KR20230049446A - 웨이퍼의 비아홀 검사 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼에 형성된 바이홀을 검사하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 형성된 비아홀의 형상 불량 및 깊이 불량 여부를 검사하는 검사 방법에 관한 것이다.
웨이퍼 검사 시스템에 내장된 프로그램을 이용하여 웨이퍼에 형성된 비아홀의 불량 여부를 판단하는 방법은 웨이퍼에 형성된 비아홀의 3차원 이미지 정보를 제공받는 단계; 제공받은 3차원 이미지 정보와 엣지 검출 알고리즘을 이용하여 비아홀의 엣지를 검출하는 단계; 검출된 엣지가 설정된 범위 이내인지 판단하는 단계; 검출된 엣지가 설정된 범위 이내이면, 비아홀의 3차원 이미지 정보로부터 생성한 비아홀의 3차원 이미지를 적어도 2개의 영역으로 분할하는 단계; 및 분할한 각 영역의 체적이 설정된 범위 이내인지 여부를 확인하여 깊이 불량 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
웨이퍼 검사 시스템에 내장된 프로그램을 이용하여 웨이퍼에 형성된 비아홀의 불량 여부를 판단하는 방법은 웨이퍼에 형성된 비아홀의 3차원 이미지 정보를 제공받는 단계; 제공받은 3차원 이미지 정보와 엣지 검출 알고리즘을 이용하여 비아홀의 엣지를 검출하는 단계; 검출된 엣지가 설정된 범위 이내인지 판단하는 단계; 검출된 엣지가 설정된 범위 이내이면, 비아홀의 3차원 이미지 정보로부터 생성한 비아홀의 3차원 이미지를 적어도 2개의 영역으로 분할하는 단계; 및 분할한 각 영역의 체적이 설정된 범위 이내인지 여부를 확인하여 깊이 불량 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 웨이퍼에 형성된 바이홀을 검사하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 형성된 비아홀의 형상 불량 및 깊이 불량 여부를 측정하는 검사하는 검사 방법에 관한 것이다.
최근 전자 제품들의 소형화, 다기능화, 박막형화가 요구되면서, 반도체 산업에서 디바이스들의 집적도를 향상시키기 위해 차세대 반도체 기술인 TSV(Through Silicon Via), POP(Package on Package) 등 3D 패키지 공정이 주목을 받고 있다.
특히 TSV 공정 중 불량을 확인하기 위해서는 적층형 회로를 만든 후 실제 동작 시험을 거치거나 시료를 파괴하여 SEM(scanning electron microscope) 등의 장비를 이용하여 확인하고 있다.
공초점 현미경, WSI 등을 활용한 비접촉/비파괴 방식으로 접근을 하고는 있지만, 단층면을 Z축으로 스캔하는 방식으로 인해 3차원 이미지 정보를 획득하는 데에 있어 시간적 지연 및 진동 영향으로 인라인 장비로 탑재되는 것에 한계가 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 최근 디지털 홀로그래픽 현미경(Digital Holographic microscopy, DHM)을 이용한 샘플 테스트 수준의 검사가 진행되고 있지만, 검사하고자 하는 웨이퍼 영역에 비하여 디지털 홀로그래픽 현미경에 의한 검사 영역이 매우 작기 때문에, 실질적으로 반도체 검사 라인에 적용되지 못하고 있다.
이외에도 웨이퍼에 형성된 비아홀이 설계자의 의도에 따라 정확하게 형성되었는지 검사할 수 있는 방안이 요구된다.
따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 등록특허 제10-2228029호의 '웨이퍼 내의 개구 치수의 광학적 측정'이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼의 이상유무를 검사하는데 있어서 웨이퍼의 공급과 3차원 이미지 생성 및 제어 과정을 작업자가 간편하게 수행하고, 높은 정확도로 웨이퍼의 이상유무를 확인할 수 있도록 구성된 웨이퍼 검사 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼에 형성된 비아홀의 형상 불량 및 깊이 불량 여부를 검사하는 방법을 제공하는데 목적이 있다.
