KR101312789B1 - 웨이퍼의 위치 결정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이송 챔버에 배치된 프로세스 챔버를 향하여 하나의 평면에서 웨이퍼(3)를 이동시키기 위한 운반 장치(2, 20, 21)를 포함하는 이송 챔버와 프로세스 챔버의 앞에서 이송 챔버의 내부에 배치되어 제1 검지점(4)과 제2 검지점(5)에서 에지를 검출함으로써 웨이퍼(3)의 위치를 검출하기 위한 단일의 센서(1)를 구비하고, 측정된 두 검지점(4, 5)의 전자적 평가에 의해, 공지된 웨이퍼 직경을 근거로 웨이퍼(12)의 진정한 위치(12)가 판정되고, 운반 장치(2, 20, 21)가 웨이퍼(3)를 소망하는 목표 위치로 유도하는, 진공 프로세스 설비에서 기준 마커(6)를 구비하는 웨이퍼(3)의 위치 결정 방법에 관한 것이다. 웨이퍼(3)는 이의 기준 마커(6)를 기준으로 하여 소정의 위치에서 운반 장치(2, 20, 21)에 대하여 정렬되고, 기준 마커(6)의 투영은 웨이퍼(3)의 운동 방향을 따라 허용되지 않은 구역(22)을 결정하며, 이로써 웨이퍼(3)의 나머지 구역에 대하여 자유 구역을 정의한다. 센서(1)는 허용되지 않은 구역(22)을 통과하는 것이 확실하지 않도록 이송 챔버에 배치되며, 이에 의해 센서(1)는 웨이퍼 에지의 원형 영역만을 측정하는 것이 가능하고, 기준 마커(6)의 부분은 측정하지 않는다.

Description

웨이퍼의 위치 결정 방법{METHOD FOR POSITIONING A WAFER}

본 발명은 청구항 1에 따르는 진공 프로세스 설비에서 기준 마커(reference marker)를 구비한 웨이퍼를 위치 결정하는 방법에 관한 것이다.

현대의 진공 프로세스 설비에서는 웨이퍼라고도 불리우는 원형의 평탄한 기판 또는 공작물이 완전 자동화된 진공 프로세스 시스템 속에서 예를 들어 코팅, 에칭, 세정, 열처리와 같이 표면 처리된다. 이러한 공정을 자동화하고 다단계 공정을 상이한 설비 영역에서 수행할 수 있도록 하기 위해, 일종의 핸들링 로봇과 같은 자동화된 운반 시스템이 이용된다. 특히 이러한 유형의 공정에서의 반도체 웨이퍼의 취급은 특히 높은 청정도, 높은 정밀도 및 기판의 세심한 처리와 같은 매우 높은 품질의 취급을 필요로 한다. 전술한 바와 같은 높은 요구로 인해, 바람직하게는 이러한 유형의 설비는 록 챔버(lock chamber)를 포함하는데, 여기서 웨이퍼는 대기의 환경으로부터 진공 챔버로 운반되고, 이어서 하나의 공정 스테이션으로 운반되거나, 또는 대개 복수의 공정 스테이션으로 순차적으로 운반되어, 요구되는 표면 처리를 수행할 수 있다. 이때 웨이퍼는 운반 장치에 의해 수평 방향의 운반 평면에서 록 챔버로부터 프로세스 챔버로 운반되며, 웨이퍼가 프로세스 챔버에 놓여진 후, 대개 프로세스 챔버는 밀폐되며, 이로써 챔버에서 요구되는 진공 조건 및 공정 조건하에서 공정을 수행할 수 있다. 복수의 공정 단계가 요구되는 경우, 웨이퍼는 하나의 프로세스 챔버로부터 동일한 방식으로 다시 운반되며, 후속의 공정 단계를 위해 다른 프로세스 챔버로 운반된다.
특히 바람직한 유형의 설비는 소위 클러스터 시스템(cluster system)이다. 이러한 유형의 시스템에서는, 록 챔버와 프로세스 챔버 또는 복수의 챔버들이 실질적으로 중앙에 있는 이송 챔버의 주위에 배치된다. 하나 이상의 록 챔버가 있는 경우, 특히 복수의 프로세스 챔버가 있는 경우, 이들 챔버는 중앙에 위치하는 이송 챔버의 주위에 일종의 별 형태로 배치된다. 이러한 경우, 운반 장치는 이의 중앙에 위치하는 이송 챔버 속에 위치하며, 한편으로는 적어도 하나의 록 챔버에 접근 가능하고, 다른 한편으로는 프로세스 챔버에 접근 가능하다. 이송 챔버와 그 이외의 챔버 사이에는, 운반 과정 또는 공정 단계에서 챔버들이 서로 격리되도록 하기 위해, 소위 록 밸브(lock valve)가 배치되는 것이 통상적이고 바람직하다. 웨이퍼의 운반 공정에서는 운반 장치가 상응하는 개방된 록 게이트(open lock gate)를 통과하여 웨이퍼를 소망하는 위치에 놓는다.

