KR20210114555A - 기판 위치 검출 및 조정 - Google Patents

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KR20210114555A
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cameras
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마이클 존 마틴
위호우 왕
알렉산더 밀러 패터슨
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

기준 구조체에 대해 웨이퍼를 포지셔닝하기 위한 시스템들 및 방법들이 제공된다. 일 예에서, 시스템은 적어도 2 개의 카메라들을 포함하는 카메라 배열을 포함하고, 적어도 2 개의 카메라들 각각은 카메라 배열 내에 위치될 때 시계 (field of view) 를 포함하고, 시계 각각은 웨이퍼의 주변 에지 및 기준 구조체의 주변 에지를 포함한다. 프로세서는 적어도 2 개의 카메라들 각각으로부터 위치 데이터를 수신하고, 각각의 시계에 포함된 웨이퍼의 각각의 주변 에지들과 기준 위치 사이의 갭 사이즈를 시계 각각에 대해 결정한다. 제어기는 결정된 각각의 갭 사이즈들에 기초하여 기준 구조체에 대한 웨이퍼의 위치를 조정한다.

Description

기판 위치 검출 및 조정
본 개시는 일반적으로 반도체 제조시 프로세스 툴들 상의 카메라 이미지들을 사용한 기판 (예를 들어, 웨이퍼) 위치 검출 및 조정에 관한 것이다. 일부 예들에서, 에지 링 또는 척과 같은 기준 구조체에 대해 기판을 포지셔닝하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
웨이퍼를 에지 링 또는 정전 척 (ESC) 에 센터링하는 일 방법은 "최상의 추정 (best-guess)" 웨이퍼 중심 위치에 배치된 웨이퍼를 사용하여 블랭킷 에칭 레이트 및 후면 입자 데이터를 획득하는 것에 의존한다. 이 위치에서 웨이퍼를 사용하여 블랭킷 에칭 레이트들이 획득되고, 이어서 중심으로부터의 편차를 결정하기 위해 블랭킷 웨이퍼들에 대해 에칭 후 계측 (post-etch metrology) 이 수행된다. 후면 입자 테스트는 ESC에 상대적인 웨이퍼 오프셋을 결정하기 위해 ESC 상의 프리 코트 (precoat) 의 후면 입자 임프린트 (imprint) 를 사용한다. 이 정보는 VTM (vacuum transfer module) 로봇 캘리브레이션을 조정하고 웨이퍼 센터링을 달성하는데 사용될 수 있다. 이 프로세스는 적어도 블랭킷 웨이퍼들이 고가이기 때문에 비용이 많이 들고, 번거롭다.
우선권 주장
본 출원은 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된, 2019 년 2 월 8 일 출원된, 명칭이 "Wafer Location Detection and Adjustment"인 Martin 등의 미국 특허 가출원 제 62/802,932 호의 우선권의 이점을 주장한다.
일부 예들에서, 기준 구조체 (datum structure) 에 대해 웨이퍼를 포지셔닝하기 위한 시스템이 제공된다. 예시적인 시스템은 적어도 2 개의 카메라들을 포함하는 카메라 배열 (camera arrangement)―적어도 2 개의 카메라들 각각은 카메라 배열 내에 위치될 때 시계 (field of view) 를 포함하고, 시계 각각은 웨이퍼의 주변 에지 및 기준 구조체의 주변 에지를 포함함―; 적어도 2 개의 카메라들 각각으로부터 위치 데이터를 수신하고 각각의 시계에 포함된 웨이퍼의 각각의 주변 에지들과 기준 위치 사이의 갭 사이즈를 시계 각각에 대해 결정하기 위한 프로세서; 및 결정된 각각의 갭 사이즈들에 기초하여 기준 구조체에 대한 웨이퍼의 위치를 조정하기 위한 제어기를 포함한다.
일부 예들에서, 기준 위치는 에지 링을 포함한다. 일부 예들에서, 기준 위치는 척을 포함한다.
일부 예들에서, 카메라 배열은 웨이퍼 프로세싱 챔버의 벽에 제공된다.
일부 예들에서, 카메라 배열은 제 3 카메라를 포함하고, 제 3 카메라는 각각의 제 3 시계에 대한 위치 데이터를 프로세서에 제공한다.
일부 예들에서, 결정된 각각의 갭 사이즈들은 각각의 미리 결정된 갭 사이즈들에 대해 비교되고, 각각의 미리 결정된 갭 사이즈들은 기준 구조체에 대해 웨이퍼의 센터링되거나 (centered) 목표된 위치와 연관된다.
일부 예들에서, 제어기는 VTM (vacuum transfer module) 의 로봇 암을 포함한다.
일부 예들에서, 프로세서는 결정된 각각의 갭 사이즈들에 기초하여 웨이퍼의 중심을 식별한다.
일부 예들에서, 기준 구조체에 대해 웨이퍼를 포지셔닝하기 위한 시스템은, 하나 이상의 카메라들을 포함하는 카메라 배열―하나 이상의 카메라들 각각은 카메라 배열 내에 위치될 때 시계를 포함하고, 시계 각각은 웨이퍼의 주변 에지 및 기준 구조체의 주변 에지를 포함함―; 이 카메라 또는 카메라 각각으로부터 위치 데이터를 수신하고 각각의 시계에 포함된 웨이퍼의 각각의 주변 에지들과 기준 위치 사이의 갭 사이즈를 시계 각각에 대해 결정하기 위한 프로세서; 및 결정된 각각의 갭 사이즈들에 기초하여 기준 구조체에 대한 웨이퍼의 위치를 조정하기 위한 제어기를 포함한다.
