KR20220003151A - 비-접촉식 낮은 기판 온도 측정을 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 처리 환경 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 기판은 최상부 표면 및 가장자리 표면을 가지며, 반도체 처리 환경 내의 규정된 위치에 위치된다. 기판의 가장자리 표면의 일 측의 적외선 이미지를 획득하기 위해, 기판의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 배향되는 적외선 카메라가 트리거링된다. 적외선 이미지가 처리되어 기판의 온도 프로파일이 획득된다.
Description
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 반도체 디바이스 제조에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 하나 이상의 적외선(IR) 카메라로 기판의 온도를 측정하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
극초대규모 집적(ULSI) 회로들은, 반도체 기판, 이를테면 규소(Si) 기판 상에 형성되고 디바이스 내에서 다양한 기능들을 수행하도록 협력하는 백만 개 초과의 전자 디바이스(예컨대, 트랜지스터)를 포함할 수 있다. 처리 동안, 다수의 열 처리 동작이 기판 표면 상에서 때때로 수행된다. 열 처리는 전형적으로, 프로세스 제어를 위해 정밀한 기판 온도 측정을 활용한다. 부정확한 기판 온도 제어는, 디바이스 성능에 악영향을 줄 수 있고/거나 기판 막 물질 손상을 초래할 수 있는 불량한 프로세스 결과들을 초래할 수 있다.
열 처리 동안 기판 온도를 측정하기 위해 상이한 유형들의 온도 측정 툴들이 사용될 수 있다. 예컨대, 기판 표면 상의 미리 결정된 위치들에서 기판에 물리적으로 접촉함으로써 기판 온도를 측정하기 위해 열전대(thermocouple)들이 종종 사용된다. 그러나, 더 큰 직경의 기판들에 대해, 기판 표면에 걸친 전체 온도 변동은 측정 위치들 사이의 큰 거리들로 인해 결정하기가 어렵다. 또한, 기판 표면에 대한 열전대들의 열적 물리적 접촉의 신뢰성은 제어하기가 어렵고, 오염 우려들을 갖는다.
광학 온도 측정 기법들은 처리 동안 기판의 실시간 온도를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 온도를 모니터링하는 하나의 기법은, 가열된 기판의 표면으로부터 방출되는 적외선(IR) 에너지를 측정하고, 이어서, 이러한 측정된 에너지를 온도 판독치로 변환하는 것을 수반한다.
기판으로부터 반사된 IR 에너지를 측정하기 위해, 주사 단색광기(scanning monochrometer) 및 록-인(lock-in) 증폭기가 사용되어 왔다. 반사된 IR 에너지는 기판의 온도에 따라 스펙트럼이 변하고, 그에 의해, 이러한 측정으로부터 기판의 온도가 결정되는 것을 허용한다. 단색광기가 반사된 파장들의 범위에 걸쳐 정확하게 주사하는 것을 허용하기 위해, 일련의 필터들이 단색광기 내에서 회전된다. 이러한 장치는 부피가 크고, 비용이 많이 들며, 느리다.
추가로, 기판들, 예컨대 결정질 규소를 형성하는 데 사용되는 물질은, 온도 측정이 요망되는 기판 온도들의 범위에 걸쳐 IR 파장들에 대해 투명할 수 있다. 그에 따라, 반사된 IR 에너지를 측정하기 위해 광검출기가 기판 위에 위치될 때, 기판을 향해 지향되는 IR 에너지는 검출기를 향해 다시 반사되는 대신에 기판을 통해 이동하여, 측정의 정확도에 악영향을 미친다. 기판들의 온도들을 측정하기 위해 적외선(IR) 카메라들이 또한 이용되어 왔으며, IR 카메라는 기판의 최상부 또는 최하부를 보도록 배향된다. 블랭크(blank) 기판들은 400 ℃ 아래의 온도들에서 IR 파장들에 대해 투명하다. 모든 유형들의 기판들, 특히 블랭크 기판들에 대해 400 ℃ 아래의 기판 온도들을 측정할 수 있는 알려져 있는 비-접촉식 측정 기법들은 존재하지 않는다.
따라서, 기판들의 낮은 온도 측정을 위한 개선된 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재한다.
일 실시예에서, 반도체 처리 환경 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법이 개시된다. 기판은 최상부 표면 및 가장자리 표면을 가지며 반도체 처리 환경 내의 규정된 위치에 위치된다. 기판의 가장자리 표면의 일 측의 적외선 이미지를 획득하기 위해, 기판의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 배향되는 적외선 카메라가 트리거링된다. 적외선 이미지가 처리되어 기판의 온도 프로파일이 획득된다.
일 실시예에서, 기판의 온도를 측정하도록 구성되는 팩토리 인터페이스가 개시된다. 팩토리 인터페이스는 몸체를 포함한다. 팩토리 인터페이스는, 몸체 내에 배치되고 하나 이상의 로드 록 챔버와 팩토리 인터페이스 사이에서 기판을 이송하기 위한 엔드 이펙터를 갖는 로봇을 더 포함한다. 팩토리 인터페이스 로봇은, 팩토리 인터페이스의 규정된 위치에 기판을 위치시키도록 구성된다. 적외선 카메라는, 팩토리 인터페이스 내에 위치되고, 규정된 위치와 반경방향으로 정렬된다. 팩토리 인터페이스는, 기판의 제1 적외선 이미지를 획득하기 위해 기판의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 적외선 카메라를 트리거링하도록 구성되는 제어기를 더 포함한다. 제1 적외선 이미지로부터의 데이터가 처리되어 기판의 절대 온도 프로파일이 결정된다.
일 실시예에서, 기판의 온도를 측정하도록 구성되는 팩토리 인터페이스가 개시된다. 팩토리 인터페이스는 몸체를 포함한다. 팩토리 인터페이스는, 팩토리 인터페이스를 통해 기판을 이송하기 위한 엔드 이펙터를 갖는, 몸체에 배치된 로봇을 더 포함한다. 팩토리 인터페이스 로봇은, 팩토리 인터페이스의 규정된 위치에 기판을 위치시키도록 구성된다. 팩토리 인터페이스 로봇은, 기판의 최상부 표면을, 기판의 가장자리에 근접하게 위치되고 기판과 반경방향으로 정렬되는 적외선 카메라의 시야 내에 배치하게 기판을 위치시키도록 추가로 구성된다. 팩토리 인터페이스 로봇은, 기판의 최하부 표면 아래에 반사성 흑체 요소를 위치시키도록 추가로 구성된다. 흑체 요소는 기판에 의해 덮인다. 팩토리 인터페이스는, 적외선 카메라가 기판을 통해 볼 수 있는 흑체 요소를 포함하여 기판의 최상부 표면의 이미지를 획득하도록 적외선 카메라를 트리거링하도록 구성되는 제어기를 더 포함한다. 제어기는, 흑체 요소로부터 반사되고 기판을 통해 볼 수 있는 적외선 광의 양에 기반하여 기판의 온도를 결정하기 위해 이미지를 분석하도록 추가로 구성된다.
본 개시내용의 상기 언급된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이러한 실시예들 중 일부가 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 유의되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 기판의 가장자리의 절대 온도 프로파일을 포착하기 위해 하나의 적외선 카메라를 사용하도록 구성되는 통합 플랫폼을 예시한다.
도 2는 다른 실시예에 따른 팩토리 인터페이스를 예시한다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 팩토리 인터페이스를 예시한다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 팩토리 인터페이스를 예시한다.
도 5a 및 도 5b는 기판이 기울어져 있다는 것을 식별하기 위한 제1 온도 프로파일 및 제2 온도 프로파일의 예를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 알려져 있는 열원을 사용하여 기판의 온도를 측정하도록 구성되는 도 1의 통합 플랫폼의 팩토리 인터페이스의 실시예를 도시한다.
