KR20210127767A - 기판 프로세싱 챔버들을 위한 척킹 프로세스 및 시스템 - Google Patents

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KR20210127767A
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가네쉬 발라수브라마니안
비벡 바라트 사
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Abstract

본 개시내용은 기판 프로세싱 챔버들에서 척킹하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 일 구현에서, 기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법은 척킹 전압을 페디스털에 인가하는 단계를 포함한다. 기판이 페디스털의 지지 표면 상에 배치된다. 방법은 또한, 척킹 전압을 인가된 전압으로부터 램핑하는 단계, 척킹 전압을 램핑하는 동안 임피던스 시프트를 검출하는 단계, 임피던스 시프트가 발생하는 대응하는 척킹 전압을 결정하는 단계, 및 임피던스 시프트 및 대응하는 척킹 전압에 기반하여 정교화된(refined) 척킹 전압을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

기판 프로세싱 챔버들을 위한 척킹 프로세스 및 시스템
[0001] 본 개시내용의 양상들은 일반적으로, 기판들을 척킹하는 방법들을 포함하여, 기판 프로세싱 챔버들을 동작시키기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
[0002] 기판의 프로세싱 동안, 때때로, 기판은 기판 프로세싱 챔버 내의 페디스털(pedestal)에 척킹된다. 예컨대, 기판이 휘어지는 프로세싱 동안, 기판은 페디스털에 척킹될 수 있다. 그러나, 페디스털의 특성들의 변화들 및/또는 기판의 특성들의 변화들로 인해, 프로세싱 동안 페디스털에 인가되어야 하는 척킹 전압을 결정하는 것은 어렵고, 비용이 많이 들고, 시간 소모적이다. 너무 낮은 척킹 전압이 인가되면, 기판 프로세싱 동안 아킹이 발생할 수 있다. 기판은 또한, 너무 높은 척킹 전압이 인가되면, 후면 손상을 겪을 수 있으며, 이는 기판 프로세싱 동작들의 더 낮은 수율 및 결함들로 이어진다.
[0003] 따라서, 후면 손상 및 아킹을 감소시키거나 제거하고 비용-효과적인 방식으로 수율을 개선하는 개선된 기판 척킹 방법이 필요하다.
[0004] 본 개시내용의 구현들은 일반적으로, 기판들을 척킹하는 방법들을 포함하여, 기판 프로세싱 챔버들을 동작시키기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
[0005] 일 구현에서, 기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법은 척킹 전압을 페디스털에 인가하는 단계를 포함한다. 기판이 페디스털의 지지 표면 상에 배치된다. 방법은 또한, 척킹 전압을 인가된 전압으로부터 램핑하는 단계, 척킹 전압을 램핑하는 동안 임피던스 시프트를 검출하는 단계, 및 임피던스 시프트가 발생하는 대응하는 척킹 전압을 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 또한, 임피던스 시프트 및 대응하는 척킹 전압에 기반하여 정교화된(refined) 척킹 전압을 결정하는 단계를 포함한다.
[0006] 일 구현에서, 기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법은 미리 선택된 값을 사용하여 척킹 전압을 페디스털에 인가하는 단계를 포함한다. 기판이 페디스털의 지지 표면 상에 배치된다. 방법은 또한, 임피던스 시프트를 검출하는 단계, 임피던스 시프트에 기반하여 정교화된 척킹 전압을 결정하는 단계, 및 정교화된 척킹 전압을 사용하여, 인가된 척킹 전압을 조정하는 단계를 포함한다.
[0007] 일 구현에서, 기판 프로세싱 챔버 시스템들을 위한 제어기는 프로세서를 포함한다. 제어기는 컴퓨터 명령들의 세트를 포함하며, 컴퓨터 명령들의 세트는, 실행될 때, 직류 전압 생성기로 하여금 페디스털에 척킹 전압을 인가하게 하도록 프로세서에 명령한다. 컴퓨터 명령들의 세트는, 실행될 때, 임피던스 검출기로 하여금 라디오 주파수 에너지 생성기의 임피던스 시프트를 검출하게 하고, 그리고 임피던스 시프트에 기반하여 정교화된 척킹 전압을 결정하게 한다.
[0008] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 구현들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 구현들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 일반적인 구현들만을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 구현들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은 일 구현에 따른, 기판 프로세싱 챔버 시스템의 개략적인 부분 단면도이다.
[0010] 도 2는 일 구현에 따른, 기판 프로세싱 챔버에서 기판을 척킹하는 방법의 개략적인 예시이다.
[0011] 도 3은 일 구현에 따른, 임피던스 시프트를 도시하는 이미지의 예시이다.
[0012] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 구현에 개시된 엘리먼트들은 구체적인 언급이 없이도 다른 구현들에서 유익하게 활용될 수 있음이 고려된다.
