CN1669120A - 用于探测基片的斜角传感器 - Google Patents

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Abstract

在本发明的第一方面中，提供了一种用于探测基片的装置。该装置包括(1)发射器/接收器单元，其适合于发射光束通过位于转移室内的基片；(2)反射器，其适合于接收从发射器/接收器单元发射的光束并向发射器/接收器单元反射该发射光束；和(3)控制器，其耦连发射器/接收器单元，且适合于根据发射器/接收器单元接收的反射光束的密度确定基片是否位于发射器/接收器单元与反射器之间。发射和反射光束中至少有一个适合于以非垂直的入射照射位于发射器/接收器单元与反射器之间的基片。本文还提供了许多其他的方面。

Description

用于探测基片的斜角传感器
本专利申请要求获得美国临时专利申请系列No.60/390,607的优先权，其于2002年6月21日提出申请，本文引用其全部内容作为参考。
技术领域
本发明关注于基片处理，更明确地，关注于探测转移室内的基片，其中转移室与基片处理室耦连。
背景技术
图1是传统类型基片处理工具11的示意性平面图，其用于对基片，例如硅晶片或者玻璃板，进行半导体制造处理。如本领域技术人员所熟知的，硅晶片可以用于制造半导体器件，例如处理器、存储设备等。玻璃板可以被处理制造用作计算机监视器、电视机显示器或者类似物的平板显示器。
处理工具11包括居中布置的转移室(transfer chamber)13，其中处理室15与之耦连。在每一个室15中，可以执行半导体制造处理，例如薄膜沉积、氧化或者氮化腐蚀、或者热或光刻处理。即将在处理工具11中进行处理的基片通过至少一个与转移室13耦连的负载闭锁室(load lock chamber)17引入到处理工具11中。在转移室13中安装有基片操纵机器手19，用于在负载闭锁室17和处理室15之间转移基片。
在处理工具的转移室中普遍安装传感器，用于探测基片是否存在和是否被合适地定位在用于装载进入其中一个与转移室耦连的室的位置，如处理室、负载闭锁室或者其它室。图2图解了用于探测透明基片，例如玻璃板，是否存在的一个传统传感器系统。
图2是图1中转移室13的侧视图。为方便起见，只显示了转移室13的顶(盖)21和底23。转移室13包括传感器系统25，其由分别耦连转移室13的底23和顶21的发射器/接收器单元27和反射器29构成。和传统类型一样，发射器/接收器单元27可以用于向透明基片S(例如，用于平板显示器的玻璃基片)发射光束31。发射光束31通过玻璃基片并被反射器29反射回来，从而形成反射光束33。反射光束33通过玻璃基片S返回，并被发射器/接收器单元27的接收器部分(未单独显示)探测到。注意，为了阐释清楚，图中放大了发射光束31和反射光束33之间的间隔(例如，它们与发射器/接收器单元27的发射和接收部分之间的间隔相同，只有大约1/4英寸或者更小)。
当基片S不位于发射器/接收器单元27与反射器29之间时，发射器/接收器单元27探测到的反射光束33的强度与发射光束31几乎相同。然而，当基片S位于发射器/接收器单元27与反射器29之间时，反射光束33每通过基片S一次都被衰减(例如，被基片S吸收、散射等)；从而发射器/接收器单元27探测到的反射光束33的强度小于发射光束31。因此，基片S的存在与否可以根据由发射器/接收器单元27探测到的反射光束33的强度(相对于发射光束31)加以推断。
尽管这种传统的传感器布局能够令人满意地执行其预期的目的，但是已经发现，这种传感器布局有时会产生错误的读出结果。明确地讲，已经发现，传感器系统25可能错误地指示基片S不存在。因此，人们期望有一种改进的传感器系统。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于探测基片的装置。该装置包括(1)发射器/接收器单元，其适合于发射光束通过位于转移室内的基片；(2)反射器，其适合于接收从发射器/接收器单元发射的光束并向发射器/接收器单元反射该发射光束；(3)控制器，其与发射器/接收器单元耦连，适合于根据反射器/接收器单元接收的反射光束的强度确定基片是否位于反射器/接收器单元与反射器之间。发射和反射光束的至少一个适合于以非垂直(non-normal)的入射角照射位于发射器/接收器单元与反射器之间的基片。
在本发明的第二方面中，提供了一种用于探测基片的装置，包括(1)转移室，其适合于耦连至少一个处理室和至少一个负载闭锁室；(2)发射器/接收器单元，其适合于发射光束通过位于转移室内的基片；(3)反射器，其适合于接收从发射器/接收器单元发射的光束并向发射器/接收器单元反射该发射光束；和(4)控制器，其耦连发射器/接收器单元，并适合于根据发射器/接收器单元接收的反射光束的强度确定基片是否位于发射器/接收器单元与反射器之间。发射光束和反射光束都适合于以非垂直的入射角照射位于发射器/接收器单元与反射器之间的基片。还提供了许多其它的方面，以及根据本发明的这些和其他方面的方法和系统。
通过下面例证性实施例的详细说明、附加权利要求和附图，本发明的其他特点和方面将变得完全显而易见。
附图说明
图1是传统处理工具的示意性平面图，在其中对基片进行半导体制造处理；
图2是图1中转移室的示意性侧视图；
图3是转移室的示意性侧视图，其采用根据本发明提供的传感器系统；
图4A是本发明可选择实施例的示意性侧视图；
图4B是图4A中B区的放大图；和
图4C是图4A中C区的大图。
具体实施方式
根据本发明的方案，基片探测传感器以减少或者消除错误读出结果的方式布置在处理工具的转移室内。明确地讲，每个发射器/接收器单元和反射器对的发射和反射光束相对于基片移动的平面倾斜一定的角度，从而避免发射和反射光束垂直地入射基片。这样，减少和/或消除了在传统的传感器系统中，例如图2的传感器系统25中，可能出现的错误读出结果。
再次参考图2，本发明人发现，在传统的传感器系统25中可能产生的错误读出结果可能是由于如下原因导致的，即当存在基片S时，基片S/转移室环境界面(或者其他界面)上的多次反射和/或散射产生了额外的光线，并被发射器/反射器单元27探测到。该额外的光线可能被(例如由耦连传感器系统25的控制器(未显示))错误地解读成基片S不存在的指示。即使当发射器/接收器单元27发出的发射光束31被偏振时，也可能出现这种错误的阅读结果，因为反射器39会旋转发射光束31的偏振，且发射器/接收器单元27的接收部分(未显示)对偏振敏感。
图3是转移室301的侧面示意图，其采用根据本发明提供的传感器系统303。转移室301可以与图1和2的转移室13相似，但包括耦连传感器系统303的控制器305(用于确定基片是否存在，如下所述)。
参考图3，传感器系统303包括发射器/接收器单元27和反射器29。在至少一个实施例中，传感器系统303的发射器/接收器单元27可以是，例如，具有E3X-DA6放大器/发射器/接收器(在600纳米下工作)的Omron E32-R16传感器头，而传感器系统303的反射器29可以是，例如，Omron E39-R1反射器(都由Omron公司制造)。也可以采用其他的放大器、发射器、接收器、反射器和工作波长等。当加热的基片被转移到转移室301内时，可以采用滤光器或者类似的机构防止热能(例如红外波长)到达/加热反射器29，因为这种加热可能会影响反射器29的反射性能。例如，可以采用能够通过发射器/接收器单元27发射的波长而反射红外波长的滤光器(例如布置在反射器29的附近)。
与图2的传统传感器系统25不同，在图3的创新传感器系统303中，发射器/接收器单元27发出的发射光束31和反射器29产生的反射光束33不以垂直的入射角(例如相对于基片S的平面呈90度，如图2所示)照射基片S。通过消除这种垂直入射，减少和/或消除了会在图2的传统传感器系统25中产生错误读出结果的反射、散射或其他机制。
发射和反射光束31、33的非垂直(non-normal)入射可以通过多种方式实现。例如，发射器/接收器单元27和反射器29都相对于转移室盖21和底23(从而相对于基片S)倾斜一定的(相似的)角度(如图3所示)。选择地，可以采用一种合适的光学器件(未显示)，例如棱镜、反射镜等，改变发射和/或反射光束31、33的方向，且发射器/接收器单元27与反射器29中的一个或者全部可以相对于基片S的主表面基本上平行地定位(如图2所示)。也可以采用其他用于改变发射和/或反射光束31、33的角度的技术。
在本发明的至少一个实施例中，发射和反射光束31、33偏离垂直入射基片S的角度(参考图中的指代数字307)大于大约1.9度，优选的为大约2-6度，更优选的是大约3.8度。换言之，发射和反射光束31、33与基片S平面的角度为大约84-88度(优选的为86度)。也可以采用其他的角度，不过偏离垂直入射的角度小允许近似地测量基片S的同一位置，即使基片S是以不同的高度/平面通过转移室301。
如上所述，除其他部件之外，可以采用控制器305探测基片S的存在/不存在(例如根据反射光束33的强度)。当基片S是玻璃基片时，每通过基片S一次的强度损失为大约10％，使得发射器/接收器单元27探测到的反射光束33的强度比发射光束31的强度小大约20％(假定基片S位于发射器/接收器单元27和反射器29之间)。
图4A是本发明可选择实施例的示意性侧视图。参考图4A，图3的传感器系统303不是用在传统的转移室中，而是用在具有圆盖形底部(domed bottom)403的转移室中，例如在美国临时专利申请系列No.60/390,629和美国临时专利申请系列No.60/392,578中说明的，其中美国临时专利申请系列No.60/390,629于2002年6月21日提出申请，标题为“用于真空处理系统的转移室”，美国临时专利申请系列No.60/392,578于2002年6月28日提出申请，标题为“用于真空处理系统的转移室”，本文引用它们的内容作为参考。如在上述参考专利申请中说明的，转移室401的圆盖形底部403以更小的厚度提供了更高的强度。图4A的实施例显示，第一传感器系统303a耦连转移室401的圆盖形底部403的圆形部分403a和转移室401的盖405。第二传感器系统303b耦连转移室401的圆盖形底部403的非圆形部分403b和转移室401的盖405。图4B是图4A中B区的放大图，显示反射器29相对于盖405(从而相对于基片S)倾斜一定角度；图4C是图4A中C区的放大图，显示发射器/接收器单元27相对于圆盖形底部403(从而相对于基片S)倾斜一定角度。
本发明的传感器系统还可以用作在美国临时专利申请系列No.60/390,764中说明的共享传感器系统的一部分，该专利申请于2002年6月21日提出，标题为“用于探测基片位置/存在的共享传感器”(律师案卷号No.7391)，本文引用其全部内容作为参考。
前面的叙述仅公开了本发明的例证性实施例；本领域普通技术人员能够在本发明的范围内容易地实现对上面公开的装置和方法的修改。例如，本发明是关于探测玻璃板加以说明的，但也可以用本发明探测其他类型的基片。发射器/接收器单元可以由独立的发射器和独立的接收器构成(例如，发射器和接收器不需要封装在一起)。
另外，在这里说明的特殊实施例中显示了适合于与七个室耦连的转移室。本发明的原理也可以应用于和多于或者少于七个室耦连的转移室。此外，无论转移室能够包容(accommodate)的全部室是否存在，和/或当采用多个负载闭锁室时，都可以应用本发明的原理。尽管本发明的传感器布局在这里被描述用在转移室中，但是应当理解，本发明的传感器布局也可以用于其他的室，例如处理室等。
每个发射器/接收器单元和/或反射器的全部或者一部分可以位于室的内部或者外部，其中该室采用了本发明的传感器布局(例如在外部或者部分外在传感器布局中，使光束通过一个或者多个石英窗口)。
图3的本发明转移室中含有的基片操纵(handling)机器手可以是任何类型的基片操纵器(handler)，且并不需要是图1显示的类型。
因此，尽管本发明是联系其例证性实施例公开的，但是应当理解，其他的实施例也可以处于本发明由下面权利要求限定的精神和范围内。

