KR20220046969A - 웨이퍼의 소잉 각도 정합성을 계산하고 판정하는 방법 및 이를 수행하는 시스템 - Google Patents

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Abstract

컴퓨팅 시스템이 웨이퍼의 소잉 각도 정합성을 판정하는 방법이 도시된다. 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따르면, 판정 대상 웨이퍼 이미지와 기준 소잉 각도의 비교를 통해 1차 정합성 판정을 수행하는 단계; 상기 1차 정합성 판정을 통과하지 못한 상기 판정 대상 웨이퍼에 대해, 기준 이미지와의 유사성 비교를 통해 2차 정합성 판정을 수행하는 단계; 및 상기 1차 정합성 판정을 통과한 상기 판정 대상 웨이퍼를 기준 이미지 집합에 포함시키는 단계를 포함하며, 상기 1차 정합성 판정 수행 단계는, 상기 판정 대상 웨이퍼 이미지의 피크 포인트들을 추출하여 추출된 피크 포인트들을 기초로 직선을 근사하고, 근사된 직선의 각도와 상기 기준 소잉 각도의 비교를 수행하는 것인, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법이 개시될 수 있다.

Description

웨이퍼의 소잉 각도 정합성을 계산하고 판정하는 방법 및 이를 수행하는 시스템{METHOD OF CALCULATING AND DETERMINING THE SAWING ANGLE CONSISTENCY OF WAFERS AND SYSTEM PERFORMING THE SAME}
본 발명의 다양한 실시예는 웨이퍼의 소잉 각도의 정합성을 계산하여 웨이퍼 관리 과정에서 발생할 수 있는 불일치 정보를 탐색하는 기술에 대한 것이다.
반도체 생산 과정에서 가장 기본이 되는 과정은 웨이퍼를 생산하는 것이다. 웨이퍼는 반도체 집적회로를 만드는데 사용하는 주요 재료로, 주로 실리콘이나 갈륨 아세나이드 등을 성장시켜 얻은 잉곳(단결정 기둥)을 절단하여 ?瘠? 만든 원판 모양의 판이다.
웨이퍼를 생산하는 공정은 로트(Lot) 단위 또는 카세트(Cassette) 단위로 웨이퍼들을 관리하게 되는데, 일반적으로 웨이퍼를 생산하는 공장에서는 MES 시스템(MES: Manufacturing Execution System)을 통해 전산화를 수행하여 웨이퍼들의 이력을 추적 관리한다.
다만, 일부 공정에서 작업 인력이 수동으로 관여하는 일이 있어 간혹 카세트 또는 웨이퍼가 뒤섞이는 경우가 발생할 수 있으며, 그에 따라 전산 상의 정보와 실제 실물 정보의 불일치 하는 상황이 유발될 수 있다. 전산 상의 웨이퍼 정보와 실제 실물 상의 웨이퍼 정보가 불일치하는 상황은 심각한 품질 사고로 이어질 수 있고 그에 따라 납품된 웨이퍼들이 전부 반품되는 상황으로 이어질 수도 있다.
따라서, 웨이퍼와 관련하여 전산 상의 정보와 실물 정보가 불일치하는 상황을 파악하고 이를 해결하는 방법은 계속해서 발전하여 왔다.
한국공개특허 제10-2020-0030905호
본 발명의 다양한 실시예는 웨이퍼 관리에 있어 전산 상의 정보와 실물 정보가 불일치 하는 상황을 파악하고자 하는 목적을 지닌다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따르면, 컴퓨팅 시스템이 웨이퍼의 소잉 각도 정합성을 판정하는 방법에 있어서, 판정 대상 웨이퍼 이미지와 기준 소잉 각도의 비교를 통해 1차 정합성 판정을 수행하는 단계; 상기 1차 정합성 판정을 통과하지 못한 상기 판정 대상 웨이퍼에 대해, 기준 이미지와의 유사성 비교를 통해 2차 정합성 판정을 수행하는 단계; 및 상기 1차 정합성 판정을 통과한 상기 판정 대상 웨이퍼를 기준 이미지 집합에 포함시키는 단계를 포함하며, 상기 1차 정합성 판정 수행 단계는, 상기 판정 대상 웨이퍼 이미지의 피크 포인트들을 추출하여 추출된 피크 포인트들을 기초로 직선을 근사하고, 근사된 직선의 각도와 상기 기준 소잉 각도의 비교를 수행하는 것인, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법이 개시될 수 있다.
상기 1차 정합성 판정 수행 단계는, 상기 판정 대상 웨이퍼 이미지 상에서 정합성 판정의 기준이 되는 소잉 각도에 따른 제1 라인을 계산하는 단계; 상기 제1 라인의 일 지점에서 연장되며 상기 제1 라인과 수직되는 제2 라인을 계산하는 단계; 상기 판정 대상 웨이퍼 이미지에서 상기 제2 라인 상에 위치하는 이미지의 픽셀을 추출하여 프로파일 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 프로파일 데이터 상에서 픽셀 값을 기초로 피크 포인트 및 밸리 포인트를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법은, 다음과 같은 수학식을 기초로 상기 프로파일 데이터의 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