일부 예들에서, 하나 이상의 카메라들은 단일 이동식 카메라를 포함한다.
일부 예들에서, 단일 이동식 카메라는 로봇 암 상에 장착된다.
일부 예들에서, 로봇 암은 VTM 상에 장착된다.
일부 예들에서, 카메라 배열은 웨이퍼 프로세싱 챔버의 벽에 제공된다.
일부 실시 예들은 첨부한 도면들의 도면들에 제한이 아니라 예로서 예시된다.
도 1은 일부 예들에 따른, 본 개시의 방법들의 일부 예들이 채용될 수도 있는 반응 챔버의 개략도이다.
도 2 및 도 3은 일부 예들에 따른, 카메라 배열들을 도시한다.
도 4 내지 도 8은 일부 예들에 따른, 카메라 이미지들을 도시한다.
도 9는 예시적인 실시 예에 따른, 카메라 배열을 도시한다.
도 10은 일 예에 따른, 산점도 (scatter plot) 를 도시한다.
도 11은 일 예에 따른, 웨이퍼를 센터링하는 방법의 동작들을 도시한다.
도 12는 일 예에 따른, 단일 카메라 배열을 도시한다.
이하의 기술은 본 개시의 예시적인 실시 예들을 구현하는 시스템들, 방법들, 및 기법들을 포함한다. 이하의 기술에서, 설명의 목적들을 위해, 예시적인 실시 예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시된다. 그러나, 당업자들에게 본 발명 주제가 이들 구체적 상세들 없이 실시될 수도 있다는 것이 분명할 것이다.
본 특허 문헌의 개시의 부분은 저작권 보호를 받는 자료를 포함한다. 저작권자는 특허 문헌 또는 특허 개시가 특허청 특허 서류들 또는 기록들에 나타나기 때문에, 특허 문헌 또는 특허 개시의 누군가에 의한 복사 (facsimile reproduction) 를 반대할 수 없지만, 모든 저작권들에 대한 권리들을 보유한다. 이하의 공지는 본 문헌의 일부를 형성하는 이하 및 도면들에 기술된 바와 같은 소프트웨어 및 데이터에 적용된다: 저작권 Lam Research Corporation, 2018, 판권 소유. 본 명세서에서 예로서 사용된 용어 "웨이퍼"는 보다 일반적으로 "기판"을 포함하는 것으로 의도된다. 기판은 또한 본 명세서에 기술된 시스템들 및 방법들로 프로세싱될 수도 있는 포토 마스크, 평판 디스플레이, 등을 포함할 수도 있다.
막 증착 및 제어 테스트를 위해 적절한 챔버 수정들과 함께, 본 개시의 일부 예들이 채용될 수도 있는 예시적인 챔버가 첨부된 도면들의 도 1에 도시된다. 통상적인 플라즈마 에칭 (또는 증착) 장치가 챔버가 있는 반응기를 포함하고, 챔버를 통해 반응 가스 또는 가스들이 흐른다. 챔버 내에서, 가스들은 통상적으로 무선 주파수 (Radio Frequency; RF) 에너지에 의해 플라즈마로 이온화된다. 플라즈마 가스의 매우 반응성인 이온들은 집적 회로들 (Integrated Circuits; IC's) 로 프로세싱될 반도체 웨이퍼의 표면 상의 폴리머 마스크와 같은, 특정한 재료들과 반응할 수 있다. 에칭 전에, 웨이퍼는 챔버 내에 배치되고, 웨이퍼의 상단 표면을 플라즈마 가스에 노출하는 척 또는 홀더에 의해 적절한 위치에 홀딩된다. 당업계에 공지된 몇몇 타입들의 척들이 있다. 척은 등온 표면을 제공하고 웨이퍼를 위한 열 싱크로서 역할한다. 일 타입에서, 반도체 웨이퍼가 기계적 클램핑 수단에 의해 에칭을 위해 제자리에 홀딩된다. 또 다른 타입의 척에서, 반도체 웨이퍼는 척과 웨이퍼 사이의 전기장에 의해 생성된 정전기력에 의해 제자리에 홀딩된다. 본 방법들은 두 타입의 척들에 적용 가능하다.
도 1은 기판을 에칭하기 위해 통상적으로 채용되는 타입들의 예시적인 플라즈마 프로세싱 챔버를 나타내는, 용량 결합 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 를 예시한다. 이제 도 1을 참조하면, 웨이퍼 (104) 와 같은 기판이 에칭 동안 위치되는 워크피스 홀더를 나타내는 척 (102) 이 예시된다. 척 (102) 은 임의의 적합한 척킹 기법, 예를 들어, 정전식, 기계적, 클램핑, 진공, 등에 의해 구현될 수도 있다. 에칭 동안, 척 (102) 은 통상적으로 듀얼 주파수 소스 (106) 에 의해 에칭 동안 듀얼 RF 주파수들 (저 주파수 및 고 주파수), 예를 들어, 2 ㎒ 및 27 ㎒를 동시에 공급받는다.
