KR20160003144A - 기판 리프팅 장치를 위한 힘 감지 시스템 - Google Patents

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리차드 브이. 치솜
스콧 이. 페이쯔쉬
마이클 에스포지토
로버트 에이. 포이트러스
스티븐 엠. 아넬라
다니엘 에이. 홀
스콧 씨. 홀든
로저 비. 피쉬
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베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
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Abstract

기판 리프팅 장치 상의 힘들을 모니터링하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 시스템은 플래튼 및 이동가능 리프팅부를 갖는 플래튼 카트리지를 포함한다. 이동가능 리프팅부는 복수의 리프트 핀들에 연결된 복수의 리프팅 암들을 포함한다. 복수의 힘 감지 엘러먼트들이 복수의 리프팅 암들 및 복수의 리프트 핀들의 개별적인 하나들과 연관된다. 제어기는 복수의 힘 감지 엘러먼트들로부터 신호들을 수신하고, 신호들을 상기 복수의 리프트 핀들에 인가되는 개별적인 힘들과 상관시킨다. 상관된 힘들은 들러붙은 웨이퍼, 파손된 웨이퍼, 오-배치된 웨이퍼, 또는 기계적 오동작과 같은 오류 상황이 존재한다는 것을 제어기에 표시할 수 있다.

Description

기판 리프팅 장치를 위한 힘 감지 시스템{Force Sensing System for Substrate Lifting Apparatus}
본 발명은 전반적으로 기판 프로세싱 시스템들에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 기판 이송 동작들에서 사용되는 기판 리프팅 장치에 인가되는 힘들을 모니터링하기 위한 시스템에 관한 것이다.
생산 동안, 기판들은 보통 기판 카세트 또는 다른 컨테이너와 프로세스 챔버 내에 위치된 프로세싱 플래튼(platen) 사이에서 기판들을 리프팅하고 움직이기 위해 적응된 특화된 툴들 또는 "엔드 이펙터(end effector)들"이 구비된 로봇 암(robotic arm)들에 의해 처리된다. 엔드 이펙터들은 전형적으로 아래로부터 기판들과 맞물린다. 이와 같이, 엔드 이펙터가 카세트로부터 직접적으로 기판을 집을(pick) 수 있는 동안, 엔드 이펙터는 전형적으로 플래튼의 표면 상으로 기판을 직접적으로 배치할 수 없다.
따라서, 플래튼은 보통 플래튼의 상단 표면의 개구부(opening)들을 통해 위쪽으로 돌출하는 이동가능 핀들의 세트를 포함한다. 엔드 이펙터는 기판을 핀들 위에 위치시키며, 핀들이 기판을 위쪽으로 집어 올리고 기판을 엔드 이펙터 위로 상승시킨다. 핀들이 기판을 엔드 이펙터와의 맞물림을 벗어나게 상승시키면, 기판과 플래튼 상단 표면 사이에 엔드 이펙터가 플레튼으로부터 수축(retract)되는 것을 허용하기에 충분한 거리가 존재한다. 그러면 핀들이 기판을 플래튼 상으로 하강시키면서 개구부들을 통해 수축될 수 있다.
그 뒤 정전 척이 하나 이상의 프로세싱 단계들이 수행될 수 있도록 기판을 플래튼에 고정시키기 위해 사용될 수 있다. 프로세싱이 완료될 때, 정전 척이 기판을 릴리즈(release)할 수 있으며, 엔드 이펙터가 기판과 맞물리고 기판을 프로세스 챔버로부터 제거할 수 있도록, 핀들이 개구부를 통해 돌출하기 위해 위쪽으로 이동되며 기판을 플래튼 위로 리프팅한다.
