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KR20100101160A - 플라즈마 프로세싱 시스템에서 엔드 이펙터 정렬을 교정하는 방법 및 시스템 - Google Patents

플라즈마 프로세싱 시스템에서 엔드 이펙터 정렬을 교정하는 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20100101160A
KR20100101160A KR1020107016691A KR20107016691A KR20100101160A KR 20100101160 A KR20100101160 A KR 20100101160A KR 1020107016691 A KR1020107016691 A KR 1020107016691A KR 20107016691 A KR20107016691 A KR 20107016691A KR 20100101160 A KR20100101160 A KR 20100101160A
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KR
South Korea
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chuck
end effector
center
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KR1020107016691A
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크리스틴 알렌-블란쳇
매트 로드닉
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

플라즈마 프로세싱 시스템에서 척에 대한 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 척 위에 엔드 이펙터를 위치시키는 단계 및 엔드 이펙터 및 척의 스틸 이미지를 찍는 단계를 포함한다. 이 방법은, 스틸 이미지를 프로세싱하여 엔드 이펙터에 의해 정의된 엔드 이펙터-정의된 중심 및 척의 중심을 확인하는 단계를 포함한다. 이 방법은 엔드 이펙터-정의된 중심과 척의 중심 사이의 위치 차이를 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한, 위치 차이를 로봇 제어기에 제공하여, 엔드 이퍽터가 웨이퍼를 전달하는 경우에 위치 차이를 조정하는 로봇 메커니즘을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

플라즈마 프로세싱 시스템에서 엔드 이펙터 정렬을 교정하는 방법 및 시스템{SYSTEMS AND METHODS FOR CALIBRATING END EFFECTOR ALIGNMENT IN A PLASMA PROCESSING SYSTEM}
반도체 기판 (예를 들어, 웨이퍼) 의 프로세싱에 있어서, 플라즈마가 종종 채용된다. 플라즈마 프로세싱에서, 통상적으로 복수의 프로세싱 모듈을 포함하는 플라즈마 프로세싱 시스템을 이용하여 웨이퍼가 프로세싱된다. 이 기판 (예를 들어, 웨이퍼) 은 플라즈마 프로세싱 중에 프로세싱 모듈 내의 척 상에 배치된다.
프로세싱 모듈의 안과 밖으로 웨이퍼를 이동시키기 위해, 웨이퍼는 통상적으로 엔드 이펙터 (end effector) 상에 놓이고 척으로 전달된다. 이 엔드 이펙터는 웨이퍼 전달 중에 웨이퍼를 지지하도록 구성된 구조적 컴포넌트이다. 이 엔드 이펙터는 통상적으로 로봇 암 상에 배치된다. 도 1 은 웨이퍼 전달 중에 웨이퍼 (104) 를 지지하는 대표적인 종래 기술인 엔드 이펙터 (102) 를 도시한다. 설명을 목적으로, 로봇 암 (106) 의 부분도 도시된다.
일반적으로 말하면, 웨이퍼 전달 시퀀스 중에, 로봇 암은 먼저 엔드 이펙터를 이동시켜 웨이퍼 저장 카세트 또는 스테이션으로부터 웨이퍼를 픽업한다. 일단 웨이퍼가 엔드 이펙터 상에 위치하면, 로봇 암은 프로세싱 모듈의 도어를 통해 플라즈마 프로세싱 모듈로 웨이퍼를 이동시킨다. 이후, 로봇 암은 척 위에 웨이퍼 및 엔드 이펙터를 위치시킨 후, 웨이퍼를 플라즈마 프로세싱용 척 상에 놓는다.
웨이퍼가 적절히 프로세싱되는 것을 보장하기 위해 (이에 의해 제어가능하고 반복가능한 프로세스 결과를 보장하기 위해), 웨이퍼는 플라즈마 프로세싱 중에 척의 중심에 있을 필요가 있다. 엔드 이펙터가 척에 대해 완벽하게 중심에 있고 웨이퍼가 엔드 이펙터에 대해 완벽하게 중심에 있으면, 로봇 암이 웨이퍼를 척 상에 놓는 경우에 웨이퍼는 척에 대해 완벽하게 중심에 있을 것이다.
로봇 제어기의 관점에서, 척의 중심을 알아서, 로봇 제어기가 웨이퍼 배치 목적으로 척 위에서 엔드 이펙터를 중심에 둘 수 있게 하는 것이 중요하다. 따라서, 임의의 주어진 플라즈마 프로세싱 모듈에 대해, 로봇 제어기는 척의 위치 및 척 중심을 알 필요가 있다. 다시 말해, 로봇 제어기는 자체 좌표계에서 척의 정확한 위치 및 척 중심을 확인할 필요가 있는데, 그 이유는 각 척이, 예를 들어, 머시닝 및/또는 제조 및/또는 어셈블리 오차로 인해 각 프로세싱 모듈에서 약간 상이하게 위치될 수도 있기 때문이다.
