KR0185782B1 - 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치 - Google Patents

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타케시 카가미다
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오쯔보 히데오
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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 직경과 단면형상을 한 번에 측정할 수 있는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치를 제공함과 동시에, 이것을 조입함으로써, 웨이퍼를 가공기로 부터 취출하지 아니하여도 단시간에 웨이퍼 면취가공 조건의 조정을 가능하게 하는 웨이퍼 면취기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
웨이퍼의 중심과 오리엔테이션 플랫 위치를 결정하는 자세제어수단, 웨이퍼를 흡착보지함과 동시에 회동 및 수직 이동자재한 웨이퍼 테이블, 웨이퍼의 단면형상을 검출하는 형상검출수단, 형상검출수단을 웨이퍼 테이블의 방향으로 구동시킴과 동시에 그의 이동량을 검출하는 측정수단, 형상검출수단에 의하여 검출된 데이터로 부터 웨이퍼의 단면형상을 산출하는 화상처리수단, 및 화상처리 수단으로 부터의 신호와 형상검출수단의 이동량에 의하여 웨이퍼의 직경을 산출하는 치수연산수단으로 이루어지는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정 장치를 구성하였다.

Description

웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치
제1도는 본 발명에 따른 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치의 실시예의 전체 평면도.
제2도는 제1도의 화살표(Ⅱ)방향의 전체 측면도.
제3도는 본 발명에 따른 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치의 실시예의 웨이퍼 테이블부와 자세제어수단의 평면도.
제4도는 제3도의 화살표(Ⅳ)방향의 단면도.
제5도는 제3도의 화살표(Ⅴ)방향의 단면도.
제6도는 본 발명에 따른 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치의 실시예의 측정수단의 평면도.
제7도는 제6도의 화살표(Ⅶ)방향의 단면도.
제8도는 오리엔테이션 플랫(orientation flat)이 형성된 웨이퍼의 외관도.
제9도는 웨이퍼 외주에 필요한 단면형상을 보여주는 개략도.
제10도는 화상처리 수단의 CRT 표시도.
제11도는 웨이퍼의 직경계산 설명도.
제12도는 본 발명에 따른 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치에 웨이퍼 면취기(面取機)를 설치한 실시예의 전체 구성을 보여주는 블록도.
제13도는 노치(notch)가 형성된 웨이퍼의 외관도.
제14도는 본 발명에 따른 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치의 실시예의 웨이퍼 테이블부와 자세제어수단의 평면도.
제15도는 웨이퍼 면취기의 평면도.
제16도는 웨이퍼 면취기에서 웨이퍼의 가공공정을 보여주는 개략도.
본 발명은 반도체 소자의 소재로 되는 실리콘 등의 웨이퍼의 직경 및 단면 형상을 측정하기 위한 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 소재로 되는 실리콘 등의 웨이퍼는 잉곳(ingot)의 상태로부터 슬라이싱 머신(slicing machine)에 의하여 얇은 조각으로 절단된후, 그 외주는 웨이퍼 면취기에 의하여 면취가공된다.
웨이퍼는 원주방향 위치결정을 위하여 오리엔테이션 플랫(orientation flat) 또는 노치(notch)가 형성되어 있고, 이것도 또한 면취가공된다.
제8도는 오리엔테이션 플랫이 형성된 웨이퍼의 외관도를 나타낸 것으로서, D는 웨이퍼의 원형부(11)의 직경이고, L은 오리엔테이션 플랫 직경 (원형부(11)로 부터 오리엔테이션 플랫(12)까지의 거리)이다.
또한 제13도는 노치가 형성된 웨이퍼의 외관도를 나타낸 것으로서, D는 제8도와 마찬가지로 웨이퍼의 원형부(11)의 직경이고, α는 노치(13)의 개방각도이며, δ는 원형부(11)의 중심에 대한 노치(13)의 중심의 경사각도이고, M은 노치의 거리(원형부(11)로 부터 노치(13)까지의 거리)이다.
노치(13)부분에 보여주는 원은 이 거리를 나타내기 위한 원이므로 웨이퍼의 일부는 아니다.
제9도는 웨이퍼의 외주에 필요한 단면형상을 나타낸 것으로서, Bu와 Rd는 면취폭이고, θu와 d는 테이퍼진(tapered) 각도이고, Ru와 Rd는 모서리가 곡면이며, t는 외주가 평탄한 부분을 갖고 있다. (뾰족하지 않다.) T는 웨이퍼의 두께이다.
직경(D), 오리엔테이션 플랫 직경(L), 노치(13)의 거리(M) 및 단면형상은 각각 허용치가 있으며 허용치로 부터 벗어나면 불량품으로 된다.
또한, 상술한 웨이퍼의 외주 및 하술하는 웨이퍼의 외주는 웨이퍼의 원형부(11)와 오리엔테이션 플랫(12) 또는 노치(13)를 포함한 것을 총칭한다.
