KR20130045351A - 웨이퍼 톱니 자국의 ３차원 조사 장치 및 방법 - Google Patents

웨이퍼 톱니 자국의 ３차원 조사 장치 및 방법 Download PDF

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KR20130045351A
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베노잇 메이슨
앤디 힐
로렌트 헤르만스
프란스 니츠
걸스 카렐 반
크리스토페 바우터스
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케이엘에이-텐코 코포레이션
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Abstract

웨이퍼(4)의 적어도 하나의 표면(3)에서 톱니 자국(2)의 3차원 검사를 행하는 장치(1) 및 방법이 개시된다. 웨이퍼(4)의 전체 표면(3)의 이미지를 포착하기 위해 적어도 하나의 카메라(6)가 필요하다. 적어도 하나의 라인 프로젝터(8)는 중앙 빔 축(9)에 중심이 맞춰진 광 묶음(5)을 제공한다. 라인 프로젝터(8)는 중앙 빔 축(9)이 웨이퍼(4)의 평면(P)에 대하여 예각(α)으로 되도록 배열된다. 라인 시프터(12)는 각 라인 프로젝터(8)와 웨이퍼(4)의 표면(3) 사이에서 광 묶음(5) 내에 위치된다. 프레임 그래버(14) 및 이미지 프로세서(16)는 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F) 및/또는 뒤쪽(3B)에서 이미지 포착 및 라인(22)들의 패턴(20)의 위치를 동기화 및 조정하기 위해 사용된다.

Description

웨이퍼 톱니 자국의 ３차원 조사 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR THREE DIMENSIONAL INSPECTION OF WAFER SAW MARKS}
관련 출원에 대한 교차 참조
이 특허 출원은 2010년 7월 30일자 출원한 미국 가특허 출원 제61/368,543호를 우선권 주장하며, 이 가특허 출원은 여기에서의 인용에 의해 본원에 통합된다.
발명의 분야
본 발명은 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국(saw mark)을 3차원 조사하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국을 결정하는 방법에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼는 광전 셀을 제조하기 위해 사용된다. 각 실리콘 웨이퍼는 특수 톱으로 잉곳으로부터 절단된다. 웨이퍼의 표면은 각종 결함에 대하여 검사할 필요가 있다. 한가지 유형의 결함은 실리콘 잉곳으로부터 웨이퍼를 톱질하여 잘라내는 처리에 의해 야기된다. 톱니 홈 또는 톱니 자국은 웨이퍼의 통상적으로 평탄 표면으로부터의 국부적이고 긴 3차원 이탈(departure)이다. 각각의 톱니 자국은 태양 전지 웨이퍼의 표면에서 톱의 슬라이딩 방향으로 및 상기 태양 전지 웨이퍼에 평행하게 연장되고 형성된다. 원통형 잉곳의 경우에, 톱니 자국은 톱이 가동되는 방향과 동일한 방향으로 연장한다. 직육면체 잉곳의 경우에, 톱니 자국은 웨이퍼의 하나의 테두리에 거의 평행하다. 톱니 자국의 길이는 수 센티미터 내지 웨이퍼의 전체 폭 사이에서 변할 수 있다. 또한, 톱니 자국의 폭 및 깊이도 또한 변할 수 있다. 태양 전지 웨이퍼에서 톱니 자국의 형성 및 상태는 태양전지 웨이퍼의 품질에 영향을 준다.
일본 특허출원 JP 2010-181328 A에는 태양 전지 웨이퍼의 표면에서 톱니 자국의 형성 상태를 검사하는 태양전지 웨이퍼 표면에 대한 테스트 장비에 대하여 개시되어 있다. 시험을 받는 태양전지 웨이퍼는 표면에 형성된 톱니 자국의 길이 방향에 평행한 방향으로 컨베이어에 의해 운반된다. 테스트 장비는 투광 램프(floodlight), 카메라 및 컴퓨터를 구비한다. 투광 램프는 표면에 대하여 빗각 방향으로 배열되고 상기 태양전지 웨이퍼의 표면에 대한 서브디비젼(sub-division)을 조명하도록 적응된다. 조명 방향은 톱니 자국의 길이 방향을 수직으로 교차한다. 투광 램프는 예를 들면 할로겐 램프, 형광 램프 등이다. 상기 태양 전지 웨이퍼를 조명하는 광을 확산시키기 위해 확산판이 사용된다. 카메라는 상기 태양전지 웨이퍼의 표면의 화상 데이터를 발생한다. 상기 카메라의 촬상 방향(광축 방향)은 태양전지 웨이퍼의 표면에 대해 빗각 방향일 수 있다.
일본 특허출원 JP 2008-134196 A에는 태양 전지 웨이퍼의 표면의 화상이 태양 전지 웨이퍼에 존재하는 입자 경계(grain boundary)에 따라서 명암에서의 분산을 갖는 기술에 대하여 개시되어 있다. 태양 전지 웨이퍼의 표면의 화상에서, 상기 톱니 자국의 이미지의 명도는 비교적 낮다. 그러므로, 상기 톱니 자국의 이미지는 결함의 후보로서 정확하게 식별되지 못한다.
일본 특허출원 JP 2005-345290 A에는 명도가 높은 미리 정해진 수의 픽셀이 분할 화상으로부터 추출되는 기술이 개시되어 있다. 많은 경우에, 문제는 톱니 자국의 이미지가 결함의 후보로서 태양 전지 웨이퍼의 표면의 화상으로부터 정확하게 추출되지 못한다는 점이다. 그러므로, 톱니 자국의 하나의 이미지를 한번에 구별하는 상기 픽셀에 중심이 맞춰지는 미리 정해진 영역을 구성하는 것이 어렵다.
일본 특허출원 JP 2000-046743 A에는 특정 방향의 오목부(recess) 및 돌기(projection)가 특정 방향으로부터 평행하게 형성되는 웨이퍼에 검사 광을 적용한다. 복수의 LED가 반원 형상으로 배열되고, 조명 방향은 조명 제어 장치에 의해 제어된다. 조명 제어 장치는 턴테이블 위의 웨이퍼의 초기 상태에서 조명 방향을 설정하고 턴테이블의 인코더로부터의 회전각 신호에 기초하여 각도에 대한 조명 방향을 연속적으로 조정한다. 카메라는 턴테이블이 특정 각도에서 정지할 때마다 웨이퍼의 테두리 부분의 이미지를 픽업한다. 이미지 처리 장치는 카메라로부터의 이미지를 픽업하고 이미지 처리에 의해 결함을 검출한다.
독일 특허출원 DE 10 2009 010 837 A1에는 태양 전지 제조를 위해 사용되는 웨이퍼의 톱니 홈의 존재를 검사하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 레이저 광원에 의해 웨이퍼에 광선을 투사하는 단계와, 운송 장치 위로 웨이퍼를 운송하는 단계를 수반한다. 웨이퍼는 웨이퍼의 계속적인 운송 중에 검사되고, 웨이퍼는 톱니 홈이 운송 방향에 직각으로 정렬되도록 운송 장치 위에 배치된다. 웨이퍼의 부분 영역은 부분 영역의 이미지가 표면 카메라를 이용하여 녹화되도록 시험된다.
종래의 방법에는 몇 가지 단점이 있다. 수작업 방법(manual method)은 느리고 모든 태양 전지 웨이퍼를 검사하지 못한다. 그 결과, 결함(톱니 자국)의 검출이 불충분하다. 또한, 많은 종래의 방법은 정확성이 낮고 덜 반복적이다.
종래 방법 중의 일부는 태양 전지 웨이퍼의 일부만을 검사하기 때문에 웨이퍼의 어딘가에 톱니 홈 또는 톱니 자국이 존재할 수 있다. 특히, 톱니 홈의 가장 깊은 부분이 웨이퍼의 어딘가에 또한 있을 수 있다. 결국, 종래의 방법은 홈을 완전하게 놓치고 그 깊이를 과소평가할 수 있다. 이것은 또한 결함의 불충분한 검출을 야기한다.
태양 전지 웨이퍼를 하나의 방향으로만 검사하는 일부 종래의 방법이 있다. 그러나, 웨이퍼는 무빙 벨트(moving belt) 위에 있고, 따라서 벨트의 운송 방향에 수직한 홈이 검출 및 측정될 수 있다. 충분한 검출을 제공하기 위해, 이 방법에서는 운용자가 이전의 톱니 처리가 행하여진 방향을 알 필요가 있다. 모든 웨이퍼는 무빙 벨트 위에서 동일한 방위로 배치되어야 한다. 그 결과, 검사 처리는 더 느리고, 에러 가능성이 더 높으며, 융통성이 부족하다.
본 발명의 목적은 톱니 홈 또는 톱니 자국과 관련하여 웨이퍼의 전체 앞쪽 및/또는 전체 뒤쪽의 자동적이고 고속이며 신뢰성 있는 3차원 검사를 제공하는 장치를 생성하는 것이다.
상기 목적은 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 행하는 장치에 있어서,
- 시야를 규정하고 웨이퍼의 평면의 이미지를 포착하도록 배치된 적어도 하나의 카메라- 여기에서 시야는 웨이퍼 표면의 적어도 일부분이 포착되도록 설계된 것임 -와;
- 중앙 빔 축에 중심이 맞춰진 광 묶음(light bundle)을 제공하는 적어도 하나의 라인 프로젝터- 여기에서 적어도 하나의 라인 프로젝터는 중앙 빔 축이 웨이퍼의 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 배열되고, 적어도 하나의 라인 프로젝터는 적어도 하나의 광원으로부터의 광이 제공되며 웨이퍼의 앞쪽 및/또는 뒤쪽에 복수의 라인의 패턴을 투영함으로써 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 표면의 적어도 일부를 커버하도록 적응된 것임 -와;
- 라인 프로젝터와 웨이퍼의 표면 사이에서 광 묶음 내에 위치된 적어도 하나의 라인 시프터와;
- 프레임 그래버(grabber) 및 이미지 프로세서- 여기에서 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 이미지 포착은 웨이퍼의 앞쪽 및/또는 뒤쪽에서 라인들의 패턴의 위치의 조정으로 프레임 그래버에 의해 동기화되는 것임 -를 포함한 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 추가의 목적은 톱니 홈 또는 톱니 자국과 관련하여 웨이퍼의 전체 앞쪽 및/또는 뒤쪽의 자동적이고 고속이며 신뢰성 있는 3차원 검사를 제공하는 방법을 생성하는 것이다.
