KR101882823B1 - 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

실리콘 웨이퍼(60)의 회전과 승강 운동을 발생시키는 제1 장치(40), 실리콘 웨이퍼의 평행 이동을 발생시키는 제2 장치(50) 및 광원, 렌즈, 이미지 센서(20)를 포함하는 위치 탐지 장치를 포함하고, 광원으로부터 발산되는 광속은 실리콘 웨이퍼와 렌즈를 경과한 후, 실리콘 웨이퍼의 위치 정보를 이미지 센서로 전송하고, 제1 장치와 제2 장치는 이미지 센서가 획득한 위치 정보에 근거하여 실리콘 웨이퍼의 위치를 조절할 수 있는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치를 제공한다. 또한, TSV에 대해 프리 얼라이닝하는 방법을 더 제공한다.

Description

실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치 및 그 방법{SILICON WAFER PRE-ALIGNMENT DEVICE AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 반도체 기기 분야에 관한 것으로, 특히 실리콘 웨이퍼의 프리 얼라인 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
실리콘 관통 전극 기술(TSV)은 칩과 칩 사이, 웨이퍼와 웨이퍼 사이에서 수직으로 관통하여, 칩 사이의 상호 연결을 실현하는 최신 기술로서, 패키징 사이즈가 작고 신호 전송이 빠르며 전력 소모가 낮은 등 장점을 가진다.
표준적인 실리콘 웨이퍼는 각 TSV 공정을 거친 후, 실리콘 웨이퍼 가장자리에 다음과 같은 문제가 존재한다. 즉, 본딩이 일치하지 않고, 같은 중심을 가지지 않으며, 가장자리에 마모가 존재하고, 트렁킹(trunking)이 있으며, 실리콘 웨이퍼 표면에 스퍼터링 금속 또는 절연고무가 있고, 실리콘 웨이퍼에 뒤틀림이 있다. 실리콘 웨이퍼 갭은 다음과 같은 문제가 존재한다. 즉, 갭이 관통되지 않고, 파손이 있으며, 금속 또는 접착제에 의해 충진 또는 커버되고, 금속 선로가 있는 등 상황이 존재한다. 실리콘 웨이퍼 갭의 모양이 심하게 악화되므로, 현재 세계적으로 유행하는 TSV 패키징 기술 생산라인에서는 모두 얼라이너(aligner)을 사용하여 TSV 실리콘 웨이퍼(갭을 구비하는 실리콘 웨이퍼)의 노출을 실현하고, 얼라이너는 실리콘 웨이퍼의 갭에 대해 직접적인 인공 얼라인 표기로 노출하는 것을 고려하지 않는다. 그러나, 기존의 TSV 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 방식에서는 효율이 낮고 프리 얼라인 정밀도가 낮으며, 또, 프리 얼라인 정밀도가 인위적인 간섭을 쉽게 받아 자동화 작업을 실현할 수 없는 등 문제점이 있다.
TSV 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 이외에, 실제 작업상황에서 뒤틀림 웨이퍼, 초박편, Taiko 웨이퍼 등 여러 가지 공정 웨이퍼에 대해서도 위치 결정을 해야 하지만, 각종 공정 웨이퍼의 중심 결정 및 방향 결정 과정에서 상이한 어려움이 존재한다. 따라서, TSV 실리콘 웨이퍼, 뒤틀림 웨이퍼, 초박편, Taiko 웨이퍼 등 여러 가지 공정 유형의 실리콘 웨이퍼에 공동으로 적용될 수 있는 프리 얼라인 장치를 제공하는 것은 당업자들이 해결해야 하는 기술적 과제로 되고 있다.
본 발명의 첫 번째 목적은, TSV 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치 및 그 방법을 제공하여, 기존의 TSV 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 방법에 따른 효율이 낮고 프리 얼라인 정밀도가 낮으며 프리 얼라인 정밀도가 인위적인 간섭에 약하고 자동화 작업을 실현할 수 없는 문제를 해결하는 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은, 여러 가지 유형의 공정 실리콘 웨이퍼에 적용되는 프리 얼라인 장치 및 그 방법을 제공하여, 선행기술에 따른 여러 가지 유형의 공정 실리콘 웨이퍼가 동일한 프리 얼라인 장치에서 호환되어 처리할 수 없는 문제를 해결하는 것이다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기 실리콘 웨이퍼에서 회전과 승강 운동을 발생시키기 위한 것으로, 상기 실리콘 웨이퍼를 흡착하기 위한 제1 흡판을 포함하는 제1 장치; 상기 실리콘 웨이퍼를 상기 제1 흡판에 대하여 평행 이동시키기 위한 제2 장치; 광원, 상기 제1 흡판의 상측에 위치하는 이미지 센서 및 상기 제1 흡판의 하측에 위치하는 렌즈를 포함하고, 상기 광원으로부터 발산되는 광속은 상기 실리콘 웨이퍼, 상기 제1 흡판 및 상기 렌즈를 경과한 후, 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 실리콘 웨이퍼의 위치 정보를 상기 이미지 센서로 전송하기 위한 위치 탐지 장치;를 포함하고, 여기서, 상기 제1 장치와 제2 장치는 상기 이미지 센서가 획득한 상기 위치 정보에 근거하여 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 실리콘 웨이퍼의 위치를 조절할 수 있는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 위치 정보는 상기 실리콘 웨이퍼 중심과 상기 제1 흡판 중심 사이의 오프셋을 포함하고, 상기 제1 장치와 제2 장치는 상기 오프셋에 근거하여 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 실리콘 웨이퍼의 지름방향 위치를 조절할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 장치는, 상기 제1 흡판이 회전 운동하도록 유도하기 위한 회전 모터; 및 상기 제1 흡판이 승강 운동하도록 유도하기 위한 승강 모터를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 제2 장치는, 상기 제1 흡판의 외측에 설치되는 제2 흡판; 및 상기 제2 흡판과 상기 실리콘 웨이퍼에서 평행 이동이 발생하도록 유도함으로써 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 실리콘 웨이퍼의 지름방향 위치를 조절하기 위한 평행 이동 모터를 포함하고, 여기서, 상기 제1흡판은 상기 승강 모터와 상기 제2흡판을 통해 상기 실리콘 웨이퍼를 전달한다.
바람직하게는, 상기 제1 흡판과 상기 제2 흡판은 모두 복수 개의 흡착홀을 포함한다.
바람직하게는, 상기 이미지 센서는 1차원 리니어 어레이로 배열되는 복수 개의 CCD를 포함하고, 상기 1차원 리니어 어레이의 연장선은 상기 제1 흡판의 중심 위치를 통과한다.
바람직하게는, 상기 위치 탐지 장치는 반사 광기계 시스템 및/또는 응사 광기계 시스템을 포함한다.
바람직하게는, 상기 반사 광기계 시스템은 상기 광원, 제1 렌즈, 상기 이미지 센서와 상기 렌즈를 포함하고, 상기 광원은 제1 파장의 광속을 발산하기 위한 제1 광원이며, 상기 렌즈는 상기 제1 파장의 광속을 반사하기 위한 반사 렌즈이고, 상기 제1 렌즈는 상기 제1 흡판의 상측에 위치하고 상기 이미지 센서의 하측에 위치하여 상기 제1 파장의 광속을 상기 실리콘 웨이퍼 및 상기 반사 렌즈로 유도시킨 후, 상기 이미지 센서로 반사시키기 위한 것이다.
