KR100624608B1 - 웨이퍼 배향 센서 - Google Patents

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모어데이비드
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베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
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Abstract

반도체 웨이퍼와 같은 대체로 디스크형 작업편의 모서리를 검출하기 위한 장치는 광 비임의 제1 부분이 작업편을 통과하고 광 비임의 제2 부분이 작업편에 의해 차단되도록 그 모서리 근방의 작업편의 표면에 광 비임을 안내하도록 배치된 광원을 포함한다. 광 비임과 표면의 법선 간의 각은 작업편 내의 광 비임의 총 내부 반사광을 생성하는 임계각과 동일하거나 그 보다 더 크다. 그 장치는 또한 작업편을 회전시키는 기구와, 작업편이 회전할 때 광 비임의 제1 부분을 감지하고 작업편의 모서리를 나타내는 모서리 신호를 발생시키도록 배치된 광 센서를 포함한다. 그 장치는 광 비임에 투명한 재료를 포함하는 상이한 재료의 반도체 웨이퍼의 배향 및 위치를 감지하는 데 이용될 수 있다.
작업편, 광 비임, 웨이퍼, 광 센서, 광원

Description

웨이퍼 배향 센서{WAFER ORIENTATION SENSOR}
본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 디스크형 작업편을 위한 배향 센서, 더 구체적으로는 석영 웨이퍼를 포함하는 상이한 형태의 다양한 웨이퍼의 배향을 감지할 수 있는 웨이퍼 배향 센서에 관한 것이다.
이온 주입은 전도성 변경 불순물을 반도체 웨이퍼 내로 도입하기 위한 표준 기술이 되어 왔다. 소정의 불순물 재료는 이온 공급원 내에서 이온화되고, 이온은 규정 에너지의 이온 비임을 형성하도록 가속되고, 이온 비임은 웨이퍼의 표면에 배향된다. 비임에서의 활성 이온은 거대한 반도체 재료 내로 관통하여 소정의 전도성 구역을 형성하도록 반도체 재료의 액정 격자 내에 매설된다.
이온 주입 장치는 대개 기체 또는 고체 재료를 양호하게 형성된 이온 비임으로 변화시키기 위한 이온 공급원을 포함한다. 이온 비임은 바람직하지 못한 종류의 이온을 제거하도록 대량 분석되고, 소정의 에너지로 가속되며 타겟 평면 상에 안내된다. 비임은 비임 주사, 타겟 이동 또는 비임 주사 및 타겟 이동의 조합에 의해 타겟 구역 위로 분배된다. 하나의 통상적인 접근법에 있어서, 반도체 웨이퍼는 디스크의 주연 근방에 장착된다. 디스크는 그 중심축 주위로 회전하고 이온 비임을 반도체 웨이퍼 위로 분배하도록 이온 비임에 대해 병진 운동하게 된다. 이온 주입기는 대개 웨이퍼를 이온 주입기 내로 도입하고 주입 후에 웨이퍼를 제거하기 위한 자동 웨이퍼 처리 장치를 구비한 마지막 스테이션을 포함한다.
웨이퍼 처리 장치는 대개 카세트 홀더로부터 디스크 상의 웨이퍼 장착 위치와 같은 프로세스 스테이션으로 웨이퍼를 이송한다. 하나의 필요 조건은 그 평면 또는 노치가 소정 배향을 갖도록 웨이퍼를 프로세스 스테이션에 정밀 배치하는 일이다. 카세트 홀더 내의 슬롯은 웨이퍼 보다 약간 더 크게 되어 정밀한 웨이퍼 위치 설정을 보증하지 못한다. 또한, 웨이퍼 평면 또는 노치 배향은 카세트 홀더에서 제어되지 않는다. 그러나, 프로세스 스테이션에서의 정밀 위치 설정은 신뢰성 있는 웨이퍼 유지를 보장하고 웨이퍼 손상을 피하는 데 필요하다. 또한, 이온 주입 장치는 대개 주입된 이온에 의한 채널링을 제어하도록 웨이퍼의 액정 배향을 나타내는 특별한 웨이퍼 평면 또는 노치의 배향을 필요로 한다.
