KR20060027325A - 마이크로피처 가공물을 가공하기 위한 상호교환가능한 가공구성부품들을 갖는 통합형 공구 및 자동 보정 시스템 - Google Patents

마이크로피처 가공물을 가공하기 위한 상호교환가능한 가공구성부품들을 갖는 통합형 공구 및 자동 보정 시스템 Download PDF

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제프리 알란 데이비스
데이비드 피. 마트선
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제임스 제이. 에릭선
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Abstract

수송 시스템 또는 교환 항목들에 대한 다른 구성부품들을 재보정할 필요없이 습식 화학적 가공 챔버, 리프트-회전(lift-rotate) 유닛들 및 다른 하드웨어를 빠르게 상호교환할 수 있는 통합형 공구 및 자동 보정 시스템들을 공개한다. 이들 공구는 가공 챔버들 및/또는 리프트-회전 유닛들의 수선 또는 유지보수에 관련한 가동 휴지시간(down time)을 감소시켜 공구가 높은 수율을 유지할 수 있으리라 기대된다. 이들 공구들의 몇가지 특징은 구성부품들이 보다 빈번히 유지보수를 필요로 할 수 있는 엄격한 성능 요구조건들을 갖는 응용예들에 특히 유용하고, 이러한 구성부품들을 유지보수하는 것과 관련한 가동 휴지시간을 감소시키는 것은 통합형 공구를 상당히 개선시킨다.
가공품, 보정, 공구, 습식 화학 처리, 로봇, 가동 휴지시간.

Description

마이크로피처 가공물을 가공하기 위한 상호교환가능한 가공 구성부품들을 갖는 통합형 공구 및 자동 보정 시스템{Integrated tool with interchangeable processing components for processing microfeature workpieces and automated calibration systems}
본 출원은 2003년 6월 6일에 출원된 미국 특허출원번호 제 60/476,786호; 2003년 6월 6일에 출원된 제 60/476,333호; 2003년 6월 6일에 출원된 제 60/476,881호; 2003년 6월 6일에 출원된 제 60/476,776호; 2003년 9월 9일에 출원된 제 60/501,566호의 우선권을 주장하며, 이들 모두 보충물들을 포함하여 그 전체가 본원에 참고문헌으로서 통합된다.
본 발명은 가공물들 내부에 및/또는 그 위에 통합되는 다수의 미세소자(microdevice)를 갖는 마이크로피처(microfeature) 가공물을 가공하는 장치 및 방법에 대한 것이다. 미세소자들은 미크론 이하의 형태(feature)들을 포함할 수 있다. 본 발명의 특정한 양태들은 습식 가공 구성부품들을 설치하기 위한 보편적인 형태들을 갖는 치수적으로 안정적인 데크(deck)를 갖는 공구에 대한 것이다. 본 발명의 부가적인 특징들은 치수적으로 안정적인 장착 모듈(module)에 대해 로봇 수송 시스템을 위치결정시키기 위한 자동 보정 시스템에 대한 것이다.
미세소자들은 많은 개수의 개개의 소자들을 제조하기 위해 단일 기판에 몇 층의 재료를 증착 및 가공하여 제조된다. 예를 들어, 광절연체(photoresist), 전도성 재료들, 및 유전체 재료들의 층들이 증착, 패터닝(patterned), 현상(developed), 에칭, 평탄화(planarized) 및 다른 방식으로 처리되어 기판에 및/또는 기판 내부에 형태들이 형성된다. 형태들은 배치되어, 집적회로, 마이크로 유체(micro-fluidic) 시스템, 및 다른 구조물들을 형성한다.
습식 화학적 처리들은 통상적으로 마이크로피처 가공물들 상에 형태들을 형성하는데 사용된다. 습식 화학적 처리들은 일반적으로 재료들을 청소, 에칭, 전기화학적으로 증착하거나 또는 이러한 처리들의 조합을 수행하기 위해 다수의 개개의 처리용 챔버들을 갖는 습식 화학적 처리 공구들에서 사용된다. 도 1은 하나 이상의 습식 화학적 처리들을 수행할 수 있는 통합형 공구(10)를 개략적으로 예시한다. 공구(10)는 캐비넷(20) 내에 다수의 습식 화학적 처리용 챔버(30), 플랫폼(22)을 갖는 하우징 또는 캐비넷(20), 수송 시스템(40)을 포함한다. 공구(10)는 가공물 W을 적재/하역하기 위해 각각의 처리용 챔버(30)에 연결된 리프트-회전(lift-rotate) 유닛(32)을 또한 포함한다. 처리용 챔버(30)들은 세척(rinse)/건조 챔버들, 청소 캡슐들(capsules), 에칭 캡슐들, 전기화학적 증착 챔버들, 또는 다른 타입들의 습식 화학적 처리용 용기(vessel)들일 수 있다. 수송 시스템(40)은 공구(10) 내에서 개개의 가공물 W들을 수송하기 위해 트랙(42)을 따라 이동하는 로봇(44)과 선형 트랙(42)을 포함한다. 통합형 공구(10)는 가공물 W들을 보유하기 위한 다수의 컨테이너(container: 62)를 갖는 가공물 저장 유닛(60)을 추가로 포함한다. 작동시에, 로 봇(44)은 공구(10) 내에서 예정된 작업 흐름에 따라 컨테이너(62)들 및 처리용 챔버(30)들을 향해 또는 처리용 챔버로부터 가공물들을 수송한다.
가공물의 자동 취급은 반도체 가공 공구들의 성능에 중요한 양상이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 로봇(44)은 6개의 상이한 처리용 챔버(30)들과 2개의 컨테이너(62)에서 가공물들을 정확히 전달 및 위치결정시켜야 한다. 로봇(44)은 트랙(42)을 따라 이동시키고, 몇 개의 피벗 지점들 둘레로 회전시키고, 다양한 복합운동들에서 가공물 W을 들어올리고/내려 처리용 챔버(30)들과 컨테이너(62)들 중에서 가공물 W들을 이동시킨다.
가공물들의 자동 취급의 한가지 문제는 처리용 챔버(30)들과 컨테이너(62)들을 향해 또는 컨테이너로부터 정확히 이동시키기 위해 수송 시스템(40)의 다양한 구성부품들을 적절히 보정하는 것이다. 수송 시스템(40)은 로봇(44)에게 챔버(30)들과 컨테이너(62)들의 특정한 위치들을 "가르쳐" 보정된다. 로봇(44)을 가르치는 종래의 과정들은 일반적으로 각각의 챔버(30)와 컨테이너(62)에 대해 원하는 위치에 로봇(44)을 수작업으로 위치결정시키는 것을 포함한다. 이들 구성부품 각각에서 로봇의 위치에 따른 인코더(encoder) 값이 기록되고 프로그램 값으로서 입력된다. 로봇에게 공구 내에서의 특정한 위치들을 가르치는 것에 부가하여, 로봇의 암(arm)들과 말단장치(end-effector)들이 기준 프레임(reference frame)과 정렬되어야 하고 기준 프레임에서 처리용 챔버(30)들과 컨테이너(62)들에 대한 프로그램 값들이 기록되었다. 비록 로봇의 구성부품들을 기준 프레임에 대해 수작업으로 정렬시키고 로봇에게 각각의 처리용 챔버(30)의 위치를 수작업으로 가르치는 것이 수송 시스템 (40)을 설정하는데 대해 허용된 과정이지만, 이는 매우 시간이 소모되며 조작자의 실수에 취약하다. 예를 들어, 2중 말단장치 로봇의 구성부품들을 기준 프레임에 대해 정렬하고 로봇에게 10개의 챔버와 2개의 컨테이너의 위치를 가르치는데 약 6 내지 8시간이 걸린다. 또한, 각각의 입력된 값의 특성은 조작자의 실수에 취약한데 왜냐하면 종종 로봇을 하나 이상의 챔버(30) 또는 컨테이너(62)에 정확하게 위치결정시키기 어렵기 때문이다.
통합형 습식 화학적 처리 공구를 작동하는데 다른 문제점은 처리용 챔버들을 수선 및/또는 유지보수하는 것이다. 예를 들어, 전기화학적 증착 챔버들에서, 소모성 전극들이 시간에 걸쳐 퇴화되는데 왜냐하면 전극들과 전해 용액 간의 반응이 전극들을 분해시키기 때문이다. 따라서, 소모성 전극들의 형상이 변화하여 전기장에 편차를 발생시킨다. 결과적으로, 소모성 전극들은 가공물에 걸쳐 원하는 증착 매개변수들을 유지하기 위해 주기적으로 교환되어야 한다. 가공물과 접촉하는 전기 접점들도 주기적으로 청소 또는 교환될 필요가 있을 수 있다. 전기화학적 증착 챔버들을 유지보수 또는 수선하기 위해, 이들은 전형적으로 공구(100)로부터 제거되어 잉여 챔버(extra chamber)로 교환된다.
기존의 습식 화학적 처리용 챔버들을 유지보수 또는 수선하는데 관한 한가지 문제점은 공구(10)로부터 처리용 챔버(30)들을 제거 및 교환하는데 공구가 오랜 시간동안 작동을 멈추어야 한다는 것이다. 처리용 챔버(30)가 공구(10)로부터 제거될 때, 미리 유지보수된 처리용 챔버(30)가 비어있는 스테이션(station)에서 플랫폼(platform: 22)에 장착된 다음에, 리프트-회전 유닛(32)이 보정되어 새로운 처리용 챔버와 함께 작동한다. 그 다음에, 로봇(44)에게 리프트-회전 유닛(32)의 새 위치에서 작동하도록 다시 가르친다. 이는 상술한 이유에 대해 처리용 챔버들을 유지보수 또는 수선하기 위한 가동 휴지시간을 증가시키는 시간을 소모하는 과정이다. 결과적으로, 공구(10)의 단 하나의 처리용 챔버(30)가 시방서에 맞지 않으면, 더 많은 처리용 챔버(30)들이 성능 사항들을 만족하지 않을 때까지 그 하나의 처리용 챔버(30)를 수선하는 것을 중지하지 않고 공구(10)를 계속 작동하는 것이 종종 보다 효율적이다. 그러므로, 단일 처리용 챔버(30)의 생산량의 손실은 처리용 챔버(30) 중 단 하나를 수선 또는 유지보수하기 위해 공구(10)의 작동을 멈춰 일어나는 생산량 손실보다 심각하지 않다.
2개 이상의 처리용 챔버(30)가 시방서를 만족하지 않을 때까지 공구(10)를 작동시키는 관행은 공구(10)의 생산율에 심각한 영향을 준다. 예를 들어, 공구(10)가 2개 이상 또는 3개의 처리용 챔버(30)들이 시방서를 벗어날 때까지 수선되지 않거나 또는 유지보수되지 않는다면, 공구는 유지보수를 위해 작동을 멈추기 전까지 일정 기간동안 완전한 성능의 몇분지 일밖에 작동하지 않는다. 이는 공구(10)의 작동 비용을 증가시키는데 왜냐하면 공구(10)가 작동을 멈추고 습식 처리용 챔버(30)들을 수선하고 로봇(44)에게 가르치는 동안 생산량만 문제가 있는 것이 아니라, 완전한 성능의 몇분지 일밖에 작동하지 않으므로 공구가 작동하는 동안에도 생산량이 감소되기 때문이다. 또한, 형태의 사이즈들이 감소함에 따라, 전기화학적 증착 챔버(30)들이 훨씬 높은 성능 사항들을 일관되게 만족해야 한다. 이는 처리용 챔버(30)들이 얼마안가 시방서로부터 벗어나게 하며, 이는 공구를 보다 빈번하게 작동 중지(shutdown)시키게 된다. 그러므로, 수송 시스템의 보정 및 전기화학적 증착 챔버들의 수선/유지보수에 관한 가동 휴지시간은 습식 화학적 처리 공구들의 작동 비용을 상당히 증가시킨다.
본 발명은 습식 화학 처리용 챔버들, 리프트-회전 유닛들 및 다른 하드웨어들이 수송 시스템 또는 공구의 다른 구성부품들을 재보정할 필요없이 빠르게 상호교환될 수 있게 하는 통합형 공구(integrated tool)에 대한 것이다. 이는 처리용 챔버들 및/또는 리프트-회전 유닛들을 수선 또는 유지보수하는 것과 관련한 가동휴지 시간을 단축시켜 공구가 가용 작동 시간 중 보다 많은 부분동안 작동 상태를 유지할 것으로 기대된다. 또한, 유지보수를 위한 가동휴지 시간을 감소시키는 것은 2개 이상의 챔버들이 규격을 벗어나기를 기다리는 대신에 필요에 따라 각각의 챔버를 수선하는 것이 보다 경제적이게 한다. 본 발명의 몇가지 특징은 엄격한 성능 요구조건들을 갖는 응용예들에 특히 유용한데 왜냐하면 처리용 챔버들은 보다 빈번히 유지보수를 요구하는 경향이 있고, 이러한 구성부품들을 빈번히 유지보수하는 것과 관련한 가동휴지 시간을 감소시키는 것은 통합형 공구의 생산량을 상당히 향상시킨다.
마이크로피처 가공물의 습식 화학적 처리를 위한 통합형 공구의 일 실시예는 장착용 모듈, 장착용 모듈에 의해 지지되는 습식 화학 처리용 챔버, 장착용 모듈에 의해 지지되는 수송 시스템을 포함한다. 장착용 모듈은 다수의 위치결정용 부재 및 부착용 부재를 포함한다. 일 실시예에서, 장착용 모듈은 위치결정용 부재들 간의 상대 위치들을, 처리용 챔버가 수선 또는 유지보수를 위해 교환될 때 수송 시스템이 재보정될 필요가 없는 범위 내로 유지하도록 구성된다. 장착용 모듈은 예를 들어, 강성의 외측 패널(panel), 외측 패널과 나란히 배치된 강성의 내측 패널, 외측 및 내측 패널들 사이의 들보(joist) 또는 다른 타입의 받침대(bracing)를 갖는 데크(deck)를 포함할 수 있다. 외측 패널, 받침대, 및 내측 패널은 함께 체결되어 데크 상의 위치결정용 부재들 간의 상대 위치들을 유지하기 위해 휘거나, 울거나 또는 다르게는 그 치수가 변하지 않는 구조물을 형성한다.
습식 화학 처리용 챔버는 위치결정용 부재들 중 하나와 결합되는 제 1 인터페이스(interface) 부재와, 부착용 부재들 중 하나와 결합되는 제 1 체결부재(fastener)를 갖는다. 유사하게, 수송 시스템은 위치결정용 부재들 중 하나와 결합되는 제 2 인터페이스 부재와, 부착용 부재들 중 하나와 결합되는 제 2 체결부재를 갖는다. 수송 시스템과 처리용 챔버의 인터페이스 부재들을 장착용 모듈의 위치결정용 부재들과 결합하여, 습식 화학 처리용 챔버와 수송 시스템은 장착용 모듈 상의 공지된 위치들에 정확히 배치된다. 또한, 장착용 모듈이 치수적으로 안정적이기 때문에, 습식 화학 처리용 챔버와 수송 시스템 간의 상대 위치가 하나의 습식 화학 처리용 챔버를 다른 것으로 교체한 후에 일관적으로 유지될 수 있다. 공구의 이러한 두가지 특징은 처리용 챔버가 유지보수를 위해 제거되고 교환될 때마다 수송 시스템을 재보정할 필요없이 수송 시스템이 가공물들을 처리용 챔버들로/로부터 수송할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 수송 시스템의 로봇을 장착용 모듈에 대해 빠르게 정렬하기 위한 보정 시스템을 갖는 수송 시스템에 대한 것이다. 처리용 챔버들, 수송 시스템, 및 다른 임의의 스테이션들이 기준 프레임의 정확한 위치들에서 장착용 모듈에 부착되므로, 로봇에게 각각의 챔버의 위치를 특정하게 가르치지 않고 기준 프레임과 로봇을 정렬하여 로봇이 처리용 챔버들 또는 다른 스테이션들과 상호작용할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 로봇을 원하는 웨이퍼 위치들로 이동시키고 각각의 위치에 대한 인코더 값들을 입력하면 각각의 스테이션 또는 카세트의 특정 위치를 로봇에게 가르칠 필요가 없다. 자동 보정 시스템의 몇몇 실시예들은 45분 미만의 기간 내에 처리용 챔버들 및 기준 프레임에 대해 로봇을 정렬시킬 것으로 기대된다. 다른 실시예들에서, 자동 보정 시스템은 이를 15분 미만, 또는 심지어는 5분 미만에 할 것으로 기대된다. 예를 들어, 자동 보정 시스템의 일 실시예는 약 8 내지 10분 내에 두 개의 컨테이너와 10개의 처리용 챔버들과 함께 작동하도록 로봇을 위치결정시킬 수 있다. 이와 같이, 보정 시스템은 유지보수 및 수선을 위한 가동휴지 시간을 몇시간 만큼을 단축시킬 것으로 기대된다.
또한, 본 발명은 마이크로피처 가공물들을 처리하기 위한 관련 공구 및 상호교환가능한 가공물 취급 장치들에 대한 것이다. 가공물 취급 장치는 전기화학적 증착, 청소, 또는 다른 습식 화학적 처리들을 수행하기 위해 처리용 스테이션에서 웨이퍼와 같은 가공물을 지지하는 리프트-회전 유닛 또는 단순한 리프트 유닛일 수 있다. 가공물 취급 장치들을 상호교환가능하게 하여, 가공물 취급 장치들을 유지보수 또는 수선하기 위한 가동휴지 시간을 단축하도록 쉽고 빠르게 교환될 수 있다. 나아가, 몇몇 실시예들에서, 가공물 취급 장치들은 설치후에 보정될 필요가 없다.
