KR20140058556A - 부동적인 기판 감시 및 제어 장치, 및 그것의 방법 - Google Patents

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Abstract

두 개의 가스 베어링(124, 134) 사이에서 부동적인 상태로 운송될 수 있는 기판이 통하는 공정 터널(102)이 개시된다. 공정 터널을 통하여 기판이 운송되는 것을 감시하기 위하여, 터널의 상부 및 하부 벽(120, 130)은 각각의 기판 감지 센서의 위치에서 적어도 하나의 기판 감지 센서(S1,...,S6)를 장착하고, 상기 기판 감지 센서는 기판 감지 센서의 위치 근처 및/또는 그 위치에서 상기 제 1 벽 및 제 2 벽 사이에 기판의 존재를 반영하는 참조 신호를 생성하도록 구성된다. 또한 적어도 하나의 기판 감지 센서(S1,...,S6)와 작동식으로 연결되고, 시간의 함수로서 상기 참조 신호를 기록하고 상기 참조 신호를 처리하도록 구성되는 감시 및 제어 장치(160)가 제공된다.

Description

부동적인 기판 감시 및 제어 장치, 및 그것의 방법{FLOATING SUBSTRATE MONITORING AND CONTROL DEVICE, AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 두 개의 가스 베어링 사이에서 부동적으로(floatingly) 수용되면서 연속적으로 운송되는 가령 실리콘 웨이퍼(silicon wafers)와 같은 기판을 통하는 공정 터널(a process tunnel)을 포함하는 반도체 가공 장치(a semiconductor processing apparatus) 및 더 특히 장치가 작동할 때 어떠한 이상(abnormalities)을 적시에(timely) 감지하기 위하여 이런 기판들의 행동을 감시하기 위한 장치 및 방법과 관련이 있다.
국제 특허 출원 WO 2009/142488은 연속적으로 반도체 기판을 가공할 수 있는 반도체 가공 장치를 개시한다. 상기 장치는 공정이 이루어지는 동안 운송될 수 있는 기판을 따라 직선 통로를 정의하는 공정 터널을 특징으로 한다. 운송 및 공정을 하는 동안에, 그 기판은 두 개의 가스 베어링 사이에서 부동적으로(floatingly) 수용되고(be accommodated), 상기 가스 베어링은 비접촉 기판 추진(contactless substrate propulsion) 및, 반발(reactive) 또는 비반발(non-reactive) 공정 환경을 제공하는 것을 모두 가능하게 한다. 전통적인 수직 또는 수평의 (열적; thermal) 용광로(furnaces)와 만나는(encountered) 일괄처리방식 공정(the batch wise processing)과 비교하여, WO'488의 장치는 시간당 대략(on the order of) 수천 개의 기판의, 상당히 향상된 처리 속도(throughput rates)를 제공한다.
그 장치의 공정 터널은 가령, 대략 몇 미터로, 상대적으로 길 것이고, 전체로서 장치를 (그 생산을) 종료하지 않고는 유지보수 또는 수리를 위하여 접근할 수 없는 사실상 폐쇄된 공정 터널 공간을 정의한다. 매 시간마다 터널 공간을 통하여 지나가는 아마도 수천 개의 깨지기 쉬운 반도체 기판들로 인하여, 각각의 기판들 및 기판들의 세트 모두의 행동을 감시하고 그것의 공정에서 이상을 감지하고, 빠른 교정 조치를 위한 도구는 실질적으로 불가결하다.
본 발명의 목적은 그러한 감지 및 제어 도구를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 측은, 반도체 공정 장치와 직접 관련된다. 그 장치는 길이 방향으로 연장하고 적어도 제 1 벽 및 제 2 벽에 의하여 경계되는(bounded) 공정 터널, 서로 평행하고 벽에 대하여 평행하게 지향되는 대체로 편평한 기판이 그 사이에 수용되도록 하기 위하여 이격된(spaced apart) 상기 벽(said walls)을 포함한다. 그 장치는 추가적으로 제 1 벽 및 제 2 벽 양자 모두에 제공되는 다수의 가스 주입 경로(gas injection channels)를 포함하고, 제 1 벽의 가스 주입 경로는 제 1 가스 베어링을 제공하도록 구성되고, 반면에 제 2 벽의 가스 주입 경로는 제 2 가스 베어링을 제공하도록 구성되고, 상기 가스 베어링은 부동적으로 지지하고 그 사이에 상기 가판을 수용하도록 구성된다. 공정 터널의 제 1 벽 및/또는 제 2 벽은 기판 감지 센서의 위치에서, 적어도 하나의 기판 감지 센서가 장착되고(be fitted), 상기 기판 감지 센서의 위치 근처 및/또는 그 위치에서 상기 제 1 벽 및 제 2 벽 사이에 기판의 존재를 반영하는 참조 신호를 생성하도록 구성된다. 그 장치는 또한 작동식으로(operably) 적어도 하나의 기판 감지 센서에 연결되고, 시간의 함수로서 상기 참조 신호를 기록하고 상기 신호를 처리하도록 구성되는 감시 및 제어 장치를 포함한다.
본 발명의 제 2측은 방법과 직접 관련이 있다. 그 방법은 길이 방향으로 연장하고 적어도 제 1 벽 및 제 2 벽에 의해 경계되고, 상기 벽은 서로 평행하고 이격되어 벽에 대하여 평행으로 향하는 실질적으로 편평한 기판이 그 사이에 수용되는 공정 터널을 제공하는 단계를 포함한다. 그 방법은 추가적으로 제 1 벽의 옆에(alongside) 바람직하게는 실질적으로 측면으로 흐르는 가스를 제공하는 것에 의하여 제 1 가스 베어링을 제공하고, 제 2 벽의 옆에(alongside) 바람직하게는 실질적으로 측면으로 흐르는 가스를 제공하는 것에 의하여 제 2 가스 베어링을 제공하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한 제 1 벽 및 제 2 벽 사이에서 복수의 기판들을 연속적으로 도입하여(introducing), 각각의 기판은 제 1 가스 베어링 및 제 2 가스 베어링 사이에 부동적으로 수용되고 공정 터널의 길이 방향을 따라 연속적으로 상기 기판들을 이동시키는 단계를 포함한다. 게다가, 그 방법은 기판이 상기 공정 터널의 적어도 하나의 기판 감지 위치의 근처 및/또는 그 위치에서 제 1터널 벽 및 제 2 터널 벽 사이에 존재하는지 여부를 반복적으로 기록하고, 그것으로 인하여 시간의 함수로서 상기 기판 감지 센서 위치의 근처 및/또는 그 위치에서 상기 제 1 벽 및 제 2 벽 사이에 기판의 존재를 반영하는 적어도 하나의 참조 신호를 기록하고, 상기 적어도 하나의 기록된 참조 신호를 처리하는 단계를 포함한다.
기판 감지 센서에 의하여 생성된 그 참조 신호는 터널을 통하여 이동하는 기판의 행동에 대한 풍부한 정보의 공급원을 형성한다. 이 행동은 참조 신호(들)을 처리하는 것에 의하여 분석될 것이고, 그 처리는 운영자(an operator) 및 추가적으로 또는 그 대신에 자동화된 분석에 의한 검사를 위한 참조 신호들로 부호화 된(encoded) 정보를 표시하는 것을 수반할 것이다. 자동화된 분석을 하는 동안에, 그 참조 신호들은, 참조 신호들에 의하여 반영되고 단일 기판 또는 복수 기판의 측면의 위치 및/또는 길이 방향의 위치와 관련 있는 하나 이상의 기판 특성을 (정량적으로) 측정하기 위해 분석될 것이다. 측정된 특성의 값들은, 특성의 값이 허용 오차 범위의 안으로 돌아가도록 특히 장치/공정 터널의 작동 변수(operating parameters)를 적응시키는 것에 의하여 교정 조치가 필요한지 여부를 확인하기 위하여 특성별 허용 오차범위(a property-specific tolerance range)와 비교될 것이다.
본문에서, '길이 방향의 위치(a longitudinal position)'는 공정 터널의 길이 방향 또는 운송방향을 따라서 측정된 공간좌표를 가리키고, 반면에 '측면 위치(a lateral position)'는 상기 길이 방향의 위치와 수직하고 터널 벽과 평행한 방향을 따라 측정된 공간좌표를 가리킨다. '기판의 위치(position of a substrate)'라는 용어는 기판에 의하여 점유되는 공간으로 해석되어, '기판의 길이 방향 및/또는 측면 위치'는 단지 정의된 대로 길이 방향 및/또는 측면 차원에서 기판에 의하여 점유된 공간을 가리킨다. 단일 기판 또는 복수의 기판들의 집합의 길이 방향 및/또는 측면의 위치와 관련된 특성의 예시는 하기의 상세한 설명에서 구체적으로 논의된다. 본문의 '기록(recording)'이라는 용어는 거기에 미래의 참조를 가능하도록 하는 형태의 기록(registering) 또는 보존(preserving)의 행동을 나타내는 것으로 해석될 것이다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 특징 및 장점들은 다음의 본 발명의 어떤 실시예들의 상세한 설명으로부터, 발명을 설명하지만 발명을 제한하지 않는 것을 의미하는 첨부된 도면과 함께, 더 완전히 이해될 것이다.
본 발명의 효과는 발명의 내용 및 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 등에 묘사되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 전형적인 실시예의 부분에 대한 개략적인 길이 방향의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 개략적인 측면의 단면도이다.
도 3은 도 1-2에 도시된 공정 터널 부분의 개략적인 단면 평면도이다.
도 4-6은 길이 방향으로 이격된 동일하게 많은 압력 유형(pressure-type)의 기판 감지 센서로부터의 복수의 참조 신호들을 포함하고, 도 1-3를 참조하여 묘사된 것과 유사하게, 본 발명에 따른 장치와 다른 시험(test)을 하는 동안에 생성되는 그래프를 각각 개략적으로 설명한다
도 7은 도 1-3에 도시된 것과 유사하고, 길이 방향으로 이격 되는 두 개의 광학 유형(optical-type)의 기판 감지 센서 및, 지나가는 요잉 기판(a yawing substrate)을 포함하는 공정 터널 부분의 개략적인 단면 평면도이다.
도 8-10은 각각 도 7에서 묘사된 것을 위하여, 기판이 지나갈 때 두 개의 광학적 센서로부터 일반적으로 정규화된 빛의 강도 측정값, 두 개의 광학 센서의 측면-분리-거리 대 정규화 된-빛-강도의 캘리브레이션 곡선(calibration curves) 및, 두 개의 광학 센서의 위치에서 기판의 모서리 및 공정 터널의 측면 벽 사이의 간격을 나타내는 측면-분리-거리 대 시간 곡선을 설명한다.
도 11은 도 10의 데이터에 기초한 기판의 움직임에 대한 재생된 시각적 설명(a reconstructed visual account)(상단 그래프), 직접적인 비교를 위한 도 10의 복사본(중간 그래프), 마찬가지로 도 10의 데이터에 기초한 기판이 통과하는 동안에 기판의 모서리 및 공정 터널의 측면 벽 사이를 포함하는 요각(the yaw angle, α)의 그래프(하단 그래프)이다.