웨이퍼 면취기에서는, 웨이퍼를 자세제어 스테이션에서 원형부(11)의 중심과 오리엔테이션 플랫(12) 또는 노치(13)의 위치를 결정한 후, 가공 스테이션으로 이송한다.
가공 스테이션에서는, 웨이퍼를 웨이퍼 테이블에 진공 등에 의하여 흡착보지(保持)하고, 웨이퍼 테이블과 가공지석(grindstone)사이의 상대적인 상하위치를 설정한후, 웨이퍼 테이블과 가공지석을 회전시키면서 웨이퍼 테이블과 가공지석을 상대적으로 접근시키므로써, 웨이퍼의 외주의 면취가공을 한다.
이 경우, 가공조건(웨이퍼 테이블과 가공지석의 상대적인 상하위치, 가공시의 웨이퍼 테이블과 가공지석의 상대적인 수평거리, 웨이퍼 테이블의 회전속도등)은 미리조정하여 설정하지만, 제8도와 제13도 및 제9도에 도시된 직경(D), 오리엔테이션 플랫 직경(L), 노치거리(M) 및 단면형상을 정확히 가공하기 위하여, 먼저 하나의 웨이퍼를 테스트 가공한후, 직경(D), 오리엔테이션 플렛 직경(L) 및 노치거리(M)는 치수측정기에서, 단면형상은 형상측정기에서 각각 측정하여 확인하고, 측정 데이터로 부터 가공기에 보정치를 입력하여 가공조건을 재조정한다. 통상적으로, 이러한 조작을 여러번 행한후 대량생산 가공에 들어간다.
그러나, 종래의 방법에서는, 웨이퍼 면취의 가공조건을 정확히 조정하여 설정하기 위하여, 테스트 가공한 웨이퍼를 웨이퍼 면취기로 부터 취출하여 다른 측정기에서 측정하고, 측정 데이터로 부터 가공기에 보정치를 입력함과 동시에, 다른 미가공의 웨이퍼를 웨이퍼 면취기에 취부하여 다시 테스트 가공한다.
통상적으로, 이 조작을 여러번 반복할 필요가 있기 때문에, 웨이퍼 면취의 가공조건 설정에 장시간이 걸린다고 하는 문제가 있다. 또한, 직경(D), 오리엔테이션 플랫 직경(L) 및 노치거리(M)의 측정과 단면형상의 측정을 각각의 측정기로 측정하기 때문에, 측정에도 장시간이 걸린다고 하는 문제가 있다.
더욱이, 가공을 연속적으로 행하는 경우 가공지석의 마찰 등에 의하여 웨이퍼의 직경(D), 오리엔테이션 플랫 직경(L), 노치거리(M) 및 단면형상이 정확히 가공되지 않게되는 염려가 있기 때문에, 대량생산가공 도중에도 동일한 작업을 행하여 웨이퍼 면취의 가공조건을 조정하여야만 하고, 가공후에 모든 웨이퍼를 검사하지 않으면 아니된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와같은 문제점을 제거하기 위하여 개발한 것으로서, 웨이퍼의 직경 및 단면형상을 한 번에 측정할 수 있는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치를 제공함과 동시에, 이것을 웨이퍼 면취기에 설치함으로써 웨이퍼를 가공기로 부터 취출하지 않고도 웨이퍼의 직경 및 단면형상을 측정할 수 있고 측정결과를 웨이퍼 면취기에 피이드백하여 단시간에 웨이퍼 면취의 가공조건의 조정을 가능하게 하는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 웨이퍼를 흡착보지함과 동시에 회동 및 상하이동 자재한 웨이퍼 테이블; 상기 웨이퍼 테이블 상에서 웨이퍼의 중심과 이 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫 또는 노치를 소정의 위치에 위치 결정하는 자세제어수단; 웨이퍼의 단면형상을 검출하는 형상검출수단; 상기 형상검출수단을 상기 웨이퍼 테이블의 방향으로 구동시킴과 동시에 상기 형상검출수단의 이동량을 검출하는 이동량 검출수단을 구비한 측정수단; 상기 형상검출수단에 의하여 검출된 데이터로 부터 웨이퍼의 단면형상을 산출하는 화상처리수단; 및 화상처리수단으로 부터의 신호와 상기 이동량 검출수단으로 부터의 신호에 의하여 웨이퍼의 직경을 산출하는 치수연산수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 웨이퍼의 외주를 면취가공함과 동시에 가공후에 웨이퍼를 세정하는 기능을 가진 웨이퍼 면취기의 웨이퍼 세정의 후공정(웨이퍼 면취기 내)에 상기 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치를 조입하였다.
본 발명에 따른 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치에 의하면, 웨이퍼가 웨이퍼 테이블 상에 반입되면, 자세제어수단에 의하여 웨이퍼의 원형부의 중심위치와 오리엔테이션 플랫 또는 노치위치가 결정되고, 웨이퍼 테이블에 진공 등에 의하여 흡착보지된다.