웨이퍼 오리엔터(orienter)를 합체한 웨이퍼 이송 장치는 1989년 6월 6일에 허텔(Hertel)등에게 특허 허여된 미국 특허 제4,836,733호에 개시되어 있다. 웨이퍼는 오리엔터 척 상에 배치되어 회전하게 된다. 배향 센서는 웨이퍼의 모서리 하방에 배치된 광원과, 광원에 정렬되고 웨이퍼의 모서리 위에 배치된 태양 전지를 포함한다. 광원으로부터의 광 비임은 웨이퍼 표면에 수직으로 안내된다. 웨이퍼는 광 비임의 일부가 태양 전지에 도달하는 것을 막는다. 태양 전지로부터의 신호 출력은 평면 또는 노치와 같은 기준과, 웨이퍼 편심도를 나타낸다. 배향 센서로부터의 신호에 기초하여 편심도 및 회전 배향은 보정될 수 있다. 웨이퍼 정렬기는 1995년 9월 26일에 뉴미어지스키(Niewmierzycki)에게 특허 허여된 미국 특허 제5,452,521호, 1993년 8월 24일에 볼로비치(Volovich)에게 특허 허여된 미국 특허 제5,238,354호 및 1982년 8월 24일에 필립(Phillips)에게 특허 허여된 미국 특허 제4,345,836호에 또한 개시되어 있다.
종래 기술의 웨이퍼 배향 센서는 통상의 실리콘 웨이퍼에 대개 만족스런 결과를 제공한다. 그러나, 몇몇 경우에, 이온 주입기는 기준으로서 노치 또는 평평부를 갖고 석영, 사파이어 및 유리를 포함하나 이에 한정되지 않는 상이한 재료의 웨이퍼와 함께 작동하는 것이 필요하다. 일예로, 석영 웨이퍼는 이온 주입기의 균일도 및 선량을 테스트하는 데 이용될 수 있다. 종래의 광학 배향 센서는 광원으로부터의 광 비임이 투명 석영 웨이퍼에 의해 차단되지 않기 때문에 석영 웨이퍼의 모서리를 감지할 수 없고, 웨이퍼는 상당한 정도까지 센서에 모습을 나타나지 않게 된다.
따라서, 투명 재료를 포함하는 상이한 재료의 웨이퍼의 모서리를 감지할 수 있는 개량된 웨이퍼 배향 센서에 대한 요구가 있게 된다.
본 발명의 제1 태양에 따라, 대체로 디스크형 작업편의 모서리를 검출하기 위한 장치가 제공된다. 그 장치는 광 비임의 제1 부분이 작업편을 통과하고 광 비임의 제2 부분이 작업편에 의해 차단되도록 그 모서리 근방의 작업편의 표면에 광 비임을 안내하도록 배치된 광원을 포함한다. 광 비임과 표면의 법선 간의 각은 작업편 내의 광 비임의 총 내부 반사광을 생성하는 임계각과 동일하거나 그 보다 더 크다. 그 장치는 또한 작업편을 회전시키는 기구와, 작업편이 회전할 때 광 비임의 제1 부분을 감지하고 작업편의 모서리를 나타내는 모서리 신호를 발생시키도록 배치된 광 센서를 포함한다. 그 장치는 광 비임에 투명한 재료를 포함하는 상이한 재료의 반도체 웨이퍼의 배향 및 위치를 감지하는 데 이용될 수 있다.
작업편은 석영, 실리콘, 사파이어 및 유리를 포함하나 이에 한정되지 않는 군으로부터 선택된 재료의 반도체 웨이퍼일 수 있다. 광원 및 광 센서는 웨이퍼 상의 노치 또는 평평부와 같은 기준을 검출하도록 구성될 수 있다. 광 비임과 표면의 법선 간의 각은 상이한 재료의 웨이퍼 및 제조 공차를 수용하도록 65°와 동일하거나 그 보다 더 클 수 있다.