삭제

운반 장치는 웨이퍼를 하나의 평면에서 병진적으로 이동시키고, 따라서 두 가지 운동 방향으로 움직인다. 중앙의 이송 챔버에 배치된 운반 장치를 구비하는 전술한 바람직한 클러스터 시스템에서는, 운반 장치는, 회전 중심을 중심으로 하여 회전하고, 이로써 하나의 회전 운동 방향을 형성하며, 이러한 회전 중심에 대하여 반경 방향으로 회전 중심을 기준으로 왕복하는 추가의 제2 병진 운동을 수행할 수 있는 메카니즘으로서 구성되는 것이 통상적이다. 이러한 운반 장치에 추가하여, 예를 들어 수평 방향의 평면에서 회전 가능하고 길이와 관련하여 조절이 가능한 아암 메커니즘에 더하여, 운반되어야 하는 웨이퍼가 당해 아암의 단부 영역에 놓인다. 이러한 유형의 구성은 비교적 긴 경로 거리에 걸쳐서 예를 들어 1m 이상의 크기 정도(order of magnitude)에 걸쳐서 웨이퍼를 록 챔버로부터 이송 챔버로, 및 그로부터 다시 프로세스 챔버로 용이하게 반입, 반출할 수 있으며, 상응하는 개방 록 도어(open lock door)를 통과할 수 있다. 웨이퍼는 운반 사이클의 초기에는 대기에 접하는 운반 장치에서 가능한 한 정확하게 항상 동일한 위치에서 배치되어야 하는데, 그 후에, 웨이퍼를 역시 정확하게 사전에 설정된 위치로 운반할 수 있도록 하기 위함이다. 운반 장치에서의 웨이퍼의 배치뿐만 아니라 운반 장치 자체도 어느 정도의 부정확성 또는 공차(公差)를 갖는다. 운반 장치에서 웨이퍼 위치의 추가의 부정확성 또는 변위는 프로세스 챔버에서의 작용에 의해 공정 스테이션에서도 발생할 가능성이 있다. 이러한 이유에서 정확한 웨이퍼 위치를 확인하기 위해 및/또는 위치 결정을 위한 상응하는 수정을 수행하기 위해, 웨이퍼의 정확한 위치를 검출 또는 측정해야 한다. 이를 위해 복수의 센서가 사용되는 것이 일반적이다. 이러한 센서는 공지된 방식에 의해 공정이 정밀하게 수행되어야 하는 최종 위치의 영역, 즉 프로세스 챔버 내에 직접 배치되며, 이어서 최종적으로 목표 위치에 맞추어 최종 위치 결정된다. 복수의 센서의 사용과 높은 전자 비용(elctronic expenditure), 및 이에 수반하는 운반 장치에서의 위치 결정 공정은 매우 큰 비용을 야기하고, 이에 수반하여, 필요한 비용이 높아질수록 진공 프로세스 설비의 시스템 신뢰도(system trustworthiness) 또는 가동 신뢰성도 저하된다. 이러한 것은, 설비의 가동 정지나 유지 비용의 증대로 이어질 가능성이 있고, 또한 고가의 반도체 웨이퍼를 생산할 때, 불량품의 증가로 이어질 가능성이 있다.

따라서, 비용을 절감하고 신뢰성을 증대시키기 위해, 단순화된 위치 결정 방법을 통해 더욱 간단한 운반 시스템을 구체화하는 해결 방법이 여러 차례 모색되어 오고 있다. 미국 특허공보 제6,760,976 B1호에는, 반도체 웨이퍼의 위치 결정 방법이 기재되어 있는데, 이 방법에서는 복수의 위치 결정 센서 대신에 단일의 센서가 사용된다. 이 방법은, 직경이 알려진 원형 웨이퍼를 사용하며, 웨이퍼 에지를 센서 방향으로 통과시킴으로써 적어도 두 지점이 검출되고, 이 검출 결과를 이용하여, 알려진 웨이퍼 직경과 조합하여 웨이퍼의 실제 위치 중심을 측정할 수 있다는 것을 전제로 하고 있다. 이렇게 하여 측정된 웨이퍼의 중심 위치를 근거로 하여 수정을 수행하며, 웨이퍼를 운반 장치에 의해 후속의 공정 단계를 위한 소망하는 목표 위치로 이동시킬 수 있다. 이 방법은, 외주가 원형의 닫힌 선을 갖고 있고 중단되지 않은 원형의 웨이퍼 기판의 경우에 적용할 수 있다. 현재 사용되고 있는 반도체 웨이퍼는 예를 들어 소위 플랫(flat)이라고 하는 소위 기준 마커를 원의 외주에 필요로 하는데, 이 기준 마커는 웨이퍼 상의 구성 소자나 웨이퍼 자체를 정렬하기 위한 회전식 위치 인식에 사용된다. 가능한 한 이러한 유형의 웨이퍼를 가공해야 한다면, 전술한 방법은 원형의 형상과는 상이한 에지 영역이 센서에서 검출될 때, 에러 또는 기능 정지로 되어버린다.