[0013] 본 개시내용은 기판 프로세싱 챔버에서 기판을 척킹하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 도 1은 일 구현에 따른, 기판 프로세싱 챔버 시스템(101)의 개략적인 부분 단면도를 예시한다. 기판 프로세싱 챔버 시스템(101)은, 페디스털(138)이 내부에 배치되어 있는 챔버(100)를 포함한다. 챔버(100)는, 예컨대 CVD(chemical vapor deposition) 챔버, PECVD(plasma enhanced CVD) 챔버, 또는 PVD(physical vapor deposition) 챔버일 수 있다. 챔버(100)는 챔버 바디(102) 및 챔버 덮개(104)를 갖는다. 챔버 바디(102)는 챔버 바디(102) 내의 내부 볼륨(106), 및 펌핑 경로(108)를 포함한다. 내부 볼륨(106)은, 챔버 바디(102)와 챔버 덮개(104)에 의해 정의된 공간이다. 펌핑 경로(108)는 펌핑 플레이트(114)에 형성된 펌핑 볼륨(112)에 커플링된 챔버 바디(102)에 형성된 경로이다. 펌핑 경로(108)는 내부 볼륨(106)으로부터의 가스들의 제거를 가능하게 한다.
[0014] 챔버(100)는 프로세싱 구역(110)으로 하나 이상의 가스들의 유동을 전달하기 위해 챔버 덮개(104)에 커플링된 그리고/또는 챔버 덮개(104)에 배치된 가스 분배 조립체(116)를 포함한다. 프로세싱 구역(110)은 기판 지지부(138)와 챔버 덮개(104) 사이에 위치된 내부 볼륨(106)의 일부를 포함한다. 가스 분배 조립체(116)에 의해 전달되는 가스들은, 예컨대 하나 이상의 프로세싱 가스들(이를테면, 하나 이상의 불활성 가스들 및/또는 하나 이상의 전구체 가스들)을 포함할 수 있다. 일 예에서, 하나 이상의 프로세싱 가스들은 기판(136) 상에 막을 형성하기 위한 테트라에틸 오쏘실리케이트(TEOS; tetraethyl orthosilicate)를 포함하는 전구체 가스를 포함한다. 가스 분배 조립체(116)는 챔버 덮개(104)에 형성된 가스 유입 통로(120)에 커플링된 가스 매니폴드(118)를 포함한다. 가스 매니폴드(118)는 하나 이상의 가스 소스들(122)(2개가 도시됨)로부터 가스들의 유동을 수용한다. 하나 이상의 가스 소스들(122)로부터 수용된 가스들의 유동은 가스 박스(124)에 걸쳐 분배되고, 백킹 플레이트(126)의 복수의 개구들을 통해 유동하고, 추가로, 백킹 플레이트(126)와 페이스플레이트(130)에 의해 정의된 플레넘(plenum)(128)에 걸쳐 분배된다. 그런 다음, 가스들의 유동은 페이스플레이트(130)의 복수의 개구들(132)을 통해 내부 볼륨(106)의 프로세싱 구역(110) 내로 유동한다. 펌프(133)가, 프로세싱 구역(110) 내의 압력을 제어하기 위해 그리고 펌핑 볼륨(112) 및 펌핑 경로(108)를 통해 프로세싱 구역(110)으로부터 가스들 및 부산물들을 배기하기 위해 도관(134)에 의해 펌핑 경로(108)에 연결된다.
[0015] 내부 볼륨(106)은 페디스털(138)을 포함하며, 페디스털(138)은 챔버(100) 내에서 페디스털(138)의 지지 표면(138a) 상에 기판(136)을 지지한다. 페디스털(138)은 페디스털(138) 내에 배치된 전극(140)을 포함한다. 전극(140)은 전도성 메시, 이를테면, 텅스텐-함유, 구리-함유, 또는 몰리브덴-함유 전도성 메시를 포함할 수 있다. 전극(140)은, 교류(AC) 코일을 포함하는, 가열을 위해 사용되는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 전극(140)은 전력 소스(159), 이를테면, 직류(DC) 전압 생성기에 커플링된다. 전극(140)은 DC 전압 생성기(159)로부터 수신되는 척킹 전압을 페디스털(138)에 공급하도록 구성된다. 척킹 전압은, 기판(136)이 페디스털(138)의 지지 표면(138a)에 척킹되도록 기판(136)에 척킹력을 인가한다. 기판(136)에 인가되는 정전기력들은, 기판(136)을 지지 표면(138a)에 척킹하는 것을 가능하게 하기 위해, 기판이 전극(140)을 향해 아래로 끌어당겨지게(pulled down) 한다. 기판(136)에 작용하는 척킹력은, 기판(136)의 휨을 제거하거나 기판(136)을 평탄화하는 것을 가능하게 한다.
[0016] 전극(140)은 라디오 주파수(RF) 에너지 생성기(156)에 커플링된다. 전극(140)은 RF 에너지 생성기(156)로부터 수신된 RF를 페디스털(138)을 통해 프로세싱 구역(110) 내로 전파시키도록 구성된다. 예컨대, 전극(140)은, 플라즈마(141)가 프로세싱 구역(110)에서 생성되도록, 하나 이상의 프로세싱 가스들이 프로세싱 구역(110)에 존재하는 동안 RF 에너지를 전파시킬 수 있다.
[0017] 전극(140)은, 가열 전력을 전극(140)에 공급하는 가열 전력 소스(180)에 커플링된다. 가열 전력은, 예컨대 교류(AC)일 수 있다. 전극(140)은 가열 전력 소스(180)로부터 수신된 가열 전력으로 페디스털(138)을 가열하도록 구성된다.
