KR980012211A - 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템은 웨이퍼 수송 로봇 블레이드 상의 웨이퍼 존재를 판단한다. 이 시스템은 또한 처리 챔버의 각 입구 부근에 위치한 한 개의 센서를 가지로 블레이드에 대한 웨이퍼 위치를 모니터함므로써 웨이퍼 위치 에러를 판단한다. 웨이퍼 위치 에러가 검출되면, 시스템은 오정렬의 정도를 판단하여 웨이퍼 수송 로봇에 의해 보정 가능한 경우에는 이 오정렬을 보정하고 그렇지 않은 경우에 조작자가 개입할 수 있도록 조작자에게 경보를 발한다. 본 시스템은 웨이퍼 조종 챔버 표면 상의 투명 커버와 이 투명 커버 표면에 배치된 4개의 관 검출 센서를 구비하며, 센서 각각은 처리 챔버의 입구 부근에 배치된다. 또한, I/O 슬릿밸브에 인접한 곳에는 I/O 센서가 배치되어 웨이퍼 위치 에러를 검출하여 보정한다. 검출 센서는 웨이퍼 조정챔버를 통한 광을 이송 챔버의 바닥 상의 반사기쪽으로 향하게 하고, 반사기는 다시 광을 검출기 센서쪽으로 반사시킨다. 검출기 센서 내의 검출기는 위치 센서로부터 반사기로의 비임 경로가 차단되지 아니한 때를 검출한다. 웨이퍼가 처리 챔버나 웨이퍼 카세트 밖으로 철회됨에 따라 블레이드에 대한 웨이퍼 위치가 측정되어 웨이퍼가 웨이퍼상에 적절히 놓여있는지 여부를 판단하게 된다.

Description

웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템
본 발명은 저장 챔버와 처리 챔버 간에 웨이퍼를 로봇방식으로 수송하기 위한 장비에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 위치 에러를 검출 및 보정하기 위한 장비에 관한 것이다.
반도체 처리 장비의 통상적인 구성을 중앙 웨이퍼 저장 및 조종("이송")챔버로부터 접근가능한 많은 여러 가지 처리 챔버를 이용한다. 제1A도는 이와 같은 구성을 가진 반도체 처리 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 웨이퍼들은 통상적으로 웨이퍼 카세트에 담겨져서 처리 시스템 내로 적재되고, 그 다음에 이 웨이퍼들은 카세트로부터 중앙 이송 챔버 내의 웨이퍼 저장 엘리베이터로 개별적으로 이송된다. 웨이퍼 수송 로봇은 웨이퍼 각각을 웨이퍼 저장 엘리베이터로 부터 이송 챔버벽 내의 밸브를 통해 서로 다른 처리 챔버 내로 이동시킨 다음에 서는 다는 처리 공정을 행하는 챔버들 사이로 이동시킨다. 처리 방비 내의 반도체 웨이퍼의 이동은 제조 공정의 전자동화가 가능하도록 자동화된 웨이퍼 조종기술을 이용하여 수행된다.
웨이퍼 처리는 진공 상태 또는 거의 진공 상태에서도 일어나고 웨이퍼 생산성을 높여 코스트를 줄이기 위해서는 펌핑(Pumping) 시간이 빨라야 하기 때문에, 웨이퍼 처리 시스템의 총용적이 한정된다. 그 결과, 통상적으로 웨이퍼 처리 장비 내의 간극과 공차는 공간 사정상 제한된다. 예컨대, 어떤 형태의 웨이퍼 저장 엘리베이터는 웨이퍼의 양측에 단지 수 밀리미터의 간극만을 허용하는 리세스 내에 웨이퍼를 저장한다. 오정렬된 웨이퍼는 웨이퍼 저장 엘리베이터로부터 이탈되거나 기타 다른 방식으로 손상을 입을 수가 있다. 반도체 디바이스의 복잡성과 각 웨이퍼 상의 디바이스 수를 감안하면, 웨이퍼에 대해 상당한 투자를 한 것이 되고, 따라서 웨이퍼를 조금이라도 손상되지 말아야 한다. 따라서 웨이퍼 이송이 정밀해야한다.
통상적으로, 컴퓨터 제어 하에 스테퍼 모터에 의해 구동되는 웨이퍼 수송 로봇은 처리 시스템을 통해 웨이퍼를 아주 정밀하게 반복적으로 수송할 수 있다. 그러나, 만일 웨이퍼 수송 로봇에 대한 초기 웨이퍼 위치를 정확하게 알지 못하면 이러한 웨이퍼 조종기술의 효율성도 크게 떨어질 수가 있다.
종래에는 웨이퍼 수송 로봇은 웨이퍼를 고정시키는 진공 픽업(pickup) 방식과 웨이퍼 원반 블레이드(blade)(통상, "블레이드"라고함) 상의 웨이퍼 존재를 검출하기 위한 용량성 센서를 이용한다.
웨이퍼 수송 로봇의 블레이드 내의 용량성 위치 센서는 웨이퍼가 블레이드 상에 부적절하게 자리잡고 있는지를 검출하는데 이용된다. 이와 같은 용량성 시스템은 종종 부정확하여 대부분의 오정렬 문제를 감지할 수 없다. 따라서, 이러한 결점이 있는 진공 픽업 방식과 용량성 센서를 대신할 수 있는 다른 웨이퍼 검출 및 보정 기술이 필요하게 된다.
어떤 종류의 웨이퍼 처리 장비는 웨이퍼 위치를 측정하여 웨이퍼가 확실히 미리 정해진 위치에 있도록 하는 하나 또는 그 이상의 기술을 이용한다. 예컨대, 발명의 명칭이 "직접 회로 웨이퍼의 중심 검출 시스템 및 방법"인 쳉(Cheng) 등에게 허여된 미국 특허 제 4, 819, 167 호는 웨이퍼가 외부 카세트로부터 내부 웨이퍼 저장 엘리베이터내로 적재될 때에 웨이퍼 위치를 판단하기 위한 센서 어레이를 포함하는 웨이퍼 처리 시스템에 대해 기술하고 있다. 쳉의 웨이퍼 위치 설정 시스템은 처리 장치 내에 적재된 웨이퍼가 웨이퍼 저장 엘리베이터의 주어진 레벨 상에 정확하게 위치 설정되도록 보장해 준다. 웨이퍼 수송 로봇이 웨이퍼에 접근할 때에 웨이퍼 저장 엘리베이터 내에 저장된 웨이퍼가 초기에 웨이퍼 수송 로봇에 대해 명확한 위치에 있도록 보장된다.
그럼에도 불구하고 쳉 특허의 교시에 따른 시스템은 용인될 수 없는 정도의 웨이퍼 손상을 보게 된다. 이러한 용인될수 없는 정도의 웨이퍼 손상은 부정확한 웨이퍼 접근 동작이나 처리 또는 수송 중에 웨이퍼의 명목상 위치로부터의 웨이퍼의 이탈로 인해 생길 가능성이 크다. 따라서 웨이퍼가 소정 위치에 확실히 있도록 보장하기 위한 다는 방책이 필요하다.
두 번째 형태 중심 탐지 시스템은 발명자 쉬무클러 (Shemookler)등에게 허여된 발명의 명칭이 "처리 챔버 내의 기판의 자동화된 위치 설정 시스템 및 방법" (이하, "쉬무클러 시스템"이라 함)인 미국 특허 제 5, 483, 139호에 기재되어 있다. 미국 특허 제5, 483, 138 호는 본 발명의 양수인에게 양도되어 있다. 쉬무클러 시스템은 웨이퍼가 처리 챔버들 사이에서 이동할 때에 4개의 광전 위치 센서를 이용하여 웨이퍼의 중심을 찾아 내는 웨이퍼 중심 탐지 시스템이다. 중앙 웨이퍼 수송 챔버 위에는 광원 어레이가 배치되며, 이 챔버 아래에는 광원 어레이에 대응하는 광 검출기가 배치되어 있다. 이 센서 어레이로 웨이퍼 위치를 확인할 수 있으나 웨이퍼 수송 챔버의 상부와 하부 모두로 부터 이 웨이퍼 수송 챔버에 광학적으로 접근할 수가 있어야 한다. 이러한 광전 센서 어레이는 웨이퍼가 수송되는 평면에 거의 수직인 경로를 따라 광이 진행되도록 배열한다. 실제로는, 이러한 형태의 센서 배치는 상부 및 하부 챔버 커버의 표면과 웨이퍼로 부터의 많은 반사로 인해 잘못된 위치정보를 유도할 수가 있다. 이러한 잘못된 위치 데이터를 보상하기 위하여, 쉬무클러 시스템은 필요한 것 이상의 데이터 포인트를 표본 추출하고 예상 한계 내에 들지 못하는 데이터는 폐기해 버린다.
