JP2021197444A - 半導体工程のための部品整列装置及びこれによる部品整列方法 - Google Patents

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【課題】半導体工程のための部品整列装置及びこれによる部品整列方法を提供する。【解決手段】本発明は、半導体工程のための部品整列装置及びこれによる部品整列方法に関するものである。半導体工程のための部品整列装置は、移送手段15に結合されたフィンガー12に位置するように形成されながら部品がローディングされるローディングユニット11;ローディングユニット11に配される通信手段を有する作動制御ユニット13;及び少なくとも1つのビジョンユニット14;を含む。【選択図】図1

Description

本発明は、半導体工程のための部品整列装置及びこれによる部品整列方法に係り、具体的に、部品の交換過程で部品の交換位置が探知されて、部品を所定の位置に整列させる半導体工程のための部品整列装置及びこれによる部品整列方法に関する。
半導体製造過程で使われる部品のうち、消耗性部品に該当するエッジリング(Edge Ring)のような部品は、周期的に置き換えられる必要がある。エッジリングは、ウェーハの縁部にプラズマまたはガス流れを制限して、工程の均一性または信頼性を高めるために使われる。このようなエッジリングの交替のために、チャンバの内部を大気状態に作り、蓋(Lid)が開放されなければならない。このようなエッジリングの交換が真空状態で真空ロボットによって進行すれば、交替時間または装備のバックアップ時間(Backup Time)を減少させて、生産性を向上させうる。特許文献1は、クラスターツールアセンブリーに配されたプロセッサモジュール内で消耗性部品の除去及び交替を可能にするクラスターツールアセンブリーについて開示する。また、特許文献2は、ウェーハ整列装置を含むロードロックチャンバについて開示する。部品の交替過程で半導体工程設備の変化を最小にしながら、交替時間を減少させることが生産性の効率に有利である。半導体工程で精度の向上が要求されながら、部品交換の効率性と共に交換される部品の整列性を向上させる必要がある。しかし、先行技術は、このような技術について開示しない。
本発明は、先行技術の問題点を解決するためのものであって、以下のような目的を有する。
大韓民国特許公開番号10−2017−0054248(ラムリサーチ株式会社、2017.05.17.公開)プラズマプロセッシングシステムとインターフェーシングするエンドエフェクトを使用した消耗性部品の自動化された交替 大韓民国特許公開番号10−2011−0056841(株式会社テス、2011.05.31.公開)ウェーハ整列装置及びそれを含むロードロックチャンバ
本発明の目的は、部品の交替過程で部品が配されなければならない位置が探知されて、部品が所定の位置に整列されて置き換えられるようにする半導体工程のための部品整列装置及びこれによる部品整列方法を提供するところにある。
本発明の適切な実施形態によれば、部品整列装置は、移送手段に結合されたフィンガーに位置するように形成されながら部品がローディングされるローディングユニット;ローディングユニットに配される通信手段を有する作動制御ユニット;及び少なくとも1つのビジョンユニット;を含む。
本発明の他の適切な実施形態によれば、部品は、ウェーハに結合されるエッジリングになる。
本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、ビジョンユニットによって部品の交替位置から互いに異なる少なくとも2つの位置が探知される。
本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、ビジョンユニットは、一対になり、移動経路に対して垂直になる方向に配される。
本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、半導体工程のための部品を整列させる方法は、交換モジュールを交換位置に投入する段階;部品が交換モジュールに積載されて排出される段階;交換のための部品が交換モジュールに積載される段階;交換モジュールに設けられたビジョンユニットによって固定対象に対する相対的な位置が探知される段階;探知された位置に基づいて交換モジュールの位置が調節される段階;及び部品が交換され、交換モジュールが排出される段階;を含む。