이해될 바와 같이, 기판 파손, 기판 오배치, 기판 붙음(substrate sticking), 및 유사한 것과 같은 문제들이 기판 이송 및/또는 프로세싱 동작들 이전에, 그 동안에, 또는 그 이후에 발생할 수 있다. 따라서, 교정 액션이 효율적으로 그리고 비용 효율적인 방식으로 취해질 수 있도록 이러한 문제들을 검출할 수 있는 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
기판 리프팅 장치 상의 힘을 모니터링하기 위한 시스템이 개시된다. 시스템은 플래튼 및 이동가능 리프팅부를 갖는 플래튼 카트리지를 포함한다. 이동가능 리프팅부는 복수의 리프트 핀들에 연결된 복수의 리프팅 암들을 포함할 수 있다. 복수의 힘 감지 엘러먼트들이 복수의 리프팅 암들 및 복수의 리프트 핀들의 개별적인 하나들과 연관될 수 있다. 시스템은 복수의 힘 감지 엘러먼트들로부터 신호들을 수신하고 상기 수신된 신호들을 복수의 리프트 핀들에 인가되는 개별적인 힘들에 상관시키기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다.
기판 리프팅 장치 상에 인가되는 힘을 감지하기 위한 방법이 개시된다. 방법은, 제어기에서 적어도 하나의 힘 감지 엘러먼트로부터 신호들을 수신하는 단계로서, 수신된 신호들은 기판 리프팅 장치의 리프트 핀에 인가되는 힘을 나타내는, 단계, 및 상기 수신된 신호들에 기초하여 상기 기판 리프팅 장치의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
기판 리프팅 장치를 동작시키기 위한 방법이 개시된다. 방법은, 제어기에서 기판 리프팅 장치의 리프트 핀과 연관된 적어도 하나의 힘 감지 엘러먼트로부터의 신호들을 샘플링하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기에서 샘플링은 리프트 핀을 움직이기 전에 일어나고, 샘플링된 신호들은 상기 리프트 핀에 인가되는 힘을 나타낸다. 방법은, 상기 샘플링된 신호들에 기초하여 상기 리프트 핀의 움직임을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 개시된 시스템을 통합하는 예시적인 회전 기판 플래튼 배열의 등축도이다.
도 2는 연장된 위치의 리프트 핀들을 도시하는 도 1의 회전 기판 플래튼 배열의 플래튼부의 측면도이다.
도 3은 수축된 위치의 리프트 핀을 도시하는 도 2의 플래튼부의 측면도이다.
도 4는 리세스된 위치에 구성된 리프트 핀부인, 개시된 시스템의 리프트 핀부의 등축도이다.
도 5는 연장된 위치에 구성된 리프트 핀부인, 도 4의 리프트 핀부의 등축도이다.
도 6은 개시된 시스템의 제어 시스템 인터페이스부 및 센서 전자장치의 개략도이다.
도 7은 개시된 시스템을 동작시키기 위한 방법을 예시하는 논리적인 순서도이다.
도 8은 개시된 시스템을 동작시키기 위한 추가적인 방법을 예시하는 논리적인 순서도이다.
이제 이하에서 개선된 리프트 핀 배열이 본 발명의 선호되는 실시예들이 도시된 첨부된 도면들을 참조하여 더 완전하게 설명될 것이다. 개시된 리프트 핀 배열이 다수의 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에서 기술되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 오히려, 이러한 실시예들은 본 발명이 완전하고 철저해질 수 있도록 제공되며, 본 발명의 범위를 당업자들에게 완전하게 전달할 것이다. 도면들에서, 유사한 도면번호들이 전체에 걸쳐 유사한 엘러먼트를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 예시적인 실시예를 예시한다. 편의성 및 명료성을 위하여, "전방", "후방", "상단", "하단", "우측", "좌측", "위", "아래", "안쪽으로", "바깥쪽으로", "측방" 및 "길이방향"과 같은 용어들은 본원에서, 각기 도 1에 나타나는 것과 같은 기하학적 구조 및 배향에 대하여, 시스템의 컴포넌트들의 상대적인 위치 및 배향을 설명하기 위해 사용될 것이다. 상기 용어는 특별히 언급되는 단어들, 그 파생어들, 및 유사한 의미의 단어들을 포함할 것이다.
