35).

갈바노미터 스캐너(32,33)는 미러(mirror)(37) 및 갈바노미터(38)로 구성된다. 미러(37)는 광원(31)에서 출사된 광을 반사시키기 위한 것이며, 갈바노미터(38)는 미러(37)를 회전시켜 미러(37)에서 반사된 레이저광(36)이 실리콘 구조물(35)로 유도될 수 있도록 하기 위한 것이다.The galvanometer scanners 32 and 33 are composed of a mirror 37 and a galvanometer 38. The mirror 37 is for reflecting light emitted from the light source 31, the galvanometer 38 rotates the mirror 37 so that the laser light 36 reflected from the mirror 37 is the silicon structure 35 To be derived).

이때 본 발명에서는 2개의 갈바노미터 스캐너(32,33)를 사용하여 레이저광(36)이 실리콘 구조물(35)의 전면(39)을 스캔할 수 있도록 한다. 실리콘 구조물의 전면(39)이란 실리콘 구조물(35)의 표면 가운데 레이저광(36)이 조사되는 표면을 의미한다. 도면 부호 40은 실리콘 구조물(35)의 전면에 반대되는 면인 후면을 의미한다.At this time, in the present invention, two galvanometer scanners 32 and 33 are used to allow the laser light 36 to scan the front surface 39 of the silicon structure 35. The front surface 39 of the silicon structure refers to a surface to which the laser light 36 is irradiated among the surfaces of the silicon structure 35. Reference numeral 40 denotes a rear surface which is a surface opposite to the front surface of the silicon structure 35.

예를 들어 레이저광(36)이 조사되는 영역을 제1 갈바노미터 스캐너(32)에 의해 X축을 따라 이동시키고 제2 갈바노미터 스캐너(33)에 의해 Y축을 따라 이동시키게 되면 레이저광(36)이 검사 대상인 실리콘 구조물(35)의 전면(39) 전체를 스캔할 수 있게 된다. 이때 X축 및 Y축은 서로 수직인 것이 일반적이나, 좌표축은 실리콘 구조물(35)의 전면(39)의 형상에 따라 적절히 설정될 수 있음은 물론이다.For example, when the area irradiated with the laser light 36 is moved along the X axis by the first galvanometer scanner 32 and along the Y axis by the second galvanometer scanner 33, the laser light 36 is moved. ) Can scan the entirety of the front surface 39 of the silicon structure 35 to be inspected. In this case, the X-axis and the Y-axis are generally perpendicular to each other, but the coordinate axis may be appropriately set according to the shape of the front surface 39 of the silicon structure 35.

광검출기(34)는 실리콘 구조물(35)을 투과한 레이저광(36)의 파워를 측정하기 위한 것으로서, CCD 카메라 또는 파워 미터(power meter) 등이 사용될 수 있다. 광검출기(34)에서 측정된 레이저광(36)의 파워는 레이저광(36)이 조사되는 영역의 좌표와 대응되어 메모리 수단 등에 저장됨이 바람직하다.The photodetector 34 is for measuring the power of the laser light 36 transmitted through the silicon structure 35, and a CCD camera or a power meter may be used. The power of the laser light 36 measured by the photodetector 34 is preferably stored in a memory means or the like corresponding to the coordinates of the region to which the laser light 36 is irradiated.

이때 측정의 정확도 향상을 위해 미러(37)를 수회 왕복 회전시켜 레이저광(36)이 실리콘 구조물(35)의 전면(39)을 반복하여 스캔할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우 실리콘 구조물(35)의 상태는 측정된 파워의 평균자승근(RMS) 값에 의하여 파악될 수 있다.In this case, it is preferable to rotate the mirror 37 several times to improve the accuracy of the measurement so that the laser beam 36 can repeatedly scan the front surface 39 of the silicon structure 35. In this case, the state of the silicon structure 35 may be determined by the mean square root (RMS) value of the measured power.

이하에서는 본 발명에 따른 실리콘 구조물 검사 장치를 이용한 실리콘 구조물의 검사 과정을 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter will be described in more detail the inspection process of the silicon structure using the silicon structure inspection apparatus according to the present invention.

