KR101230203B1 - Detection device of surface defect of wafer polishing head - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전하는 웨이퍼 연마헤드의 하부에 위치하되 상방으로 경사를 주어 헤드내측 하단 가장자리 검사영역을 원주 전체에 대하여 반복적으로 촬영하며, 방수케이스내에 조명이 장착된 일체형 렌즈 및 상기 렌즈와 결합된 스캐닝 카메라가 탑재된 촬영부; 상기 스캐닝 카메라에 의해 촬영된 이미지를 디지털 신호로 변환하는 영상처리보드; 및 상기 영상처리보드로부터 얻은 디지털 신호로부터 결함 부위의 영상을 추출하고, 결함 부위의 위치를 결정하되, 상기 결함 부위가 주기적으로 나타나는지 여부를 판단하고, 주기적인 경우에는 웨이퍼 연마패드의 표면 결함으로 판단하는 이미지프로세서를 포함하는 웨이퍼 연마헤드의 표면결함 검출장치를 제공한다.The present invention is located in the lower portion of the rotating wafer polishing head but inclined upward to repeatedly photograph the lower edge inspection area inside the head, and the integrated lens and the scanning coupled with the lens in the waterproof case. A photographing unit equipped with a camera; An image processing board converting an image photographed by the scanning camera into a digital signal; And extracting an image of the defect portion from the digital signal obtained from the image processing board, determining a position of the defect portion, and determining whether the defect portion appears periodically, in which case it is determined as a surface defect of the wafer polishing pad. It provides a surface defect detection apparatus of a wafer polishing head comprising an image processor.
Description
본 발명은 웨이퍼 연마헤드의 표면결함 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼의 연마과정에서 연마헤드의 내측 가장자리 영역에 주로 발생하는 미세한 스크래치성 결함에 대하여 일시적으로 묻어 있는 이물질 등과 구별하여 정확하고 신속하게 자동으로 검출할 수 있는 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for detecting a surface defect of a wafer polishing head, and more particularly, to a foreign matter temporarily buried in a minute scratch defect mainly occurring in the inner edge region of the polishing head during a wafer polishing process using the wafer polishing apparatus. The present invention relates to a device capable of automatically and accurately detecting the data accurately and quickly.
도 1은 본 발명에 관련되는 웨이퍼 연마장치의 일례를 나타낸 개략도이다. 도시되는 연마장치(1)는 4본의 회전가능한 회전홀더(2)에 각각 설치된 웨이퍼 연마헤드(10)와 한개의 회전정반(미도시)을 구비하고, 일반적으로 회전정반상에는 연마패드가 고착되어 있다. 일반적으로 웨이퍼 연마패드(10)에는 웨이퍼 지지면에 수직인 복수의 관통공(도시하지 않음)이 설치되어 있어, 이들 관통공은 회전홀더(2) 내의 진공라인(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 연마되는 반도체 웨이퍼는 관통공 및 진공라인을 통해 웨이퍼 지지면에 진공흡착되어 연마헤드(10)에 지지된다. .1 is a schematic view showing an example of a wafer polishing apparatus according to the present invention. The illustrated
상기와 같은 종래의 일반적인 연마장치는 웨이퍼의 연마과정에서 연마패드의 내측 하단 가장자리 영역에서 웨이퍼의 충돌에 의한 스크래치 등이 발생하게 된다. 이와 같은 스크래치 들은 웨이퍼의 연마공정을 방해하여 불량품을 양산하게 되는 등 많은 문제를 야기시킨다. In the conventional general polishing apparatus as described above, scratches due to the collision of the wafer are generated in the inner lower edge area of the polishing pad during the polishing of the wafer. Such scratches cause many problems such as interrupting the wafer polishing process to produce defective products.
종래에는 이와 같은 스크래치의 검출을 위해서 일일이 작업자에 의한 육안을 통해 작업이 이루어져 왔지만, 이러한 과정을 통해서는 미세한 스크래치라든지, 일시적인 결함 등에 대하여 명확하게 진단하는 것이 사실한 불가능하다. 이러한 상황에도 아직까지 이러한 결함들을 명확하게 분석할 수 있으면서 자동으로 신속하게 검출할 수 있는 장치 및 방법에 대하여 알려진 바가 없다.