도 7a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 로봇 엔드 이펙터를 위한 흑체 요소를 예시한다.
도 7b 및 도 7c는 로봇 엔드 이펙터에 결합된 흑체 요소를 예시한다.
도 8은 도 1에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 9는 도 2에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 10은 도 3에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 11은 도 4에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 12는 도 5에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스에서 기판이 기울어졌는지 여부를 결정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 13은 도 6a 및 도 6b에 대응하는 반도체 처리 환경에서 기판의 유형을 결정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 14는 도 7a 내지 도 7c에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들은, 그에 대한 다른 실시예들에서의 특정 언급 없이도 다른 실시예들에서 유익하게 활용될 수 있는 것으로 고려된다.
도 1은 기판의 가장자리의 절대 온도 프로파일을 포착하기 위해 하나의 적외선 카메라를 사용하도록 구성되는 통합 플랫폼을 예시한다.
도 2는 다른 실시예에 따른 팩토리 인터페이스를 예시한다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 팩토리 인터페이스를 예시한다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 팩토리 인터페이스를 예시한다.
도 5a 및 도 5b는 기판이 기울어져 있다는 것을 식별하기 위한 제1 온도 프로파일 및 제2 온도 프로파일의 예를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 알려져 있는 열원을 사용하여 기판의 온도를 측정하도록 구성되는 도 1의 통합 플랫폼의 팩토리 인터페이스의 실시예를 도시한다.
도 7a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 로봇 엔드 이펙터를 위한 흑체 요소를 예시한다.
도 7b 및 도 7c는 로봇 엔드 이펙터에 결합된 흑체 요소를 예시한다.
도 8은 도 1에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 9는 도 2에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 10은 도 3에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 11은 도 4에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 12는 도 5에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스에서 기판이 기울어졌는지 여부를 결정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 13은 도 6a 및 도 6b에 대응하는 반도체 처리 환경에서 기판의 유형을 결정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
도 14는 도 7a 내지 도 7c에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법의 흐름도를 예시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들은, 그에 대한 다른 실시예들에서의 특정 언급 없이도 다른 실시예들에서 유익하게 활용될 수 있는 것으로 고려된다.
약 400 ℃ 미만의 기판들의 낮은 온도 측정은, 기판의 최상부를 이미징하기 위한 기존의 적외선 이미징 기법들에 대해 문제가 있다. 400°C 아래에서, 기판은 투명한 것으로 보인다. 특히, 반도체 기판을 제조하는 어닐링 프로세스 동안, 낮은 온도 측정들이 필요하다. 다음의 개시내용에서, 기판의 가장자리들을 이미징하는 하나 이상의 적외선 카메라를 사용하여 기판의 낮은 온도들을 측정하기 위한 개선된 기법이 설명된다. 기판의 최상부 표면이 아니라 기판의 가장자리의 온도를 측정하는 것은, 적외선 카메라들에 대해 투명하지 않은, 측정되는 기판의 더 큰 유효 거리 또는 두께를 제공한다. 기판의 가장자리 온도를 측정하는 것은, 모든 유형들의 기판들, 즉, 베어(bare) 기판, 도핑된 기판, 또는 기판 상에 제조된 회로를 갖는 기판에 대해 작동한다. 어닐링 프로세스로부터의 퇴장 동안 저온들을 측정하는 것은, 기판의 산화 온도 미만의 측정들을 허용한다.
도 1은 하나 이상의 실시예에 따른, 기판(106)의 가장자리의 절대 온도 프로파일을 포착하기 위해 하나의 적외선 카메라를 사용하도록 구성되는 통합 플랫폼(100)을 예시한다. 예컨대, 통합 플랫폼(100)은, 반도체 디바이스를 제조하기 위해 기판(106) 상에 하나 이상의 금속 층, 반도체 층, 및/또는 유기 물질을 퇴적하거나 이를 식각할 수 있다. 다수의 처리 챔버들을 포함하는 통합 플랫폼의 예들은, 캘리포니아 주 산타 클라라의 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드(Applied Materials, Inc.)로부터 상업적으로 입수가능한 것들을 포함한다. 대안적으로, 다른 기판 처리 플랫폼들이 또한 본 개시내용에 따라 수정될 수 있다.
통합 플랫폼(100)은, 진공-기밀 처리 플랫폼(160), 팩토리 인터페이스(162), 및 제어기(150)를 포함할 수 있다. 추가로, 통합 플랫폼(100)은 또한 클러스터 툴 또는 다중 챔버 처리 시스템으로 지칭될 수 있다.
처리 플랫폼(160)은 하나 이상의 프로세스 챔버를 포함한다. 예컨대, 처리 플랫폼(160)은 프로세스 챔버들(112, 114, 116, 118, 132, 134, 138, 136, 및 140)을 포함할 수 있다. 추가로, 처리 플랫폼(160)은 하나 이상의 이송 챔버를 포함한다. 예컨대, 도 1에 예시된 바와 같이, 처리 플랫폼(160)은 이송 챔버들(110 및 130)을 포함한다. 처리 플랫폼(160)은 또한, 기판(106)이 이송 챔버들(110, 130) 사이에서 이송될 수 있게 하는 하나 이상의 통과 챔버를 포함할 수 있다. 예컨대, 통과 챔버들(122, 124)은, 기판(106)이 이송 챔버들(110 및 130) 사이에서 이송될 수 있게 할 수 있다.
처리 플랫폼(160)은 또한, 하나 이상의 로드 록 챔버를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 1에 예시된 바와 같이, 처리 플랫폼(160)은 로드 록 챔버들(102, 104)을 포함한다. 로드 록 챔버들(102, 104)은, 기판들(106)을 팩토리 인터페이스(162) 및 이송 챔버(110)로부터 이송하기 전에 진공 하에서 동작되도록 펌핑 다운(pump down)될 수 있다.
팩토리 인터페이스(162)는, 몸체(183), 하나 이상의 팩토리 인터페이스 로봇(185), 및 하나 이상의 전방 개방 통합 포드(FOUP; front opening unified pod)(187A-187D)와 맞물리기 위한 인터페이스들을 포함한다. 팩토리 인터페이스 로봇(185)은, 화살표들(182)에 의해 예시된 바와 같은 기판(106)의 이송을 용이하게 하기 위해 선형 및 회전 운동이 가능하다. 추가로, 팩토리 인터페이스 로봇(185)은, 로봇(185)의 엔드 이펙터(188) 상에 놓인 기판들(106)을 FOUP들(187A-D)과 로드 록 챔버들(102, 104) 사이에서 이송한다. 기판(106)은 로드 록 챔버들(102, 104)로부터 이송되고, 팩토리 인터페이스 로봇(185)에 의해 FOUP들(187A-D) 중 하나에 이송될 수 있다. 기판(106)이 로드 록 챔버들(102, 104) 중 하나 또는 둘 모두로부터 빠져나가자마자, 팩토리 인터페이스 로봇(185)은, 기판(106)을 기판 지지부(도시되지 않음) 상에 배치하거나 기판(106)을 팩토리 인터페이스(162) 내의 하나 이상의 규정된 위치에(예컨대, 엔드 이펙터(188) 상에) 유지하도록 구성될 수 있다. 규정된 위치에서, 기판(106)의 이미징은 본원에서 설명된 하나 이상의 실시예에 따라 수행된다. 이어서, 기판(106)은, 팩토리 인터페이스 로봇(185)에 의해 기판 지지부/규정된 위치들로부터 로드 록 챔버들(102, 104) 또는 FOUP들(187A-D) 중 하나 이상으로 이송된다.
