KR20140025570A - 동시 웨이퍼 ｉｄ 판독 - Google Patents

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다이나믹 마이크로시스템즈 세미컨덕터 이큅먼트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 워크피스로부터 윗면 이미지와 및 바닥 이미지를 동시에 관찰하고 판독하는 장치들 및 방법들을 개시한다. 본 발명에 따른 ID 판독기는 워크피스 이미지들로부터 카메라까지 광을 안내하는 광학 요소들을 구비하는 워크피스의 윗 섹션 및 바닥 섹션을 덮는 인클로저를 포함할 수 있다. 광학 요소는 워크피스의 표면에 대하여 고각으로부터 이미지들을 받도록 배치될 수 있다. 본 발명에 따른 ID 판독기는 이미지를 조명하기 위한 광원 조립체를 더 포함할 수 있다. 광원 조립체는 바람직하게는 명시야 조명에 대하여, 이미지들과(with) 동축인 광 경로를 이용할 수 있다. 광원 조립체는 또한 바람직하게는 암시야 조명에 대하여 비-동축인 광 경로를 이용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 카메라에 도달하는 동시적인 이미지들은 카메라의 서로 다른 두 섹션들 상에 두 개의 별개의 이미지들로 분리된다. 다른 실시예에 있어서, 카메라에 도달하는 동시적인 이미지들은 카메라 상에 하나의 이미지로 중첩된다.

Description

동시 웨이퍼 ＩＤ 판독{SIMULTANEOUS WAFER ID READING}
본 발명은 광학 검사 시스템을 포함하는 반도체 장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 ID(identificatio)를 관찰하고 판독하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
반도체 장치들, LCD 패널들, 및 다른 것들을 제조하는 프로세스에 있어서, 수백 개의 프로세스 장비들 및 이로써 수백의 제조 단계들이 존재한다. 전형적으로 캐리어 박스들에 저장된, 워크피스들을 하나의 지점으로부터 다른 지점으로, 하나의 장비로부터 다른 장비로 이송하는데에 로봇이 사용될 수 있다. 일 프로세스 시스템에 있어서, 캐리어 박스들로부터 워크피스들을 제거하는 데에 로봇이 전형적으로 사용되고 그리고 그 후 로드락 내로 로딩된다. 로드락으로부터 프로세스 챔버 내로 그리고 하나의 프로세스 챔버로부터 다른 프로세스 챔버로 워크피스를 이동시키는 데에 다른 로봇이 사용될 수 있다. 프로세스 시스템은 스토커 시스템(stocker system), 분류 시스템(sorter system), ID 판독기 시스템, 증착 시스템, 식각 시스템, 리소그래피 시스템, 계측 시스템(metrology system), 검사 시스템(inspection system), 임플란트 시스템(implantation system), 처리 시스템(treatment system), 또는 임의의 워크피스 프로세스 시스템일 수 있다.
서로 다른 프로세스 단계들 내내 웨이퍼들, 평판 패널들, LCD들 또는 레티클들(이하 워크피스)의 흐름 추적(flow track)을 유지하는 것과 어떤 주어진 시간에 특정한 워크피스의 위치를 찾아내는 것은 매우 중요하다. 나아가, 워크피스를 식별하여 상기 워크피스에 대하여 설계된 적절한 프로세스 단계들을 확인(verify)할 수 있는 것이 바람직하다. 따라서 전형적으로 각각의 워크피스는 제조 장비로 들어가기 전에 식별 표지(identification mark)를 지닌다. 상기 표지는 ID 판독기 스테이션에서 읽혀질 수 있거나 또는 판독기를 구비한 임의의 프로세스 스테이션에서 읽혀질 수 있다. 반도체 웨이퍼에 있어서, 상기 표지는 전형적으로 바깥 원주 근처에서 윗면 또는 아랫면에 식각된 또는 선이 그어진 바 코드이거나 또는 일련의 문자들이다. 대개 웨이퍼의 바깥둘레(periphery) 상 편평부(flat) 또는 노치에 인접하여, 그 주 평면들(principal surfaces) 중 하나 상의 표준 지점에 마킹된 지점들이 전형적으로 위치되고 그 결과 상기 표지의 지점이 웨이퍼의 지향(orientation)을 통해 결정될 수 있다.
워크피스들은 일반적으로 그 윗면이 위를 향한 채로 처리되지만, 몇몇 어플리케이션들에 있어서, 워크피스들은 윗면이 위로 향하는 지향 및 윗면이 아래로 향하는 지향 둘 다로 처리된다. 나아가 ID 표지들은 전형적으로 윗면 상에 위치되지만, 몇몇들은 바닥면 상에 위치된다. 따라서, 높은 처리율의 워크피스 식별을 위하여, 워크피스의 양 면들이 동시에 읽혀져야 할 필요가 있을 수 있다. 종래의 시스템들을 사용하여 기판의 양 면들을 동시에 읽는 것은, 전형적으로 두 개의 카메라들과 조명 시스템들을 필요로 하고 이것은 공간 소요, 장애 문제(obstruction issue), 장비 변형 및 관련 비용과 같은, 제2 시스템의 이용으로 인한 심각한 결점을 가진다.
