KR20210007852A - 웨이퍼 검사 장치 - Google Patents

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KR20210007852A
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신지 요시다
고지 하시모토
야스쿠니 노무라
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 최저한의 이동 수단으로 매크로 카메라와 마이크로 카메라를 각각의 촬상 개소로 이동시키는 것을 목적으로 한다.
유지 테이블의 회전 각도에 따른 중심 간 거리에 기초하여, 마이크로 카메라의 적절한 촬상 위치에 마이크로 카메라를 배치한다. 유지면의 중심(C0)과 웨이퍼의 중심(C1)이 어긋나 있어, 유지 테이블의 회전에 따라 웨이퍼의 외주에서의 X축 방향의 위치가 변동하는 경우에도, 마이크로 카메라의 촬상 범위를 웨이퍼의 외주 위치에 추종시킬 수 있다. 따라서, 마이크로 카메라의 촬상 범위를 용이하게 결정할 수 있다. 또한, 2개의 카메라를, 하나의 X축 이동 기구에 의해 X축 방향을 따라 이동시키는 것만으로, 웨이퍼의 표면 검사와, 웨이퍼의 외주 검사의 양방을 실시할 수 있다.

Description

웨이퍼 검사 장치{WAFER INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼 검사 장치에 관한 것이다.
연삭 지석으로 연삭된 웨이퍼의 피연삭면의 상태를, 피연삭면을 촬상하여 검사하는 것이 실시되고 있다(특허문헌 1 및 2 참조). 또한, 웨이퍼의 에지를 촬상 유닛으로 촬상하여, 에지에 이지러짐이 발생하고 있는지의 여부를 검사하는 기술도 있다.
웨이퍼의 피연삭면을 검사할 때에는, 검사 시간 단축을 위해서, 넓은 시야(촬상 범위)의 촬상 카메라(매크로 카메라)가 이용된다. 한편, 웨이퍼의 에지를 검사할 때에는, 에지에서의 이지러짐의 크기를 측정하고 싶기 때문에, 좁은 시야(촬상 범위)의 촬상 카메라(마이크로 카메라)가 이용된다. 즉, 좁은 촬상 범위를 고화소로 촬상함으로써, 측정 정밀도를 높이고 있다.
이와 같이, 웨이퍼에서의 피연삭면 및 에지의 양방을 촬상하기 위해서, 매크로 카메라와 마이크로 카메라의 2개의 카메라가 이용된다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2016-049581호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2016-075554호 공보
매크로 카메라 및 마이크로 카메라를 이용하는 경우, 2개의 카메라의 촬상 개소는, 웨이퍼 표면과 웨이퍼 에지가 되어, 서로 상이하다. 이에 대해, 각각의 촬상 개소로 카메라를 이동시키는 이동 수단을 카메라마다 구비하면, 장치가 커진다.
