KR20140102471A - 웨이퍼 영상 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

주기적으로 선형의 조명광을 발생시키는 조명부, 상기 조명광을 검사 대상인 웨이퍼에 조사할 때 반사되는 웨이퍼 영상을 획득하기 위해 웨이퍼에 마주하게 설치된 렌즈부, 상기 렌즈부를 통과한 웨이퍼 영상을 직접 촬상하도록 복수의 단위 촬상소자가 선형으로 일렬로 배열되어 이루어지는 영상 검출부, 웨이퍼를 파지하고 이동시키는 웨이퍼 스테이지, 웨이퍼가 조명광에 노출되는 위치인 영상 검출 위치를 상기 조명광의 펄스 발생 주기와 연관시키도록 웨이퍼 이동 스테이지의 이송 속도를 제어하는 신호 발생부 및 복수의 단위 촬상소자를 통해 촬상된 웨이퍼 영상을 처리하여 웨이퍼 결함 여부를 검출하는 영상처리수단을 포함하여 구성되는 웨이퍼 영상 검사 장치가 개시된다.
본 발명에 따르면 복수 단위 촬상소자를 선형으로 일렬로 배열시키고 조합하여 영상 검출부를 만들게 되며, 웨이퍼 영상을 공간적으로 분할하여 분배하기 위한 광학요소를 사용할 필요가 없으므로 전체적 구성을 단순화하고, 콤팩트하게 형성할 수 있고, 설치 및 유지 관리 비용을 줄일 수 있다.

Description

웨이퍼 영상 검사 장치 {apparatus for examining pattern image of semiconductor wafer}
본 발명은 웨이퍼 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회로가 형성된 웨이퍼의 각 부분 영상을 얻고 이를 분석하여 결함 존재 여부를 검사, 검출하기 위한 웨이퍼 영상 검사 장치에 관한 것이다.
웨이퍼의 검사를 위한 하나의 방법으로서 웨이퍼의 부분에 대한 영상을 획득하고 검사하는 웨이퍼 검사 장치에서는 통상적으로 촬상을 위해 웨이퍼가 정해진 영역을 지나면서 웨이퍼의 해당 영역에 대해 일정 주기로 단일파장 펄스 조명광을 비추게 된다. 그리고 한 번의 펄스 조명에 의해 렌즈부가 영상을 얻을 수 있는 대상영역((FOV:Field Of View)이 비추어지고 대상영역의 반사광은 렌즈부를 통과하여 렌즈부 뒤쪽에서 스크린의 역할을 하는 촬상소자의 화소부에 웨이퍼의 촬상영역 영상이 맺히게 된다. 일단, 웨이퍼의 촬상영역에 대한 촬상이 이루어지면 다음 번 펄스 조명 시간에는 그 촬상영역에 인접한 다음 촬상영역이 촬상될 수 있도록 웨이퍼가 움직이게 된다.
웨이퍼 모든 영역을 촬상하기 위해서는 펄스조명 시간은 매우 짧아 이 시간중에는 웨이퍼는 거의 움직이지 않는다고 전제하고, 촬상소자가 한번의 촬상으로 커버할 수 있는 촬상영역의 폭만큼씩 웨이퍼가 펄스조명 주기동안 폭방향으로 이동해야 한다.
그런데, 조명에 의해 비추어진 촬상영역을 하나의 개별 촬상소자로 촬상하는 것은 기존 촬상소자의 용량이 제한되어 있어서 전체 웨이퍼를 검사하기에 시간이 너무 많이 걸리고, 촬상소자 용량이 큰 것을 사용할 수 있다고 하더라도 이 촬상소자와 연결되어 영상을 분석하는 컴퓨터 시스템에서 분석에 많은 시간이 소요되므로 적합하지 않았다.
따라서, 촬상부 전체는 복수의 단위 촬상소자를 행렬로 배치하여 촛점표면배열(FPA: Focal Plane Array)을 이루도록 하여, 한번에 촬상할 수 있는 웨이퍼 면적을 늘리고, 각각의 촬상소자를 하나의 컴퓨터로 분석하여 웨이퍼 검사에 걸리는 시간을 줄이는 영역센서(Area sensor)형 웨이퍼 영상 검사 장치가 사용된다.
그런데, 영역센서형 웨이퍼 영상 검사 장치에서 현실적으로 복수의 단위 촬상소자를 서로 밀착시켜 배치하는 것은 어렵다. 가령, 각각의 촬상소자는 영상을 받는 화소영역 외에도 이들 화소영역에 맺힌 영상에 해당하는 정보 신호를 외부로 인출하기 위한 행, 열 별 리드선이 설치되어야 하고, 이런 리드선 설치를 위해 화소영역 주변에는 설치면적 혹은 설치공간이 필요하다. 이런 리드선 설치 공간을 고려할 때 다수 촬상소자의 화소영역을 빈틈없이 행렬로 배치한다는 것은 생각하기 어렵다.
