KR20150088207A - 프로세스 모듈의 접촉 자동-캘리브레이션 - Google Patents

프로세스 모듈의 접촉 자동-캘리브레이션 Download PDF

Info

Publication number
KR20150088207A
KR20150088207A KR1020150011297A KR20150011297A KR20150088207A KR 20150088207 A KR20150088207 A KR 20150088207A KR 1020150011297 A KR1020150011297 A KR 1020150011297A KR 20150011297 A KR20150011297 A KR 20150011297A KR 20150088207 A KR20150088207 A KR 20150088207A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
end effector
alignment
contact
surface portions
alignment surface
Prior art date
Application number
KR1020150011297A
Other languages
English (en)
Inventor
리차드 엠. 블랭크
피터 에스. 타우라드
제이콥 리 하이스터
Original Assignee
램 리써치 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 램 리써치 코포레이션 filed Critical 램 리써치 코포레이션
Publication of KR20150088207A publication Critical patent/KR20150088207A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67742—Mechanical parts of transfer devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H01L21/681—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment using optical controlling means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/22—Connection or disconnection of sub-entities or redundant parts of a device in response to a measurement
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45031—Manufacturing semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50026—Go to reference plane, cube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/673—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68707—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a robot blade, or gripped by a gripper for conveyance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Abstract

프로세스 모듈 내에 기판의 로봇 배치를 위한 접촉 자동-캘리브레이션을 위한 방법들 및 시스템들이 제공된다. 접촉 자동-캘리브레이션은 프로세스 모듈 내의 정렬 베이스에 대한 로봇 엔드 이펙터 포지셔닝의 자동 캘리브레이션을 가능하게 한다. 접촉 자동-캘리브레이션은 생산 동안에 경험되는 온도 및 압력과 유사한 온도 및 압력에서 프로세스 모듈의 캘리브레이션을 가능하게 한다. 엔드 이펙터는 정렬 베이스와 접촉하면 엔드 이펙터를 이 정렬 베이스와 정렬시키도록 구성된 하나 이상의 정렬 표면부들을 갖는다. 접촉 후에, 집어올림 또는 배치 움직임 동안에 엔드 이펙터의 위치 및 엔드 이펙터의 캘리브레이션된 위치가 결정될 수 있다. 일부 구현예들에서, 엔드 이펙터가 기판을 생산 동안에 전달하는 때에 엔드 이펙터의 포지셔닝은 적용된 배치 보정사항과 함께 배치 좌표에 기초한다.

Description

프로세스 모듈의 접촉 자동-캘리브레이션{TOUCH AUTO-CALIBRATION OF PROCESS MODULES}
상이한 타입들의 툴들이 반도체 디바이스 제조 동안에 수백 개의 프로세싱 동작들을 수행하는데 사용된다. 이러한 동작들 중 대부분이 매우 낮은 압력에서 진공 챔버들 내에서 수행된다. 기판들, 예를 들어서 반도체 웨이퍼들은 프로세스 챔버들에 기계적으로 커플링된 웨이퍼 핸들링 시스템들을 사용하여서 프로세스 챔버들로 도입되고 프로세스 챔버들 내의 반도체 웨이퍼 페데스탈들 상에 배치된다. 웨이퍼 핸들링 시스템들은 반도체 웨이퍼들을 팩토리 플로어 (factory floor) 로부터 프로세스 챔버들 내의 반도체 웨이퍼 페데스탈들로 전달한다. 이러한 시스템들은 반도체 웨이퍼들을 대기 상태들 (atmospheric conditions) 로부터 매우 저압의 상태로 있게 하고 다시 역으로 있게 하는 로드락들 및 반도체 웨이퍼들을 다양한 위치들로 이동시키는 로봇들을 포함한다. 반도체 웨이퍼 페데스탈들 상에서의 반도체 웨이퍼들의 정확한 배향은 웨이퍼들이 디펙트들이 없는 것을 보장하는데 있어서 중요하다. 웨이퍼 핸들링 시스템들의 캘리브레이션은 또한 일관되게 정확한 캘리브레이션들을 보장하기 위해서 캘리브레이션 프로세스에서의 보다 큰 재현성으로부터 이점을 얻을 것이다. 반도체 웨이퍼들 상의 디펙트들의 수를 줄이도록 웨이퍼 핸들링 시스템들의 정확하고 재현가능한 캘리브레이션이 필요하다.
본 명세서에서 기술되는 논의 대상의 하나 이상의 구현예들의 세부사항들이 첨부 도면들 및 이하의 설명에서 제시된다. 다른 특징들, 양태들, 및 장점들이 이 설명, 도면들 및 청구항들에서 자명할 것이다. 다음의 도면들의 상대적 치수들은 축척처리된 도면들이라고 구체적으로 명시되지 않는이상, 축척대로 도시되지 않을 수 있다.
일부 구현예들에서, 반도체 프로세싱 장비와 함께 사용되는 방법이 제공될 수 있다. 이 방법은 하나 이상의 정렬 표면부들을 갖는 엔드 이펙터 (end effector) 를, 하나 이상의 정렬 표면부들 모두가 정렬 베이스 (aligning base) 와 접촉할 때까지, 정렬 베이스를 향해서 움직이는 단계; 엔드 이펙터를 움직이도록 동작가능한 모터에 의해서 가해진 토크 값을 측정하는 단계; 하나 이상의 정렬 표면부들 모두의 정렬 베이스와의 접촉을 토크 값으로부터 검출하는 단계; 하나 이상의 정렬 표면부들 모두가 정렬 베이스와 접촉 중일 때에 엔드 이펙터의 배치 좌표 (placement coordinate) 를 결정하는 단계; 및 배치 좌표를 사용하여서 엔드 이펙터에 대한 기판 전달 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
이 방법의 일부 구현예들에서, 기판 전달 위치를 결정하는 단계는 배치 좌표에 배치 보정사항 (placement correction) 을 적용하는 단계를 포함한다. 일부 이러한 구현예들에서, 배치 보정사항은 각도 컴포넌트 (angular component) 를 포함한다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 배치 보정사항은 선형 컴포넌트 (linear component) 를 포함한다.
일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 배치 보정사항에 대한 계산은 온도 값을 사용하는 것을 더 포함한다. 일부 이러한 구현예들에서, 배치 보정사항은 방법이 수행되는 때에 분위기 온도와 상이한 온도 값을 사용하여서 계산된다.
일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 배치 보정사항만큼 엔드 이펙터가 움직일 수 있다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 엔드 이펙터는 2 개 이상의 정렬 표면부들을 갖는다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 엔드 이펙터는 오직 2 개의 정렬 표면부들만을 갖는다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 하나 이상의 정렬 표면부들은 정렬 베이스에 대한 접평면들 (tangent planes) 에서만 정렬 베이스와 접촉한다.
일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 접촉은 토크 값의 변화를 측정함으로써 검출된다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 접촉은 토크 값의 50 내지 1000 퍼센트의 증가를 측정함으로써 검출된다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 방법은 40 내지 500 ℃의 분위기 온도에서 수행된다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 방법은 대기 압력보다 낮은 압력들 (sub-atmospheric pressures) 에서 수행된다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 정렬 베이스는 페데스탈에 연결된다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 정렬 베이스는 실질적으로 원형이다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 정렬 베이스는 반도체 웨이퍼 페데스탈에 연결된다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 방법은 배치 보정사항을 배치 좌표에 적용함으로써 결정된 위치에 있는 엔드 이펙터를 사용하여서 기판을 반도체 웨이퍼 페데스탈에 배치하는 단계를 더 포함한다.
일부 구현예들에서, 반도체 프로세싱 장비와 함께 사용되는 장치가 제공될 수 있다. 이 장치는 정렬 베이스; 하나 이상의 정렬 표면부들을 갖는 엔드 이펙터로서, 하나 이상의 정렬 표면부들은 정렬 베이스와 접촉하도록 구성되는, 엔드 이펙터; 엔드 이펙터를 움직이도록 동작가능한 모터; 엔드 이펙터를 움직이는데 사용된 모터의 토크 값을 측정하고 토크 값을 출력하도록 구성된 센서; 및 프로그램 인스트럭션들을 포함하는 제어기를 포함한다. 프로그램 인스트럭션들은, 엔드 이펙터를 정렬 베이스를 향해서 움직이기 위한 코드; 센서에 의해서 출력된 토크 값을 수신하기 위한 코드; 하나 이상의 정렬 표면부들 모두가 정렬 베이스와 접촉한 것을 토크 값에 기초하여서 검출하기 위한 코드; 엔드 이펙터의 배치 좌표를 결정하기 위한 코드; 및 배치 좌표를 사용하여서 엔드 이펙터에 대한 기판 전달 위치를 결정하기 위한 코드를 포함한다.
장치의 일부 구현예들에서, 엔드 이펙터는 2 개 이상의 정렬 표면부들을 갖는다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 엔드 이펙터는 기판을 홀딩하게 구성된다. 일부 이러한 구현예들에서, 엔드 이펙터는 기판의 배치를 위해서 구성된 제 1 구역을 가지며 정렬 표면부들은 제 1 구역 외측에 있다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 정렬 표면부들은 기판을 홀딩하도록 구성된 제 1 표면으로부터 멀어지게 연장되는 핀들이다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 정렬 표면부들은 기판을 홀딩하도록 구성된 제 1 표면으로부터 멀어지게 연장된 돌출부들이다.
일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 정렬 표면부들은, 정렬 시퀀스 동안에 정렬 베이스와 접촉하고; 정렬 시퀀스 동안에 엔드 이펙터를 배치상태로 가이드 (guide) 하며; 엔드 이펙터 상의 제 1 구역 외측에 존재하도록 구성되며, 제 1 구역은 엔드 이펙터가 기판을 홀딩할 때에 정렬 베이스 위에 놓이도록 구성된다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 정렬 표면부들을 베어링들이다.
일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 기판 전달 위치를 결정하는 것은 배치 좌표에 배치 보정사항을 적용하는 것을 포함한다. 일부 이러한 구현예들에서, 프로그램 인스트럭션들은 배치 보정사항만큼 엔드 이펙터를 움직이기 위한 코드를 포함한다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 배치 보정사항은 선형 컴포넌트를 포함한다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 배치 보정사항은 각도 컴포넌트를 포함한다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 배치 보정사항은 온도 컴포넌트를 더 포함한다.