따라서, 본 발명의 목적은, 최저한의 이동 수단으로 매크로 카메라와 마이크로 카메라를 각각의 촬상 개소로 이동시켜, 피연삭면의 검사와 에지의 검사를 가능하게 하는 웨이퍼 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 표면과 웨이퍼의 외주를 촬상하여 검사하는 웨이퍼 검사 장치로서, 웨이퍼의 표면을 촬상하는 매크로 카메라와, 웨이퍼의 외주를 촬상하는, 상기 매크로 카메라보다 촬상 범위가 좁고 배율이 높은 마이크로 카메라와, 웨이퍼를 유지하는 유지면을 갖는 유지 테이블과, 상기 유지면의 중심을 축으로 상기 유지 테이블을 회전시키는 모터와, 상기 모터에 의해 회전되는 상기 유지 테이블의 회전 각도를 인식하는 각도 인식부와, 상기 매크로 카메라 및 상기 마이크로 카메라를 지지하는 지지부와, 상기 지지부를 상기 유지면에 평행한 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 기구와, 제어 유닛을 구비하고, 상기 제어 유닛은, 상기 매크로 카메라를 웨이퍼의 외주를 촬상할 수 있는 위치로 이동시키고, 상기 매크로 카메라로 촬상한 화상으로부터, 웨이퍼의 외주의 적어도 3점의 좌표를 인식하며, 상기 3점의 좌표를 기초로 웨이퍼의 중심 좌표를 산출하는 중심 산출부와, 미리 인식하고 있는 상기 유지면의 중심 좌표와 상기 중심 산출부가 산출한 웨이퍼의 중심 좌표와의 X축 방향에서의 거리인 중심 간 거리와, 상기 유지 테이블의 회전 각도의 관계를 취득하고, 상기 유지 테이블을 회전시켜, 상기 각도 인식부에서 인식되는 상기 유지 테이블의 회전 각도에 따른 상기 중심 간 거리를 산출하는 거리 산출부를 포함하며, 상기 마이크로 카메라의 촬상 범위 중심과 상기 유지면의 중심과의 X축 방향에서의 거리와, 상기 거리 산출부에 의해 산출된 상기 중심 간 거리에 기초하여, 상기 X축 이동 기구에 의해 상기 마이크로 카메라를 X축 방향으로 이동시켜, 상기 마이크로 카메라를, 그 촬상 범위를 웨이퍼의 외주 상에 배치하기 위한 X축 방향에서의 위치인 촬상 위치에 배치하고, 상기 마이크로 카메라로 웨이퍼의 외주를 촬상하여, 웨이퍼의 외주의 상태를 검사하는, 웨이퍼 검사 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 유지면의 중심 좌표와 웨이퍼의 중심 좌표가 어긋나 있어, 유지 테이블의 회전에 따라 웨이퍼의 외주에서의 X축 방향의 위치가 변동하는 경우에도, 제어 유닛이, 마이크로 카메라의 촬상 범위를, 변동하는 웨이퍼의 외주 위치에 추종시킬 수 있다. 따라서, 유지면의 중심 좌표와 웨이퍼의 중심 좌표가 어긋나 있어도, 마이크로 카메라에 의해, 웨이퍼의 외주를 용이하게 촬상하는 것이 가능하다.
또한, 매크로 카메라 및 마이크로 카메라를, 하나의 X축 이동 기구에 의해 X축 방향을 따라 이동시키는 것만으로, 웨이퍼의 표면에서의 촬상 및 검사와, 웨이퍼의 외주에서의 촬상 및 검사의 양방을 실시할 수 있다. 이에 의해, 본 웨이퍼 검사 장치를 컴팩트화하는 것이 용이해진다.
도 1은 본 발명 실시형태에 따른 웨이퍼 검사 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 유지 테이블의 유지면에 배치된 웨이퍼를 도시한 평면도이다.
도 3은 유지 테이블의 회전 각도와 중심 간 거리의 관계를 도시한 모식도이다.
도 4는 웨이퍼의 외주 상에 배치된 마이크로 카메라의 촬상 범위를 도시한 평면도이다.
도 1에 도시된 본 발명 실시형태에 따른 웨이퍼 검사 장치(1)는, 웨이퍼(W)의 표면과 웨이퍼(W)의 외주를 촬상하여 검사하기 위한 장치이다. 특히, 웨이퍼 검사 장치(1)에서는, 연삭 가공된 웨이퍼(W)에서의 피연삭면과 외주를, 촬상 및 검사한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 검사 장치(1)는, 웨이퍼(W)를 유지하는 유지 테이블(11), 유지 테이블(11)을 회전시키는 모터(21), 및 인코더(22)를 구비하고 있다.
유지 테이블(11)은, 웨이퍼(W)를 유지하는 유지면(12)을 갖고 있다. 유지면(12)은, 예컨대, 다공성 세라믹스재를 포함하고, 흡인원(도시하지 않음)에 연통(連通)됨으로써, 웨이퍼(W)를 흡착 유지한다.
