KR102567811B1 - 인시튜 피드백을 통한 웨이퍼 배치 및 갭 제어 최적화 - Google Patents

인시튜 피드백을 통한 웨이퍼 배치 및 갭 제어 최적화 Download PDF

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Abstract

프로세스 픽스처와 서셉터 사이의 치수 제어 및 모니터링, 및 웨이퍼들의 위치 결정의 장치 및 방법들이 설명된다.

Description

인시튜 피드백을 통한 웨이퍼 배치 및 갭 제어 최적화{WAFER PLACEMENT AND GAP CONTROL OPTIMIZATION THROUGH IN SITU FEEDBACK}
[0001] 본 발명의 원리들 및 실시예들은 일반적으로, 기판 지지부 또는 캐러셀(carousel)에서 웨이퍼들을 위치시키고 검출하는 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] 프로세싱 툴들의 새로운 세대들은, 웨이퍼에 걸친 그리고 상이한 웨이퍼들 사이의 조성 및 두께 균일성을 충족시키기 위해, 증착 소스와 웨이퍼 사이의 갭의 더 엄격한 제어를 요구한다. 게다가, 프로세스들은, 다양한 온도들에서, 그리고 증착 소스와 웨이퍼 표면 사이에 분리들의 범위를 가지면서 실시될 수 있다. 적절한 증착 두께들 및 품질을 보장하기 위해, 이들 프로세스들에 대한 분리 거리의 균일성을 모니터링하는 것이 중요할 수 있다.
[0003] 기판 지지부와 프로세싱 픽스처(fixture)들 사이의 거리의 균일성을 보장하기 위해 카메라들이 사용되어 왔으며, 여기에서, 카메라는, 프로세싱 챔버의 고정된 섹션을 모니터링하고, 픽스처와 지지부 사이의 갭에서의 변화들, 또는 오브젝트(object)가 카메라의 시계에 있는 경우에, 지지부의 레벨 위로 돌출된 오브젝트의 존재를 검출하기 위해 사용될 수 있다.
[0004] 그러나, 카메라들은, 프로세싱 챔버 내에서 내부적으로(internally), 또는 챔버의 주변부 주위에서 외부적으로(externally), 공간을 차지한다. 카메라들은 또한, 이들이 노출될 수 있는 온도들에 제한되고, 따라서, 더 높은 온도 프로세스들을 위한 챔버 내에 카메라들을 위치시키는 것이 기술적으로 실현가능하지 않을 수 있다. 예컨대, 약 80 ℃ 초과의 프로세스 온도들에서, 카메라 및 다른 광학 검출기들은, 과열될 것이고, 직접적으로, 웨이퍼 또는 그 웨이퍼의 리세스(recess)의 이동을 트래킹(track)하기 위해 사용될 수 없다.
[0005] 카메라들은 또한, 전형적으로, 웨이퍼 지지부의 외측 에지(edge) 주위에 배열되고, 따라서, 지지부의 내측 에지를 쉽게 모니터링할 수 없다.
[0006] 뷰잉(viewing) 포트들 및 옵틱스(optics)를 위한 챔버에서의 제한된 공간은 원격 이미징에 대한 선택들을 제한한다. 프로세스-크리티컬(process-critical) 하드웨어로부터의 높은 온도들, 플라즈마 글로(glow), 및 간섭(interference)은, 챔버에서의 웨이퍼 배치의 최적화 및 원격 광학 측정에 대한 선택들을 제한한다.
[0007] 본 발명의 양상은 일반적으로 장치에 관한 것이고, 그 장치는, 프로세싱 픽스처 바닥 표면을 갖는 프로세싱 픽스처 바디를 포함하는 프로세싱 픽스처 ― 픽스처 바디에 하나 또는 그 초과의 개구들이 있음 ―, 및 하나 또는 그 초과의 개구들 내에 보유된 하나 또는 그 초과의 근접 센서(proximity sensor)(들); 및 서셉터(susceptor) 플레이트 상단 표면, 서셉터 중심 포인트, 및 서셉터 중심 포인트로부터 거리(RR)에서, 서셉터 플레이트 상단 표면에 형성된 하나 또는 그 초과의 리세스들을 갖는 서셉터 플레이트를 포함하는 서셉터를 포함하며; 여기에서, 서셉터 플레이트 상단 표면 및 프로세싱 픽스처 바닥 표면은 실질적으로 평행하고, 서셉터 플레이트 상단 표면은, 갭 거리(DG)에 의해, 프로세싱 픽스처 바닥 표면으로부터 분리되고; 하나 또는 그 초과의 개구들 및 근접 센서(들)는, 서셉터 플레이트 상단 표면에 대해 실질적으로 직교하고, 적어도 하나의 개구 및 근접 센서는, 서셉터 중심 포인트로부터 방사상 거리(RR)에 위치된다.
[0008] 본 발명의 양상은 일반적으로 장치에 관한 것이고, 그 장치는, 프로세싱 픽스처 상단 표면, 프로세싱 픽스처 상단 표면과 반대쪽의 프로세싱 픽스처 바닥 표면, 프로세싱 픽스처 상단 표면과 프로세싱 픽스처 바닥 표면 사이의 두께, 및 프로세싱 픽스처 바닥 표면에서의 3개 또는 그 초과의 개구들을 갖는 프로세싱 픽스처 바디를 포함하는 프로세싱 픽스처; 서셉터 ― 서셉터는, 서셉터 플레이트 상단 표면, 서셉터 플레이트 상단 표면과 반대쪽의 서셉터 플레이트 바닥 표면, 서셉터 플레이트 상단 표면과 서셉터 플레이트 바닥 표면 사이의 두께, 및 서셉터 플레이트 상단 표면에서의 하나 또는 그 초과의 리세스들을 갖는 서셉터 플레이트 ― 서셉터 플레이트 상단 표면 및 프로세싱 픽스처 바닥 표면은 실질적으로 평행하고, 서셉터 플레이트 상단 표면은, 갭 거리(DG)에 의해, 프로세싱 픽스처 바닥 표면으로부터 분리됨 ―, 및 서셉터의 회전의 축을 정의하는, 서셉터 플레이트에 부착된 지지 포스트 ― 서셉터 플레이트 상단 표면에서의 하나 또는 그 초과의 리세스들은, 회전의 축으로부터 거리(RR)에 있음 ― 를 포함함 ―; 및 갭 거리를 측정하는 3개 또는 그 초과의 용량성 변위(displacement) 센서들을 포함하며, 여기에서, 3개 또는 그 초과의 용량성 변위 센서들 각각은, 프로세싱 픽스처 바닥 표면에서의 3개 또는 그 초과의 개구들 중 하나 내에 보유되고, 3개 또는 그 초과의 용량성 변위 센서들 각각은, 서셉터 플레이트 상단 표면에 대해 실질적으로 평행한 동작 면을 갖고; 여기에서, 3개 또는 그 초과의 근접 센서들 중 제 1 근접 센서는, 회전의 축으로부터 거리(R1)에 위치되고, 3개 또는 그 초과의 근접 센서들 중 제 2 근접 센서는, 회전의 축으로부터 거리(R2)에 위치되고, 3개 또는 그 초과의 근접 센서들 중 제 3 근접 센서는, 회전의 축으로부터 거리(R3)에 위치되고, 여기에서, R2 = RR이고, R1 > R2 > R3이다.
[0009] 본 발명의 양상은 일반적으로 방법에 관한 것이고, 그 방법은, 회전의 축을 중심으로(around) 서셉터를 회전시키는 단계 ― 서셉터는, 상단 표면 및 하나 또는 그 초과의 리세스들을 포함함 ―; 회전의 축으로부터 하나 또는 그 초과의 방사상 거리들에서, 서셉터의 상단 표면과 근접 센서의 동작 면 사이의 갭 거리를 측정하는 단계; 서셉터가 회전의 축을 중심으로 회전하는 동안에, 갭 거리에서의 변화들을 검출하는 단계; 및 회전의 축으로부터 하나 또는 그 초과의 방사상 거리들에서 측정된 갭 거리들로부터, 하나 또는 그 초과의 표면 피처(feature)들의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
[0010] 본 발명의 실시예의 추가적인 피처들, 이들의 성질, 및 다양한 이점들은, 첨부 도면들과 함께 취해지는 다음의 상세한 설명을 고려할 시에, 더 분명하게 될 것이며, 그러한 첨부 도면들은 또한, 출원인들에 의해 고려되는 최상의 모드를 예시하고, 그러한 첨부 도면들에서, 동일한 참조 부호들은 전반에 걸쳐 동일한 부분들을 지칭한다.
[0011] 도 1a는, 프로세스 픽스처 및 서셉터의 예시적인 실시예의 측면도를 예시한다.
[0012] 도 1b는, 서셉터의 틸트(tilt)를 나타내는, 프로세스 픽스처 및 서셉터의 예시적인 실시예의 측면도를 예시한다.
[0013] 도 2a는, 웨이퍼의 부적절한 시팅을 나타내는, 프로세스 픽스처 및 서셉터의 부분의 예시적인 실시예의 측면도를 예시한다.
[0014] 도 2b는, 프로세스 픽스처 및 동작적으로(operatively) 연관된 서셉터의 예시적인 실시예의 다른 도면을 예시한다.
[0015] 도 3은, 서셉터의 예시적인 실시예의 상면도를 예시한다.
[0016] 도 4a는, 프로세스 픽스처 및 서셉터의 예시적인 실시예의 정사영도를 예시한다.
[0017] 도 4b는, 3개의 상이한 위치들에서의 갭 거리 측정들이 서셉터의 휨(bowing)을 검출할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다.
[0018] 도 4c는, 서셉터의 상단 표면의 슬롭(slope)을 나타내는 평면의 매핑(mapping)의 예를 예시한다.
[0019] 도 5a 내지 도 5c는, 적어도 부분적으로 리세스에 있는 웨이퍼들에 대한 상이한 가능한 편심(eccentric) 위치들의 예들을 예시한다.
[0020] 도 6은, 원자 층 증착(ALD)을 위한 주입기의 예시적인 실시예를 예시한다.
[0021] 도 7은, ALD 주입기의 예시적인 실시예를 예시한다.
[0022] 도 8은, ALD 주입기의 예시적인 실시예를 예시한다.