일 실시예에서, 마이크로피처 가공물들을 취급하기 위한 장치는 정렬 플레인에서 제 1 정렬면을 갖는 장치 지지부, 챔버 개구(aperture), 챔버 개구 내에 수용되는 처리용 챔버, 가공물 취급 장치를 포함한다. 장치 지지부는 장착용 모듈의 데크일 수 있고, 제 1 정렬면은 데크의 상부 표면일 수 있다. 가공물 취급 장치는 챔버의 처리 위치에서 가공물을 유지하게 위치결정된 가공물 지지부, 일반적으로 선형 운동축을 따라 가공물을 병진운동시키도록 가공물 지지부에 작동가능하게 커플링된 구동 유닛, 가공물 지지부에 커플링된 장착 부분을 포함한다. 장착 부분은 제 1 정렬면과 제거가능하게 정합(mated)하는 제 2 정렬면을 갖는다. 가공물 취급 장치는 정렬 플레인(예를 들어, 데크) 위 또는 바로 정렬 플레인에서 장치 지지부에 대해 지지된다. 결과적으로, 가공물 취급 장치는 쉽게 제거 및 교환될 수 있고, 정렬 플레인 아래에 위치하는 장치의 구성부품들에 접근하기 위해 방해받을 필요가 없다.
다른 실시예들에서, 구동 유닛은 지지부의 피동 부분과의 경계면에서 마이크로피처 가공물 지지부에 연결되고, 경계면을 제 1 단부 위치로부터 제 2 단부 위치로 이동시킨다. 취급 장치의 장착면은 제 1 및 제 2 단부 위치들 사이의 병진운동축과 교차하지 않는 정렬 플레인 내에 위치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에 따른 방법들은 가공물 취급 장치들을 교환하는데 필요한 시간을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제 1 병진운동축을 따라 지지부를 병진운동시키기 위한 제 1 구동 유닛과 제 1 가공물 지지부를 갖는 제 1 가공물 취급 장치가 가공물 처리용 공구로부터 제거되고 제 2 가공물 취급 장치로 교환된다. 제 2 가공물 취급 장치는 제 2 가공물 지지부와 제 2 구동 유닛을 포함한다. 이 방법은 제 1 가공물 취급 장치를 교환한 후 제 2 가공물 취급 장치를 보정하지 않고 마이크로피처 가공물들을 제 2 가공물 취급 장치로 및 제 2 가공물 취급 장치로부터 이동시키는 것을 추가로 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방법은 제 1 가공물 취급 장치에 연결된 제 2 커넥터(connector) 조립체와 공구에 연결된 제 1 커넥터 조립체 중 적어도 하나를 제 1 방향에서 단일 축을 따라 다른 하나에 대해 이동시켜 제 1 가공물 취급 장치에 대한 전기 및 유체 소통(communication) 모두를 끊는 것을 포함한다. 이 방법은 제 2 가공물 취급 장치에 연결된 제 3 커넥터 조립체와 제 1 커넥터 조립체 중 적어도 하나를 제 1 방향의 반대방향인 제 2 방향에서 단일 축을 따라 다른 하나에 대해 이동시켜 제 2 가공물 취급 장치에 대한 전기 및 유체 소통 모두를 연결하는 것을 추가로 포함한다. 따라서, 하나의 취급 장치를 다른 하나와 교환할 때 공구와 가공물 취급 장치 간의 전기 및 유체 소통 링크들이 쉽게 절단 및 재연결된다.
도 1은 종래 기술에 따른 습식 화학 처리 공구의 개략 평면도.
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 화학 처리 공구의 일부분을 예시하는 등각도.
도 2B는 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 화학 처리 공구의 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 화학 처리 공구에 사용하기 위한 장착용 모듈의 등각도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 화학 처리 공구에 사용하기 위한 장착용 모듈의 도 3의 선 4-4을 따른 단면도.
도 5는 장착용 모듈의 데크의 일부분을 보다 상세히 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 화학 처리 공구에 사용하기 위한 전기화학적 증착용 챔버를 개략적으로 예시하는 등각 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 화학 처리용 챔버들의 헤드를 작동하기 위한 리프트-회전 유닛의 등각 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 장착용 모듈과 함께 사용하기 위한 적재/하역용 모듈의 등각도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 보정 시스템을 갖는 습식 화학 처리 공구의 평면도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 보정 시스템에 사용하기 위한 센서 유닛의 등각도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 장착용 모듈에 부착되는 센서 유닛의 등각도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 기준 프레임에 대해 수송 시스템의 로봇을 자동적으로 보정하는 방법의 순서도.
도 13A 및 도 13B는 본 발명의 일 실시예에 따라 수송 시스템을 보정하는 방법의 특정 단계들을 예시하는 평면도들.
도 14A 및 도 14B는 본 발명의 다른 실시예에 따라 수송 시스템의 로봇을 보정하기 위한 다른 단계들을 예시하는 평면도들.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 수송 시스템의 로봇을 보정하기 위한 다른 단계의 평면도.
도 16A 및 도 16B는 본 발명의 일 실시예에 따라 수송 시스템의 로봇을 보정하는 방법의 다른 단계들을 예시하는 평면도들.
도 17A 및 도 17B는 본 발명의 일 실시예에 따른 수송 시스템과 함께 사용하기 위한 말단장치를 예시하는 등각도들.
도 18은 도 17A 및 도 17B에 도시된 말단장치의 평면도.
도 19는 도 17A 및 도 17B에 도시된 말단장치의 등각도.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수송 시스템에 사용하기 위한 말단장치의 다른 실시예의 등각도.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 가공물 취급 장치의 개략 부분 등각도.
도 22는 내부 형태들의 세부사항들을 도시하는 도 21에 도시된 가공물 취급 장치의 개략 부분 등각도.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 및 전기 소통 라인들을 지원하기 위한 장치의 개략 부분 단부도.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 가공물 지지부 헤드의 개략 부분 분해도.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따라 가공물을 리프트하도록 구성된 가공물 취급 장치의 개략 부분 등각도.
도 26은 도 25에 도시된 가공물 취급 장치의 일 실시예의 내부 형태의 예시도.
본원에서 사용될 때, 용어 "마이크로피처 가공물(microfeature workpiece)" 또는 "가공물"은 미세전자 소자들이 그 위에 및/또는 그 안에 형성되는 기판들을 말한다. 전형적인 미세소자들은 미세 전자회로 또는 구성부품들, 박막 기록 헤드, 데이터 저장 부재, 미세유체 장치, 및 다른 제품들을 포함한다. 미세장치 또는 미세기계 장치들이 이 정의 내에 포함되는데 왜냐하면 이들은 집적회로와 대부분 동일한 방식으로 제조되기 때문이다. 기판들은 반도체 부품(예를 들어, 도핑된 실리콘 웨이퍼 또는 갈륨 비소 웨이퍼), 비전도성 부품(예를 들어, 다양한 세라믹 기판), 또는 전도성 부품일 수 있다.
마이크로피처 가공물들의 습식 화학 처리를 위한 통합형 공구의 몇가지 실시예들이 가공물의 구조물 내 또는 그 위에 전기이동 저항(electrophoretic resist) 또는 금속을 증착하는 것과 관련하여 설명된다. 그러나, 본 발명에 따른 통합형 공구는 반도체 기판 또는 다른 타입의 가공물에 및/또는 그 위에 마이크로피처들을 제조하는데 에칭, 헹굼, 또는 다른 타입의 습식 화학 처리들에 사용될 수도 있다. 본 발명에 따른 공구의 몇가지 실시예들이 도 2A 내지 도 26에 제시되고 하기의 글은 본 발명의 특정 실시예들의 완전한 이해를 제공한다. 설명은 하기의 섹션들로 구분된다: (A) 장착용 모듈들을 갖는 통합형 공구의 실시예들; (B) 치수적으로 안정적인 장착용 모듈들의 실시예들; (C) 습식 화학적 처리용 챔버들의 실시예들; (D) 가공물 취급 장치 및 적재/하역 모듈들의 일반적인 실시예들; (E) 로봇 자동 보정을 위한 시스템 및 방법; (F) 말단장치들의 실시예들; (G) 가공물 취급 장치의 부가적인 실시예들. 그러나, 당업자는 본 발명이 부가적인 실시예들을 가지거나, 또는 본 발명이 도 2A 내지 도 26에 도시된 세부사항들 중 몇가지 없이 실시될 수 있음이 이해될 것이다.
A. 장착용 모듈들을 갖는 통합형 공구의 실시예들
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 공구(100)의 일부분을 도시하는 등각도이다. 이 실시예에서, 통합형 공구(100)는 프레임(110), 프레임(110)에 장착된 치수적으로 안정된 장착용 모듈(120), 다수의 습식 화학 처리용 챔버(170), 다수의 리프트-회전 유닛(180)을 포함한다. 공구(100)는 수송 시스템(190)을 또한 포함할 수 있다. 장착용 모듈(120)은 처리용 챔버(170), 리프트-회전 유닛(180), 수송 시스템(190)을 지지한다.
프레임(110)은 공지된 방식으로 함께 용접되는 다수의 기둥(111; post) 및 빗장(112; crossbar)들을 갖는다. 다수의 외측 패널 및 도어(도 2A에 도시않음)가 일반적으로 프레임(110)에 부착되어 닫힌 캐비넷(enclosed cabinet)을 형성한다. 예시된 실시예의 장착용 모듈(120)은 적어도 프레임(110) 내에 부분적으로 수납되고 프레임(110)의 빗장(112)에 의해 지지된다. 다른 실시예들에서, 장착용 모듈(120)이 설비의 바닥 상에 직접 세워지거나 또는 프레임(110)에 의해 지지되지 않 은 다른 구조물 상에 세워진다.
장착용 모듈(120)은 습식 화학 처리용 챔버(170), 리프트-회전 유닛(180), 수송 시스템(190) 사이의 상대 위치를 유지시키는 강성의 안정적인 구조물이다. 장착용 모듈(120)의 하나의 양상은 프레임(110)에 비해 훨씬 더 단단하고 구조적 완전성이 상당히 더 커서 습식 화학 처리용 챔버(170), 리프트-회전 유닛(180), 수송 시스템(190) 간의 상대 위치들이 시간이 지나도 변하지 않는다. 장착용 모듈(120)의 다른 양상은 데크(130) 상의 공지된 위치들에 처리용 챔버(170)들과 리프트-회전 유닛(180)들을 위치결정시키기 위해 정확한 위치들에서 위치결정 부재들을 갖는 치수적으로 안정적인 데크(130)를 포함한다. 일 실시예에서(도시않음), 수송 시스템(190)은 데크(130)에 직접 장착될 수 있다. 다른 실시예들에서, 장착 모듈(120)은 치수적으로 안정적인 플랫폼(150)을 또한 갖고 수송 시스템(190)은 플랫폼(150)에 장착된다. 데크(130)와 플랫폼(150)은 서로에 대해 고정적으로 배치되어 데크(130) 상의 위치결정 부재들과 플랫폼(150) 상의 위치결정 부재들이 상대이동하지 않는다. 따라서, 장착용 모듈(120)은 습식 화학 처리용 챔버(170)와 리프트-회전 유닛(180)이 제거되고, 데크(130) 상의 정확한 위치들에 교환용 구성부품들을 정확히 배치하는 방식으로 상호교환가능한 구성부품들과 교환될 수 있다.
공구(100)는 습식 화학 처리용 챔버(170), 리프트-회전 유닛(180), 또는 수송 시스템(190)의 빈번한 유지보수를 요구하는 요구 사항을 갖는 응용예들에 특히 적합하다. 습식 화학 처리용 챔버(170)는 챔버를 처리용 데크(130)로부터 간단히 분리하고, 데크(130) 상의 위치결정용 부재들과 상호작용하도록 구성된 장착용 하 드웨어를 갖는 상호교환가능한 챔버로 챔버(170)를 교환하여 수선 또는 유지보수될 수 있다. 장착용 모듈(120)이 치수적으로 안정적이고 교환용 처리 챔버(170)의 장착용 하드웨어가 데크(130)와 상호작용하므로, 챔버(170)들은 수송 시스템(190)과 재보정할 필요없이 데크(130) 상에서 상호교환될 수 있다. 이는 처리용 챔버(170)를 수선 또는 유지보수하는 것과 관련한 가동휴지 시간을 상당히 감소시켜 공구가 엄격한 성능 요구조건들을 갖는 응용예들에서 높은 생산율을 유지할 수 있을 것으로 기대된다.
도 2B는 장착용 모듈(120)에 부착되는 적재/하역 모듈(198)과 수송 시스템(190)을 예시하는 공구(100)의 평면도이다.
도 2A 및 도 2B를 함께 참조하면, 수송 시스템(190)은 트랙(192)과 로봇(193; 도 2B)을 포함한다. 트랙(192)은 도 2A 및 도 2B에 도시된 실시예에서 플랫폼(150)에 장착된다. 보다 상세하게는, 트랙(192)은 데크(130)에 부착된 리프트-회전 유닛(180)과 챔버(170)에 대해 트랙(192)을 정확히 위치결정시키기 위해 플랫폼(150) 상의 위치결정 부재들과 상호작용한다. 로봇(193)은 트랙(192)을 따라 선형적으로 이동하는 베이스 유닛(194; base unit), 베이스 유닛(194)이 지지하는 암 조립체(195), 암 조립체(195)가 회전가능하게 지지하는 말단장치(196)를 포함할 수 있다. 암 조립체(195)는 적재/하역 모듈(19) 내의 카세트들과 챔버(10)들에 말단장치(196)를 위치결정시키기 위해 수직축을 따라 회전 및 이동한다. 따라서 로봇(193)과 말단장치(196)는 장착용 모듈(120)에 의해 설정된 고정된 치수적으로 안정적인 기준 프레임에서 이동할 수 있다. 도 2B를 참조하면, 공구(100)는 장착용 모 듈(120)을 넣기 위해 프레임(110)에 부착되는 다수의 패널(199), 습식 화학 처리용 챔버(170), 리프트-회전 유닛(180), 및 캐비넷 내의 수송 시스템(190)을 추가로 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 공구(100)의 일 측면 또는 양 측면 상의 패널(199)들이 처리용 데크(130) 위 영역에서 제거되어 공구를 개방할 수 있다.
B. 치수적으로 안정적인 장착용 모듈들의 실시예들
도 3은 공구(100)에 사용하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 장착 모듈(120)의 등각도이다. 이 실시예에서, 데크(130)는 강성의 제 1 패널(131)과, 제 1 패널(131) 아래에서 중첩되는 강성의 제 2 패널(132)을 포함한다. 제 1 패널(131)은 외측 부재일 수 있고 제 2 패널(132)은 외측 부재와 병치된 내측 부재일 수 있다. 제 1 및 제 2 패널(131, 132)은 도 3에 도시된 실시예와는 상이한 구성을 가질 수도 있다. 다수의 챔버 리셉터클(133; chamber receptacle)이 습식 화학적 처리용 챔버(170; 도 2A)를 수용하기 위해 제 1 및 제 2 패널(131, 132)에 배치된다.
데크(130)는 제 1 패널(131)에 걸쳐 정확한 패턴으로 배치되는 다수의 위치결정용 부재(134) 및 부착용 부재(135)들을 추가로 포함할 수 있다. 위치결정용 부재(134)들은 정확한 위치들에서 제 1 패널(131)에 기계가공된 구멍 및/또는 구멍들에 수용되는 맞춤못(dowel) 또는 핀들일 수 있다. 또한, 맞춤못들은 습식 화학적 처리용 챔버(170; 도 2A)와 상호작용하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 위치결정용 부재(134)들은 제 1 패널(131)의 구멍들 내에 배치되지 않고 제 1 패널(131)로부터 상향으로 돌출하는, 원통형 핀(pin) 또는 원추형 핀들과 같은 핀들일 수 있 다. 데크(130)는 장착용 모듈(120) 상의 정확한 위치들에 개개의 습식 화학적 처리용 챔버들을 정확히 위치결정시키도록 각각의 챔버 리셉터클(133)에 위치하는 제 1 세트의 위치결정용 부재(134)들을 갖는다. 또한, 데크(130)는 장착용 모듈(120) 상의 정확한 위치들에 개개의 리프트-회전 유닛(180)들을 정확히 위치결정시키도록 각각의 리셉터클(133) 근처에 위치하는 제 2 세트의 위치결정용 부재(134)들을 가질 수 있다. 부착용 부재(135)들은 데크(130)에 챔버(170)들 및 리프트-회전 유닛(180)들을 고정하기 위해 볼트들을 수용하는 제 1 패널(131)의 나사 구멍들일 수 있다.
챔버 리셉터클(133)들은 상이한 사이즈 및 형상들의 챔버들을 수용할 수 있도록 다용도 개구를 제공하도록 위치 결정용 부재(134) 및 부착용 부재(135)들과 함께 구성될 수 있다. 도 3에 도시한 실시예에서, 예를 들어, 리셉터클들은 모서리들 사이의 측면들을 따라 접촉 영역(138)과 모서리들의 벌지(137; bulge; 팽대부)들을 갖는 일반적으로 직선형의 형상을 가질 수 있다. 벌지(137)들은 만곡되거나 또는 각진 모서리들을 가질 수 있고, 접촉 영역(138)들은 선형 또는 약간 만곡될 수 있다. 리셉터클(133)들은 내벽(139)을 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 챔버 리셉터클(133)들은 접촉 영역들 내에 끼워지는 길이 및 폭을 갖는 직선형 챔버들 및/도는 접촉 영역들 내에 끼워지는 직경을 갖는 원통형 챔버들을 수용할 수 있다. 위치 결정용 부재(134) 및 부착용 부재(135)들은 일반적인 배치(universal arrangement)를 추가로 가질 수 있어 상이한 타입의 챔버들이 각각 위치 결정용 부재(134) 및 부착용 부재(135)들의 일반적인 배치와 결합하도록 인터페이스 부재들 및 체결 부재들의 상응하는 배치를 갖는 장착용 부재를 가질 수 있다. 예를 들어, 위치 결정용 부재(134) 및 부착용 부재(135)들은 접촉 영역(138)들 부근의 일반적인 패턴으로 위치될 수 있어 챔버(170)들이 리셉터클(133)들 내에 끼워지기만 하면 되고 장착용 부재가 위치 결정용 부재(134) 및 부착용 부재(135)들과 결합하는 상응하는 인터페이스 부재들 및 체결 부재들을 가지기만 하면 된다. 결과적으로, 공구 제조업자는 상이한 많은 타입의 공구들에 대해 단일의 데크 구조로 제조할 수 있다. 이는 공구 제조업자 및/또는 장치 제조업자들이 지정된 플랫폼 또는 데크를 갖지 않아도 원하는 타입의 처리용 챔버들을 갖는 공구를 구성 및/또는 재구성할 수 있게 한다. 이는 습식 화학적 처리 공구의 제조 및 운영 비용을 상당히 감소시킬 것으로 기대된다.
