KR20240093775A - 자동 캘리브레이션 웨이퍼 및 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하는 적응형 포지셔닝 시스템들 및 루틴들 - Google Patents
자동 캘리브레이션 웨이퍼 및 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하는 적응형 포지셔닝 시스템들 및 루틴들 Download PDFInfo
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Abstract
반도체 프로세싱 툴을 위한 웨이퍼-핸들링 로봇의 캘리브레이션을 보조하기 위한 장치들 및 방법들이 본 명세서에 제공된다. 일부 실시 예들은 200 ㎜ ± 1 ㎜, 300 ㎜ ± 1 ㎜, 또는 450 ㎜ ± 1 ㎜의 명목상 직경을 갖는 외측 에지, 외측 에지를 따라 배치된 (arrange) 2 개 이상의 컷아웃들, 및 복수의 기점 마커들을 갖는 명목상 원형 디스크 형상을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 포함하고, 컷아웃 각각은 적어도 부분적으로 하나 이상의 에지들에 의해 규정되고, 컷아웃 각각은 외측 에지에 의해 규정된 기준 원으로부터 적어도 2 ㎜ 방사상 내향으로 연장하고, 그리고 하나 이상의 기점 마커들은 컷아웃 각각에 인접하다.
Description
반도체 프로세싱 툴들은 다양한 웨이퍼 스테이션들 사이에서 반도체 웨이퍼들을 이동시키기 위해 웨이퍼-핸들링 로봇들을 활용한다. 웨이퍼-핸들링 로봇들은 통상적으로 블레이드-타입 또는 스패츌라-타입 엔드 이펙터를 사용하여 아래로부터 반도체 웨이퍼들을 픽업하고 반도체 웨이퍼들은 웨이퍼-핸들링 로봇 엔드 이펙터에 포지티브로 고정되지 않기 때문에, 종종 엔드 이펙터와 엔드 이펙터 위에 배치된 반도체 웨이퍼들 사이의 상대적인 포지셔닝에 약간의 변동이 있다. 반도체 프로세싱 동작들의 민감도로 인해, 반도체 웨이퍼들이 예를 들어 일반적으로 프로세싱 스테이션들에 센터링된, 목표된 위치에서 허용 가능한 허용 오차 범위 내에서 각각의 프로세싱 스테이션들 내에 배치되도록 웨이퍼-핸들링 로봇을 사용하여 반도체 웨이퍼들을 배치할 때 이러한 변동을 보정하는 것이 통상적이다. 현대의 반도체 프로세싱 툴들은 이러한 웨이퍼 배치를 보조하기 위해 액티브 웨이퍼 센터링 (active wafer centering; AWC) 시스템들을 활용한다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적들을 위한 것이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 범위까지 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
관련 출원(들)
PCT 신청 양식이 본 출원의 일부로서 본 명세서와 동시에 제출되었다. 본 출원이 동시에 제출된 PCT 신청 양식에서 식별된 바와 같이 우선권 또는 이익을 주장하는 출원 각각은 전체가 모든 목적들을 위해 참조로서 본 명세서에 인용된다.
본 명세서에 기술된 (describe) 주제의 하나 이상의 구현 예들의 세부사항들은 첨부된 도면들 및 이하의 기술 (description) 에 제시된다. 다른 특징들, 양태들, 및 이점들은 기술, 도면들, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 다음의 비-제한적인 구현 예들은 본 개시 (disclosure) 의 일부로 간주되고; 다른 구현 예들은 본 개시 전체 및 첨부된 도면들로부터 또한 자명할 것이다.
일부 실시 예들에서, 반도체 프로세싱 툴에 사용하기 위한 캘리브레이션 웨이퍼가 제공될 수도 있다. 캘리브레이션 웨이퍼는 200 ㎜ ± 1 ㎜, 300 ㎜ ± 1 ㎜ 및 450 ㎜ ± 1 ㎜로 구성된 그룹으로부터 선택된 명목상 직경 (nominal diameter) 을 갖는 외측 에지를 갖는 명목상 원형 디스크 형상, 외측 에지를 따라 배치된 (arrange) 2 개 이상의 컷아웃들 (cutouts); 및 복수의 기점 마커들 (fiducial markers) 을 포함할 수도 있다. 컷아웃 각각은 하나 이상의 에지들에 의해 적어도 부분적으로 규정될 수도 있고, 컷아웃 각각은 외측 에지에 의해 규정된 기준 원으로부터 적어도 2 ㎜에서 방사상 내향으로 연장할 수도 있고, 그리고 하나 이상의 기점 마커들이 컷아웃 각각에 인접할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 컷아웃의 하나 이상의 에지들의 적어도 하나의 에지 둘레로 연장할 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 컷아웃 각각은 형상을 가질 수도 있고, 적어도 하나의 기점 마커는 컷아웃의 형상과 실질적으로 유사한 형상을 가질 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 컷아웃의 적어도 하나의 에지에 인접할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 컷아웃의 적어도 하나의 에지의 적어도 일부를 따라 연장하고 실질적으로 일정한 오프셋 거리만큼 적어도 하나의 에지로부터 오프셋되는 섹션을 가질 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 대응하는 컷아웃의 일 에지로부터 약 5 ㎜ 이하의 거리 내에 포지셔닝될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 약 3 ㎜ 내지 약 0.01 ㎜의 폭을 가질 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 C-형상, L-형상, 반원형 형상, 부분적으로 오브라운드 (obround) 형상, 선형 형상, 복수의 라인들, 비-선형 형상, 또는 하나 이상의 선형 섹션들 및 하나 이상의 비-선형 섹션들의 형상을 가질 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 컷아웃 각각은 패턴을 형성하는 적어도 4 개의 기점 마커들을 포함할 수도 있고, 그리고 패턴은 복수의 원들, 복수의 삼각형들, 복수의 정사각형들, 복수의 직사각형들, 복수의 다이아몬드형들, 적어도 2 개의 정사각형들이 서로 콘택트하는 (contact) 복수의 정사각형들, 체커 보드 (checkerboard), 또는 이들의 조합일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 선형 형상을 가질 수도 있고 캘리브레이션 웨이퍼의 중심과 실질적으로 교차하는 축을 따라 배향된다.
일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 축에 평행한 축을 따라 볼 때, 컷아웃 각각은 형상을 가질 수도 있고, 그리고 형상은 정사각형, 라운딩된 코너들을 갖는 정사각형, 직사각형, 라운딩된 코너들을 갖는 직사각형, V-형상, 원형, 반원형, 삼각형, 라운딩된 코너들을 갖는 삼각형, 오브라운드 형상, 타원형, 육각형, 오각형, 팔각형, 선형 섹션 및 비-선형 섹션을 갖는 형상, 또는 복수의 선형 섹션들을 갖는 형상일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 축에 평행한 축을 따라 볼 때, 컷아웃 각각은 형상을 가질 수도 있고, 그리고 형상은 약 10 ㎜ 이하의 폭 및 약 10 ㎜ 이하의 길이를 갖는다.
일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 외측 에지를 따라 배치된 하나 이상의 컷아웃들을 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 컷아웃들은 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점을 중심으로 원형 어레이로 배치될 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 컷아웃들은 중심 지점을 중심으로 서로로부터 실질적으로 동일하게 이격될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 컷아웃 각각은 쓰루-홀일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 상단 표면; 및 상단 표면에 대향하고 (opposite) 적어도 부분적으로 명목상 두께를 규정하는 하단 표면을 더 포함할 수도 있고, 상단 표면은 하단 표면과 상이한 표면 거칠기를 가질 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 상단 표면은 랩핑된 (lap) 표면일 수도 있다.
일부 추가의 이러한 실시 예들에서, 하단 표면은 폴리싱된 표면일 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 실리콘으로 구성될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 약 0.5 ㎜ 내지 약 1.5 ㎜의 명목상 두께일 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 반도체 프로세싱 툴을 위한 웨이퍼-핸들링 로봇의 캘리브레이션을 보조하기 위한 시스템이 제공될 수도 있다. 시스템은 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 이송되도록 (carry) 사이즈가 결정된 (sized) 기판을 포함하고 기판이 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 이송될 때 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터와 콘택트하도록 구성된 제 1 측면을 갖는 자동 캘리브레이션 웨이퍼, 기판에 의해 지지되고 기판의 공통 지점으로부터 오프셋된 위치들에 포지셔닝된 복수의 제 1 이미징 센서들로서, 제 1 이미징 센서 각각은 기판이 하향 대면 제 1 측면과 배향될 때 하향 대면 시계 (field of view) 를 갖는, 복수의 제 1 이미징 센서들, 및 제 1 이미징 센서들 각각과 통신하게 (communicatively) 연결된 제 1 제어기, 상기 실시 예들 중 어느 하나의 캘리브레이션 웨이퍼, 및 웨이퍼-핸들링 로봇, 하나 이상의 웨이퍼 스테이션들, 및 제 2 제어기를 포함하는 반도체 프로세싱 툴을 포함할 수도 있다. 웨이퍼 스테이션 각각은 하나 이상의 대응하는 웨이퍼 지지부들을 포함하고, 웨이퍼-핸들링 로봇 및 제 2 제어기는 통신하게 연결되고, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는 총체적으로 (in aggregate): a) 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 하나 이상의 웨이퍼 스테이션들 중 제 1 웨이퍼 스테이션의 하나 이상의 웨이퍼 지지부들의 제 1 웨이퍼 지지부로 캘리브레이션 웨이퍼를 이송하게 하고; b) 컷아웃 각각의 적어도 일부가 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 스테이션 및 제 1 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키게 하고, 그리고 c) 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 및 캘리브레이션 웨이퍼 위에 포지셔닝되는 동안, 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커 및 캘리브레이션 웨이퍼의 대응하는 컷아웃 내의 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 1 이미지를 획득하게 하도록 구성된다.
일부 실시 예들에서, 제 1 웨이퍼 지지부의 기점은 제 1 웨이퍼 지지부의 에지일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 제 1 이미징 센서 각각은 시계를 가질 수도 있고, 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 시계의 약 40 ％ 이하의 폭을 가질 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 제 1 이미징 센서 각각은 시계를 가질 수도 있고, 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 축에 평행한 축을 따라 볼 때, 컷아웃 각각은 형상을 가질 수도 있고, 형상은 시계의 약 50 ％ 이하의 폭 및 시계의 약 50 ％ 이하의 길이를 가질 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, d) 제 1 웨이퍼 지지부의 기점들과 제 1 이미지들의 캘리브레이션 웨이퍼 사이의 갭 사이즈들에 기초하여 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점과 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, e) 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 문턱 값 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋과 비교하고, 그리고 f) 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋보다 크다는 결정에 응답하여, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 감소시키기 위해 제 1 웨이퍼 지지부에 대해 캘리브레이션 웨이퍼를 재배치하게 하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 추가의 이러한 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, (a) 내지 (f) 를 N 회 반복하거나 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋 이하일 때까지 반복하는 것 중, 먼저 발생하는 만큼 반복하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로 d) 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하기 전에, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝시키게 하고, 그리고 e) 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되지 않는 동안 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 2 이미지를 획득하게 하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, 제 2 이미지들에 적어도 부분적으로 기초하여 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 결정하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 중심에 위치된 (centrally-located), 하향 대면 제 2 이미징 센서를 더 포함할 수도 있고, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로 d) 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하기 전에, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝시키게 하고, 그리고 e) 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되지 않는 동안 제 2 이미징 센서로 하여금 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 2 이미지를 획득하게 하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, 제 2 이미지에 적어도 부분적으로 기초하여 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 결정하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, d) 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안, 제 1 에지 링의 중심 지점이 수직 축을 따라 볼 때 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 상에 명목상 센터링되도록 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 에지 링을 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하도록 더 구성될 수도 있다. 또한, a) 는 제 1 에지 링을 제 1 웨이퍼 지지부로 이송한 후 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하는 단계를 더 포함할 수도 있고, b) 는 컷아웃 각각이 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 스테이션, 제 1 에지 링, 및 제 1 에지 링에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키게 하는 단계를 더 포함할 수도 있고, 그리고 c) 는 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부, 캘리브레이션 웨이퍼, 및 제 1 에지 링 위에 포지셔닝되는 동안 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커, 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 제 1 웨이퍼 지지부의 기점, 및 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 제 1 에지 링의 기점의 대응하는 제 1 이미지를 획득하게 하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, e) 제 1 이미지들에서의 제 1 웨이퍼 지지부의 기점들과 캘리브레이션 웨이퍼 사이의 갭 사이즈들에 기초하여 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점과 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하고, f) 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋보다 크다는 결정에 응답하여, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 감소시키기 위해 제 1 웨이퍼 지지부에 대해 캘리브레이션 웨이퍼를 재포지셔닝시키게 하고, g) 제 1 이미지들에서의 제 1 웨이퍼 지지부의 기점들과 제 1 에지 링 사이의 갭 사이즈들에 적어도 부분적으로 기초하여 제 1 에지 링의 중심 지점과 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하고, 그리고 h) 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋보다 크다는 결정에 응답하여, 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 감소시키도록 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 지지부에 대해 제 1 에지 링을 재배치하게 하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 추가의 이러한 실시 예들에서, (g) 의 결정은 제 1 이미지들에서 제 1 웨이퍼 지지부, 캘리브레이션 웨이퍼, 및 제 1 에지 링 사이의 갭 사이즈들에 더 기초할 수도 있다.
일부 추가의 이러한 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, i) (a) 내지 (c), (e), 및 (f) 를 N 회 반복하거나 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋 이하일 때까지 반복하는 것 중, 먼저 발생하는 만큼 반복하고, 그리고 j) (a) 내지 (d), (f), 및 (h) 를 N 회 반복하거나 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋 이하일 때까지 반복하는 것 중, 먼저 발생하는 만큼 반복하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, e) 제 1 이미지들에서의 제 1 웨이퍼 지지부의 기점들과 제 1 에지 링 사이의 갭 사이즈들에 기초하여, 제 1 에지 링의 중심 지점과 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하고, f) 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 문턱 값 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋과 비교하고, 그리고 g) 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋보다 크다는 결정에 반응하여, 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 감소시키기 위해 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 지지부에 대해 제 1 에지 링을 재포지셔닝시키게 하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 추가의 이러한 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, (a) 내지 (g) 를 N 회 반복하거나 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋 이하일 때까지 반복하는 것 중, 먼저 발생하는 만큼 반복하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, d) 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안, 수직 축을 따라 볼 때 제 1 에지 링의 중심 지점이 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 상에 명목상 센터링되도록 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 에지 링을 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하고, e) 제 1 에지 링을 제 1 웨이퍼 지지부로 이송한 후 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하고, f) 컷아웃 각각이 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 스테이션, 제 1 에지 링 및 제 1 에지 링 위에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키게 하고, 그리고 g) 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부, 캘리브레이션 웨이퍼, 및 제 1 에지 링 위에 포지셔닝되는 동안, 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커, 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내의 제 1 웨이퍼 지지부의 기점, 및 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내의 제 1 에지 링의 기점의 대응하는 제 2 이미지를 획득하게 하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, h) 제 1 웨이퍼 지지부의 기점들과 제 2 이미지들의 캘리브레이션 웨이퍼 사이의 갭 사이즈들에 기초하여 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점과 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하고, 그리고 i) 제 1 웨이퍼 지지부의 기점들과 제 2 이미지들의 제 1 에지 링 사이의 갭 사이즈들에 기초하여 제 1 에지 링의 중심 지점과 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 추가의 이러한 실시 예들에서, (i) 의 결정은 제 2 이미지들에서 제 1 웨이퍼 지지부, 캘리브레이션 웨이퍼, 및 제 1 에지 링 사이의 갭 사이즈들에 더 기초할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 반도체 프로세싱 툴은 반도체 프로세싱 챔버를 포함할 수도 있고, 제 1 웨이퍼 스테이션은 반도체 프로세싱 챔버 내에 있을 수도 있고, 그리고 제 1 웨이퍼 지지부는 반도체 프로세싱 챔버 내에 페데스탈을 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 반도체 프로세싱 툴은 상이한 압력 환경들 사이에서 웨이퍼들을 이송하기 위한 로드 록을 포함할 수도 있고, 제 1 웨이퍼 스테이션은 로드 록 내에 있을 수도 있고, 제 1 웨이퍼 지지부는 로드 록 내의 구조체일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 반도체 프로세싱 툴은 프로세싱 동작들 전, 프로세싱 동작들 후 또는 프로세싱 동작들 사이에 하나 이상의 웨이퍼들을 저장하기 위한 버퍼를 포함할 수도 있고, 제 1 웨이퍼 스테이션은 버퍼 내에 있을 수도 있고, 제 1 웨이퍼 지지부는 버퍼의 복수의 웨이퍼 지지 선반들 (ledges) 중 하나일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, 하나 이상의 웨이퍼 스테이션들 중 제 1 웨이퍼 스테이션의 하나 이상의 웨이퍼 지지부들의 제 1 웨이퍼 지지부를 선택하고, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하게 하고, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하게 하고, 그리고 수직 축을 따라 볼 때 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점이 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 상에 명목상 센터링되도록 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, (a) 는 에지 링이 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안 수행될 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 반도체 프로세싱 툴을 위한 웨이퍼-핸들링 로봇의 캘리브레이션을 보조하기 위한 시스템이 제공될 수도 있다. 시스템은 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 이송되도록 사이즈가 결정된 기판을 포함하고 기판이 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 이송될 때 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터와 콘택트하도록 구성된 제 1 측면을 갖는 자동 캘리브레이션 웨이퍼, 기판에 의해 지지되고 기판의 공통 지점으로부터 오프셋된 위치들에 포지셔닝된 복수의 제 1 이미징 센서들로서, 제 1 이미징 센서 각각은 기판이 하향 대면 제 1 측면과 배향될 때 하향 대면 시계를 갖는, 복수의 제 1 이미징 센서들, 및 제 1 이미징 센서들 각각과 통신하게 연결된 제 1 제어기, 상기 실시 예들 중 어느 하나의 캘리브레이션 웨이퍼, 및 웨이퍼-핸들링 로봇, 하나 이상의 웨이퍼 스테이션들, 및 제 2 제어기를 포함하는 반도체 프로세싱 툴을 포함할 수도 있다. 웨이퍼 스테이션 각각은 하나 이상의 대응하는 웨이퍼 지지부들을 포함하고, 웨이퍼-핸들링 로봇 및 제 2 제어기는 통신하게 연결되고, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는 총체적으로, (a) 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하기 전에, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 스테이션 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키게 하고, (b) 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 1 이미지를 획득하게 하고 그리고/또는 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심에 위치된, 하향 대면 제 2 이미징 센서로 하여금 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 2 이미지를 획득하게 하고, (c) 제 1 이미지들 및/또는 제 2 이미지들에 적어도 부분적으로 기초하여 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 결정하는 동작, (d) 동작 (a) 및 동작 (b) 후에, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 하나 이상의 웨이퍼 스테이션들의 제 1 웨이퍼 스테이션의 하나 이상의 웨이퍼 지지부들의 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하고, (e) 동작 (d) 후에, 컷아웃 각각의 적어도 일부가 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 스테이션 및 제 1 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키게 하고, (f) 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 및 캘리브레이션 웨이퍼 위에 포지셔닝되는 동안 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커 및 캘리브레이션 웨이퍼의 대응하는 컷아웃 내 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 3 이미지를 획득하게 하고, (g) 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 지지부로부터 캘리브레이션 웨이퍼를 이송하게 하는 동작, (h) 수직 축을 따라 볼 때 제 1 에지 링의 중심 지점이 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 상에 명목상 센터링되도록 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 에지 링을 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하고, (i) 제 1 에지 링을 제 1 웨이퍼 지지부로 이송한 후 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하고, (j) 컷아웃 각각이 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 스테이션, 제 1 에지 링 및 그 위에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키게 하고, 그리고 (k) 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부, 캘리브레이션 웨이퍼, 및 제 1 에지 링 위에 포지셔닝되는 동안 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커, 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 제 1 웨이퍼 지지부의 기점, 및 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 제 1 에지 링의 기점의 대응하는 제 4 이미지를 획득하게 하도록 구성된다.
일부 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, l) (f) 후 그리고 (h) 전에, 제 1 웨이퍼 지지부의 기점들과 제 3 이미지들의 캘리브레이션 웨이퍼 사이의 갭 사이즈들에 기초하여 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점과 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는, 총체적으로, l) 제 1 웨이퍼 지지부의 기점들과 제 4 이미지들의 캘리브레이션 웨이퍼 사이의 갭 사이즈들에 기초하여 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점과 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하고, 그리고 m) 제 1 웨이퍼 지지부의 기점들과 제 4 이미지들의 제 1 에지 링 사이의 갭 사이즈들에 기초하여 제 1 에지 링의 중심 지점과 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하도록 더 구성될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 방법이 제공될 수도 있다. 방법은 웨이퍼 지지부 상에 하나 이상의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계; 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (autocalibration wafer) 를 포지셔닝시키는 단계로서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 기판 및 기판의 공통 지점으로부터 오프셋된 위치들에 포지셔닝된 복수의 제 1 이미징 센서들을 갖고 그리고 제 1 이미징 센서 각각은 컷아웃 각각의 적어도 일부가 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록, 기판이 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부 위에, 하향 대면하는 기판의 제 1 측면으로 배향될 때 하향 대면 시계를 갖는, 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계; 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 캘리브레이션 웨이퍼 위에 포지셔닝되는 동안, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 상의 복수의 제 1 이미징 센서들에 의해, 캘리브레이션 웨이퍼 상의 하나 이상의 기점 마커들 및 캘리브레이션 웨이퍼의 대응하는 하나 이상의 컷아웃들 근방의 웨이퍼 지지부의 하나 이상의 기점들의 대응하는 제 1 이미지를 획득하는 단계; 및 캘리브레이션 웨이퍼 상의 하나 이상의 기점 마커들과 대응하는 제 1 이미지들의 웨이퍼 지지부의 하나 이상의 기점 마커들 사이의 하나 이상의 갭 사이즈들에 기초하여 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점과 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하는 단계를 포함한다.
일부 실시 예들에서, 방법은 웨이퍼 지지부 상에 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계 전에, 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝시키는 단계; 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되지 않는 동안 제 1 이미징 센서 각각에 의해, 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 2 이미지를 획득하는 단계; 및 제 2 이미지들에 적어도 부분적으로 기초하여 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 방법은 웨이퍼 지지부 상에 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계 전에, 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝시키는 단계; 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심에 위치된 (centrally-located), 하향 대면 제 2 이미징 센서에 의해, 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 2 이미지를 획득하는 단계; 및 제 2 이미지들에 적어도 부분적으로 기초하여 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 방법은 웨이퍼 지지부 상에 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계 전에, 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝시키는 단계; 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심에 위치된, 하향 대면 제 2 이미징 센서에 의해, 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 2 이미지를 획득하는 단계; 및 제 2 이미지들에 적어도 부분적으로 기초하여 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 방법은 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안, 수직 축을 따라 볼 때 에지 링의 중심 지점이 웨이퍼 지지부의 중심 지점 상에 명목상 센터링되도록 (centered) 에지 링을 웨이퍼 지지부로 이송하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 또한, 캘리브레이션 웨이퍼의 포지셔닝 단계는 에지 링을 웨이퍼 지지부로 이송한 후 웨이퍼 지지부 상에 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계를 더 포함할 수도 있고, 웨이퍼 스테이션 위의 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 포지셔닝 단계는, 컷아웃 각각이 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록 웨이퍼 스테이션, 에지 링, 및 에지 링 상에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계를 더 포함할 수도 있고, 획득하는 단계는 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 웨이퍼 지지부, 캘리브레이션 웨이퍼, 및 에지 링 위에 포지셔닝되는 동안, 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커, 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 웨이퍼 지지부의 기점, 및 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 에지 링의 기점의 대응하는 제 1 이미지를 획득하게 하는 단계를 더 포함할 수도 있고, 그리고 결정하는 단계는 제 1 이미지들에서 웨이퍼 지지부와 에지 링의 기점들 사이의 갭 사이즈들에 적어도 부분적으로 기초하여 에지 링의 중심 지점과 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 방법은 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋보다 크다는 결정에 응답하여, 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 감소시키도록 웨이퍼 지지부에 대해 캘리브레이션 웨이퍼를 재포지셔닝시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 추가의 이러한 실시 예들에서, 방법은 캘리브레이션 웨이퍼의 포지셔닝시키는 단계, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 포지셔닝시키는 단계, 획득하는 단계, 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋의 결정하는 단계, 및 재포지셔닝시키는 단계를 M 회 반복하거나 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋 이하일 때까지 반복하는 반복하는 것 중, 먼저 발생하는 만큼 반복하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 방법은 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋보다 크다는 결정에 응답하여, 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 감소시키도록 웨이퍼 지지부에 대해 에지 링을 재포지셔닝시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 추가의 이러한 실시 예들에서, 방법은 에지 링의 포지셔닝시키는 단계, 캘리브레이션 웨이퍼의 포지셔닝시키는 단계, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 포지셔닝시키는 단계, 획득하는 단계, 결정하는 단계 및 재포지셔닝시키는 단계를 N 회 반복하거나 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋 이하일 때까지 반복하는 반복하는 것 중, 먼저 발생하는 만큼 반복하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 결정하는 단계는 제 1 이미지들에서 웨이퍼 지지부, 캘리브레이션 웨이퍼, 및 에지 링 사이의 갭 사이즈들에 더 기초할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 방법이 제공될 수도 있다. 방법은 상기 실시 예들 중 어느 하나의 에지 링 또는 캘리브레이션 웨이퍼를 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝시키기 전에, 웨이퍼 스테이션 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계로서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 기판 및 기판의 공통 지점으로부터 오프셋된 위치들에 포지셔녕된 복수의 제 1 이미징 센서들을 갖고, 기판이 하향을 향하는 기판의 제 1 측면으로 배향될 때 제 1 이미징 센서 각각은 하향 대면 시계를 갖는, 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계, 제 1 이미징 센서 각각에 의해, 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 캘리브레이션 웨이퍼 또는 에지 링이 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 1 이미지를 획득하는 단계 및/또는 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 캘리브레이션 웨이퍼 또는 에지 링이 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안, 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 2 이미지를 획득하도록 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심에 위치된, 하향 대면 제 2 이미지 센서를 획득하는 단계, 적어도 부분적으로, 제 1 이미지 및/또는 제 2 이미지에 기초하여, 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 결정하는 단계, 결정하는 단계 후에, 웨이퍼 지지부 상에 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계, 캘리브레이션 웨이퍼를 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝시킨 후, 컷아웃 각각의 적어도 일부가 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록, 웨이퍼 스테이션 및 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 웨이퍼 지지부 및 캘리브레이션 웨이퍼 위에 포지셔닝되는 동안, 제 1 이미징 센서 각각에 의해, 캘리브레이션 웨이퍼의 기점 마커 및 캘리브레이션 웨이퍼의 대응하는 컷아웃 내 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 3 이미지를 획득하는 단계, 웨이퍼 지지부로부터 캘리브레이션 웨이퍼를 이송하는 단계, 수직 축을 따라 볼 때, 에지 링의 중심 지점이 웨이퍼 지지부의 중심 지점 상에 명목상 센터링되도록 에지 링을 웨이퍼 지지부에 포지셔닝시키는 단계, 에지 링을 웨이퍼 지지부로 이송한 후 웨이퍼 지지부 상에 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계, 컷아웃 각각이 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록, 웨이퍼 스테이션, 에지 링, 및 에지 링 위에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계, 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부, 캘리브레이션 웨이퍼, 및 에지 링 위에 포지셔닝되는 동안 제 1 이미징 센서 각각에 의해,캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커, 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 웨이퍼 지지부의 기점, 및 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 에지 링의 기점의 대응하는 제 4 이미지를 획득하는 단계, 제 4 이미지들에서의 웨이퍼 지지부의 기점들과 캘리브레이션 웨이퍼 사이의 갭 사이즈들에 기초하여 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점과 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하는 단계, 및 제 4 이미지들에서의 웨이퍼 지지부의 기점들과 에지 링 사이의 갭 사이즈들에 기초하여 에지 링의 중심 지점과 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하는 단계를 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 반도체 프로세싱 툴에 사용하기 위한 캘리브레이션 웨이퍼가 제공될 수도 있다. 캘리브레이션 웨이퍼는 200 ㎜ ± 1 ㎜, 300 ㎜ ± 1 ㎜, 또는 450 ㎜ ± 1 ㎜의 명목상 직경을 갖는 외측 에지, 캘리브레이션 웨이퍼의 내부 영역의 하나 이상의 쓰루-홀들, 및 복수의 기점 마커를 갖는 명목상 원형 디스크 형상을 포함할 수도 있다. 쓰루-홀 각각은 하나 이상의 에지들에 의해 적어도 부분적으로 규정될 수도 있고, 하나 이상의 기점 마커들은 쓰루-홀 각각에 인접할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 하나 이상의 쓰루-홀들은 캘리브레이션 웨이퍼의 중심에 포지셔닝될 수도 있고, 적어도 하나의 기점 마커는 캘리브레이션 웨이퍼의 중심에서 하나 이상의 쓰루-홀들에 인접할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 쓰루-홀들은 캘리브레이션 웨이퍼의 중심에서 벗어나 포지셔닝될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 캘리브레이션 웨이퍼의 명목상 직경보다 더 작은 캘리브레이션 웨이퍼의 중심으로부터 방사상 거리에 각각 이격되는 복수의 쓰루-홀들을 포함할 수도 있다.
일부 이러한 실시 예들에서, 복수의 쓰루-홀들은 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 둘레에 실질적으로 동일하게 이격될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 복수의 쓰루-홀들은 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 둘레에 동일하게 이격되지 않을 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 외측 에지를 따라 배치된 2 개 이상의 컷아웃들, 및 제 2 복수의 기점 마커들을 더 포함할 수도 있고, 여기서 컷아웃 각각은 하나 이상의 에지들에 의해 적어도 부분적으로 규정될 수도 있고, 컷아웃 각각은 외측 에지에 의해 규정된 기준 원으로부터 적어도 2 ㎜ 방사상 내향으로 연장할 수도 있고, 그리고 제 2 복수의 기점 마커들의 하나 이상의 기점 마커들은 컷아웃 각각에 인접할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 외측 에지를 따라 하나의 컷아웃들을 포함하거나 전혀 포함하지 않을 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 반도체 프로세싱 툴을 위한 웨이퍼-핸들링 로봇의 캘리브레이션을 보조하기 위한 시스템이 제공될 수도 있다. 시스템은 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 이송되도록 사이즈가 결정된 기판을 포함하고 기판이 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 이송될 때 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터와 콘택트하도록 구성된 제 1 측면을 갖는 자동 캘리브레이션 웨이퍼, 기판에 의해 지지되고 기판이 제 1 측면이 하향으로 배향될 때 하향 대면 시계를 갖는 제 1 이미징 센서, 및 제 1 이미징 센서와 통신하게 연결되는 제 1 제어기, 하나 이상의 쓰루-홀들 및 쓰루-홀 각각에 인접한 하나 이상의 기점 마커들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼, 및 웨이퍼-핸들링 로봇, 하나 이상의 웨이퍼 스테이션들, 및 제 2 제어기를 포함하는 반도체 프로세싱 툴을 포함할 수도 있다. 웨이퍼 스테이션 각각은 대응하는 웨이퍼 지지부의 웨이퍼 지지 영역 상에 하나 이상의 기점 마커들을 각각 갖는 하나 이상의 대응하는 웨이퍼 지지부들을 포함할 수도 있고, 웨이퍼-핸들링 로봇 및 제 2 제어기는 통신하게 연결될 수도 있고, 제 2 제어기 및 제 1 제어기는 총체적으로: a) 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 하나 이상의 웨이퍼 스테이션들 중 제 1 웨이퍼 스테이션의 하나 이상의 웨이퍼 지지부들의 제 1 웨이퍼 지지부로 캘리브레이션 웨이퍼를 이송하게 하고; b) 쓰루-홀의 적어도 일부가 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 스테이션 및 제 1 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키게 하고, 그리고 c) 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 캘리브레이션 웨이퍼 위에 있는 동안, 제 1 이미징 센서로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커 및 캘리브레이션 웨이퍼의 대응하는 쓰루-홀 내의 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 1 이미지를 획득하게 하도록 구성될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 복수의 제 1 이미징 센서들을 포함할 수도 있고, 캘리브레이션 웨이퍼는 복수의 쓰루-홀들을 포함할 수도 있고, b) 는 쓰루-홀 각각의 적어도 일부가 대응하는 제 1 이미징 센서 각각의 시계 내에 있도록 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 스테이션 및 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키게 하는 단계를 더 포함할 수도 있고, 그리고 c) 는 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 캘리브레이션 웨이퍼 위에 포지셔닝되는 동안 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼의 기점 마커 및 캘리브레이션 웨이퍼의 대응하는 쓰루-홀 내의 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 1 이미지를 획득하게 하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 제 1 웨이퍼 지지부의 기점은 제 1 웨이퍼 지지부의 웨이퍼 지지 영역 상의 기점 마커일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 제 1 웨이퍼 지지부의 기점은 제 1 웨이퍼 지지부의 웨이퍼 지지 영역의 중심에 있는 기점 마커일 수도 있다.