일부 기판 프로세싱 애플리케이션들에 있어, 이온 빔 주입기는 회전 플래튼 디바이스(1)를 사용하며, 이의 비-제한적이고 예시적인 예시가 도 1에 도시된다. 회전 플래튼 디바이스(1)는 프로세스 챔버(미도시) 내에 배치될 수 있으며, 하나 이상의 주입 단계들 동안 기판을 희망되는 위치로 홀딩하도록 구성될 수 있다. 회전 플래튼 디바이스(1)는 플래튼(2) 및 베이스부(4)를 포함할 수 있으며, 이들은 프로세싱 동안 기판이 입사 이온 빔에 대하여 희망되는 각도로 홀딩될 수 있도록 서로에 대하여 제어가능하게 회전가능할 수 있다.
도 1에서 확인될 수 있는 바와 같이, 복수의 리프트 핀들(8)은 플래튼(2)의 상단 표면(10) 위로 돌출하기 위하여 축 방향으로 이동가능할 수 있다. 예시된 실시예에 있어, 3개의 리프트 핀들(8)이 삼각형 배열로 제공된다. 그러나, 이는 임계적이지 않으며, 상이한 배열들의 상이한 수의 핀들이 희망되는 대로 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 2는, 예시적인 기판(12)이 리프트 핀들(8)에 의해 상단 표면(10) 위에서 거리 "D" 만큼 홀딩되는 플래튼(2)의 측면도를 도시한다. 핀들(8)은 연장된 위치로 도시된다. 명료성을 위하여 베이스부(4)는 이 도면 및 추가적인 도면에서 도시되지 않는다. 거리 "D"는 연관된 엔드 이펙터의 수직 치수보다 더 크게 선택될 수 있다. 따라서, 리프트 핀들(8)이 연장된 위치에 있을 때, 엔드 이펙터는 기판을 맞물리게 하거나 또는 기판을 분리(disengage)하기 위하여 플래튼(2)의 상단 표면(10)과 기판(12) 사이에 삽입될 수 있다.
리프트 핀들(8)의 위치는, 리프트 핀들이 기판(12)과 맞물렸을 때 리프트 핀들이 기판을 플래튼의 상단 표면(10)과 접촉하도록 아래로 가져가기 위해 플래튼(2) 내로 수축될 수 있도록, 제어될 수 있다. 핀들(8)의 수축된 위치가 도 3에 도시된다. 그 뒤 기판(12)은 정전 클램프(미도시) 또는 다른 적절한 기술을 사용하여 플래튼(2)에 고정될 수 있으며, 그에 따라 기판이 하나 이상의 주입 프로세서들을 거치는 동안 희망되는 배향으로 틸팅(tilt)되거나 및/또는 회전될 수 있게끔 한다.
프로세싱이 완료되면, 기판(12)이 수평 배향으로 복귀할 수 있도록 플래튼(2)이 회전될 수 있다. 그 뒤 정전 클램프가 비활성화될 수 있으며, 리프트 핀들(8)은 기판(12)을 플래튼(2)의 상단 표면(10) 위로 상승시키기 위하여(도 2) 그들의 연장된 위치로 다시 이동될 수 있고, 그에 따라 엔드 이펙터가 기판 아래로 연장하는 것을 허용한다. 리프트 핀들(8)은 다시 플래튼(2)을 향해 수축될 수 있으며, 이는 엔드 이펙터가 기판을 다시 프로세스 챔버 밖으로 이송할 수 있도록 기판(12)을 다시 엔드 이펙터 상으로 하강시킨다.
이상에서 언급된 바와 같이, 기판 처리 및 프로세싱 동작들 동안, 플래튼 상의 파손된 또는 오-배치된 기판들의 존재, 정전 클램프가 비활성화된 후 플래튼에 들러붙은 기판들, 리프트 핀들의 오동작, 및 유사한 것을 포함하는 다양한 오류 상황들이 경험될 수 있다. 따라서, 개시된 리프팅 배열은, 플래튼(2) 상으로 그리고 그 밖으로의 기판(12) 이송이 안전하고 효율적인 방식으로 완료되는 것을 보장하기 위하여 그리고 오류 상황이 감지되는 경우 교정 액션이 취해질 수 있게 하기 위하여 리프트 핀들(8) 중 하나 이상과 연관된 힘 감지 특징부를 포함한다.