Conventionally, the work has been done by the naked eye by the operator for the detection of such scratches, but it is impossible to clearly diagnose the minute scratches or temporary defects through this process. Even in this situation, there is no known device and method capable of detecting these defects clearly and automatically and quickly.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼의 연마과정에서 연마헤드의 내측 가장자리 영역에 주로 발생하는 미세한 스크래치성 결함에 대하여 일시적으로 묻어 있는 이물질 등과 구별하여 정확하고 신속하게 자동으로 검출할 수 있는 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and its purpose is to provide a temporary solution to fine scratchability defects that occur mainly in the inner edge region of the polishing head during the polishing of a wafer using a wafer polishing apparatus. It is to provide a device that can be detected accurately and quickly and automatically distinguished from foreign matter buried in.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.The technical problem of the present invention as described above is achieved by the following means.
(1) 회전하는 웨이퍼 연마헤드의 하부에 위치하되 상방으로 경사를 주어 헤드내측 하단 가장자리 검사영역을 원주 전체에 대하여 반복적으로 촬영하며, 방수케이스내에 조명이 장착된 일체형 렌즈 및 상기 렌즈와 결합된 스캐닝 카메라가 탑재된 촬영부; 상기 스캐닝 카메라에 의해 촬영된 이미지를 디지털 신호로 변환하는 영상처리보드; 및 상기 영상처리보드로부터 얻은 디지털 신호로부터 결함 부위의 영상을 추출하고, 결함 부위의 위치를 결정하되, 상기 결함 부위가 주기적으로 나타나는지 여부를 판단하고, 주기적인 경우에는 웨이퍼 연마패드의 표면 결함으로 판단하는 이미지프로세서를 포함하는 웨이퍼 연마헤드의 표면결함 검출장치.
(1) Located in the lower part of the rotating wafer polishing head, and tilted upward, repeatedly photographing the lower edge inspection area inside the head over the entire circumference, and the integrated lens and the scanning coupled with the lens in the waterproof case. A photographing unit equipped with a camera; An image processing board converting an image photographed by the scanning camera into a digital signal; And extracting an image of the defect portion from the digital signal obtained from the image processing board, determining a position of the defect portion, and determining whether the defect portion appears periodically, in which case it is determined as a surface defect of the wafer polishing pad. Surface defect detection apparatus of the wafer polishing head comprising an image processor.
(2) 제1항에 있어서, 스캐닝 카메라는 라인스캔 혹은 면적스캔 카메라인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마헤드의 표면결함 검출장치.(2) The apparatus for detecting surface defects of a wafer polishing head according to
상기 본 발명에 의하면, 웨이퍼 연마장치를 이용한 웨이퍼의 연마과정에서 연마헤드의 내측 가장자리 영역에 주로 발생하는 미세한 스크래치성 결함에 대하여 일시적으로 묻어 있는 이물질 등과 구별하여 정확하고 신속하게 자동으로 검출할 수 있다. According to the present invention, it is possible to detect accurately and quickly and automatically by distinguishing from the foreign matter temporarily buried in the minute scratch defect mainly occurring in the inner edge region of the polishing head during the wafer polishing process using the wafer polishing apparatus. .
도 1은 종래 일반적인 웨이퍼 연마장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마헤드의 표면결함을 검출하기 위한 장치의 배치도.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마헤드의 표면결함을 검출하기 위한 장치의 세부 배치도.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마헤드의 표면결함을 검출하기 위한 장치의 구성도.
도 5는 본 발명에 따라 얻어진 캡쳐 데이터의 예시결과.
도 6 본 발명에 따른 웨이퍼 연마헤드의 결함검출장치를 이용하여 연마헤드의 내측 가장자리를 반복하여 측정한 실제사진.
도 7은 수분으로 덮여져 있는 상태의 웨이퍼 연마헤드 가장자리를 측정한 사진의 일부.
도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마헤드의 표면결함을 검출하기 위한 절차 플로우.1 is a block diagram of a conventional general wafer polishing apparatus.
2 is a layout view of an apparatus for detecting a surface defect of a wafer polishing head according to the present invention.
3 is a detailed layout view of an apparatus for detecting a surface defect of a wafer polishing head according to the present invention.
4 is a block diagram of an apparatus for detecting a surface defect of a wafer polishing head according to the present invention.
5 is an exemplary result of capture data obtained according to the present invention.
