KR101629253B1 - 광방출 스펙트럼의 정규화 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 챔버 내의 정규화된 광방출 스펙트럼을 정량적으로 측정하도록 플라즈마 방출의 인시츄 광학적 검사를 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 플래시 램프 및 일 세트의 석영창들을 포함한다. 또한, 상기 장치는 상기 세트의 석영창들에 광학적으로 결합된 복수의 시준 (視準) 된 광학 조립체들을 포함한다. 또한, 상기 장치는 적어도 조사 광섬유 번들, 집광 광섬유 번들, 및 기준 광섬유 번들을 포함하는 복수의 광섬유 번들들을 포함한다. 게다가, 상기 장치는 적어도 신호 채널과 기준 채널에 의해 구성되는 다중 채널 분광계를 포함한다. 상기 신호 채널은 적어도 상기 플래시 램프, 상기 세트의 석영창들, 상기 세트의 시준된 광학 조립체들, 상기 조사 광섬유 번들, 및 상기 집광 광섬유 번들에 광학적으로 결합되어 제 1 신호를 측정한다.
Description
플라즈마 처리의 진보는 반도체 산업에서의 성장을 촉진시키고 있다. 플라즈마 처리 동안, 진단 도구가 처리되는 디바이스의 높은 생산량을 보증하도록 사용될 수 있다. 광방출 분광 (Optical Emission Spectroscopy) (OES) 은 에천트 (etchant) 와 에칭된 생성물을 가스상 (gas-phase) 모니터링하여 프로세스 파라미터의 엄격한 제어를 유지하기 위한 진단 도구로서 종종 이용된다.
플라즈마의 광학적 검사 (optical interrogation) 에서, 플라즈마 방전과 연관된, 특징적 글로 (glow), 즉, 특정한 광방출 스펙트럼이 존재한다. 플라즈마 방전은, 제한되지 않고, 성분 종들, 압력, 에너지 밀도, 구동 전력 등을 포함하는 다수의 변수의 함수가 될 수 있는 분광 해상력을 가질 수 있다. 제한되지 않고 원자외선 (UV) 내지 원적외선 (IR) 을 포함하는 스펙트럼은 전형적으로 단일 채널 분광계를 사용하는 것을 볼 수 있다.
플라즈마의 광학적 검사는 플라즈마 에칭 챔버의 콜리메이터 (collimator) 내지 석영창 (quartz window) 을 통하여 광방출 스펙트럼을 수집함으로써 행해질 수 있다. 집광 (collector) 광섬유 번들을 통하여 전송된 분광 정보는 분광계의 신호 채널에 의해 측정될 수 있다. 광학적 검사로부터의 분광 정보에 의하면, 성분 종들에 대한 상당량의 정보가 프로세스 모니터링을 위한 안내를 제공하고 플라즈마 처리 동안 제어하도록 수집 및 분석될 수 있다. 그러나, OES를 사용하는 플라즈마의 광학적 검사는 주로 정량 분석에 제한되고 있다.
가변성은, 특히, OES가 제조 환경에서의 플라즈마의 광학적 검사에서 정량 분석을 위해 사용되는 것을 방해하는 주요 제한이 될 수 있다. 예를 들면, 가변성은 디바이스 제조 환경에서 시스템 대 시스템으로부터 관찰될 수 있다. 시스템 대 시스템 가변성은 각 플라즈마 처리 시스템 간에서 조건들의 차이를 명시할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템 대 시스템 가변성은 측정 시스템, 즉, 분광계 대 분광계 간에서 관찰될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 시스템 대 시스템 가변성은 각각 별개의 분광계를 갖는 각각 별개의 플라즈마 처리 시스템의 장치에서 차이를 식별할 수 있다. 당업자에 의해 인식될 수 있는 바와 같이, 제조 환경에서의 처리 중에서 플라즈마의 광학적 검사에서 시스템 대 시스템으로부터의 가변성은 OES가 플라즈마 모니터링 및/또는 제어를 위한 정량 도구로서 사용되는 것을 제한하는 높은 레벨의 불확실성을 제공할 수 있다.
