KR20150073876A - 통합된 얼라이너를 갖는 로봇 - Google Patents
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Abstract
반도체 웨이퍼가 다수의 스테이션들 사이에서 이동하는 동안 반도체 웨이퍼의 정렬을 가능하게 하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇이 제공된다. 통합된 얼라이너를 갖는 로봇은 하나 또는 다수의 로봇 암들을 회전 및/또는 병진시키도록 구성된 회전가능한 웨이퍼 지지부 및 센서를 포함할 수도 있다. 로봇은 스테이션으로부터/내로 및 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터/상에 로봇 암을 사용하여 반도체 웨이퍼를 선택하고 위치시킬 수 있다. 로봇은 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 있을 때 반도체 웨이퍼를 목표된 배향으로 회전시키도록 구성될 수도 있다. 반도체 웨이퍼를 목표된 배향을 회전하는 것은 센서의 도움을 받을 수도 있다. 로봇은 반도체 툴 내의 상이한 위치들 사이에서 이동시키는 포지셔닝 메커니즘을 가질 수도 있다.
Description
반도체 웨이퍼들은 종종 반도체 프로세스 챔버 내외로 이동되기 전후에 배향되거나 재배향, 예를 들어, 회전, 클록킹 (clocked), 또는 인덱싱될 필요가 있다. 반도체 프로세싱 툴에서 반도체 프로세스 챔버 각각에 대해 요구된 반도체 웨이퍼 배향들은 상이할 수 있고 반도체 웨이퍼들은 반도체 프로세스 챔버 각각에서의 프로세싱을 겪기 전에 재배향될 필요가 있을 수도 있다.
본 명세서에 기술된 주제의 하나 이상의 구현예들의 상세들은 첨부된 도면들 및 이하의 기술에 언급된다. 다른 특징들, 양태들, 및 장점들이 기술, 도면들, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 이하의 도면들에서 상대적인 치수들은 스케일링된 도면들로 구체적으로 지시되지 않는 한, 스케일대로 도시될 필요는 없다는 것을 주의한다.
일부 구현예들에서, 반도체 프로세싱 장비에 사용하기 위한 장치가 제공될 수도 있다. 장치는 반도체 툴 내에 설치되도록 구성된 베이스, 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성된 회전가능한 웨이퍼 지지부, 및 제 1 로봇 암을 포함할 수도 있다. 회전가능한 웨이퍼 지지부는 베이스에 의해 직접적 또는 간접적으로 지지되고, 반도체 웨이퍼가 회전 축 상에 실질적으로 중심에 위치되도록 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된다. 제 1 로봇 암은 베이스에 회전가능하게 연결된 제 1 단부; 및 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 제 2 단부를 포함한다. 제 1 로봇 암은 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 반도체 웨이퍼를 위치시키도록 구성될 수도 있고, 회전가능한 웨이퍼 지지부는 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치된 후 반도체 웨이퍼를 회전시키도록 구성될 수도 있다.
장치의 일부 구현예들에서, 제 1 로봇 암은 멀티-링크 암일 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 로봇 암은 제 1 로봇 암은, 베이스에 연결된 제 1 링크; 제 1 링크에 연결된 제 2 링크; 제 1 피봇 조인트 (pivot joint); 및 제 2 피봇 조인트를 더 포함한다. 제 1 피봇 조인트는 제 1 베이스에 대하여 그리고 제 1 피봇 회전 축을 중심으로 제 1 링크의 회전 운동을 제공할 수도 있다. 제 2 피봇 조인트는 제 1 링크에 대하여 그리고 제 2 피봇 회전 축을 중심으로 제 2 링크의 회전 운동을 제공할 수도 있다. 제 1 피봇 회전 축과 제 2 피봇 회전 축 사이의 거리로 규정된 제 1 링크 거리 및 제 2 피봇 회전 축과 웨이퍼 기준 축 사이의 거리로서 규정된 제 2 링크 거리가 있을 수도 있다. 제 1 링크 거리는 제 2 링크 거리보다 작을 수도 있다. 웨이퍼 기준 축은 반도체 웨이퍼가 제 2 단부에 의해 지지될 때 반도체 웨이퍼의 웨이퍼 중심축과 동축으로 규정될 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 멀티-링크 암은 적어도 2 개의 링크들을 포함하고, 2 개의 링크들은 제 1 로봇 암이 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 반도체 웨이퍼를 위치시키기 위한 위치에 있을 때 서로 예각이 되도록 구성될 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 장치는 센서를 더 포함할 수도 있다. 센서는 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부 상의 정렬된 위치에 있을 때를 결정하도록 구성될 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 회전 축에 실질적으로 직교하는 평면 내에서 베이스에 대하여 회전가능한 웨이퍼 지지부를 병진시키도록 구성된 회전가능한 웨이퍼 지지부 병진 메커니즘을 더 포함할 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 장치는 제 2 로봇 암을 더 포함할 수도 있다. 일부 추가적인 이러한 구현예들에서, 장치는 제 1 로봇 암 및 회전가능한 웨이퍼 지지부를 포함하여, 베이스를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 병진시키도록 구성된 포지셔닝 메커니즘을 더 포함할 수도 있다.
일부 구현예들에서, 반도체 웨이퍼 핸들링 방법이 제공될 수도 있다. 이 방법은 베이스에 의해 지지되는 제 1 로봇 암을 사용하여 제 1 장소로부터 제 1 반도체 웨이퍼를 선택하는 (pick) 단계; 및 제 1 로봇 암을 사용하여, 제 1 반도체 웨이퍼를 회전 축 상에 위치시키는 단계를 포함할 수도 있다. 회전가능한 웨이퍼 지지부는 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성되고 베이스에 의해 지지될 수도 있다. 제 1 반도체 웨이퍼는 제 1 반도체 웨이퍼가 회전 축 상에 실질적으로 중심에 위치되도록, 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치될 수도 있다. 이 방법은 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 제 1 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계; 제 1 로봇 암, 회전가능한 웨이퍼 지지부, 및 제 1 반도체 웨이퍼를 포함하여, 베이스를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동시키는 단계; 제 1 로봇 암을 사용하여 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 제 1 반도체 웨이퍼를 선택하는 단계; 및 제 1 로봇 암을 사용하여 제 1 반도체 웨이퍼를 제 2 장소에 위치시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 이러한 구현예들에서, 이 방법은 제 1 시간 기간 동안 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 제 1 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계 및 제 2 시간 기간 동안 제 1 위치로부터 제 2 위치로 베이스를 이동시키는 단계를 더 포함할 수도 있다. 제 1 시간 기간 및 제 2 시간 기간은 적어도 부분적으로 중첩할 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 제 1 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계는, 제 1 미리 결정된 양만큼 제 1 반도체 웨이퍼를 회전시키는 단계; 및 제 1 반도체 웨이퍼 상의 정렬 피처 (alignment feature) 가 정렬된 배향에 있는 것으로 센서에 의해 검출될 때까지 제 2 양만큼 제 1 반도체 웨이퍼를 회전시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 이 방법은 회전가능한 웨이퍼 지지부가 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하는 동안 베이스에 대하여 제 3 위치로부터 제 4 위치로 회전가능한 웨이퍼 지지부를 병진시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 이 방법은 베이스에 의해 지지된 제 2 로봇 암을 사용하여 제 3 장소로부터 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하는 단계; 제 2 로봇 암을 사용하여, 제 2 반도체 웨이퍼가 회전 축 상에 실질적으로 중심이 위치되도록 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 제 2 반도체 웨이퍼를 위치시키는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이 방법은 제 1 로봇 암, 제 2 로봇 암, 회전가능한 웨이퍼 지지부, 제 1 반도체 웨이퍼, 및 제 2 반도체 웨이퍼를 포함하여, 베이스를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동시키는 단계; 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 제 2 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계; 제 2 로봇 암을 사용하여 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하는 단계; 및 제 2 로봇 암을 사용하여 제 2 반도체 웨이퍼를 제 4 장소에 위치시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이 방법의 일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 제 1 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계는 제 1 시간 기간 동안 발생한다. 제 1 위치로부터 제 2 위치로 베이스를 이동시키는 단계는 제 2 시간 기간 동안 발생한다. 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 제 2 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계는 제 3 시간 기간 동안 발생한다. 제 2 시간 기간은 제 1 시간 기간 및 제 3 시간 기간 중 적어도 하나의 시간 기간과 적어도 부분적으로 중첩한다.
일부 구현예들에서, 장치는 포지셔닝 메커니즘, 베이스, 회전가능한 웨이퍼 지지부, 및 제 1 로봇 암을 포함할 수도 있다. 포지셔닝 메커니즘은 장치 내의 복수의 위치들 사이에서 베이스를 이동시키도록 구성될 수도 있다. 회전가능한 웨이퍼 지지부는 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수도 있고, 베이스에 의해 직접적 또는 간접적으로 지지될 수도 있고, 베이스와 함께 이동할 수도 있고, 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성될 수도 있다. 제 1 로봇 암은, 베이스에 회전가능하게 접속된 제 1 단부; 및 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 제 2 단부를 포함할 수도 있다. 제 1 로봇 암은 반도체 웨이퍼의 중심이 실질적으로 회전축에 위치하도록되도록 반도체 웨이퍼를 회전가능한 웨이퍼 상에 위치시키도록 구성될 수도 있고, 회전가능한 웨이퍼 지지부는 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 반도체 웨이퍼가 위치된 후, 반도체 웨이퍼를 회전 축을 중심으로 회전시키도록 구성될 수도 있다.
장치의 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 로봇 암은 멀티-링크 암일 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 로봇 암은, 베이스에 연결된 제 1 링크; 제 1 링크에 연결된 제 2 링크; 제 1 피봇 조인트; 및 제 2 피봇 조인트를 더 포함할 수도 있다. 제 1 피봇 조인트는 제 1 베이스에 대하여 그리고 제 1 피봇 회전 축을 중심으로 제 1 링크의 회전 운동을 제공할 수도 있다. 제 2 피봇 조인트는 제 1 링크에 대하여 그리고 제 2 피봇 회전 축을 중심으로 제 2 링크의 회전 운동을 제공할 수도 있다. 제 1 피봇 회전 축과 제 2 피봇 회전 축 사이의 거리로 규정된, 제 1 링크 거리는 제 2 피봇 회전 축과 웨이퍼 기준 축 사이의 거리로 규정된 제 2 링크 거리보다 작을 수도 있다. 웨이퍼 기준 축은 반도체 웨이퍼가 제 2 단부에 의해 지지될 때 반도체 웨이퍼의 웨이퍼 중심축과 동축으로 규정될 수도 있다. 일부 또는 추가적인 구현예들에서, 멀티-링크 암은 적어도 2 개의 링크들을 포함할 수도 있고, 2 개의 링크들은 제 1 로봇 암이 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 반도체 웨이퍼를 위치시키기 위한 위치에 있을 때 서로 예각이 되도록 구성될 수도 있다.
장치의 일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 포지셔닝 메커니즘은 트랙 가이드를 포함할 수도 있다.
일부 구현예들에서, 제 1 장소; 제 2 장소; 장치 내의 상이한 위치들 간에서 이동가능하도록 구성된 베이스; 베이스에 의해 직접적 또는 간접적으로 지지된 회전가능한 웨이퍼 지지부, 제 1 로봇 암, 및 제어기를 포함하는 장치가 제공될 수도 있다. 회전가능한 웨이퍼 지지부는 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성될 수도 있다. 제 1 로봇 암은, 베이스에 회전가능하게 연결된 제 1 단부; 및 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 제 2 단부를 포함할 수도 있다. 제어기는 하나 이상의 제어기들 및 메모리를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 프로세서들, 메모리, 제 1 로봇 암, 및 회전가능한 웨이퍼 지지부는 통신가능하게 커플링될 수도 있고 메모리는, 제 1 로봇 암이 제 1 장소로부터 반도체 웨이퍼를 선택하게 하고, 제 1 로봇 암이 반도체 웨이퍼를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시키게 하고, 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치된 후 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 회전가능한 웨이퍼 지지부가 반도체 웨이퍼를 정렬시키게 하고, 반도체 웨이퍼가 정렬된 후 제 1 로봇 암이 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼를 선택하게 하고; 및 제 1 로봇 암이 반도체 웨이퍼를 제 2 장소에 위치시키게 하도록 하나 이상의 프로세서들을 제어하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 저장할 수도 있다.
