KR101337850B1 - 로봇으로 플라즈마 처리 시스템을 서비스하는 장치 - Google Patents

Abstract

도킹 포트를 포함한 플라즈마 처리 시스템을 통해 일련의 서비스 절차를 실행하는 로봇 장치가 개시된다. 로봇 장치는 플랫폼 및 그 플랫폼에 커플링된 도킹 프로브를 포함하고, 그 도킹 프로브는 도킹 포트와 도킹하도록 구성된다. 또한, 로봇 장치는, 플랫폼에 커플링되고 또한, 일련의 서비스 절차를 실질적으로 수행하도록 구성된 로봇 팔, 및 그 로봇 팔에 커플링된 툴을 포함한다. 로봇 장치는 플랫폼에 커플링된 컴퓨터를 더 포함하고, 그 컴퓨터는 또한, 일련의 서비스 절차를 실행하도록 구성되고, 도킹 프로브가 도킹 포트에 도킹될 때, 일련의 서비스 절차가 툴에 의해 수행된다.

플랫폼, 도킹 프로브, 도킹 포트, 로봇 팔, 플라즈마

Description

로봇으로 플라즈마 처리 시스템을 서비스하는 장치{APPARATUS FOR SERVICING A PLASMA PROCESSING SYSTEM WITH A ROBOT}

발명의 배경

본 발명은 일반적으로 기판 제조 기술에 관한 것으로, 더 상세하게는 로봇으로 플라즈마 처리 시스템을 서비스하는 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 평판 디스플레이 제조시에 사용되는 유리 패널 또는 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 처리시에, 흔히 플라즈마가 사용된다. 예를 들어, 기판 처리 (화학 기상 증착, 강화된 플라즈마 화학 기상 증착, 물리 기상 증착 등) 의 일부로서, 기판은, 각각이 집적 회로가 될 직사각형 영역, 또는 복수의 다이로 분할된다. 그 후, 기판은, 재료가 선택적으로 제거 (에칭) 되고 증착 (증착) 되어 기판 위에 전기적 컴포넌트를 형성하는 일련의 단계들로 처리된다.

예시적인 플라즈마 프로세스에서, 기판은, 에칭 이전에 (포토레지스트 마스크와 같은) 박막의 경화된 에멀젼으로 코팅된다. 그 후, 경화된 에멀젼의 영역이 선택적으로 제거되어, 하위층의 부분들이 노출된다. 그 기판은, 그 후, 플라즈마 처리 챔버 내에서, 척이라고 불리는, 모노폴라 또는 바이폴라 클램핑 전극을 포함한 기판 지지 구조물 상에 배치된다. 그 후, 적절한 에천트 소스 가스 (예를 들어, C₄F₈, C₄F₆, CHF₃, CH₂F₃, CF₄, CH₃F, C₂F₄, N₂, O₂, Ar, Xe, He, H₂, NH₃, SF₆, SO₂, BCl₃, Cl₂, SiCl₄ 등) 가 챔버로 흐르게 되고 스트라이킹되어 플라즈마가 형성되고, 이로써 기판의 노출된 영역이 에칭된다.

그러나, 정상적인 공정 과정에서, 플라즈마 처리 시스템은 일련의 사전 규정된 서비스 절차에 따라 서비스될 필요가 있을 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마 챔버가 세정될 필요가 있을 수도 있고, 또는 플라즈마 챔버 부품이 제거, 배치, 또는 정렬될 필요가 있을 수도 있다. 더욱이, 플라즈마 처리 시스템을 서비스하는 것은 또한, 오퍼레이터를 위험한 임무 (hazardous duty) 에 노출 (즉, 유독 가스 또는 고온, 공중 수송중인 중독 성분 (heavy part) 등에의 노출) 시킬 수도 있다.

예를 들어, 기판에 대해 해로운 오염물질 또는 부산물이 플라즈마 챔버 표면으로부터 세정될 필요가 있을 수도 있다. 일반적으로, 휘발성 부산물은 진공 시스템에 의해 플라즈마 챔버로부터 쉽게 제거되기 때문에 문제가 적다. 그러나, 불휘발성 부산물은, 진공 시스템에 또는 플라즈마 챔버 내의 노출된 표면상에 증착되기 쉬울 것이다. 유기 또는 무기 부산물로 구성된 이들 불휘발성 부산물은 보통, 에천트 가스 내의 재료 (예를 들어, 탄소, 불소, 수소, 질소, 산소, 아르곤, 크세논, 실리콘, 붕소, 염소 등) 로부터, 그리고 기판 내의 재료 (예를 들어, 포토레지스트, 실리콘, 산소, 질소, 알루미늄, 티타늄, 구리, 백금, 이리듐, 철, 니켈, 탄탈 등) 로부터 보통 발생된다.

또한, 챔버 내의 물리적 구조물 (예를 들어, 척, 챔버 벽 등) 이 플라즈마에 노출되기 때문에, 물리적 구조물이 또한 그 주요 성분이나 그 물리적 구조물 내의 불순물 (예를 들어, 알루미늄, 니켈, 철, 탄탈, 이트륨, 실리콘, 탄소, 티타늄, 마그네슘, 망간 등) 중 어느 하나로부터 부가적인 불활성 부산물을 생성하려고 한다. 예를 들어, 척과 같은 일부 컴포넌트들은, 플라즈마 처리 시스템으로부터 오염물질을 부분적으로 그리고 신속히 세정하는 프로세스 시에, 웨이퍼리스 오토 세정, 즉 WAC (Waferless Auto Clean) 로 불리는 프로세스에서 기판 없이 플라즈마를 스트라이킹함으로써, 실질적으로 에칭될 수도 있다. 반복된 플라즈마 노출은, 이를 테면, 표면 화학적 조성, 형태 (morphology), 물리적 디멘젼 등에 의해 구조물을 물리적으로 변경시키는 경향이 있다. 각각의 경우에, 보통, 이들 침식 원자 (eroding atom) 는 휘발성이고 멀리 펌프되거나, 또는 챔버 내 또는 기판상의 다른 장소에 재 증착된다.

챔버 내의 표면으로의 퇴적물 접착 정도, 및 그에 따른 후속의 잠재적인 오염 정도는, 보통, 특정 플라즈마 처리 레시피 (예를 들어, 화학 물질, 전력, 및 온도), 비처리 단계들 중 특정 공정 절차 (예를 들어, 기판 이송 방법, 진공 시스템 전이, 주기적인 인 시츄 (in-situ) 세정 등), 시스템 및 기판 컴포넌트의 형상 (geometry), 및 챔버 프로세스 키트 (kit) 의 초기 표면 조건에 의존한다. 일반적으로, 유기 결합 (bond) 은, 가교된 비교적 안정된 구조물을 생성하기 때문에, 매우 강하고 접착성 (즉, C-H, C-C, C=C, C-O, C-N 등) 이 있다. 상기 언급된 소스들 중 임의의 것으로부터 금속성 원자의 첨가는, 종종, 금속성, 금속-유기 화합물 또는 금속 산화물, 또는 이들의 혼합물의 형성에 의해 세정 문제를 악화시킬 것이다. 또한, 이들 불휘발성 부산물은 결국 얇은 조각으로 벗겨지기 때문에, 그들은 그 결과로서 기판 결함의 감수성 (susceptibility) 을 증가시킬 수도 있고, MTBC (Mean Time Between Cleaning) 를 감소시킬 수도 있고, 산출량 (yield) 을 감소시킬 수도 있으며, 기판상에 수용 불가능한 원자의 표면 오염을 초래할 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마 프로세스에 따라, 부산물의 도전성 막이 플라즈마 소스와 바이어스의 FW 커플링에 영향을 줄 수도 있는 플라즈마 챔버 내부 표면상에 형성될 수도 있다.

