WO2017146300A1 - 마킹 위치 보정장치 및 방법 - Google Patents

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WO2017146300A1
WO2017146300A1 PCT/KR2016/004390 KR2016004390W WO2017146300A1 WO 2017146300 A1 WO2017146300 A1 WO 2017146300A1 KR 2016004390 W KR2016004390 W KR 2016004390W WO 2017146300 A1 WO2017146300 A1 WO 2017146300A1
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marking
screen
point
transparent substrate
laser beam
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PCT/KR2016/004390
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최상철
최영준
김수영
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주식회사 이오테크닉스
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    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
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    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544—Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps

Definitions

  • the present invention relates to a marking position correcting apparatus and method for correcting a marking position of a wafer, and to an apparatus and method for correcting a marking position by irradiating a laser beam to a screen formed on one surface of a transparent substrate before processing the wafer.
  • Alignment of the wafer is important for accurate marking of chips on the wafer. Alignment of the wafer is to be placed at the marking position based on the geometrical characteristics of the wafer or the identification table.
  • the marking process is performed by recognizing the recognition characteristics (ball array, recognition mark, etc.) of the wafer by using an optical method, converting the marking data to match the marking position, and irradiating the laser beam to the marking position using a suitable optical system.
  • accurate position recognition of the chip and accurate laser beam irradiation are essential.
  • the operation of correcting the marking position of the laser marking apparatus is an operation that must be performed before marking the wafer.
  • An apparatus and method are provided for compensating a marking position by comparing marking position information with marking position information set in a laser head.
  • a marking position correcting apparatus for correcting the marking (marking) position of the wafer, the position correction member including a transparent substrate and a screen provided on the transparent substrate; A laser head which irradiates a laser beam on the screen to form a marking point; A vision camera for acquiring position information of a detection point formed by the laser beam passing through the screen and the transparent substrate; A calculating unit calculating position information of the marking point using position information of the detection point acquired by the vision camera; And a controller for comparing and matching the position information of the marking point with the marking position information set in the laser head.
  • the present invention calculates the position of the marking point by compensating the refractive index of the transparent substrate. Correction of the marking position can be accurate.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a marking position correction device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view used in correcting a marking position, and shown in FIG. 1.
  • FIG 3 is a plan view of a support used when performing a marking operation on a wafer.
  • FIG. 4 is a plan view of a support that can be used both when performing a marking operation on a wafer and when correcting a marking position.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a process of calculating a marking point at which a laser beam is formed on a screen from a detection point of a laser beam.
  • FIG. 6 is a plan view showing marking points formed on the screen of the position correcting member.
  • a marking position correcting apparatus for correcting the marking (marking) position of the wafer, the position correction member including a transparent substrate and a screen provided on the transparent substrate; A laser head which irradiates a laser beam on the screen to form a marking point; A vision camera for acquiring position information of a detection point formed by the laser beam passing through the screen and the transparent substrate; A calculating unit calculating position information of the marking point using position information of the detection point acquired by the vision camera; And a controller for comparing and matching the position information of the marking point with the marking position information set in the laser head.
  • the vision camera and the laser head may be provided opposite to each other based on the position correcting member.
  • the laser beam may be irradiated onto the screen to form an image corresponding to the marking point.
  • the detection point may be formed by refracting by the transparent substrate at the marking point.
  • the calculation unit may calculate the position information of the marking point using the position information of the detection point and the refractive index of the transparent substrate.
  • the transparent substrate may include a glass substrate or an acrylic substrate.
  • the laser beam may have a wavelength in the visible light region.
  • the support may include an opening to allow the laser beam to pass through and irradiate the screen.
  • the position correcting member may have a quadrangular shape, and the opening may have a quadrangular shape corresponding to the position correcting member.
  • the opening may have a larger size than the wafer.
  • a marking position correcting method comprising: providing a position correcting member including a transparent substrate and a screen provided on the transparent substrate; Irradiating a laser beam onto the screen from a laser head to form a marking point; Obtaining position information of a detection point formed by the laser beam passing through the screen and the transparent substrate; Calculating position information of the marking point using the obtained position information of the detection point; And comparing and matching the position information of the marking point with the marking position information set in the laser head.
  • the laser beam may be irradiated onto the screen to form an image corresponding to the marking point.
  • the detection point may be formed by refracting by the transparent substrate at the marking point.
  • the calculating may include calculating position information of the marking point by using the position information of the detection point and the refractive index of the transparent substrate.
  • Providing the position correcting member may include mounting the position correcting member on a support.
  • the laser beam may be irradiated to the screen through the opening formed in the support.
  • the opening may have a larger size than the wafer.
  • Acquiring the position information of the detection point may be performed by the moving table to move the vision camera to the detection point.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a marking position correction device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the marking position correcting apparatus 100 includes a support 30 for supporting a laser head 10, a vision camera 20, a position correction member 40, a moving table 50, and a work table 60. , An operation unit 70 and a control unit 80.
  • the position correcting member 40 for confirming the marking position of the laser beam emitted from the laser head 10 includes a transparent substrate 42 and a screen 41 provided on one surface of the transparent substrate 42.
  • the transparent substrate 42 may have a certain level of hardness so as not to be deformed by being seated in the opening of the support 30, and the transparent substrate 42 may include a glass substrate or an acrylic substrate.