따라서 웨이퍼의 촬상영역의 영상이 맺히는 초점표면에 배치될 단위 촬상소자의 가상의 행렬에 포함될 복수 개의 단위 촬상소자를 현실에서는 공간적으로 분리시켜 설치하고, 광학요소를 사용하여 초점표면에 비추어질 영상을 영역별로 분할하여 공간적으로 분리, 설치된 개별 촬상소자에 분배하는 방식이 사용되고 있다.
이런 방식으로 공간적으로 분할된 개별 촬상소자를 이용하면서 웨이퍼 유효 영역 전체에 걸쳐 촬상 및 영상 분석을 하고, 그에 의한 결함 검출이 이루어지는 웨이퍼 검사 장치는 네거브테크 리미티드에 의한 대한민국 특허등록 제1113602호에 개시되어 있으며 도1의 사시도는 이러한 종래의 웨이퍼 영상 검사 장치 개념을 나타내고 있다.
이런 장치에서는 초점표면을 형성하는 복수 개의 단위 촬상소자, 즉, 이차원 검출기(87a, 87c, 87d, 87e, 87f)와 이들 이차원 검출기 사이에서 초점표면의 이미지를 분할하도록 동작하는 적어도 하나의 광학요소(optic element)를 채용하고 있다.
실질적으로 이런 장치에서는 광학요소로서 유리판 형태의 빔 스프리터(69), 프리즘(71, 89a, 89b, 95), 거울 등을 사용하여 초점표면의 이미지를 분할하게 된다.
대한민국 특허공개 제2012-0085021호, 대한민국 등록특허 제1146922호, 대한민국 등록특허 제1127563호에도 위와 기본 구성이 유사하고, 어떤 형태이건 초점면의 이미지를 분할하도록 동작하는 광학요소가 채용되어 있다.
이런 이미지 분할용 광학요소를 설치하는 것은 전체 웨이퍼 영상 검사 장치의 구성을 복잡하게 하고, 웨이퍼 영상 검사 장치가 차지하는 공간을 증가시켜 장치 설치의 제약요건이 되는 문제가 있다. 특히 이런 구성에서는 광 경로가 길어지거나, 반사나 투과의 과정에서 영상의 밝기 혹은 세기가 줄어들어 촬상소자의 감도가 높아야 하거나, 초기에 웨이퍼를 비추는 레이저 조명의 출력을 높여야 하므로 장치 비용을 증가시키는 요인이 된다.
또한, 공간적으로 분할 배치된 이차원 검출기에 웨이퍼 영상을 영역별로 분할, 공급하기 위해 웨이퍼 영상을 전달하는 경로를 이루는 광학요소의 정확한 배치가 필요하고, 이런 배치를 정확히 조절하기 위해 많은 시간과 노력이 필요하여 유지, 관리 비용이 증가하기 쉽다.
대한민국 특허등록 제1113602호 대한민국 특허공개 제2012-0085021호 대한민국 특허등록 제1146922호 대한민국 특허등록 제1127563호
본 발명은 웨이퍼 영상 검사 장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수 개의 단위 촬상소자를 조합하여 검사 대상 영역을 늘림으로써 전체적인 촬상 횟수 및 검사 시간을 작게 유지하면서도, 동시에 종래의 웨이퍼 영상 검사 장치에 비해 촬상을 위한 전체적 구성을 단순화할 수 있는 웨이퍼 영상 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 단순한 구성에 따라 제작 및 유지 관리비용을 줄일 수 있고, 밝은 영상을 획득할 수 있으므로 조명 및 촬상소자 비용을 줄일 수 있는 웨이퍼 영상 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 웨이퍼의 결함을 검사하기 위해 웨이퍼 영상을 획득, 검사하는 웨이퍼 영상 검사 장치에 있어서,
주기적으로 선형의 조명광을 발생시키는 조명부,
상기 조명광을 검사 대상인 웨이퍼에 조사할 때 반사되는 웨이퍼 영상을 획득하기 위해 웨이퍼에 마주하게 설치된 렌즈부;
상기 렌즈부를 통과한 웨이퍼 영상을 직접 촬상하도록 복수의 단위 촬상소자가 선형으로 일렬로 배열되어 이루어지는 영상 검출부,
웨이퍼를 파지하고 이동시키는 웨이퍼 이동 스테이지,
웨이퍼가 조명광에 노출되는 위치인 영상 검출 위치를 상기 조명광의 펄스 발생 주기와 연관시키도록 웨이퍼 이동 스테이지의 이송 속도를 제어하는 신호 발생부; 및
복수의 단위 촬상소자를 통해 촬상된 웨이퍼 영상을 처리하여 웨이퍼 결함 여부를 검출하는 영상처리수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 단위 촬상소자는 웨이퍼 영상을 직접 받는 화소부가 통상은 직사각형으로 이루어지고, 이 화소부가 이루는 직사각형의 적어도 한 장변과 한 단변 주변부에는 전기 신호를 주거나 인출하기 위한 리드선과 필요에 따라서는 처리 회로 일부가 포함될 수도 있는 리드선 형성부를 구비하되, 그 중 하나의 리드선 형성부, 특히 장변측 리드선 형성부를 미세폭으로 형성하여 단위 촬상소자들을 서로 장변측이 맞닿도록 배열될 때 인접한 화소부 사이의 간격이 작아지도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 영상 검출부에서 선형으로 1열로 배열된 단위 촬상소자는 이 단위 촬상소자에서 평면상으로 형성된 화소부에 대한 법선이, 웨이퍼 영상이 입사되는 방향과 일정 크기의 경사각을 이루도록 형성될 수 있다.