리셉터클(133)의 다른 형태는 도관들이 데크(130) 아래 영역과 데크(130) 위 영역 사이의 벌지(137)를 통과할 수 있다는 점이다. 예를 들어, 도 2B를 참조하면, 데크(130)를 지나는 몇 개의 구멍(139a)들이 챔버(170)들의 외벽들과 벌지(137)들에 의해 형성된다. 이와 같이, 유체 및 전기 라인들이 단일 구성의 데크(130)를 사용하여 상이한 타입의 챔버들을 쉽게 수용하도록 구멍(139a)을 통해 지나갈 수 있다. 이는 공구 제조업자들이 동일한 데크들을 갖는 다수의 공통의 장착용 모듈을 비용-효율적으로 만들어 주문자의 특정한 요구조건들에 따라 임의의 개수의 상이한 조합의 상이한 챔버들을 설치할 수 있게 한다. 예를 들어, 주문자가 전기화학적 증착 챔버 및 습식 세정 캡슐들 모두를 갖는 공구를 원하는 경우에, 종래의 시스템은 유체 라인들이 데크를 관통하여 세정 캡슐들의 위치들에서 습식 세정 캡슐들로 가 게 데크가 특수하게 설계 및 제조될 것을 요구한다. 도 2B 및 도 3에 도시된 데크(130)는 각각의 응용예에 대해 이러한 주문제작된 데크들을 설계 및 제조할 필요를 경감시키는데 왜냐하면 유체 라인 및 전기 라인들이 습식 세정 캡슐들 및 전기화학적 증착 챔버들이 어디에서 데크(130)에 장착되는지 무관하게 구멍(139a)들을 통해 지나갈 수 있다. 결과적으로, 공구 제조업자들은 보다 낮은 유닛 가격으로 데크(130)들을 대량생산하면서 여전히 종래의 구성들을 갖는 공구를 제공한다.
리셉터클(133)들의 다른 형태는 공구의 통기성을 개선하기 위해 구멍(139a)이 가스가 데크(130)를 관통해 흐르게 하는 것이다. 많은 응용예들에서, 공기는 데크(130) 위의 영역에서 유입하여 데크(130) 아래의 영역들로부터 유출된다. 이는 데크(130) 위아래 영역들 모두에서 모일 수 있는 수증기들을 제거하기 위한 것이다. 구멍(139a)들은 데크(130) 위의 깨끗한 공기 및 수증기가 데크(130)를 통해 데크(130) 아래의 격실(compartment)로 유입하게 한다. 그 다음에, 데크 아래의 공기가 공구로부터 인출된다. 부가적으로, 리셉터클(133) 둘레의 내벽(139)은 챔버들로부터의 액체 또는 공기 상태의 수증기가 제 1 패널(131)과 제 2 패널(132) 사이의 데크(130)의 틈새 공간들에 모이는 것을 방지한다.
장착용 모듈(120)은 데크(130)의 종방향 외측 에지(edge)들을 따른 외측 판(160)들, 데크(130)의 종방향 내부 에지들을 따른 내측 판(161)들, 및 데크(130)의 단부들에 부착되는 단부판(162, 164)들을 또한 포함한다. 수송 플랫폼(150)이 내측 판(161)들과 단부판(162, 164)들에 부착된다. 수송 플랫폼(150)은 장착용 모듈(120) 상의 수송 시스템(190)의 트랙(track: 192)(도 2A 및 도 2B)을 정확히 위치 결정시키기 위한 위치결정용 부재(152)들을 포함한다. 수송 플랫폼(150)은 트랙(192)을 플랫폼(150)에 고정하기 위해 볼트들을 수용하는 나사구멍들과 같은 부착용 부재들을 추가로 포함할 수 있다.
도 4는 데크(130)의 내부 구조의 적절한 일 실시예를 예시하는 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 데크의 일부분의 상세도이다. 이 실시예에서, 데크(130)는 외측 판(160)들 및 내측 판(161)들 사이에서 측방향으로 연장하는 들보들과 같은 지주(140)를 포함한다. 제 1 패널(131)은 지주의 윗 측면에 부착되고, 제 2 패널(132)은 지주(140)의 아래 측면에 부착된다. 데크(130)는 제 1 및 제 2 패널(131, 132)들을 지주(140)에 고정하는 다수의 관통 볼트(142) 및 너트(144)를 추가로 포함할 수 있다. 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 지주(140)는 다수의 구멍(145)을 갖고 이를 통해 관통 볼트(142)들이 연장한다. 너트(144)들은 볼트(142)들에 용접되어 이들 구성부품 간의 연결을 개선할 수 있다.
데크(130)의 패널들 및 지주(bracing)는 스테인리스 강, 다른 합금, 고체 주조(solid cast) 재료, 또는 섬유-보강 복합물로부터 만들어질 수 있다. 예를 들어, 패널들 및 판들은 나이트로닉(Nitronic) 50 스테인리스강, 하스텔로이(Hastelloy) 625 합금강, 또는 운모(mica)가 충전된 고체 주조 에폭시로부터 만들어질 수 있다. 섬유-보강 복합물들은 경화 수지 내의 카본-섬유 또는 케블라(Kevlar®) 메쉬(mesh)를 포함할 수 있다. 패널(131, 132)들용 재료는 습식 화학 처리들에 사용되는 화학약품들에 적합하고 고강성이어야 한다. 스테인리스 강은 많은 응용예들에 잘 맞는데 왜냐하면 이는 튼튼하면서도 습식 화학 처리들에 사용되는 많은 전해질 용액 또는 세정 용액에 의해 영향을 받지 않기 때문이다. 일 실시예에서, 패널들 및 판들(131, 132, 160, 161, 162, 164)은 0.125 내지 0.375인치(0.3175 내지 0.9525cm) 두께의 스테인리스 강이고, 보다 상세하게는 이들은 0.250인치(0.635cm) 두께의 스테인리스 강일 수 있다. 그러나, 패널들 및 판들은 다른 실시예들에서 상이한 두께를 가질 수 있다.
지주(140)는 스테인리스 강, 섬유-보강 복합물 재료, 다른 합금, 및/또는 고체 주조 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 지주는 0.5 내지 2.0 인치(1.27 내지 5.08cm) 폭의 스테인리스 강의 들보일 수 있고, 보다 상세하게는 1.0인치(2.54cm) 폭 대 2.0(5.08cm)인치 높이의 스테인리스강제 들보일 수 있다. 다른 실시예들에서, 지주(140)는 금속(예를 들어, 스테인리스강, 알루미늄, 티타늄 등), 중합체, 섬유 글래스 또는 다른 재료들로부터 만들어지는 허니콤 코어 또는 다른 구조물들일 수 있다.
장착용 모듈(120)은 데크(130)의 섹션들을 조합된 다음에, 단부 판(162, 164)들을 데크(130)의 부분(section)들에 용접 또는 다르게는 접합하여 구성된다. 데크(130)의 구성부품들은 일반적으로 용접하지 않고 관통볼트(142)들에 의해 함께 고정된다. 외측 판(160)들 및 내측 판(161)들은 용접 및/또는 체결 부재들을 사용하여 데크(130) 및 단부판(162, 164)에 부착된다. 그 다음에, 플랫폼(150)이 단부판(162, 164)들, 내측 판(161)들에 고정적으로 부착된다. 장착용 모듈(120)이 조립되는 순서는 몇가지 상이한 실시예들을 가질 수 있고 상술한 순서에 한정되지 않는다.
장착용 모듈(120)은 플랫폼(150) 상의 위치결정용 부재(152)들과 데크(130) 상의 위치결정용 부재(134) 간의 상대 위치들을 교환용 처리 챔버(170) 또는 리프트-회전 유닛(180)이 데크(130)에 장착될 때마다 수송 시스템(190)을 재보정할 필요없게 하는 범위 내로 유지시키는 튼튼하고 치수적으로 안정적인 구조물을 제공한다. 장착용 모듈(120)은 일반적으로 습식 화학 처리용 챔버(170)들, 리프트-회전 유닛(180), 수송 시스템(190)이 장착용 모듈(120)에 장착될 때 위치결정용 부재(134, 152)들 간의 상대 위치들을 유지하기에 충분히 강한 강성 구조물이다. 몇몇 실시예들에서, 장착용 모듈(120)은 위치결정용 부재(134, 152)들 간의 상대 위치들을 0.025인치(0.0635cm) 내로 유지하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 장착용 모듈은 위치용 모듈(134, 152)들 간의 상대 위치들을 약 0.005 내지 0.015 인치(0.0127 내지 0.0381cm) 내로 유지하도록 구성된다. 이와 같이, 데크(130)는 종종 균일하게 편평한 표면을 약 0.025인치(0.0635cm)로 유지하고, 보다 특정한 실시예들에서는 약 0.005 내지 0.015 인치(0.0127 내지 0.0381cm)로 유지한다.
C. 습식 화학적 처리용 챔버들의 실시예들
도 6은 습식 화학 처리용 챔버(170)들과 데크(130) 사이의 경계를 도시하는 등각 단면도이다. 챔버(170)는 처리 용기(171)와 칼라(172; collar)를 포함할 수 있다. 처리 용기(171)는 습식 화학 처리에 사용되는 화학 약품들에 적합한 중합체 재료 또는 다른 재료로 형성될 수 있다. 많은 응용예들에서, 처리 용기(171)는 전해질 용액, 세정 용액, 또는 챔버(170) 내에서 사용되는 다른 타입의 유체와 반응 하지 않는 고밀도 중합체로 구성된다. 이러한 경우들에서, 칼라(172)는 스테인리스 강, 섬유-보강 재료, 합금강, 주조 고체 재료, 또는 다른 적절히 강성인 재료들과 같은 치수적으로 안정적인 재료로 만들어질 수 있다. 다른 실시예들에서, 칼라(172)는 용기(171)와 일체이고 고밀도 중합체 또는 다른 적절한 재료로부터 형성된다.
칼라(172)는 데크(130) 상의 위치결정용 부재(134)와 정렬되는 패턴으로 배치되는 다수의 인터페이스 부재(174)를 포함한다. 또한, 위치결정용 부재(134)와 인터페이스 부재(174)는 리프트-회전 유닛(180) 및 수송 시스템(190)과 함께 작업하기 위해 데크(130) 상의 원하는 작동 위치에서 칼라(172), 즉 챔버(170)를 정확히 위치결정시키기 위해 서로 정합하도록 구성된다. 위치결정용 부재(134)는 일 세트의 데크(130)의 정확히 기계가공된 구멍들 및 구멍들에 수용되는 맞춤못들일 수 있고, 인터페이스 부재(174)는 맞춤못들과 정합하도록 칼라(172)에 정확히 기계가공된 구멍들일 수 있다. 맞춤못들은 원통형, 구형(spherical), 원추형 또는, 데크(130)에 대해 정확한 위치에서 칼라(172)를 정렬 및 위치결정하기에 적합한 형상을 갖는 핀들일 수 있다. 칼라(172)는 데크(130)에서 부착용 부재(135)들과 정렬되도록 배치되는 다수의 체결 부재(175)를 추가로 포함할 수 있다. 체결 부재(175)는 데크(130)에 칼라(172)를 고정하기 위해 부착용 부재(135)들과 튼튼히 결합하는 볼트 또는 다른 나사가공된 부재들일 수 있다. 따라서, 칼라(172)는 데크 상의 고정된 정확한 위치에서 처리 용기(171)를 유지한다.
습식 화학 처리용 챔버(170)들은 전기화학적 증착 챔버, 회전-린스-건조 챔 버, 세정 캡슐, 에칭 챔버들, 또는 다른 적절한 습식 화학적 처리용 챔버들일 수 있다. 도 6에 예시된 챔버(170)는 가공물을 용기(171)에 위치결정시키기 위해 가공물 홀더와 함께 헤드(176)를 갖는 전기화학적 증착 챔버이다. 도 6에 예시된 챔버(170)는 가공물과 접촉하도록 구성된 제 1 전극(178a)과 용기(171)에 배치되는 제 2 전극(178b)을 포함하는 전기적 시스템(177)을 또한 갖는다. 제 1 및 제 2 전극(178a, 178b)들은 전해질 용액 내에서 가공물 상에 이온을 도금하기 위해 전기장을 형성한다. 전기화학적 처리용 챔버(170)는 전기적 시스템(177)을 포함하지 않는 무전해질 챔버일 수 있다. 적절한 전기화학적 증착 챔버들이 (a) 미국 특허 제 6,569,297호, 및 제 6,660,137호와 (b) 미국 특허공보 제 2003/0068837호; 제 2003/0079989호; 제 2003/0057093호; 제 2003/0070918호; 제 2002/0032499호; 제 2002/0139678호; 제 2002/0125141호; 제 2001/0032788호; 제 2003/0127337호; 제 2004/0013808호에 공개되어 있고, 이들 모두 전체가 참고문헌으로서 본원에 포함된다. 다른 실시예들에서, 습식 화학 처리용 챔버들은 미국 특허 제 6,350,319호; 제 6,413,436호; 제 6,413,436호에 도시된 것과 같은 웨이퍼를 세정하기 위한 캡슐 또는 다른 타입의 챔버들일 수 있고, 상기 문헌들 모두 전체가 본원에 참고문헌으로서 포함된다.
공구(100)는 다양한 조합의 습식 화학 처리용 챔버(170)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모든 챔버들은 공통적인 타입(예를 들어, 전기화학적 증착 챔버, 세정용 챔버, 에칭 챔버 등)일 수 있고, 또는 다양한 조합의 상이한 타입의 챔버들이 공구(100)의 데크(130)에 장착될 수 있다. 적절한 조합의 습식 화학 처리용 챔 버(170)들 및 가공물 수송 시스템(190)들이 상술한 포함되는 참고문헌들 및 미국 특허공보 제 2001/0043856호 및 2001/0102156호와, 미국 특허출원 제 09/875,428호에 공개되어 있고, 이들 모두 본원에 참고문헌으로서 포함된다.
D. 리프트-회전 유닛 및 적재/하역 모듈들의 일반적인 실시예들
도 7은 데크(130)에 부착되는 리프트-회전 유닛(180)의 일 실시예를 도시하는 등각 단면도이다. 이 실시예에서, 리프트-회전 유닛(180)은 치수적으로 안정적인 칼라(182)를 포함한다. 칼라(182)는 리프트-회전 유닛(180)이 챔버(170; 도 6)의 헤드(176)를 작동하기 위해 원하는 위치에 위치결정될 때 위치결정용 부재(134)와 정렬되는 패턴으로 배치되는 다수의 인터페이스 부재(174)를 포함한다. 리프트-회전 유닛(180)은 리프트-회전 유닛(180)을 장착용 모듈(120)에 장착하기 위해 데크(130)에서 부착용 부재(135)와 정렬되는 칼라(182)에 배치되는 다수의 체결 부재(185)를 추가로 포함할 수 있다. 인터페이스 부재(184), 위치결정용 부재(180), 체결 부재(185), 부착용 부재(135)는 도 6을 참조하여 상술한 것과 유사하거나 또는 동일한 구조를 가질 수 있다.
도 8은 챔버(170)들에서 처리되기 전후에 가공물을 유지하기 위한 적재/하역 모듈(198)의 등각도이다. 적재/하역 모듈(198)은 상술한 장착용 모듈(120)과 유사한 방식으로 스테인리스강, 다른 합금강, 또는 다른 치수적으로 매우 안정적인 재료로 형성될 수 있는 치수적으로 안정적인 구조물(820)을 갖는다. 도 3 및 도 8을 함께 참조하면, 구조물(820)은 적재/하역 모듈(198)이 작동하기 적합하게 위치결정 될 때 장착용 모듈(120)의 단부판(162) 상의 위치결정용 부재(834; 도 3)들과 정렬되게 배치되는 인터페이스 부재(도시않음)들을 포함할 수 있다. 구조물(820) 상의 인터페이스 부재들과 단부판(162)상의 위치결정용 부재(834)들은 도 6을 참조하여 상술한 것과 유사할 수 있다. 따라서, 적재/하역 모듈(198)은 적재/하역 모듈(198)이 공구(100)에 부착될 때마다 수송 시스템(190)을 재보정할 필요없이 수송 시스템(190)이 대해 정확히 위치결정될 수 있다.
구조물(820) 상의 인터페이스 부재들 및 단부판(162) 상의 상응하는 위치결정용 부재(834)들은 상이한 타입의 적재/하역 모듈들에 대해 동일한 것일 수 있다. 이와 같이, 적재/하역 모듈(198)은 상이한 구성의 카세트들을 가질 수 있다. 이는 공구 제조업자들 및 장치 제조업자들이 상이한 타입의 재가공용 카세트들(work-in-progress cassettes) 또는 FOUP (Front-Opening Unified Pod)들을 수용하기 위해 수송 시스템들을 보정할 필요없이 공구들 내의 상이한 구성의 카세트들을 갖는 상이한 타입의 적재/하역 모듈들을 설치할 수 있게 한다.