[0018] 전극(140)은, 전도성 로드(160) 및 매칭 회로(158)를 통해, RF 에너지 생성기(156), 가열 전력 소스(180), 및 DC 전압 생성기(159)에 커플링된다. 임피던스 검출기(190)가 RF 에너지 생성기(156)에 커플링된다. 임피던스 검출기(190)는, DC 전압 생성기(159)가 전극(140)을 통해 페디스털(138)에 척킹 전압을 인가하는 동안, RF 에너지 생성기(156)의 임피던스 시프트를 검출하도록 구성된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 임피던스 검출기(190)는 추가적으로 또는 대안적으로, 기판 프로세싱 챔버 시스템(101)의 다른 컴포넌트들에 커플링된다. 예컨대, 임피던스 검출기(190)는 기판(136), 페디스털(138), 전극(140), 가열 전력 소스(180), DC 전압 생성기(159), 챔버 바디(102), 챔버 덮개(104), 지지 표면(138a), 페이스플레이트(130), 백킹 플레이트(126), 및/또는 제2 RF 에너지 생성기(166) 중 하나 이상에 커플링되고, 그 하나 이상에서 임피던스 시프트를 검출하도록 구성될 수 있다. 본 개시내용은, 임피던스 검출기(190)가 기판 프로세싱 챔버 시스템(101)의 임의의 컴포넌트의 임피던스 시프트를 검출하도록 그리고 본원에 개시된 양상들에 따라 그러한 정보를 사용하도록 구성될 수 있다는 것을 고려한다.
[0019] 페디스털(138)은 리프트 시스템에 커플링된 스템(142)에 의해 내부 볼륨(106)에 이동가능하게 배치된다. 페디스털(138)의 이동은 챔버 바디(102)를 관통해 형성된 슬릿 밸브를 통한 내부 볼륨(106)으로의 그리고 내부 볼륨(106)으로부터의 기판(136)의 전달을 가능하게 한다. 페디스털(138)은 또한, 기판(136)의 프로세싱을 위해 상이한 프로세싱 포지션들로 이동될 수 있다. 페디스털(138)은 또한, 페디스털(138)을 관통해 배치된 개구들을 가질 수 있으며, 그 개구들을 통해 복수의 리프트 핀들(150)이 이동가능하게 배치될 수 있다. 하강된 포지션에서, 복수의 리프트 핀들(150)은 챔버 바디의 최하부(154)에 커플링된 리프트 플레이트(152)와 접촉함으로써 페디스털(138)로부터 돌출된다. 리프트 핀들(150)의 돌출은, 기판(136)의 전달을 가능하게 하기 위해, 기판(136)을 페디스털(138)로부터 이격된 관계로 배치한다.
[0020] 기판 프로세싱 동안, 프로세싱 구역(110) 내로 가스들이 유동함에 따라, 전극(140)은 페디스털(138)을 가열한다. 또한, 기판 프로세싱 동안, 전극(140)은, 프로세싱 구역(110)에서의 플라즈마 생성을 가능하게 하고 그리고/또는 페디스털(138)에 대한 기판(136)의 척킹을 가능하게 하기 위해, 라디오 주파수(RF) 에너지, 교류(AC), 또는 직류(DC)를 전파시킨다. 전극(140)으로부터의 열, 가스들, 및 에너지는 기판 프로세싱 동안 기판(136) 상으로의 막의 증착을 가능하게 한다.
[0021] 챔버 바디(102) 및 전극(140)에 대한 커플링을 통해 접지되는 페이스플레이트(130)는 플라즈마(141)의 생성을 가능하게 한다. 예컨대, RF 에너지 생성기(156)는, 가스 분배 조립체(116)의 페이스플레이트(130)와 페디스털(138) 사이의 플라즈마(141)의 생성을 가능하게 하기 위해, RF 에너지를 페디스털(138) 내의 전극(140)에 제공한다. RF 에너지 생성기(156)는 접지(171)에 연결된다. 제2 RF 에너지 생성기(166)가 또한, RF 에너지를 챔버(100)에 제공하도록 구성된다. 제2 RF 에너지 생성기(166)는 접지(173)에 연결된다. 제2 RF 에너지 생성기(166)가 예시되지만, 본 개시내용은 다른 전력 소스들이 제2 RF 에너지 생성기(166) 대신에 또는 그와 함께 사용될 수 있다는 것을 고려한다. 예컨대, 제2 교류(AC) 전력 소스 또는 제2 직류(DC) 전력 소스가 사용될 수 있다. 본 개시내용은 제2 AC 전력 소스 및/또는 제2 DC 전력 소스가 임피던스 검출기(190)에 커플링될 수 있다는 것을 고려한다.