  • the screen 41 is a place where an image corresponding to a marking point is formed by irradiating a laser beam, and may include a white screen.
  • the screen 41 may be formed on the side where the laser beam is incident on the transparent substrate 42.
  • the position correction member 40 may have a rectangular shape.
  • the laser head 10 may emit a laser beam.
  • the laser head 10 may be disposed below the support 30 to irradiate a laser beam to the screen 41 exposed through the opening of the support 30 to perform marking position correction.
  • the laser system including the laser head 10 includes a laser oscillator (not shown) for generating a laser beam, and a reflection mirror (not shown) for forming a path for guiding the laser beam emitted from the laser oscillator under the support 30. ), A galvanometer scanner (not shown) for deflecting the laser beam at a predetermined angle, an f-theta lens (not shown) for correcting aberration of the laser beam, and the like.
  • the laser beam emitted from the laser head 10 may form a marking point on the screen 41 provided on the position correction member 40.
  • the marking point may be referred to as a point where the marking is actually performed when the marking operation is performed on the chips on the wafer.
  • a laser beam having a wavelength in the visible light region may be used.
  • the laser head 10 may perform the marking operation by irradiating a laser beam for processing to the chips on the wafer exposed through the opening of the support 30.
  • the vision camera 20 may detect a laser beam that has passed through the screen 41 and the transparent substrate 42.
  • the laser beam may be a laser beam having a wavelength in the visible light region, which may be detected by the vision camera 20. After the laser beam is formed on the screen 41, the marking point is refracted by the transparent substrate 42 to form a detection point on the transparent substrate 42.
  • the vision camera 20 may acquire position information of the detection point of the laser beam.
  • the vision camera 20 and the laser head 10 may be provided opposite to each other based on the position correction member 40.
  • the moving table 50 may move the vision camera 20.
  • the movement table 50 may move the vision camera 20 on a horizontal direction, that is, a plane parallel to the x-y plane. By driving the movement table 50, the vision camera 20 may be moved to a detection point at which the laser beam is emitted through the position correction member 40.
  • the vision camera 20 may photograph the semiconductor chips provided on the wafer to recognize the positions of the semiconductor chips.
  • the location of the chips may be determined from the recognized location information of the semiconductor chips, and the marking operation may be performed on the semiconductor chips by using the laser beam emitted from the laser head 10.
  • the calculator 70 may calculate the position information of the marking point formed on the screen by using the detection position information acquired by the vision camera 20.
  • the marking point formed on the screen 41 by the laser beam and the detection point acquired by the vision camera 20 may be different from each other due to the refractive index of the transparent substrate 42.
  • the calculation unit 70 may calculate the position information of the marking point by using the position information of the detection point and the refractive index of the transparent substrate 42, and the detailed calculation method will be described later.
  • the controller 80 compares the position information of the marking point calculated by the calculator 70 with the preset marking position information that is preset in the laser head 10 to irradiate the laser beam, and the difference is greater than or equal to a predetermined value.
  • the marking position correction apparatus 100 may be controlled to match the point with the set marking position.
  • the controller 80 may adjust the position of the mirror (not shown) of the galvanometer scanner (not shown) to match the marking point with the set marking position.
  • FIG. 2 is a plan view of the support 30 shown in FIG.
  • the support 30 may support the position correction member 40.
  • the support may include an opening 45 to allow the laser beam to pass through and irradiate the screen 41 provided on one surface of the position correction member 40.
  • the size of the opening 45 may be smaller than that of the position correcting member 40, and the opening 45 may have a rectangular shape corresponding to the position correcting member 40.
  • the opening position correction operation is performed to perform the marking position correction operation on all positions on the wafer corresponding to the position information of the screen 41. 45 may have a larger size than the wafer.
  • FIG. 3 is a plan view of the support 30a used when performing the marking operation on the wafer (W).
  • the support 30 used in the marking position correction operation may be exchanged with the support 30a on which the wafer W is seated and the marking operation is performed.
  • the size of the opening 45a formed in the support 30a may be smaller than that of the wafer W, and the opening 45a may have a circular shape corresponding to the wafer W. It may have a shape.
  • the marking operation may be performed by irradiating a laser beam for processing to the chips on the wafer exposed through the opening 45a of the support 30a.
  • FIG 4 is a plan view of the support 30b that can be used both for correcting the marking position and for performing a marking operation on the wafer.
  • the support 30b may include two openings 45 and 45a which are mutually converted.
  • the support 30b may provide a marking position correction opening 45 when the marking position correction operation is performed, and then mount the position correction member 40 to perform the marking position correction operation.
  • the support 30b may convert the opening portion from the marking position correction opening portion 45 to the marking operation opening portion 45a.
  • the wafer may be seated on the support 30b in which the opening 45a for the marking work is formed, and the marking operation may be performed.
  • the conversion from the marking position correcting opening 45 to the marking working opening 45a may be performed by mechanical driving of the support 30b.
  • the conversion of the opening may be performed using the slide device, but is not limited thereto.
  • FIG. 5 is a view for explaining a process of calculating a marking point P at which a laser beam is formed on the screen 41 from the detection point A of the laser beam.