도 4는 내부에 에어갭(52)이 형성된 실리콘 웨이퍼 스택(51)의 단면도이다. 이와 같은 에어갭(52)은 적층되는 웨이퍼(53)간의 접합이 불완전한 경우 발생된다. 광원(31)에서 생성된 레이저광(36)은 갈바노미터 스캐너(32,33)를 거쳐 실리콘 웨이퍼 스택(51)의 전면(54)에 조사되며 실리콘 웨이퍼 스택(51)을 통과한 후 광검출기(34)에 의해 검출된다. 4 is a cross-sectional view of the silicon wafer stack 51 with an air gap 52 formed therein. Such an air gap 52 is generated when the bonding between the stacked wafers 53 is incomplete. The laser light 36 generated by the light source 31 is irradiated onto the front surface 54 of the silicon wafer stack 51 via the galvanometer scanners 32 and 33, and then passes through the silicon wafer stack 51 and then a photodetector. It is detected by 34.

이때 레이저광(36)이 에어갭(52)이 형성된 부분을 통과할 경우에는 레이저광(36)의 일부가 에어갭(52)에 의해 반사되거나 에어갭(52)에서 흡수된다. 따라서 에어갭(52)을 통과한 레이저광(36)의 파워는 에어갭(52)이 존재하지 않는 부분을 통과한 레이저광(36)의 파워보다 상대적으로 작은 값을 갖는다. 따라서 레이저광(36)의 파워가 상대적으로 작게 측정된 위치와 대응되는 부분에 에어갭(52)이 존재함을 알 수 있게 된다.At this time, when the laser beam 36 passes through the portion where the air gap 52 is formed, a part of the laser beam 36 is reflected by the air gap 52 or absorbed by the air gap 52. Therefore, the power of the laser beam 36 passing through the air gap 52 has a value smaller than the power of the laser light 36 passing through the portion where the air gap 52 does not exist. Therefore, it can be seen that the air gap 52 exists in a portion corresponding to the position where the power of the laser beam 36 is measured relatively small.

도 5는 후면(56)에 스크래치(57)가 형성된 실리콘 웨이퍼(53)의 단면도로서, 단면의 형상이 삼각형인 스크래치(57)가 형성된 경우를 도시하고 있다. 이때 후면(56)이란 레이저광(36)이 조사되는 전면(55)에 반대되는 면을 의미한다.FIG. 5 is a cross-sectional view of the silicon wafer 53 with the scratches 57 formed on the back surface 56, showing a case where the scratches 57 having a triangular cross section are formed. In this case, the rear surface 56 refers to a surface opposite to the front surface 55 to which the laser light 36 is irradiated.

실리콘 웨이퍼(36)의 후면(56)에 스크래치(57)가 형성된 경우의 레이저 광(36)의 투과 특성을 설명하기 위해 도1 및 도 2를 참조하면, 전면(13)이 매끄럽게 폴리싱 된 실리콘 웨이퍼(11)에 파장이 1.2μm 이상의 레이저광(17)을 조사할 경우 약 95%의 레이저광이 투과됨에 반하여 실리콘 웨이퍼(11)의 전면(13)에 스크래치가 형성된 경우에 약 60%만이 반사되어 나오는 것을 알 수 있다. 반사되어 나오는 레이저광(17)의 감소는 실리콘 웨이퍼(11)의 전면(13)과 공기(air)의 접촉면에서 발생되는 전반사로 설명될 수 있다. 즉, 스크래치에 의해 실리콘 웨이퍼(11)의 전면(13)에 경사가 발생되면 반사층(12)에서 반사된 레이저광(17)이 실리콘 웨이퍼(11)의 전면(13)에서 전반사되어 다시 반사층(12)을 향해 진행되기 때문이다.1 and 2 to explain the transmission characteristics of the laser light 36 when the scratches 57 are formed on the back surface 56 of the silicon wafer 36, the silicon wafer with the front surface 13 smoothly polished. When irradiating laser beam 17 with a wavelength of 1.2 μm or more to (11), about 95% of the laser beam is transmitted, but only about 60% of the reflection occurs when scratches are formed on the front surface 13 of the silicon wafer 11. You can see that it comes out. The reduction of the reflected laser light 17 may be explained as total reflection generated at the contact surface of the front surface 13 of the silicon wafer 11 and air. That is, when the inclination occurs on the front surface 13 of the silicon wafer 11 due to scratching, the laser light 17 reflected by the reflective layer 12 is totally reflected on the front surface 13 of the silicon wafer 11, and the reflective layer 12 is again reflected. Because it proceeds toward).

