KR102489065B1 - Ald 플래튼 서셉터의 위치 및 온도 모니터링 - Google Patents

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Abstract

ALD 플래튼 서셉터의 위치 및 온도 모니터링
상기 서셉터 조립체와 가스 분배 조립체 사이의 갭을 측정하고 제어하는 장치 및 방법이 설명되어 있다. 웨이퍼 이송 목적을 위한 위치 제어 및 온도 제어를 위한 장치 및 방법도 설명되어 있다.

Description

ALD 플래튼 서셉터의 위치 및 온도 모니터링{POSITION AND TEMPERATURE MONITORING OF ALD PLATEN SUSCEPTOR}
[0001] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판들을 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히, 기판들 상에 화학 기상 증착(CVD) 및 원자층 증착(ALD)을 수행하기 위한 배치 프로세싱 플랫폼(batch processing platform)에 관한 것이다.
[0002] 반도체 디바이스들을 형성하는 프로세스는 일반적으로 여러 프로세스 챔버들을 포함하는 기판 프로세싱 플랫폼들에서 수행된다. 일부 예시들에서, 다중-챔버 프로세싱 플랫폼 또는 클러스터 툴의 목적은 제어된 분위기에서, 기판 상에 순차적으로 두개 또는 그 이상의 프로세스를 수행하는 것이다. 그러나, 다른 예들에서, 다중 챔버 프로세싱 플랫폼은 기판들 상에서 단일 프로세싱 단계를 단지 수행할 수 있고; 추가 챔버들은 기판들이 플랫폼에 의해 프로세싱되는 속도를 최대화하기 위한 것이다. 후자의 경우, 기판 상에서 수행되는 프로세스는 통상적인 배치 프로세스(batch process)이고, 상대적으로 다수의 기판들(예를 들면, 25 또는 50)이 동시에 주어진 챔버에서 프로세싱된다. 배치 프로세싱은 ALD 프로세스들 및 일부 화학 기상 증착(CVD) 프로세스들과 같이, 너무 시간이 소모되어서 경제적으로 존속가능한 방식으로 개별적인 기판들 상에서 수행될 수 없는 프로세스들에 대해 특히 유용하다.
[0003] 기판 프로세싱 플랫폼 또는 시스템의 효과는 소유 비용(COO)에 의해 종종 정량화된다. 여러 가지 요인들에 의해 영향을 받으면서 소유 비용(COO)은, 대개 시스템 풋프린트 즉, 제조 공장에서 시스템을 작동하는데 필요한 총 바닥 공간, 및 시스템 처리량 즉, 시간 당 프로세싱되는 기판들의 수에 의해 영향을 받는다. 풋프린트는 일반적으로 유지 보수에 필요한, 시스템에 인접한 액세스 영역들을 포함한다. 따라서, 기판 프로세싱 플랫폼이 상대적으로 작을 수 있을지라도, 그것이 운영 및 유지 보수에 대한 모든 측면들로부터 액세스를 요구하는 경우, 시스템의 효율적인 풋프린트는 여전히 엄청나게 클 수 있다.
[0004] 프로세스 가변성에 대한 반도체 산업의 허용오차는 반도체 디바이스들 축소의 크기로서 계속 감소하고 있다. 이러한 엄격한 프로세스 요구 사항들을 충족시키기 위해, 업계는 더 엄격한 프로세스 윈도우 요구사항들을 충족하는 새로운 프로세스들의 호스트를 개발하여 왔으나, 그러나 이들 프로세스들이 완료되는데 종종 더 긴 시간이 걸린다. 예를 들어, 높은 종횡비, 65 nm 또는 더 작은 상호 접속 피처의 표면 상에 일치하게(conformally) 구리 확산 배리어 층을 형성하기 위해, ALD 프로세스를 사용하는 것이 필요할 수 있다. ALD는 CVD에 비해 우수한 단계 커버리지(step coverage)를 보여주는 CVD의 변형이다. ALD는 원래 전계 발광 디스플레이를 제조하기 위해 채용되었던 원자층 에피택시(ALE)에 기초한다. ALD는 기판 표면에 반응성 전구체 분자들의 포화된 단일 층을 증착하기 위해 화학 흡착을 활용한다. 이것은 증착 챔버에 적절한 반응성 전구체들의 펄싱(pulsing)을 주기적으로 교번함으로써 달성된다. 반응 전구체의 각각의 주입은 일반적으로 불활성 가스 퍼지에 의해 분리되어서 기판의 표면 상에 균일한 물질 층을 형성하도록 이전에 증착된 층들에 새로운 원자 층을 제공한다. 반응성 전구체 및 불활성 퍼지 가스들의 사이클들은 목표된 두께로 물질 층을 형성하도록 반복된다. ALD 기술의 가장 큰 단점은 증착 속도가 적어도 크기의 순서에 의해 일반적인 CVD 기술들보다 훨씬 더 낮다는 것이다. 예를 들어, 일부 ALD 프로세스는 기판의 표면 상에 고품질 층을 증착하기 위해 약 10 내지 약 200 분의 챔버 프로세싱 시간을 필요로 할 수 있다. 더 양호한 디바이스 성능을 위한 이러한 ALD 및 에피택시 프로세스들을 선택하는 것에 있어서, 종래의 단일 기판 프로세싱 챔버 디바이스들을 제조하는 비용은 매우 낮은 기판 프로세싱 처리량으로 인해 증가할 것이다. 따라서, 이러한 프로세스들을 구현할 때, 연속적인 기판 프로세싱의 접근 방식은 경제적으로 실현될 필요가 있다.
[0005] 웨이퍼에 걸쳐 그리고 웨이퍼들 간에 조성 및 두께 균일성을 충족하도록 ALD 프로세스 툴들의 새로운 세대들은 웨이퍼와 증착 소스(인젝터) 사이의 갭의 엄격한 제어를 필요로 한다. 프로세스는 광범위한 온도 범위에서 그리고 웨이퍼와 증착 소스 간의 이격의 범위에서 일어날 수 있다. 1.5m 직경만큼 클 수 있는 웨이퍼들 영역에 걸쳐 거리의 균일성을 모니터링하는 것이 중요할 수 있다. 또한, 시스템이 작동하는 온도 범위는 프로세스 포켓들에서 웨이퍼 배치의 정확도를 충족시키기 위해 열팽창에 대한 조정들을 필요로 한다.
[0006] 따라서, 긴 직경들 및 온도 범위들을 통해 갭 거리에 대한 인젝터에 대해 제어를 제공하는 장치 및 방법에 대한 필요성이 존재한다.
[0007] 본 발명의 실시예들은 가스 분배 조립체, 서셉터 조립체 및 카메라를 포함하는 증착 장치에 관한 것이다. 가스 분배 조립체는 전방 표면과 에지를 갖는다. 서셉터 조립체는 중심 축 주위에 복수의 기판들을 회전시키기 위해 가스 분배 조립체로부터 이격되어 있다. 서셉터 조립체는 복수의 기판들, 바닥 표면 및 에지를 홀딩하기 위해 복수의 리세스들을 갖는 상단 표면을 갖는다. 서셉터 조립체의 상단 표면 및 가스 분배 조립체의 전방 표면은 갭을 형성한다. 카메라는 서셉터 조립체의 에지를 포함하는 시야를 갖는다. 제어기는 카메라에 연결되어 서셉터 조립체의 상단 표면과 가스 분배 조립체의 전방 표면 사이의 갭을 결정한다.
[0008] 일부 실시예들에서, 증착 장치의 내부 영역에 대해 이격된 적어도 3개 카메라가 있다. 각각의 카메라는 서셉터 조립체의 에지를 포함하는 시야를 가지며 그리고 각 카메라는 제어기에 접속된다.
[0009] 하나 이상의 실시 예에서, 제어기는 서셉터 조립체의 상단 표면과, 가스 분배 조립체의 전방 표면 또는 서셉터 조립체가 정적으로 유지되는 동안 각 카메라 위치에서의 기준면 중 하나 이상 사이의 갭을 결정한다.
[0010] 일부 실시예들에서, 카메라의 시야는 가스 분배 조립체 및 갭의 에지를 더 포함한다. 하나 이상의 실시 예에서, 증착 장치의 내부 영역에 대해 이격된 적어도 3개 카메라가 있고, 각 카메라는 서셉터 조립체의 에지, 가스 분배 플레이트의 에지 및 갭를 포함하는 시야를 갖고, 각 카메라는 제어기에 연결된다. 일부 실시예들에서, 제어기는 가스 분배 조립체에 의해 형성된 평면에 대해 서셉터 조립체에 의해 형성된 평면을 결정한다.
[0011] 하나 이상의 실시 예에서, 가스 분배 조립체는 가스 분배 플레이트의 에지 상에 기준 마크(reference mark)를 포함하고, 상기 기준 마크는 갭을 결정할 때 가스 분배 플레이트의 전방 표면의 대용으로 사용된다.
[0012] 일부 실시예들에서, 하나의 카메라가 있고 제어기는 서셉터 조립체가 회전하는 프로세싱 사이클 동안 촬영된 카메라로부터의 복수의 이미지들을 사용하고, 상기 제어기는 프로세싱 사이클 동안 촬영된 복수 이미지들로부터의 측정치들로부터 서셉터 조립체의 평탄도를 결정한다.
[0013] 하나 이상의 실시예들에서, 제어기는 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스와 통신하는 궤환 회로를 포함하고, 상기 제어기는 상기 갭을 변화시키기 위해 상기 서셉터 조립체 및 상기 가스 분배 조립체 중 하나 이상에 상기 디바이스를 지향하도록 상기 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스에 대한 신호를 제공한다.
[0014] 본 발명의 추가적인 실시예들은 가스 분배 조립체 및 서셉터 조립체를 포함하는 증착 장치에 관한 것이다. 가스 분배 조립체는 전방 표면과 에지를 갖는다. 서셉터 조립체는 중심 축 주위에 복수의 기판들을 회전시키기 위해 가스 분배 조립체로부터 이격되어 있다. 상기 서셉터 조립체는 복수의 기판들, 바닥 표면 및 에지를 홀딩하도록 복수의 리세스들을 갖는 상단 표면을 가지고, 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 및 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면은 갭을 형성한다. 복수의 커패시턴스 센서들은 서셉터 조립체의 상단 표면을 향해 지향된 가스 분배 조립체의 전방 표면 상에 위치된다. 상기 커패시턴스 센서들 각각은 각각 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 대 상기 커패시턴스 센서들의 거리에 비례하는 전기 신호를 제공한다. 제어기는 복수의 커패시턴스 센서들에 의해 제공된 전기 신호로부터 서셉터 조립체의 상단 표면과 가스 분배 조립체의 전방 표면 사이의 갭을 결정하는 상기 복수의 커패시턴스 센서들에 연결된다.