[0023] 본 발명의 수개의 예시적인 실시예들을 설명하기 전에, 본 발명이, 다음의 설명에서 제시되는 구성 또는 프로세스 단계들의 세부사항들에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명에 대한 다른 실시예들이 가능하고, 본 발명은 다양한 방식들로 실시될 수 있거나 또는 수행될 수 있다.
[0024] 본 명세서 전반에 걸쳐, "일 실시예", "특정 실시예들", "다양한 실시예들", "하나 또는 그 초과의 실시예들", "몇몇 실시예들에서", 또는 "실시예"에 대한 언급은, 실시예와 관련하여 설명되는 특정한 피처, 구조, 재료, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 게다가, 본 명세서 전반에 걸친 다양한 위치들에서의 "하나 또는 그 초과의 실시예들에서", "특정 실시예들에서", "몇몇 실시예들에서", "일 실시예에서", 또는 "실시예에서"와 같은 문구(phrase)들의 출현들은, 반드시, 본 발명의 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 부가하여, 설명되는, 특정한 피처들, 구조들, 재료들, 또는 특성들은 하나 또는 그 초과의 실시예들에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
[0025] 본원에서 사용되는 바와 같은 "기판 표면"은, 제조 프로세스 동안에 막 프로세싱이 수행되는, 임의의 기판 또는 기판 상에 형성된 재료 표면을 지칭한다. 예컨대, 프로세싱이 수행될 수 있는 기판 표면은, 애플리케이션에 따라, 재료들, 예컨대, 실리콘, 실리콘 산화물, 스트레인드(strained) 실리콘, SOI(silicon on insulator), 탄소 도핑된 실리콘 산화물들, 실리콘 질화물, 도핑된 실리콘, 게르마늄, 갈륨 비소, 유리, 사파이어, 및 임의의 다른 재료들, 예컨대, 금속들, 금속 질화물들, 금속 합금들, 및 다른 전도성 재료들을 포함한다. 기판들은, 반도체 웨이퍼들을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 기판들은, 기판 표면의 폴리싱, 에칭, 환원, 산화, 수산화(hydroxylate), 어닐링, 및/또는 베이킹(bake)을 위해, 전처리 프로세스에 노출될 수 있다. 기판의 표면 그 자체 상에 직접적으로 막 프로세싱하는 것에 부가하여, 본 발명의 실시예들에서, 개시되는 막 프로세싱 단계들 중 임의의 것이 또한, 아래에서 더 상세히 개시되는 바와 같이, 기판 상에 형성된 하층(underlayer) 상에서 수행될 수 있고, "기판 표면"이라는 용어는, 문맥이 나타내는 바와 같이 그러한 하층을 포함하도록 의도된다.
[0026] 본 발명의 원리들 및 실시예들은, 프로세스 챔버에서 프로세스 픽스처와 웨이퍼 사이의 수직 치수(dimension) 제어를 수반하는 프로세스들 및 장치에 관한 것이다.
[0027] 다양한 실시예들은, 프로세싱 픽스처 및 서셉터를 포함하는 증착 장치에 관한 것이고, 여기에서, 프로세싱 픽스처는, 프로세싱 픽스처와 서셉터 사이의 거리를 측정할 수 있는, 프로세싱 픽스처에 부착된 하나 또는 그 초과의 근접 센서들을 포함한다.
[0028] 다양한 실시예들에서, 프로세싱 픽스처는, 가스 분배 샤워헤드, 원자 층 증착(ALD) 주입기, 또는 화학 기상 증착(CVD) 장치일 수 있다.
[0029] 프로세스 픽스처들은, 특정한 기계적인 갭을 달성 및 유지하기 위해 정밀하게 엔지니어링될 수 있지만, 이러한 갭 거리는, 온도에 따라, 그리고 프로세스 챔버가 서비스를 위해 개방되는 경우에 프로세스 픽스처들이 분리되는(예컨대, 컴포넌트들이 서로에 관하여 이동하는) 경우들에서, 변화할 수 있다.
[0030] 본 발명의 실시예들은 또한, 이동하는 프로세스 픽스처 내로의 웨이퍼의 정밀한 배치를 수반하는 프로세스들에 대하여, 서셉터 리세스에서의 웨이퍼의 위치 및/또는 각도를 검출하기 위해, 상이한 위치들에 위치된 근접 센서들에 관한 것이다.
[0031] 다양한 실시예들에서, 복수의 근접 센서들이, 서셉터 위의 프로세싱 픽스처에 실질적으로 수직으로 설치되고, 프로세싱 픽스처에 대해 가장 근접한 그리고 프로세싱 픽스처를 향하는, 서셉터의 표면을 향하여 지향된다. 몇몇 실시예들에서, 복수의 근접 센서들은, 근접 센서 바로 아래의 표면과 센서 사이의 거리를 측정한다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 수직으로"라는 용어는, 근접 센서와 같은 오브젝트의 길이방향(longitudinal) 축이, 레퍼런스 표면에 대한 수직선(normal)과, 5° 미만, 또는 2° 미만, 또는 1.5° 미만, 또는 1° 미만, 또는 0.5° 미만, 또는 0.2° 미만, 또는 약 0.0°의 각도를 형성하는 것을 의미한다.
[0032] 다양한 실시예들에서, 프로세싱 픽스처 바디는 적어도 3개의 개구들을 포함하고, 각각의 개구 내에 근접 센서가 보유될 수 있다.
[0033] 다양한 실시예들에서, 프로세싱 픽스처는 4개의 개구들 및 근접 센서들을 포함한다.
[0034] 몇몇 실시예들에서, 근접 센서(들)는, 근접 센서(들)를 보유하도록 구성 및 치수화된(dimensioned), 프로세싱 픽스처에 형성된 개구(들)에 설치될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 개구는 스레딩될(threaded) 수 있고, 근접 센서는 개구 내로 스크류잉될(screwed) 수 있다. 개구는, 푸시(push) 또는 프레스(press) 피팅으로, 근접 센서를 보유하도록 치수화될 수 있다. 근접 센서는, 글루(glue) 또는 접착제를 사용하여, 개구에 보유될 수 있다. 근접 센서는 개구 내로 납땜될 수 있다. 근접 센서는, 푸시 피팅, 프레스 피팅, 접착제 또는 글루, 납땜, 및 물리적인 협력(cooperative) 상호작용(예컨대, 상보적인 스크류 스레딩들) 중 임의의 것의 조합에 의해 보유될 수 있다.
[0035] 다양한 실시예들에서, 근접 센서는, 용량성 변위 센서 및 유도성 변위 센서로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 여기에서, 측정된 전기 신호(예컨대, 캐패시턴스 또는 인덕턴스)는, 센서의 면과 대향하는 표면의 면 사이의 거리에 대해 대략적으로 비례한다. 전기 신호는, 센서와 서셉터 표면 사이의 갭을 나타낸다. 용량성 변위 센서는, 아래로, 나노미터 레벨까지, 오브젝트들의 위치를 측정할 수 있다. 유도성 변위 센서는, 더러운(dirty) 환경들에 대해 더 강인(resilient)할 수 있다.
[0036] 다양한 실시예들에서, 용량성 변위 센서들 중 하나 또는 그 초과로부터의 측정들에서의 변동(variation)이, 프로세싱 픽스처에 대한 서셉터의 평행성(parallelism)의 결정을 허용한다. 서셉터가 회전하는 동안의, 서셉터 표면과 용량성 변위 센서 사이의 거리에서의 변화들은, 회전의 축에 대해 수직적인 프로세싱 픽스처에 대해 표면이 평행하지 않은 경우에, 워블(wobble)을 나타낼 수 있고, 그리고/또는 서셉터에서의 두께 변동을 나타낼 수 있다.
[0037] 서셉터에서의 하나 또는 그 초과의 리세스(들)는, 웨이퍼를 수용하도록 구성 및 치수화될 수 있으며, 여기에서, 웨이퍼(들)는, 상이한 직경들(예컨대, 76 mm, 100 mm, 200 mm, 300 mm, 450 mm 등) 및 상이한 두께들(예컨대, 160 μm, 200 μm, 275 μm, 375 μm, 525 μm, 625 μm, 725 μm, 775 μm, 925 등)을 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 서셉터 표면 내로의 리세스의 깊이는, 상단 웨이퍼 표면이 서셉터의 상단 표면과 동일한 높이가 되거나 또는 서셉터의 상단 표면 약간 아래에 있도록, 리세스 내로 삽입되도록 의도된 웨이퍼의 두께와 동등할 수 있거나, 또는 그 두께보다 약간 더 클 수 있다.
[0038] 다양한 실시예들에서, 복수의 근접 센서들은, 서셉터 및/또는 프로세싱 픽스처(예컨대, 주입기, 샤워헤드)의 중심 포인트로부터 방사상으로 연장되는 선에서 배열될 수 있으며, 여기에서, 서셉터의 회전 축은, 서셉터 중심 포인트에 위치되고, 주입기의 중심 포인트와 정렬된다. 몇몇 실시예들에서, 회전의 축의 투영(projection)은, 프로세싱 픽스처 및 서셉터 양자 모두에 대한 중심선을 형성한다.
[0039] 다양한 실시예들에서, 3개의 근접 센서들이, 프로세싱 픽스처 및 서셉터의 중심선으로부터 방사상으로 연장되는 직선에서 배열된, 주입기에서의 수직 개구들에 위치된다. 제 1 근접 센서 및 개구는, 센서가 리세스들을 넘어서 서셉터의 외측 섹션 위에 있도록, 중심 포인트로부터 방사상 거리(R1)에 위치될 수 있다. 제 2 근접 센서 및 개구는, 센서가 서셉터에서의 리세스 위에 위치될 수 있도록, 중심선으로부터 방사상 거리(R2)에 위치될 수 있다. 제 3 근접 센서 및 개구는, 센서가, 리세스들의 내측 에지보다 회전의 축에 대해 더 근접한, 서셉터의 내측 섹션 위에 위치되도록, 중심선으로부터 방사상 거리(R3)에 위치될 수 있다.
[0040] 다양한 실시예들에서, 3개의 근접 센서들은, 주입기의 중심 포인트로부터 방사상으로 연장된 직선에 있지 않고, 대신에, 삼각형 패턴으로 배열된 수직 개구들에 위치된다. 그러한 종류의 실시예들에서, 제 1 근접 센서들은, 센서가 서셉터의 외측 섹션 위에 있도록, 중심선으로부터 방사상 거리(R1)에 위치될 수 있다. 제 2 근접 센서는, 센서가 서셉터에서의 리세스 위에 위치될 수 있도록, 중심선으로부터 방사상 거리(R2)에 위치될 수 있다. 제 3 근접 센서는, 센서가 서셉터의 내측 섹션 위에 있도록, 중심선으로부터 방사상 거리(R3)에 위치될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 3개 또는 그 초과의 근접 센서들은, 중심으로부터 상이한 방사상 거리들에서, 프로세스 픽스처 주위에서 원주에(circumferentially) 분배될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 적어도 3개의 근접 센서들은, 용량성 변위 센서들, 유도성 변위 센서들, 또는 이들의 조합일 수 있다.
