KR101623598B1 - 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치 - Google Patents

반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치 Download PDF

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Abstract

반도체 웨이퍼의 외형 이상의 크기를 갖는 보유 지지 스테이지와, 보유 지지 스테이지에 적재되어 흡착 보유 지지된 반도체 웨이퍼의 주연 위치를 광학적으로 검지하는 광 센서를 구비하고 있다. 보유 지지 스테이지는, 예를 들어 그 주연에 적재된 반도체 웨이퍼의 외주부에 면하는 슬릿이 상하로 관통하여 형성된다. 이 슬릿을 상하로부터 사이에 두고 대향 배치된 투광기와 수광기로 이루어지는 투과형의 광 센서로 슬릿 부분에서 보유 지지 스테이지로부터 노출되는 웨이퍼의 주연을 계측한다.

Description

반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치{ALIGNMENT APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR WAFER}
본 발명은, 반도체 웨이퍼의 주연 정보나, 노치 또는 오리엔테이션 플랫 등의 위치 결정용 부위(얼라인먼트 마크)에 기초하여 위치 맞춤을 하는 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치로서는, 다음의 것이 알려져 있다. 예를 들어, 보유 지지 스테이지에 적재되어 흡착 보유 지지된 반도체 웨이퍼(이하, 간단히「웨이퍼」라 함)의 주연 위치를 광학 센서로 측정함으로써, 웨이퍼의 중심 위치와, 웨이퍼 외주의 노치나 오리엔테이션 플랫 등의 위치 결정용 부위의 위치 위상을 산출하도록 구성한 것이 알려져 있다(일본 특허 제3820278호 공보를 참조).
상기 얼라인먼트 장치에 있어서, 웨이퍼는 로봇 아암의 선단부에 구비된 말굽형의 흡착 보유 지지부에 흡착 보유 지지된 상태로 반입되어, 보유 지지 스테이지로 이동 적재된다. 즉, 보유 지지 스테이지는 흡착 보유 지지부의 진로를 방해하지 않도록 웨이퍼 외형보다 직경이 작은 원판 형상으로 구성되어 있다. 따라서, 보유 지지 스테이지로 이동 적재된 웨이퍼의 외주부는 스테이지 외주보다도 비어져나온 상태로 보유 지지 스테이지에 보유 지지된다.
최근, 박형화가 진행된 웨이퍼는 휘기 쉽게 되어 있다. 웨이퍼의 직경보다 직경이 작은 보유 지지 스테이지에 이러한 웨이퍼가 적재 보유 지지된 경우, 스테이지 외주로부터 비어져나온 웨이퍼 외주부가 자중에 의해 휘어 내려가게 된다. 따라서, 웨이퍼 주연이 웨이퍼 중심측으로 변위하게 되므로, 광학 센서로 웨이퍼 주연 위치를 측정하여 웨이퍼 중심 위치를 산출할 때에 오차를 발생시키고 있다.
본 발명은, 웨이퍼의 위치 결정을 정확하게 행할 수 있는 것을 주된 목적으로 하고 있다.
본 발명은, 이와 같은 목적을 달성하기 위해, 다음과 같은 구성을 취한다.
반도체 웨이퍼의 주연 정보에 기초하여 위치 맞춤을 행하는 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치이며, 상기 장치는
상기 반도체 웨이퍼의 외형 이상의 크기를 갖는 보유 지지 스테이지,
상기 보유 지지 스테이지에 적재되어 흡착 보유 지지된 반도체 웨이퍼의 주연 위치를 광학적으로 검지하는 광학 센서,
상기 보유 지지 스테이지를 회전시키는 구동 기구, 및
상기 광학 센서의 검출 결과에 기초하여 반도체 웨이퍼의 위치 맞춤을 행하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치에 따르면, 보유 지지 스테이지 상에 반입된 반도체 웨이퍼는, 그 이면 전체가 보유 지지 스테이지에 휨이 없는 편평한 자세로 흡착 보유 지지된다. 따라서, 웨이퍼 둘레부의 휨에 의한 변형의 영향을 받지 않고, 웨이퍼 주연 위치를 광 센서에 의해 정확하게 검지할 수 있다.
웨이퍼의 주연 위치가 검지되면, 소정의 연산식에 기초하여 웨이퍼 중심 위치를 산출할 수 있다. 이 연산 결과에 기초하여, 예를 들어 보유 지지 스테이지를 직교하는 2방향으로 수평 이동시킴으로써, 웨이퍼의 중심을 미리 설정되어 있는 기준 위치로 수정할 수 있다.
또한, 웨이퍼 둘레부에 형성된 노치나 오리엔테이션 플랫 등의 위치 결정부의 위치 검출 결과에 기초하여 보유 지지 스테이지를 회전 이동시키고, 이들 위치 결정부를 미리 설정되어 있는 기준 위상 위치로 수정할 수 있다.