본 발명에서, 영상 검출부를 이루는 단위 촬상소자들 가운데 서로 인접한 단위 촬상소자 사이에서도 화소부에 대한 법선과 웨이퍼 영상의 입사 방향 사이의 경사각의 차이에 의해 촬상면이라 할 수 있는 화소부가 서로 각을 이루도록 형성될 수 있고, 특히 지그재그 형태로 번갈아가면서 경사각이 서로 반대되는 회전방향의 같은 크기로 이루어질 수 있다.
본 발명에서 영상 검출부를 이루는 단위 촬상소자는 모두 화소부의 두 장변 가운데 한쪽, 가령 아래쪽에만 리드선 형성부가 있어서, 리드선 형성부가 없는 위쪽 장변쪽이 웨이퍼 영상이 입사되는 방향으로 앞으로 나오고, 아래쪽 장변쪽은 입사되는 방향으로 뒤로 들어가, 인접한 두 단위 촬상소자 사이에는 위쪽 단위 촬상소자의 장변측 리드선 형성부가 아래쪽 단위 촬상소자의 화소부에 의해 적어도 일부 가려지는 배치상태를 이룰 수 있다.
본 발명에 따르면 복수 단위 촬상소자를 선형으로 일렬로 배열시키고 조합하여 영상 검출부를 만들게 되므로 영상 검출부를 위한 설치 공간을 종래의 웨이퍼 영상 검사 장치에 비해 콤팩트하게 형성할 수 있고,
또한, 이런 선형 배열은, 웨이퍼 영상의 광학 경로를 고려할 때, 영상 검출부의 전단계에서 웨이퍼 영상을 영역별로 공간적으로 분할하기 위한 광학요소를 사용할 필요가 없도록 한다. 그러므로, 광학요소를 사용하는 종래의 웨이퍼 영상 검사 장치에 비해 촬상을 위한 전체적 구성을 단순화하고, 더 밝은 영상 이미지를 저렴한 설치비로 획득할 수 있으며, 광학요소를 항상 정확하게 정열시켜야 하는 부담이 없으므로 유지 관리의 부담을 줄일 수 있다.
도1은 종래의 웨이퍼 영상 검사 장치 구성을 나타내는 구성도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 영상 검사 장치 구성을 나타내는 구성개념도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 의해 검사되는 웨이퍼의 촬상 영역을 나타내는 평면도,
도4는 본 발명의 일 실시예의 렌즈부에 의해 보이는 웨이퍼의 대상 영역(FOV) 및 촬상 영역을 나타내는 도면,
도5는 본 발명의 일 실시예의 영상 검출부 구성을 개략적으로 나타내는 정면도,
도6은 본 발명의 다른 실시예의 영상 검출부 구성을 나타내는 측단면도,
도7은 본 발명의 또다른 실시예의 영상 검출부 구성을 나타내는 사시도,
도8 및 도9는 본 발명의 다른 일 실시예의 영상 검출부 구성을 나타내는 사시도 및 평면도이다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도2는 본 발명의 주요부 구성을 단순화하여 개념적으로 나타내는 구성개념도이다.
