KR102462261B1 - 기판 프로세싱 시스템들에서의 기판 지지부들에 대한 기판 포지션 교정 - Google Patents

기판 프로세싱 시스템들에서의 기판 지지부들에 대한 기판 포지션 교정 Download PDF

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Abstract

기판 프로세싱 시스템들에서 기판 지지부들에 대한 기판 포지션 교정을 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하기 위한 방법은, 반복적으로, 기판 지지부 상의 포지션에 기판을 배치하고 기판을 기판 지지부에 진공 척킹하며 이면 압력을 측정함으로써, 기판 지지부 상의 복수의 상이한 기판 포지션들에 대응하는 복수의 이면 압력 값들을 획득하는 단계; 및 교정된 기판 포지션을 결정하기 위해 복수의 이면 압력 값들을 분석하는 단계를 포함한다.

Description

기판 프로세싱 시스템들에서의 기판 지지부들에 대한 기판 포지션 교정
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 기판 프로세싱 시스템들에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 그러한 프로세싱 시스템들에서 기판 지지부 상의 기판들의 포지셔닝에 관한 것이다.
[0002] 종래의 기판 프로세싱 시스템들에서, 이를테면 마이크로전자 디바이스 제조에서, 기판 지지부 상의 부정확한 기판 배치에 의해 유발되는 프로세스 불-균일성을 최소화하기 위해, 기판 지지부 상의 기판 포지셔닝의 미세 조정이 종종 필요하다. 기판의 포지션을 확인하기 위한 하나의 기법은, 프로세스를 실행하고 프로세스 컨투어 맵을 분석함으로써 이루어진다. 후속하여, 부정확한 기판 배치에 의해 유발되는 프로세스 불-균일성들은, 프로세스 컨투어 맵의 분석에 기반하여 기판 배치를 변경함으로써 프로세스 불-균일성을 개선시키기 위해 해결될 수 있다. 그러한 기판 배치 교정은 스타트 업 시 또는 기판 지지부 교체 후에 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명자들은, 기판 이송 로봇(예컨대, 연장 및 회전 단계들)에 얼마나 많은 조정이 요구되는지를 결정하는 데 어려움을 관찰했다. 본 발명자들은 또한, 결과가 교정을 수행하는 사람에 따라 좌우되며, 기판 프로세스들, 측정들, 분석 및 기판 이송 로봇 핸드 오프 조정들의 요구되는 반복이 시간 소모적임을 발견했다.
[0003] 그러므로, 본 발명자들은, 기판 지지부 상의 기판 포지션 교정을 위한 개선된 방법들 및 장치를 제공했다.
[0004] 기판 프로세싱 시스템들에서 기판 지지부들에 대한 기판 포지션 교정을 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하기 위한 방법은, 반복적으로, 기판 지지부 상의 포지션에 기판을 배치하고 기판을 기판 지지부에 진공 척킹하며 이면 압력을 측정함으로써, 기판 지지부 상의 복수의 상이한 기판 포지션들에 대응하는 복수의 이면 압력 값들을 획득하는 단계; 및 교정된 기판 포지션을 결정하기 위해 복수의 이면 압력 값들을 분석하는 단계를 포함한다.
[0005] 일부 실시예들에서, 진공 척을 갖는 기판 지지부 상의 기판 포지션을 교정하기 위한 장치는, 솔리드(solid) 디스크를 포함하는 교정 기판을 포함하며, 이 솔리드 디스크는 솔리드 디스크의 외경(outer diameter)에 근접한 직경을 갖는 원을 따라 솔리드 디스크를 관통해 배치된 복수의 스루 홀들을 갖는다.
[0006] 일부 실시예들에서, 진공 척을 갖는 기판 지지부 상의 기판 포지션을 교정하기 위한 장치는, 약 150 mm, 약 200 mm, 약 300 mm, 또는 약 450 mm의 직경 그리고 약 450 마이크로미터 내지 약 1500 마이크로미터의 두께를 갖는 솔리드 디스크 ―여기서, 솔리드 디스크는 석영, 실리콘, 실리콘 카바이드 또는 알루미늄 나이트라이드로 제조됨―; 및 솔리드 디스크의 외경에 근접하게 솔리드 디스크를 관통해 배치된 복수의 스루 홀들을 포함하는 교정 기판을 포함한다.
[0007] 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 아래에서 설명된다.
[0008] 위에서 간략히 요약되며 아래에서 더욱 상세히 논의된 본 개시내용의 실시예들은, 첨부된 도면들에서 도시된 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 통상적인 실시예들만을 예시하며, 그러므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 그 이유는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법의 흐름도이다.
[0010] 도 2는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련하여 사용되는 기판 지지부의 개략적인 평면도이다.
[0011] 도 3은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련하여 사용되는 프로세스 챔버의 개략적인 측면도이다.
[0012] 도 4는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련하여 사용되는 기판 지지부 및 기판의 개략적인 부분 측면도이다.
[0013] 도 5는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련하여 사용되는 다른 기판 지지부 및 기판의 개략적인 부분 측면도이다.
[0014] 도 6는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련하여 사용되는 다른 기판 지지부 및 기판의 개략적인 부분 측면도이다.
