KR100990002B1 - 대형 기판 테스트 시스템 - Google Patents

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매튜하스 브루너
신이치 쿠리타
웬델 티. 블로니간
에드가 케허버그
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 기판들을 테스트하는 시스템 및 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 기판을 테스트하는 테스트 시스템은 로드락 챔버, 이송 챔버 및 테스트 스테이션을 포함한다. 로드락 챔버 및 테스트 스테이션은 서로의 상부에 배치되고, 전달챔버에 결합된다. 이송 챔버는 제 1 높이인 로드락 챔버와 제 2 높이인 테스트 스테이션 사이에 기판을 전달하는데 이용되는 로봇을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 기판을 회전시키는데 이용되는 턴테이블을 가지는 테스트 스테이션이 제공된다. 턴테이블은 기판을 테스트하기 위해 요구되는 이동 범위가 기판의 완전한 테스트 및/또는 검사를 용이하게 하면서, 실질적으로 감소될 수 있도록 한다.

Description

대형 기판 테스트 시스템{LARGE SUBSTRATE TEST SYSTEM}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 대형 기판용 처리 시스템들에 관한 것이다.
박막 트랜지스터들(TFT)은 일반적으로 컴퓨터 및 텔레비젼 모니터와 같은 액티브 매트릭스 디스플레이들, 핸드폰 디스플레이들, 개인휴대정보단말기(PDA), 및 증가하는 다른 디바이스들에 사용된다. 일반적으로, 평판들은 2개의 유리 플레이트들을 포함하는데, 상기 플레이트들은 그 사이에 삽입된 액정 재료층을 가진다. 유리 플레이트들 중 적어도 하나는 전원에 결합되고, 상기 유리 플레이트 위에 배치된 하나의 도전성 막을 포함한다. 전원으로부터 도전성 막에 공급된 전력은 패턴 디스플레이를 만들어내는 액정 재료의 방향을 바꾼다.
평판 기술을 시장에서 수용하면서, 더 큰 디스플레이들에 대한 요구, 증가된 생산량 및 더 낮은 제조 비용은 장비 제조업자들로 하여금 평판 디스플레이 제조업자들을 위한 더 큰 크기의 유리 기판들을 수용하는 새로운 시스템을 개발하도록 하였다. 현재의 유리 처리 장비는 일반적으로 대략 1 평방미터까지의 기판을 수용하도록 구성된다. 1 - 0.5 평방미터까지 그리고 1 - 0.5 평방미터를 초과하는 기판 크기들을 수용하도록 구성된 처리 장비는 가까운 미래에 구현될 것이다. 상기 대형 기판들은 평판 디스플레이 제조업자들에게 실질적인 투자를 나타낸다. 처리하는 동안에 결함들을 모니터하고 수정하기 위해서, 평판 디스플레이 제조업자들은 제조 단계 동안에 디바이스를 테스트하는 쪽으로 점차 방향을 돌리고 있다. 평판 디스플레이 제조업자들이 평면 패널들 위에 형성된 디바이스들을 테스트하는 것을 가능하게 하는 하나의 상기 디바이스는 캘리포니아 산타 클라라에 위치한 어플라이드 머티리얼스사의 지사인 AKT사로부터 이용 가능한 PUMA™전자빔 테스터이다.
전자빔 테스터는 박막 트랜지스터 매트릭스의 처리 테스팅을 제공한다. 전자빔 테스트는 몇 가지 테스트 방법들을 제공한다. 전자빔 테스터는 픽셀들에 인가된 전압에 응답하여 픽셀 전압들을 감지하는데 사용될 수 있거나 또는 픽셀은 픽셀을 충전하는 전류를 제공함으로써 빔에 의해 구동될 수 있다. 전류에 대한 픽셀 응답은 결함 정보를 제공하기 위해서 모니터링될 수 있다.
테스트하는 동안에, 각각의 셀은 전자빔 아래에 위치되어야만 한다. 이는 평면 패널을 빔 아래 위치한 X/Y 테이블 상에 위치시킴으로써 달성된다. X/Y 테이블이 전자빔 아래로 각각의 픽셀을 연속적으로 위치시키기 위해서 측면으로 이동함에 따라, 풋프린트(footprint)는 상기 이동을 위한 공간을 제공하기 위해서 X/Y 테이블 주위로 전용으로 사용되어야만 한다.
그러나, 테스팅 장비가 더 큰 평면 패널들을 수용하기 위해서 크기에 있어서 증가되기 때문에, 현재의 장비 디자인의 단순한 스케일링은 바람직하지 않게 큰 장비 풋프린트를 만든다. 따라서, 처리 유닛 처리량당 더 큰 장비 풋프린트는 장비 소유자에게 소유의 고비용 부담을 준다. 또한, 장비의 큰 크기는 수송비용을 증가시키고, 어떤 경우에는, 장비가 운반될 수 있는 수단과 장소를 제한한다.
따라서, 평판 디스플레이들을 위한 소형 테스팅 시스템이 필요하다.
본 발명의 일 태양에서, 기판을 테스팅하기 위한 시스템들이 일반적으로 제공된다. 일 실시예에서, 기판을 테스팅하기 위한 시스템은 로드락 챔버 및 시스템에 결합된 테스트 스테이션을 가지는 이송 챔버를 포함한다. 테스트 스테이션은 로드락 챔버 위에 적어도 부분적으로 적층된다. 로봇은 이송 챔버에 위치하고, 로드락 챔버와 테스트 스테이션 사이에서 기판들을 운반하는데 이용된다.
또 다른 실시예에서, 기판을 테스팅하기 위한 시스템은 포지셔닝 테이블 및 그 안에 배치된 다수의 테스트 메커니즘들을 가지는 테스트 스테이션을 포함한다. 포지셔닝 테이블은 기판을 미리 규정된 평면 이동 범위내에서 이동시키는데 이용된다. 다수의 테스트 메커니즘들은 포지셔닝 테이블에 의해서 실질적으로 그 아래에 위치한 기판의 적당한 영역들과 선택적으로 상호작용하는데 이용된다.
