KR101770638B1 - 섀도우 마스크 정렬 및 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

처리 상태로의 노출에 대해 소재의 상부를 덮도록 섀도우 마스크를 조립 및 분해하기 위한, 기판의 박막 프로세싱을 위한 자기 핸들링 어셈블리, 시스템, 및 방법이 개시된다. 어셈블리는 자기 핸들링 캐리어와, 섀도우 마스크를 포함하고, 상기 섀도우 마스크는 처리 상태에 노출시 상기 섀도우 마스크와 상기 자기 핸들링 캐리어 사이에 배치될 소재의 상부를 덮도록 상기 자기 핸들링 캐리어 위에 배치되며 상기 자기 핸들링 캐리어에 자기적으로 결합된다. 시스템은 제 1 챔버를 포함하고, 상기 제 1 챔버는 상기 섀도우 마스크를 유지하는 제 1 지지부, 핸들링 캐리어를 유지하는 제 2 지지부, 및 상기 캐리어와 섀도우 마스크 사이에 배치될 소재에 대해 상기 섀도우 마스크를 정렬하는 정렬 시스템을 포함한다. 제 1 및 제 2 지지부는 서로에 대해 이동 가능하다.

Description

섀도우 마스크 정렬 및 관리 시스템{SHADOW MASK ALIGNMENT AND MANAGEMENT SYSTEM}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 그 전체 내용이 모든 목적을 위해 본원에 의해 전체로서 참조로 편입되는, 2009년 10월 27일자 출원된 미국 가출원 제61/255,426호의 혜택을 우선권 주장한다.
본 발명의 실시예들은 박막 배터리 분야에 속하는 것으로, 특히 섀도우 마스크(shadow mask) 고정 및 정렬 시스템 및 방법에 관한 것이다.
매우 작은 피쳐들을 포함하도록 박막 배터리(TFB)의 치수를 스케일링(scaling)하면서 이러한 박막 배터리의 대량 제조를 위한 생산 능력을 증가시키기 위한 최근의 노력은 대부분 종래의 박막 배터리 제조 방법 및 기술에 의존하고 있다. 이러한 종래의 방법과 기술은 통상적인 박막 배터리 공정의 흐름 내의 하나 하나의(each and every) 증착 공정(deposition operation)에서 섀도우 마스크 또는 섀도우 마스크들의 세트의 사용을 포함할 수 있다. 예를 들면, 종래의 프로세스에서, 처리용 툴(processing tool)에 섀도우 마스크가 로딩되고, 처리용 툴에서 단일 층의 증착이 수행되며, 그리고 그 후 다른 증착 공정을 위해 의도된 제 2 섀도우 마스크와의 교체를 위해 제 1 섀도우 마스크가 언로딩된다.
섀도우 마스크와 관련된 간접비(overhead)는 상당할 뿐 아니라 오정렬의 경우에 산출량(yield) 손실을 야기할 수 있다. 섀도우 마스크가 몇몇 층들의 구조화된 증착에 사용되는 경우, 중간층 정렬(interlayer alginment)의 정확성이 매우 중요해진다. 이러한 용례에서, 패턴 전사의 완전성은 미크론 범위의 정렬 공차뿐 아니라, 기판과 섀도우 마스크 간의 밀접한 접근성 및 기계적 안정성을 필요로 한다. 따라서, 이러한 간접비와 산출량 손실의 절감을 가능하게 하는 섀도우 마스크 부착 기술이 유리하다.
기판의 박막 프로세싱을 위한 자기 핸들링 어셈블리(magnetic handling assembly)가 기술된다. 어셈블리의 실시예는 자기 핸들링 캐리어(magnetic handling carrier)와 섀도우 마스크를 포함하며, 상기 섀도우 마스크는 처리 상태에 노출시 상기 섀도우 마스크와 상기 자기 핸들링 캐리어 사이에 배치될 소재의 상부를 덮도록 상기 자기 핸들링 캐리어 위에 배치되고, 그리고 상기 자기 핸들링 캐리어에 자기적으로 결합된다.
또한, 처리 상태로의 노출에 대해 소재의 상부를 엎는 섀도우 마스크의 조립 및 분해(disassembling) 시스템이 기술된다. 시스템의 실시예는 제 1 챔버를 포함하고, 상기 제 1 챔버는 섀도우 마스크를 유지하는 제 1 지지부, 핸들링 캐리어를 유지하는 제 2 지지부 및 상기 캐리어와 섀도우 마스크 사이에 배치될 소재에 대해 상기 섀도우 마스크를 정렬하는 정렬 시스템을 포함한다. 제 1 및 제 2 지지부는 소재를 섀도우 마스크와 접촉하게 하도록 정렬 시스템으로부터의 출력에 응답하여 서로에 대해 이동 가능하다.
또한, 처리 상태로의 노출에 대해 소재의 상부를 덮는 섀도우 마스크의 핸들링 방법이 기술된다. 실시예는 핸들링 캐리어를 제 1 지지부 상에 배치하는 단계와, 섀도우 마스크를 제 2 지지부 상에 배치하는 단계와, 컴퓨터 제어되는 다축 스테이지를 사용하여, 제 1 지지부를 제 2 지지부에 대해 제 1 거리로 이동시키는 것에 의해, 섀도우 마스크의 제 1 패턴 피쳐를 소재의 제 2 패턴 피쳐에 정렬시키는 단계를 포함한다. 이후, 정렬된 섀도우 마스크는 상기 정렬된 섀도우 마스크의 바닥 표면이 핸들링 캐리어의 자기장 내에 오도록 제 1 지지부를 제 2 지지부에 대해 제 2 거리로 이동시키는 것에 의해 핸들링 캐리어와 결합될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 등각 투영도를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 자기 핸들링 캐리어의 단면도를 예시한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 자기 핸들링 캐리어의 하향 등각 투영도를 예시한다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라, 자기 핸들링 캐리어의 상향 평면도를 예시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 자기 핸들링 캐리어의 하향 평면도를 예시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 자기 핸들링 캐리어 내의 자극 배향의 개략적 다이어그램을 예시한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 자동화된 섀도우 마스크 조립/분해 시스템의 평면도를 예시하는 개략적 다이어그램을 예시한다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 섀도우 마스크 정렬 챔버의 단면도를 예시하는 개략적 다이어그램을 예시한다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 조립을 위한 방법의 공정(operation)들을 나타내는 흐름도를 예시한다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택을 분해하기 위한 방법의 공정들을 나타내는 흐름도를 예시한다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따라, 제 1 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 분해와 제 2 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 조립을 통합시키는 방법의 공정들을 나타내는 흐름도를 예시한다.
도 7은 도 6a, 도 6b 및 도 6c의 방법들 중 하나 또는 둘 이상을 수행하기 위해 도 5에 도시된 자동화된 섀도우 마스크 조립/분해 시스템을 제어하도록 채용될 수 있는 컴퓨터 시스템의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h, 8j 및 8k는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 5b에 도시된 섀도우 마스크 정렬 챔버를 이용하여 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택을 조립하기 위한 도 6a에 도시된 방법의 공정들에 대한 단면도를 예시한다.
도 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f는 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 5b에 도시된 섀도우 마스크 정렬 챔버를 이용하여 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택을 분해하기 위한 도 6b에 도시된 방법의 공정들에 대한 단면도를 예시한다.
도 9g는 제 2 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 조립과 제 1 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 통합된 조립 및 분해를 위한 도 6c에 도시된 방법의 공정들에 대한 단면도를 예시한다.