모터(21)는, 유지 테이블(11)의 유지면(12)의 중심을 지나, Z축 방향으로 연장되는 축(L)을 중심축으로 하여, 유지 테이블(11)을 회전시킨다. 인코더(22)는, 모터(21)에 의해 회전되는 유지 테이블(11)의 회전 각도를 인식하는 기능을 갖고 있고, 각도 인식부의 일례이다.
웨이퍼 검사 장치(1)는, 또한, 매크로 카메라(31) 및 마이크로 카메라(33)와, 이들 매크로 카메라(31) 및 마이크로 카메라(33)를 지지하는 지지부(41)와, 지지부(41)를 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 기구(51)를 구비하고 있다.
지지부(41)는, 지지부 본체(42)와, 수평 방향으로 연장되는 제1 지지 기둥(43) 및 제2 지지 기둥(44)을 구비하고 있다. 제1 지지 기둥(43) 및 제2 지지 기둥(44)은, 지지부 본체(42)의 +Y측의 측면으로부터, +Y 방향으로 연장되어 있다. 제1 지지 기둥(43)은, 매크로 카메라(31)를 지지하고 있고, 제2 지지 기둥(44)은, 마이크로 카메라(33)를 지지하고 있다.
지지부 본체(42)는, 그 일부가 X축 이동 기구(51) 내에 위치하도록 배치되어 있다. X축 이동 기구(51)는, 내장된 도시하지 않은 구동 기구에 의해, 지지부 본체(42)를 포함하는 지지부(41)를, 매크로 카메라(31) 및 마이크로 카메라(33)와 함께, X축을 따라 이동시킨다. X축 이동 기구(51)는, 예컨대 매크로 카메라(31) 및 마이크로 카메라(33)를, 유지면(12)의 중심의 상방을 통과하도록, X축을 따라 이동시킨다.
매크로 카메라(31)는, 비교적 넓은 시야(촬상 범위)를 갖고 있고, 유지 테이블(11)에 유지되어 있는 웨이퍼(W)의 표면(피연삭면)을 촬상하기 위해서 설치되어 있다. 한편, 마이크로 카메라(33)는, 비교적 좁은 시야(촬상 범위)를 갖고 있고, 유지 테이블(11)에 유지되어 있는 웨이퍼(W)의 외주(에지)를 촬상하기 위해서 설치되어 있다.
예컨대, 매크로 카메라(31)의 촬상 범위는 15 ㎛×15 ㎛이고, 마이크로 카메라(33)의 촬상 범위는, 2 ㎛×2 ㎛이다. 또한, 마이크로 카메라(33)의 촬상 배율은, 매크로 카메라(31)의 촬상 배율보다 높게 설정되어 있다.
또한, 웨이퍼 검사 장치(1)는, 웨이퍼 검사 장치(1)의 각 부재를 제어하는 제어 유닛(61)을 구비하고 있다. 제어 유닛(61)은, 중심 산출부(62) 및 거리 산출부(63)를 갖고 있고, 웨이퍼 검사 장치(1)의 각 부재를 제어하여, 웨이퍼 검사 장치(1)에 의한 웨이퍼(W)의 검사를 실시한다.
이하에, 제어 유닛(61)의 제어에 의한 웨이퍼(W)의 검사 동작에 대해 설명한다.
웨이퍼(W)의 검사에서는, 먼저, 작업자 혹은 도시하지 않은 반송 기구가, 웨이퍼(W)를, 그 피연삭면을 위로 하여, 유지 테이블(11)의 유지면(12) 상에 배치한다. 그 후, 제어 유닛(61)이, 유지면(12)을 흡인원에 연통시킴으로써, 유지면(12)에 의해 웨이퍼(W)를 흡착 유지한다. 도 2에, 유지 테이블(11)의 유지면(12)에 배치되어 있는 웨이퍼(W)를 도시한다. 이 도면에 도시된 예에서는, 웨이퍼(W)는, 그 중심(C1)이 유지면(12)의 중심(C0)과 어긋난 상태로, 유지면(12) 상에 배치되어 있다.