상기 목적은 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국 또는 톱니 홈을 결정하는 방법에 있어서,
- 적어도 하나의 라인 프로젝터를 제공하는 단계와;
- 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에 제1 방위의 라인들의 제1 패턴을 투영하는 단계와;
- 웨이퍼의 표면의 제1 이미지의 제1 집합을 포착하는 단계- 여기에서 라인들의 제1 패턴의 각 이미지에 대하여, 라인들은 라인들의 제1 패턴의 방위에 수직하게 한정된 거리만큼 쉬프트(shift)됨 -와;
- 웨이퍼의 표면에 제2 방위의 라인들의 제2 패턴을 투영하는 단계와;
- 웨이퍼의 표면의 제2 이미지의 제2 집합을 포착하는 단계- 여기에서 라인들의 제2 패턴의 각 이미지에 대하여, 라인들은 라인들의 제2 패턴의 제2 방위에 수직하게 한정된 거리만큼 쉬프트됨 -와;
- 제1 이미지의 집합으로부터 결합형 제1 이미지를 발생하고 제2 이미지의 집합으로부터 결합형 제2 이미지를 발생하며, 이것에 의해 결합형 제1 이미지로부터 개선된 제1 이미지 집합을 계산하고 결합형 제2 이미지로부터 개선된 제2 이미지 집합을 계산하는 단계와;
- 적어도 하나의 개선된 제1 이미지 집합 및 적어도 하나의 개선된 제2 이미지 집합에서 홈을 검출하는 단계와;
- 개선된 제1 이미지 집합 또는 개선된 제2 이미지 집합 중의 적어도 하나의 이미지에서 검출된 홈의 깊이를 측정하는 단계와;
- 개선된 제1 이미지 집합의 이미지 및 개선된 제2 이미지 집합의 이미지에 걸쳐서 홈의 깊이를 평균화하는 단계와;
- 웨이퍼의 표면에서 검출된 홈의 깊이와 위치와 방위를 기록(documenting)하는 단계를 포함한 방법에 의해 달성된다.
라인들의 제2 패턴은 웨이퍼의 표면에 제2 방위로 투영된다. 웨이퍼 표면의 제2 이미지의 제2 집합이 포착되고, 라인들의 제2 패턴의 각 이미지에 대하여, 라인들은 라인들의 제2 패턴의 제2 방위에 수직하게 한정된 거리만큼 쉬프트된다. 라인들의 제1 패턴은 라인들의 제2 패턴과 동일할 수 있다. 유일한 차이는 라인들의 제1 패턴이 라인들의 제2 패턴과 평행하지 않다는 것이다.
본 발명 장치의 일 실시형태에 있어서, 하나의 카메라가 제공된다. 카메라는 시야를 규정하고 웨이퍼 평면에 수직하게 배치된다. 카메라의 시야는 웨이퍼의 전체 표면이 포착되거나 웨이퍼 표면의 적어도 일부가 포착되도록 설계된다. 웨이퍼 표면상의 톱니 홈의 방위를 알고 있는 경우에는 하나의 라인 프로젝터만으로 충분하다. 하나의 라인 프로젝터만을 사용하는 경우에, 톱니 홈이 웨이퍼의 표면에 투영되는 라인 패턴에 평행하지 않도록 웨이퍼를 규정된 방위로 로드하는 로딩 장치가 필요하다. 라인 프로젝터는 웨이퍼의 표면에 대하여 중앙 빔 축에 중심이 맞추어지는 광 묶음을 투영한다. 라인 프로젝터는 중앙 빔 축이 웨이퍼 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 배열된다. 광원은 라인 프로젝터에 광을 제공한다. 라인 프로젝터는 라인들의 패턴으로 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽을 조명함으로써 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 전체 표면을 커버하도록 적응된다. 라인 시프터는 라인 프로젝터와 웨이퍼의 표면 사이에서 광 묶음 내에 위치된다. 프레임 그래버와 이미지 프로세서는 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 이미지 포착을 조정 및 동기화시키고, 프레임 그래버는 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽에서 라인 패턴의 위치를 조정한다.
본 발명 장치의 다른 실시형태에 있어서, 제1 라인 프로젝터와 제2 라인 프로젝터가 제공된다. 제1 라인 프로젝터는 중앙 빔 축이 웨이퍼 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 배열된다. 또한, 제1 라인 프로젝터는 복수 라인의 패턴을 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽에 제1 방위로 투영함으로써 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 전체 표면을 커버하도록 적응된다. 제2 라인 프로젝터는 중앙 빔 축 주위에 중심이 맞추어진 광 묶음을 제공한다. 또한, 제2 라인 프로젝터는 중앙 빔 축이 웨이퍼 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 배열된다. 제2 라인 프로젝터는 광원으로부터의 광이 제공되고, 복수 라인의 패턴을 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽에 제2 방위로 투영함으로써 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 전체 표면을 커버하도록 적응된다. 제1 및 제2 라인 프로젝터는 복수 라인의 제1 및 제2 패턴을 웨이퍼의 동일한 표면에 투영한다. 웨이퍼의 표면은 각각 앞면 또는 뒷면이다. 라인 시프터는 제1 및 제2 라인 프로젝터 각각과 웨이퍼의 표면 사이에서 각각의 광 묶음 내에 위치된다. 제1 및 제2 라인 프로젝터의 이 구성은 웨이퍼 표면상의 톱니 홈 또는 톱니 자국의 방위에 대하여 이용할 수 있는 정보가 없는 경우에 유리하다.
본 발명의 다른 실시형태는 웨이퍼의 앞쪽과 뒤쪽을 동시에 포착할 수 있게 한다. 이 실시형태의 장치는 2개의 카메라를 구비한다. 각 카메라는 시야를 규정하고 웨이퍼의 앞쪽과 웨이퍼의 뒷쪽의 평면에 수직하게 배치된다. 2개의 카메라의 시야는 웨이퍼의 전체 앞면 및 전체 뒷면이 각각 포착되도록 설계된다. 적어도 하나의 제1 라인 프로젝터는 중앙 빔 축에 중심이 맞추어지는 광 묶음을 제공하고, 제1 라인 프로젝터는 중앙 빔 축이 웨이퍼 평면 및 앞면 각각에 대하여 예각으로 배치되도록 배열된다. 적어도 하나의 제2 라인 프로젝터는 중앙 빔 축에 중심이 맞추어지는 광 묶음을 제공하고, 제2 라인 프로젝터는 중앙 빔 축이 웨이퍼 평면 및 뒷면 각각에 대하여 예각으로 배치되도록 배열된다. 라인 시프터는 각각의 라인 프로젝터와 웨이퍼의 표면 사이에서 광 묶음 내에 위치된다.
웨이퍼와 적어도 하나의 라인 프로젝터 사이에서 상대적 회전이 가능하도록 이동 수단이 제공될 수 있다. 상대적 회전은 웨이퍼 평면에 대한 적어도 라인 프로젝터의 예각이 유지되게 하는 것이다. 이동 수단에 의해, 웨이퍼 표면에 제2 방위로 복수 라인의 제2 패턴을 투영할 수 있다. 바람직하게, 라인들의 제1 패턴의 라인들은 라인들의 제2 패턴의 라인들에 수직하다. 일 실시형태에 따르면, 이동 수단은 웨이퍼를 회전시켜서 라인들의 제1 패턴 및 라인들의 제2 패턴이 웨이퍼 표면에 차례로 투영될 수 있게 한다. 다른 하나의 가능성은 라인 프로젝터가 웨이퍼 표면에 대하여 선회되게 하는 것이다. 제1 방위에서 라인 프로젝터는 웨이퍼 표면상에 라인들의 제1 패턴을 투영하고, 제2 방위에서 라인 프로젝터는 웨이퍼 표면상에 라인들의 제2 패턴을 투영한다. 프레임 그래버 및 이미지 프로세서는 웨이퍼의 표면에 투영된 라인들의 제1 패턴 및 라인들의 제2 패턴의 이미지 포착, 광 묶음 내의 라인 시프터의 위치, 및 웨이퍼와 라인 프로젝터의 상대적인 회전 위치를 서로에 대하여 동기화시킨다.
본 발명의 다른 실시형태는 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치가 시야를 규정하고 웨이퍼 평면의 이미지를 포착하도록 배치된 적어도 하나의 카메라를 구비하도록 설계되고, 여기에서 시야는 웨이퍼 표면의 적어도 일부가 포착되도록 설계된다. 톱니 자국이 카메라의 시야의 규정된 방위 내에 있도록 웨이퍼를 로딩하는 수단이 제공된다. 적어도 하나의 라인 프로젝터는 중앙 빔 축에 중심이 맞추어지는 광 묶음을 제공하고, 적어도 하나의 라인 프로젝터는 중앙 빔 축이 웨이퍼 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 배열되며, 적어도 하나의 라인 프로젝터는 적어도 하나의 광원으로부터 광이 제공되고, 복수의 라인 패턴을 웨이퍼의 앞쪽 및/또는 뒤쪽에 제2 방위로 투영함으로써 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽 표면의 적어도 일부를 커버하도록 적응된다. 적어도 하나의 라인 시프터는 라인 프로젝터와 웨이퍼의 표면 사이에서 광 묶음 내에 위치된다. 프레임 그래버 및 이미지 프로세서는 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 이미지를 포착하기 위해 필요하다. 또한, 프레임 그래버는 웨이퍼의 앞쪽 및/또는 뒤쪽에서 라인 패턴의 위치를 조정하기 위해 트리거된다. 톱니 자국의 제2 방위로 웨이퍼의 이미지를 포착하기 위해 다른 방위로 웨이퍼를 로드하도록 웨이퍼를 로딩하는 수단이 사용될 수 있다.
