KR100772843B1

KR100772843B1 - 웨이퍼 얼라인 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100772843B1
Application number: KR1020060013557A
Authority: KR
Inventors: 이혁재; 김상호; 박휴림; 배도인; 서기원; 우창우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2007-11-02
Also published as: US20070189596A1; US7813542B2; KR20070083287A

Abstract

본 발명은 웨이퍼 얼라인 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 로드락 챔버(2)로부터 트랜스퍼 챔버(1)로 이송되는 웨이퍼(W)의 이미지를 트리거 신호의 발생 신호에 의해서 촬영하여 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호로 변환된 이미지 신호와 이미 저장된 마스터 이미지와의 비교 연산에 의해서 웨이퍼(W)의 센터링 얼라인 보정값을 산출하며, 웨이퍼(W)의 센터링 얼라인 보정값에 따라 프로세스 챔버(3)에 공급되는 웨이퍼(W)의 센터링 얼라인이 이송 로봇(10)에 의해서 위치가 보정되면서 직접 프로세스 챔버(3)에 정확히 센터링 얼라인되어 웨이퍼가 로딩되도록 하여 공정 시간이 대폭적으로 단축되도록 한다.

웨이퍼, 센터링 얼라인, 촬영, 이미지 비교

Description

웨이퍼 얼라인 장치 및 방법{Apparatus and method to align wafer}

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 얼라인 장치의 실시예를 도시한 반도체 설비의 평면 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 이미지 촬영부를 이용하여 웨이퍼를 이송시키는 과정에서 웨이퍼를 촬영하는 모습을 도시한 평면도,

도 3은 일반적인 웨이퍼를 예시한 평면도,

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 얼라인 장치의 다른 실시예를 도시한 구조도,

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 얼라인 과정을 도시한 플로우챠트,

도 6은 본 발명에 따라 이송 중인 웨이퍼가 수평 이동한 상태에서의 웨이퍼 이미지와 마스터 이미지를 비교하는 상태를 도시한 평면도,

도 7은 본 발명에 따라 이송 중인 웨이퍼가 회전한 상태에서의 웨이퍼 이미지와 마스터 이미지를 비교하는 상태를 도시한 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 트랜스퍼 챔버

2 : 로드락 챔버

3 : 프로세스 챔버

10 : 이송 로봇

20 : 이미지 촬영부

21 : 레이저 센서

22 : 조명

23 : CCD 카메라

30 : 신호 조작부

40 : 로봇 컨트롤러

본 발명은 웨이퍼 얼라인 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 로드락 챔버로부터 인출하는 과정에서 웨이퍼의 중심값과 플랫존 각도를 체크한 정보를 이송 로봇에 피드백시켜 프로세스 챔버에서 웨이퍼의 센터링 얼라인이 이루어지도록 하면서 웨이퍼 로딩이 이루어질 수 있도록 하는 웨이퍼 얼라인 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 포토 공정, 증착 공정, 식각 공정, 확산 공정, 금속 배선 공정 및 이온 주입 공정 등의 일련의 단위 공정들을 순차적으로 수행함에 의해서 제조된다.

각 단위 공정들에는 고유의 공정 수행을 위한 프로세스 챔버를 구비하고 있 고, 이 프로세스 챔버의 내부로 웨이퍼를 로딩 및 언로딩시키기 위한 웨이퍼를 일시적으로 보관하도록 하는 로드락 챔버가 구비된다.

그리고 프로세스 챔버와 로드락 챔버의 사이에는 이들 간으로 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼 이송용 로봇을 구비한 트랜스퍼 챔버가 구비된다.

또한 로드락 챔버에는 25~26매 정도의 웨이퍼가 LOT 단위로 카세트에 적재시킨 상태로 공급되며, 로드락 챔버로부터 웨이퍼 이송용 로봇에 의해 웨이퍼는 한 매씩 인출되어 필요로 하는 공정을 수행할 챔버에 공급된다.

특히 각 단위 공정들에는 이들 챔버 이외에도 프로세스 챔버에 로딩할 웨이퍼를 최종적으로 얼라인하는 얼라인 챔버를 구비하도록 하고 있다.

각 단위 공정을 수행하기 위한 웨이퍼 얼라인은 얼라인 챔버에서만 이루어지는 것은 아니며, 로드락 챔버에 공급하기 전에 이미 카세트 단위로 플랫존 얼라인을 수행하도록 하고 있다.

다만 단위 공정에 공급하기 전에 미리 플랫존 얼라인을 수행하였다 하더라도 단위 공정의 로드락 챔버에는 엔지니어 또는 숙련자들에 의해서 수동으로 카세트를 안치시키게 되므로 카세트를 이동하거나 로드락 챔버에 안치시키는 순간에 카세트에 적재되어 있는 웨이퍼들이 미세하게 움직이면서 정렬 상태가 흐트러지는 사례가 많다.

따라서 현재는 각 단위 공정에 공급하기 전에 먼저 카세트 단위로 웨이퍼의 플랫존 얼라인이 수행되도록 하고, 각 단위 공정에서는 프로세스 챔버에 웨이퍼를 공급하기 전에 얼라인 챔버를 경유토록 하여 정확하게 얼라인이 이루어진 상태에서 프로세스 챔버에 이송될 수 있도록 하고 있다.

하지만 단위 공정에서 실질적인 공정을 수행하는 시간은 그리 길지 않은데 반해 프로세스 챔버에 웨이퍼를 공급하기 까지의 시간이 과다하게 소요되면서 생산성을 떨어트리는 중요 원인이 되고 있다.

특히 로드락 챔버로부터 프로세스 챔버에 이송되는 웨이퍼는 웨이퍼 얼라인을 위해 구비시킨 얼라인 챔버를 반드시 경유한 후 이송되도록 하고 있으므로 이송 시간이 지체되면서 웨이퍼의 대구경화 등의 노력에도 불구하고 제품의 생산성을 향상시키는 데에는 한계가 있는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 로드락 챔버로부터 인출되는 웨이퍼의 이미지 정보에 따라 웨이퍼의 무빙값을 적절히 조절하여 프로세스 챔버에 웨이퍼가 로딩되면서 웨이퍼의 센터링 얼라인이 동시에 수행되도록 하는 웨이퍼 얼라인 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 로드락 챔버로부터 인출되는 웨이퍼가 얼라인 챔버를 경유하지 않고 직접 프로세스 챔버에 공급되면서 센터링 얼라인이 이루어지게 함으로써 공정 수행 시간이 대폭 단축될 수 있도록 하는 웨이퍼 얼라인 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 설비의 구조 변화를 최소화하여 설비 장착이 용이 하도록 하는데 웨이퍼 얼라인 장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 로드락 챔버로부터 트랜스퍼 챔버로 이송되는 웨이퍼의 이미지를 촬영을 위한 트리거 신호를 발생시키는 레이저 센서와; 상기 레이저 센서로부터 발생되는 트리거 신호에 의하여 웨이퍼 이미지를 촬영하여 디지털 신호로 변환하는 이미지 촬영부와; 상기 이미지 촬영부로부터 디지털 신호로 변환된 이미지 신호와 이미 저장된 마스터 이미지와의 비교 연산에 의해서 상기 웨이퍼의 센터링 얼라인 보정값을 산출하는 신호 처리부와; 상기 신호 처리부를 통해 전달되는 상기 웨이퍼의 센터링 얼라인 보정값에 따라 프로세스 챔버에 공급되는 상기 웨이퍼가 센터링 얼라인이 이루어지도록 이송 로봇을 제어하는 로봇 컨트롤러를 포함하는 구성으로 이루어지도록 하는 구성이다.