[0015] 일부 실시예에서, 제어기는 룩업 테이블 또는 표준화 방정식 중 하나 또는 그 이상으로 갭에 따라 복수의 커패시턴스 센서들에 의해 제공된 전기 신호들의 보정 값들을 저장하도록 메모리를 포함한다.
[0016] 하나 또는 그 이상의 실시예에서, 제어기는 서셉터 조립체가 정적으로 유지되는 동안 각 커패시턴스 센서 위치에서 가스 분배 조립체의 전방 표면과 서셉터 조립체의 상단 표면 사이의 갭을 결정한다. 일부 실시예들에서, 제어기는 복수의 커패시턴스 센서들에 의해 제공된 전기 신호로부터 서셉터 조립체의 상단 표면의 3 차원 맵을 생성한다.
[0017] 하나 이상의 실시예들에서, 서셉터 조립체가 회전하는 프로세싱 사이클 동안 취해진, 적어도 하나의 커패시턴스 센서로부터의 복수의 측정치들을 제어기가 이용하며, 상기 제어기가 상기 프로세싱 사이클 동안 커패시턴스 센서에 의해 제공된 전기 신호들로부터 커패시턴스 센서에 인접한 서셉터 조립체의 일부의 평면성(planarity)을 결정한다.
[0018] 일부 실시예들에서, 제어기는 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스와 통신하는 궤환 회로를 포함하고, 제어기는 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스에 대한 신호를 제공하여서 갭을 변화시키기 위해 상기 디바이스가 서셉터 조립체 및 가스 분배 조립체 중 하나 이상을 이동시키도록 지향한다.
[0019] 본 발명의 또 다른 실시예들은 서셉터 조립체, 제어기 및 카메라를 포함하는 증착 장치에 관한 것이다. 서셉터 조립체는 중심 축 주위에 복수의 기판들을 회전시킬 것이다. 서셉터 조립체는 상단 표면 및 바닥 표면을 갖는다. 표면은 복수의 기판들을 홀딩하는 복수의 리세스들을 가지고 있으며, 각각의 리세스들은 중심을 갖는다. 바닥 표면은 복수의 리세스들 중 적어도 하나에 대한 정렬 기준점을 갖는다. 카메라는 서셉터 조립체의 바닥 표면에 지향된 시야를 가지며, 그리고 리세스가 로드 스테이션에 인접하게 위치될 때 정렬 기준점이 카메라의 시야 내에 있도록 위치된다. 제어기는 정렬 기준점로부터 로딩 스테이션에 인접한 리세스의 위치를 결정하기 위해 카메라에 연결된다.
[0020] 일부 실시예들에서, 정렬 기준점은 리세스 중심 기준점 및 카메라 기준점을 포함하고, 리세스 중심 기준점이 리세스의 중심의 위치의 표시를 제공하며 카메라 기준점이 오정렬을 마킹하는 것을 보정하도록 리세스 중심 기준점에 대해 카메라 정렬의 표시를 제공한다. 하나 이상의 실시예들에서, 리세스 중심 기준점은 서셉터 조립체의 바닥 표면에 홀을 포함한다.
[0021] 일부 실시예들에서, 카메라 기준점은 각 정점 사이의 알려진 거리들을 갖는 2 개의 정점들로 이루어진 형상을 포함한다. 하나 이상의 실시 예에서, 카메라 기준점은 직사각형 형상을 포함한다.
[0022] 일부 실시예들에서, 제어기는 각 정렬 기준점의 보정 값들을 저장하기 위해 메모리를 포함하고, 제어기는 정렬 기준점을 저장된 보정 값들과 비교하여 리세스의 위치를 결정한다. 하나 이상의 실시 예에서, 제어기는 리세스의 위치의 결정에 기초하여 서셉터 조립체를 회전시키도록 신호들을 보내기 위해 서셉터 조립체와 통신한다. 일부 실시예들에서, 로봇이 일관된 위치에서 리세스에 기판을 배치할 수 있도록 하기 위해 제어기는 리세스의 위치를 나타내는 로봇으로의 신호를 제공하도록 이송 로봇과 통신한다.
[0023] 하나 이상의 실시예들에서, 상기 서셉터 조립체의 바닥 표면이 카메라의 시야 내의 온도 기준점을 더 포함하며 상기 온도 기준점의 위치로부터 서셉터 조립체의 온도를 결정한다.
[0024] 일부 실시예들에서, 온도 기준점은 고정된 직경에서의 서셉터 조립체의 바닥 표면의 홈을 포함한다.
[0025] 하나 이상의 실시예들에서, 상기 온도 기준점과 정렬 기준점은 동시에 시야 내에 있으며 제어기는 서셉터 조립체의 온도를 보상하는 리세스의 위치를 결정한다.
[0026] 본 발명의 추가적인 실시예들은 프로세싱 챔버에서 회전가능한 서셉터 조립체와 가스 분배 조립체 사이의 갭을 측정하는 방법에 관한 것이다. 적어도 하나의 카메라가 서셉터 조립체 및 가스 분배 조립체에 인접하게 적어도 하나의 카메라를 위치되어서, 서셉터 조립체의 에지, 그리고 옵션으로, 가스 분배 조립체의 에지 및 갭이 상기 카메라의 시야에서 가시적이 된다. 카메라의 시야의 이미지가 촬영된다. 상기 이미지가 서셉터 조립체의 에지 그리고 선택적으로, 가스 분배 조립체의 에지 및 상기 갭를 포함한다. 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 그리고 선택적으로, 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면의 이미지 상의 위치가 결정된다. 서셉터 조립체의 상단 표면과 가스 분배 조립체의 전방 표면 사이의 갭이 이미지로부터 결정된다.
[0027] 일부 실시예들에서, 서셉터 조립체 주위에 위치된 3개 카메라가 있고, 가스 분배 조립체 및 갭은 각 카메라에 대해 측정된다. 하나 이상의 실시예들에서, 가스 분배 플레이트에 대해 서셉터 조립체의 틸팅 각도를 결정하는 단계를 더 포함한다.
[0028] 하나 이상의 실시예들에서, 서셉터 조립체의 상단 표면과 가스 분배 조립체의 전방 표면 사이의 갭을 측정하는 단계 또는 서셉터 조립체의 상단 표면과 기준면 사이의 거리를 측정하는 단계 중 하나 이상을 포함한다.
[0029] 일부 실시예들에서, 단일 카메라가 사용되며 상기 방법은 중심 축에 대해 서셉터 조립체를 회전시키는 단계; 복수의 이미지들을 생성하도록 서셉터 조립체에 대해 알려진 회전 각도들로 카메라의 시야의 이미지를 받아들이는 단계; 복수의 이미지들의 각각에 대한 갭을 결정하는 단계; 및 서셉터 조립체 회전 각도에 따라 갭의 균일성을 결정하는 단계; 를 더 포함한다.
[0030] 본 발명의 하나 이상의 실시예들은 프로세싱 챔버에서 회전가능한 서셉터 조립체와 가스 분배 조립체 사이의 갭을 측정하는 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 센서가 상기 서셉터 조립체와 대면하는 상기 가스 분배 조립체 상에 위치되고, 상기 센서는 커패시턴스 센서 및 맴돌이 전류 센서 중 하나 이상이 된다. 적어도 하나의 센서로부터 전기 신호가 측정된다. 전기 신호는 서셉터 조립체와 센서 사이의 갭에 비례한다. 서셉터 조립체와 가스 분배 조립체 사이의 갭은 상기 전기 신호로부터 결정된다.
[0031] 일부 실시예들에서에서, 복수의 센서들이 가스 분배 조립체 상에 위치되며, 그리고 각 센서로부터 전기 신호가 측정되고, 그리고 상기 방법은 서셉터 조립체와 각 센서 사이의 갭을 결정하는 단계 및 서셉터 조립체의 3 차원 맵을 생성하는 단계를 더 포함한다.
[0032] 하나 이상의 실시 예에서, 단일의 서셉터가 모니터링되고, 상기 방법은 다음을 포함한다: 중심 축을 중심으로 서셉터 조립체를 회전시키는 단계; 서셉터 조립체 회전 각도 또는 시간에 따라 서셉터로부터 복수의 전기 신호들을 측정하는 단계; 복수의 전기 신호들의 각각에 대해 갭을 결정하는 단계; 및 서셉터 조립체 회전 각도 또는 시간에 따라 갭의 균일성을 결정하는 단계.
[0033] 본 발명의 추가의 실시예들은 회전가능한 서셉터 조립체로 기판을 이송하는 방법들에 관한 것이다. 서셉터 조립체가 서셉터 조립체의 상단 표면의 리세스가 프로세싱 챔버의 로딩 영역에 인접하게 위치되도록 회전된다. 서셉터 조립체의 배면에서 지향된 카메라를 사용하여 서셉터 조립체의 배면 상에 정렬 기준점이 발견된다. 리세스의 좌표를 결정하기 위해 서셉터 조립체의 배면 상의 정렬 기준점의 위치를 측정함으로써 서셉터 조립체의 상단 표면 상의 리세스의 위치가 결정된다. 리세스의 좌표들이 이송 로봇이 리세스 내에서 재생가능하게 기판을 위치시키도록 제어기 및 이송 로봇 중 하나 이상에 통신된다.
[0034] 일부 실시예들에서, 정렬 기준점은 리세스 중심 기준점 및 카메라 기준점을 포함하고, 리세스 중심 기준점이 리세스의 중심의 위치의 표시를 제공하며 카메라 기준점은 카메라 기준점에 대해 카메라 정렬의 표시를 제공하고, 리세스의 위치를 평가하는 단계는 카메라의 정렬을 보정하는 단계를 더 포함한다.
[0035] 하나 이상의 실시예들에서, 제어기는 각 정렬 기준점의 보정 값들을 저장하기 위해 메모리를 포함하고, 제어기는 정렬 기준점을 저장된 보정 값들과 비교하여 리세스의 위치를 결정하고, 그리고 로딩 영역에 의해 리세스의 정렬을 개선할 수 있도록 서셉터 조립체의 회전 위치를 조정한다.
[0036] 일부 실시예들은 카메라를 이용하여 서셉터의 바닥 상의 온도 기준점을 발견하는 단계 및 온도 기준점의 위치로부터 서셉터 조립체의 온도를 측정하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 실시예들에서, 온도 기준점은 고정된 직경에서 서셉터 조립체의 바닥 표면에 홈을 포함한다.
[0037] 일부 실시예들에서, 온도 기준점 및 정렬 기준점은 동시에 카메라의 시야 내에 있으며 리세스의 좌표들이 서셉터 조립체의 온도를 보상하여 결정된다. 하나 이상의 실시예들에서, 온도 기준점은 정렬 기준점이다.
[0038] 본 발명의 전술한 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략하게 요약된 본 발명의 더욱 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 제시될 것이며, 양상들 중 일부는 첨부된 도면들에서 설명된다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들을 도시하고 그리고 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 본 발명에 대해 다른 동일한 효과적인 실시예들을 인정할 수 있다는 것을 유의해야 한다.
