KR100393667B1 - 대량생산플라즈마처리에서사용된플라즈마가열상호작용부분에대한반복가능한온도대시간프로파일을이루기위한장치및방법 - Google Patents

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크루스 제임스
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

고밀도 플라즈마(HDP) 에칭 시스템에서 세척제 방사 키트 부분의 온도는 각각의 정상 상태 평형 온도로 상승되거나 근접하여 세척제 화학 특징 및 속도가 웨이퍼 대 웨이퍼 기초상에서 실질적으로 동일하다. 비교적 비활성 워밍업 플라즈마가 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행전에 또는 실행중에 발생하는 공전 시간 주기동안 HDP 챔버내에서 여기되어 챔버 내부 키트 부분의 온도를 상승시킨다.

Description

대량 생산 플라즈마 처리에서 사용된 플라즈마 가열 상호 작용 부분에 대한 반복 가능한 온도 대 시간 프로파일을 이루기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ATTAINING REPEATABLE TEMPERATURE VERSUS TIME PROFILES FOR PLASMA HEATED INTERACTIVE PARTS USED IN MASS PRODUCTION PLASMA PROCESSING}
본 발명은 집적 회로 같은 대량 생산 소자의 플라즈마 처리에 관한 것인데, 특히 주어진 플라즈마 처리 리사이프의 반복 실행동안 반복할 수 있는 플라즈마 화학특성 유지 문제 및 소위 소비성 세척제 방사 키트 부분이 사용되는 산화물 에칭 처리에 대한 고밀도 플라즈마(HDP) 처리에 관한 것이다.
다음의 U.S 미합중국 출원은 본 출원의 양수인에게 양도되고, 본 발명에 관계된 것이고 그것의 공보는 여기에서 참조되었다 :
(A) 엠. 라이스 등에 의해 1993년 10월 15일에 출원되고, 발명의 명칭이 가열 세척 표면을 가진 플라즈마 에칭 장치인 출원번호 08/138,060호(위임 번호 AM603) ;
(B) 케이. 콜린즈 등에 의해 1992년 1월 12일에 출원되고, 발명의 명칭이 에칭 산화물에 대한 전자기적 결합 플라즈마 장치 및 방법인 출원번호 07/941,507(EPO Pub. 제 0552491A1호, 위임. 번호 AM306-2).
(C) 케이. 에스. 콜린즈 등에 의해 1992년 9월 8일에 출원되고, 발명의 명칭이 플라즈마 에칭 처리인 출원번호 07/941,507(EPO Pub. 제 0552491A1호, 위임 번호 AM306-2).
(D) 케이. 에스. 콜린즈 등에 의한 출원번호 07/824,856.
(E) 케이. 에스. 콜린즈 등에 의해 1991년 6월 27일 출원된 출원번호 07/722,340(위임 번호 AM306).
반도체 집적 회로(IC) 및 그와 같은 것(예를 들어, 집적 광학 장치, 마이크로기계, 등)의 대량 제조시, 하나의 웨이퍼 또는 다른 제품으로부터 다음 제품으로 세밀하게 반복 가능한 결과를 유지하는 것은 일반적으로 바람직하다.
그런 반복성을 이루기 위하여, 하나의 웨이퍼 또는 다른 제품으로부터 다음 제품으로 화학 처리 단계시 화학 혼합물의 실질적으로 유사한 비례 특성 및 실질적으로 유사한 반응 비율을 유지하는 것은 일반적으로 목표된다.
화학 특성 및 비율의 세밀한 반복성을 요구하는 하나의 처리는 이산화 실리콘으로 구성되고 실리콘 바탕 집적 회로 웨이퍼상에서 발견되는 산화층이 화학 반응 플라즈마에 의해 선택적으로 에칭되는 플라즈마 에칭 단계이다.
산화물 에칭의 한가지 상기 형태에서, 고밀도 플라즈마(HDP)는 마스크 노출 표면의 반응 이온 에칭(RIE)을 수행하기 위하여 사용된다.
HDP 에칭은 제품 표면의 근처에 제한되는 것보다 반응 챔버 도처로 확장하는 비교적 넓은 플라즈마 클라우드(cloud)가 특징이다.
때때로 HDP 클라우드의 편재 특성은 소위 '핫(hot) 소비성 플라즈마 상호작용부'의 사용을 통하여 향상된 화학특징 선택성을 제공하는 것이 이용되었다. 불소 바탕 산화물 에칭 예를 들어, 플라즈마 상호작용 부분은 때때로 '세척제 방사부'로서 불리운다. 그런 세척제 방사부는 충돌 플라즈마와 상호작용하고 다른 재료의 목표되지 않은 에칭에 반하는 어떤 목표된 산화물 재료를 에칭하기 위하여 플라즈마의 화학 특징 균형을 변경한다.
세척제 방사부 이전의 기초 기술은 상기된 미합중국출원 08/138,060 호에 상세히 기술된다.
요약하여, 석영(이산화 실리콘) 또는 다른 실리콘 함유 재료(예를 들어, 단결정질 실리콘)로 구성된 실리콘 함유 '세척제 방사부'는 플라즈마 반응 챔버의 내부내에 정렬되어 설비된다. 충돌 플라즈마에 의해 가열될 때, 세척제 방사부는 온도 관련 비율로 그것의 표면으로부터 분자적으로 결합되지 않은 실리콘 입자를 방사한다.
가열 방출 실리콘 입자는 '세척제' 같은 플라즈마 클라우드에 들어가고 자유불소기(예를 들어, F-, F0)같은 한때 클라우드 내에 존재될 몇몇의 할로겐기와 화학적으로 결합한다.
이 화학적 포획 메카니즘은 바람직하게 플라즈마 에칭 클라우드내에 존재하는 자유 할로겐기의 수를 감소시키므로 비할로겐에 의해 플라즈마 클라우드내에 발견되는 화학 균형을 이동시키도록 작용한다.
비록 에칭 플라즈마내에 자유 할로겐기(예를 들어, F-)가 제한된 수를 가지는 것이 바람직하지만, 그런 할로겐기의 높은 농축은 무차별적으로 어택(attack)하는 경향이 있다. 그것들은 목표된 재료(예를 들어, 이산화 실리콘 같은 산소 함유 유전체)만 선택적으로 에칭하는 대신 비목표 재료(예를 들어, 단 또는 다결정질 실리콘으로 구성된 것 같은 산소없는 층)도 에칭한다. 그래서, 과도한 양의 자유 할로겐기는 바람직하지 않다.
만약 에칭 플라즈마의 자유 할로겐기가 탄화 불소기(CF3 +또는 CF3 0) 같은 다른 반응 매개체와 적당한 비율로 혼합되면, 결과 플라즈마는 이산화 실리콘 및 산소없는 재료에 대립하는 다른 산소 함유 재료를 에칭하기 위하여 보다 선택적이 된다.
플라즈마 상호작용부분의 '세척제 방사' 형태 외에, 플라즈마와 상호 작용하고 플라즈마내의 혼합 비율을 변경하기 위하여 사용될 수 있는 '핫(hot) 부분'의 다른 변형 또는 부가적인 형태가 있다.
그런 변형 부분의 예는 불소에 의해 어택될 때 탄소 입자를 플라즈마 클라우드로 방사하기 위한 플라즈마 챔버에 배치되는 테플론TM같은 유기 재료의 블록일수 있다. 방출된 탄소는 자유 F 기에 관한 플라즈마 클라우드에서 CF3의 양을 증가시키기 위하여 작용한다.
세척제 방사 및 다른 형태의 플라즈마 변경 핫 부분은 여기에서 '플라즈마 상호작용 부분'으로 불리운다.
처음에 설명된 바와 같이, 반도체 바탕 집적 회로(IC) 및 그와 같은 것의 대량 제조시 하나의 웨이퍼로부터 다음 웨이퍼로 많은 반복 가능성을 유지하는 것은 바람직하다.
플라즈마 챔버내의 각 플라즈마 상호작용부(예를 들어, 각 세척제 방사부)의 방사 비율은 플라즈마 처리동안 플라즈마 상호작용 부분의 배치 온도에 민감하다. 그래서 상기 부분의 온도가 변화할 때, 세척 비율 또는 플라즈마와 다른 상호작용은 변화한다. 그리고 결과적으로, 처리 제품상에서 작용하는 플라즈마로 구성한 화학품 및 플라즈마의 선택성은 변화한다.
또한, 플라즈마의 어떤 응축 가능한 성분은 만약 플라즈마 상호부분이 그런 성분의 각 증기화 온도 이하이면 상기 부분의 표면상에 응축하고자 하는 것이 발견되었다. 응축물은 플라즈마 상호작용부분의 플라즈마 상호작용 표면 영역을 감소시킨다.
예로서, HDP 에칭 챔버에서 세척제 방사 부분이 어떤 온도 이하일 때, 플라즈마의 탄소질 성분은 세척제 방사 부분의 표면상에서 응축되어 세척제 방사 부분의 방사 표면 영역을 감소시킨다. 그런 탄소질 응축물은 플라즈마로부터 목표된 유기질 조성물을 제거하고 자유 할로겐기에 의해 플라즈마내의 화학 균형을 바람직하지 못하게 이동시켜, 덜 선택적인 에칭 혼합물을 생성한다.
HDP 에칭 챔버의 실리콘 챔버 지붕 또는 나선형 안테나 돔(일반적으로 석영으로 만들어진)같은 적당하게 배치된, 세척제 방사 부분의 몇몇 형태를 위하여, 순환 유체 또는 다른 온도 제어 수단에 의해 온도를 경제적으로 제공하는 것은 가능하다. 상기된 미합중국특허 제 08/138,060호를 예를 들어 참조한다.
바람직하지 못하게, 플라즈마 챔버는 챔버 내부 내에 적당하게 배치되지 않아 일정 온도를 유지하는 경제적으로 매력적인 방법이 없는 다른 플라즈마 상호작용부분을 종종 포함한다. 이들 다른 플라즈마 상호작용부분(뒤에서 '부유 키트 부분'으로 불리우는)의 온도는 관련 플라즈마가 다양한 전력 레벨에서 여러 시간 동안 턴온되고 턴오프되는 바와 같이 전개되는 국부화된 가열 및 냉각 메카니즘에 따라 상승되거나 떨어진다.
저압 환경(예를 들어, 10밀리토르 또는 그 이하)에서 부유 키트 부분은 흑체 방사에 의한 열을 플라즈마 챔버의 저압 환경에 분산한다.
부유 키트 부분은 플라즈마 처리(예를 들어, 에칭)가 진행하는 동안 플라즈마의 국부적으로 인접한 부분으로부터 열을 얻지만 플라즈마 처리가 끝날 때 흑체 방사를 통하여 열을 잃는다. 시간의 각 부분에서 각 부유 키트 부분의 온도는 플라즈마 처리 히스토리에 의해 한정된 바와 같은 키트 부분에 대한 국부적 네트 열 획득 또는 국부적 네트 열 손실 함수이다.
이전에는, 상당히 반복 가능한 에칭 화학 특성 및 에칭 비율이 세척제 바탕 HDP 유전체 에칭시 목표될 때, 다수의 견본 또는 '더미(dummy)' 웨이퍼가 각 제조 부분의 전방 단에 배치되었다. HDP 에칭 처리는 정상 상태 온도가 부유 키트 부분에 대한 반응 챔버 내부에 얻어질 때까지 더미 웨이퍼상에서 반복적으로 수행된다. 그리고 나서 실제적인 제조 웨이퍼는 미리 만들어진 정상 상태 조건하에서 처리되었다.
더미 웨이퍼에 대한 그런 의뢰는 바람직하지 않아서 제조 웨이퍼의 전체 각 카세트에서 제한된 수의 슬롯 일부가 더미 웨이퍼에 의해 소비된다. 시간, 재료, 및 제조 수단은 더미 웨이퍼가 연속적인 처리의 정상 상태 레벨에 도달하기 위하여 사용되는 동안 바람직하지 못하게 소비된다.
부가적으로, 각 롯(lot)에서 더미 웨이퍼의 관리 사용은 키트 부분의 온도 반복성이 롯의 모든 잔류 웨이퍼에 대하여 유지되는 것을 보장하지 않는다. 주어진 롯의 처리동안 플라즈마 챔버내로 그리고 밖으로 웨이퍼의 로딩 또는 언로딩시 기대되지 않은 지연같은 다른 사건은 키트 부분의 온도를 일시적으로 정상 상태 레벨로부터 벗어나게 이동시킬 수 있다.
보다 나은 기술은 부유 키트 부분의 온도에 대하여 웨이퍼 대 웨이퍼 반복성을 제공하기 위하여 필요하다.
상기된 문제는 본 발명에서 소정 플라즈마 처리 리사이프가 챔버내에서 실행되지 않을 때 시간 주기동안 부유 키트 부분에 열을 가하기 위한 챔버 내부 워밍업 플라즈마를 사용하여 극복할 수 있다.
리사이프외의 워밍업 프라즈마는 소정 플라즈마 처리 리사이프가 실행되지 않을 때 시간 주기동안 각각 소정 목표 온도 범위내의 각 부유 키트 부분의 각 온도를 유지하기 위하여 사용된다.
부가적으로 또는 선택적으로, 리사이프외의 워밍업 플라즈마는 소정 프라즈마 처리 리사이프의 실행전에 각각 소정 목표 온도에 부유 키트 부분의 온도를 상승시키기 위하여 사용된다.
용어 '플라즈마 처리 리사이프'는 웨이퍼/제품을 플라즈마 처리 웨이퍼/제품에 전달하기 위하여 공급된 웨이퍼 또는 다른 제품의 플라즈마로 처리동안 사용될 플라즈마 입력 전력 크기, 플라즈마 입력 가스 및 플라즈마 주기의 특정 결합을 의미하는 것이다.
소정 목표 온도는 리사이프외의 워밍업 플라즈마의 사용을 통하여 각 부유 키트 부분에 대해 이루어질 수 있는 범위이고, 각 부유 키트 부분에 대해 기술된 목표 온도 범위의 허용 오차는 본 발명의 목적에 따라 변화한다.
본 발명에 관한 제 1 목적을 만족시키는데, 적어도 하나의 부유 키트 부분에 대한 목표 온도 범위는 적어도 하나의 부유 키트 부분의 플라즈마 상호작용 표면상에 탄화질 응축물같은 목표되지 않은 응축물이 누적하는 것을 방지하기 위하여 충분히 높게 설정된다. 그런 제 1 목적 만족의 유지를 위하여, 목표 온도 범위는 다음 플라즈마 처리 리사이프의 실행 초기에 목표 되지 않은 응축물을 실질적으로 세척하는 적어도 하나의 부유 키트 부분의 표면 영역을 유지한다.
본 발명에 관한 제 2 목적을 만족하기 위하여, 적어도 하나의 부유 키트 부분에 대한 목표 온도 범위는 키트 부분의 각 정상 상태 리사이프 반복 온도에 집중되거나 거의 밀접하게 설정되고, 정상 상태 리사이프 반복 온도는 다음에 실행되고, 소정 플라즈마 처리 리사이프의 간섭받지 않는 반복과 연관된 평균 플라즈마 전력 레벨과 같은 전력 레벨을 가지는 플라즈마에 연장된 노출후 키트 부분에 의해 이루지는 온도이다. 그런 제 2 목적을 만족하기 위하여, 목표 온도 범위는 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행 초기에 그것의 정상 상태 리사이프 반복 온도에 실질적으로 근처의 적어도 하나의 부유 키트 부분의 온도를 유지한다. 그런 제 2 목적을 반복 유지하기 위하여, 소정 플라즈마 처리 리사이프의 연속 실행의 각 실행전에 목표 온도 범위는 소정 플라즈마 처리 리사이프의 연속 실행중 각각에서 적어도 하나의 부유 키트 부분에 대한 유사 방사 비율을 제공한다.
본 발명에 따른 제 3 목적을 만족하기 위하여, 적어도 하나의 부유 키트 부분에 대한 목표 온도 범위는 적어도 하나의 부유 키트 부분의 각 긴 평형 온도(LTET)보다 약간 높거나 실질적으로 유사하게 설정된다. LTET 온도는 소정 플라즈마 처리 리사이프내에 지정된 특정 플라즈마 처리 전력 레벨(예를 들어, 메인 에칭 레벨)과 같은 전력 레벨을 가지는 플라즈마에 긴 노출후 키트 부분에 의해 이루어진 온도이다. 제 3 목적을 만족하기 위하여, 목표 온도 범위는 적어도 하나의 부유 키트 부분이 특정 플라즈마 처리 전력 레벨에 대해 요구하는 플라즈마 처리 리사이프의 일부 실행동안 각각 긴 평형 온도와 같이 또는 거의 밀접하도록 설정된다. 적어도 하나의 부유 키트 부분이 특정 플라즈마 처리 전력 레벨에 대해 요구하는 플라즈마 처리 리사이프 부분의 실행동안 가열 이득 대 가열 손실 평형 상태에놓이거나 밀접하기 때문에, 키트 부분의 온도는 시간 주기동안 실질적으로 또는 거의 일정하게 남는다. 그런 제 3 목적 만족의 반복 유지를 위하여, 소정 플라즈마 처리 리사이프의 연속 실행의 각 실행전에 목표 온도 범위는 소정 플라즈마 처리 리사이프의 연속 실행의 각각에서 적어도 하나의 부유 키트 부분에 대해 실질적으로 동일하고, 일정한 방사 비율을 제공한다.
소정 플라즈마 처리 리사이프가 챔버내에 실행되지 않을때의 시간 주기동안 부유 키트 부분을 가열하기 위한 워밍업 플라즈마의 사용에 의해 만족된 하나 이상의 목적에 상관없이, 본 발명의 다른 목적은 아르곤, 헬륨, 네온 및/또는 질소 같은 하나 이상의 비교적 비활성 가스로 구성된 리사이프외의 워밍업 플라즈마를 사용하는 것이다. 비교적 비활성 가스는 실질적인 비율에서 제거하지 않는, 부유 키트 부분의 벌크 재료같은 것을 특징으로 한다.
워밍업 플라즈마의 주요 부분(질량 흐름율에 의해 측정된 바와 같은)을 한정하는 비교적 비활성가스 외에, 리사이프외의 워밍업 플라즈마는 키트 부분으로부터 벌크 재료의 실질적인 양을 소비하지 않고 키트 부분 표면으로부터 목표되지 않은 응축물을 제거하도록 작용하는 산소같은 보다 작은 량의 제거 작용제를 포함할 수 있다. 일례에서, 워밍업 플라즈마는 질량 흐름율에 의해 측정된 바와 같은 대략 75%의 아르곤 및 대략 25%의 산소 혼합물이다.
본 발명에 관한 구조는 : (a) 주어진 연속 제품에 대한 소정 플라즈마 처리 리사이프가 챔버내에 연속적으로 반복되지 않을 때의 시간동안 반응 챔버내의 비교적 비활성 워밍업 플라즈마를 여기시키고 또는 유지하기 위한 워밍업 플라즈마 생성 수단을 포함하는데, 상기 워밍업 플라즈마는 그런 키트 부분보다 따뜻한 챔버 내부 키트 부분을 유지할 목적으로 형성되고 그렇지 않으면 워밍업 플라즈마가 생성되지 않고 ; (b) 워밍업 플라즈마가 얼마나 길고, 어떤 전력 레벨에서 턴온될 때 결정하기 위한 제어 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 플라즈마 챔버 유지 방법은 : (a) 플라즈마 챔버가 소정 플라즈마 처리 리사이프에 따라 연속적인 플라즈마 처리 동작을 연속적으로 실행하지 않는 시간 주기에 놓이는 비 리사이프 시간 주기동안 하나 이상의 플라즈마 상호작용 키트 부분의 각 온도가 떨어지는 것이 바람직하지 않은 목표 온도를 한정하는 단계 ; (b) 주어진 비 리사이프 시간 동안, 목표 온도와 같거나 큰 하나 이상의 플라즈마 상호작용 키트 부분의 각 온도를 유지하기에 충분한 전력 레벨에서 플라즈마 챔버내의 워밍업 플라즈마를 유지하는 단계를 포함한다. 목표 온도는 처리 플라즈마의 응축 성분이 키트 부분 표면상에 응축하는 응축 온도보다 크다.