일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 정렬 베이스는 반도체 웨이퍼 페데스탈에 연결된다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 장치는 반도체 웨이퍼 페데스탈 및 프로세스 스테이션을 더 포함한다. 정렬 베이스는 반도체 웨이퍼 페데스탈에 연결되며, 반도체 웨이퍼 페데스탈은 프로세스 스테이션의 일부이며, 정렬 베이스, 반도체 웨이퍼 페데스탈, 프로세스 스테이션, 엔드 이펙터, 모터, 센서 및 제어기는 반도체 프로세스 툴을 형성한다.
일부 구현예들에서, 반도체 프로세싱 장비와 함께 사용되는 장치가 제공될 수 있다. 이 장치는 단부에 엔드 이펙터를 포함하는 암, 암을 움직이게 동작가능한 모터, 암을 움직이기 위해서 사용된 모터의 토크 값을 측정하는 센서를 포함할 수 있다. 엔드 이펙터는 암에 인터페이스하도록 구성된 부착 단부, 기판을 홀딩 및 지지하도록 구성된 제 1 구역, 및 하나 이상의 정렬 표면부들을 포함하며, 이 정렬 표면부들은 제 1 구역 외측에 있으며 정렬 시퀀스 동안에 정렬 베이스와 접촉하고 정렬 시퀀스 동안에 엔드 이펙터를 배치상태로 가이드하며 엔드 이펙터 상의 제 2 구역 외측에 존재하게 구성되며, 제 2 구역은 엔드 이펙터가 기판을 홀딩 중일 때에 정렬 베이스 위에 놓이도록 구성된다.
장치의 일부 구현예들에서, 엔드 이펙터는 2 개 이상의 정렬 표면부들을 갖는다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 엔드 이펙터는 기판을 홀딩하게 구성된다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 정렬 표면부들은 기판을 홀딩하게 구성된 제 1 표면으로부터 멀어지게 연장된 돌출부들이다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 정렬 표면부들은 베어링들이다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 암은 기판의 위치를 엔드 이펙터에 정렬하는 기판 정렬 특징부를 더 포함한다. 일부 다른 또는 추가적 이러한 구현예들에서, 정렬 표면부들은 정렬 베이스에 대한 접평면들에서만 접촉하도록 구성된 2 개의 표면부들을 포함한다.
일부 구현예들에서, 반도체 프로세싱 장비와 함께 사용되는 방법이 제공될 수 있다. 이 방법은 하나 이상의 정렬 표면부들을 갖는 엔드 이펙터를 명령된 위치로 움직이는 단계; 엔드 이펙터의 실제 위치를 측정하는 단계; 명령된 위치와 실제 위치 간의 차로부터, 하나 이상의 정렬 표면부들 모두의 정렬 베이스로의 접촉을 검출하는 단계; 하나 이상의 정렬 표면부들 모두가 정렬 베이스와 접촉 중인 때에 엔드 이펙터의 배치 좌표를 결정하는 단계; 및 배치 좌표를 사용하여서 엔드 이펙터에 대한 기판 전달 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
도 1은 접촉 자동-캘리브레이션 시스템을 갖는 반도체 프로세스 툴의 실례이다.
도 2는 반도체 프로세스 툴을 동작시키는 장기 스케줄의 실례를 예시하는 프로세스 흐름 시트이다.
도 3은 접촉 자동-캘리브레이션의 실례를 예시하는 프로세스 흐름 시트이다.
도 4a 내지 도 4d는 접촉 자동-캘리브레이션의 특정 스테이지들에서의 정렬 표면부들을 포함하는 엔드 이펙터 (end effector) 를 갖는 로봇 암 및 정렬 베이스의 특정 구현예의 그래픽 표현이다.
도 5는 특정 구현예에서 접촉 자동-캘리브레이션 시스템의 특정 컴포넌트들을 예시하는 프로세스 흐름도이다.
도 6은 정렬 베이스 및 정렬 표면부들을 포함하는 엔드 이펙터를 갖는 로봇 암의 실례이다.
도 7은 접촉 자동-캘리브레이션 시에 상이한 컴포넌트들 간의 상호작용의 실례를 예시하는 프로세스 흐름도이다.
도 8은 접촉 자동-캘리브레이션 시에 제어기에 의해서 수행되는 단계들의 시퀀스의 실례를 예시하는 프로세스 흐름도이다.
도 9는 접촉 자동-캘리브레이션 시에 배치 보정사항 (placement correction) 을 계산할 시에 취해진 특정 단계들의 실례를 예시하는 프로세스 흐름도이다.
도 10a 및 도 10b는 접촉 자동-캘리브레이션 방법에서 사용된 정렬 표면부들을 갖는 엔드 이펙터의 실례를 도시한다.
도 11a 내지 도 11d은 접촉 자동-캘리브레이션 시에 사용되는 엔드 이펙터들에 대한 다양한 상이한 정렬 표면부 구성들의 실례이다.
기판들, 예를 들어서 반도체 웨이퍼들의 예를 들어서 프로세스 모듈들 내에서의 정확한 배치는 기판에 걸쳐서 균일한 프로세싱을 보장하기 위해서 중요하다. 기판들은 대체적으로 자신들의 엔드 이펙터들 상에서 기판들을 지지하는 전달 로봇들에 의해서 프로세스 모듈들 내로 배치된다. 전달 로봇이 기판을 정확하게 배치하기 위해서, 프로세스 모듈에 대한 엔드 이펙터의 위치는 배치가 실행되기 이전에 캘리브레이션된다.
현 엔드 이펙터 캘리브레이션 기법들은 복잡한 피스처들 (fixtures), 예를 들어서 특별한 페데스탈 링들, 다월들 (dowels) 또는 특별한 반도체 웨이퍼들을 요구한다. 이러한 픽처들은 부피가 나가며 연장된 셋-업 절차들을 필요로 하며 캘리브레이션이 개방된 반도체 프로세스 챔버와 함께 수행되는 것을 요구한다. 따라서, 현 기법들은 캘리브레이션이 오직 대기 압력 및 실온에서만 가능하게 한다. 반도체 프로세스 챔버들은 때로 대기 압력보다 매우 낮은 압력에서 그리고 상승된 온도들에서 동작한다. 따라서, 압력 및 온도 변화들에 대한 캘리브레이션-후 보정들이 정확한 배치를 위해서 요구될 수도 있다. 현재의 최상의 실시는 이러한 보정사항들을 시각적으로 결정하는 것이다.
접촉 자동-캘리브레이션은 기판들을 일 위치, 예를 들어서 반도체 프로세스 챔버로/로부터 기판들을 전달하기 위한 엔드 이펙터의 신속하고 정확한 캘리브레이션을 가능하게 한다. 접촉 자동-캘리브레이션은 반도체 프로세스 툴이 로봇 암의 엔드 이펙터의 정렬 베이스, 예를 들어서 프로세스 챔버 내의 페데스탈로의 배치를 자동으로 캘리브레이션하게 한다. 엔드 이펙터는 정렬 베이스와 접촉하면 엔드 이펙터를 이 정렬 베이스와 정렬시키도록 구성된 하나 이상의 정렬 표면부들을 갖는다. 접촉 후에, 엔드 이펙터의 배치 좌표가 결정되고 배치 보정사항이 계산될 수 있다. 일부 구현예들에서, 생산 동안에 엔드 이펙터가 기판을 프로세스 챔버로/로부터 전달하는 때에 엔드 이펙터의 위치는 적용된 배치 보정사항과 함께 배치 좌표를 기초로 한다.
접촉 자동-캘리브레이션은 픽스처들 없이 엔드 이펙터의 캘리브레이션을 가능하게 한다. 어떠한 픽스처들도 요구되지 않기 때문에, 캘리브레이션은 실제 생산 프로세스의 압력 및 온도에서 그리고 온도 및 압력이 실제 생산 프로세스의 조건들에 매우 근접한 환경들에서 수행될 수 있으며, 이로써 (필요하다면) 환경적 인자들을 보상하기 위해서 필요한 보정사항들을 단순화할 수 있다. 픽스처들의 셋-업이 또한 제거되어 시간 및 복잡도를 줄인다. 추가적으로, 엔드 이펙터가 각 캘리브레이션 회 동안에 동일한 기준점들 (datum points) 로 캘리브레이션되기 때문에, 접촉 자동-캘리브레이션은 재현성이 높으며, 이로써 엔드 이펙터에 의한 반도체 웨이퍼의 반도체 웨이퍼 페데스탈 상에서의 배향의 매우 일관된 캘리브레이션들을 낳는다.
일부 실시예들에서, 엔드 이펙터의 하나 이상의 정렬 표면부들 및 정렬 베이스는 엔드 이펙터의 위치를 자동으로 정렬시키며, 이로써 배치 보정사항의 계산을 단순화시킨다. 접촉 자동-캘리브레이션의 특정 구현예는 정렬 표면부들이 오직 캘리브레이션 프로세스 동안에서만 정렬 베이스와 접촉하도록 구성된 정렬 표면부들을 포함한다. 생산 동안에, 정렬 표면부들과 정렬 베이스 간에 접촉이 없어서, 입자 생성을 최소화시킨다.
도 1은 접촉 자동-캘리브레이션 시스템을 갖는 반도체 프로세스 툴의 실례이다. 도 1에 도시된 반도체 프로세스 툴 (102) 은 기판들, 예를 들어서 300 mm 직경 반도체 웨이퍼들 및 450 mm 직경 반도체 웨이퍼들을 포함하는 임의의 크기의 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하는데 사용된다. 전달 모듈 (138), 로드락 (136), 및 프로세스 모듈 (104) 은 도 1에 도시된 반도체 프로세스 툴 (102) 의 메인 컴포넌트들이다. 전달 모듈 (138) 은 로봇 암 (116) 및 엔드 이펙터 (106) 을 포함하는 이중-암형 로봇을 수용한다. 프로세스 모듈 (104) 은 반도체 웨이퍼 페데스탈 (110) 을 포함하는 다수의 반도체 웨이퍼 페데스탈들을 수용한다. 전달 모듈 (138) 은 프로세스 모듈 (104) 및 로드락 (136) 과 통한다. 특정 구현예들에서, 프로세스 모듈 (104) 은 기판들을 대기 압력보다 낮은 압력들에서 및/또는 높은 온도들에서, 예를 들어서 40 내지 500 ℃ 온도들에서 프로세싱한다.
