專利名稱：用于探測基片的斜角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)注于基片處理，更明確地，關(guān)注于探測轉(zhuǎn)移室內(nèi)的基片，其中轉(zhuǎn)移室與基片處理室耦連。
背景技術(shù)：
圖1是傳統(tǒng)類型基片處理工具11的示意性平面圖，其用于對(duì)基片，例如硅晶片或者玻璃板，進(jìn)行半導(dǎo)體制造處理。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，硅晶片可以用于制造半導(dǎo)體器件，例如處理器、存儲(chǔ)設(shè)備等。玻璃板可以被處理制造用作計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、電視機(jī)顯示器或者類似物的平板顯示器。
處理工具11包括居中布置的轉(zhuǎn)移室(transfer chamber)13，其中處理室15與之耦連。在每一個(gè)室15中，可以執(zhí)行半導(dǎo)體制造處理，例如薄膜沉積、氧化或者氮化腐蝕、或者熱或光刻處理。即將在處理工具11中進(jìn)行處理的基片通過至少一個(gè)與轉(zhuǎn)移室13耦連的負(fù)載閉鎖室(load lock chamber)17引入到處理工具11中。在轉(zhuǎn)移室13中安裝有基片操縱機(jī)器手19，用于在負(fù)載閉鎖室17和處理室15之間轉(zhuǎn)移基片。
在處理工具的轉(zhuǎn)移室中普遍安裝傳感器，用于探測基片是否存在和是否被合適地定位在用于裝載進(jìn)入其中一個(gè)與轉(zhuǎn)移室耦連的室的位置，如處理室、負(fù)載閉鎖室或者其它室。圖2圖解了用于探測透明基片，例如玻璃板，是否存在的一個(gè)傳統(tǒng)傳感器系統(tǒng)。
圖2是圖1中轉(zhuǎn)移室13的側(cè)視圖。為方便起見，只顯示了轉(zhuǎn)移室13的頂(蓋)21和底23。轉(zhuǎn)移室13包括傳感器系統(tǒng)25，其由分別耦連轉(zhuǎn)移室13的底23和頂21的發(fā)射器/接收器單元27和反射器29構(gòu)成。和傳統(tǒng)類型一樣，發(fā)射器/接收器單元27可以用于向透明基片S(例如，用于平板顯示器的玻璃基片)發(fā)射光束31。發(fā)射光束31通過玻璃基片并被反射器29反射回來，從而形成反射光束33。反射光束33通過玻璃基片S返回，并被發(fā)射器/接收器單元27的接收器部分(未單獨(dú)顯示)探測到。注意，為了闡釋清楚，圖中放大了發(fā)射光束31和反射光束33之間的間隔(例如，它們與發(fā)射器/接收器單元27的發(fā)射和接收部分之間的間隔相同，只有大約1/4英寸或者更小)。
當(dāng)基片S不位于發(fā)射器/接收器單元27與反射器29之間時(shí)，發(fā)射器/接收器單元27探測到的反射光束33的強(qiáng)度與發(fā)射光束31幾乎相同。然而，當(dāng)基片S位于發(fā)射器/接收器單元27與反射器29之間時(shí)，反射光束33每通過基片S一次都被衰減(例如，被基片S吸收、散射等)；從而發(fā)射器/接收器單元27探測到的反射光束33的強(qiáng)度小于發(fā)射光束31。因此，基片S的存在與否可以根據(jù)由發(fā)射器/接收器單元27探測到的反射光束33的強(qiáng)度(相對(duì)于發(fā)射光束31)加以推斷。
盡管這種傳統(tǒng)的傳感器布局能夠令人滿意地執(zhí)行其預(yù)期的目的，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種傳感器布局有時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的讀出結(jié)果。明確地講，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，傳感器系統(tǒng)25可能錯(cuò)誤地指示基片S不存在。因此，人們期望有一種改進(jìn)的傳感器系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于探測基片的裝置。該裝置包括(1)發(fā)射器/接收器單元，其適合于發(fā)射光束通過位于轉(zhuǎn)移室內(nèi)的基片；(2)反射器，其適合于接收從發(fā)射器/接收器單元發(fā)射的光束并向發(fā)射器/接收器單元反射該發(fā)射光束；(3)控制器，其與發(fā)射器/接收器單元耦連，適合于根據(jù)反射器/接收器單元接收的反射光束的強(qiáng)度確定基片是否位于反射器/接收器單元與反射器之間。發(fā)射和反射光束的至少一個(gè)適合于以非垂直(non-normal)的入射角照射位于發(fā)射器/接收器單元與反射器之間的基片。