또한 본 발명은 로드락 챔버의 카세트로부터 인출하여 트랜스퍼 챔버로 이송되는 웨이퍼의 이미지 촬영을 위한 트리거 신호를 발생하는 레이저 센서와; 상기 레이저 센서로부터의 트리거 신호에 의해서 상기 웨이퍼를 밝게 비추도록 하는 조명과; 상기 레이저 센서로부터 발생되는 트리거 신호에 의해서 이송 로봇에 의해 이송되는 상기 웨이퍼의 이미지를 촬영하고, 촬영한 상기 웨이퍼 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 CCD 카메라와; 상기 CCD 카메라로부터 전송되는 상기 웨이퍼의 이미지 신호를 이미 저장된 마스터 이미지와의 비교 연산에 의해서 웨이퍼 센터링 얼라인 보정값을 산출하는 신호 처리부와; 상기 신호 처리부로부터 피드백되는 상기 웨이퍼 센터링 얼라인 보정값에 의해 상기 이송 로봇의 위치 보정이 이루어지도 록 상기 이송 로봇을 제어하는 로봇 컨트롤러를 포함하는 구성으로도 보다 바람직하다.

한편 본 발명은 상기한 구성의 웨이퍼 얼라인 장치에 있어서, 상기 트랜스퍼 챔버의 상기 이송 로봇에 의해 상기 로드락 챔버의 카세트로부터 웨이퍼를 인출하는 단계와; 상기 웨이퍼가 이송되는 일정 시점에서 상기 레이저 센서에 의해서 트리거 신호를 발생시키는 단계와; 상기 레이저 센서로부터의 트리거 신호 발생에 의해 상기 이송 로봇에 안치되어 이송되는 상기 웨이퍼를 촬영하는 단계와; 촬영한 상기 웨이퍼의 이미지를 디지털 신호로 변환하는 단계와; 디지털 신호로 변환된 웨이퍼 이미지를 이미 저장되어 있는 마스터 이미지와 비교하는 단계와; 상기 마스터 이미지와의 비교에 의해서 상기 웨이퍼 이미지의 플랫존 일측의 꼭지점 좌표와 플랫존의 각도를 검출하여 상기 웨이퍼 이미지의 중심값을 산출하는 단계와; 상기 웨이퍼 이미지의 센터링 변화값과 플랫존 각도 변화값을 산출하는 단계와; 산출한 상기 웨이퍼 센터링 변화값 또는 플랫존 각도 변화값을 저장된 설정값과 비교하는 단계와; 상기의 단계에서 상기 웨이퍼 센터링 변화값 또는 플랫존 각도 변화값이 상기 설정값보다 크다고 판단되면 상기 이송 로봇에 의해서 상기 웨이퍼를 얼라인 챔버에 공급하여 얼라인된 후 프로세스 챔버에 공급되도록 하는 단계와; 상기의 단계에서 상기 웨이퍼 센터링 변화값 또는 플랫존 각도 변화값이 상기 설정값보다 작다고 판단되면 산출한 상기 웨이퍼 이미지의 센터링 변화값에 의해 이송 로봇의 위치 보정값을 산출하는 단계와; 산출한 상기 이송 로봇의 위치 보정값에 의해 이송 로봇을 이송시켜 프로세스 챔버에 직접 상기 웨이퍼를 정확히 센터링 얼라인시키면서 로딩시키는 단계에 의해서 웨이퍼 센터링 얼라인이 수행되도록 하는데 특징이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 얼라인 장치의 실시예를 도시한 반도체 설비의 평면 구조도이다.

도시한 바와 같이 반도체를 제조하는 단위 공정에는 이송 로봇(10)이 구비되는 트랜스퍼 챔버(1)를 중심으로 일측에는 로드락 챔버(2)가 구비되고, 그와 대응되는 타측에는 실질적인 공정을 수행하는 프로세스 챔버(3)가 구비된다.

또한 로드락 챔버(2)와 프로세스 챔버(3)의 사이에는 프로세스 챔버(3)에 로딩되는 웨이퍼를 얼라인하도록 하는 얼라인 챔버(4)를 구비한다.

로드락 챔버(2)에는 통상 25~26매의 웨이퍼가 적재되도록 한 카세트의 단위로 안치되며, 트랜스퍼 챔버(1)에서 이송 로봇(10)은 로드락 챔버(2)의 카세트에 다수 적재되어 있는 웨이퍼를 한 매씩 인출하여 공정을 수행할 챔버로 이송시킨다.

한편 로드락 챔버(2)에 공급되는 카세트의 웨이퍼는 로드락 챔버(2)에 안치시키기 전에 이미 플랫존 얼라이너(미도시)를 이용하여 플랫존 정렬이 이루어지도록 하고 있다.

플랫존 정렬이 완료된 카세트는 통상 엔지니어에 의해 직접 단위 공정으로 이송되어 로드락 챔버(2)에 안치되기도 하나 최근의 설비에서는 자동 이송 라인에 의해서 자동으로 이송되기도 한다.

로드락 챔버(2)에 카세트가 안치되면 트랜스퍼 챔버(1)의 이송 로봇(10)은 로드락 챔버(2)에 안치된 카세트로부터 웨이퍼를 한 매씩 인출하여 트랜스퍼 챔버(1)로 이송시키게 된다.

본 발명은 이러한 이송 로봇(10)에 의해 로드락 챔버(2)로부터 트랜스퍼 챔버(1)로 이송되는 웨이퍼를 일정한 시점에서 웨이퍼를 촬영하고, 촬영된 웨이퍼 이미지의 중심값 이동량을 계산하여 이송 로봇(10)을 일정 위치에서 위치 보정되도록 함으로써 웨이퍼가 프로세스 챔버에 정확히 센터링되면서 안착되도록 하는 것이다.

이를 위해 본 발명에는 우선 이미지 촬영부(20)가 구비된다.

신호 처리부(30)는 이미지 촬영부(20)를 통해 촬영된 웨이퍼 이미지와 이미 저장되어 있는 마스터 이미지가 비교되도록 한 후 연산에 의해서 웨이퍼의 센터링 보정값을 산출한다.

산출된 보정값은 로봇 컨트롤러(40)에 피드백되고, 로봇 컨트롤러(40)는 웨이퍼를 프로세스 챔버(3)에 이송시키게 되는 이송 로봇(10)의 구동을 제어하게 되는 것이다.

이를 좀더 상세하게 설명하면 이미지 촬영부(20)는 로드락 챔버(2)로부터 트랜스퍼 챔버(1)로 이송되는 웨이퍼를 일정한 시점에서 촬영하고, 촬영한 웨이퍼 이미지를 디지털 신호로 변환되도록 하는 구성이다.

이때 웨이퍼 이송은 트랜스퍼 챔버(1) 내부의 이송 로봇(10)에 의해서 이루어지게 되며, 이송 로봇(10)에서 웨이퍼는 블레이드에 안치되어 있다.

따라서 이미지 촬영부(20)는 블레이드에 안치되어 이송되는 웨이퍼를 일정한 시점에서 촬영하고, 촬영한 이미지를 디지털 신호로 전환시켜 데이터화하도록 하는 구성이다.

이러한 이미지 촬영부(20)는 카메라를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 카메라 중에서도 순간적으로 이송 중인 웨이퍼를 고속 촬영할 수 있도록 하는 CCD 카메라(charge-coupled device camera)를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

또한 CCD 카메라을 이용한 웨이퍼 이미지 촬영을 위한 촬영 시점은 별도의 레이저 센서에 의해서 감지되도록 하는 것이 바람직하다.