또한, 상기 장치에 있어서, 예를 들어 보유 지지 스테이지의 둘레 방향의 복수 개소에, 적재된 반도체 웨이퍼의 외주부에 면하는 슬릿을 상하로 관통하여 형성하고, 광 센서를, 상기 슬릿을 사이에 두고 대향 배치된 투광기와 수광기로 이루어지는 투과형으로 구성한다.
이 구성에 따르면, 보유 지지 스테이지 상에 반입된 반도체 웨이퍼는, 그 이면 전체가 보유 지지 스테이지에 휨이 없는 편평한 자세로 흡착 보유 지지됨과 함께, 둘레 방향의 복수 개소에 있어서 웨이퍼 외주부가 슬릿에 중복된다. 이 경우, 슬릿 부위에 있어서의 웨이퍼의 둘레부는 스테이지 상에 적재되어 있지 않지만, 슬릿의 폭이 좁기 때문에, 웨이퍼 둘레부의 슬릿 내로의 휨에 의한 변형은 없다. 따라서, 웨이퍼 이면 전체를 편평 자세로 하여 적재 보유 지지할 수 있다.
이 적재 상태에서, 보유 지지 스테이지를 회전시켜 각 슬릿에 중복되어 있는 웨이퍼 주연의 위치를 검출한다. 이 검출 결과에 기초하여 웨이퍼의 중심 위치를 산출할 수 있다. 즉, 보유 지지 스테이지를 직교하는 2방향으로 수평 이동시켜 웨이퍼 중심을 미리 설정되어 있는 기준 위치로 수정할 수 있다. 또한, 보유 지지 스테이지를 회전시킬 때에, CCD 카메라 등으로 웨이퍼 주연을 주사함으로써, 노치나 오리엔테이션 마크의 위상 위치를 검출하여 웨이퍼에 맞는 수정용 정보로 할 수 있다.
또한, 상기 장치에 있어서, 보유 지지 스테이지에, 반도체 웨이퍼 반송용 로봇 아암의 선단에 구비된 흡착 보유 지지부가 상하로 삽입 발출 가능한 절결부를 형성한다.
이 구성에 따르면, 웨이퍼는 로봇 아암 선단의 흡착 보유 지지부에 적재 보유 지지되어 반입된다. 이 반입에 수반하여, 흡착 보유 지지부를 보유 지지 스테이지의 절결부에 삽입하여 하강시킴으로써, 웨이퍼를 보유 지지 스테이지의 상면으로 이동 적재할 수 있다. 그 후, 로봇 아암의 흡착 보유 지지부를 절결부로부터 발출하는 동시에, 웨이퍼를 보유 지지 스테이지 상에 흡착 보유 지지하여, 웨이퍼 주연 위치의 검출 과정으로 이행할 수 있다.
또한, 상기 장치에 있어서, 절결부를 보유 지지 스테이지의 상하로 관통하여 형성한다.
이 구성에 따르면, 웨이퍼 주연에 형성된 노치가 로봇 아암에 중복되는 자세로 웨이퍼를 반송하여 보유 지지 스테이지로 이동 적재함으로써, 적재된 웨이퍼의 노치를 절결부에 면하게 하여 위치시킬 수 있다. 이 절결부에 면하는 노치의 위상 위치를 광 센서로 검지할 수 있다. 따라서, 노치를 검출하기 위한 전용 CCD 카메라 등은 불필요해진다.
또한, 상기 장치에 있어서, 보유 지지 스테이지의 적어도 웨이퍼 외주 부분의 적재 영역을 투명 부재로 구성하고, 광 센서를, 보유 지지 스테이지를 상하로부터 사이에 두고 대향 배치된 투광기와 수광기로 이루어지는 투과형으로 구성한다.
이 구성에 따르면, 표면에 보호 테이프가 부착된 웨이퍼를, 그 상향의 표면을 반송용 흡착 패드로 흡착 보유 지지하여 반입ㆍ반출하는 경우에 유효해진다.
이 경우, 스테이지 상에 이동 적재된 웨이퍼는 보유 지지 스테이지의 상면에 전면적으로 적재 보유 지지되므로, 휨이 전혀 발생하지 않는 자세로 광 센서에 의한 주사를 전체 둘레에 걸쳐서 받을 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 주연 위치와 노치나 오리엔테이션 마크의 검출을 동시에 행할 수 있다.
또한, 상기 장치에 있어서, 보유 지지 스테이지를, 반도체 웨이퍼의 중심 영역을 적재하는 중앙 적재부와, 중앙 적재부를 둘러싸는 투명 부재로 이루어지는 환형의 둘레부 적재부로 구성하고,
중앙 적재부가 둘레부 적재부로부터 상방으로 돌출되는 웨이퍼 반입 반출 상태와, 중앙 적재부와 둘레부 적재부가 동일 높이의 면이 되는 반도체 웨이퍼 적재 상태로 절환 가능하게, 중앙 적재부와 둘레부 적재부를 상대적으로 승강 가능하게 구성한다.
