KR20190047216A - Wafer calibrating Device and Wafer calibrating Method - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 웨이퍼 정렬 장치 및 웨이퍼 정렬 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a wafer alignment apparatus and a wafer alignment method.
최근 들어 반도체 패키지의 종류가 다양화됨에 따라 웨이퍼 상에서 반도체 패키지를 제조한 다음, 각각의 반도체 패키지를 개별 패키지 단위로 싱귤레이션하여 반도체 패키지를 제조하는 패키징 기술이 개발되고 있다. 2. Description of the Related Art [0002] In recent years, various semiconductor packages have been developed to manufacture semiconductor packages on wafers, and then to package semiconductor packages by singulating individual semiconductor packages.
패키징 공정에 있어서 반도체 패키지들이 형성되어 있는 웨이퍼는 스테이지 상에 안착되고, 절단부재를 스테이지 상에서 가공하여 개별 반도제 패키지 단위로 웨이퍼를 절단시킨다. 절단부재는 스테이지 상에 웨이퍼의 절단 라인과 일치하도록 웨이퍼를 가공하면서도 스테이지와 접촉하지 않도록 절단 작업 수행할 수 있다. 다만, 원형의 형상을 가지는 웨이퍼의 경우, 웨이퍼와 스테이지를 정밀하게 정렬하는 작업이 어려우므로 웨이퍼를 스테이지 상에 안착시킬 때, 웨이퍼가 스테이지에 정확하게 안착되지 않을 가능성이 매우 높다.In the packaging process, the wafer on which the semiconductor packages are formed is placed on the stage, and the cutting member is processed on the stage to cut the wafer in the individual semiconductive package units. The cutting member can be cut so as not to come into contact with the stage while processing the wafer so as to coincide with the cutting line of the wafer on the stage. However, in the case of a wafer having a circular shape, it is very difficult to precisely align the wafer and the stage, and therefore, when the wafer is placed on the stage, there is a high possibility that the wafer is not accurately seated on the stage.
특히, 종래의 웨이퍼 정렬 장치의 경우, 레이저 또는 적외선 센서 등의 센서부재를 이용하여 웨이퍼의 정렬 여부를 판단하였다. 최근의 웨이퍼는 두께가 점차 얇아지는 추세에 있으므로 스테이지에 안착한 웨이퍼의 휘어짐 현상이 발생하여 종래의 센서형 웨이퍼 정렬 장치의 경우 웨이퍼를 오인식하는 경우가 발생하여 정렬 효율이 감소되는 문제가 발생하고 있다.Particularly, in the case of the conventional wafer aligning apparatus, it is judged whether or not the wafer is aligned by using a sensor member such as a laser or an infrared ray sensor. In recent years, there has been a tendency that the thickness of the wafers is becoming thinner gradually, so that the wafers that are seated on the stage are warped, and in the case of the conventional sensor type wafer aligning apparatus, the wafer is mistakenly recognized and the alignment efficiency is reduced.
본 개시는 웨이퍼 정렬 장치 및 웨이퍼 정렬 방법에 관한 것을 제공하고자 한다.The present disclosure is directed to a wafer alignment apparatus and a wafer alignment method.
일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치는 웨이퍼를 안착하는 스테이지; 상기 스테이지를 회전시키는 회전 구동장치; 상기 스테이지의 회전에 따른 각도 변경에 따라 트리거 신호를 발생시키는 트리거 발생장치; 상기 트리거 발생장치의 트리거 신호 발생에 따라 웨이퍼의 영상을 촬영하는 카메라부; 상기 스테이지를 3차원으로 이동시키는 3축 구동장치; 및 상기 카메라부, 상기 3축 구동장치 및 상기 회전 구동장치를 제어하는 제어부;를 포함한다.A wafer alignment apparatus according to one embodiment includes a stage for seating a wafer; A rotation driving device for rotating the stage; A trigger generating device for generating a trigger signal according to an angle change according to the rotation of the stage; A camera unit for photographing an image of the wafer in accordance with the generation of a trigger signal of the trigger generator; A three-axis driving device for three-dimensionally moving the stage; And a control unit for controlling the camera unit, the three-axis driving unit, and the rotation driving unit.
상기 제어부는 상기 카메라부에서 촬영된 웨이퍼 가장자리의 이미지로부터 웨이퍼의 중심을 계산하고, 계산된 결과를 바탕으로 상기 3축 구동장치를 제어하여 웨이퍼의 중심을 정렬시킬 수 있다.The control unit may calculate the center of the wafer from the image of the edge of the wafer photographed by the camera unit, and align the center of the wafer by controlling the three-axis driving unit based on the calculated result.
상기 카메라부는 고정된 상태에서 웨이퍼 가장자리의 이미지를 연속적으로 촬영할 수 있다.The camera unit can continuously photograph an image of the edge of the wafer in a fixed state.
상기 제어부는 상기 카메라부에서 촬영된 웨이퍼 가장자리의 이미지로부터 웨이퍼의 노치(notch) 또는 플랫(flat)을 특정하고, 특정된 결과를 바탕으로 상기 회전 구동장치를 제어하여 웨이퍼의 방향을 정렬시킬 수 있다.The controller may specify a notch or a flat of the wafer from the image of the edge of the wafer photographed by the camera unit and align the direction of the wafer by controlling the rotation driving device based on the specified result .
웨이퍼를 상기 스테이지에 흡착시키는 흡착부;를 더 포함할 수 있다.And a suction part for sucking the wafer to the stage.
