KR100361962B1

KR100361962B1 - 웨이퍼 테두리 결함 검사장치 및 검사방법

Info

Publication number: KR100361962B1
Application number: KR1020000005400A
Authority: KR
Inventors: 박근형
Original assignee: (주) 셀라이트
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2002-11-23
Also published as: US20010053557A1; US6432800B2; KR20010077543A; TW449848B; JP2001281158A

Abstract

본 발명은 웨이퍼 테두리의 결함을 검사하기 위한 것이다. 검사장치는 반도체 웨이퍼의 테두리의 이미지 정보를 처리하여 결함을 검사한다. 검사장치는 웨이퍼 움직이는 장치와, 이미지 정보 획득 장치를 구비한다. 웨이퍼를 움직이는 장치는 상기 반도체 웨이퍼 수용하며 상기 웨이퍼를 직선이동시키거나 회전시킬 수 있다. 이미지 정보 획득 장치는 웨이퍼 테두리를 스캐닝하여 이미지 정보를 획득하기 위하여 상기 웨이퍼 테두리를 향하도록 설치된다. 상기 웨이퍼 움직이는 장치는 상기 이미지 정보 획득장치가 상기 웨이퍼 테두리의 직선부에 대한 이미지 정보를 획득하고 있을 때에는 상기 웨이퍼를 그 웨이퍼 표면이 이루는 평면과 평행인 방향을 따라 직선이동시키고, 상기 이미지 정보 획득장치가 상기 웨이퍼 테두리의 곡선부에 대한 이미지 정보를 획득하고 있을 때에는 상기 웨이퍼를 원주방향을 따라 회전시킨다.

Description

웨이퍼 테두리 결함 검사장치 및 검사방법 {APPARATUS FOR INSPECTING THE DEFECTS ON THE WAFER PERIPHERY AND METHOD OF INSPECTION}

본 발명은 반도체 소자 제조공장에서 웨이퍼 테두리의 결함을 검사하는 장치 및 그 검사방법에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼를 회전, 또는 직선이동시키면서 웨이퍼 테두리를 라인스캐닝 카메라로 스캐닝하여 얻어지는 이미지신호를 처리하여 테두리 결함을 검사하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 제조 등에 널리 쓰이는 웨이퍼는 다수의 공정들을 거치는 동안 열적 또는 물리적 스트레스를 받게 된다. 이때 웨이퍼 테두리에 크랙 등의 결함이 있으면 심각한 웨이퍼 손실이 발생할 가능성이 높다. 즉, 테두리의 아주 조그마한 크랙이라도 있는 경우에는 공정 중에 열적 또는 물리적 스트레스 등으로 인하여 새로운 크랙이 발생하거나 크랙이 웨이퍼의 다른 부분에까지 전파될 수 있다. 심한 경우 열처리 공정에서 웨이퍼가 깨지는 경우도 발생한다. 일반적으로 청정실 내에서는 여러 개(가령 50개정도)의 웨이퍼들을 캐리어 등의 웨이퍼 담는 용기에 장착한 상태에서 공정을 진행한다. 따라서 하나의 웨이퍼가 깨지면, 깨진 웨이퍼에서 발생되는 파티클의 오염 때문에, 함께 장착된 다른 웨이퍼들 또는 동일 청정실 내의 다른 웨이퍼들을 모두 못쓰게 됨으로 인하여 매우 심각한 경제적, 시간적 손실을 끼칠 가능성이 높다.

그럼에도 불구하고 웨이퍼 테두리의 결함을 미리 검사할 수 있는 장치나 마땅한 검사방법은 아직까지 제시되고 있지 않다. 육안으로 검사하는 것으로는 미크론 단위의 작은 결함들을 찾을 수 없다. 또한 테두리 검사방법은 웨이퍼의 형상에 맞게 자동화가 이루어지는 것이 요구된다. 반도체 공장(Fab)의 다른 공정과도 적절히 조화를 이룰 필요가 있기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 한계와 문제점을 극복하여, 웨이퍼 테두리의 결함을 효과적으로 검사할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 다른 반도체 소자 제조공정과 적절히 조화를 이루도록 자동화된 웨이퍼 테두리의 결함 검사장치 및 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 테두리 결함 검사장치의 정면도.

도 2는 도 1의 검사장치의 시스템 구성도.

도 3은 도 1의 검사장치를 구성하는 웨이퍼 움직이는 장치의 정면도.

도 4는 도 1의 검사장치의 웨이퍼 움직이는 장치 중 웨이퍼를 직선이동시키는 직선이동 기구의 평면도.