진공 이송 모듈 (VTM) (미도시) 이 웨이퍼 (104) 를 척 (102) 상에 배치하고 센터링하기 위해 (또는 포지셔닝) 사용될 수도 있다. 정확한 웨이퍼 포지셔닝 또는 센터링은 통상적으로 프로세싱 챔버 (100) 내에서 웨이퍼 (104) 상에서 특정한 프로세싱 동작들을 성공적으로 수행하려고 할 때 핵심적인 양태이다. 이들 동작들은 예를 들어 증착, 에칭, 및 에지 베벨 제거 (edge bevel removal; EBR) 를 포함할 수도 있다. 다른 동작들이 가능하다. 일부 예들에서, VTM은 웨이퍼 (104) 가 척 (102) 상에 배치될 때 웨이퍼 (104) 를 조작하기 위해 하나 이상의 로봇 제어기들 또는 암들을 포함한다. 본 개시의 예들에서, VTM 로봇 암은 웨이퍼 배치 및 센터링 동안 이하에 더 논의된 VTM 제어 모듈 및 카메라들의 어레이에 의해 생성된 피드백 또는 다른 데이터에 의해 가이드된다. 프로세싱 챔버 (100) 의 하나 이상의 컴포넌트들은 웨이퍼 (104) 의 위치 또는 중심을 결정할 때 기준 지점 (datum point) 으로서 사용될 수도 있다. 일부 예들에서, 프로세싱 챔버 컴포넌트에 대한 웨이퍼 (104) 의 주변 에지에서 하나 이상의 사이트들의 근접성이 웨이퍼 중심을 결정하는데 사용된다. 웨이퍼 (104) 의 2 개 또는 3 개의 주변 에지 사이트들이 일부 예들에서 사용될 수도 있다. 일부 예들에서, 기준 컴포넌트는 에지 링 (118) 을 포함한다.
다시 도 1을 참조하면, 상부 전극 (108) 은 웨이퍼 (104) 위에 위치된다. 상부 전극 (108) 은 접지된다. 도 1은 상부 전극 (108) 의 표면이 척 (102) 및 웨이퍼 (104) 의 표면보다 큰 에칭 반응기를 예시한다. 에칭 동안, 플라즈마 (110) 는 가스 라인 (112) 을 통해 공급되고 배기 라인 (114) 을 통해 펌핑 아웃되는 에천트 소스 가스로부터 형성된다. 전기 절연체 링 (109) 이 프로세싱 챔버 (100) 로부터 상부 전극 (108) 을 절연한다.
한정 링들 (confinement rings) (116) 은 상부 전극 (108) 과 도 1의 척 (102) 과 같은, 하부 전극 사이에 배치될 수도 있다. 일반적으로, 한정 링들 (116) 은 프로세스 제어를 개선하고 반복성을 보장하도록 에칭 플라즈마 (110) 를 웨이퍼 (104) 위의 영역으로 한정하는 것을 돕는다.
RF 전력이 듀얼 주파수 소스 (106) 로부터 척 (102) 에 공급될 때, 등전위장 라인들 (equipotential field lines) 이 웨이퍼 (104) 위에 설정된다. 등전위장 라인들은 웨이퍼 (104) 와 플라즈마 (110) 사이에 있는 플라즈마 시스 (sheath) 에 걸친 전기장 라인들이다. 일부 예들에서, 등전위 표면들 및 전기장 라인들은 서로에 대해 수직이다. 웨이퍼 (104) 와 플라즈마 (110) 사이에 등전위 표면들이 있다. 전기장 라인들은 이들 등전위 표면들에 걸쳐 대전된 입자들을 가속화한다. 플라즈마 프로세싱 동안, 포지티브 이온들은 웨이퍼 (104) 의 표면 상에 충돌하도록 (impinge) 등전위장 라인들을 가로질러 가속화되고, 이에 따라 에칭 방향성을 개선하는 것과 같은 목표된 에칭 효과를 제공한다. 상부 전극 (108) 및 척 (102) 의 기하구조로 인해, 장 라인들 (field lines) 은 웨이퍼 표면에 걸쳐 균일하지 않을 수도 있고, 웨이퍼 (104) 의 에지에서 상당히 가변할 수도 있다. 따라서, 에지 (또는 포커스) 링 (118) 은 통상적으로 전체 웨이퍼 표면에 걸쳐 프로세스 균일성을 개선하도록 제공된다. 도 1을 참조하면, 웨이퍼 (104) 는 세라믹, 석영, 플라스틱, 등과 같은 적합한 유전체 재료로 형성될 수도 있는 포커스 링 (118) 내에 배치되는 것으로 도시된다. 따라서, 포커스 링 (118) 의 존재는 등전위장 라인들로 하여금 웨이퍼 (104) 의 전체 표면 위에 실질적으로 균일하게 배치되게 한다.
전기 전도성 차폐부 (120) 는 실질적으로 에지 링 (118) 을 둘러싼다. 전기 전도성 차폐부 (120) 는 프로세싱 챔버 (100) 내에서 실질적으로 접지되도록 구성된다. 전기 전도성 차폐부 (120) 는 에지 링 (118) 외부의 원치 않은 등전위장 라인들의 존재를 방지한다.
상기 논의된 바와 같이, 웨이퍼 센터링 동작들에서 블랭킷 웨이퍼들의 사용과 연관된 상당한 과제들이 있을 수도 있다. 본 개시의 예들은 블랭킷 웨이퍼 이미지들을 필요로 하지 않고 대신 웨이퍼 센터링 동작들을 측정하고 가이드하기 위해 웨이퍼 (104) 위에 장착된 카메라들에 의해 캡처된 이미지들을 사용한다. 웨이퍼 센터링 동작들은 에지 링 (118) 또는 정전 척 (ESC) 과 같은 척 (102) 과 같은 프로세스 모듈 내 컴포넌트 또는 기준 구조체에 대해 수행될 수도 있다. 일부 예들에서, 위치 데이터는 웨이퍼 (104) 가 척 (102) 상에 적절히 센터링될 때까지 캘리브레이션을 조정하기 위해 웨이퍼 이송 모듈 (예를 들어, VTM) 에 피드백으로서 송신된다.