이 구성에 따르면, 표면에 보호 테이프가 부착되어 있지 않은 웨이퍼를, 표면을 상향으로 한 자세에서 로봇 아암의 선단의, 예를 들어 말굽형을 한 흡착 보유 지지부에 이면으로부터 흡착 보유 지지하여 반입ㆍ반출하는 경우에 유효해지는 것이다.
이 경우, 우선, 보유 지지 스테이지의 중앙 적재부를 둘레부 적재부로부터 상방으로 돌출되는 웨이퍼 반입 반출 상태로 한다. 이 상태에서 로봇 아암으로 보유 지지하여 반입한 웨이퍼를, 돌출되어 있는 직경이 작은 중앙 적재부로 이동 적재한다. 다음에, 로봇 아암을 퇴피시켜, 중앙 적재부와 둘레부 적재부를 상대적으로 승강시킨다. 이때, 중앙 적재부와 둘레부 적재부가 동일 높이의 면이 되는 웨이퍼 적재 상태로 한다.
스테이지 상에 이동 적재된 웨이퍼는 보유 지지 스테이지의 상면에 전면적으로 적재 보유 지지되고, 휨이 전혀 발생하지 않는 자세로 광 센서에 의한 주사를 전체 둘레에 걸쳐서 받을 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 주연 위치와 노치나 오리엔테이션 플랫 등의 검출을 동시에 행할 수 있다.
상기 장치에 있어서, 웨이퍼 외주 부분에 형성된 위치 결정부를 검출하는 광학 카메라를 구비해도 된다.
이 구성에 따르면, 웨이퍼의 주연 부분의 위치 결정부인 노치가 보호 테이프로 덮임과 함께, 그 보호 테이프의 점착면에 금속 등이 증착되어 광의 투과를 방해하는 경우에 유효해진다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼의 위치 결정을 정확하게 행할 수 있다.
도 1은 실시예 1의 얼라인먼트 장치를 나타내는 일부 절결 정면도.
도 2는 실시예 1의 얼라인먼트 장치의 보유 지지 스테이지를 도시하는 평면도.
도 3은 실시예 2의 얼라인먼트 장치를 나타내는 일부 절결 정면도.
도 4는 실시예 2의 얼라인먼트 장치의 보유 지지 스테이지를 도시하는 평면도.
도 5는 실시예 3의 얼라인먼트 장치를 도시하는 일부 절결 정면도.
도 6은 실시예 4의 얼라인먼트 장치를 도시하는 일부 절결 정면도.
도 7은 실시예 4의 얼라인먼트 장치의 보유 지지 스테이지를 도시하는 평면도.
도 8은 실시예 4의 얼라인먼트 장치에 있어서의 웨이퍼의 이동 적재 과정을 나타내는 정면도.
도 9는 각 실시예의 얼라인먼트 장치의 블록도.
본 발명을 설명하기 위해 현재의 적합하다고 생각되는 몇 가지의 형태가 도시되어 있지만, 본 발명이 도시된 바와 같은 구성 및 방책에 한정되는 것은 아님을 이해해야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다.
[실시예 1]
도 1에, 본 발명에 관한 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치의 실시예 1의 정면도가, 도 2에 그의 평면도가 각각 도시되어 있다.
본 예의 얼라인먼트 장치는, 웨이퍼(W)를 적재하여 흡착하는 보유 지지 스테이지(1), 웨이퍼(W)의 주연 위치를 검출하는 광 센서(2), 웨이퍼(W)의 외주에 형성된 위치 결정용 노치(n)의 위상 위치를 검출하는 CCD 카메라(3) 등을 구비하고 있다. 이하, 각 구성에 대해 상세하게 설명한다. 또한, CCD 카메라(3)는 본 발명의 광학 카메라에 상당한다.
이 얼라인먼트 장치의 처리 대상이 되는 웨이퍼(W)는 패턴이 형성된 표면을 덮도록 보호 테이프를 부착한 상태의 것이다. 이 웨이퍼(W)는 보호 테이프를 부착한 표면을 상향으로 한 자세에서, 그 상면이 반송용 흡착 패드 등에 의해 흡착되어 반입 및 반출된다.
