KR20230016224A - 고 진공 및 온도 내성 전력 소스를 갖는 진단 디스크 - Google Patents

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KR20230016224A
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필립 에이. 크리미날레
지창 구오
앤드류 마일스
마틴 페레즈-구즈만
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

진단 디스크(disc)는 디스크 형상의 본체의 내부를 둘러싸는 상승된 벽들을 갖는 디스크 형상의 본체 및 디스크 형상의 본체로부터 외측으로 연장되는 적어도 하나의 돌출부를 포함한다. 디스크 형상의 본체의 상승된 벽들은 디스크 형상의 본체의 캐비티(cavity)를 정의한다. 비-접촉 센서가 적어도 하나의 돌출부 각각에 부착된다. 인쇄 회로 기판(PCB)은 디스크 형상의 본체 상에 형성된 캐비티 내에 포지셔닝(position)된다. 각각의 비-접촉 센서에 결합되고 적어도 무선 통신 회로 및 메모리를 포함하는 무선 충전기 및 회로부와 함께 PCB 상에 진공 및 고온 내성 전력 소스(source)가 배치된다. 커버(cover)는 디스크 형상의 본체의 캐비티 위에 포지셔닝되고, 캐비티 내의 PCB, 회로부, 전력 소스, 및 무선 충전기의 적어도 일부를 외부 환경으로부터 차폐한다.

Description

고 진공 및 온도 내성 전력 소스를 갖는 진단 디스크
[0001] 본 개시내용의 일부 실시예들은, 일반적으로, 진공 프로세스 챔버(process chamber) 내부의 인-시튜(in-situ) 측정들을 허용하고 원격 호스트(host)와 무선으로 통신할 수 있는 적어도 하나의 매립된 비-접촉 센서를 갖는 진단 디스크에 관한 것이다. 본 개시내용의 일부 실시예들은, 일반적으로, 진공 및 고온에 내성이 있고 본 명세서에 설명된 진단 디스크(disc)들에 사용될 수 있는 전력 소스(source)에 관한 것이다.
[0002] 반도체 기판들은 일반적으로 진공 프로세싱(processing) 시스템들에서 프로세싱된다. 이들 시스템들은 하나 이상의 프로세싱 챔버들을 포함하고, 챔버들 각각은 에칭, 화학 기상 증착, 또는 물리 기상 증착과 같은 기판 프로세싱 동작들을 수행하며, 기판의 가열 또는 냉각 및 프로세스를 보조하기 위한 플라즈마(plasma)를 포함할 수 있다. 이러한 프로세싱 조건들(예를 들어, 열 순환 및 부식성 플라즈마)은 프로세싱 챔버 내의 챔버 컴포넌트(component)들의 노출된 부분들을 에칭하거나 또는 침식할 수 있다. 에칭된 또는 침식된 챔버 컴포넌트들은 이들 컴포넌트들이 일관되지 않은 또는 바람직하지 않은 프로세스 결과들에 기여하기 전에, 그리고 컴포넌트들로부터 침식된 입자들이 챔버에서 프로세싱을 오염시켜 기판 상에 입자 결함들을 초래하기 전에 다수의 프로세스 사이클(cycle)들(예를 들어, RF(radio frequency) 시간들로 지칭되는 프로세싱 시간들) 후에 정기적으로 유지보수(예를 들어, 세정 또는 교체)된다. 통상적으로, 특정 챔버 컴포넌트들에 대한 유지보수를 시작할지 여부를 결정하기 위해, 프로세싱 챔버가 벤팅(vent)되고 개방되어 다양한 챔버 컴포넌트들에 대한 액세스(access)를 제공한다. 이러한 벤팅 및 분해는 노동 집약적일 뿐만 아니라, 절차 중에 기판 프로세싱 장비의 생산성 시간들이 손실된다. 추가적으로, 프로세싱 챔버의 내부가 노출되면 내부의 오염을 유발할 수 있으므로, 따라서 프로세싱 챔버가 개방된 후 프로세싱 챔버에 대한 장시간의 재인증 프로세스가 수행된다.
[0003] 본 명세서에 설명된 일부 실시예들은 디스크 형상의 본체, 디스크 형상의 본체로부터 외측으로 연장되는 적어도 하나의 돌출부, 적어도 하나의 돌출부 각각에 부착된 비-접촉 센서, 및 커버(cover)를 포함하는 진단 디스크에 관한 것이다. 특정 실시예들에서, 디스크 형상의 본체는 디스크 형상의 본체의 내부를 둘러싸는 상승된 벽들을 포함하고, 여기서 디스크 형상의 본체의 상승된 벽들은 디스크 형상의 본체의 캐비티(cavity)를 정의한다. 특정 실시예들에서, 진단 디스크는 디스크 형상의 본체 상의 캐비티 내에 포지셔닝된 인쇄 회로 기판(PCB; printed circuit board), PCB 상에 배치되고 각각의 비-접촉 센서에 결합된 회로부, PCB 상에 배치된 전력 소스, 및 PCB 상에 배치된 무선 충전기를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, PCB 상에 배치된 회로부는 적어도 무선 통신 회로 및 메모리를 포함한다. 특정 실시예들에서, 진단 디스크의 커버는 디스크 형상의 본체의 캐비티 위에 포지셔닝되며, 여기서 커버는 캐비티 내의 PCB, 회로부, 전력 소스, 및 무선 충전기의 적어도 부분들을 외부 환경으로부터 차폐한다.
[0004] 본 명세서에 설명된 일부 실시예들은 진단 디스크의 동작 방법에 관한 것이다. 특정 실시예들에서, 방법은, 진단 디스크에 의해, 진단 디스크가 프로세싱 챔버 내로 배치되기 전에 또는 후에 진단 디스크의 무선 통신 회로를 사용하여 컴퓨팅(computing) 시스템과 보안 무선 연결을 확립하는 단계를 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은, 진단 디스크의 적어도 하나의 비-접촉 센서에 의해, 프로세싱 챔버 내에 배치된 컴포넌트의 센서 데이터를 생성하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은 진단 디스크의 메모리에 센서 데이터를 저장하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은 무선 통신 회로를 사용하여 컴퓨팅 시스템에 센서 데이터를 무선으로 전송하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은 컴퓨팅 시스템과의 보안 무선 연결을 종료하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은 진단 디스크의 메모리로부터 센서 데이터를 삭제하는 단계를 더 포함한다.
[0005] 본 명세서에 설명된 일부 실시예들은 진단 디스크와 무선으로 통신하는 컴퓨팅 시스템의 동작 방법에 관한 것이다. 특정 실시예들에서, 방법은, 컴퓨팅 시스템에 의해, 진단 디스크와의 무선 연결을 확립하는 단계를 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은 이송 챔버 내의 로봇 암(robot arm)이 진단 디스크를 프로세싱 챔버 내로 배치하게 하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은 진단 디스크가 진단 디스크의 하나 이상의 비-접촉 센서를 사용하여 프로세싱 챔버의 컴포넌트의 센서 데이터를 생성하게 하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은, 컴퓨팅 시스템에 의해, 무선 연결을 통해 진단 디스크로부터 센서 데이터를 수신하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은 컴포넌트의 정렬, 동심도, 청결도, 또는 침식 정도 중 적어도 하나를 결정하기 위해, 컴퓨팅 시스템에 의해, 센서 데이터를 분석하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은: 정렬 또는 동심도가 왜곡되었다는 결정에 응답하여, 컴포넌트의 정렬 또는 동심도의 자동 보정을 개시하는 것, 청결도가 오염 임계값을 충족한다는 결정에 응답하여, 컴포넌트의 자동 세정을 개시하는 것, 또는 침식 정도가 수명 종료 임계값을 충족한다는 결정에 응답하여, 컴포넌트의 자동 교체를 개시하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 더 포함한다.
[0006] 본 명세서에 설명된 일부 실시예들은 인쇄 회로 기판(PCB), PCB에 결합된 전력 소스, 및 적어도 전력 소스를 봉합(encapsulate)하는 케이싱(casing)을 포함하는 전력 유닛(unit)에 관한 것이다. 특정 실시예들에서, PCB는 상부에 배치된 전력 관리 회로부를 포함한다. 특정 실시예들에서, 전력 소스는 최대 약 6 mm의 높이를 갖는다. 특정 실시예들에서, 전력 유닛은 약 0.1 mTorr 내지 약 50 mTorr의 진공 및 약 -20 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도들에서 파열 또는 폭발 없이 동작하도록 구성된다.
[0007] 본 명세서에 설명된 일부 실시예들은 디스크 형상의 본체, 인쇄 회로 기판(PCB), PCB에 결합된 전력 소스, 적어도 전력 소스를 봉합하는 케이싱, 및 PCB 및 전력 소스 위에 포지셔닝된 커버를 포함하는 진단 디스크에 관한 것이다. 특정 실시예들에서, 전력 소스는 최대 약 6 mm의 높이를 갖는다. 특정 실시예들에서, 전력 소스는 약 0.1 mTorr 내지 약 50 mTorr의 진공 및 약 -20 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도들에서 파열 또는 폭발 없이 동작 가능하다. 특정 실시예들에서, 커버는 디스크 형상의 본체 및 커버에 의해 형성된 내부 내의 PCB 및 전력 소스를 디스크 형상의 본체 외부의 환경으로부터 차폐한다.
[0008] 본 명세서에 설명된 일부 실시예들은 진단 디스크의 동작 방법에 관한 것이다. 특정 실시예들에서, 방법은, 진단 디스크에 의해, 진단 디스크가 프로세싱 챔버 내로 배치되기 전에 또는 후에 진단 디스크의 무선 통신 회로를 사용하여 컴퓨팅 시스템과 보안 무선 연결을 확립하는 단계를 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은 약 0.1 mTorr 내지 약 50 mTorr의 진공 및 약 -20 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도들에서, 진단 디스크의 적어도 하나의 비-접촉 센서에 의해, 프로세싱 챔버 내에 배치된 컴포넌트의 센서 데이터를 생성하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 방법은 무선 통신 회로를 사용하여 컴퓨팅 시스템에 센서 데이터를 무선으로 전송하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에서, 진단 디스크는 디스크 형상의 본체, 인쇄 회로 기판(PCB), PCB에 결합된 전력 소스, 적어도 전력 소스를 봉합하는 케이싱, 및 PCB 및 전력 소스 위에 포지셔닝된 커버를 포함한다. 특정 실시예들에서, 전력 소스는 최대 약 6 mm의 높이를 갖는다. 특정 실시예들에서, 전력 소스는 약 0.1 mTorr 내지 약 50 mTorr의 진공 및 약 -20 ℃ 내지 약 120 ℃의 온도들에서 파열 또는 폭발 없이 동작 가능하다. 특정 실시예들에서, 커버는 디스크 형상의 본체 및 커버에 의해 형성된 내부 내의 PCB 및 전력 소스를 디스크 형상의 본체 외부의 환경으로부터 차폐한다.
[0009] 본 발명은 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 표시하는 첨부된 도면들의 도면들에서, 한정이 아닌, 예로서 예시된다. 본 개시내용에서 "실시예" 또는 "일 실시예"에 대한 상이한 언급들은 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 이러한 언급들은 적어도 하나를 의미한다는 점에 유의해야 한다.
[0010] 도 1a는 본 개시내용의 실시예들에 따른 예시적인 프로세싱 시스템의 단순화된 평면도를 예시한다.
[0011] 도 1b는 본 개시내용의 실시예들에 따른 도 1a의 프로세싱 챔버의 개략적인 측단면도를 예시한다.
[0012] 도 2a는 본 개시내용의 실시예들에 따른 개방형 진단 디스크의 사시도를 예시한다.
[0013] 도 2aa는 본 개시내용의 실시예에 따라 하나의 돌출부 및 여기에 부착된 비-접촉 센서의 확대도를 예시한다.
[0014] 도 2b는 본 개시내용의 실시예들에 따른 진단 디스크의 저면도를 예시한다.
[0015] 도 2c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 진단 디스크의 측단면도를 예시한다.
[0016] 도 2d는 본 개시내용의 실시예들에 따른 차폐된 진단 디스크의 사시 평면도를 예시한다.
[0017] 도 2e는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 정전 척(chuck)(ESC)의 웨이퍼 리프트 핀(wafer lift pin)들과 맞물리기 위해 사용되는 진단 디스크의 키네마틱 커플링(kinematic coupling)들의 측단면도를 예시한다.
[0018] 도 2f는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 ESC 및 키네마틱 커플링들과 ESC 사이의 낮은 접촉 영역 상에 진단 디스크를 아래로 세팅(set)하는 웨이퍼 리프트 핀을 예시한다.
[0019] 도 2g는 본 개시내용의 실시예들에 따른 진단 디스크 상의 4 개의 비-접촉 센서들의 포지션(position)들을 묘사하는 개략도를 예시한다.
[0020] 도 3a는 본 개시내용의 실시예들에 따른 전력 소스의 평면도를 예시한다.
[0021] 도 3b는 본 개시내용의 실시예들에 따른 전력 소스의 사시 평면도를 예시한다.
[0022] 도 4는 본 개시내용의 실시예들에 따른 진단 디스크의 동작 방법의 흐름도이다.
[0023] 도 5는 본 개시내용의 실시예들에 따른 컴퓨팅 시스템의 동작 방법의 흐름도이다.
[0024] 도 6a는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 프로세싱 챔버의 정전 척(ESC)의 웨이퍼 리프트 핀들 상에 배치되는 진단 디스크의 측단면도를 예시한다.
[0025] 도 6b는 도 6a의 진단 디스크의 일부의 분해도이고, 여기서 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라 고해상도 카메라가 에지(edge) 및 지지 링들의 센서 데이터를 캡처(capture)한다.
[0026] 도 6c는 도 6a의 진단 디스크의 일부의 분해도이고, 여기서 본 개시내용의 예시에 따라 비-접촉 센서가 에지 및 지지 링들의 센서 데이터를 캡처한다.
[0027] 도 7a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 정전 척을 둘러싸는 에지 링 및 지지 링의, 본 명세서에 개시된 비-접촉 센서들 중 하나로부터의 최상부 평면도를 예시한다.
[0028] 도 7b는 본 개시내용의 일 실시예에 따라 복수의 비-접촉 센서들이 위에 포지셔닝된 진단 디스크의 사시도 및 비-접촉 센서들로부터 아래에 있는 챔버 컴포넌트까지의 시선을 예시한다.
[0029] 도 8은 본 개시내용의 실시예들에 따른 전자 프로세싱 시스템을 위한 제어기로서 동작할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 디바이스이다.
[0030] 본 개시내용의 실시예들은 프로세싱 챔버를 벤팅하거나 또는 프로세싱 챔버의 리드(lid)를 개방하지 않고 프로세싱 챔버 내의 컴포넌트들의 인-시튜 진단 스캔(scan)들을 수행하기 위한 진단 디스크 및 방법을 제공한다. 이러한 실시예들은 프로세싱 챔버 내에서 스캐닝되고 있는 컴포넌트에 대해, 존재한다면, 어떤 유지보수가 구현되어야 하는지를 결정하기 위해 인-시튜 진단 방법으로부터 이점을 얻는다. 이러한 인-시튜 진단들은 기판 프로세싱 시스템 또는 프로세싱 챔버의 분해 및/또는 프로세싱에 대한 중단 없이 개선된 프로세싱 결과들을 제공한다. 이러한 프로세스는 귀중한 인력 시간들을 절약할 뿐만 아니라, 기판 프로세싱 시스템의 다운 타임(down time)도 방지한다. 추가적으로, 실시예들은 프로세싱 챔버의 내부가 대기 또는 외부 환경에 노출되는 것을 방지하여, 프로세싱 챔버의 오염을 완화시킨다.
[0031] 인-시튜 진단 스캔들은, 진단 디스크 상의 비-접촉 센서들(예를 들어, 카메라들, 포지션 센서들 등)의 사용을 통해, 프로세싱 챔버 내의 다양한 컴포넌트들에 대한 센서 데이터를 생성할 수 있다. 센서 데이터는, 진단 디스크를 사용하여, 센서 데이터를 분석하고 후속 액션들을 결정할 수 있는 컴퓨팅 시스템으로 무선으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 생성된 센서 데이터는: 배치(정렬 및/또는 동심도 및/또는 갭 측정), 청결도, 침식 정도, 계측 데이터, 컴포넌트가 파손되었는지 여부, 컴포넌트가 고착되어 있는지 여부 등과 같은 컴포넌트에 관한 정보를 제공할 수 있다. 이러한 센서 데이터에 기초하여, 컴퓨팅 시스템은 컴포넌트의 자동 배치 보정, 컴포넌트의 자동 세정, 컴포넌트의 자동 교체 등을 개시할 수 있다.
[0032] 본 명세서에서 용어 "인-시튜"는 개시된 진단 스캔들을 수행하기 위해 프로세싱 챔버가 온전하게 유지되고 프로세싱 챔버가 분해되거나 또는 대기에 노출될 필요가 없다는 의미에서 "제자리에 있다(in place)"는 것을 의미한다. 인-시튜 진단 스캔들은 기판들의 프로세싱 사이에 수행될 수 있다.
[0033] 인-시튜에서 진단 스캔들을 수행하고 일부 경우들에서는 인-시튜에서 후속 유지보수를 수행할 수 있는 능력은 프로세싱된 웨이퍼들의 수율 및 고객 제조 시설(fab)에서 도구 시간 활용도를 향상시킨다. 또한, 인-시튜 진단들은 프로세싱 챔버 내의 다양한 컴포넌트들의 조건이 추적될 수 있게 하고, 추측이 아닌 경험적 데이터를 기초로 하여 적절한 시간에 컴포넌트에 대한 적절한 유지보수의 개시를 가능하게 수 있다.