섀도우 마스크 고정 및 섀도우 마스크 정렬 방법 및 장치가 기술된다. 다음의 설명에서는 본 발명의 충분한 이해를 제공하기 위해 구성요소 재료, 구성요소 조합, 장비 플랫폼, 및 처리 공정과 같은 다수의 특정 상세 내용이 기술된다. 본 발명이 이들 특정 상세 내용 중 하나 또는 둘 이상이 없이도 실시될 수 있음이 당업자에게 분명할 것이다. 다른 경우, 패턴 인식 알고리즘, 장비 제어 알고리즘 등과 같은 주지의 특징들은 불필요하게 본 발명을 불명료하게 하지 않도록 상세하게 설명되지 않는다. 또한, 도면에 도시된 다양한 예시적인 실시예들은 예시적인 표현이며 반드시 스케일대로 작도된 것은 아님을 이해하여야 한다.
여기에 사용되는 바와 같은 "위(over)", "아래(under)", "사이(between)" 및 "상(on)"의 용어는 한 부재의 다른 부재에 대한 상대 위치를 말한다. 이로써, 예컨대, 다른 부재 위 또는 아래에 배치된 일 부재는 다른 부재와 직접 접촉된 상태일 수 있거나, 하나 또는 둘 이상의 개재(intervening) 부재를 가질 수 있다. 더욱이, 부재들 사이에 배치된 일 부재는 두 개의 부재와 직접 접촉된 상태에 있을 수 있거나, 하나 또는 둘 이상의 개재 부재를 가질 수 있다. 그에 반해, 제 2 부재 "상"의 제 1 부재는 해당 제 2 부재와 접촉된 상태이다. 추가로, 기판의 절대적 배향을 고려하지 않고 기판에 대해 공정들이 수행되는 것으로 가정하고, 다른 부재들에 대한 일 부재의 상대 위치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택(100)의 등각 투영도를 도시한다. 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택(100)은 적어도 섀도우 마스크(160)와 자기 핸들링 캐리어(101)를 포함하며 이들 사이에 소재(150)가 위치된다. 일반적으로, 섀도우 마스크(160)는 상기 섀도우 마스크(160)의 패턴 피쳐(161)를 기초로 처리 상태(증착, 에칭 등)에 선택적으로 노출될 소재(150)의 필름 표면 위에 배치될 것이다. 특정 실시예에서, 섀도우 마스크(160)는 처리 상태에 선택적으로 노출될 소재(150)의 표면 필름과 직접 접촉되는 상태로 소재(150) 상에 배치된다. 섀도우 마스크(160)와 소재(150)의 표면 필름 사이의 직접적 접촉은 높은 정확도(fidelity)로 패턴 피쳐(161)에 대한 처리를 가능케 하는데, 이는 섀도우 마스크(160)와 소재(150) 사이의 임의의 갭이 섀도우 마스크(160) 아래에(예를 들면, 패턴 피쳐(161)의 구멍을 지나) 증착을 야기하여, 디바이스(예를 들면, TFB)의 여러 증착된 층들 사이에 용인할 수 없는 중첩(overlap)을 초래할 수 있기 때문이다. 바람직한 실시예에서, 섀도우 마스크의 측벽이 소재(150)의 패턴화된 영역 내의 층들의 두께 균일도에 영향을 미치는 음영 효과(shadowing effect)를 감소시키기 위해 섀도우 마스크(160)의 두께가 최소화된다. 일반적으로, 섀도우 마스크(160)의 두께는 적어도 선택되는 재료와 최소 두께 한계를 갖는 마스크의 면적의 함수이고, 최소 두께 한계는 (예를 들면, 본원의 다른 부분에서 설명되는 바와 같이, 저장 모듈로부터 로딩되며 소재 상에 조립되는) 원자 단위(atomic unit)로서 자동화된 장비에 의해 핸들링될 수 있는 것이다. 일례로서, (200 mm 직경의 "소재"에 대해) 외경이 대략 185 내지 200 mm인 Invar 섀도우 마스크(160)는 150 내지 250 ㎛의 두께를 가진다.
소재(150)는 TFB 등과 같은 박막 디바이스의 제조에 있어 통상적인 임의의 기판일 수 있다. 섀도우 마스크(160)는 강자성 및 페리 자성 재료와 같은 임의의 자기적으로 민감한 재료로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 마스크는 본원의 다른 부분에서 더 상세히 설명되는 소재(150)와 동일한 재료로 제조될 수 있다. 이것은 마스크와 소재 간의 열팽창 계수로 유도된 비틀림을 최소화할 것이다. 특정 실시예에서, 섀도우 마스크(160)는 철의 니켈 또는 코발트 합금과 같은 자성 금속을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 하나의 특정 실시예에서, 섀도우 마스크(160)는 낮은 열팽창 계수를 가지는 것으로 알려진, 일반적으로 Invar®로 알려진 64FeNi(FeNi36)이다. 대안적인 실시예에서, 섀도우 마스크(160)는 비자성인 재료를 포함하며, 이 경우 자성 재료가 마스크로 합체되어 복합 마스크(예를 들면, 비자성 벌크 내에 매립된 별도의 자성 피스(magnetic piece) 등)를 형성한다.
일반적으로, 자기 핸들링 캐리어(101)는 섀도우 마스크(160)를 소재에 자기적으로 부착시키기 위해 섀도우 마스크(160)와 자기적으로 결합될 것이다. 자기 고정은 기계적 고정보다 우수할 수 있는데, 이는 기판에 평행하게 마스크를 더 잘 유지시키고 (증착 과정 동안의 열팽창으로부터의) 보우잉(bowing)을 감소시키도록 결합력이 제어될 수 있기 때문이다. 또한, 본원의 다른 부분에서 더 설명되는 바와 같이, 기계적 고정 기술의 경우에 일반적으로 가능하지 않은 방식으로 자기 고정 기술(magnetic fixation techniques)에서 입자 발생 문제가 완화될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 자기 핸들링 캐리어(101)는 상기 자기 핸들링 캐리어(101)가 균일한 가열 및 지지를 보장하도록 적어도 소재만큼 큰 주요 표면적을 가지도록 하는 크기를 가진다. 일 실시예에서, 자기 핸들링 캐리어(101)의 외경은 대략 190 mm이다. 캐리어의 두께는, 소재(150) 및 섀도우 마스크(160)와 별도로 신뢰성있게 핸들링될 수 있을 정도로 충분히 강성이며 자석을 수용하기에 충분하다. 이로써, 자기 핸들링 캐리어(101)는 핸들링중에 기계적 불안정성을 제공하여, 심지어 취성을 갖는 세라믹 자석으로도 섀도우 마스크(160)를 부착할 수 있도록 한다. 일반적으로, 전체 캐리어 두께는 캐리어에 사용되는 자성 재료의 두께에 좌우된다. 3 내지 5 mm의 자성 재료 두께가 통상적일 것이나, 그럼에도 이 범위를 벗어나는 두께가 또한 사용될 수 있다. 3 내지 5 mm 범위의 자성 재료의 경우, 캐리어(101)는 4 내지 7 mm의 두께를 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 두께는 약 4.5 mm이다.
도 2a는 예시적인 일 실시예의 자기 핸들링 캐리어(101)의 단면도를 예시한다. 예시된 바와 같이, 단면은 도 2b에 더 도시된 선 A-A'를 따른다. 고온 양립성(compatible) 자석(210)이 보호 케이싱(203) 내에 캡슐화된다. 자석(210)의 캡슐화는 처리 장치에서 공정/핸들링 동안 기계적 안정성의 문제와 입자 발생의 문제를 감소시킨다. 특히 유리한 실시예에서, 자석(210)은 보호 케이싱(203) 내에 진공 캡슐화된다. 이러한 진공 캡슐화는 소재(150)의 처리로부터 생기는 열 부하에 의해 야기되는 가스 팽창의 위험을 감소시킬 수 있다. 도 2c에 도시된 대안적인 실시예에서, 보호 케이싱(203)은 주변 대기로 개방되는데, 이는 증착 챔버와 정상 대기(normal atmosphere) 사이의 일정한 압력 순환의 측면에서 유리할 수 있다. 이러한 실시예의 경우, 변화하는 열적 환경들 사이의 팽창 및 수축을 수용할 수 있는 캐리어(101)의 일면(예를 들면, 도시된 바닥면) 상에 "컷 아웃"(209)을 배치하는 것에 의해 열 응력이 더 수용될 수 있다.