이를 위해 본 발명에서 제안하는 웨이퍼 검사 시스템에 내장된 프로그램을 이용하여 웨이퍼에 형성된 비아홀의 형상 불량 및 깊이 불량 여부를 판단하는 방법은 웨이퍼에 형성된 비아홀의 3차원 이미지 정보를 제공받는 단계; 제공받은 3차원 이미지 정보와 엣지 검출 알고리즘을 이용하여 비아홀의 엣지를 검출하는 단계; 검출된 엣지가 설정된 범위 이내인지 판단하는 단계; 검출된 엣지가 설정된 범위 이내이면, 비아홀의 3차원 이미지 정보로부터 생성한 비아홀의 3차원 이미지를 적어도 2개의 영역으로 분할하는 단계; 및 분할한 각 영역의 체적이 설정된 범위 이내인지 여부를 확인하여 깊이 불량 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 검사 시스템은, 자동화 방식으로 로드포트에 놓여진 카세트에서 웨이퍼를 인출하거나 상기 카세트에 웨이퍼를 삽입하는 구성을 제공하므로, 웨이퍼의 이송과정을 신속하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 시스템은, 디지털 홀로그래픽 현미경의 촬영 및 검사 영역에 대응하여 웨이퍼를 지속적으로 좌/우방향 또는 전/후진시킬 수 있는 구성을 제공하므로, 홀로그램 이미지를 통한 웨이퍼의 3차원 이미지 정보로 웨이퍼의 이상유무를 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 시스템은, 검사하고자 하는 웨이퍼를 회전 스테이지, 제1스테이지, 제2스테이지를 이용하여 이송시키는 구성을 제공하므로, 웨이퍼의 이송 정확도를 높일 수 있고, 각 스테이지에 결함이 발생되었을 때, 결함이 발생된 스테이지를 교체하는 작업과정이 단축되고, 그 비용도 절감하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 시스템은, 웨이퍼가 안착되는 회전 스테이지가 제1스테이지 및 제2스테이지로부터 회전 및 이송되는 구성을 제공하므로, 웨이퍼 이송부의 위치에 대응하여 웨이퍼가 최초 놓여지는 위치를 자유롭게 설정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼에 형성된 비아홀 검사 방법은 웨이퍼 상에 형성된 비아홀을 다수의 영역으로 분할하고, 분할된 영역의 체적을 이용함으로써 기존 대비하여 비아홀의 형상 불량 및 깊이 불량 여부를 정확하게 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예 따른 웨이퍼 이송부의 전체적인 구성을 후방에서 바라본 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼 이송부의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사부의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 웨이퍼 검사부의 평면도.
도 6은 도 4에 도시된 웨이퍼 검사부의 측면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지에 웨이퍼가 놓여진 상태를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지가 광학모듈의 하부에 배치된 상태를 보여주는 사시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼에 형성된 비아홀의 형상 불량 및 깊이 불량 여부를 판단하는 절차를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비아홀의 엣지를 추출한 예를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 비아홀의 형상 불량 여부를 판단하는 예를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 체적을 이용한 비아홀의 깊이 불량 여부를 판단하는 예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예 따른 웨이퍼 이송부의 전체적인 구성을 후방에서 바라본 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼 이송부의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사부의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 웨이퍼 검사부의 평면도.
도 6은 도 4에 도시된 웨이퍼 검사부의 측면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지에 웨이퍼가 놓여진 상태를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지가 광학모듈의 하부에 배치된 상태를 보여주는 사시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼에 형성된 비아홀의 형상 불량 및 깊이 불량 여부를 판단하는 절차를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비아홀의 엣지를 추출한 예를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 비아홀의 형상 불량 여부를 판단하는 예를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 체적을 이용한 비아홀의 깊이 불량 여부를 판단하는 예를 도시한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템이 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송부의 전체적인 구성을 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 웨이퍼 이송부의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사부의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 웨이퍼 검사부의 평면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 웨이퍼 검사부의 측면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지에 웨이퍼가 놓여진 상태를 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스테이지가 광학모듈의 하부에 배치된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템(100)은, 검사하고자 하는 웨이퍼(W, 도7참조)를 로딩 및 언로딩 시키는 웨이퍼 이송부(200); 상기 웨이퍼 이송부(200)로부터 웨이퍼(W)를 전달받으며, 홀로그램 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼의 3차원 이미지 정보를 획득하는 웨이퍼 검사부(300); 및 상기 웨이퍼 검사부(300)로부터 측정된 3차원 이미지 정보로부터 상기 웨이퍼(W)의 이상유무를 파악하고, 상기 웨이퍼 이송부(200)와 상기 웨이퍼 검사부(300)를 제어하는 제어부(400);를 포함할 수 있다.