따라서 이 방법은 기준 마커를 구비하고 있는 웨이퍼에는 적용할 수 없다.

본 발명의 과제는 종래 기술의 전술한 단점을 제거하는 것이다. 특히 본 발명의 과제는, 높은 신뢰도와 고도의 정밀도로 가동하며 경제적인 구체화를 가능하게 하는, 기준 마커를 구비하고 있는 웨이퍼를 위치 결정하는 방법을 진공 프로세스 설비에서 실시할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 과제는 웨이퍼 주위에 기준 마커를 포함하는 청구항 1에 따른 원형 웨이퍼를 위치 결정하는 방법에 의해 달성된다. 종속항은 기타의 바람직한 실시양태를 정의한다.

이어서, 일례로서, 모식적인 도면을 이용하면서, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1a는 운반 장치의 홀더 위에 놓인 웨이퍼를, 웨이퍼의 기준 마커가 보이도록 하나의 운동 방향에서 나타내는, 경사지게 본 3차원 도면이다.

도 1b는 도 1a에 따르는 구성을 나타내는 평면도이다.

도 2a는 기준 마커를 구비하는 웨이퍼, 및 이에 대응하는 하나의 반경 방향의 병진 방향으로 투영된 웨이퍼 구역, 및 그 결과로 생기는 자유 구역을 나타내는 도면이다.

도 2b는 상이한 크기의 웨이퍼용의, 여기서는 두 종류의 상이한 웨이퍼 직경용의 운반 장치를 사용할 때 생기는 구역을 포함하는, 도 2a에 상응하는 웨이퍼이다.

도 3a는 운반 시스템이 오설정(error setting)되어 있을 때의 복수의 웨이퍼의 실제 위치의 측정값 및 목표 위치와의 오차를 나타내는 극좌표 그래프이다.

도 3b는 시간에 의존하는 도 3a에 상응하는 측정값의 그래프이다.

도 4a는 차폐 장치에서의 접착 또는 점착으로 인해 운반 장치에서 웨이퍼가 변위한 경우의 목표 위치로부터의 오차를 표시한 복수의 웨이퍼에 대한 측정값을 나타내는 극좌표 그래프이다.

도 4b는 시간적 추이로 나타낸 도 4a에 상응하는 측정값의 그래프이다.

도 5a는 정전 마운팅(electrostatic mounting)에 의해 변위 오차가 발생한 경우의 목표 위치로부터의 변위를 나타내는, 복수의 웨이퍼에 대한 측정값을 나타내는 극좌표 그래프이다.

도 5b는 시간적 추이로 나타낸 도 5a에 상응하는 측정값의 그래프이다.

원형 또는 원판형의 평탄한 기판, 특히 반도체 웨이퍼(3), 예를 들어 실리콘 웨이퍼는 일반적으로 흔히 플랫이라고도 불리우는 소위 기준 마커(6)를 포함하는데, 이러한 기준 마커에 의해 원판형 웨이퍼(3)를 회전식 위치 결정을 위해, 또는 원형 웨이퍼 외주의 중심점을 기준으로 하는 위치 결정에 대하여 검출할 수 있다. 이러한 플랫은 일반적으로 웨이퍼 외주에 있는 작은 세그먼트형 구역으로서 구성되며, 웨이퍼 에지의 최대 비율은 원형의 외주로서 남아 있게 된다. 따라서, 최대 비율이 원형인 원판을 플랫을 통하여 이의 회전 위치를 인식하거나 또는 정렬할 수 있다. 기준 마커(6)는 예를 들어 웨이퍼 에지에 있는 노치(notch)로서 구성될 수도 있다.