본 발명에 따른 방법을 실시하는 본 발명에 따른 장치의 전형적인 실시예는 도 1-3을 참조하여 하기에 묘사될 것이다. 그 전형적인 실시예는 공간적인 원자층 증착(a atomic layer deposition; ALD) 장치로서 설치된다. 하지만, 본 발명에 따른 장치 및 방법의 응용범위는 원자층 증착의 영역에 한정되지 않는다. 그 장치 및 방법은 가령 강화(annealing)와 같은, 다른 기판 공정 처리를 수행하는 목적에 적용될 수 있다.
개시되는 장치(the disclosed apparatus; 100)는 예를 들면, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판(140)이, 바람직하게는 기판의 열차(a train of substrates)의 부분으로서, 선형 방식으로 운반될 수 있는 공정 터널(102)을 포함한다. 즉, 기판(140)은 단일 방향으로(uni-directionally) 출구에 운반하기 위하여 그것의 입구에서 공정 터널(102)의 내부로 삽입된다. 대신에, 공정 터널(102)은 막다른 곳(a dead end)을 구비할 수 있고 기판(140)은 공정 터널의 입구로부터, 막다른 곳의 방향으로, 그리고 다시 입구로 양 방향 움직임(a bi-directional motion)을 할 수 있다(undergo). 그러한 대체적인 양 방향 시스템은 상대적으로 작은 풋프린트(foorprint) 장치가 요구될 때 선호될 수 있다. 공정 터널(102) 그 자체는 직선일 수 있지만, 반드시 그러지 않을 수도 있다.
공정 터널(102)은 상부 벽(130), 하부 벽(120), 및 두 개의 측면 또는 측벽(two lateral or side walls; 108)의 네 개의 벽을 포함할 수 있다. 상부 벽(130) 및 하부 벽(120)은 서로 평행하고 약간, 가령 0.5-1mm만큼 이격 되도록, 수평으로 또는 수평에 대한 각도로 향할 수 있어서, 예를 들어 0.1-1mm의 두께를 갖고 상부 및 하부 벽(130, 120)에 대하여 평행으로 향하는 대체로 편평하거나 평면의(flat or planar) 기판(140)이 그것들을 건드리지 않고 그 사이에서 수용될 수 있다. 대체적으로 수직으로 그리고 서로 평행으로 향할 수 있는 측면 벽(108)은 그것의 측면에서 상부 벽(130) 및 하부 벽(120)을 서로 연결할 수 있다. 측면 벽(108)은 가공되는 기판(140)의 폭보다 약간 큰 간격만큼, 가령 그것의 너비에 0.5-3mm을 더한 만큼, 이격될 수 있다. 따라서, 공정 터널(102)의 벽(108, 120, 130)은 터널 길이의 단위마다 상대적으로 작은 부피를 갖고, 터널의 길이 방향에 연속적으로 배치된 하나 이상의 기판(140)을 편안하게(snugly) 수용할 수 있는 긴 공정 터널 공간(140)을 정의하고 경계 지을 수 있다.
상부 터널 벽(130) 및 하부 터널 벽(120)은 다수의 가스 주입 경로(132, 122)와 함께 제공될 수 있다. 한쪽 벽(130, 120)의 가스 주입 경로(132, 122)는 적어도 그들 중 다수가 터널(102)의 길이에 걸쳐 분산되는 만큼 원하는 대로 배치될 수 있다. 가스 주입 경로(132, 122)는, 예를 들어, 가령 25mm x 25mm 격자(grid)의 가상의 직사각형 격자의 구석에 배치될 수 있어, 가스 주입 경로는 그것의 길이 방향 및 측면 방향 양자 모두에, 규칙적으로 각각의 벽의 전체 내부에 걸쳐 분포된다.
가스 주입 경로(122, 132)는 가스 공급원(gas sources)에 연결될 수 있고, 바람직하게는 동일한 터널 벽(120, 130) 및 그것의 동일한 길이 방향의 위치의 가스 주입 경로가 동일한 가스 또는 가스 혼합물의 가스 공급원에 연결될 수 있다. ALD의 목적을 위하여, 적어도 하나의 하부 벽(120) 및 상부 벽(130)의 가스 주입 경로(122, 132)는 운송 방향(T)에 보여진 것처럼 연속적으로 제 1 전구체 가스 공급원(a first precursor gas source), 퍼지 가스 공급원(a purge gas source), 제 2 전구체 가스 공급원(a second precursor gas source) 및 퍼지 가스 공급원(a purge gas source)에 연결될 수 있어서, 사용 중에(in use) 각각 제 1 전구체 가스, 퍼지 가스, 제 2 전구체 가스 및 퍼지 가스를 포함하는 연속적인 터널 전체의 가스 영역(tunnel-wide gas zones)을 포함할 것이라는 기능적 ALD-부분(ALD-segment; 114)을 만들도록 한다. 하나의 ALD-부분(114)은 하나의 ALD-주기(ALD-cycle)에 상응한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 복수의 ALD-부분(114)은 바람직한 두께의 막의 증착이 가능하도록 운송 방향(T)에 연속적으로 배치될 수 있다. 공정 터널(102) 내부의 다른 ALD-부분(114)는 전구체의 동일한 조합을 포함할 수 있지만 필수적인 것은 아니다. 다르게 배치된 ALD-부분(114)은 예를 들어 혼합 막의 증착이 가능하도록 사용될 것이다.
공정 터널의 동일한 길이 방향의 위치를 공유하지만 반대하는 터널 벽(120, 130)에 놓인 반대하는 가스 주입 경로(122, 132)가 동일 가스 구성의 가스 공급원에 연결되는지는 장치(100)의 바람직한 구성에 따라 달라진다. 양면의 증착(double-sided deposition)이 바람직한 경우, 즉, 공정 터널(102)를 통하여 이동하는 기판(140)의 상부 표면(140b) 및 하부 표면(140a) 모두의 ALD 처리의 경우, 반대하는 가스 주입 경로(122, 132)는 동일한 가스 공급원에 연결될 수 있다. 그 대신에, 단지 단일면 증착(single-sided deposition)이 바람직한 경우, 즉 가공되는 기판(140)의 상부 표면(140b) 및 하부 표면(140a)의 단지 하나의 ALD 처리의 경우, 처리되는 기판 표면에 마주하는 터널 벽(120, 130) 내의 가스 주입 경로(122, 132)는 교대로 반응 가스(a reactive gas) 공급원 및 불활성 가스(an inert gas) 공급원에 연결되고, 반면에 다른 터널 벽 내의 가스 주입 경로는 모두 불활성 가스 공급원에 연결될 것이다.
도 1-3의 전형적인 실시 예에서, 산화 알루미늄(Al2O3) 원자층 증착 사이클(atomic layer deposition cycles)을 수행하는데 적합한 이상적인 일련의 ALD-부분(ALD-segments; 114)을 형성하기 위하여, 상부 벽(130)의 가스 주입 경로(132)는 연속적으로 트리메틸 알루미늄(Al(CH3)3, TMA) 공급원, 질소(N2) 공급원, 물(H2O) 공급원, 및 질소 공급원에 연결된다. 이와 대조적으로, 하부 터널 벽(120) 내의 가스 주입 경로(122)는 모두 질소 공급원에 연결된다. 따라서, 전형적인 장치(100)는, 기판(140)에 부동적으로 지지된, 통과(a passing)의 상부 표면(140b) 상에 단일면 증착을 수행하기 위하여 함께 구성된, 상부 증착 가스 베어링(an upper depositing gas bearing; 134) 및 하부 비증착 가스 베어링(124)을 유지하기 위해 설치된다.
공정 터널(120)의 각각의 측면 벽(108)은, 그것의 전체 길이 또는 그것의 일부를 따라서, 다수의 가스 배출 통로(gas exhaust channels; 110)와 함께 제공될 것이다. 가스 배출 통로(110)은, 바람직하게는 등거리로(equidistantly), 공정 터널의 길이 방향에서 이격될 것이다. 같은 측면 벽(108) 내의 두 개의 이웃하거나 연속적인 가스 배출 통로 사이의 거리는 처리될 기판(140)의 길이와 관련이 있을 것이다(본문에서, 직사각형의 기판(140)의 '길이'는 공정 터널(120)의 길이 방향에 일반적으로 연장되는 기판의 치수로 해석된다). 측면 벽 부분 기판의 길이(140)는 바람직하게는 대략 5에서 20, 더 바람직하게는 8에서 15 사이의 배출 통로(110)를 포함할 것이다. 두 개의 연속적인 가스 배출 통로(110) 사이의 중앙-대-중앙의 거리(the center-to-center distance)는 대략 10-30mm의 범위에 있을 것이다.
가스 배출 통로(110)는 공정 터널(102)의 외부에 제공되는 가스 배출 도관(gas exhaust conduits; 112)에 연결되고 이것으로 배출될 것이다. 장치가 ALD를 수행하기 위해 설치되는 경우, 배출 가스는 미반응 전구체(unreacted precursors)의 수량을 포함할 수 있다. 따라서, 서로 다른 반응 가스 지역과 관련 있는 가스 배출 통로(110)를 (무심코 화학 기상 증착(chemical vapor deposiution)을 초래할 수 있는) 동일한 가스 배출 도관(112)에 연결하는 것은 바람직하지 않을 수 있다.
그 장치(100)의 제 1 벽 및 제 2 벽(120, 130)은 각각 하나 이상의, 즉 복수의, 기판 감지 센서(S')를 포함할 수 있다. 기판 감지 센서(S')는 어떠한 적합한 유형일 수 있고 적절하게 선택된 기판 감지 센서의 위치에 배치될 수 있고, 그 위치는 대체적으로 길이 방향 및 측면 위치를 포함하는 좌표 쌍의 관점에서 표현될 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 기판 감지 센서는 광학 센서(S'₃)를 포함할 수 있다. 예를 들어 광학 센서(S'₃)는 공정 터널(102)의 제 1 벽 및 제 2 벽(120, 130) 중 하나에 배치된 광원 공급원(a light source) 및 광원 공급원과 반대하여 공정 터널의 제 1 벽 및 제 2 벽(120, 130) 중 다른 곳에 배치된 광검출기(a photo detector)를 포함할 수 있다. 광학 센서의 장점은 시간적으로 그리고 위치적으로 정확한, 빛 공급원 및 광검출기 사이의 조준선(a line of sight)이 그 사이를 지나는 기판(140)에 의하여 가로막히는(be interrupted) 매 순간 정점(a peak) 또는 펄스(pulse)를 갖는, 일반적으로 (정사각형의) 펄스 트레인(a pulse train)의 형태를 하는 실질적으로 2진법의(binary) 참조 신호를 제공할 수 있다는 것이다. 광 센서는 일반적으로 기판 감지 센서의 위치 근처의 기판의 존재에 대한 정보를 제공하지 않고, 대신에 단지 기판 감지 센서의 위치의 기판에 대한 정보만을 제공하기 때문에, 이 장점은 결점(a drawback)에 해당한다.