본 명세서에 개시된 (disclose) 다양한 구현 예들은 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 참조하는 첨부된 도면들의 도면들에, 제한이 아니라 예로서 예시된다.
도 1a는 웨이퍼 지지 영역 및 에지 링의 평면도를 도시한다.
도 1b는 도 1a의 웨이퍼 및 웨이퍼 지지 영역 및 에지 링의 평면도를 도시한다.
도 2a는 캘리브레이션 웨이퍼의 평면도를 도시한다.
도 2b에서 도 2a의 캘리브레이션 웨이퍼의 일 컷아웃의 확대도를 도시한다.
도 2c 내지 도 2e는 다양한 패턴들을 형성하는 기점 마커들을 갖는 도 2b의 캘리브레이션 웨이퍼 컷아웃의 예시적인 확대된 섹션들을 도시한다.
도 3a는 웨이퍼 지지 영역에 대해 배치된 도 2a의 캘리브레이션 웨이퍼를 도시한다.
도 3b 내지 도 3d는 도 3a의 3 개의 영역들의 확대도들을 도시한다.
도 3e 내지 도 3g는 도 3a의 3 개의 영역들의 부가적인 확대도들을 도시한다.
도 4a는 웨이퍼 지지 영역에 대해 배치된 도 2a의 에지 링 및 캘리브레이션 웨이퍼를 도시한다.
도 4b 내지 도 4d는 도 4a의 3 개의 영역들의 확대도들을 도시한다.
도 4e 내지 도 4g는 도 4a의 3 개의 영역들의 부가적인 확대도들을 도시한다.
도 5는 밑에 포지셔닝된 웨이퍼 지지부, 에지 링, 및 캘리브레이션 웨이퍼를 도시하는 파선들/음영된 구역들 (regions) 을 갖는 예시적인 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 개략도를 도시한다.
도 6은 예시적인 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 사진이다.
도 7은 또 다른 예시적인 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (700) 의 라인 드로잉 평면도 (line drawing plan view) 를 도시한다.
도 8a 내지 도 8j는 자동 캘리브레이션 웨이퍼 및 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하는 다양한 동작 스테이지들 동안 반도체 프로세싱 툴의 개략도를 도시한다.
도 9는 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼 스테이션에서 구조체의 기준 지점의 위치를 결정하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 10은 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼 스테이션에서 2 개의 구조체들의 상대적인 포지셔닝을 결정하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 11은 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼 지지부의 중심 지점의 위치를 결정하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 12는 웨이퍼 지지부 상의 캘리브레이션 웨이퍼의 배치를 캘리브레이팅하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 13은 웨이퍼 지지부에 대한 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부에 대한 에지 링의 배치를 동시에 캘리브레이팅하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 14는 웨이퍼 배치의 반복성을 검증하기 위한 이러한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 15는 기점을 갖는 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝된 중심 쓰루-홀을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 도시한다.
도 16은 복수의 기점들을 갖는 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝된 복수의 쓰루-홀들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 도시한다.
본 명세서의 도면들은 일반적으로 축척대로 도시되지 않지만, 예를 들어, 이하에 논의된 바와 같이, 도면들의 다양한 양태들은 축척대로 도시될 수도 있다.
도 1a는 웨이퍼 지지 영역 및 에지 링의 평면도를 도시한다.
도 1b는 도 1a의 웨이퍼 및 웨이퍼 지지 영역 및 에지 링의 평면도를 도시한다.
도 2a는 캘리브레이션 웨이퍼의 평면도를 도시한다.
도 2b에서 도 2a의 캘리브레이션 웨이퍼의 일 컷아웃의 확대도를 도시한다.
도 2c 내지 도 2e는 다양한 패턴들을 형성하는 기점 마커들을 갖는 도 2b의 캘리브레이션 웨이퍼 컷아웃의 예시적인 확대된 섹션들을 도시한다.
도 3a는 웨이퍼 지지 영역에 대해 배치된 도 2a의 캘리브레이션 웨이퍼를 도시한다.
도 3b 내지 도 3d는 도 3a의 3 개의 영역들의 확대도들을 도시한다.
도 3e 내지 도 3g는 도 3a의 3 개의 영역들의 부가적인 확대도들을 도시한다.
도 4a는 웨이퍼 지지 영역에 대해 배치된 도 2a의 에지 링 및 캘리브레이션 웨이퍼를 도시한다.
도 4b 내지 도 4d는 도 4a의 3 개의 영역들의 확대도들을 도시한다.
도 4e 내지 도 4g는 도 4a의 3 개의 영역들의 부가적인 확대도들을 도시한다.
도 5는 밑에 포지셔닝된 웨이퍼 지지부, 에지 링, 및 캘리브레이션 웨이퍼를 도시하는 파선들/음영된 구역들 (regions) 을 갖는 예시적인 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 개략도를 도시한다.
도 6은 예시적인 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 사진이다.
도 7은 또 다른 예시적인 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (700) 의 라인 드로잉 평면도 (line drawing plan view) 를 도시한다.
도 8a 내지 도 8j는 자동 캘리브레이션 웨이퍼 및 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하는 다양한 동작 스테이지들 동안 반도체 프로세싱 툴의 개략도를 도시한다.
도 9는 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼 스테이션에서 구조체의 기준 지점의 위치를 결정하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 10은 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼 스테이션에서 2 개의 구조체들의 상대적인 포지셔닝을 결정하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 11은 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼 지지부의 중심 지점의 위치를 결정하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 12는 웨이퍼 지지부 상의 캘리브레이션 웨이퍼의 배치를 캘리브레이팅하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 13은 웨이퍼 지지부에 대한 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부에 대한 에지 링의 배치를 동시에 캘리브레이팅하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 14는 웨이퍼 배치의 반복성을 검증하기 위한 이러한 기법의 플로우차트를 도시한다.
도 15는 기점을 갖는 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝된 중심 쓰루-홀을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 도시한다.
도 16은 복수의 기점들을 갖는 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝된 복수의 쓰루-홀들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 도시한다.
본 명세서의 도면들은 일반적으로 축척대로 도시되지 않지만, 예를 들어, 이하에 논의된 바와 같이, 도면들의 다양한 양태들은 축척대로 도시될 수도 있다.
도입 및 맥락
통상적인 반도체 프로세싱 시스템들에서, 다양한 반도체 프로세싱 동작들 및/또는 웨이퍼-핸들링 동작들을 위한 준비시 웨이퍼들의 정확한 배치는 통상적으로 (1) 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터에 대해 또는 서로에 대해 반도체 웨이퍼들, 에지 링들, 및/또는 정전 척들 (electrostatic chucks; ESCs) 과 같은 웨이퍼 지지부들의 목표된 위치들을 웨이퍼-핸들링 로봇에 "학습키시고 (teach)", (2) 액티브 웨이퍼 센터링 (active wafer centering; AWC) 시스템을 "학습시키고", 그리고 (3) 웨이퍼 배치 반복성 검증을 수행하기 위해, 기술자 또는 다른 인간 감독의 개입을 필요로 하는 수동 또는 반자동 학습 프로세스 (teaching process) 를 통해 달성되고; 일단 웨이퍼-핸들링 로봇이 이러한 위치들을 학습하면, 예를 들어, 엔드 이펙터로 웨이퍼의 이송 동안 발생하는 웨이퍼와 엔드 이펙터 사이의 약간의 오정렬로 인해, 임의의 주어진 (given) 웨이퍼에 대한 이러한 위치로부터의 웨이퍼 배치 (placement) 의 모든 잠재적인 편차는 AWC의 사용을 통해 보정될 수도 있다. 이러한 수동 또는 반자동 학습 프로세스들은 구현하는데 시간 소모적이고 번거롭다.
이러한 학습 프로세스들은 통상적으로 반도체 프로세싱 툴 동작 동안 웨이퍼들이 픽킹되거나 (pick) 배치되는 다양한 위치들을 웨이퍼-핸들링 로봇으로 트레이닝하는 것으로 시작된다. 일반적으로 말하면, 웨이퍼-핸들링 로봇들은 처음에 이러한 위치 각각이 툴 내의 어디에 있는지에 대한 일반적인 감각을 갖도록 구성될 수도 있지만, 웨이퍼-핸들링 로봇들은 예를 들어, 상이한 어셈블리 허용 오차들 (tolerances) 또는 부품 허용 오차들을 수용하기 위해 설치되는 특정한 반도체 프로세싱 툴의 고유한 특성들에 동작을 적응시키기 위해 어느 정도의 맞춤화 (customization) 를 요구할 것이다. 이를 달성하기 위해, 웨이퍼-핸들링 로봇들은 웨이퍼-핸들링 로봇이 "학습될" 위치 각각에 대해, 웨이퍼-핸들링 로봇이 해당 위치에 대한 특정한 "이상적인" 조건들 하에 있는 포지션 또는 구성―예를 들어, 반도체 웨이퍼가 중심으로부터 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터 상의 기준 지점으로부터 (일반적으로 바람직하게 최소화되거나 0으로 감소될 수도 있는) 공지된 거리 내 그리고 또한 예를 들어, 해당 위치에서 웨이퍼 지지부의 중심으로부터 (또한 일반적으로 바람직하게 최소화되거나 0으로 감소될 수도 있는) 공지된 거리 내에 포지셔닝될 때 웨이퍼-핸들링 로봇이 있는 포지션 또는 구성―에 대응하는 포지션으로 가이드될 (guide) 수도 있는 학습 모드로 배치될 수도 있다.
통상적인 웨이퍼-핸들링 로봇 트레이닝시, 위치 각각에 대한 웨이퍼-핸들링 로봇의 "이상적인" 포지셔닝은 예를 들어, 기준 지점으로서 역할을 하는 (serve) 웨이퍼-핸들링 로봇 엔드 이펙터 상의 피처 그리고 타깃 위치에 대해 고정되는 또 다른 피처와 인터페이싱할 수도 있는 하나 이상의 픽스처들 (fixtures) 또는 다른 구조체들의 사용을 통해 달성될 수도 있다. 예를 들어, 일부 웨이퍼-핸들링 로봇 학습 시나리오들에서, 반도체 웨이퍼와 유사한 직경을 갖는 디스크는 예를 들어, 디스크의 중심을 통과하고 엔드 이펙터의 기준 피처, 예를 들어, 홀을 통과하는 샤프트 또는 핀을 사용하여 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터 상의 제자리에 고정될 수도 있다. 따라서, 디스크는 엔드 이펙터를 사용하여 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 이송될 (carry) 때 반도체 웨이퍼들이 센터링될 엔드 이펙터 상의 위치가 되도록 의도된 위치에 센터링된다 (centered). 엔드 이펙터/디스크가 이러한 핀들에 대고 가압되고 (urge against), 이에 따라 디스크 및 엔드 이펙터로 하여금 특정한 포지션, 예를 들어, 센터링된 포지션으로 가이드되게 할 때 디스크의 에지와 콘택트할 (contact) 수도 있는 웨이퍼 지지부의 피처들 내에 설치될 수도 있는 유사한 핀들이 있을 수도 있다. 이러한 웨이퍼-핸들링 이동 동안, 웨이퍼-핸들링 로봇은 웨이퍼-핸들링 로봇의 조인트들 (joints)/암 세그먼트들 (arm segments) 로 하여금 오퍼레이터에 의한 수동 조작을 통해 용이하게 이동되게 하는 무 전력 상태 (unpowered state) 에 놓일 수도 있다. 일단 웨이퍼-핸들링 로봇이 적절히 포지셔닝되면, 웨이퍼-핸들링 로봇 제어기는 목표된 포지션에 있을 때 웨이퍼-핸들링 로봇의 연관된 운동학적 상태를 결정하기 위해, 예를 들어, 웨이퍼-핸들링 로봇의 다양한 회전 조인트들의 상대적인 또는 절대적인 각도 변위의 측정 값들을 획득함으로써 웨이퍼-핸들링 로봇의 다양한 링크 포지션들의 측정 값들을 획득할 수도 있다. 일단 웨이퍼-핸들링 로봇이 이러한 포지셔닝 정보를 획득하고 이를 해당 위치와 연관시키면, 위치는 웨이퍼-핸들링 로봇에게 학습된 것으로 간주될 수도 있다.
일단 웨이퍼-핸들링 로봇이 웨이퍼들이 전달될 (또는 웨이퍼들이 회수될) 다양한 위치들을 학습하면, 웨이퍼-핸들링 로봇은 일 위치를 수반하는 미래의 웨이퍼 이송 동작들을 수행할 때 해당 위치에 대해 학습된 운동학적 상태로 들어가도록 제어될 수도 있다. 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터 상에 배치된 반도체 웨이퍼들이 엔드 이펙터의 기준 지점에 정확하게 센터링되도록 배치되면, 이들 동일한 반도체 웨이퍼들은 웨이퍼-핸들링 로봇이 해당 위치에 대해 학습된 운동학적 상태로 복귀된 후 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터에 의해 배치될 때 목적지 위치에서 적절하게 센터링될 것이다. 그러나, 다양한 이유들로 인해, 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터 상에 배치된 반도체 웨이퍼들은 엔드 이펙터의 기준 지점 상에 정확하게 센터링되지 않을 수도 있다. 이러한 오정렬들은 예를 들어, 수십 마이크로 미터의 스케일에서 상대적으로 사소한 것처럼 보일 수도 있지만, 이러한 미세한 오정렬조차도 웨이퍼 프로세싱 동작들에 유해할 수도 있다. 이러한 엔드 이펙터/웨이퍼 오정렬들의 보정을 허용하기 위한 AWC (active wafer centering) 시스템들의 사용은 산업계 내에서 일반적이 되었다.
통상적인 AWC 구성에서, 광학 AWC 센서들 및 광학 빔 이미터들은, 반도체 웨이퍼가 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 프로세싱 챔버 내로 통과될 때, 광학 빔 이미터들에 의해 방출된 광학 빔들 중 둘 이상을 통해 이동하도록 고정된 위치들에서 반도체 웨이퍼 프로세싱 챔버의 외부에 포지셔닝된다. AWC 센서들은 (광학 센서들 중 하나에 지향된 광학 빔의 폐색 (occlusion) 또는 재확립에 의해 입증된 바와 같이) 광학 빔 각각이 반도체 웨이퍼의 에지를 직면할 (encounter) 때를 검출할 수도 있다. AWC 시스템은 반도체 웨이퍼의 에지가 AWC 광학 센서들 중 하나를 트리거하는 순간 각각에서, 기준 지점, 예를 들어, 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터 상의 반도체 웨이퍼 상에 명목상 (nominal) 센터링되는 지점 (엔드 이펙터 상의 반도체 웨이퍼의 정확한 배치가 공지되지 않을 수도 있기 때문에, 이는 단지 추정되거나 목표된 중심 위치일 수도 있다) 에 대한 좌표 위치들을 규정하는 웨이퍼-핸들링 로봇의 센서들로부터 획득할 수도 있다. 원형 반도체 웨이퍼에 대해 그리고 적어도 2 개의 AWC 광학 빔 센서들을 사용하여, 발생되는 4 개 이상의 좌표들은 반도체 프로세싱 챔버에 대한 반도체 웨이퍼의 중심 지점 (AWC 센서 및 웨이퍼-핸들링 로봇 베이스는 모두 반도체 프로세싱 챔버에 대해 고정적으로 장착된다) 의 위치를 결정하기 충분하다 (그리고 3 개만큼 적은 좌표들이 사용될 수 있다). 일단 이러한 웨이퍼 중심 정보가 획득되면, 이는 미래의 웨이퍼 배치들을 위한 기준 위치로서 사용될 수도 있고 또는 보정을 필요로 할 수도 있는 현재 웨이퍼 포지션의 측정 값으로서 역할을 할 수도 있다.
예를 들어, AWC 시스템을 트레이닝하기 위해, 일종의 기준 웨이퍼는 목표된 목적지, 예를 들어 반도체 프로세싱 챔버의 페데스탈 상에 수동으로 센터링될 수도 있다. 이러한 수동 센터링은 예를 들어, 페데스탈에 대해 적절히 센터링되도록 기준 웨이퍼를 가이드하는 픽스처 또는 지그 (jig) 의 도움으로 수행될 수도 있다. 일단 기준 웨이퍼가 페데스탈 상에 충분히 센터링되는 것으로 간주되면, 웨이퍼-핸들링 로봇은 기준 웨이퍼를 회수하고 반도체 프로세싱 챔버로부터 제거하도록 제어될 수도 있다; 기준 웨이퍼가 반도체 프로세싱 챔버로부터 제거될 때, AWC 시스템은 기준 웨이퍼의 중심을 측정하고 결정하도록 사용될 수도 있다. 페데스탈 센터링된 위치로부터 AWC 시스템에 의해 결정된 중심 위치로 이동할 때 기준 웨이퍼에 의해 겪는 변위들을 기술하는 웨이퍼-핸들링 로봇으로부터의 정보와 결합된 이 정보는, 유사한 웨이퍼 페데스탈 센터링을 달성하도록 미래의 웨이퍼 배치들로 하여금 조정되게 한다. 예를 들어, 새로운 웨이퍼가 웨이퍼-핸들링 로봇 상에 배치되고 기준 웨이퍼와 동일한 방식으로 AWC 센서를 통과하면, 새로운 웨이퍼의 중심은 기준 웨이퍼의 이전에 결정된 중심 위치로부터 다소, 예를 들어, X 방향으로 0.5 ㎜ 그리고 Y 방향으로 0.25 ㎜ 오프셋되는 것을 알게 될 수도 있다. 이러한 변동을 보정하기 위해, 웨이퍼-핸들링 로봇은 새로운 웨이퍼를 배치할 때, 예를 들어, 페데스탈로부터 그리고 AWC 센서로 그리고 AWC 센서를 통해 기준 웨이퍼를 가져 오도록 사용된 변위의 역만큼 새로운 웨이퍼의 변위 전, 후, 또는 변위 동안 부가적으로 X 방향으로 -0.5 ㎜ 및 Y 방향으로 -0.25㎜만큼 새로운 웨이퍼를 이동시킴으로써, 보정 변위를 인가함으로써 새로운 웨이퍼를 페데스탈 상에 배치할 때 이러한 변위들을 처리하도록 (account for) 제어될 수도 있다.
AWC 시스템들을 사용하는 유사한 기법들 (techniques) 은 또한 웨이퍼 지지부들 상으로 에지 링들의 배치를 조정하기 위해 사용될 수도 있고, 예를 들어, 에지 링의 중심 지점은 AWC 시스템의 광학 빔들을 통과할 때 AWC, 및 이러한 에지 링 중심 지점과 예를 들어, 웨이퍼 또는 에지 링을 위한 "이상적인" 중심 배치로서 AWC 시스템에 의해 사용된 기준 위치 사이의 임의의 오프셋을 사용하여 결정될 수도 있다. AWC 시스템이 에지 링 배치와 함께 사용되는 구현 예들에서, 내측 에지 및 외측 에지 모두를 갖는 에지 링으로 인해 반도체 웨이퍼와의 교차점보다 많은 에지/광학 빔 교차점이 있을 수도 있다 (따라서, 반도체 웨이퍼가 광학 빔 센서들을 통과할 때와 같이, 에지 링이 단지 2 개 대신 AWC 광학 센서들을 통과할 때 광학 센서 각각에 의해 검출된 4 개의 에지/광학 빔 교차점들이 있을 수도 있다). 이러한 구현 예들에서, 에지/광학 빔 교차점들, 예를 들어, 에지 링의 외측 에지와 광학 빔들의 교차점들 중 일부로부터 발생하는 데이터는 무시될 수도 있고, 에지 링의 중심은 나머지 에지/광학 빔 교차점들, 예를 들어, 에지 링의 내측 에지와 광학 빔의 교차점들에 기초하여 결정될 수도 있다. 에지 링이 웨이퍼-핸들링 로봇 엔드 이펙터 상의 목표된 배치로부터 벗어나는 정도를 평가하기 위해 AWC 시스템에 의해 사용된 기준 지점은, 일부 구현 예들에서, 반도체 웨이퍼 AWC 보정을 위해 사용될 수도 있는 동일한 기준 지점, 즉, AWC 시스템을 사용하여 반도체 웨이퍼로부터 획득된 측정 값들에 기초하여 결정된 기준 지점일 수도 있다. 다른 구현 예들에서, 에지 링 AWC 보정을 위해 사용된 기준 포인트는 AWC 시스템을 사용하여 에지 링으로부터 획득된 측정 값들에 기초하여 획득될 수도 있고, 예를 들어, AWC 시스템은 미래 에지 링 배치를 위한 기준 지점을 획득하기 위해 에지 링으로 트레이닝될 수도 있다. 본 명세서에 논의된 배치 기법들, 뿐만 아니라 본 명세서에 논의된 AWC 트레이닝 및 보정 기법들은 일반적으로 반도체 웨이퍼 배치 동작들 및 에지 링 배치 동작들 모두의 맥락에서 적용 가능할 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
AWC 시스템들은 반도체 프로세싱 산업에서 널리 사용되고 통상적으로 우수한 웨이퍼-센터링 성능을 제공한다. 그러나, 트레이닝 프로세스는 노동 집약적이고, 상당한 시간을 차지할 수도 있고, 사용자 오류가 발생하기 쉽다. 이러한 트레이닝은 최초 반도체 프로세싱 툴 셋업의 일부로서 발생할 수도 있지만, 이러한 트레이닝은 툴의 수명에 걸쳐 주기적으로, 예를 들어 반도체 프로세싱 챔버, AWC 센서 및 웨이퍼-핸들링 로봇의 상대적인 위치들에 대해 임의의 조정들이 발생했을 때, 또는 웨이퍼 프로세싱 동작들이 페데스탈 상의 반도체 웨이퍼들의 배치가 중심을 벗어나 드리프트한 (drifted off-center) 것을 나타내는 불균일성들을 나타내기 시작하거나, 일반적으로 습식 세정을 포함하여 챔버 상에서 임의의 유지 보수가 수행되면, 반복되어야 할 수도 있다. 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 웨이퍼 또는 에지 링들을 웨이퍼 지지부들, 페데스탈들, 또는 다른 장비들 상에 배치하는 것에 대한 참조들은 또한 다양한 구현 예들에서, 웨이퍼 지지부 상에 웨이퍼 또는 에지 링의 간접적인 배치를 암시적으로 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 많은 반도체 프로세싱 머신들에서, 웨이퍼 지지부 내에 포지셔닝된 수직 병진 (vertically-translating) 리프트 핀들은 웨이퍼-핸들링 로봇 엔드 이펙터로부터 웨이퍼들을 리프팅하도록 사용될 수도 있고, 이어서 엔드 이펙터로 하여금 웨이퍼를 이동시키지 않고 웨이퍼 밑 (underneath) 으로부터 이동되게 한다. 이어서 리프트 핀들은 웨이퍼를 웨이퍼 지지부 상으로 하강시키도록 제어될 수도 있다. 웨이퍼 지지부로부터 웨이퍼 또는 다른 구조체를 제거하기 위해 동일한 프로세스가 반대로 반복될 수도 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "웨이퍼 지지부"는 (웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터 이외의) 반도체 프로세싱 툴 내에서 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 임의의 다양한 구조체들을 지칭할 수도 있다. 웨이퍼 지지부들은, 예를 들어, 페데스탈들, ESC들, 또는 반도체 프로세싱 챔버들 (또는 다른 챔버들) 내에 위치될 수도 있고 일반적으로 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 배면과 웨이퍼 지지부의 상단면 사이의 대면 (face-to-face) 콘택트를 통해 분산된 방식으로 반도체 웨이퍼와 콘택트하는 다른 일반적으로 원형 플랫폼-같은 구조체들, 뿐만 아니라 보다 제한적인 콘택트, 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 외주 (outer circumference) 를 따른 지점들에서 반도체 웨이퍼와만 콘택트할 수도 있는 아치형 지지 선반들 (ledges) 을 통해 반도체 웨이퍼를 지지할 수도 있는 구조체들을 포함할 수도 있다. 웨이퍼 지지부의 상단면은 또한 다양한 구성들, 예컨대 평면형 표면, 또는 웨이퍼와 콘택트하고 지지하는 원형 표면들을 갖는 마이크로-콘택트 영역들 또는 정사각형 표면들을 갖는 메사들과 같은 복수의 콘택트 영역들을 포함하는 비-평면형 표면을 가질 수도 있다.
웨이퍼 지지부들은 반도체 웨이퍼와 직접적으로 콘택트하는 컴포넌트들뿐만 아니라, 반도체 웨이퍼의 외주를 넘어 연장하는 컴포넌트들 또는 부분들, 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 외주를 넘어 연장할 수도 있는 페데스탈 또는 ESC의 환형 부분을 포함할 수도 있다. 웨이퍼 지지부들은, 일부 예들에서, 이에 의해 지지된 반도체 웨이퍼들의 이동, 예를 들어, 수직 이동 및/또는 회전 이동을 제공하도록 구비될 수도 있다. 웨이퍼 지지부들은 또한 일부 예들에서, 상기 논의된 것들과 같은 리프트 핀들, 또는 이러한 웨이퍼 지지부들의 나머지에 대해 상향으로 연장하게 될 수도 있는 다른 메커니즘들을 포함할 수도 있고, 이에 따라 나머지 웨이퍼 지지부들로부터 반도체 웨이퍼들을 리프팅한다. 일부 예들에서, 웨이퍼 지지부는 에지 링들과 같은 다양한 제거 가능한 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일부 웨이퍼 지지부들은 제거 가능한 에지 링, 예를 들어, 하나 이상의 제거 불가능한 에지 링들, 예를 들어, 반도체 프로세싱 툴의 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 제거될 수 있도록 설계되지 않은 에지 링들과 인터페이싱할 수도 있는 반도체 프로세싱 툴의 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 제거될 수 있도록 설계된 에지 링과 함께 사용되도록 구성될 수도 있다―본 개시의 목적들을 위해, 웨이퍼 지지부의 일부인 것으로 간주된 이러한 제거 불가능한 에지 링들은 물론 기술자에 의해 여전히 제거될 수도 있다.
본 개시는 무엇보다도, 반도체 프로세싱 툴을 위한 AWC 시스템 및/또는 웨이퍼-핸들링 로봇의 자동 학습을 제공하기 위해 AWC 시스템 (또는 유사한 장치) 및/또는 웨이퍼-핸들링 로봇과 함께 사용될 수도 있는, 자동 캘리브레이션 시스템, 예를 들어, 적응형 (adaptive) 포지셔닝 시스템을 고찰하고; 이러한 시스템은 학습이 발생하는 챔버들이 보통 (normal) 반도체 프로세싱 동작들 동안 시일링되는 만큼 시일링될 수도 있기 때문에, 진공 또는 대기압 하에서 웨이퍼-핸들링 로봇의 자동화된 학습을 위해 사용될 수도 있다. 이러한 자동 캘리브레이션 시스템은 또한 프로세스 요건들을 준수하기 위해, 필요에 따라 컴포넌트 또는 웨이퍼 배치의 다양한 양태들이 평가 되고 그리고/또는 수정되게 할 수도 있다.
자동 캘리브레이션 시스템은 또한 통상적으로 반도체 프로세싱 웨이퍼의 외경보다 약간만 큰 (또는 일부 경우들에서 보다 작은) 내경을 갖는 명목상 환형 구조체들인 에지 링들의 배치를 가이드하도록 사용될 수도 있고, 이에 따라 프로세싱 동안 반도체 웨이퍼의 직경을 효과적으로 "연장"한다. 에지 링들은 반도체 웨이퍼 자체보다는 (웨이퍼 균일성이 대체로 영향을 받지 않는) 에지 링의 외측 에지 상에서 발생하도록 웨이퍼 상의 프로세스 결과 균일성을 저하시킬 수도 있는 임의의 "에지 효과들"을 유발하는 효과를 갖는다.
본 명세서에 제공된 자동 캘리브레이션 시스템들은, 웨이퍼가 웨이퍼 지지부 상에 배치될 때 웨이퍼에 의해 달리 커버될 웨이퍼 지지부의 에지들 및 표면들 및/또는 에지 링과 같은, 캘리브레이션 웨이퍼 밑의 구조체들의 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 이미징 센서들에 가시성을 제공하는 복수의 컷아웃들 (cutouts) 을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼와 함께, 이미지들을 수집하도록 구성된 온보드 (on-board) 하향 대면 (downward-facing) 이미징 센서들을 갖는 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용한다. 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 하향 대면 이미징 센서들은 밑에 있는 구조체들 및 피처들의 이미지들을 캡처할 수 있지만, 이들 이미징 센서들은 통상적으로 시계 (field of view) 및 가시선 (line of sight) 에 의해 제한된다. 따라서, 이들은 일반적으로 또 다른 구조체 또는 피처를 방해하는 일 구조체를 통해 볼 수 없다. 예를 들어, 웨이퍼가 웨이퍼 지지부 상에 배치될 때, 웨이퍼는 웨이퍼 지지 영역의 일부 또는 전부 및 에지 링의 일부와 같은 다른 피처들을 커버할 수도 있고, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 이미징 센서들은 웨이퍼에 의해 커버된 피처들 및 구조체들의 이미지들을 보고 캡처할 수 없다.
추가의 예에서, 일부 웨이퍼 지지 영역들은 웨이퍼가 웨이퍼 지지 영역을 부분적으로 또는 완전히 커버하고 모호하게 할 수도 있도록 그 위에 배치된 웨이퍼의 외경보다 더 작은 외경을 갖고, 외경이 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 이미징 센서들에 가시적이게 (visible) 되는 것을 방해한다. 부가적으로, 선택 가능한 (optional) 에지 링들이 사용될 때, 에지 링들은 웨이퍼가 웨이퍼 지지 영역 상에 배치될 때 웨이퍼 지지 영역에 가깝게 포지셔닝되고 웨이퍼 밑에 포지셔닝되는 구조를 가질 수도 있다. 이 웨이퍼 지지 영역 및 에지 링 간격 때문에, 웨이퍼 지지 영역 상의 웨이퍼는 다시 부분적으로 또는 완전히 커버될 수도 있고 웨이퍼 밑에 있는 에지 링의 구조가 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 이미징 센서들에 가시적이게 되는 것을 방해할 수도 있다.
웨이퍼에 의한 이 방해는 도 1a 및 도 1b에 예시되고, 도 1a는 웨이퍼 지지 영역 및 에지 링의 평면도를 도시하고, 도 1b는 웨이퍼 및 도 1a의 웨이퍼 지지 영역 및 에지 링의 평면도를 도시한다. 도 1a에서 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 지지 영역 (102) 은 외측 에지 (104) 를 갖는 원형 영역을 갖고 에지 링 (106) 은 웨이퍼 지지 영역 (102) 둘레에 그리고 방사상으로 외측에 포지셔닝된다. 에지 링 (106) 의 내측 에지 (108) 는 또한 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 에 가깝게 포지셔닝된다. 일부 구현 예들에서, 에지 링 (106) 의 내측 에지 (108) 및 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 모두는 웨이퍼의 외측 에지보다 더 작을 수도 있다. 도 1b에 예시된 바와 같이, 에지 링 (106) 의 내측 에지 (108) 보다 더 큰 외측 에지 (112) 및 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 를 갖는 웨이퍼 (110) 가 웨이퍼 지지 영역 (102) 상에 배치될 때, 웨이퍼 (110) 는 내측 에지 (108) 및 외부 에지 (104) 는 상부로부터 가시적이지 않는다는 것을 나타내는 파선들로 도시된 내측 에지 (108) 및 외부 에지 (104) 에 의해 도시된 바와 같이, 상부로부터 가시적이 되는 것을 포함하여, 내측 에지 (108) 및 외부 에지 (104) 를 커버하고 적어도 부분적으로 가시적이 되는 것을 방해한다.
일부 실시 예들에 따라, 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지 근방 또는 둘레에 포지셔닝된 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼가 개시된다. 일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 예를 들어, 하나 이상의 컷아웃들, 2 개 이상의 컷아웃들, 또는 3 개 이상의 컷아웃들을 가질 수도 있다. 캘리브레이션 웨이퍼는 유리하게 이러한 컷아웃들이 없는 종래의 웨이퍼들에 의해 커버되고 보이지 않을 캘리브레이션 웨이퍼 아래의 다양한 구조체들의 가시성 및 가시선 뷰잉 (line-of-sight viewing) 을 제공한다. 이에 따라 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들은 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 하향 이미징 센서들로 하여금 웨이퍼 지지부, 캘리브레이션 웨이퍼, 및/또는 그렇지 않으면 웨이퍼 지지부 위에 배치된 캘리브레이션 웨이퍼에 의해 커버될 웨이퍼 지지부 상에 배치된 에지 링과 연관된 다양한 기점들 (fiducials) 의 이미지들을 동시에 캡처할 수 있게 한다. 이들 기점들은 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커들 또는 구조체들, 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지, 및 에지 링의 내측 에지를 포함한다. 용어가 본 명세서에 사용될 때, 기점들은 특정한 구조체들에 대해 일반적으로 고정된 것으로 가정되는 특징들을 지칭하고, 예를 들어, 컴포넌트의 원형 에지는 해당 구조체의 중심 지점의 기점으로서 역할을 할 수도 있다 (이러한 기점들은, 시간이 흐름에 따라, 예를 들어 웨이퍼 프로세싱 동작들로 인해 발생하는 부식 또는 증착으로 인한 사이즈 및/또는 형상의 변화들을 겪을 수도 있고; 형상 및/또는 사이즈의 이러한 점진적인 변화들은 본 개시의 맥락에서 이러한 기점들의 "고정된" 본질을 변화시키는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다). 본 명세서에 논의된 예들에서, 사용된 기점들은 반도체 웨이퍼의 외측 에지, 에지 링의 외측 및/또는 내측 에지들, 웨이퍼 지지부의 외측 에지 또는 웨이퍼 지지부의 피처의 에지, 웨이퍼 지지부의 표면 불연속성 (예를 들어, 웨이퍼 지지부의 상부 표면은 원형 보스 (boss) 로부터 하향으로 리세스된 환형 표면에 의해 둘러싸인 (surround) 원형 보스를 가질 수도 있고; 원형 보스와 환형 표면 사이의 전이는 이러한 표면 불연속성일 수도 있음) 와 같은 특징들, 또는 본 명세서에 논의된 기법들에 적합한 임의의 다른 특징이다.
