KR100790743B1 - 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치 및 그를이용한 웨이퍼 로딩 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 검사 장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇이 검사 스테이지의 진공 가이드에 웨이퍼를 올려놓을 때, 로봇 콘트롤러의 파라미터 오류로 인해 웨이퍼가 진공 가이드의 측면에 부딪혀 낙하하는 현상을 방지한 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치 및 상기 웨이퍼 충돌 방지 장치를 이용하여 웨이퍼를 정상적으로 로딩할 수 있도록 하는 웨이퍼 로딩 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 웨이퍼 검사 장비에 전원을 공급하여 초기화 동작을 수행하고; 로봇에 의해 카세트 로케이터의 카세트에 정렬된 웨이퍼중 하나의 웨이퍼를 픽업하여 검사 스테이지를 향해 회전한 다음 1차 상승 지점으로 상승시키며; 위치 감지 센서의 검출 신호를 입력 받아 상기 웨이퍼가 1차 상승 지점에 정확하게 위치되었는지를 확인한 후; 상기 웨이퍼가 예설정된 1차 상승 지점에 정확하게 위치된 것으로 확인되는 경우 상기 로봇을 구동하여 웨이퍼를 검사 스테이지의 진공 가이드에 로딩하고, 상기 웨이퍼가 예설정된 1차 상승 지점을 벗어난 것으로 확인되는 경우 상기 로봇의 구동을 정지시키며, 상기 로봇의 구동을 정지시키는 단계 전 또는 후에 웨이퍼의 로딩 오류를 알리는 경보를 발생하도록 된 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 로딩 제어 방법이 제공된다.

웨이퍼, 검사 스테이지, FTIR, 카세트, 로봇, 진공 가이드, 로딩, 경보

Description

웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 로딩 제어 방법{Wafer crashing prevention apparatus and wafer loading control method using the same}

도 1은 종래의 웨이퍼 검사 장비의 개략적인 구성을 나타내는 평면도

도 2는 도 1의 측면도로서 검사 스테이지에 웨이퍼를 로딩하는 과정을 나타내는 도면

도 3은 종래의 웨이퍼 검사 장비에 있어서 웨이퍼가 진공 가이드에 부딪힐 때의 상태를 나타내는 평면도

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치의 구성을 나타내는 도면

도 5는 도 4의 측면도

도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 로딩 제어 과정을 나타내는 순서도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 웨이퍼 10 : 카세트 로케이터

20 : 로봇 22 : 아암

30 : 검사 스테이지 32 : 진공 가이드

40 : 카세트 50 : 위치 감지 센서

52 : 발신 센서 54 : 수신 센서

60 : 공정 제어 모듈 70 : 로봇 구동계

80 : 경보 발생 모듈 82 : 경보음 발생 유닛

84 : 경보 램프 유닛

본 발명은 반도체 웨이퍼 검사 장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇이 검사 스테이지의 진공 가이드에 웨이퍼를 올려놓을 때, 로봇 콘트롤러의 파라미터 오류로 인해 웨이퍼가 진공 가이드의 측면에 부딪혀 낙하하는 현상을 방지한 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치 및 상기 웨이퍼 충돌 방지 장치를 이용하여 웨이퍼를 정상적으로 로딩할 수 있도록 하는 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 로딩 제어 방법에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 제조 공정에 있어서 FTIR(Fourier Transform Infrared)와 같은 검사 장비에서는 주로, 수소-네온 레이저와 적외선 소오스(IR Source)를 이용하여 디바이스내 확산된 보론(Boron), 수소(Hydrogen), 불소(F) 등의 불순물 농도를 측정하게 된다.

이러한 검사 장비는, 통상적으로, 첨부 도면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 카세트 로케이터(10), 이송 로봇(20) 및 검사 스테이지(30)를 포함한다.

상기 카세트 로케이터(10)에는 다수의 웨이퍼(2)가 적재된 카세트(40)가 놓여진다. 상기 이송 로봇(20)은 그의 아암(22,Arm)을 움직여 상기 카세트(40)로부터 웨이퍼(2)를 픽업하여 상기 검사 스테이지(30)에 로딩한다.