[0022] 기판 프로세싱 챔버 시스템(101)은, 기판 프로세싱 챔버 시스템(101)의 컴포넌트들 중 하나 이상을 제어하도록 구성된 제어기(192)를 포함한다. 제어기(192)는 CPU(central processing unit)(193), 지원 회로(194), 및 연관된 제어 소프트웨어(196)를 포함하는 메모리(195)를 포함한다. CPU(193)는 프로세서를 포함할 수 있다. 제어 소프트웨어(196)는 컴퓨터 명령들의 세트를 포함하며, 컴퓨터 명령들의 세트는, 실행될 때, 기판 프로세싱 챔버 시스템(101)의 하나 이상의 컴포넌트들을 사용하여 하나 이상의 동작들이 수행되게 하도록 제어기(192)의 CPU(193)에 명령한다. 제어기(192)는, 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서를 포함할 수 있다. CPU(193)는 임의의 적절한 메모리(195), 이를테면, 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플로피 디스크 드라이브, 콤팩트 디스크 드라이브, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격의, 임의의 다른 형태의 디지털 저장소를 사용할 수 있다. 챔버(100)를 지원하기 위해 다양한 지원 회로들이 CPU(193)에 커플링될 수 있다. 제어기(192)는 개별적인 챔버 컴포넌트들에 인접하게 위치된 다른 제어기에 커플링될 수 있다. 챔버(100)의 다양한 다른 컴포넌트들과 제어기(192) 사이의 양방향 통신들은, 총괄하여 신호 버스들로 지칭되는 많은 신호 케이블들을 통해 핸들링되며, 그러한 신호 버스들 중 일부가 도 1에 도시된다.
[0023] 도 1에 예시된 제어기(192)는 적어도 하나 이상의 가스 소스들(122), 펌프(133), RF 에너지 생성기(156), DC 전압 생성기(159), 제2 RF 에너지 생성기(166), 가열 전력 소스(180), 및 임피던스 검출기(190)를 제어하도록 구성된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제어기(192)는, 프로세서(이를테면, CPU(193))에 의해 실행될 때, 도 2의 방법(200)에 예시된 동작들 중 하나 이상이 수행되게 하도록 구성된다. 일 예에서, 제어 소프트웨어(196)는 컴퓨터 명령들의 세트를 포함하며, 컴퓨터 명령들의 세트는, 실행될 때, 도 2의 방법(200)에 예시된 하나 이상의 동작들이 수행되게 하도록 제어기(192)의 CPU(193)에 명령한다.
[0024] 도 2는 기판 프로세싱 챔버에서 기판을 척킹하는 방법(200)의 개략적인 예시이다. 동작(201)에서, 페디스털의 지지 표면 상에 기판이 배치되어 있는 페디스털에 척킹 전압이 인가되고, 그리고/또는 라디오 주파수(RF) 에너지가 기판 프로세싱 챔버에 공급된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 척킹 전압은 척킹 전압에 대해 미리 선택된 값을 사용하여 인가된다. 미리 선택된 값은, 예컨대, 프로세싱 챔버, 기판, 페디스털, 또는 전극, 또는 이들의 재료의 규격들에 기반하여 획득될 수 있다. 미리 선택된 값은 이전의 기판 프로세싱 또는 척킹 동작들로부터 획득될 수 있다. 일 예에서, 미리 선택된 값은, 새로운 페디스털, 챔버, 및/또는 기판이 기판 프로세싱 동작들에서 사용될 때 하나 이상의 실험적 실행들을 사용하여 획득된다.
[0025] 선택적인 동작(203)에서, 플라즈마, 이를테면, 불활성 플라즈마가 생성된다. 선택적인 동작(205)에서, 척킹 전압은 임피던스 시프트가 발생할 때까지 램핑 업 또는 램핑 다운된다. 대안적으로, 척킹 전압은, 인가된 전압과 임피던스 시프트가 발생하는 제2의 더 큰 전압 사이의 전압을 식별하기 위해, 인가된 전압으로부터 제2의 더 큰 전압으로 램핑 업될 수 있다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제2의 더 큰 전압은 미리 선택된 값이다. 동작(207)에서 임피던스 시프트가 검출된다. 임피던스 시프트는 기판이 페디스털의 지지 표면에 척킹됨을 시그널링한다.
[0026] 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 척킹 전압은 임피던스 시프트가 발생할 때까지 하나 이상의 전압 증분들로 램핑 업 또는 램핑 다운된다. 일 예에서, 척킹 전압은, 임피던스 시프트가 발생할 때까지, 임피던스 센서 안정화를 가능하게 하기 위해, 각각 5초 이상(이를테면, 10초 이상) 동안 인가되는 50 볼트의 증분들로 상향 램핑된다. 일 예에서, 척킹 전압은, 임피던스 시프트가 발생할 때까지, 각각 5초 이상(이를테면, 10초 이상) 동안 인가되는 100 볼트의 증분들로 하향 램핑된다.
[0027] 임피던스 시프트는, 적어도 미리 결정된 양, 이를테면, 0.5 옴 이상의 임피던스의 시프트이다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 블록(201)에서 척킹 전압이 미리 결정된 시간 기간, 이를테면, 5초 이상(이를테면, 10초 이상)의 시간 동안 인가된 후에, 제1 임피던스 값이 측정된다. 그러한 실시예에서, 블록(205)에서 척킹 전압을 램핑하고 램핑된 척킹 전압을 다른 동일한 또는 상이한 시간 기간, 이를테면, 약 5초 이상(이를테면, 10초 이상) 동안 인가한 후에, 제2 임피던스 값이 측정된다. 미리 결정된 시간 기간 동안 척킹 전압을 인가하는 것은, 정확한 측정들을 위해 임피던스 값들이 안정화될 수 있게 한다. 제1 임피던스 값과 제2 임피던스 값 사이의 차이는 임피던스 시프트를 표시한다. 측정된 임피던스 값들 사이의 델타가 미리 결정된 임계량을 초과할 때, 시프트가 발생하는 것으로 간주된다. 일 예에서, 0.5 옴 이상의 시프트는, 기판이 척킹되고 그리고/또는 기판의 휨이 감소되거나 제거됨을 표시한다. 그러나, 다른 시프트 값들이 고려된다는 것이 주목되어야 한다.