실시예에 따라, 보호 케이싱(203)은 금속, 유전체 및 반도체와 같은 다수의 상이한 재료로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 케이싱 재료는 또한 기계적 마모로 유발된 입자 발생을 감소시키도록 "경질 표면 코팅재"로 양극 산화 처리되거나 코팅될 수 있다. 유리한 일 실시예에서, 보호 케이싱(203)은 알루미늄과 같은 용이하게 기계가공되는 탄성 및 경량의 재료로 형성된다. 실시예들에 대해, 플레이트(205)는 자석을 수용하는 리세스(204)를 포함하도록 기계가공될 수 있다. 그런 다음, 자석이 로딩된 플레이트(205)에 커버(202)가 용접, 접합, 나사 결합되거나, 다르게 (진공 캡슐화 실시예의 경우에는 진공하에서) 부착된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 플레이트(205)는 (200 mm 직경의 기판의 경우) 대략 200 mm의 외경을 갖는 대략 4 mm의 두께이고 약 3 mm의 리세스 깊이를 포함하는 알루미늄 플레이트이고, 그러한 플레이트에는 약 0.5 mm 두께를 갖는 커버(202)가 접합된다. 소재(150)의 치수와 선택되는 재료에 따라 다른 치수들이 물론 가능하다.
이러한 실시예에 따라, 자기 핸들링 캐리어(101)는 영구적 또는 반영구적인 자석이나 전자석을 포함한다. 바람직한 영구 자석 실시예의 경우, 자석(210)은 단순 자극형(단일 N-S)일 수 있거나 또는 확대된 삽입도(211)로 도시된 바와 같은 N극과 S극이 교번 배치된 다중의 양극 복합 자석일 수 있다. 두 번째 경우, 교번 배치되는 자극(pole)들은 직선형 또는 방사형일 수 있다. 제 3 실시예는 자기장을 국부화하고, (증착으로부터) 발생하는 이온들과 자기 핸들링 캐리어(101)로부터 나오는 자기장 사이의 잠재적인 상호 작용을 최소화하기 위해, 용기(encasing) 내에 분산 배치되는, 자기 핸들링 캐리어(101)보다 훨씬 작은 자석들을 가진다. 보호 케이싱(203)에 의해 내열성 또는 (입자 문제를 초래하는) 기계적 안정성의 고려 사항이 완화되기 때문에, 자석(들)은 임의의 통상적인 자기 금속(magnetic metal) 또는 세라믹으로 형성될 수 있다.
도 2b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 자기 핸들링 캐리어(101)의 하향 등각 투영도를 예시한다. 예시된 바와 같이, 커버(202)는 후방 가스가 소재(150)와 자기 핸들링 캐리어(101) 사이로 유동되도록 하는 패턴화된 홈(212)을 포함하도록 기계가공됨으로써, 소재가 자기 핸들링 캐리어(101) 상에 배치될 때 소재(150)에 냉각을 제공한다. 패턴화된 홈(212)은 커버(202)의 바닥면(208)으로부터 상부면으로 통과하는 관통공(206)에 결합된다. 관통공(206)은 패턴화된 홈(212)을 후방 헬륨, 아르곤 또는 질소와 같은 하부에 놓인 냉각제 소스에 유체 소통되게 연결시키는데, 상기 냉각제 소스는 섀도우 마스크-소재-자기 핸들링 캐리어의 스택(100)으로서 조립될 때 소재(150)의 처리 중에 바닥면(208)이 상부에 배치되는 처리 장치(예를 들면, PVD 챔버)의 척 또는 페디스탈(pedestal)에 의해 제공된다. 패턴화된 홈(212)은 임의의 디자인을 가질 수 있지만, 예시적인 실시예에서, 상기 홈들은 약 0.1 내지 0.2 mm의 깊이이고, 약 2 mm의 폭을 가지며, 약 30 내지 40 mm, 50 내지 60 mm, 및 80 내지 90 mm의 반경 방향 거리에서 200 mm 외경의 자기 핸들링 캐리어(101) 둘레에 선을 긋는다(circumscribe). 이러한 패턴화된 홈의 치수에 대해, 관통공(206)의 직경은 약 3 mm 내지 10 mm로 변화할 수 있으며, 바람직하게는 약 4 mm 내지 6 mm이다. 도 2b에 더 도시된 바와 같이, 자기 핸들링 캐리어(101)는 얼라이너(aligner) 공정들 및/또는 구성 요소의 핸들링을 수용하는 노치(250)를 포함한다. 예를 들면, 본원의 다른 부분에서 설명되는 바와 같이, 외부 리프트 핀이 노치(250)를 통과하여 소재(150) 또는 섀도우 마스크(160)와 접촉할 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에서, 비록 다른 많은 구성이 또한 가능하지만, 복수의 노치(250)가 0°, 90° 및 135°에 제공된다. 임의의 구성 요소(마스크, 소재 및 캐리어)의 전방면 또는 후방면 상의 그리고 "얼라이너 스테이지"의 "안내 핀"에 대응하여 추가의 노치(예를 들면, 도 2c의 피쳐(212))가 존재할 수 있으며, 그에 따라 각각의 구성 요소 사이에 특정한 그리고 상대적인 배향을 허용할 수 있다.
일 실시예에서, 자기 핸들링 캐리어(101)는 자기장 세기가 상당히 다른 복수의 한정된 자기 영역을 포함한다. 복수의 한정된 자기 영역은 제어되고 국부적인 방식으로 자기장 세기의 변동을 제공한다. 이러한 의도된 국부적 자기장 변화는, (캐리어(101)를 가로질러 자석들 사이에서의, 전면(full-face) 자석의 불균일한 재료의 조성으로부터의, 등등의) 자기장의 제어되지 않은 불균일성이 소재(150)의 처리(예를 들면, 증착) 중에 불규칙한 방향을 따라 제어되지 않은 팽창을 야기할 가능성을 감소시킨다. 제어된 팽창은 누적적인 오정렬에 기여하는 무작위적인 비틀림(distortion)이 감소되므로 유리하다. 강한 자기장의 한정된 영역을 제공하는 것에 의해, 해당 한정된 영역은 제어 가능하게 "고정" 부착점이 되며, 상기 고정 부착점으로부터 섀도우 마스크(160)가 팽창하여, 마스크에 일관적이며 감소된 비틀림을 유도하게 된다. 미리 정해진 국부화된 보다 강한 자기장 영역의 제공은 열팽창 부조화로 유도되는 비틀림을 감소시킬 수 있으므로, (특히 TFB 제조를 위해 행해질 수 있는) 다양한 연속 처리 공정들의 처리 온도가 일정하다면, "전체적인 오정렬"에 대한 열팽창의 기여가 일관되게 된다. 이것은 결국 층들 사이의 오정렬을 감소시키는 것으로 이어진다.