在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種用于探測基片的裝置，包括(1)轉(zhuǎn)移室，其適合于耦連至少一個(gè)處理室和至少一個(gè)負(fù)載閉鎖室；(2)發(fā)射器/接收器單元，其適合于發(fā)射光束通過位于轉(zhuǎn)移室內(nèi)的基片；(3)反射器，其適合于接收從發(fā)射器/接收器單元發(fā)射的光束并向發(fā)射器/接收器單元反射該發(fā)射光束；和(4)控制器，其耦連發(fā)射器/接收器單元，并適合于根據(jù)發(fā)射器/接收器單元接收的反射光束的強(qiáng)度確定基片是否位于發(fā)射器/接收器單元與反射器之間。發(fā)射光束和反射光束都適合于以非垂直的入射角照射位于發(fā)射器/接收器單元與反射器之間的基片。還提供了許多其它的方面，以及根據(jù)本發(fā)明的這些和其他方面的方法和系統(tǒng)。
通過下面例證性實(shí)施例的詳細(xì)說明、附加權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和方面將變得完全顯而易見。
圖1是傳統(tǒng)處理工具的示意性平面圖，在其中對(duì)基片進(jìn)行半導(dǎo)體制造處理；圖2是圖1中轉(zhuǎn)移室的示意性側(cè)視圖；圖3是轉(zhuǎn)移室的示意性側(cè)視圖，其采用根據(jù)本發(fā)明提供的傳感器系統(tǒng)；圖4A是本發(fā)明可選擇實(shí)施例的示意性側(cè)視圖；圖4B是圖4A中B區(qū)的放大圖；和圖4C是圖4A中C區(qū)的大圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的方案，基片探測傳感器以減少或者消除錯(cuò)誤讀出結(jié)果的方式布置在處理工具的轉(zhuǎn)移室內(nèi)。明確地講，每個(gè)發(fā)射器/接收器單元和反射器對(duì)的發(fā)射和反射光束相對(duì)于基片移動(dòng)的平面傾斜一定的角度，從而避免發(fā)射和反射光束垂直地入射基片。這樣，減少和/或消除了在傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)中，例如圖2的傳感器系統(tǒng)25中，可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤讀出結(jié)果。
再次參考圖2，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)25中可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤讀出結(jié)果可能是由于如下原因?qū)е碌?，即?dāng)存在基片S時(shí)，基片S/轉(zhuǎn)移室環(huán)境界面(或者其他界面)上的多次反射和/或散射產(chǎn)生了額外的光線，并被發(fā)射器/反射器單元27探測到。該額外的光線可能被(例如由耦連傳感器系統(tǒng)25的控制器(未顯示))錯(cuò)誤地解讀成基片S不存在的指示。即使當(dāng)發(fā)射器/接收器單元27發(fā)出的發(fā)射光束31被偏振時(shí)，也可能出現(xiàn)這種錯(cuò)誤的閱讀結(jié)果，因?yàn)榉瓷淦?9會(huì)旋轉(zhuǎn)發(fā)射光束31的偏振，且發(fā)射器/接收器單元27的接收部分(未顯示)對(duì)偏振敏感。
圖3是轉(zhuǎn)移室301的側(cè)面示意圖，其采用根據(jù)本發(fā)明提供的傳感器系統(tǒng)303。轉(zhuǎn)移室301可以與圖1和2的轉(zhuǎn)移室13相似，但包括耦連傳感器系統(tǒng)303的控制器305(用于確定基片是否存在，如下所述)。