[0041] 다양한 실시예들에서, 서셉터가 회전하는 동안에, 서셉터 리세스 위를 통과하는 근접 센서를 사용하여, 서셉터와 센서 사이의 거리에서의 변화들을 측정하는 것은, 웨이퍼가 서셉터의 리세스 내에서 편심 위치를 갖는지를 식별하는 것을 허용한다.
[0042] 다양한 실시예들에서, 근접(예컨대, 캐패시턴스, 인덕턴스) 센서(들)는, 전형적인 광학 솔루션들보다 더 높은 온도들에서 그리고 더 작은 공간들에서 동작할 수 있다. 그러한 센서들은, 정확한 웨이퍼 배치 및 갭 제어를 정기적으로(routinely) 확인(confirm) 및 유지하기 위해, 실제 프로세스 조건들 하에서, 측정들을 행할 수 있다. 이러한 측정들의 결과들은, 최적의 웨이퍼 배치 및 갭 제어를 자동적으로 유지하기 위해, 웨이퍼 핸들링 시스템 제어기로 피드백될 수 있다.
[0043] 다양한 실시예들에서, 웨이퍼 핸들링 로봇은, 비디오 피드백(예컨대, 카메라 웨이퍼들) 및 기계적인 픽스처링(예컨대, 레퍼런스 핀들)을 사용하여, 프로세스 챔버 내로 정확하게 웨이퍼들을 배치하도록 트레이닝될(trained) 수 있다. 그러나, 로봇 배치 성능 및 최적의 웨이퍼 배치 위치(예컨대, 포켓 또는 페데스탈 중심)는, 프로세스 시퀀스의 부분으로서 챔버가 가열되고 냉각됨에 따라 이동할 수 있다. 따라서, 본 발명의 하나 또는 그 초과의 실시예들은, 웨이퍼 배치의 정확도를 증가시키기 위한 장치 및 방법들을 제공한다.
[0044] 다양한 실시예들에서, 제어기는, 웨이퍼 핸들링 로봇과 전자적으로 소통할 수 있고, 하나 또는 그 초과의 근접 센서들로부터 획득된, 서셉터의 하나 또는 그 초과의 리세스들에서의 하나 또는 그 초과의 웨이퍼들의 포지셔닝(positioning)에 관한 인시튜(in situ) 피드백을 제공할 수 있다. 웨이퍼의 갭 거리(DG)의 측정들은, 서셉터 형상, 및/또는 리세스 이동 및 포지셔닝에서의 변동들을 보상하기 위하여, 웨이퍼 핸들링 로봇의 모션(motion)을 조정하기 위해 사용될 수 있다.
[0045] 다양한 실시예들에서, 편심 웨이퍼 위치의 검출은, 웨이퍼들이 적어도 부분적으로 리세스 외부에 있게 되는 것을 피하기 위해, 그리고 편심 웨이퍼 위치들을 보상하기 위해, 서셉터의 리세스들에서의, 웨이퍼 핸들링 로봇에 의한 후속 웨이퍼들의 배치를 재계산(recalculate)하기 위해 활용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제어기에 의해 계산된 조정들은, 웨이퍼 핸들링 로봇의 모션 및 포지셔닝을 조정하기 위해, 웨이퍼 핸들링 로봇에 통신될 수 있다.
[0046] 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들이 도면들을 참조하여 더 상세히 설명된다. 이들 도면들이 실시예들 중 몇몇을 예시할 뿐이고, 본 발명의 완전한 범위를 표현하지 않는다는 것이 이해되어야 하며, 본 발명의 완전한 범위에 대해, 첨부 청구항들이 참조되어야 한다.
[0047] 도 1a는, 프로세싱 픽스처(100) 및 서셉터(200)의 예시적인 실시예의 측면도를 예시한다. 다양한 실시예들에서, 프로세싱 픽스처는, 하나 또는 그 초과의 개구들(120)을 갖는 프로세싱 픽스처 바디(110)를 포함하며, 여기에서, 각각의 개구는, 근접 센서(130)를 수용하도록 구성 및 치수화될 수 있다. 개구(들)(120)은, 서셉터(200)의 회전의 축(50) 및/또는 프로세싱 픽스처의 중심으로부터 방사상 거리에 위치될 수 있다. 근접 센서(들)(130)은, 전기 경로(139)를 통해, 제어기 및/또는 계측기(meter)와 전기적으로 소통할 수 있다. 프로세싱 픽스처는, 프로세싱 픽스처 상단 표면(112), 프로세싱 픽스처 바닥 표면(117)을 더 포함할 수 있고, 프로세싱 픽스처 상단 표면(112)과 프로세싱 픽스처 바닥 표면(117) 사이의 두께를 가질 수 있다. 프로세싱 픽스처 바닥 표면(117)은, 프로세싱 픽스처 상단 표면(112)과 대향하고, 프로세싱 픽스처 상단 표면(112)과 실질적으로 평행할 수 있다. 프로세싱 픽스처 바닥 표면(117)은, 서셉터 플레이트 상단 표면(212)과 평행할 수 있는 실질적으로 수평인 평면을 형성할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 개구들이, 프로세싱 픽스처 바닥 표면(117)에 형성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 개구들은, 프로세싱 픽스처 두께를 통하는 관통-홀(through-hole)들일 수 있다.
[0048] 다양한 실시예들에서, 적어도 3개의 근접 센서들과 전기적으로 소통하는 제어기는, 전기 경로를 통해 근접 센서들로부터 전기 신호들을 수신하고, 적어도 3개의 근접 센서들 아래의 표면 피처들과 적어도 3개의 근접 센서들 사이의 거리들을 결정하고, 거리들이 외도된 범위 외부에 있는 경우에, 알람을 제공한다. 알람은, 웨이퍼 오정렬의, 가청 표시(예컨대, 사이렌), 시각 표시(예컨대, 플래싱 광, 디스플레이 상의 이미지), 또는 이들의 조합을 제공할 수 있다. 제어기는, 거리들이 의도된 범위 외부에 있거나 또는 웨이퍼가 오정렬된 경우에, 웨이퍼의 프로세싱을 인터럽트(interrupt)할 수 있다.
[0049] 제어기는, 단일 보드 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 서버, 메인프레임, 패드, 태블릿, ASIC(application specific integrated circuit), 또는 본 기술분야에 알려져 있는 다른 아날로그 및 디지털 전자 회로일 수 있는 컴퓨터일 수 있다. 제어기는, 근접 센서들로부터 전자 신호들을 수신할 수 있고, 후속 계산들 및 결정들을 위해 사용될 수 있는 데이터 획득을 수행할 수 있고, 모터들, 액추에이터들, 밸브들, 및 다른 컴포넌트들에 전자 신호들을 전송할 수 있다. 컴퓨터는, 프로그램들, 획득된 데이터, 및 계산된 값들을 저장하기 위한 일시적인(transitory) 및 비-일시적인 메모리를 포함할 수 있다. 제어기는 또한, 근접 센서들과 전기적으로 소통하는 그리고 근접 센서들에 연결된 다양한 계측기들과 통신할 수 있고 상호작용할 수 있다. 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체는, 비-일시적인 컴퓨터 메모리, 예컨대 하드 드라이브들, 광학 드라이브들(CD, DVD, 블루-레이), 플래시 드라이브들, 및 다른 탈착식 또는 비-탈착식 메모리일 수 있다.
[0050] 다양한 실시예들에서, 서셉터는, 서셉터 플레이트 상단 표면(212), 서셉터 플레이트 바닥 표면(217)을 포함하고 서셉터 플레이트 상단 표면(212)과 서셉터 플레이트 바닥 표면(217) 사이의 두께를 갖는 서셉터 플레이트(210)를 포함한다. 서셉터 플레이트 상단 표면(212)은, 위에 배치된 오브젝트들을 지지할 수 있는 실질적으로 수평인 평면을 형성한다. 서셉터 플레이트 바닥 표면(217)은, 서셉터 플레이트 상단 표면(212)과 대향하고, 서셉터 플레이트 상단 표면(212)과 실질적으로 평행할 수 있다.
[0051] 다양한 실시예들에서, 서셉터는, 서셉터 플레이트(210)의 중심에 위치될 수 있고 서셉터(200)의 회전의 축(50)을 정의할 수 있는 지지 포스트(220)를 더 포함할 수 있다. 지지 포스트(220)는, 서셉터 플레이트(210)에 부착된 별개의 컴포넌트일 수 있거나, 또는 지지 포스트(220) 및 서셉터 플레이트(210) 양자 모두가 (예컨대, 캐스팅(casting) 및/또는 머시닝(machining)에 의해) 동일한 피스(piece)의 재료로 제조된 경우에는, 서셉터 플레이트(210)의 일체형 부분일 수 있다.
[0052] 다양한 실시예들에서, 서셉터는, 전도성 재료들(예컨대, 금속들), 비-전도성 재료들(예컨대, 탄소, 그래파이트), 또는 이들의 조합들로 제조될 수 있다.
[0053] 다양한 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 리세스들(230)이, 서셉터 플레이트(210)의 서셉터 플레이트 상단 표면(212)에 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 리세스(들)(230)는, 서셉터 플레이트(210)의 두께 미만인 깊이, 웨이퍼가 놓일 수 있는 지지 면(235), 및 지지 면(235)의 주변부 주위의 벽을 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 리세스(들)는, 위에 배치된 웨이퍼의 에지를 지지할 수 있는 수평 레지(ledge)를 가질 수 있다.
[0054] 도 1a에서 도시된 바와 같은 몇몇 실시예들에서, 서셉터(200)의 상단 표면(212)에서의 리세스(230)는, 리세스(230)에서 지지되는 웨이퍼(300)가, 서셉터(200)의 상단 표면(212)과 실질적으로 평행한 상단 표면(320)을 갖도록 사이징된다(sized). 서셉터(200)의 상단 표면(212)과 동일 평면 상(coplanar)에 있는 상단 표면(320)을 갖는 웨이퍼는 또한, 상단 표면(212)과 동일한 높이에 있는 웨이퍼(300)라고 지칭될 수 있다.
