KR101118148B1 - 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

자동화라인에서 웨이퍼의 기계적인 품질관리를 위한 방법 및 장치로서, 상기 방법은 웨이퍼 상의 사이즈 및 위치의 결정을 포함하는 크랙의 빠른 검출을 허용한다. 상기 방법은 웨이퍼를 액추에이터와 함께 커플링하는 단계, 적어도 두 개의 미리 설정된 공진 피크 주변에서 동시에 액추에이터의 주파수를 스위핑하여 웨이퍼의 초음파 진동의 중첩을 여기시키는 단계, 공진주파수, 진폭 및 대역폭을 기록하고, 기계적으로 음향 크랙이 없는 표준 웨이퍼를 위해 기록된 기준 주파수 곡선의 공진 주파수, 진폭 및 대역폭을 비교하는 단계를 포함한다. 비교를 기반으로 하여, 불량 및 양호 명령은 통계적인 불량 알고리즘을 사용하여 생성된다.

Description

자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법 및 장치{A method and apparatus for in-line quality control of wafers}
본 발명은 웨이퍼 기반의 반도체소자를 생산하는데 광범위하게 적용할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
상기 반도체소자는 예를 들어 직접회로, 발광소자 및 광전지 등을 포함한다.
더 구체적으로, 본 발명은 실리콘 태양전지의 생산수율을 높일 목적으로 사용하는 컨베이어 방식의 생산공정에서의 품질관리와 같이, 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 광전지(본 명세서에 설명되어 있음)에 적용하기 위한 목적으로 초기에 개발되었으나, 본 발명이 이와 같은 광분야에 국한되지는 않는다.
상기와 같은 광분야에 적용되는 일반적인 지식 또는 널리 알려진 이전 기술이 아니라 특정화된 기술에 대한 다양한 논의가 있었다.
최첨단 실리콘 태양전지 생산은 컨베이어 방식의 자동화설비에 기반하고 있다. 가장 일반적인 공정시퀀스에서, 딱딱한 P-형 실리콘(Si) 웨이퍼처리의 첫 번째 공정은 웨이퍼 표면의 손상 받는 층 또는 실리콘 리본의 레이저 커팅 과정에서 발생하는 에지의 손상 등을 제거하기 위한 화학적인 에칭이며, 이후 P/N접합을 위한 확산, Si3N4 코팅 반사를 막기 위한 증착 및 소성; 앞면에 금속의 전극 생성(contact grid) 및 뒷면의 알루미늄금속 부착 등의 과정을 진행하게 된다. 최종적으로, 각각의 태양전지는 목적으로 하는 전압과 전류를 획득하기 위해 순차적으로 스트링(string; 개별 태양전지를 끈으로 엮은 형태)형태로 만들어지며, 상기 스트링은 태양전지 판넬로서 적층된다.
결정질 실리콘을 주로 사용하는 태양광 산업(PV)은 전세계적인 재생에너지의 성장에 맞추어 급속이 확장되고 있다. 실리콘 웨이퍼는 태양전지의 전체 제작비용에 많은 부분을 차지하며, 최근에는 전체 제작비용의 75%수준에 달한다. 주요한 기술적인 문제점 중의 하나는 웨이퍼의 기계적인 결함요소를 식별하고 제거하는 것인데, 상기 웨이퍼의 기계적인 결함요소는 실리콘 웨이퍼의 처리과정, 성장과정, 웨이퍼 기판의 태양전지 제조과정에서 발생하는 파손 등에 기인하는 열탄성(thermo-elastic) 스트레스 및 크랙(미세한 갈라짐 현상)이 있다.
지난 3년간 세계적인 결정질 실리콘 공급부족으로 인해 실리콘 원재료 가격이 인상되었다. 태양전지용 실리콘 웨이퍼의 공급부족을 해결하기 위한 방법으로서, 실리콘 웨이퍼를 100미크론(micron) 이하의 두께를 가지도록 얇게 잘라서 사용한다.[J. Wohlgemuth, M. Narayanan, R. Clark, T. Koval, S. Roncin, M.Bennett. D. Cunningham, D. Amin, J. Creager "초박막 다결정 실리콘 태양전지를 이용한 대형의 PV 모듈 제조" IEEE 광전지 전문가 컨퍼런스 31일의 컨퍼런스 기록(IEEE Cat. No. 05CH37608), 2005. 페이지 1023-1026)]. 웨이퍼의 면적은 전체 생산비용을 절감하기 위하여 점차 커지고 있으며, 현재 210mm × 210mm의 큰 사이즈가 상용화되었다.
그러나, 박막이면서 면적이 커진 웨이퍼는 생산공정 과정에서 취급하기가 더 어려운데, 이는 특히 고속으로 자동화된 제조공정에서 파손을 증가시켜 수율감소를 야기하고 있다. 자동화 설비에서 웨이퍼의 파손은 자동화 설비를 청소해야 하고, 파손된 웨이퍼를 자동화 설비로부터 제거해야 하기 때문에 장비의 가동율을 떨어뜨리고 장비의 생산성을 떨어뜨린다.
그러므로, 자동화라인에서 빠른 품질관리용 방법 또는 장치를 위한 디바이스 및 방법론이 요구되고 있다. 일반적으로 웨이퍼의 파손과 관련된 문제로서는, 웨이퍼의 기계적인 균열의 원인이 되는 열 또는 기계적인 스트레스에 기인하는 작은 크랙 등과 관련되어 있다. 또한, 웨이퍼 내의 크랙의 위치 및 사이즈에 의해서 웨이퍼의 기계적인 성능이 좌우되기도 한다.
종래에 존재하는 대다수의 방식은 영상(이미징) 기술에 기반을 두고 있으며, 공간적인 불규칙성을 결정하기 위하여 웨이퍼의 이미지를 처리하고 캡처하는 공정을 포함하고 있다.
주사음파 현미경(SAM)은 150Mhz 펄스를 사용한 영상 기술로써, 10미크론(micron)과 같은 미세한 크랙을 이미지로 나타내고 판별한다. 크랙은 크랙영역에서 웨이퍼의 비연속적인 음파 임피던스로서 식별된다[M.C. Bhardwaj " 물질의 초음파 특성에 대한 주요 방법" 진보된 세라믹 물질, 1 (1986) pp 311-324]. 주사음파 현미경(SAM) 기술의 과정은 전체를 테스트하기 위하여 웨이퍼를 이온수에 천천히 담가서, 펄스의 진폭을 매핑하고 데이터를 분석하는데, 이때 자동화 버전은 없으며, 공정에 수분의 시간이 소요될 수 있다. 이 주사음파 현미경(SAM) 방식은 웨이퍼에 대하여 수초 이내에 품질의 정밀검사를 수행해야 하는 생산공정의 품질관리에서는 적합한 방식이 아니다.
