KR19980025744A - 광문자인식기가 부착된 반도체 웨이퍼 검사장치 - Google Patents

광문자인식기가 부착된 반도체 웨이퍼 검사장치 Download PDF

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Abstract

반도체 웨이퍼 검사장치에 관한 것이다.
본 발명의 반도체 웨이퍼 검사장치는, 검사할 웨이퍼가 담긴 캐리어가 놓이는 작업대, 웨이퍼를 검사하는 마이크로스코프, 상기 캐리어의 웨이퍼를 상기 마이크로스코프의 제물대로 옮겨주는 로봇아암, 검사장치의 각 부분의 구동을 조정하는 콘트롤러를 구비하여 이루어지는 반도체 웨이퍼 검사장치에 있어서, 상기 작업대에는 웨이퍼가 캐리어에 적재된 상태에서 개방된 캐리어 하부로 투입되어 상기 웨이퍼면과 수직을 이루는 상태로 상기 웨이퍼의 원주의 두 점에 닿아 회전하는 두 개의 롤러 핀으로 이루어지는 웨이퍼 플랫존 정렬기와, 상하 및 캐리어 전후방향으로 움직이면서 캐리어에 적재된 웨이퍼들 사이로 투입되어 웨이퍼의 코드번호를 읽을 수 있도록 된 광문자인식기가 부가적으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 웨이퍼 검사가 자동화된 상태로 이루어지므로 작업자요인 파티클과 튀져로 인한 스크래치성 파티클의 발생을 방지할 수 있고, 또한, 전체의 공정소요시간을 단축할 수 있다는 효과가 있다.

Description

광문자인식기가 부착된 반도체 웨이퍼 검사장치
본 발명은 반도체 웨이퍼 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 검사전 확인작업을 자동화시킨 반도체 웨이퍼 검사장치에 관한 것이다.
반도체장치의 제조를 위한 각 단위공정에는 대부분의 경우 공정의 완성도를 검사하고 평가하기 위한 검사장치가 설치되어 있다. 이 검사장치에서는 대개 해당 단위공정을 거친 웨이퍼들 가운데서 하나를 추출하여 샘플검사를 진행한다.
이하 도면을 참조하면서 종래의 반도체 제조공정에서의 웨이퍼 검사장치에서 샘플검사를 진행하는 과정을 살펴본다.
도1은 종래의 반도체 웨이퍼 검사장치의 일 예의 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
우선, 공정을 마친 웨이퍼는 캐리어에 적재되어 검사장치에 부설된 플랫존 정렬기(Flat Zone Aligner: 11)로 가서 플랫존이 일정 방향을 향하도록 정렬된다. 웨이퍼를 정렬하는 방식으로는 3차원 좌표식과 롤러(Roller)식이 있는데, 개개의 웨이퍼를 회전시키면서 광센서로 웨이퍼 주변부에서 플랫존을 인식하면 회전을 멈추어 일정 정렬상태를 만드는 3차원 좌표식이 많이 사용된다.
그리고 캐리어에 정렬된 상태로 특정 웨이퍼를 확인하기 위해 캐리어를 아이디 파인더(ID Finder: 12)에 놓게 된다. 그러면 계단형의 경사를 갖는 아이디 파인더는 캐리어 내에서 웨이퍼를 조금씩 차이나게 올려주어 웨이퍼 플랫존 위쪽에 존재하는 코드를 통해 원하는 웨이퍼를 작업자가 찾을 수 있게 한다. 샘플검사방식에서는 각 웨이퍼 로트(Lot)마다 특정 번호를 가진 웨이퍼를 찾아 검사하게 되는데 이 웨이퍼가 캐리어상의 동일한 위치에 놓이는 것은 아니므로 상기 작업이 필요한 것이다.