엔드 이펙터/척 오정렬을 보상하기 위해, 교정 중의 통상적인 전략은, 엔드 이펙터에 의해 정의된 중심 (본 명세서에서는 "엔드 이펙터 중심" 또는 "엔드 이펙터-정의된 중심"으로 지칭) 이 실제로 척의 중심과 정렬되는 위치로 로봇 암을 이동시키는 것을 수반한다. 엔드 이펙터 교정을 완수하기 위해, 동작자가 실제 엔드 이펙터/척 정렬 위치를 확인할 수 있는 것이 필요하다. 종래 기술에서, 척 중심에 대한 엔드 이펙터 중심의 정렬은, 척의 에지에 맞거나 프로세스 모듈 내부에 부착되는 제조된 기계적 고정장치 (fixture) 를 이용하여 완수된다. 기계적 고정장치는, 엔드 이펙터가 교정 고정장치의 키 피처 (key feature) 에 기대어 바로 놓이게 하는 키 피처 (본질적으로 엔드 이펙터에 대한 센터링 돌출부) 를 가진다. 이 고정장치가 척에 대해 중심에 있기 때문에, 엔드 이펙터가 고정장치의 키 피처에 기대어 놓이는 경우, 엔드 이펙터 중심은 척 상에서 중심에 있게 된다. 통상적으로, 엔드 이펙터가 키 피처에 기대어 놓이도록, 키 피처에 기대어 엔드 이펙터를 위치시키는 것은 동작자가 키 피처에 기대어 엔드 이펙터를 당기거나 미는 것에 의해 완수된다.
동작자가 키 피처에 기대어 엔드 이펙터를 위치시킨 후에, 로봇 제어 시스템이 로봇 제어의 좌표계에서 이러한 실제 엔드 이펙터/척 정렬을 달성하는 로봇 암의 위치를 기록할 수 있도록, 동작자는 로봇 제어 시스템에 로봇 암 위치를 등록한다.
생산 중에, 로봇 암은 이 이펙터/척 정렬 위치와 연관된 좌표로 엔드 이펙터를 이동시킨다. 웨이퍼가 엔드 이펙터에 대해 중심에 있으면, 웨이퍼가 로봇 암에 의해 웨이퍼 프로세싱용 척 상에 놓이는 경우에, 엔드 이펙터 중심이 이제 실제로 척 중심과 정렬된다는 사실은 웨이퍼가 척에 대해 중심에 있게 한다.
그러나, 교정을 목적으로 척에 대해 엔드 이펙터를 중심에 두는 종래 기술에 단점이 있다. 무엇보다도, 많은 타입의 척 및 프로세싱 모듈이 존재한다. 따라서, 교정을 수행하기 위해 기계적 고정장치 접근법을 이용하기 위해, 많은 상이한 기계적 고정장치가 제작 및 비축되어야 한다. 또한, 척 상에 하나 이상의 하드한 금속 에지 또는 표면을 가질 수도 있는 물리기계적 고정장치를 부착하는 것은 잠재적으로 척을 손상시킬 수도 있다. 추가적으로, (예를 들어, 생산 실행 후에 척에 대해 엔드 이펙터가 중심에 있지 않을 수도 있다는 걱정에 답하여) 프로세싱 모듈에서 몇몇 플라즈마 사이클이 실행된 후에 이 교정이 필드에서 행해지면, 척 상의 물리적 교정 고정장치의 부착은 척 상에 또는 척 가까이의 축적된 입자가 프로세싱 챔버로 플레이크로 떨어지게 할 수도 있다. 후속 프로세싱 사이클 동안에, 이러한 입자는 바람직하지 않은 입자 오염을 구성한다.
추가적으로, 대기압에서 교정이 수행되기 때문에, 종래 기술인 교정 기술은 생산 중에 존재하는 조건을 효과적으로 복제하지 않을 수도 있다. 이는 생산 중에 프로세싱 모듈의 컴포넌트가 진공 하에 놓여서 진공 환경과 주위 대기 사이의 압력차로 인해 하나 이상의 컴포넌트가 시프트될 수도 있기 때문이다. 교정 조건이 충실하게 생산 조건을 복제하지 않으므로, 정확한 교정이 가능하지 않을 수도 있다.
