KR20220127926A - 자동화된 회전 사전 정렬을 사용한 에지 링 이송 - Google Patents

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KR20220127926A
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다몬 타이론 제네티
다릴 안젤로
리차드 에이치. 굴드
로이 스캇 포웰
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

시스템은 기판 프로세싱 시스템 내에서 기판 및 에지 링 중 하나를 이송하도록 구성된 로봇, 로봇의 엔드 이펙터에 대한 기판 또는 에지 링 중 하나의 회전 위치를 조정하도록 구성된 기판 정렬기, 및 상기 에지 링을 지지하도록 구성된 캐리어 플레이트를 포함한다. 로봇은 엔드 이펙터를 사용하여 캐리어 플레이트를 회수하도록, 엔드 이펙터 상에 지지된 캐리어 플레이트를 사용하여 에지 링을 회수하도록, 그리고 캐리어 플레이트 및 에지 링을 기판 정렬기로 이송하도록 구성된다.

Description

자동화된 회전 사전 정렬을 사용한 에지 링 이송
본 개시는 기판 프로세싱 시스템에서 에지 링을 정렬하기 (aligning) 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술의 기술 (description) 은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제시하기 위한 목적이다. 본 배경 기술 섹션에 기술된 범위까지, 현재 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 선행 기술로서 명시적으로 또는 묵시적으로 인정되지 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들을 처리하기 위해 사용될 수도 있다. 기판 상에서 수행될 수도 있는 예시적인 프로세스들은 이로 제한되는 것은 아니지만, CVD (chemical vapor deposition), ALD (atomic layer deposition), 도전체 에칭, 및/또는 다른 에칭, 증착, 또는 세정 프로세스들을 포함한다. 기판은 기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버에서 페데스탈, 정전 척 (ESC), 등과 같은 기판 지지부 상에 배치될 수도 있다. 에칭 동안, 하나 이상의 전구체들을 포함하는 가스 혼합물들이 프로세싱 챔버 내로 도입될 수도 있고 플라즈마가 화학 반응들을 개시하도록 사용될 수도 있다.
기판 지지부는 웨이퍼를 지지하도록 구성된 세라믹 층을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 프로세싱 동안 세라믹 층에 클램핑될 수도 있다. 기판 지지부는 기판 지지부의 외측 부분 (예를 들어, 주변부의 외부 및/또는 주변부에 인접한) 둘레에 배치된 에지 링을 포함할 수도 있다. 에지 링은 기판 위의 볼륨에 플라즈마를 한정하고 (confine), 플라즈마에 의해 유발된 부식으로부터 기판 지지부를 보호하는 등을 위해 제공될 수도 있다.
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2020년 1월 23일에 출원된, 미국 특허 가출원 번호 제 62/964,908 호의 이익을 주장한다. 상기 참조된 출원들의 전체 개시들은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
시스템은 기판 프로세싱 시스템 내에서 기판 또는 에지 링 중 하나를 이송하도록 구성된 로봇, 로봇의 엔드 이펙터에 대한 기판 또는 에지 링 중 하나의 회전 위치를 조정하도록 구성된 기판 정렬기 (substrate aligner), 및 상기 에지 링을 지지하도록 구성된 캐리어 플레이트를 포함한다. 로봇은 엔드 이펙터를 사용하여 캐리어 플레이트를 회수하도록 (retrieve), 엔드 이펙터 상에 지지된 캐리어 플레이트를 사용하여 에지 링을 회수하도록, 그리고 캐리어 플레이트 및 에지 링을 기판 정렬기로 이송하도록 구성된다.
다른 특징들 (features) 에서, 이미징 디바이스 (imaging device) 는 에지 링 및 캐리어 플레이트가 기판 정렬기 상에 배치되는 동안 에지 링의 피처 (feature) 를 검출하도록 구성된다. 피처는 에지 링의 내경의 편평한 영역이다. 에지 링의 표면들은 일반적으로 폴리싱되고 피처는 에지 링의 폴리싱되지 않은 부분 및 조면화된 (roughened) 부분 중 적어도 한 부분에 대응한다. 에지 링의 표면들은 일반적으로 폴리싱되지 않고 피처는 에지 링의 폴리싱된 부분에 대응한다. 피처는 에지 링의 하단 표면 상에 배치된 노치 (notch) 를 포함한다. 피처는 에지 링에 제공된 윈도우를 포함한다. 윈도우는 에지 링을 통한 광의 투과를 허용한다. 에지 링은 코팅되고 피처는 에지 링의 코팅되지 않은 부분에 대응한다. 에지 링은 코팅되지 않고 피처는 에지 링의 코팅된 부분에 대응한다. 피처는 에지 링의 표면 상의 적어도 하나의 마크에 대응한다.
다른 특징들에서, 기판 정렬기는 이미징 디바이스에 의해 검출된 에지 링의 피처에 기초하여 캐리어 플레이트 및 에지 링을 회전시키도록 구성된다. 동적 정렬 모듈 (dynamic alignment module) 은 이미징 디바이스에 의해 검출된 에지 링의 피처에 기초하여 엔드 이펙터에 대한 에지 링의 회전 포지션을 결정하도록 구성된다. 기판 정렬기는 동적 정렬 모듈에 의해 결정될 때 에지 링의 회전 포지션에 기초하여 캐리어 플레이트 및 에지 링을 회전시키도록 구성된다. 기판 정렬기는 엔드 이펙터에 대한 에지 링의 목표된 회전 포지션에 더 기초하여 캐리어 플레이트 및 에지 링을 회전시키도록 구성된다.
다른 특징들에서, 캐리어 플레이트는 캐리어 플레이트의 바디의 각각의 코너들로부터 연장되는 복수의 탭들을 포함하고, 바디의 주변부는 에지 링의 내경보다 작고, 그리고 복수의 탭들은 에지 링의 내경을 넘어서 연장된다. 복수의 탭들 중 적어도 2 개는 탄성 중합체 패드를 포함한다. 캐리어 플레이트의 하단 표면은 열가소성 재료로 구성된 콘택트 시트를 포함한다. 콘택트 시트는 캐리어 플레이트의 하단 표면의 리세스 내에 배치된다. 캐리어 플레이트는 라운딩된 (rounded) 코너들을 포함한다. 캐리어 플레이트의 라운딩된 코너들은 기판의 직경에 대응하는 주변부를 규정한다. 직경은 약 300 ㎜ 이다.
방법은, 기판 프로세싱 시스템 내에서 로봇의 엔드 이펙터를 사용하여 캐리어 플레이트를 회수하도록, 엔드 이펙터 상에 지지된 캐리어 플레이트를 사용하여 에지 링을 회수하도록, 그리고 기판 또는 에지 링 중 하나의 회전 위치를 조정하도록 구성된 기판 정렬기로 캐리어 플레이트 및 에지 링을 이송하도록 로봇을 제어하는 단계, 및 캐리어 플레이트 및 에지 링이 기판 정렬기 상에 배치되는 동안 에지 링의 회전 위치를 조정하는 단계를 포함한다.
다른 특징들에서, 방법은 에지 링 및 캐리어 플레이트가 기판 정렬기 상에 배치되는 동안 에지 링의 피처를 검출하는 단계를 더 포함한다. 피처는 에지 링의 내경의 편평한 영역이다. 에지 링의 표면들은 일반적으로 폴리싱되고 피처는 에지 링의 폴리싱되지 않은 부분 및 조면화된 부분 중 적어도 한 부분에 대응한다. 에지 링의 표면들은 일반적으로 폴리싱되지 않고 피처는 에지 링의 폴리싱된 부분에 대응한다. 에지 링은 코팅되고 피처는 에지 링의 코팅되지 않은 부분에 대응한다. 에지 링은 코팅되지 않고 피처는 에지 링의 코팅된 부분에 대응한다. 피처는 에지 링의 표면 상의 적어도 하나의 마크에 대응한다.