도 5a 및 b는 각각 도 1의 검사장치를 구성하는 이미지 정보 획득 장치의 우측 및 정면도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 테두리 검사방법의 흐름도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 테두리 검사 결과 디스플레이부에 출력된 화면의 하나를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

8: 웨이퍼 테두리 결함 검사장치 10: 이미지 정보 획득 장치

19: 웨이퍼 움직이는 장치 20: 플랫 얼라이너

30: 직선이동 기구 50: 시스템 제어부

60: 데이터 저장장치 70: 데이터 처리장치

80: 디스플레이부 90: 입력부

본 발명에서는 웨이퍼 테두리 상에 기준위치를 사전 설정해두고 그 기준위치부터 이미지 정보 획득 장치로 스캐닝하여 이미지 정보를 획득한다. 이 때에 이미지 정보를 획득하는 웨이퍼 테두리 상의 위치로부터 이미지 정보 획득 장치로 입사하는 빛과 테두리 또는 테두리의 접선이 이루는 각도는 스캐닝하는 동안 일정하게 유지한다. 상기 이미지 정보를 획득한 후에는 그 획득된 이미지 정보는 적절히 처리하여 결함을 판별한다. 결함이 있는 위치도 파악된다.

일 예로서, 웨이퍼의 테두리에 직선부와 곡선부를 갖는 경우에 직선부를 스캐닝할 때에는 웨이퍼를 직선이동시키고, 웨이퍼의 곡선부를 스캐닝할 때에는 웨이퍼를 회전시킨다.

본 발명의 일측면에 따르면, 웨이퍼의 테두리의 이미지 정보를 처리하여 결함을 검사하기 위한 장치로서,

웨이퍼 수용 장치와;

상기 웨이퍼 테두리를 스캐닝하여 이미지 정보를 획득하기 위하여 상기 웨이퍼 테두리를 향하도록 설치되는 이미지 정보 획득 장치와;

상기 웨이퍼 수용장치에 수용된 웨이퍼와 상기 이미지 정보 획득 장치 사이에 상기 웨이퍼 테두리 전체를 스캐닝할 수 있도록 상대적인 이동이 이루어지도록, 상기 웨이퍼, 또는 상기 이미지 정보 획득장치, 또는 상기 웨이퍼 및 상기 이미지 정보 획득장치를 이동시키는 이동장치를 포함하는 웨이퍼 테두리 결함 검사장치가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 웨이퍼의 테두리를 스캐닝한 이미지 정보를 처리하여 결함을 검사하기 위한 방법으로서,

상기 웨이퍼의 테두리가 이미지 정보 획득 장치를 향하도록 정렬하는 단계와,

상기 웨이퍼를 움직여서 상기 웨이퍼의 테두리를 상기 이미지 정보 획득 장치로 스캐닝하는 단계와,

상기 이미지 정보 획득장치로부터 획득된 상기 웨이퍼의 테두리 이미지 정보를 처리하여 결함을 판별하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 테두리 결함을 검사하는 방법이 제공된다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 테두리 검사장치의 구조, 웨이퍼 테두리 검사방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

< 웨이퍼 테두리 검사장치의 구조 >

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 테두리 결함 검사장치의 정면도이고, 도 2는 검사장치의 전체 시스템 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 테두리 결함 검사장치(8)는 이미지 정보 획득 장치(10), 플랫 얼라이너(Flat Aligner; 20)와 직선이동 기구(30)로 구성된 웨이퍼 움직이는 장치(19) 및 데이터 저장장치(60), 데이터 처리장치(70), 디스플레이부(80), 입력부(90), 그리고 이들 전체를 제어하는 시스템 제어부(50)로 구성될 수 있다. 이미지 정보 획득 장치(10)는 웨이퍼 테두리의 이미지를 촬영한다. 플랫 얼라이너(20)는 다수 개의 웨이퍼를 담을 수 있으며, 웨이퍼를 회전시킨다. 직선이동 기구(30)는 위에 플랫 얼라이너(20)가 얹어지며, 플랫 얼라이너(20)를 직선이동시켜 결국 웨이퍼를 직선이동시킨다. 시스템 제어부(50)는 이미지 정보 획득 장치(10), 플랫 얼라이너(20), 직선이동 기구(30)에 각각 연결되어 이들을 제어하여 웨이퍼 테두리 이미지를 촬영하게 하며, 또한 촬영된 이미지 데이터의 저장, 처리 및 디스플레이 등 시스템 전체를 제어한다.

도 5a는 이미지 정보 획득 장치(10)의 정면도를 도시한 것이며, 도 5b는 이미지 정보 획득 장치(10)의 측면도를 도시한 도면이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 이미지 정보 획득 장치(10)는 카메라(11)와 조명램프 또는 조명등을 구비하는 조명장치(15)를 구비한다. 카메라(11)와 조명장치(15)는 각각 검사장치 본체에 구비된 수평지지대(14)와 수직 지지대(18)에 설치된다. 카메라(11)는 렌즈부(12)와 몸통부(13)를 구비하며, 몸통부(13)는 수평인 가로 지지대(14)에 렌즈가 아래(웨이퍼)로 향하도록 지지 고정된다.

이미지 스캐너의 한 형태로서 본 실시예에서 사용하는 카메라(11)는 디지털 라인스캐닝 카메라를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 웨이퍼 테두리 결함의 크기가 0.5㎜ 이하여서 고해상도의 스캐닝이 필요한 경우에는 CCD 라인스캐닝 카메라를 사용하는 것이 바람직하다. 픽셀(Pixel) 수가 2,048 이상인 CCD 라인스캐닝 카메라를 사용하면 고해상도의 이미지 스캐닝이 가능하므로 효과적으로 웨이퍼 테두리의 결함을 검사할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 사용할 수 있는 CCD 라인스캐닝 카메라의 한 예로서, DALSA INC(홈페이지 주소 www.dalsa.com)에서 판매하는 DALSA CL-CB 2048 라인스캐닝 카메라를 들 수 있다.