OES가 제조 환경에서 정량 분석을 위해 사용되는 것을 제한할 수 있는 가변성의 다른 원인은 시스템 내의 가변성일 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 챔버 및/또는 분광계에 광섬유 번들을 결합하는 효율은 시스템 내의 가변성의 원인일 수 있다.
다른 실시예에서, 플라즈마 챔버의 형상과 구조는 시스템 내에서, 가변성, 예를 들면, 플라즈마 신호의 인시츄 (in-situ) 측정을 초래할 수 있다. 플라즈마 처리는 전형적으로 진공 챔버를 요구하는 대기에 비해 낮은 압력을 사용한다. 진공 챔버 벽의 창은 적절한 재료로 할 필요가 있을 수 있고, 예를 들면, 상기 창은 광로를 따라 원하는 파장 의존적 감쇠로 전송하여 플라즈마 분광 신호를 측정하도록 석영으로 구성될 수 있다. 그러나, 어떤 플라즈마 처리 시스템에서의 압력 제어는 플라즈마와 분광계 사이의 광로를 부분적으로 폐색 (閉塞) 할 수 있는 한정 링 장치를 사용할 수 있다. 또한, 한정 링은 원하는 플라즈마 압력에 따라 검사 창에 상대하여 이동할 수 있고 증착 및/또는 에칭을 경험할 수도 있다. 따라서, 광로의 폐색, 증착, 및/또는 에칭은 OES 장치를 사용하여 정량 분석을 행하는 시스템 내에서 가변성을 유발할 수 있다.
시간의 함수로서 구성요소의 열화로 인한 가변성, 즉, 시간 대 시간 편차는 OES가 플라즈마 처리의 정량 분석을 위해 사용되는 것을 방해하는 편차의 또 다른 원인이 될 수 있다. 예를 들면, 전술한 석영창은 플라즈마 처리 중에 플라즈마에 노출될 수 있고 증착 및/또는 에칭을 경험할 수 있다. 따라서 시간이 경과하면, 석영창은 흐리게 될 수 있어 상기 창의 광학 특성을 변화시킬 수 있다. 전형적으로, 석영창의 흐려짐은 비선형적으로 낮은 플라즈마 신호 강도를 초래할 수 있다. 다른 시간 대 시간 가변성 실시예에서, 광섬유 번들은 비선형적으로 낮은 플라즈마 신호 강도를 초래할 수도 있는 시간의 함수로서 광학 전송 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 시간 대 시간 가변성은 OES가 정량 도구로서 사용되는 것을 제한하는 불확실성의 또 다른 원인을 제공할 수 있다.
일반적으로, 플라즈마를 정의하는 많은 변수들은 현장에서 정확하게 측정하기 어려울 수 있다. 또한, 스펙트럼 방출의 변화를 초래할 수 있는 플라즈마의 다중 시간 스케일에서 상당한 변동이 있을 수 있다. OES를 사용하는 플라즈마의 현재의 광학적 검사와 연관된 가변성으로 인해, 어떤 플라즈마 변수가 방출을 일으킬 수 있는지를 정량적으로 판단하는 일은 극히 어려울 수 있다. 따라서, OES의 사용은 단지 종점 검출, 누설 확인, 종 확인 등과 같은 정량 적용에만 제한될 수 있다.
가능한 해결책은 프로세스에서의 각 단계에서 가변성이 감소되도록 OES를 정규화하기 위한 제어를 사용하게 할 수 있다. 예를 들면, 교정은 시스템 및/또는 기구 사이의 편차가 감소되도록 행해질 수 있다. 석영창은 흐려짐이 감소되도록 주기적으로 청결하게 할 수 있다. 광섬유 번들은 원래의 전송 효율을 달성하기 위해 대체될 수 있다. 조정된 커넥터는 동일 방식으로 광학 커플러를 장착하는데 사용되어 장치 가변성을 감소시킬 수 있다.
