KR20160040998A - 웨이퍼 검사 방법 및 웨이퍼 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 짧은 시간에 정밀도 좋게 웨이퍼의 가공면의 연마 불량을 검사하는 것을 목적으로 한다.
웨이퍼 검사 방법은, 웨이퍼(W)의 가공면을 촬상하는 공정과, 촬상 데이터의 소정의 픽셀 중, 주변 픽셀보다 화소값이 높은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제1 화상을 작성하는 공정과, 촬상 데이터의 소정의 픽셀 중, 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제2 화상을 작성하는 공정을 가지며, 제1, 제2 화상으로부터 웨이퍼의 가공면을 검사한다.

Description

웨이퍼 검사 방법 및 웨이퍼 검사 장치{WAFER INSPECTION METHOD AND WAFER INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼의 연마 불량을 검사하는 웨이퍼 검사 방법 및 웨이퍼 검사 장치에 관한 것이다.
연삭 연마 장치에서는, 웨이퍼에 대해 연삭 가공 후에 연마 가공을 행함으로써, 웨이퍼에 잔존하는 연삭 손상이 제거되어 항절 강도가 높여지고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 연삭 연마 장치는, 복수의 척 테이블이 배치된 턴테이블이 설치되어 있고, 턴테이블 주위에 연삭 수단 및 연마 수단이 설치되어 있다. 그리고, 턴테이블이 간헐적으로 회전됨으로써, 척 테이블 상의 웨이퍼가 연삭 수단, 연마 수단에 순서대로 위치하게 된다. 이 때문에, 척 테이블로부터 웨이퍼를 떼어내지 않고, 연삭 가공과 연마 가공이 연속적으로 실시된다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-153090호 공보
그런데, 드라이 폴리시 등으로 연마 가공을 실시한 경우에, 웨이퍼의 연삭 가공시의 연삭흔(硏削痕)이 충분히 다 제거되지 않아, 웨이퍼의 가공면에 남은 연삭흔에 의해 방사형의 기복이 발생하는 경우가 있었다. 웨이퍼의 연마 불량으로서는, 연삭흔 외에도, 스크래치, 크랙, 미세한 파티클 등이 발생하는 경우가 있었다. 이들의 연마 불량은, 오퍼레이터에 의해 육안으로 확인되고 있었으나, 대부분의 웨이퍼는 정상이며, 웨이퍼의 가공면의 연삭흔이나 스크래치 등을 육안으로 확인하는 것이 곤란하기 때문에, 검사 자체가 번거로운 것이 되고 있었다.
이 때문에, 웨이퍼의 가공면을 광학계로 촬상하고, 촬상 화상에 기초하여 연마 불량을 검사하는 것도 검토되고 있다. 그러나, 12인치 웨이퍼 등의 대구경 웨이퍼를 1회로 검사하기 위해서는, 대용량의 촬상 데이터로부터 촬상 화상을 작성하지 않으면 안 되어, 대용량의 메모리가 필요해지고, 화상 처리의 시간이 길어지고 있었다. 또한, 웨이퍼의 가공면에, 연삭흔, 스크래치, 크랙, 미세한 파티클 등의 연마 불량이 혼재하고 있으면, 가공면 상에서 연마 불량의 존재가 서로 방해하여, 촬상 화상으로부터 연마 불량을 검사하기 어려워지고 있었다.
즉, 대용량의 촬상 데이터를 처리하는 것은 곤란하지만, 데이터 용량을 작게 하기 위한 단순한 데이터의 솎아냄으로는, 연마 불량의 특징을 추출할 수 없다. 또한 상이한 특징을 갖는 연삭흔과 크랙으로 이루어지는 연마 불량이 혼재하고 있어, 모든 불량을 1회의 촬상(1회의 측정)으로 상이한 특징의 연마 불량을 검사하는 것은 곤란하였다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 짧은 시간에 정밀도 좋게 웨이퍼의 가공면의 연마 불량을 검사할 수 있는 웨이퍼 검사 방법 및 웨이퍼 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 측면에 의하면, 연삭 및 연마 가공한 웨이퍼의 가공면을 검사하는 웨이퍼 검사 방법으로서, 척 테이블에 의해 유지하는 웨이퍼의 상기 가공면을 촬상하는 촬상 공정과, 이 촬상 공정에서 촬상한 촬상 데이터를 소정의 영역으로 구획하고, 상기 소정의 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 높은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제1 화상을 작성하는 제1 화상 작성 공정을 구비한 웨이퍼의 검사 방법이 제공된다.
이 구성에 의하면, 촬상 데이터의 소정 영역마다 주변 픽셀보다 화소값이 높은 픽셀만이 특징점으로서 추출되어 제1 촬상 화상이 작성된다. 이때, 스크래치, 크랙, 미세한 파티클이 비교적 화소값이 높은 픽셀로 표시되고, 연삭흔이 비교적 화소값이 낮은 픽셀로 표시되어 있다. 촬상 데이터의 화소값이 높은 픽셀만으로 제1 촬상 화상이 작성되기 때문에, 제1 촬상 화상에 연삭흔이 표시되는 일이 없다. 따라서, 연삭흔이 제외된 제1 촬상 화상으로 스크래치 등의 존재를 정밀도 좋게 검사할 수 있다. 또한, 촬상 데이터의 일부의 데이터로 제1 화상이 작성되기 때문에, 화상 작성에 필요한 처리 시간을 단축할 수 있다. 한편, 촬상 데이터란, 화상을 작성하기 위한 바탕이 되는 데이터를 나타내고 있다.