[0055] 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 동일 평면 상"이라는 용어는, 웨이퍼의 상단 표면 및 서셉터 어셈블리의 상단 표면이 ± 0.2 mm 내에서 동일 평면 상에 있는 것을 의미한다. 몇몇 실시예들에서, 상단 표면들은, ± 0.15 mm, ± 0.10 mm, 또는 ± 0.05 mm 내에서 동일 평면 상에 있다.
[0056] 다양한 실시예들에서, 프로세싱 픽스처(100)는, 프로세싱 픽스처(100)의 바닥 표면(117)이, 서셉터의 상단 표면(212) 위에 있고 상단 표면(212)에 대해 실질적으로 평행하도록, 그리고, 서셉터(200)의 회전의 축 및/또는 중심이 프로세싱 픽스처의 중심선과 실질적으로 정렬되도록, 서셉터(200)와 공간적인 관계에 있다. 프로세싱 픽스처(100)의 바닥 표면(117)은, 거리(DG) 만큼, 서셉터(200)의 상단 표면(212)으로부터 분리되며, 이는, 2개의 표면들 사이에 갭을 형성한다.
[0057] 다양한 실시예들에서, 갭 거리(DG)는, 약 0.1 mm 내지 약 5.0 mm의 범위에 있거나, 또는 약 0.1 mm 내지 약 3.0 mm의 범위에 있거나, 또는 약 0.1 mm 내지 약 2.0 mm의 범위에 있거나, 또는 약 0.2 mm 내지 약 1.8 mm의 범위에 있거나, 또는 약 0.3 mm 내지 약 1.7 mm의 범위에 있거나, 또는 약 0.4 mm 내지 약 1.6 mm의 범위에 있거나, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm의 범위에 있거나, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.4 mm의 범위에 있거나, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.3 mm의 범위에 있거나, 또는 약 0.8 mm 내지 약 1.2 mm의 범위에 있거나, 또는 약 0.9 mm 내지 약 1.1 mm의 범위에 있거나, 또는 약 1 mm이다.
[0058] 다양한 실시예들에서, 갭 거리(DG)는, 서셉터(200)를 상승시키고 그리고/또는 하강시킴으로써 조정될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 프로세싱 챔버에서의 서셉터(200)의 높이는, 서셉터 지지 포스트(220)와 동작적으로 연관된 높이 조정 디바이스로 조정될 수 있다.
[0059] 다양한 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 근접 센서(들)(130)는, 센서의 동작 면과 동작 센서 면(137) 아래에 위치된 표면 사이의 거리에 관련된 전기 신호를 생성할 수 있는 용량성 또는 유도성 변위 센서(들)일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 근접 센서는, 서셉터 상단 표면(212), 리세스 지지 면(235), 또는 적어도 부분적으로 리세스(230)에 또는 서셉터 상단 표면(212) 상에 위치된 웨이퍼의 상단 면일 수 있는, 동작 센서 면(137)과 직접적으로 대향하는 표면과, 동작 센서 면(137) 사이의 측정된 거리에 대해 비례하는, 전류 및/또는 전압을 포함할 수 있는 신호를 생성할 수 있다. 근접 센서(130)의 동작 센서 면(137)이, 프로세싱 픽스처(100)의 바닥 표면(117)과 동일한 높이이거나 또는 바닥 표면(117)과 일직선 상(even)에 있고, 서셉터 상단 표면(212)의 적어도 일부와 대향하는 몇몇 실시예들에서, 측정된 거리는 갭 거리(DG)와 동등할 수 있다. 근접 센서(130)의 동작 센서 면(137)이, 프로세싱 픽스처(100)의 바닥 표면(117)과 동일한 높이가 아니거나 또는 바닥 표면(117)과 일직선 상에 있지 않은 몇몇 실시예들에서, 측정된 거리로부터 갭 거리(DG)를 계산하기 위해, 오프셋(offset)이 포함될 수 있다.
[0060] 다양한 실시예들에서, 용량성 변위 센서들은, 약 0.1 mm 내지 약 5.0 mm의 갭 거리 범위에 대해, 약 0.2 nm 내지 약 28 nm의 감도 범위를 가질 수 있거나, 또는 약 0.1 mm 내지 약 2.0 mm의 갭 거리 범위에 대해, 약 0.2 nm 내지 약 12 nm의 감도 범위를 가질 수 있거나, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.25 mm의 갭 거리 범위에 대해, 약 0.8 nm 내지 약 7 nm의 감도 범위를 가질 수 있으며, 여기에서, 감도는 측정 범위에서의 수직 분해능(resolution)일 수 있다.
[0061] 도 1b는, 서셉터의 틸트를 나타내는, 프로세스 픽스처 및 서셉터의 예시적인 실시예의 측면도를 예시한다. 동작 동안에 그리고 시간에 걸쳐, 서셉터는, 얼마간의 뒤틀림(warping), 새깅(sagging), 정렬에서의 변화들, 또는 서셉터 플레이트 형상 및/또는 치수들의 다른 변형을 경험할 수 있다. 서셉터 플레이트 형상 및/또는 치수들에서의 이들 변화들은, 예컨대 프로세싱 온도들에서의 변화들로 인해, 일시적일 수 있거나, 또는, 예컨대 지지 포스트(220) 상의 서셉터 플레이트(210)의 부적절한 탑재, 또는 비탄성(inelastic) 응력들 및/또는 스트레인(strain)들로 인해, 영구적일 수 있다.
[0062] 몇몇 실시예들에서, 서셉터 플레이트 정렬, 형상, 및/또는 치수들에서의 그러한 변화들은, 동작 센서 면(137)과 대향하는 표면과 동작 센서 면(137) 사이의 갭 거리(DG1, DG2, DG3)를 측정하는 하나 또는 그 초과의 근접 센서들(130)에 의해 검출될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 갭 거리들(DG1, DG2, DG3)의 측정된 값들에서의 차이들은, 서셉터 플레이트가 틸팅된 것을 나타낼 수 있고, 틸팅의 각도(θT)는, 측정된 갭 거리들(DG1, DG2, DG3)에서의 차이들과 근접 센서들(130)의 알려져 있는 포지셔닝 사이의 관계로부터 계산될 수 있다. 미리 결정된 임계치 값보다 더 큰 틸팅의 각도(θT)는, 예컨대, 서셉터가 허용오차(tolerance) 외부에 있고, 서비싱되거나 또는 교체될 필요가 있는 것을 알람에 의해 나타내기 위해 사용될 수 있다.
[0063] 도 2a는, 서셉터 플레이트의 리세스 내의 웨이퍼의 부적절한 시팅을 나타내는, 프로세스 픽스처(100) 및 서셉터(200)의 부분의 예시적인 실시예의 측면도를 예시한다. 웨이퍼가 리세스(230)에 부적절하게 배치되는 경우에, 웨이퍼(300)의 에지는, 리세스(230)의 지지 면(235) 상에 놓일 수 있고, 웨이퍼(300)의 표면은, 리세스의 에지(239) 상에 놓일 수 있고, 그에 따라, 웨이퍼는 경사져 있게 될 수 있고, 적어도 부분적으로 리세스(230) 외부에 있게 될 수 있다.
[0064] 다양한 실시예들에서, 적어도 하나의 근접 센서는, 웨이퍼(300)를 포함할 수 있는 리세스(230)의 적어도 일부 위를 적어도 일시적으로 통과하는 위치에서, 프로세스 픽스처(100)에 위치될 수 있다. 적어도 하나의 근접 센서는, 웨이퍼가 리세스와 동일한 높이에 있던 경우에 측정될 값과 상이한 갭 거리를 검출할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 적어도 하나의 근접 센서는, 리세스의 리세스 중앙 3분점(middle third)을 가로지를 수 있다.
[0065] 다양한 실시예들에서, 웨이퍼가 리세스와 실질적으로 동일 평면 상에 있는 경우의 예측된 값과, 측정된 갭 거리를 비교함으로써, 웨이퍼가 리세스와 실질적으로 동일 평면 상에 있는지가 결정될 수 있다.
[0066] 도 2b는, 서셉터 플레이트(210)의 리세스 내의 웨이퍼의 부적절한 시팅을 나타내는, 프로세스 픽스처(100) 및 동작적으로 연관된 서셉터(200)의 예시적인 실시예의 컷-어웨이(cut-away) 측면도를 예시한다. 프로세스 픽스처(100)의 부분 및 서셉터(200)의 부분은, 서셉터(200)의 상이한 부분들 위에 위치된 개구들(120)에 보유된 네(4)개의 근접 센서들의 배치를 나타낸다. 실시예에서, 제 1 근접 센서(131)는, 회전의 축(50)으로부터 가장 멀리, 그리고 서셉터(200) 및 프로세스 픽스처(100)의 외측 에지에 가장 가까이 위치되고, 제 1 갭 거리(DG1)를 측정하고, 제 2 근접 센서(132)는, 센서(132)가 하나 또는 그 초과의 리세스들 위를 통과하도록, 동작적으로 연관된 서셉터(200)에서의 하나 또는 그 초과의 리세스들(230)의 중심 부분과 대략적으로 일치하는, 프로세싱 픽스처(100)에서의 위치에 위치되고, 제 2 갭 거리(DG2)를 측정한다. 제 3 근접 센서(133)는, 회전의 축(50)에 가장 가까이, 그리고 서셉터(200) 및 프로세싱 픽스처(100)의 에지로부터 가장 멀리 위치되고, 제 3 갭 거리(DG3)를 측정하고, 제 4 근접 센서(134)는, 제 3 근접 센서(133)와 제 2 근접 센서(132) 사이에 위치되고, 여기에서, 제 4 근접 센서(134)는, 하나 또는 그 초과의 리세스들(230)의 벽(237)과 대략적으로 일치하는, 프로세싱 픽스처(100)에서의 위치에 위치되고, 제 4 갭 거리(DG4)를 측정한다.
[0067] 다양한 실시예들에서, 근접 센서들(131, 132, 133, 134)은, 근접 센서들로부터 전기 신호를 검출할 수 있고, 갭 거리들(DG1, DG2, DG3, DG4)을 계산할 수 있어, 서셉터 플레이트(210)가 프로세싱 픽스처(100)의 바닥 표면에 대해 평행한지, 그리고/또는 웨이퍼(300)가 리세스(230) 내에 적절하게 시팅되었는지를 결정할 수 있는, 계측기 및/또는 제어기와 전기적으로 소통할 수 있다.