도 3은 일 실시예에 따라 예시적인 자기 핸들링 캐리어(101)의 평면도를 예시한다. 예시된 바와 같이, 자석(210)은 제 1 자기 영역(210-A)과 제 2 자기 영역(210-B)으로 분할된다. 일 실시예에서, 제 1 자기 영역(210-A)은 제 2 자기 영역(210-B)보다 강한 자기장을 가진다. 예시적인 실시예의 경우, 제 1 자기 영역(210-A)은 축 중심(예를 들면, 관통공(206))에 근접한 제 1 반경 방향 거리로부터 관통공(206)으로부터 먼 제 2 반향 방향 거리까지 연장되는 제 1 반경 방향 길이(RL1)를 따라 연장된다. 제 2 자기 영역(210-B)은, 축 중심(예를 들면, 관통공(206))으로부터의 길이(RL1)와 같거나 그보다 큰, 제 1 반경 방향 거리로부터 자기 핸들링 캐리어(101)의 외부 반경에 근접한 제 2 반경 방향 거리까지 연장되는 제 2 반경 방향 길이(RL2)(예를 들면, 대략 외경(D1)의 1/2)를 따라 연장된다. 제 1 자기 영역(210-A)의 이러한 예시적인 배열은 자기 핸들링 캐리어(101)의 중심이 섀도우 마스크(160)에 자기적으로 부착된 상태를 유지하는 것을 보장하고, 그리고 외경(D1)에 걸쳐서 열팽창 부조화로 야기되는 비틀림의 총량이 캐리어 중심(예를 들면, 관통공(206))으로부터 거리(RL1+RL2)만큼 떨어져서 최대값을 갖는 대칭적 비틀림으로, 대략 1/2로 분할되는 것을 보장한다. 도시된 예시적인 실시예는 두 개의 환형 자기 영역(210-A 및 210-B)을 포함하지만, 더 많은 수의 자기 영역을 갖는 다른 배열이 물론 가능하며 본 발명의 범위 내에 있다.
도 4는 일 실시예에 따라, 자기 핸들링 캐리어(101)와 같은 핸들링 캐리어의 자기 영역 내의 자극 배향의 개략적 다이어그램을 예시한다. 예시된 바와 같이, 자기 영역(예를 들면, 도 3의 제 1 자기 영역(210-A) 또는 제 2 자기 영역(210-B)) 내의 자석(210)은 커버(202)를 지나 연장되는 수직 방향 자기장을 최대화하기 위해 자기 핸들링 캐리어(210-1, 210-2, 등)의 반경 방향 거리를 따라 교번하는 양극 배열을 가진다. 처리 환경 내에 존재하는 대전 입자(400)는 이러한 자기장 라인(field line)을 추종함으로써 결합된 소재의 소정 영역을 향해 우선적으로 가속될 수 있다. 그러므로 특정 실시예에서, 커버(202)에 근접한 제 1 자극과 보호 케이싱(203)의 바닥에 근접한 제 2 자극을 갖는 단일의 균일하게 자화된 자석(즉, "전면" 자석)이 자기 핸들링 캐리어(101)에 대해 채용될 수 있다. 다른 실시예에서, 자기장의 축은 제조되는 디바이스들 사이에 자기 이상(magnetic anomalies)을 위치시키도록 섀도우 마스크(160)의 다이 패턴 맵(die pattern map)과 정렬된다. 예를 들면, 도 4에 예시된 자기 영역(210-1 및 210-2)은 도 3에 도시된 자기 핸들링 캐리어(101)의 평면도 상에 투영된다. 도메인 인터페이스(domain interface) 또는 자극 중심들에서의 이상 자기장은 다이 특성(die characteristics)에 대해 최소 영향을 갖도록 섀도우 마스크(160)에 대해 배치될 수 있다. 다이 맵(die map)과 특정 자기 영역 사이의 상대적 배향은 노치를 기초로 그리고 얼라이너 플랫폼 상의 대응하는 "안내 핀"을 기초로 대략적인 정렬(즉, "예비 정렬")에 의해 달성될 수 있다. 예비 정렬 공정에서 얻어지는 대략적인 정렬로부터, 후속하는 최종적인 "패턴 인식을 기초로 한" 마스크 정렬이 수행될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 예시적인 실시예에서, 각각의 자기 영역(210-1 및 210-2)은 복수의 섀도우 마스크 구멍(161)을 포함할 정도로 충분히 크며, 그에 따라 복수의 다이는 각각의 영역(210-1 및 210-2) 내에 형성된다. 예시된 바와 같이, 섀도우 마스크 구멍(161-A 및 161-B)은 영역(210-1) 위에 배치될 것이며, 반면에 마스크 구멍(161-A 및 161-B)들 사이의 비-디바이스 영역은 자극 중심 위에 배치된다. 대안적으로, 마스크 구멍들은, 자기 영역(210-2)의 엣지로부터 이격된 마스크 구멍(161-E)의 경우에 대해 예시된 바와 같이 자기 도메인 인터페이스로부터 멀리 이격되도록 자기 영역 위에 배치될 수 있거나, 마스크 구멍(161-C)의 경우에 대해 예시된 바와 같이, 자기 도메인 인터페이스 위에 배치될 수 있다.
제 1 자기 영역(210-A)과 제 2 자기 영역(210-B)을 포함하는 도 3에 도시된 바와 같은 실시예의 경우, 제 1 및 제 2 영역들 각각은 단일의 균일하게 자화된 자석을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 전면 자석보다는 훨씬 더 작은 복수의 자석들이 하나 또는 둘 이상의 자기 영역(예를 들면, 210-A 및/또는 210-B)에 사용된다. 이러한 소정의 실시예에서, (예를 들면, 영역(210-B)에 있는) 제 1 복수의 자석들의 경우 자기 세기가 감소될 수 있어서 소재의 절반 이상(majority)에 대한 처리 환경에 대해 자기장 라인들의 영향을 최소화할 수 있는 반면, (예를 들면, 영역(210-A)에 있는) 제 2 복수의 자석들은 섀도우 마스크(160)의 중심 근처에 충분히 강하게 고정되는 것을 보장하도록 사용될 수 있다.
도 5a는 일 실시예에 따라, 자동화된 섀도우 마스크 조립/분해 시스템(501)의 평면도를 예시하는 개략적 다이어그램을 예시한다. 시스템(501)은 일반적으로 복수의 모듈을 서비스할 수 있는 로봇식 플랫폼이다. 소정의 실시예에서, 시스템(501)은 캘리포니아 산타 클라라 소재의 Applied Materials사로부터 상업적으로 입수 가능한 Centura® 또는 Endura® 플랫폼일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 또한 여기에 설명되는 바와 같은 자동화된 방식으로 섀도우 마스크의 조립/분해 공정들을 수행하도록 반도체 제조에 사용되는 다른 상업적으로 입수 가능한 플랫폼들이 구성될 수 있다. 예시적인 시스템(501)은 로드/언로드 포트(502/503)에 결합되는 중앙 로봇식 핸들링 모듈(505)을 포함하며, 상기 로드/언로드 포트(502/503)로/상기 로드/언로드 포트(502/503)로부터 여기에 설명되는 분해 및 조립되는 섀도우 마스크-소재-캐리어의 스택이 접근될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템(501)은 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택(100)과 같은 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택 중 적어도 일부가 내부에서 조립 및/또는 분해되는 정렬 챔버(530)를 더 포함한다. 정렬 챔버(530)는 소재에 대해 섀도우 마스크를 정렬할 수 있는 정렬 시스템을 포함한다. 도 5b에 도시된 예시적인 실시예에서, 정렬 챔버(530)는 CCD-기반의 광학 패턴 인식 시스템(533)을 포함한다. 그러나 (예를 들면, 산란계(scatterometry) 기술을 채용하는) 광학적 간섭 기반 시스템과 같은 다른 정렬 시스템이 또한 사용될 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 헤드(531) 또는 페디스털(536) 중 적어도 하나는 CCD-기반의 광학 패턴 인식 시스템(533)으로부터의 출력에 응답하여 제어되는 바에 따라 헤드(531)와 페디스털(536) 사이의 정렬이 이루어지도록 다축 이동될 수 있다. 예시적인 정렬 챔버(530)의 경우, 헤드(531)는 페디스털(536)에 대해 다차원(예를 들면, 6차원) 이동되도록 구성된다. 헤드(531)는 본원의 다른 부분에서 설명되는 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 조립 및/또는 분해 중에 섀도우 마스크 또는 소재 중 하나 또는 둘 이상을 유지하도록 구성되는 진공 또는 전자기 시스템을 갖는 홀더(535)를 더 포함한다.
