KR20070114117A - 웨이퍼의 위치결정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하나의 면에서 이송 챔버에 배치된 고정 챔버에 대해 웨이퍼(3)를 이동시키기 위한 운반 장치(2, 20, 21) 및 개별 센서(1)를 구비한 이송 챔버를 포함하는 진공 공정 설비에서 기준 마크(6)를 구비한 웨이퍼(3)의 위치 결정 방법에 관한 것이다. 이 방법에서는 이 진공 공정 설비가 제1 검출점(4) 및 제2 검출점(5)에서 그 모서리를 측정함으로써 웨이퍼(3)의 위치를 측정하기 위하여 이송 챔버 내에서 공정 챔버 앞에 배치되는 개별 센서를 포함하며, 측정된 두 개의 검출점(5)에 대한 전자식 평가를 통해 알려진 웨이퍼 직경에서 웨이퍼(12)의 정확한 위치가 측정되고 운반 장치(2, 20, 21)가 웨이퍼(3)를 원하는 목표 위치로 이동시키며, 웨이퍼(3)가 그 기준 마크(6)를 기준으로 운반 장치(2, 20, 21)에서 지정된 위치로 정렬되게 하적되며 동작 방향을 따라 이루어지는 기준 마크(6)의 투사를 통해 웨이퍼(3)에서 허용되지 않은 구역(22)이 결정되며 이로써 웨이퍼(3)의 기타 구역이 빈 구역으로 정의되고, 허용되지 않은 구역(22)이 중첩 코팅되지 않도록 센서(1)가 이송 챔버에 배치되며 따라서 센서(1)가 웨이퍼 모서리의 원형 부분만 측정하는 것이 가능하고 기준 마크(6)의 부분은 측정하지 않는다.

Description

웨이퍼의 위치결정 방법{METHOD FOR POSITIONING A WAFER}

본 발명은 청구항 1에 따른 진공 공정 설비에서 기준 마크를 구비한 웨이퍼의 위치를 결정하는 방법에 관한 것이다.

현대적인 진공 공정 설비에서는 웨이퍼로도 불리는 원형의 평평한 기판 또는 공작물이 완전 자동화된 진공 공정 시스템에서 예를 들어 코팅, 식각, 청소, 열처리와 같은 표면 처리 과정을 거치게 된다. 이러한 공정을 자동화하고 복수의 설비 부분에서 다단계 공정을 수행하기 위해, 핸들링 로봇과 같은 유형의 자동화된 운반 시스템이 투입된다. 특히 반도체 웨이퍼의 처리는 이러한 유형의 공정에서 특히 높은 순도, 높은 정밀도 및 세심한 기판 처리하는 측면에서 매우 엄격한 공정 품질을 요구한다. 전술한 엄격한 요건으로 인해 바람직하게도 이러한 유형의 설비는 로드록 챔버를 포함하는데, 이 챔버에서는 여기에서는 분위기 환경에서 웨이퍼가 진공 공간으로 운반되고 그 후에 요구되는 표면 처리를 실시하기 위해 공정 스테이션 또는 대개 순차적으로 복수의 공정 스테이션으로 운반된다. 이때 웨이퍼는 운반 장치를 통해 수평 운반면에서 로드록 챔버에서부터 공정 챔버로 운반되며, 공정 챔버에 웨이퍼를 하적한 후에 챔버에서 요구되는 진공 상태 및 공정 조건 하에서 공정을 수행하기 위해 대개 챔버가 닫힌다. 복수의 공정 단계가 요구되는 경우에는 동일한 방식으로 웨이퍼가 하나의 공정 챔버에서 밖으로 다시 운반되며 후속 공정 단계를 위해 다른 공정 챔버로 운반된다. 특히 바람직한 설비 유형은 소위 클러스터 시스템이다. 이러한 유형의 시스템에서는 로드록 챔버 및 공정 챔버 또는 복수의 챔버들이 거의 중앙에 있는 이송 챔버의 주변에 배치된다. 하나를 초과하는 로드록 챔버 및 특히 복수의 공정 챔버에서는 이 챔버들이 중앙에 있는 이송 챔버의 둘레에서 별 형태로 배치된다.