본 발명의 방법의 다른 실시형태는 웨이퍼가 규정된 방위로 장치에 로드될 수 있도록 톱니 자국의 방위를 결정하는 것이다. 웨이퍼의 표면에서 톱니 자국을 검출하기 위해 하나의 프로젝터만이 필요하다. 라인 프로젝터는 복수 라인의 패턴을 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽에 투영하여 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽 표면의 적어도 일부를 커버한다. 라인들의 패턴은 톱니 자국과 관련하여 소정의 각도(평행이 아님)로 방위가 설정된다. 양호한 실시형태에 있어서, 라인들은 톱니 자국에 대해 대략 수직으로 방위가 설정된다. 웨이퍼 표면의 제1 이미지의 제1 집합이 포착되고, 라인들의 제1 패턴의 각 이미지에 대하여, 라인들은 라인들의 제1 패턴의 방위에 수직하게 한정된 거리만큼 쉬프트된다. 제1 이미지의 집합으로부터 결합형 제1 이미지가 생성되고, 이것에 의해 결합형 제1 이미지로부터 개선된 제1 이미지 집합을 계산한다. 개선된 제1 이미지 집합 중 적어도 하나에서 홈이 검출된다. 마지막으로 평균화 및 기록 단계가 실행된다.
라인들의 제1 패턴은 톱니 자국에 대하여 소정의 각도로 방위가 설정된다. 가장 바람직하게, 라인들의 제1 패턴은 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽 각각에서 톱니 자국에 수직하다.
적어도 하나의 라인 시프터는 유리판일 수 있고, 이 유리판은 라인들의 제1 또는 제2 패턴이 웨이퍼의 표면상에서 쉬프트되도록 유리판을 회전시키는 모터에 접속된다. 다른 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 라인 시프터는 복수의 유리판을 구비하고, 각 유리판은 포지셔너(positioner)에 다른 각도로 배치된다. 포지셔너는 광 묶음에 특정의 경사각으로 유리판을 가져오도록 모터에 의해 구동될 수 있다. 경사각의 차이는 라인들의 제1 또는 제2 패턴이 웨이퍼의 표면에서 쉬프트되게 한다.
일 실시형태에 있어서, 장치의 적어도 하나의 라인 프로젝터 각각은 라인들의 패턴이 적어도 하나의 라인 프로젝터의 출구 렌즈와 집광 시스템 사이에 배치된 2개의 패턴화 유리판을 구비한다. 제1 유리판은 투시 효과(perspective effect)를 보상하고 웨이퍼의 표면에 균일한 라인 패턴을 투영하기 위해 가변 피치 론치 룰링(Ronchi ruling)을 갖는다. 제2 유리판은 투시 효과를 보상하고 웨이퍼의 표면에 균일한 명도의 라인 패턴을 투영하기 위해 가변 투과율 패턴을 갖는다.
일 실시형태에 있어서, 광원은 적어도 하나의 라인 프로젝터에 직접 부착된다. 다른 실시형태에 따르면, 광은 적어도 하나의 광원으로부터 광 가이드를 통해 적어도 하나의 라인 프로젝터로 전달된다. 적어도 하나의 광원은 고휘도 LED를 포함할 수 있다.
양호한 실시형태에 따르면, 2개의 라인 프로젝터는 제1 라인 프로젝터의 중앙 빔 축이 X 방향에 평행하고 제2 라인 프로젝터의 중앙 빔 축이 Y 방향에 평행하도록 배치된다. 다시 말하면, 2개의 라인 프로젝터는 데카르트 좌표계의 X 방향 및 Y 방향에 대하여 90°의 각도를 내포한다. 각각의 라인 프로젝터의 각각의 중앙 빔 축은 웨이퍼의 평면(수평면)과 18°의 각도를 이룬다. 카메라는 수직으로 내려다보고 카메라에 의해 3개의 이미지가 포착된다. 제1 이미지 집합은 제1 라인 프로젝터가 조명되는 동안에 포착된다. 모터는 각각의 라인 프로젝터 앞에서 2mm 두께의 유리판을 기울인다. 경사각은 각각의 라인 시프터의 각각의 수직 중앙 빔 축에 대하여 -4.44°, 0° 및 4.44°이다. 각각의 경사각에 대하여 이미지가 포착된다. 포착된 이미지는 원치않은 아티팩트를 제거하기 위해 결합된다. 이미지 처리 방법은 3개의 이미지의 각 집합에서 톱니 자국 또는 톱니 홈을 찾아서 측정한다.
본 발명 방법의 양호한 실시형태에 따르면, 톱니 자국의 방위는 예를 들면 선행 검사 단계로부터 선험적으로 알려진다. 웨이퍼의 톱니 자국/홈을 검출하기 위해 적어도 하나의 카메라 및 적어도 2개의 라인 프로젝터가 필요하다. 각각의 라인 프로젝터는 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽에 복수 라인의 패턴을 투영하여 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 표면의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 라인 프로젝터의 라인들의 패턴은 서로에 대하여 소정의 각도를 이룬다. 이것은 라인 프로젝터의 라인들의 패턴이 평행하지 않고 상이한 방위를 갖는다는 것을 의미한다. 2개의 라인 프로젝터로 이루어진 양호한 실시형태에 있어서, 라인 프로젝터의 2개의 라인 패턴은 서로에 대해 대략 수직하다. 게다가, 적어도 하나의 라인 패턴은 톱니 자국에 대하여 소정의 각도로 방위가 설정된다. 양호한 실시형태에 있어서, 하나의 프로젝터의 라인들은 톱니 자국에 대하여 대략 수직으로 방위가 설정된다. 톱니 자국의 방위에 대한 선험적 정보는 톱니 자국에 대해 수직에 가장 가까운 라인 패턴을 투영하는 라인 프로젝터를 선택하기 위해 사용된다. 이 라인 프로젝터는 라인 패턴을 투영하기 위해 이미지 포착 중에 사용된다. 웨이퍼 표면의 제1 이미지의 제1 집합이 포착되고, 여기에서 라인들의 제1 패턴의 각 이미지에 대하여 라인들은 라인들의 제1 패턴의 방위에 수직하게 한정된 거리만큼 쉬프트된다. 제1 이미지 집합으로부터 결합형 제1 이미지가 생성되고, 이것에 의해 결합형 제1 이미지로부터 개선된 제1 이미지 집합을 계산한다. 홈은 개선된 제1 이미지 집합 중의 적어도 하나에서 검출된다. 마지막으로, 평균화 및 기록 단계가 실행된다. (이 실시형태의 장점은 이미지 포착 시간이 최소화되기 때문에 쓰루풋이 더 높다는 점이다).
마지막으로, 장치는 검출된 가장 깊은 톱니 자국의 위치 및 깊이를 보고한다. 톱니 홈 또는 톱니 자국은 곡선 적합성에 의해 톱니 홈의 어느 한쪽에서 각 라인의 위치를 추정함으로써 픽셀로 측정된다. 두 측면 간의 차는 홈을 따라서 소정 거리를 평균화함으로써 계산된다. 픽셀로 측정된 깊이를 실제 거리 단위로 표현된 깊이로 변환하기 위해 구경측정 모델(calibration model)이 사용된다. 구경측정 모델은 라인 프로젝터 및 카메라에 의해 야기된 투시적 왜곡 및 기타의 왜곡을 고려한다.
이제, 본 발명의 동작 특성 및 동작 모드가 첨부 도면을 참조한 이하의 발명의 상세한 설명에서 더 구체적으로 설명된다.
도 1은 공초점 현미경으로 취한 이미지에서 계단 형상의 톱니 홈의 일부를 보인 도이다.
도 2는 적어도 하나의 라인 프로젝터가 사용되는, 웨이퍼 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치의 실시형태의 개략적 측면도이다.
도 3은 웨이퍼와 단일 라인 프로젝터 사이에서 상대적 회전 운동을 실행하는 수단이 제공되어 웨이퍼 표면이 2개의 상이한 방위로 조명될 수 있게 한, 웨이퍼 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치의 다른 실시형태의 개략적 측면도이다.
도 4는 이 실시형태에 따라서, 웨이퍼의 앞쪽 및 뒤쪽이 적어도 2개의 라인 프로젝터에 의해 동시에 검사되는, 웨이퍼 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치의 개략적 측면도이다.
도 5는 웨이퍼가 직사각 형상을 가진, 태양 전지용으로 사용되는 웨이퍼의 개략적 상면도이다.
도 6은 카메라의 시야가 웨이퍼의 전체 표면을 포착하는, 카메라의 이미지 센서의 픽셀에 의해 등록된 웨이퍼의 이미지의 개략도이다.
도 7a는 웨이퍼의 앞쪽 표면의 이미지 포착, 제1 라인 프로젝터에 의해 웨이퍼 표면에 투영된 수평 조명 패턴, 및 제1 조명 광 묶음 내의 경사지지 않은 유리판을 보인 도이다.
도 7b는 웨이퍼의 앞쪽 표면의 이미지 포착, 제2 라인 프로젝터에 의해 웨이퍼 표면에 투영된 수직 조명 패턴, 및 제2 조명 광 묶음 내의 경사지지 않은 유리판을 보인 도이다.
도 8a는 웨이퍼의 앞쪽 표면의 이미지 포착, 도 7a에 따른 제1 라인 프로젝터에 의해 웨이퍼 표면에 투영된 수평 조명 패턴, 및 제1 조명 광 묶음 내의 시계방향으로 경사진 유리판을 보인 도이다.