공정 시에, 부산물을 실질적으로 제거하는 것은 시간 낭비일 수도 있기 때문에, 일반적으로 플라즈마 챔버는, 단지 입자 오염 레벨이 수용할 수 없는 레벨에 도달할 때, 또는 바람직하게는 그 직전에, 플라즈마 처리 시스템이 소모식 구조물 (예를 들어, 에지 링, 광학 액세스 윈도우 등) 을 교체하기 위해 개방되어야 할 때, 또는 스케쥴링된 예방 유지보수 (PM) 의 일부로서 실질적으로 세정된다. 일반적으로, 경험상, 스케쥴링된 원리에 따라 플라즈마 처리 장비를 서비스하는 것은, 스케쥴링되지 않은 비사용시간 (downtime) 을 최소화하고, 생산 스케쥴링을 원활하게 하며, 산출량을 향상시키고, 서비스 간의 간격을 연장시킨다는 것을 알고 있다.

일련의 사전 규정된 서비스 절차를 포함한 통상적인 예비 유지보수 시에, 플라즈마 챔버가 오퍼레이터에 의해 개방되는데, 여기서, 챔버 벽, 실드 (shield), 가스 분배 링, 샤워헤드, 기판 지지 어셈블리, 로봇 팔, 및 다른 액세스가능한 하드웨어와 같은 구조물이 오퍼레이터에 의해 적절히 수동적으로 세정될 수도 있고, 또는 제거되어 일 세트의 세정된 컴포넌트로 교체될 수도 있다.

착탈식 플라즈마 챔버 컴포넌트 (즉, 척, 석영 링, 등) 는 종종 제조 시설 내의 어딘가 다른 곳에서 세정 스테이션으로 이송된다. 정의 (definition) 에 의해 비착탈식 컴포넌트 (즉, 챔버 벽 등) 는 제거될 수 없으므로, 플라즈마 처리 장비 소재에서 물리적으로 세정되어야 한다.

통상적인 세정 프로세스 시에, 퇴적물 접착을 제거하기 위하여, 챔버 컴포넌트를, 다양한 세정 용액에 노출시키고 세정 오브젝트 (즉, 밀봉된 보더 편물의 폴리에스테르 와이퍼 (sealed border knitted polyester wiper), 연마 패드 등) 를 사용하여 물리적으로 러빙 (rub) 한다. 통상적인 기술에서는, 착탈식 컴포넌트를, H₂O₂ 와 같은 산화제를 포함한 용액에 노출시키고 물리적으로 러빙하여 부산물 퇴적물 (byproduct deposit) 을 떼어낸다. 그 후, 그 착탈식 컴포넌트를 DI (de-ionized) 워터로 린스하고, 질소와 같은 필터링된 불활성 가스에 의해 건조한다. 그 후, 그 구조물을, 아세톤과 같은 키톤 반응물 (keytone reagent) 을 사용하여 초음파 세정하고, 다시 주기적으로 러빙한다.

세정 프로세스의 대부분이 수동식이기 때문에, 세정의 유효성은 세정 기술자의 기량, 및 기술자가 벤더 추천된 세정 프로세스에 충실한 정도에 직접 관련된다. 플라즈마 프로세스 시스템을 설계하고 엄격한 부품 사양을 알고 있는 벤더는, 일반적으로, 주어진 제조 프로세스에 대한 최적의 세정 기술을 결정하기 위해 최선의 위치에 있다. 예를 들어, 부품 사양은, 다른 부품 또는 프로세스 파라미터 와 관계하는 부품의 재료 특성, 부품의 형상, 주어진 시간 주기 동안 일 세트의 부품들 간의 전력 증착 프로파일, 플라즈마 챔버 내의 부품의 소재, 부품의 예상된 마모, 온도 및 온도 과도 (transient) 등을 포함할 수도 있다.

그러나, 커스토머 (customer) 가 자기 만족에 빠질 수도 있고, 또는 손실된 생산 시간에 있어서 시간당 수천 달러가 들 수도 있는 완전한 세정을 수행하지 않고 그 대신에 장비 생산 시간을 최대화하는데만 집중할 수도 있다. 예를 들어, 적절히 감시되지 않는 오퍼레이터는, 세정 방법을 변형시킴으로써, 이를 테면, 단계를 배제하고, 퇴적물 부착의 세정 시에 임무를 덜 철저히 행하며, 또는 추천된 프로세스와의 호환성 또는 유효성을 검증하지 않고 절차를 수정하려고 시도함으로써 문제를 초래할 수 있다. 이어서, 불완전하거나 호환성이 없는 세정은, 기판 처리 시스템으로 하여금, 기판 처리 재 자격 부여 동안 또는 처리가 다시 시작된 후에, 파티클 검사를 실패하게 할 수 있으며, 이로써 부가적인 비계획된 유지보수 및 비사용시간을 요구한다.

전술을 고려하여, 로봇으로 플라즈마 처리 시스템을 서비스하는 장치를 원하고 있다.

발명의 개요

일 실시형태에서, 본 발명은, 도킹 포트 (docking port) 를 포함한 플라즈마 처리 시스템을 통해 일련의 서비스 절차를 실행하는 로봇 장치에 관한 것이다. 그 로봇 장치는, 플랫폼, 및 그 플랫폼에 커플링된 도킹 프로브를 포함하고, 그 도킹 프로브는 도킹 포트와 도킹하도록 구성된다. 또한, 로봇 장치는, 플랫폼에 커플링되고, 또한 일련의 서비스 절차를 실질적으로 수행하도록 구성된 로봇 팔, 및 그 로봇 팔에 커플링된 툴을 포함한다. 로봇 장치는 플랫폼에 커플링된 컴퓨터를 더 포함하며, 그 컴퓨터는, 또한, 일련의 서비스 절차를 실행하도록 구성되고, 도킹 프로브가 도킹 포트에 도킹될 때, 일련의 서비스 절차가 툴에 의해 수행된다.

다른 실시형태에서, 본 발명은, 일 세트의 플라즈마 챔버 표면 및 도킹 포트를 포함한 플라즈마 처리 시스템용 로봇 장치에 관한 것이다. 그 로봇 장치는 이동성 플랫폼 (ambulatory platform), 및 그 이동성 플랫폼에 커플링된 도킹 프로브를 포함하고, 그 도킹 프로브는 도킹 포트와 도킹하도록 구성된다. 또한, 로봇 장치는, 이동성 플랫폼에 커플링되고, 또한 일 세트의 플라즈마 챔버 표면으로부터 일 세트의 부산물 퇴적물을 실질적으로 제거하도록 구성된 관절이 있는 팔 (joined arm), 및 그 관절이 있는 팔에 커플링된 툴을 포함한다. 로봇 장치는, 이동성 플랫폼에 커플링된 컴퓨터를 더 포함하고, 그 컴퓨터는, 또한, 일련의 세정 절차를 실행하도록 구성되고, 도킹 프로브가 도킹 포트에 도킹될 때, 일 세트의 부산물 퇴적물이 실질적으로 제거된다.