[0034] 본 명세서에 설명된 진단 디스크들은, 특정 실시예들에서, 지정된 컴퓨팅 시스템과 통신 가능할 수 있다. 실시예들에서, 진단 디스크들은 진단 디스크 내의 무선 통신 회로를 사용하여 지정된 컴퓨팅 시스템과 보안 무선 연결을 확립하고, 진단 디스크 상의 비-접촉 센서들을 사용하여 프로세싱 챔버 내에 배치된 컴포넌트의 센서 데이터를 생성하고, 선택적으로 진단 디스크의 메모리에 센서 데이터를 저장하고, 무선 통신 회로를 이용하여 지정된 컴퓨팅 시스템에 센서 데이터를 무선으로 전송하고, 지정된 컴퓨팅 시스템과의 보안 무선 연결을 종료하고, 진단 디스크의 메모리로부터 센서 데이터를 삭제한다. 특정 실시예들에서, 진단 디스크는 보안 특성을 포함하고, 이 보안 특성에 따르면, 진단 디스크는 지정된 컴퓨팅 시스템과의 보안 무선 연결이 확립된 후 지정된 컴퓨팅 시스템으로부터 소프트웨어를 수신함으로써 동작 가능할 수 있고, 상기 보안 무선 연결이 종료되면, 진단 디스크는 그 자체(즉, 센서 데이터 및, 해당되는 경우, 지정된 컴퓨팅 시스템으로부터 수신된 소프트웨어)를 지울 수 있으므로, 이에 의해 생성된 센서 데이터는 추출될 수 없다. 진단 디스크가 지정된 컴퓨팅 시스템으로부터 소프트웨어를 수신한 경우, 이러한 소프트웨어는 그의 지정된 컴퓨팅 시스템으로부터의 명령들에 응답할 수 있다.
[0035] 본 명세서에 설명된 진단 디스크들은 디스크 형상의 본체의 내부를 둘러싸는 상승된 벽들을 포함하는 디스크 형상의 본체를 포함할 수 있고, 여기서 디스크 형상의 본체의 상승된 벽들은 디스크 형상의 본체의 캐비티를 정의한다. 적어도 하나의 돌출부가 디스크 형상의 본체로부터 대략 수평으로 연장될 수 있다. 적어도 하나의 돌출부 각각에는 적어도 하나의 비-접촉 센서가 부착될 수 있다. 진단 디스크는 내장형 조명을 더 포함할 수 있다. 디스크 형상의 본체의 캐비티는 적어도 전력 소스, 무선 충전기, 및 회로부가 상부에 배치되어 있는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함할 수 있다.
[0036] 디스크 형상의 본체 내의 전력 소스는 진공 및/또는 고온에 내성이 있을 수 있으며, 이를테면, 진공 및/또는 고온에 노출될 때 그 전력 소스는 변형되거나, 파열되거나, 또는 폭발하지 않을 것이다. 전력 소스는, 단독으로 또는 PCB와 함께, 가스 방출을 최소화하고 및/또는 프로세스 챔버를 오염시키지 않도록 기밀하게 밀봉된 케이싱에 추가로 봉합될 수 있다. 전력 소스가 진공 및/또는 고온에서 고장나고 파열되면, 전력 소스의 구성들의 재료들은 프로세싱 챔버 또는 진단 디스크를 오염시키지 않고 케이싱에 수용된 상태로 유지될 수 있다. 전력 소스에는 또한 중금속들(예를 들어, 리튬)이 없을 수 있으므로, 전력 소스가 진공 및/또는 고온에서 고장나고 파열되어, 진단 디스크 및/또는 프로세싱 챔버를 오염시키더라도, 전력 소스의 구성의 재료들은 프로세싱 챔버 또는 진단 디스크로부터 쉽게 세정될 수 있다.
[0037] 전력 소스는 진단 디스크가 그 내부에서 동작할 수 있는 고진공, 고온, 부식성 환경으로부터 전력 소스를 분리하도록 본 명세서에 설명된 진단 디스크들의 디스크 형상의 본체 및 커버에 의해 형성된 캐비티 내에 배치될 수 있다. 전력 소스를 진단 디스크의 내부 캐비티에 유지하고 케이싱(예를 들어, 반-강성 절연체) 내에 추가로 봉합하면 전력 소스 구성 내의 전해질 또는 다른 재료들이 주변 환경으로 빠져나가거나 또는 누출되는 것을 유리하게 제어할 수 있다(전력 소스에 근접한 디바이스들의 오염을 통한 잠재적인 스트레스를 최소화함).
[0038] 전력 소스는, 특정 실시예들에서, 병렬로, 직렬로, 또는 이들의 조합으로 배열된 복수의 커패시터(capacitor)들을 포함할 수 있다. 따라서, 전력 소스는 확장 가능할 수 있으며, 출력 전압, 에너지 밀도, 실행 시간, 충전 시간 대 실행 시간 비, 내부 직렬 저항률, 치수들(예를 들어, 폭, 길이, 및 높이), 중량, 작동 파라미터(parameter)들(예를 들어, 온도 및 압력), 정전용량, 충전 전류, 방전 전류, 방전 전압, 누설 전류, 최소 저장 에너지 등과 같은 목표 속성들을 달성하도록 설계될 수 있다. 특정 실시예들에서, 전력 소스는 무선으로 또는 유선을 통해 충전될 수 있다. 특정 실시예들에서, 전력 소스는 또한 약 15 분 내지 약 60 분의 기간 동안 동작하는 동안 본 명세서에 설명된 진단 디스크들 중 임의의 진단 디스크에 충분한 전력을 공급할 수 있는 동안 충분히 빠르게 충전되기 위해 약 1:2 내지 약 3:2의 충전 시간 대 실행 시간 비를 가질 수 있다. 충전 시간 대 실행 시간 비는 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 특정 실시예들에서, 충전 시간 대 실행 시간 비는 약 1:100, 약 1:75, 약 1:50, 약 1:25, 약 1:10, 약 1:10, 약 1:5, 또는 약 1:1 중 임의의 것 내지 약 5:1, 약 10:1, 약 15:1, 약 25:1, 약 50:1, 약 75:1, 또는 약 100:1 중 임의의 것, 또는 그 안의 임의의 하위 범위 또는 단일 값의 범위일 수 있다.
[0039] 실시예들에서, 전력 소스는 비-독성이고, 비행기로 이동할 수 있고, 높은 수명 사이클을 제공하도록 내구성이 있고, 및/또는 편리한 유지보수 및/또는 교체를 위해 제거 가능하다.
[0040] 본 명세서에 설명된 진단 디스크들의 치수들 및 질량은 웨이퍼들이 웨이퍼 프로세싱 시스템을 통해 이송되는 것과 동일한 방식으로 진단 디스크들이 웨이퍼 프로세싱 시스템을 통해 이송될 수 있게 하도록 웨이퍼 프로세싱 시스템에서 프로세싱을 겪는 웨이퍼의 치수들 및 질량과 유사할 수 있다. 진단 디스크의 구성의 재료들 및 그 위에 배치된 코팅은 프로세싱 챔버의 진공 및/또는 고온 및/또는 부식성 환경에 대한 저항성을 가질 수 있다.
[0041] 본 명세서에 설명된 진단 디스크들 상의 적어도 하나의 돌출부 및 적어도 하나의 비-접촉 센서는 기존의 로봇들(예를 들어, 기존의 팩토리 인터페이스(factory interface) 로봇 및 기존의 이송 챔버 로봇들)을 사용하여 진단 디스크가 웨이퍼 프로세싱 시스템을 통해 픽업(pick up)되어 이송될 수 있게 하는 로케이션(location)들에 포지셔닝될 수 있다. 돌출부들 및 적어도 하나의 비-접촉 센서의 포지셔닝을 위한 다른 고려사항은 적어도 하나의 비-접촉 센서로부터 스캐닝되는 컴포넌트의 적어도 일부까지 명확한 시선을 제공하는 것일 수 있다.
[0042] 도 1a는 본 개시내용의 실시예들에 따른 예시적인 프로세싱 시스템(100)의 단순화된 평면도를 예시한다. 프로세싱 시스템(100)은 기판들(예를 들어, 실리콘 웨이퍼들과 같은 웨이퍼들)을 프로세싱 시스템(100) 내로 이송하기 위해 복수의 기판 카세트(cassette)들(102)(예를 들어, FOUPs(front opening unified pods) 및 SSP(side storage pod))이 결합될 수 있는 팩토리 인터페이스(91)를 포함한다. 실시예들에서, 기판 카세트들(102)은, 웨이퍼들 외에, 진단 디스크들(110)을 포함한다. 진단 디스크들(110)은 하나 이상의 프로세싱 챔버(107) 내의 다양한 컴포넌트들에 대한 데이터(예를 들어 정렬, 동심도, 침식 정도, 청결도, 계측 데이터, 컴포넌트가 파손 또는 고착되었는지 여부 등(제한되지 않음))를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 진단 디스크들(110)은 프로세스 키트(kit) 링(도시되지 않음)의 배치 또는 유지보수와 관련된 데이터를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 팩토리 인터페이스(91)는 또한 설명될 웨이퍼들의 이송을 위한 동일한 기능들을 사용하여 프로세싱 시스템(100) 내로 그리고 외부로 진단 디스크들(110)을 이송할 수 있다. 유사하게, 팩토리 인터페이스(91)는 웨이퍼들 이송을 위한 동일한 기능들을 사용하여 프로세싱 시스템(100) 내로 그리고 외부로 특정 교체 컴포넌트들(예를 들어, 프로세스 키트 링들)을 이송하기 위해 사용될 수 있다.
[0043] 프로세싱 시스템(100)은 또한 팩토리 인터페이스(91)를 예를 들어 가스 방출 챔버들 및/또는 로드 록(load lock)들일 수 있는 개개의 스테이션(station)들(104a, 104b)에 결합할 수 있는 제1 진공 포트(port)들(103a, 103b)을 포함할 수 있다. 제2 진공 포트들(105a, 105b)은 개개의 스테이션들(104a, 104b)에 결합될 수 있고, 스테이션들(104a, 104b)과 이송 챔버(106) 사이에 배치되어 이송 챔버(106) 내로의 기판들의 이송을 용이하게 한다. 이송 챔버(106)는 이송 챔버(106) 주위에 배치되고 여기에 결합된 다수의 프로세싱 챔버들(107)(프로세스 챔버들이라고도 함)을 포함한다. 프로세싱 챔버들(107)은 슬릿 밸브(slit valve)들 등과 같은 개개의 포트들(108)을 통해 이송 챔버(106)에 결합된다.
[0044] 프로세싱 챔버들(107)은 에칭 챔버들, 증착 챔버들(원자층 증착, 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 또는 이들의 플라즈마 강화 버전들을 포함함), 어닐링(anneal) 챔버들 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 프로세싱 챔버들(107)은 종종 교체, 정렬 및/또는 동심도의 보정, 유지보수 등을 겪는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 현재, 프로세싱 챔버 내의 특정 액션들(예를 들어, 특정 컴포넌트들의 교체, 특정 컴포넌트들의 정렬 및/또는 동심도의 보정, 침식 정도의 평가, 또는 청결도의 평가 및 프로세싱 챔버의 세정을 개시)은 상기 액션을 용이하게 하기 위해 조작자에 의한 프로세싱 챔버의 분해를 포함할 수 있다. 프로세싱 시스템(100)은 조작자에 의한 프로세싱 챔버(107)의 분해 없이 상기 액션들 중 일부를 용이하게 하도록 구성된다.
[0045] 다양한 실시예들에서, 팩토리 인터페이스(91)는 팩토리 인터페이스 로봇(111)을 포함한다. 팩토리 인터페이스 로봇(111)은 로봇 암을 포함할 수 있으며, 2 링크(link) SCARA(selective compliance assembly robot arm) 로봇, 3 링크 SCARA 로봇, 4 링크 SCARA 로봇 등과 같은 SCARA 로봇일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 팩토리 인터페이스 로봇(111)은 로봇 암의 단부 상에 엔드 이펙터(end effector)를 포함할 수 있다. 엔드 이펙터는 웨이퍼들과 같은 특정 오브젝트(object)들을 픽업하고 처리하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 엔드 이펙터는 진단 디스크들과 같은 오브젝트들을 처리하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 엔드 이펙터는 프로세스 키트 링들과 같이 유지보수 또는 배치 보정이 필요한 챔버 컴포넌트들을 처리하도록 구성될 수 있다. 팩토리 인터페이스 로봇(111)은 기판 카세트들(102)(예를 들어, FOUP들 및/또는 SSP)과 스테이션들(104a, 104b) 사이에서 오브젝트들을 이송하도록 구성될 수 있다.
[0046] 이송 챔버(106)는 이송 챔버 로봇(112)을 포함한다. 이송 챔버 로봇(112)은 로봇 암의 단부에 엔드 이펙터를 갖는 로봇 암을 포함할 수 있다. 엔드 이펙터는 웨이퍼들 및 진단 디스크들과 같은 특정 오브젝트들을 처리하도록 구성될 수 있다. 이송 챔버 로봇(112)은 SCARA 로봇일 수 있지만, 그러나 일부 실시예들에서 팩토리 인터페이스 로봇(111)보다 더 적은 수의 링크들 및/또는 더 적은 자유도를 가질 수 있다.
[0047] 제어기(109)(본 명세서에서 "컴퓨팅 시스템" 또는 "지정된 컴퓨팅 시스템"이라고도 함)는 프로세싱 시스템(100)의 다양한 양상들을 제어할 수 있고, 무선 액세스 포인트(WAP) 디바이스(129)를 포함하거나 또는 이에 결합될 수 있다. WAP 디바이스(129)는 무선 기술 및 진단 디스크들(110)과 통신하기 위한 하나 이상의 안테나(antenna)를 포함할 수 있다. 제어기(109)는 퍼스널 컴퓨터, 서버 컴퓨터, PLC(programmable logic controller), 마이크로제어기 등과 같은 컴퓨팅 시스템일 수 있고 및/또는 이들을 포함할 수 있다. 제어기(109)는 마이크로프로세서, 중앙 프로세싱 유닛 등과 같은 하나 이상의 프로세싱 디바이스들을 포함할 수 있다. 보다 특히, 프로세싱 디바이스는 CISC(complex instruction set computing) 마이크로프로세서, RISC(reduced instruction set computing) 마이크로프로세서, VLIW(very long instruction word) 마이크로프로세서, 또는 다른 명령어 세트들을 구현하는 프로세서 또는 명령어 세트들의 조합을 구현하는 프로세서들일 수 있다. 프로세싱 디바이스는 또한 ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), DSP(digital signal processor), 네트워크 프로세서 등과 같은 하나 이상의 특수 목적 프로세싱 디바이스들일 수 있다.
[0048] 예시되지는 않았지만, 제어기(109)는 데이터 저장 디바이스(예를 들어, 하나 이상의 디스크 드라이브(drive)들 및/또는 솔리드 스테이트(solid state) 드라이브들), 메인 메모리, 정적 메모리, 네트워크 인터페이스, 및/또는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 제어기(109)는, 이미지 또는 센서 데이터 프로세싱 및 분석, 이미지 프로세싱 알고리즘(algorithm), 하나 이상의 훈련된 기계 학습 모델을 생성하는 기계 학습(ML) 알고리즘들, 심층 ML 알고리즘들, 및 예를 들어 프로세싱 챔버들(107) 내의 컴포넌트들의 정렬, 동심도, 침식 정도, 청결도, 프로세싱 챔버 내의 컴포넌트들이 고착 또는 파손되었는지 여부 등을 검출할 때 센서 데이터를 분석하기 위한 다른 이미징(imaging) 알고리즘들을 포함하여, 여기에 설명된 방법론들 및/또는 실시예들 중 임의의 하나 이상을 수행하기 위한 명령어들을 실행할 수 있다. 명령어들은 (명령어들의 실행 동안) 메인 메모리, 정적 메모리, 보조 스토리지(storage) 및/또는 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있는 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 일부 실시예들에서, ML 모델을 훈련하기 위한 훈련 데이터는, 스캐닝 디바이스 또는 다른 유형의 센서 또는 카메라를 사용하여, 이미 일부 유형의 유지보수(배치 보정, 교체, 세정 등)를 거친 컴포넌트들을 이미징함으로써 얻어질 수 있다.
[0049] 도 1b는 본 개시내용의 실시예들에 따른 도 1a의 프로세싱 챔버(107)의 개략적인 측단면도를 예시한다. 프로세싱 챔버(107)는 함께 내부 체적(130)을 정의하는 챔버 본체(101) 및 그 위에 배치된 리드(133)를 포함한다. 챔버 본체(101)는 일반적으로 전기 접지(137)에 결합된다. 기판 지지 조립체(180)는 프로세싱 동안 그 위에 기판을 지지하기 위해 내부 체적 내에 배치된다. 프로세스 챔버(107)는 또한 프로세스 챔버(107) 내에서 플라즈마(132)를 생성하기 위한 유도 결합 플라즈마 장치(142), 및 프로세스 챔버(107)의 예들을 제어하도록 구성된 제어기(155)를 포함한다.