상기 스테이지가 3차원으로 이동할 때, 웨이퍼를 고정하는 임시고정부;를 더 포함할 수 있다.And a temporary fixing unit for fixing the wafer when the stage moves in three dimensions.
상기 임시고정부는, 동일한 각도로 서로 이격되는 복수의 지지봉을 포함할 수 있다.The temporary fixation portion may include a plurality of support rods spaced apart from each other at the same angle.
일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 방법은, 웨이퍼를 스테이지에 안착하는 단계; 주기적으로 발생하는 트리거 신호에 따라 상기 스테이지를 회전하는 단계; 상기 트리거 신호에 따라 회전하는 웨이퍼의 가장자리를 촬영하는 단계; 촬영된 이미지 영상을 분석하여 웨이퍼의 중심을 도출하는 단계; 및 도출된 웨이퍼의 중심을 바탕으로 웨이퍼를 상기 스테이지 상에 정렬하는 단계;를 포함한다. A wafer alignment method according to one embodiment includes: placing a wafer on a stage; Rotating the stage according to a trigger signal generated periodically; Capturing an edge of a rotating wafer according to the trigger signal; Analyzing the photographed image to derive the center of the wafer; And aligning the wafer on the stage based on the center of the derived wafer.
상기 웨이퍼를 스테이지 안착하는 단계 이후에,After the step of seating the wafer,
상기 스테이지에 웨이퍼를 흡착하는 단계;를 더 포함할 수 있다.And a step of adsorbing the wafer to the stage.
상기 웨이퍼를 정렬하는 단계는,Wherein aligning the wafer comprises:
상기 스테이지를 수직 방향으로 움직여 웨이퍼를 고정시키는 단계;Moving the stage in a vertical direction to fix the wafer;
상기 스테이지를 수평 방향으로 움직여 웨이퍼의 중심을 스테이지의 중심과 일치시키는 단계; 및Moving the stage horizontally to align the center of the wafer with the center of the stage; And
상기 스테이지를 수직 방향으로 움직여 웨이퍼를 스테이지에 안착시키는 단계;를 포함할 수 있다.And moving the stage vertically to seat the wafer on the stage.
상기 웨이퍼의 가장자리를 촬영하는 단계는, Wherein the step of photographing the edge of the wafer comprises:
카메라부가 고정된 상태에서 웨이퍼 가장자리의 이미지를 연속적으로 촬영할 수 있다.The image of the edge of the wafer can be continuously photographed while the camera section is fixed.
상기 도출된 웨이퍼의 중심을 바탕으로 웨이퍼를 상기 스테이지 상에 정렬하는 단계 이후에,After aligning the wafer on the stage based on the derived center of the wafer,
촬영된 웨이퍼 가장자리의 이미지로부터 웨이퍼의 노치(notch) 또는 플랫(flat)을 특정하고, 특정된 결과를 바탕으로 웨이퍼의 방향을 정렬시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.Specifying a notch or flat of the wafer from the image of the photographed wafer edge and aligning the orientation of the wafer based on the specified result.
본 발명에 따른 웨이퍼 정렬 장치 및 웨이퍼 정렬 방법은 휨 현상이 발생할정도로 얇은 웨이퍼를 정렬하기 위한 용이하고 신속한 장치 및 방법을 제공한다.The wafer alignment apparatus and the wafer alignment method according to the present invention provide an easy and quick apparatus and method for aligning thin wafers such that a warp phenomenon occurs.
본 발명에 따른 웨이퍼 정렬 장치 및 웨이퍼 정렬 방법은 종래의 광학 센서 장치를 이용하는 대신, 통상의 촬상 장치를 이용하여 휘어진 웨이퍼의 중심을 도출하여 보정할 수 있다.The wafer alignment apparatus and the wafer alignment method according to the present invention can correct and correct the center of a wafer bent by using a conventional imaging apparatus instead of using a conventional optical sensor apparatus.
도 1은 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 7은 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 1 is a schematic view of a wafer alignment apparatus according to an embodiment.
FIGS. 2 to 7 schematically illustrate a wafer alignment method according to one embodiment.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Brief Description of the Drawings The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described in conjunction with the accompanying drawings. It is to be understood, however, that the invention is not limited to the embodiments shown herein but may be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the preferred embodiments of the present invention. do. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other aspects of the present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments thereof with reference to the attached drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. .
도 1은 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 장치(100)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 웨이퍼 정렬 장치(100)는 웨이퍼(WA)를 지지하는 스테이지(111), 흡착부(112), 스테이지(111)의 동작을 구동하는 회전 구동장치(121), 3축 구동장치(122), 제어부(130), 트리거를 발생하는 트리거 발생장치(131), 카메라부(140), 복수의 지지봉(151, 152)을 포함하는 임시고정부(150)를 포함할 수 있다. 1 is a schematic view of a
웨이퍼(WA)는 반도체 가공의 대상인 가공 대상물이다. 웨이퍼(WA)는 실리콘(Si)을 비롯한 반도체 소재로 이루어질 수 있으나 소재는 한정되지 않는다. 웨이퍼(WA)의 형상은 예를 들어 원형일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The wafer WA is an object to be processed by semiconductor processing. The wafer WA may be made of a semiconductor material including silicon (Si), but the material is not limited. The shape of the wafer WA may be, for example, circular but is not limited thereto.
