KR100573471B1 - 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 얼라인 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사전 준비된 기준 웨이퍼의 디지털 이미지와 오리엔트 챔버내로 이송되어 웨이퍼스테이지에 로딩되는 공정 웨이퍼를 촬영하여 얻어지는 디지털이미지를 비교하여 웨이퍼를 얼라인하는 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은 상하좌우로의 이동 및 회전 가능한 웨이퍼스테이지가 구비된 오리엔트 챔버내에서 상기 웨이퍼스테이지와 기준 웨이퍼를 정렬시키는 정렬단계, 상기 기준 웨이퍼를 디지털 영상장치를 이용하여 디지털이미지화하는 기준 웨이퍼 디지털영상화단계, 상기 웨이퍼스테이지에 실제 공정에 사용되는 공정 웨이퍼가 로딩되어 디지털 영상화되는 공정 웨이퍼 디지털 영상화단계, 상기 기준 웨이퍼의 디지털 이미지와 상기 공정 웨이퍼의 디지털 이미지의 위치오차량을 연산하는 연산단계, 상기 연산단계에서 연산된 위치오차량만큼 상기 웨이퍼스테이지를 제어하여 교정하는 교정단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법을 제공하여 디지털 이미지를 이용하여 단순하고 저렴하면서도 신속하고 정확하게 웨이퍼 얼라인이 수행가능한 발명임.
웨이퍼, 웨이퍼스테이지, 얼라인, 디지털 이미지, 오리엔트 챔버

Description

디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법{Wafer align method using digital image}
도 1은 종래기술에 의한 위치 검출에 따른 웨이퍼 얼라인장치에 관한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법의 흐름도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
30, 30' : 웨이퍼 60 : 웨이퍼스테이지
70 : 디지털 영상장치 80 : 연산부
90 : 제어부 100 : 오리엔트 챔버
110 : 정렬단계
120 : 기준 웨이퍼 디지털영상화단계
130 : 공정 웨이퍼 디지털영상화단계
140 : 연산단계 150 : 교정단계
본 발명은 웨이퍼 얼라인 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사전 준비된 기준 웨이퍼의 디지털 이미지와 오리엔트 챔버내로 이송되어 웨이퍼스테이지에 로딩되는 공정 웨이퍼를 촬영하여 얻어지는 디지털이미지의 위치정보를 비교 연산하여 공정 웨이퍼의 위치오차량을 산출하고 웨이퍼스테이지를 제어하여 얼라인을 수행하는 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정에 있어서, 카세트에 적치되어 있는 반도체 웨이퍼를 소정의 위치로 운반할 경우에는 그 웨이퍼가 반드시 일정한 방향으로 얼라인(정렬)되어 있어야 한다.
이는 반도체 웨이퍼의 결정이 일정한 방향으로 성장되어 있으며, 각 제조공정마다 웨이퍼가 결정 성장 방향에 대해 일정하게 얼라인된 것으로 간주하고 작업하기 때문이다.
따라서 상기 반도체 웨이퍼는 로봇과 같은 이송수단으로 이송되기 전에 그 반도체 웨이퍼의 위치를 검출하여 얼라인시키는 공정을 거쳐야 한다.
도 1은 종래의 위치 검출에 따른 웨이퍼 얼라인장치를 나타낸 것으로써, 종래의 장치는 반도체 웨이퍼(30)(이하, 웨이퍼라 약칭함)위치를 검출하기 위해 3개 이 CCD(charge coupled device)센서(11,12,13) 및 그에 대응하는 광원을 구비하여서, 상기 웨이퍼(30)를 얼라이너(40)상에 안착시켜 회전시키면서 그 위치를 감지하는 방법을 사용하였다.
이들 3개의 CCD센서(11,12,13) 중 하나는 웨이퍼(30)의 기준점, 즉 웨이퍼의 결정 성장 방향을 표시해 놓은 마크부(31)를 인식하기 위한 기준점 인식용 센서(11)이고, 나머지 둘은 X-Y축 평면 상에서 웨이퍼(30)의 실제중심이 상기 얼라이너(40)의 중심축으로부터 틀어진 위치 편차량을 감지하기 위한 X축 편차량 인식용 센서(12) 및 Y축 편차량 인식용 센서(13)이다.
이와 같은 구성으로 웨이퍼(30)의 위치를 감지하기 위해서는, 소정 액추에이터(50)로 웨이퍼(30)를 회전시키면서 상기 센서들(11,12,13)로 하여금 광원(21,22,23)으로부터 수광되는 광량의 변화를 감지하여 각각에 분담된 위치데이타를 수집하게 한다.
즉, 상기 기준점 인식용 센서(11)는 웨이퍼(30)의 마크부(31) 위치를 검출하게 되고, 상기 X-T축 편차량 인식용 센서(12,13)는 각각 X축과 Y축방향으로 웨이퍼(30)가 틀어진 편차량을 검출한다.
