KR101074000B1 - 집적 프로세스 컨디션 검지형 웨이퍼 및 데이터 분석시스템 - Google Patents

집적 프로세스 컨디션 검지형 웨이퍼 및 데이터 분석시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 프로세스 조건 측정 디바이스 및 핸들링 시스템은 프로세스 조건 측정 디바이스의 치수들이 생산 기판의 그것들에 근접하고 핸들링 시스템이 기판들을 생산하는데 사용된 기판 캐리어와 유사한 경우의 생산 환경과 고도로 통합될 수 있다. 프로세스 조건들은 생산 환경을 거의 방해하지 않으면서 측정될 수 있다. 데이터는 프로세스 조건 측정 디바이스로부터 인간의 개입이 거의 없거나 또는 전혀 없이 사용자에게 전송될 수 있다.

Description

집적 프로세스 컨디션 검지형 웨이퍼 및 데이터 분석 시스템{INTEGRATED PROCESS CONDITION SENSING WAFER AND DATA ANALYSIS SYSTEM}
본 발명은 반도체 웨이퍼 프로세싱, LCD 디스플레이 유리 기판 프로세싱, 자기 메모리 디스크 프로세싱 및 박막 공정들로부터 제조된 기타 디바이스들에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 프로세싱 조건들을 감지 및 기록할 수 있고 데이터를 수신기에 전송할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
집적 회로, 디스플레이 또는 디스크 메모리의 제조는 일반적으로 수많은 프로세싱 단계들을 사용한다. 각각의 프로세스 단계는 운영할 수 있는 디바이스를 제공하기 위해 신중히 모니터링되어야 한다. 이미지화 공정, 증착 및 성장 공정, 에칭 및 마스킹 공정 등의 전반에서, 예를 들면 온도, 가스 흐름, 진공, 압력, 화학 물질, 가스 또는 플라즈마 조성 및 노출 거리가 각 단계 동안 신중해 조절되어야 하는 것은 중요하다. 각 단계에 연루된 여러 프로세싱 조건들에 신중한 주의를 기울이는 것은 최적의 반도체 또는 박막 공정들의 필수 요건이다. 최적 프로세싱 조건들로부터 임의의 일탈은 뒤따르는 집적 회로 또는 디바이스가 표준 레벨에서 수행되게 하거나 또는 악화되거나, 완전히 실패하게 할 수 있다.
프로세싱 챔버 내에서, 프로세싱 조건들은 변화한다. 온도, 가스 유동률 및 (또는) 가스 조성 등의 프로세싱 조건들의 변화들은 집적 회로의 형성에 크게 영향을 미치고, 따라서 그 성능에 크게 영향을 미친다. 집적 회로 또는 기타 디바이스와 동일하거나 또는 유사한 물질의 프로세싱 조건들을 측정하기 위한 기판을 사용하는 것은 기판의 물성들이 처리될 실제 회로들과 동일하기 때문에 그 조건들의 가장 정확한 척도를 제공한다. 구배들 및 변화들은 실질적으로 모든 프로세스 조건들에 대해 챔버 전반에 존재한다. 따라서, 이들 구배들은 기판의 표면을 가로질러 존재할 뿐 아니라 그 위아래에 존재한다. 웨이퍼에서 프로세싱 조건들을 정확히 제어하기 위해, 측정들은 웨이퍼에 따라 이루어지고, 판독치들은 자동화된 제어 시스템 또는 오퍼레이터에 실시간으로 이용될 수 있음으로써 챔버 프로세싱 조건들의 최적화가 용이하게 달성될 수 있는 것이 중요하다. 프로세싱 조건들은 반도체 또는 기타 디바이스 제조를 제어하기 위해 사용된 임의의 파라메터 또는 제조업자가 모니터링하고자 하는 임의의 조건을 포함한다.
프로세싱 챔버 내에서, 로봇은 시험 웨이퍼 또는 기판을 수송한다. 로봇을 포함하는 디바이스의 일 예는 TEL 회사에 의해 제조된다. 로봇 및 프로세싱 챔버에 관한 보다 많은 정보를 위해, "Semiconductor Treatment System and Method for Exchanging and Treating Substrate"라는 표제의 Araki의 미합중국 특허 제5,564,889호를 참조하고, 이를 참조 문헌으로서 본원에 인용한다. 이 출원은 2002년 12월 3일자로 출원된 미합중국 가특허 출원 제60/430,858호; 2003년 8월 19일자로 출원된 미합중국 가특허 출원 제60/496,294호; 2003년 10월 17일자로 출원된 Wane Renken 등의 "Integrated Process Condition Sensing Wafer and Data Analysis System"라는 표제의 미합중국 가특허 출원 제60/512,243호; 및 Renken의 미합중국 특허 출원 제10/056,906호에 관한 것이며, 이들을 참조 문헌으로서 본원에 인용한다.
타겟 환경으로 전달될 수 있고, 광범위한 데이터를 획득할 수 있고, 타겟 환경 또는 이 타겟 환경을 포함하는 도구에 대한 어떠한 분열도 거의 없는 핸들링 시스템으로 복귀할 수 있는 프로세스 조건 측정 디바이스(PCMD)가 개시되어 있다. PCMD는 도구에 의해 정상적으로 다루어지는 기판들과 유사한 특성들을 갖도록 고안된다. 그러한 기판들의 특성들은 일반적으로 공업 표준들에 의해 명시된다. 따라서, 300mm 실리콘 웨이퍼용으로 고안된 시스템에 대해, PCMD는 실리콘 기판을 갖고, 300mm 웨이퍼의 그것들과 유사한 물리적 치수들을 갖는다. 성분들은 PCMD의 프로필을 300mm 웨이퍼의 그것과 동일하거나 또는 근접하게 유지하도록 기판의 공동들 내에 위치할 수 있다. 그의 치수들 및 그의 무선 디자인 때문에, PCMD는 그것이 300mm 웨이퍼라면 로봇에 의해 다루어질 수 있다. 그것은 에칭, 세정, 포토리쏘그래피 등과 같이 웨이퍼들에 의해 수행되는 공정 단계들을 수행할 수 있다. PCMD는 프로세싱 동안 온도, 압력 및 가스 유동률 등의 프로세스 조건들을 기록하고 요청될 때의 데이터를 업로드한다. 수송 및 저장 중의 조건들 역시 모니터링될 수 있고 기록될 수 있다.
PCMD를 제조하는 것은 반도체 IC 제조에 사용된 것들과 유사한 다중 프로세스 단계들을 사용한다. 절연층은 기판 상으로 침착된다. 도전층은 침착되고 패턴화되어 트레이스들을 형성한다. 공동들은 기판 표면 내에 형성되고, 성분들은 그들 공동들 내에 위치한다. 이어서, 성분들은 트레이스들에 결합되어 전기 접속부들을 형성한다. 이어서, 표면 안정화층은 표면 상으로 침착되어 기판, 성분들 및 와이어 결합들을 보호한다.
PCMDs는 부품들이 화학적 또는 전기적으로 손상 입는 것으로부터 보호함으로써 가혹한 환경들과 화합될 수 있다. 중요 부품들은 ICs의 패키지화에 사용되는 부품들과 유사한 커버들을 가질 수 있다. 커버들은 사파이어 등의 특수화된 물질들 또는 전기적 보호를 위해 실리콘 또는 금속으로 제조될 수도 있다. PCMDs는 진동자가 그의 특수화된 온도 범위에서 벗어나 수행될 수 있게 하는 온도 보상 회로를 포함시킴으로써 고온에 적응될 수 있다.
핸들링 시스템은 그것이 핸들링 시스템 내에 도킹될 때 전자 모듈과 데이터를 교환하고, 전자 모듈로부터 전력을 수용하기도 한다. 핸들링 시스템은 전면 개방 통합 포드(FOUP) 등의 표준 기판 캐리어 내에 전자 모듈을 포함할 수 있다. 이는 핸들링 시스템이 도구에 의해서 또는 설비 자동화에 의해 고도로 집적되게 한다. PCMD는 도구에 의해 FOUP로 및 그로부터 이동될 수 있고, FOUP는 설비 자동화에 의해 하나의 도구로부터 다른 도구로 이동될 수 있다. FOUP는 그것이 저장될 수 있거나 또는 수송되는 경우의 PCMD에 대한 깨끗한 환경을 제공한다. 또한, FOUPs에 대한 스테이션들의 로딩은 FOUP의 아이덴티티를 결정하기 위해 RFID 리더들에 의해 정상적으로 제공되고, 네트워크를 통해 트래킹 시스템으로 정보를 중계한다. FOUP의 전자 모듈을 RFID 송수신기에 접속시킴으로써, 전자 모듈로부터 데이터는 그것이 액세스될 수 있는 네트워크로 전송될 수 있다.
핸들링 시스템은 PCMD를 핸들링 시스템 내에서 이동시킬 수 있는 정렬 모듈을 가질 수 있다. PCMD의 수직 및 회전 운동은 그의 주변을 지원하는 회전 스테이지 또는 휠들에 의해 달성될 수 있다. PCMD를 상승시킴으로써 전자 모듈에 대한 보다 양호한 결합을 허용할 수 있다. PCMD의 측면 운동은 PCMD를 어떤 위치로 이동시키기 위해 PCMD의 하위 표면과 접촉하게 되는 무빙 벨트 또는 휠에 의해 달성될 수 있다.
PCMD는 그의 배향이 결정되게 하는 그의 표면 상에 어떤 패턴을 가질 수 있다. PCMD의 표면의 에지 상에 인쇄된 그레이코드는 PCMD의 회전 배향이 결정되게 할 수 있다. 그레이코드 판독기들은 PCMD의 배향이 그것이 서베이 상으로 전송되기 전 및 그것이 복원된 후에 공지되도록 핸들링 시스템에 설치될 수 있다. 그러한 시스템은 배향을 결정하기 위해 판독기들에 상대적인 PCMD의 움직임을 필요로 하지 않는다.
PCMD는 부품들이 고온에서 작동하게 하는 온도 보상 회로를 가질 수 있다. 클록 회로 내의 진동자는 그 진동자가 그의 명시된 온도 범위를 너머서 계속 기능하도록 온도가 변화함에 따라 조절되는 성향을 가질 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1A는 프로세스 조건 측정 디바이스("PCMD")(100)의 평면도.
도 1B는 PCMD(100) 내의 부품들의 도면.
도 1C는 PCMD(100) 내의 단일 부품의 단면도.
도 1D는 그레이코드 코딩된 PCMD(100)의 일 실시예의 평면도.
도 1E는 중심축(199) 둘레로 회전하는 PCMD(100)를 보여주는 도면.
도 2A는 핸들링 시스템("HS")(200)의 뒷면의 사시도.
도 2B는 HS(200)는 HS(200)의 정면의 사시도.