[0039] 도 1은 하나 또는 그 이상의 본 발명의 실시예에 따른 프로세싱 챔버의 측 단면도이고;
[0040] 도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 파이 모양의 가스 분배 섹터들을 갖는 프로세싱 챔버의 사시도를 나타내고;
[0041] 도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 프로세싱 챔버의 사시도를 나타내고;
[0042] 도 4는 본 발명의 하나 이상의 본 발명의 실시예들에 따른 4개의 가스 분배 조립체들 및 로딩 스테이션으로 구성된 기판 프로세싱 시스템의 개략적인 평면도이고;
[0043] 도 5은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 프로세싱 시스템의 개략적인 평면도이고;
[0044] 도 6A는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 서셉터 조립체의 상단 표면 및 이송 로봇의 개략도이고;
[0045] 도 6B는도 6A의 서셉터 조립체의 바닥 표면의 개략도를 나타내고;
[0046] 도 6C는도 6B의 일부의 확대도를 나타내고; 그리고
[0047] 도 7A 내지 도 7C은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 정렬 기준점들의 예들을 나타낸다.
[0048] 본 발명의 실시예들은 인젝터 조립체와 기판 또는 서셉터 조립체 사이의 갭을 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 발명의 일부 실시예는 재생 가능한 방식으로 서셉터 조립체에 웨이퍼를 배치하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들은 서셉터 조립체의 온도를 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 발명의 일부 실시예들은 직접 온도 측정 뿐만 아니라 플레이팅 영역에 걸쳐 갭의 정적 및 동적 3차원 매핑 그리고 카메라를 사용하여 웨이퍼 배치 좌표들의 비행 조정에 관하여, 커패시턴스 센서 및 설계 엘리먼트들을 제공하여서, 다양한 매개 변수들을 모니터링할 수 있도록 한다.
[0049] 본 명세서 및 첨부된 특허 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 용어들 "웨이퍼," "기판 "등은 상호교환되어 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼는 강성, 불연속 기판이다.
[0050] 일부 실시예들에서, 회전하는 서셉터는 수직 액츄에이터들이 서셉터의 외경에 위치된 강체인 것으로 가정된다. 액추에이터들은 인젝터들에 대항하여 서셉터를 위로 밀어내는 베어링에 대한 압력을 인가한다. 각 인젝터는 대향하는 베어링을 구비한 기준 패드들을 갖는다. 압력이 갭 액츄에이터들에 인가됨에 따라 미리결정된 힘이 갭 거리에 상관되어 도달될 때까지 갭은 인젝터 패드들에 대해 근접한다.
[0051] 일부 실시예들에서, 서셉터는 강체가 아니고, 따라서, 베어링을 구비한 액츄에이터는 서셉터의 외경 및 내경에 배치된다. 인젝터들 조립체는 내경과 외경 모두에 대향 베어링을 갖는 기준 패드들을 갖는다. 압력이 갭 액츄에이터들에 인가됨에 따라 미리결정된 힘이 갭 거리에 상관되어 도달될 때까지 갭은 인젝터 패드들에 대해 근접한다.
[0052] 도 1은 가스 분배 조립체(120)- 또한 인젝터 또는 인젝터 조립체라고 지칭됨 - 및 서셉터 조립체(140)를 포함하는 프로세싱 챔버(100)의 단면을 도시한다. 가스 분배 조립체(120)는 프로세싱 챔버에서 사용되는 임의 타입의 가스 전달 디바이스이다. 가스 분배 조립체(120)는 서셉터 조립체(140)를 대면하는 전방 표면(121)을 포함한다. 전방 표면 (121)은 서셉터 조립체 (140)를 향해 가스들의 유동을 인도하기 위해 임의 개수의 또는 여러 개구들을 가질 수 있다. 가스 분배 조립체(120)는, 도시된 실시예에서, 실질적으로 둥근 외부 에지(124)를 또한 포함한다.
[0053] 사용된 가스 분배 조립체(120)의 특정 타입은 사용되고 있는 특정 프로세스에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 실시예들은 서셉터와 가스 분배 조립체 사이의 갭이 제어되는 임의 타입의 프로세싱 시스템과 사용될 수 있다. 가스 분배 조립체들의 다양한 타입들(예를 들면, 샤워헤드들)이 채용될 수 있지만, 본 발명의 실시예들은 실질적으로 평행한 복수의 가스 채널들을 갖는 공간 ALD 가스 분배 조립체들과 함께 특히 유용할 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 특허 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 용어 "실질적으로 평행"은 가스 채널들의 연장 축이 전체적인 동일한 방향(same general direction)으로 연장한다는 것을 의미한다. 가스 채널들의 평행도에 있어서 약간의 불완전성이 있을 수 있다. 복수의 실질적으로 평행한 가스 채널들은 적어도 하나의 제 1 반응성 가스(A) 채널, 적어도 하나의 제 2 반응성 가스(B) 채널, 적어도 하나의 퍼지 가스(P) 채널 및/또는 적어도 하나의 진공(V) 채널을 포함할 수 있다. 제 1 반응성 가스(A)채널(들), 제 2 반응성 가스(B)의 채널(들) 및 퍼지 가스(P) 채널(들)로부터 유동하는 가스들은 웨이퍼의 상단 표면을 향해 지향된다. 가스 유동의 일부는 웨이퍼의 표면을 가로 질러 그리고 퍼지 가스(P) 채널(들)을 통해 프로세싱 지역 밖으로 수평으로 이동한다. 가스 분배 조립체의 일단에서 타단으로 이동하는 기판은 차례로 프로세싱 가스들의 각각에 노출될 것이고, 이에 의해 기판 표면 상에 층을 형성한다.
[0054] 일부 실시예들에서, 가스 분배 조립체(120)는 하나의 분사 유닛으로 만들어진 정적인 강체이다. 하나 이상의 실시 예들에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 분배 조립체(120)는 복수의 개별 섹터들(122)로 구성된다. 단일 피스 본체 또는 멀티-섹터 본체 중 어느 하나는 설명된 본 발명의 다양한 실시예들과 함께 사용될 수 있다.
[0055] 서셉터 조립체 (140)는 가스 분배 조립체(120) 아래에 위치된다. 서셉터 조립체(140)는 상단 표면 (141) 및 상단 표면(141)의 적어도 하나의 리세스(142)를 포함한다. 서셉터 조립체(140)는 또한 바닥 표면 (143) 및 에지(144)를 갖는다. 리세스(142)는 프로세싱되는 웨이퍼(60)의 형상 및 크기에 따라 임의의 적절한 형상 및 크기일 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 리세스 (142)는 웨이퍼의 바닥을 지지하는 편평한 바닥을 갖지만, 그러나 리세스의 바닥이 다를 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 리세스는 웨이퍼의 외주 에지를 지지하도록 크기화된 리세스의 외주 에지 주위에 단차 지역들을 갖는다. 단차들에 의해 지지되는 웨이퍼의 외주 에지의 양은, 예를 들어, 웨이퍼의 두께 및 웨이퍼의 배면 상에 이미 존재하는 피처들의 존재에 따라 변할 수 있다.
[0056] 일부 실시예들에서, 도 1에 도시 한 바와 같이, 서셉터 조립체(140)의 상단 표면(141)의 리세스(142)는 리세스(142)에서 지지되는 웨이퍼(60)가 서셉터(140)의 상단 표면(141)과 실질적으로 동일 평면인 상단 표면(61)을 갖도록 크기화된다. 본 명세서 및 첨부된 특허 청구 범위에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 동일 평면"라는 용어는 웨이퍼의 상단 표면과 서셉터 조립체의 상단 표면이 ±0.2mm 내에서 동일 평면 상에 있는 것을 의미한다. 일부 실시예들에서, 상단 표면은 ±0.15 mm, ±0.10 mm 또는 ±0.05 mm 내에서 동일 평면이다.
[0057] 도 1의 서셉터 조립체(140)는 서셉터 조립체(140)를 리프팅하고, 낮추고 그리고 회전시킬 수 있는 지지 포스트(160)를 포함한다. 서셉터 조립체는 지지 포스트(160)의 중심 내에 히터, 또는 가스 라인들, 또는 전기 구성요소들을 포함할 수 있다. 지지 포스트(160)는 적절한 위치로 서셉터 조립체(140)를 이동시키면서 서셉터 조립체(160)와 가스 분배 조립체(120) 사이의 갭을 증가 또는 감소시키는 주요 수단일 수 있다. 서셉터 조립체(140)는 서셉터 조립체에 대한 마이크로-조정이 서셉터 조립체(140)와 가스 인젝터 조립체(120) 사이의 목표된 갭(170)를 생성하도록 할 수 있는 미세 조정 액츄에이터들(162)을 또한 포함할 수 있다.
[0058] 일부 실시예들에서, 갭(170) 거리는 약 0.1 mm 내지 약 5.0 mm의 범위, 또는 약 0.1 mm 내지 약 3.0 mm의 범위, 또는 약 0.1 mm 내지 약 2.0 mm의 범위, 또는 약 0.2 mm 내지 약 1.8 mm의 범위, 또는 약 0.3 mm 내지 약 1.7 mm의 범위, 또는 약 0.4 mm 내지 약 1.6 mm의 범위, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm의 범위, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.4 mm의 범위, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.3 mm의 범위, 또는 약 1.2 mm 내지 약 0.8 mm의 범위, 또는 약 0.9 mm 내지 약 1.1 mm의 범위, 또는 약 1 mm 이다.
[0059] 도면들에 도시된 프로세싱 챔버 (100)는 서셉터 조립체 (140)가 복수의 웨이퍼(60)를 홀딩할 수 있는 캐러셀-타입 챔버이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 분배 조립체(120)는 복수의 개별적인 인젝터 유닛들(122)을 포함할 수 있고, 각각의 분사 유닛들(122)은 웨이퍼가 인젝터 유닛 아래로 이동됨에 따라 웨이퍼 상에 필름을 증착할 수 있다. 2개의 파이 형상의 인젝터 유닛들(122)은 서셉터 조립체 (140)의 대략 대향 측면들 상에 그리고 서셉터 조립체 (140) 위에 위치되게 표시된다. 인젝터 장치(122)의 수는 단지 설명의 목적을 위해서만 표시된다. 다소의 분사 유닛들(122)이 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 서셉터 조립체(140)의 형상에 부합하는 형상을 형성하기 위해 충분한 수의 파이-형상의 인젝터 유닛들(122)이 있다. 일부 실시예들에서, 개별 파이 형상의 인젝터 유닛들(122)의 각각은 다른 인젝터 유닛들(122)의 어떤 것에도 영향을 주지 않고 독립적으로 이동, 제거 및/또는 대체될 수 있다. 예를 들어, 하나의 세그먼트는 웨이퍼 (60)를 언로딩/로딩하기 위해 로봇이 서셉터 조립체 (140)와 가스 분배 조립체(120) 사이의 지역을 액세스하게 하도록 상승될 수 있다.