따라서 도 5와 같이 후면(56)에 스크래치(57)가 형성된 실리콘 웨이퍼(53)에 대하여 도 3의 실리콘 구조물 검사 장치를 이용하여 파장이 1.2μm ~ 1.3μm인 레이저광(36)을 조사한 결과 레이저광(36)의 파워가 약 35% 감소된 영역이 발견되어었다면 그 영역에 대응되는 실리콘 웨이퍼(53)의 후면(56)에 스크래치(57)가 존재함을 알 수 있게 된다. 다만 도 2의 반사스펙트럼에 의하면 레이저광(17)의 파장이 0.3μm ~ 1.2μm인 경우 스크래치에 의해 반사율이 약 5 ~ 10% 감소되는 것을 알 수 있는바 파장이 0.3μm ~ 1.2μm인 레이저광(36)을 사용할 수도 있음은 물론이다.Therefore, as shown in FIG. 5, a laser beam 36 having a wavelength of 1.2 μm to 1.3 μm is irradiated onto the silicon wafer 53 having the scratches 57 formed on the back surface 56 using the silicon structure inspection apparatus of FIG. 3. As a result, if an area where the power of the laser beam 36 is reduced by about 35% has been found, it can be seen that the scratch 57 is present on the back surface 56 of the silicon wafer 53 corresponding to the area. However, according to the reflection spectrum of FIG. 2, when the wavelength of the laser light 17 is 0.3 μm to 1.2 μm , it can be seen that the reflectance is reduced by about 5 to 10% by scratch. The wavelength is 0.3 μm to 1.2 μ. It goes without saying that a laser beam 36 of m may be used.

도 6은 MEMS 기술에 의해 제작된 실리콘 구조물의 단면도이다. 도 6의 실리콘 구조물은 상면(58)과 하면(59), 좌측면(60)과 우측면(61)으로 구성되는 몸체 및 몸체 내부에 포함된 내부구조물(62)을 포함한다. 내부구조물(62)은 금속이 코팅된 실리콘 또는 글래스 등의 재질로 형성될 수 있다. 6 is a cross-sectional view of a silicon structure made by MEMS technology. The silicon structure of FIG. 6 includes a body consisting of an upper surface 58 and a lower surface 59, a left side 60 and a right side 61, and an internal structure 62 included in the body. The internal structure 62 may be formed of a material such as silicon or glass coated with metal.

도 6의 구조를 갖는 실리콘 구조물의 상면(58)을 통해 레이저광(36)을 조사할 경우 내부구조물(62)을 통과한 레이저광의 파워는 내부구조물(62)을 통과하지 않은 레이저광보다 작은 값을 갖게 되는바 도 6과 같이 외부로 노출되지 않은 내부구조물(62)의 위치를 용이하게 파악할 수 있게 된다.When the laser beam 36 is irradiated through the upper surface 58 of the silicon structure having the structure of FIG. 6, the power of the laser beam passing through the inner structure 62 is smaller than that of the laser beam not passing through the inner structure 62. 6 will be able to easily grasp the position of the internal structure 62 is not exposed to the outside as shown in FIG.

도 7은 정렬 마커(63)가 형성된 실리콘 웨이퍼(53)의 평면도이며, 도 8은 본 발명의 실리콘 구조물 검사장치를 이용하여 정렬 마커(63)가 형성된 2장의 실리콘 웨이퍼(53)의 적층 상태를 파악하는 과정을 도시한 개념도이다.FIG. 7 is a plan view of a silicon wafer 53 on which alignment markers 63 are formed, and FIG. 8 illustrates a stacking state of two silicon wafers 53 on which alignment markers 63 are formed using the silicon structure inspection apparatus of the present invention. A conceptual diagram showing the process of grasping.