또 다른 실시예에서, 기판을 테스팅하기 위한 시스템은 포지셔닝 테이블 및 그 안에 배치된 적어도 하나의 테스트 메커니즘을 가지는 테스트 스테이션을 포함한다. 포지셔닝 테이블은 기판을 회전 및 X/Y 평면 이동 둘 다로 이동시키는데 이용된다. 적어도 하나의 테스트 메커니즘은 포지셔닝 테이블에 의해 실질적으로 그 아래 위치한 기판의 적당한 영역들과 선택적으로 상호작용하는데 이용된다.
또 다른 태양에서, 기판을 테스팅하기 위한 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 기판을 테스팅하기 위한 방법은 기판을 로드락 챔버로부터 이송 챔버로 전달하는 단계, 이송 챔버 안으로 기판의 높이를 변경하는 단계, 기판을 이송 챔버로부터 테스트 스테이션으로 전달하는 단계, 및 기판을 테스트하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 기판을 테스트하기 위한 방법은 기판의 제 1 부분을 전자빔 생성기 아래 테스트 스테이션으로 이동시키는 단계, 기판을 회전시키는 단계, 전자빔 생성기 아래로 기판의 제 2 부분을 이동시키는 단계, 및 전자빔 생성기 아래로 통과하는 기판의 부분들을 순차적으로 테스트하는 단계를 포함한다.
앞에서 간략히 요약되었고, 본 발명의 더 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 실시예들과 함께 설명될 것이다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 일반적인 실시예들만을 도시하는 것이고, 따라서 본 발명의 범위를 정하는 것은 아니며, 다른 균등한 효과적인 실시예들이 존재할 수 있다.
도 1 은 테스트 시스템의 일 실시예의 단면도이다.
도 2 는 로드락 챔버의 일 실시예의 단면도이다.
도 3 은 도 2 의 로드락 챔버의 기판 지지 후프의 일 실시예의 사시도이다.
도 4 는 테스트 스테이션의 일 실시예의 측면도이다.
도 5 는 포지셔닝 테이블의 일 실시예의 확대도이다.
도 6 은 도 5 의 포지셔닝 테이블의 캐리어의 일 실시예의 단면도이다.
도 7 은 테스트 스테이션의 또 다른 실시예의 평면도이다.
도 8 은 테스트 스테이션의 또 다른 실시예의 평면도이다.
도 9 는 턴테이블의 일 실시예의 단면도이다.
도 10 은 테스트 스테이션의 또 다른 실시예의 평면도이다.
도 11 은 본 발명의 테스트 루틴의 일 실시예의 흐름도이다.
도 12 는 테스트 스테이션의 또 다른 실시예의 평면도이다.
도 13 은 테스트 스테이션의 또 다른 실시예의 측면도이다.
도 14 는 테스트 스테이션을 가지는 클러스터 툴의 일 실시예의 평면도이다.
이해를 돕기 위해서, 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해서 가능한 한 동일한 참조번호들이 사용되었다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로 평면 패널 박막 트랜지스터 디스플레이들을 만들기 위해서 사용된 것과 같은 대형 기판들을 테스트 및/또는 검사하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 여기에서 설명된 테스트 시스템들이 대형 기판들을 위한 공지된 시스템들과 비교해서 소형 풋프린트를 제공하지만, 테스트 시스템들의 공간절약 태양들 및 다른 특징들이 다른 형태와 크기들의 기판들을 처리하도록 구성된 다른 테스트 시스템들에도 참조될 수 있다.
도 1 은 대형 유리 기판들을 테스트 및/또는 검사하기 위한 테스트 시스템(100)의 일 실시예를 도시한다. 테스트 시스템(100)은 일반적으로 테스트 스테이션(102), 로드락 챔버(104) 및 로드락 챔버(104)와 테스트 스테이션(102) 사이에서 기판들을 전달하기 위한 이송 챔버(106)를 포함한다. 테스트 스테이션(102)의 적어도 일 부분은 로드락 챔버(104) 위에 장착된다. 이송 챔버(106)는 로드락 챔버(104)와 테스트 스테이션(102)에 인접해서 배치된다. 도 1 에 도시된 실시예에서, 이송 챔버(106) 및 테스트 스테이션(102)은 이송 챔버(106)를 통해 형성된 포트(110)에 결합된 펌프(108)에 의해 일반적으로 진공 조건으로 유지되는 공통적인 환경을 공유한다.
이송 챔버(106)는 시스템(100) 내에서 기판 이동을 수행하는데 이용되는 로봇(112)을 포함한다. 일 실시예에서, 로봇(112)은 이송 챔버(106)를 통해 로드락 챔버(104)와 테스트 스테이션(102) 사이에서 기판 전달을 가능하게 하는 적어도 X/Z 좌표 시스템의 이동 범위를 가진다. 로봇(112)은 일반적으로 링키지(116)에 결합된 엔드 이펙터(114)를 포함한다. 링키지(116)는 로봇(112)의 몸체(120)로부터 연장한 축(118)에 결합된다. 링키지(116)는 이송 챔버(106)와 로드락 챔버(104) 또는 테스트 스테이션(102) 사이에 기판 이동을 용이하게 하기 위해서, X축을 따라서 로봇 몸체(120)에 관하여 엔드 이펙터(114)를 연장시키고 수축시키는 방식으로 작동될 수 있다. 링키지(116)를 지지하는 축(118)은 Z축을 따라서 엔드 이펙터(114)의 높이를 제어하기 위해서 로봇 몸체(120)에 관하여 연장될 수 있거나 또는 수축될 수 있다.