본 실시예를 통해 본 발명에 따른 웨이퍼 영상 검사 장치 구성을 살펴보면, 웨이퍼(10)는 웨이퍼 스테이지(20)의 웨이퍼 고정척(21)에 파지되어 웨이퍼 평면과 평행한 평면에서 x축 및 y축으로 움직일 수 있고, 여기서는 화살표의 x 방향으로 연속적으로 움직인다. 이러한 웨이퍼 스테이지는 웨이퍼 가공을 위한 여러 장비에서 사용되는 것이므로 구체적은 구성은 생략하기로 한다.
현재의 웨이퍼(10) 위치에서 촬상영역을 포함하는 대상 영역에는 조명광이 비춰진다. 웨이퍼를 고속으로 검사하기 위해 웨이퍼 스테이지를 고속으로 운전하면서 영상을 획득하려면 영상 촬상 시간이 매우 짧아지며, 이에 따라 조명도 짧은 시간 내에서 강한 빛(에너지가 큰)을 발생시켜야 하므로 플래시(Flash) 또는 스트로브(Strobe) 조명 형식이나 레이빔 조명을 적용할 수 있다. 레이저 빔 조명을 적용하기 위해서는 수 마이크로 초 이내에서 강한 에너지를 발생하는 펄스 레이저를 이용하여야 하고, 레이저 빔 에너지 발생 시간과 영상 촬상 시간을 동기시킬 필요가 있다.
여기서는 조명광의 광원으로는 레이저(30)가 사용된다. 이 레이저(30)에서는 일정 주기로 펄스 조명광이 발생하여 대상 영역을 비춘다. 종래에는 프래시 램프(flash lamp)를 사용하는 경우가 많고 레이저도 펄스 발생수가 초당 120hz를 넘기 어려웠으며 유지관리 비용이 많이 발생하였다.
그러나, 근래에는 다이오드 레이저로 펌핑된 고체 레이저(solid state laser)를 사용하면서 내구수명이 늘고 유지관리비용이 줄어들며 펄스 발생 주기도 1000hz이상까지 가능하게 되었다. 여기서도 이런 다이오드 레이저 펌핑 고체 레이저를 사용한다.
조명광을 받는 웨이퍼 부분에서는 웨이퍼 표면에서 반사된 반사광이 주변 모든 방향으로 나가게 되고, 웨이퍼의 해당 영역 후방에는 렌즈부(40)가 설치되어, 반사광에 포함된 웨이퍼의 대상 영역의 영상은 이 렌즈부(40)를 통해 렌즈부(40) 후방으로 투영된다.
도면상의 렌즈부(40)는 하나의 볼록렌즈로 이루어지지만 복수 개의 렌즈로 이루어질 수 있고, 렌즈부는 한군데 모여진 것이 아니고 웨이퍼 부근과 촬상소자 부근의 두 부분에 나누어진 상태를 이룰 수도 있다.
거리상으로 렌즈부(40)는 통상 웨이퍼의 대상 영역을 확대하는 볼록렌즈의 역할을 하며, 렌즈중심과 대상영역의 거리를 맞추면 렌즈부(40) 후방으로 투영되는 영상은 렌즈부(40)와 촛점표면의 거리와 상관없이 일정한 크기로 투영될 수 있다.
촛점표면에 있는 영상 검출부(50)는 가령, 상하 일렬로 배열된 6개의 단위 4M(메가)픽셀 용량의 씨모스(CMOS:complementary metal oxide semiconductor)형 촬상소자로 이루어진다. 종래에 많이 사용하는 CCD형 촬상소자는 "1초당 획득(Grab) 할 수 있는 영상(이하, fps : frame per second)"이 대개 60 프레임 이하로 대면적 웨이퍼의 영상을 취득하기에는 영상 취득속도가 작았으나, 최근 출시되고 있는 4M 픽셀 이상의 CMOS 센서가 탑재된 카메라는 최근 촬상소자의 기술이 발달함에 따라 CMOS센서를 이용하여도 영상 노이즈 없이 초당 240(Hz) 이상의 영상 프레임을 얻을 수 있다.
따라서, 종래의 CCD의 행렬을 이루는 단위 촬상소자 다수 개 대신에 라인 스캔과 유사한 형태로 열 방향으로 단위 촬상소자를 복수 개 배열하는 구성에서도 초당 영상 촬상 횟수를 늘리면 종래보다 빠르거나 비슷한 정도의 검사 속도를 달성할 수 있다.
단위 씨모스형 촬상소자는 도2에는 명확히 도시되지 않지만 직사각형 화소부와 이 화소부의 하부 장변 및 일 측방 단변에 연속하여 형성된 리드선 형성부를 구비하며, 이들 씨모스형 촬상소자들이 설치, 고정되기 위해 주변에는 프레임(58)이 설치된다.