또 다른 실시형태에서, 본 발명은, 일 세트의 플라즈마 챔버 표면 및 도킹 포트를 포함한 플라즈마 처리 시스템용 로봇 장치에 관한 것이다. 그 로봇 장치는, 플라즈마 처리 시스템에 커플링되고, 또한 일 세트의 플라즈마 챔버 표면을 실질적으로 세정하도록 구성된 관절이 있는 팔, 및 그 관절이 있는 팔에 커플링된 툴을 포함하고, 그 관절이 있는 팔은 적어도 5 자유도를 갖는다. 또한, 로봇 장치는 플라즈마 처리 시스템에 커플링된 컴퓨터를 포함하고, 그 컴퓨터는 또한, 일련의 세정 절차를 실행하도록 구성되고, 일련의 세정 절차가 실행될 때, 일 세트의 플라즈마 챔버 표면이 실질적으로 세정된다.

본 발명의 이들 및 다른 특징은 본 발명의 상세한 설명 및 다음의 도면과 관련하여 이하 더 상세히 기술될 것이다.

도면의 간단한 설명

본 발명은 첨부된 도면의 도형에 있어서 제한으로서가 아닌 일 예로서 도시되며, 동일한 참조 번호는 유사한 엘리먼트를 지칭한다.

도 1 은 유도성 커플링된 플라즈마 처리 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 2 는 용량성 커플링된 플라즈마 처리 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 로봇 디바이스에서 사용될 수도 있는 것으로서, 사람 팔과 닮은 관절이 있는 팔을 나타낸 도면이다.

도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 일반적인 플라즈마 처리 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도 4 의 개방된 일반적인 플라즈마 처리 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 6 은, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 로봇 디바이스가 사전 프로그램된 절차를 수행중인 도 4 의 개방된 일반적인 플라즈마 처리 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 7 은, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 로봇 디바이스가 인 시츄로 사전 프로그램된 절차를 수행중인 도 4 의 일반적인 플라즈마 처리 시스템을 나타낸 개략도이다.

바람직한 실시형태의 상세한 설명

다음으로, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 몇몇 바람직한 실시형태를 참조로 상세히 기술될 것이다. 다음의 설명에서, 다수의 특정 상세는 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 설명된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정 상세의 전부 또는 일부 없이도 실시될 수도 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않게 하도록 널리 공지된 프로세스 단계 및/또는 구조물은 상세히 기술되지 않다.

이론에 한정되길 원하지는 않지만, 본 발명자는, 본 명세서 내에서, 로봇 디바이스가 플라즈마 처리 시스템을 통해 일련의 서비스 절차를 수행할 수 있는 것으로 여긴다. 이전에 기술된 것처럼, 정상적인 공정 과정에서, 플라즈마 처리 시스템은 일련의 사전 규정된 서비스 절차에 따라 서비스될 필요가 있을 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마 챔버가 세정될 필요가 있을 수도 있고, 또는 플라즈마 챔버 부품이 제거, 배치, 또는 정렬될 필요가 있을 수도 있다. 더욱이, 플라즈마 처리 시스템을 서비스하는 것은 또한, 오퍼레이터를 위험한 임무에 노출 (즉, 유독 가스 또는 고온, 공중 수송중인 중독 성분 (heavy part) 등에의 노출) 시킬 수도 있다.

그러나, 예를 들어, 오류 가능성이 있는 (error prone) 오퍼레이터에 의해 수동적으로 세정되지 않고, 플라즈마 챔버의 부분들이 적절한 세정 재료 및 세정 방법 (즉, 정확한 압력, 정확한 연마, 정확한 용매, 정확한 커버리지 등) 을 이용하는 로봇 디바이스에 의해 적절히 세정될 수도 있다. 인적 과오 및 변동성을 실질적으로 제거함으로써, 플라즈마 챔버는, 더 낮은 MTTC (Mean Time Between Cleaning) 와 MTTR (Mean Time To Replacement) 사후 세정을 가진 작동 상태로 다시 복귀될 수도 있다.

일 실시형태에서는, 플라즈마 챔버가 오퍼레이터에 의해 개방된다. 일 실시형태에서는, 플라즈마 챔버가 로봇 디바이스에 의해 개방된다. 일 실시형태에서, 로봇은, 오퍼레이터에 의해 적절한 플라즈마 챔버로 수동 이송 및 도킹될 필요가 있을 수도 있는 플랫폼에 커플링될 수도 있다.

일 실시형태에서, 로봇은 그 자체를 적절한 플라즈마 챔버로 자동 이송할 수 있다. 그 로봇 디바이스는, 바퀴가 달린 플랫폼과 같은 이동성 플랫폼, 로봇 팔, 고정된 프레임 또는 로봇을 적절한 플라즈마 챔버로 이송 및 도킹하고 그 환경과 상호작용할 수 있는 다른 건조물에 커플링될 수도 있다.

일반적으로, 정밀한 상호작용을 수행하도록 요구되는 모바일 로봇의 경우 도킹이 필수적이며, 이로써 로봇과 처리 시스템 사이에 적절한 방위 (orientation) 를 확보한다. 도킹은, 안전 경로 (safe trajectory) 를 따라가면서, 현재의 위치에서 원하는 위치 및 방위로 이동하는 것으로 정의될 수 있다. 로봇의 최종 위치 및 방위는 특정 업무에 의해 요구되는 허용오차 (tolerance) 를 충족시켜야 한다. 실제로, 수동 및 자동화된 세정 절차의 일부로서, 또는 플라즈마 챔버 컴포넌트에 설계된 충분한 수의 기준 포인트 (reference point) 없이는 도킹이 어 렵다.

일 실시형태에서, 도킹 메커니즘은 볼 및 디텐트 (ball and detent) 방법을 이용한다. 일 실시형태에서, 도킹 메커니즘은 다수의 키친 캐비넷 래치 (kitchen cabinet latch) 와 유사한 스프링 적재된 롤러를 이용한다. 일 실시형태에서, 도킹 메커니즘은 영구 자석과 강판을 이용한다. 일 실시형태에서, 도킹 메커니즘은 전자석과 강판을 이용한다. 일 실시형태에서, 도킹 메커니즘은 평탄하거나 비평탄한 물리적 래치를 이용한다. 일 실시형태에서, 도킹 메커니즘은 스레디드 (threaded) 소켓 래치를 이용한다. 일 실시형태에서, 도킹 메커니즘은, 하나 이상의 관절형 로봇 - 모듈 시스템상의 일 타겟 또는 타겟들의 광학 패턴 인식을 이용한다. 일 실시형태에서, 도킹 메커니즘은, 세정하거나 세정 프로세스로 이동하기 전에 그들의 상대적 위치를 캘리브레이팅하기 위해 로봇 -모듈 시스템용 페그 및 홀 (peg and hole) 타입의 피쳐를 포함한다.

일 실시형태에서, 로봇 디바이스는, 오퍼레이터의 도움 없이도 하루에 대략 24 시간 동안 실질적으로 연속 동작할 수 있다. 일 실시형태에서, 로봇은, 오퍼레이터 완료 검증을 요구하는 일련의 자동화 업무를 수동적으로 개시할 수도 있다.