바람직하게는, 상기 응사 광기계 시스템은 상기 광원, 제2 렌즈, 상기 이미지 센서와 상기 렌즈를 포함하고, 상기 광원은 제2 파장의 광속을 발산하기 위한 제2 광원이며, 상기 렌즈는 상기 제2 파장의 광속을 투사하기 위한 투광 렌즈이고, 상기 제2 렌즈는 상기 제1 흡판의 하측에 위치하여 상기 제2 파장의 광속을 상기 실리콘 웨이퍼 및 상기 투광 렌즈를 투과하여 상기 이미지 센서로 입사시키기 위한 것이다.
바람직하게는, 상기 렌즈는 제1 파장의 광속을 반사하고 제2 파장의 광속을 투사하기 위한 필터 렌즈이다.
바람직하게는, 상기 실리콘 웨이퍼는 가장자리에 갭을 구비하는 TSV 실리콘 웨이퍼, 뒤틀림 웨이퍼, 초박편 또는 Taiko 웨이퍼이고, 상기 응사 광기계 시스템을 통해 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 초박편 또는 Taiko 웨이퍼의 상기 위치 정보를 검측하고, 상기 반사 광기계 시스템을 통해 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 상기 위치 정보를 검측한다.
바람직하게는, 상기 위치 정보는 상기 갭이 상기 TSV 실리콘 웨이퍼 상에서의 위치 및 상기 갭이 상기 제1 흡판 상에서의 위치를 더 포함하고, 상기 제1 장치는 상기 위치 정보에 근거하여 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 TSV 실리콘 웨이퍼에 대해 주변 방향에서의 위치 조절을 진행한다.
본 발명은, 상기와 같은 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치를 사용하여 상기 TSV 실리콘 웨이퍼에 대해 프리 얼라이닝하는 방법을 더 제공하는 바, 상기 방법은, 상기 TSV 실리콘 웨이퍼를 상기 제1 흡판에 흡착시키고, 상기 제1 광원으로부터 발산되는 제1파장의광속을 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 가장자리로 조사하는 단계(S100); 상기 제1 흡판을 한 바퀴 회전시키고, 상기 이미지 센서는 상기 제1 흡판 상의 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 가장자리 이미지를 획득하여, 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심과 상기 제1 흡판의 중심 사이의 오프셋을 계산하는 단계(S200); 상기 TSV 실리콘 웨이퍼를 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로 전달하고, 상기 제2 장치는 얻어낸 상기 오프셋에 근거하여 상기 TSV 실리콘 웨이퍼를 이동시킴으로써 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심과 상기 제1 흡판의 중심을 일치시키는 단계(S300); 상기 TSV 실리콘 웨이퍼를 상기 제2 장치로부터 상기 제1 장치로 전달하고, 상기 제1 흡판을 한 바퀴 회전시키며, 상기 이미지 센서는 상기 제1 흡판 상의 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 가장자리 이미지를 획득하여, 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심과 상기 제1 흡판의 중심 사이의 상기 오프셋이 사전 설정값보다 작은지의 여부를 결정하며, 작을 경우 단계 S500으로 진입하고, 그렇지 않을 경우 단계 S300으로 돌아가는 단계(S400); 및 상기 이미지 센서는 상기 TSV 실리콘 웨이퍼 상의 갭 위치를 정밀하게 스캔하여, 상기 갭의 가장자리 이미지를 획득하고, 이로부터 상기 갭의 가장자리 좌표를 추출하여, 상기 갭의 위치 특징을 식별함으로써, 방향 결정 동작을 완성하는 단계(S500)를 포함한다.
바람직하게는, 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심과 상기 제1 흡판의 중심 사이의 상기 오프셋을 계산하는 단계는, 상기 이미지 센서가 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 2차원 가장자리 이미지를 획득하고, 상기 실리콘 웨이퍼의 가장자리 이미지로부터 상기 실리콘 웨이퍼의 가장자리 좌표를 추출하는 단계(S210); 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 가장자리 좌표를 상기 제1 흡판 좌표계 하의 좌표로 전환시키는 단계(S220); 최소 제곱법을 사용하여 제1 흡판 좌표계 하의 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심 좌표를 구하는 단계(S230); 및 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심 좌표와 상기 제1 흡판의 중심 좌표의 차이값을 계산하는 단계(S240)를 포함한다.
바람직하게는, 단계 S210에서, 상기 이미지 센서는 리니어 어레이형 CCD 이미지 센서를 사용하고, 상기 CCD 이미지 센서는 수집된 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 1차원 가장자리 이미지 데이터를 소프트웨어를 통해 상기 2차원 가장자리 이미지로 합성시킨다.
바람직하게는, 단계 S200은, 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 가장자리 이미지에 근거하여 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 유형을 판단하고, 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 유형에 근거하여 상기 제1 광원의 광세기를 확정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 단계 S500에서, 정밀하게 스캔하는 단계는, 상기 제1 흡판을 초기 위치에 위치시켜 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 상기 갭이 상기 이미지 센서의 하측 반시계 방향에 있도록 하는 단계(S511); 상기 제1 흡판을 시계 방향으로 일정 각도 회전시켜 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 상기 갭이 상기 이미지 센서를 완전히 경과하도록 하고, 상기 이미지 센서는 상기 갭의 1차원 이미지를 수집하는 단계(S512); 상기 갭의 1차원 이미지 데이터를 한 폭의 2차원 이미지로 피팅시키는 단계(S513); 상기 2차원 이미지로부터 상기 갭의 가장자리 좌표를 추출하여 상기 갭의 특징과 매칭시키고, 상기 갭이 발견되면, 방향 결정 동작이 완성되고; 상기 갭이 발견되지 않으면, 계수기를 사용하여 계수하며, 상기 계수기 내의 재시도 횟수에 따라 단계 S515, 단계 S516, 단계 S517 및 단계 S518을 순차적으로 가리키는 단계(S514); 상기 제1 흡판을 초기 위치로 돌려놓고, 상기 제1 흡판을 반시계 방향으로 상기 갭의 절반 라디안만큼 회전시키며, 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하고; 상기 갭이 발견되면, 방향 결정 동작이 완성되는 단계(S515); 상기 제1 흡판을 초기 위치로 돌려놓고, 상기 제1 흡판을 시계 방향으로 상기 갭의 절반 라디안만큼 회전시키며, 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하고; 상기 갭이 발견되면, 방향 결정 동작이 완성되는 단계(S516); 광세기를 강화시켜 상기 제1 흡판을 초기 위치로 돌려놓고, 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하며; 상기 갭이 발견되면, 방향 결정 동작이 완성되는 단계(S517); 광세기를 약화시켜 상기 제1 흡판을 초기 위치로 돌려놓고, 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하며; 상기 갭이 발견되면, 방향 결정 동작이 완성되는 단계(S518)를 포함한다.
바람직하게는, 단계 S500에서, 정밀하게 스캔하는 단계는, 단계 S514를 수행한 후, 상기 계수기 내의 재시도 횟수가 설정값을 초과하는지의 여부를 판단하고, 상기 재시도 횟수가 설정값을 초과하지 않을 경우, 상기 계수기 내의 재시도 횟수에 따라 단계 S515, 단계 S516, 단계 S517 및 단계 S518을 순차적으로 가리키고; 상기 재시도 횟수가 설정값을 초과할 경우, 방향 결정 동작을 완료하여 프리 얼라이닝이 완성되는 단계(S519)를 더 포함한다.
선행기술에 비하여, 본 발명이 제공하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치 및 그 방법은 다음과 같은 장점이 있다.
