KR102192041B1 - 마크 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 결정 방위를 나타내는 마크를 단시간에 정밀도 좋게 검출할 수 있는 마크 검출 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
마크 검출 방법은 유지 테이블(5) 상에 유지된 웨이퍼(W)의 외주로부터 노치(N)를 검출하는 방법이며, 유지 테이블을 인덱스 회전시켜, 웨이퍼의 외주의 적어도 3개소를 촬상하여 웨이퍼의 외주의 3점의 좌표를 검출하고, 3점의 좌표로부터 웨이퍼의 중심을 산출하여 유지 테이블에 대한 웨이퍼의 센터링을 실시하며, 웨이퍼의 외주에 대응한 일부의 촬상 영역을 이용하여, 유지 테이블을 연속적으로 1회전시키면서 웨이퍼의 외주를 전체 둘레에 걸쳐 촬상하여, 노치가 위치하는 각도를 검출하는 구성으로 하였다.

Description

마크 검출 방법{METHOD FOR DETECTING MARK}
본 발명은 반도체 웨이퍼의 외주의 결정 방위를 나타내는 마크를 검출하는 마크 검출 방법에 관한 것으로, 특히 450 ㎜의 대구경 사이즈의 웨이퍼의 마크를 검출하는 마크 검출 방법에 관한 것이다.
통상, 웨이퍼의 외주에는 결정 방위를 나타내는 마크가 형성되어 있고, 절삭 장치 등에서는 마크가 나타내는 결정 방위를 고려하여 가공 방향이 결정된다. 종래, 이 종류의 마크 검출 방법으로서, 웨이퍼의 외주를 촬상하면서, 웨이퍼의 중심과 결정 방위를 나타내는 마크를 동시에 검출하는 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 마크 검출 방법에서는, 유지 테이블 상의 웨이퍼의 외주가 촬상 장치에 의해 전체 둘레에 걸쳐 촬상된다. 그리고, 촬상된 웨이퍼의 외주로부터 웨이퍼의 중심이 산출되며, 또한 외주 위치의 변화로부터 마크가 검출된다.
일본 특허 공개 제2011-40637호 공보
특허문헌 1에 기재된 마크 검출 방법에서는, 웨이퍼가 1회전하는 동안에 웨이퍼의 중심의 어긋남량과 마크를 검출할 수 있다. 그러나, 유지 테이블의 중심에 대한 웨이퍼의 중심의 위치 어긋남을 고려하여 촬상 영역을 넓게 설정하지 않으면 안 되어, 화소가 성기어져 충분한 검출 정밀도가 얻어지지 않는다. 화소수를 크게 함으로써 검출 정밀도를 향상시키는 것이 가능하지만, 데이터 용량이 커지기 때문에 데이터의 판독에 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다. 이 때문에, 데이터의 판독 속도에 맞추어 유지 테이블의 회전을 느리게 할 수 밖에 없어, 마크의 검출에 긴 시간을 요한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 웨이퍼의 결정 방위를 나타내는 마크를 단시간에 정밀도 좋게 검출할 수 있는 마크 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 마크 검출 방법은, 외주에 결정 방위를 나타내는 마크를 갖는 원판형의 웨이퍼보다 좁은 면적의 흡인 유지면으로 웨이퍼의 중앙을 흡인 유지하는 유지 테이블과, 상기 유지 테이블의 중심을 축으로 고속과 저속의 적어도 2단계의 속도로 회전시키는 회전 수단과, 상기 회전 수단에 의해 회전되는 상기 유지 테이블의 회전 각도를 지정하는 각도 지정부와, 상기 회전 수단에 의해 회전되는 상기 유지 테이블의 회전 각도를 검출하는 각도 검출부와, 상기 회전 수단에 의해 상기 유지 테이블을 회전시켜 웨이퍼의 외주를 촬상하는 촬상 수단과, 상기 각도 검출부에서 검출되는 회전 각도로 상기 촬상 수단이 촬상한 웨이퍼의 외주의 지정한 위치의 좌표를 기억하는 좌표 기억부와, 상기 유지 테이블이 흡인 유지하는 웨이퍼의 흡인 유지 위치를 변경하는 흡인 유지 위치 변경 수단을 구비하는 가공 장치를 이용한 웨이퍼의 마크 검출 방법으로서, 상기 각도 지정부가 지정한 각도로 상기 유지 테이블을 상기 회전 수단에 의해 고속으로 인덱스 회전시켜, 상기 촬상 수단이 웨이퍼의 외주를 촬상하는 적어도 3개소의 웨이퍼의 외주의 좌표를 상기 좌표 기억부가 기억하는 외주 좌표 기억 공정과, 상기 외주 좌표 기억 공정에서 기억한 적어도 3개소의 좌표를 이용하여 웨이퍼의 중심을 산출하는 중심 산출 공정과, 상기 중심 산출 공정에서 산출된 웨이퍼의 중심과 미리 기억하는 상기 유지 테이블의 중심을, 상기 흡인 유지 위치 변경 수단을 사용하여 일치시키는 웨이퍼 센터링 공정과, 상기 웨이퍼 센터링 공정에서 센터링된 웨이퍼를 흡인 유지하는 상기 유지 테이블을, 상기 촬상 수단에서 촬상하는 촬상 화상에 있어서 웨이퍼의 외주가 촬상되는 한정된 픽셀을 이용하여, 상기 회전 수단에 의해 상기 외주 기억 공정보다 저속으로 연속 회전시켜 웨이퍼의 외주를 전체 둘레 촬상하여 상기 마크가 위치하는 각도를 검출하는 마크 검출 공정을 포함한다.