일 실시예에서, 페디스털(536)은 자기 핸들링 캐리어 또는 소재 중 하나 또는 둘 이상을 유지하는 진공 또는 전자기 시스템을 제공하도록 구성된다. 도 5b에 도시된 예시적인 실시예의 경우, 내부 리프트(537) 및 외부 리프트(538)가 페디스털(536)에 결합되며, 이때 각각의 리프트는 독립적인 작동이 가능하다. 바람직한 실시예에서, 내부 리프트(537)는 자기 핸들링 캐리어(101)와 같은 자기 핸들링 캐리어를 페디스털(536) 상으로/페디스털(536)로부터 (헤드(531)로부터/헤드(531)를 향해) 상승/하강시키도록 구성되는 반면, 외부 리프트(538)는 본원의 다른 부분에서 설명되는 바와 같이 조립/분해 작업 중에 (헤드(531)로부터/헤드(531)를 향해) 페디스털(536) 상으로/페디스털(536)로부터 소재(150)와 같은 소재를 상승/하강시키도록 구성된다.
도 5a로 돌아가서, 예시적인 시스템(501)은 반도체 처리 클러스터 툴에서 통상적인 임의의 소재 정렬 수단을 채용할 수 있는 예비-얼라이너(pre-aligner)(550)를 더 포함한다. 예를 들면, 예비-얼라이너(550)는 +/- 0.5°로 정확한 포트(502/503)로부터 로딩되는 소재의 회전 정렬을 제공하도록 구성될 수 있다. 추가로 도시된 바와 같이, 시스템(501)은 섀도우 마스크 저장 모듈(510)과 핸들링 캐리어 저장 모듈(520)을 또한 포함한다. 저장 모듈(510)은 미리 정해진 섀도우 마스크와 소재의 조립을 용이하게 하기 위해 섀도우 마스크 관리 기능을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 섀도우 마스크의 매거진이 섀도우 마스크 저장 모듈(510) 내에 저장될 수 있고, 인덱서(indexer)는 시스템(501)에 의해 실행되는 레시피의 레시피 파라미터 필드(recipe parameter field)에 의해 정해지는 특정 섀도우 마스크를 제공할 수 있다. 유사하게, 자기 핸들링 캐리어(101)와 같은 복수의 핸들링 캐리어는 본원의 다른 부분에서 설명되는 바와 같이 조립/분해 시퀀스의 실행 중에 로봇식 핸들링 모듈(505)에 저장되고 인덱싱되거나 그렇지 않으면 접근 가능하게 될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 조립을 위한 예시적인 방법(600)의 공정들을 나타내는 흐름도를 도시한다. 도 8a 내지 도 8k는 방법(600)의 특정 공정들이 수행될 때 정렬 챔버(530)(도 5b)의 상태를 예시한다.
방법(600)은 공정(601)에서 소재를 플랫폼에 제공하는 것으로 시작한다. 일 실시예에서, 공정(601)시, 소재(150)는 시스템(501)의 입력 포트(502) 내에 인덱싱된다. 다음, 공정(605)에서, 캐리어가 플랫폼의 정렬 챔버 내의 제 1 지지부에 로딩된다. 일 실시예에서, 공정(605)에서, 자기 핸들링 캐리어(101)가 페디스털(536)에 로딩된다(도 8a). 예를 들면, 자기 핸들링 캐리어(101)는 캐리어 저장 모듈(520)로부터 선택될 수 있고(도 5a), 로봇식 핸들러(890)에 의해 로봇식 핸들링 모듈(505)을 통과할 수 있으며(도 5a), 그리고 내부 리프트(537)에 놓여질 수 있다(도 8b 및 도 8c). 이후 내부 리프트(537)는 자기 핸들링 캐리어(101)를 페디스털(536) 상에 배치하도록 하강된다(도 8d). 반-자동화된 실시예에서, 작업자는 자기 핸들링 캐리어(101)를 내부 리프트(537) 상에 제공할 수 있으며, 이때 내부 리프트(537)가 자동 또는 수동으로 하강되어 자기 핸들링 캐리어(101)를 페디스털(536) 상에 배치할 수 있다. 자기 핸들링 캐리어(101)가 페디스털(536) 상에 배치된 상태에서, 전자기력 또는 진공 클램핑력 등이 인가되어 자기 핸들링 캐리어(101)를 페디스털(536) 상의 적소에 유지할 수 있다.
도 6a로 돌아가, 방법(600)은 섀도우 마스크가 정렬 챔버 내의 제 2 지지부에 로딩되는 공정(610)으로 진행된다. 예시적인 완전 자동화된 실시예에서, 공정(610)시 섀도우 마스크(160)가 헤드(531)에 로딩된다(도 8d). 예를 들면, 섀도우 마스크(160)는 로봇식 핸들러(890)에 의해 섀도우 마스크 저장 모듈(510)로부터 선택될 수 있고, 로봇식 핸들링 모듈(505)을 통과할 수 있으며(도 5a), 홀더(535)에 배치될 수 있다(도 8e). 반-자동화된 실시예에서, 작업자는 섀도우 마스크(160)를 홀더(535) 상에 제공할 수 있다. 섀도우 마스크(160)가 헤드(531) 상에 배치된 상태에서 전자기력 또는 진공 클램핑력 등이 인가됨으로써 섀도우 마스크(160)를 헤드(531) 상의 적소에 유지할 수 있다.
다시 도 6a로 돌아가면, 방법(600)은 소재가 정렬 챔버(530) 내로 로딩되는 공정(615)으로 진행된다. 예시적인 완전 자동화된 실시예에서, 공정(615)시 소재(150)는 로봇식 핸들러(890)(도 8f)에 의해 입력 포트(502)(도 5a)로부터 정렬 챔버(530) 내로 로딩된다. 소재(150)는 외부 리프트(538) 상에 배치된다(도 8g). 섀도우 마스크-소재-자기 핸들링 캐리어의 스택의 각각의 구성 요소가 정렬 챔버(530) 내에 존재하는 상태에서, 소재(150)는 섀도우 마스크(160)에 또는 핸들링 캐리어(101)에 먼저 결합된다. 캐리어(101)가 매립된 영구 자석들을 포함하는 일 실시예에서, 소재(150)는 먼저 섀도우 마스크(160)에 정렬 및 결합되며, 그에 따라 섀도우 마스크(160)와 캐리어(101) 사이에 어떤 자기 결합도 존재하지 않는 경우 이러한 정렬이 수행될 수 있다. 그러나 대안적인 실시예에서(예를 들면, 캐리어(101)가 전자석을 채용하는 경우), 소재(150)는 먼저 캐리어(101)에 대해 정렬 및 결합된다.