여러 가지 공정 유형의 실리콘 웨이퍼에 적용된다.
1. 이미지 센서를 이용하여 수집한 광선 신호가 TSV 실리콘 웨이퍼의 편심량과 편향량을 보상한다.
2. TSV 실리콘 웨이퍼가 자동화 작업을 실현할 수 없는 문제를 해결하였다.
3. 소프트웨어 상에서 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심 결정 및 방향 결정 문제를 실현하여, 중심 결정 및 방향 결정의 정밀도를 향상시켰다.
4. 리니어 어레이형의 CCD 이미지 센서가 수집한 1차원 이미지를 2차원 이미지로 합성하는 방법을 사용하여, 면 어레이형의 CCD 이미지 센서에 의해 수집된 이미지 중에서 TSV 실리콘 웨이퍼를 추출하는 정보량이 너무 크고, 이미지 처리 속도가 느리며, 실리콘 웨이퍼 가장자리와 갭을 식별하는 효율이 낮은 문제를 해결하였다.
5. 여러 가지 공정 유형의 실리콘 웨이퍼의 프리 얼라이닝에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치 중에서 반사 광기계 시스템의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치 중에서 반사 광기계 시스템의 광로 방향을 설명한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치 중에서 반사형 프리 얼라인의 개략도이다.
도 5는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치 중에서 원형 흡판의 구조도이다.
도 6은 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치 중에서 반달형 흡판의 구조도이다.
도 7은 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치 중에서 원형 흡판 베이스의 구조도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2의 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치의 구조도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3의 TSV 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법 중에서 정밀 스캔 전의 CCD 이미지 센서와 TSV 실리콘 웨이퍼의 위치를 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 3의 TSV 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법 중에서 정밀 스캔 후의 CCD 이미지 센서와 TSV 실리콘 웨이퍼의 위치를 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 3의 TSV 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법 중의 갭 특징 이미지이다.
도 12는 본 발명의 실시예 3의 TSV 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법의 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 3의 TSV 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법의 단계 S200의 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 3의 TSV 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법의 단계 S500의 흐름도이다.
상기 발명의 기술적 해결방법을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여, 이하의 구체적인 실시예를 들어 기술적 효과를 증명하도록 한다. 강조해야 할 것은, 이러한 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이지 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다.
[실시예 1]
본 발명이 제공하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 구조와 같이, 반사 광기계 시스템(70), 이미지 센서(20)(바람직하게는, CCD 이미지 센서임), 제1 장치(40)와 제2 장치(50)를 포함하고, 제1 장치(40)는 실리콘 웨이퍼의 회전과 승강 운동을 발생시키고, 제2 장치(50)는 실리콘 웨이퍼를 평행 이동시킨다. 상기 반사 광기계 시스템(70)은 반사 광원(71) 및 반사 렌즈(72)를 포함한다. 선택적으로, 상기 반사 광원(71)은 적색광이고, 상기 반사 렌즈(72)는 반사 광원(71)으로부터 발산되는 광을 실리콘 웨이퍼(60)로 유도하기 위한 것이다.
상기 CCD 이미지 센서(20)는 상기 반사 광원(71)이 상기 실리콘 웨이퍼(60)로부터 반사되는 광선 신호를 수집할 수 있고, 상기 제1 장치(40)와 제2 장치(50)는 해당 광선 신호에 근거하여 상기 실리콘 웨이퍼(60)의 위치를 조절할 수 있다. 본 발명은 이미지 센서에 의해 수집된 광선 신호를 이용하여 실리콘 웨이퍼(60)의 위치를 보상함으로써, 실리콘 웨이퍼(60)의 프리 얼라인 정밀도를 향상시킴과 동시에 동작 효율을 향상시키고, 자동화 작업을 실현할 수 있다.
바람직하게는, 도 1을 중점적으로 참조하면, 상기 제1 장치(40)는 원형 흡판(41), 회전 모터(43) 및 승강 모터(44)를 포함하고, 상기 회전 모터(43)는 상기 원형 흡판(41)을 유도하여 R 방향 회전(즉, Z 방향을 돌아 회전함) 운동을 하며, 상기 승강 모터(44)는 원형 흡판(41)과 상기 회전 모터(43)를 유도하여 Z 방향 승강 운동을 하고, 상기 원형 흡판(41)은 상기 실리콘 웨이퍼(60)을 흡착하며, 상기 CCD 이미지 센서(20)는 상기 실리콘 웨이퍼(60)의 중심과 상기 원형 흡판(41)의 중심의 위치 편차를 검측하고, 만약 상기 실리콘 웨이퍼(60)가 TSV 실리콘 웨이퍼이면, 상기 CCD 이미지 센서(20)는 TSV 실리콘 웨이퍼의 갭 위치를 더 검측할 수 있다.
바람직하게는, 도 1을 계속하여 참조하면, 상기 제1 장치(40)는 원형 흡판 베이스(42)를 더 포함하고, 상기 원형 흡판(41)은 상기 원형 흡판 베이스(42)에 배치되며, 상기 원형 흡판 베이스(42)는 상기 회전 모터(43)에 고정되고, 상기 회전 모터(43)는 상기 승강 모터(44)에 고정된다.
바람직하게는, 도 1을 계속하여 참조하면, 상기 제2 장치(50)는 반달형 흡판(51) 및 리니어 모터(53)를 포함하고, 상기 반달형 흡판(51)은 상기 원형 흡판(41)의 외측에 설치되며, 상기 원형 흡판(41)은 승강 모터(44)와 상기 반달형 흡판(51)을 통해 실리콘 웨이퍼 전달을 하고, 상기 리니어 모터(53)는 상기 반달형 흡판(51) 및 실리콘 웨이퍼(60)를 유도하여 C 방향으로 직선 운동을 함으로써 실리콘 웨이퍼(60)의 중심과 상기 원형 흡판(41)의 중심의 위치 편차를 보상할 수 있다.
바람직하게는, 도 1을 계속하여 참조하면, 상기 제2 장치(50)는 반달형 흡판 베이스(52) 및 리니어 모터 베이스(54)를 더 포함하고, 상기 반달형 흡판(51)은 상기 반달형 흡판 베이스(52)를 통해 상기 리니어 모터(53)와 고정 연결되며, 상기 리니어 모터(53)는 상기 리니어 모터 베이스(54)를 통해 상기 프리 얼라인 베이스(30)에 고정된다.
바람직하게는, 제1 장치(40)와 제2 장치(50)는 프리 얼라인 베이스(30)에 설치된다.
바람직하게는, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 CCD 이미지 센서(20)와 상기 반사 광원(71)은 상기 유리기판(10)의 동일측에 위치한다. 즉, 반사형 프리 얼라인 방식을 사용한다. 구체적으로, 도 2를 중점적으로 참조하면, 상기 반사 광원(71)은 광선을 발사하고, 반사 렌즈(72)의 반사를 거친 후, 상기 실리콘 웨이퍼(60)에 수직 조사하여 상기 CCD 이미지 센서(20)에 반사된다.