다른 특징들에서, 방법은 에지 링의 검출된 피처에 기초하여 캐리어 플레이트 및 에지 링을 회전시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 에지 링의 검출된 피처에 기초하여 엔드 이펙터에 대한 에지 링의 회전 위치를 결정하는 단계 및 에지 링의 결정된 회전 위치에 기초하여 캐리어 플레이트 및 에지 링을 회전시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 엔드 이펙터에 대한 에지 링의 목표된 회전 위치에 더 기초하여 캐리어 플레이트 및 에지 링을 회전시키는 단계를 더 포함한다.
캐리어 플레이트는 캐리어 플레이트의 바디의 각각의 코너들로부터 연장되는 복수의 탭들을 포함하고, 바디의 주변부는 에지 링의 내경보다 작고 그리고 복수의 탭들은 에지 링의 내경을 넘어서 연장되고, 그리고 에지 링을 회수하는 단계는 에지 링의 내경이 복수의 탭들 상에 지지되도록 에지 링을 회수하는 단계를 포함한다. 캐리어 플레이트는 라운딩된 (rounded) 코너들을 포함한다. 캐리어 플레이트의 라운딩된 코너들은 기판의 직경에 대응하는 주변부를 규정한다. 직경은 약 300 ㎜ 이다.
시스템은 기판 프로세싱 시스템 내에서 기판 또는 에지 링 중 하나를 이송하도록 구성된 로봇, 로봇의 엔드 이펙터에 대한 기판 또는 에지 링 중 하나의 회전 위치를 조정하도록 구성된 기판 정렬기 (substrate aligner), 및 상기 에지 링을 지지하도록 구성된 캐리어 플레이트를 포함한다. 로봇은 엔드 이펙터를 사용하여 캐리어 플레이트를 회수하도록 그리고 캐리어 플레이트의 검출된 피처에 기초하여 엔드 이펙터 상의 캐리어 플레이트의 회전 정렬을 조정하도록 구성된다.
본 개시의 추가 적용 가능 영역들은 상세한 기술, 청구항들 및 도면들로부터 자명해질 것이다. 상세한 설명 및 구체적인 예들은 단지 예시를 목적들로 의도되고 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1a는 본 개시에 따른 예시적인 기판 프로세싱 시스템의 기능적 블록도이다.
도 1b는 본 개시에 따른 예시적인 기판 프로세싱 툴을 예시한다.
도 2는 본 개시에 따른 예시적인 에지 링 정렬 시스템이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 개시에 따른 예시적인 캐리어 플레이트를 예시한다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 개시에 따른 캐리어 플레이트를 사용하여 에지 링을 정렬하도록 구성된 로봇 어셈블리를 예시한다.
도 5는 본 개시에 따른 에지 링을 정렬하기 위한 예시적인 방법의 단계들을 예시한다.
도 6은 본 개시에 따른 홈 (groove) 을 포함하는 예시적인 에지 링이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 개시에 따른 하나 이상의 정렬 노치들을 포함하는 또 다른 예시적인 에지 링의 저면도 및 내경을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는, 각각, 본 개시에 따른 또 다른 예시적인 에지 링의 단면도 및 평면도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사하고 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
기판 프로세싱 시스템의 기판 지지부는 에지 링을 포함할 수도 있다. 일부 프로세싱 시스템들에서, 프로세싱 챔버 내에서 기판 지지부로 그리고 기판 지지부로부터 기판들을 이송하도록 사용된 로봇/핸들러 (예를 들어, VTM (vacuum transfer module) 로봇) 은 또한 프로세싱 챔버로 그리고 프로세싱 챔버로부터 에지 링들을 이송하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 에지 링들은 소모성일 수도 있고 (즉, 에지 링들은 시간이 흐름에 따라 마모될 수도 있고) 따라서 주기적으로 교체된다. 로봇은 기판 지지부로부터 에지 링들을 설치하고 제거하도록 구성될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템은 다른 컴포넌트들 (예를 들어, 로딩 스테이션, EFEM (equipment front end module), 로드 록, 등) 내에서 그리고 다른 컴포넌트들 사이에서 에지 링들을 이송하도록 구성된 하나 이상의 다른 로봇들을 포함할 수도 있다.
기판 지지부 상의 에지 링의 정확한 배치는 어려울 수도 있다. 일부 기판 프로세싱 시스템들은 로봇을 사용하여 기판 지지부 상에 기판들을 정렬하기 위한 동적 정렬 (dynamic alignment; DA) 시스템을 구현할 수도 있다. 예시적인 DA 시스템들 및 방법들은 미국 특허 번호 제 9,269,529 호에 기술되어 있고, 그 전체가 본 명세서에 참조로서 포함된다. 예를 들어, DA 시스템들 및 방법들은 기판 지지부 상에 배치되기 전에 로봇의 엔드 이펙터 상의 기판의 위치를 결정하도록 광학 센서를 구현할 수도 있다. DA 시스템은 결정된 위치에 기초하여 기판의 회전 위치를 조정하도록 구성된 기판 정렬기 (substrate aligner) 를 더 포함할 수도 있다. 본 개시에 따른 시스템들 및 방법들은 기판의 회전 정렬을 수행하도록 구성된 로봇 및 DA 시스템을 사용하여 에지 링의 회전 정렬을 수행한다.
이제 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 기판 프로세싱 툴 (102) 을 포함하는 예시적인 기판 프로세싱 시스템 (100) 이 도시된다. 도 1b는 기판 프로세싱 툴 (102) 의 평면도이다. 단지 예를 들면, 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 무선 주파수 (radio frequency; RF) 플라즈마 및/또는 다른 적합한 기판 프로세싱을 사용하여 에칭을 수행하기 위해 사용될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 다른 컴포넌트들을 인클로징하고 (enclose) RF 플라즈마를 담는 하나 이상의 프로세스 모듈들 또는 챔버들 (104) 을 포함한다.
프로세싱될 기판들은 하나 이상의 중간 챔버들을 통해 기판 프로세싱 툴 (102) 내로 로딩된다. 예를 들어, 기판들은 EFEM (equipment front end module) (108) 과 같은 ATV (atmosphere-to-vacuum) 이송 모듈의 로딩 스테이션 (106) 의 포트들을 통해 로딩되고, 이어서 하나 이상의 프로세싱 챔버들 (104) 내로 이송된다. 예를 들어, 이송 로봇 (110) 은 로딩 스테이션들 (106) 로부터 에어 록들, 또는 로드 록들 (112) 로 기판들을 이송하도록 구성되고, 진공 이송 모듈 (116) 의 진공 이송 로봇 (114) 은 기판들을 로드 록들 (112) 로부터 다양한 기판 프로세싱 챔버들 (104) 로 이송하도록 구성된다.
프로세싱 챔버 (104) 는 상부 전극 (118) 및 정전 척 (electrostatic chuck; ESC) 과 같은, 기판 지지부 (120) 를 포함한다. 동작 동안, 기판 (122) 은 기판 지지부 (120) 상에 배치된다. 특정한 기판 프로세싱 시스템 (100) 및 프로세싱 챔버 (104) 가 예로서 도시되지만, 본 개시의 원리들은 (예를 들어, 플라즈마 튜브, 마이크로파 튜브를 사용하여) 리모트 플라즈마 생성 및 전달을 구현하고, 플라즈마를 인 시츄 (in-situ) 로 생성하는 기판 프로세싱 시스템 등과 같은, 다른 타입들의 기판 프로세싱 시스템들 및 챔버들에 적용될 수도 있다.