캘리브레이션 웨이퍼들, 시스템들 및 기법들
본 개시의 양태들은 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼 및 캘리브레이션 웨이퍼의 기점들 및 컷아웃들 각각 내에서 가시적이고 그리고/또는 컷아웃들 각각에 인접한 다른 구조체들의 기점들을 동시에 캡처하도록 구성된 하향 대면 이미징 센서들을 갖는 자동 캘리브레이션 웨이퍼에 관한 것이다. 상기 주지된 바와 같이, 이들 다른 구조체들은 통상적으로 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지 및/또는 에지 링의 내측 에지와 같은 웨이퍼 지지부 상에 배치된 웨이퍼에 의해 커버될 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 용어 "캘리브레이션 웨이퍼"는 이하에 더 상세히 설명되고 예를 들어, 이하에 논의되는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 기술하도록 사용된다. 일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 예를 들어, 하나 이상의 컷아웃들, 2 개 이상의 컷아웃들, 또는 3 개 이상의 컷아웃들을 가질 수도 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "자동 캘리브레이션 웨이퍼"는 반도체 프로세싱 툴 성능과 관련된 다양한 파라미터들을 측정하고 데이터를 획득하도록 이러한 자동 캘리브레이션 웨이퍼들을 인에이블하는 센서들 및 다른 전자장치들을 구비하거나 "스마트한" 웨이퍼들을 지칭한다.
일반적으로 말하면, 자동 캘리브레이션 웨이퍼에 대해, 반도체 프로세싱 툴이 프로세싱하도록 구성된 웨이퍼 및/또는 에지 링과 유사한 사이즈 및 형상을 가질 수도 있어서, 일반적으로 프로세싱 동안 웨이퍼 핸들링 로봇이 반도체 웨이퍼들을 이송하는 것과 동일한 방식으로 자동 캘리브레이션 웨이퍼로 하여금 반도체 프로세싱 툴의 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 이송되게 한다. 따라서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼들이 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 이송될 수도 있는 반도체 프로세싱 툴의 통로들의 수직 간극 (clearance) 및 수평 간극보다 더 작은 최대 높이 및 직경을 갖도록 사이징될 수도 있다.
상기 주지된 바와 같이, ―센서들의 수 및 타입은 자동 캘리브레이션 웨이퍼에 의해 제공된 특정한 기능들에 따라 가변할 수도 있지만―자동 캘리브레이션 웨이퍼는 다양한 센서들을 포함할 수도 있다. 본 개시에 따른 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 본 명세서에 논의된 센서들/기능들 중 임의의 하나, 일부 또는 전부를 제공하도록 구성될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
자동 캘리브레이션 웨이퍼가 포함할 수도 있는 다양한 센서들에 더하여, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 또한 이들 센서들을 제어하고 이들 센서들로부터 데이터를 획득하고, 다른 컴포넌트들 (예컨대 반도체 프로세싱 툴의 제어기) 과 통신하고, 그리고/또는 센서들로부터 수집된 데이터를 저장 및/또는 조작하기 위한 다양한 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 따라서 이러한 자동 캘리브레이션 웨이퍼들은 반도체 프로세싱 툴의 제어기에 링크될 수도 있고, 반도체 프로세싱 툴 내로 도입될 수도 있고, 이어서 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 제어기 (또는 제어기들) 및 반도체 프로세싱 툴의 제어기 (또는 제어기들) 중 하나 또는 모두에 의해 유발된 액션들 (actions) 을 통해 반도체 프로세싱 툴에 의해 수행된 캘리브레이션 루틴 또는 배치 루틴의 다양한 페이즈들 동안 다양한 센싱 및 데이터 수집 동작들을 수행하게 된다. 이하에 보다 상세히 논의된 예들로부터 명백한 바와 같이, 이러한 캘리브레이션 루틴 또는 배치 루틴은 인간의 감독이 거의 없거나 전혀 없이 반도체 프로세싱 툴에 의해 수행될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 반도체 웨이퍼와 유사한 전체 형상, 예를 들어, 일반적으로 원형 형상을 갖는 기판을 가질 수도 있지만, 일부 예들에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 상이하게 성형될 (shape) 수도 있다는 것이 인식될 것이다―예를 들어, 센서들 또는 다른 컴포넌트들을 지지하는데 사용되지 않거나, 예를 들어, 엔드 이펙터 상의 콘택트 패드들 또는 페데스탈의 리프트 핀들과 콘택트하지 않는 기판의 부분들은 생략될 수도 있고, 이는 자동 캘리브레이션 웨이퍼에 개구부들 또는 노치들을 발생시킬 수도 있다. 더욱이, 일부 구현 예들에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 예를 들어, 대응하는 반도체 웨이퍼의 명목상 외경을 넘는 위치에서 센서를 지지하기 위해, 그렇지 않으면 명목상 원형 외부 에지를 따라 반도부들 (peninsulas) 또는 다른 돌출부들을 가질 수도 있다. 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 또한 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 배향 (orientation) 을 식별하기 위한 메커니즘을 제공하기 위해 외부 경계를 따라 하나 이상의 인덱싱 피처들, 예를 들어, 편평한 에지, 노치, 등을 포함할 수도 있다. 반도체 웨이퍼 또는 에지 링이 통상적으로 이송되거나 포지셔닝되는 방식과 유사한 방식으로 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 반도체 프로세싱 툴 내에서 이송되거나 포지셔닝될 때 반도체 웨이퍼 또는 에지 링의 중심이 포지셔닝되는 포지션과 동일한 포지션에 포지셔닝되도록 의도되는 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 지점을 지칭하는 것으로 이해될, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 "중심"에 대한 참조가 본 명세서에서 이루어질 수도 있다. 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심이 기판의 기하학적 중심 및/또는 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 질량 중심과 일치할 수도 있지만, 이러한 정렬은 필수적인 조건이 아니라는 것이 이해될 것이다.
상기 주지된 바와 같이, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심으로부터 방사상 오프셋들에서 다양한 포지션들에 위치된 복수의 하향 대면 (downward-facing) 이미징 센서들, 예를 들어, CCD (charge-coupled device) 센서들 또는 CMOS (complementary metal oxide semiconductor) 센서들을 가질 수도 있다. 이러한 오프셋들은 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 예를 들어, 반도체 프로세싱 툴의 웨이퍼 지지부 상에 배치된 반도체 웨이퍼 위에 포지셔닝될 때, 이미징 센서 각각이 반도체 웨이퍼의 에지의 일부, 뿐만 아니라 웨이퍼 지지부의 일부를 캡처하기에 충분히 넓은 시계 (field of view) 를 갖도록 선택될 수도 있다. 반도체 프로세싱 툴이 통상적으로 웨이퍼 프로세싱 동작들 동안 에지 링을 사용한다면, 이미징 센서들은 이미징 센서 시계가 (웨이퍼 지지부에 배치될 때) 에지 링의 일부를 또한 캡처하기에 충분히 넓도록 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심으로부터 방사상으로 오프셋될 수도 있다.
자동 캘리브레이션 웨이퍼의 일부 구현 예들에서, 하향 대면 이미징 센서들은 반도체 프로세싱 툴이 프로세싱하도록 구성되는 반도체 웨이퍼들과 명목상 동일한 사이즈, 예를 들어, ± 10 ％ 또는 ± 20 ％ 이내의 직경을 갖는 원을 따라 배치될 수도 있다. 또 다른 구현 예들에서, 하향 대면 이미징 센서들은 반도체 프로세싱 툴이 프로세싱하도록 구성된 반도체 웨이퍼들의 직경과 반도체 프로세싱 툴이 사용하도록 구성된 에지 링의 직경 사이의 직경을 갖는 원을 따라 배치될 수도 있다. 일부 이러한 구현 예들에서, 하향 대면 이미징 센서들은 에지 링의 명목상 외경 및 에지 링의 명목상 내경 또는 반도체 웨이퍼의 명목상 외경의 평균, 또는 예를 들어, 평균의 ± 10 ％ 이내인 직경을 따라 포지셔닝될 수도 있다. 이러한 포지셔닝은, 예를 들어 하향 대면 이미징 센서들로 하여금 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 일반적으로 웨이퍼 지지부 위에 센터링된 위치에 포지셔닝될 때 (그리고 반도체 웨이퍼 및/또는 에지 링이 웨이퍼 지지부 상에 센터링될 때) 이들의 시계 내의 웨이퍼 지지부의 외측 에지 (또는 웨이퍼 지지부, 예를 들어, ESC 상의 피처의 에지), 에지 링의 외측 에지 및/또는 내측 에지, 및 반도체 웨이퍼의 외측 에지를 동시에 캡처할 수 있게 할 수도 있다.
상기 제공된 바와 같이, 이러한 이미징 센서 배치는 자동 캘리브레이션 웨이퍼로 하여금 웨이퍼 지지부, 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 지지부 상에 배치된 에지 링과 연관된 다양한 기점들의 이미지들을 동시에 획득하게 한다.
반도체 웨이퍼, 에지 링, 또는 다른 구조체에 대해 주어진 기점들의 세트의 획득된 이미지들은 나중에 이들 기점들과 연관된 2 개의 구조체들 상의 기준 지점들 사이의 오프셋 (또는 오프셋들) 을 결정하도록 분석될 수도 있다. 예를 들어, 사용된 기점들이 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커들, 예컨대 라인들 또는 형상들 및 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내에서 보이는 웨이퍼 지지부의 외측 원형 에지들이라면, 캘리브레이션 웨이퍼의 기점들과 웨이퍼 지지 영역의 외측 원형 에지 사이의 방사상 갭들의 상대적인 사이즈들은 캘리브레이션 웨이퍼의 중심이 웨이퍼 지지 영역의 중심으로부터 오프셋되는 정도의 추정치를 생성하도록 결정되고 사용될 수도 있다. 일반적으로, 적어도 3 개의 이미징 센서들로부터의 이미지들이 이러한 결정을 내리기 위해 사용되어야 한다 (유사한 기법들은 단지 2 개의 이미징 센서들로부터의 이미지들로 실시될 수도 있지만, 일반적으로 사용된 기점들의 상대적인 사이즈들에 대한 가정들이 정확하게 이루어지 않을 것이다). 일부 예들에서, 일부 기점들은 항상 보이지 않을 수도 있고, 이 경우 중간 기점들이 필요할 수도 있다.
또 다른 예에서, 사용된 기점들이 웨이퍼 지지 영역의 외측 원형 에지 및 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내에서 모두 가시적인 에지 링의 내측 에지라면, 웨이퍼 지지 영역 및 에지 링의 기점들 사이의 방사상 갭들의 상대적인 사이즈들은 에지 링의 중심이 웨이퍼 지지 영역의 중심으로부터 오프셋되는 정도의 추정치를 생성하도록 결정되고 사용될 수도 있다.
또한, 복수의 컷아웃들은 캘리브레이션 웨이퍼 및 이의 기점들, 웨이퍼 지지부의 기점들, 예를 들어, 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지, 및 에지 링의 기점들, 예를 들어, 에지 링의 내측 에지의 동시 이미징을 가능하게 한다. 이 동시 이미징은 또한 웨이퍼 지지부에 대한 캘리브레이션 웨이퍼의 상대적인 오프셋 및 웨이퍼 지지부에 대한 에지 링의 상대적인 오프셋의 동시적이고 직접적인 결정들을 허용한다. 이들 동시 이미징 및 결정들은 유리하게 중간 또는 "프록시" 기점들의 사용 없이 그리고 그 밑의 구조체들을 보기 위해 캘리브레이션 웨이퍼를 제거하지 않고 이루어질 수도 있다.
2 개의 구조체들에 대한 기점들이 자동 캘리브레이션 웨이퍼에 의해 이미징되고 2 개의 구조체들 사이의 오프셋이 결정되면, 오프셋은 반도체 프로세싱 툴의 적절한 동작을 위해 허용 가능한 것으로 간주되는 구조체들 사이의 최대 오프셋을 나타낼 수도 있는, 문턱 값 오프셋과 비교될 수 있다. 오프셋이 문턱 값 오프셋을 초과하면, 반도체 프로세싱 툴은 보정 조치가 취해지게 할 수도 있다.
이제 캘리브레이션 웨이퍼의 다양한 양태들이 논의될 것이다. 도 2a는 일부 실시 예들에 따른 캘리브레이션 웨이퍼의 평면도를 도시한다. 도 2a에서, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 는 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 를 따라 배치된 (arrange) 복수의 컷아웃들 (216A, 216B, 및 216C) 을 갖는다; 컷아웃 (216A) 은 점선 원으로 에워싸인 (encircle) 반면, 다른 컷아웃들 (216B 및 216C) 은 각각의 중심에 지표들 (indicators) 을 갖는다. 일부 구현 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 는 명목상 원형일 수도 있고 외측 에지 (218) 는 프로세스 웨이퍼와 동일하거나 실질적으로 동일한, 예를 들어, ± 5 ％ 이내의 명목상 직경을 가질 수도 있다. 일부 이러한 구현 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 는 200 ㎜ ± 1 ㎜, 300 ㎜ ± 1 ㎜, 또는 450 ㎜ ± 1 ㎜인 직경을 가질 수도 있다. 본 명세서에 주지된 바와 같이, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 는 3 개의 컷아웃들을 포함하지만, 캘리브레이션 웨이퍼의 일부 구현 예들은 하나의 컷아웃, 2 개의 컷아웃들, 3 개의 컷아웃들, 또는 더 많은 컷아웃들을 가질 수도 있다. 일부 이러한 구현 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼의 에지에 단 하나의 컷아웃을 가질 수도 있고 이 컷아웃은 노치 또는 정렬 노치와 동일한 피처로 간주되지 않는다.
컷아웃 (216A 내지 216C) 각각은 하나 이상의 에지들에 의해 규정될 수도 있고 하나 이상의 에지들은 컷아웃의 형상을 규정할 수도 있다. 도 2a에서 알 수 있는 바와 같이, 컷아웃 (216A 내지 216C) 각각은 일반적으로 직사각형 형상을 갖는다. 도 2a의 캘리브레이션 웨이퍼의 일 컷아웃의 확대도를 도시하는 도 2b에서, 컷아웃 (216A) 은 음영으로 강조되고 2 개의 라운딩된 (rounded) 코너들을 갖는 일반적으로 직사각형 형상을 갖는다. 일부 실시 예들에서, 2 개의 라운딩된 코너들은 대신 챔퍼링된 코너들일 수도 있다. 이 컷아웃 (216A) 은 3 개의 선형 에지들 (217A 내지 217C) 및 2 개의 커브된 에지들 (219A 및 219B) 에 의해 규정되거나 갖는 것으로 간주될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 컷아웃 형상은 상이할 수도 있고 정사각형, 라운딩된 코너들을 갖는 정사각형, 직사각형, 라운딩된 코너들을 갖는 직사각형, V-형상, 원형, 반원형, 삼각형, 라운딩된 코너들을 갖는 삼각형, 오브라운드 (obround) 형상, 타원형, 육각형, 오각형, 팔각형, 선형 섹션 및 비-선형 섹션을 갖는 형상, 또는 복수의 선형 섹션들을 갖는 형상일 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 컷아웃들은 제거될 캘리브레이션 웨이퍼의 에지를 포함할 수도 있는 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 로부터 제거된 재료의 부분으로 간주될 수도 있다. 일부 예들에서, 컷아웃은 캘리브레이션 웨이퍼 에지를 온전히 남기는 캘리브레이션 웨이퍼를 통한 홀, 즉, 쓰루-홀일 수도 있다. 예를 들어, 쓰루-홀 컷아웃은 에지와 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 사이에 재료를 가질 수도 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 컷아웃 (216A 내지 216C) 각각에서 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 에지는 남아 있는 에지 (218) 가 온전한 동안 제거된다.
도 2a에 더 예시된 바와 같이, 컷아웃 (216A 내지 216C) 각각은 또한 컷아웃의 길이로 간주될 수도 있는 방사상 거리 RD1만큼 외측 에지 (218) 로부터 중심 축 (220) 을 향해 방사상 내향으로 연장한다. 이 방사상 거리는 외측 에지 (218) 에 의해 규정되고, 외측 에지 (218) 와 공-방사상인 (co-radial) 기준 원으로부터 측정될 수도 있다. 컷아웃들은 또한 방사상 거리 RD1에 수직인 접선 폭으로 간주될 수도 있는 폭 (226) 을 가질 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 방사상 거리 RD1은 적어도 2 ㎜일 수도 있고 폭 (226) 은 적어도 2 ㎜일 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 방사상 거리 RD1은 약 10 ㎜ 이하일 수도 있고 그리고/또는 폭 (226) 은 약 10 ㎜ 이하일 수도 있다. 상기와 유사하게, 일부 실시 예들에서, 폭 (226) 은 이미징 센서의, 예를 들어, 카메라의 시계의 함수일 수도 있다. 일부 예들에서, 이미징 센서의 시계는 컷아웃의 방사상 거리 RD1 (예를 들어, 컷아웃 형상의 길이) 및/또는 폭 (226) 을 약 20 ㎜, 약 15 ㎜, 약 12 ㎜, 약 10 ㎜, 또는 약 5 ㎜ 이하, 또는 예를 들어, 시계의 약 50 ％, 약 40 ％, 약 30 ％, 또는 약 20 ％ 이하로 제한할 수도 있다.
컷아웃들 (216A 내지 216C) 은 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 원주 또는 외측 에지 (218) 를 따라 포지셔닝될 수도 있고 일부 공지된 양, 예를 들어, 이 예에서 120 ° 이격될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 컷아웃들 (216A 내지 216C) 은 또한 서로 동일하게 또는 실질적으로 동일하게 (예를 들어, 동일한 간격으로부터 약 ± 10 ％ 편차 없이) 이격될 수도 있다. 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 하향 대면 제 1 이미징 센서들은 컷아웃들 (216A 내지 216C) 각각의 적어도 일부가 점선 박스 (224) 로 나타낸 제 1 이미징 센서들의 시계 (224) 내에 있도록 포지셔닝되게 될 수도 있다.
캘리브레이션 웨이퍼 (214) 는 또한 컷아웃의 에지에 인접한 것을 포함하여, 컷아웃 (216A 내지 216C) 각각에 인접하게 포지셔닝될 수도 있는 기점 마커들 (222A 내지 222C) 및 기점 마커들 (223A 내지 223C) 과 같은 기점 마커들의 하나 이상의 세트들을 포함할 수도 있다. 기점 마커들 (222A 내지 222C 및 223A 내지 223C) 은 또한 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 원주 또는 외측 에지 (218) 를 따라 포지셔닝될 수도 있고 공지된 양만큼 이격될 수도 있고, 또한 기점 마커들 (222A 내지 222C 및 223A 내지 223C) 각각의 적어도 일부가 제 1 이미징 센서들의 시계 (224) 내에 있도록 포지셔닝될 수도 있다. 이 예에서, 기점 마커들 (222A 내지 222C 및/또는 223A 내지 223C) 은 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 원주에 대해 120 °와 같은 공지된 거리만큼 이격된다.
기점 마커들 (222A 내지 222C) 은 또한 C-형상과 같은 공지의 형상들 및 사이즈들을 가질 수도 있고, 기점 마커들 (223A 내지 223C) 은 이미지 데이터에서 식별될 수도 있고 이미지 각각에서 지향성 벡터를 확립하는데 사용될 수도 있는 방사상 라인들일 수도 있다. 예를 들어, 기점 마커 (222A) 가, 예를 들어 3 개의 2 ㎜ 길이의 선형 섹션들을 갖는 공지의 사이즈 및 형상이면, 공지된 정보는 이미징된 피처들의 스케일을 결정하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 메이커와 웨이퍼 지지부의 기점 사이의 갭이 동일한 이미지에서 3 개의 2 ㎜ 선형 섹션들을 갖는 기점 마커의 에지의 사이즈의 0.34 배인 사이즈를 갖는다면, 갭의 사이즈는 0.34*2 ㎜ = 0.68 ㎜로 결정될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 이러한 계산들은, 예를 들어, 머신 비전 또는 광학적 이미지 보정 기법들을 사용하여, (예를 들어, 체커 보드 패턴을 사용하여) 렌즈 효과들로 인한 이미지들의 왜곡을 처리할 수도 있고, 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼와 연관된 캘리브레이션 데이터를 사용하여 이러한 왜곡을 보정할 수도 있다.
캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 기점 마커들은 도 2b에 더 예시된다; 여기서 컷아웃 (216A) 의 기점 마커들 (222A 및 223A) 이 더 명확하게 보인다. 기점 마커 (222A) 는 컷아웃 (216A) 의 에지 또는 주변부 (perimeter) 의 적어도 일부 둘레로 연장하고, 도시된 바와 같이, 실질적으로 모든 컷아웃 (216A) 둘레로 연장한다. 이 기점 마커 (222A) 는 또한 컷아웃 (216A) 의 에지에 인접한 것으로 간주될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 기점 마커 (222A) 는 각각 컷아웃 (216A) 의 에지의 적어도 일부를 따라 연장하는 3 개의 선형 섹션들을 갖는다. 예를 들어, 기점 마커 (222A) 의 최좌측 선형 섹션 (231A) 은 에지 (217A) 및 에지 (219A) 의 적어도 일부를 따라 연장하는 한편, 기점 마커 (222A) 의 수평 또는 하단 섹션 (231B) 은 에지 (219A, 217B, 및 219B) 의 적어도 일부를 따라 연장하고, 기점 마커 (222A) 의 최우측 선형 섹션 (231C) 은 에지 (217C) 및 에지 (219B) 의 적어도 일부를 따라 연장한다.
일부 구현 예들에서, 기점 마커는 인접한 컷아웃과 실질적으로 유사한 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 2b에서, 컷아웃의 에지들은 C-형상을 형성하도록 고려될 수도 있고 기점 마커 (222A) 는 또한 실질적으로 유사한, 예를 들어, 약 20 ％ 이내의 C-형상을 갖는 것으로 보인다. 일부 다른 구현 예들에서, 기점 마커는 L-형상, 반원형 형상, 부분적으로 오브라운드 형상, 선형 형상, 복수의 라인들, 비-선형 형상, 또는 하나 이상의 선형 섹션들 및 하나 이상의 비-선형 섹션들과 같은 다른 형상들의 형태를 가질 수도 있다.
기점 마커 (222A) 는 또한 예를 들어 약 0.01 ㎜ 내지 약 1 ㎜, 약 0.01 ㎜ 내지 약 2 ㎜, 약 0.01 ㎜ 내지 약 3 ㎜, 또는 약 0.01 ㎜ 내지 약 4 ㎜와 같은 공지된 두께 또는 폭을 가질 수도 있다. 이 두께 또는 폭은 예를 들어, 도 2b에서 C-형상을 규정하는 라인의 폭과 같은, 형상을 규정하는 라인의 두께로 간주될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 기점 마커의 폭은 이미징 센서의, 예를 들어, 카메라의 시계의 함수일 수도 있다. 일부 예들에서, 이미징 센서의 시계는 기점 마커의 폭을, 예를 들어 약 1 ㎜ 이하, 약 2 ㎜ 이하, 약 3 ㎜ 이하, 또는 약 5 ㎜ 이하, 또는 예를 들어, 시계의 약 40 ％, 약 30 ％, 또는 약 20 ％ 이하로 제한할 수도 있다. 상기 주지된 바와 같이, 컷아웃 각각은 컷아웃 각각에 인접한 적어도 하나의 기점 마커를 가질 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 이 인접성은 컷아웃의 에지들 중 하나로부터의 거리로서 정량화될 (quantify) 수도 있다; 일부 예들에서, 컷아웃의 명목상 중심으로부터 방사상 거리로 간주될 수도 있다. 도 2b에서, 이 거리 (228) 가 식별되고 일부 실시 예들에서, 이 거리는 약 5 ㎜ 이하, 약 4 ㎜ 이하, 약 3 ㎜ 이하, 약 2 ㎜ 이하, 약 1 ㎜ 이하, 또는 약 0.5 ㎜ 이하일 수도 있다.
도 2a를 다시 참조하면, 컷아웃 (216A 내지 216C) 각각은 또한 선형 형상, 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 중심 (220) 과 교차하거나 실질적으로 교차하는 (예를 들어, 약 5 ％ 또는 약 1 ％ 이내) 축을 따라 배향되는 라인을 갖는 기점 마커 (223A 내지 223C) 를 포함할 수도 있다. 이 선형 기점 마커 (223A 내지 223C) 는 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 이미징 센서들 각각에 의해 캡처된 이미지 각각의 방향성 또는 배향을 확립하도록 사용될 수도 있다. 이 라인은 3 개의 이미지들 각각을 단일 좌표계로 변환하도록 사용될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 복수의 원들, 복수의 삼각형들, 복수의 정사각형들, 복수의 직사각형들, 복수의 다이아몬드들, 서로 콘택트하는 적어도 2 개의 정사각형들을 갖는 복수의 정사각형들, 체커 보드, 또는 이들의 조합과 같은 복수의 형상들을 갖는 패턴을 형성하는 부가적인 기점 마커들을 가질 수도 있다. 도 2c 내지 도 2e는 다양한 패턴들을 형성하는 기점 마커들을 갖는 도 2b의 캘리브레이션 웨이퍼 컷아웃의 예시적인 확대된 섹션들을 도시한다. 이들 기점 마커들은 이미 논의된 기점 마커들에 부가하여, 또는 대안적으로 사용될 수도 있다; 당업자에게 공지된 바와 같이, 이들 기점 마커들 및 대응하는 패턴들은 캘리브레이션 웨이퍼, 컷아웃, 및/또는 다른 기점 마커들의 포지션 및 배향을 결정하기 위한 컴퓨터 비전 포즈 동작 (computer vision pose operation) 에 사용된다.
도 2c에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 컷아웃 (216) 및 기점 마커 (223) 에 인접한 패턴을 형성하는 복수의 정사각형들, 도시된 바와 같이 4 개의 정사각형들 (225A 내지 225D) 을 갖는다. 여기서, 정사각형들 (225A 및 225B) 의 코너들은 서로 콘택트하고 있고 그리고 정사각형들 (225C 및 225D) 의 코너들은 또한 서로 접촉하고 이는 더 정밀하고 정확한 결정을 가능하게 한다. 도 2d에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 컷아웃 (216) 및 기점 마커 (223) 에 인접한 패턴을 형성하는 복수의 삼각형들, 도시된 바와 같이 4 개의 삼각형들 (227A 내지 227D) 을 갖는다. 여기서, 삼각형들 (227A 및 227B) 의 코너들은 서로 콘택트하고 있고 삼각형들 (227C 및 227D) 의 코너들은 또한 서로 접촉하고 있다. 도 2e에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 컷아웃 (216) 및 기점 마커 (223) 에 인접하고, 도 2c 및 도 2d의 기점 마커들과 상이한 포지션들에 패턴을 형성하는 도시된 바와 같이, 복수의 원들, 4 개의 원들 (229A 내지 229D) 을 갖는다.
캘리브레이션 웨이퍼는 유리하게 이하에 기술된 기법들에서 사용을 가능하게 하는 다양한 속성들을 가질 수도 있다. 이는 캘리브레이션 웨이퍼의 이미징 및 후속하는 이미지 프로세싱을 가능하게 하거나 개선하는 속성들 및 특징들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 일부 구현 예들은 캘리브레이션 웨이퍼, 웨이퍼 지지부, 및 (존재한다면) 에지 링을 포함하여, 웨이퍼 밑의 구조체들을 조사하는 광원들을 포함한다. 따라서, 캘리브레이션 웨이퍼의 상단 표면의 반사도는 자동 캘리브레이션 웨이퍼에 의해 취해진 이미지들 및 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점들의 측정 값들의 결과적인 품질 및 정확도에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼의 상단 표면이 매우 폴리싱되면 (예를 들어, 반짝임 (shinny)), 캘리브레이션 웨이퍼로부터 이미징 센서들로 반사되는 광의 양은 허용할 수 없는 (unacceptable) 양의 왜곡을 유발할 수 있고, 이는 아마도 피처들의 부정확한 측정들로 이어질 것이다. 일 예는 매우 밝은 반사가 기점 마커들 및 컷아웃 에지들과 같은 캘리브레이션 웨이퍼의 기점들과 웨이퍼 지지부 사이에 불충분한 콘트라스트를 유발할 수도 있다는 것이다. 따라서, 캘리브레이션 웨이퍼의 일부 구현 예들은 표면 반사율을 감소시키도록 랩핑되는 (lap) 상단 표면을 갖는다. 이 랩핑은 매트 피니시를 갖는 캘리브레이션 웨이퍼의 상단 표면을 발생시킬 수도 있다. 일부 이러한 구현 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼의 하단 표면은 예를 들어 폴리싱된 실리콘을 포함하는 폴리싱된 표면일 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 또한 실리콘과 같은 프로세스 웨이퍼에 근접하는 재료로 구성될 수도 있다. 베어 폴리싱된 실리콘 (bare polished silicon) 이 엔드 이펙터와 프로세스 웨이퍼의 콘택트뿐만 아니라 열 팽창 및 다른 재료 특성들을 모방하는데 유리하지만, 상기 언급된 바와 같이, 일부 구현 예들에서, 폴리싱된 실리콘을 사용하는 것은 너무 반사적일 것이다. 따라서, 본 개시의 캘리브레이션 웨이퍼의 일부 구현 예들은 예를 들어, 마이크로미터 정도의 제 1 표면 거칠기에 랩핑되는 상단 표면, 및 예를 들어, 수 옹스트롬 정도의 제 2 표면 거칠기로 폴리싱되는 하단 표면을 갖는 실리콘으로 구성된다. 일부 실시 예들에서, 더 낮은 고유의 반사율을 갖는 비-실리콘 재료들, 예를 들어, 세라믹들이 사용될 수도 있다. 그러나, 일부 비-실리콘 재료들은 특징 측정을 위한 상세한 이미지들을 생성하기 위해 기점 마커들에 대해 충분한 콘트라스트를 생성하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 세라믹 캘리브레이션 웨이퍼들에 레이저 마킹되거나, 에칭되거나, 달리 적용된 기점 마커들은 캡처된 이미지들에서 충분히 가시적이지 않을 수도 있다.
일부 다른 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼가 티타늄, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 다른 재료들, 및/또는 탄소 섬유와 같은 합성 재료로 구성되는 것이 유리할 수도 있다.
캘리브레이션 웨이퍼는 또한 프로세스 웨이퍼와 거의 동일한 명목상 외경 및 두께를 갖는다. 캘리브레이션 웨이퍼의 형상, 사이즈, 및/또는 재료가 프로세스 웨이퍼와 더 유사할수록, 웨이퍼들의 더 정확한 측정 및 프로세싱을 제공하는 프로세스 웨이퍼에 대한 성능이 더 정확하다. 또한, 캘리브레이션 웨이퍼는 보통 웨이퍼들을 핸들링하도록 구성된 기존의 하드웨어에 의해 핸들링될 수 있고, 이에 따라 이 캘리브레이션 웨이퍼를 핸들링하기 위해 특별한 하드웨어, 간극들의 재적격들 (requalifications), 슬릿 밸브 폭들, 로봇들의 운동 (motion) 경로들, 등을 필요로 하지 않는다. 이는 200 ㎜ ± 1 ㎜, 300 ㎜ ± 1 ㎜, 또는 450 ㎜ ± 1 ㎜의 명목상 외경, 및 약 0.5 ㎜ 내지 약 1.5 ㎜의 명목상 두께를 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 포함할 수도 있다.
다양한 기법들이 2 개의 구조체들 사이의 중심-대-중심 오프셋을 결정하도록 사용될 수도 있지만, 이러한 오프셋을 결정하기 위한 예시적인 기법이 도 3 a 내지 도 3d의 맥락에서 제공된다. 이하에 더 상세히 설명된 바와 같이, 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점과 웨이퍼 지지부의 중심 지점 사이의 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 오프셋은 웨이퍼 지지부와 캘리브레이션 웨이퍼의 기점들 사이의 갭 사이즈들에 기초할 수도 있다. 도 3a는 웨이퍼 지지 영역에 대해 배치된 도 2a의 캘리브레이션 웨이퍼를 도시한다. 여기서, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 는 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 보다 더 작은 직경을 갖는 외측 에지 (104) 를 갖는 웨이퍼 지지 영역 (102) 상에 포지셔닝된다. 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 는 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 의 부분들을 포함하는, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 부분들이 가시적이고 실선으로 도시된 컷아웃들 (216A 내지 216C) 을 제외하고 웨이퍼 지지 영역 (102) 을 커버한다; 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 에 의해 커버되고 가시적이지 않은 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 의 섹션들은 파선들로 도시된다.