Figure pat00001
상기 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법은, 상기 프로파일 데이터에 대한 1차 미분 및 2차 미분을 수행하여 피크 포인트 및 밸리 포인트를 계산하는 단계; 및 다음과 같은 수학식을 기초로 인근 밸리 포인트와의 편차값이 기준값 이상인 피크 포인트만을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
Figure pat00002
상기 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법은, 추출된 적어도 하나 이상의 피크 포인트에 포함된 노이즈를 다음과 같은 수학식을 통해 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 판정 대상 웨이퍼 이미지의 피크 포인트들을 추출하여 추출된 피크 포인트들을 기초로 직선을 근사하는 단계는, 다음과 같은 수학식을 활용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
,
Figure pat00007
상기 2차 정합성 판정을 수행하는 단계는, 상기 1차 정합성 판정을 통과하지 못한 판정 대상 웨이퍼를 회전시켜 회전 이미지를 생성하는 단계; 및 기준 이미지를 평면 상에 투직 투영하여 투영 웨이퍼 이미지를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 회전 이미지의 생성은 판정 대상 웨이퍼에 다음과 같은 수학식을 적용시킴으로써 수행될 수 있다.
Figure pat00008
상기 투영 웨이퍼 이미지의 생성은 기준 이미지에 다음과 같은 수학식을 적용시킴으로써 수행될 수 있다.
Figure pat00009
Figure pat00010
상기 2차 정합성 판정을 수행하는 단계는, 상기 회전 이미지와 상기 기준 이미지를 비교함에 있어 다음과 같은 차이 필터링 알고리즘을 활용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure pat00011
상기 2차 정합성 판정은, 다음과 같은 수학식을 통해 계산된 유사성이 기준값 이상인지를 판단하는 방식으로 이루어질 수 있다.
Figure pat00012
Figure pat00013
( f is Ref. Original,
Figure pat00014
is Ref. Rotation and
Figure pat00015
is Ref. Difference Image : g is Tar. Origin Image) → Ref. = Reference / Tar. = Target)
본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 형태로 이루어진 알고리즘에 의해 소잉 각도 정합성 판정의 정확성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 1차 정합성 판정에 통과한 이미지들이 2차 정합성 판정에 활용됨으로써 소잉 각도 정합성 판정의 정확성이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼(Wafer)의 소잉 각도(Sawing Angle) 정합성을 판단하는 전체 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 알고리즘을 활용하여 판정 대상 웨이퍼 이미지에 대한 1차 정합성 판정이 수행되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 판정 대상이 되는 웨이퍼 이미지 상에 기준 소잉 각도와, 기준 소잉 각도의 수직 라인이 표시된 도면이다.
도 4는 판정 대상이 되는 웨이퍼 이미지 상에서 소잉 각도의 직교 라인을 따라 추출된 프로파일 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 5는 웨이퍼 이미지 상에서 추출된 피크 포인트들이 표시된 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 알고리즘을 활용하여 판정 대상 웨이퍼 이미지에 대한 2차 정합성 판정이 수행되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 판정 대상 웨이퍼 이미지, 회전 이미지, 투영 웨이퍼 이미지 및 편차 이미지이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼(Wafer)의 소잉 각도(Sawing Angle) 정합성을 판단하는 전체 