이 구성에 따르면, 유지 테이블이 고속으로 인덱스 회전되고, 촬상 수단에 의해 웨이퍼의 외주가 촬상되어, 웨이퍼의 외주로부터 적어도 3개소의 좌표가 취득된다. 그리고, 적어도 3개소의 좌표로부터 웨이퍼의 중심이 산출되어, 유지 테이블의 중심에 웨이퍼의 중심이 일치하도록 센터링된다. 이 웨이퍼의 센터링에 의해, 유지 테이블의 회전 시의 웨이퍼의 외주의 흔들림이 작아져, 웨이퍼의 전체 둘레를 촬상하여 웨이퍼의 외주의 마크를 검출할 때에, 촬상 수단의 촬상 영역을 최소한으로 억제할 수 있다. 이와 같이, 유지 테이블이 인덱스 회전되기 때문에, 유지 테이블에 대한 웨이퍼의 센터링이 고속화된다. 또한, 웨이퍼의 외주의 마크의 검출 시의 촬상 영역이 최소한으로 억제되기 때문에, 화소수를 늘려도 데이터 용량이 지나치게 커지는 일이 없다. 따라서, 데이터의 판독을 고속화하여, 유지 테이블의 회전을 빠르게 해 단시간에 정밀도 좋게 마크를 검출할 수 있다.
또한 본 발명의 마크 검출 방법에 있어서, 상기 중심 산출 공정은, 상기 각도 지정부에서 지정한 각도로 상기 유지 테이블을 인덱스 회전시켜 상기 촬상 수단에서 웨이퍼의 외주를 3개소 촬상한 촬상 화상으로부터 웨이퍼의 중심 좌표를 산출하는 제1 산출 공정과, 한번 이용한 상기 3개소의 촬상 화상 중에서 적어도 1개소를, 상이한 촬상 화상으로 바꾸어, 한번 이용한 상기 3개소의 촬상 화상과는 상이한 조합의 3개소의 촬상 화상에서 웨이퍼의 중심 좌표를 산출하는 제2 산출 공정과, 상기 제1 산출 공정에서 산출한 중심 좌표와 상기 제2 산출 공정에서 산출한 중심 좌표를 비교하여, 2개의 산출된 중심 좌표가 일치하였을 때에 중심 좌표가 산출되었다고 판단하는 판단 공정을 포함하고, 상기 판단 공정에서 중심 좌표가 산출되었다고 판단할 때까지, 상기 제2 산출 공정을 반복하여 실행시켜 적어도 4개의 촬상 화상을 이용하여 웨이퍼의 중심을 산출시킨다.
또한 본 발명의 마크 검출 방법에 있어서, 상기 흡인 유지 위치 변경 수단은, 상기 유지 테이블이 흡인 유지하는 상기 흡인 유지면에 접하지 않은 웨이퍼의 외주 영역을 배치시키는 배치 테이블과, 상기 배치 테이블과 상기 유지 테이블을 상대적으로 상하 이동시키는 승강 수단과, 상기 배치 테이블과 상기 유지 테이블을 상대적으로 수평 이동시키는 이동 수단을 적어도 구비하고, 상기 흡인 유지 위치 변경 수단을 이용한 웨이퍼 센터링 공정은, 상기 승강 수단에 의해 상기 배치 테이블의 상면을 상기 유지 테이블의 흡인 유지면보다 높게 위치시켜, 상기 배치 테이블에 웨이퍼를 배치시키는 배치 공정과, 상기 배치 공정 후, 상기 이동 수단에 의해 상기 유지 테이블을 이동시키는 이동 공정과, 상기 이동 공정 후, 상기 승강 수단에 의해 상기 배치 테이블의 상면을 상기 유지 테이블의 흡인 유지면보다 낮게 위치시켜 상기 유지 테이블에서 웨이퍼를 흡인 유지하는 유지 공정에 의해, 웨이퍼를 치환시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼의 센터링 후에 웨이퍼의 외주의 마크를 검출함으로써, 웨이퍼의 외주의 마크의 검출 시의 촬상 영역을 최소한으로 억제할 수 있어, 화소수를 늘려도 데이터 용량이 지나치게 커지는 일이 없다. 따라서, 데이터가 단시간에 판독되는 분만큼 유지 테이블의 회전을 빠르게 할 수 있어, 웨이퍼의 결정 방위를 나타내는 마크를 단시간에 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 마크 검출 장치의 사시도이다.
도 2a∼도 2d는 본 실시형태에 따른 마크 검출 방법의 설명도이다.
도 3a∼도 3d는 제1 비교예에 따른 마크 검출 방법의 설명도이다.
도 4a∼도 4c는 제2 비교예에 따른 마크 검출 방법의 설명도이다.
도 5a∼도 5c는 본 실시형태에 따른 중심 산출 공정의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 6a∼도 6e는 본 실시형태에 따른 웨이퍼 센터링 공정의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 실시형태에 따른 마크 검출 방법에 이용되는 마크 검출 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 마크 검출 장치의 사시도이다. 또한, 본 실시형태에 따른 마크 검출 장치는, 도 1에 나타내는 구성에 한정되지 않고, 적절하게 변경이 가능하다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 마크 검출 장치(1)는 웨이퍼(W)를 유지한 유지 테이블(5)을 회전시키면서, 촬상 수단(7)으로 웨이퍼(W)의 외주를 촬상하도록 구성되어 있다. 이 경우, 마크 검출 장치(1)는 유지 테이블(5)을 고속으로 인덱스 회전(간헐 회전)시켜 웨이퍼(W)의 외주의 수개소를 촬상하여, 유지 테이블(5)에 대한 웨이퍼(W)의 센터링(중심 위치 맞춤)을 실시한다. 또한, 마크 검출 장치(1)는 유지 테이블(5)을 저속으로 회전시켜 웨이퍼(W)의 외주의 전체 둘레를 촬상하여, 웨이퍼(W)의 결정 방위를 나타내는 마크로서의 노치(N)를 검출한다.
또한, 본 실시형태에서는, 결정 방위를 나타내는 마크로서, 웨이퍼(W)의 외주에 형성된 노치(N)가 검출되지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 결정 방위를 나타내는 마크는 웨이퍼(W)의 외주에 형성되어 있으면 좋고, 예컨대 웨이퍼(W)의 외주를 직선형으로 절결한 오리엔테이션 플랫이어도 좋다. 또한, 웨이퍼(W)는 실리콘, 갈륨비소 등의 반도체 웨이퍼여도 좋고, 세라믹, 유리, 사파이어계의 광 디바이스 웨이퍼여도 좋다. 또한, 마크 검출 장치(1)는 연삭 장치, 절삭 장치 등의 가공 장치에 탑재되어도 좋고, 마크 검출 전용 장치로서 사용되어도 좋다.