운반 장치는 이 중앙 이송 챔버에 존재하며 한편으로 적어도 하나의 로드록 챔버, 다른 한편으로는 공정 챔버에 접근이 가능하다. 운반 과정 또는 공정 단계에서 챔버들을 서로 격리시키기 위해, 이송 챔버와 다른 기타 챔버들 사이에는 바람직하게도 일반적으로 소위 차단 밸브가 배치된다. 원하는 위치에 웨이퍼를 하적하기 위해, 웨이퍼의 운반 과정에서 운반 장치가 상응하는 개방된 잠금 게이트를 통과한다.

운반 장치는 하나의 면에서 웨이퍼를 이동시키고 따라서 두 개의 동작 방향을 갖는다. 중앙 이송 챔버에 배치된 운반 장치를 구비한 전술한 바람직한 클러스터 시스템에서 운반 장치는, 회전 중심을 기준으로 회전하고 이로써 회전 동작 방향을 형성하며 이 회전 중심에 대해 방사상 방향으로 이 회전 중심을 기준으로 왕복하는 다른 제2 이송 동작을 수행할 수 있는 장치로서 형성된다. 예를 들어 수평면에서 회전 가능하고 길이 조절이 가능한 아암 메커니즘과 같은 이런 운반 장치에서 운반해야 하는 웨이퍼가 이 아암의 단부에 하적된다. 이러한 유형의 장치는 긴 거리, 예를 들어 대략 1 m 내외의 거리에서 로드록 챔버에서부터 이송 챔버로, 그 에서 다시 공정 챔버로 또는 그 반대 방향으로 웨이퍼를 운반할 수 있으며 상응하는 개방된 잠금 게이트를 통과할 수 있다. 후속 공정에서도 지정된 위치로 정확하게 운반할 수 있도록, 웨이퍼는 공정 분위기에서 이루어지는 운반 사이클의 초기에 가능한 한 정확하게 동일한 위치에 항상 하적된다. 운반 장치에서의 웨이퍼의 하적 뿐 아니라 운반 장치 자체도 어느 정도의 부정확성 또는 공차를 갖는다. 운반 장치에서 웨이퍼 위치의 이동 또는 다른 부정확성은 공정 챔버에서의 영향으로 인해 공정 스테이션에서도 발생할 수 있다. 이러한 이유에서 정확한 웨이퍼 위치를 점검하기 위해 및/또는 위치 결정을 위한 상응하는 수정을 실시하기 위해 웨이퍼의 정확한 위치를 검출 또는 측정해야 한다. 일반적으로 이를 위해 복수의 센서가 사용된다. 이 센서는 알려진 방식으로 정밀한 공정이 실시되어야 하는 공정 챔버에서 최종 위치의 인접한 구역에 배치되며 그 후에 최종적으로 목표 위치로 배치된다. 복수의 센서 사용 및 운반 장치를 통해 위치를 결정하기 위해 필요한 복잡한 전자 장치로 인해 매우 큰 비용이 요구되고 또한 복잡한 장치들의 사용은 시스템의 신뢰성 확보 또는 진공 공정 설비의 안정적 가동과 관련하여 부정적인 영향을 미친다. 이런 요소는 설비의 가동 장애, 증가된 유지보수 비용 및 고가의 반도체 웨이퍼 생산 중에 증가된 스크랩을 발생시킨다.

따라서 단순화된 위치 결정 방법을 통해 더욱 간단한 운반 시스템을 구현하며, 비용을 절감하고 가동 신뢰성을 증대시키기 위한 해결 방법을 찾으려는 노력이 진행되었다. 미국 특허 US 6,760,976 B1에는 반도체 웨이퍼의 위치 결정을 위한 방법이 공개되어 있는데, 이 방법에서는 복수의 위치 결정 센서대신 개별 센서가 사 용된다. 이 방법은, 직경이 알려진 원형 웨이퍼가 사용되며 웨이퍼 모서리를 센서 방향으로 접근시킴으로써 적어도 두 개의 측정점이 검출되고 알려진 웨이퍼 직경 데이터와 함께 이 측정 결과를 통해 웨이퍼의 실제 위치 중심을 측정할 수 있다는 것을 전제로 한다. 이런 측정된 웨이퍼의 중심 위치를 근거로 수정이 가능하며 운반 장치를 통해 후속 공정을 위한 원하는 목표 위치로 웨이퍼를 이동시킬 수 있다. 이 방법은 주변부가 원형의 닫힌 선을 가지며 손상되지 않은 원형의 웨이퍼 기판에 적용할 수 있다. 현재 사용되는 반도체 웨이퍼는 원형 주변부에서 소위 플랫으로 불리는 소위 기준 마크를 필요로 하는데, 이 기준 마크는 웨이퍼 상에서 부품을 정렬하며 웨이퍼 자체를 정렬하기 위한 위치 인식에 사용된다. 센서가 원형이 아닌 다른 형태의 모서리 부분을 인식하는 경우에는 이런 방식으로 웨이퍼를 처리할 때 전술한 방법이 불량 또는 결함을 발생시킨다.