레이저 센서는 일정한 지점에 빛을 주사하여 주사한 빛이 반사되어 오는 빛의 반사량을 감지하도록 하는 구성으로서, 본 발명의 실시예에서는 이송 로봇(10)의 로봇 암과 웨이퍼가 얹혀지는 블레이드의 결합되는 부위에서 특히 재질이 다른 구성간 색깔이 달라지는 부위에서의 급격한 빛의 반사량 변화를 포착하여 CCD 카메라의 촬영 시점을 알려주는 트리거 신호가 발생되도록 하는 것이다.

다시 말해 레이저 센서가 이송 로봇(10)에 의해 웨이퍼를 이송하는 통로의 일정한 부위를 주사하도록 하면 로봇 암과 블레이드가 연결되는 부위를 지나게 될 때 레이저 센서에서는 빛의 반사량이 급격히 변하게 됨을 감지하게 된다.

이런 급격한 빛의 반사량이 감지되는 시점에서 트리거 신호가 발생되도록 하고, 이 트리거 신호 발생 시점 또는 위치로부터 일정 시간 또는 일정 거리 지나게 되었을 때 CCD 카메라에 의해 웨이퍼 촬영이 이루어지도록 하는 구성이 이미지 촬영부(20)이다.

한편 이미지 촬영부(20)는 로드락 챔버(2)와 트랜스퍼 챔버(1) 사이의 슬릿 밸브 도어 모듈(5)의 일측 외주면에 장착되도록 하며, 특히 슬릿 밸브 도어 모듈(5)의 윈도우에 장착되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 이미지 촬영부를 이용하여 웨이퍼를 이송시키는 과정에서 웨이퍼를 촬영하는 모습을 도시한 평면도이다.

도시한 바와 같이 웨이퍼(W)는 이송 로봇(10)에 의해 통상 플랫존이 약 20°정도의 각도로 틀어진 상태에서 이송된다.

이때 웨이퍼(W)는 플랫존 일측의 꼭지점이 제일 먼저 이미지 촬영부(20)에 의한 촬영 위치를 통과하게 된다.

한편 이미지 촬영부(20)는 이송 로봇(10)의 로봇 암(11)과 블레이드(12)의 연결 부위에서 재질적으로 달라지는 부위를 웨이퍼 촬영 시점 또는 위치로서 감지하도록 한다.

다만 이미지 촬영부(20)는 웨이퍼(W)를 이송시키는 중에 촬영을 하게 되므로 실질적인 촬영 동작 신호에 앞서 준비 신호인 트리거 신호를 발생시킨다.

트리거 신호는 로봇 암(11)과 블레이드(12)간을 연결하는 결합부(13)의 로봇 암(11)측 경계부에서 발생된다.

로봇 암(11)은 결합부(13)와 현저하게 다른 색깔을 갖는 구성이며, 로봇 암(11)이 백색의 알루미늄으로 이루어지는데 반해 결합부(13)는 흑색의 아노다이징으로 이루어지면서 극명한 색깔 차이를 보이고 있다.

이러한 색깔의 급격한 변화 위치를 트리거 신호 발생 시점 또는 위치으로 설정하고, 이 시점 또는 위치로부터 일정 시간 또는 일정 거리를 지나서 촬영 동작 신호가 발생되도록 하여 웨이퍼의 이미지가 촬영되도록 한다.

즉 트리거 신호의 발생 시점으로부터 일정 시간 또는 일정 거리를 지연시켜 촬영을 하게 되면 정확하고 일정한 위치에서 웨이퍼의 이미지를 촬영할 수가 있다.

한편 웨이퍼의 이미지 촬영을 위한 지연 시간 또는 거리를 두지 않고 로봇 암(11)과 결합부(13)의 경계부를 지나는 순간 트리거 신호가 발생되면서 바로 웨이퍼 촬영이 이루어지게 할 수도 있다.

이미지 촬영부(20)에서 촬영된 웨이퍼 이미지는 디지털 신호로 변환되도록 하고, 변환된 디지털 이미지는 신호 처리부(30)에 전송한다.

신호 처리부(30)는 이미지 촬영부(20)로부터 촬영된 웨이퍼 이미지를 전송받아 이미 저장되어 있는 일정한 계산법에 의해서 전송되어 오는 웨이퍼 이미지의 중심 좌표를 산출하도록 하는 구성이다.

다만 반도체 제조 공정에서의 웨이퍼는 이미 그 사이즈가 규격화되어 있다.

도 3은 일반적인 웨이퍼를 예시한 평면도이다.

상기의 도면에서는 직경이 200㎜인 웨이퍼를 예시하고 있다.

즉 직경이 200㎜ 웨이퍼에서의 플랫존의 길이는 58㎜이고, 각 플랫존의 꼭지점으로부터 웨이퍼(W)의 중심까지는 100㎜가 된다.

따라서 플랫존의 중간 위치인 29㎜의 위치에서 웨이퍼(W)의 중심까지는 95.7㎜가 되며, 이때 웨이퍼(W)의 중심으로부터 플랫존의 일측의 꼭지점을 연결한 선분과 플랫존의 현의 각도는 73.11°가 되는 정형화된 형상을 갖는다.

한편 웨이퍼(W)는 신호 처리부(30)에 의해서 플랫존 일측의 꼭지점과 플랫존 의 선분 일부만을 촬영하게 되며, 도 3에서의 사각형 부위가 웨이퍼 촬영 부위를 나타낸다.

신호 처리부(30)에는 웨이퍼의 촬영 위치에서의 최적의 얼라인 상태를 이미 학습화한 티칭(teaching) 기법에 의해서 마스터 이미지로서 저장되도록 하고, 이렇게 저장된 마스터 이미지와 이미지 촬영부(20)로부터 촬영된 웨이퍼 이미지를 비교하여 이송되는 웨이퍼(W)의 중심 이동값을 산출하게 된다.

즉 신호 처리부(30)는 마스터 이미지에서의 플랫존 일측의 꼭지점 좌표와 플랫존의 각도를 체크하여 이송 중인 웨이퍼(W)의 중심값이 마스터 이미지의 중심값으로부터 얼마나 이격되어 있는지를 연산해서 산출하도록 한다.

이렇게 해서 신호 처리부(30)가 이미지 비교 연산 처리에 의해서 마스터 이미지를 기준으로 웨이퍼(W)의 플랫존 꼭지점과 중심점의 변화값 및 플랫존의 각도 변화값을 산출하여 산출한 웨이퍼 센터링 보정값을 로봇 콘트롤러(40)에 피드백시키게 된다.

로봇 컨트롤러(40)는 신호 처리부(30)를 통해 피드백되어 온 웨이퍼 센터링 보정값에 의해 웨이퍼(W)를 프로세스 챔버(3)에 공급되도록 하면서 웨이퍼(W)의 센터링 얼라인이 이루어지도록 이송 로봇(10)를 제어하도록 하는 구성이다.

즉 로봇 컨트롤러(40)는 웨이퍼(W)가 센터링 얼라인되지 않았을 때에 비로소 신호 처리부(30)로부터 피드백된 보정값만큼 이송 로봇(10)의 구동을 제어하도록 하는 것이다.

따라서 로봇 컨트롤러(40)는 신호 처리부(30)를 통해서 피드백되어 오는 웨 이퍼 센터링 보정값에 의해 이송 로봇(10)을 일정한 위치에서 보정값만큼 이동시켜 프로세스 챔버(3)에서 정확한 웨이퍼 센터링 얼라인이 이루어질 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 얼라인 장치의 다른 실시예를 도시한 구조도이다.

이하 본 발명의 실시예에서 전술한 실시예에서와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 적용하기로 한다.

본 발명의 실시예에서의 가장 두드러진 특징은 전술한 실시예에서의 이미지 촬영부(20)를 구체적으로 레이저 센서(21)와 조명(22)과 CCD 카메라(23)로서 구비되도록 하는 것이다.