본 발명은 워크피스로부터 윗 이미지와 바닥 이미지를 한번에 또는 동시에 관찰하고 판독하는 장치들 및 방법들을 개시한다. 예시적인 실시예들에 있어서, 이미지들은 전형적으로 알파벳 문자들 또는 바 코드들로 워크피스의 주변 경계 상에 식각되거나 선이 그어진 ID 표지들일 수 있다. 상기 조립체는 수신된 이미지들을 컴퓨터가 용이하게 이해하고 구별할 수 있는 객체들(objects)로 변환하기 위한 OCR과 같은 이미지 인식 소프트웨어를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 ID 판독기는 워크피스 이미지들로부터 카메라로 광을 안내하기 위한 광학 요소들을 구비하는 워크피스의 윗 섹션 및 바닥 섹션을 덮는 인클로저를 포함한다. 워크피스의 표면에 대하여 고각으로부터 이미지들을 받도록 광학 요소가 배치될 수 있다. 고각은 바람직하게는 워크피스 표면에 대하여 직각이거나 직각 부근이다. 워크피스의 전방으로의 이동(forward movement)을 허용하도록 일 측으로부터 또는 후방 측으로부터 워크피스 에지를 ID 판독기가 감쌀 수 있다. 인클로저에 의해서, 산재하는 광 또는 환경 광 간섭을 줄임으로써 이미지 명암 대비가 상당히 개선될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 광학 요소들은 간섭을 막기 위해 인클로저 내에 위치된 거울들 또는 프리즘들과 같은 광학 반사 요소들을 포함한다. 내부 광학 요소들이 사용될 수도 있다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 ID 판독기는 이미지를 조명하기 위한 광원 조립체를 포함한다. 광원 조립체는 바람직하게는 명시야 조명을 위하여 이미지들과 동축인 광 경로를 이용할 수 있다. 동축인 광 경로를 제공하기 위한 광 경로 상에 예를 들어 직접적으로 카메라에의 이미지에 대한 직선 경로 및 광원에 대한 반사된 경로 상에 빔 분할기가 배치될 수 있다. 워크피스의 윗 섹션 및 바닥 섹션을 조명하는 광원은 하나의 또는 서로 다른 두 광원들을 포함할 수 있다. 두 이미지들에 대한 하나의 광원은 제조 프로세스를 간단히 할 수 있고 두 광원들은 독립적인 제어를 허용한다. 광원 조립체는 바람직하게는 암시야 조명을 위하여 비-동축인 광 경로를 이용할 수 있다. 암시야 조명을 위한 광원은 워크피스 표면에 대하여 저각을 이루도록 배치될 수 있고 바람직하게는 간섭을 막도록 카메라 렌즈들로부터 멀리 워크피스를 향하여 지향될 수 있다. 광원 조립체는 보내는 이미지와 받는 이미지의 파장들을 제어하는 필터를 더 포함할 수 있어서, 이로써 신호 대 노이즈 대조 비를 더 향상시킬 수 있다. 광원 조립체는 LED 또는 백열 광원들을 포함할 수 있다. 상기 조립체는 명시야 광원 및 암시야 광원의 각도들, 세기들, 및 파장들을 조작하기 위한 제어기를 바람직하게는 컴퓨터 제어되는 제어기를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 카메라에 도달하는 동시적인 이미지들은 카메라의 서로 다른 두 섹션들 상에서 두 개의 별개의 이미지들로 분리된다. 광원들의 독립적인 제어들이 두 이미지들에 대한 최적 수행을 얻기 위해 이용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 카메라에 도달하는 동시적인 이미지들은 카메라의 하나의 이미지로 중첩된다. 예시적인 실시예들에 있어서, 워크피스의 단지 일 측 상에만 ID 표지들이 존재하고, 이로써 윗 이미지와 바닥 이미지를 중첩함으로써, ID 표지들이 윗면 또는 바닥면 상에 선이 그어진 것일지라도 또는 워크피스가 윗 측이 아래로 또는 윗 측이 위로 배치되었을지라도, 카메라는 항상 카메라의 동일한 섹션에서 ID 표지들을 캡처한다. 나아가, ID 표지들 영역을 두드러지게 하도록 광 제어들이 독립적으로 조작될 수 있다. 예를 들어 ID 표지들이 윗 면 상에 위치된다면, 바닥면에 대한 광 세기들, 파장들 또는 각도들이 ID 표지들의 명암 대비를 최대화하도록 변화될 수 있다.
