KR102126391B1 - 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법 및 장치 - Google Patents

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이태경
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 상의 다수 위치에서 두께 및 휨을 자동으로 측정할 수 있는 웨이퍼 측정장치를 이용하여 웨이퍼의 위치에 따른 두께의 변화 또는 휨의 정도를 측정하여 가공상태를 용이하게 확인할 수 있다. 본 발명에 따른 측정방법은, 측정장치를 준비하는 1단계; 측정장치의 센서부가 웨이퍼의 테두리에 위치한 에지점의 위치를 측정하고, 웨이퍼를 소정각도로 회전시킨 후 추가의 에지점의 위치를 측정하는 2단계; 에지점의 위치 정보를 이용하여 웨이퍼의 중심 및 크기를 산출하는 3단계; 상기 웨이퍼를 회전시킴과 함께 센서부를 이동시켜, 웨이퍼의 전체면에 위치하는 복수의 측정점에서 두께 또는 휨에 관한 측정치를 측정하는 4단계를 포함한다.

Description

웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법 및 장치{MEASUREMENT METHOD AND APPARATUS FOR INSPECTING WAFER}
본 발명은 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법 및 장치에 관한 것으로서, 잉곳 등을 와이어소를 이용하여 절단한 웨이퍼의 가공상태 및 폴리싱에 의한 연마상태에 대하여 측정장치의 센서를 이용하여 위치별 두께 변화, 휨 정도 등 가공상태를 확인할 수 있는 측정방법과, 그 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.
와이어소에 의해 절단된 웨이퍼 또는 연마가공된 웨이퍼는, 웨이퍼 내에서의 위치에 따라 두께의 편차가 발생하고 국부적이거나 전체적으로 휜 상태가 나타날 수 있다.
이에, 웨이퍼 내에서의 두께변화 또는 휨의 정도를 측정함으로써 웨이퍼의 제작품질에 대한 평가가 가능하고, 양호한 웨이퍼 제작을 위한 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 웨이퍼의 두께 및 휨의 정도를 측정할 수 있는 두께 측정장치에 관한 것으로서, 한국공개특허공보 제10-2014-0001505호에 기재된 것이다.
도 1을 참고하면, 종래의 웨이퍼 두께 측정장치는, 지그(2) 상에 웨이퍼(1)의 두께를 측정하는 3개의 측정기(3a~3c)가 지그(2) 상에 장착되고 웨이퍼(1)의 3지점에서 웨이퍼(1)의 두께를 측정한다.
웨이퍼(1)의 3지점의 두께 측정 후, 다시 지그(2)를 90도 회전하여 웨이퍼(1)의 두께를 측정하면, 웨이퍼(1)의 중심점과 4개의 끝단 지점을 포함하여 총 5지점의 두께를 측정할 수 있다.
이는 웨이퍼(1)의 두께를 접촉식으로 측정하는 웨이퍼(1)의 두께 측정장치에 관한 것으로서, 웨이퍼의 두께(1)를 지그(2)을 이용하여 측정하는 방법 및 장치를 제시하고 있다.
그러나 종래의 같은 웨이퍼 두께 측정장치의 경우, 웨이퍼 설치 후 그 측정작업을 자동화할 수 있는 구성을 제시하고 있지 않고, 웨이퍼의 전체면에 대하여 두께의 변화를 측정하거나, 두께 및 휨의 정도를 확인하여 웨이퍼의 품질향상을 위한 데이터를 추출하려는 경우, 웨이퍼 상의 다수의 지점에서 측정이 이루어져야 하므로, 작업의 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 관점에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 상의 다수 위치에서 두께 또는 휨을 자동으로 측정할 수 있는 웨이퍼 측정장치를 이용하여 웨이퍼의 위치에 따른 두께의 변화 또는 휨의 정도를 측정하여 가공상태를 용이하게 확인할 수 있는 측정방법과 그 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법은, 장착된 웨이퍼를 수직으로 관통하는 회전축을 중심으로 상기 웨이퍼의 회전이 가능한 웨이퍼장착부와, 장착된 상기 웨이퍼의 상측 또는 하측에서 상기 웨이퍼장착부를 가로지르는 상대적인 이동이 가능하면서 장착된 상기 웨이퍼의 두께 또는 휨에 관한 정보를 측정하기 위한 센서부가 구비된 측정장치를 준비하는 1단계; 상기 웨이퍼장착부에 장착된 웨이퍼를 상기 센서부가 가로지르면서 상기 웨이퍼의 테두리에 위치한 에지점의 위치를 측정하고, 이후 상기 웨이퍼장착부가 상기 웨이퍼를 소정각도로 회전시킨 후 상기 센서부가 상기 웨이퍼를 가로지르면서 추가의 에지점의 위치를 측정함으로써, 상기 센서부가 3개 이상의 에지점을 측정하는 2단계; 상기 2단계에서 측정된 3개 이상의 에지점의 위치 정보를 이용하여 웨이퍼의 중심 및 크기를 산출하는 3단계; 상기 웨이퍼장착부가 상기 웨이퍼를 회전시킴과 함께 상기 3단계의 산출결과에 따라 상기 센서부를 상기 웨이퍼장착부에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 웨이퍼 상에 위치하는 복수의 측정점에서 상기 센서부가 두께 또는 휨에 관한 측정치를 측정하는 4단계; 상기 4단계의 상기 측정치에 의해 상기 웨이퍼 상의 위치별로 두께 또는 휨에 관한 정보를 생성하는 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법은, 상기 3단계에서 산출된 상기 웨이퍼의 중심 및 크기를 이용하여, 상기 4단계에서 상기 센서부가 상대적으로 이동하는 이동량이 결정되는 것을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법은, 상기 3단계에서 산출하는 크기가 웨이퍼의 직경 또는 반경이고, 상기 4단계에서 상기 센서부의 상대적인 이동은, 이동하는 시작점을 