그러나, 교정과 제어는 실험 환경에 따를 수 있으나 제조 환경에 도움이 되지 않을 수 있다. 높은 수율로 백개 이상의 제조 단계를 통해 디바이스를 제조할 수 있는 대규모의 제조 설비에서, 각 단계 후의 교정과 제어는 비현실적일 수 있다. 제어되지 않은 편차와 시간 관련 열화의 교정은 특수화된 수단이 요구될 수 있다. 특수화된 수단은 극히 비용 경쟁적인 제조 프로세스에 비용이 부가될 수 있다. 신중한 교정과 제어는 처리 시간에 시간 오버헤드를 부가하여 제조되는 디바이스당 비용을 증가시키고 수율을 감소시킬 수 있다. 따라서, 제어는 정량 OES 측정을 위한 능력을 다루지 않는 한편 높은 비용과 낮은 수율로 프로세스를 불리하게 하지 않고 가변성을 감소시킬 수 있다.
앞서 말한 관점에서, 플라즈마 처리 중의 프로세스 모니터링과 제어를 위한 정량 도구로서 OES를 사용하는 원하는 방법 및 장치가 존재한다.
발명의 개요
본 발명은, 일 실시형태에서, 플라즈마 챔버에서 정규화된 광방출 스펙트럼을 정량적으로 측정하도록 플라즈마 방출의 인시츄 광학적 검사를 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 플래시 램프와 일 세트의 석영창들을 포함한다. 상기 장치는 또한 일 세트의 석영창들에 광학적으로 결합된 복수의 시준 (視準) 된 광학 조립체들을 포함한다. 상기 장치는 또한 적어도 조사 광섬유 번들, 집광 광섬유 번들, 및 기준 광섬유 번들을 포함하는 복수의 광섬유 번들들을 포함한다. 상기 장치는 또한 적어도 신호 채널과 기준 채널로 구성되는 다중 채널 분광계를 포함한다. 신호 채널은 적어도 플래시 램프, 일 세트의 석영창들, 일 세트의 시준된 광학 조립체들, 조사 광섬유 번들, 및 집광 광섬유 번들과 광학적으로 결합되어 제 1 신호를 측정한다.
상기 개요는 본 명세서에서 개시된 발명의 많은 실시형태 중 오직 하나에 관한 것이고, 본 명세서의 청구범위에 개시된 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아니다. 본 발명의 이들 특징 및 다른 특징은 다음의 도면과 관련하여 본 발명의 상세한 설명에서 보다 상세히 후술될 것이다.
본 발명은 동일한 참조부호가 동일한 엘리먼트를 지칭하는 첨부 도면에서 제한적이 아니라 예시적으로 설명된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 플라즈마의 광학적 검사를 위한 전형적인 플라즈마 처리 시스템에서 정규화된 광방출 분광 (Optical Emission Spectroscopy) (OES) 장치의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 교정된 광원을 사용한 제 1 교정 장치의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 표준 광원을 사용한 제 2 교정 장치의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 신호 채널을 사용하여 실시간으로, 정규화된 OES 측정을 위한 방법의 단순화된 흐름도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 다중 채널 분광계를 사용하여 실시간으로, 정규화된 OES 측정을 위한 방법의 단순화된 흐름도를 도시한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 플라즈마의 광학적 검사를 위한 전형적인 플라즈마 처리 시스템에서 정규화된 광방출 분광 (Optical Emission Spectroscopy) (OES) 장치의 단순화된 개략도를 도시한다.
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도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 다중 채널 분광계를 사용하여 실시간으로, 정규화된 OES 측정을 위한 방법의 단순화된 흐름도를 도시한다.
실시형태의 상세한 설명
이하, 본 발명은 첨부 도면에 도시된 바와 같이 그 몇몇 실시형태를 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 다음의 설명에서, 수많은 구체적인 세부사항들이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 개시된다. 그러나, 당업자에게는, 본 발명이 이러한 구체적인 세부사항 중 일부 또는 전부 없이도 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 실시예에서, 공지된 프로세스 단계 및/또는 구조는 본 발명을 불필요하게 애매하게 하지 않기 위해 상세하게 설명되지 않았다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 다중 챔버에 걸쳐 정규화된 광방출 스펙트럼을 정량적으로 측정하도록 플라즈마 방출의 인시츄 광학적 검사를 위한 방법 및 장치를 제공한다. 일 실시예에서, 집광 효율의 인시츄 측정은 일 실시형태에서 직경 방향으로 대향하고 있는 뷰 포트를 통해 외부 광원을 사용하여 수광로를 실시간으로 검사함으로써 행해질 수 있다.