그 다음, 측정수단에 의하여 웨이퍼 외주 측정부분의 직경방향이 형성검출수단의 측정범위내에 들어오도록 형상검출수단이 웨이퍼의 방향으로 구동된다.
또한, 웨이퍼 외주 측정부분의 두께방향이 형상검출수단의 측정범위내에 들어오도록 웨이퍼 테이블이 수직으로 구동된다.
형상검출수단에 의하여 검출된 웨이퍼 외주의 데이터는 화상처리수단에 보내어져서 웨이퍼의 단면형상을 산출(算出)한다.
또한 형상검출수단의 이동량이 측정수단의 이동량 검출수단에 의하여 검출되고, 검출된 이동량과 화상처리수단에서 산출된 웨이퍼의 원형부의 위치 데이터가 치수연산수단에 보내어져서 웨이퍼의 직경이 산출된다.
또한, 웨이퍼 테이블에 의하여 웨이퍼를 회동시킴으로써, 웨이퍼의 임의의 위치의 직경 및 단면형상을 측정할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치에 웨이퍼 면취기를 설치하고, 웨이퍼 면취기에서 외주의 면취가공이 종료되면, 웨이퍼는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치에 이송되어 웨이퍼의 직경 및 단면형상이 측정되고, 측정결과가 웨이퍼 면취기에 피이드백 된다.
웨이퍼 면취기에서는 피이드백된 값에 의하여 차후의 웨이퍼 면취가공조건을 조정한다.
이하, 본 발명에 따른 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치의 양호한 실시예를 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도 내지 제7도는 본 발명에 따른 실시예의 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치를 나타낸 것으로, 제1도는 전체 평면도이고, 제2도는 제1도를 화살표(Ⅱ)방향으로 부터 본 전체측면도이며, 제3도는 웨이퍼 테이블부와 자세제어수단의 평면도(제1도의 부분 확대도)이고, 제4도는 제3도의 화살표(Ⅳ)방향의 단면도이며, 제5도는 제3도의 화살표(Ⅴ)방향의 단면도이고, 제6도는 측정수단의 평면도(제1도의 부분확대도)이며, 제7도는 제6도의 화살표(Ⅶ)방향의 단면도이다.
제1도 및 제2도에 도시된 바와같이, 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치의 대략 중앙에 웨이퍼 테이블부(20)가 있고, 웨이퍼 테이블부(20)의 일측에 자세제어수단(30)이 설치되어 있고, 타측에는 측정수단(70)이 설치되어 있다.
제2도 내지 제4도에서, 웨이퍼 테이블부(20)는, 웨이퍼(10)를 진공 등에 의하여 흡착보지하는 웨이퍼 테이블(21)이 테이블 축수대(table shaft receiving rack)(23)에 설치된 테이블 축(22)에 취부되어 있으며, 테이블 축(22)은 모우터(24)에 의하여 회동된다.
테이블 축수대(23)는 수직 슬라이더(25)에 고착되어 있고, 수직 슬라이더(25)는 수직 가이드(26)에 의하여 수직방향으로 이동자재하게 안내된다.
또한 상기 수직 슬라이더(25)는 수직방향으로 배치된 리이드 스크류(26A)에 나사결합된다.
상기 리이드 스크류(26A)는 벨트(26B)를 통하여 모우터(27)에 접속되어 있고, 모우터(27)로 부터의 회전력이 벨트(26B)를 통하여 전달되도록 되어있다.
따라서, 상기 모우터(27)에 의하여 리이드 스크류(26A)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키면, 상기 수직 슬라이더(25)는 리이드 스크류(26A)의 나사의 작용에 의하여 수직 가이드(26)를 따라 수직으로 이동된다.
이와같은 설비에 의하여, 웨이퍼(10)는 웨이퍼 테이블(21)에 흡착보지된 상태로 회동됨과 동시에 수직방향으로도 이동된다.
제2도, 제3도 및 제5도에 도시된 바와같이, 자세제어수단(30)은 웨이퍼(10)의 중심을 결정하는 기구 및 오리엔테이션 플랫의 위치를 결정하는 기구로 구성되어 있다.
웨이퍼(10)의 중심을 결정하는 기구는, 베이스(31)에 가이드(32 및 33)가 설치되어 있고, 가이드(32 및 33)에 이동자재하게 두 개의 슬라이더(34 및 35)가 설치되어 있다.
슬라이더(34 및 35)에는 각각 브래킷(36 및 37)이 고착되어있고, 브래킷(36 및 37)은 인장스프링(38)에 의하여 서로 당기어진다.
또한, 브래킷(36)에는 랙(39)이 고착되어 있고, 브래킷(37)에는 랙(40)이 고착되어 있다. 랙(39 및 40)에는 피니언(42)이 결합되어 있고, 상기 피니언(42)은 베이스(31)에 고착된 홀더(41)에 회동자재하게 설치되어 있다.