본 발명에 따른 ID 판독기 조립체는 ID 표지들을 찾기 위해 워크피스 둘레를 회전할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 워크피스의 회전 및 워크피스를 중심에 두는 것(centering)을 제공하기 위한, 회전 척과 같은 회전 기구를 포함하는, 정렬기 조립체 내로 ID 판독기가 일체화될 수 있다. 본 발명에 따른 ID 판독기 또는 판독기/정렬기 조립체는 로봇식 기구의 이동들과 같은 시간에 중심에 두는 것 및 ID 판독을 허용하면서 로봇 조립체로 일체화될 수 있고 이로써 잠재적으로 처리율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 ID 판독기 또는 판독기/정렬기 조립체는 웨이퍼 분류기 또는 스토커, LCD 분류기 또는 스토커, 또는 레티클 분류기 또는 스토커와 같은 분류기 또는 스토커 장비에 사용될 수 있다. 그것은 증착, 식각, 트랙(track), 리소그래피 노출, 현상, 및 베이킹과 같은 프로세스 장비에서도 사용될 수 있다. 그것은 로드락으로부터 버퍼로의 또는 프로세스 챔버로의 또는 저장 챔버로의 또는 분류기 챔버로의 워크피스들의 이송에서도 사용될 수 있다. 그것은 FOUP들로부터 로드락들로 워크피스들을 이송하기 위해서 프론트 엔드 로더(Front End loader)에서도 사용될 수 있다.
도 1a는 윗면을 읽는 것을 보이는 본 발명에 따른 ID 판독기의 일 실시예를 나타낸다.
도 1b는 바닥면을 읽는 것을 보이는 본 발명에 따른 ID 판독기의 다른 실시예를 나타낸다.
도 2는 분리된 이미지들을 구비하는 본 발명에 따른 동시 ID 판독기의 일 실시예를 나타낸다.
도 3은 중첩된 이미지를 구비하는 본 발명에 따른 동시 ID 판독기의 다른 실시예를 나타낸다.
도 4는 빔 분할기 광원을 구비하는 본 발명에 따른 동시 ID 판독기의 다른 실시예를 나타낸다.
도 5는 다양한 광원 배치들을 구비하는 본 발명에 따른 동시 ID 판독기의 다른 실시예를 나타낸다.
도 6은 암시야 광원 배치들을 구비하는 본 발명에 따른 동시 ID 판독기의 다른 실시예를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 동시 ID 판독기의 다른 실시예를 나타낸다.
도 8a는 본 발명에 따른 동시 ID 판독기의 일 실시예의 사시도를 나타낸다.
도 8b는 인클로저와 프리즘 광학 요소들의 일 실시예의 사시도를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 동시 ID 판독기의 다양한 실장 배치들의 다른 실시예를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 동시 ID 판독기의 다른 실시예를 나타낸다.
본 발명은 반도체 워크피스에서의 복수의 표지들을 관찰하는 광학 시스템에 관한 것이다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 본 광학 시스템은 윗면 또는 바닥면중 하나에 위치한 웨이퍼 ID를 읽는 것을 수행할 수 있다. 예시적인 다른 실시예에 있어서, 본 광학 시스템은 윗면들 및/또는 바닥면에 위치한 웨이퍼 ID를 동시에 읽는 것을 수행할 수 있다. 본 광학 시스템은 윗 및 바닥 웨이퍼 ID를 동시에 받는 것에 있어서 간단하고 신뢰성 있는 기구를 제공한다. 광학 시스템의 컴팩트한 크기는 패키지 크기의 감소를 가능하게 할 수 있고 실장(mounting)을 단순화한다. 광학 프리즘(prism optics)과 같은 광학 요소들의 배치는 특히 투 엔드-이펙터(two end-effector) 어플리케이션들에 있어서, OCR 능력의 기판 상 집적화(on-board integration)에 이로운 카메라의 수평 패키징을 제공할 수 있다. 나아가, 웨이퍼의 조명 동안 환경 광 간섭을 줄이면서 명암 대비가 향상될 수 있다. 상세한 설명에서 웨이퍼에 관하여 광학 시스템을 기술하지만, 레티클, 평판 패널 등과 같은 일반적인 반도체 워크피스에 적용될 수 있다.
본 광학 시스템은 조명 조건의 변화, 이미지 왜곡, 명암 대비 레벨의 변화, 회전 비뚤어짐(skewed) 또는 오정렬(misaligned), 또는 부분적인 불분명함(obscured)에 대하여 매우 정확하고 반복가능하고 강건한(robust) 문자(character) 판독 결과를 제공할 수 있다. 본 광학 시스템은 또한 하나의 카메라와 조명 시스템을 사용하여 기판의 양 측(sides) 상에서 웨이퍼 ID를 읽을 수 있다.
도 1a는 기판(10)의 윗면 상의 ID 표지(mark)를 읽도록 구성된, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 ID 판독기를 나타낸다. 상기 판독기는 기판의 윗면으로부터 카메라까지 이미지를 안내하는 일련의 광학 요소들(2)을 포함한다. 도시된 바와 같이 광학 요소들(2)은 거울 또는 프리즘과 같은 세 개의 구성요소들로 구성되고, 그리고 카메라(8)의 수평 실장을 제공한다. 통합되고(interated) 동축인 광원(7)이 빔 분할기(9)를 거쳐 그리고 동일한 광학 요소들을 거쳐 명시야 조명을 제공할 수 있다. 저역 통과 필터, 고역 통과 필터 또는 대역 통과 필터 같은 필터(6)가 광원과 이미지의 적절한 파장들을 선택할 수 있고 이로써 산재하는(stray) 환경 광으로부터의 간섭을 막을 수 있다. 선택적인 광원(4)은 암시야 조명을 위해서 기판 표면과 작은 각도를 이루는 광을 제공한다. 환경 광을 차단하도록 상기 조립체는 윗 인클로저(1)와 바닥 인클로저(3)에 의해서 감싸진다.
