KR20100123866A

KR20100123866A - 배출물 임피던스 기반 종료점 검출

Info

Publication number: KR20100123866A
Application number: KR1020107020533A
Authority: KR
Inventors: 테리 알. 터널; 앤리안. 루; 제로메 캐논
Original assignee: 포르드-라이트 테크놀로지스, 아이앤시.
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2010-11-25
Also published as: CN101971300B; US20090261839A1; US20190043700A1; WO2009114791A1; CN101971300A; KR101634973B1

Abstract

포어라인(foreline) (배출 라인 또는 배기라인)과 연관된 배출물의 임피던스(impedance)를 측정하기 위한 시스템. 본 시스템은 원격 플라즈마 소스, 공정 챔버, 배출 라인, 전극 어셈블리, RF 드라이버, 검출기를 포함한다. 상기 원격 플라즈마 소스는 상기 공정 챔버에 연결하고, 챔버 클리닝 가스를 상기 공정 챔버에 공급할 수 있다. 상기 배출 라인은 상기 공정 챔버에 연결하고, 거기서 챔버 클리닝 배출물이 상기 배출 라인을 경유해서 상기 공정 챔버를 빠져 나온다. 상기 배출 라인에 위치한 전극 어셈블리는 상기 공정 챔버로부터 나오는 배출물에 노출된다. 상기 RF 드라이버에 연결된 전극 어셈블리가 상기 RF 드라이버로부터 RF 신호를 수신한다. 상기 전극 어셈블리에 인가된 RF 신호가 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내 플라즈마 방전을 유도한다. 상기 전극 어셈블리에 연결된 검출기가 상기 공정 챔버의 챔버 세정의 종료점을 검출한다.

Description

배출물 임피던스 기반 종료점 검출{EFFLUENT IMPEDANCE BASED ENDPOINT DETECTION}

관련출원에 관한 상호 참조

본원은 2008년 3월 14일자로 출원된 미국 특허 출원 61/036,831 "ENDPOINT DETECTION FOR REMOTE PLASMA CLEAN PROCESSES,"을 우선권 주장의 기초로 하는 출원이다. 이 가출원은 전체를 본원에 참고로 인용한다.

본 발명은 일반적으로 전자 디바이스 제조와 연관된 모니터링 및 컨트롤 공정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 식각 공정 또는 챔버 클리닝 공정을 컨트롤하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 챔버 클리닝 공정은 원격 플라즈마 소스(remote plasma source)를 사용하거나 기타 화학적 수단에 의해서 수행할 수도 있다.

플라즈마 식각, 건식 화학 식각, 화학 기상 증착(CVD, Chemical vapor deposition) 및 플라즈마-강화 화학 기상 증착 (PECVD, plasma-enhanced chemical vapor deposition) 공정들은 반도체, 평판 디스플레이, 광전(photovoltaic) 기술과 텍스타일 제조에서 중요한 요소들이다. 플라즈마 또는 단순 반응성 종들에 의한 식각이 필름 제거나 기타 표면처리 수행을 위해 선택 사용된다. CVD 및 PECVD 공정은 유전 필름을 저온에서 증착해서 희생층이나 유전층으로 기능하도록 하는데 이용하는 것이 일반적이다.

CVD나 PECVD를 이용해서 유전체 필름을 증착시키는 것과 연관되어, 비 부가가치 공정이지만, 필수적인 공정 단계가 공정 챔버 및 관련 부품들을 플라즈마 기반으로 클리닝하는 것과 관련된다. 이러한 클리닝으로 상기 증착 공정 후의 잔여 필름을 제거한다. 상기 증착 공정 과정에서, 반도체 기판 등이지만 이에만 한정되지 않는 작업부 상에 상기 필름이 의도적으로 증착된다. 챔버 클리닝은 상기 반도체 기판이 챔버에서 제거된 후에 수행되는데, 이와 같이 이것이 상기 증착 공정의 성공에 중요하기는 하지만, 반도체 장비 제작의 실제로 일부분을 차지하는 것은 아니다. 챔버 세정 단계에 있어서 통상적인 수단은 상기 증착된 필름을 플라즈마 기반으로 휘발시키는 것이다.

대부분의 플라즈마 기반 공정에서 적용하는 기본 원칙은 무선 주파수(radio frequency, RF) 전력을 인가하여 챔버 클리닝 가스(gas)를 분해시키는 것이다. 상기 챔버 세정은 필수적이지만 비 부가가치 공정이므로, 상기 챔버 클리닝 소요시간은 최소화되어야 한다. 또한, 클리닝 시간이 지연되면 챔버 부품들의 질을 사실상 저하시킬 수 있고, 이로 인해 수율 제한 입자들을 생성시킬 수 있다. 따라서, 단계 수율을 극대화하면서도 제조비를 최소화시키기 위해서, 상기 챔버 클리닝의 종료점 검출이 반드시 수행되어 상기 클리닝 공정을 종료시켜야 한다.

선행하는 다수의 RF 종료점 검출 방법들은 전달된 RF 전력의 구성요소들을 모니터링하는 것에 기반을 두고 있다. 상기 필름이 상기 챔버 부품들에서 제거되기 때문에, 상기 휘발된 필름의 부산물들이 상기 플라즈마에서 상당히 줄어든다. 이러한 상기 플라즈마 요소들의 상당한 변화로 인해 상기 RF 전력 전달 네트웍에서 보여지는 임피던스 변화를 형성하고, 결과적으로 RF 전압, 전류, 위상 각도 및 자기 바이어스(self-bias 전압) 전압을 궁극적으로 변하게 한다. 이들 신호 변화를 모니터링함으로써, 상기 RF 종료점에 대한 정확한 결정이 얻어질 수도 있다. 중요한 것은, 상기 종료점 검출기가 적절하게 작용하기 위해서, 상기 필름 종류, 필름 두께 또는 패턴 밀도가 매번 일정할 필요는 없다는 것인데, 신호 분석 알고리즘이 보상 인자일 것이기 때문이다.

챔버 내 동시 플라즈마 세정의 종료점을 검출하기 위해서 반도체 공정에서 전달된 RF 전력의 요소들을 모니터링하는 데에 다양한 디바이스들이 고안되었다.