실리콘 웨이퍼(53)에는 웨이퍼를 적층하는 과정에서 정렬상태를 확인할 수 있도록 금속재질로 이루어진 정렬 마커(align marker)(63)가 형성된다. 실리콘 웨이퍼(53)가 이상적으로 적층된 경우에는 각 실리콘 웨이퍼(53)에 형성된 정렬 마커(63)의 위치가 일치하게 된다.An alignment marker 63 made of a metal material is formed on the silicon wafer 53 so as to check the alignment state in the process of stacking the wafers. When the silicon wafers 53 are ideally stacked, the positions of the alignment markers 63 formed on the silicon wafers 53 coincide with each other.

레이저광은 정렬 마커(63)를 통과하는 과정에서 파워가 감소되는바 적층된 실리콘 웨이퍼(53)를 통과한 레이저광의 파워를 위치에 따라 측정하여 비교하면 실리콘 웨이퍼(53)의 정렬 상태를 파악할 수 있게 된다. 즉, 2장의 실리콘 웨이퍼(53)에 형성된 정렬 마커(63)를 모두 통과한 레이저광의 파워는 어느 한 장의 실리콘 웨이퍼(53)에 형성된 정렬 마커(63)만을 레이저광과 비교할 경우 파워 손실이 약 2배에 달하게 되는바 실리콘 웨이퍼(53)를 통과한 레이저광의 파워를 측정하여 비교하면 실리콘 웨이퍼(53)의 정렬 상태를 정확하게 파악할 수 있게 된다.Since the laser beam is reduced in power while passing through the alignment marker 63, the laser beam passing through the stacked silicon wafers 53 is measured according to the position, and the alignment state of the silicon wafers 53 can be determined. Will be. That is, the power of the laser beam passing through all of the alignment markers 63 formed on the two silicon wafers 53 is about 2 when the laser beams are compared with only the alignment markers 63 formed on any one silicon wafer 53. When the power of the laser beam passing through the silicon wafer 53 is measured and compared, the alignment state of the silicon wafer 53 can be accurately determined.

도 1은 후면 상에 반사층이 형성된 실리콘 웨이퍼의 단면도.1 is a cross-sectional view of a silicon wafer with a reflective layer formed thereon.

도 2는 도 1의 구성에 의해 측정된 반사스팩트럼.FIG. 2 is a reflection spectrum measured by the configuration of FIG. 1. FIG.

도 3은 본 발명에 따른 실리콘 구조물 검사 장치의 구성도.3 is a block diagram of a silicon structure inspection apparatus according to the present invention.

도 4는 에어갭이 형성된 실리콘 웨이퍼 스택의 단면도.4 is a cross-sectional view of a silicon wafer stack with an air gap formed thereon.

도 5는 후면에 스크래치가 형성된 실리콘 웨이퍼의 단면도.5 is a cross-sectional view of a silicon wafer with a scratch formed on the back side.

도 6은 MEMS 기술에 의해 제작된 실리콘 구조물의 단면도.6 is a cross-sectional view of a silicon structure made by MEMS technology.

도 7은 정렬 마커가 형성된 실리콘 웨이퍼의 평면도.7 is a plan view of a silicon wafer with alignment markers formed thereon.

도 8은 실리콘 웨이퍼의 적층 상태 파악 과정을 도시한 개념도.8 is a conceptual diagram illustrating a process of determining a stacking state of a silicon wafer;