상기 검사 스테이지(30)에는 양측에 진공 가이드(32)가 설치되어 있어, 상기 진공 가이드(32) 위에 검사 스테이지(30)로 반입한 웨이퍼(2)를 올려놓고 검사를 수행하게 된다. 상기 진공 가이드(32)는 웨이퍼(2)의 좌,우 양측을 지지하도록 도면상 3시 및 9시 방향에 설치되며, 웨이퍼(2)와 닿는 면적을 줄이기 위해 매우 좁은 형태를 취한다. 이러한 진공 가이드(32)에는 내부로부터 상면으로 진공력이 작용하고 있어, 웨이퍼(2)가 올려지는 경우 웨이퍼(2)를 흡착하여 고정하게 된다.

상기와 같이, 웨이퍼(2)를 카세트(40)로부터 진공 가이드(32)에 올려놓기 위한 로봇 아암(22)의 운동 과정에 있어서, 로봇 아암(22)은 정렬을 마친 상기 카세트(40)로부터 웨이퍼(2)를 픽업하여 검사 스테이지(30)를 향해 회전한 후, 검사 스테이지(30)의 게이트(도시생략) 높이 즉, 진공 가이드(32)에 올려 놓을 수 있는 높이로 상승이동한다(도 2에서 ①). 이 것은 Z-축상의 상승이며, 이 지점을 '1차 상승 지점'이라고 한다.

이 후, 웨이퍼(2)를 검사 스테이지(30)의 진공 가이드(32)에 올려 놓기 우해, 1차 상승 지점이 이루는 평면상에서 검사 스테이지(30)를 향해 직진하여 상기 진공 가이드(32) 위의 '셋팅 위치'까지 직선이동한다(도 2에서 ②).

이 후, 상기한 셋팅 위치에서 하강하여 웨이퍼(2)를 진공 가이드(32) 위에 올려놓는다(도 2에서 ③).

상기와 같은 웨이퍼 검사 장비에서, 웨이퍼에 가장 치명적이면서 빈번하게 발생하는 사고중 하나는, 로봇 아암(22)이 웨이퍼(2)를 로딩 하기 위해 1차 상승 지점으로부터 검사 스테이지(30)의 셋팅 위치까지 평면상을 직선 이동할 때, 웨이퍼(2)가 진공 가이드(32)에 부딪혀 낙하는 것이다.

이러한 사고는 로봇 제어에 오류가 발생하는 원인에 기인하는 것으로 파악되고 있으나, 로봇 제어 오류는 눈에 보이는 현상도 아니고 주기적으로 발생하는 사고도 아니고 해서, 문제 발생을 미연에 방지하거나 적절한 조치를 취하기가 매우 어렵다.

현재까지 밝혀진 사고의 원인 중 가장 유력한 것은, 장비 내부의 정전기 스파크에 의해 로봇 콘트롤러가 영향을 받아 'RS232 PCB'와 같은 로봇 제어 정보 흐름에 관련된 제어 요소에 손상을 주어 일시적 파라미터 단절(Parameter broken)이 초래됨으로써, 로봇 아암(22)이 1차 상승 지점 보다 낮은 지점까지 상승된 상태에서 그대로 검사 스테이지(30)로 진입하여 진공 가이드(32) 측면에 충돌하여 낙하되는 것으로 추정하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은, Z-축상의 1차 상승 지점으로 상승된 웨이퍼의 위치를 감지하여 예 설정된 정상적인 위치에 있을 때만 다음의 동작을 수행하고 정상적인 위치를 벗어난 경우에는 다음의 동작을 정지시킴으로써, 웨이퍼가 진공 가이드의 측면에 부딪혀 낙하하는 현상을 방지하도록 하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 로봇에 의해 카세트 로케이터에 있는 카세트로부터 웨이퍼를 픽업하여 검사 스테이지의 진공 가이드로 이송하는 경우 웨이퍼가 진공 가이드에 부딪히는 현상을 방지하기 위한 장치로서, 상기 로봇의 아암에 의해 카세트로부터 픽업되어 Z-축상의 1차 상승 지점으로 상승된 웨이퍼의 위치가 정확한지의 여부를 감지하는 위치 감지 센서; 상기 위치 감지 센서로부터 입력되는 신호에 따른 제어 동작을 수행하는 공정 제어 모듈; 상기 공정 제어 모듈에 의해 상기 로봇을 구동시키며, 상기 위치 감지 센서로부터 입력되는 신호에 의해, 상기 1차 상승 지점으로 이동된 웨이퍼가 예설정된 위치를 벗어났는지의 여부에 따라 상기 공정 제어 모듈의 제어에 의해 로봇의 구동을 정지시키거나 상기 진공 가이드에 웨이퍼를 로딩하도록 로봇을 구동시키는 로봇 구동계; 및 상기 위치 감지 센서로부터 입력되는 신호에 의해, 상기 1차 상승 지점으로 이동된 웨이퍼가 예설정된 위치를 벗어난 것으로 확인되는 경우, 상기 공정 제어 모듈의 제어에 의해 경보를 발생하는 경보 발생 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치가 제공된다.

