KR102234984B1 - Apparatus for detecting particle of a semiconductor wafer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 상세하게는 반도체 소자 제조를 위해 공정 중인 웨이퍼의 전면 및 배면 촬상 결과를 각각 분석함으로써, 실시간으로 정확하게 파티클(particle)을 검출할 수 있는 반도체 웨이퍼의 파티클 검출장치에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor manufacturing equipment, and in detail, a particle detection device of a semiconductor wafer capable of accurately detecting particles in real time by analyzing respective front and rear imaging results of a wafer in process for manufacturing a semiconductor device. It is about.
일반적으로, 반도체 소자나 디스플레이 패널 등의 반도체 부품 제조시에는 반도체 웨이퍼 상에 소정의 패턴들을 형성하는바, 이를 위해 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트를 코팅하고 노광 및 현상하는 공정 등을 반복적으로 수행하게 된다. In general, when manufacturing a semiconductor component such as a semiconductor device or a display panel, predetermined patterns are formed on a semiconductor wafer. For this purpose, a process of coating a photoresist on a semiconductor wafer, exposing and developing, etc. is repeatedly performed. .
포토레지스트의 코팅시에는 반도체 웨이퍼를 스핀들이나 프린팅 기기 등이 구비된 코팅 장치의 로딩 스테이지 상에 안착시킨후, 포토레지스트 프린팅 및 코팅 공정을 수행한다. When coating a photoresist, a semiconductor wafer is mounted on a loading stage of a coating apparatus equipped with a spindle or a printing device, and then photoresist printing and coating processes are performed.
이어, 포토레지스트의 노광시에는 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 노광 장치에 투입 및 안착시킨후 노광기로 노광공정을 실시한다. 이때, 노광 장치는 레티클의 크롬 패턴을 빛을 이용하여 포토레지스트 막에 전사하는 공정을 수행하게 된다. Subsequently, when the photoresist is exposed, the photoresist-coated wafer is put in and seated in an exposure apparatus, and then an exposure process is performed with an exposure machine. In this case, the exposure apparatus performs a process of transferring the chromium pattern of the reticle to the photoresist film using light.
이와 같이, 포토레지스트의 코팅 및 노광 공정 등이 수행되도록 하기 위해, 로딩 스테이지나 노광 척 상에 안치되는 웨이퍼는 평탄도 및 수평도가 유지되어야 한다. In this way, in order to perform a photoresist coating and exposure process, a wafer placed on a loading stage or an exposure chuck needs to be maintained in flatness and horizontality.
만일, 웨이퍼가 로딩 스테이지나 노광 척 상에 평탄하지 않거나 수평하지 않게 안치되어 있으면, 코팅시에는 두께가 일정치 않게 되며, 노광시에는 정확한 위치에 노광용 빛을 조사할 수가 없게 된다. 이와 같이, 웨이퍼의 평탄도 및 수평도가 유지되지 않는 주된 이유는 웨이퍼에 존재하는 파티클이 될 수 있다. 따라서, 코팅 및 노광 공정을 수행하기 전에 웨이퍼에 남아있는 파티클들을 검출하는 공정이 선행되어야 한다. If the wafer is placed unevenly or not horizontally on the loading stage or the exposure chuck, the thickness is not constant during coating, and the exposure light cannot be irradiated at the correct position during exposure. In this way, the main reason that the flatness and horizontality of the wafer is not maintained may be particles present in the wafer. Therefore, before performing the coating and exposure processes, a process of detecting particles remaining on the wafer must be preceded.
또한, 웨이퍼 상에 파티클이 존재하게 되면 파티클에 의해 웨이퍼 상에 원하는 두깨의 패턴을 정확하고 정밀하게 형성할 수가 없게 된다. In addition, when particles exist on the wafer, it is impossible to accurately and accurately form a desired thickness pattern on the wafer by the particles.
이에, 종래에는 코팅장치나 노광장치 등으로 투입되는 웨이퍼의 표면에 발광센서로 레이저를 조사하고, 웨이퍼 표면에서 반사된 레이저를 수광센서로 수신함으로써, 수신된 레이저 검출신호의 변화 여부에 따라 파티클을 검출하였다. Thus, conventionally, a laser is irradiated with a light-emitting sensor on the surface of a wafer that is input to a coating device or an exposure device, and the laser reflected from the surface of the wafer is received by the light-receiving sensor. Detected.
하지만, 종래의 레이저를 활용한 파티클 검출 방법 등은 파티클의 정확한 크기 및 개수를 판단하지 못하는 문제가 있었다. 즉, 규정 이상의 체적을 갖는 파티클이 웨이퍼의 전면에 존재하는지, 로딩 스테이지나 노광 척 상에 존재하는지, 또는 웨이퍼의 배면에 존재하는지 등의 정확한 체적을 판단하지 못하는 문제가 있었다. However, the conventional method for detecting particles using a laser has a problem in that it is not possible to determine the exact size and number of particles. That is, there is a problem in that it is not possible to determine an accurate volume, such as whether particles having a volume larger than the specified exist on the front surface of the wafer, on the loading stage or the exposure chuck, or on the rear surface of the wafer.
또한, 레이저 발광센서와 수광센서가 반드시 검사를 위한 웨이퍼의 전면이나 배면에 마주하게 배치되거나 평행하게 배치되어야 하기 때문에, 파티클 검출 장치의 배치 및 적용 구조가 복잡하고 공간 활용이 용이하지 못한 문제가 있었다. In addition, since the laser light-emitting sensor and the light-receiving sensor must be disposed facing the front or back of the wafer for inspection, or disposed in parallel, there is a problem in that the arrangement and application structure of the particle detection device is complicated and space utilization is not easy. .