장치의 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 장소는 반도체 웨이퍼 카세트일 수도 있다.
장치의 일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 제 2 장소는 로드록일 수도 있다.
장치의 일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 메모리는, 베이스가 제 1 위치로부터 제 2 위치, 및 제 2 위치로부터 제 1 위치로 이동하게 하도록 하나 이상의 프로세서들을 제어하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 더 포함할 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 장치는 제 2 로봇 암을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서들, 메모리, 제 1 로봇 암, 제 2 로봇 암, 및 회전가능한 웨이퍼 지지부는 통신가능하게 커플링될 수도 있다. 메모리는, 제 2 로봇 암이 제 3 장소로부터 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하게 하고, 제 2 로봇 암이 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 제 2 반도체 웨이퍼를 위치시키게 하고, 제 2 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치된 후 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 회전가능한 웨이퍼 지지부가 제 2 반도체 웨이퍼를 정렬하게 하고, 제 2 반도체 웨이퍼가 정렬된 후 제 2 로봇 암이 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하게 하고, 제 2 로봇 암이 제 2 장소 또는 제 4 장소에 반도체 웨이퍼를 위치시키게 하도록 하나 이상의 프로세서들을 제어하기 위한 추가 프로그램 인스트럭션들을 저장할 수도 있다.
본 개시의 이들 및 다른 양태들은 이하에 열거된 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
도 1a는 회전가능한 웨이퍼 지지부, 베이스, 및 로봇 암을 포함하는 로봇의 예의 오프-앵글 도면을 도시한다.
도 1b는 제 2 로봇 암을 갖는 도 1a의 예시적인 로봇을 도시한다.
도 1c는 센서를 갖는 도 1a의 예시적인 로봇을 도시한다.
도 1d는 제 2 로봇 암 및 센서를 갖는 도 1a의 예시적인 로봇을 도시한다.
도 2는 포지셔닝 레일 상에 통합된 얼라이너를 갖는 로봇의 예의 상면도를 도시한다.
도 3은 통합된 얼라이너를 갖는 로봇을 사용하는 반도체 웨이퍼 핸들링 기법의 예를 상세히 설명하는 흐름도를 도시한다.
도 4a는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 반도체 웨이퍼를 핸들링하는 단계를 도시한다.
도 4b는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 반도체 웨이퍼를 핸들링하는 다른 단계를 도시한다.
도 4c는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 반도체 웨이퍼를 핸들링하는 또 다른 단계를 도시한다.
도 4d는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 반도체 웨이퍼를 핸들링하는 추가적인 단계를 도시한다.
도 5a는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 단계를 도시한다.
도 5b는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 다른 단계를 도시한다.
도 5c는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 또 다른 단계를 도시한다.
도 5d는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 추가적인 단계를 도시한다.
도 6a는 베이스에 대하여 병진하도록 구성된 회전가능한 웨이퍼 지지부를 갖는 로봇의 예를 도시한다.
도 6b는 도 6a에 도시된 위치에 대하여 병진된 회전가능한 웨이퍼 지지부를 갖는 도 6a의 로봇의 예를 도시한다.
도 1b는 제 2 로봇 암을 갖는 도 1a의 예시적인 로봇을 도시한다.
도 1c는 센서를 갖는 도 1a의 예시적인 로봇을 도시한다.
도 1d는 제 2 로봇 암 및 센서를 갖는 도 1a의 예시적인 로봇을 도시한다.
도 2는 포지셔닝 레일 상에 통합된 얼라이너를 갖는 로봇의 예의 상면도를 도시한다.
도 3은 통합된 얼라이너를 갖는 로봇을 사용하는 반도체 웨이퍼 핸들링 기법의 예를 상세히 설명하는 흐름도를 도시한다.
도 4a는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 반도체 웨이퍼를 핸들링하는 단계를 도시한다.
도 4b는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 반도체 웨이퍼를 핸들링하는 다른 단계를 도시한다.
도 4c는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 반도체 웨이퍼를 핸들링하는 또 다른 단계를 도시한다.
도 4d는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 반도체 웨이퍼를 핸들링하는 추가적인 단계를 도시한다.
도 5a는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 단계를 도시한다.
도 5b는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 다른 단계를 도시한다.
도 5c는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 또 다른 단계를 도시한다.
도 5d는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의해 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 추가적인 단계를 도시한다.
도 6a는 베이스에 대하여 병진하도록 구성된 회전가능한 웨이퍼 지지부를 갖는 로봇의 예를 도시한다.
도 6b는 도 6a에 도시된 위치에 대하여 병진된 회전가능한 웨이퍼 지지부를 갖는 도 6a의 로봇의 예를 도시한다.
본 발명자는 반도체 웨이퍼들을 선택하고 (pick) 위치시키고, 선택하는 동작과 위치시키는 동작 사이, 예를 들어, 로봇이 선택하는 장소와 위치시키는 장소 사이에서 이동하는 동안 반도체 웨이퍼들을 정렬할 수 있는 통합된 웨이퍼 얼라이너 (integrated wafer aligner) 를 갖는 로봇을 고안하였다. 통합된 얼라이너를 갖는 로봇은 베이스, 로봇 암, 및 회전가능한 웨이퍼 지지부를 포함할 수도 있다. 베이스는 회전가능한 웨이퍼 지지부 및 로봇 암을 지지하도록 구성될 수도 있다. 게다가, 다양한 구현예들에서 베이스는 또한 센서를 지지할 수도 있고 및/또는 선택하는 장소 및 위치시키는 장소와 같은 다수의 장소들 사이에서 베이스를 이동시키기 위한 포지셔닝 메커니즘을 포함할 수도 있다. 회전가능한 웨이퍼 지지부는 베이스에 대하여 반도체 웨이퍼를 지지하고 회전시키도록 구성될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부는 또한 베이스에 대하여 병진하도록 구성될 수도 있다. 로봇은 하나 이상의 로봇 암들, 예를 들어, 하나 이상의 링크들을 갖는 로봇 암들을 가질 수도 있다. 로봇 암(들)은 반도체 프로세스 챔버들 및 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼들을 선택하고 위치시키도록 구성될 수도 있다. 베이스, 로봇 암 또는 암들 및 회전가능한 웨이퍼 지지부의 이동을 포함하는 로봇의 운동은 로봇에 모션을 제공하는 다양한 모터들 및 다른 액추에이터들을 구동하도록 구성된 제어기에 의해 제어될 수도 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 “반도체 웨이퍼”는 반도체 재료, 예를 들어, 실리콘으로 이루어진 웨이퍼들 및 일반적으로 반도체들로 식별되지 않지만 (예를 들어, 에폭시), 반도체 제작 프로세스 동안 이들 위에 증착된 반도체 재료들을 갖는 재료들로 이루어진 웨이퍼들 모두를 지칭한다. 두 타입들의 웨이퍼의 정렬은 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
이전에 논의된 바와 같이, 반도체 웨이퍼들은 반도체 프로세스 챔버들 내에서 프로세싱될 때 특정한 배향으로 배향되어야 할 수도 있다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼들은 반도체 웨이퍼 프로세싱 동안 프로세스 가스가 반도체 웨이퍼의 후면에 닿는 것을 방지하기 위해 반도체 프로세스 챔버 내의 피처와 반도체 웨이퍼 상의 피처를 정렬시키기 위해 특정한 배향으로 배향되어야 할 수도 있다. 반도체 웨이퍼들은 또한 또는 대안적으로 반도체 프로세스 머신이 불량한 프로세스 결과들을 생성하는 장소의 적절한 진단을 가능하게 하는 특정한 배향으로 배향되어야 할 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 반도체 웨이퍼들은 센서들로 하여금 센서들에 영향을 줄 수 있는 반도체 웨이퍼 상의 피처들을 방지하도록 하는 특정한 배향으로 배향되어야 할 수도 있다. 특정한 웨이퍼 배향이 요구되는 반도체 프로세스들의 일부 예들은 증착 및 에칭 프로세스들을 포함한다.
반도체 웨이퍼들은 로봇들을 사용하여 반도체 프로세스 챔버들 내에서 이동될 수도 있다. 웨이퍼 정렬을 위한 종래의 일 방법은 반도체 툴에 부착된 웨이퍼 정렬 챔버를 갖는 것이다. 웨이퍼 핸들링 로봇은 웨이퍼 정렬 디바이스가 목표된 정렬로 반도체 웨이퍼를 회전시킬 수 있는 웨이퍼 정렬 챔버 내에 반도체 웨이퍼를 위치시킬 수도 있다. 정렬 동안, 로봇은 다른 태스크들을 수행할 수도 있고 또는 정렬이 완료되기를 대기할 수도 있다. 정렬 후에, 로봇은 정렬된 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 정렬 디바이스로부터 선택할 수도 있고 이어서 또한 반도체 툴에 부착된 프로세스 챔버로 반도체 웨이퍼를 이동시킬 수도 있다.
반대로, 통합된 얼라이너를 갖는 로봇은 로봇이 스테이션들, 예를 들어, 반도체 프로세스 챔버들, 로드록들, FOUPs (front-opening unified pods) 등, 또는 이들의 조합들 사이에서 반도체 웨이퍼를 이동시키는 동안 반도체 웨이퍼가 정렬되게 한다. 이는 비-프로세싱, 웨이퍼-핸들링 동작들에 사용된 시간 양을 감소시킬 수 있고, 반도체 웨이퍼들을 프로세스하는데 필요한 전체 프로세스 시간을 감소시킬 수도 있어서, 쓰루풋을 증가시킨다. 통합된 얼라이너를 갖는 로봇의 사용은 또한 웨이퍼 정렬을 챔버를 제공하도록 사용될 수도 있는 공간이 다른 목적들, 예를 들어, 추가적인 프로세스 챔버를 위해 비워지게 한다.
도 1a는 회전가능한 웨이퍼 지지부, 베이스, 및 로봇 암을 포함하는 로봇의 예의 오프-앵글 (off-angle) 도면을 도시한다. 로봇 (102) 이 도시되고 베이스 (106), 로봇 암 (110), 및 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 를 포함한다. 이 구현예에서, 로봇 암 (110) 은 2-링크 암이고, 제 1 링크 (112) 및 제 2 링크 (114) 를 포함한다. 제 1 링크 (112) 는 제 1 피봇 조인트 (116) 를 통해 베이스 (106) 에 연결될 수도 있다. 제 2 링크 (114) 는 제 2 피봇 조인트 (118) 를 통해 제 1 링크 (112) 에 연결될 수도 있다. 다른 구현예들에서, 로봇 암은 하나의 링크만을 포함할 수도 있고 또는 2 개 보다 많은 링크들 (그리고 대응하여 보다 적거나 보다 많은 피봇 조인트들) 을 가질 수도 있다.
로봇 암 (110) 과 같은, 멀티-링크 로봇 암들에 대해, 개별 링크들은 로봇 암 내의 다른 링크들에 독립적으로 또는 의존적으로 이동할 수도 있다. 개별 링크들이 다른 링크들에 독립적으로 이동하도록 구성될 때, 다수의 모터들이 로봇 암을 이동시키기 위해 요구될 수도 있다. 개별 링크들이 다른 링크들에 의존적으로 이동하도록 구성될 때, 단일 모터만이 로봇 암을 연장/후퇴시키기 위해 요구될 수도 있다. 개별 링크들은 또한 동일하거나 동일하지 않은 피봇-대-피봇 거리들을 가질 수도 있다. 제 2 링크 (114) 는 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 말단 이펙터를 포함할 수도 있다. 로봇 암 (110) 은 제 1 장소, 예를 들어, 제 1 스테이션으로부터 반도체 웨이퍼를 선택하고, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 상에 반도체 웨이퍼를 위치시키고, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 에 의해 반도체 웨이퍼의 정렬이 수행된 후, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 로부터 반도체 웨이퍼를 선택하고, 반도체 웨이퍼를 제 2 장소, 예를 들어, 제 2 스테이션 내에 위치시키도록 구성될 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 로봇 암 (110) 은 적어도 2 개의 구성들: 후퇴된 (retracted) 구성 및 연장된 구성 사이에서 이동가능하도록 구성될 수도 있다. 로봇 암 (110) 은 연장된 구성에서 스테이션들로부터/로 반도체 웨이퍼들을 선택하고/위치시키도록 구성될 수도 있다. 후퇴된 구성에서, 로봇 암 (110) 은 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 상에/로부터 반도체 웨이퍼를 위치시키고/선택하게 하도록 구성될 수도 있다. 후퇴된 구성에서, 제 1 링크 (112) 및 제 2 링크 (114) 는 예각을 형성할 수도 있다. 일부 구현예들에서, 로봇 암 (110) 은 후퇴된 구성 및 연장된 구성 이상의 추가적인 구성들 예를 들어, 상이한 연장 거리들을 포함하는 다수의 연장된 구성들 사이에서 이동하도록 구성될 수도 있다. 많은 구현예들에서, 로봇 암 (110) 은 또한 회전하도록 구성될 수도 있다. 로봇 암 (110) 은 임의의 후퇴된 구성, 연장된 구성 또는 로봇 암 (110) 이 그 사이에서 이동할 수도 있는 다른 구성들 사이에서의 로봇 암의 운동과 독립적으로 회전할 수도 있다.