[0028] 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 기판이 척킹되고 그리고/또는 기판의 휨이 감소되거나 제거되는 것을 검증하기 위해 임피던스 시프트가 사용된다. 그러한 실시예에서, 블록(207)에서, 기판이 페디스털에 척킹되는 것을 검증하기 위해, 타겟 값보다 더 작은 값, 이를테면, 0.1 옴 이하의 임피던스 시프트가 사용된다. 일 예에서, 블록(207)에서 임피던스 시프트가 측정된 후에, 제2 임피던스 시프트가 측정된다. 제2 임피던스 시프트가 타겟 값 이하, 이를테면, 0.1 옴 이하이면, 페디스털에 대한 기판의 척킹이 검증된다. 제2 임피던스 시프트가 척킹을 확인하기 위한 미리 결정된 타겟 값보다 더 크면, 기판이 페디스털로부터 적어도 부분적으로 언-척킹되었을 가능성이 있다.
[0029] 이론에 얽매임이 없이, 임피던스 시프트는 기판과 기판 프로세싱 챔버 시스템의 다른 컴포넌트(들) 사이의 전하의 흐름의 변화에 의해 야기되는 것으로 여겨진다. 예컨대, 기판의 척킹은, 기판이 페디스털의 지지 표면을 향해 평탄해지도록 기판의 휨을 제거하여, 기판과 지지 표면 사이의 하나 이상의 갭들을 감소시킬 수 있다. 기판과 지지 표면 사이의 하나 이상의 갭들을 감소시키는 것은, 기판과 다른 컴포넌트(들), 이를테면, 페디스털 사이의 전하의 흐름의 변화를 야기한다. 전하의 흐름의 변화는 기판 프로세싱 챔버 시스템의 하나 이상의 컴포넌트들에서 임피던스 시프트를 야기한다.
[0030] 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 임피던스 시프트를 검출하는 동작은 임피던스 시프트를 측정하는 것을 포함한다. 임피던스 검출기들(예컨대, 위에서 설명된 임피던스 검출기(190))과 같은 디바이스들은 임피던스 시프트를 검출 및/또는 측정하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 임피던스 시프트는, 기판 프로세싱 챔버에 라디오 주파수 에너지를 공급하는 라디오 주파수(RF) 에너지 생성기의 임피던스 시프트이다. 본 개시내용은, 기판 프로세싱 챔버의 임의의 컴포넌트 상에서 임피던스 시프트가 검출 및/또는 측정될 수 있다는 것을 고려한다. 동작(209)에서, 임피던스 시프트를 사용하여, 정교화된 척킹 전압이 결정된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 정교화된 척킹 전압은, 예컨대, 어떤 휨도 없이, 기판을 페디스털의 지지 표면에 척킹할 최소 전압 값이다. 일 예에서, 정교화된 척킹 전압은 임피던스 시프트가 발생하는 순간에 인가된 척킹 전압이다. 정교화된 척킹 전압을 결정하고 사용하는 것은, 다양한 특성들을 갖는 기판들, 챔버들, 또는 페디스털들을 수반하는 동작들에서 기판이 페디스털의 지지 표면에 척킹될 확률을 증가시키는 것을 가능하게 한다. 기판을 척킹하는 것은, 기판의 휨을 감소시키거나 제거하는 것을 가능하게 하고, 기판 지지 표면과 기판의 후면 사이의 갭들을 제거하거나 완화시킴으로써 발생하는 아킹의 확률을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 아킹 확률의 감소는 기판 결함들의 감소 및 기판 프로세싱 동작들의 개선된 수율을 가능하게 한다. 정교화된 척킹 전압을 사용하는 것은 또한, 기판들에 대한 후면 손상을 야기할 기판 프로세싱 동안의 높은 척킹 전압들을 사용하지 않는 옵션을 오퍼레이터들에게 허용한다. 후면 손상의 확률을 감소시키는 것은 기판 결함들의 확률을 감소시키고 기판 프로세싱 동작들의 수율을 개선한다.
