KR20220156915A - 기판 프로세싱 시스템들을 위한 고정밀 에지 링 센터링 - Google Patents

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KR20220156915A
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후이 링 한
시타라만 라마찬드란
마크 에스토크
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 에지 링 센터링 시스템은 기판 지지부 및 R 개의 에지 링 리프트 핀들을 포함하는 프로세싱 챔버를 포함하고, 여기서 R은 3보다 보다 크거나 같은 정수이다. 에지 링은 하단 표면 상에 위치된 P 개의 홈들을 포함하고, 여기서 P는 R보다 보다 크거나 같은 정수이다. 로봇 암은 엔드 이펙터를 포함한다. 제어기는, 광학 센서로 하여금 엔드 이펙터 상의 에지 링의 제 1 포지션을 센싱하게 하고; 로봇 암으로 하여금 에지 링 리프트 핀들의 제 1 중심 위치로 에지 링을 전달하게 하고; 에지 링 리프트 핀들로부터 에지 링을 회수하고; 그리고 광학 센서로 하여금 엔드 이펙터 상의 에지 링의 제 2 포지션을 센싱하게 하도록 구성된다.

Description

기판 프로세싱 시스템들을 위한 고정밀 에지 링 센터링
본 개시는 기판 프로세싱 시스템들을 위한 에지 링 센터링, 보다 구체적으로 플라즈마 프로세싱 시스템들을 위한 제거 가능한 에지 링들의 고정밀 센터링에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술의 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시하기 위한 목적이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들을 처리하기 위해 사용될 수도 있다. 기판 상에서 수행될 수도 있는 예시적인 프로세스들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD), 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD), 전도체 에칭, 및/또는 다른 에칭, 증착, 또는 세정 프로세스들을 포함한다. 기판은 기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버의 페데스탈 (pedestal), 정전 척 (electrostatic chuck; ESC), 등과 같은 기판 지지부 상에 배치될 수도 있다. 에칭 동안, 하나 이상의 전구체들을 포함하는 가스 혼합물들이 프로세싱 챔버 내로 도입될 수도 있고 플라즈마가 화학 반응들을 개시하기 위해 사용될 수도 있다.
기판 지지부는 기판을 지지하도록 구성된 세라믹 층을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 기판은 프로세싱 동안 세라믹 층에 정전기적으로 클램핑될 수도 있다. 기판 지지부는 기판 지지부의 외측 부분 (예를 들어, 주변부 외부 및/또는 주변부에 인접한) 둘레에 배치된 에지 링을 포함할 수도 있다. 에지 링은 기판 위에 위치된 플라즈마를 한정 (confine) 및/또는 성형하고 (shape) 에칭 균일도를 개선하도록 제공될 수도 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 에지 링 센터링 시스템은 기판 지지부 및 R 개의 에지 링 리프트 핀들을 포함하는 프로세싱 챔버를 포함하고, 여기서 R은 3보다 보다 크거나 같은 정수이다. 에지 링은 하단 표면 상에 위치된 P 개의 홈들을 포함하고, 여기서 P는 R보다 보다 크거나 같은 정수이다. 로봇 암은 엔드 이펙터를 포함한다. 제어기는, 광학 센서로 하여금 엔드 이펙터 상의 에지 링의 제 1 포지션을 센싱하게 하고; 로봇 암으로 하여금 에지 링 리프트 핀들의 제 1 중심 위치로 에지 링을 전달하게 하고; 에지 링 리프트 핀들로부터 에지 링을 회수하고; 그리고 광학 센서로 하여금 엔드 이펙터 상의 에지 링의 제 2 포지션을 센싱하게 하도록 구성된다.
