KR100365960B1 - 웨이퍼 로더의 정렬 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼를 담아놓는 카세트, 카메라, 웨이퍼 핸들용 로봇 아암, 웨이퍼 정렬용 회전척 그리고, 근접센서로 구성된 웨이퍼 로더의 정렬 방법에 있어서: 특히 상기 로봇 아암이 카세트에서 위치가 흐트러져 있는 웨이퍼를 꺼내어 웨이퍼의 가장자리를 카메라에 보여 주되, 웨이퍼의 가장자리가 카메라 에지에 걸린 다수개 위치 값의 복수개 조합으로 센터의 위치를 각각 구한 후 서로 정해진 허용 오차 내의 값들만 평균하여 웨이퍼의 센터 위치를 계산하는 단계; 상기 로봇 아암을 로딩시켜 척의 센터에 웨이퍼 센터를 일치시켜 올려놓는 단계; 상기 근접센서를 이용하여 웨이퍼의 노치 부분을 검출하여 웨이퍼의 각도를 구하는 단계; 및 상기 로봇 아암이 원하는 위치에 웨이퍼를 놓았을 때 각도가 맞도록 상기 단계에서 구한 각도만큼 웨이퍼를 돌려준 후 로봇 아암을 이용하여 웨이퍼를 원하는 위치로 로딩시켜 웨이퍼를 정렬하는 단계;를 순차 수행함으로써, 고가의 라인 CCD의 사용없이 웨이퍼의 정렬을 수행할 수 있다.

Description

웨이퍼 로더의 정렬 방법

본 발명은 웨이퍼 로더에 관한 것으로서, 특히 카메라와 웨이퍼 핸들 (handle)용 로봇이 이미 부착되어 있는 시스템에서 카메라와 근접센서로 정렬 (align) 기능을 수행하는 웨이퍼 로더의 정렬 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 생산공정 가운데 하나인 웨이퍼 상태로서의 최후 공정인 웨이피 검사공정에서는, 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자에 대하여 전기적인 특성과 기능상의 특성을 측정하여 양품과 불량을 판단하고, 메모리 칩(Memory Chip)에 대해서는 불량 셀(Cell) 구제가능 여부 등을 접속된 테스터가 판단할 수 있도록 웨이퍼나 또는 탐침을 갖는 프로브카드를 칩(Chip) 크기 간격으로 스텝(Step) 이동을 시켜 지정된 점에서 패드와 핀을 접촉시켜주어, 테스터가 한 개의 웨이퍼상의 모든 칩들을 검사할 수 있도록 상기 동작을 반복하는 장비가 웨이퍼 프로버이다.

이때, 상기 웨이퍼 프로버와 같은 반도체 장비에서는 상기 웨이퍼를 프로브 카드의 정해진 탐침 위치에 놓아주는 장치가 필요하다. 이를 웨이퍼 로더라 부르며 도 1에 도시하였다.

도 1을 보면, 크게 웨이퍼(10)를 담아놓는 카세트(11), OCR 판독을 위한 카메라(12), 웨이퍼 핸들용 로봇 아암(arm; 13), 웨이퍼 정렬용 회전척(chuck; 14), 및 웨이퍼 정렬용 라인 CCD(15)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 웨이퍼 로더는, 상기 카세트(11)에서 위치가 흐트러진 웨이퍼(10)를 로봇 아암(13)이 정렬용 회전척(14)에 올려놓고 흐트러진 위치를 계산한 후 다시 로봇 아암(13)이 정확하게 웨이퍼(10)를 집어 원하는 탐침 위치에 웨이퍼(10)를 로딩하게 된다.

즉, 로봇 아암(13)이 카세트(11)에서 위치가 흐트러져 있는 웨이퍼(10)를 꺼내어 일단 회전척(14) 위에 오려 놓는다. 이어, 회전척(14)을 돌리며 라인 CCD(15)의 출력을 받아 웨이퍼(10)의 흐트러진 만큼의 편차와 웨이퍼(10)의 각도 (orientation)를 구한 후 로봇 아암(13)이 원하는 위치에 놓았을 때 각도가 맞도록 웨이퍼 각도를 돌려 준 후 로봇 아암(13)이 다시 와이퍼(10)를 들어 원하는 탐침 위치에 로딩한다.

도 2는 상기 라인 CCD(15)에 의한 웨이퍼 정렬을 설명하기 위한 단면도로서, 웨이퍼(10)를 척(14)에 의해 회전시키고 이때의 웨이퍼(10) 가장자리의 위치 값을 라인 CCD(15)에 의해 검출한다. 만약 웨이퍼(10)의 센터(center)와 척(14)의 센터가 일치해 있으면 도 3과 같이 웨이퍼(10)의 노치(notch) 부분이 라인 CCD(15) 위를 지날때를 제외하고는 항상 같은 위치로 웨이퍼(10) 가장자리 위치가 검출된다.

