KR20090114565A - 비젼 센서를 이용한 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템 및웨이퍼 위치 오차 인식 방법 - Google Patents

비젼 센서를 이용한 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템 및웨이퍼 위치 오차 인식 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090114565A
KR20090114565A KR1020080040252A KR20080040252A KR20090114565A KR 20090114565 A KR20090114565 A KR 20090114565A KR 1020080040252 A KR1020080040252 A KR 1020080040252A KR 20080040252 A KR20080040252 A KR 20080040252A KR 20090114565 A KR20090114565 A KR 20090114565A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
image
photographing
data
inspection
Prior art date
Application number
KR1020080040252A
Other languages
English (en)
Inventor
이병국
이준재
Original Assignee
주식회사 크로닉비젼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 크로닉비젼 filed Critical 주식회사 크로닉비젼
Priority to KR1020080040252A priority Critical patent/KR20090114565A/ko
Publication of KR20090114565A publication Critical patent/KR20090114565A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67742—Mechanical parts of transfer devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 생산공정에서 웨이퍼 위치 오차 인식 방법 및 상기 위치 오차 인식 방법을 탑재한 시스템을 제공 한다.
본 발명의 웨이퍼 오차 인식 방법은, 웨이퍼 전체를 한 대의 카메라로 촬영한 영상을 보정하기 위한 캘리브레이션 파라미터 추출단계; 배경영상촬영 단계; 기준 웨이퍼 촬영 단계; 기준차 영상 추출 단계; 기준 영상 이진화 단계; 기준 영상 블랍 단계; 기준 영상변환단계; 기준 영상파일저장단계; 검사 대상 웨이퍼 촬영 단계; 검사 대상차 영상 추출단계; 검사 대상영상 이진화 단계; 검사 대상 영상 블랍 단계; 검사 대상 영상변환단계; 및 상기 영상비교처리단계를 포함한다.
비젼 센서, 웨이퍼, 위치 검사

Description

비젼 센서를 이용한 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템 및 웨이퍼 위치 오차 인식 방법 {WAFER LOCATION ERROR INDICATING SYSTEM AND METHOD USING VISION SENSOR}
본 발명은 반도체 웨이퍼 생산공정에서 웨이퍼의 이송이나 장착 시 발생될 수 있는 웨이퍼 위치 오차 인식 방법 및 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 이러한 오차 발생시 웨이퍼 이송 과정을 멈출 수 있도록 웨이퍼 장착 위치를 실시간 측정할 수 있는 영상처리 장치에 관한 것이다.
반도체의 생산 공정 과정에서는 웨이퍼 클리닝 공정 등을 포함하여 웨이퍼를 한 장소에서 다른 장소로 이동해야 하는 과정이 필요하다. 웨이퍼 클리닝 공정 등의 웨이퍼 이송 과정에서 웨이퍼가 정 위치에 올려 지지 않고 어긋나게 올려지는 경우가 발생하게 되면 웨이퍼의 파손이나 클리닝 장비의 고장 등 반도체 생산 장비의 고장을 일으키게 된다. 이러한 경우, 반도체 생산 장비가 일장 동작을 멈추게 되면, 파손된 웨이퍼의 처리로부터 공정 시스템의 재가동까지 많은 시간이 소비되 고 이에 따라 웨이퍼의 생산률이 현저히 떨어지는 문제가 발생된다.
따라서 이런 웨이퍼의 위치 이탈에 따른 불량품 방지를 위하여 웨이퍼의 위치 오차가 발생하면 이를 웨이퍼 이송 장치에 전달하여 웨이퍼 이송 장치를 정지 하게 만든다. 웨이퍼가 자동으로 정지하게 만들기 위해서는 웨이퍼 클리닝 장비 등에 영상 인식 시스템을 설치하여야 한다.
웨이퍼의 위치 오차 검사는 웨이퍼 생산 공정의 클리닝을 위해 로봇이 이동 장착시 발생되는 오차를 영상인식을 통해, 이를 보정하여, 클리닝 실린더가 손상되는 것을 사전에 방지하여, 생산 공정의 수율을 높이고, 생산설비의 수명을 유지시켜 결과적으로 생산단가를 감소시키는 과정으로 이에 대한 정밀한 측정이 매우 중요한 문제가 되고 있다.
따라서 웨이퍼 생산공정 중 웨이퍼 이송 과정 중 발생 할 수 있는 웨이퍼의 장착 시 이의 위치 오차를 인식하고, 오차가 인식되는 경우 이를 이송로봇제어장치에 정지신호를 피드백하는 시스템과, 피드백을 통해 실린더의 파손 및 공정 시스템의 구동 정지를 방지하는 자동화 장치가 필요하게 되었다.
종래의 웨이퍼 공정 감시 시스템은 전체 웨이퍼 공정을 실시간으로 촬영하여 영상기록을 남기는 카메라 이외에도 웨이퍼 위치 오차 검사 시스템에 웨이퍼를 촬영하는 카메라를 적어도 두 대 이상 사용하여 웨이퍼의 각 카메라측에 가까운 부분만을 촬영하여 그 영상을 보정하여 원래 위치에서 벗어난 정도를 감지하는 방식을 일반적으로 사용하여오고 있다.
그러나 이러한 다수의 카메라를 사용하는 종래의 웨이퍼 공정 감시 시스템에 포함된 웨이퍼 위치 오차 검사 시스템은 복수의 카메라를 구비하여야 하므로 카메라 설치 비용이 높고 웨이퍼 위치 오차의 방향성을 알 수 없으며, 그 활용범위가 매우 좁다는 단점이 있다.
즉 웨이퍼의 일부분만을 촬영하기 때문에 어떤 방향으로 위치 오차가 생겼는지를 알 수가 없다. 원형을 가지는 웨이퍼의 경우엔 중심점이 얼마나 벗어났느냐만 따지면 괜찮을 수 있으나 원형이 아닌 다소 복잡한 물체의 위치 오차를 인식하는 경우에 있어, 어느 방향으로 얼마나 벗어났는지를 측정하여 인식할 필요가 있는 경우를 충분히 생각할 수가 있다. 즉 종래의 기술은 기술의 활용범위가 원형 웨이퍼가 중심점으로부터 얼마나 벗어났는지를 인식하는데 국한된 기술로서 이용,개량의 여지가 적고, 활용범위가 매우 한정적인 단점이 있다. 또한 다수의 카메라를 사용하기 때문에 시스템 구성 비용이 올라가고, 타 시스템에 이용,개량 여지가 적기 때문에 새로운 시스템에 탑재하여 적용할 때 개발 비용이 올라가게 되고 결국 생산 단가가 올라가게 된다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼 전체를 촬영하여 보정하는 새로운 위치 오차 인식 방법을 탑재한 웨이퍼 오차 인식 시스템과 그 시스템을 포함한 웨이퍼 공정 감지 시스템을 통해 향후 산업의 다양한 발전에 이바지할 수 있도록 이용, 개량에 활용될 범위를 넓히고, 비용을 낮추어 결과적으로 생산단가를 감소시키는데 이바지하고, 다양한 신규한 시스템에 사용될 수 있도록 그 실용성을 개선하는 것을 그 목적으로 한다.
앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 목적들은, 하기에 상세히 설명할 바와 같이, 반도체 웨이퍼 생산공정에서 비전(vision) 센서를 이용하여 위치를 인식하고, 자동으로 보정하여, 위치를 제어할 수 있는 디지털 제어 화상 처리기술과 상기 디지털 제어 화상 처리기술을 포함한 웨이퍼 위치 오차 인식 방법 및 상기 위치 오차 인식 방법을 탑재한 시스템 (이하, 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템), 상기 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템을 포함한 웨이퍼 공정 감시 시스템에 의해 달성된다.