도 4를 참조하면, 플래튼 카트리지(14)는 카트리지 베이스(16), 플래튼 지지부(18) 및 플래튼 카트리지에 대하여 리프트 핀들(8)을 상승시키고 하강시키도록 구성된 이동가능 리프팅부(20)를 포함할 수 있다. 이동가능 리프팅부(20)는 복수의 리프팅 암들(22)을 포함하며, 이들의 각각은 개별적인 리프트 핀(8)과 연관된다. 리프팅 암들(22)은 근위 단부들(24)에서 중심 허브(26)에 연결되며, 결과적으로 중심 리프팅 포스트(28)에 연결된다. 따라서, 중심 리프팅 포스트(28)를 플래튼 카트리지(14)의 밖으로 연장시키고 안으로 수축시킴으로써 배열되는 리프트 핀들(8)은 도 2 및 도 3에 도시된 연장된 위치 및 수축된 위치로 선택적으로 구성될 수 있다. 도 4는 도 2의 핀 배치와 연관된 수축된 위치의 이동가능 리프팅부(20)를 도시하며, 반면 도 5는 도 3의 핀 배치와 연관된 연장된 위치의 이동가능 리프팅부(20)를 도시한다.
도 5는 플래튼 지지부(18)가 제거된 상태의 플래튼 카트리지(14)를 도시한다. 이해될 바와 같이, 중심 리프팅 포스트(28)의 선택적인 움직임(즉, 회전, 축방향 연장/수축)은, 서보 모터들 및 유사한 것을 포함하는, 플래튼 카트리지(14) 내에 배치된 다양한 적절한 구동 메커니즘들 중 임의의 구동 메커니즘을 사용하여 달성될 수 있다.
도 5는 리프팅 암들(22)의 각각과 연관된 복수의 센싱 엘러먼트들(30)을 더 도시한다. 도 5에서 3개의 센싱 엘러먼트들(20) 중 2개만이 보이며, 제 3 센싱 엘러먼트는 리프트 핀들(8) 중 하나의 존재에 의해 가려진다. 더 상세하게 설명될 바와 같이, 이러한 센싱 엘러먼트들(30)은 리프트 핀들(8)을 통해 리프팅 암들(22)에 인가되는 힘들을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 센싱 엘러먼트들(30)이 리프트 핀들(8) 상에 배치될 수 있다는 것 또는 2 이상의 센싱 엘러먼트가 각각의 리프트 핀 및/또는 리프팅 암(22)에 대해 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 센싱 엘러먼트들(30)은, 시스템 오동작 또는 오류 상황을 나타낼 수 있는 리프트 핀들 중 임의의 리프트 핀에 인가되는 임의의 예상되지 않은 힘들을 감지하고 인식하기 위해서뿐만 아니라, 리프트 핀들(8)에 의해 지지되는 기판(12)의 무게를 감지하고 인식하기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 센싱 엘러먼트(30)는 센싱 엘러먼트들 사이의 측정값들을 비교함으로써 기판(12)이 플래트(2) 상에 정확하게 위치되었는지 여부를 검출하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.
일 실시예에 있어, 센싱 엘러먼트들(30)은 메시 스트레인 게이지(strain gauge)들, 압전 스트레인 게이지들, 반도체 스트레인 게이지들 및 유사한 것과 같은 스트레인 게이지들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어, 센싱 엘러먼트들(30)은 힘 감지 저항기들, 광 변위 센서들, 및 유사한 것일 수 있다. 연관된 센서 전자장치 및 제어 시스템 인터페이스(32)가 도 6에 도시된다. 센서 전자장치 및 제어 시스템 인터페이스(32)는, 센싱 엘러먼트들이 리프트 핀들(8)의 각각에 대한 힘 값들을 나타내게 상관될 수 있도록 센싱 엘러먼트들(30)로부터 수신된 신호들을 조절할 수 있다.