쉬무클러 시스템은 4개의 센서 어레이를 특정 순서로 연결시키는 웨이퍼 에지 상의 특정 포인트들에 의존하는 데이터 수집 기법을 이용한다. 이 기법은 웨이퍼가 그 명목상 위치 근처에 위치해 있을 때에 잘 적용된다. 그러나, 수송 동작 과정에서 파손 위험이 있는 웨이퍼는 웨이퍼의 명목상 위치로부터 크게 이탈될 수 있다. 이와 같은 오정렬된 웨이퍼에 대해서는 쉬무클러 시스템은 웨이퍼 위치를 정확하게 찾아내지 못할 것이며, 결과적으로 위치에서 크게 벗어난 웨이퍼는 파손될 수 있다.
본 발명의 목적은 웨이퍼가 처리 챔버나 웨이퍼 카세트로부터 제거될 때마다 웨이퍼 존재와 웨이퍼상 블레이드 위치 에러를 검출하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 웨이퍼 조종 챔버 외부에 있는 영역으로부터 웨이퍼를 수용하기 위한 진공 밀폐성 개구부를 구비한 웨이퍼 조종 챔버를 포함한다. 웨이퍼 조종 챔버는 적어도 창을 제공하는 거의 투명한 재료로 만들어진 벽의 일부를 갖고 있다. 웨이퍼 조종 챔버에 인접한 곳에는 적어도 하나의 웨이퍼 유지 챔버가 배치되어 있다. 웨이퍼 유지 챔버는 웨이퍼를 충분히 수용할 수 있는 크기의 개구부를 찾고 있다. 또한, 제 1 좌표 방향과 제 2 좌표 방향을 따라 웨이퍼를 전달할 수 있는 웨이퍼 3 수송 로봇이 구비되어 있다. 바람직하게는, 웨이퍼 수송 로봇은 웨이퍼를 운반하기 위한 블레이드를 갖고 있으며, 이 블레이드는 슬롯을 갖고 있고 중심 홀을 규정한다. 본 실시예는 또한 웨이퍼가 웨이퍼 유지 챔버로부터 꺼집어 내어 질때에 슬롯의 에지와 웨이퍼의 에지를 검출하도록 배치된 적어도 하나의 검출 센서를 포함한다. 검출 센서는 웨이퍼 조종 챔버의 외부에 배치된 광원을 포함한다. 광원은 창을 통한 입사광 빔이 웨이퍼 조종 챔버 내로 향하도록 정렬된다. 검출 센서는 웨이퍼 조종 챔버 내에 배치된 반사기를 더 포함함으로써, 입사광 빔의 적어도 일부가 이 반사기로부터 반사되어 반사광 비임이 되게 한다. 이 반사기는 바람직하게는 광택 알루미늄이며, 반사광 비임이 창을 통해 검출기쪽으로 향하도록 한다. 바람직하게는 검출 센서 내에는 웨이퍼 조종 챔버 외부에 배치되어 반사기로부터의 반사공 비임을 수신하는 검출기가 포함되어 있다. 광원과 검출기는 슬롯이 반사광 비임이 투명재료를 통해 반사될 수 있도록 했을 때에 슬롯의 에지를 검출하고 또 웨이퍼가 웨이퍼 유지 챔버로부터 제거되거나 이 챔버 내로 삽입됨에 따라 웨이퍼가 광 비임을 차단할 때에 웨이퍼의 에지를 검출하도록 배치된다.
이와 같은 검출들에 의해 웨이퍼 위치를 판단할 수가 있다.
본 바람직산 실시예의 다른 양상에 따라서, 본 발명은 웨이퍼 수송 로봇이 제 1 좌표 방향을 따라 이동될 때에 슬롯의 에지와 블레이드 상의 웨이퍼의 에지 간의 거리를 알아내기 위한 제어기 디바이스를 포함한다. 이거리 확인 작업은 제 1 좌표 방향에서의 웨이퍼 수송 로봇 이동으로부터의 로봇 출력 신호와 검출 센서로부터의 센서 출력 신호에 응답하여 시행된다.
블레이드에 대한 웨이퍼의 오정렬이 소정값 내에 있을 때에는 제어기 디바이스는 보정 작용을 금지시킨다.
그러나, 웨이퍼의 오정렬이 이 소정값보다 크다면, 제어기 디바이스는 웨이퍼의 오정렬을 보정하기 위하여 웨이퍼 수송 로봇을 제어함으로써 보정동작을 일으킨다. 특히, 오정렬된 웨이퍼의 위치는 소정의 목적 위치에 해당하는 좌표 위치 집합을 웨이퍼의 오정렬과 거의 같고 반대되는 량만큼 변경함으로써 조정될 수 있다. 만일 웨이퍼의 오정렬이 소정의 최대값보다 더 크다면, 제어기 디바이스는 조작자에게 알려 조작자가 조정할 수 있도록 한다. 본 바람직한 실시예의 또 다는 양상은 웨이퍼 수송 로봇이 완전히 철회되어 웨이퍼 유지 챔버로부터 빠져나올 때에 중심 홀을 통해 웨이퍼의 존재를 판단하는 검출 센서를 포함한다.
본 발병의 이들 및 기타 다른 양상, 특징, 및 잇점들은 첨부된 도면과 관련된 상세한 설명과 첨부된 특허 청구의 범위로부터 잘 이해될 것이다.
제1A도는 반도체 처리 시스템의 평면도.
제1B도는 로봇 블레이드의 평면도.
제2도는 본 발명에 따른 센서 시스템의 바람직한 실시예를 도시한 도면
제3도A는 다른 센서 시스템을 이용한 실시예를 부분 측면도
제3B도는 도 3A의 평면도.
제4A도는 본 발명에 따른 웨이퍼 위치 에러 감출 및 보정 시스템의 평면도.
제4B도는 입/출력 슬릿 밸브를 통해 카세트로부터 이송 챔버로의 웨이퍼 이송을 도시한 도면.
제5B도는 웨이퍼가 블레이드 상에 있는 상태를 도시한 도면.
제6도는 블레이드상 웨이퍼 검출 상태와 센서 시스템에 의해 발생된 대응 신호를 도시한 도면
제7도는 여러 가지 블레이드상 웨이퍼 상태를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
6:처리 챔버 8:슬릿 밸브
10:웨이퍼 14:웨이퍼 저장 엘리베이터
16:이송챔버 18:웨이퍼 이송 로봇
20:블레이드 23:포켓
24:그리퍼 26:슬롯
34:창 60:웨이퍼 검출 센서
62:광 검출기 68:마이크로컨트롤러
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일 도면 부호는 동일 구성 부분을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 웨이퍼가 반도체 처리 장비 내로 수송될 때에 웨이퍼 위치를 검출하여 웨이퍼가 웨이퍼 수송 로봇 상의 명목 위치나 그 위치 바로 근처에 있지 않은 때의 웨이퍼 오정렬을 보상한다. 본 발명의 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템은 바람직하게는 웨이퍼 위치의 에러를 판단하여 웨이퍼 수송 로봇의 직선 및 회전 위치를 조정함으로써 이 에러를 보상한다. 위치 조정은 웨이퍼 수송 로봇이 웨이퍼를 웨이퍼 저장 엘리베이터나 지정된 웨이퍼처리 챔버 내에서 웨이퍼의 명목 위치로 수송하도록 시행된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 웨이퍼 위치는 웨이퍼가 처리 챔버나 웨이퍼 카세트로부터 제거될 때에 검출된다.
로봇 블레디드에 대한 웨이퍼 위치는 바람직하게는 처리 챔버나 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼를 철회하는 동안에 로봇 블레이드 내의 슬롯의 에지와 웨이퍼의 에지가 광 비임 경로를 연결할 때에 웨이퍼의 위치를 판단함으로써 검출된다. 이들 웨이퍼 위치 데이터 포인트로 부터 도출된 위치정보는 소정의 명목 위치 정보와 비교되어 웨이퍼 오정렬의 정도를 판단할 수 있다. 이 에러 정보는 바람직하게는 에러 성분으로 변환되고, 웨이퍼 수송 로봇의 직선 확장 및 회전 변위가 조정되어서 오정렬을 보상하게 된다.