[0015] 도 7은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련하여 사용되는 기판의 개략적인 상단 등각도(top isometric view)이다.
[0016] 도 8은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련하여 사용되는 다른 기판의 개략적인 상단 등각도이다.
[0017] 도 9는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련하여 사용되는 다른 기판의 개략적인 상단 등각도이다.
[0018] 도 10은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련된, 이면 압력 값들 대 기판 포지션의 그래프이다.
[0019] 도 11은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련된, 이면 압력 대 기판 포지션의 예시적인 그래프이다.
[0020] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 공통인 동일한 엘리먼트들을 표기하기 위해, 가능한 경우, 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 도면들은 실척에 맞게 그려지지 않으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 유익하게, 추가적인 언급 없이, 다른 실시예들에 통합될 수 있다.
[0021] 기판 프로세싱 시스템들에서 기판 지지부들에 대한 기판 포지션 교정을 위한 방법들 및 장치의 실시예들이 본원에서 제공된다. 본 발명의 방법들 및 장치는 유리하게, 기판 상에 어떤 프로세스도 수행하지 않고, 기판 지지부 상의 기판 포지션의 교정을 가능하게 한다. 본 발명의 기법들은 추가로 유리하게, 프로세스 결과들 및 프로세스 컨투어 매핑을 분석할 요건을 제거한다. 본 발명의 기법들은 추가로 유리하게, 더욱 반복가능하고 이에 따라 교정을 수행하는 오퍼레이터에 따라 좌우되는 결과들의 변동(variation)을 감소시키거나 또는 제거한다.
[0022] 도 1은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법(100)의 흐름도이다. 도 2-도 9는 방법(100)과 관련하여 사용되는 프로세싱 장비의 다양한 실시예들을 도시하고, 아래에서 더욱 상세히 설명된다. 방법(100)은, 기판이 프로세싱을 위해 기판 지지부 상에 배치되어야 할 때 언제든지 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(100)은 기판들의 런(run)의 시작 시, 기판 지지부의 유지보수, 수리 또는 설치 후에, 기판을 기판 지지부에 배치하는 기판 이송 로봇의 유지보수, 수리 또는 설치 후에, 셧다운된 후의 프로세싱 챔버를 온-라인이 되게 한 후에, 프로세스가 수행되도록 프로세스 온도의 변화 후에, 또는 기판 지지부 상의 기판의 포지션이 부정확한 것으로 보이는 언제든지 수행될 수 있다.
[0023] 예컨대, 도 2는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 방법(100)과 관련하여 사용하기에 적절한 기판 지지부의 개략적인 평면도이다. 도 2에서 도시된 기판 지지부의 구성요소들의 구성 및 어레인지먼트는 단지 예시적이며, 제한하는 것으로 여겨지지 않는다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 기판 지지부(200)는 기판 지지부(200)의 지지 구조들 사이에 정의된 진공 구역(204)을 포함하는 바디(202)를 갖는 진공 척이다.
[0024] 예컨대, 외측 밀봉 밴드 또는 밀봉 링(seal ring)(206)이 제공되며, 이러한 외측 밀봉 밴드 또는 밀봉 링(206)은, 기판이 밀봉 링(206)의 상부에 적절하게 포지셔닝될 때 진공 구역 내에서 진공이 유지될 수 있도록, 지지될 기판의 외경보다 더 큰 외경 및 지지될 기판의 상기 외경보다 더 작은 내경을 갖는다. 일부 실시예들에서, 복수의 지지 핀들(210)이 진공 구역(204) 내의 지지 표면의 상부에 배열될 수 있다. 또한, 리프트 핀들이 기판을 기판 지지부(200) 상에 선택적으로 상승 및 하강시키는 것을 가능하게 하기 위해, 복수의 리프트 핀 개구들(212)이 제공될 수 있다. 리프트 핀들이 기판 지지부와 밀봉부를 형성하지 않는 실시예들에서, 리프트 핀 개구들(212)로부터 진공 구역(204)으로의 누설을 제한하거나 또는 방지하기 위해 대응하는 리프트 핀 밀봉 링들(214)이 제공될 수 있다. 밀봉 링(206), 지지 핀들(210) 및 리프트 핀 밀봉 링들(214)의 상부 표면들은, 기판 지지부 상에 배치될 때 기판에 대한 지지 표면들을 집합적으로 형성한다. 진공 구역(204)을 진공 소스(예컨대, 도 3에서 도시된 펌프(310))에 커플링하기 위해 적어도 하나의 개구(208)가 제공된다.