리드선 형성부에 연결된 도선은 리드선 형성부를 통해 화소부의 영상 대응 신호를 받아 영상처리수단(60)으로 전달한다. 영상처리수단(60)은 통상 컴퓨터 시스템과 이 시스템 속에 포함된 영상처리 프로그램을 포함하여 이루어지며, 영상처리 프로그램은 일종의 이미지 프로세싱 프로그램으로 패턴을 미리 입력된 정상패턴과 비교하여 이상부위를 발견할 수 있도록 이루어진다.
영상처리수단(60)은 영상 검출부(50)의 단위 촬상소자에서 검출되는 영상을 받아 처리하는 다수의 단말기(61) 및 이들 단말기에 처리된 영상을 취합하여 최종적으로 웨이퍼 결함 여부를 검출하는 마스터 단말기(63)를 포함하여 구성된다.
여기서는 도시되지 않지만, 단말기의 영상처리 속도가 낮으면, 더 빠른 검사를 위해 영상 검출부의 단위 촬상소자에서 검출되는 영상을 복수 경로로 분배하여 각각 별도의 영상 처리용 단말기로 보내는 영상 분배부가 더 구비될 수도 있다.
한편, 조명을 이루는 레이저(40)의 펄스 주기와 웨이퍼 스테이지(20)의 웨이퍼(10) 이동 속도를 연동시켜, 웨이퍼(10)가 일정한 속도로 움직이면서도 다음번의 레이저 펄스 조명시에는 이미 찍은 촬상 영역의 폭만큼 x축으로 이동하여, 다음 촬상 영역이 정확히 촬상소자에 의해 찍히도록, 웨이퍼 스테이지(20)의 웨이퍼(10) 이동 속도를 조절하는 트리거신호 발생부(70)가 설치된다.
트리거신호 발생부(70)는 웨이퍼를 이송시키는 웨이퍼 스테이지(20)의 구동 신호와 조명광을 제공하는 레이저(40)의 제어 신호를 발생시켜 영상 검출부에 투영되는 촬상 영역이 겹치거나 누락되지 않도록 조절한다.
본 발명에 따른 영상 검출부는 한 번의 촬상으로 취득할 수 있는 촬상 영역 면적이 적다. 예를 들어 단위 촬상소자의 6×4 행렬 배열의 영역센서형 웨이퍼 영상 검사 장치는 1회 촬영에 단위 촬상소자 24개 용량의 영상이 획득되지만 여기서는 단위 촬상소자 6개 용량의 영상이 획득된다. 따라서 1회의 획득 면적이 작기 때문에 보다 빠른 속도로 영상을 획득하여야 함에 따라 웨이퍼를 고속 이동시켜야 하고, 정밀도가 높게 제어가 이루어져야 한다.
특히, 고배율로 영상을 획득할 때에는 상대적으로 촬상장치의 화소 해상도(pixel resolution)가 작으므로 더 높은 스테이지의 정밀도가 요구되고, 트리거신호 발생부는 트리거신호를 통해 웨이퍼 스테이지 구동을 더 정밀하게 하여야 한다.
촬상소자는, 별도의 신호 없이 조명광이 웨이퍼 영역을 비추고, 웨이퍼 영상이 화소부에 입력되는 경우에 자동으로 촬상이 이루어지도록 준비될 수도 있지만, 조명과 동기화된 신호에 의해 신호가 올 때에만 촬상을 실시할 수도 있다. 가령, 트리거신호 발생부(70)는 웨이퍼 영상을 획득하기 위해 조명광을 제공하는 레이저(40)와 영상 검출부(50)로 캡션 제어 신호를 제공하여 준다.
따라서, 검사 위치가 맵핑(mapping)되어 있는 위치 데이터가 하위의 스테이지 제어 장치에 저장되고, 저장된 맵핑 데이터는 해당 위치에 도달하면 영상 촬상과 조명부의 조명광 점등을 위한 트리거신호를 발생시킨다. 발생된 트리거신호는 트리거신호 발생부에서 조명과 영상 취득을 위한 정확한 동기신호가 발생되도록 구성하여 영상 획득 신호와 조명 발생 신호를 구분하여 출력할 수 있다.
도3은 웨이퍼(10) 전체 평면을 나타내는 도면이다.
상하로 길게 직사각형을 이루는 촬상 영역(12)이 빗금으로 해칭 도시되어 있고, 우측방에는 이미 촬상이 이루어진 촬상 영역들이 점선 직사각형으로 표시되어 있다. 펄스 조명광이 계속 비추어지고, 웨이퍼 스테이지에서 웨이퍼(10)가 화살표와 같이 x방향으로 계속 진행되면 해칭된 촬상 영역(12) 왼쪽 부분에 있는 점선 직사각형 영역에 대해서도 촬상이 이루어지게 된다.