일 실시형태에서, 이동성 플랫폼은, 로봇의 팔에 액세스가능하고, 오염 및 세정된 플라즈마 챔버 부품을 로봇식으로 보관 및 교체하기 위해 사용되는 컨테이너를 포함한다. 예를 들어, 로봇 팔은, 매우 두꺼운 ESC 베이스를 지나서 매우 두꺼운 포커스 링을 수직으로 들어올리기 위해 3 개의 후크 (hook) 를 가진 플레이 트일 수도 있고, 부품들 간의 허용오차가 보통은 매우 타이트하며, 따라서 이러한 상황에서 부품들의 결합의 인적 어려움을 예방한다. 앞으로, 웨이퍼 사이즈가 증가하기 때문에, 그러한 부품들은 사실상, 그들의 증가된 사이즈, 증가된 중량, 허용오차의 증가된 타이트함 (tightness), 또는 속성들의 임의의 결합 중 어느 하나로 인해 수동 처리하기가 인체 공학적으로 어려워질 수도 있다. 로봇의 구현이, 설계된 불가 항력 (superior force) 및 정밀도로 인해 그러한 제한을 직면하지 않게 할 수도 있다.

일반적으로, 로봇 디바이스의 사용은, 조작상으로 바람직하지만 (즉, 더 낮은 소비량, 양호한 전기적 특성 등) 덜 인간 친화적 (즉, 더 무거움, 그립 핸들의 결여, 타이트한 피팅, 위험한 재료 등) 인 플라즈마 챔버 부품의 설계를 허용할 수도 있다. 게다가, 로봇 디바이스는, 최적의 기판 처리를 위해 주기적인 조정을 물리적으로 필요로 하지만, 종종, 분명한 클로킹 마킹의 결여, 오퍼레이터의 부주의, 요구된 조정의 추적 시의 어려움 등으로 인하여 인간 오퍼레이터에 의해 확실히 위치지정될 수 없는 마모된 부품들을 자동으로 그리고 정확하게 "클로킹" 할 수 있고, 로봇 디바이스는, 정밀한 정렬을 필요로 하지만 정렬 노치 또는 그루브가 다른 이유 (즉, 접촉 회피 (contact avoidance), 증착 국부화 등) 로 인해 바람직하지 않은 부품들을 정교하게 정렬할 수 있다.

예를 들어, 이동성 플랫폼은, 빛을 감지하고, 방향을 계산하며, 그 경로에 있는 오브젝트에 대한 레인지 (range) 를 결정하는 센서들을 포함할 수도 있다. 또한, 오퍼레이터 또는 다른 로봇 디바이스와 같이 사전 규정되지 않은 오브젝트 들 중에서, 그리고 적소에 고정되고 공학용 도면으로부터 규정가능한 출입구, 진공 시스템, 작업대, 및 플라즈마 챔버와 같이 사전 규정된 컴포넌트들을 가진, 반도체 제조 베이 (bay) 와 같은 준-구조화된 환경에서 로봇 디바이스의 제어를 허용하기 위하여, 서로 다른 센서들로부터의 데이터가 결합될 수도 있다.

일 실시형태에서, 로봇은 오퍼레이터에 의해 적절한 플라즈마 챔버로 이송된다. 일 실시형태에서, 로봇은 플라즈마 챔버에 연속적으로 커플링된다.

일 실시형태에서, 로봇 디바이스는 로봇 디바이스에게 일련의 서비스 절차를 수행하도록 명령하는 일련의 오퍼레이팅 소프트웨어 프로그램을 가진 컴퓨터를 포함한다. 그 후에, 로봇 디바이스는, 이더넷 또는 유사한 커넥션과 같은, 데이터 포트를 통해 플라즈마 처리 시스템 자체에 커플링될 수도 있다. 일 실시형태에서, 로봇 디바이스는, 보다 최적의 세정 방법이 결정될 때, 신속히 재프로그램될 수 있다.

예를 들어, 플라즈마 처리 시스템 개략도와 세정 절차의 데이터베이스를 가진 서버가 제조 시설 내의 액세스가능한 네트워크상에 원격으로 위치될 수도 있다. 로봇 디바이스가 적절한 플라즈마 챔버에 도킹한 후, 서버는 최후의 개략도 및 적절한 세정 방법을 송신한다. 일 실시형태에서, 송신은 데이터 포트를 통해 발생한다. 일 실시형태에서, 송신은 802.11 과 같은 무선 커넥션을 통하여 발생한다.

일 실시형태에서, 플라즈마 처리 시스템 오퍼레이터는 일련의 서비스 절차를 로봇 디바이스에 직접 프로그램할 수 있다. 일 실시형태에서, 오퍼레이터는, 로봇 디바이스가 플라즈마 처리 시스템에 커플링되는 동안 일련의 서비스 절차를 프로그램할 수 있다.

이어서, 로봇 디바이스 내의 센서에 의해 관측되는 어떤 이상 (abnormality; 즉, 과도한 표면 마모, 손상된 부품, 오정렬 또는 잘못 위치지정된 부품 등) 이 그 후, 추가 분석 및/또는 단계적 확대 (escalation) 를 위해 서버로 다시 송신될 수도 있다. 일 실시형태에서, 서버는 기판 제조 시설 내에 위치된다. 일 실시형태에서는, 서버가 기판 제조 시설 내에 위치되지 않지만 인터넷을 통해 액세스가능하다. 에를 들어, 서버는 플라즈마 처리 시스템 벤더에 위치될 수도 있다.

이전에 언급된 것처럼, 통상의 일련의 예방 유지보수 서비스 절차에 있어서, 플라즈마 챔버가 수동적으로 개방되며 (즉, 오퍼레이터가 저부 피스로부터 최상부 피스를 들어올리는 제품 호이스트 (product hoist) 등을 제어한다), 챔버 벽, 실드, 가스 분배 링, 샤워헤드, 기판 지지 어셈블리, 로봇 팔, 및 다른 액세스가능한 하드웨어가 적절히 세정되거나 또는 제거 및 세정 컴포넌트로 교체될 수도 있다.

그러나, 명백하지 않은 방식으로, 로봇 디바이스가 실질적인 변화없이 벤더의 추천 부산물 세정 방법을 따르도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 로봇 디바이스가 와이퍼를 그리핑하고, 적절한 세정 용액을 첨가하여, 적절한 양의 시간 동안, 정확한 압력으로, 적절한 플라즈마 챔버 표면을 와이퍼로 러빙할 수 있으며, 따라서, 값비싼 머신의 비사용시간을 최소화시킨다. 또한, 적절한 안정 예방 조치로 인해 (즉, 위험하거나 부적절한 인적 개입을 막기에 충분한 실드), 로봇 디바이스는, 하부 피스로부터 최상부 피스를 들어올리는 호이스트 리프트 메커니즘을 스스로 자동 제어할 수도 있다.

일 실시형태에서, 로봇 디바이스는 물리적으로 트레이닝될 수도 있다. 즉, 로봇 디바이스는, 오프라인을 취할 수도 있고, 오퍼레이터에 의한 플라즈마 챔버 내에서의 관절이 있는 팔의 임의의 움직임이 로봇 디바이스에 의해 기억되는 학습 모드에 있게 된다. 그 후, 이들 경험이 없는 (raw) 움직임은, 또한, 최적화된 세정 방법을 생성하기 위해 더욱 프로그램적으로 변형될 수 있다. 이런 트레이닝 방법은, 신규 또는 더 복잡하게 세정하는 팔 경로의 도입을 촉진하기에 유익할 수도 있다.