도 1의 전달 모듈 (138) 은 기판들을 로드락 (136) 으로부터 프로세스 모듈 (104) 로 그리고 다시 반대로 전달하도록 구성된다. 프로세스 모듈 (104) 이 대기 압력보다 낮은 압력에 있을 때에, 전달 모듈 (138) 도 역시 대기 압력보다 낮은 압력에서 유지될 수 있다. 프로세스 모듈 (104) 이 대기 압력보다 낮은 압력에 있을 때에, 기판들이 로봇 암 (116) 에 의해서 프로세스 모듈 (104) 내로 도입되기 이전에 대기 압력 분위기와 대기 압력보다 낮은 압력의 분위기 간에서 천이하는 때에 펌프-다운하기 위해서 로드락 (136) 내로 배치될 수 있다. 로봇 암 (116) 은 프로세싱하기 위해서 기판들을 로드락 (136) 으로부터 집어서 프로세스 모듈 (104) 내의 반도체 웨이퍼 페데스탈 (110) 상으로 위치시키도록 구성된다. 로봇 암 (116) 이 기판들을 반도체 웨이퍼 페데스탈 (110) 상으로 정확하게 배치시키기 위해서, 본 명세서에서 기술된 접촉 자동-캘리브레이션 방법들 및 시스템들은 반도체 웨이퍼 페데스탈 (110) 에 대해서 로봇 암 (116) 및 엔드 이펙터 (106) 를 캘리브레이션하는데 사용될 수 있다. 반도체 웨이퍼 페데스탈 (110) 은 도 4에서 기술되는 바와 같이 정렬 베이스를 지지하도록 구성될 수 있다. 기판들이 프로세싱된 후에, 로봇 암 (116) 은 기판들을 프로세스 모듈 (104) 내의 반도체 웨이퍼 페데스탈 (110) 로부터 들어 올려서 이들을 로드락 (136) 내로 배치한다.
다양한 구현예들에서, 전달 모듈 (138) 은 1 개, 2 개 또는 3 개 이상의 로봇 암들을 포함하는 로봇을 수용하며, 각 로봇 암은 하나 이상의 엔드 이펙터를 가질 수 있다. 또한 다양한 구현예들에서, 프로세스 모듈 (104) 은 다수의 기판들을 프로세싱하기 위해서 2 개 이상의 반도체 웨이퍼 페데스탈들을 수용할 수 있다. 로드락 (136) 은 한번에 전달할 다수의 기판들을 수용하도록 구성될 수 있다. 또한, 오직 하나의 프로세스 모듈 (104) 만이 도 1에 도시되었지만, 다수의 단일-스테이션 또는 다중-스테이션 프로세스 모듈들이 전달 모듈 (138) 에 연결될 수 있다. 본 명세서에서 개시된 바와 같은 접촉 자동-캘리브레이션은 각 반도체 웨이퍼 페데스탈에 대한 각 로봇 엔드 이펙터의 포지셔닝을 캘리브레이션하는데 사용될 수 있다. 접촉 자동-캘리브레이션은 로드락 (136) 또는 다른 웨이퍼 스테이션 내의 웨이퍼 지지부들에 대해서 캘리브레이션하기 위해서 채용될 수도 있다.
도 2는 반도체 프로세스 툴을 동작시키는 장기 스케줄의 실례를 예시하는 프로세스 흐름 시트이다. 프로세스는, 접촉 자동-캘리브레이션 방법이 생산 이전에 반도체 프로세스 툴에 대해서 수행되는 때에, 블록 202 에서 시작한다. 블록 202 에서 수행될 수 있는 접촉 자동-캘리브레이션의 실례들이 도 7, 도 8 및 도 9를 참조하여서 이하에서 더 기술된다. 반도체 프로세스 툴이 캘리브레이션된 후에, 기판들의 생산이 블록 204 에서 도시된 바와 같이 수행된다. 이 생산은 재-캘리브레이션 조건이 만족될 때까지 계속된다. 이는 블록 206 에서 도시된다. 재-캘리브레이션 조건은 다양한 인자들의 임으의 조합일 수 있다. 특정 구현예들에서, 이러한 인자들은 반도체 프로세스 툴이 마지막으로 캘리브레이션된 이후로 경과한 시간, 최종 캘리브레이션 이후로의 생산 사이클 회수, 프로세싱된 기판들에서 검출된 디펙트들의 개수, 예상치 않는이벤트, 예를 들어서, 반도체 프로세스 툴로의 충격력의 인가, 및 다른 인자들을 포함할 수 있다. 이 조건이 만족하면, 프로세스는 블록 202 으로 돌아간다.
도 3은 접촉 자동-캘리브레이션의 실례를 예시하는 프로세스 흐름 시트이다. 접촉 자동-캘리브레이션은 엔드 이펙터가 생산 동안에 기판들을 집어올리고 기판들을 배치시킬 위치를 결정하도록 구성된다. 블록 302 에서, 엔드 이펙터는 정렬 베이스를 향해서 이동 중이다. 이하의 설명이 주로 정렬 베이스로서 프로세스 모듈 내의 페데스탈을 지칭하지만, 다른 기판 지지 목적지들이 특정 구현예들에서 적합하게 사용될 수 있다. 블록 302 에서 엔드 이펙터의 경로에 대한 방향은 대체적으로 생산 동안에 기판들을 집어올리거나 배치시키기 위해서 엔드 이펙터가 있어야 할 위치를 엔드 이펙터가 가까스로 지나가도록 하게 할 것일 수 있다.
엔드 이펙터가 이동하면, 엔드 이펙터 상의 정렬 표면부들이 정렬 베이스와 접촉한다. 특정 구현예들에서, 엔드 이펙터는 정렬 베이스와 접촉한 후에 새로운 각 방향 (angular direction) 으로 자기-정렬되게 구성된다. 정렬 표면부들은 블록 304 에서 도시된 바와 같이 모든 정렬 표면부들이 완전하게 정렬 베이스와 접촉한 후에 엔드 이펙터의 이동을 정지시키도록 구성된다. 엔드 이펙터 상의 정렬 표면부들의 실례들은 도 11a 내지 도 11d를 참조하여서 이하에서 더 기술된다. 정렬 표면부들이 완전하게 정렬 베이스와 접촉한 후에, 이 접촉은 블록 306 에서 검출된다. 접촉을 검출하는 방법들의 실례들은 이하에서 도 7 및 도 8을 참조하여서 더 기술된다.
블록 308 에 의해서 예시된 바와 같이, 일단 모든 정렬 표면부들이 완전히 정렬 베이스와 접촉하면, 엔드 이펙터의 위치가 결정된다. 일부 구현예들에서, 블록 308 은 엔드 이펙터의 하나 이상의 배치 좌표들을 결정하는 것을 수반할 수 있다. 블록 310 은 엔드 이펙터의 위치를 결정한 후에, 기판 전달 위치가 엔드 이펙터의 위치로부터 결정되는 것을 더 예시한다. 기판 전달 위치는 생산 동안에 엔드 이펙터가 기판들을 배치 및/또는 집어올리는 위치이다. 기판 전달 위치를 결정하는 것은 배치 보정사항을 계산하는 것을 수반할 수 있다. 특정 구현예들에서, 엔드 이펙터 및 정렬 베이스는, 정렬 표면부들이 완전히 정렬 베이스와 접촉한 때에, 엔드 이펙터가 기판을 집어올리거나 배치시키기 위해서 실제 생산 프로세스 동안에 엔드 이펙터가 있어야 할 위치로부터 떨어진 위치에 위치되게, 구성된다. 이러한 구현예들에서, 배치 보정사항은 실제 생산 프로세스 동안에 엔드 이펙터가 이동해야 할 위치를 결정하는 것을 돕도록 결정된다. 이로써, 엔드 이펙터가 생산 동안에 기판들을 집어올리거나 배치시키기 위해서 이동할 위치는 모든 정렬 표면부들이 정렬 베이스와 접촉하면 엔드 이펙터의 위치를 취하고 (있다면) 배치 보정사항을 적용함으로써 결정될 수 있다. 다른 구현예들에서, 엔드 이펙터가 생산 프로세스 동안에 기판을 집어올리거나 배치시키기 위해서 엔드 이펙터가 있어야 할 위치에 실질적으로 도달하는 때에 엔드 이펙터 및 정렬 베이스는 완전히 서로 접촉한다. 이러한 구현예들에서, 배치 보정사항 값은 제로일 수 있다. 추가 구현예들에서, 배치 보정사항은 환경적 조건들을 보상하기 위한 인자들을 사용하여서 계산될 수 있다. 예를 들어서, 배치 보정사항은 생산 동안과 비교되는, 접촉 자동-캘리브레이션의 수행 동안의 분위기 온도에서의 차를 보상하기 위한 인자들을 가질 수 있다. 배치 보정사항은 또한 추가 환경적 조건들, 예를 들어서 분위기의 압력을 보상하기 위한 인자들을 가질 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 접촉 자동-캘리브레이션의 특정 스테이지들에서의, 정렬 표면부들을 포함하는 엔드 이펙터를 갖는 로봇 암과 정렬 베이스의 특정 구현예의 그래픽적 표현이다. 이 구현예에서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 로봇 암 (116) 의 메인 컴포넌트들은 엔드 이펙터 (106), 제 1 로봇 암 링크 (140), 제 2 로봇 암 링크 (142), 및 링크 피봇 (448) 이다. 제 1 로봇 암 링크 (140), 제 2 로봇 암 링크 (142) 은 링크 피봇 (448) 을 중심으로 θ 방향으로 관절운동하도록 구성된다. 접촉 방지-캘리브레이션 프로세스 동안에, 링크 피봇 (448) 은 제 1 로봇 암 링크 (140) 및 제 2 로봇 암 링크 (142) 가 외력에 따라서 관절운동하게 하도록 구성되는데, 즉 링크 피봇 (448) 은 접촉 자동-캘리브레이션 동안에 풀린 (loose) 구성으로 존재하여서 외력이 제 1 로봇 암 링크 (140) 및 제 2 로봇 암 링크 (142) 을 원위치시킨다. 이 구현예에서, 다음과 같은 2 개의 정렬 표면부들이 로봇 암 (116) 상에 존재한다: 정렬 표면부들 (408a) 및 (408b). 지점 (444) 은 엔드 이펙터 (106) 가 생산 동안에 기판들을 집어올리거나 배치시키는 중에 정렬 베이스 (412) 상의 대응하는 지점 (446) 과 정렬하도록 구성된 엔드 이펙터 (106) 상의 지점이다. 지점 (444) 은 도 4a에 도시된 바라보는 방향으로 정렬 베이스 (412) 상으로 지점 (444) 을 투영하는 바가 실질적으로 지점 (446) 과 일치하는 때에 지점 (446) 과 정렬된다. 실질적으로 일치한다는 것은 특정 허용오차 내에서 정렬됨을 말한다. 정렬 표면부들 (408a) 및 (408b) 은 접촉 자동-캘리브레이션 프로세스 동안에 엔드 이펙터와 정렬되도록 정렬 베이스 (412) 와 상호작용하게 구성된다. 정렬 베이스 (412) 는 원형 형상인 정렬 베이스들을 포함하여, 본 기술 분야의 당업자에게 알려진 임의의 구성일 수 있다.