6 is an actual photograph measured by repeatedly measuring the inner edge of the polishing head using a defect detection device of the wafer polishing head according to the present invention.
Fig. 7 is a part of photographs obtained by measuring edges of wafer polishing heads covered with moisture;
8 is a procedure flow for detecting surface defects of a wafer polishing head in accordance with the present invention.
본 발명은 회전하는 웨이퍼 연마헤드의 하부에 위치하되 상방으로 경사를 주어 헤드내측 하단 가장자리 검사영역을 원주 전체에 대하여 반복적으로 촬영하며, 방수케이스내에 조명이 장착된 일체형 렌즈 및 상기 렌즈와 결합된 스캐닝 카메라가 탑재된 촬영부; 상기 스캐닝 카메라에 의해 촬영된 이미지를 디지털 신호로 변환하는 영상처리보드; 및 상기 영상처리보드로부터 얻은 디지털 신호로부터 결함 부위의 영상을 추출하고, 결함 부위의 위치를 결정하되, 상기 결함 부위가 주기적으로 나타나는지 여부를 판단하고, 주기적인 경우에는 웨이퍼 연마패드의 표면 결함으로 판단하는 이미지프로세서를 포함하는 웨이퍼 연마헤드의 표면결함 검출장치를 제공한다.
The present invention is located in the lower portion of the rotating wafer polishing head but inclined upward to repeatedly photograph the lower edge inspection area inside the head, and the integrated lens and the scanning coupled with the lens in the waterproof case. A photographing unit equipped with a camera; An image processing board converting an image photographed by the scanning camera into a digital signal; And extracting an image of the defect portion from the digital signal obtained from the image processing board, determining a position of the defect portion, and determining whether the defect portion appears periodically, in which case it is determined as a surface defect of the wafer polishing pad. It provides a surface defect detection apparatus of a wafer polishing head comprising an image processor.
이하 본 발명의 내용을 실시예를 도시한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 사용되는 웨이퍼 연마헤드의 내측 검사영역을 촬영하기 위해 사용되는 촬영부의 실시예를 도시하고 있다. Fig. 2 shows an embodiment of a photographing section used for photographing the inner inspection area of the wafer polishing head used in the present invention.
상기 본 발명에 사용되는 촬영부(30)는 바람직하게는 연마공정에서 발생하는 다량의 수분 등으로부터 렌즈와 스캐닝 카메라를 보호하기 위한 방수케이스(33)내에 조명이 장착된 일체형 렌즈(31) 및 상기 렌즈와 결합된 스캐닝 카메라(32)가 탑재되어 있다.
The photographing
도 2에 도시된 바와 같이 상기 촬영부(30)는 웨이퍼 연마헤드(10)의 하부에 배치되어 연마헤드의 내측 가장자리를 포함하는 일정영역을 스캐닝 카메라(32)를 이용하여 연속하여 촬영할 수 있도록 한다. 상기 본 발명에 사용될 수 있는 스캐닝 카메라(32)는 라인스캔 카메라 혹은 면적스캔카메라의 양자가 모두 사용되어질 수 있다.
As shown in FIG. 2, the photographing
도 3에 도시된 바와 같이 상기 스캐닝 카메라(32)는 회전하는 연마헤드(10)의 하부에 위치하여 상방으로 경사를 주어 헤드내부 가장자리 영역(S), 즉 연마패드(10)에 흡착되어지는 웨이퍼(20) 가장자리의 인근 영역을 연속적으로 반복하여 촬영함으로써 얻어지는 이미지를 제공한다. 미설명부호 11은 러버패드(rubber pad)를 나타낸다. As shown in FIG. 3, the
상기와 같이 얻어지는 이미지는 만일 일시적인 이물질 부착으로 인한 결함과 스크래치의 발생으로 인한 표면결함을 판단할 수 있는 정보를 제공한다. 즉, 일시적으로 연마헤드의 내측 가장자리 영역에 이물질이 붙어 있는 경우에는 연마공정 중 연마헤드로부터 이탈되어지는 경우가 많고, 이 경우에는 표면결함으로 판단하여서는 아니된다. 반면에 웨이퍼의 연마과정에서 발생한 연마헤드 내측의 스크래치의 경우 이는 영구적인 표면결함으로 남아 연속적인 반복촬영을 통해 이미지상에 반복적인 패턴으로 나타내게 된다. The image obtained as described above provides information for judging if defects due to temporary foreign matter adhesion and surface defects due to the occurrence of scratches. In other words, when foreign matter temporarily adheres to the inner edge region of the polishing head, it is often separated from the polishing head during the polishing process, and in this case, the surface defect should not be determined. On the other hand, in the case of scratches inside the polishing head generated during the polishing of the wafer, this remains as a permanent surface defect and is represented as a repetitive pattern on the image through continuous repetitive shooting.