스테이지(111)는 웨이퍼(WA)를 안착할 수 있다. 스테이지(111)의 형상은 예를 들어, 실린더 형상일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 스테이지(111)는 회전하거나 3축(x축, y축, z축)으로 움직일 수 있다. 스테이지(111)의 움직임에 따라, 스테이지(111)에 안착되는 웨이퍼(WA)가 함께 움직일 수 있다. 스테이지(111)는 회전운동을 통해 웨이퍼(WA)의 정렬을 위한 좌표 정보를 도출할 수 있으며, 3축운동을 통해 웨이퍼(WA)의 정렬을 수행할 수 있다.The
흡착부(112)는 스테이지(111)와 연결되어 안착된 웨이퍼(WA)에 압력을 가해, 웨이퍼(WA)를 스테이지(111)에 흡착시킬 수 있다. 예를 들어, 흡착부(112)는 진공 펌프일 수 있다. 스테이지(111)의 웨이퍼(WA)와 접하는 상부면은 흡착을 위한 구멍이 날 수 있다. 예를 들어, 스테이지(111)의 상부면은 복수의 구멍이 있으며, 이 구멍을 통해 유체가 흡착부(112)로 빨려 들어가, 웨이퍼(WA)에 흡착 압력을 가할 수 있다. 흡착부(112)의 구동여부는 제어부(130)에 의해서 제어될 수 있다. 예를 들어, 흡착부(112)는 스테이지(111)의 회전운동의 경우에는 온(on) 상태로 웨이퍼(WA)를 스테이지(111)로 흡착시키고, 스테이지(111)의 3축 운동의 경우에는 오프(off)상태로 웨이퍼(WA)를 스테이지(111)로 흡착시키지 않을 수 있다.The
회전 구동장치(121)는 스테이지(111)를 회전시킬 수 있다. 회전 구동장치(121)는 스테이지(111)와 연결되어 스테이지(111)를 회전시키는 모터 등을 포함할 수 있다. 회전 구동장치(121)는 제어부(130)에 의해서 제어될 수 있다. 예를 들어, 회전 구동장치(121)는 웨이퍼(WA)의 정렬상태를 측정하는 경우에 제어부(130)의 제어에 의해서 스테이지(111)를 360도 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 회전 구동장치(121)는 웨이퍼(WA)의 중심 정렬이 완료된 경우에, 제어부(130)의 제어에 의해서 노치를 의도한 방향으로 정렬시키도록 스테이지(111)를 적절한 각도만큼 회전시킬 수 있다.The
3축 구동장치(122)는 스테이지(111)를 x축, y축, z축의 3개의 축으로 이동시킬 수 있다. 3축 구동장치(122)는 스테이지(111)와 연결되어 스테이지(111)를 이동시키는 모터, 슬라이드 유닛, (예시 추가) 등을 포함할 수 있다. 3축 구동장치(122)는 제어부(130)에 의해서 제어될 수 있다. 예를 들어, 3축 구동장치(122)는 웨이퍼(WA)의 정렬상태 측정이 완료된 후에, 제어부(130)의 제어에 의해서 웨이퍼(WA)의 중심과 스테이지(111)의 중심을 일치시키도록, 스테이지(111)의 위치를 3축을 따라 움직일 수 있다. The three-
제어부(130)는 웨이퍼 정렬 장치(100)의 각 구성요소의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 흡착부(112), 회전 구동장치(121), 3축 구동장치(122), 트리거 발생장치(131), 카메라부(140)를 제어할 수 있다. 제어부(130)는 카메라부(140)에서 촬영한 웨이퍼(WA)의 이미지 데이터를 처리하여, 웨이퍼(WA)의 중심 좌표를 도출할 수 있다. 제어부(130)는 도출한 웨이퍼(WA)의 중심 좌표와 스테이지(111)의 중심좌표를 바탕으로 흡착부(112), 3축 구동장치(122)를 제어하여 스테이지(111)와 웨이퍼(WA)의 중심을 정렬시킬 수 있다. 또한, 제어부(130)는 카메라부(140)에서 촬영한 웨이퍼(WA)의 이미지 데이터를 바탕으로 웨이퍼(WA)의 노치의 좌표를 도출할 수 있다. 제어부는 도출한 노치의 좌표를 바탕으로 웨이퍼(WA)의 노치를 의도한 방향으로 향하도록 흡착부(112), 회전 구동장치(121)를 제어할 수 있다.The
제어부(130)는 회전 구동장치(121)를 제어하여 스테이지(111)를 일정 각속도를 가지도록 회전시킬 수 있다. 제어부(130)는 스테이지(111)의 회전과 동시에 트리거 발생장치(130)를 제어하여 스테이지(111)가 일정 각도 회전할때마다 트리거 신호를 발생시킬 수 있다. 트리거 발생장치(130)에서 발생된 트리거 신호는 카메라부(140)로 전달되어, 카메라부(140)는 트리거 신호가 도달할 때마다 웨이퍼(WA)의 가장자리를 포함하는 카메라부 촬영영역(도 2 참조)를 촬영할 수 있다. The
제어부(130)는 스테이지(111)의 중심 좌표와 카메라부(140)촬영에서 획득한 엣지 좌표 및 카메라부 촬영영역의 중심좌표를 바탕으로 웨이퍼(WA)의 중심 좌표를 획득할 수 있다. 제어부(130)는 웨이퍼(WA)의 중심 좌표를 도출하는 프로세싱 알고리즘을 적용할 수 있으며 이는 도 3에서 후술한다.The
제어부(130)는 웨이퍼(WA)의 중심 좌표를 획득하기 위해, 스테이지(111)를 360도 회전시킬 수 있으며, 정확도의 상승을 위해 720도, 1080도 회전시킬 수도 있다. 제어부(130)는 웨이퍼(WA)의 중심 좌표를 도출하는 속도를 상승시키기 위해, 트리거 발생장치(130)가 트리거 신호를 발생시키는 스테이지(111)의 각도 변경 정도를 변경시킬 수 있다. 제어부(130)는 웨이퍼(WA)의 중심 좌표를 도출하는 속도를 상승시키기 위해, 스테이지(111)의 회전하는 각속도의 크기를 변경시킬 수 있다.The