먼저, 웨이퍼 이송부(200)는, 후술할 웨이퍼 검사부(300)에 웨이퍼(W)를 로딩(Loading)하거나 언로딩(Unloading)하는 장치로서, 도 1에 도시된 하우징(10)의 내부에 마련된다.
상기 웨이퍼 이송부(200)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W, 도7참조)가 수납된 카세트(미도시)가 놓여지는 로드포트(210); 상기 로드포트(210)에 놓여진 카세트에서 상기 웨이퍼(W)를 픽업하는 로봇암(220); 및 상기 로봇암(220)에 의해 픽업된 웨이퍼(W)를 정렬시키는 정렬부(230);를 포함할 수 있다.
로드포트(210)는, 하우징(10)의 일면상에 마련되며, 웨이퍼(W)가 놓여질 수 있는 소정의 공간을 제공한다. 또한, 상기 공간에 놓여진 웨이퍼(W)가 하우징(10)의 내부로 이송될 수 있도록 게이트(211)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 하우징(10)의 일면상에 한 쌍의 로드포트(210)가 마련되는 것으로 도면상에 도시되어 있다.
한 쌍의 로드포트(210) 중에서 어느 하나의 로드포트(210)에는 검사하고자 하는 웨이퍼(W)가 수납된 카세트가 놓여질 수 있고, 나머지 하나의 로드포트(210)에는 검사가 완료된 웨이퍼(W)를 수납할 카세트가 놓여질 수 있다. 따라서, 하우징(10)의 일면상에는 적어도 하나 이상의 로드포트(210)가 마련되는 것이 바람직하다.
상기 로봇암(220)은, 하우징(10)의 내부 일측에 배치될 수 있으며, 상기 로드포트(210)에 놓여진 웨이퍼(W)를 이송시키는 역할을 한다.
로봇암(220)은 로드포트(210) 또는 정렬부(230)가 배치된 방향으로 회동 가능한 구성을 가지고 있고, 또한, 후술할 웨이퍼 검사부(300)가 배치된 방향으로 회동 가능한 구성을 가진다.
로봇암(220)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 구동축에 길이방향 일단이 회동 가능하게 연결되는 제1암(221); 상기 제1암(221)의 길이방향 타단에 길이방향 일단이 회동 가능하게 연결되는 제2암(222); 및 상기 제2암(222)의 길이방향 타단에 길이방향 일단이 회동 가능학 연결되며, 길이방향 타단에는 웨이퍼(W)를 파지하기 위한 픽업부재(223a)가 마련된 픽업암(223);을 포함할 수 있다.
제1암(221)과 제2암(222) 및 픽업압(223)은 일방향 또는 타방향으로 회동 가능한 구성을 가지고 있으며, 개별적으로 또는 동시에 다양한 방향으로 회동될 수 있다. 예컨대, 제1암(221)과 제2암(222) 및 픽업압(223) 중에서 어느 하나의 구성이 선택적으로 구동되거나 동시에 구동되어 로드포트(210)에 놓여진 카세트에서 웨이퍼(W)를 픽업하거나 픽업된 웨이퍼(W)를 정렬부(230) 또는 웨이퍼 검사부(300)로 이송시킬 수 있다.
한편, 픽업암(233)의 선단부에 마련된 픽업부재(223a)는 웨이퍼를 직접적으로 파지하는 구성요소라 할 수 있다. 픽업부재(223a)는 전체적으로 포크의 형태를 가질 수 있으며, 웨이퍼(W)의 상부와 하부에 각각 배치될 수 있다. 즉, 픽업부재(223A)는 한 쌍으로 구성될 수 있으며, 서로 근접한 방향으로 이동되어 오므려지면 웨이퍼(W)를 파지할 수 있다.
정렬부(230)는, 픽업암(233)에 의해 지지된 웨이퍼(W)를 정렬시키기 위한 구성요소로서, 통상적으로 공지의 웨이퍼 장비용 정렬기로 구현될 수 있다. 통상적인 정렬기는 CCD 카메라, 적외선이나 초음파 센서에 의하여 웨이퍼를 정렬시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 웨이퍼 이송부(200)는, 로드포트(210)에 놓여진 웨이퍼(W)를 픽업하는 과정과, 픽업한 웨이퍼(W)를 정렬하는 과정 및 정렬된 웨이퍼(W)를 웨이퍼 검사부(300)로 공급하는 과정을 순차적으로 수행할 수 있다.