따라서 이 방법은 기준 마크가 포함된 웨이퍼에는 적용할 수 없다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 전술한 단점을 극복하는 것이다. 특히 본 발명의 목적은 높은 신뢰성 및 고도의 정밀도로 작동하며 경제적으로 구현할 수 있는, 진공 공정 설비에서 기준 마크를 구비한 웨이퍼 위치 결정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 이 목적은 웨이퍼 주변부에서 기준 마크를 포함하는 청구항 1에 따른 원형 웨이퍼의 위치 결정 방법을 통해 달성된다. 종속항은 다른 바람직한 실시 형태를 정의한다.

아래에서 본 발명은 개략적인 예시적 도면을 통해 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다:

도 1a는 운반 장치의 홀더에 하적된 웨이퍼로서, 하나의 동작 방향에서 웨이퍼의 기준 마크를 관찰한 웨이퍼의 사시도이다.

도 1b는 도 1a에 따른 배치의 정면도이다.

도 2a는 기준 마크를 구비한 웨이퍼로써, 방사상 운반 방향으로 투사된 웨이퍼 구역 및 그 결과 나타나는 빈 구역을 도시한 도면이다.

도 2b는 예시로서 두 개의 서로 다른 웨이퍼 직경을 갖는 다양한 크기의 웨이퍼를 위한 운반 장치를 사용할 때 나타나는 구역들을 포함하는 도 2a에 상응하는 웨이퍼이다.

도 3a는 운반 시스템의 설정 오류 시 목표 위치로부터의 그 편차 및 복수의 웨이퍼 실제 위치에 대한 측정값을 극선도로서 도시한 도면이다.

도 3b는 시간에 대해 나타낸 도 3a에 상응하는 측정값을 도시한 도면이다.

도 4a는 차폐 장치에서의 접착 또는 점착으로 인해 운반 장치에서 웨이퍼가 이동된 경우 목표 위치로부터의 편차를 표시한 복수의 와이퍼에 대한 측정값을 극선도로서 도시한 도면이다.

도 4b는 시간 진행에 대해 나타낸 도 4a에 상응하는 측정값을 도시한 도면이다.

도 5a는 정전기에 의한 고착으로 인한 이동 오류 시 목표 위치로부터의 이동을 표시한 복수의 웨이퍼의 측정값을 극선도로서 도시한 도면이다.

도 5b는 시간 진행에 대해 나타낸 도 5a에 상응하는 측정값을 도시한 도면이다.

특히 반도체 웨이퍼(3), 즉 예를 들어 실리콘 웨이퍼와 같은 원형 또는 원판형의 평평한 기판은 일반적으로 흔히 플랫(flat)으로도 불리는 소위 기준 마크(6)를 포함하는데, 웨이퍼 주변부의 중심을 기준으로 그 회전 위치 또는 둘레 위치 결정을 위해 원판형 웨이퍼(3)가 이 기준 마크를 통해 측정될 수 있다. 이러한 플랫은 일반적으로 작은 세그먼트 형태의 부분으로서 웨이퍼 주변부에 형성되므로, 웨이퍼 모서리의 가장 큰 부분이 원형의 주변부로서 남아 있게 된다. 이로써 이 큰 면적의 원형 원판은 이 플랫에서 그 회전 위치를 인식하거나 또는 정렬할 수 있다. 기준 마크(6)는 예를 들어 웨이퍼 모서리에서 노치(notch)로서 형성될 수도 있다.

