KR20010092087A - Method and apparatus for measuring the dimensional parameter of wafer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 웨이퍼의 치수인자를 측정하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 상세하게는 측정 데이터의 신뢰성 향상과 동시에 측정 생산성을 높일 수 있도록 된 웨이퍼의 치수인자 측정방법 및 그 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a dimensional factor of a wafer used in the manufacture of a semiconductor device, and an apparatus thereof, and more particularly, to a method for measuring a dimensional factor of a wafer capable of improving reliability of measurement data and increasing measurement productivity. Relates to a device.
일반적으로 반도체 소자의 제조에 사용되는 웨이퍼는 반도체 소자 제조장치의 정확한 작동을 위해 그 치수인자(Dimensional parameter)를 정확하게 관리할 필요가 있다. 만약 웨이퍼의 치수인자들이 정확히 관리되지 못하여 개개의 웨이퍼의 치수인자들에 편차가 발생하게 되면, 웨이퍼를 반도체 소자 제조장치에 로딩하거나 언로딩할 때 문제가 발생하게 되고, 웨이퍼 표면의 막질의 정확한 두께 보정이 힘들게 되며, 현상 공정에서의 미스얼라인(misalign) 문제를 발생시킬 수 있으며, 특히 웨이퍼의 휨정도(warp)가 관리기준을 벗어나게 되면 웨이퍼를 제조장치내에 척킹(chucking)할 때 에러가 발생할 수 있기 때문이다.In general, a wafer used in the manufacture of a semiconductor device needs to accurately manage its dimensional parameters for accurate operation of the semiconductor device manufacturing apparatus. If the dimensional factors of the wafer are not properly controlled and variations occur in the dimensional factors of the individual wafers, problems occur when loading or unloading the wafer into the semiconductor device manufacturing apparatus, and the exact thickness of the film on the wafer surface. This can be difficult to calibrate, and can cause misalignment in the development process, especially when the wafer warp is out of control, errors can occur when chucking the wafer into the manufacturing equipment. Because it can.
이와 같이 웨이퍼의 생산에 있어서 필수적으로 관리되어야 할 웨이퍼의 치수인자의 종류로는 일반적으로 웨이퍼의 중심 두께와 웨이퍼 전체 두께의평균(Thickness), 웨이퍼의 최대 두께와 최소 두께간의 차이(TTV: Total Thickness Variation), 웨이퍼 전체의 편평도(TIR: Total Indicate Reading), 웨이퍼 국소부위의 편평도(STIR: Site TIR) 및 웨이퍼 전체의 휨정도(Warp)가 있다.As such, the types of dimensional factors that are essential to be managed in the production of the wafer are generally the thickness of the center thickness of the wafer, the thickness of the total thickness of the wafer, and the difference between the maximum thickness and the minimum thickness of the wafer (TTV: Total Thickness). Variation), total wafer readiness (TIR: Total Indicate Reading), wafer locality (STIR: Site TIR), and overall wafer warp (Warp).
상기한 웨이퍼의 치수인자들을 측정하기 위해서는 일반적으로 커패시턴스(Capacitance)를 이용한 전기적 측정 방식과 레이저 빔을 이용한 광학적 측정 방식의 두 가지가 사용되고 있다.In order to measure the dimensional factors of the wafer, two types of electrical measurement methods using capacitances and optical measurement methods using laser beams are generally used.
이하에서는, 종래의 웨이퍼의 치수인자 측정방법과 그 장치에 대하여 도면을 참조하면서 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a dimension measuring method and a device of a conventional wafer will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 종래의 전기적 측정방식에 의한 웨이퍼의 치수인자 측정장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 종래의 전기적 측정 방식에 의한 웨이퍼의 치수인자 측정방법의 단계를 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a device for measuring the dimension factor of a wafer by a conventional electrical measurement method, Figure 2 is a flow chart showing the steps of the method of measuring the dimension factor of a wafer by a conventional electrical measurement method.
도 1을 참조하면, 웨이퍼의 치수인자를 커패시턴스를 이용한 전기적 측정 방식에 의해 측정하는 치수인자 측정장치(100)는, 제어 유니트(110)와, 웨이퍼 로딩 유니트(120)와, 웨이퍼 언로딩 유니트(130)와, 웨이퍼 포지셔닝 유니트(140)와, 측정 유니트(150)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the dimension factor measuring apparatus 100 for measuring a dimension factor of a wafer by an electrical measurement method using capacitance includes a control unit 110, a wafer loading unit 120, and a wafer unloading unit ( 130, a wafer positioning unit 140, and a measurement unit 150.
상기 제어 유니트(110)는 상기 유니트들을 제어하기 위한 것으로, 치수인자 측정 데이터가 디스플레이 된다. 웨이퍼 로딩 유니트(120)는 웨이퍼를 상기 치수인자 측정장치(100)에 로딩하기 위한 것으로, 상기 웨이퍼 포지셔닝 유니트(140)의 전방에 설치된다. 웨이퍼는 일반적으로 카세트에 다수개가 적재된 상태로 로딩된다. 상기 웨이퍼 포지셔닝 유니트(140)는 상기 카세트로부터 로보트 아암에 의해이송되어 온 웨이퍼의 기준위치를 맞추는 곳이다. 상기 측정 유니트(150)는 상기 웨이퍼 포지셔닝 유니트(140)로부터 로보트 아암에 의해 이송되어온 웨이퍼의 치수인자를 커패시턴스를 이용한 전기적 측정 방식에 의해 측정하는 곳이다. 상기 웨이퍼 언로딩 유니트(130)는 상기 측정 유니트(150)의 전방에 설치되며, 치수인자의 측정이 완료된 웨이퍼를 언로딩하는 곳이다. 이때에도 웨이퍼는 카세트에 다수개가 적재된 상태로 언로딩된다.The control unit 110 is for controlling the units, and the dimension factor measurement data is displayed. The wafer loading unit 120 is for loading the wafer into the dimension factor measuring apparatus 100, and is installed in front of the wafer positioning unit 140. Wafers are generally loaded with a plurality of wafers loaded in a cassette. The wafer positioning unit 140 is a place for matching the reference position of the wafer transferred from the cassette by the robot arm. The measurement unit 150 is a place for measuring a dimension factor of the wafer transferred from the wafer positioning unit 140 by the robot arm by an electrical measurement method using capacitance. The wafer unloading unit 130 is installed in front of the measurement unit 150 and is a place for unloading the wafer on which the measurement of the dimension factor is completed. At this time, the wafer is unloaded with a plurality of wafers loaded in the cassette.