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 1에서 표시되는 전체 알고리즘 단계들은 다양한 형태의 컴퓨팅 시스템을 통해 수행될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨팅 시스템은 도면에 표시된 각종 기능을 수행할 능력을 가진 하드웨어 및 소프트웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템 내에 포함되는 각종 프로그램 모듈들은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 본 발명 자체가 이에 한정되지는 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명에서 개시되는 웨이퍼 소잉 각도 정합성 판정 방법은 두 가지 알고리즘이 하이브리드 방식으로 적용되는 방식으로 구현될 수 있다.
즉, 1차적으로 활용되는 알고리즘을 통해 수행되는 정합성 판정을 통과하지 못한 웨이퍼들에 대해서는, 상이한 알고리즘으로 진행되는 2차 판정을 통해 소잉 각도 정합성 판정이 이루어질 수 있다.
소잉 각도 정합성 판정이 시작되면(S110), 소잉 각도 정합성 판단의 대상이 되는 판정 대상 웨이퍼에 대한 이미지 패턴이 촬영되어 생성될 수 있다.
이후, 정합성 판정 알고리즘을 통해 판정 대상 웨이퍼 이미지에 대한 1차 판정이 수행될 수 있다(S120).
S120 단계에서 활용되는 제1 알고리즘은 판정 대상이 되는 웨이퍼의 이미지 패턴에서 추출된 정보와, 기준이 되는 기준 소잉 각도(Reference Sawing Angle)과의 정합성을 판정하는 알고리즘으로 구현될 수 있다.
다만, 판정 대상이 되는 웨이퍼의 이미지 패턴이 흐리거나 불분명한 경우 정확한 판정이 이루어지지 않아 이와 같은 웨이퍼들의 이미지 패턴은 S120 단계에서 이루어지는 1차 정합성 판정 과정에서 판정을 통과하지 못할 수 있다.
따라서, 본 발명의 컴퓨팅 시스템은 판정 대상이 되는 웨이퍼 이미지가 1차 판정을 통과하였는지를 판단하고(S130), 통과한 경우 해당 웨이퍼 이미지에 대한 통과 정보를 저장하고 다음 웨이퍼에 대한 판정으로 넘어갈수 있다(S140).
이와 달리, S130 단계에서 1차 판정에 통과하지 못한 것으로 판단되는 웨이퍼 이미지들은 패턴 유사성 알고리즘을 통한 2차 판정 단계를 거치게 된다(S150).
2차 판정 단계에서 사용되는 제2 알고리즘은 판정 대상이 되는 웨이퍼 이미지와, 비교 대상이 되는 기준 이미지의 유사성 비교를 통해 수행될 수 있다.
이후, 본 발명의 컴퓨팅 시스템은 판정 대상이 되는 웨이퍼 이미지가 2차 판정을 통과하였는지를 판단하고(S160), 통과한 경우 해당 웨이퍼 이미지에 대한 통과 정보를 저장하고 다음 웨이퍼에 대한 판정으로 넘어갈 수 있다(S140).
S120 단계와 S150 단계의 1차 판정, 2차 판정에서 모두 통과하지 못한 웨이퍼 이미지들은 정합성 판정 미통과로 분류되어 관련 정보가 컴퓨팅 시스템 상에 저장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 알고리즘을 활용하여 판정 대상 웨이퍼 이미지에 대한 1차 정합성 판정이 수행되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 1차 정합성 판정 과정은 입력된 기준 소잉 각도(Reference Sawing Angle)에 대한 수직 라인(Orthogonal Line) 프로필 데이터 추출하는 것으로부터 개시될 수 있다(S210).
이와 같은 기준 소잉 각도는 컴퓨팅 시스템의 관리자에 의해 입력되어 변경될 수 있는 값이며, 정합성 판정의 기준이 되는 값이다.
입력되는 소잉 각도의 라인은 다음과 같은 수학식 1로 표현될 수 있으며, 소잉 각도와 수직 라인은 다음과 같은 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure pat00016
Figure pat00017
도 3은 판정 대상이 되는 웨이퍼 이미지 상에 기준 소잉 각도와, 기준 소잉 각도의 수직 라인이 표시된 도면이다.
도 3을 참조하면, 특정한 각도(30도)로 설정된 소잉 각도가 붉은색으로 표시되어 있으며, 웨이퍼의 중심점(xc, yc)를 지나는 소잉 각도의 직교 라인은 녹색으로 표시되어 있다.
도 3에서 녹색으로 표시된 직교 라인에 위치한 웨이퍼 이미지의 픽셀을 추출하면 판정 대상 웨이퍼 이미지에 대한 프로파일 데이터(Profile Data)가 추출될 수 있다.
즉, 컴퓨팅 시스템은 판정 대상 웨이퍼 이미지 상에서 정합성 판정의 기준이 되는 소잉 각도에 따른 제1 라인을 계산하고, 상기 제1 라인과 수직되는 제2 라인을 계산하여, 판정 대상 웨이퍼 이미지에서 제2 라인 상에 위치하는 이미지의 픽셀을 추출하여 프로파일 데이터를 생성할 수 있다.
