KR102422119B1 - 모니터링 디바이스를 갖는 처리 툴 - Google Patents
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Abstract
실시예들은 식각 또는 증착 속도들을 모니터링하거나, 웨이퍼 제조 프로세스의 작동을 제어하기 위한 시스템들, 디바이스들, 및 방법들을 포함한다. 실시예에서, 처리 툴은, 챔버 체적 주위에 라이너 벽을 갖는 처리 챔버, 및 라이너 벽의 홀을 통해 챔버 체적에 노출되는 센서를 갖는 모니터링 디바이스를 포함한다. 센서는 웨이퍼 제조 프로세스 동안 챔버 체적 내에서 발생하는 물질 증착 및 제거 속도들을 실시간으로 측정할 수 있다. 모니터링 디바이스는 센서 또는 블랭크 영역을 라이너 벽의 홀을 통해 챔버 체적에 선택적으로 노출시키기 위해 홀에 대해 이동될 수 있다. 이에 따라, 챔버 체적에서 수행되고 있는 웨이퍼 제조 프로세스는 센서에 의해 모니터링될 수 있고, 센서는 인-시튜 챔버 세정 프로세스 동안 챔버 체적으로부터 밀봉될 수 있다.
Description
실시예들은 기판 처리의 분야에 관한 것으로, 특히, 처리 툴에서의 물질 증착 또는 물질 제거를 측정하기 위한 디바이스들 및 방법들에 관한 것이다.
반도체 디바이스들의 제조는, 예를 들어, 증착 또는 식각 프로세스들을 사용하는 웨이퍼 처리 툴에 의한, 기판 상의 물질, 더 구체적으로 반도체 물질의 증착 및 제거를 수반할 수 있다. 식각 프로세스들은 전통적인 반응성 이온 식각(RIE) 및 라디칼들-기반 선택적 제거 프로세스들(SRP들), 및 이들의 조합들을 포함한다. 증착 프로세스들은 열 화학 기상 증착(CVD) 및 플라즈마 강화 CVD 프로세스들을 포함한다. 명시된 양의 반도체 물질을 정확하게 증착시키거나 제거하기 위해, 막 두께 측정 기법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 물질 증착 속도 및 물질 제거 속도는, 주어진 양의 시간 동안 반도체 물질의 웨이퍼를 처리하고, 그 다음, 증착되거나 제거된 막의 양을 타원계(ellipsometer)를 사용하여 측정함으로써, 간접적으로 측정될 수 있다. 게다가, 웨이퍼 제조 프로세스 동안 증착/제거 속도들을 간접적으로 추정하기 위해, 증착/제거 속도들과 상관되는 이차 인자들을 측정하는 데에 센서들이 사용되어 왔다.
실시예들은 물질 증착 또는 제거의 양 또는 속도를 검출하기 위한 센서들을 갖는 처리 장비를 포함한다. 실시예에서, 처리 장비는 챔버 체적 주위에 라이너 벽을 갖는 프로세스 챔버를 포함하는 처리 툴을 포함한다. 라이너 벽은 챔버 체적과 외측 라이너 표면 사이의 홀을 포함한다. 처리 툴은 센서를 갖는 모니터링 디바이스를 포함하고, 센서는 센서 축을 따라 홀과 정렬된 센서 표면을 포함한다. 게다가, 센서는 물질이 센서 표면으로부터 제거될 때 변하는 파라미터를 포함한다. 이에 따라, 모니터링 디바이스는, 변하는 파라미터에 기초하여 프로세스 특성들을 결정함으로써 웨이퍼 제조 프로세스를 모니터링할 수 있다.
실시예에서, 모니터링 디바이스는 중심 축을 따라 연장되는 디바이스 몸체를 포함한다. 디바이스 몸체는 중심 축에 직교하는 단부 면을 포함하고, 단부 면은 함몰부를 포함한다. 센서는 함몰부에 장착된다. 게다가, 센서 밀봉부는 단부 면 상에 장착되고 함몰부 주위로 연장된다. 센서 표면은 센서 밀봉부를 통해 주변 환경에 노출된다. 이에 따라, 센서 밀봉부는 센서를 챔버 체적에 노출시키기 위해 홀 주위의 라이너 벽과 단부 면 사이에서 압축될 수 있다. 대안적으로, 센서 밀봉부는 센서를 챔버 체적으로부터 격리시키기 위해 홀로부터 측방향으로 오프셋된 위치에서 단부 면과 라이너 벽 사이에서 압축될 수 있다.
실시예에서, 방법은 물질의 웨이퍼를 처리 툴의 챔버 체적 내로 로딩하는 단계를 포함한다. 방법은 챔버 체적에서 웨이퍼 제조 프로세스를 개시하는 단계를 포함한다. 물질은 웨이퍼 제조 프로세스 동안 홀을 통해 센서 표면으로부터 제거될 수 있다. 방법은 센서 표면으로부터 물질을 제거하는 것에 응답하여 센서의 파라미터의 변화를 검출하는 단계를 포함한다. 센서 표면으로부터 물질을 제거하는 속도는 파라미터의 변화에 기초하여 결정될 수 있다. 방법은 단부 면의 블랭크 영역을 홀에 노출시키는 단계, 및 라이너 벽을 세정하기 위해 인-시튜 챔버 세정 프로세스를 개시하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 센서는 웨이퍼 제조 프로세스, 예를 들어, 선택적 제거 프로세스를 모니터링하기 위해 홀에 노출될 수 있고, 인-시튜 챔버 세정 프로세스 동안 홀로부터 격리될 수 있다.
상기 요약이 모든 양상들의 포괄적 목록을 포함하는 것은 아니다. 위에서 요약된 다양한 양상들의 모든 적합한 조합들로부터 실시될 수 있는 모든 시스템들 및 방법들뿐만 아니라, 아래의 상세한 설명에 개시되고, 본 출원과 함께 출원된 청구항들에서 구체적으로 언급된 것들도 포함된다는 것이 고려된다. 그러한 조합들은 상기 요약에서 구체적으로 언급되지 않은 특정 장점들을 갖는다.
도 1은, 실시예에 따른 처리 시스템의 도면이다.
도 2는, 실시예에 따른, 프로세스 챔버 상에 장착된 모니터링 디바이스의 도면이다.
도 3은, 실시예에 따른, 챔버 체적에 노출되는 센서를 갖고 프로세스 챔버 상에 장착되는 모니터링 디바이스의 단면도이다.
도 4는, 실시예에 따른, 챔버 체적에 노출되는 블랭크 영역을 갖고 프로세스 챔버 상에 장착되는 모니터링 디바이스의 단면도이다.
도 5는, 실시예에 따른, 모니터링 디바이스의 사시도이다.
도 6은, 실시예에 따른, 모니터링 디바이스의 디바이스 헤드의 정면 사시도이다.
도 7은, 실시예에 따른, 모니터링 디바이스의 디바이스 헤드의 배면 사시도이다.
도 8은, 실시예에 따른, 프로세스 챔버 상에 장착된 모니터링 디바이스의 단면도이다.
도 9는, 실시예에 따른, 모니터링 디바이스의 전기 연결부의 상세도이다.
도 10은, 실시예에 따른, 프로세스 챔버 상에 장착된 자동화된 모니터링 디바이스의 단면도이다.
도 11은, 실시예에 따른, 자동화된 모니터링 디바이스의 전기 연결부의 상세도이다.
도 12는, 실시예에 따른, 자동화된 모니터링 디바이스의 공압 액추에이터의 상세도이다.
도 13-15는, 실시예에 따른, 모니터링 디바이스에 대한 유지보수 절차의 작동들을 보여주는 사시도들이다.
도 16은, 실시예에 따른, 처리 시스템의 모니터링 디바이스를 유지하는 데에 사용되는 지지 브라켓의 상세도이다.
도 17은, 실시예에 따른, 웨이퍼 제조 프로세스를 모니터링하는 방법의 작동들을 나타내는 흐름도의 도면이다.
도 18a-18b는, 실시예에 따른, 처리 시스템의 공진기 유형의 센서의 개략도들이다.
도 19는, 실시예에 따른, 처리 시스템의 트랜지스터 센서 유형의 센서의 개략도이다.
도 20은, 실시예에 따른, 처리 시스템의 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도를 예시한다.
도 2는, 실시예에 따른, 프로세스 챔버 상에 장착된 모니터링 디바이스의 도면이다.
도 3은, 실시예에 따른, 챔버 체적에 노출되는 센서를 갖고 프로세스 챔버 상에 장착되는 모니터링 디바이스의 단면도이다.
도 4는, 실시예에 따른, 챔버 체적에 노출되는 블랭크 영역을 갖고 프로세스 챔버 상에 장착되는 모니터링 디바이스의 단면도이다.
도 5는, 실시예에 따른, 모니터링 디바이스의 사시도이다.
도 6은, 실시예에 따른, 모니터링 디바이스의 디바이스 헤드의 정면 사시도이다.
도 7은, 실시예에 따른, 모니터링 디바이스의 디바이스 헤드의 배면 사시도이다.
도 8은, 실시예에 따른, 프로세스 챔버 상에 장착된 모니터링 디바이스의 단면도이다.
도 9는, 실시예에 따른, 모니터링 디바이스의 전기 연결부의 상세도이다.
도 10은, 실시예에 따른, 프로세스 챔버 상에 장착된 자동화된 모니터링 디바이스의 단면도이다.
도 11은, 실시예에 따른, 자동화된 모니터링 디바이스의 전기 연결부의 상세도이다.
도 12는, 실시예에 따른, 자동화된 모니터링 디바이스의 공압 액추에이터의 상세도이다.
도 13-15는, 실시예에 따른, 모니터링 디바이스에 대한 유지보수 절차의 작동들을 보여주는 사시도들이다.
도 16은, 실시예에 따른, 처리 시스템의 모니터링 디바이스를 유지하는 데에 사용되는 지지 브라켓의 상세도이다.
도 17은, 실시예에 따른, 웨이퍼 제조 프로세스를 모니터링하는 방법의 작동들을 나타내는 흐름도의 도면이다.
도 18a-18b는, 실시예에 따른, 처리 시스템의 공진기 유형의 센서의 개략도들이다.
도 19는, 실시예에 따른, 처리 시스템의 트랜지스터 센서 유형의 센서의 개략도이다.
도 20은, 실시예에 따른, 처리 시스템의 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도를 예시한다.
식각 및 증착 프로세스들의 실시간 인-시튜 모니터링, 또는 웨이퍼 제조 프로세스의 다른 제조 또는 제어를 위해 사용되는 시스템들, 디바이스들, 및 방법들이, 다양한 실시예들에 따라 설명된다. 이하의 설명에서, 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정한 세부 사항들이 열거된다. 실시예들이 이러한 특정한 세부 사항들 없이 실시될 수 있다는 점이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 경우들에서, 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해, 잘 알려진 양상들은 상세하게 설명되지 않는다. 또한, 첨부 도면들에 도시된 다양한 실시예들은 예시적인 표현들이며, 반드시 실척으로 도시되지는 않는다는 점을 이해해야 한다.
기존의 식각 및 증착 프로세스들은 개방 루프 프로세스들이다. 즉, 프로세스 레시피들은, 피드백 측정들 없이, 고정된 프로세스 시간들에 걸쳐 고정되고/되거나 수행되는 프로세스 파라미터들을 포함한다. 더 구체적으로, 프로세스의 프로세스 파라미터들을 제어하기 위해 사용되는 실시간 정보가 존재하지 않는다. 물질 증착 및 제거를 측정하기 위한 기존의 기법들은, 웨이퍼 제조 프로세스의 실시간 측정 및 제어를 제공하지 않거나, 증착/제거를 직접적으로 측정하기 보다는 이차 인자에 대한 상관관계에 기초하여 물질 증착/제거의 추정을 제공한다. 예를 들어, 막 두께를 측정하기 위해 엑스-시튜 타원계가 사용될 수 있지만, 타원계는 주기적인 모니터링이기 때문에, 타원계는 정상적인 생산 실행들을 위한 증착/제거 속도에서의 실시간 편위들 또는 드리프트들을 검출할 수 없다. 게다가, 이차 인자들, 예컨대, 플라즈마에서의 가스 농도들 또는 RF 정합 위치들을 측정하기 위해 처리 툴의 프로세스 챔버에 설치된 센서들은, 관심 변수들(증착/제거 속도들)을 직접적으로 측정하지 않는다. 이에 따라, 프로세스 모니터링 및 프로세스 제어에서의 이전 시도들은 식각 프로세스들, 선택적 제거 프로세스들 및 증착 프로세스들에 충분한 실시간 제어 방식을 제공하지 않았다.
기판 처리를 위한 인-시튜 식각 및 증착 속도들을 측정하기 위한 모니터링 디바이스를 포함하는 웨이퍼 처리 장비가 아래에서 설명된다. 모니터링 디바이스는 예를 들어 진공 조건들 하에서, 그리고 플라즈마 없는 조건들 하에서, 모든 압력 범위들에서 물질 증착 또는 물질 제거를 측정하기 위한 센서들을 포함한다. 모니터링 디바이스는 웨이퍼 제조 프로세스를 모니터링하기 위해 센서를 챔버 체적에 선택적으로 노출시킬 수 있다. 예를 들어, 센서는 센서 표면을 포함할 수 있고, 센서의 파라미터, 예를 들어, 공진 주파수는 물질이 센서 표면 상에 증착되거나 센서 표면으로부터 제거될 때 변할 수 있다. 따라서, 물질 증착 또는 제거 양들 또는 속도들의 실시간 측정뿐만 아니라, 그러한 양들 또는 속도들의 균일성도 모니터링될 수 있고, 웨이퍼 처리 시스템에 의해 수행되는 웨이퍼 제조 프로세스를 제어하는 데에 사용될 수 있다. 모니터링 디바이스는, 인-시튜 챔버 세정(ICC) 프로세스 동안 센서를 보호하기 위해 챔버 체적으로부터 격리된 밀봉된 환경에 센서를 위치시키도록 이동가능할 수 있다.