본 발명의 일 특징에 의하면, 웨이퍼 공정 감시 시스템은, 웨이퍼 거치대 상부 측면 방향에서 웨이퍼와 웨이퍼 거치대를 실시간으로 촬영하는 촬영부; 및 상기 촬영부를 제어하고 상기 촬영부로부터 전송된 촬영 정보를 기록하는 영상 정보 기록 수단을 포함하며, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 거치대의 정상 위치에 거치되는지 를 판단하기 위해 상기 전송된 촬영 정보 중 웨이퍼가 거치된 상태의 촬영 정보를 이용하여 웨이퍼 위치 오차를 감별하여 오차 발생시 웨이퍼 이송 동작을 정지시키는 제어 신호를 발생시키는 웨이퍼 위치 오차 인식 감시부를 포함한다.
웨이퍼 위치오차 인식 방법은,
웨이퍼 전체를 한 대의 카메라로 촬영한 영상을 보정하기 위한 캘리브레이션 파라미터추출방법과,
본 발명의 캘리브레이션 파라미터추출방법을 이용한 캘리브레이션 파라미터 추출단계; 기준 웨이퍼를 놓지 않은 상태에서 상부 측면에서 배경영상을 촬영하는 배경영상촬영 단계; 기준 웨이퍼를 놓고 그 기준 웨이퍼를 상부 측면에서 촬영하여 기준 웨이퍼 영상을 얻는 기준 웨이퍼 촬영 단계; 상기 배경영상과 상기 기준 웨이퍼 영상의 기준차 영상을 구하는 기준차 영상 추출 단계; 상기 기준차 영상을 흰색과 검은색의 2가지 색으로 표시하여 기준 이진화영상을 얻는 기준 영상 이진화 단계; 상기 기준이진화영상에서 같은 색을 가진 부분을 동일한 블록으로 간주하고, 일정 크기이하의 점들은 잡음으로 간주하여 없애버린 기준스레숄드영상을 얻는 기준 영상블랍 단계; 상기 캘리브레이션 파라미터를 이용하여 기준스레숄드영상에서의 경계선 위에 있는 점들의 좌표를 상부 정면에서 촬영되었을 때와 같은 형태로 대응좌표를 계산하여 상부 정면에서 본 모양으로 변환된 기준변환영상을 얻는 기준 영상변환단계; 상기 배경영상은 기준배경영상파일로, 상기 기준차 영상은 기준차 영상파일로, 상기 기준스레숄드영상은 기준스레숄드영상파일로, 상기 기준변환영상은 기준변환영상파일로 시스템이 가지는 파일저장수단에 저장하는 기준 영상파일저 장단계; 검사 대상 웨이퍼를 놓고 상부 측면에서 그 검사 대상 웨이퍼를 촬영하여 검사 대상 웨이퍼 영상을 얻는 검사 대상 웨이퍼 촬영 단계; 상기 기준배경영상파일과 상기 검사 대상 웨이퍼 영상의 검사 대상차 영상을 구하는 검사 대상차 영상 추출단계; 상기 검사 대상차 영상을 흰색과 검은색의 2가지 색으로 표시하여 검사 대상 이진 영상을 얻는 검사 대상영상 이진화 단계; 상기 검사 대상이진화영상에서 같은 색을 가진 부분을 동일한 블록으로 간주하고, 일정 크기이하의 점들은 잡음으로 간주하여 없애버린 검사 대상스레숄드영상을 얻는 검사 대상 영상 블랍 단계; 상기 캘리브레이션 파라미터를 이용하여 검사 대상스레숄드영상에서의 경계선 위에 있는 점들의 좌표를 상부 정면에서 촬영되었을 때와 같은 형태로 대응좌표를 계산하여 상부 정면에서 본 모양으로 변환된 검사 대상변환영상을 얻는 검사 대상 영상변환단계; 및 상기 기준변환영상파일과 상기 검사 대상변환영상를 비교하는 영상비교처리단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 웨이퍼 위치오차 인식 시스템은,
반도체 웨이퍼 또는 배경을 촬영하여 영상을 얻는 촬영부; 본 발명의 웨이퍼 위치 오차인식 방법을 구현한 알고리즘이 내장되어 있는 처리부; 웨이퍼 거치대에 설치되어 웨이퍼가 놓여져있음을 감지하는 레이저센서; 상기 처리부에서 웨이퍼 위치오차를 인식하면 반도체 웨이퍼 이송로봇 제어부에 동작정지신호를 보내는 제어부를 포함하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 웨이퍼 전체를 촬영하여 보정하는 새로운 알고리즘을 탑재한 시스템을 통해 향후 산업의 다양한 발전에 이바지할 수 있도록 이용, 개량에 활용될 범위를 넓히는 장점이 있다.
또한, 비용을 낮추어 결과적으로 생산단가를 감소시키는데 이바지한다.
또한, 다양한 신규한 시스템에 사용될 수 있는 장점이 있어 산업발전에 이바지 할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.도 1은 본 발명인 웨이퍼 공정 감시 시스템과 그에 포함되는 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템이 반도체 생산 공정에서의 웨이퍼 이송로봇과 웨이퍼 이송로봇 제어부와 함께 설치된 모습으로 본 발명의 실시예를 나타낸 도면이다
도 1에 있어서, 촬영부(1)는 웨이퍼를 장착 위치 영역의 영상을 실시간으로 획득하는 기능을 수행하며, 처리부(2)는 영상처리 알고리즘과 프로그램을 포함하며 촬영부(1)로부터 얻어진 체스보드영상, 배경영상, 기준 웨이퍼 영상, 검사 대상 웨이퍼 영상등의 데이터를 전송받아 실시간으로 기록하는 영상 정보 기록 수단을 포함하고 그 데이터에 영상처리 알고리즘을 수행하여 반도체 생산공정에서 웨이퍼의 위치오차를 인식하는 영상처리를 수행하는 기능을 수행하고, 제어부(3)는 처리부(2)에서 계산한 결과, 초기 장착 위치와, 실제 장착 위치간의 오차를 분석하여 오차가 허용기준치를 넘을 시 반도체 생산공정에서 시스템과 웨이퍼를 보호할 수 있도록 정지신호를 반도체 생산공정 시스템의 웨이퍼 이송로봇 제어부(7)에 전달하는 기능을 수행한다. 레이저 센서(8)는 처리부(2)와 연결되어 거치대(5) 위에 웨이퍼(4)가 놓여져 있는지를 인식하여 처리부(2)에 알려주는 기능을 수행한다.
이에 따라, 촬영부(1)는 일반적인 실시간 웨이퍼 이송 상태에 대한 감시를 위한 영상 촬영과 더불어 웨이퍼 이송 및 거치 시 웨이퍼가 정상 위치에 거치되어 있는지 확인하는 웨이퍼 오차 인식을 위한 영상 촬영을 동시에 수행하며, 이때, 웨이퍼 오차 인식을 위한 영상 촬영 데이터는 상기 실시간 영상 촬영 데이터 중에서 웨이퍼가 거치된 상태의 영상 촬영 데이터를 이용할 수 있다.