다른 대안으로서, 광투과 기술에 의해 비교적 큰 크랙을 시각화하는 광학 정밀검사 이미징 장비가 이용된다[ E.Rueland, A. Trummer, S. Wansleben, P. Fath " 웨이퍼 및 셀의 자동화라인 정밀검사를 위한 안정한 테스팅과 협력하여 광 마이크로 크랙 검출", 20세기 EU PVSEC의 처리(바르셀로나, 2005) pp. 3242-3245]. 그러나, 이 기술은 웨이퍼 주변부의 미세한 크랙을 검사하기에는 부족하다. 이러한 투과방식의 광학 정밀검사 방식은 웨이퍼 뒷면에 알루미늄이 부착된 경우와 태양전자 공정이 완료된 경우에는 부적합한 방식이다. 투과방식의 또 다른 제약은 광학적 회절 때문에 0.01 ~ 1미크론(micron)의 폭을 가진 기민한 크랙을 검사하는데에는 부적합하다.
최근에 보고된 발광이미지 관련 데이터[T.Trupke, R.A.Bardos, M.C.Schubert, W.Warta, "실리콘 웨이퍼의 광루미네선스 이미징", 적용된 물리학(2006), Volume 89, 발행 4, 44107; T. Fuyuki, H.Kondo, T.Yamazaki, Yu. Takahashi, Yu. Uraoka "전기루미네선스에 의한 다결정 실리콘 전지의 소수 캐리어 확산 길이의 사진 측량" 적용된 물리학 86, 262108(2005)]는 특히 실리콘 태양전지와 같은 반도체소자의 간접적인 갭대역(band-gap)을 테스트하기 위해 개발되었다. 이미징 기술방식의 속도는 이미지 인식 소프트웨어 장치에 의하여 제한되는데, 이는 웨이퍼의 복잡한 발광(luminescence) 이미지를 분석하는 보조 수단인 컴퓨터를 통해 이루어지기 때문이다. 이 방식의 또 다른 단점은 표면의 긁힘(scratch)과 웨이퍼 결정구조의 슬립 라인(slip line)과 같은 다른 흠집이 크랙(갈라짐/금이 가는 현상)으로써 인식되어 잘못된 결과를 나타낼 수 있다. 금속 패턴의 작은 파손 등이 원인이 되어, 부분적인 결합이 나빠지거나 전기적 절연되는 것을 판별해내기 위한 방식의 출원이 국제특허 출원 PCT/AU2007/000595호에 상세하게 개시되어 있다.
초음파 잠금(lock in) 온도기록계(초음파 잠금(lock in) 적외선 체열 기록법)방식은 감도가 매우 좋으나 낮은 적외선 조도 때문에 신호를 처리하는데 많은 시간이 소요된다[J. P Rakotoniaina, O. Breitenstein, M. H. Al Rifai, D. Franke, A. Schnieder “잠금 초음파 온도기록법에 의한 실리콘 웨이퍼 및 태양전지에 대한 크랙의 검출”, PV 솔라 컨퍼런스지(파리, 2004년 6월),pp.640-643].
공명주파수 진동방식(RUV)을 사용하여 보다 빠르게 크랙을 제어할 수 있는 이미지화하지 않는 새로운 방식의 실험 알고리즘이 논문으로 발표되었다[A. Belyaev, O. Polupan, W.Dallas,S.Ostapenko,D.Hess,J.Wohlgemuth“다결정 실리콘 웨이퍼의 전체 사이즈에서 공진 초음파 진동을 이용하여 크랙의 검출 및 분석”, Appl. Phys. Letters 88, 111907-1(2006)]. 실리콘 웨이퍼의 스트레스 제어를 위한 공명주파수 진동방식(RUV) 방식도 미국 특허번호 6,413,789 B2 에 개시되어 있다[S.Ostapenko“반도체 웨이퍼의 스트레스를 검출 및 모니터링하는 방법” 미국 특허: US 6,413,789 B2]. 위와 같이 종래에 개시된 방식은 웨이퍼의 불안정을 빠르게 검사하기 위한 것으로서, 자동화라인의 제어에는 적용되지 못한다. 이 방식은 웨이퍼의 크랙 또는 내부 스트레스를 곡선형태의 파라미터(변수)로 나타내거나 단일 공진 곡선을 측정하는데 사용한다. 그러나, 웨이퍼는 측면사이즈, 두께 및 형태와 같은 물리적인 변수에 의해 변화하게 된다. 이러한 변수들의 작은 변동은 태양전지의 품질관리에 적용이 가능하지만, 이들 변동은 종종 웨이퍼의 크랙이 향후 파손의 가능성을 가지고 있다고 판단될 경우는 불량판정을 초래하게 된다. 또한, 이 방식은 웨이퍼 상의 크랙의 위치를 파악할 수 있는 중요한 정보를 제공하지는 못한다. 상술한 바와 같이, 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 미국 특허 6,413,789는 이용함으로써 얻을 수 있는 장점은 제한적이다.
접촉(impact)식 테스트를 기반으로 하는 또 다른 방식은 "베어링 볼 정밀검사용 공진주파수 방법"을 발명의 명칭으로 한 미국 특허 5,257,544에 개시되어 있다. 이 발명은 테스트 대상물의 첫 번째 지점에 에너지를 인가하여 테스트 대상물의 결함을 검출하기 위한 방식으로서 테스트 대상물에 파동을 일으킨다. 두 번째 지점에서 음파를 검출해내며, 공진주파수를 계산하여 미리 설정해 놓은 품질계수 데이터와 비교하게 된다. 이 발명의 발명자는 이러한 비교가, 테스트 대상이 결함을 포함하고 있는지 여부의 정보를 제공한다고 주장한다. 다시 말하면, 웨이퍼에 적용되는 단일 부적합 변수에 의한 판별방식은 샘플에서 발생하는 다양한 통계치를 가지고 크랙을 판별하는데 한계를 가지고 있으며, 생산에서 불량률이 높아질 수 있다. 또한, 이 방식은 음파를 검출하는 센서와 음파 펄스를 인가되는 지점에서의 정확도를 높일 필요가 있다. 이는 설정된 위치에 근접한 크랙의 판별은 배제한다. 결정적으로, 단일 또는 다중의 음파펄스를 이용한 접촉방식의 테스트는 주기를 가진 정현파여기(sinusoidal excitation)를 기반으로 한 기술보다 감도가 떨어진다. 주기를 가진 여기방식은 동기주파수에 의하여 신호대 잡음비와 검출된 신호의 위상이 기준신호의 여기에 대하여 감소를 가져온다. 더구나, 접촉방식은 집접화된 초음파 빔이 높은 내부 스트레스를 가진 웨이퍼에 전달될 경우, 표준 실리콘웨이퍼에 새로운 크랙을 만들어낼 가능성이 높다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점 중의 적어도 하나를 극복하고 개선하거나, 유용한 대체수단을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 태양전지를 생산하는 자동화 진단설비에서 특히 적용가능하며, 웨이퍼 크랙의 위치와 검출을 포함하는 웨이퍼의 기계적인 결함을 판별함에 있어 필요하며, 보다 빠르고, 정교하고, 비파괴방식으로 구현된다.