양상에서, 모니터링 디바이스는 처리 툴의 챔버 체적에 선택적으로 노출될 수 있는 센서를 포함한다. 센서는, 챔버 체적 주위로 연장되는 라이너 벽의 홀을 통해 챔버 체적과 유체 연통하여 배치될 수 있거나, 센서는, 모니터링 디바이스의 블랭크 영역이 홀을 통해 챔버 체적에 노출될 때, 라이너 벽의 외측 라이너 표면에 대해 밀봉될 수 있다. 이에 따라, 센서는 웨이퍼 제조 프로세스 동안 실시간으로 라이너 벽의 홀을 통해 증착 또는 제거 속도를 모니터링할 수 있고, ICC 프로세스 동안 챔버 체적으로부터 격리될 수 있다. 모니터링 디바이스는, 1차 센서가 고장나거나 수명이 종료되는 경우에 백업 센서를 제공함으로써 센서 여분을 제공하기 위해 여러 개의 센서들을 포함할 수 있다. 여러 개의 센서들은 또한, 센서들 상에 상이한 희생 물질들을 가짐으로써, 상이한 프로세스들에 대한 선택적 식각 속도 모니터를 제공할 수 있다. 이러한 그리고 다른 양상들이 아래에서 더 설명된다.
아래에서 설명되는 처리 시스템들 및 방법들이, 물질들이 기판에 증착되거나 기판으로부터 제거되는 임의의 폼 팩터 또는 프로세스에서 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 더 구체적으로, 처리 시스템들 및 방법들이 집적 회로들의 제조를 위한 웨이퍼 처리와 관련하여 설명되지만, 디바이스들 및 방법들은 또한, 다른 기술들, 예컨대, 태양 산업의 광전지들 및/또는 전자 산업의 디스플레이들에 사용되도록 적응될 수 있다.
도 1을 참조하면, 처리 시스템의 도면이 실시예에 따라 도시된다. 처리 시스템(100)은 통신 링크(105)에 의해 컴퓨터 시스템(104)에 통신가능하게 결합된 처리 툴(102)을 포함할 수 있다. 통신 링크(105)는 유선 또는 무선 연결일 수 있는데, 예를 들어, 처리 툴(102) 및/또는 처리 툴(102)의 구성요소들은 컴퓨터 시스템(104)과 직접 또는 무선으로 통신할 수 있다.
처리 툴(102)은 하나 이상의 로드 록(110)에 의해 팩토리 인터페이스(108)에 물리적으로 연결된 버퍼 챔버(106)를 포함할 수 있다. 게다가, 하나 이상의 프로세스 챔버(112)는 하나 이상의 각각의 로드 록(110)에 의해 버퍼 챔버(106)에 물리적으로 연결될 수 있다. 버퍼 챔버(106)는, 비록 프로세스 챔버들(112) 내의 프로세스 압력들보다 더 높은 압력에서이긴 하지만, 낮은 압력에서 유지되는, 프로세스 챔버들(112)의 각각의 체적들보다 더 큰 중간 체적으로서 작용할 수 있다. 따라서, 물질의 기판, 예를 들어, 반도체 웨이퍼는 반도체 디바이스들의 제조 동안 진공 조건들 하에서 처리 툴(102)의 챔버들(106, 112) 사이에서 이동될 수 있다. 이러한 이동은 처리 툴(102)에 포함된 다양한 디바이스들, 예를 들어, 로봇 암들, 셔틀들 등에 의해 가능해질 수 있다.
다양한 제조 작동들이 프로세스 챔버들(112)에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세스 챔버(112)는 식각 챔버, 증착 챔버, 반도체 리소그래피 툴의 챔버, 또는 임의의 다른 기판 처리 챔버일 수 있다. 이로써, 프로세스 챔버(112)는 진공 조건들, 대기 조건들, 또는 임의의 다른 압력 범위 하에서 웨이퍼 제조 프로세스들을 수행하는 데에 사용될 수 있다. 웨이퍼 제조 프로세스들은 프로세스 챔버(112)의 챔버 체적에 배치된 기판으로부터 물질을 제거하기 위한 선택적 제거 프로세스(SRP)를 포함할 수 있다.
가변 압력 범위들에 추가하여, 프로세스 챔버들(112)은 또한, 상이한 에너지 조건들을 갖는 제조 프로세스들을 수행하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 챔버(112)는 라디칼-구동 식각 챔버 또는 플라즈마를 포함하지 않는 증착 챔버일 수 있다. 즉, 프로세스 챔버(112)는 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 플라즈마가 없을 수 있다.
도 2를 참조하면, 프로세스 챔버 상에 장착된 모니터링 디바이스의 도면이 실시예에 따라 도시된다. 기판은 처리 툴(102)의 프로세스 챔버(112)에서 웨이퍼 제조 프로세스를 겪을 수 있다. 기판은 물질로 형성될 수 있고 폼 팩터를 가질 수 있다. 예를 들어, 기판은 웨이퍼(202)일 수 있다. 웨이퍼(202)는 임의의 물질로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 웨이퍼(202)는 반도체 물질의 웨이퍼일 수 있다. 웨이퍼(202)는, 웨이퍼가 처리 툴(102)을 통해 이동할 때, 상이한 압력 조건들을 경험할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 대기 조건들에서 팩토리 인터페이스(108) 내에 삽입될 수 있다. 그 다음, 웨이퍼가 팩토리 인터페이스(108)와 버퍼 챔버(106) 사이의 로드 록(110) 내로 들어갈 때, 로드 록(110)은 120 밀리토르의 진공 조건이 될 수 있다. 그 다음, 웨이퍼는 로드 록(110)으로부터, 100 밀리토르의 버퍼 챔버 압력을 갖는 버퍼 챔버(106) 내로 전달될 수 있다.
웨이퍼(202)는 버퍼 챔버(106)로부터 로드 록(110)을 통해 프로세스 챔버(112) 내로 이송될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 챔버(112)는 웨이퍼(202)를 수용하도록 크기가 정해진 챔버 체적(204)을 포함할 수 있다. 따라서, 물질은 프로세스 챔버(112) 내에서 수행되는 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 웨이퍼(202) 상에 증착되거나 그로부터 제거될 수 있다. 웨이퍼 제조 프로세스 동안, 프로세스 챔버(112)의 챔버 체적(204)은, 예를 들어, 진공원(206), 예컨대, 진공 펌프 및/또는 터보 펌프를 사용하여 진공 조건으로 낮아지는 챔버 압력을 가질 수 있다. 이 설명의 맥락에서, 진공 조건은 0.5 atm 미만의 임의의 압력일 수 있다. 실시예에서, 프로세스 챔버(112)에서의 진공 조건은, 프로세스 챔버(112)가 버퍼 챔버(106)의 압력 미만, 예를 들어, 100 밀리토르 미만의 챔버 압력을 가질 때 존재한다. 이에 따라, 프로세스 챔버(112)는 웨이퍼 제조 프로세스의 제조 작동 동안 진공 조건들 하에 있을 수 있다. 게다가, 진공 조건들은 챔버 체적(204)으로부터 가스 혼합물들을 감소시키거나 제거할 수 있고, 따라서, 챔버 체적(204)은 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 플라즈마가 없을 수 있다.
모니터링 디바이스(208)는 프로세스 챔버(112) 상에 장착될 수 있다. 예를 들어, 모니터링 디바이스(208)는 외측 챔버 벽(210)을 통과할 수 있고, 예를 들어, 챔버 벽(210)에 체결된 플랜지에 의해 외측 챔버 벽(210)에 고정될 수 있고, 플랜지는 개스킷 또는 다른 기계적 밀봉부에 의해 챔버 벽(210)에 대해 밀봉될 수 있다. 모니터링 디바이스(208)는 챔버 체적(204) 내의 라이너 벽(212)에 인접하고/하거나 그와 접촉하는 단부를 가질 수 있다. 더 구체적으로, 라이너 벽(212)은 외측 챔버 벽(210)으로부터 안쪽에 있을 수 있고, 챔버 체적(204) 주위로 연장될 수 있다. 이에 따라, 라이너 벽(212)은 웨이퍼(202)를 포함하는 챔버 체적(204)을 적어도 부분적으로 한정할 수 있다.
프로세스 챔버(112)는 챔버 체적(204) 내에 웨이퍼 홀더(211)를 포함할 수 있다. 웨이퍼 홀더(211)는, 예를 들어, 웨이퍼 제조 프로세스 동안 웨이퍼(202)를 정전기적으로 클램핑하기 위해 전극(들)을 갖는 정전 척일 수 있다. 웨이퍼 홀더(211)는 웨이퍼(202)가 상부에 클램핑되는 유지 표면(214)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유지 표면(214)은 웨이퍼 홀더(211) 위의 유전체 물질의 층일 수 있다.
아래에 설명되는 바와 같이, 모니터링 디바이스(208)는 위로 향하는 표면, 예를 들어, 유지 표면(214)을 등진 표면에서 발생하는 물질 증착 또는 물질 제거를 모니터링할 수 있다. 모니터링 디바이스(208)는, 위로 향하는 표면 상의 물질과 유사하거나 동일한 방식으로 웨이퍼 제조 프로세스에 반응하는 센서들을 포함하는 것이 고려된다. 예를 들어, 프로세스 챔버(112)의 공급원은 웨이퍼(202)를 식각하기 위한 라디칼들을 생성할 수 있고, 라디칼들은 유사하게, 모니터링 디바이스(208)의 센서들을 식각할 수 있다. 따라서, 모니터링 디바이스(208)는, 센서들이 라이너 벽(212)을 통해 챔버 체적(204)에 노출될 때, 웨이퍼(202)의 물질 제거 속도들 또는 증착 속도들의 변화들을 검출할 수 있다. 이에 따라, 모니터링 디바이스(208)는 프로세스 챔버(112)에서 수행되는 프로세스 동안 식각 속도 또는 증착 속도를 평가할 수 있다.
처리 툴(102)은 웨이퍼 제조 프로세스의 프로세스 파라미터를 검출하기 위해 다른 센서들 및/또는 측정 기구들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 처리 툴(102)은, 웨이퍼 제조 프로세스 동안 챔버 체적(204)의 광방출 분광계(OES) 시그니처를 검출하기 위해 프로세스 챔버(112) 상에 장착되거나 다른 방식으로 장착되는 광학 분광계(216)를 포함할 수 있다. OES 시그니처는 챔버 체적(204) 내의 요소들의 유형 및 양을 식별할 수 있다. 예를 들어, OES 시그니처는 웨이퍼 제조 프로세스 동안 챔버 체적(204) 내의 플라즈마에 어떤 화학 원소들이 존재하는지를 식별할 수 있다. 챔버 체적(204)에서 수행되는 웨이퍼 제조 프로세스의 다른 프로세스 파라미터들을 검출하기 위해 다른 센서들이 사용될 수 있다. 그러한 다른 센서들은 프로세스 챔버(112) 또는 웨이퍼(202)에 전달되는 전력을 측정하기 위한 전기 센서들, 웨이퍼 홀더(211)의 전기적 특성들을 측정하기 위한 전기 센서들 등을 포함할 수 있다. 그러한 센서들은 물질, 예컨대, 반도체 물질의 증착 또는 제거의 실제 양 또는 속도를 측정하지 않을 수 있지만, 그럼에도 불구하고, 아래에 설명되는 이유들 때문에, 모니터링 디바이스(208)에 의해 이루어진 실제 증착 또는 제거 측정들과 상관될 수 있다.
도 3을 참조하면, 챔버 체적에 노출되는 센서를 갖고 프로세스 챔버 상에 장착되는 모니터링 디바이스의 단면도가 실시예에 따라 도시된다. 실시예에서, 라이너 벽(212)은 내측 라이너 표면(302)과 외측 라이너 표면(304) 사이에 연장되는 벽 두께를 갖는다. 예를 들어, 라이너 벽(212)은 내측 라이너 표면(302)이 챔버 체적(204)을 향하여 안쪽으로 향하도록 챔버 체적(204)을 둘러싸는 원통형 벽일 수 있다. 대조적으로, 외측 라이너 표면(304)은 프로세스 챔버(112)의 외측 챔버 벽(210)을 향해 바깥쪽으로 향할 수 있다.
라이너 공동(306)이 라이너 벽(212)에 형성될 수 있다. 라이너 공동(306)은 외측 라이너 표면(304)으로부터 내측 라이너 표면(302) 쪽으로 라이너 벽(212)을 부분적으로 통해 연장될 수 있다. 라이너 공동(306)은 라이너 벽(212) 내의 라이너 공동(306)을 둘러싸는 공동 벽(308)에 의해 한정될 수 있다. 더 구체적으로, 공동 벽(308)은 라이너 벽(212) 내의 라이너 공동(306)을 둘러싸는 외측 라이너 표면(304)의 부분일 수 있다.
내측 라이너 표면(302)으로부터 안쪽으로의 챔버 체적(204)은 외측 라이너 표면(304)의 바깥쪽의 영역과 유체 연통하여 배치될 수 있다. 더 구체적으로, 라이너 벽(212)은 챔버 체적(204)과 외측 라이너 표면(304) 사이에 연장되는 홀(310)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 홀(310)은, 라이너 공동(306)을 챔버 체적(204)과 유체 연통하게 배치하기 위해, 내측 라이너 표면(302)으로부터 공동 벽(308)까지 연장될 수 있다.