[0025] 도 3은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 방법(100)과 관련하여 사용하기에 적절한 프로세스 챔버의 개략적인 측면도이다. 도 3에서 도시된 프로세스 챔버의 구성요소들의 구성 및 어레인지먼트는 단지 예시적이며, 제한하는 것으로 여겨지지 않는다. 부가하여, 본 개시내용의 이해를 위해 필요하지 않은 종래의 구성요소들 또는 다른 세부사항들은 본 개시내용을 모호하게 하지 않기 위하여 도면들로부터 생략된다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(304)는 기판 지지부, 이를테면 위에서 논의된 기판 지지부(200)를 프로세스 챔버(304)의 내부 볼륨(332)에 포함한다. 위에서 주목된 바와 같이, 기판 지지부(200)는 진공 척이며, 진공 소스, 이를테면 펌프(310) 또는 다른 적절한 진공 소스에 커플링된다. 진공 구역(204)에서의 이면 압력을 측정하기 위해 진공 구역(204)에 압력 센서, 이를테면 압력 게이지(330)가 동작가능하게 커플링된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부(200)는 가열기, 이를테면 가열기 전력원(314)에 커플링된 저항성 가열기(312)를 더 포함할 수 있다. 기판 지지부(200)의 밀봉 링(206) 상에 배치된 기판(302)이 도시된다.
[0026] 프로세스 챔버(304)는, 예컨대 기판 이송 로봇(308)을 통해 프로세스 챔버(304)의 내부 볼륨(332)의 안팎으로 기판들을 이동시키는 것을 가능하게 하기 위해 프로세스 챔버(304)를 선택적으로 개방하는 개구, 이를테면 슬릿 밸브(306)를 포함한다. 기판 이송 로봇(308)의 제어는, 기판 지지부(200) 위의 기판(302)의 포지션의 제어, 그리고 궁극적으로, 기판 이송 로봇(308)으로부터 기판 지지부(200)로 이송될 때 기판 지지부(200) 상의 기판(302)의 포지션의 제어를 가능하게 한다. 기판 이송 로봇(308)과 기판 지지부(200) 사이에서 기판(302)의 이송을 보조하기 위해 복수의 리프트 핀들(328)이 제공될 수 있다.
[0027] 프로세스 챔버(304)는 증착 프로세스들과 같은 다양한 프로세스들 중 하나 이상을 수행하도록 구성된다. 기판 프로세싱(예컨대, 증착)에 필요한 프로세스 가스들을 제공하기 위해 가스 소스(316)가 프로세스 챔버(304)의 내부 볼륨에 커플링된다. 부가하여, 가스 소스(316)는 적어도 하나의 불활성 가스, 이를테면 질소 가스 또는 희가스(이를테면, 아르곤 등)를 제공한다. 프로세싱 동안 프로세스 챔버 내에 원하는 압력을 유지하고 프로세스 가스들 및 프로세싱 부산물들을 제거하기 위해 펌프(326)가 프로세스 챔버(304)의 내부 볼륨(332)에 커플링된다.
[0028] 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(304)의 제어를 가능하게 하기 위해, 압력 게이지(330), 기판 이송 로봇(308) 등을 비롯하여, 프로세스 챔버(304)의 구성요소들에 제어기(318)가 커플링된다. 제어기(318)는, 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 세팅에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 제어기는 중앙 프로세싱 유닛(CPU; central processing unit)(320), 메모리(322) 및 지원 회로들(324)을 포함한다. CPU(320)의 메모리 또는 컴퓨터-판독가능 매체(322)는 랜덤 액세스 메모리(RAM; random access memory), 판독 전용 메모리(ROM; read only memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 다른 형태의 디지털 스토리지(로컬 또는 원격)와 같은 용이하게 이용가능한 메모리 중 하나 이상일 수 있다. 지원 회로들(324)은 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(320)에 커플링된다. 이들 회로들은 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입력/출력 회로 및 서브시스템들 등을 포함한다. 하나 이상의 방법들 및/또는 프로세스들은 일반적으로, 소프트웨어 루틴으로서 메모리(322)에 저장될 수 있으며, 이 소프트웨어 루틴은, CPU(320)에 의해 실행될 때 프로세스 챔버(304)로 하여금 프로세스들, 이를테면 본원에서 개시된 기판 포지셔닝 방법들 및 다른 프로세스들(이를테면, 증착 프로세스들)을 수행하게 한다. 예컨대, 본원에서 설명된 방법(100)은 제어기(318)의 제어 하에서 자동으로 수행될 수 있는데, 교정된 기판 이송 로봇 핸드오프 포지션은, 재교정이 원해질 때까지 기판들을 이송하기 위한 반복된 사용을 위해 저장된다.
[0029] 방법(100)은 일반적으로, 복수의 이면 압력 값들이 기판 지지부 상의 대응하는 복수의 상이한 기판 포지션들에서 획득되는 102에서 시작된다. 110에 표시된 바와 같이 기판 지지부 상의 포지션에 기판을 배치하고, 112로서 표시된 바와 같이 기판을 기판 지지부에 진공 척킹하며, 그리고 114에 표시된 바와 같이 이면 압력을 측정함으로써, 각각의 이면 압력 값이 획득된다. 진공 척킹을 가능하게 하기 위해, 프로세스 챔버의 내부 볼륨(332) 내의 압력은, 진공 구역(204) 내의 압력에 대해 적어도 약 1 Torr와 같이, 진공 구역(204) 내의 압력을 초과하는 압력으로 유지된다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 기판을 진공 척킹하는 동안, 기판 지지부(및 기판)를 포함하는 프로세스 챔버 내의 압력은 약 5 Torr(그러나, 다른 압력들이 또한 사용될 수 있음)로 유지된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버 내에서 불활성 가스, 이를테면 질소 가스 또는 희가스(예컨대, 아르곤 등)를 유동시키는 동안, 압력은 유지된다. 일부 실시예들에서, 기판의 배치, 기판의 진공 척킹 및 이면 압력 값들의 측정 동안, 기판 지지부는 제1 온도로 가열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 온도는 후속 프로세스(예컨대, 이를테면 증착 프로세스)가 수행될 온도이다.
