KR100702909B1

KR100702909B1 - 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치와 그 웨이퍼 유무 판정방법,웨이퍼 에지 위치 검출방법과 그 방법을 실행시키는프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체, 웨이퍼의에지 위치 검출장치 및 프리얼라인먼트 센서

Info

Publication number: KR100702909B1
Application number: KR1020067007398A
Authority: KR
Inventors: 마사미치 이네나가; 유지 아리나가; 신이치 가츠다; 다카유키 이마나카
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2007-04-03
Also published as: KR20030057548A; US20040056216A1; US20060038142A1; KR20060060057A; US7109511B2; WO2002037555A1; US7154113B2; KR100618558B1

Abstract

CCD 선형 센서를 이용한 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치 및 방법에 있어서, 웨이퍼의 유무 검출, 위치 검출의 정밀도 향상, 웨이퍼 재질이 투명해도, 불투명해도 대응할 수 있는 에지의 검출 등을 용이하게 하는 것에 관련한다.

이를 위해, CCD 선형 센서(5)의 웨이퍼 회전수단의 중심축 쪽의 1화소째 근방에 포토다이오드(27)를 설치하고, 그 광량치에 의해 웨이퍼(1)의 유무를 검출한다. 또한, 센서(5)에의 계측 명령으로부터 센서(5)의 검출 타이밍을 송신하는 ROG 신호까지의 시간을 측정하고, 그 사이의 회전에 의한 측정 위치의 각도 오차를 보정한다. 웨이퍼(1)의 에지 위치를 검출할 때, 센서(5)의 스캔 개시단을 웨이퍼 회전수단의 중심축 쪽의 반대쪽으로 하고, 투명한 웨이퍼의 경우는 검출신호를 2치화 하여 그 변화점을 에지 위치로 하고, 불투명한 웨이퍼의 경우는 파티클을 에지로 오인하지 않도록, 마지막에 에지로서 검출된 위치정보를 정확한 것으로 한다.

Description

웨이퍼 프리얼라인먼트 장치와 그 웨이퍼 유무 판정방법, 웨이퍼 에지 위치 검출방법과 그 방법을 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체, 웨이퍼의 에지 위치 검출장치 및 프리얼라인먼트 센서{WAFER PREALIGNMENT APPARATUS, ITS METHOD FOR JUDGING WAFER PRESENCE, METHOD FOR SENSING WAFER EDGE POSITION, COMPUTER-READABLE RECORD MEDIUM WITH RECORDED PROGRAM FOR EXECUTING THIS POSITION SENSING METHOD, APPARATUS FOR SENSING WAFER EDGE POSITION, AND PREALIGNMENT SENSOR}

도 1은 본 발명의 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 2는 시스템 제어기의 처리순서를 나타내는 순서도,

도 3은 센서 제어기의 처리순서를 나타내는 순서도,

도 4는 본 발명의 제2 실시예의 구성을 나타내는 블록도,

도 5는 제2 실시예의 보정시간(Τ, τ)을 설명하는 타임차트,

도 6은 제2 실시예의 계측 위치와 보정해야 할 각도의 관계를 설명하는 도면,

도 7은 본 발명의 웨이퍼 에지 위치 검출방법을 실시하는 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 8은 불투명한 웨이퍼의 에지 위치 검출시의 타이밍도,

도 9는 CCD 선형 센서를 설명하는 도면,

도 10은 투명 또는 반투명한 유리 웨이퍼의 에지 위치검출을 설명하는 도면,

도 11은 투명 또는 반투명한 유리 웨이퍼의 에지 위치 검출시의 타이밍도,

도 12는 종래의 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 13은 종래의 웨이퍼 에지 위치 검출방법을 실시하는 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 14는 본 발명의 방법을 실시하는 프리얼라인먼트 센서의 구성을 나타내는 블록도,

도 15는 검출신호를 설명하는 도면,

도 16은 본 발명의 방법의 처리순서를 나타내는 순서도,

도 17은 종래의 프리얼라인먼트 센서의 구성을 나타내는 블록도,

도 18은 본 발명의 프리얼라인먼트 센서의 정면도,

도 19는 본 발명의 프리얼라인먼트 센서의 측면도,

도 20은 종래의 프리얼라인먼트 센서의 측면도,

도 21은 본 발명의 프리얼라인먼트 센서의 이점을 설명하는 도면이다.

본 발명은 반도체 제조장치에 사용되며, 거의 원형의 반도체 웨이퍼의 위치나 오리엔테이션 플랫, 노치 등의 위치를 검출하거나, 위치 결정을 하는 프리얼라 인먼트 장치와, 노치라고 불리는 V자형의 절결 또는 오리엔테이션 플랫이라 불리는 절결을 갖는 거의 원형 웨이퍼의 위치 결정(프리얼라인먼트) 방법 및 위치 결정 장치에 관한 것으로서, 특히 CCD 선형 센서를 이용하여 웨이퍼의 에지 위치를 검출하는 방법과, 반도체 제조장치에 이용되어 반도체 웨이퍼나 오리엔테이션 플랫, 노치의 위치를 검출하는 프리얼라인먼트 센서에 관한 것이다.

종래의 프리얼라인먼트 센서 장치에 대해 도 12를 이용하여 설명한다. 도 12에서 테이블(4)은 모터(2) 상측의 축 선단에 고정되어 회전할 수 있게 되어 있고, 테이블(4)상에 웨이퍼(1)를 얹으면, 그 외주부의 아래쪽에 설치된 광원(7)과, 위쪽에 설치된 수광부인 CCD 선형 센서(5) 사이를 차단할 수 있게 되어 있다. 26은 프리얼라인먼트 센서이고, 광원(7)과 렌즈(8), CCD 선형 센서(5), CCD 선형 센서 실장기판(6)과, 측면의 형상이 コ자 형상을 하여 이들을 고정한 프레임(35)으로 구성되어 있다. 광원(7)의 광은 렌즈(8)에서 평행하게 되어 CCD 선형 센서(5)에서 수광된다. 10은 센서 제어기이고, CCD 선형 센서 구동부(11), 웨이퍼 에지 검출부(l2), 발광 구동부(13), 메모리(l4), CPU(15), 데이터 수수부(16)로 구성되어 있다. 시스템 제어기(17)는 메모리(18)와, CPU(19), 데이터 수수부(20), 인코더 신호 처리부(21), 모터 명령기(22), 웨이퍼 유무 센서 신호부(23), 웨이퍼 반송 제어부(24)로 구성되어 있다. 발광 구동부(13)는 광원(7)에 전류를 부여해 발광시킨다. CCD 선형 센서 구동부(11)는 직선형으로 배치되어 순서가 결정된 다수의 화소로 이루어지는 CCD 선형 센서(5)에, 상기 화소의 축적 전하를 전기신호로 변환할 때의 타이밍 신호인 리드 아웃 게이트 펄스(ROG) 신호와 전송 펄스신호를 보내고, 상기 전송 펄스 신호에 따라 스캔 개시단에 있는 1번째의 화소부터 순서대로 축적 전하를 독출하여, 전체 화소의 축적전하를 검출신호로서 순차 출력하고, 그 검출신호 등을 웨이퍼 에지 검출부(12)가 받아 위치를 검출한다. 그 검출정보는 데이터 수수부(16)를 통해 외부에 출력된다. 시스템 제어기(17)의 모터 명령기(22)는 모터(2)에 회전명령신호를 출력하여 모터(2)를 회전시킨다. 웨이퍼 유무 센서(25)는 광학식 또는 접촉식 또는 정전용량식의 센서로서 프리얼라인먼트 센서(26)와는 별도로 설치되어 있고, 웨이퍼 유무 센서 신호 처리부(23)가 웨이퍼 유무 센서(25)를 기능시켜 그 전면에 웨이퍼가 있는지 여부를 검출할 수 있다. 인코더 신호 처리부(21)는 모터(2)에 연결된 인코더(3)의 회전신호를 얻어 모터(2)의 회전수를 검출한다.

여기서 CCD 선형 센서(5)에 관해서 보충 설명한다. CCD 선형 센서(5)에 명암의 상을 투영하여 웨이퍼 에지 신호를 생성하는데는 CCD 선형 센서(5)에 최적인 일정 시간의 전하를 축적시키지 않으면 안 된다. 이 최적의 일정 시간의 전하를 축적시키는 방법으로서,

(1) 계측명령에 동기하여 발광 구동부(13)에서 발광의 ON/OFF를 제어하고, 계측마다 CCD 선형 센서(5)에 일정량의 전하가 축적되도록 조사광(9)과 ROG 신호의 제어를 하는 방법,

(2) CCD 선형 센서 실장기판(6)에 CCD 선형 센서의 전자 셔터 기능을 탑재하고, 발광 구동부(13)에서 상시 발광시켜 조사광(9)을 일정 광량으로 조사하고, ROG 신호와는 독립하여 CCD 선형 센서(5)에 축적되는 전하의 축적시간을 컨트롤하는 방법,

(3) CCD 선형 센서 구동부(11)가 일정 주기로 ROG 신호와 전송펄스 신호를 출력하고, CCD 선형 센서(5)에 축적되는 전하를 일정하게 유지하는 방법 등이 알려져 있다.

(1)의 방법에서는 반복 측정 사이클이 지연되거나, 센서 제어기(10)의 처리가 복잡해진다는 문제가 있고, (2)의 방법에서는 CCD 선형 센서의 전자 셔터 기능을 탑재해야 하므로 배선이 증가하거나 비용이 상승하며, 센서 제어기(10)의 처리가 복잡해진다는 문제가 있다. 그래서, 종래는 프리얼라인먼트 시간의 고속화나, 처리의 간단화, 장치의 비용 다운이 고려되어, (3)의 방법이 많이 채용되고 있다.

상기와 같은 구성을 기초로, 시스템 제어기(17)와 센서 제어기(10)는 다음과 같이 동작한다. 시스템 제어기(17)는 테이블(4)에 웨이퍼가 존재하지 않을 때, 도시하지 않은 웨이퍼 반송 시스템이 테이블(4)에 웨이퍼를 반송한 후, 테이블(4)을 회전시키고, 인코더(3)의 신호를 인코더 신호 처리부(21)에서 계측한다. 그리고 소정의 회전 위치가 되었을 때, 데이터 수수부(20)를 통해 센서 제어기(10)에 계측명령을 출력하고, 계측을 개시시킨다.