E. 로봇 자동 보정을 위한 시스템 및 방법
도 9에 도시한 바와 같은 본 발명의 다른 특징은 공구(100)의 기준 프레임에 대해 수송 시스템(190)을 자동적으로 보정하는 시스템 및 방법들에 대한 것이다. 보정 시스템들은 트랙(192)의 축 또는 기준 프레임의 다른 축에 대해 원하는 "0" 또는 원점 위치에 암 유닛(195) 또는 말단장치(196)를 빠르게 위치결정시킨다. 보정 시스템들은 암 조림체(195)의 높이 원점 위치와 트랙(192)에 대해 베이스(194) 의 축 원점 위치를 결정할 수도 있다. 본 발명의 이 양상에 따른 보정 시스템들의 몇몇 실시예들은 장착용 모듈(120)과 함께 사용될 때 특히 효과가 있는데 왜냐하면 이 양상들의 조합은 각각의 챔버(170)의 위치를 로봇(193)에게 수작업으로 가르치지 않고 처리용 챔버(170)들과 함께 작동하도록 수송 시스템(190)을 자동적으로 보정/정렬하는 방법들이 가능하게 하기 때문이다. 이와 같이, 본 발명의 이 양상에 따른 몇가지 방법들은 처리용 챔버(170)들 및 적재/하역 모듈(198)과 함께 작동하도록 수송 시스템(190)을 보정하는 시간을 몇시간 대신에 단지 몇분으로 단축할 것으로 기대된다.
도 9에 도시된 보정 시스템의 실시예는 센서 유닛(200; 개략적으로 도시됨)과 제어기(210; 개략적으로 도시됨)를 포함한다. 센서 유닛(200)은 공구(100)의 기준 프레임에 대해 공지된 위치에서 장착용 모듈(120)의 데크(130) 또는 다른 부분에 부착된다. 일 실시예에서, 공구(100)의 기준 프레임은 트랙(192)의 중심선을 따라 연장하는 제 1 기준축과, 제 1 기준축에 직각인 제 2 기준축과, 제 1 및 제 2 기준축에 모두 직각인 제 3 기준축을 갖는다. 센서 유닛(200)은 센서 유닛(200) 상의 위치결정용 부재를 장착용 모듈(120) 상의 위치결정용 부재와 교차시켜 장착용 모듈(120) 상의 정확한 위치에 위치결정된다. 위치결정용 부재들이 교차될 때, 센서 유닛(200)은 장착용 모듈(120)에 의해 한정되는 기준 프레임의 3차원 주행 체적 내의 공지된 위치에 위치결정된다.
제어기(210)는 컴퓨터일 수 있다. 제어기(210)는 보정 및 작동 중에 로봇의 이동을 제어하기 위해 센서 유닛(200) 및 로봇(193)에 연결될 수 있다. 제어기 (210)는 챔버(170), 리프트-회전 유닛(180), 적재/하역 모듈(198)을 작동시키는 것과 동일한 컴퓨터일 수 있지만, 다른 실시예들에서 제어기(210)는 공구(100)의 다른 컴퓨터들과 상호작용하는 별개의 컴퓨터일 수 있다. 제어기(210)는 본 발명에 따른 보정 방법들의 실시예들을 수행하는 명령들을 포함하는 소프트웨어 및/또는 하드웨어와 같은 컴퓨터 작동가능한 매체를 포함한다.
도 10은 센서 유닛(200)의 일 실시예를 도시하는 등각도이다. 이 실시예에서, 센서 유닛(200)은 다수의 센서(204; 도면부호 204a 내지 204c로 개별적으로 표기됨)를 포함한다. 센서(204a 내지 204c)들은 기준 프레임의 제 1 내지 제 3 기준축에 상응하는 3개의 직각축에 따라 배치될 수 있다. 이 실시예의 센서 유닛(200)은 보다 상세하게는 트랙(192; 도 9)의 중심선과 일치하는 제 1 기준축에 평행한 제 1 센서(204a), 회전 센서를 형성하는 제 2 센서(204b), 높이 센서를 형성하는 제 3 센서(204c)를 포함한다. 센서(204)는 스프링-장전된 변위 부재(206; 도면부호 206a 내지 206c로 개별적으로 표기됨)들을 갖는 선형 변위 변환기(linear displacement transducer)일 수 있다. 변위 부재(206)는 선형 변위 정도에 상응하는 전기 신호를 만든다.
센서(204)는 적어도 하나의 위치결정용 및/또는 부착용 부재(208)를 갖는 프레임(207)에 장착될 수 있다. 프레임(207)은 3개의 기준축들을 따라 센서(204)를 적절히 정렬하도록 구성되고, 부재(208)는 장착용 모듈(120) 상의 공지된 위치에 대해 프레임(207)을 정확히 위치시키도록 구성될 수 있다.
센서 유닛(200)은 도 10에 도시된 실시예와는 상이한 다른 실시예들일 수 있 다. 예를 들어, 센서 유닛(200)은 단 하나의 센서, 또는 임의의 개수의 센서들을 가질 수 있다. 또한, 센서들은 3개의 직각축을 따라 배치될 필요는 없다. 센서 유닛(200)은 어떠한 변위를 나타내지 않고 접촉만을 알리거나 또는 각도 변위를 측정하는 다른 타입의 센서들을 가질 수도 있다.
도 11은 공구(100)의 데크(130)에 장착된 도 10에 도시된 센서 유닛(200)의 실시예의 등각도이다. 이 실시예에서, 위치결정용/부착용 부재(208)들은 장착용 모듈(120)에 대해 정확한 위치에서 프레임(207)을 위치결정시키기 위해 데크(130) 상의 상응하는 위치결정용/부착용 부재들과 상호작동한다. 센서(204)들은 로봇(193)과 상호작용하기 위해 트랙의 영역 부근에 배치된다. 명확하게 하기 위해, 로봇(193)의 베이스 유닛(194)만이 도 11에 도시되었지만, 암 조립체(195)는 베이스 유닛(194)의 대형의 각진 구멍에 수용되고 챔버(170)들이 장착용 모듈(120)에 부착되는 것이 이해될 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 장착용 모듈(120)에 대해 수송 시스템(190)을 보정하는 방법(300)을 예시하는 순서도이다. 도 12에 도시된 보정 방법(300)은 몇가지 상이한 절차들을 포함한다. 그러나, 도 12에 도시된 절차들 모두가 본 발명에 따른 보정 방법들의 몇몇 다른 실시예들에 대해 필요한 것은 아니라는 것이 이해될 것이다.
보정 방법(300)은 기준 프레임의 제 1 축에 대한 암의 회전 위치에 상응하여 제어기(210)에 값을 입력하기 위한 암 입력 절차(310)를 포함한다. 일 실시예에서, 암 입력 절차(310)는 트랙(192)을 따른 제 1 기준축과 암을 따른 암 축의 추정된 정렬에 근거한 입력값을 제공한다.
도 13A를 참조하면, 암 입력 절차(310)는 제 1 기준축(1-1)과 암(195)의 암 축 A-A를 정렬시키기 위해 암(195)을 수작업으로 회전시키는 것을 포함할 수 있다. 비록 작업자가 일반적으로 트랙(192)에 대해 암(195)의 위치를 시각적으로 "응시하여(eye-balling)" 제 1 기준축(1-1)에 대해 암 축(A-A)을 정렬하기 위해 매우 가까이 갈 수 있지만, 암 축과 제 1 기준축 간에는 전형적으로 약간의 오프셋이 존재한다. 광학적 센서들 또는 다른 타입의 표시(indicia)가 제 1 기준축(1-1)과 암(195)을 초기 정렬하는데 사용될 수도 있음이 이해될 것이다.
제 1 기준축(1-1)과 암(195)을 정렬한 후에, 작업자는 암(195)의 회전 위치의 인코더 값을 입력하기 위해 공구(100) 상의 버튼을 작동한다. 버튼은 방법(300)을 수행하는 제어기(210)의 컴퓨터 작동가능한 매체와 연계된 디스플레이 스크린 상의 스크린 디스플레이 버튼 또는 공구(100) 상의 외부 버튼일 수 있다. 따라서, 초기 회전 입력값은 암 축 A-A의 기준 위치의 초기 근사값이다.
도 12를 다시 참조하면, 방법(300)은 트랙을 따른 베이스의 축방향 위치의 초기 입력값을 제공하는 베이스 입력 절차(320)를 또한 포함한다. 도 13A를 참조하면, 베이스 입력 절차는 암(195)을 회전시키고(화살표 R) 트랙(192)을 따라 베이스(194)를 병진운동시키는 것(화살표 T)을 포함한다. 도 13B를 참조하면, 암(195)의 말단부가 제 1 센서(204a)의 변위 부재(206a)와 접촉할 때까지 암(195)이 트랙(192)에 대해 회전되고 베이스(194)가 트랙(195)을 따라 병진운동한다. 변위 부재(206a)의 변위는 제 1 센서(204a)가 제어기(210)에 신호를 보내게 한다. 암의 각도 는 도 13B의 암(195)의 위치의 인코더 값과 암 입력 절차(310)로부터 암의 회전 입력값을 사용하여 제어기(210)에 의해 결정된다. 그 다음에, 제어기(210)는 센서(204a)로부터의 신호 및 각도 α에 근거하여 트랙(192)에 따라 베이스(194)의 위치를 계산할 수 있다. 따라서, 이 위치에서의 베이스(194)에 대한 인코더 값은 기준 프레임의 제 1 기준축(1-1)에 따른 베이스(194)에 대한 초기 축 기준값을 정의할 수 있다.
트랙(192)에 다른 베이스(194)의 실제 축 위치는 계산된 위치와는 약간 상이할 수 있는데 왜냐하면 암(195)이 절차(310)에서 제 1 기준축(1-1)과 정확히 정렬되지 않을 수 있기 때문이다. 방법(300)의 부가적인 절차들은 제 1 기준축(1-1)과의 정렬을 개선하도록 암을 자동적으로 위치결정하고 제 1 기준축을 따른 베이스의 실제 축방향 위치를 결정할 수 있다. 또한, 방법(300)의 부가적인 절차들은 기준 프레임에 대한 말단장치의 높이를 자동적으로 결정하고 제 1 기준축 또는 다른 기준축과 정렬하여 말단장치를 자동적으로 위치결정할 수 있다.
도 12를 참조하면, 방법(300)은 제 1 기준축(1-1)과 암 축 A-A의 정렬을 개선하기 위해 자동화된 암 절차(330)를 추가로 포함한다. 자동화된 암 절차(330)는 베이스 입력 절차(320)에 의해 제공되는 베이스에 대한 초기 축방향 입력값과 암 입력 절차(310)에 의해 제공되는 암에 대한 초기 회전 입력값에 근거하여 제어기(210)에 의해 제어될 수 있다. 도 14A를 참조하면, 제어기(210)는 베이스(194)가 제 1 예정된 위치 x1 에 도달할 때까지 베이스(194)가 트랙(192)을 따라 병진운동하 게 한다. 그 다음에, 제어기(210)는 제 2 센서(204b; 즉, 회전 센서)의 제 2 변위 부재(206b)를 접촉 및 움직일 때까지 암(195)이 회전하게 한다. 변위 부재(206b)의 움직임은 제어기(210)에 신호를 보낸다. 변위 부재(206b)로부터의 신호가 원하는 변위에 상응하는 예정된 값에 도달하면, 제어기(210)는 암(195)의 회전을 멈추고 암(195)의 회전 위치에 상응하는 인코더 값을 기록한다. 도 14A에서 암(195)의 회전 위치에 대한 인코더 값이 암 입력 절차(210)에 의해 제공되는 암의 초기 회전 위치에 대한 인코더 값과 비교되어 있고, 이는 제 1 기준축(1-1)과 암 축(A-A) 간의 각도에 상응하는 각도 β1 를 나타낸다.
자동화된 암 절차(330)는 트랙(192)을 따라 베이스(194)를 병진운동시키고 암(195)의 반대쪽 단부와 유사한 절차를 수행하여 계속된다. 도 14B는 자동화된 암 절차(330)의 이 단계를 도시한다. 제어기(210)는 베이스가 제 2 예정된 기준 지점(x2)에 도달할 때까지 베이스(194)를 병진운동시킨 다음에, 암이 예정된 값만큼 제 2 변위 부재(206b)를 누를 때까지 제어기(210)가 암(195)이 회전하게 한다. 따라서, 제어기(210)는 각도 β2 에 상응하는 암(195)의 회전 위치의 인코더 값을 기록한다. 도 14A에 도시한 위치 β1 및 도 14B에 도시한 위치 β2 에서 암(195)의 인코더 값들에 근거하여, 제어기(210)는 암(195)이 암 입력 절차(310) 중에 제 1 기준축(1-1)과 오정렬된 정도에 상응하는 암 오프셋 값을 결정한다. 그 다음에, 제어기(210)는 암 축 A-A 이 제 1 축(1-1)과 정렬되도록 오프셋 값에 따라 암(195)이 회전하게 한다.
도 12를 참조하면, 보정 방법(300)은 제 1 축(1-1)을 따라 베이스에 대한 초기 축방향 입력값을 개선하기 위해 자동화된 베이스 절차(340)를 추가로 포함할 수 있다. 도 15를 참조하면, 제어기(210)는 암이 각도 α1 에 도달할 때까지 암(195)을 회전시켜 자동화된 베이스 절차(340)를 실시한 다음에, 암(195)의 말단부가 제 1 변위 부재(206a)를 예정된 거리만큼 변위시킬 때까지 베이스(194)를 병진운동시킨다. 도 15에 도시된 각도 α1 는 자동화된 베이스 절차(340) 중에 암에 대한 예정된 위치에 상응하는 인코더 값이다. 이 인코더 값은 정확한데 왜냐하면 자동화된 암 절차(330)가 암 입력 절차(310)에서 제 1 축(1-1)과 정렬하여 암(195)을 위치결정하는데 있어서의 오류를 제거 또는 적어도 경감시키기 때문이다. 따라서, 제어기(210)는 트랙(192)을 따른 베이스(194)의 축방향 기준 위치를 개선하기 위해 x0에서 베이스(194)의 축방향 원점 인코더 값을 기록한다.
다시 도 12를 참조하면, 방법(300)은 기준 프레임에 대한 말단장치 및/또는 암의 기준 높이를 결정하는 자동화된 높이 절차(350)를 추가로 포함할 수 있다. 도 15를 다시 참조하면, 암이 제 3 센서(204c; 즉 높이 센서) 위에 있도록 암(195)을 들어올려 자동화된 높이 절차(350)를 실시한다. 그 다음에, 제어기(210)는 암(195)의 아래 측면의 기준 표면을 제 3 센서(204c)의 바로 위에 배치하기 위해 트랙(192)을 따라 베이스(194)를 병진운동시키고 암(195)을 각도(??1) 너머로 회전시킨다. 암(195)의 기준면이 제 3 센서(204c)와 중첩된 후, 제어기(210)는 임이 제 3 변위 부재(206c)를 예정된 거리만큼 변위시킬 때까지 암(195)을 낮추고 높이축을 따른 암(195)의 기준 높이에 상응하는 인코더 값을 기록한다.
다시 도 12를 참조하면, 방법(300)은 기준 프레임의 축에 대해 정렬되게 하나 또는 두 개의 말단장치를 위치결정시키는 자동화된 말단장치 절차(360)를 추가로 포함할 수 있다. 도 16A를 참조하면, 제어기(210)는 암이 암 축 A-A이 제 1 기준축(1-1)과 정렬되는 인코더 값에 도달할 때까지 암(195)을 회전시킨다. 또한, 제어기는 베이스가 제 1 기준축(1-1)을 따른 공지된 위치 x3 에 위치할 때까지 트랙(192)을 따라 베이스(194)를 병진운동시킨다. 그 다음에, 제어기는 제 1 웨이퍼 W1 의 제 1 측면 S1 이 제 2 변위 부재(206b)와 결합할 때가지 제 1 말단장치(196a)를 회전시킨다. 제어기(210)는 제 2 변위 부재(206b)가 예정된 위치에 도달할 때까지 신호를 수신하고 제 1 기준축(1-1)에 대한 제 1 말단장치(196a)의 회전 위치의 인코더 값을 기록한다. 도 16B를 참조하면, 제어기는 베이스가 제 1 기준축(1-1)을 따른 예정된 위치 x4 에 위치할 때까지 베이스(194)를 병진시키고 가공물 W1 의 제 2 측면 S2 이 제 2 변위 부재(206b)와 결합할 때까지 제 1 말단장치(196a)를 회전시켜 자동화된 말단장치 절차(360)를 계속한다. 제어기(210)는 유사하게 제 2 변위 부재(206b)가 예정된 값에 도달할 때까지 제 1 기준축(1-1)에 대한 제 1 말단장치(196a)의 회전 위치에 상응하는 인코더 값을 기록한다. 그 다음에, 제어기(210)는 도 16A 및 도 16B에 도시된 단계들에서 자동화된 말단장치 절차(360)에서 기록된 제 1 말단장치(196a)의 인코더 값들에 따라 말단장치 오프셋 값을 결정한다. 그 다 음에, 제어기(210)는 기준 프레임의 제 1 기준축(1-1) 또는 다른 기준축과 제 1 가공물 W1 을 정렬시키기 위해 말단장치 오프셋 값에 따라 제 1 말단장치(196a)를 회전시킬 수 있다. 제어기(210)는 제 1 기준축(1-1)과 제 2 말단장치(196b)를 정렬하도록 제 2 말단장치(196b)에 대해 자동화된 말단장치 절차(360)를 반복할 수도 있다.