보유 지지 스테이지(1)는 웨이퍼(W)의 외형(직경)보다 큰 직경으로 형성된 금속제의 원판으로 구성되어 있다. 이 보유 지지 스테이지(1)는 레일(4)을 통해 안내됨과 함께, 모터 등의 구동 장치에 연결된 나사 이송 구동기(5)에 의해 도면 중 전후 방향으로 수평 이동되는 X축 테이블(6)에 장비되어 있다. 또한, 보유 지지 스테이지(1)는 스테이지 중심인 종축심(Z) 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다. X축 테이블(6) 자체는 레일(7)을 통해 안내됨과 함께, 모터 등의 구동 장치(M)에 연결된 나사 이송 구동 기구(8)에 의해 도면 중 좌우 방향으로 수평 이동되는 Y축 테이블(9)에 탑재되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 보유 지지 스테이지(1)의 둘레 방향의 복수 개소(본 예에서는 3군데)에 스테이지 중심[종축심(Z)]을 향하는 소폭의 슬릿(10)이, 보유 지지 스테이지(1)에 적재된 웨이퍼(W)의 외주부가 중복되는 깊이로 형성되어 있다. 또한, 슬릿(10)은 3개에 한정되는 것은 아니며, 슬릿(10)을 통해 계측된 웨이퍼(W)의 주연 정보(좌표)로부터, 웨이퍼(W)의 외형을 연산에 의해 구할 수 있는 개수이면 된다.
광 센서(2)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 투광기(2a)와 수광기(2b)가 보유 지지 스테이지(1)를 사이에 두고 대향하는 투과형인 것이 사용되고 있다. 즉, 보유 지지 스테이지(1)에 적재된 웨이퍼(W)의 외주부가 광 센서(2)의 조사 영역에 위치하도록 배치되어 있다. 또한, 광 센서(2)는 본 발명의 광학 센서에 상당한다.
다음에, 상기 구성의 얼라인먼트 장치를 이용한 웨이퍼(W)의 얼라인먼트 처리에 대해 설명한다.
우선, 반송용 흡착 패드에서 상면으로부터 흡착 보유 지지되어 반입되어 온 웨이퍼(W)는 보유 지지 스테이지(1)로 이동 적재된다. 웨이퍼(W)는 스테이지 상면의 복수개의 진공 흡착 구멍 또는 환형의 진공 흡착 홈 등을 통해 흡착 보유 지지된다. 이때, 웨이퍼(W)의 중심과 보유 지지 스테이지(1)의 중심은 반드시 일치하고 있지는 않고, 또한 웨이퍼 외주의 노치(n)의 위상 위치도 일정하지 않다.
다음에, 보유 지지 스테이지(1)는, 도 9에 도시하는 바와 같이 X축 테이블(6)에 내부에 구비된 모터 등의 구동 기구(13)에 의해 그 중심인 종축심(Z) 둘레로 1회전된다. 이 회전 동안에 광 센서(2)의 투광기(2a)로부터 검출광이 조사된다. 보유 지지 스테이지(1)의 슬릿(10)이 광 센서(2)의 조사 영역에 도달함으로써, 이 슬릿(10)을 덮고 있는 웨이퍼 주연 부분이 수광기(2b)를 차폐한다. 이때의, 차폐된 면적 또는 좌표에 기초하는 검출 정보 및 슬릿(10)의 위상 위치 정보가 제어부(14)에 구비된 기억부로서의 메모리(15)에 기억된다.
각 슬릿(10)의 웨이퍼 주연 위치의 검출 정보 및 슬릿 위상 위치 정보에 기초하여 웨이퍼의 중심 위치, 및 스테이지의 중심 위치에 대한 웨이퍼의 중심 위치의 X축 좌표(전후 방향) 및 Y축 좌표(좌우 방향)에서의 편차가 제어부(14)에 구비된 연산 처리부(16)에 의해 구해진다.
제어부(14)는 구해진 X축 좌표 및 Y축 좌표의 편차만큼 X축 테이블(6) 및 Y축 테이블(9)을 이동 제어하여, 웨이퍼(W)의 중심 맞춤(센터링)을 행한다.
한편, 광 센서(2)에 의한 웨이퍼 주연 위치의 계측과 동시에, CCD 카메라(3)에 의한 촬상이 행해진다. 이때, CCD 카메라(3)에 의해 노치(n)의 위상 위치가 검출되고, 그 검출 정보가 제어부(14)에 송신되어 메모리(15)에 기억된다.
제어부(14)는 미리 기억한 웨이퍼(W)의 기준 화상 데이터와, 실측에 의해 촬상한 실제 화상 데이터와의 비교, 예를 들어 패턴 매칭에 의해 노치(n)의 편차(각도)를 산출한다. 이 산출 결과를 이용하면서 웨이퍼(W)의 중심 맞춤 처리와 병행하여 보유 지지 스테이지(1)가 회전 제어되고, 노치(n)가 기준 위상 위치로 이동 수정된다.