[0050] 기판 지지 조립체(180)는 프로세싱 동안 기판의 바이어싱(biasing)을 용이하게 하기 위해 매칭 네트워크(matching network)(127)를 통해 바이어스 소스(119)에 결합된 하나 이상의 전극들(153)을 포함한다. 바이어스 소스(119)는 예시적으로 예를 들어 약 13.56 MHz의 주파수에서 최대 약 1000 W(그러나 약 1000 W로 제한되지 않음)의 RF 에너지의 소스일 수 있지만, 다른 주파수들 및 전력들이 특정 애플리케이션들에 대해 원하는 대로 제공될 수 있다. 바이어스 소스(119)는 연속 전력 또는 펄스형(pulsed) 전력 중 어느 하나 또는 둘 모두를 생성할 수 있다. 일부 예들에서, 바이어스 소스(119)는 DC 또는 펄스형 DC 소스일 수 있다. 일부 예들에서, 바이어스 소스(119)는 다수의 주파수들을 제공할 수 있다. 하나 이상의 전극들(153)은 프로세싱 동안 기판의 척킹(chucking)을 용이하게 하기 위해 척킹 전력 소스(160)에 결합될 수 있다.
[0051] 유도 결합 플라즈마 장치(142)는 리드(133) 위에 배치되고, RF 전력을 프로세스 챔버(107)에 유도 결합하여 프로세스 챔버(107) 내에서 플라즈마를 생성하도록 구성된다. 유도 결합 플라즈마 장치(142)는 리드(133) 위에 배치된 제1 및 제2 코일(coil)들(116, 118)을 포함한다. 각각의 코일(116, 118)의 상대적 포지션, 직경들의 비율, 및/또는 각각의 코일(116, 118)의 턴(turn)들의 수는 형성되는 플라즈마의 프로파일(profile) 또는 밀도를 제어하기 위해 각각 원하는 대로 조정될 수 있다. 제1 및 제2 코일들(116, 118) 각각은 RF 피드(feed) 구조(136)를 통해 매칭 네트워크(114)를 통해 RF 전력 공급기(138)에 결합된다. RF 전력 공급기(138)는 예시적으로 50 kHz 내지 13.56 MHz 범위의 튜닝 가능한 주파수에서 최대 약 4000 W(그러나 약 4000 W로 제한되지 않음)를 생성할 수 있지만, 다른 주파수들 및 전력들이 특정 애플리케이션들에 대해 원하는 대로 사용될 수 있다.
[0052] 일부 예들에서, 분할 커패시터와 같은 전력 분할기(135)는 개개의 제1 및 제2 코일들에 제공되는 RF 전력의 상대적인 양을 제어하기 위해 RF 피드 구조(136)와 RF 전력 공급기(138) 사이에 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 전력 분할기(135)는 매칭 네트워크(114)에 통합될 수 있다.
[0053] 프로세스 챔버(107)의 내부 가열을 용이하게 하기 위해 히터(heater) 요소(113)가 리드(133)의 최상부 상에 배치될 수 있다. 히터 요소(113)는 리드(133)와 제1 및 제2 코일들(116, 118) 사이에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 히터 요소(113)는 저항 가열 요소를 포함할 수 있고, 원하는 범위 내에서 히터 요소(113)의 온도를 제어하기에 충분한 에너지를 제공하도록 구성된 AC 전력 공급기와 같은 전력 공급기(115)에 결합될 수 있다.
[0054] 동작 중에, 반도체 웨이퍼 또는 플라즈마 프로세싱에 적합한 다른 기판과 같은 기판이 기판 지지 조립체(180) 상에 배치되고, 프로세스 가스들이 가스 패널(panel)(120)로부터 유입 포트들(121)을 통해 챔버 본체(101)의 내부 체적 내로 공급된다. 프로세스 가스들은 RF 전력 공급기(138)로부터의 전력을 제1 및 제2 코일들(116, 118)에 인가함으로써 프로세스 챔버(107) 내의 플라즈마(132)로 점화된다. 일부 예들에서, RF 또는 DC 소스와 같은 바이어스 소스(119)로부터의 전력은 또한 매칭 네트워크(127)를 통해 기판 지지 조립체(180) 내의 전극들(153)에 제공될 수 있다. 프로세스 챔버(107)의 내부 내의 압력은 밸브(129) 및 진공 펌프(122)를 사용하여 제어될 수 있다. 챔버 본체(101)의 온도는 챔버 본체(101)를 통해 진행하는 액체 함유 도관들(도시되지 않음)을 사용하여 제어될 수 있다.
[0055] 프로세싱 챔버(107)는 프로세싱 동안 프로세싱 챔버(107)의 동작을 제어하기 위한 제어기(155)를 포함한다. 제어기(155)는 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(123), 메모리(124), 및 CPU(123)를 위한 지원 회로들(125)을 포함하고, 프로세스 챔버(107)의 컴포넌트들의 제어를 용이하게 한다. 제어기(155)는 다양한 챔버들 및 하위 프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리(124)는 여기에 설명된 방식으로 프로세스 챔버(107)의 동작을 제어하기 위해 실행되거나 또는 호출될 수 있는 소프트웨어(소스 또는 오브젝트 코드)를 저장한다.
[0056] 아래에서 더 상세히 설명되는 진단 디스크들은, 기판 지지 조립체(180), 정전 척(150), 링(예를 들어, 프로세스 키트 링 또는 단일 링), 챔버 벽, 베이스(base), 가스 분배 플레이트(plate), 샤워헤드(showerhead), 가스 라인(line)들, 가스 유입 포트들(121), 노즐(nozzle), 챔버 리드(133), 라이너(liner), 라이너 키트, 차폐물, 플라즈마 스크린(screen), 플라즈마 생성 유닛(142), 라디오 주파수 피드 구조(136), 전극(153), 디퓨저(diffuser), 흐름 이퀄라이저(equalizer), 냉각 베이스, 챔버 뷰포트(viewport) 등과 같은(제한되지 않음), 프로세싱 챔버(107) 내의 다양한 컴포넌트들의 센서 데이터를 생성할 수 있다. 이러한 컴포넌트들에 대한 일부 예시적인 센서 데이터는 정렬, 동심도, 침식 정도, 청결도, 계측 데이터, 컴포넌트가 파손 또는 고착되었는지 여부, 컴포넌트에 대한 유지보수가 예정되어 있는지 여부 등을 포함할 수 있다(제한되지 않음).
[0057] 도 2a는 본 개시내용의 실시예들에 따른 개방형 진단 디스크(110)의 사시도를 예시한다. 진단 디스크(110)는 디스크 형상의 본체(210)의 내부를 둘러싸는 상승된 벽들(202)을 갖는 디스크 형상의 본체(210), 및 디스크 형상의 본체(210)로부터 외측으로 연장되는 적어도 하나의 돌출부를 포함할 수 있다. 상승된 벽들(202)은 실시예들에서 적어도 하나의 돌출부까지 연장될 수 있다. 돌출부들 각각은 디스크 형상의 본체(210)로부터 수평으로, 또는 대략 수평으로 연장되며, 디스크 형상의 본체(210)의 원주에 수직으로, 또는 대략 수직으로 포지셔닝된다.
[0058] 특정 실시예들에서, 4 개의 돌출부들, 예를 들어 제1 돌출부(204A), 제2 돌출부(204B), 제3 돌출부(204C) 및 제4 돌출부(204D)가 있다. 묘사된 실시예에서, 4 개의 돌출부들은 이송 로봇(112)의 로봇 암의 엔드 이펙터가 진단 디스크를 픽업하여 이를 프로세싱 챔버(107)에 배치할 수 있게 하는 포지션들에서 이격되어 있다. 4 개의 돌출부들은 (도 2e 내지 도 2f 및 도 7b에 묘사된 바와 같이) 각각의 돌출부에 부착된 비-접촉 센서들과, 진단 디스크가 엔드 이펙터에 의해 유지될 때 또는 진단 디스크가 웨이퍼 리프트 핀들의 최상부 상에 배치될 때 진단 중에 있는 컴포넌트 사이에 명확한 시야를 유지하는 방식으로 또한 포지셔닝될 수 있다.
[0059] 진단 디스크(110)는 다양한 실시예들에서 더 많은 또는 더 적은 개수들의 돌출부들을 포함한다. 대안적인 실시예에서, 진단 디스크(110)는 돌출부들을 갖지 않고, 웨이퍼와 유사한 고체 디스크와 같은 형상이다. 특정 실시예들에서, 하나 이상의 돌출부들이 디스크 형상의 본체(210)의 주변으로부터 외측으로 돌출한다(예를 들어, 제2 돌출부(204B), 제3 돌출부(204C) 및 제4 돌출부(204D)에 대해 도 2b에 묘사된 저면도에 도시된 바와 같음). 특정 실시예들에서, 돌출부들 중 하나 이상은 디스크 형상의 본체(210)의 주변으로부터 외측으로 돌출하지 않고, 디스크 형상의 본체(210)의 주변과 같은 높이이다(예를 들어, 제1 돌출부(204A)에 대해 도 2b에 묘사된 저면도에 도시된 바와 같음).
[0060] 특정 실시예들에서, 디스크 형상의 본체(210)의 상승된 벽들(202)은 디스크 형상의 본체의 캐비티(208)를 정의한다. 실시예들에서, 진단 디스크(110)는 상승된 벽들(202)에 의해 형성된 캐비티(208) 내에 배치된 인쇄 회로 기판(PCB)(203)을 더 포함한다. 회로부(205), 전력 소스(207), 및 무선 충전기(209)(예를 들어, QI 충전기)와 같은 다수의 컴포넌트들이 PCB(203) 상에 및/또는 캐비티(208) 내에 배치될 수 있다. 회로부(205)는 예를 들어 무선 통신 회로 및 메모리와 같은 다수의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 회로부(205)는 디스크 형상의 본체(210)의 적어도 하나의 돌출부들 각각에 부착된 적어도 하나의 비-접촉 센서(230)(도 2b에 도시됨)에 결합될 수 있다. 특정 실시예들에서, 이들 컴포넌트들 중 하나 이상은 캐비티(208) 내부에 있지 않고 오히려 진단 디스크 외부에 있을 수 있고, 와이어(들)를 통해 진단 디스크에 결합될 수 있다.
[0061] 전력 소스(207)는 배터리(battery)(예를 들어, 리튬 이온 폴리머(polymer) 배터리) 또는 (예를 들어, 도 3a 내지 도 3b와 관련하여 아래에서 더 자세히 설명되는 울트라 커패시터 유형 전력 소스와 같은) 대안적인 전력 소스를 포함할 수 있다.
[0062] 특정 실시예들에서, 진단 디스크(110)는 디스크 형상의 본체(210)의 캐비티(208) 위에 포지셔닝된 커버를 더 포함할 수 있다. 커버(220)는 외부 환경으로부터 캐비티(208) 내부의 특정 컴포넌트들 및 PCB(203)의 적어도 부분들을 차폐할 수 있다. 특정 실시예들에서, 커버(220)는 캐비티(208) 내의 PCB(203), 회로부(205), 전력 소스(207), 및 무선 충전기(209)의 적어도 부분들을 외부 환경으로부터 차폐할 수 있다. 커버는 PCB(203) 상의 컴포넌트들 사이에 클리어런스(clearance)를 생성하기 위해 다양한 포켓(packet)들을 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 커버는 무선 충전기(209) 배치, 회로부(205) 배치, 전력 소스(207) 배치, 및 선택적으로 향후 회로부 변경들을 위한 추가 캐비티를 위한 컷아웃(cutout)을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 커버(220)는 외부 환경으로부터 캐비티(208) 내의 PCB(203), 회로부(205), 전력 소스(207), 및 무선 충전기(209)를 진공 밀봉하기 위해 사용될 수 있다.
[0063] 도 2b는 본 개시내용의 실시예들에 따른 진단 디스크의 저면도를 예시한다. 다양한 실시예들에서, 비-접촉 센서가 적어도 하나의 돌출부 각각에 부착된다. 예를 들어, 진단 디스크(110)는 4 개의 돌출부들(204A, 204B, 204C, 204D)에 각각 부착된 제1 비-접촉 센서(230A), 제2 비-접촉 센서(230B), 제3 비-접촉 센서(230C), 및 제4 비-접촉 센서(230D)와 같은 다수의 비-접촉 센서들을 더 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 각각의 비-접촉 센서는 도 2b에 묘사된 바와 같이 그의 개개의 돌출부의 밑면에 부착될 수 있다.
[0064] 비-접촉 센서는 임의의 적합한 부착 기구를 통해, 예를 들어 에폭시를 통해, 헬리코일(helicoil) 등을 통해(제한되지 않음) 적어도 하나의 돌출부들 각각에 부착될 수 있다. 특정 실시예들에서, 비-접촉 센서는 용이한 유지보수(예를 들어, 그의 고장 시 비-접촉 센서의 용이한 제거 및 교체)를 가능하게 하는 부착 기구를 통해 적어도 하나의 돌출부들 각각에 부착된다. 특정 실시예들에서, 비-접촉 센서 및/또는 이것이 결합되는 부착 기구는 상승 벽들(202)의 일부에 의해 지지될 수 있게 하는 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2aa는 돌출부(204D)의 확대도를 예시한다. 도 2aa에서, 캐비티(208)의 원주로부터 돌출부들(204D)을 향해 연장되는 상승된 벽(202)의 부분은 비-접촉 센서(230D) 및/또는 지지 탭(tab)들(206A, 206B)을 통해 비-접촉 센서(230D)에 결합되는 부착 기구를 지지한다.
[0065] 돌출부들이 없는 실시예에서, 각각의 비-접촉 센서는 진단 디스크(110) 주변의 하부에 부착될 수 있다. 특정 실시예들에서, 각각의 비-접촉 센서는 (예를 들어, 커버(220) 상의) 각각의 돌출부의 윗면, (예를 들어, 커버(220) 상의 또는 디스크 형상의 본체(210)의 주변 상의) 진단 디스크(110)의 에지들 등과 같은(제한되지 않음) 진단 디스크의 다른 측면들에 부착될 수 있다.
[0066] 각각의 비-접촉 센서는 비-접촉 센서가 컴포넌트의 센서 데이터를 생성할 수 있게 하는 방향으로 배향될 수 있다. 예를 들어, 각각의 비-접촉 센서는 에지 링 또는 프로세스 링의 정렬 또는 동심도에 대한 센서 데이터를 (예를 들어, 이들 사이의 갭 측정 또는 정전 척과 프로세스 링 사이의 갭에 기초하여) 생성하거나 또는 에지 링 또는 프로세스 키트 링의 침식 정도 또는 청결도에 대한 센서 데이터를 생성하기 위해 에지 링, 프로세스 링, 정전 척 등 위에 배향될 수 있다. 다른 예에서, 각각의 비-접촉 센서는 비-접촉 센서가 프로세싱 챔버 리드 또는 샤워헤드의 센서 데이터를 생성할 수 있게 하는 방향으로 배향될 수 있다. 특정 실시예들에서, 비-접촉 센서들은 특정 챔버 컴포넌트들을 향한 명확한 시선을 형성하도록 배향될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 전체 진단 디스크는 특정 챔버 컴포넌트들을 향한 명확한 시선을 형성하도록 배향될 수 있다. 예를 들어, 진단 디스크가 웨이퍼 리프트 핀 상에 거꾸로 배치되어, 각각의 돌출부의 밑면에 부착된 비-접촉 센서는 (예를 들어, 샤워헤드 또는 프로세스 챔버 리드의 진단 스캔을 수행하기 위해) 프로세싱 챔버의 최상부면의 명확한 시야를 가질 수 있다.
[0067] 각각의 비-접촉 센서는 예를 들어 PCB(203) 상의 연결부를 통해 회로부(205)에 결합될 수 있다. 각각의 비-접촉 센서는 임의의 주어진 프로세싱 챔버(107)에서 사용되는 컴포넌트의 센서 데이터(예를 들어, 정렬, 동심도, 청결도, 침식 등을 나타내는 포지셔닝, 텍스처(texture), 및/또는 거칠기 정보)를 획득하도록 구성될 수 있다. 무선 통신 회로는 센서 데이터를 제어기(109)에 무선으로 전송하기 위해 안테나를 포함하거나 또는 안테나에 결합될 수 있다. 특정 실시예들에서, 센서 데이터는 진단 디스크의 메모리에 임시 저장되고, 무선 통신 회로를 사용하여 제어기(109)에 무선으로 전송되고, 진단 디스크와 제어기의 보안 무선 연결이 종료되는 즉시 진단 디스크의 메모리로부터 삭제된다.
[0068] 다양한 실시예들에서, 비-접촉 센서는 적어도 4 배 배율(예를 들어, 4X, 6X, 8X 또는 그 초과)의 카메라 줌(zoom)과 같은 이미지 센서이다. 예를 들어, 비-접촉 센서는 CCD(charge-coupled device) 카메라 및/또는 CMOS(complementary metal oxide) 카메라 또는 고해상도 카메라일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 카메라들은 다른 줌 능력들을 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 비-접촉 센서는 포지션 센서일 수 있다. 대안적으로, 비-접촉 센서는 컴포넌트의 표면을 스캐닝할 수 있는 소형 레이더(radar) 센서일 수 있다. 추가로, 비-접촉 센서는 엑스레이 이미터(x-ray emitter)(예를 들어, 엑스레이 레이저) 및 엑스레이 검출기를 포함할 수 있다. 비-접촉 센서는 대안적으로 레이저 빔(beam)을 생성하는 레이저 이미터 및 레이저 빔을 수신하는 레이저 수신기(receiver)의 하나 이상의 쌍들일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 레이저 빔이 컴포넌트의 표면에서 반사될 때 한 쌍의 레이저 이미터 및 레이저 수신기에 의해 센서 측정이 생성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 비-접촉 센서는 그 위에 통합된 조명 능력들을 더 포함하거나 또는 조명 도구에 결합될 수 있다. 이들 센서 측정들은 다양한 실시예들에서 회로부(205) 및/또는 제어기(109)에 의해 센서 데이터로 변환될 수 있다.