[0068] 다양한 실시예들에서, 제어기는, 전기 경로를 통해 전기 신호들을 수신할 수 있고, 전기 신호들로부터 거리 값들을 결정할 수 있다. 거리 값들은, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수 있고, 그리고/또는 거리 값들을 측정하고 대략 실시간으로 비교하기 위해 사용될 수 있다.
[0069] 다양한 실시예들에서, 기저선 갭 거리 및 측정된 갭 거리들은, 후속 계산들 및 통계 분석을 위해, 비-일시적인 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다.
[0070] 비-제한적인 예로서, 서셉터 플레이트(210)의 평행한 상단 표면(212), 및 서셉터 플레이트(210)의 상단 표면(212)과 동일한 높이인 적절하게 시팅된 웨이퍼는, 근접 센서들(131, 132, 133, 134)에 대해, 예측된 허용오차들 및 변동들 내에서 DG1 = DG2 = DG3 = DG4인 거리 값들을 생성할 수 있다. 대조적으로, 웨이퍼가 적절하게 시팅되지 않도록, 웨이퍼가 리세스(230) 내에 적절하게 배치되지 않은 경우에, 리세스들 위를 통과하는 근접 센서(132)는, DG2 ≠ DG1 및/또는 DG3이도록, 웨이퍼가 동일 높이에 있는 경우에 예측된 값보다 더 작거나 또는 더 큰 거리 값과 동일시(equates)되는 전기 신호를 제공할 수 있다. 유사하게, 시팅되지 않은 웨이퍼는 예측된 것보다 더 작은 거리 값을 생성할 수 있고, 이는, 웨이퍼의 에지가 서셉터 플레이트(210)의 상단 표면(212) 위에 있기 때문이다. 하나 또는 그 초과의 리세스들(230)의 벽(237)과 대략적으로 일치하는 근접 센서(134)는, DG4 ≤ DG1 및/또는 DG3이도록, 웨이퍼가 동일 높이인 경우에 예측된 값보다 더 작은 거리 값과 동일시되는 전기 신호를 제공할 수 있다. 실시예에서, 제어기는 또한, DG4 및 DG2의 측정된 값들을 비교할 수 있고, 그에 따라, DG4 ≠ DG2인 경우에, 웨이퍼가 적절하게 시팅되지 않은 것을 나타낸다.
[0071] 도 3은, 반경(RS) 및 도시된 여섯(6)개의 리세스들(230)을 갖는 서셉터(200)의 예시적인 실시예의 상면도를 예시하며, 그 상면도에서, 서셉터 플레이트(210)의 상단 표면(212) 및 리세스들(230)의 지지 면들(235)을 볼 수 있다. 서셉터가 회전함에 따라, 하나 또는 그 초과의 근접 센서들이 상단 표면(212) 주위에서 트레이싱(trace)할 수 있는 경로(들)이 점선들로 도시된다. 하나 또는 그 초과의 근접 센서(들)가, 모니터링되도록 의도된, 서셉터(200)의 피처들과 일치하는, 회전의 축(50)으로부터 미리 결정된 방사상 거리에서, 동작적으로 연관된 프로세싱 픽스처(미도시)에 위치될 수 있다.
[0072] 다양한 실시예들에서, 내측 직경을 갖는 하나 또는 그 초과의 리세스들이, 서셉터 주위에서 원주에 배열될 수 있으며, 여기에서, 하나 또는 그 초과의 리세스(들)의 중심(들)은, 서셉터의 회전의 축으로부터 거리(RR)에 위치될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 리세스(들)의 중심에 대한 거리(RR)는, 근접 센서 및 개구에 대한 서셉터의 회전의 축(50)으로부터의 거리(R2)와 대략적으로 동등하고, 따라서, 근접 센서는, 서셉터가 회전함에 따라, 리세스(들)의 중심 위로 통과한다.
[0073] 실시예에서, 도 3에서 도시된 바와 같이, 개구 및 근접 센서는, 다른 표면 피처들에 의해 인터럽트되지 않을 수 있고 리세스들을 넘어서 있는, 서셉터 플레이트(210)의 상단 표면(212)의 부분과 일치하는, 서셉터(200)의 회전의 축(50)으로부터 거리(R1)에 있는, 동작적으로 연관된 프로세싱 픽스처에서의 위치에 위치될 수 있다. 회전의 축(50)으로부터 거리(R1)에 위치된 근접 센서는, 프로세싱 픽스처 및 서셉터 플레이트(210)의 에지에 가장 근접할 수 있다.
[0074] 다양한 실시예들에서, 표면 피처들은 리세스들 및 리세스에서의 웨이퍼의 포지셔닝에 의해 생성되는 갭 거리 변화들을 포함할 수 있다.
[0075] 실시예에서, 도 3에서 도시된 바와 같이, 개구 및 근접 센서는, 대략 6개의 리세스들(230)의 중심과 적어도 일시적으로 일치할 수 있고 대략 6개의 리세스들(230)의 중심 위를 통과하는, 서셉터의 회전의 축(50)으로부터 거리(R2)에 있는, 동작적으로 연관된 프로세싱 픽스처에서의 위치에 위치될 수 있다.
[0076] 실시예에서, 도 3에서 도시된 바와 같이, 개구 및 근접 센서는, 다른 표면 피처들에 의해 인터럽트되지 않을 수 있고, 리세스들보다 더 근접한, 서셉터 플레이트(210)의 상단 표면(212)의 부분과 일치하는, 서셉터의 회전의 축(50)으로부터 거리(R3)에 있는, 동작적으로 연관된 프로세싱 픽스처에서의 위치에 위치될 수 있다. 회전의 축(50)으로부터 거리(R3)에 위치된 근접 센서는, 프로세싱 픽스처 및 서셉터 플레이트(210)의 에지에서 가장 멀 수 있고, 회전의 축(50)에 가장 근접할 수 있다.
[0077] 실시예에서, 도 3에서 도시된 바와 같이, 개구 및 근접 센서는, 6개의 리세스들(230)의 벽(237)과 적어도 일시적으로 일치할 수 있고, 그 벽(237)을 통해 통과하는, 서셉터의 회전의 축(50)으로부터 거리(R4)에 있는, 동작적으로 연관된 프로세싱 픽스처에서의 위치에 위치될 수 있다.
[0078] 또한, 도 3에 의해 나타낸 바와 같이, 개구들 및 근접 센서들은, 서셉터가 회전하는 경우에, 방사상 거리들(R1, R2, R3, 및 R4)에서 서셉터 주위의 동일한 경로들을 여전히 트레이싱하면서, 화살표들에 의해 도시된 바와 같이, 프로세싱 픽스처 주위에서 원주에 산재될(dispersed) 수 있다.
[0079] 도 3에서, 서셉터(200)가 원형 플레이트로서 도시되지만, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다른 형상들이 채용될 수 있고, 예컨대, 서셉터는 정사각형, 오각형, 육각형, 또는 다른 다각형 형상을 가질 수 있다.
[0080] 다양한 실시예들에서, 웨이퍼는 리세스들(230) 중 하나 또는 그 초과에 배치될 수 있고, 여기에서, 웨이퍼(들)는, 리세스들의 직경 미만인 외측 직경을 갖는다.
[0081] 도 4a는, 프로세스 픽스처 및 서셉터(200)의 예시적인 실시예의 정사영도를 예시하며, 여기에서, 프로세스 픽스처는 2개의 웨지(wedge)-형상의 섹션들(101, 102)을 포함한다. 다양한 실시예들에서, 서셉터는 하나 또는 그 초과의 리세스들을 가질 수 있고, 예컨대, 서셉터(200) 주위에 대칭적으로 배치된 여덟(8)개의 리세스들이 도 4a에서 도시된다. 근접 센서를 보유하도록 구성 및 치수화된 3개의 개구들이 섹션(101)에서 도시되고, 서셉터(200) 상으로 투영되는 각각의 개구의 일치하는 위치가 점선 원(295)으로 도시된다. 제 1 개구(121)는, 프로세싱 픽스처(100)의 중심선 및 서셉터의 회전의 축(50)으로부터 거리(R1)에 위치된다. 제 2 개구(122)는, 프로세싱 픽스처(100)의 중심선 및 서셉터의 회전의 축(50)으로부터 거리(R2)에 위치된다. 제 3 개구(123)는, 프로세싱 픽스처(100)의 중심선 및 서셉터의 회전의 축(50)으로부터 거리(R3)에 위치된다. 도 3에서 이전에 예시된 바와 같이, 개구들(120)에 위치된 근접 센서들은, 서셉터가 회전의 축(50)을 중심으로 회전함에 따라, 서셉터의 표면 위의 원형 모니터링 경로를 트레이싱할 것이고, 서셉터(200)의 서셉터 플레이트(210)의 상단 표면 상의 피처들과 센서의 동작 면 사이의 갭 거리를 측정할 것이다.
[0082] 다양한 실시예들에서, 섹션(102)은, 섹션(101)에서의 개구들에 부가될 수 있는 개구들을 포함할 수 있다.
[0083] 도 4a가, 프로세싱 픽스처의 동일한 섹션(101) 상의 직선에서 배열된 개구들(121, 122, 123)을 도시하지만, 다른 예시적인 실시예들에서, 근접 센서들 및 개구들 각각이 프로세싱 픽스처의 상이한 섹션 상에 위치될 수 있고, 그러나, 개구 및 센서가 상이한 방사상 거리들(R1, R2, 및 R3) 각각에 여전히 위치되는 경우에, 서셉터의 완전한 선회에 걸쳐, 근접 센서들에 의해, 동일한 원주 경로가 스캐닝될 것이다. 다양한 실시예들에서, 근접 센서들은, 약 10 mm/s 내지 약 150 mm/s, 또는 약 50 mm/s 내지 약 100 mm/s, 또는 약 55 mm/s 내지 90 mm/s, 또는 약 90 mm/s의 속도로 서셉터의 표면을 스캐닝할 수 있다.
[0084] 웨이퍼들의 사이즈가 증가되고, 처리량의 최대화가 요구되어, 다수의 웨이퍼들이 동시에 프로세싱됨에 따라, 서셉터 및 프로세스 픽스처 사이즈가 증가된다. 그러한 시스템들에서, 서셉터 플레이트를 따른 처짐(droop)의 기회, 뿐만 아니라, 웨이퍼가 지지부(예컨대, 지지 포스트, 리세스 레지들)의 위치로부터 벗어날 기회가 존재한다.