[0031] 일 예에서, 정교화된 척킹 전압은, 척킹을 보장하기 위해, 임피던스 시프트 순간의 척킹 전압과 추가적인 양의 전압을 더한 것에 기반할 수 있다. 예컨대, 정교화된 척킹 전압은 임피던스 시프트 순간의 척킹 전압과 5%, 10%, 15%, 20%, 25% 등을 더한 것과 동일할 수 있다. 그러한 예에서, 정교화된 척킹 전압은 제1 기판 또는 기판들의 배치(batch)에 대해 결정되고, 후속하여 다수의 프로세싱 실행들을 위해 인가될 수 있다. 추가적인 양의 전압의 포함은, 프로세싱 동안 각각의 개별적인 기판에 대해 방법(200)을 수행할 필요 없이, 정교화된 척킹 전압이 많은 프로세스 기판들에 대해 본원에서 설명된 이익들을 가능하게 하고 척킹을 가능하게 할 가능성을 증가시킨다. 방법(200)은, 정교화된 척킹 전압이 각각의 개별적인 기판에 대한 최적의 척킹 전압이 되도록, 프로세싱 동안 각각의 기판에 대해 수행될 수 있다는 것이 또한 고려된다.
[0032] 다른 실시예들과 조합될 수 있는 하나의 선택적인 실시예에서, 정교화된 척킹 전압은, 인가된 척킹 전압 및/또는 램핑된 척킹 전압이 미리 결정된 시간 기간, 이를테면, 5초 이상 동안 기판에 인가되는 동안 측정되는 제1 임피던스 트레이스의 제1 이미지(예컨대, 하나 이상의 인가된 전압들에 대한, 임피던스 값 대 시간의 그래프)를 생성함으로써 결정된다. 제1 임피던스 트레이스의 제1 이미지는 동일한 시간 기간 동안 상이한 기판에 인가된 동일한 전압에 대해 측정된 제2 임피던스 트레이스의 제2 이미지와 비교된다. 일 예에서, 상이한 기판은 휨을 포함하지 않는 평탄한 실리콘 기판이다. 제1 임피던스 트레이스가 제2 임피던스 트레이스와 매칭되면, 제1 임피던스 트레이스에 대해 인가된 전압은 정교화된 척킹 전압인 것으로 결정된다. 제1 임피던스 트레이스가 제2 임피던스 트레이스와 매칭되지 않으면, 인가된 전압은, 제1 임피던스 트레이스가 제2 임피던스 트레이스와 매칭될 때까지 램핑된다. 일 예에서, 위에서 논의된 바와 같이, 정교화된 척킹 전압이 미리 결정된 양을 사용하여 결정될 때, 정교화된 척킹 전압에 대한 적절한 전압 값을 확인하기 위해, 제2 임피던스 트레이스와 매칭되는 제1 임피던스 트레이스가 사용된다.
[0033] 정교화된 척킹 전압을 결정하기 위해 임피던스 시프트를 사용함으로써, 정교화된 척킹 전압은 기판 프로세싱 동작들 동안 실시간으로 결정될 수 있다. 기판 프로세싱 동작들은, 인가된 척킹 전압이 충분하였는지를 결정하기 위해 기판이 검사되도록 기판 상의 증착 프로세스가 종료될 때까지 대기할 필요가 없다. 이는 기판 프로세싱 동작들에 대한 시간 및 비용 절감들을 가능하게 하고, 개선된 수율을 가능하게 한다.
[0034] 선택적인 동작(211)에서, 인가된 척킹 전압은 정교화된 척킹 전압으로 조정된다. 후속 프로세싱을 위해, 인가된 척킹 전압을 정교화된 척킹 전압으로 조정하는 것은, 적시적이고 비용-효과적인 방식으로, 정교화된 척킹 전압과 관련하여 본원에서 설명된 이익들을 달성할 수 있다. 정교화된 척킹 전압은 또한, 기판 프로세싱 동작들이 상이한 기판들 사이의 다양한 특성들을 효율적으로 처리하고 이에 적응할 수 있게 한다. 예컨대, 새로운 페디스털이 기판 프로세싱 동작들에서 사용되는 경우, 그 페디스털은 이전에 사용된 페디스털과 비교하여 상이한 열 전도도를 가질 수 있다. 인가된 척킹 전압을 정교화된 척킹 전압을 사용하여 조정하는 것은, 기판 프로세싱 동작들이 이전의 페디스털과 비교하여 새로운 페디스털의 상이한 특성들에 효율적으로 적응할 수 있게 한다. 이는 새로운 페디스털이 사용될 때마다 행해질 수 있다. 다른 예로서, 정교화된 척킹 전압은 새로운 페디스털에 대한 규격들로부터 획득된 미리 선택된 값을 조정하는 데 사용될 수 있다. 일 양상에서, 방법(200)의 하나 이상의 동작들은, 기판 프로세싱 동작들에서 새로운 페디스털이 사용될 때마다 수행된다.
[0035] 다른 예로서, 새로운 기판들이 기판 프로세싱 챔버에서 사용되는 경우, 새로운 기판들은 이전에 프로세싱된 기판들과 상이한 휨 특성들을 가질 수 있다. 상이한 휨 특성들은 기판들에서의 휨을 제거할 상이한 척킹 전압들을 수반할 수 있다. 본원에서 논의된 양상들을 활용하여, 과도하지 않게 휨을 제거하거나 완화시켜 후면 손상의 가능성이 감소되게 하는 척킹 전압이 기판들에 인가될 수 있다.