센서 제어기(10)는 그 계측명령 출력을 받으면, CCD 선형 센서(5)가 출력하는 웨이퍼 에지 신호를 웨이퍼 에지 검출부(12)가 수취하고, 데이터 수수부(16)를 통해 웨이퍼 에지 검출치를 시스템 제어기(17)에 출력한다. 시스템 제어기(17)는 수취한 그 웨이퍼 에지 검출치와 계측 회전 위치를 메모리(18)에 저장하고, 웨이퍼 (1)가 1회전 이상 회전할 때까지, 같은 동작을 반복하여 웨이퍼 1주분의 외주 데이터를 메모리(18)에 기록한다. 이 메모리(18)에 기록된 웨이퍼 1주분의 외주 데이터를 바탕으로 CPU(19)에 의해 웨이퍼(1)의 중심 위치나, 오리엔테이션 플랫 또는 노치 위치가 구해진다.

다음에 제2 종래 기술로서, 평행광이 아니라 점광원이어도 정밀도 좋게 위치 결정을 하는 방법이 일본국 특개평 8-64660에 개시되어 있으므로, 이 종래 기술에 관해 도 13의 웨이퍼 위치 검출장치의 블록도를 이용하여 설명한다. 테이블(4)은 모터(2)에 의해서 회전할 수 있고, 테이블(4)상의 웨이퍼(1)를 사이에 두고 아래쪽에 광원(7)이, 위쪽에 수광부인 CCD 선형 센서(5)가 설치되어 있다. 광원(7)으로부터 웨이퍼(1)의 외주부에 투광된 광은 웨이퍼(1)에 의해서 차광되고, CCD 선형 센서(5)에 명암의 상을 투영한다. 이 상이 센서 제어기(10c)의 신호 처리부(34b)에서 2치화 되고, 2치화 데이터 중에서 암(暗)에서 명(明)으로 변화하는 순간의 데이터 값을 래치에 유지하며, 시스템 제어기(17c)의 메모리(32b)에 기록된다. 웨이퍼(1)가 1회전하기까지 상기 동작이 반복되고, 웨이퍼 1주분의 외주 데이터가 메모리(32b)에 기록된다. 동시에 테이블(4)을 회전시키는 모터(2)에 직결된 인코더(3)의 신호가 시스템 제어기(17c)에 입력되며, 모터 회전위치와 웨이퍼 에지 위치 데이터가 동시에 메모리(32b)에 기록된다. 이 메모리(32b)에 기록된 웨이퍼 1주분의 외주 데이터를 바탕으로 연산부(33b)에서 웨이퍼(1)의 중심 위치나 오리엔테이션 플랫, 노치 위치가 구해진다.

또한, 반도체 제조장치에는 웨이퍼의 중심 위치나 오리엔테이션 플랫나 노치 의 위치 결정을 위해, 종래부터 웨이퍼의 프리얼라인먼트 센서가 이용되고 있다. 그래서, 종래의 웨이퍼 위치 결정 방법에 관해서, 도 17의 CCD 선형 센서를 이용한 웨이퍼 외주의 에지 위치 검출장치의 블록도를 이용하여 설명한다. 불투명한 거의 원형의 웨이퍼(142)가 스테이지(141)상에 올려져 있고, 웨이퍼(142)의 외주부를 사이에 두고 광원(143)과 CCD 선형 센서(144)가 구비되어 있다. 광원(143)이 웨이퍼(142)의 외주부를 조명하면, 그 광이 웨이퍼(142)로 차광되어, CCD 선형 센서(144)에 명암의 상을 투영한다. 이 상이 신호처리기판(1411)의 신호 처리부(145)에서 2치화 한 에지 신호가 된다. 그리고, 에지 신호가 명에서 암으로 변화하는 순간의 데이터 값이 내부에 설치된 래치 회로에 유지되고, 계산기 장치(1410)의 메모리(147)에 출력하여 기록된다. 웨이퍼(142)가 스테이지(141)에 의해 1회전하기까지 동일한 동작을 반복하고, 웨이퍼 1주분의 외주 데이터가 메모리(147)에 기록된다. 이러한 신호 처리부(145)와 메모리(147)의 동작은 계산기 장치(1410)의 CPU(149)의 명령에 의해 연계하여 행해진다. 메모리(147)의 외주 데이터를 기초로, 데이터 처리부(148)에서 웨이퍼(142)의 오리엔테이션 플랫 위치 또는 노치 위치 및 웨이퍼(141)의 중심 위치가 구해진다. 이러한 동작을 할 때, 신호 처리부(145)에서는 CCD 선형 센서(144)의 한쪽 단으로부터 스캔을 개시하고, 에지 신호의 상승 변화점을 검출하면, 그 때의 에지 위치 데이터를 래치하여, 메모리(147)에 저장한다. 에지 신호는 통상 도 15의 에지 신호(1413)와 같이 되고, CCD 선형 센서(144)상에 투영된 상의 명암의 변화점이 상승 변화점이 된다. 상기의 1회의 스캔 동작이 스테이지 1주 회전 동안에 몇 번이나 반복해 행해지고, 1주분의 데이터로부터 웨이퍼 (142)의 중심 위치나 오리엔테이션 플랫, 노치 위치가 계산된다.

다음에, 종래의 프리얼라인먼트에 관해서, 도 18과 도 20을 이용하여 설명한다. 도 18에서 181은 측면의 형상이 コ자 형상을 하며 도시하지 않은 베이스에 고정된 프레임이다. 182는 LED가 레이저로 이루어지고, 프레임(181)의 하부에 고정된 광원이다. 183은 コ자 형상을 한 프레임(181) 안쪽 하부에 형성되어 광원(182)의 확산광을 평행광으로 변환하는 볼록 렌즈이다. 184는 수지나 알루미늄으로 형성되어 있고, 볼록 렌즈(183)를 프레임(181)에 고정하는 렌즈 홀더이다. 185는 コ자 형상을 한 프레임(181) 안쪽 상부에 형성된 CCD 선형 센서 등의 수광기이고, 도면의 검출방향으로 연장하는 검출 부분을 갖고 있다. 186은 프레임(181)의 상부에 설치되어, 수광기(185)로부터 출력된 전기신호를 처리하여 물체의 변위량을 얻는 신호처리회로이다. 광원(182)과 볼록 렌즈(183), 수광기(185)는 각각의 중심선이 일직선상에 오도록 배치되어 있다. 프레임(181)과, 광원(182), 렌즈(183), 렌즈 홀더(184), 수광기(185), 신호처리회로(186)로 프리얼라인먼트 센서를 구성하고 있다. 187은 프레임(181)의 근방에 설치되고, 원반형의 웨이퍼(188)를 위에 얹고 회전시키는 테이블이다. 도 18에서 테이블(187)상에 웨이퍼(188)가 배치되면 웨이퍼(188)의 좌단이 볼록 렌즈(183)와 수광기(185) 사이를 차단하도록 되어 있다.

이상과 같은 구성을 기초로 프리얼라인먼트 센서가 웨이퍼 중심 위치와 오리엔테이션 플랫 또는 노치의 위치를 검출할 때의 동작을 이하에 설명한다. 우선 광원(182)이 방사한 확산광은 볼록 렌즈(183)에서 평행광이 되어, 수광기(185)에 조사된다. 이 때, 테이블(187)상에 웨이퍼(188)가 없는 경우는 수광기(185)의 검출 부분의 모든 면에 평행광이 조사된다. 다음에, 웨이퍼(188)가 테이블(187)상에 놓이고, 평행광을 차광하면, 수광기(185)상에 차광된 부분과, 차광되지 않은 부분의 명암이 생긴다. 이 명암의 범위를 수광기(5)에서 검출하고, 전기신호로 변환함으로써, 웨이퍼(188)의 에지 위치를 검출할 수 있다. 또한, 테이블(187)을 θ방향으로 1회전시키는 동안에 소정의 부분에서 웨이퍼(188)의 에지 위치를 검출하면, 테이블(187)의 회전량과 변위의 관계로부터 웨이퍼(188)의 중심 위치를 구할 수 있다.

그런데, 프리얼라인먼트 센서를 구성하는 부재로서, 일반적으로 금속부에는 알루마이트 처리한 알루미늄, 수지부에는 폴리아세탈 수지 등이 사용되고 있다.

그런데 종래에는 프리얼라인먼트 센서와는 별도로 웨이퍼 유무 센서를 설치한 경우, 장치 사이즈가 커지고, 비용이 상승하며, 배선이 증가하는 등의 문제점이 있었다.

또한, CCD 선형 센서 구동 주기를 일정 주기로 한 경우, 테이블(4)을 회전시키고, 인코더(3)의 신호를 인코더 신호 처리부(21)에서 처리하여 얻어진 회전위치가 계측 위치와 같아졌을 때에, 센서 제어기(10)에 계측명령을 출력하여 웨이퍼 에지를 검출하는 방법으로 한 경우, 계측명령과 CCD 선형 센서 구동주기가 비동기이므로, 계측한 웨이퍼 에지 검출치가 원래의 계측 위치와 달리 부정한 오차를 포함하는 계측치가 되므로, 프리얼라인먼트의 고속화, 고정밀도화를 방해하여, 웨이퍼의 대구경화, 작업 처리량 향상에 영향을 준다는 문제점이 있었다.

또한, 종래 기술에서는 실리콘과 같은 불투명한 재질의 웨이퍼가 취급될 때 는 CCD 선형 센서에 부착할 가능성이 있는 먼지의 영향을 받지 않으므로, 웨이퍼 삽입방향과 같은 방향에서부터 CCD 선형 센서를 스캔하는 편이 좋고, 반대로 유리와 같은 투명한 재질의 웨이퍼가 취급될 때는 에지부만이 차광되므로, 웨이퍼 삽입방향과 반대방향에서부터 CCD 선형 센서를 스캔하는 편이 좋은 것이 알려져 있음에도 불구하고, 종래의 웨이퍼 에지 위치 검출센서에서는 CCD 선형 센서의 스캔 방향이 고정되어 있고, 동일한 웨이퍼 에지 위치 검출센서에서 불투명한 재질과 투명한 재질의 양쪽의 웨이퍼를 취급할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래의 에지 위치 검출방법에서는 도 15와 같이 웨이퍼 삽입방향과는 반대로 CCD를 스캔하는 경우, CCD 선형 센서(144)상에 파티클(1412)이 부착되었을 때, 에지 신호(1413)는 파티클의 에지 위치(1415, 1416)와 같이 여러 회 변화하므로, 최초의 에지 위치(1416)를 출력하여, 정확하게 웨이퍼 에지 위치를 검출할 수 없었다.

또한, 상기의 종래 기술에서는 프리얼라인먼트 센서를 구성하는 부재가 사용 목적으로 보아 적당하다고는 할 수 없으므로, 진공 중에 사용하면 가스를 발산하여, 진공 환경을 오염하는 요인이 되어 바람직하지 못하다. 또한, 내부식성도 높지 않으므로, 약액 분위기 속에서의 사용도 문제가 된다. 따라서, 프리얼라인먼트 센서를 진공중이나 약액 분위기 속에서 사용하는데는 문제가 있었다.