  • the laser beam L emitted from the laser head 10 is incident on the screen 41 of the position correction member 40.
  • the laser beam L inclined to the screen 41 forms a marking point P on the screen 41.
  • the marking point P is the point where the image of the laser beam L is formed on the screen 41.
  • the laser beam L may be refracted while being incident into the transparent substrate 42. This is caused by the difference between the refractive index in air and the refractive index of the transparent substrate 42.
  • the laser beam L refracted by the transparent substrate 42 is emitted into the air to form the detection point A on the transparent substrate 42.
  • the position information of the detection point A may be obtained by the vision camera 20.
  • the marking point P ' is a point on the transparent substrate 42 corresponding to the marking point P formed on the screen 41, and the marking point P' is a detection point (obtained by the vision camera 20).
  • A) and error D exist.
  • the error D includes the incident angle i at which the laser beam L is incident on the screen 41, the refractive angle r refracted by the transparent substrate 42, the thickness H of the position correction member 40, and the transparent substrate. Can be calculated using the refractive index of (42). If the refractive index in air is n 1 and the refractive index of the transparent substrate is n 2 ,
  • the incident angle i may be calculated by measuring the distance from the mirror (not shown) of the galvanometer scanner (not shown) to the marking point P. Since the refractive index n 1 in the air, the refractive index n 2 of the transparent substrate, and the incident angle i are known in Equation (1), the refractive angle r can be calculated.
  • the error D can be calculated.
  • the position information of the marking point P ′ may be calculated.
  • the calculation may be performed through the calculator 70.
  • the controller 80 is preset to the position information of the marking points P and P' and the laser head 10 to set the marking to irradiate the laser beam.
  • the marking position correcting apparatus 100 may be controlled to match the marking points P and P ′ with the set marking position.
  • the controller 80 may adjust the position of the mirror (not shown) of the galvanometer scanner (not shown) to match the marking points P and P ′ with the set marking position.
  • FIG. 6 is a plan view showing a marking point P formed on the screen 41 of the position correcting member 40.
  • the marking position correcting operation through the marking position correcting apparatus 100 may be performed a plurality of times at different positions on the screen 41 of the position correcting member 40.
  • the laser beam may be irradiated to the screen 41 exposed through the rectangular opening 45 of the support 30 a plurality of times, and correcting the marking position for each marking point P formed by the irradiation of the laser beam. Work may be performed.
  • the opening 45 may have a size larger than that of the wafer, and thus, the marking position correction operation may be performed for all positions on the wafer corresponding to the position information of the screen 41.
  • the marking position correction device and the marking position correction method before performing a marking operation on the semiconductor chips provided on the wafer, the marking position is measured using a screen formed on one surface of the transparent substrate. By correcting, it is possible to mark the correct position on the semiconductor chip.
  • the present invention calculates the position of the marking point by compensating the refractive index of the transparent substrate. Correction of the marking position can be accurate.

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Abstract

본 발명은 마킹 위치 보정장치 및 마킹 위치 보정방법에 관한 것으로, 웨이퍼 상에 마련된 반도체 칩들에 마킹 작업을 수행하기 전에, 투명 기판의 일면에 형성된 스크린을 이용하여 마킹되는 위치를 측정 및 보정함으로써 반도체 칩 상의 정확한 위치에 마킹을 할 수 있다. 또한, 레이저 빔이 검출된 위치와 레이저 빔에 의해 스크린 상에 형성된 마킹 지점의 위치는 투명 기판의 굴절률로 인해 상이할 수 있으나, 본 발명은 투명 기판의 굴절률을 보상하여 마킹 지점의 위치를 연산하므로 마킹 위치의 보정이 정확해 질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마킹 위치 보정장치는 웨이퍼의 마킹(marking) 위치를 보정하는 마킹 위치 보정장치에 있어서, 투명 기판 및 상기 투명 기판 상에 마련되는 스크린을 포함하는 위치 보정용 부재, 상기 스크린에 레이저 빔을 조사하여 마킹 지점을 형성하는 레이저 헤드, 상기 레이저 빔이 상기 스크린 및 상기 투명 기판을 투과하여 형성되는 검출 지점의 위치 정보를 획득하는 비젼 카메라, 상기 비젼 카메라에 의해 획득된 상기 검출 지점의 위치 정보를 이용하여 상기 마킹 지점의 위치 정보를 계산하는 연산부 및 상기 마킹 지점의 위치 정보와 상기 레이저 헤드에 설정된 마킹 위치 정보를 비교하여 일치시키는 제어부를 포함한다.

Description

마킹 위치 보정장치 및 방법
본 발명은 웨이퍼의 마킹(marking) 위치를 보정하는 마킹 위치 보정장치 및 방법에 관한 것으로, 웨이퍼의 가공 전에 투명 기판의 일면에 형성된 스크린에 레이저 빔을 조사하여 마킹 위치를 보정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조공정에서 웨이퍼 상에 많은 칩이 형성된다. 이들 칩들을 생산 로트(lot)별로 구별하기 위해 각 칩의 표면에 문자 및/또는 숫자가 표시된다. 이러한 용도로 레이저 빔을 사용하는 레이저 마킹장치가 사용된다. 종래에는 다이싱(dicing) 후 각 칩들에 로트 번호를 마킹하였으나, 첨단기술의 발달로 집적회로(IC)의 초소형화 및 경량화가 가능해짐에 따라 작업효율을 높이고 대량생산을 위해, 웨이퍼 상에서 개별 칩에 대한 마킹을 한 후에 다이싱을 하게 되었다.