촬영부(1) 에는 보통 카메라가 사용되는데 실제 환경에서는 사용 될 카메라, 카메라에 부착할 렌즈, 카메라를 고정할 지지대가 필요하며, 처리부(2) 및 제어부(3)로는 프로그램을 실행시킬 수 있는 컴퓨터가 이용될 수 있다. 웨이퍼(4)는 공정상에서 제작 및 검사를 위해 웨이퍼 이송로봇(6)의 동작에 의해 거치대(5) 위에 올려 놓기 위한 웨이퍼이며, 거치대(5)에는 거치대 뿐만 아니라, 웨이퍼를 비춰줄 조명등이 추가로 필요하다. 장비는 공정 상황에 맞게 변경 될 수 있다.
도 2는 웨이퍼위치오차인식시스템의 동작 단계를 나타낸 흐름도로서웨이퍼의 위치 오류를 찾아내기 까지는 크게 캘리브레이션 파라미터추출 단계(S1; S101~S104), 기준 영상처리단계(S2; S201~S207), 웨이퍼 거치대에 웨이퍼가 새로 들어올때마다 반복되는 검사 대상 영상처리단계(S3; S301~S305) 기준 영상처리단계(S2; S201~S207)에서 저장된 결과와 검사 대상 영상처리단계(S3; S301~S305)에서 추출된 결과를 비교하여 오차여부를 영상비교처리단계(S4)의 4단계로 구분 할 수 있다.
시스템이 시작되면 가장먼저 캘리브레이션 파라미터가 추출되어 처리부(2)에 등록되었는지 검사하게 된다. 만약 처리부(2)에 등록되지 않았다면 캘리브레이션 파라미터 추출단계(S1; S101~S104)을 실행하여 캘리브레이션 파라미터 값들을 얻게 된다. 캘리브레이션 파라미터 추출단계(S1; S101~S104)의 세부 흐름은 도 3에 흐름도로서 나타나 있으며 일 실시예는 다음과 같다.
캘리브레이션 파라미터 추출단계(S1; S101~S104)가 필요한 이유는 카메라가 웨이퍼의 바로 위쪽에서 중심을 보면서 촬영할 수 있다면 정확한 원을 얻을 수 있지만, 공정 과정상 로봇의 팔이 웨이퍼를 위쪽에서 아래로 내려놓기 때문에 웨이퍼 바로 위쪽에 카메라를 설치하여 촬영하는 것이 불가능하다. 그렇기 때문에 웨이퍼의 움직임에 영향을 주지 않는 비스듬한 곳에서 웨이퍼를 촬영 하여야 한다. 이렇게 비스듬한 곳에서 웨이퍼를 촬영하게 되면 웨이퍼가 원 모양이 아니라 타원 모양으로 영상이 획득된다. 이렇게 타원모양의 영상이 얻어진 상태에서는 정확한 위치 오류를 찾아낼 수 없으므로 캘리브레이션을 통하여 타원 모양의 웨이퍼를 원 모양으로 만들어 주는 작업이 필요로 하게 된다. 그리고 캘리브레이션 파라미터는 기준 영상변환단계(S206), 검사 대상 영상변환단계(S306)에서 각각 캘리브레이션을 수행하는데 필요하므로 웨이퍼검사, 비교에 앞서 가장먼저 추출되어야 할 정보이다.
캘리브레이션을 수행하기 위해서는 좌표의 맵핑을 위해 각 코너를 인식하는 작업이 필요하다. 여기서, 캘리브레이션 파라미터 추출단계(S1; S101~S104)는 체스보드 제작단계(S101), 체스보드 촬영단계(S102), 파라미터군 계산단계(S103), 파 라미터 계산단계(S104)를 거치게 된다. 이하 각 단계를 상세히 설명하기로 한다.
체스보드 제작단계(S101)에서는 도 6와 같은 원형 내부에 정사각형 형태의 체스보드를 제작한다. 웨이퍼를 이송로봇이 웨이퍼를 자동적으로 거치대(5)로 이동시키기 때문에 이 체스보드는 웨이퍼의 크기 안에 그려질 수 있는 크기이어야 한다. 체스보드는 웨이퍼의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 만약 웨이퍼의 크기가 약 300mm 정도라면, 한 변의 길이가 3cm인 7*7 모양의 체스보드로 제작될 수 있을 것이다. 아래 도 6는 실제 웨이퍼 크기의 원 안에 그려진 정사각형의 체스보드의 모습이다. (웨이퍼는 크기가 엄청 다양합니다.)
체스보드 촬영단계(S102)에서는 도 6와 같은 체스보드가 실제 웨이퍼가 거치되는 거치대(5)에 올려져서 웨이퍼를 촬영하게 될 촬영부에 의해 체스보드를 촬영하게 된다. 그런 다음 체스보드의 영상이 얻어지면 코너를 찾아내는 알고리즘을 이용하여 체스보드의 각 코너를 찾아낸다. 그러나 특성상 마지막에 위치한 코너는 찾아내기 쉽지 않으므로 일 실시예로서 도 6과 같은 체스보드를 사용할 때는 6*6의 코너, 즉 36(0~35)개의 코너를 인식하고 이를 좌표에 맞게 정렬하여 화면에 디스플레이하게 되면 도 7과 같이 각 코너마다 순서대로 인덱스 번호가 붙은 영상을 획득할 수 있다. 여기까지의 단계가 잘못 수행되면 인덱스 번호가 순서대로 나오지 않는 경우가 생기게 되고, 정확한 캘리브레이션 수행결과를 얻을 수 없기 때문에 주의하여야 한다.
도 7과 같이 각 코너의 인덱스 번호가 순서대로 정확하게 새겨진 영상이 획득되면, 이후 파라미터군 계산단계(S103)에서 수행되는 계산에 의해서 산출된 파라 미터값들(파라미터군)중, 파라미터 계산단계(S104)에서 최종 선택하여 9개의 캘리브레이션 파라미터가 확정되고, 이 캘리브레이션 파라미터를 이용하여 캘리브레이션을 수행하여 웨이퍼를 원으로 펼치면 그림 9와 같이 타원 모양의 웨이퍼를 원 모양으로 펼 수 있는 캘리브레이션이 수행된 결과영상을 획득 할 수 있다.
이하 파리미터군 계산단계(S103)를 상세히 설명한다. 먼저 도 8과 같이 좌표가 대응관계를 이루고 있다고 가정한다. 캘리브레이션을 통해 획득하여야 할 영상의 좌표를 Q(u,v)라고 하고, 카메라 촬영을 통해 획득한 영상의 좌표를 P(x,y)라고 하면, P(x,y)를 Q(u,v)로 변환해야 한다. 이 때 변환하는 함수는 수학식 1과 같다.
Figure 112008031123518-PAT00001
한편, 획득하여야 할 영상의 좌표들 Q(u, v)는 체스보드 제작 당시 이미 알고 있는 값이며, 카메라 촬영 좌표들 P(x, y)는 카메라 촬영 데이터로부터 알 수 있기 때문에, 이들 체스 좌표들로부터 미지수 T를 구할 수 있게 된다..
상기 수학식 1에서 구하고자 하는 각각의 T값을 계산하기 위하여, 이미 알고 있는 값과 미지수 값으로 각각 수분하여 재표현 하면 아래와 같은 수학식 2를 도출 할 수 있다.
