KR20050016607A - 기판 검출을 위해 각을 이루는 센서들 - Google Patents

기판 검출을 위해 각을 이루는 센서들

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KR20050016607A
KR20050016607A KR10-2004-7020840A KR20047020840A KR20050016607A KR 20050016607 A KR20050016607 A KR 20050016607A KR 20047020840 A KR20047020840 A KR 20047020840A KR 20050016607 A KR20050016607 A KR 20050016607A
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

제 1 형태에서, 기판을 검출하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 (1) 이송 챔버 내에 위치하는 기판을 통해 광빔을 투과시키는 발신기/수신기 유닛; (2) 상기 발신기/수신기 유닛으로부터 투과된 상기 광빔을 수신하여 상기 투과된 광빔을 상기 발신기/수신기 유닛 쪽으로 반사시키는 반사기; 및 (3) 상기 발신기/수신기 유닛에 결합되며, 상기 발신기/수신기 유닛에 의해 수신된 상기 반사 광빔의 강도를 기초로 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 기판이 위치하는지 여부를 결정하는 제어기를 포함한다. 상기 투과 및 반사 광빔 중 적어도 하나는 비수직 입사로 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 위치하는 기판에 충돌한다. 다수의 다른 형태들이 제공된다.

Description

기판 검출을 위해 각을 이루는 센서들{ANGLED SENSORS FOR DETECTING SUBSTRATES}
본 출원은 2002년 6월 21일 제출된 미국 예비 특허 출원 제 60/390,607 호로부터의 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조로 포함된다.
본 발명은 기판 처리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판 처리 챔버들이 결합될 수 있는 이송 챔버 내에서의 기판 검출에 관한 것이다.
도 1은 실리콘 웨이퍼나 유리판 등의 기판에 반도체 제조 공정을 적용하는데 사용되는 종류의 종래의 기판 처리 툴(11)의 다소 개략적인 평면도이다. 당업자들이 잘 알고 있는 바와 같이, 프로세서, 메모리 소자 등의 반도체 소자의 제조에 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 컴퓨터 모니터나 텔레비전 디스플레이 등으로서 사용되는 평판 디스플레이를 제조하기 위해 유리판이 처리될 수 있다.
처리 툴(11)은 중앙에 위치하며 처리 챔버들(15)이 결합되는 이송 챔버(13)를 포함한다. 각각의 챔버(15)에서, 박막 증착, 산화 또는 질화, 에칭, 또는 열 또는 리소그래피 처리 등의 반도체 제조 공정이 수행될 수 있다. 처리 툴(11)에서 처리될 기판들은 이송 챔버(13)에 결합된 적어도 하나의 로드락 챔버(17)에 의해 처리 툴(11)에 삽입된다. 이송 챔버(13) 내에 기판 핸들링 로봇(19)이 설치되어 로드락 챔버(17)와 처리 챔버(15)들 사이로 기판을 이송한다.
이송 챔버에 결합된 처리 챔버, 로드락 챔버 또는 다른 챔버들 중 하나에 로드하기 위해 기판이 존재하는지 그리고 적절히 배치되어 있는지를 검출하기 위한 센서를 처리 툴의 이송 챔버에 장착하는 것이 공지되어 있다. 유리판과 같은 투명 기판의 존재를 검출하기 위한 종래의 한 센서 시스템이 도 2에 도시된다.
도 2는 도 1의 이송 챔버의 개략적인 측면도이다. 편의상, 이송 챔버(13)의 상단(덮개)(21) 및 하단(23)만 도시된다. 이송 챔버(13)는 이송 챔버(13)의 하단(23) 및 상단(21)에 각각 결합된 발신기/수신기 유닛(27) 및 반사기(29)를 구비하는 센서 시스템(25)을 포함한다. 종래와 같이, 발신기/수신기 유닛(27)은 투명 기판(S)(예를 들어, 평판 디스플레이용 유리 기판) 쪽으로 광빔(31)을 투과시키는데 사용될 수 있다. 투과된 빔(31)은 유리 기판을 통과하고 반사기(29)로부터 반사되어 반사 빔(33)을 형성한다. 반사 빔(33)은 다시 기판(S)을 통과하여 발신기/수신기 유닛(27)의 수신부(개별적으로 도시하지 않음)에 의해 검출된다. 투과 빔 및 반사 빔(31, 33) 사이의 간격은 명료성을 위해 과장된 것임을 유의한다(예를 들어, 발신기/수신기 유닛(27)의 송신부와 수신부 사이의 간격은 단지 약 1/4 인치 이하임).