[0030] 기판 지지부 상의 기판의 배치 및 척킹 그리고 대응하는 이면 압력의 측정은, 기판 지지부 상에 기판을 배치하는 기판 이송 로봇(예컨대, 기판 이송 로봇(308))의 파라미터들을 제어함으로써 획득된 상이한 기판 포지션들에서 반복된다. 기판을 프로세스 챔버에 이동시키고 기판을 기판 지지부 위에 포지셔닝하는 기판 이송 로봇의 핸드 오프 포지션을 조정함으로써, 복수의 기판 포지션들이 획득된다. 예컨대, 기판 이송 로봇의 연장 및/또는 회전(또는 기판 지지부에 대한 기판의 포지션에 영향을 미치는 다른 파라미터들)을 제어함으로써, 기판 지지부 상의 기판의 다양한 포지션들이 획득될 수 있으며, 대응하는 이면 압력이 측정될 수 있다.
[0031] 복수의 이면 압력 값들을 획득한 후에, 104에 표시된 바와 같이, 교정된 기판 포지션을 결정하기 위해 복수의 이면 압력 값들은 분석된다. 예컨대, 도 10 및 도 11은 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련하여 획득되어 사용되는 이면 압력 값들의 그래프들이다. 도 10 및 도 11에서 도시된 바와 같이, 측정된 이면 압력은 기판 이송 로봇의 핸드-오프 오프셋(또는 포지션)에 따라 변한다. 기판 이송 로봇의 포지션은, 기판 지지부 위에 포지셔닝되는 기판의 포지션 및 이에 따라 이송이 완료될 때 기판 지지부 상의 기판의 포지션을 결정한다. 도 10-도 11은 측면 핸드-오프 오프셋에 기반한 예시적인 데이터를 도시한다. 그러나, 기판 이송 로봇의 핸드-오프 오프셋(또는 포지션)은, 더욱 정밀한 기판 포지셔닝 데이터를 획득하기 위해 기판 지지 표면에 평행한 기판 이송 평면을 따라 2 차원으로 변화될 수 있다. 기판 이송 로봇의 제어는, 기판 이송 평면 내의 연장 및 회전 좌표들, 또는 기판 핸드 오프 포지션 제어의 임의의 다른 적절한 파라미터들을 사용하여, 기판 이송 평면 내의 x-y 좌표들을 따라 이루어질 수 있다.
[0032] 기판이 기판 지지부 상에 포지셔닝되고, 기판을 유지하기 위해 진공 압력이 가해질 때, 프로세스 챔버의 내부 볼륨으로부터 기판 지지부의 진공 구역으로의 누설들의 증가들(예컨대, 누설 레이트의 증가)에 따라 이면 압력은 증가할 것이다. 일부 실시예들에서, 교정 기판은 표준 사이즈의 기판(예컨대, 표준 반도체 웨이퍼 사이즈들(예컨대, 약 450 mm, 약 300 mm, 약 200 mm, 약 150 mm 등)과 같이, 기판 지지부가 지지하도록 설계된 기판과 동등한 치수들을 갖는 기판)일 수 있다. 교정 기판은 생산 기판들과 동일한 장비에 의해 처리되도록 의도되며, 따라서 표준 반도체 웨이퍼들과 유사한 두께(예컨대, 약 450 마이크로미터 내지 약 1500 마이크로미터)를 갖는다. 교정 기판은 임의의 프로세스-호환가능 재료들, 이를테면 석영, 실리콘, 실리콘 카바이드, 알루미늄 나이트라이드 등으로 제조될 수 있다.
[0033] 일부 실시예들에서, 교정 기판은 솔리드이다(예컨대, 스루 홀들 또는 이러한 스루 홀들 상에 형성되는 천공들을 갖지 않음). 그러한 실시예들에서, 교정 기판은 생산 기판(예컨대, 후속 프로세스가 동일한 프로세스 챔버에서 수행되어야 하는 실리콘 또는 반도체 기판)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 교정 기판은 비-생산 기판일 수 있다. 일부 실시예들에서, 교정 기판은 블랭크(blank) 기판일 수 있다. 블랭크 기판은 균질한 재료로 형성될 수 있고, 코팅되지 않거나 또는 균일하게 코팅될 수 있다.