본 발명은 웨이퍼의 다양한 기계적인 진동을 여기하고 미리 설정된 영역에서 웨이퍼의 응답을 측정함으로써 자동화라인에서 박막 웨이퍼를 검사하고 박막 웨이퍼의 크랙의 위치를 위한 방법 및 장치를 제공한다. 이하, 웨이퍼는 실리콘 잉곳(ingot)을 얇게 잘라냄으로써 얻어지는 박막의 슬라이스 실리콘이다. 웨이퍼는 단결정 또는 다결정일 수 있으며, 통상적으로는 장방형의 사각형태로 구성된다.
광범위한 측면에서, 본 발명은 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법을 제공하는데, 상기 방법은, 웨이퍼를 액추에이터와 함께 커플링하는 단계, 광대역 액추에이터의 주파수를 미리 결정된 주파수 간격으로 동시에 스위핑하고, 웨이퍼의 하나 이상의 예정된 영역에서 공진 진동을 기록함으로써 다수의 공진 주파수 곡선을 측정하는 단계, 상기 측정된 공진 주파수 곡선과 대응하는 기준이 되는 공진 주파수 곡선을 각각 비교하는 단계, 상기 기준이 되는 공진 주파수 곡선과 측정된 공진 주파수 곡선 간의 편차가 설정된 값을 초과하면 불량신호를 생성하는 단계, 상기 웨이퍼와 액추에이터를 분리하는 단계를 포함한다.
상기 웨이퍼의 예정된 영역에 작은 센서들을 커플링함으로써 상기 예정된 영역의 진동을 검출하고 기록하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 공진 곡선들의 각각의 공진 주파수, 진폭 및 대역폭은 기준이 되는 공진 주파수 곡선의 각 공진 주파수, 진폭 및 대역폭과 비교된다.
본 발명의 이러한 측면에 따른 일실시예에서, 자동화라인에서 웨이퍼의 기계적인 품질관리를 위한 방법은 표준 웨이퍼를 사용하여 조정된다. 표준 웨이퍼는 크랙이 없고, 기계적인 소음이 없는 것으로 주의 깊게 선정되어야 한다. 표준 웨이퍼는 통상적으로 공지의 특성분석 방식의 범위를 이용하여 검사되지만, 빠른 자동화라인의 품질관리 설비에 반드시 적합한 것은 아니다.
자동화라인에서 웨이퍼의 관리를 위한 측정방법은, 기준 웨이퍼의 전체 범위의 음향주파수 스펙트럼을 기록하는 단계, 웨이퍼의 파손을 야기할 수 있는 크랙 및 다른 기계적인 결함을 감지하는 공진 피크의 식별, 공진 피크의 선택 및 스펙트럼을 분석하는 단계, 관리되어야 할 생산 공정의 품질관리 설비에 따라 요구되는 센서의 개수 및 위치를 선정하는 단계, 허용가능한 편차의 품질 테이블을 미리 설정된 값에 포함하는 단계를 포함한다.
이때, 본 발명자는 대부분의 경우, 두 개의 분리된 센서는 충분한 데이터를 제공한다는 것을 발견하였고, 요구되는 센서의 개수가 많을수록 품질관리용 설비가 좋다는 것을 인식하였다.
고속의 생산공정시 파손을 초래하지 않는 요인에 의해 원인이 된 기준 공진 주파수 곡선의 통계적인 편차를 기록하기 위해 복수의 표준웨이퍼를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 요인은 예를 들어 웨이퍼의 두께, 형태 및 외각 직경의 작은 변화를 포함한다. 어떤 경우, 일부의 미세한 크랙은, 이들 크랙이 웨이퍼의 비정질 부분에 위치되었을 때 허용가능하게 된다. 그러므로, 복수의 표준 웨이퍼는 기계적인 파손을 초래하는 크랙을 제외하는 전체의 묶음(batch)에 대하여 표시되게 선택되는 것이 바람직하다. 측정시, 각각의 표준 웨이퍼는 지속적인 제조공정 내의 자동화라인 테스트 동안, 테스트되는 웨이퍼와 같은 동일한 절차로 수행된다. 이것은 공진 주파수 곡선을 비교하는 단계와 불량신호를 발생하는 단계를 배제시킨다.
일실시예서, 기준이 되는 공진 주파수 곡선의 통계적인 분석은 이하의 표에 나타난 통계적인 파라미터들의 결정을 포함한다.
표 1. 기준이 되는 공진주파수 곡선의 통계적인 파라미터
공진 주파수 진폭 대역폭
i번째 주파수 간격의 공진 곡선의 파라미터
Figure 112011046144128-pct00001
i
Figure 112011046144128-pct00002
i
Figure 112011046144128-pct00003
i
표준 주파수 곡선으로부터 결정된 대응하는평균값
Figure 112011046144128-pct00004
i
Figure 112011046144128-pct00005
i
Figure 112011046144128-pct00006
i
평균값의 표준편차
Figure 112011046144128-pct00007
i
Figure 112011046144128-pct00008
i
Figure 112011046144128-pct00009
i
감도요소
Figure 112011046144128-pct00010
i
Figure 112011046144128-pct00039
Figure 112011046144128-pct00012
i
바람직한 실시예에서, 다수의 공진 주파수 곡선의 각각은 상기 표의 첫 번째 열에 나타난 파라미터들을 컴퓨터로 분석한다. 불량 신호는 아래의 조건이 동시에 만족되었을 때 생성된다.
Figure 112009062475524-pct00013
i
Figure 112009062475524-pct00014
i
Figure 112009062475524-pct00015
i
Figure 112009062475524-pct00016
i
Figure 112009062475524-pct00017
Figure 112009062475524-pct00018
i
계수 ni는 선택된 검출 한계와 허용가능한 거짓 불량의 개수에 따라 선정된다. 검출 한계는 낮고 거짓 불량의 개수는 높을수록 좋다. 본 발명은 특정한 생산공정의 특정 설비에 따라 계수 ni를 조절하기 위해 제공된다. 검출 한계는 품질관리 설비에서 허용하지 않는 크랙에 대하여 최소한의 사이즈를 바람직하게 한다. 예컨대, 크랙은 허용하지 않는 높은 확률과 함께 생산공정시 웨이퍼의 파손을 야기한다.
또 다른 실시예에서, 액추에이터와 커플링하기 이전에, 그리고 측정을 완료한 후, 웨이퍼는 제조라인을 통해 전진하며, 제조라인은 통상적으로 다수의 생산공정을 포함한다.
통상적인 배치에 있어서, 제조라인은 이동가능한 플랫폼, 컨베이어 벨트, 픽앤플레이스(Pick and place) 기구 또는 지속적인 생산공정에서 사용된 다른 이송수단을 포함하며, 웨이퍼는 상기 이송수단과 함께 맞물려 있다.
액추에이터와 함께 커플링된 웨이퍼는 상기 이송수단으로부터 분리되는 것이 좋다.