이와 같이 구성된 종래의 치수인자 측정장치에 의한 웨이퍼의 치수인자 측정방법은 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼 로딩 단계, 웨이퍼 포지셔닝 단계, 치수인자 측정 단계 및 웨이퍼 언로딩 단계를 거치게 된다.The dimension factor measuring method of the wafer by the conventional dimension factor measuring apparatus configured as described above is subjected to a wafer loading step, a wafer positioning step, a dimension factor measuring step, and a wafer unloading step, as shown in FIG.
도 1과 도 2를 함께 참조하면, 치수인자를 측정할 다수의 웨이퍼가 카세트에 적재된 상태로 웨이퍼 로딩 유니트(120)에 로딩된다(웨이퍼 로딩 단계). 카세트에 적재된 웨이퍼는 로보트 아암에 의해 웨이퍼 포지셔닝 유니트(140)로 내부로 이동되어 수직상태로 홀딩된다. 웨이퍼 포지셔닝 유니트(140)는 웨이퍼를 회전시키며 기준위치를 맞추게 된다(웨이퍼 포지셔닝 단계). 예컨데, 12인치 웨이퍼의 경우에는 웨이퍼의 외주 일정부위에 형성된 엣지부가 연직하방을 향하도록 위치시키게 된다. 이는 상기 측정 유니트(150)에 의해 측정된 치수인자 데이터를 웨이퍼상의 각 부분 위치에 대응시킬 수 있도록 하기 위한 것이다. 웨이퍼의 포지셔닝이 완료되면 로보트 아암에 의해 웨이퍼를 상기 측정 유니트(150)로 이동시키게 된다. 상기 측정 유니트(150)에서는 홀더에 의해 웨이퍼를 홀딩한 상태로 회전시키면서 커패시턴스를 이용하여 상술한 웨이퍼의 치수인자들을 측정하게 된다(치수인자 측정 단계).상기 측정 유니트(150)에서 측정된 치수인자 데이터들은 제어 유니트(110)로 전송되어 제어 유니트(110)에 마련된 디스플레이부에 디스플레이 된다. 치수인자의 측정이 완료된 웨이퍼는 로보트 아암에 의해 이송되어 웨이퍼 언로딩 유니트(130)에 준비된 카세트내에 적재되며, 웨이퍼의 적재가 완료된 카세트는 웨이퍼 언로딩 유니트(130)로부터 언로딩된다(카세트 언로딩 단계).1 and 2 together, a plurality of wafers for measuring the dimensional factors are loaded into the wafer loading unit 120 in the state of being loaded in a cassette (wafer loading step). The wafer loaded in the cassette is moved into the wafer positioning unit 140 by the robot arm and held in a vertical state. The wafer positioning unit 140 rotates the wafer to match the reference position (wafer positioning step). For example, in the case of a 12-inch wafer, the edge portion formed at a predetermined portion of the outer circumference of the wafer is positioned to face vertically downward. This is so that the dimension factor data measured by the measuring unit 150 can correspond to the position of each part on the wafer. When the positioning of the wafer is completed, the robot arm moves the wafer to the measuring unit 150. The measuring unit 150 measures the above-mentioned dimension factors of the wafer by using the capacitance while rotating the wafer in a holding state by the holder (dimension factor measuring step). The dimension factor measured by the measuring unit 150. The data is transmitted to the control unit 110 and displayed on the display unit provided in the control unit 110. The wafer on which the measurement of the dimension factor is completed is transferred by the robot arm and loaded into the cassette prepared in the wafer unloading unit 130, and the cassette on which the wafer has been loaded is unloaded from the wafer unloading unit 130 (cassette unloading). step).
상술한 전기적 측정 방식은 웨이퍼의 치수인자 중 휨정도(Warp) 항목을 제외하고는 대부분의 항목에 대해 높은 측정 신뢰성을 보이고 있으며, 측정 생산성, 즉 단위 시간당 측정수량도 매우 높은 장점을 가지고 있다. 이에 따라, 종래에 주종을 이룬 8인치(200㎜) 웨이퍼까지의 치수인자 측정시에는, 웨이퍼의 휨정도(Warp) 항목에 대한 데이타 신뢰성이 만족할 만한 수준이 아님에도 불구하고 대부분의 웨이퍼 생산업체들이 전기적 측정 방식을 채택하여 왔다.The above-described electrical measurement method shows high measurement reliability for most items except warp items among the dimension factors of the wafer, and has the advantage of high measurement productivity, that is, measurement quantity per unit time. As a result, when measuring dimensional factors of conventional 8-inch (200 mm) wafers, most wafer producers are not satisfied with the data reliability of the warp item. Electrical measurement method has been adopted.