도 2C는 기판 캐리어와 프로세싱 챔버 사이에 기판들을 수송하는 로봇을 갖는 프로세싱 도구(260)를 보여주는 도면.
도 2D는 프로세싱 도구(260)의 단면도.
도 3A는 PCMD(100)의 일 실시예의 단면도.
도 3B는 PCMD(100)의 다른 실시예의 단면도.
도 4A는 도 3A에 나타낸 단면을 만드는 단계들을 나타내는 흐름도.
도 4B는 도 4A에 나타낸 단면을 만드는 단계들을 나타내는 흐름도.
도 5A는 코일(508)을 유도적으로 하전시키는 E-코일(510)의 단면도.
도 5B는 자기 도전층(555)에 의해 코일(508)을 유도적으로 하전시키는 E-코일(510)의 단면도.
도 6은 고온 크리스탈 진동자 회로(660)의 회로도.
도 7은 4개의 송신기들(728-731)을 갖는 PCMD(700)를 보여주는 도면.
도 8A는 핸들링 시스템(880)을 보여주는 도면.
도 8B는 그레이코드(850)를 갖는 PCMD의 일부를 보여주는 도면.
도 8C는 정렬 모듈(881)을 보여주는 도면.
도 8D는 정상 위치의 PCMD(800)를 갖는 핸들링 시스템(880)을 보여주는 도면.
도 8E는 상승 위치의 PCMD(800)를 갖는 핸들링 시스템(880)을 보여주는 도면.
도 8F는 PCMD(800)를 갖는 정렬 모듈(881)을 보여주는 도면.
도 8G는 PCMD(800)를 측면으로 이동시키는 정렬 모듈(881)을 보여주는 도면.
도 8H는 PCMD(800)를 상승시키고 회전시키는 정렬 모듈(881)을 보여주는 도면.
도 8I는 PCMD(800) 쪽으로 수직으로 이동시키는 E-코일(810)을 보여주는 도면.
도 9는 PCMD(900), 핸들링 시스템(980) 및 소프트웨어 어플리케이션(987) 사이의 여러 가지 통신 시스템들을 보여주는 도면.
도 10은 PCMDs의 리드 보호 부품들의 상이한 실시예들을 보여주는 도면.
상세한 설명
일 실시예에서 측정 시스템은 웨이퍼 또는 기판의 여러 위치들에서 프로세싱 조건들을 측정하고, 프로세스 조건들의 이후의 전송 또는 다운로딩을 위해 메모리 내에 이들을 기록한다. 프로세싱 챔버가 데이터를 전송할 수 있는 창들을 갖는 측정 시스템의 다른 실시예에서, 이 시스템은 프로세싱 조건들을 실시간으로 데이터 프로세싱 디바이스에 추가로 전송할 수 있다.
도 1A는 본 발명의 일 실시예인 프로세스 조건 측정 디바이스("PCMD")(100)를 예시한다. PCMD(100)는 프로세스 측정 시스템의 일부이고, 그의 다른 부품들은 도 2를 참조하여 이후에 기재될 것이다. PCMD(100)는 실리콘 웨이퍼, 유리 기판 또는 당업계에 잘 공지된 다른 기판들 등의 기판을 포함한다. 기판(102)(평면도에서 볼 수 없음)은 바람직하게는 실리콘 웨이퍼이고, 임의의 직경으로 될 수 있지만, 바람직하게는 8, 10 또는 12인치 직경 웨이퍼이다.
많은 부품들이 집적되어 PCMD(100)를 형성한다. 센서들(124)은 PCMD(100) 둘레에 분배되고, 따라서, 기판의 표면을 가로질러 여러 프로세싱 조건들에서 구배들을 검출할 수 있다. 센서들(124)은 도전성 트레이스들(120)을 통해 마이크로프로세서(104)에 접속된다. 도전성 트레이스들(120)은 바람직하게는 알루미늄을 포함하지만, 임의의 도전성 물질을 포함할 수 있고, 도전성 트레이스들 및 기타 성분들을 포함하는 PCMD(100)의 형성은 도 3 및 4를 참조하여 이후에 기재될 것이다. 마이크로프로세서(104)는 PCMD(100)의 오퍼레이션에 필요한 프로세싱 조건들 및 기타 명령들을 저장하기 위해 플래쉬 메모리 셀들을 포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 플래쉬 또는 기타 유형의 메모리는 선택적으로 마이크로프로세서(104)의 통합 부분이기보다는 오히려 이산적인 EPROM 또는 EEPROM의 일부일 수 있다. 클록 크리스탈(132)은 PCMD(100)의 여러 오퍼레이션들에 사용되는 타이밍 신호를 발생시킨다. 송신기(128)는 데이터를 전송하기 위해 발광 다이오드(LED)를 포함하는 것이 바람직하다. 송신기(108) 둘레에는 데이터를 수신하고, 전원들(112A 및 112B)을 유도적으로 하전시키도록 작동하는 무선 주파수(RF) 유도성 코일(108)이 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 송신기(128)는 또한 송수신기로서 작용할 수 있고, 데이터를 수신할 뿐만 아니라 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 코일(108)은 수신기로서 작용할 수 있을 뿐만 아니라, 송신기로서 작용할 수도 있다. 따라서, 코일(108)은 데이터 및 전력 모두를 수신할 수 있는 수신 유닛으로서 작용할 수 있다.
예시된 실시예에서, 전원들(112A 및 112B)은 PCMD(100)의 중심으로부터 동일한 거리에 있는 박막 리튬 이온 전지들이다. 얇은 0.25mm 두께의 전원들은 0.70mm 두께를 갖는 얇은 전체 PCMD 구조를 허용하고, 이는 웨이퍼 생산에 비교되고, 웨이퍼 핸들링 공정들에 전형적으로 사용되는 로봇 팔들과 필적한다. 이들 전원들은 이들이 유사하게 유도적으로 하전되는 경우의 피부 아래의 의료 임플란트들에 이미 통상적으로 되었다. 전원들(112A 및 112B)은 180℃ 근처인 리튬의 융점에 이르는 온도에서 연속적으로 작동될 수 있다. 도 1D 및 1E에 나타낸 전원들(112A, 112B)의 동일한 거리의 간격은 PCMD(100)가 프로세싱 모듈 내에서 회전될 수 있는 상황들에서 유익한 PCMD(100)의 밸런스를 유지한다. 도 1E는 PCMD(100)의 중심을 통해 통과하는 PCMD(100)의 중심축(199)을 보여준다. 중심축(199)은 PCMD(100)의 표면(198)에 수직이다. PCMD(100)의 중력 중심은 중심축(199)을 따라 놓인다. 중심축(199)은 PCMD가 프로세싱 모듈 내에서 회전되었을 때의 회전축이다. 전지들(112A 및 112B)은 중심축(199)에서 180°떨어져 동일한 거리에 있다. 따라서, 전지들(112A 및 112B)이 동일한 질량인 경우, 이들의 조합된 중력 중심은 중심축(199)에 따른다. 또한, 기타 부품들은 가능한 한 균일한 질량 및 열적 프로필을 유지하기 위해 배열된다. 표면 안정화층(116) 및 광학적 차폐층은 여러 프로세싱 조건들로부터 부품들 및 기판을 보호하기 위해 PCMD(100)의 모든 부품들 상에 형성된다. PCMD(100)를 구성하는 층들은 도 3 및 4를 참조하여 이후에 더욱 상세히 기재될 것이다.
도 1의 코일(108)은 기판의 공동 내에 위치할 수 있다. 코일(108)은 극도로 얇아서 그것은 PCMD(100)의 전체적인 높이에 부가되지 않는다. 예를 들면, 도 5A는 유도성 하전 동안 코일(508)의 단면을 보여준다. 이러한 예에서, 코일(508)은 증가하는 반경의 여러 가지 와인딩들을 포함한다. 그러나, 코일(508)은 높이에 있어서 단지 하나의 와인딩이 됨으로써 코일(508)의 높이는 와인딩에 대해 사용된 도체의 두께와 거의 동일하다. 코일(508)은 도 1A에 나타낸 바의 웨이퍼의 중간에 위치할 수 있다. 도 5A는 기판(502) 내의 공동(550) 내에 유사한 코일(508)을 보여준다. 도 5A는 전자 모듈(508) 내에 위치한 E-코일(510)에 관한 코일(508)의 위치를 보여준다. E-코일(510)은 코일(508)의 와인딩들 내에 전류를 유도함으로써 PCMD(100)에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. E-코일(510)은 또한 데이터를 코일(508)에 전송하기 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 유도된 필드는 전력 및 데이터 모두를 PCMD(100)에 전송하기 위해 사용된다. E-코일(510)는 전형적으로 13.56MHz의 주파수에서 RF 필드를 제공한다. 코일(508)을 그의 축이 PCMD의 중심을 통해 통과하도록 놓는 하나의 장점은 PCMD(100)의 회전성 배향이 코일(508)의 위치에 영향을 미치지 않기 때문에 E-코일(510) 등의 외부 유닛에 의해 용이하게 정렬될 수 없다는 것이다. 따라서, E-코일(510)은 전력 및 데이터 모두를 전송할 수 있는 전송 유닛으로서 작용할 수 있다.
도 5B는 자기 도전층(555)을 갖는 코일(508)을 보여준다. 자기 도전층(555)은 자성 물질로 이루어질 수 있다. 유도된 필드는 자기 도전층(555) 내에 집중되고, 기판(502) 내의 그러한 자기장은 최소화된다. 기판(502)이 도핑된 실리콘 등의 도전성 물질로 제조되는 경우 이는 특히 유리하다. RF 필드가 도전성 기판 내로 확장될 때, 기판 내에서 변화하는 자기장은 맴돌이 전류를 유도한다. 이들 맴돌이 전류는 RF 필드를 소산시키고, E-코일(510)과 코일(508) 간의 전력 전달의 보다 낮은 효율을 초래한다. 또한, 도전성 기판을 통해 흐르는 맴돌이 전류들은 기판을 가열할 수 있고 PCMD(100)를 손상시킬 수 있다.
클록 크리스탈(132)은 크리스탈 진동자 회로의 일부이다. 도 6은 이러한 용도를 위해 사용될 수 있는 고온 크리스탈 진동자
크리스탈 진동자 회로(660)의 일 실시예를 보여준다. 고온 크리스탈 진동자 회로(660)는 종래의 크리스탈 진동자 회로(661) 및 바이어싱 회로(670)로 구성된다. 종래의 진동자 회로(661)는 크리스탈(632), 증폭기(662) 및 캐패시터들(663 및 664)을 포함한다. 증폭기(662) 및 캐패시터들(663 및 664)은 CPU(604) 내에 있는 한편, 크리스탈(632)은 CPU 밖에 있다. 바이어싱 회로(670)는 카운터(671), 링 진동자(672) 및 바이어스 제어 유닛(673)을 CPU(604) 내에 포함한다. 또한, 바이어싱 회로(670)는 바이어스 제어 유닛(673)의 제어 하에 크리스탈에 접속될 수 있는 일련의 레지스터들(675)을 포함한다. 레지스터들(675)은 CPU(604) 밖에 있다.