도 4는 판정 대상이 되는 웨이퍼 이미지 상에서 소잉 각도의 직교 라인을 따라 추출된 프로파일 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 판정 대상이 되는 웨이퍼 이미지 상에서 소잉 각도의 직교 라인에 따라 추출된 픽셀의 밝기가 0부터 255 사이의 값으로 표시된 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 컴퓨팅 시스템은 이와 같이 추출된 프로파일 데이터 상에서 피크 포인트(Peak Point)들을 검출하고 검출된 피크 포인트를 이용하여 각도 계산을 수행할 수 있다(S220).
일 실시예에 따르면, 본 발명의 컴퓨팅 시스템은 추출된 프로파일 데이터 상에서 가우시안 필터링을 통해 노이즈 데이터 제거를 수행할 수 있다(S230).
S220 단계에서 추출된 프로파일 데이터 상에는 이미지의 특성상 노이즈(Noise)가 존재할 수 있는데, 컴퓨팅 시스템은 다음과 같은 수학식 3으로 표현되는 가우시안 필터링(Gaussian Smooth Filtering)을 수행하여 노이즈 데이터를 제거할 수 있다.
Figure pat00018
Figure pat00019
이후, 컴퓨팅 시스템은 가우시안 필터링이 적용된 프로파일 데이터에 1차, 2차 미분 분석을 적용하여 피크 포인트와 밸리 포인트(Valley Point)를 계산할 수 있다(S240).
일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 시스템은 피크 포인트를 추출함에 있어 계산된 피크 포인트와 인근 밸리 포인트의 편차 값이 특정 기준값 이상인 포인트만을 피크 포인트로 추출할 수 있으며 이는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00020
이와 같은 피크 포인트 계산은 도 3에 붉은색으로 도시되었던 소잉 라인의 포인트들(예를 들어 [x0, y0], [xn, yn] 과 같은 포인트) 각각에 대해 수행될 수 있으며, 상기 수학식 2 내지 4의 반복 수행을 통해 진행될 수 있다.
이와 같이 판정 대상이 되는 웨이퍼 이미지 상에서 피크 포인트들이 전부 추출되면 도 5의 (a)와 같은 형태로 표시될 수 있다. 도 5의 (a)에서 붉은색 포인트로 표시된 지점들이 피크 포인트를 나타낸다.
이와 같이, 수학식 2 내지 4의 반복 수행을 통해 추출된 피크 포인트에도 일부 노이즈가 발생할 수 있다. 이와 같은 노이즈는 다음과 같은 수학식 5 및 수학식 6을 통해 제거될 수 있다(S250).
Figure pat00021
Figure pat00022
이와 같은 수학식 5 및 수학식 6은 다음과 같은 기본 설정 하에 구성될 수 있다. (소잉 라인: ax + by + c =0 / kth. 검출 포인트: (xk,yk) / c: constant / σ: Standard Deviation)
상기 수학식 5는 추출된 피크 포인트들과 기준 소잉 라인과의 수직 거리를 평균한 것이며, 수학식 6은 계산된 수직 거리가 특정 편차 이내에 있는 피크 포인트만을 추출하는 것이다.
이와 같이 수학식 5 및 수학식 6을 통해 노이즈가 제거되면, 도 5의 (b)에서 나타난 것과 같이 노이즈들이 제거될 수 있다. 도 5의 (b)에서 원으로 표시된 부분 안에 위치하는 피크 포인트들은 수학식 5 및 수학식 6을 통해 노이즈로 판정되어 제거될 수 있다.
이후, 컴퓨팅 시스템은 추출된 포인트들을 직선 근사(Line Approximation)을 통해 직선 각도를 계산하고(S260) 해당 직선의 각도와 기준 소잉 앵글을 비교하여 각도 정합성을 최종적으로 판정할 수 있다(S270). 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 시스템은 근사된 직선의 각도와 기준 소잉 앵글과의 차이가 기준값 이하인 경우 판정 대상 웨이퍼를 판정 통과시킬 수 있다.
직선 근사는 추출된 피크 포인트들에 클러스터링 알고리즘을 적용하여 가장 많은 피크 포인트들을 포함하는 하나의 클러스터에 대해서 수행되며, 수학식 7을 통해 계산될 수 있다.
Figure pat00023
Figure pat00024
,
Figure pat00025
수학식 7에서 직선의 기울기인 m이 특징 포인트들을 통해 근사된 직선의 기울기이며 이와 같은 기울기와 기준 소잉 각도의 비교를 통해 최종적인 각도 정합성이 판정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 알고리즘을 활용하여 판정 대상 웨이퍼 이미지에 대한 2차 정합성 판정이 수행되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 컴퓨팅 시스템은 1차 판정에서 통과하지 못한 판정 대상 웨이퍼 이미지를 수집하여(S610), 이를 2차 판정의 대상으로 선택할 수 있다.