이러한 반도체 웨이퍼(3)는 일반적으로 수십분의 일 mm이고 몇 cm 내지 수 십 cm 범위의 직경을 갖는데, 일반적으로 전형적인 직경은 약 10 내지 30 cm이다. 진공 공정 설비에서의 이러한 웨이퍼(3)의 가공과 관련하여 매우 엄격한 요건이 요구된다. 특히 이러한 유형의 웨이퍼(3)는 가공을 위한 공정 스테이션의 구역에서 매우 정밀하게 배치되어야 한다. 공정 오류로 인해 웨이퍼를 폐기시켜야 하는 상황이 발생하는 것을 방지하기 위해, 목표 위치와의 편차를 갖는 위치 결정도 지속적으로 측정해야 한다. 반도체 웨이퍼 표면을 가공하기 위한 진공 공정 설비에서는 일반적으로 복수의 공정 단계가 순차적으로 실시되는데, 이러한 과정은 최대한의 자동화 공정으로 진행된다. 이러한 유형의 웨이퍼(3)의 민감성으로 인해 웨이퍼는 일반적으로 수평한 면으로 운반되며, 웨이퍼 원판의 면은 일반적으로 운반면에 대해 거의 평행하게 진행하거나 또는 그와 겹쳐진다. 웨이퍼(3)는 이러한 운반 방식으로 운반 장치(2, 20, 21)에 하적되며 이로써 그 자체 중량으로만 웨이퍼 홀더(10)에 놓이게 된다. 이로 인해 웨이퍼 후면 부분만 홀더와 접촉하고 가공에 민감한 정면과의 접촉은 지양된다. 따라서 예를 들어 그 주변부에서의 웨이퍼의 본래의 고정이 지양되며 이로 인해 민감한 웨이퍼 표면이 특히 민감한 모서리 부분에서 보호될 수 있다. 이러한 유형의 진공 공정 설비에서 웨이퍼(3)는 로드록 챔버(loadlock chamber)를 거쳐 진공 구역으로 유입되고 그 다음 이 로드록 챔버에서부터 상응하는 이송 챔버로 운반되며 운반 장치(2, 20, 21)를 통해 공정 챔버로 운반되고, 여기에서 예를 들어 코팅 및/또는 식각 공정과 같은 상응하는 진공 공정을 통해 웨이퍼가 가공된다. 예를 들어 설비에서 웨이퍼(3)를 꺼내지 않으면서 실시해야 하는 제2 코팅 공정과 같은 후속 공정 단계를 실시하기 위해, 웨이퍼(3)가 운반 장치를 통해 그 다음 공정 챔버로 안내되며 여기에 하적되고 가공된다. 진공 공정 설비의 형태 및 요건에 따라서 이러한 방식으로 복수의 공정 단계를 자동으로 순차적으로 실시할 수 있다. 특히 바람직한 진공 공정 설비는 소위 클러스터 시스템(cluster system)이다. 이러한 유형의 설비는 거의 중앙에 배치된 진공 이송 챔버를 포함하는데, 여기에는 운반면에서 웨이퍼(3)를 고정하고 운반하기 위한 운반 장치(2, 20, 21)가 배치되어 있으며, 그에는 적어도 두 개의 공정 챔버 또는 복수의 챔버가 배치되며 가공을 위해 웨이퍼가 순차적으로 이 공정 챔버 내로 운반된다. 거의 중앙에 배치된 이송 챔버에는 로드록 챔버를 형성하는 적어도 하나의 다 른 챔버가 배치되어 있다. 로드록 챔버 및 공정 챔버는 복수의 진공 분위기를 격리하기 위한 부재, 즉 예를 들어 로드록을 구비하는데, 이러한 로드록은 운반 장치를 통해 상응하는 챔버 내로 웨이퍼(3)를 운반하는 것을 가능하게 한다. 이때 운반 장치가 이 구역을 감싼다. 가공을 위해 및/또는 시스템으로의 삽입을 위해 웨이퍼가 하적되면, 다시 운반 장치가 이 구역에서 제거된다. 이러한 유형의 설비에서 운반 장치는 주변에 배치된 복수의 챔버에 접근할 수 있도록 진공 공정 설비의 중앙에 존재하는 이송 챔버에 배치된다. 운반 장치(2, 20, 21)는 바람직하게도 운반 아암(21)으로서 형성되는데, 이러한 운반 아암은 이송 챔버에서 수직축을 포함하는 회전 중심(20)의 둘레에서 배치되어 회전이 가능하고 도 1b에서 운반 아암(21)의 화살표로 도시한 바와 같이 이 중심(20)에서부터 방사상 방향으로 왕복운동을 할 수 있다. 방사상 방향으로의 이동을 가능하게 하는 운반 아암(21)을 구비한 운반 장치(2)는 예를 들어 가위 형태의 확장 아암 시스템 또는 방사상 방향으로 직선 동작이 가능한 벨로우즈 형태의 시스템과 같은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 회전 중심(20)을 기준으로 한 회전 동작 및 운반 장치(2, 20, 21)의 방사상 방향의 동작을 위해 알려진 방식으로 제어되는 구동장치가 사용되는데, 예를 들어 이러한 구동장치로는 정밀 제어 및 위치 결정을 가능하게 하는 전자 제어식 전동 모터를 들 수 있다.

