KR20070109447A - 웨이퍼 얼라인을 할 수 있는 웨이퍼 이송 장치 및 웨이퍼얼라인 방법 - Google Patents

웨이퍼 얼라인을 할 수 있는 웨이퍼 이송 장치 및 웨이퍼얼라인 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 얼라인을 할 수 있는 웨이퍼 이송 장치 및 웨이퍼 얼라인 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 웨이퍼 얼라인을 수행하는 웨이퍼 이송 장치는, 웨이퍼를 카세트로부터 픽업하고 웨이퍼 스테이지에 안착시키기 위한 로봇암과; 상기 로봇암의 특정부위에 부착되어 웨이퍼를 감지하는 복수개의 센서들과; 웨이퍼 픽업 위치에 위치하여 노치 또는 플랫존 위치를 체크하는 카메라를 구비한다. 본 발명에 따르면, 웨이퍼 얼라인시 프리얼라인에 따른 공정시간을 단축할 수 있다.
프리얼라인, 픽업, 노치, 로딩

Description

웨이퍼 얼라인을 할 수 있는 웨이퍼 이송 장치 및 웨이퍼 얼라인 방법{Wafer transfer apparatus for aligning and method for wafer align}
도 1은 종래의 웨이퍼 얼라인 방법을 나타낸 순서도
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송장치의 개략도
도 4는 도 2 및 도 3에서의 웨이퍼 얼라인 방법을 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 얼라인 방법을 나타낸 순서도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 로봇암 120 : 웨이퍼
130 : 센서들 140 : 카메라
본 발명은 웨이퍼 얼라인을 할 수 있는 웨이퍼 이송 장치 및 웨이퍼 얼라인 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 웨이퍼 이송에 이용되는 로봇암을 이용하 여 프리얼라인을 행할 수 있는 웨이퍼 얼라인을 할 수 있는 웨이퍼 이송 장치 및 웨이퍼 얼라인 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위해 집적도, 신뢰도, 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성하고, 상기 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다.
상기 패턴은 막 형성, 포토리소그래피, 식각, 이온주입, 화학적 기계적 연마(CMP), 세정 및 건조 등과 같은 단위 공정들의 순차적 또는 반복적인 수행에 의해 형성된다. 상기와 같은 단위 공정들 중에서 포토리소그래피 공정은 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트 막을 형성하고, 이를 경화시키는 공정과 상기 포토레지스트 막을 원하는 포토레지스트 패턴으로 형성하기 위한 노광 공정 및 현상 공정을 포함한다.
일반적으로 상기 포토레지스트 막은 다음과 같이 형성된다. 먼저, 스피너(spinner) 설비에서 웨이퍼를 회전척 상에 올려 놓은 다음, 상기 웨이퍼 상의 중심 부위에 포토레지스트 조성물을 분사한다. 이어서, 상기 웨이퍼를 회전시켜, 회전력에 의해 상기 웨이퍼 상의 중심 부위에 분사된 포토레지스트 조성물이 웨이퍼의 주연 부위로 밀려나도록 함으로서, 포토레지스트 코팅층을 형성한다.
상기 웨이퍼는 스캐너(scanner) 설비로 이동된 후 프리 얼라인되고 상기와 같이 형성된 포토레지스트 코팅층은 베이크공정을 통해 경화되어 소정 두께의 포토 레지스트 막으로 형성되고, 이어서, 특정 패턴을 형성하기 위한 노광 공정이 수행
된다. 노광 공정은 마스크의 패턴을 포토레지스트 막 상에 전사하기 위한 공정으로 마스크를 통해 자외선을 포토레지스트막으로 조사한다. 이때, 마스크를 통해 패턴 이미지가 포토레지스트 막으로 전사되며, 광이 조사된 부위의 포토레지스트막은 다중체화되거나 다중체가 끊어지는 광 반응을 일으킨다.
상기 웨이퍼는 다시 스피너로 이동되고, 상기와 같이 포토레지스트 막으로 전사된 패턴 이미지는 현상 공정을 통해 포토레지스트 패턴으로 형성된다. 상기 현상 공정은 웨이퍼를 회전시키고, 회전하는 웨이퍼 상에 현상액을 제공함으로서 수행된다.