조명장치(15)는 램프(17)와 소켓부(16)를 구비하며, 램프(17)는 카메라(11)의 렌즈부(12) 좌우에 2개 설치되는 것이 바람직하다. 조명장치(15)의 램프(17)의 한 예로는 3파장 형광전구를 들 수 있다. 도 1에서 도시한 바와 같이, 조명램프의 길이방향은 웨이퍼 표면이 이루는 평면과 평행을 이루도록 조명램프를 설치하는 것이 바람직하다. 아울러 조명장치(15)에서 나온 불빛이 직접 카메라 렌즈 안쪽으로 비춰지지 않도록 위치를 정하는 것이 바람직하다. 조명장치(15)의 램프(17)의 출력은 카메라(11)의 감도 및 램프(17)와 웨이퍼(40) 사이의 거리, 카메라 렌즈와 웨이퍼(40) 사이의 거리에 따라 달라진다. 조명장치(15)의 소켓부(16)는 세로 지지대(18)에 의해 지지 고정된다. 이 세로 지지대(18)는 검사장치(10)의 프레임(10a)에 고정된다. 도 5에 도시된 실시예에서는 조명장치(15)와 카메라(11)의 상대적인 위치는 동일하게 유지된다.

도 3은 직선이동 기구(30)와 그 위에 놓인 플랫 얼라이너(20)로 구성된 웨이퍼 움직이는 장치(19)의 정면도이다. 도 3에 도시된 웨이퍼(40)는 전체적인 모양이 원형 디스크의 형태이나, 한쪽 일부는 직선 현의 테두리를 구성한다. 따라서 웨이퍼(40)의 테두리는 직선인 부분(41)과 원주 테두리를 형성하는 곡선인 부분(42)으로 구분된다. 카메라(11)가 웨이퍼(40) 테두리 부분을 스캐닝하여 이미지 정보를 획득하고 있는 경우, 직선인 부분(41)과 곡선인 부분(42)은 램프(17)의 불빛이 반사되어 카메라 렌즈로 입사하는 각도나 광량 등이 다르게 된다. 그러므로, 직선부분(41)을 스캐닝할 때는 웨이퍼(40)가 직선이동하도록 하고, 곡선부분(42)을 스캐닝할 때 웨이퍼(40)가 회전운동을 할 수 있도록 하는 장치가 필요하다. 이것을 구현하기 위한 웨이퍼 움직이는 장치(19)의 일실시예에서는, 웨이퍼를 웨이퍼 표면이 형성하는 평면에 수직인 축선(axis)을 중심으로 회전시키기 위한 플랫 얼라이너(20)와 직선이동되는 테이블이 구비된 직선이동 기구(30)로 구성된다.

그러나, 위 실시예와는 달리, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 웨이퍼(40)를 회전운동만 시키면서 카메라(11)나 조명장치(15) 중 어느 하나를 움직이도록 하여 그 상대적인 위치를 일정범위 내에서 조정할 수 있도록 구성하거나, 카메라(11)와 조명장치(15)가 함께 움직이도록 구성할 수도 있다.

다시 도 3을 참조하면, 플랫 얼라이너(20)는 웨이퍼(40)를 담는 카세트(21)와 프레임(25)을 구비한다. 카세트(21)는 여러 개(예를 들면 25개 혹은 50개)의 웨이퍼(40)를 담도록 구성되며, 카세트(21)의 양쪽 옆면에는 측면지지대(22)가 구비된다. 프레임(25)은 세로 지지대(24)를 구비하며, 지지대(24)에는 롤러(23)가 설치된다. 롤러(23)는 긴 원통막대모양으로 카세트(21) 아래 부분을 통과하도록 프레임(25)에 설치되며, 카세트(21)에 담긴 다수 웨이퍼(40)의 테두리와 아래쪽에서 접촉한다. 따라서, 롤러(23)가 웨이퍼(40)의 테두리 곡선 부분에 접촉한 상태로 회전하면 웨이퍼(40)도 역시 회전하게 된다. 카세트(21)와 프레임(25)은 각각 별개로 구성되어 프레임(25) 위에 카세트(21)가 얹어지는 형태로 조립될 수도 있고, 카세트(21)와 프레임(25)이 일체로 구성될 수도 있다. 이러한 플랫 얼라이너(20)는 공지의 것을 사용할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 사용하는 플랫 얼라이너(20)의 예로는 H-Square사에서 판매하는 EZ Guide 플랫 파인더(Flat Finder)를 들 수 있다.

도 4는 직선이동 기구(30)의 평면도를 도시한 것이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 직선이동 기구(30)는 상, 하 두 개의 테이블(38, 39) 및 안내장치, 그리고 구동장치를 구비한다.