마크 검출 장치(1)의 고정 베이스(2) 상에는, 유지 테이블(5) 상의 웨이퍼(W)를 X축 방향으로 이동시키는 이동 수단(3)이 설치되어 있다. 이동 수단(3)은 고정 베이스(2) 상에 배치된 X축 방향으로 평행한 한쌍의 가이드 레일(11)과, 한쌍의 가이드 레일(11)에 슬라이드 가능하게 설치된 모터 구동의 이동 베이스(12)가 설치되어 있다. 이동 베이스(12)의 배면측에는, 도시하지 않는 너트부가 형성되고, 이 너트부에 볼 나사(13)가 나사 결합되어 있다. 볼 나사(13)의 일단부에는 구동 모터(14)가 연결되어 있고, 구동 모터(14)에 의해 볼 나사(13)가 회전 구동됨으로써, 이동 베이스(12)가 가이드 레일(11)을 따라 이동하게 된다.
유지 테이블(5)은 웨이퍼(W)보다 소직경인 원판형으로 형성되어 있고, 이동 베이스(12)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 이동 베이스(12) 내에는, 모터 등으로 구성된 회전 수단(4)이 수용되어 있고, 유지 테이블(5)은 로터리 조인트(15)를 통해 회전 수단(4)에 접속되어 있다. 회전 수단(4)은 유지 테이블(5)의 회전 속도를 2단계로 전환 가능하고, 고속으로 인덱스 회전시키는 것 외에, 저속으로 연속적으로 회전시키는 것이 가능하게 되어 있다. 유지 테이블(5)의 상면(17)은 웨이퍼(W)보다 좁은 면적의 흡인 유지면으로 되어 있고, 상면(17)의 중심에는 웨이퍼(W)의 중앙을 흡인하는 흡인 구멍(18)이 형성되어 있다. 흡인 구멍(18)은 이동 베이스(12) 내의 로터리 조인트(15)를 통해 흡인원(19)에 접속되어 있다.
이동 베이스(12)의 측방에는 한쌍의 지지 플레이트(21)가 배치되어 있고, 각 지지 플레이트(21) 상에는 실린더 등의 승강 수단(22)이 설치되어 있다. 각 승강 수단(22) 상에는, 유지 테이블(5)의 주위에 있어서, 유지 테이블(5)의 상면(17)에 접하지 않는(상면으로부터 비어져 나온) 웨이퍼(W)의 외주 영역이 배치되는 한쌍의 배치 테이블(23)이 승강 가능하게 지지되어 있다. 한쌍의 배치 테이블(23)의 하강에 의해 한쌍의 배치 테이블(23)로부터 유지 테이블(5)에 웨이퍼(W)가 전달되고, 한쌍의 배치 테이블(23)의 상승에 의해 유지 테이블(5)로부터 한쌍의 배치 테이블(23)에 웨이퍼(W)가 전달되도록 구성되어 있다.
마크 검출 장치(1)에서는, 이들 이동 수단(3), 배치 테이블(23), 승강 수단(22)에 의해, 유지 테이블(5) 상의 웨이퍼(W)의 흡인 유지 위치를 변경하는 흡인 유지 위치 변경 수단(6)이 구성되어 있다. 흡인 유지 위치 변경 수단(6)에 의해, 유지 테이블(5)로부터 한쌍의 배치 테이블(23)에 웨이퍼(W)가 치환된 상태로, 유지 테이블(5)의 중심에 대한 웨이퍼(W)의 중심의 어긋남이 수정된다. 그리고, 한쌍의 배치 테이블(23)로부터 유지 테이블(5)에 웨이퍼(W)가 재차 치환됨으로써, 유지 테이블(5)의 중심에 대하여 웨이퍼(W)의 중심이 일치되어, 웨이퍼(W)의 센터링이 실시된다.
유지 테이블(5)의 상방에는, 웨이퍼(W)의 외주를 촬상하는 촬상 수단(7)이 설치되어 있다. 촬상 수단(7)은 웨이퍼(W)의 센터링 시에는, 유지 테이블(5)을 고속으로 인덱스 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 외주를 적어도 3개소 촬상한다. 또한, 촬상 수단(7)은 웨이퍼(W)의 센터링 후의 노치(N)의 검출 시에는, 유지 테이블(5)을 저속으로 연속적으로 1회전시키고 있는 동안에, 웨이퍼(W)의 외주를 전체 둘레에 걸쳐 촬상한다. 촬상 수단(7)은 후술하는 제어부(8)에 접속되어 있고, 센터링 시 및 노치(N)의 검출 시의 각각에 있어서, 촬상 수단(7)으로부터 제어부(8)에 웨이퍼(W)의 외주의 촬상 화상이 출력된다.
또한, 제어부(8)에는, 회전 수단(4)에 의해 회전되는 유지 테이블(5)의 회전 각도를 지정하는 각도 지정부(26)와, 회전 수단(4)에 의해 회전되는 유지 테이블(5)의 회전 각도를 검출하는 각도 검출부(27)가 접속되어 있다. 센터링 동작 시에는, 각도 지정부(26)에서 지정된 회전 각도로 유지 테이블(5)이 인덱스 회전되어, 각도 검출부(27)에서 검출된 회전 각도로 웨이퍼(W)의 외주가 촬상된다. 또한, 각도 지정부(26)는 적어도 3개소에서 웨이퍼(W)의 외주가 촬상되면 좋고, 등간격의 회전 각도가 지정되어도 좋으며, 상이한 간격의 회전 각도가 지정되어도 좋다.