參考圖3，傳感器系統(tǒng)303包括發(fā)射器/接收器單元27和反射器29。在至少一個(gè)實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)303的發(fā)射器/接收器單元27可以是，例如，具有E3X-DA6放大器/發(fā)射器/接收器(在600納米下工作)的Omron E32-R16傳感器頭，而傳感器系統(tǒng)303的反射器29可以是，例如，Omron E39-R1反射器(都由Omron公司制造)。也可以采用其他的放大器、發(fā)射器、接收器、反射器和工作波長等。當(dāng)加熱的基片被轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移室301內(nèi)時(shí)，可以采用濾光器或者類似的機(jī)構(gòu)防止熱能(例如紅外波長)到達(dá)/加熱反射器29，因?yàn)檫@種加熱可能會(huì)影響反射器29的反射性能。例如，可以采用能夠通過發(fā)射器/接收器單元27發(fā)射的波長而反射紅外波長的濾光器(例如布置在反射器29的附近)。
與圖2的傳統(tǒng)傳感器系統(tǒng)25不同，在圖3的創(chuàng)新傳感器系統(tǒng)303中，發(fā)射器/接收器單元27發(fā)出的發(fā)射光束31和反射器29產(chǎn)生的反射光束33不以垂直的入射角(例如相對(duì)于基片S的平面呈90度，如圖2所示)照射基片S。通過消除這種垂直入射，減少和/或消除了會(huì)在圖2的傳統(tǒng)傳感器系統(tǒng)25中產(chǎn)生錯(cuò)誤讀出結(jié)果的反射、散射或其他機(jī)制。
發(fā)射和反射光束31、33的非垂直(non-normal)入射可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)。例如，發(fā)射器/接收器單元27和反射器29都相對(duì)于轉(zhuǎn)移室蓋21和底23(從而相對(duì)于基片S)傾斜一定的(相似的)角度(如圖3所示)。選擇地，可以采用一種合適的光學(xué)器件(未顯示)，例如棱鏡、反射鏡等，改變發(fā)射和/或反射光束31、33的方向，且發(fā)射器/接收器單元27與反射器29中的一個(gè)或者全部可以相對(duì)于基片S的主表面基本上平行地定位(如圖2所示)。也可以采用其他用于改變發(fā)射和/或反射光束31、33的角度的技術(shù)。
在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射和反射光束31、33偏離垂直入射基片S的角度(參考圖中的指代數(shù)字307)大于大約1.9度，優(yōu)選的為大約2-6度，更優(yōu)選的是大約3.8度。換言之，發(fā)射和反射光束31、33與基片S平面的角度為大約84-88度(優(yōu)選的為86度)。也可以采用其他的角度，不過偏離垂直入射的角度小允許近似地測量基片S的同一位置，即使基片S是以不同的高度/平面通過轉(zhuǎn)移室301。
如上所述，除其他部件之外，可以采用控制器305探測基片S的存在/不存在(例如根據(jù)反射光束33的強(qiáng)度)。當(dāng)基片S是玻璃基片時(shí)，每通過基片S一次的強(qiáng)度損失為大約10％，使得發(fā)射器/接收器單元27探測到的反射光束33的強(qiáng)度比發(fā)射光束31的強(qiáng)度小大約20％(假定基片S位于發(fā)射器/接收器單元27和反射器29之間)。
圖4A是本發(fā)明可選擇實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。參考圖4A，圖3的傳感器系統(tǒng)303不是用在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)移室中，而是用在具有圓蓋形底部(domed bottom)403的轉(zhuǎn)移室中，例如在美國臨時(shí)專利申請(qǐng)系列No.60/390,629和美國臨時(shí)專利申請(qǐng)系列No.60/392,578中說明的，其中美國臨時(shí)專利申請(qǐng)系列No.60/390,629于2002年6月21日提出申請(qǐng)，標(biāo)題為“用于真空處理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移室”，美國臨時(shí)專利申請(qǐng)系列No.60/392,578于2002年6月28日提出申請(qǐng)，標(biāo)題為“用于真空處理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移室”，本文引用它們的內(nèi)容作為參考。