또 다른 실시예에서, 웨이퍼와 액추에이터의 커플링 및 분리는 이송수단의 작동과 연동된다. 상기 품질 테스트 절차의 자동화라인 통합이 필수적이다. 일예로서, 이송수단은 공진 주파수 곡선을 기록하는 동안은 움직이지 말아야 한다. 다른 예로서, 이송수단의 이동은 천천히 이루어져야 한다. 공진 주파수 곡선의 기록 및 분석이 완료될 때, 웨이퍼는 액추에이터로부터 분리되어야 하고, 다음의 시퀀스에서 웨이퍼는 액추에이터에 근접하여, 자동화라인에서의 품질관리 절차가 지연없이 다음의 웨이퍼에 적용될 수 있어야 한다.
또 다른 실시예에서, 웨이퍼와 액추에이터의 커플링은 정전형 쵸크(chuck), 정전형 어트랙션의 활용, 자기 커플링, 커플링 액체의 주입 또는, 음향을 측정하기 위한 공지의 다른 커플링 수단과 같이, 고속으로 전기적으로 제어된 커플링 수단에 의해 달성된다. 바람직한 배치에서, 커플링 수단은 웨이퍼와 액추에이터 사이의 공간에 진공을 생성하는 전자적으로 제어되는 진공 스위치이므로, 웨이퍼가 진공력의 작용에 의해 액추에이터와 함께 결합되게 한다. 진공, 즉 흡인력이 웨이퍼를 액추에이터에 기계적으로 부착하기에 충분할지라도 이 흡인력은 액추에이터에 만들어진 작은 홀을 통해 인가됨을 발견하였다.
그러므로, 본 발명은 흡인력을 인가하여 액추에이터에 웨이퍼를 음향 커플링 및 기계적으로 부착시키는 것이다.
통상적으로 액추에이터는 음파용 압전 발생기이다. 본 발명은 액추에이터와 함께 커플링된 웨이퍼가 공진 주파수 곡선의 측정 동안 액추에이터에 의해 기계적으로 지지되게 하는 배치를 제공한다. 일실시예에서, 웨이퍼는 액추에이터 상에 받쳐진다. 다른 배치에서, 웨이퍼는 액추에이터 아래에 매달리게 된다.
다른 실시예에서, 불량신호는 불량 저장소(rejection bin)에 웨이퍼를 이송하기 시작한다. 불량신호가 없는 경우, 양호로 판정된 웨이퍼는 측정 이전에 분리되어 있던 설비로부터 이송수단으로 리턴되거나, 다른 이송수단으로 이동된다. 양자의 경우, 이송수단은 생산 공정의 단계를 거쳐 웨이퍼를 이송한다. 그러나, 웨이퍼가 다른 생산공정에 적합하지 않다고 결정되면, 불량 저장소로 이송된다. 이송수단과 마찬가지로, 분리수단은 컨베이어 벨트, 픽앤플레이스(제품을 잡아서 옮기는 방식)장치, 이동가능한 플랫폼 또는 불량 웨이퍼를 모아놓는 스택 또는 카세트를 포함한다.
양호로 판정된 웨이퍼가 분리수단으로 실수없이 이송될 때 불량 및 양호 판정을 최소화하기 위해, 본 발명은 불량 웨이퍼에 대해 추가적인 정밀검사 단계를 제공한다. 데이터의 수집 및 처리에 필요한 시간 간격 동안, 빠른 처리 및 시간단축과 같은 자동화 라인 절차의 특성상 불량 웨이퍼의 비율이 낮고 불량 웨이퍼를 정밀검사하는 단계가 적을수록 좋다. 불량 웨이퍼의 정밀검사는 예를 들어 발광방식과 같은 영상 기술을 이용하는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예에서, 불량 웨이퍼의 정밀검사시 불량신호가 거짓임이 판정되면, 웨이퍼는 이송수단으로 리턴되어 미리 설정된 값을 포함하는 만족스러운 파라미터가 새로운 기준 정보를 수용하도록 조절된다.
또 다른 실시예에서, 웨이퍼의 진동은 적어도 두 개의 분리된 음향센서에 의해 적어도 두 개의 다른 예정된 영역에서 동시에 검출된다. 센서는 미리 선정된 영역에서 웨이퍼와 접촉할 수 있거나 미리 선정된 영역에 근접하게 선택적으로 위치될 수 있다. 후자의 경우, 웨이퍼의 진동은 예컨대 반사된 레이저 빔의 위치 또는 방향을 모니터링하는 공지의 수단 중 어느 하나에 의해 검출될 수 있다. 웨이퍼의 주변에 미리 설정된 영역을 선정해놓는 것이 바람직하다.
어떤 경우, 양호/불량의 웨이퍼가 양호/불량 조건의 경계선 상에 있을 때, 상기 방법은 새롭게 선정된 영역에 센서를 재위치시켜서 공진 주파수 곡선의 측정을 반복하는 단계를 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 장치를 제공하는데, 상기 장치는, 웨이퍼의 기계적인 진동을 미리 결정된 주파수 간격으로 동시에 여기시킬 수 있는 광대역 음향 액추에이터, 웨이퍼의 기계적인 진동을 검출하여 상기 진동을 전기적인 신호로 변환할 수 있는 적어도 하나의 음향 센서, 음향 액추에이터에 전기적인 신호를 중첩하여 보낼 수 있는 적어도 두 개의 전기적인 제너레이터(발진자), 대응하는 전기적인 제너레이터와 각각 동기화되어 미리 결정된 주파수 간격 중의 하나로 웨이퍼의 진동을 측정하기 위해 조정된 적어도 두 개의 전기적인 증폭기, 데이터 취득 및 제어 시스템 및 웨이퍼를 액추에이터와 함께 빠르게 커플링하는 수단을 포함한다.
일실시예에서, 상기 장치는 웨이퍼와 액추에이터를 커플링하기 이전에 웨이퍼를 이송하기 위한 이송수단을 더 포함한다. 이송수단은 공진 주파수 곡선의 측정을 위하여 웨이퍼를 분리하는데 적합하다.
다른 실시예에서, 데이터 취득 및 제어 시스템은 웨이퍼와 액추에이터를 빠르게 커플링하기 위한 수단과 함께 이송수단을 동기화하는데 적합하다.
또 다른 실시예에서, 상기 장치는 웨이퍼의 미리 설정된 영역에 센서를 위치시키기 위한 수단을 더 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 장치는 웨이퍼와 액추에이터를 빠르게 커필링하기 위한 수단을 더 포함한다. 웨이퍼와 액추에이터를 빠르게 커필링하기 위한 수단은 전기적으로 신속히 제어되는 진공 스위치를 포함하는데, 상기 웨이퍼는 웨이퍼와 액추에이터 사이에 인가된 흡인력의 작용에 의해 액추에이터와 함께 기계적으로 커플링되게 한다. 상기 흡인력은 액추에이터에 만들어진 작은 홀을 통해 웨이퍼에 인가된다.
공진주파수 곡선이 검출된 후, 웨이퍼는 액추에이터로부터 분리되고 생산라인으로 리턴될 수 있다. 이는 공통적으로 웨이퍼를 이송수단으로 되돌림으로써 이루어진다.