本発明のさらに他の適切な実施形態によれば、部品は、エッジリングになり、相対的な位置は、互いに異なる少なくとも2つの地点になる。
本発明による半導体工程のための部品整列装置は、工程チャンバが未開放状態でエッジリングのような消耗性部品の交換が可能である。これにより、部品の交替過程での外部ガスとの接触によって発生する多様な形態の不良原因を除去させながら、装備のダウン時間を減少させうる。本発明による部品整列装置は、部品の交替過程で部品の位置がカメラのようなビジョンユニットによって確認されて、部品交換による工程誤差の発生を防止させる。
本発明による部品整列装置の実施形態を示した図面である。 本発明による部品整列装置が適用される実施形態を示した図面である。 本発明による部品整列装置の他の実施形態を示した図面である。 本発明による部品整列装置のさらに他の実施形態を示した図面である。 本発明による部品整列装置によってエッジリングが交換される過程の実施形態を示した図面である。 本発明による部品整列方法の実施形態を示した図面である。 本発明による部品整列方法の他の実施形態を示した図面である。
以下、本発明は、添付図面に提示された実施形態を参照して詳細に説明されるが、実施形態は、本発明の明確な理解のためのものであって、本発明は、これに制限されるものではない。下記の説明で、互いに異なる図面で同じ図面符号を有する構成要素は、類似した機能を有するので、発明の理解のために、不要であれば、反復説明はせず、公知の構成要素は、簡略に説明されるか、省略されるが、本発明の実施形態から除外されるものと理解されてはならない。
図1は、本発明による部品整列装置の実施形態を図示したものである。
図1を参照すれば、半導体工程のための部品整列装置は、移送手段15に結合されたフィンガー12に位置するように形成されながら部品がローディングされるローディングユニット11;ローディングユニット11に配される通信手段を有する作動制御ユニット13;及び少なくとも1つのビジョンユニット14;を含む。
部品(ER)は、例えば、半導体工程過程でウェーハを所定の位置に固定させるエッジリングになりうるが、これに制限されず、多様な消耗性部品またはこれと類似した交換が必要な部品が部品整列装置によって交換される。消耗部品は、使用期限、欠陥またはこれと類似した原因によって交換されなければならない部品になり、交換部品は、消耗部品を代替する新たな部品になる。部品交換装置は、例えば、ロボットアームのような自動移送装置によって工程チャンバに移動することができる。部品整列装置は、移送手段15に結合されたフィンガー12のような装置に分離可能になるように結合されるか、フィンガー12に積載されて固定される構造になるか、フィンガーの一部を形成しうる。例えば、部品整列装置にフィンガー12と結合される溝、突起、磁性結合部位またはこれと類似した結合手段が形成されうる。例えば、フィンガー12は、互いに分離されて平行に延びる一対のフィンガーハンド12a、12bからなりうる。四角板状、円板状またはこれと類似した形状を有したローディングユニット11がフィンガーハンド12a、12bに結合されうる。ローディングユニット11は、部品(ER)が積載される多様な構造を有し、提示された形状に制限されるものではない。移送手段15の作動によって、ローディングユニット11は多様な位置に移動し、例えば、工程チャンバの内部に配された静電チャック(ESC)に移動することができる。ローディングユニット11に作動制御ユニット13が配され、作動制御ユニット13は、マイクロプロセッサを含む電子チップの構造を有し、ローディングユニット11の作動状態を探知するか、ローディングユニット11に配された多様な電子部品または電子素子の作動を制御することができる。作動制御ユニット13は、近距離通信手段を含み、近距離通信手段によって外部作動装置と通信することができる。例えば、作動制御ユニット13は、部品(ER)が移動状態または交換状態を探知して通信手段を通じて外部作動装置に伝送しうる。例えば、ビジョンユニット14によって獲得された位置情報が、作動制御ユニット13の制御によって通信手段を通じて外部作動装置に伝送することができる。例えば、カメラユニットのようなビジョンユニット14がローディングユニット11の前側に設けられる。