일 실시형태에서, 로봇 디바이스는, 플라즈마 처리 장비 소재에 있는 착탈식 플라즈마 챔버 컴포넌트 (즉, 척, 석영 링 등) 와 비착탈식 컴포넌트 (즉, 챔버 벽 등) 모두를 세정할 수 있다. 일 실시형태에서, 로봇 디바이스는, 착탈식 컴포넌트를, 대응하는 세트의 세정된 컴포넌트로 교환 및 교체하면서, 플라즈마 세정 장비 소재에 있는 비착탈식 컴포넌트 (즉, 챔버 벽 등) 만을 세정할 수 있다. 일 실시형태에서, 로봇 디바이스는 플라즈마 처리 장비 소재에 있는 비착탈식 컴포넌트 (즉, 챔버 벽 등) 만을 세정할 수 있는 한편, 오퍼레이터는 착탈식 컴포넌트를, 대응하는 세트의 세정된 컴포넌트로 교환 및 교체한다.

일 실시형태에서, 로봇 디바이스는, 보통은 오퍼레이터에게 위험한 물질을 가진 플라즈마 챔버 및 플라즈마 챔버 컴포넌트를 세정할 수도 있다. 일 실시형태에서, 로봇 디바이스는 표면 위 또는 위쪽 (on or over) 에 특정 개수의 물리적 통로를 가진 플라즈마 챔버 및 플라즈마 챔버 컴포넌트를 세정할 수도 있다. 일 실시형태에서, 로봇 디바이스는, 일정한 방향 또는 속도로, 공지된 일정한 힘을 인가하기 위해, 로봇 종단 이펙터 (robot end effector) 상의 압력 민감형 피드백 루프로 플라즈마 챔버 및 플라즈마 챔버 컴포넌트를 세정할 수도 있다.

일 실시형태에서, 로봇 디바이스는, 세정을 중단할 때를 위한 피드백 진단 리미트, 예를 들어, 클록 타이머 (예를 들어, 오퍼레이터가 중단하거나 설정 시간이 만료될 때까지 세정), 마찰력 측정 (예를 들어, 세정 패드와 표면 사이의 측정된 마찰력이 일부 특정 값 미만이 될 때까지 세정), 광학 리미트 (예를 들어, 반사율이 한계를 초과할 때까지, 기준 샘플 색상이 매칭될 때까지, 또는 간섭 무늬와 같은 반사율계 신호가 더 이상 검출되지 않을 때까지 세정) 로 플라즈마 챔버 및 플라즈마 챔버 컴포넌트를 세정할 수도 있다.

다음으로, 도 1 을 참조하면, 유도성 커플링된 플라즈마 처리 시스템의 개략도가 도시된다. 일반적으로, 플라즈마 챔버 (챔버; 102) 가 저부 피스 (150), 최상부 피스 (144) 로 구성된다. 적절한 세트의 가스가 가스 분배 시스템 (122) 으로부터 플라즈마 챔버 (102) 로 흐르게 될 수도 있다. 이어서, 이들 플라즈마 처리 가스는, 정전척 (116) 상에서 에지 링 (115) 과 함께 위치지정된, 반도체 기판 또는 유리 패널과 같은 기판 (114) 의 노출된 영역을 처리 (예를 들어, 에칭 또는 증착) 하기 위하여, 영역 근방 인젝터 (region near injector; 109) 에서 또는 그 내에서 이온화될 수도 있다.

제 1 RF 발생기 (134) 가 플라즈마 밀도를 제어할 뿐만 아니라 플라즈마를 발생시키는 한편, 제 2 RF 발생기 (138) 는, 보통 DC 바이어스 및 이온 충격 에너 지를 제어하기 위해 사용되는 바이어스 RF 를 발생시킨다. 소스 RF 발생기 (134) 에는 매칭 네트워크 (136a) 가 추가 결합되고 바이어스 RF 발생기 (138) 에는 매칭 네트워크 (136b) 가 추가 결합되며, 이들 매칭 네트워크들은 RF 전원의 임피던스를 플라즈마 (110) 의 임피던스와 매칭시키려고 한다. 더욱이, 밸브 (112) 및 일 세트의 펌프 (111) 를 포함한 진공 시스템 (113) 은, 보통 플라즈마 (110) 를 유지하기 위해 필요한 압력을 얻기 위하여, 플라즈마 챔버 (102) 로부터 주위 대기를 비우기 위해 사용된다.

다음으로, 도 2 를 참조하면, 용량성 커플링된 플라즈마 처리 시스템의 개략도가 도시된다. 일반적으로, 플라즈마 챔버 (챔버; 202) 는 저부 피스 (250), 최상부 피스 (244) 로 구성된다. 용량성 커플링된 플라즈마 처리 시스템은 단일의 또는 다수의 분리된 RF 전원으로 구성될 수도 있다. 소스 RF 발생기 (234) 에 의해 발생된 소스 RF 는 보통, 용량성 커플링에 의해 플라즈마 밀도를 제어할 뿐만 아니라 플라즈마를 발생시키기 위해 사용된다. 한편, 바이어스 RF 발생기 (238) 에 의해 발생된 바이어스 RF 는 보통, DC 바이어스 및 이온 충격 에너지를 제어하기 위해 사용된다. 소스 RF 발생기 (234) 와 바이어스 RF 발생기 (238) 에는 매칭 네트워크 (236) 가 추가로 커플링되는데, 이 매칭 네트워크 (236) 는 RF 전원의 임피던스를 플라즈마 (220) 의 임피던스와 매칭시키려고 한다. 다른 형태의 용량성 리액터가 RF 전원, 및 최상부 전극 (204) 에 연결된 매칭 네트워크를 갖는다. 또한, 유사한 RF 및 전극 배열을 따르는 3 극 진공관 (triode) 과 같은 멀티 애노드 시스템이 존재한다.

일반적으로, 적절한 세트의 가스가 가스 분배 시스템 (222) 으로부터 최상부 전극 (204) 내의 인렛을 통하여 플라즈마 챔버 (202) 로 흐르게 된다. 이들 플라즈마 처리 가스들은, 이어서, 전극으로서도 기능을 하는 정전 척 (216) 상에서 에지 링 (215) 과 함께 위치지정되는 반도체 기판 또는 유리 패널과 같은 기판 (214) 의 노출된 영역을 처리 (예를 들어, 에칭 또는 증착) 하기 위하여, 플라즈마 (220) 를 형성하도록 이온화될 수도 있다. 더욱이, 밸브 (212) 및 일 세트의 펌프 (211) 를 포함한 진공 시스템 (213) 이 보통, 플라즈마 (220) 를 유지하도록 필요한 압력을 달성하기 위하여, 플라즈마 챔버 (202) 로부터 주위 대기를 비우기 위해 사용된다.