그러나, 웨이퍼가 품질관리 장치에 공급되지 않고, 또한 제조공정에 적합하지 않다면, 웨이퍼는 공정라인으로부터 제거되어, 예를 들어 재가공 또는 처리를 위해 설계된 별도의 수단에 위치결정된다.
대안으로서, 웨이퍼가 웨이퍼용 스택 내에 있고, 액추에이터와 함께 커플링하기 위해 스택으로부터 꺼내어질 수 있다.
웨이퍼가 풀질관리 설비의 요구에 따라야 된다면, 웨이퍼는 원래의 스택으로 되돌려질수도 있고, 다른 스택에 위치되거나 이송수단 상으로 이송될 수도 있다. 그러나, 웨이퍼가 품질관리 설비에서 불량이라고 판정되면, 웨이퍼는 예를 들어 재가공 또는 처리용으로 설계된 다른 스택 또는 컨테이너로 이송된다.
웨이퍼의 품질관리의 기본적인 결정사항으로서, 전기적인 신호는 생산라인 내에 웨이퍼를 유지시키거나 생산라인으로부터 웨이퍼를 제거하도록 발생될 수 있다.
본 발명의 다른 장점은 첨부 도면 및 이하의 상세한 설명을 참조하여 신속히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 예에 따른 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법을 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 예에 따른 자동화라인에서 웨이퍼의 기계적인 품질관리를 위한 장치의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 3 예에 따른 자동화라인에서 웨이퍼의 기계적인 품질관리를 위한 디바이스의 평면도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 4 예에 따른 4개의 개별 진동모드 A, B, C 및 D 를 나타내는 크랙이 없는 기준 웨이퍼에서 획득된 초음파 주파수 스펙트럼의 전체 범위 를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 5 예에 따른 크랙을 갖는 웨이퍼와 기준 웨이퍼의 공진주파수 곡선의 비교를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 6 예에 따른 선택된 주파수에서 크랙의 사이즈에 대한 피크 이동의 관계이다.
도 7은 본 발명의 제 7 예에 따른 웨이퍼의 크랙에 의한 공진 피크의 위치, 형상 및 진폭의 영향을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 8 예에 따른 일반적으로 사용되는 웨이퍼의 형상과 대응하는 액추에이터의 형상을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 9 예에 따른 4개의 센서장치를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 10 예에 따른 사각형 웨이퍼의 4개의 측면에서 이루어진 측정으로부터 획득된 공진 피크를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 11 예에 따른 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 12는 본 발명의 제 12 예에 따른 측정절차를 나타내는 플로우차트이다.
도 13은 본 발명의 제 13 예에 다른 125 x 125mm 인 한 세트의 282 웨이퍼의 대역폭에 대한 통계적인 분포를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 14 예에 따른 공진주파수(a), 대역폭(b), 진폭(c)의 일반적인 분포를 나타내는 도면이다.
도 15는 한 세트의 125mm 실리콘 태양전지에서 실행된 통계적인 분석을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 본 발명의 선택된 제 1 예는 다수개의 제너레이터(X1, X2,..XN, Y1, Y2,…YK)를 포함하는 제너레이터 보조기(4)를 포함하며, 각각의 제너레이터는 특정 주파수 범위로 맞춰지고, 데이터 취득 및 제어 보조 시스템에 의해 각각 제어된다.
각각의 제너레이터는 X방향에서 웨이퍼(10)의 진동을 검출하는 센서(12X)에 접속된 보조시스템(4X) 또는 Y방향에서 웨이퍼(10)의 진동을 검출하는 센서(12Y)에 접속된 보조시스템(4Y)으로부터 대응하는 증폭기와 함께 연동된다.
일반적으로 소정 주파수 범위의 X 제너레이터는 아날로그 Y 제너레이터의 주파수 범위와 유사하거나 동일한데, 제너레이터(X1 및 Y1)는 동일한 범위의 주파수에서 동작할 수 있다. 그러나, 각각의 X 제너레이터는 다른 주파수 범위에서 동작한다. 제너레이터의 개수는 기록되어야 할 공진 피크의 개수에 좌우된다. X 제너레이터의 개수 N은 Y 제너레이터의 개수 K와 반드시 동일할 필요는 없다.
제너레이터(4)는 웨이퍼(10)에 음향적으로 커플링되어 있는 액추에이터(11)와 전기적으로 접속되어있다. 전형적으로 액추에이터와 센서는 압전소자이다. 액추에이터는 선형소자로서, X 및 Y 제너레이터에 의해 생성된 독립적인 전기 신호의 중첩(선형 조합)은 액추에이터에 의해 중첩된 독립적인 전기적인 중첩신호의 주파수와 동일한 주파수에서 음향 진동을 중첩(선형 조합)시키도록 액추에이터에 의해 변환된다.
동작시, 데이터 취득 및 제어 보조시스템(5)은 생성된 전기 전압의 주파수를 각각의 제너레이터에 대하여 미리 설정된 주파수 범위로 스위핑하도록 제너레이터(4)에 영향을 준다. 이는 제너레이터에서 발생한 신호의 중첩에 따라 액추에이터(11)를 진동시키는 원인이 된다. 액추에이터(11)는 웨이퍼(10)에 초음파 진동을 야기시킨다. 진동은 센서(12X와 12Y)에 의해 측정되고, 증폭기(4X 및 4Y)에 의해 더 증폭된 후, 데이터 취득 및 제어 보조시스템(5)에 의해 취득된다. 이 방식에서, 각 제너레이터로부터 스위핑되는 각각의 주파수는 대응하는 웨이퍼의 진동 모드로 전환되며, 이 진동모드는 센서(12X 및 12Y)에 의해 서로로부터 동시에 독립적으로 기록된다.
도 2에 개략적으로 도시된 제 2 예의 자동화라인에서 웨이퍼의 기계적인 품질관리 장치는, 진공홀더(21); 진공홀더에 의해 지지되고 웨이퍼(20)에 음향적으로 결합된 압전 액추에이터(25); 웨이퍼의 주변에 음향적으로 커플링된 센서(22); 진공펌프(24); 전기적으로 제어되는 진공 스위치(23); 및 제너레이터, 증폭기 및 데이터 취득 및 제어 보조시스템을 포함하는 전자 블록(26)을 포함한다.
액추에이터(25)는 중앙에 작은 홀을 가지고 있으며, 이를 통해 웨이퍼에 작은 네거티브 압력(대략 50kPa)을 인가하여 웨이퍼와 액추에이터 간의 진공 커플링을 실현함으로써, 웨이퍼를 액추에이터에 기계적으로 커플링 및 부착시키는 흡인력을 발생시킨다.
본 장치는 125 x 125mm 및 156 x 156mm의 사각 웨이퍼에서 크랙의 결정을 위해 성공적으로 사용된다. 본 장치의 구성은 아래의 치수를 가지고 있다.