도 6a에 더 도시된 바와 같이, 소재는 공정(620)에서 섀도우 마스크에 근접하게 위치됨으로써 이 둘의 후속 정렬을 용이하게 한다. 도 8h에 도시된 예시적인 실시예에서, 소재(150)의 로딩 중에 상기 헤드와 외부 리프트가 위치했던 것보다 서로 근접하도록 헤드(531)와 외부 리프트(538) 중 적어도 하나는 다른 하나의 요소에 대해 이동된다. CCD-기반의 광학 패턴 인식 시스템(533)을 채용하는 특정 실시예에서, 섀도우 마스크(160)와 자기 핸들링 캐리어(101)(페디스털(536) 상에 배치됨) 사이에서 섀도우 마스크(160)가 자기 핸들링 캐리어(101)에 자기적으로 결합되지 않은 충분히 큰 분리 상태를 유지하면서, 섀도우 마스크(160)(헤드(531) 상에 배치됨)와 소재(150)(외부 리프트(538) 상에 배치됨) 각각을 CCD-기반의 광학 패턴 인식 시스템(533)의 피사계 심도(depth of field) 내에 위치시키도록 헤드(531) 및/또는 외부 리프트(538)가 이동된다. 특정 실시예에서, 페디스털(536) 또는 헤드(531)에 의해 상쇄 자기장(neutralizing magnetic field)이 인가되어 섀도우 마스크(160)와 캐리어(101) 간의 유효 자기장력을 감소시킬 수 있다.
헤드(531)와 외부 리프트(538)가 적소에 있는 상태에서, 방법(600)은 헤드(531)와 페디스털(536) 중 하나 또는 둘 이상의 제어된 이동을 통해 소재가 섀도우 마스크에 정렬되는 공정(625)으로 진행된다. 예시적인 실시예에서, 섀도우 마스크(160)의 패턴화된 피쳐(161)는 CCD(예를 들면, 헤드(531)에 장착됨)들로부터의 입력을 기초로 제어기에 의해 실행되는 자동화된 광학 정렬 알고리즘을 사용하여 소재(150) 내에 이전에 패턴화된 피쳐(미도시)에 대해 정렬된다.
페디스털(536)에 대한 헤드(531)의 위치 사이의 정렬 오차의 한계 공차에 도달시, 정렬된 섀도우 마스크는 공정(630)에서 소재 상에 배치된다. 자동화된 또는 반-자동화된 실시예에 있어서, 소재(150)가 섀도우 마스크(160)에 일단 정렬되면, 섀도우 마스크-소재-자기 핸들링 캐리어의 스택이 조립될 때까지 외부 리프트(538)에 의해 주변 유지력이 인가됨으로써 소재(150)를 (홀더(535)에 의해 유지되는 바와 같은) 섀도우 마스크(160)에 대해 적소에 유지시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 헤드(531), 페디스털(536) 또는 내부 리프트(537) 중 하나 또는 둘 이상이 나머지 요소 측으로 이동됨으로써 소재(150)의 바닥 표면이 (페디스털(536) 상에 배치된) 캐리어(101)의 상부 표면과 접촉되며, 상기 상부 표면에서는 자기 핸들링 캐리어(101)와 섀도우 마스크(160) 사이의 점 자기 결합(point magnetic coupling)에 의해 섀도우 마스크(160)가 소재(150)에 정렬된 방식으로 부착됨으로써 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택(100)을 형성한다. 예를 들면, 일 실시예에서 섀도우 마스크(160)가 소재(150)에 정렬되는 상태에서 해당 소재가 외부 리프트(538)에 의해 지지되면서, 내부 리프트(537)는 공정(635)에서 상승됨으로써 정렬된 소재(150)를 캐리어(101)(도 8j)에 배치하며, 외부 리프트(538)는 그 후 하강됨으로써 조립된 자기 핸들링 캐리어의 스택을 로봇식 핸들러(890)에 배치한다. 반-자동화된 실시예에서, 작업자는 소재(150)를 자기 핸들링 캐리어(101) 상에 제공할 수 있다.
그 후 방법(600)은, 동일하거나 별도인 시스템/플랫폼이 조립된 스택에 대한 후속 처리(예를 들면, 필름 증착)를 행할 수 있도록, 조립된 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택(100)이 (예를 들면, 내부 리프트(537)에 의해 위치된 바와 같은) 정렬 챔버(530)로부터 포트(502/503)로 통과되는 것으로써 공정(699)에서 완료된다.
추가의 실시예에서, 시스템(501)은 조립된 스택에 대해 후속 처리(예를 들면, 필름 증착)를 행한 후에 추가로 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 분해를 실행할 수 있다. 일 실시예에서, 정렬 챔버(530)는 분해 공정에 사용되는 반면, 다른 실시예에서, 정렬 챔버(530)와 별개인 챔버를 사용하여 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택을 분해한다. 이러한 일 실시예에서, CCD-기반의 광학 패턴 인식 시스템(533)과 같은 정렬 시스템을 구비하지 않고 단순화된(예를 들면, 6차원 미만) 움직임을 갖지만, 그 외의 도 5b에 도시된 모든 구성 요소를 포함하는 분해 모듈을 사용하여 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택을 분해한다.
도 6b는 시스템(501)과 같은 플랫폼에 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택을 제공하는 것으로 시작하는 예시적인 분해 방법(650)을 도시한다. 도 9a 내지 도 9g는 상기 방법(650)의 공정들이 수행될 때 정렬 챔버(530)(도 5b)의 상태를 예시한다. 예를 들면, 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택(100)은 포트(502/503)(도 5a)에서 제공될 수 있다. 공정(655)에서, 조립된 스택(100)은 로봇식 핸들러(890)에 의해 분해 챔버 또는 모듈(예를 들면, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같은 정렬 챔버(530)) 내로 로딩된다. 소재(150)는 먼저 섀도우 마스크(160)로부터 또는 핸들링 캐리어(101)로부터 분리된다.
일 실시예에서, 공정(660)에서, 소재(150)는 먼저 캐리어로부터(예를 들면, 외부 리프트(538)에 의해) 상승된다. 예를 들면, 캐리어(101)가 매립된 영구 자석들을 포함하는 일 실시예에서, 소재(150)는 외부 리프트(538)를 상승시켜 소재(150)를 들어올림으로써 캐리어(101)로부터 먼저 분리되어, 상승력(lifting force)을 이용하여 자기 클램핑력을 극복하고, 캐리어(101)를 페디스털(536)에 클램핑하는 힘으로써 페디스털(536)에 의해 가해지는 당해 힘을 극복한다.
다른 실시예에서, 소재(150)는 섀도우 마스크(160)가 홀더(535)에 의해 헤드(531)에 클램핑되는 동안, 소재(150)를 섀도우 마스크(160)로부터 멀리 하강시키는 외부 리프트(538)에 의해 가해지는 주변 유지력을 통해 공정(675)에서 먼저 섀도우 마스크(160)로부터 분리된다. 대안적으로, 도 9d에 도시된 바와 같이, 섀도우 마스크(160)가 홀더(535)에 의해 클램핑되는 동안, 페디스털(536)을 통해 상쇄 자기장이 인가되어, 자기 핸들링 캐리어(101)로부터 섀도우 마스크(160)의 자기 결합을 해제할 수 있거나, 캐리어(101) 내의 전자석이 전원 차단될 수 있다.
섀도우 마스크(160)와 캐리어(101)가 자기적으로 분리된 상태에서, 섀도우 마스크는 소재(150)로부터 들어 올려진다(pick up). 예를 들면, 도 9d 내지 도 9e를 참조하면, 헤드(531), 외부 리프트(538) 또는 페디스털(536)은 나머지 요소 측으로 이동됨으로써 홀더(535)가 섀도우 마스크(160)에 결합될 수 있도록 한다. 섀도우 마스크가 제거된 상태에서, 로봇식 핸들러(890) 또는 작업자는 공정(680)에서 분해 챔버로부터 소재(150)를 제거할 수 있다(도 9f). 예시적인 완전 자동화된 실시예에서, 로봇식 핸들링 모듈(505)은 소재(150)를 정렬 챔버(530)로부터 포트(502/503)로 이송하며, 공정(699)중에 이러한 포트에서 소재는 후속하는 무-마스크 처리를 위해 시스템(501)으로부터 언로딩될 수 있다.