이상에서 얼라인먼트 처리가 완료되고, 위치 결정된 웨이퍼(W)는 반송용 흡착 패드에서 상면으로부터 흡착 보유 지지되어 보유 지지 스테이지(1)로부터 반출된다.
[실시예 2]
도 3에 본 실시예 얼라인먼트 장치의 정면도가, 도 4에 그의 평면도가 각각 도시되어 있다.
본 실시예의 얼라인먼트 장치는, 상기 실시예 1과 비교하면 웨이퍼(W)의 반송 형태와 보유 지지 스테이지(1)의 구성이 상이하다.
본 실시예의 처리 대상이 되는 웨이퍼(W)는 패턴이 형성된 표면을 상향으로 한 자세에서, 그 하면(이면)이 로봇 아암(11)의 선단에 구비한 말굽형의 흡착 보유 지지부(11a)에 흡착되어 반입 및 반출되는 형태이다.
보유 지지 스테이지(1)는 웨이퍼(W)의 외형(직경)보다 큰 직경으로 형성된 금속제(비투명)의 원판으로 구성되어 있다. 이 보유 지지 스테이지(1)는 레일(4)을 통해 안내됨과 함께, 모터 등의 구동 장치에 연결된 나사 이송 구동기(5)에 의해 도면 중 전후 방향으로 수평 이동되는 X축 테이블(6)의 내부에 구비되어 있다. 보유 지지 스테이지(1)는 모터 등의 구동 장치에 의해 스테이지 중심인 종축심(Z) 둘레로 구동 회전 가능하게 장비되어 있다. X축 테이블(6) 자체는 레일(7)을 통해 안내됨과 함께, 모터 등의 구동 장치(M)에 연결된 나사 이송 구동 기구(8)에 의해 도면 중 좌우 방향으로 수평 이동되는 Y축 테이블(9)에 탑재 지지되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 보유 지지 스테이지(1)의 둘레 방향 복수 개소(본 예에서는 3군데)에 스테이지 중심[종축심(Z)]을 향하는 소폭의 슬릿(10)이, 보유 지지 스테이지(1)에 적재된 웨이퍼(W)의 외주부가 중복되는 깊이로 형성되어 있다. 또한, 보유 지지 스테이지(1)에는, 로봇 아암(11)의 흡착 보유 지지부(11a)가 상하로 삽입 발출 가능한 형상의 절결부(12)가 상하로 관통하여 형성되어 있다.
광 센서(2)는, 실시예 1과 마찬가지로, 투광기(2a)와 수광기(2b)가 보유 지지 스테이지(1)를 사이에 두고 대향하는 투과형인 것이 사용되고 있다. 즉, 보유 지지 스테이지(1)에 적재된 웨이퍼(W)의 외주부가 광 센서(2)의 검사 영역에 위치하도록 위치 설정하여 배치되어 있다.
실시예 2의 얼라인먼트 장치는 이상과 같이 구성되어 있다. 이하, 이 얼라인먼트 장치의 얼라인먼트 처리에 대해 설명한다.
우선, 웨이퍼(W)를 보유 지지하여 보유 지지 스테이지(1)의 상방으로 이동해 온 로봇 아암(11)은 하강하여 보유 지지 스테이지(1)의 절결부(12)에 삽입된다. 그 후, 흡착 보유 지지부(11a)의 진공 흡착을 해제하여 웨이퍼(W)를 테이블 상에 이동 적재한다. 또한, 이 경우, 웨이퍼(W)의 노치(n)가 로봇 아암(11)의 아암 상에 중복되도록 웨이퍼 공급처의 이전 공정에서 웨이퍼 위치 맞춤을 행해 둔다.
이동 적재된 웨이퍼(W)는 스테이지 상면에 흡착 보유 지지됨과 함께, 로봇 아암(11)은 수평으로 후퇴하여 절결부(12)로부터 이탈한다.
다음에, 보유 지지 스테이지(1)는 X축 테이블(6)에 내부에 구비된, 도시하지 않은 모터 등의 구동 기구(13)에 의해 그 중심인 종축심(Z) 둘레로 1회전된다. 이 회전 동안에 광 센서(2)의 투광기(2a)로부터 검출광이 조사된다. 보유 지지 스테이지(1)의 슬릿(10)이 광 센서(2)의 조사 영역에 도달함으로써, 이 슬릿(10)을 덮고 있는 웨이퍼 주연 부분이 수광기(2b)를 차폐한다. 이때의 차폐된 면적 또는 좌표에 기초하는 검출 정보 및 슬릿(10)의 위상 위치 정보가 제어부(14)에 구비된 기억부로서의 메모리(15) 등에 기억된다.
각 슬릿(10)의 웨이퍼 주연 위치의 검출 정보 및 슬릿 위상 위치 정보에 기초하여, 웨이퍼의 중심 위치, 및 스테이지의 중심 위치에 대한 웨이퍼의 중심 위치의 X축 좌표(전후 방향) 및 Y축 좌표(좌우 방향)에서의 편차가 제어부(14)에 구비된 연산 처리부(16)에 의해 구해진다.