[0060] 다중 가스 인젝터들을 갖는프로세싱 챔버들은 웨이퍼들이 동일한 프로세스 유동을 겪도록 동시에 다중 웨이퍼들을 프로세싱하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시 한 바와 같이, 프로세싱 챔버(100)는 4 개의 가스 인젝터 조립체들(120) 및 4 개의 웨이퍼들(60)을 갖는다. 프로세싱의 초기에, 웨이퍼들(60)은 인젝터 조립체들(30) 사이에 위치될 수 있다. 45 °만큼 서셉터 조립체(140)를 회전시키는 것(17)은 인젝터 조립체들(120) 아래의 점선 원으로 나타낸 바와 같이, 인젝터 조립체들(120) 사이에 있는 각 웨이퍼(60)가 필름 증착을 위해 인젝터 조립체(120)로 이동되는 결과가 된다. 추가적인 45°회전은 인젝터 조립체들(30)에서 멀어지게 웨이퍼(60)를 이동시킬 것이다. 공간 ALD 인젝터들에 의해, 필름은 인젝터 조립체에 대한 웨이퍼의 이동 중에 웨이퍼 상에 증착된다. 일부 실시예들에서, 서셉터 조립체 (140)는 웨이퍼(60)가 인젝터 조립체들(120) 아래에 정지하는 것을 방지하는 단위로(in increments) 회전한다. 웨이퍼들(60) 및 가스 분배 조립체들(120)의 개수는 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 조립체들이 존재함에 따라 프로세싱되는 동일한 수의 웨이퍼들이 존재한다. 하나 이상의 실시예들에서, 프로세싱되는 웨이퍼의 개수는 가스 분배 조립체의 개수의 분수 또는 정수배이다. 예를 들어, 4개의 가스 분배 조립체들이 있으면, 프로세싱되는 4x 웨이퍼가 있고, 여기서 x는 1과 같거나 또는 그보다 큰 정수 값이다.
[0061] 도 4에 도시된 프로세싱 챔버(100)는 단지 하나의 가능한 구성을 대표하며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 여기서, 프로세싱 챔버(100)는 복수의 가스 분배 조립체들(120)을 포함한다. 도시된 상기 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)에 대해 균일하게 이격된 4개의 가스 분배 조립체들(30)이 있다. 도시된 프로세싱 챔버 (100)는 팔각형이나, 그러나, 이것은 하나의 가능한 형태이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 도시된 가스 분배 조립체(120)는 사다리꼴이고, 그러나 도 2에 도시된 것과 같이 가스 분배 조립체가 단일의 원형 구성요소일 수 있거나 복수의 파이-형상 세그먼트들로 구성될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.
[0062] 도 4에 도시된 실시예는 로드 록 챔버(180), 또는 버퍼 스테이션 같은 보조 챔버를 포함한다. 이러한 챔버(180)는 예를 들어, 기판(60)이 챔버(100)로부터 언로딩/로딩되게 하도록 프로세싱 챔버(100)의 측면에 연결된다. 웨이퍼 로봇은 기판을 이동시키도록 챔버(180) 내에 위치될 수 있다.
[0063] 캐러셀(예를 들어, 서셉터 조립체 140)의 회전은 연속 또는 불연속일 수 있다. 연속적인 프로세싱에서, 웨이퍼들은 차례로 인젝터들의 각각에 노출되도록 일정하게 회전된다. 불연속인 프로세싱에서, 웨이퍼들은 인젝터 영역으로 이동될 수 있으며 정지되고, 그리고 이후 인젝터들과 사이의 영역(84)으로 그리고 정지된다. 예를 들어, 웨이퍼들이 인젝터에 걸친 인젝터-간 영역으로부터 그리고 다시 일시 정지할 수 있는 경우 다음의 인젝터-간 영역 상으로 이동되도록(또는 인접한 인젝터를 정지시키도록) 캐러셀은 회전할 수 있다. 인젝터들 사이에 일시 정지하는 것은 각각의 층 증착 사이에 추가적인 프로세싱 단계들(예를 들어, 플라즈마에 노출)을 위해 시간을 제공할 수 있다.
[0064] 본 발명의 하나 이상의 실시예들은 갭(170) 제어를 위해 사용될 수 있다. 도 3 참조하면, 갭(170)제어는 이미지 캡쳐 및 프로세싱을 위한 외부에 장착된 CCD 카메라들(210), 및/또는 실시간 또는 연속 갭(170)측정을 위해 가스 분배 조립체(120) 또는 플레이팅 플랫폼(즉, 서셉터 어셈블리(140)) 내부에 매립된 커패시턴스 센서들(230)(도 1에 도시됨)을 사용함으로써 달성될 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 특허 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 용어 "이미지"는 광학 기기에 의해 얻어진 데이터 포인트들의 2 차원 어레이 예를 들어, 시야 상에 또는 시야 내에 포커싱되고 있는 대상 물체의 실제 시각적 표현을 제공하는 디지털 사진을 지칭한다. 일부 실시예들에서, 전체 이미지는 동일한 물리적 공간을 통해 순차적인 또는 랜덤의 일련의 측정치들에 대비되어 시간에 맞는 단일 스냅샷으로 캡처된다. 이미지는 3차원 대상 물체의 연속된 2차원 표현이 될 수 있다.
[0065] 카메라(210)는, 가스 인젝터 플레이트 및 웨이퍼 운반하는 서셉터의 에지들을 동시에 캡처하고, 인젝터로부터의 가스 유동에 대해 대면할 수 있는 충분히 넓은 시야를 가지고, 예를 들어, 서셉터 조립체(140)의 주위에 3 개의 위치에 장착될 수 있다. 이는 인젝터가 갭을 측정하는 것에 대한 기준점으로서 수행하게 한다. 3개 카메라를 사용함으로써, 고정 서셉터에 대한 양쪽의 단일 이미지는 인젝터에 대하여 캐리어에 의해 형성된 평면의 결정을 허용한다. 이는 플레이팅 표면의 기울기 및 오프셋들을 모니터링하고 그리고 이러한 갭의 조정들 및 보정을 가능하게 하는데 유용하다. 캐리어가 회전함에 따라 플레이팅 에지의 위치를 측정하는 것은 회전 동안의 워블링 또는 캐리어 플랫폼의 불균일 처짐에 의해 야기된 예로서 동적 갭 비 균일성의 모니터링을 허용한다. 플레이트들의 에지들은 정적 및 동적 치수 균일성의 2 차원 맵을 제공하도록 이미지 프로세싱 기술들을 사용하여 식별될 수 있다.
[0066] 따라서, 도 3을 참조하여 본 발명의 하나 이상의 실시예들은 증착 장치(100)에 관한 것이다. 상기 장치는 전방 표면(121) 및 에지(124)를 갖는 가스 분배 조립체(120)를 포함한다. 설명의 편의를 위해, 가스 분배 조립체(120)는 디스크 형상의 유닛으로로 도시되나 그러나 당업자는 이것이 특히 가스 라인들이 연결될 수 있는 상단부 상에서 매우 불규칙한 형상일 수 있다는 것을 이해할 것이다.
[0067] 상기 장치(100)는 또한 가스 분배 조립체(120)로부터 이격된 서셉터 조립체(140)를 포함한다. 서셉터 조립체는 상단 표면(141), 바닥 표면(143) 및 에지(144)를 포함한다. 공간은 갭(170)으로 지칭되며 상기 장치의 주요 반응 지역이다. 서셉터 조립체(140)는 서셉터 조립체(140)가 회전할 수 있는 중심 축으로서 작용하는 지지 포스트(160)를 가질 수 있다. 서셉터 조립체(140)는 복수의 기판들을 홀딩할 수 있도록 크기가 정해진 복수의 리세스들(142)- 또한, 포켓들로 지칭됨 -을 갖는 상단 표면(141)을 갖는다.
[0068] 카메라(210)가 서셉터 조립체 및 가스 분배 조립체의 에지들 근처에 위치되며, 가스 분배 조립체(120)의 에지(124)들, 서셉터 조립체(140)의 에지(144) 및 갭(170)을 포함하는 시야를 갖는다. 단지 단일의 카메라(210)가 도 3에 도시되지만, 하나보다 더 많은 카메라(210)가 또한 채용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 최소한의 3 포인트들은 평면을 정의하는데 필요하기 때문에, 본 발명의 일부 실시예들은 분석시 평면을 계산하기에 충분한 데이터를 제공할 수 있는 3개 카메라들을 사용한다.
[0069] 일부 실시예들에서, 카메라(210)는 서셉터 조립체 (140)의 에지 (144)를 포함하는 시야를 갖는다. 이런 종류의 실시예들에서, 카메라(210)는 가스 분배 조립체(120)와 다른 기준면으로 교정될 수 있다. 예를 들어, 카메라(210)는 이미지에 없는 일부 기준면(예를 들어, 이러한 기계적 표준 평면으로)으로 교정될 수 있다. 갭은 표준 평면과 관련하여 서셉터 에지(144)의 위치로부터 계산될 수 있다.
[0070] 카메라(210)는 제어기(220)에 연결되어 있다. 제어기는 정보를 저장하기 위한 메모리 및 데이터를 분석하기 위한 지원 회로를 갖고 그리고 카메라(210) 또는 액츄에이터들(162)과 같은 외부 디바이스들과 통신하는 컴퓨터일 수 있다. 제어기는 서셉터 조립체 (140)의 상단 표면 (141)과 가스 분배 조립체 (120)의 전방 표면 (121) 사이의 갭 (170)을 결정하기 위해 카메라(210)로부터의 이미지를 평가한다.
[0071] 카메라(210)는 제어기(220)에 의해 분석될 수 있는 이미지를 생성한다. 분석하는 동안, 제어기(220)는 가스 분배 조립체(120)의 전방 표면(121)과 상관 관계가 있는 가스 분배 조립체의 전방 에지, 및 서셉터 조립체(140)의 상단 표면(141)과 상관 관계가 있는 서셉터 조립체(140)의 상단 에지를 검출할 수 있다. 카메라(210)가 가스 분배 조립체(120)로부터 알려진 거리에 있으면, 가스 분배 조립체의 전면 에지와 서셉터 조립체의 상단 에지 사이의 픽셀 수는 갭(170)의 크기에 비례한다. 카메라(210)는 다수의 픽셀들에 걸쳐 갭 보여줄 수 있는 렌즈들을 포함할 수 있다. 렌즈들이 갭 표시하기에 충분한 해상도를 가지고 있음을 의미한다. 제어기는 에지들 사이의 픽셀들의 수를 계산하며 가스 분배 조립체(120)까지의 소정의 거리에 대해 룩업 테이블에 상기 값을 비교할 수 있다. 룩업 테이블 기술이 설명되지만, 당업자는 갭 (170) 크기에 대해 카메라(210) 이미지를 상관시키기 위한 다른 기술들(예를 들어, 표준화 방정식)이 있다는 것을 이해할 것이다.