이와 같이 본 발명에서의 검출방법은 일시적으로 존재하는 결함의 경우 연속적으로 촬영하여 얻은 이미지상에 동일한 위치에서 반복적으로 결함패턴이 나타나지 않게 되지만, 스크래치에 의한 표면결함시에는 이미지상에서 반복적인 결함패턴으로 나타나게 되어 이를 소정의 영상처리과정을 통해 결함이 있는지 여부를 최종적으로 판단할 수 있게 한다.
As described above, in the present invention, the defect pattern does not repeatedly appear at the same position on the image obtained by photographing continuously in the case of a defect that is temporarily present. This makes it possible to finally determine whether there is a defect through a predetermined image processing process.
도 4는 상기와 같은 연마헤드에서의 결함검출 과정을 수행하기 위한 장치구성 및 신호처리과정을 보여주고 있다. Figure 4 shows the device configuration and signal processing for performing the defect detection process in the polishing head as described above.
회전하는 연마헤드(10)의 내측 가장자리에 대하여 촬영부(30)는 연속적으로 반복하여 촬영하고, 이때 촬영된 이미지는 영상처리보드(Grabber Board)(40)로 전송되어 디지털 신호로 변환된다. 영상처리보드(Grabber Board)는 현재 시판되거나, 일부 특정 용도를 위해 사용자에 의해 수정된 형태의 영상처리보드 타입 중 어떠한 제품도 사용되어질 수 있다. 영상처리보드는 변환된 이미지 디지털 신호를 PCI 버스 등을 매개하여 이미지 프로세서(50)로 전송한다. The photographing
이미지 프로세서(50)는 표면 결함여부를 탐지하여 영상 데이터를 처리하여 결과값을 산출하고, 사용자가 보기 편리한 그래픽 유저 인터페이스를 통해 상기 탐지 결과를 모니터(60)을 통해 검사자에게 디스플레이할 수도 있다.
The
도 5는 연마헤드를 3회전시키면서 하부에서 카메라(32)를 이용하여 연마헤드 내측 가장자리를 포함한 검사영역을 연속하여 촬영하여 얻어질 수 있는 가상의 실험결과를 보여준다.5 shows an imaginary experimental result that can be obtained by continuously photographing an inspection area including the inner edge of the polishing head using the
이를 참조하여 설명하면, 먼저 1회전 동안의 촬영결과 캡쳐한 데이터로부터 회전각도 90도와 180도 위치에서 결함으로 추정되는 특정한 패턴이 관찰되고, 2회전 동안 촬영결과 캡쳐한 데이터에서는 90도 위치에서의 패턴은 사라지고 다시 0도, 180도 270도에서 특정한 패턴이 관찰되고 있음을 알 수 있다. 3회전 째의 촬영결과에서는 0도와 270도에서의 패턴이 사라진 점을 통해 0도, 90도, 및 270도에서 나타난 특정 패턴은 이물질의 일시적인 부착이라든지 일시적인 빛의 간섭현상으로 인해 얻어진 것으로 이들 위치는 결함이 없는 것으로 판단한다. 반면 180도 위치에서 관찰되는 패턴은 주기적으로 반복하여 나타나는 것으로 영구적인 스크래치 등에 의해 표면결함으로 볼 수 있다.
Referring to this, first, a specific pattern that is assumed to be a defect is observed at a rotation angle of 90 degrees and a 180 degree position from the data captured during the first rotation, and a pattern at the 90 degree position in the captured data during the second rotation. Is disappeared and again a specific pattern is observed at 0 degrees, 180 degrees and 270 degrees. In the third rotation, the pattern disappeared at 0 degrees, 270 degrees, and the specific patterns shown at 0 degrees, 90 degrees, and 270 degrees were obtained due to temporary attachment of foreign matter or temporary light interference. It is judged that there is no defect. On the other hand, the pattern observed at the 180-degree position appears periodically and can be seen as a surface defect due to permanent scratches.