상기 회전축의 위치로 하고, 측정이 이루어지면서 이동하는 거리는, 상기 웨이퍼의 중심과 상기 회전축 사이의 거리에 상기 웨이퍼의 반경을 합한 크기의 거리로 하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법은, 상기 5단계에서, 상기 4단계에서 상기 센서부가 측정한 두께 또는 휨에 관한 정보 중, 상기 웨이퍼의 외부에 위치하는 측정점의 정보를 제거하는 과정이 포함된 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법은, 상기 5단계에서는, 상기 4단계에서 상기 센서부가 측정한 두께 또는 휨에 관한 정보 중, 상기 웨이퍼의 외부에 위치하는 측정점의 정보를 제거하되, 상기 센서부가 측정하는 상기 측정점은 면적을 가진 점으로 설정하고, 상기 웨이퍼의 중심과 상기 웨이퍼의 직경 또는 반경에 의해 형성되는 원의 외곽선과, 상기 측정점이 겹치는 경우, 상기 측정점의 정보를 함께 제거하는 과정이 포함된 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법은, 상기 센서부가, 장착된 상기 웨이퍼의 상측 및 하측에서 이격된 설정간격을 서로 일정하게 유지하고 상기 웨이퍼를 가로지르는 방향으로 나란히 상기 웨이퍼장착부에 대해 상대적으로 직선이동하면서, 상기 웨이퍼 상의 동일위치에서 상기 웨이퍼의 표면과의 거리를 각각 측정하는 상측센서 및 하측센서를 포함하고, 상기 웨이퍼의 두께 또는 휨에 관한 정보는 상기 상측센서 및 하측센서가 측정한 상기 웨이퍼의 표면과의 거리에 관한 측정치인 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법은, 상기 웨이퍼의 두께에 관한 정보는, 상기 상측센서 및 하측센서 사이의 상기 설정간격에 상기 상측센서 및 하측센서가 각각 측정한 거리의 측정치를 뺀 값으로 산출하고, 상기 웨이퍼의 휨에 관한 정보는, 상기 상측센서 또는 상기 하측센서가 직선이동하면서 측정한 거리의 측정치의 변화율에 의해 산출하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
한편, 다른 관점에서 본 발명은, 장착된 웨이퍼를 수직으로 관통하는 회전축을 중심으로 상기 웨이퍼의 회전이 가능한 웨이퍼장착부와, 장착된 상기 웨이퍼의 두께 또는 휨에 관한 정보를 측정하기 위한 센서부와, 장착된 상기 웨이퍼의 상측 또는 하측에서 상기 센서부가 상기 웨이퍼장착부를 가로지르는 상대적인 이동을 하도록 상기 센서부 또는 상기 웨이퍼장착부를 이동시키는 구동기와, 상기 웨이퍼장착부와 상기 센서부 및 상기 구동기의 작동을 제어하고 정보를 입력받는 제어기를 포함하는 측정장치를 제공하되, 상기 제어기는, 상기 구동기 및 상기 웨이퍼장착부를 작동시켜, 상기 웨이퍼장착부에 장착된 웨이퍼를 상기 센서부가 상대적을 이동하여 가로지르고, 상기 웨이퍼를 소정각도로 회전시킨 후 다시 센서부가 웨이퍼를 상대적으로 가로지르도록 하여, 상기 웨이퍼의 테두리에 위치하는 3개 이상의 에지점의 위치에 관한 정보를 획득하며, 상기 3개 이상의 에지점의 위치를 이용하여 웨이퍼의 중심 및 크기를 산출하여 상기 센서부가 이동할 이동량을 결정하고, 상기 이동량에 따라 상기 센서부를 상대적으로 이동시켜 상기 웨이퍼 상의 복수의 측정점에서 상기 센서부가 두께 또는 휨에 관한 측정치를 측정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 측정장치는, 상기 크기는 상기 웨이퍼의 직경 또는 반경이고, 상기 이동량은, 상기 웨이퍼의 중심과 상기 회전축 사이의 거리에 상기 웨이퍼의 반경을 합한 크기의 거리이며, 상기 이동량에 따라 상기 센서부가 이동하는 시작점은 상기 회전축의 위치로 하는 것을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 측정장치는, 상기 센서부가, 장착된 상기 웨이퍼의 상측 및 하측에서 이격된 설정간격을 서로 일정하게 유지하고 상기 웨이퍼를 가로지르는 방향으로 나란히 상기 웨이퍼장착부에 대해 상대적으로 직선이동하면서, 상기 웨이퍼 상의 동일위치에서 상기 웨이퍼의 표면과의 거리를 각각 측정하는 상측센서 및 하측센서를 포함하고, 상기 웨이퍼의 두께 또는 휨에 관한 정보는 상기 상측센서 및 하측센서가 측정한 상기 웨이퍼의 표면과의 거리에 관한 측정치인 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 측정장치는, 상기 웨이퍼장착부에 웨이퍼가 지그를 매개로 장착되고, 상기 지그는 웨이퍼가 수평상태로 올려지는 웨이퍼수용부와, 상기 웨이퍼수용부의 둘레 중 3개의 위치에서 웨이퍼의 테두리에 밀착하여 웨이퍼를 고정하는 레버를 포함하며, 상기 측정장치는 상기 웨이퍼장착부가 상면에 설치되는 측정테이블과, 상기 측정테이블 상에서 상기 웨이퍼장착부의 양측에 세워 설치한 지지레그와, 상기 지지레그의 상단부를 서로 연결하여 상기 웨이퍼장착부를 상측에서 가로지르는 수평지지대를 포함하고, 상기 센서부는 상기 수평지지대에 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따라 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법 및 장치는, 웨이퍼 상의 복수의 위치에 대한 두께 또는 휨의 정도를 자동으로 측정할 수 있고, 측정된 웨이퍼 상의 두께의 변화 또는 휨의 정도에 관하여 확인할 수 있는 데이터를 용이하게 산출할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 와이어소에 의한 웨이퍼의 가공상태 및 폴리싱에 의한 연마상태에 대하여 검사가 가능하므로, 웨이퍼의 가공시 보다 양호한 가공이 이루어질 수 있도록 웨이퍼의 가공상태에 관한 정보를 피드백할 수 있고, 웨이퍼 가공품질의 개선에 기여할 수 있다.