실시예에서, 모니터링 디바이스(208)는 센서(312)를 포함한다. 센서(312)는 센서 축(314)을 따라 홀(310)과 정렬된 전방 표면, 예를 들어, 센서 표면을 가질 수 있다. 따라서, 센서(312)는 제1 구성에서 홀(310)을 통해 챔버 체적(204)에 노출될 수 있다. 제1 구성은 프로세스 모니터링 구성일 수 있고, 여기서 센서(312)는 챔버 체적(204) 내에서 수행되고 있는 웨이퍼 제조 프로세스의 인-시튜 모니터링을 제공하기 위한 것이다. 예를 들어, 센서(312)는 프로세스를 모니터링하기 위한 공진 미세천칭일 수 있지만, 다른 센서 유형들이 가능하다(도 19 참고). SRP 프로세스의 경우에, 센서(312)는 선택된 물질의, 웨이퍼(202)로부터의 제거 속도를 모니터링한다. 식각 프로세스의 경우에, 센서(312)는 웨이퍼(202) 상의 하나 이상의 층의 또는 웨이퍼(202) 자체의 식각 속도를 모니터링한다. 유사하게, 증착 프로세스의 경우, 센서(312)는 웨이퍼(202) 상의 막의 증착 속도를 모니터링한다. 센서(312)에 의한 인-시튜 모니터링은 프로세스 가스들, 이온화된 가스들, 라디칼들 및/또는 물질들의, 홀(310)을 통한 교환에 의해 허용된다. 더 구체적으로, 센서(312)는, 물질이 센서 표면 상에 증착되거나 그로부터 제거될 때 변하는 파라미터를 가질 수 있다. 파라미터의 변화는 프로세스 특성들을 결정하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(202) 및/또는 센서 표면으로부터의 물질의 제거 속도는 파라미터의 변화에 기초하여 결정될 수 있다. 이에 따라, 모니터링 디바이스(208)는 웨이퍼 제조 프로세스의 인-시튜 모니터링을 제공할 수 있다.
실시예에서, 센서(312)는 마이크로 센서일 수 있다. "마이크로"는 실시예들에 따른 특정 센서들 또는 구조들의 기술적 크기를 지칭할 수 있다. 예를 들어, "마이크로 센서"라는 용어는 1 내지 100 ㎛의 규모의 치수들을 갖는 센서를 지칭할 수 있다. 즉, 실시예에서, 센서(312)는 1 내지 100 ㎛의 최대 폭을 포함하는 센서 표면을 가질 수 있다. 이에 따라, 센서들(312)은, 대략 일 그램의 백만분의 일의 무게의 정밀한 측정들을 수행할 수 있는 기구들인 미세천칭들일 수 있고, 센서들(312)은 미크론 규모로 크기가 정해진 마이크로 센서들일 수 있다.
"마이크로 센서들"이라는 용어는 또한, 미세전자기계 시스템(MEMS)에 적절한 물질들 및 제조 프로세스들을 사용하여 제조되는 센서들을 지칭할 수 있다. 즉, 본원에 설명되는 센서들(312)은 (일부 실시예들에서) MEMS 프로세스들, 예컨대, 증착 프로세스들, 패터닝, 식각 등을 사용하여 제조될 수 있다. 이에 따라, 센서들(312)은 MEMS 프로세스들을 사용하여 형성된 크기 및 구조를 갖는 MEMS-규모 센서들일 수 있다. 그러나, 실시예들은 그렇게 제한되지는 않으며, 실시예들의 특정 양상들은 더 크고, 가능하게는 더 작은 크기의 규모들에 적용가능할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 본원에 설명된 공진 미세천칭 센서(312)는 마이크로 센서가 아닐 수 있다.
도 4를 참조하면, 챔버 체적에 노출되는 블랭크 영역을 갖고 프로세스 챔버 상에 장착되는 모니터링 디바이스의 단면도가 실시예에 따라 도시된다. ICC 프로세스를 수행함으로써, 웨이퍼 제조 프로세스 실행들 사이에 프로세스 챔버(112)를 재컨디셔닝하는 것이 전형적이다. ICC 프로세스는 웨이퍼 제조 프로세스를 안정화하기 위해 프로세스 챔버(112)의 벽들 및 구성요소들을 세정할 수 있다. 예를 들어, ICC 프로세스는 프로세스 챔버(112)의 프로세스 키트 및 벽들을 세정하기 위해 매우 공격적인 식각 화학물질들을 시스템 내로 보낼 수 있다. 공격적인 화학물질들은 센서(312)의 수명을 단축시킬 수 있고, 따라서, 제2 구성은 센서 보호 구성일 수 있다. 즉, 센서(312)는 제1 구성에서 챔버 체적(204)에 노출될 수 있는 반면, 센서(312)는 제2 구성에서 챔버 체적(204)으로부터 격리될 수 있다.
모니터링 디바이스(208)는 중심 축(404)을 따라 연장되는 디바이스 몸체(402)를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 디바이스 몸체(402)는 외측 챔버 벽(210)에 부착되기 위해 플랜지(406)를 갖는 바깥쪽 단부로부터, 라이너 벽(212)에 인접한 단부 면(408)까지 연장될 수 있다. 단부 면(408)은 중심 축(404)에 직교하고/거나 외측 라이너 표면(304)에 평행할 수 있다. 더 구체적으로, 단부 면(408)은 라이너 공동(306)의 공동 벽(308)에 일치하는 표면일 수 있다. 센서(312)는 단부 면(408) 상의 제1 위치에서 디바이스 몸체(402) 상에 장착될 수 있다. 유사하게, 단부 면(408)은 센서(312)로부터 측방향으로 오프셋된 블랭크 영역(410)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 블랭크 영역(410)은 센서(312)로부터 중심 축(404)의 반대편 측 상에 있을 수 있다. 블랭크 축(412)은 중심 축(404)에 평행하게 그리고 블랭크 영역(410)을 통해 연장될 수 있다. 유사하게, 센서 축(314)은 중심 축(404)에 평행하게 그리고 센서(312)의 센서 표면을 통해 연장될 수 있다. 실시예에서, 블랭크 축(412) 및 센서 축(314)은 중심 축(404)으로부터 등거리에 있다. 이에 따라, 모니터링 디바이스(208)는, 센서(312)를 홀(310)과의 정렬에서 벗어나게 이동시키고 블랭크 영역(410)을 홀(310)과 정렬되게 이동시키기 위해 중심 축(404)을 중심으로 회전될 수 있다.
제2 구성에서, 블랭크 영역(410)은 홀(310)을 통해 챔버 체적(204)에 노출된다. 게다가, 센서(312)는 홀(310)을 통해 챔버 체적(204)에 노출되지 않는다. 모니터링 디바이스(208)는 센서(312) 및/또는 블랭크 영역(410)을 외측 라이너 표면(304)에 대해 밀봉하기 위한 하나 이상의 밀봉부(414)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 밀봉부(414)는 센서(312) 주위로 연장될 수 있고, 제1 밀봉부(414)는, 외측 라이너 표면(304) 뒤의 영역으로부터 센서(312) 앞의 영역 내로의 가스들의 유입을 방지하기 위해, 공동 벽(308)에 대해 눌려질 수 있다. 유사하게, 제2 밀봉부(414)는 블랭크 영역(410) 주위로 연장될 수 있고, 제2 밀봉부(414)는, 홀(310)을 통한 챔버 체적(204)으로부터 외측 라이너 표면(304) 뒤의 영역 내로의 가스들의 방출을 방지하기 위해, 공동 벽(308)에 대해 눌려질 수 있다.
도 5를 참조하면, 모니터링 디바이스의 사시도가 실시예에 따라 도시된다. 실시예에서, 모니터링 디바이스(208)의 디바이스 몸체(402)는 디바이스 헤드(502) 및 디바이스 베이스(504)를 포함한다. 플랜지(406)는 디바이스 베이스(504)의 단부로부터 방사상 바깥쪽으로 연장될 수 있다. 플랜지(406)가 하나 이상의 체결구, 예를 들어, 볼트, 나사, 핀 등에 의해 프로세스 챔버(112)에 체결되는 것을 허용하기 위해, 하나 이상의 체결구 홀이 플랜지(406)를 통해 연장될 수 있다. 모니터링 디바이스(208)는 플랜지(406)의 평평한 면 및/또는 플랜지(406)의 원통형 면 위로 연장되는 하나 이상의 플랜지 밀봉부(506)를 포함할 수 있다. 플랜지 밀봉부들(506)은, 가스들이 챔버 체적(204)으로부터 프로세스 챔버(112)의 외부의 주변 환경(508)으로부터(또는 그 안으로) 누설되는 것을 방지하기 위해, 플랜지(406)가 프로세스 챔버(112) 상에 체결될 때 프로세스 챔버(112)에 대해 눌려질 수 있다.
디바이스 헤드(502)는 플랜지(406)의 반대편의 디바이스 베이스(504)의 단부에 결합될 수 있다. 디바이스 헤드(502)는 디바이스 베이스(504)로부터 단부 면(408)까지 연장되는 원통형 외측 표면을 가질 수 있다. 실시예에서, 디바이스 헤드(502)의 단부 면(408)은 함몰부(510)를 포함한다. 함몰부(510)는 디바이스 헤드(502) 내로 길이방향으로 연장될 수 있다. 이에 따라, 센서(312)는 함몰부(510)에 장착될 수 있다. 함몰부(510)는, 센서(312)의 센서 표면(512)이 중심 축(404)을 따라 단부 면(408)과 동일한 길이방향 위치에 있도록, 또는 센서 표면(512)이 중심 축(404)을 따라 플랜지(406)와 단부 면(408) 사이에 길이방향으로 있도록, 센서(312)의 두께와 동일하거나 그보다 큰 깊이를 가질 수 있다.
실시예에서, 모니터링 디바이스(208)는 단부 면(408) 상에 장착된 센서 밀봉부(514)를 포함한다. 센서 밀봉부(514)는 개스킷이 표면들 사이에서 눌려질 때 단부 면(408)과 외측 라이너 표면(304) 사이에 기계적 밀봉부를 제공하기 위한 개스킷일 수 있다. 예를 들어, 센서 밀봉부(514)는, 단부 면(408)과 외측 라이너 표면(304) 사이에서 압착될 수 있는 유연성 물질로 형성된 O-링일 수 있다. 이에 따라, 센서 밀봉부(514)는 센서 축(314) 주위로 연장되는 프로파일을 가질 수 있다. 더 구체적으로, 센서 밀봉부(514)는 완전히 함몰부(510) 주위로 연장될 수 있다.
단부 면(408)은 센서 밀봉부(514)의 전방 표면과 플랜지(406) 사이에 길이방향으로 있을 수 있다. 이에 따라, 센서 표면(512)은 센서 밀봉부(514)를 통해, 예를 들어, 센서 밀봉부(514)의 내경의 중심 통로를 통해 주변 환경(508)에 노출될 수 있다. 센서 밀봉부(514)가 제1 구성에서 단부 면(408)과 외측 라이너 표면(304) 사이에서 압착될 때, 센서 표면(512)은 홀(310)을 통해 챔버 체적(204)에 노출된다. 대조적으로, 센서 밀봉부(514)가 단부 면(408)과 외측 라이너 표면(304) 사이에서 압착되고 제2 구성인 경우, 센서 표면(512)은 단부 면(408), 외측 라이너 표면(304), 및 센서 밀봉부(514)의 방사상 안쪽 표면 사이의 공동 내에 격리된다.
실시예에서, 모니터링 디바이스(208)는 단부 면(408) 상에 장착된 블랭크 밀봉부(516)를 포함한다. 블랭크 밀봉부(516)는 센서 밀봉부(514)와 유사한 개스킷일 수 있는데, 예를 들어, 블랭크 밀봉부(516)는 유연성 물질로 형성된 O-링일 수 있다. 이에 따라, 블랭크 밀봉부(516)는 블랭크 축(412) 주위로 연장되는 프로파일을 가질 수 있다. 더 구체적으로, 블랭크 밀봉부(516)는 완전히 단부 면(408)의 블랭크 영역(410) 주위로 연장될 수 있다.
단부 면(408)은 블랭크 밀봉부(516)의 전방 표면과 플랜지(406) 사이에 길이방향으로 있을 수 있다. 따라서, 블랭크 영역(410)은 블랭크 밀봉부(516)를 통해, 예를 들어, 블랭크 밀봉부(516)의 내경 또는 중심 통로를 통해 주변 환경(508)에 노출될 수 있다. 블랭크 밀봉부(516)가 단부 면(408)과 외측 라이너 표면(304) 사이에서 압착되고 제2 구성일 때, 블랭크 영역(410)은 홀(310)을 통해 챔버 체적(204)에 노출된다.
도 6을 참조하면, 모니터링 디바이스의 디바이스 헤드의 정면 사시도가 실시예에 따라 도시된다. 실시예에서, 디바이스 헤드(502)는 디바이스 베이스(504)로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 체결구는 중심 축(404)을 따라 디바이스 헤드(502)를 통해 연장되고 디바이스 베이스(504) 내로 나사고정될 수 있다. 체결구를 제거함으로써, 디바이스 헤드(502)가 제거될 수 있다. 이에 따라, 디바이스 헤드(502)는, 디바이스 헤드(502) 내에 로딩되고 각각의 함몰부들(510)을 통해 노출되는 하나 이상의 센서(312)를 포함하는 교체 부분으로 제조되고 판매될 수 있다.
