KR20190141603A - 교정 지그 및 교정 방법 - Google Patents

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Abstract

높이-조정가능 에지 링을 교정하기 위한 장치 및 방법들이 본원에서 설명된다. 일 예에서, 투명 플레이트, 투명 플레이트의 제1 면에 커플링된 복수의 센서들, 및 투명 플레이트의 대향하는 제2 면에 커플링된 복수의 접촉 패드들을 포함하는, 기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그가 제공된다.

Description

교정 지그 및 교정 방법{CALIBRATION JIG AND CALIBRATION METHOD}
[0001] 본 개시내용의 예들은 일반적으로 기판들, 이를테면 반도체 기판들을 프로세싱하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 교정 지그(calibration jig) 및 그 사용 방법들이 개시된다.
[0002] 기판들, 이를테면 반도체 기판들 및 디스플레이 패널들의 프로세싱에서, 기판 상에 층들을 증착, 에칭, 형성하거나 또는 기판의 표면들을 다른 방식으로 처리하기 위해 적절한 프로세스 조건들이 프로세스 챔버에서 유지되는 동안 기판은 프로세스 챔버에서 지지부 상에 배치된다. 에칭 프로세스들 동안, 에칭 프로세스를 구동시키는 플라즈마는 기판 표면에 걸쳐 균일하게 분포되지 않을 수 있다. 비-균일성은 기판 표면의 에지에서 특히 명백하다. 이러한 비-균일성은 불량한 프로세싱 결과들의 원인이 된다. 따라서, 일부 프로세스 챔버들은 프로세스 키트 링(process kit ring)으로 또한 지칭될 수 있는 에지 링들을 사용한다. 이러한 에지 링들은, 플라즈마 균일성을 증가시키고 프로세스 수율을 개선시키기 위하여 기판 표면의 에지 위로 플라즈마 쉬스(sheath)를 연장시키는 데 활용될 수 있다.
[0003] 이러한 에지 링들은 통상적으로, 우수한 결과들을 제공하기 위하여 챔버 내의 특정 기준 표면과 동일 평면 상에 있거나 또는 이 특정 기준 표면과 평행하다. 그러나, 프로세싱 동안, 에지 링들은 시간이 지남에 따라 침식된다. 침식을 고려하기 위해, 일부 에지 링들은 프로세스 챔버 내에서 기준 표면에 대해 이동가능하다. 결국, 에지 링은 교체가 필요한 지점까지 침식된다. 그러나, 에지 링의 엄격한 공차들은, 설치 동안 에지 링이 기준 표면에 대해 잘못 포지셔닝되게 하는 바인딩을 유발할 수 있다. 설치 동안 이러한 잘못된 포지셔닝을 정정하기 위하여, 에지 링은 기준 표면에 대해 다시 포지셔닝되며, 이는 결국, 시간 소모적이다.
[0004] 그러므로, 에지 링 교체 동안 다운타임을 감소시키는 방법들 및 장치들이 기술분야에서 필요하다.
[0005] 높이-조정가능 에지 링을 교정하기 위한 장치 및 방법들이 본원에서 설명된다. 일 예에서, 투명 플레이트, 투명 플레이트의 제1 면에 커플링된 복수의 센서들, 및 투명 플레이트의 대향하는 제2 면에 커플링된 복수의 접촉 패드들을 포함하는, 기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그가 제공된다.
[0006] 다른 예에서, 투명 플레이트 ―투명 플레이트는 이 투명 플레이트를 통해서 형성된 복수의 개구들을 포함함―, 투명 플레이트의 제1 면에 커플링된 복수의 센서들, 및 투명 플레이트의 대향하는 제2 면에 커플링된 복수의 접촉 패드들을 포함하는, 기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그가 제공된다.
[0007] 다른 예에서, 기준 표면에 대해 에지 링을 레벨링(levelling)하기 위한 방법이 제공되며, 방법은, 기준 표면에 대해 교정 지그를 포지셔닝시키는 단계, 3 개의 축들에서 에지 링에 커플링된 복수의 구동 모터들을 사용하여 기준 표면에 대해 에지 링을 이동시키는 단계, 교정 지그에 커플링된 센서들을 사용하여 에지 링의 이동을 감지하는 단계 ―각각의 센서는 개개의 구동 모터의 포지션에 대응함―, 모든 축들 사이의 오프셋을 계산하는 단계, 및 시스템 제어기에 교정 값을 저장하는 단계를 포함한다.
[0008] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간단히 요약된 본 개시내용의 더욱 특정한 설명은 본 개시내용의 양상들을 참조함으로써 이루어질 수 있으며, 이러한 양상들 중 일부가 첨부된 도면들에서 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 통상적인 양상들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 양상들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은 본 개시내용의 일 예에 따른, 프로세스 챔버의 개략적인 측단면도이다.
[0010] 도 2a는 높이-조정가능 에지 링을 레벨링하기 위한 교정 지그의 개략적인 측면도이다.