다음으로, 제어 유닛(61)은, 도 1에 도시된 매크로 카메라(31)를 이용한, 웨이퍼(W)의 표면의 검사를 실시한다. 즉, 제어 유닛(61)은, X축 이동 기구(51)를 제어하여, 매크로 카메라(31)를 웨이퍼(W) 상에서 X축 방향을 따라 주사하면서, 웨이퍼(W)의 표면(피연삭면)을 촬상하여 검사한다.
다음으로, 제어 유닛(61)은, 마이크로 카메라(33)를 이용한, 웨이퍼(W)의 외주의 상태의 검사(예컨대, 외주에서의 이지러짐의 유무의 검사)를 실시한다. 이 검사에서는, 먼저, 제어 유닛(61)의 중심 산출부(62)가, 유지면(12)에 배치된 웨이퍼(W)의 중심(C1)의 좌표를 산출한다.
즉, 중심 산출부(62)는, 먼저, X축 이동 기구(51)를 제어하여, 매크로 카메라(31)를, 웨이퍼(W)의 외주를 촬상할 수 있는 위치로 이동시킨다. 그리고, 중심 산출부(62)는, 매크로 카메라(31)에 의해 촬상한 화상으로부터, 웨이퍼(W)의 외주의 적어도 3점의 좌표(외주 좌표)를 인식한다. 또한, 중심 산출부(62)는, 인식한 3점의 외주 좌표를 기초로, 웨이퍼(W)의 중심(C1)의 좌표(웨이퍼 중심 좌표)를 산출한다.
웨이퍼 중심 좌표의 산출 방법으로서는, 공지된 어느 수법이 이용되어도 좋다. 예컨대, 중심 산출부(62)는, 인식한 3점의 외주 좌표 중 인접하는 2점을 연결하는 2개의 직선을 작성하고, 이들 2개의 직선의 수직 이등분선을 각각 구한다. 그리고, 중심 산출부(62)는, 2개의 수직 이등분선의 교점을, 웨이퍼(W)의 중심으로서 산출할 수 있다.
다음으로, 제어 유닛(61)의 거리 산출부(63)가, 도 2에 도시된 바와 같이, 미리 인식하고 있는 유지면(12)의 중심(C0)의 좌표(유지면 중심 좌표)와, 중심 산출부(62)가 산출한 웨이퍼 중심 좌표와의, X축 방향에서의 거리인 중심 간 거리(r)를 구한다.
그리고, 거리 산출부(63)는, 유지면 중심 좌표와 웨이퍼 중심 좌표와의 X축 방향에서의 거리인 중심 간 거리(r)와, 인코더(22)에 의해 인식되는 유지 테이블(11)의 회전 각도의 관계를 구한다.
이때, 예컨대, 거리 산출부(63)는, 중심 간 거리(r)의 최대값을 구한다. 그리고, 거리 산출부(63)는, 예컨대, 중심 간 거리(r)가 최대값이 될 때의 유지 테이블(11)의 회전 각도를 제로도로 한 경우의, 유지 테이블(11)의 회전 각도와 중심 간 거리(r)의 관계를 취득한다.
도 3에, 유지 테이블(11)의 회전 각도와 중심 간 거리(r)의 관계의 일례를 도시한다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 중심 간 거리(r)는, 유지 테이블(11)의 회전 각도(θ)에 따라, 코사인 커브를 그리도록 변동한다. 한편, 중심 간 거리(r)가 마이너스인 것은, 측정 개시했을 때의 웨이퍼(W)의 중심(C1)이, 유지면(12)의 중심(C0)보다 -X측에 있는 것을 의미한다.
그리고, 거리 산출부(63)는, 모터(21)를 제어하여, 유지 테이블(11)을 회전시킨다. 또한, 거리 산출부(63)는, 인코더(22)로 인식되는, 회전하는 유지 테이블(11)의 회전 각도를 취득한다. 그리고, 거리 산출부(63)는, 유지 테이블(11)의 회전 각도마다, 중심 간 거리(r)를 산출한다.