목표 온도는 소정 플라즈마 처리 리사이프의 연속 반복과 연관된 정상상태 평균 온도와 바람직하게 같다.
본 발명의 다른 측면은 아래에 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
아래 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다.
도 1은 본 발명에 따라 사용될 수 있는 고밀도 플라즈마(HDP) 처리 시스템(100)의 단면 개략도이다. 일실시예에서, 시스템(100)의 하드웨어는 산타 클라라, 캘리포니아의 어플라이트 머티어리얼스사로부터 이용할 수 있는 어플라이드 머티어리얼스 센트라 HDP 유전체 에칭기에 의해 구성된다.
시스템(100)은 플라즈마 처리(예를 들어, 플라즈마 에칭)될 다수의 실리콘 웨이퍼(102) 또는 다른 제품으로 채워진 수직 상호 카세트(101)를 포함한다. 카세트(101)는 시스템(100)에 제거 가능하게 삽입된다. 제품(102)은 그후 자동적으로 카세트로부터 제거되고, 플라즈마 처리되고, 카세트로 되돌아오고, 완성 후 카세트(101)는 다음 카세트가 웨이퍼를 채우기 위하여 제거된다.
클러스터 로터(cluster router)(또는 전달 기구 또는 전달 로봇)(103)는 카세트(101) 및 처리 챔버의 하나 또는 그 이상의 부착 클러스터 사이의 웨이퍼/제품을 로봇식으로 이동시키기 위하여 제공된다. 비 클러스터 실시예에서는 단지 전달 기구(103)를 통하여 로딩될 하나의 HDP 챔버만 있다. 클러스터 실시예에서는 클러스터 로터(103)를 위하여 웨이퍼가 로딩 및 언로딩 되는 각각의 두 개 이상의 고밀도 플라즈마(HDP) 처리 챔버(105a-105c)가 있다.
비클러스터 실시예의 각각 하나의 플라즈마 챔버 또는 클러스터 실시예의 각각 두 개 이상의 HDP 챔버(105a-105c)는 여기에서 HDP 챔버(105)로 불리운다.
비클러스터 챔버의 전달 기구 및 클러스터 실시예의 클러스터 로터는 일반적으로 로터(103)로 불리운다.
시스템(100)은 로터(103)를 제어하기 위한 로터 제어 컴퓨터(110), 및 각각의 HDP 반응 챔버(105)를 제어하기 위한(특히 각각의 HDP 반응 챔버의 하나 이상의 엘리먼트 161, 162 및 165를 제어하기 위한) 하나 이상의 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)를 더 포함한다.
통신 제어 컴퓨터(130)는 로터 제어 컴퓨터(110) 및 하나 이상의 반응 챔버제어 컴퓨터(120) 사이의 메시지 교환을 조절 및 제어하기 위한 로터 제어 컴퓨터(110) 및 하나 이상의 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)에 동작 가능하게 결합되도록 제공된다.
통신 제어 컴퓨터(130)는 오퍼레이터가 웨이퍼/제품의 자동화된 조절 및 플라즈마 처리를 시작, 정지 및 다시 시작하도록 하기 위한 다수의 오퍼레이터 제어 수단(예를 들어, 푸쉬 버튼)을 포함하는 오퍼레이터 인터페이스 패널(도시되지 않음)을 가진다.
일실시예에서 예를 들어, 오퍼레이터가 새로운 하나 이상의 일괄 카세트(101)를 플라즈마 처리 시스템(100)에 삽입한 후, 오퍼레이터는 시스템(100)이 하나 이상의 새로운 플라즈마 처리 리사이프를 인로드하고 로딩된 웨이퍼상에 새로운 플라즈마 처리 리사이프/리사이프들의 자동화된 웨이퍼 전달 및 자동화된 실행을 시작하도록 유발하는 '로드' 버튼을 누른다. 만약 몇몇의 이유로 인하여 오퍼레이터가 자동화된 처리를 정지시키고자 하면, 오퍼레이터는 각 챔버가 실행 리사이프의 챔버 부분내의 웨이퍼에 대한 어떤 실행을 끝마친 후 시스템(100)이 추가의 웨이퍼 전달을 정지하고 각 플라즈마 챔버(105)내의 추가의 플라즈마 처리를 멈추도록 유발하는 '정지' 버튼을 누른다. 그후 만약 오퍼레이터가 정지된 처리를 다시 시작하고자 한다면, 오퍼레이터는 '자동 운행' 버튼을 누른다. 그에 응답하여, 시스템(100)은 '정지' 버튼이 눌려질 때 최종적으로 위치되는 쪽으로 계속 이동시킨다.
비록 도 1의 도시된 실시예가 로터 제어, 플라즈마 챔버 제어 및 로터 대 플라즈마 챔버 조절 기능을 수행하기 위한 3개 이상의 각 컴퓨터(110, 120, 130)를 포함할지라도, 본 발명의 사상내에서 공통 컴퓨터 또는 제공된 하드웨어에 의해 집적적으로 수행되는 두 개 이상의 기능을 가진다. 몇몇의 예에서 한두개의 이들 기능은 웨이퍼가 챔버로부터 자동보다 오히려 수동으로 로딩 및 언로딩될 때처럼 분배될 수 있다. 다양한 실시예는 당업자에게 명백한 바와 같이 가능하다.
부가적으로, 동시에 충분히 하나의 카세트가 웨이퍼 또는 다른 제품(102)을 연속적으로 처리하도록 비록 도 1의 도시된 실시예가 포함할지라도, 본 발명의 사상은 동일한 플라즈마 처리 시스템에 의해 동시에 처리되는 다중 카세트를 가지거나 도시된 것과 다른 다양한 방식으로 하나 이상의 플라즈마 챔버에 자동적으로 인도되는 연속적인 웨이퍼/제품을 가지는 것이다.
시스템(100)을 통하여 실리콘 웨이퍼(102) 또는 다른 제품의 대량 이동은 통상적으로 하기와 같이 진행한다.
수직 왕복 카세트(101)는 시스템(100)에 삽입되고, 잠겨져, 소정 수직 위치로 오르 내린다. 대응 웨이퍼는 카세트(101)로부터 수평으로 제거되고 로봇식으로 제 1 대쉬 라인 흐름 경로(111)에 의해 지시된 바와 같이 로터(103)에 전달된다. 로터내의 웨이퍼는 112로 표시된다.
로터 내부 오리엔터(orienter)(113)는 소정 HDP 반응 챔버(105)로 추후에 로딩하기 위한 로터 내(in-router) 웨이퍼(112)의 방향을 맞춘다(일반적으로 방위는 소정 HDP 챔버의 위치에 대해 적당한 각으로 웨이퍼의 평평한 가장 자리를 위치시키는 부수적인 단계를 포함한다).
로터(103)내의 압력은 소정 HDP 챔버(105)내의 낮은 압력을 적당하게 매칭하기 위하여 우선 감소된다. 그리고 나서 대응 슬릿 밸브(106)는 제 2 흐름 경로(114)(대쉬 라인)를 형성하기 위하여 소정 HDP 챔버(105)로 개방된다. 소정 방향의 웨이퍼(112)는 수평 왕복 블레이드(blade)(도시되지 않음)에 의해 제 2 흐름 경로(114)를 따라 이동되어 일시적인 웨이퍼 고정 기능을 제공하는 웨이퍼 유지 척(156)의 전자 또는 다른 형태에 배치된다. 인 챔버 웨이퍼는 115로 나타난다.
웨이퍼 로딩후, 슬릿 밸브(106)는 밀폐되고 반응 챔버(105)내의 압력은 트로틀된(throttled) 터보펌프 또는 다른 펌프 수단(161)(가스 배출 수단 161로 불리운다)에 의해 더 감압된다. HDP 챔버(105)내의 압력은 10 밀리토르 또는 그 이하로 통상적으로 감소되고, 특히 바람직하게 4 밀리토르 또는 그 이하로 감소된다.
그 다음 플라즈마 가스는 가스 선택 및 입력 수단(162)으로부터 챔버(105)로 흐른다. 수단(162)에 의해 제공된 입력 가스는 아르곤(Ar) 또는 원소 주기율표의 주기 Ⅷ의 다른 비활성 가스(He, Ne, Kr, Xe), 질소(N), 산소 (O) 및 CF4같은 다양한 탄화 불소같은 선택된 하나 또는 선택된 혼합물을 포함할 수 있다.
특정 가스 또는 가스의 혼합물, 및 그것의 질량 흐름율 및 특정 가스에 대한 입력 또는 가스의 결합 주기는 각각의 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)에 의해 제어된다. 가스 배출 수단(161)은 입력 가스가 가스 선택 및 입력 수단(162)으로부터 챔버로 흐르는 동안 HDP 챔버(105)내의 소정 저압을 유지하기 위하여 계속하여 동작하기 위한 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)에 의해 통상적으로 명령을 받는다.
제 1 RF 에너지 소오스(165)(예를 들어, 2MHz 내지 13.56 MHz에서 동작하는 높은 에너지 RF 발생기, 2MHz는 HDP 산화 에칭을 위한 바람직한 주파수이다)는 HDP 챔버(105)내의 고밀도 플라즈마(155)를 여기시킨 후 유지하기 위하여 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)로부터 보내진 명령에 응답하여 에너지화된다. 일례에서, 발생기(165)의 소오스 에너지는 석영 돔(159)을 둘러싸는 나선형 코일 안테나(158)에 의해 반응 챔버(105)의 내부에 유도 결합된다. HDP 챔버(105)의 남은 내부 부분 중 베이스 및 측벽은 종종 알루미늄으로 만들어지고 설명될 바와같은 소위 플라즈마 상호 작용부에 의해 부가적으로 접속된다. 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)는 여기 시간 포인트, 전력 레벨, 및 RF 에너지 소오스(165)의 각 에너지화 주기를 선택하기 위하여 프로그래밍 된다.
하나 이상의 다른 RF 에너지 소오스(예를 들어, 소위 '베이스' 또는 '받침대' 또는 대략 400kHz 내지 1.8MHz의 '바이어스' RF, 도시되지 않음, 1.8MHz는 HDP 산화물 에칭을 위하여 바람직한 주파수이다)는 플라즈마에 부가적으로 결합되고 고밀도 플라즈마(155)로부터 반응 이온을 비등방성으로 추출하기 위하여 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)에 의해 선택적인 전력 레벨을 턴온하거나 턴오프한다. 추출된 반응 이온(예를 들어, F-및 CF3 +)은 제품 표면에 충격을 가하고 제품 표면의 마스크 노출 부분을 에칭한다. 이들 다른 RF 에너지 소오스는 그것들이 바이어스 RF의 이방성 여기 경로 바깥에 배치된 키트 부분의 온도에 실질적으로 영향을 미치지 않기 때문에 본 발명에 직접적으로 관련이 없다. 그래서, 하나 이상의 다른 RF 에너지소오스는 도시되지 않는다.
소오스 플라즈마(155)는 반응 챔버(105)의 내부를 채우고 웨이퍼(115)와 노출 표면 부분과 반응하는 자유 기(예를 들어, F, CF3)의 소오스로서 작용한다. 반응 부산물은 가스 추출 수단(161)에 의해 제거된다.
에칭 또는 산화같은 플라즈마 반응이 목표된 전력 레벨에서 목표된 시간동안 수행된 후, 소오스 RF 발생기(165)는 턴오프된다(다른 RF 발생기는 도시되지 않는다). HDP 챔버는 만약 로터(103)에서의 압력이 보다 높으면 가스 입력 수단(162)으로부터 공급된 비활성 가스(예를 들어, 아르곤)가 선택적으로 다시 압축된다. 슬릿 밸브(106)는 개방되고, 플라즈마 처리 웨이퍼(115)는 로터(103)에 다시 웨이퍼를 취하는 제 1 반환 경로(116)(대시 점선)를 따라 HDP 챔버로부터 언로딩된다.
로터 내 웨이퍼(112로 나타난)는 카세트(101)로 돌아가기 위하여 오리엔터(113)에 의해 다시 방향을 이룬 후, 다시 방향을 이룬 웨이퍼는 카세트(101)의 대응 슬롯으로 제 2 반환 경로(117)를 따라 되돌아간다. 반환 경로(116 및 117)는 순방향 경로(111 및 114)의 대쉬 라인과 구별하기 위하여 대쉬 점선으로 도시된다.
클러스터 바탕 실시예에서, 단일 로터(103)를 둘러싸는 105 같은 두개 이상의 HDP 챔버가 있다. 일실시예에서 단일 로터(103)를 둘러싸는 3개의 상기 HDP 챔버가 있다. 3개의 HDP 챔버는 여기에서 105a, 105b 및 105c로 표시된다. 간략하게 도시할 목적으로, 단지 하나의 일반적인 HDP 챔버(105)가 도시된다.
플라즈마 반응은 소정 플라즈마 처리 리사이프의 동시 실행이 제 2 HDP 챔버(105b)에서 완성되고 동일 또는 다른 플라즈마 처리 리사이프의 동시 실행이 제 3 HDP 챔버(105c)에 시작하는 동안 로터(103)가 제 1 HDP 챔버(105a)에 새로운 웨이퍼를 로딩하도록 클러스터 바탕 시스템에서 바람직하게 시차 적용된다. 그리고 나서, 플라즈마 처리가 새로 로딩된 제 1 HDP 챔버(105a)에서 시작할 때, 로터는 제 2 HDP 챔버(105b)의 플라즈마 처리 웨이퍼를 언로드할 준비가 되어 있고, 새로운 아직 처리되지 않은 다음 웨이퍼(102)를 가지는 제 2 HDP 챔버(105b)를 다시 로드한다. 이런 시차적용된 과정은 HDP 챔버의 클러스터 주위에서 원형식으로 반복한다.
주어진 HDP 챔버(105)의 내부 부분에서 규정 시간이상 관찰할 때, 주어진 챔버(105)의 안쪽 및 바깥쪽으로 웨이퍼를 이동시키는 것은 거의 균일하지 않다. 여러 가지 사건이 비클러스터 또는 클러스터 바탕 시스템(100)내에서 발생할 수 있어서 주어진 HDP 챔버(105)의 안쪽 또는 바깥쪽으로 흐르는 웨이퍼의 비균일성이 발생한다.
첫째로, 각 HDP 챔버(105)는 처리된 카세트(101)의 웨이퍼가 에칭 시스템(100)으로부터 제거되고 새로운 카세트의 처리되지 않은 웨이퍼가 삽입되는 동안 사용되지 않을 수 있다.
그래서, 로터(103)가 동시에 하나의 웨이퍼만 로딩할 수 있기 때문에, 그런 시스템의 아직 로딩되지 않은 챔버(105b, 105c)는 로터(103)가 제 1 및 제 2 흐름 경로(111,114)에 의해 지시된 그것의 제품 전달 처리를 시작하는 동안 사용되지 않을 수 있다(리사이프 실행 상태에 있지 않다).
유사한 조건은 카세트(101) 웨이퍼(102) 처리의 마지막 단에서 전개될 수 있다. 마지막의 반응 챔버(105c)가 제거될 카세트(101)의 마지막 웨이퍼(115)를 처리하는 동안, 다른 미리 로딩되지 않은 HDP 챔버(105a, 105b)는 사용되지 않을 수 있다.
카세트(101) 및 각각의 HDP 챔버(105)(또는 클러스터의 다른 챔버, 예를 들어, 마스트 애싱 챔버) 사이의 주어진 웨이퍼(102)의 로봇식 전달동안, 문제들은 웨이퍼 전달 경로(111, 114, 116, 117)를 따라 전개할 수 있다. 로터 및 반응 제어 챔버(110 및 120)는 자동적으로 그런 문제를 극복할 수 있지만, 웨이퍼 전달 문제는 그럼에도 불구하고 임의적으로 시스템(100)의 동작에 지연을 삽입한다. 이들 지연은 하나 이상의 HDP 챔버(105a-105c)에 대한 추가의 공전 시간을 유도할 수 있다.
상기된 바와 같이, HDP 산화물 에칭 또는 다른 형태의 플라즈마 처리의 경우에, 각 플라즈마 챔버(105)내에 소위 플라즈마 상호작용부(하기에서 기술될 세척제 방사부 151-154 및 159)를 포함하는 것은 바람직하다. 세척제 방사부(151-154, 159)는 플라즈마 클라우드(155)를 진입시키고 플라즈마 클라우드(155)로부터 불소(F)같은 비선택적인 부분의 초과 량을 탐색 및 제거하는 실리콘 기같은 세척제 입자를 방사한다. 이것은 플라즈마 클라우드(155)로 이루어진 화학특징을 변경시키고 플라즈마 클라우드(155)가 웨이퍼 처리중(115) 목표된 재료층(예를 들어, 실리콘 산화물)을 보다 선택적으로 에칭 제거하도록 만든다.
HDP 플라즈마 클라우드(155)가 반응 챔버(105)의 내부 도처에 실질적으로 확장하기 때문에, 반응 챔버 내부의 다수의 다른 위치에서 세척제 방사 또는 다른 플라즈마 상호부를 배치하는 것은 바람직하다.
석영 돔(159), 및 결정질 실리콘 지붕(154)같은 몇몇의 세척제 방사부는 그것의 온도가 외부 가열 및/또는 냉각 수단에 의해 제어될 수 있도록 배치된다. 보다 상세히 고려하려면, 예를 들어 상기된 라이스 등에 의한, 발명의 명칭이 가열된 세척 표면을 가진 플라즈마 에칭 장치가 제목인 미합중국 특허 제 08/138,060호를 참조한다.
다른 세척제 방사부는 외부 온도 제어를 위하여 알맞게 배치되지 않은 소위 '부유 키트 부분'(151-153)이다.
도 1의 단면도는 HDP 챔버의 바닥에 배치된 제 1 부유 키트 부분, 세척제 방사 링(151)을 도시한다. 제 2 키트 부분(152)은 HDP 챔버의 알루미늄 측벽 주위에 라이너(linear)로서 제공된다. (클러스터를 도시하지 않기 위하여, 일부분의 제 2 키트 부분 153만 도 1에 도시된다) 링 모양 제 3 키트 부분(153)은 웨이퍼 유지 척(156) 주위, 바이어스 RF의 유효 필드 바깥쪽에 제공된다. 세척제 방사 키트 부분(151-153)은 석영같은 실리콘 함유 재료의 경우가 바람직하다.
보다 일반적으로, 플라즈마 상호작용 부유 키트 부분은 플라즈마로부터 어떤 목표되지 않은 화학 특징을 제거한 하나 이상의 세척제 방사 재료로 이루어진다. 플라즈마 상호작용 부유 키트 부분은 플라즈마에 어떤 목표한 화학특징을 첨가한 선택적으로 또는 부가적으로 하나 이상의 플라즈마 기여 재료로 이루어진다.
예를 들어 선택적인 산화물 에칭의 경우에, 각각의 플라즈마 상호작용 부유 키트 부분은 SI, Si3N4, SiC, C, SiO2, 폴리마이드, 테프론TM, Al2O3및 그와같은 하나 이상의 재료로 이루어질 수 있다. 실리콘 탄화물(SIC) 같은 재료는 세척제 입자(Si)를 방사하고 플라즈마 기여 재료(C)를 방사하는 기능을 한다는 것은 주의된다. 방사된 탄소 입자는 CF3같은 선택적인 부분에 의해 플라즈마 내의 혼합 균형을 이동시킨다.
반복된 플라즈마 반응의 경우, 세척제 방사 키트 부분(151-153)은 그것의 재료를 플라즈마로 손실한다. 그와 같이, 세척제 방사 키트 부분(151-153)은 주기적으로 대치될 필요가 있다. 대치 부분은 보통 키트 형태이다. 상기 부분은 '소비성 키트 부분'으로 불린다. (석영 돔 158 및 실리콘 루프 154는 주기적으로 대치될 필요가 있지만, 키트 부분 151-153과 다른 유지 프로그램에 따른다.)