상, 하 두 개의 테이블(38, 39)은 너른 사각형의 형태이며 상부 직선이동 슬라이드 테이블(39)이 하부 받침 테이블(38) 위에 얹히는 구조를 이룬다. 상부 테이블(39) 위에는 플랫 얼라이너(20)를 지지, 고정하기 위한 플랫 얼라이너 홀더(35)가 설치된다. 플랫 얼라이너 홀더(35)는 상부 테이블(39) 위에 사각형의 형태를 이루며 4개로 구성되는 것이 있으나, 본 발명은 이 구성으로 제한되지는 않는다. 하부 테이블(38)에는 상부 테이블(39)이 가는 거리를 제한하는 스토퍼(37)가 설치되는데, 하부 테이블(38)의 양측에 2개 설치된다.

안내장치는 상, 하 두 테이블(38, 39) 사이에 상대적인 운동을 안내하는 장치로서, 가이드 레일(33)과 리니어 베어링(36)으로 구성된다. 가이드 레일(33)은설치될 웨이퍼(40)의 직선부분(41)과 나란히 정렬되는 방향으로 연장되도록 하부 테이블(38) 위에 고정, 설치되며 2개가 설치되는 것이 바람직하다. 리니어 베어링(36)은 상부 테이블(39) 하부에 상기 가이드 레일(33)과 상호 작용할 수 있도록 고정, 설치되며, 가이드 레일(33)과 결합되어 상부 테이블(39)이 직선 운동할 수 있게 해 준다. 리니어 베어링(36)은 각 가이드 레일(33)당 2개씩 모두 4개 설치되는 것이 바람직하나, 반드시 이것에만 한정되는 것은 아니다.

구동장치는 상부 테이블(39)의 직선운동을 구동하는 장치로서, 스텝 모터(31), 볼 스크루(32), 센서 장치(34)를 구비하며, 하부 테이블(38)에 설치된다. 스텝 모터(31)는 시스템 제어부(50)의 구동신호에 의해 구동되며, 상부 테이블(39)이 하부 테이블(38) 위에서 직선 운동하도록 동력을 제공한다. 볼 스크루(32)는 스텝 모터(31)의 원운동을 상부 테이블(39)의 직선운동으로 바꾸어 전달해주는 장치로서 상부 테이블(39)에 연결되고 스텝 모터(31)의 동력을 상부 테이블(39)에 전달한다. 센서 장치(34)는 상부 테이블(39)의 위치를 감지하여 시스템 제어부(50)에 전달함으로써 상부 테이블(39)의 정지 또는 이동 방향의 전환 등 직선 운동을 제어하도록 한다.

데이터 저장장치(60)는 시스템 제어부(50)와 연결되어 카메라(11)에 의해 입력된 웨이퍼(40) 테두리의 이미지 정보를 저장한다. 또한, 후술하는 데이터 처리장치(70)에서 처리된 결과도 저장한다. 데이터 저장장치(60)의 실시예로서, 하드디스크 드라이브나 기타 정보기록장치가 이용될 수 있다.

데이터 처리장치(70)는 시스템 제어부(50)와 연결되어 카메라(11)에 의해 채취되어 저장장치(60)에 저장된 웨이퍼(40) 테두리의 이미지 정보를 처리하여 결함 여부를 판별하는 등, 웨이퍼(40) 테두리에 대한 정보들을 분석하고 정리한다. 그 결과는 디스플레이부(80)로 전달된다. 데이터 처리장치(70)의 일례로서 마이크로프로세서를 이용할 수 있다.

디스플레이부(80)는 시스템 제어부(50)와 연결(또는 데이터 처리장치와 직접 연결될 수도 있음)되며, 데이터 저장장치(60)에 저장된 웨이퍼(40) 테두리의 이미지 정보나 데이터 처리장치(70)에 의해 처리된 정보를 눈에 보이도록 디스플레이한다. 디스플레이부(80)로는 통상의 모니터 등을 이용할 수 있으며 후술하는 입력부(90)와 통합된 터치스크린 장치를 이용할 수도 있다.

입력부(90)는 시스템 제어부(50)와 연결되어 이미지 정보 획득 장치(10)나 웨이퍼 움직이는 장치(19)를 구동하거나 이미지 정보 데이터의 저장, 처리를 위한 명령 등을 입력하는 부분이다. 입력부(90)의 일례로서 일반적인 자판(키보드), 또는 터치스크린, 마우스 등을 이용할 수 있다.

시스템 제어부(50)는 본 발명의 웨이퍼 테두리 결함 검사장치를 구성하는 다른 모든 부분에 연결되어 이들의 구동 및 정보 처리 등을 제어하는 부분이다. 시스템 제어부(50)의 일 실시예로서 일반 컴퓨터의 연산처리장치(CPU)와 연결하여 구성하거나, 별개의 마이크로프로세서 등을 구비한 별도의 장치로서 구현할 수도 있다.