도 1A는 본 발명의 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템을 수용할 수 있는 웨이퍼 처리 시스템의 평면도이다. 도 1A의 웨이퍼 처리 시스템은 슬릿 밸브 (8)를 닫음으로써 분리될 수 있는 많은 개별 처리 챔버(6)로 구성된다. 웨이퍼(10), 예컨대 8인치 실리콘 웨이퍼는 여러가지 처리 챔버(6) 내에서 여러 가지 처리 단계를 밟게 된다. 통상적으로, 웨이퍼 카세트(도 4에 도시) 내의 다수의 웨이퍼는 챔버(12)를 통해 웨이퍼 처리 시스템 내로 그리고 웨이퍼 처리 시스템으로부터 적재된다. 바람직하게는, 웨이퍼는 쳉 등에게 허여된 발명의 명칭이 "집적회로 웨이퍼의 중심 검출 시스템 및 방법"인 미국 특허 제 4, 819, 167호(본 발명의 양수인에게 양도되었으며, 참조로 본 명세서에 내포됨)에서 교시한 방법에 따라서 웨이퍼 처리 시스템 내로 그리고 웨이퍼 저장 엘리베이터 (14) 상에 적재된다.
처리 중에, 웨이퍼(10)는 이송 챔버 (16)를 통해 웨이퍼 이송 엘리베이터(14)로 부터 이송 챔버 벽에 있는 슬릿 밸브(8)를 경유하여 여러 가지 처리 챔버(6)내로 수송된다. 웨이퍼 저장 엘리베이터(14)와 여러 가지 웨이퍼 처리 챔버(6) 사이의 웨이퍼(10)의 이동은 웨이퍼 수송 로봇(18)에 의해 수행된다. 웨이퍼 수송 로봇(18)은 웨이퍼 저장 엘리베이터 (14)로 부터 웨이퍼(10)를 들어올릴 수 있다. 직선 이동과 회전이동의 조합에 의해서 웨이퍼 수송 로봇(18)은 선택된 개방 진공 챔버 슬릿 밸브(8)를 통해 웨이퍼(10)를 수송하고, 이 웨이퍼를 선택된 웨이퍼 처리 챔버(6) 내의 적당한 위치에 쌓는다. 유사하게, 웨이퍼 수송 로봇(18)은 웨이퍼(10)를 어떤 한 처리 챔버(6)에서 다른 처리 챔버로′ 그리고 처리 챔버(6)로 부터 다시 웨이퍼 저장 엘리베이터(14)로 수송할 수 있다.
웨이퍼 수송로봇(8)의 직선 및 회전 이동 메카니즘의 바람직한 실시예는 처리 시스템 컴퓨터의 제어하에 자기적으로 결합된 2개의 스테퍼 모터를 이용하는데, 2개의 스테퍼 모터 중 하나는 직선 확장을 제어하고 다른 하나는 회전을 제어한다. 자기 구동 조립체는 2개의 외부 원형 구동 자석 조립체와 2개의 원형 내부 구동 자석 조립체로 구성된다. 조립체들은 진공 분리를 제공하여 또 외부 자석 조립체, 구동 모터, 및 기어의 설치대를 제공하는 스테인렌스강 슬리비브에 의해 분리된다. 일 실시예에서는 결합 조립체 각각에는 40개의 자석이 있고, 따라서 완성된 자기 구동 조립체에 대해서는 총 160개의 자석이 있다. 자석은 자석의 양단이 극편이 되고 내부 및 외부 조립체 각각 내의 상대 자석에 결합되도록 설치된다.
자기적으로 결합된 (MC) 로봇 아암 조립체는 확장을 정확하게 제어하기 위하여 다수의 정밀 베어링과 기어세트에 의해 정밀하게 정렬 유지되는 4개의 평행 링키지로 구성된다. 도1B에 도시된 바와 같이, 아암의 단부에는 웨이퍼 블레이드(20)가 장착되는 MC 로봇의 손목(22)이 있다. 블레이드(20) 상의 웨이퍼의 정확한 배치를 제어하기 위하여는 손목에 고정된 웨이퍼 그리퍼(24)가 사용된다. 또한, 블레이드(20) 중간에는 블레이드(20) 상의 웨이퍼(10) 존재를 판단하기 위한 중심 홀(28)이 있다. 블레이드(20)은 또한 블레이드(20) 중간에는 블레이드(20) 상의 웨이퍼(10) 존재를 판단하기 위한 중심 홀(28)이 있다. 블레이드(20)은 또한 블레이드(20)의 말단에 위치한 통상적으로 편자(shoes) 또는 키퍼로 불리는 한쌍의 돌출부(27)를 형성한다. 돌출부(27)와 그리퍼(24)는 웨이퍼(10)가 놓여지는 포켓(23) (점선으로 도시됨)을 구성한다. 손목(22)과 블레이드(20)는 블레이드(20)에 부착된 돌출부(27)와 손목(22)에 부착된 그리퍼(24) 사이의 거리를 변경함으로써 웨이퍼가 포켓(23)에 고정될 수 있도록 서로에 대해서 이동한다. 여러 가지의 크기의 웨이퍼에 대해서 손목(22)을 갖고서 다른 크기의 블레이드를 사용할 수도 있다.
또한, 웨이퍼 수송 로봇(18)이 처리 챔버(6) 또는 웨이퍼 카세트 내에 도달하면, 그리퍼(24)는 돌출부(27)로부터 뻗어나와서 포켓(23)을 확대시켜 웨이퍼(10)를 블레이드(20)위에 용이하게 배치할 수 있도록 한다. 웨이퍼(10)가 일단 블레이드(20)상에 배치되고나면, 그리퍼(24)는 돌출부(27) 쪽으로 철회되어 포켓(23)은 웨이퍼에 맞게 적당한 크기로 줄어든다. 그리퍼(24)는 웨이퍼를 포켓 내에 넣는 2개의 립 스프링(도시않됨)을 이용하여 웨이퍼를 포켓(23) 내에 고정시킨다. 상술한 바와 같이, 그리퍼(24)는 로봇이 처리 챔버(6)로부터 철회됨에 따라 확장하고(실제로는 포켓을 폐쇄 함), 또 그리퍼(24)는 로봇이 확장함에 따라 수축한다(포켓을 개방함).
이상적으로는, 웨이퍼 수송 로봇(18)에 의해 수송되는 웨이퍼(10)는 웨이퍼 수송 로봇(18)의 블레이드(20)의 포켓(23) 내에서 웨이퍼의 명목 위치에 위치한다. 웨이퍼가 블레이드(20) 상의 명목 위치에 배치되면, 수송 로봇(18)은 저장 엘리베이터(14)또는 처리챔버(6) 내의 목적 위치로 웨이퍼를 정확하게 이동시킬 것이다. 그러나, 실제로는 웨이퍼는 블레이드(20) 상의 명목 위치에 또는 거의 그 위치 부근에 항상 배치되는 것은 아니고, 따라서 웨이퍼 수송 로봇(18)은 웨이퍼에 의도하는 목적 위치로부터 떨어진 위치로 웨이퍼(10)를 이동시키게 된다. 또한, 웨이퍼(10)에 파손이나 손상을 일으킬 수도 있다. 이와 같은 상황 하에서, 본 발명의 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템으로 웨이퍼 수송 로봇(18)의 직선 및 회전 양상을 변경시켜 웨이퍼 오정렬을 보상하여 웨이퍼(10)가 그 의도하는 목적 위치로 정확하게 수송되게 하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 웨이퍼 처리 시스템은 웨이퍼의 오정렬이 보정 가능한 것이 아닐 때에는 이를 조작자에게 경보한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 웨이퍼(10)의 위치는 웨이퍼(10)가 웨이퍼 수송 로봇(18)에 의해 이송 챔버(16) 주위로 이동될 때에 검출된다. 특히, 웨이퍼(10) 위치는 웨이퍼(10)가 처리 챔버(6)중 어느 하나 또는 웨이러 카세트(17)로 부터 제거될 때마다 검출된다. 웨이퍼 수송 로봇(18)의 블레이드 상에 배치된 웨이퍼(10)의 위치는 웨이퍼 수송 로봇(18)의 아암을 제로 위치 쪽으로 철회시키는 동안에 측정된다. 웨이퍼 수송 로봇의 제로 위치는 웨이퍼 수송 로봇(18)의 아암을 제로 위치 쪽으로 철회시키는 동안에 측정된다. 웨이퍼 수송 로봇의 제로 위치는 웨이퍼 수송 로봇(18)의 직선 확장이 웨이퍼 저장 엘리베이터(14)나 처리 챔버(6)로부터 완전히 철회되어서 웨이퍼 수송 로봇(18)이 이송 챔버(16) 내에서 어떠한 접촉없이 명확하게 회전되게 하는 위치로 정의된다.