ビジョンユニット14は、部品(ER)がローディングユニット11に積載された状態で部品(ER)が固定される既定の地点に対する映像が獲得されるようにローディングユニット11に配置される。例えば、ビジョンユニット14は、ローディングユニットの下面に配されて部品(ER)が固定される位置に対する映像が獲得される。そして、ローディングユニット11に積載された部品(ER)の位置が確認され、これにより、交換過程で部品(ER)が固定される位置が探知されて確認される。このような部品(ER)の位置確認は、消耗部品を排出させる過程または交換部品を投入させる過程でなされうる。例えば、エッジリングのような部品(ER)の交換のために静電チャック(ESC)に向けて移動することができる。例えば、ローディングユニット11の移動基準線がX軸方向のような第1固定基準線(HL)に沿って移動し、移動過程で静電チャック(ESC)の第1探知点(RP1)に対する映像が獲得される。また、これと同時に部品(ER)の位置が確認される。以後、ローディングユニット11が同じ方向または移動経路の探知が可能な方向に沿って移動し、ビジョンユニット14によって第2探知点(RP2)に対する映像が獲得される。そして、第1、2探知点(RP1、RP2)に対する映像が作動制御ユニット13の制御によって通信手段を通じて移送手段15またはフィンガー12の移動を制御する移送制御装置に伝送することができる。そして、第1固定基準線(HL)と第2固定基準線(VL)との交差点に該当する中心位置(CP)が確認される。第1、2探知点(RP1、RP2)によって確認された部品(ER)の位置と中心位置(CP)とを備えて、ローディングユニット11の位置が調節されて消耗部品が排出されるか、交換部品を位置させる。ビジョンユニット14による部品(ER)の位置探知及びそれによるローディングユニット11の位置制御は、多様な方法でなされ、提示された実施形態に制限されるものではない。
図2は、本発明による部品整列装置が適用される実施形態を図示したものである。
図2を参照すれば、フィンガー12にローディングユニット11が結合されて部品を工程チャンバ21から排出させるか、工程チャンバ21に投入することができる。工程チャンバ21の内部に静電チャックのようなウェーハまたはこれと類似した半導体部品の固定のための固定チャック22が配置される。工程チャンバ21にフィンガー12の出入りのための開閉可能な入口211が形成され、部品の排出または投入のために、フィンガー12が工程チャンバ21の内部に移動することができる。固定チャック22にリフトピンのような分離手段23a、23bが設けら、分離手段23a、23bによって部品が固定チャック22から分離されるか、分離手段23a、23bに位置する部品が固定チャック22に位置される。フィンガー12が入口211を通じて固定チャック22に接近しながら、第1探知位置(P1)に対するイメージがビジョンユニット14によって獲得される。ビジョンユニット14は、例えば、ローディングユニット11の前側部分の下面に設けられて、固定チャック22の上側に位置する間に第1探知位置(P1)のイメージが獲得される。第1探知位置(P1)は、ローディングユニット11が固定チャック22に接近しながら、多様な時刻に獲得される固定チャック22の一側部分の多様な位置にもなり、あらかじめ決定しておく必要はない。以後、図2の下側に示されたように、ローディングユニット11が固定チャック22の上側に位置すれば、ビジョンユニット14によって第2探知位置(P2)に対するイメージが獲得される。第2探知位置(P2)は、第1探知位置(P1)と対向する位置の固定チャック22の端部になりうる。第1、2探知位置(P1、P2)に対するイメージがビジョンユニット14によって獲得されれば、探知モジュール(DM)を通じてイメージ情報が交換制御装置に伝送することができる。探知モジュール(DM)は、図1から説明された作動制御ユニットと同一または類似した機能を有し、例えば、イメージ処理手段、保存手段及び通信手段を含みうる。このように、第1、2探知位置(P1、P2)が探知されれば、中心位置(CP)が探知され、これにより、ローディングユニット11の現在位置と中心位置(CP)との相対的な位置関係が確認され、これにより、消耗部品を排出させるか、交換部品を固定させるローディングユニット11の正確な位置が算出される。そして、これにより、部品交換の位置精度が向上して、工程エラーを減少させる。
ローディングユニット11の固定チャック22に対する位置決定のために、多数個の探知位置(P1、P2)が探知されることが有利である。
図3は、本発明による部品整列装置の他の実施形態を図示したものである。
図3を参照すれば、一対のビジョンユニット14a、14bがローディングユニット11に設けら、一対のビジョンユニット14a、14bによって固定チャック22の4つの地点が探知される。前述したように、一対のビジョンユニット14a、14bは、ローディングユニット11の下面に長手方向の中心線に対して互いに対向する位置に配置される。エッジリングのような部品(ER)がローディングされた状態でロボットアームのような移送手段15に結合されたフィンガー12が移動しながら、ローディングユニット11が固定チャック22に向けて移動することができる。ローディングユニット11は、固定チャック22の第1固定基準線(HL)に沿って移動し、ローディングユニット11の前側部分が固定チャック22の前側部分に到達されれば、作動制御ユニット13の作動制御によって、第1、2ビジョンユニット14a、14bによって固定チャック22の前側部分の探知位置(RP11、RP12)に対するイメージが獲得される。以後、ローディングユニット11が固定チャック22の上側から移動して前側部分が固定チャック22の他の部分に位置すれば、裏側部分の探知位置(RP21、RP22)に対するイメージが獲得される。このように、4つの探知位置(RP11、RP12、RP21、RP22)に基づいて第1、2基準固定線(HL、VL)に対するローディングユニット11または部品(ER)の位置が確認される。例えば、部品(ER)の位置または仮想位置に対する探知位置(RP11、RP12、RP21、RP22)の互いに異なる地点の距離(RD11、RD12、RD21、RD22)が算出される。そして、このように算出された値に基づいて、部品(ER)の中心と固定チャック22の中心とが一致するように移動または回転しなければならないローディングユニット11の移動値または回転角度が算出される。以後、算出された角度に基づいてローディングユニット11が移動して整列され、これにより、部品(ER)が固定チャック22に正確に位置される。ローディングユニット11の整列基準は、多様に設定され、提示された実施形態に制限されるものではない。
図4は、本発明による部品整列装置の他の実施形態を図示したものである。
図4を参照すれば、ローディングユニット11は、多様な電子部品または電子素子が配された電子基板の構造を有し、前述したように、フィンガーに固定される構造を有しうる。ローディングユニット11は、板状のローディング胴体111;ローディング胴体111に配された多数個の制御チップ43a、43b、14a、14b、42、44;及び電力供給のためのバッテリのような電源を含みうる。例えば、ローディングユニット11の状態を探知するか、ローディングユニット11の作動条件を調節する探知ユニット43aまたは調節ユニット43bがローディング胴体111に配され、互いに対向するように配される一対のビジョンユニット14a、14b及びビジョンユニット14a、14bの作動条件を設定する位置設定ユニット42がローディング胴体111に配置される。また、通信チップ45がローディング胴体111に配され、それぞれの機能ユニットは、マイクロプロセッサのような制御ユニット44と作動ケーブル(CA1、CA2、CA3、CA4)とによって連結される。ローディングユニット11は、密閉された構造を有しながら独立して作動する。ビジョンユニット14a、14bは、下側方向に向かって配され、イメージ獲得のための焦点方向または焦点距離が調節される。また、ローディング胴体111の上側に密閉蓋が結合され、密閉蓋は、ローディング胴体111を密閉させながら上側部分に部品が固定される構造を有しうる。ローディングユニット11は、部品を固定させて、固定チャックに移送させながら、これと同時に固定チャックの位置探知が可能な多様な構造を有し、提示された実施形態に制限されるものではない。
図5は、本発明による部品整列装置によってエッジリングが交換される過程の実施形態を図示したものである。