151-153 같은 각 부유 키트 부분은 각 시점에서 실질적으로 특정 키트 부분(151-153)의 국부 온도 조건에 따라 각각의 세척제 또는 다른 입자를 방사한다. 각 키트 부분(151-153)이 플라즈마 클라우드(155)에 대해 다르게 배치되기 때문에, 각 키트 부분(151,152 및 153)은 단일 온도 대 시간 프로파일을 나타낸다.
상기된 바와 같이, 각 부유 키트 부분의 온도는 국부 네트 열 이득 또는 네트 열 손실의 함수이다. 공전동안, 주어진 플라즈마 챔버(105)의 실행 시간이 아닌 리사이프 동안, 대응 키트 부분(151-153)은 흑체 방사에 의해 우선 열을 손실하여 키트 부분의 각 온도는 떨어진다.
웨이퍼의 플라즈마 에칭동안(또는 플라즈마의 다른 리사이프 에너지화), 대응 키트 부분(151-153)은 플라즈마(155)로부터 에너지 흡수를 우선적으로 열을 얻고 그 시간동안 부유 키트 부분(151-153)의 온도가 오른다. 만약 주어진 리사이프가 중단없이 충분히 긴 시간동안 반복되면, 가열 및 냉각 메카니즘은 키트 부분 온도가 온도의 제한 범위내에서 일반적으로 진동하는 평형 형태쪽으로 가고자 한다.
도 2는 비 클러스터 동작 모드에서 하나의 HDP 챔버(105)내의 카세트 웨이퍼를 처리하는 동안 수행되는 온도 측정 실험 결과를 도시한다. 실험은 하나의 웨이퍼로부터 다음 웨이퍼로 일관된 플라즈마 처리 리사이프를 사용한다. 모든 웨이퍼는 클러스터 관련 지연이 유도되지 않도록 단일 HDP 챔버로 루트가 정해진다. 모든 웨이퍼는 동일한 140초의 긴 에칭 리사이프에 따라 에칭된다. 이런 140초의 긴 에칭 리사이프는 도 4A에 도시된 바와 같은 분석 보조부분(401)또는 후처리 보조부분(407)을 가지지 않는다.
도 2는 온도(℃) 대 시간(초)의 관계를 나타낸다. 볼러 플롯(251)은 베이스 플레이트 키트 부분(151)의 측정 온도 프로파일을 나타낸다. 보다 얇은 플롯(252)은 측벽 라이너 키트 부분(152)의 측정 온도 프로파일을 나타낸다.
도 2의 플롯은 카세트의 연속 운행중 중간에서 얻어질 수 있다. 그래서, 초기 플롯 포인트의 시간 포인트 200(시계상으로는 0초)에서, 키트 부분은 약간의 잔류 온기를 가지는데, 왜냐하면 플롯은 160℃ 이상에서 시작하기 때문이다. 만약 보다 많은 시간이 카세트 운행중 얻어지면, 부유 키트 부분의 각 온도는 실온쪽으로 낮아진다.
151 같은 키트 부분의 표면상에 축적된 탄소질의 응축물에서 네트 증가는 플라즈마가 대략 180℃ 이하로 키트 부분 온도가 떨어지도록 충분히 긴 시간동안 남겨지는 경우 에칭 플라즈마의 다시 여기중에 관찰되는 것이 도 2에서 도시되지는 않지만 상당히 주의할만하다. 이 탄화질 응축물의 축적은 키트 부분 표면상에서 대략 180℃ 이상으로 상승된 각 온도를 전환하고 떨어뜨린다. (상기된 180℃ 값은 절대적이 아니라는 것이 이해된다. 탄화질 성분이 축적을 정지하고 키트 표면 부분을 증발시키기 시작하는 특정 응축 온도는 플라즈마 또는 키트 부분 표면의 각 조성물의 변화로 변화할 수 있다).
도 2의 시간 포인트(201)에서, 제 1 웨이퍼(wfr#1)는 HDP 챔버에 로딩되고 플라즈마는 리사이프에 따라 턴온된다. 제공된 플라즈마로부터 열 기여율은 흑체 방사로 인해 열손실율을 초과하고, 그래서 베이스 키트 플레이트(151)에 대한 온도는 wfr#1의 처리 동안 상승한다.
wfr#1의 플라즈마 처리에서, 베이스 키트(151)에 대한 온도는 플롯 포인트(261)에서, 240℃ 이하로 오른다. 웨이퍼(wfr#1)의 플라즈마 처리 부분은 180℃ 이하의 온도 범위에서 발생한다는 것을 주의한다. 이것은 탄화질 응축물이 더 이상 길어지지 않는다면 적어도 포인트(201 및 261) 사이 180℃ 이하의 처리동안 베이스 키트 플레이트(151)의 표면을 덥는다는 것을 포함한다.
동일한 시간 주기(포인트 201 및 261)동안 유사한 온도 상승은 측벽 라이너(152)의 온도 프로파일의 플롯(252)에 대해 도시된다.
플롯 포인트(261 및 202) 사이에서, 에칭 플라즈마가 턴오프되며, 제 1 웨이퍼(wfr#1)가 언로드되고 제 2 웨이퍼(wfr#2)가 새롭게 로드된다. 키트 부분에 대한 온도 손실은 우선 이 시간 프레임에서 HDP 챔버의 낮은 압력에 키트 부분(151-152)으로부터의 흑체 방사로 인한 것이다. 그러나 동일 시간 주기동안 온도의 작은 하강은 측벽 라이너(152)의 온도 프로파일 플롯(252)에 대하여 도시된다.
플롯 포인트(202 및 262) 사이에, 플라즈마(155)는 제 2 웨이퍼(wfr#2)를 처리하기 위하여 다시 턴온되고 키트 부분(151-152)의 각 온도는 흑체 방사로 인해 열 손실 비율을 초과하는 플라즈마 입력 전력의 결과로서 상승한다. 이 시간에서 키트 부분 온도는 각각의 이전 피크(예를 들어, 261) 보다 높은 새로운 피크(예를 들어, 262)에 도달한다.
플롯 포인트(262 및 203) 사이에서, 플라즈마는 다시 턴오프되고, 제 2 웨이퍼는 언로드되고, 제 3 웨이퍼(wfr#3)는 HDP 챔버에 로드되고, 키트 부분의 각 온도는 시간 이상의 흑체 방사 결과로 다시 떨어진다.
플라즈마를 끄고, 웨이퍼를 언로드하고, 새로운 웨이퍼를 로드하고 플라즈마를 턴온하는 반복 동작은 대략 플롯 포인트(209)(웨이퍼 wfr#9에 대한 플라즈마 처리의 시작)에서 시작하는 바와 같이, 정상 상태 진동 조건이 웨이퍼 대 웨이퍼를 바탕으로 키트 부분의 온도에 대해 얻어질 때까지 중단없이(플롯 부분 203-263-204-264-205-265-206등) 계속된다.
플롯(251)에 대한 정상 상태 진동 조건(키트 부분 151의 온도 프로파일)은 키트 부분 온도가 일반적으로 떨어지지 않는 정상 상태 베이스라인 온도 레벨(220), 키트 부분 온도가 일반적으로 상승하지 않는 천장 온도 레벨(240)(300℃ 라인), 평균 정상 상태 온도 레벨(230) 및 특정 파형(일반적으로, 인버팅 V형 파형)을 가지는 것을 특징으로 한다.
반복 결과가 집적 회로의 대량 생산동안 얻어질 수 있도록 대량 생산 운행중 각 웨이퍼와 실질적으로 동일한 에칭 조건을 유지하는 것은 바람직하다.
세척제 화학특징에 대한 실질적으로 동일한 에칭 조건을 생성하기 위한 한가지 방법은 웨이퍼 대 웨이퍼 기초위 각각의 키트 부분에 대한 적어도 필연적으로 동일한, 각각의 베이스라인 온도 레벨(예를 들어, 220)을 유지하고 ; 웨이퍼 대 웨이퍼 기초위 각각의 키트 부분에 대한 필연적으로 동일한 각각의 평균 온도 레벨(예를 들어, 230)을 유지하고 ; 웨이퍼 대 웨이퍼 기초위 각각의 키트 부분에 대한 필연적으로 동일한 각각의 천장 온도 레벨(예를 들어, 240)을 유지하고 ; 웨이퍼 대 웨이퍼 기초위에 각각의 키트 부분에 대한 대강 동일한, 각각의 온도 프로파일 파형을 유지하는 것이다.
도 2의 실험 결과는 각 롯의 적어도 첫 번째 4개의 웨이퍼(wfr#1-wfr#4)에 대한 키트 부분 베이스라인, 천장 및 평균 온도가 롯(wfr#9)의 단 근처에서 웨이퍼와 실질적으로 다르다는 것을 도시한다. 이것은 부유키트 부분의 방사 비율에 따른 온도 때문에 대응 에칭 화학 특징이 다르다는 것을 가리킨다. 첫째로, 4개 이상의 웨이퍼(wfr#1 내지 wfr#4 또는 그 이하)는 '더미' 웨이퍼로서 고려되고 처리 롯을 걸쳐 에칭 결과의 보다 나은 반복성을 얻기 위하여 생산 스트림으로부터 버려진다는 것이 고려될 수 있다.
이 제안은 카세트(101)당 처리될 수 있는 웨이퍼 수의 감소, 시간의 낭비 및처리 재료 및 자원의 낭비를 포함하는 다수의 결점을 가진다.
도 2의 실험결과에 의해 도시된 바와 같이, 첫째로 주어진 롯의 5개 내지 9개의 웨이퍼 수가 중단없이 처리된 후, 다양한 키트 부분의 온도 프로파일은 긴 기간 평형 상태로 들어가고, 여기서 비록 일시적인 온도가 시간 이상으로 남지 않더라도, 다양한 키트 부분의 각 온도는 실질적으로 동일한 베이스 라인 및 천장 온도 레벨(예를 들어, 220 및 240)로 그리고 거의 비슷한 파형으로 각각 정상 상태 평균 온도 레벨(예를 들어, 플롯 251에 대해 230) 주위를 진동한다. 플라즈마 처리 웨이퍼는 세척제 입자의 방사가 관련되는 한 거의 동일한 플라즈마 화학 특성에 효과적으로 영향을 받는다.
본 발명의 목적은 더미 웨이퍼의 사용없이 각각의 키트 부분에 대한 긴 기간 평형 상태에 도달하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 대응 유기 재료 함유 플라즈마(예를 들어, 대략 180℃ 이상)의 탄화질 응축물 이상의 키트 부분 온도를 유지하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비교적 짧은 시간에서 긴 기간 평형에 도달하고 전체 운행중에 임의의 중단에도 불구하고 긴 평형 상태를 유지하는 것이다.
도 3은 도 1의 110-130 같은 컴퓨터에 의해 자동적으로 수행될 수 있는 본 발명에 따른 제 1 처리 알고리즘(300)에 대한 흐름도를 도시한다.
제 1 알고리즘(300)의 한가지 특징은 온도 증가 단계(327)를 포함하는 것이고 여기에서 워밍업 플라즈마(플라즈마는 아르곤 또는 질소 같은 하나 이상의 비교적 비활성 가스의 적하물로 구성된다)는 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행전에HDP 챔버(105) 안쪽에서 여기되고 또는 유지된다. 이 온도 증가 단계(327)는 소정 및 각각의 목표 온도 범위로 내부 키트 부분(151-153)의 각 온도를 상승시키기에 충분히 높은 플라즈마 전력 레벨을 사용하여 수행된다.
제 1 알고리즘(300)의 다른 특징은 온도 유지 단계(337)를 포함하고 여기에서 워밍업 플라즈마(온도 증가 단계 327에서 바람직하게 여기된다)는 각각의 목표 온도 범위내에서 키트 부분을 유지하는 플라즈마 전력 레벨에서 턴온된 것을 유지한다. 상기 사항을 고려 대상인 각 부유 키트 부분의 목표 온도는 바람직하게 각 키트 부분의 탄화질 응축점상에서 바람직하다.
그런 키트 부분의 목표 온도는 일실시예에서 다음 또는 마지막 실행될 소정 웨이퍼 처리 리사이프(예를 들어, 도 4A의 400)의 중단없는 반복 실행과 연관된 평균 정상 상태 온도(예를 들어, 230)와 똑같은 또는 거의 비슷하다.
다른 실시예에서, 그런 키트 부분의 목표 온도는 도 4A의 제 4보조 부분(404)의 전력 레벨같은 특정 인 리사이프 전력 레벨의 소위 LTET(하기에서 기술될 긴 기간 평형 온도)보다 약간 높다.
각각의 이들 다른 목표 온도에 의해 사용된 목적은 후에 기술될 것이다. 일반적으로 첫째로 두 개의 목적의 만족을 위하여 도 5A-5B 및 제 1 및 제 3 목적의 만족을 위하여 도 7을 참조한다.
알고리즘(300)은 경로(301)에 의해 첫째로 진입된다.
다음 단계(305)에서, 온도의 목표 범위가 하나 이상의 부유 키트 부분에 대하여 얻어질 처리될 다음 웨이퍼의 리사이프로부터 결정이 이루어진다. 만약 실행될 다음 리사이프가 알려지지 않으면, 온도의 목표 온도는 처리될 마지막 웨이퍼의 리사이프로부터 선택적으로 결정될 수 있다. 다른 변형에서, 소정 디폴트 값은 알고리즘(300)에 의해 얻어질 온도의 목표 범위를 위하여 사용된다.
일실시예에서, 목표 온도 범위는 다음/마지막 온도 처리 리사이프의 반복 수행에 의해 얻어지는 정상 상태 평균 온도의 플러스 또는 마이너스 5 퍼센트(+/- 5%)의 범위로 바람직하게 제한된다. 목표 온도 범위는 다음/마지막 정상 상태 평균 온도의 +/- 1.5%의 범위 그리고 특히 바람직하게 +/- 0.5%의 온도 범위로 제한된다.
정상 상태 온도 및 긴 기간 평균 소오스 전력이 서로 상관될 수 있기 때문에, 목표 정상 상태 조건은 온도에 의한 대신 평균 소오스 전력의 긴 유지 레벨에 의해 단계(305)에서 선택적으로 한정될 수 있다.
주어진 정상 상태 조건을 한정하는 소오스 전력 레벨의 평균 전력은 주어진 다른 조건(예를 들어, 주위 온도, 챔버 압력, 가열 및 냉각의 외부 소오스 등)에 의해 대응 목표 온도(온도의 범위)의 정상 상태 유지를 위하여 요구된다. 실제 온도는 알려지지 않는다.
도 4B를 참조하여, 각 온도를 위하여, 만약 각각 유지되면 비교적 작은 기간(연장된 길이의 시간은 전력 레벨 표기(1800W 내지 2400W)에 인접하여 오른쪽을 지적하는 화살표에 의해 지시된다)이 대응(비록 아마 알려지지 않을지라도)온도를 제공하는 대응 플라즈마 전력 레벨이 있다.
긴 기간 연속 운행 플라즈마(C. P.)를 위한 전력 레벨을 기술함으로써, 연속운행 플라즈마(C. P.)가 실제적으로 충분히 시간 동안 유지되는 것을 가정하여 부유 키트 부분에 대한 대응 정상 상태 온도를 기술한다.
주어진 플라즈마 처리 리사이프의 평균 소오스 전력이 긴 기간 연속 운행 플라즈마(C. P.)를 위하여 목표된 전력 레벨을 한정하기 위하여 사용되는 가의 일례는 도 4A에 기술되고 도 4A 및 4B는 보다 상세히 하기에서 기술될 것이다.
도 3을 참조하여, 목표 결정 단계(305)는 이미 처리된 웨이퍼가 경로(301)에 의해 진입되는 것보다 플라즈마 챔버로부터 언로드되는 자동 웨이퍼 언로드 단계(302)로부터 선택적으로 진입될 수 있다는 것을 주의해야 한다.
목표 결정 단계(305)는 그럼에도 불구하고 웨이퍼 언로드 단계(302)가 실행하는(시간 병행) 동시에 실행될 수 있다.
알고리즘(300)의 흐름은 단계(305)로부터 노드(310)를 통하여 제 1 검사 단계(315)로 진행한다.
제 1 검사 단계(315)에서, 하나 이상의 각각의 키트 부분의 현재 및 각 온도 레벨이 대응 소정 목표 온도 이상인지에 관하여 결정이 이루어진다(이 제 1 검사 315 및 이하의 검사 325는 도 4B가 구체화될 때 설명될 바와 같은 온도에 의해서 보다 오히려 긴 기간의 평형 전력 레벨('LTEP')에 의해 선택적으로 각각 설명될 수 있다).
제 1 검사 단계(315)는 도 4B에 대해 하기에서 기술될 바와 같은 개 루프 방식으로 실행될 수 있다.
선택적으로, 제 1 검사 단계(315)는 실시간에서 하나 이상의 키트 부분 온도를 실제적으로 측정함으로써 폐 루프에서 실행될 수 있다(임의의 측정되지 않은 키트 부분의 온도를 추측함으로써). 선택적인 폐 루프 연구에서, 광학 고온계(도시되지 않음)같은 적당한 온도 센서는 각 HDP 챔버(105) 및 컴퓨터(120)의 각 키트 부분의 현재 온도를 기록하기 위한 대응 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)에 적당하게 제공되고 동작 가능하게 결합된다.
만약 폐루프 연구가 사용되면, 비례 집적 차동(PID) 피드백 시스템은 주어진 키트 부분을 위한 목표된 온도 레벨을 이룩하기 위한 단계 315-318 및 325-328 대신에 사용될 수 있다.
알고리즘(300)을 구성하여, 만약 제 1 검사에 대한 대답이 아니오(No)이면(현재 키트 부분 온도가 목표 온도 범위 이상이 아니다라는 것을 의미한다), 알고리즘(300)은 경로(320)를 따라 제 2 검사 단계(325)로 진행한다.
만약 제 1 검사 단계(315)에 관한 대답이 예(Yes)이면(현재 키트 부분 온도가 목표 온도 범위 이상이다라는 것을 의미한다), 알고리즘은 경로(316)를 따라 냉각 단계(317)로 진행한다. 단계(317)에서, 만약 플라즈마가 이미 턴온되어 있으면, 플라즈마는 턴오프된다. 그리고 나서 소정 시간 기간은 키트 부분이 흑체 방사에 의해 냉각되도록 플라즈마 턴오프된다.
만약 보다 빠른 냉각이 목표되면, 아르곤 또는 질소 같은 가스는 실질적으로 10밀리토르 이상의 챔버 압력을 형성하고 열이 단순한 방사에 의해서보다 빠른 비율로 키트 부분으로부터 제거되는 전도 및/또는 대류 매체를 제공하기 위하여 가속화된 비율(또는 감소된 진공이 가스 추출 수단 161에 의해 형성되는)로 챔버로 일시적으로 흐른다.
단계(317)후에, 알고리즘은 공통 노드(310)로 다시 경로(318)에 의해 진행한다. 만약 소정 플라즈마가 턴오프된 시간의 단계(317)가 그것의 각 목표 온도 또는 온도들로 각각의 키트 부분 또는 부분들을 냉각하기에 불충분하다면, 제 1 검사 단계(315)는 다시 냉각 단계(317)로 전달 제어할 것이다.
제 2 검사 단계(325)에서, 각 키트 부분의 현재 온도 레벨이 대응 목표 온도 범위 이하인지에 관하여 결정이 이루어진다. 만약 제 2 검사 단계(325)에 대한 대답이 아니오(No)이면(각각의 현재 레벨이 목표된 범위 이하가 아니라는 것을 의미한다), 알고리즘은 제 3 검사 단계(335)로 경로(330)를 따라 진행한다.
