KR20120058300A

KR20120058300A - 플랫존 영상을 이용하여 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20120058300A
Application number: KR1020100120017A
Authority: KR
Inventors: 배유석; 진상일; 지효근; 이현숙
Original assignee: 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-06-07
Also published as: KR101362677B1

Abstract

본 발명에 의한 플랫존 영상을 이용하여 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치 및 그 방법이 개시된다.
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치는 반도체 웨이퍼를 고정하는 웨이퍼 척; 상기 웨이퍼 척에 고정되어 있는 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존의 영상을 촬영하는 카메라; 및 촬영된 상기 영상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하고 그 검출된 반도체 웨이퍼의 플랫존을 근거로 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인하여 상기 반도체 웨이퍼가 고정되어 있는 상기 웨이퍼 척을 회전시키는 단말 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 반도체 웨이퍼의 정렬 시간을 단축시고, 이로 인해 반도체 웨이퍼의 생산성을 크게 향상시킬 뿐만 아니라, 회전 오프셋의 정확도와 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

Description

플랫존 영상을 이용하여 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR ALIGNING A SEMICONDUCTOR WAFER USING IMAGE OF FLAT ZONE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 반도체 웨이퍼의 위치 정렬에 관한 것으로, 특히, 반도체 웨이퍼의 플랫존의 영상을 촬영하고 그 촬영된 영상으로부터 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하여 그 수평 정도에 따라 회전 오프셋을 확인할 수 있도록 한 플랫존 영상을 이용하여 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 공정은 전공정과 후공정으로 나뉘는데, 전공정은 반도체가 될 칩을 웨이퍼 상태에서 제작하는 과정이고, 후공정은 제조된 칩으로 반도체를 생산하는 과정을 말한다. 전공정의 마지막 단계에는 검사장비가 자동으로 웨이퍼 위에 구현된 각 칩에 탐침을 통해 전기신호를 인가하여 불량여부를 검사하는 웨이퍼 자동선별 과정이 있다.

이때, 웨이퍼 위의 칩은 크기가 매우 작기 때문에 웨이퍼의 위치가 정밀하게 정렬되어 있지 않으면, 탐침이 올바른 위치에 전기신호를 인가할 수 없고, 그 결과, 반도체 칩의 양불 판정에 오류를 야기한다. 따라서 불량여부를 검사하는 웨이퍼 자동선별 과정 직전에 웨이퍼의 위치를 반드시 정렬해 주어야 한다.

그런데 장비가 충분한 정밀도로 제어하는 웨이퍼의 수직/수평 오프셋은 문제가 안되고, 회전 오프셋 θ만 보정하면 된다. 이를 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼의 위치 정렬하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 우선 초기 세팅(setting)을 한다. 사람이 직접 제대로 정렬을 하고 기준 영상(reference image)를 찍는다. 기준 영상은 보통 직선 성분이 잘 드러나는 웨이퍼 상 일부를 찍은 영상으로서, 이후 입력 웨이퍼의 영상과 비교하여 보정해야 할 회전각을 알아내는 데 사용된다.

초기 세팅 후에는, 각 입력 웨이퍼마다 정렬을 위해 5군데 1, 2, 2', 3, 4에서 영상을 찍어서 미리 촬여해 둔 기준 영상과 비교하는 방식으로 웨이퍼의 위치 정렬을 수행한다.

그러나 이러한 종래 기술은 회전 오프셋을 보정할 수 있지만 사람이 직접 기준 영상을 선정하고 웨이퍼 상의 어느 위치에서 비교할 것인지를 설정해 주어야 한다.

또한, 명암대비, 경계선 등이 명확하게 드러나지 않는 기준 영상을 사용할 경우 정렬이 제대로 이루어지지 않고 서로 다른 5곳의 위치에서 촬영해야 하므로 촬영 위치로 카메라를 이동시키기 위해서 척(chuck)을 매번 움직여야 한다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반도체 웨이퍼의 플랫존의 영상을 촬영하고 그 촬영된 영상으로부터 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하여 그 수평 정도에 따라 회전 오프셋을 확인할 수 있도록 한 플랫존 영상을 이용하여 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

이를 위하여, 본 발명의 다른 한 관점에 따른 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치는 반도체 웨이퍼를 고정하는 웨이퍼 척; 상기 웨이퍼 척에 고정되어 있는 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존의 영상을 촬영하는 카메라; 및 촬영된 상기 영상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하고 그 검출된 반도체 웨이퍼의 플랫존을 근거로 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인하여 상기 반도체 웨이퍼가 고정되어 있는 상기 웨이퍼 척을 회전시키는 단말 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

필요에 따라, 상기 단말 장치는 여러 가지 세선화 알고리즘(thinning algorithm)을 이용하여 상기 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 단말 장치는 촬영된 상기 영상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하고, 그 검출된 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존과 기준 수평선과를 비교하여 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인하며, 그 확인한 결과로 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋이 존재하면, 반도체 웨이퍼를 회전시키는 것을 특징으로 한다.