[0011] 도 2b는 교정 지그를 내부에 갖는 도 1의 프로세스 챔버의 일부분을 도시하는, 도 2a의 라인들(2B-2B)을 따른 평면도이다.
[0012] 도 3은 본원에서 설명된 교정 지그를 활용하는 방법의 실시예들을 개설하는(outlining) 흐름도이다.
[0013] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 한, 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 부가적으로, 일 예의 엘리먼트들은 본원에서 설명된 다른 예들에서의 활용에 유리하게 적응될 수 있다.
[0014] 높이-조정가능 에지 링을 교정하기 위한 장치 및 방법들이 본원에서 설명된다. 일 예에서, 투명 플레이트, 투명 플레이트의 제1 면에 커플링된 복수의 센서들, 및 투명 플레이트의 대향하는 제2 면에 커플링된 복수의 접촉 패드들을 포함하는, 기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그가 제공된다. 본원에서 개시된 교정 지그는, 프로세스 챔버에 에지 링을 설치할 때 다운타임을 상당히 감소시킨다.
[0015] 도 1은 본 개시내용의 일 예에 따른, 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 프로세스 챔버(100)는, 내부 볼륨을 함께 정의하는, 챔버 바디(101) 및 이 챔버 바디(101) 상에 배치된 리드(102)를 포함한다. 챔버 바디(101)는 통상적으로, 전기 접지(103)에 커플링된다. 기판 지지 어셈블리(104)는, 프로세싱 동안 이 기판 지지 어셈블리(104) 상의 기판(105)을 지지하기 위해 내부 볼륨 내에 배치된다. 기판 지지 어셈블리(104) 상의 기판(105)의 주변부 주위에 높이-조정가능 에지 링(106)이 포지셔닝된다. 프로세스 챔버(100)는 또한, 프로세스 챔버(100) 내에 반응성 종(reactive species)의 플라즈마를 생성하기 위한 유도 결합 플라즈마 장치(107), 및 프로세스 챔버(100)의 시스템들 및 서브시스템들을 제어하도록 적응된 시스템 제어기(108)를 포함한다.
[0016] 기판 지지 어셈블리(104)는 프로세싱 동안 기판(105)의 바이어싱을 용이하게 하기 위해 매칭 네트워크(112)를 통해 바이어스 소스(110)에 커플링된 하나 이상의 전극들(109)을 포함한다. 다른 주파수들 및 전력들이 특정 애플리케이션들에 대해 원하는 대로 제공될 수 있지만, 바이어스 소스(110)는 예시적으로, 예컨대 대략 13.56 MHz의 주파수에서 최대 약 1000 W(그러나, 약 1000 W에 제한되지 않음)의 RF 에너지의 소스일 수 있다. 바이어스 소스(110)는 연속적인 또는 펄스형 전력 중 어느 하나 또는 둘 모두를 생성할 수 있다. 일부 예들에서, 바이어스 소스(110)는 DC 또는 펄스형 DC 소스일 수 있다. 일부 예들에서, 바이어스 소스(110)는 다수의 주파수들을 제공할 수 있다. 하나 이상의 전극들(109)은 프로세싱 동안 기판(105)의 척킹(chucking)을 용이하게 하기 위해 척킹 전력원(114)에 커플링될 수 있다.
[0017] 유도 결합 플라즈마 장치(107)는 리드(102) 위에 배치되며, 프로세스 챔버(100) 내에 플라즈마(116)를 생성하기 위해 RF 전력을 프로세스 챔버(100)에 유도 결합하도록 구성된다. 유도 결합 플라즈마 장치(107)는 리드(102) 위에 배치된 제1 코일 및 제2 코일(118, 120)을 포함한다. 각각의 코일(118, 120)의 직경들의 비(ratio), 상대 포지션 및/또는 각각의 코일(118, 120)의 권수(number of turns) 각각은, 형성되고 있는 플라즈마(116)의 프로파일 또는 밀도를 제어하기 위해 원하는 대로 조정될 수 있다. 제1 코일 및 제2 코일(118, 120) 각각은 RF 피드 구조(124)를 거쳐 매칭 네트워크(122)를 통해 RF 전력 공급부(121)에 커플링된다. 다른 주파수들 및 전력들이 특정 애플리케이션들에 대해 원하는 대로 활용될 수 있지만, RF 전력 공급부(121)는 예시적으로, 50 kHz 내지 13.56 MHz 범위의 튜너블 주파수에서 최대 약 4000 W(그러나, 약 4000 W에 제한되지 않음)를 생성할 수 있을 수 있다.
[0018] 일부 예들에서, 개개의 제1 코일 및 제2 코일에 제공되는 RF 전력의 상대적인 양(quantity)을 제어하기 위해 전력 분할기(126), 이를테면 분할 커패시터가 RF 피드 구조(124)와 RF 전력 공급부(121) 사이에 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 전력 분할기(126)는 매칭 네트워크(122)에 통합될 수 있다.