또한, 슬라이더(34)에는 이스케이프 실린더(escape cylinder)(43)가 설치되어 있고, 슬라이더(35)에는 로드(rod)(44)가 설치되어 있다.
상기 슬라이더(34 및 35)에는 아암(45 및 46)이 고착되어 있고, 아암(45)에는 로울러 홀더(47)가 고착되고, 아암(46)에는 축(48)을 통하여 요동자재하게 로울러 홀더(49)가 설치되어 있다. 로울러 홀더(47 및 49)에는 각각 두 개의 회동자재한 로울러 홀더(50, 50a 및 50b, 50b)가 취부되어 있다.
따라서, 로울러 홀더(47 및 49)는 웨이퍼(10)가 없을 때에는 이스케이프 실린더(43)의 피스톤(43A)의 신장작용(伸長作用)에 의하여 피스톤(43A)이 로드(44)를 압압하고, 인장스프링(38)에 힘에 대항하여 개방된 상태로 되어있으나, 웨이퍼(10)가 웨이퍼 테이블(21)상에 반입되면, 이스케이프 실린더(43)의 피스톤(43A)이 로드(44)로 부터 후퇴하기 때문에 로울러 홀더(47 및 49)는 서로 당기어지므로 웨이퍼(10)는 네 개의 로울러(50a,50a 및 50b,50b)에 의하여 보지된다.
이때의 웨이퍼(10)의 위치결정은 로울러 홀더(47)측의 두 개의 로울러(50a, 50a)가 기준으로 되고, 로울러 홀더(49)가 축(48)을 통하여 요동하여 로울러 홀더(49)측의 두 개의 로울러(50b,50b)가 웨이퍼(10)에 접촉하는 것에 의하여 행하여 진다.
웨이퍼 테이블(21)은, 네 개의 로울러(50a,50a 및 50b,50b)에 의하여 웨이퍼(10)와 동일한 형상과 치수를 가진 기준원반을 협지하였을 때, 웨이퍼 테이블(21)의 회동중심이 기준원반의 중심과 일치하는 위치에 미리 설정되어 있기 때문에, 그 결과, 웨이퍼(10)의 원형부(11)의 중심이 웨이퍼 테이블(21)의 회동중심에 일치한다.
오리엔테이션 플랫의 위치를 결정하는 기구는, 베이스(31)에 서브베이스(51)가 설치되어 있고, 서브베이스(51)에는 가이드(52 및 53)가 설치되어 있다. 가이드(52 및 53)에는 이동자재하게 두 개의 가이드 샤프트(54,54)가 설치되어 있고, 두 개의 가이드 샤프트(54,54)는 전후의 연결판(55 및 56)에 의하여 연결되어 있다.
이하, 웨이퍼 테이블부(20)측을 전측, 웨이퍼 테이블부(20)의 반대측을 후측이라 한다.
후측 연결판(56)과 서브베이스(51)에 고착된 스프링 펙(peg)(75)의 사이에는 인장 스프링(58)이 설치되어 있다. 인장스프링(58)에 의하여 가이드 샤프트(54,54)와 연결판(55 및 56)은 전측으로 돌출하도록 압압된다.
또한, 서브베이스(51)에는 이스케이프 실린더(59)와 센서(61)가 설치되어 있다. 더욱이, 전측의 연결판(55)에는 두 개의 회동자재한 로울러(60,60)가 취부되어 있다.
따라서, 오리엔테이션 플랫의 위치를 결정하는 동작을 행하지 않을때에는, 이스케이프 실린더(59)의 피스톤(59A)의 신장작용에 의하여 피스톤(59A)이 연결판(56)을 압압함으로써 로울러(60)는 후측으로 후퇴하여 있지만, 오리엔테이션 플랫이 위치를 결정하는 때에는 이스케이프 실린더(59)의 피스톤(59A)이 후퇴하여 연결판(56)으로 부터 떠나므로 로울러(60)는 인장스프링(58)에 의하여 전측으로 돌출된다.
오리엔테이션 플랫(12)의 위치가 설정되어 있지 않은 상태에서 연결판(55)이 전측으로 돌출되면, 두 개의 로울러(60,60)중 하나가 웨이퍼(10)의 오리엔테이션 플랫(12)에 접촉하여 웨이퍼(10)를 압압한다.
그리고, 웨이퍼(10)는 상기 압압력에 의하여 네 개의 로울러(50a 및 50b)에 협지된 상태에서 회동하고, 로울러(60,60)의 양방이 오리엔테이션 플랫(12)에 접촉하면 회동이 정지된다.
이것에 의하여 오리엔테이션 플랫(12)의 위치가 설정된다. 오리엔테이션 플랫(12)의 위치가 정확히 설정되면 센서(61)로 부터 신호가 출력된다.