본 발명의 실시예들은 하기 구체적인 설명 및 청구항들에서 상세하게 설명되는 시스템 및 방법에 대한 것이다. 본 발명의 실시예들의 이점 및 특징은 상기 설명, 첨부된 도면 및 청구항들로부터 명백해질 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 포어라인(foreline)(배출 라인 또는 배기 라인) 과 연관된 챔버 세정 배출물의 임피던스(impedance)를 측정하기 위한 시스템을 제공한다. 본 시스템은 원격 플라즈마 소스, 공정 챔버, 배출 라인(effluent line), 전극 어셈블리, RF 전력 전달 네트워크, 및 검출기를 포함하고 있다. 상기 원격 플라즈마 소스가 상기 공정 챔버에 연결되고, 챔버 클리닝 가스를 상기공정 챔버에 공급하기 위해 작동할 수 있다. 상기 배출 라인 또한 상기 공정 챔버에 연결되고, 거기서 챔버 클리닝 배출물이 상기 배출 라인을 경유해서 상기 공정 챔버를 빠져나온다. 상기 배출 라인 에 위치하는 상기 전극 어셈블리는 상기 공정 챔버로부터 배기하는 배출물에 노출된다. 상기 RF 전력 전달 네트워크에 연결된 상기 전극 어셈블리가 상기 RF 전력 전달 네트워크로부터 RF 신호를 수신한다. 상기 전극 어셈블리에 인가된 상기 RF 신호가 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내에 플라즈마 방전을 유도한다. 상기 전극 어셈블리에 연결된 검출기가 상기 전달된 RF 신호의 다양한 요소를 검출해서, 상기 공정 챔버의 챔버 세정의 종료점을 결정한다. 상기 종료점은 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내부 플라즈마 방전과 연관된 임피던스 변화에 기반하여 검출될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 포어라인(foreline)과 연관된 챔버 세정 배출물 의 임피던스를 측정하기 위한 시스템을 제공한다. 본 챔버 세정은 화학약품을 활성화하기 위하여 RF 또는 원격 플라즈마 소스를 요구하지 않는 화학적 공정으로 수행되는 CVD 툴 공정 챔버 세정일 수도 있다. 본 시스템은 챔버 클리닝 가스 소스, 공정 챔버, 배출 라인, 전극 어셈블리, RF 전력 전달 네트워크, 및 검출기를 포함하고 있다. 상기 챔버 클리닝 가스 소스가 상기 공정 챔버에 연결되고, 챔버 클리닝 가스를 상기 공정 챔버에 공급하기 위해 작동할 수 있다. 상기 배출 라인 또한 상기 공정 챔버에 연결되고, 거기서 챔버 클리닝 배출물이 상기 배출 라인을 경유해서 상기 공정 챔버를 빠져나온다. 상기 배출 라인 에 위치하는 상기 전극 어셈블리는 상기 공정 챔버로부터 배기하는 배출물에 노출된다. 상기 RF 전력 전달 네트워크에 연결된 상기 전극 어셈블리가 상기 RF 전력 전달 네트워크로부터 RF 신호를 수신한다. 상기 전극 어셈블리에 인가된 상기 RF 신호가 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내에 플라즈마 방전을 유도한다. 상기 전극 어셈블리에 연결된 검출기가 상기 전달된 RF 신호의 다양한 요소를 검출해서, 상기 공정 챔버의 챔버 세정의 종료점을 결정한다. 상기 종료점은 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내부 플라즈마 방전과 연관된 임피던스 변화에 기반하여 검출될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 식각 공정 또는 챔버 세정 공정의 종료점을 결정하는 방법을 제공한다. 본 방법은 원격 플라즈마 소스를 공정 챔버에 연결하는 것과 연관된다. 그런 다음 상기 원격 플라즈마 소스가 반응성 종(식각 가스 또는 챔버 클리닝 가스)을 상기 공정 챔버에 공급할 수도 있다. 이와 달리, 비 활성화된 식각 가스 또는 챔버 클리닝 가스가 상기 공정 챔버에 공급될 수도 있다. 식각 또는 챔버 클리닝 배출물은 배출 라인을 경유해서 상기 공정 챔버를 빠져나온다. 상기 배기 라인 (포어라인(foreline)) 에 위치하는 전극 어셈블리가 상기 공정 챔버로부터 배기하는 상기 식각 또는 챔버 클리닝 배출물에 노출된다. RF 신호가 상기 전극 어셈블리에 인가될 수 있고, 거기서 상기 RF 신호가 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내에 플라즈마 방전을 유도한다. 검출기가 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내 플라즈마 방전과 관련한 하나 이상의 파라미터를 샘플링한다. 그런 다음 상기 플라즈마 방전과 관련한 상기 하나 이상의 파라미터를 기초로 상기 종료점을 결정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 기판 상에 형성된 디바이스를 제공한다. 본 디바이스는 상기 기판 상에 하나 이상의 증착층을 포함하고 있다. 상기 증착층은 공정 툴의 공정챔버 내에서 CVD 또는 PECVD 공정을 이용하여 증착된다. 미리 지정한 수의 막을 증착시킨 후에, 상기 공정 챔버를 상기 공정 챔버에 연결된 원격 플라즈마 소스에서 공급한 챔버 클리닝 가스로 세정할 수도 있다. 상기 챔버 세정의 종료점을 상기 CVD 공정 챔버에 연결된 포어라인(foreline)에 위치한 검출 회로에 의해서 정할 수도 있다. 상기 포어라인(foreline)은 전극 어셈블리가 RF 신호를 수신하고 상기 포어라인(foreline) 내 상기 챔버 클리닝 배출물 내에 플라즈마 방전을 유도하는 상기 CVD 공정 챔버로부터 챔버 클리닝 배출물을 배기한다. 검출 회로는 상기 전극 어셈블리 및 포어라인(foreline) 내 플라즈마 방전과 관련한 하나 이상의 파라미터를 샘플링한다. 그런 다음 상기 플라즈마 방전과 관련한 상기 하나 이상의 파라미터를 기초로 상기 종료점을 결정할 수 있다. 이러한 디바이스는 반도체 디바이스, 디스플레이 디바이스, 텍스타일 및/또는 광전 디바이스일 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 종료점 검출기를 제공한다. 본 종료점 검출기는 전극 어셈블리, RF 드라이버, 및 검출 회로를 포함하고 있다. 상기 전극 어셈블리는 공정 챔버의 배출 라인 에 위치할 수도 있다. 상기 전극 어셈블리는 상기 공정 챔버로부터 배기하는 챔버 클리닝배출물 에 노출된다. 상기 전극 어셈블리에 연결된 RF 드라이버는 RF 신호를 상기 전극 어셈블리에 인가하고, 거기서 이 RF 신호가 상기 전극 어셈블리와 배출 라인 에 인접 위치한 상기 챔버 클리닝배출물 내에 플라즈마 방전을 유도한다. 상기 검출 회로는 상기 전극 어셈블리에 연결되고, 상기 플라즈마 방전과 관련한 다양한 파라미터를 샘플링하고, 상기 샘플 플라즈마 방전을 기초로 챔버 세정의 종료점을 결정하기 위해 동작할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 종료점 검출기를 제공한다. 본 종료점 검출기는 전극 어셈블리, RF 드라이버, 검출 회로, 및 인터페이스 회로를 포함하고 있다. 상기 전극 어셈블리는 공정 챔버에 연결된 배출 라인 에 위치할 수도 있다. 상기 전극 어셈블리는 상기 공정 챔버로부터 배기하는 챔버 클리닝배출물 에 노출될 수도 있다. 상기 전극 어셈블리에 연결된 RF 드라이버는 RF 신호를 상기 전극 어셈블리에 인가한다. 이 RF 신호가 상기 전극 어셈블리와 배출 라인 내에 플라즈마 방전을 유도한다. 상기 전극 어셈블리에 연결된 검출 회로는 상기 플라즈마 방전과 관련한 파라미터를 샘플링한다. 상기 인터페이스 회로는 공정 툴, 원격 플라즈마 소스, 상기 RF 드라이버, 및 상기 검출 회로에 연결한다. 상기 인터페이스 회로는 트리거신호를 상기 원격 플라즈마 소스로부터 수신하고, 상기 플라즈마 소스에서 상기 수신된 트리거신호에 기반해서 상기 RF 드라이버에 의해서 상기 RF 신호가 초기화된다. 또한 상기 인터페이스 회로는 상기 플라즈마 방전과 연관된 샘플링된 파라미터를 기초로 다양한 신호를 상기 공정 툴 내부의 공정 회로에 제공할 수도 있다. 상기 공정 툴 내부의 공정 회로는 상기 플라즈마 방전과 관련된 샘플링된 파라미터를 기초로 다양한 신호로부터 종료점 신호를 결정하고, 상기 종료점 신호를 기초로 상기 공정 챔버로 챔버 클리닝 가스를 확보할 수도 있다.