디바이스 헤드(502)는 중심 축(404) 주위에 분포된 여러 개의 함몰부들(510) 및 블랭크 영역(410)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 모니터링 디바이스(208)는 중심 축(404) 주위에 대칭으로 분포된 3개의 센서들(312) 및 블랭크 영역(410)을 포함한다. 더 구체적으로, 각각의 센서(312)의 각각의 센서 축들 및 블랭크 영역(410)의 블랭크 축은 중심 축(404)으로부터 동일한 거리만큼 방사상으로 이격될 수 있다. 게다가, 중심 축(404)에서의 정점에 의해 측정된 각각의 축 사이의 각도는 동일할 수 있다. 예를 들어, 4개의 회전 위치들의 경우에, 각각의 축은 중심 축(404)에 대해 측정될 때 다음 축으로부터 90 도만큼 분리될 수 있다. 게다가, 여러 개의 센서들(312) 및 블랭크 영역(410)은 각각의 밀봉부(414), 예를 들어, 각각의 센서 밀봉부(514) 또는 블랭크 밀봉부(516)에 의해 둘러싸일 수 있다.
센서(312)는 디스크 형상을 갖는 공진 몸체(602)를 포함할 수 있다. 디스크 형상은 각각의 함몰부(510) 및/또는 홀(310)을 통해 전방으로 향하는 센서 표면(512)을 포함할 수 있다. 디스크 형상은 또한, 함몰부(510)를 등진 배면 표면(도 7)을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 모니터링 디바이스의 디바이스 헤드의 배면 사시도가 실시예에 따라 도시된다. 실시예에서, 디바이스 헤드(502)는 디바이스 헤드(502) 내에 센서들(312)을 유지하기 위한 유지 인서트(702)를 포함한다. 디바이스 헤드(502)는 센서(312)의 배면 센서 표면(706)이 후방을 향하도록 센서(312)를 수용하기 위한 배면 함몰부(704)를 가질 수 있다. 유지 인서트(702)는 배면 함몰부(704) 내에 삽입될 수 있고, 하나 이상의 체결구에 의해 디바이스 헤드(502)에 고정될 수 있다. 디바이스 헤드(502)는, 센서(312)의 공진 몸체(602)에 그리고 그로부터 전기 신호들을 송신하기 위해, 배면 센서 표면(706)에 대해 눌려진 배면 접촉부들(708)을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 프로세스 챔버 상에 장착된 모니터링 디바이스의 단면도가 실시예에 따라 도시된다. 장착 디바이스는 중심 축(404)을 중심으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 디바이스 헤드(502)는 라이너 인서트(802) 내에 수용될 수 있다. 라이너 인서트(802)는 라이너 공동(306)을 포함할 수 있다. 라이너 공동(306)은 라이너 인서트(802) 내의 원통형 함몰부일 수 있고, 이는 디바이스 헤드(502)의 외측 원통형 표면에 일치한다. 이에 따라, 프로세스 챔버(112)로부터 플랜지(406)를 볼트고정 해제함으로써, 사용자는, 단부 면(408) 상의 센서 위치 또는 블랭크 위치 중 상이한 위치가 홀(310)과 정렬되게 하기 위해, 라이너 인서트(802) 내의 장착 디바이스를 회전시킬 수 있다.
실시예에서, 한 번에 단부 면(408) 상의 오직 하나의 위치만이 홀(310)과 정렬되고, 다른 위치들은 그 때에 공동 벽(308)에 대해 격리된다. 챔버 체적(204)으로부터 센서들을 격리하는 능력은 모니터링 디바이스(208)에 대한 샘플링 주파수를 설정하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 5개에-하나 샘플링 패턴은, 매 5개의 처리된 웨이퍼들(202) 중에 하나 측정 위치에서 특정 센서(312)를 챔버 체적(204)에 노출시키는 데에 사용될 수 있다. 특정 센서(312)는, 모니터링 디바이스(208)를 회전시킴으로써 사용자가 하나의 센서(312)로부터 다음의 것으로 연동시킬 때, 다음의 4개의 웨이퍼들(202)에 대해 격리 위치에 있을 수 있다. 샘플링 주파수를 설정하는 능력은 데이터 수집 속도와 센서 수명 간의 균형을 허용한다.
SRP들의 경우, 회전식 모니터링 디바이스(208)는 다양한 라디칼 식각 프로세스들의 모니터링을 제공할 수 있다. 예를 들어, 센서(312)는 웨이퍼(202)로부터 제거되고 있는 물질에 대응하는 공진 몸체(602) 상의 코팅을 가질 수 있다. 예로서, 웨이퍼(202)는 반도체 물질 웨이퍼(202)일 수 있고/거나 SRP 동안 제거되는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 센서 표면(512)은 또한, 웨이퍼 제조 프로세스를 모니터링하기 위해 SRP 동안에 제거될 코팅으로서 반도체 물질을 포함할 수 있다. 예로서, 웨이퍼(202)는 규소 웨이퍼일 수 있고, 센서(312)는 공진 몸체(602) 상에 증착된 규소의 얇은, 예를 들어, 15-20 미크론의 코팅 층을 포함할 수 있다. 이에 따라, SRP 동안 규소가 웨이퍼(202)로부터 제거될 때, 규소는 또한, 홀(310)을 통해 센서(312)로부터 제거된다. 유사하게, 상이한 웨이퍼(202)는 상이한 반도체 물질로 제조될 수 있고, 상이한 센서(312)는 상이한 반도체 물질의 얇은 코팅 층을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상이한 웨이퍼(202)가 챔버 체적(204) 내로 로딩되고 상이한 센서(312)가 홀(310)과 정렬될 때, 상이한 반도체 물질은 상이한 웨이퍼(202) 및 상이한 센서(312)로부터 동시에 제거될 수 있다. 이에 따라, 모니터링 디바이스(208)는, 상이한 유형들의 웨이퍼들(202)에 대한 웨이퍼 제조 프로세스들을 모니터링하도록 의도된 상이한 사전 코팅된 물질들을 갖는 여러 개의 센서들을 포함할 수 있다.
예에서, 웨이퍼(202)는 제1 물질로 제조될 수 있고 제2 물질의 코팅을 포함할 수 있다. 센서(312)는 제2 물질의 코팅 층을 포함할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(202)가 챔버 체적(204) 내로 로딩되고, 제2 물질의 코팅 층을 포함하는 센서(312)가 홀(310)과 정렬될 때, 제2 물질은 웨이퍼(202) 및 센서(312)로부터 동시에 제거될 수 있다.
모니터링 디바이스(208)는 라디칼들 또는 가스들이 디바이스 헤드(502)와 디바이스 베이스(504) 사이의 계면에 진입할 가능성을 감소시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 디바이스 헤드(502)는 중심 축(404) 주위로 연장되는 헤드 밀봉 표면(804)을 포함할 수 있다. 헤드 밀봉 표면(804)은 디바이스 베이스(504)에 인접할 수 있다. 더 구체적으로, 디바이스 베이스(504)는 중심 축(404) 주위로 연장되는 베이스 밀봉 표면(806)을 가질 수 있고, 헤드 밀봉 표면(804)은 베이스 밀봉 표면(806)에 대면할 수 있다. 밀봉 표면들은 중심 축(404)에 평행하고/거나 중심 축(404)에 직교할 수 있다. 가스들이 모니터링 디바이스(208)에 진입하기 위한 경로를 제공하는 갭이 밀봉 표면들 사이에 존재할 수 있다. 디바이스 헤드(502)와 디바이스 베이스(504) 사이에 가스의 그러한 진입을 방지하기 위해, 몸체 밀봉부(808)가 헤드 밀봉 표면(804)과 베이스 밀봉 표면(806) 사이에 배치될 수 있다. 몸체 밀봉부(808)는, 디바이스 헤드(502) 및/또는 디바이스 베이스(504) 상에 장착되고 밀봉 표면들 사이에서 압축되는, 개스킷 또는 다른 유형의 기계적 밀봉부일 수 있다. 몸체 밀봉부(808)은, ICC 프로세스 동안 가스들이 모니터링 디바이스(208)에 진입하는 것을 방지할 수 있는데, 가스들은 그렇지 않으면 디바이스 헤드(502)의 배면 함몰부(704) 내의 배면 센서 표면(706)을 식각할 수 있다.
물질들이 센서 표면(512)으로부터 제거되거나 센서 표면 상에 증착됨에 따라, 센서(312)는 파라미터의 변화에 대응하는 전기 센서 출력 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전기 센서 출력 신호들의 주파수는, 물질이 증착되거나 제거됨에 따라 차례로 변하는, 공진 몸체(602)의 질량에 기초하여 변할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 제조 프로세스를 실시간으로 모니터링하기 위해, 전기 센서 출력 신호들이 프로세스 챔버(112)의 벽을 통해 컴퓨터 시스템(104)에 송신되고 통신된다. 실시예에서, 모니터링 디바이스(208)는 통신 링크(105)를 통해 전기 신호들을 통신하기 위해 센서(312)에 전기적으로 연결된 전기 진공 피드스루(810)를 포함한다. 전기 진공 피드스루(810)는, 전기 신호들을 모니터링 디바이스(208)로부터 외부로 전달하기 위해 진공 밀봉부를 통과하는 하나 이상의 전기 핀을 포함할 수 있다. 전기 진공 피드스루(810)는 모니터링 디바이스(208)를 통해 길이방향으로 전력 커넥터(814)까지 연장되는 전기 케이블(812)에 연결될 수 있다.
도 9를 참조하면, 모니터링 디바이스의 전기 연결부의 상세도가 실시예에 따라 도시된다. 전력 커넥터(814)는 센서(312)의 배면 센서 표면(706)에 전기적으로 연결될 수 있고, 따라서, 전기 진공 피드스루(810)는 전력 커넥터(814)를 통해 배면 센서 표면(706)에 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에서, 모니터링 디바이스(208)는 배면 센서 표면(706)과 접촉하는 압축가능 커넥터(902)를 포함한다. 압축가능 커넥터(902)는 전력 커넥터(814)에 대해 눌려진 제1 단부, 및 배면 센서 표면(706)과 접촉하는 지지성 플레이트(903)에 대해 눌려진 제2 단부를 갖는 전도성 구조일 수 있다. 예로서, 압축가능 커넥터(902)는 전력 커넥터(814) 와 지지성 플레이트(903) 사이에 연장되는 금속성 스프링일 수 있다. 지지성 플레이트(903), 압축가능 커넥터(902), 및 전력 커넥터(814)는 전도성 물질, 예컨대, 알루미늄으로 형성된 전도성 요소들일 수 있다. 전도성 요소들은 전도성 경로를 형성할 수 있다. 전도성 경로는 절연체 차폐부(950)의 원통형 공동 내에 포함될 수 있다. 절연체 차폐부(950)는 전력 커넥터(814)의 통과를 허용하기 위한 홀이 있는 단부 벽을 갖는 세라믹 실린더일 수 있다. 이에 따라, 압축가능 커넥터(902)는 절연체 차폐부(950)를 통해 지지성 플레이트(903)로부터 전력 커넥터(814)에, 그리고 단부 벽을 통해 바깥쪽으로 전기 케이블(812)에 전기 신호들을 전도할 수 있다.
실시예에서, 압축가능 커넥터(902)는 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 형성된 벨로우즈(904)이다. 벨로우즈(904)는 양호한 전기 접촉을 보장하기 위해 지지성 플레이트(903)와 전력 커넥터(814) 사이에서 압축될 수 있다. 벨로우즈(904)는 스프링 커넥터와 유사한 복원력을 가질 수 있다. 그러나, 벨로우즈(904)는 스프링 커넥터보다 적은 인덕턴스를 가질 수 있다.
지지성 플레이트(903)와 배면 센서 표면(706) 사이의 전기 접촉은 위에서 설명된 배면 접촉부들(708)을 통해 그리고/또는 배면 센서 표면(706) 상에 증착된 전도성 코팅을 통해 제공될 수 있다. 예를 들어, 배면 센서 표면(706)은 센서(312)로부터 지지성 플레이트(903)에 전기 신호들을 전도하기 위한 알루미늄 코팅을 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 프로세스 챔버 상에 장착되고 운동 액추에이터들을 갖는 자동화된 모니터링 디바이스의 단면도가 실시예에 따라 도시된다. 모니터링 디바이스(208)는 중심 축(404)을 따라 축방향으로 자동적으로, 그리고 중심 축(404)을 중심으로 회전가능하게 이동될 수 있다. 실시예에서, 모니터링 디바이스(208)는 중심 축(404)을 따라 전기 진공 피드스루(810)까지 연장되는 고정식 연결 로드(1002)를 포함한다. 연결 로드(1002)는 중심 축(404)을 중심으로 회전하지 않는 슬라이드 플레이트(1004)에 고정될 수 있다는 점에서 고정식일 수 있다. 그러나, 슬라이드 플레이트(1004)는 도 13-16과 관련하여 더 상세히 설명되는 바와 같이 브라켓(1006) 내에서 슬라이딩함으로써 선형으로 이동될 수 있다. 선형 운동은 모니터링 디바이스를 프로세스 챔버(112)로부터 후퇴시키고 프로세스 챔버(112) 내로 전진시킬 수 있다. 이에 따라, 연결 로드(1002)는 회전가능하게 고정식이고 선형으로 이동가능할 수 있다.
전기 케이블(812)은 전기 진공 피드스루(810)로부터 연결 로드(1002)를 통해, 디바이스 헤드(502) 근처의 디바이스 베이스(504)의 원위 부분 내의 전력 커넥터(814) 쪽으로 연장될 수 있다. 전력 커넥터(814)는 2-부분 전기 커넥터일 수 있고, 스프링 접촉부로 칭해질 수 있다. 스프링 접촉 구조는 도 12와 관련하여 아래에 더 상세히 설명된다.