[0019] 프로세스 챔버(100)의 내부를 가열하는 것을 용이하게 하기 위해 리드(102) 상에 가열기 엘리먼트(128)가 배치될 수 있다. 가열기 엘리먼트(128)는 제1 코일 및 제2 코일(118, 120)과 리드(102) 사이에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 가열기 엘리먼트(128)는 저항성 가열 엘리먼트를 포함할 수 있으며, 가열기 엘리먼트(128)의 온도를 원하는 범위 내로 제어하기에 충분한 에너지를 제공하도록 구성된 전력 공급부(130), 이를테면 AC 전력 공급부에 커플링될 수 있다.
[0020] 동작 동안, 기판(105), 이를테면 반도체 웨이퍼 또는 플라즈마 프로세싱에 적절한 다른 기판은 기판 지지 어셈블리(104) 상에 배치된다. 기판 지지 어셈블리(104) 상으로의 기판(105)의 이송을 보조하기 위해 기판 리프트 핀들(146)이 기판 지지 어셈블리(104)에 이동가능하게 배치된다. 기판(105)의 포지셔닝 후에, 가스 패널(132)로부터 진입 포트들(134)을 통해 챔버 바디(101)의 내부 볼륨으로 프로세스 가스들이 공급된다. RF 전력 공급부(121)로부터의 전력을 제1 코일 및 제2 코일(118, 120)에 인가함으로써, 프로세스 가스들은 프로세스 챔버(100)에서 플라즈마(116)에 점화된다(ignited). 일부 예들에서, 바이어스 소스(110), 이를테면 RF 또는 DC 소스로부터의 전력이 또한, 기판 지지 어셈블리(104) 내의 전극들(109)에 매칭 네트워크(112)를 통해 제공될 수 있다. 프로세스 챔버(100)의 내부의 압력은, 밸브(136) 및 진공 펌프(138)를 사용하여 제어될 수 있다. 챔버 바디(101)의 온도는, 챔버 바디(101)를 통해 이어지는 유체-함유 도관들(미도시)을 사용하여 제어될 수 있다.
[0021] 프로세스 챔버(100)는 프로세싱 동안 프로세스 챔버(100)의 동작을 제어하는 시스템 제어기(108)를 포함한다. 시스템 제어기(108)는 중앙 프로세싱 유닛(CPU; central processing unit)(140), 메모리(142), 및 CPU(140)에 대한 지원 회로들(144)을 포함하며, 프로세스 챔버(100)의 컴포넌트들의 제어를 용이하게 한다. 시스템 제어기(108)는, 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리(142)는, 본원에서 설명된 방식으로 프로세스 챔버(100)의 동작을 제어하기 위해 실행되거나 또는 호출될 수 있는 소프트웨어(소스 또는 오브젝트 코드)를 저장한다.
[0022] 기판 지지 어셈블리(104)는 기판(105)에 대해 이동가능한 높이-조정가능 에지 링(106)을 포함한다. 이러한 이동을 용이하게 하기 위해, 기판 지지 어셈블리(104)는 개개의 구동 모터(160)에 커플링된 적어도 3 개의 링 리프트 핀들(155)(도 1의 도면에서는 단 2 개만이 도시됨)을 포함하는 리프트 어셈블리(150)를 포함한다. 각각의 구동 모터(160)는 각각의 링 리프트 핀(155)을 독립적으로 상승시키거나 또는 하강시키기 위하여 하나의 링 리프트 핀(155)에 전용된다. 링 리프트 핀들(155)의 상승 및 하강은, 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)에 대해 수직으로 높이-조정가능 에지 링(106)을 이동시키는 것 뿐만 아니라 기판(105)에 대해 수직으로 높이-조정가능 에지 링(106)을 이동시킨다. 프로세싱 동안 높이-조정가능 에지 링(106)을 이동시키는 것은 플라즈마(116)를 튜닝하며, 이는 프로세스 결과들(예컨대, 에칭 균일성 및/또는 막 증착 균일성)을 향상시킬 수 있다. 높이-조정가능 에지 링(106)의 이동은 링 리프트 핀들(155) 각각에 인접하게 배치된 센서들(172)을 사용하여 측정될 수 있다. 센서들(172) 각각은 인코더, 변위 센서 또는 다른 유형의 모션 센서일 수 있다. 구동 모터들(160) 각각은 스테퍼 모터, 서보 모터, 압전 모터, 또는 링 리프트 핀들(155)을 상승 및 하강시킬 수 있는 다른 유형의 액추에이터일 수 있다.
[0023] 그러나, 프로세싱 동안, 높이-조정가능 에지 링(106)의 주 표면(170)의 평면은 기판(105)의 주 표면의 평면 및/또는 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)의 평면과 평행하거나 또는 실질적으로 평행해야 한다. 높이-조정가능 에지 링(106)의 주 표면(170)의 평면은 에지 링(106)의 중심 축에 직각이다. 일부 프로세스들에서, 높이-조정가능 에지 링(106)은 기판(105)의 주 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 있을 수 있다. 높이-조정가능 에지 링(106)의 주 표면(170)이 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)에 실질적으로 평행하지 않으면, 플라즈마(116)는 균일하지 않을 수 있다. "실질적으로 평행하다"란 문구는 기준 데이텀 평면(기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)의 평면일 수 있음)으로부터 0.03도 미만, 예컨대 약 0.02도 미만을 의미한다. 추가로, 높이-조정가능 에지 링(106)의 임의의 이동 동안, 구동 모터들(160) 중 임의의 하나가 다른 구동 모터들(160) 중 하나에 대해 상당히 교정되지 않으면, 높이-조정가능 에지 링(106)은 바인딩된다.