[0034] 예컨대, 도 4는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련하여 사용되는 기판 지지부 및 기판의 개략적인 부분 측면도이다. 도 4에서 도시된 기판 지지부는 위의 도 2-도 3과 관련하여 설명된 바와 같을 수 있다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 기판(402)(이 기판(402)은 솔리드 기판임)이 기판 지지부 상에 포지셔닝될 때, 기판의 이면이 밀봉 링(206)의 상부에 배치된다. 기판(402)이 기판 지지부 상에 완벽하게 포지셔닝될 때, 기판의 중심은 밀봉 링(206)의 중심과 정렬되고(예컨대, 이들은 동심임), 기판의 에지와 밀봉 링의 외경은 기판의 전체 원주 둘레에 등거리로 이격된다. 그러나, 기판(402)이 기판 지지부 상에 부정확하게 포지셔닝될 때, 기판의 에지는 밀봉 링(206)에 대해 센터링되지 않으며, 하나의 에지가 밀봉 링(206)의 더 작은 부분의 상부에 배치될 수 있거나 또는 밀봉 링(206)에서 완전히 벗어날 수 있다. 그러한 오정렬은 프로세스 챔버의 내부 볼륨으로부터 진공 구역(204)으로 다양한 누설들을 유발한다(누설의 양은 오정렬의 양에 따라 좌우됨).
[0035] 부가하여, 프로세스 챔버 내의 다른 구성요소들, 이를테면 에지 링(404)이 기판 지지부 둘레에 노출되어서(disclosed), 기판 지지부의 상부의 기판(402)의 가능한 오정렬의 양을 제한할 수 있다. 일부 실시예들에서, 밀봉 링의 폭(408)은 충분히 작고, 기판의 외측 에지와 인접 프로세스 챔버 구성요소(예컨대, 에지 링(404)) 사이의 거리(406)는 충분히 크며, 따라서 이면 압력에 측정가능하게 영향을 미치기에 충분히 큰 누설을 기판 미스-포지션(mis-position)이 초래하기에 충분한 공간(room)이 있다.
[0036] 예컨대, 도 10은 기판 이송 로봇 핸드 오프 오프셋(축(1002)) 대 이면 압력(축(1004))의 플롯(1006)을 도시하는 그래프(1000)를 도시한다. 보이는 바와 같이, 플롯(1006)은 기판 이송 로봇 핸드 오프의 센터링된 포지션이 최저 이면 압력 측정에 대응함을 보여준다. 기판 이송 로봇의 오프셋을 어느 방향으로든 증가시키는 것은 더 큰 누설들 및 이에 따라 더 높은 이면 압력 판독들을 야기한다. 충분히 큰 기판 이송 로봇 핸드 오프 오프셋들에서, 기판의 에지는 밀봉 링에서 벗어나 이동하고, 플롯(1006)의 거의 수직 부분들에 의해 보이는 바와 같이, 이면 압력이 급격히 증가한다. 따라서, 일부 실시예들에서, 복수의 이면 압력 값들의 최소 값이거나 또는 복수의 이면 압력 값들의 최소 값의 미리 결정된 공차 내에 있는 연관된 이면 압력 값을 갖는 기판 포지션을 결정하기 위해, 복수의 이면 압력 값들이 분석될 수 있다.
[0037] 일부 실시예들에서, 기판의 에지와 에지 링 사이의 갭의 사이즈는 충분히 작고 밀봉 링의 폭은 충분히 커서, 기판의 제한된 측면 운동 범위에 기인하여 기판 지지부 상의 기판의 포지션에 관계없이 기판과 밀봉 링 사이에는 실질적인 누설이 없다.
[0038] 예컨대, 도 5는 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들에 따른, 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 방법과 관련하여 사용되는 기판 지지부 및 기판의 개략적인 부분 측면도를 도시한다. 도 5에서 도시된 기판 지지부는 위의 도 2-도 3과 관련하여 설명된 바와 같을 수 있다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 기판(502)이 기판 지지부 상에 포지셔닝될 때, 기판의 이면이 밀봉 링(206)의 상부에 배치된다. 기판(502)이 기판 지지부 상에 완벽하게 포지셔닝될 때, 기판의 중심은 밀봉 링(206)의 중심과 정렬되고(예컨대, 이들은 동심임), 기판의 에지와 밀봉 링의 외경은 기판의 전체 원주 둘레에 등거리로 이격된다. 그러나, 도 5와 일치하는 실시예들에서, 기판의 외측 에지와 인접 프로세스 챔버 구성요소(예컨대, 에지 링(404)) 사이의 거리(506)와 관련하여 밀봉 링의 폭(508)이 충분히 커서, 솔리드 기판의 오정렬은 진공 구역(204)으로의 누설을 유발하지 않을 수 있거나 ―이는, 이면 압력 측정들에 기반하여 적절한 포지션을 결정하기에 충분함―, 또는 누설이 충분히 작아서, 결정이 더욱 어렵고 덜 정밀할 수 있다.
