KR20070047174A - The wafer align apparatus having sensor perceiving particle - Google Patents

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KR20070047174A KR1020050104002A KR20050104002A KR20070047174A KR 20070047174 A KR20070047174 A KR 20070047174A KR 1020050104002 A KR1020050104002 A KR 1020050104002A KR 20050104002 A KR20050104002 A KR 20050104002A KR 20070047174 A KR20070047174 A KR 20070047174A
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Abstract

본 발명은 이물질 감지 센서를 구비한 반도체 웨이퍼 정렬장치에 관한 것으로,The present invention relates to a semiconductor wafer alignment device having a foreign matter detection sensor,

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼를 이송하는 로봇과, 웨이퍼를 흡착 고정하는 척과, 상기 척을 회전시키는 구동모터와, 상기 척을 X축과 Y축으로 변환시키는 수평변환 테이블과, 위치감지 센서 및 상기 위치감지 센서로부터 인가되는 신호를 통해 상기 구동모터와 상기 수평변환 테이블 및 로봇의 구동력을 제어하는 제어부로 구성된 반도체 웨이퍼 정렬장치에 있어서, 상기 위치감지 센서의 일단부에는 상기 웨이퍼의 편면에 이물질이 존재하는지 여부를 감지하는 이물질 감지센서를 포함하고 있으며, 상기 제어부는 상기 이물질 감지센서가 전송하는 감지 신호를 분석하여 이물질인지 여부 및 경고(Alarm) 신호 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 이물질 감지 센서를 구비한 반도체 웨이퍼 정렬장치를 제공한다.In order to realize this, the present invention provides a robot for transferring a wafer, a chuck for sucking and fixing a wafer, a driving motor for rotating the chuck, a horizontal conversion table for converting the chuck into X and Y axes, and a position sensing sensor. And a control unit for controlling the driving force of the driving motor, the horizontal conversion table, and the robot through a signal applied from the position sensing sensor, wherein one end of the position sensing sensor has a foreign material on one side of the wafer. And a foreign matter detection sensor for detecting whether there is a presence, and the controller analyzes a detection signal transmitted by the foreign matter detection sensor to determine whether there is a foreign matter and whether an alarm signal is generated. Provided is a semiconductor wafer alignment device having a sensor.

따라서, 본 발명에 의하면 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 정렬 단계에서 공정 챔버로 들어갈 웨이퍼의 파티클(Particle) 부착 여부를 판단하게 되므로, 파티클 부착으로 인한 공정 불량율을 상당히 낮출 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, since it is determined whether or not to attach particles to the process chamber in the wafer alignment step during the semiconductor manufacturing process, the process defect rate due to particle adhesion can be considerably lowered.

파티클(Particle), 이물질 감지센서, 적외선 센서, 웨이퍼 Particle, Foreign Object Sensor, Infrared Sensor, Wafer

Description

이물질 감지 센서를 구비한 반도체 웨이퍼 정렬장치{The Wafer Align Apparatus Having Sensor Perceiving Particle}Semiconductor Wafer Aligner with Foreign Material Sensors {The Wafer Align Apparatus Having Sensor Perceiving Particle}

도 1a 및 도 1b는 각각 종래 반도체 웨이퍼 정렬 장치의 구성을 나타낸 도면 및 그 동작 과정을 설명하기 위한 도면,1A and 1B are diagrams illustrating the structure of a conventional semiconductor wafer alignment device and a diagram for describing an operation process thereof;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 감지 센서를 구비한 반도체 웨이퍼 정렬장치의 구성을 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining the configuration of a semiconductor wafer alignment device having a foreign matter detection sensor according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 정렬장치를 이용하여 웨이퍼의 이물질을 감지하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the operation of detecting the foreign matter of the wafer using a wafer alignment apparatus according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

22: 감지 센서 30: 발광 소자22: detection sensor 30: light emitting element

32: 수광 소자32: light receiving element

본 발명은 이물질 감지 센서를 구비한 반도체 웨이퍼 정렬장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이물질을 감지하는 적외선 센서를 구비하여 웨이퍼를 공정 챔버 내부로 로딩(Loading)하기 전에 상기 이물질을 제거할 수 있는 웨이퍼 정렬장치 에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer aligning device having a foreign matter detection sensor, and more particularly, to a wafer capable of removing the foreign matter before loading the wafer into the process chamber by including an infrared sensor detecting foreign matter. Relates to an alignment device.