웨이퍼 상의 칩에 마킹을 정확히 하기 위해서는 웨이퍼의 정렬이 중요하다. 웨이퍼의 정렬은 웨이퍼의 기하학적 특성 내지 인식표를 기준으로 하여 마킹위치에 위치시키는 것이다. 마킹 공정은 웨이퍼의 인식특징(ball array, 인식마크 등)을 광학적 방법을 이용하여 인식한 후 마킹 위치에 맞도록 마킹 데이터를 변환하여 레이저 빔을 적합한 광학계를 이용하여 마킹 위치에 조사함으로써 이루어진다. 여기에서 1 mm2 이하의 칩에 마킹을 하기 위해서는 칩의 정확한 위치 인식과 정확한 레이저 빔의 조사는 필수적이다. 그러나, 처음 마킹 작업 시 웨이퍼의 정확한 위치 인식과 정확한 빔의 조사를 달성했다 하여도 외란(진동, 열)에 의해 레이저 빔의 조사위치는 시간이 경과함에 따라 변할 수 있다. 따라서, 레이저 마킹 장치의 마킹 위치를 보정하는 작업은 웨이퍼에 마킹 작업을 하기 전에 필수적으로 수행되어야 하는 작업이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투명 기판 상에 형성된 스크린에 레이저 빔을 조사하고, 레이저 빔이 투명 기판을 투과하여 검출된 위치로부터 스크린 상에 형성된 마킹 지점의 위치 정보를 연산한 후, 연산된 마킹 지점의 위치 정보 및 레이저 헤드에 설정된 마킹 위치 정보를 비교하여 마킹 위치를 보정하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마킹 위치 보정장치는 웨이퍼의 마킹(marking) 위치를 보정하는 마킹 위치 보정장치에 있어서, 투명 기판 및 상기 투명 기판 상에 마련되는 스크린을 포함하는 위치 보정용 부재; 상기 스크린에 레이저 빔을 조사하여 마킹 지점을 형성하는 레이저 헤드; 상기 레이저 빔이 상기 스크린 및 상기 투명 기판을 투과하여 형성되는 검출 지점의 위치 정보를 획득하는 비젼 카메라; 상기 비젼 카메라에 의해 획득된 상기 검출 지점의 위치 정보를 이용하여 상기 마킹 지점의 위치 정보를 계산하는 연산부; 및 상기 마킹 지점의 위치 정보와 상기 레이저 헤드에 설정된 마킹 위치 정보를 비교하여 일치시키는 제어부;를 포함한다.
전술한 본 개시의 과제 해결 수단에 의하면, 웨이퍼 상에 마련된 반도체 칩들에 마킹 작업을 수행하기 전에, 투명 기판의 일면에 형성된 스크린을 이용하여 마킹되는 위치를 측정 및 보정함으로써 반도체 칩 상의 정확한 위치에 마킹을 할 수 있다.
또한, 레이저 빔이 검출된 위치와 레이저 빔에 의해 스크린 상에 형성된 마킹 지점의 위치는 투명 기판의 굴절률로 인해 상이할 수 있으나, 본 발명은 투명 기판의 굴절률을 보상하여 마킹 지점의 위치를 연산하므로 마킹 위치의 보정이 정확해 질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마킹 위치 보정장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 마킹 위치 보정 시 사용되는 것으로, 도 1에 도시된 지지대의 평면도이다.
도 3은 웨이퍼에 마킹 작업을 수행 시 사용되는 지지대의 평면도이다.
도 4는 웨이퍼에 마킹 작업 수행 시 및 마킹 위치 보정 시 모두 사용될 수 있는 지지대의 평면도이다.
도 5는 레이저 빔의 검출 지점으로부터 스크린 상에 레이저 빔이 형성되는 마킹 지점을 연산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 위치 보정용 부재의 스크린 상에 형성된 마킹 지점을 도시한 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마킹 위치 보정장치는 웨이퍼의 마킹(marking) 위치를 보정하는 마킹 위치 보정장치에 있어서, 투명 기판 및 상기 투명 기판 상에 마련되는 스크린을 포함하는 위치 보정용 부재; 상기 스크린에 레이저 빔을 조사하여 마킹 지점을 형성하는 레이저 헤드; 상기 레이저 빔이 상기 스크린 및 상기 투명 기판을 투과하여 형성되는 검출 지점의 위치 정보를 획득하는 비젼 카메라; 상기 비젼 카메라에 의해 획득된 상기 검출 지점의 위치 정보를 이용하여 상기 마킹 지점의 위치 정보를 계산하는 연산부; 및 상기 마킹 지점의 위치 정보와 상기 레이저 헤드에 설정된 마킹 위치 정보를 비교하여 일치시키는 제어부;를 포함한다.
상기 비젼 카메라와 상기 레이저 헤드는 상기 위치 보정용 부재를 기준으로 서로 반대쪽에 마련될 수 있다.
상기 스크린에는 상기 레이저 빔이 조사됨으로써 상기 마킹 지점에 대응하는 이미지가 형성될 수 있다.