제어부(14)는 구해진 X축 좌표 및 Y축 좌표의 편차만큼 X축 테이블(6) 및 Y축 테이블(9)을 이동 제어하여, 웨이퍼(W)의 중심 맞춤(센터링)을 행한다.
한편, 광 센서(2)에 의한 웨이퍼 주연 위치의 검사와 동시에, 절결부(12)의 범위 내에 있는 노치(n)의 위상 위치가 광 센서(2)에 의해 검출된다. 이 검출 정보가 제어부(14)의 메모리(15)에 저장된다.
제어부(14)에서는, 노치(n)의 검출 정보에 기초하여 미리 설정되어 있는 기준 위상 위치로부터의 노치(n)의 편차(각도)가 산출되어, 웨이퍼(W)의 중심 맞춤과 병행하여 보유 지지 스테이지(1)가 회전 제어된다. 이 회전 제어에 의해 노치(n)가 기준 위상 위치로 이동 수정된다.
이상에서 얼라인먼트 처리가 완료되어, 절결부(12)에 수평 삽입하여 상승 작동하는 로봇 아암(11)은 위치 결정된 웨이퍼(W)를 하면으로부터 흡착 보유 지지하여 보유 지지 스테이지(1)로부터 반출시킨다.
또한, 웨이퍼(W)의 노치(n) 부분이 보호 테이프로 덮여 있고, 그 점착면에 금속 등이 증착하여 광의 투과를 방해하는 경우, 광 센서(2) 대신에 CCD 카메라(3)를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, CCD 카메라(3)로 노치(n)의 부분을 촬상하고, 화상 해석에 의해 노치(n)를 구하도록 구성한다. 이 구성의 경우, 노치(n)의 부분에 광을 조사하고, 그 반사광을 CCD 카메라(3)로 촬상하여, 휘도 변화에 따라서 노치(n)를 구하는 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 노치(n)를 사이에 두고 CCD 카메라(3)와 대향하는 위치에 백색의 판을 배치한다. 이 구성에 따르면, 웨이퍼(W)의 외형을 강조한 화상이 취득되어, 노치(n)의 부분을 특정하기 쉬워진다.
[실시예 3]
도 5에 본 실시예 얼라인먼트 장치의 정면도가 도시되어 있다.
본 실시예의 얼라인먼트 장치의 처리 대상이 되는 웨이퍼(W)는 패턴이 형성된 표면에 보호 테이프를 부착한 상태의 것이다. 이 웨이퍼(W)는 보호 테이프가 부착된 표면을 상향으로 한 자세에서, 그 상면이 반송용 흡착 패드 등에 의해 흡착되어 반입 반출되는 형태이다.
보유 지지 스테이지(1)는 웨이퍼(W)의 외형(직경)보다 큰 직경으로 형성된 유리 또는 폴리카보네이트 등의 투명 수지 재료로 이루어지는 경질의 투명 부재로 이루어지는 원판으로 구성되어 있다. 이 보유 지지 스테이지(1)의 상면에는 복수개의 진공 흡착 구멍 또는 환형의 진공 흡착 홈 등 형성되어 있어, 웨이퍼(W)를 흡착 보유 지지하도록 구성되어 있다.
또한, 보유 지지 스테이지(1)는 상기 실시예 1과 마찬가지로, 레일(4)을 통해 안내되는 동시에, 모터 등의 구동 장치에 연결된 나사 이송 구동기(5)에 의해 도면 중의 전후 방향으로 수평 이동되는 X축 테이블(6)에 장비되어 있다. 또한, 보유 지지 스테이지(1)는 스테이지 중심인 종축심(Z) 둘레로 회전 가능하게 장비되어 있다. X축 테이블(6) 자체는 레일(7)을 통해 안내됨과 함께, 모터 등의 구동 장치(M)에 연결된 나사 이송 구동 기구(8)에 의해 도면 중의 좌우 방향으로 수평 이동되는 Y축 테이블(9)에 탑재 지지되어 있다.
광 센서(2)는, 실시예 1과 마찬가지로, 투광기(2a)와 수광기(2b)가 보유 지지 스테이지(1)를 사이에 두고 대향하는 투과형인 것이 사용되고 있다. 즉, 보유 지지 스테이지(1)에 적재된 웨이퍼(W)의 외주부가 광 센서(2)의 조사 영역에 위치하도록 위치 설정하여 배치되어 있다.