예를 들면, 엔드 이펙터(114)는 테스트될 기판(130)을 꺼내기 위해서 이송 챔버(106)로부터 로드락 챔버(104)속으로 연장될 수 있다. 기판(130)을 전달하는 엔드 이펙터(114)는 로봇 몸체(120)에 실질적인 중심 위치까지 이송 챔버(106)로 수축된다. 이어, 축(118)은 로봇 몸체(120)로부터 연장되고, 테스트 스테이션(102)과 인접한 미리 결정된 높이까지 기판(130)을 나르는 엔드 이펙터(114)를 상승시킨다. 이어, 엔드 이펙터(114)는 기판을 미리 규정된 위치로 기판을 위치시키기 위해서 테스트 스테이션(102)으로 연장된다. 선택적인 구성들을 가지는 로봇들은 로드락 챔버(104)와 테스트 스테이션(102) 사이에 기판 전달을 유효하게 하기 위해서 사용될 수 있다. 선택적으로, 로봇(112)의 축(118)은 중심축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있어서 엔드 이펙터(114)의 어떠한 높이에서도 X/Y 평면을 통한 엔드 이펙터(114)의 이동을 용이하게 한다.
도 2 는 로드락 챔버(104)의 일 실시예를 도시한다. 로드락 챔버(104)는 일반적으로 챔버 몸체(202)의 측벽들(208,210)을 통해 형성된 적어도 제 1 밀폐 포트(204) 및 제 2 밀폐 포트(206)를 가지는 챔버 몸체(202)를 포함한다. 각각의 포트(204,206)는 챔버 몸체(202)의 내부 환경을 차단시키기 위해서 슬릿 밸브(212)에 의해 선택적으로 밀폐가능하다. 제 1 포트(204)는 일반적으로 로드락 챔버(104)를 팩토리 인터페이스(기판 대기 시스템), 처리 시스템 또는 다른 디바이스(도시되지 않음)에 결합시킨다. 제 2 포트(206)는 기판 전달을 용이하게 하기 위해서 로드락 챔버(104)와 이송 챔버(106) 사이에 배치된다. 펌핑 시스템(214)은 펌핑 포트(216)를 통해 로드락 챔버(104)에 결합된다. 펌핑 시스템(214)은 로드락 챔버(104)내의 압력이 이송 챔버(106)내의 압력과 실질적으로 동일한 수준으로 낮추도록 한다. 벤트와 연통되는 흐름 제어 밸브(220)를 가지는 벤트(218)는 로드락 챔버(104)의 챔버 몸체(202)를 통해 형성된다. 제어 밸브(220)는 필터링된 가스를 로드락 챔버(104)속으로 전달하기 위해서 선택적으로 개방될 수 있고, 제 1 포트(206)를 통해 로드락 챔버(104)에 결합된 디바이스의 압력과 실질적으로 동일한 수준까지 로드락 챔버(104)내의 압력을 상승시킨다.
기판 지지 후프(222)는 챔버 몸체(202)내에 배치된다. 후프(222)는 적층되고, 한 쌍의 버팀기둥(228)에 관해 이격된 채로 유지되는 제 1 기판 지지(상부)단(tray)(224) 및 제 2 기판 지지(하부)단(226)을 포함한다. 각각의 단(224,226)은 그 위의 기판을 지지하도록 구성된다. 일반적으로, 하나 이상의 홈들(238)(가상으로 도시된)은, 엔드 이펙터(114)가 기판을 전달하는 동안 기판의 하부면에 접근하도록 기판과 각각의 단(224,226) 사이에 통과되게 하기 위해서 각각의 단(224,226)의 상부면(240)에 형성된다. 홈들(238)은 단(224,226)에 기판들을 전달하고 단(224,226)으로부터 기판들을 제거하도록 한다. 선택적으로, 리프트 핀들은 단들(224,226)과 기판을 이격되도록 하는데 이용될 수 있다.
하부단(226)은 축(230)에 의해 리프트 메커니즘(234)에 결합될 수 있다. 리프트 메타니즘(234)은, 단들(224,226)이 로봇(112)의 엔드 이펙터(114)로 기판 전달을 용이하게 하도록 높이를 변경하게 한다. 예를 들면, 로봇(112)의 엔드 이펙터(114)는 단들(224,226) 상에서 지지되는 기판 아래 하나의 홈(238)에 위치될 수 있다. 단들(224,226)은 기판을 단들(224,226) 중 하나로부터 엔드 이펙터(114)로 전달하기 위해서 낮춰질 수 있다. 반대로, 단들(224,226)은, 기판이 위치된 후에 단들(224,226) 중 하나 상으로 엔드 이펙터(114)로부터 기판을 고르기 위해서 상승될 수 있다. 축(230)을 감싸는 벨로즈(232)는, 후프가 이동하는 동안에 로드락 챔버(104)의 진공도를 유지하기 위해서 가요성 진공 시일을 제공하도록 챔버 몸체(202)와 제 2 단(226) 사이에 일반적으로 배치된다.
동작의 일 예시에서, 제 1 포트(204)는, 기판이 로드락 챔버(104)내에서, 일반적으로 하부단(226) 상에 위치되도록 제 2 포트(206)가 밀폐되는 동안에 개방될 수 있다. 제 1 포트(204)를 밀폐하는 슬릿 밸브(212)가 닫히고, 펌핑 시스템(214)에 결합된 밸브(236)는 로드락 챔버(104)가 이송 챔버(106)의 압력과 실질적으로 동일한 압력까지 진공되도록 개방된다. 이어, 제 2 포트를 닫는 슬릿 밸브(212)가 개방되고, 로봇(112)이 상부단(224) 상의 테스트된 기판을 로드락 챔버(104)내에서 위치시키도록 한다. 이어, 로봇(112)은 하부단(226)으로부터 테스트될 기판을 회수하도록 이동한다. 이어, 로봇(112)은 테스트될 기판을 테스트 스테이션(102)으로 이동시킨다. 일단 테스트될 기판이 로드락 챔버(104)로부터 제거되면, 슬릿 밸브(212)는 제 2 포트를 밀폐하여 닫고, 밸브(220)는 벤트(218)를 통해 로드락 챔버(104)로 가스가 필터링되게 개방된다. 일단 로드락 챔버(104)내의 압력이 제 1 포트(204)에 결합된 디바이스의 압력과 실질적으로 동일하면, 제 1 포트(204)는 테스트된 기판이 로드락 챔버(104)로부터 회수되도록 개방된다. 로드락 챔버(104)를 통해 기판을 통과시키는 다른 순서가 또한 이용될 수 있다.