컴퓨팅 시스템은 1차 판정을 통과한 웨이퍼 이미지 또는 사전에 저장된 기준 웨이퍼 이미지를 준비하여(S620), 추후 2차 판정에서 판정 대상이 되는 웨이퍼 이미지와 비교할 이미지로 사용할 수 있다.
이하, 1차 판정을 통과한 웨이퍼 이미지 또는 사전에 저장된 기준 웨이퍼 이미지를 설명의 편의상 기준 이미지로 지칭하기로 한다.
컴퓨팅 시스템은 판정 대상이 되는 웨이퍼의 이미지를 다음과 같은 수학식 8을 이용하여 회전시킬 수 있으며 수학식 9의 수직 투영(Vertical Projection) 알고리즘을 통해 기준 이미지에 대한 투영 웨이퍼 이미지를 생성할 수 있다(S630).
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
컴퓨팅 시스템은 S630 단계를 통해 생성된 투영 웨이퍼 이미지와, 비교 대상 웨이퍼 이미지의 차이값을 계산할 수 있으며(S640), 이와 같은 과정은 차이 필터링(Difference Filtering) 알고리즘을 활용하여 수행될 수 있다.
차이 필터링 알고리즘은 다음과 같은 수학식 10의 형태로 구성되어 활용될 수 있다.
Figure pat00029
S640 단계를 통해 소잉 각도가 회전된 판정 대상 웨이퍼 이미지와, 기준 웨이퍼 이미지를 통해 생성된 투영 웨이퍼 이미지 간의 차이가 계산되며, 계산된 값을 통해 픽셀 편차 이미지가 생성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 7의 (a)에 표시된 판정 대상 웨이퍼의 소잉 각도와 기준 웨이퍼 이미지의 패턴 각도가 동일한 경우에는, 도 7의 (b)에 표시된 판정 대상 웨이퍼 이미지의 회전 이미지와 도 7의 (c)에 표시된 투영 웨이퍼 이미지가 유사하여 두 이미지의 차이를 나타내는 도 7의 (d)는 픽셀 편차가 거의 나타나지 않는 형태로 보여질 수 있다.
이와 달리, 도 8을 참조하면, 도 8의 (a)에 표시된 판정 대상 웨이퍼의 소잉 각도와 기준 웨이퍼 이미지의 패턴 각도의 차이가 있는 경우, 최종적으로 도 7의 (d)에서 표시된 것과 같이 픽셀 편차가 큰 이미지가 도출될 수 있다.
컴퓨팅 시스템은 판정 대상 웨이퍼 이미지와 기준 이미지 간의 유사성 분석을 수행함에 있어, 피어슨 상관 계수(Pearson's Correlation Coefficient)를 활용할 수 있다(S650). Reference Image을 fi, 판정 대상 이미지를 gi로 가정하면, 연산에 필요한 데이터는 {(f1, g1), (f2, g2), ...... , (fn, gn)}이고, 이 때 피어슨 상관 계수를 구하는 수학식은 다음 수학식 11과 같이 구현될 수 있다.
Figure pat00030
Figure pat00031
이후, 컴퓨팅 시스템은 계산된 유사도 값이 판정 기준값 이상인지를 판정할 수 있다(S660).
이와 같은 S660 단계의 판정 과정은 다음과 같은 수학식 12를 활용하여 이루어질 수 있다. 판정 과정은 판정 대상 이미지 원본, 판정 대상 이미지의 회전 이미지, 기준 이미지의 투영 이미지 각각의 피어슨 상관계수를 계산하고 이에 가중치가 적용되는 방식으로 계산될 수 있다.
Figure pat00032
Figure pat00033
( f is Ref. Original,
Figure pat00034
is Ref. Rotation and
Figure pat00035
is Ref. Difference Image : g is Tar. Origin Image) → Ref. = Reference / Tar. = Target)
이후, 컴퓨팅 시스템은 S660 단계의 판정을 통과한 웨이퍼 이미지를 기준 웨이퍼 이미지로 추가할 수 있다(S670).
즉, 판정을 통과한 판정 대상 웨이퍼 이미지는 추후 다른 판정 대상 웨이퍼 이미지의 판정을 수행하는 단계에서 준 웨이퍼 이미지로 활용될 수 있다.
이와 같이, 판정이 통과된 웨이퍼 이미지들이 계속해서 기준 이미지로 추가됨으로 인해 이미지들 간의 유사성 판정의 정확도가 계속해서 향상될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9를 참조하면, 웨이퍼의 정합성 판정을 수행하는 컴퓨팅 시스템(100)은 1차 판정부(110), 2차 판정부(120), 통신부(130), 저장부(140) 및 제어부(150)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다.
1차 판정부(110)는 판정 대상 웨이퍼 이미지와 기준 소잉 각도 비교를 수행되는 1차 정합성 판정을 수행할 수 있으며, 프로파일 데이터 생성부(111), 포인트 추출부(112), 노이즈 제거부(113), 직선 근사부(114) 및 판정 수행부(115)를 포함할 수 있다.
