KR20010077238A - Alignment device of wafer and the compatible method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정렬 장치 및 이에 적합한 정렬 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 다이 패턴 주변 노광 장치에서 노광할 때, 웨이퍼의 위치 및 웨이퍼에 형성된 다이 패턴의 위치를 용이하게 정렬시킬 수 있는 웨이퍼 정렬 장치 및 이에 적합한 정렬 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an alignment apparatus and a suitable alignment method, and more particularly, a wafer alignment that can easily align the position of the wafer and the position of the die pattern formed on the wafer when the wafer is exposed in the die pattern peripheral exposure apparatus. An apparatus and an alignment method suitable therefor.
일반적으로, 반도체 소자는, 실리콘으로 원판 형상의 웨이퍼를 제작함과 아울러 웨이퍼면에 에피택셜 성층, 산화, 감광액 도포, 노광등과 같은 다수의 공정을 순차적으로 실행하여 제작하게 된다.In general, a semiconductor device is manufactured by fabricating a disk-shaped wafer made of silicon and sequentially performing a number of processes such as epitaxial layering, oxidation, photoresist coating, and exposure on the wafer surface.
물론, 상기한 웨이퍼에는 다수의 소자가 동시에 제작되는 바, 상기한 소자는 다이 절단 공정등을 통해 각각의 칩으로 분리된다.Of course, a plurality of devices are simultaneously manufactured on the wafer, and the devices are separated into respective chips through a die cutting process.
즉, 상기한 노광 공정에서 마스크에 미리 형성된 회로 패턴을 실리콘 산화막과 감광액(포토 레지스트)이 도포된 웨이퍼에 노광함으로써, 각각의 다이에 전자 회로 및 회로 패턴이 형성되는 바, 이를 절단하여 칩(다이)가 제작되는 것이다.That is, in the above exposure process, the circuit pattern formed in advance in the mask is exposed to a wafer coated with a silicon oxide film and a photoresist (photoresist), whereby an electronic circuit and a circuit pattern are formed on each die. ) Is produced.
여기서, 상기한 노광 공정외에 상기한 다이 패턴 이외의 지역을 노광하여 추후 공정에서 파티클(Paticle) 요소가 되는 감광액을 제거하도록 다이 패턴 주변 노광 장치가 사용된다.Here, a die pattern peripheral exposure apparatus is used to expose a region other than the die pattern in addition to the above exposure process to remove the photosensitive liquid that becomes a particle element in a later process.
이는 도4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)가 안착된 진공 흡착 패드등과 같은척(50)과, 상기한 척(50)을 회전시키도록 설치된 모터등과 같은 회전부(51)와, 상기한 웨이퍼(W)의 플랫부(F)를 감지하도록 설치된 1차 정렬부(52)와, 상기한 1차 정렬부(52)에서 웨이퍼(W)의 정렬이 이루어진 후 다이 패턴(DP)을 정렬하도록 설치된 2차 정렬부(53)로 이루어져 있다.As shown in Fig. 4, the chuck 50, such as a vacuum adsorption pad on which the wafer W is seated, and a rotating part 51, such as a motor or the like installed to rotate the chuck 50, Align the die pattern DP after the primary alignment portion 52 provided to sense the flat portion F of one wafer W and the wafer W in the primary alignment portion 52 described above. It consists of a secondary alignment unit 53 installed to.
상기한 1차 정렬부(52)는 도5에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 외주면이 위치되도록 절단부(54)가 형성된 하우징(55)과, 상기한 절단부(54)의 상부 또는 하부에 배치된 발광 다이오드(56)와, 상기한 발광 다이오드(56)의 빛을 수광하는 CCD 어레이(57)로 구성되어, 웨이퍼(W)에 형성된 플랫부(F)를 검출하여 웨이퍼(W)의 정렬 상태를 조절하게 된다.As shown in FIG. 5, the primary alignment unit 52 is disposed on the housing 55 in which the cutout 54 is formed so that the outer circumferential surface of the wafer W is positioned, and the upper or lower portion of the cutout 54. The light emitting diode 56 and the CCD array 57 for receiving the light of the light emitting diode 56 described above, and the flat portion F formed on the wafer W is detected to align the wafer W. Will be adjusted.