[0072] 도 5를 참조하면, 일부 실시예들에서, 증착 장치(100)의 내부 지역에 대해 이격된 적어도 3개의 카메라들(210)이 있다. 도 5에 도시된 실시예는 서셉터 조립체 (140)가 페이지의 평면 아래에 위치된 가스 분배 조립체 (120)의 상단을 보여주는 정면도이다. 시각화의 편의를 위해, 가스 분배 조립체(120)에 대한 가스 라인들 및 연결부들은 이러한 도면에서 생략되나 그러나 가스 분배 조립체에 대한 임의의 개수의 가스 연결부들 또는 진공 연결부들이 있을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 간격은 다를 수 있고, 각 카메라(210)는 원형 가스 분배 조립체 (120) 및 서셉터 조립체(140)의 주위에서 120°로 떨어져 있을 수 있다. 각 카메라(210)는 동시에 가스 분배 조립체(120)의 에지(124), 서셉터 조립체(140)의 에지(144) 및 갭(170)을 볼 수 있다. 각 카메라(210)에서 촬영된 이미지는 제어기 (220)에 의해 처리될 수 있으며 각 카메라(210) 위치에서 갭(170)이 측정할 수 있다. 제어기는 가스 분배 조립체(120)에 의해 형성되는 평면에 대해 서셉터 조립체 (140)에 의해 형성되는 평면을 결정할 수 있다. 이것은, 고정된 가스 분배 조립체 (120)에 대하여, 계산될 틸딩 각을 허용한다. 예를 들어, 카메라들(210)의 각각에 의해 측정된 갭(170)이 동일했다면; 서셉터 조립체 (140)와 가스 분배 조립체 (120) 사이에 실질적으로 아무런 기울기도 없다는 것이고, 2 개가 동일 평면이라는 것을 의미한다. 서셉터의 에지만을 분석하는 것은 전체 서셉터가 완전히 편평하다는 것을 보장할 수 없고, 따라서 이러한 구성 요소는 가능하게, 완벽하게 동일 평면인 것은 아닌 작은 지역들을 갖는 실질적으로 동일 평면일 것이다.
[0073] 갭의 다중-카메라 분석은 서셉터 조립체(140)가 정적일 때 특히 유용할 수 있다. 제어기가 갭을 분석하며, 이후 도 1의 바닥 상에 그리고 도 3의 상단에 도시된, 지지 포스트(160) 또는 액츄에이터(162)에 신호들를 보낼 수 있고, 갭(170)의 크기를 변경할 수 있다. 제어기(210)는 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스(예를 들어, 지지 포스트(160) 또는 액츄에이터(162))와 통신하는 궤환 회로를 포함할 수 있다. 제어기(220)는 서셉터 조립체(140) 및 가스 분배 조립체(120) 중 하나 이상을 이동시키도록 디바이스에 지시하여서 갭(170)의 크기를 변경하도록 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 장치에 신호를 제공할 수 있다.
[0074] 인젝터 갭(170)에 대한 고정 서셉터를 분석하는 것에 덧붙여, 제어기는 서셉터 조립체(140)의 평탄도를 동적으로 분석할 수 있다. 단일 카메라(210)는 서셉터 조립체 (140)가 회전함에 따라 갭의 복수의 이미지들을 기록하는데 사용될 수 있다. 이미지들이 서셉터 조립체 (140)의 특정 회전 각도에 상관되거나 시간 스탬핑될 수 있다. 각도 또는 시간에 따라 갭(170)을 분석하여, 제어기는 서셉터 조립체(140)의 평탄도를 계산할 수 있다. 단지 하나의 카메라가 평면성의 동적 측정들을 위해 필요하지만, 다수의 카메라들이 또한 사용될 수 있다.
[0075] 일부 실시예들에서, 가스 분배 조립체(120)는 가스 분배 조립체(120)의 에지(124) 상에 기준 마크(125)를 포함한다. 기준 마크(125)는 갭 (170)을 계산함에 있어서 가스 분배 조립체 (120)의 전방 표면 (121)에 대한 대용으로 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 기준 마크는, 예를 들어, 가스 분배 조립체 (120)의 전방 표면(121)로부터 알려진 거리에 가스 분배 조립체 (120)의 에지(124) 내로 에칭된 홈일 수 있다. 카메라에 의해 캡쳐된 이미지는 기준 라인(125)을 포함할 것이고, 상기 기준 라인은 가스 분배 조립체(120)의 에지를 결정하는 것 대신 제어기(220)에 의해 검출하는 것이 더 쉬울 수 있다. 유사한 기준 마크가 서셉터 조립체 (140)의 에지(144) 상에 생성되어 동일한 방식으로 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(220)는 기준 마크들 모두가 가시적인 카메라(210)로부터 이미지를 분석한다. 각각의 조립체들의 에지들로부터 기준 마크들의 거리보다 적은, 기준 마크들 간의 간격은 갭(170)의 크기가 될 것이다.
[0076] 일부 실시예들에서, 고정 인젝터 플레이트의 장착 센서들(230)(예를 들면, 커패시턴스 센서들 또는 와전류 센서들)은 갭 또는 서셉터 조립체(140)의 표면의 실시간 3차원 맵핑을 가능하게 할 수 있다. 이것은 웨이퍼 캐리어 플레이트가 정지될 때 또는 인젝터 조립체 아래에서 회전할 때 수행될 수 있다. 커패시턴스 센서 헤드들은 웨이퍼 캐리어 표면을 대면하고, 그리고 센서로부터의 캐리어 표면의 거리에 비례하는 전기 신호를 전송한다. 플레이팅 영역에 걸쳐 상이한 장소들에 여러 센서들을 장착하는 것은 웨이퍼와 가스 소스들 사이의 이격의 정적 및 동적 3D 매핑을 허용한다.
[0077] 복수의 커패시턴스 센서들(230)은 서셉터 조립체 (140)의 상단 표면 (141)을 향해 지향된 가스 분배 조립체 (120)의 전방 표면(121) 상에 위치될 수 있다. 정전 커패시턴스 센서(230)가 가스 분배 조립체의 표면과 완전히 같은 높이가 아니라면, 그러면 오프셋 량은 임의의 계산들에 포함될 수 있다. 제어기(220)는 복수의 커패시턴스 센서들(230)에 의해 제공된 전기 신호들로부터 서셉터 조립체(140)의 상단 표면(141)과 가스 분배 조립체(120)의 전방 표면(121) 사이의 갭(170)을 결정하도록 복수의 커패시턴스 센서들(230)에 연결될 수 있다.
[0078] 일부 실시예들에서, 서셉터 조립체(140)가 정적으로 유지되는 동안 제어기(220)는 각각 커패시턴스 센서(230) 위치에서 서셉터 조립체(140)의 상단 표면(141)과 가스 분배 조립체(120)의 전방 표면(121) 사이의 갭(170)을 결정한다. 충분한 센서(230)들이 가스 분배 조립체의 표면에 대해 배치된다면, 서셉터의 표면의 상세한 3D 맵핑이 얻어질 수 있을 것이다.
[0079] 하나 이상의 실시예들에서, 제어기 (220)는 서셉터 조립체(140)가 회전하는 프로세싱 사이클 동안 촬영되는 적어도 하나의 커패시턴스 센서(230)로부터 복수의 측정치들을 사용한다. 제어기(220)가 프로세싱 사이클 동안 커패시턴스 센서(230)에 의해 제공된 전기 신호들로부터 커패시턴스 센서(230)에 인접한 서셉터 조립체(140)의 일부의 평면성을 결정할 수 있다. 서셉터 조립체(140)의 상이한 부분들에 걸쳐 이러한 종류의 분석은 상기 조립체의 동심부들의 평면성을 결정함으로써 서셉터 조립체의 에지까지의 거리에 따라 서셉터 조립체의 평면성의 상세한 맵을 제공할 수 있다.
[0080] 다시, 제어기(220)는 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스와 통신하는 하나 또는 그 이상의 궤환 회로를 포함할 수 있다. 서셉터 조립체(140)의 평면성의 상세한 분석에 의해, 제어기(220)는 인젝터 조립체에 더 가깝거나 또는 그로부터 더 멀리 서셉터 조립체(140)의 일부만을 이동시키도록 하나 또는 그 이상의 액츄에이터에 신호를 제공할 수 있다. 도 2의 인젝터 조립체와 같이, 이것은 서셉터 조립체 (140)가 복수의 파이-형상의 세그먼트들로 구성되는 경우에 특히 유용할 수 있다.
[0081] 본 발명의 실시예들은 또한 웨이퍼 이송에 대한 위치 제어 및 서셉터 조립체의 온도의 검출을 위해 사용될 수 있다. 웨이퍼는 서셉터 리세스(142)에 배치될 경우, 리세스(142)는 이송 로봇 근처에 그리고 알려진 위치에 있어야만 한다. 도 4를 참조하면, 서셉터 조립체(140)는 리세스들(142) 중 하나가 이송 스테이션(180)에 인접할 때까지 회전될 수 있다. 로봇이 웨이퍼를 핍업하고 그리고 다시 서셉터 조립체를 회전시키기 전에 리세스 내로 새 웨이퍼를 놓을 수 있다.
[0082] 웨이퍼 캐리어 플레이트(즉, 서셉터 조립체(140))의 후면(143)을 보고 있는 카메라(210)를 위치시키는 것 및 카메라(210)에 의해 검출될 수 있는 플레이트 내에 알려진 피처를 준비하는 것은 웨이퍼를 배치할 타겟 위치의 정확한 각도 및 반경 방향 결정을 허용한다. 카메라는 공칭 타겟 위치 주위에 모든 가능한 이동 범위를 커버하도록 충분한 넓은 시야 및 웨이퍼 이송 작업에 대한 타겟 위치의 정확한 결정을 위한 분해능(resolution power)을 가져야 한다. 이미지 처리 알고리즘은 사진을 분석하는 역할을 하며 웨이퍼가 배치될 또는 픽업될 XY 평면 내의 포인트를 결정한다.
[0083] 또한, 웨이퍼 캐리어의 하부면에 새겨진 알려진 피처의 위치를 모니터링하는 것은 열팽창의 양의 측정을 통해 서셉터 전체온도(bulk-temperature)의 정확하고 절대적인 결정을 허용한다. 이러한 피처는 플레이트 주위에 고정된 직경으로 위치된 홈일 수 있다. 이것은 회전함에 따라 웨이퍼 캐리어 플레이트에 걸쳐 실시간의 연속적인 모니터링, 또는 웨이퍼 이송이 진행중인 경우와 같이 캐리어가 이동하지 않는 경우 정적 측정을 허용한다.
