KR20080063945A - 반도체 웨이퍼 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 검사 장치는 다수매의 웨이퍼가 적재되는 웨이퍼 카세트가 안착되는 본체와, 상기 웨이퍼들의 외주면과 접촉하도록 본체에 설치되어 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전롤러와, 상기 회전롤러에 인접하여 배치되어 상기 각 웨이퍼에 형성된 칩핑을 감지하는 센서유닛 및 상기 센서유닛에 인접하여 배치되어 소정 각도로 각 웨이퍼를 조명하는 조명유닛을 포함한다. 본 발명에 따르면 센서유닛 및 조광유닛을 통하여 칩핑 손상부가 존재하는 웨이퍼를 감지하여 선별함으로써 웨이퍼의 파손에 의한 생산성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

반도체 웨이퍼, 치핑, 검사 장치

Description

반도체 웨이퍼 검사 장치{semiconducor wafer examining apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 검사 장치를 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 검사 장치를 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 검사 장치를 나타내는 평면도이다.

도 4는 도 2에 도시된 'A'부를 나타내는 확대도이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

10 : 웨이퍼 카세트

100 : 반도체 웨이퍼 검사 장치

110 : 본체

120 : 회전롤러

130 : 센서유닛

140 : 조광유닛

본 발명은 반도체 웨이퍼 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼 에지의 치핑을 감지하는 반도체 웨이퍼 검사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조를 위해 사용되는 기판으로는 실리콘 웨이퍼가 사용되는데, 이러한 실리콘 웨이퍼는 반도체 제조를 위한 여러 공정, 예를 들어 사진, 식각, 확산, 박막 공정 등을 여러 차례 반복하여 수행함으로써 웨이퍼 상에 전기회로 패턴을 형성하는 FAB(fabrication)공정을 거치게 된다.

상술한 여러 공정을 거치는 과정에서 실리콘 웨이퍼는 잦은 충돌이나 심한 온도 변화 및 압력 변화에 노출되어 있기 때문에 웨이퍼 에지 부위가 미세하게 깨지는 현상인 칩핑(chipping)이 자주 발생한다.

그런데 이러한 실리콘 웨이퍼는 실리콘 고유의 격자 구조와 얇은 두께 때문에 웨이퍼 에지 부위에 생기는 매우 작은 칩핑으로도 깨지기 쉬운 문제점을 가지고 있다. 한편, 이러한 칩핑 결함이 있는 실리콘 웨이퍼는 열(thermal stress)에 매우 약하기 때문에, 실리콘 웨이퍼 상에 절연체로 사용되는 산화막을 성장시키기 위한 설비로서 보통 800°C 이상의 고온 분위기가 형성되는 확산로(diffusion furnace) 내에서 특히 깨지기 쉽다.

상술한 칩핑 결합으로 인하여 확산로 내에서 웨이퍼가 깨지는 경우, 확산로 내에 있던 다른 웨이퍼들까지도 오염됨으로써 못쓰게 될 뿐만 아니라, 확산로 자체도 오염되어 이를 클리닝 해주어야만 하기 때문에 반도체 제조 수율 및 생산성에 상당한 악영향을 끼치게 된다.

그런데, 반도체를 대량으로 제조하는 생산 현장에서 작업자가 웨이퍼의 칩핑 손상 여부를 일일이 육안으로 검사하는 것은 용이하지 않다. 따라서 웨이퍼가 공정 설비에 투입되기 전에 칩핑 손상부가 존재하는 웨이퍼를 자동으로 감지하는 장치의 개발이 요구된다.

본 발명의 목적은, 웨이퍼 에지의 치핑을 감지하기 위한 센서유닛 및 조광유닛을 갖는 반도체 웨이퍼 검사 장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 검사 장치는 다수매의 웨이퍼가 적재되는 웨이퍼 카세트가 안착되는 본체와, 상기 웨이퍼들의 외주면과 접촉하도록 본체에 설치되어 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전롤러와, 상기 회전롤러에 인접하여 배치되어 상기 각 웨이퍼에 형성된 칩핑을 감지하는 센서유닛 및 상기 센서유닛에 인접하여 배치되어 소정 각도로 각 웨이퍼를 조명하는 조명유닛을 포함한다.

바람직하게는 상기 센서유닛은 상기 각 웨이퍼의 칩핑을 감지할 수 있도록 엇갈리게 배치될 수 있다.

상기 센서유닛은 상기 각 웨이퍼로부터 반사된 광을 집광하는 집광렌즈와, 상기 집광렌즈의 단부에 마련되는 센서를 구비한다.