[0039] 이에 따라서, 일부 실시예들에서, 기판(502)은 밀봉 링의 위치에 대응하는 기판의 부분을 관통해 배치된 복수의 스루 홀들(510)을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 밀봉 링의 위치에 대응한다는 것은, 기판이 기판 지지부의 상부에 센터링될 때 스루 홀들이 밀봉 링의 상부에 배치될 것임을 의미한다. 본원에서 설명된 바와 같이, 스루 홀들(510) 각각은 측정을 가능하게 하기에 충분한 누설을 허용하도록 선택된 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 스루 홀들(510)은 약 0.02 인치(약 .5 mm) 내지 약 0.07 인치(약 1.8 mm), 또는 약 0.03 인치(약 .75 mm) 내지 약 0.04 인치(약 1 mm)의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 스루 홀들(510)은 (도 5에서 도시된 바와 같이) 밀봉 링의 내경에 근접하지만 이 내경보다는 더 큰 직경을 갖는 원을 따라 포지셔닝된다. 기판(502)이 기판 지지부 상의 중심에서 벗어나 포지셔닝될 때, 스루 홀의 중심과 밀봉 링의 에지(예컨대, 도 5에서 도시된 내경 에지(inner diametral edge)) 사이의 거리(512)가, 프로세스 챔버의 내부 볼륨으로부터 스루 홀(510)을 통해 진공 구역(204)으로의 누설을 허용하게 선택되도록, 스루 홀들(510)이 포지셔닝된다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 12 인치(300 mm) 기판 상에서, 스루 홀들(510)은, 자신들의 개개의 중심들이 약 10.939 인치(약 277.85 mm) 내지 약 11.515 인치(292.48 mm), 이를테면 약 10.95 인치(약 278.13 mm)의 직경을 갖는 원 상에 있도록 배열될 수 있다. 홀 포지션들은 다른 사이즈들의 기판들에 대해 스케일링될 수 있다.
[0040] 이에 따라서, 기판(502)이 기판 지지부 상에 부정확하게 포지셔닝될 때, 스루 홀들(510) 중 하나 이상은 밀봉 링(206)의 내측 에지에 가까이 포지셔닝되거나, 또는 밀봉 링(206)의 에지를 지나서 진공 구역(204) 위에 포지셔닝된다. 그러한 오정렬은 프로세스 챔버의 내부 볼륨으로부터 진공 구역(204)으로 다양한 누설들을 유발한다(누설의 양은 오정렬의 양에 따라 좌우됨). 기판 포지션에 기반한 이면 압력 판독들의 그러한 변동은, 도 10에서 도시된 플롯(1006)과 유사한 그래프를 획득하기 위해 유사하게 분석될 수 있고, 여기서, 오프셋을 증가시키는 것은 증가되는 이면 압력 판독들을 야기한다.
[0041] 대안적으로, 일부 실시예들에서, 기판이 기판 지지부 상에 센터링될 때에는 스루 홀들이 진공 구역 위에 배치되지만, 기판이 기판 지지부 상에 미스-포지셔닝될 때에는 적어도 하나의 스루 홀이 덮이도록, 스루 홀들의 포지션은 반전된다(reversed). 예컨대, 일부 실시예들에서, 기판(602)은, 진공 구역(204)에 대응하고 밀봉 링(206)의 위치에 근접한 기판의 부분을 관통해 배치된 복수의 스루 홀들(610)을 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 진공 구역의 위치에 대응한다는 것은, 기판이 기판 지지부의 상부에 센터링될 때 스루 홀들이 진공 구역 위에 배치될 것임을 의미한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 밀봉 링의 위치에 근접한다는 것은, 기판이 기판 지지부의 상부의 중심에서 벗어나 배치될 때 스루 홀들 중 하나 이상이 밀봉 링의 상부에 배치될 수 있도록 스루 홀들이 밀봉 링에 충분히 가까이 노출됨을 의미한다.
[0042] 일부 실시예들에서, 스루 홀들(610)은 (도 6에서 도시된 바와 같이) 밀봉 링의 내경에 근접하지만 이 내경보다는 더 작은 직경을 갖는 원을 따라 포지셔닝된다. 기판(602)이 기판 지지부 상에 센터링될 때, 스루 홀의 직경(614)이 완전히 또는 대개 진공 구역 위에 배치되고 밀봉 링의 에지(예컨대, 도 6에서 도시된 내경 에지)에 근접하게 배치되도록, 스루 홀들(610)이 포지셔닝된다. 추가로, 기판(602)이 기판 지지부의 상의 중심에서 벗어나 포지셔닝될 때 프로세스 챔버의 내부 볼륨으로부터 스루 홀(610)을 통해 진공 구역(204)으로의 누설을 감소시키는 것을 허용하도록 하기 위해 하나 이상의 스루 홀들(610)이 밀봉 링의 에지(예컨대, 도 6에서 도시된 내경 에지)를 지나서 이동할 수 있도록, 스루 홀들(610)이 포지셔닝된다.
[0043] 이에 따라서, 기판(602)이 기판 지지부 상에 부정확하게 포지셔닝될 때, 스루 홀들(610) 중 하나 이상이 밀봉 링(206)의 상부에 부분적으로 또는 완전히 포지셔닝되어서, 프로세스 챔버의 내부 볼륨으로부터 스루 홀(610)을 통해 진공 구역(204)으로의 누설이 부분적으로 또는 완전히 차단된다. 다양한 양들의 오정렬은 프로세스 챔버의 내부 볼륨으로부터 진공 구역(204)으로 다양한 양들의 누설 차단을 유발한다(누설의 양은 오정렬의 양에 따라 좌우됨). 기판 포지션에 기반한 이면 압력 판독들의 그러한 변동은, 도 11에서 도시된 플롯(1106)과 유사한 그래프를 획득하기 위해 분석될 수 있고, 여기서, 오프셋을 증가시키는 것은 감소되는 이면 압력 판독들을 야기한다.