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 반도체 소자 제조를 위한 웨이퍼의 전면 및 배면을 촬상 소자로 각각 촬영하고, 촬상 결과들을 분석해서 실시간으로 정확하게 규정이상의 크기를 갖는 파티클을 검출할 수 있는 반도체 웨이퍼의 파티클 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems, a semiconductor capable of accurately detecting particles having a size larger than specified in real time by photographing the front and rear surfaces of a wafer for semiconductor device manufacturing with an imaging device, respectively, and analyzing the imaging results. An object thereof is to provide an apparatus for detecting particles of a wafer.
특히, 일반적인 레이저 발광 및 수광소자를 사용하지 않고 라인 이미지 센서 등의 촬상 소자를 이용해서 웨이퍼를 라인 형태로 촬영하고, 이미지 처리 및 분석 기술을 통해 파티클의 존재 여부와 크기 및 개수를 산출할 수 있는 반도체 웨이퍼의 파티클 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다. In particular, it is possible to photograph the wafer in line form using an image pickup device such as a line image sensor without using a general laser emission and light receiving device, and to calculate the presence, size, and number of particles through image processing and analysis technology. An object thereof is to provide an apparatus for detecting particles of a semiconductor wafer.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by examples of the present invention. In addition, it will be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means shown in the claims and combinations thereof.
전술한 바와 같은 다양한 목적을 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 파티클 검출장치는 노광 척이나 로딩 스테이지 상에서 회전하는 웨이퍼의 전면 일부 영역을 수평 라인 영역별로 촬영하고 촬영된 이미지 데이터를 통해 거리 값 정보를 추출하는 제1 촬상 모듈, 및 회전하는 웨이퍼의 배면 일부 영역을 수평 라인 영역별로 촬영하고 촬영된 이미지 데이터를 통해 거리 값 정보를 추출하는 제2 촬상 모듈을 포함한다. The particle detection apparatus of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention for achieving various purposes as described above photographs a partial area of the front surface of a wafer rotating on an exposure chuck or loading stage for each horizontal line area, and distance through the captured image data. A first imaging module for extracting value information, and a second imaging module for photographing a partial area of a rear surface of the rotating wafer for each horizontal line area and extracting distance value information through the captured image data.
또한, 제1 및 제2 촬상 모듈에서 수평 라인 영역별로 촬상된 이미지 데이터로부터, 거리, 높이, 체적 값 중 적어도 하나의 정보를 분석해서 수평 라인 영역별로 순차적으로 미리 설정된 규정 이상의 파티클을 검출하는 파티클 모니터링 기기를 포함한다. In addition, particle monitoring that sequentially detects particles of more than a predetermined standard for each horizontal line area by analyzing at least one of distance, height, and volume values from the image data captured by the first and second imaging modules for each horizontal line area. Including devices.
본 발명의 실시예에 따른 파티클 모니터링 기기는 제1 및 제2 촬상 모듈을 통해 각각 입력되는 전면 및 배면 이미지 데이터들에 포함된 거리 및 높이 값 정보들을 샘플링한다. 그리고, 전면 및 배면 이미지 데이터들에 대해 매 프레임 단위로 거리 및 높이 값 정보들을 필터링 및 추출한 후, 각 수평 라인 영역들에 대한 매 프레임별 거리 및 높이 맵을 생성한다. The particle monitoring device according to an embodiment of the present invention samples distance and height value information included in front and rear image data respectively input through the first and second imaging modules. Then, after filtering and extracting distance and height value information for each frame of front and rear image data, a distance and height map for each horizontal line region is generated.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 파티클 모니터링 기기는 매 프레임별 이미지 데이터들의 거리 및 높이 값 정보들을 미리 설정된 복수의 블록이나 분할 포인트별로 매핑시켜서 매 프레임별로 블록별 면적, 수평 라인 영역별 면적, 블록별 거리 및 높이 맵을 생성하고, 파티클 및 파티클들의 크기를 검출할 수 있다. Accordingly, the particle monitoring device according to an embodiment of the present invention maps distance and height value information of image data for each frame for each of a plurality of preset blocks or division points, so that an area for each block, an area for each horizontal line area, and a block A star distance and height map may be generated, and particles and sizes of particles may be detected.
전술한 기술 특징들을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 파티클 검출장치는 반도체 웨이퍼의 전면 및 배면 촬상 결과들을 분석해서 파티클을 검출함으로써, 실시간으로 보다 정확하게 파티클의 크기 및 개수를 검출할 수 있다. The particle detection apparatus of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention having the above-described technical features detects particles by analyzing the front and rear imaging results of the semiconductor wafer, so that the size and number of particles can be more accurately detected in real time. .
또한, 회전하는 웨이퍼의 원거리 측면에서 라인 이미지 센서 등의 촬상 소자를 이용해서 웨이퍼를 라인 형태로 촬영하고, 이미지 처리 및 분석 기술을 통해 구정된 크기 이상의 파티클 존재 여부 및 위치를 산출함으로써, 파티클 검출장치의 배치 구조를 단순화하고 공간 활용도를 높일 수 있다. In addition, by taking a line image of the wafer using an imaging device such as a line image sensor from the long-distance side of the rotating wafer, and calculating the presence and location of particles larger than the predetermined size through image processing and analysis technology, the particle detection device Simplify the layout structure and increase the space utilization.