본 발명의 실시예 또한 전기한 실시예에서와 마찬가지로 로드락 챔버(2)로부터 트랜스퍼 챔버(1)로 이송되는 웨이퍼(W)를 촬영하고, 신호 처리부(30)에 저장되어 있는 마스터 이미지와 촬영한 웨이퍼 이미지의 비교 연산에 의해서 웨이퍼(W)의 센터링 보정값을 산출하며, 그 보정값에 의해서 이송 로봇(10)이 웨이퍼(W)를 프로세스 챔버(3)에 정확히 센터링 얼라인이 이루어지도록 한 상태에서 공급하도록 하는 것이다.

이를 보다 상세하게 설명하면 레이저 센서(21)는 로드락 챔버(2)의 카세트로부터 인출하여 트랜스퍼 챔버(1)로 이송되는 웨이퍼(W)의 이미지 촬영을 위한 트리거 신호를 발생하도록 하는 구성이다.

레이저 센서(21)는 감지 대상에 빛을 조사하여 반사되어 오는 빛의 반사량을 이용해서 웨이퍼의 촬영 동작 신호를 발생시키도록 하는 구성이다.

레이저 센서(21)는 로드락 챔버(2)와 트랜스퍼 챔버(1) 사이의 슬릿 밸브 도어 모듈(4)의 외주면에 구비되도록 하며, 특히 레이저 센서(21)는 슬릿 밸브 도어 모듈(4)의 윈도우에 구비되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

윈도우에 레이저 센서(21)를 구비하게 되면 레이저 센서(21)의 장착을 위한 별도의 구성이 필요치 않을 뿐만 아니라 윈도우를 통해 빛을 감지 대상에 정확히 조사하면서 다시 반사되어 오는 빛을 감지할 수가 있다.

한편 웨이퍼(W)를 이송하는 이송 로봇(10)은 로봇 암(11)과, 이 로봇 암(11)과 블레이드(12)간을 연결하는 결합부(13) 사이는 서로 다른 색깔로서 이루어지도록 하고 있다.

즉 이송 로봇(10)의 로봇 암(11)과 블레이드(12)는 백색의 색깔을 띠는 알루미늄 재질로서 이루어지는데 반해 이들 사이에서 이들을 상호 연결되게 하는 결합부(13)는 흑색의 아노다이징 처리되도록 하고 있다.

따라서 로봇 암(11)과 결합부(13)의 경계 부위를 레이저 센서(21)에 의해 감지하다보면 서로 색깔이 다른 부위에서 빛의 반사량이 급격하는 변하게 되는 것을 포착할 수가 있다.

이렇게 빛의 반사량이 급격하게 변하는 시점을 포착하여 트리거 신호가 발생되도록 하는 구성이 레이저 센서(21)이다.

조명(22)은 레이저 센서(21)로부터 발생되는 트리거 신호에 의해 작동되면서 웨이퍼를 촬영 가능하게 밝게 비추어주도록 하는 구성이다.

따라서 조명(22)의 작동 시점은 웨이퍼의 촬영 시점과 거의 동일하도록 하 며, 이러한 작동 시점은 레이저 센서(21)에서의 급격한 빛의 반사량 변화가 발생되는 시점인 트리거 신호 발생 시점이 되도록 한다.

이렇게 조명(22)은 레이저 센서(21)의 트리거 신호 발생 시점에서 작동하게 할 수도 있으나, 트리거 신호 발생 시점으로부터 일정 시간 또는 일정 거리를 지나작동되게 할 수도 있다.

이와 같은 조명(22)는 레이저 센서(21)와 함께 로드락 챔버(2)와 트랜스퍼 챔버(1) 사이의 슬릿 밸브 도어 모듈(4)의 외주면에서 특히 슬릿 밸브 도어 모듈(4)의 윈도우에 동시에 구비되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

또한 조명(22)은 순간적으로 짧은 시간 동안에만 밝은 빛 발생시키는 섬광 전구로서 이루어지도록 하는 것이 가장 바람직하다.

조명(22)과 함께 작동되는 CCD 카메라(23)는 이송 로봇(10)에 의해 이송 중인 웨이퍼(W)를 일정한 시점에서 촬영하여 촬영한 이미지를 디지털 신호로 변환시키도록 하는 초고속 촬영 카메라이다.

즉 CCD 카메라(23)는 레이저 센서(21)에 의해 발생되는 트리거 신호에 의해서 일정한 시점에 웨이퍼(W)를 촬영하도록 하며, 촬영한 이미지는 다시 디지털 신호로 변환시키도록 하는 구성이다.

이런 CCD 카메라(23)는 레이저 센서(21)와 조명(22)과 함께 로드락 챔버(2)와 트랜스퍼 챔버(1) 사이의 슬릿 밸브 도어 모듈(4)의 외주면에서 특히 슬릿 밸브 도어 모듈(4)의 윈도우에 구비되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

즉 슬릿 밸브 도어 모듈(4)의 윈도우를 통해서 레이저 빛이 조사되는 동시에 반사되는 빛을 감지하도록 하고, 이송 중인 웨이퍼(W)에 윈도우를 통해서 조명(22)을 비춰 밝게 하면서 CCD 카메라(23)에 의해 윈도우를 통해서 웨이퍼를 촬영하도록 하는 것이다.

이렇게 CCD 카메라(23)에 의해서 촬영되어 디지털 신호로 변환시킨 웨이퍼(W)의 이미지는 신호 처리부(30)에 전달된다.

신호 처리부(30)는 CCD 카메라(23)로부터 전송되는 웨이퍼의 이미지 신호를 이미 저장한 마스터 이미지와의 비교 연산에 의해서 웨이퍼의 센터링 보정값을 산출하도록 하는 구성이다.

즉 신호 처리부(30)는 전술한 실시예에서와 마찬가지로 로드락 챔버(2)로부터 이송되는 웨이퍼(W)를 일정한 위치에서 티칭에 의해 정확히 센터링 얼라인이 이루어진 웨이퍼 이미지를 이미 마스터 이미지로서 저장되도록 하고, CCD 카메라(30)를 통해 전달되는 웨이퍼 이미지를 마스터 이미지와 비교하도록 한다.

또한 신호 처리부(30)는 이미 저장되어 있는 마스터 이미지와 촬영한 웨이퍼 이미지를 비교하여 웨이퍼(W)의 플랫존의 일측 꼭지점 좌표와 중심 좌표의 변화값 및 플랫존의 각도 변화값을 일정한 공식에 의해서 연산하여 웨이퍼 센터링 보정값이 산출되도록 한다.

한편 로봇 컨트롤러(40)는 신호 처리부(30)로부터 산출되어 피드백되어 오는 웨이퍼(W)의 센터링 보정값에 의해 이송 로봇(10)이 일정한 위치에서 위치 보정이 이루어지도록 하는 구성이다.

즉 로봇 컨트롤러(40)는 이미 신호 처리부(30)로부터 비교, 연산되어 피드백 되어 온 웨이퍼의 센터링 보정값을 이용하여 이송 로봇(10)을 일정한 위치에서 이미 정해진 이동량을 보정하도록 하여 프로세스 챔버(3)에서 웨이퍼(W)가 정확히 센터링 얼라인되어 공급되도록 하는 것이다.

한편 상기한 실시예들에서는 이송 중인 웨이퍼(W)의 촬영 이미지와 마스터 이미지를 신호 처리부(30)에서 비교하였을 때 만일 웨이퍼(W)의 중심 변화값 또는 플랫존의 각도 변화값이 제로로 산출된다면 이때의 보정값은 없으므로 이송 로봇(10)의 위치 보정없이 웨이퍼(W)를 프로세스 챔버(3)에 안착되도록 한다.