이 결점을 극복하기 위하여, 또 다른 바람직한 본 발명의 실시예에 적어도 하나의 기판 감지 센서는 제 1 가스 베어링 및/또는 제 2 가스 베어링(124, 134)을 기록하도록 구성된 압력 센서(S'1, S'2)를 포함할 것이다. 압력 센서(S'1, S'2)는 예를 들어, 제 1 터널 벽 또는 제 2 터널 벽(120)의 표면에 위치하는 제 1 단부를 구비하고, 압력 변환기에 연결된 제 2 단부를 구비하는 가스 튜브를 포함한다. 가스 튜브의 제 1 단부에 인접한 가스 베어링(124, 134)의 압력 변화는 제 2 단부의 압력 변환기에 (가스 튜브의 가스에 의하여) 유동적으로 전달될 것이고(fluidly communicated), 변환기는 그리고 나서 센서의 위치에서 각각의 베어링의 압력을 반영하는 참조 신호를 생성할 것이다.
압력 센서(S'1, S'2)가 그것이 제공되는 위치 근처 및 그 위치에서 기판(140)의 존재를 감지할 수 있는 것은 기판이 가스 베어링(124, 134)와 상호작용하는 좁은 공정 터널을 통과한다는 사실의 결과이다. 더 특별하게는, 그것은 기판(140)을 둘러싸는 가스 베어링의 압력변화를 초래하는 가스 베어링(124, 134)의 가스 흐름을 방해한다. 압력의 관점으로부터, 이동하는 기판(140)은 이동하는 압력 분포(pressure distribution) 또는 압력 필드(pressure field)로 간주될 것이다. 기판 표면(140a, 140b)의 압력이 각각의 기판 표면에 길이 방향 및 측면의 위치의 기능으로서 삼차원으로 플롯된다면(were plotted), 압력 분포 플롯(the pressure distribution plot)은 기판의 기하학적 중심과 상응하는 곳에 위치하는 그것의 정점(apex)을 갖는 삼차원 벨 모양(a three dimensional bell shape)과 대략적으로 유사할 것이다. 기판(140)의 상부 및 하부 표면(140a, 140b) 상의 압력 분포는 일반적으로 기판의 평면에 서로 거울 같은 것(to mirror)으로 간주될 것이다. 그러므로 기판(140)의 중심은 고압의 영역과 상응하고, 그것은 기판의 가장자리를 향하고 넘어서 떨어지고(towards and beyond the edges of the substrate), 분포는 전체로서 기판과 함께 이동한다. 이것의 한가지 결과는 기판(140) 앞의 위치에서 가스 베어링(124, 134)의 압력은 심지어 그 기판이 그 위치에 실제로 도달하기 전에 가스 압력이 변화를, 일반적으로 증가를 보일 것이다. 이와 유사하게, 기판(140)의 뒤의 가스 베어링(124, 134)의 압력은 기판이 전혀 존재하지 않는 상태와 비교하여 여전히 증가를 보일 것이다. 통과하는 기판(140)의 압력-시간 기록은 그러므로 앞선 측면(a leading flank) 및 후행 측면(a trailing flank)를 갖는 피크(a peak)를 포함할 것이고, 오히려 광학 센서에 의하여 생성될 것인 정사각형 펄스(a square pulse)의 것들과 달리, 그것은 형태, 방향(orientation) 및/또는 기판의 속도에 대한 정보를 보유할 수 있을 것이다.
장치(100)의 일 실시예에서, 적어도 두 개의 각각의 기판 감지 센서(S')의 위치, 즉, 작동에서, 기판이 제 1 및 제 2 터널 벽(120, 130) 사이에 존재하는지 여부를 반복적으로 기록하는 위치의 근처 및/또는 그 위치는 공정 터널(102)의 길이 방향(T)를 따라서 이격될 수 있다. 즉, 상기 두 개의 위치는 다른 길이 방향의 좌표(longitudinal coordinates)를 구비할 수 있고, 보통의 측면 좌표(a common lateral coordinate) 또는 다른 측면 좌표(different lateral coordinates)를 구비할 수 있다. 복수의 연속적인 기판 감지 센서들(S') 사이의 길이 방향의 거리는 (길이 방향의 터널방향(T)에 나타난 것처럼) 일정하거나 일정하지 않을 수 있다. 가공되지 않은 형식(raw format)의 복수의 기록된 참조 신호(예를 들어, 시간의 함수로서 압력의 진폭)의 인간의 검사(human inspection)을 촉진하기 위하여, 기판 감지 센서(S')는 바람직하게는 길이 방향으로 규칙적으로 이격될 수 있다. 적어도 두 개의 연속적인 기판 감지 센서 사이의 길이 방향의 간격은 작동하는 동안(during operation) 처리되는 기판의 길이 방향의 크기(a longitudinal dimensions)보다 클 수 있으므로, 단일 기판은 동시에 상기 적어도 두 개의 기판 감지 센서 모두에서 그것의 존재를 기록하지 않을 수 있다. 게다가, 길이 방향으로 이격된 기판 감지 센서(S')는, 기판(140)의 기하학적 중심에 선행될 수 있는(to be followed) 이상적인 경로를 정의하는 선을 따라서, 바람직하게는 (도 3에 도시된 것처럼) 공정 터널의 측면 벽 사이에서 중앙(about midway)에 배치될 수 있으므로, 센서(S')가 최대 압력 변화에 노출된다. 하기에서 더 자세하게 묘사되는 것과 같이, 길이 방향으로 이격된 센서(S')는 공정 터널을 통하여 이동하는 하나 이상의 기판(140)의 길이 방향의 위치와 관련된 특성들을 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 단일 기판의 그러한 특징의 예시로는 공정 터널의 길이 방향에서 그것의 속도가 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 적어도 두 개의 각각의 기판 감지 센서(S')의 위치는, 즉 작동에서 기판(140)이 제 1 및 제 2 터널 벽(120, 130) 사이에서 존재하는지 여부를 반복적으로 기록하는 위치의 근처 또는 그 위치는 공정 터널(102)의 측면 방향(L)을 따라서 이격될 수 있다. 즉, 상기 두 개의 위치는 다른 측면 좌표를 구비할 수 있고, 일반적인 세로 좌표(a common longitudinal coordinate) 또는 다른 세로 좌표들을 구비할 수 있다. 측면으로 이격된 기판 감지 센서(S')는 바람직하게는, 기판의 측면 모서리에 의하여 선행되는(be followed) 이상적인 경로를 정의하는 선을 따라서, 공정 터널(102)의 측면 벽(108)에 인접하게 배치될 수 있어서, 기판이 공정 터널(102)의 측면 벽들(108) 사이의 이상적인 중심의 중간 위치(ideal centered position midway)로부터 측면으로 벗어나는지(laterally strays) 여부를 정확하게 감지할 수 있도록 할 수 있다.
장치(100)의 다양한 기판 감지 센서(S')는 작동식으로(operably) 감시 및 제어장치(160)에 연결될 수 있다(도 1 참조). 감시 및 제어 장치(160)는 시간 추적(keep track of time)을 하는 시계; 시간의 함수로서 기판 감지 센서(S')로부터 받는 참조 신호들을 저장하기 위한 메모리; 그 중에서도 특히 참조 신호들의 분석을 수행하는 프로세서(CPU); 및 운영자(an operator)에 의한 명령의 입력 및/또는 운영자에 의한 검사(inspection)을 위한 시각적인 형태의 정보의 출력(output)을 위한 표시 장치(162), 가령, 터치 표시 장치(a touch display)를 포함할 수 있다. 감시 및 제어 장치(160)는 추가적으로 장치(100)의 하나 이상의 제어 가능한 부분 가령, 가스 주입 경로(122, 134)에 연결된 가스 공급원, 가스 배출 도관(the gas exhaust conduits; 112)에 제한 조건(restrictions)를 형성하는 조절 가능한 밸브, 공정 터널(102)의 입구에 배치된 기판 피드 조립체(a substrate feed assembly), 및/또는 공정 터널(102)의 출구에 배치된 기판 배출 조립체(a substrate discharge assembly)에 작동식으로 연결될 수 있어서, 그러므로 그들의 작동, 예를 들어, 가스 베어링(124, 134) 내의 (국부의; local) 가스 압력, 및 기판 삽입 및 배출 속도(the rate)를 제어할 수 있다.
장치(100)의 일반적인 작동은 아래와 같이 묘사될 수 있다. 사용에 있어서, 상부 벽(130) 및 하부 벽(120)의 가스 주입 경로(132, 122) 모두 공정 터널 공간(the process tunnel space; 104) 안으로 가스를 주입한다. 각각의 가스 주입 경로(122, 132)는 그것이 연결된 가스 공급원에 의하여 제공되는 가스를 주입할 수 있다. 장치(100)가 대기와 비 대기압 모두 작동할 수 있기 때문에, 가스 주입은 어떠한 적당한 압력에서도 발생할 수 있다. 하지만, 진공 펌프를 필요하지 않게 하고(to render vacuum pumps superfluous), (특히 기판 입구 및 출구 영역에서) 공정 터널 환경으로부터 터널 공간(104)안으로 가스 흐름을 오염시키는 것을 방지하기 위하여, 터널 공간은 바람직하게는 터널 공간은 대기압보다 약간 높은 압력을 유지할 수 있다. 따라서, 가스 주입은 대기압보다 약간 높은 압력, 즉, 대략 몇 밀리바(on the order of several millibars)의 과중압력(overpressure)에서 일어날 수 있다. 가스 배출 도관(122)에 낮은 압력이 유지되는 경우, 예를 들어, 대기압인 경우, 터널 공간(104) 내부로 주입된 가스는 자연스럽게 측면으로, 공정 터널의 길이 방향을 가로질러서 그리고 배출 도관(112)으로 접근을 제공하는 측면 벽(108)의 가스 배출 통로(110)를 향하여 흐를 것이다.
기판(140)이 상부 및 하부 벽(130, 120) 사이에 존재하는 경우, 상부 벽(130)의 가스 주입 경로(132)에 의하여 터널 공간(104) 내부로 주입된 가스(들)은 상부 벽 및 기판의 상부 표면(140b) 사이에서 측면으로 흐를 수 있다. 이러한 기판(140)의 상부 표면(140b)을 가로지르는 측면 가스 흐름은 효과적으로 상부 가스 베어링(134)을 제공한다(provide for an upper gas bearing 134). 마찬가지로, 하부 벽(120)의 가스 주입 경로(122)에 의하여 터널 공간(104) 내부로 주입된 가스(들)은 하부 벽 및 기판(140)의 하부 표면(140a) 사이에서 측면으로 흐를 것이다. 이러한 기판(140)의 하부 표면(140a)를 가로지르는 측면 가스 흐름은 효과적으로 하부 가스 베어링(124)을 제공한다(provide for a lower gas bearing 124). 하부 및 상부 가스 베어링(124, 134)은 함께 기판을 포함하고 부동적으로 기판(140)을 지지할 수 있다.