다른 특징들에서, 제어기는 제 2 포지션과 제 1 포지션 사이의 차 (difference) 에 기초하여 제 1 오프셋을 생성하도록 더 구성된다. 제어기는 제 1 중심 위치 및 제 1 오프셋에 기초하여 에지 링에 대한 제 1 조정된 중심 위치를 생성하도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 제어기는 로봇 암으로 하여금 제 1 조정된 중심 위치에 기초하여 에지 링 리프트 핀들 상으로 에지 링을 전달하게 하고; 에지 링 리프트 핀들로부터 에지 링을 회수하고; 그리고 광학 센서로 하여금 로봇 암상의 에지 링의 제 3 포지션을 센싱하게 하도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 제어기는 제 3 포지션과 제 2 포지션 사이의 차에 기초하여 제 2 오프셋을 생성하도록 더 구성된다. 제어기는 제 1 조정된 중심 위치 및 제 2 오프셋에 기초하여 제 2 조정된 중심 위치를 생성하도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 제어기는 로봇 암으로 하여금 제 2 조정된 중심 위치에 기초하여 에지 링 리프트 핀들 상으로 에지 링을 전달하게 하고; 에지 링 리프트 핀들로부터 에지 링을 회수하고; 그리고 광학 센서로 하여금 로봇 암상의 에지 링의 제 4 포지션을 센싱하게 하도록 더 구성된다. 제어기는 제 4 포지션과 제 3 포지션 사이의 차에 기초하여 제 3 오프셋을 생성하도록 더 구성된다. 제어기는 제 3 오프셋을 미리 결정된 오프셋과 비교하도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 제어기는 비교에 기초하여 에지 링이 센터링되는지 여부를 결정하도록 더 구성된다. P 개의 홈들은 "V"-형상이다. P 개의 홈들은 에지 링의 하단 표면 둘레에 360 °/P로 이격된다. P 개의 홈들은 "V"-형상이다. P 개의 홈들의 최하단 부분은 방사상 방향으로 연장한다.
본 개시의 추가 적용 가능 영역들은 상세한 기술 (description), 청구항들 및 도면들로부터 자명해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시의 목적들을 위해 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 플라즈마 프로세싱 시스템의 일 예의 기능적 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른 프로세싱 챔버, 엔드 이펙터를 포함하는 로봇 암, 및 에지 링의 일 예의 사시도이다.
도 3은 본 개시에 따른 기판 지지부 및 리프트 핀에 의해 지지된 에지 링의 일 예의 단면도이다.
도 4는 본 개시에 따른 홈들을 포함하는 에지 링의 일 예의 저면 평면도 (bottom plan view) 이다.
도 5은 본 개시에 따른 에지 링을 센터링하기 위한 방법의 일 예의 플로우차트이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
일부 기판 시스템들에서, 에지 링은 플라즈마를 성형하고 (shape) 에칭 균일도를 증가시키기 위해 사용될 수도 있다. 에지 링이 부식됨에 따라, 에지 링의 높이는 부식에도 불구하고 에칭 균일도 (uniformity) 를 유지하도록 에지 링 리프트 핀들에 의해 조정될 수도 있다. 복수의 기판들을 프로세싱한 후, 에지 링은 플라즈마에 의해 충분히 마모되고 교체되어야 한다.
일부 기판 프로세싱 시스템들은 통상적으로 프로세싱 챔버로부터 기판들을 전달하고 제거하기 위해 사용되는 로봇 암을 사용하여 진공을 파괴하지 않고 에지 링을 교체할 수 있다. 본 개시에 따른 시스템들 및 방법들은 기판 지지부에 대해 에지 링을 정밀하게 센터링하기 위해 사용될 수도 있다.
이제 도 1을 참조하면, 일 예시적인 기판 프로세싱 시스템 (100) 이 도시된다. 단지 예를 들면, 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 RF 플라즈마를 사용한 에칭 및/또는 다른 타입들의 기판 프로세싱을 수행하기 위해 사용될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 다른 컴포넌트들을 인클로징하고 (enclose) RF 플라즈마를 담는 프로세싱 챔버 (102) 를 포함한다. 프로세싱 챔버 (102) 는 상부 전극 (104) 및 정전 척 (ESC) 과 같은, 기판 지지부 (106) 를 포함한다. 동작 동안, 기판 (108) 이 기판 지지부 (106) 상에 배치된다. 특정한 기판 프로세싱 시스템 (100) 및 프로세싱 챔버 (102) 가 일 예로서 도시되지만, 본 개시의 원리들은 리모트 플라즈마 생성 및 (예를 들어, 플라즈마 튜브, 마이크로파 튜브를 사용하는) 전달을 사용하는 등 기판 프로세싱 시스템과 같은, 에지 링들을 사용하는 다른 타입들의 기판 프로세싱 시스템들 및 챔버들에 적용될 수도 있다.