이상, 상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다. Above, in addition to the above-described effects, specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 파티클 검출장치 및 파티클 검출 방법을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 파티클 검출장치의 파티클 검출 방법을 측면 형태로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 파티클 모니터링 기기의 세부 구성 요소들을 나타낸 구성 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2 촬상 모듈의 웨이퍼 촬상 거리 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 파티클 판단부의 구성요소들을 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시된 파티클 추출부의 검출 영역 면적과 거리 및 높이 맵 정보 확인 방법, 및 파티클의 크기 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram showing in detail a particle detection apparatus and a particle detection method of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view illustrating a particle detection method of the particle detection apparatus shown in FIG. 1.
3 is a block diagram showing detailed components of the particle monitoring device shown in FIGS. 1 and 2.
4 is a diagram illustrating a method of detecting a wafer imaging distance of the first and second imaging modules shown in FIG. 3.
5 is a block diagram illustrating in detail the components of the particle determination unit shown in FIG. 3.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of checking information on a detection area area, distance, and height map of a particle extracting unit illustrated in FIG. 5, and a method of detecting a size of a particle.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The above-described objects, features, and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In the present application, terms such as "consist of" or "include" should not be construed as necessarily including all of the various elements or various steps described in the specification, and some of the elements or some steps It may not be included, or it should be interpreted that it may further include additional components or steps. In addition, a singular expression used in the present specification includes a plurality of expressions unless the context clearly indicates otherwise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 반도체 웨이퍼의 파티클 검출장치를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, an apparatus for detecting particles of a semiconductor wafer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 파티클 검출장치 및 파티클 검출 방법을 구체적으로 나타낸 도면이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 파티클 검출장치의 파티클 검출 방법을 측면 형태로 나타낸 도면이다. 1 is a diagram showing in detail a particle detection apparatus and a particle detection method of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention. And, FIG. 2 is a side view showing a particle detection method of the particle detection apparatus shown in FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 파티클 검출장치는 제1 촬상 모듈(111), 제2 촬상 모듈(112), 및 파티클 모니터링 기기(200)를 포함한다. 1 and 2, the particle detection apparatus of the present invention includes a
제1 촬상 모듈(111)은 노광 척이나 로딩 스테이지(LS) 상에서 지면과 수평한 A 방향으로 회전하는 웨이퍼(W)의 전면 일부 영역을 라인 형태로 촬영하고 촬영된 이미지 데이터를 통해 거리 값 정보를 추출한다. The
구체적으로, 제1 촬상 모듈(111)은 회전하는 웨이퍼(W)의 전면 절반 부분(예를 들어, 반지름 부분)을 가로 방향으로 더 긴 수평 라인 영역별로 순차적이고 연속적으로 촬영한다. 그리고, 수평 라인 형태의 전면 일부 이미지 데이터를 순차적으로 출력한다. 또한, 제1 촬상 모듈(111)은 수평 라인 형태로 거리 측정을 위한 신호를 송출 및 검출해서 수평 라인 영역에 대한 거리 값 정보를 순차적으로 출력할 수도 있다. 이때는 거리 값 측정을 위해 초음파나 적외선 등의 신호를 송출할 수도 있다. 그리고, 순차적으로 검출되는 전면의 수평 라인 영역별 이미지 데이터와 거리 값 정보는 파티클 모니터링 기기(200)에 실시간으로 전송된다. Specifically, the
제2 촬상 모듈(112)은 노광 척이나 로딩 스테이지(LS) 상에서 지면에 수평한 A 방향으로 회전하는 웨이퍼(W)의 배면 일부 영역을 라인 형태로 촬영하고 촬영된 이미지 데이터를 통해 거리 정보를 추출한다. The