이송 챔버(110)는 이송 로봇(111)을 포함한다. 이송 로봇(111)은, 기판들(106)을, 로드 록 챔버들(102, 104)로 그리고 그들로부터, 프로세스 챔버들(112, 114, 116, 및 118)로 그리고 그들로부터, 그리고 통과 챔버들(122, 124)로 그리고 그들로부터 이송한다. 기판들(106)이 통합 플랫폼(100) 내에서 이송 챔버들(110 및 130) 사이에서 이송될 수 있게 하면서 진공 조건들을 유지하기 위해 통과 챔버들(122 및 124)이 활용될 수 있다. 이송 로봇(131)은, 통과 챔버들(122, 124)과 프로세스 챔버들(132, 134, 136, 138, 및 140) 사이에서, 그리고 프로세스 챔버들(132, 134, 136, 138, 및 140) 사이에서 기판들(106)을 이송한다.
프로세스 챔버들(112, 114, 116, 118, 132, 134, 138, 136 및 140)은, 기판(106)을 처리하기에 적합한 임의의 방식으로 구성된다. 예컨대, 프로세스 챔버들(112, 114, 116, 118, 132, 134, 138, 136, 및 140)은, 기판(106)에 대해 하나 이상의 금속 층, 하나 이상의 반도체 층, 하나 이상의 유기 막을 퇴적하고 하나 이상의 세정 프로세스를 적용하여 반도체 디바이스, 이를테면 광 감지 디바이스 등을 생성하도록 구성될 수 있다. 프로세스 챔버들(112, 114, 116, 118, 132, 134, 138, 136, 및 140)은 부가적으로 또는 대안적으로, 식각, 어닐링, 경화, 가스방출, 계측, 또는 다른 동작들을 위해 구성될 수 있다.
프로세스 챔버들, 예컨대 프로세스 챔버들(116, 118) 중 제1의 하나 이상의 프로세스 챔버는, 다른 프로세스 챔버 내로 이송하기 전에 기판(106)으로부터 오염물들을 제거하고/거나 휘발성 가스들을 탈기하기 위해 사전 세정 프로세스를 수행하도록 구성된다. 프로세스 챔버들(114 및 112)은, 기판(106) 상에 하나 이상의 금속 층을 퇴적하도록 구성될 수 있다. 프로세스 챔버(138)는, 기판(106) 상에 하나 이상의 층의 반도체 물질들을 퇴적하도록 구성될 수 있다. 프로세스 챔버들(116, 118, 132, 134, 138, 136 및 140)은, 화학 퇴적 프로세스, 이를테면, 다른 것들 중에서도, 화학 기상 퇴적(CVD), 원자 층 퇴적(ALD), 금속유기 화학 기상 퇴적(MOCVD), 플라즈마 강화 화학 기상 퇴적(PECVD), 및 물리 기상 퇴적(PVD)을 사용하여 물질들(예컨대, 금속 층들 또는 유기 막들)을 퇴적하도록 구성될 수 있다.
제어기(150)는, 통합 플랫폼(100)의 구성요소들을 제어하도록 구성된다. 제어기(150)는, 프로세스 챔버들, 이송 챔버들, 통과 챔버들, 및 팩토리 인터페이스 중 하나 이상의 동작을 제어하기 위한 임의의 적합한 제어기일 수 있다. 예컨대, 제어기(150)는, 이송 로봇(111) 및/또는 이송 로봇(131), 및 임의적으로는 팩토리 인터페이스 로봇(185)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어기(150)는, 중앙 처리 유닛(CPU)(152), 메모리(154), 및 지원 회로들(156)을 포함한다. CPU(152)는, 산업 현장에서 활용될 수 있는 임의의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 지원 회로들(156)은 CPU(152)에 결합되고, 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 서브시스템들, 전력 공급부들 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 루틴들은 메모리(154) 내에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴들은 CPU(152)에 의해 실행될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 소프트웨어 루틴들 중 하나 이상은 예시되지 않은 제2 CPU에 의해 실행될 수 있다. 제2 CPU는 제어기(150)의 일부이거나 제어기(150)와 원격으로 이루어질 수 있다.
하나 이상의 적외선(IR) 카메라(166), 하나 이상의 카메라 트리거(168), 및/또는 팩토리 인터페이스(162)는, 전용 제어기(164), 또는 제어기(150) 내에 또는 그와 함께 통합된 제어기를 가질 수 있다. 제어기(164)는, 반도체 처리 환경(예컨대, 통합 플랫폼(100)) 내에 위치된 기판(106)의 온도를 측정하는 것을 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어기(164)는, 팩토리 인터페이스 로봇(185)으로 하여금 로드 록 챔버들(102, 104) 중 하나로부터 기판(106)을 제거하고, 팩토리 인터페이스(162) 내에 위치된 기판 지지부(190) 상에 기판(106)을 배치하게 하도록 구성된다. 팩토리 인터페이스 로봇(185)은, 로봇(185)의 엔드 이펙터(188) 상에 유지되는 기판(106)을 이동시켜, 반도체 처리 환경 내의 하나 이상의 규정된 위치에 최상부 표면 및 가장자리 표면을 갖는 기판(106)을 배치할 수 있다(예컨대, 기판 지지부(190) 상에 배치되거나, 기판(106)이 로드 록 챔버들(102, 104) 중 하나를 벗어나 그 중 하나에 근접할 때 기판(106)은 로봇의 엔드 이펙터(188) 상에 직접 유지됨).
트리거(들)(168)는, 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측의 적외선 이미지를 획득하기 위해 기판(106)의 반경방향 축을 따라 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 배향되는 하나 이상의 적외선 카메라(들)(166)를 트리거링하도록 구성된다. 하나 이상의 적외선 카메라(166)는, 기판 지지부(190)의 가장자리에 근접하게 위치되고 기판 지지부(190)와 반경방향으로 정렬될 수 있다. 트리거(들)(168)는, 예컨대 근접 센서일 수 있는 하드웨어 트리거, 또는 소프트웨어 트리거일 수 있다. 트리거(들)(168)는, 기판(106)이 팩토리 인터페이스 로봇(185)에 의해 로드 록 챔버들(102, 104) 중 하나로부터 제거되는 것에 대한 응답으로 트리거링될 수 있다. 제어기(164)는, 기판(106)의 절대 또는 상대 온도 프로파일을 획득하기 위해 적외선 이미지를 처리하도록 구성된다. 기판(106)의 (절대) 온도 프로파일을 결정할 때, 프로파일은 기판의 유형(예컨대, 베어 기판, 도핑된 기판, 기판 상에 제조된 반도체 디바이스들을 갖는 기판 등)에 독립적이다. 적외선 카메라(166)는 기판(106)의 측부 (예컨대, 프로파일) 이미지를 포착하기 때문에, 기판(106)이 약 400 ℃ 이하의 온도를 가질 때에도, 검출가능한 적외선 이미지가 획득되어 처리된다.
도 2는 팩토리 인터페이스(262)의 다른 실시예를 도시하며, 참조를 위해 로드 록 챔버들(102, 104)이 도시된다. 팩토리 인터페이스(262)는, 기판(106)의 가장자리의 절대 온도 프로파일을 포착하기 위해 2개의 적외선 카메라(166)를 사용하도록 구성된다. 팩토리 인터페이스(262)는 도 1의 통합 플랫폼(100)에서 활용될 수 있다.