트리거 발생장치(131)는 제어부(130)의 제어에 따라 스테이지(111)가 일정 각도만큼 회전할 때마다 카메라부(140)의 촬영시키는 트리거 신호를 발생시킬 수 있다. 트리거 발생장치(131)는 제어부(130)와 별도 구성요소이거나 제어부(130)의 내부 구성요소 일 수 있으며 특별한 실시예에 한정되지 않는다. 트리거 발생장치(131)는 트리거 신호가 카메라부(140)에 도달하여 카메라부(140)가 실제로 웨이퍼(WA)를 촬영하는 시간적 딜레이를 고려하여 트리거 신호를 발생시킬 수 있다. 이러한, 시간적 딜레이의 고려는 제어부(130)에 의해 이루어질 수 있다.The
카메라부(140)는 웨이퍼(WA)의 가장자리를 포함하는 카메라부 촬영영역을 형성하도록 마련될 수 있다. 카메라부(140)는 통상의 영상 촬영장치 일 수 있다. 예를 들어, 카메라부(140)는 가시광 영역의 촬상장치를 포함할 수 있다. 카메라부(140)는 웨이퍼(WA)의 가장자리를 기준으로 수직 상단에 마련되어 카메라부 촬영영역을 촬영할 수 있다. 카메라부(140)는 고정된 상태에서 웨이퍼(WA)를 촬영할 수 있다. 카메라부(140)는 제어부(130)의 제어에 의해서 촬영된 이미지 데이터를 제어부(130)로 전송할 수 있다. The
카메라부(140)는 트리거 발생장치(130)에서 전달된 트리거 신호가 도달할 때 웨이퍼(WA)를 촬영할 수 있다. 이러한 트리거 발생장치(130)와 카메라부(140)의 결합을 통해, 별도의 적외선 센서나 레이저 센서가 없이 통상의 촬상장치 만으로도 웨이퍼(WA)를 주기적인 각도마다 촬영하는 것이 가능할 수 있다. 또한, 카메라부(140)는 웨이퍼(WA)의 가장자리를 포함하는 카메라부 촬영영역을 형성하여 이미지 데이터를 획득하므로, 웨이퍼(WA)가 얇음으로 인해 다소 휨 현상이 발생하여도 해당 오차를 포함하도록 웨이퍼(WA)의 가장자리의 좌표를 획득할 수 있다. The
종래의 레이저 또는 적외선 센서의 경우 웨이퍼(WA)의 가장자리 영역을 사이에 두도록 센서가 마련되었으나, 웨이퍼가 휘는 경우 웨이퍼의 가장자리 영역이 센서의 센싱 영역 바깥으로 쉽게 빠져나가 웨이퍼를 정렬하기 위한 센싱이 제대로 이루어지지 않는 단점이 있었다. 이에 대비 본 발명에 따른 웨이퍼 정렬 장치(100)의 경우 통상의 카메라부(140)를 활용하면서도, 웨이퍼(WA)의 다소의 휨에 상관없이 빠르고 정확한 웨이퍼(WA)의 중심 지점을 확보할 수 있다는 점에서 이점이 존재한다.In the case of a conventional laser or infrared sensor, a sensor is provided so as to place the edge region of the wafer WA therebetween. However, when the wafer is bent, the edge region of the wafer easily escapes to the outside of the sensing region of the sensor, There is a disadvantage that it is not achieved. In contrast, in the case of the
임시고정부(150)는 스테이지(111)의 움직임과 상관없이 웨이퍼(WA)를 고정하는 고정부재이다. 임시고정부(150)는 제어부(130)가 스테이지(111)의 중심과 웨이퍼(WA)의 중심을 정렬하기 위해 스테이지(111)를 움직이는 경우에, 웨이퍼(WA)가 스테이지(111)를 따라 움직이지 않도록 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 임시 고정부(150)는 복수의 지지봉(151, 152)을 포함할 수 있다. 지지봉(151, 152)은 서로 간에 일정 각도로 이격되도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 새 개의 지지봉(151, 152)이 서로 간에 120도로 이격되도록 마련될 수 있다. 스테이지(111)가 웨이퍼(WA)를 안착하고 있는 경우, 지지봉(151, 152)은 웨이퍼(WA)의 하부에 위치할 수 있다. 스테이지(111)가 웨이퍼(WA) 정렬을 위해 3축 구동장치(122)에 의해 수직 하부 방향으로 움직이는 경우에 웨이퍼(WA)는 지지봉(151, 152)에 의해 움직임이 고정되고, 스테이지(111)는 단독으로 하부 방향으로 움직인 후 평면 방향으로 위치를 조절할 수 있다. 임시고정부(150)는 스테이지(111)가 웨이퍼(WA)를 안착하고 있는 경우에 웨이퍼(WA) 하부에 마련되며, 스테이지(111)의 수직 방향 움직임의 경우에 웨이퍼(WA)을 고정시킬 수 있는 일체의 형상을 가질 수 있으며, 상기 지지봉(151, 152)의 예시에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 임시고정부(150)는 고리모양의 지지부재일 수 있다.The
도 2 내지 도 7은 일 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. FIGS. 2 to 7 schematically illustrate a wafer alignment method according to one embodiment.