본 발명 및 그것의 이점들을 더욱 완전하게 이해하기 위해서, 참조부호들이 특징을 의미하는 첨부된 도면들과 함께 하기 구체적인 내용을 참조하기로 한다.
도 1a 및 1b는 NF3 부분압에 대한 플라즈마 방전의 임피던스 세기 및 NF3 부분압에 대한 위상의 관계를 각각 보여주고 있다.
도 2는 챔버 내 동시 세정에 대한 RF 측정 지점을 설명하는 블록도이다.
도 3은 RF 챔버 내 동시 세정으로부터의 일반적인 임피던스 데이터에 대한 그래프를 제공한다.
도 4a및 4b는 본 발명의 실시예들에 따라 배출물 기반 종료점 검출기의 블록도를 제공한다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따라 배출물 임피던스 기반 종료점 검출기에 대한 제2 블록도이다.
도 6a, 6b 및 6c는 본 발명의 실시예들에 따른 전극 어셈블리의 예시들을 묘사하고 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 Novellus Sequel tool을 이용한 원격 플라즈마 세정의 전압, 전류 및 위상을 보여주는 그래프이다.
도 8은 시간 경과에 따른 위상 신호의 변화 추이와 상기 신호가 압력이 아닌 화학약품 변화에 의해 좌우되는 것을 보여주는 그래프이다.
도 9는 화학약품에 의해 플라즈마 임피던스가 어떻게 구동되는지는 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 원격 플라즈마 소스(RPS) 세정 증착 시스템에서 종료점을 결정하기 위해 동작 가능한 방법과 연관된 로직 흐름도이다.

본 발명의 바람직한 실시예들이 도면들에 설명되어 있으며, 참조부호들은 다양한 도면들의 해당 부분들을 가리키기 위해서 사용되고 있다.

본 발명은 포어라인(foreline)(배출 라인 또는 배기 라인) 과 연관된 배출물의 임피던스(impedance)를 측정하기 위한 시스템을 제공한다. 본 시스템은 원격 플라즈마 소스, 공정 챔버, 배출 라인, 전극 어셈블리, RF 전력 전달 네트워크, 및 검출기를 포함하고 있다. 상기 원격 플라즈마 소스가 상기 공정 챔버에 연결되고, 챔버 클리닝 가스를 상기 공정 챔버에 공급하기 위해 작동할 수 있다. 상기 배출 라인 또한 상기 공정 챔버에 연결되고, 거기서 챔버 클리닝 배출물이 상기 배출 라인을 경유해서 상기 공정 챔버를 빠져나온다. 상기 배출 라인 에 위치하는 상기 전극 어셈블리는 상기 공정 챔버로부터 배기하는 배출물에 노출된다. 상기 RF 드라이버에 연결된 상기 전극 어셈블리가 상기 RF 드라이버로부터 RF 신호를 수신한다. 상기 전극 어셈블리에 인가된 상기 RF 신호가 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내에 플라즈마 방전을 유도한다. 상기 전극 어셈블리에 연결된 검출기가 상기 전달된 RF 신호의 다양한 요소를 검출해서, 상기 공정 챔버의 챔버 세정의 종료점을 결정한다. 상기 종료점은 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내부 플라즈마 방전과 연관된 임피던스 변화에 기반하여 검출될 수도 있다.

상술한 공정 챔버는 플라즈마 식각, 건식 화학 식각, 화학 기상 증착 (CVD) 및 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD) 공정을 수행하기 위해 사용 가능하다. 설명을 위해서, 본 발명은 CVD 및 PECVD 공정 모두에 포커스를 두고 있다. 하지만, 본 발명의 실시예들은 다양한 인식된 공정들 및 당업계에 기술을 가진 자들에게 알려진 기타 유사 공정들에 적용될 수도 있다.

챔버 세정 종료점 검출을 위해서 RF 부하 임피던스 변화를 모니터링하는 개념이 미국특허등록 제5,576,629호 (Turner 외) 에서 개시되었으며, 여기에서 참고문헌으로 삽입된다. Turner 등은 임피던스 요소들(전압, 전류 및 위상 각도)을 모니터링하여, 상기 RF 부하의 플라즈마 요소의 화학적 변화를 나타내는 전이를 검출하는 개념에 대해 교시하고 있다. 반도체 제조공정에서 이용하는 PECVD 및 CVD 공정은 역사적으로 챔버 내 동시 RF 세정에 의존해서 증착 필름(들)을 챔버 벽 및 챔버 요소들에서 제거하여 왔다. 따라서, 상기 RF 전력 이용 시점에 측정 디바이스를 삽입함으로써 세정 종료점 검출에서 이용하기 위한 최적의 전압(V), 전류(I) 및 위상 각(Φ) 데이터 스트림을 제공하였다.

도 1a 및 1b는 상기 플라즈마 방전의 임피던스 세기 대 NF3 부분압 간의 관계 및 NF3 부분압에 대한 위상의 관계를 각각 보여주고 있다. 이들 챠트들은 NF3 등의 세정 가스 농도에 대한 복합 RF 부하 임피던스 (플라즈마 임피던스)의 민감도를 보여준다. "Optimizing utilization efficiencies in electronegative discharges: The importance of the impedance phase angle," W.R.　Entley, J.G.　Langan, B.S.　Felker, and M.A.　Sobolewski, J.　Appl. Phys. 86 (9) 4825-4835 (1999)

도 2는 챔버 내 동시 세정에 대한 RF 측정 지점 선행기술을 설명하는 블록도이다. 본 선행기술의 배열에는 RF 전력 발생기 (202), 로컬 매치 네트워크 (204), 검출기 (206), 공정 챔버 (208), 공정 툴 컨트롤러(210), 및 종료점 검출 회로 (212)가 포함되어 있다. 본 배열에서, RF 전력이 RF 경로 (214)를 통해서 상기 공정 챔버 (208)에 공급되어, 챔버 클리닝 가스 (216)를 활성화시킨다. 검출기 (206)는 Forth-Rite® Technologies, LLC에서 공급한 Sense Rite® RF Sensor 일 수도 있다. 상기와 같은 센서가 미국특허등록 제7,345,428호, 및 제7,403,764 호에 개시되어 있으며, 이들은 참고문헌으로 여기에 삽입된다. 여기서 보여지듯이 검출기 (206)는 RF 전력을 위한 "사용 시점"에 "매치 후(post-match)"로 설치된다. 본 검출기에는 데이터 획득 및 표시를 위해 완전하게 작동하는 자립형 소프트웨어가 포함될 수도 있다; 그리고 더 높은 수준의 오류 검출 및 분류 용도를 위해 데이터 획득 시스템으로 통합될 수도 있다.

도 3은 챔버 내 동시 RF 세정으로부터의 일반적인 임피던스에 대한 그래프를 제공한다. 이러한 정보는 도 1a, 1b 및 도 2의 선행기술 배치와 연관되어 있다.

복잡하고 때때로 해석하기 어려운 발광 종료점 데이터와 달리, 종료점 검출 데이터를 기초로 한 임피던스는 해석하기에 간단하다. 챔버 세정 공정 초기화시, 필름이 상기 챔버의 모든 부분으로부터 제거되고 있다. 부피 상으로 배출물이 변화하지 않기 때문에, RF 부하 임피던스를 유도하는 플라즈마 화학약품 또한 변하지 않는다. 그 결과는 도 3의 트레이스들 중 "A" 영역에서 보여지듯이 임피던스 요소들 일부 또는 전부에서 (변한다 하더라도) 불충분한 변화를 가져온다. (여기서 주의해야 할 점은 Φ는 이따금 가장 민감함 요소이고, 임박한 화학 전이에 대한 조기 경고를 표시한다는 점이다.) 하지만, 상기 필름이 제거되기 시작하자, 상기 플라즈마 화학약품에 존재하는 부피 측면의 배출물 양이 변하기 시작하며, 도 3의 "B" 영역에서 보이듯이 V, I 및 Φ 전이를 형성한다. V 및 I 전이는 일반적으로 단일 필름의 경우 원래부터 단일하고 적층 필름의 경우에는 계단형이다(stepped). 이러한 전이는 상기 플라즈마 화학약품이 다시 안정화될("C" 영역) 때까지 계속되며, 그 시점은 상기 플라즈마 임피던스의 배출물 요소가 사라지고 상기 세정 화학약품 그 자체에만 해당하는 임피던스만 남겨지게 되는 시점이다. 따라서, 종료점 트레이스를 기초로 임피던스를 해석하는 것은 단지 상기 필름이 전 지역에서 식각되고 있는 안정화 영역, 상기 필름 제거로 형성된 전이 영역이며, 상기 임피던스 요소들이 안정한 값으로 되돌아갈 때 공정이 완료된다.