[0085] 도 4b는, 3개의 상이한 위치들에서의 갭 거리 측정들(DG1, DG2, DG3)이, 예컨대 재료 약화(fatigue), 과열, 또는 다른 플라스틱 변형들로 인한, 서셉터의 휨을 검출할 수 있는 예시적인 실시예를 예시한다. 다양한 실시예들에서, 서셉터의 선회의 적어도 일부 동안, 근접 센서들은, 서셉터의 상단 표면을 계속 스캐닝할 수 있고, 갭 거리에서의 변화들을 모니터링할 수 있고, 제어기는, DG1 > DG2 > DG3인지를 결정할 수 있다.
[0086] 다양한 실시예들에서, 적어도 3개의 개구들, 및 적어도 3개의 개구들 내에 보유된 적어도 3개의 근접 센서들은, 근접 센서들이 서셉터의 휨을 검출할 수 있도록, 직선으로 프로세싱 픽스처에 배열될 수 있다.
[0087] 도 4c는, 서셉터(200)의 상단 표면의 평면에 대한 슬롭을 나타내는 평면의 매핑을 예시한다. 다양한 실시예들에서, 직선을 형성하지 않는 3개 또는 그 초과의 근접 센서 위치들에서의 갭 거리가 동시에 획득될 수 있고, 3개의 값들이 평면을 계산하기 위해 사용되며, 여기에서, ax + by + cz = d이다. 3개 또는 그 초과의 동시적인 측정들 및 계산은, 서셉터가 특정 방향으로 틸팅되었는지, 그리고/또는 연관된 프로세싱 픽스처와 평행하지 않은지를 결정할 수 있다.
[0088] 다양한 실시예들에서, 적어도 3개의 개구들, 및 적어도 3개의 개구들 내에 보유된 적어도 3개의 근접 센서들은, 근접 센서들이, 서셉터의 틸팅을 검출하기 위한, 평면의 적어도 3개의 포인트들에 대한 측정들을 제공할 수 있도록, 삼각형 패턴으로 프로세싱 픽스처에 배열될 수 있다.
[0089] 도 5a 내지 도 5c는, 적어도 부분적으로 서셉터의 리세스(230)에 있는 웨이퍼들(300)에 대한 상이한 가능한 편심 위치들의 예들을 예시한다. 웨이퍼들(300)이 적어도, 리세스 내에 피팅되도록, 리세스의 내측 직경보다 약간 더 작은 외측 직경을 갖기 때문에, 웨이퍼가 위치들을 이동하기 위한 공간이 존재할 수 있다. 비-제한적인 예에서, 점선은, 서셉터가 회전함에 따라, 근접 센서가 스캐닝할 수 있는 대략적인 경로를 나타낸다. 근접 센서가 서셉터 표면 및 리세스를 스캐닝함에 따른, 갭 거리(DG)에 관련된 피처 높이의 그래프가, 가상적인(hypothetical) 웨이퍼 배열들 각각 위에 도시되며, 수직 점선들은, 표면 피처들에 대한 DG에서의 변화들로 인한 피처 높이에서의 변화들을 나타낸다.
[0090] 다양한 실시예들에서, 갭 거리에 대한 기저선 값은, 예컨대, 다른 표면 피처들에 의해 인터럽트되지 않고, 근접 센서의 동작 면에 대해 평행한 것으로 알려져 있는, 서셉터 플레이트 상단 표면의 부분과 같은 레퍼런스 포인트에서, 갭 거리를 측정함으로써 설정될 수 있다.
[0091] 전형적으로, 웨이퍼 에지들의 위치들은, 최적의 웨이퍼 배치 위치를 정의하는 리세스 벽들 및 리세스의 중심에 관하여 센터링될(centered) 수 있다.
[0092] 도 5a는, 웨이퍼가 적절하게 시팅되지 않고 경사의 각도를 갖도록, 적어도 부분적으로 리세스(230) 외부에 있는 웨이퍼(300)의 예를 예시한다. 그래프의 세그먼트 I에서 도시된 바와 같이, 실질적으로 수평인 서셉터의 상단 표면(212) 위를 통과하는 근접 센서는, 피처 높이들 및 DG에 대한 기저선을 제공할 수 있다. 그래프의 세그먼트 II에서 도시된 바와 같이, 근접 센서가 리세스(230)의 에지를 통과함에 따라, 센서는, 피처 높이에서의 감소를 나타내는, DG에서의 갑작스러운 증가를 검출할 수 있다. 그래프의 세그먼트 III에서 도시된 바와 같이, 근접 센서가, 편심적으로(eccentrically) 위치된 웨이퍼(300)의 에지에 도달함에 따라, 근접 센서는, 리세스의 상승된 에지에 대해 놓인 웨이퍼의 경사로 인한 피처 높이에서의 대략적으로 꾸준한(steady) 증가가 후속되는, 대략 웨이퍼 두께의, 피처 높이에서의 증가 및 DG에서의 감소를 검출한다. 웨이퍼가 근접 센서 아래에서 이동함에 따라, 틸팅되지 않은 웨이퍼는 피처 높이에서 어떠한 변화도 나타내지 않을 수 있으므로, 피처 높이에서 대략적으로 꾸준한(예컨대, 선형인) 증가를 검출하는 것은, 틸팅된 웨이퍼를 나타낼 수 있다. 측정된 피처 높이는, 리세스(230)의 에지 위로 연장되는 웨이퍼의 부분으로 인해, 서셉터의 상단 표면에 의해 세팅된 기저선 위로 증가될 수 있다. 근접 센서는, 센서가 웨이퍼의 트레일링(trailing) 에지 위를 통과한 후에, 상단 표면에 대한 기저선으로 다시 돌아가는, 피처 높이에서의 갑작스러운 감소를 검출할 수 있다.
[0093] 다양한 실시예들에서, 서셉터가 회전함에 따라, 선형으로 증가 또는 감소하는 갭 거리를 검출함으로써, 적어도 부분적으로 리세스 외부에 있는 웨이퍼가 결정될 수 있다.
[0094] 다양한 실시예들에서, 웨이퍼들 및 리세스들과 같은 표면 피처들은, 회전의 축을 중심으로, 상단 표면 및 하나 또는 그 초과의 리세스들을 포함하는 서셉터를 회전시키고, 회전의 축으로부터 하나 또는 그 초과의 방사상 거리들에서, 서셉터의 상단 표면과 근접 센서의 동작 면 사이의 갭 거리를 측정하고, 서셉터가 회전의 축을 중심으로 회전하는 동안에, 갭 거리에서의 변화들을 검출하고, 회전의 축으로부터 하나 또는 그 초과의 방사상 거리들에서 측정된 갭 거리들로부터, 하나 또는 그 초과의 표면 피처들의 위치를 결정함으로써, 검출될 수 있다.
[0095] 다양한 실시예들에서, 서셉터가 회전하는 동안에, 측정된 갭 거리는 기저선 갭 거리와 비교될 수 있고, 갭 거리에서의 증가는, 하나 또는 그 초과의 리세스들의 리딩 에지를 식별할 수 있다.
[0096] 다양한 실시예들에서, 대략적으로 리세스의 알려져 있는 깊이에 의해, 기저선 갭 거리보다 더 큰 갭 거리를 검출함으로써, 빈 리세스가 식별될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 리세스들 중 적어도 하나에서의 웨이퍼의 존재는, 서셉터의 특정 회전에 걸쳐, 기저선 갭 거리보다 더 크지만 리세스의 깊이보다 더 작은 갭 거리를 검출함으로써 식별될 수 있다.
[0097] 도 5b는, 리세스(230) 내에 시팅되고, 벽에 대하여 리세스의 측면에 위치된 웨이퍼(300)의 예를 예시한다. 그래프의 세그먼트 I에서 도시된 바와 같이, 실질적으로 수평인 서셉터의 상단 표면(212) 위를 통과하는 근접 센서는, 피처 높이들 및 DG에 대한 기저선을 제공할 수 있다. 그래프의 세그먼트 II에서 도시된 바와 같이, 근접 센서가 리세스(230)의 에지를 통과함에 따라, 센서는, 피처 높이에서의 감소를 나타내는, DG에서의 갑작스러운 증가를 검출할 수 있다. 그래프의 세그먼트 III에서 도시된 바와 같이, 근접 센서가, 편심적으로 위치된 웨이퍼(300)의 에지에 도달함에 따라, 근접 센서는, 대략 웨이퍼 두께의, 피처 높이에서의 증가 및 DG에서의 감소를 검출한다. 부가하여, I에서의 기저선 피처 높이와 III에서의 웨이퍼 위를 통과하는 경우의 피처 높이 사이의 차이는, 웨이퍼가 서셉터의 상단 표면(212)과 대략적으로 동일한 높이인지를 나타낼 수 있다. 그래프의 세그먼트 IV에서 도시된 바와 같이, 본 예에서, 웨이퍼가, 대략적으로 근접 센서가 통과하는, 리세스(230)의 벽에 대하여 있기 때문에, 근접 센서는, 웨이퍼(300)의 상단이 서셉터의 상단 표면(212) 아래에 있는 거리와 동등한, 피처 높이에서의 약간의 증가를 검출할 수 있다.
[0098] 도 5c는, 리세스의 중심으로부터 대각선으로 벗어나, 벽에 대하여 위치된 웨이퍼(300)의 예를 예시한다. 그래프의 세그먼트 II에서 도시된 바와 같이, 근접 센서가 리세스(230)의 에지를 통과함에 따라, 센서는, 피처 높이에서의 감소를 나타내는, DG에서의 갑작스러운 증가를 검출할 수 있다. 본 예에서, 웨이퍼와 리세스 벽 사이의 단지 최소의 갭이 도시되기 때문에, 근접 센서의 횡방향(lateral) 공간적인 분해능에 따라, 근접 센서가 공간을 검출하지 못할 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 근접 센서는, 대략적으로 전기장 사이즈와 동등한 횡방향 공간적인 분해능을 가질 수 있고, 근접 센서의 감지 영역 하에서 타겟에 대한 평균 거리를 측정하고, 예컨대, 근접 센서는, 약 2.5 mm와 동등한 또는 그 미만의, 또는 약 1.5 mm와 동등한 또는 그 미만의, 또는 약 1.1 mm와 동등한 또는 그 미만의 횡방향 공간적인 분해능을 가질 수 있으며, 횡방향 공간적인 분해능은, 근접 센서의 감지 영역의 치수들에 따라 좌우될 수 있다. 그래프의 세그먼트 III에서 도시된 바와 같이, 근접 센서가 웨이퍼(300)의 에지를 통과함에 따라, 센서는, 피처 높이에서의 감소를 나타내는, DG에서의 갑작스러운 증가를 검출할 수 있으며, 그 후에, 그래프의 세그먼트 IV에서 도시된 바와 같이, 기저선 값으로 다시 돌아가는 증가가 후속될 수 있다.