이때, 레이저 펄스 조명광의 세기는 매우 크지만 펄스 조명광이 지속되는 시간은 매우 짧아 이 조명광이 비추는 시간 동안 웨이퍼는 정지된 것이나 다름없고, 촬상된 웨이퍼 영상도 정지된 웨이퍼를 찍은 영상과 거의 차이가 없다.
웨이퍼 진행 속도에 레이저 펄스광 주기를 곱한 거리가 한번에 촬상되는 촬상 영역의 폭과 같으면 촬상 영상은 웨이퍼 상에 겹치는 영역이나 누락되는 영역 없이 웨이퍼 전체를 나타낼 수 있다.
도4는 렌즈부를 통해 확인할 수 있는 웨이퍼의 대상 영역(FOV:41)을 나타낸다.
대상 영역 내에는 촬상 영역(12')이 표시되어 있고, 이 촬상 영역(12')은 상하 6개의 구역(121, 122, 123,124,125,126)으로 가상적으로 구분할 수 있다. 이 촬상 영역의 6개로 구분된 웨이퍼 영상은 렌즈부를 거쳐서 그대로 상하로 긴 직사각형 형태로 영상 검출부에 투영된다.
도5는 도4의 촬상 영역(12')에 대한 웨이퍼 영상이 렌즈부를 통하여 투영되는 영상 검출부 및 이를 이루는 단위 촬상소자들(51, 52, 53, 54, 55, 56)을 나타낸다. 여기서, 6개의 촬상소자가 장변을 서로 접하면서 상하 1열로 배열되어 있다.
각 촬상소자는 제일 위쪽의 단위 촬상소자(51)를 예로 들면, 위에 투영되는 영상을 그 영상을 나타내는 전자신호로 바꾸어주는 직사각형의 화소부(511)와 이 화소부(511)의 하부 장변에 연속되는 리드선 형성부(515) 및 화소부의 좌측 단변에 연속되는 리드선 형성부(513)을 구비하여 이루어진다.
이때, 각 화소부의 하부 장변에 연속되는 리드선 형성부(가령 515, 565)는 인위적으로 매우 작은 폭으로 형성하고, 대신에 각 화소부의 좌측 단변에 연속되는 리드선 형성부(가령 513, 563)는 하부 장변에 연속되는 리드선 형성부에 비해 비교적 큰 폭으로 형성되도록 한다.
이 상태에서 각 촬상소자의 장변이 마주닿도록 밀착시켜 배열하면 위쪽 단위 촬상소자(51)의 화소부(511)와 아래쪽 단위 촬상소자(52)의 화소부 사이의 화소부가 없는 공간(즉, 리드선 형성부 515)은 전체 화소부에 비해 매우 작은 면적이 된다.
그러므로, 도5와 같은 영상 검출부에 도4의 것과 같은 상하로 길게 연속되는 촬상영역 영상이 투영되어도 이 리드선 형성부(515)에 투영되는 영상 부분은 매우 작고 이 영역에 웨이퍼에 형성된 다이의 패턴 이상이 존재할 확률도 떨어지므로 큰 문제없이 웨이퍼 검사를 실시할 수 있다.
도6은 본 발명의 다른 실시예의 영상 검출부를 나타내는 측단면도이다.
본 실시예의 영상 검출부(60)에서 선형으로 1열로 배열된 단위 촬상소자(61, 62, 63)는 이 단위 촬상소자에서 평면상으로 형성된 화소부가 모두 평행하고, 화소부의 법선 N이 웨이퍼 영상이 입사되는 방향과 일정 크기의 경사각(B)을 이루고 있다. 아울러, 화소부 평면과 연직선(T)도 경사각 B를 이루고 있다. 즉, 단위 촬상소자가 이루는 평면은 하단부 장변을 기준으로 앞으로 기울어진 형태를 가진다.
또한, 영상 검출부(60)를 이루는 단위 촬상소자는 모두 두 장변 가운데 한쪽, 즉 아래쪽에만 리드선 형성부(615, 625, 635)가 상당 폭으로 형성되어 있으며, 단변측에도 리드선 형성부는 존재하지만 여기서는 표현되지 않는다. 리드선 형성부가 없는 위쪽 장변쪽이 웨이퍼 영상이 입사되는 방향인 전방을 향해 나오고, 아래쪽 장변쪽은 입사되는 방향으로 뒤로 들어가 있으므로, 인접한 두 단위 촬상소자, 가령 61, 62 사이에서 위쪽 단위 촬상소자(61)의 장변측 리드선 형성부(615)는 아래쪽 단위 촬상소자(62)의 화소부에 의해 적어도 일부 바람직하게는 전부가 가려지는 배치상태를 이룰 수 있다.