상기 위치 감지 센서는, 상기 진공 가이드에 설치되며, 상기 공정 제어 모듈 의 제어에 의해 상기 웨이퍼에 레이저빔을 발사하는 발신 센서와, 상기 웨이퍼로부터 반사되는 반사 빔을 수신하여 상기 공정 제어 모듈에 감지 신호를 인가하는 수신 센서로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 경보 발생 모듈은, 경보음을 발생하는 경보음 발생 유닛과, 경보 램프를 작동하는 경보 램프 유닛으로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 이루어진 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치를 이용하여 웨이퍼 검사 스테이지에 웨이퍼를 로딩함에 있어서는, 웨이퍼 검사 장비에 전원을 공급하여 초기화 동작을 수행하는 단계; 로봇에 의해 카세트 로케이터의 카세트에 정렬된 웨이퍼중 하나의 웨이퍼를 픽업하여 검사 스테이지를 향해 회전한 다음 1차 상승 지점으로 상승시키는 단계; 위치 감지 센서의 검출 신호를 입력 받아 상기 웨이퍼가 1차 상승 지점에 정확하게 위치되었는지를 확인하는 단계; 상기 웨이퍼가 예설정된 1차 상승 지점에 정확하게 위치된 것으로 확인되는 경우 상기 로봇을 구동하여 웨이퍼를 검사 스테이지의 진공 가이드에 로딩하고, 상기 웨이퍼가 예설정된 1차 상승 지점을 벗어난 것으로 확인되는 경우 상기 로봇의 구동을 정지시키는 단계; 및 상기 로봇의 구동을 정지시키는 단계 전 또는 후에 웨이퍼의 로딩 오류를 알리는 경보를 발생하는 단계를 수행하여 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 로딩 제어 방법이 제공된다.

여기서, 상기 웨이퍼가 1차 상승 지점에 위치되었는지의 확인은, 상기 1차 상승 지점에 위치한 웨이퍼 측면에 레이저 빔을 발사한 후, 상기 웨이퍼로부터 반사되는 광량을 검출하여 이 광량이 예설정된 광량을 만족하는지의 여부를 확인함으 로써 수행될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 웨이퍼를 검사 스테이지에 로딩하기에 앞서 1차 상승 지점으로 정확하게 상승되었는지가 먼저 확인된 후, 이상이 없는 경우에만 검사 스테이지로 이송되고, 이상이 있는 경우에는 로봇의 구동을 정지시켜 검사 스테이지로 웨이퍼가 로딩되는 것을 방지함으로써 웨이퍼가 진공 가이드에 부딪히는 현상이 근본적으로 방지된다.

또한, 웨이퍼가 1차 상승 지점을 벗어난 경우 경보를 발생하여 작업자에게 알림으로써, 작업자가 신속하고 적절한 조치를 취할 수 있다.

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 4에는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치의 구성이 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 측면도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소와 동일한 부분에 대하여는 동일한 참조부호를 부여하며 그 반복되는 설명은 생략한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치는, 위치 감지 센서(50), 공정 제어 모듈(60), 로봇 구동계(70), 경보 발생 모듈(80)을 포함한다.

상기 위치 감지 센서(50)는 상기 진공 가이드(32)에 설치되며, 로봇 아암(22)에 의해 Z-축상의 1차 상승 지점으로 상승된 웨이퍼(2)의 위치를 감지한 다.

도면에 도시된 예에 있어서, 상기 위치 감지 센서(50)는 웨이퍼(2)에 레이저빔을 발사하는 발신 센서(52)와, 상기 웨이퍼(2)로부터 반사되는 반사 빔을 수신하는 수신 센서(54)로 이루어져 있다.