통상적으로 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속 배선 등의 공정이 반복 수행됨에 따라 반도체 장치로 제작된다.Typically, a wafer is fabricated as a semiconductor device as a process such as photography, diffusion, etching, chemical vapor deposition, and metallization is repeatedly performed.

이들 각 공정을 수행하기 위한 제조 설비 즉, 포토 설비, 식각 설비, 이온주입 설비 등은 웨이퍼 상면에 대하여 특정한 방향성을 갖고 있음에 따라 이들 공정을 수행하는 제조 설비들은 웨이퍼가 정확히 정렬된 상태로 로딩될 것을 요구하고 있다. Manufacturing facilities for performing each of these processes, i.e., photo equipment, etching equipment, ion implantation equipment, etc., have a specific orientation with respect to the upper surface of the wafer, so that the manufacturing equipment performing these processes can be loaded with the wafers aligned correctly. Is asking.

따라서, 반도체 제조 설비에는 웨이퍼를 공정 챔버 내부에 투입하기 전에 정렬시키도록 하는 웨이퍼 정렬장치가 설치되어 있으며, 이러한 웨이퍼의 정령장치에 대한 종래 기술에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Therefore, the semiconductor manufacturing equipment is provided with a wafer alignment device for aligning the wafers before they are introduced into the process chamber, and the prior art of the wafer device is described with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 종래 반도체 웨이퍼 정렬 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 1b는 그 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1A is a diagram illustrating a configuration of a conventional semiconductor wafer alignment apparatus, and FIG. 1B is a diagram for describing an operation process thereof.

도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명하면, 종래의 반도체 웨이퍼 정렬장치는 웨이퍼(12)를 외부로부터 인계받아 소정 위치로 이송하도록 형성된 로봇(14)과, 상기 로봇(14)으로부터 웨이퍼(12)를 인계받아 흡착 고정하게 되는 척(16)과, 상기 척(16)에 회전력을 제공하도록 형성된 구동모터(18)와, 상기 웨이퍼(12)의 위치를 X축과 Y축으로 이동시키도록 하는 수평변환 테이블(20)과, 상기 수평변환 테이블(20)에 고정 설치되어 척(16)에 흡착 고정된 상태로 회전하게 되는 웨이퍼(12)의 가장자리 부위가 척(16)의 중심으로부터 회전각에 따라 돌출되는 정도를 감지하도록 형성된 위치감지센서(22) 및 상기 위치감지센서(22)의 신호를 받아 상기 구동모 터(18)와 상기 수평변환 테이블(20)을 구동시켜 웨이퍼(12)를 정위치에 정렬시키고 이후 웨이퍼(12)의 상태 신호를 로봇(14)에 인가하여 웨이퍼(12)를 공정 챔버(미도시) 내부로 로딩시키도록 하는 제어부(24)로 구성된다.Referring to FIGS. 1A and 1B, a conventional semiconductor wafer aligning apparatus includes a robot 14 formed to take a wafer 12 from the outside and transfer the wafer 12 to a predetermined position, and the wafer 12 from the robot 14. A chuck 16 which is taken over and fixed by suction, a drive motor 18 formed to provide rotational force to the chuck 16, and a horizontal shift to move the position of the wafer 12 in the X and Y axes. A table 20 and an edge portion of the wafer 12 fixedly mounted to the horizontal conversion table 20 to rotate while being fixed to the chuck 16 protrude from the center of the chuck 16 according to the rotation angle. The driving motor 18 and the horizontal conversion table 20 are driven by receiving a signal from the position sensor 22 and the position sensor 22 formed to detect the degree of the movement of the wafer 12. Align and then send the status signal of the wafer 12 to the robot 14 And it consists of a control unit 24 to so as to load the wafer 12 into the process chamber (not shown).