하나 이상의 기판들을 전달하기 위한 다른 로드락들이 선택적으로 이용될 수 있다. 본 발명에서 장점으로 이용될 수 있는 로드락 챔버들의 2개의 예시들이 1999년 12월 15일에 제출된 미국 특허출원 09/464,362호 및 _ 제출된 미국 특허 _호("장비를 처리하기 위한 이중쌍 슬롯 로드락"이라는 명칭의 사건번호 4946)에 개시되고, 그 둘은 본 발명에 전체로 참조된다. 선택적으로, 다수의 기판들을 포함하는 카세트들을 수용하도록 구성된 로드락들이 또한 이용될 수 있다.
도 4 는 테스트 스테이션(102)의 일 실시예의 측면도를 도시한다. 테스트 스테이션(102)은 일반적으로 테스트 및/또는 검사하는 동안에 기판을 고정하는데 이용되는 포지셔닝 테이블(404)에 장착된 하나 이상의 테스트 메커니즘(402)을 포함한다. 제어기(406)는 테스트 또는 검사 처리를 제어하기 위해서 테스트 메커니즘(402) 및 포지셔닝 테이블(404)에 결합된다.
제어기(406)는 일반적으로 중앙처리장치(CPU)(408), 지지회로(410) 및 메모리(114)를 포함한다. CPU(408)는 로봇 동작, 기판 포지셔닝 및 테스트/검사 루틴들을 제어하기 위한 산업적인 설정에 사용될 수 있는 컴퓨터 프로세서의 형태의 것일 수 있다. 메모리(114)는 CPU(408)에 결합된다. 메모리(114), 또는 컴퓨터 판독매체는 램(RAM), 롬(ROM), 플로피디스크, 하드디스크, 또는 다른 형태의 디지털 저장매체, 로컬 또는 원격과 같은 하나 이상의 쉽게 이용 가능한 메모리일 수 있다. 지지 회로(410)는 종래 방식으로 프로세서를 지지하기 위해서 CPU(408)에 결합된다. 상기 회로들은 캐쉬, 파워 서플라이들, 클럭 회로들, 입/출력 회로, 서브시스템들 등을 포함할 수 있다.
테스트 메커니즘(402)은 적어도 하나의 테스트 또는 검사 루틴의 일 부분을 제공한다. 예를 들면, 테스트 메커니즘(402)은 기판(130)의 적당한 부분들의 영상들, 예를 들면 기판(130) 상에 형성된 픽셀들을 수집하기 위한 카메라일 수 있다. 테스트 메커니즘(402)은 선택적으로 테스트 루틴 동안에 기판(130) 상에 형성된 디바이스들의 전압 수준들을 검출할 수 있거나 또는 기판(130) 상에 형성된 디바이스들을 활성화시킬 수 있는 전자빔 생성기일 수 있다. 본 발명의 장점으로 이용될 수 있는 하나의 테스트 스테이션(102)은 포지셔닝 테이블에 장착된 하나의 전자빔 생성기를 포함하는 PUMA™테스트 시스템이다. 상기 PUMA™테스트 시스템은 캘리포니아 산타클라라의 어플라이드 머티리얼스의 지사인 AKT사로부터 이용 가능하다.
포지셔닝 테이블(404)는 테스트 메커니즘(402)이 기판의 적당한 부분들과 상호작용하도록 기판을 순차적으로 위치시킨다. 일반적으로, 포지셔닝 테이블(404)은 테스트 메커니즘(402)의 실질적으로 아래에 기판의 상기 적당한 부분들을 위치시킨다. 포지셔닝 테이블(404)은 그 위에 기판(130)을 지지하고, X/Y 이동, 회전 이동 또는 그것들의 조합을 제공하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 포지셔닝 테이블(404)은 제 1 구동 시스템(422)에 의해 테스트 스테이션(102)의 프레임(418)에 결합된 스테이지(420), 및 제 2 구동 시스템(426)에 의해 스테이지(420)에 결합된 기판(130)을 지지하는 캐리어(424)를 포함한다. 제 1 구동 시스템(422)은 제 1 축을 따라서 선형적으로 스테이지(420)를 이동시키고, 제 2 구동 시스템(426)은 일반적으로 제 1 축에 직교하여 지향된 제 2 축을 따라서 스테이지(420)에 관하여 캐리어(424)를 이동시킨다. 제 1 및 제 2 구동 시스템(422,426)의 결합 동작은 캐리어(424)(및 그 위에 놓인 기판(130))가 제 1 및 제 2 축에 의해 한정된 평면으로 테스트 메커니즘(402)에 관하여 이동되도록 한다.
도 5 는 도 4 에 도시된 포지셔닝 테이블(404)의 확대도이다. 제 1 구동 시스템(422)은 일반적으로 테스트 스테이션(102)의 프레임(418)에 결합된 한 쌍의 선형 레일들(502)을 포함한다. 다수의 가이드들(506)은 레일들(502)과 움직일 수 있게 체결된다. 가이드들(506)은 (도 5 의 확대도에서 레일들(502)에 부착되어 도시된)스테이지(420)의 제 1 면(504)에 결합된다. 가이드들(506)은 선형 레일들(502)을 따라서 이동하고, 따라서 스테이지(420)가 제 1 방향으로 프레임(418)을 따라서 이동하도록 한다. 볼 스크류 및 모터와 같은 선형 작동기(508)는 프레임(418)을 따라서 이동함에 따라 스테이지(420)의 위치를 제어하기 위해서 스테이지(420)와 프레임(418) 사이에 결합된다. 도 5 에 도시된 실시예에서, 선형 작동기(508)의 제 1 단부는 가이드들(506) 중 하나에 결합되고, 선형 작동기(508)의 제 2 단부는 프레임(418)에 결합된다. 다른 형태들의 선형 작동기들이 또한 사용될 수 있다.