팩토리 인터페이스(262)는, 제어기(164)(또는 이에 결합됨), 적외선 카메라들(166a, 166b), 트리거(들)(168), 및 팩토리 인터페이스 로봇(185)을 포함한다. 팩토리 인터페이스 로봇(185)은, 기판(106)을 유지하기 위한, 또는 적외선 카메라들(166a, 166b)의 시야 내에서 기판 지지부(190) 상에 기판(106)을 위치시키기 위한 엔드 이펙터(188)를 갖는다. 팩토리 인터페이스(162)는, 기판들(106) 중 하나 이상을 엔드 이펙터(188) 상에 개별적으로, 또는 팩토리 인터페이스(162)의 기판 지지부(190)(이를테면, 냉각 스테이션)에 유지한다. 최상부 표면 및 가장자리 표면을 갖는 기판들(106)은, 팩토리 인터페이스 로봇(185)에 의해 규정된 위치(예컨대, 기판 지지부(190))에 위치된다. 트리거링 이벤트 시에, 트리거(들)(168)는, 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측의 제1 적외선 이미지를 획득하기 위해 기판(106)의 반경방향 축을 따라 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 배향되는 제1 적외선 카메라(166a)를 트리거링하도록 구성된다. 트리거(들)(168)는, 기판(106)의 가장자리 표면의 제2 측의 제2 적외선 이미지를 획득하기 위해, 제1 적외선 이미지에 포함되지 않은(또는 제1 적외선 이미지에 부분적으로만 포함된), 기판(106)의 반경방향 축을 따라 기판(106)의 가장자리 표면의 제2 측을 보도록 배향되는 제2 적외선 카메라(166b)를 트리거링하도록 구성된다. 제어기(164)는, 기판(106)의 절대 온도 프로파일을 획득하기 위해 제1 적외선 이미지 및 제2 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하도록 구성된다. 기판(106)의 (절대) 온도 프로파일을 결정할 때, 프로파일은 기판(106)의 유형(예컨대, 베어 기판, 도핑된 기판, 기판 상에 제조된 반도체 디바이스들을 갖는 기판 등)에 독립적이다.
도 1은 이미지 포착 동안 기판 지지부(190) 상에 위치된 기판(106)을 예시하지만, 기판 지지부(190)는 생략될 수 있는 것으로 고려된다. 그러한 예에서, 기판(106)은 이미지 포착 동안 엔드 이펙터(188) 상에 남아 있을 수 있다.
도 3은 기판들(106)의 가장자리 및 최상부의 절대 온도 프로파일을 포착하기 위해 4개의 적외선 카메라(166a, 166b, 170a, 170d)를 사용하도록 구성되는 팩토리 인터페이스(362)의 다른 실시예를 도시한다. 팩토리 인터페이스(362)는 통합 플랫폼(100)에서 사용될 수 있으며, 참조를 위해 로드 록 챔버들(102, 104)이 도시된다.
팩토리 인터페이스(362)는 제어기(164)에 결합되고, 적외선 카메라들(166a, 166b, 170a, 및 170b), 하나 이상의 트리거(168a, 168b)(2개가 도시됨), 및 팩토리 인터페이스 로봇(185)을 포함한다. 팩토리 인터페이스 로봇(185)은, 개개의 적외선 카메라들(166a, 170a 또는 166b, 170b)의 시야 내에서 기판 지지부들(190) 상에 기판들(106)을 위치시키기 위한 엔드 이펙터(188)를 갖는다. 팩토리 인터페이스(362)는, 각각이 개개의 트리거(168) 및 적외선 카메라들(166a, 166b)(또는 166c, 166d)을 갖는 2개의 기판 지지부(190)를 포함한다는 것이 유의된다. 그러나, 팩토리 인터페이스(362)는, 개개의 트리거(168) 및 카메라들(166a, 170a)을 갖는 단일 기판(106)만을 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 단일 기판 지지부(190)만이 포함되는 예에서, 기판 지지부(190)는 팩토리 인터페이스 내에서 중앙에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 기판(106)이 기판 지지부(190) 상에 배치되는 대신에, 기판(106)은 기판(106)으로서 로봇의 엔드 이펙터(188) 상에 직접 유지될 수 있다.
트리거(168a)는, 기판(106)의 반경방향 축을 따라 제1 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 배향되는 제1 적외선 카메라(166a)를 트리거링하도록 구성된다. 제1 적외선 카메라(166a)는, 제1 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측의 제1 적외선 이미지를 획득한다. 트리거(168a)는 또한, (제1 적외선 카메라(166a)와 동시에 또는 순차적으로) 제2 적외선 카메라(170a)를 트리거링하도록 구성된다. 카메라(170a)는, 제1 기판(106)의 최상부 표면의 제2 적외선 이미지를 획득하기 위해 제1 기판(106)의 반경방향 축에 수직인 제1 기판(106a)의 상부 표면을 보도록 배향된다. 명확성을 위해, 적외선 카메라(170a)는 기판(106)으로부터 측방향으로 오프셋된 것으로 도시된다. 그러나, 이미지 포착을 용이하게 하기 위해, 기판(106)은 임의의 측방향 오프셋 없이 기판(106) 위에 수직으로 위치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
유사하게, 제2 기판(106)은, 팩토리 인터페이스(362)의 대향하는 측 상의 제2 기판 지지부(190) 상에 위치된다. 트리거(168b)로부터의 신호에 대한 응답으로, 제3 적외선 카메라(166b)(제1 적외선 카메라(166a)와 유사함) 및 제4 적외선 카메라(170b)(제2 적외선 카메라(170a)와 유사함)는 제2 기판(106b)의 개개의 최상부 및 측부 이미지들을 포착한다.
도 3은 이미지 포착 동안 기판 지지부들(190) 상에 위치된 기판들(106)을 예시하지만, 기판 지지부들(190)은 생략될 수 있는 것으로 고려된다. 그러한 예에서, 기판(106)은 이미지 포착 동안 엔드 이펙터(188) 상에 남아 있을 수 있다.
도 3에 예시된 바와 같이, 각각의 로드 록 챔버(102, 104)는, 개개의 기판 지지부(190), 트리거 센서(168a 또는 168b), 및 개개의 적외선 카메라들(166a, 170a 또는 166b, 170b)과 연관되며, 그에 따라, 처리량이 개선된다.
도 4는 팩토리 인터페이스(462)의 다른 실시예를 도시한다. 팩토리 인터페이스(462)는 통합 플랫폼(100)에서 사용될 수 있다. 도 1의 로드 록 챔버들(102, 104)은 참조를 위해 도시된다.
팩토리 인터페이스(462)는 팩토리 인터페이스(362)와 유사하지만, 적외선 카메라들(170a, 170b)은 생략된다. 그러한 구성에서, 평면도 이미지(예컨대, 하향식 이미지)의 포착은 생략되고, 기판(106)의 온도 결정은 측부 (예컨대, 프로파일) 포착 이미지에만 기반한다.
실시예에서, 도 1의 통합 플랫폼(100)은, 기판(106)이 기울어졌다는 것을 결정하기 위해 하나의 적외선 카메라(166)를 사용하는 데 이용될 수 있다. 기판은, 기판(106)의 최상부 표면이 기판 지지 표면과 같은 시스템 내의 기준 평면에 평행하지 않을 때 기울어져 있는 것으로 간주된다. 다른 예에서, 기판(106)의 최상부 표면은, 기판(106)의 최상부 표면 상의 불균등한 퇴적(또는 다른 처리)으로 인해, 기판(106)의 최하부 표면에 평행하지 않을 수 있다. 기울어짐은, 프로세스 챔버들(112, 114, 116, 118, 132, 134, 138, 136, 및 140) 중 하나 이상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 통합 플랫폼(100) 내의 여러 위치들에서의 불균등한 처리의 결과로서 발생할 수 있다.
기판이 기울어졌는지 여부를 결정할 때, 기판은 기판 지지부(190) 상에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 기판(106)이 기판 지지부(190) 상에 배치되는 대신에, 기판(106)은, 기판(106)이 로드 록 챔버들(102, 104) 중 하나를 벗어나 그 중 하나에 근접할 때 로봇의 엔드 이펙터(188) 상에 직접 계속 유지될 수 있다. 그러한 예에서, 트리거(들)(168a, 168b)는, 기판(106)의 최상부 표면의 제1 적외선 이미지를 획득하기 위해 개개의 적외선 카메라들(166a, 166b)을 트리거링하도록 구성된다. 제어기(164)는, 제1 온도 프로파일을 획득하기 위해 제1 적외선 이미지를 처리하도록 구성된다. 제어기(164)는, 제1 온도 프로파일을, 기울어지지 않은 것으로 알려져 있는 기판의 메모리(154)에 저장된 온도 프로파일과 비교하여, 프로파일들 사이의 하나 이상의 차이에 기반하여 기판(106)이 기울어져 있다는 것을 식별한다. 실시예에서, 제어기(164)가, 알려져 있는 기울어지지 않은 기판에 대한, 가장자리 온도의 차이 및 최상부 표면의 중심에서의 높은 온도의 위치의 편이를 검출할 때, 기판(106)은 기울어져 있는 것으로서 식별된다.