로봇 암 (110) 은 모터 또는 모터들, 예를 들어, 스텝퍼 모터들에 의해 구동될 수도 있고, 로봇 (102) 상 또는 로봇 암 (110) 에 연결된 구동 메커니즘을 갖는 다른 곳에 장착될 수도 있다.
회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 회전 축 (160) 을 중심으로 회전하여 반도체 웨이퍼가 목표된 회전 배향이 될 때까지 반도체 웨이퍼의 중심 축에 평행한 축 (그리고 종종 실질적으로 동축) 을 중심으로 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 에 의해 지지된 반도체 웨이퍼를 회전시키도록 구성될 수도 있다. 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 시계 방향, 반시계 방향 또는 일부 구현예들에서, 어느 하나의 방향으로 회전하도록 구성될 수도 있다. 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 모터, 예를 들어 스텝퍼 모터 또는 로봇 (102) 상에 장착된 다른 구동 메커니즘에 의해 구동될 수도 있고, 또는 구동 메커니즘을 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 에 연결하는 어느 곳이든 장착된 모터에 의해 구동될 수도 있다. 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 패드들, 그립들, 노치들 (notches), 멈춤쇠들 (detents), 또는 다른 지지 피처들과 같은 반도체 웨이퍼들을 지지하기 위한 피처들을 가질 수도 있다.
일부 구현예들에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 또한 회전 축 (160), 예를 들어, z-축을 따라, 반도체 웨이퍼의 병진을 제공하도록 구성될 수도 있다. 일부 다른 또는 추가의 구현예들에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 말단 이펙터 상에 웨이퍼의 중심을 두는 것을 보조하기 위해 회전 축 (160) 에 실질적으로 직교하는 방향으로 반도체 웨이퍼를 병진시키도록 구성될 수도 있다.
베이스 (106) 는 반도체 툴 내에 설치되도록 구성될 수도 있다. 도시된 구현예에서, 로봇 암 (110) 및 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 양자는 베이스 (106) 에 직접적으로 연결된다. 다른 구현예들에서, 로봇 암 및 회전가능한 웨이퍼 지지부 중 하나 또는 양자는 베이스에 간접적으로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 일부 구현예들에서, 로봇 암은 베이스에 직접적으로 연결될 수도 있고 회전가능한 웨이퍼 지지부는 로봇 암 상, 예를 들어, 제 1 피봇 조인트 (116) 의 상단부 상에 장착될 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부는 로봇 암을 통해 베이스에 간접적으로 연결될 수도 있다. 일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 로봇 암 및/또는 회전가능한 웨이퍼 지지부는 베이스에 대하여 병진하도록 구성된 플랫폼 상에 장착될 수도 있고, 플랫폼은 베이스 상에 장착될 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 로봇 암 및 회전가능한 웨이퍼 지지부 양자는 플랫폼을 통해 베이스에 간접적으로 연결될 수도 있다. 로봇 암(들) 및/또는 회전가능한 웨이퍼 지지부가 베이스에 연결되는 방법과 무관하게, 로봇 암(들) 및 회전가능한 웨이퍼 지지부는 베이스를 갖는 유닛으로서 이동할 수도 있다.
도 1b는 제 2 로봇 암을 갖는 도 1a의 예시적인 로봇을 도시한다. 도시된 특정한 구현예 이외에 다수의 암들을 더 갖는 로봇들의 다른 구현예가 있을 수도 있다. 도시된 구현예에서, 더블-암 로봇 (152) 은 도 1a에 도시된 로봇 (102) 의 로봇 암과 비교하여 추가적인 제 2 링크 (114') 를 갖는 더블 로봇 암 (110') 을 포함한다. 추가적인 제 2 링크 (114') 는 제 2 링크 (114) 와 유사하게, 제 1 스테이션 (또는 제 3 스테이션) 으로부터 반도체 웨이퍼를 선택하고, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 상에 반도체 웨이퍼를 위치시키고, 정렬 후에 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 로부터 반도체 웨이퍼를 선택하고, 이어서 제 2 스테이션으로 (또는 제 4 스테이션으로) 반도체 웨이퍼를 위치시키도록 구성될 수도 있다. 도시된 구현예에서, 제 2 링크 (114') 는 제 1 링크 (112) 에 연결된다. 따라서, 추가적인 제 2 링크 (114') 는 제 2 링크 (114) 와 제 1 링크 (112) 를 공유한다. 추가적인 제 2 링크 (114') 는 제 2 피봇 조인트 (118) 를 통해 제 1 링크 (112) 에 연결된다. 제 2 피봇 조인트 (118) 는 제 2 링크 (114) 및 추가적인 제 2 링크 (114') 가 서로에 독립적으로 회전되고 개별적으로 구동될 수 있도록 구성될 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 완전한 제 2 로봇 암이 있을 수 있고, 예를 들어, 제 2 로봇 암은 제 1 로봇 암의 제 1 링크 및 제 2 링크와 별개인 제 1 링크 및 제 2 링크를 가질 수도 있다. 이들 구현예들에서, 제 2 링크들은 제 1 링크들을 공유하지 않아, 로봇 암들 양자가 잠재적으로 운동학적으로 디커플링되게 한다. 일부 추가의 구현예들에서, 예를 들어, 제 3 로봇 암과 같은 추가적인 로봇 암들이 있을 수도 있다.
도 1c는 센서를 갖는 도 1a의 예시적인 로봇을 도시한다. 도시된 구현예에서, 센서 로봇 (154) 은 반도체 웨이퍼가 베이스 또는 일부 다른 기준 프레임에 상대적인 목표된 배향에 있을 때를 검출하기 위한 센서 (120) 를 포함한다. 반도체 웨이퍼는 노치, 슬롯, 패턴 또는 센서 (120) 에 의해 검출될 수도 있는 다른 피처와 같은 정렬 피처를 가질 수도 있고 다수의 반도체 웨이퍼들로 하여금 공통 기준 프레임에 대하여 동일한 각 배향으로 배향되게 할 수도 있다.
센서 (120) 는 예를 들어, 반도체 웨이퍼가 회전되기 때문에 실질적으로 원형인 반도체 웨이퍼의 에지와 교차하기에 충분하게 넓은 광의 “커튼 (curtain)”을 방출하는 광학 센서일 수도 있다. 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부의 회전 축을 중심으로 회전되기 때문에 반도체 웨이퍼의 에지가 통과시키는 커튼으로부터의 광의 양은 점진적으로 변화될 수도 있다 (또는 반도체가 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 완전히 중심을 두도록 위치되면 전혀 변화되지 않는다). 그러나, 반도체 웨이퍼의 외측 에지 상의 인덱싱 노치가 커튼을 통과할 때, 에지가 통과시키는 커튼으로부터의 광의 양은 갑자기 증가될 수도 있다. 광학 센서는 이러한 증가를 검출할 수도 있고 이러한 데이터는 인덱싱 노치, 및 따라서 반도체 웨이퍼가 특정한 회전 위치 또는 배향에 있을 때를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 물론, 이들로 제한되는 것은 아니지만, 머신 비전 센서들 (베이스 및 로봇 암을 사용하여 이동될 수 있거나, 베이스 및 로봇 암으로부터 떨어진 고정된 위치로부터 로봇 암을 관찰할 수도 있는) 을 포함하는 다른 센서들이 사용될 수도 있다.
이 구현예에서, 센서 (120) 는 베이스 (106) 상에 구축된다. 다른 구현예들은 회전가능한 웨이퍼 지지부를 지지하도록 구성된 플랫폼 상, 로봇 암, 또는 로봇 암 및 베이스에 대하여 고정된 반도체 툴의 일부 상과 같은 어디에나 장착된 센서를 가질 수도 있다.
도 1d는 제 2 로봇 암 및 센서를 갖는 도 1a의 예시적인 로봇을 도시한다. 도 1b 및 도 1c에 도시된 구현예들의 조합으로 보일 수도 있는, 도시된 구현예에서, 더블-암 센서 로봇 (156) 은 추가적인 제 2 링크 (114') 및 센서 (120) 를 포함한다. 추가적인 제 2 링크 (114') 는 도 1b에 기술된 추가적인 제 2 링크와 실질적으로 유사하다. 센서 (120) 는 도 1c에 기술된 센서와 실질적으로 유사하다 (어쩌면 2 개의 제 2 링크들을 수용하기 위해 상이한 크기가 될 수도 있지만). 도 1d는 도 1a, 도 1b, 및 도 1c에 기술된 로봇들의 피처들이 조합될 수도 있는 것을 도시하는 예이다; 실제로, 도 1a 내지 도 1d에 대해 논의된 다양한 컴포넌트들이 본 명세서에 기술된 바와 같은 웨이퍼 정렬 동작들을 용이하게 하기 위해 다수의 상이한 구성들에서 조합될 수도 있고, 본 개시는 도시된 구현예들로 지향될 뿐만 아니라, 도 1a 내지 도 1d에 도시된 다양한 컴포넌트들을 결합하는 구현예들을 포함하는, 다른 구현예들로 지향된다. 다른 구현예들은 추가적인 링크들, 추가적인 암들, 다른 위치들에 장착된 센서들, 병진하는 (또는 다른 방향들로 병진하는) 회전가능한 웨이퍼 지지부들, 또는 이러한 피처들의 다른 조합들을 가질 수도 있다.
도 2는 포지셔닝 메커니즘 상의 통합된 얼라이너를 갖는 로봇의 예의 상면도를 도시한다. 베이스, 로봇 암, 및 회전가능한 웨이퍼 지지부는 포지셔닝 메커니즘, 예를 들어, 트랙 가이드 또는 가이드 (또는 선형 병진을 제공할 수 있는 다른 메커니즘) 를 따라 베이스를 구동하는, 볼 스크루, 선형 액추에이터, 등과 같은 선형 병진 시스템의 사용을 통하여 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동될 수도 있다. 도 2의 구현예에서, 로봇 (102) 은 포지셔닝 메커니즘 BB26에 의해 지지된다. 포지셔닝 메커니즘은 로봇으로 하여금 다수의 스테이션들 또는 장소들로부터 반도체 웨이퍼들을 선택하고 위치시키게 하면서 다수의 위치들 사이에서 베이스 및 로봇을 이동시키도록 구성될 수도 있다. 이어서 로봇은 제 1 위치에 있는 동안 반도체 웨이퍼를 선택하고 제 2 위치에 있는 동안 반도체 웨이퍼를 위치시킬 수 있다. 본 개시에서, 반도체 웨이퍼들이 “장소들 (locations)”로부터 선택되는 동안 로봇은 상이한 “위치들 (positions)”로 이동될 것이다.
포지셔닝 메커니즘 (226) 은 예를 들어, 레일 및/또는 가이드들, 도르래들 (pulleys), 벨트들, 선형 액추에이터들, 트랙들, 휠들, 또는 다른 메커니즘들을 포함할 수도 있다. 도시된 구현예에서, 포지셔닝 메커니즘 (226) 은 트랙 가이드들 (228) 을 포함한다. 트랙 가이드들 (228) 은 레일 시스템 또는 컨베이어 벨트 시시스템일 수도 있고, 로봇 (102) 은 선형 액추에이터에 의해 도르래 시스템을 통해, 베이스 상의 휠들을 통해, 또는 선형 병진 힘을 제공할 수도 있는 다른 시스템을 통해 트랙 가이드들 (228) 을 따라 이동될 수도 있다.