따라서, 상기 발신 센서(52)로부터 발신된 레이저 빔이 웨이퍼(2) 측면에 부딪힌 후, 상기 수신 센서(54)로 되돌아 오는 광량을 감지하여, 웨이퍼(2)가 예설정된 범위 이내에 위치하고 있는가를 검출하게 된다. 만일, 웨이퍼(2)가 예설정된 1차 상승 위치에 대한 오차 범위를 벗어나면 상기 웨이퍼(2)의 측면으로부터 반사되어 상기 수신 센서(54)에 도달되는 광량이 설정된 양보다 적어질 것이다. 이 때 상기 수신 센서(54)는 상기 광량을 전압값으로 변환시켜 상기 공정 제어 모듈(60)로 인가한다.

상기 공정 제어 모듈(60)은, 상기 웨이퍼 위치 감지 센서(50)로부터 입력되는 신호에 의해 웨이퍼(2)의 1차 상승 위치를 판독한 후 그에 따른 제어 동작을 수행한다.

상기 로봇 구동계(70)는, 상기 공정 제어 모듈(60)의 제어에 의해 상기 로봇(20)을 구동시킨다.

상기 경보 발생 모듈(80)은, 상기 공정 제어 모듈(80)의 제어에 의해 경보를 발생한다. 경보는 경보음(Alarm)을 발생할 수도 있고, 경보 램프를 작동시킬 수도 있다. 바람직하게는 경보 램프를 작동시킴과 동시에 경보음을 발생하는 것이다. 이를 위하여 상기 경보 발생 모듈(80)은 경보음 발생 유닛(82)과 경보 램프 유닛(84)을 포함할 수 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치를 이용한 웨이퍼 로딩 제어 처리 과정을 첨부도면 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 공정 제어 모듈(60)은 웨이퍼 검사 장비에 전원을 공급하여 초기화 동작을 수행한 후(단계 S110), 로봇 구동계(70)에 명령을 하여 카세트 로케이터(10)의 카세트(40)에 정렬된 웨이퍼(2)중 하나의 웨이퍼(2)를 픽업하여 검사 스테이지(30)를 향해 회전한 후, 1차 상승 지점까지 상승시킨다(단계 S120).

이후, 위치 감지 센서(50)로부터 웨이퍼(2)의 1차 상승 위치에 대한 감지 신호를 입력받아 웨이퍼(2)가 1차 상승 지점에 정확하게 위치되었는지를 판단한다(단계 S130).

구체적으로, 상기 위치 감지 센서(50)의 발신 센서(52)를 통해 1차 상승 지점에 위치한 웨이퍼(2) 측면을 향하여 레이저 빔을 발사한 후, 수신 센서(54)를 통해 웨이퍼(2) 측면으로부터 반사되는 광량을 검출하여 이 광량이 예설정된 광량에 도달되는지를 판단한다.

상기한 과정에서 웨이퍼(2)가 1차 상승 지점에 정확하게 위치된 것으로 확인되면, 웨이퍼(2)를 검사 스테이지(30)에 로딩한다(단계 S140).

구체적으로, 상기 웨이퍼(2)가 검사 스테이지(30)의 진공 가이드(32) 위에 위치할 때까지 상기 로봇(20)의 아암(22)을 전진시키고, 아암(22)을 하강시켜 웨이퍼(2)를 진공 가이드(32)에 올려 놓는다.

상기 단계(단계 S130)에서, 웨이퍼(2)가 1차 상승 지점으로부터 벗어난 것으로 판단되면, 로봇 구동계(70)에 명령을 인가하여 로봇(2)의 구동을 정지시켜 더 이상의 공정 진행을 차단함과 동시에(단계 S150), 경보 발생 모듈(80)에 전류를 인가하여 경보를 발생한다(단계 S160).

구체적으로는, 경보음 발생 유닛(82)을 통해 경보음을 발생시키고, 동시에 경보 램프 유닛(84)을 통해 경보 램프를 작동시킨다.

본 발명에 있어서, 상기한 경보의 발생(단계 S160)은, 상기 로봇의 구동을 정지시키는 단계(단계 S150) 직전에 수행할 수도 있고, 직후에 수행 할 수도 있다.

이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예가 상세하게 설명되었으나, 이는 하나의 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 웨이퍼를 검사 스테이지에 로딩하기에 앞서 웨이퍼가 정확한 위치 즉, 1차 상승 지점으로 상승되었는가를 먼저 확인한 후, 검사 스테이지로 이송되도록 되어 있다.