게다가, 엔드 이펙터/척 정렬 위치에 엔드 이펙터를 위치시키는 것은 (예를 들어, 동작자가 기계적 고정장치의 키 피처에 기대어 바로 놓이도록 엔드 이펙터를 당기거나 미는 것을 수반하여) 수동적으로 수행되면, 동작자가 로봇 암을 풀어 움직이게 하고 이 엔드 이펙터/척 정렬 위치를 로봇 제어기에 등록하는 경우에 로봇 암 위치의 시프트가 있을 수도 있다. 이 시프트는, 예를 들어, 로봇 모터가 전원이 끊기는 사실을 포함하여, 많은 원인으로 발생할 수도 있다. 로봇 암이 심지어 로봇 동작자가 감지불가능할 수도 있는 소량만큼 당겨지는 경우, 이 시프트는 교정 프로세스의 부정확성을 초래할 수도 있다. 교정 프로세스가 부정확하면, 생산 동안의 부정확한 웨이퍼 배치가 발생하여, 수율이 감소하고 제조된 제품에 대한 폐기율 및/또는 실패율이 증가할 수도 있다.
발명의 개요
본 발명은, 일 실시형태에서 플라즈마 프로세싱 시스템에서 척에 대한 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 척 위에 엔드 이펙터를 위치시키는 단계 및 엔드 이펙터 및 척의 스틸 이미지를 찍는 단계를 포함한다. 이 방법은, 스틸 이미지를 프로세싱하여 엔드 이펙터에 의해 정의된 엔드 이펙터-정의된 중심 및 척의 중심을 확인하는 단계를 포함한다. 이 방법은 엔드 이펙터-정의된 중심과 척의 중심 사이의 위치 차이를 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한, 위치 차이를 로봇 제어기에 제공하여, 엔드 이퍽터가 웨이퍼를 전달하는 경우에 위치 차이를 조정하는 로봇 메커니즘을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 개요는 본 명세서에서 개시된 발명의 많은 실시형태 중 오직 하나에 관한 것이고, 본 명세서의 청구범위에 개시된 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아니다. 본 발명의 이들 특징 및 다른 특징은 다음의 도면과 관련하여 본 발명의 상세한 설명에서 보다 상세히 후술될 것이다.
본 발명은, 동일한 참조부호가 유사한 엘리먼트를 지칭하는 첨부 도면에서 제한적이 아니라 예시적으로 설명된다.
도 1 은 웨이퍼 전달 중에 웨이퍼를 지지하는 대표적인 종래 기술인 엔드 이펙터를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른, 엔드 이펙터를 인시츄로 교정하는 인시츄 광학 엔드 이펙터 교정 시스템의 적어도 일부의 상면도를 도시한 플라즈마 프로세싱 시스템의 개략적 표현을 도시한다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른, 인시츄 광학 엔드 이펙터 교정 방법에 대한 설명적인 흐름도를 도시한다.
실시형태의 상세한 설명
이하, 본 발명은 첨부 도면에 도시된 바와 같이 그 몇몇 실시형태를 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 다음의 설명에서, 수많은 구체적인 세부사항들이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 개시된다. 그러나, 당업자에게는, 본 발명이 이러한 구체적인 세부사항 중 일부 또는 전부 없이도 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예에서, 공지된 프로세스 단계 및/또는 구조는 본 발명을 불필요하게 애매하게 하지 않기 위해 상세하게 설명되지 않았다.
방법 및 기술들을 포함하는 다양한 실시형태가 후술된다. 본 발명은 또한 진보성 있는 기술의 실시형태를 수행하기 위한 컴퓨터-판독가능 명령이 저장된 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조물을 커버할 수도 있다는 사실에 유의하여야 한다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 예를 들어, 반도체, 자기, 광자기, 광학, 또는 컴퓨터 판독가능 코드를 저장하기 위한 다른 형태의 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 실시형태들을 실시하기 위한 장치들을 또한 커버할 수도 있다. 이러한 장치는 본 발명의 실시형태에 속하는 태스크들을 수행하기 위한 전용 및/또는 프로그래머블 회로를 포함할 수도 있다. 이러한 장치의 예는, 적절하게 프로그래밍된 경우에 범용 컴퓨터 및/또는 전용 컴퓨팅 디바이스를 포함하고, 본 발명의 실시형태에 속하는 다양한 태스크에 적합한 전용/프로그래머블 회로와 컴퓨터/컴퓨팅 디바이스의 조합을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시형태는, 종래 기술인 엔드 이펙터 교정 접근법과 연관된 단점을 경험하지 않거나 기계적 고정장치를 이용하지 않고 엔드 이펙터 교정을 수행하는 인시츄 방법 및 장치에 관한 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 엔드 이펙터 교정을 수행하기 위해, 엔드 이펙터 중심 또는 엔드 이펙터-정의된 중심 (즉, 엔드 이펙터의 질량 중심 또는 기하학적 중심이거나 반드시 이것일 필요는 없는, 엔드 이펙터에 의해 정의/결정된 중심) 은 척 중심과 정렬될 필요가 있다. 실제 엔드 이펙터/척 정렬을 결정하기 위해, 종래 기술은 앞서 논의된 많은 단점을 수반하는 기계적 고정장치를 채용한다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태에서, 인시츄 광학 기술은 실제 엔드 이펙터/척 정렬 위치를 결정하는데 채용된다. 이 결정 프로세스는 로봇 제어기가 엔드 이펙터/척 오정렬을 고려하여 생산 중에 필요량만큼 로봇 암을 이동시킬 수 있게 하는 데이터를 발생시킨다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태에서, 인시츄 광학 엔드 이펙터 교정 기술은, 엔드 이펙터 및 척이 이론상 엔드 이펙터/척 정렬에 있는 경우에 척 및 엔드 이펙터의 스틸 이미지 (즉, 엔드 이펙터가 척에 대해 이론적으로 중심에 있다고 로봇 제어기가 믿는 경우에 척에 대해 엔드 이펙터가 점유하는 위치) 를 찍는 것을 수반한다. 프로세싱 유닛이 엔드 이펙터-정의된 중심을 찍힌 스틸 이미지로부터 결정할 수 있게 하는 하나 이상의 비쥬얼 표시자가 엔드 이펙터에 제공된다. 척은 유사하게 (척 둘레의 일반적인 원형 아웃라인과 같은) 하나 이상의 비쥬얼 표시자를 가져 프로세싱 유닛이 척의 중심을 결정할 수 있게 한다.