바람직하게는, 도 1과 결합하여 도 2를 중점적으로 참조하며, 실리콘 웨이퍼(60)가 TSV 실리콘 웨이퍼인 것을 예로 들면, 상기 반사 광기계 시스템(70)의 반사형 프리 얼라인 과정은 구체적으로 다음과 같다. 상기 실리콘 웨이퍼(60)는 상기 원형 흡판(41)에 배치되고, 원형 흡판(41)은 진공을 오픈하여 실리콘 웨이퍼(60)를 흡착하며, 상기 반사 광원(71)으로부터 발사되는 광속은 상기 반사 렌즈(72)를 경과하여 상기 실리콘 웨이퍼(60)의 표면에 입사되어 실리콘 웨이퍼(60)의 가장자리를 찾는다. 원형 흡판(41)은 회전하여 실리콘 웨이퍼(60)가 한 바퀴 회전하도록 유도하고, 광속은 상기 렌즈(73)에 의해 반사된 후 상기 CCD 이미지 센서(20)에 입사되며, CCD 이미지 센서(20)는 실리콘 웨이퍼(60)에 의해 반사되어 돌아오는 광선을 수집하여 해당 데이터를 획득하고 편심값을 계산해 낸다. 원형 흡판(41)이 하강하여 반달형 흡판(51)으로 전달하고, 반달형 흡판(51)은 계산해낸 편심값에 근거하여 실리콘 웨이퍼(60)를 이동시키며, 이동량은 계산해 낸 편심값이고, 실리콘 웨이퍼의 중심과 원형 흡판(41)의 중심을 일치시켜 중심 결정의 효과를 달성한다. 원형 흡판(41)이 실리콘 웨이퍼의 실리콘 웨이퍼(60) 갭 위치까지 회전될 때, 방향 결정의 목적을 실현한다. 본 발명은 반사형 프리 얼라인 방식을 사용하여, 실리콘 웨이퍼 하측의 유리기판(10)(실리콘 웨이퍼를 적재하기 위한 것)에 갭이 없음으로 인해 얼라인 검측용 광속이 기판을 투과할 수 없어, 실리콘 웨이퍼(60)의 실리콘 웨이퍼 갭 부분이 CCD 이미지 센서(20)에 뚜렷하게 나타나지 못하는 문제, 및 실리콘 웨이퍼(60) 중의 다층 웨이퍼 사이의 상이한 중심으로 인해 수집하여 얻은 데이터가 실리콘 웨이퍼의 가장자리인지 또는 유리기판(10)의 가장자리인지를 구분할 수 없어 실리콘 웨이퍼에 대하여 중심 결정 및 방향 결정을 정확하게 할 수 없는 문제를 해결하도록 한다. 반면, 반사형 프리 얼라인 방식은, 실리콘 웨이퍼 갭의 가장자리를 뚜렷하게 수집할 수 있고, 또한 실리콘 웨이퍼 갭 부분과 실시콘 웨이퍼 기타 부분의 반사율이 일치하지 않아 CCD 이미지 센서(20)가 수신한 정보도 일치하지 않으므로, 실리콘 웨이퍼 갭을 분별해낼 수 있고, 상이한 중심일지라도 실리콘 웨이퍼의 가장자리와 유리기판(10)의 가장자리를 구분할 수 있어, 최종적으로 실리콘 웨이퍼에 대한 중심 결정 및 방향 결정을 실현할 수 있다.
또한, 도 3을 계속하여 참조하면, 반사 광원(71)으로부터 발사되는 광선은 실리콘 웨이퍼(60)의 표면에서 일부 발산 현상이 나타날 수 있다. 바람직하게는, 상기 원형 흡판(41)의 하측과 상기 CCD 이미지 센서(20)가 서로 대응하는 위치에 렌즈(73)를 설치하고, 상기의 렌즈(73)를 추가하고, 실리콘 웨이퍼(60)의 표면의 반사 광선을 강화시킴으로써, 발산 현상으로 인한 영향을 감소시켜, CCD 이미지 센서(20)에 의해 얻어지는 실리콘 웨이퍼(60) 가장자리의 이미지가 더욱 뚜렷해지도록 하여 후속의 이미지 처리에 편리를 제공한다.
바람직하게는, 상기 CCD 이미지 센서(20)는 1차원 리니어 어레이형을 사용하고, 상기 리니어 어레이는 1024개 픽셀을 포함하며 해당 연장선은 원형 흡판(41)의 원심을 통과한다. 리니어 어레이형의 CCD 이미지 센서(20)를 사용하고, 원형 흡판(41)을 통해 실리콘 웨이퍼(60)를 유도하여 일정거리 회전하며, 해당 기간 내에 CCD 이미지 센서(20)는 고정 리듬에 따라 이미지를 수집하고, 매번 수집되는 1차원 이미지를 소프트웨어를 통해 한 그룹의 2차원 이미지로 합성시킨다. CCD 이미지 센서(20)에 의해 수집된 1차원 이미지를 이용하여 2차원 이미지로 합성함으로써, 면 어레이형의 CCD 이미지 센서에 의해 수집된 이미지로부터 추출되는 실리콘 웨이퍼의 정보량이 너무 크고, 이미지 처리 속도가 느리며, 실리콘 웨이퍼 가장자리 및 갭을 식별하는 효율이 낮은 문제를 해결할 수 있다.
바람직하게는, 도 5 및 도 6을 중점적으로 참조하면, 상기 원형 흡판(41)과 반달형 흡판(51)의 흡착구의 외부 가장자리 위치에 연성 재료(45)가 구비된다. 바람직하게는, 상기 연성 재료(45)는 고무이고, 원형 흡판(41)과 반달형 흡판(51)의 흡착구의 가장자리 위치에 고무를 설치하며, 뒤틀림 웨이퍼를 흡착할 때, 고무의 변형량을 이용하여 뒤틀림 실리콘 웨이퍼의 뒤틀림 변형량을 보상함으로써, 프리 얼라인 장치에서 뒤틀림 웨이퍼를 흡착하기 어려운 문제를 해결한다. 도 7을 결합해 보면, 본 발명은 원형 흡판(41)의 승강 스트로크 및 흡판 베이스(52)의 높이(H)(도 7에 도시된 바와 같이)를 증가시킴으로써, 뒤틀림 웨이퍼의 뒤틀림 변형으로 인한 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 과정 중에 필요되는 실리콘 웨이퍼 법선 방향(수직 방향)으로의 사이즈 증가 문제에 적응되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 도 5 및 도 6을 계속하여 참조하면, 상기 원형 흡판(41)과 반달형 흡판(51)은 모두 다공 흡착인 바, 즉 상기 원형 흡판(41)과 반달형 흡판(51)의 흡착구 내에 모두 복수 개의 흡착홀(46)이 구비되고, 다공 흡착의 방식으로 단일 흡착의 방식을 대체함으로써, 실리콘 웨이퍼가 흡착 과정에서 받는 흡착력이 더욱 균일해지도록 하고, 흡착력으로 인한 실리콘 웨이퍼 표면의 변형이 작도록 하여, 이로써 초박편과 Taiko 웨이퍼가 손상되지 않도록 보호한다.
[실시예 2]
바람직하게는, 반사 광기계 시스템(70)을 사용하여 일반 웨이퍼 및 각종 공정 웨이퍼도 처리할 수 있지만, 시스템의 처리 데이터량이 크고, 효율이 낮으므로, 본 발명이 사용하는 반사 광기계 시스템(70)은 전문적으로 실리콘 웨이퍼를 처리하는데 사용되고, 또한, 응사 광기계 시스템(80)을 추가함으로써 TSV 실리콘 웨이퍼 이외의 기타 실리콘 웨이퍼를 처리하는데 사용되도록 한다. 구체적으로, 본 발명이 제공하는 다른 하나의 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치는, 여러 가지 공정 유형의 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인에 적응되며, 해당 구조는 도 8에 도시된 바와 같이, 실시예 1과 다른 점은 응사 광기계 시스템(80)을 더 포함하는 것이다. 상기 응사 광기계 시스템(80)은, 응사 광원(81)과 응사 렌즈(82)를 포함하고, 상기 응사 광원(81)은 녹색광이다. 상기 응사 광원(81)과 상기 CCD 이미지 센서(20)는 상기 실리콘 웨이퍼의 양측에 각각 위치하고, 상기 응사 광원(81)으로부터 발사되는 광속은 상기 응사 렌즈(82)를 경과하여 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 입사되며, 상기 렌즈(73)를 투과한 후 상기 리니어 어레이 CCD 이미지 센서(20)로 입사된다.