상기 웨이퍼 검사부(300)는, 웨이퍼 이송부(200)로부터 검사하고자 하는 웨이퍼(W)를 전달받아 웨이퍼(W)의 이상유무를 검사하는 장치라 할 수 있다.
도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사부(300)는, 검사하고자 하는 웨이퍼(W)가 안착되며, 상기 웨이퍼(W)를 정렬시키는 회전 스테이지(310); 상기 회전 스테이지(310)가 장착되며, 상기 회전 스테이지(310)를 전방 또는 후방으로 이송시키는 제1스테이지(320); 상기 제1스테이지(320)가 장착되며, 상기 제1스테이지(320)를 좌측 방향 또는 우측 방향으로 이송시키는 제2스테이지(330); 및 상기 회전 스테이지(310)에 놓여진 상기 웨이퍼(W)를 촬영하여 3차원 홀로그램 정보를 획득하는 광학모듈(340);을 포함할 수 있다.
회전 스테이지(310)는 도시되지 않은 구동부로부터 동력을 전달받아 회전되며, 검사하고자 하는 웨이퍼가 놓여지는 회전 플레이트(311);를 포함할 수 있다.
회전 플레이트(311)는, 웨이퍼(W)가 놓여질 수 있는 소정의 면적을 제공한다.
또한, 진공 흡착 방식으로 웨이퍼(W)를 고정시키기 위하여 회전 플레이트(311)는 다공성 재료로 제작될 수 있다. 즉, 회전 플레이트(311)의 하부에는 공기가 유동될 수 있는 유로가 형성될 수 있으며, 도시되지 않은 에어펌프가 작동되면, 웨이퍼(W)가 회전 플레이트(311)에 흡착될 수 있다.
또한, 회전 플레이트(311)에는 안착홈(312)이 마련될 수 있다.
회전 플레이트(311)의 안착홈(312)에는 웨이퍼(W)를 파지한 상기 픽업암(223)의 선단부가 삽입될 수 있다. 따라서, 안착홈(312)은 픽업암(223)의 선단부에 마련된 픽업부재(223a)와 대응되는 형태를 가질 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 파지한 픽업부재(223a)가 회전 플레이트(311)에 마련된 안착홈(312)에 삽입되면, 웨이퍼(W)는 회전 플레이트(311)의 윗면에 놓여질 수 있다.
위와 같은 상태에서 픽업암(223) 픽업부재(223a)가 슬라이딩 이동되어 안착홈(312)에서 이탈되면, 웨이퍼(W)는 회전 플레이트(311)에 진공 흡착될 수 있다.
회전 플레이트(311)는, 웨이퍼(W)를 흡착한 상태에서 회전되어 웨이퍼(W)의 검사 영역을 후술할 광학모듈(340)의 렌즈와 대응되도록 일치시킬 수 있다.
상기 제1스테이지(320)는, 회전 스테이지(310)를 전진 또는 후진시키기 위한 가이드 레일을 구비하고 있으며, 이 가이드 레일은 회전 스테이지(310)와 연결된다.
제1스테이지(320)에 장착된 회전 스테이지(310)를 이송시키기 위한 동력원은 구동모터나 공지의 액추에이터로 구성될 수 있다.
상기 제2스테이지(330)는, 제1스테이지(320)를 좌측 방향 또는 우측 방향으로 이송시키기 위한 가이드 레일을 구비하고 있으며, 이 가이드 레일은 제1스테이지(320)와 연결된다.
마찬가지로, 제2스테이지(330)에 장착된 제1스테이지(320)를 이송시키기 위한 동력원은 구동모터나 공지의 액추에이터로 구성될 수 있다.
상기에서 설명된 회전 스테이지(310), 제1스테이지(320) 및 제2스테이지(330)는 정반(370)에 마련될 수 있다.
이때, 제2스테이지(330)는 정반(370)의 길이방향을 따라 배치되고, 제1스테이지(320)는 정반의 폭방향을 따라 배치될 수 있다.
제1스테이지(320)와 제2스테이지(330)는, 회전 플레이트(311)에 놓여진 웨이퍼(W)를 정반(370)의 길이방향 또는 폭방향을 따라 이송시키는 역할을 한다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1스테이지(320)와 제2스테이지(330)도, 검사하고자 하는 웨이퍼(W)의 검사 영역이 광학모듈(340)의 렌즈와 대응될 수 있도록 한다.