상기의 실시예에서는 웨이퍼 움직이는 장치(19)가 플랫 얼라이너(20)와 직선이동 기구(30)로 구성되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이것에만 한정되지는 않는다. 웨이퍼(40)가 회전 운동 또는 직선이동을 하도록 할 수 있는 다른 장치라면 웨이퍼 움직이는 장치(19)로 사용할 수도 있다. 기타의 다른 부분들도 본 발명의 목적에 부합하도록 적절히 변형하여 다른 실시예들을 구성할 수 있으며, 이러한 변형 실시예들 역시 본 발명의 범위에 속하는 것임을 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

< 웨이퍼 테두리 검사방법 >

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 테두리 검사방법의 흐름도를 도시한 것이다. 도 1 내지 도 6을 참조하여 웨이퍼 테두리의 검사방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 웨이퍼(40)들을 플랫 얼라이너(20)의 카세트(21)에 담는다. 카세트(21)가 장착된 플랫 얼라이너(20)를 직선이동 기구(30)에 장착한다. 이때 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 직선이동 기구(30)가 이동하는 방향(즉, 도 3의 X축)과 웨이퍼(40)의 표면을 이루는 평면과 평행을 이루도록 또는 웨이퍼(40)의 직선부분(41)의 연장방향이 일치하도록 웨이퍼가 놓인다는 것을 알 수 있을 것이다.

웨이퍼를 장착한 다음에는 한 카세트에 담긴 웨이퍼의 로트(LOT) 번호를 입력부(90)를 통하여 입력한다. 한 로트를 이루는 웨이퍼(40)들은 한 카세트에 담기는 웨이퍼(40) 수만큼으로 구성되며, 로트 번호는 일반적으로 웨이퍼의 종류나 제작업체, 검사날짜, 일련번호 등이 결합된 적절한 숫자와 기호로 구성되어 있다.

로트 번호를 입력한 후 웨이퍼(40)들을 정렬한다. 즉 이후 스캐닝 과정에서 검색된 결함이 웨이퍼(40) 테두리의 어느 위치에 존재하는지 알기 위해서 웨이퍼(40)를 회전운동이나 직선이동시킬 때 기준이 되는 위치를 먼저 정해준다.이러한 기준위치로 웨이퍼(40)의 직선부분(41) 한쪽 끝을 설정할 수도 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, X-Y축 좌표평면(이 평면은 웨이퍼 표면과 평행인 평면임)을 설정하면, 각 웨이퍼 테두리 상의 사전 설정된 기준위치가 동일한 X좌표값, Y좌표값을 갖도록 정렬한다. 바꿔 말하면, 각각의 웨이퍼의 사전 설정된 기준 위치들은 웨이퍼의 표면이 이루는 평면에 수직인 어느 직선 상에 위치하게 되도록 정렬하는 것이다.

웨이퍼 정렬 후에는 웨이퍼(40)를 움직이면서 카메라(11)로 스캐닝하여 웨이퍼 테두리를 촬영한다. 바람직하기로는 웨이퍼(40) 테두리의 직선부분(41)을 먼저 스캐닝한다. 입력부(90)를 통하여 웨이퍼의 검사를 명령하면, 시스템 제어부(50)가 웨이퍼 움직이는 장치(19)의 직선이동 기구(30)가 직선이동하도록 구동한다. 즉, 스텝모터(31)를 회전시켜서 볼 스크루(32)를 통하여 상부 테이블(39)이 하부 테이블(38) 위에서 안내되면서 X축 방향으로 직선이동하게 하면, 상부 테이블(39)에 장착된 플랫 얼라이너(20) 역시 직선 운동을 하게 되므로 웨이퍼(40) 테두리의 직선부분(41)의 이미지가 카메라(11)에 의해 촬영(채취)된다. 카메라(11)는 2차원 이미지를 한꺼번에 촬영하는 방식이 아니라 라인별로 스캐닝하면서 촬영하므로, 일정한 속도로 웨이퍼(40)를 직선이동시키면서 스캐닝하면 웨이퍼(40) 테두리의 직선부분(41)의 이미지가 모두 입력된다. 하부 테이블(38)에 장착된 센서장치(34)에 의하여 상부 테이블(39)의 위치가 감지되고, 시스템 제어부(50)에 의해 웨이퍼(40)의 직선 운동이 제어되어 테두리 직선부분(41)이 빠짐없이 스캐닝된다.

직선부분(41) 스캐닝이 끝난 다음에는, 곡선부분(42)을 스캐닝한다. 먼저,카메라(11)의 중심 축선이 웨이퍼 곡선부분(42)의 중심점을 지나도록 웨이퍼(40)를 직선이동시킨다. 그 후, 사전 설정된 기준위치(예를 들면, 테두리의 직선부분(41)과 곡선부분(42)의 경계를 이루는 지점 중의 어느 한 점)가 카메라(11)에 의한 스캐닝의 중심부근에 놓이도록 한다. 그 다음에는 시스템 제어부(50)에 의해 플랫 얼라이너(20)의 롤러(23)가 회전하도록 구동된다. 롤러(23)의 회전에 의해 롤러(23)에 접촉한 웨이퍼(40)가 역시 회전운동을 하므로, 테두리의 곡선부분(42) 역시 스캐닝되어 이미지가 촬영된다. 이때 카메라(11)에서 촬영한 이미지를 디지털 데이터로 변환하여 외부로 출력한다. 테두리 곡선부분(42)이 빠짐없이 스캐닝되도록 회전운동이 제어된 후에는, 롤러(23)는 시스템 제어부(50)의 신호에 의해 정지한다.