필요에 따라, 상기 단말 장치는 상기 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋에 대한 보정 과정이 일정 횟수 이상 반복되면 오류가 발생했다고 판단하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 웨이퍼 척은 고정되어 있는 상기 반도체 웨이퍼와 구별되는 색상으로 구현되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 한 관점에 따른 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 방법는 (a) 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 척에 고정하는 단계; (b) 카메라를 이용하여 상기 웨이퍼 척에 고정되어 있는 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존의 영상을 촬영하는 단계; (c) 촬영된 상기 영상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하는 단계; 및 (d) 그 검출된 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 근거로 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인하여 상기 반도체 웨이퍼가 고정되어 있는 상기 웨이퍼 척을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

필요에 따라, 상기 (c) 단계는 여러 가지 세선화 알고리즘(thinning algorithm)을 이용하여 상기 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 (d) 단계는 그 검출된 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존과 기준 수평선과를 비교하여 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인하며, 그 확인한 결과로 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋이 존재하면, 반도체 웨이퍼를 회전시키는 것을 특징으로 한다.

필요에 따라, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 방법은 (e) 상기 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋에 대한 보정 과정이 일정 횟수 이상 반복되면 오류가 발생했다고 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 플랫존의 영상을 촬영하고 그 촬영된 영상으로부터 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하여 그 수평 정도에 따라 회전 오프셋을 확인으로써, 반도체 웨이퍼의 정렬 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 정렬 시간을 단축시키기 때문에, 반도체 웨이퍼의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 웨이퍼 척을 움직임으로써 발생할 수 있는 노이즈(noise)를 제거할 수 있기 때문에 회전 오프셋 측정의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사용자가 직접 기준영상을 찍어서 초기 세팅(setting)을 할 필요가 없기 때문에, 기준 영상에 의해 보정 성능이 영향을 받지 않을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼의 위치 정렬하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 위치 정렬 장치를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전 오프셋을 확인하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 위치 정렬 방법을 나타내는 예시도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 플랫존 영상을 이용하여 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치 및 그 방법을 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 특히, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명할 것이다.

본 발명은 반도체 웨이퍼의 플랫존의 영상을 촬영하고 그 촬영된 영상으로부터 반도체 웨이퍼 플랫존을 검출하여 그 검출된 반도체 웨이퍼 플랫존의 수평 정도에 따라 회전 오프셋을 확인할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 위치 정렬 장치를 나타내는 예시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 위치 정렬 장치는 웨이퍼 척(210), 카메라(220), 회전수단(230), 및 단말장치(240) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

웨이퍼 척(210)은 반도체 웨이퍼를 고정하여 운반하는 받침대로서, 그 반도체 웨이퍼와 구별될 수 있는 색상으로 구현된다. 웨이퍼 척(210)은 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋에 따라 회전 수단(230)을 이용하여 좌우로 회전하게 된다.

카메라(220)는 웨이퍼 척(210)에 고정되어 있는 반도체 웨이퍼의 플랫존 즉, 웨이퍼 하단의 직선부분의 영상을 촬영한다. 이를 위하여 카메라(220)는 반도체 웨이퍼의 플랫존과 동일 직선 상에 위치하도록 설치된다.

단말 장치(240)는 여러가지 세선화 알고리즘(thinning algorithm)을 이용하여 카메라(220)에 의해 촬영된 영상으로부터 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하고 그 검출된 반도체 웨이퍼의 플랫존과 기준 수평선과를 비교하여 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인한다. 그래서 단말 장치(240)는 그 확인한 결과로 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋이 존재 즉, 회전 오프셋이 0보다 크면, 반도체 웨이퍼를 회전시키기 위한 제어 신호를 생성하여 생성된 제어 신호를 회전 수단(230)에 전달한다.

이때, 단말 장치(240)는 반도체 웨이퍼를 회전시키는 것으로 반도체 웨이퍼에 대한 정렬이 완료되는 것이 아니라 재차 반도체 웨이퍼의 플랫존을 촬영하여 그 촬영된 영상으로부터 검출된 반도체 웨이퍼의 플랫존의 회전 오프셋이 존재하지 않는 경우에 반도체 웨이퍼의 정렬이 완료되는 것으로 판단한다.

따라서 단말 장치(240)는 하나의 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋에 대한 보정 과정을 적어도 한번 이상은 반복적으로 수행하게 된다.

물론, 단말 장치(240)는 이러한 일련의 보정 과정을 반복적으로 수행하되, 일정 횟수 이상 그 보정 과정을 반복하여도 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋이 계속 존재하게 되면 오류가 발생한 것으로 판단하여 관리자에게 알리게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전 오프셋을 확인하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 단말 장치는 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 검출된 반도체 웨이퍼의 플랫존과 기준 수평선을 비교하여 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인한다. 단말 장치는 그 회전 오프셋을 상쇄시킬 수 있도록 반도체 웨이퍼를 회전시키기 위한 제어 신호를 생성하여 반도체 웨이퍼가 고정되어 있는 웨이퍼 척을 회전시킨다.