도 4a는 특정 구현예들에서 사용되는 바와 같은 접촉 자동-캘리브레이션의 일 단계이다. 도 4a에서, 모터가 정렬 힘 (450) 을 로봇 암 (116) 에 대해서 가할 수 있다. 정렬 힘 (450) 은 로봇 암 (116) 이 정렬 베이스 (412) 를 향해서 움직이게 한다. 도 4a에서, 엔드 이펙터 (106) 는 아직 어떠한 지점에서도 정렬 베이스 (412) 와 접촉하지 않았다. 따라서, 링크 피봇 (448) 은 여전히 θ 각 (454a) 에 있으며, 이 θ 각은 접촉 자동-캘리브레이션 프로세스의 시작 시에 설정된 초기 각이다. 이 θ (454a) 은 도 4a에서 θ1로서 도시된다. 도 4a에서, 정렬 힘 (450) 은 엔드 이펙터 (106) 에 대해서 실질적으로 선형인 힘을 인가할 수 있다.
도 4b는 도 4a 이후의 접촉 자동-캘리브레이션의 후속 단계를 도시한다. 도 4b에서, 엔드 이펙터 (106) 상의 정렬 표면부 (408a) 가 정렬 베이스 (412) 와 지점 (452) 에서 접촉하였다. 정렬 표면부 (408b) 는 아직 정렬 베이스 (412) 와 접촉하지 않았는데, 그 이유는 접촉 자동-캘리브레이션 프로세스를 수행하기 이전에 초기 정렬 동안에 정렬 베이스에 대해서 로봇 암 (116) 이 오정렬되었기 때문이다. 지점 (452) 은 로봇 암 (116) 에 대한 고정 조인트로서 효과적으로 작용한다. 이로써 도 4b에서, 정렬 힘 (450) 은 이제 엔드 이펙터 (106) 에 대해서 선형 힘 및 회전 모멘트 (450a) 모두를 인가할 수 있다.
도 4c는 도 4b 이후의 접촉 자동-캘리브레이션의 후속 단계를 도시한다. 도 4c에서, 도 4b의 단계로부터의 회전 모멘트 (450a) 가 엔드 이펙터 (106) 를 회전시켜서 정렬 표면부 (408b) 또한 정렬 베이스 (412) 와 접촉하였다. 양 정렬 표면부들의 접촉으로부터 로봇 암 (116) 의 움직임에 대한 저항이 커지면서 로봇 암 (116) 을 구동시키는 모터에 의해서 출력되는 토크에서 변화가 발생한다. 도 4c의 실례에서, 제어기 출력된 토크의 변화를 검출하여서 모든 정렬 표면부들의 접촉을 검출한다. 다른 구현예들에서, 제어기가 엔드 이펙터의 명령된 위치와 엔드 이펙터의 실제 위치 간의 차로부터 모든 정렬 표면부들의 접촉을 검출할 수 있다.
모든 정렬 표면부들의 접촉을 검출한 후에, 엔드 이펙터 (106) 의 배치 좌표가 결정될 수 있다. 이 배치 좌표는 특정 기준 프레임 내에서 엔드 이펙터 (106) 의 위치를 표시한다. 예를 들어서, 일부 구현예들에서, 제어기는 엔드 이펙터 (106) 의 배치 좌표를 다음과 같은 2 개의 컴포넌트들로 분할한다: 각 (angular) 컴포넌트 및 선형 컴포넌트. 엔드 이펙터 (106) 는 링크 피봇 (448) 의 각을 θ (454b) 로 변화시켰다. 제어기는 θ 각의 θ (454b) 로의 변화를 검출한다. 도시된 구현예에서, θ (454b) 는 θ2로서 도시되며 배치 좌표의 각도 컴포넌트이다. 추가적으로, 접촉 자동-캘리브레이션의 이 구현예의 일부로서, 정렬 표면부들 (408a) 및 (408b) 이 정렬 베이스 (412) 와 접촉하는 때에, 지점 (444) 은 지점 (446) 과 정렬되지 않았다. 지점들 (444) 와 (446) 간의 선형 거리가 제어기에 의해서 검출되고 이 선형 거리는 배치 좌표의 선형 컴포넌트이다. 선형 거리 검출은 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 임의의 방법을 통해서 달성될 수 있으며 이러한 방법들은 로봇 암 및 정렬 베이스 상의 위치 센서들을 통한 방법, 그 밖의 장소에 장착된 위치 센서들을 통한 방법, 또는 정렬 표면부들 및 정렬 베이스의 기하구조에 기초한 계산들을 통한 방법을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 이 거리는 알려지거나/지고 저장 매체 내에 저장될 수 있다.
도 4d는 도 4c 이후의 접촉 자동-캘리브레이션의 단계를 도시한다. 엔드 이펙터 (106) 의 배치 좌표를 결정한 후에, 제어기는 기판 배치 및/또는 기판을 집어올림을 위해서 엔드 이펙터가 움직여야 할 기판 전달 위치를 결정한다. 일부 구현예들에서, 이는 배치 보정사항을 결정하는 것을 수반한다. 이 실례에서, 이 배치 보정사항은 지점들 (444) 및 (446) 이 실질적으로 정렬하기 위해서 엔드 이펙터 (106) 가 이 배치 좌표로부터 움직여야 할 양이다. 실질적으로 정렬된다는 것은 특정 허용 오차 내에서 정렬되는 것을 말한다. 구현예들에 따라서, 배치 보정사항은 각 보정사항, 선형 보정사항, 또는 양자일 수 있다. 이 구현예에서, 배치 보정사항은 선형 보정사항 및 각 보정사항을 모두 포함한다.
배치 보정사항은, 이 구현예에서, 지점들 (444) 및 (446) 이 실질적으로 정렬되기까지 엔드 이펙터가 선형으로 움직여야 하는 것을 요구한다. 정렬 표면부들 (408a) 및 (408b) 은 양 정렬 표면부들이 정렬 베이스 (412) 와 접촉하는 때에 엔드 이펙터 (106) 의 움직임을 정지시키도록 구성된다. 정렬 표면부들 및 정렬 베이스의 기하구조는 지점 (444) 가 지점 (446) 으로부터 허용오차 내에 있을 때에 움직임이 언제나 정지되게 구성된다. 수평 면에서의 예시적인 선형 허용오차는 양 방향에서 ±.010"이다. 이 실례에서, 엔드 이펙터를 움직이는 배치 보정사항은 이러한 선형 거리이다. 연결 지점 (444) 에 의해서 형성된 축과 링크 피봇 (448) 의 회전 축이 지점 (446) 의 허용오차 내에 있게 되도록 정렬 표면부들 (408a) 및 (408b) 이 엔드 이펙터 (106) 를 정렬시키도록 구성되기 때문에, 이 배치 보정사항이 적용되는 때에는 엔드 이펙터는 각 방향으로는 움직이지 않는다. 그러나, 이 배치 보정사항을 배치 좌표에 적용하는 것은 링크 피봇 (448) 의 θ 각이 각 (454c) 로 보정되게 할 수 있는데, 이는 θ 각이 90 도 있지 않으며 이로써 엔드 이펙터의 선형 움직임이 링크 피봇 (448) 의 θ 각의 변화를 낳을 것이기 때문이다. 이 보정된 θ 각 (454c) 은 θ3으로서 표시된다.
도 5는 특정 구현예에서 접촉 자동-캘리브레이션 시스템의 특정 컴포넌트들을 예시하는 프로세스 흐름도이다. 이 구현예에서, 접촉 자동-캘리브레이션 시스템은 제어기 (530) 를 포함하며, 이 제어기는 접촉 자동-캘리브레이션 프로세스의 일부 또는 모든 동작들을 제어할 수 있다. 다양한 구현예들에서, 제어기 (530) 는 반도체 프로세스 툴의 다른 기능들을 또한 제어하는 제어기 내로 통합되거나, 오직 접촉 자동-캘리브레이션 시스템만을 수행하도록 구성된 별도의 제어기일 수 있다. 제어기 (530) 는 통상적으로 하나 이상의 프로세서들 및 하나 이상의 메모리 디바이스들을 포함한다. 프로세서들는 CPU 또는 컴퓨터, 아날로그 및/또는 디지털 입력/출력 접속부들, 스텝퍼 모터 제어기 보드들, 및 다른 유사 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 적합한 제어 동작들을 구현하기 위한 인스트럭션들이 하나 이상의 프로세서들 상에서 실행된다. 이러한 인스트럭션들은 제어기와 연관된 메모리 디바이스들 상에 저장되거나 네트워크를 통해서 제공될 수 있다. 특정 구현예들에서, 시스템 제어기는 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다. 시스템 제어 로직은 모터 (526) 및/또는 로봇 암 (116) 을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수 있다.
시스템 제어 로직은 임의의 적합한 방식으로 구성될 수 있다. 일반적으로, 접촉 자동-캘리브레이션 시스템을 제어하는데 사용되는 로직은 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 설계 또는 구성될 수 있다. 달리 말하면, 구동 회로를 제어하기 위한 인스트럭션들이 하드 코딩되거나 소프트웨어로서 제공될 수 있다. 인스트럭션들이 "프로그래밍"에 의해서 제공된다고 말해질 수 있다. 이러한 프로그래밍은 디지털 신호 프로세서들에서의 하드 코딩된 로직, ASIC (application specific integrated circuits) 및 하드웨어로서 구현되는 특정 알고리즘들을 갖는 다른 디바이스들을 포함하는 임의의 형태의 로직을 포함하는 것으로 이해된다. 프로그래밍은 또한 범용 프로세서 상에서 실행될 수 있는 소프트웨어 또는 펌웨어 인스트럭션들을 포함하는 것으로도 이해된다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 컴퓨터 판독가능한 프로그래밍 언어로 코딩될 수 있다.
다양한 프로세스 툴 컴포넌트 서브루틴들 또는 제어 객체들이 다양한 프로세스 툴 프로세스들을 수행하는데 필요한 프로세스 툴 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 기록될 수 있다. 일부 구현예들에서, 시스템 제어 소프트웨어는 본 명세서에서 기술된 다양한 파라미터들을 제어하기 위한 IOC (input/output control) 시퀀싱 인스트럭션들을 포함한다. 예를 들어서, 접촉 자동-캘리브레이션 프로세스의 각 페이즈는 시스템 제어기에 의해서 실행될 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 접촉 검출을 위한 프로세스 조건들을 설정하기 위한 인스트럭션들이 대응하는 검출 페이즈 내에 포함될 수 있다. 특정 구현예들에서, 검출 페이즈는 접촉의 다수의 인스턴스들 (instances) 을 검출하기 위한 다수의 인스트럭션들을 포함할 수 있다.