Figure 112008031123518-PAT00002
Figure 112008031123518-PAT00003
상기 수학식 2에서 AT=0 이라는 조건을 만족하는 T를 구하여 위 식에 대입했을 때 그 결과 값으로 나오는 (u,v)를 찾아내면 정확하게 캘리브레이션이 수행되었다고 할 수 있을 것이다. 하지만 현실적으로 AT=0 이 되는 T를 찾는 것은 불가능 하기 때문에 AT가 0에 가장 가까운 값을 가지는 T를 찾아 위 식에 대입하면 가장 정확한 캘리브레이션 수행결과를 얻어 낼 수 있다. 따라서 수학식 2의 A를 아래 수학식 3의 A와 같이 바꾸어 계산하도록 한다.
Figure 112008031123518-PAT00004
Figure 112008031123518-PAT00005
여기서 (x1,y1) 내지 (xn,yn) 은 상기 체스보드를 상기 상부 측면에서 촬영한 영상에서 상기 정사각형의 꼭지점 각각의 위치 좌표이고, (u1,v1) 내지 (un,vn)은 상기 체스보드 제작단계에서 측정하여 이미 알고 있는 좌표 값으로서 상기 상부 정면에서 촬영되었을 때와 같은 형태로 변환되어야 할 상기 (x1,y1) 내지 (xn,yn)에 대응되는 각각의 위치 좌표이다.
AT가 0에 가장 가까운 T를 찾아내기 위해서 아래 수학식 4를 만족하는 정방형 행렬 X를 구하고 행렬 X의 고유 값과 고유벡터를 찾아낸다. 그 결과로 나온 9개 의 고유 값, 고유벡터 쌍이 파라미터군 계산단계(S103)에서 얻어지는 결과값이다.
Figure 112008031123518-PAT00006
그 다음 단계인 파라미터 계산단계(S104)에서는 9개의 고유 값들 중에서 가장 작은 고유 값을 선택하여 그 최소 고유값에 대응되는 고유벡터를 T로 확정한다. 그러면, T 행렬의 9개 원소(T1 내지 T9 값)가 9개의 캘리브레이션 파라미터로 확정된다. 만약 똑같은 작업 환경에서 이미지를 획득 할 경우에는 획득되는 이미지 또한 똑같기 때문에 또 다시 캘리브레이션 파라미터 추출단계를 실행할 필요 없이 지금 얻어진 캘리브레이션 파라미터를 계속해서 사용하면 된다. 하지만 주위 환경, 즉 카메라의 위치가 변경되거나, 조명이 변경 된다거나 하는 외부적인 환경이 변하게 되면 다시 캘리브레이션 파라미터 추출단계를 실행 해 주는 것이 웨이퍼의 정확한 위치 오차를 찾아내는데 도움이 된다. 새롭게 캘리브레이션 파라미터 추출단계를 실행해서 나온 캘리브레이션 파라미터들은 자동적으로 저장 되어 새로운 캘리브레이션 파라미터 추출단계를 실행 할 때까지 계속 사용되게 된다.
도 9는 카메라로 촬영된 도 7의 영상이 캘리브레이션 실행되어 원하는 원형 영상으로 변환된 영상이다. 도 7에서 빨간색 레퍼런스 원이 도 9에서 정확한 원으로 display 되는 것을 확인할 수 있으며, 체스보드에서 얻어진 코너대로 사각형이 그려지는 것을 알 수 있다. 또한 캘리브레이션 파라미터 추출단계가 실행되고 나면 몇 가지 추가적인 파라미터가 나오게 된다. 앞에서 언급한 타원 모양의 웨이퍼 영 상을 원으로 만들 때 필요한 캘리브레이션 파라미터 뿐만 아니라 체스보드의 실제 길이, 실제 1cm의 거리를 몇 pixel로 표현 할 것인지 파일에 저장 되어 출력 되게 된다. 도 9의 영상은 800*800 크기의 영상에 한 변의 길이가 3cm인 체스보드를 이용하여 3cm가 화면상에서 150pixel로 나타나게 표현한 영상이다. 따라서 웨이퍼를 비교할 때 50pixel이 차이 난다면 1cm의 웨이퍼 위치 오차가 생기는 것이다. 이 캘리브레이션 파라미터 추출단계에서 얻어진 정보는 영상처리 시에 타원 모양의 경계선을 원 모양의 경계선으로 변환할 때 사용 될 것이다.
캘리브레이션 파라미터 추출단계(S1; S101~S104)가 수행되고 필요한 캘리브레이션 파라미터를 획득하고나면 기준 영상처리단계(S2; S201~S207)라고 불리는 일련의 단계를 수행하게 된다. 이 과정이 필요한 이유는 필요한 정보들을 미리 등록함으로서 웨이퍼가 들어올 때 마다 영상처리 해야 하는 부분을 최대한 줄여 프로그램의 성능을 높이고, 또한 미리 등록한 웨이퍼의 경계선과 중심점을 새로 들어온 웨이퍼의 경계선과 중심점을 서로 비교하여 웨이퍼의 위치 에러를 찾아 낼 수 있도록 하기 위해서이다. 이렇게 필요한 정보들을 미리 수집하는 과정이 도 4의 S201 단계 내지 S207 단계에 나타나 있다.
도 4 에서 보듯이 가장 먼저 실행해야 하는 단계는 배경촬영단계(S201)이다. 배경영상(Background Image)을 촬영하기 위해서 도 10과 같이 웨이퍼가 올려 지기 전의 모습인 배경영상(p1)을 촬영하여 저장하게 된다. 이 때 주의 할 점은 영상 처리 과정에서 기준차 영상 추출단계(S203)를 수행하여야 하기 때문에 카메라나 웨이퍼 받침대등 주위 환경이 고정되어 있어야 하며, 만약 실수로 주위 환경이 움직이 게 되면 배경촬영단계(S201)부터 새로 실행해 주는 것이 좋다.
실제 클리닝 시스템에서 배경영상(p1)을 획득 한 후에는 로봇을 이용하여 기준 웨이퍼를 웨이퍼 거치대(5) 위로 올려놓게 될 것이다. 이렇게 기준 웨이퍼가 웨이퍼 이송로봇(6)에 의해 자동으로 올려 지면 기준 웨이퍼가 올려져 있는 기준 웨이퍼 영상(p2)을 획득 하여야 한다. 이 때 이 기준 웨이퍼의 중심점이 다른 웨이퍼와의 중심점과 비교 되어야 함으로 현재 기준 웨이퍼의 원점이 되도록 중심에 올릴 수 있도록 하는 것이 좋다. 중심에 맞추어 기준 웨이퍼를 올려놓은 후 획득된 기준 웨이퍼 영상(p2)은 도 11와 같다.
배경영상(p1)인 도 10과 기준 웨이퍼 영상(p2)인 도 11의 영상을 차례대로 촬영하여 각각 저장한 후 두 영상을 빼는 작용을 하는 차영상(Difference Image)을 구하게 된다. 차영상을 실행하게 되면 이미지 내에서 같은 부분은 서로 빼져 희색으로 표시되고, 두 영상 간에 달라진 부분만 화면에 검게 display 된다. 따라서 같은 배경에 웨이퍼만 올려놓고 영상을 획득 하였다면 달라진 부분은 웨이퍼가 올려진 부분 밖에 없으므로 웨이퍼부분만 검은 색으로 display 될 것이다. 이렇게 되면 우리는 웨이퍼의 모양을 정확하게 획득 할 수 있게 된다. 도 10과 도 11의 기준차 영상 추출단계를 실행한 결과 얻어지는 기준차 영상(Standard Difference Image)(p3)은 아래 도 12에서 볼 수 있다.