상기 광학모듈(340)은, 정반(370)에 마련된 지지 프레임(380)에 상승 또는 하강 가능하게 장착될 수 있다.
지지 프레임(380)은 겐트리(Gantry) 형태를 가진 채 정반(370)에 마련되며, 그 중앙부에는 승강 스테이지(350)가 마련된다.
광학모듈(340)은, 상기 승강 스테이지(350)에 장착되며, 반사광을 이용한 홀로그램 정보를 생성하여 웨이퍼(W)의 3차원 이미지 정보를 측정하는 반사형 디지털 홀로그래픽 현미경(Digital Holographic microscopy, DHM)으로 구성될 수 있다.
따라서, 광학모듈(340)은 승강 스테이지(350)에 의하여 웨이퍼(W)가 배치된 방향으로 하강되거나 또는 원상태로 상승될 수 있다.
참고로, 반사형 디지털 홀로그래픽 현미경은, 홀로그램의 앞에서 빛을 비추어 반사하여 나온 상을 홀로그램 앞에서 관찰할 수 있도록 구성된 것으로, 기존의 홀로그래픽 현미경과는 다르게 뚜렷한 입체감을 보유한 것에 장점이 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 이상유무를 확인하는데 있어서 적합하다고 할 수 있다.
한편, 광학모듈(340)이 웨이퍼(W)를 촬영하여 3차원 이미지 정보를 획득할 수 있는 검사 영역은, 웨이퍼(W)가 형성하는 전체 면적 중에서 일부 면적이라 할 수 있다.
즉, 광학모듈(340)이 3차원 홀로 그래픽 정보를 획득할 수 있는 촬영 영역은, 예컨대, 웨이퍼(W)가 형성하는 전체 면적 중에서 30분의 1 내지 40분 1 이라 할 수 있다.
따라서, 회전 플레이트(311)에 놓여진 웨이퍼(W)를 전술한 회전 스테이지(310)와 제1스테이지(320) 및 제2스테이지(330)를 이용하여 지속적으로 이송시키는 것이 매우 중요하다. 다시 말해, 20~30cm의 직경을 가지는 웨이퍼(W)의 전체 영역을 검사하기 위해서는, 광학모듈(340)의 렌즈에 웨이퍼(W)의 전체 영역 중에서 검사하고자 하는 일부 영역을 지속적으로 순차 대응시키는 과정이 요구되며, 이러한 과정을 상기 회전 플레이트(311)와 제1스테이지(320) 및 제2스테이지(330)가 수행할 수 있다.
그리고, 웨이퍼(W)를 이동시키는 과정에서 웨이퍼(W)의 유동을 방지하는 것이 광학모듈(340)이 3차원 홀로 그래픽 정보를 높은 정확도로 획득하는 측면에서 매우 중요하다고 할 수 있다.
따라서, 정반(370)의 하부 모서리에는 제진대(360)가 마련된다.
제진대(360)는, 정반(370)에 외력에 의한 충격이나 진동이 발생하였을 때, 정반(370)의 위치를 기설정된 위치로 바로잡는 역할을 한다. 상세하게는, 정반(370)의 기울기를 수평방향으로 보정하고, 회전 스테이지(310), 제1스테이지(320), 제2스테이지(330)의 이송과정에서 발생되는 마찰력이나 미세 진동으로부터 웨이퍼(W)가 기설정된 위치를 고수하도록 정반(370)의 높이나 기울기를 보정할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼 검사부(300)는, 디지털 홀로그래픽 현미경의 촬영 및 검사 영역에 대응하여 웨이퍼(W)를 지속적으로 좌/우방향 또는 전/후진시킬 수 있는 구성을 제공하므로, 홀로그램 이미지를 통한 웨이퍼의 3차원 이미지 정보로 웨이퍼의 이상유무를 정확하게 파악할 수 있다.
상기 제어부(400)는, 웨이퍼 검사부(300)에서 측정된 3차원 이미지 정보를 전달받을 수 있다. 그리고, 측정 정보로부터 웨이퍼(W)의 이상유무를 파악하고 검사자에게 웨이퍼(W)의 이상유무를 전달할 수 있다.