이때의 검출방식은, 웨이퍼(30)가 소정 액추에이터(50)와 얼라이너(40)에 의해 회전됨에 따라 상기 센서(11,12,13)에 맺히는 웨이퍼(30)의 그림자 길이가 가변됨으로써 그 센서(11,12,13)에 수광되는 광량이 변화하는 것을 측정하는 방식으로 수행된다.
이와 같이 검출된 신호를 가지고 웨이퍼(30)의 위치를 얼라인시키는데, 먼저 상기 기준점 인식용 센서(11)에 의해 검출된 마크부(31)를 원하는 방향으로 돌려 놓은 후, 상기 X-Y축 편차량 인식용 센서(12,13)에 의해 검출된 편차량 값을 웨이퍼(30) 이송용 로봇(도시되지 않음)에 전송한다.
그러면 상기 웨이퍼(30) 이송용 로봇이 편차량을 감안하여, 상기 웨이퍼(30)를 픽업할 때 웨이퍼(30)의 실제 중심을 픽업할 수 있도록 그 값만큼 틀어서 가져가게 된다.
그럼데, 상술한 바와 같은 종래기술에 따른 반도체 웨이퍼 얼라인방법에 의하면, 적어도 3개의 CCD센서 및 광원을 사용하여야 하며 각 센서마다 인터페이스를 위한 보드를 각각 설치하여야 한다.
이는 장치구성을 복잡하게 하고 처리속도를 느리게 하는 원인이 될 뿐만 아니라, 장치구성에 비용이 많이드는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 종래의 CCD 방식의 위치 검출에 따른 웨이퍼 얼라인장치의 문제점을 개선하여 오리엔트 챔버내의 웨이퍼스테이지에 로딩되는 공정 웨이퍼를 디지털 영상장치로 촬영하여 얻어지는 디지털 이미지를 사전에 준비된 기준 웨이퍼의 디지털 이미지와 비교연산하여 위치오차량을 산출하고 그 오차량만큼 웨이퍼스테이지를 제어하여 공정 웨이퍼의 얼라인을 수행하는 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 웨이퍼가 이송되어 지지되며 상기 웨이퍼가 일정방향으로 얼라인되도록 상하좌우로의 이동 및 회전 가능한 웨이퍼스테이지가 구비된 오리엔트 챔버내에서 상기 웨이퍼스테이지와 기준 웨이퍼를 정렬시키는 정렬단계, 상기 정렬단계에서 정렬된 기준 웨이퍼를 디지털 영상장치를 이용하여 디지털이미지화하는 기준 웨이퍼 디지털영상화단계, 상기 오리엔트 챔버내의 상기 웨이퍼스테이지에 실제 공정에 사용되는 공정 웨이퍼가 로딩되어 상기 디지털 영상장치에 의해 디지털 영상화되는 공정 웨이퍼 디지털 영상화단계, 상기 기준 웨이퍼의 디지털 이미지와 상기 공정 웨이퍼의 디지털 이미지를 비교하여 상기 공정 웨이퍼의 위치오차량을 연산하는 연산단계, 상기 연산단계에서 연산된 위치오차량만큼 상기 웨이퍼스테이지를 제어하여 상기 이송웨이퍼의 위치를 교정하는 교정단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법에 의한 기준 웨이퍼의 디지털 이미지와 공정 웨이퍼의 디지털 이미지가 얼라인 되는 방법을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법의 흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 제1단계는 웨이퍼스테이지(60)와 기준 웨이퍼(30)를 정렬시키는 정렬단계(110)이다.
이를 위하여 먼저 웨이퍼(30, 30')가 이송되어 지지되며 일정방향으로 얼라인되도록 상하좌우로의 이동 및 회전 가능한 웨이퍼스테이지(60)가 구비된 오리엔트 챔버(100)와 웨이퍼스테이지(60)에 로딩되는 웨이퍼(30, 30')를 촬영하는 디지털 영상장치(70)가 구비된다.
이에 제1단계는 최초 웨이퍼스테이지(60)에는 기준이 되는 디지털 이미지의 촬영을 위한 기준 웨이퍼(30)가 웨이퍼스테이지(60)에 로딩되고 실제 공정에서의 웨이퍼 얼라인 방향에 맞추어 웨이퍼 칼리브레이션 툴(wafer calibration tool) 등을 사용하여 웨이퍼스테이지(60)와 기준 웨이퍼(30)를 얼라인 하는 정렬단계(110)이다.
다음 제2단계는 상기 제1단계에서 정렬된 기준 웨이퍼(30)를 디지털 영상장치(70)를 이용하여 디지털 이미지화하는 기준 웨이퍼 디지털영상화단계(120)이다.