제어부(8)는 촬상 수단(7), 각도 지정부(26), 각도 검출부(27)로부터의 입력에 기초하여 장치 각 부를 통괄 제어하고 있으며, 마크 검출 방법의 각 공정을 실행하는 프로세서나 메모리 등에 의해 구성된다. 메모리는 용도에 따라 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 하나 또는 복수의 기억 매체로 구성된다. 메모리에는, 촬상 수단(7)에서 촬상된 웨이퍼(W)의 외주의 지정한 위치의 좌표를 기억하는 좌표 기억부(28)가 마련되어 있다. 또한, 메모리에는, 웨이퍼(W)의 센터링용 프로그램, 웨이퍼(W)의 노치 검출용 프로그램 등이 기억되어 있다.
도 2a 내지 도 4c를 참조하여, 본 실시형태에 따른 마크 검출 방법에 대해서, 제1, 제2 비교예와 비교하면서 설명한다. 도 2a∼도 2d는 본 실시형태에 따른 마크 검출 방법의 설명도이다. 도 3a∼도 3d는 제1 비교예에 따른 마크 검출 방법의 설명도이다. 도 4a∼도 4c는 제2 비교예에 따른 마크 검출 방법의 설명도이다. 제1 비교예에 따른 마크 검출 방법은 광 센서를 이용한 점에서 본 실시형태에 따른 마크 검출 방법과 상이하며, 제2 비교예에 따른 마크 검출 방법은 웨이퍼의 중심의 어긋남량과 마크를 동시에 검출하는 점에서 본 실시형태에 따른 마크 검출 방법과 상이하다. 따라서, 제1, 제2 비교예에 대해서는 주로 상이점에 대해서 설명한다.
우선, 본 실시형태에 따른 마크 검출 방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 중심이 산출되어 센터링이 실시된 후에, 웨이퍼(W)의 외주로부터 노치(N)가 검출된다. 도 2a에 나타내는 바와 같이, 촬상 수단(7)(도 1)의 촬상 영역(A1)이 웨이퍼(W)의 외주에 위치하게 되고, 촬상 영역(A1)에서 촬상된 촬상 화상을 이용하여 웨이퍼(W)의 센터링 및 노치(N)의 검출이 실시된다. 웨이퍼(W)의 센터링 전의 중심 산출 시에는, 촬상 수단(7)의 촬상 영역(A1)에 웨이퍼(W)의 중심을 통과하는 직선형의 영역(A11)이 설정되어 있다. 이하, 유지 테이블(5)에 대하여 웨이퍼(W)가 위치 어긋남된 상태를 예시하여 설명한다.
도 2b에 나타내는 바와 같이, 유지 테이블(5)에 대하여 웨이퍼(W)가 위치 어긋남된 상태로 외주 좌표 기억 공정이 실시된다. 외주 좌표 기억 공정에서는, 각도 지정부(26)(도 1 참조)에서 지정된 각도로 유지 테이블(5)이 고속으로 인덱스 회전된다. 그리고, 촬상 수단(7)에 의해 웨이퍼(W)의 외주의 적어도 3개소가 촬상되며, 촬상 화상 내의 웨이퍼(W)의 외주의 3점의 좌표(P1-P3)가 좌표 기억부(28)(도 1 참조)에 기억된다. 이 경우, 직선형의 촬상 영역(A11)과 웨이퍼(W)의 외주의 교점의 좌표가 좌표 기억부(28)에 기억된다.
도 2c에 나타내는 바와 같이, 중심 산출 공정이 실시된다. 중심 산출 공정에서는, 웨이퍼(W)의 외주의 3점의 좌표(P1-P3)를 이용하여 웨이퍼(W)의 중심(O1)이 산출된다. 예컨대, 웨이퍼(W)의 외주의 2점의 좌표를 연결하는 각 현의 수직 2등분선의 교점으로부터 웨이퍼(W)의 중심(O1)이 산출된다. 다음에, 웨이퍼 센터링 공정이 실시된다. 웨이퍼 센터링 공정에서는, 흡인 유지 위치 변경 수단(6)(도 1 참조)에 의해 웨이퍼(W)의 중심(O1)과 미리 기억된 유지 테이블(5)의 중심(O2)이 일치한다. 이 경우, 유지 테이블(5)의 중심(O2)에 대한 웨이퍼(W)의 중심(O1)의 위치 어긋남 방향 및 위치 어긋남량이 구해지고, 위치 어긋남 방향 및 위치 어긋남량에 기초하여 흡인 유지 위치 변경 수단(6)이 제어된다. 또한, 웨이퍼 센터링 공정의 상세에 대해서는 후술한다.
도 2d에 나타내는 바와 같이, 마크 검출 공정이 실시된다. 마크 검출 공정에서는, 유지 테이블(5)에 대하여 웨이퍼(W)가 센터링된 상태로 유지 테이블(5)이 저속으로 1회전된다. 그리고, 웨이퍼(W)의 외주가 전체 둘레에 걸쳐 촬상되어, 웨이퍼(W)의 노치(N)가 위치하는 각도가 검출된다. 이 경우, 유지 테이블(5)의 회전 시의 웨이퍼(W)의 외주의 흔들림이 작기 때문에, 촬상 화상에 있어서 웨이퍼(W)의 외주가 촬상되는 한정된 픽셀, 즉 촬상 영역(A1)의 일부의 영역(A12)을 이용하여 웨이퍼(W)의 외주가 촬상된다. 따라서, 촬상 수단(7)의 촬상 영역(A12)을 최소한으로 억제할 수 있어, 화소수를 늘려도 데이터 용량이 지나치게 커지는 일이 없다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 마크 검출 방법은, 유지 테이블(5)이 고속으로 인덱스 회전되기 때문에, 유지 테이블(5)에 대한 웨이퍼(W)의 센터링이 단시간에 실시된다. 또한, 마크 검출 시의 촬상 영역(A12)이 최소한으로 억제되고 있기 때문에, 촬상 화상의 화소수를 늘려도 촬상 화상의 데이터 용량이 지나치게 커지는 일이 없다. 마크 검출 시의 유지 테이블(5)은 인덱스 회전 시보다 저속이 되지만, 촬상 화상의 데이터의 판독 시간이 단축되는 분만큼 유지 테이블(5)의 회전을 빠르게 할 수 있다. 따라서, 단시간에 정밀도 좋게 웨이퍼(W)의 외주로부터 노치(N)를 검출할 수 있다.