도 1의 (a) 및 (b)는 종래 웨이퍼의 두께 측정장치의 구성설명도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측정장치의 구성을 도시하는 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측정장치에 설치되는 지그의 구성을 도시하는 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 측정장치에서 센서부의 구성을 도시하는 구성도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정장치의 구성을 도시하는 사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법을 설명하는 블록순서도
도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법에서 웨이퍼를 가로지르면서 센서부가 3개 이상의 에지점을 측정하는 과정을 설명하는 설명도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법에서 센서부에 의해 측정이 이루어진 웨이퍼 내외의 다수 측정점의 분포를 도시하는 설명도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법에서 센서부에 의해 측정이 이루어진 다수 측정점 중, 웨이퍼 외부의 측정점을 제거한 상태에서의 분포를 도시하는 설명도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법에서 센서부가 웨이퍼 표면과의 거리를 측정하는 과정 및 측정치에 의해 두께 산출과정을 설명하기 위한 설명도
도 11의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법에 따라, 웨이퍼 상의 위치별 두께의 분포를 색상으로 표시한 데이터이미지와, 웨이퍼 상의 위치별 두께에 관한 정보를 그래프로 나타낸 예시도
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정장치는, 장착된 웨이퍼(50)를 수직으로 관통하는 회전축(15)을 중심으로 웨이퍼(50)의 회전이 가능한 웨이퍼장착부(10)와, 장착된 상기 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨에 관한 정보를 측정하기 위한 센서부(20)와, 장착된 웨이퍼(50)의 상측 또는 하측에서 센서부(20)가 웨이퍼장착부(10)를 가로지르도록 이동시키는 구동기(미도시)와, 상기 웨이퍼장착부(10)와 센서부(20) 및 구동기의 작동을 제어하고 정보를 입력받는 제어기(미도시)를 포함한다.
상기 웨이퍼장착부(10)는 측정테이블(30)의 상면에 설치되고, 측정테이블(30)은 측정테이블(30) 상에서 웨이퍼장착부(10)의 양측에 세워 설치한 지지레그(32)와, 상기 지지레그(32)의 상단부를 서로 연결하여 웨이퍼장착부(10)를 상측에서 가로지르는 수평지지대(33)를 포함한다.
상기 수평지지대(33)에 수평레일(34)이 설치되고, 센서부(20)는 수평레일(34)에 설치되어 수평레일(34)의 안내에 따라 웨이퍼장착부(10)를 가로지르도록 수평으로 이동한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 웨이퍼장착부(10)에는 웨이퍼(50)가 지그(14)를 매개로 장착공간(12)에 장착되고, 상기 지그(14)는 웨이퍼(50)가 수평상태로 올려 지는 웨이퍼수용부(14a)와, 상기 웨이퍼수용부(14a)의 둘레 중 3개의 위치에서 웨이퍼(50)의 테두리에 밀착하여 웨이퍼(50)를 고정하는 레버(14b)를 포함한다.
장착공간(12)은 지그(14) 및 웨이퍼(50)가 위치하는 공간으로서, 웨이퍼(50)는 지그(14)를 이용하여 장착공간(12)에 장착된다.
지그(14)는 웨이퍼(50)의 일부를 하측에서 받치는 받침턱(14c)이 형성되어 웨이퍼(50)가 웨이퍼수용부(14a)인 공간 상에 올려질 수 있도록 하고, 상기 레버(14b)는 탄성적으로 웨이퍼(50)의 테두리에 밀착함으로써 웨이퍼(50)가 지그(14) 상에서 위치가 고정되도록 한다.
웨이퍼(50)는 지그(14)와 함께 장착공간(12)에서 회전이 이루어진다.
이를 위해, 웨이퍼장착부(10)에는 장착공간(12)를 환형으로 감싸도록 이루어진 홀더부(11)가 설치되고, 지그(14)와 웨이퍼(50)가 내부에 장착되며, 홀더부(11)이 회전축(15)을 중심으로 지그(14)와 웨이퍼(50)를 회전시킨다. 측정테이블(30) 내에는 홀더부(11)를 수직의 회전축(15)을 중심으로 회전시키는 구동모터가 설치된다.
웨이퍼장착부(10)의 상기 회전축(15)은 환형인 홀더부(11)의 내부에서 홀더부(11)의 중심에 위치하도록 하고, 웨이퍼(50)가 웨이퍼장착부(10)에 장착된 상태에서 상기 회전축(15)이 웨이퍼(50)를 수직으로 관통하고 있다.
상기 센서부(20)는 장착된 웨이퍼(50)의 상측 또는 하측에서 웨이퍼장착부(10)를 가로질러 이동하면서 장착된 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨에 관한 측정치를 측정하는 부분이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에서 센서부(20)는, 장착된 웨이퍼(50)의 상측 및 하측에서 이격된 설정간격(d)을 서로 일정하게 유지하고 웨이퍼(50)를 가로지르는 방향으로 나란히 직선이동하는 상측센서(21) 및 하측센서(22)를 포함한다.