기판(140)이 공정 터널(102)을 통하여 이동하기 때문에, 그것의 상부 표면(140b)은 스트립 방향으로(strip-wise) 각각의 연속적으로 배치된 상부 가스 베어링(134)의 가스 지역(gas zone)에 존재하는 가스의 영향을 받는다(be subject to the gases). 그 지역의 배치 및 각각의 가스가 적절하게 선택된다면, 하나의 ALD-부분(114)의 횡단(traversal)은 기판이 하나의 원자층 증착 순환되는 것에 해당할 수 있다(to subjecting the substrate 140 to one atomic layer deposition cycle). 터널(102)이 바람직한 만큼 많은 기판(140)을 포함할 수 있기 때문에, 임의 두께의 막은 그것이 터널을 통과하는 동안에 기판(140) 상에 성장될 수 있다. 공정 터널의 선형 특성은 추가적으로 가공될 기판(140)의 연속적인 흐름을 가능하도록 하고, 따라서 상당한 처리 용량으로 원자층 증착 장치(100)를 운반할 수 있다.
기판의 움직임은, 접촉 및 비접촉 방법에 의하여, 어떠한 적절한 방법(any suitable way)에 영향을 받을 수 있다. 비접촉 방법이 선호되는데, 다른 이유들 중에서도 주행하는 기판을 위한 착용할 수 있는 기계 부분(wearable mechanical parts)이 일반적으로 장치의 디자인을 복잡하게 하고 유지보수의 필요성을 증가시킬 수 있기 때문이다. 기판을 추진시키는 비접촉 방법은 다음을 포함할 수 있다.
(i) 운송 방향(T)에 관한 각도로(at an angle relative to the transport direction T) 배치되어, 주입된 가스 흐름이 운송 방향에 접선 구성 요소를 구비하는(a tangential component), 가스 주입 경로(122, 132)를 통하여 영향을 받는 직접적인(directed) 가스 흐름에 의한 추진. 이러한 종류의 기판 추진의 예시는 WO 2009/142488에 주어진다. 특히 도 8 및 설명의 관련된 부분을 참조한다.
(ii) 전기력 및/또는 자기력에 의한 추진.
(iii) 수평에 대하여, 전체로서 또는 부분적으로 공정 터널(120)이 기우는 것에 의하여 영향을 받을 수 있는 중력에 의한 추진. 중력 주행 추진 시스템은 국제 특허 출원 제 WO 2009/142,487호에서 더 자세히 논의된다.
(iv) 공정 터널의 길이 방향의 부분에 대하여 복수의 압력 부분(pressure segments) 안으로 가져오는 것에 의하여 영향을 받을 수 있는, 공정 터널의 길이 방향에서 압력 차이에 의한 추진. 단일 압력 부분의 가스 베어링에 인접한 압력 부분의 가스 베어링의 평균 가스 압력과 다른 평균 가스 압력이 주어질 때, 인접한 압력 부분들 사이의 압력 차이는 기판을 공정 터널의 길이 방향을 따라서 주행할 수 있도록 한다. 공정 터널의 가스 베어링 내부의 압력 차이에 기초한 기판 추진 시스템은 네덜란드 특허출원 제 NL 2005049호에 더 자세하게 개시된다.
장치(100)의 구조 및 일반적인 작동이 자세하게 묘사되었고, 이제 감시 및 제어 장치(160)의 작동에 집중한다. 언급된 바와 같이, 감시 및 제어 장치(160)는 다수의 기판 감지 센서(S')와 작동식으로 연결된다. 그것은 시간의 함수로서 각각의 이러한 센서들(S')의 참조 신호를 기록하고 상기 신호들을 처리하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 신호를 처리하는 것은 그들의 하나 이상을 즉, 그들로 부호화 된 정보를 감시 및 제어 장치(160)의 표시 장치(162)에 표시하는 것을 포함할 수 있다. 참조 신호는 예를 들어 시간의 함수로서 즉, 그래프의 제 1축 상에 참조신호의 진폭을 나타내고 제 1축에 수직인 제 2축 상에 시간을 나타내는 그래프의 형태로 표시될 수 있다. 신호 진폭-대-시간 그래프는 공정 터널(102)를 통하여 기판(140)의 움직임을 반영하는 가공되지 않은 데이터(raw datas)를 제공하고, 운용자가 장치의 올바른 작동을 시각적으로 빠르게 점검하고 확인할 수 있도록 할 수 있다. 그 대신에 참조 신호들의 정보는 통로를 따라서 일반적으로 선형으로 이동하는 기판을 반영하는 실체를 설명하는 그래프로 된 설명(graphical presentation)으로 해석되어(be translated), 운용자에게 만일 공정 터널 벽(120, 130)이 투명하다면 그가 보았을 이미지를 보여준다.
감시 및 제어 장치(160)는 운용자가 그것이 발생할 때(as it happens) 공정 터널(120) 안에 무엇이 발생하는지를 실시간으로(in real-time) 감시할 수 있도록 하는 참조 신호를 표시하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 그래프는 참조 신호가 현재로부터 시간을 거슬러 이어지는 특정한 시간 간격 이상에 표시되는 실행 그래프(running graph)일 수 있고, 그것은 연속적으로 갱신될 수 있다. 그 대신에, 또는 추가적으로, 감시 및 제어 장치(160)는 나중에 참조 신호를 표시하도록 구성될 수 있고, 그것은 장치에 의하여 유지되는 신호의 데이터 기록에 기초한다. 이러한 경우, 시간 축은 특히 관심을 갖는 장치가 작동하는 동안에 특정하게 선택된 시간 간격을 반영한다. 감시 및 제어 장치(160)는 운용자가 어떤 참조 신호가 보여질 것인지, 어떠한 시간 간격에 걸쳐서 보여질 것인지를 선택할 수 있도록 구성된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 감시 및 제어 장치(160)는 운용자가 동시에 표시되는 복수의 신호들을 선택할 수 있도록, 가령, 다른 것 위에 하나 또는 나란히(one above the other or side by side), 그리고 동일한 시간 간격에 걸치도록(즉, 일반적인 시간 축에) 한다. 신호를 표시하는 것을 이외에, 또한 감시 및 제어 장치(160)는 추가적으로 별도의 컴퓨터에 처리하고 분석하기 위하여, 예를 들어 그것을 적합한 디지털 형태로(digital format) 저장하는 것에 의하여, 참조 신호의 데이터 기록을 내보내도록 구성될 수 있다.
도 4-6은 도 1-3을 참조하여 위에서 묘사된 것과 유사한, 본 발명에 따른 장치로 다른 검사를 하는 동안에 생성된 전형적인 그래프를 개략적으로 도시한다. 논의하고 있는 장치(100)는 그래프에서 S1, S2,..., S5, S6으로 표시된, 각각 다섯 개의(도 6), 여섯 개의(도 4-5) 압력 유형의 기판 감지 센서를 장착한다. 각각의 센서(S)는 기판(140)의 기하학적 중심에 선행되는(be followed by the geometrical centers of substrates 140) 이상적인 경로를 정의하는 선을 따라서, 공정 터널(102)의 측면 벽들(108) 사이의 중앙에 대하여 제공되어, 센서(S)는 기판(140)이 통과할 때 최대 압력 변화에 노출된다. 기판 감지 센서들(S) 사이의 길이 방향의 간격은 대략 1미터이다. 기판 감지 센서(S1)는 공정 터널(102)의 입구에 배치된다; 각각 기판 감지 센서(S5; 도 6, S6; 도 4-5)는 그곳의 출구에 배치되고, 다른 기판 센서(S2,...,S4, S5)는 그 사이에 연속하여 배치된다. 다른 센서들(S1-S6)의 참조 신호들은 보통 수평 시간 축에 표시되고, 반면에 각각의 참조 신호는 장치의 외부/주위 대기의 압력과 관련하여 측정되는, 각각의 센서(S)에 의하여 기록되는 압력 진폭을 나타내는 전용의 수직 축(a dedicated vertical axis)과 관련이 있다. 도 4-6의 그래프는 장치를 운용자가 그것으로부터 얻을 수 있는 몇몇의 정보들을 설명하기 위하여 간략하게 설명될 것이다.
각각의 참조 신호의 압력 정점(pressure peaks)의 숫자를 계산하는 것에 의하여(by counting) 도면으로부터 쉽게 결론이 추론되는, 15개의 기판(140)의 운행(a run of fifteen substrates)을 나타내는 처음 도 4를 참조한다. 센서(S1, S2)의 참조 신호의 압력 정점의 모양이 센서(S3-S6)의 참조 신호의 것들과 현저하게 다르다는 것은 바로 명백하다: 그것들은 각각 상대적으로 넓은 음성의(하향의) 압력 스파이크(spike) 및 상대적으로 좁은 양성의(상향의) 압력 스파이크를 포함하고, 전자가 후자에 선행한다. 압력 정점의 이중 스파이크 형태(the double spike-form)는 공정 터널(102)의 입구가 만들어져 터널 공간(104)이 터널의 외부 환경과 개방 소통 상태에 있는(in open communication) 것의 결과이다. 이것은 기판(140)이, 특히 비교적 느린 로드 락(load rock)을 사용하지 않고, 연속적으로 공정 터널(102) 내부에 삽입될 수 있도록 한다. 하지만, 터널 공간의 기압은 외부 환경의 것보다 약간 높은 압력으로 유지된다. 기판을 터널 내부로 삽입하는 것을 촉진하기 위해, 가스 교환 유체(gaseous exchange fluid)는, 공정 터널(102)의 길이 운송 방향(T)의, 입구 통로 내부로 주입된다. 기판(140)을 입구로 삽입하는 것은, 기판이 부분적으로 입구/터널 통로를 막기 때문에, 이 유체 교환의 흐름과 충돌하고, 그것은 압력 센서(S1)가 기판이 그것을 통과할 때 압력 강하를 기록하는 것을 초래한다. 양성의 압력 스파이크는 대부분, 그것의 뒷전에 반대하는(against its trailing edge) 교환 유체의 부진(due to stagnation of the exchange)으로 인하여 기판(140)에 뒤따르는(trails) 고압 영역의 기록이다. 입구 구조의 효과는 작지만 여전히 제 2 기판 감지 센서(S2)의 위치에서 주목할 만한데, 센서(S2)의 참조 신호의 각각의 양성의 압력 스파이크들에 선행하는 음성 압력 스파이크에 의하여 표시되기 때문이다. 센서(S2)의 위치에서 수행될 기판 처리(the substrate treatment)에 따라서, 이러한 두드러짐(noticeability)은 바람직하거나 바람직하지 않을 수 있고 입구에서 교환 유체가 주입되는 흐름의 속도(flow rate)의 조절이 요구될(call for) 것이다. 도 4의 그래프의 또 다른 현저한 특징은 각각의 참조 신호의 압력 피크는 깔끔하게 그리고 상당히 주기적으로 이격된다는 것이다. 이것은 기판(140)이 그들의 사이의 대체로 일정한 (길이 방향의) 간격으로 연속적으로, 그러므로 대체적으로 바람직하지 않은 소위 트래픽 웨이브(traffic waves)을 형성하지 않고 이동한다는 것을 의미한다. 도 4로부터 기판이 제 1기판 감지 센서 및 제 2 기판 감지 센서의 위치를 지날 때 가속한다는 것을 더 유추할 수 있다. 제 1 기판 감지 센서 및 제 2 기판 감지 센서(S1, S2)의 참조 신호의 상응하는 압력 정점(즉, 동일한 기판의 통로와 관계 있는 정점)은 예를 들어 제 4 기판 감지 센서 및 제 5 기판 감지 센서(S4, S5)의 참조 신호의 상응하는 압력 정점 사이의 것보다 현저하게 작다. 결국, 센서의 동등한 길이 방향의 간격이 주어진 대체로 직선(170)에 놓인 기판 감지 센서(S3-S6)의 참조 신호의 상응하는 압력 정점의 베이스는, 기판(140)이 센서(S3)의 길이 방향의 좌표에서 벗어나서 대체로 일정한 속도를 유지한다는 것을 암시한다는 것을 한눈에 볼 수 있다.