캘리브레이션 웨이퍼 (214) 및 웨이퍼 지지 영역 (102) 은, 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 중심들 (십자선으로 도시됨) 과 웨이퍼 지지 영역 (102) 사이의 오정렬 및 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 와 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 기점들 사이의 갭들을 포함하여, 더 쉽게 볼 수 있도록 도 3a에서 축척대로 도시되지 않았다. 상기 설명되고 도 3a에 도시된 바와 같이, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 는 컷아웃 (216A 내지 216C) 각각에 인접하게 포지셔닝된 기점 마커들의 세트 (222A 내지 222C) 를 포함한다.
이러한 기법에서, 다양한 인자들에 대해 특정한 가정들이 이루어질 수도 있다―예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼의 직경은 원형으로 가정될 수도 있고, 참이면 중심을 벗어난 정도 (off-centeredness) 를 결정하기 위해 에지를 따라 편차들을 측정하기 위해 필요한 정보를 제공할 수도 있다; 대안적인 예에 대해 동일하게, 캘리브레이션 웨이퍼의 직경은 공지된 양, 예를 들어, 300 ㎜로 가정될 수도 있고, 그리고/또는 웨이퍼 지지 영역의 직경은 또한 공지된 양, 예를 들어, 275 ㎜인 것으로 가정될 수도 있다. 따라서, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 중심 지점으로부터 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 로의 반경은 컷아웃들 (216A 내지 216C) 을 제외하고 일정한 것으로 가정될 수도 있다. 또한, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 중심 지점으로부터 외측 에지 (104) 까지의 반경은 또한 일정한 것으로 가정될 수도 있다. 또한 상기 주지된 바와 같이, 컷아웃들 (216A 내지 216C) 은 제 1 이미징 센서들의 시계 내에 있도록 포지셔닝된다.
캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 중심이 또한 웨이퍼 지지 영역 (102) 과 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 사이의 중심-대-중심 오프셋이 결정되는 좌표계의 원점으로서 역할을 한다고 가정하면, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 중심 위치를 구하는 것은 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 (웨이퍼 지지 영역 (102) 의 기점으로 간주될 수도 있는) 외측 에지 (104) 를 따른 3 개의 지점들의 위치를 결정하고, 이어서 이들 3 개의 지점들에 의해 규정된 원의 중심 위치를 결정함으로써 이루어질 수도 있다. 일단 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 좌표계에서 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 중심 위치가 공지되면, 이들 2 개의 컴포넌트들 사이의 중심-대-중심 오프셋을 추출하는 것은 간단한 프로세스이다. 이 중심-대-중심 오프셋은 이어서 웨이퍼 지지 영역 (102) 에 대해 더 센터링된 위치에 캘리브레이션 웨이퍼 (및 미래의 프로세스 웨이퍼들) 를 배치하기 위해 웨이퍼 핸들링 로봇을 사용하여 수행될 대응하는 보정 오프셋을 결정하도록 사용될 수도 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지 영역 (102) 및 이의 외측 에지 (104) 의 부분들은 컷아웃들 (216A 내지 216C) 각각 내에서 가시적이다. 또한, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 이들 컷아웃들 및 부분들은 점선 직사각형으로 도시된 이미징 센서 각각의 시계 (224) 내에 있다. 각각 점선 원 내에 있는 컷아웃들, 및 컷아웃들 내에서 가시적인 웨이퍼 지지부의 부분들은 도 3a의 3 개의 영역들의 확대도들을 도시하는 도 3b 내지 도 3d에 더 예시된다; 도 3a에서 이들 점선 원들은 도 3b 내지 도 3d의 시계를 나타낸다. 도 3b는 컷아웃 (216A) 및 컷아웃 (216A) 내에서 가시적인, 외측 에지 (104) 의 섹션 (104A), 예를 들어, 호 (arc) 와 함께, 음영으로 도시된, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 제 1 부분 (102A) 을 도시한다.
상기 주지된 바와 같이, 다양한 갭들이 캘리브레이션 웨이퍼의 기점들과 웨이퍼 지지부의 기점들 사이에 규정될 수도 있다. 이들 다양한 갭들의 측정은 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지 영역 사이의 중심-대-중심 오프셋을 결정하도록 이루어지고 사용될 수도 있다. 예를 들어, 갭 (332A) 은 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104A) 의 섹션 (예를 들어, 웨이퍼 지지 영역의 기점) 과 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) (예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼의 기점) 사이에 존재한다. 갭 (332A) 및 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 다양한 기점들은 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104A) 와 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 사이의 거리를 결정하도록 사용될 수도 있다. 이들 기점들은, 예를 들어, 그들을 포함하는 이미지들에 사이즈, 스케일, 및/또는 배향 기준들을 제공할 수도 있는 기점 마커들 (222A 및/또는 223A), 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 자체의 가시적인 외측 에지 (218), 및/또는 컷아웃 (216A) 의 하나 이상의 에지들을 포함한다.
또 다른 이러한 예에서, 캘리브레이션 웨이퍼 기점은 도 2b의 컷아웃 (216A) 의 에지 (217B) 와 같은 컷아웃의 에지들 중 하나일 수도 있고, 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지 영역 사이의 갭은 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 에지 (217B) 와 웨이퍼 지지 영역의 에지 (104) 사이에 걸치는 (span) 갭이다. 또 다른 예에서, 캘리브레이션 웨이퍼 기점은 도 2b의 컷아웃 (216A) 의 기점 마커 (222A) 의 하단 섹션 (231B) 과 같은 기점 마커들 (222A 내지 222C 또는 223A 내지 223C) 중 하나 일 수도 있고, 그리고 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지 영역 사이의 갭은 캘리브레이션 웨이퍼의 기점 섹션 (231B) 과 웨이퍼 지지 영역의 에지 (104) 사이에 걸치는 갭이다.
도 3c 및 도 3d에서, 컷아웃들 (216B 및 216C) 은 각각 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 부분들 (102B 및 102C) 및 컷아웃 각각 (216B 및 216C) 내에서 가시적인 외측 에지 (104) 의 섹션들 (104B 및 104C) 과 함께 도시된다. 갭들 (332B 및 332C) 은 또한 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 와 웨이퍼 지지부 (102) 의 외측 에지 (104) 사이의 거리들 및 로 이들 도면들에 도시된다. 상기 제공된 바와 같이, 기점 마커들 (222A 내지 222C) 또는 기점 마커들 (223A 내지 223C) 및/또는 캘리브레이션 웨이퍼에 대한 컷아웃의 하나 이상의 에지들과 같은, 캘리브레이션 웨이퍼 및/또는 웨이퍼 지지 영역의 다른 기점들, 또는 웨이퍼 지지 영역 (102) 상의 외측 에지 (104) 또는 다른 기점 마커가 사용될 수도 있다.
웨이퍼 지지 영역 (102) 의 반경 및 갭 (332A 내지 332C) 각각이 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 를 따라 3 개의 지점들의 위치들을 결정하도록 사용될 수도 있는 각도와 함께 갭들 (332A 내지 332C) 및 거리들 . 예를 들어, 갭 (332A) 및 거리 에 대해, 거리 는 웨이퍼 지지 영역 원점/중심으로부터 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 까지 방사상 거리를 획득하도록 반경 에 부가될 수도 있다. 갭이 에지 링의 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 에서 종결되는 지점에 대한 XY 좌표 쌍은 웨이퍼 지지부의 중심으로부터 갭이 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 에서 종결되는 지점으로 연장하는 반경의 각도 포지션 (angular position) 에 기초하여 삼각 관계들을 사용하여 결정될 수도 있다. 이 예에서, 이 반경의 각도 포지션은 0 °이다. 따라서, 이러한 지점에 대한 XY 좌표들은 다음에 따라 결정될 수도 있다:
여기서 는 관련된 갭 거리이고, 는 웨이퍼 지지부 영역 반경이고, 는 웨이퍼 지지 영역 원점으로부터 갭으로 연장하는 반경과 원점으로부터 연장하는 극 축 (polar axis) 사이의 각도이다. 따라서, 예를 들어 = 150 ㎜, = 17.338 ㎜, = 22.823 ㎜, 그리고 = 37.69 ㎜이면,
상기 제공된 치수들은 도 3a의 비율들보다 더 크게 스케일링되고, 에 대한 이들 값들은 통상적인 반도체 프로세싱 툴 및 웨이퍼-핸들링 로봇에 대해 비현실적으로 크다는 것이 이해될 것이다. 실제 실시에서, 획득될 수도 있는 값들은 종종 대략 1 ㎜ 미만, 예를 들어, 800 ㎛ 미만일 수도 있다. 일단 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지를 따른 위치들에 대해 3 쌍의 XY 좌표들이 공지되면, 좌표계 원점 (웨이퍼 지지 영역의 중심) 에 대한 캘리브레이션 웨이퍼의 중심의 위치에 대한 결정이 다음 식들을 사용하여 이루어질 수도 있다:
여기서 (,), (,), 및 (,) 는 각각 좌표 쌍들이고, (,) 는 캘리브레이션 웨이퍼의 중심의 좌표 쌍이다. 따라서, 본 예에서, (,) = (-11.65 ㎜, 36.0 ㎜). 웨이퍼 지지 영역과 캘리브레이션 웨이퍼 사이의 중심 오프셋을 확립한 후, 이들 2 개의 컴포넌트들 사이의 중심 오프셋을 감소시키기 위해 적절한 액션들이 취해질 수도 있다. 예를 들어, 본 시나리오에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 회수될 수 있고 이어서 웨이퍼 지지 영역 상에 캘리브레이션 웨이퍼를 센터링하기 위해 오프셋의 역, 예를 들어 (+8.378 ㎜, +8.618 ㎜) 만큼 이동될 수 있다. 자동 캘리브레이션 웨이퍼 좌표계가 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 사용된 좌표계와 정렬되지 않는다면, 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 획득된 중심-대-중심 오프셋들은 예를 들어, 에지 링의 배치를 수정하기 위해 웨이퍼-핸들링 로봇을 사용하기 전에 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 사용된 좌표계의 등가 오프셋들로 변환될 수도 있다. 일단 캘리브레이션 웨이퍼가 허용 가능하게 센터링되면, 캘리브레이션 웨이퍼는 반도체 프로세싱 툴의 AWC를 트레이닝하도록 사용될 수도 있다. 반도체 프로세싱 툴에서 센터링 동작들을 향상시키기 위한 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 사용을 수반하는 다양한 기법들은 이하에 보다 상세히 논의된다.
웨이퍼 지지 영역의 반경에 대한 기준이 상기 예에서 사용되었지만, 다른 기준 피처들이 사용될 수도 있고 갭 각각이 동일한 등가의 피처를 기준으로 하는 한 유사한 결과들을 갖는다. 이는 예를 들어, 공지된 거리를 갖는 웨이퍼 지지 영역 상의 기점 마커로부터의 거리를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 예에서, 145 ㎜는 200 ㎜로 변화될 수 있고 동일한 편심 데이터가 발생되어야하지만, 계산된 X-Y 지점들은 상기와 상이할 것이다.
상기 방정식들 및 공식들은 예시적이고, 예시적인, 비-제한적인 예들이다. 획득된 데이터 및 측정 값들을 사용하기 위한 다른 기법들은 캘리브레이션 웨이퍼, 기판 지지부, 및/또는 에지 링 사이의 상대적인 중심들 및/또는 오프셋들을 결정하기 위해 사용될 수도 있다.
또 다른 예에서, 기점 마커들 (222A 내지 222C) 과 지지 영역 (102) 의 기점 마커, 예컨대 외측 에지 (104) 사이의 갭이 사용될 수도 있다. 도 3e 내지 도 3g는 도 3a의 3 개의 영역들의 확대된 도면들을 도시한다; 도 3a에서 이들 점선 원들은 도 3e 내지 도 3g의 시계를 나타낸다. 이들 도 3e 내지 도 3g는 본 명세서에서 언급된 차이점들을 제외하고 도 3b 내지 도 3d와 유사하다. 도 3e는 컷아웃 (216A) 내에서 가시적인, 외측 에지 (104) 의 섹션 (104A), 예를 들어, 호와 함께 음영으로 도시된 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 제 1 부분 (102A) 및 컷아웃 (216A) 을 도시한다. 여기서, 갭 (347A) 은 예시된 바와 같이 기점 마커 (223A) 와 동일 선상 (collinear with) 인 라인 (341A) 을 따라 외측 에지 (104A) 와 기점 마커 (222A) 의 하단 에지 (231A) 사이에 규정된다. 갭 (347A) 및 그 거리 는 라인 (341A) 이 기점 마커 (222A) 의 하단 에지 (231A) 와 교차하는 제 1 교차점 (343A) 과 라인 (341A) 이 외측 에지 (104A) 와 교차하는 제 2 교차점 (345A) 사이에서 측정된다.
유사하게, 도 3f에서, 컷아웃 (216B) 은 기점 마커 (223B) 와 동일 선상인 라인 (341B) 을 따라 외측 에지 (104B) 와 기점 마커 (222B) 의 하단 에지 (231B) 사이에 규정된 갭 (347B) 과 함께 도시된다. 갭 (347B) 및 그 거리 는 라인 (341B) 이 기점 마커 (222B) 의 하단 에지 (231B) 와 교차하는 제 1 교차점 (343B) 과 라인 (341B) 이 외측 에지 (104B) 와 교차하는 제 2 교차점 (345B) 사이에서 측정된다. 도 3g에서, 컷아웃 (216C) 은 기점 마커 (223C) 와 동일 선상인 라인 (341C) 을 따라 외측 에지 (104C) 와 기점 마커 (222C) 의 하단 에지 (231C) 사이에 규정된 갭 (347C) 과 함께 도시된다. 갭 (347C) 및 그 거리 는 라인 (341C) 이 기점 마커 (222C) 의 하단 에지 (231C) 와 교차하는 제 1 교차점 (343C) 과 라인 (341C) 이 외측 에지 (104C) 와 교차하는 제 2 교차점 (345C) 사이에서 측정된다. 기점 마커들 (223A 내지 223C) 의 방향을 따라 이들 갭들을 측정함으로써, 갭 값들은 동일한 좌표계 상에서 수렴할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 갭들, 및 다른 피처들은 기점 마커들 (223A 내지 223C) 각각과 동일 선상에 있는 도 3b 내지 도 3g의 라인 (또는 축) (341A 내지 341C) 에 대해 측정될 수도 있다.
이들 갭들 (347A 내지 347C) 및 거리들 에서 은 좌표계 원점, 예를 들어 웨이퍼 지지 영역의 중심에 대해 캘리브레이션 웨이퍼의 중심의 위치를 결정하도록 본 명세서에 제공된 기법들과 함께 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상기와 유사하게, 이들 갭들 (347A 내지 347C) 및 거리들 에서 은, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 를 따른 3 개의 지점들의 위치들을 결정하기 위해 사용될 수도 있는, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 반경, 또는 다른 기준 피처, 및 갭 (347A 내지 347C) 각각이 측정되는 각도와 함께 사용될 수도 있다. 예를 들어, 갭 (347A) 및 거리 에 대해, 거리 는 웨이퍼 지지 영역 원점/중심으로부터 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 지점, 예를 들어, 제 1 교차점 (343B) 까지 방사상 거리를 획득하도록 반경 으로부터 감산될 수도 있다. 갭 (347A) 이 에지 링의 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 상에서 종결되는 지점에 대한 XY 좌표 쌍은 상기 기술된 바와 같이 웨이퍼 지지부의 중심으로부터 갭이 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 상에서 종결되는 지점으로 연장하는 반경의 각도 포지션에 기초하여 삼각 관계들을 사용하여 결정될 수도 있다. 일단 XY 좌표들이 결정되면, 좌표계 원점에 대한 캘리브레이션 웨이퍼의 중심의 위치는 본 명세서에 제공된 바와 같이 결정될 수도 있다.
캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들은 또한 웨이퍼 지지부, 예를 들어 페데스탈 또는 ESC 상에 포지셔닝된 에지 링의 하나 이상의 기점들을 포함하는, 다른 엘리먼트들 및 피처들의 가시성 및 측정들을 가능하게 한다. 도 1a 및 도 1b를 다시 참조하면, 일부 구현 예들은 도 1b에 예시된 바와 같이 종래의 웨이퍼가 웨이퍼 지지 영역 (102) 상에 배치될 때 가시적이지 않고 모호한, 내측 에지 (108) 를 포함하는 하나 이상의 표면들을 갖는 에지 링 (106) 을 사용한다. 그러나, 본 명세서에 기술된 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼 지지 영역에 대한 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 및 웨이퍼 지지 영역에 대한 에지 링의 중심의 동시 이미징 및 결정들을 허용하는 웨이퍼 지지 영역 및 에지 링 모두의 부분들에 대한 동시 가시성을 제공한다.
도 4a는 웨이퍼 지지 영역 (102) 에 대해 배치된 도 2a의 에지 링 (406) 및 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 를 도시한다. 도 4a는 에지 링 (406) 이 또한 웨이퍼 지지 영역 (102) 둘레의 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되고 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 아래에 하나 이상의 부분들을 갖는 것으로 도시된다는 것을 제외하고 도 3a와 동일하다. 여기서, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 는 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 보다 더 작은 직경을 갖는 외측 에지 (104) 를 갖는 웨이퍼 지지 영역 (102) 상에 포지셔닝된다. 에지 링 (406) 은 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 보다 더 크고, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 보다 더 작은 내측 에지 (408) 를 갖는다. 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 는 외측 에지 (104) 의 부분들을 포함하는 웨이퍼 지지 영역 (102), 및 내측 에지 (408) 의 섹션들을 포함하는 에지 링 (406) 의 부분들이 가시적이고 실선으로 도시되는, 컷아웃들 (216A 내지 216C) 을 제외하고 웨이퍼 지지 영역 (102) 및 에지 링 (406) 의 섹션들을 커버하고; 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 에 의해 커버되는 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 의 섹션들은 대시선으로 도시되고 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 에 의해 커버되는 에지 링 (406) 의 내측 에지 (408) 의 섹션들은 점선으로 도시된다.
캘리브레이션 웨이퍼 (214), 에지 링 (406) 및 웨이퍼 지지 영역 (102) 은, 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 중심들 (십자선으로 도시됨), 에지 링 (406) (중심이 407로 라벨링됨) 과 웨이퍼 지지 영역 (102) 사이의 오정렬 및 캘리브레이션 웨이퍼 (214), 에지 링 (406) 및 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 기점들 사이의 갭들을 더 쉽게 볼 수 있도록 도 4a에서 축척대로 도시되지 않았다. 일부 구현 예들에서, 에지 링 (406) 의 기점은 내측 에지 (408) 로 간주될 수도 있다.
이러한 기법에서, 도 3a 내지 도 3d에서와 같이, 다양한 인자들에 대해 특정한 가정들이 이루어질 수도 있다―예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼의 직경은 공지된 양, 예를 들어, 300 ㎜로 가정될 수도 있고, 에지 링 (406) 의 내측 에지 (408) 의 직경은 공지된 양, 예를 들어, 예를 들어, 300 ㎜ 미만 및 275 ㎜ 초과, 예컨대 285 ㎜로 가정될 수도 있고, 그리고 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 직경은 공지된 양, 예를 들어, 275 ㎜로 가정될 수도 있다. 따라서, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 중심 지점으로부터 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 까지의 반경 은 컷아웃들 (216A 내지 216C) (예를 들어, 에지를 따라 인덱싱 플랫 또는 노치가 있다면, 반경이 더 짧을 수도 있는 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지를 따라 일부 부분들이 있을 수도 있음) 을 제외하고 일정한 것으로 가정될 수도 있다. 또한, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 중심 지점으로부터 외측 에지 (104) 까지의 반경 은 일정한 것으로 가정될 수도 있고, 에지 링 (406) 의 중심 지점으로부터 내측 에지 (408) 까지의 반경 은 일정한 것으로 가정될 수도 있다.
상기 예시된 바와 같이, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 중심이 또한 웨이퍼 지지 영역 (102) 과 에지 링 (406) 사이의 중심-대-중심 오프셋이 결정되는 좌표계의 원점으로서 역할을 한다고 가정하면, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 중심 위치를 구하는 것은 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 (웨이퍼 지지 영역 (102) 의 기점으로 간주될 수도 있는) 외측 에지 (104) 를 따른 3 개의 지점들의 위치를 결정하고, 이어서 이들 3 개의 지점들에 의해 규정된 원의 중심 위치를 결정함으로써 이루어질 수도 있다. 일단 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 좌표계에서 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 중심 위치가 공지되면, 웨이퍼 지지 영역 (102) 과 에지 링 (406) 사이의 중심-대-중심 오프셋을 추출하는 것은 간단한 프로세스이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지 영역 (102) 및 이의 외측 에지 (104) 의 부분들, 및 에지 링 (406) 및 이의 내측 에지 (408) 의 부분들은 컷아웃들 (216A 내지 216C) 각각 내에서 가시적이다. 또한, 이들 컷아웃들, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 부분들, 및 에지 링 (406) 의 부분들은 자동 캘리브레이션 웨이퍼 상의 이미징 센서들의 시계 (224) (대시 직사각형들로 도시됨) 내에 있다. 컷아웃들 및 웨이퍼 지지부 및 에지 링의 부분들은 도 4a의 3 개의 영역들의 확대된 도면들을 도시하는 도 4b 내지 도 4d에 더 예시된다. 도 4b는 컷아웃 (216A) 을 도시하고, 도 3b와 유사하게, 컷아웃 (216A) 내에서 가시적인 외측 에지 (104) 의 섹션 (104A) 과 함께, 밝은 음영으로 도시된 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 제 1 부분 (102A) 이 도시된다. 또한, 내측 에지 (408) 의 섹션 (408A), 예를 들어 컷아웃 (216A) 내에서 가시적인 호와 함께 어두운 음영으로 도시된 에지 링 (406) 의 제 1 부분 (406A) 이 도 4a에 도시된다.
상기 주지된 바와 같이, 다양한 갭들이 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지부의 기점들 사이의 기점들과, 그리고 에지 링과 웨이퍼 지지부의 기점들 사이의 기점들 사이에 규정될 수도 있다. 이들 다양한 갭들의 측정은 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지 영역 사이, 그리고 에지 링과 웨이퍼 지지 영역 사이의 중심-대-중심 오프셋을 결정하도록 이루어지고 사용될 수도 있다.
예를 들어, (도 3b에 도시된 바와 같이) 외측 에지 (104A) 의 섹션과 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 사이에 갭 (332A) 이 존재하고, (도 4b에 도시된 바와 같이) 외측 에지 (104A) 와 내측 에지 섹션 (408A) 사이를 포함하여, 에지 링 (406A) 의 섹션과 웨이퍼 지지 영역 (102A) 의 에지 링 (406A) 의 섹션 사이에 또 다른 갭 (433A) 이 존재한다. 갭들 (332A 및 433A), 및 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 다양한 기점들은 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104A) 와 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 사이의 거리 , 및 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104A) 와 에지 링 (406) 의 내측 에지 (408A) 사이의 거리 를 결정하도록 사용될 수도 있다. 이들 기점들은, 예를 들어, 사이즈, 스케일, 및/또는 배향 기준들을 제공할 수도 있는 기점 마커들 (222A 및/또는 223A), 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 자체의 가시적인 외측 에지 (218), 및/또는 컷아웃 (216A) 의 하나 이상의 에지들을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 갭들, 및 다른 피처들은 기점 마커들 (223A 내지 223C) 각각과 동일 선상에 있는 도 4b 내지 도 4g의 라인 (또는 축) (341A 내지 341C) 에 대해 이를 따라 측정될 수도 있다. 이 예에서, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 컷아웃 (216A) 없이, 에지 링의 외측 에지 (408) 의 이 섹션 (408A) 은 가시적 및 측정 가능하지 않을 것이고, 웨이퍼가 웨이퍼 지지 영역 상에 포지셔닝되는 동안 웨이퍼 지지 영역과 에지 링 사이의 갭을 직접 측정하는 것이 가능하지 않을 것이다.
도 4c에서, 컷아웃 (216B) 은 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 부분 (102B) 및 이의 외측 에지 (104) 의 섹션 (104B), 및 에지 링 (406) 의 부분 (406B) 및 이의 내측 에지 (408) 의 섹션 (408B) 과 함께 도시된다. 또한 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 와 웨이퍼 지지 영역 섹션 (104B) 사이의 갭 (332B), 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지 (218) 와 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 부분 (102B) 의 섹션 (104B) 사이의 거리 , 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 부분 (102B) 의 외측 에지 (104) 의 섹션 (104B) 과 에지 링 부분 (406B) 의 내측 에지 섹션 (408B) 사이의 갭 (433B), 및 이들 2 개의 에지들 사이의 거리가 또한 가시적이다. 이 예와 같은 일부 구현 예들에서, 에지 링 및 캘리브레이션 웨이퍼는 에지 링의 일부 양태들이 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내에서 가시적이지 않지만 여전히 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 이미징 센서의 시계 내에 있도록 포지셔닝될 수도 있다. 일부 다른 구현 예들에서, 에지 링은 모든 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내에서 가시적일 수도 있다.
유사하게, 도 4d에서, 컷아웃 (216C) 은 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 부분 (102C) 및 이의 외측 에지 (104) 의 섹션 (104C), 및 에지 링 (406) 의 부분 (406C) 및 이의 내측 에지 (408) 의 섹션 (408C) 과 함께 도시된다. 또한 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 와 웨이퍼 지지 영역 섹션 (104C) 사이의 갭 (332C), 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 와 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 부분 (102C) 의 섹션 (104C) 사이의 거리 , 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 부분 (202C) 의 외측 에지 (104) 의 섹션 (104C) 과 에지 링 부분 (206C) 의 내측 에지 섹션 (408C) 사이의 갭 (433C), 및 이들 2 개의 에지들 사이의 거리 가 또한 가시적이다.
웨이퍼 지지 영역 (102) 의 반경 및 갭 (433A 내지 433C) 각각이 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 를 따라 3 개의 지점들의 위치들을 결정하도록 사용될 수도 있는 각도와 함께, 갭들 (433A 내지 433C) 및 거리들 . 예를 들어, 갭 (433A) 및 거리 에 대해, 거리 는 웨이퍼 지지 영역 원점/중심으로부터 에지 링 (406) 의 내측 에지 (408) 까지 방사상 거리를 획득하도록 반경 에 부가될 수도 있다. 갭이 에지 링 (406) 의 내측 에지 (408) 에서 종결되는 지점에 대한 XY 좌표 쌍은 웨이퍼 지지 영역의 중심으로부터 에지 링 (406) 의 내측 에지 (408) 에서 갭이 종결되는 지점으로 연장하는 반경의 각도 포지션에 기초하여 삼각 관계들을 사용하여 결정될 수도 있다. 이 예에서, 이 반경의 각도 포지션은 0 °이다. 따라서, 이러한 지점에 대한 XY 좌표들은 다음에 따라 결정될 수도 있다:
여기서 는 관련된 갭 거리이고, 는 웨이퍼 지지부 영역 반경이고, 는 웨이퍼 지지 영역 원점으로부터 갭으로 연장하는 반경과 원점으로부터 연장하는 극 축 (polar axis) 사이의 각도이다. 상기 기술된 동일한 방정식들 및 관계들은 에지 링의 내측 에지의 XY 좌표 쌍들을 결정하도록 다시 사용될 수도 있다. 일단 에지 링의 내측 에지를 따른 위치들에 대해 3 쌍의 XY 좌표들이 공지되면, 좌표계 원점 (웨이퍼 지지 영역의 중심) 에 상대적인 에지 링의 중심의 위치에 대한 결정이 다음 식을 사용하여 이루어질 수도 있다:
여기서 (,), (,), 및 (,) 는 각각 좌표 쌍들이고, (,) 는 캘리브레이션 웨이퍼의 중심의 좌표 쌍이다. 에지 링과 웨이퍼 지지 영역 사이의 중심 오프셋을 확립한 후, 이들 2 개의 컴포넌트들 사이의 중심 오프셋을 감소시키기 위해 적절한 액션들이 취해질 수도 있다. 예를 들어, 본 시나리오에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 회수될 수 있고 이어서 웨이퍼 지지 영역 상에 에지 링을 센터링하기 위해 오프셋의 역만큼 이동될 수 있다. 자동 캘리브레이션 웨이퍼 좌표계가 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 사용된 좌표계와 정렬되지 않는다면, 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 획득된 중심-대-중심 오프셋들은 예를 들어, 에지 링의 배치를 수정하기 위해 웨이퍼-핸들링 로봇을 사용하기 전에 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 사용된 좌표계의 등가 오프셋들로 변환될 수도 있다. 일단 캘리브레이션 웨이퍼가 허용 가능하게 센터링되면, 캘리브레이션 웨이퍼는 반도체 프로세싱 툴의 AWC를 트레이닝하도록 사용될 수도 있다. 반도체 프로세싱 툴에서 센터링 동작들을 향상시키기 위한 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 사용을 수반하는 다양한 기법들은 이하에 보다 상세히 논의된다.
웨이퍼 지지 영역의 반경에 대한 기준이 상기 예에서 사용되었지만, 다른 기준 피처들이 사용될 수도 있고 갭 각각이 동일한 등가의 피처를 기준으로 하는 한 유사한 결과들을 갖는다. 이는 예를 들어, 공지된 거리를 갖는 웨이퍼 지지 영역 상의 기점 마커로부터의 거리를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 예에서, 145 ㎜는 200 ㎜로 변화될 수 있고 동일한 편심 데이터가 발생되어야하지만, 계산된 X-Y 지점들은 상기와 상이할 것이다.
또 다른 예에서, 도 3e 내지 도 3g 및 도 4b 내지 도 4d와 유사하게, 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 상의 기점 마커들 (222A 내지 222C) 과 에지 링의 기점 마커, 예컨대 에지 링의 내측 에지 (408) 사이의 갭이 사용될 수도 있다. 도 4e 내지 도 4g는 도 4a의 3 개의 영역들의 확대된 도면들을 도시한다: 도 4a에서 이들 점선 원들은 도 4e 내지 도 4g의 시계를 나타낸다. 이들 도 4e 내지 도 4g는 여기서 언급된 차이점들을 제외하고 도 4b 내지 도 4d와 유사하다. 도 4b와 유사하게 도 4e는 컷아웃 (216A), 음영으로 도시된 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 제 1 부분 (102A), 컷아웃 (216A) 내에서 가시적인, 외측 에지 (104) 의 섹션 (104A), 예를 들어, 호 뿐만 아니라, 내측 에지 (408) 의 섹션 (408A), 예를 들어 컷아웃 (216A) 내에서 가시적인 호와 함께 어두운 음영으로 도시된 에지 링 (406) 의 제 1 부분 (406A) 을 도시한다.
이 예에서, 라인 (341A) 이 기점 마커 (222A) 의 하단 에지 (231A) 와 교차하는 제 1 교차점 (343A) 과 라인 (341A) 이 외측 에지 (104A) 와 교차하는 제 2 교차점 (345A) 사이에서 측정되는 갭 (347A) 및 그 거리 가 도시된다. 또한 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 상의 기점 마커 (222A) 와 에지 링 (406) 의 내측 에지 (408A) 사이에 존재하는 또 다른 갭 (453A) 이 도시된다. 이 갭 (453A) 은 예시된 바와 같이 기점 마커 (223A) 와 동일 선상인 라인 (341A) 을 따라 내측 에지 (408A) 와 기점 마커 (222A) 의 하단 에지 (231A) 사이에 규정된다. 갭 (453A) 및 그 거리 는 라인 (341A) 이 기점 마커 (222A) 의 하단 에지 (231A) 와 교차하는 제 1 교차점 (343A) 과 라인 (341A) 이 내측 에지 (408A) 와 교차하는 또 다른 교차점 (451A) 사이에서 측정된다.
유사하게, 도 4f에서, 컷아웃 (216B) 은 기점 마커 (223B) 와 동일 선상인 라인 (341B) 을 따라 외측 에지 (104B) 와 기점 마커 (222B) 의 하단 에지 (231B) 사이에 규정된 갭 (347B) 과 함께 도시된다. 갭 (347B) 및 그 거리 는 라인 (341B) 이 기점 마커 (222B) 의 하단 에지 (231B) 와 교차하는 제 1 교차점 (343B) 과 라인 (341B) 이 외측 에지 (104B) 와 교차하는 제 2 교차점 (345B) 사이에서 측정된다. 또한 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 상의 기점 마커 (222B) 와 에지 링 (406) 의 내측 에지 (408B) 사이에 존재하는 갭 (453B) 이 예시된다. 이 갭 (453B) 은 기점 마커 (223B) 와 동일 선상에 있는 선 (341B) 을 따라 내측 에지 (408B) 와 기점 마커 (222B) 의 하단 에지 (231B) 사이에 규정된다. 갭 (453B) 및 그 거리 는 라인 (341B) 이 기점 마커 (222B) 의 하단 에지 (231B) 와 교차하는 제 1 교차점 (343B) 과 라인 (341B) 이 내측 에지 (408B) 와 교차하는 또 다른 교차점 (451B) 사이에서 측정된다.