상측센서(21) 및 하측센서(22)는 서로 정확히 대향하는 위치에서 동시에 동일한 이동이 이루어지며, 테이블에 설치된 구동기에 의해 수평지지대(33)의 수평레일(34)을 따라 직선이동한다.
상측센서(21) 및 하측센서(22)는 웨이퍼(50) 상의 동일위치에서 웨이퍼(50)의 표면, 즉 웨이퍼(50) 상면과 하면과의 거리를 각각 측정한다.
상측센서(21) 및 하측센서(22)의 각 측정치를 이용하여 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨의 값을 산출할 수 있다.
제어기는 웨이퍼장착부(10)와 센서부(20) 및 구동기의 작동을 제어하고 정보를 입력받음으로써, 후술하는 과정으로 측정방법이 이루어지도록 전반적인 작동을 제어한다.
한편, 도 5은 본 발명의 다른 실시예의 구성에 따른 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정장치를 도시하고 있다.
전술한 실시예에서 센서부(20)가 구동기에 의해 반드시 이동하도록 구성할 필요는 없고, 웨이퍼장착부(10)에 장착된 웨이퍼(50) 상에서 센서부(20)의 상대적 이동이 이루어지는 것으로도 본 발명의 목적 및 작용의 달성이 가능하다.
따라서, 도 5에서는 센서부(20)의 위치가 측정테이블(30) 상면 상에서 고정되고, 웨이퍼장착부(10)을 측정테이블(30) 내부에 설치된 구동기가 이동시킴으로써, 센서부(20)의 상대적인 이동이 발생하도록 한다.
이를 위해, 측정테이블(30) 상에 웨이퍼장착부(10)가 직선이동할 레일(36)이 설치되며, 레일(36)을 따라 웨이퍼장착부(10)가 이동함으로써 센서부(20)가 이동하는 것과 같은 작용효과를 가질 수 있다.
본 구성에서 센서부(20)의 상측센서(21) 및 하측센서(21)는 웨이퍼(50)를 기준으로 동일 위치에서 서로 마주보도록 배치되고, 상측센서(21)는 수평지지대(33)에 설치되어 고정되되, 상하방향으로의 이동은 가능하도록 한다.
본 실시예의 구성과 전술한 실시예의 구성은, 구동기가 웨이퍼장착부(10)와, 센서부(20)를 각각 이동시키는 점에서 서로 차이가 있을 뿐이고, 센서부(20)가 웨이퍼장착부(10)에 대한 상대적 이동이 이루어지는 점에서는 동일하다.
다음은 본 발명의 실시예에 따라, 제어기의 제어에 의해 실시되는, 웨이퍼(50) 가공상태 확인을 위한 측정방법을 설명한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼(50) 가공상태 확인을 위한 측정방법은, 장착된 웨이퍼(50)를 수직으로 관통하는 회전축(15)을 중심으로 웨이퍼(50)의 회전이 가능한 웨이퍼장착부(10)와, 장착된 웨이퍼(50)의 상측 또는 하측에서 웨이퍼장착부(10)를 가로질러 이동하면서 장착된 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨에 관한 정보를 측정하기 위한 센서부(20)가 구비된 측정장치를 준비하는 1단계(S10)와, 상기 웨이퍼장착부(10)에 장착된 웨이퍼(50)를 센서부(20)가 가로지르면서 웨이퍼(50)의 테두리에 위치한 에측정점의 위치를 측정하고, 이후 웨이퍼장착부(10)가 웨이퍼(50)를 소정각도로 회전시킨 후 센서부(20)가 웨이퍼(50)를 가로지르면서 추가의 에지점의 위치를 측정함으로써, 센서부(20)가 3개 이상의 에지점을 측정하는 2단계(S20)와, 상기 2단계(S20)에서 측정된 3개 이상의 에지점의 위치 정보를 이용하여 웨이퍼(50)의 중심(55) 및 크기를 산출하는 3단계(S30)와, 웨이퍼장착부(10)가 웨이퍼(50)를 회전시킴과 함께 센서부(20)를 이동시킴으로써, 웨이퍼(50) 상에 위치하는 복수의 측정점(P)에서 센서부(20)가 두께 또는 휨에 관한 측정치를 측정하는 4단계(S50)와, 상기 4단계(S50)의 상기 측정치에 의해 웨이퍼(50) 상의 위치별로 두께 또는 휨에 관한 정보를 생성하는 5단계(S70)를 포함한다.
상기 1단계(S10)는 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨에 관한 정보를 측정하기 위한 측정장치를 준비하는 단계로서, 상기 측정장치는 전술한 바와 같이, 장착된 웨이퍼(50)를 수직으로 관통하는 회전축(15)을 중심으로 웨이퍼(50)의 회전이 가능한 웨이퍼장착부(10)와, 장착된 웨이퍼(50)의 상측 또는 하측에서 웨이퍼장착부(10)를 가로질러 이동하면서 장착된 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨에 관한 정보를 측정하기 위한 센서부(20)가 구비한다.
1단계(S10)에서 준비된 측정장치에는 웨이퍼장착부(10)에 지그(14)를 이용하여 측정대상인 웨이퍼(50)를 장착한다.
상기 2단계(S20)는 측정대상인 웨이퍼(50)에 대하여 센서부(20)가 3개 이상의 에지점(a1,a2,b1,b2)을 측정하는 단계이다.