상기 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치는 상기 반사 광기계 시스템(70)과 상기 응사 광기계 시스템(80) 사이에서 전환되어, 상이한 공정 유형의 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 검측에 적응되도록 한다.
해당 구체적인 동작 과정은 다음과 같다. 즉, 실리콘 웨이퍼를 처리할 때, 반사 광원(71)(적색광)이 오픈되고, 적색광은 적색은 반사되고 녹색은 투과되는 렌즈(73)로 입사되며, 광로가 반사되어 돌아옴으로써 반사형 프리 얼라인을 실현한다.
기타 실리콘 웨이퍼를 처리할 때, 응사 광원(81)(녹색광)이 오픈되고, 녹색광은 적색은 반사되고 녹색은 투과되는 렌즈(73)로 입사되며, 광로가 투과되어 투과형 프리 얼라인을 실현한다. 적색은 반사되고 녹색은 투과되는 렌즈를 사용함으로써, 온라인으로 2가지 기계 시스템을 전환하도록 하여 2가지 기계 시스템의 호환을 실현함으로써 각종 공정 웨이퍼를 처리함과 동시에 프리 얼라인 효율을 최대한으로 향상시킬 수 있다.
본 발명이 제공하는 여러 가지 공정 유형의 실리콘 웨이퍼에 적응되는 프리 얼라인 장치는 일반표준의 실리콘 웨이퍼에 대해 얼라이닝 할 수 있을 뿐만 아니라 뒤틀림 웨이퍼, TSV실리콘 웨이퍼, 초박편, Taiko 웨이퍼 등 여러 가지 공정 웨이퍼의 위치결정에 얼라이닝 할 수도 있고, 프리 얼라인 장치를 교체할 필요가 없이 기기의 원가를 절감하고 기기의 응용범위를 증가하였다.
결론적으로, 본 발명이 제공하는 여러 가지 공정 유형의 실리콘 웨이퍼에 적응되는 프리 얼라인 장치는, 원형 흡판(41) 및 반달형 흡판(51)의 흡착구의 가장자리 위치에 연성 재료(45)를 설치함으로써, 뒤틀림 웨이퍼의 뒤틀림 변형량을 보상하고, 반사형 프리 얼라인 방식을 이용하여 실리콘 웨이퍼 가장자리의 정보를 검측함으로써, 실리콘 웨이퍼의 갭이 리니어 어레이 CCD 이미지 센서(20)에 뚜렷하게 구현되지 않아 중심 결정 및 방향 결정이 어려운 문제를 해결하며, 다공 흡착의 방식으로 단일 흡착의 방식을 대체함으로써, 초박편과 Taiko 웨이퍼가 받는 흡착력이 균일해지도록 확보하여 파손을 방지한다. 이로써 여러 가지 공정 유형의 실리콘 웨이퍼가 동일한 프리 얼라인 장치 중에서의 호환 처리를 실현한다.
[실시예 3]
도 1 내지 도 11을 결합하여 도12를 중점적으로 참조하면, 본 발명은 상기와 같은 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치에 응용되는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법(본 실시예에서의 TSV 실리콘 웨이퍼를 예로 든다)을 더 제공하며, 상기 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
단계(S100): 실리콘 웨이퍼(60)를 상기 원형 흡판(41)에 흡착시키고, 상기 반사 광원(71)으로부터 발산되는 광속을 상기 실리콘 웨이퍼(60)의 가장자리로 조사한다. 도 9를 참조하면, O는 실리콘 웨이퍼(60)의 중심이고, r은 실리콘 웨이퍼(60)의 반경이며, 갭(61)은 CCD 이미지 센서(20) 하측의 반시계 방향에 위치하고, 갭(61)이 CCD 이미지 센서(20)를 가까이한 중심선의 일변이 실리콘 웨이퍼(60)의 가장자리 위치에서의 교차점과 CCD 이미지 센서(20)가 실리콘 웨이퍼(60)의 가장자리 위치에서의 교차점이 형성되는 라디안의 각도 크기는 b이며, 여기서, b의 각도 크기는 변할 수 있으며, 주로 CCD 이미지 센서(20)에 의해 스캔되는 갭(61)의 거리로 길이가 결정된다. 만약 비교적 긴 한 구간의 거리를 스캔하려면, b의 각도는 증가되어야 하고, 만약 스캔하고자 하는 거리가 비교적 짧으면, b의 각도는 감소되어야 한다. b의 각도 크기는 갭(61)을 수집하는 이미지 품질을 결정하고, 후속의 이미지 처리에 비교적 큰 영향을 미친다. 갭(61)이 실리콘 웨이퍼(60)에서 상응하는 라디안은 c이다.
단계(S200): 상기 회전 모터(43)는 원형 흡판(41)을 유도하여 한 바퀴 회전시키고, 상기 CCD 이미지 센서(20)는 상기 원형 흡판(41) 상의 실리콘 웨이퍼(60)의 가장자리 이미지를 획득하여, 중심 결정 알고리즘으로 상기 실리콘 웨이퍼(60)와 상기 원형 흡판(41)의 편심값을 계산한다.
바람직하게는, 도13에 도시된 바와 같이, 상기 중심 결정 알고리즘의 단계는 다음과 같다.
단계(S210): 상기 CCD 이미지 센서(20)는 실리콘 웨이퍼(60)의 2차원 가장자리 이미지를 획득한다. 바람직하게는, 상기 CCD 이미지 센서(20)는 리니어 어레이형을 이용하여 수집된 실리콘 웨이퍼의 1차원 가장자리 이미지 데이터를 소프트웨어를 통해 상기 2차원 가장자리 이미지로 합성시킨다. 바람직하게는, 적어도 2000프레임의 실리콘 웨이퍼의 1차원 가장자리 이미지를 수집하고, 상기 실리콘 웨이퍼의 가장자리 이미지를 가장자리 좌표로 전환시킨다. 구체적으로, 해당 전환방식은 다음과 같다. 실리콘 웨이퍼 반경의 관계를 통해 CCD 이미지 센서(20)와 실리콘 웨이퍼의 위치 관계를 구축한다. 즉, CCD 이미지 센서(20)의 각각의 픽셀에서 원심까지의 거리는 인식 가능한 것으로, 한 프레임의 CCD 이미지를 촬영하면 이미지 처리를 통해 실리콘 웨이퍼가 위치한 위치를 알 수 있으며, 만약 2000프레임을 촬영하고 한 폭의 이미지를 구성해도 원리는 동일한 것이다. 갭(61)에 2개 변(도11에 도시된 바와 같이, 제1 경사변(63)과 제2 경사변(64))이 있으므로, 제1 경사변(63)과 제2 경사변(64)을 찾은 후, 갭(61)이 이미지에서의 위치를 알 수 있고, 갭(61)의 좌표는 원형 흡판(41)과 동일한 좌표계임을 알 수 있다.