증폭기(662)는 진동자 신호를 유지하기 위해 양의 피드백을 제공한다. 증폭기(662) 등과 같이 상업적으로 생산되는 ICs에 이용될 수 있는 증폭기들은 특정 범위의 온도, 예를 들면 0-85℃ 범위에 걸쳐 작동하는 것으로서 명시된다. 온도가 명시된 범위보다 더 높을 때, 종래의 진동자 회로(661)는 더 이상 정확히 기능할 수 없다. 증폭기 중의 부품들의 임계 전압들은 시프트되어 결과적으로 진동을 중단시키거나 또는 시동 실패를 유발할 수 있다. 증폭기(662)가 그의 명시된 온도 범위 내에서 작동할 때, 그것은 50% 교대 주기로 신호를 생산한다. 온도가 증가함에 따라, 교대 주기가 증가하고, 교대 주기가 100%에 도달함에 따라, 종래의 진동자 회로(661)는 기능을 중지한다.
바이어싱 회로(670)는 50% 교대 주기를 유지하기 위해 증폭기(662)의 입력을 편향시킴으로써 이러한 문제점을 극복한다. 카운터(671)는 교대 주기를 결정하기 위해 링 진동자(672)로부터 입력을 사용한다. 카운터(671)는 증폭기(662)의 출력의 "on" 기간 동안 링 진동자(672)의 클록 주기들의 수를 카운트한다. 이어서, 이는 증폭기(662)의 출력의 "off" 기간 동안 링 진동자(672)의 클록 주기들의 수를 카운트한다. 그 카운트들은 바이어스 제어 유닛(673)에 전송되고, 여기서 교대 주기가 결정된다. 이들 카운트가 동일한 경우 교대 주기는 50%이다. "on" 페이스에 대한 카운트가 "off" 페이스에 대한 카운트를 초과하는 경우, 교대 주기는 50%보다 크다. 링 진동자(672)의 주파수는 종래의 진동자 회로(661)의 출력의 주파수보다 크다. 전형적으로, 종래의 진동자 회로는 약 32kHz의 출력 주파수를 갖는 한편 링 진동자는 약 400kHz - 4MHz의 출력 주파수를 갖는다. 링 진동자(672)는 고온에서 주파수의 변화를 겪을 수 있다. 그러나, 2 기간에 대한 출력이 비교되기 때문에, 주어진 기간에 걸쳐 출력의 절대 값은 교대 주기 결정에 어떠한 영향도 미치지 않는다.
교대 주기가 50%보다 큰 것으로 결정되는 경우, 바이어스 제어 유닛(673)은 교대 주기를 감소시키기 위해 바이어스 입력(676)을 변형시킬 수 있다. 이는 수많은 방식으로 행해질 수 있다. 도 6에 나타낸 실시예에서, 상이한 저항의 일련의 레지스터들(675)은 바이어스 전압과 바이어스 입력(676) 사이에 접속된다. 사용된 바이어스 전압은 CPU 칩 상의 Vcc일 수 있다. 이러한 방식으로, 증폭기(662)의 입력에서 전압 및 전류는 제어되어 교대 주기를 50%로 가져올 수 있다. 이러한 기술을 사용함으로써, 고온 크리스탈 진동자 회로(660)의 효과적인 범위는 CPU 칩(604)의 진술된 상한치(85℃)로부터 150℃만큼 높게 확장될 수 있다. 이는 PCMD(100)가 그렇지 않으면 관습 부분들을 필요로 하는 조건들에서 표준 부분들을 사용하게 한다. 레지스터들(675)을 사용하는 것에 대한 대안으로서, 다른 필적할만한 수단들은 바이어스의 변화가 달성되도록 임피던스를 변형시키기 위해 사용될 수 있다. 이들 대안들은 전자 전위차계, 트랜지스터, 전압 레지스터 네트워크를 포함한다.
도 1A에 나타낸 송신기(128)는 PCMD로부터 데이터를 전송하기 위해 사용될 수 있다. 여기서, 송신기(128)는 LED이다. 이는 코일(108)을 통해 RF를 사용하는 것보다 데이터를 전송하기에 보다 에너지 효율적인 방식이다. PCMD로부터 전송을 위해, 에너지 효율은 중요한 한편, PCMD로 데이터를 전송하기 위해, 에너지는 일반적으로 중요하지 않음으로써 RF가 사용될 수 있다. 도 1A에 나타낸 실시예에서, 송신기는 PCMD의 상위 표면의 중심에 위치한다. LED(128)를 중심에 놓음으로써 외부 수신기에 관한 LED(128)의 위치는 PCMD(100)가 회전되는 경우에 변화하지 않을 것이기 때문에 임의의 외부 수신기와 함께 보다 용이하게 정렬되게 한다. 이는 PCMD(100)가 일부 환경들에서 발생되는 바와 같이 조사 중에 회전되는 경우에 중요해질 수 있다.
도 7에 나타낸 다른 실시예에서, 4개의 송신기들(728-731)은 코일(708) 둘레에 위치한다. 이 실시예는 송신기들(728-731)로서 LEDs를 사용하기도 한다. 다수의 LEDs를 사용함으로써 수신 유닛(777)이 PCMD(700)의 중심과 정렬되지 않는 경우조차 전자 모듈(778) 내의 수신 유닛(777)이 양호한 신호를 수신하게 한다. PCMD의 중심에서 하나의 LED가 사용되지만(도 1에서와 같음), 전자 모듈 내의 수신 유닛이 중심에서 오프셋되는 경우, LED는 제한된 원추 내에 빛을 지향시키기 때문에 불량한 신호가 수신될 수 있거나 또는 어떠한 신호도 수신될 수 없다. E-코일은 PCMD의 중심을 커버하는 공간을 점유하기 때문에 수신 유닛(777)이 오프셋될 수 있다. 따라서, 수신 유닛(777)의 오프셋 위치와 정렬된 LEDs(728 - 731) 중의 하나를 갖는 것이 바람직하다. 이는 1개 이상의 LED(이 실시예에서 4개)를 필요로 함으로써, 1개의 LED는 PCMD(700)의 회전 배향과 무관하게 수신 유닛 아래에 있다. 그러나, 에너지 효율을 위해, 단지 하나의 LED를 통해 전송하는 것이 바람직하다. 따라서, 데이터를 전송하기 위해 최적 LED를 결정하기 위한 기술이 제공된다.
최적의 LED는 전자 모듈(708)과 PCMD(700) 사이의 핸드-쉐이킹 루틴의 일부로서 결정된다. 먼저, 전자 모듈(708)은 RF 코일(708)을 통해 PCMD(700)에 신호를 전송하고, PCMD(700)이 전송을 시작하게 한다. PCMD(700)은 LED(728)를 사용하여 전송하기 시작한다. 전자 모듈(708)이 소정의 시간 후에 신호를 수신하지 않는 경우, 다른 신호가 전송을 요하는 PCMD(700)에 전송된다. PCMD(700)은 LED(729)를 사용하여 전송한다. 수신 유닛(777)이 어떠한 신호도 수신하지 않는 경우, LED(730)가 사용된다. 어떠한 신호도 LED(730)로부터 수신되지 않는 경우, 731이 사용된다. LED(731)는 수신 유닛(777) 바로 아래 있기 때문에, 신호가 수신되고 LED(731)은 최적 LED로서 확인된다. 이어서, PCMD는 최적의 LED(731) 만을 사용하고, 에너지를 보존하기 위해 다른 LEDs(728-730)를 턴오프시킬 수 있다. 보다 많은 LEDs가 수신 유닛 또는 유닛들의 구성에 의존하여 사용될 수 있다. LEDs는 그 데이터가 어디로 전송되어야 할지에 의존하는 상이한 위치로 배열될 수 있고, 상이한 방향으로 지시될 수 있다.
전원의 제한된 저장 용량을 효율적으로 이용하는 것은 PCMD의 측정 시간 및 데이터의 양을 최대화시키는데 적절하다. 활성화된 센서 그룹들이 사용자 선택적이고, 그 그룹들은 단지 필요할 때 활성화된다. 선택된 그룹들로부터 출력들이 멀티플렉싱되고, 단지 선택된 간격으로 메모리 내로 기입된다. 그 출력은 데이터를 저장하는데 필요한 시간 및 에너지의 양을 최소화시키기 위해 압축되기도 한다.
본원에 정의된 바의, "프로세싱 컨디션들"은 집적 회로 제조에 사용된 다양한 프로세싱 파라메터들을 의미한다. 프로세싱 조건들은 반도체 제조를 제어하기 위해 사용된 임의의 파라메터 또는 온도, 프로세싱 챔버 압력, 챔버 내의 가스 유동률, 챔버 내의 가스상 화학적 조성, 챔버 내의 위치, 이온 전류 밀도, 이온 전류 에너지, 빛 에너지 밀도, 및 챔버 내에서 또는 챔버로 또는 챔버로부터 이동하는 동안 웨이퍼 또는 기타 기판의 진동 및 가속화 등과 같이 제조업자들이 모니터링하고자 하는 임의의 조건(이들로만 제한되지 않음)을 포함한다. 상이한 프로세스들이 수년에 걸쳐 필연적으로 개발될 것이고, 따라서 프로세싱 조건들은 시간이 경과함에 따라 변화할 것이다. 따라서 그 조건들이 무엇이든지, 개시된 실시예들은 그러한 조건들을 측정할 수 있을 것으로 예견된다.
여러 프로세싱 조건들을 검출하기 위해 사용된 센서들(124)은 잘 공지된 반도체 변환기 디자인에 따라 기판(102) 상에 설치되거나 또는 그 내부에 제조된다. 온도를 측정하기 위한 인기 있는 변환기는 RTD 또는 서미스터로, 온도 계수를 갖는 박막 레지스터 물질을 포함한다. 자기-저항 물질은 기판(102)에 따라 발휘되는 자기 플러스의 양을 통해 온도를 측정하기 위해 사용될 수도 있다. 저항-대-전압 변환기는 종종 저항-감지 물질(서미스터 또는 자기-저항 물질)의 말단부들 사이의 기판 내에 종종 형성됨으로써, 그 전압은 온도 스케일과 용이하게 상관될 수 있다. 다른 전형적인 온도 센서는 기판의 층들 내에 리쏘그래피에 의해 형성되는 2개의 다른 도전체들로 된 열전쌍을 포함한다. 도전체들 사이의 접합부가 가열될 때, 정션 온도에 따라 거의 직선으로 증가하는 적은 열전기 전압이 생성된다. 온도 센서의 다른 예는 온도에 따라 증가하는 전압을 생산하는 다이오드를 포함한다. 양의 서플라이와 로드 레지스터 사이에 다이오드를 접속시킴으로써, 전류-대-전압 변환은 로드 레지스터로부터 얻어질 수 있다. 다른 센서는 진동의 온도 의존 주파수를 나타내는 크리스탈 배향 상으로 커팅된 석영 크리스탈로부터 제조된 석영 튜닝 포크 등의 압전성 디바이스이다. 센서의 진동 주파수는 석영 튜닝 포크 등의 압전성 디바이스에 의해 형성된 매스터 진동자에 반하여 참조될 수 있고, 이는 온도에 따른 주파수 변화를 최소화시키기 위해 배향된 크리스탈로부터 제조된다. 센서와 매스터 진동자 간의 주파수 차이는 직접적인 디지털 온도 의존 신호를 제공할 수 있다. 압전성 센서들은 침착 질량 및 속도들 또는 기타 프로세스 조건들을 측정하기 위해 질량 변화를 감지하기 위해 사용될 수도 있다.