그런데, 최근의 반도체 소자는 업-그레이드(up-grade)에 의한 칩의 크기 증가에 따라 그 생산량을 증대시키기 위해 종래의 8인치 웨이퍼에서 12인치(300㎜) 웨이퍼로의 전환이 시도되고 있다. 이와 같은 웨이퍼의 크기 증대에 따라 12인치 웨이퍼의 경우에는 전기적 측정 방식에 의한 휨정도 항목에 대한 측정 데이터의 신뢰성이 매우 떨어지게 되었다. 이에 따라 전기적 측정 방식의 치수인자 측정장치는 웨이퍼의 휨정도 항목에 대한 품질 보증 설비로서 더이상 사용이 곤란하게 된 문제점이 발생하게 되었다.By the way, in recent years, the semiconductor device has been attempted to convert from a conventional 8 inch wafer to a 12 inch (300 mm) wafer in order to increase its yield as the size of the chip increases due to up-grade. As the size of the wafer increases, the reliability of the measurement data for the warpage accuracy item by the electric measurement method is very low in the case of the 12-inch wafer. Accordingly, the electrical measurement method of the dimensional factor measuring device has a problem that it is no longer difficult to use as a quality assurance equipment for the warpage degree of the wafer.
도 3은 종래의 광학적 측정방식에 의한 웨이퍼의 치수인자 측정장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 종래의 광학적 측정 방식에 의한 웨이퍼의 치수인자측정방법의 단계를 도시한 흐름도이다.3 is a block diagram showing the configuration of a device for measuring the dimension factor of a wafer by a conventional optical measuring method, and FIG. 4 is a flowchart showing the steps of the method of measuring the dimension factor of a wafer by a conventional optical measuring method.
도 3을 참조하면, 웨이퍼의 치수인자를 레이저 빔을 이용한 광학적 측정 방식에 의해 측정하는 치수인자 측정장치(200)는, 제어 유니트(210)와, 웨이퍼 로딩 유니트(220)와, 웨이퍼 언로딩 유니트(230)와, 웨이퍼 포지셔닝 유니트(240)와, 두 개의 측정 유니트(250, 260)로 구성된다.Referring to FIG. 3, the dimension factor measuring apparatus 200 for measuring a dimension factor of a wafer by an optical measuring method using a laser beam includes a control unit 210, a wafer loading unit 220, and a wafer unloading unit. 230, a wafer positioning unit 240, and two measurement units 250, 260.
상기 제어 유니트(210)는 상기 유니트들을 제어하기 위한 것이며, 웨이퍼 로딩 유니트(220)는 웨이퍼를 상기 치수인자 측정장치(200)에 로딩하기 위한 것이다. 상기 웨이퍼 포지셔닝 유니트(240)는 상기 카세트로부터 로보트 아암에 의해 이송되어 온 웨이퍼의 기준위치를 맞추는 곳이다. 상기 두 개의 측정 유니트(250, 260)는 상기 웨이퍼 포지셔닝 유니트(240)로부터 로보트 아암에 의해 이송되어온 웨이퍼의 치수인자를 레이저 빔을 이용한 광학적 측정 방식에 의해 측정하는 곳으로서, 웨이퍼의 휨정도 항목을 제외한 나머지 치수인자들을 측정하는 제1 측정 유니트(250)와 웨이퍼의 휨정도 항목을 측정하는 제2 측정 유니트(260)로 구분된다. 상기 웨이퍼 언로딩 유니트(230)는 치수인자의 측정이 완료된 웨이퍼를 언로딩하는 곳이다.The control unit 210 is for controlling the units, and the wafer loading unit 220 is for loading a wafer into the dimension factor measuring apparatus 200. The wafer positioning unit 240 is a place for matching the reference position of the wafer transferred from the cassette by the robot arm. The two measuring units 250 and 260 measure a dimension factor of the wafer transferred from the wafer positioning unit 240 by the robot arm by an optical measuring method using a laser beam. It is divided into a first measurement unit 250 for measuring the remaining dimension factors except for the second measurement unit 260 for measuring the warpage degree of the wafer. The wafer unloading unit 230 is a place for unloading a wafer on which dimension measurement is completed.
이와 같이 구성된 종래의 치수인자 측정장치에 의한 웨이퍼의 치수인자 측정방법은 도 4에 도시된 바와 같이 웨이퍼 로딩 단계, 웨이퍼 포지셔닝 단계, 제1차 치수인자 측정 단계, 제2차 치수인자 측정 단계 및 웨이퍼 언로딩 단계를 거치게 된다.The dimension factor measuring method of the wafer by the conventional dimension factor measuring device configured as described above is a wafer loading step, a wafer positioning step, a first dimension factor measurement step, a second dimension factor measurement step and a wafer as shown in FIG. It will go through the unloading step.
도 3과 도 4를 함께 참조하면, 치수인자를 측정할 다수의 웨이퍼가 카세트에적재된 상태로 웨이퍼 로딩 유니트(220)에 로딩된다(웨이퍼 로딩 단계). 카세트에 적재된 웨이퍼는 로보트 아암에 의해 웨이퍼 포지셔닝 유니트(240)로 이동되어 그 기준위치가 맞추어지게 된다(웨이퍼 포지셔닝 단계). 웨이퍼의 포지셔닝이 완료되면 로보트 아암에 의해 웨이퍼를 상기 제1 측정 유니트(250)로 이동시키게 된다. 상기 제1 측정 유니트(250)에서는 홀더에 의해 웨이퍼를 홀딩한 상태로 레이저 빔을 이용하여 상술한 웨이퍼의 치수인자들 중 휨정도 항목을 제외한 치수인자들을 측정하게 된다(제1차 치수인자 측정 단계). 제1차 치수인자 측정이 완료된 웨이퍼는 다시 상기 제2 측정 유니트(260)로 이동하게 된다. 상기 제2 측정 유니트(260)에서는 광학적 측정 방식에 의해 웨이퍼의 치수인자들 중 휨정도 항목을 측정하게 된다(제2차 치수인자 측정 단계). 상기 제1 및 제2 측정 유니트(250, 260)에서 측정된 치수인자 데이터들은 제어 유니트(210)로 전송되어 제어 유니트(150)에 마련된 모니터상에 디스플레이 된다. 치수인자의 측정이 완료된 웨이퍼는 로보트 아암에 의해 이송되어 웨이퍼 언로딩 유니트(230)에 준비된 카세트내에 적재되며, 웨이퍼의 적재가 완료된 카세트는 웨이퍼 언로딩 유니트(230)로부터 언로딩된다(카세트 언로딩 단계).3 and 4 together, a plurality of wafers for measuring the dimensional factors are loaded into the wafer loading unit 220 in the state of being loaded in the cassette (wafer loading step). The wafer loaded in the cassette is moved to the wafer positioning unit 240 by the robot arm so that its reference position is aligned (wafer positioning step). When the positioning of the wafer is completed, the robot arm moves the wafer to the first measuring unit 250. The first measurement unit 250 measures the dimension factors excluding the warpage degree item among the above-described dimension factors of the wafer by using a laser beam while the wafer is held by the holder (first dimension factor measuring step). ). After the first dimension factor measurement is completed, the wafer is moved back to the second measurement unit 260. The second measurement unit 260 measures the bending degree item among the dimension factors of the wafer by an optical measurement method (second dimension factor measurement step). The dimension factor data measured by the first and second measurement units 250 and 260 are transmitted to the control unit 210 and displayed on the monitor provided in the control unit 150. The wafer on which the measurement of the dimension factor is completed is transferred by the robot arm and loaded into the cassette prepared in the wafer unloading unit 230, and the cassette on which the wafer has been loaded is unloaded from the wafer unloading unit 230 (cassette unloading). step).