예를 들어서, 소프트웨어 프로그램들 및 루틴들로서 구현되는 다른 로직이 일부 구현예들에서 채용될 수 있다. 이러한 목적을 위한 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션의 실례는 모터용 구동 인스트럭션들을 통해서 로봇 암의 위치들을 제어하는 로봇 암 포지셔닝 프로그램이다 . 이러한 프로그램의 다른 실례는 접촉이 검출된 후에 배치 보정사항을 계산하기 위한 프로그램이다.
일부 구현예들에서, 시스템 제어기와 연관된 사용자 인터페이스가 존재한다. 사용자 인터페이스는 장치 및/또는 프로세스 조건들의 디스플레이 스크린, 그래픽 소프트웨어 디스플레이들, 및 사용자 입력 디바이스들, 예를 들어서 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰 등을 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 시스템 제어기에 의해서 조절되는 파라미터들은 프로세스 조건들과 관련될 수 있다. 의의 비한정적 실례들은 엔드 이펙터가 움직이는 속도, 접촉 자동-캘리브레이션 동안의 프로세스 챔버의 온도 및 압력, 제어기가 접촉을 검출하기 위해서 필요한 토크 값, 등을 포함한다. 이러한 파라미터들은 사용자 인터페이스를 사용하여서 입력될 수 있는 레시피의 형태로 사용자에게 제공될 수 있다.
프로세스를 모니터링하기 위한 신호들은 다양한 프로세스 툴 센서들로부터 시스템 제어기의 아날로그 및/또는 디지털 입력 접속부들에 의해서 제공될 수 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 프로세스 툴의 아날로그 및 디지털 출력 접속부들 상에서 출력될 수 있다. 모니터링될 수 있는 프로세스 툴 센서들의 비한정적 실례들은 모터 제어기들, 토크 값 센서들, 위치 센서들, 충격 센서들, 열 센서들, 압력 센서들, 등을 포함한다. 적합하게 프로그램된 피드백 및 제어 알고리즘들이 프로세스 조건들을 유지하기 위해서 이러한 센서들로부터의 데이터와 함께 사용될 수 있다.
모터 (526) 는 접촉 자동-캘리브레이션 프로세스 동안에 로봇 암 (116) 을 위치시키도록 구성된다. 로봇 암 (116) 은 모터 (526) 에 의해서 직접적으로 구동되거나 구동 연결부들, 예를 들어서 풀리 시스템들, 기어들, 액추에이터들, 또는 다른 시스템들을 통해서 구동될 수 있다. 모터 (526) 는 기판 생산 동안에 로봇 암 (116) 을 구동하는 모터이거나 아닐 수 있다. 모터 (526) 는 예를 들어서 가변 속도 스텝퍼 모터들과 같은, 로봇 암을 위치시키도록 구성될 수 있는 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 임의의 타입의 모터일 수 있다.
특정 구현예들에서, 센서 (528) 는 로봇 암 (116) 을 움직이도록 모터 (526) 에 의해서 출력되는 토크를 검출하게 구성된다. 다양한 구현예들에서, 센서 (528) 는 모터 또는 암에서의 토크를 측정할 수 있는 임의의 타입의 토크 센서일 수 있다. 센서 (528) 은 모터 (526) 에 의해서 출력된 토크의 임의의 개수를 샘플링 레이트들을 갖도록 구성될 수 있다. 다른 구현예들에서, 센서 (528) 는 엔드 이펙터의 위치를 검출하게 구성된다. 다양한 구현예들에서, 센서 (528) 는 엔드 이펙터의 위치를 검출할 수 있는 임의의 타입의 센서일 수 있다. 센서 (528) 는 개별 센서이거나, 제어기 (530) 또는 반도체 프로세스 툴 내의 다른 컴포넌트 내에 통합될 수 있다.
센서 (528) 는 또한 모터 (526) 의 토크 값을 제어기 (530) 로 출력하게 구성된다. 이어서, 제어기 (530) 로 출력된 토크 값이 사용되어서 엔드 이펙터 (106) 가 정렬 베이스 (412) 와 접촉하였는지의 여부를 결정할 수 있다. 일부 구현예들에서, 제어기 (530) 는 기준 토크 값을 검출하게 구성된다. 이 기준 토크 값은 모터 (526) 가 로봇 암 (116) 을 구동시키고 있는 중이면서 엔드 이펙터 (106) 및 정렬 베이스 (412) 간에 어떠한 접촉도 없는 때에 모터 (526) 에 의해서 출력된 토크이다. 제어기 (530) 는 토크 값 변화를 통해서 접촉을 검출하게 구성된 로직을 가질 수 있다. 접촉을 검출하는데 필요한 토크 값의 변화량은 가능한 값들의 범위일 수 있다. 특정 구현예들에서, 센서 (528) 에 의해서 검출된, 모터 (526) 에 의해서 출력된 토크가 기준 토크에 비해서 적어도 50 퍼센트만큼 증가하면 (1.5 X 공칭 토크이면) , 제어기는 정렬 표면부들 및 정렬 베이스 간의 접촉을 검출하도록 구성될 것이다. 다른 구현예들은 출력된 토크가 기준 토크의 300 퍼센트 또는 1000 퍼센트만큼 증가하기까지 (3X 내지 10X 공칭 토크만큼 증가하기까지) 정렬 표면부들 및 정렬 베이스 간의 접촉을 검출하지 않을 수 있다. 다른 구현예들에서, 엔드 이펙터의 명령된 위치 및 실제 위치가 x 방향으로 설정된 거리, y 방향으로 설정된 거리 또는 설정된 크기만큼 편차가 있을 때에 제어기는 정렬 표면부들 및 정렬 베이스 간의 접촉을 검출하도록 구성될 것이다.
정렬 베이스 (412) 는 반도체 웨이퍼 페데스탈에 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 접촉이 검출된 후에, 제어기 (530) 는 엔드 이펙터 (106) 의 위치를 결정하는 로직을 포함한다. 엔드 이펙터의 병진 위치 및 로봇 암의 링크들의 각 배향이, 병진 위치를 검출할 수 있는 센서의 사용, 각 배향을 검출할 수 있는 센서들의 사용, 고해상도 카메라들의 사용 및 다른 방법들을 사용하는 것을 포함하여서, 본 기술 분야의 당업자에게 알려진 임의의 방법을 통해서 결정될 수 있다. 특정 구현예들에서, 엔드 이펙터 (106) 는 정렬 베이스 (412) 와 접촉한 후에 새로운 각 방향으로 자기-정렬되게 구성된다. 이어서, 이 새로운 각 방향은 엔드 이펙터가 생산 동안에 반도체 웨이퍼 페데스탈에 접근하는데 사용할 각 방향으로서 채택될 수 있다. 특정 구현예들에서, 엔드 이펙터 (106) 및 정렬 베이스 (412) 간의 접촉 지점은 기판 포지셔닝 동안에 있게 될 위치를 넘어서 존재하도록 구성되며, 이로써 생산 동안에 정렬 표면부들와 정렬 베이스의 접촉을 방지하며 입자 생성을 최소화한다. 이러한 구현예들에서, 제어기 (530) 는 엔드 이펙터 (106) 및 정렬 베이스 (412) 간의 접촉이 검출된 후에 배치 보정사항을 계산하도록 구성될 수 있다. 이어서, 배치 보정사항이 엔드 이펙터 (106) 가 정렬 베이스 (412) 와 접촉하는 위치 (즉, 배치 좌표) 에 적용되어서 엔드 이펙터 (106) 가 생산 동안에 기판들을 집어올리고 배치시켜야 할 위치를 결정할 수 있다.
도 6은 정렬 베이스 및 정렬 표면부들을 포함하는 엔드 이펙터를 갖는 로봇 암의 실례이다. 도 6은 정렬 베이스 (412) 와 함께 엔드 이펙터 (106) 를 도시한다. 엔드 이펙터 (106) 는 정렬 표면부들 (408) 을 포함하며, 이 표면부들은 정렬 베이스 (412) 와 접촉하면 엔드 이펙터 (106) 를 정렬시키도록 구성된다. 이 구현예에서, 정렬 표면부들 (408) 은 2 개의 핀들이다. 다른 구현예들에서, 정렬 표면부들은 엔드 이펙터를 정렬시키도록 구성된 다양한 다른 형상부들 및/또는 메카니즘일 수 있다. 엔드 이펙터 (106) 는 정렬 베이스 (412) 와 접촉하는 정렬 표면부들 (408) 의 2 개의 핀들 중 하나로부터 기인되는 모멘트를 통해서 정렬된다.
도 7은 접촉 자동-캘리브레이션 시에 제어기에 의해서 수행되는 단계들의 시퀀스의 실례를 예시하는 프로세스 흐름도이다. 블록 702 에서, 제어기는 접촉 자동-캘리브레이션이 수행될지의 여부를 결정한다. 접촉 자동-캘리브레이션을 수행하라는 명령은 내부 소스로부터 올 수 있는데, 예를 들어서 마지막 접촉 자동-캘리브레이션이 수행된 이후로 설정된 기간이 경과된 것을 제어기가 결정한 후에 제어기로부터의 명령이거나, 외부 소스로부터 올 수 있는데, 예를 들어서 오퍼레이터로부터의 명령이거나, 이러한 내부 소스 및 외부 소스의 조합으로부터 올 수 있다.
제어기가 접촉 자동-캘리브레이션이 수행되어야 한다고 결정하면, 블록 704 에서 제어기는 모터에게 명령하여서 엔드 이펙터를 정렬 베이스를 향해서 움직이게 한다. 제어기가 모터에게 엔드 이펙터를 움직이게 하라고 명령한 후에, 이 프로세스는 블록 706 으로 진행된다.