이제, 실시간으로 갱신되는 실행 그래프를 보여주는, 시험 작동을 하는 동안에(during a test run) 감시 및 제어 장치(160)의 표시 장치(162)의 스냅샷(a snapshot)를 개략적으로 표시하는 도 5를 참조한다. 기판 감지 센서(S5)의 참조 신호는 비정상적으로 넓은 압력 정점(172)를 포함하고, 반면에 기판 감지 센서(S6)의 참조 신호는 관련된, 두 개의 연속되는 정점 사이에서 비정상적으로 넓은 시간 간격(172), 및 두 개의 뒤이은 밀접한 간격의(closely-spaced) 정점을 포함한다. 센서(S5)의 참조 신호의 넓은 압력의 정점(172)은 센서(S5)를 장착한 공정 터널 부분에서 감속된 기판(140)에 의하여 초래되고, 그것은 그 센서에 의한 연장된 고압력 값(a protracted high pressure)을 초래한다. 압력 정점(172)의 옴폭 들어간 상단부(the dimpled top)는 후행 기판(140)이 감속하는 기판(140)을 따라잡고 후자를 길이 방향으로 민다는 것을 나타낸다. 깔끔하게 이격된 센서(S6)의 참조 신호의 좁은 압력 정점으로부터, 이것이 그 문제를 해결하고 느린 기판(lingering substrate; 140)을 다시 기판으로 넣는다는 것이 유추될 수 있다. 하지만 그것이 초래한 지연으로 인하여, 이제 그것은 상대적으로 작은 간격으로 그것의 뒤의 것(its successor)에 선행한다.
도 6의 그래프는 90개의 기판의 종료된 시험 작동을 반영하는 다섯 개의 참조 신호를 포함한다. 그 그래프는 실제 시험 작동이 종료된 이후에 참조 신호의 데이터 기록에 기초하여 만들어졌다. 도 6은 기판 집합의 행동을 설명한다. 도시된 것처럼, 각각의 센서들(S1-S5)의 각각의 참조 신호의 압력 정점의 분포는 시간에 걸쳐 완전하게 일정하지 않다. 약간의 시간 간격 동안에, 압력 정점들은 모여서(cluster) 나타나고, 반면에 다른 시간 간격 동안에 그들은 동일한 기판 감지 센서의 위치에 퍼져서(spread apart) 나타난다. 압력 정점들이 모이는 것은 기판(140)이 모이는 것을 반영한다(A clustering of pressure peaks reflects a clustering of substrates 140). 기판(140)이 모이는 곳은, 그들 사이의 (길이 방향) 간격이 작아지고, 그것은 그들 사이의 가스의 (측면) 흐름을 제한하고 가스 베어링 내의 가스 압력을 국부적으로(locally) 증가시킨다. 이러한 국부적 압력 증가는, 결과적으로, 그들이 떨어진 기판을 밀도록 하는 어떠한 교정 조치를 제공한다. 모으고 퍼뜨리는 이런 동적인 공정을 하는 동안에, 또한 트래픽 웨이브로 알려진, 여행 장애(travelling disturbances)가 압력 정점/기판의 배치에 나타날 수 있다. 도 6에 도시된 것과 같은 그래프에서, 직접적으로 압력 정점 밀도를 검사하는 것, 또는 참조 신호의 엔벨로프(envelope)를 검사하는 것에 의하여 장애가 감지될 수 있다. 기판 감지 센서(S2)의 참조 신호는, 예를 들어, 176에 표시된 것처럼 시간 간격의 정점 밀도의 변화를 분명하게 보여준다. 유사하게는, 기판 감지 센서(S3, S4)의 참조 신호의 참조 신호-엔벨로프의 하부 모서리(178)는, 즉, 이런 각각의 신호의 압력 정점의 베이스를 따라오는/연결하는 곡선(178)은, 뚜렷한 진동을 보여준다. 정점 밀도의 변화 및 베이스 곡선 진동이 자신의 즉각적인 문제의 표시일 필요는 없지만, 그들은 바람직하게는 그들이 적절한 범위의 안에 있는지를 보여주도록 감시될 것이다(be monitored).
시각적인 참조 신호 및 운용자에 의한 대체적으로 질적인 검사(typically qualitative inspection)를 표시하는 것 외에도, 본 발명에 따른 장치(100)의 감시 및 제어 장치(160)는 불규칙(irregularities) 또는 예외(anomalies)를 감지하고 운용자를 주의시키기 위한 참조 신호를 자동적으로 분석하도록 및/또는 그러한 불규칙이 감지될 때 교정 조치를 취하도록 구성될 수 있다.
특히 자동화된 분석은 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 공정 터널(102)를 통하여 이동하는 적어도 하나의 기판(140)의 특성을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예시로서, 그러한 여러 특성들은 아래에서 상세하게 설명될 것이다.
단일 기판(140)의 하나의 길이 방향의 위치와 관련된 특성은 그것의 길이 방향 위치, 및 더 구체적으로는 시간의 함수로서 그것의 길이 방향 위치이다. 공정 터널(102)은 전형적으로 그들이 삽입된 순서로 연속적으로 움직이는 기판을 따라서 직선 통로를 정의할 수 있기 때문에, 그것이 진행할 때 단일 기판(140)의 위치를 감시하는 것이 가능하다. 또는 다른 말로 표현하면, 다른 참조 신호들의 각각의 정점들을 단일한, 개개의 기판(140)과, 따라서 그것이 공정 터널(102)를 통하여 이동할 때 추적하는 기판(140)과 연결시키는 것이 가능하다. 상대적으로 단순한 본 발명의 실시예에서, 기판 추적(substrate tracking)은 다수의 길이 방향으로 이격된 기판 감지 센서(S')를 사용하고, 각각의 기판 감지 센서(S')에 의하여 생성된 각각의 참조 신호의 정점을 카운팅 하는 것(counting)에 의하여 수행될 수 있다. 각각의 참조 신호의 제 1 정점은 제 1 기판과 상응할 것이고, 각각의 신호의 제 2 정점은 제 2 기판과 상응할 것이고, 기타 등등이 있다. 이 추적 방법의 신뢰도는 공정 터널(102)의 입구에서 기판(140)의 삽입을 주기적으로 일시적으로 멈추는 것(또는 그렇지 않으면 그 속도를 변화하는 것)에 의하여 향상될 수 있어, 예를 들어 새로운 카운트(count)를 시작하는 것에 의하여, 웨이퍼 추적 공정(the wafer tracking process)를 캘리브레이트(calibrate) 하는데 감지되고 사용될 수 있는 기판 흐름의 상대적으로 큰 틈(또는 다른 간격 변화)을 만들 수 있다.
또 따른 단일 기판(140)의 길이 방향 위치와 관련된 특성은, 기판의 길이 방향의 위치의 변화 (평균) 속도로서 정의되는 그것의 (평균) 길이 방향 속도이다. 기판(140)의 길이 방향 속도는 다양한 방법으로 기판 감지 센서 참조 신호로부터 결정될 수 있다.
어떠한 방법으로, 속도는 단일 기판 감지 센서(S')의 참조 신호로부터 유래될 수 있다(be derived). 예를 들어, 광학 유형보다 압력 유형의 기판 감지 센서를 사용하는데 더 적합한 제 1 측에 따르면, 기판(140)의 통로를 표시하는(marks) 압력 정점의 앞선(leading) 및/또는 따라가는(trailing) 측면의 경사면은 기판의 길이 방향 속도의 치수(a measure)로서 설명될 것이다: 경사가 높을수록, 기판의 속도는 더 높다. 이러한 접근은 어떠한 슬로프가 어떠한 속도, 및 어떠한 정확성과 일치하는지 양적으로 결정하는 캘리브레이션(calibration)을 요구할 것이다. 광학 종류 기판 감지 센서를 사용하는데 특히 적합한 다른 접근에 따라서, 그것의 측면의 경사보다 오히려 압력 정점의 (평균) 폭이 사용될 것이다. 처리될 기판이 기판 감지 센서의 측면 좌표에서 특징적인 길이방향 길이(L)를 구비하는 반면에(예를 들어, 원형 기판의 지름 또는 직사각형 기판의 모서리 길이), 광학 기판 감지 센서의 참조 신호의 잘 정의된 직사각형 펄스(a well-defined square pluse)는 예를 들어 Δt초를 측정할 것이다. 기판의 길이 방향 속도는 그리고 나서 기판의 특징적인 길이 방향 길이(L)를 펄스(Δt)의 시간 폭으로 나누는 것에 의하여, 즉 v = L/Δt 로 계산될 것이다.
어떠한 다른 방법으로, 기판의 길이 방향 속도는 다르게 길이 방향으로 이격된 기판 감지 센서(S')의 복수의 참조 신호들로부터 유래 될 것이다. 그러한 접근은 참조 신호의 정점을 특정 기판의 통로와 연관시키는(associate) 능력에 의존한다(상기 웨이퍼 추적에 대한 논의를 참조). 다른 참조 신호의 두 개의 정점이 동일 기판과 연관될 수 있다면, 기판의 길이 방향 속도는, 고정되고 알려진 각각의 센서들 사이의 길이 방향 거리를 두 개의 (상부) 정점 사이의 시간 간격으로 나누는 것에 의하여 계산될 수 있다.
추가적인 길이 방향 위치와 관련된 기판(140)의 특성은 그 이전의 것(predecessor; 즉, 그 앞에 있는 기판) 또는 그 이후의 것(successor; 즉, 그것을 따라오는 기판)까지의 그것의 (길이 방향의) 거리이다. 이 특성은, 물론, 또한 그 사이의 거리와 같은 두 개의 기판(140)에 공통된 길이 방향 위치 관련된 특성으로서 묘사될 수 있다. 분명한(clear), 정사각형 펄스의 참조 신호를 생성하는 광학 유형의 기판 감지 센서가 사용될 때, 연속하는 기판들 사이의 간격(d)은 (앞선) 제 1 펄스의 따라가는 측면, 및 (뒤의) 제 2 펄스의 이끄는 측면 사이의 시간 간격(Δt tf_lf )을 측정하고, 이 시간 간격에 두 개의 기판의 (평균)속도를 곱하는 것에 의하여 쉽게 결정될 수 있고, 위에서 묘사된 대로 얻어진 d = v·Δt tf _ lf 로 측정될 수 있다. 장치(100)가 압력 유형의 기판 감지 센서(S')를 장착할 때, 두 개의 연속적인 압력 정점들의 상부 사이의 시간 간격 (Δt tt )을 측정하고, 이 시간 간격에 두 개의 기판(140)의 (평균)속도를 곱하고, 그것으로부터 기판의 특징적인 길이 방향의 길이를 빼는 것으로, 간격(d)는 유사하게 계산될 수 있고, d = v·Δt tt - L를 얻을 수 있다.