상기 챔버에서 모든 표면에서의 식각 필름(A 영역); 제거되면서, 상기 플라즈마 임피던스의 배출물 요소를 양적으로 변화시키는 필름(B 영역); 및 상기 플라즈마 임피던스에 아무런 배출물요소도 남아 있지 않고 제거됨 (C 영역).

챔버 내 동시 RF 세정에 대해 임피던스 기반 종료점 검출은 설치가 간편하고, 양호하게 작동하며, 어떠한 형태의 저하에도 피해를 입지 않으며, 비용 면에서 우수하고, 노이즈 비율에 대한 신호 차이 때문에 다른 기술보다 우수한 성능을 나타낸다. 하지만, 챔버 세정 기술이 진화해 왔고, 현재 많은 툴 (반도체, 디스플레이 및 태양광)이 원격 플라즈마 세정 (RPC) 기술을 이용하고 있다. 이는 일차 경로를 통해 세정 공정에 공급되는 RF 전력이 없음을 의미한다. 하지만, 임피던스 기반 종료점 검출은 도 4에서 보여지듯이 상기 챔버 포어라인(foreline)로 적절하게 설치되었을 때 여전히 가장 가능성 있는 솔루션이다.

도 4a는 본 발명의 실시예들에 따라 종료점을 검출하기 위해 사용하는 배출물 임피던스 모니터링 시스템에 대한 블록도를 제공한다. 시스템(400)은 RF 전력 발생기(402), 로컬 매치 네트워크(404), 원격 플라즈마 소스(406), 공정 챔버 (408), 공정 툴 컨트롤러(410), RF 회로(426), 전극 어셈블리(424), 포어라인(foreline)(422) 및 종료점 검출 회로(412)가 포함된다. 상기 원격 플라즈마 소스(406)는 상기 공정 툴(420) 내부 공정 챔버(408)에 연결한다. 상기 원격 플라즈마 소스 (406)는 지정된 양의 증착 후에 상기 공정 챔버 내 부품들과 챔버 벽 (418) 상에 사용되는 챔버 클리닝 가스 (416)를 공급할 수도 있다. 일차 RF 전력 전달 경로 (402 및 404)가 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다 (CVD 공정인 BPSG 경우에서와 같음). 하지만, 그러한 CVD 공정을 제공하는 툴들은 챔버 세정을 위해서 여전히 RPS를 이용할 수도 있다. 상기 챔버 클리닝 가스 배출물은 포어라인(foreline) (422)을 통해서 비워지거나 배기된다. 본 발명의 실시예들은 포어라인(foreline) (422) 환경에서 전극 어셈블리(424)를 위치시키고 있다. 본 전극은 상기 챔버 클리닝 배출물에 노출된다. RF 회로 (426)에 의해 생산된 RF 신호가 전극 어셈블리(424) 에 인가되고, 상기 전극 어셈블리(424) 및 포어라인(foreline) (422)에 인접하여 로컬 플라즈마 방전을 개시하거나 유도할 수도 있다. 여기에서 보여진 RF 회로는 전압, 전류, 위상, 임피던스, 반사형 RF 전력 또는 상기 RF 신호와 연관된 기타 파라미터를 샘플링할 수 있는 검출 회로를 포함할 수도 있다. 그러한 회로로는 Forth-Rite® Technologies에서 생산하는 Sense-Rite® technology 및 Trace-Rite® technology 를 포함할 수도 있다. 종료점 검출 회로가 연결하고, 상기 로컬화된 플라즈마 방전과 연관된 하나 이상의 샘플링된 파라미터를 수신하여, 상기 챔버 클리닝 공정의 종료점을 검출한다.

상기 챔버 포어라인(foreline)에 약간의 플라즈마를 형성함으로써, 극히 효과적인 임피던스 기반 종료점 검출이 RPC 기술을 이용한 툴 상에 이루어질 수도 있다.

상기 전극 어셈블리 (424)는 상기 포어라인(foreline) 환경 (압력 및 화학약품)에 노출되어서, RF 전력이 상기 전극들에 인가될 때 상기 세정 공정 배출물로 이루어진 포어라인(foreline) 에 약간의 방전이 생성된다.

도 4b는 본 발명의 실시예들에 따라 종료점을 검출하기 위해 사용하는 배출물 임피던스 모니터링 시스템에 대한 또 다른 블록도이다. 시스템 (430)에는 RF 전력 발생기 (402), 로컬 매치 네트워크 (404), 반응성 종 전달 시스템(427), 공정 챔버 (408), 공정 툴 컨트롤러 (410), 이온화 에너지 전달 네트워크 회로 (428), 전극 어셈블리(424), 포어라인(foreline) (422) 및 종료점 검출 회로 (412)가 포함된다. 상기 반응성 종 전달 시스템(427)은 공정 툴(420) 내부 상기 공정 챔버 (408)에 연결한다. 상기 반응성 종 전달 시스템(427)은 다양한 막으로 된 식각 공정 내부 또는 지정한 양의 증착 후에 상기 공정 챔버 내 부품 및 챔버 벽 (418)으로 된 챔버 클리닝 공정에서 사용된 식각 가스 또는 챔버 클리닝 가스 (416)를 공급할 수도 있다.

도 4b에 제공된 시스템은 도 4b가 활성화된 식각액(etchant) 또는 챔버 클리닝 가스에만 한정되지 않는다는 점을 제외하고는 도 4a의 시스템과 유사하다. 상기 반응성 종 전달 시스템은 반응성 종들을 공급하도록 작동 가능하며, 상기 반응성 종들은 상기 공정 챔버 내 필름을 휘발시킬 수도 있다. 도 4a를 참조하면서 상술한 것처럼, 상기 일차 RF 전력 전달 경로 (402 및 404)가 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다 (CVD 공정인 BPSG 경우에서와 같음). 그러한 CVD 공정은 챔버 세정을 위해서 여전히 RPS를 이용할 수도 있다. 상기 휘발된 필름 배출물은 포어라인(foreline) (422)을 통해서 비워지거나 배기된다. 포어라인(foreline) (422) 환경에서 전극 어셈블리(424)는 상기 휘발된 필름 배출물에 노출된다. 이온화 에너지 전달 네트워크 회로 (428)에 의해 생산된 이온화 에너지가 전극 어셈블리(424) 에 인가되고, 상기 전극 어셈블리(424) 및 포어라인(foreline) (422)에 인접하여 로컬 플라즈마 방전을 개시하거나 유도할 수도 있다. 상기 전극 어셈블리에 인가된 이온화 에너지 신호는 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내에 플라즈마 방전을 유도하다. 비록 하나의 실시예는 13.56MHz를 사용하지만, 다른 실시예들은 DC 내지 100MHz 또는 그 이상의 어떠한 이온화 에너지도 이용할 수도 있다. 여기에서 보여진 이온화 에너지 전달 네트워크는 전압, 전류, 위상, 임피던스, 반사형 RF 전력 또는 상기 이온화 에너지 신호와 연관된 기타 파라미터를 샘플링할 수 있는 검출 회로를 포함할 수도 있다. 그러한 회로로는 Forth-Rite® Technologies에서 생산하는 Sense-Rite® technology 및 Trace-Rite® technology 를 포함할 수도 있다. 종료점 검출 회로가 연결하고, 상기 로컬화된 플라즈마 방전과 연관된 하나 이상의 샘플링된 파라미터를 수신하여, 상기 챔버 클리닝 공정의 종료점을 검출한다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따라 배출물 임피던스 기반 종료점 검출기에 대한 제2 블록도이다. 시스템 (500)은 RF 전력 발생기 (502), 공정 회로 (504), 고정 매치 네트워크 (506), 안전 인터락(interlocks) (508), 원격 플라즈마 클리닝 디바이스 인터페이스 (510), 종료점 검출 회로 (512), 전극 어셈블리(514), 공정 챔버 (516) 및 포어라인(foreline) (518)를 포함하고 있다. RF 전력 발생기 (502)는 RF 신호를 검출 회로(512) 및 고정 매치 네트워크 (506)를 통해서 공급하여, 상기 RF 신호를 전극 어셈블리 (514)에 공급한다. 이 RF 신호가 로컬화된 플라즈마 방전을 상기 포어라인(foreline)(518) 에 생성할 수도 있다. 챔버 클리닝 하는 동안에 상기 포어라인(foreline) 내부 환경은 공정 챔버 (516)를 빠져 나오는 챔버 클리닝 배출물 이다. 공정 회로 (504)는 상기 RF 전력 전력 발생기 (502), RPC 디바이스 인터페이스 (510), 및 안전 인터락(interlocks) (508)과 인터페이스할 수도 있다. 이로써 트리거 신호를 가능하게 한다. 특정 환경에서, 상기 RPC 디바이스 인터페이스 (510)가 제공되어, 상기 RF 신호(520)를 RF 전력 전력 발생기 (502)로부터 공정 회로 (504)를 경유해서 초기화할 수도 있다. 또한 공정 회로 (504)는 게인(gain), 오프셋(offset) RF 셋 포인트(set point), RF 반사형 전력 및 RF 공급형 전력을 결정할 뿐만 아니라 자립형 데이터 프리젠테이션 및 분석용 회로 및 소프트웨어를 포함할수도 있다. 그러한 분석에는 종료점 검출이 포함될 수도 있다. 안전 인터락(interlocks) (508)은 진공, 케이스 무결성(case integrity) 및 RF 전력을 결정해서, 상기 고정 매치 네트워크로 하여금 상기 RF 신호를 전극 어셈블리 (514)에 제공하게 할 수도 있다.