단지 예를 들면, 상부 전극 (104) 은 프로세스 가스들을 도입하고 분배하는 샤워헤드 (109) 와 같은 가스 분배 디바이스를 포함할 수도 있다. 샤워헤드 (109) 는 프로세싱 챔버의 상단 표면에 연결된 일 단부를 포함하는 스템 부분을 포함할 수도 있다. 베이스 부분은 일반적으로 원통형이고, 프로세싱 챔버의 상단 표면으로부터 이격되는 위치에서 스템 부분의 반대편 단부로부터 방사상 외측으로 연장한다. 샤워헤드의 베이스 부분의 기판-대면 표면 또는 대면플레이트는 복수의 홀들을 포함하고, 이를 통해 프로세스 가스 또는 퍼지 가스가 흐른다. 대안적으로, 상부 전극 (104) 은 전도성 플레이트를 포함할 수도 있고 그리고 프로세스 가스들이 또 다른 방식으로 도입될 수도 있다.
기판 지지부 (106) 는 전도성이며 하부 전극으로서 작용하는 베이스플레이트 (110) 를 포함한다. 베이스플레이트 (110) 는 세라믹 층 (112) 을 지지한다. 일부 예들에서, 세라믹 층 (112) 은 저항성 히터들, RF 전극들, 및/또는 정전 전극들 (모두 도시되지 않음) 을 포함할 수도 있다. 본딩 층 (114) 이 세라믹 층 (112) 과 베이스플레이트 (110) 사이에 배치될 수도 있으며 내열 층으로서 작용할 수도 있다. 베이스플레이트 (110) 는 베이스플레이트 (110) 를 통해 냉각제를 흘리기 위한 하나 이상의 냉각제 채널들 (116) 을 포함할 수도 있다.
RF 생성 시스템 (120) 이 RF 전압을 생성하고 상부 전극 (104) 및 하부 전극 (예를 들어, 기판 지지부 (106) 의 베이스플레이트 (110)) 중 하나로 출력한다. 상부 전극 (104) 및 베이스플레이트 (110) 중 다른 하나는 DC 접지될 수도 있거나, AC 접지될 수도 있거나, 또는 플로팅 (floating) 할 수도 있다. 단지 예를 들면, RF 생성 시스템 (120) 은 매칭 및 분배 네트워크 (124) 에 의해 상부 전극 (104) 또는 베이스플레이트 (110) 에 피딩되는 (feed) RF 전압을 생성하는 RF 전압 생성기 (122) 를 포함할 수도 있다. RF 생성 시스템 (120) 은 CCP (Capacitively Coupled Plasma) 시스템에 대응하지만, 본 개시의 원리들은 또한 단지 예를 들면, TCP (Transformer Coupled Plasma) 시스템들, ICP (inductively coupled plasma) 시스템들, CCP 캐소드 시스템들, 리모트 마이크로파 플라즈마 생성 및 전달 시스템들, 등과 같은 다른 적합한 시스템들에서 구현될 수도 있다.
가스 전달 시스템 (130) 이 하나 이상의 가스 소스들 (132-1, 132-2, … 및 132-N) (집합적으로 가스 소스들 (132)) 을 포함하고, 여기서 N은 0보다 보다 큰 정수이다. 가스 소스들 (132) 은 하나 이상의 프로세스 가스들, 불활성 가스들, 퍼지 가스들, 에칭 가스들, 전구체들, 및 이들의 가스 혼합물들을 공급한다. 기화된 전구체가 또한 사용될 수도 있다. 가스 소스들 (132) 은 밸브들 (134-1, 134-2, … 및 134-N) (집합적으로 밸브들 (134)) 및 질량 유량 제어기들 (Mass Flow Controllers; MFC들) (136-1, 136-2, … 및 136-N) (집합적으로 MFC들 (136)) 에 의해 매니폴드 (140) 에 연결된다. 매니폴드 (140) 의 출력이 프로세싱 챔버 (102) 에 피딩된다. 단지 예를 들면, 매니폴드 (140) 의 출력은 샤워헤드 (109) 에 피딩된다.