한편, 상기 웨이퍼(10) 센터와 척의 센터가 불일치할 경우는 도 4와 같이 웨이퍼(10)의 노치 부분이 라인 CCD(15) 위를 지날때를 제외하고는 사인(sin)형의 파형이 검출된다. 따라서, 상기 사인 파형의 진폭(amplitude)과 위상각을 구하여 척(15) 위에 올려놓은 웨이퍼(10)의 센터와 척(15)의 센터와의 위치 차가 구해진다. 아울러 척(15)의 회전 각도에 대한 노치 부분의 파형 위치로 웨이퍼(10)의 각도(orientation)를 구할 수 있다.

그러나, 상기된 라인 CCD는 상당히 고가인데, 여러 가지 크기의 웨이퍼를 다루기 위해서는 라인 CCD의 부착 위치가 변하기 때문에 웨이퍼 크기 종류만큼 복수개의 라인 CCD를 부착하든지, 아니면 또 하나의 구동축을 라인 CCD 또는 척에 부가하여 웨이퍼의 위치를 바꾸든지 아니며, 라인 CCD의 위치를 바꾸어야 한다. 따라서, 종래의 라인 CCD를 이용한 웨이퍼 정렬 장치는 설치의 어려움과 가격 상승을 초래하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 OCR 인식용 카메라와 복수개의 근접센서로 라인 CCD 없이 정렬 기능을 수행하는 웨이퍼 로더의 정렬 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 웨이퍼를 담아놓는 카세트, 카메라, 웨이퍼 핸들용 로봇 아암, 웨이퍼 정렬용 회전척 그리고, 근접센서로 구성된 웨이퍼 로더의 정렬 방법에 있어서: 상기 로봇 아암이 카세트에서 위치가 흐트러져 있는 웨이퍼를 꺼내어 웨이퍼의 가장자리를 카메라에 보여 주되, 웨이퍼의 가장자리가 카메라 에지에 걸린 다수개 위치 값의 복수개 조합으로 센터의 위치를 각각 구한 후 서로 정해진 허용오차 내의 값들만 평균하여 웨이퍼의 센터 위치를 계산하는 단계; 상기 로봇 아암을 로딩시켜 척의 센터에 웨이퍼 센터를 일치시켜 올려놓는 단계; 상기 근접센서를 이용하여 웨이퍼의 노치 부분을 검출하여 웨이퍼의 각도를 구하는 단계; 및 상기 로봇 아암이 원하는 위치에 웨이퍼를 놓았을 때 각도가 맞도록 상기 단계에서 구한 각도만큼 웨이퍼를 돌려준 후 로봇 아암을 이용하여 웨이퍼를 원하는 위치로 로딩시켜 웨이퍼를 정렬하는 단계;를 순차 수행하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 웨이퍼 로딩 장치의 단면도

도 2는 도 1에서 라인 CCD를 이용하여 웨이퍼 정렬을 수행하기 위한 웨이퍼 로딩 장치를 간략화한 개념도

도 3은 도 2에서 웨이퍼의 센터와 척의 센터가 일치하는 경우의 파형도

도 4는 도 2에서 웨이퍼의 센터와 척의 센터가 일치하지 않는 경우의 파형도

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 로딩 장치의 단면도

도 6은 도 5에서 카메라와 근접센서를 이용하여 웨이퍼 정렬을 수행하기 위한 웨이퍼 로딩 장치를 간략화한 개념도

도 7은 도 6에서 웨이퍼 가장 자리가 카메라 에지에 걸린 위치의 예를 보인 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 웨이퍼 11: 카세트

12: OCR 인식용 카메라 13: 로봇 아암

14: 회전척 15: 라인 CCD

S1,S2,S3: 6" ,8" ,12" 인치용 근접센서

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

본 발명은 웨이퍼의 OCR 판독 등을 위하여 고정된 카메라와 로봇 아암이 이미 부착되어 있는 경우 로봇 아암을 이용해 웨이퍼의 가장자리를 카메라에 보여 주어 웨이퍼의 위치를 계산하여 일단 웨이퍼의 위치를 계산할 수 있다. 로봇 아암의 자유도의 한계에 의하여 OCR 판독용 카메라가 노치까지 찾아주기에는 한계가 있으므로 로봇 아암이 웨이퍼 센터와 척 센터를 일치하여 로딩시킨 후 간단한 근접센서를 부착함으로서 웨이퍼의 각도를 구할 수 있어 값 비싼 라인 CCD의 사용없이 웨이퍼 정렬 기능을 수행할 수 있다.