단계(S220): 획득한 실리콘 웨이퍼(60)의 가장자리 이미지의 좌표를 상기 원형 흡판(41) 좌표계 하의 좌표로 전환시킨다.
단계(S230): 최소 제곱법을 사용하여 제1 흡판 좌표계 하의 실리콘 웨이퍼(60)의 중심 좌표를 구한다.
단계(S240): 실리콘 웨이퍼(60)의 중심 좌표와 상기 원형 흡판(41)의 중심 좌표의 차이값을 계산한다.
바람직하게는, 단계 S200에서 실리콘 웨이퍼(60)의 2차원 가장자리 이미지에 근거하여 실리콘 웨이퍼(60)의 유형을 판단하고, 실리콘 웨이퍼(60)의 유형에 근거하여 상기 반사 광원(71)의 광세기를 확정한다. 구체적으로, 본 발명은 실리콘 웨이퍼(60)에 조사된 광세기의 변화를 이용하여, 상이한 반사 및 난사 효과를 달성함으로써, 상이한 공정 유형의 실리콘 웨이퍼 가장자리와 갭 이미지 수집 적응성의 문제를 해결한다.
중심 결정 단계에서, 동일한 광세기를 이용하여 실리콘 웨이퍼(60)의 가장자리 주변의 이미지를 획득하고, 이미지의 그레이 스케일 또는 2진화 후 이미지 비 영점의 점수의 합에 근거하여 실리콘 웨이퍼(60)의 유형을 판단하는 근거로 한다. 구체적으로, 상이한 공정의 실리콘 웨이퍼는, 동일한 광조사 하에서 수집되는 이미지 품질이 상이하고, 이미지 처리 기술을 통해 실리콘 웨이퍼를 분류한다.
구체적인 분류 방법은 다음과 같다.
1. 동일한 광세기로 상이한 유형의 실리콘 웨이퍼를 촬영한다.
2. 이미지를 동일한 역치의 2진화 함수로 처리하고, 처리 후의 이미지는 블랙 포인트와 화이트 포인트만 보류한다.
3. 각 실리콘 웨이퍼의 화이트 포인트 수량을 계산한다.
4. 각 실리콘 웨이퍼의 차이가 비교적 크므로, 상이한 공정의 실리콘 웨이퍼는 상이한 화이트 포인트 영역에 놓인다.
5. 상이한 영역에 근거하여 상이한 실리콘 웨이퍼 유형을 판단한다.
각 실리콘 웨이퍼(60)에 대하여, 가장 적합한 광세기를 디버깅하여 갭(61) 이미지가 완벽하고 뚜렷하도록 하고, 이미지 처리의 난이도를 감소시킴과 동시에 갭(61) 특징 및 가장자리 특징의 식별률 및 프리 얼라인 효율을 향상시킬 수도 있다. 상기 근거에 따라, 각 층의 공정마다 1단계 광세기를 설정한다.
단계(S300): 상기 승강 모터(44)는 상기 원형 흡판(41)의 하강을 유도하고, 상기 실리콘 웨이퍼(60)를 상기 반달형 흡판(51)으로 전달하며, 상기 반달형 흡판(51)은 얻어낸 편심값에 근거하여 상기 실리콘 웨이퍼(60)를 이동시킴으로써, 상기 실리콘 웨이퍼(60)의 중심과 상기 원형 흡판(41)의 중심을 일치시킨다.
단계(S400): 상기 승강 모터(44)는 상기 원형 흡판(41)의 상승을 유도하고, 상기 실리콘 웨이퍼(60)를 재차 상기 원형 흡판(41)으로 전달하며, 상기 CCD 이미지 센서(20)에 의해 검측된 상기 실리콘 웨이퍼(60)와 상기 원형 흡판(41)의 편심값이 오차 허용 범위 내에 있게 될 때까지 단계 S200 내지 단계 S300을 중복하여, 중심 결정 동작을 완성한다.
설명할 점은 원형 흡판(41)과 반달형 흡판(51)의 전반적인 실리콘 웨이퍼 전달 과정에서, 상기 실리콘 웨이퍼(60)는 모두 원형 흡판(41)에 의해 긴밀하게 흡착되고, 전달로 발생되는 오차는 편심 오차에 비하여 고려하지 않아도 된다.
단계(S500): CCD 이미지 센서(20)는 상기 실리콘 웨이퍼(60)의 갭(61)의 위치를 정밀하게 스캔하여, 실리콘 웨이퍼(60)의 갭(61)의 2차원 가장자리 이미지를 획득하고, 상기 갭(61)의 가장자리 이미지로부터 갭(61)의 가장자리 좌표를 추출하여, 갭(61)의 위치 특징을 식별함으로써 방향 결정 동작을 완성한다.
바람직하게는, 도 11을 중점적으로 참조하면, 갭(61)의 제1 경사변(63)과 제2 경사변(64)을 특징 신호로 하고, 피팅된 실리콘 웨이퍼 갭의 2차원 가장자리 이미지 데이터 중에서 매칭되는 갭을 찾으며, 두 경사변의 교차점(65)은 상기 실리콘 웨이퍼 중심(O)의 방향에 상대하여 갭(61)의 방향으로 하는 동시에 2개의 경사변의 경사률 및 절편을 제한한다.
바람직하게는, 도 14를 중점적으로 참조하면, 단계 S500에서 정밀하게 스캔하는 단계는 다음과 같은 단계를 포함한다.
단계(S511): 상기 원형 흡판(41)을 초기 위치에 위치시켜, 상기 실리콘 웨이퍼(60)의 갭(61)이 상기 CCD 이미지 센서(20)의 하측 반시계 방향에 있도록 한다.
단계(S512): 상기 원형 흡판(41)을 시계 방향으로 a 각도로 회전시키고, a 의 크기는 b와 c의 크기의 합인 즉 a=b+c이다. 즉, 상기 실리콘 웨이퍼(60)의 갭(61)이 상기 CCD 이미지 센서(20)를 완전히 경과하도록 하고, 상기 CCD 이미지 센서(20)는 갭의 1차원 이미지를 수집한다. 바람직하게는, 2000프레임보다 크거나 같은 갭의 1차원 이미지를 수집한다.
단계(S513): 상기 갭(61)의 1차원 이미지 데이터를 한 폭의 2차원 이미지로 피팅시킨다.
단계(S514): 상기 2차원 이미지로부터 상기 갭(61)의 가장자리 좌표를 추출하여, 상기 갭의 특징과 매칭시키고, 상기 갭(61)이 발견되면, 방향 결정 동작이 완성되고, 상기 갭(61)이 발견되지 않으면, 계수기를 사용하여 계수하며, 상기 계수기 내의 재시도 횟수에 따라 단계 S515, 단계 S516, 단계 S517 및 단계 S518을 순차적으로 가리킨다.
단계(S515): 갭(61)이 발견되지 않으면, 갭 위치에 반시계 방향의 편차가 있을 수 있다. 즉, 갭이 시계 방향으로 편향된다. 따라서, 회전 모터(43)의 회전축(R축)은 초기 위치로 돌아온 후, 원형 흡판(41)을 유도하여 반시계 방향으로 갭의 절반 라디안(c)만큼 회전하며(이때, 광세기를 조절하지 않음), 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하고, 갭(61)이 발견되면, 방향 결정 동작이 완성된다.