단지 예를 들면, 상부 전극 (118) 은 프로세스 가스들을 도입하고 분배하는 샤워헤드 (124) 와 같은 가스 분배 디바이스 (device) 를 포함할 수도 있다. 다른 예들에서, 상부 전극 (118) 은 전도성 플레이트를 포함할 수도 있고, 프로세스 가스들은 또 다른 방식으로 도입될 수도 있다. 기판 지지부 (120) 는 하부 전극으로서 작용하는 전도성 베이스 플레이트 (126) 를 포함한다. 베이스 플레이트 (126) 는 세라믹 층 (128) 을 지지한다.
RF 생성 시스템 (130) 은 RF 전압을 생성하고 상부 전극 (118) 및 하부 전극 (예를 들어, 기판 지지부 (120) 의 베이스 플레이트 (126)) 중 하나로 출력한다. 상부 전극 (118) 및 베이스 플레이트 (126) 중 다른 하나는 DC 접지되거나, AC 접지되거나 플로팅할 수도 있다. 단지 예를 들면, RF 생성 시스템 (130) 은 매칭 및 분배 네트워크 (134) 에 의해 상부 전극 (118) 또는 베이스 플레이트 (126) 로 피딩되는 (feed) RF 전압을 생성하는 RF 전압 생성기 (132) 를 포함할 수도 있다. 다른 예들에서, 플라즈마는 유도적으로 또는 리모트 생성될 수도 있다. 예시적인 목적들을 위해 도시된 바와 같이, RF 생성 시스템 (130) 은 용량성 결합 플라즈마 (capacitively coupled plasma; CCP) 시스템에 대응하지만, 본 개시의 원리들은 또한, 단지 예를 들어, 변압기 결합 플라즈마 (transformer coupled plasma; TCP) 시스템들, CCP 캐소드 시스템들, 리모트 마이크로파 플라즈마 생성 및 전달 시스템들, 등과 같은 다른 적합한 시스템들에서 구현될 수도 있다.
가스 전달 시스템 (140) 은 하나 이상의 가스 소스들 (142-1, 142-2, …, 및 142-N) (집합적으로 가스 소스들 (142) 로서 지칭됨) 을 포함하고, 여기서 N은 0보다 큰 정수이다. 가스 소스들은 하나 이상의 전구체들 및 이들의 혼합물들을 공급한다. 가스 소스들은 또한 퍼지 가스를 공급할 수도 있다. 기화된 전구체가 또한 사용될 수도 있다. 가스 소스들 (142) 은 밸브들 (144-1, 144-2, …, 및 144-N) (집합적으로 밸브들 (144) 로서 지칭됨) 및 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers; MFC) (146-1, 146-2, …, 및 146-N) (집합적으로 질량 유량 제어기들 (146) 로서 지칭됨) 에 의해 매니폴드 (manifold) (148) 에 연결된다. 매니폴드 (148) 의 출력은 프로세싱 챔버 (104) 로 피딩된다. 단지 예를 들면, 매니폴드 (148) 의 출력은 샤워헤드 (124) 로 피딩된다. 밸브 (150) 및 펌프 (152) 는 프로세싱 챔버 (104) 로부터 반응 물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다.
시스템 제어기 (160) 는 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 컴포넌트들을 제어하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 시스템 제어기 (160) 는 로딩 스테이션 (106), EFEM (108), 로드 록 (112), VTM (116), 및 프로세싱 챔버 (104) 내에서 및 사이에서 기판들을 이송하도록 로봇들 (110 및 114) 을 제어하도록 구성된다.
기판 지지부 (120) 는 에지 링 (170) 을 포함한다. 본 개시의 원리들에 따른 에지 링 (170) 은 기판 지지부 (120) 에 대해 이동 가능할 (예를 들어, 수직 방향으로 상향 및 하향 이동 가능할) 수도 있다. 예를 들어, 에지 링 (170) 은 시스템 제어기 (160) 에 응답하여 액추에이터 및 리프트 핀들 (미도시) 을 통해 제어될 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 및 진공 이송 로봇 (114) 은 각각의 프로세싱 챔버 (104) 의 로드 록 (112) 과 기판 지지부 (120) 사이에서 에지 링 (170) 을 이송하도록 더 구성될 수도 있다. 반대로, 시스템 제어기 (160) 및 이송 로봇 (110) 은 로딩 스테이션들 (106), EFEM (108), 및 로드 록 (112) 중 하나 사이에서 에지 링 (170) 을 이송하도록 구성될 수도 있다.
기판 프로세싱 시스템 (100) 은 하나 이상의 통합된 기판 정렬기들 (180) 을 포함할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 기판 정렬기 (180) 는 EFEM (108) 내에 위치된다. 다른 예들에서, 기판 정렬기 (180) 는 진공 이송 모듈 (116) 과 같은 다른 챔버들 내에 위치될 수도 있다. 본 개시에 따른 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 이하에 보다 상세히 기술된 바와 같이 시스템 제어기 (160), 이송 로봇 (110), 및 기판 정렬기 (180) 를 사용하여 에지 링 (170) 의 회전 정렬을 수행하도록 구성된다.
이제 도 2를 참조하면, 본 개시의 원리들에 따른 예시적인 에지 링 정렬 시스템 (200) 이 도시된다. 시스템 (200) 은 제어기 (204) (예를 들어, 도 1a의 제어기 (160) 에 대응함), 로봇 (208) (예를 들어, 도 1a 및 도 1b의 이송 로봇 (110) 에 대응함) 및 이미징 디바이스 (imaging device) (212) 를 포함한다. 예를 들어, 이미징 디바이스 (212) 는 관찰 영역 (viewing area) 내의 객체들을 검출하도록 구성된 카메라, 센서, 등을 포함한다. 이미징 디바이스 (212) 는 EFEM (108) 과 같은 챔버 내에서 기판 정렬기 (216) 상에 또는 근방에 배치될 수도 있다.
제어기 (204) 는 로봇 제어 모듈 (220) 및 동적 정렬 (DA) 모듈 (224) 을 포함할 수도 있다. 로봇 제어 모듈 (220) 은 로봇 (208) 을 제어한다. 예를 들어, 로봇 제어 모듈 (220) 은 다양한 프로세스 모듈들/챔버들, 진공 챔버들, 등의 사이에서 기판들 및 에지 링들을 이송하도록 로봇 (208) 을 제어한다. 본 개시의 원리들에 따른 로봇 (208) 은 에지 링들을 배치하고 회수하도록 (retrieve) 구성된 엔드 이펙터를 포함한다. 예를 들어, 로봇 (208) 은 에지 링을 회수하고 에지 링을 로딩 스테이션 (106) 으로부터, EFEM (108) 을 통해, 그리고 로드 록 (112) 으로 이송한다. 이송 동안, 에지 링은 엔드 이펙터 상의 에지 링의 회전 위치를 검출하도록 이미징 디바이스 (212) 의 관찰 영역에서 기판 정렬기 (216) 상에 배치된다. 일부 예들에서, 기판 정렬기 (216) 는 로봇 (208) 을 포함하는 로봇 어셈블리와 통합될 수도 있다.
일 예에서, 이미징 디바이스 (212) 는 로봇 (208) 의 엔드 이펙터를 향해 하나 이상의 빔들을 투사할 수도 있고, 에지 링이 빔들을 중단할 때를 센싱할 수도 있고, 빔들이 중단되는 것을 나타내는 패턴에 기초하여 엔드 이펙터 상의 에지 링의 위치를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 패턴은 에지 링의 회전 정렬을 결정하기 위해 엔드 이펙터 상의 목표된 회전 위치를 나타내는 미리 결정된 패턴과 비교될 수도 있다. 다른 예들에서, 이미징 디바이스 (212) 는 엔드 이펙터 상의 에지 링의 회전 위치를 결정하기 위해 에지 링, 엔드 이펙터, 어댑터 또는 캐리어 플레이트 상의 피처들 (features), 및/또는 다른 구조체를 검출할 수도 있다.