본 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 방법은 The wafer alignment method according to the present embodiment
(1)웨이퍼(WA)를 스테이지(111)에 안착하는 단계(1) placing the wafer WA on the
(2) 스테이지(111)를 회전하는 단계(2) a step of rotating the
(3)상기 트리거 신호에 따라 회전하는 웨이퍼(WA)의 가장자리를 촬영하는 단계(3) photographing the edge of the rotating wafer WA in accordance with the trigger signal
(4)촬영된 이미지 영상을 분석하여 웨이퍼(WA)의 중심을 도출하는 단계(4) deriving the center of the wafer WA by analyzing the photographed image image
(5)도출된 웨이퍼(WA)의 중심을 바탕으로 웨이퍼(WA)를 스테이지(111) 상에 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.(5) aligning the wafer WA on the
또한, Also,
(1)웨이퍼(WA)를 스테이지(111) 안착하는 단계 이후에,(1) After the step of placing the wafer WA on the
(1-2)스테이지(111)에 웨이퍼(WA)를 흡착하는 단계;를 더 포함할 수 있다.(1-2) The step of adsorbing the wafer WA to the
또한,Also,
(5)웨이퍼(WA)를 정렬하는 단계는,(5) aligning the wafers WA,
(5-1)스테이지(111)를 수직 방향으로 움직여 웨이퍼(WA)를 고정시키는 단계;(5-1) moving the
(5-2)스테이지(111)를 수평 방향으로 움직여 웨이퍼(WA)의 중심을 스테이지(111)의 중심과 일치시키는 단계; 및(5-2) moving the
(5-3)스테이지(111)를 수직 방향으로 움직여 웨이퍼(WA)를 스테이지(111)에 안착시키는 단계;를 포함할 수 있다.(5-3) Moving the
또한,Also,
(3)웨이퍼(WA)의 가장자리를 촬영하는 단계는, 카메라부(140)가 고정된 상태에서 웨이퍼(WA) 가장자리의 이미지를 연속적으로 촬영하는 단계일 수 있다.(3) The step of photographing the edge of the wafer WA may be a step of successively photographing the image of the edge of the wafer WA in a state where the
또한,Also,
(6) 촬영된 웨이퍼(WA) 가장자리의 이미지로부터 웨이퍼(WA)의 노치(notch) 또는 플랫(flat)을 특정하고, 특정된 결과를 바탕으로 웨이퍼(WA)의 방향을 정렬시키는 단계를 더 포함할 수 있다.(6) specifying a notch or flat of the wafer WA from the image of the edge of the photographed wafer WA, and aligning the direction of the wafer WA based on the specified result can do.
도 2를 참조하면, 제어부(130)의 제어에 의해, 회전 구동장치(121)가 구동되어, 스테이지(111)를 일정 각속도로 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 스테이지(111)를 360도 회전시킬 수 있다. Referring to FIG. 2, the
흡착부(112)의 구동에 의해 웨이퍼(WA)는 스테이지(111)에 흡착되므로, 스테이지(111)의 회전에 의해 웨이퍼(WA)도 스테이지(111)의 각속도와 동일한 각속도로 함께 회전할 수 있다. 제어부(130)의 제어에 의해, 트리거 발생장치(131)는 스테이지(111)의 각속도를 고려하여, 일정 각도만큼 스테이지(111)가 회전 할 때 마다 트리거 신호를 발생시킬 수 있다. 트리거 신호는 카메라부(140)에 전달되어, 카메라부(140)는 웨이퍼(WA)의 가장자리를 웨이퍼(WA)가 일정 각도 회전할 때마다 연속적으로 촬영할 수 있다. 카메라부(140)는 촬영한 이미지 데이터를 제어부(130)로 전송할 수 있다. The wafer WA can be rotated together with the angular velocity of the
도 3을 참조하면, 웨이퍼의 중심좌표 WA_C(Wx, Wy)와 스테이지(111)의 중심좌표 ST_C(X1, Y1)이 일치하지 않는 상태에서, 스테이지(111)의 회전에 따라 카메라부(140)는 카메라부 촬영영역에서 회전하는 웨이퍼(WA)의 가장자리부를 촬영할 수 있다. 이때, 카메라부 중심좌표(X2, Y2)와 스테이지(111)의 중심좌표 ST_C(X1, Y1)을 연결하는 직선이 웨이퍼(WA)의 가장자리와의 교점을 웨이퍼(WA)의 엣지(X3, Y3)라고 정의한다. 제어부(130)는 이미지 데이터의 처리를 통해 웨이퍼의 중심좌표 WA_C(Wx, Wy)를 도출할 수 있다. 이하 제어부(130)가 웨이퍼의 중심좌표 WA_C(Wx, Wy)를 도출하는 일 실시예에 대하여 설명한다.3, in a state in which the center coordinates WA_C (Wx, Wy) of the wafer and the center coordinates ST_C (X1, Y1) of the