센서들(124)은 이산적인 센서 또는 기판(102)의 층들 내에 통합적으로 형성된 센서로서 기판(102)을 가로질러 선택된 영역들에서 압력, 힘 또는 스트레인을 측정하기 위해 사용될 수도 있다. 웨이퍼 상에서 발휘되는 대기압을 측정할 수 있는 많은 유형의 압력 변환기들이 있다. 적절한 압력 변환기는 조리개(diaphragm)형 변환기를 포함하고, 여기서 조리개 또는 탄성 소자는 압력을 감지하고, 조리개 또는 그 조리개 뒤의 공동에 접속된 브리지 회로에 의해 판독될 수 있는 대응하는 스트레인 또는 굴절을 생성한다. 다른 적절한 압력 변환기는 기판(102)의 반도체 기판 내에 위치하는 피에조저항 물질을 포함할 수 있다. 피에조 저항 물질은 도핑 화합물들을 기판 내로 확산시킴으로써 형성된다. 결과의 피에조 저항 물질은 그에 따라 발휘된 압력 또는 스트레인의 양에 비례하는 출력 전류를 생산한다.
센서들(124)은 기판(102)을 가로질러 유동률을 측정하기 위해 사용될 수도 있다. 또한, 습도 및 습기 센서들은 기판(102) 상에 형성될 수도 있다. 유동률을 측정하기 위한 잘 공지된 방법인 핫-와이어 풍속계가 기판(102)에 포함될 수 있다. 유체 속도는 유선형 유체 흐름이 기판(102) 상에 또는 그 내부에 위치하는 비-유선형 장애물을 일격함에 따라 회오리 생성 주파수에 기초한다. 유체 흐름의 측정은 일반적으로 장애물의 양 측면 상의 특수 회오리들의 형성을 포함한다. 따라서, 교류하는 전압차가 두 측면들 사이에서 발생한다. 임계값 이상(어떠한 회오리 생산도 발생하지 않는 것 이하)에서, 주파수는 유체 속도에 비례한다. 교류하는 압력 차를 검출하는 많은 방법들 중에서, 고온 서미스터는 장애물의 2개의 측면 사이의 작은 채널 내에 위치하는 것이 바람직하다. 자본화된 채널을 통한 흐름의 교류 방향들은 자체-가열된 서미스터를 주기적으로 냉각시킴으로써 AC 신호 및 대응하는 전기 펄스들을 회오리 주파수의 2배로 생산한다. 따라서, 서미스터 정면에 기판(102)으로부터 돌출하는 장애물은 고체-상태 유동률 측정을 제공할 수 있다. 서로 치밀하게 놓인 자체-가열된 서미스터들 사이에 열이 전달될 수 있다. 유체 흐름은 질량 흐름에 비례하여 열적 임밸런스를 유발하는 인접하는 서미스터들 사이에 열적 에너지를 전달한다. 2개 이상의 인접한 센서들은 벡터를 따라 흐름을 측정하기 위해 배열될 수 있거나, 또는 다수의 흐름 벡터들이 역시 감지될 수 있다. 열적 임밸런스는 질량 흐름에 관련된 DC 신호를 생산하기 위해 검출될 수 있다. 다수의 방향들에서 흐름들은 흐름 벡터들을 검출하기 위해 비교될 수 있다.
센서들(124)은 또한 기판(102) 상에 놓인 가스상의 화학적 농도를 측정하기 위해 사용될 수도 있다. 화학적 조성 센서들은 측정될 특이적 이온들에 투과성인 멤브레인을 이용한다. 이상적으로, 멤브레인은 모든 다른 이온들에 완전히 불투과성이어야 한다. 멤브레인의 도전성은 투과된 멤브레인을 갖는 선택된 이온들의 수송에 직접적으로 비례한다. 멤브레인 도전성의 다양성이 주어짐으로써, 측정치들은 기판(102) 둘레의 주변 내에 존재하는 화학 물질 이온들의 양과 직접적으로 상관되도록 취해질 수 있다.
센서들(124)은 또한 이온 전류 밀도 및 병렬 플레이트 구조가 갖는 이온 전류 에너지, 수집하는 플레이트들의 어레이 및 수집하는 플레이트들 상에 지원된 제어 그리드들을 갖는 수집하는 플레이트들을 측정하기 위해 사용될 수도 있다. 병렬 플레이트들 사이에 또는 수집하는 플레이트들의 어레이로 흐르는 전류는 이온 전류 밀도에 따라 증가할 것이다. 이온 전류 에너지는 플레이트들 상의 그리드에 대해 일정하거나 또는 변화하는 DC 전위들을 인가함으로써 검출될 수 있다. 이는 에너지 분배가 검출되게 허용하는 이온 전류 에너지에 의해 전류 흐름을 변조시킬 것이다. 이는 침착 또는 에칭 프로세스를 모니터링하고, 조절하는데 유용하다.
압전성 변환기/센서는 층의 공명 주파수를 측정하고, 따라서 층의 질량 또는 두께를 측정하기 위해 기판(102) 내로 집적될 수도 있다.
또한, 센서들(124)은 기판(102)으로부터 일정 간격의 대상물의 위치 또는 배치의 변화를 검출하기 위해 사용될 수도 있다. 전형적인 배치 변환기들은 광자 에너지(또는 세기)를 측정할 수 있고, 전기장 또는 전압으로 광자 에너지를 변환시킬 수 있는 전기-광학 디바이스들을 포함한다. 상대적으로 잘-공지된 전기-광학적 디바이스들은 발광 다이오드들, 광다이오드들, 광트랜지스터들 등을 포함하고, 이는 기판 내에 내장되거나 또는 기판 상에 위치하는 반도체 기판 또는 이산적인 디바이스들에 따라 형성될 수 있다. 센서들을 배치하는 것은 에치 또는 침착 챔버 내에서 일정 간격의 전극 둘레에 정확한 정보를 제공하기 위해 사용되고, 또한 웨이퍼와 대응하는 마스크들 및(또는) 방사선 제공원 사이에 일정 간격 정보를 제공할 수 있다.
도 1B는 기판(102) 내에 PCMD(100)의 일부 성분들을 예시한다. 도 1B는 PCMD(100)의 진정한 단면이 아니고, 단지 센서들(124), 진동자(132), 마이크로프로세서(104), 전원(112), 레지스터(113), 및 캐패시터(115) 등의 부품들이 PCMD(100)에 형성된 리세스들 내에 어떻게 위치하는지를 예시하도록 작용한다. 이의 보다 상세한 설명은 도 1C에 나타내며, 여기서 부품(140)은 결합 물질(144)에 의해 기판(102)(및 기판(102) 상의 다른 층들) 내의 공동(142)에 고정된다. 결합 와이어들(148)은 전기적으로 도 1A에 나타낸 도전성 트레이스들(120)과 부품(140)을 전기적으로 결합시킨다. 결합 와이어들(148) 및 부품(140)은 포팅 물질(152)로 커버된다.
도 1D는 에지 둘레의 그레이 코드 코딩(150)을 갖는 PCMD(100)의 일 실시예를 예시한다. 이러한 그레이코드는 참고 축들에 관하여 PCMD의 위치 또는 회전을 결정하기 위해 사용되고, 이후에 보다 상세히 기재될 것이다.
도 2A 및 2B는 PCMD 핸들링 시스템("HS")(200)을 예시한다. 핸들링 시스템(200)은 일반적으로 많은 PCMDs로 및 그로부터 데이터를 전송하고, PCMDs를 구성하고, 재충전하고, 수송하기 위해 마이크로프로세서 및 메모리를 포함하는 여러 전자 부품들 및 사용자 인터페이스를 포함한다.
카세트(204)는 여러 PCMDs를 수용할 수 있고, 프로세싱 챔버의 개방부 및 다수의 프로세스 챔버들을 갖는 도구에 위치할 수 있음으로써, 로봇 팔은 카세트(204)의 여러 슬롯들(250) 중의 하나에 PCMDs를 자동으로 배치하거나 또는 제거할 수 있다. 카세트(204)는 일정 범위의 도구들과 호환될 수 있는 표준 카세트이다. 대안으로, 변형된 카세트는 그것이 PCMD가 사용되는 설비 내에서 사용된 기계적 자동화와 호환되는 한 사용될 수 있다. 도 2A는 HS(200)의 뒷면 또는 프로세스 측면을 예시한다. PCMDs는 프로세스 측면에 삽입되고 그로부터 제거된다. 하나의 PCMD(100)는 전자 모듈(208) 바로 아래 및 충전 보드(216) 위에 나타낸다. PCMD가 카세트 내에 놓일 때, 그의 전원(들)은 전자 모듈(208) 및 충전 보드(216)에 의해 유도적으로 하전된다. 추가의 충전 보드는 도전성 충전속도를 증가시키기 위해 푸쉬/풀 구조로 존재할 수도 있다. 따라서 기재된 실시예들은 유도성 충전을 이용하더라도, 다른 실시예들은 충전 및 데이터 전송을 위해 광학 부품들을 이용할 수 있고, 이들 광학적 부품의 사용에 의해, 정렬은 재충전 및 데이터 전송을 적절히 하는데 훨씬 더 중요하다. 임의의 실시예에서, PCMDs는 주변부 둘레에 그레이코딩을 포함할 수 있고, HS(200)는 그레이코드 코딩에 의해 카세트(204) 내부에 있는 한편 PCMD의 정렬을 검출하는 광학 센서들을 가질 수도 있다(도 1D). 따라서, 웨이퍼는 데이터 재충전 및 데이터 전송을 위해 최적으로 정렬될 수 있다. 추가로, PCMD가 그것이 출발하는 것과 상이한 정렬로 복귀되는 경우, 이는 그것이 프로세싱 챔버 내에서 일부 양을 회전시켰고, 이러한 회전은 챔버 또는 기타 환경으로부터 수집된 프로세싱 조건 데이터를 분석할 때 고려되어야 함을 의미할 수 있다.