만약 제 2 검사 단계(325)에 대한 대답이 예이면(각각의 키트 부분의 현재 온도 레벨이 소정 목표 범위 이하라는 것을 의미한다), 알고리즘은 경로(326)를 따라 온도 증가 단계(327)로 진행한다.
단계(315)에서, 제 2 검사 단계(325)는 도 4B에 관한 개루프 방식으로 또는 하나 이상의 각 키트 부분의 온도를 실질적으로 측정함으로써 폐루프 방식으로 수행될 수 있다.
단계(327)에서, 아르곤(산소 혼합된 최적의 최소량을 가지고)같은 여기 가능하고 보다 바람직하게 거의 비반응 가스는 플라즈마 챔버에 유도되고 만약 이미 턴오프되어 있으면 플라즈마는 턴온된다. 플라즈마의 전력 레벨은 그것의 온도를 상승시키기 위하여 키트 부분(바람직하게 한정된 시간 동안)을 충분히 가열하기 위하여 조절된다.
단계(327)의 온도 상승 동작을 위한 한정된 시간은 온도 에러(목표된 목표 온도 마이너스 현재 온도)의 함수로서 적합하거나 계산된 각 시간일 수 있다. 다음, 알고리즘은 경로(328)를 따라 공통 노드(310)로 다시 진행한다.
목표 온도 범위가 이루어질 때, 알고리즘(300)은 흐름 경로(330) 아래의 제 3 단계(335)로 진행한다.
제 3 검사 단계(335)는 다음 웨이퍼가 플라즈마 챔버(105)에 로딩하고 챔버(105)내의 플라즈마 처리될 준비가 되어 있는지를 결정한다. 제 3 검사 단계(335)가 진입되는 시간 프레임동안, 플라즈마 챔버(105)의 키트 부분이 각각 목표 온도 범위 내에 있다는 것은 주의된다.
만약 상기 대답이 제 3 검사 단계(335)에서 아니오(N)이면, 알고리즘(300)은 온도 유지 단계(337)로 진행한다.
단계(337) 또는 이전에, 플라즈마 전력 레벨이 각 부유 키트 부분의 얻어진 목표 온도 범위를 유지하기 위하여 필요한가에 관하여 결정이 이루어진다.
주어진 부유 키트 부분의 각 온도를 위하여, 플라즈마로부터의 가열 이득이 가열 손실과 평형상태에 있고 그러므로 온도가 일정하게 유지하는 대응 플라즈마 전력 레벨이 있다는 것은 주의된다.
도 4B의 실시예에서, 2200와트의 플라즈마 전력 레벨의 연장 유지는 주어진 키트 부분에 대해 442로서 나타내진 평형 온도 레벨을 생성한다. 도 4B의 동일 실시예에서, 2400 와트의 플라즈마 전력 레벨의 긴 기간 유지는 레벨(442) 이상의 다른 일정 평형 온도 레벨을 생성한다. 2000 와트의 플라즈마 전력 레벨의 긴 기간유지는 레벨(442) 이하의 다른 일정 평형 온도 레벨을 생성한다. 플라즈마 없이(0와트의 플라즈마 전력 레벨)플라즈마 챔버의 긴 기간 유지는 다른 일정한 평형 온도 레벨, 주위 온도 레벨(440)을 유발한다.
주어진 플라즈마 전력 레벨의 긴 기간 유지로부터 유발하는 키트 부분 온도는 여기에서 주어진 플라즈마 전력 레벨의 '긴 기간 평형 온도'(LEFT)로서 불린다.
각각의 키트 부분에 대한 주어진 긴 기간 평형 온도를 생성하는 긴 기간 유지 플라즈마 전력 레벨은 주어진 온도에 대하여 '긴 기간 평형 전력 레벨'(LTEP)로 불린다.
온도 유지 단계(337)(도 3)에서, 워밍업 플라즈마는 만약 여기될 플라즈마가 없고 워밍업 플라즈마의 전력 레벨이 고려 대상인 키트 부분에 대한 이루어지거나 다음 목표된 목표 온도 범위를 유지할 결정된 레벨(긴 기간 평형 전력 레벨 또는 LTEP로)로 조절되면 턴온된다.
만약 단계(337) 대신, 플라즈마가 턴온되거나 유지되지 않고, 또는 그리고 나서 온 플라즈마 전력 레벨이 이루어질/목표된 목표 온도 범위(LTEP 보다 작은)의 막연한 유지를 위하여 필요한 것보다 작으면, 이루어진 부유 키트 부분의 온도는 가열 손실이 열 이득보다 크기 때문에 떨어진다는 것은 주의된다.
이것은 예를 들어 도 2에서 플롯 포인트(262 및 203) 사이에서 무엇이 발생하는가이다. 플라즈마는 턴오프되고 키트 부분은 열의 네트 손실을 경험하고, 온도의 하강을 유발한다.
만약 단계(337)에서, 플라즈마가 턴온되거나 턴온상태로 유지되지만, 온 플라즈마의 전력 레벨이 이루어진 목표 온도 범위(LTEP 보다 큰)의 막연한 유지를 위하여 필요한 것보다 크면, 영향받은 부유 키트 부분의 온도는 열 이득이 열 손실을 초과하기 때문에 상승한다.
이것은 플롯(251)의 플롯 포인트(202 및 262) 사이에 예를 들어 도 2에 무엇이 발생하는가이다. 적용된 츨라즈마 전력 레벨은 현재 온도에 대한 키트 부분(151)의 긴 기간 평형 전력 레벨(LTEP)보다 크고, 결과적으로 키트 부분(151)의 온도는 상승한다.
다른 한편, 만약 플라즈마 전력의 온도 유지 레벨이 적용되면(현재 키트 부분 온도의 LTEP가 적용되면), 각각의 하나 이상의 부유 키트 부분의 온도는 실질적으로 상승도 하강도 하지 않는다. 적어도 대략적으로 일정하게 남는다.
이것은 하기에서 기술될 바와 같은 도 5A 검사 결과의 영역(554)에서 무엇이 필수적으로 발생하는가이다. 플라즈마 전력의 온도 유지 레벨은 시뮬레이팅 로드 지연동안 적용되고 고려 대상인 3개의 부유 키트 부분의 플로팅 온도는 정상 상태 플라즈마 처리를 위하여 키트 부분에 기여된 진동 온도의 범위 내로 각각 유지된다.
온도 유지 단계(337)(도 3)에 대한 변형으로서, 검사(335)에 대한 대답이 아니오(N)인 경우, 온도 유지 단계(337)로 가는 대신 제 3 검사 단계로부터 공통 노드(310)로 선택적으로 되돌아가는 본 발명의 사상 내에 있다.
그러나 만약 단계(327)의 온도 증가 플라즈마 전력 레벨이 턴온 상태로 남아있으면 플라즈마 챔버의 온도가 계속하여 증가하기 때문에, 그런 단계(335)로부터노드(310)로 되돌아가는 변형은 바람직하지 않다. 결국, 부유 키트 부분의 온도는 각각 목표 온도 범위 이상 상승한다. 제 1 검사 단계(315)는 냉각 단계(317)로 흐르는 알고리즘을 향한다.
워밍업 플라즈마는 턴오프된다. 그후, 플라즈마 챔버의 온도는 흑체 방사와 반대로 단계(337)와 같은 온도 유지 워밍업 플라즈마가 없다. 결국, 부유 키트 부분의 온도는 각각의 목표 온도 범위 이하로 떨어지고 제 2 검사 단계(325)는 온도 증가 단계(327)로 흐르는 알고리즘을 향한다. 워밍업 플라즈마는 전력의 온도 증가 레벨로 다시 턴온되고 키트 부분 온도는 다시 상승한다.
목표 온도 범위의 제한 이상 및 이하의 챔버 온도의 이런 진동은 온도가 범위 내에 있고 제 3 검사 단계(335)가 다음 웨이퍼를 나타내는 경우 시간 포인트는 플라즈마 챔버를 로딩할 때까지 계속된다.
온도의 그런 진동은 플라즈마 및 그것의 성분을 열적으로 압박하기 때문에 바람직하지 않다. 다음 웨이퍼가 온도 유지 단계(337)를 사용함으로써 준비될때까지 플라즈마 챔버내의 비교적 일정한 온도를 유지하는 것은 바람직하다.
단계(327 및 337)에서 사용된 워밍업 플라즈마는 다양한 재료로 구성될 수 있다.
본 발명의 추가의 일측면에 따라, 워밍업 플라즈마는 단계(327 및 337)동안 키트 부분 표면상에 응축할 수 있는 탄화질 성분의 실질적인 양을 바람직하게 포함하지 않아야 한다.
본 발명의 추가의 제 2 측면에 따라, 워밍업 플라즈마는 아르곤(또는 다른그룹 VIII 비활성 엘리먼트), 질소 및 산소같은 하나 이상의 실질적인 가스량을 포함하여야 한다. 아르곤 또는 질소같은 비교적 비활성 가스는 워밍업 플라즈마의 질량 흐름율에 의해 바람직하게 주된 부분을 구성한다.
일실시예에서, 질량 흐름율에 의해 대략 75% 아르곤 및 대략 25% 산소의 혼합물은 사용된다. 최소 산소 성분은 플라즈마 에칭 사이클 전에 키트 부분 표면상에 남겨질 수 있는 어떤 탄화질 응축물을 바람직하게 산화시키고 휘발시킨다. 워밍업 플라즈마의 비교적 휘발 아르곤 성분은 온도 증가 단계(327)를 수행하고 온도 유지 단계(337)를 수행하는 동안 키트 부분으로부터 재료의 실질적인 양을 소비하지 않는다. 그래서, 키트 대치 계획은 단계(327 및 337)에 의해 변경되지 않는다. (키트 부분 소비 비율은 각각 운행중 wfr#1-wfr#4같은 초기 웨이퍼가 잔류 온기 온도에서보다 정상 상태 플라즈마 처리의 보다 높은 온도에서 처리될 수 있는 사실로부터 증가할 수 있다.)
온도 증가 단계(327)에서 사용된 플라즈마 파라미터(예를 들어, 전력 레벨, 시간, 사용된 가스등)는 스테이지(327)가 진입 경로(301) 또는 하기에서 기술될 루프 경로(360)에 의해 도달하는지에 상관없이 유지될 수 있다.
선택적으로, 비교적 높은 전력 레벨은 만약 단계(327)가 '초기' 진입 경로(301)에 의해 제 1 시간동안 도달되면 온도 증가 단계(327)를 위하여 사용될 수 있고 비교적 낮지만 온도 증가 전력 레벨은 만약 단계(327)가 루프 주위 경로(360)에 의해 대신 진입되면 사용될 수 있다.
온도 증가 단계(327)를 수행하는 그런 두 개의 레벨 접근은 초기 냉각 온도(예를 들어, 대략 180℃의 탄화질 응축 온도이하)로부터 목표 온도 범위에 도달하려고 할 때 온도의 매우 빠른 상승을 가지며 비교적 따뜻한 초기 온도(예를 들어, 대략 180℃이상)로부터 목표 온도 범위에 도달하려고 할 때 보다 덜 빠르지만, 매우 정밀하게 온도를 상승시키기 위하여 사용될 수 있다. 매우 빠른 온도 상승은 플라즈마가 턴온되지 않은 챔버의 비교적 긴 공전 시간 다음 목표된다. 보다 느린 온도 상승은 잔류 온기가 탄화질 응축 온도 이상의 키트 부분 온도를 유지하는 챔버의 비교적 짧은 공전 시간 다음에 목표될 수 있고 보다 부정확하고, 넓은 목표 온도 범위로 빠르게 도달하는 것보다 정확하고, 정밀한 목표 온도 범위를 얻는 것은 보다 유리할 수 있다.
제 3 검사 단계(335)에 대한 대답이 예(Y)일 때, 알고리즘은 경로(340)를 따라 단계(345-355)로 진행한다.
단계(345)에서, 턴오프 명령은 발생기(165)가 이미 턴온 상태에 있는 경우에 턴오프되는 것을 보장하기 위하여 소오스 RF 발생기(165)에 보내진다. 만약 다음 실행 리사이프가 소위 사전 처리 보조 부분을 포함하면, 사전 처리 보조 부분(도 4A의 401을 참조)은 바람직하게 단계(345)의 플라즈마 턴오프 부분을 실행하기 전에 챔버에 실행된다.
단계(350)에서 제공 웨이퍼는 플라즈마 챔버(105)에 로딩된다.
단계(355)에서, 처리 리사이프의 웨이퍼가 있는 챔버 부분은 실행된다(도 4A의 보조 부분 403-404-405를 참조).
알고리즘은 플라즈마 처리 웨이퍼가 단계(302)에서 언로드되고 목표 결정 단계(305)로 동시에 또는 추후에 진입되는 경우 루프 백 경로(360)를 따라 단계(302)로 계속하여 흐른다(소위 리사이프의 후처리 보조 부분이 웨이퍼 언로딩 단계(302)후 플라즈마 챔버에서 선택적으로 수행될 수 있다. 도 4A의 보조 부분(407)을 참조).
알고리즘(300)이 각각 한정된 목표 온도 범위(예를 들어, 도 2의 220-240)로 각각의 부유 키트 부분의 온도를 옮기고 소정 플라즈마 처리 리사이프의 연속적인 실행 전에 또는 실행 중에 그것의 각각 목표 온도 범위에서 키트 부분을 유지하기 위하여 수행될 수 있는 다수의 다른 알고리즘을 도시한다는 것은 이해된다.
예로써, 목표 결정 단계(305)는 경로(360) 루프 내에 삽입되는 것이 아니라 만약 동일한 플라즈마 처리 리사이프가 각 연속적인 웨이퍼를 위하여도 사용되면 알고리즘 루프 외의 시간에도 수행될 수 있다. 선택적인 키트 부분 냉각 단계(315-317) 및 키트 부분 온도 증가 단계(325-327)의 일시적 위치는 알고리즘 내에서 교환될 수 있다.
다양한 전력 레벨은 단계(327)의 온도 증가 처리 및 단계(337)의 온도 유지 처리를 수행하기 위하여 사용될 수 있다.
예를 들어, 단계(337)에서 하나의 전력 레벨을 가지는 것보다, 오버타임 평균이 목표 온도 범위의 긴 기간 평형 전력 레벨(LTEP)과 동일한 한 세트의 전력 레벨을 사용할 수 있다. 그런 선택적인 세트에서 사용된 다른 전력 레벨의 각각에 대해 허용된 존속 기간은 부유 키트 부분의 일정한 온도 상승 및 냉각 시간을 바탕으로 할 것이다.
다른 실시예에서, 온도 증가 단계(327) 또는 온도 유지 단계(337)를 수행하는 동안 고정된 전력 레벨을 사용하는 것보다, 이들 단계(327 및/또는 337)내의 전력 레벨은 결정된 온도 에러에 응답하여 실시간 동안 다양하게 조절될 수 있다. 온도 에러의 결정은 개루프 또는 폐루프 방식으로 수행될 수 있다. 만약 폐루프 피드백 시스템이 사용되면, 워밍업 플라즈마의 전력 레벨 세팅 및/또는 워밍업 플라즈마의 그런 전력 레벨의 유지 기간은 비례 집적 차동(PID) 피드백 알고리즘에 따라 이루어질 수 있다. 냉각 단계(317)를 위하여 필요한 정확한 시간양은 유사하게 개루프 또는 폐루프 방식으로 이루어질 수 있다.
만약 개루프가 사용되면, 냉각 단계(317) 및/또는 온도 증가 단계(327)의 기간은 도 4B의 설명부 아래에서 시작하는 바와 같은 알고리즘을 사용하여 계산될 수 있다. 개루프는 하나 이상의 부유 키트 부분을 실질적으로 측정하는 것이 가능하지 않거나 편리하지 않을 경우 사용될 수 있다.
도 4A를 참조하여, 대응하는 하나 이상의 웨이퍼(115)를 처리하는 플라즈마가 발생할 때 주어진 플라즈마 챔버(105)내에서 실행될 간단한 플라즈마 처리 리사이프(400)가 도시된다.
리사이프(400)의 실시예는 보조 부분(401 내지 407)을 가진다. 보조 부분(401, 403, 405 및 407)은 일반적으로 선택적이지만 완성을 위하여 포함된다. 보조부분(404)은 필수적이고 웨이퍼 또는 다른 제품의 챔버 내 플라즈마 처리를 구성한다.
리사이프(400)의 제 1 보조 부분(401)은 웨이퍼가 플라즈마 챔버(105)로 로딩되기 전에 수행될 수 있는 사진 처리 단계이다. 통상적인 예의 사전 처리 단계(401)는 산소를 챔버(105)로 흘리고 이미 사용한 플라즈마 챔버 내에 남겨질 수 있는 어떤 유기 또는 다른 오염물을 태우기 위하여 산소 함유 플라즈마 여기시키는 단계이다. 도시된 실시예에서, 사전 처리 보조 부분(401)은 소정 제 1 시간 기간(451)동안 2400 와트의 소오스 전력 레벨에서 수행된다.
다음, 사전 처리 플라즈마가 턴오프되면, 플라즈마 챔버(105)는 비활성 가스로 선택적으로 세척되고, 웨이퍼는 리사이프 보조 부분(402)에서 플라즈마 챔버로 로딩된다. 보조 부분(402)에 대한 플라즈마 전력 레벨은 영이고 이 전력이 없는 단계는 소정 제 2 기간(452) 동안 유지된다.
제 3 보조 단계(403)에서, 아르곤 같은 쉽게 여기될 수 있는 가스는 챔버로 흐르고 플라즈마는 리사이프 한정 전력 레벨에서 여기된다(또는 '스트럭(struck)'된다). 도시된 실시예에서, 이 전력 레벨은 다시 2400 와트이다. 상기 스트라이크 단계(403)는 리사이프 한정 제 3기간(453) 동안 유지된다.
리사이프(400)의 제 4 보조 부분(404)에서, 탄소 테트라플로로이드 같은 화학적 반응 가스는 플라즈마 챔버로 흐르고 웨이퍼의 에칭 또는 다른 플라즈마 처리를 시작한다. 통상적으로, 소오스 전력 레벨은 거의 최대 용량에서 에칭 또는 다른 플라즈마 처리를 수행하기 위하여 스트라이크 레벨 이상으로 상승된다. 도시된 실시예에서, 제 4 리사이프 보조 부분(404)은 2800 와트의 소오스 전력 레벨에서 도시된 제 4 주기(454) 동안 수행된다.
제 5 리사이프 보조 부분(405)에서, 선택적인 포스 에칭 처리(PET)는 리사이프 한정 전력 레벨에서 리사이프 한정 기간(455) 길이 동안 수행될 수 있다. 후에칭 처리의 일례는 웨이퍼상의 중합체 마스크 층을 스트립하기 위하여 이미 여기된 플라즈마 상에 산소를 혼합하는 단계이다.
제 6 리사이프 보조 부분(406)에서, 플라즈마는 플라즈마 처리 웨이퍼가 언로드되는 동안 제 6 리사이프 한정 기간동안 턴오프(0 와트)된다.
리사이프(400)의 선택적인 후처리 보조 부분(407)은 챔버 세척 가스(산소 같은)를 챔버에 흘리고 어떤 유기 재료를 세척하기 위하여 리사이프 한정 레벨에서 주어진 시간(457) 도안 플라즈마를 여기하는 것을 포함하고 상기 임의 유기 재료는 막 언로드된 웨이퍼의 가장 마지막 에칭 또는 다른 플라즈마 처리동안 플라즈마 챔버 내부 표면상에 증착된다. 도시된 실시예에서, 후처리 보조 부분(407)은 2400 와트의 소오스 전력 레벨에서 수행된다.
일반적으로, 단지 하나 또는 다른 사전 및 후처리 보조 부분(401 및 407)은 주어진 리사이프에서 수행된다. 많은 리사이프가 보조 부분(401 및 407)중 어느 하나를 포함하지 않는다.
리사이프(400)의 연속적이고, 중단없는 반복과 관련하여 총 리사이프 시간에 의해 나뉘어진 플라즈마 온 커브하의 영역(총 시간에 의해 나뉘어진 총 에너지)으로서 계산될 수 있는 평균 소오스 전력 레벨(410)이 있다.