제6도 및 제7도에 도시된 측정수단(70)은, 베이스(71)에 두 개의 가이드(72, 72)가 웨이퍼 테이블부(20)에 대하여 평행하게 부설되고, 상기 가이드(72,72)상에는 슬라이더(73)가 가이드(72,72)를 따라 이동자재하게 설치되어 있다.
상기 슬라이더(73)는 가이드(72,72)와 평행하게 배설된 라이드 스크류(73A)에 나사결합되어 있다.
상기 리이드 스크류(73A)는 모우터(74)에 접속되어 있고, 모우터(74)로 부터의 회전력이 전달되도록 되어있다.
따라서, 상기 모우터(74)에 의하여 리이드 스크류(73A)를 시계방향 또는 반시계방향으로 구동하면, 상기 슬라이더(73)는 리이드 스크류(73A)의 나사작용에 의하여 가이드(72,72)를 따라 웨이퍼(10)에 접근하는 방향 또는 웨이퍼(10)로 부터 떠나는 방향으로 이동된다.
슬라이더(73)의 상면에는 홀더(75)를 통하여 이동량 검출수단(76)이 취부되어 있다. 또한, 베이스(71)상에는, 상기 이동량 검출수단(76)에 의하여 검출되는 스케일(78)이 홀더(77)를 통하여 취부되어 있다.
상기 스케일(78)에는 절대 원점위치가 설치되어 있다.
따라서, 슬라이더(73)의 웨이퍼 테이블부(20) 방향으로의 이동량이 상기 절대원점위치로 부터의 이동량으로서 이동량 검출수단(76)에 의하여 검출된다.
슬라이더(73)의 상면에는 가이드(81)가 상기 가이드(72,72)에 대하여 직교방향으로 배치되고, 상기 가이드(81)에는 슬라이더(82)가 가이드(81)를 따라 이동자재하게 설치된다.
상기 슬라이더(82)는 가이드(81)와 평행하게 배설된 리이드 스크류(82A)에 나사결합된다. 상기 리이드 스크류(82A)는 모우터(83)에 접속되어 있고, 모우터(83)로 부터의 회전력이 전달되도록 되어있다.
따라서, 상기 모우터(83)에 의하여 리이드 스크류(82A)를 시계방향 또는 반시계 방향으로 구동하면, 상기 슬라이더(82)는 리이드 스크류(82A)의 나사작용에 의하여 가이드(81)를 따라 웨이퍼(10)의 직경방향으로 이동된다.
상기 슬라이더(82)의 우측에는 홀더(84)가 형성되고, 슬라이더(82)의 좌측에는 홀더(85)가 형성되어 있다. 상기 홀더(84)에는 형상검출기(86)의 일방을 구성하는 토광부(86a), 그리고 상기 홀더(85)에는 형상검출기(86)의 타방을 구성하는 검출부(86b)가 취부되어 있다.
상기 투광부(86a)와 검출부(86b)는 서로 대향되게 배치되어 웨이퍼(10)를 직경방향으로 유지하도록 고착되어 있다.
따라서, 웨이퍼(10)에 대한 형상검출기(86)의 초점이 조정된다.
더욱이, 측정수단(70)에는 화상처리수단(91) 및 치수연산수단(96)이 설치되어있고, 상기 형상검출기(86)에 의하여 검출된 웨이퍼 외주의 데이터는 화상처리수단(91)으로 부내어지는 동시에, 화상처리수단(91)에 의하여 산출된 웨이퍼(10)의 원형부(11)의 위치데이터와 이동량검출기(76)에 의하여 검출된 형상검출기(86)의 이동량의 데이터가 치수연산수단(96)으로 보내어 진다.
이와같이 구성된 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치로 웨이퍼의 직경 및 단면형상을 측정하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
웨이퍼(10)가 웨이퍼 테이블(21)상에 반입되면, 자세제어수단(30)에 의하여 웨이퍼(10)의 원형부(11)의 중심위치와 오리엔테이션 플랫(12)의 위치가 결정되고, 웨이퍼 테이블(21)에 진공 등에 의하여 흡착보지된다.
그 다음, 측정수단(70)의 형상검출기(86)의 촛점이 맞추어짐과 동시에, 웨이퍼 외주 측정부분의 직경방향이 형상검출기(86)의 측정범위내에 들어오도록 형상검출기(86)가 웨이퍼(10)의 중심방향으로 구동된다.
그리고, 웨이퍼 외주 측정부분의 두께방향이 형상검출기(86)의 측정범위내에 들어오도록 웨이퍼 테이블(21)이 수직으로 구동된다.
형상검출기(86)에 의하여 검출된 웨이퍼 외주의 데이터는 화상처리수단(91)으로 보내어 진다. 화상처리수단(91)에서는 형상검출기(86)로 부터 보내어진 웨이퍼 외주의 데이터를 흑백의 이치화(二値化)로 하여 CRT상에 표시함과 동시에, 제10도에 나타낸 바와같이 웨이퍼(10)의 직경방향의 기준라인(92)과 두께방향의 기준라인(93)을 미리 설정하여 놓고, 두 개의 기준라인(92 및 93)으로부터 단면형상의 각각의 측정점의 거리(X·Y)를 판독하여, 미리 설정한 기준치와 비교하여 웨이퍼(10)의 단면형상치를 산출한다.