DA 모듈 (224) 은 이미징 디바이스 (212) 로부터 위치 검출 데이터를 수신한다. 예를 들어, 위치 검출 데이터는, 에지 링이, 에지 링, 엔드 이펙터, 캐리어 플레이트, 등 상의 피처들을 검출하는, 이미징 디바이스 (212) 의 관찰 영역을 통과할 때 생성된 빔 패턴들을 나타내는 데이터, 및/또는 엔드 이펙터 상의 에지 링의 회전 위치를 나타내는 다른 데이터를 포함할 수도 있다. DA 모듈 (224) 은 엔드 이펙터 상의 에지 링의 실제 회전 위치 및 위치 검출 데이터에 기초하여 엔드 이펙터 상의 목표된 회전 위치와 실제 회전 위치 사이의 회전 오프셋을 포함하는 위치 정보를 계산하도록 구성된다. DA 모듈 (224) 은 에지 링이 엔드 이펙터 상의 목표된 회전 위치에 대응하는 위치에 있을 때까지 위치 정보에 기초하여 에지 링을 회전시키도록 기판 정렬기 (216) 를 제어하도록 더 구성될 수도 있다. 로봇 (208) 은 에지 링이 목표된 회전 위치에 대응하는 위치에 있을 때 엔드 이펙터를 사용하여 에지 링을 회수한다.
통상적으로, 엔드 이펙터들은 이송 기판들을 지지하도록 구성된다. 즉, 엔드 이펙터는 기판과 같은 디스크형 객체를 지지하도록 구성될 수도 있고 에지 링과 같은 환형 객체를 지지하도록 구성되지 않을 수도 있다. 또한, 특정한 기판 지지부를 위한 에지 링들은 통상적으로 동일한 기판 지지부를 위해 사이징된 기판들보다 보다 큰 직경을 갖는다. 유사하게, 기판 정렬기 (216) 는 에지 링이 아닌 기판을 지지하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 본 개시에 따른 정렬 시스템 (200) 은 엔드 이펙터 및/또는 기판 정렬기 상의 에지 링에 대한 지지 인터페이스를 제공하도록 구성된 어댑터 또는 캐리어 (이하, "캐리어 플레이트") 를 구현한다.
이제 도 3a, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 예시적인 캐리어 플레이트 (300) 가 도시된다. 도 3a에서, 캐리어 플레이트 (300) 는 로봇 (예를 들어, 도 2의 로봇 (208)) 의 엔드 이펙터 (304) 상에 지지된 것으로 도시되고 그리고 에지 링 (308) 이 캐리어 플레이트 (300) 상에 지지된다. 캐리어 플레이트 (300) 의 예들의 상단 표면 (312) 및 하단 표면 (316) 의 도면들이 도 3b 및 도 3c에 도시된다. 캐리어 플레이트 (300) 는 엔드 이펙터 (304) 의 부하 편향 (load deflection) 을 최소화하는 동안 탄소 섬유와 같은 고 강성 및 저 편향을 제공하는 경량 재료로 구성될 수도 있다.
캐리어 플레이트 (300) 는 엔드 이펙터 (304) 상의 에지 링 (308) 에 대한 지지를 제공한다. 예를 들어, 캐리어 플레이트 (300) 는 에지 링 (308) 의 내경 (320) 과 인터페이싱하도록 구성된다. 단지 예를 들면, 캐리어 플레이트 (300) 는 캐리어 플레이트 (300) 의 직사각형 바디 (326) 의 각각의 코너들로부터 연장되는 복수의 핑거들 또는 탭들 (324) 을 포함한다. 탭들 (324) 각각 (또는 적어도 2개) 은 캐리어 플레이트 (300) 의 상단 표면 (312) 상에 엘라스토머 패드 (328) 와 같은 파지 표면을 포함할 수도 있다. 패드들 (328) 은 에지 링 (308) 의 유지를 용이하게 하고 미끄러짐을 방지한다.
반대로, 캐리어 플레이트 (300) 의 하단 표면 (316) 은 콘택트 시트 (332) 를 포함할 수도 있다. 단지 예를 들면, 콘택트 시트 (332) 는 PEEK (polyether ether ketone) 와 같은 열가소성 재료로 구성된다. 콘택트 시트 (332) 는 캐리어 플레이트 (300) 와 엔드 이펙터 (304) 및 기판 정렬기 (216) 사이에 콘택트 인터페이스를 제공한다. 일부 예들에서, 콘택트 시트 (332) 는 하단 표면 (316) 상의 리세스 내에 배치될 수도 있다.
캐리어 플레이트 (300) 는 에지 링 (308) 의 치수들에 따라 사이징된다. 예를 들어, 캐리어 플레이트 (300) 는 에지 링 (308) 의 내경 (320) 에 따라 사이징된다. 즉, 탭들 (324) 이 내경 (320) 을 넘어서 연장되는 동안 직사각형 바디 (326) 의 주변부는 내경 (320) 보다 작을 수도 있다 (즉, 내경 (320) 내에 위치될 수도 있다). 내경이 대략 300 ㎜ (예를 들어, 300 ㎜ 기판들을 위해 구성된 기판 지지부에 대해 295 ㎜ 내지 305 ㎜) 인 예에서 , 탭들 (324) 은 300 ㎜ 직경에 대응하는 주변부를 넘어서 연장된다.
도 3c에 도시된 예에서, 캐리어 플레이트 (300) 는 베벨되거나 (beveled) 라운딩된 코너들 (336) 을 포함한다. 300 ㎜ 기판들을 위해 구성된 기판 정렬기에 대해, 이미징 디바이스 (212) 는 기판의 외경 위에 위치된 관찰 영역을 갖도록 구성될 수도 있다. 따라서, 캐리어 플레이트 (300) 는 기판 정렬기 (216) 상에 정렬되는 기판들에 대응하는 치수들을 갖도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 라운딩된 코너들 (336) 은 목표된 직경 D (예를 들어, 300 ㎜) 에 대응하는 주변부를 규정한다. 즉, 라운딩된 코너들 (336) 은 일반적으로 기판과 동일한 직경 (예를 들어, 300 ㎜) 에 대응하는 주변부 또는 호 (arc) 를 규정한다. 따라서, 300 ㎜ 기판의 외측 주변부를 검출하도록 구성된 시스템은 또한 캐리어 플레이트 (300) 의 검출 및 정렬을 용이하게 하도록 라운딩된 코너들 (336) 을 검출할 수 있다. 또한, 캐리어 플레이트 (300) 및/또는 에지 링 (308) 은 이미징 디바이스 (212) 에 의해 검출 가능한 하나 이상의 피처들 (예를 들어, 에지 링 (308) 의 내경 (320) 상의 편평한 영역 (340)) 을 포함할 수도 있다. 이러한 방식으로, 캐리어 플레이트 (300) 는 이하에 보다 상세히 기술된 바와 같이 기판 정렬기 (216) 상에 위치시키는 것 및 정렬, 및 이미징 디바이스 (212) 에 의한 검출을 용이하게 하도록 구성된다.
이제 도 4a, 도 4b 및 도 4c를 참조하고 계속해서 도 3a, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 본 개시에 따른 예시적인 에지 링 이송 및 정렬 프로세스가 기술된다. 로봇 어셈블리 (400) 는 로봇 (404), 기판 정렬기 (408), 및 통합된 센서 또는 이미징 디바이스 (412) 를 포함할 수도 있다. 기판 정렬기 (408) 와 통합된 것으로 도시되었지만, 다른 실시 예들에서 이미징 디바이스 (412) 또는 센서는 상이한 위치에 제공될 수도 있다 (즉, 기판 정렬기 (408) 와 통합되지 않고 원격으로 위치됨). 로봇 (404) 은 엔드 이펙터 (304) 를 사용하여 캐리어 플레이트 (300) 를 회수한다. 예를 들어, 로봇 (404) 은 EFEM (108) 내의 버퍼 또는 다른 저장 위치로부터 캐리어 플레이트 (300) 를 회수한다. 로봇 (404) 은 에지 링 (308) 을 회수하기 위해 지지된 캐리어 플레이트 (300) 와 함께 엔드 이펙터 (304) 를 사용한다. 예를 들어, 로봇 (404) 은 로딩 스테이션들 (106) 중 하나로부터 에지 링 (308) 을 회수한다.