프로파일 데이터 생성부(111)는 전술된 수학식 1 및 수학식 2를 활용하여 판정 대상 웨이퍼 이미지 사에서 픽셀을 추출하여 프로파일 데이터를 추출할 수 있다.
포인트 추출부(112)는 프로파일 데이터 생성부(110)에서 추출된 프로파일 데이터 상에서 피크 포인트 및 밸리 포인트를 검출할 수 있다. 포인트 추출부(112)는 전술된 수학식 4와 같이 피크 포인트를 추출함에 있어 인근 밸리 포인트와의 편차값이 특정 기준값 이상인 포인트만을 피크 포인트만으로 추출할 수도 있다.
노이즈 제거부(113)는 수학식 3의 가우시안 필터링을 수행하여 프로파일 데이터 상에서 노이즈를 제거할 수 있으며, 수학식 5 및 수학식 6을 통해서 추출된 피크 포인트들 상에 포함되어 있는 노이즈를 제거할 수도 있다.
직선 근사부(114)는 추출된 피크 포인트들의 적어도 일부를 활용하여 근사되는 직선을 계산할 수 있으며, 이는 전술된 수학식 7을 통해 계산될 수 있다.
판정 수행부(115)는 직선 근사부(114)에 의해 계산된 근사 직선의 기울기와, 기준이 되는 소잉 각도와의 비교를 통해 1차 정합성 판정을 수행할 수 있다.
2차 판정부(120)는 1차 정합성 판정을 통과하지 못한 판정 대상 웨이퍼에 대한 정합성 판정을 수행할 수 있으며, 이는 판정 대상 웨이퍼 이미지와 기준 웨이퍼 이미지와의 유사성 비교를 통해 수행될 수 있다.
2차 판정부(120)는 회전 이미지 생성부(121), 투영 이미지 생성부(122), 차이 필터링부(123), 상관계수 계산부(124) 및 판정 수행부(125)를 포함하여 구성될 수 있다.
회전 이미지 생성부(121)는 전술된 수학식 8을 이용하여 판정 대상이 되는 웨이퍼 이미지를 회전시켜 회전 이미지를 생성할 수 있으며, 투영 이미지 생성부(122)는 전술된 수학식 9를 이용하여 기준 이미지에 대한 투영 웨이퍼 이미지를 생성할 수 있다.
차이 필터링부(123)는 수학식 10의 차이 필터링 알고리즘을 활용하여 투영 웨이퍼 이미지와 비교 대상 웨이퍼 이미지의 차이값을 계산할 수 있으며, 상관계수 계산부(124)는 수학식 11을 통해 피어슨 상관 계수를 계산할 수 있다.
판정 수행부(125)는 전술된 수학식 11을 통해 최종적으로 판정 대상 이미지가 2차 판정을 통과하는지 여부를 결정할 수 있다.
통신부(130)는 컴퓨팅 시스템(100)이 외부의 서버 또는 단말기 등과 통신을 수행할 수 있도록 한다. 통신부(130)가 통신을 수행하기 위해서 사용하는 통신망은 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 예를 들면, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 도시권 통신망(MAN: Metropolitan Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구현될 수 있다.
저장부(140)는 컴퓨팅 시스템(100) 내의 각종 구성부 내에서 수집되고, 생성되고, 가공되는 정보들을 저장하는 역할을 수행한다. 즉, 저장부(140)에는 각종 웨이퍼 이미지, 기준 이미지, 각종 계산을 위한 수학식, 알고리즘 등이 저장될 수 있다. 이러한 저장부(140)는 예를 들어, 메모리(memory), 캐시(cash), 버퍼(buffer) 등을 포함할 수 있으며, 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구성될 수 있다.
제어부(150)는 1차 판정부(110), 2차 판정부(120), 통신부(130) 및 저장부(140) 간의 데이터 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(150)는 1차 판정부(110), 2차 판정부(120), 통신부(130) 및 저장부(140)에서 각각 고유한 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
도 9에서 1차 판정부(110), 2차 판정부(120) 및 통신부(130)는 제어부(150)를 기능적으로 분류한 구성이므로 하나의 제어부(150)로서 통합되어 구성될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 다양한 실시예들에 의하면, 하이브리드 형태로 웨이퍼 정합성 판정을 수행함에 따라 웨이퍼 정합성 판정의 정확성이 향상될 수 있으며, 1차 판정에 통과한 이미지들이 2차 판정의 기준 이미지로 활용될 수 있어 이에 따라서도 웨이퍼 정합성 판정의 정확성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 컴퓨팅 시스템

