KR100801323B1

KR100801323B1 - 실리콘웨이퍼의 검사장비

Info

Publication number: KR100801323B1
Application number: KR1020060135337A
Authority: KR
Inventors: 윤현진
Original assignee: (주)토탈솔루션
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-02-11

Abstract

본 발명은 실리콘웨이퍼의 검사장비에 관한 것으로, 특히 DSOD(Direct Surface Oxide Defect) 결함의 위치와 크기를 검출하여 데이터로 저장함으로써 실리콘웨이퍼의 불량정보를 체계적으로 관리할 수 있도록 한 실리콘웨이퍼의 검사장비에 관한 것이다.

본 발명은 크게 네 부분으로 구성되는바, 수평프레임(110)과 수직프레임(120)이 결합하여 직사각 형태의 틀로 구성되고 상기 프레임(110, 120)에 제1선반(130)이 전면으로 돌출 구비되며, 상기 틀 내부로 출입구멍(161)이 구비된 격벽(160)이 수직으로 구성되며, 그 격벽(160)을 중심으로 우측편에 제2선반(140)과 좌측편의 제3선반(150)이 수평으로 구비된 본체(100)와; 실리콘웨이퍼(500)가 보관되기 위한, 개구부를 가진 사각형태의 카세트(210)가 제1선반(130)에 결착 구비되고, 상기 카세트(210)의 개구부 전면으로 실리콘웨이퍼(500)를 낱개로 이송시키기 위한 r-θ-Z방향으로 구동가능한 로봇(220)이 제2선반(140)에 구비된 이송부(200)와; 이송부(200) 좌측의 제3선반(150) 상부의 중심으로, 횡 방향의 레일(320)이 구비되어 롤러(313)와 진공척(312), 스테이지(311)로 구성된 이송스테이지(310)의 롤러(313)와 접하도록 구성되고, 이송스테이지(310)의 상부로 하면을 향하는 조명부(330)와 그 조명부(330)의 전면으로 카메라부(340)가 가지는 시점이 교차될 수 있도록 구비된 검사부(300)와; 이송부(200)와 검사부(300)의 작동을 제어하며 검사 부(300)에 의해 촬영된 영상을 검사하고, 검사된 결과를 저장함과 동시에 디스플레이를 위한 프로그램이 내장된 PC(410)와 모니터로 구비된 제어부(400)로 구성되어, 실리콘웨이퍼의 결함정보를 체계적으로 관리할 수 있는 대략적인 구성을 갖는다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 종래의 실리콘웨이퍼의 표면결함에 대해 육안으로 확인검사하는 실리콘웨이퍼검사공정에서 개인적인 편차로 결함의 정밀한 식별이 불가능한 문제점 해결하고, 자동화로 진행함에 따라 직접회로의 전체적인 생산공정에 필요한 시간을 대폭 줄일 수 있으며, 각각의 실리콘웨이퍼의 표면에 발생된 DSOD등의 결함의 위치를 데이터로써 저장되어 관리함에 따라 실리콘웨이퍼를 절단하여 사용하는 직접회로에 결함이 없는 절단된 실리콘웨이퍼만을 식별하여 직접회로에 사용할 수 있어, 직접회로의 불량률을 대폭 줄일 수 있게 된다.

실리콘웨이퍼, DSOD(Direct Surface Oxide Defect), 검사장비, 카메라, 조명

Description

실리콘웨이퍼의 검사장비 {equipment of silicon wafer}

도 1은 본 발명의 사시도.

도 2는 본 발명의 정면도.

도 3은 본 발명의 우측면도.

도 4는 본 발명의 이송스테이지의 확대도.

도 5는 본 발명의 카메라부의 구성도.

< 주요 식별부호에 대한 설명 >

100 : 본체 110 : 수평프레임

120 : 수직프레임 130 : 제1선반

140 : 제2선반 150 : 제3선반

160 : 격벽 161 : 출입구멍

200 : 이송부 210 : 카세트

220 : 로봇 300 : 검사부

310 : 이송스테이지 311 : 스테이지

312 : 진공척 313 : 롤러

320 : 레일 330 : 조명부

340 : 카메라부 341 : 카메라

400 : 제어부 410 : PC

500 : 실리콘웨이퍼 600 : 교차시점

본 발명은 실리콘웨이퍼의 검사장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 로봇을 이용하여 카세트 내에 있는 실리콘웨이퍼를 인출하여 스테이지 상에 재치하며, 재치된 실리콘웨이퍼에 빛을 조사하고 이를 카메라로 촬영하여 실리콘웨이퍼 표면에 형성된 결함을 자동으로 검출하도록 구성된 것으로, 특히 DSOD 결함의 위치와 크기를 검출하여 데이터로 저장함으로써 실리콘웨이퍼의 불량정보를 체계적으로 관리할 수 있도록 한 실리콘웨이퍼의 검사장비에 관한 것이다.