캐리어 플레이트 (300) 를 사용하여 엔드 이펙터 (304) 상에 지지된 에지 링 (308) 을 사용하여, 로봇 (404) 은 기판 정렬기 (408) 위에 에지 링 (308) 을 위치시킨다. 예를 들어, 로봇 (404) 은 도 4a 및 도 4c에 도시된 바와 같이 홈 (home) 또는 접힌 위치로 전이할 수도 있다. 접힌 위치에서, 에지 링 (308) 은 기판 정렬기 (408) 위에 위치된다. 기판 정렬기 (408) 는 캐리어 플레이트 (300) 및 에지 링 (308) 을 엔드 이펙터 (304) 로부터 리프팅하도록 상향으로 상승하도록 구성된 척 (416) 을 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 척 (416) 은 캐리어 플레이트 (300) 를 기판 정렬기 (408) 에 고정하도록 (예를 들어, 진공 흡입을 사용하여) 캐리어 플레이트 (300) 를 파지할 수도 있다.
상승된 위치에 있는 캐리어 플레이트 (300) 및 에지 링 (308) 을 사용하여, 척 (416) 은 엔드 이펙터 (304) 에 대한 에지 링 (308) 의 회전 위치를 검출하도록 이미징 디바이스 (412) 의 관찰 영역 내에서 에지 링 (308) 을 회전시킬 수도 있다. 예를 들어, 캐리어 플레이트 (300) 및/또는 에지 링 (308) 은 에지 링 (308) 의 내경 (320) 상의 편평한 영역 (340) 과 같은, 이미징 디바이스 (412) 에 의해 검출 가능한 하나 이상의 피처들을 포함할 수도 있다. 다른 예들에서, 이미징 디바이스 (412) 는 이로 제한되는 것은 아니지만, 에지 링 (308) 상의 마킹들, 에지 링 (308) 내의 노치 (notch), 캐리어 플레이트 (300) 상의 마킹들, 에지 링 (308) 의 환형 에지들, 캐리어 플레이트 (300) 의 에지들, 탭들 (324), 등을 포함하는 하나 이상의 다른 피처들을 검출하도록 구성될 수도 있다.
이미징 디바이스 (412) 가 편평한 영역 (340) 을 검출하도록 구성된 예들에서, 캐리어 플레이트 (300) 는 편평한 영역 (340) 에 인접한 캐리어 플레이트 (300) 의 에지가 이미징 디바이스 (412) 의 관찰 영역 내에 있지 않도록 사이징될 수도 있다. 따라서, 이미징 디바이스 (412) 는 편평한 영역 (340) 대신 캐리어 플레이트 (300) 의 에지를 부주의하게 검출하지 않는다.
일부 예들에서, 제어기 (204), DA 모듈 (224), 및/또는 이미징 디바이스 (212, 412) 는 기판 정렬기 (408) 가 기판 또는 에지 링을 정렬하는지 여부에 따라 상이한 모드들로 동작하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 기판이 제 1 타입의 검출 가능한 피처 (예를 들어, 노치 또는 마킹) 를 가질 수도 있지만, 에지 링은 제 2 타입의 검출 가능한 피처 (예를 들어, 편평한 영역 (340) 또는 상이한 타입의 마킹) 를 갖는다. 이에 따라, 제어기 (204), DA 모듈 (224), 및/또는 이미징 디바이스 (212, 412) 는 기판 정렬기 (408) 상에 정렬될 기판 상의 피처들을 검출하기 위한 기판 모드에서 그리고 기판 정렬기 (408) 상에서 정렬될 에지 링 상의 피처들을 검출하기 위한 에지 링 모드에서 동작하도록 구성될 수도 있다.
기판 정렬기 (408) 는 검출된 피처가 에지 링 (308) 이 목표된 회전 위치에 있다는 것을 나타낼 때까지 캐리어 플레이트 (300) 를 회전시키고 이어서 캐리어 플레이트 (300) 및 에지 링 (308) 을 엔드 이펙터 (304) 상으로 하강시킨다. 예를 들어, DA 모듈 (224) 은 이미징 디바이스 (412) 로부터 수신된 신호들에 기초하여 캐리어 플레이트 (300) 를 회전시키도록 기판 정렬기 (408) 를 제어할 수도 있다. 일부 예들에서, 기판 정렬기 (408) 는 또한 엔드 이펙터 (304) 에 대한 에지 링 (308) 의 위치의 선형 조정을 수행하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 기판 정렬기 (408) 는 기판 지지부 (120) 상의 에지 링 (308) 의 센터링 (centering) 을 용이하게 하도록 에지 링 (308) 의 선형 위치를 조정할 수도 있다. 이어서 로봇 (404) 은 캐리어 플레이트 (300) 및 에지 링 (308) 을 (예를 들어, 진공 이송 로봇 (114) 에 의한 에지 링 (308) 의 회수 및 기판 지지부 (120) 로의 이송을 위해) 로드 록 (112) 으로 이송한다.
로드 록 (112) 에 에지 링 (308) 을 이송하는 것에 후속하여, 로봇 (404) 은 저장을 위해 버퍼로 리턴되기 전에 센터링 및 회전 정렬을 위해 캐리어 플레이트 (300) 를 선택 가능하게 이송할 수도 있다. 캐리어 플레이트 (300) 단독 (즉, 에지 링 (308) 이 존재하지 않음) 은 에지 링 (308) 을 회수하기 전에, 에지 링 (308) 의 이송에 후속하는, 등으로 정렬될 수도 있다. 예를 들어, 상기 기술된 바와 같이, 라운딩된 코너들 (336) 은 기판의 직경에 대응하는 주변부 또는 호를 규정한다. 따라서, 라운딩된 코너들 (336) 은 엔드 이펙터 (304) 상의 캐리어 플레이트 (300) 의 검출 및 정렬을 용이하게 하도록 검출될 수 있다. 일부 예들에서, 캐리어 플레이트 (300) 를 정렬하는 것에 후속하여, 캐리어 플레이트 (300) 는 상이한 정렬 (즉, 공칭 정렬로부터의 회전 정렬 오프셋) 로 조정될 수도 있다. 예를 들어, 시스템 기하 구조 및 치수들에 따라, 캐리어 플레이트 (300) 의 치수들은 에지 링 (308) 의 이송 (예를 들어, 로딩 스테이션 (106), EFEM (108), 로드 록 (112), VTM (116), 프로세싱 챔버 (104), 등의 슬롯들을 통한 에지 링 (308) 의 이송) 을 방해할 수도 있다. 이에 따라, 엔드 이펙터 (304) 상의 캐리어 플레이트 (300) 의 회전 정렬은 각각의 슬롯들을 통한 캐리어 플레이트 (300) 의 통과를 용이하게 하도록 목표된 각도로 조정될 수도 있다.
일부 예들에서, 로봇 (404) 및 기판 정렬기 (408) 는 에지 링 (308) 을 정렬하기 위해 부가적인 단계들을 수행하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 기판 정렬기 (408) 의 회전 범위가 제한되고 그리고/또는 엔드 이펙터 (304), 로봇 어셈블리 (400) 등의 다른 구조적 한계들이 부가적인 회전을 방지한다면, 로봇 (404) 및 기판 정렬기 (408) 는 부가적인 정렬 사이클들을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 로봇 (404) 은 제 1 회전에 후속하여 기판 정렬기 (408) 로부터 에지 링 (308) 을 회수할 수도 있고 이어서 부가적인 회전을 위해 기판 정렬기 (408) 상에 에지 링 (308) 을 배치할 수도 있다.