한편, 도 21에 나타낸 바와 같이, 광원(182)으로부터 볼록 렌즈(183)에 입사하는 확산광 중 중심축 근방의 광이 볼록 렌즈 내부에서 반사하여, 수광기 중심부에 광이 집중되어 버린다. 그 결과, 평행광의 광도 레벨이 검출 범위에서 불균일 하게 되고, 수광기(185)의 수광 레벨이 달라지므로, 검출 정밀도가 악화한다는 문제가 있다.

그래서, 본 발명은 프리얼라인먼트 센서에 장치와 처리를 추가하여, 간단하게 웨이퍼 유무 검출을 행할 수 있는 웨이퍼 유무 검출방법 및 웨이퍼 유무 검출장치를 제공하는 것을 목적으로 하고, 또한, 원래의 계측 위치와, 상기 CCD 선형 센서의 축적을 출력한 계측 위치와의 오차를 보정하여, 정밀도가 높은 위치계측을 행할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 불투명과 투명의 양 재질의 웨이퍼를 취급할 수 있는 범용성이 높고, 또한, 투명한 재질로 만들어진 웨이퍼 표면에 어떠한 표면처리를 가해도 아무런 영향을 받지 않고, 정확하게 웨이퍼 에지 위치를 검출할 수 있는 방법과 웨이퍼 에지 위치검출 센서장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 CCD 선형 센서 상에 이러한 파티클 등이 부착되어도 정확하게 웨이퍼 에지 위치를 검출할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 진공환경에서나 약액 분위기 속에서 문제없이 사용할 수 있는 동시에, 정밀도가 높은 검출을 행할 수 있는 프리얼라인먼트 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 거의 원형의 웨이퍼를 수직방향의 회전축을 갖는 테이블 상에 유지하여 회전시킬 수 있는 웨이퍼 회전수단과, 그 웨이퍼 회전수단의 회전각도를 검출하여 전기신호로 변환하는 회전검출수단과, 상기 웨이퍼 회전수단에 유지된 웨이퍼의 주연(周緣)부에 투광하는 투광수단과, 직선형으로 배치되어 순서가 결정된 다수의 화소로 이루어지고, 전송 펄스신호에 따라서 1번째의 화소부터 순서대로 축적전하를 독출하고, 모든 화소의 축적전하를 전기신호로서 순차 출력하는 CCD 선형 센서와, 그 CCD 선형 센서의 신호와 상기 회전검출수단의 신호를 받으면, 상기 웨이퍼의 외주에 이르는 다수의 임의의 점에서 반복하여 상기 웨이퍼의 에지 위치를 검출하고, 내장하는 메모리에 저장하여, 그 검출치를 바탕으로 상기 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫 위치와 노치 위치, 중심 위치 중 적어도 하나를 구하는 신호처리수단을 구비한 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치에 있어서, 상기 투광수단의 투광 범위 내에서 또한 상기 CCD 선형 센서의 1화소째 근방에는 포토다이오드를 설치하고, 상기 신호처리수단에는 상기 포토다이오드의 신호를 받아 광량을 검출하는 광량신호 처리부와, 상기 CCD 선형 센서의 신호를 받아 상기 웨이퍼의 에지를 검출하는 웨이퍼 에지 검출부와, 상기 포토다이오드의 광량치와 상기 웨이퍼 에지 검출부의 신호를 비교하여 상기 웨이퍼의 유무를 판정하는 비교판정수단과, 그 결과를 외부에 알리는 출력수단을 구비한 것을 특징으로 하며, 상기 신호처리수단에는 상기 투광수단을 ON/OFF 하는 발광 구동부를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 웨이퍼 유무 판정방법은 거의 원형의 웨이퍼를 수직방향의 회전축을 갖는 테이블 상에 유지하여 회전시킬 수 있는 웨이퍼 회전수단과, 그 웨이퍼 회전수단의 회전각도를 검출하여 전기신호로 변환하는 회전검출수단과, 상기 웨이퍼 회전수단에 유지된 웨이퍼의 주연(周緣)부에 투광하는 투광수단과, 직선형 으로 배치되어 순서가 결정된 다수의 화소로 이루어지고, 전송 펄스신호에 따라서 1번째의 화소부터 순서대로 축적전하를 독출하고, 모든 화소의 축적전하를 전기신호로서 순차 출력하는 CCD 선형 센서와, 그 CCD 선형 센서의 1화소째 근방에 설치한 포토다이오드와, 상기 CCD 선형 센서의 신호와 상기 회전검출수단의 신호를 받으면, 상기 웨이퍼의 외주에 이르는 다수의 임의의 점에서 반복하여 상기 웨이퍼의 에지 위치를 검출하고, 내장하는 메모리에 저장하여, 그 검출치를 바탕으로 상기 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫 위치와 노치 위치, 중심 위치 중 적어도 하나를 구하는 신호처리수단으로 이루어지는 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치에 있어서, 상기 신호처리수단은, 상기 웨이퍼의 에지를 검출할 수 없을 때, 상기 포토다이오드의 광량치가 입광시의 값과 같으면 웨이퍼가 없다고 판정하고, 상기 웨이퍼의 에지를 검출할 수 없을 때, 상기 포토다이오드의 광량치가 차광시의 값과 같으면 웨이퍼가 있다고 판정하며, 상기 웨이퍼의 에지를 검출했을 때, 상기 포토다이오드의 광량치가 차광시의 값과 같으면 웨이퍼가 있다고 판정하고, 상기 웨이퍼의 에지를 검출했을 때, 상기 포토다이오드의 광량치가 입광시의 값과 같으면 CCD 선형 센서에 불필요한 것이 부착되어 있다고 판정하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 거의 원형의 웨이퍼를 수직방향의 회전축을 갖는 테이블 상에 유지하여 회전시킬 수 있는 웨이퍼 회전수단과, 그 웨이퍼 회전수단의 회전각도를 검출하여 전기신호로 변환하는 회전검출수단과, 상기 웨이퍼 회전수단에 유지된 웨이퍼의 주연(周緣)부에 투광하는 투광수단과, 직선형으로 배치되어 순서가 결정된 다수의 화소로 이루어지고, 전송 펄스신호에 따라서 1번째의 화소부터 순서대로 축적전하를 독출하고, 모든 화소의 축적전하를 전기신호로서 순차 출력하는 CCD 선형 센서와, 그 CCD 선형 센서의 신호와 상기 회전검출수단의 신호를 받으면, 상기 웨이퍼의 외주에 이르는 미리 계획된 다수의 검출위치에서 반복하여 상기 웨이퍼의 에지 위치를 검출하고, 내장하는 메모리에 저장하여, 그 검출치를 바탕으로 상기 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫 위치와 노치 위치, 중심 위치 중 적어도 하나를 구하는 신호처리수단을 구비한 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치에 있어서, 상기 신호처리수단에는 상기 웨이퍼의 외주에 이르는 미리 계획된 다수의 계측 위치에 대응한 계측명령으로부터, 상기 CCD 선형 센서의 내부에서 상기 화소의 축적전하를 전기신호로 변환할 때의 타이밍 신호인 ROG 신호까지의 시간을 측정하는 제1 타이머와, 상기 웨이퍼의 외주에 이르는 미리 계획된 다수의 계측 위치에 대응한 계측명령간의 시간을 측정하는 제2 타이머를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 상기 신호처리수단은 상기 ROG 신호를 받으면, 상기 제1 타이머로 계측된 시간과 상기 제2 타이머로 계측된 시간을 이용하여, 상기 CCD 선형 센서의 축적전하를 출력한 상기 웨이퍼의 둘레 방향 위치와 계측 위치와의 각도 오차를 보정하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 상기 웨이퍼의 외주에 이르는 미리 계획된 다수의 계측 위치간의 각도를 θ[deg], 상기 제1 타이머가 계측한 시간을 τ[sec], 상기 제2 타이머가 계측한 시간을 Τ[sec]로 했을 때, 상기 웨이퍼의 외주에 이르는 미리 계획된 다수의 계측 위치와, 상기 ROG 신호에 의해 상기 CCD 선형 센서의 축적전하를 출력한 위치간의 각도 오차 φ[deg]를, φ= θ×(τ/Τ)로 하고, 상기 웨이퍼의 외주에 이르는 미리 계획된 다수의 계측 위치에 φ를 가산함으로써, 상기 CCD 선형 센서의 전하가 읽혀진 회전각도의 오차를 보정하는 것을 특징으로 하고 있다.

이상의 수단에 의해, 프리얼라인먼트 센서와 별도로 웨이퍼 유무 센서를 설치하지 않고 웨이퍼의 유무를 검출할 수 있고, 또한, 계측명령과 CCD 선형 센서의 구동주기를 동기화하지 않고 계측 위치의 오차를 보정하여 고정밀도인 계측을 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 거의 원형의 웨이퍼를 수직방향의 회전축을 갖는 테이블 상에 유지하여 회전시킬 수 있는 웨이퍼 회전수단과, 그 웨이퍼 회전수단의 회전각도를 검출하여 전기신호로 변환하는 회전검출수단과, 상기 웨이퍼 회전수단에 유지된 웨이퍼의 주연부에 투광하는 투광수단과, 직선형으로 배치되어 순서가 결정된 다수의 화소로 이루어지고, 전송 펄스신호에 따라서 스캔 개시단에 있는 1번째의 화소부터 순차로 축적전하를 독출하고, 모든 화소의 축적전하를 전기신호로서 순차 출력하는 CCD 선형 센서와, 그 CCD 선형 센서의 신호를 받으면 2치화 하고, 상기 스캔 개시단으로부터 스캔하여 상기 2치화 데이터가 최초로 L 레벨(또는 H 레벨)에서 H 레벨(또는 L 레벨)로 변화하는 변화점까지의 전송 펄스 수를 상기 웨이퍼의 에지 위치로 하는 신호처리수단을 구비하여 웨이퍼의 에지 위치를 검출하는 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치에 있어서, 불투명한 웨이퍼의 에지 위치를 검출할 때는, 상기 스캔 개시단을 상기 웨이퍼 회전수단의 중심축의 방향을 향해 검출하고, 투명한 웨이퍼의 에지 위치를 검출할 때는, 상기 스캔 개시단을 상기 웨이퍼 회전수단의 중심축과는 반대의 방향으로 향하게 하는 동시에, 상기 신호처리수단이 상기 CCD 선형 센서의 신호를 받으면 2치화 한 후 반전하고, 상기 스캔 개시단부터 스캔하여, 반전된 데이터가 최초에 L 레벨(또는 H 레벨)에서 H 레벨(또는 L 레벨)로 변화하는 변화점까지의 전송 펄스 수를 상기 웨이퍼의 에지 위치로서 검출하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 거의 원형의 웨이퍼를 수직방향의 회전축을 갖는 테이블 상에 유지하여 회전시킬 수 있는 웨이퍼 회전수단과, 그 웨이퍼 회전수단의 회전각도를 검출하여 전기신호로 변환하는 회전검출수단과, 상기 웨이퍼 회전수단에 유지된 상기 웨이퍼의 주연부에 투광하는 투광수단과, 직선형으로 배치되어 순서가 결정된 다수의 화소로 이루어지고, 전송 펄스신호에 따라서 스캔 개시단에 있는 1번째의 화소부터 순차로 축적전하를 독출하고, 모든 화소의 축적전하를 전기신호로서 순차 출력하는 CCD 선형 센서와, 그 CCD 선형 센서의 신호를 받아 상기 웨이퍼의 에지 위치를 검출하는 신호처리수단을 구비한 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치에 있어서, 상기 신호처리수단은 선형 센서 설치방향 반전신호를 입력한 경우는, 상기 CCD 선형 센서의 신호를 받으면 2치화 하고, 그 후 반전하여, 스캔 개시단부터 스캔하고, 반전된 데이터가 최초에 L 레벨(또는 H 레벨)에서 H 레벨(또는 L 레벨)로 변화하는 변화점까지의 전송 펄스 수를 상기 웨이퍼의 에지 위치로 하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