공정(690)에서, 로봇식 핸들러 또는 작업자(operator)는 추가로 분해 챔버로부터 섀도우 마스크(160)를 제거할 수 있거나, 섀도우 마스크(160)가 헤드(531)에 부착된 상태로 유지되도록 할 수 있으며, 후속하여 도 9g에 도시되고 본원의 다른 부분에서 더 설명되는 바와 같이, 새로운 소재(150B)에 정렬되도록 할 수 있다. 유사하게, 공정(695)에서, 로봇식 핸들러 또는 작업자는 또한 분해 챔버로부터 자기 핸들링 캐리어(101)를 제거할 수 있거나, 본원의 다른 부분에서 더 설명되는 바와 같이, 새로운 소재를 수용할 수 있도록 자기 핸들링 캐리어(101)가 페디스털(536)에 부착된 상태로 유지되도록 할 수 있다.
섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 조립 및 분해 모두를 위해 정렬 챔버(530)가 사용되는 특정 실시예에서, 제 1 스택의 분해가 제 2 스택의 조립과 동시에 수행됨으로써 캐리어와 섀도우 마스크의 이송을 최소화한다. 이러한 실시예는 작업 흐름이 연속 공정들로 행해지는(staged) 소재들을 가지며, 완성된 소재로부터의 섀도우 마스크가 아직 처리되지 않은 소재로 바로 이동될 수 있을 때 유리할 수 있다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따라, 제 1 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 분해와 제 2 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택의 조립을 통합시키는 예시적인 방법(651)의 공정들을 나타내는 흐름도를 예시한다. 일반적으로, 도 6a 및 도 6b에 도시된 선택된 공정들은 동시 조립 및 분해를 행하도록 차례로 배열된다. 보다 구체적으로, 공정(651 및 601)은 제 2 (비 장착된) 소재뿐 아니라 제 1 소재를 포함하는 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택 모두를 시스템(501)과 같은 플랫폼에 제공하도록 수행된다. 이후 방법(651)은 실질적으로 본원의 다른 부분에서 설명되는 바와 같이 공정(655, 660, 675, 690, 및 699)들을 수행하도록 진행된다. 후속하여, 공정(615)이 수행되어 (예를 들면, 도 9g에 도시된 바와 같은) 조립 챔버에 제 2 소재(150B)를 로딩한다. 그런 다음, 실질적으로 본원의 다른 부분에서 설명되는 바와 같이 공정(620, 625, 630, 및 640)이 수행되어 방법(651)을 완료한다.
도 7은 도 6a, 도 6b 및 도 6c의 방법 중 하나 또는 둘 이상을 수행하도록 도 5a에 도시된 자동화된 섀도우 마스크 조립/분해 시스템(501) 및/또는 도 5b에 도시된 정렬 챔버(530)를 제어하기 위해 채용될 수 있는 컴퓨터 시스템(700)의 블록 다이어그램을 도시한다.
예시적인 컴퓨터 시스템(700)은 여기 설명되는 공정, 처리 챔버 또는 처리 플랫폼 중 하나 또는 둘 이상을 제어하는데 사용될 수 있다. 대안적 실시예에서, LAN(Local Area Network), 인트라넷, 엑스트라넷, 또는 인터넷으로 기계 장치가 다른 기계 장치에 접속(예를 들면, 네트워킹)될 수 있다. 기계 장치는 클라이언트-서버 네트워크 환경 내의 서버 또는 클라이언트 기계 장치의 용량 내에서 또는 피어-투-피어(peer-to-peer) (또는 분산형) 네트워크 환경 내의 피어 기계 장치로서 작동될 수 있다. 기계 장치는 개인용 컴퓨터(PC), 서버, 네트워크 라우터, 스위치 또는 브릿지, 또는 해당 기계 장치에 의해 취해질 작용을 특정하는 명령 세트(순차적 또는 그외 방식)를 실행할 수 있는 임의의 기계 장치일 수 있다. 또한, 오직 하나의 기계 장치만이 도시되어 있지만, "기계 장치"란 용어는 여기 설명되는 임의의 하나 또는 둘 이상의 방법론을 수행하기 위해 개별적으로 또는 연합으로 명령 세트(또는 복수의 명령 세트)를 실행하는 임의의 기계 장치의 집합(예를 들면, 컴퓨터)을 포함하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
예시적인 컴퓨터 시스템(700)은 버스(730)를 통해 서로 통신되는 프로세서(702), 메인 메모리(704)(예를 들면, ROM(read-only memory), 플래시 메모리, 동기식 DRAM(SDRAM) 또는 램버스 DRAM(RDRAM) 등과 같은 DRAM(dynamic random access memory)), 정적 메모리(706)(예를 들면, 플래시 메모리, 정적 RAM(SRAM) 등) 및 보조 메모리(718)(예를 들면, 데이터 저장 디바이스)를 포함한다.
프로세서(702)는 마이크로프로세서, 중앙 처리 유닛 등과 같은 하나 또는 둘 이상의 범용 처리 장치를 나타낸다. 보다 구체적으로, 프로세서(702)는 복합 명령 세트 연산(CISC) 마이크로프로세서, 감축 명령 세트 연산(RISC) 마이크로프로세서, 블류(VLIW; very long instruction word) 마이크로프로세서, 기타 명령 세트를 실시하는 프로세서, 또는 명령 세트의 조합을 실시하는 프로세서일 수 있다. 또한, 프로세서(702)는 ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), DSP(digital signal processor), 네트워크 프로세서 등과 같은 하나 또는 둘 이상의 특정 목적의 처리 장치일 수 있다. 프로세서(702)는 본원의 다른 부분에서 설명되는 처리 공정들의 수행을 위한 처리 로직(726)을 실행하도록 구성된다.
컴퓨터 시스템(700)은 네트워크 인터페이스 디바이스(708)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(700)은 또한 비디오 디스플레이 유닛(710)(예를 들면, 액정 디스플레이(LCD) 또는 음극선관(CRT)), 문자 숫자식 입력 디바이스(712)(예를 들면, 키보드), 커서 제어 디바이스(714)(예를 들면, 마우스) 및 신호 발생 디바이스(716)(예를 들면, 스피커)를 포함할 수 있다.
보조 메모리(718)는 여기 설명되는 방법 또는 기능 중 임의의 하나 또는 둘 이상을 구현하는 하나 또는 둘 이상의 명령 세트(예를 들면, 소프트웨어(722))를 저장하고 있는 기계 장치-접근 가능한 저장 매체(또는 보다 구체적으로는 컴퓨터-판독 가능 저장 매체)(731)를 포함할 수 있다. 소프트웨어(722)는 컴퓨터 시스템(700)에 의한 그 실행 중에 주요 메모리(704) 내에 및/또는 프로세서(702) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수도 있으며, 주요 메모리(704)와 프로세서(702)는 또한 컴퓨터-판독 가능 저장 매체를 구성한다. 소프트웨어(722)는 네트워크 인터페이스 디바이스(708)를 통해 네트워크(720)에 의해 추가로 전송 및 수신될 수 있다.
컴퓨터-판독 가능 저장 매체(731)는 처리 시스템에 의한 실행을 위한 것이고 시스템으로 하여금 본 발명의 실시예 중 임의의 하나 또는 둘 이상의 실시예를 수행하도록 하는 명령 세트를 저장하는데 더 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 또한 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 컴퓨터 시스템(또는 기타 전자 디바이스)을 프로그래밍하는데 사용될 수 있는 것으로서, 명령이 저장된 컴퓨터-판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있는, 컴퓨터 프로그램 제품 또는 소프트웨어로서 제공될 수 있다. 컴퓨터-판독 가능 저장 매체는 정보를 기계 장치(예를 들면, 컴퓨터)에 의해 판독 가능한 형태로 저장하기 위한 임의의 메커니즘을 포함한다. 예를 들면, 기계 장치-판독 가능한(예를 들면, 컴퓨터-판독 가능한) 매체는 기계 장치(예를 들면, 컴퓨터)-판독 가능한 저장 매체(예를 들면, "ROM", "RAM", 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체 및 플래시 메모리 디바이스 등)를 포함한다.
따라서, 자기 핸들링 캐리어, 및 섀도우 마스크/소재/자기 핸들링 캐리어의 스택과 같은 제조 어셈블리의 조립 및 분해 방법이 개시되었다. 본 발명의 실시예들은 구조적 특징 또는 특정 방법론의 작용에 대해 특정한 언어로 설명되었지만, 여기에 시사되는 본 발명은 기술된 예시적인 특징 및 실시예로 반드시 한정되는 것은 아님이 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 기판의 박막 프로세싱을 위한 어셈블리로서:
    복수의 한정된 자기 영역을 가진 자기 핸들링 캐리어 - 상기 복수의 한정된 자기 영역 중 하나의 제 1 자기 영역은 제 2 자기 영역과 다른 자기력을 가짐 -; 그리고
    섀도우 마스크를 포함하고,
    상기 섀도우 마스크는, 처리 상태에 노출될 시 상기 섀도우 마스크와 상기 자기 핸들링 캐리어 사이에 배치될 소재(workpiece)의 상부를 덮도록 상기 자기 핸들링 캐리어 위에 배치되고, 상기 자기 핸들링 캐리어에 자기적으로 결합되는
    기판의 박막 프로세싱을 위한 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기 핸들링 캐리어는 보호 케이싱 내에 캡슐화되는 고온 양립성 영구 자석 또는 전자석을 포함하는
    기판의 박막 프로세싱을 위한 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보호 케이싱은:
    상기 자석을 수용하는 리세스를 포함하는 플레이트와;
    상기 플레이트에 부착되는 커버를 포함하는
    기판의 박막 프로세싱을 위한 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기 핸들링 캐리어는 상기 캐리어의 후방으로부터 상기 캐리어의 상부 표면으로 가스를 전달하는 관통공을 포함하고, 상기 캐리어의 상부 표면은 상기 상부 표면의 면적에 걸쳐서 상기 관통공으로부터 상기 가스를 분배하는 리세스들을 포함하는
    기판의 박막 프로세싱을 위한 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기 핸들링 캐리어는 상기 캐리어의 면적에 걸쳐 배열되는 복수의 자석을 포함하고, 상기 복수의 자석은:
    상기 캐리어의 축 중심에 근접 배치되는 제 1 환형 자석과;
    상기 캐리어의 축 중심으로부터 외부로 반경 방향으로 떨어져(a radial distance outward) 배치되는 제 2 환형 자석을 포함하는
    기판의 박막 프로세싱을 위한 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 자석은 상기 섀도우 마스크의 인접하는 구멍들 사이의 영역에 배치되는 자극 중심 또는 자기 도메인 인터페이스를 갖도록 상기 캐리어 내에 위치되는 제 1 및 제 2 자석을 포함하는
    기판의 박막 프로세싱을 위한 어셈블리.
  7. 처리 상태로의 노출에 대해 소재의 상부를 덮도록 섀도우 마스크를 조립하는 시스템으로서:
    제 1 챔버를 포함하고,
    상기 제 1 챔버는:
    상기 섀도우 마스크를 유지하는 제 1 지지부와;
    핸들링 캐리어를 유지하는 제 2 지지부 - 상기 핸들링 캐리어는 복수의 한정된 자기 영역을 포함하며, 상기 복수의 한정된 자기 영역 중 하나의 제 1 자기 영역은 제 2 자기 영역과 다른 자기력을 가짐-; 그리고
    상기 캐리어와 섀도우 마스크 사이에 배치될 소재에 대해 상기 섀도우 마스크를 정렬하는 정렬 시스템을 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 지지부는 상기 정렬 시스템으로부터의 출력에 응답하여 서로에 대해 이동 가능하여서, 소재를 상기 섀도우 마스크와 접촉하게 할 수 있는
    섀도우 마스크를 조립하는 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 지지부는 상기 섀도우 마스크를 상기 핸들링 캐리어의 자기장 내로 가져오도록 서로에 대해 이동가능한
    섀도우 마스크를 조립하는 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 지지부 중 하나 이상은 상기 섀도우 마스크 또는 상기 핸들링 캐리어 중 하나를 유지하도록 진공식, 기계식 또는 정전식 클램프를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 지지부 중 하나 이상은 다축 가동 스테이지를 포함하는
    섀도우 마스크를 조립하는 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 정렬 시스템은 컴퓨터화된 패턴 인식 시스템을 포함하는
    섀도우 마스크를 조립하는 시스템.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 지지부는 후방 냉각 시스템과, 상기 제 1 지지부에 대해 상기 캐리어를 변위시키는 제 1 리프트 핀과, 그리고 상기 캐리어를 상기 제 2 지지부에 대해 변위시키는 제 2 리프트 핀을 포함하는
    섀도우 마스크를 조립하는 시스템.
  12. 제 7 항에 있어서,
    섀도우 마스크의 매거진을 변위시키는 인덱서를 포함하는 섀도우 마스크 저장 모듈과;
    상기 섀도우 마스크와 조립되도록 캐리어의 매거진을 변위시키는 인덱서를 포함하는 캐리어 저장 모듈과; 그리고
    상기 저장 모듈과 상기 제 1 챔버 사이에서 상기 섀도우 마스크와 캐리어 모두를 이송하는 로봇식 핸들러를 더 포함하는
    섀도우 마스크를 조립하는 시스템.
  13. 처리 상태로의 노출에 대해 소재의 상부를 덮도록 섀도우 마스크를 핸들링하는 방법으로서:
    핸들링 캐리어를 제 1 지지부 상에 배치하는 단계 - 상기 핸들링 캐리어는 복수의 한정된 자기 영역을 가지며, 상기 복수의 한정된 자기 영역 중 하나의 제 1 자기 영역은 제 2 자기 영역과 다른 자기력을 가짐 - 와;
    섀도우 마스크를 제 2 지지부 상에 배치하는 단계와;
    컴퓨터 제어되는 다축 스테이지를 사용하여, 컴퓨터화된 패턴 인식 시스템을 기초로 상기 제 1 지지부를 상기 제 2 지지부에 대해 제 1 거리로 이동시키는 것에 의해, 상기 섀도우 마스크의 제 1 패턴 피쳐를 소재의 제 2 패턴 피쳐에 정렬시키는 단계와; 그리고
    정렬된 상기 섀도우 마스크의 바닥 표면을 상기 핸들링 캐리어의 자기장 내에 가져오도록 상기 제 1 지지부를 상기 제 2 지지부에 대해 제 2 거리로 이동시키는 것에 의해 정렬된 상기 섀도우 마스크를 상기 핸들링 캐리어와 결합하는 단계를 포함하는
    섀도우 마스크를 핸들링하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 패턴 피쳐를 정렬하기 전에 상기 소재를 상기 핸들링 캐리어 상에 배치하는 단계를 더 포함하는
    섀도우 마스크를 핸들링하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 패턴 피쳐를 정렬하는 동안, 상기 섀도우 마스크가 상기 제 1 지지부 상에 배치되는 동안 상기 섀도우 마스크를 상기 소재 위에서 현수하는 단계를 더 포함하는
    섀도우 마스크를 핸들링하는 방법.
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