웨이퍼(40) 테두리 직선부분(41)과 곡선부분(42)이 모두 스캐닝되어 이미지가 촬영된 후에는, 이들 이미지 데이터는 저장장치(60)에 저장된다. 데이터 처리장치(70)는 이 데이터를 꺼내어 처리하여, 테두리 상에 크랙 등의 결함이 있는지를 분석해낸다. 통상, 하나의 로트에 해당하는 웨이퍼의 테두리 이미지 정보는 여러 개의 프레임으로 이루어진다. 작업을 효율적으로 진행하기 위해, 하나의 프레임을 완성하는 동안 이미 완성된 프레임의 데이터를 저장하고 처리하는 것이 바람직하다.

테두리의 결함을 검색하는 데이터 프로세싱 과정에서는 예를 들면, 이미지 데이터 프로세싱 방법을 이용할 수 있다. 그 결함 검색 방법의 예로서는 데이터 처리장치(70)가 미리 입력된 결함이 전혀 없는 웨이퍼(40) 테두리의 이미지와 스캐닝된 웨이퍼(40) 테두리의 이미지 정보를 비교함으로써 테두리의 결함 여부를 알아낼수도 있다. 또는, 테두리에 결함이 있게 되면 그 부분에서 반사되는 빛의 각도나 광량 등이 불규칙적인 변화를 보이게 되므로 이들을 계산하여 결함 여부 및 그 크기를 알아낼 수도 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

데이터 프로세싱이 끝나면 결과를 출력하고 한편으로는 저장한다. 데이터 처리장치(70)에 의해 웨이퍼(40) 테두리 결함 여부의 검색이 끝난 데이터는 데이터 저장장치(60)에 저장되며, 한편으로는 디스플레이부(80)를 통하여 출력된다. 또한, 디스플레이부(80)에 나타난 결과를 프린터로 출력, 인쇄할 수도 있다. 그리고, 데이터 저장장치(60)에 저장된 웨이퍼(40) 테두리의 이미지 정보 데이터는 이후에도 언제든지 다시 사용자의 필요에 따라 디스플레이하거나 출력 인쇄할 수 있다. 즉, 입력부(90)를 통하여 로트 번호를 입력하면, 해당 로트에 해당하는 데이터가 디스플레이부(80)에 나타나므로 언제든 그 결과를 다시 확인하거나 출력 인쇄할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 테두리 검사 결과 디스플레이부(80)에 출력된 화면의 하나를 도시한 것이다. 한 로트를 구성하는 웨이퍼가 25개인 경우를 예로 들어, 5번째 웨이퍼와 23번째 웨이퍼의 테두리에 결함이 있다는 데이터 처리결과를 디스플레이한 것이다. 디스플레이부(80)의 화면 좌측에는 25개의 웨이퍼들의 테두리 결함 여부가 출력된다. 예를 들어, 결함이 없는 경우는 해당 웨이퍼의 일련번호 옆에 "OK"라고 표시되고, 결함이 있는 경우는 해당 웨이퍼의 일련번호 옆에 "R"이라고 표시되면서, 번호도 다른 색으로 디스플레이된다. 이 때, 결함이 있는 웨이퍼의 번호 또는 "R"을 선택하면, 화면 우측의 상단에는 해당 로트 번호와 결함이 있는 웨이퍼들의 일련번호가 표시되고, 그 아래에는 지정된 결함 있는 웨이퍼에 대하여, 결함의 위치와 크기, 개수 등이 표시된다. 도면의 예와 같이 테두리에 존재하는 결함을 크기별로 다르게(예를 들어 색깔을 달리 표시하는 등) 디스플레이하면 결과를 알아보기 편하다. 이전 화면에서 결함 있는 웨이퍼의 일련번호를 다른 것으로 선택하면, (도 7에서는 예를 들어 5번으로) 다시 그것에 해당하는 웨이퍼의 결함 위치, 크기, 개수가 표시되도록 할 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 실시예에서는 웨이퍼(40) 테두리의 직선부분(41)과 곡선부분(42)을 각각 달리 스캐닝하는 방법으로서, 먼저 웨이퍼(40)를 직선이동시키면서 직선부분(41)을 스캐닝하고, 그후 웨이퍼(40)를 회전시키면서 곡선부분(42)을 스캐닝하는 방법을 설명하였다. 그러나, 이와는 다른 실시예를 구현할 수도 있다. 즉 웨이퍼(40)를 직선이동시키지 않고 회전 운동만 시켜서, 직선부분(41)과 곡선부분(42)의 차이에 의하여 빛의 반사각이 달라질 경우, 조명장치(15) 또는 카메라(11) 등을 이동시켜서 반사된 빛이 카메라(11)의 렌즈로 들어올 수 있도록 구성할 수도 있다. 이 경우 웨이퍼(40)의 직선부분(41)을 스캐닝할 때에는 조명장치(15)와 카메라(11)를 함께 이동시켜서 반사된 빛이 카메라(11)에 대해 항상 일정한 각으로 입사하도록 구성하는 것이 가장 바람직하나, 조명장치(15)와 카메라(11) 중 어느 하나만 움직이도록 구성할 수도 있다. 이러한 실시예들을 구현한 검사장치 및 방법 역시 본 발명의 취지 및 범위에 속하는 것이다.