기판들은 전형적으로 카세트(204) 등의 기판 캐리어 내에 저장되고 수송된다. 프로세싱 도구들은 특정 표준 기판 캐리어에 적응된다. 전형적인 도구들은 도구를 통해 기판 캐리어로부터 기판들을 이동시키고, 기판 캐리어로 되돌려 이동시키는 로봇들을 갖는다. 설비 내부의 기판 캐리어들은 로봇이 기판 캐리어에 대해 검정될 수 있고 재검정 없이 유사한 기판 캐리어들에 의해 계속 작동될 수 있도록 상호 교환될 수 있다. 단일 기판 캐리어 표준은 기판 캐리어가 하나의 도구에서 다른 도구로 이동될 수 있고, 각각의 도구 내의 로봇이 기판 캐리어로 및 그로부터 기판들을 수송할 수 있도록 사용된다.
도 2C는 프로세싱 챔버들(269)에 기판들을 전달하는 로봇(261)을 포함하는 프로세싱 도구(260) 의 도면을 보여준다. 로봇은 기판(264)을 픽업할 수 있는 팔(262)의 단부에 부착된 블레이드(또는 엔드이펙터)(263)을 갖는 기계 팔(262)을 갖는다. 기판(264)은 기판 캐리어(265) 내에 유지됨으로써 블레이드들(263)은 기판(264)을 픽업하기 위해 기판(264) 아래로 확장될 수 있다. 블레이드(263)는 기판(264)을 들어올리도록 상승할 수 있거나 또는 기판(264)은 블레이드(263) 상으로 하강될 수 있다. 기판(264)의 위치는 블레이드(263)가 기판(264)을 픽업하게 허용하는데 중요하다. 전형적으로, 기판 캐리어는 다수의 슬롯들을 갖고, 각각의 슬롯은 하나의 기판을 유지한다. 하나의 슬롯은 기판이 제거되게 하기 위해 하나의 측면 상에서 개방된다. 슬롯은 기판의 위치를 확립한다. 특히, 카세트의 바닥 표면 상의 기판의 높이는 기판이 픽업되게 확립된다. 카세트의 바닥 표면은 플랫폼 상에 위치할 수 있고, 플랫폼 상의 기판의 위치는 정확히 확립됨으로써 로봇은 이를 자동으로 픽업할 수 있다.
도 2D는 기판(264)이 기판 캐리어(265) 내에 있는 동안 기판(264) 아래로 확장하는 블레이드(263)를 보여주는 프로세싱 도구(260)의 측면도를 보여준다. 기판 캐리어(265)의 바닥 표면(266) 위의 기판(263)의 높이가 확립된다. 각각의 슬롯은 기판의 위치를 확립함으로서 블레이드(263)는 이들을 터치하지 않고 기판들 사이에 삽입될 수 있다. 프로세싱 도구 로봇은 일반적으로 표준 기판 캐리어에 대해 검정됨으로써, 기판들은 픽업될 수 있거나 또는 임의의 슬롯으로 드롭 오프될 수 있다. 표준 기판 캐리어들은 특정 설비 전반에 사용됨으로써 여러 가지 도구들이 표준 기판 캐리어에 대해 검정된다. 따라서, 기판들은 동일한 위치에서 로봇에게 반복적으로 제공되고, 하나의 기판 캐리어로부터 다른 캐리어로 어떠한 재검정도 요구되지 않는다. 검정된 위치들 중의 하나의 위치의 로봇에 PCMD를 제공하는 것은 그것이 표준 기판인 경우와 같이 PCMD가 전송되게 한다. 이러한 방식으로 PCMD를 제공하는 기판 캐리어에 의해 단일 유닛 내에 전자 모듈을 포함시키는 것은 자동화된 형식으로 데이터를 교환하고 PCMD를 재충전하기 위한 편리한 위치를 제공한다.
일부 실시예들에서, HS는 정면 개방 통합 포드(FOUP) 등의 카세트(204) 이외의 기판 캐리어와 함께 사용하도록 채택되고, 따라서 PCMD가 저장되고, 수송되고, 충전될 수 있는 핸들링 시스템(또는 도크)를 형성하고, 여기서 데이터가 교환될 수 있다. 도 8A는 그러한 핸들링 시스템(880)의 일 예를 보여준다. FOUP는 300mm 웨이퍼들을 다루기 위한 공업 표준이다. FOUP 및 300mm 웨이퍼들 모두의 명세들은 SEMI에 의해 확립된 공업 표준들에 의해 설정된다. FOUP는 HS의 일부로서 사용하기에 특히 적절하다. 이는 웨이퍼들을 유지하고, 광범위한 반도체 프로세싱 및 도량형 장비와 호환되도록 고안된다. 이것은 PCMD를 보호하고 그를 위한 깨끗한 환경을 제공함으로써 PCMD는 타겟 환경에 야기될지도 모르는 오염을 걸러내지 못한다. 핸들링 시스템(880)이 장비의 측정 조각에 대한 로딩 스테이션에 놓일 때, PCMD는 재구성을 필요로 하지 않고 300mm 웨이퍼들에 대해 사용된 것과 동일한 로봇을 사용하여 프로세스 챔버 등의 타겟 환경으로 핸들링 시스템으로부터 로봇에 의해 전달될 수 있다. 따라서, PCMD의 핸들링은 300mm 웨이퍼의 핸들링과 동일할 수 있다. 마찬가지로, 핸들링 시스템(880)의 핸들링은 FOUP의 핸들링과 동일할 수 있다. PCMD는 명시된 기간 동안, 예를 들면 특정 프로세스 레시피 동안 타겟 환경에서 조건들을 측정하고 기록한다. 이어서, PCMD는 핸들링 시스템(880)으로 자동으로 복귀된다. 장비의 한 조각으로부터 다른 조각으로 핸들링 시스템(880)의 전달 역시 자동화될 수 있다. 따라서, PCMD와 핸들링 시스템(880)의 조합은 소수의 인간의 개입으로, 생산 환경에 대한 방해가 거의 없고 타겟 환경에 대해 오염을 최소화시키면서 PCMD가 그의 목적지까지 전달되게 한다.
핸들링 시스템(880) 내부에 전자 모듈(208)과 유사한 전자 모듈(808)이 설치될 수 있다. 전자 모듈(808)은 전지, E-코일 및 데이터-수신 유닛을 포함한다. PCMD(800)은 전자 모듈에 인접하게 놓일 수 있고, 이 실시예에서 PCMD(800)는 전자 모듈(808) 아래에 있다. 이 위치에서, 그것은 전자 모듈로부터 RF 전력 및 RF 데이터 신호들을 수신할 수 있다. 그것은 LED에 의해 전자 모듈(808)에 데이터를 전송할 수 있다.
핸들링 시스템(880)은 PCMD(100)를 관찰하고 그의 회전 배향을 결정하기 위해 광학 판독기들을 포함할 수도 있다. 선행 기술에서 웨이퍼들은 이들을 바람직한 회전 배향으로 정렬시키기 위해 플랫 파인더 또는 노치 파인더 내에서 회전한다. 플랫 파인더는 보편적으로 웨이퍼의 에지에 나타낸 광학 센서들의 세트 위의 그의 축 둘레로 웨이퍼를 회전시킨다. 이들 센서들은 그것이 통과함에 따라 웨이퍼의 플랫(또는 노치)를 검출하고, 따라서 회전 배향을 결정한다. 순차로, 웨이퍼들은 재정렬될 수 있다. 따라서, 웨이퍼와 센서들 사이의 상대적 움직임이 필요하다. PCMD의 표면 상에 그레이코드를 사용하고, 정지된 광학 판독기들을 가짐으로써, 웨이퍼의 회전 위치는 웨이퍼와 광학 판독기 사이의 임의의 상대적 움직임 없이 결정될 수 있다.
도 8B는 그레이코드(850)를 갖는 PCMD(100)의 에지의 단면을 보여준다. 그레이코드는 웨이퍼의 에지에서 위치들을 독특하게 확인하는 패턴을 제공한다. 그레이코드는 일반적으로 코드이므로써 연속적인 단어들은 단자 하나의 비트로 변화된다. 웨이퍼 표면 상에서 이는 침착된 층을 패턴화시킴으로써 생성된 밝은 영역과 어두운 영역 사이의 변화들로 나타낸다. 단어는 A-A' 또는 B-B' 등의 반경을 따라 판독될 수 있다. A-A'에서 판독된 단어는 1,1,1,0일 수 있고, B-B'에서 판독된 단어는 1,0,1,1일 수 있으며, 여기서 밝은 부분은 1을 나타내고, 어두운 부분은 0을 나타낸다. 이 실시예는 4 비트의 단어를 사용한다. 8 또는 9비트의 단어를 사용하는 것은 보다 양호한 분해능을 허용하고, 그 이유는 보다 많은 수의 유일하게 확인된 위치들이 가능하기 때문이다. 예를 들면, 8비트에 의해, 256개의 상이한 독특하게 확인된 위치들이 가능하다. 선형 어레이 등의 판독기는 판독기의 위치에서 독특한 단어 및 웨이퍼의 에지의 위치를 결정하기 위해 사용된다. 2개의 그러한 판독기들에 의해, 웨이퍼의 회전 배향 및 웨이퍼의 중심의 위치가 밝혀질 수 있다. 그레이코드는 PCMD의 영역 밖에 위치할 수 있고, 여기서 센서들은 센서들이 그레이코드 영역 상에 충돌하지 않고 그레이코드가 센서들에 영향을 미치지 않도록 위치한다. 대안으로, 센서들이 그레이코드 영역 상에 충돌하는 경우, 판독기들은 적어도 하나의 판독기가 그레이코드를 판독할 수 있도록 위치할 수 있다. 예를 들면, 센서들이 PCMD의 에지 근처에서 60°떨어져 위치하는 경우, 판독기들은 하나의 판독기가 센서와 정렬된다면, 다른 판독기가 선명한 판독치를 가질 수 있도록 90°떨어져 위치할 수 있다. 두 판독기들은 PCMD의 에지의 위치를 여전히 판독하므로써 PCMD의 중심 위치가 결정될 수 있다.