측면 위치와 관련된 특성들의 예시들은 공정 터널(102)를 통하여 이동하는 기판(140)에 의하여 선택(be picked up)될 수 있는 두 가지 종류의 위치의 일탈(positional aberration): 병진 및 회전 일탈(translational and rotational aberrations)을 포함한다. 측면 병진 일탈은 하나의, 공정 터널(102)의 측면 벽(108)을 향하여, 그리고 다른 곳으로부터 떨어지는 전체의 기판(140)의 바람직하지 않은 옆으로의 이동에 관한 것이다. 회전 일탈 또는 요(yaw)는, 도 3에 도시된 정사각형 기판(140)과 같은, 원형이 아닌 (길이 방향으로 연장하는) 기판의 측면 모서리가 측면 벽(108)에 정렬되지 않는 것(to turn out of alignment with the side walls)을 초래할 수 있는, 주변 및 기판의 평면에 수직한 축에 대한 기판(140)의 바람직하지 않은 회전에 관한 것이다.
이러한 일탈과 관련된 문제는 이동하는 기판(140) 및 정적인 측면 벽(108) 사이가 접촉하도록 할 수 있다는 것이다. 충돌의 충격으로 인하여 기판은 깨질 수 있다. 그 깨짐은, 뒤이은 기판과 접촉할 수 있고 기판이 쌓이도록 하고 공정 터널의 혼합을 초래할 가능성이 있는 파편을 발생시킬 수 있다. 직사각형 기판(140)은 원형 대칭이 아닌 것(its lack of circular symmetry)으로 발생하는, 회전이 그것의 유효한 폭을 변경시킬 수 있다는 문제를 갖는다. 그 결과, 회전적으로 불안정한 직사각형 기판은 공정 터널(102)의 두 개의 측면 벽(108) 사이에 쌓이거나 걸릴 수 있다(get stuck or jammed). 즉, 서로 충돌하는 쌓인 기판은 그 결과일 수 있다. 어느 한 경우에, 공정 터널(102)을 정리하는 유지보수를 위하여 장치(100)를 중지해야 할 수도 있다. 그러므로, 공정 터널을 통하여 이동하는 기판의 병진 및 회전 안정성 모두를 감시하고, 그것이 실제 기판-벽 충돌을 야기하기 전에 불안정한 동작을 만드는 시작점을 발견하는 것이 중요하다.
기판(140)의 측면 위치 및/또는 방향은 다른, 측면의 또는 길이 방향으로 이격된 기판 감지 센서의 복수의 참조 신호를 연관시키고 분석하는 것에 의하여 유래될 수 있고, 그것은 각각, 보통의 길이 방향 또는 측면 좌표에서 제공될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에서, 기판이 없어야 하는 길이 방향의 가스 채널(106)에서 기판(140)의 존재를 감지하기 위하여(도 2 참조), 두 개의 압력유형의 기판 감지 센서(S')는 공정 터널(102)의 마주하는 측면 벽(lateral side walls; 108) 인접하는, 일반적인 길이 방향의 좌표에 위치될 수 있다. 기판(140)이 두 개의 기판 감지 센서의 길이 방향의 좌표를 지나갈 때, 양 센서는 모두 압력 정점을 생성할 것이다. 압력 정점의 진폭은 각각의 센서 위치에서 가스 통로(106)의 측면 폭을 위한 측정이다. 기판(140)이 길이 방향 가스 통로(106)을 침해하는 곳에서, 병진의 또는 회전의 일탈로 인하여, 길이 방향의 가스 통로(106)의 폭은 국부적으로 감소되고, 그것은 (다시 국부적으로) 터널 공간(104)으로부터 가스 도관(112)으로의 가스 배출을 막는다. 따라서, 핀치 오프 (pinched off)되는 길이 방향 가스 통로(106)의 또는 주위의 가스 압력이 증가한다. 이와 유사하게, 기판(140)이 측면 벽(108)으로부터 멀어지게 측면으로 이동하는 곳에서, 각각의 길이 방향의 가스 통로(160)의 폭은 증가한다. 이것은 국부적으로(locally) 공정 터널(104)로부터 가스의 배출을 촉진하고 가스 압력이 떨어지게 한다. 두 개의 측면으로 이격된 기판 감지 센서(S')에 의하여 기록된(be registered) 두 개의 실질적으로 동시 발생하는 정점 사이의 진폭 차이는, 그러므로 측면 위치 또는 측면-병진 일탈의 측정으로서 설명될 것이다. 적어도 정사각형 기판의 경우에서, 두 개의 정점의 상부 사이의 조금의 시간 간격 및 시간 변화(time shift)는 추가적으로 회전 일탈을 나타낼 것이다. 회전 일탈의 감지는, 하지만, 압력 유형의 센서를 대신하여 광학 유형의 센서가 사용될 때, 일반적으로 더 쉬울 것이고 보다 정확할 것이다.
회전 일탈 및 광학 유형의 기판 감지 센서를 사용하는 기판의 위치를 측정하는데 적합한 실시예의 예시는 도 7에 개략적으로 도시된다. 그 도면은 도 1-3에서 도시된 것과 유사한 공정 터널(102)의 부분에 대한 개략적인 단면 평면도이고, 그 부분은 일반적인 측면 좌표에서 길이 방향으로 이격된 두 개의 광학 유형 기판 감지 센서(S1, S2)를 포함한다. 도 7에서, 센서들(S1, S2)의 위치는 막힌 원에 의하여 표시된다.
개념상, 각각의 기판 감지 센서(S1, S2)의 배치는 도 1의 센서 (S'3)의 것과 공통점이 있다. 즉, 각각의 센서(S1, S2)는 빛 공급원 및 광 검출기를 포함할 수 있다. 빛 공급원은 발광면(light emitting surface)을 포함할 수 있고, 광 검출기는 집광면(a light collecting surface)을 포함할 수 있고, 그 표면은 각각 하부 및 상부 터널 벽(120, 130) 내에/상에 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 실제 실시예에서, 빛 공급원(the light sources) 및 광 검출기(the photo detectors)는 그것들이 실제 전자기기로부터 거리를 두고 작동할 수 있도록 하고 그러므로 공정 터널의 건설을 촉진하는 광학 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 광학 센서(S1, S2)는 두 개의 광학 섬유(optic fibers)를 포함할 수 있다. 제 1 단부에서, 하나의 섬유는 작동식으로 실제 빛 공급원에 연결될 수 있고, 반면에 그것의 제 2 단부는 발광면을 제공할 수 있다. 제 1 단부에서 다른 섬유 실제 광 검출기에 작동식으로 연결될 수 있고, 반면에 그것의 제 2 단부는 집광면을 제공할 수 있다. 각각의 센서(S1, S2)의 두 개의 광학 섬유의 제 2 단부는 각각 하부 및 상부 터널 벽에 배치되어, 각각의 센서(S1, S2)의 발광면 및 집광면은 정렬되고 서로 마주한다. 발광면 및 집광면은, 각각 적어도 여기에서 논의하는 것에 대하여, 효율적으로 빛 공급원 및 광 검출기로서 역할을 한다고 이해되고, 그러므로 그들은 또한 상황이 허용한다면 다음과 같이 언급될 것이다.
센서들(S1, S2)의 빛 공급원 및 광 검출기는 공정 터널(102)의 측면 벽(108)에 인접하여 배치될 수 있고, 그 옆에 각각 이상적으로 기판이 없는 길이 방향의 가스 통로를 가로질러 측면으로 연장할 수 있다. 위에서 언급된 것과 같이, 공정 터널(102)의 측면 벽(108)은 일반적으로 처리될 기판(140)의 폭 보다 다소 큰 간격, 가령, 그것의 폭에서 0.5-3mm를 더한 만큼 이격될 수 있다. 이것은 가스 통로(106)이 일반적으로 대략 0.25-1.5mm의 폭을 갖는 다른 것을 의미한다. 단지 하나의 공정 터널(102)의 측면 벽(108)에 인접한 기판 감지 센서(S1, S2)가 항상 기판(140)의 통로를 감지한다는 것을 확실하게 하기 위하여, 그들의 빛 공급원 및/또는 광 검출기는 바람직하게는 이상적인 침입되지 않은(uninvaded) 가스 통로(106)의 것보다 적어도 두 배의 폭, 그러므로 보통 대략 0.5-3mm에 걸칠 것이다(span).
두 개의 센서(S1, S2) 사이의 길이 방향의 공간(spacing)은 기판(140)의 모서리 길이 또는 길이 방향의 치수보다 적을 것이다. 이것은 기판(140)이 그것이 지나는 곳에서 센서(S1, S2) 모두에 동시에 간섭할 수 있다(interfere with)는 것을 보장한다. 그들이 공정 터널(102)의 길이 방향 위치를 통하여 이동할 때 회전 일탈 및 기판(140)의 위치를 연속적으로 감시하는 것이 바람직한 경우, 복수의 센서들(S1, S2)은 상기 터널(120)의 부분을 따라서 분포되고, 각각 두 개의 이웃하는 센서는 기판(140)의 모서리 길이 또는 길이 방향의 치수의 절반과 동일하거나 적은 거리만큼 길이 방향으로 이격된다. 이것은 공정 터널(102)의 상기 위치에 존재하는 단일 기판(140)이 항상 두 개의 인접하는 센서를 연속적으로 간섭하는 것(interfere with)을 확실하게 하고, 그들의 참조 신호들이 회전 및 위치 정보를 제공하기 위해 결합 되도록 한다. 그러므로, 모서리 길이가 150mm인 정사각형 기판의 경우, 그것의 전체 길이에 걸쳐 기판(140)을 감시하도록 구성되는 공정 터널 부분은 길이 방향으로 75mm 이하로 이격된 다수의 센서들을 포함할 수 있다.
개략적으로 묘사된 도 7의 실시예에서, 빛 공급원 및 광 검출기는 위에서 묘사된 대로 광학 섬유를; 그러므로 그들의 원형 단면을 포함한다. 센서(S1, S2)의 정확하고 신뢰할 수 있는 교정을 촉진시키기 위하여(하기 참조), 특히 교정 결과 상에 발광면 및 집광면의 원주 곡률(the circumferential curvature)의 현저한 효과를 피하기 위하여, 광학 섬유의 지름은 침투 되지 않은(non-invaded) 가스 통로(106)의 폭의 두 배보다 약 20-30% 넓도록 선택될 수 있고, 반면에 섬유의 제 2 단부는 부분적으로 각각의 측면 벽(108)에 배치될 수 있다.