온도 제어기 (142) 가 세라믹 층 (112) 에 배치된 TCEs (Thermal Control Elements) 와 같은 복수의 가열 엘리먼트들 (144) 에 연결될 수도 있다. 예를 들어, 가열 엘리먼트들 (144) 은 이로 제한되는 것은 아니지만, 멀티-존 가열 플레이트의 각각의 존들에 대응하는 매크로 가열 엘리먼트들 및/또는 멀티-존 가열 플레이트의 복수의 존들에 걸쳐 배치된 마이크로 가열 엘리먼트들의 어레이를 포함할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 기판 지지부 (106) 및 기판 (108) 의 온도를 제어하기 위해 복수의 가열 엘리먼트들 (144) 을 제어하도록 사용될 수도 있다.
온도 제어기 (142) 는 냉각제 채널들 (116) 을 통한 냉각제 플로우를 제어하도록 냉각제 어셈블리 (146) 와 연통할 수도 있다. 예를 들어, 냉각제 어셈블리 (146) 는 냉각제 펌프 및 저장부를 포함할 수도 있다. 온도 제어기 (142) 는 기판 지지부 (106) 를 냉각하기 위해 냉각제 채널들 (116) 을 통해 냉각제를 선택적으로 흘리도록 냉각제 어셈블리 (146) 를 동작시킨다.
밸브 (150) 및 펌프 (152) 가 프로세싱 챔버 (102) 로부터 반응 물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다. 시스템 제어기 (160) 가 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 컴포넌트들을 제어하도록 사용될 수도 있다. 로봇 (170) 이 기판 지지부 (106) 상으로 기판들을 전달하고, 기판 지지부 (106) 로부터 기판들을 제거하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 로봇 (170) 은 기판 지지부 (106) 와 로드 록 (172) 사이에서 기판들을 이송할 수도 있다. 별도의 제어기들로 도시되었지만, 온도 제어기 (142) 는 시스템 제어기 (160) 내에서 구현될 수도 있다. 일부 예들에서, 보호 시일 (seal) (176) 이 세라믹 층 (112) 과 베이스플레이트 (110) 사이의 본딩 층 (114) 의 주변부 둘레에 제공될 수도 있다.
에지 링 (180) 이 프로세싱 동안 기판 지지부 (106) 를 둘러싼다. 에지 링 (180) 은 기판 지지부 (106) 에 대해 이동 가능하다 (예를 들어, 수직 방향으로 위아래로 이동 가능). 예를 들어, 에지 링 (180) 은 이하에 보다 상세히 기술된 바와 같이 제어기 (160) 에 응답하여 액추에이터 및 에지 링 리프트 핀들 (예를 들어, 도 3 참조) 을 통해 제어될 수도 있다. 광학 센서 (182) 는 로봇 (170) 의 암/엔드 이펙터에 대한 에지 링 (180) 의 위치를 측정하도록 사용될 수도 있다.
기판 지지부에 대한 에지 링의 캘리브레이팅된 중심 위치 (center location) 는 임의의 적합한 방법을 사용하여 처음에 결정될 수 있다. 캘리브레이션 프로세스의 적합한 예는 명칭이 "Edge Ring Centering Method Using Ring Dynamic Alignment Data"이고, 2020년 1월 20일에 허여되었으며, 공동 양도된 미국 특허 제 10,541,768 호에 기술되며, 이는 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된다.
미국 특허 제 10,541,768 호에 기술된 캘리브레이션 프로세스에서, 에지 링은 경사진 (sloped) 표면을 포함하고 하부 에지 링은 상보적인 경사진 표면을 포함한다. 경사진 표면들이 오버랩할 때, 에지 링은 기판 표면 상에 편평하게 안착될 (seated flat) 때까지 이동하거나 슬라이딩하는 경향이 있다. 에지 링이 경사진 표면들로 인해 이동할 때, 광학 센서는 포지션 또는 오프셋의 변화들을 측정하도록 사용될 수 있다. 미리 결정된 문턱 값 보다 보다 큰 0이 아닌 오프셋 값들은 에지 링이 충분히 정렬되지 않을 때 발생한다.