상기 검출 지점은 상기 마킹 지점에서 상기 투명 기판에 의해 굴절됨으로써 형성될 수 있다.
상기 연산부는 상기 검출 지점의 위치 정보 및 상기 투명 기판의 굴절률을 이용하여 상기 마킹 지점의 위치 정보를 계산할 수 있다.
상기 투명 기판은 유리기판 또는 아크릴기판을 포함할 수 있다.
상기 레이저 빔은 가시광선 영역의 파장을 가질 수 있다.
상기 위치 보정용 부재를 지지하는 지지대;를 더 포함할 수 있다.
상기 지지대는 상기 레이저 빔이 투과하여 상기 스크린에 조사되도록 개구부(opening)를 포함할 수 있다.
상기 위치 보정용 부재는 사각 형상을 가지며, 상기 개구부는 상기 위치 보정용 부재에 대응하는 사각 형상을 가질 수 있다.
상기 개구부는 상기 웨이퍼 보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.
상기 비젼 카메라를 상기 검출 지점으로 이동시키는 이동 테이블;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마킹 위치 보정 방법은 웨이퍼의 마킹 위치를 보정하는 마킹 위치 보정방법에 있어서, 투명 기판 및 상기 투명 기판 상에 마련되는 스크린을 포함하는 위치 보정용 부재를 마련하는 단계; 레이저 헤드로부터 상기 스크린에 레이저 빔을 조사하여 마킹 지점을 형성하는 단계; 상기 레이저 빔이 상기 스크린 및 상기 투명 기판을 투과하여 형성되는 검출 지점의 위치 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 검출 지점의 위치 정보를 이용하여 상기 마킹 지점의 위치 정보를 계산하는 단계; 및 상기 마킹 지점의 위치 정보와 상기 레이저 헤드에 설정된 마킹 위치 정보를 비교하여 일치시키는 단계;를 포함한다.
상기 스크린에는 상기 레이저 빔이 조사됨으로써 상기 마킹 지점에 대응하는 이미지가 형성될 수 있다.
상기 검출 지점은 상기 마킹 지점에서 상기 투명 기판에 의해 굴절됨으로써 형성될 수 있다.
상기 계산하는 단계는 상기 검출 지점의 위치 정보 및 상기 투명 기판의 굴절률을 이용하여 상기 마킹 지점의 위치 정보를 계산할 수 있다.
상기 위치 보정용 부재를 마련하는 단계는 상기 위치 보정용 부재를 지지대 상에 안착시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 레이저 빔은 상기 지지대에 형성된 개구부를 투과하여 상기 스크린에 조사될 수 있다.
상기 개구부는 상기 웨이퍼 보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.
상기 검출 지점의 위치 정보를 획득하는 단계는 이동 테이블이 비젼 카메라를 상기 검출 지점으로 이동시킴으로써 수행될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마킹 위치 보정장치(100)를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 마킹 위치 보정장치(100)는 레이저 헤드(10), 비젼 카메라(20), 위치 보정용 부재(40)를 지지하는 지지대(30), 이동 테이블(50), 작업대(60), 연산부(70) 및 제어부(80)를 포함한다.
레이저 헤드(10)로부터 출사된 레이저 빔의 마킹 위치를 확인하기 위한 위치 보정용 부재(40)는 투명 기판(42) 및 투명 기판(42)의 일면에 마련된 스크린(41)을 포함한다. 투명 기판(42)은 지지대(30)의 개구부에 안착되어 변형이 일어나지 않도록 일정 수준의 경도를 가지고 있을 수 있으며, 투명 기판(42)은 유리기판 또는 아크릴기판을 포함할 수 있다. 스크린(41)은 레이저 빔이 조사됨으로써 마킹 지점에 대응하는 이미지가 형성되는 곳으로, 흰색 스크린을 포함할 수 있다. 스크린(41)은 투명 기판(42)에서 레이저 빔이 입사되는 측 면에 형성될 수 있다. 또한, 위치 보정용 부재(40)는 사각 형상을 가질 수 있다.
레이저 헤드(10)는 레이저 빔을 출사시킬 수 있다. 레이저 헤드(10)는 지지대(30)의 하방에 배치되어 지지대(30)의 개구부를 통해 노출되는 스크린(41)에 레이저 빔을 조사하여 마킹 위치 보정 작업을 수행할 수 있다. 레이저 헤드(10)를 포함하는 레이저 시스템은 레이저 빔이 발생되는 레이저 발진기(미도시), 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 지지대(30)의 하방으로 유도하기 위해 경로를 형성해 주는 반사 미러(미도시), 레이저 빔을 소정 각도로 편향시키기 위한 갈바노미터 스캐너(미도시), 레이저 빔의 수차를 보정하기 위한 f-theta 렌즈(미도시) 등을 포함할 수 있다. 레이저 헤드(10)로부터 출사된 레이저 빔은 위치 보정용 부재(40)상에 마련된 스크린(41)에 마킹 지점을 형성할 수 있다. 마킹 지점은 웨이퍼상의 칩들에 마킹 작업을 수행할 시, 실제로 마킹이 이루어지는 지점이라고 할 수 있다. 레이저 헤드(10)로부터 출사되는 레이저 빔은 비젼 카메라(20)를 이용하여 검출하기 위해, 가시광선 영역의 파장을 갖는 레이저 빔을 사용할 수 있다. 또한, 레이저 헤드(10)는 마킹 위치 보정 작업이 완료된 후, 지지대(30)의 개구부를 통해 노출되는 웨이퍼상의 칩들에 가공용 레이저 빔을 조사하여 마킹 작업을 수행할 수 있다.