[0024] 높이-조정가능 에지 링(106)을 설치할 때, 높이-조정가능 에지 링(106)을 레벨링하는 것(예컨대, 높이-조정가능 에지 링(106)을 기준 표면과 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 포지셔닝시키는 것)이 중요하다. 종래에, 레벨링 절차는 몇 시간에서 최대 약 하루가 걸릴 수 있으며, 이는 시간 소모적이고 값비싸다. 그러나, 본원에서 설명된 교정 지그를 사용하여, 레벨링 절차는 5 분 미만이 걸릴 수 있다.
[0025] 도 2a는 높이-조정가능 에지 링(106)을 레벨링하기 위한 교정 지그(200)의 개략적인 측면도이다. 도 2b는 교정 지그(200)를 내부에 갖는 도 1의 프로세스 챔버(100)의 일부분을 도시하는, 도 2a의 라인들(2B-2B)을 따른 평면도이다.
[0026] 교정 지그(200)는 투명 플레이트(205)를 포함하며, 투명 플레이트(205)는 투명 플레이트(205)의 제1 표면(215) 상에 장착된 적어도 3 개의 센서들(210)을 갖는다. 센서들(210) 각각은 광학 또는 비-접촉 변위 센서, 이를테면 용량성 트랜스듀서 또는 용량성 변위 센서, 레이저 변위 트랜스듀서, 유도성 포지션 센서, 또는 선형 변위를 측정하는 임의의 다른 유형의 비-접촉 센서일 수 있다. 대안적으로, 센서들(210) 각각은 접촉 변위 센서, 이를테면 선형 가변 차동 트랜스포머 또는 다른 적절한 측정 디바이스일 수 있다.
[0027] 장착 패드들(220)은 투명 플레이트(205)의 대향하는 제2 표면(225) 상에 포지셔닝된다. 투명 플레이트(205)는 유리, 투명한 플라스틱들, 이를테면 아크릴 시트, 석영 또는 다른 광학적으로 투명한 재료로 만들어질 수 있어서, 센서들(210)은 이 투명 플레이트(205)를 통해서 높이-조정가능 에지 링(106)의 주 표면(170)을 볼 수 있다. 장착 패드들(220)은 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)의 특정 위치들에 접촉하도록 구성되고, 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165) 위의 특정 거리 또는 높이로 투명 플레이트(205)를 이격시키기 위해 활용된다. 교정 지그(200)를 핸들링하는 것을 돕기 위해 투명 플레이트(205)의 제1 표면(215)에 하나 이상의 핸들들(230)이 커플링된다. 각각이, 도 1에서 도시된 기판 리프트 핀들(146) 중 하나를 수용하도록 크기가 결정되는 리프트 핀 개구들(240)이 또한, 도 2a의 기판 지지 어셈블리(104)에서 도시된다.
[0028] 챔버 바디(101) 내에 교정 지그(200)를 적절하게 정렬하는 것을 보조하기 위해 정렬 표시자(245)가 투명 플레이트(205) 상에 포함된다. 정렬 표시자(245)는 텍스트, 숫자들, 방향 화살표, 다른 표시 또는 이들의 조합일 수 있다. 정렬 표시자(245)는, 교정 지그(200)를 설치할 때 챔버 바디(101)의 피처, 이를테면 챔버 바디(101)의 슬릿 밸브 개구(250)에 대한 교정 지그(200)의 적절한 포지셔닝을 직원에게 통보하기 위해 활용된다. 교정 지그(200)의 적절한 포지셔닝은 또한, 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)의 직경(260)과 동일한 직경을 갖는 스크라이브 라인(255)에 의해 보조된다. 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)의 직경(260)은 투명 플레이트(205)의 직경(265) 미만이다. 부가하여, 교정 지그(200)의 적절한 포지셔닝은 또한, 투명 플레이트(205)를 통해서 형성된 개구들(270)에 의해 보조된다. 투명 플레이트(205)의 개구들(270)은 기판 지지 어셈블리(104)에 형성된 리프트 핀 개구들(240)과 정렬되도록 구성된다.