[0099] 다양한 실시예들에서, 회전 동안에, 대략적으로, 리세스의 중심을 통과하는 근접 센서는, 웨이퍼의 양측에 대한 공간의 사이즈를 검출할 수 있고, 서셉터 상단 표면 및 리세스 벽들에 관하여 웨이퍼의 위치의 대략적인 편심을 계산할 수 있다. 웨이퍼 위치의 편심은, 리세스의 리딩 에지의 식별과 리세스에서의 웨이퍼의 존재의 식별 사이에, 서셉터에 의해 횡단된 횡방향 거리를 측정함으로써 결정될 수 있다.
[00100] 다양한 실시예들에서, 예컨대, 웨이퍼들의 로딩 또는 언로딩을 위해 서셉터가 정지(stop)하는 경우, 서셉터의 회전은 간헐적(intermittent)일 수 있고, 서셉터의 상단 표면과 근접 센서의 동작 면 사이의 갭 거리들의 측정은, 서셉터가 회전하고 있는 경우에 실시될 수 있다.
[00101] 다양한 실시예들에서, 서셉터의 회전은 연속적일 수 있고, 서셉터의 상단 표면과 근접 센서의 동작 면 사이의 갭 거리들의 측정은 연속적일 수 있다.
[00102] 도 6은, 원자 층 증착(ALD)을 위해 가스(들)를 도입할 수 있는 주입기(400)를 포함하는 프로세스 픽스처를 예시한다. 주입기는, 서셉터와 주입기 사이의 갭으로부터 가스들을 진공배기시키거나 또는 전달하도록 구성 및 치수화될 수 있고 순차적으로 배열될 수 있는 일련의 채널들을 포함할 수 있다. 그러한 프로세싱 픽스처/주입기는 또한, 가스 샤워헤드라고 지칭될 수 있다.
[00103] 다양한 실시예들에서, 채널들은 동작 시퀀스로 배열될 수 있으며, 여기에서, 갭에 반응성 가스를 전달하는 채널은, 가스 전달 채널의 적어도 양측에서 가스들을 진공배기시키는 채널들을 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 가스들을 진공배기시키는 채널은, 반응물 가스를 전달하는 채널을 둘러쌀 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 비-반응성 퍼지 가스를 전달하는 채널은, 가스들을 진공배기시키는 적어도 하나의 채널에 인접할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 비-반응성 퍼지 가스를 전달하는 채널은, 가스들을 진공배기시키는 채널을 둘러쌀 수 있다.
[00104] 다양한 실시예들에서, 근접 센서들을 위한 하나 또는 그 초과의 개구(들)는, 예컨대, 가스 전달 채널 내에, 진공배기 채널 내에, 또는 2개의 채널들을 분리시키는 벽 내에서와 같이, ALD 주입기의 상이한 부분들에 위치될 수 있다.
[00105] 실시예에서, 개구 및 센서는, 상이한 채널에서 진입하는 반응성 증착 가스들이, 센서의 동작 면 상에 증착되는 것을 방지하거나 또는 감소시키기 위해, 퍼지 가스를 전달하는 가스 전달 채널 내에 위치될 수 있다. 근접 센서의 동작 면 상의 의도되지 않은 재료 층들의 형성은, 센서의 전기 특성들을 변화시킬 수 있고, 측정된 거리 값들에 영향을 미칠 수 있으며, 이는, 근접 센서가 오작동하게 만들 수 있다.
[00106] 몇몇 실시예들에서, ALD 주입기에서의 개구 및 센서는, 적어도 진공배기 채널에 의해, 가스 전달 채널로부터 분리될 수 있다.
[00107] 몇몇 실시예들에서, ALD 주입기에서의 개구 및 센서는, 적어도 퍼지 가스 채널 및 진공배기 채널에 의해, 가스 전달 채널로부터 분리될 수 있다.
[00108] 도 6에서 예시된 바와 같은 비-제한적인 예는, (좌측에서 우측으로) 주입기의 주변부에서의 가스 진공배기 채널(455), 가스 진공배기 채널(455)에 인접한 퍼지 가스 채널(445), 퍼지 가스 채널(445)에 인접한 가스 진공배기 채널(455), 가스 진공배기 채널(455)에 인접한, 반응물 가스(A)를 전달하기 위한 반응물 가스 채널(425), 반응물 가스 채널(425)에 인접한 가스 진공배기 채널(455), 가스 진공배기 채널(455)에 인접한 퍼지 가스 채널(445), 퍼지 가스 채널(445)에 인접한 가스 진공배기 채널(455), 가스 진공배기 채널(455)에 인접한, 반응물 가스(B)를 전달하기 위한 반응물 가스 채널(435), 반응물 가스 채널(435)에 인접한 가스 진공배기 채널(455), 가스 진공배기 채널(455)에 인접한 퍼지 가스 채널(445), 및 최우측에서, 퍼지 가스 채널(445)에 인접한 가스 진공배기 채널(455)을 포함할 수 있다.
[00109] 다양한 실시예들에서, 센서를 위한 개구(120)는, 인접한 퍼지 가스 채널(445)로부터 가스 진공배기 채널(455)을 분리시키는 벽에 위치될 수 있고, 여기에서, 퍼지 가스 채널(445)은 개구보다 반응물 가스 채널(425, 435)에 더 근접하다. 반응물 가스 채널(425, 435)로부터, 퍼지 가스 채널(445)의 먼 측 상에 개구(120)를 배치하는 것은, 반응성 가스들이, 개구(120)에 보유된 근접 센서의 동작 면에 도달하는 것을 방지하거나 또는 감소시키는, 비-반응성 가스들의 스크린을 제공한다.
[00110] 다양한 실시예들에서, 도 6에서 도시된 바와 같이, 센서를 위한 개구(120)는, 인접한 퍼지 가스 채널(445)로부터 가스 진공배기 채널(455)을 분리시키는 벽에 위치될 수 있으며, 여기에서, 가스 진공배기 채널(455)은 개구(120)보다 반응물 가스 채널(425, 435)에 더 근접하다. 반응물 가스 채널(425, 435)로부터, 가스 진공배기 채널(455)의 먼 측 상에 개구(120)를 배치하는 것은, 반응성 가스(들)가, 개구(120)에 보유된 근접 센서의 동작 면에 도달하는 것을 방지하거나 또는 감소시키기 위해, 반응물 가스(들)가 진공배기되게 허용한다.
[00111] 다양한 실시예들에서, 도 6에서 도시된 바와 같이, 센서를 위한 개구(120)는, 퍼지 가스 채널(445)에 위치될 수 있고, 따라서, 퍼지 가스는, 개구(120)에 보유된 근접 센서의 동작 면 바로 위에서 유동한다. 퍼지 가스 채널(445)에 개구(120)를 배치하는 것은, 반응성 가스들이, 개구(120)에 보유된 근접 센서의 동작 면에 도달하는 것을 방지하거나 또는 감소시키는, 비-반응성 가스의 스크린을 제공한다.
[00112] 실시예에서, 프로세스 픽스처는, 적어도 11개의 채널들을 포함하는, 원자 층 증착을 위한 주입기이며, 여기에서, 채널들 중 적어도 3개는 퍼지 가스를 전달하고, 적어도 3개의 개구들 및 적어도 3개의 근접 센서들은, 퍼지 가스 채널들 내에 위치된다.
[00113] 실시예에서, 프로세스 픽스처는, 적어도 11개의 채널들을 포함하는, 원자 층 증착을 위한 주입기이며, 여기에서, 2개의 채널들은 반응물 가스를 전달하고, 채널들 중 적어도 3개는 퍼지 가스를 전달하고, 적어도 6개의 채널들은, 가스들을 진공배기시키도록 진공 하에 있고, 벽은 인접한 채널들을 분리시키고, 적어도 3개의 개구들 및 적어도 3개의 근접 센서들은, 진공 채널과 퍼지 가스 채널 사이의 벽들 내에 위치된다.
[00114] 도 7은, 반응성 가스들(A 및 B), 퍼지 가스(P)를 전달하기 위한, 그리고 진공(V)에 의해 가스들을 진공배기시키기 위한, 실질적으로 평행한 채널들의 순차적인 배열을 나타내는, ALD 주입기(400)의 예시적인 실시예의 단면도를 예시한다. 도관들(440)은, 퍼지 가스(P) 채널들에 퍼지 가스를 전달하고, 도관(450)은, 진공(V) 채널들에 연결되고, 진공(V) 채널들과 유체 소통한다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 이러한 점에서 사용되는 "실질적으로 평행한 채널들"이라는 용어는, 가스 채널들의 세장형(elongate) 축이 동일한 일반적인 방향으로 연장되는 것을 의미한다. 가스 채널들의 평행성에서 약간의 불완전성(imperfection)이 존재할 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.
[00115] 도 8에서 예시된 바와 같은 주입기의 비-제한적인 예는, 원형 주입기 주위에 패턴으로 배열된, 웨지-형상의 반응물 가스 채널들(425, 435)을 둘러싸는 복수의 가스 진공배기 채널들(455), 및 가스 진공배기 채널들(455) 사이에 위치된 웨지-형상의 퍼지 가스 채널들(445)을 포함할 수 있다. 반응물 가스 채널(425)은 반응물 가스(A)를 전달할 수 있고, 반응물 가스 채널(435)은 반응물 가스(B)를 전달할 수 있다.
[00116] 다양한 실시예들에서, 센서를 위한 개구들(120)은, 퍼지 가스 채널(445) 내에, 그리고/또는 인접한 퍼지 가스 채널(445)로부터 가스 진공배기 채널(455)을 분리시키는 벽에 위치될 수 있다. 가스 진공배기 채널(455)에 의해 반응물 가스 채널(425, 435)로부터 분리되고, 퍼지 가스 채널(445) 내에 개구(120)를 배치하는 것은, 반응성 가스들이, 개구(120)에 보유된 근접 센서의 동작 면에 도달하는 것을 방지하거나 또는 감소시키는 비-반응성 가스의 스크린을 제공한다.