<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>

11 : 실리콘 웨이퍼 12 : 반사층11: silicon wafer 12: reflective layer

13 : 전면 14 : 후면13: front 14: rear

15 : 광원 16 : 광검출기15 light source 16 photodetector

17 : 레이저광 17: laser light

21 : 폴리싱된 경우의 반사스팩트럼21: reflection spectrum when polished

22 : 스크래치가 형성된 경우의 반사스팩트럼22: reflection spectrum when scratches are formed

31 : 광원 32 : 제1 갈바노미터 스캐너31: light source 32: first galvanometer scanner

33 : 제2 갈바노미터 스캐너 34 : 광검출기33: second galvanometer scanner 34: photodetector

35 : 실리콘 구조물 36 : 레이저광35 silicon structure 36 laser light

37 : 미러 38 : 갈바노미터37 mirror 38 galvanometer

39 : 전면 40 : 후면39: front 40: rear

51 : 실리콘 웨이퍼 스택 52 : 에어갭51 silicon wafer stack 52 air gap

53 : 실리콘 웨이퍼 54 : 전면53 silicon wafer 54 front

55 : 전면 56 : 후면55: front 56: rear

57 : 스크래치 58 : 상면57: scratch 58: upper surface

59 : 하면 60 : 좌측면59: left side 60: left side

61 : 우측면 62 : 내부구조물61: right side 62: internal structure

63 : 정렬 마커63: alignment marker

Claims (5)

실리콘 구조물에 레이저광을 조사하고 상기 실리콘 구조물을 투과한 레이저광의 파워를 위치에 따라 측정하여 상기 실리콘 구조물의 상태를 검사하는 실리콘 구조물의 검사 장치에 있어서,An inspection apparatus for a silicon structure in which a laser beam is irradiated to a silicon structure and the power of the laser beam transmitted through the silicon structure is measured according to a position to inspect the state of the silicon structure. 레이저광을 출력하는 광원;A light source for outputting laser light; 상기 레이저광을 반사시키는 X축 미러 및 Y축 미러;An X-axis mirror and a Y-axis mirror for reflecting the laser light; 상기 X축 및 Y축 미러에서 반사된 상기 레이저광이 상기 실리콘 구조물의 전면을 스캔할 수 있도록 상기 X축 및 Y축 미러를 회전시키는 X축 갈바노미터 및 Y축 갈바노미터; 및An X-axis galvanometer and a Y-axis galvanometer for rotating the X-axis and Y-axis mirrors so that the laser light reflected from the X-axis and Y-axis mirrors can scan the entire surface of the silicon structure; And 상기 실리콘 구조물을 투과한 상기 레이저광의 파워를 측정하는 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 구조물 검사 장치.And a photodetector for measuring the power of the laser beam passing through the silicon structure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저광의 파장은 1.2μm 내지 1.3μm인 것을 특징으로 하는 실리콘 구조물 검사 장치.The wavelength of the laser light is a silicon structure inspection device, characterized in that 1.2 μm to 1.3 μm . 실리콘 구조물에 레이저광을 조사하고 상기 실리콘 구조물을 투과한 레이저 광의 파워를 위치에 따라 측정하여 실리콘 구조물의 상태를 검사하는 실리콘 구조물의 검사 방법에 있어서,In the silicon structure inspection method of irradiating a laser beam to the silicon structure and measuring the power of the laser beam transmitted through the silicon structure according to the position to inspect the state of the silicon structure, (a) 실리콘 구조물을 투과할 수 있는 레이저광을 준비하는 단계;(a) preparing laser light capable of penetrating the silicon structure; (b) 갈바노미터 스캐너를 사용하여 상기 레이저광을 상기 실리콘 구조물로 유도하여 상기 실리콘 구조물의 전면을 스캔하는 단계;(b) directing the laser light into the silicon structure using a galvanometer scanner to scan the front surface of the silicon structure; (c) 상기 실리콘 구조물을 통과한 상기 레이저광의 파워를 위치에 따라 측정하는 단계; 및(c) measuring, according to position, the power of the laser light that has passed through the silicon structure; And (d) 상기 측정된 레이저광의 파워의 크기를 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 구조물 검사 방법.(d) comparing the magnitude of the measured power of the laser beam; silicon structure inspection method comprising a. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 레이저광의 파장은 1.2μm 내지 1.3μm인 것을 특징으로 하는 실리콘 구조물 검사 방법.The wavelength of the laser light is a silicon structure inspection method, characterized in that 1.2 μm to 1.3 μm . 제3항 또는 제4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 단계(b) 및 단계(c)를 반복 수행하고, 상기 단계(d)에서는 상기 측정된 레이저광의 파워의 평균자승근(RMS) 값을 비교하는 것을 특징으로 하는 실리콘 구조물 검사 방법.And repeating the steps (b) and (c), and comparing the average square root (RMS) value of the measured power of the laser beam in the step (d).
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