이 평균 소오스 전력 레벨(410) 및 리사이프의 총 시간(기간 451 내지 457의 합)이 문제시 부유 키트 부분 온도 상승 및 일정한 냉각 시간보다 실질적으로 크지 않은 가정을 제공하여, 각 부유 키트 부분은 주어진 전력 소오스 전력 레벨(410)의연속적인 유지 또는 리사이프(400)의 연속적인, 중단없는 반복에 의해 유사하게 접근되고 유지되는 대응하는 긴 기간 평형 온도(LTET)를 가지는 것이 가정될 수 있다(여기에서 리사이프(400)는 보조 부분(404) 및 선택적으로 다음 리사이프의 실행 중 제 1 보조 부분의 시작에 융합하는 각 리사이프 실행의 마지막 보조 부분의 단을 가지는 하나 이상의 보조 부분(401-403), (405-407)으로 구성된다).
다른 말로 표현하면, 각 부유 키트 부분의 관찰 부분으로부터, 동일 리사이프의 하나 이상의 연속적인 실행대신에, 동일한 리사이프(400)가 연속적으로 중단없는 방식으로 각각 실행되는지 또는 평균 소오스 전력 레벨(410)을 가지는 일정한 플라즈마가 턴온되는지 키트 부분 온도가 관련되는 한 많은 차이를 만들지 않는다.
비록 플라즈마로부터 각 특정 배치 키트 부분으로 에너지 기여가 다르지만 동일한 리사이프 평균 소오스 전력 레벨(410)이 부유 키트 부분(151-153) 모두에 공통적인 것은 유의된다.
상기 관점에서, 만약 웨이퍼 일괄로 제 1 웨이퍼(wfr#1)의 즉각적인 플라즈마 처리 전에(도 4A의 시간 0전에 즉각적으로), 각 부유 키트 부분의 대응 LTET(긴 기간 평형 온도)가 도달되고 유지되도록 리사이프 평균 소오스 전력 레벨(410)과 같은 동일 전력 레벨에서 충분히 긴 시간동안 워밍업 플라즈마가 턴온되고 연속적으로 운행되는 것이 유지되면 ; 그후 제 1 웨이퍼(wfr#1)가 리사이프(400)에 따라 처리될 때, 부유 키트 부분의 온도는 그것들이 리사이프(400)의 연속적이고 중단없는 반복의 사전 수행 다음과 동일하다는 것은 명백하다.
다른 말로, 부유 키트 부분 온도는 비록 그것이 일괄로 현재 처리되는 제 1웨이퍼(wfr#1)만 이지만 그것의 각 정상 상태 레벨이거나 대략 근처이다.
따라서, 본 발명의 일측면은 유지된 목표 온도가 리사이프 평균 소오스 전력 레벨(410)의 긴 기간 평형 온도(LTET)와 동일한 경우 막연히 목표 온도를 적어도 대략적으로 유지하도록 유지된 워밍업 플라즈마의 전력 레벨(일정한 또는 평균)을 설정하는 경우 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)를 실행하지 않는 동안 플라즈마 챔버 내에 워밍업 플라즈마를 여기 및/또는 유지하는 것이다. 본 발명의 일실시예에서, 도 3의 온도 유지 단계(337) 전력 레벨은 가장 마지막 실행 리사이프 또는 다음 실행될 리사이프의 리사이프 평균 소오스 전력 레벨(410)에 일치하게 설정한다.
만약 목표 온도 범위 아래의 초기 키트 부분 온도에서 시작하면, 목표 온도의 하부 경계 LTEP에서 동작하는 워밍업 플라즈마에 의해 목표에 도달하기 위하여 요구된 시간은 바람직하지 못하게 길다. 그러므로 본 발명의 다른 측면은 목표 온도 범위에 보다 빠르게 도달하기 위하여 목표 온도 하부 경계의 LTEP 보다 실질적으로 큰 전력 레벨에서 동작하는 워밍업 플라즈마를 사용하는 것이다. 본 발명의 일실시예에서, 도 3의 온도 증가 단계(327)의 전력 레벨은 가장 마지막에 실행된 리사이프 또는 다음에 실행될 리사이프의 리사이프 평균 소오스 전력 레벨(410)보다 적어도 대략 20% 크게 설정한다. (예로써, 다음 기술되는 도 4B에서, 온도 증가 워밍업 플라즈마의 전력 레벨은 추후에 2200 와트로 설정하는 온도 유지 워밍업 플라즈마의 전력 레벨보다 대략 27% 높은 2800 와트로 설정한다).
도 4B를 참조하여, 알고리즘(300)의 온도 증가 단계(327) 및 온도 유지단계(337)는 실시간에서 키트 부분의 온도를 실질적으로 측정하지 않는 개루프 방식으로 각각 수행될 수 있는가가 설명될 것이다.
도 4B에서, 제 1 수직 축(411)은 주어진 키트 부분에 대한 키트 부분 온도의 연속적인 레벨을 표현하기 위해 왼쪽편 상에 제공된다. 제 2 수직 축(412)은 제 1 수직 축(411)의 각 키트 부분 온도와 연관된 LTEP(긴 기간 평형 전력 레벨)를 표현하기 위해 우측편에 제공된다.
도 4B의 수평축(413)은 시간을 표현한다. 수평축(413)상에서 30분 마크후 잘린 것은 축(413)의 우측단이 30분 마크보다 더늦은 시간 포인트를 나타내는 것을 가리킨다.
도 4B의 증가 온도 대 시간 곡선(420)을 참조한다. 초기 온도를 가지는 주어진 키트 부분, 소위 대략 0℃ 내지 20℃의 주위 온도 레벨(440)이 2800 와트의 평균 소오스 전력을 가지는 워밍업 또는 다른 플라즈마에 노출될 때, 키트 부분의 온도는 소오스 전력 레벨(예를 들어, 2800 와트)의 긴 기간 평형 온도 쪽으로 향하는 시간 이상 일반적으로 지수 방식으로 증가한다. 온도 증가의 특정 비율은 각 플라즈마 전력 레벨, 각 키트 부분 및 챔버 압력 및 주위 온도같은 주위 조건과 연관된 일정한 각 시간에 의해 결정된다.
주어진 부유 키트 부분 및 주어진 온도 증가 전력 레벨을 위한 420 같은 증가 온도 대 시간 곡선은 다양한 레벨의 적용된 소오스 전력 및 일정한 주위 조건에서 각 키트 부분에 대해 시간 이상 수행된 검사에 의해 사전에 이루어질 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 도시된 곡선(420)같은 증가 온도 대 시간 곡선은 사전에 이루어진 시뮬레이션 및/또는 보간 알고리즘을 수학적으로 사용하여 근접될 수 있다.
공지된 제 1 온도 레벨(소위 주위 레벨 440, 대략 0-20℃)로부터 목표된 제 2 온도 레벨(목표 레벨, 소위 442)로 주어진 키트 부분의 온도를 상승시키기 위하여, 당업자는 소오스 전력(2800 와트) 레벨 및 키트 부분과 연관된 증가 온도 대 시간 곡선(420)으로부터 유도된 바와 같은 시간 기간(T1) 동안 2800 와트(일정한 또는 유효 평균)의 대응 전력 레벨을 가지는 플라즈마를 적용할 수 있다.
대쉬 부분(421)에 의해 지시된 바와 같이 연속적인 선은 우측 수직축(412)상의 2800 와트 레벨로 지수적으로 접근한다. 왼쪽 수직 축(411)은 2800 와트 플라즈마 지수 온도 증가 제한을 표현하는 대응 LTET(긴 기간 평형 온도)를 가진다.
온도 레벨(442)은 이런 예에서 2200 와트의 유효 평균 소오스 전력의 LTET에 있다. 그래서, 만약 당업자가 2200 와트의 평균 소오스 전력을 가지는 리사이프의 정상 상태 평균 온도 레벨로 빠르게 상승시키기를 원한다면, 당업자는 시간 간격(T1) 동안 2800 와트의 유효 평균 소오스 전력을 가지는 워밍업 플라즈마를 적용할 수 있어서 레벨(440)로부터 레벨(442)로 대응 키트 부분의 온도를 빠르게 상승시킨다(온도 레벨 442는 증가 온도 곡선 420상의 대응 포인트 442와 교차한다).
용어 '유효 평균 소오스 전력'은 진동 플라즈마의 평균 소오스 전력이 일정한 전력 플라즈마에서 행하는 바와 같은 부유 키트 부분상에서 실질적으로 동일한 가열 효과를 가지도록 전력 크기가 부유 키트 부분의 일정한 온도 상승 및 냉각 시간에 비례하는 충분히 높은 주파수에서 진동하는 플라즈마 또는 상기된 레벨의 일정한 전력에서 동작하는 플라즈마의 네트 에너지 변경 효과를 한정하기 위하여 사용된다.
곡선(420) 포인트(422)에 도달한 후, 온도 레벨(442)에 대응하는 대응 에칭 또는 다른 플라즈마 처리 리사이프(예를 들어, 400)는 더미 웨이퍼의 사용에 대한 재분류없이 2200 와트 유효 평균 소오스 전력의 비교적 정상 상태에서 수행될 수 있다.
실제적인 온도 측정보다 오히려 시간 측정이 곡선(420) 포인트(422)가 도달되는 것을 결정하기 위하여 사용되는 것은 주의된다.
소정 정상 상태 온도 조건으로 측정된 빠른 상승의 예는 도 5A의 영역(552)에 도시된다.
도 4B를 참조하여 곡선(420) 포인트(422)가 도달될 때, 대응 에칭 또는 다른 플라즈마 처리 리사이프(예를 들어, 400)에 의해 플라즈마 처리될 다음 웨이퍼가 아직 준비되지 않는다. 이것은 도 3의 제 3 검사 단계(335)에서 결과가 아니오(N)와 대응한다. 그런 경우에, 의도된 리사이프(400)의 연속적인 반복 모드로 즉각적으로 스위칭하는 것보다, 워밍업 플라즈마의 유효 평균 전력 레벨은 곡선(420)의 온도 증가 레벨로부터 평평한 라인(450)의 온도 유지 전력 레벨(이 예에서 2200 와트인 리사이프 평균 전력 레벨로)로 대신 스위칭된다. 전력 레벨(450)의 긴 기간 평형 온도(LTET)는 목표 온도 레벨(442)이다. 이것은 도 3의 단계(337)에 대응하는 온도 유지 전력 레벨로 스위칭오버한다.
그후, 포인트(422)후 대략 라인(450)을 따라, 플라즈마 처리될 다음 웨이퍼가 최종적으로 준비될 때, 다른 스위치오버는 의도된 리사이프(400)의 연속 반복으로 이루어진다. 그런 스위칭오버는 도 3의 경로(340)에 대응한다.
실제 온도 측정은 챔버 조건이 온도 유지 평평 라인(450)을 따라 효과적으로 진행하는 것을 결정하기 위하여 여기에서 다시 사용되지 않는다. 대신, 일단 곡선(420) 포인트(422)에 도달되면, 즉각적인 스위칭오버는 하나의 형태 또는 다른(일정하거나 진동하는) 형태로 유효 평균 플라즈마 전력 레벨이 대략 2200 와트에서 연속적으로 유지되는 경우 모드로 이루어진다. 이것은 챔버 조건이 경과 시간에 무관하게 라인(450)을 따라 진행하는 것을 보장한다.
도 4B를 참조하여, 몇몇 시간동안 평평한 라인(450)을 따라 진행한 후, 및 시간을 보간하는 동안 반복적으로 실행된 리사이프(400)를 가진 후 그렇지 않으면 시간을 보간하는 동안 온도 유지 워밍업 플라즈마가 유지된 후, 플라즈마 챔버는 공전 모드로 스위칭되어야 하고 여기에서 플라즈마는 한정되지 않은 시간동안 턴오프로 유지된다. 이 공전 시간은 예를 들어 곡선(430)의 임의의 선택 포인트(432)에서 시작한다.
공전 상태로의 스위칭오버가 포인트(432)에서 발생될 수 있는 한가지 이유는 주어진 제 1 롯의 모든 웨이퍼가 정상 상태 조건에서 연속적으로 처리되었고, 제 1 롯의 카세트(101)가 시스템(100)으로부터 제거되고 다음 카세트가 처리동안 아직 로딩되지 않는다는 것이다. 플라즈마 챔버(105)는 다음 웨이퍼가 이용 가능하고 플라즈마 챔버(105)내의 플라즈마 처리를 위한 위치로 가져올 때까지 임의의 시간 기간(T2)동안 공전할 수 있다.
공전 시간(T2)동안 키트 부분에 공급된 플라즈마 에너지가 없기 때문에, 흑체 방사로 인한 열 손실은 우세하고 각 부유 키트 부분의 온도는 포인트(432)로부터 포인트(433)로 대응 0 와트 냉각 곡선(430)(감소 온도 대 시간 곡선 430)을 따라 떨어진다. 포인트(433)는 리사이프 평균 전력 레벨(이런 예에서 2200 와트)의 LTET 레벨(442) 이하의 새로운 온도 레벨(441)에 대응한다.
증가 온도 대 시간 곡선(420)처럼, 냉각 곡선(430)은 어떻게 대응 키트 부분의 온도가 현재 소오스 전력 레벨의 긴 기간 평형 온도(LTET)에 대한 시간 이상으로 지수 방식으로 감소하는가를 한정한다. 이런 경우에 유효 소오스 전력 레벨은 0 와트이고 그것의 LTET는 주위 온도 레벨(440)이다. 온도 감소의 특정 비율은 고려 대상인 키트 부분 및 주위 조건하의 키트 부분과 연관된 일정한 각각의 시간에 의해 결정된다. 챔버 압력은 만약 조밀한 챔버 환경 및 부유 키트 부분 사이의 대류 및/또는 전도같은 추가의 수단에 의해 빠른 냉각 처리가 목표되면 증가될 수 있다.
각각의 주어진 부유 키트 부분에 대한 430 같은 감소 온도 대 시간 곡선은 일정 주위 조건에서 길게 인가된 소오스 전력의 대응 레벨 또는 여러 가지 초기 온도를 위한 시간 이상 수행되는 검사 측정에 의해 사전에 이루어질 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 도시된 곡선(430)같은 감소 온도 대 시간 곡선은 사전에 이루어진 시뮬레이션 및/또는 보간 알고리즘을 수학적으로 사용하여 접근된다.
왼쪽의 수직축(411)상에 각 온도 포인트가 오른쪽 수직축(412)상에 대응LTEP 포인트를 가지기 때문에, 각각의 곡선(420 및 430)은 온도 대 시간 대신 LTEP 대 시간의 측면으로 한정될 수 있다.
공전 단계의 포인트(433)가 도달될 때 시간에서, 다음 웨이퍼가 플라즈마 챔버(105)내에서 플라즈마 처리를 위하여 제공된다는 것을 가정한다. 추가로 다음 웨이퍼가 2200 와트의 유효 평균 소오스 전력을 가지는 다음 리사이프에 따라 플라즈마 처리될 것을 가정한다.
그런 경우에, 냉각 곡선(430)상의 포인트(433)로부터 증가 온도 곡선(420)상의 새로운 포인트(423)로 스위치오버될 수 있고, 여기서 새로운 포인트(423)는 왼쪽 수직축(411)상의 온도 레벨(441)로 및 우측 수직 축(412)상의 대응 LTEP로 연장하는 수평 라인(460)상에 놓인다.
포인트(433)로부터 포인트(423)로 스위치오버에서, 2800 와트의 유효 평균 전력을 가지는 온도 증가 워밍업 플라즈마는 시간 간격(T3) 동안 여기되고 유지된다. 시간 간격(T3)은 포인트(423)로부터 포인트(422)로 곡선(420)을 따라 이동함으로써 결정된다. 이런 이동은 왼쪽 수직축(411) 또는 오른쪽 수직 축(412)으로 투영에 의해 한정될 수 있다. 만약 오른쪽 수직축(412)으로 투영이 사용되면, 온도 변화의 측면에서 측정 또는 설명될 필요가 없다. 상기 이동은 LTEP에서의 변화에서만 한정될 수 있다. 곡선(420 및 430)은 LTEP 대 시간에 의해서면 대응하여 나타날 수 있다. 포인트(423)로 부터 포인트(422)로 곡선(420)을 따라 이동될 필요가 있는 시간 간격(T3)은 포인트(423)의 대응 LTEP로부터 포인트(422)의 대응 LTEP(2200 와트)로 이동될 필요가 있는 시간으로서 한정될 수 있다.
시간 간격(T3) 동안 현재 턴온된 2800 와트 워밍업 플라즈마를 가지고, 문제의 키트 부분의 온도는 공전 유도 온도 레벨(441)로부터 목표된 목표 레벨(442)로 다시 이동한다. 일실시예에서, 워밍업 플라즈마는 시간 간격(T3) 이상의 평균 질량 흐름율에 의해 측정된 바와 같은 25% 산소와 혼합된 75% 아르곤 같은 비교적 비활성 혼합물로 구성된다.
온도 증가 플라즈마의 응용동안 경과된 시간의 트랙을 유지하고 플라즈마가 없을 때 결과된 공전 시간의 트랙을 유지함으로써(그리고 만약 가능하다면, 온도 감소 플라즈마의 응용동안 경과된 시간의 트랙을 유지함으로써), 420같은 증가 온도 곡선 및 430같은 냉각 곡선을 따라 각각 상승 및 하강 변화에 따를 수 있다. 때가되면 각 포인트에서 부유 키트 부분의 현 상태는 만약 왼쪽 수직 축(411)에 투영되면 온도의 측면에서 또는 만약 오른쪽 수직 축(412)에 투영되면 LTEP의 측면에서 한정될 수 있다.
때가되면 각 포인트에서 부유 키트 부분의 현상태의 개방 루프 궤도는 온도 증가 플라즈마의 간격 또는 공전 상태의 다음 유지 간격이 그것의 현 상태로부터 목표된, 다음 목표 상태(예를 들어, 포인트 433으로부터 포인트 422로)로 고려 대상인 부유 키트 부분을 이동시키기 위하여 필요한 것을 결정하기 위하여 사전에 이루어진 증가 온도 및 감소 온도 곡선(예를 들어, 420 및 430)과 연관하여 사용될 수 있다.
비록 다음에 이루어질 목표 상태가 막 끝난 공전 간격(T3) 이상(예를 들어, 441)의 온도 레벨(예를 들어, 442)을 가지는 것을 상기 예가 가정할지라도, 본 발명의 사상은 막 끝난 공전 간격 이하의 LTEP를 가지는 다음에 이를 목표 상태를 가지는 것이다. 그런 경우에, 다음에 얻을 목표 상태는 적당한 간격 동안 430같은 냉각 커브를 따라 진행하고 대응 온도 유지 플라즈마를 턴온함으로써 간단히 이룰 수 있다.
도 4B에 의해 예시된 시간 및 온도 또는 LTEP의 함수로서 키트 부분 상태를 추적하는 방법은 목표된 목표 상태로 기계 실행 자동 상승 또는 하강을 제공하고 그런 목표된 목표 상태의 긴 기간 유지를 위하여 알고리즘 300)(도 3)의 단계(317, 327 및/또는 337)에 통합될 수 있다.
비록 실제 키트 부분의 온도가 직접적으로 및 즉각적으로 측정되지 않는 개루프(또는 부분적인 개루프) 제어 시스템을 도 4B가 도시하지만, 본 발명의 사상은 플라즈마 에너지의 인가에 응답하는 온도 대 시간을 보다 정확하게 결정하고 플라즈마가 턴오프될 때 온도 대 시간 열 손실 특성을 결정하기 위하여 실시간에서 하나 이상의 키트 부분의 온도 또는 다른 파라미터가 측정되는 폐루프 피드백 시스템을 사용하는 것이다. 폐루프 피드백 시스템은 예시적인 특성을 통합할 수 있고, 여기에서 각 특정 플라즈마 챔버에 대한 도 4B의 버전이 이루어진 측정은 즉각적인 피드백없이 주어진 키트 부분에 대한 목표된 목표 온도에 예측하여 도달하기 위하여 사용된다. 상기된 바와 같이, 폐루프 시스템에서 광학 고온계(도시되지 않음)같은 적당한 온도 센서는 각 플라즈마 챔버(105)의 내부에 선택적으로 결합되고 플라즈마 챔버(105)내에 각각의 키트 부분의 현재 온도를 즉각적으로 결정하기 위하여 대응 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)에 추가로 결합되도록 제공된다.