일단 엔드 이펙터 중심 및 척 중심이 프로세싱 유닛에 의해 결정되면, 이들 2 개의 중심 사이의 오프셋 (즉, "델타") 이 계산된다. 이론상 엔드 이펙터/척 정렬 위치로부터 실제 엔드 이펙터/척 정렬 위치로 엔드 이펙터를 이동시키는데 필요한 위치 벡터가 이후 계산된다. 이후, 이 위치 벡터는 로봇 제어기에 제공되어, 로봇 제어기가 엔드 이펙터/척 오정렬을 보상할 수 있게 한다.
하나 이상의 실시형태에서, 인시츄 광학 기술은, 엔드 이펙터 및 척이 생산 조건 하에서 플라즈마 프로세싱 챔버에 놓이는 동안에 척 및 엔드 이펙터의 광학 이미지를 획득할 수 있는 이미지 포착 디바이스 (예를 들어, 카메라 및/또는 렌즈) 를 채용한다. 다시 말해, 엔드 이펙터 교정 프로세스 중에, 플라즈마 프로세싱 챔버는 생산 중에 존재하는 진공 조건과 실질적으로 유사한 진공 조건 하에 놓일 수도 있다. 이 카메라 및/또는 렌즈는 플라즈마 프로세싱 챔버 내부 또는 바람직하게는 플라즈마 프로세싱 챔버 외부에 놓일 수도 있지만, (예를 들어, 대략적으로 설계된 윈도우 또는 개구부를 통해) 전술한 비쥬얼 표시자를 포함하는 척 및 엔드 이펙터의 영역에 대한 광학 액세스를 가진다. 생산 중에 경험하는 조건과 실질적으로 일치하는 조건 하에서 교정을 수행함으로써, 압력차로 인해 생기는 교정 에러가 실질적으로 제거될 수도 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시형태에서, 스크라입 라인 (scribe line) 이 엔드 이펙터에 제공된다. 이 스크라입 라인은 인시츄 광학 교정 동안에 스크라입 라인의 스틸 이미지가 찍힐 수도 있도록 엔드 이펙터 상에 위치한다. 엔드 이펙터 상의 이 스크라입 라인은 일 실시형태에서 원의 호 (이의 중심은 엔드 이펙터-정의된 중심과 일치함) 가 되도록 구성된다. 호 및 원 (그 원의 일부가 스크라입 라인/호임) 의 중심을 확인함으로써, 엔드 이펙터-정의된 중심이 결정될 수도 있다. 그러나, 다른 실시형태에서는, 엔드 이펙터-정의된 중심을 도출하는데 채용될 수 있는 임의의 다른 참조 마크가 또한 채용될 수도 있다는 것이 예기된다.
게다가, 인시츄 광학 교정 중에, 이미지 포착 장치 (카메라 및/또는 렌즈) 는 또한 비쥬얼 표시자 또는 척 둘레의 전체 또는 일부의 이미지를 찍도록 위치하거나, 척의 중심을 연역하는데 이용될 수 있는 척 상에 위치한다. 엔드 이펙터의 경우에서와 같이, 하나 이상의 비쥬얼 표시자가 척에 제공되어, 프로세싱 유닛이 척의 중심을 확인하게 할 수도 있다. 일 실시형태에서, 척의 외부 둘레는 이러한 원하는 비쥬얼 표시자를 구성한다.