다음으로, 제1 비교예에 따른 마크 검출 방법에 대해서 설명한다. 제1 비교예에서는, 웨이퍼(W)의 중심이 산출되어 센터링이 실시된 후에, 웨이퍼(W)의 외주로부터 노치(N)가 검출된다. 제1 비교예에서는, 촬상 수단(7) 대신에 광 센서가 이용되는 점에서 본 실시형태와 상이하다. 도 3a에 나타내는 바와 같이, 광 센서의 인식 영역(A2)이 웨이퍼(W)의 외주에 위치하게 되고, 인식 영역(A2)에 있어서의 수광량의 변화로부터 웨이퍼(W)의 외주의 노치(N)가 검출된다. 이하, 유지 테이블(5)에 대하여 웨이퍼(W)가 위치 어긋남된 상태를 예시하여 설명한다.
도 3b에 나타내는 바와 같이, 유지 테이블(5)에 대하여 웨이퍼(W)가 위치 어긋남된 상태로, 웨이퍼(W)의 중심 위치가 산출된다. 이 경우, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 유지 테이블(5)이 한 방향으로 회전되어, 광 센서의 인식 영역(A2)으로부터 웨이퍼(W)가 벗어낫을 때의 회전 각도가 기억된다. 다음에, 유지 테이블(5)이 반대 방향으로 회전되어, 광 센서의 인식 영역(A2)으로부터 웨이퍼(W)가 벗어낫을 때의 회전 각도가 기억된다. 이들 회전 각도와 웨이퍼(W)의 외형 치수에 기초하여 웨이퍼(W)의 중심(O1)이 산출되고, 유지 테이블(5)에 대한 웨이퍼(W)의 위치 어긋남 방향 및 위치 어긋남량이 구해진다. 그리고, 유지 테이블(5)의 중심(O2)에 웨이퍼(W)의 중심(O1)이 일치하도록 웨이퍼(W)의 센터링이 실시된다.
도 3d에 나타내는 바와 같이, 유지 테이블(5)에 대한 웨이퍼(W)의 위치 어긋남이 수정되면, 웨이퍼(W)의 외주의 전체 둘레가 광 센서의 인식 영역(A2)을 통과하도록 유지 테이블(5)이 저속으로 1회전된다. 이에 의해, 광 센서의 수광량의 변화에 기초하여, 웨이퍼(W)의 외주에 있어서 노치(N)가 위치하는 각도가 검출된다. 제1 비교예에서는, 본 실시형태와 마찬가지로, 중심 산출 공정, 웨이퍼 센터링 공정, 마크 검출 공정이 실시되지만, 광 센서로 웨이퍼(W)의 외주 형상을 인식하기 때문에 유지 테이블(5)의 회전을 빠르게 할 수 없다. 특히, 인덱스 회전을 행할 수 없어, 센터링에 시간이 걸려 버린다. 이와 같이, 제1 비교예에 따른 마크 검출 방법은 본 실시형태와 비교하여 웨이퍼(W)의 외주로부터 노치(N)를 검출하는 것이 늦어지고 있다.
다음에 제2 비교예에 따른 마크 검출 방법에 대해서 설명한다. 제2 비교예에서는, 본 실시형태와 마찬가지로 촬상 수단(7)이 이용되지만, 웨이퍼(W)의 중심의 어긋남량과 노치(N)가 동시에 검출되는 점에서 본 실시형태와 상이하다. 도 4a에 나타내는 바와 같이, 촬상 수단(7)의 촬상 영역(A3)이 웨이퍼(W)의 외주에 위치하게 되고, 촬상 영역(A3)에서 촬상된 촬상 화상을 이용하여 웨이퍼(W)의 외주의 노치(N)가 검출된다. 제2 비교예에서는, 센터링을 행하지 않고 웨이퍼(W)의 노치(N)가 검출되기 때문에, 유지 테이블(5)의 회전 시의 웨이퍼(W)의 외주의 흔들림을 고려하여 촬상 영역(A3)이 넓게 설정되어 있다. 이하, 유지 테이블(5)에 대하여 웨이퍼(W)가 위치 어긋남된 상태를 예시하여 설명한다.
도 4b에 나타내는 바와 같이, 유지 테이블(5)에 대하여 웨이퍼(W)가 위치 어긋남된 상태로, 유지 테이블(5)이 저속으로 1회전되어 웨이퍼(W)의 외주의 전체 둘레가 촬상된다. 그리고, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 촬상 화상에 기초하여 웨이퍼(W)의 중심(O1)이 산출되고, 유지 테이블(5)의 중심(O2)에 대한 웨이퍼(W)의 중심(O1)의 위치 어긋남 방향 및 위치 어긋남량이 구해진다. 동시에, 촬상 화상에 기초하여 웨이퍼(W)의 외주의 노치(N)도 검출된다. 웨이퍼(W)의 전체 둘레가 촬상 영역(A3) 전체에서 촬상되기 때문에, 본 실시형태에 따른 마크 검출 방법과 비교하여, 촬상 화상의 데이터 용량이 커진다.