예시된 실시예에 있어, 센싱 엘러먼트들(30)은 적절한 증폭 회로부(34)에 연결될 수 있으며, 일 실시예에 있어 증폭 회로부는 op-앰프들을 포함한다. 증폭된 신호들은 그 뒤 아날로그-디지털(analog to digital; AD) 컨버터(36)에 의해 프로세싱될 수 있으며, 제어기(38)로 전송될 수 있다. 예시된 실시예에 있어, 제어기(38)는 센싱 엘러먼트들(30)의 고속 샘플링 및 이동가능 리프팅부(20)의 제어가 가능한 프로그램 가능 다중-축 제어기(programmable multi-axis controller; PMAC)이다. 제어기(38)는, 센싱 엘러먼트들(30) 중 임의의 센싱 엘러먼트 또는 그 전부에 대해 범위를 넘는 상황이 존재하는지 여부를 결정하기 위하여 센싱 엘러먼트들(30)로부터의 신호 샘플들과 하나 이상의 미리 결정된 값들 및/또는 미리 결정된 범위들을 비교하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어, 제어기(38)는 제어기에 연결되며 센싱 엘러먼트들(30)과 연관된 다양한 미리 결정된 값들을 저장하기 위한 메모리(39)를 가질 수 있다. 다른 실시예들에 있어, 메모리(39)는 센서들(30) 및 이동가능 리프팅부(20)에 관한 동작 이력을 저장할 수 있다.
제어기(38)는 오류 상황이 관찰되는 경우 기판 이송 동작을 중단시키거나 또는 기판 이송 동작의 중지를 시그널링(signal)하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어, 오류 상황은 미리 결정된 값 또는 범위 밖의 또는 그에 근접한 힘 값을 나타내는 신호가 센싱 엘러먼트들(30) 중 적어도 하나로부터 획득되는 상황이다.
모션 제어기(38)는 오류 상황을 감지하는 경우 로봇 암/엔드 이펙터의 움직임을 중단할 수 있다. 이는 기판이, 예를 들어, 오-배치된 것으로 결정될 때 엔드 이펙터와 기판(12) 사이의 희망되지 않는 접촉을 방지할 수 있다. 모션 제어기(38)는 관리 기능들 및 운영자 인터페이스를 제공할 수 있는 주입기 제어 컴퓨터(40)와 인터페이스할 수 있다. 일부 경우들에 있어, 모션 제어기(38)는 오류 상황들 또는 임의의 다른 문제들이 리프트 메커니즘으로 검출될 때 다른 주입기 서브시스템들과 조정하기 위하여 주입기 제어 컴퓨터(40)로 시그널링할 수 있다.
센서 엘러먼트들(30)은 기판 이송 동작들이 발생하기 이전에, 발생하는 동안에 및/또는 발생한 이후에 다양한 지점들 중 임의의 지점에서 샘플링될 수 있다. 이러한 샘플링들의 예들이 이하에서 설명된다.
범위 내의 언로딩(unload)된 힘 - 주입을 수행하기 이전에, 모든 센싱 엘러먼트들(30)은 힘이 하위 문턱 값 미만인지를 검출해야만 한다. 문턱 값 이상의 검출된 힘은 기계적 고장 또는 계측장비 문제를 나타낼 수 있다.
리프트 핀들 상의 기판 - 기판(12)이 플래튼(2) 상에 위치될 때 또는 이로부터 취해질 때, 리프트 핀들(8)이 엔드 이펙터를 언로딩/로딩하기 위하여 상승된다. 리프트 핀들(8)이 연장된 위치에 있게 되면, 모든 센싱 엘러먼트들(30)이 각각의 리프트 핀 상의 힘이 미리 결정된 범위 내에 있는지를 검출해야만 한다.
기판 파손 - 리프트 핀들(8)이 연장된 위치로 구성될 때, 모든 센싱 엘러먼트들(30)은 힘이 문턱 값 이상인지를 검출해야만 한다. 문턱 값보다 더 작은 것은 기판 파손 상태를 나타낼 수 있다.
기판 편심(off center) - 리프트 핀들(8)이 연장된 위치로 구성되면, 센싱 엘러먼트들(30)은 리프트 핀들(8) 상의 힘이 미리 결정된 문턱 값 내에서 동일한지를 검출해야만 한다. 문턱 차이보다 더 큰 것은 기판이 리프트 핀들(8) 및 플래튼(2)에 대하여 편심되어 있다는 것을 나타낼 수 있다.