웨이퍼(10)가 블레이드(20)의 포켓(23) 내에 적당히 자리를 잡았는지를 판단하기 위하여, 슬롯(26)의 에지가 웨이퍼 검출 센서(60) (도 2에 도시)를 통과할 때에 데이터 포인트들이 택해진다. 웨이퍼 검출 센서(60)는 블레이드(20) 내의 슬롯(26)의 시작과 웨이퍼(10)의 선단(leading) 에지를 탐지한다. 슬롯 에지와 웨이퍼 에지 간의 거리는 웨이퍼가 포켓(23) 내에 적당히 위치해 있는지 여부를 판단하는데 이용된다. 슬롯 에지와 웨이퍼 에지가 웨이퍼 검출 센서(50) 옆을 지나갈 때에 웨이퍼 수송 로봇(18)의 직선 확장을 알므로써 웨이퍼 위치를 명확하게 판단할 수 있다. 더 구체적으로 설명하면, 마이크로컨트롤러(68)는 검출 센서(60)로부터의 신호와 모터 위치 인코더 출력 신호를 이용하여 블레이드(20)에 대한 웨이퍼(10)의 위치를 판단한다. 이때, 모터 위치 인코더로부터의 펄스 각각은 블레이드(20)의 이동을 나타내는 것이다. 각 처리 챔버(6)의 입/출구와 웨이퍼 카세트 근처의 입/출력 슬릿 밸브(후에 설명됨)에는 하나의 웨이퍼 검출센서(60)를 배치하여 블레이드(20)가 처리 챔버(6) 또는 웨이퍼 카세트로부터 웨이퍼를 픽업할 때마다 웨이퍼(10)가 블레이드(20) 상에 적절히 있는지 여부를 판단하기 위하여 웨이퍼(10)의 위치를 검출하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 웨이퍼 검출 센서(60)는 도 2에 도시되어 있다. 중앙 커버(30)는 로드 록(load lock)으로도 알려져 있는데, 이것은 이송 챔버(16)의 상부 경계를 규정하며, 두꺼운 플렉시 유리판 등이 될 수 있는 창(34)으로 밀봉된 거의 원형인 개구부(32)를 형성한다. 이에 따라서 이송 챔버(16)의 내부가 위로부터 광학적으로 감지될 수가 있다.
일 형태의 웨이퍼 검출 센서(50)는 슬롯(26)의 에지가 광 비임(36)이 이송 챔버를 통과할 수 있도록 할 때와 웨이퍼(10)의 에지가 광 비임(36)을 차단할 때의 신호를 측정함으로써 웨이퍼(10)의 적당한 위치 설정을 검출한다. 이것은 여러 가지 방식으로 행해질 수 있다. 예컨대, 광원은 광 비임(36)이 창(34)을 통해 광 검출기(62) 쪽으로 향하도록 중앙 커버(30) 위에 배치될 수 있다. 광 검출기의 출력은 광 비임이 광 검출기의 표면에 입사될 때는 제 1 값을 갖고 광 비임이 광 검출기 상에 입사되지 않을 때에는 제 2 값을 갖는다. 슬롯 (26) (도1B에 도시)의 개구부가 더 이상 광원으로부터 검출기로의 경로를 차단하지 않으면서 광 비임 경로(36)를 통과할 때는 검출기의 출력은 제 1 값으로부터 제 1 값으로 변화될 것이다. 유사하게, 웨이퍼(10)의 에지가 광원으로부터 검출기로의 경로를 차단하면서 광 비임 경로(36)를 통과할 때는 검출기의 출력은 제 1 값에서 제 2 값으로 변화할 것이다. 상기 예는 도 6에 도시되어 있다. 검출기 출력이 값을 변화시킬 때에 웨이퍼 수송 로봇의 위치를 표시하고 또 기어 드라이브 상에 설치된 별도의 위치 인코더의 로봇 확장 단계수를 카운트함으로써 웨이퍼 위치 정보를 결정할 수 있다. 바람직하게는, 웨이퍼 처리 시스템 내에 마이크로컨트롤로(68)가 구비된다. 마이크로컨트롤러(68)는 기어 드라이브(도시 않됨)상에 설치된 위치 인코더와 웨이퍼 검출 센서의 단계가 같은 웨이퍼 수송 로봇(18)에 의해 제공된 정보로부터 웨이퍼 위치 정보를 도출해 낸다. 도 2와 3A에 개략적으로 도시된 바와 같이, 마이크로 컨트롤러(68)는 컴퓨터(22)에 결합될 수 있다. 이 컴퓨터는 궁극적으로 웨이퍼 처리 시스템의 동작을 제어하는 컴퓨터가 될 수 있다.
본 발명의 도 2는 본 발명에 따른 바람직한 웨이퍼 검출 센서를 도시한 것이다 .처리 챔버 각각에서의 각자의 센서에 대한 예시된 위치는 광 비임 경로(36)를 정해주며, 광 비임 경로가 차단되지 않을 때는 제 1 값의 신호를 출력하고 광 비임이 차단될 때는 제 2 값의 신호를 출력한다. 웨이퍼 처리 시스템의 내부에는 이루어져야 하는 전기적 접속의 수는 최소화하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 2 위치 센서의 특히 바람직한 실시예는 광원과 검출기 모두를 이송 챔버(16) 외측에 위치시키고 있다. 이것은 하나의 하우징 내에 광원과 검출기 모두를 포함하는 검출 센서(60)를 갖는 도 2의 실시예에서 편리하게 수행된다. 적당한 검출기 센서는 미국 뉴저지주 우드클리프 레이크의 Keyence사에서 제조하는 독립적인 광전 센서인 PZ2∼41를 포함한다. 검출 센서(60)로부터의 광 비임(36)은 중앙 커버(30) 내의 창(34)을 통해 이송 챔버(16) 내로 향하여 이송 챔버(16)의 바닥(42)쪽으로 향한다. 광 비임(36)은 다시 반사기(62)로부터 검출 센서(60) 쪽으로 반사되고, 되돌아오는 광 비임은 검출기 센서(60) 내의 검출기에 의해 검출된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 반사기(62)로서 광택 알루미늄 반사기를 사용한다. 대안으로서, 반사기(62)로서 코너 큐브 (corner cube) 프리즘을 사용해도 된다.
광택 알루미늄 반사기 (62)는 광이 바닥(42)의 대각 평면 상에 입사되고 광택 알루미늄 반사기 (62)의 평탄면으로 거의 입사되도록 배치된다. 연마 알루미늄 반사기(62)의 표면에 입사된 광 비임(36)은 광원 쪽으로 다시 반사된다.
바람직하게는, 분리된 검출 센서(60) 각각은 검출기 센서(60)의 미세한 정렬을 조정할 수 있는 별도의 홀더(44)에 의해 창(34) 상에 설치된다. 이 홀더(44)는 웨이퍼 처리 시스템의 정상적인 동작 중에 검출 센서(60)의 정렬을 유지하기 위해 안정되어야 한다. 유사하게, 반사기 (62)는 이송 챔버(16)의 바닥(42)에 고정적으로 설치되는 것이 바람직하다. 홀더(44) 각각은 검출 센서(60)와 반사기 (62) 간의 광 경로가 슬롯(26)의 에지와 웨이퍼(10)가 처리 챔버(6)로부터 제거될 때에 웨이퍼 수송 로봇(18)에 의해 수송되는 웨이퍼(10)의 에지를 차단하도록 배려되는 것이 바람직하다.