또한, 상기한 2차 정렬부(53)는 도6에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)에 렌즈(58)를 통해 빛을 조사하도록 발광 다이오드(59)가 설치된 하우징(60)과, 상기한 웨이퍼(W)에서 반사된 빛을 수광하도록 하우징(60)에 설치된 면 CCD(AREA CCD)(61)와, 상기한 웨이퍼(W)의 에지(edge)를 노광하도록 구동 수단(62)에 설치된 램프(63) 및 광 화이버(64)와 렌즈부(65)로 이루어져 있다.In addition, as shown in FIG. 6, the secondary alignment unit 53 includes a housing 60 provided with a light emitting diode 59 to irradiate light onto the wafer W through the lens 58, and the wafer. A surface CCD (AREA CCD) 61 provided in the housing 60 to receive the light reflected from the (W) and a lamp provided in the driving means 62 to expose the edge of the wafer W described above. 63) and the optical fiber 64 and the lens unit 65.
물론, 상기한 CCD(61)가 검출하는 것은 웨이퍼(W)에 별도로 형성된 얼라인 마크 또는 다이의 절단선(Scribe line)으로서, 얼라인 마크 또는 절단선 영역을 검출하면서, 다이 패턴(DP)의 정렬 상태를 조절하게 되는 것이다.Of course, the CCD 61 detects an alignment mark or die cut line formed separately on the wafer W, and detects an alignment mark or cut line region, You will adjust the alignment.
즉, 도7에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)상에 다이 패턴(DP)이 십자 형태등과 같은 상태로 구성되면, 상기한 웨이퍼(W)를 척(50)에 안착시킨 상태에서 1회전시키게 된다.That is, as shown in FIG. 7, when the die pattern DP is formed on the wafer W in the form of a cross shape or the like, the wafer W is rotated once in the state where the wafer W is seated on the chuck 50. do.
웨이퍼(W)가 1회전될 때, 상기한 1차 정렬부(52)의 발광 다이오드(56)가 발광하고 있는 상태가 되는 바, 상기한 플랫부(F)(또는 노치부)가 1차 정렬부의 절단부(54)에 위치되면, 상기한 발광 다이오드(56)의 빛이 CCD 어레이(57)로 수광되면서, 회전이 정지된다.When the wafer W is rotated once, the light emitting diode 56 of the primary alignment unit 52 is in the state of emitting light, and the flat portion F (or the notch portion) is primary aligned. When positioned at the negative cut portion 54, the light of the light emitting diode 56 is received by the CCD array 57, and the rotation is stopped.
웨이퍼(W)의 회전이 정지되면, 상기한 플랫부(F)를 기준으로 웨이퍼(W)의 위치가 정렬된 상태가 되는 바, 이 상태에서 2차 정렬부(53)의 발광 다이오드(59)가 발광하게 된다.When the rotation of the wafer W is stopped, the position of the wafer W is aligned on the basis of the flat portion F. In this state, the light emitting diode 59 of the secondary alignment unit 53 is disposed. Will emit light.
발광 다이오드(59)가 발광하게 되면 상기한 발광 다이오드(59)의 빛이 얼라인 마크(M)에 도달되는 바, 상기한 웨이퍼(W)에 형성된 얼라인 마크(M) 또는 절단선(S)을 CCD(61)가 검출하면서 다이 패턴(DP)의 비틀림(θ)등을 검출하고, 회전부를 동작시켜 이를 보정하게 되는 것이다.When the light emitting diode 59 emits light, the light of the light emitting diode 59 reaches the alignment mark M, and thus the alignment mark M or the cutting line S formed on the wafer W is provided. Is detected by the CCD 61 and detects the torsion θ of the die pattern DP, and the rotation unit is operated to correct this.