도 5A 및 도 5B는 도 6을 참조하여 추가로 기술될 제 2 알고리즘 600)에 관한 부유 키트 부분의 개루프 온도 제어를 사용하여 수행된 실험으로부터 얻어진 데이터의 긴 스트립을 형성하기 위하여 4000 초 시간 마크에서 결합한다.
도 5A 및 도 5B에서 도시된 바와 같이, 빠른 상승 동작(552)은 처리 리사이프의 정상 상태 동작 조건 근처로 키트 부분을 인도하기 위하여 온도 증가 전력 레벨에서 동작하는 비교적 비활성 워밍업 플라즈마(75% 아르곤 플러스 25% 산소)를 사용하여 사용된다. 웨이퍼(wfr#1 내지 wfr#4)는 더미 웨이퍼보다 실제적인 생산 웨이퍼로서 즉각적으로 처리된다.
로드 지연 문제는 그런 로드 지연 중단에 응답하여 시스템을 검사하기 위한 시간 영역(554)에서 시뮬레이트된다. 로드 지연은 플라즈마 챔버가 그것의 이전 웨이퍼를 언로드한 후 하지만 동일 플라즈마 챔버(105)에 새로운 웨이퍼가 로드되기 전에 발생된다.
도 5A에서 도시된 바와 같이, 시간 영역(554)의 시뮬레이터된 로드 지연 문제동안 비록 리사이프가 실행되지 않을지라도, 키트 부분의 정상 상태 온도는 알고리즘(600)(보다 상세히 도 6의 단계 628)에 의해 야기된 온도 유지 워밍업 플라즈마에 의해 자동적으로 유지된다.
웨이퍼(wfr#5)가 마지막으로 플라즈마 챔버에 로딩될 준비가 될 때, 웨이퍼는 없거나 최소의 추가 지연을 가지는 정상 상태 조건에서 즉각적으로 로딩되고 처리된다.
도 5A 및 도 5B의 영역(558)은 웨이퍼(wfr#8)가 플라즈마 에칭된 이후지만 챔버로부터 언로딩되기 전에 유도된 시뮬레이터된 언로드 지연을 나타낸다. 시뮬레이터된 언로드 문제는 실행 리사이프(400)를 끝나지 않은 상태로 주입하고 여기에서 플라즈마는 턴오프되지만 리사이프의 후처리 보조 부분(407)은 아직 실행되지 않는다. 이런 경우에, 알고리즘(600)은 시간량을 추적하는 플라즈마 오프 타이머(680, 도 6)를 시작하고 챔버는 플라즈마 오프 상태에 있게 된다.
언로드 지연 문제가 임의의 시간 포인트(560)에서 수정되고 웨이퍼가 언로드할 때, 플라즈마 오프 타이머(680, 도 6)에서 경과된 카운트는 확보되고 각 냉각 곡선(430) 아래까지 각 부유 키트 부분이 떨어지는 오픈 루프 방식으로 결정하기 위하여 사용된다.
아직 끝나지 않은 리사이프의 후처리 보조부분(407)은 그것의 리사이프 한정 전력 레벨(도 6의 625를 참조)에서 실행된다. 이것은 시간 영역 559)의 상승을 시작한다. 플라즈마 온 타이머(도 6의 660)는 시간량의 궤도를 유지하기 위하여 시작되고 챔버는 완전한 후처리 보조 부분(407)(만약 있다면)의 플라즈마 온 상태에 있게 된다. 보조 부분(407)이 완성될 때, 플라즈마 온 타이머(660, 도 6)에서 경과된 카운트는 확보되고 각각의 증가 온도 대 시간 곡선(420)의 위까지 각 부유 키트 부분이 상승하는 개루프 방식으로 결정하기 위하여 사용된다. 만약 다음 목표 상태가 아직 도달되지 않으면, 플라즈마는 부유 키트 부분의 온도를 각 정상 상태 범위로 인도하기 위하여 비교적 비활성 워밍업 플라즈마로서 지속된다. 그리고 나서 웨이퍼(wfr#9)는 로딩되고 플라즈마 처리된다. 웨이퍼(wfr#10)등은 이루어진 정상 상태 조건 다음에 온다.
요약하여, 도 5A 및 도 5B는 정상 상태 키트 부분 온도가 대부분 아르곤 또는 유사한 비교적 비활성 가스로 구성된 온도 증가 워밍업 플라즈마로 챔버를 사전에 가열함으로써 빠르게 얻어질 수 있다는 것을 도시한다.
도 5A 및 도 5B는 정상 상태 조건이 자동적으로 유지되거나(554) 중단의 임의의 삽입 그렇지 않으면 리사이프의 연속적 반복 실행에도 불구하고 되돌아간다(559).
도 6은 제 2 알고리즘(600)의 흐름도를 도시한다. 알고리즘(600)은 각 리사이프 실행동안 각 정상 상태 온도에서 연속적으로 부유 키트 부분을 유지하는 동안 웨이퍼 또는 다른 제품의 클러스터 바탕 에칭 또는 다른 플라즈마 처리를 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 알고리즘(600)은 하드웨어에서 실행된 두 개와 실시간 크로노미터에 따르거나 동등하다(예를 들어, 소프트웨어 클럭에 대한 주기적 중단). 이들 두 개의 크로노미터는 플라즈마 온 타이머(660) 및 플라즈마 오프 타이머(680)로서 도입되었다.
알고리즘(600)은 '로드' 버튼의 활성화 또는 '자동 운행' 버튼의 활성화에 응답하는 단계(601)에 진입된다.
진입 단계(601)로부터, 처리는 단계(602 및 622)로 시기순서로 병행을 계속한다. 단계(602)는 단계(622)가 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)에 의해 실행되는 동안 로터 제어 컴퓨터(110)에 의해 실행된다.
단계(602)에서 카세트 로드 록은 다음 웨이퍼 전달을 제공하기 위하여 감압된다. 다음 단계(603)에서, 만약 플라즈마 챔버가 비어 있거나 막 언로드되면, 다음 웨이퍼(102)는 현재 비어 있는 플라즈마 챔버에 추후 로딩 및 방위를 위한 웨이퍼 오리엔터(113)(도 1)에 전달된다. 단계(604)에서, 오리엔터(113)가 방위 기능을 끝내고 로터(103)(도 1)가 다음 준비 플라즈마 챔버(105)로 사전에 방위가 맞춰진 웨이퍼(112)를 인도할 준비가 된다.
동시에 단계(602-604)는 로터 제어 컴퓨터(110)에 의해 수행되고, 목표 챔버의 챔버 제어 컴퓨터(120)는 목표 챔버의 부유 키트 부분 온도를 다음 목표 온도 범위로 이동시키기 위한 병렬 단계를 실행하여야 한다. 다음 목표 온도 범위는 각 탄화질 응축물 온도 이상으로 각 키트 부분을 최소로 유지하기 위하여 선택되어야 한다. 다음 목표 온도 범위는 다음 실행될 리사이프(400)의 각 정상 상태 온도에 밀접하게(예를 들어, 20%내) 부유 키트 부분을 가져오도록 바람직하게 선택된다.
단계(622)에서, 챔버 제어 컴퓨터(120)는 대응 플라즈마 챔버가 보다 빠른 한정된 플라즈마 리사이프를 실행하는 중이라면 검사한다. 만약 대답이 예이면, '자동 운행' 버튼이 '스탑("STOP")' 운행을 계속하도록 활성화된다. '스탑'의 여전히 실행되지 않은 보조 부분 또는 그렇지 않으면 중단된 리사이프-일반적으로 후 처리 보조 부분(407)은 완성될 필요가 있다.
이런 경우(622에서), 기계 상태는 도 5A-5B의 포인트(560)에 대응한다. 플라즈마 챔버는 몇 시간동안 공전하고 플라즈마 오프 타이머(680)는 경과된 시간의 궤도를 유지한다. 부유 키트 부분을 각각의 목표 온도 범위로 가져가기 위하여 필요한 재가열량은 결정될 수 있다(예를 들어, 도 4B의 방법을 사용하여).
만약 웨이퍼가 이미 언로드되었고 다음에 할 것은 후처리 보조 부분(407)이면, 키트 부분 온도는 중요하지 않다. 후처리 보조 부분(407)은 첫째로 챔버를 목표 온도 범위(예를 들어, 리사이프 평균 전력 레벨로)로 되돌리지 않고 수행될 수 있다.
다른 한편, 만약 웨이퍼가 챔버 내에 있고 추가의 플라즈마 처리가 필요하면, 완전히 비활성 워밍업 플라즈마(예를 들어, 모두 아르곤)를 사용하여 부유 키트 부분을 마지막 한정된 목표 온도 범위로 다시 열을 가하여야 하고, 리사이프의 나머지를 실행한다. 선택적으로, 웨이퍼는 챔버를 다시 가열하고 챔버에 다시 로딩되기 전에 언로드될 수 있고 목표 온도 범위는 이루어진다(이런 추후의 경우에 재 가열은 웨이퍼가 바람직하지 못하게 변형될 걱정없이 키트 부분 표면을 세척하기 위하여 산소 함유 워밍업 플라즈마를 사용할 수 있다).
플라즈마 온 타이머(660)는 각 시간에서 초기화되고 활성화되고 챔버 플라즈마는 한정된 전력 레벨에서 여기되고 그것의 전력 레벨은 변화된다. 이것은 소프트웨어가 도 4B의 420 및 430같은 증가 온도 또는 냉각 곡선에 관한 키트 부분 온도의 궤도 또는 키트 부분 LTEP 상태를 유지시킨다.
실행중인 리사이프의 완성은 단계(625)에서 발생한다.
그리고 나서, 플라즈마가 차단되고(또는 만약 후처리 보조 부분 407이 없다면 잔존하지 않도록) 그것에 의해 부유 키트 부분의 온도가 하강하기 보다는, 온 플라즈마의 구성물(만약, 플라즈마가 여기되어 있거나, 그렇지 않으면 첫째로 다시여기된다)은 비교적 비활성 워밍업 플라즈마로 스위칭되고 그것의 전력 레벨은 온도 유지 레벨로 설정된다.
이 워밍업 플라즈마의 형성은 단계(625)내에서 발생하고 '연속 플라즈마'를 나타내는 '운행 C.P.'. C.P.으로 불리우고 워밍업 플라즈마가 키트 부분 온도의 실제 감소를 막도록 유지되는 것을 가리킨다.
워밍업 플라즈마의 유효 평균 전력은 단계(625)에서 마지막 한정 목표 온도 범위의 LTEP와 똑같이 설정된다. 이것은 박스(622)로 다시 '운행 C. P.'를 접속하는 역 대쉬 라인(624)에 의해 지시된다. 마지막 한정 목표 온도 범위의 LTEP는 막 완성된 리사이프의 리사이프 평균 전력 레벨일 수 있다.
각 시간에 '운행 C.P.'은 실행되고, 타임아웃동안 워밍업 플라즈마의 막연한 유지를 방지하기 위하여 플라즈마 온 타이머(660)가 설정된다. 그런 타임아웃 설정은 박스(629)에 도시되었고 20분으로 제한되도록 도시된다. 혼잡하게 도시하지 않기 위하여, 타임아웃 설정은 박스(625)의 '운행 C.P.'이 도시되지 않지만, 그런 세팅은 그럼에도 불구하고 발생한다.
일단 온도 유지 연속 워밍업 플라즈마(C.P.)가 플라즈마 챔버에서 이루어지면, 챔버는 조건 단계(605)를 위한 '준비'로서 간주되고 알고리즘(600)은 단계(630)('챔버 준비')로 진행한다.
'챔버 준비' 단계(630)에서, 알고리즘(600)은 타임아웃 검사 단계(633)로 주기적으로 들어가고 플라즈마 온 타이머(660)에 의해 타임아웃 동안 검사한다. 만약 타임 아웃이 발생되지 않으면, 알고리즘은 단계(630)로 다시 루프한다.
다른 한편, 만약 타임아웃이 발생되면, 630으로 다시 루핑하는 것보다, 알고리즘은 플라즈마를 차단하고 단계(635)를 통하여 배출한다. 플라즈마 오프 타이머(680)는 시작되고 플라즈마 챔버는 '공전' 모드에 있다는 것이 지시된다.
만약 타임아웃이 없다면, 630-633 루프는 단계(604)가 AND 조건 검사기(605)로 로터 '준비' 조건을 신호할때까지 반복된다. 논리 진실은 플라즈마 온 감시 타이머(660)가 아직 타임아웃되지 않았고 플라즈마 챔버가 '준비'되고, 로터가 '준비'되는 것을 가리킨다. 그런 경우, 알고리즘은 하기에서 기술될 추후 계산 단계(606)로 진행한다.
다시 단계(622)(챔버 실행?)를 참조하여, 만약 대답이 이런 단계(622)에서 아니오이면, 알고리즘은 단계(623)로 진행하고 여기서 만약 워밍업 플라즈마가 단계(622)로 진입하기 전에 턴온되면 챔버 조건을 검사하고 C.P.가 여전히 운행중인지를 검사한다. 만약 대답이 예이면, 알고리즘은 단계(629)로 진행하고 여기에서 플라즈마 온 감시 타이머(660)는 리셋되고(예를 들어, CP 운행중 다른 20분 동안) 제어는 630-633 루프로 통과된다.
만약 대답이 검사 단계(623)(CP 운행?)에서 아니오이면, 처리는 단계 626)로 진행하고 여기서 상기 단계는 챔버가 '공전'중인지 결정한다. 만약 대답이 아니오이면, 시스템은 부적당한 상태에 있는 것으로 간주되고 예외는 단계(688)에 의해 얻어진다.
다른점에서, 플라즈마 오프 타이머(680)가 챔버 공전 상태에 있고 부유 키트 부분이 임의의 몇 시간동안 냉각되는 것이 이해될 것이다. 이것은 도 4B의 공전 시간 기간(T2)에 대응한다. 그러므로 검사 단계(626)에서 예라는 대답은 도 4B의 포인트(433)에 대응한다.
알고리즘(600)은 온도 증가 동작(사전 열 동작)이 플라즈마 챔버(105) 내의 워밍업 플라즈마를 여기시키고 빠른 상승 전력 레벨로 소오스 발생기의 전력 레벨을 첫째로 세팅함으로써 초기화되는 경우 단계(627)로 응답하여 진행한다. 일실시예에서, 빠른 상승 전력 레벨은 키트 부분 온도의 빠른 상승(예를 들어, 2800 와트)을 위하여 사용된 최대 레벨이다. 이 동작은 스위치오버가 포인트(433)로부터 포인트(423)로 이루어지고 온도 증가 곡선(420)이 상승을 시작하는 도 4B의 부분에 대응한다.
다음 목표 온도 범위는 온도 증가 모드에서 소비될 시간 간격(T3)(도 4B)을 한정한다. 일실시예에서, 각 부유 키트 부분에 대한 다음 목표 온도는 2120 와트의 LTET 부분과 같은 디폴트값이다. 다른 말로, 2120 와트는 목표 상태의 LTEP이다. 상기된 바와 같이, 온도 변화 측면보다는 LTEP 도 4B의 오른쪽 수직 축 412) 변화 측면에서 상승 곡선(420)을 한정할 수 있다.
목표 상태가 도달될때(도 4B의 포인트), 알고리즘(600)은 단계(628)('운행 C.P.')로 스위치 오버한다. 단계(628)에서 설정한 연속 플라즈마 전력 레벨은 628로 진입되는 단계에서 한정된 목표 상태의 LTEP와 같다. 그래서, 단계(628)('운행 C.P.')가 단계(627)로부터 진입되는 경우, 워밍업 플라즈마 전력 레벨이 디폴트 목표 상태(상기된 일실시예에 대하여 2120 와트)의 LTEP로 설정된다. 대쉬 라인(677)은 온도 유지 워밍업 플라즈마의 전력 레벨을 결정하기 위하여 단계(628)에서 진행단계(627)로 다시 참조하는 것을 가리킨다.
다음 단계(629)에서, 플라즈마 온 감시 타이머(660)는 리셋되고(예를 들어, CP 운행을 위한 20분을 허용하기 위하여) 제어는 630-633 루프로 통과된다.
챔버가 '준비'(연속적인 플라즈마 운행 모드이고 목표 온도 또는 목표 LTEP를 유지한다)중에 있고, 동시에 다음 웨이퍼가 준비된 플라즈마 챔버(105)로 로딩될 준비를 하는 것을 AND 조건 검사기(605)가 가리킬 때, 알고리즘(600)은 단계(606)로 진행한다.
시스템(100)의 클러스터 바탕 버전에서, 다수의 플라즈마 챔버(105a-105c)중 어느 하나가 '준비'될 다음 하나일 수 있다는 것은 주의된다. 그것은 주어진 플라즈마 챔버의 '챔버 준비' 지시기(630)가 준비 신호를 출력하지 않을 때 까지 인데, 준비 신호는 다음 웨이퍼의 챔버가 도달할 주어진 플라즈마 챔버의 관점으로부터 예측할 수 있는 준비 신호이다. 유사하게, 각각의 관점으로부터 다음 웨이퍼는 로터(103)에 제공되고, 주어진 플라즈마 챔버의 '챔버 준비' 지시기(630)가 준비 신호를 출력하지 않을 때까지인데, 준비 신호는 다수의 플라즈마 챔버(105a-105c)가 인로터 웨이퍼(112)의 실제 보낼 곳(114)을 예측하기 시작할 수 있는 준비 신호이다.
단계(606)에서, 현재 준비된 웨이퍼의 플라즈마 처리 리사이프(400)의 실행 전에 이루어질 목표 온도(예를 들어, 리사이프 평균 전력 레벨 410의 LTET) 또는 목표 전력 레벨(예를 들어, 410)은 결정된다. 일실시예에서, 단계(606)는 다음에 실행될 리사이프를 위한 리사이프 평균 전력 레벨(410)을 계산하고 계산된 값 또는다음 목표 상태로서 그것의 LTET를 사용한다.
다음에 실행될 플라즈마 처리 리사이프(400)의 시작에서 이루어질 목표 상태는 앞의 참조 단계(624)에서 이루어진 것과 필수적으로 동일하지 않다는 것은 주의되고, 여기에서 마지막 실행된 리사이프에 대한 목표는 다음 실행될 리사이프에 대한 목표이다라는 것은 가정된다. 다음 목표 상태도 단계(627)에서 한정된 디폴트 상태와 필수적으로 동일하지는 않다. 그것은 단계(601)로 진입하기 전에 한정된 몇몇의 다른 목표 상태와 필수적으로 동일하지는 않고 단계(623)(C.P. 이미 운행하는가?)의 '예' 경로에 의해 계속되지는 않는다.
단계(610)에서, 연속 플라즈마가 운행중인지(플라즈마 온 타이머 660이 타임아웃되지 않거나 아직 '끝나지' 않은) 및 부유 키트 부분(LTEP 또는 온도에 의해)의 현재 조건이 다음에 실행될 웨이퍼 리사이프에 대한 목표 상태의 대략 10%내, 및 보다 바람직하게 대략 3%내, 및 보다 가장 바람직하게 대략 1%내인 것에 대해 결정이 이루어진다.
만약 단계(610)에서 대답이 예이면, 알고리즘은 로터(103)내의 웨이퍼(112)가 현 챔버(105)로 전달(114)하기 위하여 할당되는 단계(611)로 진행한다(시스템 100의 클러스터 바탕 버전에서, 다수의 플라즈마 챔버 105a-105c 중 하나가 인로터 웨이퍼 112를 수용하기 위하여 '준비'중이고 할당되고 또는 인도되는 다음 챔버일 수 있다).