[0069] 일 실시예에서, 비-접촉 센서는 약 25 mm 내지 약 45 mm, 약 30 mm 내지 약 40 mm, 약 33 mm 내지 약 37 mm, 또는 약 35 mm의 포커싱(focusing) 범위를 갖는 카메라이다. 카메라는 적어도 3 메가픽셀(Megapixel), 적어도 4 메가픽셀, 또는 적어도 5 메가픽셀의 해상도를 가질 수 있어, 카메라가 특정 컴포넌트에 포커싱되고 이것의 선명한 에지들을 얻을 수 있게 한다. 카메라는 약 33,000 ㎛ x 약 24,000 ㎛ 내지 약 60,000 ㎛ x 약 45,000 ㎛ 범위의 약 25 mm 내지 약 45 mm의 시야(FOV)를 가질 수 있다. 적절한 카메라들은 일부 실시예들에서 오토 포커스 알고리즘(auto focus algorithm)에 의해 동작될 수 있는 오토 포커스를 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 적합한 카메라들은 전력 소스의 수명(예를 들어, 전력 소스에서 얻어진 실행 시간)을 연장하기 위한 오토 포커스 특징을 가지고 있지 않다. 일부 실시예들에서, 카메라는 아래의 표 1에 설명된 특징들의 임의의 조합을 가질 수 있다.
Figure pct00001
[0070] 다양한 실시예들에서, 진단 디스크(110)는 적어도 하나의 돌출부들 각각에 부착된 적어도 하나의 조명 컴포넌트를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2b에 묘사된 실시예에서, 조명 컴포넌트(232B)는 돌출부(204B)에 부착되고, 조명 컴포넌트(232C)는 돌출부(204C)에 부착되며, 조명 컴포넌트(232D)는 돌출부(204D)에 부착된다. 도 2b에 묘사된 실시예에서 비-접촉 센서(230A)는 조명 컴포넌트를 수반하지 않지만, 특정 실시예들에서, 비-접촉 센서(230A)는 또한 조명 컴포넌트를 수반한다. PCB(203) 상에 배치된 회로부(205)는 적어도 하나의 조명 컴포넌트(예를 들어, 232A, 232B, 232C) 각각에 결합될 수 있다. 각각의 조명 컴포넌트는, 조명되고 있는 컴포넌트의 부분의 센서 데이터를 각각의 비-접촉 센서가 획득할 수 있도록 임의의 주어진 프로세싱 챔버(107)에서 사용되는 컴포넌트의 적어도 일부를 조명하도록 구성될 수 있다. 예시적인 조명 컴포넌트는 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다(제한되지 않음).
[0071] 도 2c는 본 개시내용의 일부 양태들에 따른 라인 "2A"를 따른 도 2a의 진단 디스크(110)의 측단면도를 예시한다. 도 2d는 본 개시내용의 실시예들에 따른 차폐된 진단 디스크의 사시 평면도를 예시한다.
[0072] 도 2a를 추가로 참조하면, 진단 디스크(110)의 직경(DIA)은 디스크 형상의 본체(210)의 외주 상의 2 개의 지점들 ― 2 개의 지점들은 180 °만큼 서로 이격됨 ― 에 의해 정의될 수 있다. 직경(DIA)을 정의하는 지점들 중 하나는 적어도 하나의 돌출부의 에지일 수 있다. 예를 들어, 디스크 형상의 본체(210)(및 진단 디스크(110))의 직경(DIA)은 제1 돌출부(204A)의 에지로부터 디스크 형상의 본체(210)의 외주 상의 지점(212)(노치(notch)일 수 있음)까지일 수 있다. 유사한 방식으로, 진단 디스크의 직경은 제2 돌출부(204B), 제 3 돌출부(204C), 또는 제 4 돌출부(204D) 중 하나의 에지로부터, 돌출부들 중 하나의 돌출부의 대응하는 에지로부터 180 °에 로케이팅(locate)된 디스크 형상의 본체(210)의 주변 상의 대응하는 지점까지일 수 있다. 직경은 약 310 mm 내지 약 320 mm, 또는 일부 실시예들에서 약 310 mm 내지 약 320 mm의 10 내지 15 % 내의 범위일 수 있다. 직경은 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 일부 실시예들에서, 직경은 약 310 mm, 약 315 mm, 약 320 mm, 약 325 mm, 약 330 mm, 약 335 mm, 약 340 mm, 약 345 mm, 또는 약 350 mm 중 임의의 것 내지 약 355 mm, 약 360 mm, 약 365 mm, 약 370 mm, 약 375 mm, 약 380 mm, 약 385 mm, 약 390 mm, 약 395 mm, 또는 약 400 mm 중 임의의 것, 또는 그 안의 임의의 하위 범위 또는 단일 값 범위일 수 있다.
[0073] 추가로, 특정 실시예들에서, 각각의 비-접촉 센서는 비-접촉 센서와 디스크 형상의 본체(210)의 최하부 사이에 갭이 형성되도록 포지셔닝될 수 있다. 예를 들어, 각각의 비-접촉 센서는 비-접촉 센서와 디스크 형상의 본체(210)의 최하부 사이의 수직 거리가 진단 디스크가 배치된 표면으로부터 비-접촉 센서를 변위시키도록 개개의 돌출부의 밑면에 포지셔닝될 수 있다. 진단 디스크(110)의 높이는 상승된 벽들(202)의 높이(H)로 정의될 수 있으며, 이는 최대 약 15 mm, 최대 약 14 mm, 최대 약 13 mm, 최대 약 12 mm, 최대 약 11 mm, 최대 약 10 mm, 최대 약 9 mm, 최대 약 8 mm, 최대 약 7 mm, 또는 최대 약 6 mm일 수 있다.
[0074] 다양한 실시예들에서, 상승된 벽들(202)을 포함하는 디스크 형상의 본체(210) 및 커버(220)는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 알루미늄 합금, 탄소 섬유, 또는 알루미늄 중 적어도 하나로 제조될 수 있다. 특정 실시예들에서, 디스크 형상의 본체 및/또는 커버는 코팅된다. 실시예들에서, 코팅은 진단 디스크(110)를: 진공 저항성, 고온 저항성, 스크래치(scratch) 저항성, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나가 되도록 구성된다. 실시예에서, 코팅은 진단 디스크(110)가 노출될 수 있는 임의의 적외선 방사선에 대응하기 위해 반사성 및/또는 투명성이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 코팅은 적외선 투명성이어서, 코팅의 표면 마감이 노출될 수 있는 적외선 방사선을 반사할 수 있게 한다. 적외선 방사선을 반사하고 흡수하지 않으면(또는 이것의 흡수를 최소화하면) 진단 디스크로 전달되는 열을 최소화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 코팅은 고도로 연마된다. 특정 실시예들에서, 코팅은 약 2 μin 내지 약 20 μin, 약 4 μin 내지 약 16 μin, 약 6 μin 내지 약 12 μin, 또는 그 안의 임의의 하위 범위 또는 단일 값 범위의 표면 거칠기 마감을 갖는다.
[0075] 특정 실시예들에서, 코팅은 프로세싱 챔버에 입자 오염물들의 도입을 피하기 위해 플레이킹(flaking) 없이 그의 무결성을 유지하면서 적어도 50 ℃의 온도에서 동작할 수 있는 재료들을 포함한다. 코팅은 부식 및/또는 침식 저항성일 수 있다. 디스크 형상의 본체(210) 및 커버(220)를 코팅하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 코팅 재료들은 양극산화된 알루미나, 알루미늄 합금, 또는 이트리아 중 적어도 하나를 포함한다(제한되지 않음).
[0076] 일부 실시예들에서, 진단 디스크(110)는 디스크 형상의 본체(210)의 최하부 표면 상에 배치된 복수의 키네마틱 결합 인터페이스들(235)을 더 포함한다. 복수의 키네마틱 결합 인터페이스들(235)은 프로세싱 챔버에서 기판 지지 조립체(예를 들어, 도 1b의 프로세싱 챔버(107) 내의 기판 지지 조립체(180))의 레지스트레이션(registration) 피처들과 맞물리도록 구성될 수 있다. 복수의 키네마틱 결합 인터페이스들(235)과 레지스트레이션 피처들의 맞물림은 진단 디스크(110)가 프로세싱 챔버(107)에서 목표 포지션 및 목표 배향을 달성하게 한다.
[0077] 예를 들어, 복수의 키네마틱 결합 인터페이스들(235)은 프로세싱 챔버(107) 내에 로케이팅된 정전 척(ESC)(150)의 웨이퍼 리프트 핀들(도 2f의 253)을 수용하기(또는 맞물리기) 위한 경사진 홀(hole)들 또는 슬롯들로서 구성될 수 있다. 도 2e는 도 2a의 진단 디스크(110)에서 복수의 키네마틱 커플링들(235)의 예의 측단면도를 예시한다. 키네마틱 커플링들은 로케이션의 정확성 및 확실성을 제공함으로써 부품(예를 들어, 웨이퍼 리프트 핀들)을 정확하게 구속하도록 설계된 고정구(fixture)들이다. 따라서 복수의 키네마틱 커플링들(235)은 진단 디스크(110)를 컴포넌트 위 또는 아래에 센터링하여, 비-접촉 센서들은 일반적으로 이미징 또는 스캐닝되는 컴포넌트의 방향으로 배향된다.
[0078] 도 2f는 본 개시내용의 일 실시예에 따라 ESC(150) 및 복수의 키네마틱 커플링들(235)과 ESC(150) 사이의 낮은 접촉 영역(LCA)(250) 상에 진단 디스크(110)를 아래로 세팅하는 웨이퍼 리프트 핀(253)을 예시한다. 예시된 바와 같이, 일 실시예에서, 복수의 키네마틱 커플링들(235)은 리프트 핀들(253)에 의한 용이한 리프트 맞물림을 위한 드래프트(draft) 각도를 제공할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 키네마틱 커플링들은 구리, 스테인레스강, 썰렉스(cirlex), 바스펠(vaspel), 탄소 섬유, 렉솔라이트(rexolite), 또는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 중 하나로 제조된다. 키네마틱 커플링들(235)은 금속이 아니며 ESC(150)의 표면에 닿기 때문에, 진단 디스크(110)는 ESC(150)를 스크래칭하거나 또는 손상시키는 것을 방지한다. LCA(250) 및 키네마틱 커플링들(235)의 재료는 또한 입자 발생 및 오염을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
[0079] 다양한 실시예들에서, 제어기(109)(예를 들어, 컴퓨팅 시스템)는 팩토리 인터페이스 로봇(111), 웨이퍼 이송 챔버 로봇(112), 및/또는 각각의 비-접촉 센서로부터 신호들을 수신하고 이들에게 제어들을 보낼 수 있다. 이러한 방식으로, 제어기(109)는 예를 들어 프로세싱 챔버들(107) 중 하나의 프로세싱 챔버의 컴포넌트가 특정 시간들 동안 동작 중인 진단들을 개시할 수 있다. 제어기(109)는 기판 카세트들(102) 중 하나로부터 진단 디스크들(110) 중 하나를 픽업하고 진단 디스크(110)를 예를 들어 스테이션(104b)(이는 예를 들어 로드 록 또는 가스 방출 챔버일 수 있음)으로 이송하도록 팩토리 인터페이스 로봇(111)에 시그널링(signal)할 수 있다. 그 후, 이송 챔버 로봇(112)은 예를 들어 로봇 암의 엔드 이펙터로 진단 디스크(110)를 픽업하고, 컴포넌트의 센서 데이터를 획득할 수 있는 프로세싱 챔버(107)에 진단 디스크(110)를 배치할 수 있다. 센서 데이터는 무선으로 예를 들어 무선 통신 회로를 사용하여 WAP 디바이스(129)를 통해 제어기(109)로 전송될 수 있다.
[0080] 도 2g는 본 개시내용의 실시예들에 따른 진단 디스크 상의 4 개의 비-접촉 센서들의 포지션들을 묘사하는 개략도를 예시한다. 묘사된 실시예에서, 디스크 형상의 본체(210)는 디스크 형상의 본체의 원주 상의 제1 포지션(221)에 노치를 포함한다. 제1 포지션(221)은 0 °의 시작 각도로 지칭될 수 있다. 노치는 진단 디스크(110)가 프로세싱 챔버(107) 내의 선택된 로케이션에 배치될 수 있고 그리고/또는 엔드 이펙터에 의해 픽업될 수 있도록 사전 정렬기로 사용될 수 있다.
[0081] 묘사된 실시예에서, 제1 비-접촉 센서(230A)는 노치의 제1 포지션으로부터 약 170 ° 내지 180 °의 각도로 포지셔닝된 제1 돌출부(204A)에 부착될 수 있다. 묘사된 실시예에서, 제2 비-접촉 센서(230B)는 노치의 제1 포지션으로부터 약 225 ° 내지 235 °의 각도로 포지셔닝된 제2 돌출부(204B)에 부착될 수 있다. 묘사된 실시예에서, 제3 비-접촉 센서(230C)는 노치의 제1 포지션으로부터 약 295 ° 내지 305 °의 각도로 포지셔닝된 제3 돌출부(204C)에 부착될 수 있다. 묘사된 실시예에서, 제4 비-접촉 센서(230D)는 노치의 제1 포지션으로부터 약 55 ° 내지 65 °의 각도로 포지셔닝된 제4 돌출부(204D)에 부착될 수 있다.
[0082] 제1 비-접촉 센서(230A)는 디스크 형상의 본체(210)의 외주로부터 약 295 mm 내지 약 305 mm에서 제1 돌출부(204A)에 부착될 수 있다. 제2 돌출부(204B), 제3 돌출부(204C), 및 제4 돌출부(204D)에 각각 부착된 제2 비-접촉 센서(230B), 제3 비-접촉 센서(230C), 및 제4 비-접촉 센서(230D)는 각각 디스크 형상의 본체(210)의 외주로부터 약 310 mm 내지 약 320 mm에 포지셔닝될 수 있다.
[0083] 도 2g와 관련하여 설명된 바와 같은 제2 돌출부(204B), 제3 돌출부(204C), 및 제4 돌출부(204D) 및 대응하는 제2 비-접촉 센서(230B), 제3 비-접촉 센서(230C), 및 제4 비-접촉 센서(230D)의 포지션들은 사용된 프로세싱 챔버, 사용된 메인 프레임(frame) 로봇, 사용된 이송 챔버 로봇, 로봇들의 엔드 이펙터들 등에 따라 이들의 포지션들이 달라질 수 있으므로 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 적어도 하나의 돌출부 및 여기에 부착된 비-접촉 센서들은, 진단 중인 프로세싱 챔버 내의 컴포넌트 또는 영역을 볼 수 있도록 비-접촉 센서들이 (예를 들어, 엔드 이펙터를 지나) 클리어런스를 갖는 한, 다른 각도들로 또는 다른 로케이션에 배열될 수 있다.
[0084] 도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2g, 및 도 7b에 묘사된 실시예에서, 제1 비-접촉 센서(230A)(예를 들어, 제1 카메라)는 평평한 구역(222)(또한 도 7a에서 800)의 에지 및 ESC(150)의 원형 에지의 시작부에 센터링되도록 포지셔닝된다. 묘사된 실시예에서 제2 비-접촉 센서(230B)(예를 들어, 제2 카메라), 제3 비-접촉 센서(230C)(예를 들어, 제3 카메라), 및 제4 비-접촉 센서(230D)(예를 들어, 제4 카메라)는 프로세스 키트의 링 섹션(예를 들어, 에지 링(90) 및 지지 링(390))을 볼 수 있도록 포지셔닝된다. 묘사된 실시예에서 비-접촉 센서들(230A, 230B, 230C, 230D)의 포지셔닝은 도 7a 및 도 7b와 관련하여 아래에서 더 상세히 설명되는 실시예에 따라 프로세스 키트 링의 정렬 및 동심도를 결정하기 위해 ESC(150)와 프로세스 키트 링 사이의 갭의 측정을 허용한다.
[0085] 실시예들에서, 진단 디스크(110)는 웨이퍼들이 동일한 로봇들을 사용하는 것과 동일한 방식으로 웨이퍼 프로세싱 시스템 내에서 이송될 수 있다. 이와 같이 진단 디스크는 특정 목표 치수들(예를 들어, 높이 및 폭), 목표 중량, 목표 질량 중심 등과 같이 웨이퍼 프로세싱을 통해 이동하는 것을 가능하게 하는 특정 속성들을 가질 수 있다. 높이 및 폭은 도 2c의 DIA 및 H에 대해 위에서 설명된 치수들을 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 진단 디스크(110)의 질량은 약 500 g 내지 약 700 g, 약 530 g 내지 약 650 g, 또는 약 550 g 내지 약 600 g의 범위일 수 있다. 특정 실시예들에서, 진단 디스크(110)의 질량 중심은 직경 중심으로부터 약 0.05 내지 약 0.15, 약 -0.15 내지 약 0.0, 약 0.0 내지 약 0.15 (X,Y,Z)일 수 있다. 특정 실시예들에서, 진단 디스크(110)의 질량 중심은 직경 중심으로부터 약 0.10 내지 약 0.13, 약 -0.10 내지 약 -0.05, 약 0.05 내지 약 0.10 (X,Y,Z)일 수 있다.
[0086] 적어도 PCB(203), 회로부(205), 및 무선 충전기(209)와 같은 진단 디스크(110)의 내부 캐비티(208) 내의 다양한 컴포넌트들은 모두 유리 강화 에폭시 라미네이트(laminate) 재료(예를 들어, FR-4) 및 구리로 제조될 수 있다. 특정 실시예들에서, PCB(203)는 약 40 g 내지 약 70 g, 약 45 g 내지 약 65 g, 또는 약 50 g 내지 약 60 g의 중량을 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 무선 충전기(209)는 약 5 g 내지 약 20 g, 약 8 g 내지 약 17 g, 또는 약 10 g 내지 약 15 g의 중량을 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 회로부(205)는 약 10 g 내지 약 20 g, 약 12 g 내지 약 18 g, 또는 약 14 g 내지 약 16 g의 중량을 가질 수 있다.