발신기/수신기 유닛(27)과 반사기(29) 사이에 기판(S)이 존재하지 않는 경우, 발신기/수신기 유닛(27)에 의해 검출된 반사 빔(33)은 투과 빔과 대체로 동일한 강도를 갖는다. 그러나, 발신기/수신기 유닛(27)과 반사기(29) 사이에 기판(S)이 존재하는 경우, 반사 빔(33)은 기판(S)의 각각의 통과에 의해(예를 들어, 기판(S)에 의한 흡수, 산란 등으로 인해) 희박해지고; 발신기/수신기 유닛(27)에 의해 검출된 반사 빔(33)은 투과 빔(31)보다 작은 강도를 갖는다. 따라서, 발신기/수신기 유닛(27)에 의해 검출된 (투과 빔(31)에 대한) 반사 빔(33)의 강도를 기초로 기판(S)의 유/무가 추론될 수 있다.
이러한 종래의 센서 장치는 의도된 목적으로 만족스럽게 수행되어야 하지만, 이러한 센서 장치는 경우에 따라 잘못된 판독을 발생시킬 수도 있다는 점이 발견되었다. 구체적으로, 센서 시스템(25)은 잘못하여 기판(S)이 존재하지 않는다고 지시할 수도 있다는 점이 발견되었다. 이에 따라, 개선된 센서 시스템이 바람직하다.
도 1은 기판에 반도체 제조 공정이 적용되는 종래의 처리 툴의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 이송 챔버의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따라 제공되는 센서 시스템을 이용하는 이송 챔버의 개략적인 측면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 4b는 도 4a에서 영역(B)의 확대도이다.
도 4c는 도 4a에서 영역(C)의 확대도이다.
본 발명의 제 1 형태에 의하면, 기판을 검출하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 (1) 이송 챔버 내에 위치하는 기판을 통해 광빔을 투과시키는 발신기/수신기 유닛; (2) 상기 발신기/수신기 유닛으로부터 투과된 상기 광빔을 수신하여 상기 투과된 광빔을 상기 발신기/수신기 유닛 쪽으로 반사시키는 반사기; 및 (3) 상기 발신기/수신기 유닛에 결합되며, 상기 발신기/수신기 유닛에 의해 수신된 상기 반사 광빔의 강도를 기초로 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 기판이 위치하는지 여부를 결정하는 제어기를 포함한다. 상기 투과 및 반사 광빔 중 적어도 하나는 비수직 입사로 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 위치하는 기판에 충돌한다.
본 발명의 제 2 형태에서, (1) 적어도 하나의 처리 챔버 및 적어도 하나의 로드락 챔버에 결합된 이송 챔버; (2) 상기 이송 챔버 내에 위치하는 기판을 통해 광빔을 투과시키는 발신기/수신기 유닛; (3) 상기 발신기/수신기 유닛으로부터 투과된 상기 광빔을 수신하여 상기 투과된 광빔을 상기 발신기/수신기 유닛 쪽으로 반사시키는 반사기; 및 (4) 상기 발신기/수신기 유닛에 결합되며, 상기 발신기/수신기 유닛에 의해 수신된 상기 반사 광빔의 강도를 기초로 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 기판이 위치하는지 여부를 결정하는 제어기를 포함하는 기판 검출 장치가 제공된다. 상기 투과 및 반사 광빔 모두 비수직 입사로 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 위치하는 기판에 충돌한다. 본 발명의 상기 및 그 밖의 특징에 따른 방법 및 시스템으로서 다수의 다른 형태들이 제공된다.
본 발명의 그 밖의 특징 및 형태는 다음 전형적인 실시예들의 상세한 설명, 첨부된 청구항 및 첨부 도면으로부터 보다 완전하게 명백해질 것이다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 잘못된 판독을 감소시키거나 없애는 방식으로 처리 툴의 이송 챔버에 기판 검출 센서가 배치된다. 구체적으로, 각각의 발신기/수신기 유닛 및 반사기 쌍의 투과 및 반사 빔은 기판에 대해 투과 및 반사 빔이 수직으로 입사하는 것을 막도록 기판이 이동하는 평면에 대해 경사져 있다. 이런 식으로, 도 2의 센서 시스템(25)과 같은 종래의 센서 시스템에서 일어날 수 있는 잘못된 판독이 감소 및/또는 제거된다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명자는 종래의 센서 시스템(25)에서 발생될 수 있는 잘못된 판독은 기판(S)이 존재하는 경우에 발신기/수신기 유닛(27)에 의해 검출되는 부가적인 빛을 발생시키는 기판(S)/이송-챔버-환경 경계면에서(또는 다른 경계면에서) 다수의 반사 및/또는 산란에 의해 일어날 수 있다는 것을 알아내었다. 기판(S)이 존재하지 않는다는 것을 지시할 때 이러한 부가적인 빛은 잘못 해석될 수도 있다(예를 들어, 센서 시스템(25)에 결합된 제어기(도시 생략)에 의해). 이러한 잘못된 판독은 발신기/수신기 유닛(27)에 의해 방사된 투과 광빔(31)이 편광되거나, 반사기(29)가 투과 빔(31)의 편광을 회전시키고, 발신기/수신기 유닛(27)의 수신부(도시 생략)가 편광에 민감한 경우에도 일어날 수 있다.