여기서 위치감지센서(22)는 발광소자(26)와 수광소자(28)로 구성되며, 이들 발광소자(26)와 수광소자(28)는 도 2에 도시된 바와 같이 척(16)의 중심부로부터 소정 거리 이격된 위치 즉, 척(16)에 흡착된 웨이퍼(12) 가장자리 부위의 상/하측에 상호 대응하는 형상으로 설치된다.Here, the position sensor 22 is composed of a light emitting element 26 and a light receiving element 28, the light emitting element 26 and the light receiving element 28 is shown from the center of the chuck 16 as shown in FIG. The upper and lower sides of the wafer 12 edge portion adsorbed by the chuck 16 are installed in a shape corresponding to each other.

이들 발광소자(26)와 수광소자(28) 사이로 웨이퍼(12)가 위치되면, 발광소자(26)와 수광소자(28)는 웨이퍼(12)의 가장자리 부위가 척(16)의 중심으로부터 어느 정도 이격되어 있는지를 확인하게 됨에 따라 척(16)에 의해 회전하는 웨이퍼(12)의 변위 변화와 플랫존(13)의 위치를 감지하게 된다.When the wafer 12 is positioned between the light emitting element 26 and the light receiving element 28, the edges of the light emitting element 26 and the light receiving element 28 are somewhat separated from the center of the chuck 16. As it is confirmed that the spaced apart from the displacement change of the wafer 12 rotated by the chuck 16 and the position of the flat zone 13 is detected.

발광소자(26)와 수광소자(28)에 의해 감지된 신호는 상기 제어부(24)에 인가된다.The signal sensed by the light emitting element 26 and the light receiving element 28 is applied to the controller 24.

제어부(24)는 상기 위치감지센서(22)로부터 인가된 신호를 바탕으로 웨이퍼(12)의 플랫존(13)을 비롯한 위치 상태에 따라 상기 구동모터(18)를 작동시켜 척(16)을 소정 범위 회전시켜 웨이퍼(12)의 플랫존(13)을 일방향으로 위치시키도록 하고, 이후 수평변환 테이블(20)을 구동시켜 웨이퍼(12)의 위치를 X축과 Y축을 변환하여 정위치시키게 된다.The control unit 24 operates the drive motor 18 according to the position state including the flat zone 13 of the wafer 12 based on the signal applied from the position sensor 22 to determine the chuck 16. By rotating the range, the flat zone 13 of the wafer 12 is positioned in one direction, and then the horizontal conversion table 20 is driven to position the wafer 12 by converting the X and Y axes.

이렇게 웨이퍼(12)가 정위치에 놓이게 되면, 제어부(24)는 이 상태의 신호를 로봇(14)에 인가하여 정렬된 웨이퍼(12)를 공정 챔버 내부로 이송시키도록 한다.When the wafer 12 is placed in this position, the controller 24 applies the signal in this state to the robot 14 to transfer the aligned wafer 12 into the process chamber.

그러나 전술한 구성의 종래 웨이퍼 정렬 장치는 공정에 필요한 웨이퍼의 방향만을 정렬시키는 기능을 구비할 뿐이어서, 상기 웨이퍼의 표면에 파티클이 부착되어 있는 경우에는 공정 진행 중 불량원인이 됨에도 이를 감지하는 기능이 불비한 문제점이 있었다.However, the conventional wafer alignment apparatus having the above-described configuration only has a function of aligning only the direction of the wafer necessary for the process, and thus, if particles are attached to the surface of the wafer, the function of detecting the defect even during the process is inadequate. There was a faulty problem.