[0087] 본 명세서에 설명된 진단 디스크들 중 임의의 진단 디스크는 프로세싱 챔버를 벤팅시키지 않고 인-시튜에서 센서 데이터를 생성하기 위해 프로세싱 챔버(예를 들어, 프로세싱 챔버(107)) 내로 이송될 수 있다. 이와 같이, 진단 디스크(110)는 고진공 및/또는 고온 및/또는 부식성 환경에 노출될 수 있다. 리튬 배터리들과 같은 기존의 전력 소스들은 진공 및/또는 고온 환경 하에서 누출, 팽창 또는 심지어 폭발할 수도 있다.
[0088] 실시예들에서, 본 개시내용은 전력 유닛을 형성하기 위해 전력 관리 회로부가 상부에 배치되어 있는 PCB에 결합된 전력 소스에 관한 것이다. 실시예들에서, 전력 유닛은 변형(예를 들어, 팽창하지 않음), 파열, 또는 폭발 없이 고진공 및 고온에서 동작하도록 구성된다. 고진공은 최대 약 50 mTorr의 압력을 포함할 수 있다(예를 들어, 약 0.1 mTorr 내지 약 50 mTorr, 약 15 mTorr 내지 약 50 mTorr, 또는 약 30 mTorr 내지 약 50 mTorr). 고온은 약 50 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 65 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 80 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 80 ℃, 또는 약 65 ℃ 내지 약 80 ℃의 온도를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 전력 소스는 약 -20 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 0 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 20 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 85 ℃, 또는 그 안의 임의의 단일 값 또는 하위 범위의 범위에 있는 온도들에서 동작할 수 있다.
[0089] 도 3a는 진단 디스크(110)에 사용될 수 있는 본 개시내용의 실시예들에 따른 전력 유닛의 평면도를 예시한다. 전력 유닛(300)은 PCB(203) 및 병렬 및 직렬로 연결된 복수의 커패시터들을 포함하는 울트라 커패시터(310)(예를 들어, 도 3a에 묘사된 실시예에서 310A, 310B 및 310C의 조합)를 포함한다. 도 3a의 묘사된 실시예에서, 6 개의 커패시터들의 3 개의 그룹들(310A, 310B, 310C)이 직렬로 연결되고, 3 개의 그룹들(310A, 310B, 310C)은 병렬로 연결된다. 도 3a에 묘사된 배열은 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 당업자는 목표 전력 속성들에 도달하기 위해 상이한 개수의 커패시터들이 병렬, 직렬 및 이들의 조합으로 다양한 배열들로 배열될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
[0090] 특정 실시예들에서 울트라 커패시터(310)는 PCB(203)에 결합될 수 있다. 대안적으로, 울트라-커패시터(310)는 PCB(203)의 일체형 부분일 수 있다. 예를 들어, 도 3b는 PCB(203)의 일체형 부분인 울트라-커패시터(320)의, 진단 디스크(110)에 사용될 수 있는 본 개시내용의 다른 실시예들에 따른 전력 유닛의 평면 사시도를 예시한다. PCB(203)는 도 3b에 묘사된 실시예에서 2 개의 층 PCB일 수 있다. 도 3b에 묘사된 실시예의 2 개의 층 PCB(203) 상에 형성된 울트라 커패시터(320)는 병렬로 연결된 8 개의 그룹들(PCB의 각각의 측면 상에 4 개가 있고, 4 개의 그룹들(320A, 320B, 320C, 320D)에 대해 도 3b에 한쪽 측면만이 도시되어 있음)을 포함하고, 각각의 그룹은 직렬로 연결된 6 개의 커패시터들을 포함한다.
[0091] 특정 실시예들에서, 울트라 커패시터(예를 들어, 310 또는 320 또는 도시되지 않은 다른 배열) 및 PCB(203)의 배열에 관계없이, 전력 유닛(300)은, 고진공 및/또는 고온 조건들에서 전력 소스가 고장나더라도, 전력 소스의 재료들이 수용된 상태로 유지되어 진단 디스크(110) 또는 프로세싱 챔버(107)를 오염시키지 않도록 기밀하게 밀봉된 케이싱을 더 포함할 수 있다. 전력 유닛에 대한 케이싱은 또한 진공 보호 및/또는 전력 유닛에 대한 전기적 절연을 제공한다.
[0092] 도 3a에 묘사된 실시예에서, 울트라 커패시터(310)는 실리콘으로 제조된 기밀하게 밀봉된 케이싱에 봉합된다. 특정 실시예들에서, 케이싱은 금속으로 제조될 수 있다. 기밀하게 밀봉된 케이싱은 전력 소스 또는 전체 전력 유닛(예를 들어, 적어도 PCB와 함께 전력 소스)을 등각 코팅할 수 있다. 전력 소스 또는 전력 유닛을 형태(예를 들어, 몰드(mold))에 배치하고 그 형태를 케이싱 재료(예를 들어, 실리콘)로 플러딩(flooding)함으로써 전력 소스 또는 전체 전력 유닛 상에 기밀 밀봉이 형성될 수 있다. 전력 소스 또는 전체 전력 유닛을 기밀하게 밀봉하기 위한 다른 방법도 또한 적합하게 사용될 수 있다.
[0093] 도 3a에 묘사된 실시예에서, 복수의 커패시터들은 염화나트륨을 포함한다. 특정 실시예들에서, 염화나트륨은 현재 리튬과 같은 전력 소스들에 사용되는 특정 재료들에 비해 고진공 및 고온 환경들에서 유리하게는 더 안정하다. 리튬은 자기 산화제이며, 고온 및 고진공 환경들에서, 발화하여, 그의 자체 산소를 생성하고, 폭발할 수 있다. 리튬은 또한 진단 디스크 또는 프로세싱 챔버 중 임의의 하나를 오염시키는 경우 진단 디스크 또는 프로세싱 챔버로부터 세정될 수 없는 중금속이다. 반대로, 염화나트륨을 포함하는 울트라 커패시터가 프로세싱 챔버의 고온 및 고진공 환경에서 고장나고 파열되면, 나트륨은 쉽게 세정될 수 있다. 특정 실시예들에서, 전력 소스에는 중금속들이 없다. 일 실시예에서, 전력 소스에는 리튬이 없다. 일 실시예에서, 전력 소스에는 구리가 없다.
[0094] 특정 실시예들에서, 전력 유닛이 고진공 및 고온에서 파열 또는 폭발 없이 그리고 선택적으로 변형 없이 동작하도록 구성되는 한, 전력 소스는 리튬을 포함할 수 있다.
[0095] 다양한 실시예들에서, 전력 소스는 최대 약 6 mm, 최대 약 5.5 mm, 또는 최대 약 5 mm의 높이와 같은 낮은 프로파일을 가질 수 있어서, 디스크 형상의 본체 및 커버에 의해 형성된 내부에 끼워맞춤되고, 그 내부 내에서 차폐되고, 그리고 디스크 형상의 본체의 외부 환경으로부터 분리될 수 있다. 실시예에서, 전력 소스는 약 45 mm 내지 약 50 mm, 약 46 mm 내지 약 49 mm, 또는 약 47 mm 내지 약 48 mm 범위의 폭 및 약 50 mm 내지 약 200 mm, 약 65 mm 내지 약 185 mm, 또는 약 80 mm 내지 약 170 mm 범위의 길이를 가질 수 있다. 실시예에서, 전력 소스의 중량은 약 40 g 내지 약 60 g, 약 45 g 내지 약 55 g, 또는 약 48 g 내지 약 52 g의 범위일 수 있다. 특정 실시예들에서, 이들 치수들은 PCB 없이 울트라 커패시터 자체를 지칭한다. 다른 실시예들에서, 이들 치수들은 PCB와 함께 울트라 커패시터를 지칭한다.
[0096] 특정 실시예들에서, 울트라 커패시터의 단일 스트링(string)(예를 들어, 각각 도 3a 및 도 3b의 310A 또는 320A와 같이 직렬로 연결된 6 개의 커패시터들의 각각의 스트링)은 일부 목표 속성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 울트라 커패시터의 단일 스트링은 다음 중 하나 이상을 가질 수 있다: 약 8.4 V의 출력 전압, 약 15 F의 정전용량, 약 2 mm 내지 약 3 mm의 높이, 약 12 mm 내지 약 16 mm의 폭, 약 70 mm 내지 약 75 mm의 길이, 약 8 g 내지 약 10 g의 질량, 약 105 Ws의 최소 저장 에너지, 약 -20 ℃ 내지 약 120 ℃의 동작 온도 범위, 약 15 옴의 등가 직렬 저항(ESR), 약 0.10 내지 약 0.15 mA의 24 시간 누설 전류, 약 50 mA의 최대 충전 전류, 약 70 mA의 최대 방전 전류, 및 약 4.8 V의 최저 방전 전압.
[0097] 일 실시예에서, 전력 소스는 전력 소스가 올바르게 배치되도록 보장하기 위해 키잉(keying) 피처(예를 들어, PCB 상의 기계적 피처 또는 키를 갖는 에칭 커넥터)를 포함할 수 있다.
[0098] 다양한 실시예들에서, 전력 소스는, 최상부 및 최하부 단부들에서 전압들을 제한하고 과충전 또는 부족 충전으로부터 전력 소스를 보호하는 PCB 상의 충전 회로를 사용하여 충전될 수 있다. 전력 소스는 대기압 및 실온(예를 들어, 약 20 ℃ 내지 약 30 ℃) 또는 진공에서 충전될 수 있다. 특정 실시예들에서, 충전 블록(block) 또는 충전 패드 옆에 진단 디스크를 배치함으로써 전력 소스는 무선으로 충전될 수 있다. 특정 실시예들에서, 진단 디스크(110)는 그 위에서의 무선 충전을 위한 충전 로케이션 식별자를 포함할 수 있다. 대안적으로, 전력 소스는 USB 케이블(cable)을 사용하여 충전될 수 있다.
[0099] 복수의 진단 디스크들(110)은 진단 스캔들을 수행할 때 회전하여, 제1 진단 디스크의 전력 소스가 충전 중일 때, 제2 진단 디스크가 진단 스캔을 수행할 수 있다. 이어서, 2 개의 진단 디스크들은 제1 진단 디스크가 진단 스캔을 수행하는 동안 제2 진단 디스크의 전력 소스가 충전될 수 있도록 위치들을 전환할 수 있다.
[00100] 특정 실시예들에서, 전력 소스는 약 1:2 내지 약 3:2, 또는 약 1:1의 충전 시간 대 실행 시간 비를 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 1:1의 충전 시간 대 실행 시간 비는 약 30 분 동안 전력 소스를 충전하는 것이 약 30 분 동안 진단 디스크(110)에 전력을 공급하기에 충분할 것이라는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 1:2의 충전 시간 대 실행 시간 비는 약 30 분 동안 전력 소스를 충전하는 것이면 약 60 분 동안 진단 디스크(110)에 전력을 공급하기에 충분할 것이라는 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 3:2의 충전 시간 대 실행 시간 비는 약 30 분 동안 전력 소스를 충전하는 것이면 약 20 분 동안 진단 디스크(110)에 전력을 공급하기에 충분할 것이라는 것을 의미한다. 특정 실시예들에서, 전력 소스는 약 15 분 내지 약 60 분, 약 20 분 내지 약 50 분, 또는 약 25 분 내지 약 45 분의 실행 시간 동안 진단 디스크 및 진단 디스크의 동작들(예를 들어, 이미지 캡처링)에 전력을 공급하기에 충분하다.
[00101] 본 명세서에 열거된 충전 시간 대 실행 시간 비는 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 특정 실시예들에서, 충전 시간 대 실행 시간 비는 약 1:100, 약 1:75, 약 1:50, 약 1:25, 약 1:10, 약 1:10, 약 1:5, 또는 약 1:1 중 임의의 것 내지 약 5:1, 약 10:1, 약 15:1, 약 25:1, 약 50:1, 약 75:1, 또는 약 100:1 중 임의의 것, 또는 그 안의 임의의 하위 범위 또는 단일 값 범위일 수 있다.
[00102] 특정 실시예들에서, 전력 소스는 약 3.7 V의 전압 출력 및 약 300 mA 내지 약 1200 mA, 약 350 mA 내지 약 800 mA, 또는 약 400 mA 내지 약 600 mA 범위의 전류 사용량을 갖는다. 특정 실시예들에서, 전력 소스는 약 400 mAh 내지 약 600 mAh, 약 450 mAh 내지 약 650 mAh, 또는 약 480 mAh 내지 약 620 mAh 범위의 전류 용량을 갖는다.
[00103] 특정 실시예들에서, 전력 소스는 내구성이 있고, 1 ℃에서 적어도 약 350 사이클들, 적어도 약 400 사이클들, 적어도 약 450 사이클들, 또는 적어도 약 500 사이클들의 수명을 갖는다. "수명"이라는 용어는 전력 소스가 약 80 % 용량이 남을 때까지 사용될 수 있는 사이클의 수를 지칭하고, 여기서 단일 사이클은 전력 소스가 충전되고, 전력 소스가 본 명세서에 설명된 진단 디스크들 중 임의의 진단 디스크를 사용하여 진단 스캔에 전력을 공급하고, 그리고 전력 소스가 방전되는 것을 지칭한다. 일 실시예에서, 단일 사이클 내의 진단 스캔은 센서 데이터가 생성되는 복수의 멀티-분 측정(multi-minute measurement)들을 포함할 수 있다(예를 들어, 12 개의 3 분 측정들 또는 각각의 측정에서의 8 개의 사진 캡처들에 대한 4 개의 측정들).
[00104] 본 명세서에 설명된 전력 소스들은 비-독성이며 종래의 리튬 배터리들에서 발견되는 것과 유사한 특별한 분류들 없이 항공기에서 규제 없이 이동하는 것이 안전할 수 있다. 따라서, 여기에 설명된 전력 소스들은 안전 규정들 UL 2054, IEC 62133 ed. 2, 및 UN 38.3을 준수할 수 있다.
[00105] 적합한 전력 소스는 프로세싱 챔버의 변형, 폭발, 파열, 또는 오염 없이 고온 및 고진공 조건들에서 그리고 목표 기간 동안 진단 디스크(110)의 사용을 가능하게 하는 전력 유닛을 형성하기 위해 (전압 출력, 전류 사용량, 에너지 밀도, 등가 직렬 저항, 질량 등과 같은(제한되지 않음)) 특정 목표 속성들을 가질 수 있다. 실시예에 따른 전력 소스에 대한 예시적인 속성들은 아래의 표 2에 요약되어 있다.
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[00106] 도 3a 및 도 3b와 관련하여 본 명세서에 설명된 전력 소스가 진단 디스크와 함께 묘사되어 있지만, 당업자는 유사한 전력 소스가 웨이퍼 프로세싱 시스템(100) 또는 프로세싱 챔버(107) 내의 다른 디바이스들에 전력을 공급하기 위해 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이들 전력 소스들은 와이어들을 통해 웨이퍼 프로세싱 시스템 컴포넌트들에 전력을 공급하지 않기 때문에 특히 유리하다. 본 명세서에 설명된 전력 소스들은 또한 이들의 낮은 비용, 개선된 성능, 낮은 독성, 높은/낮은 온도/진공 조건들 및 부식성 환경들 하에서의 내구성, 높은 사이클 수명, 확장 가능성, 유익한 충전 시간 대 실행 시간 비, 및 항공기를 통한 수송의 용이성으로 인해 유리하다.
[00107] 도 4는 본 개시내용의 다양한 실시예들에 따른 도 1b의 프로세싱 챔버(107)와 같은 프로세싱 챔버 내의 컴포넌트의 센서 데이터를 얻기 위해 진단 디스크를 사용하기 위한 방법(400)의 흐름도이다. 방법(400)의 일부 동작들은 하드웨어(회로부, 전용 로직(logic) 등), (예를 들어, 범용 컴퓨터 시스템 또는 전용 기계 상에서 실행되는 것과 같은) 소프트웨어, 펌웨어(firmware), 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있는 프로세싱 로직에 의해 수행될 수 있다. 방법(400)의 일부 동작들은 로봇 암 및/또는 비-접촉 센서를 제어하는 도 1a의 제어기(109)와 같은 컴퓨팅 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(400)의 하나 이상의 동작들을 수행하는 프로세싱 로직은 제어기(109) 상에서 실행할 수 있다.
[00108] 설명의 단순화를 위해, 방법들은 일련의 액트(act)들로 묘사되고 설명된다. 그러나, 본 개시내용에 따른 액트들은 다양한 순서들로 및/또는 동시에, 그리고 여기에 제시되고 설명되지 않은 다른 액트들과 함께 발생할 수 있다. 또한, 개시된 청구대상에 따른 방법들을 구현하기 위해 예시된 모든 액트들이 수행되지는 않을 수 있다. 추가적으로, 당업자들은 방법들이 대안적으로 상태 다이어그램(diagram) 또는 이벤트(event)들을 통해 일련의 상호 관련된 상태들로서 표현될 수 있다는 것을 이해하고 인식할 것이다.