도 1a는 기판(10)의 바닥면 상의 ID 표지를 읽는 것을 나타내는, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 ID 판독기를 나타낸다. 180도 회전함으로써 동일한 판독기가 윗면을 읽도록 구성될 수 있다. 판독기는 환경 광을 막기 위한 선택적인 인클로저들(6A 및 6B)를 더 포함할 수 있다. 인클로저는 기판 표면에 근접하게 위치될 수 있는데 예를 들어 인클로저(6A)와 기판(10) 간의 간격(D)이 10 mm 보다 더 작을 수 있고, 바람직하게는 5 mm 보다 더 작을 수 있고, 보다 바람직하게는 더 1 또는 2 mm 보다 작을 수 있다. 또한 인클로저는 최소의 환경 광이 직각으로 광학 요소들(2)을 읽을 수 있는 것을 보증하도록 구성될 수 있고 이로써 모든 환경 광이 카메라에 도달하는 것을 막을 수 있다.
도 2는 두 세트의 광 구부림(bending) 광학 요소들(12A 및 12B)과 카메라(18)를 포함하는 본 발명에 따른 광학 시스템의 일 실시예를 나타낸다. 도시된 각각의 세트의 광학 요소들은 웨이퍼(10)의 윗면 및 바닥으로부터 카메라(18) 내로 이미지들을 반사하는 세 개의 광학 반사기를 포함한다. 광학 반사기들은 인클로저(11) 내에 수납된다. 웨이퍼의 윗면 및 바닥으로부터의 이미지들은 두 광 경로들(14A 및 14B)을 따라서, 각각 카메라(18)의 서로 다른 섹션들(16A 및 16B)에 도달하여서 두 개의 분리된 이미지들을 형성한다. 상기 조립체는 예를 들어 산재하는 광들이 카메라에 들어가는 것을 막는 것에 의해서, 이미지 수집을 향상시키는 선택적인 필터와 선택적인 안쪽 라이너(liner)(13)를 추가적으로 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 동시 ID 판독기를 나타낸다. 카메라 상에 윗면 및 바닥 이미지들이 중첩되도록 광학 요소들이 배열된다. 광 경로들(24A 및 24B)이 카메라 렌즈들(26)로 수렴되어서 중첩된 이미지를 형성할 수 있다. 예를 들어 빔 분할기에 의해서 또는 카메라 상에 중첩된 이미지를 형성하기 위한 광학 배치들에 의해서 광 경로들이 합쳐질 수 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 동시 ID 판독기를 나타낸다. ID 판독기는 선택적인 광원들(35)의 어레이를 포함한다. 빔 분할기(39)가 카메라의 앞 쪽에 위치되어서 이미지 및 조명 광원에 대한 경로를 제공한다. 동축인 광원(37)으로부터의 광 및 이미지로부터의 광을 제공하도록 빔 분할기(39)가 설계된다. 이로써, 빔 분할기(39)는 광학 조립체에서 광원들로부터 웨이퍼를 향하여 광을 반사하고 그리고 반사된 광이 카메라 내로 되돌려 지나가는 것을 허용한다. 두 개의 분리된 이미지들을 형성하도록 카메라의 서로 다른 섹션들에 도달하는 분리된 광 경로들에 의해서 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 윗면으로부터의 이미지와 및 바닥으로부터의 이미지가 분리된 이미지들이 될 수 있다. 웨이퍼의 윗면으로부터의 이미자와 및 바닥으로부터의 이미지는 중첩될 수 있고 이것은 웨이퍼의 윗면으로부터의 광 경로와 바닥으로부터의 광 경로가 카메라의 동일한 섹션에 도달하여서 중첩된 이미지를 형성함을 의미한다.
도 5는 다양한 광원 배치들을 구비하는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동시 ID 판독기를 나타낸다. 이미지에 동축인 광(47A)을 제공하도록 빔 분할기(49A)와 같은 광학 요소를 사용하여, 광학 광 경로 상에 광원(45A)이 위치될 수 있다. 광원(45B)이 프리즘(49B)을 통해 이미지에 광(47B)을 제공할 수 있다.
도 6은 암시야 광원 배치들을 구비하는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동시 ID 판독기를 나타낸다. 광원(55)은 웨이퍼(10)에 작은 각도를 이루는 광(57)을 제공하고, ID 표지들은 카메라에 의해서 캡쳐될 산란된 광을 반사한다. 선택적인 필터, 각도 및 세기 제어부가 암시야 조명의 최적화를 위해 구비될 수 있다.