도 6a, 6b 및 6c는 본 발명의 실시예들에 따른 전극 어셈블리 (600)의 예시들을 묘사하고 있다. 전극 어셈블리 (600)는 뚜렷한 공동(cavity) 또는 공간(space) (606) 내부에 놓인 전극 (602 및 604)을 포함하고 있다. 도 6b에서 보여지듯이 전극 어셈블리는 상기 전극들이 상기 챔버 클리닝 배출물 (612)에 노출되는 포어라인(foreline) 환경 (610)에 놓일 수도 있다. 다른 실시예들에서는 상기 전극 어셈블리를 상기 전극들이 노출되는 챔버 환경 속에 위치시킬 수도 있다. RF 신호가 전극(602 및 604)들에 인가될 때, 로컬화된 플라즈마 방전 (608)이 유도될 것이다. 일차 방전은 상기 전극 (604 및 602) 과 상기 공동(cavity) 벽 (614) 사이에 생길 수도 있다. 상기 전극들은 상기 포어라인(foreline) 벽 (616) 에 인접해 있기 때문에, 상기 방전 (608)이 상기 포어라인(foreline) 으로 연장될 것이다. 도 6c는 상기 전극들이 상기 챔버 환경 화학약품 (624)에 노출되는 상기 챔버 환경 (622) 속의 전극 어셈블리 (600)를 보여주고 있다. 도 6c에서의 전극들은 상기 챔버 벽 (620) 에 인접해 있기 때문에, 상기 방전 (608)은 상기 챔버 쪽으로 연장될 것이다. 전극 어셈블리 (600) 는 뚜렷한 공동(cavity) 공간 (606) 내부에 함유된 스테인리스스틸이나 Ni 전극을 사용해서 제작될 수도 있다. 본 발명의 실시예들로 인해 화학 공정이 모니터될 수 있다. 비록 식각 공정과 연관된 휘발된 화학약품의 화학 변화를 설명하고 있지만, 열적 공정으로 인해 발생하는 화학 변화 또한 모니터될 수도 있다.

소규모 로컬화된 플라즈마 (608)를 생성하기 위해서 일반적인 13.56MHz RF 전력을 (낮은 수준) 이용함으로써, 조합 측정 기술의 적용과, RPC 종료점 검출 문제에 대한 공정 툴 통합 하드웨어를 갖는 종료점 검출 회로 및 소프트웨어의 적용이 가능해진다. 유지할 아무런 광학 경로도 없이, 플라즈마 환경 내의 세정 화학약품에 노출하는 셀프 클리닝 작용이 상기 전극 표면 및 주변 공동(cavity)을 원래대로 유지시킨다. 챔버 내 동시 RF 세정 기술에서 사용되는 것과 기능 면에서 동일한, 검출 회로 데이터는 해석하기 쉽고(도 7 참조) PECVD/CVD RPC 챔버 클리닝종료점 검출에 대해 가능성 있는 해결책을 형성한다.

도 7은 Novellus Sequel tool을 이용한 원격 플라즈마 세정의 전압, 전류 및 위상을 보여주는 그래프이다. 영역 "A"인 챔버 세정 공정 초기 단계에서, 필름이 챔버의 전체 부분에서 제거되고 있다. 양적으로 배출물이 변하지 않고 있으므로, RF 부하 임피던스를 유발하는 플라즈마 화학약품도 변하지 않는다. 그 결과는 도 7의 트레이스들 중 "A" 영역에서 보여지듯이 임피던스 요소들 일부 또는 전부의 미미한 (변한다 하더라도) 변화이다. 하지만, 상기 필름이 제거되기 시작하면서, 상기 플라즈마 화학약품에 존재하는 배출물 양이 부피 면에서 변하기 시작하면서 도 7의 "B"영역에서 보이는 V, I 및 Φ 전이를 생성시킨다. V, I 전이는 일반적으로 단일 필름의 경우 원래부터 단일하고 적층 필름의 경우에는 계단형이다(stepped). 이러한 전이는 상기 플라즈마 화학약품이 다시 안정화되는 시점 ("C" 영역), 즉 상기 플라즈마 임피던스의 배출물 요소가 사라지는 때까지 계속된다.

RPC 챔버 세정에 대해 임피던스 기반 종료점 검출은 설치가 간편하고, 양호하게 작동하며, 어떠한 형태의 저하에도 피해를 입지 않으며, 비용 면에서 우수하고, 노이즈 비율에 대한 신호 차이 때문에 다른 기술보다 우수한 성능을 나타낸다.

도 8은 시간 경과에 따른 위상 신호의 변화 추이와 상기 신호가 화학약품 변화에 의해 좌우되는 것을 보여주는 그래프이다. "A" 영역에서 아르곤 (Ar) 1900 sccm 이 압력 컨트롤 없이 공급된다. "B" 영역에서 압력이 4 Torr (T)로 컨트롤된다. "C" 영역에서 Ar 및 NF3 혼합물이 4 T 에서 공급된다. 이들 세 영역으로부터, "B" 및 "C" 영역 사이에서 발생한 화학약품 변화로부터 화학약품이 어떻게 검출된 위상 신호에 영향을 미치는지를 분명하게 보여준다는 것을 분명하게 알 수 있다.