즉, 1차 정렬부(52)에서는 웨이퍼(W)의 기준선에 대한 정렬 상태만을 조절할 수 있는 바, 다이 패턴(DP)이 비틀어진 경우 얼라인 마크(M) 또는 절단선(S)으로 이를 정렬하여 다이 패턴(DP)의 정렬 상태를 정확하게 조절할 수 있는 것이다.That is, the primary alignment unit 52 can adjust only the alignment state of the wafer W with respect to the reference line. When the die pattern DP is twisted, it is aligned with the alignment mark M or the cutting line S. The alignment of the die pattern DP can be adjusted accurately.
상기한 구동 수단(62) 및 회전부(51)와 면 CCD(61)는 제어부(63)에 연결되어 있는 바, 면 CCD(61)에서의 신호 입력에 따라 구동 수단(62) 및 회전부(51)등을 제어하게 된다.The driving means 62, the rotating unit 51, and the surface CCD 61 are connected to the control unit 63, and the driving means 62 and the rotating unit 51 according to the signal input from the surface CCD 61. And so on.
물론, 상기한 웨이퍼의 위치가 조절 완료되면, 상기한 램프(63)에서 방출된 빛이 광 화이버(64)를 통해 렌즈부(65)로 방출되면서 상기한 웨이퍼(W)의 에지부분을 노광하게 되는 것이다.Of course, when the position of the wafer is adjusted, the light emitted from the lamp 63 is emitted to the lens unit 65 through the optical fiber 64 to expose the edge portion of the wafer W. Will be.
이때, 상기한 구동 수단(62)에 의해 광 화이버(64)의 위치가 미세하게 이동하면서 정확하게 웨이퍼(W)의 에지를 찾게 된다.At this time, the position of the optical fiber 64 is finely moved by the driving means 62 to find the edge of the wafer W accurately.
그러나, 상기한 바와 같이 웨이퍼의 정렬을 위해 플랫부에 의한 1차 정렬 및 얼라인 마크등에 의한 2차 정렬을 순차적으로 실행하게 되면, 상기한 웨이퍼의 정렬에 따른 작업이 복잡하게 되는 문제점이 있다.However, when the first alignment by the flat portion and the second alignment by the alignment mark are sequentially executed to align the wafers as described above, there is a problem that the work according to the alignment of the wafer is complicated.
또한, 상기한 웨이퍼의 얼라인 마크 또는 절단선을 검출하기 위하여, 면 CCD를 사용하게 되면, 상기한 면 CCD의 해상도를 높이기 위하여 화소수가 높은 CCD 카메라를 사용하기 때문에, 이에 따른 소요 비용이 많아지게 되는 문제점이 있다.In addition, when the surface CCD is used to detect the alignment mark or the cut line of the wafer, a CCD camera with a high pixel count is used to increase the resolution of the surface CCD. There is a problem.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼의 정렬 작업을 단순화하여 한번의 공정을 웨이퍼를 정렬할 수 있을 뿐만 아니라 면 CCD 사용에 따른 비용 증가를 방지할 수 있는 웨이퍼 정렬 장치 및 이에 적합한 정렬 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, a wafer alignment apparatus that can simplify the alignment process of the wafer to not only align the wafer in one process but also prevent the increase in cost of using a cotton CCD. And a suitable alignment method.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 웨이퍼를 안착시켜 회전 및 좌우 이동이 가능하도록 설치된 구동 수단과, 상기한 구동 수단을 제어하여 웨이퍼의 플랫부 또는 노치와 다이 패턴을 기준선에 대해 정렬하도록 구성된 웨이퍼 정렬 장치에 있어서,In order to realize the above object, the present invention provides a driving means installed to allow rotation and left-right movement by seating a wafer, and a wafer configured to align the flat portion or notch and die pattern of the wafer with respect to a reference line by controlling the driving means. In the alignment device,
상기한 웨이퍼 측면에 배치되어 웨이퍼의 회전 시 외주 라인 및 다이 패턴 라인을 연속적으로 읽을 수 있도록 설치된 라인 CCD와, 상기한 웨이퍼 외주 라인 및 다이 패턴 라인에 음영이 나타나서 라인 CCD가 이를 읽을 수 있도록 설치된 조명과, 상기한 조명 및 XY 테이블과 회전부를 라인 CCD로부터의 신호에 따라 다이 패턴 라인과 기준선을 정렬하도록 구동 수단을 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.A line CCD disposed on the side of the wafer and installed to continuously read the peripheral line and the die pattern line when the wafer rotates, and the illumination installed so that the line CCD reads the shadow due to the shadow of the wafer peripheral line and the die pattern line. And a control unit for controlling the driving means to align the die pattern line and the reference line according to the illumination and the XY table and the rotating unit according to the signal from the line CCD.