이 때문에, 데이터의 판독의 속도에 맞추어, 유지 테이블(5)의 회전을 느리게 하지 않으면 안 된다. 또한, 촬상 영역(A3)이 넓게 설정되기 때문에, 화소가 성기어져 충분한 검출 정밀도가 얻어지지 않는다. 이 경우, 화소수를 크게 함으로써 검출 정밀도를 향상시키는 것이 가능하지만, 데이터 용량이 더욱 커져 노치(N)의 검출에 긴 시간이 걸려 버린다. 특히, 최근에는 450 ㎜의 대구경 사이즈의 웨이퍼(W)가 개발되어 있고, 이러한 대구경 사이즈의 웨이퍼(W)에서는, 노치(N)의 검출 시간이 더욱 늦어지는 것이 상정된다. 이와 같이, 제2 비교예에 따른 마크 검출 방법은 본 실시형태와 비교하여 웨이퍼(W)의 외주로부터 노치(N)를 검출하는 것이 늦어진다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 마크 검출 방법은 제1, 제2 비교예보다 단시간에 정밀도 좋게 노치(N)를 검출하는 것이 가능하다. 그런데, 본 실시형태에 따른 중심 산출 공정은, 1회의 산출 처리로 웨이퍼(W)의 중심이 산출된다. 그러나, 1회째의 산출 처리에서 이용되는 3개소의 촬상 화상 중, 1개소의 촬상 화상에 노치(N)가 촬상되면, 웨이퍼(W)의 중심을 정밀도 좋게 산출할 수 없는 경우가 있다. 그래서, 산출 처리를 복수회 반복하여 웨이퍼(W)의 중심을 산출함으로써, 산출 정밀도를 높이도록 하여도 좋다.
이 경우, 웨이퍼(W)의 외주의 3개소의 촬상 화상으로부터 웨이퍼(W)의 중심 좌표를 산출하는 제1 산출 공정이 실시된다. 제1 산출 공정에서는, 각도 지정부(26)(도 1 참조)에서 지정한 각도로 유지 테이블(5)이 인덱스 회전되어, 웨이퍼(W)의 외주의 3개소가 촬상된다. 다음에, 제1 산출 공정과는 상이한 3개소의 촬상 화상에서 웨이퍼(W)의 중심 좌표를 산출하는 제2 산출 공정이 실시된다. 제2 산출 공정에서는, 제1 산출 공정의 3개소의 촬상 화상 중에서 적어도 1개소를 상이한 화상으로 바꾸어, 제1 산출 공정과는 상이한 조합의 촬상 화상이 이용된다.
다음에, 제1, 제2 산출 공정에서 산출된 중심 좌표가 비교되어, 이 2개의 중심 좌표가 일치하였을 때에, 중심 좌표가 산출되었다고 판단하는 판단 공정이 실시된다. 판단 공정에서는, 제1, 제2 산출 공정에서 산출된 중심 좌표가 일치하지 않는 경우에는, 어느 하나의 촬상 화상에 노치(N)가 포함되어 있는 것으로 생각하여, 웨이퍼(W)의 중심 좌표가 산출되지 않았다고 판단된다. 그리고, 판단 공정에서 중심 좌표가 산출되었다고 판단될 때까지 제2 산출 공정이 반복 실행된다. 이와 같이, 노치(N)가 촬상되는 것을 고려하여, 적어도 4개의 촬상 화상을 이용하여 웨이퍼(W)의 중심이 산출된다.
또한, 판단 공정에 있어서의 중심 좌표의 일치란, 완전히 일치하는 경우에 한정되지 않는다. 제1, 제2 산출 공정에서 산출된 중심 좌표가 미리 정해진 허용 범위에 들어갈 정도로 위치 어긋남이 있어도 좋다. 이 경우, 센터링 후의 유지 테이블(5)의 회전 시에, 웨이퍼(W)의 외주의 흔들림이 최소한의 촬상 영역에 들어갈 정도로 허용 범위가 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이하, 도 5a∼도 5c를 참조하여, 산출 처리를 반복하여 웨이퍼의 중심을 산출하는 중심 산출 공정에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 5a에 나타내는 1회째의 산출 처리에서는, 유지 테이블(5)이 등각도로 인덱스 회전되어, 촬상 수단(7)(도 1 참조)에 의해 웨이퍼(W)의 외주의 3개소가 촬상된다. 이 경우, 3개소의 촬상 화상으로부터 웨이퍼(W)의 외주의 3점의 좌표(P11-P13)를 검출할 때에, 1점째의 좌표로서 노치(N)가 검출되어 있다. 그리고, 웨이퍼(W)의 외주의 2점의 좌표를 연결하는 각 현의 수직 2등분선의 교점으로부터 웨이퍼(W)의 중심 좌표(O11)가 산출된다. 이때, 1점째의 좌표로서 노치(N)가 검출되기 때문에, 웨이퍼(W)의 중심 좌표(O11)에는 오차가 포함되어 있다.
도 5b에 나타내는 2회째의 산출 처리에서는, 1회째의 산출 처리의 유지 테이블(5)의 초기 상태로부터 미리 정해진 각도만큼 옮긴 뒤에, 유지 테이블(5)이 등각도로 인덱스 회전된다. 이 때문에, 촬상 수단(7)에 의해 제1 산출 처리와는 상이한 3개소의 촬상 화상이 촬상되고, 3개소의 촬상 화상으로부터 웨이퍼(W)의 외주의 3점의 좌표(P21-P23)가 검출된다. 1회째의 산출 처리와는 상이한 좌표가 검출되기 때문에, 웨이퍼(W)의 외주의 좌표로서 노치(N)가 검출되는 일이 없어, 웨이퍼(W)의 중심 좌표(O12)가 정밀도 좋게 산출된다. 1회째의 산출 처리의 중심 좌표(O11)가 오차를 포함하기 때문에, 2회째의 산출 처리의 중심 좌표(O12)에 일치하지 않는다. 따라서, 이 시점에서 웨이퍼(W)의 중심 좌표가 산출되었다고 판단되는 일이 없어, 계속해서 3회째의 산출 처리가 실시된다.
도 5c에 나타내는 3회째의 산출 처리에서는, 2회째의 산출 처리의 유지 테이블(5)의 초기 상태로부터 또 미리 정해진 각도만큼 옮긴 뒤에, 유지 테이블(5)이 등각도로 인덱스 회전된다. 이 때문에, 촬상 수단(7)에 의해 제1, 제2 산출 처리와는 상이한 3개소의 촬상 화상이 촬상되고, 3개소의 촬상 화상으로부터 웨이퍼(W)의 외주의 3점의 좌표(P31-P33)가 검출된다. 1회째의 산출 처리와는 상이한 좌표가 검출되기 때문에, 웨이퍼(W)의 외주의 좌표로서 노치(N)가 검출되는 일이 없어, 웨이퍼(W)의 중심 좌표(O13)가 정밀도 좋게 산출된다. 3회째의 산출 처리의 중심 좌표(O13)가 2회째의 산출 처리의 중심 좌표(O12)에 일치하기 때문에, 이 좌표가 웨이퍼(W)의 중심 좌표로서 검출된다.