예컨대, 제어부(400)는, 웨이퍼(W)에 이상이 발생되었을 경우, 상기 웨이퍼 이송부(200)를 제어하여 이상이 발생된 웨이퍼(W)를 웨이퍼 검사부(300)에서 별도로 분리시킬 수 있다.
또 따른 예로, 제어부(400)는, 웨이퍼(W)에 이상이 발생되지 않았을 경우, 상기 웨이퍼 이송부(200)를 제어하여 양품으로 판정된 웨이퍼(W)를 로드포트(210)로 이송시킬 수 있다.
상기와 같은 제어부(400)는 웨이퍼 이송부(200)의 일측에 배치된 채 마련될 수 있으며, 검사자가 웨이퍼 이송부(200)와 웨이퍼 검사부(300)의 구동 명령을 제어하고, 웨이퍼(W)의 3차원 이미지 정보를 육안으로 확인할 수 있도록 각종 제어 버튼과 디스플레이를 포함하여 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 웨이퍼에 형성된 비아홀의 불량 여부를 판단하는 과정을 도시한 흐름도이다. 이하 도 9를 이용하여 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 웨이퍼에 형성된 비아홀의 형상 불량 및 깊이 불량 여부를 판단하는 과정에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
S900단계에서 제어부는 홀로그램 이미지를 입력받는다. 상술한 바와 같이 홀로그램 이미지 정보는 비아홀이 형성된 웨이퍼의 3차원 이미지 정보이다.
S902단계에서 제어부는 비아홀의 엣지를 검출한다. 이를 위해 제어부는 엣지 검출 알고리즘을 이용하여 비아홀에 형성된 엣지를 추출한다. 엣지 검출 알고리즘은 마스크 계수를 이용하여 엣지를 검출하는 제1 엣지 검출 알고리즘, 필터를 이용한 노이즈 제거, 가로/세로 기울기 마스크를 적용한 기울기 강도 및 방향 검출, 현재 화소와 인접 화소의 크기 비교를 통한 비최대치 억제(non-maximum suppression) 및 이력 임계 처리에 의해 엣지를 검출하는 제2 엣지 검출 알고리즘 또는 직선 방정식과 삼각함수를 이용하여 엣지를 검출하는 제3 엣지 검출 알고리즘을 이용한다. 이외에도 다양한 방식으로 웨이퍼에 형성된 엣지를 검출한다. 도 10은 엣지 검출 알고리즘을 이용하여 검출한 엣지의 예를 도시하고 있다. 도 10에 의하면 다양한 크기 및 형상을 갖는 비아홀의 단면을 도시하고 있다.
S904단계에서 제어부는 검출한 엣지로부터 비아홀의 형상 불량 여부를 판단한다. 제어부는 엣지 검출 알고리즘에 의해 검출된 엣지와 설정된 엣지를 비교한다. 본 발명과 관련하여 제어부는 엣지 검출 알고리즘에 의해 검출된 엣지의 반경(또는 직경)과 설정된 엣지의 반경(또는 직경)을 비교한다. 엣지 검출 알고리즘에 의해 검출된 엣지의 반경(또는 직경)이 설정된 엣지의 반경(또는 직경)을 벗어나면 불량이라고 판단한다. 물론 설정된 반경은 특정값이 아니라 범위를 갖는다. 도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 비아홀의 형상 불량 여부를 판단하는 예를 도시하고 있다. 도 11에 도시된 바와 같이 검출한 비아홀의 직경이 설정된 범위를 벗어나면 불량이라고 판단한다.
S906단계에서 제어부는 3차원의 비아홀 이미지를 복수 개의 영역으로 구분하고, 각 영역의 체적을 산출하여 비아홀의 깊이 불량 여부를 판단한다. 일 예로 3차원의 비아홀을 3개의 영역으로 구분하며, 각 영역별 체적을 산출한다. 산출된 각 영역별 체적이 설정된 체적 범위와 비교하여 비아홀의 깊이 불량 여부를 판단한다. 물론 제어부는 3차원의 비아홀을 3개의 영역 또는 4개 이상의 영역으로 분할한 후 각 영역별 체적을 산출할 수 있다. 도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 체적을 이용하여 비아홀의 깊이 불량 여부를 판단하는 예를 도시하고 있다. 본 발명과 관련하여 체적은 분할된 영역의 상단면의 직경, 하단면의 직경 및 상단면과 하단면 사이의 길이를 이용하여 산출할 수 있다. 이를 위해 제어부는 분할된 영역의 상단면의 직경, 하단면의 직경 및 상단면과 하단면 사이의 길이를 산출한다. 이외에도 제어부는 다른 다양한 방식으로 분할된 영역의 체적을 산출할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 형성된 비아홀의 단면(엣지)을 이용하여 비아홀의 형상 불량 여부를 1차적으로 판단하며, 이후 분할된 비아홀의 체적을 이용하여 비아홀의 깊이 불량 여부를 2차적으로 판단하며, 분할되는 비아홀의 개수를 증가시켜 검사 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 부연하여 설명하면, 본 발명은 단순히 비아홀의 형상만을 이용하여 불량 여부를 판단하는 것이 아니라 단면과 체적을 이용하여 비아홀의 깊이 불량 여부를 판단한다.