본 발명의 상기 실시예에서는 웨이퍼가 직선부와 곡선부를 구비하는 것으로설명하였다. 그러나, 이와는 달리 12인치 웨이퍼의 경우에는 테두리 전체가 원형으로 이루어지며 그 원형 테두리에 하나의 노치가 마련된다. 이러한 웨이퍼의 테두리를 검사할 때에는 플랫 얼라이너(20)의 카세트(21)에 웨이퍼를 장착한 후 직선이동 기구(30)를 이동시켜, 웨이퍼의 원형 테두리의 중심점이 카메라(11)의 중심 축선과 일치시킨다. 그 후 플랫 얼라이너(20)를 구동하여 각 웨이퍼의 사전 설정된 기준위치(예를 들면 노치)가 정렬되도록 한다. 그 후, 웨이퍼를 회전시키면서 테두리의 이미지를 스캐닝하여 이미지 정보를 획득한다. 이와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치는 다양한 웨이퍼의 형상에 대응하여 그 웨이퍼 테두리의 결함을 검사할 수 있다.

본 발명의 웨이퍼 테두리의 결함을 검사하는 장치 및 그 검사방법에 따르면, 먼저, 웨이퍼의 제반 공정을 진행시키기 이전에 테두리에 결함이 있는 웨이퍼들을 알아낼 수 있으므로, 이후의 열처리 공정 등에서 웨이퍼 테두리 결함으로 인하여 웨이퍼가 깨져서 발생되는 웨이퍼의 손실을 미리 예방할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 웨이퍼를 직선이동 또는 곡선이동시킴으로써 항상 균일한 이미지 정보를 스캐닝할 수 있다. 그리고, 웨이퍼 테두리의 결함을 효과적으로 검사할 수 있는 자동화된 검사장치 및 방법을 제공함으로써, 다른 반도체 소자 제조공정과도 적절히 조화될 수 있다.

Claims

웨이퍼 테두리의 이미지 정보를 처리하여 웨이퍼 테두리의 결함을 검사하기 위한 것으로서,

웨이퍼 수용 장치와;

상기 웨이퍼 테두리를 스캐닝하여 이미지 정보를 획득하기 위하여 상기 웨이퍼 테두리를 향하도록 설치되는 이미지 정보 획득 장치와;

상기 웨이퍼 수용장치에 수용된 웨이퍼와 상기 이미지 정보 획득 장치 사이에 상기 웨이퍼 테두리 전체를 스캐닝할 수 있도록 상대적인 이동이 이루어지도록, 상기 웨이퍼, 또는 상기 이미지 정보 획득장치, 또는 상기 웨이퍼 및 상기 이미지 정보 획득장치를 이동시키는 이동장치를 포함하는 웨이퍼 테두리 결함 검사장치.
제1항에 있어서, 상기 이미지 정보 획득 장치는 카메라와 조명장치를 구비하며, 상기 카메라와 상기 조명장치를 이동시키면서 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 테두리 결함 검사장치.
원형 곡선부를 갖는 웨이퍼의 테두리의 이미지 정보를 처리하여 결함을 검사하기 위한 것으로서,

상기 웨이퍼 수용하며 상기 웨이퍼를 직선이동시키거나 회전시킬 수 있는 웨이퍼 움직이는 장치와;

상기 웨이퍼 테두리를 스캐닝하여 이미지 정보를 획득하기 위하여 상기 웨이퍼 테두리를 향하도록 설치되는 이미지 정보 획득 장치를 구비하되,

상기 웨이퍼 움직이는 장치는

상기 이미지 정보 획득장치가 상기 웨이퍼 테두리에 직선부가 형성되어 있는 경우, 상기 이미지 정보 획득장치가 그 직선부에 대한 이미지 정보를 획득하고 있을 때에는 상기 웨이퍼를 그 웨이퍼의 표면이 이루는 평면과 평행인 방향을 따라 직선이동시키는 직선이동 장치와,

상기 이미지 정보 획득장치가 상기 웨이퍼 테두리의 곡선부에 대한 이미지 정보를 획득하고 있을 때에는 상기 웨이퍼를 원주방향을 따라 회전시키는 회전장치를 포함하는 웨이퍼 테두리 결함 검사장치.
제3항에 있어서,