즉, 웨이퍼장착부(10)에 장착된 웨이퍼(50)를 센서부(20)가 가로지르면서 웨이퍼(50)의 테두리에 위치한 에지점(a1,a2)의 위치를 측정하고, 이후 웨이퍼장착부(10)가 웨이퍼(50)를 소정각도로 회전시킨 후 센서부(20)가 웨이퍼(50)를 가로지르면서 추가의 에지점(b1,b2)의 위치를 측정함으로써, 센서부(20)가 3개 이상의 에지점(a1,a2,b1,b2)의 위치정보, 즉 좌표를 획득한다.
웨이퍼장착부(10)에서 웨이퍼(50)가 정지한 상태에서, 센서부(20)가 웨이퍼(50)를 자로질러 이동하면서 웨이퍼(50) 표면과의 거리를 측정하면, 웨이퍼(50) 상에서의 거리의 측정치 변화는 크지 않으나, 웨이퍼(50)의 외부에서 웨이퍼(50) 상으로 진입하는 테두리의 에지점에서는 측정치가 순간적으로 급격한 변화를 발생시킨다.
이러한 급격한 변화는 설정치를 초과하는 변화율이 발생하는 것이므로, 경험적으로 설정된 설정치를 초과하는 급격한 변화가 발생하는 위치를 확인할 수 있다.
이에 따라, 센서부(20)가 웨이퍼(50)의 외부에서 웨이퍼(50)로 진입하여 이동한 후 웨이퍼(50)를 벗어난 범위까지 직선운동하는 동안, 도 7의 (a)와 같이, 일측과 타측에서 2개의 에지점(a1,a2)의 위치를 확인할 수 있다.
상기 에지점(a1,a2)의 위치는 웨이퍼장착부(10)에서의 좌표값으로 저장된다.
이후, 도 7의 (b)와 같이, 제어기는 웨이퍼장착부(10)를 작동시켜 웨이퍼(50)를 소정각도로 회전시킨 후, 센서부(20)가 웨이퍼(50)를 가로지르면서 추가의 에지점(b1,b2)의 위치를 측정한다.
즉, 45° 또는 90°등 임의의 각도(α)로 웨이퍼(50)를 회전시킨 후, 센서부(20)가 웨이퍼(50)의 외부에서 웨이퍼(50)로 진입하여 이동한 후 웨이퍼(50)를 벗어난 범위까지 직선이동하고, 그 직선이동 과정에서 웨이퍼(50)의 표면과의 거리를 측정한다.
이 과정에서도 측정치가 순간적으로 급격히 변화하는 추가의 에지점(b1,b2)을 일측과 타측에서 2개 확인할 수 있다.
이러한 과정을 통해, 센서부(20)가 3개 이상의 에지점(a1,a2,b1,b2)을 측정하여 그 에지점의 좌표 즉, 위치정보를 확인하는 것이다.
한편, 상기 3단계(S30)는 2단계(S20)에서 측정된 3개 이상의 에지점(a1,a2,b1,b2)의 위치 정보를 이용하여 웨이퍼(50)의 중심(55) 및 크기를 산출한다.
상기 크기는 웨이퍼(50)가 원의 형상이므로, 원의 직경 또는 반경을 의미한다.
또한, 3개의 점의 좌표를 이용하여 3개의 점을 지나는 원의 중심과 직경(또는 반경)을 산출하는 수학적 방법은 이미 널리 알려져 있으므로, 공지된 방법에 의해 원의 중심의 좌표와 직경(또는 반경)을 산출한다.
4개의 에지점(a1,a2,b1,b2)의 좌표를 획득한 경우, 3개의 에지점을 선택하여 웨이퍼(50)의 중심(55) 및 크기를 산출한다.
한편, 상기 4단계(S50)는 웨이퍼장착부(10)가 웨이퍼(50)를 연속적으로 회전시킴과 함께 센서부(20)를 이동시킴으로써, 웨이퍼(50)의 전체면에 위치하는 복수의 지점에서 센서부(20)가 두께 또는 휨에 관한 정보를 측정한다.
상기 4단계(S50)는 3단계(S30)에서 산출된 웨이퍼(50)의 중심(55)과 반경을 이용하여 진행된다.
먼저, 센서부(20)가 이동하는 이동량을 결정하기 위해, 회전축(15)과 웨이퍼(50)의 중심(55) 사이의 거리(a)를 산출한다.(S40단계)
웨이퍼장착부(10)의 회전축(15)은 장치에서 설정된 위치이므로 그 좌표는 사전에 저장된 정보이고, 3단계(S30)에서 산출된 웨이퍼(50)의 중심(55)좌표를 이용하여, 웨이퍼(50)의 중심(55)과 회전축(15) 사이의 거리(a)를 산출할 수 있다.
이후, 센서부(20)가 측정하면서 이동할 거리는, 웨이퍼(50)의 중심(55)과 회전축(15) 사이의 거리(a)와, 웨이퍼(50)의 반경(r)을 합한 크기의 거리로 설정된다.
4단계(S50)의 실제 측정이 이루어지는 과정은, 센서부(20)가 회전축(15)의 위치에 정지한 상태에서 이동을 시작하고, 웨이퍼장착부(10)는 회전축(15)을 중심으로 웨이퍼(50)의 회전을 시작한다.
센서부(20)가 웨이퍼(50)를 측정하는 일정주기는 예컨대 0.2sec, 0.5sec 등으로 설정할 수 있고, 상측센서(21) 및 하측센서(22)가 직선이동하면서 회전하고 있는 웨이퍼(50)의 표면에 대해 측정함으로써, 센서부(20)의 이동속도와 웨이퍼(50)의 회전속도가 일정하면 주기마다 측정이 이루어지는 측정점(P)이 도 8과 같이, 일정간격으로 전체면에 다수가 분포하게 된다.