図5を参照すれば、消耗部品に該当する消耗エッジリングのような部品(ER)が静電チャック51に固定された状態に保持され、静電チャック51に配されたリフトピンのような分離手段23a、23bによって部品(ER)が上側に上昇しうる。入口211を通じて工程チャンバ21の内部に投入されたローディングユニット11に配されたビジョンユニット14によって、静電チャック51に対するローディングユニット11の相対的な位置が確認される。そして、分離手段23a、23bによって上側に上昇した部品(ER)の下側に位置するローディングユニット11に部品(ER)がローディングされて、消耗部品が工程チャンバ21の外部に排出される。消耗部品が静電チャック51から除去された以後、交換部品を静電チャック51に位置させるために、部品(ER)が積載されたローディングユニット11の入口211を通じて工程チャンバ21の内部に投入される。提示された実施形態において、ローディングユニット11は、全体として円状になり、部品(ER)は、エッジリングになりうる。ローディングユニット11の下側に配された一対のビジョンユニット14a、14bによって部品(ER)がローディングされたローディングユニット11の静電チャック51に対する相対的な位置が確認される。例えば、静電チャック51の前側及び裏側の2つの位置が探知されるか、前側及び裏側の4つの位置が探知される。そして、静電チャック51に対する部品(ER)の相対的な位置が決定され、部品(ER)の中心位置が静電チャック51の中心位置と一致するようにローディングユニット11が移動することができる。ローディングユニット11が所定の位置に移動すれば、リフトピンのような分離手段23a、23bが上昇し、ローディングユニット11が下側に移動することができる。以後、部品(ER)が分離手段23a、23bに位置すれば、ローディングユニット11が下側に移動した以後、入口211を通じて工程チャンバ21の外部に排出される。以後、分離手段23a、23bが下側に移動し、これにより、部品(ER)が静電チャック51の所定の位置に固定される。ローディングユニット11によって多様な部品(ER)が所定の位置に移動して固定され、提示された実施形態に制限されるものではない。
図6は、本発明による部品整列方法の実施形態を図示したものである。
図6を参照すれば、半導体工程のための部品を整列させる方法は、交換モジュールを交換位置に投入する段階(P61);部品が交換モジュールに積載されて排出される段階(P63);交換のための部品が交換モジュールに積載される段階(P64);交換モジュールに設けられたビジョンユニットによって固定対象に対する相対的な位置が探知される段階(P65);探知された位置に基づいて交換モジュールの位置が調節される段階(P66);及び部品が交換され、交換モジュールが排出される段階(P67);を含む。
交換モジュールは、前述したローディングユニットのようなものになり、交換モジュールに前述したようなビジョンユニットまたは通信手段を含めた多様な制御チップを含みうる。交換モジュールが工程チャンバに投入され(P61)、エッジリングのような部品を排出することができる基準位置が探知される(P62)。探知された基準位置に交換モジュールが移動し、消耗部品が交換モジュールにローディングされて排出される(P63)。消耗部品が排出されれば(P63)、交換部品が交換モジュールにローディングされて部品が固定される静電チャックのような固定対象に移動することができる(P64)。交換モジュールによって固定対象に対する交換部品の相対的な位置が探知される(P65)。探知された位置に基づいて交換モジュールの位置が調節され(P66)、交換モジュールが所定の位置に移動することができる。以後、交換モジュールによって部品が固定対象に固定され、以後、交換モジュールが、例えば、固定チャンバのような部品が固定される固定対象が配された所から排出される。
部品がローディングされた状態で固定対象に対する部品の相対的な位置の探知が難しいか、探知情報に対する伝送が難しい。このような場合、交換部品が固定チャックのような固定対象に固定された以後、位置が探知される。
図7は、本発明による部品整列方法の他の実施形態を図示したものである。
図7を参照すれば、半導体用部品の整列方法は、部品が交換モジュールに固定された以後、交換モジュールによって固定対象に対する部品の相対的な位置が探知される段階をさらに含む。