도 2의 웨이퍼 검출 센서(60)는 본 발명의 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템에 사용하는데 있어 많은 장점을 갖고 있다. 검출 센서(60)는 변조된 가시 적색광을 방출하고 검출하는 것이 바람직하며, 이에 따라서 검출 센서는 웨이퍼 처리 환경에서 통상적으로 나타나는 가시 배경 방사로붙 웨이퍼 검출 신호를 분별해낼 수가 있다. 검출기 센서(60) 내의 광 검출기를 입력된 적색광 신호를 변조시키는데 이용되는 변조 신호와 동기시키면 에러 신호 검출의 가능성을 줄인다. 에러 신호는 또한 검출 센서(60)의 해상도와 선택성을 향상시키기 위해 예컨대 12 밀리의 슬릿 크기를 가진 검출기 센서(60) 상의 슬릿 구멍의 이용에 의해서 제한된다. 또한 에러 신호의 가능성은 검출기 센서(60)의 바람직한 검출 기하학적 형상에 의해 제한된다. 검출 센서(60), 비임 경로(36), 및 검출기(40) 표면에 수직인 선은 모두 중앙 커버(30) 내의 창(34) 표면에 대해 기울어진 각도로 위치해 있는데, 이는 창(34)이나 웨이퍼(10)에 의해 반사된 광을 검출한 가능성을 줄인다. 이러한 기하학적 형상은 또한 배경 또는 주변 광원이 위치 검출기에 의해 웨이퍼 위치 신호로 잘못 검출될 가능성을 제한한다.
바람직한 검출 센서(60)는 검출기에 입사되는 광의 각도가 소정 임계 레벨 이상 또는 이하로 될 때에 컴퓨터 시스템의 통상적인 논리 1과 0에 해당하는 2개의 신호 레벨 간에 절환되는 잇점을 더 갖고 있다 .따라서, 검출기 센서(60)의 출력은 웨이퍼 수송을 제어하는 컴퓨터와 본 발명의 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템과 쉽게 양립될 수 있다. 컴퓨터와 직접 양립될 수 없는 신호를 출력하는 광 검출기를 사용한 경우에는 통상적으로 검출기 출력을 컴퓨터에 적합한 신호로 변환시켜야 할 필요가 있다. 이러한 신호 변환을 수행하는 방법은 본 기술 분야에 잘 알려져 있다.
본 장치의 또 다른 잇점은 본 발명의 바람직한 실시예의 전자장치 모두가 진공 이송 챔버 외부에 위치된다는 점이다. 따라서 본 장치를 용이하게 유지 보수할 수 있고, 전자장치를 열 생성 때문에 턴오프시킬 필요가 없다. 그러나 진공 환경 내에 있는 전자 장치의 경우에는 열을 소산시킬 수가 없기 때문에 턴오프시켜야만 한다.
상술한 센서 조립체에 대한 대안으로서, 반사기를 필요로 하지 않는 다른 센서 조립체를 사용할 수 있다. 도3A와 도3B에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 센서(60)는 반사기가 아닌 웨이퍼(10)로부터 반사되는 광 신호를 검출한다. 상술한 것과 같은 검출 센서(60)는 블레이드(20)의 슬롯(26)을 통한 시야에서 피사체의 존부를 감지하는데 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 검출 센서(60)는 측정 과정(후술함) 중에 슬롯의 선단 및 후단 에지를 측정하여 그 데이타를 기준 값으로 저장하도록 위치설정된다. 그 후, 검출 센서의 출력은 만일 피사체가 존재하는 경우에는 웨이퍼(10)로부터 반사된 광 신호가 검출 센서(60)에 의해 검출된 경우에는 제 1 값을 생성한다. 출력 신호값의 전이가 있을 때 마다 마이크로컨트롤러는 모터 위치 인코더 출력 펄스 신호를 카운트한다. 펄스 각각은 블레이드 (20)의 이동을 나타낸다. 따라서, 블레이드 (20)에 대한 웨이퍼 위치를 측정할 수 있다.
도 4A는 본 발명의 바람직한 센서 조립체를 도시한 것이다 도 4A의 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템에는 바람직하게 도는 4개의 검출 센서(60)와 4개의 반사기 (62)가 설치되어 있다. 4개의 검출 센서 조립체 각각은 도 2의 검출 센서와 같은 기능을 한다. 또한, 도 4A는 1994년 4월 5일자로 출원된 미국 특허 출원 제 08/224, 662호에 기재된 웨이퍼 처리 시스템(페이지 4-29는 참조로 본 명세서에 내포됨)에 사용되는 2개의 검출센서(38)와 2개의 반사기 (50)를 더 도시하고 있다. 4개의 조립체는 블레이드(20)가 처리 챔버(6)로부터 철회될 때에 웨이퍼 수송 로봇(도 4A에는 도시않됨)의 블레이드(20) 상의 명목 위치에 배치된 웨이퍼(10)가 바람직한 검출 센서(50)의 광 비임 경로(64)를 차단하도록 설치되는 것이 바람직하다. 검출 센서(60)는 검출 센서(38) 창(34) 면에 경사지고 반도체 웨이퍼가 수송되는 면에 경사진 각으로 이송 챔버(16)를 통해 광을 전송하고 수신하도록 중앙 커버(30)의 창(34) 표면 상에 설치되는 것이 바람직하다. 검출 센서(60)와 반사기(62)는 각자 바람직한 다수의 비임 경로(64)를 규정하도록 설치된다. 각 위치 센서 조립체의 설치 작성은 블레이드(20)가 처리 챔버(6) 각자로부터 철회될 때에 비임 경고(64) 각자가 바람직하게는 등거리 위치에서 슬롯(26) 에지와 교차하도록 수행되는 것이 바람직하다. 도 2에 개략적으로 도시된 케이블은 위치 센서의 출력을 마이크로컨트롤러(68)에 접속킨다. 이 마이크로컨트롤러(68)는 처리 시스템의 컴퓨터(69)에 접속된다.
웨이퍼 수송 로봇(18)의 스테퍼 모터가 웨이퍼를 진행시켜 슬롯(26) 또는 웨이퍼(10)의 에지가 검출 센서(60)의 비임 경로와 교차하게 되면, 검출 센서(60)의 출력은 상태를 변화시킨다. 즉, 센서의 출력은 비임 경로가 차단되었거나 아니면 이전에 차단되었던 비임 경로가 개방되었다는 것을 표시하는 것을 변화시킨다. 바람직하게는, 검출 센서(60)의 출력은 2가지 상태, 즉 논리 1에 관련된 전압에 해당하는 상태와 논리 0에 관련된 전압에 해당하는 상태 간에서 절환된다. 대안으로서, 검출 센서(60)의 출력은 센서 출력을 컴퓨터에 적합한 신호로 변환시키는 아날로그-디지탈 변환기(ADC)와 같은 회로에 공급될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예어서, 검출 센서(60)의 출력은 센서가 가장 최근의 증분 변위에 응답하여 상태를 변화시키는 여부를 판단하기 위하여 규칙적으로 모니터된다. 예컨대, 스테퍼 모터는 각 단계마다 인터럽트를 발생시키는 마이크로컨트롤러(68)에 의해 동작될 수 있다. 직선 이동 스테퍼 모터에 의해 발생된 7단계 인터럽트는 웨이퍼 수송 로봇이 광 비임의 비인터럽트 상태에서 인터럽트 상태로 이동했던 단계수를 카운트하는 카운터를 증분시킨다. 상태 체크가 최종 상태 체크 이후에 센서들 중 하나의 상태가 변화했었다는 것을 나타내면, 마이크로컨트롤러(68)는 그 변화에 관련된 단계 카운트를 처리 시스템의 컴퓨터(69)로 전송한다. 컴퓨터(69)는 검출 센서(60) 내의 상태 변화에 관련된 단계 카운트 (이것은 웨이퍼 수송 위치의 또 다른 표현임)를 저장한다.
바람직하게는, 검출 센서 내의 상태 변화에 관련된 단계 카운트는 웨이퍼 수송 로봇의 직선 확장에 대응하는 위치값으로 변환된다. 처리 시스템 컴퓨터(69)는 예컨대 탐색표를 이용하여 단계 카운트를 거리로 변환시킬 수 있다. 단계 카운트와 거리 간의 비선형 관계 때문에 단계 카운트를 거리로 변환시키는데 일반적으로 탐색표를 이용하는 것이 바람직하다. 따라서, 웨이퍼 위치가 계산되는 데이터는 위치 센서 각각이 상태를 변화시킬 때에 웨이퍼 수송 로봇이 후위 (Back position)로부터 확장되어 나간 거리이다.
위치 인코더로부터 인코딩된 단계 신호를 카운트하는 대신에, 본 발명이 대안적인 실시예로서, 검출센서에 대한 블레이드 주행 시간을 나타내는 클럭 신호가 카운트되어 거리를 판단할 수 있다. 클럭 신호는 탐색표를 이용하여 거리로 변환되거나 블레이드 속도에 따라 계산될 수 있다.