[0084] 이 기술의 장점은 예를 들어, 고온계에 대비되어, 이는 표면 속성들과 독립적이고 그리고 코팅이 온도 판독 정확도에 영향을 미치지 않다는 것이다. 열 다수(thermal regiment)가 정상 상태에 있다고 가정하는 것이 합리적이므로, 이 측정은 플레이팅 프로세스 동안 정상 상태 웨이퍼 온도에 매우 좋은 상관 관계를 제공한다.
[0085] 도 6A 내지 도 6C를 참조하면, 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시예들은 서셉터 조립체(140) 리세스(142)의 위치를 정확하게 결정할 수 있는 장치에 관한 것이다. 도 6A는 그 상단 표면(141)이 보이는 서셉터 조립체(140)의 도면을 보여준다. 표시된 서셉터 조립체(140)는 각각의 비어있는 6개의 리세스(142)가 있다. 이송 로봇(185)는 로딩 영역(186)에 위치된 리세스(142)에 배치될 기판(60)을 서셉터 조립체(140)에 이동시키는 것이 도시된다. 로딩 영역(186)은 로봇(185) 근처의 부분(이 부분은 서셉터 조립체 회전함에 따라 변화된다)을 포함하는 서셉터 조립체(140), 리세스(142), 카메라(210)와 로봇(185) 사이의 영역을 설명하는 느슨한 용어이다. 본 발명의 실시예들은 이송 로봇(185)이 리세스 (142)에서 기판(60)을 정확하게 위치시키는 것에 조력한다.
[0086] 도 6B는 도 6A의 서셉터 조립체(140)의 바닥 표면(143)을 도시한다. 상단 표면(142)의 리세스(141)는 점선으로 표시되어 있지만, 이 측면에서 볼 수 없다. 여기에서 서셉터 조립체(140)가 복수의 정렬 기준점들(250)을 갖는다는 것을 알 수 있다. 도 6C는 점선 리세스 (142)에 정렬 기준점들(250) 중 하나의 확대도를 도시한다.
[0087] 정렬 기준점(250)은 두 개의 분리된 구성요소들, 카메라 리세스 중심 기준점 (251) 및 카메라 기준점(252)으로 구성된다. 이들 두 점(251,252)의 조합은 전체 정렬 기준점(250)을 구성한다. 도시된 정렬 기준점 (250)은 사각형 안에 원으로 이루어진다. 이러한 기준점들의 각각은 다른 목적을 위해 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상단 표면(141)의 각 리세스(142)에 대해 하나의 정렬 기준점(250)이 있다.
[0088] 카메라(210)가 서셉터 조립체(140)의 바닥 표면(143)을 보도록 카메라(210)는 서셉터 조립체 (140) 아래의 로딩 영역 (186)에 위치된다. 도 6B에 도시된 카메라(210)는 오직 도면의 용이성을 위해 서셉터 조립체 (140)의 측면으로 떨어져 있고, 그것은 실제로 로딩 영역(186)에서 리세스 아래이고 그리고 정렬 기준점의 보기를 차단할 것이다. 카메라(210)는 서셉터 조립체(140)의 바닥 표면(143)에 지향된 시야를 가지며, 그리고 리세스(142)가 로딩 스테이션(186)에 인접하게 위치될 때 리세스(142)에 대향하는 정렬 기준점(250)이 카메라(210)의 시야 내에 있도록 위치된다. 따라서, 카메라(210)는 서셉터 조립체에서 위로 바라보고 그리고 정렬 기준점(250)을 보고 있다. 카메라는 상기 정렬 기준점로부터 상기 로딩 스테이션에 인접한 리세스의 위치를 결정하기 위해 제어기(220)와 통신한다.
[0089] 정렬 기준점(250)의 구성 요소들은 개별적으로 또는 함께 사용될 수 있다. 도 6C에 도시된 사각형의 예시의 원에서, 리세스 기준점(251) 및 카메라 기준점 (252)이 시야에 있다. 시야는 로딩 영역(186) 내의 임의 위치에서 상기 기준점(250)에서 볼 수 있을 만큼 충분히 커야한다. 리세스 중심 기준점(251)은 거리 계산을 위한 중심점이며 정확하게 리세스의 중심에 대향할 필요는 없다. 리세스 기준점 (251)은 예를 들어, 리세스 기준점 (251)과 서셉터 조립체(140)의 에지 사이의 최단 거리의 측정을 제공한다. 이것은 단지 예시이며, 다른 측정들이 사용될 수 있다.
[0090] 서셉터 조립체(140)가 회전하기 때문에, 리세스 중심 기준점(251)은 카메라(210)의 시야의 정중앙에 없을 수도 있다. 카메라 기준점 (252)은 서셉터에서 정렬 포인트가 있는 이동의 경로가 어디에 위치하는지를 결정하는데 사용된다. 예를 들어, 서셉터가 회전함에 따라, 중심점은 시야를 가로 질러 이동하지만 그러나 카메라 기준점(252)은 단지 포인트가 아니라 형성된 객체이기 때문에 이동함에 따라, 약간 회전하고 이동한다. 카메라 기준점(252)은 카메라 마운트의 각도 시프트들, 열 변형, 또는 포켓의 중심이 시프팅하는 것을 초래할 수 있는 임의의 다른 왜곡들을 정정하기 위해 사용될 수 있다.
[0091] 카메라 기준점(252)은 적어도 두 개의 정점들을 포함하는 임의의 형상일 수 있다. 사실상, 카메라 기준점(252)은 두 정점들이 관찰될 만큼 긴 실제 형상일 필요가 없다. 가능한 카메라 기준점들 (252)의 예시들이 도 7A 내지 도 7C에 도시된다. 도 7A는 선으로 연결하면 삼각형을 만들 3개 점들로 둘러싸인 중심 기준점(251)을 도시한다. 제어기는 기준의 배향 및 중심을 결정하도록 포인트들의 위치 및 패턴을 인식할 수 있다. 도 7B는 서셉터 조립체의 바닥 표면에 형성된 삼각형이 되는 유사한 기준점을 나타낸다. 도 7C는 또한 사용될 수 있는 오각형 카메라 기준점(252)을 나타낸다. 정렬 기준점 (250)은 임의의 온도에서 카메라의 픽셀 스케이프(pixel scape)을 정확하게 결정하는데 사용될 수 있다.
[0092] 포인트들 사이의 거리(L)는 표준화된 또는 주지의 값일 수 있다. 정렬 기준점(250)의 패턴 인식으로 제어기에 의해 측정된 거리는 이후 서셉터 조립체 (140)의 바닥 표면(143)으로부터 카메라(210)의 거리를 결정하는데 사용될 수 있다. 카메라(210)가 서셉터 조립체의 바닥 표면(141)으로부터 더 멀리 이동함에 따라, 카메라의 시야에 있는 이미지들은 더 작게 나타날 것이며, 그리고 이미지에서 더 작은 수의 픽셀들을 포함할 것이다. 이 정보로부터 그리고 예를 들어, 룩업 테이블 또는 표준화 방정식을 사용하여, 서셉터 조립체(140)로부터 카메라(210)의 거리가 결정될 수 있고, 그리고 필요한 경우, 위치 계산에 포함될 수 있다.
[0093] 일부 실시예들에서, 리세스 중심 기준점(251)은 서셉터 조립체(140)의 바닥 표면(143)에 홀을 포함한다. 상기 홀은 얕고(즉, 물질의 두께의 약 25 %보다 작음), 깊을(즉, 물질의 두께의 25 % 더 큼) 수 있고 또는 관통 홀일 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 카메라 기준점은 각 정점 사이의 알려진 거리들을 갖는 적어도 2 개의 정점들로 이루어진 형상을 포함한다. 일부 실시예들에서, 카메라 기준점은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 복수의 포인트들, 또는 다른 형상들 중 하나 또는 그 이상을 포함한다.
[0094] 제어기(220)는 이송 로봇 (185), 서셉터 조립체 (140) 및 지지 포스트(160) 중 하나 또는 그 이상 및 카메라(210)와 통신할 수 있다. 궤환 회로에 의해, 제어기(220)는 로봇(185) 및 지지 포스트(160) 중 하나 또는 모두에 필요한 조정을 할 수 있도록 신호를 제공할 수 있다. 리세스(142)가 시야에 있거나 로봇(185)에 가까운 경우, 로봇에 제공된 명령들은 그것이 리세스에서 제대로 피팅되도록 하기 위해 로봇이 웨이퍼를 배치하도록 정확한 좌표들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 리세스(142)가 로봇이 도달하기에 너무 먼 경우 , 제어기는 위치를 개선하기 위해 서셉터 조립체를 회전시키도록 지지 포스트에 신호들을 보낼 수 있다.
[0095] 서셉터 조립체(140)의 온도가 또한 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 서셉터 조립체 (140)의 바닥 표면(143)은 상기 카메라(210)의 시야 내에 온도 기준점(260)를 더 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 특허 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 용어 "기준점"은 도트 또는 원형에 한정되지 않을 뿐 아니라 또한 그것이 제어기 의해 인식될 수 있는 한, 형상 또는 라인일 수 있다. 온도 기준점(260)은 온도 기준점(260)의 위치로부터 서셉터 조립체 (140의)의 온도를 결정하기 위해 제어기(220)에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 6B 및 도 6C에 도시 한 바와 같이, 온도 기준점 (260)은 서셉터 조립체 (140)의 바닥 표면(143) 내의 홈이다. 홈은 고정된 직경에 있고, 또는 중심 축에 대해 알려진 반경 방향 위치, 서셉터 조립체의 에지 및/또는 정렬 기준점(250)에 있다. 온도가 증가함에 따라, 서셉터 조립체는 온도 기준점 (260)과 알려진 기준 사이의 거리에서의 차이를 야기하여 형상을 변화시킬 것이다. 제어기(220)는 이들 포인트들 사이의 거리를 평가할 수 있고, 그리고 예를 들어, 룩업 테이블을 사용하여, 그 거리와 관련된 온도를 결정할 수 있다.
[0096] 다음은 다양한 실시예들의 목록이지만 다른 실시예들 뿐만 아니라 상기 범위 내에 있는 실시예들의 조합이 있다는 것이 이해될 것이다.
1. 실시에 1은 다음을 포함하는 증착 장치에 관한 것이다 :
전방 표면 및 에지를 갖는 가스 분배 조립체;
중심 축 주위로 복수의 기판들을 회전시키도록 가스 분배 조립체에서 이격된 서셉터 조립체 - 상기 서셉터 조립체가 복수의 기판들, 바닥 표면 및 에지를 홀딩하도록 복수의 리세스들을 갖는 상단 표면을 가지고, 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 및 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면은 갭을 형성함 -;
상기 서셉터 조립체의 에지를 포함하는 시야를 갖는 카메라;
상기 서셉터 조립체의 상단 표면과 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면 사이의 갭을 결정하는, 상기 카메라에 연결된 제어기.
2. 실시예 1의 장치에서, 상기 증착 장치의 내부 영역에 대해 이격된 적어도 3개 카메라가 있고, 각 카메라는 상기 서셉터 조립체의 에지를 포함하는 시야를 갖고 각 카메라가 제어기에 연결된다.