또 다른 예에서, 로봇 (404) 은 기판 정렬기 (408) 로부터 에지 링 (308) 을 회수하기 위해 엔드 이펙터 (304) 의 접근 각도를 조정할 수도 있다. 또 다른 예에서, 로봇 (404) 은 회전에 후속하여 기판 정렬기 (408) 로부터 에지 링 (308) 을 회수할 수도 있고, 에지 링 (308) 을 버퍼 또는 선반 (shelf) 과 같은 저장 위치에 배치할 수도 있고, 에지 링 (308) 을 조정된 접근 각도를 사용하여 저장 위치로부터 회수할 수도 있고, 그리고 부가적인 회전을 위해 에지 링 (308) 을 기판 정렬기 (408) 로 복귀시킬 수도 있다.
이제 도 5를 참조하면, 본 개시에 따른 에지 링을 정렬하기 위한 예시적인 방법 (500) 이 (504) 에서 시작된다. (508) 에서, 방법 (500) 은 (예를 들어, 로봇 (404) 과 같은 로봇의 엔드 이펙터를 사용하여) 캐리어 플레이트 (300) 를 버퍼 또는 다른 저장 위치로부터 회수한다. (510) 에서, 방법 (500) 은 상기 기술된 바와 같이 엔드 이펙터 상에 캐리어 플레이트 (300) 를 선택 가능하게 정렬한다. (512) 에서, 방법 (500) (예를 들어, 로봇 (404)) 은 로딩 스테이션으로부터 에지 링을 회수하기 위해 지지된 캐리어 플레이트를 갖는 엔드 이펙터를 사용한다. (516) 에서, 방법 (500) (예를 들어, 로봇 (404)) 은 에지 링을 기판 정렬기로 이송한다. 예를 들어, 로봇 (404) 은 기판 정렬기 위에 에지 링을 위치시키고 기판 정렬기의 척은 엔드 이펙터로부터 캐리어 플레이트 및 에지 링을 리프팅하도록 상향으로 상승된다.
(520) 에서, 방법 (500) (예를 들어, 이미징 디바이스) 은 엔드 이펙터에 대한 에지 링의 회전 위치를 검출한다. 예를 들어, 이미징 디바이스는 에지 링의 하나 이상의 피처들 (예를 들어, 편평한 영역) 을 검출하고 검출된 피처들에 기초하여 회전 위치를 결정한다. (524) 에서, 방법 (500) (예를 들어, 기판 정렬기, 이미징 디바이스, 및/또는 DA 모듈 (224) 을 사용하여) 은 검출된 피처가 에지 링이 목표된 회전 위치에 있다는 것을 나타낼 때까지 캐리어 플레이트를 회전시킨다. (528) 에서, 방법 (500) (예를 들어, 로봇 (404)) 은 기판 정렬기로부터 캐리어 플레이트 및 에지 링을 회수한다. 예를 들어, 기판 정렬기는 캐리어 플레이트 및 에지 링을 엔드 이펙터 상으로 하강시킨다.
(532) 에서, 방법 (500) (예를 들어, DA 모듈 (224)) 은 에지 링을 정렬하기 위해 부가적인 단계들을 수행할지 여부를 선택 가능하게 결정한다. 예를 들어, 방법 (500) 은 에지 링의 부가적인 회전이 필요한지 여부를 결정할 수도 있다. 참이면, 방법 (500) 은 (536) 으로 계속된다. 거짓이면, 방법 (500) 은 (540) 으로 계속된다. (536) 에서, 방법 (500) 은 에지 링을 정렬하기 위해 하나 이상의 부가적인 단계들을 수행한다. 예를 들어, 로봇 (404) 은 제 1 회전에 후속하여 기판 정렬기로부터 에지 링을 회수할 수도 있고, 이어서 부가적인 회전을 위해 기판 정렬기 상에 에지 링을 배치할 수도 있고, 기판 정렬기로부터 에지 링을 회수하기 위해 엔드 이펙터의 접근 각도를 조정할 수도 있고, 회전에 후속하여 기판 정렬기로부터 에지 링을 회수할 수도 있고, 버퍼 또는 선반과 같은 저장 위치에 에지 링을 배치할 수도 있고, 조정된 접근 각도를 사용하여 저장 위치로부터 에지 링을 회수할 수도 있고, 그리고 부가적인 회전을 위해 기판 정렬기로 에지 링을 복귀시키는 등을 할 수도 있다.
일부 예들에서, 기판 정렬기로부터 에지 링을 회수하는 것에 후속하여, 로봇 (404) 은 에지 링을 저장 위치로 복귀시킬 수도 있고, 캐리어 플레이트를 기판 정렬기로 복귀시킬 수도 있고, 엔드 이펙터 상의 캐리어 플레이트를 재정렬할 수도 있고, 이어서 에지 링을 다시 회수할 수도 있다. 즉, 엔드 이펙터 상의 캐리어 플레이트의 회전 정렬은 에지 링에 대한 캐리어 플레이트의 회전 정렬을 변화시키기 위해 에지 링을 회수하기 전에 조정될 수도 있다. 에지 링에 대한 캐리어 플레이트의 정렬을 변화시키는 것은 상기 기술된 바와 같이, 슬롯들을 통해, 시스템 기하학적 구조 둘레, 등에서 캐리어 플레이트의 이동을 용이하게 할 수도 있다.
(540) 에서, 방법 (500) (예를 들어, 로봇 (404)) 은 진공 이송 로봇에 의한 에지 링의 회수 및 기판 지지부로의 이송을 위해 에지 링을 로드 록으로 이송한다. 방법 (500) 은 (544) 에서 종료한다.
다른 예들에서, 본 개시에 따른 시스템들 및 방법들은 다른 정렬 단계들을 구현하도록 구성될 수도 있다. 일 예에서, 회전 및/또는 선형 정렬은 에지 링의 상단 및/또는 하단 표면 상에서 검출된 피처들에 기초하여 수행될 수도 있다. 일부 에지 링들이 검출 가능한 피처들을 포함할 수도 있지만, 다른 에지 링들은 광학적으로 "투명한" 재료 (즉, 일부 타입들의 센서들을 사용하여 검출될 수 없는 재료 또는 표면) 를 포함할 수도 있다. 따라서, 에지 링의 표면들은 검출을 용이하게 하도록 의도적으로 조면화될 (roughened) 수도 있다. 에지 링들의 표면들이 의도적으로 조면화된 예들에서, 이들 표면들은 챔버 내 프로세싱 환경에 대한 노출로 인해 시간이 흐름에 따라 폴리싱될 수도 있다. 예를 들어, 에지 링이 이동 가능하다면 (즉, 프로세스 튜닝을 위해 상승 및 하강되도록 구성됨), 에지 링을 상승시키는 것은 에지 링의 하부 표면들을 프로세스 환경에 노출할 수도 있다. 이러한 방식으로 에지 링의 표면들의 폴리싱은 에지 링의 위치의 정확한 검출을 방해한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 예시적인 에지 링 (600) (단면으로 도시됨) 은 하부 표면 (608) 에 형성된 홈 (groove) (604) 을 포함할 수도 있다. 본 개시의 원리들에 따른 동적 정렬 시스템들 및 방법들은 홈 (604) 을 검출함으로써 에지 링 (600) 의 위치를 검출하도록 구성될 수도 있다. 홈 (604) 은 에지 링 (600) 의 내경 (612) 과 외경 (616) 사이에 위치된다. 하부 표면 (608) 은 하부 표면 (608) 과 홈 (604) 사이의 콘트라스트를 증가시키도록 폴리싱될 수도 있다. 이에 따라, DA 모듈 (예를 들어, DA 모듈 (224)) 은 대응하는 센서들로부터 수신된 신호들에 기초하여 홈 (604) 을 검출하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 하부 표면 (608) 의 미가공 센서 데이터는 프로세싱을 위해 DA 모듈 (224) 에 제공될 수도 있다. DA 모듈 (224) 은 목표된 (예를 들어, 센터링된) 위치에 대해 에지 링 (600) 의 위치의 선형 오프셋 및 에지 링 (600) 의 위치를 결정하도록 미가공 센서 데이터에서 홈 (604) 을 식별하고 내경 (612) 및 외경 (616) 의 각각의 위치들을 결정하도록 구성된 알고리즘 및/또는 필터를 구현할 수도 있다.