Claims (14)

1.一种用于探测基片的装置，包括：
发射器/接收器单元，其适合于发射光束通过位于转移室内的基片；
反射器，其适合于接收从发射器/接收器单元发出的光束，并向发射器/接收器单元反射该发射光束；和
控制器，其耦连发射器/接收器单元，并适合于根据发射器/接收器单元接收的反射光束的强度确定基片是否位于发射器/接收器单元与反射器之间；
其中，发射和反射光束中至少有一个适合于以非垂直的入射照射位于发射器/接收器单元与反射器之间的基片。
2.根据权利要求1的装置，其中发射器/接收器单元和反射器都相对于基片通过转移室的路径倾斜一定的角度，从而发射和反射光束都以非垂直的入射照射基片。
3.根据权利要求1的装置，其中发射和反射光束适合于以偏离垂直入射约2-6度的角度照射位于发射器/接收器单元与反射器之间的基片。
4.根据权利要求3的装置，其中发射和反射光束适合于以偏离垂直入射大约3.8度的角度照射位于发射器/接收器单元与反射器之间的基片。
5.根据权利要求1的装置，其中发射和反射光束近似平行。
6.根据权利要求1的装置，进一步包括多个发射器/接收器单元和反射器对，每一对具有的发射和反射光束适合于以非垂直的入射照射位于发射器/接收器单元与反射器对之间的基片。
7.一种用于探测基片的装置，包括：
转移室，其适合于耦连至少一个处理室和至少一个负载闭锁室；
发射器/接收器单元，其适合于发射光束通过位于转移室内的基片；
反射器，其适合于接收从发射器/接收器发射的光束，并向发射器/接收器单元反射该发射光束；和
控制器，其耦连发射器/接收器单元，并适合于根据发射器/接收器单元接收的反射光束的强度确定基片是否位于发射器/接收器单元与反射器之间；
其中发射和反射光束都适合于以非垂直的入射照射位于发射器/接收器单元与反射器之间的基片。
8.根据权利要求7的装置，其中发射器/接收器单元和反射器都相对于基片通过转移室的路径倾斜一定的角度，从而发射和反射光束都以非垂直的入射照射基片。
9.一种探测室内基片的方法，包括：
发射光束通过基片；
将光束反射回来通过该基片；
探测反射光束的强度；和
根据反射光束的强度确定基片是否位于室内；
其中发射和反射光束中至少有一个以非垂直的入射照射基片。
10.根据权利要求9的方法，其中发射和反射光束近似平行。
11.一种探测室内基片的方法，包括：
发射光束以非垂直的入射通过基片；
将光束反射回来并以非垂直的入射通过该基片；
探测反射光束的强度；和
根据反射光束的强度确定基片是否位于室内。
12.根据权利要求11的方法，其中发射和反射光束以偏离垂直入射约2-6度的角度照射基片。
13.根据权利要求12的方法，其中发射和反射光束以偏离垂直入射大约3.8度的角度照射基片。
14.根据权利要求11的方法，其中发射和反射光束近似平行。
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