광 센서는 선형 센서를 포함할 수 있다. 긴 치수의 선형 센서는 회전 중심에 대해 방사상 안내되는 것이 바람직하다. 광원은 평행한 광 비임을 작업편의 표면에 안내하기 위한 옵틱(optic)을 포함할 수 있다. 옵틱은 작업편의 표면에 안내된 직사각형 비임을 발생시킬 수 있고, 긴 치수의 직사각형 비임은 회전 중심에 대해 방사상 배향된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라, 대개 디스크형 작업편의 모서리를 검출하기 위한 방법이 제공된다. 그 방법은 광 비임의 제1 부분이 작업편을 통과하고 광 비임의 제2 부분이 작업편에 의해 차단되도록 그 모서리 근방의 작업편의 표면에 광 비임을 안내하는 단계를 포함한다. 광 비임과 표면의 법선 간의 각은 작업편 내의 광 비임의 총 내부 반사광을 생성하는 임계각과 동일하거나 그 보다 더 크다. 그 방법은 작업편을 회전시키는 단계와, 작업편이 회전할 때 광 비임의 제1 부분을 감지하고 작업편의 모서리를 나타내는 모서리 신호를 발생시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 더 양호한 이해를 위해, 본 명세서에 합체된 첨부 도면을 참고하기로 한다.
도1은 본 발명에 따른 웨이퍼 배향 센서를 합체한 웨이퍼 이송 장치의 예를 도시한 상부 개략도.
도2는 웨이퍼 배향 센서의 개략 측면도.
도3은 도2의 웨이퍼 배향 센서의 개략 평면도.
도4는 본 발명의 웨이퍼 배향 센서의 일실시예의 개략 측면도.
도5는 도4의 웨이퍼 배향 센서에 이용되는 회로의 개략 블록선도.
도6은 연마 모서리를 갖는 금이 있는 웨이퍼의 시간 함수로서의 모서리 신호의 그래프.
도7은 비연마 모서리를 갖는 금이 있는 글라스 웨이퍼의 시간 함수로서의 모서리 신호의 그래프.
본 발명을 구체화하는 데 적절한 웨이퍼 이송 장치의 예는 도1에 도시되어 있다. 웨이퍼 이송 장치는 이온 주입기(implanter)용 단부 스테이션의 일부로 될 수 있거나 임의의 형태의 가공 또는 처리 장치에서 웨이퍼를 프로세스 스테이션으로 이송하기 위해 이용될 수 있다. 간단히, 그 장치는 다음과 같이 작동한다. 다수의 웨이퍼(12)를 각각 보유한 카세트 홀더(10)는 카세트 로크(14, 16, 18)에 배치된다. 카세트 로크(14, 16, 18)는 비워지게 되고, 카세트 홀더(10)는 비워진 엘 리베이터 챔버 내로 내려가게 된다. 웨이퍼는 분절식 웨이퍼 이송 아암(22)에 의해 한번에 하나씩 카세트 홀더(10)로부터 제거되어 이송 진공 챔버(24) 내에서 웨이퍼 배향 스테이션(26)으로 이동된다. 웨이퍼 위치와 배향은 웨이퍼 배향 센서(34)에 의해 스테이션(26)에서 감지된다. 웨이퍼의 각진 배향은 필요하다면 스테이션(26)에서 변경될 수 있다. 아암(22)은 그후 X축을 따라 신장되고, 웨이퍼는 처리 장치의 프로세스 스테이션(28)으로 이송된다. 웨이퍼를 스테이션(28)에 배치하는 데 있어서, 스테이션(26)에서 감지된 위치 오류는 변위의 보정에 의해 제거될 수 있다. 스테이션(28)에서, 웨이퍼를 이송 아암(22)으로부터 제거하기 위한 리프트 핀(30)이 제공된다.