척 비쥬얼 표시자에 의해 묘사되는 원 (예를 들어, 일 실시형태에서 척 원 둘레) 을 확인함으로써, 일 실시형태에서 척의 중심이 결정될 수도 있다. 언급한 바와 같이, 일단 엔드 이펙터 중심 및 척 중심이 결정되면, 차이 ("델타") 가 결정되어, 엔드 이펙터/척 오정렬을 보상하기 위한 보정 팩터로서 로봇 제어 시스템에 제공된다.
본 발명의 특징 및 이점은 다음의 논의 및 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수도 있다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른, 기계적 고정장치의 필요 없이 (예를 들어, 반도체 디바이스 제조 조건 하의 플라즈마 프로세싱 시스템 (220) 에서) 엔드 이펙터를 인시츄로 교정하는 인시츄 광학 엔드 이펙터 교정 시스템 (200) 의 적어도 일부의 상면도를 도시한 플라즈마 프로세싱 시스템 (220) 의 개략적 표현을 도시한다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 인시츄 광학 엔드 이펙터 교정 시스템 (200) 은 스크라입 마크 (204) 를 갖는 엔드 이펙터 (202) 를 포함한다. 스크라입 마크 (204) 는 도 2 의 실시예에서, 원의 일부를 나타내는 호이고, 이 중심은 엔드 이펙터 (202) 에 의해 정의된 중심과 일치한다. 원과 연관된 이 호의 스크라이빙 (scribing) 및 원의 중심의 결정은 당업자의 지식으로 알 수 있다.
도 2 는 또한 프로세싱 모듈 내의 척을 나타내는 척 (206) 을 도시한다. 인시츄 광학 엔드 이펙터 교정 기술은, 로봇 암 제어 시스템 (222) 에 대한 필요한 보정 벡터를 발생시키기 위해, 인시츄 광학 방법을 이용하여 척의 중심 및 엔드 이펙터-정의된 중심을 결정하도록 구성된다. 교정 중에, 이미지 포착 디바이스 (250)(예를 들어, 엔드 이펙터 (202) 및 척 (206) 위에 배치된 카메라) 는 스크라입 마크 (204) 를 포함하여, 엔드 이펙터 (202) 의 적어도 일부의 적어도 스틸 이미지, 및 척 (206) 의 적어도 일부의 적어도 스틸 이미지를 찍을 수도 있다. 카메라 및/또는 렌즈 장치로부터 머리 위에서 이미지가 찍히면, 척 (206) 의 일부는 엔드 이펙터 (202) 아래에 은닉될 수도 있다는 것을 주의한다.
그럼에도 불구하고, (예를 들어, 로직 모듈 (210) 에 포함된) 프로세싱 유닛 (224) 은 척 (206) 의 원 둘레에 의해 형성된 원을 복원가능할 수도 있을 뿐만 아니라 (척 (202) 의 중심을 나타내는) 원의 중심을 결정가능할 수도 있다. 마찬가지로, (예를 들어, 로직 모듈 (210) 에 포함된) 프로세싱 유닛 (224) 은 원 (그 원의 일부가 스크라입 라인/호 (204) 임) 을 복원가능할 수도 있을 뿐만 아니라, 그 원의 중심을 결정가능할 수도 있다. 이 원은 점선 원 (212) 에 의해 도 2 에 나타낸다.
도 2 는 또한 전술한 프로세싱 유닛 (224) 에 의해 결정된 것과 같은 엔드 이펙터-정의된 중심 (202) 을 나타내는 엔드 이펙터 중심 (214) 를 도시한다. 척 중심 (216) 은 또한 척 (206) 의 중심을 나타내는 것으로 도시된다. 이후, 엔드 이펙터 중심 (214) 에서 척 중심 (216) 까지의 차이 벡터 (218) 가 생성된다. 엔드 이펙터 중심 (214) 이 이론상 엔드 이펙터/척 정렬 위치를 나타내고 척 중심 (216) 이 실제 엔드 이펙터/척 정럴 위치를 나타내므로, 위치 차이 벡터 (218) 는 척 중심 (216) 과 엔드 이펙터 중심 (214) 을 정렬하는데 필요한 보정을 나타낸다. 엔드 이펙터 (214) 가 척 중심 (216) 과 정렬되는 경우, 실제 엔드 이펙터/척 정렬이 달성된다. 이 차이 벡터 (218) 를 로봇 제어 시스템 (222) 에 제공함으로써, 로봇 제어 시스템 (222) 은 생산 중에 엔드 이펙터 중심 (214) 로부터 위치 차이 벡터 (218) 에 의해 제공된 방향 및 거리만큼 로봇을 이동시킴으로써, 엔드 이펙터/척 오정렬에 대해 효과적으로 보정할 수 있다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른, 인시츄 광학 엔드 이펙터 교정 방법에 대한 설명적인 흐름도를 도시한다. 이 방법은, 예를 들어, 도 2 의 실시예를 참고하여 논의된 컴포넌트 중 하나 이상을 이용함으로써 수행될 수도 있다. 단계 302 에서, 엔드 이펙터는 로봇 암에 의해 이론상 엔드 이펙터/척 정렬, 즉, 로봇 제어 시스템이 이론적으로 척에 대해 엔드 이펙터를 중심에 두는 위치로 이동한다. 단계 304 에서, 도 2 와 관련하여 논의된 방식으로 엔드 이펙터, 엔드 이펙터 상의 비주얼 표시자, 및 척의 스틸 이미지가 찍힌다.