캘리브레이션 프로세스는 로봇이 4개의 직교하는 방향들로 기판 지지부를 가로질러 에지 링을 이동시키는 반복적인 프로세스이다. 광학 센서는 에지 링의 전달 및 제거 각각 전 및 후에 로봇 암의 엔드 이펙터 상의 에지 링의 포지션을 측정한다. 제어기는 오프셋들을 계산하기 위해 배치 전 및 배치 후 포지션의 변화들을 사용하고 결국 상당한 수의 반복들 후에 캘리브레이팅된 중심 위치를 결정한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 캘리브레이션 프로세스는 통상적으로 수렴하는데 (converge) 12 시간보다 보다 긴 기간이 걸린다. 더욱이, 캘리브레이션 프로세스는 에지 링이 교체될 때마다 반복되고, 이는 동작 시간 및 효율을 감소시킨다.
일부 예들에서, 수정된 캘리브레이션 프로세스가 사용된다. 본 개시에 따른 최초 캘리브레이션 프로세스 동안, 에지 링은 에지 링 리프트 핀들 상에 배치되고 하나 이상의 심 (shim) 들은 중간 에지 링 또는 하단 에지 링과 같은 하나 이상의 주변 컴포넌트들에 대해 에지 링을 처음에 센터링하도록 사용된다. 이어서 심들이 제거된다. 로봇의 엔드 이펙터는 에지 링을 제거하기 위해 사용되고 에지 링의 포지션은 광학 센서에 의해 결정된다. 그 후, 에지 링은 중심 위치 주변에 직교하는 방향들로 전달되고, 포지션들이 측정되고 오프셋들이 계산된다. 결국, 캘리브레이팅된 중심 위치는 이동들 및 오프셋들에 기초하여 결정된다. 그 후, (제한된 수의 전달 및 제거 반복들을 사용하여) 이하에 기술된 훨씬 보다 짧은 캘리브레이션 프로세스가 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 교체 에지 링들은 복수 회 (예를 들어, 3 내지 5 회) 전달되고 제거될 수 있고 에지 링은 15 분 보다 보다 짧음 (실질적으로 12 시간 보다 보다 짧음) 이내에 캘리브레이팅된 중심 위치의 30 ㎛ 내에 센터링될 수 있다.
이제 도 2를 참조하여, 프로세싱 챔버 (102) 는 상단 표면, 측면들 및 하단 표면을 포함하는 인클로저 (210) 를 포함한다. 챔버 포트 (214) 는 기판들이 전달되고 제거되는 도어 또는 개구부 (218) 를 포함한다. 보다 구체적으로, 엔드 이펙터 (232) 를 갖는 로봇 암 (234) 은 기판 처리 전에 개구부 (218) 를 통해 기판 지지부 상으로 기판들을 전달하고 기판 처리 후에 기판 지지부로부터 기판들을 제거한다. 일부 예들에서, 로봇 암 (234) 은 진공에서 동작하는 기판 이송 모듈의 일부를 형성할 수도 있다.
로봇 암 (234) 은 또한 챔버 포트 (214) 를 통해 프로세싱 챔버로부터 마모된 에지 링 (220) 을 제거한 후 프로세싱 챔버로 새로운 에지 링 (220) 을 전달하도록 사용될 수도 있다. 로봇 암 (234) 은 하나 이상의 엔드 이펙터들 (232) (엔드 이펙터들 (232-1 및 232-2) 이 도시됨) 을 포함한다. 도 2에서, 에지 링 (220) 은 엔드 이펙터 (232-1) 상에 배치된다. 일부 예들에서, 광학 센서 (240) 는 엔드 이펙터 상의 에지 링의 포지션을 센싱하도록 챔버 포트 (214) 의 개구부 (218) 에 인접하게 배치되지만, 챔버의 내부 또는 외부의 다른 위치들이 사용될 수 있다.
이하에 더 기술될 바와 같이, 로봇 암 (234) 은 처음에 캘리브레이팅된 중심 포지션 및/또는 이전의 중심 포지션을 사용하여 에지 링 리프트 핀들 (예를 들어 도 4 참조) 상에 에지 링 (220) 을 배치한다. 에지 링 (220) 은 에지 링 리프트 핀들과 정렬하는 홈들 (도 3 및 도 4 참조) 을 포함한다. 일부 예들에서, 홈들의 수는 에지 링 리프트 핀들의 수 보다 보다 크거나 같다. 에지 링 (220) 은 로봇 암이 에지 링 리프트 핀들 상에 에지 링 (220) 을 전달한 후 배치 포지션으로부터 이동할 수도 있다. 즉, 에지 링 (220) 이 에지 링 리프트 핀들 상에 안착될 (seated) 때 에지 링 (220) 은 배치 포지션으로부터 이동할 수도 있다.