도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마헤드의 결함검출장치를 이용하여 연마헤드의 내측 가장자리를 반복하여 측정한 실제사진으로, 3개의 결함위치가 선명하게 얻어지는 것을 확인할 수 있으며, 비록 연마장치의 특성상 수분이 검사영역에 존재하여도 수분으로 인해 이미지를 분석하는 것에는 아무런 영향도 없음을 확인할 수 있다.
6 is an actual photograph measured by repeatedly measuring the inner edge of the polishing head using the defect detection apparatus of the wafer polishing head according to the present invention, and it can be seen that three defect positions are clearly obtained. It can be seen that even in this inspection area, there is no effect on analyzing the image due to moisture.
또한 도 7은 수분으로 덮여져 있는 상태의 웨이퍼 연마헤드 가장자리를 측정한 사진의 일부로서 웨이퍼 가장자리 등에 의해 찍혀서 생긴 스크래치와 연마과정 중 발생한 타 물질의 영구흡착에 의해 얻어진 마크 등을 그 크기와 형상등의 분석을 통해 명확하게 구별할 수 있음을 확인할 수 있다.
7 is a part of a photograph of the edges of the wafer polishing head covered with moisture, and marks and marks obtained by the permanent adsorption of other substances generated during the polishing process and scratches caused by the wafer edges and the like. The analysis shows that it can be clearly distinguished.
도 8은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마헤드의 결함검출과정의 전체 플로우를 상세하게 나타내고 있다.8 shows in detail the entire flow of the defect detection process of the wafer polishing head according to the present invention.
단계 901에서 연마헤드(10)가 카메라(32)가 하부에 배치된 검사위치에 인입되어지면, 연마헤드(10)가 검사를 위한 정위치에 위치해 있는지 여부를 체크한다(단계 902). 이 과정은 별도의 콘트롤러(70)에 의해 수행되어질 수 있다.If in step 901 the
연마헤드(10)가 검사를 위한 정확한 위치에 고정된 경우 연마헤드를 정속을 회전시키면서(단계 903), 카메라(32)는 연속하여 반복적으로 연마헤드의 내측 가장자리 영역을 촬영하여 이미지를 캡쳐한다(단계 904). 상기 단계를 거쳐 얻어진 캡쳐된 이미지는 영상처리보드(40)를 거쳐 이미지 프로세서(50)를 통해 처리되어진다(단계 905). 상기 과정을 통해 얻어진 데이터로부터 결함으로 추정되는 마크나 무늬 등을 측정하고(단계 906), 만일 주기적으로 반복하여 나타나는 마크나 무늬가 측정되어지면 이를 표면결함으로 판정하고, 이와는 달리 특정 주기에서 마크나 무늬가 측정되었지만 다음 주기에서 사라진 경우에는 이를 표면결함이 아닌 것으로 판정한다(단계 907). 상기 판정결과에 따라 연마패드(10)에 흠결이 있다고 판정된 경우 그 결과를 데이터로 저장하면서 검사자 모니터 화면에 디스플레이 하고(단계 908), 연마헤드는 교체나 수리를 위한 대기모드로 전환되어진다(단계 909). 반면에 정상적인 경우로 판정된 경우에는 이러한 결과를 데이터로 저장한다(단계 910).
When the polishing
상기한 바와 같은 과정에 의하면, 웨이퍼 연마패드의 내측 가장자리에 발생한 표면결함에 대하여 일시적인 경우와 영구적인 경우를 자동으로 명확하게 비교 판단할 수 있어 다대한 노동력을 들이지 않고 손쉽고 경제적으로 양질의 웨이퍼를 생산할 수 있게 한다.
According to the above process, the surface defects occurring at the inner edge of the wafer polishing pad can be automatically and clearly judged between the temporary case and the permanent case, so that a high quality wafer can be produced easily and economically without a large labor force. To be able.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that
10: 연마헤드
20: 웨이퍼
30: 촬영부
31: 렌즈
32: 스캐닝카메라
33: 방수케이스
40: 영상처리보드
50: 이미지프로세서
60: 모니터
70: 콘트롤러10: polishing head
20: wafer
30: filming unit
31: Lens
32: scanning camera
33: waterproof case
40: image processing board
50: image processor
60: monitor
70: controller
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Citations (4)
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