도시되진 않지만, 기울어짐 결정에 부가하여 기판(106)의 온도 결정이 발생할 수 있는 것으로 고려된다. 그러한 예에서, 하나 이상의 부가적인 적외선 카메라가 팩토리 인터페이스(462) 내에 위치되어, 기판(106)의 프로파일 뷰를 포착할 수 있다.
도 5a는 기판(106)이 기울어져 있다는 것을 식별하기 위한, 기판(106)과 연관된 저장된 온도 프로파일(500a) 및 제2 온도 프로파일(500b)의 예를 도시한다. 제어기(164)는, (제어기 상의 소프트웨어 프로그램의 실행을 통해) 기울어지지 않은 프로파일에 대응하는 저장된 온도 프로파일(500a)에서의 기판의 최대 온도의 위치(502a)를 식별한다. 기울어지지 않은 배향에서, 중심은 일반적으로, 기울어지지 않은 것으로 알려져 있는 기판(106)의 최상부 표면 상의 다른 위치들에서보다 더 고온(위치(502a))이다. 제어기(164)는, 기울어지지 않은 것으로 알려져 있는 기판의 가장자리(504a)에서의 온도를 식별한다.
일단 팩토리 인터페이스에서 기판(106)의 이미지가 포착되어 제2 온도 프로파일(500b)이 생성되면, 제어기(164)는, 제2 온도 프로파일(500b)에서 기판(106)의 핫 스폿(502b) 및 가장자리(504b)의 위치를 식별한다. 이어서, 제1 온도 프로파일(500a)이 제2 온도 프로파일(500b)과 비교된다. 제1 온도 프로파일(500a)과 제2 온도 프로파일(500b) 사이의 차이들(또는 차이들의 부재)은, 팩토리 인터페이스 내의 기판이 기울어져 있는지 여부를 표시한다. 제어기(164)는, 임계치를 초과하는 (504a와 504b 사이의) 가장자리 온도의 차이 및/또는 최대 온도의 위치(502a)의 중심을 벗어난 위치로의 편이를 검출함으로써, 기판(106)이 기울어져 있다는 것을 결정한다.
도 6a 및 도 6b는 도 1의 통합 플랫폼(100)에서 사용하기 위한 팩토리 인터페이스(662)의 실시예를 도시한다. 팩토리 인터페이스(662)는, 가열 요소(630)를 사용하면서 기판(106)의 온도를 측정하도록 구성된다. 팩토리 인터페이스(662)는 팩토리 인터페이스(162)와 유사하고, 그 대신에 사용될 수 있다. 팩토리 인터페이스(662)는 또한 팩토리 인터페이스(162)의 하나 이상의 하드웨어 구성요소를 포함할 수 있는데, 이는, 명확성을 위해 도 6a 및 도 6b에는 도시되지 않을 수 있다.
팩토리 인터페이스(662)에서, 기판(106)은 가열 요소(606)에 근접하게 그리고/또는 그에 걸쳐 위치된다. 기판(106)은 적외선 카메라(170a)와 가열 요소(630) 사이에 위치된다. 사전 가열되는 요소(630)의 제1 부분(604a)은 적외선 카메라(170a)의 시야 내에 직접 있고(기판(106)에 의해 중첩되지 않음), 사전 가열되는 요소(630)의 제2 부분(604b)은 기판(106)에 의해 중첩된다. 트리거(168)는 적외선 카메라(170a)가 직접 볼 수 있는 제1 부분(604a) 및 적외선 카메라(170a)가 기판(106)을 통해 볼 수 있는 제2 부분(604b)을 포함하는 기판(106)의 최상부 표면의 이미지를 획득하기 위해 적외선 카메라(170a)를 트리거링하도록 구성된다. 제어기(164)는, 제1 부분(604a)의 제1 온도와 제2 부분(604b)의 제2 온도 사이의 차이들을 결정하기 위해 적외선 이미지를 처리하도록 구성된다. 제어기(164)는 차이들에 기반하여 기판(106)의 유형을 식별하도록 추가로 구성된다. (예컨대, 베어 기판, 도핑된 기판, 기판 상에 제조된 반도체 디바이스들을 갖는 기판 등).
도 7a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 로봇 엔드 이펙터를 위한 흑체 요소를 예시한다. 도 7b 및 도 7c는 로봇 엔드 이펙터에 결합된 흑체 요소를 예시한다.
도 7a는 반사성 흑체 요소(742)의 부분들의 일 실시예를 도시한다. 흑체 요소(742)는, 축방향 정렬로 함께 결합된 흑체 멤브레인 디스크(746) 및 환형 멤브레인 홀더(744)를 포함한다. 환형 멤브레인 홀더(744)는 그를 통해 축방향으로 형성되는 중앙 개구를 포함하고, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)으로 만들어진다. 그러나, 다른 물질들이 또한 고려된다.
도 7b 및 도 7c는 로봇 엔드 이펙터(788)에 결합된 흑체 요소(742)를 예시한다. 도 7b에서, 흑체 요소(742)는 대향하는 경사 표면들(770) 사이에서 (예컨대, 팩토리 인터페이스 로봇(185)의) 로봇 엔드 이펙터(788)의 상부 표면 상에서 중앙에 위치된다. 도 7c에서, 흑체 요소(742)는 대향하는 경사 표면들(770) 사이에서 로봇 엔드 이펙터(788)의 상부 표면 상에서 오프셋된다. 대향하는 경사 표면들(770)은, 기판(106)이 그들 상에 위치될 때 기판(106)이 흑체 요소(742)로부터 이격되도록 로봇 엔드 이펙터(788)의 더 나중의 가장자리들에서 상승된다. 그러한 예에서, 기판(106)은, 기판(106)이 흑체 요소(742)와 적외선 카메라(170a) 사이에 있도록 흑체 요소(742) 위에 수직으로 위치된다.
동작 동안, 제어기(164)(도 1에 도시됨)는, 적외선 카메라(170a)가 기판(106)을 통해 볼 수 있는 흑체 요소(742)를 포함하는 기판(106)의 최상부 측의 이미지를 획득하도록 적외선 카메라(170a)를 트리거링한다. 제어기(164)는, 흑체 요소(702)로부터 방출되고 기판(106)을 통해 볼 수 있는 적외선 광의 양에 기반하여 기판(106)의 온도를 결정하기 위해 이미지를 분석하도록 추가로 구성된다. 온도와 방출된 방사선 사이의 그러한 상관관계는 실험적으로 결정될 수 있다. 제어기(164)는, 기판(106)의 온도를 결정하기 위해 제어기(164)의 메모리(154)에 저장된 순람 테이블을 참조할 수 있다.
도 8은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스(162)에 위치되는 기판(106)의 온도를 측정하기 위한 방법(800)의 흐름도를 예시한다. 동작(802)에서, 최상부 표면 및 가장자리 표면을 갖는 기판(106)이 반도체 처리 환경 내의 규정된 위치에 위치된다. 동작(804)에서, 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측의 적외선 이미지를 획득하기 위해, 기판의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 구성되는 배향을 갖는 적외선 카메라(166)가 트리거링된다. 일 예에서, 적외선 카메라(166)는 기판(106)과 동일 평면 상에 있다. 동작(806)에서, 기판(106)의 온도 프로파일을 획득하기 위해 적외선 이미지로부터의 데이터가 처리된다. 실시예에서, 온도 프로파일은 절대 온도 프로파일이다. 기판(106)의 절대 온도 프로파일은, 기판(106)의 유형(예컨대, 베어 기판, 도핑된 기판, 기판 상에 제조된 반도체 디바이스들을 갖는 기판 등)에 독립적이다.