일단 특정 번호의 웨이퍼를 찾게 되면 작업자는 튀져로 웨이퍼를 잡아 검사장치의 캐리어 스테이지(13)에 있는 캐리어에 놓고 콘트롤러(14)의 키보드를 조작한다. 그러면 검사장치의 오토로더(Auto Loader: 15)가 캐리어 스테이지의 웨이퍼(10)를 검사장치의 마이크로스코프(16)의 제물대에 놓게 되고, 마이크로스코프 카메라(17)와 연결된 모니터(18) 화면으로 검사자가 웨이퍼의 이상유무를 확인하게 된다. 검사가 끝난 웨이퍼는 다시 원래의 캐리어에 적재되어 나머지의 공정을 계속하게 된다.
그러나, 이러한 종래의 반도체 웨이퍼 검사장치는, 원하는 특정 번호의 웨이퍼를 찾기 위해 별개로 형성된 캐리어 정렬기와 아이디 파인더를 거쳐야 하고, 수작업으로 웨이퍼를 확인하여 검사장치의 캐리어 스테이지에 옮겨야 하는 불편이 있었다.
또한, 이러한 작업을 하는 도중에 작업자와 웨이퍼가 근접되므로 작업자요인 파티클(Human Particle)이 발생하고 튀져에 의한 스크래치성 파티클도 발생하여 제조라인의 고질적인 문제가 되어 왔다.
한편, 이러한 문제점은 공정을 마친 웨이퍼가 담긴 캐리어에서 특정 번호의 웨이퍼를 파티클의 발생이 적은 자동적인 방법으로 찾을 수 없었던 것에 기인한다. 따라서 특정 번호의 웨이퍼를 자동적으로 인식할 수 있는 방법들이 연구되었다.
근래에 연구된 방법 가운데 가장 중요한 것으로 광문자인식기(OCR)를 이용하는 방법이 있다. 최근에 사용되고 있는 웨이퍼 소터(Wafer Sorter)에는 이러한 광문자인식기가 사용되고 있다. 웨이퍼 소터는 공정을 끝내고 섞인 상태로 캐리어에 담긴 웨이퍼를 일정 순서대로 적재시키는 장치이다. 이하 도면을 참조하면서 웨이퍼 솔터에서의 광문자인식기의 사용형태를 살펴보기로 한다.
도2는 종래의 광문자인식기를 채택한 웨이퍼 소터의 형태를 개략적으로 재구성한 도면이다.
공정을 끝내고 섞인 상태로 캐리어(21)에 담긴 웨이퍼(20)가 웨이퍼 소터의 작업대 한 편에 놓이게 된다. 캐리어는 적재된 웨이퍼면이 수평하게 작업대(28)에 놓인다. 작업대(28) 중앙에 설치된 오토로더(22)는 웨이퍼를 하나씩 캐리어에서 꺼내어 역시 작업대(28)에 설치된 회전척(23)에 놓고, 웨이퍼의 플랫존을 인식하도록 설치된 센서(24)를 이용하여 플랫존이 일정 방향을 향하도록 정렬시킨다. 이는 종래의 3차원 좌표식 플랫존 정렬기와 같은 방법이다.
그리고, 특정 위치, 즉, 정렬된 웨이퍼의 플랫존 상부의 코드를 읽도록 설치된 광문자인식기(25)가 웨이퍼 코드를 읽어 콘트롤러(26)로 로트에서의 웨이퍼 번호를 전송하면 콘트롤러(26)가 오토로더를 통해 작업대(28)에 별도로 준비된 캐리어(27)의 로트에서의 웨이퍼 번호에 해당하는 순서의 슬롯으로 웨이퍼를 옮기게 된다.
그러나, 이런 웨이퍼 소터에서 사용된 형태의 광문자인식기의 경우는 반도체 웨이퍼 검사장치에 사용한다 해도 캐리어에서 웨이퍼를 하나씩 옮겨서 광문자인식기가 설치된 작업대에 놓고 웨이퍼 정렬을 한 후에 확인을 하게 되므로 공정시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 로트에서의 웨이퍼 번호의 웨이퍼를 검사할 때에도 일괄적인 자동화작업을 통해 작업자요인 파티클과 튀져에 의한 파티클 발생을 없앨 수 있는 반도체 웨이퍼 검사장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 광문자인식기에 비해 특정 웨이퍼를 찾는 시간을 줄일 수 있는 광문자인식기를 채택한 효율적인 반도체 웨이퍼 검사장치를 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 반도체 웨이퍼 검사장치의 일 예의 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도2는 종래의 광문자인식기를 채택한 웨이퍼 소터의 형태를 개략적으로 재구성한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 검사장치 전체의 개략적인 형태를 나타내는 도면이다.