도 8b는 웨이퍼의 앞쪽 표면의 이미지 포착, 도 7b에 따른 제2 라인 프로젝터에 의해 웨이퍼 표면에 투영된 수직 조명 패턴, 및 제2 조명 광 묶음 내의 시계방향으로 경사진 유리판을 보인 도이다.
도 9a는 웨이퍼의 앞쪽 표면의 이미지 포착, 도 7a에 따른 제1 라인 프로젝터에 의해 웨이퍼 표면에 투영된 수평 조명 패턴, 및 제1 조명 광 묶음 내의 반 시계방향으로 경사진 유리판을 보인 도이다.
도 9b는 웨이퍼의 앞쪽 표면의 이미지 포착, 도 7b에 따른 제2 라인 프로젝터에 의해 웨이퍼 표면에 투영된 수직 조명 패턴, 및 제2 조명 광 묶음 내의 반 시계방향으로 경사진 유리판을 보인 도이다.
도 10은 웨이퍼의 표면에서 두 방향으로 지향된 톱니 자국을 검출하는 본 발명 방법의 개략적 흐름도이다.
동일한 참조 번호는 각종 도면 전체에서 동일한 요소를 나타낸다. 또한, 각 도면의 설명에 필요한 참조 번호들만이 각 도면에 표시되어 있다. 도시된 실시형태는 본 발명에 따른 장치 및 방법이 어떻게 설계될 수 있는지에 대한 단순히 예를 나타낸 것이다. 이 실시형태들은 발명을 제한하는 것으로 간주되지 않는다.
도 1은 웨이퍼(4)(도 2 참조)의 앞쪽(3F)에 있는 톱니 홈(2)의 부분도를 보인 것이고, 여기에서 톱니 홈(2)은 계단 형상을 갖는다. 광전 셀을 제조하기 위해 사용되는 실리콘 웨이퍼는 각종 결함에 대하여 검사될 필요가 있다. 한가지 유형의 결함은 실리콘 잉곳(도시 생략됨)으로부터 웨이퍼를 톱질하여 잘라내는 과정에서 야기된다. 실리콘 잉곳의 형태는 직육면체 또는 원통형일 수 있다. 따라서, 웨이퍼(4)는 둥글거나 직사각형이다. 톱니 홈(2) 또는 톱니 자국은 웨이퍼(4)의 통상적으로 평탄한 앞쪽(3F) 또는 뒤쪽(3B)으로부터의 국부적이고 긴 3차원 이탈이다. 웨이퍼(4)가 직사각형인 경우에, 톱니 홈(2)은 톱과 동일한 방향으로 웨이퍼의 테두리에 거의 평행하게 연장하고, 그 길이는 수 센티미터와 웨이퍼(4)의 전체 폭 사이에서 변할 수 있다. 톱니 홈(2)의 폭 및 그 깊이도 또한 변할 수 있다.
도 2는 웨이퍼(4)의 적어도 하나의 표면(3)에서 톱니 자국(2)의 3차원 검사를 위한 본 발명 장치(1)의 실시형태의 개략적 측면도이다. 웨이퍼(4)의 표면(3)은 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F) 또는 뒤쪽(3B)이다. 웨이퍼(4)의 표면(3)은 시야(7)를 규정하고 웨이퍼(4)의 평면(P)에 수직하게 배치된 카메라(6)에 의해 상이 형성된다. 카메라(6)의 광학계(15)는 시야(7)를 규정한 다음에 웨이퍼(4)의 전체 표면(3)이 또한 카메라(6)의 센서(도시 생략됨)에 의해 포착되도록 설계된다. 센서는 영역 센서(area sensor)일 수 있고 또는 라인 주사 원리에 따라 작용할 수 있다. 센서는 적어도 하나의 라인 프로젝터에 의해 제공된 조명의 주파대(waveband)에 민감해야 한다는 점이 중요하다.
장치(1)는 중앙 빔 축(9)에 중심이 맞춰진 광 묶음(5)을 제공하는 라인 프로젝터(8)를 구비한다. 웨이퍼(4)의 전체 표면(3)은 라인 프로젝터(8)에 의한 광 묶음(5)으로 조명된다. 라인 프로젝터(8)는 중앙 빔 축(9)이 웨이퍼(4)의 평면(P)에 대하여 예각(α)으로 배치되도록 웨이퍼(4)의 표면(3)에 대하여 배치된다. 광원(10)은 라인 프로젝터(8)에 부착되어 웨이퍼(4)의 표면(3)의 조명을 위한 광 묶음(5)을 형성하기 위한 광을 제공한다. 광원(10)은 바람직하게 고휘도 LED에 기초를 둔다.
라인 프로젝터(8)는 2개의 패턴화 유리판(18) 앞에서 광의 전파 방향(19)으로 배치된 집광렌즈(26)를 구비한다. 패턴화 유리판(18)에 의해, 복수의 라인(22)의 패턴(20)(도 7a 내지 도 9b 참조)이 광 묶음(5) 내에 생성된다. 라인 프로젝터(8)는 라인(22)들의 패턴(20)을 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F) 및/또는 뒤쪽(3B)에 투영하기 위해 출구 렌즈(24)를 구비한다. 2개의 패턴화 유리판(18)은 출구 렌즈(24)와 집광 렌즈(26) 사이에 배치된다. 2개의 패턴화 유리판(18) 중 제1 유리판(27)은 투시 효과를 보상하고 라인(22)들의 균일한 패턴(20)을 웨이퍼(4)의 표면(3)에 투영하기 위해 가변 피치 론치 룰링을 갖는다. 2개의 패턴화 유리판(18) 중 제2 유리판(28)은 투시 효과를 보상하고 균일한 명도의 라인(22)들의 패턴(20)을 웨이퍼(4)의 표면(3)에 투영하기 위해 가변 투과율 패턴을 갖는다.
적어도 하나의 라인 시프터(12)가 라인 프로젝터(8)와 웨이퍼(4)의 표면(3) 사이에서 광 묶음(5)에 또한 위치된다. 도 2에 도시된 라인 시프터(12)의 실시형태는 모터(11)에 접속된 유리판(12G)이다. 모터(11)는 유리판(12G)을 회전시켜서 라인(22)들의 제1 또는 제2 패턴(20)이 웨이퍼(4)의 표면(3)에서 쉬프트되게 한다. 도 2는 유리판(12G)의 3개의 다른 각도 위치를 보여주고 있다. 다른 각도 위치에 의해, 웨이퍼(4)의 표면(3) 위에서 라인(22)들의 패턴(20)을 쉬프트시킬 수 있다. 라인 시프터(12)의 대안적인 실시형태(도시 생략됨)에서는 복수의 유리판(12G)이 포지셔너에 장착된다. 각각의 유리판(12G)은 다른 각도로 배열되고 포지셔너는 제1 또는 제2 패턴(20)의 라인(22)들이 웨이퍼(4)의 표면(3)상에서 쉬프트되도록 특정 경사각의 유리판(12G)을 광 묶음(5) 내로 가져오게끔 모터에 의해 구동될 수 있다.
라인 시프터(12)는 동일한 경사각을 갖지만 두께가 상이한 몇 개의 유리판(12G)을 또한 포함할 수 있다. 이미지를 포착하기 전에 웨이퍼(4)의 표면(3)상에서 라인(22)들의 패턴(20)의 쉬프트를 달성하기 위해, 단일의 특정 유리판(12G)이 라인 프로젝터(8)와 웨이퍼(4)의 표면(3) 사이에서 광 묶음(5) 내에 배치된다.
카메라(6)에 의한 이미지 포착은 라인 시프터(12)의 모터(11) 및 광원(10)에 대한 전원 공급과 동기화된다. 프레임 그래버(14)와 이미지 프로세서(16)는 카메라와 전기적으로 접속된다. 웨이퍼의 앞쪽(3F) 또는 뒤쪽(3B)의 이미지 포착은 웨이퍼의 앞쪽(3F) 및/또는 뒤쪽(3B)에서 라인(22)들의 패턴(20)의 위치를 조정함으로써 프레임 그래버(14)에 의해 동기화된다.
웨이퍼(4)의 표면(3)에 있는 톱니 홈(2)의 방위를 알고 있는 경우에, 장치(10)는 단일 라인 프로젝터(8)로 동작할 수 있다. 톱니 홈(2)의 방위에 대한 사전 지식이 없으면, 웨이퍼(4)의 표면(3)에 2개의 상이한 방위로 라인(22)들의 2개의 패턴(20)을 투영할 필요가 있다. 2개의 패턴(20)은 서로 수직한 것이 바람직하다. 이것은 웨이퍼(4)의 표면(3)에서 라인(22)들의 2개의 패턴(20)의 라인(22)들이 서로 수직하게 되도록(도 7a 내지 도 9b 참조) 배치된 제1 라인 프로젝터(81)와 제2 라인 프로젝터(82)에 의해 달성될 수 있다.
대안적인 해법에서, 상대적인 회전 운동이 단일 라인 프로젝터(8)와 웨이퍼(4)의 표면(3) 사이에서 실행된다. 각각의 상대적인 회전 운동 후에, 제1 이미지 집합은 제1 방위에서 라인(22)들의 패턴(20)으로 포착되고 제2 이미지 집합은 제2 방위에서 포착된다.
도 3은 본 발명의 대안적인 실시형태를 도시한 것이다. 검사를 받을 각 웨이퍼(4)는 웨이퍼(4)가 검사 위치, 즉 카메라(6)의 시야 내에 도달할 때까지 평면(P) 내로 운송되고, 웨이퍼(4)는 라인 프로젝터(8)의 광 묶음(5)에 의해 조명된다. 웨이퍼(4)는 초기 방위의 검사 위치에 도달한다. 전술한 바와 같이, 라인(22)들의 패턴(20)(도 7a 내지 도 9b 참조)은 장치(1)에 의해 검사될 웨이퍼(4)의 표면(3)을 가로질러 라인 시프터(12)에 의해 이동된다. 이동 수단(32)(도 3 참조)은 웨이퍼(4)와 라인 프로젝터(8) 사이에서 상대적인 회전을 제공한다. 상대적인 회전 동안에, 웨이퍼(4)의 평면(P)에 대한 라인 프로젝터(8)의 예각(α)이 유지된다. 상대적 회전은 웨이퍼(4)의 표면(3)에 제2 방위로 복수 라인(22)의 제2 패턴(20)을 투영하기 위해 필요하다.