처리 후에, 이송 아암(22)은 배향 스테이션(26)을 이용함이 없이 웨이퍼를 카세트 홀더(10)에 복귀시킨다. 웨이퍼가 외부 카세트 로크(14, 18)의 어느 하나로부터 이송될 때, 이송 아암(22)은 각각의 카세트 로크로의 접근을 위해 구동 조립체(40)에 의해 Y축을 따라 측방향으로 병진 운동한다. 웨이퍼는 카세트로부터 제거되고, 이송 아암은 중심 위치로 복귀되고 아암은 스테이션(28)으로 신장된다. 도1의 예에서, 프로세스 스테이션(28)은 다수의 웨이퍼를 배치 타입 이온 주입기 내에 장착하기 위해 디스크(47) 상에 배치된다. 웨이퍼는 웨이퍼 이송 장치에 의해 한번에 하나씩 디스크의 주연 근방에 장착된다. 웨이퍼의 로딩 및 언로딩 중에, 디스크 상의 각각의 웨이퍼 장착 위치가 웨이퍼 이송 장치에 제공되도록 디스크의 회전이 증가하게 된다.
배향 스테이션(26) 및 배향 센서(34)의 개략 측면도 및 평면도는 각각 도2 및 도3에 도시되어 있다. 배향 스테이션(26)에서, 웨이퍼(12)는 축(52)에 의해 모터(54)에 연결된 지지 받침대(50) 상에 배치된다. 모터(54)에 전류를 통할 때, 받침대(50)와 웨이퍼(12)는 축(56) 주위로 회전하게 된다. 도3에 도시된 대로, 회전축(56)은 웨이퍼(12)가 지지 받침대(50) 상에 완전히 중심을 두지 않는 경우에 웨이퍼(12)의 중심(58)으로부터 이동될 수 있다. 받침대(50)는 배향을 위한 웨이퍼 이송 아암(22) 내의 (도1의) 개구(60)를 통해 상향 연장할 수 있고 배향이 완료될 때 개구(60)를 통해 굴절될 수 있다.
웨이퍼 배향 센서(34)는 광원(100)과 광 센서(102)를 포함한다. 광원(100)은 5°내에서 평행하게 될 수 있는 광 비임(110)을 생성한다. 광 비임(110)은 웨이퍼(12) 표면의 법선(114)에 대해 각 θ로 웨이퍼(12)의 모서리(112)에 안내된다. 아래에 기재된 대로, 각 θ는 웨이퍼(12)에서의 광 비임의 총 내부 반사광을 생성하는 임계각과 동일하거나 더 커지게 된다. 따라서, 웨이퍼(12)에 의해 차단되는 광 비임(110)의 임의의 부분은 웨이퍼(12)가 광 비임(110)의 파장 범위 내에서 투명할 수 있다는 사실에도 불구하고 차단된다.
도2 및 도3의 예에서, 광원(100)은 웨이퍼(12)의 방사상 외향 및 하방에 배치되고, 광 비임(110)은 각 θ로 웨이퍼(12)의 하부면에 안내된다. 또한, 광원(100)은 광 비임의 제1 부분이 웨이퍼(12)의 모서리(112)를 통과하고 광 비임의 제2 부분이 웨이퍼(12)에 의해 차단되도록 배치된다. 모서리(112)의 위치가 웨이퍼의 모서리 상의 기준 및 회전축(56)에 대한 웨이퍼 중심(58)의 이동으로 인해 변하기 때문에, 광 비임(110)은 모서리(112)의 예상 위치 범위 이상으로 모서리(112)에 의해 부분적으로 차단되도록 충분한 폭을 가져야 한다. 광 비임(110)이 가장자리에서 웨이퍼(12)에 의해 전체적으로 차단되거나 또는 다른 가장자리에서 웨이퍼(12) 상에 입사되지 않게 되면, 배향 센서는 웨이퍼 모서리의 위치를 결정할 수 없다.