본 개시의 예는 웨이퍼 센터링 동작들 동안 웨이퍼 (104) 의 인-시츄 (in-situ) 측정을 수행하고 제어 모듈의 제어기 사용자 인터페이스 (UI) 에 즉각적인 피드백을 제공한다. 프로세싱 챔버 (100) 내의 척 (102) 상에 배치된 웨이퍼 (104) 를 사용하여, 하나 이상의 측정 카메라들의 어레이는 웨이퍼 (104) 의 외측 주변 에지에서 하나 이상의 사이트들 또는 부분들, 및 에지 링 (118) 의 적어도 하나의 내측 에지를 포함할 수도 있는 이미지를 촬영한다. 이미지 프로세싱 소프트웨어는 웨이퍼 주변부 및 에지 링 (118) 의 내측 에지를 위치시키고 이들 사이의 분리 거리, 또는 갭을 계산한다. 일부 예들에서, 이 측정은 웨이퍼 (104) 의 주변부 둘레의 몇몇 지점들에서 수행된다. 이어서 측정 결과들은 프로세싱 챔버 (100) 내의 척 (102) 상에 웨이퍼 (104) 를 배치하기 위한 VTM 로봇 제어들을 조정하도록 사용된다. 웨이퍼 센터링 동작의 진행을 확인하는 것은 상기 절차를 반복함으로써 신속하게 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 프로세싱 챔버 (100) 와 연관된 하나 이상의 카메라들 (예를 들어, 카메라 1 및 카메라 2) 의 장치 (arrangement) (200) 는 이미지들을 캡처하고 이미지 측정들을 수행할 수 있다. 일부 예들에서, 카메라들 (1 및 2) 각각은 에지 링 (210) 의 내측 에지 (202) 및 웨이퍼 (206) 의 주변 에지 (204) 를 검출할 수 있는 각각의 시계 (field of view) (200' 및 200'') 를 갖는다. 에지 링 (210) 의 내측 에지 (202) 와 주변 에지 (204) 사이의 분리 거리 또는 갭 (208) 은 카메라들 (1 및 2) 에 의해 검출되고 측정될 수 있다. 갭 (208) 측정을 수행하기 위한 편리한 예시적인 구성은 프로세싱 챔버 (100) 의 벽 내에 진공-시일 윈도우를 제공하는 것 및 윈도우 내에 카메라들 (1 및 2) 을 위치시키는 것을 포함한다. 일부 예들에서, 이미지 캡처 및 갭 측정은 프로세싱 챔버 (100) 의 시작 페이즈 및 유지 보수 페이즈 동안 수행된다. 다른 예들에서, 카메라들 (1 및 2) 은 프로세싱 챔버 (100) 의 오퍼레이터의 제어 하에 취해지는 센터링 및 갭 측정들을 용이하게 하도록 진공 이송 모듈 (VTM) 의 로봇 암 상에 장착된다. 일부 예들에서, 조명은 갭 이미지 측정들 동안 제어된다.
도 2에서 장치 (200) 는 2 개의 카메라를 포함하고, 다른 장치들이 가능하다. 예를 들어, 단일 이동 가능한 카메라가 각각의 시계 (200' 및 200'') 를 획득하도록 2 개의 상이한 위치들에 배치될 수도 있다. 도 12에 도시된 또 다른 예시적인 장치 (1200) 에서, 단일 이동식 카메라는 이들 카메라 위치들에서 하나 이상의 각각의 시계 (1200', 1200'' 및 1200''') 를 획득하거나 생성하도록 위치들 (1202, 1204, 및 1206) 사이에서 이동될 수 있다. 본 명세서에 기술된 다양한 예들에서 일부 또는 모든 카메라들은 고정되거나 이동 가능할 수도 있다. 일부 예들은 합성 시계, 예를 들어 복수의 서브-뷰들을 포함하거나 포괄하는 단일 카메라에 의해 취해진 단일 뷰를 포함하거나 생성할 수도 있다. 예시적인 서브-뷰들은 도 12의 위치들 (1202, 1204, 및 1206) 에 있는 것들을 포함할 수도 있다. 다른 조합들의 시계 및 카메라 배열들이 가능하다.
대안적인 카메라 배열 (300) 이 도 3에 도시된다. 예시된 배치는 도 1의 프로세싱 챔버 (100) 와 같은 프로세싱 챔버 내에 배치된 에지 링 (310) 및 웨이퍼 (312) 의 이미지들을 내려다보고 촬영하도록 위치된 3 개의 카메라들 (1, 2, 및 3) (도면에서 302, 304, 및 306으로 라벨링됨) 을 포함한다. 카메라 1, 카메라 2, 및 카메라 3 각각은 각각의 시계 (300', 300'', 및 300''') 를 갖는다. VTM (308) (축척대로 도시되지 않음) 은 모니터링된 프로세싱 챔버 (100) 에 인접하게 위치될 수도 있다. 일부 예들에서, 단일 VTM (308) 은 복수의 인접한 프로세싱 챔버들 (100) 을 서비스하기 충분히 큰 영역에 걸친 (span) 직사각형 풋프린트를 갖는다. 일부 예들에서, 단일 VTM (308) 은 그 측면 각각을 따라 위치된 5 개의 프로세싱 챔버 (100) 를 갖는다. VTM (308) (도 3) 은 각각의 시계 (302, 304, 및 306) 사이에서 하나 이상의 카메라들을 조작하기 위한 로봇 암 (310) (축척대로 도시되지 않음) 을 포함할 수도 있다. 단일 카메라 또는 복수의 카메라들이 VTM 암 (310) 상에 장착될 수도 있어서, 시계 또는 갭 측정이 오퍼레이터의 재량에 따라, 또는 자동화 하의 프로세서에 의해 확립되거나 취해질 수 있다. 일부 예들에서, 시계의 조명 (illumination) 은, 예를 들어 갭 측정을 취하는 동안 또는 시계를 모니터링할 때 제어된다. 도 3의 배치는 3 개의 카메라들 (1 내지 3) 을 포함하고, 단일 이동 카메라 또는 몇몇 고정된 카메라들이 이러한 측정들을 취하도록 사용될 수도 있다.