도 4g에서, 컷아웃 (216C) 은 기점 마커 (223C) 와 동일 선상인 라인 (341C) 을 따라 외측 에지 (104C) 와 기점 마커 (222C) 의 하단 에지 (231C) 사이에 규정된 갭 (347C) 과 함께 도시된다. 갭 (347C) 및 그 거리 는 라인 (341C) 이 기점 마커 (222C) 의 하단 에지 (231C) 와 교차하는 제 1 교차점 (343C) 과 라인 (341C) 이 외측 에지 (104C) 와 교차하는 제 2 교차점 (345C) 사이에서 측정된다. 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 상의 기점 마커 (222C) 와 에지 링 (406) 의 내측 에지 (408C) 사이에 존재하는 갭 (453C) 이 또한 도시된다. 이 갭 (453C) 은 기점 마커 (223C) 와 동일 선상에 있는 선 (341C) 을 따라 내측 에지 (408C) 와 기점 마커 (222C) 의 하단 에지 (231C) 사이에 규정된다. 갭 (453C) 및 그 거리 는 라인 (341C) 이 기점 마커 (222C) 의 하단 에지 (231C) 와 교차하는 제 1 교차점 (343C) 과 라인 (341C) 이 내측 에지 (408C) 와 교차하는 또 다른 교차점 (451C) 사이에서 측정된다. 기점 마커들 (223A 내지 223C) 의 방향을 따라 이들 갭들을 측정함으로써, 갭 값들은 동일한 좌표계 상에서 수렴할 수 있다.
이들 갭들 (453A 내지 453C) 및 거리들 에서 은 좌표계 원점, 예를 들어 웨이퍼 지지 영역의 중심에 대해 캘리브레이션 웨이퍼의 중심의 위치를 결정하도록 본 명세서에 제공된 기법들과 함께 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상기와 유사하게, 이들 갭들 (453A 내지 453C) 및 거리들 에서 은, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 를 따른 3 개의 지점들의 위치들을 결정하기 위해 사용될 수도 있는, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 반경 , 또는 다른 기준 피처, 및 갭 (453A 내지 453C) 각각이 측정되는 각도와 함께 사용될 수도 있다. 예를 들어, 갭 (453A) 및 거리 에 대해, 거리 는 웨이퍼 지지 영역 원점/중심으로부터 에지 링 (406) 의 지점, 예를 들어, 제 2 교차점 (451A) 까지 방사상 거리를 획득하도록 반경 에 부가될 수도 있다. 갭이 에지 링 (406) 의 내측 에지 (408) 에서 종결되는 지점에 대한 XY 좌표 쌍은 상기 기술된 바와 같이 웨이퍼 지지 영역의 중심으로부터 에지 링 (406) 의 내측 에지 (408) 에서 갭이 종결되는 지점으로 연장하는 반경의 각도 포지션에 기초하여 삼각 관계들을 사용하여 결정될 수도 있다. 일단 XY 좌표들이 결정되면, 좌표계 원점에 대한 에지 링의 중심의 위치는 본 명세서에 제공된 바와 같이 결정될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 부가적으로 또는 대안적으로, 도 4e 내지 도 4g의 웨이퍼 지지 영역 (102) 과 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 사이의 갭들 (347A 내지 347C) 이 사용될 수도 있고 도 4b 내지 도 4d의 웨이퍼 지지 영역과 에지 링 (406) 사이의 갭들 (433A 내지 433C) 은 본 명세서에서 이루어진 결정들 및 기법들에 사용될 수도 있다.
상기에 제공된 바와 같이, 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 사용함으로써, 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지 영역 사이, 그리고 에지 링과 웨이퍼 지지 영역 사이의 중심-대-중심 오프셋들은 웨이퍼 지지 영역 에지, 캘리브레이션 웨이퍼 및/또는 에지 링의 동시에 획득된 이미지들을 사용하여 결정될 수 있다. 컷아웃들은 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 이미징 센서들로 하여금 웨이퍼 지지 영역, 웨이퍼 지지부 상에 배치된 에지 링, 및 이들 컴포넌트들의 하나 이상의 기점들을 포함하는, 캘리브레이션 웨이퍼 및 그 밑의 컴포넌트들을 동시에 볼 (view) 수 있게 한다. 이는 유리하게, 고정된 웨이퍼 지지부에 대해 2 개의 이동 가능한 구조체들, 캘리브레이션 웨이퍼 및 에지 링의 직접적인 측정들 및 웨이퍼 지지부에 대해 이들 이동 가능한 구조체들의, 순차적이 아닌 동시적인 측정들을 허용한다. 이는 더 정확하고, 정밀하고, 효율적이고 편리한 측정을 제공한다.
상기 논의는 주로 캘리브레이션 웨이퍼들에 초점을 맞추었지만, 이제 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 특징들이 논의될 것이다. 도 5는 밑에 포지셔닝된 웨이퍼 지지부, 에지 링, 및 캘리브레이션 웨이퍼를 도시하는 파선들/음영된 구역들 (regions) 을 갖는 예시적인 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 개략도를 도시한다. 도 5에서, 복수의 상이한 센서들 및 다른 전기적 컴포넌트들이 장착되는 기판 (502) 을 포함하는 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 가 도시된다. 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 의 일부가 아니지만, 상기 기술되고 도 2a에 도시된 바와 같은 캘리브레이션 웨이퍼 (560) (캘리브레이션 웨이퍼 (560) 는 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 와 동일할 수도 있고; 컷아웃들은 이미징 센서들 (522) 아래에 있고 따라서 이미징 센서들 (522) 에 의해 커버되기 때문에 도 5에서 가시적이지 않음), 환형 에지 링 (562), 및 웨이퍼 지지부 (552) (상기 기술된 웨이퍼 지지 영역 (102) 와 동일할 수도 있음) 가 도 5에 또한 도시된다; 이들 부가적인 컴포넌트들은 캘리브레이션 웨이퍼 (560), 에지 링 (562), 웨이퍼 지지부 (552), 및 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 가 모두 서로에 대해 센터링된다면, 보통 사용의 일부 스테이지들 동안의 경우에서와 같이, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 와 동심원으로 배열된 것으로 도시된다. 도시된 예에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 는 웨이퍼 지지부 (552), 에지 링 (562), 및 캘리브레이션 웨이퍼 (560) 보다 더 큰 직경으로 도시된다―실제로, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (200) 는 캘리브레이션 웨이퍼 (560) 와 사이즈가 유사할 수도 있다. 앞서 주지된 바와 같이, 웨이퍼 지지부 (552) 는 복수의 컴포넌트들, 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼 (560) 보다 직경이 약간 더 작을 수도 있는 웨이퍼 지지부, 뿐만 아니라 웨이퍼 지지부를 넘어 연장하고 에지 링 (562) 을 지지하는 지지 구조체를 포함할 수도 있다. 단순함을 위해, 이러한 별도의 구조체들은 도 5에 도시되지 않는다. 또한, 도 5는 도 1a 내지 도 3d와 같은 다른 도면들보다 더 작은 스케일로 도시된다.
도 5의 예시적인 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 일부로서 도시된 센서들은 예를 들어, CCD들 또는 CMOS 디바이스들일 수도 있는 복수의 제 1 이미징 센서들 (522) 을 포함할 수도 있다. 제 1 이미징 센서들 (522) 은 광학계 또는 다른 포커싱 시스템들로 구성될 수도 있고 하향으로 본 시계를 제공하도록 배치될 수도 있다. (도 2a 및 도 3a와 유사하게) 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 이미징 센서들 (522) 의 시계 (528) 는 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 가 캘리브레이션 웨이퍼 (560), 에지 링 (562), 및 웨이퍼 지지부 (552) 위의 미리 규정된 높이 또는 높이들의 범위 (예를 들어, 웨이퍼들을 웨이퍼 지지부 (552) 로 전달할 때 보통 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터가 있을 높이) 에 포지셔닝될 때 도 5에 도시되지 않지만, 도 2a 및 도 3a에 예시된 바와 같은 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들에 걸쳐 그리고 위를 포함하여, 캘리브레이션 웨이퍼 (560) 의 외측 에지, 에지 링 (562) 의 내측 에지 및 외측 에지, 및 웨이퍼 지지부 (552) 의 외측 에지에 걸치는 (span across) 긴 직사각형 영역들로 도시된다.
제 1 이미징 센서 (522) 각각의 시계 (528) 는 또한 임의의 다양한 형상들, 예를 들어, 원형 또는 타원형일 수도 있고, 또한 도시된 것보다 더 작은 정도로 방사상 외향으로 연장할 수도 있다. 예를 들어, 일부 구현 예들에서, 제 1 이미징 센서들 (522) 의 시계 (528) 는 에지 링 (562) 의 내측 에지를 캡처하기에 충분히 멀리 연장될 수도 있지만 에지 링 (562) 의 외측 에지는 캡처하지 않을 수도 있다. 제 1 이미징 센서들 (522) 이 일반적으로 캘리브레이션 웨이퍼 (560) 의 외측 에지 및 사용된다면, 에지 링 (562) 의 내측 에지 바로 위, 그리고 (도 2a에서 가시적이지 않지만) 캘리브레이션 웨이퍼 (560) 의 컷아웃들 (216A 내지 216C) 위에 위치되도록 제 1 이미징 센서들 (522) 을 포지셔닝함으로써, 제 1 이미징 센서들 (522) 은 이러한 컴포넌트들의 에지들과 같은, 이미지들의 다양한 기점들 사이에 존재할 수도 있는 임의의 갭들의 사이즈를 보다 정확하게 반영할 수도 있는 이미지 데이터를 획득하도록 포지셔닝될 수도 있다. 특히, 이러한 이미징 센서 배치는 높이 미스 매칭들이 갭 사이즈 결정에 줄 수도 있는 영향을 감소시킬 수도 있어, 더 정확한 갭 사이즈 추정으로 이어진다. 예를 들어, 이미징 센서가 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 기준으로 매우 얕은 각도인 가시선을 따라, 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 근방에 장착된 이미징 센서를 사용하는 경우일 수도 있는, 갭의 이미지 데이터를 획득한다면 에지 링 또는 캘리브레이션 웨이퍼의 높이의 임의의 약간의 변동 (variance) 이 확대될 수도 있고 갭 사이즈로 하여금 예측할 수 없는 방식으로 변동하게 (fluctuate) 할 수도 있다. 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 주변부 근방에 이미징 센서들을 위치시키는 것은 이러한 효과들이 줄 수도 있는 영향을 상당히 감소시키도록 작용할 수도 있다.
제 1 이미징 센서들 (522) 에 더하여, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 는, 일부 예들에서, 중심에 위치된 (centrally-locate), 하향 대면 제 2 이미징 센서 (524) 와 같은 추가 이미징 센서들을 포함할 수도 있고, 이는 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 바로 아래 이미지들을 획득하도록 구성될 수도 있다. 이러한 이미징 센서는 반도체 웨이퍼의 중심이 통상적으로 배치되는 곳 근방에 이미징될 기점이 위치되는, 예를 들어, 웨이퍼를 수용하기 위한 웨이퍼 지지부가 자동 캘리브레이션 웨이퍼에 대해 웨이퍼 지지부의 중심을 위치시키는 것을 보조하기 위해 제 2 이미징 센서에 의해 이미징될 수도 있는 웨이퍼 지지부의 중심에 위치된 십자선 기점 마크들을 가질 수도 있는 캘리브레이션 루틴들에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼 지지부는 웨이퍼-핸들링 로봇에 웨이퍼 지지부의 위치를 학습시키는 것을 용이하게 하기 위해, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 가 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터에 의해 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝될 때 제 2 이미징 센서 (524) 에 의해 이미징될 수도 있는 중간에 기점을 가질 수도 있다. 이러한 센서는 또한 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터 상에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 센터링하도록 사용될 수도 있다.
예를 들어, 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터는 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 가 엔드 이펙터 위에 일반적으로 센터링될 때 제 2 이미징 센서 (524) 에 의해 관찰 가능한 위치에 일반적으로 포지셔닝되는 기점을 포함할 수도 있다. 웨이퍼-핸들링 로봇이 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하도록 작동될 (actuate) 때, 엔드 이펙터는 기점이 제 2 이미징 센서 (524) 의 시계 내에 있도록 자동 캘리브레이션 웨이퍼 밑으로 이동될 수도 있다. 이어서 제 2 이미징 센서 (524) 는 기점이 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 의 중심에 대해 얼마나 중심을 벗어나 있는지를 결정하도록 분석될 수도 있는 기점의 이미지들을 획득하게 될 수도 있다. 이어서 웨이퍼-핸들링 로봇은 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 에 대한 기점의 중심을 벗어난 정도가 허용 가능한 한계로 감소되도록 엔드 이펙터를 재포지셔닝시키게 (reposition) 될 수도 있다.
본 명세서에 논의된 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 의 다른 구현 예들은 방사상 갭 데이터 및/또는 중심도 (centeredness) 데이터를 획득하기 위해 이미징 센서들 이외의 센서들을 사용할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 초음파 센서들은 3 차원 기점들을 나타낼 수도 있는 등고선 맵을 획득하도록 사용될 수도 있고, 상기 참조된 거리들 및 갭들은 이러한 거리들 및 갭들이 이미징 데이터로부터 결정될 수도 있는 방식과 유사한 방식으로 이러한 등고선 맵들로부터 결정될 수도 있다. 따라서 상기 논의된 기점들 사이의 갭들 및/또는 웨이퍼 지지부에 대한 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 의 중심도를 평가하도록 사용될 수 있는 임의의 센서가 상기 논의된 이미징 센서들을 대신하여 사용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 이들 센서들은 사용된다면, 캘리브레이션 웨이퍼, 웨이퍼 지지 영역, 및 에지 링의 데이터를 동시에 획득하기 위해 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들을 통해 이러한 데이터를 획득하도록 구성될 수도 있다.
자동 캘리브레이션 웨이퍼에 포함된 다양한 센서들은 하나 이상의 제 1 프로세서들 (510) 및 하나 이상의 제 1 메모리들 (512) 을 포함할 수도 있는 제 1 제어기 (508) 와 통신하게 (communicatively) 연결될 수도 있다. 제 1 제어기 (508) 는 또한 전력 소스 (514), 예를 들어, 배터리, 캐패터리 (capattery), 또는 다른 전력 소스와 전기적으로 접속될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 전력 소스 (514) 는 예를 들어, 전기적 콘택트 핀들을 사용하여, 충전 피처와 동작하게 (operatively) 연결될 수도 있고, 전기적 콘택트 핀들은 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 가 도킹 스테이션 내로 배치될 때 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 를 저장하도록 사용된 도킹 스테이션에 위치된 충전 피처들과 정렬되는 위치에 배치된다. 도 5에 도시된 구현 예에서, 예를 들어, Qi 호환 유도 충전 코일 또는 다른 적합한 무선 충전 인터페이스와 같은 유도 충전 코일일 수도 있는 무선 충전 피처 (516) 가 도시된다. 이러한 경우들에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 를 저장하도록 사용된 도킹 스테이션은 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 가 내부에 배치될 때 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 를 충전하도록 구성된 유사한 무선 충전 인터페이스를 가질 수도 있다.
제 1 제어기 (508) 는 또한 제 1 무선 통신 인터페이스, 예를 들어, WiFi, Bluetooth, 또는 다른 무선 통신 인터페이스와 통신하게 연결될 수도 있어서, 명령들 및/또는 데이터가 제 1 제어기 (508) 로부터 전송되거나 제 1 제어기 (508), 그리고 따라서 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 에 의해 수신될 수도 있다. 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 와 인터페이싱하는 반도체 프로세싱 툴은 하나 이상의 제 2 프로세서들 및 하나 이상의 제 2 메모리들을 갖는 제 2 제어기를 포함할 수도 있다. 제 2 제어기는 결국 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 제 1 무선 통신 인터페이스와 인터페이싱하도록 구성될 수도 있는 제 2 무선 통신 인터페이스와 통신하게 연결될 수도 있다. 따라서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 는 반도체 프로세싱 툴과 무선으로 통신할 수도 있어서, 정보, 명령들, 및 다른 데이터가 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (500) 와 반도체 프로세싱 툴 사이에서 송신되게 한다.
도 6은 예시적인 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 또 다른 예시이다. 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (600) 는 이 예에서 재충전 가능한 배터리들인 전력 소스들 (614), 프로세서 (610), 메모리 디바이스 (612), 및 무선 충전 동안 재충전 가능한 배터리들로 전력을 유도적으로 전달하도록 사용될 수도 있는 무선 충전 피처 (616) 을 포함하는 다양한 컴포넌트들 사이에 전기적 접속을 제공하는 인쇄 회로 트레이스들을 갖는 기판 (602) 을 포함한다. 도 6에서 또한 기판 (602) 의 주변부 둘레에 등거리로 이격된 위치들에 장착된 3 개의 제 1 이미징 센서들 (622), 뿐만 아니라 중심에 장착된 제 2 이미징 센서 (224) 가 가시적이다.
도 7은 또 다른 예시적인 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (700) 의 라인 드로잉 평면도 (line drawing plan view) 를 도시한다. 이 예에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (700) 는 외주 둘레에 이격된 3 개의 로브들 (lobes) 을 갖는 대체로 원형 기판 (702) 을 갖고, 로브 각각은 대응하는 제 1 이미징 센서 (722) 를 하우징한다. 이 예에서, 기판 (702) 은 대체로 통상적인 반도체 웨이퍼와 동일한 직경을 갖는다; 로브들은 이 직경을 넘어 연장하고 제 1 이미징 센서들 (722) 의 감광성 영역들이 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (700) 의 밑에 배치되고 아래에 센터링된 반도체 웨이퍼의 외측 에지 위에 센터링될 수도 있도록, 제 1 이미징 센서들 (722) 로 하여금 포지셔닝되게 한다. 이 예에서 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (700) 는 또한 2 개의 전력 소스들 (714), 예를 들어, 무선 충전 피처 (716), 예를 들어, 유도 충전 코일을 사용하여 충전될 수도 있는 재충전 가능한 배터리들을 포함한다. 배터리들은 프로세서 (710), 메모리 (712), 무선 통신 인터페이스 (718), 제 1 이미징 센서들 (722), 및 제 2 이미징 센서 (724) 와 같은 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (700) 의 다양한 전기적 컴포넌트들에 전력을 제공할 수도 있다.
도 8a 내지 도 8j는 본 명세서에 기술된 바와 같이 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼 및 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하는 다양한 스테이지들 동안 반도체 프로세싱 툴의 개략도를 도시한다. 도 8a에서, 반도체 프로세싱 툴의 일부가 도시된다. 반도체 프로세싱 툴의 도시된 부분은 2 개의 웨이퍼 스테이션들 (844a 및 844b) 을 포함하지만, 툴은 또한 추가의 웨이퍼 스테이션들을 포함할 수도 있다. 웨이퍼 스테이션 각각은 반도체 프로세싱 툴에 의해 수행된 다양한 동작들 동안 하나 이상의 웨이퍼들이 배치될 수도 있는 위치에 대응한다. 웨이퍼 스테이션들은, 예를 들어, 그리고 제한 없이, 툴의 프로세스 챔버 또는 프로세스 챔버들 내, 프로세싱 전 또는 프로세싱 후 웨이퍼들을 저장하도록 사용된 버퍼들 내, 웨이퍼들이 상이한 압력들의 환경들 사이에서 이송되게 하는 에어 록들 또는 로드 록들, 포트들, 로드 포트에 도킹될 수도 있는 FOUP들 (front-opening unified pods), 등 내에 존재할 수도 있다.
도 8a에서, 웨이퍼 스테이션 (844a) 은 반도체 프로세싱 챔버 (850) 에 의해 제공된다; 반대로, 웨이퍼 스테이션 (844b) 은 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 및/또는 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터 (858) 상에 도시된 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 의 저장을 위한 전용 (이런 전용 도킹 스테이션은 일부 구현 예들에 포함되지 않을 수도 있지만) 도킹 스테이션 (868) 에 의해 제공된다. 도킹 스테이션 (868) 은 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 를 충전하기 위한 피처들 (미도시) 을 가질 수도 있고 그렇지 않으면 다양한 양태들의 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 와 인터페이싱하도록 구성될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 도킹 스테이션은 진공 이송 모듈 (VTM) 내에 위치될 수도 있고 (또는 부착될 수도 있어서), 나중에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 트레이닝될 수도 있는, 진공 이송 모듈 내의 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 액세스되게 한다. 다른 구현 예들에서, 도킹 스테이션은 EFEM (equipment front-end module) 또는 다른 대기압 또는 거의 대기압 위치에 위치될 수도 있고, 이 경우 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 EFEM 내에 위치된 웨이퍼-핸들링 로봇을 사용하여 먼저 회수될 수도 있고 이어서 VTM 내에 위치된 또 다른 웨이퍼-핸들링 로봇으로 이송될 수도 있다.
웨이퍼 스테이션 (844) 각각은 상기 기술된 웨이퍼 지지 영역 (802) 을 갖는 연관된 웨이퍼 지지부 (852) 를 가질 수도 있다. 여기서, 웨이퍼 지지 영역 (802) 은 어두운 음영으로 강조되는 한편, 웨이퍼 지지 영역 (802) 둘레로 연장하는 웨이퍼 지지부 (852) 의 환형 표면 (854) 은 밝은 음영으로 보인다. 환형 표면 (854) 은 본 명세서에 기술된 바와 같이 에지 링을 수용하고 지지하도록 구성될 수도 있다. 간략함을 위해 환형 표면으로 도시되지만, 웨이퍼 지지부 (852) 는 에지 링을 수용하고 지지하는 다른 피처들 또는 표면들로 구성될 수도 있다. 일부 예들에서, 웨이퍼 스테이션은 웨이퍼들이 연관된 웨이퍼 스테이션 (844) 으로 도입되거나 이로부터 제거될 때 웨이퍼 중심 위치들의 측정 값들이 획득되게 할 수도 있는, AWC (active wafer centering) 시스템 (866) 과 연관될 수도 있다. 이 예에서, AWC 시스템 (866) 은 웨이퍼 스테이션 (844a) 과 연관되고 웨이퍼의 에지가 광 빔 중 하나를 통과할 때를 검출할 수도 있는 2 개의 수직으로 배향된 광 빔 센서들 (AWC 시스템 (866) 내 점들로 표현됨) 을 포함한다. 앞서 논의된 바와 같이, 일부 예들에서, AWC 시스템 (866) 은 특정한 공지된 기준 프레임에 대해 툴의 웨이퍼-핸들링 로봇 (856) 의 엔드 이펙터 (858) 에 의해 지지된 웨이퍼의 중심 위치를 결정하도록 사용될 수도 있고, 이에 따라 웨이퍼를 목표된 위치에 배치하기 전에 이루어져야 할 수도 있는 임의의 포지셔닝 보정들에 대한 결정을 허용한다.
또한 도 8a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼-핸들링 로봇 (856) 은 웨이퍼 지지부 (852) 의 웨이퍼 지지 영역 (802) 상에 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 를 배치하기 위한 준비시 엔드 이펙터 (858) 상에서 본 명세서에 기술된 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 를 지지한다. 그 동안, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 는 웨이퍼 스테이션 (844b)/도킹 스테이션 (868) 내의 임시 저장부에 있다.
도 8b에서, 웨이퍼-핸들링 로봇 (856) 은 웨이퍼 지지 영역 (802) 상의 명목상 센터링되는 위치에 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 를 배치하도록 작동되고 그리고 웨이퍼 스테이션 (844b)/도킹 스테이션 (868) 으로부터 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 를 회수하도록 또한 작동된다. 도 3a 내지 도 3d에 예시된 바와 같이, 도 8b에서, 웨이퍼 지지 영역 (802) 의 외측 에지 및 웨이퍼 지지부 (852) 의 환형 표면 (854) 을 포함하는, 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 밑의 피처들이 가시적이다. 예시 목적들을 위해, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 는 그 밑에 피처들을 보이기 위해 투명하다.
도 8c에서, 웨이퍼-핸들링 로봇 (856) 은 웨이퍼 스테이션 (844b)/도킹 스테이션 (868) 으로부터 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 를 회수하고 그리고 페데스탈/웨이퍼 지지부 (852) 의 웨이퍼 지지 영역 (802) 및 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 를 포지셔닝시키도록 준비된다.
도 8d에서, 웨이퍼-핸들링 로봇 (856) 은 캘리브레이션 웨이퍼 (814), 웨이퍼 지지 영역 (802), 및 웨이퍼 지지부 (852) 의 환형 표면 (854) 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 를 포지셔닝시키도록 엔드 이펙터 (858) 를 연장하였다. 따라서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 는 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 의 외측 에지를 따라 이격된 3 개의 점선 직사각형들로 나타낸, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 의 하향 대면 제 1 이미징 센서들의 시계가 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 의 컷아웃들의 부분 및 웨이퍼 지지 영역 (802) 의 하나 이상의 피처들 또는 기점들을 포함하는 웨이퍼 지지 영역 (802) 및 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 위에 있도록 포지셔닝된다. 예를 들어, 이는 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 의 제 1 이미징 센서들의 시계가 기점 마커들 (222A 내지 222C 및 223A 내지 223C) 및 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 의 외측 에지 (218) 뿐만 아니라, 캘리브레이션 웨이퍼 밑에 있고 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들을 통해 가시적인, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 하나 이상의 기점들, 예컨대 외측 에지 (104) 를 포함하도록 도 3a 내지 도 3d에 예시된 바와 같이 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 를 포지셔닝시키는 것을 포함한다.
자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 의 제 1 제어기는 제 2 제어기 (842) 에 의해 예를 들어, 기점 마커들 (222 및 223) 및 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 의 외측 에지 (218), 뿐만 아니라 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 하나 이상의 기점들, 예컨대 외측 에지 (104), 및 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지와 캘리브레이션 웨이퍼 사이의 도 3b 내지 도 3d의 갭들 (332A 내지 332C) 을 포함하는, 이러한 피처들 사이의 갭들 및 공간들의 제 1 이미징 센서들로부터 이미지 데이터를 획득하게 될 수도 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 이들 갭들은 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 의 중심이 웨이퍼 지지 영역 (802) 의 중심에 대해 오프셋되는 양을 결정하도록 사용될 수도 있다. 또한 상기 논의된 바와 같이, 일부 구현 예들에서, 컷아웃의 에지 및/또는 컷아웃에 인접한 기점 마커 (222) 와 같은 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커와 웨이퍼 지지부 상의 기점 마커 사이의 갭들이 중심-대-중심 결정들을 위해 사용될 수도 있다. 이 오프셋이 허용 가능한 문턱 값을 초과하면, 캘리브레이션 웨이퍼는 오프셋을 감소시키도록 재포지셔닝될 수도 있다. 이 예에서, 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 가 수용 가능하게 배치되고, 웨이퍼-핸들링 로봇 (856) 은 도 8e에 도시된 바와 같이, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 및 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 를 웨이퍼 스테이션 (844a) 으로부터 제거하고 웨이퍼 스테이션 (844b) 으로 리턴할 수도 있다 (명확성을 위해 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 만이 도면에 도시되고; 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 및 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 모두는 웨이퍼 스테이션 (844b) 에 저장될 수도 있다).
도 8f에 도시된 바와 같이, 웨이퍼-핸들링 로봇 (856) 은 웨이퍼 지지부 (852) 의 환형 표면 (854) 상에 에지 링 (806) 을 배치하기 위한 준비로 엔드 이펙터 (858) 상의 에지 링 (806) 을 회수하고 지지한다. 그 동안, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 및 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 는 웨이퍼 스테이션 (844b)/도킹 스테이션 (868) 내의 임시 저장부에 있다.
도 8g에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 도킹 스테이션 (868) 으로부터, 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 밑 또는 위로부터 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 를 회수하도록 작동되거나, 완전히 상이한 위치로부터, 예를 들어, 로드 록 또는 에어 록으로부터 획득될 수도 있다. 도 8a 및 도 8b를 포함하여, 상기 기술된 바와 같이, 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 는 이어서 웨이퍼 스테이션 (844a)/반도체 프로세싱 스테이션 (850) 내에 배치될 수도 있고 웨이퍼 지지부 (852) 의 웨이퍼 지지 영역 (802) 으로 이송될 수도 있어서, 도 8h에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지 영역에 대해 명목상 센터링된다. 웨이퍼 지지부 (852) 상에 포지셔닝된 에지 링 및 캘리브레이션 웨이퍼 모두의 이 포지셔닝은 도 4a 내지 도 4d에 대해 상기 제공된 바와 동일할 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지 및 에지 링의 내측 에지는 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 각각 내에서 가시적일 수도 있다. 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 의 이들 컷아웃들은 웨이퍼 지지부에 대한 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부 영역에 대한 에지 링의 동시 이미징 및 측정을 가능하게 하는 캘리브레이션 웨이퍼 밑의 웨이퍼 지지부 및 에지 링 피처들의 가시성을 가능하게 하여 이들 구조체들의 중심들의 동시 결정들을 허용한다.
도 8i에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 웨이퍼 스테이션 (844b)/도킹 스테이션 (868) 으로부터 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 를 회수하도록 다시 작동된다. 도 8j에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 웨이퍼 지지부 (852), 캘리브레이션 웨이퍼 (814), 및 에지 링 (806) 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 를 포지셔닝시키도록 더 작동된다. 도 8d와 유사하게, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 (800) 는 에지 링 (806) 과 웨이퍼 지지 영역 (802) 사이, 그리고 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 와 웨이퍼 지지 영역 (802) 사이의 갭들, 예컨대 도 4b 내지 도 4d의 갭들 (332A 내지 332C 및 433A 내지 433C) 각각의 이미지 데이터를 동시에 획득하도록 제어될 수도 있어, 캘리브레이션 웨이퍼 (814) 의 중심과 웨이퍼 지지 영역 (802) 사이, 그리고 에지 링 (806) 의 중심과 웨이퍼 지지 영역 (802) 사이의 임의의 오프셋에 대한 결정을 허용한다.
상기 논의된 바와 같은 자동 캘리브레이션 웨이퍼 및 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 실시될 수도 있는 다양한 기법들은 도 9 내지 도 14를 참조하여 이하에서 보다 상세히 탐구된다. 본 명세서에 제공된 바와 같이, 도 9 내지 도 14의 이들 기법들은 적어도 부분적으로, 캘리브레이션 웨이퍼 및 이의 기점들, 웨이퍼 지지부의 기점들, 예를 들어, 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지, 및 에지 링의 기점들, 예를 들어, 에지 링의 내측 에지의 동시 이미징을 허용하는 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼의 사용에 의해 가능하게 된다. 이 동시 이미징은 또한 웨이퍼 지지부에 대한 캘리브레이션 웨이퍼의 상대적인 오프셋 및 웨이퍼 지지부에 대한 에지 링의 상대적인 오프셋의 동시적이고 직접적인 결정들을 허용한다. 이들 동시 이미징 및 결정들은 유리하게 중간 또는 "프록시" 기점들의 사용 없이 그리고 그 밑의 구조체들을 보기 위해 캘리브레이션 웨이퍼를 제거하지 않고 이루어질 수도 있다.
도 9는 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼 스테이션에서 구조체의 기준 지점의 위치를 결정하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다. 이러한 기법은 예를 들어, 웨이퍼들이 배치될 수도 있는 (또는 이로부터 회수될 수도 있는) 다양한 위치들을 웨이퍼-핸들링 로봇에게 학습시키는데 사용될 수도 있다. 블록 (902) 에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터를 사용하여 회수될 수도 있다; 블록 (904) 에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터 상에 센터링될 수도 있다 (블록 (902) 및 블록 (904) 은 일부 구현 예들에서 동시에 수행될 수도 있다). 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 (또는 자동 캘리브레이션 웨이퍼 상의 일부 다른 공지된 기준 지점) 이 엔드 이펙터의 공지된 기준 지점 상에 센터링되도록 엔드 이펙터 상에 배치되게 할 수도 있고, 이에 따라 2 개의 기준 지점들 사이의 공간적 관계를 확립하고, 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 획득되는 측정 값들로 하여금 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 사용된 좌표계로 맵핑되거나 변환되게 한다.
엔드 이펙터 상의 이러한 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 배치는 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 엔드 이펙터 상에 적절히 포지셔닝되는 것을 보장하기 위해 물리적 인덱싱 피처 또는 다른 콘택트-기반 방법의 사용을 통한 것을 포함하여, 임의의 적합한 메커니즘을 통해 달성될 수도 있다. 그러나, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 자체의 이미징 피처들은 대안적으로, 일부 예들에서, 엔드 이펙터 상의 적절한 자동 캘리브레이션 웨이퍼 센터링을 보장하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터 상으로 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 로딩하기 직전에, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 엔드 이펙터 위에 포지셔닝될 수도 있고, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 이미징 센서들 중 하나 이상은 엔드 이펙터의 이미지, 또는 이의 구역이 획득되게 하도록 활성화될 수도 있다. 엔드 이펙터의 이미징된 부분은, 예를 들어 엔드 이펙터 상의 기준 지점, 예를 들어 엔드 이펙터 상에 완벽하게 배치된 이론적 반도체 웨이퍼의 XY 중심 지점과 일치하는 엔드 이펙터 상의 위치를 규정하는 기점을 포함할 수도 있다. 이어서 이 이미지 데이터는 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 기준 지점, 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심이 엔드 이펙터의 기준 지점/기점으로부터 오프셋되는 정도를 결정하도록 분석될 수도 있다. 이어서 웨이퍼-핸들링 로봇은 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 엔드 이펙터 상에 배치되기 전에 이 오프셋을 감소시키거나 상쇄시키는 방식으로 엔드 이펙터로 하여금 이동하게 하여, 엔드 이펙터 상에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 센터링하도록 작동될 수 있다.