운반을 위해 웨이퍼(3)가 회전 중심(20)의 대응측 아암에 있는 아암 형태의 운반 장치 단부에서 그에 배치된 웨이퍼 홀더(10)에서 홀더(10)에 대해 사전에 지정된 위치에 하적된다. 하적해야 하는 웨이퍼(3)는 웨이퍼 홀더(10)에서 항상 동일 한 위치에 하적되어야 한다. 이와 관련하여 웨이퍼는 그 기준 마크(6)에 상응하게 홀더(10)에서 정렬되고 항상 동일한 위치에 다시 하적된다. 이로써 웨이퍼 중심(12)의 위치로 정의되는데, 그 이유는 웨이퍼(3)가 원형이고 알려진 웨이퍼 직경을 갖기 때문이다. 웨이퍼(3)의 목표 위치를 나타내는 웨이퍼 중심(12) 외에도 웨이퍼 모서리 또는 웨이퍼 주변부가 확정된다. 홀더(10)에 웨이퍼(3)를 하적할 때 이미 어느 정도의 부정확성이 발생할 수 있다. 추가적으로 운반 장치(2, 20, 21)도 어느 정도의 공차를 갖는다. 웨이퍼가 예를 들어 공정 챔버에서 하적할 때 및 다시 고정할 때 특정한 외부 영향에 의해 본래의 목표 위치(12)에서 약간 밀리는 경우에는 다른 문제점이 발생한다. 이러한 결함 또는 웨이퍼 중심(12)의 목표 위치로부터의 편차를 확인하고 상응하는 수정 조치를 실시하기 위해서는, 웨이퍼의 실제 위치를 측정하고 점검하거나 또는 목표 위치와 비교해야 한다. 이를 위해 도 1에 개략적으로 도시한 바와 같이 웨이퍼 모서리에서 위치점을 검출하는 개별 센서(1)가 사용된다. 여기에는 예를 들어 광학적 센서(1)가 사용될 수 있는데, 이런 센서는 웨이퍼 아래 또는 바람직하게도 웨이퍼 위에 배치되며 운반면을 기준으로 웨이퍼를 회전시킬 때 웨이퍼(3)의 모서리를 측정한다. 웨이퍼 중심(12)의 실제 위치를 측정하기 위해 웨이퍼 모서리에 있는 두 개의 검출점(4, 5)가 측정된다. 센서(1) 아래에서 동작 방향으로의 웨이퍼(3)의 동작, 예를 들어 회전 중심(20)을 기준으로한 회전 동작을 통해 제1 검출점(4, 5)이 측정되며 검출 라인(23)을 따라 이루어지는 방사상 방향에서의 웨이퍼(3)의 왕복 동작을 통해 제2 검출점(5)이 측정된다. 웨이퍼(3)가 원형이고 웨이퍼(3)의 직경이 알려져 있으므로, 센서(1)의 검출신호와 함 께 운반 장치(2, 20, 21)의 위치 측정 기능을 사용함으로써 웨이퍼(3) 또는 웨이퍼 중심(12)의 정확한 위치를 측정할 수 있다. 본 발명에서는 감지해야 하는 웨이퍼 모서리가 오로지 웨이퍼(3)의 원형 부분으로 한정되는 것에 유의해야 한다. 기준 마크(6)의 모서리 부분은 이러한 측정 과정에 사용되지 않아야 한다. 또한 센서가 홀더의 측면에 배치되는 경우에는 웨이퍼 홀더(10)가 측정해야 하는 부분을 방해하지 않도록 유의해야 한다. 웨이퍼(3)의 기준 마크(6)는 대개 웨이퍼 원판의 세그먼트 형태의 부분으로서 형성되지만, 예를 들어 홈의 형태로도 형성될 수 있다.