계속해서, 도 6a∼도 6e를 참조하여, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 센터링 공정에 대해서 설명한다. 도 6a∼도 6e는 본 실시형태에 따른 웨이퍼 센터링 공정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b에 나타내는 바와 같이, 중심 산출 공정에 의해 웨이퍼(W)의 중심 좌표(O1)가 산출되면 웨이퍼 센터링 공정이 실시된다. 웨이퍼 센터링 공정의 초기 상태에서는, 유지 테이블(5)의 중심 좌표(O2)에 대하여 웨이퍼(W)의 중심 좌표(O1)가 위치 어긋남된 상태로, 유지 테이블(5)에 웨이퍼(W)가 유지된다. 이 상태에서는, 유지 테이블(5)의 상면(17)보다 한쌍의 배치 테이블(23)의 상면(24)이 낮은 위치에 위치하게 되고, 웨이퍼(W)가 한쌍의 배치 테이블(23)로부터 이격되어 있다. 그리고, 유지 테이블(5)이 Z축 둘레로 미리 정해진 각도만큼 회전하여, 웨이퍼(W)의 중심 좌표(O1)가 유지 테이블(5)의 중심 좌표(O2)를 통과하는 X축선 상에 위치하게 된다.
다음에, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 배치 테이블(23)이 상승하여, 유지 테이블(5)의 상면(17)보다 한쌍의 배치 테이블(23)의 상면(24)이 높게 위치하게 된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)가 유지 테이블(5)로부터 한쌍의 배치 테이블(23)로 치환되어, 한쌍의 배치 테이블(23)에 웨이퍼(W)가 배치된다(배치 공정). 다음에, 도 6d에 나타내는 바와 같이, 유지 테이블(5)의 중심 좌표(O2)가 웨이퍼(W)의 중심 좌표(O1)에 일치하도록, 위치 어긋남량 분만큼 유지 테이블(5)이 X축 방향으로 이동한다(이동 공정).
다음에, 도 6e에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 배치 테이블(23)이 하강하여, 유지 테이블(5)의 상면(17)보다 한쌍의 배치 테이블(23)의 상면(24)이 낮게 위치하게 된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)가 한쌍의 배치 테이블(23)로부터 유지 테이블(5)로 치환되어, 유지 테이블(5)에 웨이퍼(W)가 흡인 유지된다(흡인 유지 공정). 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 중심과 유지 테이블(5)의 중심이 일치하게 되어, 웨이퍼(W)의 센터링이 실시된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 마크 검출 방법에서는, 유지 테이블(5)이 고속으로 인덱스 회전되고, 촬상 수단(7)에 의해 웨이퍼(W)의 외주가 촬상되어, 웨이퍼(W)의 외주로부터 적어도 3개소의 좌표가 취득된다. 그리고, 적어도 3개소의 좌표로부터 웨이퍼(W)의 중심이 산출되어, 유지 테이블(5)의 중심에 웨이퍼(W)의 중심이 일치하도록 센터링된다. 이 웨이퍼(W)의 센터링에 의해, 유지 테이블(5)의 회전 시의 웨이퍼(W)의 외주의 흔들림이 작아져, 웨이퍼(W)의 전체 둘레를 촬상하여 웨이퍼(W)의 외주의 노치(N)를 검출할 때에, 촬상 수단(7)의 촬상 영역을 최소한으로 억제할 수 있다. 이와 같이, 유지 테이블(5)이 인덱스 회전되기 때문에, 유지 테이블(5)에 대한 웨이퍼(W)의 센터링이 고속화된다. 또한, 웨이퍼(W)의 외주의 노치(N)의 검출 시의 촬상 영역이 최소한으로 억제되기 때문에, 화소수를 늘려도 데이터 용량이 지나치게 커지는 일이 없다. 따라서, 데이터의 판독을 고속화하여, 유지 테이블(5)의 회전을 빠르게 해 단시간에 노치(N)를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러가지 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 상기 실시형태에 있어서, 첨부 도면에 도시되어 있는 크기나 형상 등에 대해서는, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적절하게 변경하는 것이 가능하다. 그 외, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
예컨대, 본 실시형태의 외주 좌표 기억 공정에서는, 직선형의 촬상 영역(A11)과 웨이퍼(W)의 외주의 교점의 좌표가 좌표 기억부(28)에 기억되는 구성으로 하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 좌표 기억부(28)는 촬상 화상 내의 웨이퍼(W)의 외주의 지정한 위치의 좌표가 기억되면 좋고, 촬상 화상 내의 웨이퍼(W)의 외주이면, 어떤 위치의 좌표가 기억되어도 좋다.
또한, 본 실시형태의 중심 산출 공정에서는, 웨이퍼(W)의 외주의 3점의 좌표로부터 웨이퍼(W)의 중심을 산출하는 구성으로 하였지만, 4점 이상의 좌표로부터 웨이퍼(W)의 중심을 산출하여도 좋다. 또한, 웨이퍼(W)의 외주의 2점을 연결하는 각 현의 수직 2등분선의 교점으로부터 웨이퍼(W)의 중심이 산출되었지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 웨이퍼(W)의 중심은, 3점의 좌표의 법선의 교점으로부터 웨이퍼(W)의 중심이 산출되어도 좋다.