상기 직선이동은 센서부(20)가 일정속도로 연속적으로 이동하는 것일 수도 있으나, 도 8과 같이 동심원 형태의 측정을 실시하는 경우에는 직선이동을 하되, 일정거리(간격)의 이동동작과, 웨이퍼(50)가 1회전하면서 센서부(20)의 측정이 이루어지는 정지동작을 교번하여 실시하여, 전체적으로는 센서부(20)가 직선이동하도록 한다.
회전축(15)에서 출발한 센서부(20)는, 웨이퍼(50)의 중심(55)과 회전축(15) 사이의 거리(a)와, 웨이퍼(50)의 반경(r)을 합한 크기의 거리만큼 이동한 후 정지하고, 이에 따라 웨이퍼(50) 상의 전체면에 대한 측정이 이루어지면서 불필요한 영역에 대한 측정이나 이동이 최소화되어 센서부(20)가 최소범위에 대한 효율적 측정이 이루어지는 것이다
다만, 웨이퍼(50)의 중심(55)과 회전축(15)이 일치하지 않으므로, 도 8과 같이, 센서부(20)가 웨이퍼(50)의 전체면에 대하여 일정시간간격으로 측정이 이루어졌으나 웨이퍼(50) 외부의 영역(C영역)에 대한 측정도 불가피하게 이루어진다.
즉, 웨이퍼(50) 전체면에 대하여 미 측정된 영역없이 측정값을 획득하기 위해서는, 최소한 센서부(20)가 회전축(15)에서 출발하여, 웨이퍼(50)의 중심(55)과 회전축(15) 사이의 거리(a)와, 웨이퍼(50)의 반경(r)을 합한 크기의 거리만큼 이동하여야 하고, 이때, 웨이퍼(50)의 중심(55)과 회전축(15)의 불일치로 인해 웨이퍼(50) 외부의 일부영역(C영역)이 측정영역으로 포함되게 된다.
웨이퍼장착부(10)에 웨이퍼(50)를 설치시, 설치오차나 웨이퍼(50)의 형상, 제작오차 등에 의해 웨이퍼(50)의 중심(55)과 웨이퍼장착부(10)의 회전축(15)의 불일치는 불가피하게 발생한다.
도 10을 참조하면, 웨이퍼(50)의 전체면에 위치하는 복수의 측정점(P)에서 센서부(20)는 상측센서(21) 및 하측센서(22)가 각각 웨이퍼(50)의 상면 및 하면과의 거리(h1,h2)를 각각 측정하는 것으로서, 이러한 측정에 따른 상면과 하면과의 거리(h1,h2)의 측정치가 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨에 관한 측정치가 되고, 그 측정치를 이용하여 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨의 정도를 산출할 수 있다.
도 10에서 웨이퍼(50)의 두께에 관한 정보는, 상측센서(21) 및 하측센서(22) 사이의 설정간격(d)에 상측센서(21) 및 하측센서(22)가 각각 측정한 거리의 측정치를 뺀 값(TA)으로 산출할 수 있다.
한편, 상기 5단계(S70)는 4단계(S50)에서 측정된 정보에 의해 웨이퍼(50) 상의 위치별로 두께 또는 휨에 관한 정보를 생성하는 과정이다.
웨이퍼(50) 상의 위치는 센서부(20)가 일정주기로 측정한 각 측정위치가 되고, 센서부(20)의 측정 시 각 측정위치는 측정치와 함께 제어부에 저장된다.
5단계(S70)에서는, 상기 4단계(S50)에서 센서부(20)가 측정한 두께 또는 휨에 관한 정보 중, 웨이퍼(50)의 외부의 영역(C영역)에서 그 외부에 위치하는 측정점(P)의 정보를 제거하는 과정이 포함된다.(S60단계)
즉, 웨이퍼(50)의 중심(55)과 웨이퍼장착부(10)의 회전축(15)의 불일치로 인해 불가피하게 측정된 웨이퍼(50) 외부영역(C영역)에 대하여 측정치 및 측정위치의 정보를 도 9와 같이 제거한다. 이때, 웨이퍼(50) 외부영역의 측정치 및 측정위치인지 여부는, 3단계(S30)에서 산출된 웨이퍼(50)의 중심(55) 및 반경을 이용하여, 그 중심 및 반경을 가지는 원의 외부영역에 측정위치의 좌표가 위치하는지 여부로 판단한다.
또한, 측정이 이루어진 측정점(P)이 원의 외곽선과 겹치는 경우에도, 그 겹치는 측정점(P)의 정보를 함께 제거하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 중심 및 반경을 가지는 원의 외곽선에서의 측정은, 실질적으로 웨이퍼(50)의 테두리에 걸쳐서 이루어졌을 가능성이 높고, 그 측정의 경우 측정치의 오차가 과대하게 나타날 수 있다.
이 때, 센서부(20)의 상측센서(21)와 하측센서(22)는 초음파센서 또는 광센서가 사용될 수 있고, 웨이퍼(50) 표면에서 반사되는 측정점(P)의 스폿사이즈(초음파나 레이저광이 표면에 부딪히는 면적의 직경)가 예컨대 8㎛ 등으로 센서특성에 따라 설정되어 있다.
이에 따라, 센서부(20)가 측정하는 상기 측정점(P)은 면적을 가진 점으로 설정하고, 웨이퍼(50)의 중심(55)과 반경에 의해 형성되는 원의 외곽선과, 면적을 가진 측정점(P)이 겹치는 경우, 센서부(20)가 측정한 상기 측정점(P)의 정보도 제거할 수 있다.