Claims (11)

  1. 컴퓨팅 시스템이 웨이퍼의 소잉 각도 정합성을 판정하는 방법에 있어서,
    판정 대상 웨이퍼 이미지와 기준 소잉 각도의 비교를 통해 1차 정합성 판정을 수행하는 단계;
    상기 1차 정합성 판정을 통과하지 못한 상기 판정 대상 웨이퍼에 대해, 기준 이미지와의 유사성 비교를 통해 2차 정합성 판정을 수행하는 단계; 및
    상기 1차 정합성 판정을 통과한 상기 판정 대상 웨이퍼를 기준 이미지 집합에 포함시키는 단계를 포함하며,
    상기 1차 정합성 판정 수행 단계는, 상기 판정 대상 웨이퍼 이미지의 피크 포인트들을 추출하여 추출된 피크 포인트들을 기초로 직선을 근사하고, 근사된 직선의 각도와 상기 기준 소잉 각도의 비교를 수행하는 것인, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 정합성 판정 수행 단계는,
    상기 판정 대상 웨이퍼 이미지 상에서 정합성 판정의 기준이 되는 소잉 각도에 따른 제1 라인을 계산하는 단계;
    상기 제1 라인의 일 지점에서 연장되며 상기 제1 라인과 수직되는 제2 라인을 계산하는 단계;
    상기 판정 대상 웨이퍼 이미지에서 상기 제2 라인 상에 위치하는 이미지의 픽셀을 추출하여 프로파일 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 프로파일 데이터 상에서 픽셀 값을 기초로 피크 포인트 및 밸리 포인트를 추출하는 단계를 포함하는 것인, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    다음과 같은 수학식을 기초로 상기 프로파일 데이터의 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법.
    Figure pat00036