이 때문에, 동일한 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치를 사용하여, 간단한 조작만으로 불투명과 투명의 양 재질의 웨이퍼를 취급할 수 있고, 또한, 투명한 재질로 만들어진 웨이퍼 표면에 어떠한 표면처리를 가해도 그 영향을 받지 않고, 정확하게 웨이퍼 에지 위치를 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 웨이퍼의 에지 위치 검출방법은 거의 원형의 웨이퍼를 얹어놓고 회전 가능한 스테이지와, 상기 웨이퍼의 주변부에 투광하는 광원과, 상기 광원에 대향하도록 상기 웨이퍼의 외주부에 설치되어 상기 광원의 광을 받고, 상기 웨이퍼의 외주 측의 일단부터 내주 측의 타단까지 배열된 셀을 순서대로 스캔하며, 각 상기 셀의 셀 번호와 상기 광에 의한 명암의 상에 의해 얻어지는 해당 셀의 검출 데이터를 출력하는 CCD 선형 센서와, 상기 셀 번호와 상기 검출 데이터를 입력하여 데이터 처리하는 동시에, 계산기 장치에 접속된 신호처리기판을 구비하고, 상기 검출 데이터가 LO(또는 HI)에서 HI(또는 LO)로 변하는 에지에 의해 상기 웨이퍼의 외주 위치를 검출하는 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치에 있어서, 상기 에지가 있는 곳의 상기 셀 번호와 상기 검출 데이터가 기록되고, 상기 에지가 1 스캔 중에 다수 있는 경우는 해당 1 스캔의 스캔 종료단(終了端)인 내주 측에 가장 가까운 에지인 최후 에지에 대응하는 상기 검출 데이터가 상기 반도체 웨이퍼의 외주 위치로 되는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 웨이퍼의 에지 위치 검출방법은 거의 원판형의 상기 반도체 웨이퍼가 1회전할 때, 상기 스캔이 다수 회 반복되는 동시에, 상기 에지에 대응하는 상기 검출위치정보가 상기 스캔에 대응하여 기록되는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 웨이퍼의 에지 위치 검출방법을 실행시키는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 청구항 9 또는 10에 기재된 방법을 실시시키는 프로그램이 컴퓨터 판독 가능하게 기입된 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 웨이퍼의 에지 위치 검출장치는 거의 원형의 웨이퍼를 얹어놓고 회전 가능한 스테이지와, 상기 웨이퍼의 주변부에 투광하는 광원과, 상기 광원에 대향하도록 상기 웨이퍼의 외주부에 설치되어 상기 광원의 광을 받고, 상기 웨이퍼의 외주 측의 일단부터 내주 측의 타단까지 배열된 셀을 순서대로 스캔하며, 각 상기 셀의 셀 번호와 상기 광에 의한 명암의 상에 의해 얻어지는 해당 셀의 검출 데이터를 출력하는 CCD 선형 센서와, 상기 셀 번호와 상기 검출 데이터를 입력하여 데이터 처리하는 동시에, 계산기 장치에 접속된 신호처리기판을 구비하고, 상기 검출 데이터가 LO(또는 HI)에서 HI(또는 LO)로 변하는 에지에 의해 상기 웨이퍼의 외주 위치를 검출하는 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치에 있어서, 상기 에지가 있는 곳의 상기 셀 번호와 상기 검출 데이터를 입력하고, 상기 검출 데이터와 스캔 종료신호를 출력하는 상기 신호처리기판과, 상기 스캔 종료신호를 입력하면 1 스캔 중의 스캔 종료단인 내주 측에 가장 가까운 에지인 최후 에지에 대응하는 상기 검출 데이터를 출력하는 상기 신호처리 기판내의 데이터 갱신부와, 스캔마다 입력되는 상기 데이터 갱신부의 상기 검출 데이터를 모두 입력하여 저장하는 동시에, 상기 스테이지가 1회전하는 동안에 반복하는 일련의 스캔이 종료하면, 모든 상기 검출 데이터를 출력하는 상기 계산기 장치에 설치된 메모리와, 상기 메모리가 출력하는 모든 상기 검출 데이터를 입력하면 소정의 연산처리를 실행하는 데이터 처리부로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 프리얼라인먼트 센서는 베이스에 부착되어 측면으로부터 본 형상이 コ자 형상인 프레임과, 상기 프레임의 하부(또는 상부)에 설치된 광원과, 상기 프레임의 내측 하부(또는 내측 상부)에 설치되어, 상기 광원의 확산광을 평행광으로 변환하는 볼록 렌즈와, 상기 볼록 렌즈를 상기 프레임에 고정하는 렌즈 홀더와, 상기 프레임의 내측 상부(또는 내측 하부)에 설치되어, 상기 평행광을 수광하여 전기적 신호로 하는 수광기와, 상기 프레임에 설치되고, 상기 전기적 신호를 원하는 변위량으로 변환하는 신호처리회로로 이루어지는 프리얼라인먼트 센서에 있어서, 상기 프레임이 황산 경질 알루마이트 처리를 한 후에 증기 봉공(封孔) 처리를 한 알루미늄으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 프리얼라인먼트 센서는 상기 렌즈 홀더가 불소계 수지인 것을 특징으로 하고, 상기 신호처리회로가 에폭시 수지로 덮여 있는 것을 특징으로 하며, 상기 에폭시 수지가 알루미나 충전 에폭시 수지인 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 프리얼라인먼트 센서는 상기 볼록 렌즈가 그 중심 위치가 상기 광원과 상기 수광기의 중심간을 연결하는 광축 중심에서 검출방향에 수직인 수평방향으로 간신히 오프셋 하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 발광 구동부와, 웨이퍼 에지 검출부, 포토다이오드, 광량 신호 처리부, 비교판정수단, 출력수단으로 이루어지는 웨이퍼 유무 검출기능을 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치에 설치하고, 웨이퍼 에지 검출부가 웨이퍼 에지를 검출할 수 없어 포토다이오드의 광량치가 입광시의 값과 같을 때는 웨이퍼가 없다고 판정하고, 웨이퍼 에지 검출부가 웨이퍼 에지를 검출할 수 없고 포토다이오드의 광량치가 차광시의 값과 같을 때는 웨이퍼가 있다고 판정하며, 웨이퍼 에지 검출부가 웨이퍼 에지를 검출하여 포토다이오드의 광량치가 차 광시의 값과 같을 때는 웨이퍼가 있다고 판정하고, 웨이퍼 에지 검출부가 웨이퍼 에지를 검출하여 포토다이오드의 광량치가 입광시의 값과 같을 때는 CCD 선형 센서에 불필요한 것이 부착되어 있다고 판정하여, 그 판정결과를 시스템 제어기에 출력하므로, 프리얼라인먼트 장치와 별도로 웨이퍼 유무 센서를 설치하지 않고 웨이퍼 유무의 검출을 행할 수 있어, 장치의 소형화, 저 비용화가 실현된다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 계측명령과 ROG 신호간의 시간을 측정하는 타이머와, 계측 위치에 대응하는 계측명령간의 시간을 측정하는 타이머로 이루어지는 시간측정수단을 구비하고, 웨이퍼 외주상의 다수의 미리 계획된 계측 위치에 대응한 계측명령과 CCD 선형 센서의 ROG 신호와의 시간을 측정하는 타이머로부터 얻어지는 시간과, 웨이퍼 외주상의 다수의 미리 계획된 계측 위치에 대응한 계측명령간의 시간을 측정하는 타이머로부터 얻어지는 시간을 이용하여, 본래의 계측 위치와, CCD 선형 센서의 전하가 읽혀진 위치와의 각도 오차를 보정하고 있으므로, 신호처리를 간단화할 수 있어 프리얼라인먼트 시간을 단축할 수 있고, 또한 고정밀도인 프리얼라인먼트 센서를 구비한 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, CCD 선형 센서를 180도 방향 전환 가능한 위치에 배치하고, CCD 라인 센서를 180도 방향 전환한 경우에, CCD 선형 센서의 2치화 출력신호를 반전하여 방향전환 전과 동일한 위치에서 동일한 신호를 출력함으로써, 불투명한 재질과 투명한 재질 중 어느 것으로 만들어진 웨이퍼라도 대응이 가능해 져, 범용성이 높은 웨이퍼 에지 위치검출을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, CCD 선형 센서 상에 파티클이 부착됨으로써 2치화 된 웨이퍼 에지 신호가 다수 부분에서 변화한 경우라도, 최신의 변화점을 웨이퍼의 에지 위치로서 검출할 수 있으므로, 정확한 웨이퍼의 에지 위치를 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 프리얼라인먼트 센서에 의하면, 진공이나 약액 분위기 속 등의 환경에서도 안정된 동작이 가능해지고, 보다 고정밀도인 변위 검출도 가능해진다는 현저한 효과가 있다.

이하, 본 발명의 형태를 도면에 따라 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예인 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2는 본 발명의 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치에서 사용되는 시스템 제어기의 처리순서를 나타내는 순서도, 도 3은 본 발명의 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치에서 사용되는 센서 제어기의 처리순서를 나타내는 순서도이다.