단계 306 에서, 엔드 이펙터 상의 비쥬얼 표시자 (예를 들어, 전술한 스크라입 마크) 를 포착하고, 척의 외부 둘레에 의해 형성된 원을 결정하기 위한 이미지 프로세싱이 착수된다. 프로세싱 유닛을 보조하기 위해, 프로세싱 유닛이 척 중심 및 엔드 이펙터 중심을 결정하기 위해 데이터를 제공하는 비쥬얼 표시자를 포착하는데 광학 주파수, 광 조건, 개구부, 초점, 및/또는 시야 (field-of-view) 등이 최적이 되도록 카메라 및/또는 렌즈가 구성될 수도 있다.
일 실시형태에서, 단계 308 은 이미지의 콘트라스팅 픽셀을 따라 복수의 데이터 포인트를 발생시키고 커브 피팅 (curve fitting) 을 수행하여 원하는 원을 재생성하는 것을 수반한다. 이미지 프로세싱 기술 및 커브 피팅 기술이 다른 기술분야의 당업자에게 공지되어 있고, 많은 일반 기성품의 프로세싱 유닛 패키지 (예를 들어, 뉴저지 우드클리프 레이크의 키엔스사로부터 이용가능한 CV-3002 Series Controller CV-H3N 과 이용하기 위한 키엔스 통신 소프트웨어) 를 이용하여 달성될 수 있다.
단계 310 에서, 엔드 이펙터 비쥬얼 표시자 (예를 들어, 스크라입 라인) 로부터 프로세싱 유닛에 의해 재생성된 원으로부터 엔드 이펙터-정의된 중심이 확인된다. 단계 312 에서, 척의 중심은 척 비쥬얼 표시자 (예를 들어, 척의 외부 둘레) 로부터 프로세싱 유닛에 의해 생성된 원으로부터 확인된다. 단계 314 에서, 엔드 이펙터 중심에서 척 중심까지의 차이 벡터가 결정된다. 단계 316 에서, 이 차이 벡터는 로봇 제어 시스템에 제공되어, 로봇 제어 시스템이 생산 동안 로봇 암을 이동시켜 엔드 이펙터/척 오정렬을 보상할 수 있게 한다.
앞서 말한 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시형태는 종래 기술인 기계적 고정장치 교정 접근법과 연관된 단점이 실질적으로 없는 방식으로 엔드 이펙터 교정을 달성한다. 교정을 인시츄로 수행함으로써, 생산 중의 조건이 충실하게 재현되어, 더 많은 정확한 교정 프로세스를 초래한다. 이들 조건은, 예를 들어, 유사한 진공 조건 및 유사한 로봇 서보 파라미터를 포함한다. 기계적 고정장치가 채용되지 않으므로, 상이한 플라즈마 프로세싱 모듈에 대한 상이한 기계적 교정 고정장치의 많은 재고를 유지하고 제조하는 것과 연관된 비용이 제거된다. 게다가, 비접촉식, 비물리적 교정 기술의 이용은 교정과 관련된 척 손상 및 교정과 관련된 입자 오염의 가능성을 제거하여, 챔버 및/또는 제작된 디바이스 손상의 위험 없이 생산 실행의 중간에 및/또는 보다 자주 교정을 수행하는 것을 가능하게 한다. 본 발명은 수개의 바람직한 실시형태의 관점에서 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에 있는 변경, 치환, 및 균등물이 있다. 본 명세서에서 다양한 실시예가 제공되었지만, 이들 실시예는 본 발명에 관해 제한적이 아니라 설명적인 것으로 의도된다.