그리고, 직경방향의 기준라인(92)(제11도에서 92b)으로 부터의 거리(Xb)와 형상검출기(86)의 이동량(G)이 치수연산수단(96)으로 보내진다.
치수연산수단(96)에서는 제11도에 나타낸 바와같이 미리 기준원반의 반경(F)과, 기준원반을 형상검출기(86)에 의하여 측정하였을때의 기준라인(92)(제11도에서 92a)으로 부터 기준원반 외주위치의 거리(Xa)를 검출하여 기억하여 놓고, 이것을 기준으로 웨이퍼(10)를 측정하였을때의 거리(Xb)와 이동량(G)을 다음과 같이 연산함으로써 웨이퍼(10)의 원형부(11)의 직경(D)이 연산된다.
D = 2 (F + Xa + G - Xb)
웨이퍼(10)의 임의의 외주위치의 직경 및 단면형상을 측정하는 경우는, 웨이퍼 테이블(21)에 의하여 웨이퍼를 회동시킴으로써 행한다. 이 경우, 웨이퍼(10)의 외주위치는 오리엔테이션 플랫(12)의 위치를 기준으로 하는 각도로 지정할 수가 있다.
제14도는 노치가 형성된 웨이퍼용의 자세제어수단(30B)의 평면도를 나타낸 것으로, 제3도에 나타낸 오리엔테이션 플랫이 형성된 웨이퍼용의 자세 제어수단(30)과 동일 또는 유사한 부재에 대하여는 동일한 부호를 부여하였으며, 그 설명은 생략한다.
노치가 형성된 웨이퍼용의 자세제어수단(30B)은, 오리엔테이션 플랫이 형성된 웨이퍼용의 자세제어수단(30)에 의하여 웨이퍼의 원주방향의 위치를 결정하는 두 개의 로울러(60)대신에, 노치(13)와 접촉하는 하나의 로울러(60b)를 연결판(55)의 중앙에 설치할 뿐이며, 웨이퍼(10)의 중심을 결정하는 기구도 마찬가지 이다.
또한, 제4도에 도시된 웨이퍼 테이블부(20)에서는, 수직 슬라이더(25)를 통하여 웨이퍼 테이블(21)을 수직방향으로 구동하는 기구를 스크류 이송 등의 경우의 예를 나타내었으나, 본 발명은 이것에 제한되는 것이 아니며, 수직 방향으로 구동될 때 웨이퍼 테이블(21)의 수평방향의 변동이 적은 기구이면 다른 기구에 대하여도 본 발명은 적용될 수 있다.
또한, 제3도에 도시된 자세제어수단(30)과 제14도에 도시된 자세제어수단(30B)은 하나의 예이며, 웨이퍼(10)의 원형부(11)의 중심과 오리엔테이션 플랫(12) 또는 노치(13)의 위치가 정확히 설정되는 방법이면 다른 기구도 사용될 수 있다.
더욱이, 제6도에 도시된 측정수단(70)에서는, 슬라이더(73)를 구동하는 기구를 스크류 이송 등의 경우의 예를 나타내었으나, 본 발명은 이것에 제한되는 것이 아니며, 수평방향으로 구동될때에 구동방향과 직각의 수평방향의 변동이 적은 기구이면 다른 기구가 사용될 수도 있다.
또한 형상검출기(86)의 촛점조정기구에 대하여도 스크류 이송 등의 경우의 예를 나타내었으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 수평방향으로 구동될때에 형상검출기(86)의 구동방향과 직각방향의 변동이 적은 기구이면 다른 기구가 사용될 수도 있고, 형상검출기(86)의 촛점심도가 깊으면 촛점조정기구를 생략할 수도 있다.
또한, 형상검출기(86)의 이동량검출수단은 스케일(78)과 이동량 검출기(76)에 의한 직선검출방식을 사용하지만, 회전검출방식등 다른 검출방식을 사용할 수도 있다.
제12도는 본 발명에 따른 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치를 조입한 웨이퍼 면취기의 전체구성을 보여주는 블록도이고, 제15도는 상기 웨이퍼 면취기의 평면도이며, 제16도는 웨이퍼 면취기에서 웨이퍼의 가공공정을 나타내는 설명도이다.
제12도에 도시한 바와같이, 웨이퍼 면취기는 웨이퍼 수납 스테이션(107), 웨이퍼 취출 스테이션(101), 자세제어 스테이션(102), 면취가공 스테이션(103), 세정 스테이션(104), 웨이퍼 격납반송 스테이션(108), 외주측정 스테이션(105), 웨이퍼 격납 스테이션(106), 및 스테이션 사이의 웨이퍼 반송 장치로 구성되며, 이것에 전체 및 각각의 스테이션을 제어하는 제어수단(도시하지 않음)이 구비되어 있다.
웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치는 외주측정 스테이션(105)에 조입되어 있고, 오리엔테이션 플랫이 형성된 웨이퍼의 경우는, 제1도에 도시한 웨이퍼직경 및 단면형상 측정장치의 전체 평면도에서, 웨이퍼(10)는 웨이퍼 격납반송 스테이션(108)에 의하여 화살표(A)방향 또는 화살표(A)와 반대방향으로부터 웨이퍼 테이블(21)에 반입된다.
이 경우, 웨이퍼 테이블(21)은 웨이퍼(10)의 반입시에는 웨이퍼(10)와 자세 제어수단(30)의 로울러(50a 및 50b)가 간섭하지 않는 높이까지 내려가고, 웨이퍼(10)가 웨이퍼 테이블(21)에 반입되면 상승한다.
웨이퍼 수납 스테이션(107)의 웨이퍼 카세트(109)에 격납된 웨이퍼(10)는 웨이퍼 취출 스테이션(101)에 의하여 하나씩 취출되어 자세제어 스테이션(102)으로 보내어져 원형부(11)의 중심과 오리엔테이션 플랫(12)의 위치가 결정되어 진후, 면취가공 스테이션(103)으로 보내어진다. 그 다음, 면취가공스테이션(103)에서 웨이퍼(10)는 웨이퍼 테이블(110)에 의하여 흡착보지되어 면취용 지석(111)에 의하여 외주가 면취가공된다.
그리고, 웨이퍼(10)의 외주 면취가공이 종료되면, 웨이퍼(10)는 세정반송수단(112)에 의하여 세정 스테이션(104)으로 보내어져 세정된다.
그리고, 세정후, 웨이퍼(10)는 웨이퍼 격납반송 스테이션(108)에 의하여 외주측정 스테이션(105)에 보내어져 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치에 의하여 직경 및 단면형상이 측정되며, 측정이 종료되면 웨이퍼(10)는 웨이퍼 격납반송 스테이션(108)에 의하여 웨이퍼 격납 스테이션(106)의 랙(113)에 격납되어 면취가공이 종료된다.
웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치에 의하여 측정된 측정 데이터는 면취가공 스테이션(103)으로 피이드백되고, 가공 스테이션에서는 피이드백된 값에 의하여 그 후의 웨이퍼 면취가공 조건이 조정된다. 노치가 형성된 웨이퍼의 경우도 동일하기 때문에 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치에서는, 원형부(11)의 직경(D)이나 단면형상의 측정데이터에 의하여 오리엔테이션 플랫(12)이나 노치(13)의 가공조건을 설정할 수가 있기 때문에 실질적인 문제는 없다.
상술한 바와같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치에 의하면, 웨이퍼의 직경 및 단면형상을 한 번에 측정할 수 있기 때문에 직경측정과 단면형상 측정을 각각의 측정기로 측정할 필요가 없어 단시간에 측정할 수 있다.
또한, 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치에 웨이퍼 면취기를 설치하면, 웨이퍼를 가공기로 부터 취출하지 아니하여도 웨이퍼의 직경 및 단면형상의 측정결과를 웨이퍼 면취기에 피이드백 함으로써 단시간에 웨이퍼 면취가공조건의 조정을 가능하게 할 수 있다.
본 발명을 특정 실시예에 대하여 기술하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 정신 및 범위를 일탈함이 없이 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (10)

  1. 웨이퍼를 흡착보지함과 동시에 회동 및 수직이동 자재한 웨이퍼 테이블; 상기 웨이퍼 테이블 상에서 웨이퍼의 중심과 상기 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫 또는 노치를 소정의 위치에 위치결정하는 자세제어수단; 웨이퍼의 단면형상을 검출하는 형상검출수단; 상기 형상검출수단을 상기 웨이퍼 테이블의 방향으로 구동함과 동시에 상기 형상검출수단의 이동량을 검출하는 이동량 검출수단을 구비한 측정수단; 상기 형상검출수단에 의하여 검출된 데이터로 부터 웨이퍼의 단면형상을 산출하는 화상처리수단; 및 상기 화상처리수단으로 부터의 신호와 상기 이동량 검출수단으로 부터의 신호에 의하여 웨이퍼의 직경을 산출하는 치수연산수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치.