단계(S516): 갭(61)이 여전히 발견되지 않으면, 갭 위치에 시계 방향의 편차가 있을 수 있다. 즉, 갭이 반시계 방향으로 편향된다. 따라서, 회전 모터(43)의 회전축(R축)은 초기 위치로 돌아온 후, 원형 흡판(41)을 유도하여 시계 방향으로 갭의 절반 라디안(c)만큼 회전하며(이때, 광세기를 조절하지 않음), 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하고, 갭(61)이 발견되면, 방향 결정 동작이 완성된다.
단계(S517): 갭(61)이 여전히 발견되지 않으면, CCD 점 광원 빛의 세기가 적절하지 않을 수 있으므로, 광세기를 강화시켜 상기 원형 흡판(41)을 초기 위치로 돌려놓고, 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하고, 갭(61)이 발견되면, 방향 결정 동작이 완성된다.
단계(S518): 갭(61)이 여전히 발견되지 않으면, CCD 점 광원 빛의 세기가 적절하지 않을 수 있으므로, 광세기를 약화시켜 상기 원형 흡판(41)을 초기 위치로 돌려놓고, 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하고, 갭(61)이 발견되면, 방향 결정 동작이 완성된다.
바람직하게는, 다음과 같은 단계를 더 포함한다.
단계(S519): 갭(61)이 여전히 발견되지 않으면, 상기 계수기 내의 재시도 횟수가 설정값을 초과하는지의 여부를 판단하고, 상기 재시도 횟수가 설정값을 초과하지 않을 경우, 상기 계수기 내의 재시도 횟수에 따라 단계 S515, 단계 S516, 단계 S517 및 단계 S518을 순차적으로 가리키고, 상기 재시도 횟수가 설정값을 초과할 경우, 방향 결정 동작을 완료하여 프리 얼라이닝을 완성한다.
본 발명이 제공하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 방법은, 실리콘 웨이퍼(60) 프리 얼라인의 자동화 작업을 실현함과 동시에 프리 얼라인의 정밀도를 향상시켰다.
결론적으로, 본 발명이 제공하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치 및 그 방법에 따르면, 상기 장치는 광원(10), 이미지 센서(바람직하게는, CCD 이미지 센서(20)임), 제1 장치(40) 및 제2 장치(50)를 포함한다. 제1 장치(40)는 실리콘 웨이퍼의 회전과 승강 운동을 발생시키고, 제2 장치(50)는 실리콘 웨이퍼를 평행 이동시킨다. 상기 제1 장치(40)는 실리콘 웨이퍼(60)를 흡착하고, 상기 CCD 이미지 센서(20)는 상기 광원(10)이 상기 실리콘 웨이퍼(60)로부터 반사되는 광선 신호를 수집하며, 상기 제1 장치(40)와 제2 장치(50)는 해당 광선 신호에 근거하여 상기 실리콘 웨이퍼(60)의 중심 결정 및 방향 결정에 대한 조절을 완성한다. 본 발명은 이미지 센서에 의해 수집된 광선 신호를 이용하여 실리콘 웨이퍼(60)의 편심값과 편향값을 보상함으로써, 실리콘 웨이퍼(60)의 프리 얼라인 정밀도를 향상시킴과 동시에 동작 효율을 향상시키고, 자동화 작업을 실현할 수 있다.
물론, 당업자들은 본 발명의 사상과 범위 내에서 발명에 대하여 각종 변경 및 변형을 할 수 있다. 이로써, 본 발명의 이러한 수정과 변형이 본 발명의 청구항 및 그 균등 기술 범위 내에 속할 경우, 본 발명에는 이러한 변동 및 변형도 포함된다.
10: 유리기판 20: CCD 이미지 센서
30: 프리 얼라인 베이스 40: 제1 장치
41: 원형 흡판(제1 흡판) 42: 원형 흡판 베이스
43: 회전 모터 44: 승강 모터
45: 연성 재료 46: 흡착홀
50: 제2 장치 51: 반달형 흡판(제2 흡판)
52: 반달형 흡판 베이스 53: 리니어 모터
54: 리니어 모터 베이스 60: 실리콘 웨이퍼
61: 갭 62: 교차점
63: 제1 경사변 64: 제2 경사변
65: 두 경사변의 교차점 70: 반사 광기계 시스템
71: 반사 광원 72: 반사 렌즈
73: 렌즈 80: 응사 광기계 시스템
81: 응사 광원 82: 응사 렌즈

Claims (18)

  1. 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치로서,
    상기 실리콘 웨이퍼에서 회전과 승강 운동을 발생시키기 위한 것으로, 상기 실리콘 웨이퍼를 흡착하기 위한 제1 흡판을 포함하는 제1 장치;
    상기 실리콘 웨이퍼를 상기 제1 흡판에 대하여 평행 이동시키기 위한 제2 장치; 및
    반사 광기계 시스템을 포함하되, 광원, 상기 제1 흡판의 상측에 위치하는 이미지 센서 및 상기 제1 흡판의 하측에 위치하는 렌즈를 포함하고, 상기 광원으로부터 발산되는 광속은 상기 실리콘 웨이퍼, 상기 제1 흡판 및 상기 렌즈를 경과한 후, 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 실리콘 웨이퍼의 위치 정보를 상기 이미지 센서로 전송하기 위한 위치 탐지 장치;
    를 포함하며,
    상기 실리콘 웨이퍼는, 가장자리에 갭을 구비하는 TSV 실리콘 웨이퍼이며,
    상기 위치 탐지 장치는, 상기 반사 광기계 시스템을 통해 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 상기 위치 정보를 검측하고,
    상기 반사 광기계 시스템은 상기 광원, 제1 렌즈, 상기 이미지 센서와 상기 렌즈를 포함하고, 상기 광원은 제1 파장의 광속을 발산하기 위한 제1 광원이며, 상기 렌즈는 상기 제1 파장의 광속을 반사하기 위한 반사 렌즈이고, 상기 제1 렌즈는 상기 제1 흡판의 상측에 위치하고 상기 이미지 센서의 하측에 위치하여 상기 제1 파장의 광속을 상기 실리콘 웨이퍼 및 상기 반사 렌즈로 유도시킨 후, 상기 이미지 센서로 반사하며,
    상기 반사 광기계 시스템의 상기 이미지 센서가 획득한 상기 웨이퍼 갭의 가장자리 좌표 및 상기 실리콘 웨이퍼 중심과 상기 제1 흡판 중심 사이의 오프셋을 포함한 위치 정보를 추출하고 상기 위치 정보에 근거하여 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 실리콘 웨이퍼의 위치를 조절하되, 상기 제1 장치는 상기 웨이퍼 갭의 가장자리 좌표를 추출하여, 상기 갭의 위치 특징을 식별함으로써, 방향 결정을 하며, 제2 장치는 상기 실리콘 웨이퍼 중심과 상기 제1 흡판 중심 사이의 오프셋을 포함하는 위치 정보에 근거하여 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 실리콘 웨이퍼의 지름방향 위치를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 장치는,
    상기 제1 흡판이 회전 운동하도록 유도하기 위한 회전 모터; 및
    상기 제1 흡판이 승강 운동하도록 유도하기 위한 승강 모터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 장치는,
    상기 제1 흡판의 외측에 설치되는 제2 흡판; 및
    상기 제2 흡판과 상기 실리콘 웨이퍼에서 평행 이동이 발생하도록 유도함으로써 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 실리콘 웨이퍼의 지름방향 위치를 조절하기 위한 평행 이동 모터;
    를 포함하고,
    상기 제1 흡판은 상기 승강 모터와 상기 제2 흡판을 통해 상기 실리콘 웨이퍼를 전달하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 흡판과 상기 제2 흡판은 모두 복수 개의 흡착홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 1차원 리니어 어레이로 배열되는 복수 개의 CCD를 포함하고, 상기 1차원 리니어 어레이의 연장선은 상기 제1 흡판의 중심 위치를 통과하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 위치 탐지 장치는 응사 광기계 시스템인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 응사 광기계 시스템은 상기 광원, 제2 렌즈, 상기 이미지 센서와 상기 렌즈를 포함하고,
    상기 광원은 제2 파장의 광속을 발산하기 위한 제2 광원이며,
    상기 렌즈는 상기 제2 파장의 광속을 투사하기 위한 투광 렌즈이고,
    상기 제2 렌즈는 상기 제1 흡판의 하측에 위치하여 상기 제2 파장의 광속을 상기 실리콘 웨이퍼 및 상기 투광 렌즈를 투과하여 상기 이미지 센서로 입사시키기 위한 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 렌즈는 제1 파장의 광속을 반사하고 제2 파장의 광속을 투사하기 위한 필터 렌즈인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼는 초박편 또는 Taiko 웨이퍼이고, 상기 응사 광기계 시스템을 통해 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 초박편 또는 Taiko 웨이퍼의 상기 위치 정보를 검측하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 위치 정보는 상기 갭의 상기 TSV 실리콘 웨이퍼 상에서의 위치 및 상기 갭의 상기 제1 흡판 상에서의 위치를 더 포함하고, 상기 제1 장치는 상기 위치 정보에 근거하여 상기 제1 흡판에 상대하는 상기 TSV 실리콘 웨이퍼에 대해 주변 방향에서의 위치 조절을 진행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치.