도 3은 본 발명에 따라 제공된 센서 시스템(303)을 사용하는 이송 챔버(301)의 개략적인 측면도이다. 이송 챔버(301)는 도 1 및 도 2의 이송 챔버(13)와 비슷하지만, 센서 시스템(303)에 결합된 제어기(305)(후술하는 바와 같이 기판(S)의 유무를 결정하기 위한)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 센서 시스템(303)은 발신기/수신기 유닛(27) 및 반사기(29)를 포함한다. 적어도 일 실시예에서, 센서 시스템(303)의 발신기/수신기 유닛(27)은 예를 들어 E3X-DA6 증폭기/발신기/수신기(660 ㎚에서 동작)를 갖는 Omron E32-R16 센서 헤드이고, 센서 시스템(303)의 반사기(29)는 예를 들어 Omron E39-R1 반사기이다(모두 Omron사에서 제조). 다른 증폭기, 발신기, 수신기, 반사기, 동작 파장 등이 채용될 수도 있다. 가열된 기판이 이송 챔버(301) 내부로 이송될 때 열 에너지(예를 들어 적외선 파장)가 반사기(29)에 도달/반사기(29)를 가열하는 것을 막기 위해 필터나 비슷한 메커니즘이 채용될 수도 있으며, 이러한 가열은 반사기(29)의 반사 특성에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들어, 발신기/수신기 유닛(27)에 의해 방사된 파장 또는 파장들은 통과시키지만 적외선 파장은 반사시키는 필터가 사용될 수도 있다(예를 들어 반사기(29) 근처에 배치됨).
도 2의 종래의 센서 시스템(25)과 달리, 도 3의 새로운 센서 시스템(303)에서 발신기/수신기 유닛(27)에 의해 방사된 투과 빔(31) 및 반사기(29)에 의해 생성된 반사 빔(33)은 수직 입사각으로(예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이 기판(S)의 평면에 대해 90도 각도로) 기판(S)에 충돌하지 않는다. 이러한 수직 입사를 없앰으로써, 도 2의 종래의 센서 시스템(25)에서 잘못된 판독을 발생시키는 반사, 산란 또는 다른 메커니즘들이 감소 및/또는 제거된다.
투과 및 반사 빔(31, 33)의 비수직 입사는 여러 가지 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 발신기/수신기 유닛(27) 및 반사기(29) 모두 이송 챔버 덮개(21) 및 하단(23)에 대해 (비슷하게) 경사져(도 3에 도시된 바와 같이) 기판(S)에 대해 경사질 수 있다. 혹은, 프리즘, 거울 등 적당한 광 소자(도시 생략)가 사용되어 투과 및/또는 반사 빔(31, 33)의 방향을 변화시킬 수도 있고, 발신기/수신기 유닛(27) 및 반사기(29) 중 하나 또는 둘 다 기판(S)의 주 표면에 실질적으로 평행하게 배치될 수도 있다(도 2에 도시된 바와 같이). 비수직 입사를 없애는 투과 및/또는 반사 빔(31, 33)에 대한 각도를 유도하기 위한 그 밖의 다른 기술이 채용될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 기판(S)에 대한 수직 입사로부터의 투과 및 반사 빔(31, 33)의 각도(도 3에서 참조 부호(307))는 약 1.9도보다 크고, 바람직하게는 약 2 내지 6도, 보다 바람직하게는 약 3.8도이다. 달리 말하면, 투과 및 반사 빔(31, 33)은 기판(S) 평면으로부터 약 84 내지 88도(바람직하게는 약 86도)가 된다. 수직 입사로부터의 작은 각도는 기판(S)이 다른 높이/평면에서 이송 챔버(301)를 통과하더라도 기판(S) 상의 거의 동일한 위치가 측정될 수 있게 하지만, 다른 각도가 이용될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 제어기(305)는 무엇보다도 기판(S)의 유/무를 검출하는데(예를 들어, 반사 빔(33)의 강도를 기초로) 이용될 수 있다. 기판(S)이 유리 기판일 경우, 기판(S)의 각각의 통과에 대한 강도 손실은 약 10%이며, 이는 발신기/수신기 유닛(27)에 의해 검출된 반사 빔(33)의 강도를 투과 빔(31)의 강도보다 약 20% 낮게 한다(기판(S)이 발신기/수신기 유닛(27)과 반사기(29) 사이에 위치한다고 가정).