다음으로, 도 3 을 참조하면, 로봇 디바이스에서 사용될 수도 있는, 인간의 팔과 닮은 관절이 있는 로봇 팔이 본 발명의 일 실시형태에 따라 도시된다. 일반적으로, 관절이 있는 팔은 8 자유도의 작업 공간 (working envelope) 내에서의 임의의 위치 및 방위를 달성할 수도 있다. 일반적으로, 자유도는, 관절이 작동될 때, 로봇이 움직이는 방향으로서 정의된다.

실제로, 업무 복잡도가 클수록, 더 큰 자유도가 요구된다. 단순한 구현은 매우 작은 수의 자유도를 요구할 수도 있다. 예를 들어, 인간 오퍼레이터가 플라즈마 챔버 부품들을 이동시킴으로써 로봇 디바이스를 지원한다면, 더 적은 자유도를 가진 로봇 팔이 사용될 수도 있다. 일 실시형태에서, 관절이 있는 로봇 팔은 5 이상의 자유도를 갖는다. 일 실시형태에서, 관절이 있는 팔은 5 미만의 자유도를 갖는다.

예를 들어, 수직으로 이동하는 전극 시스템상의 포커스 링을 변경하는 것은 단일의 변환 (translational) 자유도를 갖기 위해 단지 적절히 정렬된 로봇만을 필요로 할 수도 있다. 먼저, 척을 이동시켜 적절한 수직 위치에 링 슬롯을 배치한다. 다음으로, 로봇은, 그 축을 척 중심과 한줄로 수직 위치지정한다. 다음으로, 로봇은 로봇 팔을 연장하여, 척 위치를 변경하고, 포커스 링을 내려놓는다. 최종으로, 로봇 팔을 오므려 포커스 링을 제거한다.

일 실시형태에서, 관절이 있는 팔 로봇은 일부 기능을 수행하기 위해 이용될 수도 있는 툴을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 그 툴은 변경가능하다. 일 실시형태에서, 툴은 핑거 그리퍼를 포함한다. 일반적으로, 대부분 공통으로 사용되는 그리퍼가 핑거 그리퍼이다. 이들은, 일반적으로, 선반 척 (lathe chuck) 과 유사한 2 개의 대향 핑거 또는 3 개의 핑거를 가질 것이다. 핑거는, 일단 그리핑하면 임의의 부품이 그리퍼의 중심에 있도록 함께 구동된다. 2 개의 핑거 그리퍼는 또한, 평행 운동 또는 각 운동 핑거로 분리될 수 있다.

일 실시형태에서, 관절이 있는 팔은, 진공, 정전기 또는 자기 그리퍼 툴을 더 포함한다. 이들의 경우, 그리퍼의 표면이 오브젝트와 접촉하여 배치되고, 자계, 정전기 또는 진공 중 어느 하나가 그들을 접촉시키기 위해 인가된다.

일 실시형태에서, 관절이 있는 팔은 캐치 (catch) 컨테이너를 가진 샌더 툴 (sander tool) 을 포함한다. 즉, 샌더가 플라즈마 챔버 내의 표면을 샌딩할 때, 부산물 부스러기 (shaving) 를 트랩하여 플라즈마 챔버 플로어를 향하여 떨어지지 않게 방지한다. 일 실시형태에서, 관절이 있는 팔은, 또한, 진공을 포함 하여 부산물 부스러기를 트랩하고 그들을 챔버로부터 제거한다.

일 실시형태에서, 관절이 있는 로봇 팔은, 플라즈마 챔버 내의 팔의 위치를 결정하기 위하여 일 세트의 센서를 더 포함한다. 일 실시형태에서, 로봇 디바이스는, 물리적 접촉 없이 센서 근방의 고정된 스페이스 내의 오브젝트의 존재를 감지하여 나타내는 근접성 센서를 포함한다. 일 실시형태에서, 로봇 디바이스는 음파를 감지 및 해석하는 음향 센서를 포함한다. 일 실시형태에서, 로봇 디바이스는 기준 포인트로부터 플라즈마 챔버 내의 일 세트의 포인트들까지의 거리를 측정하는 레인지 센서를 포함한다. 레인지는, 한 쌍의 TV 카메라 또는 소나 (sonar) 송신기와 수신기, 또는 정밀한 금속성 표면 위치 감지를 위한 와상 전류 센서나 레이저 위치지정 센서로 감지될 수 있다.

일 실시형태에서, 로봇 디바이스는, 2 개의 오브젝트들 사이에서 작용하는 토크 (torque) 의 3 개의 컴포넌트 및 힘의 3 개의 컴포넌트를 측정하는 힘 센서를 포함한다. 특히, 로봇-손목 힘 센서는, 센서의 추종 부분의 휨 (deflection) 을 송신함으로써 로봇의 최종 링크와 그의 종단 이펙터 (end effector) 와의 사이의 힘과 토크의 컴포넌트를 측정할 수도 있다.

일 실시형태에서, 로봇 디바이스는 센서를 운반하는 오브젝트와, 플라즈마 챔버 내의 구조물과 같은 또 다른 오브젝트와의 사이의 물리적 접촉을 감지하여 나타내는 터치 센서를 포함한다. 예를 들어, 터치 센서는 스프링에 의해 함께 유지되는 일 세트의 2 개의 플레이트를 포함한다. 2 개의 플레이트는, 삼각형으로 배열된 3 개의 전기 접점 (electric contact) 에서 서로 접촉한다. 이들 접 점은 직렬로 배선되어, 다른 플레이트에 대한 일 플레이트의 임의의 운동이 회로로 하여금 로봇 디바이스를 파괴 및 중단하게 할 것이다.

일 실시형태에서, 관절이 있는 로봇 팔은 센서의 피드백 메커니즘을 더 포함한다. 이는, 삽입력 또는 그리핑력의 측정일 수도 있고, 또는 단순히 그리퍼의 조 (jaw) 사이에 무언가 있는지를 판단하는 근접성 센서일 수도 있다.

일 실시형태에서, 관절이 있는 팔 로봇은 메뉴 기반 시스템을 이용하거나 또는 단순히 텍스트 에디터를 이용하거나 함으로써 프로그램될 수 있지만, 이 방법의 주요한 특징은, 로봇에게 위치 데이터를 교시하는 수단이다. 일 실시형태에서, 글로벌 좌표 시스템이 이용되는데, 여기서, 로봇 디바이스의 툴 센터 포인트는 (예를 들어, 각 플라즈마 챔버를 참조하여) 글로벌 축 시스템의 X, Y, 또는 Z 축들을 따라 구동될 수 있다.

일 실시형태에서, 글로벌 좌표 시스템과 유사한 툴 좌표 시스템이 이용되며, 여기서, 축들은 로봇의 툴 센터 포인트에 부착되므로 그와 함께 이동한다.

예를 들어, 일단 플라즈마 챔버가 벤팅 (vent) 되고 개방된다면, 적절히 위치지정된 로봇이 그 로봇의 팔(들) 을 예방 유지보수 그 자체에 관한 특수 피쳐를 통해 호밍할 수 있으며, 그 후, 습식 세정 사이클을 시작할 수 있다. 랩 와이프, 편물의 폴리에스테르 와이퍼, 또는 다른 커스톰 제조 연마 패드가 들어올려져 로봇 신장부분(들) (손) 상에 영구적으로 탑재될 수 있다. 이들 신장부분들은 원한다면 내부 챔버 부품들 위로 이동될 수 있다. 그들은, 도달 불가능한 소재, 즉, 뒤에 숨겨진 부품, 날카로운 코너, 얇은 갭, 핑거보다 더 작은 홀 등에 도 달하도록 정밀하게 머시닝될 수 있다. 건식 또는 습식 와이프는, 이용 시점에 와이프 또는 건식 픽 (dry pick) 습식 튜브 배달 전에 건식 픽 및 딥 (dry pick and dip) 으로 수용될 수 있다.