도 4는 본 명세서에 기술된 다양한 실시 예들의 카메라들 (1 및 2) 에 의해 캡처된 화도들 (pictorial images) (402 및 404) 을 도시한다. 좌측의 이미지 (402) 는 에지 링 (210) 의 내측 에지 (202) 와 웨이퍼 (206) 의 주변 에지 (204) 사이의 상대적으로 작은 갭 (406) 을 도시한다. 따라서 카메라 (1) 는 웨이퍼 배치가 에지 링 (210) 에 상대적으로 가깝다는 것을 검출하였다. 우측의 이미지 (404) 는 에지 링 (210) 의 내측 에지 (202) 와 웨이퍼 (206) 의 주변 에지 (204) 사이의 보다 큰 갭 (408) 을 도시한다. 카메라 2는 웨이퍼 배치가 에지 링 (210) 으로부터 멀어지는 것을 검출하였다. 도 2의 웨이퍼-대-에지 링 갭 (208) (또는 도 4의 406 및 408) 는 일부 예들에서 상이한 VTM 로봇 설정들에 기초하여 조정되거나 설정될 수도 있다. 베어 실리콘 (bare silicon) (Si) 웨이퍼 (206) (예를 들어) 가 채용될 수도 있지만, 다른 타입들의 웨이퍼 (206) 가 가능하다. 다른 예들은 기준 각도 (reference angle) 및/또는 웨이퍼 반경을 나타내는 마킹들을 운반하는 캘리브레이션 웨이퍼의 사용을 포함할 수도 있고, 일부 예들에서, 이미지들 (402 및 404) 내에서 구별되는 컬러로 제공될 수도 있다. 갭들 (406 및 408) 에 관한 정보 (위치 데이터) 는 웨이퍼 센터링 동작들 동안 피드백으로서 VTM (308) 에 동적으로 송신될 수도 있다. 수신된 피드백에 기초하여, 웨이퍼 위치는 웨이퍼-중심 위치에 대한 미리 설정된 또는 미리 결정된 갭 값들이 확립될 때까지 점진적으로 또는 연속적으로 조정될 수도 있다.
도 5 내지 도 8은 에지 링 (210) 의 연관된 내측 에지 (202) 옆에 있는 카메라 각각의 위치 대응하는 웨이퍼 (502) 의 주변 에지들 (204) 의 (예를 들어, 도 3의 카메라들 (1, 2, 및 3) 에 의해 촬영된 시계들 (300', 300'', 및 300''') 의) 각각의 예시적인 이미지들을 도시한다. 웨이퍼 (502) 는 프로세싱 챔버 (100) 내의 척 (102) 상에 위치된다. 웨이퍼 (502) 의 주변 에지들은 선형 라인들로 표현되지만, 실제 생활에서 이들은 약간 아치형일 것이라는 것이 이해될 것이다. 프로세싱 챔버 (100) 에 인접한 VTM (512) 의 위치가 도 5에 도시된다. VTM (512) 은 도 6 내지 도 8의 도면들 각각에서 유사하게 위치된다. 도 5의 도면 (500) 에서, 웨이퍼 (502) 의 상단 에지, 하단 에지, 및 우측 에지의 최초 또는 기준 위치들 (504, 506, 및 508) 이 도 5에 각각 도시된다. (이 예의 목적들을 위해) 분리 거리 또는 상단 갭 (510) 이 도출될 수도 있고 이에 따라 주목될 수도 있다.
도 6의 이미지들은 VTM (512) 위치 (도 5) 로부터 멀어지는 VTM (512) 의 로봇 암의 제어 하에 방향 (602) 으로의 웨이퍼 이동을 나타낸다. 이에 따라 상단 갭 (510) 이 넓어진다.
도 7의 이미지들은 초기 또는 기준 웨이퍼 위치들로 다시 VTM (512) 을 향한 (702) 의 웨이퍼 이동을 나타낸다. 이에 따라 상단 갭 (510) 의 크기가 복원된다.
이 예의 추가 목적들을 위해, 최초 측면 갭 (704) (도 7) 이 도출되고 주목될 수도 있다. 도 8의 이미지들은 우측 방향 (802) 으로 VTM (512) 의 로봇 암의 제어 하에서 웨이퍼 이동을 나타낸다. 이에 따라 측면 갭 (704) 은 좁아진다. 카메라들 (1, 2, 및 3) 의 어레이에 의해 캡처된 상단 갭 및 측면 갭 이미지들로부터 유도된 이러한 웨이퍼 이동을 나타내는 위치 데이터는, 웨이퍼 배치 및 센터링 동작 동안 웨이퍼 (502) 의 위치 및 센터링을 용이하게 하도록 VTM (512) 의 제어 모듈로 다시 동적으로 송신된다.