일반적으로 실리콘웨이퍼라 함은 집적회로를 만드는 토대가 되는 얇은 규소판을 뜻하는 것으로, 순도 99.9999999%의 단결정 규소를 얇게 잘라 표면을 매끈하게 다듬어 사용되며, 웨이퍼의 표면은 결함이나 오염이 없어야 함은 물론, 회로의 정밀도에 영향을 미치기 때문에 고도의 평탄도가 요구된다.

최근에는 다양한 크기로 구성된 원판 모양의 것이 주로 사용되며, 실리콘웨이퍼는 조립한 후에 검사가 끝나면 개별 칩으로 절단되어 완성된 집적회로로 사용되도록 구성된다.

상기와 같은 실리콘웨이퍼의 제조 및 운반시에는 실리콘웨이퍼의 표면에 여러 가지 형태로 결함이 발생할 수 있는바, 결함의 종류로는 긁힘과 찍힘 등이 발생할 수 있으며, 특히 제조공정에서 실리콘웨이퍼 표면에 산소석출결함(DSOD)이 발생하였다.

위와 같은 결함은 실리콘웨이퍼의 제조가 완료된 후 검사공정에서 결함의 개수와 위치를 파악하여 집적회로에 사용되지 않도록 하는바, 종래에는 실리콘웨이퍼를 일일이 사람이 육안으로 관찰하여 결함의 유무를 가려냄에 따라 개인적인 편차로 결함의 정밀한 식별이 불가능한 문제점을 내포하고 있었다.

또한, 결함을 육안으로 구분함에 따라 검사속도가 느린 문제점이 있었으며, 결함이 발견된 경우에도 그 당시에만 결함의 위치를 파악할 수 있을 뿐이고, 이를 다시 카세트에 적재할 경우에는 결함의 위치를 파악하지 못하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 로봇을 이용하여 카세트 내에 있는 실리콘웨이퍼를 인출하여 스테이지 상에 재치한 후, 재치된 실리콘웨이퍼에 빛을 조사하고 이를 카메라로 촬영하여 실리콘웨이퍼 표면에 형성된 DSOD 결함의 위치와 크기를 데이터로 저장함으로써 실리콘웨이퍼의 불량정보를 체계적으로 관리할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

또한, 실리콘웨이퍼에 분포된 결함의 검출이 신속하게 이루어져 집적회로를 제작하는 전체공정의 제작속도를 향상시키도록 하며, 실리콘웨이퍼를 잘라서 집적회로를 제작할 시, 결함이 있는 위치의 실리콘웨이퍼는 집적회로로 제작되지 않도록 함으로써 집적회로의 불량을 줄여 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 실리콘웨이퍼의 검사장비에 관한 것으로, 로봇을 이용하여 카세트 내에 있는 실리콘웨이퍼를 인출하여 스테이지 상에 안착하며, 안착된 실리콘웨이퍼에 빛을 조사하고 이를 카메라로 촬영하여 실리콘웨이퍼 표면에 형성된 결함을 자동으로 검출함으로써, DSOD(Direct Surface Oxide Defect) 결함의 위치와 크기를 데이터로 저장하여 실리콘웨이퍼의 불량정보를 체계적으로 관리할 수 있도록 한 특징이 있다.

본 발명은 크게 네 부분으로 구성되는바, 수평프레임(110)과 수직프레임(120)이 결합하여 직사각 형태의 틀로 구성되고 상기 프레임(110, 120)에 제1선반(130)이 전면으로 돌출 구비되며, 상기 틀 내부로 출입구멍(161)이 구비된 격벽(160)이 수직으로 구성되며, 그 격벽(160)을 중심으로 우측편에 제2선반(140)과 좌측편의 제3선반(150)이 수평으로 구비된 본체(100)와; 실리콘웨이퍼(500)가 보관되기 위한, 개구부를 가진 사각형태의 카세트(210)가 제1선반(130)에 결착 구비되고, 상기 카세트(210)의 개구부 전면으로 실리콘웨이퍼(500)를 낱개로 이송시키기 위한 r-θ-Z방향으로 구동가능한 로봇(220)이 제2선반(140)에 구비된 이송부(200)와; 이송부(200) 좌측의 제3선반(150) 상부의 중심으로, 횡 방향의 레일(320)이 구비되어 롤러(313)와 진공척(312), 스테이지(311)로 구성된 이송스테이지(310)의 롤러(313)와 접하도록 구성되고, 이송스테이지(310)의 상부로 하면을 향하는 조명부(330)와 그 조명부(330)의 전면으로 카메라부(340)가 가지는 시점이 교차될 수 있도록 구비된 검사부(300)와; 이송부(200)와 검사부(300)의 작동을 제어하며 검사부(300)에 의해 촬영된 영상을 검사하고, 검사된 결과를 저장함과 동시에 디스플레이를 위한 프로그램이 내장된 PC(410)와 모니터로 구비된 제어부(400)로 구성되어, 실리콘웨이퍼의 결함정보를 체계적으로 관리할 수 있는 대략적인 구성을 갖는다.