상술한 광학적 측정 방식에 의하면, 전기적 측정 방식에 의한 치수인자 측정 데이터의 신뢰성과 비교하여 전혀 차이가 없으며, 8인치 웨이퍼 뿐만 아니라 12인치 웨이퍼의 경우에도 휨정도 항목에 대한 데이터 신뢰성이 매우 높은 장점이 있다. 그러나, 광학적 측정 방식의 치수인자 측정장치는 그 측정 생산성이 전기적 측정 방식의 치수인자 측정장치에 비해 1/2에도 못미쳐 웨이퍼 생산업체에서 양산에따른 검사 설비로서 사용이 곤란한 단점이 있다. 따라서, 광학적 측정 방식에 의한 치수인자 측정장치는 양산용 측정장치로는 사용이 불가능하고, 다만 샘플링 검사에 의한 사후 검증용 측정장치로만 사용되고 있는 실정이다.According to the optical measuring method described above, there is no difference in comparison with the reliability of the dimensional factor measurement data by the electric measuring method, and the data reliability of the bending degree item is very high not only for 8 inch wafers but also for 12 inch wafers. have. However, the optical measuring method of the dimension factor measuring device has a disadvantage that the measurement productivity is less than 1/2 compared to the electrical measuring method of the dimension factor measuring device is difficult to use as an inspection equipment according to mass production in the wafer manufacturer. Therefore, the measurement device of the dimensional factor by the optical measurement method is not available as a mass production measurement device, but is used only as a post-validation measurement device by sampling inspection.
상술한 바와 같이, 종래의 웨이퍼의 치수인자 측정장치에 의해서는 그 각각의 측정 방식에 따른 단점으로 인해 높은 측정 데이터의 신뢰성과 높은 측정 생산성을 동시에 얻을 수 없는 문제점이 있다.As described above, the conventional dimensional factor measuring device of the wafer has a problem that can not be obtained at the same time high reliability of the high measurement data and high measurement productivity due to the disadvantages of the respective measurement methods.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 웨이퍼의 휨정도를 포함한 웨이퍼의 치수인자 측정 데이터의 신뢰성 향상과 동시에 측정 생산성을 높일 수 있도록 된 웨이퍼의 치수인자 측정방법을 제공하는데 제1 목적이 있으며, 상기 측정방법을 수행하는 웨이퍼의 치수인자 측정장치를 제공하는데 제2 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, in particular, the method of measuring the dimensional factor of the wafer, which can improve the measurement productivity while increasing the reliability of the dimensional factor measurement data of the wafer including the degree of warpage of the wafer. A first object is to provide, and a second object is to provide an apparatus for measuring a dimension factor of a wafer for performing the measuring method.
도 1은 종래의 전기적 측정방식에 의한 웨이퍼의 치수인자 측정장치의 구성을 나타낸 블록도,1 is a block diagram showing the configuration of a dimensional factor measurement apparatus for a wafer by a conventional electrical measurement method;
도 2는 종래의 전기적 측정방식에 의한 웨이퍼의 치수인자 측정방법의 단계를 도시한 흐름도,2 is a flowchart showing the steps of a method for measuring a dimension factor of a wafer by a conventional electrical measurement method;
도 3은 종래의 광학적 측정방식에 의한 웨이퍼의 치수인자 측정장치의 구성을 나타낸 블록도,3 is a block diagram showing the configuration of a device for measuring a dimension factor of a wafer by a conventional optical measuring method;
도 4는 종래의 광학적 측정방식에 의한 웨이퍼의 치수인자 측정방법의 단계를 도시한 흐름도,4 is a flowchart showing the steps of a method for measuring a dimension factor of a wafer by a conventional optical measuring method;
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 웨이퍼의 치수인자 측정장치를 개략적으로 도시한 외관 사시도 및 그 구성을 나타낸 블록도,Figure 5a and Figure 5b is a schematic block diagram showing the appearance perspective view and its configuration schematically showing a device for measuring the dimensional factor of the wafer according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼의 치수인자 측정방법의 단계를 도시한 흐름도.6 is a flow chart showing the steps of the method for measuring the dimensioning factor of the wafer according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10...웨이퍼 21,22...카세트10 ... wafer 21,22 ... cassette
100,200,300...치수인자 측정장치 110,210,310...제어 유니트100,200,300 ... Dimension measuring device 110,210,310 ... Control unit
120,220,320...웨이퍼 로딩 유니트 130,230,330...웨이퍼 언로딩 유니트120,220,320 ... wafer loading unit 130,230,330 ... wafer unloading unit
140,240,340...웨이퍼 포지셔닝 유니트140,240,340 ... wafer positioning unit
150,250,260,350,360...측정 유니트150,250,260,350,360 ... measure unit
상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼의 치수인자 측정방법은, 각각의 웨이퍼에 대하여, 상기 치수인자 중 웨이퍼의 휨정도는 레이저 빔을 이용한 광학적 측정 방식에 의해 측정하고, 웨이퍼의 휨정도를 제외한 나머지 치수인자는 커패시턴스를 이용한 전기적 측정 방식에 의해 측정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, a method of measuring a dimension factor of a wafer according to a preferred embodiment of the present invention, for each wafer, the degree of warpage of the wafer among the dimension factors is measured by an optical measuring method using a laser beam, the wafer The remaining dimensional factors except for the bending degree of are characterized by measuring by the electrical measurement method using the capacitance.