도 1에서 29는 웨이퍼 위치 결정기구이고, 피측정물의 웨이퍼(1)를 지지하여 모터(2)로 회전되는 테이블(4)과, 모터(2)에 연결되어 모터(2)의 회전위치를 검출하는 인코더(3)로 구성되어 있다. 26은 프리얼라인먼트 센서이고, 측면에서 본 형상이 コ자 형상인 프레임(35)과, 프레임의 하부에 형성된 광원(7), 광원(7)의 광을 평행하게 하는 렌즈(8), 평행하게 된 광을 수광하는 CCD 선형 센서(5), CCD 선형 센서(5)의 1화소째 근방에 형성된 포토다이오드(27)로 구성되어 있다. CCD 선형 센서(5)는 직선형으로 배치되어 순서가 결정된 다수의 화소로 이루어지고, 1번째의 화소로부터 순차로 스캔하여 광원(7)으로부터의 입사광에 거의 비례한 축적전하를 독출하고, 모든 화소의 축적전하를 전기신호로서 순차 출력한다.

10은 센서 제어기이고, CCD 선형 센서(5)를 구동시키는 CCD 선형 센서 구동부(11)와, CCD 선형 센서(5)의 1화소로부터 최종 화소까지 스캔하여 신호가 변화하는 점의 웨이퍼 에지 신호를 검출하는 웨이퍼 에지 검출부(12), 광원(7)의 투광을 ON/OFF 제어하는 발광 구동부, 포토다이오드(27)의 광량치를 취득하는 포토다이오드 신호 처리부(28), 광원(7)의 광을 포토다이오드(27)가 받고 있을 때와 웨이퍼(1)로 차단될 때의 광량치를 미리 기억하고 있는 메모리(14), 웨이퍼 에지 검출부(12)와 메모리(14)의 신호를 이용하여 웨이퍼의 유무를 판정하는 CPU(15), 외부와 신호의 수수를 행하는 데이터 수수부(16)로 구성되어 있다.

17은 시스템 제어기이고, 모터(4)를 회전시키는 모터 명령기(22)와, 인코더(3)의 회전위치신호를 처리하는 인코더 신호 처리부(21), 미리 계측회전위치를 기억해 두고 계측회전위치와 관련시켜 웨이퍼 에지 검출치를 기억하는 메모리(16), CPU(19), 센서 제어기(10)와 신호의 수수를 행하는 데이터 수수부(20)로 구성되어 있다. CPU(19)가 메모리(16)에 기억되어 있는 계측 회전위치와 웨이퍼 에지 검출치로부터 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫와 노치 위치, 중심 위치 중 적어도 하나를 산출하면, 도시하지 않은 웨이퍼 반송 시스템에 명령을 보내 웨이퍼(1)를 테이블(4)상에서 반송처로 반송시킨다.

이들 웨이퍼 위치 결정 기구(29)와 프리얼라인먼트 센서(26), 센서 제어기(10), 시스템 제어기(17)로 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치를 이루고 있다.

다음에, 시스템 제어기(17)의 처리순서에 대해 도 2의 순서도를 이용하여 설 명한다.

201 : 우선 센서 제어기(10)가 계측준비가 완료되었는지 여부의 정보를 받아, 센서 제어기(10)가 계측 가능 상태인 것을 확인한다.

202 : 다음에 웨이퍼 위치 결정 기구(29)에 웨이퍼(1)가 존재하는지 여부를 조사하기 위해 센서 제어기(10)에 계측 명령을 출력하고,

203 : 센서 제어기(10)로부터 입력되는 웨이퍼 유무 정보를 기다려,

204 : 입력된 웨이퍼 유무 정보가 알람 신호이면 계측을 종료한다.

205 : 여기서 입력된 웨이퍼의 유무 정보로부터 웨이퍼(1)가 테이블(4)에 존재하는지 여부, 또는 존재하고 있어도 정상 위치에 놓여있는지를 판단하여, 웨이퍼(1)가 테이블(4)에 존재하지 않고, 또는 이상한 위치에 놓여있는 경우에는 206으로 진행하고, 그렇지 않으면 207로 진행한다.

206 : 도시하지 않은 웨이퍼 반송 시스템이 웨이퍼(1)를 테이블(4)의 정상 위치로 반송한다.

207 : 모터 명령기(22)에 의해 웨이퍼 위치 결정 기구를 회전시키면,

208 : 인코더 신호 처리부(21)의 회전위치와 미리 메모리(16)에 기억되어 있는 계측회전위치를 비교하여, 동일한 위치가 되면 209로 진행하고, 그렇지 않으면 208로 되돌아간다.

209 : 센서 제어기(10)에 계측명령을 출력한다.

210 : 센서 제어기(10)로부터 입력되는 웨이퍼 에지 검출치를 기다려, 입력되면 메모리(16)에 계측회전위치와 관련시켜 웨이퍼 에지 검출치를 기억시킨다.

211 : 미리 메모리(16)에 기억되어 있는 계측회전위치의 계측이 모두 완료하면 212로 진행하고, 그렇지 않으면 207로 되돌아가 207∼211의 순서가 반복된다.

212 : 메모리(16)의 계측회전위치와 웨이퍼 에지 검출치를 이용하여 CPU(19)가 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫, 노치 위치, 중심 위치 중 적어도 하나를 산출하고, 그 후 도시하지 않은 웨이퍼 반송 시스템이 웨이퍼(1)를 테이블(4)상에서 다음 반송처로 반송한다.

213 : 필요한 프리얼라인먼트 작업이 모두 끝나면 일련의 순서를 종료하고, 그렇지 않으면 202로 되돌아가 202∼213의 순서가 반복된다.

다음에, 센서 제어기(10)의 처리순서에 관해서 도 3의 순서도를 이용하여 설명한다.

301 : 우선 광원(7)을 발광시켜, CCD 선형 센서(5)를 구동하여 계측 준비를 하고, 시스템 제어기(17)에 준비완료신호를 출력한다.

302 : 다음에 시스템 제어기(17)의 계측명령입력을 기다린다. 그 신호가 입력되면 303으로 진행하고, 입력되지 않으면 302로 되돌아간다.

303 : 웨이퍼 에지 검출부(12)가 계측을 개시하고, CCD 선형 센서(5)의 1화소부터 최종 화소까지 변화하는 웨이퍼 에지 신호를 검출한다. 검출할 수 없는 경우에는 미검출 신호를 CPU(15)에 출력한다. 동시에 포토다이오드(27)의 광량치를 취득하여 CPU(15)에 출력한다.

304 : CPU(15)는 웨이퍼 에지가 검출되었는지 여부를 판단하여, 미검출인 경우에는 305로 진행하고, 검출된 경우에는 306으로 진행한다.

305 : 취득한 포토다이오드(27)의 광량치와, 광원(7)을 발광시켜 포토다이오드에 조사광(9)이 입광하고 있을 때에 미리 메모리(14)에 기억시킨 광량치와, 웨이퍼(1)에 의해서 조사광(9)이 차광되어 있을 때의 광량치를 비교하여, 입광시와 같으면 307로 진행하고, 그렇지 않으면 309로 진행한다.

306 : 취득한 포토다이오드(27)의 광량치와, 광원(7)을 발광시켜 포토다이오드에 조사광(9)이 입광하고 있을 때에 미리 메모리(14)에 기억시킨 광량치와, 웨이퍼(1)에 의해 조사광(9)이 차광되었을 때의 광량치를 비교하여, 입광시와 동일한 경우에는 311로 진행하고, 그렇지 않으면 313으로 진행한다.

307 : 웨이퍼(1)가 테이블(4)에 존재하지 않는다고 판단하고,

308 : 시스템 제어기(17)에 웨이퍼 무신호와 에지 미검출 신호를 출력하여 315로 진행한다.

309 : 웨이퍼(1)가 테이블(4)에 존재하고 있지만, 웨이퍼 에지가 CCD 선형 센서의 계측범위를 넘어 테이블(4)이 이상한 위치에 놓여 있다고 판단하고,

310 : 시스템 제어기(17)에 웨이퍼 유신호와 에지 미검출 신호를 출력하여 315로 진행한다.

311 : 웨이퍼(1)가 테이블(4)에 존재하지 않는데도 웨이퍼가 검출되고, CCD 라인 센서(5)상에 불필요한 것이 부착되어 있다고 판단하여,

312 : 시스템 제어기(17)에 알람 신호를 출력하여 315로 진행한다.

313 : 웨이퍼(1)가 테이블(4)상에 있고, 웨이퍼 에지가 CCD 선형 센서의 계측범위 내에 있고 테이블(4)이 정상인 위치에 놓여있다고 판단하고,

314 : 시스템 제어기(17)에 웨이퍼 유신호와 웨이퍼 에지 검출치를 출력하여 315로 진행한다.

315 : 시스템 제어기(17)는 필요로 하는 프리얼라인먼트 작업이 모두 끝났다고 판단하고, 계측을 종료한다는 명령을 받으면, 일련의 순서를 종료하고, 그렇지 않으면 302로 되돌아가 302∼315의 순서가 반복된다.

이러한 구성을 기초로, 본 발명의 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치는 다음과 같이 동작한다. 우선, 시스템 제어기(17)가 테이블(4)에 웨이퍼(1)가 존재하는지 여부의 판단을 하기 위해, 센서 제어기(10)에 계측 명령을 출력한다. 그 명령을 받으면 센서 제어기(10)는 프리얼라인먼트 센서(26)를 제어하고, 광원(7)을 발광시켜, CCD 선형 센서(5)를 구동하여 계측 준비를 한다. 계측명령이 입력되면, 계측을 개시하여 웨이퍼 에지 검출부(12)에서 웨이퍼 에지 신호를 검출하고, 검출할 수 없는 경우에는 미검출 신호를 출력한다. 또한 동시에 포토다이오드 신호 처리부(28)에서 포토다이오드(27)의 광량치를 취득한다. CPU(15)는 웨이퍼 에지 검출부(12)가 출력하는 웨이퍼 에지 검출치 또는 미검출 신호와, 취득한 포토다이오드(27)의 광량치와, 광원(7)을 발광시켜 포토다이오드에 조사광(9)이 입광하고 있을 때에 미리 메모리(14)에 기억시킨 광량치와, 웨이퍼(1)에 의해 조사광(9)이 차광되어 있을 때의 광량치를 비교하여 웨이퍼의 유무를 판정하고, 그 결과를 시스템 제어기(17)에 출력한다. 그 정보를 받으면 시스템 제어기(17)는 프리얼라인먼트 작업을 개시한다.

다음에 본 발명의 제2 실시예에 관해서 도면에 따라 설명한다. 도 4는 본 발명의 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 5는 보정시간(Τ, τ)을 설명하는 타임차트, 도 6은 계측 위치와 보정해야 할 각도의 관계를 설명하는 도면이다.