[0036] 선택적인 동작(213)에서, 정교화된 척킹 전압이 저장된다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 정교화된 척킹 전압은 후속 기판 프로세싱 동작들에서 사용하기 위해 메모리에 저장된다. 선택적인 동작(215)에서, 정교화된 척킹 전압이 인가된다. 선택적인 동작(217)에서, 정교화된 척킹 전압의 인가에 대한 응답으로, 하나 이상의 기판들이 페디스털의 지지 표면에 척킹된다. 선택적인 동작(217)의 하나 이상의 기판들은 동작(201)에서 사용된 기판을 포함할 수 있다. 선택적인 동작(217)의 하나 이상의 기판들은 동작(201)에서 사용된 기판과 상이할 수 있다. 선택적인 동작(217)의 하나 이상의 기판들은 동작(201)에서 사용된 기판과 상이한 제2 기판 및/또는 제3 기판을 포함할 수 있다.
[0037] 선택적인 동작(219)에서, 정교화된 척킹 전압의 인가에 대한 응답으로, 하나 이상의 기판들의 휨이 감소되거나 제거된다. 선택적인 동작(219)의 하나 이상의 기판들은 동작(201)에서 사용된 기판을 포함할 수 있다. 선택적인 동작(219)의 하나 이상의 기판들은 동작(201)에서 사용된 기판과 상이할 수 있다. 선택적인 동작(219)의 하나 이상의 기판들은 동작(201)에서 사용된 기판과 상이한 제2 기판 및/또는 제3 기판을 포함할 수 있다.
[0038] 선택적인 동작(221)에서, 정교화된 척킹 전압을 인가하는 동안 증착 프로세스가 수행된다. 예컨대, 하나 이상의 기판들 상에 막이 증착되게 하는 하나 이상의 프로세스 가스들 및 생성된 프로세싱 플라즈마를 사용하여, 하나 이상의 기판들 상에 막이 증착될 수 있다.
[0039] 선택적인 동작(223)에서, 동작들(201, 203, 205, 207, 209, 211, 213, 215, 217, 219, 및/또는 221) 중 하나 이상이 하나 이상의 추가적인 기판들에 대해 반복된다. 선택적인 동작(223)의 하나 이상의 추가적인 기판들은 동작(201)에서 사용된 기판과 상이한 제2 기판 및/또는 제3 기판을 포함할 수 있다.
[0040] 방법(200)은 도 2에 예시된 동작들의 시퀀스 또는 수로 제한되는 것이 아니라, 동작들(201, 203, 205, 207, 209, 211, 213, 215, 217, 219, 221, 및/또는 223) 중 하나 이상을 재순서화(re-ordering), 반복, 추가, 및/또는 제거하는 것을 포함하는 다른 구현들을 포함할 수 있다.
[0041] 도 3은 일 구현에 따른, 임피던스 시프트를 도시하는 이미지(300)의 예시이다. 이미지(300)는 척킹 전압이 램핑 업된 후에 발생하는 임피던스 시프트를 예시한다. 도시된 구현에서, 제1 척킹 전압, 예컨대 550 볼트가 미리 결정된 시간 기간, 이를테면, 20초 동안 기판에 인가된다. 제1 척킹 전압이 인가되는 동안, 20초에 걸쳐 임피던스를 측정함으로써 제1 임피던스 트레이스(301)가 생성된다. 미리 결정된 시간 기간이 경과한 후에, 제1 임피던스 값(302)이 측정된다. 척킹 전압은, 추가적인 시간 기간 동안 동일한 기판에 제2 척킹 전압(이를테면, 600 볼트)을 인가하기 위해, 예컨대 약 10% 또는 50 볼트의 미리 결정된 전압 증분만큼 램핑 업된다. 일 예에서, 추가적인 시간 기간은 제1 시간 기간, 이를테면, 20초와 동일하다. 제2 척킹 전압이 인가되는 동안, 추가적인 20초에 걸쳐 임피던스를 측정함으로써 제2 임피던스 트레이스(303)가 생성된다. 제2 시간 기간(예컨대, 20초)이 경과한 후에 제2 임피던스 값(304)이 측정된다. 예시된 바와 같이, 제2 임피던스 트레이스(303)의 임피던스는 추가적인 20초가 경과한 후에 실질적으로 안정화된다. 이 프로세스는, 적어도 임계값의 임피던스의 시프트가 결정될 때까지, 안정화된 임피던스를 이전에 안정화된 임피던스와 비교하면서 반복된다.
[0042] 적어도 임계값(예컨대, 0.5 옴)인, 제2 임피던스 값(304)과 제1 임피던스 값(302) 사이의 차이(305)는 기판의 휨이 감소되거나 제거됨을 표시한다. 임피던스 시프트는, 제2 척킹 전압이 지지 표면에 대한 기판의 척킹이 발생하는 척킹 전압에 대응함을 표시한다. 따라서, 척킹을 위한 과도한 전력의 인가가 불필요하다.
[0043] 이미지(300)는 단지 일 예일 뿐이며, 다른 이미지들이 생성되거나 검출될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 본 개시내용의 이익들은 감소된 아킹, 페디스털 지지 표면들에 대한 기판들의 개선된 척킹, 감소된 후면 손상, 변화하는 장비 특성들에 대한 적시적이고 효율적인 적응, 향상된 수율, 및 더 낮은 동작 비용들을 포함한다. 본 개시내용의 양상들은, 척킹 전압을 페디스털에 인가하는 단계; 미리 선택된 값을 사용하여 척킹 전압을 페디스털에 인가하는 단계; 임피던스 시프트가 발생할 때까지 척킹 전압을 램핑 업하는 단계; 임피던스 시프트를 검출하는 단계; 임피던스 시프트에 기반하여 정교화된 척킹 전압을 결정하는 단계; 및 인가된 척킹 전압을 정교화된 척킹 전압으로 조정하는 단계를 포함한다.