여기에서, 상기 광학적 측정 방식에 의한 치수인자 측정과 상기 전기적 측정 방식에 의한 치수인자 측정은 하나의 치수인자 측정장치 내에서 이루어지는 것이바람직하다.Here, it is preferable that the dimension factor measurement by the optical measurement method and the dimension factor measurement by the electrical measurement method be performed in one dimension factor measuring apparatus.
그리고, 상기 웨이퍼의 치수인자 측정방법은, 웨이퍼를 치수인자 측정장치에 로딩하는 웨이퍼 로딩 단계; 상기 로딩된 웨이퍼의 기준위치를 맞추는 웨이퍼 포지셔닝 단계; 웨이퍼의 치수인자 중 휨정도를 제외한 나머지 치수인자를 전기적 측정 방식에 의해 측정하는 전기적 측정 단계; 웨이퍼의 휨정도를 광학적 측정 방식에 의해 측정하는 광학적 측정 단계; 및 치수인자의 측정이 완료된 웨이퍼를 치수인자 측정장치로부터 언로딩하는 웨이퍼 언로딩 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.The method for measuring a dimension factor of the wafer may include: a wafer loading step of loading the wafer into the dimension factor measuring apparatus; A wafer positioning step of matching a reference position of the loaded wafer; An electrical measurement step of measuring the remaining dimension factors except the degree of warpage among the dimension factors of the wafer by an electrical measurement method; An optical measuring step of measuring a warping degree of the wafer by an optical measuring method; And a wafer unloading step of unloading the wafer on which the measurement of the dimension factor is completed, from the dimension factor measuring device.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼의 치수인자 측정장치는, 상기 웨이퍼를 로딩하는 웨이퍼 로딩 유니트; 상기 웨이퍼의 기준위치를 맞추기 위한 웨이퍼 포지셔닝 유니트; 상기 웨이퍼의 치수인자를 커패시턴스를 이용한 전기적 측정 방식에 의해 측정하는 전기적 측정유니트; 상기 웨이퍼의 치수인자를 레이저 빔을 이용한 광학적 측정 방식에 의해 측정하는 광학적 측정유니트; 치수인자의 측정이 완료된 웨이퍼를 언로딩하는 웨이퍼 언로딩 유니트; 및 상기 유니트들을 제어하기 위한 제어 유니트;를 구비하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the dimension factor measurement apparatus of the wafer according to a preferred embodiment of the present invention, the wafer loading unit for loading the wafer; A wafer positioning unit for aligning a reference position of the wafer; An electrical measurement unit for measuring a dimension factor of the wafer by an electrical measurement method using capacitance; An optical measuring unit for measuring a dimension factor of the wafer by an optical measuring method using a laser beam; A wafer unloading unit which unloads the wafer on which the measurement of the dimension factors is completed; And a control unit for controlling the units.
상기 광학적 측정 유니트에서는 웨이퍼의 치수인자 중 웨이퍼의 휨정도를 측정하고, 상기 전기적 측정 유니트에서는 웨이퍼의 휨정도를 제외한 나머지 치수인자를 측정하도록 된 것이 바람직하다.Preferably, the optical measuring unit measures the warpage degree of the wafer among the dimensional factors of the wafer, and the electrical measuring unit measures the remaining dimensional factors other than the warpage degree of the wafer.
상기 웨이퍼의 치수인자 측정방법 및 그 장치는, 12인치 웨이퍼의 치수인자를 측정하는데 적용되는 것이 바람직하다.The method for measuring the dimension factor of the wafer and the apparatus are preferably applied to measure the dimension factor of the 12 inch wafer.
이와 같은 본 발명에 의하면, 전기적 측정 방식의 장점인 높은 측정 생산성과 광학적 측정 방식의 장점인 웨이퍼의 휨정도에 대한 측정 데이터의 높은 신뢰성을 동시에 얻을 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to simultaneously obtain high measurement productivity, which is an advantage of the electrical measurement method, and high reliability of measurement data on the warpage degree of the wafer, which is an advantage of the optical measurement method.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 웨이퍼의 치수인자 측정장치를 개략적으로 도시한 외관 사시도 및 그 구성을 나타낸 블록도이고, 도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼의 치수인자 측정방법의 단계를 도시한 흐름도이다.Figures 5a and 5b is a schematic block diagram showing the appearance perspective view and the configuration of the dimensional factor measurement apparatus of the wafer according to the present invention, Figure 6 shows the steps of the method of measuring the dimensional factor of the wafer according to the present invention It is a flow chart.