상술한 자동화된 말단장치 절차(360)의 실시예는 매우 정확할 것으로 기대되는데 왜냐하면 이는 가공물의 정확한 위치에 따라 말단장치들을 정렬하기 때문이다. 제조시에, 말단장치는 전형적으로 말단장치 상의 일관된 위치에서 가공물들을 유지한다. 그러나, 몇몇 말단장치들은 말단장치의 정렬 축과 정렬이 어긋난 가공물들을 일관되게 유지할 수 있다. 자동화된 말단장치 절차(360)는 말단장치들이 어떻게 가공물들을 잡는지와 무관하게 말단장치들을 정확히 정렬시키는데 왜냐하면 가공물들의 외주로부터 측정값들이 취해지기 때문이다. 이는 말단장치들에 관해 가공물들의 중심이 어긋나게 잡는 것으로 인한 오류들을 제거한다.
도 12에 예시한 보정 시스템(300)은 보다 적은 절차들, 상이한 타입들의 절차들, 또는 부가적인 절차들을 포함하는 몇가지 상이한 실시예들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제어기(210)는 암에 대한 초기 회전값과 베이스에 대한 초기 축방향 값을 결정하기 위해 광학 또는 자기적 센서들을 추가하여 암 입력 절차(310) 및 베이스 입력 절차(320)를 자동화할 수 있다. 다른 실시예들에서, 방법(300)은 제 1 기준축(1-1)을 따라 암(195) 및/또는 말단장치(196)를 정확히 위치결정하기 위해 자 동화된 암 절차(330) 및/또는 자동화된 말단장치 절차(360)을 수행할 수 있다.
로봇 보정 시스템은 장착용 모듈(120)과 조합하여 사용될 때 특히 유용한데 왜냐하면 수송 시스템을 보정한 후 각각의 챔버의 위치를 로봇에게 가르칠 필요가 없기 때문이다. 챔버(170)들 및 리프트-회전 유닛(180)들이 정확한 위치들에서 장착용 모듈(120)에 장착되고 장착용 모듈(120)이 치수적으로 안정적이기 때문에, 장착용 모듈(120)에 대해 웨이퍼들을 적재/하역하기 위한 위치들이 장착용 모듈(120)의 기준 프레임에 대해 알려진다. 부가적으로, 기준 프레임에 말단장치(196a, 196b)들을 정확히 정렬하기 위해 로봇(193)이 센서 유닛(200)과 제어기(210)를 사용하여 설치 및 보정되면, 그 다음에, 각각의 챔버 및 카세트의 특정한 위치를 로봇에게 수작업으로 가르치지 않고 로봇(193)이 다양한 챔버(170), 리프트-회전 유닛(180), 적재/하역 모듈(198)과 함께 작동할 수 있다. 이와 같이, 로봇(193)은 각각의 챔버 및 카세트의 특정 위치를 수작업으로 로봇에게 가르치는데 걸리는 몇시간 대신에 단지 수분만에 모든 챔버 및 카세트와 작동하도록 보정될 수 있다.
자동화된 보정 시스템 및 치수적으로 안정적인 장착용 모듈은 상당한 작업을 절약시켜주는데 왜냐하면 로봇을 유지보수 또는 교환하는 가동휴지 시간이 종래의 공구에 비해 상당히 작기 때문이다. 또한, 상술한 이유로 챔버(170) 및/또는 리프트-회전 유닛(180)들을 수선 또는 교환하기 위한 공구(100)의 가동휴지 시간이 추가적으로 단축된다. 그러므로, 로봇(193)에 대한 자동 보정 시스템 및 치수적으로 안정적인 장착용 모듈(120)을 갖는 통합형 공구(100)는 정기적인 유지보수를 위한 오랜 가동휴지 시간을 겪는 종래의 공구에 대해 상당한 장점을 제공한다.
로봇 보정 시스템은 로봇 또는 구성부품이 교환될 때마다가 아니라 한번에 공구의 구성부품의 특정 위치를 로봇(193)에게 가르쳐 작동될 수 있다. 예를 들어, 공구(100)에 추가되는 몇몇 구성부품들은 장착용 모듈(120) 상의 위치결정용 부재들과 상호작용하기 위해 위치결정용 부재들을 가지지 않을 수 있다. 이러한 구성부품들의 웨이퍼 위치는 장착용 모듈(120)의 기준 프레임에 대해 공지된 위치가 아니다. 이 응용예에 대해, 구성부품들은 장착용 모듈에 부착될 수 있고, 그 다음에 로봇에게 구성부품의 특정 위치를 가르칠 수 있다. 로봇은 한번만 특정 위치를 배울 필요가 있는데 왜냐하면 장착용 모듈(120)이 치수적으로 안정적이기 때문이다. 그러므로, 로봇은 유지보수 또는 설치 후에 특정 위치를 다시 배울 필요가 없다.
보정 시스템의 몇몇 실시예들의 다른 장점은 로봇이 챔버(170), 리프트-회전 유닛(180) 및 적재/하역 모듈(198)과 함께 작동하기 위해 기준 프레임 내에 정확히 위치결정되는 것이다. 공구 내의 각각의 챔버 또는 다른 구성부품의 특정 위치를 로봇에게 수작업으로 가르칠 때 한가지 단점은 약간의 보정 오차들이 제조시 상당한 작업 오차를 일으킬 수 있다는 점이다. 이는 로봇이 웨이퍼들을 정확한 위치로 이동시킬 때 웨이퍼가 이가 빠지거나 또는 깨지게 할 수 있다. 자동 보정 시스템 및 장착용 모듈의 몇몇 실시예들은 이러한 문제들을 감소시킬 것으로 기대되는데 왜냐하면 로봇 보정시의 작업자 오류가 제거되기 때문이다. 로봇의 공구(100)의 다른 구성부품들에 대한 이러한 정확한 보정은 반도체 제조업자들 또는 통합형 공구의 다른 작업자들에 대한 상당한 실패 원인을 제거함이 이해될 것이다.
F. 말단장치들의 실시예들
도 17A 내지 도 20은 공구(100)의 수송 시스템(190)과 함께 사용될 수 있는 말단장치(196)의 실시예들을 예시한다. 이들 실시예의 말단장치(196)는 상술한 자동 보정 시스템과 함께 사용될 때 매우 가치가 있는데 왜냐하면 이들이 가공물들을 중심조정하기 때문이다. 도 17A 내지 도 20에 도시된 말단장치(196)는 3-지점 에지-그립(edge-grip) 말단장치이지만, 다른 실시예들에서는 4개 이상의 접촉 지점을 가질 수 있다. 말단장치(196)의 몇몇 특징은 미국 특허 제 6,318,951호 및 미국 특허출원 제 10/194,939호 및 제 10/620,326호에 설명된 말단장치와 유사하며, 이들 모두 본원에 참고문헌으로서 포함된다.
도 17A는 말단장치(196)의 일 실시예를 예시하는 등각도이다. 이 실시예에서, 말단장치(196)는 본체(410), 본체(410)의 원위단(distal end)에서의 제 1 수동형 리테이너(retainer: 420a), 본체(410)의 근위단(proximal end) 근처에서 롤러(450)들을 갖는 능동형 리테이너 조립체(430)를 갖는다. 본체(410)는 중실 부재이거나, 또는 뒷면 오염을 경감시키기 위해 구멍 또는 슬롯(slot)들을 가질 수 있다. 제 1 수동형 리테이너(420a)는 가공물의 에지 부분을 지지하기 위한 지지면(422)과, 지지면(422)으로부터 위쪽으로 돌출하는 에지 정지부(424)를 가질 수 있다. 에지 정지부(424)는 가공물의 주변 에지에 대해 방사방향 내측으로 누르기 위한 접촉면(426)을 가질 수 있다. 제 1 수동형 리테이너(420a)는 지지면으로부터 하향으로 기울어진 경사면(428)을 가질 수도 있다. 말단장치(196)는 본체(410)의 선단부에서 능동형 리테이너 조립체(430) 근처에서 제 2 및 제 3 수동형 리테이너(420b, 420c) 를 또한 포함할 수 있다. 제 2 및 제 3 수동형 리테이너(420b, 420c)는 제 1 수동형 리테이너(420a)와 유사할 수 있다. 지지면(422)들이 본체(410)로부터 이격되어, 가공물의 뒷면 및/또는 말단장치(196)의 오염을 경감시키기 위해 가공물이 본체(410)와 접촉하는 것을 방지한다.
작동시에, 로봇(193; 도 2B 및 도 9)은 가공물 아래에 본체(410)를 배치하고 가공물이 지지면(422) 및/또는 안내면(428)과 접촉할 때까지 말단장치(196)를 들어올린다. 그 다음에, 능동형 리테이너 조립체(430)가 전방으로 이동하여 가공물의 주변 에지와 롤러(450)들을 결합시킨다(도 17A에 도시않음). 따라서, 말단장치(196)는 롤러(450)들 및 제 1 수동형 리테이너(420a) 사이에 가공물을 잡아준다. 가공물은 롤러(450)들을 가공물로부터 해제하기 위해 능동형 리테이너 조립체(430)를 뒤쪽(화살표 B)으로 이동하여 말단장치(196)로부터 제거될 수 있다.
도 17B는 도 17A에 도시된 능동형 리테이너 조립체(430)의 세부사항들을 예시하는 등각도이다. 이 실시예에서, 능동형 리테이너 조립체(430)는 액추에이터(actuator: 432)와, 이 액추에이터(432)에 연결된 요크(yolk: 436)를 포함한다. 액추에이터는 요크(436)를 안내부(437)에 따라 이동하는 공압 또는 유압 실린더일 수 있다. 능동형 리테이너 조립체(430)는 요크(436)의 위치를 결정하기 위해 센서 유닛(438)을 추가로 포함할 수 있다. 센서 유닛(438)은 가공물을 말단장치(196) 상에 단단히 잡아주기 위해 완전히 연장된 위치에 또는 가공물을 수용하기 위한 완전히 후퇴한 위치에 요크(436)가 있을 때를 나타내기 위해 제어기에 연결될 수 있다.
롤러(450)들은 요크(436)의 각각의 측면에 회전가능하게 부착된다. 도 17B에 도시된 말단장치의 실시예는 요크(436)의 각각의 측면 상에 2개의 롤러(450)들을 갖지만, 다른 실시예들은 요크(436)의 각각의 측면 상에 1개의 롤러만을 가질 수 있다. 롤러(450)들은 가공물의 주변 에지를 수용하고 말단장치(196) 상에서 가공물을 고정적으로 잡아주기 위한 홈(452)들을 갖는다. 따라서, 롤러(450)들은 가공물의 에지와 결합하기 위한 능동형 리테이너들을 형성한다. 말단장치의 다른 실시예들은 롤러(450)들에 부가하여 또는 롤러 대신에 요크(436)에 장착되는 상이한 타입의 능동형 리테이너들을 가질 수 있다.
도 18은 말단장치(196)의 평면도이고, 도 19는 가공물 W과 함께 말단장치(196)의 등각도이다. 이들 도면은 롤러(450)들의 목적을 보다 상세히 예시한다. 보다 상세하게는, 능동형 리테이너 조립체(430)가 롤러(450)들의 홈(452)들에 가공물 W의 주변 에지를 잡아주기 위해 앞쪽(화살표 F)으로 이동할 때, 가공물 W은 제 1 수동형 리테이너(420a)와 롤러(450)들 사이에서 클램핑될 때 중심조정된다. 예를 들어, 가공물이 본체(410)에 대해 비스듬하게 걸쳐지면, 요크(436)가 전방(F)으로 이동할 때 가공물 W은 롤러(450)들을 따라 회전한다. 따라서, 롤러(450)들의 움직임은 가공물 W을 본체(410)에 대해 중심조정한다. 또한, 요크(436)의 각각의 측면에서 두 개의 롤러(450)들을 계단이 지게(stepped) 또는 각지게(angled) 배치하여, 정렬용 노치(N; 도 19)가 롤러(450)들 중 하나에 위치될 때에도 롤러(450)들은 가공물 W이 본체(410)에 대해 회전하게 한다.
도 20은 다른 실시예의 말단장치(196)의 등각도이다. 이 실시예는 도 17A 내지 도 19에 도시된 실시예와 유사하고, 도 17A 내지 도 20의 구성부품와 같은 구성 부품들은 같은 도면부호들을 사용한다. 도 20의 말단장치(196)의 실시예는 다수의 구멍(500)을 갖는 본체(410a)를 갖는다. 구멍(500)들은 원형, 직선형 또는 임의의 다른 적절한 형상일 수 있다. 구멍(500)들은 말단장치(196)의 관성을 감소시키기 위해 본체의 무게를 감소시킨다. 이는 300mm 가공물과 함께 사용되는 대형 말단장치들에 유용하다.
도 17A 내지 도 20에 도시된 말단장치(196)들의 실시예들은 로봇(193)이 공구(100) 내에서 가공물들을 전송할 수 있는 정확도를 증가시키기 위해 가공물 W의 보다 정확한 취급을 제공할 것으로 기대된다. 가공물 W을 본체(410)에 대해 중심조정하여, 말단장치(196)의 이러한 실시예들이 로봇(193)의 다른 위치들에 대한 가공물 W의 일관된 배치를 보장한다. 결과적으로, 말단장치(196)의 이러한 실시예들은 챔버(170)들, 리프트-회전 유닛(180)들, 및 적재/하역 모듈(198) 사이에서 가공물들을 정확하게 전송하도록 로봇(193)을 자동적으로 보정하여 오차의 한가지 발생원인을 제거 또는 적어도 경감시킬 것으로 기대된다.
G. 처리 용기들과 함께 사용하기 위한 가공물 취급 장치들
도 21은 도 7을 참조하여 상술한 리프트-회전 유닛(180)과 같은 가공물 취급 장치(1130)의 부분적으로 개략적이고 부분적으로 분해된 등각도이다. 따라서, 같은 도면부호들은 도 7 및 도 21 내지 도 26에서 같은 구성부품들을 도시한다. 가공물 취급 장치(1130)는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 장착용 모듈(120)에 해제가능하게 장착되도록 구성된다. 이 실시예의 하나의 양상에서, 장치(1130)는 마이크로 피처 가공물 W을 지지하는 이동가능한 헤드(1182)를 포함한다. 헤드(1182)가 가공물 W의 면이 위 또는 아래를 향하게 배치하기 위해 (화살표 R로) 도시한 바와 같이 헤드(1182)를 회전시키는 헤드 장착부(1181)에 연결된다. 헤드 장착부(1181)는 헤드(1182) 및 가공물 W을 처리용 챔버를 향해 및 챔버로부터 멀어지게 이동시키기 위해 (화살표 T로 나타낸 바와 같이) 상향 및 하향으로 움직이게 구성되고 하우징(1131)을 갖는 가공물 지지부(1180)에 의해 지지된다. 커넥터 조립체(1190a, 1190b)는 가공물 취급 장치(1130) 및 공구(100)의 나머지 부분들 사이에 유체 및 전기 소통을 제공한다. 장착용 부분(1170)은 후술하는 바와 같이, 가공물 취급 장치(1130)를 공구 데크(130)에 정확하고 해제가능하게 고정하도록 구성된다.
장착용 부분(1170)은 도 7을 참조하여 상술한 칼라(182)와 동일할 수 있다. 장착용 부분(1170)은 데크(130)와 같은 높이의 면에 장착하기 위해 정확하게 기계가공된 하향으로 마주하는 장착면(1171)을 포함한다. 따라서, 장착면(1171)과 데크(130)는 수직 방향에서 공구(100)에 대해 취급 장치(1130)를 정확하게 배향시킨다. 이 실시예의 다른 특징에서, 장착용 부분(1170)은 데크(130)에서 상응하는 제 1 장치 위치결정용 부재(1155)들과 정확하게 정합하도록 배치되는 제 2 장치 위치결정용 부재(1172)를 포함한다. 제 1 장치 위치결정용 부재(1155)들은 위치결정용 부재(134)와 동일한 것일 수 있고, 제 2 장치 위치결정용 부재(1172)들은 도 7을 참조하여 상술한 인터페이스 부재(184)들과 같은 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제 1 장치 위치결정용 부재(1155)들은 핀들을 포함 및/또는 지지하고, 제 2 장치 위치결정용 부재(1172)들은 핀들을 꼭 맞게 수용하는 사이즈 및 배치되는 개 구들을 포함한다. 다른 실시예에서, 제 2 장치 위치결정용 부재(1172)들은 핀들을 포함 및/또는 지지하고, 제 1 장치 위치결정용 부재(1155)들이 개구들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 제 1 장치 위치결정용 부재(1155)들 및 제 2 장치 위치결정용 부재(1172)들의 구성이 상이하다. 이들 실시예들 어느 것에서도, 제 1 장치 위치결정용 부재(1155)들과 제 2 장치 위치결정용 부재(1172)들 간의 대응 관계(correspondence)가 하나의 가공물 취급 장치(1130)로부터 다음까지 정확하게 유지된다. 결과적으로, 가공물 취급 장치(1130)가 데크(130)로부터 제거되고 새로운 장치(1130)가 재보정될 필요없이 다른 가공물 취급 장치(1130)로 교환될 수 있다.