본 발명의 제2 측면에 의하면, 연삭 및 연마 가공한 웨이퍼의 가공면을 검사하는 웨이퍼 검사 방법으로서, 척 테이블에 의해 유지하는 웨이퍼의 상기 가공면을 촬상하는 촬상 공정과, 이 촬상 공정에서 촬상한 촬상 데이터를 소정의 영역으로 구획하고, 상기 소정의 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제2 화상을 작성하는 제2 화상 작성 공정을 구비한 웨이퍼의 검사 방법이 제공된다.
이 구성에 의하면, 촬상 데이터의 소정 영역마다 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀만이 특징점으로서 추출되어 제2 촬상 화상이 작성된다. 이때, 스크래치, 크랙, 미세한 파티클이 비교적 화소값이 높은 픽셀로 표시되고, 연삭흔이 비교적 화소값이 낮은 픽셀로 표시되어 있다. 촬상 데이터의 화소값이 낮은 픽셀만으로 제2 촬상 화상이 작성되기 때문에, 제2 촬상 화상에 스크래치 등이 표시되는 일이 없다. 따라서, 스크래치 등이 제외된 제2 촬상 화상으로 연삭흔의 존재를 정밀도 좋게 검사할 수 있다. 또한, 촬상 데이터의 일부의 데이터로 제2 화상이 작성되기 때문에, 화상 작성에 필요한 처리 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 제3 측면에 의하면, 연삭 및 연마 가공한 웨이퍼의 가공면을 검사하는 웨이퍼 검사 방법으로서, 척 테이블에 의해 유지하는 웨이퍼의 상기 가공면을 촬상하는 촬상 공정과, 이 촬상 공정에서 촬상한 촬상 데이터를 소정의 영역으로 구획하고, 상기 소정의 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 높은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제1 화상을 작성하는 제1 화상 작성 공정과, 상기 소정의 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제2 화상을 작성하는 제2 화상 작성 공정을 구비한 웨이퍼의 검사 방법이 제공된다.
이 구성에 의하면, 촬상 데이터의 소정 영역마다 주변 픽셀보다 화소값이 높은 픽셀만이 특징점으로서 추출되어 제1 촬상 화상이 작성되고, 촬상 데이터의 소정 영역마다 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀만이 특징점으로서 추출되어 제2 촬상 화상이 작성된다. 상기한 바와 같이, 제1 촬상 화상에는 연삭흔이 표시되는 일이 없기 때문에, 스크래치 등의 존재를 정밀도 좋게 검사할 수 있고, 제2 촬상 화상에는 스크래치 등이 표시되는 일이 없기 때문에, 연삭흔의 존재를 정밀도 좋게 검사할 수 있다. 또한, 촬상 데이터의 일부의 데이터로 제1, 제2 화상이 작성되기 때문에, 화상 작성에 필요한 처리 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 제4 측면에 의하면, 연삭 및 연마한 웨이퍼의 가공면을 검사하는 웨이퍼 검사 장치로서, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 이 척 테이블이 유지하는 웨이퍼의 상기 가공면을 촬상하는 촬상 수단과, 이 촬상 수단이 촬상한 촬상 데이터를 소정의 영역으로 구획하고, 상기 소정의 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 높은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제1 화상을 작성하는 제1 화상 작성부와, 상기 소정의 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제2 화상을 작성하는 제2 화상 작성부와, 검사 대상에 따라 상기 제1 화상 작성부와 상기 제2 화상 작성부를 선택하는 선택부를 구비한 웨이퍼 검사 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 촬상 수단은 웨이퍼의 반경 방향으로 소정 길이의 직선형의 촬상 범위를 갖는 라인 센서로 구성되고, 상기 척 테이블과 상기 촬상 수단을 상대적으로 웨이퍼의 중심을 축으로 회전시키는 회전 수단과, 상기 척 테이블과 상기 촬상 수단을 상대적으로 웨이퍼의 직경 방향으로 이동시키는 수평 이동 수단을 더 구비하며, 상기 회전 수단에 의해 회전시켜 360도를 상기 촬상 수단이 촬상할 때마다 상기 촬상 수단을 상기 수평 이동 수단에 의해 상기 촬상 범위의 길이분만큼 웨이퍼의 직경 방향으로 이동시켜 상기 가공면의 전체면을 촬상한 촬상 데이터를 이용하여 웨이퍼의 상기 가공면을 검사한다.
본 발명에 의하면, 촬상 데이터의 소정 영역마다 주변 픽셀보다 높은 화소값의 픽셀(밝은 픽셀), 또는 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀(어두운 픽셀)만이 특징점으로서 추출되어, 제1, 제2 촬상 화상이 작성된다. 따라서, 제1 촬상 화상으로부터 스크래치 등을 정밀도 좋게 검사할 수 있고, 제2 촬상 화상으로부터 연마 불량을 정밀도 좋게 검사할 수 있으며, 또한 촬상 데이터로부터 추출된 일부의 픽셀로 화상이 작성되기 때문에, 화상 작성에 필요한 처리 시간을 단축할 수 있다. 즉, 1회의 측정으로 적어도 2개의 상이한 특징의 연마 불량을 정밀도 좋게 검사할 수 있고, 각각의 검사에 필요한 픽셀을 추출하고 있기 때문에 처리 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 연삭 연마 장치의 사시도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 웨이퍼의 가공면의 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 웨이퍼 검사 장치에 의한 촬상 공정의 설명도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 웨이퍼 검사 장치에 의한 제1, 제2 화상 작성 공정의 설명도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 제1, 제2 화상을 나타낸 사진이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 실시형태에 따른 연삭 연마 장치에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 연삭 연마 장치의 사시도이다. 한편, 본 실시형태에서는, 도 1에 도시한 구성에 한정되지 않는다. 연삭 연마 장치는, 웨이퍼에 대해 연삭 가공 및 연마 가공을 실시 가능하면, 어떻게 구성되어도 좋다.