센서부(20)가 본 실시예와 같이 상측센서(21)와 하측센서(22)로 이루어지고, 각각이 웨이퍼(50)의 상면과 하면에서 각 거리를 측정한 경우, 상기 웨이퍼(50)의 두께에 관한 정보는, 상측센서(21) 및 하측센서(22) 사이의 거리인 설정간격(d)에서, 상측센서(21) 및 하측센서(22)가 각각 측정한 거리의 측정치를 뺀 값으로 산출될 수 있다.
또한, 웨이퍼(50)의 휨에 관한 정보는, 상측센서(21) 또는 하측센서(22)가 직선이동하면서 측정한 거리의 측정치의 변화율에 의해 산출할 수 있다.
즉, 상측센서(21)를 기준으로 할 때, 센서부(20)가 이동하면서 단위 이동량을 기준으로 상측센서(21)와 웨이퍼(50) 표면과의 거리의 변화량을 변화율로써 산출하는 것이다.
또한, 하측센서(22)에 있어서도 동일하게 웨이퍼(50)의 하면에 대하여 변화율을 산출할 수 있다.
이에 따라, 웨이퍼(50)의 상면과 하면에서 각각 웨이퍼(50)가 휘어있는 정도를 표준 모델과 비교하여 휨 정도에 대한 판정이 이루어지고, 웨이퍼(50) 제작공정에 반영하여 교정이 이루어질 수 있다.
또는, 웨이퍼(50)의 휨정도는 웨이퍼(50)의 직경에 대하여, 웨이퍼(50)의 중심과 외곽부의 높이차로 산출될 수도 있고, 이 경우에도 웨이퍼(50)의 상면과 하면에서 각각 산출될 수 있다.
도 11은 상기 5단계의 실행결과를 예시하는 것으로서, 도 11의 (a)는 웨이퍼(50) 상의 위치별 두께에 관한 정보를 색상으로 표시한 데이터이미지를 예시하고 있고, 도 11의 (b)는 웨이퍼(50)을 가로지르는 직선궤적을 따라 위치별 두께에 관한 정보를 나타내는 그래프를 예시하고 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
10; 웨이퍼장착부 11; 홀더부
12; 장착공간 14; 지그
14a; 웨이퍼수용부 14b; 레버
14c; 받침턱 15; 회전축
20; 센서부 21; 상측센서
22; 하측센서 30; 측정테이블
32; 지지레그 33; 수평지지대
34; 수평레일 50; 웨이퍼
55; 웨이퍼의 중심 a1,a2,b1,b2; 에지점
a; 웨이퍼의 중심과 회전축 사이의 거리
r; 웨이퍼의 반경 C; 웨이퍼 외부의 영역
P; 측정점

Claims (11)

  1. 장착된 웨이퍼(50)를 수직으로 관통하는 회전축(15)을 중심으로 상기 웨이퍼(50)의 회전이 가능한 웨이퍼장착부(10)와, 장착된 상기 웨이퍼(50)의 상측 또는 하측에서 상기 웨이퍼장착부(10)를 가로지르는 상대적인 이동이 가능하면서 상기 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨에 관한 정보를 측정하기 위한 센서부(20)가 구비된 측정장치를 준비하는 1단계;
    상기 웨이퍼장착부(10)에 장착된 웨이퍼(50)를 상기 센서부(20)가 가로지르면서 상기 웨이퍼(50)의 테두리에 위치한 에지점의 위치를 측정하고, 이후 상기 웨이퍼장착부(10)가 상기 웨이퍼(50)를 소정각도로 회전시킨 후 상기 센서부(20)가 상기 웨이퍼(50)를 가로지르면서 추가의 에지점의 위치를 측정함으로써, 3개 이상의 에지점을 측정하는 2단계;
    측정된 3개 이상의 에지점의 위치 정보를 이용하여 웨이퍼(50)의 중심(55) 및 크기를 산출하는 3단계;
    상기 웨이퍼장착부(10)가 상기 웨이퍼(50)를 회전시킴과 함께 상기 3단계의 산출결과에 따라 상기 센서부(20)를 상기 웨이퍼장착부(10)에 대해 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 웨이퍼(50) 상에 위치하는 복수의 측정점(P)에서 상기 센서부(20)가 두께 또는 휨에 관한 측정치를 측정하는 4단계;
    상기 4단계(S50)의 상기 측정치에 의해 상기 웨이퍼(50) 상의 위치별로 두께 또는 휨에 관한 정보를 생성하는 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법
  2. 제1항에 있어서,
    상기 3단계(S30)에서 산출된 상기 웨이퍼(50)의 중심(55) 및 크기를 이용하여, 상기 4단계(S50)에서 상기 센서부(20)가 상대적으로 이동하는 이동량이 결정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법
  3. 제2항에 있어서,
    상기 3단계(S30)에서 산출하는 크기는 웨이퍼(50)의 직경 또는 반경이고,
    상기 4단계(S50)에서 상기 센서부(20)의 상대적인 이동은,
    이동하는 시작점을 상기 회전축(15)의 위치로 하고,
    측정이 이루어지면서 이동하는 거리는, 상기 웨이퍼(50)의 중심(55)과 상기 회전축(15) 사이의 거리에 상기 웨이퍼(50)의 반경을 합한 크기의 거리로 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 5단계(S70)에서는, 상기 4단계(S50)에서 상기 센서부(20)가 측정한 두께 또는 휨에 관한 정보 중, 상기 웨이퍼(50)의 외부에 위치하는 측정점(P)의 정보를 제거하는 과정이 포함된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법
  5. 제3항에 있어서,
    상기 5단계(S70)에서는, 상기 4단계(S50)에서 상기 센서부(20)가 측정한 두께 또는 휨에 관한 정보 중, 상기 웨이퍼(50)의 외부에 위치하는 측정점(P)의 정보를 제거하되,
    상기 센서부(20)가 측정하는 상기 측정점(P)은 면적을 가진 점으로 설정하고,