이하 본 발명의 실시 예를 예시도면을 통해 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 사시도를 나타낸 것으로, 본 발명의 구성은, 직사각 형태의 틀의 본체(100)와, 본체(100)의 일측에 설치되는 이송부(200)와, 본체(100)의 타측에 설치되는 검사부(300) 및 이를 제어하는 제어부(400)로 구성되어 짐을 알 수 있다. 본 발명의 정면도와 우측면도를 나타낸 도 2와 도 3을 통해 더욱 상세하게 살펴보면, 우선, 본체(100)는 다수의 수직프레임(120)과 수평프레임(110)이 직사각 형태의 틀로 조립 구성되며, 틀의 전면으로 돌출된 제1선반(130), 틀 내부의 중심으로 출입구멍(161)을 구비한 수직의 격벽(160)이 구비되어 이를 중심으로 한 우측의 수평 제2선반(140)과 좌측의 제3선반(150)으로 구성되어 있다.

이러한 구성의 본체(100)는 제1선반(130) 상부로 카세트(210), 제2선반(140) 상부로 이송부(200), 제3선반(150) 상부로 검사부(300), 제3선반(150) 하부로 제어부(400)가 구성되어 작동할 수 있는 기반을 제공함에 목적이 있다.

또한 상기 본체(100)에 있어서, 우측면과 배면에 유리판(미도시)으로 조립고정하고, 좌측면은 검사부(300)의 이송스테이지(310)와 동일한 평행선상에 실리콘웨이퍼(500)가 배출될 수 있는 배출구멍이 구비된 유리판이 조립고정되며, 전면은 이송부(200)의 카세트(210)의 개구부를 통해 이송되는 실리콘웨이퍼(500)가 로봇(220)에 의해 이송될 수 있는 크기의 이송구멍이 구비된 유리판이 조립고정되는 구성으로 실시될 수 있으며, 이러한 구성을 통해 실리콘웨이퍼 검사장비 내부로, 외부에서 발생한 먼지 등의 이물질이 실리콘웨이퍼의 표면에 착상되는 문제를 대폭 줄일 수도 있다. 본체(100)외부에 사용되는 판체의 재질은 유리 및 투명아크릴 등 본체(100)의 내부를 볼 수 있고, 내부 장비의 검사 및 결함에 대한 교체 등이 용이하도록 탈·부착이 용이한 재질을 사용함이 타당할 것이다.

한편, 이송부(200)는 본체(100) 전면으로 돌출된 제1선반(130)의 상부에, 일 측면에 개구부를 가지고 실리콘웨이퍼(500)를 적층 보관하는 사각형태의 카세트(210)가 구비되고, 그 카세트(210)의 개구부가 틀의 배면 방향으로 하여 구비되며, 상기 카세트(210)의 개구부방향의 전방으로 r-θ-Z축 방향으로 구동되는 통상의 로봇(120)이 본체(100)의 제2선반(140) 상부로 구성되어 있다.

이러한 카세트(210)와 로봇(220)의 구성을 통하여 카세트(210)에 적층 보관 된 실리콘웨이퍼(500)를 로봇(220)의 r-θ-Z축 구동으로 카세트(210)에 보관된 실리콘웨이퍼(500)를 낱개로 격벽(160)의 출입구멍(161)을 통해 검사부(300)의 이송스테이지(310)로 이송하는 작동을 하게 된다.

상기 이송부(200)의 목적에 의해서, 본체(100)의 제1선반(130)과 제2선반(140), 제2선반(140)과 제3선반(150)의 높이차이와 거리차이는 로봇(220)의 r-θ-z축으로 이동가능한 범위 내로 구성되어 짐이 타당할 것이다. 또한, 본 발명의 바람직한 로봇(220)의 재원은 아래의 표와 같다.

구분	r축	θ축	Z축
Stroke	450mm	0 ~ 360°	370mm
전장	700mm	-	800mm
Speed	0.15m/s	0.15m/s	0.1m/s
용량	200W	400W	200W

검사부(300)는 원형의 스테이지(311)와 그 스테이지(311) 저면으로 진공척(312)과 롤러(313)가 도 4와 같이 일체로 구비된 이송스테이지(310)와 제3선반(150) 상부 중심의 횡으로 설치된 레일(320)이 구비되어 상기 이송스테이지(310)의 저면에 구비된 롤러(313)와 접하도록 구성되어 있으며, 이송스테이지(310) 상부로, 조명과 카메라의 시점이 교차 될 수 있도록 45˚의 내각을 가지고 하부로 향하는 다수의 조명으로 구성된 조명부(330)와 60˚의 내각을 가지고 하부로 향하는 다수의 카메라(341)로 구성된 카메라부(340)의 구성으로, 상기 본체(100) 내부의 격벽(160) 좌측에 구비된 제3선반(150) 상부에 구성되어 있다.

이러한 구성의 검사부(300)는 상기 이송부(200)에 의해 이송되는 실리콘웨이퍼(500)가 이송스테이지(310)의 스테이지(311) 상부에 안착하여 스테이지(311) 저면에 구성된 진공척(312)에 의해 진공안착하게 된다. 진공안착한 실리콘웨이퍼(500)는 이송스테이지(310) 저면에 구성된 롤러(313)의 구동에 의해 검사부(300)에 구비된 레일(320)을 따라 x,y 축으로 횡 이동하게 된다. 상기 레일(320)을 따라 횡 이동하는 이송스테이지(310)는 이송스테이지(310)의 상부에 고정된 조명부(330)와 카메라부(340)의 시점이 교차하는 교차시점(600)으로 실리콘웨이퍼(500)를 이송하는 작동을 한다. 상세히, 고정된 조명부(330)과 카메라부(340)의 교차시점으로 실리콘웨이퍼(500)의 표면이 이송되는 것으로, 이송스테이지(310)의 x,y축의 횡 이동에 의해 실리콘웨이퍼(500) 표면의 일 측 끝에서부터 카메라부(340)에 의해 촬영이 시작되고 상기 일 측 끝과 대칭되는 실리콘웨이퍼(500) 표면의 끝까지 순차적으로 촬영하여 실리콘웨이퍼(500)의 표면의 영상을 획득하는 작동을 한다.

상기 카메라부(340)는 도 5와 같이 세 개의 카메라(341)로 구성되어 있으며, 조명부(330) 또한 카메라부(340)과 동일한 낱개의 조명이 다수로 결합 된 구성을 가지며, 본 발명에 바람직한 카메라(341)의 재원은 아래의 표와 같이 구성됨이 바람직하다.

Camera	Dalsa 4K Line Scan Camera
CCD Pixel Size	7㎛ x 7㎛
Max Camera Total Data Rate	30 MHz
Max Camera Line Rate	Max. 7.2 KHz
Size	150 x 65.5 x 80

또한, 이송스테이지(310)의 아래의 표에 나타난 재원으로 구성됨이 바람직하다.

	X-axis	Y-axis	Vacuum Plate Unit
Stroke	500 mm	400 mm	8~12inch 대응
전장	780 mm	600 mm
기타	- Cableveyor, Cover 부착 - Speed : 0.2 m/s, 0.3G - 허용하중 : 15 kg

한편, 제어부(400)는 상기 제3선반(150) 하부에 구성되며, 이송부(200)와 검사부(300)의 동작상태를 제어하고 검사부(300)에 의해 검사결과를 데이터로 저장하는 프로그램이 내장된 PC(410)와 실리콘웨이퍼(500)의 표면검사 결과의 데이터를 디스플레이하기 위한 모니터(미도시)로 구성되어 있다.

이러한 구성의 제어부(400)는 이송부(200)의 로봇(220)의 움직임과 검사부(300)의 이송스테이지(310), 조명부(330), 카메라부(340)의 동작을 제어함과 동시에 검사부(300)의 카메라부(340)에 의해 습득한 영상을 데이터로 저장하고, DSOD및 스크레치 등의 표면결함을 분석하여 모니터로 그 DSOD 및 스크레치 등의 결함위치를 디스플레이하는 기능을 가진다.