구체적으로, 제2 촬상 모듈(112)은 회전하는 웨이퍼(W)의 배면 반지름 부분(여기서, 로딩 스테이지(LS)는 제외)을 가로 방향으로 더 긴 수평 라인 영역별로 순차적이고 연속적으로 촬영하여, 수평 라인 형태의 배면 일부 이미지 데이터를 순차적으로 생성 및 출력한다. 또한, 제2 촬상 모듈(112)은 웨이퍼(W) 배면의 수평 라인 영역들의 거리 측정을 위한 신호를 송출 및 검출해서 수평 라인 영역들에 대한 거리 값 정보를 순차적으로 출력할 수도 있다. 이때는 거리 값 측정을 위해 초음파나 적외선 등의 신호를 송출할 수 있다. 그리고, 순차적으로 검출되는 배면의 수평 라인 영역별 이미지 데이터와 거리 값 정보는 파티클 모니터링 기기(200)에 실시간으로 전송된다. Specifically, the
전술한 제1 제2 촬상 모듈(111,112)은 CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서, 라인 타입 CCD 이미지 센서, 및 3D 카메라 등 적어도 하나의 촬상 소자를 이용함으로써, 수평 라인 형태의 검출 영역별로 거리 및 높이 값 정보가 포함된 이미지 데이터를 출력할 수 있다. The first and
구체적으로, CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서, 및 3D 카메라는 촬상 대상으로부터 반사되어 나온 빛이 렌즈를 통과해 광 수신 소자에 닿아 맺게 된 화상을 빛의 강약에 따라 전기 신호로 바꿔 아날로그의 전기 신호로 출력하게 된다. 이에, 제1 제2 촬상 모듈(111,112)은 촬상 소자들을 통해 감지된 이미지 검출 영역들에 대한 아날로그 전기 신호들을 디지털 값으로 변환하고, 변환된 디지털 값들을 이미지 데이터 내의 포인트나 좌표와 맵핑해서 파티클 모니터링 기기(200)로 전송한다. 이미지 데이터 내의 포인트나 좌표와 맵핑된 디지털 값은 이미지 검출 영역들의 거리 값 및 높이(z) 값 정보로 이용된다. 어느 한 이미지 센서를 기준으로는 거리 값과 면적이 도출되며, 프레임별 이미지 데이터의 하부 좌표를 기준으로는 높이(z) 값이 도출된다. 이와 같이, 적어도 하나의 촬상 소자는 촬영하는 소자의 해상도에 따라 프레임별 이미지 데이터로부터 체적(x,y,z), 거리 및 높이(z) 값 정보, 면적 정보 등의 도출이 가능하므로, 이하에서는 CCD 이미지 센서나 3D 카메라가 이용된 예를 설명하기로 한다. Specifically, a CCD image sensor, a CMOS image sensor, and a 3D camera convert an image formed by light reflected from an imaged object passing through the lens and hitting the light receiving element into an electrical signal according to the intensity of light and converting it into an analog electrical signal. Will be printed. Accordingly, the first and
제1 제2 촬상 모듈(111,112)의 촬상 소자들을 통해 검출되는 수평 라인 영역들은 미리 설정된 해상도의 스크린상에 3차원 형태로 표시될 수 있다. 즉, 이미지 데이터는 촬상 소자들의 해상도에 따라 체적(x,y,z), 거리 및 높이(z) 값 정보를 검출하는 공간 데이터로서, 이미지 데이터 검출 영역들은 촬상 소자들의 해상도와 감지 가능 범위 등에 의해 설정될 수 있다. 이에, 촬상 소자들의 이미지 데이터 검출 영역은 수평 방향으로 거리가 더 긴 수평 라인 형태의 직사각형 또는 직육면체 형태로 설정될 수 있다. The horizontal line regions detected through the imaging elements of the first and
파티클 모니터링 기기(200)는 제1 및 제2 촬상 모듈(111,112)로 촬상된 수평 라인 영역별 전면 및 배면 이미지 데이터, 및 전면 및 배면 이미지 데이터로부터 각각 추출되는 거리, 높이(z), 체적(x,y,z) 값 중 적어도 하나의 정보를 분석해서 수평 라인 영역별 면적과 순차적으로 전면 및 배면에 존재하는 규정 크기(미리 설정된 기준 크기) 이상의 파티클을 검출한다. The
구체적으로, 파티클 모니터링 기기(200)는 제1 및 제2 촬상 모듈(111,112)을 통해 입력되는 신호들을 AD 변환하고, 이미지 데이터들에 포함된 거리 및 높이(z) 값 정보들을 샘플링한다. 그리고, 매 프레임 단위로 거리, 높이(z), 체적(x,y,z) 값 중 적어도 하나의 정보들을 필터링 및 추출한 후, 수평 라인 영역들에 대한 매 프레임별 체적(x,y,z), 거리, 넓이 및 높이 맵 중 적어도 하나를 생성한다. 이때, 파티클 모니터링 기기(200)는 매 프레임별 이미지 데이터들의 체적(x,y,z), 거리 및 높이(z) 값 정보들을 미리 설정된 해상도로 2차원 또는 3차원 형태로 매핑시키고 M×N 블록으로 분할해서, 복수의 분할 포인트별로 거리 및 높이 값 정보들을 매칭시켜서 검출 영역들에 대한 블록별 거리, 넓이 및 높이 맵 중 적어도 하나를 생성할 수 있다. 블록별 거리, 넓이 및 높이 맵 중 적어도 하나으로부터는 규정 크기(미리 설정된 기준 크기) 이상의 파티클을 검출한다. 여기서, N과 M은 서로 동일하거나 다른 0을 제외한 자연수이다. Specifically, the
이어, 파티클 모니터링 기기(200)는 미리 설정된 해상도에 따라 서로 인접한 블록이나 포인트들에 대한 체적(x,y,z), 거리 및 높이 값 정보들을 서로 비교하고 체적(x,y,z), 거리 및 높이 값 차이가 미리 설정된 기준 이상으로 큰 위치에 파티클이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. Subsequently, the
이와 달리, 파티클 모니터링 기기(200)는 검출된 수평 라인 영역 또는 블록들에 대한 체적(x,y,z), 거리 및 높이 값 정보들을 미리 설정된 해상도에 따라 배열하고, 서로 인접한 위치의 체적(x,y,z), 거리 및 높이 값 정보들을 비교함과 아울러, 체적(x,y,z), 거리 및 높이 값 차이를 미리 설정된 기준 값과 비교할 수 있다. 그리고, 비교된 체적(x,y,z), 거리 및 높이 값 차이가 미리 설정된 기준 값 이상으로 검출된 위치들에는 파티클이 존재하는 것으로 판단할 수도 있다. In contrast, the
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 제1 및 제2 촬상 모듈과 파티클 모니터링 기기의 세부 구성 요소들을 나타낸 구성 블록도이다. 3 is a block diagram showing detailed components of the first and second imaging modules and the particle monitoring device shown in FIGS. 1 and 2.