이러한 반도체 웨이퍼(3)는 일반적으로 두께가 수십 분의 1mm이고 수 cm 내지 수 십 cm 범위의 직경을 갖는데, 예를 들어 전형적으로는 약 10 내지 30cm의 범위 내의 직경을 갖는 것이 보통이다. 이러한 웨이퍼(3)의 진공 프로세스 설비 내에서의 가공에 대해서는 매우 엄격한 요건이 요구된다. 특히 이러한 유형의 웨이퍼(3)는 공정 스테이션의 영역에서 가공을 위해 매우 정밀하게 위치 결정되어야 한다. 목표 위치로부터의 오차(誤差)의 발생을 수반하는 위치 결정은 결과적으로 불량품이 생기는 공정 오차를 회피할 수 있도록 하기 위해 계속해서 검출해야만 한다. 반도체 웨이퍼 표면을 가공하기 위한 진공 프로세스 설비에서는 일반적으로 복수의 공정 단계가 순차적으로 실시되는데, 이러한 공정은 고도로 자동화되어 진행된다. 이러한 유형의 웨이퍼(3)의 민감성으로 인해 웨이퍼는 일반적으로 수평 방향의 평면에서 운반되며, 웨이퍼 원판의 평면은 일반적으로 운반 평면에 대하여 거의 평행하게 뻗어 있거나 또는 그와 겹쳐진다. 웨이퍼(3)는, 이러한 운반 방식의 경우, 운반 장치(2, 20, 21) 위에 놓이며, 즉 그 자체 중량에 의해서만 웨이퍼 홀더(10) 위에 놓인다. 이로 인해 홀더와 접촉하는 것은 웨이퍼 이면 영역뿐이며, 가공하고자 하는 민감한 표면과의 접촉은 회피된다. 따라서 예를 들어 외주부에서의 웨이퍼의 본래의 고정을 회피할 수 있고, 이로써 민감한 웨이퍼 표면을, 특히 민감한 에지 영역에서도 보호할 수 있다. 이러한 유형의 진공 프로세스 설비에서는, 웨이퍼(3)는 록 챔버를 거쳐서 진공 영역으로 이송되고, 이어서 운반 장치(2, 20, 21)를 통해 록 챔버로부터 상응하는 이송 챔버로 운반되며, 예를 들어 코팅 및/또는 에칭 공정과 같은 상응하는 진공 공정을 통해 가공된다. 웨이퍼(3)를 설비로부터 꺼낼 필요가 없고, 예를 들어 제2 코팅 공정과 같은 후속의 공정 단계를 수행하도록 하기 위해, 웨이퍼(3)는 운반 장치에 의해 그 다음 프로세스 챔버로 안내되며, 거기에 놓이고 가공된다. 이렇게 하여, 요구 사항이나 진공 프로세스 설비의 구성에 따라서 복수의 공정 단계를 자동적으로 순차로 실시할 수 있다. 특히 바람직한 진공 프로세스 설비는 소위 클러스터 시스템이다. 이러한 유형의 설비는 실질적으로 중앙에 위치하는 진공 이송 챔버를 포함하는데, 여기에는 운반 평면에서 웨이퍼(3)를 고정하고 운반하기 위한 운반 장치(2, 20, 21)가 배치되어 있으며, 진공 이송 챔버에는 적어도 두 개의 프로세스 챔버 또는 복수의 챔버가 배치되어 있으며, 웨이퍼는 이들 프로세스 챔버에 순차적으로 운반되어 가공된다. 실질적으로 중앙에 배치된 이송 챔버에는 진공 록(vaccum lock)을 형성하는 적어도 하나의 다른 챔버가 배치되어 있다. 록 챔버와 프로세스 챔버는 웨이퍼(3)를 운반 장치에 의해 상응하는 챔버 내로 운반하는 것을 가능하게 하는, 각종 진공 분위기를 격리하기 위한 부재, 예를 들어 록을 구비하고 있다. 이때, 운반 장치는 이 영역을 빠져나가 작동하여, 가공하기 위해 및/또는 시스템으로 반입하기 위해 웨이퍼가 놓이면, 다시 해당 영역으로부터 멀어져 간다. 이러한 설비에서는, 진공 프로세스 설비의 중앙에 위치하는 이송 챔버 중의 운반 장치는 주변에 배치된 복수의 챔버에 접근할 수 있도록 배치되어 있다. 운반 장치(2, 20, 21)는 운반 아암(21)으로서 구성되는 것이 바람직한데, 이러한 운반 아암은 이송 챔버 내에 배치된 수직 방향의 축을 갖는 회전 중심(20)을 중심으로 하여 회전이 가능하고, 도 1b에서 운반 아암(21)의 화살표로 도시되어 있는 바와 같이, 중심(20)으로부터 반경 방향으로 왕복운동을 할 수 있다. 운반 장치(2), 및 이에 배치된 반경 방향의 이동을 가능하게 하는 운반 아암(21)은 여러 형식으로 구성될 수 있고, 예를 들어 집게 형태(tong-like)의 확장 시스템 또는 반경 방향으로의 직선 동작이 가능한 벨로우즈 형태(bellows-like)의 시스템으로서 구성될 수 있다. 운반 장치(2, 20, 21)의 회전 중심(20)을 중심으로 하는 회전 운동을 위해, 그리고 반경 방향의 운동을 위해, 공지된 방식으로 제어되는 구동장치가 사용되는데, 예를 들어 정확한 제어와 위치 결정을 가능하게 하는 전자제어식 전동 모터 장치(electronically controlled electromotor device)가 사용된다.