한편, 제어 유닛(61)은, 회전하는 유지 테이블(11)의 유지면(12)의 중심(C1)과 마이크로 카메라(33)의 촬상 범위의 중심과의, X축 방향에서의 거리를 인식한다. 제어 유닛(61)은, 이 거리를, 예컨대, X축 이동 기구(51)의 위치, 즉 마이크로 카메라(33)의 위치에 기초하여 산출하는 것이 가능하다.
그리고, 제어 유닛(61)은, 이 거리와, 거리 산출부(63)에 의해 산출된 중심 간 거리(r)에 기초하여, X축 이동 기구(51)에 의해, 마이크로 카메라(33)를, X축 방향을 따라 이동시켜, 유지 테이블(11)의 회전 각도에 따른 촬상 위치에 배치한다. 이 촬상 위치는, 마이크로 카메라(33)의 촬상 범위를 웨이퍼(W)의 외주 상에 배치하기 위한, 마이크로 카메라(33)의 X축 방향에서의 위치이다.
예컨대, 제어 유닛(61)은, 산출된 중심 간 거리(r)와 웨이퍼(W)의 반경에 기초하여, 마이크로 카메라(33)의 촬상 범위를 웨이퍼(W)의 외주 상에 배치하기 위한, 마이크로 카메라(33)의 X축 방향에서의 촬상 위치를 취득한다. 또한, 제어 유닛(61)은, 유지면(12)의 중심(C1)과 마이크로 카메라(33)의 촬상 범위의 중심과의 X축 방향에서의 거리에 기초하여, 산출한 촬상 위치에 마이크로 카메라(33)를 배치하기 위한, 마이크로 카메라(33)의 이동 거리를 산출한다. 제어 유닛(61)은, X축 이동 기구(51)를 제어하여, 이 이동 거리만큼, 마이크로 카메라(33)를 X축 방향으로 이동시킨다.
이에 의해, 도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로 카메라(33)의 촬상 범위(MA)가, 웨이퍼(W)의 외주 상에 배치된다. 제어 유닛(61)은, 마이크로 카메라(33)에 의해 웨이퍼(W)의 외주를 촬상하여, 웨이퍼(W)의 외주의 상태를 검사한다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 제어 유닛(61)의 거리 산출부(63)가, 회전하는 유지 테이블(11)의 회전 각도에 따른 X축 방향에서의 중심 간 거리(r)를 산출한다. 그리고, 제어 유닛(61)이, 산출된 중심 간 거리(r)와, 유지면(12)의 중심(C1)과 마이크로 카메라(33)의 촬상 범위의 중심과의 X축 방향에서의 거리에 기초하여, 마이크로 카메라(33)를, 웨이퍼(W)의 외주를 촬상 가능한 적절한 촬상 위치에 배치한다.
즉, 본 실시형태에서는, 유지면 중심 좌표와 웨이퍼 중심 좌표가 어긋나 있어, 유지 테이블(11)의 회전에 따라 웨이퍼(W)의 외주에서의 X축 방향의 위치가 변동하는 경우에도, 제어 유닛(61)이, 마이크로 카메라(33)의 촬상 범위를, 변동하는 웨이퍼(W)의 외주 위치에 추종시킬 수 있다.
따라서, 본 실시형태에서는, 유지면 중심 좌표와 웨이퍼 중심 좌표가 어긋나 있어도, 마이크로 카메라(33)에 의해, 웨이퍼(W)의 외주를 용이하게 촬상하는 것이 가능하다.
또한, 매크로 카메라(31) 및 마이크로 카메라(33)를, 하나의 X축 이동 기구(51)에 의해 X축 방향을 따라 이동시키는 것만으로, 웨이퍼(W)의 표면에서의 촬상 및 검사와, 웨이퍼(W)의 외주에서의 촬상 및 검사의 양방을 실시할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼 검사 장치(1)의 컴팩트화를 도모할 수 있다.
한편, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 검사 장치(1)는, 연삭 가공된 웨이퍼(W)에서의 피연삭면과 그 외주를 촬상 및 검사하고 있다. 이에 한하지 않고, 웨이퍼 검사 장치(1)는, 웨이퍼(W)에서의 피연마면과 그 외주를 촬상 및 검사하는 것이어도 좋다.