도 3을 참조하면, 제1 촬상 모듈(111)은 제1 이미지 센서부(101)를 포함한다. 제1 이미지 센서부(101)는 웨이퍼(W) 전면의 수평 라인 영역들을 촬상하여 수평 라인 영역들의 이미지 데이터를 생성한다. Referring to FIG. 3, the
제1 촬상 모듈(111)은 제1 거리 감지 센서(미도시)를 이용해서 수평 라인 영역들에 미리 설정된 블록이나 포인트별로 적외선 또는 초음파 신호를 송출 및 수신해서 미리 설정된 블록이나 포인트별 거리 값이나 높이 값 정보를 별도로 산출할 수 있다. The
제2 촬상 모듈(112)은 제2 이미지 센서부(103)를 포함한다. 제2 이미지 센서부(103)는 웨이퍼(W) 배면의 수평 라인 영역들을 촬상하여 수평 라인 영역들의 이미지 데이터를 생성한다. The
제2 촬상 모듈(112)은 제2 거리 감지 센서(미도시)를 이용해서 수평 라인 영역들에 미리 설정된 블록이나 포인트별로 적외선 또는 초음파 신호를 송출 및 수신해서 미리 설정된 블록이나 포인트별 거리 값이나 높이 값을 별도로 산출할 수도 있다. The
전술한 바와 같이, 제1 및 제2 이미지 센서부(101,103)는 CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서, 및 3D 카메라 중 적어도 하나의 이미지 센서, AD 변환 회로, 데이터 검출 필터, 메모리, 데이터 송수신 모듈 등을 포함해서 구성될 수 있다. 이에, 제1 및 제2 이미지 센서부(101,103)는 이미지 센서 자체의 해상도에 따라 감지된 수평 라인 영역들의 거리 값 및 높이 값 정보들을 디지털 신호 처리하여 파티클 모니터링 기기(200)로 전송할 수 있다. As described above, the first and second
제1 및 제2 이미지 센서부(101,103)를 통해 감지되는 공간들 즉, 수평 라인 영역들은 미리 설정된 해상도의 스크린 상의 3차원 공간으로 미리 설정될 수 있다. 즉, 이미지 센서들의 해상도에 따라 이미지 센서에서 거리 값을 검출하는 공간으로서, 감지 공간은 이미지 센서의 해상도와 감지 가능 범위 등에 의해 설정될 수 있다. 일 예로, 이미지 데이터가 검출되는 수평 라인 영역들은 직사각형인 스크린의 형태에 대응되는 직육면체 형태로 구성될 수 있다. Spaces sensed by the first and second
제1 및 제2 촬상 모듈이 포함될 수도 있는 제1 및 제2 거리 감지 센서는 제1 및 제2 이미지 센서부(101,103)와 달리 필요에 따라 선택적으로 포함될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 거리 감지 센서부(102,104)는 거리, 넓이 및 높이 맵 중 적어도 하나 정보의 정확성을 높이기 위해 구성될 수 있다. 이를 위해, 제1 및 제2 이미지 센서부(101,103)를 통해 생성된 수평 라인 영역들의 블록별 또는 포인트별 거리 값 정보와 1 및 제2 이미지 센서부(101,103)를 통해 검출된 감지 공간의 거리 값 정보는 미리 설정된 해상도 정보에 따라 매핑시켜서 이용할 수 있다. Unlike the first and second
그러나, 전술한 바와 같이, 수평 라인 영역의 면적(x,y) 및 높이(z)의 연산은 웨이퍼의 얼라인 기준 포인트를 시작점으로 결정하고 이미지 센서로부터 계측되는 이미지 프레임 신호에서 면적(x,y)을 계산할 수 있으며m 신호의 세기로서 높이(z)를 계산할 수 있다. However, as described above, the calculation of the area (x,y) and height (z) of the horizontal line area determines the alignment reference point of the wafer as the starting point, and the area (x,y) in the image frame signal measured from the image sensor ) Can be calculated and the height (z) can be calculated as the strength of the m signal.
도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2 촬상 모듈의 웨이퍼 촬상 거리 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 4 is a diagram illustrating a method of detecting a wafer imaging distance of the first and second imaging modules shown in FIG. 3.
도 3과 함께 도 4를 참조하면, 제1 및 제2 거리 감지 센서는 미리 설정된 복수의 분할 블록이나 분할 포인트로 초음파나 적외선 등의 신호를 송출 및 수신하여, 신호의 세기나 크기(ΔV)에 따라 검출 영역(DM)의 분할 블록이나 포인트별로 거리 값 및 높이 값 정보를 검출한다. 즉, 제1 및 제2 이미지 센서부(101,103) 각각을 통해 검출 영역(DM)의 거리 값 정보를 검출하는 방식과 달리, 제1 및 제2 거리 감지 센서는 적외선 또는 초음파 신호를 송수신하여, 수신되는 검출 영역(DM)의 거리 값 또는 높이 값 정보를 산출할 수 있다. Referring to FIG. 4 along with FIG. 3, the first and second distance detection sensors transmit and receive signals such as ultrasonic waves or infrared rays through a plurality of preset division blocks or division points, and determine the intensity or magnitude of the signal (ΔV). Accordingly, distance value and height value information are detected for each divided block or point of the detection area DM. In other words, unlike a method of detecting distance value information of the detection area DM through each of the first and second