운반을 하기 위해, 웨이퍼(3)는 아암형 운반 장치의 단부 영역에서, 회전 중심(20)과 반대를 향하고 있는 쪽의 아암 측에, 이에 배치된 웨이퍼 홀더(10) 위에서, 홀더(10)에 대하여 소정의 정의된 위치에 놓인다. 놓이게 되는 웨이퍼(3)는 웨이퍼 홀더(10)에서 항상 동일한 위치에 놓여져야 한다. 이와 관련하여, 웨이퍼는 기준 마커(6)에 상응하게 홀더(10) 위에 정렬되고, 항상 동일한 위치에 다시 놓인다. 따라서, 웨이퍼 중심(12)의 위치 또한 정의되는데, 웨이퍼(3)가 원형이고 공지된 웨이퍼 직경을 갖고 있기 때문이다. 웨이퍼(3)의 목표 위치를 나타내는 웨이퍼 중심(12) 이외에도 웨이퍼 에지 또는 웨이퍼 외주가 확정된다. 홀더(10) 위에 웨이퍼(3)를 놓을 때, 이미 어느 정도의 부정확성이 발생할 수 있다. 추가로, 운반 장치(2, 20, 21)도 어느 정도의 공차(tolerance)를 갖는다. 웨이퍼가 예를 들어 프로세스 챔버에 놓일 때 및 다시 수용될 때, 특정한 영향에 의해 본래의 목표 위치(12)로부터 약간 변위되는 경우, 추가의 문제가 발생한다. 웨이퍼 중심(12)의 목표 위치로부터의 이러한 변위 또는 오차를 확인하고 적절한 수정 조치를 수행하기 위해서는, 웨이퍼의 실제 위치를 검출하여 콘트롤하거나, 또는 목표 위치와 비교해야 한다. 이러한 목적을 위해, 도 1에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 에지에서 위치점(position point)을 검출하는 단일의 센서(1)가 사용된다. 이를 위해 예를 들어 웨이퍼의 아래 또는 바람직하게는 웨이퍼의 위에 배치되며, 운반 평면에서 웨이퍼가 선회할 때, 웨이퍼(3)의 에지의 출현을 무접촉식으로 검출하는 광학 센서(1)를 사용할 수 있다. 웨이퍼 중심(12)의 실제 위치를 검출하기 위해, 웨이퍼 에지에 있는 두 개의 검지점(4, 5)이 검출된다. 센서(1) 아래에서 웨이퍼(3)가 한쪽의 운동 방향으로 움직임으로써, 예를 들어 회전 중심(20)을 중심으로 하여 회전함으로써 제1 검지점(4 또는 5)이 각각 측정되며, 웨이퍼(3)가 반경 방향으로 회전 중심(20)으로부터 멀어지고도 하고 가까워지기도 하도록 검출선(23)을 따라 움직임으로써 제2 검지점(5)이 측정된다. 따라서, 웨이퍼(3)가 원형이고 웨이퍼(3)의 직경이 공지되어 있으므로, 운반 장치(2, 20, 21)의 위치 측정을 이용하여 센서(1)의 검출신호와 조합함으로써 웨이퍼(3) 또는 웨이퍼 중심(12)의 정확한 위치를 판정할 수 있다. 본 발명에 따르면, 검지되어야 하는 웨이퍼 에지가 웨이퍼(3)의 원형 영역만으로 한정되도록 유의해야 한다. 기준 마커(6)의 에지 영역은 이러한 측정 공정에 대해서는 회피되어야 한다. 또한, 센서가 홀더의 측면에 배치되는 경우에는, 웨이퍼 홀더(10)가 측정하고자 하는 영역을 방해하지 않도록 유의해야 한다. 웨이퍼(3)의 기준 마커(6)는 대개 웨이퍼 원판의 세그먼트형 구역으로서 구성되지만, 예를 들어 노치(notch)의 형태로 구성될 수도 있다.