[0044] 구체적으로, 도 11은 기판 이송 로봇 핸드 오프 오프셋(축(1102)) 대 이면 압력(축(1104))의 예시적인 플롯(1106)을 도시하는 예시적인 그래프(1100)를 도시한다. 플롯(1106)은 기판 이송 로봇 핸드 오프의 센터링된 포지션이 최고 이면 압력 측정에 대응함을 예시한다. 기판 이송 로봇의 오프셋을 어느 방향으로든 증가시키는 것은 감소되는 누설 및 이에 따라 더 낮은 이면 압력 판독들을 야기한다. 충분히 큰 기판 이송 로봇 핸드 오프 오프셋들에서, 기판의 개구들은 밀봉 링 상으로 이동하고, 플롯(1106)의 거의 수직 부분들에 의해 보이는 바와 같이, 이면 압력은 급격히 감소할 것이다. 따라서, 복수의 이면 압력 값들의 최대 값이거나 또는 복수의 이면 압력 값들의 최대 값의 미리 결정된 공차 내에 있는 연관된 이면 압력 값을 갖는 기판 포지션을 결정하기 위해, 복수의 이면 압력 값들을 분석함으로써, 교정된 기판 포지션이 발견될 수 있다.
[0045] 도 5 및 도 6에서 도시된 바와 유사하게, 교정 기판이 스루 홀들을 갖는 실시예들에서, 홀들은 많은 상이한 방식들로 배열될 수 있다. 홀의 위치, 수 및 직경은, 기판 포지션의 원하는 정확도를 획득하기 위해 선택될 수 있다. 예컨대, 도 7은 솔리드 디스크(702) 및 복수의 세트들의 스루 홀들(706)을 포함하는 기판(700)을 도시한다. 기판은 또한, 기판 배향을 가능하게 하기 위해 노치(704) 또는 다른 위치결정 피처(feature)를 포함할 수 있다. 3 개의 스루 홀들의 3 개의 세트들이 도시되지만, 스루 홀들의 더 많거나 또는 더 적은 세트들이 있을 수 있고 각각의 세트는 3 개보다 더 많거나 또는 더 적은 홀들을 가질 수 있다. 스루 홀들은 스루 홀들의 각각의 세트 내에서 등거리로 이격될 수 있으며, 스루 홀들의 복수의 세트들은 등거리로 이격될 수 있다. 홀들의 세트들을 제공하는 것은 유리하게, 기판의 에지에 너무 가까이 포지셔닝될 수 있는 더 큰 직경의 홀들의 사용 없이, 더 큰 개방 영역을 제공할 수 있게 한다. 더 큰 개방 영역은 유리하게, 기판의 누설 포지션과 밀봉된 포지션 사이에 더 큰 차이를 제공하여서, 이에 따라 센터링된 포지션을 계산하기 쉽게 개선한다. 도 8은 솔리드 디스크(802) 및 예시적인 복수의 스루 홀들(806)을 포함하는 기판(800)을 도시한다. 등거리로 이격된 16 개의 홀들이 도 8에서 도시된다. 기판(800)은 또한, 위치결정 노치(804)를 도시한다. 더 많은 수의 홀들을 제공하는 것은 유리하게, 교정 기판의 포지션 정확도를 개선시킨다. 도 9는 솔리드 디스크(902) 및 예시적인 복수의 스루 홀들(906)을 포함하는 기판(900)을 도시한다. 등거리로 이격된 4 개의 홀들이 도 9에서 도시된다. 더 적은 수의 홀들을 제공하는 것은 유리하게, 교정 기판의 제조를 단순화하여 비용을 감소시킨다. 기판(900)은 또한, 위치결정 노치(904)를 도시한다.
[0046] 전술된 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 창안될 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하기 위한 방법으로서,
    반복적으로,
    기판 지지부 상의 포지션에 기판을 배치하며, 그리고
    상기 기판을 상기 기판 지지부에 진공 척킹하고, 이면 압력을 측정함으로써,
    상기 기판 지지부 상의 복수의 상이한 기판 포지션들에 대응하는 복수의 이면 압력 값들을 획득하는 단계;
    교정된 기판 포지션을 결정하기 위해 상기 복수의 이면 압력 값들을 분석하는 단계; 및
    복수의 이면 압력 값들을 획득하는 단계 동안 상기 기판 지지부를 후속 프로세스의 온도로 유지하는 단계
    를 포함하는,
    기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지부를 포함하는 프로세스 챔버 내의 압력을 상기 이면 압력을 초과하게 유지하는 단계
    를 더 포함하는,
    기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하기 위한 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지부를 포함하는 프로세스 챔버에 상기 기판을 이동시키고 상기 기판 지지부 위에 상기 기판을 포지셔닝하는 기판 이송 로봇의 핸드 오프 포지션을 조정함으로써, 상기 복수의 상이한 기판 포지션들이 획득되는,
    기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하기 위한 방법.