도 3은 통합된 얼라이너를 갖는 로봇을 사용하는 예시적인 반도체 웨이퍼 핸들링 기법을 상세하게 설명하는 흐름도이다. 일부 구현예들에서, 시스템 제어기 (하나 이상의 논리적 또는 물리적 제어기들을 포함할 수도 있는) 는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇의 일부 또는 모든 동작들을 제어할 수도 있고 도 3에 도시된 기법 (및 본 명세서에서 나중에 논의되는 다른 기법들) 을 실시하도록 사용될 수도 있다. 시스템 제어기는 하나 이상의 메모리 디바이스들, 하나 이상의 프로세서들, 및 스텝퍼 모터 제어기 보드들과 같은 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 프로세서는 CPU (central processing unit) 또는 컴퓨터, 아날로그 및/또는 디지털 입력/출력 접속부들, 및 다른 유사 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 적절한 제어 동작들을 구현하기 위한 인스트럭션들이 프로세서에 의해 실행될 수도 있다. 이들 인스트럭션들은 제어기의 일부 또는 제어기와 연관된 메모리 디바이스들 상에 저장될 수도 있고 또는 이들은 네트워크를 통해 제공될 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 시스템 제어기는 시스템 제어 소프트웨어 또는 로직을 실행한다.
시스템 제어 로직은 로봇 암 또는 로봇 암들의 운동을 제어하고, 로봇 암의 링크들의 운동을 제어하고, 회전가능한 웨이퍼 지지부를 제어하고, 센서로부터 신호들을 수신하고, 그리고 (존재한다면) 포지셔닝 메커니즘을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수도 있다.
시스템 제어 로직은 임의의 적합한 방식으로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 일반적으로, 장치를 제어하기 위해 사용된 인스트럭션들은 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 설계되거나 구성될 수도 있다. 인스트럭션들은 “프로그래밍”에 의해 제공된다고 할 수 있다. 프로그래밍은, 예를 들어, ASIC (application-specific integrated circuit) 의 일부로서, 디지털 신호 프로세서들에서 하드코딩될 수도 있고, 또는 하드웨어로 구현된 특정한 알고리즘들을 갖는 다른 디바이스들일 수도 있다. 다른 구현예들에서, 프로그래밍은 휘발성 또는 비휘발성 메모리 내에 저장된 소프트웨어로서 제공될 수도 있다. 프로그래밍은 또한 범용 프로세서 상에서 실행될 수도 있는 소프트웨어 또는 펌웨어 인스트럭션들을 포함하는 것으로 이해된다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 컴퓨터-판독가능 프로그래밍 언어로 코딩될 수도 있다.
다양한 서브루틴들 또는 제어 객체들이 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 로봇의 동작을 제어하기 위해 작성될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 시스템 제어 소프트웨어는 본 명세서에 기술된 다양한 파라미터들을 제어하기 위한 IOC (input/output control) 시퀀싱 (sequencing) 인스트럭션들을 포함한다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼 회전 프로세스의 단계 각각은 시스템 제어기에 의해 실행할 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수도 있다.
일부 구현예들에서, 시스템 제어기와 연관된 사용자 인터페이스가 있을 수도 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치의 그래픽적인 소프트웨어 디스플레이 및/또는 프로세스 조건들의 그래픽적인 소프트웨어 디스플레이, 및 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들 등의 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다.
일부 구현예들에서, 동작 조건들과 관련된 파라미터들이 시스템 제어기에 의해 조정될 수도 있다. 비제한적인 예들은 반도체 웨이퍼의 크기, 반도체 프로세스 챔버들의 환경 조건들, 반도체 웨이퍼를 지지하는 링크의 구성, 목표된 웨이퍼 각 배향들/정렬들, 등을 포함한다.
반도체 웨이퍼 핸들링 프로세스를 모니터링하기 위한 신호들은 다양한 센서들을 사용하여 시스템 제어기의 아날로그 입력 접속부 및/또는 디지털 입력 접속부에 의해 제공될 수도 있다. 반도체 웨이퍼 핸들링 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 로봇, 회전가능한 웨이퍼 지지부, 및/또는 센서의 아날로그 출력 접속부 및/또는 디지털 출력 접속부를 통해 제어기에 의해 수신될 수도 있다. 모니터링될 수도 있는 센서들의 비제한적인 예들은 반도체 웨이퍼의 회전 각을 측정하기 위한 센서들 또는 반도체 웨이퍼의 정렬/비정렬된 상태, 베이스의 위치를 측정하기 위한 센서들, 로봇 암(들)의 위치(들)을 모니터링하기 위한 센서들, 등을 포함한다. 적절하게 프로그램된 피드백 및 제어 알고리즘들이 로봇의 프로세스 제어를 유지하기 위해 이들 센서들로부터의 데이터를 사용할 수도 있다.
블록 (302) 에서 도 1a 내지 도 1d에서 기술된 것들 중 하나와 같은 로봇 암을 사용하여 제 1 장소 또는 스테이션으로부터 반도체 웨이퍼가 선택될 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 반도체 웨이퍼는 FOUP (front opening unified pods), 로드록들, 반도체 프로세스 챔버들, 수송 챔버들 등로부터 선택될 수도 있고 제 1 장소 또는 스테이션은 장비의 이들 부분들 중 하나와 연관될 수도 있다.
반도체 웨이퍼가 로봇 암에 의해 선택된 후, 이어서 반도체 웨이퍼는 블록 (304) 에 상세히 설명된 바와 같이, 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이 로봇 암에 의해 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치될 수도 있다. 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치된 후, 반도체 웨이퍼는 블록 (306) 에 상세히 설명된 바와 같이, 회전가능한 웨이퍼 지지부에 의해 목표된 배향으로 회전될 수도 있다. 많은 구현예들에서, 목표된 배향은 블록 (312) 후에 수행된 반도체 프로세싱 단계에 적합한 배향이다. 반도체 웨이퍼가 목표된 배향으로 회전되는지 여부는 도 1c 또는 도 1d에 기술된 센서를 사용하여 검출될 수도 있고, 또는 머신 비전 또는 다른 타입들의 센서들과 같은 다른 기술들을 통해 검출될 수도 있다.
블록 (308) 에서, 로봇 암은 반도체 웨이퍼가 목표된 배향으로 회전된 후 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼를 선택할 수도 있다. 블록 (312) 에서, 로봇은 제 2 위치로 이동될 수도 있고 반도체 웨이퍼는 로봇 암에 의해 제 2 장소 내에 배치될 수도 있다. 제 2 장소는 예를 들어, 반도체 프로세스 챔버, 로드록, 수송 챔버, 또는 반도체 프로세싱 툴 내의 다른 타입의 스테이션일 수도 있다.
도 3의 기법은 또한 블록들 (304 내지 308) 중 일부 또는 전부 동안, 블록 (310) 에 나타낸 바와 같이, 제 1 위치로부터 제 2 위치로 로봇을 이동시키는 것을 포함할 수도 있다. 로봇은 반도체 웨이퍼가 로봇 암에 의해 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치되는 동안, 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부에 의해 회전되는 기간 동안, 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 로봇 암에 의해 선택되는 기간 동안, 또는 블록들 (304, 306, 및 308) 내에서 개략된 임의의 기간들의 조합 동안 제 2 위치로 이동될 수도 있다. 블록 (308) 후 그리고 블록 (312) 전에 발생하는 제 2 위치로의 로봇의 어떤 운동이 있을 수도 있다. 로봇은 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스를 지지하는 포지셔닝 메커니즘을 사용하여 제 2 위치로 이동될 수도 있다.
도 4a는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의한 도 3의 반도체 웨이퍼 핸들링 기법의 단계를 도시한다. 도 4a는 로봇 (102), 반도체 웨이퍼 (422), 및 제 1 장소 (438) 를 도시한다. 도 4a 내지 도 4d의 로봇 (102) 의 구성은 도 1a의 로봇의 구성과 유사하다.
베이스 (106) 는 베이스 용 포지셔닝 메커니즘의 일부일 수도 있는 트랙 가이드들 (228) 에 의해 지지될 수도 있다. 포지셔닝 메커니즘은 반도체 웨이퍼 핸들링 동안 일 위치로부터 다른 위치로 로봇을 이동시키도록 구성될 수도 있다. 도 4a에서, 로봇 (102) 은 로봇 (102) 이 제 1 위치 (434) 에 있을 때, 로봇 암 (110) 이 반도체 웨이퍼 (422) 를 선택하기 위한 제 1 장소 (438) 에 이르기 위해 연장된 구성으로 천이할 수 있도록 선택된 제 1 위치 (434) 에 있다.
로봇 (102) 의 로봇 암 (110) 은 다수의 상이한 기하 구조들로 구성될 수도 있다. 도 4a에 도시된 구현예에서, 제 1 피봇 조인트 (116) 의 제 1 피봇 회전 축 (162) 과 제 2 피봇 조인트 (118) 의 제 2 피봇 회전 축 (164) 간의 거리 및 제 2 피봇 조인트 (118) 의 제 2 피봇 회전 축 (164) 과 웨이퍼 중심 축 (458) 간의 거리는 같지 않을 수도 있다. 다른 구현예들에서, 제 1 피봇 회전 축과 제 2 피봇 회전 축간의 거리 및 제 2 피봇 회전 축과 웨이퍼 중심축 간의 거리는 같을 수도 있다.
도 1a의 로봇 암의 구성과 유사하게, 도 4a의 로봇 암 (110) 은 제 2 링크 (414) 를 포함한다. 도 4a에서, 제 2 링크 (414) 는 반도체 웨이퍼 (422) 를 홀딩하는 말단 이펙터로서 기능한다. 반도체 웨이퍼 (422) 는 임의의 크기의 반도체 웨이퍼, 예를 들어, 300 ㎜ 직경의 반도체 웨이퍼 또는 450 ㎜ 반도체 웨이퍼일 수도 있다. 반도체 웨이퍼 (422) 는 정렬 피처 (424) 및 웨이퍼 중심 축 (458) 을 가질 수도 있다.
도 4a에 있어서, 반도체 웨이퍼 (422) 는 제 2 링크 (414) 에 의해 제 1 장소 (438) 로부터 선택될 수도 있다. 도 4a에서, 로봇 암 (110) 은 연장된 구성이다. 제 1 장소 (438) 는 반도체 프로세스 챔버, FOUP, 로드록, 수송 챔버 내의 스테이션, 또는 반도체 프로세싱 툴의 다른 스테이션일 수도 있다. 제 1 장소 (438) 는 도시된 파선 사각형 영역 내로 명목상으로 규정되지만, 제 1 장소 (438) 는 다른 형상들 및/또는 경계들을 사용하여 규정될 수도 있고, 예를 들어, 제 1 장소 (438) 는 반도체 웨이퍼와 실질적으로 동일한 공간을 차지하는 원형 영역일 수도 있다. 도 4a에서, 베이스 (106) 에 가장 가까운 제 1 장소 (438) 는 제 2 링크 (114) 로 하여금 통과하게 하도록 개방 (또는 개방될 수도 있는 액세스 도어를 통해 액세스가능한) 될 수도 있다. 제 2 링크 (414) 가 제 1 장소 (438) 로부터 반도체 웨이퍼 (422) 를 선택한 후, 로봇 암 (110) 은 연장된 구성으로부터 후퇴된 구성 (이 도면에서 로봇 암 (110) 옆의 휘어진 화살표로 표시됨) 으로 이동할 수도 있다.
도 4a에서, 제 2 링크 (114) 의 오목한 기하 구조는 제 2 링크 (114) 로 하여금 제 2 링크 (114) 가 곧은 측면들을 갖는다면 가능할 수 있는 것보다 포지셔닝 메커니즘 (226) 에 의해 베이스 (106) 의 동시적인 병진 운동 없이 제 1 장소 (438) 로 보다 깊게 도달하게 한다. 오목도 (degree of concavity) 는 제 2 링크 (114) 의 내측 또는 오목부가 제 2 피봇 회전 축 (164) 과 웨이퍼 중심 축 (458) 사이에 걸치는 중심선을 넘는 부분들을 갖는 정도일 수도 있다.
도 4a에서, 반도체 웨이퍼 (422) 는 이 경우에서, 실질적으로 제 2 링크 (114) 의 중심선을 따라 제 2 링크 (114) 로부터 멀리 위치된 웨이퍼 정렬 피처인 목표된 배향으로 아직 회전되지 않았다 (다른 구현예들에서, 목표된 배향은 도시된 것과 상이할 수도 있다). 반도체 웨이퍼의 배향은 다양한 관례들을 통해 기술될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 장소 (438) 로부터 선택될 때, 반도체 웨이퍼 (422) 는 제 2 피봇 회전 축 (164) 을 통과하는 제 1 기준 선과 웨이퍼 중심 축 (458) 사이 및 웨이퍼 중심 축 (458) 을 통과하는 제 2 기준 선과 정렬 피처 (424) 중심 사이에 형성될 수도 있는 제 1 각 (430) 에 의해 규정된 배향일 수도 있다. 이들 기준 선들은 단순히 기준 프레임들로서 사용되고, 유사한 모든 기준 프레임들, 다른 기준 프레임들이 사용될 수도 있고 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주된다는 것이 이해된다.
도 4b는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의한 반도체 웨이퍼 핸들링의 다른 단계를 도시한다. 도 4b에서, 로봇 암 (110) 은 후퇴된 구성일 수 있다. 후퇴된 구성에서, 제 1 링크 (112) 및 제 2 링크 (114) 는 예각을 형성할 수도 있다.
도 4b에서, 반도체 웨이퍼 (422) 는 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치된다. 상이한 구현예들이 다양한 상이한 방법들을 통해 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 반도체 웨이퍼를 위치시킬 수도 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 구현예에 대해, 반도체 웨이퍼는 로봇 암에 의해 회전가능한 웨이퍼 지지부 위에 위치될 수도 있고, 이어서 로봇 암은 반도체 웨이퍼를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상으로 낮추고 이어서 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 지지된 후, 회전가능한 웨이퍼 지지부에 의해서만 지지된 반도체 웨이퍼를 남기면서 더 낮은 위치로 계속 낮춘다. 다른 예에서, 로봇 암은 수직 방향으로 정지된 채로 유지될 수도 있고, 회전가능한 웨이퍼 지지부, 또는 회전하는 회전가능한 웨이퍼 지지부의 적어도 일부는 로봇 암으로부터 반도체 웨이퍼를 들어올리기 위해 상승될 수도 있다. 다른 구현예들은 반도체 웨이퍼를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상으로 낮추고 이어서 더 낮은 위치로 계속해서 낮출 수 있는 로봇 암 및 회전가능한 웨이퍼 지지부의 적어도 일부가 로봇 암으로부터 반도체 웨이퍼를 들어올리기 위해 상승될 수도 있는 회전가능한 웨이퍼 지지부를 포함할 수도 있다. 어떠한 경우에서든, 웨이퍼는 회전가능한 웨이퍼 지지부에 의해 지지될 수도 있고 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치된 후 로봇 암과 접촉하지 않고 회전하기 자유로울 수도 있다.
반도체 웨이퍼 (422) 가 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 상에 위치된 후, 웨이퍼 중심 축 (458) 은 회전 축 (160) 과 동축일 수도 있거나 실질적으로 동축일 수도 있다. 허용오차, 로봇 암의 기울기, 등으로 인해, 2 개의 축들 사이에 사소한 미스매칭이 있을 수 있지만, 반도체 웨이퍼는 일반적으로 회전가능한 웨이퍼 지지부의 회전 축 상에 실질적으로 중심을 두는 것으로 보일 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 회전가능한 웨이퍼 지지부는 아직 반도체 웨이퍼 (422) 를 목표된 배향으로 회전시키지 않았다.
도 4b에서, 도 4b의 로봇 (102) 은 또한 제 1 위치 (434) (도 4b에 도시되지 않지만, 도 4a에 도시됨) 로부터 제 2 위치 (436) (도 4b에 도시되지 않지만, 도 4d에 도시됨) 이동된다 (이 도면에서 오른쪽을 가리키는 화살표로 표시됨). 베이스, 로봇 암, 및 회전가능한 웨이퍼 지지부를 포함하는 반도체 웨이퍼 및 로봇 (102) 은 포지셔닝 메커니즘에 의해 트랙 가이드들 (228) 을 따라 이동될 수도 있다. 트랙 가이드들 (228) 의 포지셔닝 메커니즘은 도 2의 포지셔닝 메커니즘과 구성이 유사할 수도 있다. 로봇 (102) 은 도 3에 기술된 구현예들 중 하나의 적어도 하나의 시간 기간들 동안 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동될 수도 있다. 도 4b의 구현예에서, 포지셔닝 메커니즘은 반도체 웨이퍼 (422) 가 제 2 링크 (114) 에 의해 제 1 장소 (438) 로부터 선택된 후 그리고 반도체 웨이퍼가 제 2 링크 (114) 에 의해 제 2 장소 (440) 에 위치되기 전의 시간 기간에 로봇 (102) 을 이동시킨다. 일부 구현예들에서, 로봇 (102) 은 로봇 암 (110) 이 연장된 구성으로부터 후퇴된 구성으로 이동되는 동안 포지셔닝 메커니즘에 의해 이동될 수도 있지만, 다른 구현예들에서, 로봇 (102) 은 로봇 암이 후퇴된 구성에 있을 때까지 제 1 구성으로부터 제 2 구성으로 이동을 시작하지 않는다.
도 4c는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의한 반도체 웨이퍼 핸들링의 또 다른 단계를 도시한다. 도 4c에서, 반도체 웨이퍼 (422) 는, 로봇 암이 반도체 웨이퍼를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시킨 후 반도체 웨이퍼를 지지할 수도 있는 회전가능한 웨이퍼 지지부에 의해 목표된 배향으로 회전된다. 센서는 반도체 웨이퍼 (422) 가 목표된 배향에 있을 때를 검출하기 위해 정렬 피처 (424) 와 상호작용하도록 구성된다. 센서는 도 4c에 도시되지 않지만, 도 1c 및 도 1d에서 본 개시의 앞부분에서 논의되었다. 반도체 웨이퍼 (422) 가 목표된 배향에 있을 때, 센서는 이러한 배향을 검출할 수도 있고 그러면 회전가능한 웨이퍼 지지부가 반도체 웨이퍼 (422) 를 회전시키는 것을 중단하게 될 수도 있다.
도 4c에 도시된 구현예에서, 목표된 배향이 되기 위해 반도체 웨이퍼 (422) 에 필요한 회전 각은 제 2 각 (432) 일 수도 있다. 제 2 각 (432) 은 Θ2일 수도 있다. 목표된 배향으로 회전하기 위해 반도체 웨이퍼에 필요한 각 Θ2은 설계에 의해 또는 웨이퍼 핸들링 시스템들의 기계적 기울기로 인해, 개별 반도체 웨이퍼 각각에 대해 상이할 수도 있다. Θ2를 통한 회전은 2 이상의 개별 위상들에서 발생할 수도 있다. 예를 들어, 도 4c의 구현예에서, 웨이퍼는 먼저 센서로부터의 데이터를 이용하지 않고 Θ2 보다 적은 양으로 회전될 수도 있다. 이러한 “러프한 (rough)” 회전은 후속하는 “정교한 (fine)” 회전에 사용된 것보다 고속으로 회전될 수도 있고 실질적으로 개방 루프, 즉, 센서로부터의 데이터를 사용하지 않는다 (하지만 회전가능한 웨이퍼 지지부가 회전한 각 양을 결정하기 위해 위치 인코더를 사용할 수도 있다). 초기의 “러프한” 회전 후에, “정교한” 회전이 센서로부터의 데이터의 보조로 수행될 수도 있다. 이러한 방식으로, 웨이퍼는 러프하게 회전하도록 위치되고 나중의 웨이퍼의 회전 배향은 센서로부터의 피드백을 사용하여 보다 정교하게 튜닝될 수도 있다, 예를 들어, 정렬 피처가 센서를 사용하여 정렬될 때까지, 회전된다. 다른 구현예들에서, 그러나, 모든 회전이 센서로부터의 피드백, 예를 들어, 단일 회전 단계를 사용하여 수행될 수도 있다.
도 4b와 유사하게, 도 4c의 로봇 (102) 은 또한 제 1 위치 (434) (도 4c에 도시되지 않지만, 도 4a에 도시됨) 로부터 제 2 위치 (436) (도 4c에 도시되지 않지만, 도 4d에 도시됨) 이동된다 (이 도면에서 오른쪽을 가리키는 화살표로 표시됨). 도 4c의 로봇 (152) 의 포지셔닝 메커니즘은 에서 도 4b의 로봇의 포지셔닝 메커니즘의 구성과 유사한 방식으로 로봇 (152) 을 이동시키도록 구성될 수도 있다.
도 4d는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의한 반도체 웨이퍼 핸들링의 추가적인 단계를 도시한다.
도 4d에서, 로봇 (102) 은 트랙 가이드들 (228) 의 포지셔닝 메커니즘에 의해 제 2 위치 (436) 로 이동된다. 트랙 가이드들 (228) 의 포지셔닝 메커니즘은 도 2에 기술된 포지셔닝 메커니즘과 구성이 유사할 수도 있다. 이 구현예에서, 포지셔닝 메커니즘은 로봇 암 (110) 이 반도체 웨이퍼 (422) 를 제 1 장소 (438) 로부터 선택한 후 그리고 로봇 암 (110) 이 반도체 웨이퍼를 제 2 장소 (440) 에 위치시키기 전에 로봇 (102) 을 제 2 위치 (436) 로 이동시킬 수도 있다. 포지셔닝 메커니즘이 로봇을 이동시키는 기간은 도 3의 블록 (310) 에 대응할 수도 있다.
도 4d에서, 반도체 웨이퍼 (422) 는 목표된 배향으로 회전되고 로봇 암 (110) 은 반도체 웨이퍼 (422) 를 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 로부터 선택하여 제 2 장소 (440) 로 반도체 웨이퍼 (422) 를 이동시킨다. 상이한 구현들이 다양한 상이한 방법들을 통해 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 도 4d에 도시된 구현예에서, 로봇 암은 먼저 반도체 웨이퍼 아래에 위치될 수도 있다. 회전가능한 웨이퍼 지지부는 수직 방향으로 정지된 상태로 유지될 수도 있고 로봇 암은 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼를 들어올리기 위해 상승될 수도 있다. 다른 예에서, 로봇 암은 먼저 반도체 웨이퍼 아래에 위치될 수도 있다. 이어서 회전가능한 웨이퍼 지지부, 또는 회전하는 회전가능한 웨이퍼 지지부의 적어도 일부는 반도체 웨이퍼를 로봇 암 상으로 낮추고 이어서 반도체 웨이퍼가 로봇 암 상에 지지된 후, 로봇 암에 의해서만 지지된 반도체 웨이퍼를 남기면서 더 낮은 위치로 계속 낮춘다. 다른 구현예들은 회전가능한 웨이퍼 지지부의 적어도 일부가 로봇 암 상으로 반도체 웨이퍼를 낮출 수 있고 이어서 보다 낮은 위치로 계속해서 낮출 수 있는 회전가능한 웨이퍼 지지부 및 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼를 들어올리도록 상승되도록 구성된 로봇 암을 포함할 수도 있다. 어떠한 경우에서든, 반도체 웨이퍼는 로봇 암에 의해 지지되고 로봇 암은 반도체 웨이퍼가 로봇 암 상에 위치된 후 반도체 웨이퍼가 회전가능한 웨이퍼 지지부와 접촉하지 않고 후퇴 구성과 연장 구성 사이에서 천이하기 자유로울 수도 있다.
로봇 암 (110) 이 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼 (422) 를 선택한 후, 로봇 암 (110) 은 후퇴된 구성으로부터 연장된 구성으로 이동될 수 있다 (이 도면에서 로봇 암 (110) 옆의 휘어진 화살표로 표시됨). 도 4d에서, 로봇 암 (110) 은 반도체 웨이퍼 (422) 가 제 2 장소 (440) 에 위치되는 연장된 구성에 있을 수도 있다. 다양한 구현예들에서, 제 2 장소 (440) 는 반도체 프로세스 챔버, 전방 개방 통합 포드, 로드록, 수송 챔버의 스테이션 또는 반도체 프로세싱 툴의 다른 스테이션일 수도 있다. 제 2 장소 (440) 는 도시된 파선 사각형 영역으로 내로 명목상으로 규정될 수도 있지만, 제 2 장소 (440) 는 다른 형상들 및/또는 경계들을 사용하여 규정될 수도 있고, 예를 들어, 제 2 장소 (440) 는 실질적으로 반도체 웨이퍼와 같은 공간을 차지할 수도 있다. 도 4d에서, 베이스 (106) 에 가장 가까운 제 2 장소 (440) 의 측면은 제 2 링크 (114) 가 통과하도록 개방될 수도 있다 (또는 개방될 수도 있는 액세스 도어를 통해 액세스가능함).
도 5a는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의한 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 단계를 도시한다. 도 5a는 더블-암 로봇 (152), 반도체 웨이퍼 (422), 및 제 1 장소 (438) 를 도시한다. 제 2 링크 (114) 및 추가적인 제 2 링크 (114') 양자 (추가적인 제 2 링크 (114') 가 제 2 링크 (114) 바로 아래에 위치되기 때문에 도 5a에서 볼 수 없지만, 도 5b에 도시됨) 는 반도체 웨이퍼들을 지지하는 말단 이펙터들로서 기능할 수도 있다. 도 5a 내지 도 5d에 도시된 더블-암 로봇 (152) 의 구성은 도 1b 또는 도 1d의 로봇의 구성과 유사할 수도 있다.
베이스 (106) 는 베이스 용 포지셔닝 메커니즘의 일부일 수도 있는, 트랙 가이드들 (228) 에 의해 지지될 수도 있다. 로봇을 이동시키도록 구성된 포지셔닝 메커니즘은 도 4a 내지 도 4d의 포지셔닝 메커니즘의 구성과 유사할 수도 있다. 도 5a에서, 더블-암 로봇 (152) 은 제 1 위치 (434) 에 있을 수도 있다. 제 1 위치 (434) 는 도 4a의 제 1 위치의 구성과 유사할 수도 있다.
정렬 피처 (424) 및 웨이퍼 중심 축 (458) 을 갖는 반도체 웨이퍼 (422) 는도 4a의 반도체 웨이퍼와 유사한 구성일 수도 있다.
도 5a에서, 더블 로봇 암 (110') 은 반도체 웨이퍼 (422) 를 제 1 장소 (438) 로부터 선택하기 위한 연장된 구성에 있고, 도 4a의 로봇 암이 반도체 웨이퍼를 선택하는 방법과 유사하다. 제 1 장소 (438) 는 도 4a의 제 1 장소와 유사한 구성일 수도 있고, 이전에 논의된 바와 같은 반도체 프로세싱 툴의 임의의 타입의 스테이션일 수도 있다.
도 5a에서, 도 5b에 도시된, 추가적인 제 2 링크 (114') 는 아직 반도체 웨이퍼를 선택하지 않았다. 도 5a에 도시된 구현예에서, 제 2 링크 (114) 는 제 2 링크 (114) 및 이의 반도체 웨이퍼가 제 1 장소 (438) 를 비우고 회전된 후 후속 선택 동작에서 추가적인 제 2 링크 (114') 가 또한 제 1 장소 (438) 로부터 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하는 동안 제 1 장소 (438) 로부터 반도체 웨이퍼를 선택할 수도 있다. 다른 구현예들에서, 추가적인 제 2 링크 (114') 는 도 5a에 도시되지 않은 제 3 장소, 예를 들어, 제 1 장소 (438) 바로 아래로부터 제 2 반도체 웨이퍼를 선택할 수도 있다 (어떤 경우든 제 2 링크 (114) 및 추가적인 제 2 링크 (114') 양자는 보다 많거나 보다 적은 이들 각각의 반도체 웨이퍼들을 동시에 선택할 수 있다). 추가적인 제 2 링크 (114') 는 제 1 장소와 상이한 수평적인 장소인 제 3 장소로부터 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하도록 구성되고, 더블 로봇 암 (110') 은 제 2 링크 (114) 가 반도체 웨이퍼를 선택한 후 그리고 추가적인 제 2 링크 (114') 가 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하기 전의 시간 기간 동안 스스로 재위치될 수도 있다. 더블 로봇 암 (110') 이 스스로 재위치되는 시간 기간 동안, 포지셔닝 메커니즘은 더블-암 로봇 (152) 을 더블 로봇 암 (110') 으로 하여금 제 3 장소에 액세스하게 하는, 도 5a에 도시되지 않은 제 3 위치로 이동시킬 수 있다.
도시된 구현예에서, 제 2 링크 (114) 는 반도체 웨이퍼 (422) 및 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 양자를 회전시키기 위해 필요한 총 시간을 감소시키기 위해 추가적인 제 2 링크 (114') 가 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하기 전에 새로운 위치로 회전하도록 구성될 수도 있다. 또한 다른 구현예들에서, 제 2 링크 (114) 가 반도체 웨이퍼를 선택하기 전, 동시에, 또는 후에 추가적인 제 2 링크 (114') 는 제 2 반도체 웨이퍼를 선택할 수도 있다. 도 5a에서, 반도체 웨이퍼 (422) 는 아직 목표된 배향으로 회전되지 않았다. 반도체 웨이퍼 (422) 는 제 1 각 (430) 에 의해 규정된 배향에 있을 수 있다. 제 1 각 (430) 은 Θ1일 수 있다. 반도체 웨이퍼 (422) 의 배향은 도 4a에 도시된 반도체 웨이퍼의 배향과 유사할 수도 있다.
도 5b는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의한 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 다른 단계를 도시한다.
도 5b에서, 반도체 웨이퍼 (422) 는 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치된다. 도 4b의 기술에서 언급된 바와 같이, 상이한 구현예들이 다양한 방법들을 통해 반도체 웨이퍼를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시킬 수도 있다. 도 5b의 더블-암 로봇 (152) 은 도 4b에 대하여 논의된 바와 유사한 방식으로 반도체 웨이퍼 (422) 를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시키도록 구성될 수도 있다.
도 5b의 구현예에서, 제 2 링크 (114) 는 반도체 웨이퍼 (422) 를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시킨다. 이어서 회전가능한 웨이퍼 지지부가 반도체 웨이퍼 (422) 를 회전시키고 제 2 링크 (114) 는 추가적인 제 2 링크 (114') 가 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시키기 전에 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼 (422) 를 선택한다. 다른 구현예들에서, 추가적인 제 2 링크 (114') 는 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시키고, 이어서 회전가능한 웨이퍼 지지부는 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 회전시키고 추가적인 제 2 링크 (114') 는 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 선택한다. 다른 구현예들은 반도체 웨이퍼 (422) 또는 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 가 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 먼저 위치되도록 구성될 수도 있다.
반도체 웨이퍼 (422) 가 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 상에 위치될 때, 웨이퍼 중심 축 (458) 은 회전 축 (160) 과 동축이거나 실질적으로 동축일 수도 있다. 허용오차, 로봇 암의 기울기, 등으로 인해, 2 개의 축들 사이에 사소한 미스매칭이 있을 수 있지만, 반도체 웨이퍼는 일반적으로 회전가능한 웨이퍼 지지부의 회전 축 상에 실질적으로 중심을 두는 것으로 보일 수 있다.
도 5b에서, 반도체 웨이퍼 (422) 는 회전가능한 웨이퍼 지지부에 의해 목표된 배향으로 회전될 수도 있다. 반도체 웨이퍼 (422) 는 정렬 피처 (424) 를 포함한다. 정렬 피처 (424) 는 반도체 웨이퍼 (422) 를 목표된 배향으로 배향시키기 위해, 반도체 웨이퍼 (422) 가 회전가능한 웨이퍼 지지부에 의해 회전될 때 도 4c에서 정렬 피처가 반도체 웨이퍼를 배향시키기 위해 센서와 상호작용하는 것과 유사하게, 센서와 상호작용하도록 구성될 수도 있다. 정렬 피처 (424) 의 구성은 도 4c의 정렬 피처의 구성과 유사할 수도 있다.
도 5b에 도시된 구현예에서, 목표된 배향에 있기 위해 반도체 웨이퍼 (422) 에 필요한 회전 각은 제 2 각 (432) 일 수도 있다. 제 2 각 (432) 은 Θ2일 수도 있다. 목표된 배향으로 회전하기 위해 반도체 웨이퍼에 필요한 각 Θ2은 개별 반도체 웨이퍼 각각에 대해 상이할 수도 있다. 도 5b의 더블-암 로봇 (152) 상의 회전가능한 웨이퍼 지지부는 회전가능한 웨이퍼 지지부가 Θ2로 회전하도록 구성될 수도 있는 것과 유사한 방식으로 회전하도록 구성될 수도 있다.
도 5b에서, 제 2 링크 (114') 는 제 1 장소 (438) 와 별개인 제 3 장소로부터 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 선택할 수 있다. 제 3 장소는 도면에 도시되지 않지만, 반도체 프로세스 챔버, 전방 개방 통합 포드, 로드록, 수송 챔버 내의 스테이션 또는 반도체 프로세싱 툴의 다른 스테이션일 수도 있다.
도 5b에서, 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 는 아직 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치되지 않았다. 일부 구현예들에서, 반도체 웨이퍼 (422) 가 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치되는 때로부터 반도체 웨이퍼 (422) 가 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 선택되는 때의 기간 동안, 도 3의 블록들 (304, 306, 및 308) 에 대응하여, 제 2 링크 (114') 는, 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 가 반도체 웨이퍼 (422) 가 웨이퍼 중심 축 (458) 을 따라 돌출하지 않는 영역에 있도록 위치된 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 지지할 수도 있고, 또는 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 상에/로부터 반도체 웨이퍼 (422) 를 위치시키고/선택하는 동작 또는 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 에 의해 반도체 웨이퍼 (122) 를 회전시키는 동작을 간섭하지 않도록 위치된다.
도 5b의 구현예에서, 더블-암 로봇 (152) 은 하나의 회전가능한 웨이퍼 지지부를 갖고 하나의 반도체 웨이퍼를 임의의 주어진 시간에 회전시킬 수도 있다. 다른 구현예들은 다수의 반도체 웨이퍼들로 하여금 동시에 회전되도록 다수의 회전가능한 웨이퍼 지지부들을 가질 수도 있다.
도 5b의 더블-암 로봇 (152) 은 도 5a에 도시된 제 1 위치 (434) 로부터 도 5d에 도시된 제 2 위치 (436) 로 이동될 수도 있다 (도면에서 오른쪽을 가리키는 화살표로 표시됨). 로봇을 이동시키도록 구성된 포지셔닝 메커니즘은 도 4a 내지 도 4d의 포지셔닝 메커니즘과 유사한 구성일 수도 있다. 도 5b의 포지셔닝 메커니즘은 도 4a 내지 도 4d에서 로봇 (102) 의 포지셔닝 메커니즘이 로봇 (102) 을 이동시키는 기간과 유사한 기간 동안 더블-암 로봇 (152) 을 이동시킬 수도 있다. 다른 구현예들에서, 더블-암 로봇은 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 상에 퇴적시키고 포지셔닝 메커니즘을 사용하여 베이스 (106) 를 이동시키기 전에 반도체 웨이퍼 (422) 가 정렬되고 제 2 링크 (114) 에 의해 검출될 때까지 대기할 수도 있고, 이는 더블-암 로봇 (152) 이 이동만 하도록 구성될 때, 반도체 웨이퍼 (422) 가 실질적으로 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 및 회전가능한 웨이퍼 지지부 위에 있을 때 더블-암 로봇 (102) 이 병진하는 통로로 하여금, 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 직경보다 약간 넓은, 감소된 폭을 갖게 할 수도 있다.
도 5c는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의한 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 또 다른 단계를 도시한다.
도 5c에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부는 반도체 웨이퍼 (422) 를 정렬된 배향으로 회전시키는 것을 종료하고 제 2 링크 (114) 는 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼 (422) 를 선택한다. 제 2 링크 (114) 는 도 4c의 제 2 링크와 동일하거나 유사한 방식으로 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼 (422) 를 선택하도록 구성될 수도 있다. 도시된 구현예에서, 제 2 링크 (114) 는 추가적인 제 2 링크 (114') 위에 위치된다. 반도체 웨이퍼 (422) 는 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 위에 위치된다. 도 5c에서, 제 2 링크 (114) 및 반도체 웨이퍼 (422) 는 도시되지 않지만, 이들은 추가적인 제 2 링크 (114') 및 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 위에 위치된다. 대신, 도 5c는 추가적인 제 2 링크 (114') 및 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 도시한다.
도 5c에서, 반도체 웨이퍼 (422) 가 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 제 2 링크 (114) 에 의해 선택된 후, 이어서 추가적인 제 2 링크 (114') 는 제 2 링크 (114) 가 반도체 웨이퍼 (422) 를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시키는 방법과 유사하게 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시킨다. 이어서 회전가능한 웨이퍼 지지부는 제 2 각 (432') 에 의해 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 목표된 배향으로 회전시킬 수도 있다. 추가적인 제 2 각 (432') 은 Θ2'일 수도 있고 도 5c의 더블-암 로봇 (152) 의 회전가능한 웨이퍼 지지부는 Θ2로 회전하도록 구성될 수도 있는 도 4c의 로봇의 회전가능한 웨이퍼 지지부와 유사한 방식으로 Θ2'으로 회전하도록 구성될 수도 있다. 회전가능한 웨이퍼 지지부가 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 목표된 배향으로 회전시킨 후, 이어서 추가적인 제 2 링크 (114') 는 제 2 링크 (114) 가 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼 (422) 를 선택하는 방법과 유사하게 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 선택할 수 있다. 제 2 링크 (114) 는 추가적인 제 2 링크 (114') 가 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시키는 때로부터 추가적인 제 2 링크 (114') 가 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 선택하는 때까지의 기간 동안 실질적으로 추가적인 제 2 링크 (114') 위의 위치에서 반도체 웨이퍼 (422) 를 지지할 수도 있다.
도 5b와 유사하게, 도 5c의 더블-암 로봇 (152) 은 제 1 위치 (434) 로부터 (도 5c에 도시되지 않지만, 도 5a에 도시됨) 제 2 위치 (436) 로 (도 5c에 도시되지 않지만, 도 5d에 도시됨) 이동할 수도 있다. 도 5c의 더블-암 로봇 (152) 의 포지셔닝 메커니즘은 도 4a 내지 도 4d의 로봇의 포지셔닝 메커니즘의 구성과 유사한 방식으로 더블-암 로봇 (152) 을 이동시키도록 구성될 수도 있다.
도 5d는 2 개의 로봇 암들을 포함하는 통합된 얼라이너를 갖는 로봇에 의한 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하는 추가적인 단계를 도시한다.
도 5d에서, 더블-암 로봇 (152) 은 트랙 가이드들 (228) 의 포지셔닝 메커니즘을 통해 제 2 위치 (436) 로 이동된다. 도 5b의 포지셔닝 메커니즘은 도 4a 내지 도 4d에서 포지셔닝 메커니즘이 로봇을 이동시키는 것과 유사한 방식으로 로봇 (152) 이동시킬 수도 있다.
도 5d에서, 반도체 웨이퍼 (422) 및 반도체 웨이퍼 (422') 양자는 회전가능한 웨이퍼 지지부에 의해 목표된 배향으로 회전되었다. 제 2 링크 (114) 는 반도체 웨이퍼 (422) 를 지지한다. 추가적인 제 2 링크 (114') 는 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 지지한다.
도 5d의 구현예에서, 더블-암 로봇 (152) 반도체 웨이퍼 (422) 가 제 2 장소에 위치되기 전에 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 를 제 2 장소 (440) 에 위치시키도록 구성될 수도 있다. 다른 구현예들이 반도체 웨이퍼 (422') 를 위치시키기 전에 반도체 웨이퍼 (422) 를 위치시키도록 구성될 수도 있고, 또는 어느 반도체 웨이퍼가 먼저 위치되는지에 대한 특별한 선호도가 없을 수도 있다.
도 5d에서, 더블-암 로봇 (152) 의 더블 로봇 암 (110') 은 추가적인 제 2 링크 (114') 에 대하여 연장된 구성에 있다. 추가적인 제 2 링크 (114') 는 보는 사람의 관점으로부터 제 2 링크 (114) 아래에 위치될 수도 있다. 도시된 구현예에서, 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 가 제 2 장소 (440) 에 위치된 후, 이어서 더블 로봇 암 (110') 은 반도체 웨이퍼 (422) 를 제 2 장소 (440) 에 위치시키기 위해 스스로 재위치될 수도 있다. 다른 구현예들에서, 더블 로봇 암 (110') 은 도 5d에서 도시되지 않은 제 4 장소에 반도체 웨이퍼 (422) 를 위치시킬 수도 있다. 제 2 링크 (114) 및 추가적인 제 2 링크 (114') 양자가 보다 많거나 보다 적은 그들 각각의 웨이퍼들을 동시에 위치시킬 수도 있는 경우 제 4 장소는 제 2 장소 (440) 바로 아래의 장소일 수도 있고, 또는 제 4 장소는 제 2 장소 (440) 와 상이한 수평적인 장소일 수도 있다. 제 4 장소가 제 2 장소 (440) 와 상이한 수평적인 장소이면, 더블 로봇 암 (110') 은, 제 2 반도체 웨이퍼 (422') 이 제 2 장소 (440) 에 위치된 후, 제 2 링크 (114) 가 반도체 웨이퍼 (422) 를 제 4 장소에 위치시키도록 스스로 재위치될 수도 있다. 더블 로봇 암 (110') 이 스스로 재위치되는 시간 기간 동안, 포지셔닝 메커니즘은 더블-암 로봇 (152) 을 도 5a에 도시되지 않은 제 4 위치로 이동시킬 수도 있다. 제 2 장소 (440) 및 제 4 장소는 도 4d의 제 2 장소의 구성과 유사할 수도 있고, 이전에 논의된 바와 같은 반도체 프로세싱 툴 내의 임의의 타입의 스테이션일 수도 있다.
다른 구현예들에서, 반도체 웨이퍼 및 제 2 반도체 웨이퍼를 선택, 회전, 및 위치시키는 것은 상이한 시퀀스들로 수행될 수도 있다. 예를 들어, 특정한 구현예는 이하의 시퀀스를 사용할 수도 있다: 1) 더블-암 로봇은 제 1 위치에 있다. 2) 제 2 링크는 제 1 장소로부터 반도체 웨이퍼를 선택하고 반도체 웨이퍼를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시킨다. 3) 회전가능한 웨이퍼 지지부는 반도체 웨이퍼를 회전시킨다. 4) 제 2 링크는 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 반도체 웨이퍼를 선택한다. 5) 추가적인 제 2 링크는 제 1 또는 제 3 장소로부터 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하고 제 2 반도체 웨이퍼를 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시킨다. 6) 회전가능한 웨이퍼 지지부는 제 2 반도체 웨이퍼를 회전시킨다. 7) 포지셔닝 메커니즘은 회전가능한 웨이퍼 지지부가 제 2 반도체 웨이퍼를 회전시키는 동안 더블-암 로봇을 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동시킨다. 8) 추가적인 제 2 링크는 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 제 2 반도체 웨이퍼를 선택한다. 9) 제 2 링크는 반도체 웨이퍼를 제 2 장소에 위치시킨다. 10) 추가적인 제 2 링크는 제 2 반도체 웨이퍼를 제 2 또는 제 4 장소에 위치시킨다. 하나 또는 다수의 반도체 웨이퍼들을 선택, 위치시키고, 회전시킬뿐만 아니라 로봇을 재위치시키기 위해 추가적으로 다양한 시퀀스들이 가능할 수도 있다. 본 기술에 개략된 방법들은 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
도 6a는 베이스에 대하여 병진하도록 구성된 회전가능한 웨이퍼 지지부를 갖는 로봇의 예를 도시한다. 로봇 (102) 은 도 1a의 로봇과 구성이 유사할 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 반도체 웨이퍼는 다양한 이유들로 인해, 제 2 링크에 대해 정확한 수평적 위치에서 제 2 링크에 의해 지지되지 못할 수도 있다. 반도체 웨이퍼가 제 2 링크에 대하여 정확한 수평적 위치에 있지 않는 경우들에서, 웨이퍼 중심 축 (458) 은 반도체 웨이퍼가 제 2 링크에 의해 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치될 때 회전 축 (160) 과 동축 또는 실질적으로 동축이 아닐 수도 있다. 회전가능한 웨이퍼 지지부가 병진하도록 구성되면, 이는 회전 축 (160) 이 웨이퍼 중심 축 (458) 과 동축 또는 실질적으로 동축에 있도록, 반도체 웨이퍼가 제 2 링크 상의 정확한 수평적 위치에 있지 않더라도, 반도체 웨이퍼가 제 2 링크에 의해 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치되기 전에, 회전 축 (160) 이 웨이퍼 중심 축 (458) 과 동축 또는 실질적으로 동축이되는 위치로 회전가능한 웨이퍼 지지부를 병진시킴으로써 회전가능한 웨이퍼 지지부로 하여금 이동되게 한다.
도 6a에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 의 회전 축을 중심으로 웨이퍼의 회전 운동을 제공하는 것에 부가하여, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 의 회전 축에 직교하는 하나 이상의 방향들에서 병진하도록 구성될 수도 있다. 도시된 구현예에서 도 6a에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 베이스 (106) 의 길이 방향으로 병진하도록 구성될 수도 있다. 다른 구현예들에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 베이스 (106) 의 폭 방향 또는 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 의 회전 축에 직교하는 다른 방향들에서 병진하도록 구성될 수도 있다. 도 6a에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 제 1 지지 위치 (642) 내에 있다.
도 6b는 도 6a에 도시된 위치에 대하여 병진된 회전가능한 웨이퍼 지지부를 갖는 도 6a의 로봇의 예를 도시한다. 도 6b의 로봇 (102) 의 구성은 도 6a의 로봇의 구성과 유사할 수도 있다. 도 6b에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 도 6a에 도시된 바와 같이, 제 1 지지 위치 (642) 로부터 제 2 지지 위치 (644) 로 병진된다. 이 구현예에서, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 반도체 웨이퍼 (422) 를 지지하는 동안, 제 2 지지 위치 (644) 로 병진되지만, 회전가능한 웨이퍼 지지부 (108) 는 또한 반도체 웨이퍼를 지지하지 않으면서 병진될 수도 있다.
본 명세서에서 상술한 장치 및/또는 프로세스는 예를 들어서 반도체 디바이스들, 디스플레이, LED, 광전 패널 등의 제조 또는 가공을 위한 리소그래피 패터닝 툴 또는 프로세스와 함께 사용될 수 있다. 통상적으로, 이러한 툴 또는 프로세스는 반드시 그러한 것은 아니지만 공통 제조 시설 내에서 함께 사용 또는 수행될 수 있다. 막 리소그래피 패터닝은 통상적으로 각각 다수의 가능한 툴을 사용하여서 실현되는 다음의 동작들 중 몇몇 또는 모두를 포함하며, 이 동작들은 (1) 스핀 온 또는 스프레이 온 툴을 사용하여서 기판과 같은 작업 대상에 포토레지스트를 도포하는 단계, (2) 고온 플레이트 퍼니스 또는 UV 경화 툴을 사용하여서 포토레지스트를 경화하는 단계, (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여서 포토레지스트를 가시광선 또는 자외선 또는 x 선 광에 노출시키는 단계, (4) 습식 벤치 (wet bench) 와 같은 툴을 사용하여서 레지스트를 선택적으로 제거하여서 이를 패터닝하도록 포토레지스트를 현상하는 단계, (5) 건식 또는 플라즈마 지원형 에칭 툴을 사용하여서 그 밑의 막 또는 작업 대상으로 레지스트 패턴을 전사하는 단계, (6) RF 또는 마이크로웨이브 플라즈마 레지스트 스트립퍼 (stripper) 와 같은 툴을 사용하여서 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 구성들 및/또는 방법들은 특성의 예시이고, 이들 구체적인 실시예들 또는 예들은 다수의 변형들이 가능하기 때문에 제한적인 의미로 간주되지 않는다는 것이 이해된다. 본 명세서에 기술된 특정한 루틴들 또는 방법들이 임의의 수의 프로세싱 전략들 중 하나 이상을 나타낼 수도 있다. 이와 같이, 예시된 다양한 작용들이 예시된 순서, 다른 순서, 병렬로, 또는 일부 경우들에서 생략되어 수행될 수도 있다. 유사하게, 상기 기술된 프로세스들의 순서는 변할 수도 있다. 부가적으로, 본 명세서에 기술된 구성들의 개별적인 피처들은 본질적으로 단지 예시이다. 개별 피처가 특정한 다른 피처들에 대해 배타적인 것으로 특별히 기술되지 않으면, 개별 피처는 다른 피처들에 배타적이지 않다. 따라서, 다른 피처들에 대해 배타적인 것으로 특별히 기술되지 않은 개별 피처는 다른 피처들과 임의의 수의 상이한 조합들로 결합될 수도 있다.
Claims (24)
- 반도체 툴 내에 설치되도록 구성된 베이스;
회전축을 중심으로 회전하도록 구성된 회전가능한 웨이퍼 지지부; 및
제 1 로봇 암을 포함하고,
상기 회전가능한 웨이퍼 지지부는 상기 베이스에 의해 직접적 또는 간접적으로 지지되고,
상기 회전가능한 웨이퍼 지지부는 반도체 웨이퍼의 중심이 실질적으로 상기 회전축에 위치하도록 상기 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성되고,
상기 제 1 로봇 암은, 상기 베이스에 회전가능하게 연결된 제 1 단부; 및 상기 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 제 2 단부를 포함하고,
상기 제 1 로봇 암은 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 상기 반도체 웨이퍼를 위치시키도록 구성되고,
상기 회전가능한 웨이퍼 지지부는 상기 반도체 웨이퍼가 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치된 후 상기 반도체 웨이퍼를 회전시키도록 구성되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 로봇 암은 멀티-링크 암인, 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 로봇 암은,
상기 베이스에 연결된 제 1 링크;
상기 제 1 링크에 연결된 제 2 링크;
제 1 피봇 조인트 (first pivot joint); 및
제 2 피봇 조인트를 더 포함하고,
상기 제 1 피봇 조인트는 상기 제 1 베이스에 대하여 그리고 제 1 피봇 회전 축을 중심으로 상기 제 1 링크의 회전 운동을 제공하고,
상기 제 2 피봇 조인트는 상기 제 1 링크에 대하여 그리고 제 2 피봇 회전 축을 중심으로 상기 제 2 링크의 회전 운동을 제공하고,
상기 제 1 피봇 회전 축과 상기 제 2 피봇 회전 축 사이의 제 1 링크 거리는 상기 제 2 피봇 회전 축과 웨이퍼 기준 축 사이의 제 2 링크 거리보다 작고, 웨이퍼 기준 축은 상기 반도체 웨이퍼가 상기 제 2 단부에 의해 지지될 때 상기 반도체 웨이퍼의 웨이퍼 중심축과 동축으로 규정되는, 장치. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 멀티-링크 암은 적어도 2 개의 링크들을 포함하고, 상기 2 개의 링크들은 상기 제 1 로봇 암이 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 상기 반도체 웨이퍼를 위치시키기 위한 위치에 있을 때 서로 예각이 되도록 구성되는, 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
센서를 더 포함하고,
상기 센서는 상기 반도체 웨이퍼가 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부 상의 정렬된 위치에 있을 때를 결정하도록 구성되는, 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 축에 실질적으로 직교하는 평면 내에서 상기 베이스에 대하여 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부를 병진시키도록 구성된 회전가능한 웨이퍼 지지부 병진 메커니즘을 더 포함하는, 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 로봇 암을 더 포함하는, 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 로봇 암 및 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부를 포함하고, 상기 베이스를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 병진시키도록 구성된 포지셔닝 메커니즘을 더 포함하는, 장치. - 반도체 웨이퍼 핸들링 방법으로서,
베이스에 의해 지지되는 제 1 로봇 암을 사용하여 제 1 장소로부터 제 1 반도체 웨이퍼를 선택하는 (pick) 단계;
상기 제 1 로봇 암을 사용하여, 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 중심이 실질적으로 회전 축에 위치되도록 상기 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성된 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 위치시키는 단계로서, 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부는 상기 베이스에 의해 지지되는, 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 위치시키는 단계;
상기 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계;
상기 제 1 로봇 암, 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부, 및 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 포함하여, 상기 베이스를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동시키는 단계;
상기 제 1 로봇 암을 사용하여 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 선택하는 단계; 및
상기 제 1 로봇 암을 사용하여 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 제 2 장소에 위치시키는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼 핸들링 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계는 제 1 시간 기간 동안 발생하고,
상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로 상기 베이스를 이동시키는 단계는 제 2 시간 기간 동안 발생하고,
상기 제 1 시간 기간 및 상기 제 2 시간 기간은 적어도 부분적으로 중첩하는, 반도체 웨이퍼 핸들링 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계는,
제 1 미리 결정된 양만큼 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 회전시키는 단계; 및
상기 제 1 반도체 웨이퍼 상의 정렬 피처 (alignment feature) 가 정렬된 배향에 있는 것으로 센서에 의해 검출될 때까지 제 2 양만큼 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 회전시키는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼 핸들링 방법. - 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전가능한 웨이퍼 지지부가 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하는 동안 상기 베이스에 대하여 제 3 위치로부터 제 4 위치로 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부를 병진시키는 단계를 더 포함하는, 반도체 웨이퍼 핸들링 방법. - 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스에 의해 지지된 제 2 로봇 암을 사용하여 제 3 장소로부터 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하는 단계;
상기 제 2 로봇 암을 사용하여, 상기 제 2 반도체 웨이퍼의 중심이 실질적으로 상기 회전 축에 위치되도록 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 상기 제 2 반도체 웨이퍼를 위치시키는 단계;
상기 제 1 로봇 암, 상기 제 2 로봇 암, 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부, 상기 제 1 반도체 웨이퍼, 및 상기 제 2 반도체 웨이퍼를 포함하여, 상기 베이스를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동시키는 단계;
상기 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 상기 제 2 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계;
상기 제 2 로봇 암을 사용하여 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 상기 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하는 단계; 및
상기 제 2 로봇 암을 사용하여 상기 제 2 반도체 웨이퍼를 제 4 장소에 위치시키는 단계를 더 포함하는, 반도체 웨이퍼 핸들링 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계는 제 1 시간 기간 동안 발생하고,
상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로 상기 베이스를 이동시키는 단계는 제 2 시간 기간 동안 발생하고,
상기 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 상기 제 2 반도체 웨이퍼를 정렬하는 단계는 제 3 시간 기간 동안 발생하고,
상기 제 2 시간 기간은 상기 제 1 시간 기간 및 상기 제 3 시간 기간으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 시간 기간과 적어도 부분적으로 중첩하는, 반도체 웨이퍼 핸들링 방법. - 장치로서,
포지셔닝 메커니즘;
베이스로서, 상기 포지셔닝 메커니즘이 상기 장치 내의 복수의 위치들 사이에서 상기 베이스를 이동시키도록 구성되는, 상기 베이스;
회전 축을 중심으로 회전하도록 구성된 회전가능한 웨이퍼 지지부; 및
제 1 로봇 암을 포함하고,
상기 회전가능한 웨이퍼 지지부는,
상기 베이스에 의해 직접적 또는 간접적으로 지지되고,
상기 베이스와 함께 이동하고,
반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성되고,
상기 제 1 로봇 암은,
상기 베이스에 회전가능하게 접속된 제 1 단부; 및
상기 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 제 2 단부를 포함하고,
상기 제 2 단부는,
상기 제 1 로봇 암은 상기 반도체 웨이퍼의 중심이 실질적으로 상기 회전 축에 위치되도록 상기 반도체 웨이퍼를 상기 회전가능한 웨이퍼 상에 위치시키도록 구성되고,
상기 회전가능한 웨이퍼 지지부는 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 상기 반도체 웨이퍼가 위치된 후, 상기 반도체 웨이퍼를 회전시키도록 구성되는, 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 로봇 암은 멀티-링크 암인, 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 로봇 암은,
상기 베이스에 연결된 제 1 링크;
상기 제 1 링크에 연결된 제 2 링크;
제 1 피봇 조인트; 및
제 2 피봇 조인트를 더 포함하고,
상기 제 1 피봇 조인트는 상기 제 1 베이스에 대하여 그리고 제 1 피봇 회전 축을 중심으로 상기 제 1 링크의 회전 운동을 제공하고,
상기 제 2 피봇 조인트는 상기 제 1 링크에 대하여 그리고 제 2 피봇 회전 축을 중심으로 상기 제 2 링크의 회전 운동을 제공하고,
상기 제 1 피봇 회전 축과 상기 제 2 피봇 회전 축 사이의 제 1 링크 거리는 상기 제 2 피봇 회전 축과 웨이퍼 기준 축 사이의 제 2 링크 거리보다 작고, 웨이퍼 기준 축은 상기 반도체 웨이퍼가 상기 제 2 단부에 의해 지지될 때 상기 반도체 웨이퍼의 웨이퍼 중심축과 동축으로 규정되는, 장치. - 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 멀티-링크 암은 적어도 2 개의 링크들을 포함하고, 상기 2 개의 링크들은 상기 제 1 로봇 암이 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 상기 반도체 웨이퍼를 위치시키기 위한 위치에 있을 때 서로 예각이 되도록 구성되는, 장치. - 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포지셔닝 메커니즘은 트랙 가이드를 더 포함하는, 장치. - 장치로서,
제 1 장소;
제 2 장소;
상기 장치 내의 상이한 위치들 간에서 이동가능하도록 구성된 베이스;
상기 베이스에 의해 직접적 또는 간접적으로 지지된 회전가능한 웨이퍼 지지부로서, 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부는 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성되는, 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부;
제 1 로봇 암; 및
하나 이상의 프로세서들 및 메모리를 갖는 제어기를 포함하고,
상기 제 1 로봇 암은,
상기 베이스에 회전가능하게 연결된 제 1 단부 ; 및
상기 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 제 2 단부를 포함하고,
상기 하나 이상의 프로세서들, 상기 메모리, 상기 제 1 로봇 암, 및 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부는 통신가능하게 커플링되고,
상기 메모리는,
상기 제 1 로봇 암이 상기 제 1 장소로부터 상기 반도체 웨이퍼를 선택하게 하고,
상기 제 1 로봇 암이 상기 반도체 웨이퍼를 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치시키게 하고,
상기 반도체 웨이퍼가 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치된 후 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부가 상기 반도체 웨이퍼를 정렬시키게 하고,
상기 반도체 웨이퍼가 정렬된 후 상기 제 1 로봇 암이 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 상기 반도체 웨이퍼를 선택하게 하고; 및
상기 제 1 로봇 암이 상기 반도체 웨이퍼를 상기 제 2 장소에 위치시키게 하도록
상기 하나 이상의 프로세서들을 제어하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 저장하는, 장치. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 장소는 반도체 웨이퍼 카세트인, 장치. - 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
상기 제 2 장소는 로드록인, 장치. - 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
상기 메모리는,
상기 베이스가 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동하게 하고,
상기 베이스가 상기 제 2 위치로부터 상기 제 1 위치로 이동하게 하도록 상기 하나 이상의 프로세서들을 제어하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 더 포함하는, 장치. - 제 20 항에 있어서,
제 2 로봇 암을 더 포함하고,
상기 하나 이상의 프로세서들, 상기 메모리, 상기 제 1 로봇 암, 상기 제 2 로봇 암, 및 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부는 통신가능하게 커플링되고,
상기 메모리는,
상기 제 2 로봇 암이 제 3 장소로부터 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하게 하고,
상기 제 2 로봇 암이 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 상기 제 2 반도체 웨이퍼를 위치시키게 하고,
상기 제 2 반도체 웨이퍼가 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부 상에 위치된 후 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부를 회전시킴으로써 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부가 상기 제 2 반도체 웨이퍼를 정렬하게 하고,
상기 제 2 반도체 웨이퍼가 정렬된 후 상기 제 2 로봇 암이 상기 회전가능한 웨이퍼 지지부로부터 상기 제 2 반도체 웨이퍼를 선택하게 하고,
상기 제 2 로봇 암이 상기 제 2 장소 또는 제 4 장소에 상기 반도체 웨이퍼를 위치시키게 하도록
상기 하나 이상의 프로세서들을 제어하기 위한 추가 프로그램 인스트럭션들을 저장하는, 장치.
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