블록 706 은 모터가 엔드 이펙터를 움직일 때에 모터에 의해서 출력되는 토크를 측정하는 것을 도시한다. 센서의 샘플링 레이트는 예를 들어서 샘플링 기간 및 움직임 속도에 따라서, 약 100 내지 10000 Hz에 있는 임의의 실효 샘플링 레이트일 수 있다. 센서는 측정된 토크 값을 제어기로 출력한다. 제어기는 센서에 의해서 출력된 토크 값을 모니터링하고 이 토크 값을 공칭 토크 값과 비교한다. 출력된 토크 값이 특정 임계치를 지나서 공칭 값을 벗어나면, 프로세스는 블록 708 으로 진행하고, 이 블록에서 제어기는 정렬 표면부들 및 정렬 베이스 간에 접촉이 존재한다고 결정한다. 출력된 토크 값이 임계치 내에 있으면, 제어기는 엔드 이펙터를 정렬 베이스로 움직이도록 모터에게 명령하는 인스트럭션들을 계속 제공할 것이다.
블록 708 에서, 제어기는 모든 정렬 표면부들이 정렬 베이스와 접촉하였는지를 결정한다. 도 8을 참조하여서 이하에서 기술될 바와 같이, 특정 구현예들에서, 오직 하나의 임계 토크 값 및 다수의 임계치들이 존재할 수 있다. 단일 임계 토크 값이 존재하면, 임계 토크 값은 모터에 의해서 출력된 토크의 증가가 모든 정렬 표면부들이 정렬 베이스와 접촉하였음을 말하는 레벨에 대응하도록 구성될 수 있다. 이로써, 이러한 구현예들에서, 일단 단일 임계 토크 값이 초과되면, 제어기는 모든 정렬 표면부들이 정렬 베이스와 접촉하였다고 결정한다.
다수의 임계 토크 값들이 존재하면, 모터에 의해서 출력된 토크의 증가가 모든 정렬 표면부들이 정렬 베이스와 접촉하였음을 말하는 레벨에 대응하도록 구성된 임계 토크 값이 존재할 수 있다. 모터에 의해서 출력된 토크가 모든 정렬 표면부들이 정렬 베이스와 접촉하였을 때에 대응하도록 구성된 임계 토크 값을 초과하면, 제어기는 모든 정렬 표면부들이 정렬 베이스와 접촉하였다고 결정한다. 그렇지 않으면, 제어기는 엔드 이펙터를 정렬 베이스로 움직이도록 모터에게 명령하는 인스트럭션들을 계속 제공할 것이다.
제어기가 모든 정렬 표면부들이 정렬 베이스와 접촉하였다고 결정한 후에, 제어기는 블록 710 에서 개략된 바와 같이 엔드 이펙터의 배치 좌표를 결정한다. 배치 좌표는 본 기술 분야의 당업자에게 알려진 임의의 기법을 통해서 결정될 수 있다. 이러한 기법들은 다음으로 한정되지 않지만, 광학적 위치 센서들, HD (high definition) 카메라들, 정렬 표면부들 및 정렬 베이스의 기하구조에 기초한 계산들, 중량 센서들, 진공 센서들, 및 다른 기법들을 포함한다.
나아가, 제어기는 또한 블록 710 에서 개략된 바와 같이 배치 좌표를 사용하여서 기판 전달 위치를 결정한다. 기판 전달 위치 결정은 배치 보정사항을 계산하는 것을 수반할 수 있다. 구현예에 따라서, 배치 보정사항은 각 보정사항, 선형 보정사항, 이들 양자이거나 또는 전혀 보정사항이 없을 수 있다. 배치 보정사항은 본 기술 분야의 당업자에게 알려진 임의의 기법을 통해서 결정될 수 있다. 이러한 기법들은 다음으로 한정되지 않지만, 위치 센서들을 통해서 엔드 이펙터의 위치를 결정하고 이 위치를 엔드 이펙터의 목표된 위치와 비교하는 기법, 정렬 표면부 및 정렬 베이스의 기하구조가 엔드 이펙터를 알려진 최종 위치로 설정된 배치 보정사항을 사용하여서 가이드하게 하는 기법, 및 다른 기법들을 포함한다.
도 8은 접촉 자동-캘리브레이션 동안에 접촉 검출을 위해서 활용된 단계들의 시퀀스의 실례를 예시하는 프로세스 흐름도이다. 블록 802 에서, 모터에 의해서 출력된 토크의 공칭 값이 결정된다. 이 공칭 값은 접촉 자동-캘리브레이션 이전에 또는 동안에 결정될 수 있다. 공칭 값은 접촉 자동-캘리브레이션 프로세스 이전에 다양한 방식들을 통해서 결정될 수 있는데, 이 방식들은 다음으로 한정되지 않지만, 사양서에서 모터의 사양을 조회하는 방식, 모터의 독립적 테스트를 통한 방식, 제어기의 메모리 내로 특정 값을 입력하는 방식, 또는 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 임의의 다른 방식을 포함한다. 공칭 토크는 또한 접촉 자동-캘리브레이션 동안에 다양한 방법들을 통해서 결정될 수도 있는데, 이러한 방법들은 다음으로 한정되지 않지만 기준 또는 샘플 움직임 동안에 출력된 토크의 스팟 검출 (spot detection) 또는 기준 또는 샘플 움직임 동안에 설정된 기간을 통해서 모터에 의해서 출력된 토크를 평균하는 것이 있다. 접촉 자동-캘리브레이션의 특정 구현예들에서, 출력된 토크를 평균하기 위해서 설정된 기간은 임의의 정렬 표면부가 정렬 베이스와 접촉하기 위해서 추정된 기간보다 작을 수 있다. 예를 들어서, 접촉 자동-캘리브레이션 프로세스의 시작 이후 2 초에 제 1 정렬 표면부가 정렬 베이스와 접촉하는 것으로 추정되면, 출력된 토크를 평균하기 위해서 설정된 기간은 2 초보다 작을 수 있다. 특정 구현예들에서, 공칭 값으로 평균화되게 출력된 토크를 검출하기 위한 기간은 엔드 이펙터 및 정렬 베이스 간의 임의의 접촉이 발생한 것으로 추정되기 이전의 기간으로부터일 수 있다.
모터가 엔드 이펙터를 정렬 베이스를 향해서 이동시킬 때에, 센서는 모터에 의해서 출력된 토크를 측정하여서 토크 값을 제어기에 출력한다. 블록 804 에서 예시된 바와 같이, 엔드 이펙터가 정렬 베이스와 접촉하였기 때문에, 모터에 의해서 출력된 토크 값은 엔드 이펙터의 움직임에 대한 추가 저항으로 인해서 증가한다. 엔드 이펙터의 움직임 동안에, 제어기는 이 토크 값을 공칭 토크 값과 비교한다.
이 토크 값이 임계 토크 값을 초과하면, 제어기는 블록 806 에서와 같이 정렬 표면부 및 정렬 베이스 간에 접촉이 존재한다고 결정한다. 구현예에 따라서, 임계 토크 값은 기준 토크 값보다 50 내지 1000 퍼센트 큰 범위 중 임의의 값으로 설정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 구현예에 따라서, 일, 일부 또는 모든 정렬 표면부들의 정렬 베이스와의 접촉을 검출하기 위해서 다수의 임계치들이 존재할 수 있다. 예를 들어서, 일 구현예가 2 개의 정렬 표면부들을 갖는 경우에, 다음과 같은 2 개의 임계치들이 존재할 수 있다: 제 1 정렬 표면부의 정렬 베이스와의 접촉을 검출하기 위한 제 1 임계치 및 제 2 정렬 표면부의 정렬 베이스와의 접촉을 검출하기 위한 제 2 임계치. 이 실례에서, 제 1 임계치는 공칭 토크 값보다 30 퍼센트 큰 토크 값일 수 있으며 제 2 임계치는 공칭 토크 값보다 100 퍼센트 큰 토크 값일 수 있다. 다른 구현예들에서, 다양한 정렬 표면부들의 접촉을 검출하는데 필요한 편차는 상이한 임계 값들일 수 있다.
구현예에 따라서, 오직 모든 정렬 표면부들의 정렬 베이스와의 접촉만을 검출하기 위한 단일 임계 토크 값이 존재하거나, 일, 일부 또는 모든 정렬 표면부들의 정렬 베이스와의 접촉을 검출하기 위한 다수의 임계 토크 값들이 존재할 수 있다. 다수의 임계 토크 값들이 존재하는 경우에, 프로세스는 모든 정렬 표면부들의 정렬 베이스와 접촉이 검출되기까지 반복될 수 있다.
도 9는 접촉 자동-캘리브레이션 시에 배치 보정사항을 계산할 시에 취해진 특정 단계들의 실례를 예시하는 프로세스 흐름도이다. 블록 902 에서 예시된 바와 같이, 특정 구현예들에서, 로봇 암은 외력들에 의해서, 예를 들어서 정렬 베이스와의 접촉에 의해서 병진하거나 θ 각만큼 변화하거나 이 둘을 모두 할 수 있는 것이 설정되게 구성된다. 로봇 암은 접촉 자동-캘리브레이션이 수행되기 이전에 병진하거나 θ 각만큼 변화하거나 이 둘을 모두 할 수 있도록 풀어질 수 있다.
블록 904 에서, 반도체 프로세스 툴의 컴포넌트들은 접촉 자동-캘리브레이션 프로세스를 수행한다. 블록 904 은 엔드 이펙터를 정렬 베이스로 향해서 움직이게 하는 동작, 모든 정렬 표면부들을 정렬 베이스와 접촉시키는 동작, 모든 정렬 표면부들과 정렬 베이스의 접촉을 검출하는 동작, 및 모든 정렬 표면부들이 정렬 베이스와 접촉한 후에 엔드 이펙터의 배치 좌표를 계산하는 동작을 수반할 수 있다. 이 구현예에서, 배치 좌표는 선형 컴포넌트 및 각도 컴포넌트를 포함한다.
이 구현예에서, 로봇 암 컴플라이언스 (compliance) 는, θ 각이 정렬 베이스와의 직접적 접촉을 통해서 변화될 수 있도록, 증가된다. 모든 정렬 표면부들의 정렬 베이스와의 접촉이 검출된 후에, 제어기는 블록 906 에서 도시된 바와 같이, 접촉 후에 로봇 암의 새로운 θ 각을 검출하도록 구성된다. 새로운 θ 각은 내부 또는 외부 모터 인코더를 사용하여서 측정된 하나 이상의 모터 위치들을 통해서 검출될 수 있거나-이 경우에 모터 위치의 추가 운동학적 해석이 요구될 수 있음-또는 로봇 θ 각을 측정하는 외부 센서를 통해서 검출될 수도 있다.
새로운 θ 각이 검출된 후에, 제어기는 블록 908 으로 진행한다. 블록 908 에서, 제어기는 생산 시에 로봇 암이 사용하는 접근 각을 이 새로운 검출된 θ 각으로 재설정한다. 이로써, 생산 시에, 로봇 암은 새로운 θ 각을 복제할 것이며, 이 각은 모든 정렬 표면부들이 정렬 베이스에 접촉한 후에 로봇 암의 θ 각이다.