하지만 신호 처리부(30)에서 만일 웨이퍼(W)의 중심 변화값 또는 플랫존의 각도 변화값이 신호 처리부(30)에 이미 설정되도록 한 설정 변화 범위를 넘는 변화값으로 산출되면 이때에는 로봇 컨트롤러(40)가 이송 로봇(10)으로 하여금 웨이퍼(W)를 얼라인 챔버(4)로 이송되도록 하여 종전과 같이 얼라인 챔버(4)를 경유하면서 정확히 웨이퍼 얼라인이 수행되도록 한 다음 프로세스 챔버(3)로 전달될 수 있도록 한다.

이와 같은 실시예 구성에 따른 웨이퍼의 얼라인 방법에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 얼라인을 가능하게 하기 위해서 우선 신호 처리부(30)에는 일정한 웨이퍼(W)의 촬영 위치에서 정상적으로 센터링 및 플랫존 얼라인이 맞추어진 웨이퍼(W)의 이미지를 마스터 이미지로서 저장하도록 한다.

또한 신호 처리부(30)에는 일련의 연산 프로그램이 내장되도록 하여 촬영한 웨이퍼 이미지와 마스터 이미지의 비교에 의해서 촬영한 웨이퍼 이미지의 플랫존 일측의 꼭지점 변화값과 중심점 변화값을 산출하고, 이와 더불어 플랫존 각도의 변화값을 산출하도록 하고 있다.

한편 복수의 웨이퍼(W)가 적재되어 있는 카세트는 그 이전 단계에서 플랫존 정렬이 이루어지게 되며, 플랫존 정렬이 이루어진 카세트를 단위 공정의 로드락 챔버(2)로 이송되게 한다.

카세트가 로드락 챔버(2)에 안치되면 트랜스퍼 챔버(1)에서는 이송 로봇(10)을 이용하여 로드락 챔버(2)로부터 웨이퍼(W)를 매엽식으로 한 매씩 인출하여 필요로 하는 챔버에 공급하게 된다.

로드락 챔버(2)와 트랜스퍼 챔버(1)의 사이에는 슬릿 밸브 도어 모듈(4)이 구비되어 있고, 이 슬릿 밸브 도어 모듈(4)의 윈도우에는 레이저 센서(21)와 함께 조명(22)과 CCD 카메라(23)로서 이루어지는 이미지 촬영부(20)가 장착되도록 하고 있으므로 슬릿 밸브 도어 모듈(4)의 슬릿을 지나게 되는 웨이퍼(W)를 이미지 촬영부(20)에 의해서 일정한 위치에서 촬영하도록 한다.

이때 레이저 센서(21)에 의해서는 웨이퍼(W)의 촬영 시점을 알려주는 트리거 신호를 발생하게 되며, 이 트리거 신호에 의해 조명(22)과 함께 CCD 카메라(23)가 동작하게 된다.

한편 조명(22)과 CCD 카메라(23)는 레이저 센서(21)로부터의 트리거 신호 발생과 동시에 작동하게 할 수도 있으나, 레이저 센서(21)에 의한 트리거 신호의 발생 시점으로부터 일정 시간 또는 일정 거리를 지나 작동되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

또한 레이저 센서(21)는 항상 작동 온 상태가 되게 할 수도 있으나, 슬릿을 통해서는 로딩되는 웨이퍼 뿐만 아니라 언로딩되는 웨이퍼도 통과하게 되므로 로드락 챔버(2)로부터 웨이퍼를 로딩하는 시점에 작동 온이 되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

따라서 본 발명은 트랜스퍼 챔버(1)의 이송 로봇(10)에 의해 로드락 챔버(2)의 카세트로부터 웨이퍼(W)를 인출하는 순간부터 웨이퍼 얼라인 제어가 수행되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 얼라인 과정을 도시한 플로우챠트이다.

트랜스퍼 챔버(1)의 이송 로봇(10)은 로드락 챔버(2)의 카세트로부터 웨이퍼(W)를 인출하여 트랜스퍼 챔버(1)측으로 이송시킨다.

웨이퍼(W)를 이송하는 도중 레이저 센서(21)에 의해서 일정 시점 또는 일정 위치에서 트리거 신호를 발생시킨다.

레이저 센서(21)에 의한 트리거 신호는 레이저 센서(21)가 감지하고 있는 위치로 웨이퍼(W)가 안치된 이송 로봇(10)으로부터 반사되는 빛의 반사량 변화에 의해서 발생되도록 한다.

특히 빛의 반사량이 급격하게 되는 부분에서 트리거 신호가 발생되도록 하며, 빛의 반사량이 급격한 변화를 보이는 부위는 이송 로봇(10)의 로봇 암(11)이 과 결합부(13)의 경계 부위 즉 색깔이 변하는 경계 부위를 빛이 통과하는 순간 트리거 신호가 발생된다.

다시 말해 이송 로봇(10)이 웨이퍼(W)를 갖고 이송하는 중 레이저 센서(21) 로부터 조사되는 빛이 조사 부위를 지나게 될 때 백색의 로봇 암(11)으로부터 반사되는 빛의 양과 흑색의 연결부(13)로부터 반사되는 빛의 반사량은 큰 차이를 나타낸다.

로봇 암(11)으로부터 연결부(13)로 감지 위치가 이동하는 순간 감지되는 빛의 반사량이 급격하게 변하게 되며, 이를 레이저 센서(21)가 포착하고, 이 시점을 웨이퍼 촬영을 위한 트리거 신호 발생 시점이 되도록 한다.

한편 트리거 신호 발생과 동시에 조명(22)과 CCD 카메라(23)가 작동되게 할 수도 있으나, 전술한 바와 같이 이송 중인 웨이퍼(W)로부터 정확한 이미지를 얻을 수 있도록 하기 위해서는 레이저 센서(21)에 의한 트리거 신호 발생 시점은 CCD 카메라(23)의 촬영 작동을 위한 준비 시점이 되도록 하는 것이 바람직하며, 실제 촬영 작동 시점은 트리거 신호 발생 시점으로부터 일정 시간 또는 일정 거리를 지난 직후에 이루어지도록 한다.

특히 CCD 카메라(23)에 의한 웨이퍼 촬영은 트리거 신호 발생 시점으로부터 일정 시간을 경과한 직후에 이루어지도록 하는 것이 가장 바람직하다.

이렇게 트리거 신호의 발생 시점으로부터 일정 시간 또는 일정 거리가 경과되면 조명(22)의 작동에 의해서는 이송 중인 웨이퍼(W)를 밝게 비추게 되는 동시에 CCD 카메라(23)에 의해서는 웨이퍼를 촬영하게 된다.

웨이퍼 촬영에 의해서 얻어진 웨이퍼 이미지는 다시 CCD 카메라(23)에서 그즉시 디지털 신호로 변환되어 신호 처리부(30)에 전달된다.

신호 처리부(30)에서는 CCD 카메라(23)로부터 전송되어 온 웨이퍼 이미지를 이미 저장되어 있는 마스터 이미지와 비교한다.

도 6은 본 발명에 따라 이송 중인 웨이퍼가 수평 이동한 상태에서의 웨이퍼 이미지와 마스터 이미지를 비교하는 상태를 도시한 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따라 이송 중인 웨이퍼가 회전한 상태에서의 웨이퍼 이미지와 마스터 이미지(ME)를 비교하는 상태를 도시한 평면도이다.

도시한 바와 같이 CCD 카메라(23)로부터 디지털 신호로 변환시킨 웨이퍼 이미지(WE)가 신호 처리부(30)에 체크되면 웨이퍼 이미지(WE)로부터는 플랫존 일측의 꼭지점 위치와 플랫존의 선분 위치를 찾을 수가 있다.