단계(612)에서, 만약 다음 웨이퍼 리사이프(400)에서 처리 보조부분(401)에 있다면, 챔버(105)의 운행 플라즈마는 리사이프의 처리 보조 부분(401)을 실행하기위하여 리사이프에 따라 변형된다.
그후 플라즈마가 턴오프된다. 플라즈마가 현재 실행중인 리사이프의 처리 보조 부분(401) 끝에서 턴오프될 때, 또는 선택적으로 플라즈마가 사전 리사이프 온도 유지 단계의 끝에서 턴오프될 때(만약 현재 실행될 리사이프에서 처리 보조 부분 401이 없다면), 연속적인 플라즈마(CP) 상태는 '끝난'것으로 간주된다. 플라즈마 오프 감시 타이머(680)는 상기 시간에서 시작되고 플라즈마는 플라즈마 오프 시간의 궤도를 유지하기 위하여 차단된다.
만약 '정지' 버튼이 단계(612 및 613) 사이에서 눌려지고, 사전 처리 보조 부분(401)이 없다면, 리사이프(400)는 아직 '실행' 단계에 있지 않는다는 것은 주의된다. 만약 '자동/운행' 버튼이 그후 활성화되면, 알고리즘 600)은 단계(622)의 '예' 경로를 통하여 루트가 정해질 것이다. 다시 참조 단계(624)에 의해, 워밍업 플라즈마의 전력 레벨은 마지막 한정 목표 상태의 LTEP와 동일한 단계(625)에서 설정되고, 상기 상태는 단계(612)의 끝에 남은 것과 동일하다.
다음 단계(612, 613)에서, 할당되고 사전에 방위가 맞춰진 웨이퍼(112)는 비어 있고, 선택적으로 사전 처리된 플라즈마 챔버(105)로 전달(114)된다.
단계(614)에서, 인 챔버 웨이퍼(115)에 대한 현재 플라즈마 처리 리사이프(400)의 메인 인 챔버 부분(403-404-405)은 실행된다. 플라즈마 오프 타이머(680)는 정지되고 플라즈마 온 타이머(660)는 리사이프의 메인 인 챔버 부분(403-404-405) 실행 동안 부유 키트 부분에 적용된 플라즈마 에너지의 궤도를 유지하기 위한 시간에 선택적으로 다시 시작된다. 만약 메인 인 챔버 부분(403-404-405)의 기간이 어떤 실질적인 차이를 이루지 않기 위하여 이루어진 부유 키트 부분의 가열(420) 또는 냉각(430) 곡선에 비해 짧으면, 플라즈마 온 타이머(660)를 다시 시작하는 단계는 건너뛴다.
단계(616)에서 플라즈마는 턴오프되고 플라즈마 오프 타이머(680)는 플라즈마 오프 시간의 궤도를 유지하기 위하여 다시 시작된다. 만약 모든 것이 좋으면, 다음 실행될 웨이퍼 언로드 처리는 리사이프(400)의 할당된 시간 간격(456)(도 4A)보다 작게 얻어지지는 않는다.
일단 플라즈마 처리 웨이퍼가 단계(616)에서 플라즈마 챔버(105)로부터 연속적으로 언로드(116)되면, 신호 변경 신호(617)는 로터(103)가 언로드 된 웨이퍼를 오리엔터(113)에 다시 전달하도록 로터 제어 컴퓨터(110)에 전달된다. 준비되었을 때, 오리엔터(113)는 카세트(101)에 되돌리기 위한(117) 플라즈마 처리 웨이퍼를 다시 방위를 맞춘다. 다음에, 아직 플라즈마 처리 되지 않은 웨이퍼는 그후 오리엔터(113)에 로드되고 다음 준비 플라즈마 챔버(105)에 삽입하기 위하여 준비된다.
웨이퍼가 단계(615)에서 언로드된 후, 어쨌든 현재 리사이프의 후처리 보조 부분(407)을 단계(619)에서 실행하기 위하여 단계(618)에서 준비가 이루어진다. 플라즈마 오프 감시 타이머(680)는 만약 플라즈마가 소정량의 시간이상동안 턴오프되면 단계(618)에서 검사된다. 일실시예에서, 한정된 양의 시간은 언로드하기 위한 리사이프 한정 시간(456)보다 약간 길다(예를 들어, 10% 이상).
검사 단계(618)에서 아니오라는 대답은 웨이퍼 언로드가 리사이프 할당 시간 간격(456)(도 4A)내에서 대략적으로 시작할 수 있다는 것을 가리킨다. 그런 경우에, 알고리즘(600)은 단계(619)로 진행하고 플라즈마는 챔버(105)내에서 다시 여기된다. 만약 현재 리사이프가 후처리 보조 부분(407)을 포함하면, 여기된 플라즈마(155)는 리사이프 후처리 보조 부분(407)에 따라 구성된다. 그렇지 않으면, 알고리즘(600)은 단계(628)로 건너뛰고 여기에서 여기된 플라즈마는 워밍업 플라즈마로 변형된다(예를 들어, 아르곤 또는 질소 같은 비교적 비활성 성분으로 우선적으로 구성된).
단계(628)('운행 C.P.')는 단계(619)로부터 진입되고, 목표 상태가 연속적으로 운행하는 워밍업 플라즈마에 의해 유지되어야 하는가를 결정하기 위하여 막 실행된 리사이프에 참조(679)된다. 알고리즘(600)은 상기된 바와 같은 단계(629)를 통하여 지속한다.
만약 대답이 단계(618)에서 예이면, 그것은 웨이퍼 언로드가 기대한 것보다 큰 시간을 가진다는 것을 가리킨다. 부유 키트 부분은 각 목표 온도 범위(예를 들어, 각각은 현재 실행중인 리사이프의 평균 전력 레벨(410)에 대한 키트 부분의 LTET 이하의 온도에 있다) 이하의 온도로 냉각된다.
제어는 단계(620)에 전달되고 여기에서 챔버 온도 증가 동작(사전 가열 동작)은 시작된다. 온도 증가 워밍업 플라즈마는 여기되고 이런 동작(620)을 위한 시간 간격(T3)은 현재 실행중이거나 막 끝난 리사이프의 목표 조건으로 다시 챔버의 부유 키트 부분을 되돌리기 위하여 역 참조 대쉬 라인(678)에 의해 지시된 바와 같이 설정된다.
단계(620)로부터, 알고리즘은 단계(621)로 진행하고('운행 C.P.') 여기에서 온도 유지 연속 플라즈마는 선택적으로 이루어진다. 참조 대쉬 라인(676)에 의해 지시된 바와 같이, 단계(621)의 유지 목표는 단계(620)의 상승 목표와 같다. 만약 이전 리사이프의 후처리 보조 부분(407)이 완성되면, 단계(621)는 바이패스되고 제어는 단계(622 및 625)로 즉각적으로 이동할 수 있다.
단계(621)로부터 제어는 단계(622)로 통과한다. 만약 완성된 후처리 보조 부분(407)이 있다면, 그것은 다음 단계(625)에서 행해질 수 있다. 만약 이전 리사이프가 이미 완성되면, 제어는 단계(623)로 통과하고 단계(621)의 사전에 이루어진 온도 유지 연속 플라즈마는 상기된 바와 같이 지속된다.
단계(610)를 참조하여, 만약 검사된 챔버 조건(LTEP 또는 키트 부분 온도)은 허용 범위 바깥에 있고, 제어는 단계(641) 넘어 통과된다. 단계(641)에서, 단계(611)에서처럼, 로터(103)에서의 웨이퍼(112)는 현재 챔버(105)로 전달(114)하기 위하여 할당된다.
다음 단계(642)에서, 챔버 온도 증가 동작(사전 가열 동작)이 시작된다. 온도 증가 워밍업 플라즈마는 여기되고 이런 동작(642)을 위한 시간 간격(T3)은 챔버 부유 키트 부분을 박스(610)에서 기술된 목표 조건 범위로 가져가기 위하여 역 참조 대쉬 라인(672)에 의해 지시된 바와 같이 설정된다. 그후 제어는 이미 기술된 단계(612)로 통과한다.
도 7을 참조하여, 본 발명에 관한 다른 방법(700)은 도시된다. 목표 온도 범위를 다음 실행될 리사이프의 평균 전력 레벨 주위의 중심으로 설정하기 보다는,목표 온도 범위(또는 평형 LTEP)는 그 리사이프의 404(도 4A 참조)같은 메인 보조 부분의 긴 기간 평형 온도보다 약간 높은 목표 상태(온도의 측면에서 한정될 때 LTETG, 또는 유효 평균 전력의 측면에서 LTEPG) 주변 중심에 설정된다. 리사이프의 메인 보조 부분의 긴 기간 평형 온도는 도 7에서 LTETR로서 한정되고 그것의 대응 긴 기간 평형 전력 레벨은 도 7에서 LTEPR로서 한정된다. 도 4A의 예에서, 제 4 보조 부분(404)의 LTEPR은 2800 와트이다.
도 4B에서처럼, 도 7은 주어진 키트 부분에 대한 키트 부분 온도의 연속 레벨을 표현하는 왼쪽 수직 축(711)을 가진다. 제 2 수직 축(712)은 제 1 수직축(711)의 각 키트 부분 온도에 관련된 LTEP(긴 기간 평형 전력 레벨)를 표현하기 위해 오른쪽 상에 제공된다. 도 7의 수평축(713)은 시간을 나타낸다.
도 7의 실시예에서, 간단한 플라즈마 처리 리사이프는 웨이퍼의 실제적인 플라즈마 처리의 플라즈마 에칭 또는 다른 형태가 발생하는 메인 보조 부분(404)만을 가지는 것으로 가정된다. 이 예에서 401 및 407같은 전처리 또는 후처리 보조 부분은 없다. 그러나, 방법(700)이 보다 복잡한 리사이프에 어떻게 적용될 수 있는가가 명백하게 된다.
도 7에서, 플롯(750)은 고려 대상인 주어진 부유 키트 부분에 대한 온도 대 시간을 표현을 표현한다. 플롯(750)은 756, 752', 754' 및 754" 를 통하여 보조 부분(751)을 포함한다. 각각의 다수의 부유 키트 부분이 적당한 때 고려될 수 있고, 각각의 그런 키트 부분이 그것의 단일 온도 대 시간 플롯을 가지며, 일반적으로 인가된 워밍업 플라즈마에 다른 부유 키트 부분의 다른 응답을 고려하기 위하여 절충안이 이루어질 수 있다.
초기 시간 포인트(t0)에서, 키트 부분은 주위 상태(760)에 있다. 온도 증가 워밍업 플라즈마는 여기되고 포인트(760)에서의 초기 값으로부터 플롯 포인트(761)에 의해 지시된 소정 목표 값으로 키트 부분의 온도를 상승시키기 위하여 플롯 보조 부분(751)에 의해 지시된 바와 같이 충분한 간격(G)동안 유지된다. 상기된 온도 증가 워밍업 플라즈마에서 처럼, 플롯 보조 부분(751)의 플라즈마는 바람직하게 아르곤 또는 질소같은 비교적 비활성 가스로 바람직하게 구성되지만 최소량의 산소 같은 표면 세척 성분을 포함한다. (플롯 보조 부분 751은 그럼에도 불구하고 여기에서 방법 700의 목표 이룩 단계(G) 동안 온도 대 시간 프로파일로서 불린다).
플롯 포인트(761)에 의해 지시된 목표 값은 LTETG같은 온도 또는 LTEPG같은 전력의 측면에서 한정될 수 있다. 이 목표 값(LTETG및/또는 LTEPG)은 추후에 실행된 웨이퍼 로딩 단계(플롯 보조 부분 753)에 의해 추후에 유발된 온도 하강이 키트 부분 온도를 레벨(LTETR)로 가져오도록 선택된다. 상기 레벨은 플라즈마 처리 리사이프의 메인 보조 부분(404)의 긴 기간 평형 온도이다.
일단 목표 상태가 고려 대상인 키트 부분에 대한 플롯 포인트(761)에서 이루어지면, 웨이퍼(112)를 플라즈마 챔버(105)에 로딩하기 전에 로터(103)내의 위치로 다음 웨이퍼를 가져오기 위하여 기다리는 동안(W 단계) 필요하다. 만약 이것이 상기 경우이면, 이미 여기된 워밍업 플라즈마의 전력 레벨은 목표 레벨(LTETG)을 막연히 유지하는 온도 유지 단계로 덜어진다. 플롯 보조 부분(752)에 의해 도시된 바와 같이, 키트 부분 온도는 기다리는 단계(W)동안 실질적으로 일정하게 남는다. 만약 기다림이 요구되지 않으면, 플롯 보조 부분(752)은 생략될 수 있다.
플롯 포인트(762)의 시간에서, 웨이퍼는 플라즈마 챔버에 로딩할 준비가 되어 있다. 워밍업 플라즈마는 턴오프되고 웨이퍼 로딩 단계(L)는 시작한다.
웨이퍼 로딩 단계(L) 동안, 키트 부분의 온도는 플롯 보조 부분(753)에 의해 지시된 바와 같이 떨어진다. 만약 웨이퍼 로딩 단계(L)의 시간 간격이 동일하면, 이런 단계(L) 동안 키트 부분 온도의 궤도를 뛰어넘을 수 있다. 만약 냉각 비율 또는 로드 시간이 이런 단계(L) 동안 웨이퍼 대 웨이퍼를 바탕으로 진동하면, 개루프 방법 또는 더욱 바람직하게 폐루프 방법에 의해 키트 부분 온도를 추적하는 것이 바람직하다.
플롯 포인트(763)에서, 웨이퍼는 로딩되고 플라즈마는 리사이프 한정 전력 레벨(LTERR)에서 리사이프의 메인 보조 부분(404) 실행을 시작할 준비가 되었다.
만약 포인트(763)의 시간에서, 부유 키트 부분의 온도가 이런 LTEPR의 LTET 이상(상기된 +/-5%, 또는 +/-2%, 또는 +/-0.5% 같은 허용 오차내의)이면, 적당한 시간 지연이 목표 온도 범위(이 LTEPR의 LTET와 실질적으로 같은 온도로 냉각)로 키트 부분을 냉각시키기 위하여 취해질 수 있다. 그리고 나서 플라즈마는 여기되고리사이프의 메인 보조 부분(404)은 리사이프 한정 전력 레벨(LTEPR)에서 포인트(763 및 764) 사이에서 실행된다.
만약 포인트(763)의 시간에서, 부유 키트 부분의 온도가 이런 LTEPR(상기된 +/-5%, 또는 +/-2%, 또는 +/-0.5%같은 허용 오차내의)의 LTET 보다 약간 낮게 떨어지면, 예를 들어 아르곤 또는 헬륨으로 구성된 필연적으로 비 활성 워밍업 플라즈마는 목표 온도 범위(이 LTEPR의 LTET와 실질적으로 같은 온도로)로 키트 부분 온도를 가져가기 위하여 LTEPR에서 시작되고 유지된다. 그리고 나서 이미 여기된 플라즈마는 그후 리사이프 한정 전력 레벨(LTEPR)에서 리사이프의 메인 보조 부분(404)을 즉각적으로 실행하기 위하여 재구성된다.
전력 레벨(LTEPR)에서 키트 부분이 온기가 너무 높아 키트 부분을 LTETR레벨로 낮추도록 하는 경우를 위하여 필수적으로 비활성 워밍업 플라즈마가 사용되는 것을 주의한다.
도 7에 주의된 키 엘리먼트는 리사이프 실행 단계(R) 동안 포인트(763 및 764) 사이의 키트 부분 온도가 평평한 플롯 보조 부분(754)에 의해 지시된 바와 같이 실질적으로 일정하다는 것이다. (플롯 보조 부분 754의 온도는 각 부유 키트 부분에 대한 탄화질 응축물 온도 이상이다).
예를 들어 도 5A의 웨이퍼(wfr#5) 상황과 달리도 7에서 리사이프의 메인 보조 부분(404) 실행동안 부유 키트 부분의 온도가 온도 범위(예를 들어, 도 5A에서556으로서 지시된 두꺼운 플롯 부분에 대해 대략 305℃ 내지 330℃)를 가로질러 이동하는 경우, 리사이프의 메인 보조 부분(404)은 리사이프 한정 전력 레벨(LTEPR)과 연관된 일정한 평형 온도(LTETR)에 있는 키트 부분을 가지는 754에 의해 지시된 바와 같이 실행한다. 이것은 하나의 웨이퍼 및 다음의 웨이퍼의 플라즈마 처리 사이에 보다 나은 일관성을 허용한다. 그래서 연속적인 웨이퍼는 플롯 보조 부분(754, 754' 및 754" )에 의해 지시된 바와 같은 동일하고 일정한 키트 부분 온도로 처리될 수 있다.
플롯 포인트(764)에서, 리사이프 메인 보조 부분(404)이 실행을 마치고, 플라즈마는 턴오프되고 웨이퍼는 언로딩을 시작한다. 플라즈마 오프 타이머(680) 또는 그와 같은 것은 키트 부분 온도를 추적하기 위하여 시작된다. 웨이퍼 언로드 단계(U) 동안, 키트 부분 온도는 플롯 보조 부분(755)에 의해 지시된 바와 같이 떨어진다.
플롯 포인트(765)에서, 웨이퍼 언로드는 완성되고 챔버는 목표 이룩 단계(G')의 반복동안 제공되고, 상기 시간은 포인트(765)로부터 포인트(771)로 키트 부분 상태를 취한다. 플롯 보조 부분(756)은 보조 부분(751)에 대응한다. 플롯 보조 부분(752')은 보조 부분(752)에 대응한다. 플롯 보조 부분(754' 및 754" )은 보조 부분(754)에 대응한다. 상기 방법은 다음 웨이퍼 후 하나의 웨이퍼가 존재하는 필수적으로 동일한 키트 부분 온도로 웨이퍼 플라즈마 처리를 완성하기에 필요한 만큼 반복된다.
상기 논의는 본 발명에서 도시된 바와 같지만, 범위 또는 사상을 제한하지 않는다. 다수의 변형 및 변화가 상기 논의를 연구한 후 당업자에게 명백하게 될 것이다.
예로써, 도 7의 평평한 부분(754, 754', 754" )은 LTETR에 관해 리사이프 시작 포인트(763)의 레벨을 대략적으로 변경함으로써 약간 양 또는 음의 기울기를 가지도록 변형될 수 있다. 상기된 바와 같이, 필수적으로 비 활성 워밍업 플라즈마는 플롯 보조 부분(753 및 754) 사이의 특정 시간동안 LTERR전력 레벨에서 온도 레벨(LTETR)상으로 보다 정확하게 나아가기 위하여 여기되고 유지된다. 워밍업 플라즈마에 대해 일정한 전력 레벨을 유지하기 보다, 대응하는, 유효 평균 전력 레벨 및 대응하는 단 결과를 실현하는 동안의 시간 워밍업 플라즈마의 전력 레벨을 변화시키는 것은 바람직하다. 다수의 다른 변형은 상기 논의로 인해 주의될 것이다.
일반적으로 부유 키트 부분의 정상 상태 온도가 챔버 내부 워밍업 플라즈마를 사용함으로써 정상 상태 조건으로 플라즈마 챔버를 사전에 가열하여 주어진, 반복될 플라즈마 처리 리사이프(예를 들어, 에칭 리사이프)로 웨이퍼 또는 다른 제품을 처리하기 전에 보다 빨리 이룩될 수 있다는 것이 도시된다. 워밍업 플라즈마가 여기할 수 있거나, 또는 가스의 혼합물로 구성될 수 있는 동안, 아르곤(또는 다른 주기 Ⅷ 비활성 가스), 질소, 및 산소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 가스같은 쉽게 여기할 수 있는 가스인 비교적 비활성 성분은 바람직하다.