기준 마커(6)는 하나의 운동 방향의 축에 대하여 대칭으로 배치되는 것이 바람직하고, 이로써 기준 마커의 폭은 웨이퍼(3)의 표면에 대하여 운동 방향으로 투영될 때, 도 2a에서 사선(hatched line)으로 표시된 허용되지 않는 구역(22)을 정의한다. 기준 마커(6) 그 자체는 운반 장치의 홀더(10)에서 하나의 운동 방향에 대하여 비대칭으로 배치될 수도 있지만, 이런 경우에는, 두 개의 중첩된 운동 방향의 투영을 고려해야 하므로, 허용될 수 없는 사선 구역(22)을 형성하는 영역이 너무 복잡해질 것이다. 회전 중심(20)과 이를 중심으로 하여 반경 방향으로 회전하는 운반 아암(2, 21)을 구비한 바람직한 운반 장치에 있어서, 기준 마커(6)를 갖는 웨이퍼(3)는 회전 중심(20) 쪽을 향하도록 홀더에 배치되며, 보다 바람직하게는, 도 1b에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 운반 아암(21)의 반경 방향의 운반 방향의 축에 대하여 대칭으로 배치된다.

도 1b에 도시한 예에 의하면, 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼(3)의 기준 마커(6), 하나의 반경 방향의 운동 방향, 및 기준 마커(6)로부터 이와 서로 마주 보는 웨이퍼(3)의 외주의 에지까지 도달하는 허용되지 않는 사선 구역(22)을 나타내는 기준 마커(6)의 투영에 의해 규정되는 구역(7, 22)이 웨이퍼 표면에 생긴다. 따라서, 그 결과로 생기는, 허용되지 않는 구역(22)의 측방에 형성되는 세그먼트상 자유 구역(7)은, 원주 위에 위치하는 에지 영역만을 가지고 있다. 본 발명에 의하면, 운반 장치(2, 20, 21)는 그 위에 놓인 웨이퍼(3)와 함께, 웨이퍼 에지가 검출될 때, 소위 자유 구역(7)의 웨이퍼 외주에 있는 두 검지점(4, 5)만이 검지되어 위치 검출을 위해서 평가되도록 사전 설정된 위치에 배치된 센서(1)에 대하여 위치 결정되어 안내된다. 운반 장치 자체의 부정확함의 허용 폭과 홀더(10) 위에의 웨이퍼 설치의 부정확함의 허용 폭이, 예를 들어 이들에 상당하는 면적을 중첩시킴으로써, 자유 구역(7)의 면적의 크기를 규정하는 데 있어서 추가로 고려되는 것이 바람직하지만, 그 모습은 도면에는 나타내지 않는다. 웨이퍼 에지에 있는 두 검지점(4, 5)을 검출하기 위한 센서(1)는, 이송 챔버 안에서, 프로세스 챔버 앞의 인-피드 영역(in-feed region)에 배치되는 것이 유리하다. 웨이퍼는 프로세스 챔버에서 가공된 후, 프로세스 챔버에서 중간 챔버로 옮겨 나오고, 이어서 측정되고, 측정 결과에 근거하여 경향 분석이 작성되며, 후속적으로 그 결과에 따라, 일정 정도의 오차가 발견되었을 때에는 상응하는 수정 조치를 강구하는 것이 바람직하고, 특히, 위치 결정을 정확하게 하기 위한 위치 결정의 재조정 및/또는 예를 들어 후속의 이송 단계 및/또는 공정 단계 동안 시스템에 관한 기타의 적절한 조치를 강구할 수 있다.

운반 장치를 구비한 진공 프로세스 설비는 다양한 크기의 직경을 갖는 웨이퍼(3)를 가공하기 위해 범용(汎用)적으로 설계할 수도 있다. 본 발명에 따르는 위치 결정 장치를 위한 허용되는 자유 구역(7)을 규정할 수 있도록 하기 위해, 이러한 경우에는, 가공해야 하는 최대 웨이퍼(3)와 가공해야 하는 최소 웨이퍼(8)가 투영에서 서로 상하로 중첩되어 배치되는 것으로 간주되며, 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이, 두 기준 마커(6)에 맞추어서 정렬된다. 이렇게 하여 생성되는, 허용되는 측정 위치를 배치하기 위한 자유 구역은 가공하고자 하는 최소 웨이퍼(8)에 의해 규정되는, 소위 중첩 구역이 형성되는 자유 구역(9)으로부터 생성된다. 이미 설명한 바와 같이, 웨이퍼 홀더(10)는 금지 구역(22)의 아래에 배치되어야 한다. 높은 측정 정확도를 달성하기 위해서는, 서로 멀리 떨어져서 위치하도록 측정점을 선택하는 것이 유용하지만, 거리가 웨이퍼 직경보다 커질 수는 없다.