도 9를 참조하면, 웨이퍼 (206) 및 에지 링 (210) 의 배치 (900) 가 도시된다. 에지 링 (210) 을 기준으로 사용하여, 공지된 직경 (및 따라서 공지된 반경) 의 웨이퍼 (206) 의 중심은 상단 갭 (510) 및 측면 갭 (704) 의 측정값들에 기초하여 또는 갭들 (510 및 704) 과 연관된 위치들에 기초하여 결정될 수도 있다. 도면에 도시된 카메라 1 및 카메라 2에 의해 촬영된 이미지들에 기초하여, 웨이퍼 (206) 의 주변 에지 (204) 상의 위치 X와 에지 링 (210) 의 내측 에지 (202) 상의 인접한 위치 X' 사이의 분리 거리 또는 상단 갭 (510) 이 결정될 수도 있다. 분리 거리 또는 측면 갭 (704) 은 위치 Y 및 위치 Y'에 대해 유사한 방식으로 결정될 수도 있다. 간략함을 위해, 카메라들 (1 및 2) 은 상단 갭 (510) 및 측면 갭 (704) 의 이미지들이 실제 촬영되는 상단 및 좌측 사분면의 실제 위치들에 도시되지 않고, 오히려 예시된 바와 같이 우측 및 하단 사분면의 카메라 위치들에 도시된다.
일부 예들에서, 지점 X' 및 지점 Y'의 위치들은 공지되거나 예를 들어, 이와 관련하여 기준 컴포넌트로서 기능할 수 있는 에지 링 (210) 의 공지된 위치 또는 치수들에 기초하여 도출될 수 있다. 따라서 에지 링 (210) 의 중심 (908) 은 웨이퍼 센터링 및 프로세싱 목적들을 위한 기준으로서 확립될 수 있다.
지점 X' 및 지점 Y'의 공지된 위치들을 사용하여, 상단 및 측면 갭들 (510 및 704) 이 웨이퍼 (206) 의 주변 에지 (204) 상의 지점 X 및 지점 Y의 위치를 결정하도록 각각 적용될 수도 있다. 웨이퍼 (206) 의 반경은 공지되고 웨이퍼 반경에 기초하여, 명목상 원주 (또는 원주의 원호 부분) 는 이에 따라 지점 X 및 지점 Y 각각 둘레에 외접될 수 있다. 지점 X에 대한 명목상 원주는 지점 Y에 대해 각각 902 및 904로 라벨링된다. 웨이퍼 (206) 의 주변부 내에서 명목상 원주들 (902 및 904) 의 교차점은 중심 (910) 에 웨이퍼 (206) 의 중심을 확립한다. 웨이퍼 (206) 의 주변부 외부의 (지점 906에서) 원주들 (902 및 904) 의 교차점은 웨이퍼 (206) 의 중심이 주변부 내에 속할 것이라고 이해될 것이므로 무효인 결과로서 폐기될 수도 있다. 웨이퍼 (206) 의 결정된 중심 (910) 은 오프셋 또는 위치 데이터 (912) 를 도출하기 위해 에지 링 (210) 의 진정한 중심 (908) 에 대해 동적 기준으로 비교될 수도 있다.
일부 예들에서, 오프셋 데이터에 기초한 피드백은 웨이퍼 센터링 동안 웨이퍼 (206) 의 위치 또는 경로를 조정하도록 VTM (512) 의 제어 모듈에 제공된다. 웨이퍼 센터링 동작들 동안, 웨이퍼 (206) 에 대한 위치 조정들은 상단 및 측면 갭들 (510 및 704) 의 결정들, 또는 에지 링 (210) 및 웨이퍼 중심들 (908 및 910) 의 위치들에 기초하거나 데이터의 두 세트 또는 이들의 부분들의 조합에 기초하여 VTM (512) 의 제어 모듈에 의해 이루어질 수도 있다.
도 10은 카메라 측정값들 (실선 링 도트들 (1002)) 및 VTM 로봇 설정점 명령들 (파선 링 도트들 (1004)) 을 사용하여 획득된 웨이퍼 중심의 측정된 변화를 도시하는 산점도 (1000) 를 도시한다. 라인 세그먼트들 (1006 및 1008) 은 측정된 웨이퍼 중심 (1002) 을 연관된 로봇 설정점 (1004) 에 링크한다. 실선으로 도시된, 상대적으로 보다 짧은 라인 세그먼트들 (1008) 은 각각의 측정된 웨이퍼 중심 (1002) 이 VTM 로봇 웨이퍼 설정점 (1004) 의 사양 내에 있다는 것을 나타낸다. 이는 상기 언급된 로봇 반복성 사양을 반영한다. 상대적으로 보다 긴 라인 세그먼트들 (1006) 은 측정된 웨이퍼 중심 (1002) 이 예를 들어, VTM 로봇 사양의 133 ％ 내에 있다는 것을 나타낸다. 다른 정확도의 마진이 사용될 수도 있다. 해시된 선 (1010) 은 예를 들어 로봇 설정점의 133 ％를 초과하는 단일 웨이퍼 측정 값을 나타낸다. 점선 (1012) 은 예를 들어 로봇 배치에서 에러를 정확하게 포착한 카메라 측정값을 나타낸다. 다른 지표들이 가능하다.