도 4a는 본 발명의 다른 실시예의 개략적인 측면도이다. 도 4a를 참조하면, 종래의 이송 챔버에 도 3의 센서 시스템(303)을 사용하기보다는, "진공 처리 시스템용 이송 챔버"라는 명칭으로 2002년 6월 21일자 제출된 미국 예비 특허 출원 제 60/390,629 호 및 "진공 처리 시스템용 이송 챔버"라는 명칭으로 2002년 6월 28일자 제출된 미국 예비 특허 출원 제 60/392,578 호"에 개시된 바와 같이 돔형 하단(403)을 갖는 이송 챔버(401)에 센서 시스템(303)이 실시되며, 상기 출원들은 그 전체가 참조로 포함된다. 상기 참조된 특허 출원들에 개시된 바와 같이, 이송 챔버(401)의 돔형 하단(403)은 감소된 두께에 따라 개선된 강도를 제공한다. 도 4a의 실시예에서, 제 1 센서 시스템(303a)은 이송 챔버(401)의 돔형 하단(403)의 돔 부분(403a) 및 이송 챔버(401)의 덮개(405)에 결합되는 것으로 도시된다. 제 2 센서 시스템(303b)은 돔형 하단(403)의 돔이 아닌 부분(403b) 및 이송 챔버(401)의 덮개(405)에 결합되는 것으로 도시된다. 도 4b는 도 4a에서 영역(B)의 확대도이며, 반사기(29)가 덮개(405)에 대해(이에 따라 기판(S)에 대해) 각을 이루는 것을 나타내고, 도 4c는 도 4a에서 영역(C)의 확대도이며, 발신기/수신기 유닛(27)이 돔형 하단(403)에 대해(이에 따라 기판(S)에 대해) 각을 이루는 것을 나타낸다.
본 발명의 센서 시스템은 또한 본 발명에 전체가 참조로 포함된 "기판 위치/존재 검출용 공용 센서"라는 명칭으로 2002년 6월 21일자 제출된 미국 예비 특허 출원 제 60/390,764 호(대리인 명부 제 7391 호)에 개시된 공용 센서 시스템의 일부로서 채용될 수도 있다.
상기 설명은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 개시하고 있으며, 본 발명의 범위 내에 있는 상술한 장치 및 방법의 변형은 통상의 당업자들에게 쉽게 명백해질 것이다. 예를 들어, 본 발명은 유리판의 검출에 관련하여 설명되었지만, 본 발명을 다른 종류의 기판 검출에 적용하는 것도 생각할 수 있다. 발신기/수신기 유닛은 개별 발신기 및 개별 수신기를 포함할 수도 있다(예를 들어 발신기와 수신기가 함께 패키지화 될 필요는 없다).
또한, 여기서 설명된 특정 실시예에서는 7개의 챔버가 결합된 이송 챔버가 도시된다. 본 발명의 원리는 7개보다 많거나 적은 챔버에 결합되는 이송 챔버에 적용될 수도 있다. 또한, 본 발명의 원리는 이송 챔버가 수용하는 모든 챔버가 존재하든 존재하지 않든 그리고/또는 다수의 로드락 챔버들이 사용되는 경우에 적용될 수도 있다. 본 발명의 센서 장치는 이송 챔버 내에 사용하기 위한 것으로 설명되었지만, 본 발명의 센서 장치는 처리 챔버 등의 다른 챔버에 사용되는 것으로 이해될 것이다.
각 발신기/수신기 유닛 및/또는 반사기 전부 또는 일부는 본 발명의 센서 장치가 사용되는 챔버의 내부 또는 외부에 위치할 수도 있다(예를 들어, 외부 또는 부분적으로 외부의 센서 장치에서 하나 이상의 석영 창을 통해 광빔을 투과시킴으로써).
도 3의 본 발명의 이송 챔버에 포함된 기판 핸들링 로봇은 어떤 종류의 기판 핸들러가 될 수도 있으며, 도 1에 도시된 종류일 필요는 없다.