기판 상의 외래(foreign) 물체 - 리프트 핀들(8)이 연장된 위치로 구성되면, 센싱 엘러먼트들(30)은 각각의 리프트 핀(8) 상의 힘이 미리 결정된 문턱 값 아래인지를 검출해야만 한다. 문턱 값보다 더 높은 것은 기판(12) 상에 외래 물체가 존재한다는 것을 나타낼 수 있다.
암들 상의 동일한 힘들 - 기판을 리프트 핀들(8) 상에 위치시킬 때, 모든 리프트 핀들(8)에 대해 힘이 모니터링되어야만 한다. 임의의 단일 리프트 핀(8) 상의 힘이 미리 결정된 문턱 값을 초과하는 것으로 결정되는 경우, 추가적인 리프팅이 중단될 수 있다. 문턱 값보다 더 높은 것은 기계적 고장을 나타낼 수 있다.
기판 붙음 - 정전 클램프의 비-활성화 후, 리프팅 핀들을 수축된 위치로부터 연장된 위치로 움직이는 동안 리프트 핀들(8) 상의 힘이 모니터링될 수 있다. 임의의 단일 리프팅 암(22)에 대해 감지된 힘이 미리 결정된 문턱 값을 초과하는 경우, 추가적인 리프팅이 중단될 수 있다. 문턱값보다 더 큰 하나의 리프트 핀(8) 상의 힘 및 문턱값보다 더 작은 나머지 리프트 핀들(8) 중 하나 또는 둘 모두 상의 힘은 기판이 플래튼(2)에 붙어 있다는 것을 나타낼 수 있다.
도 7은 기판(12) 상에 하나 이상의 주입 프로세스들을 수행하기 이전의 개시된 시스템을 동작시키기 위한 방법을 예시하는 순서도이다. 단계(100)에서, 기판(12)이 이송 챔버 내에 위치된다. 이러한 시점에서, 기판은 엔드 이펙터에 의해 지지되며, 리프트 핀들(8)은 수축된 위치에 있는다. 제어기(38)는 리프트 핀들(8) 상의 업로드 힘들이 미리 결정된 범위 이내에 있는지 여부를 결정하기 위하여 센싱 엘러먼트들(30)을 샘플링할 수 있다. 미리 결정된 범위는 리프트 핀들(8)이 방해받지 않고 기능하고 있다는 것을 나타내는 힘의 범위일 수 있다.
단계(110)에서, 기판(12)이 엔드 이펙터에 의해 이송 챔버로부터 프로세스 챔버로 이동된다. 리프트 핀들(8)은 수축된 위치에 남아 있는다. 단계(120)에서, 기판(12)이 프로세스 챔버 내에 위치되며, 엔드 이펙터에 의해 지지된다. 제어기(38)가 모든 리프트 핀들(8)에 의해 동일한 힘들이 경험되는지 여부를 검증하기 위해 센싱 엘러먼트들(30)을 샘플링하는 동안, 리프트 핀들(8)은 기판(12)과 맞물리기 위하여 수축된 위치로부터 연장된 위치로 위쪽으로 이동한다. 단계(130)에서, 기판(12)은 리프트 핀들(8)에 의해 지지되며, 엔드 이펙터는 다시 이송 챔버로 수축된다. 리프트 핀들(8)은 연장된 위치에 있는다. 제어기(38)는, 리프트 핀들(8) 상의 힘이 기판(12)의 무게를 나타내는지, 기판(12)이 리프트 핀들(8)의 중심에 있는지, 외래 재료가 플래튼 또는 기판(12) 상에 위치되지 않았는지, 및/또는 기판이 파손되지 않았는지를 검증하기 위하여 센싱 엘러먼트들(30)을 샘플링할 수 있다.