스테이지(111)의 중심좌표 ST_C(X1, Y1)와 웨이퍼(WA)의 엣지 좌표는 (X3, Y3) 간의 길이는 Lr로 정의되며, 스테이지(111)의 중심좌표 ST_C(X1, Y1)와 카메라부 중심좌표(X2, Y2)의 길이는 L로 정의된다. 스테이지(111)는 ST_C(X1, Y1)를 기준으로 회전하므로 스테이지(111)의 회전에도 ST_C(X1, Y1)는 일정하다. 또한, 카메라부(140)는 고정되어 있으므로 카메라부 중심좌표(X2, Y2)는 일정하다. 따라서, 스테이지(111)의 중심좌표 ST_C(X1, Y1)와 카메라부 중심좌표(X2, Y2)의 길이인 L은 상수이다. 즉, 스테이지(111)의 중심좌표 ST_C(X1, Y1)의 Y1과 카메라부 중심좌표(X2, Y2)의 Y2는 서로 동일하다. 카메라부 중심좌표(X2, Y2)를 기준이 되는 좌표로 보아 (0,0)이라 할 때, 아래와 같은 관계가 만족될 수 있다.The center coordinates ST_C (X1, Y1) of the
Y1 = Y2 = Y3 = 0 Y1 = Y2 = Y3 = 0
스테이지(111)의 중심좌표 ST_C(X1, Y1)와 웨이퍼(WA)의 엣지 좌표는 (X3, Y3) 간의 길이는 Lr은 스테이지(111)의 회전에 따라 변경되는 값이므로 변수이다. 따라서, Lr은 스테이지(111)의 회전 각도에 따라 다른 값을 가질 수 있다. 스테이지(111)의 회전 각도를 T라고 정의할 때, Lr은 LrT (여기에서 T는 회전각도)로 표현될 수 있다. 예를 들어, 트리거 발생장치(131)가 스테이지가 1도만큼 변경될 때 마다 트리거 신호를 발생시키는 경우에는, 스테이지(111)가 0도, 1도, 2도, 3도, … , 360도가 될때마다 카메라부(140)가 카메라부 촬영영역을 촬영하므로 Lr이 Lr1 , Lr2, Lr3, … Lr360 의 360개의 데이터 세트를 가질 수 있다. The length between the center coordinates ST_C (X1, Y1) of the
이렇게 회전각도 T를 인덱스로 표현하는 경우, 본 실시예에 따른 웨이퍼 정렬 방법은 아래의 수학식을 만족한다. When the rotation angle T is represented by the index, the wafer alignment method according to the present embodiment satisfies the following equation.
LrT = L - X3T Lr T = L - X3 T
이때, 웨이퍼(WA)를 수직 방향에서 내려다 본 평면을 기준으로 할 때 엣지 좌표를 극 좌표계를 이용해서 표현하면, (LrT, T)로 표현할 수 있다. 이 극좌표계를 다시 직교 좌표계로 표시하면 아래의 수학식으로 나타낼 수 있다.At this time, when the edge viewed from the vertical direction is referred to as a reference, the edge coordinates can be expressed as (Lr T , T) by using a polar coordinate system. If this polar coordinate system is expressed by the orthogonal coordinate system, it can be expressed by the following equation.
xT = LrT * cos(T) x T = Lr T * cos (T)
yT = LrT * sin(T)y T = Lr T * sin (T)
수직 방향에서 내려다본 웨이퍼(WA)의 평면도가 원형인 경우, 상기 직교 좌표계로 표시한 엣지 좌표(xT , yT )는 원의 방정식을 만족해야 한다. When the planar view of the wafer WA viewed from the vertical direction is circular, the edge coordinates (x T , y T ) expressed in the rectangular coordinate system must satisfy the original equation.
(xT - Wx)2 + (yT - Wy)2 = r2 (x T - W x) 2 + (y T - Wy) 2 = r 2
xT 2 + yT 2 - 2 Wx * xT + 2 Wy * yT + Wx 2 + Wy 2 - r2 = 0x T 2 + y T 2 - 2 Wx * x T + 2 Wy * y T + Wx 2 + Wy 2 - r 2 = 0
여기에서 xT 의 계수인 -2 Wx 를 c로 정의하고, yT 의 계수인 2 Wy 를 d로 정의하고, 상수인 Wx 2 + Wy 2 - r2 를 e로 정의하면, 하기의 식이 만족된다.Here Wx -2 define the coefficients of x in T c, define 2 Wy in the y coefficient T to d, and 2 constant Wx + Wy 2 - Defining the r 2 to e, to the expression is satisfied .
c * xT + d *yT + e = - xT 2 - yT 2 * x + d * y T c + T = e - x T 2 - T 2 y
상기 식에서 xT , yT 는 회전각도 T에 따라 다른 수치를 가지는 매트릭스 데이터이므로 상기 식을 매트릭스 계산을 통해 c, d, e 의 값을 도출할 수 있다. 예를 들어, 스테이지를 360도 회전시키고, 트리거 발생장치의 트리거 신호 발생이 각도 1도 만큼 스테이지를 회전시킬때마다 발생된다고 가정하면, T는 1부터 360까지의 자연수로 이루어질 수 있다.In the above equation, x T , y T Is a matrix data having a different value according to the rotation angle T, the values of c, d, and e can be derived through the above-described matrix calculation. For example, assuming that the stage is rotated 360 degrees and the generation of the trigger signal of the trigger generator occurs every time the stage is rotated by an angle of 1 degree, T can be a natural number from 1 to 360.