[00109] 도 4를 참조하면, 방법(400)은 (FOUP 또는 SSP와 같은) 기판 카세트들(102) 중 하나 내에 진단 디스크들(110)의 세트 또는 하나의 진단 디스크를 로딩하는 프로세싱 로직(405)으로 시작할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 진단 디스크는 에지 링들, 또는 더 일반적으로는, 프로세스 키트 링을 또한 포함하는 FOUP에 저장된다. 일 실시예에서, 다수의 진단 디스크들은 진단 디스크들을 수용하도록 설계된 FOUP에 저장된다. 방법(400)은 프로세싱 챔버(107) 내의 특정 컴포넌트가 기판 프로세싱 시스템 내의 프로세싱 챔버의 동작의 RF 시간들의 개수에 기초하여 및/또는 다른 기준들(예를 들어, 프로세싱 챔버에서 컴포넌트에 대한 마지막 분석이 수행된 이후 경과된 시간의 양)에 기초하여 진단 스캔 예정이라고 결정하는 프로세싱 로직(410)으로 계속될 수 있다. 프로세싱 로직은 또한 컴포넌트에 대한 진단 스캔의 유형(즉, 계측 데이터, 갭 측정 등과 같은 생성될 센서 데이터의 유형)을 결정할 수도 있다(410).
[00110] 방법(400)은 진단 디스크들(110) 중 하나가 웨이퍼를 이동시키기 위해 사용되는 것과 유사한 이동으로 FOUP(또는 SSP)로부터 프로세싱 챔버로 이송되게 하는 프로세싱 로직(415)으로 계속될 수 있다. 실시예들에서, 이는 (도 1a의 91과 같은) 팩토리 인터페이스 영역 내의 로봇 암이 (예를 들어, 팩토리 인터페이스 로봇(111)에 의해) 웨이퍼 저장 영역으로부터 진단 디스크(110)를 이동시키고 기판 프로세싱 시스템의 로드 록 내로 진단 디스크를 로딩하게 하는 것을 포함한다. 실시예들에서, 이는 (예를 들어, 도 1a의 106과 같은) 이송 챔버 영역 내의 로봇 암이 (예를 들어, 이송 챔버 로봇(112)에 의해) 진단 디스크(110)를 로드 록으로부터 프로세싱 챔버 내로 회수하게 하는 것을 더 포함할 수 있다. 이는 이송 챔버(106) 내의 로봇 암의 엔드 이펙터가 웨이퍼를 이동시키는데 사용되는 것과 유사한 이동으로 진단 디스크(110)를 픽업하여 프로세싱 챔버(107) 내로 배치하게 하는 것을 포함할 수 있다.
[00111] 방법(400)은 선택적으로 이송 챔버 로봇(112)이 진단 디스크(110)를 로봇 암의 엔드 이펙터로부터 ESC(150)의 웨이퍼 리프트 핀들(253)로 이송하게 하는 프로세싱 로직으로 계속될 수 있다(도 2f). 일 실시예에서, 방법(400)은 진단 디스크(110)의 복수의 키네마틱 결합 인터페이스들(예를 들어, 도 2e의 235)이 복수의 웨이퍼 리프트 핀들과 맞물리게 되어 진단 디스크(110)가 목표 포지션 및 목표 배향을 갖도록 프로세싱 챔버 내의 기판 지지 조립체의 복수의 웨이퍼 리프트 핀들이 상승하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 방법(400)은 예를 들어 ESC 상에 진단 디스크(110)를 세팅하기 위해 프로세싱 챔버 내의 기판 지지 조립체의 복수의 웨이퍼 리프트 핀들이 하강하게 하는 단계(420)를 더 포함할 수 있다.
[00112] 방법(400)은 진단 디스크들(110) 중 적어도 하나와 무선 연결을 확립하는 프로세싱 로직(420)으로 계속될 수 있다. 무선 연결은 보안 무선 연결일 수 있다. 무선 연결은 진단 디스크(110)가 프로세싱 챔버에 배치되기 전에 또는 진단 디스크(110)가 프로세싱 챔버에 배치된 후에 확립될 수 있다. 무선 연결을 확립하면, 방법(400)은 스크립트(script)를 진단 디스크(110)에 로딩하는 프로세싱 로직으로 계속될 수 있고, 이 스크립트는 진단 디스크(110)가 온도를 모니터링하고, 조명을 제어하고, 그리고 진단 스캔 알고리즘에 따라 센서 데이터를 생성하게 한다.
[00113] 방법(400)은 진단 디스크(110)가 진단 디스크의 하나 이상의 비-접촉 센서들을 사용하여 프로세싱 챔버의 컴포넌트의 센서 데이터를 생성하게 하는 프로세싱 로직(425)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 진단 디스크(110)가 센서 데이터를 생성하게 하는 것은 진단 디스크의 비-접촉 센서들이 복수의 멀티-분 측정들을 묘사하는 센서 데이터를 생성하게 하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 진단 디스크(110) 상의 카메라가 센서 데이터를 생성하게 하는 것은 카메라가 오토 포커싱되고, 조명을 비추고, 컴포넌트의 부분의 제1 이미지를 촬영하게 하며, 그 다음 카메라가 오토 포커싱되고 조명을 비추고, 컴포넌트 부분의 제2 이미지를 촬영하게 하며, 그 다음 카메라가 오토 포커싱되고, 조명을 비추고, 컴포넌트 부분의 제3 이미지를 촬영하게 하는 것을 포함할 수 있다.
[00114] 방법(400)은 무선 연결을 통해 진단 디스크로부터 센서 데이터를 수신하는 단계(430)를 더 포함할 수 있다. 센서 데이터는 진단 디스크(110)가 로봇 암의 블레이드(blade) 상에 그리고 프로세싱 챔버 내에 배치되는 동안, 진단 디스크가 웨이퍼 리프트 핀들(253) 상에 있을 때, 또는 진단 디스크(110)가 ESC(150)로 하강된 후에 수신될 수 있다.
[00115] 도 4를 추가로 참조하면, 다양한 실시예들에서, 방법(400)은 센서 데이터를 분석하여: 컴포넌트의 정렬, 동심도, 청결도, 침식 정도, 컴포넌트가 파손되었는지 여부, 컴포넌트가 고착되었는지 여부 중 적어도 하나를 결정하는 프로세싱 로직(435)을 더 포함한다.
[00116] 방법(400)이 정렬 또는 동심도를 결정하고(440) 프로세싱 로직이 정렬 또는 동심도가 왜곡되지 않았다고 결정하면, 방법(400)은 이송 챔버 로봇이 진단 디스크(110)를 프로세싱 챔버로부터 다시 로드 록으로 이동시키게 하는 프로세싱 로직으로 계속될 수 있다. 방법(400)은 추가 유지보수가 필요하지 않다고 결정하고 팩토리 인터페이스 로봇이 진단 디스크(110)를 로드 록으로부터 저장 영역(예를 들어, FOUP 또는 SSP)으로 다시 이동시키게 하는 프로세싱 로직(450)으로 추가로 계속될 수 있다. 방법(400)은 컴포넌트의 진단 스캔을 다시 개시하기 전에 추가적인 개수의 RF 시간들 동안 기판 프로세싱이 계속되게 하는 프로세싱 로직(455)으로 추가로 계속될 수 있다.
[00117] 그러나, 컴포넌트의 정렬 또는 동심도가 왜곡된 경우, 방법(400)은 컴포넌트의 정렬 또는 동심도의 자동화된 보정을 개시하는 프로세싱 로직(445)으로 계속될 수 있다.
[00118] 방법(400)이 청결도를 결정하고(460) 프로세싱 로직이 청결도가 오염 임계값을 충족하지 않는다고 결정하면, 방법(400)은 이송 챔버 로봇이 진단 디스크(110)를 프로세싱 챔버로부터 다시 로드 록으로 이동시키게 하는 프로세싱 로직으로 계속될 수 있다. 방법(400)은 추가 유지보수가 필요하지 않다고 결정하고 팩토리 인터페이스 로봇이 진단 디스크(110)를 로드 록으로부터 저장 영역(예를 들어, FOUP 또는 SSP)으로 다시 이동시키게 하는 프로세싱 로직(450)으로 추가로 계속될 수 있다. 방법(400)은 청결도를 결정하기 위해 컴포넌트의 진단 스캔을 다시 개시하기 전에 기판 프로세싱이 추가의 개수의 RF 시간들 동안 계속되게 하는 프로세싱 로직(455)으로 추가로 계속될 수 있다.
[00119] 그러나, 컴포넌트의 청결도가 오염 임계값을 충족하는 경우, 방법(400)은 컴포넌트의 자동 세정을 개시하는 프로세싱 로직(465)으로 계속될 수 있다.
[00120] 방법(400)이 침식 정도를 결정하고(470) 프로세싱 로직이 침식 정도가 수명 종료 임계값을 충족하지 않는다고 결정하는 경우, 방법(400)은 이송 챔버 로봇이 진단 디스크(110)를 프로세싱 챔버로부터 다시 로드 록으로 이동시키게 하는 프로세싱 로직으로 계속될 수 있다. 방법(400)은 추가 유지보수가 필요하지 않다고 결정하고 팩토리 인터페이스 로봇이 진단 디스크(110)를 로드 록으로부터 다시 저장 영역(예를 들어, FOUP 또는 SSP)으로 이동시키게 하는 프로세싱 로직(450)으로 추가로 계속될 수 있다. 방법(400)은 침식의 정도를 결정하기 위해 컴포넌트의 진단 스캔을 다시 개시하기 전에 추가의 개수의 RF 시간들 동안 기판 프로세싱이 계속되게 하는 프로세싱 로직(455)으로 추가로 계속될 수 있다.
[00121] 그러나, 컴포넌트의 침식 정도가 수명 종료 임계값을 충족하는 경우, 방법(400)은 컴포넌트의 자동 교체를 개시하는 프로세싱 로직(475)으로 계속될 수 있다. 컴포넌트의 교체는 마모된 컴포넌트(예를 들어, 프로세스 키트 링)를 프로세싱 챔버로부터 저장 영역(예를 들어, FOUP 또는 SSP)으로 다시 제거하는 것을 포함할 수 있다. 컴포넌트의 교체는, 프로세싱 챔버의 가압 가스 소스(예를 들어, 질소)를 사용하여, 잔류물, 및 마모된 컴포넌트를 둘러싸는 입자들을 퍼징(purging)하는 것을 선택적으로 더 포함할 수 있다. 컴포넌트의 교체는 마모된 컴포넌트에 대한 교체로서 새로운 컴포넌트를 저장 영역으로부터 프로세싱 챔버 내로 이동시키는 것을 더 포함할 수 있다. 컴포넌트의 교체는 로봇 블레이드를 사용하여 새로운 컴포넌트를 프로세싱 챔버 내로 배치하는 것을 더 포함할 수 있다.
[00122] 방법(400)이 파손된 또는 고착된 컴포넌트를 식별하고(480) 프로세싱 로직이 컴포넌트가 파손되지 않았거나 또는 고착되지 않았다고 결정하면, 방법(400)은 이송 챔버 로봇이 진단 디스크(110)를 프로세싱 챔버로부터 다시 로드 록으로 이동시키게 하는 프로세싱 로직으로 계속될 수 있다. 방법(400)은 추가 유지보수가 필요하지 않다고 결정하고 팩토리 인터페이스 로봇이 진단 디스크(110)를 로드 록으로부터 다시 저장 영역(예를 들어, FOUP 또는 SSP)으로 이동시키게 하는 프로세싱 로직(450)으로 추가로 계속될 수 있다. 방법(400)은 파손된 또는 고착된 컴포넌트를 식별하기 위해 컴포넌트의 진단 스캔을 다시 개시하기 전에 추가의 개수의 RF 시간들 동안 기판 프로세싱이 계속되게 하는 프로세싱 로직(455)으로 추가로 계속될 수 있다.
[00123] 그러나, 컴포넌트가 파손된 경우, 방법(400)은 위에서 설명한 바와 같이 마모된 컴포넌트의 교체와 유사하게 컴포넌트의 자동 교체를 개시하는 프로세싱 로직(485)으로 계속될 수 있다. 컴포넌트가 고착된 경우, 방법(400)은 컴포넌트의 자동 이동을 개시하는 프로세싱 로직(485)으로 계속될 수 있다.
[00124] 방법(400)의 기능성은 추가의 프로세싱 챔버들에서 추가의 컴포넌트들에 대해 반복될 수 있다(490). 방법(400)의 기능성은 또한, 본 명세서에 설명된 진단 디스크들 중 임의의 진단 디스크에 의해 진단될 수 있고 및/또는 이송 챔버 로봇(112)과 같은 프로세싱 챔버 내의 로봇에 의해 자동으로 어드레싱(address)될 수 있는 프로세싱 챔버 내의 컴포넌트들과 연관된 다른 문제들을 진단하기 위해 반복될 수도 있다.
[00125] 실시예들에서, 진단 디스크에 의해 생성된 센서 데이터는 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 센서 데이터를 분석하는 프로세싱 로직은 이미지 프로세싱 알고리즘 또는 훈련된 기계 학습 모델 중 하나를 센서 데이터에 적용하여, 진단된 컴포넌트에 대해 다음 중 적어도 하나를 결정하는 것을 포함한다: 정렬, 동심도, 청결도, 침식 정도, 컴포넌트가 파손되었는지 여부, 컴포넌트가 고착되었는지 여부 등.
[00126] 도 5는 센서 데이터를 생성하고 상기 센서 데이터를 제어기(109)(예를 들어, 컴퓨팅 시스템)에 무선으로 전송하기 위해 진단 디스크의 인-시튜 비-접촉 센서(예를 들어, 비-접촉 센서(230))를 사용하기 위한 방법(500)의 흐름도이다. 방법(500)의 일부 동작들은 하드웨어(회로부, 전용 로직 등), (범용 컴퓨터 시스템 또는 전용 기계 상에서 실행되는 것과 같은) 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있는 프로세싱 로직에 의해 수행될 수 있다. 방법(500)의 일부 동작들은 진단 디스크(110)가 프로세싱 챔버 내로 배치되기 전에 또는 후에 진단 디스크(110)에 의해 수행될 수 있다.
[00127] 설명의 단순화를 위해, 방법들은 일련의 액트들로 묘사되고 설명된다. 그러나, 본 개시내용에 따른 액트들은 다양한 순서들로 및/또는 동시에, 그리고 여기에 제시되고 설명되지 않은 다른 액트들과 함께 발생할 수 있다. 또한, 개시된 청구대상에 따른 방법들을 구현하기 위해 예시된 모든 액트들이 수행되지는 않을 수 있다. 추가적으로, 당업자들은 방법들이 대안적으로 상태 다이어그램 또는 이벤트들을 통해 일련의 상호 관련된 상태들로 표현될 수 있다는 것을 이해하고 인식할 것이다.
[00128] 도 5를 참조하면, 방법(500)은 진단 디스크(110)가 진단 디스크의 무선 회로를 사용하여 컴퓨팅 시스템과 보안 무선 연결을 확립하는 것으로 시작할 수 있다(510). 진단 디스크와 컴퓨팅 시스템 간의 보안 무선 연결은 진단 디스크가 프로세싱 챔버(예를 들어, 도 1a의 프로세싱 챔버(107))에 들어가기 전에 또는 후에 확립될 수 있다. 진단 디스크와 컴퓨팅 시스템 간의 보안 무선 연결은 진단 디스크가 이송 로봇(112)의 로봇 암에 의해 유지될 때, 웨이퍼 핀들(253) 상에 배치될 때, 또는 ESC(250) 상에 배치될 때 확립될 수 있다.
[00129] 방법(500)은 진단 디스크가 컴퓨팅 시스템으로부터 스크립트를 수신하는 것으로 계속될 수 있고, 이 스크립트를 통해 진단 디스크(110)는 예를 들어 온도를 모니터링하고, 조명을 제어하고, 센서 데이터를 생성하도록 지시될 수 있다.
[00130] 방법(500)은 진단 디스크(110)의 적어도 하나의 비-접촉 센서(예를 들어, 230A, 230B, 230C 또는 230D)가 프로세싱 챔버(예를 들어, 프로세싱 챔버(107)) 내에 배치된 컴포넌트의 적어도 일부의 센서 데이터를 생성하는 것으로 계속될 수 있다(520). 컴포넌트의 적어도 일부의 센서 데이터를 생성하는 것은 웨이퍼 프로세싱 동안 프로세싱 챔버에 존재하는 것과 유사한 압력 및 온도에서 수행될 수 있다. 예를 들어 센서 데이터는 진공(예를 들어, 약 0.1 mTorr 내지 약 50 mTorr, 약 15 mTorr 내지 약 50 mTorr, 또는 약 30 mTorr 내지 약 50 mTorr) 및/또는 약 -20 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 0 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 85 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 65 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 80 ℃ 내지 약 120 ℃, 약 50 ℃ 내지 약 80 ℃, 또는 약 65 ℃ 내지 약 80 ℃의 온도 범위에 있는 동안 프로세싱 챔버에서 생성될 수 있다.
[00131] 센서 데이터를 생성하는 것은 진단 디스크의 비-접촉 센서들이 복수의 멀티-분 측정들을 취하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 진단 디스크(110) 상의 카메라들은, 컴포넌트(예를 들어, 에지 링, 프로세스 키트 링, 또는 ESC)의 부분에 오토 포커싱하고, 조명을 비추고, 컴포넌트의 부분의 제1 이미지를 촬영하며, 이어서 오토 포커싱하고, 조명을 비추고, 컴포넌트 부분의 제2 이미지를 촬영하며, 이어서 오토 포커싱하고, 조명을 비추고, 컴포넌트 부분의 제3 이미지를 촬영함으로써 센서 데이터를 생성한다. 특정 실시예들에서, 진단 디스크(110)는 이미지를 촬영하기 전에 오토 포커싱 없이 및/또는 컴포넌트의 부분에 조명을 비추지 않고 센서 데이터를 생성할 수 있다.