도 9는 화학약품에 의해 플라즈마 임피던스가 어떻게 구동되는지는 보여주는 그래프이다. 이 그래프는 잔류 가스 분석기(residual gas analyzer, RGA)로부터의 데이터 및 시간 대비 배출물 임피던스 기반 종료점 신호를 보여주고 있다. "A" 영역에서는 아르곤 만 공급된다. "B" 영역에서는 아르곤과 NF3가 상기 챔버에 공급된다. 902, 904, 906 및 908 곡선들은 임피던스-기반 신호이고, 910, 912 및 914 곡선들은 RGA 분석 기반 신호이다. 종료점은 상기 임피던스-기반 신호에 따라서 75초 지점에서 불린다. 이 후에, 불소 우세 플라즈마 화학약품(Fluorine dominant plasma chemistry)으로의 전이가 생긴다. 도 9는 상기 플라즈마 임피던스가 상기 챔버 클리닝배출물 내 화학약품 변화에 의해 유발된다는 것을 명백하게 보여주고 있다.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 RPS 시스템에서 종료점을 결정하기 위해 동작 가능한 방법과 연관된 로직 흐름도이다. 이 방법의 동작들 (100)은 블록 1002에서 시작하는데, 거기서 원격 플라즈마 소스 (RPS)가 공정 챔버에 연결한다. 블록 1004에서, 챔버 클리닝 가스가 상기 RPS에서 상기 공정 챔버로 공급될 수 있다. 블록 1006에서, 챔버 클리닝 배출물이 포어라인(foreline)을 경유해서 상기 공정 챔버로부터 배기된다. 블록 1008에서, 상기 포어라인(foreline)에 위치한 전극 어셈블리가 상기 챔버 클리닝 배출물에 노출된다. 블록 1010에서, RF 신호가 상기 전극 어셈블리에 인가된다. 이 RF 신호가 상기 전극 어셈블리 및 포어라인(foreline) 내부에 플라즈마 방전을 유도한다. 블록 1012에서, 상기 플라즈마 방전과 연관된 하나 이상의 파라미터가 샘플링된다. 이들 파라미터들에는 RF 신호 연관 전압, 상기 RF 신호 연관 전류, 상기 RF 신호 연관 위상, 상기 RF 신호의 전달된 전력 및 상기 RF 신호의 임피던스, 상기 RF 신호의 저항, 상기 RF 신호 연관 발생기 포워드 또는 반사형 전력, 및/또는 상기 RF 신호의 리액턴스 (X)가 포함될 수도 있다. 블록 1014에서, 종료점 회로가 상기 플라즈마 방전과 연관된 샘플링된 하나 이상의 파라미터에 기초하여 챔버 클리닝의 종료점을 결정할 수 있다. 이들 파라미터가 분석, 조합, 대비, 또는 동작되어, 상기 공정 챔버에서의 화학변화를 식별할 수도 있다.

또한 본 방법은 상기 RF 신호를 상기 RPS에 의해 제공된 트리거 신호로 초기화할 수도 있다. 이런 식으로 상기 fore line에 있는 RF 신호는 상기 세정 동안에 단지 인가되어, 상기 세정의 종료점에 도달하면 결정할 수 있다. 세정 기간이 아닌 동안에는 상기 포어라인(foreline)에 플라즈마를 유도할 이유가 없다. 이러한 챔버 세정은 상기 결정된 종료점에 기반하여 확보될 수도 있다. 상기 챔버 세정을 확보하는 것에는 상기 RPS에서 상기 공정 챔버로 챔버 클리닝 가스를 공급하는 것을 확보하는 것과 상기 전극 어셈블리에 인가된 상기 RF 신호를 확보하는 것이 관계될 수도 있다. 본 챔버 세정은 CVD 공정 툴이나 PECVD 공정 툴 내에서 발생할 수도 있다. 상기 공정 툴 내부에서 제조된 증착층들은 반도체 디바이스, 디스플레이 디바이스 또는 광전(photo voltaic) 디바이스와 같은 디바이스의 일부이다.

상기 공정 툴 내의 공정 회로는 상기 플라즈마 방전과 연관된 하나 이상의 파라미터를 샘플링하는 검출기에 연결될 수도 있다. 상기 검출기는 상기 초기 샘플링 파라미터 신호를 공급할 수도 있으며, 그런 다음 거기에서 상기 공정 툴이 상기 공급된 신호에 기반하여 종료점을 결정한다. 이와 달리, 상기 검출기가 상기 종료점을 결정하고, 종료점 신호를 상기 공정 툴에 제공할 수도 있다.

또 다른 실시예에서는 CVD 또는 PECVD 공정을 사용하여 기판에 제조된 반도체 디바이스, 광전 디바이스, 또는 디스플레이 디바이스 등의 디바이스를 제공할 수도 있다. 추가로, CVD 또는 PECVD 공정을 사용하여 증착된 막들은 텍스타일, 렌즈, 유리 기판 (인공 유리에만 한정되는 것은 아님), 또는 심지어 보석류 조각 등의 작업부에 증착된 보호막 또는 데코 막 일 수도 있다. 하나 이상의 막들은 공정 툴의 공정 챔버 내에서 상기 기판 상에 상기 디바이스를 제작하는 도중에 증착될 수도 있다. 상기 공정 챔버는 상기 CVD 공정 챔버에 연결된 RPS에 의해 공급된 챔버 클리닝 가스로 주기적으로 세정될 수도 있다. 상기 챔버 클리닝의 종료점은 상기 CVD 공정 챔버에 연결된 포어라인(foreline)에 위치한 검출 회로에 의해 결정될 수도 있다. 상기 포어라인(foreline)는 상기 CVD 공정 챔버로부터 챔버 클리닝 배출물을 배기시키면서, 상기 검출 회로가 상기 포어라인(foreline) 내부 챔버 클리닝배출물 내 상기 플라즈마 방전과 관련된 파라미터들을 유도하고 샘플링한다. 상기 임피던스 또는 상기 플라즈마 방전과 관련한 기타 파라미터들을 조사함으로써 상기 챔버 세정의 종료점을 결정할 수 있다.

요약하면, 본 발명은 포어라인(foreline)(배출 라인 또는 배기 라인) 과 연관된 배출물의 임피던스(impedance)를 측정하기 위한 시스템을 제공한다. 본 시스템은 RPS, 공정 챔버, 배출 라인, 전극 어셈블리, RF 드라이버, 및 검출기를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. RPS에 의해서 또는 그렇지 않고 챔버 클리닝 가스를 상기공정 챔버에 공급한다. 상기 배출 라인 또한 상기 공정 챔버에 연결되고, 거기서 챔버 클리닝 배출물이 상기 배출 라인을 경유해서 상기 공정 챔버를 exhaust한다. 상기 배출 라인 에 위치하는 상기 전극 어셈블리는 상기 공정 챔버로부터 배기하는 배출물에 노출된다. 상기 RF 전력 전달 네트워크에 연결된 상기 전극 어셈블리가 상기 RF 드라이버로부터 RF 신호를 수신한다. 상기 전극 어셈블리에 인가된 상기 RF 신호가 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내에 플라즈마 방전을 유도한다. 상기 전극 어셈블리에 연결된 검출기가 상기 전달된 RF 신호의 다양한 요소를 검출해서, 상기 공정 챔버의 챔버 세정의 종료점을 결정한다. 상기 종료점은 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내부 플라즈마 방전과 연관된 임피던스 변화에 기반하여 검출될 수도 있다.

당업계 통상의 기술을 가진 자라면, 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "실질적으로" 또는 "대략"이 업계에서 허용되는 허용치를 해당되는 용어에 제공한다는 것을 이해할 것이다. 그러한 업계 허용치는 1% 미만에서 20% 범위에 해당하며, 제한 없이 요소 값, 집적 회로 공정 변형예, 온도 변형예, 시간 변동, 및/또는 열적 노이즈에 해당한다. 당업계 통상의 기술을 가진 자라면, 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "작동 가능하게 연결된"이 또 다른 부품, 요소, 회로, 또는 모듈을 통해서 직접 연결 및 간접 연결을 포함하며, 거기에서 간접 연결 목적으로, 방해 부품, 요소, 회로, 또는 모듈이 신호 정보를 변형하지는 않지만 전류 값, 전압 값, 및/또는 전력 값을 조절할 수도 있다는 것 또한 이해할 것이다. 당업계 통상의 기술을 가진 자라면, 추론된 연결 (즉, 하나의 요소가 추론에 의해서 다른 요소에 연결되는 것)에는 "작동 가능하게 연결된"에서와 동일한 방식으로 두 요소 간에 직접 및 간접 연결하는 것을 포함한다는 사실을 이해할 것이다. 당업계 통상의 기술을 가진 자라면, 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "바람직하게 비교한다"가 둘 이상의 요소, 아이템, 신호 등 간의 비교가 원하는 관계를 제공한다는 것을 의미한다는 사실 또한 이해할 것이다. 예를 들면, 상기 원하는 관계가 신호 1이 신호 2 보다 더 큰 세기를 가지는 것일 때, 신호 1의 세기가 신호 2의 세기보다 클 때 또는 신호 2의 세기가 신호 1의 세기보다 작을 때에 바람직한 비교가 달성될 수 있다.