(I/O 센서)
이송 챔버(16) 내의 웨이퍼 존재 검출은 검출 센서(60)를 이용하여 수행된다. 상술한 바와 같이, 검출 센서(60)는 각 처리 챔버(6)의 입/출구와 저장 엘리베이터(14)에 위치된다. 저장 엘리베이트(14)에 있는 검출 센서를 입/출력(I/O) 센서라고 부른다. 도 4B에 도시된 I/O 센서(66a)와 I/O 센서 수신기(66b)는 이송 챔버(16) 외측에 위치한다. I/O 센서(66a)와 수신기(66b)는 I/O 슬릿 밸브 개구부(25)에 설치된다. 공간적인 제약 때문에 각 처리 챔버(6)의 입구 근처에 설치되는 검출 센서(60) 대신에 I/O 센서(66a)는 광 파이버를 사용한다. 광 파이버는 광전 증폭기에 도달되며, 광전 증폭기는 그 인터페이스와 함께 웨이퍼 검출용 전기 신호를 마이크로컨트롤러에 공급한다. I/O 센서(66a)는 웨이퍼(10)가 블레이드(20)의 포켓(23) 내에 적절히 놓여졌는지 여부를 검증하는 것 이외에 슬릿 밸브가 닫히거나 카세트(17) 또는 엘리베이터(14)가 이동할 때 웨이퍼가 파손되게끔 I/O 슬릿 밸브 개구부(25) 내에 돌발적으로 놓여지는 웨이퍼가 없다는 것을 검증한다.
(웨이퍼 존재 검출)
웨이퍼 존재 검출 시스템은 웨이퍼(10)가 블레이드(20) 상에 존재하는지 여부를 나타낸다. 이 검출은 로봇이 이동하지 않고 블레이드(20)가 어느하나의 검출 센서(60) 아래에 위치해 있을 때에 수행된다. 웨이퍼가 존재하지 않으면, 센서 비임은 블레이드(20) (도1B에 도시) 내의 중심 홀(28)을 통과할 것이다. 웨이퍼가 존재한다면, 웨이퍼(10)는 비임을 차단시킬 것이다. 그러나, 이 방법으로는 웨이퍼가 블레이드의 포켓 내에 적절히 높여 있는지를 알 수 없다. 웨이퍼 존재 검출은 블레이드가 비워져 있다고 예상되는 때에만 이용될 수 있는데, 그 이유는 특정한 경우에는 웨이퍼(10)는 우연히 블레이드(20) 상에 잔류할 수 있기 때문이다. 또한, 웨이퍼 존재 검출은 웨이퍼가 웨이퍼 엘리베이터(14)로부터 픽업될 때, 또는 웨이퍼(10)를 블레이드(20) 밖으로 이송하기 전에 이용된다. 검출 센서(60)는 블레이드(20)가 처리 챔버(6)와 대면하고 있고 확장이 제로(제로 위치로도 알려져 있음)에 있을 때에 센서(60)가 블레이드 (도 1B에 도시) 내의 중심 홀(29)과 정렬되게끔 로드 록 커버(30)의 창(34) 상에 위치된다. I/O 센서(66a)는 웨이퍼 수송 로봇의 회전이 카세트(17)와 대면하고 아암이 확장되어 I/O 센서(66a)와 수신기(66b) 사이에 블레이드(20)가 있을 때에 블레이드(20) 내의 중심 홀(28)과 정렬된다. 로봇의 확장 정도는 시스템 상수로서 컴퓨터에 저장될 수 있다.
도 5A에 도시된 바와 같이, 블레이드(20) 상에 웨이퍼가 존재하지 않을 때에는 검출 센서(60)로 부터 전송된 광신호는 반사기(62)에서 반사될 것이다.
이에 따라 검출 센서(60)는 블레이드(20) 상에 웨이퍼(10)가 없다는 것을 나타내는 제 1값을 발생시켜 마이크로컨트롤러(68)로 전송할 것이다. 도 5B는 웨이퍼(10)가 블레이드(20) 상에 존재하여 반사기(62)를 차단하는 상태를 도시한 것이다. 이 상태에서 검출 센서(60)는 블레이드(20) 상에 웨이퍼(10)가 있다는 것을 나타내는 제 2 값을 발생시켜 마이크로컨트롤러(68)로 전송한다.
(블레이드상 웨이퍼 위치 검출)
블레이드상 웨이퍼 위치 검출은, 도 6에 도시된 바와 같이, 검출기 센서(60)와 반사기(62)를 통해 블레이드를 철회하고 블레이드(20) 내의 슬롯 에지(72)와 웨이퍼(10)의 선단 에지(74)를 탐지함으로써 수행된다. 에지 각각은 처리 챔버(6) 픽업에서부터 에지까지의 확장 단계 카운트수이다. 슬롯 에지(72) 단계 카운트는 웨이퍼 에지(74) 단계 카운트로부터 감산되어 차 단계값(76)을 결정하게 된다. 이 차 단계값은 웨이퍼가 블레이드 포켓(23) 내에 적절히 위치하고 있는지 여부를 판단하는데 이용된다.
도 6은 처리 챔버(6)로부터의 전형적인 블레이드상 웨이퍼 위치 검출에 대한 검출 센서 상태를 도시한 것이다. 블레이드상 웨이퍼 검출 시작에서 검출 센서(60)는 블레이드가 처리 챔버(6) 내로 확장될 때에 차단될 것이다.
블레이드(20)가 검출 센서(60)를 통해 철회됨에 따라 센서는 로봇의 손목에 의해 차단되고, 이어서 슬롯 에지(72)에서 시작하면서 차단되지 않고, 마지막으로 웨이퍼(10)의 선단 에지(74)에서 시작하면서 다시 차단된다. 유사하게, I/O 센서(66a)와 수신기(66b) (도 4B에 도시)를 이용할 때에는 I/O센서는 로봇의 아암에 의해 차단된 채로 시작하고 센서 신호에서 제 1 에지는 슬롯 에지를 나타낼 것이다.
거리로 계산될 수 있는 측정된 단계는 도 7A-7D에 도시된 바와 같이, 4가지 가능한 범위 중 한가지에 있을 수 있다. 도 7A에서, 만일 거리가 최적 슬롯 거리에 대한 최소 단계보다 작다면, 웨이퍼(10)는 블레이드(20)상에서 뒤로 많이 떨어져 있는 것이 된다. 만일 도 7B에서 도시된 바와 같이 측정된 거리가 슬롯 거리에 대한 최소 단계와 중심 이탈 포켓(out of pocket)에 대한 최소 단계 사이에 있다면, 웨이퍼(10)는 포켓(23) 내에 있는 것이 된다. 만일 도 7C에 도시된 바와 같이 측정된 거리가 중심 이탈 포켓(23)에 대한 최소 단계와 중심 이탈 포켓(23)에 대한 최대 단계 사이에 있다면, 웨이퍼(10)는 포켓(23) 밖에 있는 것이 된다. 만일 도 7D에 도시된 바와 같이 측정된 거리가 중심 이탈 포켓(23)에 대한 최대 단계보다 크다면, 웨이퍼(10)는 블레이드(20) 상에서 앞으로 많이 떨어져 있는 것이 된다.
상기 상태들 각각에 있어서, 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템은 블레이드상 웨이퍼 상태의 4가지 가능한 판단을 내리게 된다. 만일 웨이퍼(10)가 포켓(23) 내에 있어 보정이 필요없다면, 시스템은 이것을 상태 1로 간주한다. 만일 웨이퍼(10)가 포켓(23) 밖에 있으나 블레이드(20)의 그리퍼(24)로 구성된 내장된 중심 설정 기구를 이용하여 중심을 잡을 수가 있다면, 시스템은 이것을 상태 2로 간주한다. 만일 웨이퍼(10)가 포켓 밖에 있고 미국 특허 출원제 08/224,622호에 기재된 웨이퍼 위치 설정 시스템(페이지 4-29는 참조로 본 명세서에 내포됨)에 의해 보정될 수 있다면, 시스템을 이것을 상태 3으로 간주한다. 마지막으로, 웨이퍼(10)가 포켓(23) 밖에 있고 시스템에 의해 보정될 수 없다면, 시스템은 이것을 상태 4로 간주한다. 상술한 바와 같이, 상태 1과 2에 있어서는, 기계적인 그리퍼(24)는 블레이드(20)가 처리 챔버(6)나 저장 엘리베이터(14)로부터 철회됨에 따라 자동적으로 웨이퍼(10)의 중심을 잡을 것이다. 그 다음, 시스템은 조작자의 개입없이 정상적인 웨이퍼 처리 순서를 계속 진행한다. 상태 2하에서는, 다는 처리 챔버 내로 삽입될 때에, 웨이퍼(10)가 다음 챔버 내로 삽입됨에 따라 시스템은 블레이드상 웨이퍼 위치를 검증할 수 있다.