도4는 본 실시예에서 캐리어 이송기에 의해 작업대의 캐리어가 준비대로 회전이송되는 과정을 나타내는 도면이다.
도5는 플랫존 정렬기의 작용을 나타내는 도면이다.
도6은 광문자인식기의 작용을 나타내기 위해 측면에서 본 개략도이다.
도7은 광문자인식기의 작용을 나타내기 위해 정면에서 본 개략도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 20: 웨이퍼 11, 51: 플랫존 정렬기
12: 아이디 파인더(ID Finder) 13: 캐리어 스테이지
14, 26, 34: 콘트롤러 15, 22: 오토로더(Auto Loader)
16: 마이크로스코프 17: 마이크로스코프 카메라
18: 모니터 21, 27: 캐리어
23: 회전척 24: 센서
25, 61: 광문자인식기 28, 30: 작업대
41: 캐리어 이송기 51a: 롤러 핀
51b, 62: 모터 61a: 판독부
61b: 반사경막대 61c: 창
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 검사장치는, 검사할 웨이퍼가 담긴 캐리어가 놓이는 작업대, 웨이퍼를 검사하는 마이크로스코프, 상기 캐리어의 웨이퍼를 상기 마이크로스코프의 제물대로 옮겨주는 로봇아암, 검사장치의 각 부분의 구동을 조정하는 콘트롤러를 구비하여 이루어지는 반도체 웨이퍼 검사장치에 있어서, 상기 작업대에는 웨이퍼가 캐리어에 적재된 상태에서 개방된 캐리어 하부로 투입되어 상기 웨이퍼면과 수직을 이루는 상태로 상기 웨이퍼의 측변부의 두 점에 닿아 회전하는 두 개의 롤러 핀으로 이루어지는 웨이퍼 플랫존 정렬기와, 상하 및 캐리어 전후방향으로 움직이면서 캐리어에 적재된 웨이퍼들 사이로 투입되어 웨이퍼의 코드번호를 읽을 수 있도록 된 광문자인식기가 부가적으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 광문자인식기는 전체적으로 혹은 부분적으로 상하 및 캐리어 전후방향으로 움직이면서 정밀하고 신속한 동시에 단속적인 동작을 수행해야 한다. 이러한 동작을 용이하게 하기 위해서는 움직임이 크고 직접 웨이퍼 사이로 투입되는 부분은 가볍고 얇게 제작되며 이를 가동시키는 모터 등은 관성이 작고 제동이 좋은, 정밀한 움직임을 가능케하는 종류가 바람직하다.
본 발명의 검사장치에서 마이크로스코프 주변에는 마이크로스코프에 의해 확대된 웨이퍼 상을 찰영하는 마이크로스코프 카메라, 상기 카메라의 신호를 받아 화상을 표시하는 모니터가 구비되어 검사자가 직접 마이크로 스코프를 들여다보지 않아도 쉽게 웨이퍼의 이상유무를 알 수 있도록 구성되는 것이 일반적이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 검사장치 전체의 개략적인 형태를 나타내는 도면이다.
종래의 검사장치에서와 같이 로봇아암의 일종인 오토로더(15)와 마이크로스코프(16), 마이크로스코프 카메라(17), 모니터(18), 콘트롤러(34) 등이 구비되어 있으며, 이들의 기능도 종래의 검사장치와 동일한 것이다. 종래의 검사장치에서는 웨이퍼를 정렬하는 작업대와 아이디 파인더가 설치된 작업대가 별도로 필요했으나 본 실시예의 검사장치에서는 플랫존 정렬기와 광문자인식기가 설치된 하나의 작업대(30)만 갖추어져 있다.
도4는 본 실시예에서 캐리어 이송기에 의해 작업대의 캐리어가 캐리어 스테이지로 회전이송되는 과정을 나타내는 도면이다.