제 2 구동 시스템(426)은 제 1 구동 시스템(422)과 유사하게 구성된다. 제 2 구동 시스템(426)은 스테이지(420)의 제 2 면(512)에 결합된 한 쌍의 선형 레일들(510)을 포함한다. 레일들(510)은 일반적으로 프레임(418)에 결합된 선형 레일들(502)에 직교하는 방향으로 지향된다. 다수의 가이드들(514)은 (도 5 의 확대도에서 레일들(510)에 부착되어 도시된)캐리어(424)의 제 1 면(516)에 결합된다. 적어도 하나의 가이드(514)는 선형 레일들(510) 및 스테이지(420)를 따라서 캐리어(424)의 이동을 용이하게 하도록 제 2 구동 시스템(426)의 각각의 선형 레일들(510)과 체결된다. 볼 스크류 및 모터와 같은 선형 작동기(518)는 스테이지(420)에 관하여 캐리어(424)의 부분을 제어하기 위해서 스테이지(420)와 캐리어(424) 사이에 결합된다. 제 1 및 제 2 구동 시스템들(422,426)은, 기판의 적당한 부분들(예, 픽셀들)이 테스트 메커니즘(402)과 계면하도록 위치될 수 있기 위해서 제어기(406)에 결합된다. 일반적으로, 구동 시스템들(422,426)은, 모든 픽셀들이 테스트하는 동안에 테스트 메커니즘(402)과 인터페이스할 수 있는 위치까지 이동되도록 하는 이동 범위를 가진다.
캐리어(424)의 제 2 면(520)은 테스트 및/또는 검사하는 동안에 기판을 지지하는데 이용된다. (도 5 에 2개로 도시된)적어도 하나의 홈(522)은, 엔드 이펙터(114)가 기판 전달을 용이하게 하기 위해서 제 2 면(520) 상에 위치될 때 기판(130)에 접근하도록 캐리어(424)의 제 2 면(520)에 형성된다.
도 6 은 캐리어(424)의 일 실시예의 단면도를 도시한다. 캐리어(424)는 테스트하는 동안에 기판(130)을 캐리어(424)의 제 2 면(520)에 클램핑하는 프로버(602)를 포함한다. 프로버(602)는 일반적으로 사진 프레임 구성을 가지고, 테스트 메커니즘(402)이 기판(130)과 상호작용하는 적어도 하나의 개구 또는 윈도우(606)를 적어도 부분적으로 형성하는 면들(단면으로 도시된 면들(604a-b) 및 배경에 도시된 면(604c))을 가진다. 각각의 윈도우(606)는, 기판(130) 상에 형성된 미리 규정된 필드의 픽셀들(또는 다른 디바이스)이 시계에 노출될 시스템(100) 또는 테스트 메커니즘(404)에 의해 생성된 전자빔에 의해서 테스트되도록 위치된다. 따라서, 특정 프로버(602)의 수, 크기 및 위치들은 테스트될 기판의 설계에 기초해서 선택된다.
프로버(602)는 하나 이상의 작동기들(608)에 의해 캐리어(424)에 결합된다. 도 6 에 도시된 실시예에서, 작동기들(608)은 공압 실린더들이지만, 그러나 기판을 클램핑하는데 적당한 다른 형태들의 작동기들이 고려된다. 작동기들(608)은, 로봇(112)에 의해 캐리어(424) 상에 기판의 제거 또는 배치를 용이하게 하기 위해서, 캐리어(424)의 제 2 면(520)에 관하여 이격되어 프로버(602)를 위치시키도록 연장될 수 있다. 작동기들(602)은 기판(130)에 대해 프로버(602)를 밀착시키도록 작동될 수 있어서 기판을 캐리어(424)에 고정시킨다.
기판(130)과 접촉하는 프로버(602)의 페이스(610)는 일반적으로 제어기(406)에 결합된 다수의 전기 접촉 패드들(612)을 포함한다. 전기 접촉 패드들(612)은 미리 결정된 픽셀(또는 기판(130)상에 형성된 다른 디바이스)과 제어기(406) 사이에 전기 접속부를 제공하도록 위치한다. 따라서, 프로버(602)가 캐리어(424)에 기판(130)을 고정하기 위해서 기판(130)에 밀착됨에 따라, 제어기(406)와 기판(130) 상의 디바이스들 사이의 전기 접촉이 접촉 패드(612)를 통해 만들어진다. 이는 제어기가 선택된 픽셀에 전압을 인가하도록 하거나 또는 테스트하는 동안에 전압과 같은 속성들의 변화에 대해 각각의 픽셀을 모니터하도록 한다.
일 실시예에서, 기판은 박막 트랜지스터 매트릭스를 구성하는 적당한 부분들 또는 픽셀들 상에 테스트 메커니즘(402)으로부터 방출되는 전자빔을 순차적으로 충돌시킴으로써 테스트된다. 픽셀이 테스트된 후에, 포지셔닝 테이블(404)은 또 다른 픽셀이 테스트될 수 있도록 기판을 이동시킨다. 전자빔 테스팅은 몇가지 테스트 방법들을 이용할 수 있다. 예를 들면, 전자빔은 프로버(602)의 전기 접속부들을 통해 픽셀들 또는 픽셀에 인가된 전압에 응답하여 픽셀 전압들을 감지하는데 이용될 수 있다. 선택적으로, 픽셀 또는 다수의 픽셀들은 픽셀(들)을 충전하도록 전류를 제공하는 전자빔에 의해 구동될 수 있다. 전류에 대한 픽셀 응답은 결함 정보를 제공하기 위해서 프로버(406)에 의해 픽셀에 결합된 제어기(406)에 의해 모니터될 수 있다. 전자빔 테스팅의 예시들은, 슈미트의 1994년 11월 29일에 특허된 미국 특허 5,369,359호; 부르너등의 1995년 5월 9일에 특허된 미국 특허 5,414,374호; 부르너등의 1993년 11월 2일에 특허된 미국 특허 5,258,706호; 부르너등의 1991년 1월 15일에 특허된 미국 특허 4,985,681호; 및 부르너등의 1994년 11월 6일에 특허된 미국 특허 5,371,459호에 개시되었고, 상기 특허들 모두는 본 발명에 전체로 참조된다. 전자빔은 또한 더 많은 수의 픽셀들이 소정의 포지셔닝 테이블(404) 위치에서 테스트되도록 전자기적으로 편향될 수 있다.