도 4에서 29는 웨이퍼 위치 결정 기구이고, 모터(2)와, 피측정물인 웨이퍼(1)를 지지하여 모터(2)에 의해 회전되는 테이블(4), 모터(2)와 일체가 되어 모터의 회전위치를 검출하는 인코더(3)로 구성되어 있다.

26은 프리얼라인먼트 센서이고, 광원(7)과, 그 확산광을 평행광으로 하는 렌즈(8), CCD 선형 센서(5), 이들을 설치하여 측면으로부터 본 형상이 コ자 형상인 프레임(35)으로 구성되어 있다. 렌즈(8)와 CCD 선형 센서(5) 사이의 평행광은 테이블(4)에 지지된 웨이퍼(1)의 외주에 의해 차광되도록 되어 있다.

10은 센서 제어기이고, CCD 선형 센서(5)에 일정주기로 상기 화소의 축적전하를 전기신호로 변환할 때의 타이밍 신호인 리드 아웃 게이트 신호(ROG 신호)와 전송 펄스 신호를 출력하여 CCD 선형 센서(5)에 최적인 일정시간의 전하를 축적시키고, CCD 선형 센서의 모든 화소의 축적전하를 전기신호로서 순차 출력시키는 CCD 선형 센서 구동부(11)와, 웨이퍼 외주상의 다수의 미리 계획된 계측 위치에 대응한 계측 명령간의 시간(Τ)을 측정하는 시간 보정시간(Τ)용 타이머(31), 계측 위치에 대응한 계측명령과 ROG 신호와의 시간(τ)을 측정하는 보정시간(Τ)용 타이머(30), 계측명령을 트리거로서 CCD 선형 센서(5)의 1화소부터 최종 화소까지 변화하는 웨이퍼 에지 신호를 검출하는 웨이퍼 에지 검출부(12), 광원(7)의 투광을 ON/OFF 제어할 수 있는 발광 구동부(13), 시간(Τ)과 시간(τ), 웨이퍼 에지 검출치를 기억 하는 메모리(14), 그 데이터를 읽어내 웨이퍼 에지의 검출위치 보정산출에 필요한 값을 동시에 출력하는 CPU(15), 시스템 제어기(17)와 신호의 수수를 행하는 데이터 수수부(16)로 구성되어 있다.

17은 시스템 제어기이고, 모터(4)를 회전시키는 모터 명령기(22)와, 인코더(3)의 회전위치신호를 처리하는 인코더 신호 처리부(21), 미리 계측하는 회전위치간의 각도(θ)[deg]와 계측회전위치를 기억해 두고, 계측회전위치와 관련시켜 그 계측회전위치에서 얻어진 보정시간(Τ), 보정시간(τ), 웨이퍼 에지 검출치를 기억하는 메모리(160), CPU(19), 센서 제어기(10)와 신호의 수수를 하는 데이터 수수부(20)로 구성되어 있다. CPU(19)는 메모리(16)에 기억되어 있는 회전위치간의 계측각도(θ)[deg], 계측회전위치, 보정시간(Τ), 보정시간(τ), 웨이퍼 에지 검출치로부터 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫, 노치 위치, 중심 위치 중 적어도 하나를 산출하고, 그 후 도시하지 않은 웨이퍼 반송 시스템에 명령을 보내, 웨이퍼(1)를 테이블(4)상에서 반송처로 반송시킨다.

그리고, 이들 웨이퍼 위치 결정 기구(29)와, 프리얼라인먼트 센서(26), 센서 제어기(10), 시스템 제어기(17)로 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치가 구성되어 있다.

여기서, 도 5에 나타내는 타임차트와, 도 6에 나타내는 관계도를 이용해 본 발명의 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치의 처리방법에 관해서 설명한다.

발광 구동부(13)는 광원(7)을 상시 발광시켜 일정한 조사광(9)을 CCD 선형 센서(5)에 조사하고 있다. CCD 선형 센서 구동부(11)는 CCD 선형 센서(5)에 일정주기로 ROG 신호(201)와 전송 펄스신호(202)를 출력하고, 계측할지 여부에 상관없 이 CCD 선형 센서(5)에 일정하고 최적인 전하축적과 웨이퍼 에지 신호 판독을 반복한다.

시스템 제어기(17)는 테이블(4)에 웨이퍼(1)가 있는 경우, 회전시키는 모터(2)의 회전위치와 메모리(14)에 기억되어 있는 계측 위치(n+1)(309)를 비교하여, 동일한 위치로 회전했다고 판단되면, 센서 제어기(10)에 계측명령(204)을 출력한다.

센서 제어기(10)는 계측 위치(n+1)(309)에 대응한 계측명령을 입력하면 계측을 개시하고, 웨이퍼 에지 검출부(12)에서 웨이퍼 에지 신호(206)를 검출하여 웨이퍼 에지 검출치를 계측한다. 이 때 동시에, 시간 보정시간(Τ)용 타이머(31)로, 계측 위치(n+ 1)(309)에 대응한 계측명령과, 계측 위치(n)(305)에 대응한 계측명령과의 시간간격의 보정시간(Τ)(n)(208)을 측정하고, 보정시간(τ)용 타이머(30)로, 계측 위치(n+1)(309)에 대응한 계측명령과, CCD 선형 센서 구동부(11)가 출력하는 바로 가까운 ROG 신호와의 어긋나는 시간의 보정시간(τ)(n+ 1)(207)을 측정한다.

여기서, CCD 선형 센서(5)는 계측명령입력과 비동기로 일정주기의 ROG 신호와 전송 펄스 신호로 구동되어 있으므로, 계측 위치(n+ 1)(309)에서 입력된 계측명령으로 실제로 취득된 웨이퍼 에지 검출치는 보정시간(τ)(n+1)만큼 회전한 각도(φ)(n+1)[deg]만큼 지연된 계측 위치(n+1)’(310)의 웨이퍼 에지 검출치(L)(n+ 1)’가 된다.

다음에 CPU(15)에서 계측된 웨이퍼 에지 검출치(L)(n+ 1)’, 보정시간(Τ)(n), 보정시간(τ)(n+ 1)을 메모리(14)에 기억한다. 그리고, 다음 계측 위치 (n+1)(309)에 대응한 계측명령이 입력되기까지의 사이에, 계측 위치(n)(305)에 대응한 계측명령이 있으면, 동일한 처리로 계측되어 메모리(14)에 기억되어 있는 웨이퍼 에지 검출치(L)(n)’, 보정시간(Τ)(n), 보정시간(τ)(n)을 메모리(14)로부터 독출한다. 그 후, 계측 위치(n)(305)의 웨이퍼 에지 검출위치보정으로 사용하는 값으로서, 시스템 제어기(17)에 출력한다.

시스템 제어기(17)는 계측 위치(n)(305)에 대응하는 계측명령으로 계측된 웨이퍼 에지 검출치(L)(n)’, 보정시간(Τ)(n), 보정시간(τ)(n)을 입력하면, 시스템에 의해 미리 계획되어 있는 웨이퍼 외주상의 계측 위치(n)(305)와 계측 위치(n+ 1)(309) 사이에서 θ(n)[deg](301)와, Τ(n), τ(n)으로부터 (1)식에서 φ(n)[deg]을 산출한다.

φ(n) = θ(n) ×(τ(n)/Τ(n)) (1)

여기에, θ(n)[deg](301)는 미리 메모리(18)에 기억된 각도이고, Τ(n), τ(n)은 입력된 데이터 보정시간, 보정시간이고, φ(n)[deg]는 계측 위치(n)(305)와 ROG 신호에 의해 CCD 선형 센서의 전하가 읽혀진 위치의 각도 오차이다. 그 후, 계측 위치(n)(305)에 φ(n)를 가산하여 계측 위치 각도 오차를 보정하고, 보정 후의 계측 위치(n)’와 웨이퍼 에지 검출치(L)(n)’를 메모리(18)에 저장한다. 웨이퍼(1)가 1회전 이상 하기까지 동일한 동작을 반복하고, 웨이퍼 1주분의 외주 데이터를 메모리(18)에 기록한다. 이 메모리(18)에 기록된 웨이퍼 1주분의 외주 데이터를 바탕으로, CPU(19)가 웨이퍼(1)의 중심 위치, 오리엔테이션 플랫, 노치 위치 중 적어도 하나를 산출한다.

다음에 본 발명의 제3 실시예에 관해서 도면에 따라서 설명한다. 도 7은 본 발명의 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도면에서 피측정물인 웨이퍼(1)는 모터(2)에 의해 회전 가능한 테이블(4)상에 올려져 있다. 웨이퍼(1)를 사이에 두고 형성된 CCD 선형 센서(5)와, 광원(7)의 확산광을 평행광으로 하는 렌즈(8)는 측면으로부터 본 형상이 コ자형상인 프레임(35)의 내측 상하에 설치되어 있다. 광원(7)이 투광한 광은 웨이퍼(1)에 의해 차광되고, CCD 선형 센서(5)에 명암의 상이 투영되어 이 상에 대응한 신호가 CCD 선형 센서(5)로부터 출력된다. 이 CCD 선형 센서(5)의 출력신호는 센서 제어기(10b)내의 신호 처리부(34)에서 2치화 되고, 그 2치화 데이터 중에서 L(또는 H)에서 H(또는 L)로 변화하는 순간의 변화점의 값을 래치 회로로 유지하여 웨이퍼 에지 위치 데이터로 하고, 시스템 제어기(17b)의 메모리(32)에 기록한다. 웨이퍼(1)가 1회전하기까지 상기 동작이 반복되고, 웨이퍼 1주분의 외주 위치 데이터가 메모리(32)에 기록된다. 연산부(33)는 그 데이터를 바탕으로 웨이퍼(1)의 중심 위치, 오리엔테이션 플랫, 노치 위치 중 적어도 하나를 산출한다. 여기서, 시스템 제어기(17b)는 CCD 선형 센서(5)의 스캔 방향이 웨이퍼 삽입방향과 같은 방향이 되도록 CCD 선형 센서(5)를 설치한 통상 모드와, CCD 선형 센서(5)의 스캔 방향이 웨이퍼 삽입방향과 반대 방향이 되도록 CCD 선형 센서(5)를 설치한 반전 모드 중 어느 쪽을 나타내는 정보, 즉 센서방향 설정신호를 센서 제어기(10b)에 출력한다.

웨이퍼(1)가 불투명한 경우, CCD 선형 센서(5)에 부착되는 먼지의 영향이 적은 웨이퍼 삽입방향과 같은 방향으로 스캔하도록 CCD 선형 센서(5)를 배치하고, 시 스템 제어기(17b)로부터 CCD 선형 센서(5)의 설치방향이 통상 모드인 것을 전달하는 센서방향 설정신호를 센서 제어기(10b)로 출력한다. 통상 모드인 것을 나타내는 센서방향 설정신호를 받은 센서 제어기(10b) 내의 신호 처리부(34)는 CCD 선형 센서(5)의 CCD 출력신호를 반전하여 2치화 한다. 웨이퍼(1)의 에지 위치는 이 2치화 데이터의 L(또는 H) 레벨에서 H(또는 L) 레벨로 변화하는 변화점이고, 이 변화점까지의 전송 클록을 카운트하여 웨이퍼(1)의 에지 위치를 검출하고 있다.