본 발명의 검사장치에서는, 경우에 따라서는 작업대의 웨이퍼는 별도의 준비 없이 검사장치의 로봇아암에 의해 직접 마이크로스코프의 제물대로 이송될 수 있으나, 본 실시예에서는 작업대(30)의 캐리어가 캐리어 이송기(41)에 의해 회전이동하여 적재된 웨이퍼가 수평으로 검사장치의 캐리어 스테이지(13)에 놓이고 오토로더(15)가 캐리어 스테이지(13)의 캐리어에서 해당 웨이퍼를 마이크로스코프(16)의 제물대로 이송할 수 있도록 검사장치가 구성되어 있다. 이러한 구성은 작업대(30)에서 웨이퍼는 정렬을 위해 캐리어 내에서 수직하게 적재되지만 대개의 웨이퍼 이송용 로봇아암은 수평하게 놓인 웨이퍼를 옮겨 수평하게 놓는 오토로더(15)의 형태로 되어 있기 때문이다.
도5는 플랫존 정렬기의 작용을 나타내는 도면이다.
작업대(30)에서는 웨이퍼가 수직하게 캐리어에 놓여 있고, 캐리어의 개방된 하부를 통해 작업대(30)에 설치된 플랫존 정렬기(51)의 두 개의 롤러 핀(51a)이 올라와 웨이퍼의 원주에 닿아 회전하게 된다. 롤러 핀(51a)은 모터(51b)에 의해 회전되며, 간격이 웨이퍼의 플랫존의 길이보다 좁게 형성되므로 롤러 핀(51a)이 회전하면 웨이퍼가 맞물려 회전하다가 플랫존에서 걸려 회전을 멈추게 된다. 따라서, 일정 시간 롤러 핀을 회전시키면 웨이퍼는 동일한 위상으로 정렬하게 된다.
도6은 광문자인식기의 작용을 나타내기 위해 측면에서 본 개략도이다.
도7은 광문자인식기의 작용을 나타내기 위해 정면에서 본 개략도이다.
캐리어에 적재된 웨이퍼가 정렬을 마치면 플랫존 정렬기(51)의 롤러 핀(51a)은 작업대(30)의 아래쪽으로 내려가고 캐리어의 아래쪽 측부에서 대기하고 있던 광문자인식기(61)가, 캐리어의 전후방향으로 광문자인식기(61)를 수평이동시키도록 설치된 모터(62)의 작용에 의해 캐리어 한 끝쪽에 위치하게 된다.
광문자인식기(61)는 광문자를 인식하는 판독부(61a)가 수평이동하는 본체에 형성되어 있고 직선 혹은 회전하여 상하로 이동하는 반사경막대(61b)가 본체 판독부(61a)의 창(61c) 아래쪽에 설치되어 본체에서 돌출되어 있다.
한 끝쪽으로의 이동이 일단 완료되면 본체에서 상방으로 돌출된 반사경막대(61b)가 상승하여 캐리어 하부의 개방면을 통해 첫째 웨이퍼의 플랫존 상부와 대향하는 위치로 투입된다. 그러면 플랫존 상부에 기재된 웨이퍼 코드의 영상을 반사경막대(61b) 끝에 판독부(61a)의 창(61c)쪽으로 경사지게 달려있는 반사경이 광문자인식기(61) 본체의 판독부로 반사시켜 읽도록 함으로써 콘트롤러(34)를 통해 입력된 웨이퍼 번호와 비교할 수 있게 된다. 반사경이나 본체의 창에는 판독부가 웨이퍼의 문자를 정확히 읽을 수 있도록 문자부분을 비춰주는 광원이 설치되는 것이 바람직하다.
만약, 판독된 번호가 입력된 번호와 같은 경우, 광문자인식기(61)의 신호를 통해 콘트롤러(34)는 캐리어 첫 번째 웨이퍼가 원하는 웨이퍼임이 인식되고 캐리어 스테이지(13)에서 제물대로 웨이퍼를 이송시키는 오토로더(15)가 캐리어의 첫 번째 웨이퍼를 이송하게 한다.