가공물 취급 장치(1130)는 유체 라인(1133), 전기 라인(1134), 공구(100)에 의해 지지되는 제 2 커넥터 조립체(1190b)에 해제가능하게 연결되는 구성의 제 1 커넥터 조립체(1190a)를 또한 포함한다. 이 실시예의 특정한 양상에서, 제 1 커넥터 조립체(1190a)는 저전압 커넥터(1192a; 예를 들어, 가공물 취급 장치(1130)로부터 및 장치로의 데이터 신호들을 송신하기 위한), 고전압 커넥터(1193a; 예를 들어, 취급 장치(1130)에 전력을 보내기 위한), 유체 커넥터(1194a; 도 21의 도면에 안보이고 예를 들어, 가공물 취급 장치(1130)에 가압된 공기, 청소용 가스, 및/또는 진공을 공급하기 위해 구비되는)들을 갖는 하우징(1191)을 포함한다. 제 2 커넥터 조립체(1190b)는 상응하는 저전압 커넥터(1192b), 고전압 커넥터(1193b), 유체 커넥터(1194b)들을 포함한다. 이 실시예의 또 다른 특징에서, 제 1 커넥터 조립체(1190a)는 화살표 X 및 V로 나타낸 바와 같이 단일 커넥터 운동축(1195)을 따라 운동하여 제 2 커넥터(1190b)에 연결 및 해제된다. 일 실시예에서, 사용자는 커넥터 하우징(1191)을 쥐고 이를 커넥터 운동축(1195)을 따라 이동하여 제 1 커넥터 조립체(1190a)를 이동시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 제 1 커넥터 조립체(1190a)와 제 2 커넥터 조립체(1190b)를 정합시키는데 큰 삽입력이 필요할 때, 제 1 커넥터 조립체(1190a)는 2개의 커넥터 조립체(1190a, 1190b)를 함께 당기기 위해 제 2 커넥터 조립체(1190b)에 사용자가 나사체결하여 부착하는 고정 스크류(1196; captive screw)를 포함한다.
하나의 실시예에서, 한 세트의 유체 라인(1133)들 및 전기 라인(1134)들이 제 1 커넥터 조립체(1190a)로부터 제 1 도관(1135a)을 통해 가공물 지지부(1180)로 나간다. 제 2 세트의 유체 라인(1133)들 및/또는 전기 라인(1134; 도 21에서 안보임)들은 제 2 도관(1135b)을 통해 제 1 커넥터 조립체(1190a)로부터 선형 구동 메커니즘(1129)으로 나간다. 이 실시예의 다른 특징에서, 제 2 도관(1135b)은 일반적으로 강성이고, 제 1 도관(1135a)은 병진운동축 T를 따른 가공물 지지부(1180)의 운동을 수용하기 위해 가요성이다. 이 운동을 수용하기 위해 선형 구동 메커니즘(mechanism: 132) 둘레에 벨로우즈(bellows: 1132)가 배치된다. 하나의 실시예에서, 벨로우즈(1132)는 Teflon®을 포함하고 다른 실시예들에서, 벨로우즈는 선형 구동 메커니즘(1129)의 다른 가요성 탄성 재료를 포함한다. 선형 구동 메커니즘(1129)의 다른 세부사항은 도 22를 참조하여 후술된다.
도 22는 예시를 위해 하우징(1131) 및 벨로우즈(1132; 도 21에 도시됨)가 제거된 취급 장치(1130)의 등각 예시도이다. 도 22에 도시된 실시예의 하나의 양상에서, 선형 구동 메커니즘(1129)은 선형 구동 하우징(1126) 내에 배치되는 선형 구동 모터(1127)를 포함한다. 선형 구동 모터(1127)는 리드 스크류(lead screw: 1124)에 연결되고, 이는 인터페이스(1136)에서 가공물 지지부(1180)와 나사체결된다. 다른 실시예들에서, 선형 구동 메커니즘(1129)은 다른 장치, 예를 들어 유압 또는 공압 액추에이터들을 포함한다. 이들 실시예 중 어느 것에서도, 선형 구동 메커니즘(1129)은 선형 운동축(1128)을 따라 화살표 T로 나타낸 바와 같이 상향 및 하향으로 가공물 지지부(1180)를 이동시킨다. 이들 실시예의 하나의 양상에서, 인터페이스(1136)는 선형축(1128)을 따라 최하측 위치(L)와 최상층 위치(U) 사이에서 이동한다. 장착면(1171)은 선형 운동축(1128)에 대해 일반적으로 직각으로 배치되고 최하측 위치(L) 아래에 위치되어 최하측 위치 L과 최상층 위치 U 사이에서 선형 운동축(1128)과 교차하지 않는다.
하나의 실시예에서, 장치(1130)는 가공물 지지부(1180)를 또한 회전시킨다. 따라서, 장치(1130)는 회전 구동 메커니즘(1184)을 포함한다. 이 실시예의 특정한 양상에서, 회전 구동 메커니즘(1184)은 헤드 장착부(1181)에 연결되는 드럼(1187)에 연결되는 회전 구동 모터(1185)를 포함한다. 다른 실시예들에서, 회전 구동 메커니즘(1184)은 다른 장치들을 포함한다. 도 22에 도시된 일 실시예에서, 로터리 구동 모터(1185)는 화살표 R로 나타낸 바와 같이 회전 운동축(1186) 둘레에서 시계방향 및 반시계방향으로 헤드 장착부(1181)에 대해 회전한다. 이 실시예의 특정한 특징에서, 헤드 장착부(1181)는 극단 위치들 사이에서 약 180ㅀ만큼 회전한다. 도 23을 참조하여 보다 상세히 후술하는 바와 같이, 유체 라인(1133)들 및 전기 라인(1134)들은 구속되지 않고 이 범위의 운동을 수용하도록 배치된다.
도 23은 도 21 및 도 22를 참조하여 상술한 장치(1130)의 일부분의 부분적으로 개략적인 측입면도이다. 이 실시예의 일 특징에서, 유체 라인(1133) 및 전기 라인(1134)들이 도 22를 참조하여 상술한 드럼(1187)에 의해 지지된다. 따라서, 유체 라인(1133)들 및 전기 라인(1134)들이 일반적으로 고정된 도관(1135a; 도 21)으로부터 회전 드럼(1187)으로 연장할 수 있다. 드럼(1187)이 회전운동축(1186) 둘레에서 반시계방향으로 회전할 때, 라인(1133, 1134)들은 도 23에 가상선들로 나타낸 바와 같이 드럼(1187)을 풀고 벗어나게(unwind and lift off) 하는 경향이 있다. 이 실시예의 특정한 특징에서, 하우징(1131)은 푸는 라인(1133, 1134)의 운동을 제어 및 제한하는 형상을 가져, 드럼(1187)이 시계방향으로 회전할 때, 라인(1133, 1134)들이 드럼(1187) 상에 다시 놓인다. 다른 실시예들에서, 라인(1133, 1134)들이 다른 배치를 가질 수 있다. 이들 실시예 중 어느 것에서도, 라인(1133, 1134)들은 헤드(1182)에 부착되고, 이는 도 24를 참조하여 하기에 보다 상세히 설명된다.
이제 도 24를 참조하면, 헤드(1182)의 일 실시예가 모터(1177)를 지지하는 디스크-형상의 플랫폼(1188)을 포함한다. 모터(1177)는 샤프트(1176)에 연결되고, 마이크로피처 가공물 W을 해제가능하게 지지하기 위한 지지부(1175)가 샤프트(1176)에 의해 지지된다. 특정 응용예들에서, 지지부(1175)는 마이크로피처 가공물 W과 결합하게 구성되는 전기 접점들을 갖는다. 이러한 전기 접점들은 가공물 상에 재료를 전기화학적으로 증착시키기 위해 마이크로피처 가공물 W에 전위를 인가할 수 있다. 헤드(1182)는 공구(100) 내의 환경으로부터 모터(1177) 및 다른 구성부품들을 차폐하기 위해 모터(1177) 상에 보호용 커버(1179) 및 캡(1178)을 또한 포함 한다.
상술한 가공물 취급 장치(1130)와 공구(100)의 몇몇 실시예들의 하나의 형태는 가공물 취급 장치(1130)가 도 21에 잘 도시된 바와 같이 데크(130)에서 공구(100)에 연결된다. 예를 들어, 이 실시예의 특정한 양상에서, 장착면(1171; 데크(130)와 정합하는)은 가공물 지지부(1180)와 함께 인터페이스(1136)의 최하측 주행 지점 아래에 있다. 따라서, 헤드(1182)의 부분들 및/또는 가공물 W이 처리 중에 데크(130) 아래로 연장하여도, 장착면(1171)은 데크(130)에 위치한다. 이 배치의 장점은 가공물 취급 장치(1130)가 데크 아래에 위치되는 공구(100)의 구성부품들에의 접근을 덜 방해한다는 것이다. 이러한 구성부품들은 배관 라인, 펌프, 밸브, 및 관련한 하드웨어를 포함한다. 결과적으로 데크(130) 아래의 구성부품들이 가공물 취급 장치(130)를 제거하지 않고 유지보수될 수 있다. 이는 데크(130) 아래에 위치하는 구성부품들을 유지보수 및/또는 교환하는데 필요한 시간을 단축시킨다.
상술한 가공물 취급 장치(1130)의 실시예들의 다른 형태는 공구(100)에 부착된 후에 보정할 필요가 없다는 점이다. 예를 들어, 이 실시예에서, 장착부(1170)와 구동 메커니즘(1129) 사이에 어떠한 구조물 또는 장착부(1170)도 공구(100)의 나머지 부분에 대해 가공물 지지부(1180)를 위치시키기 위해 위치결정되는 조정가능한 기계적 장치를 포함하지 않는다. 특히, 위치결정용 부재(1155, 1172)들은 공구(100)와 가공물 취급 장치(1130)를 정확히 정렬시킨다. 가공물 취급 장치(1130)의 구성부품들이 공구(100) 설치전(예를 들어, 제조 중)에 위치결정용 부재(1172)들 및 장착면(1171)에 대해 정렬되는 한, 이들 구성부품은 가공물 취급 장치(1130)가 설치될 때 재보정될 필요가 없다. 이러한 배치의 장점은 가공물 취급 장치(1130)가 완전히 보정될 수 있게 제조될 수 있고 따라서 공구가 작동하지 않는 시간의 길이가 가공물 취급 장치(1130)를 단순히 재보정하기 위해 증가될 필요가 없다.
상술한 가공물 취급 장치(1130)의 일 실시예의 다른 형태는 가공물 취급 장치(1130)와 공구(100)의 나머지 부분 사이의 유체 및 전기 라인(1133, 1134)들이 단일 지점에서 제거가능하게 커플링된다는 점이다. 예를 들어, 가공물 취급 장치(1130)의 일 실시예는 전기 및 유체 연결을 모두 제공하는 단일의 커넥터 조립체(1190a)를 포함한다. 이 실시예의 다른 특징에서, 단일의 커넥터 조립체(1190a)가 단일 축을 따라 운동하여 공구(100)의 상응하는 커넥터 조립체(1190b)에 부착될 수 있다. 두 특징들의 장점은 따라서 가공물 취급 장치(1130)가 기존의 가공물 취급 장치들보다 빠르고 쉽게 제거되고 교환된다는 점이다.
도 25는 본 발명의 다른 실시예에 따라 병진운동하지만 회전하지 않는 헤드 장착부(1281)를 갖는 가공물 지지부(1280)를 갖는 가공물 취급 장치(1230)의 부분적으로 개략적인 등각 예시도이다. 이 실시예의 일 특징에서, 장치(1130)의 다른 부재들은 일반적으로 도 21 내지 도 24를 참조하여 상술한 상응하는 부재들과 일반적으로 유사하다. 예를 들어, 장치(1230)는 단일 연결 지점에서 공구(100)의 다른 부분들과 가공물 취급 장치(1230) 사이의 유체 및 전기 라인들을 커플링하는 커넥터 조립체(1190a, 1190b)들을 포함한다. 가공물 취급 장치(1230)는 상술한 장치의 데크에 대해 장치(1230)를 정렬하는 위치결정용 부재(1272)들 및 편평한 장착면(1271)을 갖는 장착부(1270)를 포함한다. 벨로우즈(1232)는 선형 구동 메커니즘 (1229)의 부분들 둘레에 위치되며, 이는 도 26을 참조하여 하기에 보다 상세히 설명된다.
도 26은 도 26에 도시된 구동 메커니즘(1229)으로부터 제거되는 도 25에 도시된 벨로우즈(1232)와 함께 도 25를 참조하여 상술한 장치(1230)의 일 실시예의 부분적으로 개략적이고 등각인 예시도이다. 선형 구동 메커니즘(1229)은 리드 스크류(1224)에 의해 지지되는 헤드 장착부(1281)의 나사체결된 피동 부분(1283)과, 모터(1227)에 커플링되는 리드 스크류(1224), 선형 구동 모터(1227)를 포함한다. 다른 실시예들에서, 선형 구동 메커니즘(1229)은 다른 배치를 가질 수 있다. 이들 실시예들 중 어느 것에서도, 헤드 장착부(1281)의 선형 운동은 가공물(W; 도 26에 도시않음)을 처리용 스테이션의 원하는 위치에 위치결정하기에 충분하다. 이러한 배치는 캡슐 챔버의 마이크로피처 가공물 W을 베벨 에칭하는 것을 포함하는, 특정한 응용예 처리들에 사용된다.
상술한 것으로부터, 본 발명의 특정 실시예들이 예시를 위해 본원에 설명되었지만, 다양한 수정예들이 본 발명의 진의 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 수송 시스템들 및 로봇들의 몇몇 실시예들은 본원에 참고문헌으로서 포함되는 하기의 미국특허출원 (a) 제 10/080,914호; (a) 제 10/080,915호; 제 60/484,604호에 설명된다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의한 것을 제외하고는 제한되지 않는다.

Claims (74)

  1. 마이크로피처 가공물을 습식 화학 처리하기 위한 통합형 공구에 있어서,
    다수의 위치결정용 부재를 갖는 장착용 모듈;
    장착용 모듈에 의해 지지되며, 위치결정용 부재들 중 하나와 결합하는 제 1 인터페이스 부재를 갖는 습식 화학 처리용 챔버;
    공구 내에서 가공물들을 수송하기 위해 장착용 모듈에 의해 지지되며, 위치결정용 부재들 중 하나와 결합하는 제 2 인터페이스 부재를 갖는 수송 시스템을 포함하고;
    장착용 모듈은 위치결정용 부재들 간의 상대 위치들을 유지하여 처리용 챔버가 다른 처리용 챔버로 교환될 때 수송 시스템이 재보정될 필요가 없게 구성되는 공구.
  2. 제 1 항에 있어서, 장착용 모듈은 다수의 부착용 부재를 추가로 포함하고, 습식 화학 처리용 챔버는 부착용 부재들 중 하나와 결합하는 제 1 체결부재를 갖고, 수송 시스템은 다른 부착용 부재와 결합하는 제 2 체결부재를 갖는 공구.
  3. 제 2 항에 있어서, 장착용 모듈이 데크를 구비하고, 상기 데크는,
    다수의 위치결정용 부재와 다수의 부착용 부재가 그 위에 있는 강성의 제 1 패널과;
    제 1 패널에 병치된(juxtaposed) 강성의 제 2 패널과;
    제 1 및 제 2 패널 사이의 지주들을 포함하고,
    상기 제 1 패널과 지주들, 제 2 패널은 치수적으로 안정되도록 함께 체결되고;
    습식 화학 처리용 챔버가 데크에 부착되는 공구.
  4. 제 2 항에 있어서, 장착용 모듈은 데크를 구비하고, 상기 데크는,
    다수의 들보(joist);
    상기 들보들의 일 측면에 부착되며 다수의 (a) 위치결정용 부재와 (b) 부착용 부재를 갖는 강성의 제 1 패널;
    상기 제 1 패널과 병치되며 들보의 다른 측면에 부착되는 강성의 제 2 패널을 포함하고;
    습식 화학 처리용 챔버는 데크의 제 1 패널에 부착되는 공구.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 패널, 제 2 패널, 들보들은 스테인리스강으로 이루어지는 공구.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 패널, 제 2 패널, 들보들은 섬유 보강 재료로 이루어지는 공구.
  7. 제 2 항에 있어서, 장착용 모듈은,
    다수의 (a) 위치결정용 부재와 (b) 부착용 부재를 갖는 상부 패널, 상부 패널에 부착된 들보들, 상부 패널 아래에 있고 들보들에 부착되는 하부 패널을 포함하며, 습식 화학 처리용 챔버의 제 1 인터페이스 부재가 처리용 데크의 상부 패널의 상응하는 위치결정용 부재와 결합하는 처리용 데크;
    다수의 위치결정용 부재를 갖고 처리용 데크에 대해 공구에 고정적으로 배치되고, 가공물 수송 메커니즘의 제 2 인터페이스 부재가 플랫폼의 상응하는 위치결정용 부재와 결합하는 플랫폼을 추가로 포함하는 공구.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 데크는 챔버 리셉터클들을 추가로 포함하고, 개개의 챔버들은 유체 및/또는 전기 라인이 통해 연장할 수 있는 챔버들 외측의 벌지(bulge)와 챔버들을 지지하는 접촉 영역을 갖는 공구.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 데크는 접촉 영역들과 접촉 영역들 사이의 벌지들을 갖는 챔버 리셉터클들을 추가로 포함하고, 벌지들은 챔버들 외측의 구멍들을 형성하며 이를 통해 가스들이 데크 위쪽 영역과 데크 아래쪽 영역 사이에서 흐르는 공구.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 장착용 모듈은 습식 화학 처리용 챔버를 지지하는 데크와 수송 시스템을 지지하는 플랫폼을 포함하고:
    상기 데크는 다수의 들보, 들보들의 일 측면에 부착되며 제 1 세트의 위치결정용 부재들 및 제 1 세트의 부착용 부재들을 갖는 강성의 제 1 패널, 제 1 패널과 병치되며 들보들의 다른 측면에 부착되는 강성의 제 2 패널을 포함하고;
    상기 플랫폼은 제 2 세트의 위치결정용 부재들 및 제 2 세트의 부착용 부재들을 포함하고;
    습식 화학 처리용 스테이션이 데크에 의해 지지되고 다수의 제 1 인터페이스 부재 및 다수의 제 1 체결부재를 포함하고, 제 1 인터페이스 부재들은 제 1 세트의 위치결정용 부재들의 상응하는 위치결정용 부재들과 결합하고 제 1 체결부재들은 제 1 세트의 부착용 부재들의 상응하는 부착용 부재들과 결합하고;
    수송 시스템이 플랫폼에 의해 지지되고 다수의 제 2 인터페이스 부재 및 다수의 제 2 체결 부재를 포함하고, 제 2 인터페이스 부재들은 제 2 세트의 위치결정용 부재들의 상응하는 위치결정용 부재들과 결합하고 제 2 체결부재들은 제 2 세트의 부착용 부재들의 상응하는 부착용 부재들과 결합하는 공구.