제1 및 제2 거리 감지 센서 각각은 복수의 분할 포인트별 거리 정보를 검출한 후, 복수의 분할 포인트별 거리 정보를 디지털 신호 처리하여 파티클 모니터링 기기(200)로 전송한다. 이를 위해, 송수신 모듈(120)은 적외선 송수신 모듈이나 초음파 송수신 모듈 등을 구비할 수 있으며, 복수의 분할 포인트는 각 송수신 모듈의 송수신 포인트 위치와 해상도에 따라 N×M개의 포인트로 구분될 수 있다. Each of the first and second distance detection sensors detects distance information for each of a plurality of division points, digitally processes the distance information for each division point, and transmits the digital signal to the
도 3으로 도시된 바와 같이, 파티클 모니터링 기기(200)는 이미지 변환기(210) 및 파티클 판단부(220), 및 송출부(230)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the
이미지 변환기(210)는 제1 및 제2 이미지 센서부(101,103)를 통해 입력되는 감지 공간의 거리 값 정보들을 신호 처리하여 수평 라인 영역들의 거리 맵을 생성한다. 이때, 이미지 변환기(210)는 제1 및 제2 이미지 센서부(101,103)를 통해 입력되는 거리 값 정보들을 필터링 및 샘플링하고, 미리 설정된 해상도 정보에 따라 매핑해서 검출된 수평 라인 영역에 대한 프레임별 체적(x,y,z), 거리 맵, 또는 높이 맵 중 적어도 하나를 생성한다. 이미지 변환기(210)는 전면과 배면의 매 프레임별 거리 맵을 파티클 판단부(220)로 바로 전송할 수 있다. The
또한, 이미지 변환기(210)는 제1 및 제2 거리 감지 센서부(102,104)를 통해 입력되는 수평 라인 영역의 거리 또는 높이 값 정보들을 신호 처리하여 감지 공간의 체적(x,y,z), 거리 또는 높이 맵 중 적어도 하나를 생성하기도 한다. 이때는 마찬가지로 제1 및 제2 거리 감지 센서부(102,104)를 통해 입력되는 거리나 높이 값 정보들을 샘플링 및 필터링 하고 매 프레임별로 수평 라인 영역들에 대한 체적(x,y,z), 거리 맵, 또는 높이 맵을 생성한다. In addition, the
구체적으로, 이미지 변환기(210)는 제1 및 제2 이미지 센서부(101,103)를 이용해서 생성된 매 프레임별 거리 맵과 제1 및 제2 거리 감지 센서를 이용해서 생성된 매 프레임별 거리 또는 높이 맵을 미리 설정된 동일 해상도로 매핑시키고 미리 설정된 블록 별로 분할해서 파티클 판단부(220)로 전송할 수 있다. Specifically, the
이미지 변환기(210)는 검출 영역별 거리 값 정보들을 미리 설정된 해상도에 따라 매 프레임 단위로 신호 처리 및 배치하고, 복수의 분할 포인트별 거리 정보를 매칭시켜서 검출 영역의 거리 맵을 생성하게 된다. 이때, 이미지 변환기(210)는 검출 영역의 거리 값 정보들을 미리 설정된 해상도에 따라 N×M개의 분할 영역 크기에 맞춰 배열한다. 또한, 이미지 변환기(210)는 각각의 분할 영역별로 설정된 n×m개의 화소 배열 크기에 맞춰 거리 값들을 배열함으로써 매 프레임 단위로 체적(x,y,z), 거리 맵, 또는 높이 맵을 선택적으로 각각 생성할 수 있다. 여기서, n과 m 또한 서로 동일하거나 다른 0을 제외한 자연수이다. The
이와 같이, 이미지 변환기(210)는 제1 및 제2 이미지 센서부(101,103)를 이용해서 생성된 매 프레임별 체적(x,y,z), 거리 맵, 또는 높이 맵과 제1 및 제2 거리 감지 센서를 이용해서 생성된 매 프레임별 체적(x,y,z), 거리 맵, 또는 높이 맵을 동일 해상도로 매핑시키고 분할 영역별로 분할해서 파티클 판단부(220)로 전송할 수 있다. In this way, the
파티클 판단부(220)는 이미지 변환기(210)로부터 매핑되어 입력된 검출 영역의 거리 맵이나 높이 맵을 미리 설정된 복수의 N×M 영역으로 구분해서 분할 저장한다. 그리고 각각의 분할 영역별로 평균 값을 이용해 평면, 비평면, 또는 파티클 정보 중 적어도 하나의 정보를 검출할 수 있다. The
구체적으로, 파티클 판단부(220)는 N×M개의 분할 영역 크기 또는 복수의 분할 포인트에 따라 각각의 분할 영역별 거리 값 정보들을 읽어들여서 저장한다. 그리고, 복수의 분할 영역별로 n×m개의 화소에 각각 대응되는 거리 값이나 높이 값을 평균하여, 각 분할 영역별 평균 값 정보를 산출한다. Specifically, the
파티클 판단부(220)는 각 분할 영역별 평균 값 정보를 매 프레임 단위로 평균하여, 검출 영역별로 배경 값을 연산하고 각 분할 영역별로 평균 값으로 평면 여부를 판단할 수 있다. 이러한, 파티클 판단부(220)는 분할 영역의 배경 값과 전체 평균 값 정보를 비교하여 비평면 분할 영역을 구분하고, 비평면으로 판단된 분할 영역의 거리 차이 값을 판단한다. 이에 따라, 파티클 판단부(220)는 검출 영역별 평균 또는 배경 값, 비평면 영역의 거리 값들을 비교함으로써, 각 분할 영역내의 파티클 존재 여부를 판단할 수 있다. 이러한, 파티클 판단부(220)의 세부 구성과 동작 특징은 이후에 첨부된 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. The
도 5는 도 3에 도시된 파티클 판단부의 구성 요소들을 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다. 5 is a block diagram showing in detail the constituent elements of the particle determination unit shown in FIG. 3.