도 1에 도시한 바와 같이, 연삭 연마 장치(1)는, 풀 오토 타입의 가공 장치이며, 웨이퍼(W)에 대해 반입 처리, 황삭 가공, 마무리 연삭 가공, 연마 가공, 세정 처리, 반출 처리로 이루어지는 일련의 작업을 전자동으로 실시하도록 구성되어 있다. 웨이퍼(W)는, 대략 원판형으로 형성되어 있으며, 카세트(C)에 수용된 상태로 연삭 연마 장치(1)에 반입된다. 한편, 웨이퍼(W)는, 연삭 대상 및 연마 대상이 되는 판형의 워크이면 되고, 실리콘, 갈륨비소 등의 반도체 기판이어도 좋으며, 세라믹, 유리, 사파이어 등의 무기 재료 기판이어도 좋고, 또한 반도체 제품의 패키지 기판 등이어도 좋다.
연삭 연마 장치(1)의 베이스(11)의 앞쪽에는, 복수의 웨이퍼(W)가 수용된 한 쌍의 카세트(C)가 배치되어 있다. 한 쌍의 카세트(C)의 후방에는, 카세트(C)에 대해 웨이퍼(W)를 출납하는 카세트 로봇(16)이 설치되어 있다. 카세트 로봇(16)의 양쪽 비스듬히 후방에는, 가공 전의 웨이퍼(W)를 위치 결정하는 위치 결정 기구(21)와, 가공이 끝난 웨이퍼(W)를 세정하는 세정 기구(26)가 설치되어 있다. 위치 결정 기구(21)와 세정 기구(26) 사이에는, 가공 전의 웨이퍼(W)를 척 테이블(42)에 반입하는 반입 수단(31)과, 척 테이블(42)로부터 가공이 끝난 웨이퍼(W)를 반출하는 반출 수단(36)이 설치되어 있다.
카세트 로봇(16)은, 다관절 링크로 이루어지는 로봇 아암(17)의 선단에 핸드부(18)를 설치하여 구성되어 있다. 카세트 로봇(16)으로는, 카세트(C)로부터 위치 결정 기구(21)에 가공 전의 웨이퍼(W)가 반송되는 것 외에, 세정 기구(26)로부터 카세트(C)에 가공이 끝난 웨이퍼(W)가 반송된다. 위치 결정 기구(21)는, 임시 배치 테이블(22) 주위에, 임시 배치 테이블(22)의 중심에 대해 진퇴 가능한 복수의 위치 결정핀(23)을 배치하여 구성된다. 위치 결정 기구(21)에서는, 임시 배치 테이블(22) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 외주 가장자리에 복수의 위치 결정핀(23)이 부딪침으로써, 웨이퍼(W)의 중심이 임시 배치 테이블(22)의 중심에 위치 결정된다.
반입 수단(31)은, 베이스(11) 상에서 선회 가능한 반입 아암(32)의 선단에 반입 패드(33)를 설치하여 구성된다. 반입 수단(31)에서는, 반입 패드(33)에 의해 임시 배치 테이블(22)로부터 웨이퍼(W)가 들어 올려지고, 반입 아암(32)에 의해 반입 패드(33)가 선회됨으로써 척 테이블(42)에 웨이퍼(W)가 반입된다. 반출 수단(36)은, 베이스(11) 상에서 선회 가능한 반출 아암(37)의 선단에 반출 패드(38)를 설치하여 구성된다. 반출 수단(36)에서는, 반출 패드(38)에 의해 척 테이블(42)로부터 웨이퍼(W)가 들어 올려지고, 반출 아암(37)에 의해 반출 패드(38)가 선회됨으로써 척 테이블(42)로부터 웨이퍼(W)가 반출된다.
세정 기구(26)는, 스피너 테이블(27)을 향해 세정수 및 건조 에어를 분사하는 각종 노즐(도시하지 않음)을 설치하여 구성된다. 세정 기구(26)에서는, 웨이퍼(W)를 유지한 스피너 테이블(27)이 베이스(11) 내로 하강되고, 베이스(11) 내에서 세정수가 분사되어 웨이퍼(W)가 스피너 세정된 후, 건조 에어가 분무되어 웨이퍼(W)가 건조된다. 반입 수단(31) 및 반출 수단(36)의 후방에는, 4개의 척 테이블(42)이 둘레 방향으로 균등 간격으로 배치된 턴테이블(41)이 설치되어 있다. 각 척 테이블(42)의 상면에는, 웨이퍼(W)의 하면을 유지하는 유지면(43)이 형성되어 있다. 또한, 각 척 테이블(42)은, 베이스(11)에 설치된 회전 수단(98)(도 3 참조)에 의해 회전 가능하게 구성되어 있다.
턴테이블(41)이 90도 간격으로 간헐 회전함으로써, 웨이퍼(W)가 반입 및 반출되는 반입 반출 위치, 황삭 수단(46)에 대치하는 황삭 위치, 마무리 연삭 수단(51)에 대치하는 마무리 연삭 위치, 연마 수단(56)에 대치하는 연마 위치에 순서대로 위치하게 된다. 황삭 위치에서는, 황삭 수단(46)에 의해 웨이퍼(W)가 소정의 두께까지 황삭된다. 마무리 연삭 위치에서는, 마무리 연삭 수단(51)에 의해 웨이퍼(W)가 마무리 두께까지 마무리 연삭된다. 연마 위치에서는, 연마 수단(56)에 의해 웨이퍼(W)가 연마된다. 턴테이블(41) 주위에는, 칼럼(12, 13, 14)이 세워져 설치되어 있다.