如在上述參考專利申請(qǐng)中說明的，轉(zhuǎn)移室401的圓蓋形底部403以更小的厚度提供了更高的強(qiáng)度。圖4A的實(shí)施例顯示，第一傳感器系統(tǒng)303a耦連轉(zhuǎn)移室401的圓蓋形底部403的圓形部分403a和轉(zhuǎn)移室401的蓋405。第二傳感器系統(tǒng)303b耦連轉(zhuǎn)移室401的圓蓋形底部403的非圓形部分403b和轉(zhuǎn)移室401的蓋405。圖4B是圖4A中B區(qū)的放大圖，顯示反射器29相對(duì)于蓋405(從而相對(duì)于基片S)傾斜一定角度；圖4C是圖4A中C區(qū)的放大圖，顯示發(fā)射器/接收器單元27相對(duì)于圓蓋形底部403(從而相對(duì)于基片S)傾斜一定角度。
本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)還可以用作在美國臨時(shí)專利申請(qǐng)系列No.60/390,764中說明的共享傳感器系統(tǒng)的一部分，該專利申請(qǐng)于2002年6月21日提出，標(biāo)題為“用于探測基片位置/存在的共享傳感器”(律師案卷號(hào)No.7391)，本文引用其全部內(nèi)容作為參考。
前面的敘述僅公開了本發(fā)明的例證性實(shí)施例；本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)上面公開的裝置和方法的修改。例如，本發(fā)明是關(guān)于探測玻璃板加以說明的，但也可以用本發(fā)明探測其他類型的基片。發(fā)射器/接收器單元可以由獨(dú)立的發(fā)射器和獨(dú)立的接收器構(gòu)成(例如，發(fā)射器和接收器不需要封裝在一起)。
另外，在這里說明的特殊實(shí)施例中顯示了適合于與七個(gè)室耦連的轉(zhuǎn)移室。本發(fā)明的原理也可以應(yīng)用于和多于或者少于七個(gè)室耦連的轉(zhuǎn)移室。此外，無論轉(zhuǎn)移室能夠包容(accommodate)的全部室是否存在，和/或當(dāng)采用多個(gè)負(fù)載閉鎖室時(shí)，都可以應(yīng)用本發(fā)明的原理。盡管本發(fā)明的傳感器布局在這里被描述用在轉(zhuǎn)移室中，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的傳感器布局也可以用于其他的室，例如處理室等。
每個(gè)發(fā)射器/接收器單元和/或反射器的全部或者一部分可以位于室的內(nèi)部或者外部，其中該室采用了本發(fā)明的傳感器布局(例如在外部或者部分外在傳感器布局中，使光束通過一個(gè)或者多個(gè)石英窗口)。
圖3的本發(fā)明轉(zhuǎn)移室中含有的基片操縱(handling)機(jī)器手可以是任何類型的基片操縱器(handler)，且并不需要是圖1顯示的類型。
因此，盡管本發(fā)明是聯(lián)系其例證性實(shí)施例公開的，但是應(yīng)當(dāng)理解，其他的實(shí)施例也可以處于本發(fā)明由下面權(quán)利要求限定的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于探測基片的裝置，包括發(fā)射器/接收器單元，其適合于發(fā)射光束通過位于轉(zhuǎn)移室內(nèi)的基片；反射器，其適合于接收從發(fā)射器/接收器單元發(fā)出的光束，并向發(fā)射器/接收器單元反射該發(fā)射光束；和控制器，其耦連發(fā)射器/接收器單元，并適合于根據(jù)發(fā)射器/接收器單元接收的反射光束的強(qiáng)度確定基片是否位于發(fā)射器/接收器單元與反射器之間；其中，發(fā)射和反射光束中至少有一個(gè)適合于以非垂直的入射照射位于發(fā)射器/接收器單元與反射器之間的基片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中發(fā)射器/接收器單元和反射器都相對(duì)于基片通過轉(zhuǎn)移室的路徑傾斜一定的角度，從而發(fā)射和反射光束都以非垂直的入射照射基片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