상태 3에 있어서는, 웨이퍼(10)가 포켓(23) 밖에 있다고 판단되면, 시스템은 블레이드가 제로 위치로 회전함에 따라 웨이퍼가 느슨해지지 못하도록 로봇 회전과 확장을 소정의 시스템 상수 값으로 늦춘다. 여기서, 시스템은 미국 특허 출원 제 08/224,622호에 기재된 웨이퍼 위치 센서를 이용하여 블레이드(20)에 상대적인 웨이퍼(10) 위치를 판단한다. 웨이퍼 수송 로봇(18)은 저장 엘리베이터(14)에 상대적인 웨이퍼(10)의 중심을 잡고 웨이퍼(10)를 저장 엘리베이터(14)의 비워진 슬롯 내로 임시로 놓은 것이다. 그 다음, 이 로봇은 웨이퍼를 픽업하여 웨이퍼 시퀸스에 따라 다음 위치로 이동시킬 것이다. 상태 3은 조작자의 개입을 필요로 하지 않는다.
상태 4에 있어서는, 시스템은 정지할 것이며, 바람직하게는 경보를 발할 것이다. 조작자는 수동적으로 복원을 시도하거나 웨이퍼(10) 위치를 물리적으로 재설정하여 처리를 계속할 선택권을 갖고 있다.
웨이퍼가 카세트(17)나 처리 챔버(6)로부터 픽업될 때마다 블레이드상 웨이퍼 검출이 이용된다. 카세트와 처리 챔버 내의 웨이퍼는 정위치에서 벗어나 있을 수 있고, 따라서 이들의 이송을 위해서 블레이드상 웨이퍼 검출이 필요하게 된다.
(상태 3에 대한 블레이드상 웨이퍼 검출)
블레이드상 웨이퍼 검출이 웨이퍼(10)가 상태 3에서와 같이 포켓(23) 내에 적절히 놓여 있지 못하다고 판단하면, 블레이스상 웨이퍼 보정이 수행된다. 블레이드상 웨이퍼 보정 중에는 웨이퍼가 블레이드(23) 내에 기계적으로 적절히 유지되지 못하기 때문에 로봇 속도가 상당히 느리다. 따라서 웨이퍼(10)는 블레이드(20)로부터 멀리 떨어지면서 쉽게 미끄러질 수 있다. 웨이퍼 이송 시퀸스의 목적지가 저장 엘리베이터(14)라면, 블레이드상 웨이퍼 보정은 목적지 엘리베이터 슬롯을 이용하여 웨이퍼(10)의 위치를 보정한다. 만일 그렇지 않다면, 가장 근처에 있는 비워진 엘리베이터 슬롯이 이용된다.
웨이퍼 위치를 보정하기 위해서는, 미국 특허 제08/224,622 호에 기재된 2개의 엘리베이터 센서를 이용하여 웨이퍼 에지 데이터가 수집된다. 센서는 4개의 웨이퍼 에지, 즉 2개의 선단 에지와 2개의 후단 에지를 취한다.
이들 4개 에지는 측정 웨이퍼 에지 데이터와 함께 이용되어 측정된 웨이퍼 데이터로부터 웨이퍼 오프셋을 계산한다. 그 결과, 이 웨이퍼 오프셋으로부터 로봇 확장 및 회전 보정값이 계산되고, 웨이퍼는 이들 보정 조정에 따라 빈 엘리베이터 슬롯에 설정된다. 따라서 웨이퍼는, 이 엘리베이터 슬롯 내에서 중심을 잡게 된다. 블레이드상 웨이퍼 시퀸스가 완료된 후에는 중심이 재설정된 웨이퍼는 엘리베이터 슬롯 내에 배치된다. 블레이드상 웨이퍼 보정에 대해 상세한 것을 미국 특허 출원 제 08/224,622에 기재되어 있다.
(센서 검사 과정)
특정 처리 시스템에서의 센서 시스템의 초기 설정 시에는, 통상적으로 슬롯 에지에 대한 웨이퍼의 선단 에지의 정확한 위치를 확인해 볼 필요가 있을 것이다. 검사 작업은 예컨대 처리 시스템 내의 슬롯 에지와 웨이퍼 에지 간의 측정 거리를 결정하는데 필요하다.
검사 과정에서 도출된 측정 거리 정보는 일반적으로 블레이드에 대한 웨이퍼 위치의 판단에 이용하기 위해 지정된다. 이것은 처리 시스템의 웨이퍼 조종 시스템을 구성하는 검출 센서(60), 스테퍼 모터, 직선 및 회전 이동 링키지, 웨이퍼 수송 블레이드(20), 및 카세트 조종기(17)의 특정 조합을 갖는 처리 시스템 내에 설치된 센서 시스템을 검사함으로써 아주 쉽게 수행된다. 통상적으로, 이와 같은 검사는 처리 시스템 내의 검출 센서(60)의 초기 설치 후에 그리고 센서나 웨이퍼 조정 시스템의 정렬이 초기 설치 후에 변경될 때마다 수행되어야 할 필요가 있을 것이다.
검사 절차는 바람직하게는 기술자가 웨이퍼 수송 로봇의 블레이드(20) 내에 웨이퍼(10)를 적절하게 배치함으로써 시작된다. 검사 루틴이 개시되면, 검사 기능부는 블레이드 상에서 중심이 잡힌 웨이퍼에 대한 웨이퍼 에지 및 슬롯 데이터 중에서 다수의 샘플, 예컨대 5개의 샘플을 수집하여, 이를 평균화시킨 검사 데이타를 시스템 상수로 저장한다. 검사 데이터는 블레이드상 웨이퍼 보정 중에 이용하여 블레이드(20)에 대한 웨이퍼 오프셋을 판단한다. 처리 조립체의 중요한 정비 후에는 재검사가 필요할 것이다.
(자동 제어)
웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 기능은 적절한 시점에 로봇 제어 소프트웨어에 의해 불러들여질 것이다. 웨이퍼 검출 및 보정 기능은 센서와 단계 카운트를 판독하는 마이크로컨트롤러(68)와 인터페이스할 것이다. 그 다음, 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템은 웨이퍼 검출과 필요한 경우 보정에 대한 알고리즘을 실행할 것이다. 최종적으로는 제어는 웨이퍼 이송 시퀀스로 복귀할 것이다. 웨이퍼 검출 및 보정 결과에 기초하여, 웨이퍼 이송 시퀸스는 그 시퀸스에 따라 계속하던지 아니면 조작자에게 알리기 위한 경보 설정이 포함되어 있을수 있는 에러 조정 시퀸스로 들어갈 것이다.
(수동 제어)
웨이퍼 존재, 블레이드상 웨이퍼 검출, 및 블레이드상 웨이퍼 보정의 수동 작업은 자동화된 시퀸스를 대신할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 존재 옵션이 선택되면, 웨이퍼 수송 로봇의 회전이 향하고 있는 처리 챔버(6)에 있는 웨이퍼 센서를 이용하여 웨이퍼 존재 검출이 수행된다. 이 회전이 I/O 슬릿 밸브와 대면하고 I/O 슬릿 밸브를 지나 확장되면, 웨이퍼 존재 검출은 I/O 센서를 이용하여 수행된다.
블레이드상 웨이퍼 검출 옵션이 선택되고 회전이 처리 챔버(6)와 대면하면, 블레이드(20)는 처리 챔버(6)내로 이동되고, 블레이드(20)가 제로 위치로 철회됨에 따라 블레이드상 웨이퍼 검출이 수행된다. 만일 회전이 I/O 슬릿 밸브와 대면하면, 블레이드(20)는 카세트에 대해 멀어지게 이동하고 블레이드상 웨이퍼 검출은 확장이 제로 위치로 철회됨에 따라 수행된다.
만일 블레이드상 웨이퍼 보정 옵션이 선택되면, 웨이퍼는 블레이드(20)로 부터 웨이퍼 보정이 시행되는 저장 엘리베이터(14)의 빈 슬롯으로 이송된다.
지금까지 특정한 바람직한 실시예들을 통해서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 본질과 범위에서 벗어남이 없이 여러 가지로 변경할 수 있음은 본 기술 분야의 통상의 전문가라면 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 교시로부터 벗어남이 없이 어떤 주어진 상황에 본 발명을 적용하기 위해 여러 가지로 수정될 수도 9있다.