따라서 웨이퍼 이미지(WE)와 마스터 이미지(ME)의 비교에 의해서 플랫존의 꼭지점이 이동한 거리(dX, dY)와 플랫존의 기울어진 각도(θ)를 검출할 수가 있다.

이들 검출된 변화값을 이용하여 신호 처리부(30)에 저장되어 있는 일련의 연산방식에 의해서 웨이퍼의 센터링 변화값을 검출한다.

이러한 연산식은 다음의 수학식 1과 수학식 2에서 보는바와 같다.

수학식 1은 웨이퍼의 중심값을 산출하는 방법이다.

Wx = -Sin(θ)×100 + A

Wy = Cos(θ)×100 + B

Wx, Wy : 웨이퍼의 중심 좌표

θ : 플랫존의 회전 각도 편차.

A, B : 웨이퍼 곡면과 플랫존의 꼭지점 평행이동 좌표.

상기의 수학식에서는 직경이 200㎜인 8인치 웨이퍼를 적용하여 웨이퍼의 중심값을 산출하는 공식을 예시한 것이다.

수학식 1에 표기된 100은 웨이퍼의 반경을 표시한 것이며, 이때 좌표의 기준(0,0)은 마스터 이미지(ME)의 플랫존의 일측 꼭지점이다.

상기 수학식을 이용해서 웨이퍼(W)가 단순히 수평 또는 수직의 방향으로만 평행 이동하였을 때에는 웨이퍼의 중심 좌표는 X,Y축 방향으로 이동한 거리만큼을 더해주기만 하면 웨이퍼(W)의 센터링 좌표 변화값을 산출할 수가 있다.

따라서 촬영한 웨이퍼 이미지(WE)의 웨이퍼 센터링 좌표 변화값을 산출하는 방법은 다음과 같다.

촬영한 웨이퍼(W)의 센터링 좌표 데이터가

Δx = x + dx, Δy = y + dy 라고 할 때, 최종 웨이퍼(W)의 센터링 좌표 WX,와 XY는, 하기 수학식 2에 의해서 산출된다.

WX = -Sin(θ)×100 + Δx + 100

WY = Cos(θ)×100 + Δy

상기의 수학식에서 θ는 플랫존의 경사각이므로 마스터 이미지(ME)의 플랫존 경사각을 기준으로 θ는 가감되도록 한다.

또한 상기의 수학식에서 마스터 이미지(ME)의 플랫존 꼭지점 좌표(x,y)가 좌표의 기준(0,0)이 된다.

이때의 신호 처리부(30)는 촬영된 웨이퍼 이미지(WE)와 저장된 마스터 이미 지(ME)와의 비교 연산에 의해서 웨이퍼(W)의 플랫존 일측의 꼭지점 변화값과 플랫존의 각도 변화값을 이용하여 웨이퍼 센터링 변화값을 산출하도록 하는 것이다.

이와 같은 공식을 이용하여 웨이퍼(W)의 틀어진 정도를 정확히 체크할 수가 있다.

즉 웨이퍼(W)의 센터링 변화값이 플랫존 꼭지점 변화값과 같을 때에는 웨이퍼(W)는 도 6에서와 같이 평형 이동만 한 상태가 된다.

하지만 웨이퍼(W)는 평형 이동만 하는 것이 아니라 회전도 하게 되므로 웨이퍼(W)의 센터링 좌표를 산출하는 데에는 웨이퍼(W)의 회전각 즉 플랫존의 각도 변화값을 정확히 체크해야만 한다.

웨이퍼 센터링 변화값의 산출을 위한 기준이 되는 좌표(0,0)는 전술한 바와 같이 웨이퍼의 플랫존 일측의 꼭지점이므로 플랫존의 각도는 이 꼭지점으로부터의 각도(θ)가 가감되는 크기에 따라 웨이퍼의 중심값 산출에 가장 큰 변수의 하나로서 작용하게 된다.

따라서 플랫존 꼭지점 변화값과 플랫존 각도 변화값을 정확히 찾는 것이 정확한 웨이퍼 센터링 변화값을 산출하는 열쇠가 된다.

이렇게 산출된 웨이퍼 센터링 변화값은 로봇 컨트롤러(40)에서 이송 로봇(10)을 제어하기 위한 제어 보정값으로 적용된다.

즉 로봇 컨트롤러(40)에 전송된 웨이퍼 센터링 변화값에 의해 이송 로봇(10)의 이동 위치를 보정한다.

로봇 컨트롤러(40)에 의한 이송 로봇(10)의 위치 보정에 의해 이송 로봇(10) 에 의해서는 웨이퍼(W)가 프로세스 챔버(3)에 정확히 얼라인될 수가 있다.

즉 이송 로봇(10)에 의해서 프로세스 챔버(3)에 로딩하는 얼라인 기준을 웨이퍼(W)가 안치되는 블레이드가 아닌 웨이퍼(W)에 두고 프로세스 챔버(3)의 내부로 정확히 센터링 얼라인이 이루어진 상태에서 웨이퍼(W)가 공급되도록 한다.

한편 웨이퍼 센터링 변화값과 플랫존의 각도 변화값은 일정 범위가 넘지 않도록 하는 것이 매우 중요하다.

즉 이송 로봇(10)은 웨이퍼(W)를 수평 회전시킬 수 있는 기능이 없으므로 플랫존 각도가 일정 각도 이상으로 변화되면 프로세스 챔버(3)에서 웨이퍼(W)를 정확히 안치시킬 수가 없어 공정 에러를 초래하게 된다.

또한 웨이퍼(W)의 중심이 블레이드(11)로부터 지나치게 벗어나 있게 되면 이송 로봇(10)에 의해 웨이퍼(W)의 센터링 얼라인을 맞추더라도 이송 로봇(10)의 블레이드(11)가 프로세스 챔버(3)의 슬릿에 충돌하는 사고가 발생할 수가 있다.

때문에 웨이퍼 센터링 변화값과 플랫존 각도 변화값의 한계치를 신호 처리부(30) 또는 로봇 컨트롤러(40)에 설정값으로 저장되어 있도록 한다.

따라서 웨이퍼(W)의 센터링 변화값이 신호 처리부(30) 또는 로봇 컨트롤러(40)에 저장된 설정값(200㎜ 웨이퍼의 경우 약 3㎜) 보다 크거나 플랫존의 각도 변화값이 설정값(200㎜ 웨이퍼의 경우 약 3°) 보다 크다고 판단되면 로봇 컨트롤러(40)는 이송 로봇(10)이 로드락 챔버(2)로부터 인출한 웨이퍼(W)를 얼라인 챔버(4)로 이송되게 하여 정밀한 얼라인이 이루어지도록 한 다음 다시 프로세스 챔버(3)에 공급되도록 한다.

한편 웨이퍼(W)는 단위 공정에 공급되기 전에 이미 플랫존 얼라인이 이루어진 상태이므로 대부분은 로봇 컨트롤러(40)에 저장된 설정값 이내의 변화값을 나타내게 되지만 로드락 챔버(2)로 이송시키면서 또는 로드락 챔버(2)에 안치시키면서 취급 부주의 등으로 외적인 충격에 의해 카세트 내에서 웨이퍼(W)가 심하게 위치 변경이 이루어질 수가 있으므로 그에 따른 사고를 미연에 방지시키기 위하여 설정값과 반드시 비교되도록 한다.

이러한 웨이퍼 센터링 변화값과 플랫존 각도 변화값을 설정값과 비교하는 과정은 전술한 바와 같이 신호 처리부(30)에서 수행되게 할 수도 있고, 로봇 컨트롤러(40)에서 수행되게 할 수도 있다.

바람직하게는 설정값과의 비교 판단은 신호 처리부(30)에서 미리 이루어지도록 하는 것이다.