도 5a와 도 5b를 함께 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼의 치수인자 측정장치(300)는 전기적 측정 방식과 광학적 측정 방식을 함께 채용한다. 따라서, 상기 치수인자 측정장치(300) 내에는 그 구성요소로서 전기적 측정 유니트(350)와 광학적 측정 유니트(360)가 함께 구비된다. 그리고, 그 이외에도 제어 유니트(310)와, 웨이퍼 로딩 유니트(320)와, 웨이퍼 언로딩 유니트(330)와, 웨이퍼 포지셔닝 유니트(340)가 구비된다.5A and 5B, the dimensional factor measuring apparatus 300 of the wafer according to the preferred embodiment of the present invention employs an electrical measuring method and an optical measuring method together. Therefore, the electrical measuring unit 350 and the optical measuring unit 360 are provided together as the components in the dimension factor measuring apparatus 300. In addition, the control unit 310, the wafer loading unit 320, the wafer unloading unit 330, and the wafer positioning unit 340 are provided.
상기 전기적 측정 유니트(350)는 상기 웨이퍼 포지셔닝 유니트(340)로부터 로보트 아암에 의해 이송되어온 웨이퍼(10b)의 치수인자를 커패시턴스를 이용한 전기적 측정 방식에 의해 측정하는 곳이다. 상기 광학적 측정 유니트(350)는 상기 전기적 측정 유니트(350)로부터 로보트 아암에 의해 이송되어온 웨이퍼(10c)의 치수인자를 레이저 빔을 이용한 광학적 측정 방식에 의해 측정하는 곳이다.The electrical measurement unit 350 is a place for measuring the dimension factor of the wafer 10b transferred from the wafer positioning unit 340 by the robot arm by an electrical measurement method using capacitance. The optical measuring unit 350 is a place for measuring a dimension factor of the wafer 10c transferred from the electrical measuring unit 350 by the robot arm by an optical measuring method using a laser beam.
상기 전기적 측정 유니트(350)에서는 웨이퍼의 치수인자 중 웨이퍼 전체의 휨정도(Warp)를 제외한 나머지 치수인자, 즉 웨이퍼의 중심 두께와 웨이퍼 전체 두께의 평균(Thickness), 웨이퍼의 최대 두께와 최소 두께간의 차이(TTV: Total Thickness Variation), 웨이퍼 전체의 편평도(TIR: Total Indicate Reading) 및 웨이퍼 국소부위의 편평도(STIR: Site TIR) 등을 측정하게 되며, 상기 광학적 측정 유니트(360)에서는 웨이퍼의 치수인자 중 특히 웨이퍼 전체의 휨정도(Warp)를 측정하게 된다.In the electrical measuring unit 350, among the dimensional factors of the wafer, the remaining dimensional factors except the warp of the entire wafer, that is, the thickness of the center thickness of the wafer and the total thickness of the wafer, and the maximum thickness and the minimum thickness of the wafer Difference (TTV: Total Thickness Variation), Wafer Flatness (TIR: Total Indicate Reading) and Wafer Locality (STIR: Site TIR) are measured, and the optical measuring unit 360 measures the wafer's dimension factors. In particular, warp of the entire wafer is measured.
상기 제어 유니트(310)는 상기 유니트들을 제어하기 위한 것으로, 상기 전기적 측정 유니트(350)와 광학적 측정 유니트(360)에서 측정된 치수인자 측정 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이부(311)를 구비한다.The control unit 310 is for controlling the units, and includes a display unit 311 for displaying dimension measurement data measured by the electrical measuring unit 350 and the optical measuring unit 360.
상기 웨이퍼 로딩 유니트(320)는 웨이퍼를 상기 치수인자 측정장치(300)에 로딩하기 위한 것으로, 상기 웨이퍼 포지셔닝 유니트(340)의 전방에 설치된다. 웨이퍼는 일반적으로 카세트(21)에 다수개가 적재된 상태로 로딩된다.The wafer loading unit 320 is for loading a wafer into the dimension factor measuring apparatus 300, and is installed in front of the wafer positioning unit 340. The wafer is generally loaded with a plurality of wafers loaded on the cassette 21.
상기 웨이퍼 포지셔닝 유니트(340)는 상기 카세트(21)로부터 도시되지 않은 로보트 아암에 의해 이송되어 온 웨이퍼(10a)의 기준위치를 맞추는 곳이다. 상기 웨이퍼 포지셔닝 유니트(340)에서 그 기준위치가 맞추어진 웨이퍼(10a)는 로보트 아암에 의해 상술한 전기적 측정 유니트(350)으로 이송된다.The wafer positioning unit 340 is where the reference position of the wafer 10a transferred by the robot arm (not shown) from the cassette 21 is aligned. The wafer 10a whose reference position is adjusted in the wafer positioning unit 340 is transferred to the above-described electrical measuring unit 350 by the robot arm.
상기 웨이퍼 언로딩 유니트(330)는 상기 광학적 측정 유니트(360)의 전방에 설치되며, 치수인자의 측정이 완료된 웨이퍼(10c)를 언로딩하는 곳이다. 이때에도 웨이퍼(10c)는 카세트(22)에 다수개가 적재된 상태로 언로딩된다.The wafer unloading unit 330 is installed in front of the optical measuring unit 360, and is a place for unloading the wafer 10c on which the measurement of the dimension factor is completed. At this time, the wafer 10c is unloaded in a state where a plurality of wafers 22 are stacked.
그리고, 상기 웨이퍼 포지셔닝 유니트(340)와 전기적 측정 유니트(350)의 사이 및 전기적 측정 유니트(350)와 광학적 측정 유니트(360) 사이에는 이송되는 웨이퍼가 놓여지는 웨이퍼 스테이지(371, 372)가 각각 마련된다.In addition, wafer stages 371 and 372 are disposed between the wafer positioning unit 340 and the electrical measurement unit 350 and between the electrical measurement unit 350 and the optical measurement unit 360. do.