도 3에 도시된 실시형태의 동작 방법에 따르면, 카메라(6)는 웨이퍼(4)의 표면(3)으로부터 복수의 이미지를 포착한다. 라인 시프터(12)는 이미지들이 웨이퍼(4)의 표면(3)에 투영된 라인(22)들의 패턴(20)의 수분의 1피치만큼 서로 다르게 할 수 있다. 라인(22)들은 이미지들 간에 부분적으로 중첩한다. 복수의 이미지가 포착되면, 이동 수단(32)은 웨이퍼(4)와 라인 시프터(12) 사이에서 상대적 회전을 실행한다. 양호한 동작 모드에 있어서, 웨이퍼(4)는 이동 수단(32)에 의해 회전된다. 회전의 정도는 바람직하게 90°이다. 회전을 완료한 후에, 카메라(6)는 추가의 이미지 집합을 포착하고, 라인 프로젝터(8)는 웨이퍼(4)의 표면(3)에 라인(22)들의 제2 패턴(20)을 투영하며, 여기에서 라인(22)들의 제2 패턴(20)은 라인(22)들의 제1 패턴(20)에 대하여 소정의 각도로 방위가 설정된다. 회전의 정도가 90°인 경우에, 라인(22)들의 제1 패턴(20)은 라인(22)들의 제2 패턴(20)에 대하여 90°로 방위가 설정된다. 카메라(6), 이동 수단(32), 라인 시프터(12)의 모터(11) 및 광원(10)은 프레임 그래버(14) 및 이미지 프로세서(16)에 의해 조정된다.
도 4는 제1 라인 프로젝터(81)와 제2 라인 프로젝터(82)를 구비한 본 발명의 실시형태를 보인 것이다. 제1 라인 프로젝터(81)는 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 라인(22)들의 패턴(20)을 투영하도록 적응된다. 제2 라인 프로젝터(82)는 웨이퍼(4)의 뒤쪽(3B)에 라인(22)들의 패턴(20)을 투영하도록 적응된다. 제1 카메라(61)는 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 대향하게 배치되고 제2 카메라(62)는 웨이퍼(4)의 뒤쪽(3B)에 대향하게 배치된다. 도 4에 도시된 배치에 의해, 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)의 복수의 이미지 및 웨이퍼(4)의 뒤쪽(3B)의 복수의 이미지를 동시에 포착할 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 라인 프로젝터(81, 82)에 대한 광은 단일 광원(10)에 의해 각각의 광 가이드(30)를 통해 제공된다.
도 2 내지 도 4에 도시된 장치(1)의 실시형태는 예시적인 실시형태이고, 본 발명을 제한하는 것으로서 고려되어서는 안된다. 이 기술에 숙련된 사람이라면, 제1 라인 프로젝터(81), 제2 라인 프로젝터(82), 제3 라인 프로젝터(83)(도시 생략됨) 및 제4 라인 프로젝터(84)(도시 생략됨)를 구비한 장치(1)도 또한 생각할 수 있을 것이다. 이 실시형태에 있어서, 제1 라인 프로젝터(81)와 제3 라인 프로젝터(83)는 이들이 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 0° 및 90°로 각각의 라인(22)들의 패턴(20)을 각각 투영하도록 배치된다. 제2 라인 프로젝터(82)와 제4 라인 프로젝터(84)는 이들이 웨이퍼(4)의 뒤쪽(3B)에 0° 및 90°로 각각의 라인(22)들의 패턴(20)을 각각 투영하도록 배치된다. 이미지 포착을 가속화하기 위해, 각각의 라인 프로젝터(81, 82, 83 또는 84)에 대하여 상이한 주파대를 사용할 수 있다. 적어도 하나의 컬러 감응성 카메라 또는 필터를 구비한 카메라가 이미지를 포착하기 위해 필요하다.
추가의 실시형태(도시 생략됨)에 있어서, 제1 라인 프로젝터(81)와 제2 라인 프로젝터(82)는 이들이 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 0° 및 90°로 각각의 라인(22)들의 패턴(20)을 각각 투영하도록 배치된다.
검사를 받을 웨이퍼(4)는 웨이퍼(4)를 검사 위치, 즉 카메라(6)의 시야(7) 내로 운송하는 벨트(도시 생략됨) 위에 놓여 진다. 이로써 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)을 검사할 수 있다. 도 4에 도시된 것처럼, 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)과 뒤쪽(3B)은 웨이퍼(4)가 진공 픽업 기어(도시 생략됨) 또는 임의의 등가물에 의해 유지되는 동안 동시에 검사될 수 있다.
도 5는 태양 전지용으로 사용되는 웨이퍼(4)의 개략적 상면도이며, 여기에서 웨이퍼(4)는 직사각 형상을 갖는다. 전술한 바와 같이, 웨이퍼(4)는 실리콘 잉곳으로부터 톱질로 절단된다. 실리콘 잉곳의 형태가 직육면체이기 때문에, 웨이퍼(4)는 직사각형이다. 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 있는 톱니 자국(2)은 톱의 방향(35)을 따라 방위가 설정된다.
도 6은 도 5에 따른 웨이퍼(4)의 이미지(40)를 개략적으로 보인 것이다. 웨이퍼(4)는 카메라(6)의 이미지 센서의 픽셀(60n,m)에 의해 등록되고, 카메라(6)의 시야(7)는 웨이퍼(4)의 전체 표면, 여기에서는 앞쪽(3F)을 포착한다. 복수의 픽셀(60n,m)을 구비한 카메라(6)의 이미지 센서는 톱니 홈(2)이 이미지 센서의 픽셀 행(n) 또는 픽셀 열(m)에 대략 평행하게 되도록 웨이퍼(4)와 관련하여 방위가 설정된다. 웨이퍼(4)는 웨이퍼(4)(직사각형 웨이퍼)의 측면이 X 방향 및 Y 방향에 각각 평행하게 되도록 방위가 설정되는 것이 바람직하다.
웨이퍼(4)의 표면(3)의 이미지가 포착되는 처리는 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 도 9a 및 도 9b에 도시되어 있다. 이미지(40)의 제1 집합(도 7a, 도 8a, 및 도 9a 참조)은 스위치 온된 제1 라인 프로젝터(81)에 의해 포착된다. 이미지(40)의 제2 집합(도 7b, 도 8b, 및 도 9b 참조)은 스위치 온된 제2 라인 프로젝터(82)에 의해 포착된다. 여기에 도시된 실시형태에 따르면, 제1 라인 프로젝터(81)와 제2 라인 프로젝터(82)는 교대로 스위치 온 및 오프된다. 제1 라인 프로젝터(81)는 라인(22)들이 X 방향에 평행하게 되도록 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 라인(22)들의 패턴(20)을 투영한다. 제2 라인 프로젝터(82)는 라인(22)들이 Y 방향에 평행하게 되도록 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 라인(22)들의 패턴(20)을 투영한다.
도 7a는 제1 라인 프로젝터(81)가 스위치 온되고 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 라인(22)들의 패턴(20)을 투영하는 상황을 보인 것이다. 라인(22)들은 X 방향에 평행하다. 제1 라인 프로젝터(81)의 앞에 배치된 유리판(12G)의 경사각은 도 7a에서 0°이고, 유리판(12G)의 회전축(34)(측면도로 나타남) 또는 평면(G)은 중앙 빔 축(9)에 수직하다. 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F) 전체의 이미지(40)는 카메라(6)에 의해 포착된다. 이미지(40)의 집합을 획득하는 다음 단계는 도 8a에 도시되어 있다. 제1 라인 프로젝터(81)는 스위치 온 상태로 유지하고 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 라인(22)들의 패턴(20)을 투영한다. 라인(22)들은 X 방향에 평행하다. 제1 라인 프로젝터(81)의 앞에 배치된 유리판(12G)의 경사각은 도 8a에서 0°와 다른 값(β)을 규정하도록 설정되고, 유리판(12G)의 회전축(34)(측면도로 나타남) 또는 평면(G)은 중앙 빔 축(9)에 대하여 경사진다. 라인(22)들의 패턴(20)은 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에서 규정된 거리만큼 쉬프트되고, 카메라(6)는 라인(22)들의 쉬프트된 패턴(20)의 이미지(40)를 포착한다. 도 9a는 제1 라인 프로젝터(81)의 앞에 배치된 유리판(12G)의 경사각이 도 9a에서 다른 값(-β)을 규정하도록 설정되고, 유리판(12G)의 회전축(34)(측면도로 나타남) 또는 평면(G)이 중앙 빔 축(9)에 대하여 경사진 상황을 보인 것이다. 제1 라인 프로젝터(81)는 스위치 온 상태로 유지하고 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 라인(22)들의 패턴(20)을 투영한다. 라인(22)들은 X 방향에 평행하고 이미지(40)는 카메라(6)에 의해 포착된다.