[0029] 챔버 바디(101)에 대한 교정 지그(200)의 적절한 포지셔닝은 몇몇 기능들을 제공한다. 하나의 기능은 특정 구동 모터(160)에 대해 센서들(210) 각각을 위치시키는 것을 포함한다. 예컨대, 센서들(210)이 활성화되고 교정 지그(200)가 동작 중일 때, 센서들(210) 중 하나로부터의 피드백은, 센서(210)에 가장 가까운 구동 모터들(160)의 개개의 구동 모터의 동작에 대한 응답으로 에지 링(106)의 모션을 확인하기 위해 활용된다. 이러한 방식으로, 센서들(210)은 센서들(172)에 의해 제공된 정보의 정확도에 관한 피드백을 제공하여, 이에 따라 일단 지그(200)가 제거되면 모터들(160)이 에지 링(106)을 정밀하게 포지셔닝시키는 것이 가능하게 된다. 교정 지그(200)의 적절한 포지셔닝은 또한, 장착 패드들(220)이 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165) 상에 포지셔닝되어서, 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165) 상에 형성된 임의의 구조들이 장착 패드들(220)에 의해 회피된다는 것을 보장한다. 부가적으로, 투명 플레이트(205)의 개구들(270)은 리프트 핀 개구들(240)에 대해 포지셔닝된다. 이와 같이 개구들(270)을 포지셔닝하는 것은, 높이-조정가능 에지 링(106)의 교정 동안 기판 리프트 핀들(146)이 우발적으로 작동되는 경우 기판 리프트 핀들(146)이 개구들(270)을 통해 연장될 수 있게 한다.
[0030] 다시 도 2a를 참조하면, 교정 지그(200)는 시스템 제어기(108)의 모션 제어기(275)에 직접적으로 와이어링된다. 모션 제어기(275)는 구동 모터들(160) 각각에 전기 신호들을 공급하는, DC 전력원일 수 있는 전력 공급부(280)에 커플링된다. 전력 공급부(280)와 모션 제어기(275) 사이에는 필터(285), 이를테면 라디오 주파수 필터가 제공된다. 일부 실시예들에서, 복수의 구동 모터들(160) 및 복수의 센서들(210) 중 하나 또는 양자 모두의 출력은 시스템 제어기(108)에 커플링된 모니터(290)의 디스플레이 스크린 상에 제공된다. 센서들(172)(도 1에서 도시됨)은 또한, 모션 제어기(275)와 통신한다. 센서들(172)은, 구동 모터들(160)이 작동될 때 구동 모터들(160)의 동작을 모니터링 및/또는 정량화하기 위해 활용된다. 예컨대, 센서들(172)은, 구동 모터들(160)이 작동될 때 구동 모터들(160)의 스텝들의 수에 관한 피드백을 모션 제어기(275)에 제공하기 위해 활용된다.
[0031] 교정 프로세스 동안, 센서들(210)은, 이 예에서 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)의 평면인 기준 표면에 대해 높이-조정가능 에지 링(106)의 주 표면(170)의 포지션을 광학적으로 결정한다. 척킹 표면(165)에 대한 높이-조정가능 에지 링(106)의 주 표면(170)의 평행도(parallelism)는 센서들(210)에 의해 결정된다. 센서들(210)은, 척킹 표면(165)에 대한 높이-조정가능 에지 링(106)의 포지션(수직과 평행도 둘 모두)을 결정할 뿐만 아니라 모션 제어기(275)에 피드백을 제공하기 위해 활용되는 교정 소프트웨어 루틴과 통신한다. 그런 다음, 에지 링(106)이 척킹 표면(165)에 대해 평행한 배향으로 이동되도록, 링 리프트 핀들(155) 중 하나 이상을 이동시켜 포지션 차이들을 조정하기 위하여, 모션 제어기(275)는 신호들을 구동 모터들(160)에 전송한다. 예컨대, 센서들(210)은 기준 표면에 대한 높이-조정가능 에지 링(106)의 주 표면(170)의 평탄도(planarity)를 결정하고, 센서들(210)은 이 높이-조정가능 에지 링(106)의 정확한 포지션을 갖는 출력을 모니터(290)에 제공한다. 모든 포지션 차이들이 한 번에 계산될 수 있기 때문에, 교정 프로세스가 빠르다. 높이-조정가능 에지 링(106)이 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)과 평행하지 않거나 또는 실질적으로 평행하지 않으면, 구동 모터들(160) 중 하나 이상을 작동시켜 개개의 링 리프트 핀들(155)을 상향으로 또는 하향으로 이동시켜 척킹 표면(165)에 대한 에지 링(106)의 경사를 조정하기 위해, 센서들(210)은 모션 제어기(275)에 메트릭을 제공한다. 센서들(210)의 출력은, 높이-조정가능 에지 링(106)과 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165) 사이의 평행도를 획득하기 위하여 구동 모터들(160) 중 하나 이상에 의해 요구되는 선형 변위의 양(amount)을 표현하는 전기 신호일 수 있다. 하나 이상의 구동 모터들(160)에 변위 값을 제공하는 것을 보조하기 위해, 센서들(210)로부터의 전기 신호들은 모션 제어기(275)의 소프트웨어에 의해 길이 단위, 이를테면 미크론들로 변환된다. 전기 신호는 약 4 밀리 암페어(mA) 내지 약 20 mA일 수 있고, 이는 미크론으로 변환되며, 미크론은 구동 모터들(160)의 스텝 수(들)와 대응하도록 계산될 수 있다.