[0044] 본원에 개시된 이러한 양상들 중 하나 이상이 조합될 수 있다는 것이 고려된다. 더욱이, 이러한 양상들 중 하나 이상이 위에서 언급된 이익들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다는 것이 고려된다.
[0045] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다. 본 개시내용은 또한, 본원에서 설명된 실시예들의 하나 이상의 양상들이 설명된 다른 양상들 중 하나 이상으로 대체될 수 있다는 것을 고려한다. 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법으로서,
    척킹 전압을 페디스털에 인가하는 단계 ― 기판이 상기 페디스털의 지지 표면 상에 배치됨 ―;
    상기 척킹 전압을 상기 인가된 전압으로부터 램핑하는 단계;
    상기 척킹 전압을 램핑하는 동안 임피던스 시프트를 검출하는 단계;
    상기 임피던스 시프트가 발생하는 대응하는 척킹 전압을 결정하는 단계; 및
    상기 임피던스 시프트 및 상기 대응하는 척킹 전압에 기반하여 정교화된(refined) 척킹 전압을 결정하는 단계를 포함하는,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 임피던스 시프트는, 라디오 주파수 에너지를 상기 기판 프로세싱 챔버에 공급하는 라디오 주파수 에너지 생성기의 임피던스 시프트인,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 임피던스 시프트를 검출하는 단계는 상기 임피던스 시프트를 측정하는 단계를 포함하며,
    상기 방법은,
    증착 프로세스 동안 상기 정교화된 척킹 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 척킹 전압을 페디스털에 인가하는 단계는 상기 임피던스 시프트가 발생할 때까지 상기 척킹 전압을 램핑 업하는 단계를 포함하는,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 정교화된 척킹 전압은 상기 기판을 상기 페디스털의 지지 표면에 척킹하는 최소 전압 값이고, 상기 정교화된 척킹 전압은 상기 기판의 휨(bow)을 감소시키며,
    상기 방법은,
    플라즈마를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 척킹 전압을 페디스털에 인가하는 단계, 상기 임피던스 시프트를 검출하는 단계, 및 상기 정교화된 척킹 전압을 결정하는 단계는 하나 이상의 추가적인 기판들에 대해 반복되는,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  7. 기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법으로서,
    미리 선택된 값을 사용하여 척킹 전압을 페디스털에 인가하는 단계 ― 기판이 상기 페디스털의 지지 표면 상에 배치됨 ―;
    임피던스 시프트를 검출하는 단계;
    상기 임피던스 시프트에 기반하여 정교화된 척킹 전압을 결정하는 단계; 및
    상기 정교화된 척킹 전압을 사용하여 상기 인가된 척킹 전압을 조정하는 단계를 포함하는,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 임피던스 시프트는, 라디오 주파수 에너지를 상기 기판 프로세싱 챔버에 공급하는 라디오 주파수 에너지 생성기의 임피던스 시프트인,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 임피던스 시프트를 검출하는 단계는 상기 임피던스 시프트를 측정하는 단계를 포함하는,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    증착 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함하는,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 미리 선택된 값을 사용하여 척킹 전압을 페디스털에 인가하는 단계는 상기 임피던스 시프트가 발생할 때까지 상기 미리 선택된 값을 향해 상기 척킹 전압을 램핑 업하는 단계를 포함하는,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 정교화된 척킹 전압은 상기 기판을 상기 페디스털의 지지 표면에 척킹하는 최소 전압 값이고, 상기 정교화된 척킹 전압은 상기 기판의 휨을 감소시키며,
    상기 방법은,
    플라즈마를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 척킹 전압을 페디스털에 인가하는 단계, 상기 임피던스 시프트를 검출하는 단계, 및 상기 정교화된 척킹 전압을 결정하는 단계는 하나 이상의 추가적인 기판들에 대해 반복되는,
    기판 프로세싱 챔버에서 하나 이상의 기판들을 척킹하는 방법.
  14. 기판 프로세싱 챔버 시스템들을 위한 제어기로서,
    프로세서; 및
    컴퓨터 명령들의 세트를 포함하며,
    상기 컴퓨터 명령들의 세트는, 실행될 때,
    직류 전압 생성기로 하여금 페디스털에 척킹 전압을 인가하게 하고,
    임피던스 검출기로 하여금 라디오 주파수 에너지 생성기의 임피던스 시프트를 검출하게 하고, 그리고
    상기 임피던스 시프트에 기반하여 정교화된 척킹 전압을 결정하도록,
    상기 프로세서에 명령하는,
    기판 프로세싱 챔버 시스템들을 위한 제어기.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 명령들의 세트는, 실행될 때, 상기 정교화된 척킹 전압을 메모리에 저장하도록 상기 프로세서에 명령하는,
    기판 프로세싱 챔버 시스템들을 위한 제어기.
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