예로서, DA 모듈 (224) 은 캡처된 미가공 센서 데이터를 4 개의 벡터들로 분리하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, DA 모듈 (224) 은 2 개의 센서들 (예를 들어, 우측 센서 및 좌측 센서) 로부터 캡처된 데이터를 수신할 수도 있다. 캡처된 데이터는 우측 센서에 의해 검출된 리딩 (leading) 에지 (예를 들어, 홈 (604) 의 외경), 우측 센서에 의해 검출된 트레일링 (trailing) 에지 (예를 들어, 홈 (604) 의 내경), 좌측 센서에 의해 검출된 리딩 에지, 및 좌측 센서에 의해 검출된 트레일링 에지에 대응하는 데이터로 분리될 수도 있다.
DA 모듈 (224) 은 홈 (604) 에 대해 캡처된 리딩 에지 및 트레일링 에지 데이터에 기초하고 또한 센서들, 로봇 등의 캘리브레이팅된 (calibrated) 위치 데이터에 기초하여 에지 링 (600) 의 에지 지점들 (예를 들어, 외경 (616) 상의 지점들) 을 계산한다. 일부 예들에서, 대응하는 방사상 값이 미리 결정된 범위 밖에 있으면 (예를 들어, 미리 결정된 최소 값보다 작거나 미리 결정된 최대 값보다 크면) 임의의 계산된 에지 지점이 데이터로부터 제거될 수도 있다. 이어서 DA 모듈 (224) 은 에지 링 (600) 의 직경 및 위치의 (즉, 목표된 센터링된 위치로부터) 대응하는 오프셋을 계산한다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c의 또 다른 예에서 도시된 바와 같이, 에지 링 (700) (도 7a의 저면도로부터 도시됨) 은 노치들 (704) 과 같은 하나 이상의 정렬 피처들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 노치들 (704) 은 에지 링 (700) 의 하단 표면 (708) 에 도시되고 에지 링 (700) 의 상단 표면 (712) 을 향해 상향으로 연장된다. 노치들 (704) 은 기판 지지부의 다른 구조적 피처들에 대한 에지 링 (700) 의 정렬을 용이하게 하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 노치들 (704) 은 기판 지지부로부터 상향으로 연장되는 정렬 핀들, 리프트 핀들, 등을 수용하도록 구성된다. 노치들 (704) 은 (도 7b의 에지 링 (700) 의 내경 (716) 의 도면에 도시된 바와 같이) 기울어진 또는 삼각형의 내측 표면들, (도 7c의 내경 (716) 의 도면에 도시된 바와 같이) 라운딩된 내측 표면, 등을 가질 수도 있다. 노치들 (704) 의 내측 표면은 에지 링 (700) 의 정렬을 용이하게 한다.
상기 기술된 바와 같은 본 개시의 원리들에 따른 동적 정렬 시스템들 및 방법들은 노치들 (704) 을 검출함으로써 에지 링 (700) 의 위치를 검출하도록 더 구성될 수도 있다. 예를 들어, 이미징 디바이스 (412) 와 같은 센서는 노치들 (704) 중 하나 이상을 검출하도록 구성될 수도 있고 DA 모듈 (224) 은 검출된 노치들 (704) 에 기초하여 에지 링 (700) 의 정렬을 결정하도록 구성될 수도 있다.
또 다른 예시적인 에지 링 (800) 의 단면도가 도 8a에 도시된다. 에지 링 (800) 의 일부의 평면도가 도 8b에 도시된다. 이 예에서, 에지 링 (800) 은 투명하거나 반투명한 재료 (예를 들어, 석영) 로 구성된다. 즉, 광은 에지 링 (800) 을 통해 투과될 수 있다. 예를 들어, 광은 에지 링 (800) 의 일 측면으로부터 투과될 수도 있고 (예를 들어, 적합한 발신기, LED, 등을 사용하여 에지 링 (800) 의 아래로부터 투과될 수도 있고) 에지 링 (800) 의 반대 측면 상에서 (예를 들어, 이미징 디바이스 (412) 또는 또 다른 적합한 센서를 사용하여) 수신될 수도 있다.
에지 링 (800) 은 광학 노치 또는 윈도우 (804) 를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 윈도우 (804) 는 에지 링 (800) 의 내경 (812) 에서 기판 포켓을 규정하는 에지 링 (800) 의 단차부 (808) 에 위치될 수도 있다. 윈도우 (804) 는 에지 링 (800) 의 다른 부분들과 상이한 투명도 (또는 불투명도) 를 갖도록 구성된다. 따라서, 윈도우 (804) 를 통해 투과되고 센서에 의해 수신된 광의 빔의 하나 이상의 특성들 (예를 들어, 이득) 은 에지 링 (800) 의 다른 부분들을 통해 투과된 광의 빔의 특성들과 상이할 것이다. 이러한 방식으로, 상기 기술된 바와 같은 본 개시의 원리들에 따른 동적 정렬 시스템들 및 방법들은 윈도우 (804) 를 검출함으로써 에지 링 (800) 의 위치를 검출하도록 더 구성될 수도 있다. 예를 들어, DA 모듈 (224) 은 검출된 윈도우 (804) 에 기초하여 에지 링 (800) 의 정렬을 결정하도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 윈도우 (804) 는 에지 링 (800) 의 다른 부분들에 대해 폴리싱되거나 조면화된 에지 링 (800) 의 부분에 대응할 수도 있다. 일 실시 예에서, 에지 링 (800) 의 상부 표면 (816) 이 폴리싱된다. 반대로, 윈도우 (804) 의 표면들이 폴리싱되는 (예를 들어, 레이저 폴리싱되는) 동안 단차부 (808) 의 상부 표면 (820) 은 폴리싱 (또는 조면화) 되지 않는다. 즉, 윈도우 (804) 는 윈도우 (804) 의 검출을 용이하게 하도록 단차부 (808) 의 다른 부분들보다 보다 큰 투명도를 갖는다.
도 8b의 단차부 (808) 의 평면도에 도시된 바와 같이, 단차부 (808) 의 상부 표면 (820) 상에서 폴리싱된 윈도우 (804) 의 상부 부분 (824) 은 단차부 (808) 의 하부 표면 (832) 상에서 폴리싱된 윈도우 (804) 의 하부 부분 (828) 과 상이한 사이즈 및/또는 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 상부 부분 (824) 은 일반적으로 (도시된 바와 같이) 삼각형 형상, 라운딩된 형상, 등을 가질 수도 있다. 반대로, 하부 부분 (828) 은 일반적으로 직사각형일 수도 있다. 하부 부분 (828) 은, 검출을 용이하게 하도록 보다 많은 양의 광이 윈도우 (804) 를 통해 상향으로 투과되게 하도록 상부 부분 (824) 보다 보다 큰 주변부를 가질 수도 있다.
전술한 기술 (description) 은 본질적으로 단지 예시적이고 본 개시, 이의 적용, 또는 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 그러므로, 본 개시가 특정한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들의 연구 시 자명해질 것이기 때문에 그렇게 제한되지 않아야 한다. 방법 내의 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시 예들 각각이 특정한 특징들을 갖는 것으로 상기 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시 예에 대해 기술된 임의의 하나 이상의 이들 특징들은, 임의의 다른 실시 예들의 특징들로 구현될 수 있고 그리고/또는 조합이 명시적으로 기술되지 않더라도 결합될 수 있다. 즉, 기술된 실시 예들은 상호 배타적이지 않고, 서로에 대한 하나 이상의 실시 예들의 치환들은 본 개시의 범위 내에 있다.
