KR100908639B1 - Glass wafer shape measuring method and apparatus - Google Patents

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Abstract

유리 웨이퍼 형상 측정 방법 및 장치가 개시된다. 뉴튼 간섭무늬 생성단계에서 제 1광을 유리 웨이퍼에 조사하고 유리 웨이퍼의 하면에서 반사된 제 1측정광 및 유리 웨이퍼의 하면을 투과하여 기준면에서 반사된 제 1기준광을 중첩하여 뉴튼 간섭무늬를 생성한다. 하이딩거 간섭무늬 생성단계에서 제 2광을 유리 웨이퍼에 조사하고 유리 웨이퍼의 상면 및 하면에서 각각 반사된 제 2측정광 및 제 2기준광을 중첩하여 하이딩거 간섭무늬를 생성한다. 산출단계에서 생성된 뉴튼 간섭무늬 및 하이딩거 간섭무늬를 기초로 유리 웨이퍼 형상을 산출한다. 본 발명에 따른 형상 측정 방법 및 장치에 의하면, 크기가 크고, 두께가 얇은 유리 웨이퍼의 하면의 평탄도 및 형상을 정확하게 측정하고 유리 웨이퍼의 상면과 하면 및 기준면에서 각각 반사된 광이 모두 중첩되는 것을 방지하여 유리 웨이퍼의 평탄도를 오차없이 정확하게 측정할 수 있으며, 스캔(scan)과정이 요구되지 않아 신속하게 유리 웨이퍼 형상을 측정할 수 있고 유리 웨이퍼 및 기준면 사이의 공기를 빠르고 용이하게 배출하여 유리 웨이퍼의 형상을 신속하게 측정할 수 있으며, 유리 웨이퍼 및 기준면 사이를 분리하는 것이 용이하다.A glass wafer shape measuring method and apparatus are disclosed. In the Newton interference fringe generation step, the first light is irradiated onto the glass wafer, and the first measurement light reflected from the lower surface of the glass wafer and the first reference light reflected from the reference surface are transmitted to overlap the first wafer, thereby generating a Newton interference fringe. . In the Haidinger interference fringe generation step, the second light is irradiated onto the glass wafer, and the second measuring light and the second reference light reflected from the upper and lower surfaces of the glass wafer are overlapped to generate the Haidinger interference fringe. The glass wafer shape is calculated based on the Newton interference fringe and the Heidinger interference fringe generated in the calculation step. According to the shape measuring method and apparatus according to the present invention, it is possible to accurately measure the flatness and shape of the bottom surface of a large and thin glass wafer, and to overlap the light reflected from the top, bottom, and reference surfaces of the glass wafer, respectively. It is possible to accurately measure the flatness of the glass wafer without error, and it is possible to measure the shape of the glass wafer quickly because no scanning process is required, and to quickly and easily discharge the air between the glass wafer and the reference surface, thereby The shape of the can be measured quickly, and it is easy to separate between the glass wafer and the reference plane.

유리 웨이퍼, 뉴튼 간섭무늬, 하이딩거 간섭무늬, 측정, 형상, 평탄도 Glass Wafer, Newton Interference Pattern, Heidinger Interference Pattern, Measurement, Shape, Flatness

Description

유리 웨이퍼 형상 측정 방법 및 장치{Method and Apparatus for measuring shape of glass wafer}Method and apparatus for measuring glass wafer shape {Method and Apparatus for measuring shape of glass wafer}

본 발명은 유리 웨이퍼 형상 측정 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광을 이용하여 비접촉식으로 유리 웨이퍼의 형상을 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring a glass wafer shape, and more particularly, to a method and apparatus for measuring the shape of a glass wafer in a non-contact manner using light.

LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diodes), 디지털 카메라, 휴대폰 카메라 등의 디스플레이 산업에서 다양한 유리가 얇은 기판 형태로 제조 공정에 널리 이용되고 있다. 그 중에서도 유리 웨이퍼는 최근 성장하고 있는 고온폴리 TFT-LCD, OLED, 디지털 카메라, 휴대폰 카메라 등에 사용되는 주요 광학 필터 기판 및 광통신용 소재로 고품질의 사양을 요구하는 분야에 널리 사용되고 있다. 또한 실리콘 웨이퍼와의 bonding, MEMS, fiber optics device의 MEMS, Bio-medical 분야, Micro-mirror, polarized beam splitters, dichroic filter 기판, micro glass- block 및 Lens, DVD, CDP 등의 pick-up 프리즘 분야 등에 다양한 소재의 유리 웨이퍼가 사용되고 있다.In the display industry, such as liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), organic light emitting diodes (OLEDs), digital cameras, and mobile phone cameras, various glass is widely used in the manufacturing process in the form of thin substrates. Among them, glass wafers are widely used in the field of high quality poly TFT-LCDs, OLEDs, digital cameras, mobile phone cameras, and other optical fiber substrates and optical communication materials. Also, bonding with silicon wafer, MEMS, MEMS of fiber optics device, bio-medical field, micro-mirror, polarized beam splitters, dichroic filter substrate, micro glass block and pick-up prism field such as lens, DVD, CDP, etc. Glass wafers of various materials are used.

이처럼 유리 웨이퍼는 현재 급속히 성장하고 있는 디스플레이 산업, 광통신 및 정밀광학소자 분야 등에서 널리 사용되는 소재산업으로써 앞으로 지속적으로 높은 성장이 기대되는 분야이다. 지속적인 성장을 유지하기 위해서는 유리 웨이퍼에 대한 항상 정확한 품질관리와 품질향상이 요구되며, 이를 위해서 유리 웨이퍼의 특성 즉 평탄도 및 두께변화에 대한 정확한 평가 및 측정기술이 요구된다.As such, glass wafers are widely used in the display industry, optical communication, and precision optical device fields, which are currently growing rapidly, and are expected to grow continuously in the future. In order to maintain continuous growth, accurate quality control and quality improvement are always required for glass wafers. To this end, accurate evaluation and measurement techniques for glass wafer characteristics, that is, flatness and thickness change, are required.

기존의 유리 웨이퍼의 평탄도 측정방법에는 flat 평판위에 놓인 유리웨이퍼의 윗면의 형상을 3차원 형상측정기로 scan 측정하여 평탄도를 측정하는 방법과 Fizeau 간섭계로 평행빔을 사용하여 유리웨이퍼와 크기가 같거나 큰 Reference Flat과 유리 웨이퍼 윗면의 간섭무늬를 관측하여 평탄도를 측정하는 방법이 있다.Conventional measuring method of flatness of glass wafer is to measure flatness by scanning the shape of the upper surface of glass wafer placed on flat plate with 3D shape measuring device and the same size as glass wafer using parallel beam with Fizeau interferometer. Or measure the flatness by observing the interference pattern of the large reference flat and the top surface of the glass wafer.

2차원 형상측정기로는 일직선의 형상만 측정이 가능하며 2차원 형상을 얻기 위해서는 3차원 형상측정기로 전영역을 scan 하여야한다. 많은 종류의 형상측정기가 있지만 대부분 작은 영역만 측정할 수 있으며 200 mm 이상의 유리 웨이퍼를 측정하기 위해서는 대형 측정기가 필요하다. 그러나 대형일수록 측정정확도가 떨어지며 가격도 고가이다.Only a straight line shape can be measured with a 2D shape measuring device. To obtain a 2D shape, the entire area must be scanned with a 3D shape measuring device. There are many types of shape measuring instruments, but most can measure only small areas, and large measuring instruments are required to measure glass wafers larger than 200 mm. However, the larger the size, the less accurate the measurement and the higher the price.

도 1은 평판의 평탄도를 측정을 위해 만들어진 기존의 상업용 Fizeau 간섭계를 도시한 도면이다.1 illustrates a conventional commercial Fizeau interferometer made for measuring flatness of a plate.

도 1을 참조하면, 평판의 평탄도를 측정하기 위해서는 최소한 같은 크기의 Reference Lens가 필요하다. 따라서 유리웨이퍼의 크기가 커질수록 측정 장치도 커지게 된다. 그러나 이 측정 장치는 레이저빔을 사용하기 때문에 가간섭거리가 길어서 투명한 얇은 박막인 유리웨이퍼를 측정하면 유리웨이퍼의 상하면과 기준면 사이에 발생하는 모든 간섭무늬가 중첩하여 보이는 문제가 있다. 실리콘웨이퍼 측정에 는 적합하나 유리웨이퍼 측정에는 문제가 있다. 이러한 문제는 일반적인 상업용 Fizeau 간섭계에서 모두 나타나는 문제점이다.Referring to FIG. 1, a reference lens of at least the same size is required to measure flatness of a flat plate. Therefore, the larger the size of the glass wafer, the larger the measuring device. However, since the measuring device uses a laser beam, when measuring the glass wafer, which is a transparent thin film with a long interference distance, all interference fringes generated between the upper and lower surfaces of the glass wafer and the reference plane appear to overlap. Suitable for silicon wafer measurements, but glass wafer measurements are problematic. This problem is a common problem in all commercial Fizeau interferometers.

도 2는 Zygo사의 VeriFire MST 간섭계 및 이 간섭계의 작동원리를 도시한 도면이고, 도 3은 Zygo사의 VeriFire MST 간섭계로 유리 웨이퍼를 측정한 측정결과를 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a VeriFire MST interferometer of Zygo Inc. and an operating principle of the interferometer, and FIG. 3 is a diagram showing a measurement result of measuring a glass wafer with a VeriFire MST interferometer of Zygo Inc.

도 2 및 도 3을 참조하면, Zygo사의 VeriFire MST 간섭계는 특수한 알고리즘을 사용하여 유리웨이퍼의 상하면과 기준면 사이에 발생하는 모든 간섭무늬가 중첩하여 보이는 문제를 제거하기 위한 간섭계이다. 이러한 Zygo사의 VeriFire MST 간섭계는 웨이퍼의 상하면의 Flatness, 두께변화, 굴절률 등 많은 것을 측정할 수 있다. 그러나 Zygo사의 VeriFire MST 간섭계는 현재 측정 가능한 크기(직경 100 mm)가 유리 웨이퍼의 크기에 비해 작고 유리 웨이퍼의 두께가 얇을수록 두께 측정이 어려우며(광학적인 두께가 최소 1.2 mm 이상이어야 측정 가능함), 가격이 고가여서 산업체에서 사용하기에는 어려운 문제점이 있다.2 and 3, Zygo's VeriFire MST interferometer is an interferometer for eliminating the problem that all interference fringes appearing between the upper and lower surfaces of the glass wafer and the reference plane using a special algorithm. Zygo's VeriFire MST interferometer can measure many things such as flatness, thickness change and refractive index of the upper and lower surfaces of the wafer. However, Zygo's VeriFire MST interferometers currently have a measurable size (100 mm in diameter) compared to the size of glass wafers, and the thinner the glass wafer, the more difficult it is to measure thickness (the optical thickness must be at least 1.2 mm). This is expensive and difficult to use in industry.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 크기가 100 mm 보다 크고, 두께가 얇은 유리 웨이퍼의 평탄도를 정확하게 측정하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a glass wafer shape measuring method and apparatus for accurately measuring flatness of a glass wafer having a size larger than 100 mm and thin.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 유리 웨이퍼의 상면과 하면 및 기준면 사이에 각각 반사된 광이 모두 중첩되는 것을 방지하여 유리 웨이퍼의 평탄도를 가능한 작은 오차로 측정하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a glass wafer shape measuring method and apparatus for measuring the flatness of the glass wafer with the smallest possible error by preventing overlapping of each reflected light between the upper and lower surfaces and the reference surface of the glass wafer. To provide.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 스캔(scan)과정이 요구되지 않아 신속하게 유리 웨이퍼 형상을 측정하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a glass wafer shape measuring method and apparatus for quickly measuring the glass wafer shape because a scan process is not required.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 유리 웨이퍼 및 기준면 사이의 공기를 빠르고 용이하게 배출하고, 유리 웨이퍼 및 기준면 사이를 분리하는 것이 용이한 유리 웨이퍼 형상 측정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method and apparatus for measuring the shape of a glass wafer, which quickly and easily discharges air between the glass wafer and the reference plane, and makes it easy to separate between the glass wafer and the reference plane.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 여러 간섭무늬의 중첩현상의 발생을 막고 크기가 크고, 두께가 얇은 유리 웨이퍼의 형상을 가능한 작은 오차로 정확하게 측정하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a glass wafer shape measuring method and apparatus for accurately measuring the shape of a glass wafer having a large size and a thin thickness with as little error as possible to prevent the occurrence of overlapping interference patterns. .

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측 정 방법은, 광원으로부터 방출된 광을 유리 웨이퍼에 조사하는 광조사단계; 상기 유리 웨이퍼의 하면에서 반사된 제 1광 및 상기 유리 웨이퍼의 하면을 투과하여 기준면에서 반사된 제 2광을 중첩하여 간섭무늬를 생성하는 간섭무늬생성단계; 상기 생성된 간섭무늬를 광검출부로 검출하는 검출단계; 및 상기 검출된 간섭무늬를 기초로 상기 유리 웨이퍼의 하면의 평탄도를 산출하는 산출단계;를 갖는다.According to an aspect of the present invention, there is provided a glass wafer shape measuring method comprising: a light irradiation step of irradiating a glass wafer with light emitted from a light source; An interference fringe generation step of generating an interference fringe by overlapping the first light reflected from the bottom surface of the glass wafer and the second light reflected from the reference surface by passing through the bottom surface of the glass wafer; A detection step of detecting the generated interference fringe with a light detector; And calculating a flatness of the lower surface of the glass wafer based on the detected interference fringes.

상기 광원은 확장광원이고 상기 광의 가간섭거리는 상기 유리 웨이퍼의 두께보다는 작고 상기 유리 웨이퍼 및 기준면 사이의 간격보다는 긴 것이 바람직하며, 그리고 상기 광원의 크기는 상기 제 1광 및 제 2광 사이의 광노정차의 오차가 상기 광의 파장의 4분의 1이 이하가 되게 하는 크기인 것이 바람직하다.Preferably, the light source is an extended light source and the interference distance of the light is smaller than the thickness of the glass wafer and longer than the distance between the glass wafer and the reference plane, and the size of the light source is the light exposure between the first and second light. It is preferable that the error of magnitude is such that one quarter of the wavelength of the light is less than or equal to.

상기 유리 웨이퍼 및 광검출부 사이의 거리는 상기 제 1광 및 제 2광 사이의 광노정차의 오차가 상기 광의 파장의 4분의 1 이하가 되게 하는 거리 이상인 것이 바람지하다.The distance between the glass wafer and the photodetector is preferably equal to or greater than the distance such that the error in the optical misalignment between the first and second light becomes less than one quarter of the wavelength of the light.

상기 간섭무늬생성단계에서, 생성된 간섭무늬의 곡률 산출이 필요한 경우에, 상기 유리 웨이퍼 상면을 눌러서 상기 유리 웨이퍼 및 기준면 사이의 간격을 변화시켜 간섭무늬를 생성하며, 상기 유리 웨이퍼 및 기준면 사이의 간격 변화에 따라 간섭무늬 변화에 기초하여 상기 유리 웨이퍼의 하면의 곡률을 산출한다.In the step of generating the interference fringe, when the curvature of the generated interference fringe is needed, the interference fringe is generated by pressing the upper surface of the glass wafer to change the distance between the glass wafer and the reference plane, and the distance between the glass wafer and the reference plane. According to the change, the curvature of the lower surface of the glass wafer is calculated based on the change of the interference fringe.

또한 상기 간섭무늬생성단계는, 상기 제 1광 및 제 2광을 각각 상기 유리 웨이퍼의 하면 및 상기 기준면의 상면에서 반사하는 단계; 및 상기 반사된 제 1광 및 제 2광을 필터링하는 단계;를 포함한다.The generating of the interference fringe may include: reflecting the first light and the second light on the bottom surface of the glass wafer and the top surface of the reference surface, respectively; And filtering the reflected first and second lights.

바람직하게 상기 기준면은 소정의 간격으로 형성된 직선홈을 포함한다.Preferably, the reference surface includes straight grooves formed at predetermined intervals.

또한 상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치는, 광을 방출하여 유리 웨이퍼에 조사하는 광조사부; 상기 유리 웨이퍼를 지탱하고 상기 유리 웨이퍼의 하면을 투과한 기준광을 반사하는 플랫; 상기 유리 웨이퍼의 하면에서 반사된 측정광 및 상기 반사된 기준광을 중첩하여 간섭무늬를 생성하는 결상렌즈; 상기 생성된 간섭무늬를 검출하는 광검출부; 및 상기 검출된 간섭무늬를 기초로 상기 유리 웨이퍼의 하면의 평탄도를 산출하는 산출부;를 구비한다.In addition, the glass wafer shape measuring apparatus according to the present invention for achieving the above another technical problem, the light irradiation unit for emitting light to the glass wafer; A flat bearing the glass wafer and reflecting reference light transmitted through a lower surface of the glass wafer; An imaging lens overlapping the measurement light reflected from the bottom surface of the glass wafer and the reflected reference light to generate an interference pattern; A photo detector for detecting the generated interference fringes; And a calculator configured to calculate the flatness of the lower surface of the glass wafer based on the detected interference fringe.

상기 광조사부는 확장광원을 포함하고, 또한 상기 측정광 및 기준광 사이의 광노정차의 오차가 상기 광의 파장의 4분의 1이 이하가 되게 하는 크기를 갖는 광원을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 광의 가간섭거리는 상기 유리 웨이퍼의 두께보다는 작고 상기 유리 웨이퍼 및 플랫 사이의 간격보다는 긴 것이 바람직하다.Preferably, the light irradiator includes an extended light source, and includes a light source having a size such that an error in the light exposure difference between the measurement light and the reference light is less than one quarter of the wavelength of the light. The interference distance is preferably smaller than the thickness of the glass wafer and longer than the distance between the glass wafer and the flat.

상기 광검출부 및 유리 웨이퍼 사이의 거리는 상기 측정광 및 기준광 사이의 광노정차의 오차가 상기 광의 파장의 4분의 1 이하가 되게 하는 거리 이상인 것이 바람직하다.It is preferable that the distance between the photodetector and the glass wafer is equal to or greater than the distance such that the error in the optical exposure between the measurement light and the reference light is one quarter or less of the wavelength of the light.

바람직하게 상기 유리 웨이퍼 형상 측정 장치는, 상기 측정광 및 기준광을 필터링하는 간섭필터를 더 구비한다.Preferably, the glass wafer shape measuring apparatus further includes an interference filter for filtering the measurement light and the reference light.

바람직하게 상기 플랫은 소정의 간격으로 형성된 직선홈을 포함한다.Preferably the flat includes a straight groove formed at a predetermined interval.

또한 상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 방법은, 제 1광을 유리 웨이퍼에 조사하고 상기 유리 웨이퍼의 하면에서 반사된 제 1측정광 및 상기 유리 웨이퍼의 하면을 투과하여 기준면에서 반사 된 제 1기준광을 중첩하여 뉴튼 간섭무늬를 생성하는 뉴튼 간섭무늬 생성단계; 제 2광을 상기 유리 웨이퍼에 조사하고 상기 유리 웨이퍼의 상면 및 하면에서 각각 반사된 제 2측정광 및 제 2기준광을 중첩하여 하이딩거 간섭무늬를 생성하는 하이딩거 간섭무늬 생성단계; 및 상기 생성된 뉴튼 간섭무늬 및 하이딩거 간섭무늬를 기초로 상기 유리 웨이퍼 형상을 산출하는 산출단계;를 갖는다.In addition, the glass wafer shape measuring method according to the present invention for achieving the above-mentioned other technical problem, the first measurement light reflected from the lower surface of the glass wafer and the first measurement light reflected from the lower surface of the glass wafer and the lower surface of the glass wafer Newton interference pattern generating step of generating a Newton interference pattern by overlapping the first reference light transmitted through and reflected from the reference plane; A Haidinger interference fringe generation step of irradiating a second light onto the glass wafer and generating a Haidinger interference fringe by overlapping the second measurement light and the second reference light reflected on the upper and lower surfaces of the glass wafer, respectively; And calculating the glass wafer shape based on the generated Newton interference fringes and Heidinger interference fringes.

상기 산출단계는, 상기 뉴튼 간섭무늬를 기초로 상기 유리 웨이퍼의 하면의 평탄도 및 곡률을 산출하는 단계; 상기 하이딩거 간섭무늬를 기초로 상기 유리 웨이퍼의 두께를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 평탄도, 곡률 및 두께를 기초로 상기 유리 웨이퍼의 상면 형상을 산출하는 단계;를 구비한다.The calculating step may include calculating flatness and curvature of the lower surface of the glass wafer based on the Newton interference fringe; Calculating a thickness of the glass wafer based on the Haidinger interference fringe; And calculating an upper surface shape of the glass wafer based on the calculated flatness, curvature, and thickness.

제 1광의 가간섭거리는 상기 유리 웨이퍼의 두께보다는 작고 상기 유리 웨이퍼 및 기준면 사이의 간격보다는 긴 것이 바람직하다.The interference distance of the first light is preferably smaller than the thickness of the glass wafer and longer than the distance between the glass wafer and the reference plane.

본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 방법 및 장치에 의하면, 크기가 크고, 두께가 얇은 유리 웨이퍼의 하면의 평탄도를 정확하게 측정하고, 유리 웨이퍼의 하면과 기준면 사이로부터 발생되는 간섭무늬를 노이즈 없이 생성 및 검출하여 유리 웨이퍼의 평탄도를 가능한 작은 오차로 정확하게 측정할 수 있다.According to the method and apparatus for measuring the shape of a glass wafer according to the present invention, the flatness of the lower surface of a large and thin glass wafer can be accurately measured, and the interference pattern generated between the lower surface and the reference surface of the glass wafer can be generated without noise and By detecting, the flatness of the glass wafer can be measured accurately with as little error as possible.

또한 스캔(scan)과정이 요구되지 않아 신속하게 유리 웨이퍼 형상을 측정할 수 있다.In addition, the scanning process is not required, so the glass wafer shape can be measured quickly.

또한 유리 웨이퍼 및 기준면 사이의 공기를 빠르고 용이하게 배출하여 유리 웨이퍼의 형상을 신속하게 측정할 수 있으며, 유리 웨이퍼 및 기준면 사이를 분리 하는 것이 용이하다.In addition, it is possible to quickly and easily discharge the air between the glass wafer and the reference surface to quickly measure the shape of the glass wafer, it is easy to separate between the glass wafer and the reference surface.

그리고 유리 웨이퍼의 상면과 하면 및 유리 웨이퍼의 하면과 기준면 사이로부터 발생되는 간섭무늬를 각각 노이즈 없이 생성 및 검출하여 크기가 크고, 두께가 얇은 유리 웨이퍼의 형상을 가능한 작은 오차로 정확하게 측정할 수 있다.The interference fringes generated from the upper and lower surfaces of the glass wafer and the lower surface and the reference surface of the glass wafer can be generated and detected without noise, respectively, to accurately measure the shape of the large and thin glass wafer with the smallest possible error.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the device and method according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 구성도이다.4 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a glass wafer shape measurement apparatus according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치(400)는 광조사부(410), 광분할기(420), 플랫(430), 광검출부(440) 및 산출부(450)를 구비한다.Referring to FIG. 4, the glass wafer shape measuring apparatus 400 according to the present invention includes a light irradiator 410, a light splitter 420, a flat 430, a light detector 440, and a calculator 450. .

광조사부(410)는 광을 방출하여 유리 웨이퍼(401)에 조사하다. 광을 방출하기 위해 광조사부(310)는 광을 방출하는 광원을 포함하며, 광원은 점광원 또는 확장광원일 수 있다. 또한 광원은 측정광(I1) 및 기준광(I2)의 오차가 광원이 방출하는 광의 파장의 4분의 1이하가 되게 하는 크기를 갖는 것이 바람직하다.The light irradiation part 410 emits light and irradiates the glass wafer 401. In order to emit light, the light irradiator 310 includes a light source that emits light, and the light source may be a point light source or an extended light source. In addition, the light source preferably has a size such that an error between the measurement light I 1 and the reference light I 2 is equal to or less than a quarter of the wavelength of the light emitted by the light source.

도 5는 유리 웨이퍼로 조사된 광이 유리 웨이퍼의 하면 및 기준면에서 각각 측정광 및 기준광의 광노정차를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram showing photoexposure differences between measurement light and reference light on the bottom surface and the reference surface of the glass wafer, respectively.

도 5를 참조하면, 광조사부(410)의 광원이 단색광원인 경우, 단색광원은 점광원이 아니라 확장광원이므로 입사광선의 입사각들은 서로 차이가 나게 된다. 입 사각 θ로 광 (I0)이 유리 웨이퍼(401)로 입사한 경우 유리 웨이퍼 하면(502)에서 반사된 측정광(I1) 및 플랫(430)의 상면(이하 '기준면'이라고 함)(531)에서 반사된 기준광(I2) 사이의 광노정차 OPD는 다음의 수학식 1과 같이 주어진다.Referring to FIG. 5, when the light source of the light irradiator 410 is a monochromatic light source, since the monochromatic light source is not a point light source but an extended light source, incident angles of incident light rays are different from each other. When the light I 0 is incident on the glass wafer 401 by the square θ, the upper surface of the measurement light I 1 and the flat 430 reflected from the lower surface of the glass wafer 502 (hereinafter referred to as 'reference plane') ( The optical exposure difference OPD between the reference light I 2 reflected by 531 is given by Equation 1 below.

Figure 112007079715246-pat00001
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여기서, t는 유리웨이퍼의 하면(502) 및 기준면(531)사이의 거리이다.Here, t is the distance between the lower surface 502 and the reference surface 531 of the glass wafer.

수학식 1로부터 광원의 크기에 의해 tθ2만큼의 오차가 발생함을 알 수 있다. 목적하는 정확도가 kλ라면 정확도 kλ는 다음의 수학식 2를 만족해야 한다.It can be seen from Equation 1 that an error by tθ 2 occurs due to the size of the light source. If the desired accuracy is kλ, the accuracy kλ should satisfy the following equation (2).

Figure 112007079715246-pat00002
Figure 112007079715246-pat00002

명암(contrast)이 좋기 위해서는 정확도 kλ는 λ/4 이하가 되어야 한다. 만일 단색광원의 파장이 약 0.6 um이고 간격 t가 10 um 정도인 경우에 다음의 수학식 3이 성립한다.In order for the contrast to be good, the accuracy kλ must be less than λ / 4. If the wavelength of the monochromatic light source is about 0.6 um and the interval t is about 10 um, the following equation 3 holds.

Figure 112007079715246-pat00003
Figure 112007079715246-pat00003

그리고 다음의 수학식 2 및 수학식 3으로부터 다음의 수학식 4 또는 수학식 5를 유도할 수 있다. Then, the following Equation 4 or 5 can be derived from Equations 2 and 3 below.

Figure 112007079715246-pat00004
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Figure 112007079715246-pat00005
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따라서 t가 10 um 인 경우에 단색광원의 크기가 0.24 rad 또는 13.9ㅀ가 되도록 하면 정확도 kλ가 λ/4 이하로 오차를 최소화할 수 있다. 즉 수학식 2 내지 수학식 5를 통해 정확도 kλ가 λ/4 이하로 오차를 최소화할 수 있는 단색광원의 크기를 산출할 수 있다.Therefore, when t is 10 um, if the size of the monochromatic light source is 0.24 rad or 13.9 ㅀ, the accuracy kλ can be minimized to λ / 4 or less. That is, the size of the monochromatic light source capable of minimizing the error with the accuracy kλ of λ / 4 or less can be calculated through Equations 2 to 5 below.

도 6은 유리 웨이퍼로 조사된 광이 유리 웨이퍼의 상면, 하면 및 기준면에서 각각 반사되는 원리를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a principle in which light irradiated onto a glass wafer is reflected on an upper surface, a lower surface, and a reference surface of the glass wafer, respectively.

도 6을 참조하면, 일반적으로 유리 웨이퍼(601)에 광(R0)을 조사하면 유리 웨이퍼(601)의 상면, 하면 및 기준면(631)에서 각각 광(R1), 광(R2), 광(R3) 반사되게 된다. 그리고 광(R2) 및 광(R3)로 생성되어야 하는 간섭무늬는 광(R1)에 의해 왜곡될 수 있다. 이러한 왜곡이 발생되는 일예로 단색광원인 나트륨램프를 광조사부(410)의 광원으로 사용하는 경우를 들 수 있다. 나트륨램프는 선폭이 0.1 nm인 589 nm와 589.6 nm의 이중선(doublet)으로 구성되어 있고 보통 필터가 필요 없다. 이러한 나트륨램프로 방출되는 광의 가간섭거리는 다음의 수학식 6과 같다.Referring to FIG. 6, in general, when light R 0 is irradiated onto the glass wafer 601, the light R 1 , the light R 2 , Light R 3 is reflected. In addition, the interference fringes to be generated by the light R 2 and the light R 3 may be distorted by the light R 1 . As an example of such distortion, a sodium lamp, which is a monochromatic light source, may be used as a light source of the light irradiation unit 410. Sodium lamps consist of 589 nm and 589.6 nm doublets with a line width of 0.1 nm and usually do not require a filter. The interference distance of the light emitted by the sodium lamp is shown in Equation 6 below.

Figure 112007079715246-pat00006
Figure 112007079715246-pat00006

일반적으로 유리 웨이퍼(401)의 두께가 수백 um로 얇기 때문에 방출되는 광의 가간섭거리 3.5 mm인 나트륨램프를 사용하면, 유리 웨이퍼(401)의 상하면에서 반사되는 광과 기준면에서 반사되는 광이 모두 간섭을 일으켜서 간섭무늬가 왜곡된다.Generally, since the thickness of the glass wafer 401 is a few hundred um, when using a sodium lamp having an interference distance of 3.5 mm, the light reflected from the upper and lower surfaces of the glass wafer 401 and the light reflected from the reference plane interfere with each other. The interference fringe is distorted.

따라서 광(R1)에 의한 간섭무늬의 왜곡을 없애기 위해서는 광조사부(410)가 방출하는 광의 가간섭거리는 유리 웨이퍼(601)의 두께 d보다는 작고 유리 웨이퍼 및 플랫(430) 사이의 간격 t보다는 긴 것이 바람직하다. 일예로 유리 웨이퍼(401) 및 기준면 사이의 간격인 10 um 인 경우, 광조사부(410)가 방출하는 광의 가간섭거리는 유리 웨이퍼(401) 및 기준면 사이의 간격인 10 um 보다는 길면서 보통 수백 um인 유리 웨이퍼(401) 두께보다는 작아야 되므로 다음의 수학식 7을 만족해야 한다.Therefore, in order to eliminate distortion of the interference fringes caused by the light R 1 , the interference distance of the light emitted by the light irradiator 410 is smaller than the thickness d of the glass wafer 601 and longer than the distance t between the glass wafer and the flat 430. It is preferable. For example, in the case of 10 um, the distance between the glass wafer 401 and the reference plane, the interference distance of the light emitted by the light irradiation unit 410 is longer than 10 um, the distance between the glass wafer 401 and the reference plane, and is usually several hundred um. Since the glass wafer 401 must be smaller than the thickness, the following Equation 7 must be satisfied.

Figure 112007079715246-pat00007
Figure 112007079715246-pat00007

일예로 광조사부(410)의 광원이 나트륨램프와 동일한 중심파장을 갖는 0.589um인 LED를 사용할 경우 요구되는 선폭은 수학식 7로부터 다음의 수학식 8과 수학식 9로 유도된다.For example, when the light source of the light irradiation unit 410 uses an LED of 0.589um having the same center wavelength as the sodium lamp, the required line width is derived from Equation 7 to Equation 8 and Equation 9 below.

Figure 112007079715246-pat00008
Figure 112007079715246-pat00008

Figure 112007079715246-pat00009
Figure 112007079715246-pat00009

따라서 광조사부(410)의 광원으로 나트륨램프와 동일한 중심파장을 갖는 0.589um인 LED를 사용할 경우에 Δλ가 0.36 nm 에서 3.6 nm 사이인 LED를 사용하면 된다. LED의 대역폭이 3.6 nm보다 큰 경우에는 광검출부(440)는 불필요한 광에 의해 간섭무늬가 왜곡되는 것을 방지하기 위해 대역폭이 0.36 nm 에서 3.6 nm 사이인 간섭필터 (일예로 1.5 nm인 간섭필터)를 포함하는 것이 바람직하다. Therefore, when using a 0.589um LED having the same center wavelength as the sodium lamp as the light source of the light irradiation unit 410, Δλ may be used between 0.36 nm and 3.6 nm. When the bandwidth of the LED is greater than 3.6 nm, the photo detector 440 may use an interference filter (eg, an interference filter having 1.5 nm) having a bandwidth of 0.36 nm to 3.6 nm to prevent the interference pattern from being distorted by unnecessary light. It is preferable to include.

플랫(430)은 유리 웨이퍼(401)를 지탱하고 유리 웨이퍼(401)의 하면을 투과한 기준광을 반사한다. 플랫(430)의 일예로 평탄도가 뛰어난 기준평면이 이용된다.The flat 430 supports the glass wafer 401 and reflects the reference light transmitted through the lower surface of the glass wafer 401. As an example of the flat 430, a reference plane having excellent flatness is used.

도 7은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치의 플랫에 대한 바람직한 일 실시예를 도시한 도면이다.7 is a view showing a preferred embodiment of a flat of the glass wafer shape measuring apparatus according to the present invention.

도 7을 참조하면, 플랫(730)에는 소정의 간격으로 직선 홈(732)이 형성되어 있다. 유리 웨이퍼(401)의 직경이 200 mm 이상으로 큰 경우에는 유리 웨이퍼(401) 및 플랫(430) 사이에 공기가 잘 빠지지 않아 형상을 왜곡할 수 있다. 또한 유리 웨이퍼(401)와 플랫(430)을 밀착하면 쉽게 떨어지지 않는다. 플랫(730) 면에 직선 홈(732)을 형성함으로써 그러한 현상들을 방지할 수 있다. 일예로 플랫(730) 상면에 형성되는 홈(732)은 4.5cm의 간격으로 폭과 깊이가 1 mm의 직선 홈 형태로 가질 수 있다.Referring to FIG. 7, straight grooves 732 are formed in the flat 730 at predetermined intervals. When the diameter of the glass wafer 401 is larger than 200 mm, air does not fall well between the glass wafer 401 and the flat 430, and the shape may be distorted. In addition, when the glass wafer 401 and the flat 430 are in close contact with each other, they do not easily fall off. Such phenomena can be prevented by forming a straight groove 732 in the flat 730 plane. For example, the groove 732 formed on the upper surface of the flat 730 may have a width and depth in the form of a linear groove having a width and a depth of 1 mm at intervals of 4.5 cm.

도 8a 및 도 8b는 각각 플랫에 직선홈을 내기 전 플랫의 평탄도와 직선홈을 낸 후 의 플랫의 평탄도를 도시한 도면이다.8A and 8B show the flatness of the flat before making a straight groove and the flatness of the flat after making a straight groove, respectively.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 플랫에 직선 홈을 세기면 직선 홈이 형성된 플랫(730)의 평탄도(rms 0.039λ)가 직선 홈이 형성되지 않는 플랫(430)의 평탄도(rms 0.012 λ)보다는 더 나빠지지만 절대값이 작기 때문에 기준 플랫(430)으로 사용하는데 문제가 되지 않는다.Referring to FIGS. 8A and 8B, when the flat groove is counted on the flat, the flatness (rms 0.039λ) of the flat 730 on which the straight groove is formed is the flatness (rms 0.012 λ) of the flat 430 on which the straight groove is not formed. It is worse than) but since the absolute value is small, it is not a problem to use as the reference flat (430).

광분할기(420)는 광조사부(410)로부터 방출된 광(I0)을 유리 웨이퍼(401)로 조사되게 한다. 또한 광분할기(420)는 유리 웨이퍼(401)의 하면 및 플랫(430)의 상면 즉 기준면에서 각각 반사된 측정광(I1) 및 기준광(I2)을 결상렌즈(460)로 조사되게 한다. 즉 광분할기(420)는 광조사부(410) 및 광검출부(440)가 각각 다른 위치에 배치하는 것을 가능하게 한다. 다른 일예로 광조사부(410)가 유리웨이퍼(401)의 수직면 위에 배치하고 광검출부(440)를 옆면에 배치할 수도 있다. The light splitter 420 causes the light I 0 emitted from the light irradiator 410 to be irradiated onto the glass wafer 401. In addition, the light splitter 420 irradiates the measurement light I 1 and the reference light I 2 reflected from the lower surface of the glass wafer 401 and the upper surface of the flat 430, that is, the reference surface, to the imaging lens 460. That is, the light splitter 420 allows the light irradiation unit 410 and the light detection unit 440 to be disposed at different positions. As another example, the light irradiation unit 410 may be disposed on the vertical surface of the glass wafer 401 and the light detection unit 440 may be disposed on the side surface.

결상렌즈(460)는 유리 웨이퍼(401) 하면에서 반사된 측정광(I1) 및 플랫(430)의 상면에서 반사된 기준광(I2)을 중첩하여 간섭무늬를 생성한다. 즉 결상렌즈(460)는 유리 웨이퍼(401) 하면에서 반사된 측정광(I1) 및 플랫(430)의 상면에서 반사된 기준광(I2)을 굴절시켜 뉴튼 간섭무늬를 생성한다.The imaging lens 460 overlaps the measurement light I 1 reflected from the lower surface of the glass wafer 401 and the reference light I 2 reflected from the upper surface of the flat 430 to generate an interference fringe. That is, the imaging lens 460 refracts the measurement light I 1 reflected from the bottom surface of the glass wafer 401 and the reference light I 2 reflected from the top surface of the flat 430 to generate a Newton interference fringe.

광검출부(440)는 결상렌즈(460)가 생성한 간섭무늬를 검출한다. 여기서 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치(400)가 정확한 유리 웨이퍼의 평면도를 산출하기 위해 광검출부(440)는 및 유리 웨이퍼(401) 사이의 거리는 측정광(I1) 및 기준광(I2) 사이의 광노정차의 오차가 광의 파장의 4분의 1 이하가 되게 하는 거리 이상인 것이 바람직하다.The photo detector 440 detects the interference fringe generated by the imaging lens 460. Herein, in order for the glass wafer shape measuring apparatus 400 according to the present invention to calculate an accurate plan view of the glass wafer, the distance between the photodetector 440 and the glass wafer 401 is measured light I 1 and reference light I 2 . It is preferable that it is more than the distance which makes the error of the optical unevenness in between become one quarter or less of the wavelength of light.

도 9는 유리 웨이퍼 및 광검출부 사이의 거리를 결정하기 위한 원리를 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating the principle for determining the distance between the glass wafer and the photodetector.

도 9를 참조하면, 유리 웨이퍼(401)의 크기가 큰 경우에는 앞서 검토한 광원의 크기에 따라 오차가 발생하는 크기효과와 비슷한 효과가 발생한다. 광조사부(410)의 광원이 점광원으로 가정하여도 유리 웨이퍼(401) 상의 위치에 따라 입사빔의 입사각이 달라지기 때문에 유리 웨이퍼(401)를 보는 시야각은 소정의 조건을 만족되도록 해야 한다. 즉 광검출부(440)가 유리 웨이퍼(401)를 보는 시야각은 측정광(I1) 및 기준광(I2) 사이의 광노정차의 오차가 광의 파장의 4분의 1 이하가 되도록 해야 한다. 만일 유리 웨이퍼(401)의 직경이 300 mm일 때 광검출부(440)가 유리 웨이퍼(401)를 보는 시야각이 0.24 radian이하가 되기 위해서 유리 웨이퍼(401)로부터 광검출부(440)의 높이인 관측지점의 높이 h는 다음의 수학식 10으로부터 산출된다.Referring to FIG. 9, when the size of the glass wafer 401 is large, an effect similar to that of the size effect in which an error occurs according to the size of the light source discussed above occurs. Even when the light source of the light irradiator 410 is assumed to be a point light source, since the incident angle of the incident beam varies depending on the position on the glass wafer 401, the viewing angle of viewing the glass wafer 401 must satisfy a predetermined condition. That is, the viewing angle at which the photodetector 440 sees the glass wafer 401 should be such that the error of the optical misalignment between the measurement light I1 and the reference light I2 is equal to or less than one quarter of the wavelength of the light. If the diameter of the glass wafer 401 is 300 mm, the observation point that is the height of the photodetector 440 from the glass wafer 401 so that the viewing angle of the photodetector 440 viewing the glass wafer 401 is 0.24 radian or less. The height h of is calculated from the following equation (10).

Figure 112007079715246-pat00010
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따라서 관측점의 높이가 최소한 1.23 m 이상은 되어야 한다. 이때 광원이 점광원이 아니고 확장광원인 경우는 수학식 4 또는 수학식 5 및 수학식 10 을 함께 고려하여야 하므로 관측점의 높이는 수학식 10보다는 더 커지게 된다. 여기서 관측점을 낮추면 측정되는 간섭무늬에 의해 산출되는 유리 웨이퍼(401)의 평탄도에 대한 측정 정확도가 감소된다.Therefore, the observation point must be at least 1.23 m high. In this case, when the light source is not a point light source but an extended light source, Equation 4 or Equation 5 and Equation 10 must be considered together, and thus the height of the observation point becomes larger than Equation 10. Lowering the viewing point reduces the measurement accuracy of the flatness of the glass wafer 401 calculated by the measured interference fringes.

도 10은 간섭무늬로부터 평탄도를 산출하는 원리를 도시한 도면이다.10 is a diagram illustrating a principle of calculating flatness from an interference fringe.

도 10을 참조하면, 산출부(450)는 광검출부(440)가 검출한 간섭무늬를 기초로 유리 웨이퍼(401)의 하면의 평탄도를 산출한다. 산출부(450)는 다음의 수학식 11로부터 유리 웨이퍼(401)의 하면의 평탄도를 산출한다.Referring to FIG. 10, the calculator 450 calculates the flatness of the bottom surface of the glass wafer 401 based on the interference fringe detected by the photodetector 440. The calculating part 450 calculates the flatness of the lower surface of the glass wafer 401 from following formula (11).

Figure 112007079715246-pat00011
Figure 112007079715246-pat00011

여기서, F는 평탄도, a는 간섭무늬의 중심 간격(μm), b는 간섭무늬의 굽은 양(μm), λ는 사용하는 빛의 파장 (μm)을 나타낸다. Where F is flatness, a is the center spacing of the interference fringe (μm), b is the amount of bending of the interference fringe (μm), and λ is the wavelength of light used (μm).

측정면의 평탄도가 커지면(F>λ/2), a보다 b가 크게 되고 간섭무늬의 개수는 증가하며 간섭무늬의 간격은 좁아지게 된다. 따라서 유리 웨이퍼(401)의 윗면을 살짝 누르면 유리 웨이퍼(401) 및 플랫(430) 사이의 공기 간격이 좁아지면서 간섭무늬가 이동하기 때문에 측정면인 유리 웨이퍼(401)의 하면의 곡률 방향을 알 수 있다.When the flatness of the measurement surface becomes larger (F> λ / 2), b becomes larger than a, the number of interference fringes increases, and the distance between the interference fringes becomes narrow. Therefore, when the upper surface of the glass wafer 401 is lightly pressed, the interference pattern moves while the air gap between the glass wafer 401 and the flat 430 is narrowed, so that the direction of curvature of the lower surface of the glass wafer 401 which is the measurement surface can be known. have.

도 11a 내지 도 11d는 유리 웨이퍼의 압력을 가하여 유리 웨이퍼의 곡률을 산출하는 원리를 도시한 도면이다.11A to 11D are diagrams showing the principle of calculating the curvature of the glass wafer by applying the pressure of the glass wafer.

도 11을 참조하면, 하면이 볼록한 유리 웨이퍼(1111)의 중심 부위에 압력(1110)을 가하면 유리 웨이퍼(1111) 및 플랫(1113) 사이의 중간 부위의 공기 간격이 좁아지므로 간섭무늬는 확장된다. 따라서 산출부(450)는 유리 웨이퍼의 중심 부위에 압력을 가한 경우에 간섭무늬는 확장되면 유리 웨이퍼(401)의 하면은 볼록한 형상을 갖는다는 것을 측정할 수 있다. 또한 하면이 오목한 유리 웨이퍼(1121)의 중심 부위에 압력(1120)을 가하면 유리 웨이퍼(1121) 및 플랫(1123) 사이의 가장자리 부위 공기 간격이 좁아지므로 간섭무늬는 수축된다. 따라서 산출부(450)는 유리 웨이퍼의 중심 부위에 압력을 가한 경우에 간섭무늬는 수축되면 유리 웨이퍼(401)의 하면은 오목한 형상을 갖는다는 것을 측정할 수 있다.Referring to FIG. 11, when the pressure 1110 is applied to the center portion of the glass wafer 1111 having a convex bottom surface, the air gap between the glass wafer 1111 and the flat 1113 is narrowed, so that the interference fringe is expanded. Therefore, the calculator 450 may measure that the lower surface of the glass wafer 401 has a convex shape when the interference fringe is expanded when the center portion of the glass wafer is pressurized. In addition, when the pressure 1120 is applied to the center portion of the glass wafer 1121 having a concave bottom surface, the air gap between the glass wafer 1121 and the flat 1123 becomes narrow, so that the interference pattern shrinks. Therefore, the calculator 450 may measure that the lower surface of the glass wafer 401 has a concave shape when the interference fringe contracts when the pressure is applied to the center portion of the glass wafer.

동일한 방식으로 하면이 볼록한 유리 웨이퍼(1131) 및 오목한 유리 웨이퍼(1141)에 각각 가장자리에 압력(1130, 1140)을 가하여 유리 웨이퍼(1131, 1141) 및 플랫(1133, 1143) 사이의 공기 간격이 좁아지게 한 후, 간섭무늬의 변화를 분석하여, 산출부(450)는 유리 웨이퍼(401)의 가장자리의 곡률을 측정할 수 있다.In the same manner, the air gap between the glass wafers 1131 and 1141 and the flats 1133 and 1143 is narrowed by applying pressures 1130 and 1140 to the edges of the convex glass wafers 1131 and the concave glass wafers 1141, respectively. After the reduction, the change of the interference fringe is analyzed, and the calculator 450 may measure the curvature of the edge of the glass wafer 401.

도 12는 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 방법의 바람직한 일실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.12 is a flow chart showing the implementation of a preferred embodiment of the glass wafer shape measurement method according to the present invention.

도 12를 참조하면, 광조사부(410)는 광원으로부터 방출된 광을 유리 웨이퍼(401)에 조사한다(S1200). 여기서 광원은 확장광원인 것이 바람직하다.Referring to FIG. 12, the light irradiator 410 irradiates the glass wafer 401 with light emitted from the light source (S1200). The light source is preferably an extended light source.

유리 웨이퍼(401)는 광조사부(410)가 조사한 광을 하면에서 제 1광으로 반사하고 일부를 투과하여 플랫(430)으로 조사되게 한다(S1210). 플랫(430)은 유리 웨 이퍼(401)로부터 조사된 광을 상면에서 제 2광으로 반사한다(S1220). 결상렌즈(460)는 유리 웨이퍼(401)의 하면에서 제 1광 및 플랫(430)의 상면에서 반사된 제 2광을 중첩하여 간섭무늬를 생성한다(S1230).The glass wafer 401 reflects the light irradiated by the light irradiator 410 to the first light from the lower surface thereof and transmits a portion thereof to the flat 430 (S1210). The flat 430 reflects the light emitted from the glass wafer 401 to the second light from the upper surface (S1220). The imaging lens 460 overlaps the first light on the bottom surface of the glass wafer 401 and the second light reflected on the top surface of the flat 430 to generate an interference fringe (S1230).

광검출부(440)는 결상렌즈(460)가 생성한 간섭무늬를 검출한다(S1240). 산출부(450)는 광검출부(440)가 검출한 간섭무늬를 기초로 유리 웨이퍼(401)의 하면의 평탄도를 산출한다(S1250).The photodetector 440 detects the interference fringe generated by the imaging lens 460 (S1240). The calculator 450 calculates the flatness of the lower surface of the glass wafer 401 based on the interference fringe detected by the photodetector 440 (S1250).

유리 웨이퍼(401)의 상면의 소정의 부위에 압력을 가하여, 유리 웨이퍼(410) 및 플랫(430) 사의의 공기 간격을 좁힌다(S1260). 산출부(450)는 유리 웨이퍼(410) 및 플랫(430) 사의의 공기 간격의 변화에 따라 간섭무늬의 변화를 기초로 유리 웨이퍼(401)의 하면의 곡률을 산출한다(S1270).Pressure is applied to a predetermined portion of the upper surface of the glass wafer 401 to narrow the air gap between the glass wafer 410 and the flat 430 (S1260). The calculation unit 450 calculates the curvature of the bottom surface of the glass wafer 401 based on the change of the interference fringe according to the change in the air gap between the glass wafer 410 and the flat 430 (S1270).

도 13a 내지 도 13d는 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치가 측정한 간섭무늬를 도시한 도면이다.13A to 13D are diagrams showing interference fringes measured by the glass wafer shape measuring apparatus according to the present invention.

도 13a 내지 도 13d를 참조하면, 간섭무늬(1310)는 평탄도가 매우 양호한 유리 웨이퍼로부터 측정된 간섭무늬임을 알 수 있고, 간섭무늬(1320, 1340)는 fringe의 간격이 매우 조밀하고 많아 측정된 유리 웨이퍼의 평탄도가 매우 양호함을 알 수 있으며, 간섭무늬(1330)는 여러 개의 굴곡이 있는 유리 웨이퍼로부터 측정된 간섭무늬임을 알 수 있다.13A to 13D, it can be seen that the interference fringe 1310 is an interference fringe measured from a glass wafer having very good flatness, and the interference fringes 1320 and 1340 have a very dense spacing of fringes and are measured. It can be seen that the flatness of the glass wafer is very good, and the interference pattern 1330 is an interference pattern measured from a glass wafer having a plurality of bends.

도 14는 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 방법의 바람직한 다른 일실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다. 뉴튼 간섭무늬 생성단계에서 제 1광을 유리 웨이퍼에 조사하고 유리 웨이퍼의 하면에서 반사된 제 1측정광 및 유리 웨이퍼의 하면을 투과하여 기준면에서 반사된 제 1기준광을 중첩하여 뉴튼 간섭무늬를 생성한다(S1400). 그리고 뉴튼 간섭무늬 생성단계에서 생성된 뉴튼 간섭무늬를 검출한다(S1410).14 is a flowchart illustrating a process of performing another preferred embodiment of the glass wafer shape measuring method according to the present invention. In the Newton interference fringe generation step, the first light is irradiated onto the glass wafer, and the first measurement light reflected from the lower surface of the glass wafer and the first reference light reflected from the reference surface are transmitted to overlap the first wafer, thereby generating a Newton interference fringe. (S1400). The Newton interference fringe generated in the Newton interference fringe generation step is detected (S1410).

하이딩거 간섭무늬 생성단계에서 제 2광을 유리 웨이퍼에 조사하고 제 2광이 조사된 유리 웨이퍼의 상면 및 하면에서 각각 반사된 제 2측정광 및 제 2기준광을 중첩하여 하이딩거 간섭무늬를 생성하다(S1420). 그리고 하이딩거 간섭무늬 생성단계서 생성된 하이딩거 간섭무늬를 검출한다(S1430).In the Haidinger interference fringe generation step, the second light is irradiated onto the glass wafer, and the second measuring light and the second reference light reflected from the upper and lower surfaces of the glass wafer to which the second light is irradiated are superimposed to generate the Haidinger interference fringe. (S1420). Then, the Haidinger interference fringe generated in the Haidinger interference fringe generation step is detected (S1430).

산출단계에서 검출된 뉴튼 간섭무늬를 기초로 유리 웨이퍼의 하면의 평탄도 및 곡률을 산출한다(S1440). 다음으로 산출단계에서 검출된 하이딩거 간섭무늬를 기초로 유리 웨이퍼의 두께변화를 산출한다(S1450). 그리고 산출단계에서 산출된 평탄도, 곡률 및 두께변화를 기초로 유리 웨이퍼의 상면 형상을 산출한다(S1460). 즉 산출된 평탄도, 곡률로부터 유리 웨이퍼의 하면 형상을 산출할 수 있고, 산출된 하면 형상과 유리 웨이퍼의 두께변화로부터 유리 웨이퍼의 상면 형상을 바로 도출된다. 따라서 산출단계에서 유리 웨이퍼의 전체 형상을 정확하고 신속하게 산출할 수 있다.The flatness and curvature of the bottom surface of the glass wafer are calculated based on the Newton interference fringe detected in the calculation step (S1440). Next, the thickness change of the glass wafer is calculated based on the Heidinger interference fringe detected in the calculating step (S1450). The upper surface shape of the glass wafer is calculated based on the flatness, curvature, and thickness change calculated in the calculating step (S1460). That is, the lower surface shape of the glass wafer can be calculated from the calculated flatness and curvature, and the upper surface shape of the glass wafer is directly derived from the calculated lower surface shape and the thickness change of the glass wafer. Therefore, the overall shape of the glass wafer can be calculated accurately and quickly in the calculation step.

그리고 단계 S1420 및 단계 S1430을 먼저 수행한 후에 단계 S1400 및 단계 S1410을 수행할 수 있으며, 단계 S1400 내지 단계 S1410 수행한 후에 단계 S1440을 수행하고 단계 S1420 내지 단계 S1430을 수행한 후에 단계 S1450을 수행하고 마지막으로 단계 S1460을 수행하는 형태로 변형가능하다.After performing steps S1420 and S1430 first, steps S1400 and S1410 may be performed.After performing steps S1400 to S1410, step S1440 may be performed and after steps S1420 to S1430, step S1450 may be performed. It can be transformed into a form to perform step S1460.

여기서, 뉴튼 간섭무늬를 생성하고 생성된 뉴튼 간섭무늬로부터 유리 웨이퍼 의 하면의 평탄도 및 곡률을 산출하는 것은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치(400)에 의해 수행될 수 있다.Here, generating the Newton interference fringes and calculating the flatness and curvature of the lower surface of the glass wafer from the generated Newton interference fringes may be performed by the glass wafer shape measuring apparatus 400 according to the present invention.

도 15는 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 구성도이다.15 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of the glass wafer thickness change measuring apparatus according to the present invention.

도 15를 참조하면, 하이딩거 간섭무늬를 생성하고 생성된 하이딩거 간섭무늬로부터 유리 웨이퍼의 두께변화를 산출하는 것은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치(1500)에 의해 수행될 수 있다. 즉 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치(1500)는 유리 웨이퍼에 광을 조사하고 유리 웨이퍼로부터 반사된 광으로부터 생성된 하이딩거 간섭무늬를 검출하여 검출된 하이딩거 간섭무늬로부터 두께변화를 산출하는 장치이다. 이를 위해 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치(1500)는 광조사부(1510), 플랫(1520), 광분할기(1530), 결상렌즈(1540), 광검출부(1550) 및 산출부(1560)를 구비한다.Referring to FIG. 15, generating the Haidinger interference fringes and calculating the thickness change of the glass wafer from the generated Haidinger interference fringes may be performed by the glass wafer thickness change measuring apparatus 1500 according to the present invention. That is, the glass wafer thickness change measuring apparatus 1500 according to the present invention irradiates light onto the glass wafer and detects the Haidinger interference fringe generated from the light reflected from the glass wafer to calculate the thickness change from the detected Haidinger interference fringe. Device. To this end, the glass wafer thickness change measuring apparatus 1500 according to the present invention includes a light irradiator 1510, a flat 1520, a light splitter 1530, an imaging lens 1540, a light detector 1550, and a calculator 1560. It is provided.

광조사부(1510)는 광(I)을 방출하여 유리 웨이퍼(1501)에 조사한다. 이를 위해 광조사부(1510)는 광을 방출하는 광원을 포함하며, 광원은 점광원 또는 확장광원 일 수 있다. 또한 유리 웨이퍼(1501)의 상면 및 하면에서 각각 반사된 제 1광(I1) 및 제 2광(I2)이 중첩되어 간섭무늬(1506)가 생성되기 위한 정도의 광의 가간섭거리가 길이를 가져야 한다. 이러한 광원은 일예로 50 W Na lamp가 될 수 있다.The light irradiation part 1510 emits light I and irradiates the glass wafer 1501. To this end, the light irradiation unit 1510 includes a light source that emits light, and the light source may be a point light source or an extended light source. In addition, the interference distance of the light to the extent that the interference light 1506 is generated by overlapping the first light I 1 and the second light I 2 reflected on the upper and lower surfaces of the glass wafer 1501, respectively Should have Such a light source may be, for example, a 50 W Na lamp.

도 16은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치의 측정용 기준 검 정 플랫을 도시한 도면이다.16 is a view showing a reference standard flat for measurement of the glass wafer thickness change measuring apparatus according to the present invention.

플랫(1520)은 유리 웨이퍼(1501)를 지탱하기 위한 지탱부재의 역할과 함께 유리 웨이퍼(1501)로부터 투과된 광이 유리 웨이퍼(1501)로 재반사되는 것을 차단하는 기능을 수행한다. 플랫(1620)은 일예로 알루미늄으로 제작될 수 있고 반사를 막기 위해 검정색을 갖는 것이 바람직하다. 알루미늄으로 제작된 플랫(1520)은 알루미늄 면에 의한 반사를 없애기 위해 양극 산화 처리(anodizing)를 하고 측정에 적당한 평탄도를 얻기 위해 다시 표면을 DTM machine으로 평면 가공하여 제작될 수 있다. 여기서 플랫(1520)의 평탄도는 하이딩거 간섭무늬에 크게 영향을 주지 않는다. 플랫의 평탄도가 급격하게 변하지만 않는다면 전체 평탄도는 수십 um 정도가 되어도 가능하다.The flat 1520 serves to block the light transmitted from the glass wafer 1501 from being reflected back to the glass wafer 1501 together with the supporting member for supporting the glass wafer 1501. The flat 1620 can be made of aluminum, for example, and preferably has a black color to prevent reflection. The flat 1520 made of aluminum may be fabricated by anodizing to eliminate reflections from the aluminum surface and plane-processing the surface again with a DTM machine to obtain flatness suitable for measurement. The flatness of the flat 1520 does not significantly affect the Haidinger interference fringe. If the flatness of the flat does not change drastically, the overall flatness may be several tens of um.

광분할기(1530)는 광조사부(1510)로부터 방출된 광(I)을 유리 웨이퍼(1501)로 조사되게 한다. 또한 광분할기(1530)는 유리 웨이퍼(1501)의 상면 및 하면에서 각각 반사된 제 1광(I1) 및 제 2광(I2)을 결상렌즈(1540)로 조사되게 한다. 즉 광분할기(1530)는 입사되는 광의 방향에 따라 수직으로 입사되는 광을 투과하고 수평으로 입사되는 광을 반사시켜 광조사부(1510) 및 광검출부(1550)가 각각 다른 위치에 배치가 가능하게 한다.The light splitter 1530 causes the light I emitted from the light irradiator 1510 to be irradiated onto the glass wafer 1501. In addition, the light splitter 1530 irradiates the first and second lights I 1 and I 2 reflected from the upper and lower surfaces of the glass wafer 1501 to the imaging lens 1540. That is, the light splitter 1530 transmits vertically incident light and reflects horizontally incident light according to the direction of incident light so that the light irradiator 1510 and the light detector 1550 may be disposed at different positions. .

결상렌즈(1540)는 제 1광(I1) 및 제 2광(I2)을 굴절시켜 투사한다. 결상렌즈(1540)로부터 투사된 제 1광(I1) 및 제 2광(I2)은 중첩되어 간섭현상을 일으킨다. 즉 중첩된 제 1광(I1) 및 제 2광(I2)은 하이딩거 간섭무늬(1506)를 형성한다.The imaging lens 1540 refracts and projects the first light I 1 and the second light I 2 . The first light I 1 and the second light I 2 projected from the imaging lens 1540 overlap and cause interference. That is, the overlapping first light I 1 and the second light I 2 form a Haidinger interference fringe 1506.

도 17은 점광원에 의해 간섭무늬가 생성되는 원리를 도시한 구성도이다.17 is a configuration diagram showing the principle that the interference fringe is generated by the point light source.

도 17을 참조하면, 광조사부(1510)는 점광원(S)으로 입사광선 E0을 두께가 d인 유리 웨이퍼(1701)에 조사하면, 유리 웨이퍼(1701)의 상면 및 하면에서 각각 반사된 두 반사광선 E1과 E2에 의해 간섭무늬가 생성된다. 두 반사광선 E1과 E2 사이의 광노정차 OPD는 다음의 수학식 12로 주어진다.Referring to FIG. 17, when the light irradiation unit 1510 irradiates the incident light E 0 to the glass wafer 1701 having a thickness d with the point light source S, two light beams respectively reflected from the upper and lower surfaces of the glass wafer 1701 may be used. An interference fringe is generated by the reflected rays E 1 and E 2 . The optical exposure difference OPD between the two reflected beams E 1 and E 2 is given by the following equation (12).

Figure 112007079715246-pat00012
Figure 112007079715246-pat00012

여기서, n, d, θt, θi는 각각 평판의 굴절률, 두께, 입사광선 E0의 굴절각 및 입사각을 나타낸다. 그리고 θt, θi의 관계는 다음의 수학식 13과 같다.Here, n, d, θ t and θ i represent the refractive index, the thickness, the refractive angle and the incident angle of the incident beam E 0 , respectively. The relationship between θ t and θ i is shown in Equation 13 below.

Figure 112007079715246-pat00013
Figure 112007079715246-pat00013

OPD는 θt가 0일 때, 즉 광조사부(1710)가 방출한 광(E0)이 유리 웨이퍼(1501) 위에서 수직으로 입사될 때 최대가 된다. 그리고 굴절각 θt(또는 입사각 θi)가 증가함에 따라 OPD는 감소한다. The OPD becomes maximum when θ t is 0, that is, when the light E 0 emitted by the light irradiation part 1710 is incident vertically on the glass wafer 1501. OPD decreases as the refraction angle θ t (or incident angle θ i ) increases.

두 반사광선 E1및 E2 사이의 반사관계의 의한 상대적인 위상차 δ를 고려하면, 두 반사광선 E1및 E2 사이의 위상차는 다음의 수학식 14와 같다.Considering the relative phase difference δ caused by the reflection of the relationship between the two reflected beam E 1 and E 2, the phase difference between the two reflected beam E 1 and E 2 as shown in the following equation (14) of.

Figure 112007079715246-pat00014
Figure 112007079715246-pat00014

수학식 14에서 d가 2π의 정수배이면 간섭무늬의 세기가 최대가 된다. 수학식 14로부터 간섭무늬 세기의 최대 및 최소는 각각 다음의 수학식 15 및 수학식 16로 주어진다.If d is an integer multiple of 2π in Equation 14, the intensity of the interference fringe is maximum. The maximum and minimum of the interference fringe intensity from (14) are given by the following equations (15) and (16), respectively.

Figure 112007079715246-pat00015
Figure 112007079715246-pat00015

Figure 112007079715246-pat00016
Figure 112007079715246-pat00016

수학식 15 및 수학식 16으로부터 간섭무늬 세기의 최대 및 최소는 광선의 입사각과 유리 웨이퍼(1701)의 두께에 의해서 결정된다는 것을 알 수 있다.It can be seen from Equations 15 and 16 that the maximum and minimum of the interference fringe intensity is determined by the incident angle of the light beam and the thickness of the glass wafer 1701.

여기서, 반사광선 E1과 E2의 웨이퍼상의 위치인 A점과 C점사이의 거리 AC는 2dtanθt만큼 떨어져 있다. 그런데, 거리 AC는 결상렌즈(1740) 및 유리 웨이퍼(1701) 사이의 거리에 반비례한다. 따라서 거리 AC가 작아지도록 결상렌즈(1740) 및 유리 웨이퍼(1701) 사이의 거리를 정하는 것이 바람직하다. 일예로 지름이 300 mm이고 두께가 1 mm인 유리 웨이퍼의 경우 결상렌즈(1740) 및 유리 웨이퍼(1701) 사이의 거리 h가 1.4 m일 때 거리 AC의 최대값을 계산하면 다음의 수학식 17과 같 다.Here, the distance AC between the position of point A and point C on the wafer reflected light of the E 1 and E 2 are separated by 2dtanθ t. However, the distance AC is inversely proportional to the distance between the imaging lens 1740 and the glass wafer 1701. Therefore, it is preferable to determine the distance between the imaging lens 1740 and the glass wafer 1701 so that the distance AC becomes small. For example, in the case of a glass wafer having a diameter of 300 mm and a thickness of 1 mm, when the distance h between the imaging lens 1740 and the glass wafer 1701 is 1.4 m, the maximum value of the distance AC is calculated as shown in Equation 17 below. same.

Figure 112007079715246-pat00017
Figure 112007079715246-pat00017

계산 결과, 거리 AC는 유리 웨이퍼(1701)의 반지름 150 mm에 비해서 1/1000이하이므로 무시할 수 있다.As a result of the calculation, the distance AC is 1/1000 or less compared to the radius of 150 mm of the glass wafer 1701 and can be ignored.

도 18은 확장광원에 의해 간섭무늬가 생성되는 원리를 도시한 구성도이다.18 is a configuration diagram showing the principle that the interference fringe is generated by the extended light source.

도 18을 참조하면, 점광원(S)을 사용하는 경우 결상렌즈(1840)의 크기에 의해서 검출되는 간섭무늬는 크기가 제한된다. 이 경우 유리 웨이퍼(1801) 전체에서 생성되는 간섭무늬를 검출할 수 없다. 확장광원(1812)을 사용하면 여러 방향에서 렌즈로 반사된 광이 들어오기 때문에 점광원(S)과는 달리 넓은 영역의 간섭무늬를 볼 수 있는 효과가 있다. 따라서 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치(1500)는 광원으로 확장광원(1812)을 사용하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 18, when the point light source S is used, the size of the interference fringe detected by the size of the imaging lens 1840 is limited. In this case, the interference fringe generated in the entire glass wafer 1801 cannot be detected. When the extended light source 1812 is used, the light reflected by the lens from various directions enters, and thus, unlike the point light source S, an interference fringe of a wide area can be seen. Therefore, the glass wafer thickness change measuring apparatus 1500 according to the present invention preferably uses the extended light source 1812 as a light source.

간섭무늬 내의 임의의 점 P에 의해서 결정되는 입사각 θi는 위상차 δ를 제어한다. 간섭무늬 내의 점 P1및 P2에 나타나는 무늬는 등경사무늬이다. 따라서 동일한 각도로 기울어진 모든 광선들이 하나의 점으로 모인다. 그러므로 간섭무늬 내의 점 P는 P점에 대응하는 입사각을 가진 모든 반사광선들의 총합으로 유리 웨이퍼(1801)의 크기와 같다고 할 수 있다. 따라서 결상렌즈(1840)의 크기에 따라 P점에 대응하는 웨이퍼의 면적도 따라 변한다.The incident angle θ i determined by any point P in the interference fringe controls the phase difference δ. Patterns appearing at points P 1 and P 2 in the interference fringes are equitilted patterns. Therefore, all rays inclined at the same angle are gathered into one point. Therefore, the point P in the interference fringe is the sum of all the reflected rays having the incident angle corresponding to the point P, which can be said to be equal to the size of the glass wafer 1801. Therefore, the area of the wafer corresponding to the point P also varies according to the size of the imaging lens 1840.

즉 결상렌즈(1540)의 크기는 간섭무늬 내의 임의의 점이 유리 웨이퍼(1501)의 소정의 영역 내에서 반사된 광으로 생성되게 하는 크기를 갖는다. 여기서, 소정의 영역은 유리 웨이퍼(1501)의 전체의 크기 일 수 있으며, 근사적으로 유리 웨이퍼(1501)의 한점으로 해석되는 크기를 갖도록 하는 것이 바람직하다.That is, the size of the imaging lens 1540 is such that any point in the interference fringe is generated by the light reflected in the predetermined area of the glass wafer 1501. Here, the predetermined region may be the size of the entire glass wafer 1501, and preferably has a size that is interpreted as one point of the glass wafer 1501.

도 19는 결상렌즈의 크기를 감소한 경우에 확장관원에 의해 간섭무늬가 생성되는 원리를 도시한 구성도이다.19 is a block diagram showing the principle that the interference fringe is generated by the extension tube when the size of the imaging lens is reduced.

도 19를 참조하면, 결상렌즈(1940)의 크기를 줄이면 결상렌즈(1940)를 통과하는 광선의 숫자를 줄일 수 있다. 즉 작은 구경을 가진 결상렌즈(1932)(일예로 휴대폰용 렌즈)를 사용한다면 간섭무늬 내의 점 P에 대응되는 유리 웨이퍼(1901)의 크기를 줄일 수 있다. 측정하고자 하는 유리 웨이퍼(1901)는 광학적으로 광택 연마된 평행평판으로 일정한 영역 내에서는 웨이퍼의 두께가 매끄럽게 변하므로 근사적으로 점 P를 유리 웨이퍼(1901) 상의 한 점에서 반사된 광에 의해 생성된 간섭무늬로 해석할 수 있다. 이때 P점에 대응하는 유리 웨이퍼(1901)의 한 점 Q의 두께는 수학식 15 및 수학식 16로부터 산출될 수 있다.Referring to FIG. 19, reducing the size of the imaging lens 1940 may reduce the number of rays passing through the imaging lens 1940. That is, when the imaging lens 1932 having a small aperture (for example, a lens for a mobile phone) is used, the size of the glass wafer 1901 corresponding to the point P in the interference fringe can be reduced. The glass wafer 1901 to be measured is an optically glossy polished parallel plate, so that the thickness of the wafer smoothly changes within a certain area, so that the point P is generated by the light reflected from one point on the glass wafer 1901. Can be interpreted as an interference fringe. In this case, the thickness of one point Q of the glass wafer 1901 corresponding to the point P may be calculated from equations (15) and (16).

도 20은 결상렌즈의 크기에 따른 한 점 영상에 대응하는 웨이퍼상의 크기를 도시한 도면이다.20 is a diagram showing the size of a wafer corresponding to a point image according to the size of an imaging lens.

도 20을 참조하면, 결상렌즈(2040)의 반경, 유리 웨이퍼(2001) 반경 및 결상렌즈(2040)와 유리 웨이퍼(2001) 사이의 거리를 각각 rs, rp, h 라고 하면 간섭무늬 내의 점 P를 구성하는 광은 rp점을 중심으로 반경이 rs인 원 영역에서 반사된 것이 다. 이때 입사각은 바뀌지 않는다. 따라서 P점의 간섭무늬는 이 원 영역의 평균 두께를 보여준다고 할 수 있으며, 이 영역의 국부적인 두께변화에 따라 측정의 정확도가 결정된다. 즉 유리 웨이퍼(1501)의 총두께변화(TTV : toltal thickness variation)가 적을수록 측정의 정확도도 높아지며 전체 TTV가 커지면 측정의 정확도가 낮아진다.Referring to FIG. 20, when the radius of the imaging lens 2040, the radius of the glass wafer 2001, and the distance between the imaging lens 2040 and the glass wafer 2001 are r s , r p , and h, respectively, the points within the interference fringe are represented. The light constituting P is reflected in the circle region of radius r s around the point r p . At this time, the incident angle does not change. Therefore, it can be said that the interference fringes at the point P show the average thickness of this original area, and the accuracy of the measurement is determined by the local thickness change of this area. That is, the smaller the total thickness variation (TTV) of the glass wafer 1501, the higher the accuracy of the measurement, and the larger the overall TTV, the lower the accuracy of the measurement.

도 21은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치가 검출한 간섭무늬의 일예를 도시한 도면이다.21 is a view showing an example of an interference fringe detected by the glass wafer thickness change measuring apparatus according to the present invention.

도 21을 참조하면, 광검출부(1550)는 결상렌즈(1540)로부터 투사된 제 1광(I1) 및 제 2광(I2)이 중첩되어 생성된 간섭무늬를 검출한다. 제 1광(I1) 및 제 2광(I2) 사이의 거리는 입사각이 작을수록 감소하는데 광선이 평판에 수직으로 입사하는 경우에 0이 된다. 즉 광조사부(1510)로 방출된 광이 유리 웨이퍼에 수직으로 조사되고 광검출부(1550)가 유리 웨이퍼(1501)의 수직 방향에 위치하는 경우 장치구성이 원형 대칭이므로 간섭무늬는 유리 웨이퍼와 눈을 이어주는 수직선을 중심으로 하는 동심원을 그리게 된다. 일예로 광검출부(1550)는 유리 웨이퍼(1501)로부터 1.4m에 위치한 광검출부(1550)는 두께 750 um, 직경 200 mm인 유리 웨이퍼(1501)로부터 하이딩거 간섭무늬(2110)를 검출한다. 참고로, 광검출부(1550)는 스크린으로 대체될 수 있다. 이러한 경우에 스크린에 간섭무늬가 생성된다.Referring to FIG. 21, the light detector 1550 detects an interference fringe generated by overlapping the first light I 1 and the second light I 2 projected from the imaging lens 1540. The distance between the first light I 1 and the second light I 2 decreases as the angle of incidence decreases, and becomes zero when the light beam is incident perpendicularly to the flat plate. That is, when the light emitted from the light irradiator 1510 is irradiated perpendicularly to the glass wafer and the photodetector 1550 is located in the vertical direction of the glass wafer 1501, since the device configuration is circular symmetric, the interference fringe is formed between the glass wafer and the eye. Concentric circles are drawn around the vertical line. For example, the photodetector 1550 detects the Heidinger interference fringe 2110 from the glass wafer 1501 having a thickness of 750 um and a diameter of 200 mm at a distance of 1.4 m from the glass wafer 1501. For reference, the light detector 1550 may be replaced with a screen. In this case, an interference fringe is created on the screen.

산출부(1560)는 광검출부(1550)가 검출한 간섭무늬의 개수 및 제 1광(I1)과 제 2광(I2) 사이의 위상차를 기초로 유리 웨이퍼(1501)의 두께변화를 산출한다. 산 출부(1560)가 유리 웨이퍼(1501)의 두께를 산출할 때 두께변화에 따른 입사각의 변화는 무시할 수 있다. 유리 웨이퍼(1501)가 불균일한 두께를 가지고 있으며 유리 웨이퍼(1502)의 두 면이 평행하지 않다고 가정해도, 유리 웨이퍼(1501)는 광학적으로 광택연마 되었기 때문에 두께변화는 수 um의 단위이며 두께변화도 급격하지 않고 점진적이다. 또한 유리 웨이퍼(1501)의 직경, 곡률반경 또는 물체거리가 수 um의 두께변화에 비해 매우 크다. 따라서 두께변화에 따른 입사각의 변화는 무시할 수 있다. 결국, 위상차 δ는 입사각과 두께 d의 함수가 된다. 앞에서 설명한 바와 같이 입사각은 간섭무늬 내의 위치에 의해 결정되므로 이론적인 하이딩거 간섭무늬를 두께의 함수로 계산할 수 있다. 이때, 유리 웨이퍼의 두께 d가 다음의 수학식 18과 같이 곡률반경 R을 포함하는 함수로 주어진다고 가정할 수 있다.The calculator 1560 calculates a thickness change of the glass wafer 1501 based on the number of interference fringes detected by the photodetector 1550 and the phase difference between the first light I 1 and the second light I 2 . do. When the calculation unit 1560 calculates the thickness of the glass wafer 1501, the change in the incident angle due to the change in thickness may be ignored. Even if the glass wafer 1501 has a non-uniform thickness and the two surfaces of the glass wafer 1502 are not parallel, since the glass wafer 1501 is optically polished and polished, the thickness change is a unit of several um and the thickness change degree It is not sudden but gradual. In addition, the diameter, curvature radius, or object distance of the glass wafer 1501 is very large compared to the thickness change of several um. Therefore, the change in the incident angle due to the change in thickness can be ignored. As a result, the phase difference δ becomes a function of the incident angle and the thickness d. As described above, the angle of incidence is determined by the position in the interference fringe, so the theoretical Haidinger interference fringe can be calculated as a function of thickness. In this case, it may be assumed that the thickness d of the glass wafer is given as a function including the radius of curvature R as shown in Equation 18 below.

Figure 112007079715246-pat00018
Figure 112007079715246-pat00018

여기서 d0, Δdm, rm은 각각 유리 웨이퍼의 두께, TTV, 웨이퍼의 반지름을 나타낸다.Where d 0 , Δd m and r m represent the thickness of the glass wafer, the TTV and the radius of the wafer, respectively.

도 22a는 TTV값 변화에 따른 간섭무늬 개수의 변화의 일예를 나타내는 그래프를 도시한 도면이고, 도 22b는 TTV값 변화에 따른 간섭무늬 개수의 변화의 다른 예를 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.22A is a graph illustrating an example of a change in the number of interference fringes according to a change in the TTV value, and FIG. 22B is a graph illustrating another example of a change in the number of interference fringes according to a change in the TTV value.

도 22a 및 도 22b를 참조하면, R, d0, rm이 각각 500 m, 750 um, 100 mm 인 경우에 TTV가 각각 1 um 및 2 um를 갖는 유리 웨이퍼의 경우에 산출되는 하이딩거 간섭무늬의 개수의 변화는 그래프(2210, 1020)로 나타난다. 그래프(2210, 1020)에서 하이딩거 간섭무늬의 개수가 TTV의 크기에 따라 변하고 있다.Referring to FIGS. 22A and 22B, a Heidinger interference pattern calculated in the case of a glass wafer having a TTV of 1 um and 2 um, respectively, when R, d 0 and r m are 500 m, 750 um and 100 mm, respectively. The change in the number of is represented by graphs 2210 and 1020. In the graphs 2210 and 1020, the number of Haidinger interference fringes is changing according to the size of the TTV.

따라서 산출부(1560)는 검출된 간섭무늬의 개수 및 제 1광과 제 2광 사이의 위상차를 기초로 유리 웨이퍼(1501)의 두께변화를 산출할 수 있다. 즉 산출부(1560)는 수학식 12 내지 수학식 16을 기초로 하이딩거 간섭무늬로부터 유리 웨이퍼(1501)의 전체 두께변화를 산출할 수 있다. 생성된 간섭무늬 내의 임의의 점 P에서 입사각이 알려져 있기 때문에 하이딩거 간섭무늬에서 두께 d (또는 두께변화 Δd)만이 유일한 미지수이다. 따라서 산출부(1560)는 수학식 12 및 수학식 14를 기초로 측정된 하이딩거 간섭무늬로부터 위상차와 광로정차를 산출할 수 있다.Therefore, the calculator 1560 may calculate the thickness change of the glass wafer 1501 based on the number of detected interference fringes and the phase difference between the first light and the second light. That is, the calculator 1560 may calculate the total thickness change of the glass wafer 1501 from the Haidinger interference fringe based on Equations 12 to 16. Since the angle of incidence is known at any point P in the resulting interference fringe, the thickness d (or thickness change Δd) is the only unknown in the Haidinger interference fringe. Accordingly, the calculator 1560 may calculate the phase difference and the optical path difference from the Heidinger interference fringe measured based on Equation 12 and Equation 14.

바람직하게 산출부(1560)는 하이딩거 간섭무늬에서 간섭무늬의 개수는 다음의 수학식 19로 산출한다.Preferably, the calculation unit 1560 calculates the number of interference fringes in the Haidinger interference fringe by Equation 19 below.

Figure 112007079715246-pat00019
Figure 112007079715246-pat00019

여기서 아래첨자 o, p는 각각 중심부와 가장자리를 뜻한다. 유리 웨이퍼(1501)의 양면 polishing을 사용하는 제조방법에서 일반적으로 두께변화가 단조함수가 되므로, 두께변화가 단조함수라고 가정할 수 있다. 만약에 굴곡이 있으면 구간을 나누어 조사하면 된다. 두개의 간섭무늬 개수 N은 절대값에 비례한다. 단순 히 N만을 세어도 λ/(2n), 약 200 nm의 분해능으로 TTV를 얻을 수 있다.Where the subscripts o and p represent the center and the edge, respectively. In the manufacturing method using double-side polishing of the glass wafer 1501, since the thickness change is generally a forging function, it may be assumed that the thickness change is a forging function. If there is a bend, the intervals can be examined. The number of two interference fringes N is proportional to the absolute value. By simply counting only N, TTV can be obtained with a resolution of λ / (2n), about 200 nm.

TTV값의 변화에 따른 간섭무늬 개수의 변화를 나타내는 그래프(2210, 1020)에서 (-) 부호는 웨이퍼 가장자리가 중심보다 얇은 경우이고, (+) 부호는 두꺼운 경우를 의미한다. 그래프(2210, 1020)로부터 두께 d의 값에 따라 N의 값이 약간 달라짐을 알 수 있고, N값과 TTV 사이의 함수관계는 공통적으로 하나의 N값에 대하여 두 개의 TTV가 존재하는 이가함수(double-valued function)임을 알 수 있다. 따라서 하나의 하이딩거 간섭무늬를 사용하여 두께변화의 양은 구할 수 있지만 그 방향(곡률)은 정확하게 산출할 수 없다. 즉 하나의 하이딩거 간섭무늬만으로는 두께변화의 곡률에 따라 그 값이 달라지는 이러한 이가함수 문제를 해결할 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해서는 하나의 하이딩거 간섭무늬가 더 필요하다.In the graphs 2210 and 1020 illustrating the change in the number of interference fringes according to the change in the TTV value, the negative sign means a case where the wafer edge is thinner than the center, and the positive sign means a case where the sign is thicker. It can be seen from the graphs 2210 and 1020 that the value of N varies slightly depending on the value of the thickness d, and the functional relationship between the N value and the TTV has a bivalent function in which two TTVs exist for one N value in common ( double-valued function). Therefore, the amount of thickness change can be obtained using a single Haidinger interference fringe, but the direction (curvature) cannot be calculated accurately. In other words, a single Haidinger interference fringe does not solve this problem of divalent functions whose value varies depending on the curvature of the thickness change. To solve this problem, one more Haidinger interference fringe is needed.

본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치(1500)는 유리 웨이퍼(1501)의 두께 변화 방향(곡률)을 측정하기 위해 거리조절수단(1570)을 더 구비한다. 거리조절수단(1570)은 유리 웨이퍼(1501) 및 결상렌즈(1540) 사이의 거리를 변경한다. 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치는 유리 웨이퍼(1501) 및 결상렌즈(1540) 사이의 거리를 변경하며 하이딩거 간섭무늬를 검출한다. 유리 웨이퍼(1501) 및 결상렌즈(1540) 사이의 거리를 변경하기 위한 예로 거리조절수단(1570)은 결상렌즈(1540)의 위치를 변화시켜 유리 웨이퍼(1501) 및 결상렌즈(1540) 사이의 거리를 변경하거나 거리조절수단(1570)은 유리 웨이퍼(1501)의 위치를 변화시켜 유리 웨이퍼(1501) 및 결상렌즈(1540) 사이의 거리를 변경한다.The glass wafer thickness change measuring apparatus 1500 according to the present invention further includes a distance adjusting means 1570 to measure the thickness change direction (curvature) of the glass wafer 1501. The distance adjusting means 1570 changes the distance between the glass wafer 1501 and the imaging lens 1540. The glass wafer thickness change measuring apparatus changes the distance between the glass wafer 1501 and the imaging lens 1540 and detects a Haidinger interference fringe. As an example for changing the distance between the glass wafer 1501 and the imaging lens 1540, the distance adjusting means 1570 may change the position of the imaging lens 1540 to change the distance between the glass wafer 1501 and the imaging lens 1540. The distance adjusting means 1570 changes the distance between the glass wafer 1501 and the imaging lens 1540 by changing the position of the glass wafer 1501.

수학식 12에서 두께변화가 없이 두께가 d로 일정한 경우에도 위치에 따라 입 사각이 달라지기 때문에 두께가 일정한 유리 웨이퍼의 경우에도 유리 웨이퍼의 가장자리로 갈수록 마치 dcosθt로 가장자리 두께가 얇게 변하는 것처럼 보인다. 이 효과 때문에 두께변화가 크기는 같고 방향이 반대일 경우에, 중심보다 가장자리가 얇은 경우가 그 반대의 경우보다 간섭무늬의 개수가 많게 된다. 이것은 관측하는 간섭무늬의 개수가 같을 때 가장자리가 웨이퍼 중심보다 더 두꺼운 경우가 실제 총두께변화 TTV가 더 큰 것을 의미한다. In the equation (12), even if the thickness is constant d without changing the thickness, since the square is different depending on the position, even in the case of a glass wafer with a constant thickness, it seems as if the edge thickness is changed to dcos θ t thinner toward the edge of the glass wafer. Because of this effect, when the thickness change is the same and the direction is opposite, the case where the edge is thinner than the center is larger in the number of interference fringes than the opposite case. This means that when the number of observing interference fringes is the same, the case where the edge is thicker than the center of the wafer means that the actual total thickness change TTV is larger.

도 23a 및 도 23b는 서로 다른 TTV를 갖는 유리웨이퍼의 두께변화와 TTV는 다르지만 이에 대응하는 간섭무늬가 동일한 경우를 도시한 도면이다.23A and 23B illustrate a case where a thickness change of a glass wafer having different TTVs and a TTV are different but corresponding interference fringes are the same.

도 23a 및 도 23b를 참조하면, 각각 -1 um, +2.65 um의 두께변화를 갖는 웨이퍼에 대한 TTV값 변화에 따라 두께변화 및 곡률방향을 나타내는 그래프(2312, 1122)는 서로 다르지만, -1 um의 두께변화를 갖는 웨이퍼에서 측정된 하이딩거 간섭무늬(2314) 및 +2.65 um의 두께변화를 갖는 웨이퍼(2324)에서 측정된 하이딩거 간섭무늬(2324)는 서로 동일하다. 여기서 부호는 웨이퍼 가장자리가 중심보다 얇은 경우(-)와 두꺼운 경우(+)를 구분하기 위해 붙인 것이다. 한편 동일한 간섭무늬를 나타내는 경우 두께변화가 오목한 경우(+2.65 um)가 볼록한 경우(-1 um)보다 더 큼을 알 수 있다. 따라서 동일한 웨이퍼에서 새로운 하이딩거 간섭무늬를 얻으려면 입사각을 변화시키면 얻을 수 있다. 입사각을 바꾸기 위해서는 물체거리, 즉 유리웨이퍼와 결상렌즈사이의 거리를 변화시키면 입사각을 바꿀 수 있다.Referring to FIGS. 23A and 23B, graphs 2312 and 1122 showing thickness variation and curvature directions according to changes in TTV values for wafers having thickness variations of −1 um and +2.65 um, respectively, are different from each other, but −1 um. The Heidinger interference pattern 2314 measured on the wafer with the thickness change of and the Heidinger interference pattern 2324 measured on the wafer 2324 with the thickness change of +2.65 um are the same. The symbol is attached here to distinguish the case where the wafer edge is thinner (-) and thicker (+) than the center. On the other hand, it can be seen that the case where the thickness variation is concave (+2.65 um) is larger than the convex (-1 um) in the case of showing the same interference fringe. Thus, to obtain a new Heidinger interference fringe on the same wafer, it can be achieved by varying the angle of incidence. To change the incident angle, the incident angle can be changed by changing the object distance, that is, the distance between the glass wafer and the imaging lens.

도 24는 유리 웨이퍼 및 결상렌즈 사이의 거리에 따른 입사각의 변화를 도시 한 도면이다.24 is a view showing a change in incidence angle according to the distance between the glass wafer and the imaging lens.

도 24를 참조하면, 결상렌즈(2442)를 위 아래로 이동하여 유리 웨이퍼(2401) 및 결상렌즈(2442) 사이의 거리 h를 변경시키면, 간섭무늬 내의 같은 위치에 대하여 서로 다른 입사각을 갖는 하이딩거 간섭무늬를 검출 할 수 있다. 이때 유리 웨이퍼(2401) 및 결상렌즈(2442) 사이의 거리 h에 따라 간섭무늬 개수 N의 변화를 구하면 다음의 수학식 20과 같다.Referring to FIG. 24, when the imaging lens 2442 is moved up and down to change the distance h between the glass wafer 2401 and the imaging lens 2442, a hidinger having different incidence angles with respect to the same position in the interference fringe. Interference fringes can be detected. In this case, a change in the number of interference fringes N is obtained according to the distance h between the glass wafer 2401 and the imaging lens 2442, as shown in Equation 20 below.

Figure 112007079715246-pat00020
Figure 112007079715246-pat00020

Figure 112007079715246-pat00021
Figure 112007079715246-pat00021

여기서,

Figure 112007079715246-pat00022
이다.here,
Figure 112007079715246-pat00022
to be.

산출부(1560)는 거리에 따라 간섭무의의 개수의 변화를 기초로 유리 웨이퍼(1501)의 곡률을 산출한다. 수학식 20에서 docosθo 즉, do가 dpcosθp보다 작은 경우에는 유리 웨이퍼(2401)의 두께가 웨이퍼의 중심에서 가장자리 방향으로 증가하는 경우에 유리 웨이퍼(2401) 및 결상렌즈(2442) 사이의 거리 h를 증가시키면 간섭무늬 개수 N도 같이 증가한다. 반대로 유리 웨이퍼(2401) 중심이 가장자리보다 두꺼운 경우에 유리 웨이퍼(2401) 및 결상렌즈(2442) 사이의 거리 h를 증가시키면 개수 N은 감소한다. 따라서 유리 웨이퍼(2401) 및 결상렌즈(2442) 사이의 거리 h의 변화에 따른 간섭무늬 개수의 변화를 관찰하면 두께변화의 곡률(방향)을 알 수 있다.The calculator 1560 calculates the curvature of the glass wafer 1501 based on the change in the number of the interference beams according to the distance. In Equation 20, when d o cosθ o, that is, d o is smaller than d p cosθ p , the glass wafer 2401 and the imaging lens 2442 when the thickness of the glass wafer 2401 increases from the center of the wafer to the edge direction. Increasing the distance h between) also increases the number of interference fringes N. On the contrary, when the center of the glass wafer 2401 is thicker than the edge, the number N decreases when the distance h between the glass wafer 2401 and the imaging lens 2442 is increased. Therefore, by observing the change in the number of interference fringes according to the change in the distance h between the glass wafer 2401 and the imaging lens 2442, the curvature (direction) of the thickness change can be known.

도 25a 및 도 25b는 각각 도 23a 및 도 23b의 유리 웨이퍼에 대해 유리 웨이퍼 및 결상렌즈 사이의 거리를 변경하여 검출한 간섭무늬 및 이에 대응하는 유리 웨이퍼의 두께변화 형상을 나타내는 그래프를 도시한 도면이다.25A and 25B are graphs illustrating a shape of a thickness change of an interference fringe and a glass wafer corresponding thereto detected by changing the distance between the glass wafer and the imaging lens with respect to the glass wafer of FIGS. 23A and 23B, respectively. .

도 25a 및 도 25b를 참조하면, 유리 웨이퍼 및 결상렌즈 사이의 거리 1.2 m에서 관측했을 때, -1 um의 두께변화를 갖는 유리 웨이퍼에서 검출되는 하이딩거 간섭무늬(2512) 로 간섭무늬(2314)와 함께 사용하여 유리웨이퍼의 TTV가 -1 um인 두께형상(2514)임을 알수 있고, +2.65 um의 두께변화를 갖는 유리 웨이퍼에서 검출되는 하이딩거 간섭무늬(2522)로는 간섭무늬(2324)와 함께 사용하여 유리웨이퍼의 TTV가 +2.65 um인 두께형상(2524)임을 알수 있다. 유리 웨이퍼 및 결상렌즈 사이의 거리 1.4 m에서는 동일한 간섭무늬(2314, 2324)를 나타내었지만, 거리 1.2 m에서 -1 um의 두께변화를 갖는 유리 웨이퍼의 간섭무늬 개수 N이 증가하고 +2.65 um의 두께변화를 갖는 유리 웨이퍼의 N이 감소하여 두 유리 웨이퍼의 두께변화의 곡률이 서로 반대임을 알 수 있다. 따라서 산출부(1560)는 두 유리 웨이퍼의 두께변화량과 곡률을 함께 결정할 수 있다. 즉 산출부(1560)는 -1 um의 두께변화를 갖는 유리 웨이퍼는 가장자리보다 중심이 더 두꺼운 볼록한 두께변화 구조를 가지고 있으며, 반대로 +2.65 um의 두께변화를 갖는 유리 웨이퍼는 가장자리가 중심보다 더 두꺼운 오목한 두께변화 구조를 가지고 있음을 산출할 수 있다.Referring to FIGS. 25A and 25B, an interference pattern 2314 is a Heidinger interference pattern 2512 detected in a glass wafer having a thickness change of −1 um when observed at a distance of 1.2 m between the glass wafer and the imaging lens. It can be seen that the glass wafer has a TTV of -1 um thickness 2514, and the Heidinger interference fringe 2522 detected on a glass wafer having a thickness change of +2.65 um, together with the interference fringe 2324. It can be seen that the TTV of the glass wafer has a thickness 2525, which is +2.65 um. At the distance 1.4 m between the glass wafer and the imaging lens, the same interference patterns 2314 and 2324 were shown, but the number of interference patterns N of the glass wafer with a thickness change of -1 um increased at a distance of 1.2 m and a thickness of +2.65 um. It can be seen that the N of the glass wafer having the change is reduced so that the curvature of the thickness change of the two glass wafers is opposite to each other. Accordingly, the calculator 1560 may determine the thickness variation and curvature of the two glass wafers together. That is, the calculation unit 1560 has a convex thickness change structure in which a glass wafer having a thickness change of −1 um is thicker than an edge, whereas a glass wafer having a thickness change of +2.65 um has a thicker edge than a center. It can be calculated that it has a concave thickness change structure.

또한 산출부(1560)는 두 번의 하이딩거 간섭무늬를 측정 후에 물체거리 변화에 따라서 측정된 간섭무늬 개수변화와 각도변화로부터 유리 웨이퍼의 두께 dp를 산출한다. 즉 산출부(1560)는 유리 웨이퍼의 두께 dp를 다음의 수학식 21을 통해 산출할 수 있다.In addition, the calculator 1560 calculates the thickness d p of the glass wafer from the change in the number and angle of the interference fringes measured according to the change in the object distance after measuring the two Haidinger interference fringes. That is, the calculator 1560 The thickness d p of the glass wafer It can be calculated through the following equation (21).

Figure 112007079715246-pat00023
Figure 112007079715246-pat00023

도 26은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 방법의 바람직한 일실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.FIG. 26 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the glass wafer thickness change measuring method according to the present invention.

도 26을 참조하면, 광조사부(1510)는 광원으로부터 방출된 광을 유리 웨이퍼(1501)에 조사한다(S2600). 여기서 광원은 확장광원인 것이 바람직하고, 광조사부(1510)는 바람직하게 광을 유리 웨이퍼(1501)에 수직으로 조사한다.Referring to FIG. 26, the light irradiator 1510 irradiates the glass wafer 1501 with light emitted from the light source (S2600). The light source is preferably an extended light source, and the light irradiation part 1510 preferably irradiates light perpendicularly to the glass wafer 1501.

유리 웨이퍼(1501)는 광조사부(1501)가 조사한 광을 상면 및 하면에서 각각 제 1광(I1) 및 제 2광(I2)으로 반사한다(S2610). 결상렌즈(1540)는 유리 웨이퍼(1501)의 상면 및 하면에서 각각 반사된 제 1광 (I1)및 제 2광(I2)을 중첩하여 간섭무늬를 생성한다(S2620). 여기서 간섭무늬 내의 임의의 점은 유리 웨이퍼(1501)의 소정의 영역 내에서 반사된 광으로 생성되며, 소정의 영역은 근사적으로 상기 유리 웨이퍼의 한점으로 해석되는 크기가 되도록 하는 것이 바람직하다.The glass wafer 1501 reflects the light irradiated by the light irradiator 1501 as the first light I 1 and the second light I 2 on the upper and lower surfaces, respectively (S2610). The imaging lens 1540 overlaps the first light I 1 and the second light I 2 reflected on the upper and lower surfaces of the glass wafer 1501 to generate an interference fringe (S2620). Here, any point in the interference fringe is generated by the light reflected in a predetermined area of the glass wafer 1501, and the predetermined area is preferably about the size that is interpreted as one point of the glass wafer.

산출부(1560)는 광조사부(1501)가 생성한 간섭무늬의 개수 및 제 1광(I1)과 제 2광(I2) 사이의 위상차를 기초로 유리 웨이퍼(1501)의 두께변화를 산출한다(S2630).The calculator 1560 calculates a thickness change of the glass wafer 1501 based on the number of interference fringes generated by the light irradiator 1501 and the phase difference between the first light I 1 and the second light I 2 . (S2630).

거리조절수단(1570)은 유리 웨이퍼(1501) 및 결상렌즈(1540) 사이의 거리를 변경한다(S2640). 산출부(1560)는 유리 웨이퍼(1501) 및 결상렌즈(1540) 사이의 거리에 따라 간섭무늬의 개수의 변화를 기초로 유리 웨이퍼(1501)의 곡률을 산출한다(S2650).The distance adjusting means 1570 changes the distance between the glass wafer 1501 and the imaging lens 1540 (S2640). The calculator 1560 calculates the curvature of the glass wafer 1501 based on the change in the number of interference fringes according to the distance between the glass wafer 1501 and the imaging lens 1540 (S2650).

도 27은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치의 바람직한 다른 실시예를 도시한 구성도이다.27 is a block diagram showing another preferred embodiment of the glass wafer shape measurement apparatus according to the present invention.

도 27을 참조하면, 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치(2700)는 뉴튼 간섭무늬와 하이딩거 간섭무늬를 하나의 장치에서 같이 측정한다. 즉 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치(2700)는 하이딩거 간섭계 및 뉴튼 간섭계 기능을 동시에 수행한다. 뉴튼 간섭무늬를 측정하는 뉴튼 간섭계를 구현하기 위해, 광조사부(2710)의 제 1광을 방출하는 광원으로 광원의 중심파장이 같도록 파장대역폭이 25 nm인 1 W Amber LED (중심파장 0.589 nm) 12개가 이용된다. 여기서 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치(2700)는 1.5 nm의 간섭필터를 구비하여 목적하는 가간섭거리를 획득할 수 있다. 또한 하이딩거 간섭무늬를 측정하는 하이딩거 간섭계를 구현하기 위해, 광조사부(2710)의 제 2광을 방출하는 광원으로 유리 웨이퍼의 상면과 하면의 간섭무늬를 측정할 수 있는 광의 가간섭거리가 긴 단색광원장치와 같이 50W 나트륨램프 두 개가 이용된다. 즉 광원부(2710)는 Amber LED 및 그 양옆에 배치된 나트륨램프를 포함한다.Referring to FIG. 27, the glass wafer shape measuring apparatus 2700 according to the present invention measures a Newton interference fringe and a Haidinger interference fringe in one device. That is, the glass wafer shape measuring apparatus 2700 according to the present invention simultaneously performs the function of the Heidinger interferometer and the Newton interferometer. In order to implement a Newton interferometer for measuring Newton's interference fringe, a 1 W Amber LED having a wavelength of 25 nm (center wavelength 0.589 nm) is a light source that emits the first light of the light irradiator 2710 so that the center wavelength of the light source is the same. 12 are used. Here, the glass wafer shape measuring apparatus 2700 according to the present invention may be provided with an interference filter of 1.5 nm to obtain a desired interference distance. In addition, in order to implement a Heidinger interferometer for measuring a Heidinger interference fringe, a light source that emits the second light of the light irradiator 2710 is a long interference distance of light that can measure the interference fringes of the upper and lower surfaces of the glass wafer. Two 50W sodium lamps are used, such as monochromatic light sources. That is, the light source 2710 includes an Amber LED and sodium lamps disposed on both sides thereof.

광검출부(2730)는 상단중앙에 설치된 B/W CCD Image sensor (IMB-141FT)를 장착한 카메라 및 카메라의 렌즈 앞에 장착된 대역폭 1.5 nm의 간섭필터로 구현된다. 상하이동이 가능한 거리조절수단(2740)이 장치 하단부에는 설치되어 유리 웨이퍼 및 광검출부(2730) 사이의 거리를 조절한다. 거리조절수단(2740)의 상부에 설치된 칸막이 판은 플랫(2720) 및 유리 웨이퍼(2701)를 지탱한다. 뉴튼 간섭무늬 측정시에는 광 반사가 가능한 기준거울이 플랫(2720)으로 사용되고, 하이딩거 간섭무늬 측정시에는 광이 반사하지 않는 검점 플랫으로 사용되도록 플랫(2720)은 선택적으로 대체가능하도록 설치된다.The photodetector 2730 is implemented with a camera equipped with a B / W CCD image sensor (IMB-141FT) installed at the upper center and an interference filter with a bandwidth of 1.5 nm mounted in front of the lens of the camera. A distance adjusting means 2740 capable of shangdong is installed at the lower end of the apparatus to adjust the distance between the glass wafer and the light detector 2730. The partition plate provided on the upper portion of the distance adjusting means 2740 supports the flat 2720 and the glass wafer 2701. The flat 2720 is installed to be selectively replaceable so that a reference mirror capable of reflecting light is used as a flat 2720 when the Newton interference fringe is measured, and a check flat that does not reflect light when the Haidinger interference fringe is measured.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 방법 및 장치는 유리 웨이퍼를 제작하는 산업 분야에 이용될 수 있으며, 유리 웨이퍼 측정관련 표준화를 제공하는 기술로서 이용될 수 있다.The glass wafer shape measuring method and apparatus according to the present invention can be used in the industrial field of manufacturing glass wafers, and can be used as a technique for providing standardization related to glass wafer measurement.

도 1은 평판의 평탄도 측정을 위해 만들어진 기존의 상업용 Fizeau 간섭계를 도시한 도면,1 shows a conventional commercial Fizeau interferometer made for measuring flatness of a plate;

도 2는 Zygo사의 VeriFire MST 간섭계 및 이 간섭계의 작동원리를 도시한 도면,2 is a view showing the VeriFire MST interferometer of Zygo company and the operating principle of the interferometer,

도 3은 Zygo사의 VeriFire MST 간섭계로 유리 웨이퍼를 측정한 측정결과를 도시한 도면,3 is a view showing the measurement results of measuring the glass wafer with Zygo VeriFire MST interferometer,

도 4는 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 구성도,Figure 4 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a glass wafer shape measurement apparatus according to the present invention,

도 5는 유리 웨이퍼로 조사된 광이 유리 웨이퍼의 하면 및 기준면에서 각각 측정광 및 기준광의 광노정차를 도시한 도면,FIG. 5 is a diagram showing photoexposure difference of measurement light and reference light at the bottom surface and the reference surface of the glass wafer, respectively;

도 6은 유리 웨이퍼로 조사된 광이 유리 웨이퍼의 상면, 하면 및 기준면에서 각각 반사되는 원리를 도시한 도면,6 is a view showing the principle that the light irradiated onto the glass wafer is reflected on the upper surface, the lower surface and the reference surface of the glass wafer, respectively;

도 7은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치의 플랫에 대한 바람직한 일 실시예를 도시한 도면,7 shows a preferred embodiment of a flat of the glass wafer shape measuring apparatus according to the present invention,

도 8a 및 도 8b는 각각 플랫에 직선홈을 내기 전 플랫의 평탄도와 직선홈을 낸 후 의 플랫의 평탄도를 도시한 도면,8A and 8B show the flatness of the flat and the flatness of the flat after the straight groove is formed before the straight groove is formed in the flat, respectively.

도 9는 유리 웨이퍼 및 광검출부 사이의 거리를 결정하기 위한 원리를 도시한 도면,9 illustrates a principle for determining a distance between a glass wafer and a photodetector;

도 10은 간섭무늬로부터 평탄도를 산출하는 원리를 도시한 도면,10 is a diagram illustrating a principle of calculating flatness from an interference fringe;

도 11a 내지 도 11b는 유리 웨이퍼의 압력을 가하여 유리 웨이퍼의 곡률을 산출하는 원리를 도시한 도면,11A to 11B illustrate the principle of calculating the curvature of a glass wafer by applying pressure on the glass wafer;

도 12는 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 방법의 바람직한 일실시예의 수행과정을 도시한 흐름도,12 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the glass wafer shape measuring method according to the present invention;

도 13a 내지 도 13d는 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치가 측정한 간섭무늬를 도시한 도면,13A to 13D are diagrams illustrating an interference fringe measured by the glass wafer shape measuring apparatus according to the present invention;

도 14는 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 방법의 바람직한 다른 일실시예의 수행과정을 도시한 흐름도,14 is a flow chart showing the performance of another preferred embodiment of the glass wafer shape measuring method according to the present invention;

도 15는 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치에 대한 바람직한 일 실시예의 구성을 도시한 구성도,15 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of the glass wafer thickness change measuring apparatus according to the present invention,

도 16은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치의 측정용 기준 검정 플랫을 도시한 도면,16 is a view showing a reference black flat for measurement of the glass wafer thickness change measuring apparatus according to the present invention,

도 17은 점광원에 의해 간섭무늬가 생성되는 원리를 도시한 구성도,17 is a configuration diagram showing the principle that the interference fringe is generated by the point light source,

도 18은 확산관원에 의해 간섭무늬가 생성되는 원리를 도시한 구성도,18 is a configuration diagram showing the principle that the interference fringe is generated by the diffuser tube;

도 19는 결상렌즈의 크기를 감소한 경우에 확장관원에 의해 간섭무늬가 생성되는 원리를 도시한 구성도,19 is a block diagram showing the principle that the interference fringe is generated by the extension tube when the size of the imaging lens is reduced;

도 20은 결상렌즈의 크기에 따른 한 점 영상에 대응하는 웨이퍼상의 크기를 도시한 도면,20 is a view showing a size on a wafer corresponding to a point image according to the size of an imaging lens;

도 21은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 장치가 검출한 간섭무늬의 일예를 도시한 도면,21 is a view showing an example of an interference fringe detected by the glass wafer thickness change measuring apparatus according to the present invention;

도 22a는 TTV값 변화에 따른 간섭무늬 개수의 변화의 일예를 나타내는 그래프를 도시한 도면22A is a graph illustrating an example of a change in the number of interference fringes according to a change in TTV value.

도 22b는 TTV값 변화에 따른 간섭무늬 개수의 변화의 다른 예를 나타내는 그래프를 도시한 도면,22B is a graph showing another example of a change in the number of interference fringes according to a change in TTV value;

도 23a 및 도 23b는 서로 다른 TTV를 갖는 유리웨이퍼의 두께변화와 TTV는 다르지만 이에 대응하는 간섭무늬가 동일한 경우를 도시한 도면,23A and 23B illustrate a case where a thickness change of a glass wafer having different TTVs and a TTV are different but corresponding interference fringes are the same;

도 24는 유리 웨이퍼 및 결상렌즈 사이의 거리에 따른 입사간의 변화를 도시한 도면,24 is a view showing a change between incidences according to the distance between the glass wafer and the imaging lens;

도 25a 및 도 25b는 각각 도 23a 및 도 23b의 유리 웨이퍼에 대해 유리 웨이퍼 및 결상렌즈 사이의 거리를 변경하여 검출한 간섭무늬 및 이에 대응하는 유리 웨이퍼의 두께변화 형상을 나타내는 그래프를 도시한 도면, 그리고,25A and 25B are graphs showing a shape of a thickness change of an interference fringe and a glass wafer corresponding thereto detected by changing the distance between the glass wafer and the imaging lens with respect to the glass wafer of FIGS. 23A and 23B, respectively; And,

도 26은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 두께변화 측정 방법의 바람직한 일 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도, 그리고,26 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the glass wafer thickness change measuring method according to the present invention;

도 27은 본 발명에 따른 유리 웨이퍼 형상 측정 장치의 바람직한 일 실시예를 도시한 구성도이다.27 is a block diagram showing a preferred embodiment of the glass wafer shape measurement apparatus according to the present invention.

Claims (18)

광원으로부터 방출된 광을 유리 웨이퍼에 조사하는 광조사단계;A light irradiation step of irradiating the glass wafer with light emitted from the light source; 상기 유리 웨이퍼의 하면에서 반사된 제 1광 및 상기 유리 웨이퍼의 하면을 투과하여 기준면에서 반사된 제 2광을 중첩하여 간섭무늬를 생성하는 간섭무늬생성단계;An interference fringe generation step of generating an interference fringe by overlapping the first light reflected from the bottom surface of the glass wafer and the second light reflected from the reference surface by passing through the bottom surface of the glass wafer; 상기 생성된 간섭무늬를 광검출부으로 검출하는 검출단계; 및A detection step of detecting the generated interference fringe with a light detector; And 상기 검출된 간섭무늬를 기초로 상기 유리 웨이퍼의 하면의 평탄도를 산출하는 산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법.And calculating a flatness of the lower surface of the glass wafer based on the detected interference fringes. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광원은 확장광원인 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법.The light source is an extended light source, characterized in that the glass wafer shape measuring method. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광의 가간섭거리는 상기 유리 웨이퍼의 두께보다는 작고 상기 유리 웨이퍼 및 기준면 사이의 간격보다는 긴 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법.And the interference distance of the light is smaller than the thickness of the glass wafer and longer than the distance between the glass wafer and the reference plane. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광원의 크기는 상기 제 1광 및 제 2광 사이의 광노정차의 오차가 상기 광의 파장의 4분의 1이 이하가 되게 하는 크기인 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법.And the size of the light source is such that an error in the optical exposure difference between the first light and the second light is less than one quarter of the wavelength of the light. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유리 웨이퍼 및 광검출부 사이의 거리는 상기 제 1광 및 제 2광 사이의 광노정차의 오차가 상기 광의 파장의 4분의 1 이하가 되게 하는 거리 이상인 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법.And the distance between the glass wafer and the photodetector is greater than or equal to a distance such that an error in the photoexposure difference between the first light and the second light becomes less than a quarter of the wavelength of the light. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 간섭무늬생성단계에서, In the interference fringe generation step, 상기 생성된 간섭무늬의 곡률 산출이 필요한 경우에는, 상기 유리 웨이퍼 상면을 눌러서 상기 유리 웨이퍼 및 기준면 사이의 간격을 변화시켜 간섭무늬를 생성하는 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법.And when the curvature of the generated interference fringe is required, pressing the upper surface of the glass wafer to change an interval between the glass wafer and the reference plane to generate an interference fringe. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 간섭무늬생성단계는,The interference fringe generation step, 상기 제 1광 및 제 2광을 각각 상기 유리 웨이퍼의 하면 및 상기 기준면의 상면에서 반사하는 단계; 및Reflecting the first light and the second light on a lower surface of the glass wafer and an upper surface of the reference surface, respectively; And 상기 반사된 제 1광 및 제 2광을 필터링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법.And filtering the reflected first and second light beams. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기준면은 소정의 간격으로 형성된 직선홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법.The reference surface is a glass wafer shape measuring method characterized in that it comprises a linear groove formed at a predetermined interval. 광을 방출하여 유리 웨이퍼에 조사하는 광조사부;A light irradiation part emitting light and irradiating the glass wafer; 상기 유리 웨이퍼를 지탱하고 상기 유리 웨이퍼의 하면을 투과한 기준광을 반사하는 플랫;A flat bearing the glass wafer and reflecting reference light transmitted through a lower surface of the glass wafer; 상기 유리 웨이퍼의 하면에서 반사된 측정광 및 상기 반사된 기준광을 중첩하여 간섭무늬를 생성하는 결상렌즈;An imaging lens overlapping the measurement light reflected from the bottom surface of the glass wafer and the reflected reference light to generate an interference pattern; 상시 생성된 간섭무늬를 검출하는 광검출부; 및A photo detector for detecting a constantly generated interference fringe; And 상기 검출된 간섭무늬를 기초로 상기 유리 웨이퍼의 하면의 평탄도를 산출하는 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 장치.And a calculator configured to calculate the flatness of the lower surface of the glass wafer based on the detected interference fringes. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 광조사부는 확장광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 장치.The light irradiation unit comprises an extended light source, characterized in that the glass wafer shape measuring apparatus. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 광의 가간섭거리는 상기 유리 웨이퍼의 두께보다는 작고 상기 유리 웨 이퍼 및 플랫 사이의 간격보다는 긴 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 장치.And the interference distance of the light is less than the thickness of the glass wafer and longer than the distance between the glass wafer and the flat. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 광조사부는,The light irradiation unit, 상기 측정광 및 기준광 사이의 광노정차의 오차가 상기 광의 파장의 4분의 1이 이하가 되게 하는 크기를 갖는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 장치.And a light source having a size such that an error of the optical exposure difference between the measurement light and the reference light is less than one quarter of the wavelength of the light. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 광검출부 및 유리 웨이퍼 사이의 거리는 상기 측정광 및 기준광 사이의 광노정차의 오차가 상기 광의 파장의 4분의 1 이하가 되게 하는 거리 이상인 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 장치.And the distance between the photodetector and the glass wafer is greater than or equal to a distance such that an error in the optical exposure between the measurement light and the reference light becomes less than a quarter of the wavelength of the light. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 유리 웨이퍼 형상 측정 장치는,The glass wafer shape measuring device, 상기 측정광 및 기준광을 필터링하는 간섭필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 장치.And an interference filter for filtering the measurement light and the reference light. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 플랫은 소정의 간격으로 형성된 직선홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 장치.The flat is a glass wafer shape measuring apparatus, characterized in that it comprises a linear groove formed at a predetermined interval. 제 1광을 유리 웨이퍼에 조사하고 상기 유리 웨이퍼의 하면에서 반사된 제 1측정광 및 상기 유리 웨이퍼의 하면을 투과하여 기준면에서 반사된 제 1기준광을 중첩하여 뉴튼 간섭무늬를 생성하는 뉴튼 간섭무늬 생성단계;Newton interference fringe generation that generates a Newton interference fringe by irradiating a first light onto a glass wafer and overlapping the first measurement light reflected from the lower surface of the glass wafer and the first reference light reflected from the reference surface through the lower surface of the glass wafer step; 제 2광을 상기 유리 웨이퍼에 조사하고 상기 유리 웨이퍼의 상면 및 하면에서 각각 반사된 제 2측정광 및 제 2기준광을 중첩하여 하이딩거 간섭무늬를 생성하는 하이딩거 간섭무늬 생성단계; 및A Haidinger interference fringe generation step of irradiating a second light onto the glass wafer and generating a Haidinger interference fringe by overlapping the second measurement light and the second reference light reflected on the upper and lower surfaces of the glass wafer, respectively; And 상기 생성된 뉴튼 간섭무늬 및 하이딩거 간섭무늬를 기초로 상기 유리 웨이퍼 형상을 산출하는 산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법.And calculating the glass wafer shape based on the generated Newton interference fringes and Heidinger interference fringes. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 산출단계는,The calculating step, 상기 뉴튼 간섭무늬를 기초로 상기 유리 웨이퍼의 하면의 평탄도 및 곡률을 산출하는 단계;Calculating flatness and curvature of the bottom surface of the glass wafer based on the Newton interference fringes; 상기 하이딩거 간섭무늬를 기초로 상기 유리 웨이퍼의 두께변화를 산출하는 단계; 및Calculating a thickness change of the glass wafer based on the Haidinger interference fringe; And 상기 산출된 평탄도, 곡률 및 두께변화를 기초로 상기 유리 웨이퍼의 상면 형상을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법.Calculating an upper surface shape of the glass wafer based on the calculated flatness, curvature, and thickness change. 제 16항에 있어서,The method of claim 16, 상기 제 1광의 가간섭거리는 상기 유리 웨이퍼의 두께보다는 작고 상기 유리 웨이퍼 및 기준면 사이의 간격보다는 긴 것을 특징으로 하는 유리 웨이퍼 형상 측정 방법.And an interference distance of the first light is smaller than a thickness of the glass wafer and longer than a distance between the glass wafer and the reference plane.
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