비록 정상 상태 온도가 사전 리사이프 워밍업 플라즈마에 의해 이루어지지는않을지라도, 플라즈마 챔버에서 워밍업 플라즈마의 여기 및 유지는 그럼에도 불구하고 플라즈마가 실행 리사이프에 따라 반환되지 않을 때 공전 시간 기간동안 키트 부분이 하강하는 각각의 공전 온도보다 큰 각각의 목표 온도에서 키트 부분 온도를 유지하기 위하여 하나 이상의 세척 방사 키트 부분을 가열하도록 바람직하게 수행될 수 있다. 예를 들어, 만약 목표 온도가 각 키트 부분의 탄화질 응축물 포인트 이상이면, 키트 부분 표면은 바람직하지 않은 탄화질 응축물을 세척한다.
일반적인 개념 및 특정 실시예의 상기 논의에서 주어진 바와 같이, 보호 연구의 범위는 여기에 첨부된 청구범위에 의해 한정된다.
도 1은 본 발명에 따라 사용될 수 있는 고밀도 플라즈마(HDP) 처리 시스템의 단면 개략도.
도 2는 정상 상태 연속 제조 조건에 도달하기 위한 종래 방법을 도시한 온도 대 시간 도.
도 3은 본 발명에 관한 제 1 키트(kit) 부분 온도 유지 알고리즘에 대한 흐름도.
도 4A는 리사이프(recipe)에 대하여 얼마만큼의 평균 소오스 전력이 결정되는가를 설명하기 위한 샘플 처리 리사이프를 도시한 도.
도 4B는 키트 부분의 가열 및 냉각 히스토리에 인한 각 키트 부분의 전류 네트 에너지 레벨(및/또는 대응 전류 온도)의 개루프 궤도에 대하여 사용될 수 있는 샘플 키트 부분의 가열 및 냉각 특성 곡선을 도시한 도.
도 5A 및 도 5B는 정상 상태 조건으로 상승 및 유지가 본 발명에 관한 다중 키트 부분에 대하여 어떻게 이루어지는지를 도시하는 온도 대 시간 도면을 결합한도.
도 6은 본 발명에 관한 제 2 가열 흐름도.
도 7은 일정한 인 리사이프(in-recipe) 온도 방법이 본 발명에 관한 흐름 키트 부분에 대하여 어떻게 수행될 수 있는가를 도시하는 온도 대 시간 도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 고밀도 플라즈마 처리 시스템
102 : 실리콘 웨이퍼 103 : 로터
105 : HDP 챔버 120 : 챔버 제어 컴퓨터
130 : 통신 제어 컴퓨터 151-153 : 부유 키트 부분
155 : 고밀도 플라즈마 161 : 가스 배출 수단
162 : 가스 선택 및 입력 수단 165 : RF 에너지 소오스

Claims (41)

  1. 플라즈마 챔버가 대응 처리 실행 리사이프(400)에 따라 각각 연속적으로 제품(102)을 플라즈마 처리하기 위하여 사용되는 경우, 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부유 부분(151-153)을 가지는 플라즈마 챔버(105)에서 실행된 온도 제어 방법에 있어서,
    상기 리사이프의 반복 실행 중에 진행하거나 발생하는 공전 시간 기간에서, 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부유 부분의 온도를 부유 부분 온도가 공전 시간 동안 감소하는 각 공전 온도보다 큰 각 목표 온도로 인도하기 위하여 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부유 부분을 가열하기 위한 상기 플라즈마 챔버내의 워밍업 플라즈마(155)를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 위밍업 플라즈마는 플라즈마 상호 작용 부유 부분으로부터 벌크 재료를 소비하지 않는 대부분 하나 이상의 비교적 비활성 가스로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 워밍업 플라즈마는 대부분 아르곤으로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 비교적 비활성 가스는 질소로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 워밍업 플라즈마는 최소량의 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 반복 플라즈마 처리는 연속 반복 플라즈마 처리가 플라즈마 챔버내의 정상 상태 평형 조건을 생성하도록 연속 반복 방식으로 차례로 수행되고,
    상기 정상 상태 평형 조건은 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부유 부분(151-153)에 대한 정상 상태 온도 대 시간 프로파일(220-240)를 포함하고,
    상기 워밍업 플라즈마는 적어도 한 부분 중 각 정상 상태 온도에 실질적으로 밀접한 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분 중 적어도 하나를 유지 및 유도하기 위하여 유지되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 키트 부분의 현재 온도는 키트 부분 온도의 측정이 즉각적으로 이루어지지 않는 개루프 기술(도 4B)에 의해 결정되고,
    상기 워밍업 플라즈마는 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분 중 적어도 하나의 결정된 현재 온도를 실질적으로 각각의 정상 상태 온도에 밀접하게 유지하고 유도하기 위하여 응답하여 유지되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 키트 부분의 현재 온도는 키트 부분 온도의 실시간 측정이 이루어지는 폐루프 기술에 의해 결정되고,
    상기 워밍업 플라즈마는 그것의 각 정상 상태 온도에 실질적으로 밀접한 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분 중 적어도 하나의 결정된 현재 온도를 유지 및 유도하기 위하여 대응하여 유지되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버(105)는 산화물의 반응성 이온 에칭을 위하여 사용된 고밀도 플라즈마 챔버인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 고밀도 플라즈마 챔버에서 실행된 반응성 이온 에칭 처리는 플라즈마내의 탄화불소를 사용하고 상기 하나 이상의 키트 부분은 플라즈마로 부터 불소 기를 부분적으로 제거하는 세척제 입자를 방사하고, 상기 키트 부분은 그것의 세척제 입자 방사의 각 비율이 온도에 따르는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버(105)는 상기 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 키트 부분의 표면상에 응축할 수 있는 응축 가능한 성분을 포함하는 플라즈마를 생성하기 위하여 사용되고,
    상기 워밍업 플라즈마는 각각의 응축 상태 온도 이상의 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 키트 부분 중 적어도 하나를 유지 또는 유도하기 위하여 유지되고, 상기 응축 상태 온도는 상기 응축 가능한 성분이 적어도 하나의 플라즈마 상호 작용 키트 부분의 표면상에 축적하는 온도 이하인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 플라즈마 상호 작용 키트 부분의 응축 상태 온도는 180℃와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  13. 고밀도 플라즈마 반응 챔버(105)내의 하나 이상의 부유 키트 부분(151-153)을 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 중단없는 정상 상태 반복과 연관된 각각의 정상 상태 조건으로 또는 상기 조건 근처로 유도하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 상기 정상 상태 조건하의 대응 키트 부분 중 적어도 하나의 정상 상태온도를 결정하는 단계와,
    (b) 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 실행 전에, 정상 상태 또는 거의 정상 상태 조건이 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행 전에 적어도 하나의 키트 부분에 대하여 이루어지도록 대응 정상 상태 온도와 같거나 적어도 실질적으로 근처인 온도로 적어도 하나의 키트 부분(151-153)을 가열하기 위하여 챔버내의 고밀도 워밍업 플라즈마(155)를 턴온하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 턴온 워밍업 플라즈마는 키트 부분으로부터 벌크 재료의 실질적인 양을 소비하지 않는 대부분 하나 이상의 비교적 비활성 가스로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 턴온 워밍업 플라즈마는 대부분 아르곤으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 하나 이상의 비교적 비활성 가스는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 턴온 워밍업 플라즈마는 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 플라즈마 챔버(105) 내의 하나 이상의 부유 키트 부분(151-153)을 소정 플라즈마 처리 리사이프(400) 실행 전에 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 중단없는 정상 상태 반복과 연관된 온도인 각 부유 키트 부분의 각 목표 온도로 또는 목표 온도 근처로 유도하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 대응 키트 부분에 대하여 상기 리사이프의 실행 전에 대응 키트 부분에 의해 이루어진 사전 리사이프 목표 온도(442)를 직접적으로 또는 간접적으로 한정하는 단계와,
    (b) 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 실행 전에 대응 키트 부분의 현재 온도 지시 조건(441)을 결정하는 단계와,
    (c) 만약 결정된 현재 온도 지시 조건이 대응하는 적어도 하나의 키트 부분의 사전 리사이프 목표 온도보다 실질적으로 작은 현재 온도를 가리키면, 적어도 하나의 키트 부분(151-153)을 가열하기 위하여 상기 한정된 플라즈마 처리 리사이프의 실행 전에 상기 챔버내의 워밍업 플라즈마(155)를 턴온하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    (d) 만약 결정된 현재 온도 지시 조건이 적어도 하나의 대응 키트 부분(151-153)의 결정된 목표 온도보다 실질적으로 큰 현재 온도를 지시하면, 적어도 하나의 키트 부분이 냉각하도록 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행 전에 시간 길이동안 상기 챔버내의 플라즈마(155) 턴온 또는 유지를 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    적어도 하나의 키트 부분을 가열하거나 적어도 하나의 키트 부분을 냉각하는 각각의 단계는 적어도 하나의 키트 부분의 현재 온도가 목표 온도의 대략 10% 내에 있도록 상기 현재 온도 지시 조건에 의해 결정될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    적어도 하나의 키트 부분을 가열하거나 적어도 하나의 키트 부분을 냉각하는 각각의 단계는 적어도 하나의 키트 부분의 현재 온도 지시 조건이 대응 목표 온도 지시 조건의 대략 1% 내에 있도록 결정될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)를 반복적으로 실행하고, 상기 리사이프는 적어도 하나의 화학 반응 보조 부분(404)을 가지며, 시스템은 적어도 하나의 화학반응 보조 부분동안 온도 의존 비율에서 화학 반응 입자를 플라즈마 챔버 내에 형성된 반응 플라즈마에 방사하는 하나 이상의 온도 감지 입자 방사 부분(151-153)을 포함하는 플라즈마 챔버를 가지는 플라즈마 처리 시스템에 있어서,
    (a) 상기 소정 플라즈마 리사이프의 실행 전 또는 실행 중 플라즈마 챔버(105)내의 워밍업 플라즈마를 형성하고 유지하기 위한 워밍업 플라즈마 형성 수단(162, 165)을 포함하는데, 상기 워밍업 플라즈마는 만약 워밍업 플라즈마가 형성되지 않으면 하나 이상의 입자 방사부(151-153)가 따뜻하지 않은 것보다 하나 이상의 상기 부분을 더 따뜻하게 유지하기 위하여 형성되고,
    (b) 워밍업 플라즈마가 턴온될 때 결정하기 위한 제어 수단(120)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 워밍업 플라즈마 형성 수단(162, 165)은 입자 방사부(151-153)로 부터 소비하지 않는 대부분 하나 이상의 비교적 비활성 가스로 워밍업 플라즈마가 구성되지 않고, 재료의 실질적인 양은 화학 반응 입자를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 워밍업 플라즈마 형성 수단(162, 165)은 워밍업 플라즈마가 대부분 아르곤으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  25. 제 23항에 있어서, 상기 워밍업 플라즈마 형성 수단(162, 165)은,
    (a.1) 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn) 및 질소(N)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 비교적 비활성 가스를 포함하는 소정 세트의 하나 이상의 비교적 비활성 가스를 플라즈마 챔버에 선택적으로 공급하기 위한 가스 선택 및 입력 수단(162)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 워밍업 플라즈마 형성 수단(162, 165)은,
    (a.2) 선택 가능한 소오스 레벨을 플라즈마 챔버에 공급하기 위한 제어 가능한 RF 에너지 소오스(165)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 제어 수단은,
    (b.1) 가스 선택과 입력 수단 및 제어 가능한 RF 에너지 소오스(165)의 각 동작을 제어하기 위하여, 가스 선택과 입력 수단(162) 및 제어 가능한 RF 에너지 소오스(165)에 동작 가능하게 결합된 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  28. 제 22항에 있어서,
    (c) 제품을 플라즈마 챔버의 안쪽 및 바깥쪽에 자동적으로 전달하기 위한 로터 수단(103, 110)을 더 포함하고,
    상기 제어 수단은 상기 로터 수단에 동작 가능하게 결합되고 상기 로터 수단이 제품을 플라즈마 챔버에 로딩될 준비가 되어 있는지를 결정하기 위한 로터 준비 결정 수단(605)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  29. 소정 플라즈마 처리 리사이프에 따라서 연속적인 제품의 플라즈마 처리를 수행하는 동안 플라즈마 챔버(105)의 하나 이상의 부유 키트 부분 151-153)에 대해 실질적으로 동일한 키트 부분 온도를 얻고, 상기 리사이프는 적어도 하나의 일정한 전력 보조 부분을 가지는 방법에 있어서,
    (a) 상기 부유 키트 부분이 실질적으로 동일한 키트 부분 온도로 유지되는 동안 리사이프의 일정한 전력 보조 부분(404)을 식별하는 단계와,
    (b) 리사이프의 식별된 보조 부분(404)동안 유지될 대응하는 실질적으로 동일한 키트 부분 온도보다 큰, 리사이프의 각 실행 중 제품 로딩 단계 (L) 동안 대응하는 실질적으로 동일한 키트 부분 온도로 각 키트 부분의 온도를 감소시키는 대응하는 목표 온도(762)로 하나 이상의 부유 키트 부분(151-153)을 각각 가열하기 위한 워밍업 플라즈마를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 고밀도 플라즈마 반응성 이온 에칭 챔버(105)에서 하나 이상의 키트 부분(151-153) 온도를 제어하기 위한 기계적 실행 방법에 있어서,
    (a) 하나 이상의 키트 부분 중 적어도 하나에 대한 목표 온도를 제한하는 단계(305)와,
    (b) 적어도 하나의 키트 부분에 대한 현재 온도를 결정하는 단계(315)와,
    (c) 만약 에칭 챔버(105)가 반응성 이온 에칭 처리를 실행하지 않고 적어도 하나의 키트 부분의 결정된 현재 온도가 적어도 하나의 키트 부분에 대한 한정된 목표 온도보다 작다면, 적어도 하나의 키트 부분을 가열하기 위한 에칭 챔버내의 비교적 비활성 워밍업 플라즈마를 형성(327)하여 목표 온도에 밀접하게 상기 적어도 하나의 키트 부분의 온도를 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 방법.
  31. 제 30항에 있어서, 목표 온도를 한정하는 상기 단계(a)는,
    (a.1) 소정 리사이프에 따른 연속적인(101) 다수의 제품의 플라즈마 에칭과 관련된 정상 상태 온도 레벨(220-240)을 결정하는 단계와,
    (a.2) 대응 정상 상태 온도 레벨에 있고 실질적으로 밀접한 하나 이상의 키트 부분 온도를 가지는 초기에 연속적인(wfr#1-4) 다수의 제품을 에칭하기 위하여 정상 상태 온도 레벨과 같거나 실질적으로 밀접한 상기 목표 온도를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 방법.
  32. 플라즈마 챔버(105)내의 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분(151-153)을 제품(115)상의 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 실행 전에 각각 목표 에너지상태로 또는 근처로 유도하고, 상기 각각의 플라즈마 상호 작용 부분의 각 목표 에너지 상태가 리사이프의 중단되지 않는 정상 상태 반복과 연관된 방법에 있어서,
    (a) 대응 플라즈마 상호 작용 부분에 대하여, 상기 리사이프의 실행전 부분에 의해 이루어진 사전 리사이프 목표 에너지 상태(442)를 한정하는 단계와,
    (b) 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프(400) 실행 전에 대응 플라즈마 상호 작용 부분의 현재 에너지 상태(441)를 결정하는 단계와,
    (c) 만약 결정된 전류 에너지 상태가 대응하는 적어도 하나의 플라즈마 상호 작용 부분의 한정된 사전 리사이프 목표 에너지 상태보다 실제적으로 작은 에너지 레벨을 가리키면, 적어도 하나의 플라즈마 상호 작용 부분(151-153)의 에너지 레벨을 상승시키기 위하여 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행 전에 상기 챔버내의 워밍업 플라즈마(155)를 응답하여 에너지화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    현재 에너지 상태를 결정하는 상기 단계(b)는 개루프 방식으로 수행 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 32항에 있어서,
    상기 현재 에너지 상태를 결정하는 상기 단계(b)는 폐루프 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)에 따라 다수의 제품(115)을 플라즈마 처리하고,
    상기 리사이프는 리사이프 한정 플라즈마가 대응 제품과 화학적으로 반응하는 적어도 하나의 화학 반응 보조 부분(404)을 가지며,
    시스템은 리사이프의 적어도 하나의 화학 반응 보조 부분 동안 리사이프 한정 플라즈마와 화학적으로 반응하는 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분(151-153)을 포함하는 플라즈마 처리 시스템(100)에 있어서,
    (a) 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행 전 또는 실행 중에, 만약 워밍업 플라즈마가 생성되지 않으면 하나 이상의 플라즈마 상호작용 부분이 따뜻한 것보다 따뜻한 상기 플라즈마 상호 작용 부분(151-153)을 유지하기 위하여 상기 부분과 상호 작용하는 워밍업 플라즈마를 생성하기 위한 워밍업 플라즈마 생성 수단(162, 165)과,
    (b) 워밍업 플라즈마가 생성될 때 결정하기 위한 워밍업 플라즈마 생성 수단에 동작 가능하게 결합된 제어 수단(120)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  36. 공급된 제품상에서, 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 실행 전에 플라즈마 처리 챔버를 사전에 검사하고, 에너지 상태가 공급된 제품(115)의 플라즈마 처리를 이루는 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분(151-153)을 플라즈마 처리챔버(105)가 포함하는 기계적 실행 제어 방법(600)에 있어서,
    (a) 적어도 하나의 플라즈마 상호 작용 부분의 에너지 상태를 추적하는 단계(660, 680)와,
    (b) 추적된 플라즈마 상호 작용 부분이 상기 플라즈마 처리 리사이프가 실행 중에 있도록 목표 에너지 상태(606)를 한정하는 단계와,
    (c) 공급된 제품의 플라즈마 처리가 목표 에너지 상태 및 현재 에너지 상태 사이의 결정된 차에 의해 실질적으로 변화되도록 상기 플라즈마 처리 리사이프의 실행 시작 전에 목표 에너지 상태와 실질적으로 추적된 플라즈마 상호 작용 부분의 현재 에너지 상태가 다른지 상기 추적으로부터 결정하는 단계(610)와,
    (d) 추적된 플라즈마 상호 작용 부분의 현재 에너지 상태가 목표 에너지 상태와 실제적으로 다른지를 결정하는 상기 단계에 의한 결과에 응답하여, 추적된 플라즈마 상호 작용 부분의 에너지 레벨을 상기 목표 에너지 상태로 실질적으로 유도하기 위하여 상기 리사이프의 실행(614) 시작 전에 상기 플라즈마 처리 챔버내의 워밍업 플라즈마(155)를 에너지화 및 유지(642)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법.
  37. 제 36항에 있어서,
    (e) 워밍업 플라즈마를 에너지화 및 유지하는 상기 단계(d) 후에 플라즈마 처리 챔버에 제품을 로딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법(600).
  38. 제 36항에 있어서,
    (e) 하나 이상의 프로그램 가능한 컴퓨터(110, 120, 130)내에서 단계(a) 내지 (d)를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법(600).
  39. 제 36항에 있어서,
    추적하는 상기 단계(a)는 개루프 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법(600).
  40. 제 36항에 있어서,
    상기 에너지화 및 유지 단계(d)는 목표 유지 전력 레벨(628)에서 워밍업 플라즈마를 유지하는 단계를 포함하고, 상기 목표 유지 전력 레벨은 목표 유지 전력 레벨은 막연하게 유지될 때 상기 목표 에너지 상태가 추적된 플라즈마 상호 작용 부분의 평형 에너지 상태인 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법(600).
  41. 제 36항에 있어서,
    (e) 소정 플라즈마 처리 리사이프의 메인 부분 실행 후에 플라즈마 처리 챔버로부터 플라즈마 처리 제품을 언로딩(616)하고 그후 다음 공급(604)될 제품에 대한 워밍업 플라즈마를 에너지화 및 유지하는 상기 단계(d)를 반복(628/679)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법.
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