모니터링 디바이스(208)는 중심 축(404)을 중심으로 디바이스 헤드(502) 및 디바이스 베이스(504)를 회전시키는 데에 사용되는 회전식 진공 피드스루(1008)를 포함할 수 있다. 회전식 진공 피드스루(1008)는, 서로에 대해 회전하는, 외측 케이싱 및 내측 부분을 포함할 수 있다. 외측 케이싱은 내측 부분에 부착된 여러 개의 자석들과 자기적으로 상호작용하는 여러 개의 자석들을 포함할 수 있다. 회전식 진공 피드스루(1008)는 풀리(도 13)에 의해 구동될 수 있다. 더 구체적으로, 모터(도 13)는 풀리(pulley)를 회전시킬 수 있고, 외측 케이싱으로 하여금 중심 축(404)을 중심으로 회전하게 하기 위해 외측 케이싱의 외측 표면 위로 풀리를 끌어당길 수 있다. 외측 케이싱의 회전은 내측 부분의 자석들에 토크를 인가하여, 내측 부분으로 하여금 중심 축(404)을 중심으로 또한 회전하게 할 수 있다. 회전식 진공 피드스루(1008)가, 가스들이 프로세스 챔버(112)와 주변 환경(508) 사이에서 누설되는 것을 허용하지 않도록, 외측 케이싱과 내측 부분 사이의 진공 하우징을 통해 토크의 자기 인가(magnetic application)가 수행될 수 있다.
실시예에서, 회전식 진공 피드스루(1008)의 내측 부분은 회전 샤프트(1010)의 외측 표면에 부착된다. 회전 샤프트(1010)는 연결 로드(1002)와 동심일 수 있다. 그러나, 연결 로드(1002)와 달리, 회전 샤프트(1010)는 회전식 진공 피드스루(1008)가 외측 표면에 토크를 인가할 때 중심 축(404)을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있다. 게다가, 회전 샤프트(1010)는 디바이스 베이스(504)에 연결된 원위 단부를 가질 수 있다. 따라서, 토크는, 회전 샤프트(1010)를 통해 회전식 진공 피드스루(1008)로부터 디바이스 베이스(504)로 전달될 수 있다. 유사하게, 디바이스 베이스(504)가 회전할 때, 디바이스 헤드(502)가 회전한다.
디바이스 헤드(502)의 선형 작동은 처리 툴(102)의 액추에이터에 의해 제공된다. 실시예에서, 처리 툴(102)은, 서로에 대해 이동하는 단부들을 갖는 공압 액추에이터(1012)를 포함한다. 도 12와 관련하여 아래에 설명되는 바와 같이, 제1 단부(1014)는 챔버 벽(210)에 결합될 수 있고, 제2 단부(1016)는 모니터링 디바이스(208)에 결합될 수 있다. 공압 액추에이터(1012)의 작동은 제1 단부(1014)로 하여금 제2 단부(1016)에 대해 이동하게 할 수 있다. 예를 들어, 제1 단부(1014)와 제2 단부(1016) 사이의 거리는, 공기가 단부들 사이의 갭 내로 또는 갭 밖으로 유동될 때 증가하거나 감소할 수 있다. 이에 따라, 공압 액추에이터(1012)는 단부 면(408)을 외측 라이너 표면(304)으로부터 멀리 이동시키도록 작동될 수 있다. 더 구체적으로, 디바이스 헤드(502)를 라이너 벽(212)으로부터 멀리 후퇴시키는 것은 공압 액추에이터(1012)의 공압 작동에 의해 야기될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 디바이스 헤드(502)는 하나 이상의 선형 액추에이터의 작동을 통해 중심 축(404)을 따라 선형으로 이동될 수 있고, 디바이스 헤드(502)는 하나 이상의 회전식 액추에이터의 작동을 통해 중심 축(404)을 중심으로 회전될 수 있다. 이에 따라, 디바이스 헤드(502)는 공동 벽(308)에 대해 밀봉부들(414)을 압축하기 위해 선형으로 전방으로 이동될 수 있고, 디바이스 헤드(502)는, 디바이스 헤드(502)가 밀봉부들(414)을 손상시키지 않고서 회전될 수 있도록, 단부 면(408)과 공동 벽(308) 사이에 갭을 형성하도록 선형으로 후방으로 이동될 수 있다. 유사하게, 디바이스 헤드(502)는, 단부 면(408) 상의 하나의 위치, 예를 들어, 센서(312)를 홀(310)에서 멀리 이동시키고 그러는 동안 단부 면(408) 상의 다른 위치, 예를 들어, 블랭크 위치를 홀(310) 쪽으로 회전시키기 위해 갭이 형성될 때 중심 축(404)을 중심으로 회전될 수 있다. 즉, 처리 툴(102)의 액추에이터들은 디바이스 헤드(502)를 공동 벽(308)으로부터 후퇴시키고, 중심 축(404)을 중심으로 디바이스 헤드(502)를 회전시키고, 공동 벽(308)에 대해 밀봉부들(414)을 압축하기 위해 디바이스 헤드(502)를 전진시키도록 작동될 수 있다. 디바이스 헤드(502)의 전진은, 스프링 복귀력이 단부 면(408)을 공동 벽(308) 근처에 가져오도록 액추에이터들을 해제하는 것을 포함할 수 있다. 그러므로, 밀봉부들(414)을 압축하기 위해, 챔버 체적(204)에서 발생된 진공은 단부 면(408)을 공동 벽(308) 쪽으로 끌어당길 수 있다.
도 11을 참조하면, 자동화된 모니터링 디바이스의 전기 연결부의 상세도가 실시예에 따라 도시된다. 센서(312)는, 도 9와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 하나 이상의 개재 구조를 통해 전기 케이블(812)에 전기적으로 연결될 수 있다. 개재 구조는 스프링 유형의 접촉부일 수 있다. 예를 들어, 지지성 플레이트(903) 및 벨로우즈(904)는 전기 출력 신호들을 센서(312)로부터 전력 커넥터(814)에 전도할 수 있다. 전력 커넥터(814)는, 연결 프롱(1102)까지 후방으로 연장되는 길이방향 로드를 가질 수 있다. 센서(312)에 연결된 전기적 구조는 디바이스 헤드(502)에 고정될 수 있고, 따라서, 디바이스 헤드(502)의 선형 이동은 연결 프롱(1102)의 선형 이동을 야기할 수 있다.
센서(312)로부터 전기 진공 피드스루(810)에 신호들을 전도하는 데에 사용되는 전기적 구조는 또한, 고정된 부분을 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 스프링 커넥터(1104)는 연결 로드(1002)에 부착될 수 있다. 연결 로드(1002)는 공압 액추에이터(1012)의 제2 단부(1016)에 대해 고정적일 수 있다. 이에 따라, 디바이스 헤드(502)가 공압 액추에이터(1012)의 작동 하에서 선형으로 이동할 때, 스프링 커넥터(1104)는 제 위치에 유지된다. 즉, 스프링 커넥터(1104)는 고정된 상태로 유지되고 연결 프롱(1102)은 이동한다. 디바이스 헤드(502)의 선형 작동은, 디바이스 헤드(502)가 라이너 벽(212)에 대해 전진될 때, 연결 프롱(1102)이 스프링 커넥터(1104)와 접촉하도록 하는 것일 수 있다. 대조적으로, 디바이스 헤드(502)가 라이너 벽(212)으로부터 후퇴될 때, 연결 프롱(1102)은 스프링 커넥터(1104)로부터 이격될 수 있다. 이에 따라, 디바이스 헤드(502)가 전진될 때 연결 프롱(1102)과 스프링 커넥터(1104) 사이에 전기 접촉부가 형성될 수 있고, 디바이스 헤드(502)가 후퇴될 때 연결 프롱(1102)과 스프링 커넥터(1104) 사이에 전기적 분리가 형성될 수 있다. 게다가, 연결 프롱(1102)과 스프링 커넥터(1104) 사이에 전기 접촉부가 형성될 때, 센서(312)로부터의 전기 출력 신호들이 전기 진공 피드스루(810)로 통신될 수 있다. 대조적으로, 연결 프롱(1102)과 스프링 커넥터(1104) 사이의 전기적 분리가 형성될 때, 센서(312)와 전기 진공 피드스루(810) 사이에 전기 신호들이 통신되지 않는다.
연결 프롱(1102)과 스프링 커넥터(1104)를 분리하는 능력은, 여러 개의 연결 프롱들(1102)이 단일 스프링 커넥터(1104)와 접촉하는 것을 허용한다는 것이 이해될 것이다. 즉, 스프링 커넥터(1104)는, 홀(310)에 노출된 센서(312)에 부착되는 어떤 연결 프롱(1102)과도 접촉하는 위치 쪽으로 휘어질 수 있다. 더 구체적으로, 홀(310)에 노출된 제1 센서(312) 구조의 연결 프롱(1102)은 전기 접촉부를 형성하기 위해 스프링 커넥터(1104)에 대해 누를 수 있다. 제2 센서(312)가 홀(310)에 노출되어야 할 때, 디바이스 헤드(502)는 스프링 커넥터(1104)로부터 제1 연결 프롱(1102)을 분리하도록 후퇴된다. 그 다음, 디바이스 헤드(502)는 제2 센서(312)를 홀(310)과 정렬되게 하도록 회전될 수 있고, 디바이스는 해제될 수 있다. 디바이스 헤드(502)가 공동 벽(308) 쪽으로 전진할 때, 제2 센서(312)와 연관된 제2 연결 프롱(1102)은 스프링 커넥터(1104)와 접촉할 수 있다. 따라서, 각각의 연결 프롱(1102)은 스프링 커넥터(1104)와 정렬되도록 회전되고, 스프링 커넥터(1104)와 맞물리고, 스프링 커넥터(1104)로부터 맞물림 해제되고, 스프링 커넥터(1104)와의 정렬에서 벗어나 회전될 수 있다.
도 12를 참조하면, 자동화된 모니터링 디바이스의 공압 액추에이터의 상세도가 실시예에 따라 도시된다. 공압 액추에이터(1012)는 챔버 벽(210)에 부착된 제1 단부(1014) 및 디바이스 베이스(504)에 부착된 제2 단부(1016)를 포함할 수 있다. 제1 단부(1014) 및 제2 단부(1016)는 하나 이상의 선형 스프링(1202)에 의해 이동가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 좌측 선형 스프링(1202)은 제1 단부(1014)의 제1 벽과 제2 단부(1016)의 제1 에지 사이에서 압축될 수 있다. 유사하게, 우측 선형 스프링(1202)은 제1 단부(1014)의 제2 벽과 제2 단부(1016)의 제2 에지 사이에서 압축될 수 있다. 선형 스프링들은 제1 단부(1014)를 제2 단부(1016)로부터 멀어지게 강제하기 위해 예압을 제공할 수 있다.
선형 스프링들은, 그들의 배치에 따라, 디바이스 헤드(502)를 공동 벽(308)으로부터 멀리, 또는 공동 벽(308) 쪽으로 편향시킬 수 있다. 실시예에서, 선형 스프링들의 편향은, 챔버 체적(204) 내의 진공에 의해 제공되는 단부 면(408)에 대한 당김을 극복하기에 불충분할 수 있다. 이에 따라, 내부에 선형 스프링들이 존재하는, 제1 단부(1014)와 제2 단부(1016) 사이의 갭은, 갭을 가압하기 위해 가스로 채워질 수 있다. 갭이 가압될 때, 이는 제2 단부(1016)를 제1 단부(1014)로부터 멀어지게 강제할 수 있고, 따라서, 디바이스 헤드(502)를 공동 벽(308)으로부터 후퇴시킬 수 있다. 갭은, 예를 들어, 질소 또는 다른 퍼지 가스를 사용하여 가압되는 공동일 수 있다. 디바이스 헤드(502)의 선형 후퇴를 야기하는 것에 추가하여, 라디칼들이 챔버 체적(204)을 빠져나가지 않고 제1 단부(1014)와 제2 단부(1016) 사이의 공동 내로 진입하는 것을 보장하기 위해, 압력은 프로세스 챔버(112)의 압력보다 더 높을 수 있다.
도 13을 참조하면, 모니터링 디바이스에 대한 유지보수 절차의 작동을 보여주는 사시도가 실시예에 따라 도시된다. 디바이스 헤드(502) 및/또는 디바이스 헤드(502) 내의 센서들(312)을 교체하기 위한 절차가 제공된다. 슬라이딩 플레이트(1004)는 모니터링 디바이스(208)로부터 방사상 바깥쪽으로 연장되는 슬라이딩 프롱들(1350)을 가질 수 있다. 실시예에서, 슬라이딩 프롱(1350)은 브라켓(1006)의 슬롯(1302)을 통해 연장된다. 슬라이딩 프롱(1350)은 슬라이딩 프롱(1350)이 슬롯(1302) 내에서 선형으로 이동하는 것을 허용하는 두께를 가질 수 있지만, 슬라이딩 프롱(1350)의 회전은 방지되는데, 이는 슬롯(1302)의 폭이 슬라이딩 프롱(1350)의 길이보다 작기 때문이다. 제1 구성에서, 모니터링 디바이스(208)가 프로세스 챔버(112) 상에 장착될 때, 슬라이딩 프롱(1350)은 슬롯(1302) 내에서 완전히 전방으로 있을 수 있다.
회전식 진공 피드스루(1008)를 구동하는 데에 사용되는, 풀리(1304) 및 모터(1306)가 도 13에 도시된 것에 주목한다. 풀리(1304)는 휠 주위로 연장될 수 있고, 휠은 모터(1306)의 구동 샤프트 상에 장착될 수 있다. 이에 따라, 모터(1306)는 풀리(1304)를 회전가능하게 구동할 수 있고, 회전은 위에서 설명된 바와 같이 회전식 진공 피드스루(1008)에 전달될 수 있다.