따라서, 이런 구성의 영상 검출부에 웨이퍼 영상이 입사하게 되면 촬상 영역의 웨이퍼 영상은 누락되는 부분 없거나 작은 상태로 영상 검출부를 이루는 단위 촬상소자의 화소부에 투영되어 웨이퍼 이상이 검출될 수 있다.
도7은 본 발명의 또다른 실시예에서의 영상 검출부 가운데 여러 단위 촬상소자의 화소부만을 나타내는 위쪽 정면쪽에서 바라본 사시도이다.
여기서는 영상 검출부(70)를 이루는 단위 촬상소자들(71, 72, 73, 74, 75, 76) 가운데 상하로 서로 인접한 단위 촬상소자 사이에서도 화소부 법선과 웨이퍼 영상의 입사 방향 사이의 경사각의 차이가 난다. 가령, 위쪽 단위 촬상소자가 이루는 평면은 웨이퍼 영상이 입사되는 방향과 수직한 평면(P)과 각도 A를 이루고, 바로 아래쪽 단위 촬상소자가 이루는 평면은 각도 -A를 이룬다. 따라서, 지그재그 형태로 번갈아가면서 경사각이 서로 반대 회전방향으로 같은 크기로 이루어진다.
각 화소부의 단변과 단변 중간을 단변 방향으로 뻗는 공통의 중심축(T')이 지나간다.
여기서도 위와 아래의 단위 촬상소자들 사이에는 웨이퍼 영상이 입사하는 방향을 기준으로 중심축을 기준으로 왼쪽 반쪽 혹은 오른쪽 반쪽은 앞쪽에 있고, 나머지 반쪽은 뒤쪽에 있게 되며, 이렇게 뒤쪽에 있는 부분에는 상하로 리드선 형성부가 설치되어도 정면에서 바라보면 보이지 않게 된다.
따라서, 각각의 단위 촬상소자의 장변 부분에는 이 감추어지는 부분에 리드선 형성부(715, 725, 735, 745, 755, 765)를 설치할 수 있다. 단, 나머지 반쪽에 대한 리드선 형성부는 도5에서와 같이 매우 좁은 폭으로 형성하여야 한다.
도8는 본 발명의 다른 일 실시예에서의 영상 검출부(80) 가운데 두 단위 촬상소자(81, 82)의 화소부 및 장변측 리드선 형성부(815, 825)만을 나타내어 위쪽 정면쪽에서 바라본 사시도이고, 도9는 도8의 실시예의 영상 검출부(80) 전체를 위쪽에서 내려본 평면도이다.
이 실시예에서는 도7의 실시예와 같이 영상 검출부(80)를 이루는 단위 촬상소자들 가운데 상하로 서로 인접한 단위 촬상소자 사이에서도 화소부 법선과 웨이퍼 영상의 입사 방향(도9의 이중선 화살표 방향) 사이의 경사각의 차이가 난다. 가령, 위쪽 단위 촬상소자(81)가 이루는 평면은 웨이퍼 영상이 입사되는 방향과 수직한 평면(P)과 각도(A)를 이루고, 바로 아래쪽 단위 촬상소자(82)가 이루는 평면은 각도 (-A)를 이룬다. 따라서, 지그재그 형태로 번갈아가면서 경사각이 서로 반대 회전방향으로 같은 크기로 이루어진다.
단, 위쪽의 단위 촬상소자(81)의 한 단변과 그 아래쪽의 단위 촬상소자(82)의 한 단변이 동일 연직축상에 있고, 위쪽 단위 촬상소자(81)는 웨이퍼 영상이 입사하는 방향을 기준으로 동일 연직축에 있는 단변을 제외하면 전부가 아래쪽 단위 촬상소자(82)보다 더 앞쪽에 위치한다.
따라서, 도9와 같이 아래쪽으로 갈수록 단위 촬상소자는 웨이퍼 영상의 경로 상 더 뒤쪽에 위치한다. 단, 경로의 차이는 크기 않으며, 웨이퍼 영상에 나타난 패턴 크기는 같다고 볼 수 있다.