다음에 상기의 동작에 관해서 도 8을 이용하여 상세히 설명한다. 도 8에서, CCD 선형 센서(5)의 CCD 출력신호를 얻기 위해, 신호 처리부(34)로부터 ROG 신호를 CCD 선형 센서(5)에 출력하고, 또한 전송 펄스신호를 CCD 선형 센서(5)에 입력함으로써, CCD 선형 센서(5)의 CCD 출력신호를 얻을 수 있다. 그런데, CCD 선형 센서의 각 화소는 일반적으로 도 9에 나타내는 바와 같이 배치되어 있다. 그리고 일단의 No.1에서부터 타단의 No.M까지 결정된 방향으로 스캔하여 수광량을 전기신호로 변환한다. 즉, 도 8에 나타내는 전송 펄스신호에 동기한 화소출력신호가 CCD 출력신호이고, 이 CCD 출력신호는 광원(7)에서 투광된 광이 웨이퍼에 의해 차광된 부분에서 암 레벨로 되고, 차광되지 않은 부분에서 명 레벨로 된다. 따라서, 웨이퍼의 에지 부분에 상당하는 No.X 화소에서는 암 레벨에서 명 레벨로 변화한다. 이 CCD 출력신호를 신호 처리부(34)에 의해 미리 설정된 임계치 레벨에서 2치화 하고, CCD 출력 2치화 신호의 L에서 H로 변화하는 점까지의 전송 클록 펄스를 카운트함으로써, CCD 선형 센서(5)상에서의 불투명한 웨이퍼의 에지 위치를 검출할 수 있다.

다음에 웨이퍼(1)가 유리 웨이퍼와 같이 투명 또는 반투명한 재질인 경우에, 웨이퍼 에지 위치를 검출하는 방법에 대해, 도 10을 이용하여 설명한다. 광원(7)이 투광한 광이 유리 웨이퍼에서 차광되면, 유리 웨이퍼인 경우는 에지부만을 차광하고, 통상 모드에서는 정확하게 유리 웨이퍼의 에지를 검출할 수 없다. 그래서 도 10에 나타내는 바와 같이 웨이퍼의 삽입방향과 반대 방향으로 스캔하도록 CCD 선형 센서(5)의 방향을 바꿔 배치하고, 시스템 제어기(17b)로부터 CCD 선형 센서(5)의 설치방향이 반전 모드인 것을 전달하는 센서방향 설정신호를 센서 제어기(10b)에 송신한다. 그 신호를 받은 센서 제어기(10b)내의 신호 처리부(34)는 CCD 선형 센서(5)의 CCD 출력신호를 반전하여 미리 설정된 임계치 레벨로 2치화 하고, 이 2치화 데이터를 더 반전한다. 그리고, 이 신호가 L에서 H로 변화하는 변화점까지의 전송 클록을 카운트하고, 그 값을 유리 웨이퍼(1b)의 에지 위치로서 출력한다.

다음에 상기의 동작에 관해서 도 11을 이용하여 상세히 설명한다. 광원(7)이 투광한 광은 유리 웨이퍼의 에지부의 미소한 범위로 차광되므로, CCD 출력신호는 도 11에 나타내는 바와 같이 유리 웨이퍼 에지 위치에 상당하는 No.Y 화소 이후의 미소한 범위의 화소만큼 암 레벨로 된다. 이 CCD 출력신호를 신호 처리부(34)가 통상 모드와 같이 미리 설정된 임계치 레벨로 2치화 하면, 도 11의 CCD 출력 2치화 신호로 된다. 신호 처리부(34)는 반전 모드인 센서방향 설정신호를 받음으로써, CCD 출력 2치화 신호를 더 반전하고, 도 11에 나타내는 CCD 출력 2치화 반전신호를 생성한다. 그리고, 통상 모드와 같이 CCD 출력 2치화 반전신호의 L레벨에서 H 레벨로 변화하는 변화점까지의 전송 클록 펄스를 카운트함으로써, CCD 선형 센서 (5)상의 에지 위치를 검출할 수 있다.

이러한 본 발명의 측정방법에 의하면, 유리 웨이퍼(1b)의 표면에 어떠한 표면처리가 가해져 유리 웨이퍼(1b)의 투과율이 변화하고, CCD 출력 파형에 영향을 주어도, CCD 출력 2치화 신호의 최초의 L 레벨에서 H 레벨로 변화하는 점을 웨이퍼 에지 위치로 하고 있으므로, 아무런 문제없이 올바른 에지 위치를 얻을 수 있다.

다음에, CCD 선형 센서(5)를 통상 모드에서 반전 모드로 설정한 경우에, 통상 모드와 동일한 위치에서 반전 모드 시라도 동일한 위치를 나타내는 신호를 출력하는 방법에 관해서 설명한다. CCD 선형 센서(5)의 화소가 No.1로부터 No.M까지 있는 경우, 도 10에 나타내는 바와 같이 M/2번째의 화소인 No.M/2 화소가 광축 상에 오도록 CCD 선형 센서(5)를 배치한다. 이렇게 하면 CCD 선형 센서(5)를 180도 방향 전환한 반전 모드의 경우라도, 유리 웨이퍼(11)의 에지 위치를 동일 위치에서 통상 모드 시와 동일한 위치를 나타내는 신호를 얻을 수 있다. 구체적으로는 도 11에 나타내는 바와 같이 시스템 제어기(17b)에서, 반전 모드 시에 유리 웨이퍼(1b)의 에지 위치인 No.Y 화소위치를 검출한 경우, X = M-Y를 계산하여 X를 산출하면 이 X가 통상 모드의 에지 위치에 상당하고, 즉 통상 모드의 에지 위치에 상당하는 화소위치신호를 얻을 수 있다.

또, 통상 모드의 경우, CCD 선형 센서의 출력신호를 2치화 할 때에 반전하지 않고, CCD 출력 2치화 신호의 H에서 L로 변화하는 변화점을 웨이퍼의 에지 신호로 해도 된다. 이에 부수하여, 반전 모드의 경우도 마찬가지로, CCD 선형 센서의 출력신호를 2치화 할 때에 반전하지 않고 CCD 출력 2치화 신호를 생성하고, 또한 CCD 출력 2치화 신호를 반전한 CCD 출력 2치화 반전신호의 H에서 L로 변화하는 변화점을 웨이퍼의 에지 신호로 해도 된다.

또한, CCD 선형 센서 실장기판(6)내에서, CCD 선형 센서(5)의 출력신호로부터 CCD 출력 2치화 신호를 생성해도 된다. 상기의 구성과 동일한 기능이 얻어진다.

다음에 본 발명의 웨이퍼의 에지 위치 검출방법에 대해 도면에 의해 설명한다. 도 14는 본 발명의 방법을 실시하는 프리얼라인먼트 센서의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 15는 검출신호를 설명하는 도면, 도 16은 본 발명의 방법의 처리순서를 나타내는 순서도이다.

도 14에서, 회전 가능한 스테이지(141)상에 불투명한 거의 원형의 웨이퍼(142)가 올려지고, 웨이퍼(142)의 외주부를 사이에 두고 광원(143)과 수광 소자인 CCD 선형 센서(144)가 상하에 배치되어 있다. 광원(143)의 광이 웨이퍼(142)에서 차광되면 CCD 선형 센서(144)상에 명암의 상이 투영한다. 이 상이 신호처리기판(1411)에 형성된 신호 처리부(145)에서 웨이퍼(142)의 에지 신호로서 2치화 되고, 2치화 된 에지 신호의 상승 위치를 에지 위치로서 래치한다.

여기서, CCD 선형 센서(144)상에 파티클(1412)이 부착된 경우에, 정확하게 웨이퍼(142)의 에지 위치를 검출하는 방법에 관해 도 15를 이용하여 설명한다. 도 15에서, CCD 선형 센서(144)에 파티클(1412)이 부착된 경우, 혹은 광원(143)과 CCD 선형 센서(144)간에 파티클(1412)이 부유하고 있는 경우, 광원(143)에서 투광된 광은 파티클(1412)과 웨이퍼(142)에 의해 차광된다. CCD 선형 센서(144)는 우측에서 좌측으로 순서대로 셀 번호와 명이나 암의 검출 데이터가 출력되고, 2치화 된 에지 신호(1413)를 포함하고 있다. 이 에지 신호(1413)의 파티클의 에지 위치(1414, 1415)를 웨이퍼 에지 위치로서 오검출하지 않도록 하기 위해, 본 발명에서는 CCD 선형 센서(144)의 스캔 방향(1417)은 웨이퍼(142)의 외주 측에서 내측으로, 즉 명에서 암으로 향하는 방향으로 하고 있다. 그리고 웨이퍼(l42)의 에지 위치보다 웨이퍼의 내측에서는 웨이퍼(142)가 불투명하므로 에지 신호(1413)가 변화하지 않는 것을 이용하여, 최신의 에지 신호의 상승점인 최후의 에지 위치(1414)를 에지 위치 데이터로서 검출하고, 웨이퍼(142)의 에지 위치로서 메모리(147)에 저장하는 것이다.

구체적으로는, 도 14의 데이터 갱신부(146)에서, CCD 선형 센서(144)의 우단에서 좌단에 이르는 스캔이 종료했는지 여부를 판단하고, 종료해 있으면 신호 처리부(145)에 에지 위치로서 래치되어 있는 신호를 웨이퍼 에지 위치 데이터로 하여, 메모리(147)에 저장한다. 이를 웨이퍼(142)가 1주하는 동안에 소정 회수만큼 반복한다. 데이터 처리부(148)에서는 이렇게 얻어진 웨이퍼(142)의 1주분의 웨이퍼 에지 위치 데이터를 이용하여, 웨이퍼(142)의 오리엔테이션 플랫 위치나 노치 위치가 계산된다.