한편, 도 5a 및 도 5b에 도시된 치수인자 측정장치(300)에서는 웨이퍼 포지셔닝 유니트(340), 전기적 측정 유니트(350), 광학적 측정 유니트(360)의 순서로 배치되어 있지만, 전기적 측정 유니트(350)와 광학적 측정 유니트(360)의 배치 순서는 바뀔 수 있다.Meanwhile, in the dimension factor measuring apparatus 300 illustrated in FIGS. 5A and 5B, the wafer positioning unit 340, the electrical measuring unit 350, and the optical measuring unit 360 are arranged in the order of the electrical measuring unit 350. ) And the arrangement of the optical measuring unit 360 may be reversed.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 치수인자 측정장치에 의한 웨이퍼의 치수인자 측정방법은 도 6에 도시된 바와 같이 웨이퍼 로딩 단계, 웨이퍼 포지셔닝 단계, 전기적 측정 단계, 광학적 측정 단계 및 웨이퍼 언로딩 단계를 거치게 된다.The dimension factor measuring method of the wafer by the dimension factor measuring apparatus according to the present invention configured as described above is subjected to a wafer loading step, a wafer positioning step, an electrical measurement step, an optical measurement step, and a wafer unloading step, as shown in FIG. .
도 5a, 도 5b 및 도 6을 함께 참조하면, 상기 웨이퍼 로딩 단계는 치수인자를 측정할 웨이퍼를 웨이퍼 로딩 유니트(320)에 로딩하는 단계이다. 이때 웨이퍼는 카세트(21)에 다수개가 적재된 상태로 로딩된다.5A, 5B and 6 together, the wafer loading step is a step of loading a wafer to measure the dimension factor to the wafer loading unit 320. At this time, a plurality of wafers are loaded in a state where a plurality of wafers are stacked.
상기 웨이퍼 포지셔닝 단계는 웨이퍼(10a)의 기준위치를 맞추는 단계이다. 카세트(21)에 적재된 웨이퍼는 로보트 아암에 의해 웨이퍼 포지셔닝 유니트(340)로 내부로 이동되어 수직상태로 홀딩된 상태로 회전되면서 그 기준위치가 맞추어진다. 예컨데, 12인치 웨이퍼의 경우에는 웨이퍼의 외주 일정부위에 형성된 엣지부가 연직하방을 향하도록 위치시키게 된다. 이는 상기 전기적 측정 유니트(350)과 관학적 측정 유니트(360)에 의해 측정된 치수인자 데이터를 웨이퍼상의 각 부분 위치에 대응시킬 수 있도록 하기 위한 것이다. 포지셔닝이 완료된 웨이퍼(10a)는 로보트 아암에 의해 이송되어 웨이퍼 포지셔닝 유니트(340)와 전기적 측정 유니트(350) 사이에 위치한 웨이퍼 스테이지(371) 위에 놓여지게 된다.The wafer positioning step is to match a reference position of the wafer 10a. The wafer loaded on the cassette 21 is moved into the wafer positioning unit 340 by the robot arm to be rotated in a vertically held state so that the reference position is aligned. For example, in the case of a 12-inch wafer, the edge portion formed at a predetermined portion of the outer circumference of the wafer is positioned to face vertically downward. This is to allow the dimension factor data measured by the electrical measurement unit 350 and the mechanical measurement unit 360 to correspond to the position of each part on the wafer. The completed positioning of the wafer 10a is carried by the robot arm and placed on the wafer stage 371 located between the wafer positioning unit 340 and the electrical measurement unit 350.
상기 전기적 측정 단계는 웨이퍼의 치수인자 중 휨정도를 제외한 나머지 치수인자, 예컨데 웨이퍼의 두께 및 편평도 등을 커패시턴스를 이용한 전기적 측정 방식에 의해 측정하는 단계이다. 포지셔닝이 완료되어 웨이퍼 스테이지(371)에 놓여진 웨이퍼는 로보트 아암에 의해 전기적 측정 유니트(350) 내로 이송되고, 여기에서 홀더에 의해 홀딩된 상태로 회전하면서 그 치수인자들이 측정된다. 상기 전기적 측정 단계에서 측정된 치수인자 데이터는 제어 유니트(310)로 전송되어 제어 유니트(310)에 마련된 디스플레이부(311)에 디스플레이 된다. 전기적 측정 유니트(350)에서 치수인자의 측정이 완료된 웨이퍼(10b)는 로보트 아암에 의해 이송되어 전기적 측정 유니트(350)와 광학적 측정 유니트(360) 사이에 위치한 웨이퍼 스테이지(372) 위에 놓여지게 된다. 이 단계에서는 전기적 측정 방식의 장점인 높은 측정 생산성을 얻을 수 있게 된다. 또한, 전기적 측정 방식에 의해서도 웨이퍼의 휨정도를 제외한 나머지 치수인자에 대해서는 측정 데이터의 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.The electrical measurement step is a step of measuring the remaining dimension factors, for example, the thickness and flatness of the wafer, except for the degree of warpage among the dimension factors of the wafer by the electrical measurement method using capacitance. Positioning is completed and the wafer placed on the wafer stage 371 is transferred into the electrical measurement unit 350 by the robot arm, where the dimension factors thereof are measured while rotating in the held state by the holder. The dimension factor data measured in the electrical measurement step is transmitted to the control unit 310 and displayed on the display unit 311 provided in the control unit 310. The wafer 10b having completed the measurement of the dimension factor in the electrical measuring unit 350 is transferred by the robot arm and placed on the wafer stage 372 positioned between the electrical measuring unit 350 and the optical measuring unit 360. This step yields high measurement productivity, an advantage of electrical measurement. In addition, even by the electrical measurement method, high reliability of the measurement data can be obtained with respect to the remaining dimension factors except the warping degree of the wafer.