실시예에서, 적외선 카메라(166)는 기판(106)의 반경방향 축을 따라 기판(106)의 가장자리 표면을 보도록 배향된다. 이미지 내의 포착된 적외선 강도와 기판의 온도 사이의 상관관계가 제어기(164)의 메모리(154)에 저장되고, 절대 온도 프로파일을 획득하기 위해 액세스될 수 있다. 상관관계는 실험적으로 결정될 수 있고, 상관관계는 사용을 위해 메모리에 저장될 수 있다.
도 9는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 2에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스(262) 내에 위치된 기판(106)의 온도를 측정하기 위한 방법(900)의 흐름도를 예시한다. 동작(902)에서, 최상부 표면 및 가장자리 표면을 갖는 기판(106)이 반도체 처리 환경 내의 규정된 위치에 위치된다. 동작(904)에서, 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측의 제1 적외선 이미지를 획득하기 위해, 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 구성되는 배향을 갖는 제1 적외선 카메라(166a)가 트리거링된다. 동작(906)에서, 기판(106)의 가장자리 표면의 제2 측의 제2 적외선 이미지를 획득하기 위해, 제1 적외선 이미지에 포함되지 않은(또는 제1 적외선 이미지에 부분적으로만 포함된), 기판(106)의 가장자리 표면의 제2 측을 보도록 배향되는 제2 적외선 카메라(166b)가 트리거링된다. 동작(908)에서, 기판(106)의 온도 프로파일을 획득하기 위해 제1 적외선 이미지로부터의 데이터 및 제2 적외선 이미지로부터의 데이터가 처리된다. 실시예에서, 온도 프로파일은 절대 온도 프로파일이다. 기판(106)의 절대 온도 프로파일은, 기판(106)의 유형(예컨대, 베어 기판, 도핑된 기판, 기판 상에 제조된 반도체 디바이스들을 갖는 기판 등)에 독립적이다.
도 10은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 3에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스(362) 내에 위치된 기판(106)의 온도를 측정하기 위한 방법(1000)의 흐름도를 예시한다. 동작(1002)에서, 최상부 표면 및 가장자리 표면을 갖는 제1 기판(106a)이 반도체 처리 환경 내의 제1 규정된 위치에 위치된다. 동작(1004)에서, 제1 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측의 제1 적외선 이미지를 획득하기 위해, 제1 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 구성되는 배향을 갖는 제1 적외선 카메라(166)가 트리거링된다. 동작(1006)에서, 제1 기판(106)의 최상부 표면의 제2 적외선 이미지를 획득하기 위해, 제1 기판(106)의 제1 규정된 위치에 근접하게 위치되고 제1 기판(106)의 반경방향 축에 수직인 제1 기판(106)의 최상부 표면을 보도록 구성되는 배향을 갖는 제2 적외선 카메라(170a)가 트리거링된다. 동작(1008)에서, 제2 기판(106)이 반도체 처리 환경 내의 제2 규정된 위치에 위치된다. 동작(1010)에서, 제2 기판(106)의 가장자리 표면의 제2 측의 제3 적외선 이미지를 획득하기 위해, 제2 기판(106b)의 제2 규정된 위치에 근접하고 제2 기판(106)의 가장자리 표면의 제2 측을 보도록 구성되는 배향을 갖는 제3 적외선 카메라(166b)가 트리거링된다. 동작(1012)에서, 제2 기판(106)의 최상부 표면의 제4 적외선 이미지를 획득하기 위해, 제2 기판(106)의 제2 규정된 위치에 근접하게 위치되고 제2 기판(106)의 반경방향 축에 수직인 제2 기판(106b)의 최상부 표면을 보도록 구성되는 배향을 갖는 제4 적외선 카메라(170b)가 트리거링된다. 동작(1014)에서, 제1 기판(106)의 온도 프로파일 및 제2 기판(106)의 온도 프로파일을 획득하기 위해 제1, 제2, 제3, 및 제4 적외선 이미지들로부터의 데이터가 처리된다. 실시예에서, 온도 프로파일들은 절대 온도 프로파일들이다. 기판들(106)의 절대 온도 프로파일들은 기판들(106)의 유형(예컨대, 베어 기판, 도핑된 기판, 기판 상에 제조된 반도체 디바이스들을 갖는 기판 등)과 독립적이다. 획득된 절대 온도 프로파일들은, 기판들(106)의 산화 온도를 초과하는 기판들(106)의 최상부 상의 하나 이상의 위치를 식별하기 위해 추가로 처리될 수 있다.
도 11은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 4에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스(462) 내에 위치된 기판(106)의 온도를 측정하기 위한 방법(1100)의 흐름도를 예시한다. 동작(1102)에서, 최상부 표면 및 가장자리 표면을 갖는 제1 기판(106)이 반도체 처리 환경 내의 제1 규정된 위치에 위치된다. 동작(1104)에서, 제1 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측의 제1 적외선 이미지를 획득하기 위해, 제1 기판(106)의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 구성되는 배향을 갖는 제1 적외선 카메라(166a)가 트리거링된다. 동작(1006)에서, 제2 기판(106)이 반도체 처리 환경 내의 제2 규정된 위치에 위치된다. 동작(1108)에서, 제2 기판(106)의 가장자리 표면의 제2 측의 제2 적외선 이미지를 획득하기 위해, 제2 기판(106)의 제2 규정된 위치에 근접하고 제2 기판(106b)의 가장자리 표면의 제2 측을 보도록 구성되는 배향을 갖는 제2 적외선 카메라(166b)가 트리거링된다. 동작(1110)에서, 제1 기판(106)의 상대 온도 프로파일 및 제2 기판(106)의 상대 온도 프로파일을 획득하기 위해 제1 및 제2 적외선 이미지들로부터의 데이터가 처리된다. 상대 온도 프로파일들은, 기판(106)의 유형(예컨대, 베어 기판, 도핑된 기판, 기판 상에 제조된 반도체 디바이스들을 갖는 기판 등)에 독립적이다.
도 12는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 5에 대응하는 반도체 처리 환경의 팩토리 인터페이스에서 기판이 기울어졌는지 여부를 결정하기 위한 방법(1200)의 흐름도를 예시한다. 동작(1202)에서, 최상부 표면 및 가장자리 표면을 갖는 기판(106b)이 반도체 처리 환경 내의 규정된 위치에 위치된다. 동작(1204)에서, 기판(106b)의 최상부 표면 및 가장자리 표면의 일 측의 제1 적외선 이미지를 획득하기 위해, 기판(106b)의 최상부 및 가장자리 표면들의 일 측을 보도록 구성되는 배향을 갖는 적외선 카메라(166)가 트리거링된다. 동작(1206)에서, 제1 적외선 이미지는 기판(106b)의 제1 온도 프로파일을 획득하기 위한 것이다. 동작(1208)에서, 제1 온도 프로파일 및 기울어지지 않은 것으로 알려져 있고 메모리(154)에 저장되는 기판(106a)의 제2 온도 프로파일을 비교하여, 프로파일들 사이의 하나 이상의 차이에 기반하여 제1 기판(106a)이 기울어져 있다는 것을 식별한다. 일 실시예에서, 제1 기판(106a)이 기울어져 있다는 것을 식별하기 위해, 제어기(164)는, 온도 프로파일들 사이에서, 가장자리 온도의 변화, 및 기판(106a)의 최상부 표면의 중심에서의 높은 온도의 위치의 기판(106b)의 최상부 표면 상의 제2 위치로의 편이를 검출한다.