바람직하게는 상기 조명유닛은 상기 센서유닛의 양측으로 엇갈리게 배치될 수 있다.

상기 센서는 광센서 또는 이미지 센서(CCD 센서)일 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 다. 그러나 본 실시예가 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 검사 장치를 나타내는 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 검사 장치를 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 반도체 웨이퍼 검사 장치(100)는 본체(110), 회전롤러(120), 센서유닛(130) 및 조광유닛(140)을 포함한다.

본체(110)의 상부에는 웨이퍼 카세트(10)가 안착되는데, 웨이퍼 카세트(10) 내에는 플랫존이 얼라인되지 않은 다수매의 웨이퍼(W)가 수납되어 있다. 그리고, 본체(110)에는 웨이퍼 카세트(10)가 정위치 안착될 수 있도록 안착홈(111)이 마련되는데, 안착홈(111)은 안착될 웨이퍼 카세트(10)의 폭만큼 서로 이격되게 웨이퍼 카세트(10)의 길이방향으로 마련된다. 따라서 안착홈(111)에 안착된 웨이퍼 카세트(10)는 좌우로 흔들리지 않도록 안정되게 고정될 수 있다.

또한, 본체(110)에는 회전롤러(120), 센서유닛(130), 및 조광유닛(140)이 상면에 안착된 웨이퍼 카세트(10)에 대향하여 배치될 수 있도록 개구부(112)가 형성된다.

한편, 본체(110)에는 검사된 웨이퍼(W)에 대한 정보를 표시하기 위한 디스플레이부(113)가 마련된다.

회전롤러(120)는 웨이퍼 카세트(10)에 적재된 다수매의 웨이퍼(W)와 접촉할 수 있도록 본체(110)에 형성된 개구부(112)에 설치된다. 또한, 회전롤러(120)는 회전력을 제공하는 구동부(미도시)에 연결된다. 구동부(미도시)는 평벨트 또는 V벨트와 같은 마찰 전동 장치에 의해 연결될 수 있고, 구동부에 의하여 회전롤러(120)는 동일한 회전 속도로 회전한다. 회전롤러(120)에 의하여 웨이퍼(W)들은 회전하게 된다.

센서유닛(130)은 회전롤러(120)의 길이방향으로 배치되며, 2열을 이루며 설치된다. 센서유닛(130)은 회전하는 웨이퍼(W)들의 에지에 존재하는 치핑을 감지한다.

센서유닛(130)에 대하여 보다 구체적으로 설명하기 위하여 도 3 및 도 4를 참조하면, 센서유닛(130)은 웨이퍼 카세트(10)에 적재된 각각의 웨이퍼(W)를 감지할 수 있도록 서로 엇갈리게 배치된다. 다시 말해 제1 센서유닛(130a)은 제1 열에, 제2 센서유닛(130b)은 제2 열에, 제3 센서유닛(130c)은 다시 제1 열에 배치되는 순서로 배열된다.

센서유닛(130)은 각 웨이퍼(W)로부터 반사된 광을 집광하는 집광렌즈(131)와, 집광렌즈(131)의 단부에 마련되는 센서(132)를 포함한다.

집광렌즈(131)는 웨이퍼(W) 에지에 인접하여 배치되도록 설치되며, 조광유닛(140)으로부터 조광되어 각 웨이퍼(W)에 의하여 반사된 광을 집광하여 센서(132)에 제공하는 하는 역할을 수행한다. 이를 통하여 웨이퍼(W)의 에지에 존재하는 치핑을 보다 세밀하게 감지할 수 있다.

센서(132)는 집광렌즈(131)에 의하여 집광된 광을 수광하여 치핑의 존재를 감지하는데, 센서(132)는 빛의 파장을 측정할 수 있는 광센서 또는 촬상 소자를 이용한 이미지 센서(CCD 센서)일 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 에지에 존재하는 치핑의 감지는 웨이퍼(W)가 회전롤러(120)에 의하여 회전되는 상태에서 이루어지기 때문에 웨이퍼(W) 에지의 전부분에 걸쳐 수행된다.

조광유닛(140)은 센서유닛(130)의 양측에 배치되어 소정각도로 웨이퍼(W)를 조광한다. 조명유닛(140)은 웨이퍼 카세트(10)에 적재된 각 웨이퍼(W)의 에지가 그 주위 보다 밝게 빛날 수 있도록 조광하기 위하여 웨이퍼 카세트(10)의 하부에 배치된다. 즉, 본체(110)에 형성된 개구부(112)에 설치된다.