칼럼(12)에는, 황삭 수단(46)을 상하로 이동시키는 이동 수단(61)이 설치되어 있다. 이동 수단(61)은, 칼럼(12)의 앞면에 배치된 Z축 방향으로 평행한 한 쌍의 가이드 레일(62)과, 한 쌍의 가이드 레일(62)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 Z축 테이블(63)을 갖고 있다. Z축 테이블(63)의 앞면에는, 하우징(64)을 통해 황삭 수단(46)이 지지되어 있다. Z축 테이블(63)의 배면측에는 볼 나사(65)가 나사 결합되어 있고, 볼 나사(65)의 일단에는 구동 모터(66)가 연결되어 있다. 구동 모터(66)에 의해 볼 나사(65)가 회전 구동되어, 황삭 수단(46)이 가이드 레일(62)을 따라 Z축 방향으로 이동된다.
마찬가지로, 칼럼(13)에는, 마무리 연삭 수단(51)을 상하로 이동시키는 이동 수단(71)이 설치되어 있다. 이동 수단(71)은, 칼럼(13)의 앞면에 배치된 Z축 방향으로 평행한 한 쌍의 가이드 레일(72)과, 한 쌍의 가이드 레일(72)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 Z축 테이블(73)을 갖고 있다. Z축 테이블(73)의 앞면에는, 하우징(74)을 통해 마무리 연삭 수단(51)이 지지되어 있다. Z축 테이블(73)의 배면측에는 볼 나사(75)가 나사 결합되어 있고, 볼 나사(75)의 일단에는 구동 모터(76)가 연결되어 있다. 구동 모터(76)에 의해 볼 나사(75)가 회전 구동되어, 마무리 연삭 수단(51)이 가이드 레일(72)을 따라 Z축 방향으로 이동된다.
황삭 수단(46) 및 마무리 연삭 수단(51)은, 원통형의 스핀들의 하단에 마운트(47, 52)를 설치하여 구성되어 있다. 황삭 수단(46)의 마운트(47)의 하면에는, 복수의 황삭 지석(48)이 환형으로 배치된 황삭용의 연삭 휠(49)이 장착된다. 황삭 지석(48)은, 예컨대, 다이아몬드 지립을 메탈 본드나 레진 본드 등의 결합제로 굳힌 다이아몬드 지석으로 구성된다. 또한, 마무리 연삭 수단(51)의 마운트(52)의 하면에는, 복수의 마무리 연삭 지석(53)이 환형으로 배치된 연삭 휠(54)이 장착된다. 마무리 연삭 지석(53)은, 황삭 지석(48)보다 입자 직경이 작은 지립으로 형성된다. 황삭 가공 및 마무리 연삭 가공에서는 웨이퍼(W)가 소정 두께까지 박화(薄化)된다.
칼럼(14)에는, 연마 수단(56)을 웨이퍼(W)에 대해 소정의 연마 위치에 위치시키는 이동 수단(81)이 설치되어 있다. 이동 수단(81)은, 칼럼(14)의 앞면에 배치된 Y축 방향으로 평행한 한 쌍의 가이드 레일(82)과, 한 쌍의 가이드 레일(82)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 Y축 테이블(83)을 갖고 있다. 또한, 이동 수단(81)은, Y축 테이블(83)의 앞면에 배치된 Z축 방향으로 평행한 한 쌍의 가이드 레일(84)과, 한 쌍의 가이드 레일(84)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 Z축 테이블(85)을 갖고 있다. Z축 테이블(85)의 앞면에는, 하우징(86)을 통해 연마 수단(56)이 지지되어 있다.
Y축 테이블(83), Z축 테이블(85)의 배면측에는 볼 나사(도시하지 않음)가 나사 결합되어 있고, 볼 나사의 일단에는 구동 모터(87, 88)가 연결되어 있다. 구동 모터(87, 88)에 의해 볼 나사가 회전 구동되어, 연마 수단(56)이 가이드 레일(82, 84)을 따라 Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동된다. 연마 수단(56)은, 원통형의 스핀들의 하단에 마운트(57)를 설치하여 구성되어 있다. 마운트(57)의 하면에는 발포재나 섬유질 등으로 형성된 연마 패드(58)가 장착되어 있다. 연마 가공에서는, 웨이퍼(W)의 상면이 약간 연마됨으로써, 황삭 가공 및 마무리 연삭 가공에서 웨이퍼(W)에 남겨진 연삭 손상이 제거된다.
이 경우, 황삭 가공 및 마무리 연삭 가공 후의 웨이퍼(W)의 가공면에는, 연삭 손상으로서 원호형의 연삭흔이 그려져 있다. 연마 가공에서 웨이퍼(W)의 가공면이 연마되지만, 연삭흔의 고저차가 크면 연삭흔(방사형의 기복)(S1)으로서 웨이퍼(W)에 남아 버린다(도 2 참조). 이 연마 불량을 오퍼레이터의 육안에 의해 장치 외부로부터 확인시키면, 오퍼레이터에게 있어서 큰 부담이 되고 있었다. 그래서, 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 가공면을 검사하는 웨이퍼 검사 장치(91)를 반입 반출 위치에 설치하고, 연마 가공 후의 웨이퍼(W)의 가공면을 촬상하여 연마 불량을 검사하고 있다.
그런데, 도 2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 가공면에는, 상기한 연삭흔(S1) 외에도, 스크래치, 크랙, 미세한 파티클[이하, 스크래치(S2) 등으로 함]의 연마 불량이 발생하고 있어, 이들 각종의 연마 불량이 혼재된 웨이퍼(W)를 육안으로 검사하는 것이 어렵다. 또한, 웨이퍼 검사 장치(91)에 의해 웨이퍼(W)의 가공면의 연마 불량을 받아들이기 위해서는, 해상도가 높은 촬상 수단(92)(도 1 참조)을 이용하지 않으면 안 된다. 촬상 수단(92)의 해상도가 높아지면, 웨이퍼(W) 전체면의 촬상 데이터로부터 화상을 만들어내기 위해서 대용량의 메모리를 준비하지 않으면 안 되고, 또한 화상 작성에 필요한 처리 시간이 길어진다. 한편, 촬상 데이터란, 화상을 작성하기 위한 바탕이 되는 데이터를 나타내고 있으며, 각 데이터는 화상의 픽셀에 관련지어져 있다.