상기 일련의 구성이 제어부(400)에 의해 자동으로 진행되며, 이송부(200)의 카세트(210)에 적층보관된 실리콘웨이퍼(500)가 로봇(220)의 r-θ-Z방향의 운동에 의해 낱개로 검사부(300)의 이송스테이지(310) 상부에 이송됨과 동시에 상기 이송스테이지(310)의 진공척(312)에 의해 실리콘웨이퍼(500)가 스테이지(311) 상부에 진공안착하게 된다. 진공안착된 실리콘웨이퍼(500)는 이송스테이지(310)의 롤러(313)에 의해 검사부(300)의 레일(320)을 따라 x,y축의 횡 이동을 통해 조명부(330)와 카메라부(340)의 교차시점(600)으로 실리콘웨이퍼(500) 표면을 이동시키고, 이동된 실리콘웨이퍼(500)의 표면에 발생한 DSOD 및 표면결함을 카메라(341)의 영상으로 제어부(400)의 PC(410)로 전송하고 상기 PC(410)가 영상을 데이터로서 전환하여 PC(410)에 저장함과 동시에 모니터에 디스플레이함으로써, 실리콘웨이퍼의 전체검사공정이 자동화로 진행되어 그 공정에 필요한 시간의 대폭 감소 될 수 있으며, 육안이 아닌 카메라와 조명에 의해 영상이 획득되고 데이터로 보존·관리됨에 따라 정확한 검사가 이루어짐과 동시에 데이터로써 직접회로생산에 접목하여 불량률을 대폭 줄일 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 종래의 실리콘웨이퍼의 표면결함에 대해 육안으로 확인검사하는 실리콘웨이퍼검사공정에서 개인적인 편차로 결함의 정밀한 식별이 불가능한 문제점 해결하고, 자동화로 진행함에 따라 직접회로의 전체적인 생산공정에 필요한 시간을 대폭 줄일 수 있으며, 각각의 실리콘웨이퍼의 표면에 발생된 DSOD등의 결함의 위치를 데이터로써 저장되어 관리함에 따라 실리콘웨이퍼를 절 단하여 사용하는 직접회로에 결함이 없는 절단된 실리콘웨이퍼만을 식별하여 직접회로에 사용할 수 있어, 직접회로의 불량률을 대폭 줄일 수 있게 된다.

Claims

실리콘웨이퍼의 검사장비에 있어서,

수평프레임(110)과 수직프레임(120)이 결합하여 직사각 형태의 틀로 구성되고 상기 프레임(110, 120)에 제1선반(130)이 전면으로 돌출 구비되며, 상기 틀 내부로 출입구멍(161)이 구비된 격벽(160)이 수직으로 구성되며, 그 격벽(160)을 중심으로 우측편에 제2선반(140)과 좌측편의 제3선반(150)이 수평으로 구비된 본체(100)와;

실리콘웨이퍼(500)가 보관되기 위한, 개구부를 가진 사각형태의 카세트(210)가 제1선반(130)에 결착 구비되고, 상기 카세트(210)의 개구부 전면으로 실리콘웨이퍼(500)를 낱개로 이송시키기 위한 r-θ-Z방향으로 구동가능한 로봇(220)이 제2선반(140)에 구비된 이송부(200)와;

이송부(200) 좌측의 제3선반(150) 상부의 중심으로, 횡 방향의 레일(320)이 구비되어 롤러(313)와 진공척(312), 스테이지(311)로 구성된 이송스테이지(310)의 롤러(313)와 접하도록 구성되고, 이송스테이지(310)의 상부로 하면을 향하는 조명부(330)와 그 조명부(330)의 전면으로 카메라부(340)가 가지는 시점이 교차될 수 있도록 구비된 검사부(300)와;

이송부(200)와 검사부(300)의 작동을 제어하며 검사부(300)에 의해 촬영된 영상을 검사하고, 검사된 결과를 저장함과 동시에 디스플레이를 위한 프로그램이 내장된 PC(410)와 모니터로 구비된 제어부(400)로 구성됨을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 검사장비.
제 1항에 있어서,

검사부(300)는 세 개의 조명으로 구성된 조명부(330)와 세 개의 카메라(341)로 구성된 카메라부(340)로 영상을 획득함을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼 검사장비.
제 1항에 있어서,

조명부(330)는 제3선반(150)을 기준으로 45˚의 각도로 비스듬하게 설치되며, 카메라부(340)는 제3선반을(150)을 기준으로 60˚의 각도로 비스듬하게 설치되어, 조명부(330)와 카메라부(340)의 시점이 교차하는 교차시점(600)으로 실리콘웨이퍼(500)가 이동되어 영상을 획득하도록 함을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼 검사장비.