이 구성에 따르면, 웨이퍼(W)의 이면 전체에 보유 지지 스테이지(1)를 완전히 접촉시켜 적재 보유 지지한 상태에서 보유 지지 스테이지(1)를 회전시키면서 투광기(2a)로부터 검출광을 조사할 수 있다. 따라서, 이 상태에서 보유 지지 스테이지(1)를 투과한 검출광을 수광기(2b)로 수광함으로써, 웨이퍼 전체 둘레에 있어서의 주연 위치와 노치(n)의 위상 위치를 동시에 검출할 수 있다.
이들 검출 정보에 기초하여 스테이지의 중심 위치에 대한 웨이퍼의 중심 위치와의 편차, 및 노치(n)의 기준 위상 위치로부터의 편차를 산출하여, 상기 각 실시예와 마찬가지로 웨이퍼 위치 맞춤을 행한다.
[실시예 4]
도 6에 본 실시예 얼라인먼트 장치의 정면도가, 도 7에 그의 평면도가 각각 도시되어 있다.
본 실시예의 얼라인먼트 장치의 처리 대상이 되는 웨이퍼(W)는 패턴이 형성된 표면을 상향으로 한 자세에서, 그 하면(이면)이 로봇 아암(11)의 선단에 구비된 말굽형의 흡착 보유 지지부(11a)에 흡착되어 반입 반출되는 형태이다.
보유 지지 스테이지(1) 전체는 웨이퍼(W)의 외형(직경)보다 큰 직경으로 형성되어 있다. 또한, 상기 각 실시예와 마찬가지로, 레일(4)을 통해 안내됨과 함께, 모터 등의 구동 장치에 연결된 나사 이송 구동기(5)에 의해 도면 중 전후 방향으로 수평 이동되는 X축 테이블(6)에 장비되어 있다. 또한, 보유 지지 스테이지(1)는 스테이지 중심인 종축심(Z) 둘레로 회전 가능하게 장비되어 있다. X축 테이블(6) 자체는 레일(7)을 통해 안내됨과 함께, 모터 등의 구동 장치(M)에 연결된 나사 이송 구동 기구(8)에 의해 도면 중 좌우 방향으로 수평 이동되는 Y축 테이블(9)에 탑재 지지되어 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 보유 지지 스테이지(1)는 금속으로 이루어지는 직경이 작은 중앙 적재부(1A)와, 유리 또는 폴리카보네이트 등의 투명 수지 재료로 이루어지는 경질의 투명 부재로 이루어지는 둘레부 적재부(1B)로 구성되어 있다.
중앙 적재부(1A)는 로봇 아암(11)의 선단에 구비된 말굽형의 흡착 보유 지지부(11a)가 결합 가능한 직경으로 설정되어 있다. 또한, 둘레부 적재부(1B)는 승강 가능하게 구성되어 있다. 즉, 도 8에 도시하는 바와 같이, 둘레부 적재부(1B)가 하강되어 중앙 적재부(1A)가 상방으로 돌출되는 웨이퍼 반입 반출 상태와, 도 6에 도시하는 바와 같이, 중앙 적재부(1A)와 둘레부 적재부(1B)가 동일 높이의 면이 되는 웨이퍼 적재 상태로 절환 가능하게 구성되어 있다.
광 센서(2)는, 실시예 1과 마찬가지로, 투광기(2a)와 수광기(2b)가 보유 지지 스테이지(1)를 사이에 두고 대향하는 투과형인 것이 사용되고 있다. 즉, 보유 지지 스테이지(1)에 적재된 웨이퍼(W)의 외주부가 광 센서(2)의 조사 영역에 위치하도록 위치 설정하여 배치되어 있다.
이 구성에 따르면, 우선, 도 8A에 도시하는 바와 같이 둘레부 적재부(1B)가 하강된다. 이때, 중앙 적재부(1A)가 상방으로 돌출되는 웨이퍼 반입 반출 상태로 된다. 이 상태에서 웨이퍼(W)가 로봇 아암(11)에 의해 보유 지지 스테이지 상방으로 반입된다.
계속해서, 도 8B에 도시하는 바와 같이, 흡착 보유 지지부(11a)의 흡착을 해제하면서 로봇 아암(11)이 하강되고, 웨이퍼(W)가 중앙 적재부(1A)로 이동 적재된다. 그 후, 둘레부 적재부(1B)가 중앙 적재부(1A)와 동일 높이의 면이 되는 웨이퍼 적재 상태까지 상승된다. 이 상태에서 웨이퍼(W)의 이면 전체가 보유 지지 스테이지(1)와 접촉되어 보유 지지된다.
웨이퍼(W)를 적재 보유 지지한 보유 지지 스테이지(1)를 회전시켜 투광기(2a)로부터 검출광을 조사한다. 둘레부 적재부(1B)를 투과한 검출광을 수광기(2b)로 수광함으로써, 웨이퍼 전체 둘레에 있어서의 주연 위치와 노치(n)의 위상 위치를 검출할 수 있다.