[00132] 진단 디스크(110)의 적어도 하나의 비-접촉 센서는 프로세싱 챔버 내의 다양한 컴포넌트들의 센서 데이터를 생성할 수 있다. 일부 예시적인 컴포넌트들은 프로세스 키트 링, 단일 링, 기판 지지 조립체, 정전 척(ESC), 챔버 벽, 베이스, 가스 라인, 가스 분배 플레이트, 페이스 플레이트, 샤워헤드, 노즐, 리드, 라이너, 라이너 키트, 차폐물, 플라즈마 스크린, 원격 플라즈마 소스, 흐름 이퀄라이저, 냉각 베이스, 챔버 뷰포트, 또는 챔버 리드를 포함한다(제한되지 않음).
[00133] 도 5를 계속해서 참조하면, 방법(500)은 진단 디스크의 메모리에 센서 데이터를 저장하는 것으로 계속될 수 있다(530). 방법(500)은 진단 디스크의 무선 통신 회로가 센서 데이터를 컴퓨팅 시스템에 무선으로 전송하는 것으로 추가로 계속될 수 있다(540). 특정 실시예들에서, 진단 디스크는 센서 데이터를 진단 디스크의 메모리에 저장하지 않고 이를 컴퓨팅 시스템으로 전송하기만 할 수 있다. 센서 데이터는 컴포넌트에 대해 다음 중 적어도 하나를 결정하기 위해 컴퓨팅 시스템에 의해 분석될 이미지 데이터를 포함할 수 있다: 정렬, 동심도, 청결도, 침식 정도, 컴포넌트가 파손되었는지 여부, 컴포넌트가 고착되었는지 여부 등.
[00134] 방법(500)은 컴퓨팅 시스템과의 보안 무선 연결을 종료하는 것으로 계속될 수 있다(550). 방법(500)은 진단 디스크의 메모리로부터 센서 데이터를 삭제하는 것으로 추가로 계속될 수 있다(560). 특정 실시예들에서, 진단 디스크는 또한 컴퓨팅 시스템과의 보안 무선 연결이 종료되면 컴퓨팅 시스템으로부터 수신된 임의의 스크립트를 삭제할 것이다. 특정 실시예들에서, 진단 디스크는 컴퓨팅 시스템과의 보안 무선 연결이 종료되면 그의 비-접촉 센서들 및/또는 그의 조명 컴포넌트들을 턴오프(turn off)할 것이다.
[00135] 방법(500)의 기능성은 추가의 프로세싱 챔버들에서 추가의 컴포넌트들에 대해 반복될 수 있다(570). 방법(500)의 기능성은 또한, 본 명세서에 설명된 진단 디스크들 중 임의의 진단 디스크에 의해 진단될 수 있고 그리고/또는 이송 챔버 로봇(112)과 같은, 프로세싱 챔버 내의 로봇에 의해 자동으로 어드레싱될 수 있는 프로세싱 챔버 내의 컴포넌트들과 연관된 다른 문제들을 진단하기 위해 반복될 수도 있다.
예들
[00136] 하기 예들은 본 개시내용을 이해하는 데 도움을 주기 위해 제시되며, 본 명세서에 설명되고 청구된 본 개시내용을 구체적으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 당업자들의 이해의 범위 내에 있을, 현재 알려져 있거나 또는 나중에 개발될 임의의 또는 모든 등가물들의 치환을 포함하는 본 개시내용의 이러한 변형들, 및 아키텍처(architecture), 동작, 설계, 또는 속성들의 사소한 변경들은 여기에 통합된 본 개시내용의 범위에 속하는 것으로 간주된다.
예 1 - 에지 및 지지 링들의 침식 정도를 결정하기 위한 진단 스캔
[00137] 도 6a는 본 개시내용의 실시예에 따른 프로세싱 챔버(예를 들어, 107)의 ESC(예를 들어, 150)의 웨이퍼 리프트 핀들(예를 들어, 253) 상에 배치되는 진단 디스크(예를 들어, 110)의 측단면도를 예시한다. 진단 디스크는 이송 챔버(예를 들어, 106) 내에 로케이팅된 이송 챔버 로봇(예를 들어, 112)의 로봇 암의 엔드 이펙터(예를 들어, 로봇 블레이드)의 최상부 상에 세팅되는 것으로 예시되어 있다. 에지 링의 일부가 존재하는 ESC(예를 들어, 150)의 좌측 부분 주위의 영역(311)은 둘러싸였으며, 이 영역(311)은 도 6b 내지 도 6c에서 확대되어 있다.
[00138] 도 6b는 도 3의 진단 디스크(예를 들어, 110)의 일부의 분해도이고, 여기서 비-접촉 센서(230)는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라 에지 및 지지 링들의 센서 데이터를 캡처하는 고해상도 카메라이다. 도 6a에 예시된 웨이퍼 리프트 핀들(예를 들어, 253)은 상승될 수 있고, 이송 챔버 로봇(예를 들어, 112)의 로봇 암의 엔드 이펙터는 진단 디스크(예를 들어, 110)가 웨이퍼 리프트 핀들(예를 들어, 253) 상에 내려 놓이게 세팅할 수 있다. 진단 디스크 상의 키네마틱 커플링들(예를 들어, 235)은 각각의 비-접촉 센서(230)가 에지 링(90)의 최상부 상에 수직으로 포지셔닝되도록 웨이퍼 리프트 핀들이 ESC(예를 들어, 150) 위에서 진단 디스크를 센터링하도록 강제되는 것을 보장할 수 있다. 일 실시예에서, 웨이퍼 리프트 핀들(예를 들어, 253)은 비-접촉 센서(230)가 에지 링(90)에 대해 더 작은 갭을 남기도록 약간만 상승된다. 진단 디스크(예를 들어, 110)가 웨이퍼 리프트 핀들(예를 들어, 253) 상에 안착된 상태에서, 비-접촉 센서(230)는 에지 링(90)의 침식 정도를 나타내는 센서 데이터를 생성하고, 센서 데이터를 제어기(예를 들어, 109)에 무선으로 통신할 수 있다.
[00139] 도 6c는 도 6a의 진단 디스크(예를 들어, 110)의 일부의 분해도이고, 여기서 각각의 비-접촉 센서(230)는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라 에지 링(90) 및 지지 링(390)의 센서 데이터를 캡처한다. 이 실시예에서, 웨이퍼 리프트 핀들(예를 들어, 253)은 진단 디스크(110)가 ESC(예를 들어, 150)의 최상부 상에 안착되도록 하강될 수 있다. 다른 실시예에서, 예를 들어 비-접촉 센서들로부터의 센서 데이터를 사용함에 의해, ESC(예를 들어, 150) 상으로 진단 디스크(예를 들어, 110)를 안내하기 위해 다른 기구가 사용된다. 각각의 비-접촉 센서(230)는 에지 링(90)에 대해 아주 근접해 있게 되지만, 여전히 비-접촉 센서(230)와 에지 링(90) 사이의 갭을 유지한다. 진단 디스크(예, 110)가 ESC(예를 들어, 150) 상에 안착된 상태에서, 비-접촉 센서(230)는 에지 링 및/또는 지지 링의 침식 정도를 나타내는 센서 데이터를 생성하고, 센서 데이터를 제어기(예를 들어, 109)에 무선으로 통신할 수 있다.
[00140] 도 6b 내지 도 6c에서 관찰되는 바와 같이, 에지 링(90)의 아래에 그리고 에지 링(90)과 ESC(150) 사이에 로케이팅된 지지 링(390)은 또한 에지 링(90)의 침식이 충분히 깊은 경우 침식(또는 마모)을 가질 수 있다. 따라서, 에지 링(90)이 교체될 때, 지지 링(390)도 또한 예를 들어 프로세스 키트 링으로서 동시에 교체될 수 있다.
예 2 - 프로세스 키트 링의 정렬을 결정하기 위한 진단 스캔
[00141] 도 7a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 정전 척(ESC)(150)을 둘러싸는 에지 링(90) 및 지지 링(390)의 최상부 평면도를 예시한다. ESC(150)는 그 위에 배치된 웨이퍼들을 정렬하기 위해 사용되는 ESC(150)의 에지의 원주를 따라 평평한 구역(800)(또는 다른 노치 또는 레지스트레이션 피처)을 포함할 수 있다. 유사한 방식으로, 지지 링(390)은 대응하는 평평한 구역(또는 노치 또는 레지스트레이션 피처)을 포함할 수 있으므로, 지지 링(390) 및 에지 링(90)이 링 키트로서 교체될 때, 전체 링 키트는 평평한 구역(800)을 따라 배향될 수 있고 따라서 프로세싱 챔버(107)의 ESC(150) 주위에 센터링된 위치에 적절하게 고정될 수 있다.
[00142] 본 개시내용의 실시예들에서, 제어기(109)는 본 명세서에 설명된 비-접촉 센서 중 임의의 비-접촉 센서로부터 센서 데이터를 수신할 수 있으며, 여기서 제어기(109)는, 센서 데이터로부터, 링 키트 교체 동안 평면 구역이 상호 정렬되는지 여부를 결정할 수 있다. 평평한 구역이 적절하게 정렬되지 않으면, 제어기(109)는 프로세싱 챔버(107)로부터 링 키트를 회수하도록 이송 챔버 로봇(112)에 시그널링할 수 있고, 그 후 링 키트는 프로세싱 챔버(107) 내로 재삽입되기 전에 로봇 암의 엔드 이펙터에서 재정렬될 수 있다.
[00143] 예를 들어, 제어기(109)는 링 키트의 목표 배향과 현재 배향 사이의 회전 각도일 수 있는 회전 오차를 결정할 수 있다. 제어기(109)는 이송 챔버 로봇(112)이 엔드 이펙터(및 엔드 이펙터 상에 지지된 링 키트)를 규정된 양만큼 회전시켜 회전 오차를 보정하여 제거하게 하는 명령들을 이송 챔버 로봇(112)에 보낼 수 있다. 이송 챔버 로봇(112)은 그 후 정확한 배향으로 대응하는 포트(108)를 통해 프로세싱 챔버(107) 내로 에지 링(90)을 배치할 수 있다. 따라서, 정렬기 스테이션을 사용하지 않고 이송 챔버 로봇(112)의 자유도를 이용하여 에지 링(90)의 회전 오차가 제거될 수 있다.
[00144] 일부 실시예들에서, 이송 챔버 로봇(112)은 에지 링(90)의 최대 회전 오차 임계량까지 보정할 수 있다. 예를 들어, 하나의 이송 챔버 로봇(112)은 최대 5 도 회전 오차를 보정할 수 있는 반면, 다른 팩토리 이송 챔버 로봇들(112)은 최대 3 도 회전 오차, 7 도 회전 오차, 또는 일부 다른 양의 회전 오차를 보정할 수 있다. 검출된 회전 오차가 이송 챔버 로봇(112)에 의해 보정될 수 있는 회전 오차의 임계량보다 크면, 이송 챔버 로봇(112)은 중간 스테이션(도시되지 않음)에 링 키트를 배치하고, 엔드 이펙터를 재-포지셔닝시키고, 그 다음 회전 오차가 엔드 이펙터의 회전에 기초하여 보정될 수 있는 회전 오차의 임계량보다 작거나 이와 같아지도록 회전 오차를 제거하거나 또는 회전 오차를 감소시키는 방식으로 링 키트를 다시 픽업할 수 있다.
[00145] 본 개시내용의 다른 실시예들에서, 제어기(109)는 본 명세서에 설명된 비-접촉 센서 중 임의의 비-접촉 센서로부터 센서 데이터를 수신할 수 있고, 여기서 제어기(109)는 프로세스 키트 링들이 링 키트 교체 동안 오프셋되었는지(즉, 중심에서 벗어났는지) 여부를 센서 데이터로부터 결정할 수 있다. 프로세스 키트 링들의 정렬 및 동심도는 에지 링(90)과 지지 링(390) 사이의 또는 에지 링(90)과 ESC(150) 사이의 갭의 분석을 통해 결정될 수 있다. 에지 링(90)과 지지 링(390) 사이의 또는 에지 링(90)과 ESC(150) 사이의 갭을 나타내는 센서 데이터를 생성하기 위해, 하나의 비-접촉 센서(예를 들어, 카메라)가 플랫(flat)(800)의 에지 및 ESC(150)의 원형 에지의 시작부에 명확한 시선을 제공하는 포지션에 배치될 수 있고, 나머지 비-접촉 센서들(예를 들어, 카메라들)이 에지 링(90) 및 지지 링(390)의 링 섹션에 명확한 시선을 제공하는 포지션에 배치될 수 있다.
[00146] 이들 카메라들에 의해 생성된 센서 데이터를 프로세싱하면 다음 정보 중 적어도 일부를 제공할 수 있다: 링들이 제 위치에 있다는 것, 링들이 올바른 재료들을 포함한다는 것, ESC 플랫과 링 플랫 사이의 회전 각도, 프로세스 링의 내부 에지와 ESC(150)의 외부 에지 사이의 갭의 4 개의 지점들, 동심도 등.
[00147] 예를 들어, ESC 및 링 키트의 평평한 구역들이 적절하게 센터링되지 않으면, 제어기(109)는 프로세싱 챔버(107)로부터 링 키트를 회수하도록 이송 챔버 로봇(112)에 시그널링할 수 있고, 그 후 링 키트는 프로세싱 챔버(107) 내로 재삽입되기 전에 로봇 암의 엔드 이펙터에서 재정렬될 수 있다.
[00148] 예를 들어, 제어기(109)는, 목표 갭 범위를 벗어난, 에지 링과 지지 링 사이의 갭일 수 있는 배치 오차를 결정할 수 있다. 제어기(109)는 이송 챔버 로봇(112)이 엔드 이펙터(및 엔드 이펙터 상에 지지된 링 키트)를 규정된 방향으로 규정된 양만큼 이동시켜 배치 오차를 보정하고 제거하게 하는 명령들을 이송 챔버 로봇(112)에 보낼 수 있다. 이송 챔버 로봇(112)은 그 후 정확한 배향으로 대응하는 포트(108)를 통해 프로세싱 챔버(107) 내로 에지 링(90)을 배치할 수 있다. 따라서, 정렬기 스테이션을 사용하지 않고 이송 챔버 로봇(112)의 자유도를 이용하여 에지 링(90)의 배치 오차가 제거될 수 있다.
[00149] 일부 실시예들에서, 이송 챔버 로봇(112)은 에지 링(90)의 최대 배치 오차 임계량까지 보정할 수 있다. 검출된 배치 오차가 이송 챔버 로봇(112)에 의해 보정될 수 있는 배치 오차의 임계량보다 크면, 이송 챔버 로봇(112)은 중간 스테이션(도시되지 않음)에 링 키트를 배치하고, 엔드 이펙터를 재-포지셔닝시키고, 그 다음 회전 오차가 엔드 이펙터의 이동에 기초하여 보정될 수 있는 배치 오차의 임계량보다 작거나 이와 같아지도록 배치 오차를 제거하거나 또는 배치 오차를 감소시키는 방식으로 링 키트를 다시 픽업할 수 있다.
[00150] 도 7b는 본 개시내용의 실시예에 따른 (정렬 및 동심도와 같은) 프로세스 키트 링의 포지셔닝을 관찰하도록 구성된 진단 디스크(예를 들어, 110)의 뷰잉 포지션(viewing position)을 예시한다. 진단 디스크는 ESC(예를 들어, 150) 위의 수직 거리에 예시되어 있다. 진단 디스크(예를 들어, 110)는 (예를 들어, 이송 로봇(112)의 엔드 이펙터와 같은) 이송 로봇의 암에 놓여 있을 때, 또는 웨이퍼 리프트 핀들(예를 들어, 253) 상에 놓여 있을 때, 묘사된 뷰잉 포지션에 도달할 수 있다.
[00151] 묘사된 실시예에서, 진단 디스크는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라 프로세스 키트 링의 에지 및 곡률의 센서 데이터를 캡처하는 4 개의 고해상도 카메라들(즉, 비-접촉 센서들)을 갖는다. 묘사된 뷰잉 포지션에서, 제1 카메라(730A)는 키트 링의 곡률의 시작을 캡처할 수 있는 평평한 구역(800)에 그의 시선을 두고 ESC(150)의 평평한 구역(800) 위에 포지셔닝된다. 묘사된 뷰잉 포지션에서, 제2 카메라(730B), 제3 카메라(730C) 및 제4 카메라(730D)는 모두 키트 링 직경의 에지 위에 포지셔닝된다. 이러한 센서 데이터는 예를 들어 도 7a와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 링 키트의 정렬 및 동심도를 결정하는 제어기(109)를 도울 수 있다.
[00152] 도 8은 본 개시내용의 실시예들에 따른 프로세싱 시스템(예를 들어, 도 1a의 프로세싱 시스템(100))을 위한 시스템 제어기로서 동작할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 디바이스(1400)이다. 컴퓨팅 디바이스(1400)는 기계로서, 이 기계 내에서, 기계가 본 명세서에서 논의된 방법론들 중 임의의 하나 이상을 수행하게 하기 위한 명령어들의 세트가 실행될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 기계는 LAN(Local Area Network)(1464), 인트라넷, 엑스트라넷 또는 인터넷에서 다른 기계들에 연결(예를 들어, 네트워킹)될 수 있다. 기계는 클라이언트-서버 네트워크 환경에서 서버 또는 클라이언트 기계의 자격으로 동작하거나, 피어-투-피어(peer-to-peer)(또는 분산형) 네트워크 환경에서 피어 기계로서 동작할 수 있다. 기계는 개인용 컴퓨터(PC), 태블릿 컴퓨터, 웹 기기, 서버, 네트워크 라우터(router), 스위치(switch) 또는 브리지(bridge), 또는 해당 기계에 의해 취해될 액션들을 지정하는 명령어들의 세트를 (순차적 또는 다른 방식으로) 실행할 수 있는 임의의 기계일 수 있다. 추가로, 단일의 기계만이 예시되어 있지만, "기계"라는 용어는 또한 여기에서 논의된 방법론들 중 임의의 하나 이상을 수행하기 위해 개별적으로 또는 공동으로 명령어들의 세트(또는 다수의 세트들)를 실행하는 기계들(예를 들어, 컴퓨터들)의 임의의 집합을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(1400)는 도 1a의 시스템 제어기(109)에 대응한다. 일 실시예에서, 시스템 제어기(109)는 컴퓨팅 디바이스(1400)의 컴포넌트이다.