  13. 제1항에 따른 실리콘 웨이퍼 프리 얼라인 장치를 사용하여 상기 TSV 실리콘 웨이퍼에 대해 프리 얼라이닝하는 방법으로서,
    상기 TSV 실리콘 웨이퍼를 상기 제1 흡판에 흡착시키고, 상기 제1 광원으로부터 발산되는 광속을 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 가장자리로 조사하는 단계(S100);
    상기 제1 흡판을 한 바퀴 회전시키고, 상기 이미지 센서는 상기 제1 흡판 상의 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 가장자리 이미지를 획득하여, 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심과 상기 제1 흡판의 중심 사이의 오프셋을 계산하는 단계(S200);
    상기 TSV 실리콘 웨이퍼를 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로 전달하고, 상기 제2 장치는 얻어낸 상기 오프셋에 근거하여 상기 TSV 실리콘 웨이퍼를 이동시킴으로써 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심과 상기 제1 흡판의 중심을 일치시키는 단계(S300);
    상기 TSV 실리콘 웨이퍼를 상기 제2 장치로부터 상기 제1 장치로 전달하고, 상기 제1 흡판을 한 바퀴 회전시키며, 상기 이미지 센서는 상기 제1 흡판 상의 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 가장자리 이미지를 획득하여, 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심과 상기 제1 흡판의 중심 사이의 상기 오프셋이 사전 설정값보다 작은 지 여부를 결정하며, 작을 경우 S500 단계로 진입하고, 그렇지 않을 경우 S300 단계로 돌아가는 단계(S400); 및
    상기 이미지 센서는 상기 TSV 실리콘 웨이퍼 상의 갭 위치를 정밀하게 스캔하여, 상기 갭의 가장자리 이미지를 획득하고, 이로부터 상기 갭의 가장자리 좌표를 추출하여, 상기 갭의 위치 특징을 식별함으로써, 방향 결정 동작을 완성하는 단계(S500);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심과 상기 제1 흡판의 중심 사이의 상기 오프셋을 계산하는 단계는,
    상기 이미지 센서가 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 2차원 가장자리 이미지를 획득하고, 상기 실리콘 웨이퍼의 가장자리 이미지로부터 상기 실리콘 웨이퍼의 가장자리 좌표를 추출하는 단계(S210);
    상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 가장자리 좌표를 상기 제1 흡판 좌표계 하의 좌표로 전환시키는 단계(S220);
    최소 제곱법을 사용하여 제1 흡판 좌표계 하의 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심 좌표를 구하는 단계(S230); 및
    상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 중심 좌표와 상기 제1 흡판의 중심 좌표의 차이값을 계산하는 단계(S240)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    단계 S210에서,
    상기 이미지 센서는 리니어 어레이형 CCD 이미지 센서를 사용하고, 상기 CCD 이미지 센서는 수집된 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 1차원 가장자리 이미지 데이터를 소프트웨어를 통해 상기 2차원 가장자리 이미지로 합성시키는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    단계 S200은,
    상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 가장자리 이미지에 근거하여 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 유형을 판단하고, 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 유형에 근거하여 상기 제1 광원의 광세기를 확정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    단계 S500에서, 정밀하게 스캔하는 단계는,
    상기 제1 흡판을 초기 위치에 위치시켜 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 상기 갭이 상기 이미지 센서의 하측 반시계 방향에 있도록 하는 단계(S511);
    상기 제1 흡판을 시계 방향으로 일정 각도 회전시켜 상기 TSV 실리콘 웨이퍼의 상기 갭이 상기 이미지 센서를 완전히 경과하도록 하고, 상기 이미지 센서는 상기 갭의 1차원 이미지를 수집하는 단계(S512);
    상기 갭의 1차원 이미지 데이터를 한 폭의 2차원 이미지로 피팅시키는 단계(S513);
    상기 2차원 이미지로부터 상기 갭의 가장자리 좌표를 추출하여 상기 갭의 특징과 매칭시키고, 상기 갭이 발견되면 방향 결정 동작이 완성되고, 상기 갭이 발견되지 않으면 계수기를 사용하여 계수하며, 상기 계수기 내의 재시도 횟수에 따라 단계 S515, 단계 S516, 단계 S517 및 단계 S518을 순차적으로 가리키는 단계(S514);
    상기 제1 흡판을 초기 위치로 돌려놓고, 상기 제1 흡판을 반시계 방향으로 상기 갭의 절반 라디안만큼 회전시키며, 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하고, 상기 갭이 발견되면 방향 결정 동작이 완성되는 단계(S515);
    상기 제1 흡판을 초기 위치로 돌려놓고 상기 제1 흡판을 시계 방향으로 상기 갭의 절반 라디안만큼 회전시키며, 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하고, 상기 갭이 발견되면 방향 결정 동작이 완성되는 단계(S516);
    광세기를 강화시켜 상기 제1 흡판을 초기 위치로 돌려놓고 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하며, 상기 갭이 발견되면 방향 결정 동작이 완성되는 단계(S517);
    광세기를 약화시켜 상기 제1 흡판을 초기 위치로 돌려놓고 단계 S512 내지 단계 S514를 중복하며, 상기 갭이 발견되면 방향 결정 동작이 완성되는 단계(S518);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    단계 S514를 수행한 후, 상기 계수기 내의 재시도 횟수가 설정값을 초과하는 지 여부를 판단하고, 상기 재시도 횟수가 설정값을 초과하지 않을 경우, 상기 계수기 내의 재시도 횟수에 따라 단계 S515, 단계 S516, 단계 S517 및 단계 S518을 순차적으로 가리키고, 상기 재시도 횟수가 설정값을 초과할 경우, 방향 결정 동작을 완료하여 프리 얼라이닝이 완성되는 단계(S519)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 프리 얼라이닝 방법.
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