다음에, 상기의 방법에 대해 더욱 자세하게 도 16의 순서도에 따라 설명한다. 우선 불투명한 거의 원형의 웨이퍼(142)가 스테이지(1)상에 도시하지 않은 로봇 등에 의해 올려지고, 스테이지(141)에 장비된 도시하지 않은 흡착기구 등에 의해 고정되면, 광원(143)이 웨이퍼(142)의 주연부를 조명한다. 그리고 (S1) 스테이 지(141)가 웨이퍼(142)를 얹은 채 회전을 시작하면, (S2) 계산기 장치(1410)에 탑재된 메모리(147)의 기입 어드레스가 리셋된다. (S3) CCD 선형 센서(144)가 광원(143)의 광을 수광하여 명암을 동시에 검출하고, 내부에 전하를 홀드하면, 도 1의 우단에서 좌단을 향해 수광 셀의 (S4) 셀 번호를 하나 진행시키고, (S5) 셀 번호와 명이나 암의 검출치 데이터가 신호 처리부(145)에 출력된다.

(S6) 신호 처리부(146)에서는 하나 전의 셀 번호의 검출치 데이터와 비교해, 그 검출치 데이터가 상승하고 있는지 여부가 판단되고, 상승되어 있으면, (S7) 상승 에지 위치로서 선형 센서의 셀 번호가 데이터 갱신부(146)에 출력되고, (S8) CCD 선형 센서(144)의 우단에서 좌단까지의 스캔이 종료했는지 여부가 판단된다. (S6)에서 상승하고 있다고 판단되지 않으면 (S7)을 거치지 않고 (S8)로 이행한다. (S8)에서 스캔이 종료했다고 판단되지 않으면 (S4)로 이행하여 (S4)부터 (S7)까지의 상기 순서가 반복되고, 스캔이 종료했다고 판단되면, (S9) 데이터 갱신부(146)가 상승 에지 위치 데이터를 메모리(147)에 출력한다. 그리고 (S10) 메모리(147)의 기입 어드레스를 +1하여 (S11) 일련의 계측이 종료했는지 여부가 판단된다. 종료해 있지 않다고 판단되면 (S3)으로 되돌아가 (S3)부터 (S10)의 상기 순서가 반복되고, 일련의 계측이 종료했다고 판단되면, (S12) 스테이지(141)의 회전이 정지된다. (S13) 이렇게 해서 저장된 메모리(147)의 일련의 데이터가 데이터 처리부(148)에 출력되고, (S14) 데이터 처리부(148)에 부과된 소정의 처리가 행해져 계측이 종료한다. 그 후, 출력된 오리엔테이션 플랫 위치나 노치 위치를 기준으로 하여, 지정된 위치까지 스테이지(141)가 회전되어 웨이퍼(142)의 위치 결정이 행해지 고, 웨이퍼(142)의 고정이 해제되어, 웨이퍼(142)가 다음 공정으로 반송된다.

본 발명은 상기 웨이퍼의 에지 위치 검출방법을 실시하는 순서를 컴퓨터 프로그램으로서 기술한 플로피 디스크 등의 자기 디스크나, CD-ROM 등의 광디스크이고, 컴퓨터 판독 가능한 다양한 기록매체이다. 이를 읽어낸 컴퓨터는 데이터 갱신부로서 상기 기능을 다할 수 있다.

다음에 본 발명의 프리얼라인먼트 센서에 대해, 도면에 따라 설명한다. 도 18은 본 발명의 실시예를 나타내는 측면도이다. 도 19는 정면도이고, 종래 기술을 설명하는 도 20의 정면도와는 볼록 렌즈(184)의 위치가 어긋나 있는 점만이 다르다. 도 18에서부터 도 20에 있어서 부호를 통일하고 있으므로 구성에 대한 중복하는 설명은 생략한다.

프레임(181)에 사용되는 재료는 알루미늄이고, 황산 경질 알루마이트 처리 후, 증기 봉공 처리된 것이다. 황산 경질 알루마이트 한 알루미늄은 통상의 알루마이트 처리한 알루미늄과 비교하여 표면의 산화 피막이 단단하고, 내식성이 우수한 특징이 있다. 그러나 한편으로 알루마이트 처리를 하면 그 처리 표면에 미소한 구멍이 발생하고, 진공에서 가스 발생의 요인, 약액 분위기 속에서는 내식성 저하의 요인이 되므로, 증기 봉공 처리를 행하고, 알루마이트 처리에 의해서 발생한 미소 구멍을 막는 처리를 하고 있다. 상기 표면처리를 실시한 알루미늄은 가스 발생이 적고, 또한, 내식성의 점에서 우수한 것이 특징이다.

렌즈 홀더(184)에 사용되는 재료는 불소계의 수지이다. 불소계 수지도 마찬가지로 가스 발생이 적고, 내식성의 점에서 우수하며, 양호한 저 가스 발생 특성, 내식성을 얻을 수 있다.

신호처리회로(186)는 프린트 기판 상에 전자부품이 설치되고, 에폭시 수지로 몰드되어 있다. 신호처리회로가 프린트 기판 상에 전자부품이 설치된 것만으로는 가스 발생이 많은데다, 내식성의 점에서 문제가 있다. 그래서, 표면을 에폭시 수지로 덮어 보호하고, 가스 발생을 억제하는 동시에 내식성을 향상시키는 것이다. 몰드하는 에폭시 수지를 알루미나 충전 에폭시 수지로 하면, 수지에 알루미나가 포함되어 있으므로, 수지 경화시, 통상의 수지보다 변형이 작다. 이 때문에, 전자부품에의 응력이 완화되므로, 전자부품의 박리 등이 없고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

다음에, 도 19와 도 21에 관해서 설명한다. 도면에서 볼록 렌즈(183)의 중심 위치는 광원(182)과 수광기(185)의 중심간을 연결하는 중심선 상에서 검출방향에 대해 수직이 되는 방향, 즉 도 19의 좌우의 방향으로 오프셋 하여 배치되어 있는 것이 특징이다. 도 19와 도 21의 경우는 좌측에 e만큼 어긋난 경우를 나타내고 있다. 이러한 배치로 하면, 광원(182)으로부터 방사된 확산광의 일부는 볼록 렌즈(183)의 내부에서 반사하지만, 수광기(185) 중심부에 광이 집중하지 않고, 볼록 렌즈(183)로부터 나온 평행광의 광도 레벨이 검출범위에서 균일화되어 수광기(185)의 수광 레벨이 불균일하게 되는 일은 없다. 따라서, 수광기(185)에서 광의 명암을 확실하게 검출할 수 있으므로, 보다 양호한 검출 정밀도를 얻을 수 있다.

이상의 설명에서 이용한 실시예는 도 18∼도 21에 나타내는 바와 같이, 프레임(181)의 하부에 광원(182)과 렌즈(183)를 배치하고, 상부에 수광기(185)를 배치 하고 있는데, 프레임(181)의 상부에 광원(182)과 렌즈(183)를 배치하여, 하부에 수광기(185)를 배치해도 되고, 동일한 효과가 얻어진다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 발광 구동부와, 웨이퍼 에지 검출부, 포토다이오드, 광량 신호 처리부, 비교판정수단, 출력수단으로 이루어지는 웨이퍼 유무 검출기능을 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치에 설치하고, 웨이퍼 에지 검출부가 웨이퍼 에지를 검출할 수 없고 포토다이오드의 광량치가 입광시의 값과 같을 때는 웨이퍼가 없다고 판정하고, 웨이퍼 에지 검출부가 웨이퍼 에지를 검출할 수 없고 포토다이오드의 광량치가 차광시의 값과 같을 때는 웨이퍼가 있다고 판정하며, 웨이퍼 에지 검출부가 웨이퍼 에지를 검출하여 포토다이오드의 광량치가 차광시의 값과 같을 때는 웨이퍼가 있다고 판정하고, 웨이퍼 에지 검출부가 웨이퍼 에지를 검출하여 포토다이오드의 광량치가 입광시의 값과 같을 때는 CCD 선형 센서에 불필요한 것이 부착되어 있다고 판정하여, 그 판정결과를 시스템 제어기에 출력하고 있으므로, 프리얼라인먼트 장치와 별도로 웨이퍼 유무 센서를 설치하지 않고 웨이퍼 유무의 검출을 행할 수 있어, 장치의 소형화, 저 비용화를 실현할 수 있다는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 계측 명령과 ROG 신호간의 시간을 측정하는 타이머와, 계측 위치에 대응하는 계측명령간의 시간을 측정하는 타이머로 이루어지는 시간측정수단을 구비하고, 웨이퍼 외주상의 다수의 미리 계획된 계측 위치에 대응한 계측명령과 CCD 선형 센서의 ROG 신호와의 시간을 측정하는 타이머로부터 얻어지는 시간과, 웨이퍼 외주상의 다수의 미리 계획된 계측 위치에 대응한 계측명령간의 시간을 측정하는 타이머로부터 얻어지는 시간을 이용하여, 본래의 계측 위치와, CCD 선형 센서의 전하가 읽혀진 위치와의 각도 오차를 보정하고 있으므로, 신호처리를 간단화할 수 있어 프리얼라인먼트 시간을 단축할 수 있고, 또한 고정밀도인 프리얼라인먼트 센서를 구비한 웨이퍼 프리얼라인먼트 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, CCD 선형 센서를 180도 방향 전환 가능한 위치에 배치하고, CCD 라인 센서를 180도 방향 전환한 경우에, CCD 선형 센서의 2치화 출력신호를 반전하여 방향 전환 전과 동일한 위치에서 동일한 신호를 출력함으로써, 불투명한 재질과 투명한 재질의 어느 것으로 만들어진 웨이퍼라도 대응이 가능해져, 범용성이 높은 웨이퍼 위치검출을 할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, CCD 선형 센서 상에 파티클이 부착됨으로써 2치화 된 웨이퍼 에지 신호가 다수 부분에서 변화한 경우라도, 최신의 변화점을 웨이퍼 에지 위치로서 검출할 수 있으므로, 올바른 웨이퍼의 에지 위치를 검출할 수 있는 효과가 있다.

Claims

베이스에 부착되어 측면으로부터 본 형상이 コ자 형상인 프레임과,

상기 프레임의 하부(또는 상부)에 설치된 광원과,

상기 프레임의 내측 하부(또는 내측 상부)에 설치되어, 상기 광원의 확산광을 평행광으로 변환하는 볼록 렌즈와,

상기 볼록 렌즈를 상기 프레임에 고정하는 렌즈 홀더와,

상기 프레임의 내측 상부(또는 내측 하부)에 설치되어, 상기 평행광을 수광하여 전기적 신호로 하는 수광기와,

상기 프레임에 설치되고, 상기 전기적 신호를 원하는 변위량으로 변환하는 신호처리회로로 이루어지는 프리얼라인먼트 센서에 있어서,

상기 볼록 렌즈는 그 중심 위치가 상기 광원과 상기 수광기의 중심간을 연결하는 광축 중심에서 검출방향에 수직인 수평방향으로 약간 오프셋 하도록 배치되어, 상기 수광기의 중심부에 광이 집중하지 않는 것을 특징으로 하는 프리얼라인먼트 센서.