[00153] 예시적인 컴퓨팅 디바이스(1400)는 버스(1408)를 통해 서로 통신하는 프로세싱 디바이스(1402), 메인 메모리(1404)(예를 들어, 읽기 전용 메모리(ROM), 플래시(flash) 메모리, 동기식 DRAM(SDRAM) 또는 램버스(Rambus) DRAM(RDRAM)과 같은 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 등), 정적 메모리(1406)(예를 들어, 플래시 메모리, SRAM(static random access memory) 등), 및 보조 메모리(예를 들어, 데이터 저장 디바이스(1412))를 포함한다.
[00154] 프로세싱 디바이스(1402)는 마이크로프로세서, 중앙 프로세싱 유닛 등과 같은 하나 이상의 범용 프로세서들을 나타낸다. 보다 특히, 프로세싱 디바이스(1402)는 CISC(complex instruction set computing) 마이크로프로세서, RISC(reduced instruction set computing) 마이크로프로세서, VLIW(very long instruction word) 마이크로프로세서, 다른 명령어 세트들을 구현하는 프로세서, 또는 명령어 세트들의 조합을 구현하는 프로세서들일 수 있다. 프로세싱 디바이스(1402)는 또한 ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), DSP(digital signal processor), 네트워크 프로세서 등과 같은 하나 이상의 특수 목적 프로세싱 디바이스들일 수 있다. 프로세싱 디바이스(1402)는 본 명세서에서 논의된 동작들을 수행하기 위한 프로세싱 로직(명령어들(1426))을 실행하도록 구성된다. 일 실시예에서, 시스템 제어기(109)는 프로세싱 디바이스(1402)에 대응한다. 실시예들에서, 프로세싱 디바이스(1402)는 명령어들(1426)을 실행하여 실시예들에서 방법(400)을 구현한다.
[00155] 컴퓨팅 디바이스(1400)는 네트워크 인터페이스 디바이스(1408)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1400)는 또한 비디오 디스플레이 유닛(1410)(예를 들어, 액정 디스플레이(LCD) 또는 음극선관(CRT)), 영숫자 입력 디바이스(1412)(예를 들어, 키보드), 커서(cursor) 제어 디바이스(1414)(예를 들어 마우스(mouse)), 및 신호 생성 디바이스(1420)(예를 들어, 스피커(speaker))를 포함할 수 있다.
[00156] 데이터 저장 디바이스(1428)는 기계 판독가능 저장 매체(또는 보다 구체적으로 컴퓨터 판독가능 저장 매체)(1424)를 포함할 수 있으며, 여기에는 본 명세서에서 설명된 방법론들 또는 기능들 중 임의의 하나 이상을 구현하는 명령어들(1426)의 하나 이상의 세트들이 저장되어 있다. 명령어들(1426)은 또한 컴퓨터 시스템(1400)에 의한 그 명령어들의 실행 동안 메인 메모리(1404) 내에 및/또는 프로세싱 디바이스(1402) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있으며, 메인 메모리(1404) 및 프로세싱 디바이스(1402)는 또한 컴퓨터 판독가능 저장 매체들을 구성한다.
[00157] 컴퓨터 판독가능 저장 매체(1424)는 또한 예를 들어, 프로세싱 챔버들(107) 내의 컴포넌트들의 정렬, 동심도, 침식 정도, 청결도, 프로세싱 챔버 내의 컴포넌트들이 고착되었는지 또는 파손되었는지 여부 등을 검출할 때 센서 데이터를 분석하는 데 유용한 명령어들(1426) 및/또는 특성 오차 값들(1450)을 저장하기 위해 사용될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체(1424)는 예시적인 실시예에서 단일 매체인 것으로 도시되지만, "컴퓨터 판독가능 저장 매체"라는 용어는 명령어들의 하나 이상의 세트들을 저장하는 단일 매체 또는 다수의 매체들(예를 들어, 중앙 집중식 또는 분산형 데이터베이스, 및/또는 연관된 캐시(cache)들 및 서버들)을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. "컴퓨터 판독가능 저장 매체"라는 용어는 또한, 기계에 의한 실행을 위한 명령어들의 세트를 저장하거나 또는 인코딩(encoding)할 수 있고 그리고 기계가 여기에 설명된 방법론들 중 임의의 하나 이상을 수행하게 하는, 반송파 이외의 다른 임의의 매체를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 따라서, "컴퓨터 판독가능 저장 매체"라는 용어는 솔리드-스테이트(solid-state) 메모리들, 및 광학 및 자기 매체들을 포함하는 비-일시적 매체들을 포함하는 것으로 간주되어야 한다(그러나 이에 제한되지 않음).
[00158] 선행하는 설명은 본 발명의 여러 실시예들에 대한 양호한 이해를 제공하기 위해 특정 시스템들, 컴포넌트들, 방법들 등의 예들과 같은 다수의 특정 세부사항들을 제시한다. 그러나, 본 발명의 적어도 일부 실시예들은 이들 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우들에서, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 잘 알려진 컴포넌트들 또는 방법들은 상세하게 설명되지 않거나 또는 간단한 블록도 형식으로 제시된다. 따라서, 제시된 특정 세부사항들은 단지 예시일 뿐이다. 특정 구현들은 이들 예시적인 세부사항들과 다를 수 있으며, 여전히 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주될 수 있다.
[00159] 본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조는, 실시예와 관련하여 설명된 특정한 피처, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 장소들에서의 "일 실시예" 또는 "실시예"란 어구의 출현들 모두는 반드시 동일한 실시예를 지칭할 필요는 없다. 부가적으로, "또는"이란 용어는 배타적인 "또는" 보다는 포괄적인 "또는"을 의미하도록 의도된다. "약" 또는 "대략"이란 용어는 본 명세서에서 사용될 때, 이는 제시된 공칭 값이 ±10% 내에서 정확하다는 것을 의미하도록 의도된다.
[00160] 본 명세서의 방법들의 동작들이 특정한 순서로 도시되고 설명되지만, 각각의 방법의 동작들의 순서는, 특정한 동작들이 역순으로 수행될 수 있도록 또는 특정한 동작들이 다른 동작들과 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 실시예에서, 별개의 동작들의 명령들 또는 하위-동작들은 간헐적이고 그리고/또는 교번적인 방식으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 다수의 금속 접합 동작들은 단일 단계로 수행된다.
[00161] 위의 설명은 제한이 아니라 예시적인 것으로 의도된다는 것을 이해한다. 위의 설명을 판독 및 이해할 시에, 많은 다른 실시예들이 당업자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는, 첨부된 청구항들이 권리를 가지는 등가물들의 전체 범위와 함께 그러한 청구범위들을 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 진단 디스크(disc)로서,
    디스크 형상의 본체 ― 상기 디스크 형상의 본체는 상기 디스크 형상의 본체의 내부를 둘러싸는 상승된 벽들을 포함하고, 상기 디스크 형상의 본체의 상기 상승된 벽들은 상기 디스크 형상의 본체의 캐비티(cavity)를 정의함 ― ;
    상기 디스크 형상의 본체로부터 외측으로 연장되는 적어도 하나의 돌출부;
    상기 적어도 하나의 돌출부 각각에 부착되는 비-접촉 센서;
    상기 디스크 형상의 본체 상의 상기 캐비티 내에 포지셔닝(position)된 인쇄 회로 기판(PCB; printed circuit board);
    상기 PCB 상에 배치되고 각각의 비-접촉 센서에 결합된 회로부 ― 상기 회로부는 적어도 무선 통신 회로 및 메모리를 포함함 ― ;
    상기 PCB 상에 배치된 전력 소스(source);
    상기 PCB 상에 배치된 무선 충전기; 및
    상기 디스크 형상의 본체의 상기 캐비티 위에 포지셔닝된 커버(cover) ― 상기 커버는 상기 캐비티 내의 상기 PCB, 상기 회로부, 상기 전력 소스, 및 상기 무선 충전기의 적어도 부분들을 외부 환경으로부터 차폐함 ― 를 포함하는,
    진단 디스크.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 돌출부 각각에 부착된 조명 컴포넌트(component)를 더 포함하고, 상기 PCB 상에 배치된 상기 회로부는 각각의 조명 컴포넌트에 추가로 결합되는,
    진단 디스크.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 돌출부는 상기 디스크 형상의 본체로부터 대략 수평으로 연장되는 4 개의 돌출부들을 포함하고, 상기 4 개의 돌출부들은 상기 디스크 형상의 본체 주위에 그리고 상기 디스크 형상의 본체의 원주에 대략 수직으로 포지셔닝되는,
    진단 디스크.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 디스크 형상의 본체는 상기 원주 상의 제1 포지션(position)에 노치(notch)를 포함하고, 상기 4 개의 돌출부들 중 제1 돌출부는 상기 노치의 상기 제1 포지션으로부터 약 170 ° 내지 180 °의 각도로 포지셔닝되고, 상기 4 개의 돌출부들 중 제2 돌출부는 상기 노치의 상기 제1 포지션으로부터 약 225 ° 내지 235 °의 각도로 포지셔닝되고, 상기 4 개의 돌출부들 중 제3 돌출부는 상기 노치의 상기 제1 포지션으로부터 약 295 ° 내지 305 °의 각도로 포지셔닝되고, 상기 4 개의 돌출부들 중 제4 돌출부는 상기 노치의 상기 제1 포지션으로부터 약 55 ° 내지 65 °의 각도로 포지셔닝되는,
    진단 디스크.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 디스크 형상의 본체의 직경은 약 310 mm 내지 약 320 mm이고,
    상기 제1 돌출부 상의 제1 비-접촉 센서가 상기 디스크 형상의 본체의 외주로부터 약 295 mm 내지 약 305 mm에 포지셔닝되고,
    상기 제2 돌출부, 상기 제3 돌출부, 및 상기 제4 돌출부 각각 상에 각각 있는 제2 비-접촉 센서, 제3 비-접촉 센서, 및 제4 비-접촉 센서 각각은 상기 디스크 형상의 본체의 상기 외주로부터 약 310 mm 내지 약 320 mm에 포지셔닝되는,
    진단 디스크.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 디스크 형상의 본체 및 상기 커버는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 또는 알루미늄 합금 중 적어도 하나로 이루어지는,
    진단 디스크.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 디스크 형상의 본체 및 상기 커버 상의 코팅(coating)을 더 포함하고, 상기 코팅은 약 4 μin 내지 약 16 μin 범위의 표면 거칠기 마감을 갖는,
    진단 디스크.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 코팅은 양극산화된 알루미나(alumina), 알루미늄 합금, 또는 이트리아(yttria) 중 적어도 하나를 포함하는,
    진단 디스크.
  9. 제1 항에 있어서,
    최대 약 9 mm의 높이를 갖는,
    진단 디스크.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 비-접촉 센서는 약 25 mm 내지 약 45 mm의 초점 심도를 갖는 깊이 카메라를 포함하는,
    진단 디스크.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 디스크 형상의 본체의 최하부에 있는 복수의 키네마틱(kinematic) 결합 인터페이스(interface)들을 더 포함하고, 상기 복수의 키네마틱 결합 인터페이스들은 프로세싱 챔버(processing chamber)에서 기판 지지 조립체의 레지스트레이션(registration) 피처들과 맞물리도록 구성되고, 상기 복수의 키네마틱 결합 인터페이스들과 상기 레지스트레이션 피처들의 맞물림은 상기 진단 디스크가 상기 프로세싱 챔버에서 목표 포지션 및 목표 배향을 달성하게 하는,
    진단 디스크.
  12. 방법으로서,
    진단 디스크에 의해, 상기 진단 디스크가 프로세싱 챔버 내로 배치되기 전에 또는 후에 상기 진단 디스크의 무선 통신 회로를 사용하여 컴퓨팅(computing) 시스템과 보안 무선 연결을 확립하는 단계;
    상기 진단 디스크의 적어도 하나의 비-접촉 센서에 의해, 상기 프로세싱 챔버 내에 배치된 컴포넌트의 센서 데이터를 생성하는 단계;
    상기 진단 디스크의 메모리에 상기 센서 데이터를 저장하는 단계;
    상기 무선 통신 회로를 사용하여, 상기 컴퓨팅 시스템에 상기 센서 데이터를 무선으로 전송하는 단계;
    상기 컴퓨팅 시스템과의 상기 보안 무선 연결을 종료하는 단계; 및
    상기 진단 디스크의 상기 메모리로부터 상기 센서 데이터를 삭제하는 단계를 포함하는,
    방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 센서 데이터는 상기 컴포넌트의 정렬, 동심도, 청결도, 또는 침식 정도 중 적어도 하나를 결정하기 위해 상기 컴퓨팅 시스템에 의해 분석되는 이미지(image) 데이터를 포함하는,
    방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 센서 데이터를 생성하는 상기 단계는 상기 진단 디스크가 상기 프로세싱 챔버에 있는 동안 진공 또는 -20 ℃ 내지 120 ℃의 온도 중 적어도 하나에서 수행되는,
    방법.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 컴포넌트는 프로세스 키트 링(kit ring), 단일 링, 기판 지지 조립체, 정전 척(ESC), 챔버 벽, 베이스(base), 가스 라인(line), 가스 분배 플레이트(plate), 페이스 플레이트(face plate), 샤워헤드(showerhead), 노즐(nozzle), 리드(lid), 라이너(liner), 라이너 키트, 차폐물, 플라즈마 스크린(plasma screen), 원격 플라즈마 소스, 흐름 이퀄라이저(equalizer), 냉각 베이스, 챔버 뷰포트(viewport), 또는 챔버 리드 중 적어도 하나인,
    방법.
  16. 방법으로서,
    컴퓨팅 시스템에 의해, 진단 디스크와 무선 연결을 확립하는 단계;
    이송 챔버 내의 로봇 암(robot arm)이 상기 진단 디스크를 프로세싱 챔버 내로 배치하게 하는 단계;
    상기 진단 디스크가 상기 진단 디스크의 하나 이상의 비-접촉 센서를 사용하여 상기 프로세싱 챔버의 컴포넌트의 센서 데이터를 생성하게 하는 단계;
    상기 컴퓨팅 시스템에 의해, 상기 무선 연결을 통해 상기 진단 디스크로부터 상기 센서 데이터를 수신하는 단계;
    상기 컴포넌트의 정렬, 동심도, 청결도, 또는 침식 정도 중 적어도 하나를 결정하기 위해, 상기 컴퓨팅 시스템에 의해, 상기 센서 데이터를 분석하는 단계; 및
    상기 정렬 또는 동심도가 왜곡되었다는 결정에 응답하여, 상기 컴포넌트의 상기 정렬 또는 동심도의 자동 보정을 개시하는 것,
    상기 청결도가 오염 임계값을 충족한다는 결정에 응답하여, 상기 컴포넌트의 자동 세정을 개시하는 것, 또는
    상기 침식 정도가 수명 종료 임계값을 충족한다는 결정에 응답하여, 상기 컴포넌트의 자동 교체를 개시하는 것
    중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함하는,
    방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 프로세싱 챔버 내의 상기 컴포넌트가 상기 프로세싱 챔버의 동작의 시간들의 개수에 기초하여 진단 스캔 예정이라고 결정하는 단계;
    상기 진단 디스크가 저장 영역으로부터, 상기 이송 챔버를 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 로드 록(load lock) 내로 이송되게 하는 단계; 및
    상기 이송 챔버 내의 상기 로봇 암이 상기 진단 디스크를 상기 로드 록으로부터 회수하게 하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 진단 디스크는 상기 진단 디스크의 최하부에 복수의 키네마틱 결합 인터페이스들을 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 프로세싱 챔버 내의 기판 지지 조립체의 복수의 리프트 핀(lift pin)들이 상승하게 하는 단계 ― 상기 진단 디스크의 상기 복수의 키네마틱 결합 인터페이스들은 상기 복수의 리프트 핀들과 맞물려 상기 진단 디스크가 목표 포지션 및 목표 배향을 갖게 함 ― ; 및
    상기 진단 디스크를 상기 기판 지지 조립체 상에 세팅(set)하기 위해 상기 복수의 리프트 핀들을 하강시키는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 진단 디스크는 상기 로봇 암의 블레이드(blade) 상에 그리고 상기 프로세싱 챔버 내에 배치되는 동안 상기 센서 데이터를 생성하고,
    상기 방법은,
    상기 정렬 또는 동심도가 왜곡되지 않았다는 것, 상기 청결도가 상기 오염 임계값을 충족하지 않았다는 것, 또는 상기 침식 정도가 상기 수명 종료 임계값을 충족하지 않았다는 것 중 적어도 하나를 결정하는 단계;
    추가 유지보수가 필요하지 않다고 결정하는 단계; 및
    상기 진단 디스크가 저장 영역으로 다시 이동되게 하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 센서 데이터는 이미지 데이터를 포함하고, 상기 센서 데이터를 분석하는 단계는 이미지 프로세싱 알고리즘(algorithm) 또는 훈련된 기계 학습 모델(model) 중 하나를 상기 센서 데이터에 적용하여, 상기 컴포넌트의 상기 정렬, 동심도, 청정도, 또는 침식 정도 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는,
    방법.
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