여기에서 사용된 용어는 단지 구체적인 실시예들을 설명하기 위한 목적일 뿐, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 여기에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "하나", "일" 및 "상기"는 본문에서 명백하게 달리 지정하지 않는한 복수 형태 또한 포함하려는 것이다. 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은, 본 명세서에서 사용될 때, 언급한 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 및/또는 부품의 존재를 구체화하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 부품, 및/또는 그들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 사실 또한 이해해야 할 것이다.

첨부된 청구항들에 있는 모든 수단 또는 단계와 기술 요소의 해당 구조, 물질, 작용, 및 균등물들은 구체적으로 청구된 다른 청구 요소들과 함께 상기 기능을 달성하기 위한 임의의 구조, 물질, 또는 작용을 포함하고자 한다. 본 발명에 대한 구체적인 내용은 표현 및 설명을 위해 제공되었지만, 개시된 형태로 본 발명을 소모하거나 제한하려는 것이 아니다. 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 다수의 변형예 및 변화가 당업계 통상의 기술을 가진 자들에게 가능할 것이다. 상기 실시예는 본 발명의 원칙과 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 특정한 용도에 맞게 되어 있는 것처럼 다양한 변형예를 갖는 다양한 실시예들에 대해 당업계 통상의 기술을 가진 자들이 본 발명을 이해할 수 있게 하기 위해 선택 및 설명되었다.