도 5에 도시된 파티클 판단부(220)는 라인 분석부(221), 라인 영역 분석부(222), 라인 판단부(223), 라인 거리 분석부(224), 파티클 추출부(225)를 포함한다. The
라인 분석부(221)는 N×M개의 분할 영역 크기 또는 복수의 분할 포인트에 각각 대응되도록 각 분할 영역별 거리 값 정보들을 읽어들여 저장한다. 이때, 라인 분석부(221)는 N×M개의 분할 영역별로 복수의 분할 포인트에 각각 대응되도록 n×m개의 화소 배열 크기에 대응되는 각각의 깊이 값들을 읽어들여 저장한다. 이와 동시에, N×M개의 분할 영역에 포함된 각각의 분할 포인트별 깊이 값 정보들을 읽어들여 저장한다. The
라인 영역 분석부(222)는 N×M개의 분할 영역별로 각각 n×m개의 화소에 각각 대응되는 거리 값을 평균 연산함으로써, 각 분할 영역별 평균 값 정보를 산출한다. 라인 영역 분석부(222)는 복수의 분할 영역별 각각의 평균 거리 값이나 높이 값을 라인 판단부(223)로 전송한다. The line
라인 판단부(223)는 각각의 분할 영역별 거리 또는 높이 평균 값 정보를 전체 프레임 단위로 평균 냄으로써, 검출 영역의 배경 값을 연산한다. 그리고 검출 프레임의 배경 값에 대비해서 각 분할 영역별로 평면 여부를 판단한다. The
라인 거리 분석부(224)는 라인 판단부(223)에서 비평면으로 판단된 분할 영역에 대한 높이 값과 기울기 등을 판단한다. 구체적으로 라인 거리 분석부(224)는 검출 프레임의 배경 값과 각 분할 영역별 평균 값 정보를 비교한다. 그리고 비평면으로 판단된 분할 영역의 비평면 높이 값과 배경 값을 N×M개의 화소 단위로 비교하여 비평면으로 판단된 분할 영역에 대한 거리 값이나 높이 값을 검출한다. The line
파티클 추출부(225)는 각각의 분할 영역별 거리 평균 값과 검출 프레임의 배경 값, 비평면 거리 값을 서로 비교 분석한다. 그리고 각각의 분할 영역별 거리 평균 값과 프레임의 배경 값, 비평면 거리 값 중 적어도 하나를 기준으로 차이 값이 산출된 분할 영역내의 파티클을 판단한다.The
도 6은 도 5에 도시된 파티클 추출부의 거리 맵 정보 확인 및 파티클 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a method of checking distance map information and detecting particles of a particle extracting unit illustrated in FIG. 5.
도 6을 참조하면, 먼저 라인 거리 분석부(224)는 검출 영역(DMn+1)들 각각에 대한 배경 값과 각 분할 영역(L1 내지 Ln)별 평균 값 정보를 비교한다. 그리고 비평면으로 판단된 분할 영역의 비평면 거리 값과 배경 값을 N×M개의 화소 단위로 비교하여 비평면으로 판단된 분할 영역(L,L2)에 대한 거리 값을 검출한다. Referring to FIG. 6, first, the
라인 거리 분석부(224)는 각 분할 영역(L1 내지 Ln)별 평균 값 정보, 각 분할 영역(L,L1)에 포함된 n×m개의 화소에 각각 대응되는 거리 값, 또는 n×m개의 분할 포인트별 거리 값을 비교할 수 있다. 이에, 평균 값 대비 각 분할 영역(L1 내지 Ln)별 거리 값 비교 결과가 미리 설정된 기준 거리 미만이면 평면으로 판단하고, 미리 설정된 이상이면 비평면으로 판단할 수 있다. The line
또한, 파티클 추출부(225)는 각 분할 영역별 비평면 거리 값, 및 기울기를 서로 인접한 적어도 하나의 다른 분할 영역의 비평면 거리 값과 비교한다. 그리고 서로 비교된 차이 결과에 따라 각 분할 영역(L1 내지 Ln)내의 파티클을 판단할 수 있다. In addition, the
이때, 파티클 추출부(225)는 복수의 분할 영역(L1 내지 Ln) 중 적어도 둘 이상의 분할 영역(L,L1)을 선택하여, 선택된 둘 이상의 분할 영역에 대한 평균 값, 비평면 거리 값을 미리 설정된 비율로 확대할 수 있다. 이에 따라, 파티클 추출부(225)는 선택적으로 확대된 둘 이상의 분할 영역에 대한 평균 값, 비평면 거리 값을 다른 분할 영역의 확대된 비평면 거리 값과 비교할 수 있다. 이렇게 확대 비교된 차이 결과에 따라 사물 및 파티클 추출부(225)는 각 분할 영역(L1 내지 Ln)내의 파티클을 더욱 정확하게 판단할 수 있다. At this time, the
이상, 전술한 바와 같이 본 발명의 파티클 검출장치는 반도체 웨이퍼(W)의 전면 및 배면 촬상 결과들을 분석해서 파티클을 검출함으로써, 실시간으로 보다 정확하게 파티클을 검출할 수 있다. As described above, the particle detection apparatus of the present invention can detect particles more accurately in real time by analyzing the front and rear imaging results of the semiconductor wafer W to detect particles.
또한, 회전하는 웨이퍼(W)의 원거리 측면에서 라인 이미지 센서 등의 촬상 소자를 이용해서 웨이퍼(W)를 라인 형태로 촬영하고, 이미지 처리 및 분석 기술을 통해 파티클의 존재 여부를 산출함으로써, 파티클 검출장치의 배치 구조를 단순화하고 공간 활용도를 높일 수 있다.In addition, particle detection by photographing the wafer W in line form using an imaging device such as a line image sensor from the distant side of the rotating wafer W, and calculating the presence of particles through image processing and analysis technology. It is possible to simplify the arrangement structure of the device and increase the space utilization.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다. As described above with reference to the drawings illustrated for the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification, and various by a person skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that transformations can be made. In addition, even if not explicitly described and described the effects of the configuration of the present invention while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the predictable effects of the configuration should also be recognized.