도 7b는 제2 라인 프로젝터(82)가 스위치 온되고 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 라인(22)들의 패턴(20)을 투영하는 상황을 보인 것이다. 라인(22)들은 Y 방향에 평행하다. 제2 라인 프로젝터(82)의 앞에 배치된 유리판(12G)의 경사각은 유리판(12G)의 중간에 위치된 중심선(34)에 의해 도 7b에서 0°이다. 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F) 전체의 이미지(40)는 카메라(6)에 의해 포착된다. 이미지(40)의 집합을 획득하는 다음 단계는 도 8b에 도시되어 있다. 제2 라인 프로젝터(82)는 스위치 온 상태로 유지하고 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에 라인(22)들의 패턴(20)을 투영한다. 라인(22)들은 Y 방향에 평행하다. 제2 라인 프로젝터(82)의 앞에 배치된 유리판(12G)의 경사각은 유리판(12G)의 중간으로부터 좌측으로 위치된 중심선(34)에 의해 도 8b에서 0°와 다른 값(β)을 규정하도록 설정된다. 라인(22)들의 패턴(20)은 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)에서 규정된 거리만큼 쉬프트되고, 카메라(6)는 라인(22)들의 쉬프트된 패턴(20)의 이미지(40)를 포착한다. 도 9b는 제2 라인 프로젝터(82)의 앞에 배치된 유리판(12G)의 경사각이 유리판(12G)의 중간으로부터 우측으로 위치된 중심선(34)에 의해 도 9b에서 다른 값(-β)을 규정하도록 설정된 상황을 보인 것이다.
도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 도 9a 및 도 9b는 라인(22)들이 X 방향에 평행한 이미지(40)의 집합이 3개의 이미지를 포함하고 라인(22)들이 Y 방향에 평행한 이미지(40)의 집합이 역시 3개의 이미지를 포함한 경우를 보인 것이다. 쉬프트의 양은 제1 라인 프로젝터(81) 및 제2 라인 프로젝터(82)의 앞에서 각 유리판(12G)의 회전 또는 경사의 크기에 의해 각각 제어된다. 각 집합의 이미지(40)는 라인 주기의 제로, 1/3 및 2/3인 규정된 양만큼 쉬프트된 라인(22)들로 취해진다. 특히, 도 7a 및 도 7b에서는 라인(22)들이 쉬프트되지 않고(유리판(12G)의 경사각이 0°), 도 8a 및 도 8b에서는 라인(22)들이 쉬프트되어 유리판(12G)의 경사각이 β로 되며, 도 9a 및 도 9b에서는 라인(22)들이 쉬프트되어 유리판(12G)의 경사각이 -β로 된다. 어느 경우이든, 라인(22)들의 계단식 쉬프트의 양은 웨이퍼(4)의 전체 표면(3)이 커버되는 정도로 설정된다. 이 기술에 숙련된 사람이라면 집합마다 취해지는 이미지(40)의 양이 3개의 이미지(40)로 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다.
도 10은 웨이퍼(4)의 표면(3)에서 톱니 자국(2)을 검출하는 본 발명의 방법의 개략적인 흐름도를 보인 것이다. 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 도 9a 및 도 9b에 도시한 것처럼, 제1 라인 프로젝터(81) 및 제2 라인 프로젝터(82)는 웨이퍼(4)의 앞쪽(3F)을 조명하도록 배열된다. 제1 라인 프로젝터(81) 및 제2 라인 프로젝터(82)는 그들 각각의 중앙 빔 축(9)이 서로 수직하게 되도록 배치된다. 초기에, 제1 라인 프로젝터(81)는 제1 방위(X 방향에 평행)의 라인(22)들의 제1 패턴(20)을 웨이퍼(4)의 적어도 하나의 표면(3)에 투영한다. 제1 미가공(raw) 이미지(51), 제2 미가공 이미지(52) 및 제3 미가공 이미지(53)가 포착되고, 여기에서 라인(22)들의 제1 패턴(20)의 각 미가공 이미지(511, 521, 531)는 라인(22)들의 제1 패턴(20)의 방위에 수직하게 한정된 거리만큼 쉬프트된다. 라인(22)들의 제2 패턴(20)의 미가공 이미지(512, 522, 532)의 제2 집합에 대해서도 동일한 처리가 행하여지고, 여기에서 라인(22)들은 Y 방향에 평행하게 방위가 설정된다.
각 집합의 미가공 이미지(511, 521, 531 및 512, 522, 532)가 포착된 후에, 각 이미지의 품질을 개선하고 원치않은 아티팩트를 제거하기 위해 각 방위의 복수의 미가공 이미지(511, 521, 531 및 512, 522, 532)가 결합된다. 기준 이미지(541, 542)가 포착되고, 여기에서 제1 기준 이미지(541)의 픽셀 값은 제1 미가공 이미지(511, 521, 531) 집합의 최대 픽셀 값이다. 유사하게, 제2 기준 이미지(542)가 포착되고, 여기에서 제2 기준 이미지(542)의 픽셀 값은 제2 미가공 이미지(512, 522, 532) 집합의 최대 픽셀 값이다. 다음 단계에서, 제1 미가공 이미지(511, 521, 531) 집합의 각 이미지 및 제2 미가공 이미지(512, 522, 532) 집합의 각 이미지는 제1 기준 이미지(541) 및 제2 기준 이미지(542)에 의해 각각 나누어진다. 제1 미가공 이미지(511, 521, 531) 집합 및 제2 미가공 이미지(512, 522, 532) 집합은 수치적으로 재조정(rescale)되고, 이것은 원래의 이미지가 갖고 있는 것과 동일한 범위의 값(예를 들면, 0~255)을 획득하기 위해 각 미가공 이미지 집합을 상수 값으로 곱함으로써 행하여진다.
다음 처리 단계에서, 개선된 모든 이미지에서 후보 홈(톱니 홈(2))이 검출된다. 일반성의 어떠한 손실도 없이, 투영된 라인들이 이미지에서 대략 수평하다고 가정하면, 홈 검출은 다양한 단계에 의해 달성된다. 첫째로, 투영된 라인(22)의 위치 검출이 각 열의 픽셀(60n,m)에서 실행된다. 둘째로, 각 라인(22)이 수평으로 추적되고 직선으로부터의 국부적 편차가 계산된다. 셋째로, 직선의 각 위치에 대하여 허프 변환(Hough transformation)이 실행되고, 이 경우 국부 편차는 문턱 값 이상이다. 넷째로, 검출된 홈(2)의 위치 및 방위에 대응하는 피크가 허프 변환에서 검색된다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 미가공 이미지(#1, #2, #3)가 개선된 품질의 하나의 단일 이미지로 결합된다. 이것은 각 픽셀 위치에서 3개의 이미지(511, 521, 531)의 강도를 비교하는 "위상 쉬프트 추출"이라고 알려진 처리에 의해 행하여진다. 결합된 이미지는 "위상 이미지"라고 알려져 있다. 홈은 위상 이미지에서 검출 및 측정된다. 위상 이미지의 특성은 라인 적합성(fit) 및 편차가 계산될 때, 위상 점프(-pi로부터 +pi까지 또는 +pi로부터 -pi까지)가 고려("풀림"(unwrapped))되게 해야 한다.
다음 단계에서, 개선된 모든 이미지에서 검출된 홈(2)의 깊이가 계산된다. 검출된 각각의 후보 홈(2)에 대하여, 홈 외관의 높은 점과 낮은 점이 검출된 홈(2)의 각 방향을 따라 계산된다. 계산은 추적된 라인 위치로부터 시작한다. 높은 점과 낮은 점은 인접 방향 또는 라인을 가로질러 추적된다. 검출된 홈(2)의 국부 깊이는 높은 점과 낮은 점 부근의 라인 위치를 통하여 곡선 적합성에 의해 추정된다. 홈의 평균 깊이는 이동 평균에 의해 홈(2)을 따르는 특정 길이에 걸쳐서 픽셀로 추정된다. 마지막으로, 홈(2)의 깊이는 사전 계산된 구경측정 파라미터에 의해 픽셀로부터 미크론으로 변환된다.
다음 단계에서, 홈(2)의 깊이가 평균화되고, 이것은 제1 이미지(511, 521, 531)의 개선된 집합 및 제2 이미지(512, 522, 532)의 집합에 대하여 3차원으로 계산된 평균화 깊이 윤곽에 의해 달성된다. 마지막으로, 홈(2)의 위치 및 깊이가 보고된다. 파일이 작성되고, 그 파일로부터 홈(2)의 위치 및 깊이가 라인 엔지니어에 의해 검색될 수 있다. 웨이퍼(4)의 표면(3)에서 가장 깊은 톱니 홈(2)의 위치 및 깊이가 또한 파일로부터 검색될 수 있다.
지금까지 본 발명을 양호한 실시형태를 참조하여 설명하였다. 그러나, 첨부된 특허청구범위의 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명의 수정예 및 변형예가 만들어질 수 있다는 것은 이 기술에 숙련된 사람에게 명백하다.