기준 마크(6)는 바람직하게도 동작 방향의 축에 대해 대칭적으로 배치되므로, 기준 마크의 폭이 동작 방향에서 웨이퍼(3)의 상단면에 투사되고 도 2a에서 음영으로 표시된 허용되지 않은 구역(22)을 정의한다. 원칙적으로 기준 마크(6)는 운반 장치의 홀더(10)에서 이 동작 방향에 대해 비대칭적으로 배치될 수도 있지만, 이런 경우에는 두 개의 중첩된 동작 방향의 투사를 고려해야 하므로 허용되지 않는 구역(22)을 형성하는 너무 복잡한 구역이 발생할 것이다. 회전 중심(20) 및 그를 기준으로 방사상 방향으로 동작하는 운반 아암(2, 21)을 구비한 바람직한 운반 장치에서는, 바람직하게도 기준 마크(6)가 회전 중심(20)에 대항하는 방향을 향하도록 그 기준 마크(6)와 함께 웨이퍼(3)가 하적되며 더욱 바람직하게는 도 1b에 개략적으로 도시한 바와 같이 운반 아암(21)의 방사상 운반 방향의 축에 대해 대칭적으로 웨이퍼가 하적된다.

도 1b에 도시한 예시에 상응하게 도 2a에 도시한 바와 같이 기준 마크(6)에서부터 웨이퍼(3)의 대향측 주변 모서리에까지 이르는 허용되지 않는 음영 처리된 구역(22)을 나타내는 기준 마크(6)의 투사에 의한 방사상 동작 방향 및 웨이퍼(3)의 기준 마크(6)를 통해 결정되는 웨이퍼 표면에 구역(7, 22)이 존재한다. 그로서 나타나는 허용되지 않는 구역(22)에 대해 양측면에 세그먼트 형태로 존재하는 빈 구역(7)은 원호선에 존재하는 모서리 부분만을 포함한다. 본 발명에서는 웨이퍼 모서리를 잡을 때 오로지 소위 빈 구역(7)의 웨이퍼 주변부에서 양측 검출점(4, 5)이 검출되고 위치 측정을 위해 평가되도록, 지정된 위치에 배치된 센서(1)에 대해 운반 장치(2, 20, 21)가 그에 하적된 웨이퍼(3)와 함께 위치되고 이동된다. 운반 장치 자체의 부정확성 및 홀더(10) 상에서의 웨이퍼 하적의 부정확성에 대한 허용 공차는 바람직하게도 이 빈 공간(7)의 면적 크기를 산출할 때 도면에는 도시되지 않았지만 해당 면적을 중첩시킴으로써 추가적으로 참작된다. 웨이퍼 모서리에서 양측 검출점(4, 5)을 측정하기 위한 센서(1)는 바람직하게도 공정 챔버 앞의 입구 부분에서 이송 챔버에 배치된다. 웨이퍼를 공정 챔버에서 가공한 후에 그에서 중간 챔버로 운반하고 그 다음 측정한 후에 측정 결과를 근거로 경향 분석을 실시하고 특정한 편차율이 확인되는 경우에는 그 결과에 상응하게 바람직하게도 위치 결정의 정확도를 개선하기 위한 위치 결정의 조정과 같은 수정 조치 및/또는 후속 운반 단계 및/또는 공정 단계에서 시스템에 대한 다른 적합한 조치를 취하는 것이 바람직하다.

운반 장치를 구비한 진공 공정 설비는 다양한 크기의 직경을 갖는 웨이퍼(3)의 가공을 위해 다목적으로 설계하는 것도 가능하다. 본 발명에 따른 위치 결정 장치를 위한 허용되는 빈 구역(7)을 확정하기 위해서는, 이러한 경우 가공해야 하는 최대 웨이퍼(3)와 가공해야 하는 최소 웨이퍼(8)가 투사에서 서로 상하로 배치되는 것으로 간주되며 도 2b에 도시한 바와 같이 양측 기준 마크(6)에서 정렬된다. 허용되는 측정 위치의 배치를 위한 빈 구역은 가공해야 하는 최소 웨이퍼(8)에 의해 결정되는 소위 중첩 구역의 형성된 빈 구역(9)에서 나타난다. 전술한 바와 같이 여기에서도 웨이퍼 홀더(10)는 금지된 구역(22)의 아래에 배치되어야 한다. 높은 측정 정확도를 달성하기 위해서는, 서로 멀리 이격된 측정점을 선택하는 것이 바람직하며, 이때 이 간격은 웨이퍼 직경보다 크지 않을 수 있다.