또한, 상기한 본 발명의 정렬 방법은, 회전 및 전후좌우 이동 가능하도록 구성된 구동 수단에 웨이퍼를 안착시키고, 웨이퍼의 플랫부 또는 노치와 다이 패턴을 기준선에 대해 정렬하는 웨이퍼 정렬 방법에 있어서,In addition, the above-described alignment method of the present invention is a wafer alignment method in which a wafer is seated on a driving means configured to be rotatable and moveable back and forth, and to align a flat portion or notch and a die pattern of a wafer with respect to a reference line.
상기한 웨이퍼의 외주 라인 및 다이 패턴 선이 음영선으로 나타나도록 조명을 투사하는 단계와,Projecting illumination such that the periphery lines and die pattern lines of the wafer appear as shaded lines;
상기한 웨이퍼를 1회전시키면서 상기한 웨이퍼의 외주에 따른 선 WL과, 다이 패턴에 따른 선 DL을 인식하는 단계와,Recognizing the line WL along the outer periphery of the wafer and the line DL according to the die pattern while rotating the wafer one time;
상기한 선 WL, DL을 인식한 후 상기한 다이 패턴의 외곽선인 DL 선중 수평 부분과 기준선을 정렬하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.And recognizing the lines WL and DL, and aligning the horizontal portion of the DL line, which is the outline of the die pattern, with the reference line.
도1은 본 발명에 따른 웨이퍼 정렬 장치를 도시한 개략도,1 is a schematic view showing a wafer alignment apparatus according to the present invention;
도2는 도1에서 라인 스캔 CCD가 웨이퍼를 읽는 상태를 도시한 개략 평면도,2 is a schematic plan view showing a state in which a line scan CCD reads a wafer in FIG. 1;
도3은 도2에 따른 웨이퍼의 화상 검출 상태를 도시한 상태도,3 is a state diagram showing an image detection state of the wafer according to FIG. 2;
도4는 일반적인 웨이퍼 주변 노광 장치를 도시한 개략도,4 is a schematic view showing a typical wafer peripheral exposure apparatus;
도5는 도4에서 플랫 존 정렬부를 도시한 확대 단면도,FIG. 5 is an enlarged cross sectional view showing a flat zone alignment unit in FIG. 4; FIG.
도6은 도4에서 다이 패턴을 얼라인 마크로 정렬하는 패턴 정렬부를 도시한 확대 단면도,FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view illustrating a pattern alignment unit for aligning die patterns with alignment marks in FIG. 4; FIG.
도7은 웨이퍼의 플랫 존 정렬부로 정렬할 때 마스크의 다이 패턴이 기울어지는 것을 설명하는 상태도.Fig. 7 is a state diagram illustrating the inclination of the die pattern of the mask when aligned with the flat zone alignment of the wafer.
＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＊ Explanation of symbols on main parts of drawing
1: XY 테이블 2: 회전부1: XY table 2: rotating part
3: 척 4: 지지대3: chuck 4: support
5: 라인 CCD 6: 조명5: line CCD 6: illumination
7: 제어부 W: 웨이퍼7: control unit W: wafer
WL: 웨이퍼 외주 라인 DL: 다이 패턴 라인WL: wafer outer line DL: die pattern line
F: 플랫부F: flat part
도1은 본 발명에 따른 웨이퍼 정렬 장치를 도시한 개략도로서, XY 테이블(1)과, 상기한 XY 테이블(1)에 설치되어 회전부(2)에 의해 회전 가능함과 아울러 진공 흡착 패드등이 설치되어 웨이퍼(W)를 고정시킬 수 있는 척(3)과, 상기한 척(3)의 측면에 설치된 지지대(4)에 다수가 배열된 라인 CCD(Line CCD)(5)와, 상기한 라인 CCD(5)가 웨이퍼 외주 라인 및 다이 패턴 라인을 읽을 수 있도록 경사지게 설치된 조명(6)과, 상기한 조명(6) 및 XY 테이블(1)과 회전부(2)를 제어하고 라인 CCD(5)로부터의 신호(화상 신호)를 입력받아 연산 처리하는 제어부(7)로 이루어져 있다.1 is a schematic view showing a wafer alignment apparatus according to the present invention, which is installed on the XY table 1 and the XY table 1 and is rotatable by the rotating unit 2, and a vacuum suction pad or the like is provided. A chuck 3 capable of fixing the wafer W, a line CCD 5 with a plurality arranged on a support 4 provided on the side of the chuck 3, and the line CCD ( The illumination 6 installed obliquely so that 5) reads the wafer outer periphery line and the die pattern line, and controls the above illumination 6 and the XY table 1 and the rotating part 2, and the signal from the line CCD 5; It consists of a control part 7 which receives (image signal) an arithmetic process.
상기한 라인 CCD(5)는 도2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 외주를 읽을 수 있도록다수가 설치되어, 상기한 웨이퍼(W)가 1회전할 때 입력된 신호를 중복 연산하여 평균값을 구하게 되면, 보다 정확한 정보를 얻을 수 있게 된다.As shown in FIG. 2, a plurality of the line CCDs 5 are installed to read the outer periphery of the wafer W, and the average value is calculated by overlapping the input signal when the wafer W is rotated once. If you do so, you will get more accurate information.
물론, 상기한 라인 CCD(5)는 일반적으로 자동화 기기등에 사용되는 라인 스캔 CCD 카메라(Line scan ccd camera)를 약칭한 것이다.Of course, the above-described line CCD 5 is an abbreviation of a line scan ccd camera generally used in an automation device or the like.
상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 작업자가 다이 패턴(DP)이 형성된 웨이퍼(W)를 척(3)에 안착시킨 후 진공 흡착 패드등으로 이를 고정시키게 된다.Referring to the operation and effect of the present invention as described above, the operator seats the wafer W on which the die pattern DP is formed on the chuck 3 and then fixes it with a vacuum suction pad or the like.
웨이퍼(W)가 척(3)에 고정되면 상기한 조명(6)을 온시키면서 상기한 웨이퍼(W) 외주 라인(WL) 및 다이 패턴 선(DL)이 음영선으로 나타나도록 한 후, 상기한 제어부(7)가 회전부(스테핑 모터등과 같은 부품)(2)를 동작시켜 상기한 웨이퍼(W)를 1회전시키게 된다.When the wafer W is fixed to the chuck 3, the wafer W outer peripheral line WL and the die pattern line DL appear as shaded lines while the illumination 6 is turned on. The control unit 7 operates the rotating unit (parts such as a stepping motor) 2 to rotate the wafer W one time.
웨이퍼(W)가 1회전되면 제어부에 도3에 도시된 바와 같은 상태의 신호가 입력되는 바, 상기한 웨이퍼(W)의 외주에 따른 선 WL과, 다이 패턴(DP)에 따른 선 DL이 나타나게 된다.When the wafer W is rotated once, a signal in a state as shown in FIG. 3 is input to the controller, so that the line WL along the outer circumference of the wafer W and the line DL along the die pattern DP appear. do.
상기한 선 WL, DL이 나타나게 되면, 상기한 WL에서 플랫부에 따른 선 FL을 X선(기준선)과 비교하여 정렬함으로써, 웨이퍼(W)의 정렬 상태를 검출하게 된다.When the above-described lines WL and DL appear, the alignment state of the wafer W is detected by aligning the line FL along the flat portion in the above-described WL in comparison with the X-ray (reference line).
이때, 상기한 웨이퍼(W)의 플랫부 선 FL이 X선과 일치되지 않으면, 상기한 제어부(7)가 XY 테이블(1) 및 회전부(2)를 동작시켜 플랫부 선 FL와 X 선을 일치시키게 된다.At this time, if the flat part line FL of the wafer W does not coincide with the X-ray, the control unit 7 operates the XY table 1 and the rotating part 2 to match the flat part line FL with the X-ray. do.