블록 (906) 에서, 웨이퍼 스테이션은 캘리브레이션, 예를 들어, 웨이퍼 스테이션으로 전달된 웨이퍼들의 중심들이 위치되도록 의도된 웨이퍼 스테이션의 구조체, 예를 들어, 웨이퍼 지지부 상의 기준 지점의 결정을 위해 선택될 수도 있다. 블록 (908) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 일반적으로 예를 들어, 선택된 웨이퍼 스테이션을 위한 웨이퍼 지지부의 기준 지점 위에 센터링되도록, 엔드 이펙터 및 자동 캘리브레이션 웨이퍼로 하여금 선택된 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝되게 하도록 작동될 수도 있다. 이러한 초기 포지셔닝은, 예를 들어, 대부분의 경우 일반적으로 밀리미터 또는 수 밀리미터 이내의 배치 정확도를 허용할 수도 있는, 시스템의 다양한 컴포넌트들의 설계시 (as-designed) 위치들에 기초하여 결정된 웨이퍼 지지부 기준 지점 위치의 추정에 기초할 수도 있다.
블록 (910) 에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 선택된 웨이퍼 스테이션에 위치된 타깃 구조체 상의 기점 또는 기점들의 이미지 데이터를 획득하게 될 수도 있다; 기점 또는 기점들은 예를 들어, 웨이퍼 스테이션으로 전달된 웨이퍼들의 중심들이 위치되도록 의도되는 웨이퍼 스테이션의 기준 지점과 연관될 수도 있다. 예를 들어, 선택된 웨이퍼 스테이션에서 웨이퍼 지지부의 ESC의 외측 에지는 기점으로서 역할을 할 수도 있다; 이러한 기점은 웨이퍼 스테이션의 기준 지점을 직접적으로 나타내지 않을 수도 있지만, 그럼에도 불구하고 이를 모호하게 규정할 수도 있고, 예를 들어, ESC의 원형 또는 아치형 에지는 기준 지점으로서 역할을 하는 중심 지점을 규정할 수도 있다. 또 다른 예에서, 웨이퍼 지지부는 기준 지점을 직접적으로 마킹하는 일부 타입의 기점, 예를 들어, 에칭된 "+" 또는 다른 마킹을 포함할 수도 있고, 예를 들어, 웨이퍼 지지부의 중심은 기준 지점일 수도 있고 "+"의 2 개의 라인들의 교차점은 기준 지점을 나타낼 수도 있다. 이러한 예에서, 상기 기술된 이미징 센서 (524) 와 같은, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심에 있는 이미징 카메라는 웨이퍼 지지부의 중심에서 기점을 캡처하도록 사용될 수도 있다.
블록 (912) 에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼에 대해 선택된 웨이퍼 스테이션의 구조체, 예를 들어, 웨이퍼 지지부의 기준 지점의 위치는 기점들의 이미지 데이터에 기초하여 결정될 수도 있다. 예를 들어, 이미지 데이터는 구조체의 기준 지점이 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 기준 지점, 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심으로부터 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 좌표계에서 (0.3 ㎜, 0.5 ㎜) 의 XY 오프셋을 갖는다는 것을 나타낼 수도 있다.
블록 (914) 에서, 구조체의 기준 지점의 위치는 웨이퍼-핸들링 로봇 좌표계에 대해 결정될 수도 있다. 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼 좌표계에 대해 블록 (912) 에서 결정된 XY 오프셋들은, 예를 들어 자동 캘리브레이션 웨이퍼 좌표계와 웨이퍼-핸들링 로봇 좌표계 사이의 가능한 각도 오정렬을 처리하기 위해, 웨이퍼-핸들링 로봇의 좌표계의 등가 좌표들로 변환하기 위해, 좌표계 변환을 겪을 수도 있다.
도 9의 캘리브레이션 기법이 사용된다면, 일부 예들에서 이 기법을 구현하기 전에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 캘리브레이팅하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 기준 지점, 예를 들어, 중심 지점에 대해 이미지 데이터를 획득하도록 사용된 이미징 센서 또는 센서들의 포지션들을 확립하는 것이 바람직할 수도 있어서, 이러한 센서들로부터 결정된 위치 정보는 적절하게 프로세싱된다. 이미징 센서 각각은, 예를 들어, 이미징 센서 각각에 특정적이고 특정한 XY 거리 및/또는 회전 각도만큼 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 기준 지점으로부터 오프셋되는 좌표계에서 (이러한 센서 각각이 가질 수도 있는 픽셀들의 직사각형 또는 선형 어레이에 기초하여) XY 위치 데이터를 제공하는 것으로 간주될 수도 있다. 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 캘리브레이팅하는 것은 이러한 XY 및 각도 오프셋들이 이미징 센서 각각의 좌표 시스템에 대해 결정되게 한다. 이어서 이미징 센서 데이터로부터 나중에 결정되는 임의의 위치들은 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 기준 지점의 좌표계에 대해 정확하게 위치되도록 적절히 변환될 수도 있다.
이러한 캘리브레이션의 예에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지와 콘택트하고 픽스처의 일부이고 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 제한된 외측 에지에 대해 센터링되는 것으로 공지된 기점 위에 센터링되도록 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 물리적으로 제한하는 인덱싱 핀들 또는 다른 정렬 피처들을 갖는 픽스처 내에 배치될 수도 있다. 일단 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 픽스처에 장착되고 기점 위에 센터링되면, 중심에 장착된 이미징 센서는 기점의 이미지를 획득하게 될 수도 있고, 이어서 예를 들어, 기점에 의해 지시된 중심 지점과 일치하는 픽셀 또는 픽셀들에 대한 결정이 이루어질 수도 있고, 이에 따라 중심에 장착된 이미징 센서의 이미지들로부터 획득된 임의의 위치 데이터를 기준 지점과 연관된 좌표계로 변환하도록 나중에 사용될 수도 있는 정보를 제공한다. 유사한 기점들은 또한 다른 이미징 센서들의 시계와 일치하는 위치들에서 픽스처 내에 제공될 수도 있고, 사용 전에 모든 이미징 센서들의 캘리브레이션을 허용한다.
도 10은 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼 스테이션에서 2 개의 구조체들의 상대적인 포지셔닝을 결정하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다. 도 10의 기법은 반도체 프로세싱 툴의 웨이퍼 스테이션이 캘리브레이션을 위해 선택될 수도 있는 블록 (1002) 에서 시작된다. 상대적인 포지셔닝이 결정되는 구조체들은 선택된 웨이퍼 스테이션에 이미 위치된 것으로 가정된다, 예를 들어, 선택된 웨이퍼 스테이션은 예를 들어, 웨이퍼 지지부 (제 2 구조체) 상에 배치된 캘리브레이션 웨이퍼 (제 1 구조체) 를 가질 수도 있다. 일부 예들에서, 도 10의 기법은 따라서 블록 (1002) 후 그리고 블록 (1004) 전에 수행되는 블록 (1012) 및 블록 (1014) 을 포함할 수도 있고, 여기서 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝된다. 일부 구현 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼 지지부의 중심 상에 명목상으로 포지셔닝될 수도 있고, 이러한 포지셔닝은 도 9의 기법으로부터 수집된 데이터에 기초할 수도 있다. 블록 (1012) 에서, 본 명세서에 기술된 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼와 같은 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼 핸들링 로봇에 의해 회수되고 이어서 블록 (1014) 에서 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝된다. 블록 (1004) 에서, 반도체 프로세싱 툴의 웨이퍼-핸들링 로봇을 사용하여, 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 저장하도록 사용된 도킹 스테이션 또는 다른 홀딩 영역으로부터 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 회수된다.
블록 (1006) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키도록 작동될 수도 있다. 웨이퍼-핸들링 로봇은, 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부/캘리브레이션 웨이퍼 위에 명목상 센터링되도록 포지셔닝될 수도 있고, 이에 따라 제 1 이미징 센서들로 하여금 2 개의 구조체들의 기점들, 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지 및/또는 캘리브레이션 웨이퍼 상의 다른 기점 마킹(들), 예컨대 도 3a 내지 도 4g의 기점 마커들 (222A 내지 222C 및/또는 223A 내지 223C), 및 웨이퍼 지지부의 피처의 에지, 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내에서 가시적인, 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지의 이미지들을 획득하게 하는 방식으로, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 주변부를 따라 포지셔닝된 제 1 이미징 센서들로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되게 한다. 이는 상기 기술된 웨이퍼 지지 영역에 대해 그리고 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 자동 캘리브레이션 웨이퍼 및 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 것을 포함할 수도 있다.
블록 (1008) 에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 이러한 이미지들을 획득하게 될 수도 있다. 블록 (1010) 에서, 이미지들은 예를 들어, 이미지 각각의 기점들 사이의 갭 사이즈들을 결정하도록 분석될 수도 있다. 예를 들어, 에지-파인딩 알고리즘들은 이미지 각각, 예를 들어, 도 3b 내지 도 3d에 각각 예시된 아이템들 (218 및 104A 내지 104C) 에서 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지 및 웨이퍼 지지 영역의 에지 및 결정된 에지들의 쌍 각각 사이의 갭에 대한 상대적인 거리들을 식별하도록 사용될 수도 있다. 기점들, 예를 들어, 에지들의 쌍 각각 사이의 결정된 갭들은 제 1 이미징 센서들과 이미징된 구조체들 사이의 가정된 수직 거리에 기초하여 추정될 수도 있다; 이러한 추정들은 다소 부정확할 수도 있지만, 일반적으로 이미지 각각에서 유사하게 스케일링될 것이다. 본 명세서에 제공된 기점 마킹들 또는 마커들은 예를 들어, 이미지들의 갭들을 분석하기 위해 스케일, 배향, 방향, 또는 이들의 조합의 센싱을 제공할 수도 있다. 캘리브레이션 웨이퍼의 기점들은 도 2a 내지 도 3d의 기점 마커들 (222A 내지 222C 및 223A 내지 223C), 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지 (218), 또는 컷아웃들 (216A 내지 216C) 각각을 적어도 부분적으로 규정하는 하나 이상의 에지들과 같은 상기 기술된 기점 마커들을 포함할 수도 있다. 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼인 제 1 타깃 구조체를 사용하여, 제 2 타깃 구조체의 기점들은 웨이퍼 지지 영역, 예를 들어, 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104) 의 기점들을 포함할 수도 있다.
예를 들어, 구조체 각각에 대한 기점들이 공통 기준 원을 따라 위치되는 경우, 예를 들어, 모두 서로 동일 방사상 (coradial) 인 캘리브레이션 웨이퍼의 복수의 컷아웃들의 아치형 외측 에지들 또는 에지들 (또는 이의 단일 원형 에지) 은 캘리브레이션 웨이퍼에 대한 기점들로서 역할을 할 수도 있고, 모두 서로 동일 방사상인 웨이퍼 지지부의 아치형 에지들 (또는 단일 원형 에지) 은 웨이퍼 지지부에 대한 기점들로서 역할을 할 수도 있다. 다른 기점들이 유사한 효과로 사용될 수도 있고, 본 명세서에 논의된 기법들은 일반적으로 선택된 기점들에 기초하여 이러한 구조체들 간의 상대적인 오프셋을 결정하기 위한 임의의 적합한 기점들 및 적용 가능한 알고리즘들에 적용 가능할 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
블록 (1010) 에서, 2 개의 구조체들의 이미징된 기점들 사이의 상대적인 갭 사이즈들에 기초하여, 두 구조체들의 기준 지점들, 예를 들어, 중심들 사이의 오프셋에 관한 결정이 이루어질 수도 있다. 이러한 오프셋은 2 개의 구조체들의 중심을 벗어난 정도가 허용 가능한 한계들 내에 있는지를 알기 위해 문턱 값 오프셋에 대해 비교될 수도 있다. 이러한 문턱 값 오프셋은 특정한 반도체 프로세싱 기법의 불균일성 요건들에 기초하여 확립될 수도 있다. 중심을 벗어난 정도의 측정 값들이 허용 가능한 한계들 내에 있지 않다면, 적절한 액션들이 취해질 수도 있고, 예를 들어, 구조체들 중 하나가 측정된 중심 오프셋들에 기초하여 재포지셔닝될 수도 있고, 절차는 중심을 벗어난 정도의 측정이 허용 가능한 한계들 내에 있을 때까지 반복될 수도 있다.
일부 예들에서, 도 10의 기법은 웨이퍼 지지부에서 에지 링을 사용하여 수행될 수도 있다. 일부 이러한 구현 예들에서, 구조체들의 기점들은 본 명세서에 제공된 바와 같이, 캘리브레이션 웨이퍼, 웨이퍼 지지부, 에지 링, 또는 이들의 조합의 기점들을 포함할 수도 있다. 이는 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부의 기점들만을 사용하고, 에지 링의 기점들을 사용하지 않는 것을 포함할 수도 있다. 일부 다른 예들에서, 도 10의 기법은 웨이퍼 지지부에서 에지 링 없이 수행될 수도 있다. 일부 이러한 실시 예들에서 기점들은 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부의 기점들을 포함할 수도 있다.
도 8a 내지 도 8j를 다시 참조하면, 일부 구현 예들에서, 이들 이미지들은 도 10의 기법의 양태들의 구현 예를 부분적으로 예시할 수도 있다. 예를 들어, 도 8a 및 도 8b는 블록 (1012) 및 블록 (1014) 의 부분적인 예시일 수도 있고, 도 8b는 블록 (1004) 의 부분적인 예시일 수도 있고, 그리고 도 8c 및 도 8d는 블록 (1006) 의 부분적인 예시들일 수도 있다.
도 11은 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼 지지부의 중심 지점의 위치를 결정하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다. 블록 (1102) 에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터를 사용하여 회수될 수도 있다. 블록 (1104) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇 엔드 이펙터에 대한 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 포지션이 결정될 수도 있다. 블록 (1102) 및 블록 (1104) 은, 일부 예들에서 나란히 (in tandem) 수행될 수도 있고, 예를 들어, 웨이퍼-핸들링 로봇은 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 엔드 이펙터의 기준 지점에 센터링되어, 엔드 이펙터에 대한 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 포지션을 확립하도록 자동 캘리브레이션 웨이퍼로 하여금 (앞서 논의된 바와 같이) 엔드 이펙터에 의해 픽업되게 하도록 제어될 수도 있다.
블록 (1106) 에서, 웨이퍼 스테이션은 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 결정하기 위해 선택될 수도 있다. 블록 (1108) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 자동 캘리브레이션 웨이퍼로 하여금, 예를 들어, 웨이퍼 스테이션과 연관된 디폴트 중심 위치에서 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되게 하도록 작동될 수도 있다.
블록 (1110) 에서, 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 하나 이상의 이미징 센서들을 사용하여 웨이퍼 지지부의 기점 또는 기점들의 이미지 데이터가 획득될 수도 있다. 이러한 기점은 예를 들어, 웨이퍼 지지부의 중심에 위치된 에칭된 패턴일 수도 있다. 대안적으로, 기점은 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 규정하는, 웨이퍼 지지부의 일부인, 예를 들어, ESC 및 웨이퍼 지지 영역, 웨이퍼 지지부의 일부의 원형 에지일 수도 있고; 웨이퍼 지지부의 이들 기점들은 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내에서/컷아웃들을 통해 가시적일 수도 있다. 전자의 경우, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심에 또는 근방에 위치된 이미징 센서가 기점을 이미징하도록 사용될 수도 있다. 후자의 경우, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지 근방에 위치된 이미징 센서들이 기점들을 이미징하도록 사용될 수도 있다.
블록 (1112) 에서, 이미지 데이터는 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 기준 지점, 예를 들어, 중심 지점과 기점에 의해 규정된 선택된 웨이퍼 스테이션의 기준 지점 사이의 오프셋을 결정하도록 분석될 수도 있다. 블록 (1114) 에서, 블록 (1112) 에서 결정된 오프셋은 웨이퍼-핸들링 로봇의 좌표계로 변환될 수도 있다. 원한다면, 선택된 웨이퍼 지지부의 중심에 대응하는 "디폴트" 위치는 블록 (1114) 에서 결정된 오프셋을 처리하도록 업데이트될 수도 있다 (대안적으로, 디폴트 위치는 있는 그대로 남아 있을 수도 있지만, 웨이퍼 스테이션에서 후속 웨이퍼 배치 각각에 대한 오프셋에 기초하여 조정될 수도 있다). 일부 구현 예들에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 자동 캘리브레이션 웨이퍼 중심이 웨이퍼 지지부에 대해 업데이트된 중심 위치에 포지셔닝되도록 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 시프팅하게 하도록 작동될 수도 있다 (블록 (1108) 과 유사). 이러한 구현 예들에서, 블록 (1110) 내지 블록 (1114) 은 업데이트된 센터링된 포지션이 적절히 센터링된다는 것을 검증하기 위해, 원한다면 반복될 수도 있다. 업데이트된 디폴트 위치 (또는 디폴트 위치의 보정) 가 여전히 허용 가능한 한계들 내에 있지 않은 중심-대-중심 오프셋을 생성하는 것으로 발견되면, 프로세스는 1 회 이상 반복될 수도 있다.
상기 논의는 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 사용된 좌표계에 대해 웨이퍼 지지부 또는 다른 구조체의 중심의 절대 위치를 결정하기 위해 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하는 것에 초점을 맞추고 있지만, 자동 캘리브레이션 웨이퍼들은 도 10을 포함하여, 이하 및 상기에 더 논의된 바와 같이, 2 개 이상의 컴포넌트들 사이 상대적인 포지셔닝을 결정하는데 사용될 수도 있다. 이는 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼, 웨이퍼 지지부, 에지 링 (존재한다면), 또는 이들의 임의의 조합 사이의 상대적인 포지셔닝을 포함한다.
도 10과 유사하게, 도 12는 웨이퍼 지지부 상의 캘리브레이션 웨이퍼의 배치를 캘리브레이팅하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다. 블록 (1202) 에서, 반도체 프로세싱 툴의 웨이퍼-핸들링 로봇은 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 웨이퍼 스테이션 또는 다른 저장 위치로부터 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하게 하도록 작동될 수도 있다. 블록 (1204) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 캘리브레이션 웨이퍼로 하여금 반도체 프로세싱 툴의 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부, 예를 들어, 페데스탈 상에 배치되게 하도록 더 작동될 수도 있다. 캘리브레이션 웨이퍼가 예를 들어, 동작의 또 다른 페이즈 동안 웨이퍼 지지부 상에 이전에 배치되거나 설치될 수도 있기 때문에, 블록 (1202) 및 블록 (1204) 은 일부 구현 예들에서 선택 가능할 수도 있다. 또한, 일부 구현 예들에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 예를 들어, 도 9의 기법을 사용하여, 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안 웨이퍼 지지부의 중심 또는 명목상 중심을 결정하거나 추정하도록 사용될 수도 있다.
블록 (1206) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 도킹 스테이션 또는 다른 위치로부터 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하게 하도록 제어될 수도 있다. 블록 (1208) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 자동 캘리브레이션 웨이퍼로 하여금 선택된 웨이퍼 스테이션 및 그 위에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼의 웨이퍼 지지부 위의 위치에 포지셔닝되게 하도록 더 작동될 수도 있다. 이는 상기 기술된 도 3a 내지 도 3d에 도시된 포지셔닝과 유사할 수도 있다.
일단 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 및 캘리브레이션 웨이퍼 위에 포지셔닝되면, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 블록 (1210) 에서 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내 및 둘레의 기점들 및/또는 피처들의 이미지 데이터를 획득하게 될 수도 있다. 이는 상기 논의된 바와 같이, 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼의 기점과 웨이퍼 지지부의 기점 사이의 갭들을 포함한다. 이들 갭들은 캘리브레이션 웨이퍼 (214) 의 외측 에지 (218) 와 도 3a 내지 도 3d에 예시된 바와 같은 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내에서, 컷아웃들을 통해 가시적이고, 그리고/또는 컷아웃들에 인접한 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지 (104A 내지 104C) 사이의 갭들 (332A 내지 332C) 을 각각 포함할 수도 있다; 이들 갭들은 또한 도 3e 내지 도 3g에 예시된 바와 같이, 기점들 (222A 내지 222C) 각각과 동일 선상에 있는, 라인 (341A 내지 341C) 을 따른 웨이퍼 지지 영역 (102) 의 외측 에지 (104A 내지 104C) 각각과 기점들 (222A 내지 222C) 각각 사이의 갭들 (347A 내지 347C) 을 포함할 수도 있다. 블록 (1210), 그리고 도 12의 기법은 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내에서 그리고 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들을 통해 가시적인 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지 영역의 피처들, 예를 들어, 기점들을 사용한다. 이는 또한 웨이퍼 지지 영역의 다른 다양한 기점들, 예컨대 외측 에지 (104), 및 도 2a 내지 도 3d의 기점 마커들 (222A 내지 222C 및 223A 내지 223C), 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지 (218), 컷아웃들 (216A 내지 216C) 각각을 적어도 부분적으로 규정하는 하나 이상의 에지들 사이의 갭들 또는 공간, 또는 임의의 이러한 피처들의 조합을 포함할 수도 있다.
블록 (1212) 에서, 추정된 오프셋은 이미지들의 기점들 사이의 갭들의 상대적인 사이즈들에 기초하여 캘리브레이션 웨이퍼의 중심과 웨이퍼 지지 영역의 중심 사이에서 결정될 수도 있다. 블록 (1214) 에서, 추정된 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 오프셋이 미리 결정된 문턱 값 오프셋을 초과하는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수도 있다. 추정된 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 오프셋이 미리 결정된 문턱 값 오프셋을 초과하면, 기법은 웨이퍼-핸들링 로봇이 웨이퍼 지지부 위의 포지션으로부터 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 제거하도록 작동될 수도 있고 예를 들어, 도킹 스테이션으로 (또는 일부 다른 임시 홀딩 위치로) 리턴될 수도 있는 블록 (1216) 으로 진행될 수도 있다. 이어서 블록 (1218) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부로부터 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하도록 작동될 수도 있다. 예를 들어, 리프트 핀들은 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터가 캘리브레이션 웨이퍼 밑에 삽입될 수도 있도록 웨이퍼 지지부로부터 캘리브레이션 웨이퍼를 리프팅하도록 사용될 수도 있고, 그리고 이어서 웨이퍼 지지부 내로 리프트 핀들을 철수시킴으로써 캘리브레이션 웨이퍼는 엔드 이펙터 상으로 하강된다.
블록 (1218) 에서 웨이퍼-핸들링 로봇이 웨이퍼 지지부로부터 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하도록 사용된 후, 웨이퍼-핸들링 로봇은 캘리브레이션 웨이퍼 중심이 캘리브레이션 웨이퍼 오프셋을 처리하는 새로운 위치에 배치되어, 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부로 하여금 서로에 대해 더 정확하게 센터링되게 하도록 캘리브레이션 웨이퍼로 하여금 웨이퍼 지지부 상에 재배치되게 하도록 더 제어될 수도 있다. 블록 (1218) 후에, 기법은 블록 (1206) 으로 돌아갈 수도 있고, 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 중심 오프셋의 추가 평가가 획득될 수도 있다. 필요하다면, 기법의 이 부분은 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지부 사이의 추정된 중심 오프셋이 미리 결정된 문턱 값 오프셋 내에 있을 때까지 문턱 값 횟수 동안 반복될 수도 있다. 블록 (1214) 에서 추정된 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 오프셋이 미리 결정된 문턱 값 오프셋 내에 있는 것으로 발견되면, 이 기법은 캘리브레이션 웨이퍼 배치 캘리브레이션이 완료된 것으로 간주될 수도 있는 블록 (1222) 으로 진행할 수도 있다.
일부 예들에서, 도 12의 기법은 웨이퍼 지지부에서 에지 링을 사용하여 수행될 수도 있다. 일부 이러한 구현 예들에서, 구조체들의 기점들은 본 명세서에 제공된 바와 같이, 캘리브레이션 웨이퍼, 웨이퍼 지지부, 에지 링, 또는 이들의 조합의 기점들을 포함할 수도 있다. 이는 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부의 기점들만을 사용하고, 에지 링의 기점들을 사용하지 않는 것을 포함할 수도 있다. 일부 다른 예들에서, 도 12의 기법은 웨이퍼 지지부에서 에지 링 없이 수행될 수도 있다. 일부 이러한 실시 예들에서 기점들은 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부의 기점들을 포함할 수도 있다.
도 8a 내지 도 8j를 다시 참조하면, 일부 구현 예들에서, 이들 이미지들은 도 12의 기법의 양태들의 구현 예를 부분적으로 예시할 수도 있다. 예를 들어, 도 8a 및 도 8b는 블록 (1202) 및 블록 (1204) 의 부분적인 예시일 수도 있고, 도 8b는 블록 (1006) 의 부분적인 예시일 수도 있고, 도 8c 및 도 8d는 블록 (1208) 의 부분적인 예시일 수도 있고, 도 8e는 블록 (1216) 의 부분적인 예시일 수도 있고, 도 8a는 블록 (1218) 의 부분적인 예시일 수도 있고, 도 8b는 블록 (1220) 의 부분적인 예시일 수도 있다.
2 개의 구조체들 사이의 상대적인 오프셋들을 평가하기 위해 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하는 것은 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터에 대한 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 정밀 포지셔닝 또는 심지어 지식 없이 달성될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 특히, 본 명세서에 논의된 기법들은 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 제 1 이미징 센서들의 시계가 2 개의 구조체들의 기점들 사이의 그리고 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내 또는 둘레에서 가시적인 다양한 갭들을 이미징할 수 있도록, 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 엔드 이펙터 상에 충분히 센터링될 때 사용될 수도 있다. 유사한 기법이 웨이퍼 지지부에 대해 다른 컴포넌트들을 센터링하도록, 예를 들어, 웨이퍼 지지부에 대해 캘리브레이션 웨이퍼를 센터링하기 위해 사용될 수도 있다는 것이 또한 이해될 것이다.
캘리브레이션 웨이퍼 센터링을 위해, 캘리브레이션 웨이퍼 밑의 피처들에 가시성을 제공하는 것에 더하여, 캘리브레이션 웨이퍼는 미래의 동작들에서 배치될 웨이퍼들의 대역 (stand-in) 또는 대표 (representative) 로서 작용한다. 이와 같이, 일단 본 명세서에 논의된 자동 캘리브레이션 웨이퍼 기법들을 사용하여 캘리브레이션 웨이퍼가 목표된 구조체, 예를 들어, 웨이퍼 지지부 또는 에지 링을 갖는 웨이퍼 지지부 상에 센터링되면, 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼-핸들링 로봇을 사용하여 센터링된 위치로부터 제거될 수도 있고, 예를 들어, 나중에, 결국 미리 결정된 (given) 웨이퍼-핸들링 로봇 운동학적 경로에 대해 엔드 이펙터에 대해 캘리브레이션 웨이퍼의 목표된 중심 지점을 "러닝 (learn)"할 수도 있는 액티브 웨이퍼 센터링 (active wafer centering; AWC) 시스템, 동적 정렬 (dynamic alignment; "DA") 시스템을 학습시키도록 사용될 수도 있고; 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터 상의 웨이퍼들의 미래의 배치들은 이어서 이러한 웨이퍼들의 중심 지점들과 러닝된 중심 지점 사이의 오프셋을 결정하기 위해 액티브 웨이퍼 센터링 시스템을 사용하여 평가될 수도 있다. 이어서 웨이퍼-핸들링 로봇은 이 결정된 오프셋을 처리하는 방식으로 웨이퍼를 웨이퍼 지지부 상에 배치하도록 작동될 수도 있다. 에지 링들이 일반적으로 다수의 프로세싱 동작들을 위해 제자리에 남아 있을 수도 있지만, 에지 링들이 때때로 교체될 수도 있다는 것이 이해될 것이다; 앞서 논의된 바와 같이, 이러한 에지 링과 엔드 이펙터 사이의 임의의 오정렬을 보상하기 위해, 또한 이러한 후속 에지 링 배치 동안 유사한 AWC 및 DA 기법들이 수행될 수도 있다.
본 명세서에 논의된 기법들은 또한 상대적으로 고정된 컴포넌트에 대해 2 개의 이동 가능한 컴포넌트들 사이, 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼 (제 1 이동 가능한 컴포넌트) 와 웨이퍼 지지부 (상대적인 고정된 컴포넌트) 사이, 그리고 에지 링 (제 2 이동 가능한 컴포넌트) 및 웨이퍼 지지부 (다시, 상대적인 고정 컴포넌트) 사이의 오프셋들을 결정하도록 사용될 수도 있다. 예로서, 도 13은 웨이퍼 지지부에 대한 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부에 대한 에지 링의 배치를 동시에 캘리브레이팅하기 위한 기법의 플로우차트를 도시한다.
블록 (1302) 에서, 반도체 프로세싱 툴의 웨이퍼 스테이션이 선택될 수도 있다. 에지 링의 중심이 웨이퍼 지지부의 중심 상에 명목상 센터링되도록, 에지 링이 블록 (1304) 에서 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 상에 배치될 수도 있다. 블록 (1304) 은 선택 가능할 수도 있다; 에지 링은 또한 다른 수단, 예를 들어, 수동 배치를 통해 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 상에 배치될 수도 있고, 또는 선택된 웨이퍼 스테이션의 선택 전에 웨이퍼 지지부 상에 이미 제자리에 있을 수도 있다. 일부 예들에서, 블록 (1304) 는 에지 링을 회수하고 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝시키게 될 수도 있는 웨이퍼-핸들링 로봇을 포함할 수도 있다.
블록 (1306) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 본 명세서에 기술되고 예를 들어, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 캘리브레이션 웨이퍼와 같은 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하게 될 수도 있다. 블록 (1310) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 캘리브레이션 웨이퍼의 중심이 웨이퍼 지지부의 중심 상에 명목상으로 센터링되도록 캘리브레이션 웨이퍼를 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부로 이송하게 될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 이 센터링은 상기 기술된 도 10 및/또는 도 12의 기법에 기초할 수도 있다.
블록 (1310) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 웨이퍼-핸들링 로봇에 액세스 가능한 도킹 스테이션 또는 다른 위치와 같은 저장 위치로부터 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하게 하도록 제어될 수도 있다. 블록 (1312) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 도 4a 내지 도 4d 및 도 8j에 도시된 바와 같이, 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 일반적으로 캘리브레이션 웨이퍼 및/또는 에지 링의 중심 지점들 위에 센터링되도록 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키도록 제어될 수도 있다. 이하에 더 기술된 바와 같이, 블록 (1310) 은 또한 결정된 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지 영역 오프셋이 블록 (1318) 에서 문턱 값보다 더 크면서 결정된 에지 링/웨이퍼 지지 영역 오프셋이 블록 (1320) 에서 문턱 값보다 더 크다면 새로운 위치에서 웨이퍼 지지 영역 상으로 캘리브레이션 웨이퍼를 재배치하는 선택 가능한, 잠재적인 추가 동작을 포함한다.
블록 (1314) 에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 에지 카메라들, 예를 들어, 제 1 이미징 센서들로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼, 웨이퍼 지지부, 에지 링의 피처들 및/또는 기점들, 또는 이의 임의의 조합의 이미지 데이터를 획득하게 하도록 제어될 수도 있다. 이는 상기 제공된 바와 같이, 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지와 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지 사이의 갭 (예를 들어, 도 3b 내지 도 3d에서 갭들 (332A 내지 332C)), 에지 링과 웨이퍼 지지 영역 사이의 갭들 (예를 들어, 도 4b 내지 도 4d의 갭들 (433A 내지 433C)), 캘리브레이션 웨이퍼의 기점 마커와 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지 사이의 갭 (예를 들어, 도 3e 내지 도 3g 및 도 4e 내지 도 4g에 예시된 갭들 (347A 내지 347C)), 캘리브레이션 웨이퍼의 기점 마커와 에지 링의 내측 에지 사이의 갭 (예를 들어, 도 4e 내지 도 4g에 예시된 갭들 (453A 내지 453C)), 또는 이들의 조합을 포함한다. 상기와 유사하게, 블록 (1314) 및 기법 13은 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내에서 그리고 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들을 통해 가시적인 에지 링 및 웨이퍼 지지 영역의 피처들, 예를 들어, 기점들을 이미징하고 사용한다; 이들 컷아웃들이 없이, 에지 링 및 웨이퍼 지지 영역의 이러한 기점들은 가시적이지 않을 것이다. 블록 (1314) 가 캘리브레이션 컷아웃들 내에서 가시적인 웨이퍼 지지부와 에지 링 사이의 갭을 참조하지만, 에지에 대해 측정되고 결정된 갭은 도 4b 내지 도 4d의 에지 링과 웨이퍼 지지부 사이의 갭들 (433A 내지 433C), 및/또는 도 4e 내지 도 4g에 예시된 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커와 에지 링 사이의 갭들 (453A 내지 453C) 을 포함하여 본 명세서에 제공된 임의의 갭일 수도 있다.