PCMD의 회전은 그레이코드가 사용되는 경우의 회전 배향을 결정하기 위해 필요치 않는 한편, PCMD의 운동은 다른 이유로 요구될 수 있다. PCMD(800)와 전자 모듈(808) 사이의 유도성 결합들은 이들 사이의 거리가 감소함에 따라 개선된다. PCMD(800)의 중심 위치와 전자 모듈(808) 사이의 개선된 정렬은 또한 커플링을 개선시킬 수 있다. 커플링이 개선되는 경우, 에너지 전달은 보다 신속하고, PCMD(800)를 재충전시키는 시간은 그에 따라 감소될 수 있다. 통신 역시 PCMD(800)가 정확히 위치할 때 개선될 수도 있다. 따라서, 전자 모듈(808)에 대해 상대적으로 최적 위치까지 PCMD(800)를 이동시키는 것은 가치있을 수 있다. PCMD(800)의 회전은 PCMD(800)의 특정 회전 배향이 선택될 수 있도록 요구될 수 있다. 전형적으로, 하나의 조사에서 다른 조사로 동일한 배향을 유지하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 방식으로, 하나의 조사에서 데이터는 개별 센서들이 매시간 동일한 위치에서 데이터를 수집함에 따라 다른 조사로부터 데이터와 정확히 비교될 수 있다. 히터 구역들과 PCMD 온도 프로필들을 상관시키기 위해 가열 고역들 상으로 특이적 PCMD 센서들을 위치시키는 등의 프로세스 챔버 소자들과 정렬을 위해 PCMD(800)를 회전시키는 것이 필요하다. 때때로, 조사들 간의 PCMD의 회전 배향을 변화시키는 것이 바람직하다. PCMD는 개개의 센서들 사이의 변화로 인한 일부 고유의 불균일성을 가질 수 있다. 상이한 PCMD 배향들을 갖는 다수의 조사들을 수행하는 것은 그러한 불균일성이 감소되거나 또는 제거되는 효과들을 허용한다. 예를 들면, PCMD는 제1 배향으로, 이어서 제1 배향으로부터 90°, 180° 및 270° 오프셋된 조사들을 수행할 수 있다. 이들 조사들로부터 데이터는 보다 정확한 결과를 제공하기 위해 평균될 수 있다.
도 8C는 핸들링 시스템(880) 등의 핸들링 시스템 내에서 PCMD를 이동시킬 수 있는 정렬 모듈(881)을 보여준다. 정렬 모듈(881)은 다른 부품들을 설치하기 위해 강성 플랫폼을 형성하는 베이스 구조(884)를 포함한다. 베이스 구조(884)는 핸들링 시스템 내의 슬롯에 부합되도록 고안된다. 예를 들면, 핸들링 시스템(880)이 300mm 실리콘 웨이퍼들에 대해 크기가 맞추어진 경우, 베이스 구조(884)는 약 300mm 직경의 디스크일 수 있다. 그러나, 베이스 구조는 그것이 슬롯 내에서 또는 슬롯 밖으로 이동될 필요가 없기 때문에 실리콘 웨이퍼보다 더 두꺼울 수 있다. 베이스 구조(884)는 금속 또는 플라스틱 등의 강한 강성 물질로 제조될 수 있다.
하우징(887)은 베이스 구조(884)의 상부 표면에 설치된다. 하우징(887)의 상부 표면으로부터 확장하는 것은 회전 스테이지(883) 및 팔(888)이다. 하우징(887)은 회전 스테이지(883) 및 팔(888)을 위한 일부 지지체를 제공할 수 있고, 또는 하우징(887) 내부에 포함된 부분들을 이동시킴으로써 생산된 임의의 물품들에 대한 일부 오염을 제공하기도 한다.
팔(888)은 하우징(887) 내부로 철수될 수 있거나 또는 그것이 하우징(887)으로부터 돌출하도록 확장될 수 있도록 이동 가능한 부분이다. 팔(888)은 전자 모듈로부터 명령 신호에 응답하여 전기 모터에 의해 이동될 수 있다. 팔(888)의 단부에 벨트(882)가 있다. 벨트(882)는 휠 또는 베어링 둘레로 통과함으로써 그것이 팔(888)의 단부 둘레에서 회전할 수 있다. 대안으로, 벨트(882) 대신에 휠이 단독으로 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 팔(888) 등의 선회하는 팔 대신에, 포스트가 사용될 수 있다. 그러한 포스트는 그의 상부 표면으로부터 확장하는 휠 또는 벨트에 의해 수직으로 이동한다. 대안으로, PCMD(800)는 그의 주변부 둘레의 휠들에 의해 상승되고 지원될 수 있다. 웨이퍼 주변 상으로 밀어올린 휠들은 PCMD(800)를 상승시킬 수 있음으로써, 이는 FOUP 또는 카세트 돌출부 상으로 부유한다. 휠들을 회전시킴으로써, PCMD(800)는 이를 V-자 형상의 슬롯 내로 구동하고, 이를 명시된 거리로 다시 철수시킴으로써 집중될 수 있다. 이어서, PCMD(800)는 목적하는 회전 각도로 회전될 수 있다.
회전 스테이지(883)는 하우징(887)의 상위 표면 상으로 돌출하는 디스크이다. 회전 스테이지(883)는 수직 방향으로 회전될 수 있고, 또한 연장될 수도 있다. 회전은 상승 위치 및 하강 위치 모두에서 가능하지만, 전형적으로 상승 위치에서 수행된다.
로봇 블레이드 검출기(886)는 베이스 구조(884)에 설치된다. 로봇 블레이드 검출기(886)는 그의 시야에서 대상물의 존재를 검출할 수 있는 광학 검출기일 수 있다. 로봇 블레이드 검출기(886)는 그의 시야가 호스트 시스템으로부터 로봇 블레이드가 확장할 수 있는 곳에 놓이도록 위치한다.
도 8D 및 8E는 핸들링 시스템(880) 내에 위치한 정렬 모듈(881)을 보여준다. 베이스 구조(884)는 정렬 모듈(881)을 지원하기 위해 핸들링 시스템(880) 내의 슬롯 내로 확장한다. 베이스 구조(884)는 안정한 플랫폼을 제공하기 위해 이 위치에 고정될 수 있다. 전자 모듈(808)은 정렬 모듈(881) 상에 위치한다. PCMD(800)는 정렬 모듈(881)과 전자 모듈(808) 사이에 존재한다. 도 8D는 그의 정상 위치에서 PCMD(800)를 보여준다. PCMD(800)의 에지들은 핸들링 시스템(880) 내에 제공된 선반들 상에서 휴식한다. 도 8E는 상승 위치의 PCMD(800)를 보여준다. 이 위치에서 이는 전자 모듈(808)에 가깝게 놓임으로써 전자 모듈(808)과 PCMD(800) 사이의 RF 전력의 커플링이 개선된다. PCMD(800)은 회전 스테이지(883)에 의해 이러한 위치까지 상승된다.
도 8F-8H는 PCMD(800)를 정렬시키는 정렬 모듈(881)을 보여준다. 도 8F-8H 각각은 2개의 사시도를 보여준다. 좌측 도면은 위에서 한쪽 측면까지이다. 우측 도면은 대응하는 단면도이다. 도 8F는 정렬 모듈(881) 위에 위치한 PCMD(800)를 보여준다. PCMD(800)는 도 8D에서와 같이 그의 에지들 상에 유지된다. 팔(888)은 철수되고, 따라서 이 도면에서 볼 수 없다. 회전 스테이지(883)는 PCMD(800)을 분명히 보여준다. PCMD(800)는 이 지점에서 정확히 집중될 수 없다. 이는 PCMD(800)의 중심이 전자 모듈의 중심 바로 아래에 존재할 수 없음을 의미한다. 또한, PCMD(800)는 목적하는 회전 배향을 가질 수 없다. PCMD(800)의 선형 또는 회전 오정렬은 상기한 바와 같이 그레이코드 판독기들에 의해 검출될 수 있다. PCMD(800)에 의해 측정된 조건들의 정확한 맵을 얻기 위해, PCMD(800) 상의 센서들의 위치들이 공지되어야 한다. 따라서, 발생된 임의의 맵은 특정 회전 배향을 가정한다. 일반적으로, PCMD(800)은 임의의 변화가 발생하는 경우 이러한 배향으로 복귀되는 것이 바람직하다.
도 8G는 상승된 위치의 팔(888)을 보여준다. 이러한 위치의 팔(888)에 의해, 벨트(882)는 PCMD(800)의 아래 측면과 접촉한다. 벨트(882)는 PCMD(800)의 오래 측면을 결속시키고, 지시된 방향으로 PCMD(800)를 끈다. 핸들링 시스템에서 이러한 방향은 PCMD를 그의 슬롯 내로 보다 깊게 끌어들이는 것에 대응한다. 따라서, PCMD(800)의 운행은 슬롯의 물리적 제한치들에 의해 제한된다. 벨트(882)는 모터에 의해 턴되고, PCMD(800)를 끌기에 충분한 견인을 제공하는 표면을 갖는 벨트일 수 있다.
도 8H는 철수된 위치(시야에서 벗어남)의 팔(888)을 갖는 정렬 모듈(881) 및 상승된 위치의 회전 스테이지(883)를 보여준다. PCMD(800)은 회전 스테이지(883)에 의해 지원된다. PCMD(800)은 이 지점에서 핸들링 시스템의 외부 부분들을 분명히 보여준다. PCMD(800)는 그것이 목적하는 배향에 도달할 때까지 회전 스테이지(883)에 의해 회전될 수 있다. PCMD(800)는 전자 모듈(808)로부터 재충전을 위해 상승 위치에 남겨질 수 있다. 재충전이 완료될 때, 회전 스테이지(883)는 하강될 수 있고, PCMD(800)는 그 아래로 확장하고, 그의 슬롯으로부터 그를 리프트시키는 로봇 블레이드에 의해 픽업될 수 있는 그의 정상 위치로 복귀될 수 있다.
로봇 블레이드 검출기(886)는 로봇 블레이드가 PCMD(800) 아래로 확장되는 동안 정렬 모듈(881)이 PCMD(800)를 결속시키려 시도하지 않음을 보장한다. 정렬 모듈(881)이 그러한 시점에 결속시키려 시도한 경우, PCMD(800), 정렬 모듈(881) 및 로봇 블레이드에 대한 손상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 정렬 모듈(881)은 로봇 블레이드 검출기(886)가 로봇 블레이드의 존재를 검출할 때 그것이 작동되는 것을 방지하는 인터록킹 메카니즘을 가질 수 있다.