3. 실시예 2의 장치에서, 상기 제어기는 상기 서셉터 조립체의 상단 표면과, 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면 또는 상기 서셉터 조립체가 정적으로 유지되는 동안 각 카메라 위치에서의 기준면 중 하나 이상 사이의 갭을 결정한다.
4. 실시예 1의 장치에서, 상기 카메라의 시야는 상기 가스 분배 조립체의 에지 및 상기 갭를 더 포함한다.
5. 실시예 4의 장치에서, 상기 증착 장치의 내부 영역에 대해 이격된 적어도 3개 카메라가 있고, 각 카메라는 상기 서셉터 조립체의 에지, 상기 가스 분배 플레이트의 에지 및 상기 갭을 포함하는 시야를 갖고, 각 카메라가 상기 제어기에 연결된다.
6. 실시예 5의 장치에서, 제어기가 가스 분배 조립체에 의해 형성된 평면에 대해 서셉터 조립체에 의해 형성된 평면을 결정한다.
7. 실시예 1 내지 6의 장치에서, 가스 분배 조립체는 가스 분배 플레이트의 에지 상에 기준 마크를 포함하고, 상기 기준 마크는 갭을 결정할 때 가스 분배 플레이트의 전방 표면의 대용으로 사용된다.
8. 실시예 1 내지 7의 장치에서, 하나의 카메라가 있고 제어기는 서셉터 조립체가 회전하는 프로세싱 사이클 동안 촬영된 카메라로부터의 복수의 이미지들을 사용하고 상기 제어기는 프로세싱 사이클 동안 촬영된 복수 이미지들로부터의 측정치들로부터 서셉터 조립체의 평탄도를 결정한다.
9. 실시예 1 내지 8의 장치에서, 상기 제어기는 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스와 통신하는 궤환 회로를 포함하고 상기 제어기는 상기 갭을 변화시키기 위해 상기 서셉터 조립체 및 상기 가스 분배 조립체 중 하나 이상에 상기 디바이스를 지향하도록 상기 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스에 대한 신호를 제공한다.
10. 실시예 10은 다음을 포함하는 증착 장치에 관한 것이다 :
전방 표면 및 에지를 갖는 가스 분배 조립체;
중심 축 주위로 복수의 기판들을 회전시키도록 가스 분배 조립체에서 이격된 서셉터 조립체 - 상기 서셉터 조립체가 복수의 기판들, 바닥 표면 및 에지를 홀딩하도록 복수의 리세스들을 갖는 상단 표면을 가지고 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 및 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면은 갭을 형성함 -
상기 서셉터 조립체의 상단 표면을 향해 지향된 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면 상에 위치된 복수의 커패시턴스 센서들 - 상기 커패시턴스 센서들 각각은 각각 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 대 상기 커패시턴스 센서들의 거리에 비례하는 전기 신호 제공함 - 및
복수의 커패시턴스 센서들에 의해 제공된 전기 신호로부터 상기 서셉터 조립체의 상단 표면과 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면 사이의 갭을 결정하는 상기 복수의 커패시턴스 센서들에 연결된 제어기.
11. 실시예 10의 장치에서, 상기 제어기는 룩업 테이블 또는 표준화 방정식 중 하나 또는 그 이상으로 상기 갭에 따라 상기 복수의 커패시턴스 센서들에 의해 제공된 상기 전기 신호들의 보정 값들을 저장하도록 메모리를 포함한다.
12. 실시예 10 또는 11의 장치에서, 상기 제어기는 상기 서셉터 조립체가 정적으로 유지되는 동안 각 커패시턴스 센서 위치에서 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면과 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 사이의 갭을 결정한다.
13. 실시예 12의 장치에서, 제어기는 복수의 커패시턴스 센서들에 의해 제공된 전기 신호로부터 서셉터 조립체의 상단 표면의 3 차원 맵을 생성한다.
14. 실시예 10 내지 13의 장치에서, 상기 제어기가 상기 서셉터 조립체가 회전하는 프로세싱 사이클 동안 취해진 적어도 하나의 커패시턴스 센서로부터 복수의 측정치들을 이용하며 상기 제어기가 상기 프로세싱 사이클 동안 상기 커패시턴스 센서에 의해 제공된 상기 전기 신호들로부터 상기 커패시턴스 센서에 인접한 상기 서셉터 조립체의 일부의 평면성을 결정한다.
15. 실시예 10 내지 14의 장치에서, 상기 제어기는 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스와 통신하는 궤환 회로를 포함하고 상기 제어기는 상기 갭을 변화시키기 위해 상기 서셉터 조립체 및 상기 가스 분배 조립체 중 하나 이상에 상기 디바이스를 지향하도록 상기 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스에 대한 신호를 제공한다.
16. 실시예 16은 다음을 포함하는 증착 장치에 관한 것이다 :
중심 축 주위로 복수의 기판들을 회전시키기 위한 서셉터 조립체 - 상기 서셉터 조립체가 상단 표면 및 바닥 표면을 가지고, 상기 상단 표면은 복수의 기판들을 홀딩하도록 복수의 리세스들을 갖고, 각각의 리세스는 중심을 갖고, 상기 바닥 표면은 상기 복수의 리세스들 각각에 대한 정렬 기준점을 갖고, 각각의 정렬 기준점은 리세스에 대향함 -;
상기 서셉터 조립체의 바닥 표면에 지향된 시야를 가지며, 그리고 리세스가 로드 스테이션에 인접하게 위치될 때 상기 리세스에 대향하는 정렬 기준점이 상기 카메라의 시야 내에 있도록 위치된 카메라; 및
상기 정렬 기준점로부터 상기 로딩 스테이션에 인접한 리세스의 위치를 결정하기 위해 상기 카메라에 연결된 제어기.
17. 실시예 16의 장치에 있어서, 상기 정렬 기준점은 리세스 중심 기준점 및 카메라 기준점을 포함하고, 상기 리세스 중심 기준점이 상기 리세스의 중심의 위치의 표시를 제공하며 상기 카메라 기준점이 오정렬을 마킹하는 것을 보정하도록 상기 리세스 중심 기준점에 대해 카메라 정렬의 표시를 제공한다.
18. 실시예 17의 장치에서, 리세스 중심 기준점은 서셉터 조립체의 바닥 표면에 홀을 포함한다.
19. 실시예 17의 장치에서, 카메라 기준점은 각 정점 사이의 알려진 거리들을 갖는 2 개의 정점들로 이루어진 형상을 포함한다.
20. 실시예 19의 장치에서, 카메라 기준점은 직사각형 형상을 포함한다.
21. 실시예 16 내지 20의 장치에서, 제어기는 각 정렬 기준점의 보정 값들을 저장하기 위해 메모리를 포함하고, 제어기는 정렬 기준점을 저장된 보정 값들과 비교하여 리세스의 위치를 결정한다.
22. 실시예 21의 장치에서, 제어기는 리세스의 위치의 결정에 기초하여 서셉터 조립체를 회전시키도록 신호들을 보내기 위해 서셉터 조립체와 통신한다.
23. 실시예 21의 장치에서, 로봇이 일관된 위치에서 리세스에 기판을 배치할 수 있도록 제어기는 리세스의 위치를 나타내는 로봇으로의 신호를 제공하도록 이송 로봇과 통신한다.
24. 실시예 16 내지 23의 장치에서, 상기 서셉터 조립체의 바닥 표면이 카메라의 시야 내의 온도 기준점을 더 포함하며 상기 온도 기준점의 위치로부터 서셉터 조립체의 온도를 결정한다.
25. 실시예 24의 장치에서, 온도 기준점은 고정된 직경에서의 서셉터 조립체의 바닥 표면의 홈을 포함한다.
26. 실시예 24의 장치에서, 상기 온도 기준점과 정렬 기준점은 동시에 시야 내에 있으며 제어기는 서셉터 조립체의 온도를 보상하여 리세스의 위치를 결정한다.
27. 실시예 27는 프로세싱 챔버에서 회전가능한 서셉터 조립체와 가스 분배 조립체 사이의 갭을 측정하는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 다음을 포함한다:
상기 서셉터 조립체 및 가스 분배 조립체에 인접하게 적어도 하나의 카메라를 위치시키는 단계로서, 상기 서셉터 조립체의 에지, 그리고 옵션으로, 상기 가스 분배 조립체의 에지 및 상기 갭이 상기 카메라의 시야에서 가시적이도록, 상기 적어도 하나의 카메라를 위치시키는 단계;
상기 카메라의 시야의 이미지를 촬영하는 단계 - 상기 이미지가 상기 서셉터 조립체의 에지 그리고 선택적으로, 상기 가스 분배 조립체의 에지 및 상기 갭를 포함함 -
상기 서셉터 조립체의 상단 표면 그리고 선택적으로, 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면의 이미지 상의 위치를 결정하는 단계; 및
상기 이미지로부터 상기 서셉터 조립체의 상단 표면과 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면 사이의 갭을 측정하는 단계.
28. 실시예 27의 방법에서, 서셉터 조립체 주위에 위치된 3개 카메라가 있고, 가스 분배 조립체 및 갭은 각 카메라에 대해 측정된다.
29. 실시예 28의 장치에서, 상기 가스 분배 플레이트에 대해 서셉터 조립체의 틸팅 각도를 결정하는 단계를 더 포함한다.
30. 실시예 27의 방법에서, 서셉터 조립체의 상단 표면과 가스 분배 조립체의 전방 표면 사이의 갭을 측정하는 단계 또는 서셉터 조립체의 상단 표면과 기준면 사이의 거리를 측정하는 단계 중 하나 이상을 포함한다.
31. 실시예 27의 방법에서, 상기 단일 카메라가 사용되며, 상기 방법은 다음을 더 포함한다:
중심 축을 중심으로 서셉터 조립체를 회전시키는 단계;
복수의 이미지들을 생성하도록 서셉터 조립체에 대해 알려진 회전 각도들로 카메라의 시야의 이미지를 도입하는 단계;
복수의 이미지들의 각각에 대한 갭을 결정하는 단계; 및
서셉터 조립체 회전 각도에 따라 갭의 균일성을 결정하는 단계.
32. 실시예 32는 프로세싱 챔버에서 회전가능한 서셉터 조립체와 가스 분배 조립체 사이의 갭을 측정하는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 다음을 포함한다:
상기 서셉터 조립체와 대면하는 상기 가스 분배 조립체 상에 적어도 하나의 센서를 위치시키는 단계 - 상기 센서는 커패시턴스 센서 또는 맴돌이 전류 센서 중 하나 이상이 됨 -;
상기 적어도 하나의 센서로부터 전기 신호를 측정하는 단계 - 상기 전기 신호는 상기 서셉터 조립체와 상기 센서 사이의 갭에 비례함 -; 및
상기 전기 신호로부터 상기 서셉터 조립체와 상기 가스 분배 조립체 사이의 갭을 결정하는 단계.