1: 장치
2: 톱니 자국; 톱니 홈
3: 표면
3B: 웨이퍼의 뒤쪽
3F: 웨이퍼의 앞쪽
4: 웨이퍼
5: 광 묶음
6, 61, 62: 카메라
7: 시야
8: 라인 프로젝터
81: 제1 라인 프로젝터
82: 제2 라인 프로젝터
83: 제3 라인 프로젝터
84: 제4 라인 프로젝터
9: 중앙 빔 축
10: 광원
11: 모터
12: 라인 시프터
12G: 유리판
14: 프레임 그래버
15: 광학계
16: 이미지 프로세서
18: 패턴화 유리판
19: 전파 방향
20: 패턴
22: 라인
24: 출구 렌즈
26: 집광 렌즈; 집광 시스템
27: 제1 유리판
28: 제2 유리판
30: 광 가이드
32: 이동 수단
34: 회전축
35: 톱의 방향
40: 웨이퍼의 이미지
511, 512: 제1 미가공 이미지
521, 522: 제2 미가공 이미지
531, 532: 제3 미가공 이미지
541, 542: 기준 이미지
60n,m: 카메라의 이미지 센서의 픽셀
G: 유리판의 평면
P: 웨이퍼의 평면
X: X 방향
Y: Y 방향
α: 예각
β: 경사각

Claims (28)

  1. 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치에 있어서,
    시야를 규정하고 웨이퍼의 평면을 이미지화하도록 배치된 적어도 하나의 카메라로서, 상기 시야는 웨이퍼 표면의 적어도 일부분이 포착되도록 설계된 것인, 상기 카메라와;
    중앙 빔 축에 중심이 맞춰진 광 묶음(light bundle)을 제공하는 적어도 하나의 라인 프로젝터로서, 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터는 상기 중앙 빔 축이 상기 웨이퍼의 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 배열되고, 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터는 적어도 하나의 광원으로부터 광을 제공받고 상기 웨이퍼의 앞쪽 및/또는 뒤쪽에 복수의 라인들의 패턴을 투영함으로써 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 표면의 적어도 일부를 커버하도록 적응된 것인, 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터와;
    상기 라인 프로젝터와 상기 웨이퍼의 표면 사이의 상기 광 묶음 내에 위치된 적어도 하나의 라인 시프터와;
    프레임 그래버 및 이미지 프로세서로서, 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 이미지 포착은 상기 웨이퍼의 앞쪽 및/또는 뒤쪽에서 상기 라인들의 패턴의 위치의 조정으로 상기 프레임 그래버에 의해 동기화되는 것인, 상기 프레임 그래버 및 이미지 프로세서
    를 포함한, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터와 상기 웨이퍼의 표면은 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터가 상기 웨이퍼의 표면에 라인들의 제1 및 제2 패턴을 투영하도록 서로에 대하여 배치가능하고, 상기 라인들의 제1 패턴은 상기 라인들의 제2 패턴에 대하여 소정의 각도로 배향되는 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 라인들의 제1 패턴의 라인들은 상기 라인들의 제2 패턴의 라인들에 수직한 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 라인 시프터는 유리판이고 상기 라인들의 제1 또는 제2 패턴이 상기 웨이퍼의 표면에서 쉬프트되도록 상기 유리판을 회전시키는 모터에 접속된 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 라인 시프터는 복수의 유리판들을 구비하고, 각각의 유리판은 포지셔너에서 상이한 각도로 배치되며, 상기 포지셔너는 상기 광 묶음에 상이한 경사각의 유리판을 배치하여 상기 라인들의 제1 또는 제2 패턴이 상기 웨이퍼의 표면에서 쉬프트되게 하도록 모터에 의해 구동가능한 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터 각각은 출구 렌즈와 집광 시스템 사이에 배치되고 라인들의 패턴을 가진 2개의 패턴화 유리판들을 구비하고, 제1 유리판은 투시 효과를 보상하고 상기 웨이퍼의 표면에 균일한 라인 패턴을 투영하기 위해 가변 피치 론치 룰링을 가지며, 제2 유리판은 투시 효과를 보상하고 상기 웨이퍼의 표면에 균일한 명도의 라인 패턴을 투영하기 위해 가변 투과율 패턴을 갖는 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원은 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터에 직접 부착된 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원은 LED들을 포함한 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원은 광 가이드를 통해 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터에 접속된 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원은 LED들을 포함한 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 카메라는 상기 적어도 하나의 라인 시프터의 움직임, 상기 적어도 하나의 광원의 스위칭, 및 상기 웨이퍼의 표면상의 상기 라인들의 패턴의 상이한 위치들에서 상기 웨이퍼의 표면의 이미지 포착이 상기 프레임 그래버에 의해 동기화되도록 상기 프레임 그래버 및 상기 이미지 프로세서에 통신가능하게 접속된 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  12. 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국을 결정하는 방법에 있어서,
    웨이퍼의 적어도 하나의 표면에 제1 방위의 라인들의 제1 패턴을 투영하는 단계로서, 상기 톱니 자국의 방위는 알려지지 않는 것인, 상기 투영 단계와;
    상기 웨이퍼의 표면의 제1 이미지들의 제1 집합을 포착하는 단계로서, 상기 라인들의 제1 패턴의 각 이미지에 대하여, 상기 라인들은 상기 라인들의 제1 패턴의 방위에 수직한 한정된 거리만큼 쉬프트되는 것인, 상기 제1 이미지들의 제1 집합 포착 단계와;
    상기 웨이퍼의 표면에 제2 방위의 라인들의 제2 패턴을 투영하는 단계와;
    상기 웨이퍼의 표면의 제2 이미지들의 제2 집합을 포착하는 단계로서, 상기 라인들의 제2 패턴의 각 이미지에 대하여, 상기 라인들은 상기 라인들의 제2 패턴의 제2 방위에 수직한 한정된 거리만큼 쉬프트되는 것인, 상기 제2 이미지들의 제2 집합 포착 단계와;
    상기 제1 이미지들의 집합으로부터 결합형 제1 이미지를 발생시키고 상기 제2 이미지들의 집합으로부터 결합형 제2 이미지를 발생시키며, 이것에 의해 상기 결합형 제1 이미지로부터 개선된 제1 이미지들의 집합을 계산하고 상기 결합형 제2 이미지들로부터 개선된 제2 이미지들의 집합을 계산하는 단계와;
    상기 개선된 제1 이미지들의 집합 중 적어도 하나의 이미지 및 상기 개선된 제2 이미지들의 집합 중 적어도 하나의 이미지에서 홈(groove)들을 검출하는 단계와;
    상기 개선된 제1 이미지들의 집합의 각각의 이미지 및 상기 개선된 제2 이미지들의 집합의 각각의 이미지에서 검출된 홈의 깊이를 측정하는 단계와;
    상기 개선된 제1 이미지들의 집합의 이미지들 또는 상기 개선된 제2 이미지들의 집합의 이미지들에 걸친 각각의 홈들의 깊이를 평균화하는 단계와;
    상기 웨이퍼의 표면에서 검출된 홈들의 깊이와 위치와 방위를 기록하는 단계
    를 포함하는, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국을 결정하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 결합형 제1 이미지와 상기 결합형 제2 이미지는,
    제1 기준 이미지를 계산하고, 제2 기준 이미지를 계산하는 단계로서, 상기 제1 기준 이미지의 픽셀 값들은 상기 제1 이미지들의 집합의 최대 픽셀 값들이고, 상기 제2 기준 이미지의 픽셀 값들은 상기 제2 이미지들의 집합의 최대 픽셀 값들인 것인, 상기 계산 단계와;
    상기 제1 이미지들의 집합의 각각의 이미지 및 상기 제2 이미지들의 집합의 각각의 이미지를 각각의 기준 이미지로 나누는 단계와;
    상기 제1 이미지들의 집합과 상기 제2 이미지들의 집합을 수치적으로 재조정하는 단계에 의해 달성되는 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국을 결정하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 개선된 제1 이미지들 집합 및 상기 개선된 제2 이미지들의 집합 중의 적어도 하나의 이미지에서 홈들을 검출하는 단계는,
    각 픽셀 열에서 투영된 라인들의 위치를 검출하는 단계와;
    검출된 라인들을 특정 방향을 따라 추적하는 단계와;
    특정 방향을 따라 직선으로부터의 국부적 편차를 계산하는 단계와;
    상기 국부적 편차가 문턱 값 이상인 직선의 위치들에 대하여 허프 변환(Hough transformation)을 실행하는 단계와;
    검출된 홈들의 위치 및 방위에 대응하는 피크들을 상기 허프 변환에서 찾는 단계에 의해 달성되는 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국을 결정하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 검출된 홈의 깊이를 측정하는 단계는,
    각각의 검출된 홈에 대하여, 검출된 홈의 각 방향을 따라 홈 외관의 고점과 저점을 계산하는 단계와;
    인접 방향들에 걸쳐 고점들과 저점들을 추적하는 단계와;
    상기 고점들과 상기 저점들 부근의 라인 위치들을 따르는 곡선 적합성에 의해, 검출된 홈들의 국부 깊이를 추정하는 단계와;
    이동 평균에 의해 홈을 따른 특정 길이에 걸쳐서 홈들의 평균 깊이를 픽셀들에서 추정하는 단계와;
    홈의 깊이를 사전 계산된 파라미터들에 의해 픽셀로부터 미크론으로 변환하는 단계에 의해 달성되는 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국을 결정하는 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 홈들의 깊이를 평균화하는 단계는 상기 개선된 제1 이미지들의 집합 또는 상기 제2 이미지들의 집합에 대하여 3차원으로 계산된 깊이 외관을 평균화함으로써 달성되는 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국을 결정하는 방법.