본 위치 결정 방법을 통한 정밀한 평가 방식은 진공 공정 설비 및 특히 공정 챔버에서 추가적인 복수의 가동 상태를 측정하는 것을 가능하게 한다. 결과의 적합한 분석을 통해 한편으로 특정한 공정 절차를 할당 및 확정할 수 있으며 추가적으로 경향 분석을 실시할 수 있다. 이를 통해 이러한 유형의 공정 설비의 안정적 가동이 현저하게 증가한다. 예를 들어 조기에 수정 조치를 취할 수 있으며, 이를 통해 장기간의 제조 기간에 걸쳐 제조 품질을 유지할 수 있으며 또한 불량품이 생산되기 전 또는 공정 설비에서 손상이 발생하기 전에 예방적 유지보수 작업이 필요한 시기를 조기에 인지할 수 있다. 예를 들어 복수의 웨이퍼 위치가 순차적으로 평가되고 웨이퍼(3)의 목표 위치(12)가 이동 벡터(11)의 근사한 양만큼 이동되며 벡터의 양이 도 3a에서 극선도(polar diagram)으로 도시한 바와 같이 거의 동일한 크기인 경우에는, 그를 근거로 웨이퍼(3)가 특정한 설비 부분에서, 예를 들어 공정 스테이션에서 접촉 또는 터치되며 이로 인해 웨이퍼 위치의 이동이 발생하는 것으로 결론지을 수 있다. 이러한 경우에는 이동 벡터의 이동 길이 또는 이동 거리가 도 3b에 개략적으로 도시한 바와 같은 측정값 수 또는 시간과 거의 동일한 패턴을 갖는다.

도 4a에는 웨이퍼 중심(12)의 목표 위치에 대한 복수의 이동 측정값이 극선도로서 도시된 다른 예시가 도시되어 있는데, 이 도면에서는 이동 방향이 거의 동일하며 벡터 각도(15)의 특정한 밴드폭 내에 형성되고 이동 경로 길이는 서로 상이하다. 도 4b에서는 이 이동 경로 길이가 측정값(24)의 수 및 시간의 진행에 따라 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 거동은 예를 들어 코팅 공정 스테이션에서 요구되는 차폐 장치에서 웨이퍼(3)의 부분적 접착 또는 점착으로 인해 전형적인 거동이다. 코팅 시 차폐부 또는 정면판에서 점차 증가하는 재료 두께로 인해 웨이퍼가 예를 들어 납땜된 형상으로 그에 부착될 수 있고 층의 두께가 증가함에 따라 웨이퍼가 그에서부터 멀어지게 이동하는 결과가 나타난다. 측정 결과에 대한 평가를 통해 예를 들어 차폐부를 청소하거나 또는 교체하기 위해 설비 구동을 중단해야 하는 시점을 감지하는 것이 가능하다. 이러한 가동 상태의 조기 감지를 통해 예를 들어 제조 시 발생하는 스크랩(scrap)을 억제하는 것이 가능하다.

도 5a의 극선도에는 통계적으로 웨이퍼(3)에 대한 다양한 이동 길이(11)를 가지면서 모든 방향으로 분포된 통계학적 측정값(24)이 표시되어있다. 도 5b에 도시한 바와 같이 시간에 대한 이동 길이(11)에서 시간에 따라 이동 길이가 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 소위 정전기를 통한 웨이퍼 고정에서 발생하는 전형적인 문제점이다. 이런 문제는 가동 시간이 증가함에 따라 더욱 커지며 고정 효과가 감소한다. 이런 예시에서도 규정된 중량이 초과되는 경우에 상응하는 조치를 조기에 취 할 수 있다. 도시한 예시에서 알 수 있듯이, 이동 벡터(11)의 단순 측정을 통해, 즉 벡터 방향의 측정 뿐 아니라 그 길이의 측정을 통해 불량한 공정 단계를 발생시킨 원인을 확인할 수 있다. 이로써 선별적으로 정확하게 필요한 상응하는 수정 조치를 취하는 것이 가능하다.