도 1 및 4 를 참조하여, 테스트 시스템(100)은 기판 상의 결합들의 확인 및 수정을 용이하게 하기 위해서, 테스트하는 동안에 확인된 결함들을 검사하기 위한 비전 시스템(140)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 비전 시스템(140)은 제어기(406)에 결합된 카메라(142)를 포함할 수 있다. 카메라(142)는 하나 이상의 픽셀들의 확인 및/또는 검사가 가능하게 충분한 해상도의 렌즈(144)를 가진다. 일 실시예에서, 렌즈(144)는, 대략 3-5개의 픽셀들이 동시에 보이도록 확대부를 가진다. 다른 렌즈가 선택적으로 이용될 수 있다. 카메라(142)에 의해 포획된 영상은 제어기에 전송된다. 카메라(142)와 제어기 사이의 전송은 고정배선, 무선, 적외선 또는 다른 형태의 신호일 수 있다. 제어기는 오퍼레이터에 의해 검사를 위한 신호를 디스플레이할 수 있다. 오퍼레이터는 디지털 처리 및/또는 수정하는 동안에 사용을 위해 기판 상의 결함의 형태 및 위치와 결합한 코드화 한다. 선택적으로, 영상과 각각의 형태의 잠재적인 결함으로 메모리에 저장된 미리 규정된 영상과 비교하기 위해서 제어기에 의해 처리될 수 있다. 제어기는 기판 상의 위치에 존재하는 손상 또는 결함의 형태를 결정하기 위해서 픽셀들의 영상과 메모리에 저장된 영상들을 비교한다.
카메라(142)는 테스트 메커니즘(402)에 결합될 수 있거나 또는 테스트 스테이션(102) 또는 이송 챔버(106)의 또 다른 위치에 고정될 수 있다. 도 1 에 도시된 실시예에서, 카메라(142)는 이송 챔버에 장착된 로봇(146)에 의해 지지된다. 로봇(146)은 선택된 픽셀을 보는 것이 가능한 위치에 카메라(142)를 위치시키기 위해 이동 범위를 가진다. 결함의 위치 및 카메라 위치의 선택에 따라, 프로버(도 6 에 도시된 602)는 카메라(142)에 의해 프로버에 근접한 픽셀들을 보는 것을 용이하게 하기 위해서 포지셔닝 테이블(404)로부터 멀어지는 작동을 요구할 수 있다.
도 7 은 테스트 스테이션(700)의 또 다른 실시예의 상부도이다. 테스트 스테이션(700)이 다수의 전자빔 생성기들(702)(2개가 도 7 에 도시된다)을 포함하는 것을 제외하고는 상기된 테스트 스테이션(102)과 유사하게 구성된다. 전자빔 생성기들(702)은 이격되어, 일반적으로 캐리어(424)의 폭의 절반 이하로 위치한다. 2개의 전자빔 생성기들의 위치 및 사용은, 포지셔닝 테이블(404)의 이동 범위가 전술한 테스트 스테이션(102)에서 사용된 하나의 전자빔 소스에서 요구된 이동 범위의 대략 절반이 되도록 한다. 포지셔닝 테이블(404)에 의해 요구되는 이동 범위가 뚜렷하게 감소됨에 따라, 테스트 스테이션(700)(및 전체 시스템)의 풋프린트가 바람직하게 감소된다. 풋프린트를 추가로 감소시키기 위해서 3개 또는 추가의 전자빔 생성기들을 사용하는 것이 또한 가능하다.
도 8 은 테스트 스테이션(800)의 또 다른 실시예를 도시한다. 테스트 스테이션(800)이 기판(130)을 회전시키는데 이용되는 것을 제외하고는 상기된 테스트 스테이션들과 일반적으로 유사하다. 일 실시예에서, 테스트 스테이션(800)은 포지셔닝 테이블(404), 테스트 메커니즘(402) 및 프로버(602)를 포함한다. 테스트 스테이션(800)은 테스트 스테이션(800)의 포지셔닝 테이블(404)과 프레임(418) 사이에 배치된 (가상으로 도시된) 턴테이블 또는 다른 회전 디바이스(802)를 추가로 포함한다. 회전 디바이스(802)는 미리 결정된 각도로 포지셔닝 테이블(404)과 그 위에 있는 기판(130)을 회전시키도록 작동될 수 있다. 예를 들면, 회전 디바이스(802)는 기판의 대략 절반이 테스트된 후(130'로 도시된), 180도로 포지셔닝 테이블(404)을 회전시킬 수 있다. 기판(130)의 회전은 기판(130)의 테스트되지 않은 부분(130")을 이전에 테스트된 기판의 부분(130')의 위치에 놓는다. 따라서, 포지셔닝 테이블(404)은 기판의 테스팅을 완성하기 위해서 기판을 동일한 이동 범위로 이동시키는 것만이 필요하기 때문에, 기판을 테스트 메커니즘(402) 아래로 통과시키는데 필요한 구동 시스템들(422,426) 중 하나의 요구되는 이동 범위를 실질적으로 감소시킬 수 있다. 하나 이상의 검사 디바이스가 이용되는 실시예들에서, 도 3 에 도시된 것처럼, 회전 디바이스(802)는 테스트하는 동안에 기판의 적당한 커버리지를 보장하기 위해 필요한 이동을 추가로 감소시키는데 이용될 수 있다. 회전 메커니즘은 포지셔닝 테이블(404)과 기판(130) 사이에, 또는 포지셔닝 테이블(404) 자체 내에 선택적으로 결합될 수 있다.