로봇의 신장부분은, 벤더 3D 어셈블리 도면으로부터 공지될 수도 있는 어떠한 간섭도 피하면서 스페이스 내에 정밀하게 배치될 수 있다. 로봇 디바이스는, 더 쉬운 위치지정 (덜 정밀한) 요건에 따라 더 복잡한 형상을 커버하기 위해 와이프의 속도와 압력을 제어할 수 있다. 자기 탑재 조명 및 단순한 LED 나 CCD 카메라로부터의 광학 피드백이 와이프 통로의 개수를 결정하기 위해 사용될 수도 있다.

예를 들어, 로봇 디바이스는, 일단 산화이트륨이 코팅되면, 플라즈마 챔버 표면 일부의 세정을 중단할 것이며, 이는, 부산물 퇴적물에 의해 보통 어두워지거나, 미리 결정된 레벨의 색상 (즉, 백색) 을 달성하고, 또는 그 초기 세정되지 않은 상태로부터 특정 백분율만큼 색상을 변경시킨다.

다음으로, 도 4 를 참조하면, 일반적인 플라즈마 처리 시스템의 개략도가 본 발명의 일 실시형태에 따라 도시된다. 일반적으로, 플라즈마 챔버 (402) 는 저부 피스 (450), 최상부 피스 (444) 로 구성된다. 적절한 세트의 가스가 가스 분배 시스템 (미도시) 으로부터 플라즈마 챔버 (402) 로 흘러들어 가게 될 수도 있다. 이어서, 이들 플라즈마 처리 가스들은, 반도체 기판 또는 유리 패널과 같은 기판 (미도시) 의 노출된 영역을 처리 (예를 들어, 에칭 또는 증착) 하기 위하여, 플라즈마 (미도시) 를 형성하도록 영역 근방 인젝터 (미도시) 에서 또는 그 내 부에서 이온화될 수도 있다.

세정되어야 하는 플라즈마 챔버의 표면을 제외하고, 또 세정되어야 하는 플라즈마 챔버 내의 구조물이 일반적으로 비착탈식 (즉 고정되어 쉽게 착탈가능하지 않은) 구조물 (460a), 및 착탈식 (즉, 이를 테면, 정전 척, 석영 링 등과 같이, 고정되었지만 쉽게 착탈가능한) 구조물 (460b) 로 분할된다. 착탈식 구조물 (460b) 은, 중력 유지 (즉, 클리어 드롭, 베이어닛 트위스트 (bayonet twist), 자기 지지) 될 수도 있고 또는 정전기적으로 유지 (즉, 기판, 다른 부품 등) 될 수도 있으며, 또는 일 세트의 액세스가능한 볼트에 의해 유지될 수도 있다. 또한, 플라즈마 챔버 (420) 는 벤팅된 챔버 액세스는 물론, 단일의 진공 호환가능한 게이트 밸브 (462), 및/또는 이중의 진공 호환가능한 게이트 밸브 (464) 를 포함할 수도 있다.

다음으로, 도 5 를 참조하면, 도 4 의 개방된 일반적인 플라즈마 처리 시스템의 개략도가 본 발명의 일 실시형태에 따라 도시된다 (즉, 최상부 피스가 저부 피스로부터 들어올려진다). 이 실시형태에서, 관절이 있는 팔 (504) 을 가진 로봇 디바이스 (502) 는 도킹 프로브와 함께 도킹 포트 (506) 에 도킹되었다. 일반적으로, 도킹 포트는 캘리브레이션 (calibration) 포인트를 갖는 도킹 포인트를 포함할 수도 있으며, 이는 광학 정렬 메커니즘 (레이저 근접성, 이미지 캡쳐 및 처리), 자기 정렬 메커니즘 (전자석, 영구 자석, 와상 전류 센서에 대한 피드백), 정렬 메커니즘 (이를 테면, 광학 컴포넌트 볼 및 슬롯 구성), 수동 정렬 메커니즘, 로봇 팔 터치 포인트 메커니즘, 또는 압력 기반 제어 메커니즘을 포함한다.

다음으로, 도 6 을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 로봇 디바이스가 사전 프로그램된 절차를 수행중인 도 4 의 개방된 일반적인 플라즈마 처리 시스템의 개략도가 도시된다. 이전에 언급된 것처럼, 오퍼레이터가 절차를 수행하는 것과 달리, 로봇 디바이스 (502) 는, 주어진 중량 및 형상 제약으로 인해, 착탈식 소모품에 대해 일련의 최선의 공지된 방법 (BKM) 을 동일하게 수행할 수 있다. 로봇 디바이스 (502) 는 또한, 습식 와이프나 건식 와이프 중 어느 하나로 플라즈마 챔버 (402) 의 내벽을 세정할 수 있다. 또한, 로봇 디바이스는, 용매 전달을 위한 컴파트먼트 또는 프로그램된 딥핑 (dipping) 을 위한 저장구역 (508), PVA 브러시에 의한 그라인딩 (grinding), 또는 미립자 제거를 위한 진공을 가질 수 있다. 또한, 관절이 있는 팔 (504) 은 사양을 충족시키거나 소모품을 방출시키거나 둘 중 하나를 행하기 위해 특정 토크 요건에 따라 볼트를 조이거나 부품을 헐거워지게 할 수도 있는 툴을 가질 수도 있다.

다음으로, 도 7 을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 디바이스가 인 시츄로 사전 프로그램된 절차를 수행중인 도 4 의 일반적인 플라즈마 처리 시스템의 개략도가 도시된다. 이 실시형태에서, 로봇 디바이스 (502) 는, 진공 또는 대기 (예를 들어, 가수분해 또는 흡수 작용에 의해 퇴적물 특성을 변경시키는 H₂O 증기 노출, 또는 Ar 또는 N₂ 또는 H₂ 또는 O₂ 대기 없음) 의 유지를 위해, 단일의 진공 호환가능한 게이트 밸브 (462), 및/또는 이중의 진공 호환가능한 게이트 밸브 (464) 와 도킹하기 위한 진공 하부 챔버 (702) 를 포함한다.

본 발명이 몇몇 바람직한 실시형태에 의해 기술되고 있지만, 본 발명의 범위 내에 있는 변경, 변형 및 등가가 존재한다. 또한, 본 발명의 방법을 구현하는 다수의 대안의 방식이 존재한다는 것을 알고 있을 것이다.