이들 검출 정보에 기초하여 스테이지의 중심 위치에 대한 웨이퍼의 중심 위치와의 편차, 및 노치(n)의 기준 위상 위치로부터의 편차를 산출하고, 상기 각 실시예와 마찬가지로 웨이퍼 위치 맞춤을 행한다.
본 발명은 상술한 실시예의 것에 한정되지 않고, 다음과 같이 변형하여 실시할 수도 있다.
상기 각 실시예에서는, 패턴이 형성된 웨이퍼(W)의 표면에 보호 테이프를 부착한 것을 처리 대상으로 하고 있었지만, 다음과 같이 구성할 수 있다.
실시예 2 내지 4의 구성의 얼라인먼트 장치는 웨이퍼(W)의 이면을 로봇 아암 선단의 흡착 보유 지지부(11a)로 흡착하여 반송 가능한 구성이므로, 보호 테이프가 부착되어 있지 않은 웨이퍼 단체의 얼라인먼트 처리에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시예 1에 있어서, 슬릿(10) 부분에 웨이퍼(W)의 노치(n)가 위치하도록 미리 위치 맞춤된 상태에서 보유 지지 스테이지(1)에 적재되는 경우에는, CCD 카메라(3)를 이용하지 않고 광 센서(2)만을 이용하여 노치(n)를 검출할 수도 있다.
본 발명은, 그 사상 또는 본질로부터 일탈하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있고, 따라서 본 발명의 범위를 나타내는 것으로서, 이상의 설명이 아닌, 부가된 클레임을 참조해야 한다.
W: 웨이퍼
1: 보유 지지 스테이지
2: 광 센서
2a: 투광기
2b: 수광기
3: CCD 카메라
4: 레일
5: 나사 이송 구동기
6: X축 테이블
7: 레일
8: 나사 이송 구동 기구
9: Y축 테이블
10: 슬릿
11: 로봇 아암
11a: 흡착 보유 지지부
12: 절결부
13: 구동 기구
14: 제어부
15: 메모리
16: 연산 처리부

Claims (9)

  1. 반도체 웨이퍼의 주연 정보에 기초하여 위치 맞춤을 행하는 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치이며,
    상기 반도체 웨이퍼의 외형 이상의 크기를 갖고, 적어도 웨이퍼 외주 부분의 적재 영역이 투명 부재로 구성되고, 반도체 웨이퍼를 흡착 보유 지지하는 보유 지지 스테이지,
    상기 보유 지지 스테이지에 적재되어 흡착 보유 지지된 반도체 웨이퍼의 주연 위치를, 보유 지지 스테이지를 상하로부터 사이에 두고 대향 배치된 투광기와 수광기로 이루어지는 투과형으로 구성하여 광학적으로 검지하는 광 센서,
    상기 보유 지지 스테이지를 회전시키는 구동 기구, 및
    상기 광 센서의 검출 결과에 기초하여 반도체 웨이퍼의 위치 맞춤을 행하는 제어부를 포함하고,
    상기 보유 지지 스테이지는, 반도체 웨이퍼의 중심 영역을 흡착 보유 지지하는 중앙 적재부와, 상기 중앙 적재부를 둘러싸고 반도체 웨이퍼를 흡착 보유 지지하는 투명 부재로 이루어지는 환형의 둘레부 적재부로 구성되고,
    상기 중앙 적재부가 둘레부 적재부로부터 상방으로 돌출되는 웨이퍼 반입 반출 상태와, 상기 중앙 적재부와 둘레부 적재부가 동일 높이의 면이 되는 반도체 웨이퍼 적재 상태로 절환 가능하게, 중앙 적재부와 둘레부 적재부를 상대적으로 승강 가능하게 구성되는, 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보유 지지 스테이지에는, 적재된 상기 반도체 웨이퍼의 외주부에 면하는 슬릿이 둘레 방향의 복수 개소에 상하로 관통하여 형성되고,
    상기 광 센서는, 상기 슬릿을 사이에 두고 대향 배치된 투광기와 수광기로 이루어지는 투과형의 것인, 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보유 지지 스테이지에는, 상기 반도체 웨이퍼 반송용 로봇 아암의 선단에 구비된 흡착 보유 지지부를 상하로 삽입 발출 가능한 절결부가 형성되는, 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보유 지지 스테이지에는, 상기 절결부가 보유 지지 스테이지의 상하로 관통하여 형성되는, 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보유 지지 스테이지는, 상기 투명 부재가 유리로 구성된 것인, 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보유 지지 스테이지는, 상기 투명 부재가 폴리카보네이트로 구성된 것인, 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치.
  7. 제1항에 있어서, 웨이퍼의 외주 부분에 형성된 위치 결정부를 검출하는 광학 카메라를 더 포함하는 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
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