본 발명의 위치 결정 방법을 통한 정밀한 평가 방법은 진공 프로세스 설비 및 특히 프로세스 챔버에서 추가적인 복수의 가동 상태를 측정하는 것을 가능하게 한다. 결과의 적합한 분석을 통해 한편으로는 매우 특정한 공정을 할당하여 단정할 수 있으며, 이에 추가하여 경향 분석을 실시할 수 있다. 이로써, 이러한 유형의 공정 설비의 안정적인 가동이 현저하게 향상될 수 있다. 예를 들어 조기에 수정 조치를 취할 수 있으며, 이로써 생산 시간을 연장하면서 제품의 품질을 유지할 수 있으며, 다른 한편으로는 불량품이 생산되거나 공정 설비에 손상이 생기기 전에 예방적 유지 작업이 필요한 시기를 조기에 알아낼 수 있다. 예를 들어 복수의 웨이퍼 위치가 순차적으로 평가되고, 도 3a에서 극좌표 그래프(polar graph)로 도시한 바와 같이, 웨이퍼(3)의 목표 위치(12)가 변위 벡터(11)에 유사한 절대값 크기만큼 변위하며 벡터의 크기가 거의 동일한 크기로 판정된 경우에는, 이를 근거로 웨이퍼(3)가 예를 들어 공정 스테이션에서 특정한 설비 부품과 접촉 또는 터치되며, 이로 인해 웨이퍼 위치의 변위가 발생하는 것으로 추정할 수 있다. 이러한 경우에는, 도 3b에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 변위 벡터의 변위 길이 또는 변위 거리가 측정치의 개수 전체에 대하여 또는 시간 전체에 걸쳐서 거의 동일하게 커진다.

도 4a에는 웨이퍼 중심(12)의 목표 위치에 대한 복수의 변위 측정값이 극좌표 그래프로 도시된 다른 예가 도시되어 있는데, 당해 도면에서 변위 방향은 거의 동일하며, 벡터 각도(vector angle; 15)의 특정한 밴드폭 내에 형성되고, 변위 경로의 길이는 서로 상이하다. 도 4b에서는, 변위 경로의 길이가 시간의 추이와 측정값(24)의 개수에 수반하여 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 거동은 예를 들어 코팅 공정 스테이션에서 요구되는 격벽(shielding)에 웨이퍼(3)가 부착 또는 부분적으로 점착되어 있는 것을 전형적으로 나타내고 있다. 코팅 시 격벽 또는 차폐부(masking)에 점점 많은 물질이 퇴적되어 감에 따라, 웨이퍼가 예를 들어 일종의 납땜에 의해 여기에 부착될 수 있고, 층의 두께가 증가함에 따라 웨이퍼가 이로부터 멀리 변위하게 된다. 측정 결과에 대한 평가를 통해 예를 들어 격벽을 세정하거나 교체하기 위해 설비의 가동을 중단해야 하는 시점을 알아내는 것이 가능하다. 이러한 가동 상태의 조기 감지를 통하여 예를 들어 제품의 불량품을 회피할 수 있다.

도 5a의 극좌표 그래프에는 웨이퍼(3)에 대한 다양한 변위 길이(11)에서 통계적으로 모든 방향으로 분포하는 측정값(24)이 표시되어 있다. 도 5b에 나타내는, 시간에 대한 변위 길이(11)가 나타내고 있는 바와 같이, 변위 길이는 시간에 수반하여 증가하고 있다. 이는 소위 정전 웨이퍼 마운팅(electrostatic wafer mountings)에서 발생하는 전형적인 문제이다. 이러한 문제는 가동 시간이 경과함에 따라 심각해지며 고정 효과의 거동(performance)이 감소한다. 이러한 예로부터도 소정의 수준을 초과할 때는 상응하는 조치를 조기에 도입할 수 있다. 도시한 예가 나타내고 있는 바와 같이, 변위 벡터(11)의 단순한 측정에 의해, 즉 벡터 방향의 측정과 이의 길이의 측정에 의해, 시간에 걸쳐서 복수 회 측정함으로써 에러 공정(error procedure)을 야기하는 원인을 규명할 수 있다. 따라서, 상응하게 필요한 수정 조치를 적확하고도 정확하게 도입하여 강구할 수 있다.

Claims (19)