이런 단위 촬상소자들에게는 장변측의 리드선 형성부가 위쪽에만 존재하여 상하로 인접한 두 단위 촬상소자들(81,82) 사이에서는 아래쪽의 단위 촬상소자(82)의 장변측 리드선 형성부(825)는 정면 즉 웨이퍼 영상 입사측에서 볼 때에는 위쪽 촬상소자(81)의 화소부 하단(811)에 가려서 보이지 않게 되므로 모든 리드선 형성부에는 웨이퍼 영상이 맺히지 않고, 결과적으로 화소부에만 영상이 맺혀서 웨이퍼를 촬상 영역의 누락 없이 검사할 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 여기서 도시되고 설명된 구성 형태에 한정되는 것이 아니며, 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 범위 내에서 많은 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 반도체 웨이퍼의 결함을 검사하기 위한 웨이퍼 검사장비에서 웨이퍼 영상을 획득하는 웨이퍼 영상 검사 장치에 있어서,
    주기적으로 선형의 조명광을 발생시키는 조명부,
    상기 조명광을 검사 대상인 웨이퍼에 조사할 때 반사되는 웨이퍼 영상을 획득하기 위해 웨이퍼에 마주하게 설치된 렌즈부,
    상기 렌즈부를 통과한 웨이퍼 영상을 직접 촬상하도록 복수의 단위 촬상소자가 선형으로 일렬로 배열되어 이루어지는 영상 검출부,
    웨이퍼를 파지하고 이동시키는 웨이퍼 스테이지,
    웨이퍼가 상기 조명광에 노출되는 위치인 영상 검출 위치를 상기 조명광의 펄스 발생 주기와 연관시키도록 상기 웨이퍼 스테이지의 이송 속도를 제어하는 신호 발생부; 및
    상기 복수의 단위 촬상소자를 통해 촬상된 웨이퍼 영상을 처리하여 웨이퍼 결함 여부를 검출하는 영상처리수단;을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 영상 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위 촬상소자는 웨이퍼 영상을 받아 전기신호를 만드는 화소부가 직사각형으로 이루어지고, 상기 화소부가 이루는 직사각형의 적어도 한 장변 주변부와 한 단변 주변부에는 전기 신호를 주거나 인출하기 위한 리드선이 형성된 리드선 형성부가 구비되고,
    서로 인접한 두 단위 촬상소자의 사이에 있는 리드선 형성부는 다른 리드선 형성부에 비해 작은 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 영상 검사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위 촬상소자는 화소부가 직사각형으로 이루어지고, 상기 화소부가 이루는 직사각형의 한 장변 주변부에는 리드선 형성부가 구비되고,
    상기 복수의 단위 촬상소자 가운데 서로 인접한 두 단위 촬상소자는 상기 화소부의 장변이 서로 인접하게 설치되며,
    상기 복수의 단위 촬상소자는 상기 리드선 형성부를 가지는 장변이 상기 웨이퍼 영상이 입사되는 방향을 기준으로 후방으로 들어가고 다른 장변이 전방으로 나와서 상기 웨이퍼 영상이 입사되는 방향에 대해 상기 화소부가 일정하게 기울어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 영상 검사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위 촬상소자는 화소부가 직사각형으로 이루어지고, 상기 화소부가 이루는 직사각형의 한 장변 주변부에는 리드선 형성부가 구비되고,
    상기 복수의 단위 촬상소자 가운데 서로 인접한 두 단위 촬상소자는 상기 화소부의 장변이 서로 인접하게 설치되며
    상기 서로 인접한 두 단위 촬상소자의 화소부 가운데, 위쪽 화소부의 좌우 폭방향의 한쪽 단변이 웨이퍼 영상의 입사방향을 기준으로 볼 때 전방으로 나오면 다른 단변은 후방으로 들어가서 상기 위쪽 화소부는 상기 웨이퍼 영상의 입사방향과 일정 경사각을 이루고, 아래쪽 화소부는 상기 웨이퍼 영상의 입사방향과 크기는 같고 회전방향이 반대인 경사각을 이루어 위에서 볼 때 상기 단위 촬상소자들은 지그재그 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 영상 검사 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 서로 인접한 두 단위 촬상소자의 화소부는 한쪽 단변이 공통의 연직선상에 있으며, 웨이퍼 영상의 입사방향을 기준으로 볼 때 한쪽 화소부가 다른쪽 화소부보다 앞쪽에 위치하며,
    상기 리드선 형성부는 상기 웨이퍼 영상의 입사방향으로 볼 때 후방에 있는 상기 다른쪽 화소부의 두 장변 가운데 상기 한쪽 화소부와 가까운 장변에 형성되어 적어도 일부가 상기 한쪽 화소부에 가려 보이지 않도록 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 영상 검사 장치.
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