  17. 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치에 있어서,
    시야를 규정하고 웨이퍼의 평면에 수직하게 배치된 카메라로서, 상기 시야는 상기 웨이퍼의 전체 표면이 포착되도록 설계된 것인, 상기 카메라와;
    중앙 빔 축에 중심이 맞춰진 광 묶음을 제공하는 제1 라인 프로젝터로서, 상기 제1 라인 프로젝터는 상기 중앙 빔 축이 상기 웨이퍼의 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 배열되고, 상기 제1 라인 프로젝터는 광원으로부터 광을 제공받으며 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽에 제1 방위로 복수의 라인들의 패턴을 투영함으로써 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 전체 표면을 커버하도록 적응된 것인, 상기 제1 라인 프로젝터와;
    중앙 빔 축에 중심이 맞춰진 광 묶음을 제공하는 제2 라인 프로젝터로서, 상기 제2 라인 프로젝터는 상기 중앙 빔 축이 상기 웨이퍼의 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 배열되고, 상기 제2 라인 프로젝터는 광원으로부터 광을 제공받으며 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽에 제2 방위로 복수의 라인들의 패턴을 투영함으로써 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 전체 표면을 커버하도록 적응된 것인, 상기 제2 라인 프로젝터와;
    상기 제1 및 제2 라인 프로젝터 각각과 상기 웨이퍼의 표면 사이에서 각각의 광 묶음 내에 위치된 라인 시프터와;
    프레임 그래버 및 이미지 프로세서로서, 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 이미지 포착은 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽에서 상기 라인들의 패턴의 위치 조정으로 상기 프레임 그래버에 의해 동기화되는 것인, 상기 프레임 그래버 및 이미지 프로세서
    를 포함하는, 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 복수의 라인들의 제1 패턴은 상기 복수의 라인들의 제2 패턴에 수직한 것인, 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 라인 시프터는 유리판이고 상기 복수의 라인들의 제1 또는 제2 패턴이 상기 웨이퍼의 표면에서 쉬프트되도록 상기 유리판을 회전시키는 모터에 접속된 것인, 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 라인 시프터는 복수의 유리판들을 구비하고, 각 유리판은 포지셔너에서 상이한 각도로 배치되며, 상기 포지셔너는 상기 제1 및 제2 라인 프로젝터의 광 묶음에 상이한 경사각의 유리판을 각각 배치하여 상기 라인들의 제1 및 제2 패턴이 상기 웨이퍼의 표면에서 X 방향 및 Y 방향으로 각각 쉬프트되게 하도록 모터에 의해 구동가능한 것인, 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 라인 프로젝터는 출구 렌즈와 집광 시스템 사이에 배치되고 라인들의 패턴을 각각 가진 2개의 패턴화 유리판들을 구비하고, 제1 유리판은 투시 효과를 보상하고 상기 웨이퍼의 표면에 균일한 라인들의 패턴을 투영하기 위해 가변 피치 론치 룰링을 가지며, 제2 유리판은 투시 효과를 보상하고 상기 웨이퍼의 표면에 균일한 명도의 라인들의 패턴을 투영하기 위해 가변 투과율 패턴을 갖는 것인, 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  22. 제17항에 있어서, 상기 카메라는 상기 라인 시프터의 움직임, 상기 적어도 하나의 광원의 스위칭, 및 상기 제1 라인 프로젝터와 상기 제2 라인 프로젝터에 의해 생성된 상기 웨이퍼의 표면에서 상기 패턴의 이미지의 포착이 상기 프레임 그래버에 의해 동기화되고 조정되도록 상기 프레임 그래버 및 상기 이미지 프로세서에 통신가능하게 접속된 것인, 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  23. 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치에 있어서,
    시야를 규정하고 웨이퍼의 평면에 수직하게 배치된 카메라로서, 상기 시야는 상기 웨이퍼의 전체 표면이 포착되도록 설계된 것인, 상기 카메라와;
    중앙 빔 축에 중심이 맞춰진 광 묶음을 제공하는 하나의 라인 프로젝터로서, 상기 라인 프로젝터는 상기 중앙 빔 축이 상기 웨이퍼의 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 배열되고, 상기 라인 프로젝터는 광원으로부터 광을 제공받으며 상기 웨이퍼의 표면에 제1 방위로 복수의 라인들의 제1 패턴을 투영함으로써 상기 웨이퍼의 전체 표면을 커버하도록 적응된 것인, 상기 라인 프로젝터와;
    상기 라인 프로젝터와 상기 웨이퍼의 표면 사이에서 광 묶음 내에 위치된 적어도 하나의 라인 시프터(12)와;
    상기 웨이퍼와 상기 라인 프로젝터 사이에서 상대적인 회전을 제공하고, 이로써 상기 웨이퍼의 표면에 제2 방위로 복수의 라인들의 제2 패턴을 투영하기 위해 상기 웨이퍼의 평면에 대하여 상기 라인 프로젝터의 예각을 유지하는 이동 수단과;
    프레임 그래버 및 이미지 프로세서로서, 상기 웨이퍼의 표면에 투영된 상기 라인들의 제1 패턴 및 상기 라인들의 제2 패턴의 이미지 포착은 상기 광 묶음 내에서 상기 라인 시프터의 위치 및 상기 웨이퍼와 상기 라인 프로젝터의 상대적인 회전 위치의 조정으로 상기 프레임 그래버에 의해 동기화되는 것인, 상기 프레임 그래버 및 이미지 프로세서
    를 포함하는, 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  24. 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치에 있어서,
    각각 시야를 규정하고 웨이퍼의 앞쪽 및 상기 웨이퍼의 뒤쪽의 평면에 수직하게 각각 배치된 2개의 카메라들로서, 상기 2개의 카메라들의 시야는 상기 웨이퍼의 앞쪽 전체 및 뒤쪽 전체가 각각 포착되도록 설계된 것인, 상기 카메라들과;
    중앙 빔 축에 중심이 맞춰진 광 묶음을 제공하는 적어도 하나의 제1 라인 프로젝터 및 중앙 빔 축에 중심이 맞춰진 광 묶음을 제공하는 적어도 하나의 제2 라인 프로젝터로서, 상기 제1 라인 프로젝터는 상기 중앙 빔 축이 상기 웨이퍼의 앞쪽 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 각각 배열되고, 상기 제2 라인 프로젝터는 상기 중앙 빔 축이 상기 웨이퍼의 뒤쪽 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 각각 배열되고, 적어도 상기 제1 및 제2 라인 프로젝터는 적어도 하나의 광원으로부터 광을 제공받으며 상기 웨이퍼의 앞쪽 및/또는 뒤쪽에 복수의 라인들의 패턴을 투영함으로써 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 전체 표면을 커버하도록 적응된 것인, 상기 적어도 하나의 제1 라인 프로젝터 및 상기 적어도 하나의 제2 라인 프로젝터와;
    라인 프로젝터와 웨이퍼의 표면 사이에서 상기 광 묶음 내에 위치된 적어도 하나의 라인 시프터와;
    프레임 그래버 및 이미지 프로세서로서, 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 이미지 포착은 상기 웨이퍼의 앞쪽 및/또는 뒤쪽에서 상기 라인들의 패턴의 위치 조정으로 상기 프레임 그래버에 의해 동기화되는 것인, 상기 프레임 그래버 및 이미지 프로세서
    를 포함하는, 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  25. 제24항에 있어서, 이동 수단은 상기 웨이퍼와 상기 라인 프로젝터들 사이에서 상대적인 회전을 가능하게 하고, 이로써 상기 웨이퍼의 표면에 제2 방위로 복수의 라인들의 제2 패턴을 투영하기 위해 상기 웨이퍼의 평면에 대하여 상기 라인 프로젝터들의 예각을 유지하며, 상기 프레임 그래버 및 상기 이미지 프로세서는 상기 웨이퍼의 표면들에 투영된 상기 라인들의 제1 패턴 및 상기 라인들의 제2 패턴의 이미지 포착, 상기 광 묶음 내에서 상기 라인 시프터의 위치 및 상기 웨이퍼와 상기 라인 프로젝터의 상대적인 회전 위치를 서로에 대하여 동기화시키는 것인, 웨이퍼의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치.
  26. 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서의 톱니 자국의 3차원 검사를 위한 장치에 있어서,
    시야를 규정하고 웨이퍼의 평면을 이미지화하도록 배치된 적어도 하나의 카메라로서, 상기 시야는 상기 웨이퍼의 표면의 적어도 일부가 포착되도록 설계된 것인, 상기 카메라와;
    톱니 자국이 상기 카메라의 시야 내에서 규정된 방위에 있도록 상기 웨이퍼를 로드하는 수단과;
    중앙 빔 축에 중심이 맞춰진 광 묶음을 제공하는 적어도 하나의 라인 프로젝터로서, 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터는 상기 중앙 빔 축이 상기 웨이퍼의 평면에 대하여 예각으로 배치되도록 배열되고, 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터는 적어도 하나의 광원으로부터 광을 제공받으며 상기 웨이퍼의 앞쪽 및/또는 뒤쪽에 복수의 라인들의 패턴을 투영함으로써 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽 표면의 적어도 일부를 커버하도록 적응된 것인, 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터와;
    상기 라인 프로젝터와 상기 웨이퍼의 표면 사이에서 상기 광 묶음 내에 위치된 적어도 하나의 라인 시프터와;
    프레임 그래버 및 이미지 프로세서로서, 상기 웨이퍼의 앞쪽 또는 뒤쪽의 이미지 포착은 상기 웨이퍼의 앞쪽 및/또는 뒤쪽에서 상기 라인들의 패턴의 위치 조정으로 상기 프레임 그래버에 의해 동기화되는 것인, 상기 프레임 그래버 및 이미지 프로세서
    를 포함하는 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국의 3차원 검사를 행하는 장치.
  27. 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국을 결정하는 방법에 있어서,
    웨이퍼상의 톱니 자국의 방위를 결정하는 단계와;
    적어도 하나의 라인 프로젝터를 제공하는 단계와;
    상기 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에 제1 방위의 라인들의 제1 패턴을 투영하는 단계로서, 상기 라인들의 제1 패턴은 톱니 자국에 대하여 소정의 각도로 방위가 설정된 것인, 상기 투영 단계와;
    상기 웨이퍼의 표면의 제1 이미지들의 제1 집합을 포착하는 단계로서, 상기 라인들의 제1 패턴의 각 이미지에 대하여, 상기 라인들은 상기 라인들의 제1 패턴의 방위에 수직한 한정된 거리만큼 쉬프트되는 것인, 상기 제1 이미지들의 제1 집합 포착 단계와;
    상기 제1 이미지들의 집합으로부터 결합형 제1 이미지를 발생시키고, 이것에 의해 상기 결합형 제1 이미지로부터 개선된 제1 이미지들의 집합을 계산하는 단계와;
    상기 개선된 제1 이미지들의 집합의 적어도 하나의 이미지에서 홈들을 검출하는 단계와;
    상기 개선된 제1 이미지들의 집합의 각 이미지에서 검출된 홈의 깊이를 측정하는 단계와;
    상기 개선된 제1 이미지들 집합의 이미지들에 걸쳐서 각 홈의 깊이를 평균화하는 단계와;
    상기 웨이퍼의 표면에서 검출된 홈들의 깊이와 위치와 방위를 기록하는 단계
    를 포함하는, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국을 결정하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 웨이퍼상의 톱니 자국의 방위가 상기 웨이퍼의 표면에 투영된 상기 라인들의 제1 패턴과 평행하지 않도록 상기 웨이퍼와 상기 적어도 하나의 라인 프로젝터 사이에서 상대적인 회전을 가능하게 하기 위한 이동 수단이 제공된 것인, 웨이퍼의 적어도 하나의 표면에서 톱니 자국을 결정하는 방법.
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