광 센서(102)는 웨이퍼(12) 위에 배치되어 광 비임(110)에 정렬된다. 웨이퍼(12)를 통과하는 광 비임(110)의 제1 부분은 센서(102) 상에 입사되는 반면에, 웨이퍼(12)에 의해 차단되는 광 비임(110)의 제2 부분은 센서(102) 상에 입사되지 않는다. 도3에 도시된 대로, 센서(102)는 직사각형 감지 구역을 갖게 될 수 있고 긴 치수의 직사각형 감지 구역은 회전축(56)에 대해 방사상 지향된다. 광 센서(102)는 광 비임(110)을 수용하는 그 감지 구역의 비율이 증가할 때 증가하게 되는 모서리 신호를 생성한다. 도3에 도시된 대로, 광 비임(110)의 제1 부분(110a)은 센서(102) 상에 입사되고, 광 비임(110)의 제2 부분(110b)은 웨이퍼(12)에 의해 차단된다. 광 비임(110)과 센서(102)에 대한 모서리(112)의 위치는 웨이퍼 편심도 및 노치(120)와 같은 임의의 기준의 결과로 축(56) 주위로의 웨이퍼(12)의 회전 중에 가변된다. 이로 인해 웨이퍼(12)에 의해 방해되는 광 비임(112)의 비율이 가변되게 된다. 즉, 광 비임(110)의 제1 부분(110a)과 제2 부분(110b)의 상대적 비율은 가변되어, 웨이퍼 위치 및 배향을 나타내는 모서리 신호의 변동을 야기시킨다. 다시 도2를 참조하면, 광원(100)과 센서(102)는 본 발명의 범주 내에서 상이한 위치를 갖게될 수 있다. 일예로, 광원(100)은 웨이퍼(12) 상방 및 방사상 외향 배치될 수 있고, 센서(102)는 웨이퍼(12) 하방에 배치될 수 있다. 각각의 경우에, 광 비임(110)은 임계각과 동일하거나 그 보다 더 큰 법선(114)에 대한 각θ로 웨이퍼(12)의 표면에 안내된다. 또한, 광 비임(110)은 비임의 제1 부분이 작업편을 통과하고 센서에 의해 차단되며 광 비임의 제2 부분이 웨이퍼에 의해 차단되도록 배치된다.
위에 지적된 대로, 광 비임(110)은 웨이퍼 내에 광 비임의 총 내부 반사광을 생성하는 임계각과 동일하거나 그 보다 더 큰 웨이퍼(12) 표면의 법선(114)에 대한 각θ로 웨이퍼(12)에 안내된다. 기술 분야에서 공지된 대로, 임계각은
IC = arc sin(N1/N2) (1)
로서 정의되며,
여기에서, IC는 표면의 법선에 대한 임계각이고, N1은 낮은 인덱스 재료의 굴절률이고, N2는 높은 인덱스 재료의 굴절률이다. 공기-유리 표면의 임계각은 유리의 굴절률이 1.5인 경우라면 약 42°의 값을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 각θ는 석영, 실리콘, 사파이어 및 유리 웨이퍼에서의 총 반사를 보증하도록 약 65°와 동일하거나 그 이상의 각을 갖는다. 웨이퍼의 재료에 따라 상이한 각이 이용될 수 있음을 알 수 있다. 각θ는 위의 식 (1)에 의해 정의된 임계각과 동일하거나 그 이상이 되도록 선택된다. 이는 웨이퍼(12)가 광 비임(110)의 파장 범위까지 투명하거나 일부 투명하게 되더라도 웨이퍼(12) 상에 입사되는 광 비임(110)의 부분이 차단되도록 한다.
임계각은 투과 광선이 광이 높은 인덱스측으로부터 경계부 상에 입사될 때 높은 인덱스 매질과 낮은 인덱스 매질 간의 경계부에 접하는 각이다. 임계각 및 그 이상의 각에서, 투과 광은 고급 인덱스 매질의 외부로 통과하지 않는다. 이는 웨이퍼의 반대편 측면에 광이 존재하지 않기 때문에 웨이퍼가 센서에 불투명하게 보이게 한다.
반도체 웨이퍼 및 기판 모두는 웨이퍼가 그 내부에 배향되는 공기 또는 진공 보다 광학적으로 더 조밀하다(더 큰 인덱스를 갖는다). 석영 및 사파이어를 포함하는 웨이퍼 및 기판의 굴절률은 대개 1.5이상이다. 총 내부 반사를 보증하기 위해, 광은 법선(114)에 대해 약 65°의 각으로 웨이퍼 내로 투과된다. 이러한 광은 법선(114)에 대해 약 48°의 각으로 웨이퍼를 통과한다. 웨이퍼의 반대편 측면에 도달시에, 광은 웨이퍼의 평면에 평행하거나 웨이퍼 내의 후방으로 반사되어, 광이 웨이퍼를 통해 투과되지 않는다.