[ x1 y1 1] [c] [-x1 2 - y1 2 ] [x 1 y 1 1] [c] [-x 1 2 - y 1 2 ]
[ x2 y2 1] [d] = [-x2 2 - y2 2 ][x 2 y 2 1] [d] = [-x 2 2 - y 2 2 ]
[ x360 y360 1] [e] = [-x360 2 - y360 2 ][x 360 y 360 1] [e] = [-x 360 2 - y 360 2 ]
상기 메트릭스 연산을 통해, 변수 c, d, e를 도출할 수 있고, 이를 통해 실제 웨이퍼의 중심 좌표인 Wx, Wy 를 도출할 수 있다.Through the matrix operation, variables c, d, and e can be derived, and Wx and Wy, which are the center coordinates of the actual wafer, can be derived.
상기 연산은 원형 형상인 웨이퍼(WA)가 얇음으로 인한 휨 현상이 발생하여도 상부에서 본 웨이퍼(WA)의 형상이 마찬가지로 원형인 것을 전제로 한다. 시뮬레이션 결과 및 실험 결과에서는 두께 200um 이하의 웨이퍼(WA)의 휨 형상이 원형으로 나타나므로 상기와 같은 연산 방법을 통한 제어부(130)의 웨이퍼(WA)의 중심좌표 Wx, Wy 도출이 빠르고 정밀하게 도출되었다.The above calculation assumes that the shape of the wafer WA seen from above is also circular, even if a warping phenomenon occurs due to the thinness of the circular wafer WA. The simulation results and the experimental results show that the warp shape of the wafer WA having a thickness of 200um or less appears as a circular shape so that the center coordinates Wx and Wy of the wafer WA of the
다만 이와 같은 실시예에 한정되는 것은 아니며, 상부에서 본 웨이퍼(WA)의 형상이 타원인 경우에는 상기 도출하는 프로세스를 타원함수를 이용하여 웨이퍼(WA)의 중심 좌표인 Wx, Wy 를 도출할 수 있다. 그 외에도, 상부에서 본 웨이퍼(WA)의 휘어진 형상을 나타내는 함수를 이용하여 웨이퍼(WA)의 중심 좌표인 Wx, Wy 를 도출할 수 있다.However, the present invention is not limited to this embodiment. When the shape of the wafer WA seen from above is an ellipse, the center coordinates Wx and Wy of the wafer WA can be derived using the elliptic function have. In addition, the center coordinates Wx, Wy of the wafer WA can be derived by using a function representing the warped shape of the wafer WA seen from above.
도 4 내지 6을 참조하면, 제어부(130)는 도출된 웨이퍼의 중심 좌표(Wx, Wy)와 스테이지의 중심좌표(X1, Y1)을 일치시키도록 구성요소를 제어할 수 있다.Referring to FIGS. 4 to 6, the
도 4를 참조하면, 제어부(130)는 3축 구동장치(122)를 제어하여 스테이지(111)를 z축 방향으로 이동시킬 수 있다. 이때, 웨이퍼(WA)는 임시고정부(150)에 의해 고정되며, 스테이지(111)와 일체로 이동되지 않을 수 있다.Referring to FIG. 4, the
도 5를 참조하면, 제어부(130)는 3축 구동장치(122)를 제어하여, 스테이지를 x축 및 y축 방향으로 이동시켜 웨이퍼(WA)의 중심 좌표(Wx, Wy)와 스테이지의 중심좌표(X1, Y1)을 일치시킬 수 있다. 5, the
도 6을 참조하면, 제어부(130)는 3축 구동장치(122)를 제어하여, 스테이지(111)를 z축 방향으로 이동시켜 웨이퍼의 중심 좌표(Wx, Wy)와 스테이지(111)의 중심좌표(X1, Y1)가 일치된 상태에서 스테이지(111)와 웨이퍼(WA)가 다시 흡착되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 3축 구동장치(122)는 스테이지(111)를 들어올려, 임시구동부(150)로부터 웨이퍼(WA)를 이격시킬 수 있다. 예를 들어, 3축 구동장치(122)는 흡착부(112)를 제어하여, 스테이지(111)와 웨이퍼(WA)를 흡착시킬 수 있다.6, the
도 7을 참조하면, 제어부(130)는 회전 구동장치(121)를 제어하여, 스테이지(111)를 회전시킬 수 있다. 웨이퍼(WA) 표면 상의 노치 또는 플랫이 의도한 방향으로 정렬되도록, 제어부(130)는 스테이지(111)를 의도한 각도만큼 회전시킬 수 있다. Referring to FIG. 7, the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: 웨이퍼 정렬 장치
111 : 스테이지
121 : 회전 구동장치
122 : 3축 구동장치
112 : 흡착부
130 : 제어부
131 : 트리거 발생장치
140 : 카메라부
150 : 임시고정부
151, 152 : 지지봉100: Wafer alignment device
111: stage
121: Rotary driving device
122: 3-axis drive unit
112:
130:
131: Trigger generator
140:
150:
151, 152:
Claims (12)
상기 스테이지를 회전시키는 회전 구동장치;
상기 스테이지의 회전에 따른 각도 변경에 따라 트리거 신호를 발생시키는 트리거 발생장치;
상기 트리거 발생장치의 트리거 신호 발생에 따라 웨이퍼의 영상을 촬영하는 카메라부;
상기 스테이지를 3차원으로 이동시키는 3축 구동장치; 및
상기 카메라부, 상기 3축 구동장치 및 상기 회전 구동장치를 제어하는 제어부;를 포함하는 웨이퍼 정렬 장치. A stage for placing the wafer thereon;
A rotation driving device for rotating the stage;
A trigger generating device for generating a trigger signal according to an angle change according to the rotation of the stage;
A camera unit for photographing an image of the wafer in accordance with the generation of a trigger signal of the trigger generator;
A three-axis driving device for three-dimensionally moving the stage; And
And a control unit for controlling the camera unit, the three-axis driving unit, and the rotation driving unit.