  11. 제 10 항에 있어서, 습식 화학 처리용 챔버는 용기(vessel), 용기 내의 제 1 전극, 처리 용액 내의 가공물을 유지하도록 용기에 대해 배치되는 가공물 홀더, 및 가공물과 결합하도록 가공물 홀더에 의해 지지되는 제 2 전극을 갖는 전기화학적 증착 챔버를 포함하는 공구.
  12. 제 10 항에 있어서, 습식 화학 처리용 챔버는 세척 유체를 가공물 상에 보내 는 유체 전달 시스템을 갖는 세척용 챔버를 포함하는 공구.
  13. 제 10 항에 있어서, 습식 화학 처리용 챔버는 제 1 용기, 처리 용액 내에 가공물을 유지하도록 제 1 용기에 대해 배치되는 제 1 가공물 홀더, 제 1 용기 또는 제 1 가공물 홀더 중 하나에 배치되는 제 1 음극 전극, 및 제 1 용기 또는 제 1 가공물 홀더 중 다른 하나에 배치되는 제 1 양극 전극을 포함하는 제 1 전기화학적 증착 챔버이고;
    공구는 제 2 용기, 처리 용액 내에 가공물을 유지하도록 제 2 용기에 대해 배치되는 제 2 가공물 홀더, 제 2 용기 또는 제 2 가공물 홀더 중 하나에 배치되는 제 2 음극 전극, 및 제 2 용기 또는 제 2 가공물 홀더 중 다른 하나에 배치되는 제 2 양극 전극을 포함하는 제 2 전기화학적 증착 챔버를 추가로 구비하는 공구.
  14. 제 2 항에 있어서, 습식 화학 처리용 챔버는 용기, 용기 내의 제 1 전극, 처리 용액 내에 가공물을 유지하도록 용기에 대해 배치되는 가공물 홀더, 가공물과 결합하도록 가공물 홀더에 의해 지지되는 제 2 전극을 갖는 전기화학적 증착 챔버를 포함하는 공구.
  15. 제 2 항에 있어서, 습식 화학 처리용 챔버는 세척 유체를 가공물 상에 보내는 유체 전달 시스템을 갖는 세척 챔버를 포함하는 공구.
  16. 제 2 항에 있어서, 습식 화학 처리용 챔버는 제 1 용기, 처리 용액 내에 가공물을 유지하도록 제 1 용기에 대해 배치되는 제 1 가공물 홀더, 제 1 용기 또는 제 1 가공물 홀더 중 하나에 배치되는 제 1 음극 전극, 및 제 1 용기 또는 제 1 가공물 홀더 중 다른 하나에 배치되는 제 1 양극 전극을 포함하는 제 1 전기화학적 증착 챔버이고;
    공구는 세척 유체를 가공물 상에 보내는 유체 전달 시스템을 갖는 세척 챔버를 포함하는 제 2 습식 화학 처리용 챔버를 추가로 포함하는 공구.
  17. 제 2 항에 있어서, 장착용 모듈은 위치결정용 부재들의 위치들을 위치결정용 부재들에 대한 예정된 기준 위치들의 0.025인치(0.0635cm) 내로 유지하도록 구성되는 공구.
  18. 제 2 항에 있어서, 장착용 모듈은 위치결정용 부재들의 위치들을 위치결정용 부재들에 대한 예정된 기준 위치들의 0.005 내지 0.015인치(0.0127 내지 0.0381cm) 내로 유지하도록 구성되는 공구.
  19. 마이크로피처 가공물을 습식 화학 처리하기 위한 통합형 공구에 있어서,
    다수의 위치결정용 부재를 갖는 강성의 외측 부재, 외측 부재와 병치되는 강성의 내측 부재, 외측 부재와 내측 부재 사이의 지주를 갖는 데크를 포함하고, 외측 부재, 지주 및 내측 부재는 치수적으로 안정되도록 함께 고정되는 장착용 모듈;
    데크에 부착되며 하나 이상의 위치결정용 부재와 결합하는 제 1 인터페이스 부재를 갖는 습식 화학 처리용 스테이션;
    장착용 모듈에 부착되는 가공물 수송 시스템을 포함하는 공구.
  20. 제 19 항에 있어서, 외측 부재는 내측 부재 상에 중첩되고, 데크는 외측 부재를 지주의 일 측면에 클램핑하고 내측 부재를 지주의 다른 측면에 클램핑하는 다수의 볼트를 추가로 포함하는 공구.
  21. 제 19 항에 있어서, 지주는 수평 들보들을 포함하고, 외측 부재는 들보들의 상부 측면에 부착되는 강성의 상부 패널을 포함하고, 내측 부재는 상부 패널아래에 중첩되며 들보의 아래쪽에 부착되는 하부 패널을 포함하고, 데크는 상부 패널과 하부 패널을 들보들에 클램핑하도록 지주를 관통하여 연장하는 다수의 볼트를 추가로 포함하는 공구.
  22. 제 21 항에 있어서, 상부 패널, 들보들, 하부 패널은 위치결정용 부재들의 위치를 상부 패널에 걸쳐 위치결정용 부재들에 대해 예정된 기준 위치들의 0.025인치(0.0635cm) 내로 유지하도록 구성되는 공구.
  23. 제 21 항에 있어서, 상부 패널, 들보들, 하부 패널은 위치결정용 부재들의 위치를 상부 패널에 걸쳐 위치결정용 부재들에 대해 예정된 기준 위치들의 0.010인 치(0.0254cm) 내로 유지하도록 구성되는 공구.
  24. 제 21 항에 있어서, 상부 패널은 스테인리스강을 포함하는 공구.
  25. 제 21 항에 있어서, 상부 패널은 섬유 보강 합성물을 포함하는 공구.
  26. 마이크로피처 가공물을 습식 화학 처리하기 위한 통합형 공구에 있어서,
    다수의 위치결정용 부재 및 다수의 부착용 부재를 갖는 강성의 상부 패널, 상부 패널 아래에 중첩되는 강성의 하부 패널, 상부 및 하부 패널 사이의 지주를 갖는 데크를 포함하고, 상부 패널, 지주 및 하부 패널은 치수적으로 안정되도록 함께 고정되는 장착용 모듈;
    데크에 부착되며 하나 이상의 위치결정용 부재, 및 부착용 부재와 결합하는 제 1 인터페이스 부재를 갖는 습식 화학 처리용 스테이션;
    장착용 모듈에 부착되며 위치결정용 부재들 중 하나와 결합하는 제 2 인터페이스 부재 및 다른 부착용 부재와 결합하는 제 2 체결 부재를 갖는 가공물 수송 시스템을 포함하는 공구.
  27. 제 26 항에 있어서, 상부 패널은 스테인리스 강을 포함하는 공구.
  28. 제 26 항에 있어서, 상부 패널은 섬유 보강 합성물을 포함하는 공구.
  29. 제 26 항에 있어서, 습식 화학 처리용 챔버의 제 1 인터페이스 부재는 데크의 상부 패널의 상응하는 위치결정용 부재와 결합하고;
    장착용 모듈은 다수의 위치결정용 부재를 가지며 데크에 대해 공구에 고정적으로 배치되는 플랫폼을 추가로 포함하고, 가공물 수송 메커니즘의 제 2 인터페이스 부재는 플랫폼의 상응하는 위치결정용 부재와 결합하는 공구.
  30. 제 26 항에 있어서, 지주들은 다수의 들보를 포함하고, 상부 패널은 들보들의 일측면에 부착되고 제 1 세트의 위치결정용 부재들 및 제 1 세트의 부착용 부재들을 갖고, 하부 패널은 제 1 패널에 병치되고 들보들의 다른 측면에 부착되고;
    장착용 모듈은 제 2 세트의 위치결정용 부재들 및 제 2 세트의 부착용 부재들을 포함하는 플랫폼을 추가로 포함하고;
    습식 화학 처리용 스테이션은 데크에 의해 지지되고 다수의 제 1 인터페이스 부재 및 다수의 제 1 체결 부재를 포함하고, 제 1 인터페이스 부재는 제 1 세트의 위치결정용 부재들의 상응하는 위치결정용 부재들과 결합하고 제 1 체결 부재들은 제 1 세트의 부착용 부재들의 상응하는 부착용 부재들과 결합하고;
    수송 시스템은 플랫폼에 의해 지지되고 다수의 제 2 인터페이스 부재 및 다수의 제 2 체결 부재를 포함하고, 제 2 인터페이스 부재는 제 2 세트의 위치결정용 부재들의 상응하는 위치결정용 부재들과 결합하고 제 2 체결 부재들은 제 2 세트의 부착용 부재들의 상응하는 부착용 부재들과 결합하는 공구.
  31. 제 30 항에 있어서, 습식 화학 처리용 챔버는 용기, 용기 내 제 1 전극, 처리 용액 내에 가공물을 유지하도록 용기에 대해 배치되는 가공물 홀더, 가공물과 결합하도록 가공물 홀더에 의해 지지되는 제 2 전극을 갖는 전기화학적 증착 챔버를 포함하는 공구.
  32. 제 30 항에 있어서, 습식 화학 처리용 챔버는 세척 유체를 가공물 상에 보내는 유체 전달 시스템을 갖는 세척 챔버를 포함하는 공구.
  33. 1 미크론 이하의 형태들을 갖는 마이크로피처 가공물들의 습식 화학 처리용 통합형 공구의 작동 방법에 있어서,
    마이크로피처 가공물과 처리 유체를 접촉시켜 마이크로피처 가공물을 습식 화학 처리용 챔버 내에서 처리하고, 습식 화학 처리용 챔버는 공구 내의 제 1 처리 위치에 배치되고;
    습식 화학 처리용 챔버를 공구로부터 제거하고;
    교환용 습식 화학 처리용 챔버를 제 1 처리 위치에서 공구에 장착하여 상기 습식 화학 처리용 챔버를 교환용 습식 화학 처리용 챔버와 교환하고;
    습식 화학 처리용 스테이션을 교환한 후 자동 가공물 수송 메커니즘을 보정하지 않고 자동 가공물 수송 메커니즘을 사용하여 교환용 습식 화학 처리용 챔버에 다른 마이크로피처 가공물을 적재하는 것을 포함하는 마이크로피처 가공물 습식 화 학 처리용 통합형 공구 작동 방법.
  34. 위치결정용 부재들 및 부착용 부재들을 포함하는 강성의 데크를 갖는 장착용 모듈, 상응하는 위치결정용 부재들과 결합하는 인터페이스 부재들 및 상응하는 부착용 부재들과 결합하는 체결부재들을 갖는 다수의 습식 화학 처리용 챔버, 1 미크론 이하의 형태들을 갖는 마이크로피처 가공물들을 습식 화학 처리용 챔버들로/로부터 수송하기 위해 장착용 모듈에 부착되는 가공물 수송 시스템을 갖는 습식 화학 처리용 공구 작동 방법에 있어서,
    처리용 스테이션을 비우기 위해 상응하는 위치결정용 부재들로부터 인터페이스 부재들의 결합을 해제시키고 상응하는 부착용 부재들로부터 체결 부재들을 분리시켜 장착용 모듈로부터 습식 화학 처리용 챔버들 중 하나를 제거하고;
    비어 있는 처리용 스테이션에 교환용 습식 화학 처리용 챔버의 인터페이스 부재들을 상응하는 위치결정용 부재들과 결합시켜 비어 있는 처리용 스테이션에 인터페이스 부재들을 갖는 교환용 습식 화학 처리용 챔버를 장착하고;
    교환용 습식 화학 처리용 챔버를 장착한 후에 수송 시스템을 보정하지 않고 교환용 습식 화학 처리용 챔버에 마이크로피처 가공물을 적재하도록 수송 시스템을 작동하는 것을 포함하는 마이크로피처 가공물 습식 화학 처리용 공구 작동 방법.
  35. (a) 기준 프레임에 대해 공지된 위치들에서 마이크로피처 가공물들을 처리하기 위한 다수의 스테이션과, (b) 베이스 유닛, 베이스 유닛에 회전가능하게 커플링 되는 암, 암에 회전가능하게 커플링되는 말단장치를 갖는 로봇을 갖는 자동 가공물 취급 시스템을 갖는 공구에서, 기준 프레임에 대해 로봇을 보정하는 방법에 있어서,
    제 1 기준축에 대해 공지된 위치에서 회전 기준 센서와 암의 제 1 단부를 접촉시키고, 제 1 기준축과 암의 축 간의 제 1 각도를 나타내는 제 1 변위값을 기록하고, 암의 제 2 지점과 회전 센서를 접촉시키고, 암의 축과 제 1 기준축 간의 제 2 각도를 나타내는 제 2 변위값을 기록하고, 암의 축을 제 1 기준축과 정렬시키기 위해 제 1 및 제 2 변위값들에 근거하여 암 오프셋 값에 따라 암을 이동시켜 공구의 제 1 기준축과 암의 암 축을 자동적으로 정렬시키는 컴퓨터 작동가능한 매체를 실행하도록 제어기를 작동하는 것을 포함하는 로봇 보정 방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 제 1 기준축에 따라 베이스의 실제 위치를 측정하기 위해 제 1 기준축에 대한 기준 각도로 암을 회전시키고 기준 프레임에 대해 공지된 위치에서 축 센서와 암을 접촉시켜 베이스에 대한 초기 축 위치값을 컴퓨터 작동가능한 매체가 자동적으로 개선시키도록 제어기를 작동하는 것을 추가로 포함하는 로봇 보정 방법.
  37. 제 35 항에 있어서, 말단장치에 적재된 가공물의 제 1 측면을 회전 기준 센서에 접촉시키고, 제 1 말단장치 변위값을 기록하고, 말단장치에 적재된 가공물의 제 2 측면을 회전 기준 센서에 접촉시키고, 제 2 말단장치 변위값을 기록하고, 제 1 및 제 2 말단장치 변위값들에 근거하여 말단장치 오프셋 값에 따라 말단장치를 이동시켜 컴퓨터 작동가능한 매체가 말단장치를 제 1 기준축에 대해 자동적으로 정렬하도록 제어기를 작동하는 것을 추가로 포함하는 로봇 보정 방법.
  38. (a) 마이크로피처 가공물들을 처리하기 위한 다수의 스테이션과, (b) 베이스 유닛, 베이스 유닛에 이동가능하게 커플링되는 암, 암에 회전가능하게 부착되는 말단장치를 갖는 로봇을 갖는 자동 가공물 취급 시스템, 및 (c) 가공물 취급 시스템에 작동가능하게 커플링되는 제어기를 갖는 공구에서, 공구의 기준 프레임에 대해 로봇을 보정하는 방법에 있어서,
    (a) 제 1 축에 대한 암의 오프셋 값을 얻기 위해 암과 회전 기준 센서를 접촉시키고 암의 축과 제 1 축을 위치결정하기 위해 암 오프셋 값에 따라 암을 이동시켜 기준 프레임의 제 1 축과 암의 축을 자동적으로 정렬하고;
    (b) 말단장치에 적재된 가공물의 제 1 측면과 회전 기준 센서를 접촉시키고, 제 1 말단장치 변위값을 기록하고, 말단장치에 적재된 가공물의 제 2 측면과 회전 기준 센서를 접촉시키고, 제 2 말단장치 변위값을 기록하고, 제 1 및 제 2 말단장치 변위값에 근거한 말단장치 오프셋 값에 따라 말단장치를 이동시켜 말단장치를 제 1 축과 자동적으로 정렬시키는 컴퓨터 작동가능한 매체를 실행하도록 제어기를 작동하는 것을 포함하는 로봇 보정 방법.
  39. (a) 치수적으로 안정적인 장착용 모듈과, (b) 장착용 모듈에 대해 공지된 위 치들에서 마이크로피처 가공물들을 처리하기 위한 다수의 스테이션과, (c) 장착용 모듈에 대해 공지된 위치들에 가공물들을 유지하는 카세트들과, (d) 장착용 모듈에 대해 공지된 위치에 잇는 회전 센서와, (e) 장착용 모듈에 장착되는 베이스 유닛, 베이스 유닛에 회전가능하게 부착되는 암, 암에 회전가능하게 부착되는 말단장치를 갖는 로봇을 갖는 자동 가공물 취급 시스템, (f) 가공물 취급 시스템에 작동가능하게 커플링되는 제어기를 갖는 공구에서, 장착용 모듈의 기준 프레임의 제 1 기준 축에 대해 말단장치의 핸드(hand) 축을 정렬하는 방법에 있어서,
    가공물을 말단 작동기에 적재하고;
    가공물의 제 1 측면과 회전 기준 센서가 접촉하도록 로봇을 자동적으로 이동시키고, 제 1 말단장치 변위값을 기록하고, 가공물의 제 2 측면과 회전 기준 센서가 접촉하도록 로봇을 이동시키고, 제 2 말단장치 변위값을 기록하고, 기준 프레임의 제 1 기준축과 말단장치의 핸드 축 간의 오프셋 각도를 나타내는 말단장치 오프셋 값을 측정하고, 말단장치 오프셋 값에 따라 제 1 기준축과 핸드 축을 정렬하도록 말단장치를 이동시키는 컴퓨터 작동가능한 매체를 실행하도록 제어기를 작동하는 것을 포함하는 말단장치 핸드 축 정렬 방법.