본건 발명자는, 스크래치(S2) 등이 비교적 밝은 화소값으로 표시되고, 연삭흔(S1)이 비교적 어두운 화소값으로 표시되는 점에 주목하여, 본 발명에 이르렀다. 본 발명의 골자는, 웨이퍼(W) 전체면의 촬상 데이터에 포함되는 일부의 밝은 데이터 성분과 일부의 어두운 데이터 성분을 특징점으로서 추출하여, 비교적 밝은 특징만을 추출한 화상과 비교적 어두운 특징만을 추출한 화상의 2종류의 화상을 작성하는 것이다(도 4b, 도 4c 참조). 이에 의해, 비교적 밝은 특징만을 추출한 화상으로 스크래치(S2) 등을 검사하고, 비교적 어두운 특징만을 추출한 화상으로 연삭흔(S1)을 검사할 수 있다. 또한, 촬상 데이터의 일부의 데이터 성분으로 저해상도의 화상을 작성하면 되기 때문에, 메모리의 용량을 억제하고, 화상 작성에 필요한 처리 시간을 단축할 수 있다.
도 1로 되돌아가서, 웨이퍼 검사 장치(91)는, 웨이퍼(W)를 상방으로부터 조사하면서, 척 테이블(42) 상의 웨이퍼(W)의 가공면을 촬상 수단(92)으로 상방으로부터 촬상하도록 구성되어 있다. 스크래치(S2)(도 2 참조) 등은, 웨이퍼(W)의 가공면에 급준한 요철로 형성되어 있기 때문에, 촬상시에 요철에 의해 강하게 산란하여 촬상 수단(92)으로 산란이 되돌아와, 촬상 화상 상에서는 비교적 높은 화소값의 픽셀로 표시된다. 한편, 연삭흔(S1)(도 2 참조)은, 웨이퍼(W)의 가공면에 완만한 경사면으로 형성되어 있기 때문에, 촬상시에 거의 촬상 수단(92)으로 산란이 되돌아오지 않아, 촬상 화상 상에서는 비교적 화소값이 낮은 픽셀로 표시된다.
또한, 웨이퍼 검사 장치(91)에는, 스크래치(S2) 등의 검사용으로 비교적 높은 화소값의 픽셀로 이루어지는 제1 화상(도 4b 참조)을 작성하는 제1 화상 작성부(93)와, 연삭흔(S1)의 검사용으로 비교적 화소값이 낮은 픽셀로 이루어지는 제2 화상(도 4c 참조)을 생성하는 제2 화상 작성부(94)가 설치되어 있다. 또한, 웨이퍼 검사 장치(91)에는, 스크래치(S2) 등을 검사하는 경우와 연삭흔(S1)을 검사하는 경우와 같이, 검사 대상에 따라 제1, 제2 화상 작성부(93, 94)를 선택하는 선택부(95)가 설치되어 있다. 한편, 제1 화상 작성부(93)에 의한 제1 화상 작성 공정 및 제2 화상 작성부(94)에 의한 제2 화상 작성 공정의 상세에 대해서는 후술한다.
연삭 연마 장치(1)에는, 장치 각부를 통괄 제어하는 제어 수단(89)이 설치되어 있다. 제어 수단(89)에서는, 황삭 수단(46)에 의한 황삭 공정, 마무리 연삭 수단(51)에 의한 마무리 연삭 공정, 연마 수단(56)에 의한 연마 공정, 촬상 수단(92)에 의한 촬상 공정 등의 각종 제어가 실시되고 있다. 한편, 제어 수단(89), 제1 화상 작성부(93), 제2 화상 작성부(94), 선택부(95)는, 각종 처리를 실행하는 프로세서나, 메모리 등에 의해 구성되어 있다. 메모리는, 용도에 따라 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 하나 또는 복수의 기억 매체로 구성된다.
이러한 연삭 연마 장치(1)에서는, 카세트(C) 내로부터 웨이퍼(W)가 위치 결정 기구(21)에 반송되고, 위치 결정 기구(21)에 의해 웨이퍼(W)가 센터링된다. 다음으로, 척 테이블(42) 상에 웨이퍼(W)가 반입되고, 턴테이블(41)의 회전에 의해 웨이퍼(W)가 황삭 위치, 마무리 연삭 위치, 연마 위치의 순서로 위치하게 된다. 황삭 위치에서는 웨이퍼(W)가 황삭 가공되고, 마무리 연삭 위치에서는 웨이퍼(W)가 마무리 연삭 가공되며, 연마 위치에서는 웨이퍼(W)가 연마 가공된다. 그리고, 연마 후의 웨이퍼(W)의 연마 불량이 검사된 후, 세정 기구(26)에 의해 웨이퍼(W)가 세정되고, 세정 기구(26)로부터 카세트(C)에 웨이퍼(W)가 반출된다.