도 7은 두 세트의 프리즘들(62A 및 62B), 카메라(68) 및 선택적인 광원들(65) 어레이를 포함하는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동시 ID 판독기를 나타낸다. 빔 분할기(69)가 카메라의 앞 쪽에 위치되어서 이미지 및 조명 광원에 대한 경로를 제공한다. 웨이퍼가 이송 위치(10*) 또는 리프트 위치(10)에 있을 수 있다.
두 개의 분리된 이미지들을 형성하도록 카메라의 서로 다른 섹션들에 도달하는 분리된 광 경로들에 의해서 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 윗면으로부터의 이미지와 바닥으로부터의 이미지가 분리된 이미지들이 될 수 있다. 웨이퍼의 윗면으로부터의 이미지와 바닥으로부터의 이미지는 중첩될 수 있고 이것은 웨이퍼의 윗면으로부터의 광 경로와 및 바닥으로부터의 광 경로가 카메라의 동일한 섹션에 도달하여서 중첩된 이미지를 형성함을 의미한다. 대안적으로, 조명 광들(미도시)을 제공하도록 프리즘들 근처에 광원들이 위치되거나 또는 암시야 조명을 위해 얕은 각도를 이루는 광원을 제공하도록 웨이퍼 근처에 광원들이 위치될 수 있다.
카메라는 바람직하게는 이미지 센서와 포커싱을 위한 광학 렌즈를 구비하는 하나의 카메라이다. 광학 요소들은 거울들 또는 프리즘들과 같은 광학 반사 요소들일 수 있고 그리고 상기 광학 요소들은 두 부분들로 카메라 시야(camera field)를 분할하거나 또는 하나의 단일 이미지로 카메라 시야를 중첩하도록 인클로저 내에 선택적으로 위치될 수 있다. 상기 인클로저는 ID를 판독하기 위해 웨이퍼 내로 최소로 돌출한다. 전체 시스템은 기판의 측부들(sides) 상에 배치될 수 있다. ID 광학 문자 인식(recognition) 및 ID 확인(verification)을 위해 기계 시각이 더 포함될 수 있다.
웨이퍼는 바람직하게는 인클로저의 개구 내에 위치되고 이로써 환경으로부터 오는 광 간섭을 막는다. 웨이퍼의 윗면에 대한 광학 경로와 바닥에 대한 광학 경로는 대칭적이 되도록 구성될 수 있고 이로써 용이한 카메라 포커싱을 제공할 수 있다. 이와 달리, 웨이퍼가 인클로저의 외부에 위치될 수 있어서 제한 없는 웨이퍼의 이동을 허용할 수 있다. 이 경우 부가적인 거울들이 제공될 수 있다. 광학 관찰 시스템이 법선에 대한 각도를 이루거나(at an angle to the normal) 또는 기판으로부터 수직한 관찰을 제공할 수 있다. 산재하는(stray) 반사들을 최소화하도록 인클로저의 안쪽 면들이 처리될 수 있고 예를 들어 무광의 흑색으로 칠해질 수 있다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 동시 ID 판독기의 사시도를 나타낸다. 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인클로저 및 프리즘 광학 요소들의 사시도를 나타낸다. 인클로저는 중간 영역에 프리즘들을 보유하는 두 개의 짝짓기(mating) 브라켓들을 포함한다. 인클로저는 또한 ID를 읽기 위해 웨이퍼가 들어갈 수 있는 개구를 포함한다.
도 9는 로봇식 기구와 함께, 웨이퍼 ID 판독기 시스템의 일 실시예를 나타낸다. 로봇 아암에 수직하게 또는 뒤를 향하는 각도(backward angle)를 이루면서와 같이, 웨이퍼 이동에 대하여 측부들(sides)에 웨이퍼 ID 판독기 시스템(88A 또는 88B)이 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 본 발명은 서로 다른 유형들의 ID 표지들에 대한 조명 광원들을 개시한다. 예를 들어, 명시야 광 가이드를 구비한 명시야 조립체가 명시야 조명에 사용될 수 있고, 암시야 광 가이드를 구비한 암시야 고각(high angle) 조립체가 암시야 조명에 사용될 수 있다. 특정한 실시예들에 있어서, 한 번에 하나의 유형의 조명만이 사용되고 다른 수의 암시야 조립체 및 명시야 조립체를 가진 배치들이 채용될 수 있다.
명시야 조명에 있어서, 웨이퍼 표면에 대하여 거의 직각(70도 보다 더 큰 각도)을 이루면서 입사광이 웨이퍼에 입사된다. 반도체 웨이퍼의 필드로부터 반사된 광은 동일한 고각을 나타내고 카메라에 의해서 캡쳐되어서 상기 필드가 밝아 보이게 만든다. ID 표지들로부터의 광은 넓게 산란되고 상기 필드와 비교하여 ID가 어두워 보인다.