웨이퍼 배향 센서(34)의 실행 예는 도4 및 도5에 도시되어 있다. 광원(100)은 발광 다이오드(LED)(140), 편광자(142), 렌즈(144) 및 미러(146)를 포함한다. 렌즈(144)는 평철 원통형 렌즈일 수 있고, 미러(146)는 금 또는 은 반사면(148)을 갖는 60°편의된 포물선 모양의 미러일 수 있다. LED(140)는 880 나노미터의 파장과 30°의 출력광 패턴을 갖는 단일 고강도 발광 다이오드일 수 있고, (도5의) 제어된 전류 공급원(160)으로부터 구동될 수 있다. 상은 왜곡 상이며 새 형태를 취해 직사각형 단면을 갖는 비임으로 광을 시준한다. 평행한 광 비임은 법선(114)에 대해 65°의 각θ로 웨이퍼(12)에 안내된다. LED(140)의 출력은 편광자(142)를 통과하고 그후 원통형 렌즈(144)를 통과하게 된다. 이로 인해 팬 형태의 편광 비임을 수립하게 된다. 팬 형태의 비임은 그후 포물선 모양의 미러(146)에 의해 반사되고 직사각형 광 비임으로 시준된다. 광학 소자들은 높은 광학 효율로 광을 평행하게 한다.
예에 의해, LED(140)는 금속 기부를 갖는 TO-18 패키지 내에 존재하게 될 수 있다. LED용 마운트(mount)는 LED를 제 위치에 정렬 유지시키는 기계 가공된 알루미늄 블록일 수 있고, 탈열기(heat sink)로서 제공된다. (도시되지 않은) 마운트는 인쇄 회로 기판(150)에 부착된다. 렌즈(144)를 유지하는 데 이용되는 델린(delrin) 렌즈 마운트는 LED 마운트 조립체에 부착된다. 렌즈는 8mm의 초점 렌즈를 갖는 5mm ×10mm의 렌즈로 될 수 있다. 렌즈(144)의 초점은 LED(140)에 정렬된다. 편광 재료(142)의 스트립은 렌즈(144)의 평면 상에 배치된다. 편광 라인들은 웨이퍼의 평평부에 직교한다. 이로 인해 웨이퍼 표면으로부터의 얕은 각 반사의 효과가 줄어들게 된다. 미러(146)는 렌즈(144) 및 LED(140) 아래에 장착된다. 미러(146)의 초점은 LED(140)에 정렬된다.
광 센서(102)는 1mm ×37mm의 감지 구역을 갖는 이중 포토다이오드일 수 있다. 센서는 밀봉되고 붙박이 적외선 필터를 구비한다. 필터는 적외부에서 광학적으로 투명한 실리콘 일산화물의 조절된 층으로 될 수 있다. 필터는 LED(140)로부터의 적외선광을 통과할 수 있도록 하고 가시 광을 차단할 수 있도록 한다. 센서(102)는 인쇄 회로 기판(150)에 장착될 수 있다. 센서(102)의 출력은 그 기술 분야에 공지된 증폭 및 처리 회로를 포함할 수 있는 (도5의) 감지 회로(154)에 공급될 수 있다.
모니터 포토다이오드(170)는 측정 구역 외부의 센서(102)에 인접 배치될 수 있다. 포토다이오드(170)는 또한 붙박이 적외선 필터를 포함한다. 포토다이오드(170)의 출력은 LED(140)가 일정한 광 출력을 제공하도록 광원으로부터의 광의 강도를 감지하고 LED(140)에 공급된 전류를 조절하는 데 이용된다. 도5에 도시된 대로, 모니터 포토다이오드(170)와 강도 관련 디지털 대 아나로그 컨버터(172)는 강도 조절기 회로(174)의 입력부에 결합된다. 강도 조절기 회로(174)는 조절된 전류를 LED(140)에 공급한다.