도 14를 참조하면, 모니터링 디바이스에 대한 유지보수 절차의 작동을 보여주는 사시도가 실시예에 따라 도시된다. 브라켓(1006)의 아키텍처는 슬라이딩 프롱(1350)이 슬롯(1302)을 통해 선형으로 슬라이딩하는 것을 허용할 수 있다. 슬라이딩 프롱(1350)이 선형으로 슬라이딩할 때, 모니터링 디바이스(208)는 프로세스 챔버(112)로부터 후퇴될 수 있다. 후퇴 프로세스 동안 모니터링 디바이스(208)의 회전은, 브라켓(1006)의 슬롯(1302) 및 슬라이딩 프롱(1350)의 상대 치수들에 의해 방지된다. 모니터링 디바이스(208)의 회전을 방지함으로써, 디바이스 헤드(502)와 프로세스 챔버(112) 사이의 우발적인 충돌이 방지된다. 이에 따라, 디바이스 헤드(502) 내의 센서들(312)은, 디바이스 헤드(502)가 프로세스 챔버(112)를 통과할 때까지 충돌들에 대해 보호된다.
도 15를 참조하면, 모니터링 디바이스에 대한 유지보수 절차의 작동을 보여주는 사시도가 실시예에 따라 도시된다. 모니터링 디바이스(208)가 후퇴되었고 디바이스 헤드(502)가 프로세스 챔버(112)를 통과했을 때, 슬라이드 플레이트(1004)는 디바이스 헤드(502)를 사용자 쪽으로 배향시키기 위해 브라켓(1006) 내에서 회전될 수 있다. 더 구체적으로, 모니터링 디바이스(208)의 회전은, 디바이스 헤드(502)가 디바이스 베이스(504)로부터 분리되는 것을 허용하기 위해, 디바이스 헤드(502)를 사용자에게 더 접근가능하게 만든다. 브라켓(1006) 내에서의 슬라이딩 프롱(1350)의 회전이 허용되는데, 이는 브라켓(1006)이 원위 슬롯 영역보다 더 넓은 근위 슬롯 영역을 갖기 때문이다.
도 16을 참조하면, 처리 시스템의 모니터링 디바이스를 유지하는 데에 사용되는 지지 브라켓의 상세도가 실시예에 따라 도시된다. 브라켓(1006)의 근위 슬롯 영역(1602)은 슬롯 중심(1606) 주위에 거울대칭된 한 쌍의 곡선 표면들을 포함한다. 더 구체적으로, 제1 곡선 프로파일 표면(1604)은 슬롯(1302)의 최상부 표면으로부터 제1 슬롯 정지부(1608)를 향해 상향으로 지나간다. 유사하게, 제2 곡선 프로파일 표면(1604)은 슬롯(1302)의 단부로부터 제2 슬롯 정지부(1608)를 향해 하향으로 지나간다. 곡선 프로파일 표면들(1604)은 슬롯 중심(1606)을 통과하는 수평 평면 주위에 거울대칭될 수 있다. 제1 곡선 프로파일 표면(1604)과 제2 곡선 프로파일 표면(1604) 사이의 방사상 거리는 슬라이드 플레이트(1004)의 길이보다 클 수 있다. 이에 따라, 슬라이드 플레이트(1004)가 근위 슬롯 영역(1602) 내로 후퇴될 때, 근위 슬롯 영역(1602)에 걸친 폭은 슬라이드 플레이트(1004)의 길이보다 크고, 슬라이드 플레이트(1004)는 슬롯 중심(1606)을 중심으로 회전할 수 있다. 슬라이드 플레이트(1004)의 회전은, 슬라이드 플레이트(1004)의 상부 표면이 제1 슬라이드 정지부와 접촉하고/거나 슬라이드 플레이트(1004)의 하부 표면이 제2 슬라이드 정지부와 접촉할 때까지 계속될 것이다. 이에 따라, 브라켓(1006)은 프로세스 챔버(112)에서의 원위 단부와 근위 슬롯 영역(1602) 사이의 슬라이드 플레이트(1004)의 선형 이동을 허용하는 슬롯(1302)을 포함한다. 그러나, 슬롯(1302)은 근위 슬롯 영역(1602) 내에서 슬라이드 플레이트(1004)의 회전 이동을 허용한다.
모니터링 디바이스(208)의 구성요소들은 프로세스 챔버 설계에서 흔히 사용되는 물질들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 챔버 체적(204) 및/또는 진공에 노출되는 구성요소들 각각은 알루미늄, 스테인리스 강, 또는 적합한 중합체로 형성될 수 있다. 여러 가지 예들이 여기에 예로서 제공된다. 연결 프롱(1102)은 스테인리스 강일 수 있다. 연결 로드(1002)는 알루미늄일 수 있다. 디바이스 헤드(502) 및 디바이스 베이스(504)는 알루미늄일 수 있다. 지지성 플레이트(903)는 알루미늄일 수 있다. 이에 따라, 모니터링 디바이스(208)의 구성요소들은 프로세스 챔버(112)에서 기원하는 라디칼들 및/또는 진공에 안전하게 노출될 수 있다.
도 17을 참조하면, 웨이퍼 제조 프로세스를 모니터링하는 방법의 작동들을 나타내는 흐름도의 도면이 실시예에 따라 도시된다. 실시예에서, 웨이퍼 제조 프로세스는 SRP이고, 센서(312)는 SRP의 식각 속도를 모니터링하기 위한 공진 미세천칭을 포함한다. 작동(1702)에서, 물질의 웨이퍼(202)가 처리 툴(102)의 챔버 체적(204) 내로 로딩된다. 웨이퍼(202)의 물질은 위에서 설명된 바와 같이 반도체 물질일 수 있거나 반도체 물질이 아닐 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(202)는 제2 물질(반도체 또는 비-반도체 물질)의 코팅 층을 갖는 제1 물질(반도체 또는 비-반도체 물질)일 수 있다. 웨이퍼 물질들은: 유전체 물질들, 예컨대, SiO2, SiN 등; 인터커넥터들에 사용되는 금속성 물질들, 예컨대, W 및 Cu; 하드 마스크 식각 물질들, 예컨대, PECVD 하드마스크 탄소, 유리, 규소 등을 포함할 수 있다. 웨이퍼 물질은 임의의 기판 물질일 수 있다. 선택적 식각 속도는, 식각 프로세스들이, 원격 플라즈마 공급원들 또는 마이크로파 플라즈마 공급원들 중 어느 하나에 의해 챔버 체적(204) 내로 도입되는 라디칼들을 갖는 라디칼 식각 유형 프로세스들일 때, 모니터링 디바이스(208)에 의해 모니터링될 수 있다.
라이너 벽(212)은 챔버 체적(204) 주위로 연장될 수 있고, 따라서, 라이너 벽(212)은 웨이퍼(202)를 둘러쌀 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 라이너 벽(212)은 챔버 체적(204)과 외측 라이너 표면(304) 사이에 홀(310)을 포함하고, 따라서, SRP가 웨이퍼(202)에 대해 수행될 때, 라디칼들 및 물질들은 홀(310)을 통해 챔버 체적(204)으로부터 라이너 벽(212)의 외부의 영역으로 전달될 수 있다. 이에 따라, 단부 면(408) 상의 제1 영역은 라이너 벽(212)의 홀(310)에 노출될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(312)는 검출 위치로 회전될 수 있고, 여기서 제1 센서(312)는 홀(310)을 통해 챔버 체적(204)에 노출된다. 즉, 모니터링 디바이스(208)는 홀(310)과 정렬된 센서 표면(512)을 갖는 센서(312)를 포함할 수 있다. 제1 센서(312)가 검출 위치에 있을 때, 다른 센서들(312)은 격리된 위치들에 유지되고 프로세스에 노출되지 않을 수 있다.
작동(1704)에서, 웨이퍼 제조 프로세스가 챔버 체적(204)에서 개시된다. 예를 들어, SRP에서 물질이 웨이퍼(202)로부터 제거된다. 위에서 설명된 바와 같이, 센서 표면(512)은 물질을 포함할 수 있고, 따라서, 물질은 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 홀(310)을 통해 센서 표면(512)으로부터 제거될 수 있다.
작동(1706)에서, 센서 표면(512)으로부터 물질을 제거하는 것에 응답하여 센서(312)의 파라미터의 변화가 검출된다. 센서(312) 유형들이 아래에 더 설명된다. 그러나, 예로서, 센서(312)로부터의 전기 신호의 주파수는 센서(312)의 질량이 변할 때 변할 수 있다. 주파수의 변화는 SRP를 모니터링하는 데에 사용될 수 있다.
작동(1708)에서, 센서 표면(512)으로부터의 물질의 제거 속도는 파라미터의 변화에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 센서(312)로부터의 전기 신호의 주파수가 변할 때, 컴퓨터 시스템(104)은 물질 제거 속도를 결정하기 위해 주파수 데이터를 사용할 수 있다. 유사하게, 변화는 센서(312)로부터 제거된 물질의 양, 그리고 따라서, 웨이퍼(202)로부터 제거된 물질의 양을 검출하는 데에 사용될 수 있다.
작동(1710)에서, 단부 면(408) 상의 제2 영역이 홀(310)에 노출될 수 있다. 예를 들어, 단부 면(408)의 블랭크 영역(410)이 홀(310)에 노출될 수 있다. 블랭크 영역(410)은, 센서 표면(512)을 홀(310)과의 정렬에서 벗어나게 이동시키고 블랭크 영역(410)을 홀(310)과 정렬되게 이동시킴으로써 홀(310)에 노출될 수 있다. 예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이, 디바이스 헤드(502)는 공동 벽(308)으로부터 후퇴되고, 중심 축(404)을 중심으로 회전되고, 공동 벽(308)을 향해 전진될 수 있다. 디바이스 헤드(502)의 후퇴 및 전진은, 수동 또는 자동화된 힘이 사용자 또는 공압 액추에이터(1012)에 의해 제공될 때, 진공 하에서 수행될 수 있다.
작동(1712)에서, 라이너 벽(212)을 세정하기 위해 ICC 프로세스가 개시된다. ICC 동안, 모든 센서들(312)은 챔버 체적(204)에서 기원하는 라디칼들 및 가스들로부터 격리될 수 있다. 예를 들어, 각각의 센서(312)를 둘러싸는 각각의 센서 밀봉부들(514)은 공동 벽(308)과 단부 면(408) 사이에서 압축될 수 있고, 따라서, 각각의 센서(312)는 공격적인 ICC로부터 보호될 수 있다.
도 18a를 참조하면, 처리 시스템의 공진기 유형의 센서의 개략도가 실시예에 따라 도시된다. 실시예에서, 웨이퍼 처리 툴(102)의 하나 이상의 센서(312)는 공진기(1802)를 포함한다. 공진기(1802)는 적합한 공진 질량 센서, 예컨대, 석영 결정 미세천칭(QCM), 표면 탄성파(SAW), 또는 필름 벌크 음향 공진기들(FBAR)일 수 있고, 이들 모두는 그의 표면들 상에 증착된 물질의 누적 질량을 정량화한다. 공진기들(1802)의 다양성 및 복잡성에 대한 설명은, 간결성 및 이해의 용이성의 목적을 위해, 간략화된 설명을 위해 본원에 설명되지 않는다. 각각의 공진기(1802)는, 관련 기술분야에 알려진 바와 같이, 특성 주파수, 예를 들어, 공진 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 아주 상세하게 하지는 않고, 공진기(1802)는 도 18a에 도시된 그대로의 간단한 질량-스프링 시스템에 의해 표현될 수 있다. 공진기(1802)의 특성 주파수는 공진기(1802) 시스템의 질량(1804)에 반비례할 수 있다. 예를 들어, 특성 주파수는 공진기(1802) 시스템의 'M'으로 나눈 'k'의 제곱근에 비례할 수 있고, 여기서, 'M'은 질량(1804)에 대응하고, 'k'는 공진기(1802) 시스템의 스프링 상수에 대응한다. 따라서, 공진기(1802)가, 예를 들어, 웨이퍼 제조 프로세스 동안에 물질(1806)을 수용하거나 방출할 때 특성 주파수가 시프트되는 것이 인식될 것이다. 더 구체적으로, 물질(1806), 예를 들어, 반도체 물질이 웨이퍼 처리 툴(102) 내의 공진기(1802)의 센서 표면(512) 상에 증착되거나 그로부터 제거될 때, 공진기(1802)의 질량(1804)이 변하고, 이에 따라, 특성 주파수가 시프트된다.
공진기(1802)의 센서 표면(512)은 노출된, 예를 들어, 홀(310) 쪽으로 전방으로 향하는 표면일 수 있다. 그러나, 센서 표면(512)을 갖는 공진기(1802)의 부분은 여러 개의 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공진기(1802)는 센서 표면(512)을 갖는 최상부 층(1810) 아래에 베이스 층(1808)을 포함할 수 있다. 베이스 층(1808) 및 최상부 층(1810)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스 층(1808) 및 최상부 층(1810)은 동일한 규소 물질로 형성될 수 있다. 실시예에서, 베이스 층(1808)은 최상부 층(1810)과 상이한 물질로 형성된다. 예를 들어, 베이스 층(1808)은 공진 몸체(602)일 수 있고, 최상부 층(1810)은 베이스 층(1808) 상에 증착된 규소 물질의 코팅일 수 있다. 따라서, 최상부 층(1810)은 베이스 층(1808)의 부분을 덮을 수 있다.