엘리먼트들 사이 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들 등 사이) 의 공간적 및 기능적 관계들은 "연결된", "인게이지된 (engaged)", "커플링된", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "상에 (on top of)", "위에", "아래에" 그리고 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. 상기 개시에서 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이의 관계가 기술될 때 "직접적인" 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개 엘리먼트들이 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 하나 이상의 중개 엘리먼트들이 (공간적으로 또는 기능적으로) 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 구 (phrase) A, B 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하는 논리 (A OR B OR C) 를 의미하도록 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B, 및 적어도 하나의 C"를 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
일부 구현 예들에서, 제어기는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱을 위한 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정한 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자 장치와 통합될 수도 있다. 전자 장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위 부분들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (radio frequency; RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고 (enable), 엔드포인트 (endpoint) 측정들을 인에이블하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자 장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, DSPs (digital signal processors), ASICs (application specific integrated circuits) 로서 규정되는 칩들, 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 실리콘 이산화물, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 결합으로 컴퓨터에 커플링되거나 컴퓨터의 일부일 수도 있다. 예를 들면, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 인에이블할 수 있는 팹 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 가능하게 할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 수행될 프로세스의 타입 및 제어기가 인터페이싱하거나 제어하도록 구성된 툴의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 같이 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예를 들어, 함께 네트워킹되고 공통 목적, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 향해 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 결합하는 (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치된 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.
비제한적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터 그리고 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 가져오는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.

Claims (21)

  1. 기판 프로세싱 시스템 내에서 기판 또는 에지 링 중 하나를 이송하도록 구성된 로봇;
    상기 로봇의 엔드 이펙터에 대한 상기 기판 또는 상기 에지 링 중 하나의 회전 위치를 조정하도록 구성된 기판 정렬기 (substrate aligner); 및
    상기 에지 링을 지지하도록 구성된 캐리어 플레이트를 포함하고,
    상기 로봇은 상기 엔드 이펙터를 사용하여 상기 캐리어 플레이트를 회수하도록 (retrieve), 상기 엔드 이펙터 상에 지지된 상기 캐리어 플레이트를 사용하여 상기 에지 링을 회수하도록, 그리고 상기 캐리어 플레이트 및 상기 에지 링을 상기 기판 정렬기로 이송하도록 구성되는, 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 링 및 상기 캐리어 플레이트가 상기 기판 정렬기 상에 배치되는 동안 상기 에지 링의 피처 (feature) 를 검출하도록 구성된 이미징 디바이스 (imaging device) 를 더 포함하는, 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 피처는 상기 에지 링의 내경의 편평한 영역인, 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 에지 링의 표면들은 일반적으로 폴리싱되고 상기 피처는 상기 에지 링의 폴리싱되지 않은 부분 및 조면화된 (roughened) 부분 중 적어도 한 부분에 대응하는, 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 에지 링의 표면들은 일반적으로 폴리싱되지 않고 상기 피처는 상기 에지 링의 폴리싱된 부분에 대응하는, 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 피처는 (i) 상기 에지 링의 하단 표면 상에 배치된 노치 (notch) 또는 (ii) 상기 에지 링에 제공된 윈도우 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 윈도우는 상기 에지 링을 통한 광의 투과를 허용하는, 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    (i) 상기 에지 링은 코팅되고 상기 피처는 상기 에지 링의 코팅되지 않은 부분에 대응하거나 (ii) 상기 에지 링은 코팅되지 않고 상기 피처는 상기 에지 링의 코팅된 부분에 대응하는, 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 정렬기는 상기 이미징 디바이스에 의해 검출된 상기 에지 링의 상기 피처에 기초하여 상기 캐리어 플레이트 및 상기 에지 링을 회전시키도록 구성되는, 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이미징 디바이스에 의해 검출된 상기 에지 링의 상기 피처에 기초하여 상기 엔드 이펙터에 대한 상기 에지 링의 상기 회전 위치를 결정하도록 구성된 동적 정렬 모듈을 더 포함하고, 상기 기판 정렬기는 상기 동적 정렬 모듈에 의해 결정될 때 상기 에지 링의 상기 회전 위치에 기초하여 상기 캐리어 플레이트 및 상기 에지 링을 회전시키도록 구성되는, 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 정렬기는 상기 엔드 이펙터에 대한 상기 에지 링의 목표된 회전 위치에 기초하여 상기 캐리어 플레이트 및 상기 에지 링을 회전시키도록 구성되는, 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트는 상기 캐리어 플레이트의 바디의 각각의 코너들로부터 연장되는 복수의 탭들을 포함하고, 상기 바디의 주변부는 상기 에지 링의 내경보다 작고 그리고 상기 복수의 탭들은 상기 에지 링의 상기 내경을 넘어서 연장되는, 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 탭들 중 적어도 2 개는 탄성 중합체 패드를 포함하는, 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트의 하단 표면은 열가소성 재료로 구성된 콘택트 시트를 포함하는, 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 콘택트 시트는 상기 캐리어 플레이트의 상기 하단 표면의 리세스 내에 배치되는, 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트는 라운딩된 코너들을 포함하는, 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 캐리어 플레이트의 상기 라운딩된 코너들은 상기 기판의 직경에 대응하는 주변부를 규정하는, 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 직경은 대략 300 ㎜인, 시스템.
  18. 기판 프로세싱 시스템 내에서 로봇의 엔드 이펙터를 사용하여 캐리어 플레이트를 회수하도록, 상기 엔드 이펙터 상에 지지된 상기 캐리어 플레이트를 사용하여 에지 링을 회수하도록, 그리고 상기 에지 링의 각각의 회전 위치들을 조정하도록 구성된 기판 정렬기로 상기 캐리어 플레이트 및 상기 에지 링을 이송하도록, 상기 로봇을 제어하는 단계; 및
    상기 캐리어 플레이트 및 상기 에지 링이 상기 기판 정렬기 상에 배치되는 동안 상기 에지 링의 상기 회전 위치를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 에지 링 및 상기 캐리어 플레이트가 상기 기판 정렬기 상에 배치되는 동안 상기 에지 링의 피처를 검출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 피처는 상기 에지 링의 내경의 편평한 영역이거나;
    상기 에지 링의 표면들은 일반적으로 폴리싱되고 상기 피처는 상기 에지 링의 폴리싱되지 않은 부분 및 조면화된 부분 중 적어도 한 부분에 대응하거나; 또는
    상기 에지 링의 표면들은 일반적으로 폴리싱되지 않고 상기 피처는 상기 에지 링의 폴리싱된 부분에 대응하는 것 중 적어도 하나인, 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 에지 링의 상기 검출된 피처에 기초하여 상기 엔드 이펙터에 대한 상기 에지 링의 상기 회전 위치를 결정하는 단계 및 상기 에지 링의 상기 결정된 회전 위치에 기초하여 상기 캐리어 플레이트 및 상기 에지 링을 회전시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  21. 기판 프로세싱 시스템 내에서 기판 또는 에지 링 중 하나를 이송하도록 구성된 로봇;
    상기 로봇의 엔드 이펙터에 대한 상기 기판 또는 상기 에지 링의 회전 위치 중 하나를 조정하도록 구성된 기판 정렬기; 및
    상기 에지 링을 지지하도록 구성된 캐리어 플레이트를 포함하고,
    상기 로봇은 상기 엔드 이펙터를 사용하여 상기 캐리어 플레이트를 회수하도록 그리고 상기 캐리어 플레이트의 검출된 피처에 기초하여 상기 엔드 이펙터 상의 상기 캐리어 플레이트의 회전 정렬을 조정하도록 구성되는, 시스템.
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