도 9 는 회전 디바이스(802)의 일 실시예의 부분 절단 사시도이다. 회전 디바이스(802)는 일반적으로 상부 플레이트(904)에 회전 장착된 베이스 플레이트(902)를 포함한다. 상부 플레이트(904)는 포지셔닝 테이블에 결합되고 베이스 플레이트(902)는 프레임(418)에 결합된다. 베이스 플레이트(902)에 관한 상부 플레이트(904)의 각도 회전은 작동기(906)에 의해 제어된다. 베어링들(908)은 일반적으로 상부 플레이트(904)의 부드러운 회전 및 정확하고 반복가능한 위치설정을 보장하기 위해서, 상부 플레이트(904)와 베이스 플레이트(902) 사이에 이용된다. 베이스 플레이트(902)에 관한 상부 플레이트(904)를 구동하는 작동기(906)는 상부 플레이트(904)와 베이스 플레이트(902) 사이에 각도 이동을 반복적으로 제어하는데 적당한 모터 및 타이밍 벨트, 선형 작동기, 스탭퍼 모터, 공압식 실린더, 수압식 실린더 또는 다른 디바이스일 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 기어(910)는 상부 플레이트(904)에 결합되고, 작동기(906), 예를 들면 모터(914)에 의해 구동되는 제 2 기어(912)에 의해 체결된다.
도 10 은 테스트하는 동안 기판(130)의 반대 사분면을 커버하기 위해서 위치한 2이상의 테스팅 디바이스들(402)을 가지는 테스트 스테이션(1000)의 또 다른 실시예를 도시한다. 회전 디바이스(802)(가상으로 도시된)는 시스템(1000)의 베이스(418)와 포지셔닝 테이블(404) 사이에 결합된다. 회전 디바이스(802)는 포지셔닝 테이블(404)이 이동하는 각각의 축에서 요구되는 이동을 실질적으로 감소시키기 위해서 대략 90도로 포지셔닝 테이블(404)을 회전시킬 수 있어서, 두 방향으로 테스트 스테이션(1000)(및 거기에 결합된 시스템)의 풋프린트 요구사항을 감소시킨다.
도 11 은 동작의 하나의 모드를 나타내는 루틴(1100)의 블록도를 도시한다. 단계(1102)에서, 기판은 시스템(100)의 로드락 챔버(104)로 전달된다. 단계(1102)는 로드락 챔버(104)와 이송 챔버(106) 사이의 압력을 실질적으로 동일하게 하는 단계를 추가로 포함한다. 단계(1104)에서, 로봇(112)은 로드락 챔버(104)로부터 기판(130)을 회수하고 기판을 이송 챔버(106)로 이동시킨다. 단계(1106)에서, 로봇(112)은, 기판이 테스트 스테이션(102)에 배치된 캐리어(424)에 전달될 수 있는 미리 결정된 높이까지 기판을 상승시킨다. 단계(1108)에서, 프로버(602)는 기판을 캐리어(424)에 클램핑하고, 제어기(406)와 기판 상에 형성된 디바이스들(즉, 픽셀들) 사이의 전기 통로를 제공한다. 단계(1110)에서, 테스팅은 포지셔닝 테이블(404)을 이용해서 하나 이상의 테스트 메커니즘(402) 아래의 기판의 적당한 부분들(즉, 픽셀들)을 통과시킴으로써 개시된다. 전술한 것처럼, 테스팅은 기판을 전자빔으로 수동적으로 탐침하는 단계, 전자빔을 사용해서 픽셀을 활성화하는 단계, 비전 시스템 또는 다른 형태의 테스트를 사용해서 픽셀을 가시적으로 검사하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 단계(1112)에서, 기판의 나머지를 테스트하기 위해서, 기판의 제 1 부분이 테스트된 후에, 기판은 미리 규정된 각도로 회전될 수 있다. 단계(1114)에서, 전자빔을 이용해서 테스트된 미리 결정된 픽셀들은 비전 시스템(140)을 이용해서 더 검사될 수 있다.
이어, 기판은 단계(1116)에서 프로버들을 언클램핑해서 테스트 스테이션(102)으로부터 제거되고, 로봇에 의해서 이송 챔버(106)로 회수한다. 단계(1120)에서, 로봇은 로드락 챔버(104)에 인접한 미리 결정된 수준까지 기판의 전달을 용이하게 하기 위해서 기판의 높이를 낮춘다. 단계(1122)에서, 기판은 로드락 챔버(104)로 측면 이동된다. 단계(1126)에서, 로드락 챔버(104)와 시스템 밖의 대기 또는 디바이스 사이의 등압력을 위해서 배기된다. 단계(1128)에서, 테스트된 기판은 로드락 챔버(104)로부터 제거되고, 테스트될 새로운 기판이 그 안에 위치한다.
도 12 는 테스트 시스템(1200)의 또 다른 실시예를 도시한다. 테스트 시스템(1200)은 전술한 것과 유사한 테스트 스테이션(1202)을 포함하고, 이송 챔버(1206)에 결합된 적어도 하나의 복구 스테이션(1204)을 추가로 포함한다. 이송 챔버(1206) 내에 배치된 로봇(1208)은 복구 스테이션(1204)에 기판 전달이 가능한 축을 중심으로 회전할 수 있다.