Claims (19)

1. 하나의 면에서 이송 챔버에 배치된 고정 챔버에 대해 웨이퍼(3)를 이동시키기 위한 운반 장치(2, 20, 21) 및 개별 센서(1)를 구비한 이송 챔버를 포함하는 진공 공정 설비에서 기준 마크(6)를 구비한 웨이퍼(3)의 위치 결정 방법으로서, 더욱 상세하게는 이 진공 공정 설비가 제1 검출점(4) 및 제2 검출점(5)에서 그 모서리를 측정함으로써 웨이퍼(3)의 위치를 측정하기 위하여 이송 챔버 내에서 공정 챔버 앞에 배치되는 개별 센서를 포함하며, 측정된 두 개의 검출점(5)에 대한 전자식 평가를 통해 알려진 웨이퍼 직경에서 웨이퍼(12)의 정확한 위치가 측정되고 운반 장치(2, 20, 21)가 웨이퍼(3)를 원하는 목표 위치로 이동시키는 방법에 있어서, 웨이퍼(3)가 그 기준 마크(6)를 기준으로 운반 장치(2, 20, 21)에서 지정된 위치로 정렬되게 하적되며 동작 방향을 따라 이루어지는 기준 마크(6)의 투사를 통해 웨이퍼(3)에서 허용되지 않은 구역(22)이 결정되며 이로써 웨이퍼(3)의 기타 구역이 빈 구역으로 정의되고, 허용되지 않은 구역(22)이 중첩 코팅되지 않도록 센서(1)가 이송 챔버에 배치되며 따라서 센서(1)가 웨이퍼 모서리의 원형 부분만 측정하는 것이 가능하고 기준 마크(6)의 부분은 측정하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 위치 결정은 웨이퍼 중심(12)을 지정된 원하는 목표 위치로 이동시키기 위한 웨이퍼(3)의 중심 결정 과정인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 우선 제1 웨이퍼(3)에서 측정이 이루어지고 다른 웨이퍼의 다른 후속 운반 단계에서 목표 위치로의 수정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 반복적 이동 오류가 수정되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 운반 장치가 웨이퍼(3)를 공정 챔버 및/또는 로드록 챔버로 운반하거나 및/또는 위치 결정을 위해 회전 중심(20)을 기준으로 한 회전 동작 및 이 중심에서부터 멀어지거나 가까워지는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 진공 공정 설비가 클러스터 시스템인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 측정해야 하는 웨이퍼(3)당 단지 두 개의 검출점(4, 5)이 웨이퍼 모서리에서 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 검출점(4, 5)을 측정하기 위해 웨이퍼(3)의 모서리가 운반면에서 회전동작 및/또는 선형동작을 통해 센서(1)에 안 내되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 점출점(4, 5)의 위치가 서로 멀리 이격되게 선택되지만 측정해야 하는 웨이퍼의 직경보다는 작은 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 웨이퍼 홀더가 측정 과정을 방해하지 않고 바람직하게는 허용되지 않는 구역(22)의 아래에 배치되도록 웨이퍼 홀더가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 기준 마크(6)를 구비한 각각의 웨이퍼(3)가 동일한 방향으로 정렬된 상태로, 더욱 바람직하게는 회전 중심(20)에 대항하여 방사상 동작(21) 방향으로 정렬된 상태로 운반 장치(2, 20, 21)의 홀더에 하적되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 허용되지 않는 구역(22)의 지정을 위한 운반 장치(2, 20, 21)의 위치 결정 정확도에 대한 허용 공차가 함께 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 다양한 웨이퍼 크기가 참작되며 웨이퍼의 기준 마크(6) 위치를 근거로 빈 구역(7)을 나타내는 중첩 구역(9)이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 수정 조치를 취하기 위해 시스템 상태를 측정하기 위하여 웨이퍼(3) 목표 위치로부터의 측정된 편차가 바람직하게도 각 웨이퍼(3)에 대해 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 웨이퍼(3)가 먼저 공정 챔버에서 처리되고 그 후에 공정 챔버에서부터 이송 챔버로 운반되며 여기에서 개별 센서(1)에 의해 측정되고 측정값이 전자적 수단을 통해 처리되며 규정된 값에 도달 및/또는 초과하는 경우 후속 공정 단계 중 하나에서 상응하는 수정 조치가 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 복수의 측정 단계가 처리되며 오류 유형에 대한 경향 분석이 이루어지고 그 후에 진공 공정 설비의 이후 가동 방식, 특히 운반 장치(2, 20, 21)의 구동을 위한 조치가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 웨이퍼(3)가 포함된 운반 장치의 설정 오류로 인한 웨이퍼(3)의 접촉 여부가 경향 분석에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제16항에 있어서, 정면판 부분에서 층두께의 증가로 인한 운반 장치 홀더(10)에서의 웨이퍼(3)의 부분적 이동이 경향 분석에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제16항에 있어서, 가동 시간에 따른 정전기적 웨이퍼 고정부의 고정력 저하가 경향 분석에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.

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