블록 (1316) 에서, 이미지 데이터는 캘리브레이션 웨이퍼의 중심과 웨이퍼 지지 영역의 중심 사이의 중심-대-중심 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지 영역 오프셋 (본 명세서에서 또한 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지 오프셋으로 지칭될 수도 있음) 을 결정하고, 그리고 에지 링의 중심과 웨이퍼 지지 영역의 중심 사이의 중심-대-중심 에지 링/웨이퍼 지지 영역 오프셋 (본 명세서에서 또한 에지 링/웨이퍼 지지 오프셋으로 지칭될 수도 있음) 을 결정하도록 분석될 수도 있다. 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지부 영역 사이의 중심-대-중심 오프셋은 캘리브레이션 웨이퍼의 기점과 웨이퍼 지지부의 기점 사이, 예컨대 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지와 웨이퍼 지지부의 외측 에지 사이의 오프셋들, 및 이미지들의 상대적인 갭 사이즈들에 기초하고; 상기 주지된 바와 같이, 웨이퍼 지지 영역의 기점들은 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내에서/컷아웃들을 통해 가시적이다. 에지 링과 웨이퍼 지지부 영역 사이의 중심-대-중심 오프셋은 예를 들어, 에지 링의 기점과 웨이퍼 지지부의 기점 사이, 예컨대 에지 링의 내측 에지와 웨이퍼 지지부의 외측 에지 사이의 오프셋들, 및 이미지들의 상대적인 갭 사이즈들에 기초하고; 상기 주지된 바와 같이, 에지 링 및 웨이퍼 지지 영역 모두의 기점들은 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내에서/컷아웃들을 통해 가시적이다. 이어서 중심-대-중심 오프셋들 중 하나 또는 모두가 다양한 문턱 값들을 초과하는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수도 있다. 블록 (1318) 에서 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 오프셋이 제 1 미리 결정된 문턱 값 오프셋을 초과하는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수도 있고, 블록 (1320) 에서 에지 링/웨이퍼 지지부 오프셋이 제 2 미리 결정된 문턱 값 오프셋을 초과하는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수도 있다.
웨이퍼 지지부에 대한 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 지지부에 대한 에지 링이 모두 웨이퍼 지지부 상에 충분히 센터링된다고 블록 (1318) 및 블록 (1320) 모두에서 결정되는 경우, 즉 결정된 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 오프셋이 제 1 미리 결정된 문턱 값 내에 있고 결정된 에지 링/웨이퍼 지지부 오프셋이 제 2 미리 결정된 문턱 값 내에 있으면, 기법은 캘리브레이션 웨이퍼 및 에지 링 배치 캘리브레이션이 완료된 것으로 간주될 수도 있는 블록 (1328) 으로 진행할 수도 있다. 이 시점에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼-핸들링 로봇을 사용하여 웨이퍼 스테이션으로부터 제거될 수도 있고, 예를 들어, 액티브 웨이퍼 센터링 시스템을 ―예를 들어, 픽스처 또는 다른 기계적 센터링 시스템 사용을 통해, 웨이퍼 지지부에 대해 수동으로 센터링되는 캘리브레이션 웨이퍼가 사용될 거의 같은 방식으로―트레이닝하는데 사용될 수도 있다. 센터링된 웨이퍼 또는 그렇지 않으면 캘리브레이팅된 웨이퍼에서 웨이퍼-핸들링 로봇 엔드 이펙터 상에 배치된 웨이퍼에 기초한 액티브 웨이퍼 센터링 시스템의 트레이닝은 산업계에 공지되고 간결함을 위해 본 개시에서 상세히 기술되지 않는다. 일부 예들에서, 링 포지션은 액티브 링 센터링 시스템을 교시하기 위해 부가적으로 또는 대안적으로 사용될 수도 있다.
블록 (1318) 및 블록 (1320) 중 하나 또는 모두에 대해 예 (yes) 라면, 부가적인 블록 및/또는 반복된 블록이 수행될 수도 있다. 예를 들어, 블록 (1318) 이 예이면, 실선 화살표를 따른 일련의 동작들이 그후 수행된다. 이 시퀀스는 웨이퍼-핸들링 로봇이 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 도킹 스테이션 (또는 일부 다른 임시 홀딩 위치) 으로 리턴하도록 작동될 수도 있는 블록 (1322) 으로 진행될 수도 있고, 이어서 웨이퍼-핸들링 로봇은 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부로부터 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하도록 더 작동될 수도 있는 블록 (1324) 로 진행될 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼 지지부를 위한 리프트 핀들은 웨이퍼-핸들링 로봇 엔드 이펙터가 캘리브레이션 웨이퍼 밑에 포지셔닝될 수도 있도록 에지 링으로부터 캘리브레이션 웨이퍼를 상승시키게 될 수도 있다. 일단 이렇게 포지셔닝되면, 리프트 핀들은 엔드 이펙터 상으로 캘리브레이션 웨이퍼를 하강시키도록 더 제어될 수도 있다.
블록 (1318) 에 대한 "예"에 이은 동작들의 시퀀스에서, 웨이퍼 핸들링 로봇이 캘리브레이션 웨이퍼 중심이 블록 (1318) 에서 결정된 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 오프셋을 처리하는 새로운 위치에 배치되도록 캘리브레이션 웨이퍼를 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 상에 재배치하도록 작동될 수도 있는 블록 (1326) 이 이어서 수행될 수도 있다. 이어서 이 기법은 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지부 사이의 갭 사이즈들의 추가의 자동 캘리브레이션 웨이퍼 이미징 동작을 개시하도록 블록 (1310) 으로 돌아갈 수도 있다; 웨이퍼 지지부에 대한 캘리브레이션 웨이퍼의 중심의 이 재배치 및 재분석은 예를 들어, 결정된 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 오프셋이 제 1 미리 결정된 문턱 값 아래로 떨어질 때까지 또는 미리 결정된 수의 이러한 반복들이 발생할 때까지 복수 회 수행될 수도 있다.
블록 (1320) 을 다시 참조하면, 에지 링/웨이퍼 지지부 ("ER/WS") 오프셋이 제 2 문턱 값보다 더 크다면, 캘리브레이션 웨이퍼 및 에지 링 모두는 웨이퍼 지지부로부터 제거되고 다시 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝된다. 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부에 관한 블록 (1318) 결정이 예 또는 아니오인지에 따라, 상이한 세트들의 추가 동작들이 수행될 수도 있다. 예를 들어, 에지 링/웨이퍼 지지부 오프셋이 제 2 문턱 값보다 더 큰 경우, 에지 링은 블록 (1320) 후, 블록들 (1322, 1324) 그리고 블록들 (1324) 후, 그리고 블록들 (1330, 1332) 그리고 다시 (1306) 을 포함하여 대시선으로 나타낸 동작들의 시퀀스를 따를 수도 있다. 블록들 (1322 및 1324) 에 이어, 블록 (1330) 에서 웨이퍼-핸들링 로봇은 웨이퍼 지지부로부터 에지 링을 회수하도록 작동될 수도 있다; 일반적으로 말하면, 에지 링은 캘리브레이션 웨이퍼를 제거하지 않고 웨이퍼 지지부로부터 제거될 수 없다; 에지 링 및 캘리브레이션 웨이퍼는 동시에 제거될 수 있거나 캘리브레이션 웨이퍼는 에지 링이 제거되기 전에 제거될 수 있다. 블록 (1332) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 에지 링 중심이 블록 (1320) 에서 결정된 에지 링/웨이퍼 지지부 오프셋을 처리하는 새로운 위치에 배치되도록 에지 링을 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 상에 재-배치하도록 작동될 수도 있다. 블록 (1332) 후에, 블록 (1306) 내지 블록 (1316) 이 반복될 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 블록 (1318) 및 블록 (1320) 은 이전 결정이 "아니오 (no)"이더라도 다시 반복될 수도 있다. 이는 에지 링 및/또는 캘리브레이션 웨이퍼가 목표된 오프셋 문턱 값 내에 남아 있고 웨이퍼 지지부에 대한 각각의 중심도를 보장하도록 보장할 수도 있다. 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼 및/또는 에지 링은 (1320 및 1318) 지지 후 블록들의 실행 동안 이동하게 될 수도 있고, 이동 가능한 컴포넌트 각각의 중심도를 재체크하는 것은 블록들이 하나 또는 모두가 조정되고 더 잘 센터링될 때 이들이 적절히 센터링된 채로 유지된다는 것을 보장한다.
상기 주지된 바와 같이, 블록들 (1320 및 1318) 모두가 "예"이면, 블록 (1308) 은 캘리브레이션 웨이퍼 중심이 블록 (1318) 에서 결정된 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 오프셋을 처리하는 새로운 위치에 배치되도록 웨이퍼-핸들링 로봇이 캘리브레이션 웨이퍼를 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 상에 재배치하도록 작동될 수도 있도록 수행될 수도 있다. 재배치는 새로운 위치에 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 블록 (1326) 의 동작과 유사하다. 그러나, 블록 (1320) 이 "예"이고, 블록 (1318) 이 "아니오"이면, 블록 (1308) 의 재실행은 캘리브레이션 웨이퍼의 오프셋이 제 1 문턱 값을 초과하지 않았기 때문에 새로운 위치가 아닌 이전 포지션에 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 것을 포함할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 도 13과 같은 본 명세서의 기법들을 수행하기 위한 인스트럭션들을 실행하는 하나 이상의 제어기들은 예를 들어, 블록들 (1304, 1306 및 1308) 을 개별적으로 실행하는 것을 포함하는, 도 13의 블록들을 실행하기 위한 별도의 인스트럭션들을 갖도록 구성될 수도 있다. 일부 다른 실시 예들에서, 이들 블록들 중 2 개 이상은 단일 인스트럭션으로 결합될 수도 있고, 예컨대 블록 (1304) 및 블록 (1306) 은 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 선택된 웨이퍼 스테이션 상으로 에지 링을 이송하게 할 수도 있고 이어서 캘리브레이션 웨이퍼를 선택된 웨이퍼 스테이션 상으로 이송하게 할 수도 있는 단일 인스트럭션의 일부이다. 유사하게, 블록 (1314) 은, 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부, 캘리브레이션 웨이퍼, 및 제 1 에지 링 위에 포지셔닝되는 동안, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 이미징 센서 각각으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커, 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 제 1 웨이퍼 지지부의 기점, 및 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 제 1 에지 링의 기점의 대응하는 제 1 이미지를 획득하게 하는 단일 인스트럭션에 의해 포괄될 수도 있다.
상기 기법들은 유사한 결과들을 달성하기 위해 다양한 상이한 방식들로 실시될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 듀얼 암들/엔드 이펙터들을 갖는 복수의 웨이퍼-핸들링 로봇들 또는 웨이퍼-핸들링 로봇들을 갖는 툴들에서, 일 웨이퍼-핸들링 로봇 암/엔드 이펙터는 웨이퍼 지지부 상에 객체들, 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼들 및/또는 에지 링들을 배치 또는 재포지셔닝시키도록 사용될 수도 있고, 다른 웨이퍼-핸들링 로봇 암/엔드 이펙터가 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 홀딩하도록 사용될 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 제 1 암은 웨이퍼 지지부 상에 에지 링을 배치하도록 사용될 수도 있고 이어서 후퇴될 수도 있다; 이어서 제 2 암은 에지 링과 웨이퍼 지지부 사이의 중심-대-중심 오프셋의 측정 값을 획득하도록 배치된 에지 링 위로 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 이동시킬 수도 있다. 이어서 제 2 암은 후퇴될 수도 있고, 필요하다면, 에지 링은 예를 들어, 리프트 핀들의 사용을 통해 웨이퍼 지지부로부터 완전히 리프팅될 수도 있고, 제 1 암은 에지 링과 웨이퍼 지지부 사이의 중심-대-중심 오프셋을 보정하도록 에지 링을 재포지셔닝시키도록 사용될 수도 있다. 이어서 제 1 암은 철수될 수도 있고, 제 2 암은 중심-대-중심 오프셋의 제 2 측정 값을 획득하기 위해 에지 링 및 웨이퍼 지지부 위로 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 다시 이동시킬 수도 있다; 이 프로세스는 에지 링과 웨이퍼 지지부 사이의 목표된 양의 중심-대-중심 오프셋이 달성될 때까지 필요에 따라 반복될 수도 있다.
웨이퍼 지지부들 상의 웨이퍼들 및/또는 에지 링들의 자동 캘리브레이션 웨이퍼-가이드된 배치는 두 구조체들, 예를 들어, 웨이퍼와 웨이퍼 지지부, 에지 링과 웨이퍼 지지부, 또는 에지 링과 웨이퍼 사이의 상대적인 오프셋의 추정들이 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 획득될 수도 있고, 이어서 고정된 채로 있을 수도 있는, 다른 구조체에 대해 2 개의 구조체들 중 하나의 재배치를 가이드하도록 사용될 수도 있는 반복되는 프로세스일 수도 있다는 것이 더 이해될 것이다. 이러한 자동 캘리브레이션 웨이퍼-보조된 배치 및 평가는 일반적으로 측정된 오프셋이 주어진 반도체 프로세싱 툴에 대해 주어진 컴포넌트들의 세트에 대해 미리 결정된 최대 허용 가능한 오프셋 내에 있을 때까지 반복될 수도 있다.
일단 캘리브레이션 웨이퍼, 또는 캘리브레이션 웨이퍼 및 에지 링 모두가 웨이퍼 지지부 상에 센터링되고 이어서 액티브 웨이퍼 센터링 시스템을 트레이닝하도록 사용되면, 트레이닝된 액티브 웨이퍼 센터링 시스템은 선택 가능하게 트레이닝된 액티브 웨이퍼 센터링 시스템이 신뢰할 수 있게 센터링된 웨이퍼 배치들을 제공할 것이라는 것을 보장하도록 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 테스트될 수도 있다. 도 14는 웨이퍼 배치의 반복성을 검증하기 위한 이러한 기법의 플로우차트를 도시한다 (일부 구현 예들에서, 도 14의 기법은 액티브 웨이퍼 센터링 시스템이 이미 학습된 후 실시되도록 의도된다); 이 기법은 액티브 웨이퍼 센터링 시스템이 웨이퍼 지지부에 대해 센터링된 캘리브레이션 웨이퍼로 트레이닝되었다고 가정하지만, 또한 적절한 수정으로, 사용될 수도 있다.
블록 (1402) 에서, 반도체 프로세싱 툴의 웨이퍼 스테이션이 선택될 수도 있다; 선택된 웨이퍼 스테이션은 예를 들어, 도 12에서와 같이, 상기 논의된 기법들을 사용하여 웨이퍼 지지부 상에 이전에 센터링된 캘리브레이션 웨이퍼를 가질 것이고, 웨이퍼 스테이션과 연관된 액티브 웨이퍼 센터링 시스템은 캘리브레이션 웨이퍼의 센터링된 위치에 기초하여 트레이닝될 것이다. 블록 (1404) 에서, 반도체 프로세싱 툴의 웨이퍼-핸들링 로봇은 반도체 프로세싱 툴의 제어기에 의해 반도체 프로세싱 툴의 홀딩 스테이션, 예를 들어, 버퍼, FOUP, 또는 다른 위치로부터 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하게 될 수도 있다. 블록 (1406) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 캘리브레이션 웨이퍼로 하여금 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 상에 배치되게 하도록 제어될 수도 있다.
웨이퍼 지지부 상으로의 캘리브레이션 웨이퍼의 배치에 후속하여, 웨이퍼-핸들링 로봇은 블록 (1408) 에서, 예를 들어, 도킹 스테이션 또는 다른 저장 위치로부터 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하게 될 수도 있다. 블록 (1410) 에서, 웨이퍼-핸들링 로봇은 자동 캘리브레이션 웨이퍼들의 제 1 이미징 센서 각각이 이미징 센서의 시계 내에 있는 컷아웃을 통해 가시적인, 복수의 컷아웃들의 컷아웃들 중 하나를 포함하여, 캘리브레이션 웨이퍼의 에지 및 웨이퍼 지지부의 에지를 갖도록 자동 캘리브레이션 웨이퍼로 하여금 선택된 웨이퍼 스테이션의 웨이퍼 지지부 및 캘리브레이션 웨이퍼 위에 포지셔닝되게 하도록 작동될 수도 있다. 이는 상기 논의된 도 3a 내지 도 3d와 유사할 수도 있다.
블록 (1412) 에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 기점 마커들 (322A 내지 322C 및 323A 내지 323C), 컷아웃 (216A 내지 216C) 각각의 하나 이상의 에지들, 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지 (218), 또는 이들의 조합, 및 웨이퍼 지지부의 하나 이상의 기점들, 예컨대 컷아웃 각각 내에서 가시적인 외측 에지 (104) 를 포함하여, 상기 도 3a 내지 도 3d에 대해 상기 논의된 바와 같은, 캘리브레이션 웨이퍼의 기점들의 이미지 데이터를 획득하게 될 수도 있다. 블록 (1414) 에서, 웨이퍼 지지부의 중심과 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 사이의 오프셋에 관한 결정이 이루어질 수도 있다; 이 오프셋은 나중의 참조를 위해 저장될 수도 있다. 블록 (1416) 에서, 카운터 X는 X+1로 증분될 수도 있고, 블록 (1418) 에서, X가 미리 결정된 문턱 값 Y를 초과하는지에 대한 결정이 이루어질 수도 있다. X는 이 기법의 일부로서 수행된 테스트 배치들의 수를 나타낼 수도 있고, 그리고 Y는 이 기법의 일부로서 수행될 테스트 배치들의 총 수를 나타낼 수도 있다.
블록 (1418) 에서 X가 Y보다 크지 않다고 결정되면, 기법은 블록 (1404) 으로 돌아가기 전에 블록 (1420) 으로 진행할 수도 있다. 블록 (1420) 에서, 블록 (1422) 에서 웨이퍼-핸들링 로봇이 디폴트 또는 "홈" 포지션으로 리턴되기 전에, 캘리브레이션 웨이퍼는 랜덤화된 오프셋을 갖고 홀딩 스테이션의 원래 위치 또는 다른 위치로 리턴될 수도 있다. 랜덤화된 오프셋은 보통 동작 (operational) 사용 하에서 웨이퍼에 대해 통상적인 예상된 오프셋들, 예를 들어 0.8 ㎜ 미만의 오프셋들 내에 있도록 선택될 수도 있다. 따라서, (일반적으로 매번 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하기 위해 동일한 포지션으로 돌아가게 되는) 블록 (1404) 에서 캘리브레이션 웨이퍼가 웨이퍼-핸들링 로봇에 의해 다시 회수될 때, 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼-핸들링 로봇의 엔드 이펙터에 대해 대응하는 랜덤 오프셋 포지션을 가질 것이다. 웨이퍼 배치의 랜덤화는 대신 다른 시간들에, 예를 들어, 홀딩 스테이션 또는 다른 위치로부터 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하기 직전에 발생할 수도 있다는 것이 또한 이해될 것이고, 웨이퍼-핸들링 로봇은 엔드 이펙터에 대한 캘리브레이션 웨이퍼의 포지션이 유사하게 랜덤화되도록 랜덤 변위를 겪게 될 수도 있다. 이러한 랜덤화는 보통 동작 동안 홀딩 스테이션 내에 배치되는 웨이퍼들의 약간의 오정렬들을 나타내는 역할을 할 수도 있다.
충분한 테스트 웨이퍼 배치들이 수행되었다고 블록 (1418) 에서 결정된다면, 기법은 Y 웨이퍼 배치들을 위해 중심 오프셋들이 평가되거나 분석될 수도 있는 블록 (1424) 으로 진행될 수도 있다. 이러한 분석은 임의의 다양한 상이한 분석 기법들 또는 테스트들을 포함할 수도 있고, 예를 들어, 테스트 웨이퍼 중심 오프셋들의 캡처된 집단의 통계적 파라미터들이 결정될 수도 있고 대응하는 문턱 값들에 대해 비교될 수도 있다. 예를 들어, 오프셋들의 평균, 중앙값, 및 표준 편차는 웨이퍼 배치의 허용 가능한 일관성이 테스트 기법으로부터 발생하는지를 결정하기 위해 이러한 값들에 대해 대응하는 문턱 값들에 대해 결정되고 평가될 수도 있다. 블록 (1426) 에서, 오프셋들은 테스트가 성공적이었는지 여부를 결정하기 위해 이들 문턱 값들에 대해 비교될 수도 있다 (또는, 보다 정확하게 오프셋들로부터 도출된 통계적 파라미터들은 그들의 대응하는 문턱 값들에 대해 비교될 수도 있다). 블록 (1426) 의 비교가 하나 이상의 허용 가능한 파라미터들이 초과되었다는 것을 나타내면, 기법은 에러 조건이 생성될 수도 있는 블록 (1428) 으로 진행할 수도 있다. 블록 (1426) 의 비교가 하나 이상의 파라미터들이 모두 허용 가능한 한계들 내에 있다는 것을 나타내면, 기법은 기법이 성공적으로 완료될 수도 있는 블록 (1430) 으로 진행할 수도 있다.
유사한 기법들이 또한 에지 링들을 사용하여 실시될 수도 있고, 예를 들어, 에지 링 배치의 반복성을 평가하기 위해 반복된 에지 링 배치들을 수행하고 배치 각각 사이에서 엔드 이펙터/에지 링 오프셋을 랜덤화할 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
본 명세서에 기술된 다양한 기법들은 반도체 프로세싱 툴을 구성하기 위한 완전히 자동화된 시스템을 제공하도록 다양한 방식들로 결합될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 반도체 프로세싱 툴은 툴이 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 반도체 프로세싱 챔버의 웨이퍼 지지부 각각 상에서 복수의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 회수하고 센터링하고, 이어서, 웨이퍼 지지부 각각은, 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 에지 링 및 에지 링과 연관된 캘리브레이션 웨이퍼를 센터링하고, 센터링된 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하여 액티브 웨이퍼 센터링 시스템 및 웨이퍼-핸들링 로봇을 트레이닝하고, 이어서 트레이닝된 액티브 웨이퍼 센터링 시스템이 신뢰할 수 있는 웨이퍼 배치를 생성하는지 검증할 수도 있는 "초기 셋업" 모드를 갖도록 구성될 수도 있다. 반도체 프로세싱 툴은 또한 에지 링 및/또는 캘리브레이션 웨이퍼에 대한 중심-대-중심 오프셋이 허용할 수 없는 거리로 드리프트되었는지 여부를 확인하는 것과 같은 다양한 건전성 체크들 (health checks) 을 주기적으로 수행할 수도 있다.
예를 들어, 동작들의 일 시퀀스는 도 9 또는 도 11의 기법과 같이, 에지 링 또는 캘리브레이션 웨이퍼가 웨이퍼 스테이션에 없는 동안 웨이퍼 스테이션의 중심을 결정하기 위해 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하는 기법을 수행하는 것을 포함할 수도 있다. 이 후, 캘리브레이션 웨이퍼는 예를 들어, 도 12 및 도 14의 기법들을 수행하는 것을 포함하는, 도 10, 도 12, 도 14의 기법, 또는 이들의 조합을 수행하는 것과 같이, 목표된 허용 오차 내로 포지셔닝을 결정하고 개선하도록 사용될 수도 있다. 이들 기법들을 수행한 후, 에지 링 및 캘리브레이션 웨이퍼는 모두 에지 링과 웨이퍼 스테이션 사이의 상대적인 오프셋들 및 웨이퍼 스테이션에 포지셔닝될 수도 있고, 캘리브레이션 웨이퍼 및 웨이퍼 스테이션은 도 13에 예시된 바와 같이 수행될 수도 있다. 따라서, 일부 구현 예들은 도 9 또는 도 11의 기법, 이어서 도 10, 도 12, 및/또는 도 14의 기법, 이어서 도 13의 기법을 수행할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 이는 다음의 동작들: (a) 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하기 전에, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 스테이션 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키게 하는 동작, (b) 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 1 이미지를 획득하게 하고 그리고/또는 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안 캘리브레이션 웨이퍼의 중심에 위치된, 하향 대면 제 2 이미징 센서로 하여금 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 2 이미지를 획득하게 하는 동작, (c) 제 1 이미지들 및/또는 제 2 이미지들에 적어도 부분적으로 기초하여 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 결정하는 동작, (d) 동작 (a) 및 동작 (b) 후에, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 하나 이상의 웨이퍼 스테이션들의 제 1 웨이퍼 스테이션의 하나 이상의 웨이퍼 지지부들의 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하는 동작, (e) 동작 (d) 후에, 컷아웃 각각의 적어도 일부가 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 스테이션 및 제 1 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키게 하는 동작, (f) 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 및 캘리브레이션 웨이퍼 위에 포지셔닝되는 동안 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커 및 캘리브레이션 웨이퍼의 대응하는 컷아웃 내 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 3 이미지를 획득하게 하는 동작, (g) 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 지지부로부터 캘리브레이션 웨이퍼를 이송하게 하는 동작, (h) 수직 축을 따라 볼 때 제 1 에지 링의 중심 지점이 제 1 웨이퍼 지지부의 중심 지점 상에 명목상 센터링되도록 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안, 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 에지 링을 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하는 동작, (i) 제 1 에지 링을 제 1 웨이퍼 지지부로 이송한 후 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼를 제 1 웨이퍼 지지부로 이송하게 하는 동작, (j) 컷아웃 각각이 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 내에 있도록 웨이퍼-핸들링 로봇으로 하여금 제 1 웨이퍼 스테이션, 제 1 에지 링 및 그 위에 포지셔닝된 캘리브레이션 웨이퍼 위에 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키게 하는 동작, 및 (k) 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부, 캘리브레이션 웨이퍼, 및 제 1 에지 링 위에 포지셔닝되는 동안 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커, 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 제 1 웨이퍼 지지부의 기점, 및 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃 내 제 1 에지 링의 기점의 대응하는 제 4 이미지를 획득하게 하는 동작을 수행하는 것을 포함할 수도 있다.
부가적인 실시 예들
상기 기술은 캘리브레이션 웨이퍼들의 에지에서 또는 에지 근방에 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼들을 참조하지만, 일부 구현 예들은 캘리브레이션 웨이퍼의 내부 구역에서, 대응하는 기점 마커들을 갖는, 하나 이상의 쓰루-홀들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 사용할 수도 있고, 이는 그렇지 않으면 이러한 쓰루-홀들이 없는 종래의 웨이퍼들에 의해 커버되고 보이지 않을 웨이퍼 지지부의 웨이퍼 지지 영역 상의 다양한 기점들 (또는 포지셔닝/정렬 식별자들) 의 가시성 및 가시선 뷰잉을 제공한다. 대안으로서, 또는 부가적으로, 상기 제공된 예들 중 일부에 대해, 이들 쓰루-홀들은 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지 이외의 웨이퍼 지지 영역 상의 기점들, 예컨대 웨이퍼 지지 영역의 중심 영역 (area) 또는 중심 구역 (region) 의 기점들의 가시성을 제공한다. 웨이퍼 지지 영역 상의 기점들은 기점 마커들, 웨이퍼 지지 영역 상의 피처들의 에지들과 같은 물리적 구조들 (예를 들어, 리지들, 채널들, 또는 홈들), 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 쓰루-홀들 근방의 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커들은 웨이퍼 지지부에 대한 캘리브레이션 웨이퍼의 상대적인 오프셋을 결정하기 위해 웨이퍼 지지부 영역 상의 가시적이고 검출된 기점들과 함께 사용된다. 일부 구현 예들에서, 쓰루-홀들은 원형, 정사각형, 직사각형, 오브라운드, 타원형, 삼각형, 또는 다른 기하학적 형상과 같은 다양한 형상들을 가질 수도 있다.
자동 캘리브레이션 웨이퍼는 또한 캘리브레이션 웨이퍼 위에 포지셔닝될 때 캘리브레이션 웨이퍼의 하나 이상의 쓰루-홀들에 대응하거나 캘리브레이션 웨이퍼의 하나 이상의 쓰루-홀들에 대한 시계를 제공하는 하나 이상의 이미징 센서들을 구비할 수도 있다. 예를 들어, 중심에 쓰루-홀을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼에 대해, 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 쓰루-홀에 대한 시계를 제공하는 도 5 및 도 6의 중심에 위치된, 하향 대면 제 2 이미징 센서 (524 또는 624) 를 갖는, 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제공될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼의 내부 구역에 하나 이상의 쓰루-홀들을 갖는 이들 캘리브레이션 웨이퍼들은 에지 링을 사용하지 않고 그리고/또는 웨이퍼 지지 영역 상에 기점들을 갖는 일부 웨이퍼 지지부들에 사용될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 내부 에지와 같은 에지 링의 기점 및 웨이퍼 지지 영역 상의 기점에 가시성을 제공하기 위해, 상기와 유사한 캘리브레이션 웨이퍼 에지에서 하나 이상의 쓰루-홀들 및 하나 이상의 에지 컷아웃들을 가질 수도 있다.
도 15는 기점을 갖는 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝된 중심 쓰루-홀을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 도시한다. 여기서 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 는 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 의 중심에 쓰루-홀 (1516) 을 갖는다. 이 예에서, 쓰루-홀 (1516) 은 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 에지 (1518) 의 외측 직경보다 더 작은 외측 경계 (대시-점-대시선으로 나타냄) 를 갖는 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 의 내부 영역 (1595) 에 포지셔닝되고 이러한 컷아웃들이 존재한다면, 에지 컷아웃들보다 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점 (또는 중심 축) 에 더 가까울 수도 있다. 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 는 또한 쓰루-홀 (1516) 에 인접하게 또는 근방에 포지셔닝된 하나 이상의 기점 마커들 (1522A 내지 1522D) 을 갖는다. 또한 이 예에서, 이들 기점 마커들 (1522A 내지 1522D) 은 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 의 중심과 정렬되거나 수렴하는 라인들이고, 다양한 x-축 또는 y-축 오프셋 및/또는 각도 포지셔닝 및 배향에서와 같이 다양한 포지셔닝을 결정하도록 사용될 수도 있다. 기점 마커들 (1522A 내지 1522D) 은 이격되고 중심 축을 중심으로 서로 직교하는 것과 같은 공지의 위치들 및 거리들에 포지셔닝된다. 캘리브레이션 웨이퍼는 또한 웨이퍼 지지 영역의 중심 구역에서 하나 이상의 기점 마커들 (1591) 을 포함하는 웨이퍼 지지 영역 (1502) 상에 포지셔닝된다. 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 의 쓰루-홀 (1516) 은 웨이퍼 지지 영역 (1502) 의 하나 이상의 기점 마커들 (1591) 의 가시성을 허용한다. 명확성을 위해, 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 의 쓰루-홀 (1516) 을 통해 가시적인 웨이퍼 지지부 (1502) 의 영역은 밝은 음영으로 식별된다. 웨이퍼 지지 영역 (1502) 상의 기점 마커는 라인들, 원들, 삼각형들, 사각형들, 또는 이들의 조합과 같은 다양한 구성들, 형상들, 및 사이즈들일 수도 있다. 이 예에서, 기점 마커들 (1591) 은 원이 있는 십자형을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 는 단일 에지 컷아웃을 갖거나 에지 컷아웃이 없을 수도 있다 (즉, 1516A 및 1516B 없음). 일부 실시 예들에서, 에지 링이 고유한 포지션/위치/정렬 지표 또는 피처를 갖는 경우, 이러한 지표 또는 피처 위에 포지셔닝된 단일 에지 컷아웃은 에지 링을 적절히 정렬시키기에 충분할 수도 있다. 일부 이러한 실시 예들에서, 포지션 지표는 에지 링의 내경 근방의 상단 표면 상에 도시될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 웨이퍼 지지 영역은 에지 링의 포지션 지표와 정렬하기 위한 대응하는 기점을 가질 수도 있다. 예를 들어, 대응하는 기점은 에지 링이 적절히 설치될 때 에지 링의 포지션 지표와 (적당한 허용 오차 범위 내에서) 정렬되는 심볼일 수도 있다.
일부 예들에서, 웨이퍼 지지부 상의 기점 또는 기점들은 예를 들어 홈들, 홀들, 라인들, 채널들, 상승된 구조체들과 같은 다양한 구조적 엘리먼트들일 수도 있다. 이들 구조적 엘리먼트들의 하나 이상의 에지들은 웨이퍼 지지부 기점으로서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼 지지 영역은 웨이퍼 지지 영역의 중심을 통과하는 채널을 가질 수도 있고, 상기 기술된 에지들과 유사한 이 채널의 에지는 기점 마커로서 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 구조적 엘리먼트와 인쇄되거나 에칭된 마킹과 같은 다른 기점 마커의 조합이 사용될 수도 있다.