또한 모든 정렬 표면부들이 정렬 베이스와 접촉한 것을 검출한 후에, 제어기는 배치 보정사항을 계산한다. 블록 910 은 배치 보정사항을 블록 904 에서 결정된 배치 좌표에 적용한다. 이 구현예에서, 배치 보정사항은 오직 선형 컴포넌트만을 포함하는데, 그 이유는 로봇 암의 θ 각이 블록 908 에서 정렬 표면부들 및 정렬 베이스의 기하구조를 통해서 보정되기 때문이다. 이로써, 이 구현예에서 제어기는 배치 보정사항의 오직 선형 컴포넌트만을 배치 좌표에 적용한다. 다른 구현예들에서, 배치 보정사항은 선형 컴포넌트 및 각도 컴포넌트 양자를 포함할 수 있다.
블록 912 은 이 구현예에서, 생산 동안에 로봇 암에 의해서 사용된 θ 각이 블록 908 에서 결정된 θ 각이다는 것을 나타낸다. 로봇 암이 생산 동안에 이동하기로 구성된 선형 좌표는 블록 910 에서 배치 보정사항이 적용된 배치 좌표이다.
도 10a 및 도 10b는 접촉 자동-캘리브레이션 방법에서 사용된 정렬 표면부들을 갖는 엔드 이펙터의 실례를 도시한다. 이 구현예에서, 엔드 이펙터 (106) 는 2 개의 정렬 표면부들: 정렬 표면부 (408a) 및 정렬 표면부 (408b) 을 갖는다. 다른 구현예들에서, 하나의 정렬 표면부 또는 3 개 이상의 정렬 표면부들이 존재할 수 있다. 엔드 이펙터 (106) 는 제 1 표면 (1056) 상에서 기판을 홀딩하도록 구성된다. 도 10a에서, 뷰어는 아래로부터 엔드 이펙터를 보는데, 즉 뷰어가 정렬 표면부로부터 엔드 이펙터를 본다면 뷰어가 엔드 이펙터를 보는 각도로부터 엔드 이펙터를 본다. 도 10a에서, 제 1 표면 (1056) 은 뷰어에게 가시적이지 않는 엔드 이펙터의 표면이며 정렬 표면부로부터 멀리 떨어진 엔드 이펙터 (106) 의 표면이다. 이 구현예에서, 정렬 표면부들은 제 1 표면 (1056) 반대편의 제 2 표면 (1058) 상에 장착된다. 제 2 표면 (1058) 은 도 10a에서 뷰어에게 가시적이며 정렬 표면부에 근접한 엔드 이펙터 (106) 의 표면이다. 다른 구현예들은 제 1 표면 상에 또는 제 1 표면 반대편이 아닌 다른 표면 상에 장착된 정렬 표면부들을 가질 수 있다.
도 10b는 파선의 원으로 표시된 기판 (1074) 을 홀딩하는 엔드 이펙터 (106) 를 도시한다. 제 1 투영된 구역 (1060) 은 기판 (1074) 의 엔드 이펙터 (106) 상으로의 직교 투영이다. 이 구현예에서, 정렬 표면부들 (408a) 및 (408b) 은, 정상적인 생산 동안에 정렬 표면부들 (408a) 및 (408b) 이 정렬 베이스와 접촉하는 것을 방지하도록, 제 1 투영된 구역 (1060) 의 투영부로부터 후퇴되도록 (set back) 구성된다. 이 구현예에서, 정렬 표면부들 (408a) 및 (408b) 은, 엔드 이펙터가 의도적으로 자신이 정상적인 생산 동안에 있을 위치를 지나서 움직이게 되는 때에, 접촉 자동-캘리브레이션 동안에 오직 정렬 베이스와만 접촉하게 구성된다.
도 11a 내지 도 11d는 접촉 자동-캘리브레이션에서 사용된 엔드 이펙터들에 대한 다양한 상이한 정렬 표면부 구성들의 실례들이다. 정렬 표면부들의 특정 구현예들은 정렬 표면부들을 정렬 베이스에 대해서 접하게 접촉시키도록 구성된 구역들을 가질 것이다. 이는 엔드 이펙터가 정렬 표면부가 정렬 베이스와 접촉하면 회전할 수 있게 하며 엔드 이펙터의 접근 각을 보정할 수 있게 한다.
도 11a는 단일 정렬 표면부 구성의 실례이다. 정렬 표면부 (1162) 은 둥근 정렬 베이스의 반경과 일치하는 호가 되도록 구성된 내측 표면 (1164) 을 갖는다. 다른 구현예들에서, 내측 표면 (1164) 은 정렬 베이스의 반경과 일치하지 않을 수 있다. 도 11a에서의 정렬 표면부는 내측 표면 (1164) 을 따르는 지점에서 정렬 베이스와 먼저 접촉하도록 구성된다. 이러한 먼저의 접촉 이후에, 도 4b의 설명에서 개략된 바와 같이, 내측 표면 (1164) 의 정렬 베이스와의 접촉 지점은 모멘트를 생성한다. 이 모멘트는 적어도 2 개의 지점들 및 가능하게는 전체 내측 표면 (1164) 이 정렬 표면부와 접촉하기까지 엔드 이펙터를 회전시킨다.
도 11b는 이중 정렬 표면부 구성의 실례이다. 정렬 표면부들 (1166a) 및 (1166b) 은 둥근 핀들이다. 도 11b의 구현예는 엔드 이펙터를 구동시키는 모터로부터의 힘 벡터가 정렬 표면부들 (1166a) 및 (1166b) 을 연결함으로써 형성된 선을 통과하도록 구성된다. 구성된 바와 같이, 엔드 이펙터의 정렬 베이스를 향한 접근 동안에 각 오정렬 (angular misalignment) 이 존재하면, 정렬 표면부들 (1166a) 또는 (1166b) 중 어느 하나가 먼저 정렬 베이스와 접촉할 것이다. 정렬 표면부들 중 하나가 접촉하면, 정렬 베이스와 접촉하는 정렬 표면부의 한정력과 모터로부터의 힘 벡터가 결합하여서 엔드 이펙터를 회전시키고 이로써 다른 정렬 표면부도 또한 정렬 베이스와 접촉할 것이다.
도 11c는 도 11b의 둥근 핀들을 롤러 베어링들 (1168a) 및 (1168b) 로 대체한다. 롤러 베어링들 및 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 유사한 설계가 엔드 이펙터의 회전에 의해서 유발되는 마찰을 줄이며 이로써 입자 생성을 줄일 수 있다.
도 11d는 둥근 핀 (1170) 및 편평한 돌출부 (flat extrusion) (1172) 을 갖는 이중 정렬 표면부 구성이다. 편평한 돌출부 (1172) 와 정렬 베이스 간에 접촉이 있을 때에 편평한 돌출부 (1172) 가 정렬 베이스에 접하도록 구성된다. 추가적으로, 다른 구현예들은 2 개의 편평한 돌출부들 (1172) 또는 3 개 이상의 정렬 표면부들을 가질 수 있다. 도 11d의 구성은 도 11a 내지 도 11c의 구성들이 엔드 이펙터를 정렬시키는 방식과 실질적으로 동일한 방식으로 엔드 이펙터를 정렬시킨다. 둥근 핀 (1170) 또는 편평한 돌출부 (1172) 중 어느 하나가 먼저 정렬 베이스와 접촉하고, 이어서 엔드 이펙터를 회전시키는 모멘트를 생성한다.
본 명세서에서 상술한 장치/프로세스는 예를 들어서 반도체 디바이스, 디스플레이, LED, 광전 패널 등의 제조 또는 가공을 위한 리소그래피 패터닝 툴 또는 프로세스와 함께 사용될 수 있다. 통상적으로, 이러한 툴들/프로세스들은 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 단계들 중 몇몇 또는 모두를 포함하며, 이 단계들은 (1) 스핀 온 또는 스프레이 온 툴을 사용하여서, 기판과 같은 작업 피스 상에 포토레지스트를 도포하는 단계, (2) 고온 플레이트 또는 퍼니스 또는 UV 경화 툴을 사용하여서 포토레지스트를 경화하는 단계, (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여서 포토레지스트를 가시광선 또는 자외선 또는 x 선 광에 노광시키는 단계, (4) 습식 벤치 (wet bench) 와 같은 툴을 사용하여서 레지스트를 선택적으로 제거하여서 이를 패터닝하도록 상기 포토레지스트를 현상하는 단계, (5) 건조 또는 플라즈마-지원형 에칭 툴을 사용하여서 아래에 놓인 막 또는 작업 피스에 레지스트 패턴을 전사하는 단계, 및 (6) RF 또는 마이크로웨이브 플라즈마 레지스트 스트립퍼 (stripper) 와 같은 툴을 사용하여서 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 기술된 구성들 및/또는 방식들은 그 성질상 예시적이며 이러한 특정 실시예들 또는 실례들은 한정적으로 해석되지 말아야 하는데, 그 이유는 다수의 변형들이 가능하기 때문이다. 본 명세서에서 기술된 특정 루틴들 또는 방법들은 임의의 수의 프로세싱 전략들 중 하나 이상을 나타낼 수 있다. 이로써, 예시된 다양한 동작들은 예시된 시퀀스로, 다른 시퀀스로, 병렬로 또는 일부가 생략되게 수행될 수 있다. 마찬가지로, 상술된 프로세스들의 순서는 변할 수 있다.