도 13 은 테스트 시스템(1300)의 또 다른 실시예를 도시한다. 시스템(1300)은 이송 챔버(1304)에 결합된 테스트 스테이션(1302) 및 로드락 챔버(1306)를 포함한다. 테스트 스테이션(1302), 이송 챔버(1304) 및 로드락 챔버(1306)는, 로드락 챔버(1306) 및 테스트 스테이션(1302)이 수직으로 오버랩하지 않는다는 것을 제외하고는 전술한 것과 유사하다. 테스트 스테이션(1302)은 종래의 디자인과 비교해서 소형이고, 다수의 테스트 메커니즘(402) 또는 회전 디바이스(802)와 같은 적어도 하나의 공간 절약 피처를 포함한다.
도 14 는 통합 테스트 스테이션(1400)을 가지는 클러스터 툴의 일 실시예를 도시한다. 클러스터 툴(1410)은 적어도 하나의 로드락 챔버(1416)에 결합된 팩토리 인터페이스(1412) 및 중앙 이송 챔버(1414)를 포함한다. 다수의 처리 챔버(1418)는 기판 처리를 용이하게 하기 위해서 이송 챔버(1414)에 결합된다. 테스트 스테이션(1400)은 툴(1410) 내에서 처리된 기판들의 테스트 프로세스를 용이하게 하기 위해서 이송 챔버(1414)에 결합된다. 테스트 스테이션(1400)은 전술한 테스트 스테이션들에 유사할 수 있다. 본 발명의 장점으로 이용될 수 있는 클러스터 툴은 어플라이드 머티리얼스사의 지사인 AKT사로부터 이용 가능한 10K Gen 5 CVD 시스템이다.
따라서, 기판을 테스팅할 수 있는 종래의 테스팅 시스템들과 비교해서 요구되는 풋프린트를 실질적으로 감소시키는 테스트 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 풋프린트 요구사항들을 추가로 감소시키고 테스팅 처리율을 증가시키기 위해서 다중 테스트 메커니즘들로 구성될 수 있다. 개시된 다양한 실시예들은 하나 이상의 크기 감소 피처들을 포함하도록 구성될 수 있기 때문에, 테스팅 메커니즘의 수 및 증가된 처리율 및 감소된 풋프린트 크기의 장점들을 가지는 턴테이블의 사용이 특정 응용예를 위한 가장 적당한 구성을 선택하기 위해서 풋프린트 비용에 대비해서 중요시될 수 있다.
상기 설명들이 본 발명의 바람직한 실시예들을 개시하지만, 본 발명의 다른 실시예들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 이루어진다. 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해서 결정된다.

Claims (52)

  1. 기판 테스트 시스템으로서,
    로드락 챔버;
    슬릿 밸브에 의해 상기 로드락 챔버로부터 선택적으로 밀봉되는 통로를 구비하며 상기 로드락 챔버에 결합되는 이송 챔버;
    상기 로드락 챔버 위에 적어도 부분적으로 적층되며 상기 이송 챔버에 결합되는 테스트 스테이션
    ― 상기 테스트 스테이션은,
    미리 규정된 평면 운동 범위내에서 상기 기판을 이동시키도록 구성된 테이블; 및
    상기 테이블에 의해 실질적으로 하부에 위치된 상기 기판의 개별 영역들과 선택적으로 상호작용하도록 구성된 테스트 메커니즘을 더 포함함 ― ; 및
    상기 이송 챔버에 배치되고 상기 로드락 챔버와 상기 테스트 스테이션 사이에서 기판들을 이송하도록 구성된 로봇
    을 포함하는, 기판 테스트 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드락 챔버는 내부에 2개 이상의 기판들을 유지시키도록 구성되는, 기판 테스트 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 메커니즘은 카메라인, 기판 테스트 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 카메라는 상기 기판 상부에 상기 카메라를 위치시키도록 구성된 로봇 메커니즘에 장착되는, 기판 테스트 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 테이블은 X/Y 테이블인, 기판 테스트 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 X/Y 테이블에 결합되며 미리 규정된 각도를 통해 상기 기판을 회전시키도록 구성된 턴테이블을 더 포함하는, 기판 테스트 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 스테이션은 상기 기판 상에 형성된 전자 소자들의 미리 규정된 필드가 상기 테스트에 의해 관찰될 수 있도록 위치된 하나 이상의 윈도우들을 구비한 프레임을 더 포함하는, 기판 테스트 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프레임은,
    상기 전자 소자들의 미리 규정된 필드의 테스트 특성을 제어기에 제공하도록 구성된 다수의 전기 접속부들을 더 포함하는, 기판 테스트 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 테스트 메커니즘은 하나 이상의 전자빔 생성기들인, 기판 테스트 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 기판 테스트 시스템으로서,
    기판의 개별 영역들과 선택적으로 상호작용하도록 구성되며 다수의 테스트 메커니즘들이 결합된 테스트 스테이션;
    상기 테스트 스테이션에 배치되며 상기 다수의 테스트 메커니즘들에 대해 미리 규정된 평면 운동 범위내에서 상기 기판을 이동시키도록 구성되는 테이블; 및
    상기 기판 상에 형성된 전자 소자들의 테스트 특성을 나타내기 위한 제어기와 상기 기판 사이에 결합되도록 구성된 다수의 전기 접속부들
    을 포함하며, 상기 테스트 메커니즘들 중 적어도 하나는 전자빔 생성기인, 기판 테스트 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 테이블은 X/Y 테이블인, 기판 테스트 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 테이블은,
    미리 규정된 각도로 상기 기판을 회전시키도록 구성된 턴테이블을 더 포함하는, 기판 테스트 시스템.
  18. 삭제
  19. 제 15 항에 있어서,
    이송 챔버; 및
    상기 테스트 스테이션에 대해 적층된 관계로 상기 이송 챔버에 결합된 로드락 챔버를 더 포함하는, 기판 테스트 시스템.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 다수의 전기 접속부들은 상기 테이블에 대해 이동가능한 프레임 상에 배치되는, 기판 테스트 시스템.
  23. 삭제
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