이하, 웨이퍼 검사 장치에 의한 촬상 동작에 대해 설명한다. 도 3은 본 실시형태에 따른 웨이퍼 검사 장치에 의한 촬상 공정의 설명도이다. 도 4는 본 실시형태에 따른 웨이퍼 검사 장치에 의한 제1, 제2 화상 작성 공정의 설명도이다. 도 5는 본 실시형태에 따른 제1, 제2 화상을 나타낸 사진이다. 한편, 도 3에 도시한 웨이퍼 검사 장치의 촬상 공정은 일례에 불과하며, 웨이퍼의 가공면을 촬상 가능하면, 어떠한 동작으로 웨이퍼의 가공면을 촬상해도 좋다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 검사 장치(91)의 촬상 수단(92)은, 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 소정 길이의 직선형의 촬상 범위(예컨대, 1024 픽셀), 화소값은 12비트 계조를 갖는 라인 센서이며, 수평 이동 수단(96) 및 승강 수단(97)에 의해 척 테이블(42)의 상방에 위치하게 된다. 수평 이동 수단(96)은, 척 테이블(42)과 촬상 수단(92)을 상대적으로 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 이동시키도록 연장되고, 수평 이동 수단(96)에는 승강 이동 수단(97)을 통해 촬상 수단(92)이 수평 이동 가능하게 설치되어 있다. 승강 이동 수단(97)은, 웨이퍼(W)와 촬상 수단(92)을 이격 및 접근시키도록 연장되고, 승강 이동 수단(97)에는 촬상 수단(92)이 승강 가능하게 설치되어 있다.
또한, 척 테이블(42)에는, 웨이퍼(W)의 중심을 척 테이블(42)의 중심에 일치시키도록 웨이퍼(W)가 유지되어 있다. 척 테이블(42)의 하부에는, 척 테이블(42)과 촬상 수단(92)을 상대적으로 웨이퍼(W)의 중심을 축으로 회전시키는 회전 수단(98)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 웨이퍼 검사 장치(91)의 촬상 공정에서는, 웨이퍼(W)의 중심 위치에 촬상 수단(92)의 직선형의 촬상 범위가 위치하게 되고, 촬상 수단(92)에 의해 촬상되면서 회전 수단(98)에 의해 척 테이블(42)이 회전된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 가공면이 360도 촬상되고, 제1, 제2 화상 작성부(93, 94)에 촬상 데이터가 받아들여진다.
그리고, 도 3b에 도시한 바와 같이, 촬상 수단(92)에 의해 웨이퍼(W)가 360도 촬상될 때마다, 수평 이동 수단(96)에 의해 촬상 수단(92)이 직선형의 촬상 범위의 길이분만큼 직경 방향 외측으로 이동된다. 이 촬상 동작이 반복해서 실시됨으로써, 제1, 제2 화상 작성부(93, 94)에 웨이퍼(W)의 가공면의 전체면을 나타내는 촬상 데이터가 받아들여진다. 한편, 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 가공면의 중심으로부터 직경 방향 외측을 향해 촬상 범위를 어긋나게 하면서 촬상하는 구성으로 하였으나, 웨이퍼(W)의 가공면의 외주측으로부터 직경 방향 내측을 향해 촬상 범위를 어긋나게 하면서 촬상하는 구성으로 해도 좋다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 제1 화상 작성부(93)(도 3a 참조)에 받아들여진 촬상 데이터는, 소정의 영역(예컨대, 50픽셀)으로 구획되고, 소정의 영역 내에서 가장 화소값이 높은 픽셀(예컨대 4∼12비트의 범위의 휘도값으로부터 가장 높은 휘도값)이 특징점으로서 추출된다. 이 경우, 소정의 영역인 50 픽셀 내에서 가장 화소값이 높은 픽셀(예컨대, 화소값 243)이 특징점(P1)으로서 추출된다. 마찬가지로, 제2 화상 작성부(94)(도 3a 참조)에 받아들여진 촬상 데이터는, 소정의 영역(예컨대, 50픽셀)으로 구획되고, 소정의 영역 내에서 가장 화소값이 낮은 픽셀(예컨대 0∼8비트의 범위의 휘도값에서 가장 낮은 휘도값)이 특징점으로서 추출된다. 이 경우, 소정의 영역인 50픽셀 내에서 가장 화소값이 낮은 픽셀(예컨대, 화소값 10)이 특징점(P2)으로서 추출된다.
도 4b의 모식도 및 도 5a의 사진에 나타낸 바와 같이, 제1 화상 작성부(93)(도 3a 참조)에 의한 제1 화상 작성 공정에서는, 전체 촬상 데이터로부터 소정의 영역마다 추출된 화소값이 높은 픽셀만이 사용되어 제1 화상이 작성된다. 이 경우, 제1 화상의 총 픽셀수가 적은 분(分)만큼 화질이 저하되지만, 화상 작성에 사용되는 데이터량이 작기 때문에 처리 시간이 단축된다. 또한, 비교적 화소값이 높은 픽셀만으로 제1 화상을 작성함으로써 스크래치(S2)에 의한 연마 불량을 강조한 화상이 된다.
도 4c의 모식도 및 도 5b의 사진에 나타낸 바와 같이, 제2 화상 작성부(94)(도 3a 참조)에 의한 제2 화상 작성 공정에서는, 전체 촬상 데이터로부터 소정의 영역마다 추출된 화소값이 낮은 픽셀만이 사용되어 제2 화상이 작성된다. 이 경우, 제2 화상의 총 픽셀수가 적은 분만큼 화질이 저하되지만, 화상 작성에 사용되는 데이터량이 작기 때문에 처리 시간이 단축된다. 또한, 비교적 화소값이 낮은 픽셀만으로 제2 화상을 작성함으로써 연삭흔(S1)에 의한 연마 불량을 강조한 화상이 된다.
이와 같이, 해상도가 높은 촬상 수단(92)(도 3a 참조)을 이용하여 웨이퍼(W)의 가공면 전체의 촬상 데이터를 취득하고, 가공면 상에 존재하는 미세한 연마 불량의 누락(찍힘 누락)을 없애며, 대용량의 촬상 데이터로부터 불필요한 데이터를 솎아내어 화질이 낮은 화상을 만들어내고 있다. 이에 의해, 적은 데이터량으로 스크래치(S2)나 연삭흔(S1) 등의 연마 불량을 나타내는 픽셀의 누락이 없는 제1, 제2 화상이 각각 작성된다. 화질이 낮게 작성된 제1, 제2 화상이어도, 제1, 제2 화상에는 스크래치(S2)나 연삭흔(S1) 등의 연마 불량이 확실하게 포함되기 때문에, 연마 불량을 양호하게 검사하는 것이 가능해지고 있다.