  40. 기준 프레임에 대해 공지된 위치들에서 다수의 처리용 챔버 및 기준 프레임에 대해 공지된 위치들에서 카세트들을 갖는 통합형 처리용 공구에서 마이크로피처 가공물을 취급하기 위한 가공물 취급 시스템에 있어서,
    공구의 베이스, 베이스에 회전가능하게 부착되는 암, 암에 회전가능하게 부 착되는 말단장치를 갖는 로봇;
    암을 회전 기준 센서와 접촉하도록 이동시키고, 제 1 축에 대한 암 오프셋 값을 기록하고, 암 축과 제 1 축을 정렬하기 위해 암 오프셋 값에 따라 암을 다시 위치결정시켜 기준 프레임의 제 1 축과 암의 축을 자동적으로 정렬하는 명령들을 포함하는 컴퓨터 작동가능한 매체를 갖는 제어기를 포함하는 가공물 취급 시스템.
  41. 제 40 항에 있어서, 컴퓨터 작동가능한 매체는 말단장치에 적재된 가공물의 제 1 측면이 회전 기준 센서와 접촉하도록 말단장치를 이동시키고, 제 1 말단장치 변위값을 기록하고, 말단장치에 적재된 가공물의 제 2 측면이 회전 기준 센서와 접촉하도록 말단장치를 이동시키고, 제 2 말단장치 변위값을 기록하고, 제 1 및 제 2 말단장치 변위값에 근거한 말단장치 오프셋 값에 따라 말단장치를 다시 위치결정시켜 제 1 축에 대해 말단장치를 자동적으로 정렬하는 명령들을 추가로 포함하는 가공물 취급 시스템.
  42. 마이크로피처 가공물을 처리하기 위한 통합형 공구에 있어서,
    제 1 기준축을 갖는 기준 프레임을 형성하는 치수적으로 안정적인 장착용 모듈;
    공지된 위치들에서 장착용 모듈들에 장착되는 다수의 처리용 스테이션;
    장착용 모듈에 부착되며 기준 프레임의 제 1 기준축과 정렬되는 트랙, 트랙을 따라 병진운동하도록 트랙에 이동가능하게 부착되는 베이스 유닛, 베이스에 의 해 회전가능하게 지지되는 암, 암에 의해 회전가능하게 지지되는 말단장치를 갖는 자동 가공물 취급 시스템;
    장착용 모듈의 기준 프레임에 대해 공지된 위치에서 회전 센서를 갖는 센서 유닛;
    자동 가공물 취급 시스템 및 센서 유닛에 작동가능하게 커플링되며, (a) 제 1 기준축에 대한 원점 위치에 암의 암 축을 자동적으로 위치결정시키고, (b) 제 1 축에 대한 원점 위치에 말단장치의 핸드 축을 자동적으로 위치결정시키는 명령들을 포함하는 컴퓨터 작동가능한 매체를 갖는 제어기를 포함하는 공구.
  43. 제 42 항에 있어서, 장착용 모듈은 예정된 기준 위치들의 다수의 위치결정용 부재와 부착용 부재들을 갖는 데크를 추가로 포함하는 공구.
  44. 제 43 항에 있어서, 데크는,
    강성의 외측 부재;
    상기 외측 부재와 병치되는 강성의 내측 부재;
    상기 외측 부재와 내측 부재 사이의 지주를 포함하고, 다수의 위치결정용 부재 및 다수의 부착용 부재가 외측 부재 상에 있고, 외측 부재, 지주, 및 내측 부재는 함께 체결되는 공구.
  45. 마이크로피처 가공물을 처리하기 위한 통합형 공구에 있어서,
    기준 프레임을 형성하는 치수적으로 안정적인 장착용 모듈;
    공지된 위치들에서 장착용 모듈들에 장착되는 다수의 처리용 스테이션;
    장착용 모듈에 의해 지지되는 베이스 유닛, 베이스 유닛에 의해 회전가능하게 지지되는 암, 암에 의해 회전가능하게 지지되는 말단장치를 갖는 자동 가공물 취급 시스템을 포함하고, 말단장치는 본체, 본체의 일단부의 제 1 유지 부재, 본체의 다른 단부의 능동형 유지 조립체(active retaining assembly)를 갖고, 능동형 유지 조립체는 제 1 및 제 2 롤러, 롤러들을 제 1 유지 부재를 향해 이동시키기 위해 제 1 및 제 2 롤러에 작동가능하게 커플링되는 액추에이터를 갖는 공구.
  46. 마이크로피처 가공물을 처리하기 위한 통합형 공구에 있어서,
    제 1 기준축을 갖는 기준 프레임을 형성하는 치수적으로 안정적인 장착용 모듈;
    공지된 위치들에서 장착용 모듈들에 장착되는 다수의 처리용 스테이션;
    장착용 모듈에 의해 지지되는 베이스 유닛, 베이스 유닛에 의해 회전가능하게 지지되는 암, 암에 의해 회전가능하게 지지되는 말단장치를 갖는 자동 가공물 취급 시스템;
    장착용 모듈의 기준 프레임에 대해 공지된 위치에서 회전 센서를 갖는 센서 유닛;
    자동 가공물 취급 시스템 및 센서 유닛에 작동가능하게 커플링되며, (a) 제 1 기준축에 대해 원점 위치에 암의 암 축을 자동적으로 위치결정시키고 (b) 제 1 축에 대해 원점 위치에 말단장치의 핸드 축을 자동적으로 위치결정시키는 명령들을 포함하는 컴퓨터 작동가능한 매체를 갖는 제어기를 포함하고,
    말단장치는 본체, 본체의 일단부의 제 1 유지 부재, 본체의 다른 단부의 능동형 유지 조립체를 갖고, 능동형 유지 조립체는 제 1 및 제 2 롤러, 롤러들을 제 1 유지 부재를 향해 이동시키기 위해 제 1 및 제 2 롤러에 작동가능하게 커플링되는 액추에이터를 갖는 공구.
  47. 마이크로피처 가공물을 취급하기 위한 장치에 있어서,
    처리 중에 마이크로피처 가공물을 지지하도록 구성되며 피동 부분을 갖는 마이크로피처 가공물 지지부;
    인터페이스가 제 1 단부 위치로부터 제 1 단부 위치에서 이격된 제 2 단부 위치로 이동할 때 일반적으로 선형인 병진운동축을 따라 마이크로피처 가공물 지지부를 병진운동시키기 위해 피동 부분과 함께 인터페이스에서 마이크로피처 가공물 지지부에 커플링되는 구동 유닛;
    마이크로피처 가공물 지지부에 커플링되며, 마이크로피처 가공물 처리 공구의 상응하는 표면과 정합하도록 위치결정되는 장착면을 가지며, 제 1 및 제 2 단부 위치 사이에서 병진운동축과 교차하지 않는 정렬 플레인 내에 배치되는 장착 부분을 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  48. 제 47 항에 있어서, 제 1 단부 위치는 병진운동축을 따른 제 1 방향에서 인 터페이스의 극단 위치이고 제 2 단부 위치는 병진운동축을 따른 제 2 방향에서 인터페이스의 극단 위치이고, 제 2 방향은 제 1 방향의 반대인 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  49. 제 47 항에 있어서, 구동 유닛은 제 1 구동 유닛을 포함하고, 장치는 회전축 둘레로 마이크로피처 가공물 지지부를 회전시키기 위해 마이크로피처 가공물 지지부에 작동가능하게 커플링되는 제 2 구동 유닛을 추가로 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  50. 제 47 항에 있어서, 전기 및 유체 소통 라인을 모두 수납하고 커넥터 조립체들 중 하나 이상의 커넥터 조립체가 단일 축에 따라 다른 커넥터 조립체에 대한 상대 운동하여 마이크로피처 가공물 처리 공구의 상응하는 제 2 커넥터 조립체에 커플링될 수 있는 제 1 커넥터 조립체를 추가로 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  51. 제 47 항에 있어서, 마이크로피처 가공물 지지부는 처리 액체와 접촉하는 마이크로피처 가공물을 지지하도록 구성되는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  52. 제 47 항에 있어서, 구동 유닛은 나사형 리드스크류(leadscrew)에 커플링되는 액추에이터를 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  53. 제 47 항에 있어서, 구동 유닛과 장착 부분 사이에 연결된 어떠한 구조물 또는 장착 부분도 상응하는 표면에 대해 마이크로피처 가공물 지지부를 배치하도록 위치결정되는 조정가능한 기계적 장치를 포함하지 않는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  54. 제 47 항에 있어서, 마이크로피처 가공물 처리 공구를 추가로 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  55. 제 47 항에 있어서, 마이크로피처 가공물 처리 공구를 추가로 포함하고, 마이크로피처 가공물 처리 공구는 마이크로피처 가공물 지지부 근처에 위치하는 처리용 챔버를 포함하고, 처리용 챔버는 마이크로피처 가공물 지지부에 의해 지지되는 마이크로피처 가공물을 수용하도록 배치되는 처리 위치를 갖고, 마이크로피처 가공물 처리 공구는 마이크로피처 가공물 지지부로/로부터 마이크로피처 가공물을 이동시키도록 배치되는 수송 장치를 추가로 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  56. 제 47 항에 있어서, 일반적으로 선형인 병진운동축 둘레에 배치되는 가요성 벨로우즈를 추가로 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  57. 마이크로피처 가공물을 취급하기 위한 장치에 있어서,
    처리 중에 마이크로피처 가공물을 지지하도록 구성되는 마이크로피처 가공물 지지부;
    제 1 위치로부터 제 1 위치에서 이격된 제 2 위치로 축을 따라 마이크로피처 가공물 지지부를 이동시키도록 마이크로피처 가공물 지지부에 커플링되는 구동 유닛;
    하나 이상의 전기 통신 라인 및 하나 이상의 유체 소통 라인을 갖고, 단일 축에 따른 커넥터 조립체들 중 하나 이상의 상대 운동에 의해 마이크로피처 가공물 처리 공구의 상응하는 제 2 커넥터 조립체에 커플링될 수 있는 단일의 제 1 커넥터 조립체를 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  58. 제 57 항에 있어서, 제 2 커넥터 조립체를 추가로 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  59. 제 57 항에 있어서, 하나 이상의 유체 소통 라인이 하나 이상의 압력 라인과 하나 이상의 진공 라인을 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  60. 제 57 항에 있어서, 제 2 커넥터 조립체;
    커넥터 조립체들 중의 하나에 지지되고 다른 커넥터 조립체에 의해 나사결합가능하게 수용되게 구성되는 나사가공된 부재를 추가로 포함하고, 제 1 방향에서의 나사가공된 부재의 회전 운동은 단일 축을 따라 커넥터 조립체들이 서로 가까워지 게 하고, 제 2 방향에서의 나사 부재의 회전 운동은 단일 축을 따라 커넥터 조립체들이 서로 멀어지게 이동시키는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  61. 제 57 항에 있어서, 마이크로피처 가공물 처리 공구를 추가로 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  62. 제 57 항에 있어서, 마이크로피처 가공물 처리 공구를 추가로 포함하고, 마이크로피처 가공물 처리 공구는 마이크로피처 가공물 지지부 근처에 위치하는 처리용 챔버를 포함하고, 처리용 챔버는 마이크로피처 가공물 지지부에 의해 지지되는 마이크로피처 가공물을 수용하도록 배치되는 처리 위치를 갖고, 마이크로피처 가공물 처리 공구는 마이크로피처 가공물 지지부로/로부터 마이크로피처 가공물을 이동시키도록 배치되는 수송 장치를 추가로 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  63. 제 57 항에 있어서, 구동 유닛은 일반적으로 선형인 병진운동축을 따라 마이크로피처 가공물 지지부를 병진운동시키기 위해 마이크로피처 가공물 지지부에 커플링되는 제 1 구동 유닛을 포함하고, 장치는 회전축 둘레로 마이크로피처 가공물 지지부를 회전시키기 위해 마이크로피처 가공물 지지부에 커플링되는 제 2 구동 유닛을 추가로 포함하는 마이크로피처 가공물 취급 장치.
  64. 마이크로피처 가공물을 처리하기 위한 장치에 있어서,
    챔버 개구를 갖는 정렬 플레인에서 제 1 정렬면을 갖는 장치 지지부;
    챔버 개구에 수용되며 하나 이상의 처리 액체를 수용하게 구성되는 처리용 챔버;
    처리용 챔버의 처리 위치에서 마이크로피처 가공물을 지지하도록 배치되는 마이크로피처 가공물 지지부;
    처리용 챔버에 대해 일반적으로 선형인 운동축을 따라 마이크로피처 가공물 지지부를 병진운동시키도록 마이크로피처 가공물 지지부에 작동가능하게 커플링되는 구동 유닛;
    마이크로피처 가공물 지지부에 커플링되며 제 1 정렬면과 제거가능하게 정합하는 제 2 정렬면을 갖는 장착 부분을 포함하는;
    처리용 챔버 부근의 가공물 취급 장치를 포함하고, 가공물 취급 장치는 정렬 플레인 위 또는 정렬 플레인에서만 장치 지지부에 대해 지지되는 마이크로피처 가공물 처리 장치.
  65. 제 64 항에 있어서, 가공물 취급 장치는 전기 및 유체 소통 라인들을 수용하는 단일 커넥터를 포함하고 마이크로피처 가공물 처리 공구의 상응하는 커넥터 조립체에 커플링될 수 있는 마이크로피처 가공물 처리 장치.
  66. 제 64 항에 있어서, 구동 유닛은 제 1 구동 유닛을 포함하고, 장치는 회전축 둘레에서 마이크로피처 가공물 지지부를 회전시키기 위해 마이크로피처 가공물 지 지부에 작동가능하게 커플링되는 제 2 구동 유닛을 추가로 포함하는 마이크로피처 가공물 처리 장치.
  67. 제 64 항에 있어서, 처리용 챔버는 전기화학적 처리 액체, 무전해(electroless) 처리 액체, 에칭 및 린스 액체 중 하나 이상을 수용하는 구성인 마이크로피처 가공물 처리 장치.
  68. 제 64 항에 있어서, 챔버는 정렬 플레인 아래에서 연장하는 마이크로피처 가공물 처리 장치.
  69. 제 64 항에 있어서, 상기 정렬 플레인은 제 1 정렬 플레인이고, 구동 유닛은 제 1 단부 위치와 제 2 단부 위치 사이에서 마이크로피처 가공물 지지부를 병진운동시키고 제 2 정렬면은 제 1 및 제 2 위치들 사이에서 병진운동축과 교차하지 않는 제 2 정렬 플레인 내에 배치되는 마이크로피처 가공물 처리 장치.
  70. 마이크로피처 가공물을 처리하기 위한 장치에 있어서,
    챔버 개구를 갖는 정렬 플레인에서 제 1 정렬면을 갖는 처리용 챔버 지지용 장치 지지 수단;
    챔버 개구 내에 수용되는 마이크로피처 가공물 처리용 챔버 수단; 및
    가공물 취급 수단을 포함하고,
    상기 가공물 취급 수단은,
    처리용 챔버의 처리 위치에서 마이크로피처 가공물을 지지하기 위한 마이크로피처 가공물 지지 수단;
    일반적으로 선형인 운동축을 따라 지지 수단을 병진운동시키기 위한 구동 수단; 및
    제 1 정렬면과 제거가능하게 정합하는 제 2 정렬면을 갖는, 장치 지지 수단에 대해 가공물 취급 수단을 지지하기 위한 장착 수단을 포함하고,
    가공물 취급 장치가 정렬 플레인 위 또는 정렬 플레인에서만 장치 지지부에 대해 지지되는 마이크로피처 가공물 처리 장치.
  71. 마이크로피처 가공물 처리 공구를 유지보수하기 위한 방법에 있어서,
    제 1 가공물 취급 장치를 가공물 처리 공구로부터 제거하고, 제 1 가공물 취급 장치는 제 1 마이크로피처 가공물 지지부와, 일반적으로 선형인 제 1 병진운동축을 따라 제 1 마이크로피처 가공물 지지부를 병진운동시키기 위해 제 1 마이크로피처 가공물 지지부에 작동가능하게 커플링되는 제 1 구동 유닛을 포함하고;
    제 1 가공물 취급 장치를 제 2 가공물 취급 장치와 교환하고, 제 2 가공물 취급 장치는 제 2 마이크로피처 가공물 지지부와, 일반적으로 선형인 제 2 병진운동축을 따라 제 2 마이크로피처 가공물 지지부를 병진운동시키기 위해 제 2 마이크로피처 가공물 지지부에 작동가능하게 커플링되는 제 2 구동 유닛을 포함하고;
    제 1 가공물 취급 장치와 교환한 후에 마이크로피처 가공물을 제 2 가공물 취급 장치로/로부터 이동시키고 제 1 가공물 취급 장치와 교환한 후에 제 2 가공물 취급 장치를 보정하지 않는 것을 포함하는 방법.
  72. 마이크로피처 가공물 처리 공구를 유지보수하기 위한 방법에 있어서,
    공구에 커플링된 제 1 커넥터 조립체와 제 1 가공물 취급 장치에 커플링된 제 2 커넥터 조립체 중 하나 이상을 제 1 방향에서 단일 축을 따라 다른 하나에 대해 이동하여 처리 공구의 제 1 가공물 취급 장치로부터 전기 및 유체 소통을 모두 끊고;
    제 2 가공물 취급 장치에 커플링된 제 3 커넥터 조립체와 제 1 커넥터 조립체 중 하나 이상을 제 1 방향의 반대쪽인 제 2 방향에서 단일 축을 따라 다른 하나에 대해 이동시켜 제 2 가공물 취급 장치에 전기 및 유체 소통을 모두 연결하는 것을 포함하는 방법.
  73. 제 72 항에 있어서, 전기 및 유체 소통을 모두 끊는 것은 제 1 및 제 2 커넥터들 사이에 커플링되는 나사가공된 부재를 회전시키는 것을 포함하는 방법.
  74. 제 72 항에 있어서, 유체 소통을 끊는 것은 압력 라인과 진공 라인 중 하나 이상을 끊는 것을 포함하는 방법.
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