33. 실시예 32의 방법에서, 복수의 센서들이 가스 분배 조립체 상에 위치되며, 그리고 각 센서로부터 전기 신호가 측정되고, 그리고 상기 방법은 서셉터 조립체와 각 센서 사이의 갭을 결정하는 단계 및 서셉터 조립체의 3 차원 맵을 생성하는 단계를 더 포함한다.
*34. 실시예 32의 방법에서, 단일 커패시턴스 서셉터가 모니터링되고, 상기 방법은 다음을 포함한다:
중심 축을 중심으로 서셉터 조립체를 회전시키는 단계;
서셉터 조립체 회전 각도 또는 시간에 따라 커패시턴스 서셉터로부터 복수의 전기 신호들을 측정하는 단계;
복수의 전기 신호들의 각각에 대해 갭을 결정하는 단계; 및
서셉터 조립체 회전 각도 또는 시간에 따라 갭의 균일성을 결정하는 단계.
35. 실시예 35는 회전가능한 서셉터 조립체로 기판을 이송하는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 다음을 포함한다:
상기 서셉터 조립체의 상단 표면의 리세스가 프로세싱 챔버의 로딩 영역에 인접하게 위치되도록 상기 서셉터 조립체를 회전시키는 단계;
상기 서셉터 조립체의 배면에서 지향된 카메라를 사용하여 상기 서셉터 조립체의 배면 상에 정렬 기준점을 발견하는 단계;
*상기 리세스의 좌표를 결정하기 위해 상기 서셉터 조립체의 배면 상의 정렬 기준점의 위치를 측정함으로써 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 상의 상기 리세스의 위치를 평가하는 단계; 및
제어기 및 이송 로봇 중 하나 이상에 상기 리세스의 좌표들을 통신하는 단계로서, 상기 이송 로봇이 상기 리세스 재현성 내에서 상기 기판을 위치시키도록, 상기 리세스의 좌표들을 통신하는 단계.
36. 실시예 35의 방법에서, 상기 정렬 기준점은 리세스 중심 기준점 및 카메라 기준점을 포함하고, 상기 리세스 중심 기준점이 상기 리세스의 중심의 위치의 표시를 제공하며 카메라 기준점은 카메라 기준점에 대해 카메라 정렬의 표시를 제공하고, 상기 리세스의 위치를 평가하는 단계는 상기 카메라의 정렬을 보정하는 단계를 더 포함한다.
37. 실시예 35의 방법에서, 제어기는 각 정렬 기준점의 보정 값들을 저장하기 위해 메모리를 포함하고, 제어기는 정렬 기준점을 저장된 보정 값들과 비교하여 리세스의 위치를 결정하고, 그리고 로딩 영역에 의해 리세스의 정렬을 개선할 수 있도록 서셉터 조립체의 회전 위치를 조정한다.
38. 실시예 35의 방법에서, 다음을 더 포함한다:
카메라를 이용하여 서셉터의 바닥 상의 온도 기준점을 발견하는 단계;
온도 기준점의 위치로부터 서셉터 조립체의 온도를 측정하는 단계.
39. 실시예 38의 방법에서, 온도 기준점은 고정된 직경에서 서셉터 조립체의 바닥 표면에 홈을 포함한다.
40. 실시예 38의 방법에서, 온도 기준점 및 정렬 기준점은 동시에 카메라의 시야 내에 있으며 리세스의 좌표들이 서셉터 조립체의 온도를 보상하여 결정된다.
41. 실시예 38의 방법에서, 상기 온도 기준점은 정렬 기준점이다.
[0097] 앞서 언급된 것은 본 발명의 실시 예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 또 다른 실시예들이 이의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 고안될 수 있고, 상기 기본 범위는 후속하는 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 전방 표면 및 에지를 갖는 가스 분배 조립체;
    중심 축 주위로 복수의 기판들을 회전시키도록 가스 분배 조립체에서 이격된 서셉터 조립체 - 상기 서셉터 조립체가 복수의 기판들을 홀딩하도록 복수의 리세스들을 갖는 상단 표면, 바닥 표면 및 에지를 가지고, 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 및 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면은 갭을 형성하고, 상기 바닥 표면은 피처(feature)를 가짐 -;
    상기 서셉터 조립체의 에지를 포함하는 시야를 갖는 제 1 카메라로서, 상기 제 1 카메라는 상기 서셉터 조립체가 회전하는 프로세싱 사이클(processing cycle) 동안 복수의 이미지를 기록하도록 구성되는 것인, 제 1 카메라;
    상기 서셉터 조립체의 상단 표면과 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면 사이의 갭을 결정하는 상기 제 1 카메라에 연결된 제어기 - 상기 제어기는 상기 프로세싱 사이클 동안 상기 제 1 카메라에 의해 제공된 이미지들로부터 상기 서셉터 조립체의 회전 각도 또는 시간에 따라 상기 갭을 분석하여, 상기 서셉터 조립체의 평탄도를 계산함 -; 및
    상기 피처를 검출하기 위해 상기 바닥 표면을 보고 있는 제 2 카메라를 포함하고,
    상기 제어기는 열팽창의 양의 측정을 통해 서셉터 조립체의 온도를 결정하기 위해 상기 제 2 카메라에 연결되는 것인,
    증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착 장치의 내부 영역에 대해 이격된 적어도 3개의 제 1 카메라가 있고,
    각 제 1 카메라는 상기 서셉터 조립체의 에지를 포함하는 시야를 갖고,
    각 제 1 카메라가 상기 제어기에 연결되는,
    증착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 서셉터 조립체가 정적으로 유지되는 동안 각 제 1 카메라 위치에서 기준면 또는 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면 중 하나 이상과 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 사이의 갭을 결정하는
    증착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 카메라의 시야는 상기 가스 분배 조립체의 에지 및 상기 갭을 더 포함하는
    증착 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 증착 장치의 내부 영역에 대해 이격된 적어도 3개의 제 1 카메라가 있고
    각 제 1 카메라는 상기 서셉터 조립체의 에지, 상기 가스 분배 조립체의 에지 및 상기 갭을 포함하는 시야를 갖고
    각 제 1 카메라가 제어기에 연결되는
    증착 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터 조립체의 상단 표면을 향해 지향된 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면 상에 위치된 복수의 커패시턴스 센서들 - 상기 커패시턴스 센서들 각각은 각각 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 대 상기 커패시턴스 센서들의 거리에 비례하는 전기 신호 제공함 -; 을 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 제 1 카메라의 시야의 이미지 및 상기 복수의 커패시턴스 센서들에 의해 제공된 전기 신호로부터 상기 서셉터 조립체의 상단 표면과 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면 사이의 갭을 결정하기 위해 상기 복수의 커패시턴스 센서들에 추가로 연결되는,
    증착 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기는 룩업 테이블 또는 표준화 방정식 중 하나 또는 그 이상으로 상기 갭에 따라 상기 복수의 커패시턴스 센서들에 의해 제공된 상기 전기 신호들의 보정 값들을 저장하도록 메모리를 포함하는,
    증착 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 서셉터 조립체가 정적으로 유지되는 동안 각 커패시턴스 센서 위치에서 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면과 상기 서셉터 조립체의 상단 표면 사이의 갭을 결정하는
    증착 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 서셉터 조립체가 회전하는 프로세싱 사이클 동안 취해진 적어도 하나의 커패시턴스 센서로부터 복수의 측정치들을 이용하며,
    상기 제어기가 상기 프로세싱 사이클 동안 상기 커패시턴스 센서에 의해 제공된 상기 전기 신호들로부터 상기 커패시턴스 센서에 인접한 상기 서셉터 조립체의 일부의 평면성을 결정하는,
    증착 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스와 통신하는 궤환 회로를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 갭을 변화시키기 위해 상기 서셉터 조립체 및 상기 가스 분배 조립체 중 하나 이상에 상기 디바이스를 지향하도록 상기 적어도 하나의 갭 제어 액츄에이션 디바이스에 대한 신호를 제공하는
    증착 장치.
  11. 프로세싱 챔버에서 회전가능한 서셉터 조립체와 가스 분배 조립체 사이의 갭을 측정하는 방법으로서,
    상기 방법은
    상기 서셉터 조립체 및 가스 분배 조립체에 인접하게 적어도 하나의 제 1 카메라를 위치시키는 단계로서, 상기 서셉터 조립체의 에지, 선택적으로, 상기 가스 분배 조립체의 에지 및 상기 갭이 상기 제 1 카메라의 시야에서 가시적이도록, 상기 적어도 하나의 제 1 카메라를 위치시키는 단계;
    상기 제 1 카메라의 시야의 이미지를 촬영하는 단계로서, 상기 이미지가 상기 서셉터 조립체의 에지 선택적으로, 상기 가스 분배 조립체의 에지 및 상기 갭을 포함하는 것인, 상기 제 1 카메라의 시야의 이미지를 촬영하는 단계;
    상기 서셉터 조립체가 회전하는 프로세싱 사이클 동안 상기 제 1 카메라를 사용하여 복수의 이미지를 기록하는 단계;
    상기 서셉터 조립체의 상단 표면 선택적으로, 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면의 이미지 상의 위치를 결정하는 단계;
    상기 이미지로부터 상기 서셉터 조립체의 상단 표면과 상기 가스 분배 조립체의 전방 표면 사이의 갭을 측정하는 단계;
    상기 프로세싱 사이클 동안 상기 제 1 카메라에 의해 제공된 이미지들로부터 상기 서셉터 조립체의 회전 각도 또는 시간에 따라 상기 갭을 분석하여, 상기 서셉터 조립체의 평탄도를 계산하는 단계;
    상기 서셉터 조립체의 바닥 표면에 피처를 준비하는 단계;
    상기 바닥 표면을 보고 있는 제 2 카메라를 위치시키는 단계; 및
    열팽창의 양의 측정을 통해 서셉터 조립체의 온도를 결정하기 위해 상기 제 2 카메라에 의해 상기 피처의 위치를 모니터링하는 단계를 포함하는,
    프로세싱 챔버에서 회전가능한 서셉터 조립체와 가스 분배 조립체 사이의 갭을 측정하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 서셉터 조립체와 대면하는 상기 가스 분배 조립체 상에 적어도 하나의 센서를 위치시키는 단계 - 상기 센서는 커패시턴스 센서 또는 맴돌이 전류 센서 중 하나 이상이 됨 -;
    상기 적어도 하나의 센서로부터 전기 신호를 측정하는 단계 - 상기 전기 신호는 상기 서셉터 조립체와 상기 센서 사이의 갭에 비례함 -; 및
    상기 이미지 및 상기 전기 신호로부터 상기 서셉터 조립체와 상기 가스 분배 조립체 사이의 갭을 결정하는 단계;를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버에서 회전가능한 서셉터 조립체와 가스 분배 조립체 사이의 갭을 측정하는 방법.
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