조광유닛(140)을 보다 구체적으로 살펴보기 위하여 도 3 및 도 4를 참조하면, 조광유닛(140)은 센서유닛(130)의 양측에 서로 엇갈리게 배치된다. 즉, 센서유닛(130)이 2열로 서로 엇갈리게 배치되는데, 조광유닛(140)은 제1 열에 설치되는 센서유닛(130)과 짝을 이루어서는 제1 열의 측면에 인접하여 설치되고, 제2 열에 설치되는 센서유닛(130)과 짝을 이루어서는 제2 열의 측면에 인접하여 설치된다.

조광유닛(140)이 서로 엇갈리게 배치됨으로써 조광유닛(140)으로부터 조광된 광이 서로 간섭하는 것을 최소화할 수 있다.

이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 검사장치의 동작을 살펴보도록 한다.

먼저, 반도체 웨이퍼 검사장치(100)의 상면에 다수매의 웨이퍼(W)가 적재된 웨이퍼 카세트(10)가 안착된다. 이때 웨이퍼 카세트(10)는 본체(110)에 형성된 안 착홈(111)에 안착되어 좌우로 흔들리지 않도록 안정되게 고정된다. 웨이퍼 카세트(10)가 안착되면 회전롤러(120)가 회전하여 웨이퍼 카세트(10)에 적재된 웨이퍼(W)의 플랫존을 정렬한다.

웨이퍼(W)의 플랫존이 정렬되면, 조광유닛(140)은 웨이퍼(W)를 향하여 조광을 시작한다. 이때 조광유닛(140)이 서로 엇갈리게 배치되어 있으므로 인접하여 조광되는 광과의 간섭을 최소화할 수 있다.

또한, 웨이퍼(W)의 플랫존이 정렬되면, 회전롤러(120)는 구동부에 의하여 일정회전 속도로 회전을 시작하여 웨이퍼 카세트(10)에 안착된 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 이에 의하여 웨이퍼(W)는 360°회전하게 된다.

웨이퍼가 회전하는 동안 조광유닛(140)으로부터 조광된 광은 웨이퍼(W) 에지에 반사되어 센서유닛(130)에 수광된다. 이때, 집광렌즈(131)를 통하여 집광된 광을 이용하여 센서유닛(130)이 웨이퍼(W) 에지의 치핑 존재여부를 감지하므로 보다 정밀하게 치핑의 존재여부를 검사할 수 있다.

만일 센서유닛(130)의 센서(132)가 광센서인 경우, 웨이퍼(W) 에지의 소정 부위에 미세하게 깨져있는 칩핑이 있게 되면, 그 부분에서 반사된 빛의 파장은 칩핑이 없는 다른 부위에서 반사된 빛의 파장과 차이를 보이게 된다. 따라서 이러한 파장의 변화를 측정함으로써 칩핑의 존재 여부를 감지한다. 또한 센서유닛(130)의 센서(132)가 이미지센서인 경우, 웨이퍼(W)가 회전하는 동안 이미지센서는 웨이퍼 에지를 촬상하고, 이 촬상된 이미지 데이터를 통하여 반도체 웨이퍼 검사 장치(100)의 제어부(미도시)가 웨이퍼(W) 에지의 치핑 존재 여부를 감지한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술 되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 센서유닛 및 조광유닛을 통하여 칩핑 손상부가 존재하는 웨이퍼를 감지하여 선별함으로써 웨이퍼의 파손에 의한 생산성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 다수매의 웨이퍼가 적재되는 웨이퍼 카세트가 안착되는 본체;

   상기 웨이퍼들의 외주면과 접촉하도록 본체에 설치되어 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전롤러;

   상기 회전롤러에 인접하여 배치되어 상기 각 웨이퍼에 형성된 칩핑을 감지하는 센서유닛; 및

   상기 센서유닛에 인접하여 배치되어 소정 각도로 각 웨이퍼를 조명하는 조명유닛을 포함하는 반도체 웨이퍼 검사 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 센서유닛은

   상기 각 웨이퍼의 칩핑을 감지할 수 있도록 엇갈리게 배치되는 반도체 웨이퍼 검사 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 센서유닛은

   상기 각 웨이퍼로부터 반사된 광을 집광하는 집광렌즈와, 상기 집광렌즈의 단부에 마련되는 센서를 구비하는 반도체 웨이퍼 검사 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 조명유닛은

   상기 센서유닛의 양측으로 엇갈리게 배치되는 반도체 웨이퍼 검사 장치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 센서는

   광센서 또는 이미지 센서(CCD 센서)인 반도체 웨이퍼 검사 장치.

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