상기와 유사하게, 하나 이상의 갭들이 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커와 웨이퍼 지지부 상의 기점 마커 사이에 존재할 수도 있고, 이들 하나 이상의 갭들은 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지부 사이의 상대적인 오프셋을 결정하도록 검출되고 측정될 수도 있다. 예를 들어, 도 15에서, 갭 (1593) 은 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커 (1522C) 와 웨이퍼 지지 영역 (1502) 상의 기점 마커 (1591A) 사이에 존재할 수도 있고, 이 갭은 적어도 부분적으로, 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지부 사이의 상대적인 오프셋을 결정하도록 사용될 수도 있다. 상기 주지된 바와 같이, 본 명세서에 제공된 자동 캘리브레이션 웨이퍼들은 캘리브레이션 웨이퍼의 쓰루-홀들의 이미지들에 대응하고 캡처하도록 구성된다. 예를 들어, 도 15에서, 도 5 및 도 6의 센서들 (524 또는 624) 과 같이 중심에 위치된 하향 대면 이미징 센서를 갖는 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 쓰루-홀 (1516) 에 대응하고 캘리브레이션 웨이퍼 위에 포지셔닝되도록 구성되어, 이미징 센서는 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 의 기점 마커들 (1522A 내지 1522D) 및 웨이퍼 지지부 (1502) 상의 기점 마커들 (1591) 을 캡처할 수 있는 시계 (1524) 를 갖는다. 일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 의 쓰루-홀 (1516) 은 또한 웨이퍼 지지 영역 (1502) 의 중심으로부터 방사상으로 오프셋되는 웨이퍼 지지 영역 (1502) 상의 하나 이상의 기점들과 정렬하도록 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 의 중심으로부터 방사상으로 오프셋될 수도 있다 (예를 들어, 도 16을 참조하면, 쓰루-홀들 (1616B 또는 1616C) 이 아닌 쓰루-홀들 (1616A) 만을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼). 일부 이러한 실시 예들에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 하향 대면 이미지 센서의 위치는 또한 쓰루-홀 위치가 적절히 캡처되고 분석될 수 있도록 수정될 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 상기 제공된 바와 같이, 캘리브레이션 웨이퍼는 또한 에지 링 (1506) 의 기점 및/또는 웨이퍼 지지 영역의 에지에서 또는 에지 근방의 기점에 가시성을 제공하는 하나 이상의 에지 컷아웃들, 예컨대 1516A 및 1516B를 가질 수도 있다. 예를 들어, 이들 에지 컷아웃들 (1516A 및 1516B) 은 상기에 제공된 컷아웃들과 동일할 수도 있고 에지 링과 웨이퍼 지지부 (1502) 사이의 오프셋을 결정하기 위해 캘리브레이션 웨이퍼 (1514) 의 쓰루-홀들 및 기점들과 함께 또는 별도로 사용될 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 복수의 쓰루-홀들을 가질 수도 있다. 도 16은 복수의 기점들을 갖는 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝된 복수의 쓰루-홀들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 도시한다. 이 예에서, 쓰루-홀들은 캘리브레이션 웨이퍼 (1614) 에지 (1618) 의 외측 직경보다 더 작은 경계 (대시-점-대시선으로 나타냄) 를 갖는 캘리브레이션 웨이퍼 (1614) 의 내부 영역 (1695) 내에 포지셔닝되고 이러한 컷아웃들이 존재할 때 에지 컷아웃들보다 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 축에 더 가까울 수도 있다. 쓰루-홀들 (1616A 내지 1616C) 은 원형 형상을 갖고, 캘리브레이션 웨이퍼 (1614) 의 중심을 중심으로, 예컨대, 캘리브레이션 웨이퍼 (1614) 의 중심으로부터 동일하거나 실질적으로 동일한 방사상 거리 R1에서, 중심 둘레에 동일하거나 실질적으로 동일하게, 예를 들어, 120 ° 이격될 수도 있다. 캘리브레이션 웨이퍼 (1614) 는 또한쓰루-홀들 (1616A 내지 1616C) 각각에 인접하게 포지셔닝된 하나 이상의 기점 마커들, 쓰루-홀들 (1616A) 에 인접한 기점 마커들 (1622A1, 1622B1, 1622C1, 및 1622D1), 쓰루-홀 (1616B) 에 인접한 기점 마커들 (1622A2, 1622B2, 1622C2, 및 1622D2) 및 쓰루-홀 (1616C) 에 인접한 기점 마커들 (1622A3, 1622B3, 1622C3, 및 1622D3) 을 갖는다. 이 예에서, 쓰루-홀 각각의 기점 마커들은 대응하는 쓰루-홀의 중심에 수렴하거나 정렬되는 라인들이며, 다양한 x-축 오프셋 또는 y-축 오프셋 및/또는 각도 포지셔닝 및 배향에서와 같이 다양한 포지셔닝을 결정하도록 사용될 수도 있다. 쓰루-홀 각각에 대해, 기점 마커들은 대응하는 쓰루-홀의 중심 축을 중심으로 서로 직교하는 것과 같이 공지의 위치들 및 거리들로 이격되고, 포지셔닝된다.
일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 예를 들어, 단지 하나의 쓰루-홀, 단지 2 개의 쓰루-홀들, 단지 3 개의 쓰루-홀들, 단지 4 개의 쓰루-홀들, 또는 단지 5 개의 쓰루-홀들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 캘리브레이션 웨이퍼에 20 개와 같이 너무 많은 쓰루-홀들을 부가하는 것은 원치 않은 입자 생성과 같은 원치 않은 효과들을 발생시킬 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 도 15의 하나의 중심 쓰루-홀 라인 및 도 16의 쓰루-홀들 (1616A 내지 1616C) 중 하나 이상과 같은 내부 구역 내에 하나 이상의 다른 쓰루-홀들을 가질 수도 있다.
도 16에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 웨이퍼 지지 영역의 중심 주위에 배치된 복수의 기점 마커들 (1691A 내지 1691C) 을 포함하는 웨이퍼 지지 영역 (1602) 상에 포지셔닝된다. 도시된 바와 같이, 이들 기점 마커들 (1691A 내지 1691C) 은 웨이퍼 지지 영역의 중심으로부터 동일한 방사상 거리에 포지셔닝되고 120 °와 같이 중심 축을 중심으로 동일하게 이격된다. 이 포지셔닝 및 간격은 예를 들어, 일부 제작 허용 오차들로 인해 정확하지 않을 수도 있고, 약 ± 5 ％ 이내일 수도 있다. 쓰루-홀들 (1616A 내지 1616C) 은 웨이퍼 지지 영역의 기점 마커들 (1691A 내지 1691C) 의 가시성을 허용한다. 명확성을 위해, 캘리브레이션 웨이퍼 (1614) 의 쓰루-홀들 (1616A 내지 1616C) 을 통해 가시적인 웨이퍼 지지부 (1602) 의 영역들은 밝은 음영으로 식별된다. 일부 실시 예들에서, 웨이퍼 지지 영역 상의 기점 마커들은 중심 축을 중심으로 동일하게 이격되지 않고, 따라서 캘리브레이션 웨이퍼 상의 쓰루-홀 포지션은 또한 동일하게 이격되지 않을 것이다. 웨이퍼 지지 영역 (1602) 상의 기점 마커들은 라인들, 원들, 삼각형들, 사각형들, 또는 이들의 조합과 같은 다양한 구성들, 형상들, 및 사이즈들일 수도 있다. 이 예에서, 기점 마커들 (1691A 내지 1691C) 은 원을 갖는 십자형을 포함한다. 상기와 유사하게, 웨이퍼 지지부 상의 기점 또는 기점들의 일부 구현 예들은 예를 들어, 홈들, 홀들, 라인들, 채널들, 상승된 구조체들과 같은 다양한 구조적 엘리먼트들일 수도 있다.
상기 도 15에 대한 개시와 유사하게, 하나 이상의 갭들이 캘리브레이션 웨이퍼 상의 기점 마커와 웨이퍼 지지부 상의 기점 마커 사이에 존재할 수도 있고, 이들 갭들은 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지부 사이의 상대적인 오프셋을 결정하도록 검출되고 측정될 수도 있다. 예를 들어, 도 16에서, 갭 (1693) 은 캘리브레이션 웨이퍼 (1614) 상의 기점 마커 (1622C3) 와 웨이퍼 지지 영역 (1602) 상의 기점 마커 (1691A) 사이에 존재할 수도 있고, 이 갭은 적어도 부분적으로, 캘리브레이션 웨이퍼와 웨이퍼 지지부 사이의 상대적인 오프셋을 결정하도록 사용될 수도 있다. 상기 주지된 바와 같이, 본 명세서에 제공된 자동 캘리브레이션 웨이퍼들은 캘리브레이션 웨이퍼의 쓰루-홀들의 이미지들에 대응하고 캡처하도록 구성된다. 예를 들어, 도 16에서, 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 센서들 (522 또는 622) 과 유사한 3 개의 하향 대면 이미징 센서들을 가질 수도 있고, 센서들 각각은 다음과 같은 대응하는 쓰루-홀 (1616A 내지 1616C) 에 대응하는 시계, 예컨대 도 16의 웨이퍼 지지부 (1602) 상의 기점 마커들 및 캘리브레이션 웨이퍼 (1614) 의 기점 마커들을 캡처할 수 있는 시계 (1624A 내지 1624C) 를 갖도록 포지셔닝된다.
일부 실시 예들에서, 상기 제공된 바와 같이, 캘리브레이션 웨이퍼는 또한 에지 링 (미도시) 의 기점 및/또는 웨이퍼 지지 영역 (1602) (상기 기술된 바와 같이, 에지를 포함함) 의 에지 근방의 기점에 가시성을 제공하는 하나 이상의 에지 컷아웃들, 예컨대 1616D 및 1616E를 가질 수도 있다. 예를 들어, 이들 에지 컷아웃들 (1616D 및 1616E) 은 상기에 제공된 컷아웃들과 동일할 수도 있고 에지 링과 웨이퍼 지지부 (1602) 사이의 오프셋을 결정하기 위해 캘리브레이션 웨이퍼 (1614) 의 쓰루-홀들 및 기점들과 함께 또는 별도로 사용될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼 (1614) 는 단일 에지 컷아웃을 갖거나 에지 컷아웃이 없을 수도 있다 (즉, 컷아웃들 (1616D 및 1616E) 없음). 일부 실시 예들에서, 에지 링이 고유한 포지션/위치/정렬 지표 또는 피처를 갖는 경우, 이러한 지표 또는 피처 위에 포지셔닝된 단일 에지 컷아웃은 에지 링을 적절히 정렬시키기에 충분할 수도 있다. 일부 이러한 실시 예들에서, 포지션 지표는 에지 링의 내경 근방의 상단 표면 상에 도시될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 웨이퍼 지지 영역은 에지 링의 포지션 지표와 정렬하기 위한 대응하는 기점을 가질 수도 있다. 예를 들어, 대응하는 기점은 에지 링이 적절히 설치될 때 에지 링의 포지션 지표와 (적당한 허용 오차 범위 내에서) 정렬되는 심볼일 수도 있다.
상기 제공된 기법들 및 시스템들은 또한 쓰루-홀들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼들을 사용하도록 구성된다. 예를 들어, 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 에지 카메라들을 사용하고 캘리브레이션 웨이퍼의 컷아웃들 내에서 가시적인 기점들의 이미지들을 획득하여 참조된 상기 기법들 중 일부는 쓰루-홀들 내에서 가시적인 웨이퍼 지지 영역 상의 기점들 및 쓰루-홀들 둘레의 캘리브레이션 웨이퍼의 기점들과 같은, 쓰루-홀들 근방, 둘레, 및/또는 내에서 가시적인 기점들의 이미지들을 획득하기 위해 이미징 센서들을 사용하는 것을 포함하는 것으로 간주될 수도 있다.
또한, 상기 기술이 컷아웃들 및/또는 쓰루-홀들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼들을 참조하지만, 일부 구현 예들은 컷아웃들이 없지만, 하나 이상의 기점 마커들을 갖거나 하나 이상의 투시 (see-through) 윈도우들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 사용할 수도 있다. 따라서 기법들 및 구현 예들은 (사용된다면) 웨이퍼 지지부 및/또는 에지 링의 기점들 및 캘리브레이션 웨이퍼의 기점들과 함께 사용될 수도 있다. 이는 예를 들어, 웨이퍼 지지 영역의 외측 에지 및 에지 링이 존재한다면, 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지로부터 방사상 외향으로 포지셔닝되어 가시적이도록, 프로세스 웨이퍼보다 더 작게 사이징된 캘리브레이션 웨이퍼 및 캘리브레이션 웨이퍼의 외측 에지 근방의 기점들에 의해 인에이블될 수도 있다. 일부 이러한 구현 예들에서, 캘리브레이션 웨이퍼의 상단 표면은 반사를 감소시키고 존재한다면, 캘리브레이션 웨이퍼 및 캘리브레이션 웨이퍼의 기점들, 웨이퍼 지지부, 및 에지 링의 이미징을 허용하는 매트 표면 마감 (mat surface finish) 을 발생시킬 수도 있는 랩핑된 (lap) 표면일 수도 있다.
상기 주지된 바와 같이, 제어기는 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수도 있는 시스템의 일부일 수도 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에, 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치와 통합될 수도 있다. 전자장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들 (subparts) 을 제어할 수도 있는, "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정들, 진공 설정들, 전력 설정들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정들, RF 매칭 회로 설정들, 주파수 설정들, 플로우 레이트 설정들, 유체 전달 설정들, 포지션 및 동작 설정들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 웨이퍼 이송들과 같은, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들, 뿐만 아니라 반도체 프로세싱에 영향을 주는 다양한 파라미터들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고 (enable), 엔드포인트 측정들을 인에이블하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (digital signal processors; DSPs), 주문형 반도체들 (application specific integrated circuits; ASICs) 로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 수행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기와 통신하는 또는 시스템과 통신하는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들 및/또는 웨이퍼의 다이들 (dies) 의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 그렇지 않으면 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합인 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 팹 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하거나, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하거나, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하거나, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하거나, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하거나, 새로운 프로세스를 시작하기 위해서, 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 가 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는, 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성되는 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공동의 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 이산적인 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 일 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.
제한 없이, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 (spin-rinse) 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition; PVD) 챔버 또는 모듈, 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 에칭 (atomic layer etch; ALE) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
상기 논의들은 통상적으로 복수의 이미징 센서들을 특징으로 하는 자동 캘리브레이션 웨이퍼 시스템들에 초점을 맞추고, 그리고 다양한 추가 구현 예들에서, 하나 이상의 부가적인 센서들을 특징으로 하지만, 일부 구현 예들은 단일의 중심-장착 이미징 센서 그리고 에지-위치 이미징 센서들이 없거나 에지-위치 이미징 센서들만 있을 수도 있고 중심-장착 이미징 센서가 없는 것을 특징으로할 수도 있고; 이러한 구현 예들은 일부 예들에서, 반드시 그런 것은 아니지만, 중심-장착 이미징 센서 및 에지-장착 이미징 센서 모두를 특징으로 하는 구현 예들보다 대응하여 보다 적은 기능성을 제공할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 이 개시는 또한 이러한 대안적인 구현 예들을 포괄하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "웨이퍼"는 반도체 웨이퍼들 또는 기판들 또는 다른 유사한 타입들의 웨이퍼들 또는 기판들을 지칭할 수도 있다. 용어가 본 명세서에 사용될 때, 웨이퍼 스테이션은 웨이퍼가 임의의 다양한 웨이퍼 프로세싱 동작들 또는 웨이퍼 이송 동작들 동안 배치될 수도 있는 반도체 프로세싱 툴의 임의의 위치를 지칭할 수도 있다. 웨이퍼 지지부는 반도체 웨이퍼, 예를 들어, 페데스탈, 정전 척, 웨이퍼 지지 선반, 등을 수용하고 지지하도록 구성되는 웨이퍼 스테이션의 임의의 구조체를 지칭하도록 본 명세서에서 사용된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "명목상 센터링된 (nominally centered)"은 특정한 위치들, 예를 들어, 중심 지점들 또는 유사한 위치들이 일반적으로 XY 평면에서 서로 정렬되도록 2 이상의 객체들의 상대적인 배치를 지칭한다. 이러한 정렬은 다양한 이유들, 예를 들어, 객체들 중 하나의 미끄러짐, 센서 드리프트, 등으로 완벽하지 않을 수도 있고, 대부분의 경우에, 명목상 센터링된 객체는 완벽하게 센터링된 객체의 1 밀리미터 또는 2 밀리미터 내에 있을 수도 있다.
본 명세서에서 순서 지표들, 예를 들어, (a), (b), (c), … 의 사용은 단지 조직적인 목적들을 위한 것이고, 임의의 특정한 시퀀스 또는 중요성을 순서 지표 각각과 연관된 아이템들에 전달하도록 의도되지 않는다는 것이 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, "(a) 속도에 관한 정보 획득 및 (b) 포지셔닝에 관한 정보 획득"은 속도에 관한 정보를 획득하기 전에 포지셔닝에 관한 정보를 획득하는 것, 포지셔닝에 관한 정보를 획득하기 전에 속도에 관한 정보를 획득하는 것, 및 포지셔닝에 관한 정보를 속도에 관한 정보를 획득하는 것과 동시에 획득하는 것을 포함한다. 그럼에도 불구하고, 순서 지표들과 연관된 일부 아이템들이 본질적으로 특정한 시퀀스를 필요로 할, 예를 들어, "(a) 속도에 관한 정보를 획득하고, (b) 속도에 관한 정보에 기초하여 제 1 가속도를 결정하고, 그리고 (c) 포지셔닝에 관한 정보를 획득할" 수도 있다; 이 예에서, (a) 는 (b) 가 (a) 에서 획득된 정보에 의존하기 때문에 (b) 전에 수행되어야 한다―하지만, (c) 는 (a) 또는 (b) 중 어느 하나 전 또는 후에 수행될 수 있다.
본 명세서에 사용된다면, 예컨대 "하나 이상의 <아이템들>의 <아이템> 각각에 대한" 또는 "<아이템> 각각의"라는 문구에서 단어 "각각 (each)"의 사용은 단일 아이템 그룹 및 복수의 아이템 그룹들 모두를 포함하는 것으로 이해되어야 한다, 즉, 아이템들의 집단이 참조되는 모든 아이템의 각각을 참조하기 위해 프로그래밍 언어들에서 사용된다는 의미에서 문구 "~각각에 대해"가 사용된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 참조된 아이템들의 집단이 단일 아이템이면, "각각 (each)"은 ("각각"의 사전적 정의들이 "둘 이상의 사물들 (things) 의 모든 사물 (every one of two or more things)"을 지칭한다는 사실에도 불구하고) 그 단일 아이템만을 지칭하고, 이 아이템들 중 적어도 2 개가 있어야 한다는 것을 암시하지 않는다. 유사하게, 선택된 아이템이 하나 이상의 서브아이템들을 가질 수도 있고 이들 서브아이템들 중 하나의 선택이 이루어질 때, 선택된 아이템이 단 하나의 서브아이템만을 갖는 경우에, 하나의 서브아이템의 선택은 아이템 자체의 선택에 내재한다.
다양한 기능들을 수행하도록 전체적으로 구성된 복수의 제어기들에 대한 참조들은 또한, 제어기들 중 일 제어기만이 개시되거나 논의된 모든 기능들을 수행하도록 구성되는 상황들, 뿐만 아니라 다양한 제어기들 각각이 논의된 기능성의 하위부분들을 수행하는 상황들을 포괄하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 자동 캘리브레이션 (autocalibration) 웨이퍼는 자동 캘리브레이션 웨이퍼 상의 다양한 센서들의 동작을 제어하고 이들로부터 반도체 프로세싱 툴과 연관된 또 다른 제어기로 데이터를 전달하도록 구성되는 제어기를 포함할 수도 있다; 이어서 반도체 프로세싱 툴 제어기는 반도체 프로세싱 툴과 함께 사용하기 위한 다양한 동작 파라미터들을 결정하도록 이러한 데이터를 분석할 수도 있다.
본 개시에 기술된 구현 예들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 이의 없이 자명할 수도 있고, 본 명세서에 규정된 일반적인 원리들은 본 개시의 정신 또는 범위로부터 벗어나지 않고 다른 구현 예들에 적용될 수도 있다. 따라서, 청구항들은 본 명세서에 도시된 구현 예들로 제한되도록 의도되지 않고, 본 개시, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 따른다.
별도의 구현 예들의 맥락에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 또한 단일 구현 예에서 조합하여 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현 예의 맥락에서 기술된 다양한 특징들은 또한 복수의 구현 예들에서 개별적으로 또는 임의의 적합한 서브조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 특징들이 특정한 조합들로 작용하는 것으로 상기 기술될 수도 있고 심지어 처음에 그렇게 청구될 수도 있지만, 청구된 조합으로부터 하나 이상의 특징들은 일부 경우들에서 조합으로부터 절제될 수 있고, 청구된 조합은 서브조합 또는 서브조합의 변형으로 지향될 수도 있다.
유사하게, 동작들이 특정한 순서로 도면들에 도시되지만, 이는 바람직한 결과들을 달성하기 위해 이 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 모든 예시된 동작들이 수행될 것을 요구하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 또한, 도면들은 흐름도의 형태로 하나 이상의 예시적인 프로세스들을 개략적으로 도시할 수도 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 동작들이 개략적으로 예시된 예시적인 프로세스들에 포함될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 부가적인 동작들이 예시된 동작들 전, 후, 동시에, 또는 임의의 예시된 동작들 사이에 수행될 수 있다. 특정한 상황들에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수도 있다. 더욱이, 상기 기술된 구현 예들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현 예들에서 이러한 분리를 필요로 하는 것으로 이해되지 않아야 하고, 그리고 기술된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 복수의 소프트웨어 제품들로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 부가적으로, 다른 구현 예들은 이하의 청구항들의 범위 내에 있다. 일부 경우들에서, 청구항들에 인용된 액션들은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 여전히 바람직한 결과들을 달성한다.
Claims (30)
- 반도체 프로세싱 툴에 사용하기 위한 캘리브레이션 웨이퍼에 있어서,
200 ㎜ ± 1 ㎜, 300 ㎜ ± 1 ㎜ 및 450 ㎜ ± 1 ㎜로 구성된 그룹으로부터 선택된 명목상 직경 (nominal diameter) 을 갖는 외측 에지를 갖는 명목상 원형 디스크 형상;
상기 외측 에지를 따라 배치된 (arrange) 2 개 이상의 컷아웃들 (cutouts); 및
복수의 기점 마커들 (fiducial markers) 을 포함하고,
컷아웃 각각은 하나 이상의 에지들에 의해 적어도 부분적으로 규정되고,
컷아웃 각각은 상기 외측 에지에 의해 규정된 기준 원으로부터 적어도 2 ㎜에서 방사상 내향으로 연장하고, 그리고
하나 이상의 기점 마커들이 컷아웃 각각에 인접한, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 상기 컷아웃의 상기 하나 이상의 에지들의 적어도 하나의 에지 둘레로 연장하는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 2 항에 있어서,
컷아웃 각각은 형상을 갖고, 그리고
적어도 하나의 기점 마커는 상기 컷아웃의 상기 형상과 실질적으로 유사한 형상을 갖는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 2 항에 있어서,
컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 상기 컷아웃의 상기 적어도 하나의 에지에 인접한, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 상기 컷아웃의 적어도 하나의 에지의 적어도 일부를 따라 연장하고 그리고 실질적으로 일정한 오프셋 거리만큼 상기 적어도 하나의 에지로부터 오프셋되는 섹션을 갖는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 대응하는 컷아웃의 일 에지로부터 약 5 ㎜ 이하의 거리 내에 포지셔닝되는 (position), 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 약 3 ㎜ 내지 약 0.01 ㎜의 폭을 갖는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 C-형상, L-형상, 반원형 형상, 부분적으로 오브라운드 (obround) 형상, 선형 형상, 복수의 라인들, 비-선형 형상, 또는 하나 이상의 선형 섹션들 및 하나 이상의 비-선형 섹션들의 형상을 갖는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
컷아웃 각각은 패턴을 형성하는 적어도 4 개의 기점 마커들을 포함하고, 그리고
상기 패턴은 복수의 원들, 복수의 삼각형들, 복수의 정사각형들, 복수의 직사각형들, 복수의 다이아몬드형들, 적어도 2 개의 정사각형들이 서로 콘택트하는 (contact) 복수의 정사각형들, 체커 보드 (checkerboard), 또는 이들의 조합인, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
컷아웃 각각에 대해, 적어도 하나의 기점 마커는 선형 형상을 갖고 그리고 상기 캘리브레이션 웨이퍼의 중심과 실질적으로 교차하는 축을 따라 배향되는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
상기 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 축에 평행한 축을 따라 볼 때, 컷아웃 각각은 형상을 갖고, 그리고
상기 형상은 정사각형, 라운딩된 코너들을 갖는 정사각형, 직사각형, 라운딩된 코너들을 갖는 직사각형, V-형상, 원형, 반원형, 삼각형, 라운딩된 코너들을 갖는 삼각형, 오브라운드 형상, 타원형, 육각형, 오각형, 팔각형, 선형 섹션 및 비-선형 섹션을 갖는 형상, 또는 복수의 선형 섹션들을 갖는 형상인, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
상기 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 축에 평행한 축을 따라 볼 때, 컷아웃 각각은 형상을 갖고, 그리고
상기 형상은 약 10 ㎜ 이하의 폭 및 약 10 ㎜ 이하의 길이를 갖는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
상기 외측 에지를 따라 배치된 3 개 이상의 컷아웃들을 더 포함하는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
상기 컷아웃들은 상기 캘리브레이션 웨이퍼의 중심 지점을 중심으로 원형 어레이로 배치되는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 컷아웃들은 상기 중심 지점을 중심으로 서로로부터 실질적으로 동일하게 이격되는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
컷아웃 각각은 쓰루-홀인, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
상단 표면; 및
상기 상단 표면에 대향하고 (opposite) 적어도 부분적으로 명목상 두께를 규정하는 하단 표면을 더 포함하고,
상기 상단 표면은 상기 하단 표면과 상이한 표면 거칠기를 갖는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 17 항에 있어서,
상기 상단 표면은 랩핑되거나 (lap) 폴리싱된 표면인, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
약 0.5 ㎜ 내지 약 1.5 ㎜의 명목상 두께를 더 포함하는, 캘리브레이션 웨이퍼. - 제 1 항에 있어서,
상기 캘리브레이션 웨이퍼의 내부 구역 (region) 의 하나 이상의 쓰루-홀들; 및
제 2 복수의 기점 마커들을 더 포함하고,
쓰루-홀 각각은 하나 이상의 에지들에 의해 적어도 부분적으로 규정되고, 그리고
상기 제 2 복수의 기점 마커들의 하나 이상의 기점 마커들은 쓰루-홀 각각에 인접한, 캘리브레이션 웨이퍼. - 웨이퍼 지지부 상에 하나 이상의 컷아웃들을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계;
자동 캘리브레이션 웨이퍼 (autocalibration wafer) 를 포지셔닝시키는 단계로서, 상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼는 기판 및 상기 기판의 공통 지점으로부터 오프셋된 위치들에 포지셔닝된 복수의 제 1 이미징 센서들을 갖고 그리고 제 1 이미징 센서 각각은 컷아웃 각각의 적어도 일부가 대응하는 제 1 이미징 센서의 시계 (field of view) 내에 있도록, 상기 기판이 상기 캘리브레이션 웨이퍼 및 상기 웨이퍼 지지부 위에, 하향 대면하는 상기 기판의 제 1 측면으로 배향될 때 하향 대면하는 시계를 갖는, 상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계;
상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 상기 캘리브레이션 웨이퍼 위에 포지셔닝되는 동안, 상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼 상의 상기 복수의 제 1 이미징 센서들에 의해, 상기 캘리브레이션 웨이퍼 상의 하나 이상의 기점 마커들 및 상기 캘리브레이션 웨이퍼의 대응하는 하나 이상의 컷아웃들 근방의 상기 웨이퍼 지지부의 하나 이상의 기점들의 대응하는 제 1 이미지를 획득하는 단계; 및
상기 캘리브레이션 웨이퍼 상의 상기 하나 이상의 기점 마커들과 상기 대응하는 제 1 이미지들의 상기 웨이퍼 지지부의 상기 하나 이상의 기점 마커들 사이의 하나 이상의 갭 사이즈들에 기초하여 상기 캘리브레이션 웨이퍼의 상기 중심 지점과 상기 웨이퍼 지지부의 상기 중심 지점 사이의 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 문턱 값 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋과 비교하는 단계; 및
상기 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 상기 캘리브레이션 문턱 값 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋보다 크다는 (above) 결정에 응답하여, 상기 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 감소시키도록 상기 웨이퍼 지지부에 대해 상기 캘리브레이션 웨이퍼를 재포지셔닝시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 웨이퍼 지지부 상에 상기 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계 전에, 상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 상기 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝시키는 단계;
상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 상기 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 상기 캘리브레이션 웨이퍼가 상기 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되지 않는 동안 상기 제 1 이미징 센서 각각에 의해, 상기 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 2 이미지를 획득하는 단계; 및
상기 제 2 이미지들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 웨이퍼 지지부 상에 상기 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계 전에, 상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 상기 웨이퍼 스테이션 위에 포지셔닝시키는 단계;
상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되는 동안 그리고 상기 캘리브레이션 웨이퍼가 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 중심에 위치된 (centrally-located), 하향 대면 제 2 이미징 센서에 의해, 상기 제 1 웨이퍼 지지부의 기점의 대응하는 제 2 이미지를 획득하는 단계; 및
상기 제 2 이미지들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 웨이퍼 지지부의 중심 지점을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 21 항에 있어서,
상기 캘리브레이션 웨이퍼가 상기 제 1 웨이퍼 지지부 상에 포지셔닝되지 않는 동안, 수직 축을 따라 볼 때 에지 링의 중심 지점이 상기 웨이퍼 지지부의 중심 지점 상에 명목상 센터링되도록 (centered) 상기 에지 링을 상기 웨이퍼 지지부로 이송하는 단계를 더 포함하고,
상기 캘리브레이션 웨이퍼의 상기 포지셔닝 단계는 상기 에지 링을 상기 웨이퍼 지지부로 이송한 후 상기 웨이퍼 지지부 상에 상기 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계를 더 포함하고,
상기 웨이퍼 스테이션 위의 상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 상기 포지셔닝 단계는, 컷아웃 각각이 상기 대응하는 제 1 이미징 센서의 상기 시계 내에 있도록 상기 웨이퍼 스테이션, 상기 에지 링, 및 상기 에지 링 상에 포지셔닝된 상기 캘리브레이션 웨이퍼 위에 상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼를 포지셔닝시키는 단계를 더 포함하고,
상기 획득하는 단계는 상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼가 상기 웨이퍼 지지부, 상기 캘리브레이션 웨이퍼, 및 상기 에지 링 위에 포지셔닝되는 동안, 제 1 이미징 센서 각각으로 하여금 상기 캘리브레이션 웨이퍼 상의 상기 기점 마커, 상기 캘리브레이션 웨이퍼의 상기 컷아웃 내 상기 웨이퍼 지지부의 상기 기점, 및 상기 캘리브레이션 웨이퍼의 상기 컷아웃 내 상기 에지 링의 기점의 대응하는 제 1 이미지를 획득하게 하는 단계를 더 포함하고, 그리고
상기 결정하는 단계는 상기 제 1 이미지들에서 상기 웨이퍼 지지부와 상기 에지 링의 상기 기점들 사이의 갭 사이즈들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 에지 링의 상기 중심 지점과 상기 웨이퍼 지지부의 상기 중심 지점 사이의 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 25 항에 있어서,
상기 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값다 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋보다 크다는 결정에 응답하여, 상기 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 감소시키도록 상기 웨이퍼 지지부에 대해 상기 캘리브레이션 웨이퍼를 재포지셔닝시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 캘리브레이션 웨이퍼의 상기 포지셔닝시키는 단계, 상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 상기 포지셔닝시키는 단계, 상기 획득하는 단계, 상기 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋의 상기 결정하는 단계, 및 상기 재포지셔닝시키는 단계를 M 회 반복하거나 상기 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋 이하일 때까지 반복하는 것 중, 먼저 발생하는 만큼 반복하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 25 항에 있어서,
상기 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋보다 크다는 결정에 응답하여, 상기 에지 링/웨이퍼 지지부 수평 오프셋을 감소시키도록 상기 웨이퍼 지지부에 대해 상기 에지 링을 재포지셔닝시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 28 항에 있어서,
상기 에지 링의 상기 포지셔닝시키는 단계, 상기 캘리브레이션 웨이퍼의 상기 포지셔닝시키는 단계, 상기 자동 캘리브레이션 웨이퍼의 상기 포지셔닝시키는 단계, 상기 획득하는 단계, 상기 결정하는 단계 및 상기 재포지셔닝시키는 단계를 N 회 반복하거나 상기 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋이 문턱 값 캘리브레이션 웨이퍼/웨이퍼 지지부 수평 오프셋 이하일 때까지 반복하는 것 중, 먼저 발생하는 만큼 반복하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 25 항에 있어서,
상기 결정하는 단계는 상기 제 1 이미지들에서의 상기 웨이퍼 지지부, 상기 캘리브레이션 웨이퍼, 및 상기 에지 링 사이의 갭 사이즈들에 더 기초하는, 방법.
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