비젼 카메라(20)는　스크린(41) 및 투명 기판(42)을 투과한 레이저 빔을 검출할 수 있다. 레이저 빔은 가시광선 영역의 파장을 갖는 레이저 빔이 사용될 수 있으며, 이는 비젼 카메라(20)에 의해 검출될 수 있다. 레이저　빔은 스크린(41)상에　마킹　지점을　형성한　후，투명　기판(42)에서 굴절되어 투명 기판(42) 상에 검출 지점을 형성한다. 비젼 카메라(20)는 레이저 빔의 검출 지점의 위치 정보를 획득할 수 있다. 또한, 비젼 카메라(20)와 레이저 헤드(10)는 위치 보정용 부재(40)를 기준으로 서로 반대쪽에 마련될 수 있다.
이동 테이블(50)은 비젼 카메라(20)를 이동시킬 수 있다. 이동 테이블(50)은 비젼 카메라(20)를 수평방향 즉, x-y 평면과 평행인 면 상에서 이동시킬 수 있다. 이동 테이블(50)의 구동에 의해 비젼 카메라(20)는 레이저 빔이 위치 보정용 부재(40)를 통과하여 출사되는 검출 지점으로 이동될 수 있다.
마킹 위치 보정 작업이 완료된 후에는, 비젼 카메라(20)는 웨이퍼에 마련된 반도체 칩들을 촬영하여, 반도체 칩들의 위치를 인식할 수 있다. 인식된 반도체 칩들의 위치정보로부터 칩들의 위치를 파악하여 레이저 헤드(10)로부터 출사되는 레이저 빔을 이용하여 반도체 칩들에 마킹 작업을 수행할 수 있다.
연산부(70)는 비젼 카메라(20)에 의해 획득된 검출 위치 정보를 이용하여 스크린 상에 형성되는 마킹 지점의 위치정보를 계산할 수 있다. 레이저 빔에 의해 스크린(41) 상에 형성된 마킹 지점과 비젼 카메라(20)가 획득한 검출 지점은 투명 기판(42)의 굴절률로 인해 서로 상이할 수 있다. 연산부(70)는 검출 지점의 위치 정보 및 투명 기판(42)의 굴절률 등을 이용하여 마킹 지점의 위치 정보를 계산할 수 있으며, 자세한 계산 방법은 이하 후술하기로 한다.
제어부(80)는 연산부(70)에 의해 계산된 마킹 지점의 위치 정보와 레이저 헤드(10)에 미리 설정되어 레이저 빔을 조사하고자 하는 설정된 마킹 위치 정보를 비교하여 그 차이가 소정 값 이상인 경우, 마킹 지점과 설정된 마킹 위치를 일치시키도록 마킹 위치 보정장치(100)를 제어할 수 있다. 제어부(80)는 갈바노미터 스캐너(미도시)의 미러(미도시)의 위치 등을 조절하여 마킹 지점과 설정된 마킹 위치를 일치시킬 수 있다.
도 2는 마킹 위치 보정 시 사용되는 것으로, 도 1에 도시된 지지대(30)의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 지지대(30)는 위치 보정용 부재(40)를 지지할 수 있다. 지지대는 레이저 빔이 투과하여 위치 보정용 부재(40)의 일면에 마련된 스크린(41)에 조사되도록 개구부(45)를 포함할 수 있다. 지지대(30)가 위치 보정용 부재(40)를 지지하기 위해 개구부(45)의 사이즈는 위치 보정용 부재(40)보다 작을 수 있으며, 개구부(45)는 위치 보정용 부재(40)에 대응하는 사각 형상을 가질 수 있다. 또한, 개구부(45)에 의해 노출되는 스크린(41)을 이용한 마킹 위치 보정 작업을 통해, 스크린(41)의 위치 정보에 대응되는 웨이퍼상의 모든 위치에 대해 마킹 위치 보정 작업을 수행하기 위하여, 개구부(45)는 웨이퍼 보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.
도 3은 웨이퍼(W)에 마킹 작업을 수행 시 사용되는 지지대(30a)의 평면도이다. 도 3을 참조하면, 마킹 위치 보정 작업이 완료되면, 마킹 위치 보정 작업 시 사용된 지지대(30)는 웨이퍼(W)가 안착되어 마킹 작업이 수행되는 지지대(30a)로 교환될 수 있다. 지지대(30a)가 웨이퍼(W)를 지지하기 위해, 지지대(30a)에 형성된 개구부(45a)의 사이즈는 웨이퍼(W)보다 작을 수 있으며, 개구부(45a)는 웨이퍼(W)에 대응하는 원형의 형상을 가질 수 있다. 지지대(30a)의 개구부(45a)를 통해 노출되는 웨이퍼상의 칩들에 가공용 레이저 빔을 조사하여 마킹 작업을 수행할 수 있다.