    상기 웨이퍼(50)의 중심(55)과 상기 웨이퍼(50)의 직경 또는 반경에 의해 형성되는 원의 외곽선과, 상기 측정점(P)이 겹치는 경우, 상기 측정점(P)의 정보를 함께 제거하는 과정이 포함된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법
  6. 제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서부(20)는, 장착된 상기 웨이퍼(50)의 상측 및 하측에서 이격된 설정간격(d)을 서로 일정하게 유지하고 상기 웨이퍼(50)를 가로지르는 방향으로 나란히 상기 웨이퍼장착부(10)에 대해 상대적으로 직선이동하면서, 상기 웨이퍼(50) 상의 동일위치에서 상기 웨이퍼(50)의 표면과의 거리를 각각 측정하는 상측센서(21) 및 하측센서(22)를 포함하고,
    상기 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨에 관한 정보는 상기 상측센서(21) 및 하측센서(22)가 측정한 상기 웨이퍼의 표면과의 거리에 관한 측정치인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법
  7. 제6항에 있어서,
    상기 웨이퍼(50)의 두께에 관한 정보는, 상기 상측센서(21) 및 하측센서(22) 사이의 상기 설정간격(d)에 상기 상측센서(21) 및 하측센서(22)가 각각 측정한 거리의 측정치를 뺀 값으로 산출하고,
    상기 웨이퍼(50)의 휨에 관한 정보는, 상기 상측센서(21) 또는 상기 하측센서(22)가 직선이동하면서 측정한 거리의 측정치의 변화율에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정방법
  8. 장착된 웨이퍼(50)를 수직으로 관통하는 회전축(15)을 중심으로 상기 웨이퍼(50)의 회전이 가능한 웨이퍼장착부(10)와,
    장착된 상기 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨에 관한 정보를 측정하기 위한 센서부(20)와,
    장착된 상기 웨이퍼(50)의 상측 또는 하측에서 상기 센서부(20)가 상기 웨이퍼장착부(10)를 가로지르는 상대적인 이동을 하도록 상기 센서부(20) 또는 상기 웨이퍼장착부(10)을 이동시키는 구동기와,
    상기 웨이퍼장착부(10)와 상기 센서부(20) 및 상기 구동기의 작동을 제어하고 정보를 입력받는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는,
    상기 구동기 및 상기 웨이퍼장착부(10)를 작동시켜, 상기 웨이퍼장착부(10)에 장착된 웨이퍼(50)를 상기 센서부(20)가 상대적으로 이동하여 가로지르고, 상기 웨이퍼(50)를 소정각도로 회전시킨 후 다시 센서부(20)가 웨이퍼(50)를 상대적으로 이동하여 가로지르도록 하여, 상기 웨이퍼(50)의 테두리에 위치하는 3개 이상의 에지점의 위치에 관한 정보를 획득하며,
    상기 3개 이상의 에지점의 위치를 이용하여 웨이퍼(50)의 중심(55) 및 크기를 산출하여 상기 센서부(20)가 상대적으로 이동할 이동량을 결정하고, 상기 이동량에 따라 상기 센서부(20)를 상대적으로 이동시켜 상기 웨이퍼(50) 상의 복수의 측정점(P)에서 상기 센서부(20)가 두께 또는 휨에 관한 측정치를 측정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정장치
  9. 제8항에 있어서,
    상기 크기는 상기 웨이퍼(50)의 직경 또는 반경이고,
    상기 이동량은, 상기 웨이퍼(50)의 중심(55)과 상기 회전축(15) 사이의 거리에 상기 웨이퍼(50)의 반경을 합한 크기의 거리인 것을 특징으로 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정장치
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 센서부(20)는,
    장착된 상기 웨이퍼(50)의 상측 및 하측에서 이격된 설정간격(d)을 서로 일정하게 유지하고 상기 웨이퍼(50)를 가로지르는 방향으로 나란히 상기 웨이퍼장착부(10)에 대해 상대적으로 직선이동하면서, 상기 웨이퍼(50) 상의 동일위치에서 상기 웨이퍼(50)의 표면과의 거리를 각각 측정하는 상측센서(21) 및 하측센서(22)를 포함하고,
    상기 웨이퍼(50)의 두께 또는 휨에 관한 정보는 상기 상측센서(21) 및 하측센서(22)가 측정한 상기 웨이퍼의 표면과의 거리에 관한 측정치인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정장치
  11. 제8항에 있어서,
    상기 웨이퍼장착부(10)에 웨이퍼(50)가 지그(14)를 매개로 장착되고,
    상기 지그(14)는
    웨이퍼(50)가 수평상태로 올려지는 웨이퍼수용부(14a)와,
    상기 웨이퍼수용부(14a)의 둘레 중 3개의 위치에서 웨이퍼(50)의 테두리에 밀착하여 웨이퍼(50)를 고정하는 레버(14b)를 포함하며,
    상기 측정장치는
    상기 웨이퍼장착부(10)가 상면에 설치되는 측정테이블(30)과,
    상기 측정테이블(30) 상에서 상기 웨이퍼장착부(10)의 양측에 세워 설치한 지지레그(32)와,
    상기 지지레그(32)의 상단부를 서로 연결하여 상기 웨이퍼장착부(10)를 상측에서 가로지르는 수평지지대(33)를 포함하고,
    상기 센서부(20)는 상기 수평지지대(33)에 설치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공상태 확인을 위한 측정장치
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