암시야 조명에 있어서, 웨이퍼 표면에 대하여 입사광은 작은 각도(30도보다 더 작은 각도)를 이루며 웨이퍼에 입사된다. 명시야 조명의 경우에서와 같이 카메라가 반사 고각(high reflected angle)을 이루며 위치되고 저각 입사(low angle incident)로부터 반사된 광을 캡처하지 아니한다. 웨이퍼 시야는 어두워 보인다. ID 표지들로부터 훨씬 더 많이 산재된 광이 카메라에 도달할 것이고 이것이 상기 ID를 밝아 보이게 만든다. 광손실을 막도록 광학 퀄리티 유리 또는 광학 퀄리티 아크릴과 같은 높은 품질의 광학 제품들로 광학 요소들 또는 광 가이드들이 선택된다.
ID 표지들은 또한 예를 들어 표지 상으로 증착 또는 식각과 같은 프로세스를 거친다. 따라서 이러한 프로세스 단계들에 거쳐서 ID 표지가 나타나야 한다. ID 표지들은 전형적으로 웨이퍼 기판들과 같은 색이면서 작은 양각을 가지는데(with little relief) 웨이퍼 표면이 폴리싱되기 때문이다. ID 표지는 또한 문자들을 덮는 몇몇 식각 프로세스들 또는 몇몇 코팅 프로세스들을 거칠 수 있고 이것은 그들의 크기와 양각을 더 줄인다.
ID 표지는 일반적으로 레이저에 의해서 생성되고 부드러운 에지들을 구비하고 잘-정의된 에지들을 결여한 얕은 음각들에 의해서 특징 지워지는 소프트 표지일 수 있다. ID 표지는 일반적으로 다이아몬드 침에 의해서 생성되고 날카로운 에지들에 의해서 특징 지워지는 하드 표지일 수 있다. 하드 표지들이 읽기에는 더 용이하여도 그것은 입자들을 생성할 수 있고 따라서 소프트 표지들의 사용이 더 널리 쓰인다. ID 표지는 노치 또는 편평부와 같은, 랜드마크에 대하여 고정되고 알려진 위에 전형적으로 위치된다. 따라서, ID 표지를 위치시키기 위해서, 웨이퍼들은 상기 랜드마크의 반경 방향 위치(radial position)를 식별하기 위한 센서 하에서 회전될 수 있다. 그리고 이후 웨이퍼는 ID 표지의 위치까지 더 회전될 수 있고 그 후 ID 표지가 읽혀질 수 있다.
광원들은 에지 비드 문제 또는 ID 표지들을 불분명하게 하는 증착된 막들과 같은 프로세스 불규칙성들을 추가적으로 다룬다(address). 에지 비드 제거 표지들은 전형적으로 고각 산란(high angle scattering)을 제공하지 아니하지만 서로 다른 반사도를 가진다. 따라서, 에지 비드 표지들에 입사하는 광은 카메라를 향하여 상당히 산란되지 아니하여서, 명암 대비에 있어서 작은 변화를 가져오고, 에지 비드 제거 표지들로 웨이퍼들의 ID를 판독하는 것을 고려한다. 유사하게, 유기물 또는 무기물의 증착물들의 박막들은 서로 다른 반사도 또는 흡수도로 인하여 ID를 불분명하게 하지만, 또한 상당한 고각 산란을 나타내지 아니하고 이로써 명시야 광원을 사용하여 읽혀질 수 있다.
웨이퍼 ID의 판독은 명암 대비 차, 예를 들어 웨이퍼 ID와 주변 영역 간의 광학 특성 차에 기초할 수 있다. 명암 대비 차는 일반적으로 크게 반사되는 기판 상에 배치된 웨이퍼 ID 표지에 기인한 것이다. 광은 거울과 유사한 필드 상과 웨이퍼 ID 표지들 상에서 서로 다르게 산란한다. 웨이퍼 ID 하드 표지는 반도체 웨이퍼의 표면 내에 상대적으로 깊은 호로서 선을 긋는다.
본 발명에 따른 광학 시스템은 다양한 유형들의 스크라이브 표지들을 읽기 위한 조명을 제공할 수 있다. 나아가, 상기 시스템은 예를 들어 에지 비드 제거, 식각 또는 증착 프로세스들에 기인한 부분적으로 불분명한 ID 표지들을 읽을 수 있다. 상기 시스템은 환경 광에 대하여 둔감할 수 있다.
광원들은 바람직하게는 가시 광이지만 임의의 주파수를 가지는 광이 채용될 수 있다. 또한 어떤 특정한 파장들의 빛만이 허용되도록 대역 통과 필터들이 사용되어서 환경에서의 다른 소스들로부터 다른 파장들을 가지는 빛이 산재하는 것을 제거할 수 있다. 광원들의 세기는 수동적으로 또는 자동적으로 변화될 수 있다.
광원들은 임의의 광 이미터일 수 있고, 짧은 시동 시간을 위해서는 LED들이 바람직하고 이것은 최적의 OCR 정확성을 얻기 위한 세기 변화를 위해 고려된다. 광원은 일련의 평행한 빔들을 제공하기 위한 분광기(collimator)일 수 있다. 광원으로부터 방사된 빛의 세기, 파장 또는 방향을 바꾸기 위해서 광 제어기가 실행될 수 있다. PC 제어기에 설치된 광 카드와 같은, 마이크로전자공학들로 광 제어기가 실행될 수 있다. 바람직하게는 명시야 광원은 웨이퍼로부터 되돌려 반사된 이미지 광과 보통은 동축이다. 암시야 광원은 바람직하게는 비-동축이다.