이에 본 발명의 일실시예에서는 오리엔트 챔버(100)의 상측으로 웨이퍼스테이지(60)에 로딩된 웨이퍼(30, 30')를 촬영가능하도록 디지털 영상장치(70)가 설치되어 있으며 이를 이용하여 기준 웨이퍼(30)를 촬영하여 디지털 이미지(31)를 생성하는 것이다.
또한, 엣지 오퍼레이터(edge operator) 등을 이용하여 기준 웨이퍼(30)의 디지털 이미지(31)는 그 엣지부를 명확하게 부각시킨다.
다음 제3단계는 상기 제2단계에서 디지털 이미지화된 기준 웨이퍼(30)는 웨이퍼스테이지(60)에서 언로딩시키고 실제공정에서 사용되는 공정 웨이퍼(30')를 웨이퍼스테이지(60)에 로딩하여 상기 제2단계에서와 같이 디지털 영상장치(70)로 공정 웨이퍼(30')를 촬영하여 디지털 이미지(31')를 생성하는 것이 공정 웨이퍼 디지털영상화단계(130)이다.
또한, 엣지 오퍼레이터(edge operator) 등을 이용하여 공정 웨이퍼(30')의 디지털 이미지(31')는 그 엣지부를 명확하게 부각시킨다.
다음 제4단계는 상기 제2단계 및 상기 제3단계에서 얻어지는 기준 웨이퍼(30)의 디지털 이미지(31)와 공정 웨이퍼(30')의 디지털 이미지(31')를 연산부(80)로 입력시킨 후 상호 비교 연산하여 도 3에 도시된 바와 같이 공정 웨이퍼(30') 위치오차량을 산출하는 연산단계(140)이다.
다음 제5단계는 상기 제4단계에서 얻어진 공정 웨이퍼(30')의 위치오차량을 웨이퍼스테이지(60)의 제어부(90)에 입력하여 그 위치오차량만큼 웨이퍼스테이지(60)를 상하좌우 또는 회전시켜 공정 웨이퍼(30')를 기준 웨이퍼(30)의 위치, 방향과 일치시키는 교정단계(150)이다.
이상과 같이 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼 라인 방법은 제5단계인 교정단계를 거친 후에도 공정 웨이퍼를 언로딩하여 다음 공정으로 이송시키지 않고 재차 디지털 영상장치를 이용하여 디지털 이미지화한 후에 다시 기준 웨이퍼의 디지털 이미지와 비교하여 위치오차량이 발견되지 않을시에 다음 공정으로 이송시키는 검사단계를 추가하는 것도 가능하다.
상기한 바와같이 본 발명은 기준 웨이퍼를 이용한 디지털 이미지와 실제 반도체 제조공정에 투입되는 공정 웨이퍼의 디지털 이미지의 위치오차량을 연산하여 웨이퍼 스테이지의 제어부에 그 위치오차량을 입력하여 공정 웨이퍼의 얼라인이 수행되므로 장치구성이 복잡하여 비용이 많이들고 처리속도가 느린 CCD 방식의 웨이퍼 얼라인 방법에 비해 단순하고 저렴하면서도 신속하고 정확하게 웨이퍼 얼라인이 수행된다는 장점이 있다.

Claims (1)

  1. 웨이퍼가 이송되어 지지가 되며 상기 웨이퍼가 일정방향으로 얼라인되도록 상하좌우로의 이동 및 회전 가능한 웨이퍼스테이지가 구비된 오리엔트 챔버내에서 상기 웨이퍼스테이지와 기준 웨이퍼를 정렬시키는 정렬단계;
    상기 정렬단계에서 정렬된 기준 웨이퍼를 디지털 영상장치를 이용하여 엣지 오퍼레이터(edge operator)등을 이용하여 그 엣지부를 명확히 부각시키는 방법에 의한 디지털이미지화 하는 기준 웨이퍼 디지털영상화단계;
    상기 오리엔트 챔버내의 상기 웨이퍼스테이지에 실제 공정에 사용되는 공정 웨이퍼가 로딩 되어 상기 디지털 영상장치에 의해 엣지 오퍼레이터(edge operator) 등을 이용하여 그 엣지부를 명확히 부각시키는 방법에 의한 디지털 영상화되는 공정 웨이퍼 디지털 영상화단계;
    상기 기준 웨이퍼의 디지털 이미지와 상기 공정 웨이퍼의 디지털 이미지를 비교하여 상기 공정 웨이퍼의 위치오차량을 연산하는 연산단계;
    상기 연산단계에서 연산된 위치오차량만큼 상기 웨이퍼스테이지를 제어하여 상기 이송웨이퍼의 위치를 교정하는 교정단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지를 이용한 웨이퍼 얼라인 방법.
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