도 4는 마킹 위치 보정 시 및 웨이퍼에 마킹 작업 수행 시에 모두 사용될 수 있는 지지대(30b)의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 지지대(30b)는 상호 변환되는 두 개의 개구부(45, 45a)를 포함할 수 있다. 지지대(30b)는 마킹 위치 보정 작업 시에는 마킹 위치 보정용 개구부(45)를 마련한 후, 위치 보정용 부재(40)를 안착시켜 마킹 위치 보정 작업을 수행할 수 있다. 마킹 위치 보정 작업이 완료되면, 지지대(30b)는 개구부를 마킹 위치 보정용 개구부(45)에서 마킹 작업용 개구부(45a)로 변환시킬 수 있다. 변환 후, 마킹 작업용 개구부(45a)가 형성된 지지대(30b) 상에는 웨이퍼가 안착되어 마킹 작업이 수행될 수 있다. 마킹 위치 보정용 개구부(45)에서 마킹 작업용 개구부(45a)로 변환은 지지대(30b)의 기계적인 구동에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 슬라이드 장치를 이용하여 개구부의 변환을 수행할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5는 레이저 빔의 검출 지점(A)으로부터 스크린(41) 상에 레이저 빔이 형성되는 마킹 지점(P)을 연산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 레이저 헤드(10)로부터 출사된 레이저 빔(L)은 위치 보정용 부재(40)의 스크린(41)으로 입사된다. 스크린(41)에 경사지게 입사된 레이저 빔(L)은 스크린(41) 상에 마킹 지점(P)을 형성한다. 마킹 지점(P)은 스크린(41) 상에서 레이저 빔(L)의 이미지가 형성되는 지점이다. 레이저 빔(L)은 마킹 지점(P)을 형성한 후, 투명 기판(42) 내부로 입사되면서 굴절될 수 있다. 이는 공기중의 굴절률과 투명 기판(42)의 굴절률 사이의 차이 때문에 발생된다. 투명 기판(42)에 의해 굴절된 레이저 빔(L)은 공기 중으로 출사되면서 투명 기판(42) 상에 검출 지점(A)을 형성한다. 검출 지점(A)의 위치 정보는 비젼 카메라(20)에 의해 획득될 수 있다. 마킹 지점(P')은 스크린(41) 상에 형성된 마킹 지점(P)에 대응되는 투명 기판(42)상의 지점이며, 마킹 지점(P')은 비젼 카메라(20)에 의해 획득된 검출 지점(A)과 오차(D)가 존재한다.
오차(D)는 레이저 빔(L)이 스크린(41)에 입사되는 입사각(i), 투명 기판(42)에서 굴절되는 굴절각(r), 위치 보정용 부재(40)의 두께(H) 및 투명 기판(42)의 굴절률을 이용하여 계산될 수 있다. 공기중의 굴절률을 n1, 투명 기판의 굴절률을 n2라고 하면,
Figure PCTKR2016004390-appb-I000001
... 식(1)
입사각(i)은 갈바노미터스캐너(미도시)의 미러(미도시)로부터 마킹 지점(P)까지의 거리를 측정하여 계산될 수 있다. 식(1)에서 공기중의 굴절률(n1), 투명 기판의 굴절률(n2) 및 입사각(i)을 알 수 있으므로, 굴절각(r)은 계산될 수 있다.
또한 굴절각(r), 위치 보정용 부재(40)의 두께(H) 및 오차(D)간의 관계를 이용하면,
Figure PCTKR2016004390-appb-I000002
... 식(2)
이고, 굴절각(r) 및 위치 보정용 부재(40)의 두께(H)을 알 수 있으므로, 오차(D)는 계산될 수 있다.
비젼 카메라(20)에 의해 획득된 검출 지점(A)의 위치 정보에서 위와 같은 과정을 통해 계산된 오차(D)를 보정하면, 마킹 지점(P')의 위치 정보가 계산될 수 있으며, 위의 계산은 연산부(70)를 통해 수행될 수 있다.
마킹 지점(P, P')의 위치 정보가 계산된 후, 제어부(80)는 마킹 지점(P, P')의 위치 정보와 레이저 헤드(10)에 미리 설정되어 레이저 빔을 조사하고자 하는 설정된 마킹 위치 정보를 비교하여 그 차이가 소정 값 이상인 경우, 마킹 지점(P, P')과 설정된 마킹 위치를 일치시키도록 마킹 위치 보정장치(100)를 제어할 수 있다. 제어부(80)는 갈바노미터 스캐너(미도시)의 미러(미도시)의 위치 등을 조절하여 마킹 지점(P, P')과 설정된 마킹 위치를 일치시킬 수 있다.