사용하는 동안에, 기판(140)이 두 개의 광학 센서(S1, S2)를 포함하는 터널 구역을 교차할 때, 그것은 각각의 센서의 발광면 및 집광면 사이의 빛의 전달을 막는다. 기판(140)에 의하여 막히는 빛의 양은 센서(S1, S2)가 배치되는 곳에 인접한 측면 터널 벽(108)에 대한 국부적인 가까움에 달려있다. 즉, 각각의 측면 벽(108)에 기판이 가까울 수록, 더 많은 빛이 막힐 것이다. 기판(140)이 통과하는 동안에, 각각의 센서(S1, S2)의 광 탐지기는 참조 신호를 생성한다. 도 8은 시간의 함수로서 두 개의 광학 센서(S1, S2)의 광 탐지기로부터의 전형적인 정규화된 빛의 강도 측정값을 개략적으로 설명한다. 그 도면에서, 센서(S1, S2)의 1의 정규화된 빛의 강도 값은, 기판(140)의 길이 방향으로 연장하는 모서리가 센서(S1, S2)가 제공되는 곳에 인접한 곳에 마주하는 측면 터널 벽(108)에 가까이에 인접할 때 획득된다. (이 위치에서 기판(140)은 여전히 두 개의 센서(S1, S2) 사이의 빛 전달의 일부를 막고, 하나보다 정규화된 큰 빛의 강도 값은, 각각의 센서의 길이 방향의 위치에서 터널 벽(120, 130)사이에 존재하는 기판이 없는 경우에 획득된다.) 반면에, 센서 S1, S2중 하나의 0의 정규화된 빛의 강도 측정값은 각각의 센서의 발광면 및 집광면 사이의 빛 전달이 완전이 막혔다는 것을 의미하는데, 그것은 도 7의 구성에서 센서(S1, S2)의 광학 섬유의 제 2 단부가 부분적으로 관련된 측면 벽(108)에 오목하게 들어가 있기 때문에(be recessed) 사실상 불가능하다.
도 8의 측정값으로부터 유추될 수 있는 것처럼, 통과하는 기판(140)은 상류 센서(S1)에 의해 처음 기록되고, 잠시 뒤에 하류 센서(S2)에 의하여 기록된다. 일단 센서(S1, S2)가 기판(140)의 존재를 기록하고 기록하는 한(Once and as long as both sensors S1, S2 register the presence of the substrate 140), 정규화된 빛의 강도 측정값으로부터 방향에 관한 정보를 얻을 수 있을 것이다. 이러한 측정값들은 기판이 지나가기 때문에 바뀔 수 있다. 예를 들어, 시간간격이 1.5-1.9초인 때 기록된 빛의 강도는 떨어지고, 기판이 양쪽 센서 위치에서 벽(108)에 측면으로 접근한다는 것을 나타낸다. 대략 1.9초에서부터, 센서(S1, S2)에 의해 기록된 빛의 강도는 다시 증가하고, 기판이 양쪽 센서 위치에서 벽(108)으로부터 떨어져 측면 위치로 이동한다는 것을 나타낸다. 이러한 관찰을 정량화하기 위하여, 센서(S1, S2)는 캘리브레이션 되어야(to be calibrated) 한다. 도 9는 센서들(S1, S2) 양자의 캘리브레이션 곡선을 도시하고, 그 곡선은 모서리 및 벽(108) 사이의 분리 간격(separation distance) 및 각각의 센서들(S1, S2)에 의하여 기록된 정규화된 빛의 강도와 관련이 있다. 도 9의 캘리브레이션 곡선과 함께, 도 8의 가공되지 않은 측정 데이터는 도 10의 분리 간격(d1, d2) 대 시간 곡선으로 해석될 수 있다. 함께 도 7에 개략적으로 도시된 측정 배치(the measurement setup)의 구성에 대한 지식을 갖고 있는(특히 센서(S1, S2) 사이의 길이 방향의 간격), 도 10의 분리 간격 대 시간 곡선은 센서(S1, S2) 위치 근처의 공정 터널(102) 내부의 웨이퍼(the wafer)의 위치 및 방향을 거의 실시간으로 복원(a virtually realtime reconstruction) 하는데 충분하다.
도 11은 도 10의 데이터(상부 그래프)에 기초하여 복원된 기판의 움직임의 시각적 설명을 도시한다. 그것은 추가적으로 직접적인 비교를 위한 도 10의 복사본(중간 그래프), 그리고 기판(140)의 모서리 및 기판(140)이 통과하는 동안 공정 터널(102)의 측면벽 사이에 포함된 요각(α)의 그래프(하부 그래프)를 도시한다. 도 11의 각도(α)는(하부 그래프), 매 시간마다, tan(α)=(d1-d2)/l의 관계의 조합으로 도 10의 데이터로부터 측정될 수 있을 것이고, 상기 l 은 두 개의 센서(S1, S2) 사이의 길이 방향의 공간이라는 것을 알 수 있다. 더구나, 도 10 및 도 11의 곡선의 맨 처음 및 맨 마지막 데이터는 완전히 신뢰하지 못할 수 있다는 것을 인지해야 한다. 이것은 기판이 각각의 센서(S1, S2) 사이의 사이로/사이로부터 이동할 때, 기판(140)이 부분적으로 그것의 발광면 및 집광면 사이의 빛 전달을 막고, 반면에 기록된 정규화된 빛의 강도 측정량이 이미/더 이상 순수한 분리 간격 정보를 나타내지 않기 때문이다. 도 11에서 각도(α) 대 시간곡선의 시작과 끝의 가파른 경사는 그러므로 실제 각도를 나타내지 않는다. 처음의 가파른 하향곡선은 기판(140)이 센서(S2)의 발광면 및 집광면 사이로 들어간다는 것을 나타내고, 마지막의 가파른 하향곡선은 기판(140)이 센서(S1)의 발광면 및 집광면 사이로부터 떠난다는 것을 나타낸다. 도 11의 데이터의 올바른 해석은 묘사된 시간 간격 내의 시간에서 특정한 지점의 기판(140)의 방향을 제공한다. 기판(140)의 대략적인 길이 방향의 위치는 센서(S1, S2)가 기판의 존재를 기록하는 기간 및 기판의 크기로부터 유추될 수 있다. 예를 들어, 센서(S1, S2)가 Δt 초의 평균 시간 간격 동안에 기판(140)의 존재를 기록하는 경우, 정사각형 기판(140)의 모서리 길이는 L이고, 기판(140)의 정면 모서리의 길이 방향 위치(x(t))는 x(t) = xs1 + (L/Δt)·t 에 의하여 계산되는데, 여기에서 xs1은 센서(S1)의 길이 방향 위치이고, (L/Δt)는 기판(140)의 평균 속도이며, t 는 센서(S1)에 의하여 기판이 기록된 때부터 지나간 시간이다. 명백하게, 기판의 길이 방향 위치를 계산하는 것은 예를 들어, 센서(S1, S2)의 공간 치수(the spatial dimensions)을 고려하는 것(take into account)에 의하여 정확해 질 수 있는데, 이것들은 일반적으로 기판(140)의 치수보다 현저하게 작을 것이기 때문에, 위의 설명은 많은 실용적인 목적에 충분히 정확할 것이다.
일반적으로 편평한 기판(140)의 길이 방향 및 측면위치와 관련된 특성의 예시로는 (상부 및 하부 관점에 도시된 바와 같이) 그것의 완곡한 형태(circumferential shape)를 들 수 있다. 기판(140)의 완곡한 형태는 압력 유형의 기판 감지 센서(S')의 참조신호의 압력 정점의 형태에 의하여 대략적으로 반영될 수 있다. 기판(140)의 완곡한 형태의 더 정확한 그림은 바람직하게는 광학 유형의 기판 탐지 센서(S')의 배치에 의해 획득될 수 있다. 그 배치는 길이 방향 및 측면으로 이격된, 통과하는 기판(140)의 다양한 모서리가 특정한 상대적으로 작은 시간 간격, 즉 대략 1초보다 적은 시간 간격 내에 감지되도록 구성된 센서를 포함할 수 있다. 모서리 감지에 기초하여, 대략적인 기판의 형태가 측정될 수 있다.
위의 모든 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특성들은 검사를 위한 표시 장치에 운용자에게 정량화(be quantified), 기록(be recorded) 및 제공(be presented) 될 수 있다. 하지만, 운용자가 항상 감시 및 제어 장치(160)의 표시 장치를 항상 유심히 관찰하지 않거나 문제의 발전(problematic developments)이 발생하였을 때 그것을 감지하기 위한 장치 근처에 있지 않을 수 있다. 따라서, 감시 및 제어 장치(160)는 하나 이상의 기판(140)의 적어도 하나의 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특성, 그것이 어떠한 미리 결정된 값-특정한 허용 오차 범위 내에 있는지를 주기적으로 또한 연속적으로 측정하도록 구성된다. 예를 들어, 만약 장치(100)가 어떤 기판 감지 센서의 위치에서 (기하학적 중심의) 기판(140)의 측면 위치를 측정하기 위해 설치된다면, 감시 및 제어 장치(160)은 기하학적 중심이 공정 터널(102)의 길이 방향의 중심선(측면 벽(108) 사이에서 중간을 연장하는)으로부터 특정한 거리 안에 있는지를 측정하기 위하여 구성될 수 있다. 또 다른 예시에서, 그 장치(100)는 기판(140)의 대략 완곡한 형태를 측정하기 위하여 설치될 수 있다. 그러한 경우, 감시 및 제어 장치는 기판의 형태가 변형되지 않고 손상되지 않은 기판의 형태에 충분히 상응하는지, 그러므로 기판이 바람직하지 않은 응력을 받는지(be subject to undesired stresses) 및/또는 가령 깨지는 것(fracture)에 의하여 손상되었는지 여부를 측정하기 위해 구성될 수 있다.
감시 및 제어 장치(160)는 추가적으로, 적어도 하나의 위치 관련된 특성이 오차 범위에서 벗어날 때, 즉 더 이상 오차 범위 안에 있지 않을 때 예를 들어, 표시 장치에 눈길을 끄는 경고 메시지를 표시하는 것, 내부 소리 생성 장치로 소리 신호를 생성하는 것, 또는 가령 휴대전화와 같은 운용자 통신 단말기(operators communication terminal)에 전기 메시지를 보내는 것에 의하여 운용자를 주의시키도록 구성될 수 있다.