특히, 웨이퍼 정렬 공정 후에 식각 공정이 진행될 경우에 있어서, 웨이퍼의 저면에 부착된 미세한 파티클은 척에서 발생하는 냉각용 헬률(He) 가스의 누설율을 증가시키는 요인이 되었으며, 식각 공정이 고온의 챔버 환경에서 진행되는 점을 고려할 때, 상기 헬륨 가스의 높은 누설율(He leak high)은 웨이퍼 위에 현상된 포토레지스트(Photoresist)에 버닝(Burning) 현상을 일으켜 반도체 수율을 저하시키는 원인이 되었다.In particular, when the etching process is performed after the wafer alignment process, the fine particles attached to the bottom surface of the wafer increase the leakage rate of the cooling helium gas generated in the chuck, and the etching process is a high temperature chamber. In consideration of the progress in the environment, the high leak rate of the helium gas (He leak high) caused a burning phenomenon in the photoresist developed on the wafer to cause a decrease in the semiconductor yield.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 이물질을 감지하는 적외선 센서를 종래의 반도체 웨이퍼 정렬장치의 구성에 추가하여서 식각 공정 진행 전에 상기 웨이퍼의 저면에 부착되어 있는 이물질을 제거할 수 있는 웨이퍼 정렬장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve this problem, the present invention, by adding an infrared sensor for detecting the foreign matter to the configuration of the conventional semiconductor wafer alignment device, a wafer alignment device that can remove the foreign matter attached to the bottom surface of the wafer before the etching process proceeds. It aims to provide.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 웨이퍼를 이송하는 로봇과, 웨이퍼를 흡착 고정하는 척과, 상기 척을 회전시키는 구동모터와, 상기 척을 X축과 Y축으로 변환시키는 수평변환 테이블과, 위치감지 센서 및 상기 위치감지 센서로부터 인가되는 신호를 통해 상기 구동모터와 상기 수평변환 테이블 및 로봇의 구동력을 제 어하는 제어부로 구성된 반도체 웨이퍼 정렬장치에 있어서, 상기 위치감지 센서의 일단부에는 상기 웨이퍼의 편면에 이물질이 존재하는지 여부를 감지하는 이물질 감지센서를 포함하고 있으며, 상기 제어부는 상기 이물질 감지센서가 전송하는 감지 신호를 분석하여 이물질인지 여부 및 경고(Alarm) 신호 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 이물질 감지 센서를 구비한 반도체 웨이퍼 정렬장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a robot for transferring a wafer, a chuck for sucking and fixing a wafer, a driving motor for rotating the chuck, a horizontal conversion table for converting the chuck into X and Y axes, and a position. A semiconductor wafer alignment apparatus comprising a control unit for controlling driving force of the driving motor, the horizontal conversion table, and the robot through a signal applied from a sensing sensor and the position sensing sensor, wherein one end of the position sensing sensor includes It includes a foreign matter detection sensor for detecting whether there is a foreign matter on one side, the control unit is characterized by analyzing the detection signal transmitted by the foreign matter detection sensor to determine whether the foreign matter and whether the alarm (Alarm) signal generation. Provided is a semiconductor wafer alignment apparatus having a foreign matter detection sensor.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소 들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이물질 감지 센서를 구비한 반도체 웨이퍼 정렬장치의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 당업자가 자명하게 실시할 수 있다고 판단되는 종래의 기술과 동일한 구성 요소에 대하여는 그 설명을 생략하도록 한다.2 is a view for explaining the configuration of a semiconductor wafer alignment device having a foreign matter detection sensor according to an embodiment of the present invention, the description of the same components as in the prior art which is determined to be apparent to those skilled in the art. To be omitted.

본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 정렬장치는 종래의 감지센서(22)에 이물질 감지센서를 추가로 포함한다.The wafer alignment apparatus according to the embodiment of the present invention further includes a foreign matter detection sensor in the conventional detection sensor 22.

이러한 이물질 감지센서는 웨이퍼의 저면에 공정 불량의 원인이 되는 파티클이 존재하는지 감지하기 위한 장치이다.The foreign material detection sensor is a device for detecting whether there is a particle that causes a process defect on the bottom of the wafer.