또한, 선택부(95)(도 3a 참조)에서는, 스크래치(S2) 등을 검사하는 경우와 연삭흔(S1)을 검사하는 경우와 같이, 검사 대상에 따라 제1, 제2 화상 작성부(93, 94)가 선택된다. 선택부(95)에 의해 제1, 제2 화상 작성부(93, 94)가 선택되면, 선택처에서 제1 화상 또는 제2 화상이 작성되어 도시하지 않은 표시 장치에 선택적으로 표시된다. 이와 같이, 오퍼레이터가 선택한 검사 대상에 따라, 원하는 화상만을 표시 장치에 표시시킴으로써, 스크래치(S2) 등과 연삭흔(S1)을 구별하여 검사하는 것이 가능해지고 있다.
한편, 가장 화소값이 높은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제1 화상을 작성하는 구성으로 하였으나, 이 구성에 한정되지 않는다. 제1 화상 작성부(93)는, 촬상 데이터를 소정의 영역으로 구획하고, 상기 소정의 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 높은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제1 화상을 작성하면 된다. 예컨대, 도 4d에 도시한 바와 같이, 인접한 픽셀(화소값)의 차분이 가장 커지는 화소값이 높은 픽셀을 특징점으로서 추출해도 좋다. 이 경우, 화소값이 높은 픽셀(화소값 128 이상)과, 이 화소값이 높은 픽셀의 인접 픽셀과의 차분을 산출하여, 차분이 최대(예컨대, 차분 46)가 되는 화소값이 높은 픽셀(화소값 207≥128)이 특징점(P3)으로서 추출된다.
마찬가지로, 가장 화소값이 낮은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제2 화상을 작성하는 구성으로 하였으나, 이 구성에 한정되지 않는다. 제2 화상 작성부(94)는, 촬상 데이터를 소정의 영역으로 구획하고, 상기 소정의 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제2 화상을 작성하면 된다. 예컨대, 도 4d에 도시한 바와 같이, 인접한 픽셀(화소값)의 차분이 가장 커지는 화소값이 낮은 픽셀을 특징점으로서 추출해도 좋다. 이 경우, 화소값이 낮은 픽셀(화소값 127 이하)과, 이 화소값이 낮은 픽셀의 인접 픽셀과의 차분을 산출하여, 차분이 최대(예컨대, 차분 88)가 되는 화소값이 낮은 픽셀(화소값 31≤127)이 특징점(P4)으로서 추출된다.
한편, 연마 불량의 검사는 오퍼레이터가 제1, 제2 화상을 시인하여 판단해도 좋고, 웨이퍼 검사 장치(91)에 의해 자동적으로 판정해도 좋다. 웨이퍼 검사 장치(91)에 의해 연마 불량을 판정하는 경우에는, 연마 불량을 나타내는 스크래치 등의 화소값의 크기나, 연마 불량을 나타내는 픽셀의 비율로부터 연마 불량을 자동적으로 판정하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 웨이퍼 검사 장치(91)에서는, 웨이퍼(W)의 가공면에서의 연마 불량의 위치를 기억하여, 후단의 가공에 이용하도록 해도 좋다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 검사 장치(91)는, 촬상 데이터의 소정 영역마다 주변 픽셀보다 화소값이 높은 픽셀만이 특징점으로서 추출되어 제1 촬상 화상이 작성되고, 촬상 데이터의 소정 영역마다 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀만이 특징점으로서 추출되어 제2 촬상 화상이 작성된다. 제1 촬상 화상에는 연삭흔(방사상의 기복)(S1)이 표시되는 일이 없기 때문에, 스크래치(S2) 등의 존재를 정밀도 좋게 검사할 수 있고, 제2 촬상 화상에는 스크래치(S2) 등이 표시되는 일이 없기 때문에, 연삭흔(S1)의 존재를 정밀도 좋게 검사할 수 있다. 또한, 촬상 데이터의 일부의 데이터로 제1, 제2 화상이 작성되기 때문에, 화상 작성에 필요한 처리 시간을 단축할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지로 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 상기 실시형태에 있어서, 첨부 도면에 도시되어 있는 크기나 형상 등에 대해서는, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적절히 변경하는 것이 가능하다. 그 외, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
예컨대, 상기한 본 실시형태에 있어서, 웨이퍼 검사 장치(91)가, 제1 화상 작성 공정과 제2 화상 작성 공정을 실시하는 구성으로 하였으나, 이 구성에 한정되지 않는다. 웨이퍼 검사 장치(91)는, 제1 화상 작성 공정 및 제2 화상 작성 공정 중 적어도 한쪽을 실시하는 구성이면 된다.
또한, 상기한 본 실시형태에 있어서, 연마 후의 웨이퍼의 가공면을 검사하는 구성으로 하였으나, 이 구성에 한정되지 않는다. 연삭 후의 웨이퍼의 가공면을 검사하는 구성이어도 좋다.
또한, 상기한 본 실시형태에 있어서, 촬상 수단(92)을 라인 센서로 구성하였으나, 이 구성에 한정되지 않는다. 촬상 수단(92)은, 척 테이블(42)이 유지하는 웨이퍼(W)의 가공면을 촬상 가능하면 되고, 이차원적으로 촬상할 수 있는 에어리어 센서로 구성되어도 좋다.
또한, 상기한 본 실시형태에 있어서, 웨이퍼 검사 장치(91)가, 웨이퍼(W)가 연마 불량이라고 판단되면, 웨이퍼(W)에 대해 다시 연마 가공을 실시하는 구성으로 해도 좋고, 웨이퍼(W)에 대해 다시 연마 가공을 실시하지 않고 폐기하도록 해도 좋다.