에지 링 (220) 이 안착된 후, 로봇 암 (234) 은 에지 링 (220) 을 픽업하고 광학 센서를 사용하여 로봇 암 (234) 상의 에지 링 (220) 의 새로운 포지션을 측정한다. 제어기는 오프셋 (에지 링의 이전 포지션과 에지 링의 새로운 포지션 간의 차) 을 계산한다.
에지 링의 센터링된 위치 (centered location) 는 (오프셋을 제거하기 위해) 오프셋 및 이전 중심 포지션에 기초하여 조정된다. 즉, 중심 위치는 오프셋을 제거하기 위해 오프셋의 반대 방향으로 조정된다. (이전의 중심 위치 및 오프셋에 기초하여) 새로운 중심 위치를 사용하여, 로봇 암 (234) 은 에지 링 리프트 핀들 상에 에지 링 (220) 의 홈들을 배치한다. 일부 예들에서, 프로세스는 Q회 반복되고, 여기서 Q는 정수이다. 일부 예들에서, 상대적으로 적은 수의 반복들이 수행될 수 있다. 일부 예들에서, Q <10. 다른 예들에서, Q = 3 또는 Q = 5.
Q회 반복들 후, 최종 오프셋 값이 결정되고 오프셋 문턱 값과 비교된다. 최종 오프셋 값이 중심 위치에 대응하는 오프셋 문턱 값보다 보다 작거나 같다면, 에지 링은 적절히 센터링된 것으로 간주되고 기판 프로세싱 챔버는 기판 처리들을 진행할 수 있다.
최종 오프셋 값이 문턱 값보다 보다 크다면, 에지 링은 적절히 센터링되는 것으로 간주되지 않는다. 오프셋이 문턱 값보다 보다 크다면, 광학 센서는 캘리브레이션을 벗어 났을 수도 있고 그리고/또는 에지 링의 하단 표면 상의 홈들 중 하나 이상이 대응하는 에지 링 리프트 핀들 중 하나 이상과 적절히 콘택트하지 않을 수도 있다.
이제 도 3을 참조하면, 기판 지지부 (320) 는 제 1 층 (330), 본딩 층 (332), 및 베이스플레이트 (334) 를 포함하는 것으로 도시된다. 일부 예들에서, 제 1 층 (330) 은 세라믹으로 이루어지고 정전 전극들, RF 전극들, 및/또는 가열 엘리먼트들을 포함한다. 하부 에지 링 (336) 은 베이스플레이트 (334) 의 방사상으로 외부에 그리고 에지 링 (220) 의 적어도 부분적으로 방사상으로 외부에 배치된다. 에지 링 (220) 은 에지 링 (220) 의 하단 표면 상에 위치된 홈들 (350) 내로 연장하는 에지 링 리프트 핀들 (340) 상에 배치된다. 에지 링 리프트 핀 (340) 은 에지 링 (220) 을 지지하고 홈들 (350) 에 의해 수용된다.
이제 도 4를 참조하면, 에지 링 (220) 은 환형 바디 (410) 및 에지 링 (220) 의 하단 표면 상에 위치된 복수의 홈들 (350-1, 350-2,…, 및 350-P)(여기서 P는 3보다 보다 크거나 같은 정수임) 을 포함한다. 일부 예들에서, 홈들 (350) 은 "V"-형상을 갖는 캐비티를 규정한다. 일부 예들에서, 에지 링 (220) 은 360 °/P로 방위각으로 이격된 P 개의 홈들 (350) 을 포함한다. 일부 예들에서, 복수의 홈들 (350-1, 350-2,…, 및 350-P) 의 최하단 부분 또는 슬롯은 일반적으로 에지 링의 환형 바디가 기판 지지부의 상부 표면에 평행하게 놓일 때 기판 지지부의 상부 표면에 평행하게 연장한다. 복수의 홈들 (350-1, 350-2,…, 및 350-P) 의 최하단 부분들은 에지 링의 중심에 대해 방사상 방향으로 연장한다.