[0032] 높이-조정가능 에지 링(106)을 교정하는 방법이 아래에서 설명된다. 방법은 다음 중 하나 이상을 가능하게 하는 폐루프 피드백을 갖는 소프트웨어 루틴을 포함한다: 방법은, 센서들(210)이 구동 모터들(160)에 대한 정확한 위치에 포지셔닝되는지를 검증하고; 방법은, 모든 오프셋들을 동시에 계산함으로써(즉, 반복 프로세스에 의해 계산하는 것이 아님) 빠른 교정 루틴(통상적으로, 5 분 미만)을 가능하게 하고; 방법은, 자동으로 저장되는 교정 값들을 결정하는 단계를 포함하며; 방법은, 높이-조정가능 에지 링의 임의의 두께(예컨대, 링이 새 것인지 또는 침식된 것인지 여부)에 대해 작업한다. 방법은 또한, 높이-조정가능 에지 링(106)을 원하는 방향으로 이동시키기 위해 구동 모터들(160)이 링 리프트 핀들(155)을 이동시키도록, 예컨대 구동 모터들(160)이 정확한 포지션들에 설치되어 있는지 그리고/또는 정확한 극성으로 연결되어 있는지를 결정하기 위해 교정 지그(200)를 사용하는 단계를 포함한다.
[0033] 도 3은 본원에서 설명된 교정 지그(200)를 활용하는 방법의 실시예들을 개설하는 흐름도(300)이다. 방법(300)은, 도 2a 및 도 2b에서 설명된 바와 같이 교정 지그(200)가 설치될 수 있도록 챔버 바디(101)가 개방되는 302에서 시작한다. 방법(300)이 새로운 높이-조정가능 에지 링(106)을 교정할 뿐만 아니라 사용된(즉, 침식된) 높이-조정가능 에지 링(106)을 다시 교정하기 위해 활용될 수 있다는 것이 이해된다.
[0034] 방법(300)은, 340에서 종료되기 전에 이동 모드(305), 교정 모드(320) 및 검증 모드(335)를 갖는 단순화된 방법(304)으로 분해될 수 있다. 이동 모드(305)는 구동 모터들(160)의 동작 및/또는 구동 모터들(160)에 의한 링 리프트 핀들(155)의 이동을 정량화하는 것을 포함한다. 교정 모드(320)는 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)과 높이-조정가능 에지 링(106)의 레벨링을 포함한다. 검증 모드(335)는 교정 모드(320)에서 수행된 교정이 정확한지를 검증하는 것을 포함한다. 단순화된 방법(304)은 방법(300)의 나머지와 함께 더욱 상세히 설명될 것이다.
[0035] 이동 모드(305)는, 동작(307)에서, 교정 지그(200)가 시스템 제어기(108)에 적절하게 연결되어 있는지를 검증하는 것을 포함한다. 교정 지그(200)가 시스템 제어기(108)에 적절하게 연결되지 않으면, 소프트웨어에서 에러가 세팅될 수 있다. 예컨대, 센서들(210) 중 하나 이상이 4 mA 미만의 출력을 표시하면, 교정 지그(200)가 시스템 제어기(108)에 플러그-인되지 않은 것으로 결정될 수 있다. 예컨대, 센서들(210) 중 하나는 연결 시에 4 mA보다 더 큰 저전류 신호를 전송할 수 있으며, 이 저전류 신호는 센서와 시스템 제어기(108) 사이의 적절한 연결을 표시하기 위해 시스템 제어기(108)에 의해 판독될 수 있다.
[0036] 이동 모드(305)는 또한, 동작(309)에서, 알려진 오프셋들을 이용하여 높이-조정가능 에지 링(106)을 호밍(homing)하는 것을 포함한다. 구동 모터들(160)의 제어는, 구동 모터들(160)을 제어함으로써 시스템 제어기(108)가 링 리프트 핀들(155)의 이동을 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 측정된 거리이다. 초기에, 구동 모터들(160)에 의한 링 리프트 핀들(155) 각각의 이동은, 이동 모드(305)에서의 다른 동작들에서 구동 모터들(160)에 의한 링 리프트 핀들(155)의 이동을 사용하여 이러한 시작 포지션으로부터 계산된다. 홈 포지션은 높이-조정가능 에지 링(106)에 대해 추정된 프로세스 포지션, 예컨대 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)에 대한 높이-조정가능 에지 링(106)의 포지션일 수 있다.
[0037] 이동 모드(305)는 또한, 동작(311)에서, 센서들(210) 전부가 예컨대 약 60 미크론보다 더 큰 임계 값, 즉 센서들에 대한 소음 레벨들을 초과하는 검출가능한 값을 초과하는 높이-조정가능 에지 링(106)의 이동을 나타낼 때까지, 상향으로 느리게 링 리프트 핀들(155)을 이동시키기 위해 구동 모터들(160) 전부가 작동되는 것을 포함한다. 이동 모드(305)는 또한, 동작(313)에서, 모든 축들 사이의 임의의 오프셋(들)을 계산하고 오프셋들을 정규화하는 것을 포함한다. "오프셋들"이란 용어는, 링 리프트 핀들(155) 각각이 에지 링(106)에 접촉하기 전에 구동 모터들(160)에 의해 이동되는 양(amount)(또는 거리)으로서 정의된다.