실시예에서, 센서 표면(512)은 물질(1806)을 포함한다. 더 구체적으로, 센서(312)는, 웨이퍼 제조 프로세스 동안 웨이퍼(202) 상에 증착되거나 그로부터 제거된 물질과 동일한 물질로 형성된 센서 표면(512)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 제조 프로세스가 규소 웨이퍼(202) 상에 규소를 증착시키기 위한 증착 프로세스일 때, 센서 표면(512)은, 증착된 물질(1806)이, 웨이퍼(202)와의 상호작용과 유사한 방식으로 센서 표면(512)과 상호작용하는 것을 보장하기 위해 규소를 포함할 수 있다. 유사하게, 웨이퍼 제조 프로세스가 규소 웨이퍼(202)로부터 규소를 제거하기 위한 식각 프로세스일 때, 센서 표면(512)은, 규소 웨이퍼(202)로부터 규소의 제거 속도와 유사한 속도로 센서 표면(512)으로부터 물질(1806)이 식각되는 것을 보장하기 위해 규소를 포함할 수 있다. 이에 따라, 센서 표면(512)은, 웨이퍼 제조 프로세스 동안 웨이퍼(202)에 동시에 발생하는 실제 증착 속도 또는 제거 속도를 측정하기 위해, 웨이퍼(202)의 표면을 모의할 수 있다.
도 18b를 참조하면, 처리 시스템의 공진기 유형의 센서의 개략도가 실시예에 따라 도시된다. 센서(312)로서 사용될 수 있는 공진기(1802)의 특정 유형은, MEMS 공진 질량 센서, 예컨대, 열 작동형 고주파수 단결정질 규소 공진기이다. 그러한 공진기들(1802)은 단일 마스크 프로세스들을 사용하여 개별 디바이스들 또는 어레이들로서 제조될 수 있다. 공진기(1802)는 대칭 평면(1816)의 양 측 상에 2개의 패드들(1812)을 포함할 수 있다. 전류 경로에 교류(AC) 저항손 성분을 야기하기 위해 2개의 패드들(1812) 사이로 요동 전류가 통과될 수 있다. 실시예에서, 저항손의 대부분은, 패드들(1812)을 상호연결시키는 얇은 필라들(1818)에서 발생한다. 얇은 필라들(1818)은 중심에 위치될 수 있고, 대칭 평면(1816)에 직교하는 방향으로 패드들(1812) 사이에 연장될 수 있다. 필라들(1818)에 생성된 요동 온도는, 면내 공진 모드에서 공진기(1802)를 작동시키기 위해, AC 힘 및 교번하는 열 응력을 필라들(1818)에 야기할 수 있다. 면내 공진 모드에서, 질량(1804), 예를 들어, 'M'을 갖는 패드들(1812)은 반대 방향들로 진동한다. 따라서, 공진에서, 공진기(1802)는 진동 패드들(1812)의 특성 주파수를 포함하고, 필라들(1818)의 저항은, 압저항 효과로 인해, 교번하는 기계적 응력에 의해 조정된다. 이에 따라, 특성 주파수에 대응하는 검출가능한 작은 신호의 가동 전류가 공진기(1802)에 존재한다.
도 19를 참조하면, 처리 시스템의 트랜지스터 센서 유형의 센서의 개략도가 실시예에 따라 도시된다. 실시예에서, 웨이퍼 처리 툴(102)의 하나 이상의 센서(312)는 트랜지스터 센서(1902)를 포함한다. 트랜지스터 센서(1902)는 하나 이상의 트랜지스터, 예를 들어, MOSFET(1904)을 포함할 수 있다. MOSFET(1904)은 소스(1906), 드레인(1908) 및 게이트(1910)를 포함할 수 있다. 트랜지스터 센서(1902)는 또한, 웨이퍼 제조 프로세스 동안 물질(1806)을 수용하거나 방출하기 위한, 도 18a-18b와 관련하여 설명된 질량(1804)과 유사한 컬렉터(1912)를 포함할 수 있다. 컬렉터(1912)는 MOSFET(1904)으로부터 물리적으로 분리될 수 있지만, 하위 구성요소들은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 컬렉터(1912)는 전기 트레이스(1914)를 통해 MOSFET(1904)의 게이트(1910)에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, MOSFET(1904)은, 컬렉터(1912)가, MOSFET(1804)으로부터 이격된 미리 결정된 위치에 위치될 때에도, 물질(1806)이 컬렉터(1912) 상에 내려앉거나 그로부터 증발되는 것을 검출하도록 구성될 수 있다.
컬렉터(1912)는 물질(1806)을 수용하도록 크기가 정해지고 구성될 수 있다. 예를 들어, 물질(1806) 입자들의 이례적인 크기는 45 나노미터 내지 1 미크론의 범위에 있을 수 있고, 따라서, 컬렉터(1912)는 적어도 1 미크론의 직경을 갖는 외측 림을 갖는 외측 프로파일을 포함할 수 있다. 아래 방향으로 볼 때의 외측 림의 형상은 원형, 직사각형, 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 게다가, 컬렉터(1912)는 평평할 수 있는데, 예를 들어, 평면형 센서 표면(512)을 가질 수 있거나, 컬렉터(1912)는 원뿔형 센서 표면(512)을 가질 수 있다. 실시예에서, 컬렉터(1912)는 MOSFET(1904)과 별개의 구조가 아니라, 대신에, MOSFET(1904) 내에 포함된다. 예를 들어, 컬렉터(1912)는 MOSFET(1904)의 게이트(1912) 상의 수집 영역일 수 있다.
위에서 설명된 공진기(1802)와 유사하게, 트랜지스터 센서(502)의 컬렉터(1912)는 웨이퍼(202)의 표면을 모의하도록 구성된 센서 표면(512)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬렉터(1912) 상의 센서 표면(512)은 홀(310)을 향한 순방향을 향하도록 배향될 수 있다. 컬렉터(1912)는, 예를 들어, 베이스 층(1808) 및 동일하거나 상이한 물질의 최상부 층(1810)을 갖는 다층 구조를 포함할 수 있다.
실시예에서, 트랜지스터 센서(1902)의 파라미터는 MOSFET(1904)에 대응한다. 더 구체적으로, 트랜지스터 센서(1902)의 파라미터는 게이트(1910)에 걸쳐 측정된 바와 같은 MOSFET(1904)의 임계 전압일 수 있다. 임계 전압은 컬렉터(1912) 상의 물질(1806)의 존재 또는 부재에 직접 대응할 수 있다. 예를 들어, 임계 전압은 물질(1806)의 제1 양이 컬렉터(1912) 상에 있을 때 제1 값을 가질 수 있고, 임계 전압은 물질(1806)의 제2 양이 컬렉터(1912) 상에 있을 때 제2 값(제1 값과 상이함)을 가질 수 있다. 따라서, 컬렉터(1912)의 센서 표면(512)에 수집되거나 그로부터 방출된 물질(1806)은 트랜지스터 센서(1902)의 임계 전압에 기초하여 결정될 수 있다. 컴퓨터 시스템(104)의 프로세서는 임계 전압의 변화를 검출하도록 구성될 수 있고, 따라서, 임계 전압의 변화가 검출될 때, 웨이퍼 처리 툴(102)은 그 변화를 물질 증착 또는 제거의 양으로서 표시할 수 있다. 임계 전압은 웨이퍼(202)에 대한 물질의 실제 증착 속도 또는 제거 속도를 결정하기 위해 시간에 걸쳐 기록될 수 있다.
센서들(312)은 다른 센서 유형들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 처리 툴(102)의 하나 이상의 센서(312)는 광 센서(도시되지 않음)일 수 있다. 광 센서는 관련 기술분야에 알려진 바와 같은 마이크로-광-전자-기계 시스템(MOEMS)일 수 있고, 알려진 처리 작동들, 예를 들어, 반도체 처리 작동들을 사용하여 기판 상에 직접 형성될 수 있다. MOEMS의 다양성 및 복잡성에 대한 설명은, 간결성 및 이해의 용이성의 목적을 위해, 간략화된 설명을 위해 본원에 설명되지 않는다. 광 센서는 기판의 센서 표면(512)에 걸쳐 분산된 여러 개의 마이크로 거울들 또는 렌즈들을 포함할 수 있다. 아주 상세하게 하지는 않고, 광 센서는 광원으로부터 나오는 광 경로를 포함할 수 있다. 광 경로는 광원과 광 검출기 사이에 있을 수 있다. 실시예에서, 광 센서의 파라미터는 광이 광원으로부터 광 검출기에서 수신되는지 여부에 대응한다. 예를 들어, 파라미터는 광 경로를 방해하는 물질에 응답하여 변할 수 있다. 즉, 물질의 입자들이 광 경로를 통과하거나 광 경로에 놓여 광원과 광 검출기 사이의 광을 차단할 때, 파라미터는 변할 수 있다. 실시예에서, 입자가 광 센서를 통과할 때, 광원으로부터의 광은 다른 광 검출기를 향해 상이한 광 경로를 따라 반사된다. 다른 광 검출기에 의한, 반사된 광의 검출은 광 센서의 파라미터에 대한 변화를 초래할 수 있다. 파라미터는, 예를 들어, 광 검출에 대응하는, 광 센서의 출력 전압일 수 있다. 컴퓨터 시스템(104)의 프로세서는 출력 전압의 변화를 검출하도록 구성될 수 있고, 따라서, 출력 전압의 변화 및/또는 광 경로에서의 방해가 검출될 때, 웨이퍼 처리 툴(102)은 그 변화를 기판 상의 센서 표면(512)에의 물질의 증착 또는 그로부터의 제거로서 표시할 수 있고, 따라서, 증착/제거 양들 및/또는 속도들이 실시간으로 측정 및 모니터링될 수 있다.
위에서 설명된 센서들 유형들이, 외부 압력들과 무관한 전기 파라미터들에 기초하여 작동하기 때문에, 하나 이상의 센서(312), 예컨대, 공진기(1802), 트랜지스터 센서(1902), 또는 광 센서를 갖는 웨이퍼 처리 툴(102)이, 진공 조건들 하에서를 포함하여, 임의의 압력 범위에서 작동할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 유사하게, 센서들(312)은 플라즈마 없는 조건들 하에서를 포함하여, 챔버 체적(204)의 가스 일관성에 관계없이 작동할 수 있다. 전기 파라미터들은, 컴퓨터 시스템(104)에 데이터를 송신하기 위해, 모든 센서 유형들로부터 전기 케이블(812) 및 전기 진공 피드스루(810)로 출력될 수 있다.
도 20을 참조하면, 처리 시스템의 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도가 실시예에 따라 도시된다. 컴퓨터 시스템(104)은 웨이퍼 처리 툴(102)의 전자 회로와 인터페이스로 연결된 제조 설비 호스트 컴퓨터일 수 있다. 실시예에서, 컴퓨터 시스템(104)은 웨이퍼 처리 툴(102)의 로봇들, 로드 록들(110), 프로세스 챔버들(112), 모니터링 디바이스(208) 및 다른 구성요소들에 결합되고 그들을 제어한다. 컴퓨터 시스템(104)은 위에서 설명된 바와 같이 센서들(312)에 의해 제공되는 물질 증착/제거 정보를 수신하고 분석할 수 있다.
컴퓨터 시스템(104)은 근거리 통신망(LAN), 인트라넷, 엑스트라넷, 또는 인터넷의 다른 기계들에 연결(예를 들어, 네트워킹)될 수 있다. 컴퓨터 시스템(104)은 클라이언트-서버 네트워크 환경에서 서버 또는 클라이언트 기계로서, 또는 피어-투-피어(또는 분산형) 네트워크 환경에서 피어 기계로서 작동할 수 있다. 컴퓨터 시스템(104)은 개인용 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, 셋톱 박스(STB), 휴대 정보 단말기(PDA), 셀룰러 전화기, 웹 기기, 서버, 네트워크 라우터, 스위치 또는 브리지, 또는 기계에 의해 취해질 작동들을 명시하는 (순차적 또는 다른 방식의) 명령어들의 세트를 실행할 수 있는 임의의 기계일 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(104)에 대해 단일 기계만이 예시되어 있지만, "기계"라는 용어는 또한, 본원에 설명된 방법론들 중 임의의 하나 이상을 수행하도록 명령어들의 세트(또는 복수의 세트들)를 개별적으로 또는 공동으로 실행하는 기계들(예를 들어, 컴퓨터들)의 임의의 집합을 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
컴퓨터 시스템(104)은, 실시예들에 따라 프로세스를 수행하기 위해 컴퓨터 시스템(104)(또는 다른 전자 디바이스들)을 프로그래밍하는 데에 사용될 수 있는, 명령어들이 저장된 비일시적 기계 판독가능 매체를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품, 또는 소프트웨어(2002)를 포함할 수 있다. 기계 판독가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장 또는 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 기계 판독가능(예를 들어, 컴퓨터 판독가능) 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨터) 판독가능 저장 매체(예를 들어, 판독 전용 메모리("ROM"), 랜덤 액세스 메모리("RAM"), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 디바이스 등), 기계(예를 들어, 컴퓨터) 판독가능 전송 매체(전기적, 광학적, 음향적 또는 다른 형태의 전파 신호들(예를 들어, 적외선 신호들, 디지털 신호들 등)) 등을 포함한다.
실시예에서, 컴퓨터 시스템(104)은, 버스(2009)를 통해 서로 통신하는, 시스템 프로세서(2004), 주 메모리(2006)(예를 들어, 판독 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 예컨대, 동기식 DRAM(SDRAM) 또는 램버스 DRAM(RDRAM) 등), 정적 메모리(2008)(예를 들어, 플래시 메모리, 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM) 등) 및 이차 메모리(예를 들어, 데이터 저장 디바이스(2024))를 포함한다.