또한, 편의를 위해 명칭 및 개요가 제공되었지만, 본 청구항의 범위를 해석하는데 이용되어서는 안 된다. 게다가, 요약은 매우 축약적인 형태로 기재되고 편의를 위해 본 명세서에 제공되었으므로, 청구범위에서 표현되는 전체 발명을 해석 또는 제한하는데 채용되어서는 안 된다. 본 명세서에서 용어 "세트"가 채용되면, 이러한 용어는 0, 1, 또는 1 보다 많은 부재를 커버하는 보통 이해되는 수학적인 의미를 갖는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명의 장치 및 방법을 구현하는 많은 다른 방식이 있다는 것을 주의하여야 한다. 따라서, 다음의 첨부된 청구항은 본 발명의 범위 및 진정한 사상 내에 있는 이러한 모든 변경, 치환, 및 균등물로서 해석되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 플라즈마 프로세싱 시스템에서 척에 대한 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 방법으로서,
    상기 척 위에 상기 엔드 이펙터를 위치시키는 단계로서, 상기 척은 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내부에 위치하고, 상기 플라즈마 프로세싱 시스템은 적어도 웨이퍼를 상기 척 상에 배치한 채로 상기 웨이퍼를 프로세싱하도록 구성되는, 상기 위치시키는 단계;
    상기 위치시키는 단계 후에, 상기 엔드 이펙터 및 상기 척의 스틸 이미지를 찍는 단계;
    상기 스틸 이미지를 프로세싱하여, 상기 엔드 이펙터에 의해 정의된 엔드 이펙터-정의된 중심 및 상기 척의 중심을 확인하는 단계;
    상기 척의 상기 중심과 상기 엔드 이펙터-정의된 중심 사이의 위치 차이를 결정하는 단계; 및
    상기 위치 차이를 로봇 제어기에 제공하여, 상기 엔드 이펙터가 상기 웨이퍼를 전달하는 경우에 상기 위치 차이를 조정하는 로봇 메커니즘을 상기 로봇 제어기가 제어할 수 있게 하는 단계를 포함하는, 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    프로세싱 유닛이 상기 스틸 이미지로부터 상기 엔드 이펙터-정의된 중심을 결정할 수 있게 하기 위해 상기 엔드 이펙터 상에 제 1 비쥬얼 표시자를 제공하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 엔드 이펙터-정의된 중심을 도출하는데 채용되는 참조 마크를 나타내는, 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 비쥬얼 표시자는 스크라입 라인이고,
    상기 스크라입 라인은 원의 중심이 상기 엔드 이펙터-정의된 중심과 일치하도록 상기 원의 호가 되도록 구성되는, 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    프로세싱 유닛이 상기 스틸 이미지로부터 상기 척의 상기 중심을 결정할 수 있게 하기 위해 상기 척 상에 제 1 비쥬얼 표시자를 제공하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 제 1 비쥬얼 표시자에 의해 묘사되는 원을 확인하도록 채용됨으로써, 상기 척의 상기 중심이 결정될 수 있게 하는, 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 척의 외부 둘레인, 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터 및 상기 척이 생산 조건에서 교정되도록 이미지 포착 디바이스를 채용하여 상기 척 및 상기 엔드 이펙터의 상기 스틸 이미지를 찍는 단계를 더 포함하는, 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이미지 포착 디바이스의 적어도 일부는 플라즈마 프로세싱 챔버 내부에서 구현되는, 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스틸 이미지가 상기 엔드 이펙터의 제 1 비쥬얼 표시자의 이미지의 적어도 일부와 상기 척의 제 1 비쥬얼 표시자의 이미지의 적어도 일부 양자를 포함하도록 허용하는 광학 액세스를 통해 상기 스틸 이미지를 포착하는 단계를 더 포함하며,
    상기 엔드 이펙터의 상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 엔드 이펙터-정의된 중심을 도출하는데 채용되는 참조 마크를 나타내고, 상기 척의 상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 척의 상기 제 1 비쥬얼 표시자에 의해 묘사된 원을 확인하는데 채용되는, 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 방법.
  9. 플라즈마 프로세싱 시스템에서 척에 대한 엔드 이펙터의 정렬을 교정하는 엔드 이펙터 교정 시스템으로서,
    적어도 상기 척과 상기 엔드 이펙터 양자의 하나 이상의 스틸 이미지를 찍도록 구성된 이미지 포착 디바이스로서, 상기 척은 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내부에 위치하고, 상기 플라즈마 프로세싱 시스템은 적어도 웨이퍼를 상기 척 상에 배치한 채로 상기 웨이퍼를 프로세싱하도록 구성되는, 상기 이미지 포착 디바이스;
    프로세싱 유닛으로서,
    적어도 상기 척과 상기 엔드 이펙터 양자의 상기 하나 이상의 스틸 이미지를 프로세싱하여, 상기 엔드 이펙터에 의해 정의된 엔드-이펙터 정의된 중심 및 상기 척의 중심을 확인하는 것;
    상기 엔드 이펙터-정의된 중심과 상기 척의 상기 중심 사이의 위치 차이를 결정하는 것을 적어도 수행하는, 상기 프로세싱 유닛; 및