[0038] 이동 모드(305)는, 모든 오프셋들을 적용하고 구동 모터들(160) 전부를 작동시켜 하향으로 링 리프트 핀들(155) 전부를 이동시킴으로써, 동작(315)에서 끝난다. 하향 이동은, 링 리프트 핀들(155) 각각의 최하위(extreme down) 포지션에 있는(즉, 링 리프트 핀들(155)이 더 이상 하향으로 이동할 수 없는 포지션에 대한) 단단한 정지부(hard stop)에서 끝난다. 따라서, 동작(309)에서 위에서 설명된 "홈" 포지션으로부터 최하위 포지션으로 링 리프트 핀들(155) 전부를 이동시킨 후에 "시작" 포지션이 발견될 수 있다. 이는, 링 리프트 핀들(155) 전부가 높이-조정가능 에지 링(106)의 바닥 표면 아래에 있다는 것을 보장한다.
[0039] 단순화된 방법(304)은 교정 모드(320)로 계속된다. 교정 모드(320)는, 동작(322)에서, 센서들(210) 전부가 임계치(즉, 약 60 미크론)를 초과하는 이동을 나타낼 때까지, 상향으로 느리게 구동 모터들(160) 전부를 이동시키는 것을 포함한다.
[0040] 교정 모드(320)는, 동작(324)에서, 동작(313)에서의 계산들이 정확하게 수행되었음을 보장하기 위해, 포지션들이 동작(315)에서의 시작 값들보다 더 근접한지를 확인하는 것을 포함한다. 잡음 임계 레벨을 초과하는, 구동 모터들(160)에 의한 링 리프트 핀들(155)의 이동이 이제 검출되고, 스테퍼 모터들(예컨대, 구동 모터들(160)) 상의 알려진 카운트가 높이-조정가능 에지 링(106)의 이동에 상관될 수 있다.
[0041] 교정 모드(320)는, 동작(326)에서, 새로운 제로 포지션으로 링 리프트 핀들(155) 각각에 의해 이동된 거리들의 차이들에 기초하여 새로운 오프셋들을 이용하여 구동 모터들(160) 전부를 리-호밍(re-homing)하는 것(즉, 완전히 리트랙트되고 오프셋되거나; 또는 링 리프트 핀들(155)이 링을 단지 터치하고 있는 포지션)을 포함한다. 예컨대, 3 개의 측정된 값들(오프셋들)을 갖는 3 개의 센서들, 예컨대, 제1 측정 값(V1)을 갖는 제1 센서, 제2 측정 값(V2)을 갖는 제2 센서 및 제3 측정 값(V3)을 갖는 제3 센서의 경우 ―여기서, 제1 측정 값은 제2 측정 값보다 더 크고, 제2 측정 값은 제3 측정 값보다 큼(V1> V2 > V3)―, 새로운 오프셋들이 계산될 수 있다. 제1 센서에 대한 새로운 오프셋(VN1)은, 높은 값(V1)으로부터 중간 값(V2)을 감산(V1-V2)함으로써 계산될 수 있다. 제2 센서에 대한 새로운 오프셋(VN2)은 이전 값(V2)과 동일하다. 마지막으로, 제3 센서에 대한 새로운 오프셋(VN3)은, 낮은 값(V3)에 중간 값(V2)을 가산(V3 + V2)함으로써 계산될 수 있다. 이러한 방식으로, 모터 모션 및 핀 변위를 조정하기 위한 오프셋들 전부는 높이-조정가능 에지 링(106)을 척킹 표면(165)과 정렬되도록, 즉 실질적으로 평행하게 되게 할 수 있다. 따라서, 동작(326)에서, 높이-조정가능 에지 링(106)과 척킹 표면(165)의 평면 사이의 평행도.
[0042] 교정 모드(320)는, 동작(328)에서, 복수의 센서들(210) 중 단일 또는 제1 센서(210)가 센서들(210) 중 임의의 센서에 대한 잡음 임계 레벨을 초과하는 이동을 나타낼 때까지, 상향으로 느리게 링 리프트 핀들(155)을 이동시키기 위해 구동 모터들(160) 전부를 작동시키는 것을 포함한다. 동작(328)은 링 리프트 핀들(155)이 높이-조정가능 에지 링(106)에 접촉하는 것을 보장하기 위해 수행된다.