도 5를 참조하면, 에지 링을 센터링하기 위한 방법 (500) 이 도시된다. (510) 에서, 에지 링 중심 위치가 캘리브레이팅된다. 일부 예들에서, 상기 기술된 캘리브레이션 방법이 사용되지만, 다른 타입들의 캘리브레이션이 사용될 수 있다. (512) 에서, Q는 0으로 설정된다. (514) 에서, 에지 링 포지션은 로봇의 엔드 이펙터 상에서 측정된다. 에지 링은, (516) 에서, 로봇 암의 엔드 이펙터를 사용하여 (에지 링 리프트 핀들이 홈들에 있는 상태로) 에지 링 리프트 핀들 상에 배치된다. 로봇 암은 에지 링을 해제 (release) 하고 에지 링이 에지 링 리프트 핀들 상에 안착되게 된다.
(518) 에서, 에지 링은 로봇을 사용하여 제거된다. (522) 에서, 에지 링의 포지션은 광학 센서를 사용하여 결정되고 캘리브레이팅된 에지 링 중심 위치 또는 이전 에지 링 중심 위치로부터 오프셋이 계산된다. (526) 에서, 오프셋이 중심 위치에 적용된다. 즉, 로봇 암은 중심 위치를 조정하고 오프셋을 제거하기 위해 오프셋에 반대되는 방향으로 이동된다. (530) 에서, Q는 Q + 1로 설정된다.
(534) 에서, 방법은 Q = M인지 여부를 결정하고, 여기서 Q 및 M은 정수들이다. 일부 예들에서, M은 2보다 보다 크거나 같다 (예를 들어, 3, 5, 등). (534) 가 거짓이면, 방법은 (514) 로 돌아가고 반복된다. (534) 가 참이면, 방법은 (538) 에서 계속되고 마지막 오프셋 값 (Offsetlast) 이 오프셋 문턱 값 (OffsetTH) 이하인지 여부를 결정한다. (538) 이 참이면, 오프셋이 미리 결정된 문턱 값 내에 있기 때문에 (544) 에서 에지 링은 센터링되는 것으로 간주된다. (538) 이 거짓이면, (542) 에서 에러가 발생하고 오프셋이 미리 결정된 문턱 값보다 크기 때문에 에지 링은 센터링되는 것으로 간주되지 않는다. 일부 예들에서, 기판 프로세싱 시스템은 에지 링 센터링 문제의 추가 진단을 허용하도록 디스에이블될 수도 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 본 명세서에 기술된 에지 링 센터링 시스템은 상대적으로 짧은 기간 내에 에지 링을 높은 정확도로 에지 링 리프트 핀들 상에 반복적으로 배치할 수 있다. 일부 예들에서, 에지 링 센터링 시스템은 기판 이송 모듈 암 당 챔버 당 15 분 내에 에지 링을 30 ㎛ (및 15 ㎛ 3 sigma) 내에 배치할 수 있다.
전술한 기술은 본질적으로 단지 예시이고, 어떠한 방식으로도 본 개시, 이의 적용 예, 또는 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시가 특정한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 다른 수정들이 도면들, 명세서 및 이하의 청구항들의 연구 시 자명해질 것이기 때문에 이렇게 제한되지 않아야 한다. 방법의 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시 예들 각각이 특정한 피처들을 갖는 것으로 상기 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시 예에 대해 기술된 이들 피처들 중 임의의 하나 이상의 피처들은, 조합이 명시적으로 기술되지 않아도, 임의의 다른 실시 예들의 피처들로 및/또는 임의의 다른 실시 예들의 피처들과 조합하여 구현될 수 있다. 즉, 기술된 실시 예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시 예들의 또 다른 실시 예들과의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다.
엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 관계 및 기능적 관계는, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)" 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적 (direct)"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트들이 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 구 A, B 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B 및 적어도 하나의 C"를 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
일부 구현 예들에서, 제어기는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱을 위한 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정한 프로세싱 컴포넌트들 (기판 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 기판 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자 장치와 통합될 수도 있다. 전자 장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는, "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정들, 진공 설정들, 전력 설정들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정들, RF 매칭 회로 설정들, 주파수 설정들, 플로우 레이트 설정들, 유체 전달 설정들, 위치 및 동작 설정들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 기판 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자 장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASICs (Application Specific Integrated Circuits) 로서 규정되는 칩들, 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 기판 상에서 또는 반도체 기판에 대한 특정한 프로세스를 수행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들, 및/또는 기판의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피 (recipe) 의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 그렇지 않으면 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 기판 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부 또는 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하거나, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하거나, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하거나, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하거나, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하거나, 새로운 프로세스를 시작하기 위해서, 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 가 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는, 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정 사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성되는 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공통 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 일 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는 원격으로 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, 물리적 기상 증착 (Physical Vapor Deposition; PVD) 챔버 또는 모듈, CVD 챔버 또는 모듈, ALD 챔버 또는 모듈, 원자 층 에칭 (Atomic Layer Etch; ALE) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈 및 반도체 기판들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 기판들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.