도 6은 위치 보정용 부재(40)의 스크린(41) 상에 형성된 마킹 지점(P)을 도시한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 마킹 위치 보정장치(100)를 통한 마킹 위치의 보정작업은 위치 보정용 부재(40)의 스크린(41)에서 서로 다른 위치에 복수회 수행될 수 있다. 레이저 빔은 지지대(30)의 사각 형상의 개구부(45)를 통해 노출되는 스크린(41)에 복수회 조사될 수 있으며, 레이저 빔의 조사에 의해 형성된 각각의 마킹 지점(P)에 대해 마킹 위치 보정 작업이 수행될 수 있다. 개구부(45)는 웨이퍼 보다 큰 사이즈를 가질 수 있으며, 이에 따라 스크린(41)의 위치 정보에 대응되는 웨이퍼상의 모든 위치에 대해 마킹 위치 보정 작업이 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마킹 위치 보정장치 및 마킹 위치 보정방법에 따르면, 웨이퍼 상에 마련된 반도체 칩들에 마킹 작업을 수행하기 전에, 투명 기판의 일면에 형성된 스크린을 이용하여 마킹되는 위치를 측정 및 보정함으로써 반도체 칩 상의 정확한 위치에 마킹을 할 수 있다. 또한, 레이저 빔이 검출된 위치와 레이저 빔에 의해 스크린 상에 형성된 마킹 지점의 위치는 투명 기판의 굴절률로 인해 상이할 수 있으나, 본 발명은 투명 기판의 굴절률을 보상하여 마킹 지점의 위치를 연산하므로 마킹 위치의 보정이 정확해 질 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 웨이퍼의 마킹(marking) 위치를 보정하는 마킹 위치 보정장치에 있어서,
    투명 기판 및 상기 투명 기판 상에 마련되는 스크린을 포함하는 위치 보정용 부재;
    상기 스크린에 레이저 빔을 조사하여 마킹 지점을 형성하는 레이저 헤드;
    상기 레이저 빔이 상기 스크린 및 상기 투명 기판을 투과하여 형성되는 검출 지점의 위치 정보를 획득하는 비젼 카메라;
    상기 비젼 카메라에 의해 획득된 상기 검출 지점의 위치 정보를 이용하여 상기 마킹 지점의 위치 정보를 계산하는 연산부; 및
    상기 마킹 지점의 위치 정보와 상기 레이저 헤드에 설정된 마킹 위치 정보를 비교하여 일치시키는 제어부;를 포함하는 마킹 위치 보정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비젼 카메라와 상기 레이저 헤드는 상기 위치 보정용 부재를 기준으로 서로 반대쪽에 마련되는 마킹 위치 보정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크린에는 상기 레이저 빔이 조사됨으로써 상기 마킹 지점에 대응하는 이미지가 형성되는 마킹 위치 보정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 지점은 상기 마킹 지점에서 상기 투명 기판에 의해 굴절됨으로써 형성되는 마킹 위치 보정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 검출 지점의 위치 정보 및 상기 투명 기판의 굴절률을 이용하여 상기 마킹 지점의 위치 정보를 계산하는 마킹 위치 보정장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 기판은 유리기판 또는 아크릴기판을 포함하는 마킹 위치 보정장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 가시광선 영역의 파장을 갖는 마킹 위치 보정장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 보정용 부재를 지지하는 지지대;를 더 포함하는 마킹 위치 보정장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 지지대는 상기 레이저 빔이 투과하여 상기 스크린에 조사되도록 개구부(opening)를 포함하는 마킹 위치 보정장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 위치 보정용 부재는 사각 형상을 가지며, 상기 개구부는 상기 위치 보정용 부재에 대응하는 사각 형상을 가지는 마킹 위치 보정장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 웨이퍼 보다 큰 사이즈를 가지는 마킹 위치 보정장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 비젼 카메라를 상기 검출 지점으로 이동시키는 이동 테이블;을 더 포함하는 마킹 위치 보정장치.
  13. 웨이퍼의 마킹 위치를 보정하는 마킹 위치 보정방법에 있어서,
    투명 기판 및 상기 투명 기판 상에 마련되는 스크린을 포함하는 위치 보정용 부재를 마련하는 단계;
    레이저 헤드로부터 상기 스크린에 레이저 빔을 조사하여 마킹 지점을 형성하는 단계;
    상기 레이저 빔이 상기 스크린 및 상기 투명 기판을 투과하여 형성되는 검출 지점의 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득된 검출 지점의 위치 정보를 이용하여 상기 마킹 지점의 위치 정보를 계산하는 단계; 및
    상기 마킹 지점의 위치 정보와 상기 레이저 헤드에 설정된 마킹 위치 정보를 비교하여 일치시키는 단계;를 포함하는 마킹 위치 보정방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스크린에는 상기 레이저 빔이 조사됨으로써 상기 마킹 지점에 대응하는 이미지가 형성되는 마킹 위치 보정방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 검출 지점은 상기 마킹 지점에서 상기 투명 기판에 의해 굴절됨으로써 형성되는 마킹 위치 보정방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는 상기 검출 지점의 위치 정보 및 상기 투명 기판의 굴절률을 이용하여 상기 마킹 지점의 위치 정보를 계산하는 마킹 위치 보정방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 위치 보정용 부재를 마련하는 단계는 상기 위치 보정용 부재를 지지대 상에 안착시키는 단계를 포함하는 마킹 위치 보정방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 상기 지지대에 형성된 개구부를 투과하여 상기 스크린에 조사되는 마킹 위치 보정방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 웨이퍼 보다 큰 사이즈를 가지는 마킹 위치 보정방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 검출 지점의 위치 정보를 획득하는 단계는 이동 테이블이 비젼 카메라를 상기 검출 지점으로 이동시킴으로써 수행되는 마킹 위치 보정방법.
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