따라서, 일부 예들에서, 웨이퍼를 센터링하기 위한 방법들이 제공된다. 도 11을 참조하면, 기준 구조체에 대해 웨이퍼를 센터링하기 위한 방법 (1100) 은, 동작 1102에서, 웨이퍼 프로세싱 챔버에 인접하게, 적어도 2 개의 카메라들을 포함하는 카메라 배열을 배치하는 단계-적어도 2 개의 카메라들 각각은 카메라 배열 내에 위치될 때 시계를 포함하고, 시계 각각은 웨이퍼의 주변 에지 및 기준 구조체의 주변 에지를 포함함-, 1104에서, 적어도 2 개의 카메라들 각각으로부터 위치 데이터를 수신하고 그리고, 각각의 시계에 포함된 웨이퍼의 각각의 주변 에지들과 기준 위치 사이의 갭 사이즈를 각각의 시계에 대해 결정하는 단계; 및 1106에서, 결정된 각각의 갭 사이즈들에 기초하여 기준 구조체에 대한 웨이퍼의 위치를 조정하는 단계를 포함한다.
일부 예들에서, 기준 위치는 에지 링을 포함한다. 일부 예들에서, 기준 위치는 척을 포함한다.
일부 예들에서, 방법 (1100) 은 웨이퍼 프로세싱 챔버의 벽에 카메라 배열을 제공하는 단계를 더 포함한다.
일부 예들에서, 방법 (1100) 은 카메라 배열 내에 제 3 카메라를 포함하는 단계, 및 각각의 제 3 시계에 대해, 제 3 카메라로부터의 위치 데이터를 프로세서로 제공하는 단계를 더 포함한다.
일부 예들에서, 방법 (1100) 은 결정된 각각의 갭 사이즈들을 각각의 미리 결정된 갭 사이즈들에 대해 비교하는 단계를 더 포함하고, 각각의 미리 결정된 갭 사이즈들은 기준 구조체 또는 웨이퍼 프로세싱 챔버에 대해 웨이퍼의 센터링되거나 목표된 위치와 연관된다.
일부 예들에서, 방법 (1100) 은 제어기 내에 VTM (vacuum transfer module) 의 로봇 암을 더 포함한다.
따라서, 프로세싱 챔버 (100) 내부에 에지 링 (210) 에 대해 웨이퍼 위치를 포지셔닝하도록 카메라-기반 이미지 센싱을 위한 실시 예들이 제공된다. 본 개시의 예들은 개선된 속도, 비용 및 정확성을 제공할 수도 있다. 일부 예들은 웨이퍼 포지셔닝 또는 센터링 동작들 동안 신속한 인-시츄 측정들을 용이하게 할 수도 있다. 통상적으로 블랭킷 웨이퍼들은 프로세스 모듈 내에서 에칭되고 웨이퍼 센터링을 결정하기 위해 웨이퍼들 (206) 상에서 계측이 수행된다. 웨이퍼들 (206) 이 통상적으로 추적되고, 미리 측정되고, 이동되는 공장 (fab) 에서, 종래의 측정 동작들은 완료하기 위해 미리 결정된 기간이 걸릴 수도 있다. 한편, 본 프로세스들은 그 시간을 8 배만큼 감소시킬 수도 있다. 랩 프로세스 툴에서, 본 명세서에 개시된 방법들을 사용하여, 이들 동작들을 수행하는 것은 공장에서 필요한 종래의 시간의 12.5 ％만이 걸릴 수도 있다.
종래의 웨이퍼 센터링 방법들은 통상적으로 완료하는데 오랜 시간이 걸리고, 종종 블랭킷 웨이퍼들을 채용한다. 본 명세서의 일부 예시적인 방법들은 일회성 비용만을 발생시킨다. 본 개시의 카메라 측정들은 대부분의 경우들에서, 일부 예들에서 VTM 로봇 제어 설정점의 사양 내로 웨이퍼 배치를 결정할 수 있다. 도 10의 일 예를 제외하고 모두, 카메라 측정값들은 종래의 후면 입자 계측의 사양 내로 웨이퍼 배치를 결정한다. 실시 예들은 하드웨어 및 이미지 프로세싱 알고리즘들 모두를 변화시킴으로써 필요에 따라 구성되거나 조정될 수도 있다.
실시 예들이 구체적인 예시적인 실시 예들을 참조하여 기술되었지만, 다양한 수정들 및 변화들이 보다 넓은 범위의 본 실시 예들로부터 벗어나지 않고 이들 실시 예들로 이루어질 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미가 아니라 예시로서 간주된다. 이의 일부를 형성하는 첨부 도면들은 제한이 아닌 예시로서, 주제가 실시될 수도 있는 특정한 실시 예들을 도시한다. 예시된 실시 예들은 당업자들로 하여금 본 명세서에 개시된 교시들을 실시하게 하도록 충분히 상세히 기술된다. 다른 실시 예들은 구조 및 논리적 대용물들 및 변화들이 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수도 있도록, 이로부터 활용되고 도출될 수도 있다. 이 상세한 기술은 따라서 제한하는 의미로 생각되지 않고, 다양한 실시 예들의 범위는 첨부된 청구항들로 인정되는 등가물들의 전체 범위와 함께, 첨부된 청구항들에 의해서만 규정된다.