[00117] 다양한 실시예들에서, 개구들(120) 및 근접 센서들(130)은, 직선으로, 삼각형 패턴으로, 또는 랜덤 패턴으로 배열될 수 있다. 근접 센서들이 주입기의 표면과 완벽하게 동일한 높이가 아닌 경우에, DG의 임의의 계산들에 오프셋 양이 포함될 수 있다.
[00118] 실시예들은, 높이에서 변화들을 검출하고, 챔버에서 웨이퍼 정합(registration) 픽스처들의 위치들에 관하여 웨이퍼 에지들의 횡방향 위치를 기록하고, 리세스에서의 웨이퍼의 포지셔닝을 결정하기 위해, 근접 센서를 사용하는 방법에 관한 것이다.
[00119] 본 발명의 실시예들의 프로세스들, 재료들, 및 디바이스들이, 포토레지스트를 위해 현재 알려져 있는 프로세스들, 재료들, 및 디바이스들에 비해 수개의 이점들을 제공한다는 것이 인식될 것이다.
[00120] 본원에서 본 발명이 특정한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 이들 실시예들이, 단지, 본 발명의 애플리케이션들 및 원리들을 예시할 뿐이라는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서, 본 발명의 재료, 방법, 및 장치에 대해, 다양한 변형들 및 변화들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명이, 첨부된 청구항들 및 이들의 등가물들의 범위 내에 속하는 변형들 및 변화들을 포함하도록 의도된다.

Claims (15)

  1. 기판 지지부 또는 캐러셀(carousel)에서 웨이퍼들을 위치시키고 검출하기 위한 장치로서,
    프로세싱 픽스처(fixture) 바닥 표면을 갖는 프로세싱 픽스처 바디를 포함하는 프로세싱 픽스처 ― 상기 프로세싱 픽스처 바디에 적어도 3개의 개구들이 있음 ―;
    상기 프로세싱 픽스처 바디에서의 개구들 중 적어도 3개의 개구 내에 보유된 적어도 3개의 근접 센서(proximity sensor)들; 및
    회전의 축을 정의하는 지지 포스트(support post)에 연결된 서셉터(susceptor) 플레이트를 포함하는 서셉터 ― 상기 서셉터 플레이트는 상단 표면, 및 회전의 축으로부터 거리(RR)에 위치되는 하나 이상의 리세스들을 가짐 ―를 포함하며,
    상기 서셉터 플레이트 상단 표면은, 상기 프로세싱 픽스처 바닥 표면으로부터 갭 거리(DG) 만큼 분리되고,
    적어도 3개의 근접 센서들 각각은, 상기 서셉터 플레이트 상단 표면에 대해 실질적으로 평행한 동작 면(operative face)을 갖고,
    제 1 개구는 상기 회전의 축으로부터 거리(R1)에 위치되고, 제 2 개구는 상기 회전의 축으로부터 거리(R2)에 위치되고, 제 3 개구는 상기 회전의 축으로부터 거리(R3)에 위치되고, R2 = RR이고, R1 > R2 > R3이고,
    상기 근접 센서들은 용량성 변위(displacement) 센서들이며, 0.1 mm 내지 5.0 mm의 갭 거리 범위에 대해 0.2 nm 내지 28 nm의 감도(sensitivity) 범위를 갖는,
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 픽스처 바디는, 4개의 개구들, 및 상기 4개의 개구들 내에 보유된 4개의 근접 센서들을 포함하며, 제 4 개구는, 상기 회전의 축으로부터 거리(R4)에 위치되고, R2 > R4 > R3인,
    장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 근접 센서들과 전기적으로 소통하는 제어기를 더 포함하며, 상기 제어기는, 전기 경로를 통해 전기 신호들을 수신하고, 상기 적어도 3개의 근접 센서들과, 상기 적어도 3개의 근접 센서들 아래의 표면 피처(feature)들 사이의 거리들을 결정하고, 상기 거리들이, 의도된 범위 외부에 있는 경우에, 알람(alarm)을 제공하는,
    장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 개구들, 및 상기 적어도 3개의 개구들 내에 보유된 적어도 3개의 근접 센서들은, 상기 근접 센서들이 상기 서셉터의 휨(bowing)을 검출할 수 있도록, 직선으로 상기 프로세싱 픽스처에 배열되는,
    장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 개구들, 및 상기 적어도 3개의 개구들 내에 보유된 적어도 3개의 근접 센서들은, 상기 근접 센서들이 상기 서셉터의 틸팅(tilting)을 검출하기 위한 측정(measurement)들을 제공할 수 있도록, 삼각형 패턴으로 상기 프로세싱 픽스처에 배열되는,
    장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 픽스처는 원자 층 증착을 위한 주입기인,
    장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전의 축은 상기 프로세싱 픽스처의 중심 포인트와 정렬되는,
    장치.
  8. 기판 지지부 또는 캐러셀에서 웨이퍼들을 위치시키고 검출하기 위한 장치로서,
    프로세싱 픽스처 상단 표면, 상기 프로세싱 픽스처 상단 표면과 반대쪽의 프로세싱 픽스처 바닥 표면, 상기 프로세싱 픽스처 상단 표면과 상기 프로세싱 픽스처 바닥 표면 사이의 두께, 및 상기 프로세싱 픽스처 바닥 표면에서의 3개 또는 그 초과의 개구들을 갖는 프로세싱 픽스처 바디를 포함하는 프로세싱 픽스처;
    서셉터 ― 상기 서셉터는,
    서셉터 플레이트 상단 표면, 상기 서셉터 플레이트 상단 표면에 형성되는 하나 이상의 리세스들, 상기 서셉터 플레이트 상단 표면과 반대쪽의 서셉터 플레이트 바닥 표면, 및 상기 서셉터 플레이트 상단 표면과 상기 서셉터 플레이트 바닥 표면 사이의 두께를 갖는 서셉터 플레이트로서, 상기 서셉터 플레이트 상단 표면 및 상기 프로세싱 픽스처 바닥 표면은 실질적으로 평행하고, 상기 서셉터 플레이트 상단 표면은, 상기 프로세싱 픽스처 바닥 표면으로부터 갭 거리(DG) 만큼 분리된, 서셉터 플레이트, 및
    상기 서셉터의 회전의 축을 정의하는, 상기 서셉터 플레이트에 부착된(affixed) 지지 포스트로서, 상기 하나 이상의 리세스들은 상기 회전의 축으로부터 거리(RR)에 있는, 지지 포스트를 포함함 ―; 및
    상기 갭 거리를 측정하는 3개 또는 그 초과의 용량성 변위 센서들을 포함하며,
    상기 3개 또는 그 초과의 용량성 변위 센서들 각각은, 상기 프로세싱 픽스처 바닥 표면에서의 상기 3개 또는 그 초과의 개구들 중 하나 내에 보유되고, 상기 3개 또는 그 초과의 용량성 변위 센서들 각각은, 상기 서셉터 플레이트 상단 표면에 대해 실질적으로 평행한 동작 면을 갖고, 상기 용량성 변위 센서들 각각은 0.1 mm 내지 5.0 mm의 갭 거리 범위에 대해 0.2 nm 내지 28 nm의 감도 범위를 갖고,
    상기 3개 또는 그 초과의 용량성 변위 센서들 중 제 1 용량성 변위 센서는, 상기 회전의 축으로부터 거리(R1)에 위치되고, 상기 3개 또는 그 초과의 용량성 변위 센서들 중 제 2 용량성 변위 센서는, 상기 회전의 축으로부터 거리(R2)에 위치되고, 상기 3개 또는 그 초과의 용량성 변위 센서들 중 제 3 용량성 변위 센서는, 상기 회전의 축으로부터 거리(R3)에 위치되고, R2 = RR이고, R1 > R2 > R3인,
    장치.
  9. 기판 지지부 또는 캐러셀에서 웨이퍼들을 위치시키고 검출하기 위한 방법으로서,
    회전의 축을 중심으로(around) 서셉터를 회전시키는 단계 ― 상기 서셉터는, 상단 표면을 포함하고, 상기 회전의 축으로부터 거리(RR)에 있는 하나 이상의 리세스들을 가짐 ―;
    프로세싱 픽스처 바닥 표면에 있는 적어도 3개의 개구들 내에 보유되는 적어도 3개의 용량성 변위 센서들을 이용하여, 상기 회전의 축으로부터 적어도 3개의 방사상 거리들로부터, 상기 서셉터의 상단 표면과 프로세싱 픽스처 바닥 표면 내에 있는 용량성 변위 센서의 동작 면 사이의 갭 거리(DG)를 측정하는 단계 ― 제 1 개구는 상기 회전의 축으로부터 거리(R1)에 위치되고, 제 2 개구는 상기 회전의 축으로부터 거리(R2)에 위치되고, 제 3 개구는 상기 회전의 축으로부터 거리(R3)에 위치되고, R2 = RR이고, R1 > R2 > R3이고, 상기 용량성 변위 센서들은 0.1 mm 내지 5.0 mm의 갭 거리 범위에 대해 0.2 nm 내지 28 nm의 감도 범위를 가짐 ―;
    상기 서셉터가 상기 회전의 축을 중심으로 회전할 때, 상기 갭 거리에서의 변화들을 검출하는 단계; 및
    상기 회전의 축으로부터 적어도 3개의 방사상 거리들에서 측정된 갭 거리들로부터, 웨이퍼의 위치를 결정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    레퍼런스(reference) 포인트에서 상기 갭 거리를 측정함으로써 기저선(baseline) 갭 거리를 설정(establishing)하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 리딩 에지를 식별하는 것 사이에, 상기 서셉터에 의해 횡단된(traversed) 횡방향(lateral) 거리를 측정함으로써, 웨이퍼 위치의 편심(eccentricity)을 결정하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 서셉터의 회전은 간헐적(intermittent)이고, 용량성 변위 센서의 동작 면과 상기 서셉터의 상단 표면 사이의 갭 거리의 측정은 상기 서셉터가 회전하고 있을 때 실시되는,
    방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    삼각형 패턴을 형성하는 3개 또는 그 초과의 위치들에서 상기 갭 거리를 동시에 측정함으로써 상기 서셉터에 대한 틸트(tilt)를 결정하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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