차영상이 획득되면 다음 단계로 이진화와 블랍 단계를 거치게 된다. 이진화란 영상의 밝은 부분과 어두운 부분을 나누어 흰색과 검은색 2가지의 색으로 표시하는 단계이다. 도 12과 같이 차영상이 된 상태에서는 배경부분이 밝은 색 위주로 표시되고, 웨이퍼 부분이 어두운 색 위주로 표시 되므로 이 영상을 이진화 시키면 배경과 웨이퍼를 분리해 낼 수 있다. 하지만 이진화를 시키더라도 영상에는 항상 잡음이 존재하게 되어 잡음이 첨가된 원치 않는 영상을 얻을 수 있으며 블랍 과정을 통하여 영상의 잡음을 제거 시켜 주게 된다. 블랍이란 이진화 된 영상을 이용하여 같은 색을 가진 부분을 서로 묶어 마치 블록처럼 만드는 과정인데, 일정 크기이하의 점들은 잡음으로 간주하여 제거하는 과정이 포함되어 있다. 결과적으로 영상의 잡음을 없애고 우리가 원하는 웨이퍼 모양만을 획득할 수 있게 된다. 기준차 영상(p3)에 대해 이진화 단계를 실행시키면 (구별을 위해 이 단계를 기준 영상 이진화 단계(S204)라고 한다.) 기준이진화영상(p4)을 얻을 수 있고 기준이진화영상(p4)에 대해 블랍 단계를 실행 시키면 (구별을 위해 이 단계를 기준 영상 블랍 단계(S205)라고 한다.) 도 13과 같은 기준스레숄드영상(p5)을 얻을 수 있다. 웨이퍼의 모양만 흰색으로 표시 되었으며, 배경에 흰색이 나타난다든지, 웨이퍼에 검은색이 나타나는 잡음이 거의 없음을 알 수 있다. 여기서 주의 할 점은 영상을 획득할 때 웨이퍼의 크기가 너무 작게 획득되면 웨이퍼마저 잡음으로 인식하기 때문에 웨이퍼의 크기가 영상의 약 80% 이상 획득 될 수 있게 하여야 한다.
기준 영상 블랍 단계(S205)가 끝나게 되면 이진화를 실행하였기 때문에 흰색과 검은색 2가지의 색만을 가진 영상을 얻을 수 있다. 그리고 블랍을 실행하였기 때문에 도 13의 기준 스레숄드 영상(p5) 중 흰색 부분, 즉 웨이퍼 부분은 하나의 물체로 인식하게 된다. 그러므로 이 상태에서 흰색과 검은색의 경계부분을 추출해 내게 되면 웨이퍼의 경계선을 획득할 수가 있다. 웨이퍼 영상의 경계선을 추출하여 실제 웨이퍼 이미지에 그려 웨이퍼의 경계선을 찾은 영상은 도 14에서 볼 수 있다. 여기서 추출된 경계선은 카메라가 상부 측면에서 촬영되었기 때문에 타원 모양을 이루는 것을 확인할 수 있다.
그러나 기준 스레숄드 영상(p5)에서 기준 웨이퍼의 경계선을 얻었다고 하여 검사 대상 웨이퍼를 대상으로 상기 언급한 영상처리과정을 거쳐 바로 비교하게 되면 비교에 오류가 발생할 확률이 높으므로 직접 비교는 어렵다. 그래서 캘리브레이션 파라미터 추출단계(S1)에서 획득된 캘리브레이션 파라미터를 이용하여 현재 획득된 타원 모양의 경계선을 원으로 펼치는 캘리브레이션을 수행하여 기준 스레숄드 영상(p5)을 상부 정면에서 본 원 모양으로 변환한다. 이 과정을 기준 영상변환단계(S206)라고 하며 제대로 수행되면 도 15과 같은 기준변환영상(Standard Transformation Image)(p6)이 생성된다. 도 15에서 알 수 있듯이 타원 모양의 경계선이 초록색 원 모양으로 표시 되었으며, 현재 원의 중심점이 같이 표시된다. 중심점의 좌표와 현재 웨이퍼의 반지름 등이 얻어지며, 상기 배경영상(p1)은 기준배경영상파일(f1)로, 상기 기준차 영상(p3)은 기준차 영상파일(f2)로, 상기 기준 스레숄드 영상(p5)은 기준 스레숄드 영상파일(f3)로, 상기 기준변환영상(p6)은 기준변환영상파일(f4)로 시스템이 가지는 파일저장수단에 저장하여 다른 웨이퍼 이미지가 올려 졌을 때 비교하는 기준이 될 수 있도록 한다. 상기 언급한 파일들 모두를 기준 영상파일(f1~f4)이라고 부르기로 하고 이 과정을 기준 영상파일저장단계(S207)라고 한다. 만약 이미 저장되어 있는 기준 영상파일(f1~f4)이 있다면, 그리고 외부 환경이 변하지 않아 계속 사용할 수 있다면, 상기 언급한 일련의 단계 즉, 기준 영 상처리단계(S2; S201~S207)는 다시 실행 할 필요 없이 저장되어 있는 기준 영상파일(f1~f4)을 계속 사용하면 된다. 여기서 카메라의 resolution, 조명의 변화 등 외부적인 요인이 영향을 미쳐 같은 웨이퍼를 올려 놓아도 약간의 오차가 발생하기 마련이다. 하지만 이 오차들은 완벽한 상태에서 실험하지 않는 한 항상 존재하게 된다. 하지만 우리가 허용하는 0.5mm 허용 오차 범위를 넘어서지 않으므로 프로그램이 실행되는 것에는 많은 영향을 미치지 않는다.
검사 대상 영상처리단계(S3; S301~S305)에서는 기준 영상처리단계(S2; S201~S207)에서 얻어진 기준 영상파일(f1~f4)을 이용하여 또 다른 웨이퍼가 올려 졌을 때 기존의 웨이퍼 정보와 비교하여 위치에러를 찾아낸다. 기준 영상파일(f1~f4)로 등록된 정보는 프로그램이 실행될 때 자동적으로 로드되어 웨이퍼를 비교 할 수 있는 상태가 된다. 이렇게 비교하는 일련의 단계는 도 5에서 S301단계 내지 S305단계에 나타나 있다. 우선 기준 영상파일(f1~f4)을 로드 하여 다른 웨이퍼가 들어왔을 때 비교 할 수 있도록 자동으로 세팅된다. 다음 단계로 웨이퍼가 들어와 레이저 센서(8)에 감지되면, 자동적으로 영상처리를 실행하여 경계선과 중심점을 찾는다. 이 단계에서 파일에 저장되어 있는 웨이퍼와 현재 영상처리한 웨이퍼의 위치 오차가 한계치 보다 작다면 다음 웨이퍼를 기다리게 되고, 또 다른 웨이퍼가 들어오게 되면 다시 영상처리를 실행하는 순서가 반복이 된다. 이 과정은 웨이퍼를 더 이상 검사하지 않을 때까지 반복된다. 시스템의 동작 중 웨이퍼의 위치오차가 크다면 클리닝 시스템의 웨이퍼 이송로봇 제어부(7)로 신호를 보내어 클리닝 시스템이 정지할 수 있게 만들어 클리닝 시스템과 웨이퍼를 보호할 수 있게 한다.