즉 신호 처리부(30)에서 미리 웨이퍼(W)를 얼라인 챔버(4)로 공급할 것인지 프로세스 챔버(3)로 공급할 것인지를 판단하도록 하면 로봇 컨트롤러(40)에서는 그대로 동작만 수행하면 되고, 특히 웨이퍼(W)를 프로세스 챔버(3)로 직접 전달하게 되는 경우에는 웨이퍼 센터링 보정값을 동시에 전달되게 한다.

한편 웨이퍼(W)가 얼라인 챔버(4)를 경유하는 경우에는 이송 로봇(10)에 의한 웨이퍼 센터링 얼라인은 생략한다.

실제 이송 로봇(10)에 의한 얼라인보다는 고가의 장비인 얼라인 챔버(4)에서의 얼라인이 더욱 정확하므로 얼라인 챔버(4)를 거치는 경우에는 이송 로봇(10)에 의한 얼라인은 생략하는게 바람직하다.

이와 같이 신호 처리부(30)에서 연산되어 산출한 웨이퍼 센터링 보정값을 로봇 컨트롤러(40)에 전달하게 되면 로봇 컨트롤러(40)에서는 웨이퍼 센터링 보정값을 이미 저장되어 있는 설정값과 비교하여 설정값 범위 안에 있다고 판단되었을 때 이송 로봇(10)의 이송 위치가 보정되도록 한다.

이렇게 로봇 컨트롤러(40)에 의해서 이송 로봇(10)의 이송 위치가 보정되도록 하면 비록 웨이퍼(W)가 안치되어 있는 블레이드가 정위치에 있지 않더라도 웨이퍼(W)는 정확한 센터링 위치에서 프로세스 챔버(3)에 공급될 수가 있다.

다시 말해 본 발명은 프로세스 챔버(3)에 진입하는 센터링 얼라인의 기준을 웨이퍼(W)의 중심에 맞추게 함으로써 웨이퍼(W)를 안치하는 이송 로봇(10)의 블레이드가 미세하게 웨이퍼 센터링 보정값만큼 이동하도록 하는 것이다.

한편 본 발명에서는 플랫존을 갖는 웨이퍼(W)를 예로서 설명하였으나, 플랫존의 꼭지점과 같이 기준이 되는 표시를 형성한 웨이퍼(W)에도 그 표시에 의해서 웨이퍼 센터링 얼라인이 이루어지도록 한다.

즉 웨이퍼(W)에서는 방향성을 갖도록 하기 위하여 본 발명에서와 같이 플랫존을 형성하기도 하지만 노치(notch)를 형성하기도 하고, 일측의 웨이퍼 에지부에 특정한 표시를 하는 웨이퍼(W)도 있으므로 이들 표시를 기준으로 본 발명과 동일한 웨이퍼 센터링 얼라인을 수행할 수가 있다.

또한 본 발명에서는 웨이퍼(W)의 직경이 8인치인 것을 기준으로 설명하였으나 최근 반도체의 생산성을 위하여 제작한 12인치 웨이퍼에도 동일하게 적용할 수가 있다.

이와 같이 본 발명은 이송 중인 웨이퍼(W)의 이미지를 촬영할 수 있도록 하는 이미지 촬영부(20)를 로드락 챔버(2)와 트랜스퍼 챔버(1) 사이의 슬릿 밸브 도어 모듈(5)에서 윈도우에 간단히 조립할 수 있도록 하고, 별도로 신호 처리부(30)와 함께 로봇 컨트롤러(40)를 구비하면서 이송 로봇(10)이 로봇 컨트롤러(40)에 의해 구동 제어될 수 있도록 하고 있으므로 기존 설비에서도 적용이 가능한 동시에 변화를 최소화하여 실용이 용이하다.

추가되는 구성들이 모두 기존 설비의 외부에 구비되는 구성이며, 다만 로봇 컨트롤러(40)에서의 로봇 제어 프로그램을 추가하여 이송 로봇(10)의 구동이 로봇 컨트롤러(40)에 의해서 미세하게 제어될 수 있도록 함으로써 설비의 구조 변경을 최소화시키도록 하고 있다.

또한 로드락 챔버(2)에서 프로세스 챔버(3)로 한 매씩 로딩되는 웨이퍼(W)는 이송 중에 웨이퍼(W)의 센터링 변화값이 산출되도록 하고, 이렇게 산출된 센터링 변화값을 보정값으로 하여 이송 로봇(10)의 구동이 정밀하게 제어되도록 한다.

따라서 로드락 챔버(2)로부터 굳이 얼라인 챔버(4)를 거치지 않고도 웨이퍼(W)를 이송하는 이송 로봇(10)의 구동이 제어되면서 간단히 웨이퍼 센터링 얼라인이 이루어지도록 한다.

이송 로봇(10)에 의해 프로세스 챔버(3)에 공급되는 웨이퍼(W)가 일정한 시점에서 센터링 얼라인이 이루어지도록 하게 되면 웨이퍼(W)가 프로세스 챔버(3)의 내부로 공급되면서 프로세스 챔버(3)에 로딩되는 웨이퍼(W)가 정확히 센터링 얼라인되어 프로세스 챔버(3)에서의 안전한 공정 수행이 이루어질 수가 있도록 한다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 로드락 챔버로부터 트랜스퍼 챔버로 이송되는 웨이퍼의 중심 변화를 이미지 촬영하여 이를 마스터 이미지와의 비교 연산에 의해서 웨이퍼 센터링 변화값을 산출하고, 산출된 웨이퍼 센터링 변화값에 의해 이송 로봇의 구동량을 제어하여 프로세스 챔버로 정확히 센터링 얼라인이 이루어진 웨이퍼(W)가 로딩될 수 있도록 한다.

이때 웨이퍼는 이송 로봇에 의해서 얼라인 챔버를 경유하지 않도록 함으로써 본 발명은 웨이퍼 이송 경로가 단축되도록 하는 동시에 특히 웨이퍼를 로드락 챔버로부터 직접 프로세스 챔버로 로딩될 수 있도록 함으로써 공정 수행 시간을 단축시켜 공정 수행 효율 및 제품의 생산성이 대폭 향상될 수 있도록 하는 매우 유용한 효과를 제공하게 된다.

Claims

로드락 챔버로부터 트랜스퍼 챔버로 이송되는 웨이퍼의 이미지를 촬영을 위한 트리거 신호를 발생시키는 레이저 센서와;

상기 레이저 센서로부터 발생되는 트리거 신호에 의하여 웨이퍼 이미지를 촬영하여 디지털 신호로 변환하는 이미지 촬영부와;

상기 이미지 촬영부로부터 디지털 신호로 변환된 이미지 신호와 이미 저장된 마스터 이미지와의 비교 연산에 의해서 상기 웨이퍼의 센터링 얼라인 보정값을 산출하는 신호 처리부와;

상기 신호 처리부를 통해 전달되는 상기 웨이퍼의 센터링 얼라인 보정값에 따라 프로세스 챔버에 공급되는 상기 웨이퍼가 센터링 얼라인이 이루어지도록 이송 로봇을 제어하는 로봇 컨트롤러;

로서 이루어지는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 이미지 촬영부는 CCD 카메라를 포함하는 웨이퍼 얼라인 장치.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 레이저 센서는 빛을 조사하여 빛의 반사율이 변경되는 부분에서 상기 웨이퍼의 이미지를 촬영하는 시점을 알리는 트리거 신호가 발생되도록 하는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 이미지 촬영부는 상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 사이에 구비되는 슬릿 밸브 도어 모듈의 윈도우에 구비되는 웨이퍼 얼라인 장치.
로드락 챔버의 카세트로부터 인출하여 트랜스퍼 챔버로 이송되는 웨이퍼의 이미지 촬영을 위한 트리거 신호를 발생하는 레이저 센서와;