    로봇 암이 상기 위치 차이를 조정할 수 있게 하기 위해 상기 위치 차이를 이용하도록 구성되는 로봇 제어기를 포함하는, 엔드 이펙터 교정 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제 1 비쥬얼 표시자가 상기 엔드 이펙터에 제공됨으로써, 상기 프로세싱 유닛이 상기 하나 이상의 스틸 이미지로부터 상기 엔드 이펙터-정의된 중심을 결정할 수 있게 하며,
    상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 엔드 이펙터-정의된 중심을 도출하는데 채용되는 참조 마크를 나타내는, 엔드 이펙터 교정 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 비쥬얼 표시자는 스크라입 라인이고,
    상기 스크라입 라인은 원의 중심이 상기 엔드 이펙터-정의된 중심과 일치하도록 상기 원의 호가 되도록 구성되는, 엔드 이펙터 교정 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    제 1 비쥬얼 표시자가 상기 척에 제공됨으로써, 상기 프로세싱 유닛이 상기 하나 이상의 스틸 이미지로부터 상기 척의 상기 중심을 결정할 수 있게 하며,
    상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 제 1 비쥬얼 표시자에 의해 묘사되는 원을 확인하도록 채용됨으로써, 상기 척의 상기 중심이 결정될 수 있게 하는, 엔드 이펙터 교정 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 척의 적어도 하나의 외부 둘레인, 엔드 이펙터 교정 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 이미지 포착 디바이스의 적어도 일부는 플라즈마 프로세싱 챔버 내부에서 구현되는, 엔드 이펙터 교정 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스틸 이미지가 상기 엔드 이펙터의 제 1 비쥬얼 표시자의 이미지의 적어도 일부와 상기 척의 제 1 비쥬얼 표시자의 이미지의 적어도 일부 양자를 포함하도록 허용하는 광학 액세스를 통해 상기 하나 이상의 스틸 이미지가 포착되며,
    상기 엔드 이펙터의 상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 엔드 이펙터-정의된 중심을 도출하는데 채용되는 참조 마크를 나타내고, 상기 척의 상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 척의 상기 제 1 비쥬얼 표시자에 의해 묘사된 원을 확인하는데 채용되는, 엔드 이펙터 교정 시스템.
  16. 척에 대한 엔드 이펙터의 정렬의 교정을 수행하는 플라즈마 프로세싱 시스템으로서,
    상기 엔드 이펙터는 상기 척 위에서 이동가능하도록 구성되고,
    상기 플라즈마 프로세싱 시스템은,
    상기 엔드 이펙터 및 상기 척 위에 배치되며, 적어도 상기 척과 상기 엔드 이펙터 양자의 하나 이상의 스틸 이미지를 포착하도록 구성되는 광학 이미징 시스템으로서, 상기 척은 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내부에 위치하고, 상기 플라즈마 프로세싱 시스템은 적어도 웨이퍼를 상기 척 상에 배치한 채로 상기 웨이퍼를 프로세싱하도록 구성되는, 상기 광학 이미징 시스템;
    적어도 상기 척과 상기 엔드 이펙터 양자의 상기 하나 이상의 스틸 이미지에 기초하여 상기 엔드 이펙터에 의해 정의된 엔드 이펙터-정의된 중심 및 상기 척의 중심을 확인하도록 구성된 프로세싱 유닛;
    상기 엔드 이펙터-정의된 중심과 상기 척의 상기 중심 사이의 위치 차이를 결정하도록 구성된 로직 모듈; 및
    로봇 암이 상기 위치 차이를 조정할 수 있게 하기 위해 상기 위치 차이를 이용하도록 구성된 로봇 제어기를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 1 비쥬얼 표시자가 상기 엔드 이펙터에 제공됨으로써, 상기 프로세싱 유닛이 상기 하나 이상의 스틸 이미지로부터 상기 엔드 이펙터-정의된 중심을 결정할 수 있게 하며,
    상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 엔드 이펙터-정의된 중심을 도출하는데 채용되는 참조 마크를 나타내는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    제 1 비쥬얼 표시자가 상기 척에 제공됨으로써, 상기 프로세싱 유닛이 상기 하나 이상의 스틸 이미지로부터 상기 척의 상기 중심을 결정할 수 있게 하며,
    상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 제 1 비쥬얼 표시자에 의해 묘사되는 원을 확인하도록 채용됨으로써, 상기 척의 상기 중심이 결정될 수 있게 하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 광학 이미징 시스템의 적어도 일부는 플라즈마 프로세싱 챔버 내부에서 구현되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스틸 이미지가 상기 엔드 이펙터의 제 1 비쥬얼 표시자의 이미지의 적어도 일부와 상기 척의 제 1 비쥬얼 표시자의 이미지의 적어도 일부 양자를 포함하도록 허용하는 광학 액세스를 통해 상기 하나 이상의 스틸 이미지가 포착되며,
    상기 엔드 이펙터의 상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 엔드 이펙터-정의된 중심을 도출하는데 채용되는 참조 마크를 나타내고, 상기 척의 상기 제 1 비쥬얼 표시자는 상기 척의 상기 제 1 비쥬얼 표시자에 의해 묘사된 원을 확인하는데 채용되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
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