도 14는 검사할 대상으로서 새로운 검사 대상 웨이퍼가 올려 졌을 때의 모습이다. 실제 클리닝 시스템에서는 레이저 센서(8)가 다른 웨이퍼가 올려질 때 이를 감지하여 새로운 웨이퍼가 들어왔다는 신호를 보내게 된다. 새로운 웨이퍼는 육안으로는 도 11의 기준 웨이퍼와 비교하여 얼마나 중심에서 이동했는지 알아내기가 어렵다. 따라서 기준 영상파일(f1~f4)에 등록된 정보와 비교를 해야만 한다. 비교하기 위해서는 새로운 웨이퍼도 영상처리를 통하여 경계선과 중심점을 구해야 할 필요가 있다. 따라서 일련의 영상 처리 단계를 거치게 되는데 S301단계 내지 S305단계에 해당하는 이 단계들을 통틀어 검사 대상 영상처리단계(S3; S301~S305)라고 한다. 검사 대상 영상처리단계(S3; S301~S305)는 기준 영상처리단계(S2; S201~S207)에서 수행했던 처리의 대상만 약간 다를 뿐 영상 처리와 거의 비슷한 방법에 의한다.
먼저 기준 웨이퍼 촬영(S202)에서 촬영대상만 새로운 검사 대상 웨이퍼로 바뀐 검사 대상 웨이퍼 촬영단계(S301)를 실행하여 도 16와 같은 검사 대상 웨이퍼 영상(p7)이 획득되면 기준 영상파일(f1~f4)에 저장되어 있는 기준배경영상파일(f1)와 검사 대상차 영상 추출단계(S302)를 실행 한다. 여기서도 기준차 영상 추출단계(S203)에서와 마찬가지로 기준배경영상파일(f1)과 새로 올려져서 촬영된 검사 대상 웨이퍼 영상(p7) 중 다른 부분은 웨이퍼 부분 밖에 없다. 기준 영상파일(f1~f4)에 저장되어 있는 기준배경영상파일(f1)과 새로 올려져서 촬영된 검사 대상 웨이퍼 영상(p7) 사이의 검사 대상차 영상(p8) 역시 도 17에 나타난 바와 같이 기준차 영상(p3)과 유사하게 웨이퍼의 모양만 검은색으로 나타나게 된다. 그러한 검사 대상 차 영상(p8)을 획득하게 되면 기준 영상처리단계(S2; S201~S207)와 같은 방법을 사용하여 검사 대상영상 이진화 단계(S303)를 거쳐 검사 대상 이진화 영상(p9)를 얻고, 검사 대상 영상 블랍 단계(S304)를 거쳐 도 18과 같은 검사 대상 스레숄 드영상(p10)을 얻을 수 있다. 검사 대상 스레숄드 영상(p10)의 경계선도 타원을 그리고 있음은 도 19에서 확인할 수 있다. 그런 다음, 검사 대상 스레숄드 영상(p10)의 경계선에 대하여 검사 대상 영상변환단계(S305)를 통해 캘리브레이션을 실행하면 도 20에 나타난 바와 같이 상부 정면에서 촬영하였을 때의 형태를 가지는 검사 대상변환영상(p11)을 획득하고 중심점, 원의 반지름 등을 찾아 낼 수 있게 된다. 처리 과정은 동일하므로 각 단계의 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 20의 초록색 원은 기준 영상처리단계(S2; S201~S207)에서 영상처리를 통해 찾은 경계선, 즉 기준변환영상파일(f4)에 저장되어 있는 원의 경계선과 중심점이고 빨간색 원은 현재 검사 대상변환영상(p11)의 원과 중심점이다. 육안으로는 거의 구분되지 않았지만 기준변환영상파일(f4)과 검사 대상변환영상(p11)에서 찾은 중심점을 비교해 보면 도 20에서 확인할 수 있는 것과 같이 중심점이 서로 일치하지 않고 어긋나 있는 것을 알 수 있다. 이 위치 에러는 그림 상단에 나타나게 되며, 일 실시예로서 이 실험 영상에서는 약 0.7cm의 웨이퍼 위치 에러가 있다는 것을 알 수 있다.
이 비교 단계를 영상비교처리단계(S4)라고 하며 영상비교처리단계(S4)까지가 실행된 후, 프로그램 상에서 위치에러를 display하여 사용자가 확인 할 수 있도록 함과 동시에 허용 오차 이상의 웨이퍼 위치 에러가 나면 웨이퍼 이송 시스템으로 제어 신호를 보내어 멈출 수 있게 만들어 웨이퍼와 웨이퍼 공정 시스템의 보호 및 웨이퍼 검사 과정을 자동으로 만들어 생산력이 향상되는 효과를 가져오게 하는 것이다.
허용 오차 이상의 웨이퍼 위치 에러가 인식되지 않으면 레이저 센서(8)를 통하여 웨이퍼 이송로봇(6)이 새로운 검사 대상 웨이퍼를 웨이퍼 거치대(5)에 올려놓는 것을 감지하며 새로운 웨이퍼가 올려 놓아질 때까지 대기하게 된다. 레이저 센서는 기본적으로 2개의 센서가 서로 마주보고 있는데, 한 센서에서는 레이저를 쏘아주고 다른 센서에서는 레이저를 감지하게 된다. 만약 센서들 사이에 어떠한 물체가 있어 레이저를 감지하지 못하면 이벤트가 발생하게 되는 원리를 가지고 있다. 이 레이저 센서를 웨이퍼가 들어오는 곳에 설치하게 되면, 웨이퍼가 들어올 때 레이저가 차단된다. 이렇게 레이저 센서가 차단되는 순간 상기 설명한 검사 대상 영상처리단계(S3; S301~S305)가 자동적으로 재실행된다.
도 1은 본 발명인 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템이 웨이퍼 클리닝 시스템에서의 웨이퍼 거치대(5), 웨이퍼 이송로봇(6)과 웨이퍼 이송로봇 제어부(7)와 함께 설치된 모습으로 본 발명의 실시예를 나타낸 도면이다
도 2는 웨이퍼위치오차인식시스템의 전체 동작 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 캘리브레이션 파라미터 추출단계(S1)의 세부 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 기준 영상처리단계(S2)의 세부 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 검사 대상 영상처리단계(S3)의 세부 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 캘리브레이션 파라미터 추출단계(S1)에서 계산에 필요한 좌표 (u1,v1) 내지 (un,vn)을 얻기 위해 제작하여야 하는 체스보드의 이미지이다.
도 7은 캘리브레이션 파라미터 추출단계(S1)에서 체스보드의 코너가 획득되고 각 코너마다 순서대로 인덱스 번호가 붙은 모습을 보여주는 이미지이다.
도 8은 캘리브레이션 파라미터 추출단계(S1)에서 카메라가 획득한 영상의 좌표를 Q(u,v)라고 하고, 캘리브레이션을 수행하여 맵핑할 좌표를 P(x,y)라고 할 때, 그 대응관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 상부 측면에서 웨이퍼 거치대(5)에 놓고 촬영한 체스보드의 영상이 캘리브레이션이 실행된 후에 상부 정면에서 촬영했을 때의 형태로 변환되었을때의 이미지이다.
도 10은 상부 측면에서 웨이퍼 거치대(5)에 웨이퍼를 놓지 않고 촬영한 배경영상(p1)의 이미지이다.
도 11은 상부 측면에서 웨이퍼 거치대(5)에 중심에 맞추어 기준 웨이퍼를 올려놓은 후 촬영한 기준 웨이퍼 영상(p2)의 이미지이다.
도 12는 기준차 영상 추출단계(S203)를 실행한 결과 얻어지는 기준차 영상(p3)의 이미지이다.
