기판 이송 로봇용 위치 센서 시스템 document_id A220623059238

실리콘 웨이퍼들과 같은 반도체 기판들을 처리하기 위한 장치는 통상 기판들이 처리되는 처리 챔버, 상기 기판들이 상기 처리 챔버 내에서 처리되기 전후에 상기 기판들이 이동하며 통과하는 기판 핸들링 챔버, 및 상기 기판들이 상기 핸들링 챔버를 통과하여 움직이기 전후에 기판들을 보관하는 하나 또는 그 이상의 인풋/아웃풋 챔버들을 포함한다. 상기 핸들링 챔버 내에 기판 이송 로봇이 위치하며, 상기 기판 이송 로봇은 기판들을 복수의 스테이션들(stations)에, 그리고 복수의 스테이션들로부터 이송하도록 구성된다. 이러한 스테이션들은 상기 핸들링 챔버, 상기 인풋/아웃풋 챔버, 상기 처리 챔버, 또는 다른 챔버들 내에 있을 수 있다. 상기 처리 챔버 내에 있는 통상의 스테이션은, 처리되는 기판을 지지하는 서셉터(susceptor)와 같은 기판 홀더이다. 상기 인풋/아웃풋 챔버 내에 있는 스테이션은 복수의 기판들을 유지하는 카셋트를 포함한다. 상기 인풋/아웃풋 챔버들은 이송 로봇에 의하여 접근 가능한 기판 카셋트들을 포함하는 로드 포트(load port)들이거나 또는 로딩(loading) 챔버들일 수 있다. 상기 인풋/아웃풋 챔버들은 상기 핸들링 챔버 내부로 옮겨지고 궁극적으로는 처리 챔버 내부로 옮겨지기 전에 기판들로부터 미립자들을 공기로 분리 및 퍼지할 수 있는 로드-락(load-lock) 챔버일 수도 있다. 다른 스테이션들은 개별 챔버들의 내부에 있을 수도 있고, 또는 심지어 기판 핸들링 챔버 내에 있을 수도 있는데, (웨이퍼 사전 세정(pre-cleaning) 스테이션과 같은) 전처리(pre-processing) 스테이션들 및/또는 (냉각 스테이션과 같은) 후처리(post-processing) 스테이션들을 포함할 수 있다. 상기 기판 이송 로봇은 통상 액츄에이터, 하나 또는 그 이상의 상호연결된 아암(arm)들, 및 상기 아암들에 부착된 말단 작동체(end effector)를 포함한다. 상기 액츄에이터는 상기 아암들 및 상기 말단 작동체를 이동시키도록 구성된다. 상기 말단 작동체는 스테이션으로부터 기판을 픽업하고, 상기 로봇이 말단 작동체와 기판을 다른 스테이션으로 이동시킬 때 기판을 유지하고, 그리고 상기 기판을 다른 스테이션에 위치시키도록 조절된다. 패들(paddle) 또는 베르누이 막대(Bernoulli wand)를 포함하는, 상이한 다양한 타입의 말단 작동체들이 존재한다. 소위 클러스터 툴(cluster tool)에서, 상기 장치는 통상 기판 핸들링 챔버에 각각 이웃하는 복수의 처리 챔버를 포함한다. 상기 처리 챔버들은 기판들을 동시에 처리하는 것이 가능하고, 이는 장치의 전체 기판 쓰루풋을 증가시킨다. 상기 핸들링 챔버는 기판 핸들링 능력을 향상시키기 위해 기판 이송 로봇을 둘 이상 포함할 수 있다. 기판들은 종종 고도의 정확도로 위치되어야 한다. 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 통상의 서셉터는 웨이퍼 포켓을 갖는데, 상기 웨이퍼 포켓의 크기는 상기 서셉터가 지지하도록 설계된 웨이퍼의 크기보다 약간만 더 클 뿐이다. 예를 들면, 300 mm 웨이퍼를 지지하도록 설계된 서셉터는 지름이 단지 301 mm인 웨이퍼 포켓을 가질 수 있고, 지지되는 웨이퍼의 가장자리와 상기 포켓의 외주 벽 사이에는 겨우 0.5 mm의 여유를 제공한다. 상기 웨이퍼가 상기 포켓 내에 중심에 위치되고 포켓의 벽을 건드리지 않는 것이 중요하다. 만일 상기 웨이퍼가 상기 포켓의 벽과 접촉하면, 국지적인 온도 변화가 발생하여 상기 웨이퍼에 걸쳐서 온도의 기울기(gradient)를 가져오게 된다. 이것은 대부분의 반도체 공정이 온도에 임계적으로 의존하는 바와 같이 처리 결과에 불균일성을 유발할 수 있다. "기판 드리프트(drift)"라고 알려진, 말단 작동체에 대한 기판 배치 상의 오차는 픽업할 때 상기 카셋트 내의 기판 위치의 변화에 의하여 때때로 야기된다. 바꾸어 말하면, 픽업할 때, 상기 말단 작동체는 약간 상이한 위치에서 각 기판들에 부착될 수 있다. 기판 드리프트는 로봇이 움직이는 중, 특히 상기 로봇이 빨리 움직일 때도 발생할 수 있다. 상기 기판을 서셉터 포켓 내에의 중심에 위치시키는 데 실패하는 것과 관련하여 앞서 설명한 문제점들에 덧붙여, 기판 드리프트는 웨이퍼 카셋트와 같은 기판 스테이션에 기판을 위치시키는 동안 손상을 가져올 수 있다. 기판 드리프트와 관련된 이러한 문제점들을 해결하는 방법의 하나는 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 내에 적어도 두 개의 광센서를 사용하는 것과 관련된다. 예를 들면, 미합중국 특허 제7,008,802호는 웨이퍼의 가장자리가 광센서에 의하여 방출되는 광선빔을 차단하는 정도를 감지하는 상기 광센서들을 이용하는 것을 개시한다. 상기 광센서들의 광선빔을 상기 웨이퍼 가장자리가 차단하는 정도를 측정함으로써, 상기 웨이퍼의 위치가 계산되어 미리 등록된 정상 위치와 비교되고, 계산된 포지셔닝 오차를 보상하기 위해 상기 로봇에 적용되어야 할 오프셋(offset) 변위가 계산된다. 웨이퍼의 위치를 계산하기 위해 두 개의 광센서를 이용하는 것을 개시하는 또 다른 문헌은 일본 특허 공개 제2005-93807호이다.