中發(fā)射和反射光束適合于以偏離垂直入射約2-6度的角度照射位于發(fā)射器/接收器單元與反射器之間的基片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中發(fā)射和反射光束適合于以偏離垂直入射大約3.8度的角度照射位于發(fā)射器/接收器單元與反射器之間的基片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中發(fā)射和反射光束近似平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，進(jìn)一步包括多個(gè)發(fā)射器/接收器單元和反射器對(duì)，每一對(duì)具有的發(fā)射和反射光束適合于以非垂直的入射照射位于發(fā)射器/接收器單元與反射器對(duì)之間的基片。
7.一種用于探測基片的裝置，包括轉(zhuǎn)移室，其適合于耦連至少一個(gè)處理室和至少一個(gè)負(fù)載閉鎖室；發(fā)射器/接收器單元，其適合于發(fā)射光束通過位于轉(zhuǎn)移室內(nèi)的基片；反射器，其適合于接收從發(fā)射器/接收器發(fā)射的光束，并向發(fā)射器/接收器單元反射該發(fā)射光束；和控制器，其耦連發(fā)射器/接收器單元，并適合于根據(jù)發(fā)射器/接收器單元接收的反射光束的強(qiáng)度確定基片是否位于發(fā)射器/接收器單元與反射器之間；其中發(fā)射和反射光束都適合于以非垂直的入射照射位于發(fā)射器/接收器單元與反射器之間的基片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中發(fā)射器/接收器單元和反射器都相對(duì)于基片通過轉(zhuǎn)移室的路徑傾斜一定的角度，從而發(fā)射和反射光束都以非垂直的入射照射基片。
9.一種探測室內(nèi)基片的方法，包括發(fā)射光束通過基片；將光束反射回來通過該基片；探測反射光束的強(qiáng)度；和根據(jù)反射光束的強(qiáng)度確定基片是否位于室內(nèi)；其中發(fā)射和反射光束中至少有一個(gè)以非垂直的入射照射基片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中發(fā)射和反射光束近似平行。
11.一種探測室內(nèi)基片的方法，包括發(fā)射光束以非垂直的入射通過基片；將光束反射回來并以非垂直的入射通過該基片；探測反射光束的強(qiáng)度；和根據(jù)反射光束的強(qiáng)度確定基片是否位于室內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中發(fā)射和反射光束以偏離垂直入射約2-6度的角度照射基片。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中發(fā)射和反射光束以偏離垂直入射大約3.8度的角度照射基片。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中發(fā)射和反射光束近似平行。
全文摘要
在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于探測基片的裝置。該裝置包括(1)發(fā)射器/接收器單元，其適合于發(fā)射光束通過位于轉(zhuǎn)移室內(nèi)的基片；(2)反射器，其適合于接收從發(fā)射器/接收器單元發(fā)射的光束并向發(fā)射器/接收器單元反射該發(fā)射光束；和(3)控制器，其耦連發(fā)射器/接收器單元，且適合于根據(jù)發(fā)射器/接收器單元接收的反射光束的密度確定基片是否位于發(fā)射器/接收器單元與反射器之間。發(fā)射和反射光束中至少有一個(gè)適合于以非垂直的入射照射位于發(fā)射器/接收器單元與反射器之間的基片。本文還提供了許多其他的方面。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1669120SQ03817272
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月21日
發(fā)明者栗田四日 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料有限公司