본 발명의 이점은 로봇으로 플라즈마 처리 시스템을 서비스하는 장치를 포함한다. 부가적인 이점은, 인적 과오 및 변동성을 실질적으로 제거하는 것; MTTC 및 MTTR 사후 세정을 낮추는 것; 보통은 오퍼레이터에게 너무 위험하지만 매우 효과적인 세정 재료를 이용하도록 허용하는 것; 특히 사양에 따라 토크하도록 요구한 경우 많은 수의 볼트로 부품의 빠른 서비스를 인에이블링하는 것; 오염되고 뜨거운 부품의 처리를 인에이블링하는 것; 공기에 노출된다면 잠재적인 미립자 형성에 따라 부품의 제거를 인에이블링하는 것; 단일 개체에 비해 너무 무겁거나 둔중한 부품의 처리를 인에이블링하는 것 (비용을 감소시키거나 더 큰 부품을 변경시킴); 중력 지지된 부품 (예를 들어, 큰 접속 반경 (포커스 링) 을 가진 키가 크고 허용 오차가 타이트한 동심형 튜브 등) 의 정밀한 배치를 인에이블링하는 것; 설치 동안 종종 문제가 되는 섬세한 부품의 칩핑 (chipping) 을 감소시키는 것; 및 전체 공정에 걸쳐 우수하게 방출 제어된 (또는 특정 모듈을 통해 방출 제어된) 변경 절차를 인에이블링하는 것을 포함한다.

예시적인 실시형태 및 최선의 모드를 개시하여, 다음의 청구범위에 의해 규정된 것처럼 여전히 본 발명의 주제 및 정신 내에 있으면서 개시된 실시형태에 변형 및 변동이 행해질 수도 있다.

Claims (20)

1. 플라즈마 처리 시스템 상에서의 일련의 서비스 절차를 실행시키는 로봇 장치로서, 상기 플라즈마 처리 시스템은 진공 게이트 밸브를 포함하고, 상기 로봇 장치는,

   플랫폼으로서, 상기 플랫폼은 상기 로봇 장치가 상기 일련의 서비스 절차를 실행할 때 상기 진공 게이트 밸브에 대해 상기 플라즈마 처리 시스템 외부에 남아있고, 상기 플랫폼은 빛을 감지하고, 방향을 계산하며, 상기 플랫폼의 이동 경로에 있는 물체에 대한 레인지 (range) 를 결정하는 센서들을 포함하는, 상기 플랫폼;

   상기 플랫폼에 커플링되고, 상기 일련의 서비스 절차를 수행하도록 구성된 로봇 팔로서, 상기 일련의 서비스 절차는 상기 플라즈마 처리 시스템으로부터 부산물을 제거하는 것을 포함하고, 상기 로봇 팔은 상기 플라즈마 처리 시스템으로부터 상기 부산물을 제거하기 위해 상기 부산물을 수집하는 툴을 적어도 포함하고, 상기 로봇 팔은 상기 로봇 장치가 상기 일련의 서비스 절차를 실행할 때 상기 진공 게이트 밸브를 관통하여 위치하는, 상기 로봇 팔; 및

   상기 진공 게이트 밸브와 도킹하도록 구성된 진공 하부 챔버를 포함하는, 로봇 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 툴은 상기 부산물을 트래핑 (trapping) 하기 위한 진공 트래핑 메커니즘을 적어도 포함하는, 로봇 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 진공 게이트 밸브는 이중의 진공 게이트 밸브인, 로봇 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 진공 하부 챔버는 상기 플라즈마 처리 시스템으로 연장가능한 상기 로봇 팔을 수용하도록 구성된 상기 진공 게이트 밸브를 포함하는, 로봇 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 로봇 팔은 상기 플라즈마 처리 시스템의 저부 피스로부터 들어올려지는 상기 플라즈마 처리 시스템의 상부 피스로 상기 일련의 서비스 절차를 수행하도록 구성된, 로봇 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 플랫폼은, 상기 로봇 장치를 상기 플라즈마 처리 시스템으로 이송하도록 구성된 이동성 (ambulatory) 플랫폼인, 로봇 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 로봇 팔은, 소모품을 제거하도록 구성된, 로봇 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 로봇 팔은, 특정 토크 요건에 따라, 상기 플라즈마 처리 시스템에서 볼트를 조이거나 부품을 헐거워지게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 제 2 의 툴을 적어도 더 포함하는, 로봇 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 플랫폼에 의해 지지되고, 프로그램된 딥핑 (dipping) 을 위해 구성된 저장구역을 더 포함하는, 로봇 장치.
10. 플라즈마 처리 시스템을 세정하는 로봇 장치로서, 상기 플라즈마 처리 시스템은 일 세트의 플라즈마 챔버 표면 및 진공 게이트 밸브를 포함하고, 상기 로봇 장치는,

    상기 로봇 장치를 상기 플라즈마 처리 시스템으로 이송하도록 구성된 이동성 (ambulatory) 플랫폼으로서, 상기 로봇 장치가 상기 플라즈마 처리 시스템을 세정할 때 상기 진공 게이트 밸브에 대해 상기 플라즈마 처리 시스템 외부에 남아있고, 상기 플랫폼은 빛을 감지하고, 방향을 계산하며, 상기 플랫폼의 이동 경로에 있는 물체에 대한 레인지 (range) 를 결정하는 센서들을 포함하는, 상기 플랫폼;

    상기 이동성 플랫폼에 커플링되고, 상기 일 세트의 플라즈마 챔버 표면으로부터 일 세트의 부산물을 제거하도록 구성된 관절이 있는 팔로서, 상기 일 세트의 플라즈마 챔버 표면은 상기 플라즈마 처리 시스템의 플라즈마 챔버의 내벽의 적어도 일부이고, 상기 관절이 있는 팔은 상기 플라즈마 처리 시스템으로부터 상기 부산물을 제거하기 위해 상기 부산물을 수집하는 툴을 적어도 포함하고, 상기 관절이 있는 팔은 상기 로봇 장치가 상기 플라즈마 처리 시스템을 세정할 때 상기 진공 게이트 밸브를 관통하여 위치하는, 상기 관절이 있는 팔;

    상기 이동성 플랫폼에 커플링된 컴퓨터로서, 상기 컴퓨터는 일련의 세정 절차를 실행하도록 더 구성된, 상기 컴퓨터; 및

    상기 이동성 플랫폼의 적어도 일부를 에워싸고 상기 진공 게이트 밸브와 도킹하도록 구성된 진공 하부 챔버를 포함하는, 로봇 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 툴은 상기 부산물을 트래핑 (trapping) 하기 위한 진공 트래핑 메커니즘을 적어도 포함하는, 로봇 장치.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 진공 하부 챔버는 상기 일 세트의 플라즈마 챔버 표면을 상기 관절이 있는 팔에 노출시키도록 구성되는 상기 진공 게이트 밸브를 포함하는, 로봇 장치.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 관절이 있는 팔은, 특정 토크 요건에 따라, 상기 플라즈마 처리 시스템에서 볼트를 조이거나 부품을 헐거워지게 하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 제 2 의 툴을 적어도 더 포함하는, 로봇 장치.
14. 제 10 항에 있어서,

    상기 관절이 있는 팔은 상기 플라즈마 처리 시스템의 저부 피스로부터 들어올려지는 상기 플라즈마 처리 시스템의 상부 피스로 상기 일 세트의 부산물을 제거하도록 구성된, 로봇 장치.
15. 제 10 항에 있어서,

    상기 이동성 플랫폼은, 상기 관절이 있는 팔에 액세스가능한 컨테이너를 포함하고,

    상기 컨테이너는 상기 플라즈마 처리 시스템의 일 세트의 오염된 플라즈마 챔버 부품 및 일 세트의 세정된 플라즈마 챔버 부품을 보관 및 교체하기 위해 사용되는, 로봇 장치.
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