  2. 웨이퍼를 흡착보지함과 동시에 회동 및 수직 이동자재한 웨이퍼 테이블; 상기 웨이퍼 테이블 상에서 웨이퍼의 중심과 상기 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫 또는 노치를 소정의 위치에 위치결정하는 자세제어수단; 웨이퍼의 단면형상을 검출하는 형상검출수단; 상기 형상검출수단을 상기 웨이퍼 테이블의 방향으로 구동함과 동시에 상기 형상검출수단의 이동량을 검출하는 이동량 검출수단을 구비한 측정 수단; 상기 형상검출수단에 의하여 검출된 데이터로 부터 웨이퍼의 단면형상을 산출하는 화상처리수단; 및 상기 화상처리수단으로 부터의 신호와 상기 이동량 검출수단으로 부터의 신호에 의하여 웨이퍼의 직경을 산출하는 치수연산수단으로 구성되는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치를 웨이퍼의 외주를 면취가공함과 동시에 면취가공후에 웨이퍼를 세정하는 기능을 가진 웨이퍼 면취기에 조입하고, 상기 웨이퍼 면취기에서 세정된 웨이퍼를 상기 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치에 의하여 웨이퍼의 직경과 단면형상을 측정하여 이 측정데이터를 웨이퍼 면취기에 피이드백하고, 웨이퍼 면취기에서는 상기 피이드백된 데이터에 의하여 그후의 웨이퍼 면취가공 조건을 조정하도록 한 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 면취기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자세제어수단과 상기 웨이퍼 테이블은 상기 자세제어수단에 의하여 위치결정된 웨이퍼의 중심이 웨이퍼 테이블의 회동중심과 일치하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자세제어수단의 웨이퍼 중심 위치 결정수단은 웨이퍼를 협지하는 방향 및 웨이퍼로 부터 떠나는 방향으로 이동자재하게 설치된 한쌍의 아암 및 상기 한쌍의 아암에 소정의 간격으로 설치되며 상기 한쌍의 아암이 웨이퍼를 협지하는 방향으로 이동되었을 때 웨이퍼의 외주부에 접촉하여 상기 웨이퍼를 협지함과 동시에 협지된 웨이퍼를 웨이퍼의 중심에서 회동자재하게 지지하는 다수의 로울러를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자세제어수단의 오리엔테이션 플랫 위치결정수단은 상기 자세제어수단에 의하여 웨이퍼의 중심이 위치결정된 웨이퍼에 대하여 진퇴이동 가능하게 설치된 진퇴이동수단 및 상기 진퇴이동수단에 취부되며 상기 진퇴이동수단이 상기 웨이퍼에 대하여 진출이동 되었을 때 상기 웨애퍼의 오리엔테이션 플랫에 접촉하여 상기 오리엔테이션 플랫이 위치결정 위치에 위치하도록 웨이퍼를 회동시키는 다수의 로울러를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 자세제어수단의 노치 위치결정수단은, 상기 자세제어수단에 의하여 웨이퍼의 중심이 위치결정된 웨이퍼에 대하여 진퇴이동가능하게 설치된 진퇴이동수단 및 상기 진퇴이동수단에 취부되며 상기 진퇴이동수단이 상기 웨이퍼에 대하여 진출이동 되었을 때 상기 웨이퍼의 노치에 접촉하여 상기 노치가 위치결정 위치에 위치하도록 웨이퍼를 회동시키는 로울러를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 형상검출수단은 상기 웨이퍼 테이블에 흡착보지된 웨이퍼의 외주부를 조명하는 투광부 및 상기 투광부에 의하여 조명된 웨이퍼의 외주부를 촬영하는 검출부로 구성되며, 상기 투광부와 상기 검출부는 대향하는 위치에서 웨이퍼를 직경방향으로 부터 협지하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 측정수단에는 상기 형상검출수단을 상기 웨이퍼 테이블에 흡착보지된 웨이퍼의 직경방향으로 이동시키는 이동수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 화상처리수단은 상기 형상검출수단에 의하여 검출된 웨이퍼 단면형상의 데이터를 흑백의 이치화(二値化)로 하고, 그 이치화된 영상신호를 모니터에 출력함과 동시에, 미리 설정된 웨이퍼의 직경방향의 기준라인과 두께 방향의 기준라인으로부터 상기 형상검출수단에 의하여 검출된 웨이퍼 단면형상의 직경방향의 측정점과 두께방향의 측정점과의 거리를 판독함으로써 웨이퍼의 단면형상값을 산출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 치수연산수단은 미리 설정된 기준원반의 반경(F)과, 상기 기준원반을 상기 형상검출수단에 의하여 측정하였을 때 웨이퍼의 직경방향의 기준라인으로부터 기준원반 외주위치까지의 거리(Xa)가 미리 기억되어 있으며, 상기 반경(F), 상기 거리(Xa), 상기 화상처리수단에 의하여 판독된 웨이퍼의 직경방향의 기준라인으로부터 상기 형상검출수단에 의하여 검출된 웨이퍼 단면형상의 직경방향의 측정점 까지의 거리(Xb), 및 상기 형상검출수단의 이동량(G)으로부터, 웨이퍼의 직경(D)을 D = 2 (F = Xa + G - Xb)의 식에 의하여 산출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 직경 및 단면형상 측정장치.
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