시간 함수로서 웨이퍼 배향 센서로부터의 모서리 신호의 그래프는 도6에 도시되어 있다. 모서리 신호는 웨이퍼가 (도2의) 축(56) 주위로 회전할 때 시간에 따라 가변된다. 파형(200)은 연마 모서리를 갖는 노치식 석영 웨이퍼로부터의 모서리 신호를 나타낸다. 개략적인 사인 곡선 파형(200)은 회전축(56)에 대한 웨이퍼의 편심도를 나타낸다. 회전축(56)에 대해 각의 함수로서 파형(200)의 진폭을 분석함으로써, 회전축(56)에 대한 오프셋의 X 및 Y 성분이 결정될 수 있다. (도3의) 기준 노치(120)는 파형(200)에서 스파이크(210)로서 명확히 볼 수 있어, 웨이퍼(12)의 각진 배향을 나타낸다. 파형(200)은 모터(54)의 출력축에 장착된 축 엔코더를 이용하여 회전축(56) 주위로의 웨이퍼(12)의 회전의 상호 관계를 나타낼 수 있다.
시간 함수로서 웨이퍼 배향 센서의 모서리 신호의 그래프는 도7에 도시되어 있다. 파형(300)은 비연마 모서리를 갖는 노치식 유리 웨이퍼의 모서리 신호를 나타낸다. 대개 사인 곡선의 파형(300) 상에 첨가된 잡음은 웨이퍼의 개략적 모서리 를 나타내고, 노치는 스파이크(310)에 의해 나타낸다.
전술된 대로, 웨이퍼의 각진 배향 및 편심도는 웨이퍼 배향 센서에 의해 발생된 모서리 신호로부터 결정된다. 결정된 값들은 그후 웨이퍼의 각진 배향 및 위치를 보정하는 데 이용된다. 특히, 각진 배향은 웨이퍼(12)를 지지 받침대(50) 상에서 회전축(56) 주위로 회전시킴으로써 보정될 수 있다. 위치상 오류는 웨이퍼가 배향 스테이션(26)으로부터 (도1의) 프로세스 스테이션(28)으로 이송될 때의 변위를 보정함으로써 제거될 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 배향 센서는 석영, 실리콘, 사파이어 및 유리를 포함하나 이에 한정되지 않는 다양한 재료의 반도체 웨이퍼에서의 기준 및 위치상 오류를 알아낸다. 배향 센서는 노치 형태 또는 편평한 기준의 위치를 반도체 웨이퍼 상에 정한다. 웨이퍼가 회전할 때의 모서리 신호는 웨이퍼의 각진 배향 및 위치를 나타낸다. 모서리 신호는 모든 웨이퍼 타입에 대해 동일하게 보인다. 따라서, 석영 테스트 웨이퍼 및 제조 실리콘 웨이퍼와 같은 상이한 타입의 웨이퍼가 동일한 프로세스 사이클에서 섞여질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 기재하고 설명을 해왔지만, 그 기술 분야에 숙련된 자라면 첨부된 청구 범위에 의해 한정된 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 알 수 있다.

Claims (20)

  1. 일표면을 갖는 대체로 디스크형 작업편의 모서리를 검출하기 위한 장치이며,
    광 비임의 제1 부분이 작업편을 통과하고 광 비임의 제2 부분이 작업편에 의해 차단되도록 그 모서리 근방의 작업편의 표면에 광 비임을 안내하도록 배치된 광원과,
    작업편을 회전시키는 기구와,
    작업편이 회전할 때 광 비임의 제1 부분을 감지하고 작업편의 모서리를 나타내는 모서리 신호를 발생시키도록 배치된 광 센서를 포함하고,
    광 비임과 표면의 법선 간의 각은 작업편 내의 광 비임의 총 내부 반사광을 생성하는 임계각과 동일하거나 그 보다 더 큰 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각은 65°와 동일하거나 그 보다 더 큰 장치.