광원들은 소프트 표지들을 조명하기 위한 LED들과 하드 표지들을 조명하기 위한 광역 스펙트럼의 백열 램프들을 포함할 수 있다. 광 제어 유닛은 소프트웨어-제어되는 스위칭을 구비한 광 세기 및 소스 조정을 위한 피드백 회로를 포함할 수 있다. 특정한 실시예들에 있어서, 백열 램프들은 LED들에 비하여 이점들을 제공할 수 있는데, 광역 스펙트럼의 파장들과 박막 증착들로부터 결과되는 간섭 효과에의 둔감함 때문이다.
본 발명에 따른 인클로저는 나아가 거실 광(room light)을 막기 위한 차폐물로서 역할을 할 수 있다. 특정한 실시예들에 있어서, 본 발명에 따른 ID 판독기는 기생 환경 조명(parasitic ambient illumination)에 대하여 보호하기 위한 보호 기구를 제공한다. 웨이퍼가 앞의 개구를 통해 (mm 단위의) 최소한의 갭을 가지고 인클로저에 들어가고 이로써 산재하는 광이 이미지화 작업을 저해하는 것을 막는다. 일체화된 광원들과 함께, 이미지 명암 대비에 미치는 거실 광의 효과는 상당히 줄어들거나 제거될 수 있다. 또한 대역 통과 필터의 병합이 노이즈 또는 간섭 신호를 추가적으로 제거할 수 있다. 예를 들어 채용된 광원들은 640 내지 660 nm 범위의 파장을 가지는 광을 제공할 수 있다. 630 nm 보다 더 크고 670 nm 보다 더 작은 파장들에 대한 대역 통과 필터를 사용하는 것은 다른 모든 파장들이 카메라에 도달하는 것을 막는다. 거실 광 스펙트럼을 예를 들어 스펙트럼의 청색 단부를 오프셋하기 위해서 광원과 필터가 선택될 수 있다. 따라서 거실 조명으로부터 카메라 파장에서의 매우 작은 광 노이즈가 존재할 수 있고 이것은 이미지 명암 대비에 매우 작은 영향을 나타낸다.
대안적으로, 도 10은 웨이퍼(90) 외부에 ID 판독기(98)가 실장되는 일 실시예를 나타낸다. 웨이퍼가 인클로저의 개구에 들어가는 수평 실장이 예를 들어 웨이퍼의 잠재적인 이동으로 인하여 실제적이지 아니하다면, ID 판독기는 패들-브래킷 이동 영역(paddle-bracket travel zone)을 명확히 하기 위한 각도를 이루며 실장될 수 있다.
광학 반사기는 읽혀질 ID보다 바람직하게는 더 큰 표면 영역을 구비하는 평면 거울 또는 프리즘을 포함할 수 있다. 광학 반사기들은 강체 하우징 상에 실장되고 이로써 웨이퍼 ID 이미지의 정밀한 전송을 제공한다.
웨이퍼 ID 판독기는 관찰된 이미지에 기초하여 ID 문자들을 식별하기 위한 소프트웨어 구성요소를 포함할 수 있다. 이미지 프로세스 소프트웨어는 이미지를 알파벳 문자들로 변환하고 그들을 후속 처리를 위하여 컴퓨터로 전송할 수 있다. 이미지 프로세스 소프트웨어는 광학 문자 인식(OCR) 소프트웨어를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명은 기판의 일 측 상에 배치된 ID 표지들의 관찰 및 판독을 제공한다. 카메라의 서로 다른 섹션들에서 ID 표지들의 양 이미지들이 보이도록 광학 요소들이 위치될 수 있다. 예를 들어, 윗 이미지와 바닥 이미지가 카메라의 윗 섹션과 바닥 센션에 각각 표시된다. 카메라의 같은 섹션에서 ID 표지들의 양 이미지들이 중첩되도록 광학 요소들이 위치될 수 있다. 많은 상황들에 있어서 ID 표지들이 기판의 일 측에 존재하기 때문에, 기판의 윗 이미지와 아랫 이미지를 중첩하는 것은 웨이퍼 지향과 표지가 어디에 스크라이브되어 있는가와 무관하게 항상 ID 표지를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 동시 ID 판독기는 정렬기와 같은 ID 판독기 장비에 병합될 수 있다. 정렬기는 ID 표지들의 위치를 정할 수 있고 그리고 ID 판독기는 표지들을 읽고 OCR 할 수 있다. 그러면 정렬기/판독기는 기판을 식별할 수 있다. 정렬기는 또한 기판을 중심에 둘 수 있고 노치 또는 평편부와 같은 특정한 위치로 기판을 지향시킬 수 있다. 정렬기/판독기 스테이션은 자체적인 유닛으로서 또는 프로세스 스테이션의 일부로서 배치될 수 있다. 또한 웨이퍼 핸들링 로봇이 예를 들어 카세트로부터 정렬기/판독기로 웨이퍼들을 접근시키고 이송하도록 제공될 수 있다. 로봇은 엔드 이펙터를 포함할 수 있고 컴퓨터에 의해서 제어될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 정렬기/판독기는 로봇식 조립체와 일체화될 수 있고 이로써 로봇식 이동 동안 웨이퍼 정렬 및 판독 작업이 제공된다.