단계(140)에서, 기판(12)은 계속해서 프로세스 챔버 내에서 리프트 핀들(8)에 의해 지지되며, 엔드 이펙터는 이송 챔버 내에 남아 있고, 리프트 핀들은 기판(12)을 플래튼(2)과 맞물리게 하기 위하여 연장된 위치로부터 수축된 위치로 아래쪽으로 움직인다. 단계(150)에서, 기판(12)은 플래튼(2)에 의해 지지되며, 리프트 핀들(8)은 수축된 위치에 있는다. 제어기(38)는 리프트 핀들(8) 상의 언로드 힘들이 미리 결정된 범위 이내에 있는지를 검증하기 위하여 센싱 엘러먼트들(30)을 샘플링할 수 있다. 미리 결정된 범위는 리프트 핀들이 방해받지 않고 기능하고 있다는 것을 나타내는 힘의 범위일 수 있다. 단계(160)에서, 기판(12)은 정전 클램프에 의해 플래튼(2)에 고정된다. 단계(170)에서, 기판(12)은 이온 주입 프로세스와 같은 하나 이상의 프로세싱 단계들을 거치기 위해 적절한 위치로 회전 플래튼 디바이스(1)에 의해 이동된다.
도 8은 기판(12)이 하나 이상의 주입 프로세스들을 거친 후 기판에 대해 수행될 수 있는 예시적인 시스템 검증들을 예시하는 순서도이다. 단계(200)에서, 기판(12)은 프로세스 챔버 내에 위치되며, 이는 정전 클램프에 의해 플래튼(2)에 고정된다. 리프트 핀들(8)은 수축된 위치에 있는다. 단계(210)에서, 정전 클램프가 릴리즈되며, 리프트 핀들(8)이 수축된 위치로부터 연장된 위치로 움직인다. 제어기(38)는 기판(12)이 플래튼(2)에 붙지 않았다는 것을 검증하기 위하여 센싱 엘러먼트들(30)을 샘플링할 수 있다. 단계(220)에서, 기판(12)은 리프트 핀들(8)에 의해 지지된다. 제어기(38)는, 기판(12)이 리프트 핀들(8)과 맞물렸다는 것, 기판이 리프트 핀들(8) 상에 중심에 위치되었다는 것, 외래 재료가 기판 상에 존재하지 않는다는 것, 및 기판이 파손되지 않았다는 것을 검증하기 위하여 센싱 엘러먼트들(30)을 샘플링할 수 있다.
단계(230)에서, 기판(12)은 리프트 핀들(8)에 의해 지지되는 상태로 남아 있으며, 엔드 이펙터가 기판(12) 아래의 위치로 이동된다. 리프트 핀들(8)은 연장된 위치에 있는다. 단계(240)에서, 기판(12)은 프로세싱 챔버 내에 있으며, 리프트 핀들(8)이 기판(12)의 지지를 엔드 이펙터로 전달하기 위해 연장된 위치로부터 수축된 위치로 움직인다. 단계(250)에서, 기판이 엔드 이펙터에 의해 지지되며, 엔드 이펙터는 기판(12)을 이송 챔버로 이동시킨다. 리프트 핀들(8)은 수축된 위치에 있는다. 제어기(38)는 언로딩 힘이 미리 결정된 범위 내에 있는지를 검증하기 위해 센싱 엘러먼트들(30)을 샘플링할 수 있다. 단계(260)에서, 기판이 카세트로 복귀된다.
개시된 시스템은 기판의 상태 및 위치에 관한 정보 및 보호를 부가한다. 이에 더하여, 개시된 시스템은 플래튼의 상태를 모니터링하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 사용자가, 예를 들어, 외래 재료(예를 들어, 파손된 기판 조각들)가 플래튼 상에 존재하는지 여부, 또는 이동가능 리프팅부(20) 및/또는 그것의 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트와 관련된 문제가 존재하는지 여부를 결정하는 것을 가능하게 한다.
개시된 시스템은, 예시적인 실시예에서 실리콘 웨이퍼들을 포함하는 다양한 기판들의 처리를 위해 구성된다. 이러한 특정 구성이 오로지 예시적으로 개시되며, 이하에서 설명되는 배열이 실질적으로 임의의 유형의 기판 처리 구성들에서 유사하게 구현될 수 있다는 것이 당업자들에 의해 이해될 것이다. 이러한 모든 실시예들이 고려되며, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 구현될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같은, 단수로 언급되고 및 단어 "일"이 선행되는 엘러먼트 또는 단계는, 이러한 배제가 명백하게 언급되지 않는 한, 복수의 엘러먼트들 또는 단계들을 배제하지 않는 것으로 이해되어야만 한다. 또한, "본 발명의 "일 실시예"에 대한 언급들은, 언급된 특징들을 또한 통합하는 추가적인 실시예의 존재를 배제하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다.