이에 따라, 본 발명은 그 전형적인 실시예들에 관련하여 개시되었지만, 다음의 청구항들에 의해 정의되는 바와 같이, 다른 실시예들이 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (14)

  1. 기판 검출 장치로서,
    이송 챔버 내에 위치하는 기판을 통해 광빔을 투과시키는 발신기/수신기 유닛;
    상기 발신기/수신기 유닛으로부터 투과된 상기 광빔을 수신하여 상기 투과된 광빔을 상기 발신기/수신기 유닛 쪽으로 반사시키는 반사기; 및
    상기 발신기/수신기 유닛에 결합되며, 상기 발신기/수신기 유닛에 의해 수신된 상기 반사 광빔의 강도를 기초로 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 기판이 위치하는지 여부를 결정하는 제어기를 포함하며,
    상기 투과 및 반사 광빔 중 적어도 하나는 비수직 입사로 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 위치하는 기판에 충돌하는 것을 특징으로 하는 기판 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 투과 및 반사 광빔 모두 비수직 입사로 상기 기판에 충돌하도록 상기 발신기/수신기 유닛 및 상기 반사기 모두 상기 이송 챔버를 통해 이동하는 기판의 경로에 대해 각을 이루는 것을 특징으로 하는 기판 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 투과 및 반사 광빔은 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 위치하는 기판에 수직 입사로부터 약 2 내지 6도의 각도로 충돌하는 것을 특징으로 하는 기판 검출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 투과 및 반사 광빔은 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 위치하는 기판에 수직 입사로부터 약 3.8도의 각도로 충돌하는 것을 특징으로 하는 기판 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 투과 및 반사 광빔은 대체로 평행한 것을 특징으로 하는 기판 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 다수의 발신기/수신기 유닛 및 반사기 쌍을 더 포함하며, 상기 발신기/수신기 유닛 및 반사기 쌍 각각은 비수직 입사로 상기 발신기/수신기 유닛 및 반사기 쌍 사이에 위치하는 기판에 충돌하는 투과 및 반사 광빔을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 검출 장치.
  7. 기판 검출 장치로서,
    적어도 하나의 처리 챔버 및 적어도 하나의 로드락 챔버에 결합된 이송 챔버;
    상기 이송 챔버 내에 위치하는 기판을 통해 광빔을 투과시키는 발신기/수신기 유닛;
    상기 발신기/수신기 유닛으로부터 투과된 상기 광빔을 수신하여 상기 투과된 광빔을 상기 발신기/수신기 유닛 쪽으로 반사시키는 반사기; 및
    상기 발신기/수신기 유닛에 결합되며, 상기 발신기/수신기 유닛에 의해 수신된 상기 반사 광빔의 강도를 기초로 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 기판이 위치하는지 여부를 결정하는 제어기를 포함하며,
    상기 투과 및 반사 광빔 모두 비수직 입사로 상기 발신기/수신기 유닛과 상기 반사기 사이에 위치하는 기판에 충돌하는 것을 특징으로 하는 기판 검출 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 투과 및 반사 광빔 모두 비수직 입사로 상기 기판에 충돌하도록 상기 발신기/수신기 유닛 및 상기 반사기 모두 상기 이송 챔버를 통해 이동하는 기판의 경로에 대해 각을 이루는 것을 특징으로 하는 기판 검출 장치.
  9. 이송 챔버 내의 기판 검출 방법으로서,
    기판을 통해 광빔을 투과시키는 단계;
    상기 기판을 통해 상기 광빔을 다시 반사시키는 단계;
    상기 반사된 광빔의 강도를 검출하는 단계; 및
    상기 반사된 광빔의 강도를 기초로 상기 챔버 내에 상기 기판이 위치하는지 여부를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 투과 및 반사 광빔 중 적어도 하나는 비수직 입사로 상기 기판에 충돌하는 것을 특징으로 하는 기판 검출 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 투과 및 반사 광빔은 대체로 평행한 것을 특징으로 하는 기판 검출 방법.
  11. 이송 챔버 내의 기판 검출 방법으로서,
    기판을 통해 광빔을 비수직 입사로 투과시키는 단계;
    상기 기판을 통해 상기 광빔을 비수직 입사로 다시 반사시키는 단계;
    상기 반사된 광빔의 강도를 검출하는 단계; 및
    상기 반사된 광빔의 강도를 기초로 상기 챔버 내에 상기 기판이 위치하는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검출 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 투과 및 반사 광빔은 수직 입사로부터 약 2 내지 6도의 각도로 상기 기판에 충돌하는 것을 특징으로 하는 기판 검출 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 투과 및 반사 광빔은 수직 입사로부터 약 3.8도의 각도로 상기 기판에 충돌하는 것을 특징으로 하는 기판 검출 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 투과 및 반사 광빔은 대체로 평행한 것을 특징으로 하는 기판 검출 방법.
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