이 상태에서, 상기한 X선과 다이 패턴의 정렬 여부를 체크하게 되는 바, 상기한 다이 패턴(DP)의 외곽선인 DL 선중 수평 부분과 X 선의 정렬 여부를 체크하게 되는것이다.In this state, it is checked whether or not the X-rays and the die pattern are aligned, so that the horizontal portion and the X-rays of the DL lines which are the outlines of the die pattern DP are checked.
DL 선의 수평 부분과 X 선이 일치되지 않으면, 상기한 XY 테이블(1) 및 회전부(2)를 동작시켜 일치되도록 조절하게 된다.If the horizontal portion of the DL line and the X-ray do not coincide with each other, the XY table 1 and the rotating unit 2 are operated to adjust to match.
즉, 웨이퍼(W)를 한번만 회전시키면, 웨이퍼(W)의 외주를 따라 나타나는 선 WL과 다이 패턴의 외곽선을 따라 나타나는 선 DL에 따른 신호가 제어부(7)에 입력됨으로써, 상기한 웨이퍼(W) 및 다이 패턴(DP)의 정렬을 동시에 할 수 있게 되는 것이다.That is, when the wafer W is rotated only once, a signal corresponding to the line WL appearing along the outer circumference of the wafer W and the line DL appearing along the outline of the die pattern is input to the controller 7, whereby the wafer W is described. And die pattern DP can be aligned at the same time.
웨이퍼(W)의 플랫부(F) 정렬 및 다이 패턴(DP)의 정렬을 웨이퍼(1)의 1회전만으로 동시에 수행하게 되면, 웨이퍼 가공 공정상의 단순화를 이룰 수 있을 뿐만 아니라 이로 인해 웨이퍼 가공 공정 시간을 절감할 수 있게 되는 것이다.If the alignment of the flat part F of the wafer W and the alignment of the die pattern DP are performed simultaneously with only one rotation of the wafer 1, the wafer processing process can be simplified and the wafer processing process time can be achieved. It will be possible to save.
예를 들면, 종래 정렬 방법은, 회전부(51)가 구동하여 웨이퍼(W)를 회전시키면 플랫부(F)를 인식하여 정렬함과 아울러 다시 면 CCD(61)가 이동하면서 첫 번째 얼라인 마크(M)를 인식하고 다시 면 CCD(61)가 이동하여 두 번째 얼라인 마크를 인식한 후 오차값을 계산하여 회전부(51) 및 구동 수단(62)을 조절하지만, 본 발명에서는 웨이퍼(W)를 1회전시키면 다이 패턴(DP) 및 플랫부(F) 정렬이 이루어지는 바, 웨이퍼의 정렬 작업이 매우 단순하게 되는 것이다.For example, in the conventional alignment method, when the rotating unit 51 drives and rotates the wafer W, the flat unit F is recognized and aligned, and the surface CCD 61 is moved again, so that the first alignment mark ( After recognizing M), the CCD 61 moves to recognize the second align mark and calculates an error value to adjust the rotating part 51 and the driving means 62. However, in the present invention, the wafer W is adjusted. When the rotation is performed once, the die pattern DP and the flat portion F are aligned, which makes the alignment of the wafer very simple.
이상과 같이 본 발명은 웨이퍼를 1회전시키면서 다수의 라인 CCD로 다이 패턴 및 웨이퍼 플랫부를 인식하고, 이를 기준선에 따라 정렬시킴으로써, 웨이퍼 정렬 작업이 매우 단순하게 됨과 아울러 이에 따라 웨이퍼 정렬에 소요되는 장비가 저렴하게 됨으로써, 생산비가 절감되는 잇점이 있는 것이다.As described above, the present invention recognizes the die pattern and the wafer flat portion by a plurality of line CCDs while rotating the wafer one time, and aligns them according to the reference line, thereby making the wafer alignment operation very simple and the equipment required for the wafer alignment accordingly. By being inexpensive, there is an advantage that the production cost is reduced.
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