본 발명의 주제의 이러한 실시 예들은, 단순히 편의성을 위해 그리고 임의의 단일 발명 또는 실제로 2 개 이상이 개시된다면 발명의 개념으로 본 출원의 범위를 자의적으로 제한하는 것을 의도하지 않고, 용어 "발명"으로 개별적으로 그리고/또는 집합적으로 참조될 수도 있다. 따라서, 특정한 실시 예들이 본 명세서에 예시되고 기술되었지만, 동일한 목적을 달성하도록 계산된 임의의 배열이 도시된 특정한 실시 예들을 대체할 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 본 개시는 다양한 실시 예들의 임의의 그리고 모든 변형들 또는 적응들을 커버하도록 의도된다. 상기 실시 예들 및 본 명세서에 구체적으로 기술되지 않은 다른 실시 예들의 조합들이, 상기 기술을 검토하면 당업자들에게 자명할 것이다.

Claims (20)

  1. 기준 구조체 (datum structure) 에 대해 웨이퍼를 포지셔닝하기 위한 시스템에 있어서,
    적어도 2 개의 카메라들을 포함하는, 카메라 배열 (camera arrangement) 로서, 상기 적어도 2 개의 카메라들 각각은 상기 카메라 배열 내에 위치될 때 시계 (field of view) 를 포함하고, 상기 시계 각각은 웨이퍼의 주변 에지 및 상기 기준 구조체의 주변 에지를 포함하는, 상기 카메라 배열;
    상기 적어도 2 개의 카메라들 각각으로부터 위치 데이터를 수신하고, 각각의 시계에 포함된 상기 웨이퍼의 상기 각각의 주변 에지들과 상기 기준 위치 사이의 갭 사이즈를 시계 각각에 대해 결정하기 위한 프로세서; 및
    상기 결정된 각각의 갭 사이즈들에 기초하여 상기 기준 구조체에 대한 상기 웨이퍼의 위치를 조정하기 위한 제어기를 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 위치는 에지 링을 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 위치는 척을 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라 배열은 웨이퍼 프로세싱 챔버의 벽 내에 제공되는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라 배열은 제 3 카메라를 포함하고, 상기 제 3 카메라는 각각의 제 3 시계에 대한 위치 데이터를 상기 프로세서에 제공하는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정된 각각의 갭 사이즈들은 각각의 미리 결정된 갭 사이즈들에 대해 비교되고, 상기 각각의 미리 결정된 갭 사이즈들은 상기 기준 구조체에 대해 상기 웨이퍼의 센터링되거나 (centered) 목표된 위치와 연관된, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 VTM (vacuum transfer module) 의 로봇 암을 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 결정된 각각의 갭 사이즈들에 기초하여 상기 웨이퍼의 중심을 식별하는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  9. 기준 구조체에 대해 웨이퍼를 포지셔닝하는 방법에 있어서,
    웨이퍼 프로세싱 챔버에 인접하게, 적어도 2 개의 카메라들을 포함하는 카메라 배열을 배치하는 단계로서, 상기 적어도 2 개의 카메라들 각각은 상기 카메라 배열 내에 위치될 때 시계를 포함하고, 상기 시계 각각은 웨이퍼의 주변 에지 및 기준 구조체의 주변 에지를 포함하는, 상기 카메라 배열 배치 단계;
    상기 적어도 2 개의 카메라들 각각으로부터 위치 데이터를 수신하고, 각각의 시계에 포함된 상기 웨이퍼의 상기 각각의 주변 에지들과 상기 기준 위치 사이의 갭 사이즈를 시계 각각에 대해 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 각각의 갭 사이즈들에 기초하여 상기 기준 구조체에 대한 상기 웨이퍼의 위치를 조정하는 단계를 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 위치는 에지 링을 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 위치는 척을 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 프로세싱 챔버의 벽 내에 상기 카메라 배열을 제공하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 카메라 배열 내에 제 3 카메라를 포함하고, 그리고 각각의 제 3 시계에 대해, 상기 제 3 카메라로부터의 위치 데이터를 프로세서로 제공하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 결정된 각각의 갭 사이즈들은 각각의 미리 결정된 갭 사이즈들에 대해 비교하는 단계를 더 포함하고, 상기 각각의 미리 결정된 갭 사이즈들은 상기 기준 구조체 또는 상기 웨이퍼 프로세싱 시스템에 대해 상기 웨이퍼의 센터링되거나 목표된 위치와 연관된, 웨이퍼 포지셔닝 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    제어기 내에, VTM (vacuum transfer module) 의 로봇 암을 더 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 방법.
  16. 기준 구조체 (datum structure) 에 대해 웨이퍼를 포지셔닝하기 위한 시스템에 있어서,
    하나 이상의 카메라들을 포함하는, 카메라 배열로서, 상기 하나 이상의 카메라들 각각은 상기 카메라 배열 내에 위치될 때 시계를 포함하고, 상기 시계 각각은 상기 웨이퍼의 주변 에지 및 상기 기준 구조체의 주변 에지를 포함하는, 상기 카메라 배열;
    상기 카메라 또는 카메라 각각으로부터 위치 데이터를 수신하고, 상기 시계 각각에 대해, 각각의 상기 시계에 포함된 상기 웨이퍼의 상기 각각의 주변 에지들과 상기 기준 위치 사이의 갭 사이즈를 결정하기 위한 프로세서; 및
    상기 결정된 각각의 갭 사이즈들에 기초하여 상기 기준 구조체에 대한 상기 웨이퍼의 위치를 조정하기 위한 제어기를 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 카메라들은 단일의 이동식 카메라를 포함하는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 단일의 이동식 카메라는 로봇 암 상에 장착되는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 로봇 암은 VTM 상에 장착되는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 카메라 배열은 웨이퍼 프로세싱 챔버의 벽 내에 제공되는, 웨이퍼 포지셔닝 시스템.
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