종래에는, 웨이퍼의 위치를 확인하는 과정이 없어, 로봇 아암이 1차 상승 지점 보다 낮은 지점까지 상승된 상태에서 그대로 검사 스테이지로 진입함으로써, 상기 진공 가이드의 측면에 웨이퍼가 충돌하여 낙하되고, 그에 따라 웨이퍼가 손상되는 단점이 있었다.

그러나, 본 발명에서는 웨이퍼가 1차 상승 지점에 정확하게 위치되었는지를 확인한 후, 이상이 있는 경우에는 로봇의 구동을 정지시켜 검사 스테이지로 웨이퍼가 로딩되는 것을 방지함으로써 웨이퍼가 진공 가이드에 부딪히는 현상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 웨이퍼가 1차 상승 지점을 벗어난 경우 경보음을 발생하고 경보램프를 작동하여 작업자에게 알림으로써, 작업자가 신속하고 적절한 조치를 취할 수 있게 된다는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 로봇에 의해 카세트 로케이터에 있는 카세트로부터 웨이퍼를 픽업하여 검사 스테이지의 진공 가이드에 올려 놓고 웨이퍼를 검사하는 경우 웨이퍼가 진공 가이드에 부딪히는 현상을 방지하기 위한 장치로서,

   상기 로봇의 아암에 의해 카세트로부터 픽업되어 Z-축상의 1차 상승 지점으로 상승된 웨이퍼의 위치가 정확한지의 여부를 감지하는 위치 감지 센서;

   상기 위치 감지 센서로부터 입력되는 신호에 따른 제어 동작을 수행하는 공정 제어 모듈;

   상기 공정 제어 모듈에 의해 상기 로봇을 구동시키며, 상기 위치 감지 센서로부터 입력되는 신호에 의해, 상기 1차 상승 지점으로 이동된 웨이퍼가 예설정된 위치를 벗어났는지의 여부에 따라 상기 공정 제어 모듈의 제어에 의해 로봇의 구동을 정지시키거나 또는 상기 진공 가이드에 웨이퍼를 로딩하도록 로봇을 구동시키는 로봇 구동계; 및

   상기 위치 감지 센서로부터 입력되는 신호에 의해, 상기 1차 상승 지점으로 상승된 웨이퍼가 예설정된 위치를 벗어난 것으로 확인되는 경우, 상기 공정 제어 모듈의 제어에 의해 경보를 발생하는 경보 발생 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 위치 감지 센서는, 상기 진공 가이드에 설치되며, 상기 공정 제어 모듈의 제어에 의해 상기 웨이퍼에 레이저빔을 발사하는 발신 센서와, 상기 웨이퍼로부터 반사되는 반사 빔을 수신하여 상기 공정 제어 모듈에 감지 신호를 인가하는 수신 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 경보 발생 모듈은, 경보음을 발생하는 경보음 발생 유닛과, 경보 램프를 작동하는 경보 램프 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치.
4. 웨이퍼 검사 장비의 웨이퍼 충돌 방지 장치를 이용하여 웨이퍼 검사 스테이지에 웨이퍼를 로딩함에 있어서,

   웨이퍼 검사 장비에 전원을 공급하여 초기화 동작을 수행하는 단계;

   로봇에 의해 카세트 로케이터의 카세트에 정렬된 웨이퍼중 하나의 웨이퍼를 픽업하여 검사 스테이지를 향해 회전한 다음 1차 상승 지점으로 상승시키는 단계;

   위치 감지 센서의 검출 신호를 입력 받아 상기 웨이퍼가 1차 상승 지점에 정확하게 위치되었는지를 확인하는 단계;

   상기 웨이퍼가 예설정된 1차 상승 지점에 정확하게 위치된 것으로 확인되는 경우 상기 로봇을 구동하여 웨이퍼를 검사 스테이지의 진공 가이드에 로딩하고, 상기 웨이퍼가 예설정된 1차 상승 지점을 벗어난 것으로 확인되는 경우 상기 로봇의 구동을 정지시키는 단계; 및

   상기 로봇의 구동을 정지시키는 단계 전 또는 후에 웨이퍼의 로딩 오류를 알리는 경보를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 로딩 제어 방법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 웨이퍼가 1차 상승 지점에 위치되었는지의 확인은, 상기 1차 상승 지점에 위치한 웨이퍼 측면에 레이저 빔을 발사한 후, 상기 웨이퍼로부터 반사되는 광량을 검출하여 이 광량이 예설정된 광량을 만족하는지의 여부를 확인함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 로딩 제어 방법.

Images