상기 레이저 센서로부터의 트리거 신호에 의해서 상기 웨이퍼를 밝게 비추도록 하는 조명과;

상기 레이저 센서로부터 발생되는 트리거 신호에 의해서 이송 로봇에 의해 이송되는 상기 웨이퍼의 이미지를 촬영하고, 촬영한 상기 웨이퍼 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 CCD 카메라와;

상기 CCD 카메라로부터 전송되는 상기 웨이퍼의 이미지 신호를 이미 저장된 마스터 이미지와의 비교 연산에 의해서 웨이퍼 센터링 얼라인 보정값을 산출하는 신호 처리부와;

상기 신호 처리부로부터 피드백되는 상기 웨이퍼 센터링 얼라인 보정값에 의해 상기 이송 로봇의 위치 보정이 이루어지도록 상기 이송 로봇을 제어하는 로봇 컨트롤러;

로서 이루어지는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 레이저 센서는 빛이 조사되는 상기 이송 로봇으로부터 반사되는 빛의 반사율이 변경되는 부분에서 상기 CCD 카메라의 촬영 시점을 알리는 트리거 신호를 발생하는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 빛의 반사율이 변경되는 부분은 상기 이송 로봇의 색깔이 다른 로봇 암과 결합부 사이의 경계 부위인 웨이퍼 얼라인 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 레이저 센서는 상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 사이에 구비되는 슬릿 밸브 도어 모듈의 윈도우에 구비되는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 조명은 섬광 전구로 이루어지는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 조명은 상기 레이저 센서에 의한 트리거 신호의 발생 시점에 작동되도록 하는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 조명은 상기 레이저 센서에 의한 트리거 신호의 발생 시점으로부터 일정 시간 지나서 작동되도록 하는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 조명은 상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 사이에 구비되는 슬릿 밸브 도어 모듈의 윈도우에 구비되는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 CCD 카메라는 상기 레이저 센서에 의한 트리거 신호의 발생 시점에 작동되도록 하는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 CCD 카메라는 상기 조명과 동시에 작동되도록 하는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 CCD 카메라는 상기 레이저 센서에 의한 트리거 신호의 발생 시점으로부터 일정 시간 지나서 작동되도록 하는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 CCD 카메라는 상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 사이에 구비되는 슬릿 밸브 도어 모듈의 윈도우에 구비되는 웨이퍼 얼라인 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 레이저 센서와 상기 조명과 상기 CCD 카메라는 상기 로드락 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 사이에 구비되는 슬릿 밸브 도어 모듈의 윈도우 에 구비되는 웨이퍼 얼라인 장치.
로드락 챔버의 카세트로부터 인출하여 트랜스퍼 챔버로 이송되는 웨이퍼의 이미지 촬영을 위한 트리거 신호를 발생하는 레이저 센서와;

상기 레이저 센서로부터의 트리거 신호에 의해서 상기 웨이퍼를 밝게 비추도록 하는 조명과;

상기 레이저 센서로부터 발생되는 트리거 신호에 의해서 이송 로봇에 의해 이송되는 상기 웨이퍼의 이미지를 촬영하고, 촬영한 상기 웨이퍼 이미지를 디지털 신호로 변환시키는 CCD 카메라와;

상기 CCD 카메라로부터 전송되는 상기 웨이퍼의 이미지 신호를 이미 저장된 마스터 이미지와의 비교 연산에 의해서 웨이퍼 센터링 얼라인 보정값을 산출하는 신호 처리부와;

상기 신호 처리부로부터 피드백되는 상기 웨이퍼 센터링 얼라인 보정값에 의해 상기 이송 로봇의 위치 보정이 이루어지도록 상기 이송 로봇을 제어하는 로봇 컨트롤러로서 이루어지는 웨이퍼 얼라인 장치에 있어서,

상기 트랜스퍼 챔버의 상기 이송 로봇에 의해 상기 로드락 챔버의 카세트로부터 웨이퍼를 인출하는 단계와;

상기 웨이퍼가 이송되는 일정 시점에서 상기 레이저 센서에 의해서 트리거 신호를 발생시키는 단계와;

상기 레이저 센서로부터의 트리거 신호 발생에 의해 상기 이송 로봇에 안치되어 이송되는 상기 웨이퍼를 촬영하는 단계와;

촬영한 상기 웨이퍼의 이미지를 디지털 신호로 변환하는 단계와;

디지털 신호로 변환된 웨이퍼 이미지를 이미 저장되어 있는 마스터 이미지와 비교하는 단계와;

상기 마스터 이미지와의 비교에 의해서 상기 웨이퍼 이미지의 플랫존 일측의 꼭지점 좌표와 플랫존의 각도를 검출하여 상기 웨이퍼 이미지의 중심값을 산출하는 단계와;

상기 웨이퍼 이미지의 센터링 변화값과 플랫존 각도 변화값을 산출하는 단계와;

산출한 상기 웨이퍼 센터링 변화값 또는 플랫존 각도 변화값을 저장된 설정값과 비교하는 단계와;

상기의 단계에서 상기 웨이퍼 센터링 변화값 또는 플랫존 각도 변화값이 상기 설정값보다 크다고 판단되면 상기 이송 로봇에 의해서 상기 웨이퍼를 얼라인 챔버에 공급하여 얼라인된 후 프로세스 챔버에 공급되도록 하는 단계와;

상기의 단계에서 상기 웨이퍼 센터링 변화값 또는 플랫존 각도 변화값이 상기 설정값보다 작다고 판단되면 산출한 상기 웨이퍼 이미지의 센터링 변화값에 의해 이송 로봇의 위치 보정값을 산출하는 단계와;

산출한 상기 이송 로봇의 위치 보정값에 의해 이송 로봇을 이송시켜 프로세스 챔버에 직접 상기 웨이퍼를 정확히 센터링 얼라인시키면서 로딩시키는 단계;

로서 이루어지는 웨이퍼 얼라인 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 레이저 센서에 의한 트리거 신호는 상기 이송 로봇으로부터 반사되는 빛의 반사율이 변경되는 부분에서 발생되는 웨이퍼 얼라인 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 레이저 센서에 의한 트리거 신호는 상기 이송 로봇에 조사되는 빛이 상기 이송 로봇의 색깔이 각기 다른 로봇 암과 결합부 사이의 경계 부위를 지나는 순간 발생되는 웨이퍼 얼라인 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 웨이퍼를 촬영하는 단계에는 동시에 조명이 작동되면서 상기 웨이퍼를 밝게 비추도록 하는 웨이퍼 얼라인 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 레이저 센서에 의한 트리거 신호가 발생되고 일정 시간이 경과한 후 상기 웨이퍼를 촬영하는 웨이퍼 얼라인 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 중심값은 하기 수학식 1에 의해 산출되는 웨이퍼 얼라인 방법.

(수학식 1)

Wx = -Sin(θ)×100 + A, Wy = Cos(θ)×100 + B

Wx, Wy : 웨이퍼의 중심 좌표

θ : 플랫존의 회전 각도 편차

A, B : 웨이퍼 곡면과 플랫존의 꼭지점 평행이동 좌표
제 20 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 센터링 변화값은 하기 수학식 2에 의해 산출되는 웨이퍼 얼라인 방법.

(수학식 2)

Δx = x + dx, Δy = y + dy 라고 할 때,

최종 웨이퍼(W)의 센터링 좌표 WX,와 XY는,

WX = -Sin(θ)×100 + Δx + 100

WY = Cos(θ)×100 + Δy
제 20 항에 있어서, 상기 웨이퍼 이미지의 중심값을 산출하기 위한 기준 좌 표는 상기 마스터 이미지의 플랫존 일측의 꼭지점으로 하는 웨이퍼 얼라인 방법.