또한, 웨이퍼 검사 장치(1)는, 연삭 장치 혹은 연마 장치에 설치되어, 연삭 혹은 연마된 웨이퍼(W)를 촬상 및 검사하도록 구성되어 있어도 좋다. 이 경우, 연삭 장치 혹은 연마 장치는, 가공 후의 웨이퍼(W)를 수용하기 위한 복수의 카세트를 갖고, 웨이퍼 검사 장치(1)에 의한 검사의 결과에 따라, 가공 후의 웨이퍼(W)를 수용하는 카세트를 나누어도 좋다.
혹은, 웨이퍼 검사 장치(1)는, 웨이퍼(W)를 절삭 가공하는 절삭 장치에 설치되어도 좋다. 이 경우, 웨이퍼 검사 장치(1)는, 절삭된 웨이퍼(W)에서의 커프 체크를 위해서 이용되어도 좋다.
1: 웨이퍼 검사 장치 W: 웨이퍼
11: 유지 테이블 12: 유지면
21: 모터 22: 인코더
31: 매크로 카메라 33: 마이크로 카메라
41: 지지부 42: 지지부 본체
43: 제1 지지 기둥 44: 제2 지지 기둥
51: X축 이동 기구 61: 제어 유닛
62: 중심 산출부 63: 거리 산출부
C0: 유지면의 중심 C1: 웨이퍼의 중심
MA: 마이크로 카메라의 촬상 범위

Claims (1)

  1. 웨이퍼의 표면과 웨이퍼의 외주를 촬상하여 검사하는 웨이퍼 검사 장치로서,
    웨이퍼의 표면을 촬상하는 매크로 카메라와,
    웨이퍼의 외주를 촬상하는, 상기 매크로 카메라보다 촬상 범위가 좁고 배율이 높은 마이크로 카메라와,
    웨이퍼를 유지하는 유지면을 갖는 유지 테이블과,
    상기 유지면의 중심을 축으로 상기 유지 테이블을 회전시키는 모터와,
    상기 모터에 의해 회전되는 상기 유지 테이블의 회전 각도를 인식하는 각도 인식부와,
    상기 매크로 카메라 및 상기 마이크로 카메라를 지지하는 지지부와,
    상기 지지부를 상기 유지면에 평행한 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 기구와,
    제어 유닛
    을 구비하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 매크로 카메라를 웨이퍼의 외주를 촬상할 수 있는 위치로 이동시키고, 상기 매크로 카메라로 촬상한 화상으로부터, 웨이퍼의 외주의 적어도 3점의 좌표를 인식하며, 상기 3점의 좌표를 기초로 웨이퍼의 중심 좌표를 산출하는 중심 산출부와,
    미리 인식하고 있는 상기 유지면의 중심 좌표와 상기 중심 산출부가 산출한 웨이퍼의 중심 좌표와의 X축 방향에서의 거리인 중심 간 거리와, 상기 유지 테이블의 회전 각도의 관계를 취득하고, 상기 유지 테이블을 회전시켜, 상기 각도 인식부에서 인식되는 상기 유지 테이블의 회전 각도에 따른 상기 중심 간 거리를 산출하는 거리 산출부를 포함하며,
    상기 마이크로 카메라의 촬상 범위 중심과 상기 유지면의 중심과의 X축 방향에서의 거리와, 상기 거리 산출부에 의해 산출된 상기 중심 간 거리에 기초하여, 상기 X축 이동 기구에 의해 상기 마이크로 카메라를 X축 방향으로 이동시켜, 상기 마이크로 카메라를, 그 촬상 범위를 웨이퍼의 외주 상에 배치하기 위한 X축 방향에서의 위치인 촬상 위치에 배치하고,
    상기 마이크로 카메라로 웨이퍼의 외주를 촬상하여, 웨이퍼의 외주의 상태를 검사하는 것인 웨이퍼 검사 장치.
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