상기 제어부는 상기 카메라부에서 촬영된 웨이퍼 가장자리의 이미지로부터 웨이퍼의 중심을 계산하고, 계산된 결과를 바탕으로 상기 3축 구동장치를 제어하여 웨이퍼의 중심을 정렬시키는 웨이퍼 정렬 장치.The method according to claim 1,
Wherein the control unit calculates the center of the wafer from the image of the edge of the wafer taken by the camera unit and aligns the center of the wafer by controlling the three-axis driving unit based on the calculated result.
상기 카메라부는 고정된 상태에서 웨이퍼 가장자리의 이미지를 연속적으로 촬영하는 웨이퍼 정렬 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the camera section continuously photographs an image of a wafer edge in a fixed state.
상기 제어부는 상기 카메라부에서 촬영된 웨이퍼 가장자리의 이미지로부터 웨이퍼의 노치(notch) 또는 플랫(flat)을 특정하고, 특정된 결과를 바탕으로 상기 회전 구동장치를 제어하여 웨이퍼의 방향을 정렬시키는 웨이퍼 정렬 장치.The method according to claim 1,
Wherein the control unit specifies a notch or a flat of the wafer from the image of the edge of the wafer photographed by the camera unit and controls the rotation driving device based on the specified result to perform wafer alignment Device.
웨이퍼를 상기 스테이지에 흡착시키는 흡착부;를 더 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.The method according to claim 1,
And a suction part for sucking the wafer onto the stage.
상기 스테이지가 이동할 때, 웨이퍼를 고정하는 임시고정부;를 더 포함하는 웨이퍼 정렬 장치.The method according to claim 1,
And a temporary fixing section for fixing the wafer when the stage moves.
상기 임시고정부는, 동일한 각도로 서로 이격되는 복수의 지지봉을 포함하는 웨이퍼 정렬 장치. The method according to claim 6,
Wherein the temporary fixing portion includes a plurality of support rods spaced from each other at the same angle.
일정 각속도로 상기 스테이지를 회전하는 단계;
주기적으로 발생하는 트리거 신호에 따라 회전하는 웨이퍼의 가장자리를 촬영하는 단계;
촬영된 이미지 영상을 분석하여 웨이퍼의 중심을 도출하는 단계; 및
도출된 웨이퍼의 중심을 바탕으로 웨이퍼를 상기 스테이지 상에 정렬하는 단계;를 포함하는 웨이퍼 정렬 방법. Placing the wafer on a stage;
Rotating the stage at a constant angular velocity;
Photographing an edge of a rotating wafer according to a trigger signal generated periodically;
Analyzing the photographed image to derive the center of the wafer; And
And aligning the wafer on the stage based on the center of the derived wafer.
상기 웨이퍼를 스테이지 안착하는 단계 이후에,
상기 스테이지에 웨이퍼를 흡착하는 단계;를 더 포함하는 웨이퍼 정렬 방법.9. The method of claim 8,
After the step of seating the wafer,
And adsorbing the wafer to the stage.
상기 웨이퍼를 정렬하는 단계는,
상기 스테이지를 수직 방향으로 움직여 웨이퍼를 고정시키는 단계;
상기 스테이지를 수평 방향으로 움직여 웨이퍼의 중심을 스테이지의 중심과 일치시키는 단계; 및
상기 스테이지를 수직 방향으로 움직여 웨이퍼를 스테이지에 안착시키는 단계;를 포함하는 웨이퍼 정렬 방법.9. The method of claim 8,
Wherein aligning the wafer comprises:
Moving the stage in a vertical direction to fix the wafer;
Moving the stage horizontally to align the center of the wafer with the center of the stage; And
And moving the stage in a vertical direction to seat the wafer on the stage.
상기 웨이퍼의 가장자리를 촬영하는 단계는,
카메라부가 고정된 상태에서 웨이퍼 가장자리의 이미지를 연속적으로 촬영하는 웨이퍼 정렬 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the step of photographing the edge of the wafer comprises:
A method of aligning a wafer in which an image of a wafer edge is continuously photographed while a camera section is fixed.
상기 도출된 웨이퍼의 중심을 바탕으로 웨이퍼를 상기 스테이지 상에 정렬하는 단계 이후에,
촬영된 웨이퍼 가장자리의 이미지로부터 웨이퍼의 노치(notch) 또는 플랫(flat)을 특정하고, 특정된 결과를 바탕으로 웨이퍼의 방향을 정렬시키는 단계;를 더 포함하는 웨이퍼 정렬 방법.9. The method of claim 8,
After aligning the wafer on the stage based on the derived center of the wafer,
Identifying a notch or flat of the wafer from the image of the photographed wafer edge and aligning the orientation of the wafer based on the specified result.
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