상기 웨이퍼 움직이는 장치의 직선이동장치는 직선이동이 가능한 직선이동 테이블을 갖는 직선이동기구를 구비하며,

상기 웨이퍼 움직이는 장치의 회전장치는 상기 직선이동 테이블 위에 장착되며, 테두리 상에 사전 설정된 기준위치를 구비하는 동일한 형상의 다수의 웨이퍼를 병렬로 나란히 수용하되, 상기 각각의 웨이퍼의 기준 위치가 일렬이 되도록 상기 다수의 웨이퍼를 정렬시키며, 상기 다수의 웨이퍼를 원주방향을 따라 회전시키기 위하여, 상기 직선이동 테이블 위에 장착된 플랫 얼라이너를 구비하되,

상기 직선이동 테이블의 직선이동 방향이 상기 웨이퍼의 표면이 이루는 평면과 평행이 되도록 상기 플랫얼라이너가 상기 직선이동 테이블 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 테두리 결함 검사장치.
제1항, 제3항, 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이미지 정보 획득 장치는 CCD 라인스캐닝 카메라인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 테두리 결함 검사장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 이미지 정보 획득 장치에서 획득된 상기 웨이퍼 테두리의 이미지 정보를 처리하여 결함여부를 판별하는 데이터 처리장치와;

상기 이미지 정보 획득 장치에서 획득된 상기 웨이퍼 테두리의 이미지 정보와, 상기 데이터 처리장치에서 처리된 데이터를 저장하는 데이터 저장장치와;

상기 데이터 처리장치의 처리 결과를 출력하는 출력장치와;

상기 이미지 정보 획득 장치, 데이터 저장장치, 데이터 처리장치, 출력장치를 제어하는 시스템 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 테두리 결함 검사장치.
제4항에 있어서, 상기 직선이동 기구는 하부 받침 테이블과; 상기 받침 테이블 위에 놓이며, 상기 플랫 얼라이너를 지지하는 플랫 얼라이너 홀더를 구비한 상부 직선이동 테이블과; 상기 직선이동 테이블과 상기 받침 테이블 사이에 개재되는 리니어 가이드와; 상기 직선이동 테이블을 직선이동시키는 구동장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 테두리 결함 검사장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이미지 정보 획득 장치는 조명장치를 구비하되, 상기 조명장치에 구비된 램프는 그 길이방향이 상기 웨이퍼 표면이 이루는 평면과 평행이 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 테두리 결함 검사장치.
웨이퍼의 테두리를 스캐닝한 이미지 정보를 처리하여 결함을 검사하기 위한 방법으로서,

상기 웨이퍼의 테두리가 이미지 정보 획득 장치를 향하도록 정렬하는 단계와,

상기 웨이퍼를 움직여서 상기 웨이퍼의 테두리를 상기 이미지 정보 획득 장치로 스캐닝하는 단계와,

상기 이미지 정보 획득장치로부터 획득된 상기 웨이퍼의 테두리 이미지 정보를 처리하여 결함을 판별하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 테두리 결함을 검사하는 방법.
다수의 웨이퍼의 테두리를 스캐닝한 이미지 정보를 처리하여 결함을 검사하기 위한 방법으로서,

상기 다수의 웨이퍼를 병렬로 나란히 정렬시키는 단계와,

상기 웨이퍼를 움직여서 상기 웨이퍼의 테두리를 상기 이미지 정보 획득 장치로 스캐닝하는 단계와,

상기 이미지 정보 획득장치로부터 획득된 상기 웨이퍼의 테두리 이미지 정보를 처리하여 결함을 판별하는 단계를 구비하되,

상기 웨이퍼 테두리를 스캐닝하는 단계에서, 상기 웨이퍼 테두리가 직선부를 가지는 경우 상기 이미지 정보 획득 장치가 상기 웨이퍼의 직선부를 스캐닝할 때에는 상기 웨이퍼는 상기 웨이퍼의 표면이 이루는 평면과 평행인 방향을 따라 이동하며, 상기 이미지 정보 획득장치가 상기 웨이퍼의 곡선부를 스캐닝할 때에는 상기 웨이퍼는 웨이퍼의 원주 방향을 따라 회전되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 테두리 결함 검사 방법.
제10항에 있어서, 상기 웨이퍼를 정렬시키는 단계는 모든 웨이퍼 각각에 있는 사전 설정된 기준 위치가 웨이퍼 표면이 이루는 평면과는 대체로 수직인 방향으로 연장되는 직선 상에 위치하게 되고 상기 기준 위치가 이미지 정보 획득장치를 향하도록 정렬시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 테두리 결함 검사 방법.
웨이퍼의 테두리 결함을 검사하기 위한 방법으로서, 상기 웨이퍼 테두리의 사전 설정된 기준위치로부터 이미지 정보 획득 장치로 스캐닝하여 이미지 정보를 획득하는 단계와, 상기 획득된 이미지 정보를 처리하여 결함을 판별하는 단계를 구비하되,

상기 이미지 정보 획득 단계에서 웨이퍼 테두리를 스캐닝하는 동안에는 이미지 정보를 획득하는 웨이퍼 테두리 상의 위치로부터 이미지 정보 획득 장치로 입사하는 광선과 테두리 또는 테두리의 접선이 이루는 각도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 테두리 결함을 검사하는 방법.