상기 광학적 측정 단계는 웨이퍼의 치수인자 중 특히 휨정도를 레이저 빔을 이용한 광학적 측정 방식에 의해 측정하는 단계이다. 웨이퍼 스테이지(372)에 놓여진 웨이퍼는 로보트 아암에 의해 광학적 측정 유니트(350) 내로 이송되고, 여기에서 웨이퍼의 휨정도가 측정된다. 상기 광학적 측정 단계에서 측정된 웨이퍼의 휨정도에 대한 데이터도 제어 유니트(310)로 전송되어 제어 유니트(310)에 마련된 디스플레이부(311)에 디스플레이 된다. 이 단계에서는 광학적 측정 방식의 장점인 웨이퍼의 휨정도에 대한 측정 데이터의 높은 신뢰성을 얻을 수 있게 된다.The optical measuring step is a step of measuring the degree of warpage, in particular, the warp of the wafer by an optical measuring method using a laser beam. The wafer placed on the wafer stage 372 is transferred into the optical measuring unit 350 by the robot arm, where the degree of warpage of the wafer is measured. Data on the degree of warpage of the wafer measured in the optical measurement step is also transmitted to the control unit 310 is displayed on the display unit 311 provided in the control unit 310. In this step, it is possible to obtain high reliability of the measurement data on the warpage degree of the wafer, which is an advantage of the optical measurement method.
상기 웨이퍼 언로딩 단계는 그 치수인자의 측정이 완료된 웨이퍼(10c)를 언로딩하는 단계이다. 광학적 측정 유니트(350)에서 치수인자의 측정이 완료된 웨이퍼(10c)는 로보트 아암에 의해 이송되어 웨이퍼 언로딩 유니트(330)에 준비된 카세트(22)내에 적재되며, 웨이퍼의 적재가 완료된 카세트(22)는 웨이퍼 언로딩 유니트(330)로부터 언로딩된다.The wafer unloading step is a step of unloading the wafer 10c whose measurement of the dimension factor is completed. The wafer 10c in which the measurement of the dimension factor is completed in the optical measuring unit 350 is carried by the robot arm and loaded in the cassette 22 prepared in the wafer unloading unit 330, and the cassette 22 in which the wafer is loaded is completed. Is unloaded from the wafer unloading unit 330.
여기에서, 상기 전기적 측정 단계와 광학적 측정 단계의 순서를 바꾸는 것도 가능하다. 즉, 웨이퍼의 치수인자 중 휨정도를 광학적 측정 방식에 의해 먼저 측정하고, 그 다음에 나머지 치수인자들을 전기적 측정 방식에 의해 측정할 수 있다. 그리고, 상기 전기적 측정 단계와 광학적 측정 단계는 하나의 치수인자 측정장치(300) 내에서 이루어진다.Here, it is also possible to reverse the order of the electrical measurement step and the optical measurement step. That is, the degree of warpage among the dimensional factors of the wafer may be measured first by an optical measuring method, and then the remaining dimensional factors may be measured by an electrical measuring method. The electrical measurement step and the optical measurement step are performed in one dimension factor measuring device 300.
상술한 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼의 치수인자 측정방법에 있어서는 전기적 측정 방식에 의해 웨이퍼의 치수인자 대부분을 측정하고, 광학적 측정 방식에 의해서는 하나의 치수인자, 즉 휨정도만 측정하게 된다. 이에 따라 종래의 광학적 측정 방식에 의해서만 치수인자를 측정하는 경우보다 전체적인 측정 생산성이 높아지게 되며, 또한 종래의 전기적 측정 방식에 의해서만 치수인자를 측정하는 경우보다 웨이퍼의 휨정도에 대한 측정 데이터의 신뢰성도 높아지게 된다. 즉, 본 발명에 의하면 전기적 측정 방식의 장점인 높은 측정 생산성과 광학적 측정 방식의 장점인 웨이퍼의 휨정도에 대한 측정 데이터의 높은 신뢰성을 동시에 얻을 수 있다. 특히, 8인치 웨이퍼 뿐만 아니라 12인치 웨이퍼에 있어서도 웨이퍼의 휨정도에 대한 측정 데이터의 높은 신뢰성을 얻을 수 있게 된다.As described above, in the method for measuring the dimension factor of the wafer of the present invention, most of the dimension factor of the wafer is measured by an electrical measuring method, and only one dimension factor, that is, the degree of warpage, is measured by the optical measuring method. As a result, the overall measurement productivity is higher than in the case of measuring the dimensional factor only by the conventional optical measuring method, and the reliability of the measurement data on the degree of warpage of the wafer is higher than in the case of measuring the dimensional factor only by the conventional electric measuring method. do. That is, according to the present invention, it is possible to simultaneously obtain high measurement productivity, which is an advantage of the electrical measurement method, and high reliability of measurement data on the warpage degree of the wafer, which is an advantage of the optical measurement method. In particular, not only 8-inch wafers, but also 12-inch wafers, high reliability of the measurement data on the warpage degree of the wafer can be obtained.
본 발명은 개시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the disclosed embodiments, these are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 웨이퍼의 치수인자 중 웨이퍼의 휨정도는 측정 데이터의 신뢰성이 높은 광학적 측정 방식에 의해 측정하게 되며, 웨이퍼의 휨정도를 제외한 나머지 치수인자는 측정 생산성이 높은 전기적 측정 방식에 의해 측정하게 되므로, 웨이퍼의 휨정도를 포함한 웨이퍼의 치수인자 측정 데이터 전체의 신뢰성 향상과 동시에 측정 생산성이 높아지는 효과가 있다. 특히, 본 발명의 치수인자 측정장치는 12인치 웨이퍼의 양산용 품질 보증 설비로서 사용가능한 장점이 있다.As described above, according to the present invention, the warpage degree of the wafer among the dimensional factors of the wafer is measured by an optical measuring method with high reliability of the measurement data, and the remaining dimensional factors except the warpage degree of the wafer have high measurement productivity. Since the measurement is performed by the measuring method, the reliability of the entire measurement data of the dimensioning factors of the wafer including the degree of warpage of the wafer is improved, and the measurement productivity is increased. In particular, the dimensional factor measuring device of the present invention has the advantage that can be used as a quality assurance equipment for mass production of 12-inch wafer.
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