도 13은 기준차 영상(p3)에 대해 기준 영상 이진화 단계(S204)와 기준 영상블랍 단계(S205)를 실행 시겨 얻은 기준스레숄드영상(p5)의 이미지이다.
도 14는 기준스레숄드영상(p5)에서 얻을 수 있는 웨이퍼의 경계선을 실제 웨이퍼 이미지에 그려 웨이퍼의 경계선을 찾은.참고영상의 이미지이다.
도 15는 기준스레숄드영상(p5)의 경계선에 기준영상변환단계(S206)를 수행하여 원형의 경계선과 그 중심점을 찾아 얻어진 기준변환영상 (p6)의 이미지이다.
도 16은 상부 측면에서 웨이퍼 거치대(5)에 중심에 맞추어 검사 대상 웨이퍼를 올려놓은 후 촬영한 검사 대상 웨이퍼 영상(p7)의 이미지이다.
도 17은 검사 대상차 영상 추출단계(S302)를 실행한 결과 얻어지는 검사 대상차 영상(p8)의 이미지이다.
도 18은 검사 대상차 영상(p8)에 대해 검사 대상영상 이진화 단계(S303)와 검사 대상 영상블랍 단계(S304)를 실행 시겨 얻은 검사 대상스레숄드영상(p10)의 이미지이다.
도 19는 검사 대상스레숄드영상(p10)에서 얻을 수 있는 웨이퍼의 경계선을 실제 웨이퍼 이미지에 그려 웨이퍼의 경계선을 찾은.참고영상의 이미지이다.
도 20은 검사 대상스레숄드영상(p10)의 경계선에 검사 대상 영상변환단계(S305)를 수행하여 원형의 경계선과 그 중심점을 찾아 얻어진 검사 대상변환영상 (p11)의 이미지이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 웨이퍼를 장착 위치 영역을 획득하는 촬영부
2 : 영상처리 알고리즘과 프로그램을 포함하는 처리부
3 : 오차가 허용기준치를 넘을 시 정지신호를 클리닝 시스템의 웨이퍼 이송로봇 제어부(7)에 전달하도록 하는 제어부
4 : 웨이퍼
5 : 웨이퍼 생산공정 시스템에 있어서 웨이퍼를 놓는 거치대
6 : 웨이퍼 생산공정 시스템에 있어서 웨이퍼 이송로봇
7 : 웨이퍼 생산공정 시스템에 있어서 웨이퍼 이송로봇 제어부

Claims (11)

  1. 웨이퍼 공정의 정상 진행 유무를 감시하는 웨이퍼 감시 시스템에 있어서,
    웨이퍼 거치대 상부 측면 방향에서 웨이퍼와 웨이퍼 거치대를 실시간으로 촬영하는 촬영부; 및
    상기 촬영부를 제어하고 상기 촬영부로부터 전송된 촬영 정보를 기록하는 영상 정보 기록 수단을 포함하며, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 거치대의 정상 위치에 거치되는지를 판단하기 위해 상기 전송된 촬영 정보 중 웨이퍼가 거치된 상태의 촬영 정보를 이용하여 웨이퍼 위치 오차를 감별하여 오차 발생시 웨이퍼 이송 동작을 정지시키는 제어 신호를 발생시키는 웨이퍼 위치 오차 인식 감시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 공정 감시 시스템;
  2. 캘리브레이션 파라미터추출방법을 이용한 캘리브레이션 파라미터 추출단계(S1);
    기준 웨이퍼를 놓지 않은 상태에서 상부 측면에서 배경영상(배경 Image)(p1)을 촬영하는 배경영상촬영 단계(S201);
    기준 웨이퍼를 놓고 그 기준 웨이퍼를 상부 측면에서 촬영하여 기준 웨이퍼 영상(p2)을 얻는 기준 웨이퍼 촬영 단계(S202);
    상기 배경영상(p1)과 상기 기준 웨이퍼 영상(p2)의 기준차 영상(Standard Difference Image)(p3)을 구하는 기준차 영상 추출 단계(S203);
    상기 기준차 영상(p3)을 흰색과 검은색의 2가지 색으로 표시하여 기준이진화영상(p4)을 얻는 기준 영상 이진화 단계(S204);
    상기 기준 이진 영상(p5)의 경계선 위에 있는 점들을 대상으로,
    (x1,y1) 내지 (xn,yn)는 이진 영상(p5)에서의 경계선 위에 있는 점들의 좌표, (u1,v1) 내지 (un,vn)는 상부 정면에서 촬영되었을 때와 같은 형태로 상기 (x1,y1) 내지 (xn,yn)이 변환되어야 할 대응좌표,
    를 통해 상부 정면에서 본 모양으로 변환된 기준변환데이터(Template Transformation Data)(p6)을 얻는 기준 데이터 변환단계(S206);
    상기 배경영상(p1)은 기준배경영상파일(f1)로, 상기 기준차 영상(p3)은 기준차 영상파일(f2)로, 상기 이진 영상(p5)은 기준 이진 영상파일(f3)로, 상기 기준변환데이터(p6)은 기준변환데이터파일(f4)로 시스템이 가지는 파일저장수단에 저장하는 기준 데이터파일저장단계(S207);
    검사 대상 웨이퍼를 놓고 상부 측면에서 그 검사 대상 웨이퍼를 촬영하여 검사 대상 웨이퍼 영상(p7)을 얻는 검사 대상 웨이퍼 촬영 단계(S301);
    상기 기준배경영상파일(f1)과 상기 검사 대상 웨이퍼 영상(p7)의 검사 대상차 영상(p8)을 구하는 검사 대상차 영상 추출단계(S302);
    상기 검사 대상차 영상(p8)을 흰색과 검은색의 2가지 색으로 표시하여 검사 대상이진화영상(p9)을 얻는 검사 대상영상 이진화 단계(S303);
    상기 검사 대상스레숄드영상(p10)의 경계선 위에 있는 점들을 대상으로,
    상기 캘리브레이션 파라미터를 이용하여 (x1,y1) 내지 (xn,yn)는 검사 이진 영상(p10)에서의 경계선위에 있는 점들의 좌표, (u1,v1) 내지 (un,vn)는 상부 정면에서 촬영되었을 때와 같은 형태로 상기 (x1,y1) 내지 (xn,yn)이 변환되어야 할 대응좌표, 를 통해 상부 정면에서 본 모양으로 변환된 검사 대상변환영상(p11)을 얻는 검사 대상 영상변환단계(S305); 및
    상기 기준변환영상파일(f4)과 상기 검사 대상변환영상(p11)를 비교하는 영상비교처리단계(S4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼위치오차인식방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 영상비교처리단계(S4)에서, 상기 기준변환영상파일(f4)에 나타나는 기준 웨이퍼의 중심점(c1)과 상기 검사 대상변환영상(p11)에 나타나는 검사 대상 웨이퍼의 중심점(c2)을 구하는 단계; 및
    상기 기준 웨이퍼의 중심점(c1)과 검사 대상 웨이퍼의 중심점(c2)을 비교하여 위치 에러를 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼위치오차인식방법.