도 5는 이를 위한 본 발명의 웨이퍼 로딩 장치의 단면도로서, 라인 CCD가 제거되고 대신 웨이퍼의 크기 종류만큼 근접센서(S1, S2, S3)가 부착된 것을 제외하고는 종래의 구성과 동일하다.

상기 근접센서(S1, S2, S3)는 물체의 위치에 따라 온/오프되는 센서로서, 웨이퍼(10)의 노치 부분에서 오프된다. 또한, 상기 근접센서는 웨이퍼의 프로버에서 모터나 기계 등의 원점을 검출하기 위해 사용되는 센서를 공용할 수 있다.

이와같이 구성된 본 발명은 로봇 아암(13)이 카세트(11)에서 위치가 흐트러져 있는 웨이퍼(10)를 꺼내어 일단 가장자리 두 군데를 카메라(12)에 보여 준다. 그리고 나서, 웨이퍼(10)의 흐트러진 만큼의 편차를 계산한 후 척(15)의 센터에 웨이피 센터를 일치시켜 올려놓는다.

그리고, 근접센서(S1, S2, S3)를 이용하여 웨이퍼 노치를 찾아내어 웨이퍼(10)의 각도를 구한 후 로봇 아암(13)이 원하는 위치에 놓았을 때 각도가 맞도록 웨이퍼(10) 각도를 돌려준 후 로봇 아암(13)이 다시 웨이퍼(10)를 들어 원하는 탐침 위치에 로딩한다.

즉, 도 6과 같이 웨이퍼(10)의 가장 자리 두 군데를 로봇 아암(13)을 이용해 카메라(12)에 보여 준다.

이때, 카메라 프로세싱의 출력은 도 6에서와 같이 웨이퍼 가장자리가 카메라 에지(edge)에 걸린 위치 p1, p2, p3, p4 이다. 일반적으로 원주 위의 두 점을 알면 원의 중심을 구할 수 있다. 그러나 도 7b와 같이 노치가 카메라에 잡혔을 경우 p3는 무의미한 값이 된다.

이를 위해 pl, p2, p3, p4의 4개 값의 2개씩의 조합으로 센터의 위치를 구해서로 정해진 허용 오차(tolerance) 안에 일치하지 아니하는 값은 버리고 일치하는 값들을 평균하여 웨이퍼의 센터 위치로 정한다.

그 후, 회전척(15)의 센터에 웨이퍼(10)의 센터를 일치시켜 올려놓고 근접센서(S1, S2, S3)에 의해 각도를 구한다. 여기서, 근접센서로 각도를 구하는 방법은 웨이퍼 센터가 척의 센터에 일치하여 놓여진 경우에 잘 알려져 있는 모터의 원점 잡는 방법으로 가능하다.

따라서, 본 발명에 따른 웨이퍼 로더의 정렬 방법에 의하면, 카메라를 이용하여 동그란 웨이퍼의 가장자리를 봄으로서 웨이퍼의 위치를 계산하고 로봇 아암을 이용하여 웨이퍼 센터와 척 센터를 일치하여 로딩시킨 후 근접센서를 이용하여 웨이퍼의 노치 부분을 검출하여 각도를 구함으로써, 고가의 라인 CCD의 사용없이 웨이퍼의 정렬을 수행할 수 있다.

Claims (1)

1. 웨이퍼를 담아놓는 카세트, 카메라, 웨이퍼 핸들용 로봇 아암, 웨이퍼 정렬용 회전척 그리고, 근접센서로 구성된 웨이퍼 로더의 정렬 방법에 있어서:

   상기 로봇 아암이 카세트에서 위치가 흐트러져 있는 웨이퍼를 꺼내어 웨이퍼의 가장자리를 카메라에 보여 주되, 웨이퍼의 가장자리가 카메라 에지에 걸린 다수개 위치 값의 복수개 조합으로 센터의 위치를 각각 구한 후 서로 정해진 허용오차내의 값들만 평균하여 웨이퍼의 센터 위치를 계산하는 단계;

   상기 로봇 아암을 로딩시켜 척의 센터에 웨이퍼 센터를 일치시켜 올려놓는 단계;

   상기 근접센서를 이용하여 웨이퍼의 노치 부분을 검출하여 웨이퍼의 각도를 구하는 단계; 및

   상기 로봇 아암이 원하는 위치에 웨이퍼를 놓았을 때 각도가 맞도록 상기 단계에서 구한 각도만큼 웨이퍼를 돌려준 후 로봇 아암을 이용하여 웨이퍼를 원하는 위치로 로딩시켜 웨이퍼를 정렬하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이피 로더의 정렬 방법.