또한, 본 실시형태의 웨이퍼 센터링 공정에서는, 승강 수단(22)이 유지 테이블(5)에 대하여 한쌍의 배치 테이블(23)을 상하 이동시키는 실린더로 구성되었지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 승강 수단(22)은 배치 테이블(23)과 유지 테이블(5)을 상대적으로 상하 이동시키는 구성이면 좋고, 예컨대, 한쌍의 배치 테이블(23)에 대하여 유지 테이블(5)을 승강시키는 구성이어도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 웨이퍼의 결정 방위를 나타내는 마크를 단시간에 정밀도 좋게 검출할 수 있다고 하는 효과를 가지며, 특히 450 ㎜의 대구경 사이즈의 웨이퍼의 마크를 검출하는 마크 검출 방법에 유용하다.
1 마크 검출 장치(가공 장치)
3 이동 수단
4 회전 수단
5 유지 테이블
6 흡인 유지 위치 변경 수단
7 촬상 수단
17 유지 테이블의 상면(흡인 유지면)
22 승강 수단
23 배치 테이블
24 배치 테이블의 상면
26 각도 지정부
27 각도 검출부
28 좌표 기억부
N 노치(마크)
W 웨이퍼

Claims (3)

  1. 외주에 결정 방위를 나타내는 마크를 갖는 원판형의 웨이퍼보다 좁은 면적의 흡인 유지면으로 웨이퍼의 중앙을 흡인 유지하는 유지 테이블과, 상기 유지 테이블의 중심을 축으로 고속과 저속의 적어도 2단계의 속도로 회전시키는 회전 수단과, 상기 회전 수단에 의해 회전되는 상기 유지 테이블의 회전 각도를 지정하는 각도 지정부와, 상기 회전 수단에 의해 회전되는 상기 유지 테이블의 회전 각도를 검출하는 각도 검출부와, 상기 회전 수단에 의해 상기 유지 테이블을 회전시켜 웨이퍼의 외주를 촬상하는 촬상 수단과, 상기 각도 검출부에서 검출되는 회전 각도로 상기 촬상 수단이 촬상한 웨이퍼의 외주의 지정한 위치의 좌표를 기억하는 좌표 기억부와, 상기 유지 테이블이 흡인 유지하는 웨이퍼의 흡인 유지 위치를 변경하는 흡인 유지 위치 변경 수단을 구비하는 가공 장치를 이용한 웨이퍼의 마크 검출 방법에 있어서,
    상기 각도 지정부가 지정한 각도로 상기 유지 테이블을 상기 회전 수단에 의해 고속으로 인덱스 회전시켜, 상기 촬상 수단이 웨이퍼의 외주를 촬상하는 적어도 3개소의 웨이퍼의 외주의 좌표를 상기 좌표 기억부가 기억하는 외주 좌표 기억 공정과,
    상기 외주 좌표 기억 공정에서 기억된 적어도 3개소의 좌표를 이용하여 웨이퍼의 중심을 산출하는 중심 산출 공정과,
    상기 중심 산출 공정에서 산출된 웨이퍼의 중심과 미리 기억하는 상기 유지 테이블의 중심을, 상기 흡인 유지 위치 변경 수단을 사용하여 일치시키는 웨이퍼 센터링 공정과,
    상기 웨이퍼 센터링 공정에서 센터링된 웨이퍼를 흡인 유지하는 상기 유지 테이블을, 상기 촬상 수단에서 촬상하는 촬상 화상에 있어서 웨이퍼의 외주가 촬상되는 한정된 픽셀을 이용하여, 상기 회전 수단에 의해 상기 외주 좌표 기억 공정보다 저속으로 연속 회전시켜서 웨이퍼의 외주를 전체 둘레 촬상하여 상기 마크가 위치하는 각도를 검출하는 마크 검출 공정
    을 포함하는 마크 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중심 산출 공정은, 상기 각도 지정부에서 지정한 각도로 상기 유지 테이블을 인덱스 회전시켜 상기 촬상 수단에서 웨이퍼의 외주를 3개소 촬상한 촬상 화상으로부터 웨이퍼의 중심 좌표를 산출하는 제1 산출 공정과,
    한번 이용한 상기 3개소의 촬상 화상 중에서 적어도 1개소를, 상이한 촬상 화상으로 바꾸어, 한번 이용한 상기 3개소의 촬상 화상과는 상이한 조합의 3개소의 촬상 화상에서 웨이퍼의 중심 좌표를 산출하는 제2 산출 공정과,
    상기 제1 산출 공정에서 산출한 중심 좌표와 상기 제2 산출 공정에서 산출한 중심 좌표를 비교하여, 2개의 산출된 중심 좌표가 일치하였을 때에 중심 좌표가 산출되었다고 판단하는 판단 공정을 포함하고,
    상기 판단 공정에서 중심 좌표가 산출되었다고 판단할 때까지, 상기 제2 산출 공정을 반복하여 실행하여, 적어도 4개의 촬상 화상을 이용하여 웨이퍼의 중심을 산출하는 것인 마크 검출 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흡인 유지 위치 변경 수단은,
    상기 유지 테이블이 흡인 유지하는 상기 흡인 유지면에 접하지 않은 웨이퍼의 외주 영역을 배치시키는 배치 테이블과, 상기 배치 테이블과 상기 유지 테이블을 상대적으로 상하 이동시키는 승강 수단과, 상기 배치 테이블과 상기 유지 테이블을 상대적으로 수평 이동시키는 이동 수단을 적어도 구비하고,
    상기 흡인 유지 위치 변경 수단을 이용한 웨이퍼 센터링 공정은,
    상기 승강 수단에 의해 상기 배치 테이블의 상면을 상기 유지 테이블의 흡인 유지면보다 높게 위치시켜, 상기 배치 테이블에 웨이퍼를 배치시키는 배치 공정과,
    상기 배치 공정 후, 상기 이동 수단에 의해 상기 유지 테이블을 이동시키는 이동 공정과,
    상기 이동 공정 후, 상기 승강 수단에 의해 상기 배치 테이블의 상면을 상기 유지 테이블의 흡인 유지면보다 낮게 위치시켜 상기 유지 테이블에서 웨이퍼를 흡인 유지하는 유지 공정
    에 의해, 웨이퍼를 치환시키는 것인 마크 검출 방법.
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