정렬기는 기판을 회전시키기 위한 회전 척과 같은 회전 기구를 포함할 수 있다. 예를 들어 카세트로부터 척으로 기판을 이송하는 로봇에 의해서 기판이 척 상에 두어진다. 일체화된 정렬기/판독기 스테이션의 경우에, 로봇으로부터 척까지의 이동이 제거될 수 있는데, 척이 로봇의 내부에 위치되기 때문이다. 그러면 ID 표지의 위치를 식별하고 및/또는 웨이퍼 중심을 결정하도록 척이 기판을 회전시킨다. 선택적인 웨이퍼를 중심에 두는 것(centering)은 회전 프로세스 전 또는 후에 수행될 수 있다. 정렬기는 노치, 편평부 또는 기판 상의 다른 특별한 마킹을 식별하기 위한 센서들을 포함할 수 있다. 기판의 위치가 식별된 후에, 예를 들어 기결정된 정도만큼 기판을 회전시켜서 ID 표지가 판독기에 위치될 수 있다. 그러면 기판의 양 측들이 동시에 읽혀질 수 있다. 기판의 회전은 또한 기판의 중심을 결정하는 데에 사용될 수 있다.
일 양태에 있어서, 객체 정렬 서브시스템은 로봇 몸체 상에 배치되고 이로써 로봇 이동들로 이동되는 회전 척을 포함한다. 따라서 객체는 로봇 몸체의 이동 동안 정렬될 수 있다. 정렬은 노치나 편평부로의 또는 웨이퍼 ID의 지향으로의 것일 수 있다. 회전 프로세스 동안 객체를 홀딩하는 진공 석션과 같은 홀딩 기구를 회전 척이 바람직하게는 포함한다. 정렬 서브시스템은 핀들 또는 바아들을 누르는 것과 같은 센터링 기구를 더 포함할 수 있다.
일 양태에 있어서, 객체 식별 서스시스템은 로봇 몸체 상에 배치되고 이로써 로봇 이동들로 이동되는 OCR 조립체 또는 웨이퍼 ID 판독 조립체를 포함한다. 따라서 로봇 몸체의 이동 동안 객체가 식별될 수 있다. 객체의 윗면 또는 바닥으로부터 ID 판독이 행해질 수 있다. 객체 식별 서브시스템은 엔트 이펙터의 로봇 단 상에 배치될 수 있는데, 이러한 위치가 엔트 이펙터의 기능성을 방해하지 아니할 것이라면 그러하다. 또한 객체 식별 서브시스템이 객체 ID를 찾는 것을 허용하도록 ID 추적 기구가 제공될 수 있다.
정렬 조립체는 또한 워크피스 위치설정 센서들, 위치 오차들의 이미지 감지, RF 전기장 감지, 자기 응답 감지, 레이저 스캐닝, 광 탐지기 어레이들에 의한 감지, 모터 동작 감지, 아암 위치 감지, 또는 동작 또는 서비스에 관련된 임의의 센서들과 같은 복수의 센서들을 포함할 수 있다. 나아가 센서들은 조립체의 상태(status) 및 위치지점들(locations)을 제공할 수 있고 이로써 조립체의 남아있는 작동하는(operative) 부분의 최적 이용을 허용하고 또한 조립체의 작동하지 아니하는 부분들을 정비하도록 작업자에게 경보를 발하는 것을 허용한다.
본 발명에 따른 로봇 조립체는 웨이퍼 분류기 또는 스토커, LCD 분류기 또는 스토커, 레티클 분류기 또는 스토커와 같은 분류기 또는 스토커 장비에서 사용될 수 있다. 그것은 증착, 식각, 트랙(track), 리소그래피 노출, 현상, 및 베이킹과 같은 프로세스 장비에서도 사용될 수 있다. 그것은 로드락으로부터 버퍼로의 또는 프로세스 챔버로의 또는 저장 챔버로의 또는 분류기 챔버로의 워크피스들의 이송에서도 사용될 수 있다. 그것은 FOUP들로부터 로드락들로 워크피스들을 이송하기 위해서 프론트 엔드 로더에서도 사용될 수 있다.

Claims (1)

  1. 개구를 구비하는 인클로저;
    상기 인클로저와 연통되는 카메라; 그리고
    상기 인클로저 내에 배치되어 워크피스의 윗 섹션으로부터 상기 개구 및 상기 카메라까지의 제1 경로를 안내하는 제1 광 구부림 조립체;를 포함하는,
    워크피스의 윗 섹션 및 바닥 섹션을 읽는 ID 판독기.
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