  4. 삭제
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교정된 기판 포지션을 결정하기 위해 상기 복수의 이면 압력 값들을 분석하는 단계는, 상기 복수의 이면 압력 값들의 최소 값이거나 또는 상기 복수의 이면 압력 값들의 상기 최소 값의 미리 결정된 공차 내에 있는 관련 이면 압력 값을 갖는 기판 포지션을 결정하는 단계를 포함하는,
    기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하기 위한 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는 상기 기판의 외측 에지를 지지하기 위한 밀봉 링을 포함하고, 상기 기판은 솔리드(solid) 기판이며, 그리고 상기 기판의 상기 외측 에지가 상기 밀봉 링의 반경방향 내향으로 배치되도록 상기 기판을 포지셔닝하는 것은 상기 기판 지지부와 상기 기판의 이면 사이의 구역으로의 누설 레이트를 증가시키는,
    기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하기 위한 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는 상기 기판의 외측 에지를 지지하기 위한 밀봉 링을 포함하고, 상기 기판은, 상기 기판이 상기 기판 지지부 상에 센터링될 때 상기 밀봉 링과 정렬되는 포지션에서 상기 기판의 외경(outer diameter)에 근접하게 배치되는 복수의 홀들을 포함하며, 그리고 상기 복수의 홀들 중 임의의 홀이 상기 밀봉 링의 반경방향 내향으로 배치되도록 상기 기판을 포지셔닝하는 것은 상기 기판 지지부와 상기 기판의 이면 사이의 구역으로의 누설 레이트를 증가시키는,
    기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하기 위한 방법.
  8. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교정된 기판 포지션을 결정하기 위해 상기 복수의 이면 압력 값들을 분석하는 단계는, 상기 복수의 이면 압력 값들의 최대 값이거나 또는 상기 복수의 이면 압력 값들의 상기 최대 값의 미리 결정된 공차 내에 있는 관련 이면 압력 값을 갖는 기판 포지션을 결정하는 단계를 포함하는,
    기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하기 위한 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는 상기 기판의 외측 에지를 지지하기 위한 밀봉 링을 포함하고, 상기 기판은, 상기 기판이 상기 기판 지지부 상에 센터링될 때 상기 밀봉 링에 근접하게 그리고 상기 밀봉 링의 반경방향 내향으로 배치되는 포지션에서 상기 기판의 외경에 근접하게 배치되는 복수의 홀들을 포함하며, 그리고 상기 복수의 홀들 중 임의의 홀이 상기 밀봉 링의 상부에 배치되도록 상기 기판을 포지셔닝하는 것은 상기 기판 지지부와 상기 기판의 이면 사이의 구역으로의 누설 레이트를 감소시키는,
    기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하기 위한 방법.
  10. 진공 척을 갖는 기판 지지부 상의 기판 포지션을 교정하기 위한 장치로서,
    솔리드 디스크를 포함하는 교정 기판
    을 포함하며,
    상기 솔리드 디스크는 상기 솔리드 디스크의 외경에 근접한 직경을 갖는 원을 따라 상기 솔리드 디스크를 관통해 배치된 복수의 스루 홀들을 갖는,
    진공 척을 갖는 기판 지지부 상의 기판 포지션을 교정하기 위한 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 솔리드 디스크는 석영, 실리콘, 실리콘 카바이드 또는 알루미늄 나이트라이드로 제조되는,
    진공 척을 갖는 기판 지지부 상의 기판 포지션을 교정하기 위한 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 솔리드 디스크는 150 mm, 200 mm, 300 mm, 또는 450 mm의 직경을 갖는,
    진공 척을 갖는 기판 지지부 상의 기판 포지션을 교정하기 위한 장치.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 솔리드 디스크는 450 마이크로미터 내지 1500 마이크로미터의 두께를 갖는,
    진공 척을 갖는 기판 지지부 상의 기판 포지션을 교정하기 위한 장치.
  14. 제10 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 스루 홀들은,
    복수의 세트들의 스루 홀들로 그룹핑되거나 ―상기 세트들의 스루 홀들은 서로 등거리로 이격됨―,
    서로 등거리로 이격된 16 개의 스루 홀들로 구성되거나, 또는
    서로 등거리로 이격된 4 개의 스루 홀들로 구성되는,
    진공 척을 갖는 기판 지지부 상의 기판 포지션을 교정하기 위한 장치.
  15. 제10 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀봉 링을 포함하는 기판 지지부
    를 더 포함하며,
    상기 밀봉 링은 기판을 상기 기판 지지부에 진공 척킹하기 위한 진공 구역을 둘러싸며,
    상기 복수의 스루 홀들이 배치되는 상기 원은 상기 밀봉 링의 내경(inner diameter)보다 더 크지만 상기 내경에 근접한 제1 직경을 갖거나, 또는 상기 밀봉 링의 상기 내경보다 더 작거나 또는 상기 내경에 근접한 제2 직경을 갖는,
    진공 척을 갖는 기판 지지부 상의 기판 포지션을 교정하기 위한 장치.
KR1020197026528A 2017-02-14 2018-02-06 기판 프로세싱 시스템들에서의 기판 지지부들에 대한 기판 포지션 교정 KR102462261B1 (ko)

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