Claims

반응성 종 전달 시스템;
공정 챔버 내 필름을 휘발시킬 수 있는 반응성 종을 공급하는 상기 반응성 종 전달 시스템에 연결된 공정 챔버;
배출 라인, 여기서 휘발된 필름 배출물이 상기 배출 라인을 경유해서 상기 공정 챔버를 빠져나온다;
상기 배출 라인 에 위치하고, 상기 공정 챔버로부터 배기하는 배출물에 노출된 전극 어셈블리;
상기 전극 어셈블리에 연결되고, 이온화 에너지 신호를 상기 전극 어셈블리에 인가할 수 있는 이온화 에너지 전달 네트워크, 여기서 상기 전극 어셈블리에 인가된 이온화 에너지가 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내 플라즈마 방전을 유도한다; 및
상기 전극 어셈블리에 연결되고, 상기 공정 챔버 내 수행되는 공정의 종료점을 검출하는 검출기를 포함하는,
배출물의 임피던스(impedance)를 측정하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 반응성 종 전달 시스템, 상기 이온화 에너지 전달 네트워크 및 상기 검출기에 작동 가능하게 연결되고, 상기 반응성 종 전달 시스템으로부터 트리거 신호를 수신할 수 있는 인터페이스 회로를 더 포함하고,
상기 이온화 에너지 전달 네트워크는 상기 트리거 신호에 의해 활성화되는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 반응성 종 전달 시스템, 상기 이온화 에너지 전달 네트워크 및 상기 검출기에 작동 가능하게 연결되고, 상기 검출기로부터 상기 반응성 종 전달 시스템으로 종료점 신호를 공급할 수 있는 인터페이스 회로를 더 포함하고,
상기 반응성 종 전달 시스템은 상기 종료점 신호에 기반해서 상기 반응성 종을 상기 공정 챔버에 확보 가능한 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 공정 챔버는 화학 기상 증착 (CVD) 툴 내에 있는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 CVD 툴은 반도체 디바이스, 텍스타일, 디스플레이 디바이스 및 광전 디바이스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 디바이스 막을 증착할 수 있는 것인 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 검출기는
이온화 에너지의 전압;
상기 이온화 에너지의 전류;
상기 이온화 에너지의 위상;
상기 이온화 에너지의 전달된 전력;
상기 이온화 에너지의 임피던스(Z);
상기 이온화 에너지의 저항(R);
상기 이온화 에너지의 리액턴스 (X); 및
상기 이온화 에너지 연관 발생기 포워드(forward) 또는 반사형(reflected) 전력 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 파라미터를 샘플링하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 검출기는 RF 신호의 임피던스를 샘플링하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 검출기는
이온화 에너지의 전압;
상기 이온화 에너지의 전류;
상기 이온화 에너지의 위상;
상기 이온화 에너지의 전달된 전력;
상기 이온화 에너지의 임피던스(Z);
상기 이온화 에너지의 저항(R);
상기 이온화 에너지의 리액턴스 (X); 및
상기 이온화 에너지 연관 발생기 포워드(forward) 또는 반사형(reflected) 전력 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 파라미터를 기초로 상기 공정 챔버에서 수행되는 공정의 종료점을 결정할 수 있는 공정 회로를 포함하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 검출기는 상기 반응성 종 전달 시스템과 인터페이스하고,
여기서 상기 반응성 종 전달 시스템의 공정 회로는 상기 검출기에 의해 공급된 신호를 기초로 상기 공정 챔버에서 수행되는 공정의 종료점을 결정할 수 있고, 상기 신호는
이온화 에너지의 전압;
상기 이온화 에너지의 전류;
상기 이온화 에너지의 위상;
상기 이온화 에너지의 전달된 전력;
상기 이온화 에너지의 임피던스(Z);
상기 이온화 에너지의 저항(R);
상기 이온화 에너지의 리액턴스 (X); 및
상기 이온화 에너지 연관 발생기 포워드(forward) 또는 반사형(reflected) 전력 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 파라미터를 포함하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 공정 챔버를 포함하고 상기 검출기에 연결된 공정 툴은 상기 검출기에 의해 공급된 신호를 기초로 상기 공정 챔버에서 수행되는 공정의 종료점을 결정할 수 있는 공정 회로를 포함하고, 상기 신호는
이온화 에너지의 전압;
상기 이온화 에너지의 전류;
상기 이온화 에너지의 위상;
상기 이온화 에너지의 전달된 전력;
상기 이온화 에너지의 임피던스(Z);
상기 이온화 에너지의 저항(R);
상기 이온화 에너지의 리액턴스 (X); 및
상기 이온화 에너지 연관 발생기 포워드(forward) 또는 반사형(reflected) 전력 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 파라미터를 포함하는 시스템.
원격 플라즈마 소스를 공정 챔버에 연결하는 단계;
챔버 클리닝 가스를 상기 원격 플라즈마 소스로부터 상기공정 챔버에 공급하는 단계;
챔버 클리닝 배출물을 배출 라인을 경유해서 상기 공정 챔버를 빠져나오는 단계;
상기 배출 라인 에 위치하는 상기 전극 어셈블리를 상기 공정 챔버로부터 배기하는 배출물에 노출시키는 단계;
RF 신호를 상기 전극 어셈블리에 인가하는 단계, 여기서 상기 전극 어셈블리에 인가된 상기 RF 신호가 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내에 플라즈마 방전을 유도한다;
상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내 상기 플라즈마 방전과 연관된 하나 이상의 파라미터를 샘플링하는 단계; 및
상기 플라즈마 방전과 연관된 하나 이상의 파라미터에 기반하여 챔버 세정의 종료점을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 RF 신호를 상기 원격 플라즈마 소스로부터 트리거 신호로 초기화하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 결정된 종료점에 기반하여 상기 챔버 세정을 확보하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 결정된 종료점에 기반하여 상기 챔버 세정을 확보하는 단계는
상기 원격 플라즈마 소스로부터 상기 공정 챔버로 챔버 클리닝 가스를 공급하는 것을 확보하는 단계; 및
상기 전극 어셈블리에 인가된 RF 신호를 확보하는 단계를 더 포함하고,
여기서 상기 전극 어셈블리에 인가된 RF 신호를 확보하는 단계는 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내에 플라즈마 방전을 종결하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 공정 챔버는 화학 기상 증착 (CVD) 툴 내에 있는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 CVD 툴은 반도체 디바이스, 디스플레이 디바이스, 텍스타일, 및 광전 디바이스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 디바이스 막을 증착할 수 있는 것인 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내 상기 플라즈마 방전과 연관된 하나 이상의 파라미터를 샘플링하는 단계는
이온화 에너지의 전압;
상기 이온화 에너지의 전류;
상기 이온화 에너지의 위상;
상기 이온화 에너지의 전달된 전력;
상기 이온화 에너지의 임피던스(Z);
상기 이온화 에너지의 저항(R);
상기 이온화 에너지의 리액턴스 (X); 및
상기 이온화 에너지 연관 발생기 포워드(forward) 또는 반사형(reflected) 전력 신호로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 파라미터를 샘플링하는 단계를 포함하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내 상기 플라즈마 방전과 연관된 하나 이상의 파라미터를 샘플링할 수 있는 검출기에 연결된 공정 툴 내부의 공정 회로는 상기 검출기에 의해 공급된 신호를 기초로 상기 챔버 세정의 종료점을 결정할 수 있는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내 상기 플라즈마 방전과 연관된 하나 이상의 파라미터를 샘플링할 수 있는 검출기 내부의 공정 회로는 상기 검출기에 의해 공급된 신호를 기초로 상기 챔버 세정의 종료점을 결정할 수 있으며, 상기 검출기는 공정 툴과 인터페이스하고 종료점 신호를 공급할 수 있는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 플라즈마 방전과 연관된 하나 이상의 파라미터는 임피던스를 포함하는 방법.
기판;
상기 기판 상의 하나 이상의 증착층을 포함하고,
이때 상기 하나 이상의 증착층은 CVD 공정 툴의 화학 기상 증착 (CVD) 공정 챔버 내에서 가공되고,
상기 공정 챔버는 상기 CVD 공정 챔버에 연결된 원격 플라즈마 소스로부터 공급된 챔버 클리닝 가스로 세정되고,
상기 챔버 세정의 종료점은 상기 CVD 공정 챔버에 연결된 포어라인(foreline)에 위치한 검출 회로에 의해 결정되고,
상기 포어라인(foreline)은 상기 CVD 공정 챔버로부터 챔버 클리닝 배출물을 배기시킬 수 있고,
상기 검출 회로는 상기 포어라인(foreline) 내의 상기 챔버 클리닝 배출물 내에 플라즈마 방전을 유도하고 샘플링할 수 있는, 디바이스.
제 21 항에 있어서,
상기 디바이스는
반도체 디바이스;
디스플레이 디바이스;
광전 디바이스; 및
텍스타일 제품으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 디바이스를 하나 이상 포함하는 디바이스.
배출 라인에 위치하고, 공정 챔버로부터 배기하는 배출물에 노출된 전극 어셈블리;
상기 전극 어셈블리에 연결되고, RF 신호를 상기 전극 어셈블리에 인가할 수 있는 RF 드라이버, 여기서 상기 전극 어셈블리에 인가된 RF 신호는 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내 플라즈마 방전을 유도한다; 및
상기 전극 어셈블리에 연결되고, 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내 플라즈마 방전을 샘플링할 수 있고; 상기 샘플링된 플라즈마 방전을 기반으로 식각 공정의 종료점을 검출할 수 있는 검출 회로를 포함하는,
종료점 검출기.
제 23 항에 있어서,
원격 플라즈마 소스, 상기 RF 드라이버 및 상기 검출 회로에 작동 가능하게 연결된 인터페이스 회로를 더 포함하고,
상기 인터페이스 회로는
상기 원격 플라즈마 소스로부터 트리거 신호를 수신할 수 있고, 이때 상기 RF 신호는 상기 트리거 신호를 기반으로 상기 RF 드라이버에 의해 초기화된다; 그리고
상기 검출 회로로부터 상기 반응성 종 소스로 종료점 신호를 공급할 수 있고, 이때 상기 반응성 종 소스는 상기 종료점 신호를 기반으로 상기 반응성 종을 상기 공정 챔버에 확보할 수 있는,
종료점 검출기.
제 23 항에 있어서,
상기 식각 공정은
챔버 세정;
필름 제거; 또는
막 식각을 포함하는 종료점 검출기.
배출 라인에 위치하고, 공정 챔버로부터 배기하는 배출물에 노출된 전극 어셈블리;
상기 전극 어셈블리에 연결되고, RF 신호를 상기 전극 어셈블리에 인가할 수 있는 RF 드라이버, 여기서 상기 전극 어셈블리에 인가된 RF 신호는 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내 플라즈마 방전을 유도한다; 및
상기 전극 어셈블리에 연결되고, 상기 전극 어셈블리 및 배출 라인 내 플라즈마 방전을 샘플링할 수 있는 검출 회로;
공정 툴, 원격 플라즈마 소스, 상기 RF 드라이버 및 상기 검출 회로에 작동 가능하게 연결된 인터페이스 회로를 포함하고,
상기 인터페이스 회로는 상기 원격 플라즈마 소스로부터 트리거 신호를 수신할 수 있고, 이때 상기 RF 신호는 상기 트리거 신호를 기반으로 상기 RF 드라이버에 의해 초기화되며; 그리고
상기 플라즈마 방전을 기반으로 상기 공정 툴 내 공정 회로에 샘플 신호를 공급할 수 있고, 이때 상기 공정 회로는 상기 샘플 신호로부터 종료점 신호를 결정할 수 있고, 상기 공정 회로는 상기 종료점 신호를 기반으로 상기 반응성 종을 상기 공정 챔버에 확보할 수 있는, 종료점 검출기.
반응성 종 전달 시스템;
공정 챔버 내 필름을 휘발시킬 수 있는 반응성 종을 공급하는 상기 반응성 종 전달 시스템에 연결된 공정 챔버;
상기 공정 챔버 내 휘발된 필름 배출물에 노출된 전극 어셈블리;
상기 전극 어셈블리에 연결되고, 이온화 에너지 신호를 상기 전극 어셈블리에 인가할 수 있는 이온화 에너지 전달 네트워크, 여기서 상기 전극 어셈블리에 인가된 이온화 에너지가 상기 전극 어셈블리에 인접하여 플라즈마 방전을 유도함; 및
상기 전극 어셈블리에 연결되고, 상기 공정 챔버 내 휘발된 필름 배출물의 화학조성 변화를 검출하는 검출기를 포함하는,
휘발된 필름 배출물의 임피던스(impedance)를 측정하기 위한 시스템.
반응성 종 전달 시스템;
공정 챔버 내 필름을 휘발시킬 수 있는 반응성 종을 공급하는 상기 반응성 종 전달 시스템에 연결된 공정 챔버;
상기 공정 챔버 내 휘발된 화학약품에 노출된 전극 어셈블리;
상기 전극 어셈블리에 연결되고, 이온화 에너지 신호를 상기 전극 어셈블리에 인가할 수 있는 이온화 에너지 전달 네트워크, 여기서 상기 전극 어셈블리에 인가된 이온화 에너지가 상기 전극 어셈블리에 인접하여 플라즈마 방전을 유도함; 및
상기 전극 어셈블리에 연결되고, 상기 공정 챔버 내 휘발된 화학약품의 화학조성 변화를 검출하는 검출기를 포함하는,
휘발된 화학약품의 임피던스(impedance)를 측정하기 위한 시스템.