예컨대, 단말 장치는 반도체 웨이퍼가 좌측으로 기울어져 회전 오프셋 θ이 존재하는 경우, 반도체 웨이퍼가 고정된 웨이퍼 척을 우측으로 θ만큼 회전시킨다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 위치 정렬 방법을 나타내는 예시도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 단말 장치는 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 척에 고정되면, 카메라를 구동시켜 반도체 웨이퍼의 플랫존의 영상을 촬영한다(S410).

다음으로, 단말 장치는 카메라에 의해 촬영된 영상을 입력받으면, 그 촬영한 영상으로부터 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하고(S420) 그 플랫존과 기준 수평선을 비교하여 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인하게 된다(S430).

다음으로, 단말 장치는 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋이 존재하면, 회전 오프셋의 보정 횟수가 기 설정된 임계치 이상 이루어졌는지를 확인하게 된다(S440).

반면, 단말 장치는 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋이 존재하지 않으면, 반도체 웨이퍼에 대한 보정이 완료되었다고 판단하고 다음 반도체 웨이퍼로 이동하여(S432) 다시 S410 단계에서부터 반복 수행하게 된다.

다음으로, 단말 장치는 그 확인한 결과로 회전 오프셋의 보정 횟수가 임계치 미만이면, 회전 오프셋을 상쇄시키기 위한 제어 신호를 생성하고(S450) 그 생성된 제어 신호를 회전수단에 전달한다(S460).

반면, 단말 장치는 회전 오프셋의 보정 횟수가 임계치 이상이면, 오류가 발생하였다고 판단하고 오류가 발생하였음을 관리자에게 통보하게 된다(S452).

다음으로, 회전 수단은 제어 신호에 따라 반도체 웨이퍼가 고정되어 있는 웨이퍼 척을 회전시킴으로써, 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 보정하게 된다(S470). 그리고나서 단말 장치는 다시 S410 단계에서부터 반복 수행하게 된다.

이처럼, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 플랫존의 영상을 촬영하고 그 촬영된 영상으로부터 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하여 그 수평 정도에 따라 회전 오프셋을 확인으로써, 반도체 웨이퍼의 정렬 시간을 단축시고, 이로 인해 반도체 웨이퍼의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 웨이퍼 척을 움직임으로써 발생할 수 있는 노이즈(noise)를 제거할 수 있기 때문에 회전 오프셋 측정의 정확도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 직접 기준영상을 찍어서 초기 세팅(setting)을 할 필요가 없기 때문에 기준 영상에 의해 보정 성능이 영향을 받지 않을 수 있다.

본 발명에 의한, 플랫존 영상을 이용하여 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치 및 그 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.

210: 웨이퍼 척
220: 카메라
230: 회전 수단
240: 단말 장치

Claims

반도체 웨이퍼를 고정하는 웨이퍼 척;
상기 웨이퍼 척에 고정되어 있는 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존의 영상을 촬영하는 카메라; 및
촬영된 상기 영상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하고 그 검출된 반도체 웨이퍼의 플랫존을 근거로 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인하여 상기 반도체 웨이퍼가 고정되어 있는 상기 웨이퍼 척을 회전시키는 단말 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치.
제1 항에 있어서,
상기 단말 장치는, 여러 가지 세선화 알고리즘(thinning algorithm)을 이용하여 상기 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치.
제1 항에 있어서,
상기 단말 장치는,
촬영된 상기 영상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하고, 그 검출된 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존과 기준 수평선과를 비교하여 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인하며,
그 확인한 결과로 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋이 존재하면, 반도체 웨이퍼를 회전시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치.
제1 항에 있어서,
상기 단말 장치는, 상기 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋에 대한 보정 과정이 일정 횟수 이상 반복되면 오류가 발생했다고 판단하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치.
제1 항에 있어서,
상기 웨이퍼 척은, 고정되어 있는 상기 반도체 웨이퍼와 구별되는 색상으로 구현되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 장치.
(a) 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 척에 고정하는 단계;
(b) 카메라를 이용하여 상기 웨이퍼 척에 고정되어 있는 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존의 영상을 촬영하는 단계;
(c) 촬영된 상기 영상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하는 단계; 및
(d) 그 검출된 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 근거로 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인하여 상기 반도체 웨이퍼가 고정되어 있는 상기 웨이퍼 척을 회전시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 방법.
제6 항에 있어서,
상기 (c) 단계는, 여러 가지 세선화 알고리즘(thinning algorithm)을 이용하여 상기 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존을 검출하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 방법.
제6 항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
그 검출된 상기 반도체 웨이퍼의 플랫존과 기준 수평선과를 비교하여 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋을 확인하며,
그 확인한 결과로 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋이 존재하면, 반도체 웨이퍼를 회전시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 방법.
제6 항에 있어서,
(e) 상기 반도체 웨이퍼의 회전 오프셋에 대한 보정 과정이 일정 횟수 이상 반복되면 오류가 발생했다고 판단하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 위치를 정렬하기 위한 방법.