이러한 공정 등을 수행하는 반도체 웨이퍼 노광 장비는 노광 공정을 진행할 웨이퍼를 안착시키기 위한 웨이퍼 스테이지와, 그 웨이퍼스테이지의 상측에 소정거리를 두고 설치되어 조명계에서 발산하는 광원에 의해 패턴을 웨이퍼에 이식하기 위한 마스크와, 상기 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼를 안착시키기 전에 미리 웨이퍼의 정렬 상태를 일정하게 유지해 주는 프리얼라인 스테이지(prealign stage)를 포함하여 구성되며, 프리얼라인 스테이지에서 노광하기 위한 웨이퍼를 플랫존 또는 노치(notch)를 기준으로 프리 얼라인 후, 웨이퍼 스테이지로 이송하여 미세정렬을 한 다음 마스크와의 포커스 조정을 실시한 후 노광공정을 진행하게 된다. 여기서 카세트에 적재된 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지에 로딩하는 공정 사이에는 웨이퍼를 얼라인 하는 공정이 진행된다. 이 경우의 종래의 순서도를 도 1에 나타내었다
도 1에 도시된 바와 같이, 카세트에 웨이퍼가 적재된 상태에서(S10), 로봇암 을 이용하여 웨이퍼를 픽업한다(S20). 이후 프리얼라인 및 웨이퍼 얼라인을 행한다(S30). 상기 프리얼라인은 노치 또는 플랫존을 정렬하는 것이다. 이후 얼라인된 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지에 로딩하여 공정이 진행되도록 한다(s40).
상술한 바와 같은 종래의 웨이퍼 정렬 방법은,경우에 따라서는 공정시간의 50%이상을 차지하는 경우가 있는 등, 프리 얼라인을 위하여 전체 공정시간에 비해 많은 시간을 차지하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 웨이퍼 얼라인을 할 수 있는 웨이퍼 이송 장치 및 웨이퍼 얼라인 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 공정시간을 줄일 수 있는 웨이퍼 얼라인을 할 수 있는 웨이퍼 이송 장치 및 웨이퍼 얼라인 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 웨이퍼 얼라인을 수행하는 웨이퍼 이송 장치는, 웨이퍼를 카세트로부터 픽업하고 웨이퍼 스테이지에 안착시키기 위한 로봇암과; 상기 로봇암의 특정부위에 부착되어 웨이퍼를 감지하는 복수개의 센서들과; 웨이퍼 픽업 위치에 위치하여 노치 또는 플랫존 위치를 체크하는 카메라를 구비한다.
상기 로봇암에는 얼라인을 위한 소형모터가 장착될 수 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 웨이퍼 이송장치를 통한 웨이퍼 얼라인 방법은, 카세트에 장착되어 있는 웨이퍼를 로봇암을 이용하여 픽업하는 단계와; 웨이퍼 픽업시 카메라를 이용하여 플랫존 또는 노치의 위치를 체크하는 단계와; 상기 로봇암의 특정부위에 장착된 복수개의 센서들을 통하여 픽업된 웨이퍼를 감지하는 순간부터 시간을 계산하고, 상기 카메라의 정보를 토대로 노치 또는 플랫존의 존재에 따른 에러여부를 체크하여 웨이퍼 얼라인을 실시하는 단계를 구비한다.
상기 웨이퍼 얼라인을 통해 정확한 웨이퍼 픽업위치를 결정하고 결정된 웨이퍼 픽업 위치에서 웨이퍼를 픽업하는 단계를 더 구비할 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 웨이퍼 얼라인시 프리얼라인에 따른 공정시간을 단축할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 이송장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 이송장치는 로봇암(110), 상기 로봇암의 특정 부위에 장착되는 복수개의 센서들(130), 상기 로봇암(110)에 장착되는 모터(미도시), 웨이퍼(120) 픽업 위치에 장착되는 카메라(미도시)를 구비한다.
상기 로봇암(110)은 웨이퍼(120)를 카세트(미도시)로부터 픽업하고 웨이퍼 스테이지에 안착시키기 위한 것이다. 상기 로봇암(110)에는 특정부위(예를들면 웨이퍼의 가장자리가 놓이는 부분 중 선택된 3개의 부위)에 센서들(130)을 구비한다. 상기 센서들은 웨이퍼(120)가 상기 로봇암(110)에 의해서 픽업되는 경우에 이를 감지하기 위한 것이다.
또한 상기 로봇암(110)에는 소형모터가 장착될 수 있다. 상기 모터는 웨이퍼 픽업위치가 결정되는 경우에 이를 얼라인 하기 위한 것이다.
상기 카메라(140)는 상기 로봇암(110)이 웨이퍼 스테이지에서 웨이퍼(120)을 픽업하는 위치에 구비된다. 상기 카메라(140)는 웨이퍼 픽업 위치에 위치하여 웨이퍼(120)의 노치 또는 플랫존 위치를 체크한다.