또한, 상기한 본 실시형태에 있어서, 회전 수단(98)은 촬상 수단(92)에 대해 척 테이블(42)을 회전시키는 구성으로 하였으나, 이 구성에 한정되지 않는다. 회전 수단(98)은, 척 테이블(42)과 촬상 수단(92)을 상대적으로 회전시키는 구성이면 되고, 척 테이블(42)에 대해 촬상 수단(92)을 회전시켜도 좋다.
또한, 상기한 본 실시형태에 있어서, 수평 이동 수단(96)은 척 테이블(42)에 대해 촬상 수단(92)을 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 이동시키는 구성으로 하였으나, 이 구성에 한정되지 않는다. 수평 이동 수단(96)은, 척 테이블(42)과 촬상 수단(92)을 상대적으로 수평 이동시키는 구성이면 되고, 촬상 수단(92)에 대해 척 테이블(42)을 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 이동시켜도 좋다.
또한, 상기한 본 실시형태에 있어서, 웨이퍼 검사 장치(91)는, 연삭 연마 장치(1) 내에 탑재되는 구성으로 하였으나, 이 구성에 한정되지 않는다. 웨이퍼 검사 장치(91)는, 웨이퍼(W)의 가공면을 촬상하여 검사하기 위한 전용의 장치로서 구성되어도 좋다.
또한, 상기한 본 실시형태에 있어서, 제1, 제2 화상 작성부(93, 94)가 소정의 영역 내에서 하나의 픽셀을 특징점으로서 추출하는 구성에 대해 설명하였으나, 소정의 영역 내에서 복수의 픽셀을 특징점으로서 추출해도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 짧은 시간에 정밀도 좋게 웨이퍼의 가공면의 연마 불량을 검사할 수 있다고 하는 효과를 가지며, 특히, 연삭 가공 및 연마 가공을 전자동으로 실시하는 풀 오토 타입의 연삭 연마 장치, 이 연삭 연마 장치에서 실시되는 웨이퍼 검사 방법에 유용하다.
1: 연삭 연마 장치 42: 척 테이블
91: 웨이퍼 검사 장치 92: 촬상 수단
93: 제1 화상 작성부 94: 제2 화상 작성부
95: 선택부 98: 회전 수단
S1: 연삭흔 S2: 스크래치
W: 웨이퍼

Claims (5)

  1. 연삭 및 연마 가공한 웨이퍼의 가공면을 검사하는 웨이퍼 검사 방법에 있어서,
    척 테이블에 유지된 웨이퍼의 상기 가공면을 촬상하는 촬상 공정과,
    상기 촬상 공정에서 촬상한 촬상 데이터를 미리 정해진 영역으로 구획하고, 상기 미리 정해진 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 높은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제1 화상을 작성하는 제1 화상 작성 공정
    을 구비한 웨이퍼 검사 방법.
  2. 연삭 및 연마 가공한 웨이퍼의 가공면을 검사하는 웨이퍼 검사 방법에 있어서,
    척 테이블에 유지된 웨이퍼의 상기 가공면을 촬상하는 촬상 공정과,
    상기 촬상 공정에서 촬상한 촬상 데이터를 미리 정해진 영역으로 구획하고, 상기 미리 정해진 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제2 화상을 작성하는 제2 화상 작성 공정
    을 구비한 웨이퍼 검사 방법.
  3. 연삭 및 연마 가공한 웨이퍼의 가공면을 검사하는 웨이퍼 검사 방법에 있어서,
    척 테이블에 유지된 웨이퍼의 상기 가공면을 촬상하는 촬상 공정과,
    상기 촬상 공정에서 촬상한 촬상 데이터를 미리 정해진 영역으로 구획하고, 상기 미리 정해진 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 높은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제1 화상을 작성하는 제1 화상 작성 공정과,
    상기 미리 정해진 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제2 화상을 작성하는 제2 화상 작성 공정
    을 구비한 웨이퍼 검사 방법.
  4. 연삭 및 연마한 웨이퍼의 가공면을 검사하는 웨이퍼 검사 장치에 있어서,
    웨이퍼를 유지하는 척 테이블과,
    상기 척 테이블이 유지하는 웨이퍼의 상기 가공면을 촬상하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단이 촬상한 촬상 데이터를 미리 정해진 영역으로 구획하고, 상기 미리 정해진 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 높은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제1 화상을 작성하는 제1 화상 작성부와,
    상기 미리 정해진 영역 내에서 주변 픽셀보다 화소값이 낮은 픽셀을 특징점으로서 추출하여 제2 화상을 작성하는 제2 화상 작성부와,
    검사 대상에 따라 상기 제1 화상 작성부와 상기 제2 화상 작성부를 선택하는 선택부
    를 구비한 웨이퍼 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 촬상 수단은 웨이퍼의 반경 방향으로 미리 정해진 길이의 직선형의 촬상 범위를 갖는 라인 센서로 구성되고,
    상기 척 테이블과 상기 촬상 수단을 상대적으로 웨이퍼의 중심을 축으로 회전시키는 회전 수단과, 상기 척 테이블과 상기 촬상 수단을 상대적으로 웨이퍼의 직경 방향으로 이동시키는 수평 이동 수단을 더 구비하며,
    상기 회전 수단에 의해 회전시켜 360도를 상기 촬상 수단이 촬상할 때마다, 상기 촬상 수단을 상기 수평 이동 수단에 의해 상기 촬상 범위의 길이분만큼 웨이퍼의 직경 방향으로 이동시켜, 상기 가공면의 전체면을 촬상한 촬상 데이터를 이용하여 웨이퍼의 상기 가공면을 검사하는 것인 웨이퍼 검사 장치.
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