Claims (13)

  1. 플라즈마 프로세싱 시스템을 위한 에지 링 센터링 시스템에 있어서,
    기판 지지부 및 R 개의 에지 링 리프트 핀들을 포함하는 프로세싱 챔버로서, R은 3보다 보다 크거나 같은 정수인, 상기 프로세싱 챔버;
    하단 표면 상에 위치된 P 개의 홈들을 포함하는 에지 링으로서, P는 R보다 보다 크거나 같은 정수인, 상기 에지 링;
    엔드 이펙터를 포함하는 로봇 암;
    광학 센서; 및
    제어기를 포함하고, 상기 제어기는,
    상기 광학 센서로 하여금 상기 엔드 이펙터 상의 상기 에지 링의 제 1 포지션을 센싱하게 하고;
    상기 로봇 암으로 하여금 상기 에지 링 리프트 핀들의 제 1 중심 위치로 상기 에지 링을 전달하게 하고;
    상기 에지 링 리프트 핀들로부터 상기 에지 링을 회수하고; 그리고
    상기 광학 센서로 하여금 상기 엔드 이펙터 상의 상기 에지 링의 제 2 포지션을 센싱하게 하도록 구성되는, 에지 링 센터링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 2 포지션과 상기 제 1 포지션 사이의 차에 기초하여 제 1 오프셋을 생성하도록 더 구성되는, 에지 링 센터링 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 중심 위치 및 상기 제 1 오프셋에 기초하여 상기 에지 링에 대한 제 1 조정된 (adjusted) 중심 위치를 생성하도록 더 구성되는, 에지 링 센터링 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 로봇 암으로 하여금 상기 제 1 조정된 중심 위치에 기초하여 상기 에지 링 리프트 핀들 상으로 상기 에지 링을 전달하게 하고;
    상기 에지 링 리프트 핀들로부터 상기 에지 링을 회수하고; 그리고
    상기 광학 센서로 하여금 상기 로봇 암 상의 상기 에지 링의 제 3 포지션을 센싱하게 하도록 더 구성되는, 에지 링 센터링 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 3 포지션과 상기 제 2 포지션 사이의 차에 기초하여 제 2 오프셋을 생성하도록 더 구성되는, 에지 링 센터링 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 조정된 중심 위치 및 상기 제 2 오프셋에 기초하여 제 2 조정된 중심 위치를 생성하도록 더 구성되는, 에지 링 센터링 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 로봇 암으로 하여금 상기 제 2 조정된 중심 위치에 기초하여 상기 에지 링 리프트 핀들 상으로 상기 에지 링을 전달하게 하고;
    상기 에지 링 리프트 핀들로부터 상기 에지 링을 회수하고; 그리고
    상기 광학 센서로 하여금 상기 로봇 암 상의 상기 에지 링의 제 4 포지션을 센싱하게 하도록 더 구성되는, 에지링 센터링 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 4 포지션과 상기 제 3 포지션 사이의 차에 기초하여 제 3 오프셋을 생성하도록 더 구성되는, 에지 링 센터링 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 3 오프셋을 미리 결정된 오프셋과 비교하도록 더 구성되는, 에지 링 센터링 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 비교에 기초하여 상기 에지 링이 센터링되는지 여부를 결정하도록 더 구성되는, 에지 링 센터링 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 P 개의 홈들은 "V"-형상인, 에지 링 센터링 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 P 개의 홈들은 상기 에지 링의 상기 하단 표면 둘레에 360 °/P로 이격되는, 에지 링 센터링 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 P 개의 홈들은 "V"-형상이고, 그리고 상기 P 개의 홈들의 최하단 부분은 방사상 방향으로 연장하는, 에지 링 센터링 시스템.
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