도 4는 웨이퍼 얼라인을 위한 방법을 도시한 도면이고 도 5는 얼라인 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4 및 도 5를 토대로 하여 얼라인 방법을 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼가 카세트에 적재된 상태에서(S210), 로봇암(110)이 웨이퍼(120)를 픽업한다. 상기 로봇암(110)이 웨이퍼를 픽업하는 순간에 상기 로봇암(110)에 장착된 센서들(130)은 웨이퍼를 감지하는 동작을 시작한다. 웨이퍼가 감지되는 경우에는 감지 순간부터 시간을 계산한다.
이경우에, 변수가 존재하게 되는데 웨이퍼의 노치나 플랫존 부분에 의해서 에러가 발생될 수 있다. 따라서 이 경우에 카메라를 이용하여 노치 또는 플랫존을 체크함에 의하여 상기 시간계산의 오류를 보정한다. 즉 센서가 지나가는 부위에 노치나 플랫존이 존재하여 계산이 잘못되지 않았는지 확인하는 과정을 거친다. 또한 어느 위치에 노치 또는 플랫존이 존재하는지 확인한다.
상술한 바와 같은 과정에 의해 두가지의 값이 파악된다. 즉 웨이퍼를 센서들이 감지한 시간과 카메라에서 체크된 노치 또는 플랫존의 위치 각도 및 위치가 파악된다. 이 값을 토대로 하여 웨이퍼를 바로 웨이퍼 스테이지에 로딩할 수 있는지 판단한다.
웨이퍼를 바로 웨이퍼 스테이지에 로딩하는 것이 가능한 위치가 아니라면 로봇암 내부에서 소형척이 웨이퍼 중앙점으로 이용하여 웨이퍼 스테이지에 바로 로딩이 가능한 위치로 웨이퍼 얼라인을 실시한다. 그리고 나서 보정된 위치에서 픽업하여 웨이퍼 스테이지로 웨이퍼를 로딩한다.
즉 도 4에 도시된 바와 같이, X축방향의 픽업 위치의 계산은 (B~E의 거리 - A~D의 거리)/2 의 식을 통하여 수행한다. 또한, Y축 방향의 픽업위치는 X축 방향으로 얼라인이 완료되고 노치 또는 플랫존이 정 얼라인 되었다면 이를 기준으로 C~F사이의 거리로 계산할 수 있다.
위와 같은 경우 실제로 정 얼라인이 되기 위해서, 필요한 웨이퍼 중앙점을 기준으로 한 이미지와 실제 로딩된 웨이퍼를 캡쳐한 이미지를 중첩하면 중앙점이 차이를 보인다. 최초값에서 보정한 이미지의 노치를 비교하여 정 얼라인된 정상 이미지 대비 몇도의 각도 차이를 보이는 지 계산하게 된다.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발 명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 웨이퍼를 픽업하는 경우에, 웨이퍼를 바로 웨이퍼 스테이지에 로딩하는 것이 가능한 위치가 아니라면 로봇암 내부에서 소형척이 웨이퍼 중앙점으로 이용하여 웨이퍼 스테이지에 바로 로딩이 가능한 위치로 웨이퍼 얼라인을 실시하고, 보정된 위치에서 픽업하여 웨이퍼 스테이지로 웨이퍼를 로딩한다. 따라서 종래의 프리얼라인 동작을 생략할 수 있게 되어 공정 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼 얼라인을 수행하는 웨이퍼 이송 장치에 있어서:
    웨이퍼를 카세트로부터 픽업하고 웨이퍼 스테이지에 안착시키기 위한 로봇암과;
    상기 로봇암의 특정부위에 부착되어 웨이퍼를 감지하는 복수개의 센서들과;
    웨이퍼 픽업 위치에 위치하여 노치 또는 플랫존 위치를 체크하는 카메라를 구비함을 특징으로 하는 웨이퍼 이송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로봇암에는 상기 로봇암을 정확한 웨이퍼 픽업위치로 얼라인하기 위한 소형모터가 장착됨을 특징으로 하는 웨이퍼 이송장치.
  3. 웨이퍼 이송장치를 통한 웨이퍼 얼라인 방법에 있어서:
    카세트에 장착되어 있는 웨이퍼를 로봇암을 이용하여 픽업하는 단계와;
    웨이퍼 픽업시 카메라를 이용하여 플랫존 또는 노치의 위치를 체크하는 단계와;
    상기 로봇암의 특정부위에 장착된 복수개의 센서들을 통하여 픽업된 웨이퍼 를 감지하는 순간부터 시간을 계산하고, 상기 카메라의 정보를 토대로 노치 또는 플랫존의 존재에 따른 에러여부를 체크하여 웨이퍼 얼라인을 실시하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 웨이퍼 얼라인 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 웨이퍼 얼라인을 통해 정확한 웨이퍼 픽업위치를 결정하고 결정된 웨이퍼 픽업 위치에서 웨이퍼를 픽업하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 웨이퍼 얼라인 방법.
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