본 발명의 특정 실시예들이 본원에서 설명되었지만, 본 발명이 이에 한정되도록 의도되지 않으며, 본 발명은 광범위한 것으로 의도되어 명세서가 마찬가지로 판독될 수 있는 것을 허용할 것이다. 따라서, 이상의 설명은 제한적이 아니라 단지 특정 실시예들의 예시들로서 해석되어야만 한다. 당업자들은 본원에 첨부된 청구항들의 사상 및 범위 내의 다른 수정예들을 구상할 것이다.

Claims (13)

  1. 기판 리프팅 장치 상의 힘을 모니터링하기 위한 시스템으로서,
    플래튼 및 이동가능 리프팅부를 포함하는 플래튼 카트리지로서, 상기 이동가능 리프팅부는 복수의 리프트 핀들에 연결된 복수의 리프팅 암(arm)들을 포함하는, 상기 플래튼 카트리지;
    상기 복수의 리프트 핀들 및 상기 복수의 리프팅 암들의 각각과 연관된 복수의 힘 감지 엘러먼트들; 및
    상기 복수의 힘 감지 엘러먼트들로부터 신호들을 수신하며, 상기 수신된 신호들을 상기 복수의 리프트 핀들에 인가되는 각각의 힘들에 상관시키기 위한 제어기를 포함하는, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 상기 상관된 힘들에 기초하여 상기 이동가능 리프팅부의 움직임을 제어하도록 구성되는, 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 힘 감지 엘러먼트들은 와이어 메시 스트레인(strain) 게이지들, 압전 스트레인 게이지들, 반도체 스트레인 게이지들, 힘 감지 저항기들, 및 광 변위 센서들을 포함하는 리스트로부터 선택되는, 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스트레인 게이지들은 압전 스트레인 게이지들을 포함하는, 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동가능 리프팅부는, 상기 핀들이 상기 플래튼의 상단 표면 아래에 있는 수축된 위치와 상기 핀들이 상기 플래튼의 상단 표면 위로 연장하는 연장된 위치 사이에서 상기 복수의 리프트 핀들을 움직이도록 구성되는, 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 상기 복수의 리프트 핀들에 인가되는 힘들을 구별하고, 상기 구별된 힘들에 기초하여 상기 이동가능 리프팅부의 움직임을 제어하도록 구성되는, 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 힘 감지 엘러먼트들은 상기 복수의 리프팅 암들 각각 상에 배치되는, 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 힘 감지 엘러먼트들은 상기 복수의 리프트 핀들 각각 상에 배치되는, 시스템.
  9. 기판 리프팅 장치에 인가되는 힘들을 감지하기 위한 방법으로서,
    제어기에서, 힘 감지 엘러먼트로부터 신호들을 수신하는 단계로서, 상기 수신된 신호들은 기판 리프팅 장치의 리프트 핀에 인가되는 힘을 나타내는, 단계; 및
    상기 수신된 신호들에 기초하여 상기 기판 리프팅 장치의 동작을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어기에서, 상기 리프트 핀에 인가되는 힘이 용인가능한 범위 내인지 여부를 결정하기 위해 상기 수신된 신호들을 미리 결정된 값 또는 범위와 비교하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 힘 감지 엘러먼트는 복수의 힘 감지 엘러먼트들을 포함하고, 상기 리프트 핀은 복수의 리프트 핀들을 포함하며,
    상기 방법은, 상기 제어기에서, 상기 복수의 힘 감지 엘러먼트들로부터 신호들을 수신하고, 상기 수신된 신호들에 기초하여 상기 기판 리프팅 장치의 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 기판 리프팅 장치의 동작을 제어하는 단계는 상기 수신된 신호들에 기초하여 상기 기판 리프팅 장치의 움직임을 중단시키는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어기와 연관된 메모리에 상기 수신된 신호들을 나타내는 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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