Claims (20)

  1. 하나 이상의 정렬 표면부들을 갖는 엔드 이펙터 (end effector) 를, 상기 하나 이상의 정렬 표면부들 모두가 정렬 베이스 (aligning base) 와 접촉할 때까지, 상기 정렬 베이스를 향해서 움직이는 단계;
    상기 엔드 이펙터를 움직이도록 동작가능한 모터에 의해서 가해진 토크 값을 측정하는 단계;
    상기 하나 이상의 정렬 표면부들 모두의 상기 정렬 베이스와의 접촉을 상기 토크 값으로부터 검출하는 단계;
    상기 하나 이상의 정렬 표면부들 모두가 상기 정렬 베이스와 접촉 중일 때에 상기 엔드 이펙터의 배치 좌표 (placement coordinate) 를 결정하는 단계; 및
    상기 배치 좌표를 사용하여서 상기 엔드 이펙터에 대한 기판 전달 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 전달 위치를 결정하는 단계는 상기 배치 좌표에 배치 보정사항 (placement correction) 을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배치 보정사항은 각도 컴포넌트 (angular component) 를 포함하는, 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배치 보정사항은 선형 컴포넌트 (linear component) 를 포함하는, 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 배치 보정사항에 대한 계산은 온도 값을 사용하는 것을 더 포함하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배치 보정사항은 상기 방법이 수행되는 때에 분위기 온도와 상이한 온도 값을 사용하여서 계산되는, 방법.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배치 보정사항만큼 상기 엔드 이펙터를 움직이는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는 2 개 이상의 정렬 표면부들을 갖는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는 오직 2 개의 정렬 표면부들만을 갖는, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 정렬 표면부들은 상기 정렬 베이스에 대한 접평면들 (tangent planes) 에서만 상기 정렬 베이스와 접촉하는, 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉은 상기 토크 값의 변화를 측정함으로써 검출되는, 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉은 상기 토크 값의 50 내지 1000 퍼센트의 증가를 측정함으로써 검출되는, 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 40 내지 500 ℃의 분위기 온도에서 수행되는, 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 대기 압력보다 낮은 압력들 (sub-atmospheric pressures) 에서 수행되는, 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정렬 베이스는 반도체 웨이퍼 페데스탈에 연결되며,
    상기 방법은 상기 배치 보정사항을 상기 배치 좌표에 적용함으로써 결정된 위치에 있는 상기 엔드 이펙터를 사용하여서 기판을 상기 반도체 웨이퍼 페데스탈 상에 배치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 정렬 베이스;
    하나 이상의 정렬 표면부들을 갖는 엔드 이펙터로서, 상기 하나 이상의 정렬 표면부들은 상기 정렬 베이스와 접촉하도록 구성되는, 상기 엔드 이펙터;
    상기 엔드 이펙터를 움직이도록 동작가능한 모터;
    상기 엔드 이펙터를 움직이는데 사용된 상기 모터의 토크 값을 측정하고 상기 토크 값을 출력하도록 구성된 센서; 및
    프로그램 인스트럭션들을 포함하는 제어기를 포함하며,
    상기 프로그램 인스트럭션들은,
    상기 엔드 이펙터를 상기 정렬 베이스를 향해서 움직이기 위한 코드;
    상기 센서에 의해서 출력된 토크 값을 수신하기 위한 코드;
    상기 하나 이상의 정렬 표면부들 모두가 상기 정렬 베이스와 접촉한 것을 상기 토크 값에 기초하여서 검출하기 위한 코드;
    상기 엔드 이펙터의 배치 좌표를 결정하기 위한 코드; 및
    상기 배치 좌표를 사용하여서 상기 엔드 이펙터에 대한 기판 전달 위치를 결정하기 위한 코드를 포함하는, 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는 기판을 홀딩하도록 구성된, 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 정렬 표면부들은,
    정렬 시퀀스 동안에 상기 정렬 베이스와 접촉하고;
    상기 정렬 시퀀스 동안에 상기 엔드 이펙터를 배치상태로 가이드 (guide) 하며;
    상기 엔드 이펙터 상의 제 1 구역 외측에 존재하도록 구성되며,
    상기 제 1 구역은 상기 엔드 이펙터가 상기 기판을 홀딩할 때에 상기 정렬 베이스 위에 놓이도록 구성된, 장치.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    반도체 웨이퍼 페데스탈; 및
    프로세스 스테이션을 더 포함하고,
    상기 정렬 베이스는 상기 반도체 웨이퍼 페데스탈에 연결되며,
    상기 반도체 웨이퍼 페데스탈은 상기 프로세스 스테이션의 일부이며,
    상기 정렬 베이스, 상기 반도체 웨이퍼 페데스탈, 상기 프로세스 스테이션, 상기 엔드 이펙터, 상기 모터, 상기 센서 및 상기 제어기는 반도체 프로세스 툴을 형성하는, 장치.
  20. 하나 이상의 정렬 표면부들을 갖는 엔드 이펙터를 명령된 위치로 움직이는 단계;
    상기 엔드 이펙터의 실제 위치를 측정하는 단계;
    상기 명령된 위치와 상기 실제 위치 간의 차로부터, 상기 하나 이상의 정렬 표면부들 모두의 상기 정렬 베이스로의 접촉을 검출하는 단계;
    상기 하나 이상의 정렬 표면부들 모두가 상기 정렬 베이스와 접촉 중인 때에 상기 엔드 이펙터의 배치 좌표를 결정하는 단계; 및
    상기 배치 좌표를 사용하여서 상기 엔드 이펙터에 대한 기판 전달 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
KR1020150011297A 2014-01-23 2015-01-23 프로세스 모듈의 접촉 자동-캘리브레이션 KR20150088207A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/162,566 US9349629B2 (en) 2014-01-23 2014-01-23 Touch auto-calibration of process modules
US14/162,566 2014-01-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150088207A true KR20150088207A (ko) 2015-07-31

Family

ID=53544000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150011297A KR20150088207A (ko) 2014-01-23 2015-01-23 프로세스 모듈의 접촉 자동-캘리브레이션

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9349629B2 (ko)
KR (1) KR20150088207A (ko)
TW (1) TWI649170B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180129377A (ko) * 2017-05-26 2018-12-05 세메스 주식회사 이송 유닛
KR20220143165A (ko) * 2017-12-06 2022-10-24 램 리써치 코포레이션 웨이퍼를 스핀하는 프로세스 모듈의 스테이션에 대한 자동-캘리브레이션

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10691097B2 (en) 2014-05-09 2020-06-23 The Boeing Company Path repeatable machining for full sized determinant assembly
US10406681B2 (en) * 2014-12-26 2019-09-10 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Robot
US10001772B2 (en) * 2015-09-20 2018-06-19 Macau University Of Science And Technology Optimally scheduling of close-down process for single-arm cluster tools with wafer residency time constraints
US10651067B2 (en) * 2017-01-26 2020-05-12 Brooks Automation, Inc. Method and apparatus for substrate transport apparatus position compensation
CN107314770B (zh) * 2017-06-27 2019-08-30 浙江国自机器人技术有限公司 一种移动机器人及其主控制器、定位系统与方法
KR102615555B1 (ko) 2018-03-29 2023-12-19 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치의 제조 장치 및 표시 장치의 제조 방법
US10851453B2 (en) 2018-04-11 2020-12-01 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for shutter disk assembly detection
CN110504186B (zh) * 2018-05-16 2022-01-18 台湾积体电路制造股份有限公司 半导体制造机台的状况监控方法及半导体制造系统
KR20210021480A (ko) * 2018-06-22 2021-02-26 로제 가부시키가이샤 얼라이너 및 얼라이너의 보정값 산출 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5975986A (en) 1997-08-08 1999-11-02 Speedfam-Ipec Corporation Index table and drive mechanism for a chemical mechanical planarization machine
US6323616B1 (en) 1999-03-15 2001-11-27 Berkeley Process Control, Inc. Self teaching robotic wafer handling system
US6242879B1 (en) * 2000-03-13 2001-06-05 Berkeley Process Control, Inc. Touch calibration system for wafer transfer robot
JP5259907B2 (ja) * 2000-09-01 2013-08-07 クロッシング オートメーション インコーポレイテッド 加工ツール、加工物を位置合わせする方法、及び加工物を次々に加工する方法
US6612590B2 (en) * 2001-01-12 2003-09-02 Tokyo Electron Limited Apparatus and methods for manipulating semiconductor wafers
US6996456B2 (en) * 2002-10-21 2006-02-07 Fsi International, Inc. Robot with tactile sensor device
US20050137751A1 (en) * 2003-12-05 2005-06-23 Cox Damon K. Auto-diagnostic method and apparatus
KR20120027237A (ko) * 2009-04-16 2012-03-21 수스 마이크로텍 리소그라피 게엠바하 웨이퍼 가접합 및 분리를 위한 개선된 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180129377A (ko) * 2017-05-26 2018-12-05 세메스 주식회사 이송 유닛
KR20220143165A (ko) * 2017-12-06 2022-10-24 램 리써치 코포레이션 웨이퍼를 스핀하는 프로세스 모듈의 스테이션에 대한 자동-캘리브레이션

Also Published As

Publication number Publication date
US9349629B2 (en) 2016-05-24
TW201542332A (zh) 2015-11-16
TWI649170B (zh) 2019-02-01
US20150202774A1 (en) 2015-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150088207A (ko) 프로세스 모듈의 접촉 자동-캘리브레이션
US10468284B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
US20170372933A1 (en) Apparatus and method for treating substrate
US20090053023A1 (en) Wafer transfer apparatus, wafer transfer method and storage medium
KR102507845B1 (ko) 웨이퍼를 스핀하는 프로세스 모듈의 스테이션에 대한 자동-캘리브레이션
KR20090105819A (ko) 웨이퍼 정렬 장치를 포함하는 웨이퍼 공정 장치
JPH11254359A (ja) 部材搬送システム
JP2009107107A (ja) カメラによるロボットキャリブレーションのための方法及び装置
WO2005091355A1 (ja) 搬送機構の搬送ズレを割り出す方法及び半導体処理装置
KR20100101160A (ko) 플라즈마 프로세싱 시스템에서 엔드 이펙터 정렬을 교정하는 방법 및 시스템
JP2008530804A (ja) ウェーハを位置決めする方法
US20100094452A1 (en) Substrate transfer method, control program, and storage medium storing same
KR20070045887A (ko) 진공처리방법 또는 진공처리장치
US7918640B2 (en) Position correcting apparatus, vacuum processing equipment and position correcting method
WO2004084297A1 (ja) 被処理体の処理システムの搬送位置合わせ方法及び被処理体の処理システム
US20200206934A1 (en) Method of correcting position of robot and robot
TWI721730B (zh) 機器人之位置修正方法及機器人
KR20090051418A (ko) 기판 이송 로봇을 구비하는 반도체 제조 설비 및 그의 티칭방법, 그리고 그의 자동 티칭 장치 및 방법
KR200436002Y1 (ko) 이중 아암 로봇
KR101329322B1 (ko) 기판 이송 로봇의 자동 티칭 장치
CN213936147U (zh) 机械手臂
WO2022059436A1 (ja) ロボットシステム及びオフセット取得方法
KR102003659B1 (ko) 로봇 시스템, 디바이스 제조 장치, 디바이스 제조 방법, 티칭 위치 조정 방법 및 컴퓨터 판독가능 기록 매체
TWI822103B (zh) 搬送系統及判定方法
US20220181178A1 (en) Correction method and substrate transfer apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination