KR20230005222A - 열 처리 챔버들에 대한 에지 링 거리를 측정하는 장치, 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 개시내용의 양상들은 열 처리 챔버들에 대한 에지 링 거리를 측정하는 장치, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 일 예에서, 측정된 거리는 에지 링의 중심 위치 이동을 결정하는 데 사용된다.

Description

열 처리 챔버들에 대한 에지 링 거리를 측정하는 장치, 시스템들 및 방법들
본 개시내용의 양상들은 열 처리 챔버들에 대한 에지 링 거리를 측정하는 장치, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 일 예에서, 측정된 거리는 에지 링의 중심 위치 이동을 결정하는 데 사용된다.
기판들의 급속 열 어닐링 동안, 에지를 지지하는 구성요소들은 열 팽창들 및 수축들을 겪고, 이는 그러한 구성요소들의 위치들의 변화들을 야기할 수 있다. 그러한 구성요소들의 위치들의 변화들은 기판들의 온도들에 불균일성을 야기할 수 있고, 이는 열 처리 동안 기판들 상의 물질에 불균일성들을 야기할 수 있다.
그러므로, 정확성, 유효성, 및 시간 절약을 용이하게 하는 방식으로 열 처리 동안 온도 균일성 및 물질 균일성을 용이하게 하는 장치, 시스템들, 및 방법들이 필요하다.
본 개시내용의 양상들은 열 처리 챔버들에 대한 에지 링 거리를 측정하는 장치, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 일 예에서, 측정된 거리는 에지 링의 중심 위치 이동을 결정하는 데 사용된다.
일 구현에서, 열 처리 챔버 장치는 하나 이상의 측벽 및 처리 용적을 포함하는 챔버 몸체를 포함한다. 열 처리 챔버 장치는 또한, 챔버 몸체의 처리 용적에 배치된 회전자를 포함한다. 열 처리 챔버 장치는 또한, 회전자 상에 지지되는 에지 링을 포함한다. 에지 링은 내측 표면 및 외측 표면을 포함한다. 열 처리 챔버 장치는 또한, 에지 링 위에 그리고 회전자 위에 위치된 복수의 열 램프들을 포함한다. 열 처리 챔버 장치는 또한, 챔버 몸체의 하나 이상의 측벽에 장착된 하나 이상의 거리 센서를 포함한다. 각각의 거리 센서는 에지 링의 외측 표면과 각각의 거리 센서 사이의 거리를 측정하기 위해 에지 링의 외측 표면을 향하여 지향된다.
일 구현에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 실행될 때 열 처리 챔버 시스템으로 하여금, 복수의 열 램프들을 사용하여, 챔버 몸체의 처리 용적의 에지 링 상에 배치된 제1 기판을 제1 온도로 가열하게 하는 명령어들을 포함한다. 명령어들은 또한, 열 처리 챔버 시스템으로 하여금 제1 기판을 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각하게 하고, 거리 센서와 에지 링의 외측 표면 사이의 거리를 측정하게 한다. 명령어들은 또한, 열 처리 챔버 시스템으로 하여금 거리를 사용하여 에지 링의 중심 위치 이동을 결정하게 하고, 중심 위치 이동을 사용하여, 보정된 랜딩 위치를 결정하게 한다. 명령어들은 또한, 열 처리 챔버 시스템으로 하여금, 제2 기판을 보정된 랜딩 위치와 정렬시키도록 로봇에 명령하게 한다.
일 구현에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 실행될 때 열 처리 챔버 시스템으로 하여금, 복수의 열 램프들을 사용하여, 챔버 몸체의 처리 용적의 에지 링 상에 배치된 제1 기판을 제1 온도로 가열하게 하는 명령어들을 포함한다. 명령어들은 또한, 열 처리 챔버 시스템으로 하여금 제1 기판을 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각하게 하고, 회전자를 사용하여 에지 링을 회전시키게 한다. 에지 링은 회전자 상에 지지된다. 명령어들은 또한, 열 처리 챔버 시스템으로 하여금 에지 링이 회전하는 동안 에지 링의 외측 표면과 거리 센서 사이의 거리를 측정하게 한다. 명령어들은 또한, 열 처리 챔버 시스템으로 하여금 거리를 사용하여 에지 링의 중심 위치 이동을 결정하게 하고, 중심 위치 이동을 사용하여, 보정된 랜딩 위치를 결정하게 한다.
본 개시내용의 위에서 언급된 피처들이 상세히 이해될 수 있도록, 위에 간략히 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 구현들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 구현들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 일반적인 구현들만을 예시하며, 그러므로 그의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1a는 일 구현에 따른, 열 처리 챔버의 개략적인 부분 단면도이다.
도 1b는 일 구현에 따른, 도 1a에 예시된 열 처리 챔버의 개략적인 확대 부분 단면도이다.
도 2는 일 구현에 따른, 열 처리 챔버 시스템의 개략적인 부분 상면도를 예시한다.
도 3은 일 구현에 따른, 열 처리 챔버 시스템의 개략적인 부분 상면도를 예시한다.
도 4는 일 구현에 따른, 도 1a 및 1b에 예시된 열 처리 챔버와 함께 사용되는 로봇 장치의 개략적인 부분 측면도를 예시한다.
도 5는 일 구현에 따른, 열 처리 챔버를 작동시키는 방법의 개략도를 예시한다.
도 6은 일 구현에 따른, 열 처리 챔버 시스템의 개략적인 부분 상면도를 예시한다.
도 7은 일 구현에 따른, 열 처리 챔버 시스템의 개략적인 부분 상면도를 예시한다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 구현에 개시된 요소들이 특정 언급 없이 다른 구현들에서 유익하게 활용될 수 있다는 점이 고려된다.
본 개시내용의 양상들은 열 처리 챔버들에 대한 에지 링 거리를 측정하는 장치, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 일 예에서, 측정된 거리는 에지 링의 중심 위치 이동을 결정하는 데 사용된다.
도 1a는 일 구현에 따른, 열 처리 챔버(100)의 개략적인 부분 단면도이다. 열 처리 챔버(100)는 급속 열 처리 챔버이다. 열 처리 챔버(100)는 열 처리 챔버 시스템(110)의 일부이다.
열 처리 챔버(100)에서 처리될 기판(112)은 밸브(예컨대, 슬릿 밸브) 또는 접근 포트(113)를 통해 열 처리 챔버(100)의 처리 용적(118) 내에 제공된다. 기판(112)은 기판의 주연부 상에서 환형 에지 링(114)에 의해 지지된다. 에지 링(114)은 기판(112)의 코너에 접촉하는 환형 경사 쉘프(115)를 갖는다. 기판(112)은 기판(112)의 최상부 표면 상에 이미 형성된 처리된 피처들(116)이 복사 가열 장치(124)를 향하여 상향으로 향하도록 배향된다.
열 처리 챔버(100)는 챔버 몸체(102), 및 챔버 몸체(102) 내에 배치된 처리 용적(118)을 포함한다. 챔버 몸체(102)는 하나 이상의 측벽(103)을 포함한다. 처리 용적(118)은 그의 상부측 상에서 투명 석영 윈도우(120)에 의해 한정된다. 개략적인 예시를 위해 도시되지만, 기판(112) 상의 피처들(116)은 일반적으로 기판(112)의 표면을 넘어 상당한 거리만큼 돌출하지 않고 기판(112)의 표면의 평면 내에서 그리고 그 부근에서 패터닝을 구성한다.
열 처리 챔버(100)는, 기판을 산화시키고/거나 기판(112) 상에 주입된 종들(예컨대, 도펀트)을 활성화하기 위해, 예컨대, 급속 열 어닐링을 사용함으로써 기판(112)을 처리한다.
3개의 리프트 핀들(122)은 기판(112)이 기판 이송 장치, 예컨대, 로봇 사이에서 취급될 때 기판(112)의 바닥 표면(예컨대, 후면 표면)과 맞물리고 그를 지지하도록 상승 및 하강된다. 본 개시내용은 도 4와 관련하여 설명된 로봇 장치(400)가 사용될 수 있음을 고려한다. 로봇의 로봇 블레이드 및/또는 로봇의 로봇 암은 기판(112)을 열 처리 챔버(100) 내로 그리고 에지 링(114) 상에 제공하기 위해 밸브 또는 접근 포트(113)를 통해 연장된다. 처리 용적(118)에서 기판(112)을 가열하기 위해, 복사 가열 장치(124)는 복사 에너지를 기판(112) 쪽으로 지향시키도록 윈도우(120) 위에 위치된다. 열 처리 챔버(100)에서, 복사 가열 장치는 윈도우(120) 위에 육각형의 조밀 패킹된 어레이로 배열된 각각의 반사 튜브들(127)에 위치된 복수의 열 램프들(126)을 포함한다. 복수의 열 램프들(126)은 고강도 텅스텐-할로겐 램프들을 포함한다. 복수의 열 램프들(126)은 에지 링(114) 위에 위치된다.
열 램프들(126)의 어레이는 램프헤드로 지칭될 수 있다. 그러나, 복사 열 에너지를 열 처리 챔버(100)에 제공하기 위해 다른 복사 가열 장치들이 대체될 수 있다. 열 램프들(126)은 처리 용적(118) 및 기판(112)의 온도들을 상승시키기 위해 복사 공급원의 온도를 신속하게 높이거나 상승시키기 위한 저항성 가열을 수반한다. 열 램프들(126)은 필라멘트를 둘러싸는 유리 또는 실리카의 외피를 갖는 백열 및 텅스텐 할로겐 백열 램프들, 및 가스, 예컨대, 크세논을 둘러싸는 유리 또는 실리카의 외피를 포함하는 플래시 램프들을 포함할 수 있다. 열 램프들(126)은 가스 또는 증기를 둘러싸는 유리, 세라믹 또는 실리카의 외피를 포함하는 아크 램프들을 포함할 수 있다. 그러한 램프들은 가스가 에너지를 공급받을 때 복사 열을 제공한다. 본원에 제공된 바와 같이, 램프라는 용어는 열원을 둘러싸는 외피를 갖는 램프들을 포함하는 것으로 의도된다. 램프의 "열원"은 기판의 온도를 증가시킬 수 있는 물질 또는 요소, 예를 들어, 에너지를 공급받을 수 있는 가스 또는 필라멘트를 지칭한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기판(112)의 온도를 높이기 위해 레이저 공급원들이 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
본원에 제공된 바와 같이, 급속 열 처리(RTP)는 초당 섭씨 약 10 도 이상의 속도로, 예를 들어, 초당 약 10 도 내지 초당 약 250 도의 속도로 기판을 균일하게 가열할 수 있는 프로세스를 지칭한다. RTP 챔버에서의 하강(냉각) 속도들은 초당 섭씨 약 80 도 내지 초당 섭씨 약 150 도의 범위에 있다. 본 개시내용의 양상들은 5초 미만, 예컨대, 1초 미만, 또는 복수의 밀리초 내에 기판을 어닐링하는 것과 같은 플래시 어닐링에 또한 적용될 수 있다.
가열의 효율을 개선하는 수동적 방식은 기판(112)보다 큰 영역에 평행하게 그에 걸쳐 연장되고 기판(112)의 바닥 표면을 향하는 반사기(128)를 포함한다. 반사기(128)는 기판(112)으로부터 방출된 열 복사를 다시 기판(112)으로 효율적으로 반사한다. 기판(112)과 반사기(128) 사이의 간격은 약 3 mm 내지 약 9 mm의 범위 내에 있을 수 있고, 공동의 두께에 대한 폭의 종횡비는 약 20 mm보다 크다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 기판(112)의 겉보기 복사율을 증대시키기 위해 반사기 플레이트가 포함된다. 금 코팅 또는 다층 유전체 간섭 거울을 가질 수 있는 반사기(128)는 기판(112)의 후면에 흑체 공동을 효과적으로 형성하고, 이 흑체 공동은 기판(112)의 더 따뜻한 부분들로부터 더 차가운 부분들로 열을 분산시키는 기능을 한다. 흑체 공동은, 기판(112)의 온도에 대응하는, 통상적으로 플랑크 분포에 관하여 설명되는 복사 분포로 채워지는 한편, 열 램프들(126)로부터의 복사는 열 램프들(126)과 연관된 훨씬 더 높은 온도들에 대응하는 분포를 갖는다.
챔버 몸체(102)는 상부 벽(121) 및 하부 벽(153)을 포함한다. 반사기(128)는, 예컨대, 냉각 동안, 기판(112)으로부터의 과잉 복사를 탈열(heat sink)하는 능력을 위해 선택된 물질, 예컨대, 금속으로 만들어진 하부 벽(153)에 형성된 수냉식 베이스 상에 배치된다. 상부 벽(121)은 석영 윈도우(120)를 포함하고, 하부 벽(153)은 상부 벽(121)에 실질적으로 평행하다. 하부 벽(153)은 상당히 불투명한 물질, 예컨대, 금속으로 만들어질 수 있다.
에지 링(114)은 지지 실린더(131) 상에 배치되고 지지되며, 에지 링(114)의 열 팽창 및/또는 수축 시에 회전자(130) 및 지지 실린더(131)에 대해 이동가능하다. 에지 링(114)은 또한, 지지 실린더(131) 및 회전자(130)를 사용하여 이동될 수 있다. 지지 실린더(131)는 단열 물질을 포함할 수 있다. 지지 실린더(131)는 회전자(130) 상에 지지되고, 회전자(130)에 결합되거나 회전자의 일부로서 형성될 수 있다. 회전자(130) 및 지지 실린더(131)는 회전가능하다. 회전자(130)는 원통형이다. 회전자(130)는 챔버 몸체(102)에서 자기적으로 부양된다. 회전자(130)는 챔버 몸체(102)의 하나 이상의 측벽(103) 외부에 위치된 구동 링(132)에 자기적으로 결합된다. 중력들, 및 에지 링(114)의 하부 표면(166)으로부터 하향 연장되는 하부 숄더(도 1b에 도시됨)는 에지 링(114)을 지지 실린더(131) 및 회전자(130) 상에 유지하는 것을 용이하게 한다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 구동 링(132)은 회전가능한 플랜지이고, 회전자(130)가 구동 링(132)의 회전과 함께 회전하도록 회전자(130)에 자기적으로 결합된다. 그러한 실시예에서, 모터는 회전자(130)를 회전시키기 위해 구동 링(132)을 회전시킨다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 구동 링(132)은 챔버 몸체(102)에 대해 고정되고, 전력을 공급받을 때 회전자(130)를 자기적으로 회전시키고/거나 부양시키기 위한 자기력들을 생성하는 전기 코일들을 포함한다. 회전자(130)가 회전할 때, 에지 링(114) 및 에지 링(114) 상에 지지된 기판(112)은 기판(112)의 중심 축(134)을 중심으로 회전한다. 도시된 구현에서, 중심 축(134)은 에지 링(114)의 중심 축과 정렬된다.
열 램프들(126)은 중심 축(134) 주위에 대체로 링상 형태로 배열된 가열 구역들로 분할될 수 있다. 제어 회로는 상이한 구역들의 열 램프들(126)에 전달되는 전압을 변화시키고, 이에 의해, 복사 에너지의 방사상 분포를 맞춤조정한다. 하나 이상의 고온계(140)는 반사기(128)의 애퍼처들을 통해 기판(112)의 바닥 표면을 향하도록 위치된 하나 이상의 광학 광 파이프(142)를 통해 결합된다. 하나 이상의 고온계(140)는 정지되어 있거나 회전하는 기판(112)의 반경에 걸쳐 온도를 측정한다. 광 파이프들(142)은 사파이어, 금속 및 실리카 섬유를 포함하는 다양한 구조들로 형성될 수 있다. 고온계들(140)은 에지 링(114) 아래에 배치되고, 에지 링(114)은 고온계들(140)과 복수의 열 램프들(126) 사이에 배치된다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 반사 코팅(150)의 막은 열 램프들(126)을 향하는 윈도우(120)의 측 상에 배치될 수 있다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 반사 코팅(151)은 기판(112)을 향하는 윈도우(120)의 측 상에 배치된다. 도 1에 도시된 구현에서, 반사 코팅(150 및 151)은 윈도우(120)의 양 측들 상에 배치된다. 반사 코팅(150 및 151)은, 고온계들(140)의 정확한 측정들을 용이하게 하기 위해, 고온계 대역폭에서의 복사가 반사 코팅(150 및 151)을 통해 전파되는 것을 차단하는 것을 용이하게 한다.
열 처리 챔버 시스템(110)은 상부 벽(121)과 하부 벽(153) 사이에 하나 이상의 측벽(103)에 장착된 하나 이상의 거리 센서(160)를 포함한다. 하나 이상의 거리 센서(160)는 에지 링(114)을 향해 수평으로(예를 들어, 방사상 내측으로) 지향된다.
도 1b는 일 구현에 따른, 도 1a에 예시된 열 처리 챔버(100)의 개략적인 확대 부분 단면도이다. 에지 링(114)은 내측 표면(161), 내측 표면(161)에 형성된 함몰된 내측 표면(165), 하나 이상의 측벽(103)을 향하는 외측 표면(162), 상부 표면(163), 상부 표면(163)에 형성된 함몰된 상부 표면(164), 및 하부 표면(166)을 포함한다. 하나 이상의 측벽(103)에 장착된 하나 이상의 거리 센서(160)는 외측 표면(162)과 각각의 거리 센서(160) 사이의 거리(D1)를 측정하기 위해 에지 링(114)의 외측 표면(162)을 향하여 지향된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 거리(D1)는 수평 거리이다. 각각의 거리 센서(160)는 신호 방출기(168), 신호 수신기(169)를 포함한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 각각의 거리 센서(160)는 온보드 제어기(170), 예컨대, 온보드 프로세서를 포함한다. 신호 방출기(168)는 에지 링(114)의 외측 표면(162)을 향하여 하나 이상의 신호(171)를 신호 속도로 방출하도록 지향된다. 신호 수신기(169)는 외측 표면(162)으로부터 반사되고 각각의 거리 센서(160)를 향해 다시 반사되는 하나 이상의 신호(171)를 하나 이상의 반사된 신호로서 인식하고 수신하도록 구성된다. 온보드 제어기(170)는 반사된 신호들, 작동 시간 및 신호 속도를 사용하여 거리(D1)를 결정한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 거리 센서들(160)은, 신호 방출기(168)가 레이저 방출기이고 신호 수신기(169)가 레이저 수신기, 예컨대, 광학 렌즈인 레이저 거리 센서들을 포함한다. 그러한 실시예에서, 신호들(171)은 레이저 광을 포함한다. 다른 예들과 조합될 수 있는 일 예에서, 레이저 광은 0.5 mm 이상, 예컨대, 1.0 mm 이상의 빔 직경을 갖는 빔들을 포함한다. 다른 예들과 조합될 수 있는 일 예에서, 레이저 광은 가시 광을 포함한다. 다른 예들과 조합될 수 있는 일 예에서, 레이저 광은 400 nm 내지 700 nm의 범위 내에, 예컨대, 640 nm 내지 670 nm의 범위 내에 있는 파장을 포함한다.
하나 이상의 측벽(103)은 하나 이상의 윈도우 부분(167)(예컨대, 하나 이상의 뷰 포트)을 포함한다. 하나 이상의 거리 센서(160)는 하나 이상의 측벽(103)의 윈도우 부분들(167)에 인접하여 장착된다. 하나 이상의 거리 센서(160)는 각각의 측벽(103)의 각각의 윈도우 부분(167)을 통해 신호들(171)을 방출한다. 윈도우 부분(167)은, 신호들(171)이 윈도우 부분(167)을 통해 전파되도록 신호들(171)에 대해 투명하다. 윈도우 부분(167)은 석영을 포함할 수 있다. 본 개시내용은, 각각의 윈도우 부분(167)이 각각의 측벽(103)의 일부 또는 전체를 형성할 수 있다는 것을 고려한다. 하나 이상의 측벽(103) 각각은 내측 표면(172) 및 외측 표면(173)을 포함한다. 하나 이상의 거리 센서(160)는 각각의 측벽(103)의 외측 표면(173)에 장착된다.
도 1a를 참조하면, 열 처리 챔버 시스템(110)은 열 처리 동안 열 처리 챔버(100)의 양상들을 제어하기 위한 제어기(180)를 포함한다. 제어기(180)는 프로세서(181), 예컨대, 중앙 처리 유닛(CPU), 메모리(182), 및 프로세서(181)를 위한 지원 회로(183)를 포함한다. 제어기(180)는 다양한 챔버 구성요소들 및 하위 프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터들 중 하나일 수 있다. 메모리(182)는 본원에 설명된 방식들로 열 처리 챔버(100)의 전체 작동들을 제어하기 위해 실행되거나 호출될 수 있는 소프트웨어(소스 또는 오브젝트 코드), 예컨대, 컴퓨터 프로그램을 저장한다. 제어기(180)는 열 처리 챔버(100)의 제어가능한 구성요소들의 각각의 작동들을 조작한다. 예를 들어, 제어기(180)는 고온계들(140), 하나 이상의 거리 센서(160), 복수의 열 램프들(126), 구동 링(132)(또는 구동 링(132)을 구동하는 모터), 및 리프트 핀들(122)과 통신하고 그들의 작동들을 제어한다. 제어기(180)는 기판(112)을 처리 용적(118)의 안팎으로 이송하기 위해 밸브 또는 접근 포트(113)를 통해 연장되는 데 사용되는 로봇과 통신하고 그를 제어한다.
제어기(180)는 고온계들(140)의 출력들을 수신하고, 그에 따라, 열 램프들(126)의 상이한 링들에 공급되는 전압들을 제어할 수 있고, 이에 의해, 열 처리 동안 복사 가열 강도 및 패턴을 동적으로 제어한다. 고온계는, 고온계가 관련 파장 범위에서 대면하고 있는 기판(112)의 부분의 복사율 또는 반사율을 측정하기 위해 기판(112)을 광학적으로 탐지하기 위한 복사계 또는 반사계, 및 측정된 복사율을 포함하기 위한, 제어기(180) 내의 제어 알고리즘을 더 포함함으로써 개선될 수 있다.
제어기(180)는 (예컨대, 프로세서(181)에 의해) 실행될 때 본원에 설명된 작동들 중 하나 이상이 수행되게 하는 명령어들(예컨대, 소프트웨어)을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(예컨대, 메모리(182))를 포함한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제어기(180)의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체의 명령어들은 실행될 때 방법(500)의 하나 이상의 작동이 수행되게 한다. 다른 예들과 조합될 수 있는 일 예에서, 명령어들은 작동들(501, 503, 505, 507, 509, 511, 513, 515, 및/또는 517) 중 하나 이상이 열 처리 챔버(100) 및 그의 양상들 및 구성요소들과 관련하여 수행되게 한다.
도 2는 일 구현에 따른, 열 처리 챔버 시스템(200)의 개략적인 부분 상면도를 예시한다. 열 처리 챔버 시스템(200)은 위에서 설명된 열 처리 챔버 시스템(110)의 하나 이상의 양상, 피처, 구성요소 및/또는 특성을 포함할 수 있다. 열 처리 챔버 시스템(200)은 에지 링(114) 주위에 장착된 복수의 거리 센서들(160)(2개가 도시됨)을 포함한다. 거리 센서들(160)은 에지 링(114)에 대해 복수의 각도 위치들에 장착된다. 거리 센서들(160)은 대략 90 도 각도로 떨어져 배치된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 복수의 거리 센서들(160)는 에지 링(114)에 대하여 적어도 45 도 각도로 떨어져 배치된다. 도 2에 도시된 구현들에서, 에지 링(114)은 거리 센서들(160)에 대하여 회전할 수 있거나 회전하지 않을 수 있다. 복수의 거리 센서들(160)은 에지 링(114)의 외측 표면(162)을 향하여 신호들(171)을 동시에 방출한다. 거리 센서들(160)은, 거리 센서들(160)의 복수의 각도 위치들에 대응하는, 에지 링(114)의 복수의 각도 위치들(201, 202)에서, 에지 링(114)의 외측 표면(162)과 각각의 거리 센서(160) 사이의 제1 거리(D1) 및 제2 거리(D2)를 각각 동시에 측정한다.
거리 센서들(160)에 의해 측정되는 제1 거리(D1) 및 제2 거리(D2)는 에지 링(114)의 중심 위치(210)의 중심 위치 이동을 결정하는 데 사용된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 측정된 제1 거리(D1)의 차이들 및 측정된 제2 거리(D2)의 차이들은 중심 위치 이동을 결정하는 데 사용된다. 다른 예들과 조합될 수 있는 일 예에서, 측정된 제1 거리(D1)와 측정된 제2 거리(D2)의 위상차들은 중심 위치 이동을 결정하는 데 사용된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제1 거리(D1) 및 제2 거리(D2)는 에지 링(114)의 하나 이상의 완전한 회전에 걸쳐 측정되고, 제1 거리(D1) 및 제2 거리(D2) 각각에 대해 복수의 거리 값들이 측정된다. 중심 위치 이동을 결정하는 단계는 에지 링(114)의 하나 이상의 완전한 회전에 걸친 제1 거리(D1) 및 제2 거리(D2) 각각에 대한 복수의 거리 값들을 평균화하는 단계를 포함한다.
도 3은 일 구현에 따른, 열 처리 챔버 시스템(300)의 개략적인 부분 상면도를 예시한다. 열 처리 챔버 시스템(300)은 위에서 설명된 열 처리 챔버 시스템(110)의 하나 이상의 양상, 피처, 구성요소 및/또는 특성을 포함할 수 있다. 열 처리 챔버 시스템(300)은 각각의 측벽(103)에 장착되고 에지 링(114)의 외측 표면(162)을 향해 지향되는 단일 거리 센서(160)를 포함한다. 에지 링(114) 및 기판(112)은 회전자(130)를 사용하여 회전 방향(RD1)으로 회전된다. 에지 링(114) 및 기판(112)이 회전하는 동안, 단일 거리 센서(160)는 신호들(171)을 방출하고 거리(D1)를 측정한다. 다른 예들과 조합될 수 있는 일 예에서, 단일 거리 센서(160)는 에지 링(114)의 복수의 각도 위치들(301a-301h)을 따라, 예컨대, 에지 링(114)의 적어도 180 도 회전, 예를 들어, 에지 링(114)의 적어도 360 도 회전에 걸쳐 거리(D1)를 측정한다. 복수의 각도 위치들(301a-301h)을 따라 거리(D1)를 측정하는 것은 각도 위치들(301a-301h)에 대응하는 복수의 거리 값들을 단일 거리 센서(160)를 사용하여 초래한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 단일 거리 센서(160)는 에지 링(114)의 외측 표면(162)의 전체 둘레를 따라 복수의 거리 값들을 측정한다.
단일 거리 센서(160)에 의해 측정된 거리 값들은 에지 링(114)의 중심 위치(310)의 중심 위치 이동을 결정하는 데 사용된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 복수의 거리 값들은 측정 거리 값들의 진동들을 초래하기 위해 회전 각도에 걸쳐 측정된다. 중심 위치 이동은 진동들의 최대 진폭 및 회전 각도에 대한 진동들의 위상을 사용하여 결정된다.
도 4는 일 구현에 따른, 도 1a 및 1b에 예시된 열 처리 챔버(100)와 함께 사용되는 로봇 장치(400)의 개략적인 부분 측면도를 예시한다. 로봇 장치(400)는 로봇 블레이드(401), 및 로봇 블레이드(401)에 결합된 로봇 암(402)을 포함한다. 제2 기판(412)은 로봇 블레이드(401) 상에 지지되고 로봇 블레이드를 사용하여 운반된다. 로봇 블레이드(401) 및 로봇 암(402)은 제2 기판(412)을 처리 용적(118) 내로 이송하기 위해 밸브 또는 접근 포트(113)를 통해 연장된다. 로봇 장치(400)는 제2 기판(412)을, 에지 링(114)의 중심 위치의 중심 위치 이동을 사용하여 결정된 보정된 랜딩 위치(410)와 수평으로 정렬하도록 명령받는다. 에지 링(114)의 중심 위치 이동은, 기판(112)의 처리 동안 하나 이상의 거리 센서(160)에 의해 측정된 하나 이상의 거리를 사용하여 결정된다. 제2 기판(412)은 최상부 표면(413) 및 바닥 표면(414)을 포함한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 로봇 장치(400)는 바닥 표면(414)의 중심(415)을 보정된 랜딩 위치(410)와 수평으로 정렬하도록 명령받는다.
제2 기판(412)이, 보정된 랜딩 위치(410)와 정렬된 후에, 제2 기판(412)을 로봇 블레이드(401)로부터 들어올리기 위해 리프트 핀들(122)이 상승한다. 로봇 블레이드(401)는 하나 이상의 개구부를 포함하고, 리프트 핀들(122)은 바닥 표면(414)과 맞물리고 제2 기판(412)을 들어올리기 위해 개구부들을 통해 이동한다. 로봇 블레이드(401) 및 로봇 암(402)은 제2 기판(412) 아래로부터 밖으로, 밸브 또는 접근 포트(113)(도 1에 도시됨)를 통해, 그리고 처리 용적(118)(도 1에 도시됨) 밖으로 이동한다. 리프트 핀들(122) 상에 지지되고 상승된 위치에 있는 동안, 제2 기판(412)은 열 램프들(126)을 사용하여 예열되고, 열적으로 안정화된다. 예열 동안, 제2 기판(412)의 중심(415)은 에지 링(114)에 대한 보정된 랜딩 위치(410)와 정렬된다. 리프트 핀들(122)은 제2 기판(412)을 에지 링(114)의 함몰된 상부 표면(164) 상에 랜딩시키기 위해 하강한다. 함몰된 상부 표면(164)은 도 1a와 관련하여 설명된 환형 경사 쉘프(115)를 포함할 수 있다. 하강된 위치에서 에지 링(114) 상에 지지되는 동안, 제2 기판(412)은 열 램프들(126)을 사용하여 어닐링된다. 어닐링 동안, 제2 기판(412)의 중심(415)은 에지 링(114)의 보정된 랜딩 위치(410)와 정렬된다.
도 5는 일 구현에 따른, 열 처리 챔버를 작동시키는 방법(500)의 개략적인 부분도를 예시한다. 본 개시내용은, 방법의 하나 이상의 양상, 피처, 구성요소, 및/또는 특성이, 위에서 도 1a, 1b, 2, 3, 및 4와 관련하여 설명된 열 처리 챔버 시스템(110), 열 처리 챔버(100), 열 처리 챔버 시스템(200), 열 처리 챔버 시스템(300), 및/또는 로봇 장치(400)의 하나 이상의 양상, 피처, 구성요소, 및/또는 특성과 조합되고/거나 그와 함께 사용될 수 있다는 것을 고려한다.
작동(501)에서, 방법(500)은 챔버 몸체에서 에지 링 상에 배치된 제1 기판을 가열하는 단계를 포함한다. 제1 기판은 에지 링 상에 지지된다. 에지 링 및 제1 기판은 챔버 몸체의 처리 용적에 배치된다. 제1 기판은 복수의 열 램프들을 사용하여 제1 온도로 가열된다. 작동(501)에서의 가열은 제1 기판을 제1 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제1 기판을 제1 온도로 가열하는 단계는 제1 기판을 피크 어닐링 온도로 어닐링하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 피크 어닐링 온도는 섭씨 900 도 초과, 예컨대, 섭씨 1000 도 내지 섭씨 1100 도의 범위 내에 있다. 작동(501)에서의 가열은, 제1 기판을 피크 어닐링 온도로 어닐링하기 전에, 제1 기판을 예열 온도로 예열하고 제1 기판을 안정화 온도로 열적으로 안정화시키는 단계를 포함한다. 일 예에서, 예열 온도는 섭씨 180 도 내지 섭씨 220 도의 범위 내에 있는데, 예컨대, 섭씨 200 도이다. 일 예에서, 안정화 온도는 섭씨 480 도 내지 섭씨 520 도의 범위 내에 있는데, 예컨대, 섭씨 500 도이다. 일 예에서, 예열 및 안정화 동안, 제1 기판은 리프트 핀들 상에서 에지 링 위로 상승되고, 제1 기판의 제1 온도로의 가열 동안, 제1 기판은 에지 링 상에 지지되도록 에지 링으로 하강된다. 제1 기판은 로봇을 사용하여 챔버 몸체 내로 그리고 리프트 핀들 상으로 로딩된다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제1 기판은 초당 섭씨 10 도 이상, 예컨대, 초당 섭씨 50 도 또는 초당 섭씨 75 도의 가열 속도로 제1 온도로 가열된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제1 기판은 초당 섭씨 10도 내지 초당 섭씨 250도의 범위 내에 있는 가열 속도로 제1 온도로 가열된다.
작동(503)에서, 제1 기판은 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각된다. 제2 온도는, 로봇을 사용하여 열 처리 챔버의 챔버 몸체의 처리 용적으로부터 제1 기판을 제거하는 것을 용이하게 하도록 선택된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제2 온도는 섭씨 380 도 내지 섭씨 420 도의 범위 내에 있는데, 예컨대, 섭씨 400 도이다.
선택적인 작동(505)에서, 에지 링은 회전자를 사용하여 회전되고, 에지 링은 회전자 상에 지지된다. 에지 링, 및 에지 링 상에 배치된 제1 기판은, 기판을 (작동(501)에서) 제1 온도로 가열하는 단계 및/또는 제1 기판을 (작동(505)에서) 제2 온도로 냉각하는 단계 중 하나 이상 동안 회전된다.
작동(507)에서, 로봇은 제1 기판을 처리 용적으로부터 그리고 열 처리 챔버의 챔버 몸체로부터 제거하는 데 사용된다. 제거는 제1 기판을 에지 링으로부터 상승시키기 위해 리프트 핀들을 상승시키는 단계, 로봇 블레이드의 로봇 블레이드를 제1 기판 아래로 이동시키는 단계, 제1 기판을 로봇 블레이드 상에 랜딩시키기 위해 리프트 핀들을 하강시키는 단계, 및 로봇 블레이드를 처리 용적 밖으로 그리고 열 처리 챔버의 챔버 몸체 밖으로 이동시키는 단계를 포함한다. 본 개시내용은, 거리가 (작동(509)에서) 측정될 수 있고, 처리 용적으로부터의 제1 기판의 제거 후에 그리고/또는 제1 기판의 제거 동안 중심 위치 이동이 (작동(511)에서) 결정될 수 있다는 것을 고려한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 에지 링은 제1 기판이 에지 링으로부터 상승될 때 회전되고, 제1 기판의 제거 동안 에지 링이 회전되는 동안 거리가 측정된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 에지 링은 제1 기판이 처리 용적으로부터 제거될 때 회전되고, 제1 기판의 제거 이후 에지 링이 회전되는 동안 거리가 측정된다.
작동(509)에서, 하나 이상의 거리 센서와 에지 링의 외측 표면 사이의 거리가 측정된다. 하나 이상의 거리 센서는 거리를 측정하는 데 사용된다. 하나 이상의 거리 센서는 작동(501)에서의 가열 전 또는 후에, 작동(501)에서의 가열 동안, 작동(503)에서의 냉각 전 또는 후에, 그리고/또는 작동(503)에서의 냉각 동안 거리를 측정할 수 있다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 하나 이상의 거리 센서는 제1 기판을 (작동(501)에서) 제1 온도로 가열하고 제1 기판을 (작동(503)에서) 제2 온도로 냉각한 후에 거리를 측정한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 거리는 작동(501)에서의 가열 후에, 작동(503)에서의 냉각 후에, 그리고 작동(507)과 관련하여 설명된 제1 기판의 제거 후에 또는 제거 동안에 측정된다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 거리는, 로봇을 사용하여 제2 기판을 챔버 몸체 내로 로딩하기 전에 측정된다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 하나 이상의 거리 센서는 (작동(505)에서) 에지 링의 회전 동안 거리를 측정한다. 다른 예들과 조합될 수 있는 일 예에서, 하나 이상의 거리 센서는 에지 링의 복수의 각도 위치들을 따라, 예컨대, 에지 링의 적어도 180 도 회전, 예를 들어, 에지 링의 적어도 360 도 회전에 걸쳐 거리를 측정한다. 다른 예들과 조합될 수 있는 일 예에서, 에지 링이 회전하는 동안 거리를 측정하는 데 단일 거리 센서가 사용되고, 단일 거리 센서는 에지 링의 적어도 180 도 회전, 예컨대, 에지 링의 적어도 360 도 회전을 따라 거리를 측정한다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 작동(515)과 관련하여 설명된 바와 같이, 작동(501)에서의 가열 후에, 작동(503)에서의 냉각 후에, 그리고 제2 기판을 에지 링 상에 랜딩시키기 위해 로봇이 열 처리 챔버에 진입할 때, 거리가 측정된다. 그러한 실시예에서, 작동(507)에서 제1 기판이 제거된 후에 거리가 측정된다. 그러한 실시예에서, 거리는, 제2 기판이 로봇 블레이드로부터 리프트 핀들로 이송되기 전에 그리고 리프트 핀들이 제2 기판을 에지 링 상에 랜딩시키기 전에, 제2 기판이 로봇 블레이드 상에 지지되는 동안 측정된다. 그러한 실시예들의 양상들은 에지 링이 수평 방향으로 병진 이동가능하지 않은 경우에 에지 링에 대한 제2 기판의 정확한 배치를 용이하게 한다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 거리는, 제2 기판이 로봇 블레이드로부터 리프트 핀들로 이송된 후에 그리고/또는 제2 기판을 에지 링 상에 랜딩시키기 위해 리프트 핀들이 하강하는 동안 측정된다. 그러한 실시예에서, 거리는 제2 기판이 리프트 핀들 상에 지지되는 동안 그리고 제2 기판이 에지 링 상에 랜딩하기 전에 측정된다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 하나 이상의 거리 센서는 에지 링에 대해 복수의 각도 위치들에서 에지 링 주위에 배치된 복수의 거리 센서들을 포함한다. 복수의 거리 센서들은, 거리 센서들의 복수의 각도 위치들에 대응하는, 에지 링의 복수의 각도 위치들에서, 에지 링의 외측 표면과 각각의 거리 센서 사이의 거리를 동시에 측정한다.
복수의 각도 위치들을 따라 거리를 측정하는 것은, 하나 이상의 거리 센서를 사용하여, 각도 위치들에 대응하는 복수의 거리 값들을 초래한다.
작동(509)에서 하나 이상의 거리 센서 중 각각의 거리 센서를 사용하여 거리를 측정하는 단계는, 각각의 거리 센서로부터 에지 링의 외측 표면을 향하여 하나 이상의 신호를 방출하는 단계를 포함한다. 각각의 거리 센서를 사용하여 측정하는 단계는, 에지 링의 외측 표면으로부터 반사되는 하나 이상의 반사된 신호를 각각의 거리 센서에서 수신하는 단계, 및 하나 이상의 반사된 신호를 사용하여 에지 링의 외측 표면과 각각의 거리 센서 사이의 거리를 결정하는 단계를 포함한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 거리는 신호 속도 및 작동 시간을 사용하여 결정된다. 다른 예들과 조합될 수 있는 일 예에서, 신호 속도는 하나 이상의 신호가 방출되는 속도이고, 작동 시간은, 하나 이상의 방출된 신호가 외측 표면에 도달하고, 외측 표면으로부터 반사되고, 각각의 거리 센서에서 수신되는 데 걸리는 측정된 시간이다. 다른 예들과 조합될 수 있는 일 예에서, 작동 시간은 각각의 거리 센서로부터의 하나 이상의 신호의 방출과 각각의 거리 센서에서의 하나 이상의 반사된 신호의 수신 사이에 경과하는 시간이다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 하나 이상의 거리 센서 각각은 레이저 방출기를 포함하고, 각각의 거리 센서에 의해 방출된 하나 이상의 신호는 레이저 방출기들에 의해 방출된 레이저 광을 포함한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 하나 이상의 반사된 신호는 반사된 레이저 광을 포함하고, 신호 속도는 레이저 광 속도이다.
신호 속도 및 작동 시간을 사용하여, 각각의 거리 센서와 에지 링의 외측 표면 사이의 거리가 계산되고 측정된다. 본 개시내용은 거리가 각각 개개의 거리 센서에 탑재된 제어기 및/또는 프로세서에 의해 계산될 수 있고, 거리가 각각의 거리 센서가 통신하는 제어기 및/또는 프로세서에 의해 계산될 수 있다는 것을 고려한다.
작동(511)에서, 에지 링의 외측 표면과 각각의 거리 센서들 사이의 거리는 에지 링의 중심 위치 이동을 결정하는 데 사용된다. 중심 위치 이동은 수평 평면에서의 에지 링의 기하학적 중심의 이동에 관련된다. 중심 위치 이동은 하나 이상의 거리 센서와 통신하는 제어기를 사용하여 결정된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 에지 링의 중심 위치 이동은 X 축을 따른 제1 수평 이동 및 Y 축을 따른 제2 수평 이동을 포함한다. X 축 및 Y 축은 에지 링을 통해 연장되는 수평 평면을 따라 연장된다. 또한, 작동(511)에서, 결정된 중심 위치 이동을 사용하여, 로봇에 대한 보정된 랜딩 위치가 결정된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 로봇에 대한 보정된 랜딩 위치는, X 축을 따른 제1 수평 보정된 위치, 및 Y 축을 따른 제2 수평 보정된 위치를 포함한다.
작동(513)에서, 로봇은 제2 기판을, 작동(511)에서 결정된 보정된 랜딩 위치와 정렬시키도록 명령받는다. 로봇은, 로봇에 대한 보정된 랜딩 위치 및/또는 에지 링의 중심 위치 이동을 결정하는 동일한 제어기를 사용하여 명령받을 수 있다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제2 기판의 바닥 표면의 중심은 보정된 랜딩 위치에 대해 0.1 mm 이하의 오프셋 내에 정렬된다. 그러한 실시예에서, 제2 기판의 바닥 표면의 중심은 보정된 랜딩 위치로부터 0.1 mm 이하의 거리에 있도록 정렬된다. 로봇은 제2 기판을 보정된 랜딩 위치와 정렬시킨다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 로봇은 제2 기판을 보정된 랜딩 위치와 정렬시키고, 리프트 핀들은, 제2 기판이, 보정된 랜딩 위치와 정렬되는 동안 제2 기판을 로봇의 로봇 블레이드로부터 들어올리기 위해 상승한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 작동(513)에서, 작동(511)에서 결정된 보정된 랜딩 위치에 대응하는 랜딩 위치가 로봇에 대해 특정된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 작동(513)에서, 로봇에 대한 랜딩 위치가 사전 선택되고, 작동(511)에서 결정된 보정된 랜딩 위치는, 랜딩 위치를, 보정된 랜딩 위치에 대응하는 보정된 랜딩 위치로 보정하는 데 사용된다.
본 개시내용은, 작동(513)에서, 에지 링이 하나 이상의 수평 방향으로 병진 이동가능한 실시예들에서, 로봇 및/또는 에지가 제2 기판을 보정된 랜딩 위치와 정렬하거나 제2 기판을 이동시키도록 명령받을 수 있다는 것을 고려한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 에지 링은, 에지 링이 지지되는 회전자 및 지지 실린더를 사용하여, 하나 이상의 수평 방향으로 병진 이동가능하고 하나 이상의 수직 방향으로 병진 이동가능하다. 회전자는 자기적으로 부양되고 자기적으로 이동된다.
작동(515)에서, 제2 기판이 에지 링 상에 랜딩된다. 제2 기판은 보정된 랜딩 위치와 정렬되는 동안 리프트 핀들 상에 지지되고, 리프트 핀들은 제2 기판을 에지 링 상에 랜딩시키기 위해 제2 기판의 바닥 표면이 에지 링과 맞물릴 때까지 하강한다. 제2 기판은 에지 링 상에 지지되고, 보정된 랜딩 위치와 정렬된다.
작동(517)에서, 제2 기판은 제1 온도로 가열되는데, 예컨대, 피크 어닐링 온도로 어닐링된다. 작동(517)에서 제2 기판이 가열되는 동안, 제2 기판은 에지 링의 보정된 랜딩 위치와 정렬된다. 작동(517)에서의 가열은 작동(501)에서의 제1 기판의 가열과 관련하여 설명된 양상들, 피처들, 구성요소들 및/또는 특성들 중 하나 이상을 포함한다.
도 6은 일 구현에 따른, 열 처리 챔버 시스템(600)의 개략적인 부분 상면도를 예시한다. 2개의 거리 센서들(611, 612)은 에지 링(614) 주위에 90 도 각도로 떨어져 배치된다. 에지 링(614)을 위한 미리 결정된 위치(615)가 도시된다. 열 처리 후에, 에지 링(614)은 미리 결정된 위치(615)로부터, 이동된 위치(616)로 이동된다. 에지 링(614)에 대한 미리 결정된 위치(615)는 에지 링(614)을 지지하고 회전시키는 데 사용되는 회전자(예컨대, 회전자(130))의 기하학적 중심에 대응한다. 기판들의 어닐링 동안, 에지 링(614)은 회전자에 대해 이동하고, 에지 링(614)의 중심 위치는 미리 결정된 위치(615)로부터, 이동된 위치(616)로 이동된다.
제1 거리 센서(611)는 X 축을 따라 정렬되고, 에지 링이, 이동된 위치(616)로 이동된 후에 제1 거리 센서(611)와 에지 링(614)의 외측 표면 사이의 제1 수평 거리(HD1)를 측정한다. X 축을 따른 제1 수평 이동(HS1)은 미리 결정된 제1 수평 거리(PH1)를 제1 수평 거리(HD1)로부터 감산함으로써 결정된다. 미리 결정된 제1 수평 거리(PH1)는, 에지 링이, 미리 결정된 위치(615)에 있는 동안 제1 거리 센서(611)와 에지 링(614)의 외측 표면 사이의 측정된 수평 거리이다.
제2 거리 센서(612)는 Y 축을 따라 정렬되고, 에지 링이, 이동된 위치(616)로 이동된 후에 제2 거리 센서(612)와 에지 링(614)의 외측 표면 사이의 제2 수평 거리(HD2)를 측정한다. Y 축을 따른 제2 수평 이동(HS2)은 미리 결정된 제2 수평 거리(PH2)로부터 제2 수평 거리(HD2)를 감산함으로써 결정된다. 미리 결정된 제2 수평 거리(PH2)는, 에지 링(614)이, 미리 결정된 위치(615)에 있는 동안 제2 거리 센서(612)와 에지 링(614)의 외측 표면 사이의 측정된 수평 거리이다.
에지 링(614)의 중심 위치 이동과 관련하여 로봇에 대한 보정된 랜딩 위치는 제1 수평 이동(HS1) 및 제2 수평 이동(HS2)을 사용하여 결정된다. 에지 링(614)이, 미리 결정된 위치(615)에 있었을 때 사용되는 X 축을 따른 로봇의 제1 미리 결정된 랜딩 위치(PL1)에 제1 수평 이동(HS1)을 더함으로써 X 축을 따른 제1 수평 보정된 위치가 결정된다. 에지 링(614)이, 미리 결정된 위치(615)에 있었을 때 사용되는 Y 축을 따른 로봇의 제2 미리 결정된 랜딩 위치(PL2)에 제2 수평 이동(HS2)을 더함으로써 Y 축을 따른 제2 수평 보정된 위치가 결정된다. 로봇은, 후속하여 처리되는 기판들의 랜딩 위치를, 제1 수평 보정된 위치 및 제2 수평 보정된 위치를 포함하는 보정된 랜딩 위치로 조정하는 데 사용된다.
도 7은 일 구현에 따른, 열 처리 챔버 시스템(700)의 개략적인 부분 상면도를 예시한다. 열 처리 챔버 시스템(700)은 도 6에 예시된 열 처리 챔버 시스템(600)과 유사하고, 그의 양상들 중 하나 이상을 포함한다. 4개의 거리 센서들(611, 612 및 711, 712)은 에지 링(614) 주위에 90 도 각도로 떨어져 배치된다. 열 처리 후에, 에지 링(614)은 미리 결정된 위치(615)로부터, 이동된 위치(616)로 이동된다.
제3 거리 센서(711)는 X 축을 따라 정렬되고, 에지 링이, 이동된 위치(616)로 이동된 후에 제3 거리 센서(711)와 에지 링(614)의 외측 표면 사이의 제3 수평 거리(HD3)를 측정한다. X 축을 따른 제3 수평 이동(HS3)은 미리 결정된 제3 수평 거리(PH3)를 제3 수평 거리(HD3)로부터 감산함으로써 결정된다. 미리 결정된 제3 수평 거리(PH3)는, 에지 링(614)이, 미리 결정된 위치(615)에 있는 동안 제3 거리 센서(711)와 에지 링(614)의 외측 표면 사이의 측정된 수평 거리이다.
제4 거리 센서(712)는 Y 축을 따라 정렬되고, 에지 링(614)이, 이동된 위치(616)로 이동된 후에 제4 거리 센서(712)와 에지 링(614)의 외측 표면 사이의 제4 수평 거리(HD4)를 측정한다. Y 축을 따른 제4 수평 이동(HS4)은 미리 결정된 제4 수평 거리(PH4)로부터 제4 수평 거리(HD4)를 감산함으로써 결정된다. 미리 결정된 제4 수평 거리(PH4)는, 에지 링(614)이, 미리 결정된 위치(615)에 있는 동안 제4 거리 센서(712)와 에지 링(614)의 외측 표면 사이의 측정된 수평 거리이다.
에지 링(614)의 중심 위치 이동과 관련하여 로봇에 대한 보정된 랜딩 위치가 결정된다. 보정된 랜딩 위치는 제1 수평 이동(HS1), 제2 수평 이동(HS2), 제3 수평 이동(HS3), 및 제4 수평 이동(HS4)을 사용하여 결정될 수 있다.
에지 링(614)이, 미리 결정된 위치(615)에 있었을 때 사용되는 X 축을 따른 로봇의 제1 미리 결정된 랜딩 위치(PL1)에 제1 수평 보정(C1)을 더함으로써 X 축을 따른 제1 수평 보정된 위치가 결정된다. X 축을 따른 제1 수평 보정(C1)은 아래에 도시된 수학식 1을 사용하여 결정된다:
C1 = 0.5 x ((PH3 - HD3) - (PH1 - HD1)) (수학식 1)
에지 링(614)이, 미리 결정된 위치(615)에 있었을 때 사용되는 Y 축을 따른 로봇의 제2 미리 결정된 랜딩 위치(PL2)에 제2 수평 보정(C2)을 더함으로써 Y 축을 따른 제2 수평 보정된 위치가 결정된다. Y 축을 따른 제2 수평 보정(C2)은 아래에 도시된 수학식 2를 사용하여 결정된다:
C2 = 0.5 x ((PH2 - HD2) - (PH4 - HD4)) (수학식 2)
로봇은, 후속하여 처리되는 기판들의 랜딩 위치를, 제1 수평 보정된 위치 및 제2 수평 보정된 위치를 포함하는 보정된 랜딩 위치로 조정하는 데 사용된다.
에지 링(114)의 외측 표면(162)과 하나 이상의 거리 센서(160) 사이의 거리를 측정하는 것은, 열 팽창들 및/또는 열 수축들로부터 초래되는 에지 링(114)의 중심 위치의 이동들을 단순하고 신속하고 정확하며 효과적으로 결정하는 것을 용이하게 한다. 에지 링(114)의 중심 위치의 변화들을 해결하고, 열 처리 동안 기판들을 변경된 중심 위치와 정렬하는 것은, 예컨대, 기판들의 에지들에 인접하여 기판들을 따른 온도 균일성이 용이해진다. 온도 균일성은 피처 균일성을 용이하게 하고, 증가된 처리량, 더 낮은 비용, 및 증가된 작동 효율을 용이하게 한다.
본 개시내용은, 에지 링(114)의 중심 위치의 변화를 측정하고, 보정된 랜딩 위치를 사용하여 기판들을 에지 링(114)의 변화된 중심 위치와 정렬하는 것이, 다른 작동 파라미터들만을 변화시키고/거나 다른 작동 파라미터들만을 측정하는 구현들에 비해 균일성을 더 효과적이고 정확하고 신속하게 촉진한다는 것을 고려한다.
본원에 개시된 양상들은 또한, 0.1 mm인 에지 링(114) 중심 위치들의 이동들이 더 작아지는 것을 정확하고 단순하게 해결하는 것을 용이하게 한다. 예로서, 단일 거리 센서(160) 및 에지 링(114)의 회전을 사용하는 것은, 구현 및 사용에 용이한 측정 시스템을 이용한 정확한 측정들을 용이하게 한다. 측정들이 또한 실시간으로 취해질 수 있고, 기판 랜딩 조정들이 실시간으로 이루어질 수 있으며, 조정을 하기 위한 감소된 기계 비가동시간 및 신속한 측정들을 용이하게 한다.
측벽 상에 장착된 거리 센서(160)와 에지 링(114)의 외측 표면(162) 사이의 거리를 측정하는 것은 또한, 열 램프들(126)로부터의 열 광과 거리 센서들(160)에 의해 방출된 신호들(171)의 간섭을 감소시키거나 제거하고, 정확하고 효과적인 측정들을 용이하게 한다. 본원에 개시된 양상들은 또한, 시스템들과의 응용에서 모듈성을 용이하게 한다. 예로서, 본원에 개시된 양상들은 에지가 수직 방향 및/또는 수평 방향으로 병진 이동될 수 없는 시스템들에서 에지 링들에 대한 중심 위치의 변화들을 해결하는 데 사용될 수 있다.
본 개시내용의 이점들은, 시스템들과의 응용에서 모듈성을 사용하는 것; 에지 링의 중심 위치의 변화들을 실시간으로 효과적이고 신속하고 정확하게 측정하는 것; 0.1 mm 이하인 에지 링의 중심 위치의 변화들을 정확하게 측정하는 것; 실시간으로 에지 링의 중심 위치의 변화들에 기판들을 효과적이고 신속하고 정확하게 적응시키는 것; 기판들의 온도 균일성; 기판들의 피처 균일성; 증가된 처리량; 증가된 효율성; 및 감소된 기계 비가동시간을 포함한다.
본 개시내용의 양상들은, 외측 표면(162)을 향하여 지향되는 하나 이상의 거리 센서(160); 거리 측정들을 사용하여 에지 링(114)의 중심 위치 이동을 결정하는 단계; 중심 위치 이동을 사용하여 에지 링(114)에 대한 보정된 랜딩 위치를 결정하는 단계; 기판들을 에지 링(114)에 대한 보정된 랜딩 위치와 정렬시키도록 로봇에 명령하는 단계; 열 처리 챔버(100); 제어기(180); 열 처리 챔버 시스템(110); 열 처리 챔버 시스템(200); 열 처리 챔버 시스템(300); 로봇 장치(400), 및 방법(500)을 포함한다. 본원에 개시된 하나 이상의 양상이 조합될 수 있다는 것이 고려된다. 게다가, 본원에 개시된 하나 이상의 양상이, 전술된 이점들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다는 것이 고려된다.
전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들은 그의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있다. 본 개시내용은 또한, 본원에 설명된 실시예들의 하나 이상의 양상이, 설명된 다른 양상들 중 하나 이상을 대체할 수 있다는 것을 고려한다. 본 개시내용의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 열 처리 챔버 장치로서,
    하나 이상의 측벽 및 처리 용적을 포함하는 챔버 몸체;
    상기 챔버 몸체의 처리 용적에 배치된 회전자;
    상기 회전자 상에 지지되는 에지 링 - 상기 에지 링은 내측 표면 및 외측 표면을 포함함 -;
    상기 에지 링 위에 그리고 상기 회전자 위에 위치된 복수의 열 램프들; 및
    상기 챔버 몸체의 하나 이상의 측벽에 장착된 하나 이상의 거리 센서 - 각각의 거리 센서는 상기 에지 링의 외측 표면과 상기 각각의 거리 센서 사이의 거리를 측정하기 위해 상기 에지 링의 외측 표면을 향하여 지향됨 -
    를 포함하는, 열 처리 챔버 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전자의 외부에 배치된 구동 링을 더 포함하고, 상기 구동 링은 상기 회전자를 회전시키기 위해 상기 회전자에 자기적으로 결합되는, 열 처리 챔버 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 측벽은 하나 이상의 윈도우 부분을 포함하고, 각각의 측벽은 내측 표면 및 외측 표면을 포함하고, 상기 하나 이상의 거리 센서 중 각각의 거리 센서는 각각의 측벽의 외측 표면에 그리고 각각의 윈도우 부분에 인접하여 장착되는, 열 처리 챔버 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에지 링 아래에 배치된 하나 이상의 고온계를 더 포함하고, 상기 에지 링은 상기 하나 이상의 고온계와 상기 복수의 열 램프들 사이에 배치되는, 열 처리 챔버 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 거리 센서 중 각각의 거리 센서는 상기 에지 링의 외측 표면을 향하여 레이저 광을 방출하도록 지향되는 레이저 방출기를 포함하고;
    각각의 거리 센서는, 상기 에지 링의 외측 표면으로부터 반사되는 반사된 레이저 광을 수신하고 상기 반사된 레이저 광을 사용하여 상기 에지 링의 외측 표면과 상기 각각의 거리 센서 사이의 거리를 결정하기 위해 상기 에지 링의 외측 표면을 향하여 지향되는, 열 처리 챔버 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    명령어들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 더 포함하고, 상기 명령어들은, 실행될 때:
    상기 복수의 열 램프들로 하여금, 상기 처리 용적에 배치된 제1 기판을 가열하게 하고;
    상기 하나 이상의 거리 센서로 하여금, 상기 에지 링의 외측 표면과 상기 각각의 거리 센서 사이의 거리를 측정하게 하고;
    상기 거리를 사용하여 상기 에지 링의 중심 위치 이동을 결정하고;
    상기 중심 위치 이동을 사용하여, 보정된 랜딩 위치를 결정하고;
    로봇으로 하여금, 제2 기판을 상기 보정된 랜딩 위치와 정렬시키게 하는, 열 처리 챔버 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중심 위치 이동은 X 축을 따른 제1 수평 이동, 및 Y 축을 따른 제2 수평 이동을 포함하는, 열 처리 챔버 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 명령어들은, 실행될 때, 상기 회전자로 하여금, 상기 하나 이상의 거리 센서가 상기 에지 링의 복수의 각도 위치들을 따라 상기 거리를 측정하는 동안 상기 에지 링을 회전시키게 하는, 열 처리 챔버 장치.
  9. 명령어들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 명령어들은 실행될 때, 열 처리 챔버 시스템으로 하여금:
    복수의 열 램프들을 사용하여, 챔버 몸체의 처리 용적의 에지 링 상에 배치된 제1 기판을 제1 온도로 가열하게 하고;
    상기 제1 기판을 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각하게 하고;
    상기 에지 링의 외측 표면과 거리 센서 사이의 거리를 측정하게 하고;
    상기 거리를 사용하여 상기 에지 링의 중심 위치 이동을 결정하게 하고;
    상기 중심 위치 이동을 사용하여, 보정된 랜딩 위치를 결정하게 하고;
    제2 기판을 상기 보정된 랜딩 위치와 정렬시키도록 로봇에 명령하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 로봇은 상기 제2 기판의 바닥 표면의 중심을 상기 보정된 랜딩 위치와 정렬시키도록 명령을 받고, 상기 제2 기판의 바닥 표면의 중심은 상기 보정된 랜딩 위치에 대해 0.1 mm 이하의 오프셋 내에 정렬되는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  11. 제10항에 있어서,
    실행될 때, 상기 열 처리 챔버 시스템으로 하여금 상기 제2 기판을 상기 에지 링 상에 랜딩시키게 하는 명령어들을 더 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 거리를 사용하여 결정된 상기 중심 위치 이동은 X 축을 따른 제1 수평 이동 및 Y 축을 따른 제2 수평 이동을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 거리 센서와 상기 에지 링의 외측 표면 사이의 상기 거리를 측정하는 것은:
    상기 거리 센서의 레이저 방출기로부터 상기 에지 링의 외측 표면을 향하여 레이저 광을 방출하는 것;
    상기 에지 링의 외측 표면으로부터 반사되는 반사된 레이저 광을 수신하는 것; 및
    상기 반사된 레이저 광을 사용하여 상기 에지 링의 외측 표면과 상기 거리 센서 사이의 상기 거리를 결정하는 것
    을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  14. 제9항에 있어서,
    실행될 때, 상기 거리 센서가 상기 에지 링의 복수의 각도 위치들을 따라 상기 거리를 측정하는 동안 회전자로 하여금 상기 에지 링을 회전시키게 하는 명령어들을 더 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  15. 명령어들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 명령어들은 실행될 때, 열 처리 챔버 시스템으로 하여금:
    복수의 열 램프들을 사용하여, 챔버 몸체의 처리 용적의 에지 링 상에 배치된 제1 기판을 제1 온도로 가열하게 하고;
    상기 제1 기판을 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각하게 하고;
    회전자를 사용하여 상기 에지 링을 회전시키게 하고 - 상기 에지 링은 상기 회전자 상에 지지됨 -;
    상기 에지 링이 회전하는 동안 상기 에지 링의 외측 표면과 거리 센서 사이의 거리를 측정하게 하고;
    상기 거리를 사용하여 상기 에지 링의 중심 위치 이동을 결정하게 하고;
    상기 중심 위치 이동을 사용하여, 보정된 랜딩 위치를 결정하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  16. 제15항에 있어서,
    실행될 때, 로봇으로 하여금 제2 기판의 바닥 표면의 중심을 상기 보정된 랜딩 위치와 정렬시키게 하는 명령어들을 더 포함하고, 상기 제2 기판의 바닥 표면의 중심은 상기 보정된 랜딩 위치에 대해 0.1 mm 이하의 오프셋 내에 정렬되는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  17. 제16항에 있어서,
    실행될 때, 상기 열 처리 챔버 시스템으로 하여금 상기 제2 기판을 상기 에지 링 상에 랜딩시키게 하는 명령어들을 더 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 거리를 사용하여 결정된 상기 중심 위치 이동은 X 축을 따른 제1 수평 이동 및 Y 축을 따른 제2 수평 이동을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 거리 센서와 상기 에지 링의 외측 표면 사이의 상기 거리를 측정하는 것은:
    상기 거리 센서의 레이저 방출기로부터 상기 에지 링의 외측 표면을 향하여 레이저 광을 방출하는 것;
    상기 에지 링의 외측 표면으로부터 반사되는 반사된 레이저 광을 수신하는 것; 및
    상기 반사된 레이저 광을 사용하여 상기 에지 링의 외측 표면과 상기 거리 센서 사이의 상기 거리를 결정하는 것
    을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 거리 센서와 상기 에지 링의 외측 표면 사이의 상기 거리는, 상기 회전자를 사용하여 상기 에지 링이 회전되는 동안 상기 에지 링의 복수의 각도 위치들에서 측정되는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
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