데이터가 PCMD에 의해 수집되고, 핸들링 시스템으로 전송된 후, 데이터는 그것이 최종 사용자에 의해 액세스될 수 있는 지점까지 전달될 필요가 여전히 있다. 이는 도 9에 나타낸 다양한 방식으로 행해질 수 있다. 예를 들면, 최종-사용자(985)는 USB 케이블, IRDA 접속 Wi-Fi 또는 블루투쓰 무선 접속에 의해 핸들링 시스템에 접속된 랩탑 컴퓨터를 사용함으로써 PCMD(900)에 의해 수집된 데이터에 액세스할 수 있다. 핸들링 시스템(980)은 최종 사용자가 PC 상의 데이터를 다른 위치에서 수신하게 허용하는 이더넷 접속에 의해 네트워크에 접속할 수 있다. PDA는 데이터를 수신하고 시청하기 위해 PC 대신에 사용될 수 있다. 대안으로, 데이터는 플래쉬 메모리 카드 상에 기록될 수 있고, 랩탑, pda 또는 기타 디바이스로 물리적으로 이동될 수 있다. 소프트웨어 애플리케이션(987)은 적절한 포맷으로 최종 사용자(985)에게 데이터를 제공하기 위해 핸들링 시스템(980)에 의해 전송된 데이터를 처리한다. 예를 들면, 디지털 데이터는 온도 판독치들 내로 전환될 수 있다. 소프트웨어 애플리케이션(987)은 랩탑 PC, 데스크탑 PC 또는 PDA를 포함하는 각종 플랫폼들 상에서 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 핸들링 시스템(980)으로부터 데이터의 전송은 핸들링 시스템(980) 내의 활성 RFID 송신기를 사용함으로써 달성된다. 이는 그것이 최종 사용자에 의해 액세스될 수 있는 경우의 네트워크로 데이터를 전송하기 위해 FOUP와 가까운 RFID 판독기의 존재의 장점들을 취한다. FOUPs를 사용하는 반도체 제조 설비들(Fabs)은 일반적으로 RFID 태그들에 의해 개별 FOUPs 및 이들의 콘탠트들을 트래킹한다. 태그들은 일반적으로 이들이 판독기에 의해 심문될 때 식별 번호를 제공할 수 있는 수동 디바이스들이다. 판독기는 일반적으로 FOUP가 프로세싱 시스템에 접속되는 경우 로드 포트에 제공됨으로써 임의의 특정 시간에 로드 포트에서 FOUP의 아이덴티티는 공지된다. Fab 전반에 그러한 판독기들의 네트워크는 상이한 FOUPS의 위치를 모니터링할 수 있고, 효율을 최적화시키기 위해 FOUPs의 움직임을 배위할 수 있는 소프트웨어 시스템에 접속된다. 그러한 네트워크에 관한 특정 공업 표준들은 "General model for communications and control of manufacturing equipment"(GEM), SEMI E30 및 SEMI E87-0703에 상세히 기재되어 있다. 네트워크에 접속된 그러한 판독기의 존재는 핸들링 시스템으로부터 최종 사용자에게 데이터를 전송하는 편리한 방식을 제공한다.
활성 RFID 송신기는 핸들링 시스템으로부터 기록된 데이터 및 기타 정보를 판독기로 전송하기 위해 사용될 수 있다. 네트워크는 FOUP에 대한 식별 번호, 전형적으로 80바이트 크기에 대응하는 패킷들로 데이터를 처리하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 핸들링 시스템으로부터 정보는 일련의 80바이트 청크로 전송될 필요가 있다. 이러한 목적으로 RFID 시스템을 사용하는 것은 수신하는 하드웨어가 이미 목적하는 위치에 존재하고, 이는 네트워크에 접속되어 있다는 장점을 갖고, 전송은 매우 짧은 범위에 걸쳐 이루어지고, 매우 적은 전력을 필요로 하고, 일반적으로 이웃하는 시스템들로부터 간섭을 겪지 않는다. 2가지 유형의 RFID가 통상적으로 사용되고, 125kHz의 주파수에서 저주파수 시스템은 12인치 미만의 범위를 갖고, 13.56MHz에서 작동하는 고주파수 시스템은 약 90피트 범위를 갖는다. 양자 모두 본 발명에 따라 데이터를 전송하기 위해 사용될 수 있다. 활성 RFID 송신기들은 송신기 및 판독기의 정렬이 중요하지 않도록 3-차원으로 전송될 수 있다. 그러한 송신기의 일 예는 ECM 전자 3DC1515이다. 상기 실시예는 300mm 웨이퍼들에 의해 사용된 FOUP 기술을 의미하지만, 본 발명의 이러한 양상은 또한 200mm 웨이퍼들 및 SMIF(표준 기계적 인터페이스) 등의 다른 공업 표준 기판들 및 기판 캐리어들에 의해 사용될 수도 있다. 다른 기판들 및 캐리어에 대한 유사한 공업 표준들이 존재한다.
도 2B는 HS(200)의 정면 또는 사용자 측면을 보여준다. 메모리 카드(228)는 전자 모듈(208) 내로 삽입되고, HS(200)의 일부로 고려될 수 있는 것으로 보인다. HS(200)는 스마트카드 ®, 소니 메모리 스틱 ®, 시큐어 디지털("SD") 카드 ®, 컴팩트 플래쉬("CF") 또는 멀티-미디어 카드 ®("MMC") 등(이들로만 제한되지 않음)의 임의의 수의 메모리 카드 포맷들을 수용한다. PCMD는 상이한 유형의 환경들에서 여러 조건들을 기록하기 위해 "조사 중"을 전송한다. 각각의 환경에 대해서 및 전체 조사에 대해, 사용된 샘플링 속도, 샘플링 기간 및 센서들 등의 PCMD의 여러 파라메터들을 변경시키는 것이 바람직할 수 있다. 디스플레이(232)는 조사 중에 사용될 센서들의 수 및 정렬, 여러 주기의 조사 길이 및 시간 및 센서들 및 센서 전자 장비들 등의 샘플링 속도 등의 PCMD의 셋업에 관한 정보를 사용자에게 신속히 전달한다. 조사 프로필 및 조사에서 검색된 데이터는 메모리 카드(228) 상에 또는 전자 모듈(208)의 플래쉬 메모리 내에 저장될 수도 있다.
PCMD(100) 및 HS(200)의 모든 파라메터들은 포트(224)의 범용 직렬 버스(USB)를 통해서 또는 적외선 포트(220)를 통해 통신하는 개인용 컴퓨터 또는 기타 스마트 디바이스에 의해 액세스되고 구성될 수 있다. 이들은 또한 적외선 포트(220)에 소통하는 원격 제어에 의해 액세스될 수도 있다. HS(200) 및 PCMDs가 구성될 수도 있고, 수집된 데이터는 PCMD의 가장 자주 사용되는 파라메터들을 구동 및 제어/액세스하는 소프트웨어인 펑션 스위치들(240)에 의해 조작될 수 있다. 지시기 램프들(232)은 HS(200) 및 HS(200) 내의 PCMD의 조건을 사용자에게 통지하는 작용을 한다. 뷰포트(244)는 사용자가 1개 이상의 PCMDs를 보게 한다.
도 3A 및 3B는 도 4A 및 4B의 흐름도들을 각각 참조하게 될 PCMD(800)(부품들 없음)의 실시예들의 단면도이다. PCMDs가 어떻게 제조될지를 기재하는 단면도들 및 흐름도들은 연계시켜 관찰해야 한다.
도 4A는 회로 트레이스들을 위해 사용된 단일 도전층을 갖는 실시예를 제조하는 공정을 기재한다. 도 4A의 단계(404)에서, 절연층(304)은 기판(102) 상에 형성된다. 절연층(304)는 산화물을 포함하는 것이 바람직하지만, 임의의 잘 공지된 절연 물질일 수 있고, 기판(102)의 표면 상에 침착되거나 또는 그 위에서 성장할 수 있다. 단계(408)에서, 절연층(308)은 절연층(304) 상에 형성된다. 절연층(304 및 308)은 반드시 그러한 것은 아니고, 바람직하게는 상이한 물질들을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 절연층(308)은 질화물을 포함한다. 단계(412)에서, 도전층(312)은 절연층(308) 상에 형성된다. 다음으로, 단계(416)에서, 전기 트레이스들은 잘 공지된 패턴화 및 에칭 방법들에 따라 도전층(312) 내에서 패턴화되고 에칭된다. 단계(420)에서, 표면 안정화층(316)은 단계(416)의 도전성 트레이스들 상에 형성된다. 단계(424)에서, 부품들(140)에 대한 공동들(142)은 1개 이상의 층들을 통해 기판 내에 형성된다. 공동들(142)은 기계적으로 형성될 수 있거나 또는 에칭될 수 있다. 단계(428)에서 부품들(140)(도시되지 않음)은 공동들(142) 내로 삽입되고, 도 1C에 나타내, 도전층(312) 내의 트레이스들에 전기적으로 결합된다. 다음으로, 단계(432)에서, 표면 안정화층(도시되지 않음)은 임의의 잘 공지된 물질들을 포함할 수 있지만, 바람직하게는 폴리이미드 또는 옥시질화물을 포함한다. 임의로, 단계(436)가 수행될 수 있고, 여기서 전기 화학적 보호성 차폐층은 표면 안정화층 상으로 형성된다. 이는 플라즈마 에칭 챔버들에서와 같은 매우 가혹한 프로세싱 환경들로부터 PCMD를 보호하는데 특히 유용하고, 그 이유는 차폐층이 그러한 환경들에 통상적인 가스들 및 기타 성분들에 거의 불투과성이기 때문이다. 차폐층은 플라즈마 챔버들 내에서 고온 에너지 이온 폭발에 의해 유도되는 에칭 공정에 내성이어야 한다. 차폐층의 일 예는 실질적으로 Mylar ®, PE 층 등의 폴리머, 금속성 호일, 및 surlyn ®등의 실런트층을 포함하는 상이한 층들의 복합체이다. 차폐층의 전체 두께는 25 내지 99미크론 범위일 수 있다.
도 4B는 인터-레벨 비아들에 의해 결합된 2개의 도전성 층들을 갖는 일 실시예의 제조 공정을 개시한다. 단계들(404 및 408)은 도 4A의 그것들과 동일하다. 단계(412)에서, 제1 도전층(312A)는 절연층(304) 상에 형성된다. 단계(413)에서, 유전층(310)은 도전층(312A) 상에 형성된다. 그 후, 비아들(312C)에 대한 개구들은 단계(414)에서 유전층(310) 내에 형성된다. 다음으로, 단계(415)에서, 도전층(312B) 및 비아들(312C)은 유전층(310) 상/내에 형성된다. 단계(416)에서 전기적 트레이스들은 도전층들(312A 및 312B)의 노출된 부분 내에서 패턴화되고 에칭된다. 단계들(420-436)은 도 4A에서와 동일하다.
도 10A 및 10B는 환경으로부터 PCMD의 부품들(1020-1022)를 보호하는 뚜껑들(1010-1013)의 실시예들을 보여준다. 도 10A에서, 단일 뚜껑은 3개의 부품들을 위해 사용된다. 단일 뚜껑에 의해 커버되는 부품들의 수는 부품들의 크기 및 위치에 의존하지만, PCMD에서 하나의 부품으로부터 모든 부품들 중의 어느 것일 수 있다. 도 10A는 3개의 부품들(1020-1022) 및 단일 뚜껑(1010)에 의해 커버되는 부착된 유선 결합들(1048)을 보여준다. 도 10B에서, 별개의 뚜껑들(1011-1013)이 각각의 부품들(1020-1022)에 대해 사용된다. 여러 물질들이 뚜껑들(1011-1013)과 같은 뚜껑들을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 집적 회로들을 패키지화하기 위해 사용된 것과 유사한 세라믹 뚜껑은 PCMD 에서 부품 또는 부품들의 그룹을 커버하도록 채택될 수 있다. 특정한 가혹한 화학적 환경들에 대해 뚜껑들은 화학적 공격을 지탱하는 사파이어 등의 물질들로부터 제조될 수 있다. 전자기장으로부터 보호가 필요한 경우, 뚜껑들은 금속 또는 도핑된 실리콘 등의 도전성 물질로 제조될 수 있다. 일부 용도들을 위해, 플라스틱 뚜껑들이 사용될 수 있다. 뚜껑들(1011-1013)은 종래 방식으로 기판(1002)에 결합된다.