액추에이터 : 50mm의 직경 및 직경에 6mm의 중심 홀을 갖는 5 mm의 두께
센서 : 직경의 8mm
동작 시, 진공펌프(24)는 지속적으로 스위칭되며, 진공스위치(23)는 처음에 클로우즈된 위치에 있다. 웨이퍼(20)가 액추에이터(25) 상에 위치될 때, 액추에이터의 커플링 면이 웨이퍼를 대면하게 하여, 전자 블록(26)이 진공 스위치(23)를 오픈시켜, 네거티브 압력이 액추에이터(25)에 웨이퍼(20)의 음향 커플링 및 기계적인 부착을 가능하게 한다. 센서(22)는 웨이퍼(20)에 접근하고, 미리 설정된 영역에서 웨이퍼의 에지를 접촉한다. 전자 블록은 다수의 미리 설정된 주파수 범위에서 동시에 주파수를 즉시 스위핑하기 시작한다. 액추에이터(25)는 웨이퍼(20)의 초음파 진동을 야기시켜 진동을 발생시키고, 센서(22)는 전자 블록(26)에 의해 차례대로 증폭되고, 취득 및 분석된 전압으로 상기 진동을 변환한다.
측정된 공진주파수 곡선과 기준 공진주파수 곡선을 비교함으로써, 전자 블록(26)은 불량 및 양호 결정을 한다. 측정이 완료될 때, 전자 블록(26)은 진공 스위치(23)를 클로즈하고, 웨이퍼(20)는 불량 및 양호 결정에 따라 장치로부터 제거되어 추가의 공정 동안 컨베이어 라인으로 리턴되거나 재가공 또는 처리를 위해 불량품 저장소의 측면에 위치결정된다.
바람직한 배치에 있어서, 웨이퍼는 웨이퍼와 액추에이터를 커플링하기 이전에 이송수단의 상부, 통상적으로는 컨베이어 벨트(도시 생략) 상에 있다. 이송수단은 측정에 필요한 단시간 동안 정지할 수 있다. 통상적으로, 이송수단은 개구부를 가지며, 웨이퍼는 상기 개구부가 웨이퍼의 중심의 아래에 근접하는 방식으로 이송된다. 액추에이터를 지지하는 진공홀더(21)는 상기 이송수단의 아래에 위치된 Z-스테이지(도시생략)에 부착된다. Z-스테이지는 액추에이터의 커플링면이 상기 웨이퍼와 접촉할 때까지 진공홀더(21)를 상부로 이동시킨다. 이는 진공 스위치(23)를 개방하여, 웨이퍼의 음향적인 커플링 및 기계적인 부착에 충분한 차별화된 압력을 액추에이터에 제공함으로써 수행된다. 선택적으로 Z-스테이지는 진공홀더(21)를 더욱 상승시켜 액추에이터에 의해 기계적으로 지지된 웨이퍼가 컨베이어 벨트 위로 상승되게 할 수 있다. 이때, 센서(22)는 웨이퍼의 에지(edge)와 접촉하게 된다. 측정이 완료될 때, 데이터 취득 및 제어 시스템은 진공 스위치를 오프로 스위칭하는데, 이는 차별화된 압력을 제거하여 웨이퍼(20)와 엑추에이터(25)를 분리시켜 기계적으로 분리시킨다. 종래의 시스템은 컨베이어 벨트의 후면에 있는 웨이퍼를 Z-스테이지 아래로 위치시킨다. 액추에이터(25)는 웨이퍼(20)가 이송수단에 리턴되는 동안 이송수단의 아래의 제위치로 이송된다. 그러나, 불량 신호가 발생되면, 웨이퍼는 이송수단의 옆으로부터 제거된다. 이송수단은 후속하는 웨이퍼가 진공홀더 상의 측정위치에 올 때까지 이동을 재개한다. 이송수단은 제위치에서 정지하고 측정이 다른 웨이퍼와 함께 반복된다. 이 방식으로 자동화라인에서 웨이퍼의 기계적인 품질관리가 수행된다.
도 2의 수평의 이중 면을 가진 화살표는 웨이퍼(20) 쪽(측정 전)으로 그리고 웨이퍼(20)로부터 떨어지는(측정 후) 센서(22)의 이동 방향을 나타내는 반면, 수직의 이중 면을 가진 화살표는 진공홀더(21)에 부착된 액추에이터(25)의 이동 방향을 나타낸다. 액추에이터(25)는 웨이퍼(20)의 위쪽을 향한 이후(측정 전)에 웨이퍼(20)와 함께 아래쪽을 향하며, 웨이퍼(20)가 이송수단 위에 머무른 후에, 이송수 단의 아래쪽으로 향하게 된다(측정 후).
본 발명의 제 3 예의 장치가 도 3에 도시되어 있다. 웨이퍼(30)는 3개의 개별 위치, 즉 테스트 전(30a), 테스트 중(30b), 테스트 후(30c)의 위치에 도시되어 있다.
웨이퍼는 컨베이어 벨트(34)에 의해 이송된다. 테스트 중, 웨이퍼는 측정 유닛(37)으로 들어가는데, 이는 액추에이터(31) 및 센서(32)와 함께 음향적으로 커플링된다. 테스트 완료 후에, 웨이퍼(30)는 컨베이어 벨트(34)로 리턴된다.
도 4는 20 내지 93kHz의 주파수 범위에서 크랙이 없는 표준 웨이퍼에 기록된 측정 주파수 주사이다. 도시된 바와 같이, A, B, C 및 D와 같이 레벨이 정해진 4개의 개별적인 공진 피크는 자동화라인에서 웨이퍼의 기계적인 품질관리를 위해 기록 및 선택되어 있다.
도 5는 본 발명의 실험에 의한 증명을 나타낸다. 125mm ×125mm 사이즈 및 사각형의 두 개의 동일한 단일 결정의 실리콘 웨이퍼가 테스트되었다. 이들 웨이퍼 중 제 1 웨이퍼는 크랙과 같은 기계적이거나 구조적인 결합이 없는 표준 웨이퍼(클로즈된 마크)인데, 이는 10미크론의 해상도를 갖는 음향 현미경 영상을 주사함으로써 확인되었다. 제 2 웨이퍼(오픈된 마크)는 웨이퍼의 에지의 중심에서 시작된 대략 3mm의 크랙을 갖는다. 크랙의 영향은 주파수 편이를 아래쪽으로 향하게 하고, 피크 진폭을 감소시키며 피크 대역폭을 증가(광대화되는 피크)시키는 것으로 명백하게 관찰되고 있다.
도 6은 자동화라인에서 웨이퍼의 기계적인 품질관리에서, 웨이퍼 에지의 중심에서의 크랙과 웨이퍼 에지의 코너에서의 크랙 간을 식별하여 웨이퍼 내의 크랙의 직경을 검출할 수 있는 도면이다. 이 예에서, 세 개의 다른 공진(40kHz, 58kHz 및 86kHz)에서 측정된 피크 변화(측정된 공진 주파수와 기준 공진 주파수 간의 차이)는 크랙의 길이의 작용으로서 표시된다. 이 예는 86kHz 공진이 웨이퍼 에지의 중심에 인접한 크랙을 검출하는데 바람직한 반면, 58kHz의 공진은 웨이퍼의 코너 주변에 위치된 크랙을 검출하는데 더 적합하다는 것을 나타낸다. 적어도 두 개의 개별적인 공진이 웨이퍼 에지 상의 크랙의 위치를 표시하는데 필요하다.
도 7의 일예는 표준 웨이퍼(클로즈된 마크) 및 크랙이 있는 웨이퍼(오픈된 마크)에 대하여 기록된 공진 피크를 나타낸다. 대략 56.3kHz 주변에서의 공진은 도 7의 (a)에 도시되어 있고, 87.6kHz 주변에서의 공진은 도 7의 (b)에 도시되어 있다. 웨이퍼 에지의 중심에 인접되어 위치된 6mm의 크랙은 56.3kHz 공진에서 18Hz로 작게 나타나고, 87.6kHz 공진에서 실질상 600Hz 이하의 주파수 편이로 나타난다. 자동화라인에서 웨이퍼의 기계적인 품질관리를 위한 방법은 추가의 공정으로부터 위와 같은 웨이퍼를 제외시킬 것이다.
액추에이터의 3개의 다른 예가 도 8에 도시되어 있다. 트랜스듀서의 형상이 보통 웨이퍼의 형상과 유사할 때의 배치는 더 양호한 음향 매칭을 제공하므로 바람직하다. 원형 액추에이터는 원형 웨이퍼(도 8의 (a))와 함께, 사각형의 액추에이터는 사각형의 웨이퍼(도 8의 (b))와 함께, 장방형의 액추에이터는 장방형 웨이퍼(도 8의 (c))와 함께 사용하는 것이 적합하다. 도 8은 바람직한 배치에 있어서, 트랜스듀서가 웨이퍼의 기하학적인 중심에 커플링되는 것을 나타낸다.
본 발명의 다른 예는 도 9에 개략적으로 도시되어 있다. 이 예의 장치는 4개의 센서(82)를 포함하는데, 각각의 센서는 사각형의 각 측면의 중심에서 사각형 웨이퍼(30)의 기계적인 진동을 측정하는데 적합화되어 있다. 센서(82N)는 웨이퍼의 북쪽 측면에서 측정하며, 센서(82S)는 남쪽 측면 등에서 측정을 한다. 웨이퍼(80)에 음향적으로 커플링된 액추에이터(81)는 전자 블록(86)에 의해 제어된다. 전자 블록(86)은 2개의 개별적인 간격으로 주파수를 스위핑하여, 4개의 개별적인 센서로부터 공진 주파수 곡선을 수집하는데 적합화되어 있다. 따라서, 전자 블록(86)은 두 개의 제너레이터와 두 그룹의 증폭기(각 그룹에서 4개의 증폭기)를 포함한다. 제 1 그룹의 각각의 증폭기는 제 1 제너레이터와 동기화되어 제 1 진동 공진을 측정하고, 유사하게 제 2 그룹의 각각의 증폭기는 제 2 제너레이터와 동기화되어 제 2 공진을 측정한다.
동작 시, 제 1 및 제 2 제너레이터는 액추에이터의 진동의 원인이 된 제 1 및 제 2 공진 피크 주변의 주파수를 스위핑하는데, 이는 웨이퍼의 진동을 여기시킨다. 웨이퍼에 결함이 없으면, 웨이퍼의 각 동, 서, 남 및 북측에서 검출된 공진 피크는 미리 설정된 공진과 각각 동일하다. 그러나, 각 방향(동, 서, 남 및 북쪽)들 중의 하나는 검출을 포함하고 각 방향들에서 측정된 공진 피크는 웨이퍼의 다른 세 개의 측면에서 측정된 것으로부터는 벗어난다.
도 10은 125 x 125mm의 사각형 웨이퍼의 네 개의 각 측면(북,남,서,동)에서 2개의 진동 공진을 측정함으로써 실험적으로 획득한 데이터를 나타낸다. 도 10의 (a)에 있어서, 36kHz에서의 공진 피크는 웨이퍼의 4개의 다른 측면(동,북,남 및 서)의 중앙에서 측정되었다. 4개의 모든 공진피크는 인접한 증폭값, 피크 위치 및 대역폭을 갖는다.
도 10의 (b)에 있어서, 동일한 측정이 88.6kHz의 상이한 공진 피크에서 반복되었다. 분명히, 이 경우, 신호의 증폭 및 형상은 상당히 차이가 있다. 서쪽은 측면에 대한 기계적인 결함으로 인해 가장 작은 공진 피크 진폭을 갖는다. 따라서, 본 발명의 방법 및 장치는 웨이퍼의 기계적인 결함의 출현을 검출할 뿐만 아니라, 그것들의 기하학적인 위치도 결정한다.
도 11 및 도 12는 본 발명에서 통상적으로 구현된 플로우 차트 및 절차를 나타낸다.
도 13에 대하여, 히스토그램은 단일 묶음(batch)으로부터 선택된 286 캐스트 웨이퍼와 동일한 한 세트의 공진 주파수 곡선에 대하여 측정된 대역폭의 통계적인 분포를 나타낸다. 분포는 가우시안 곡선에 근접하며 이하의 파라미터, 즉 평균값 - 90.4kHz, 표준편차 - 33Hz를 갖는다. 평균값 주변의 3σ 간격 외부의 대역폭을 갖는 웨이퍼가 불량이었다.
도 14는 방법, 즉 한 세트의 표준 웨이퍼에 대한 대역폭의 진폭 및 공진 주파수의 불량 파라미터 중의 일반적인 분포를 나타낸다. 정상적인 분포의 내부는 평균(μ)으로부터 표준편차(σ) 이하이다. 정상적인 분포에 대하여, 전체 웨이퍼 세트에 대하여 68.2%의 비율을 차지하고, 평균값으로부터 2개의 표준 편차(2σ)가 95.4%의 비율을 차지하며, 3개의 표준 편차가 99.6%의 비율을 차지한다.
도 15는 불량 척도의 적용분야와 함께 중요성을 표시하고 있다. 적어도 2~3가지 불량 척도가 고려되어야 할 임계값인 3σ 외부로 떨어지는 셀에 대해서만 불량이다. 셀(#2, 26, 43, 54 및 62)들은 주사 음파 현미경을 사용하여 독립적으로 측정되었으며, 3mm 내지 50mm 길이의 범위에서 발견된 크랙이다.
이상에서는 본 발명의 일실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

Claims (29)

  1. 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법으로서,
    웨이퍼를 액추에이터와 함께 커플링하는 단계,
    액추에이터의 주파수를 미리 설정된 주파수의 간격으로 동시에 스위핑하고 웨이퍼의 하나 이상의 예정된 영역에서 공진 진동을 기록함으로써 다수의 공진 주파수 곡선을 측정하는 단계,
    상기 측정된 공진 주파수 곡선과 대응하는 기준이 되는 공진 주파수 곡선을 각각 비교하는 단계,
    상기 측정된 공진 주파수 곡선과 기준이 되는 공진 주파수 곡선 간의 편차가 설정된 값을 초과하면 불량신호를 생성하는 단계,
    상기 웨이퍼와 액추에이터를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 적어도 하나의 미리 설정된 영역에 센서를 커플링하여 상기 미리 설정된 영역의 공진 진동을 기록하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 미리 설정된 영역은 웨이퍼의 주변에 위치결정되는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 액추에이터와 웨이퍼를 커플링하는 단계는 상기 웨이퍼가 이송수단과 함께 맞물리는 동안 수행되고 상기 이송수단으로부터 커플링된 웨이퍼를 맞물림해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 액추에이터와 웨이퍼를 분리하는 단계는 상기 이송수단에서 분리된 웨이퍼를 재맞물림하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 액추에이터의 홀을 통해 웨이퍼에 인가된 흡인력은 상기 웨이퍼 및 액추에이터를 음향 커플링시키는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 흡인력은 액추에이터와 웨이퍼를 기계적으로 부착시키는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 액추에이터를 상승시킴으로써 이송수단으로부터 웨이퍼를 맞물림해제하고, 상기 액추에이터를 하부로 내림으로써 상기 이송수단으로 웨이퍼를 재맞물림하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 액추에이터와 커플링하기 이전에 상기 이송수단을 정지하게 하여 상기 웨이퍼의 중력의 중심이 상기 이송수단 내의 홀을 통해 상기 이송수단의 아래로 접근가능하게 하는 단계,
    중력의 중심 주변에서 웨이퍼를 접촉시키기 위해 액추에이터를 상승시키고, 웨이퍼를 액추에이터에 음향적으로 커플링 및 기계적으로 부착시키기 위해 흡인력을 인가하며, 그리고, 커플링된 웨이퍼를 상기 이송수단으로부터 맞물림해제시키기 위해 상기 액추에이터를 더 상승시키는 단계를 포함하여 웨이퍼 및 액추에이터를 커플링하는 단계,
    액추에이터를 하부로 내려서 상기 흡인력을 제거하는 단계를 포함하여 웨이퍼 및 액추에이터를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 불량품 저장소로 이송하기 시작하는 불량 신호의 부재시, 양호로 판정된 웨이퍼가 상기 이송수단으로 리턴되는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    불량 웨이퍼를 정밀검사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 불량 웨이퍼를 정밀검사하는 단계는 영상 기술을 기반으로 하는 방식을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 불량 웨이퍼의 정밀검사시 부적합 신호가 거짓인 것으로 판정되면, 상기 웨이퍼는 이송수단으로 리턴되어 설정된 값이 조절되는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    청구항 1의 방법을 표준 웨이퍼에 적용함으로써 기준 공진 주파수 곡선이 결정되고, 불량 신호를 비교 및 생성하는 단계를 배제하는 것을 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 기준 공진 주파수 곡선은 기준 파라미터에 의해 각각 특정되되, 상기 기준 파라미터는,
    공진 피크의 공진 주파수의 평균값과,
    공진 피크의 평균 대역폭과,
    공진 피크의 평균 진폭을 포함하며,
    상기 기준 파라미터 각각의 표준 편차의 기능을 설정된 값이 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    측정된 공진 주파수 곡선은 측정된 파라미터에 의해 특정되되, 상기 측정된 파라미터는,
    공진 피크의 공진 주파수와,
    공진 피크의 대역폭과,
    공진 피크의 진폭을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 측정된 공진 주파수 곡선 및 기준 공진 주파수 곡선 간의 비교는 각각 측정된 파라미터 및 대응하는 기준 파라미터 사이의 차이를 계산하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 표준편차의 각각의 기능은 자동화라인에서의 품질관리를 위한 방법의 선택된 검출 제한 및 허용가능한 거짓 불량의 개수에 따라 비례계수와 함께 대응하는 표준 편차에 비례하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 검출 제한은 불량 신호의 생성을 야기하는 웨이퍼 내의 크랙의 최소 사이즈인 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  20. 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 미리 설정된 영역은 웨이퍼의 X축 상에 위치결정되고, 적어도 하나의 다른 미리 설정된 영역은 웨이퍼의 Y축 상에 위치결정되는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    설정된 값은 웨이퍼 내의 크랙의 위치 및 사이즈와 서로 관련이 있는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 방법.
  22. 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 장치로서,
    웨이퍼와 커플링하기 위해 적합화된 커플링 면을 가지며, 웨이퍼의 기계적인 진동을 미리 결정된 다수의 주파수 간격으로 동시에 여기(勵起)시킬 수 있는 액추에이터,
    웨이퍼의 미리 설정된 영역 중의 한 영역에서 기계적인 진동을 각각 검출할 수 있는 하나 이상의 센서,
    다수의 공진주파수 간격 중의 하나를 각각 발생시키고 다수의 미리 결정된 주파수 간격으로 액추에이터를 동시에 진동시키는 전기적인 제너레이터,
    대응하는 전기적인 제너레이터와 함께 각각 동기화되어 미리 결정된 주파수 간격 중의 하나로 웨이퍼의 진동을 측정하도록 조정된 전기적인 증폭기,
    데이터 취득 및 제어 시스템,
    액추에이터를 웨이퍼의 중심으로 빠르게 커플링 및 분리시키기 위한 수단, 및
    상기 웨이퍼의 미리 설정된 영역 중의 하나로 센서를 빠르게 커플링 및 분리시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 액추에이터는, 상기 액추에이터의 커플링 면이 상기 웨이퍼와 함께 접촉하고 있을 때, 상기 웨이퍼에 흡인력을 인가하기 위해 적합화되고 상기 커플링 면에 확장된 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 장치.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 액추에이터를 상기 웨이퍼의 중심으로 빠르게 커플링 및 분리하는 수단은 액추에이터 내의 홀에 진공펌프를 연결하는 진공라인과, 상기 데이터 취득 및 제어 시스템에 의해 제어되는 진공스위치를 포함하여, 상기 진공 스위치가 오픈 위치에 있을 때, 상기 진공펌프에 의해 생성되는 흡인력이 상기 액추에이터와 웨이퍼의 커플링을 유지시키게 하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 장치.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 액추에이터를 상기 웨이퍼의 중심으로 빠르게 커플링 및 분리시키는 수단은 상기 액추에이터를 웨이퍼에 그리고 웨이퍼로부터 이동시키기에 적합화되고 그리고 상기 액추에이터를 지지하는 Z 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 웨이퍼 및 액추에이터를 커플링하기 이전에 상기 웨이퍼를 이송하기 위한 이송수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 장치.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 이송수단은 상기 Z 스테이지가 액추에이터를 상승시킬 때 상기 Z 스테이지에 의해 지지된 액추에이터와 함께 커플링된 웨이퍼를 분리시키는데 적합화되어 있는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 장치.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 데이터 취득 및 제어 시스템은 상기 웨이퍼 및 상기 액추에이터를 빠르게 커플링하는 수단과 상기 이송수단을 동기화시키는데 적합화되어 있는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 장치.
  29. 제 22항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 두 개의 분리된 센서는 웨이퍼의 적어도 두 개의 다르게 미리 설정된 영역에서 기계적인 진동을 검출하는데 적합화되어 있는 것을 특징으로 하는 자동화라인에서 웨이퍼의 품질관리를 위한 장치.
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