시스템 프로세서(2004)는 하나 이상의 범용 처리 디바이스, 예컨대, 마이크로시스템 프로세서, 중앙 처리 유닛 등을 나타낸다. 더 구체적으로, 시스템 프로세서(2004)는 복합 명령어 세트 컴퓨팅(CISC) 마이크로시스템 프로세서, 축소 명령어 세트 컴퓨팅(RISC) 마이크로시스템 프로세서, 매우 긴 명령어(VLIW) 마이크로시스템 프로세서, 다른 명령어 세트들을 구현하는 시스템 프로세서, 또는 명령어 세트들의 조합을 구현하는 시스템 프로세서들일 수 있다. 시스템 프로세서(2004)는 또한, 하나 이상의 특수 목적 처리 디바이스, 예컨대, 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA), 디지털 신호 시스템 프로세서(DSP), 네트워크 시스템 프로세서 등일 수 있다. 시스템 프로세서(2004)는 본원에 설명된 작동들을 수행하기 위해 처리 로직(2010)을 실행하도록 구성된다.
컴퓨터 시스템(104)은 네트워크(2014)를 통해 다른 디바이스들 또는 기계들, 예를 들어, 웨이퍼 처리 툴(102)과 통신하기 위한 시스템 네트워크 인터페이스 디바이스(2012)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(104)은 또한, 비디오 디스플레이 유닛(2016)(예를 들어, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드 디스플레이(LED) 또는 음극선관(CRT)), 문자숫자식 입력 디바이스(2018)(예를 들어, 키보드), 커서 제어 디바이스(2020)(예를 들어, 마우스) 및 신호 발생 디바이스(2022)(예를 들어, 스피커)를 포함할 수 있다.
이차 메모리는, 본원에 설명된 방법론들 또는 기능들 중 임의의 하나 이상을 구현하는 명령어들의 하나 이상의 세트(예를 들어, 소프트웨어(2002))가 저장되어 있는 기계 액세스가능 저장 매체(2026)(또는 더 구체적으로는 컴퓨터 판독가능 저장 매체)를 갖는 데이터 저장 디바이스(2024)를 포함할 수 있다. 또한, 소프트웨어(2002)는 컴퓨터 시스템(104)에 의한 소프트웨어의 실행 동안 완전하게 또는 적어도 부분적으로 주 메모리(2006) 내에 그리고/또는 시스템 프로세서(2004) 내에 상주할 수 있으며, 주 메모리(2006) 및 시스템 프로세서(2004)는 또한, 기계 판독가능 저장 매체를 구성한다. 소프트웨어(2002)는 시스템 네트워크 인터페이스 디바이스(2012)를 통해 네트워크(2014)를 경유하여 추가로 송신 또는 수신될 수 있다.
예시적인 실시예에서 기계 액세스가능 저장 매체(2026)가 단일 매체인 것으로 도시되어 있지만, "기계 판독가능 저장 매체"라는 용어는 명령어들의 하나 이상의 세트를 저장하는 단일 매체 또는 복수 매체들(예를 들어, 중앙집중형 또는 분산형 데이터베이스 및/또는 연관된 캐시들 및 서버들)을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. "기계 판독가능 저장 매체"라는 용어는 또한, 기계에 의한 실행을 위해 명령어들의 세트를 저장하거나 인코딩할 수 있으며 기계로 하여금 방법론들 중 임의의 하나 이상을 수행하게 하는 임의의 매체를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 이에 따라, "기계 판독가능 저장 매체"라는 용어는, 솔리드 스테이트 메모리들, 및 광학 및 자기 매체들(그러나 이에 제한되지는 않음)을 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
시스템 프로세서(2004)는 모니터링 디바이스(208)의 모니터링 디바이스 회로(2030)와 전기 연결되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 버스(2009)는 시스템 구성요소들과의 하나 이상의 입력/출력(I/O) 연결, 예를 들어, 전기 케이블(812) 및 전기 진공 피드스루(810)를 통해 센서(312) 신호들을 수신할 수 있다. 게다가, 모니터링 디바이스 회로(2030)의 부분들은 컴퓨터 시스템(104)과 함께 위치될 수 있다. 예를 들어, 모니터링 디바이스 회로(2030)는 주파수 공급원, 예를 들어, 광범위 주파수 공급원, 또는 검출기를 포함할 수 있다. 주파수 공급원 및 검출기는 웨이퍼 처리 툴(102)의 센서들(312)의 특정한 실시예들과 관련하여 특정한 응용을 가질 수 있다. 예를 들어, 주파수 공급원은 전기 구동 신호를 공진기(1802)에 출력할 수 있다. 검출기는, 센서 표면(512) 상에 증착된 질량(1804)에 대응하는, 센서(312)로부터의 출력 신호를 수신할 수 있다. 공진기(1802)의 특성 주파수의 시프트를 검출하기 위해, 주파수 공급원 및 검출기가 웨이퍼 처리 툴(102)의 컴퓨터 시스템(104)에 통합될 수 있다.
모니터링 디바이스 회로의 주파수 공급원은 공진기(1802)를 여기시키는 데에 사용되는 광범위 주파수 공급원일 수 있다. 모니터링 디바이스 회로의 검출기는 공진기(1802)의 특성 주파수를 모니터링할 수 있고, 특성 주파수의 시프트를 검출할 수 있다. 예를 들어, 검출기는 특성 주파수에 대응하는 신호, 예를 들어, 출력 전압 또는 전류를 프로세서(2004)에 출력할 수 있다. 프로세서(2004)는 출력 전압을 수신하고 특성 주파수의 시프트를 인식하도록 구성될 수 있다. 따라서, 공진기(1802)의 특성 주파수 및/또는 출력 전압의 변화가 검출될 때, 웨이퍼 처리 툴(102)은 그 변화를 공진기(1802)의 패드(1812) 상의 센서 표면(512)에의 물질의 증착 또는 그로부터의 물질의 제거의 예로서 표시할 수 있다. 증착 및 제거는 물질의 증착 및/또는 제거의 속도를 검출하기 위해 시간에 걸쳐 기록될 수 있다. 공진기(1802)의 질량(1804)이 증가하거나 감소함에 따라, 예를 들어, 물질이 공진기(1802) 상에 축적되거나 그로부터 증발함에 따라, 특성 주파수는 하향 시프트될 것이고, 웨이퍼 처리 툴(102)이 웨이퍼 제조 프로세스의 증착 및/또는 제거 속도를 실시간으로 모니터링하고 측정하는 것을 허용한다.
전술한 명세서에서, 특정한 예시적인 실시예들이 설명되었다. 다음의 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고 그에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 이에 따라, 본 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 한다.
Claims (14)
- 모니터링 디바이스로서,
센서 축을 따라 프로세스 챔버 라이너 벽의 홀과 정렬을 위한 센서 표면, 및
상기 센서 표면으로부터 물질이 제거될 때 변하는 파라미터를 갖는 마이크로 센서
를 포함하고,
상기 마이크로 센서는 프로세스 챔버의 챔버 체적에 선택적으로 노출될 수 있고, 상기 모니터링 디바이스는 상기 마이크로 센서가 상기 프로세스 챔버의 상기 챔버 체적에 선택적으로 노출될 때 변하는 상기 파라미터를 검출하고, 상기 모니터링 디바이스는 상기 마이크로 센서 및 블랭크 밀봉부 모두를 회전시킴으로써 상기 마이크로 센서 및 상기 블랭크 밀봉부를 상기 프로세스 챔버의 상기 챔버 체적에 교번적으로(alternatingly) 선택적으로 노출하도록 구성되는, 모니터링 디바이스. - 제1항에 있어서, 함몰부를 갖는 단부 면을 더 포함하고, 상기 마이크로 센서는 상기 함몰부에 장착되는, 모니터링 디바이스.
- 제2항에 있어서,
상기 단부 면 상에 장착된 센서 밀봉부를 더 포함하고, 상기 센서 밀봉부는 상기 함몰부 주위로 연장되고, 상기 센서 표면은 상기 홀을 통해 상기 챔버 체적에 노출되는, 모니터링 디바이스. - 제3항에 있어서, 상기 블랭크 밀봉부는 상기 단부 면 상에 장착되고, 상기 블랭크 밀봉부는 상기 단부 면의 블랭크 영역 주위로 연장되는, 모니터링 디바이스.
- 제1항에 있어서,
상기 마이크로 센서는 디스크 형상을 갖는 공진 몸체를 포함하고, 상기 디스크 형상은 상기 홀을 대면하는 상기 센서 표면, 및 배면 센서 표면을 포함하고,
상기 배면 센서 표면에 전기적으로 연결된 전기 진공 피드스루를 더 포함하는, 모니터링 디바이스. - 제5항에 있어서, 상기 배면 센서 표면과 접촉하는 압축가능 커넥터를 더 포함하고, 상기 압축가능 커넥터는 상기 전기 진공 피드스루에 전기적으로 연결되는, 모니터링 디바이스.
- 제6항에 있어서, 상기 압축가능 커넥터는 벨로우즈인, 모니터링 디바이스.
- 프로세스를 수행하기 위한 명령어들이 저장된 비일시적 기계 판독가능 매체로서, 상기 프로세스는:
모니터링 디바이스의 단부 면 상의 제1 영역을 라이너 벽의 홀에 노출시키는 단계 ― 상기 라이너 벽은 처리 툴의 챔버 체적 주위로 측면으로 연장되고, 상기 모니터링 디바이스의 상기 제1 영역은 상기 제1 영역이 상기 홀에 노출될 때 상기 처리 툴의 상기 챔버 체적에 노출되는 센서를 포함하고, 상기 모니터링 디바이스는 마이크로 센서가 상기 처리 툴의 상기 챔버 체적에 선택적으로 노출될 때 상기 센서 상에서 변하는 파라미터를 검출함 ―; 및
상기 제1 영역을 상기 홀로부터 떨어지도록 이동시키고 상기 단부 면 상의 블랭크 밀봉부를 상기 홀에 노출시키기 위해 중심 축을 중심으로 상기 모니터링 디바이스의 상기 센서 및 상기 블랭크 밀봉부 모두를 회전시키는 단계 ― 상기 제1 영역이 상기 홀로부터 떨어져 있을 때, 상기 모니터링 디바이스의 제1 단부의 상기 센서는 상기 처리 툴의 상기 챔버 체적에 노출되지 않음 ―
를 포함하는, 비일시적 기계 판독가능 매체. - 제8항에 있어서, 상기 프로세스는:
물질의 웨이퍼를 상기 처리 툴의 상기 챔버 체적 내로 로딩하는 단계;
상기 챔버 체적에서 웨이퍼 제조 프로세스를 개시하는 단계 ― 상기 물질은 상기 웨이퍼 제조 프로세스 동안 상기 홀을 통해 상기 센서의 센서 표면으로부터 제거됨 ―; 및
상기 센서 표면으로부터 상기 물질을 제거하는 것에 응답하여 상기 센서의 파라미터의 변화를 검출하는 단계
를 더 포함하는, 비일시적 기계 판독가능 매체. - 제9항에 있어서, 상기 프로세스는 상기 파라미터의 변화에 기초하여 상기 센서 표면으로부터의 상기 물질의 제거 속도를 결정하는 단계를 더 포함하는, 비일시적 기계 판독가능 매체.
- 제10항에 있어서,
상기 모니터링 디바이스는 함몰부를 갖는 단부 면을 포함하고, 상기 센서는 상기 함몰부에 장착되고, 상기 프로세스는:
상기 단부 면의 상기 블랭크 밀봉부를 상기 홀에 노출하는 단계; 및
상기 라이너 벽을 세정하도록 인-시튜 챔버 세정 프로세스를 개시하는 단계
를 더 포함하는, 비일시적 기계 판독가능 매체. - 제11항에 있어서, 상기 단부 면의 상기 블랭크 밀봉부를 상기 홀에 노출하는 단계는 상기 블랭크 밀봉부를 상기 홀과 정렬되게 이동시키는 단계를 포함하는, 비일시적 기계 판독가능 매체.
- 프로세스를 수행하기 위한 명령어들이 저장된 비일시적 기계 판독가능 매체로서, 상기 프로세스는:
모니터링 디바이스의 단부 면 상의 제1 영역을 라이너 벽의 홀에 노출시키는 단계 ― 상기 라이너 벽은 처리 툴의 챔버 체적 주위로 연장되고, 상기 모니터링 디바이스는 상기 홀과 정렬된 센서 표면을 갖는 센서를 포함하고, 상기 센서 표면은 상기 제1 영역임 ―; 및
상기 제1 영역을 상기 홀로부터 떨어지도록 이동시키고 상기 단부 면 상의 제2 영역을 상기 홀에 노출시키기 위해, 중심 축을 중심으로 상기 모니터링 디바이스를 회전시키는 단계;
물질의 웨이퍼를 상기 처리 툴의 상기 챔버 체적 내로 로딩하는 단계;
상기 챔버 체적에서 웨이퍼 제조 프로세스를 개시하는 단계 ― 상기 물질은 상기 웨이퍼 제조 프로세스 동안 상기 홀을 통해 상기 센서 표면으로부터 제거됨 ―;
상기 센서 표면으로부터 상기 물질을 제거하는 것에 응답하여 상기 센서의 파라미터의 변화를 검출하는 단계; 및
상기 파라미터의 변화에 기초하여 상기 센서 표면으로부터의 상기 물질의 제거 속도를 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 모니터링 디바이스는 함몰부를 갖는 단부 면을 포함하고, 상기 센서는 상기 함몰부에 장착되고,
상기 프로세스는
상기 단부 면의 블랭크 영역을 상기 홀에 노출하는 단계 - 상기 블랭크 영역은 상기 제2 영역임 -; 및
상기 라이너 벽을 세정하도록 인-시튜 챔버 세정 프로세스를 개시하는 단계
를 더 포함하는, 비일시적 기계 판독가능 매체. - 제13항에 있어서, 상기 단부 면의 상기 블랭크 영역을 상기 홀에 노출하는 단계는 상기 블랭크 영역을 상기 홀과 정렬되게 이동시키는 단계를 포함하는, 비일시적 기계 판독가능 매체.
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