본 발명의 실시예에서 이물질 감지 센서(30, 32)는 적외선 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 적외선 센서는 센서 자신이 검지(檢知) 기능을 가진 것 과, 신호를 감지하는 제어부는 따로 있으며 그 신호를 전달하는 경로로서 적외선을 사용하는 것의 두가지가 있다. 본 발명에서는 상기 이물질 감지 센서(30, 32)가 종래의 위치 감지 센서와 마찬가지로, 발광 소자(30)와 수광 소자(32)로 구성되고, 상기 발광 소자(30) 및 수광 소자(32)의 적외선을 수단으로 하는 감지 신호는 제어부(미도시)로 전송되며, 상기 제어부(미도시)가 이물질인지 여부 및 경고(Alarm) 신호 발생 여부를 판단하는 역할을 수행하는 것으로 구성한다.In the embodiment of the present invention, the foreign matter detection sensor 30, 32 preferably uses an infrared sensor. There are two kinds of infrared sensors such as the sensor itself having a detection function and a control unit for detecting a signal, and using infrared rays as a path for transmitting the signal. In the present invention, the foreign matter detection sensor 30, 32 is composed of a light emitting element 30 and a light receiving element 32, like the conventional position detection sensor, the infrared light of the light emitting element 30 and the light receiving element 32 The detection signal using means is transmitted to a controller (not shown), and is configured to determine whether the controller (not shown) is a foreign material and whether an alarm signal is generated.

도 3에 도시한 바와 같이 불량 공정의 원인이 되는 이물질이 웨이퍼의 저면에 부착된 경우, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 정렬장치는 종래 웨이퍼의 정렬 동작 외에 상기 이물질을 감지하는 동작을 수행한다.As shown in FIG. 3, when a foreign matter causing a defective process is attached to the bottom of the wafer, the semiconductor wafer alignment device according to the embodiment of the present invention performs an operation of detecting the foreign matter in addition to the conventional wafer alignment operation. .

즉, 이물질 감지 센서의 발광 소자(30)에서 발사되는 적외선을 수광 소자(32)에서 검출하여 제어부(미도시)로 신호를 전송하며, 상기 제어부는 상기 신호를 분석하여 이물질인지 여부 및 경고 신호 발생 여부를 판단한다.That is, the infrared light emitted from the light emitting element 30 of the foreign matter detection sensor is detected by the light receiving element 32 and transmitted to a control unit (not shown), and the control unit analyzes the signal to determine whether it is a foreign matter and generates a warning signal. Determine whether or not.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 정렬 단계에서 공정 챔버로 들어갈 웨이퍼의 파티클 부착 여부를 판단하게 되므로, 파티클 부착으로 인한 공정 불량율을 상당히 낮출 수 있다.As described above, according to the present invention, since it is determined whether or not to attach particles of the wafer to enter the process chamber in the wafer alignment step of the semiconductor manufacturing process, the process failure rate due to particle adhesion can be considerably lowered.

Claims (1)

웨이퍼를 이송하는 로봇과, 웨이퍼를 흡착 고정하는 척과, 상기 척을 회전시키는 구동모터와, 상기 척을 X축과 Y축으로 변환시키는 수평변환 테이블과, 위치감지 센서 및 상기 위치감지 센서로부터 인가되는 신호를 통해 상기 구동모터와 상기 수평변환 테이블 및 로봇의 구동력을 제어하는 제어부로 구성된 반도체 웨이퍼 정렬장치에 있어서,A robot for transferring a wafer, a chuck for fixing and fixing a wafer, a drive motor for rotating the chuck, a horizontal conversion table for converting the chuck into X and Y axes, a position sensor and the position sensor In the semiconductor wafer alignment device comprising a control unit for controlling the driving force of the drive motor, the horizontal conversion table and the robot through a signal, 상기 위치감지 센서의 일단부에는 상기 웨이퍼의 편면에 이물질이 존재하는지 여부를 감지하는 이물질 감지센서를 포함하고 있으며, 상기 제어부는 상기 이물질 감지센서가 전송하는 감지 신호를 분석하여 이물질인지 여부 및 경고(Alarm) 신호 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 이물질 감지 센서를 구비한 반도체 웨이퍼 정렬장치.One end of the position detection sensor includes a foreign matter detection sensor for detecting whether there is a foreign matter on one side of the wafer, the control unit analyzes the detection signal transmitted by the foreign matter detection sensor whether the foreign matter and the warning ( Alarm) A semiconductor wafer alignment device having a foreign matter detection sensor, characterized in that it determines whether the signal is generated.
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