101: 제1 이미지 센서부
103: 제2 이미지 센서부
111: 제1 촬상 모듈
112: 제2 촬상 모듈
200: 파티클 모니터링 기기
210: 이미지 변환기
220: 파티클 판단부
230: 송출부101: first image sensor unit
103: second image sensor unit
111: first imaging module
112: second imaging module
200: particle monitoring device
210: image converter
220: particle determination unit
230: transmission unit
Claims (7)
상기 촬상 모듈에서 상기 수평 라인 영역별로 촬상된 이미지 데이터 및 거리 값 정보를 분석해서, 상기 수평 라인 영역별로 순차적으로 파티클 및 파티클의 크기를 검출하는 파티클 모니터링 기기를 포함하고,
상기 촬상모듈은
상기 수평 라인 영역별로 반사된 빛의 강약에 따른 아날로그 전기 신호를 디지털 값으로 변환하고 상기 이미지 데이터 내의 포인트나 좌표에 맵핑함으로써, 상기 반사된 빛의 강약에 따른 디지털 거리 값 정보를 추출하며,
상기 파티클 모니터링 기기는
상기 이미지 데이터 내의 포인트별로 상기 거리 값 정보를 매칭시켜서 상기 거리 값 정보에 따른 거리 맵, 및 높이 맵을 생성하고, 상기 거리 값 정보의 거리 값 차이를 분석해서 상기 파티클을 검출하는 파티클 검출장치.
An imaging module for photographing a partial area of the front or rear surface of the wafer rotating on the exposure chuck or the loading stage for each horizontal line area and extracting distance value information through the captured image data; And
A particle monitoring device that analyzes image data and distance value information captured for each horizontal line area by the imaging module, and sequentially detects particles and sizes of particles for each horizontal line area,
The imaging module
By converting an analog electrical signal according to the intensity of light reflected by the horizontal line area to a digital value and mapping it to a point or coordinate in the image data, digital distance value information according to the intensity of the reflected light is extracted,
The particle monitoring device
A particle detection apparatus for detecting the particles by matching the distance value information for each point in the image data to generate a distance map and a height map according to the distance value information, and analyzing a distance value difference between the distance value information.
상기 촬상 모듈은
상기 회전하는 웨이퍼의 반지름에 일부 대응되는 전면 또는 배면 절반 부분을 가로 방향으로 더 긴 수평 라인 영역별로 순차적이고 연속적으로 촬영함으로써, 상기 수평 라인 형태의 전면 또는 배면 일부 이미지 데이터를 프레임별로 순차적으로 출력하는 파티클 검출장치.
The method of claim 1,
The imaging module
By sequentially and continuously photographing the front or rear half portions corresponding to the radius of the rotating wafer by longer horizontal line regions in the horizontal direction, partial image data of the front or rear surfaces of the horizontal line is sequentially output for each frame. Particle detection device.
상기 파티클 모니터링 기기는
상기 촬상 모듈을 통해 각각 입력되는 전면 또는 배면 이미지 데이터들에 포함된 거리 및 높이 값 정보들을 샘플링하고,
상기 전면 또는 배면 이미지 데이터들에 대해 매 프레임 단위로 거리 및 높이 값 정보들을 필터링 및 추출한 후, 상기 각 수평 라인 영역들에 대한 매 프레임별 거리, 넓이 및 높이 맵 중 적어도 하나를 선택적으로 생성하며,
상기 매 프레임별 이미지 데이터들의 거리 및 높이 값 정보들을 미리 설정된 복수의 블록이나 분할 포인트별로 매핑시켜서 상기 매 프레임별로 체적, 상기 거리 맵, 넓이 및 상기 높이 맵 중 적어도 하나를 생성하는 파티클 검출장치.
The method of claim 1,
The particle monitoring device
Sample distance and height value information included in front or rear image data respectively input through the imaging module,
After filtering and extracting distance and height value information for each frame of the front or rear image data, selectively generating at least one of distance, width, and height maps for each of the horizontal line regions,
A particle detection apparatus for generating at least one of a volume, the distance map, an area, and the height map for each frame by mapping distance and height value information of the image data for each frame according to a plurality of preset blocks or division points.
상기 파티클 모니터링 기기는
미리 설정된 해상도에 따라 서로 인접한 블록이나 포인트들에 대한 거리, 넓이 및 높이 값 정보들을 서로 비교하고, 상기 거리, 넓이 및 높이 값 차이가 미리 설정된 기준 이상으로 검출되면 해당 수평 라인 영역이나 블록 또는 상기 포인트의 위치에 미리 설정된 규정 크기 보다 큰 파티클이 존재하는 것으로 판단하는 파티클 검출장치.
The method of claim 5,
The particle monitoring device
According to a preset resolution, distance, width, and height value information for adjacent blocks or points are compared with each other, and when the difference between the distance, width and height values is detected above a preset reference, the corresponding horizontal line area or block or point A particle detection device that determines that particles larger than a predetermined size exist at the location of.
상기 파티클 모니터링 기기는
상기 수평 라인 영역 또는 상기 블록들에 대한 체적, 거리 및 높이 값 정보들을 미리 설정된 해상도에 따라 배열하고, 서로 인접한 위치의 체적, 거리 및 높이 값 정보들을 비교함과 아울러,
상기 체적, 거리 및 높이 값 차이를 미리 설정된 기준 값과 비교함으로써, 상기 비교된 체적, 거리 및 높이 값 차이가 미리 설정된 기준 값 이상으로 검출된 수평 라인 영역이나 블록의 위치들에는 파티클이 존재하는 것으로 판단하는 파티클 검출장치.
The method of claim 5,
The particle monitoring device
Volume, distance, and height value information for the horizontal line area or the blocks are arranged according to a preset resolution, and volume, distance, and height value information of adjacent positions are compared with each other,
By comparing the difference between the volume, distance, and height values with a preset reference value, particles are present in the horizontal line area or block locations where the difference between the compared volume, distance, and height values is greater than or equal to a preset reference value. Particle detection device to judge.
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KR1020200132998A KR102234984B1 (en) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | Apparatus for detecting particle of a semiconductor wafer |
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- 2020-10-14 KR KR1020200132998A patent/KR102234984B1/en active IP Right Grant
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