본 발명은 웨이퍼가 처리 챔버나 웨이퍼 카세트로부터 제거될 때마다 웨이퍼 존재와 웨이퍼상 블레이드 위치 에러를 검출하는 효과를 가진다.

Claims (18)

  1. 외부 영역으로부터 웨이퍼를 수용하기 위한 진공 밀봉 개구부를 가진 웨이퍼 조종 챔버; 상기 웨이퍼 조종 챔버에 인접하여 배치되며, 웨이퍼를 수용할 수 있을 정도의 충분한 크기의 개구부를 갖고, 이 개구부를 닫기 위한 밸브를 포함하는 적어도 하나의 웨이퍼 유지 챔버; 제 1 좌표 방향과 제 2 좌표 방향을 따라 웨이퍼를 이동할수 있고, 웨이퍼를 운반해 주며 슬롯을 규정하는 블레이드를 가진 웨이퍼 수송 로봇; 웨이퍼가 상기 웨이퍼 유지 챔버로부터 철회되거나 상기 웨이퍼 유지 챔버 내로 배치됨에 따라 상기 슬롯의 에지와 웨이퍼의 에지를 검출하도록 배치된 적어도 하나의 검출센서; 및 상기 검출 센서에 응답하여 상기 웨이퍼 수송 로봇 블레이드 사에 배치된 웨이퍼가 변위되는 상태를 검출하여 웨이터의 변위를 보정하도록 상기 웨이퍼 수송 로봇을 제어하는 제어기 디바이스를 포함하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어기 디바이스가 웨이퍼가 소정의 보정 가능한 변위 레벨 이상으로 변위되면 상기 수송 로봇의 동작을 중지시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어기 디바이스가 상기 웨이퍼 수송 로봇이 상당히 확장되고 상기 웨이퍼 유지 챔버로부터 철회될 때에 동작되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제 1 좌표 방향을 따라 수송되고 상기 블레이드의 상기 슬롯의 에지가 제 1 검출 위치와 교차하고, 상기 블레이드 상의 웨이퍼의 에지가 제 2 검출 위치와 교차하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어기 디바이스가 상기 웨이퍼 수송 로봇이 상기 제 1 좌표 방향을 따라 이동함에 따라 상기 슬롯의 에지와 상기 블레이드 상의 웨이퍼의 에지 간의 거리를 인지하고, 상기 거리의 인지는 상기 제 1 좌표 방향에서의 상기 웨이퍼 수송 로봇의 위치 인코더로부터의 피드백 신호와 상기 검출 센서로부터의 센서 출력 신호에 응답하여 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제어기 디바이스가 상기 웨이퍼 수송 로봇이 상기 제 1 좌표 방향을 따라 이동함에 따라 상기 슬롯의 에지와 상기 블레이드상의 웨이퍼의 에지 간의 거리를 인지하고, 상기 거리의 인지는 상기 제 1 좌표 방향에서의 상기 웨이퍼 수송 로봇의 속도 인코더로부터의 클럭 신호와 상기 검출 센서로부터의 센서 출력 신호에 응답하여 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제어기 디바이스가 상기 블레이드에 대한 웨이퍼의 오정렬을 판단하여 웨이퍼의 상기 오정렬이 소정값 내에 있을 때에 보정 동작을 금지시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제어기 디바이스가 상기 블레이드에 대한 웨이퍼의 오정렬을 판단하여 웨이퍼의 상기 오정렬이 소정의 최대값보다 큰 경우에 조직자에게 고지하는 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 웨이퍼의 상기 오정렬을 보정하기 위하여 상기 웨이퍼 수송 로봇을 조정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징은 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 블레이드가 중심 홀을 더 규정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 검출 센서가 상기 웨이퍼 수송 로봇이 상기 웨이퍼 유지 챔버로부터 완전히 철회된 때에 상기 중심 홀을 통해 웨이퍼의 존재를 판단하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 검출 센서가 상기 슬롯의 에지와 웨이퍼의 에지를 측정하기 위하여 웨이퍼로부터 반사되는 광 비임을 발생시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  13. 외부 영역으로부터 웨이퍼를 수용하기 위한 진공 밀봉 개구부를 가지며, 거의 투명한 재료로된 벽의 적어도 일부를 가진 웨이퍼 조종 챔버; 상기 웨이퍼 조종 챔버에 인접하여 배치되며, 웨이퍼를 수용할 수 있을 정도의 충분한 크기의 개구부를 갖고, 이 개구부를 닫기 위한 밸브를 포함하는 적어도 하나의 웨이퍼 유지 챔버; 제 1 좌표 방향과 제 2 좌표 방향을 따라 이동할 수 있고, 웨이퍼를 운반해 주며 슬롯을 갖고 중심 홀을 규정하는 블레이드를 가진 웨이퍼 수송 로봇; 및 웨이퍼가 상기 웨이퍼 유지 챔버로부터 철회됨에 따라 상기 슬롯의 에지와 웨이퍼의 에지를 검출하도록 배치된 적어도 하나의 검출 센서를 포함하되, 상기 검출 센서가, 상기 웨이퍼 조종 챔버 외부에 배치되며, 상기 거의 투명한 재료를 통한 입사광 비임이 상기 웨이퍼 조종 챔버 내로 향하도록 정렬된 광원, 상기 입사광 비임의 적어도 일부가 반사되어 반사광 비임이 되도록 상기 웨이퍼 조종 챔버 내에 배치되며, 상기 반사광 비임을 상기 거의 투명한 재료쪽으로 향하게 하는 반사기, 및 상기 웨이퍼 조종 챔버 외부에 배치되어 상기 반사기로부터 상기 반사광 비임을 수신하는 검출기를 포함하며, 상기 광원과 상기 검출기는 상기 슬롯이 상기 반사광 비임을 상기 투명재료를 통해 반사되게 한 때에는 상기 슬롯의 에너지를 검출하고 웨이퍼가 상기 웨이퍼 유지 챔버로부터 철회됨에 따라 광 비임을 차단하는 때에는 웨이퍼의 에지를 더 검출하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 반사기가 연마 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로하는 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템.
  15. 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템 내에 웨이퍼의 위치를 검출하고 보정하기 위한 방법에 있어서, 웨이퍼가 검출 센서에 의해 수송되도록 웨이퍼 수송 로봇의 블레이드- 상기 블레이드는 슬롯을 포함하며 중심홀을 규정함-상에 웨이퍼를 수송하는 단계; 상기 슬롯의 에지와 웨이퍼의 에지가 상기 검출 센서를 통과함에 따라 웨이퍼 위치를 검출하는 단계; 상기 웨이퍼 위치를 명목 웨이퍼 위치와 비교하여 웨이퍼 오프셋값을 판단하는 단계; 상기 블레이드 상에 배치된 웨이퍼가 소정의 보정가능한 변위량 이상으로 변위된 상태를 검출하는 단계; 상기 웨이퍼 오프셋값에 따라서 상기 웨이퍼 수송 로봇의 목적지 좌표를 조정하는 단계; 및 웨이퍼가 상기 소정의 보정 가능한 변위량 이상으로 변위된 것을 검출한 때에는 웨이퍼 처리 시스템의 동작을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 검출 및 보정 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 웨이퍼 위치를 검출하는 상기 단계가, 상기 웨이퍼 검출 위치를 통해 광 비임을 통과시키는 단계; 상기 슬롯의 에지와 웨이퍼의 에지의 통과에 대응하는 상기 광 비임의 것도 변화를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 검출 및 보정 방법.
  17. 제16항에 있어서, 웨이퍼 위치를 검출하는 상기 단계가, 웨이퍼 수송 동작 중에 상기 광 비임이 웨이퍼의 표면에 대한 수직선으로부터 멀어지게 배치된 방향에서 전파되도록 상기 광 비임을 외부위치로부터 웨이퍼 수송 챔버쪽으로 향하게하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 검출 및 보정 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 웨이퍼 수송 로봇에 대해 명목 위치에 웨이퍼를 배치하는 단계; 상기 블레이드의 슬롯의 에지와 웨이퍼의 에지를 각각 검출함으로써 제 1 검사 포인트와 제 2 검사 포인트를 판단하는 단계; 상기 제 1 검사 포인트와 상기 제 2 검사 포인트로부터 검사값을 계산하는 단계; 및 상기 웨이퍼 위치 에러 검출 및 보정 시스템 내에 상기 검사값을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 검출 및 보정 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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