도 13은 하나 이상의 실시예에 따른, 도 6a 및 도 6b에 대응하는 반도체 처리 환경에서 기판의 유형을 결정하기 위한 방법(1300)의 흐름도를 예시한다. 동작(1302)에서, 적외선 카메라(170a)의 시야 내에 기판(106)의 최상부 표면을 배치하도록 기판(106)이 위치된다. 동작(1304)에서, 알려져 있는 온도의 가열 요소(630)가 기판(106)의 가장자리에 걸쳐 위치된다. 기판(106)은 적외선 카메라(170a)와 가열 요소(630) 사이에 위치된다. 가열 요소(630)의 제1 부분(604a)은 적외선 카메라(170a)의 시야 내에 직접 있고, 가열 요소(630)의 제2 부분(604b)은 기판(106)에 의해 덮인다. 동작(1306)에서, 적외선 카메라(170a)가 직접 볼 수 있는 제1 부분(604a) 및 적외선 카메라(170a)가 기판(106)을 통해 볼 수 있는 제2 부분(604b)을 포함하는 기판(106)의 최상부 측의 이미지를 획득하기 위해 적외선 카메라(170a)가 트리거링된다. 동작(1308)에서, 제1 부분(604a)의 제1 온도와 제2 부분(604b)의 제2 온도 사이의 차이들을 결정하기 위해 적외선 이미지가 처리된다. 동작(1310)에서, 차이들에 기반하여 기판(106)의 유형이 결정된다. (예컨대, 베어 기판, 도핑된 기판, 기판 상에 제조된 반도체 디바이스들을 갖는 기판 등).
도 14는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 7a 내지 도 7c에 대응하는 반도체 처리 환경의 통합 플랫폼(100) 내에 위치된 기판(106)의 온도를 측정하기 위한 방법(1400)의 흐름도를 예시한다. 동작(1402)에서, 적외선 카메라(166)의 시야 내에 기판(106)의 최상부 표면을 배치하도록 기판(106)이 위치된다. 동작(1404)에서, 반사형 흑체 요소(702)가 기판(106)의 최하부 표면 아래에 위치되고, 여기서, 흑체 요소(702)는 기판(106)에 의해 덮인다. 동작(1406)에서, 적외선 카메라(166)가 기판(106)을 통해 볼 수 있는 흑체 요소(702)를 포함하는 기판(106)의 최상부 표면의 이미지를 획득하기 위해 적외선 카메라(166)가 트리거링된다. 블록(1408)에서, 흑체 요소(702)로부터 방출되고 기판(106)을 통해 볼 수 있는 적외선 광의 양에 기반하여 기판(106)의 온도를 결정하기 위해 적외선 이미지가 처리된다.
본 개시내용의 실시예들은 추가로, 다음의 단락들 중 임의의 하나 이상에 관한 것이다:
1. 반도체 처리 환경 내에 위치된 기판의 유형을 식별하기 위한 방법은, 적외선 카메라의 시야 내에 기판의 최상부 표면을 배치하도록 기판을 위치시키는 단계; 기판의 가장자리 옆에 알려져 있는 온도로 사전 가열되는 요소를 위치시키는 단계 ― 기판은 적외선 카메라와 사전 가열되는 요소 사이에 위치되고, 사전 가열되는 요소의 제1 부분은 적외선 카메라의 시야 내에 직접 있고, 사전 가열되는 요소의 제2 부분은 기판에 의해 덮임 ―; 적외선 카메라가 직접 볼 수 있는 제1 부분 및 적외선 카메라가 기판을 통해 볼 수 있는 제2 부분을 포함하는 기판의 최상부 표면의 적외선 이미지를 획득하기 위해 적외선 카메라를 트리거링하는 단계; 제1 부분의 제1 온도와 제2 부분의 제2 온도 사이의 차이를 결정하기 위해 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하는 단계; 및 차이에 기반하여 기판의 유형을 식별하는 단계를 포함한다.
2. 기판이 기울어져 있는지 여부를 결정하기 위한 방법은, 적외선 카메라의 시야 내에 제1 기판의 최상부 표면을 위치시키는 단계; 제1 기판의 최상부 표면의 제1 적외선 이미지를 획득하기 위해 적외선 카메라를 트리거링하는 단계; 제1 온도 프로파일을 획득하기 위해 제1 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하는 단계; 및 프로파일들 사이의 하나 이상의 차이에 기반하여 제1 기판이 기울어져 있다는 것을 식별하기 위해, 제1 온도 프로파일을, 기울어지지 않은 것으로 알려져 있는 제2 기판의 저장된 온도 프로파일과 비교하는 단계를 포함한다.
3. 기판이 기울어져 있는지 여부를 결정하기 위한 방법은, 적외선 카메라의 시야 내에 제1 기판의 최상부 표면을 위치시키는 단계; 제1 기판의 최상부 표면의 제1 적외선 이미지를 획득하기 위해 적외선 카메라를 트리거링하는 단계; 제1 온도 프로파일을 획득하기 위해 제1 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하는 단계; 및 프로파일들 사이의 하나 이상의 차이에 기반하여 제1 기판이 기울어져 있다는 것을 식별하기 위해, 제1 온도 프로파일을, 기울어지지 않은 것으로 알려져 있는 제2 기판의 저장된 온도 프로파일과 비교하는 단계를 포함하며, 제1 기판이 기울어져 있다는 것을 식별하는 것은, 제1 기판과 제2 기판 사이의 가장자리 온도의, 제1 임계치를 초과하는 변화를 검출하는 것, 및 제2 기판의 최상부 표면의 중심에서의 높은 온도의 제2 기판의 최상부 표면 상의 제2 위치로의, 제2 임계치를 초과하는 편이를 검출하는 것을 포함한다.
실시예들이 본원에서 설명되었지만, 본 개시내용의 이점을 갖는 관련 기술분야의 통상의 기술자들은, 본 출원의 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 다른 실시예들이 구상된다는 것을 인식할 것이다. 그에 따라서, 본 청구항들 또는 임의의 후속되는 관련 청구항들의 범위는 본원에 설명된 실시예들의 설명에 의해 과도하게 제한되지 않을 것이다.