  4. 웨이퍼 거치대(5), 웨이퍼 설치 이송로봇(6), 반도체 웨이퍼 설치 이송로봇 제어부(7)를 가지는 반도체 웨이퍼 클리닝 시스템의 일부로 포함되는 오차인식시스템에 있어서,
    반도체 웨이퍼 또는 배경을 촬영하여 영상을 얻는 촬영부(1);
    상기 제 2항의 웨이퍼위치오차인식방법을 구현한 알고리즘이 내장되어 있는 처리부(2);
    웨이퍼 거치대(5)에 설치되어 웨이퍼가 놓여져 있음을 감지하는 레이저센서(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼위치오차인식시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 처리부(2)에서 웨이퍼 위치오차를 인식하면 반도체 웨이퍼 설치 이송로봇 제어부(7)에 동작정지신호를 보내는 제어부(3)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼위치오차인식시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 처리부(2)에는, 상기 촬영부(1)에서 실시간으로 촬영되어 전송된 웨이퍼의 거치 및 이송 상태에 대한 실시간 영상 정보를 기록하는 영상 정보 기록 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼위치오차인식시스템.
  7. 미리 알고 있는 정해진 소정 좌표들과 상기 좌표들이 표시된 보드를 상부 측면 방향에서 촬영된 데이터에서의 좌표들과 대응시켜, 상기 촬영된 좌표들이 상기 정해진 소정 좌표들로 변환되도록 하는 캘리브레이션 파라미터를 계산하는 단계;
    정상적인 기준 위치에 놓여진 기준 웨이퍼를 상기 상부 측면 방향에서 촬영하여 제1영상데이터를 얻는 단계;
    상기 제1영상데이터를 상기 캘리브레이션 파라미터를 이용하여 상기 웨이퍼를 정 중앙 상부에서 보았을 때의 형상으로 변형시켜 기준 영상 데이터를 형성시키는 제1 캘리브레이션 단계;
    순차적으로 놓여지는 검사 대상 웨이퍼의 거치 위치를 확인하기 위해, 상기 검사 대상 웨이퍼의 상기 상부 측면 방향에서 촬영하여 제2영상데이터를 얻는 단계;
    상기 제2영상데이터를 상기 제1 캘리브레이션 단계와 동일한 방법으로 변형시켜 검사 대상 영상 데이터를 형성시키는 제2 캘리브레이션 단계;
    상기 기준 영상 데이터와 상기 검사 대상 영상 데이터를 비교처리하여 상기 두 영상 데이터의 오차가 허용 범위에 있는지를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과 상기 오차가 허용 범위를 넘는 경우, 웨이퍼를 거치시키는 웨이퍼 이송 시스템의 구동을 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 오차 인식 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 영상 데이터를 얻는 단계는,
    상기 기준 웨이퍼가 놓여지기 전의 배경 영상을 촬영하여 배경 영상을 얻는 단계;
    상기 기준 웨이퍼를 상기 상부 측면 방향에서 촬영하여 기준 웨이퍼 영상을 얻는 단계; 및
    상기 배경 영상과 상기 기준 웨이퍼 영상 사이의 차이를 나타내는 영상을 추출하여 제1 영상 데이터를 얻는 단계를 포함하며,
    상기 제2 연상 데이터를 얻는 단계는,
    상기 검사 대상 웨이퍼를 상기 상부 측면 방향에서 촬영하여 검사 대상 웨이퍼 영상을 얻는 단계; 및
    상기 배경 영상과 상기 검사 대상 웨이퍼 영상 사이의 차이를 나타내는 영상을 추출하여 제2 영상 데이터를 얻는 단계를 포함하는 웨이퍼 위치 오차 인식 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 영상 데이터와 상기 제2 영상 데이터를 얻는 단계는, 추출된 영상 을 이진화하여 얻는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 오차 인식 방법.
  10. 상기 제7항 내지 제9항의 웨이퍼 위치 오차 인식 방법을 포함하는 알고리즘이 탑재된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  11. 상기 제7항 내지 제9항의 웨이퍼 위치 오차 인식 방법을 포함하는 알고리즘으로 구동되는 웨이퍼 이송 제어 장치.
KR1020080040252A 2008-04-30 2008-04-30 비젼 센서를 이용한 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템 및웨이퍼 위치 오차 인식 방법 KR20090114565A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080040252A KR20090114565A (ko) 2008-04-30 2008-04-30 비젼 센서를 이용한 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템 및웨이퍼 위치 오차 인식 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080040252A KR20090114565A (ko) 2008-04-30 2008-04-30 비젼 센서를 이용한 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템 및웨이퍼 위치 오차 인식 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090114565A true KR20090114565A (ko) 2009-11-04

Family

ID=41555809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080040252A KR20090114565A (ko) 2008-04-30 2008-04-30 비젼 센서를 이용한 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템 및웨이퍼 위치 오차 인식 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090114565A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160112241A (ko) * 2015-03-18 2016-09-28 세메스 주식회사 검사 방법 및 기판 처리 장치
US10757331B2 (en) 2018-06-11 2020-08-25 Semes Co., Ltd. Camera posture estimation method and substrate processing apparatus
CN113161254A (zh) * 2021-03-24 2021-07-23 创微微电子(常州)有限公司 晶圆视觉检测方法、检测系统、检测晶圆损坏的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160112241A (ko) * 2015-03-18 2016-09-28 세메스 주식회사 검사 방법 및 기판 처리 장치
US10757331B2 (en) 2018-06-11 2020-08-25 Semes Co., Ltd. Camera posture estimation method and substrate processing apparatus
CN113161254A (zh) * 2021-03-24 2021-07-23 创微微电子(常州)有限公司 晶圆视觉检测方法、检测系统、检测晶圆损坏的方法
CN113161254B (zh) * 2021-03-24 2024-01-30 创微微电子(常州)有限公司 晶圆视觉检测方法、检测系统、检测晶圆损坏的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107315011B (zh) 图像处理装置、图像处理方法及存储介质
JP6701118B2 (ja) 画像処理装置および画像処理方法
JP5061543B2 (ja) 印刷物検査装置、印刷物検査方法
JP7005930B2 (ja) シート検査装置及び検査システム
JP6348789B2 (ja) ワーク処理装置、ワーク搬送システム
JP2005072888A (ja) 画像投影方法、及び画像投影装置
JP4862031B2 (ja) マスク欠陥レビュー方法及びマスク欠陥レビュー装置
KR20140120821A (ko) 기판의 이물질 검사방법
JPWO2009088053A1 (ja) 測定装置および方法、並びに、プログラム
KR20140146137A (ko) 화상 처리 시스템, 화상 처리 방법 및 화상 처리 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체
JP6197340B2 (ja) 画像処理装置、画像処理方法、およびプログラム
US20210342617A1 (en) Information processing device
KR100936506B1 (ko) 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템 및 이의 웨이퍼 위치 오차 인식방법
KR20090114565A (ko) 비젼 센서를 이용한 웨이퍼 위치 오차 인식 시스템 및웨이퍼 위치 오차 인식 방법
KR100827906B1 (ko) 기판 검사 장치
JP4883636B2 (ja) 電子部品向き検査装置及び電子部品向き検査方法並びに電子部品装着機
JP2012149946A (ja) 検査装置、検査方法およびプログラム
JP2009080004A (ja) 検査装置
CN106373158A (zh) 自动化图像检测方法
JP2014191685A (ja) 画像処理装置および画像処理方法
WO2013118304A1 (ja) 検査装置、検査方法、および記録媒体
CN111536895B (zh) 外形识别装置、外形识别系统以及外形识别方法
KR101126759B1 (ko) 칩 마운터의 부품 정보 티칭방법
JP2009250777A (ja) 表面検査装置および表面検査方法
JP2020197983A (ja) 対象物の計測方法、計測装置、プログラム、およびコンピュータ読取り可能な記録媒体

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
NORF Unpaid initial registration fee