  4. 제2항에 있어서,
    상기 프로파일 데이터에 대한 1차 미분 및 2차 미분을 수행하여 피크 포인트 및 밸리 포인트를 계산하는 단계; 및
    다음과 같은 수학식을 기초로 인근 밸리 포인트와의 편차값이 기준값 이상인 피크 포인트만을 추출하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법.
    Figure pat00037

  5. 제2항에 있어서,
    추출된 적어도 하나 이상의 피크 포인트에 포함된 노이즈를 다음과 같은 수학식을 통해 제거하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법.
    Figure pat00038

    Figure pat00039

  6. 제1항에 있어서,
    상기 판정 대상 웨이퍼 이미지의 피크 포인트들을 추출하여 추출된 피크 포인트들을 기초로 직선을 근사하는 단계는, 다음과 같은 수학식을 활용하는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법.
    Figure pat00040

    Figure pat00041
    ,
    Figure pat00042

  7. 제1항에 있어서,
    상기 2차 정합성 판정을 수행하는 단계는,
    상기 1차 정합성 판정을 통과하지 못한 판정 대상 웨이퍼를 회전시켜 회전 이미지를 생성하는 단계; 및
    기준 이미지를 평면 상에 투직 투영하여 투영 웨이퍼 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는 것인, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전 이미지의 생성은 판정 대상 웨이퍼에 다음과 같은 수학식을 적용시킴으로써 수행되는 것인, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법.
    Figure pat00043

  9. 제7항에 있어서,
    상기 투영 웨이퍼 이미지의 생성은 기준 이미지에 다음과 같은 수학식을 적용시킴으로써 수행되는 것인, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법.
    Figure pat00044

    Figure pat00045

  10. 제7항에 있어서,
    상기 2차 정합성 판정을 수행하는 단계는,
    상기 회전 이미지와 상기 기준 이미지를 비교함에 있어 다음과 같은 차이 필터링 알고리즘을 활용하는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법.
    Figure pat00046

  11. 제10항에 있어서,
    상기 2차 정합성 판정은,
    다음과 같은 수학식을 통해 계산된 유사성이 기준값 이상인지를 판단하는 방식으로 이루어지는, 웨이퍼의 소잉 각도 정합성 판정 방법.
    Figure pat00047

    Figure pat00048

    ( f is Ref. Original,
    Figure pat00049
    is Ref. Rotation and
    Figure pat00050
    is Ref. Difference Image : g is Tar. Origin Image) → Ref. = Reference / Tar. = Target)
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