Claims (20)
- 반도체 처리 환경 내에 위치된 기판의 온도를 측정하기 위한 방법으로서,
최상부 표면 및 가장자리 표면을 갖는 상기 기판을 상기 반도체 처리 환경 내의 규정된 위치에 위치시키는 단계;
상기 기판의 가장자리 표면의 일 측의 적외선 이미지를 획득하기 위해, 상기 기판의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 배향되는 적외선 카메라를 트리거링하는 단계; 및
상기 기판의 온도 프로파일을 획득하기 위해 상기 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 적외선 카메라는 상기 기판의 반경방향 축을 따라 상기 기판의 가장자리 표면을 보도록 배향되는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 적외선 카메라는 제1 적외선 카메라이고, 상기 적외선 이미지는 제1 적외선 이미지이고, 상기 방법은,
상기 기판의 가장자리 표면의 제2 측의 제2 적외선 이미지를 획득하기 위해, 상기 제1 적외선 이미지에 포함되지 않은 상기 기판의 가장자리 표면의 제2 측을 보도록 배향되는 제2 적외선 카메라를 트리거링하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제3항에 있어서,
상기 적외선 이미지를 처리하는 것은, 상기 기판의 상기 온도 프로파일을 획득하기 위해 상기 제1 적외선 이미지로부터의 데이터 및 상기 제2 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하는 것을 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 적외선 카메라는 제1 적외선 카메라이고, 상기 적외선 이미지는 제1 적외선 이미지이고, 상기 기판은 제1 기판이고, 제2 적외선 카메라가 제2 기판의 제2 규정된 위치에 근접하게 위치되고, 상기 방법은,
상기 제2 기판의 가장자리 표면의 일 측의 제2 적외선 이미지를 획득하기 위해, 상기 제2 기판의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 배향되는 상기 제2 적외선 카메라를 트리거링하는 단계를 더 포함하며,
상기 적외선 이미지를 처리하는 것은, 상기 제1 기판의 제1 온도 프로파일을 획득하기 위해 상기 제1 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하는 것, 및 상기 제2 기판의 제2 온도 프로파일을 획득하기 위해 상기 제2 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하는 것을 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 적외선 카메라는 제1 적외선 카메라이고, 상기 적외선 이미지는 제1 적외선 이미지이고, 상기 규정된 위치는 제1 규정된 위치이고, 상기 기판은 제1 기판이고, 상기 방법은,
상기 제1 기판의 최상부 표면의 제2 적외선 이미지를 획득하기 위해, 상기 제1 기판의 상기 제1 규정된 위치에 근접하게 위치되고 상기 제1 기판의 반경방향 축에 수직인 상기 제1 기판의 최상부 표면을 보도록 배향되는 제2 적외선 카메라를 트리거링하는 단계;
반도체 제조 환경 내의 제2 규정된 위치에 제2 기판을 위치시키는 단계;
상기 제2 기판의 가장자리 표면의 일 측의 제3 적외선 이미지를 획득하기 위해, 상기 제2 기판의 상기 제2 규정된 위치에 근접하고 상기 기판의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 배향되는 제3 적외선 카메라를 트리거링하는 단계; 및
상기 제2 기판의 최상부 표면의 제4 적외선 이미지를 획득하기 위해, 상기 제2 기판의 상기 제2 규정된 위치에 근접하게 위치되고 상기 제2 기판의 반경방향 축에 수직인 상기 제2 기판의 최상부 표면을 보도록 배향되는 제4 적외선 카메라를 트리거링하는 단계
를 더 포함하며,
상기 적외선 이미지를 처리하는 것은, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 온도 프로파일들을 획득하기 위해 상기 제1 적외선 이미지, 상기 제2 적외선 이미지, 상기 제3 적외선 이미지, 및 상기 제4 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하는 것을 포함하는, 방법. - 제6항에 있어서,
상기 제1 기판 및/또는 상기 제2 기판의 최상부 표면 상의, 상기 제1 기판 및/또는 상기 제2 기판의 산화 온도를 초과하는 하나 이상의 위치를 식별하기 위해 상기 데이터를 제2 처리하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판의 최하부 표면 아래에 반사성 흑체 요소가 위치되는, 방법. - 제8항에 있어서,
상기 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하는 단계는, 상기 흑체 요소로부터 반사되고 상기 기판을 통해 볼 수 있는 적외선 광의 양에 기반하여 상기 기판의 온도를 결정하기 위한 것인, 방법. - 제8항에 있어서,
상기 흑체 요소는 흑체 멤브레인 디스크 및 환형 멤브레인 홀더를 포함하는, 방법. - 제10항에 있어서,
상기 흑체 요소로부터 반사되고 상기 기판을 통해 볼 수 있는 적외선 광은 상기 환형 멤브레인 홀더에 의해 가려지지 않은 상기 흑체 멤브레인 디스크의 노출된 부분의 것인, 방법. - 기판의 온도를 측정하도록 구성되는 팩토리 인터페이스로서,
몸체;
상기 몸체에 배치되고, 하나 이상의 로드 록 챔버와 팩토리 인터페이스 사이에서 상기 기판을 이송하기 위한 엔드 이펙터를 갖는 팩토리 인터페이스 로봇 ― 상기 팩토리 인터페이스 로봇은 상기 팩토리 인터페이스의 규정된 위치에 상기 기판을 위치시키도록 구성됨 ―;
상기 팩토리 인터페이스에 위치되고 상기 규정된 위치와 반경방향으로 정렬되는 적외선 카메라; 및
제어기
를 포함하며, 상기 제어기는,
상기 기판의 제1 적외선 이미지를 획득하기 위해, 상기 기판의 가장자리 표면의 일 측을 보도록 배향되는 상기 적외선 카메라를 트리거링하고,
상기 제1 적외선 이미지로부터의 데이터를 상기 기판의 절대 온도 프로파일로 처리하도록 구성되는, 팩토리 인터페이스. - 제12항에 있어서,
상기 기판이 상기 팩토리 인터페이스에 진입하는 것에 대한 응답으로 상기 적외선 카메라를 트리거링하도록 구성되는 트리거를 더 포함하는, 팩토리 인터페이스. - 제12항에 있어서,
상기 제어기는 근접 센서로부터의 신호에 대한 응답으로 상기 적외선 카메라를 트리거링하도록 구성되는, 팩토리 인터페이스. - 제12항에 있어서,
상기 팩토리 인터페이스 로봇은 상기 팩토리 인터페이스 내에서 중앙에 있는, 팩토리 인터페이스. - 제12항에 있어서,
상기 적외선 카메라는 제1 적외선 카메라이고, 상기 적외선 이미지는 제1 적외선 이미지이고, 상기 제어기는,
상기 기판의 가장자리 표면의 제2 측의 제2 적외선 이미지를 획득하기 위해, 상기 제1 적외선 이미지에 포함되지 않은 상기 기판의 가장자리 표면의 제2 측을 보도록 배향되는 제2 적외선 카메라를 트리거링하도록 추가로 구성되고,
상기 기판의 절대 온도 프로파일을 획득하는 것은, 상기 제1 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하는 것, 및 상기 제2 적외선 이미지로부터의 데이터를 처리하는 것을 포함하는, 팩토리 인터페이스. - 기판의 온도를 측정하도록 구성되는 팩토리 인터페이스로서,
몸체;
상기 몸체에 배치되는 팩토리 인터페이스 로봇 ― 상기 팩토리 인터페이스 로봇은 상기 팩토리 인터페이스를 통해 상기 기판을 이송하기 위한 엔드 이펙터를 갖고, 상기 팩토리 인터페이스 로봇은 상기 팩토리 인터페이스의 규정된 위치에 상기 기판을 위치시키도록 구성되고, 상기 팩토리 인터페이스 로봇은,
상기 팩토리 인터페이스의 상기 규정된 위치에 상기 기판을 위치시키고,
상기 기판의 최상부 표면을, 상기 기판의 가장자리에 근접하게 위치되고 상기 기판과 반경방향으로 정렬되는 적외선 카메라의 시야 내에 배치하도록 상기 기판을 위치시키고,
상기 기판의 최하부 표면 아래에 반사성 흑체 요소를 위치시키도록
구성되며, 상기 흑체 요소는 상기 기판에 의해 덮임 ―; 및
제어기
를 포함하며, 상기 제어기는,
상기 적외선 카메라가 상기 기판을 통해 볼 수 있는, 상기 흑체 요소를 포함하는 상기 기판의 최상부 표면의 이미지를 획득하기 위해 상기 적외선 카메라를 트리거링하고,
상기 흑체 요소로부터 반사되고 상기 기판을 통해 볼 수 있는 적외선 광의 양에 기반하여 상기 기판의 온도를 결정하기 위해 상기 이미지를 분석하도록 구성되는, 팩토리 인터페이스. - 제17항에 있어서,
상기 흑체 요소는 흑체 멤브레인 디스크 및 환형 멤브레인 홀더를 포함하는, 팩토리 인터페이스. - 제18항에 있어서,
상기 흑체 요소로부터 반사되고 상기 기판을 통해 볼 수 있는 상기 적외선 광은 상기 환형 멤브레인 홀더에 의해 가려지지 않은 상기 흑체 멤브레인 디스크의 노출된 부분의 것인, 팩토리 인터페이스. - 제17항에 있어서,
상기 규정된 위치는 상기 흑체 요소로부터 수직으로 이격되는, 팩토리 인터페이스.
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