판독된 번호가 입력된 번호와 다른 경우, 반사경막대(61b)는 원래의 위치로 하강하고, 모터(62)에 의해 본체가 캐리어 뒤쪽으로 캐리어 슬롯의 피치만큼 이동한 후에, 반사경막대가 다시 회전하여 두 번째 웨이퍼의 플랫존 상부와 대향되는 위치에 놓이고 웨이퍼 코드를 반사시켜 판독부(61a)가 읽게 한다. 그리고 이러한 동작은 캐리어에서 원하는 번호의 웨이퍼를 찾을 때까지 계속된다.
본 실시예에서는 반사경막대가 상승, 하강하는 형태로 구성되어 있으나, 광문자인식기 본체의 중앙부에 고정되어 회전하면서 웨이퍼 사이로 투입되어 플랫존 상부의 문자를 인식할 수 있도록 구성될 수도 있다.
오토로더(15)로 마이크로스코프(16)의 제물대로 이송된 특정의 웨이퍼에 대해 마이크로스코프 카메라(17)가 확대된 웨이퍼의 영상을 모니터(18) 화면으로 보내어 나타내고 검사가 이루어지고 이상이 발견되지 않은 웨이퍼는 다시 역순에 의해 캐리어에 적재되고 다음 공정으로 보내지게 된다.
따라서, 본 발명에 의하면 웨이퍼 검사장치에서의 모든 동작이 자동화된 상태로 이루어지므로 작업자요인 파티클과 튀져로 인한 스크래치성 파티클의 발생을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 웨이퍼가 캐리어에 적재된 상태로 광문자의 인식이 이루어지므로 전체의 공정소요시간을 단축할 수 있다는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 검사할 웨이퍼가 담긴 캐리어가 놓이는 작업대, 웨이퍼를 검사하는 마이크로스코프, 상기 캐리어의 웨이퍼를 상기 마이크로스코프의 제물대로 옮겨주는 로봇아암, 검사장치의 각 부분의 구동을 조정하는 콘트롤러를 구비하여 이루어지는 반도체 웨이퍼 검사장치에 있어서,
    상기 작업대에는 웨이퍼가 캐리어에 적재된 상태에서 개방된 캐리어 하부로 투입되어 상기 웨이퍼면과 수직을 이루는 상태로 상기 웨이퍼의 원주의 두 점에 닿아 회전하는 두 개의 롤러 핀으로 이루어지는 웨이퍼 플랫존 정렬기와,
    상하 및 캐리어 전후방향으로 움직이면서 캐리어에 적재된 웨이퍼들 사이로 투입되어 웨이퍼의 코드번호를 읽을 수 있도록 된 광문자인식기가 부가적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 검사장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 작업대에서 웨이퍼 정렬과 광문자 인식과정이 종료된 상태에서 특정 웨이퍼를 상기 로봇아암이 상기 마이크로스코프의 제물대로 이송시킬 수 있도록 캐리어가 놓여지는 보조대와, 상기 작업대의 캐리어를 적재된 웨이퍼가 수평하게 되도록 상기 보조대에 회전이송시키는 캐리어 이송기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 검사장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광문자인식기는 본체에 영상을 감지할 수 있는 창과 상기 창을 통해 수신된 영상을 판독할 수 있는 판독부가 설치되고, 단부에 반사경이 설치된 반사경막대가 상기 본체의 창 주변에 위로 돌출되게 설치되어, 상기 반사경이 웨이퍼의 문자를 반사시켜 상기 창으로 비추어 상기 판독부가 문자를 판독할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 검사장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 반사경막대는 드러난 길이가 변하면서 상승, 하강운동을 하여 상승시는 상기 작업대에 놓여진 캐리어에 적재된 웨이퍼 사이로 투입되고, 하강시는 웨이퍼에 닿지 않고 이동될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 검사장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 반사경막대는 상기 광문자인식기 본체에 회전가능하게 고정되어, 상기 작업대에 놓여진 캐리어에 적재된 웨이퍼 사이로 투입되거나 빠져나올 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 검사장치.
KR1019960043984A 1996-10-04 1996-10-04 광문자인식기가 부착된 반도체 웨이퍼 검사장치 KR100230987B1 (ko)

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