1. 이송 챔버에 배치된 프로세스 챔버를 향하여 하나의 평면에서 웨이퍼(3)를 움직이기 위한 운반 장치(2, 20, 21)를 포함하는 이송 챔버와, 프로세스 챔버의 앞에서 이송 챔버의 내부에 배치된, 제1 검지점(4)과 제2 검지점(5)에서 에지를 검출함으로써 웨이퍼(3)의 위치를 검출하기 위한 단일의 센서(1)를 구비하고, 측정된 두 검지점(4, 5)의 전자적 평가(electronic analysis)에 의해, 공지된 웨이퍼 직경을 근거로 웨이퍼의 진정한 위치(12)가 판정되고, 운반 장치(2, 20, 21)가 웨이퍼(3)를 소망하는 목표 위치로 유도하는, 진공 프로세스 설비에서 기준 마커(6)를 구비하는 웨이퍼(3)의 위치 결정 방법에 있어서, 웨이퍼(3)는 이의 기준 마커(6)에 대하여 소정의 위치에서 운반 장치(2, 20, 21)에 배치되고, 하나의 운동 방향을 따르는 웨이퍼(3)에 대한 기준 마커(6)의 투영은 허용되지 않는 구역(22)을 규정하며, 이에 의해 웨이퍼(3)의 나머지 원형 구역은 자유 구역을 정의하며, 센서(1)는 허용되지 않는 구역(22)이 확실히 통과하지 않도록 이송 챔버 안에 배치되고, 이로써 센서(1)는 웨이퍼 에지의 원형 영역만을 검출할 수 있으며 기준 마커(6)의 부분을 검출하지 않는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
2. 제1항에 있어서, 위치 결정은, 웨이퍼 중심(12)을 희망하는 소정의 목표 위치로 유도하기 위한, 웨이퍼(3)의 센터링 공정인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
3. 제1항에 있어서, 우선 제1의 웨이퍼(3)에 대하여 측정이 수행되고, 별도의 웨이퍼를 이용한 후속하는 별도의 이동 단계 때, 목표 위치에 대한 수정이 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
4. 제1항에 있어서, 병진적 변위 오차가 수정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
5. 제1항에 있어서, 운반 장치는, 프로세스 챔버 및 록 챔버 중의 하나에서 웨이퍼(3)를 운반 또는 위치 결정하기 위해, 회전 중심(20)을 중심으로 하는 회전운동과 당해 중심으로부터 멀어지거나 가까워지는 반경 방향의 운동을 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
6. 제5항에 있어서, 진공 프로세스 설비가 클러스터형 배열인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
7. 제1항에 있어서, 측정되어야 할 각각의 웨이퍼(3)에 대하여 두 가지 검지점(4, 5)만이 웨이퍼 에지에서 검출되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
8. 제1항에 있어서, 웨이퍼(3)는 검지점(4, 5)을 검출하기 위해 운반 평면에서의 회전운동 및 직선 운동 중의 하나에 의해 이의 에지가 센서(1)를 따라 안내되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
9. 제1항에 있어서, 검지점(4, 5)의 위치는 서로 떨어져 위치하도록 선택되지만, 측정되어야 할 웨이퍼 직경보다는 떨어지지 않는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
10. 제1항에 있어서, 웨이퍼 홀더가 측정 공정을 방해하지 않도록 구성되고, 허용되지 않는 구역(22) 아래에 위치 결정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
11. 제1항에 있어서, 각각의 웨이퍼(3)는 기준 마커(6)가 동일한 방향으로 되도록 운반 장치(2, 20, 21)의 홀더에 배치되며, 회전 중심(20)에 대한 반경 방향의 횡방향 운동(21) 방향에서 정렬되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
12. 제1항에 있어서, 허용되지 않는 구역(22)을 규정하기 위해, 운반 장치(2, 20, 21)의 위치 결정의 정밀도의 허용 폭이 동시에 추정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
13. 제1항에 있어서, 다양한 웨이퍼 사이즈가 고려되며, 이의 기준 마커(6)의 동일한 위치로부터 출발하여, 자유 구역(7)을 나타내는 중첩 구역(9)을 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
14. 제1항에 있어서, 웨이퍼(3)의 목표 위치로부터 측정된 오차가 검출되어 기억되어, 수정 조치를 도입하기 위해 시스템 상태를 파악하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
15. 제1항에 있어서, 웨이퍼(3)는 프로세스 챔버에서 우선 가공되고, 이어서 프로세스 챔버로부터 이송 챔버로 운반되며, 거기서 단일의 센서(1)에 의해 측정되어, 측정치가 전자 수단(electronic means)에 의해 처리되어 소정의 값에 도달하거나 초과하면, 이후의 공정 단계 중의 어디에서든 상응하는 수정 조치가 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
16. 제15항에 있어서, 복수의 측정 단계가 처리되고, 오차의 종류에 관한 경향이 판정되며, 이어서 운반 장치(2, 20, 21)를 제어하기 위해, 진공 프로세스 설비의 이후의 동작 형태에 대한 조치가 결정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
17. 제16항에 있어서, 경향 분석은 웨이퍼(3)를 탑재한 운반 장치의 오설정(誤設定)에 의한 웨이퍼(3)의 접촉을 파악하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
18. 제16항에 있어서, 경향 분석은, 공정 동안 차폐 부분에서의 층 성장을 근거로 하는, 운반 장치의 홀더(10)에서의 웨이퍼(3)의 위치적 변위를 파악하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.
19. 청구항 16에 있어서, 경향 분석은 동작시간에 수반하는 정전 웨이퍼 마운팅의 효율 손실을 파악하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 위치 결정 방법.

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