또한, 본 발명은 제어부에서 비아홀의 불량 여부를 판단하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 웨이퍼 검사 시스템 또는 웨이퍼 검사 시스템과 연결된 장치에 설치된 프로그램을 이용하여 비아홀의 불량 여부를 판단할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 웨이퍼 검사 시스템
200 : 웨이퍼 이송부 220 : 로봇암
230 : 정렬부 300 : 웨이퍼 검사부
310 : 회전 스테이지 311 : 회전 플레이트
312 : 안착홈 320 : 제1스테이지
330 : 제2스테이지 340 : 광학모듈
350 : 승강 스테이지 360 : 제진대
370 : 정반 380 : 지지 프레임
400 : 제어부
200 : 웨이퍼 이송부 220 : 로봇암
230 : 정렬부 300 : 웨이퍼 검사부
310 : 회전 스테이지 311 : 회전 플레이트
312 : 안착홈 320 : 제1스테이지
330 : 제2스테이지 340 : 광학모듈
350 : 승강 스테이지 360 : 제진대
370 : 정반 380 : 지지 프레임
400 : 제어부
Claims (5)
- 웨이퍼 검사 시스템에 내장된 프로그램을 이용하여 웨이퍼에 형성된 비아홀의 형상 불량 및 깊이 불량 여부를 판단하는 방법에 있어서,
웨이퍼에 형성된 비아홀의 3차원 이미지 정보를 제공받는 단계;
제공받은 3차원 이미지 정보와 엣지 검출 알고리즘을 이용하여 비아홀의 엣지를 검출하는 단계;
검출된 엣지가 설정된 범위 이내인지 확인하여 형상 불량 여부를 판단하는 단계;
검출된 엣지가 설정된 범위 이내이면, 비아홀의 3차원 이미지 정보로부터 생성된 비아홀의 3차원 이미지를 적어도 2개의 영역으로 분할하는 단계;
분할한 각 영역의 체적이 설정된 범위 이내인지 여부를 확인하여 깊이 불량 여부를 판단하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 바아홀 형상 불량 및 깊이 불량 여부 판단 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 검출된 엣지가 설정된 범위 이내인지 판단하는 단계는,
설정된 엣지로부터 산출된 반경이 설정된 범위 이내인지 판단함을 특징으로 하는 비아홀 형상 불량 및 깊이 불량 여부 판단 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 3차원 이미지 정보를 홀로그램 이미지 정보임을 특징으로 하는 비아홀 형상 불량 및 깊이 불량 여부 판단 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 웨이퍼 검사 시스템은
검사하고자 하는 웨이퍼를 로딩 및 언로딩 시키는 웨이퍼 이송부;
상기 웨이퍼 이송부로부터 웨이퍼를 전달받으며, 홀로그램 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼의 3차원 이미지 정보를 획득하는 웨이퍼 검사부; 및
상기 웨이퍼 검사부로부터 측정된 3차원 이미지 정보로부터 상기 웨이퍼의 이상유무를 파악하고, 상기 웨이퍼 이송부와 상기 웨이퍼 검사부를 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 비아홀 형상 불량 및 깊이 불량 여부 판단 방법.
- 제 1 항에 있어서, 적어도 2개의 영역을 분할하는 단계는,
비아홀을 상단으로부터 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역으로 분할하며,
분할된 각 영역별로 산출된 체적이 설정된 설정된 범위 이내에 포함되는 지 여부를 판단함을 특징으로 하는 비아홀 형상 불량 및 깊이 불량 여부 판단 방법.
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