도 10C의 실시예에서, 단일 뚜껑(1030)은 기판(1002)의 상부 표면을 커버하기 위해 사용된다. 뚜껑(1030)은 기판(1002)과 동일한 물질로 제조될 수 있다. 예를 들면, 기판이 실리콘으로 제조되는 경우, 뚜껑 역시 실리콘으로 제조될 수 있다. 따라서, PCMD(1000)는 외부에서 실리콘 웨이퍼를 닮는다. 그의 외관 및 특징들은 실리콘 웨이퍼의 그것들과 유사함으로써 측정된 값들은 실리콘 웨이퍼에서 발견될 수 있는 값들과 가능한 한 근접한다. 뚜껑(1030)은 시일된 단위를 형성하기 위해 기판(1002)에 결합될 수 있다. 그러한 유닛 내의 공동들은 고온에서 팽창할지도 모르고 유닛의 실패를 야기할지도 모르는 가스를 배제하기에 적절한 물질로 충전될 수 있다.
도 10D에 나타낸 실시예에서, 3층 구조가 사용된다. 트레이스들(도시되지 않음)이 형성될 수 있고, 부품들(1020-1022)이 기판(1002)에 부착될 수 있고, 트레이스들에 결합될 수 있다. 이어서, 제2 층(1050)은 제 위치에 놓인다. 이 층은 부품들(1020-1022)에 대해 형성된 절단부를 갖는다. 이 층은 기판(1002)과 유사한 특성을 갖도록 실리콘일 수 있다. 다음으로, 뚜껑(1030)은 층(1050)의 상위 표면에 부착된다. 이러한 방법은 각각의 공동의 깊이가 층(1050)의 두께와 동일하기 때문에 공동의 깊이를 균일하게 한다. 또한, 층(1050)의 상위 및 하위 표면은 기판(1002) 및 뚜껑(1030)에 대한 양호한 부착을 제공하는 고도의 평면일 수 있다.
대안의 실시예에서, 전자 모듈에 근접하게 이동시키기 위해 PCMD(800)를 상승시키는 대신에, 전자 모듈 또는 전자 모듈의 일부는 그것이 PCMD(800)에 근접하게 되도록 하강된다. 도 8I는 PCMD(800) 쪽으로 하강되는 E-코일(810)을 포함하는 전자 모듈의 일부를 보여준다. E-코일(810)과 PCMD(800) 사이의 거리가 감소함에 따라, E-코일(810)로부터 PCMD(800)로 전달되는 전력 효율이 개선된다. 전형적으로, E-코일이 PCMD(800)에 근접할 때, PCMD(800)를 재충전시키는 시간은 약 10분이다.
로봇 블레이드 검출기(886)가 PCMD(800)에 도달하고, 로봇 블레이드로 간섭될지도 모르는 부분들은 이들이 간섭하지 않는 위치에 놓이도록 이동시키는 로봇 블레이드를 검출한다. E-코일(810)이 PCMD(800)와의 결합을 개선시키기 위해 강하되는 경우, 그것은 로봇 블레이드가 PCMD(800)를 들어올리려 시도하기 전에 철수되어야 한다. 전형적으로, 이는 로봇 블레이드가 로봇 블레이드 검출기(886)에 의해 검출되는 시점에서 0.1-0.3초 내에 그것이 철수되어야 함을 의미한다.
일 실시예에서, FOUP 도어의 위치는 E-코일(810)의 위치를 결정할 수 있다. FOUP 도어가 개방되었을 때, 로봇은 PCMD를 픽업하려 시도할 수 있음으로써, E-코일(810)은 상승된 위치에서 유지된다. FOUP 도어가 폐쇄될 때, 로봇은 PCMD를 픽업하려 시도하지 않을 것이고, 따라서 E-코일(810)은 보다 낮은 위치에 놓인다. E-코일(810)의 움직임은 FOUP 도어의 움직임에 의해 시동되고 전력을 공급받는다. 대안으로, 그 움직임은 모터 또는 스프링에 의해 전력을 공급받을 수 있다. FOUP 도어 모션에 대한 E-코일 모션의 연결은 로봇 블레이드 검출기(886)를 불필요하게 만들 수 있다.
압축 알고리즘은 데이터의 다중 채널들을 위해 이용된다. 알고리즘은 공간적 및 일시적 압축 모두를 사용할 수 있다. 작은 일시적 모션을 갖는 신호들이 신호 형상 및 환경에 의존하는 순응형 압축을 사용하는 것이 적절하다. 그 알고리즘은 3단계: 즉, 1) 공간적 온도 분포를 분석하고; 2) 실시적 분포를 분석하고; 3) 프로필 및 특성들을 분석하고; 4) 상기 단계들에서 검출된 웨이퍼를 가로지르는 차이들에 기초한 특정 데이터를 압축하거나 또는 생략하는 것을 포함한다.
상기 실시예들은 프로세싱 챔버들 이외의 위치들에서 프로세싱 조건들을 모니터링하는데 있어서 그 용도를 갖는다. 수송 및 저장 중의 웨이퍼들이 겪는 조건들은 생산되는 디바이스들의 특성들에 또한 영향을 미칠 수 있고, 따라서, 그러한 조건들을 측정하고 기록하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, PCMD는 FOUP 내의 조건들을 기록하기 위해 FOUP 내에 남겨질 수 있다. 이러한 데이터는 PCMD 내에 기록될 수 있거나 또는 저장하지 않고 RFID에 의해 전송될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들 및 이들의 장점들을 도시하고 기재하였지만, 첨부된 특허 청구의 범위로 정의된 바의 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않는 여러가지 변화들, 치환들 및 변형들이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들면, 센서들의 위치 및 유형들은 개시된 실시예들과 상이할 수 있다.

Claims (44)

  1. 프로세싱 설비에서 타겟 환경들에서 조건들을 감지하는 감지 장치에 있어서,
    상기 프로세싱 설비에서 표준 기판이 표준 기판 캐리어에서 이송되되 상기 표준 기판 캐리어는 상기 표준 기판 캐리어의 표면에 대한 상기 표준 기판의 상대적인 위치를 설정하고, 상기 프로세싱 설비에서 적어도 하나의 프로세싱 도구의 로봇이 상기 표준 기판 캐리어의 표면에 대한 상기 표준 기판의 상대적인 위치로 검정되며,
    상기 감지 장치는,
    기판 및 상기 기판에 부착된 복수개의 센서들을 포함하는 제1 부분; 및
    기판 캐리어 및 상기 기판 캐리어에 부착된 전자 모듈을 포함하는 제2 부분을 포함하며,
    상기 기판 캐리어는, 상기 기판 캐리어의 표면에 대한 상기 제1 부분의 상대적인 위치가 상기 표준 기판 캐리어의 표면에 대한 상기 표준 기판의 상대적인 위치와 동일하게 되도록, 상기 기판 캐리어의 표면에 대한 상기 제1 부분의 상대적인 위치를 설정하고,
    상기 전자 모듈은 상기 제1 부분과 소통하고,
    상기 제1 부분은 상기 제2 부분과 독립적으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 캐리어는 표준 기판 캐리어인 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 표준 기판 캐리어의 표면에 대한 상기 표준 기판의 상대적인 위치는 상기 표준 기판 캐리어의 바닥 표면 상의 상기 표준 기판의 수직 높이에 있는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자 모듈로부터 전력을 수용하는 상기 기판에 부착된 수신 유닛; 및
    상기 수신 유닛에 전력을 전송하는 상기 전자 모듈 중의 송신 유닛;
    을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수신 유닛은 상기 기판의 중심에 위치함으로써 상기 기판이 상기 기판 캐리어 내에 놓일 때 상기 수신 유닛은 상기 기판의 회전 배향과 무관하게 상기 송신 유닛과 함께 정렬되는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 수신 유닛은 상기 전자 모듈로부터 데이터를 수신하고, 상기 전송 유닛은 데이터를 상기 수신 유닛에 전송하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 전송 유닛은 E-코일을 포함하고, 상기 수신 유닛은 도전성 코일 및 자기 도전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 전자 모듈에 전기적으로 접속된 RFID 송수신기를 추가로 포함함으로써 데이터는 상기 전자 모듈로부터 상기 RFID 송수신기에 전송될 수 있고, 데이터는 상기 RFID 송수신기로부터 외부 수신기로 전송될 수 있는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 적어도 하나의 표면 상의 패턴; 및
    상기 기판의 배향을 결정하기 위해 상기 기판 상의 패턴을 판독하는 상기 기판 캐리어에 부착된 광학적 판독 장치;
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 기판 캐리어에 대한 상기 제1 부분의 상대적인 위치를 정렬시키는 정렬 모듈을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  11. 표준 기판 캐리어와 프로세스 챔버 사이에 표준 기판을 전달하는 로봇을 갖는 프로세싱 도구 내에서 프로세스 조건들을 감지하는 감지 장치에 있어서,
    기판 및 상기 기판에 부착된 복수개의 센서들을 포 함하는 프로세스 조건 측정 디바이스; 및
    상기 프로세스 조건 측정 디바이스를 유지하는 기판 캐리어 및 상기 기판 캐리어에 부착된 전자 모듈을 포함하는 핸들링 시스템을 포함하며,
    상기 로봇은 상기 기판 캐리어와 상기 프로세스 챔버 사이에서 상기 프로세스 조건 측정 디바이스를 전달하고, 상기 기판 캐리어가 상기 프로세스 조건 측정 디바이스를 유지하는 동안 상기 전자 모듈은 상기 프로세스 조건 측정 디바이스와 통신하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기판 캐리어는 표준 기판 캐리어인 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 기판 캐리어는 정면 개방 통합 포드(FOUP)인 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 기판 캐리어는 웨이퍼 카세트인 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 프로세스 조건 측정 디바이스는 적어도 하나의 전지 및 상기 기판에 부착된 추가 부품들을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 전지 및 상기 기판에 부착된 추가 부품들의 위치는 상기 적어도 하나의 전지 및 상기 추가 부품들을 갖는 기판의 중력 중심이 상기 기판 단독의 중력 중심과 동일하도록 구성된 것인 것을 특징으로 하는 감지 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 프로세스 조건 측정 디바이스는 센서들을 CPU에 접속 시키는 도전성 트레이스들, 적어도 하나의 전지, 클록 크리스탈 및 RF 유도성 코일을 추가로 포함하는 것인 것을 특징으로 하는 감지 장치.
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