図6から説明されたように、交換部品の固定される固定チャックに対する位置があらかじめ探知され、これに基づいて交換部品が固定チャックに固定される。これに比べて、交換部品が固定チャックに位置された以後、交換部品と固定チャックの相対的な位置が探知される。具体的に、半導体用部品の整列方法は、消耗部品が分離されて工程チャンバから排出されて除去された以後、交換部品が固定チャックに位置される段階(P71);交換モジュールによって固定対象に対する交換部品の相対的な位置が探知される段階(P73);交換部品が定められた誤差範囲以内の正確度を有しながら固定されているか否かが判断される段階(P74);判断の結果によって、交換部品が再び交換モジュールにローディングされる段階(P75);固定対象に固定されなければならない位置が補正される段階(P76);及び交換モジュールによって交換部品が固定対象に再び固定される段階(P78);を含む。
交換部品が固定対象に固定されれば(P71)、同一または他の交換モジュールが工程チャンバに進入されて(P72)、固定対象に対する交換部品の位置が探知される(P73)。交換部品の位置は、前述したように、2つのビジョンユニットによって4つの探知地点に対する2つのイメージによって確認される(P74)。もし、交換部品が既定の誤差範囲内にあれば(YES)、交換モジュールが工程チャンバの外部に排出される(P79)。これに比べて、既定の誤差範囲を外れれば(NO)、リフティングピンが上昇しながら交換部品が上昇し、交換部品が交換モジュールに積載される(P75)。以後、固定対象に対して固定位置が補正され(P76)、現在交換モジュールの位置から交換部品を再び補正された位置に固定するために、交換モジュールの相対的な位置が探知される(P77)。そして、補正位置及び探知位置に基づいて、再び交換部品が固定対象に固定される(P78)。以後、交換モジュールが工程チャンバから排出される(P79)。そして、必要に応じて、再び固定対象に対する交換部品の位置が探知され、位置補正がなされうる。このように、交換部品が固定対象に固定された状態で固定対象に対する位置が探知されて、交換部品の位置正確度が向上する。交換部品の位置再設定は、多様な方法でなされ、提示された実施形態に制限されるものではない。
以上、本発明は、提示された実施形態を参照して詳細に説明されたが、当業者は、提示された実施形態を参照して、本発明の技術的思想を外れない範囲で多様な変形及び修正発明を作ることができる。本発明は、このような変形及び修正発明によって制限されず、但し、下記に添付の特許請求の範囲によって制限される。
11:ローディングユニット
12:フィンガー
13:作動制御ユニット
14:ビジョンユニット
15:移送手段
21:固定チャンバ
22:固定チャック
23a、23b:分離手段
41:電源
43a、43b、43c:制御チップ
211:入口

Claims (6)

  1. 移送手段15に結合されたフィンガー12に位置するように形成されながら部品がローディングされるローディングユニット11と、
    ローディングユニット11に配される通信手段を有する作動制御ユニット13と、
    少なくとも1つのビジョンユニット14と、
    を含む半導体工程のための部品整列装置。
  2. 部品は、ウェーハに結合されるエッジリングになることを特徴とする請求項1に記載の半導体工程のための部品整列装置。
  3. ビジョンユニット14によって部品の交替位置から互いに異なる少なくとも2つの位置が探知されることを特徴とする請求項1に記載の半導体工程のための部品整列装置。
  4. ビジョンユニット14は、一対になり、移動経路に対して垂直になる方向に配されることを特徴とする請求項1に記載の半導体工程のための部品整列装置。
  5. 半導体工程のための部品を整列させる方法において、
    交換モジュールを交換位置に投入する段階と、
    部品が交換モジュールに積載されて排出される段階と、
    交換のための部品が交換モジュールに積載される段階と、
    交換モジュールに設けられたビジョンユニットによって固定対象に対する相対的な位置が探知される段階と、
    探知された位置に基づいて交換モジュールの位置が調節される段階と、
    部品が交換され、交換モジュールが排出される段階と、
    を含む半導体用部品の整列方法。
  6. 部品は、エッジリングになり、相対的な位置は、互いに異なる少なくとも2つの地点になることを特徴とする請求項1に記載の半導体用部品の整列方法。
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