[0043] 교정 모드(320)는 전체 오프셋이 계산되는 동작(330)에서 끝난다. 일부 실시예들에서는, 동작(330)에서, 높이-조정가능 에지 링(106)의 주 표면(170)의 평면은 기판 지지 어셈블리(104)의 척킹 표면(165)의 평면과 평행하거나 또는 실질적으로 평행해야 한다. 전체 오프셋은, 그 상에서 기판을 플라즈마 프로세싱하기에 적절한 척킹 표면(165) 위의 높이-조정가능 에지 링(106)의 주 표면(170)의 평면의 초기 포지션이며, 구동 모터들(160) 중 임의의 구동 모터의 작동은 높이-조정가능 에지 링(106)을 이동시키는 개개의 링 리프트 핀(155)의 이동을 야기할 것이다. 동작(326)이 평행도를 획득하는 동안, 동작(330)은 제로 오프셋 포인트를 찾는 것을 용이하게 하며, 이 제로 오프셋 포인트 후에, 높이-조정가능 에지 링(106)은 단지 상향으로 이동하기 시작한다.
[0044] 단순화된 방법(304)은 검증 모드(335)로 계속된다. 검증 모드(335)는, 동작(337)에서, 각각의 특정 구동 모터(160)가 개개의 링 리프트 핀(155)을 이동시키는 유일한 구동 모터인지를 검증하기 위해 한 번에 하나씩 복수의 구동 모터들(160)의 각각의 구동 모터(160)를 작동시키는 것을 포함한다. 개개의 링 리프트 핀(155)이 이동하고 있지 않으면, 에러가 할당된다. 이동은, 센서들(210)이 측정된 값의 변화를 등록함으로써 결정된다. 동작(337)은 구동 모터들(160) 전부에 대해 반복된다. 예컨대, 구동 모터들(160) 각각은 개개의 링 리프트 핀들(155)을 100 미크론 이동시키기 위해 제어될 수 있으며, 이는 개개의 센서(210)에 의해 검증된다.
[0045] 검증 모드(335)는, 동작(339)에서, 교정 정보를 소프트웨어에 세팅하고 값들을 시스템 제어기(108)에 저장하는 것을 포함한다. 교정 정보는 높이-조정가능 에지 링(106) 및/또는 프로세스 챔버(100)에 대한 손상을 방지하기 위하여 스테퍼 모터들에 대한 엄격한 제한을 둔다.
[0046] 본 개시내용의 예들은 높이-조정가능 에지 링(106)을 교정 및 레벨링함으로써 프로세싱 챔버의 다운타임을 상당히 감소시킨다. 예컨대, 몇 시간에서 최대 온종일이 걸리는 종래의 레벨링 프로세스들과 비교할 때, 높이-조정가능 에지 링(106)의 레벨링은 5 분 이하로 수행될 수 있다.
[0047] 전술된 내용이 본 개시내용의 예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 예들이 고안될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 투명 플레이트;
    상기 투명 플레이트의 제1 면(side)에 커플링된 복수의 센서들; 및
    상기 투명 플레이트의 대향하는 제2 면에 커플링된 복수의 접촉 패드들
    을 포함하는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그(calibration jig).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 투명 플레이트는 상기 투명 플레이트를 통해서 형성된 복수의 개구들을 포함하고, 상기 투명 플레이트에 형성된 상기 복수의 개구들 각각은 상기 기준 표면에 형성된 개개의 개구와 정렬되는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 투명 플레이트는 정렬 표시자를 더 포함하는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 정렬 표시자는 상기 정렬 표시자를 통해서 형성된 복수의 개구들을 포함하고, 상기 투명 플레이트에 형성된 복수의 개구들 각각은 상기 기준 표면에 형성된 개개의 개구와 정렬되는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 투명 플레이트는 스크라이브 라인을 포함하는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 센서들 각각은 상기 스크라이브 라인의 외향으로 반경 방향으로 포지셔닝되는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 투명 플레이트는 상기 스크라이브 라인의 직경보다 더 큰 직경을 포함하는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 투명 플레이트는 핸들(handle)을 포함하는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 투명 플레이트는, 정렬 표시자와 스크라이브 라인 중 하나 또는 정렬 표시자와 스크라이브 라인의 결합을 포함하는 정렬 피처(feature)를 포함하는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  10. 기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그로서,
    투명 플레이트 ―상기 투명 플레이트는 상기 투명 플레이트를 통해서 형성된 복수의 개구들을 포함함―;
    상기 투명 플레이트의 제1 면에 커플링된 복수의 센서들; 및
    상기 투명 플레이트의 대향하는 제2 면에 커플링된 복수의 접촉 패드들
    을 포함하며,
    상기 투명 플레이트는 상기 투명 플레이트를 통해서 형성된 복수의 개구들을 포함하고, 상기 투명 플레이트에 형성된 상기 복수의 개구들 각각은 상기 기준 표면에 형성된 개개의 개구와 정렬되는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 투명 플레이트는 정렬 표시자를 포함하는 정렬 피처를 포함하는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 투명 플레이트는 스크라이브 라인을 포함하는 정렬 피처를 포함하는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 센서들 각각은 상기 스크라이브 라인의 외향으로 반경 방향으로 포지셔닝되는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 투명 플레이트는 상기 스크라이브 라인의 직경보다 더 큰 직경을 포함하는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 투명 플레이트는 한 쌍의 핸들들을 포함하는,
    기준 표면에 대해 에지 링을 포지셔닝시키기 위한 교정 지그.
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