그 대신에 또는 추가적으로, 감시 및 제어 장치(160)는 교정 조치를 시작하기 위하여 구성될 수 있다. 문제되는 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특징이 실제 교정을 허용하는 경우, 교정 조치는 장치(100)의 작동 변수를 적용시키는 것을 포함할 수 있어, 그 특성을 다시 허용 오차 범위 안으로 가져올 수 있다. 예를 들어, 감지된 특성이 특정 기판(140)의 길이 방향 속도이고, 그 기판의 속도가 특정한 미리 결정된 최대 임계값(a certain predetermined maximum threshold)을 초과하는 것이 관찰된 경우, 감시 및 제어장치(160)는 가스 주입 경로(122, 132)에 연계된 가스 공급원이 기판(140) 주위의 가스 베어링(124, 134)의 길이 방향 압력 경도(pressure gradient)에 적합하도록 제어할 수 있어, 그것을 감속하여 그 속도를 다시 최대 임계값 아래로 가져올 수 있다. 그 대신에, 그것이 막힌 것(got stuck)을 의미하는 기판의 속도가 0으로 떨어진 것이 발견될 때, 예를 들어, 감시 및 제어 장치(160)는 기판 주의(140)의 가스 베어링(124, 134)에 음의 압력 경도(negative pressure gradient)를 적용할 수 있어, 그것을 느슨하게 하기 위하여 기판에 거꾸로(backwards) 힘을 가하고/또는 특히 새로운 기판의 삽입을 중단하기 위하여, 기판을 삽입하는 속도를 변화시키도록 공정 터널(102)의 입구에서 기판 피드 조립체를 제어할 수 있다. 여기에서 문제되는 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특성이 실제 교정을 허용하지 않는 경우, 가령, 기판의 파손(fracture)이 감지된 경우, 교정 조치는 운용자에게 알리는 것, 및/또는 장치(100)의 작동을 전체적으로 또는 부분적으로 종료하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 설명적인 실시예가, 일부는 첨부된 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 도면, 개시된 실시예들의 변형은 도면, 발명의 개시 및 청구범위의 연구를 통하여 청구된 발명을 실시하는 통상의 기술자에게 이해되고 달성될 수 있다. 이 명세서의 "일 실시예" 또는 "실시예"를 통한 참조는 실시예와 관련하여 묘사된 특유의 특징(particular feature), 구조 또는 특성(characteristic)이 적어도 하나의 본 발명의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 그러므로, 이 명세서의 다양한 곳에서 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구의 표현은 반드시 동일한 실시예를 나타낼 필요는 없다. 게다가, 하나 이상의 실시예의 특유의 특징, 구조, 또는 특성은 새로운, 명시적으로 설명되지 않은 실시예를 형성하기 위해 어떠한 적절한 형태로 결합될 수 있다.

Claims (27)

  1. - 길이 방향(T)으로 연장하고 적어도 제 1 벽 및 제 2 벽(120, 130)에 의하여 경계되며, 상기 벽은 서로 평행하고 이격되어 벽에 대하여 평행으로 향하는 실질적으로 편평한 기판(140)이 그 사이에 수용되도록 하는 공정 터널(102); 및
    - 제 1 벽 및 제 2 벽 양자에 제공되고, 제 1 벽(120)의 가스 주입 경로는 제 1 가스 베어링(1240)을 제공하기 위해 구성되고, 반면에 제 2 벽(130)의 가스 주입 경로는 제 2 가스 베어링(134)을 제공하기 위해 구성되고, 상기 가스 베어링은 부동적으로 지지하고 상기 기판(140)을 그 사이에 수용하도록 구성되는 복수의 가스 주입 경로(122, 132);
    를 포함하고,
    - 공정 터널의 제 1 벽 및/또는 제 2 벽(120, 130)은 각각의 기판 감지 센서의 위치에 적어도 하나의 기판 감지 센서(S')가 장착되고, 상기 기판 감지 센서는 상기 기판 감지 센서의 위치 근처 및/또는 그 위치에서 상기 제 1 벽 및 제 2 벽 사이에 기판의 존재를 반영하는 참조 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하고;
    - 적어도 하나의 기판 감지 센서(S')와 작동식으로 연결되고, 시간의 함수로서 상기 참조 신호를 기록하고 상기 참조 신호를 처리하도록 구성되는 감시 및 제어 장치(160)를 더 포함하는 장치(100).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기판 감지 센서는 광학 센서(S'₃)를 더 포함하는 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기판 감지 센서는 제 1 가스 베어링 및/또는 제 2 가스 베어링의 가스 압력을 기록하도록 구성되는 압력 센서(S'1 ,2)를 포함하는 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기판 감지 센서(S')는 각각의 기판 감지 센서의 위치가 공정 터널(102)의 길이 방향(T)을 따라 이격된 두 개의 기판 감지 센서를 포함하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 공정 터널(102)은 추가적으로 제 1 벽 및 제 2 벽(120, 130)을 상호 연결하는 두 개의 측면 벽에 의하여 경계되고, 상기 각각의 측면 벽(108)은 복수의 길이 방향으로 이격된 가스 배출 통로(110)를 정의하고,
    상기 적어도 하나의 기판 감지 센서는 각각의 기판 감지 센서의 위치가 상기 공정 터널(102)의 측면 벽(108)에 인접하고, 그것의 길이 방향을 따라서 이격된 두 개의 광학 센서를 포함하는 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기판 감지 센서(S')는 각각의 기판 감지 센서의 위치가 공정 터널(102)의 측면 위치(L)을 따라서 이격된 두 개의 기판 감지 센서를 포함하는 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감시 및 제어 장치(160)는 운영자에 의한 검사를 위하여 적어도 하나의 기판 감지 센서(S')의 참조 신호로 부호화 된 정보를 보여주도록 구성되는 표시 장치를 포함하는 장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감시 및 제어 장치(160)는 적어도 하나의 기판(140)의 적어도 하나의 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특성을 측정하도록 구성되는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 감시 및 제어 장치(160)는 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특성을 측정하기 위하여 복수의 기판 감지 센서(S')의 참조 신호를 사용하도록 구성되는 장치.
  10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 적어도 제어 장치(160)에 의하여 측정되는 적어도 하나의 위치와 관련된 특성은,
    - 시간의 함수로서 기판(140)의 길이 방향의 위치;
    - 기판의 길이 방향의 속도; 및
    - 공정 터널에 존재하는 기판 및 또 다른 기판 사이의 길이 방향의 길이;
    중 하나를 포함하는 장치.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(160)에 의하여 측정되는 적어도 하나의 위치와 관련된 특성은,
    - 기판(140)의 측면-병진 일탈; 및
    - 기판(140)의 회전 일탈(α);
    중 하나를 포함하는 장치
  12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감시 및 제어 장치(160)에 의하여 측정되는 적어도 하나의 위치와 관련된 특성은 실질적으로 편평한 기판의 대체로 완곡한 형태를 포함하는 장치.
  13. 제 8항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감시 및 제어 장치(160)는 그것이 미리 결정된 특성별 허용 오차 범위 내에 있는지 여부의 상기 적어도 하나의 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특성을 측정하도록 구성되는 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 감시 및 제어 장치(160)는 상기 적어도 하나의 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특성이 상기 미리 결정된 특성별 허용 오차범위 내에 있지 않은 것이 감지될 때 교정 조치를 시작하도록 구성되고, 상기 특성을 다시 허용 오차 범위 안으로 가져오기 위하여 상기 교정 조치는 장치(100)의 작동 변수를 적응시키는 것을 포함하는 장치.
  15. - 길이 방향(T)으로 연장하고 적어도 하나의 제 1 벽 및 제 2 벽(120, 130)에 의하여 경계되고, 상기 벽은 서로 평행하고 이격되어 벽에 대하여 평행으로 향하는 실질적으로 편형한 기판(140)이 그 사이에 수용되도록 하는 공정 터널(102)을 제공하는 단계;
    - 제 1 벽(120)의 옆에 흐르는 가스를 제공하는 것에 의하여 제 1 가스 베어링(124)을 제공하고, 제 2 벽(130)의 옆에 흐르는 가스를 제공하는 것에 의하여 제 2 가스 베어링(134)을 제공하는 단계;
    - 연속적으로 제 1 벽(120) 및 제 2 벽(130) 사이에 다수의 기판(140)을 도입하여, 각각의 기판이 부동적으로 제 1 가스 베어링 및 제 2 가스 베어링(124, 134) 사이에 수용되는 단계; 및
    - 공정 터널(102)의 길이 방향(T)을 따라 연속적으로 상기 기판(134)을 이동시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 터널에 적어도 하나의 기판 감지 위치의 근처 및/또는 그 위치에서 제 1 터널 벽 및 제 2 터널 벽(120, 130) 사이에 기판(140)이 존재하는지 여부를 반복적으로 기록하고, 그것에 의하여 시간의 함수로서 상기 적어도 하나의 기판 감지 위치의 근처 및/또는 그 위치에서 제 1 벽 및 제 2 벽 사이에 기판의 존재를 반영하는 적어도 하나의 참조 신호를 기록하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 기록된 참조 신호를 처리하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기록된 참조 신호는 다른 시간에 상기 적어도 하나의 기판 감지 위치에서 상기 복수의 기판들의 복수의, 다른 기판들(140)의 존재를 반영하는 방법.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기록된 참조 신호를 처리하는 단계는 운영자에 의한 검사를 위하여 부호화 된 상기 참조 신호를 표시 장치(162)에 표시하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
    상기 표시되는 정보는 상기 기판 감지 위치로부터 상기 참조 신호의 진폭-대-시간 그래프를 포함하고, 상기 그래프는 공정 터널의 각각의 기판 감지 위치의 근처 및/또는 그 위치에서 상기 복수의 기판들의 기판들 사이에서 상호작용을 보여주기에 적합한 방법.
  19. 제 15항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기록된 참조 신호를 처리하는 방법은
    - 상기 복수의 기판들의 적어도 하나의 기판(140)의 적어도 하나의 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특성을 측정하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특성을 측정하는 것은 복수의 길이 방향 및/또는 측면으로 이격된 기판 감지 위치로부터의 참조 신호를 사용하는 것을 포함하는 방법.
  21. 제 19항 또는 제 20항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 위치와 관련된 특성은 단일 기판(140)의 특성이고,
    - 시간의 함수로서 기판(140)의 길이 방향의 위치; 및
    - 기판의 길이 방향의 속도;
    중 하나를 포함하는 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 위치와 관련된 특성은 기판(140)의 길이 방향의 속도이고, 상기 참조 신호는 적어도 하나의 압력 센서(S'1 ,2)에 의하여 생성되고, 상기 기판의 길이 방향의 속도는 기판의 통과를 기록하는 참조 신호의 정점의 앞서는 또는 뒤따르는 측면의 경사로부터 적어도 일부 측정되는 방법.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 위치와 관련된 특성은 기판(140)의 길이 방향의 속도이고, 상기 참조 신호는 적어도 하나의 광학 기판 감지 센서(S'3)에 의하여 생성되고, 상기 기판의 길이 방향의 속도는 기판의 통과를 기록하는 참조 신호의 정점의 폭으로부터 적어도 일부 측정되는 방법.
  24. 제 19항 또는 제 20항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 위치와 관련된 특성은 단일 기판(140)의 특성이고
    - 기판(140)의 측면-병진 일탈; 및
    - 기판(140)의 회전 일탈(α);
    중 하나를 포함하는 방법.
  25. 제 19항 또는 제 20항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 위치와 관련된 특성은, 가령, 예를 들어,
    - 두 개의 기판 사이의 길이 방향의 간격;
    - 적어도 두 개의 기판 사이의 평균 길이 방향의 간격; 및
    - 트래픽 웨이브 발생의 가능성을 나타내는, 복수의 연속하는 기판들 사이의 길이 방향의 간격 변화;
    와 같은 일반적인 복수 기판(140)의 특징인 방법.
  26. 제 19항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 결정된 특성별 허용 오차 범위 내에 있는지 여부의 적어도 하나의 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특성을 측정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    각각의 기판(들)의 상기 적어도 하나의 길이 방향 및/또는 측면 위치와 관련된 특성이 상기 허용 오차 범위 내에 있지 않다는 것이 감지되면, 공정 터널(102)의 작동 변수를 적응시키는 것을 포함하는 교정 조치를 시작하여 상기 특성을 다시 허용 오차 범위 안으로 가져오는 방법.
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