  3. 제1항에 있어서, 작업편은 반도체 웨이퍼를 포함하고,
    광원, 회전 기구 및 광 센서는 반도체 웨이퍼 상의 기준을 감지하도록 구성되는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 반도체 웨이퍼는 적어도 부분적으로 광 투과되고,
    광원 및 광 센서는 반도체 웨이퍼 상의 기준을 감지하도록 구성되는 장치.
  5. 제3항에 있어서, 반도체 웨이퍼는 석영, 실리콘, 사파이어 및 유리를 포함하는 군으로부터 선택된 재료이고, 광원 및 광 센서는 반도체 웨이퍼 상의 기준을 감지하도록 구성되는 장치.
  6. 제3항에 있어서, 기준은 반도체 웨이퍼의 모서리에서의 노치를 포함하고, 광원 및 광 센서는 노치를 감지하도록 구성되는 장치.
  7. 제3항에 있어서, 기준은 반도체 웨이퍼의 모서리 상의 평평부를 포함하고, 광원 및 광 센서는 평평부를 감지하도록 구성되는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 광 센서는 긴 치수를 갖는 선형 센서를 포함하고, 긴 치수의 상기 선형 센서는 작업편의 회전 중심에 대해 방사상으로 배향되는 장치.
  9. 제1항에 있어서, 광원은 평행한 광 비임을 작업편의 표면에 안내하기 위한 옵틱을 포함하는 장치.
  10. 제1항에 있어서, 광원은 발광 다이오드, 편광자, 렌즈 및 발광 다이오드의 광 출력을 평행하게 하기 위한 포물선 모양의 미러를 포함하는 장치.
  11. 제1항에 있어서, 광원은 긴 치수를 갖는 직사각형 광 비임을 발생시키기 위한 옵틱을 포함하고, 직사각형 광 비임은 작업편의 표면에 안내되고 긴 치수의 직사각형 광 비임은 작업편의 회전 중심에 대해 방사상으로 배향되는 장치.
  12. 제1항에 있어서, 광 비임의 강도를 모니터링하고 강도를 나타내는 피드백 신호를 발생시키기 위한 제2 광 센서를 더 포함하고, 광원은 피드백 신호에 응답하여 광 비임의 강도를 제어하기 위한 강도 조절 회로를 포함하는 장치.
  13. 제1항에 있어서, 광 비임과 작업편 표면의 법선 간의 각은 1.5 이상의 굴절률을 갖는 작업편 내의 총 내부 반사광을 생성하도록 선택되는 장치.
  14. 일표면을 갖는 대체로 디스크형 작업편의 모서리를 검출하기 위한 방법이며,
    광 비임의 제1 부분이 작업편을 통과하고 광 비임의 제2 부분이 작업편에 의해 차단되도록 그 모서리 근방의 작업편의 표면에 광 비임을 안내하는 단계와,
    작업편을 회전시키는 단계와,
    작업편이 회전할 때 광 비임의 제1 부분을 감지하고 작업편의 모서리를 나타내는 모서리 신호를 발생시키는 단계를 포함하고,
    광 비임과 표면의 법선 간의 각은 작업편 내의 광 비임의 총 내부 반사광을 생성하는 임계각과 동일하거나 그 보다 더 큰 방법.
  15. 제14항에 있어서, 광 비임은 65°와 동일하거나 그 보다 더 큰 각으로 작업편의 표면에 안내되는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 광 비임의 제1 부분의 감지 단계는 반도체 웨이퍼 상의 기준을 감지하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제14항에 있어서, 광 비임의 제1 부분의 감지 단계는 작업편의 회전 중심에 대해 방사상으로 배향된 긴 치수를 갖는 선형 센서로 광 비임을 감지하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 광 비임의 안내 단계는 평행한 광 비임을 작업편의 표면에 안내하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제14항에 있어서, 광 비임의 안내 단계는 직사각형 광 비임을 발생시키는 단계와, 작업편의 회전 중심에 대해 방사상으로 배향된 긴 치수의 직사각형 광 비임을 작업편의 표면에 안내하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제14항에 있어서, 광 비임의 강도를 모니터링하는 단계와, 강도를 나타내는 피드백 신호를 발생시키는 단계와, 피드백 신호에 응답하여 광 비임의 강도를 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
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