일 실시형태에서, 정규화된 OES 측정 시스템은 외부 광원, 예를 들면, 크세논 플래시 램프에 의해 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 플래시 램프는 상대적으로 짧은 펄스폭 및/또는 고강도 신호를 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 다중 채널 분광계는 플라즈마 처리 챔버로부터의 방출 신호 및/또는 펄스당 플래시 램프 출력을 동시에 측정하도록 사용될 수 있다. 따라서, 정규화된 OES 시스템은 광방출 및/또는 집광 효율의 측정을 허용하여 정규화된 광방출 스펙트럼을 달성할 수 있다. 반대로, 종래 기술의 OES 측정 시스템은 외부 광원 및/또는 다중 채널 분광계에 의해 구성되지 않을 수 있다.
일 실시형태에서, 고정 결합 인자는 오프라인 교정 측정을 사용함으로써 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 교정은 일 실시형태에서의 교정된 광원을 사용하여 행해질 수 있다. 다른 실시형태에서, 교정은 다중 채널 분광계의 신호 채널 및/또는 기준 채널 양쪽에 의해 측정될 수 있는 표준 광원을 사용하여 행해질 수 있다. 이들 교정은 OES 시스템이 출하되기 전에, 분광계 제조회사에서 한번 행해져서 고정 결합 인자를 결정할 수 있다. 따라서, 디바이스 제조자는 디바이스 제작 프로세스에 비용을 부가할 수 있는 교정으로 부담되지 않는다.
종래 기술에서, OES를 사용하는 플라즈마의 광학적 검사를 위한 방법은 정량 분석에 한정되고 있었다. 본 명세서에서는, 일 실시형태에서 분광계의 단일 채널을 사용하여 실시간으로 정규화된 OES 측정을 위한 방법이 논의된다. 정규화된 OES 측정은 시스템에서 노화됨으로 인한 드리프트 및 한정 링 위치에 의한 광로에서의 변화에 대해 설명할 수 있다. 다른 실시형태에서, 외부 교정 측정을 갖는 다중 채널 분광계를 사용하여 실시간으로 정규화된 OES 측정을 위한 방법이 논의된다. 분광계와 광학 효율 인자는 전술한 교정법에 의해 오프라인으로 교정될 수 있다. 일 실시형태에서, 광방출 스펙트럼은 측정되고 정규화되어 측정 시스템의 집광 효율과 연관된 편차를 제거할 수 있다. 앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 전술한 방법은 상이한 처리 챔버에 걸쳐 실시간으로 정규화된 OES 스펙트럼의 정량 분석을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점은 다음의 (대조되는 본 발명의 종래 기술 메커니즘 및 실시형태로) 도면 및 논의를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 플라즈마의 광학적 검사를 위한 전형적인 플라즈마 처리 시스템에서 정규화된 광방출 분광 (OES) 장치의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 1 의 구현에서, 에칭 챔버 (102) 에서 플라즈마 (104) 의 광학적 검사는 측정 시스템에서 편차와 연관된 광학 효율과 독립적으로 될 수 있는 광방출 스펙트럼을 측정하도록 행해질 수 있다. 일 실시형태에서, 에칭 챔버 (102) 는 선택적인 한정 링 조립체 (134) 에 의해 구성될 수 있다. 또한, 에칭 챔버 (102) 는 일 실시형태에서, 플라즈마 (104) 가 보여질 수 있는 2 개의 직경 방향으로 대향하고 있는 석영창 (quartz window) 을 갖도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 에칭 챔버 (102) 는 조사측의 제 1 석영창 (118) 과 집광측의 제 2 석영창 (128) 에 의해 구성될 수 있다.
상기 용어가 본 명세서에 서 사용되는 바와 같이, 조사측은 제 1 석영창 (118) 을 통해 광원을 전송하도록 외부 광원에 의해 구성될 수 있는 에칭 챔버의 측면이 될 수 있다. 반면에, 집광측은 방전된 플라즈마와 연관된 광방출 스펙트럼이 제 2 석영창 (128) 을 통해 분광계에 의해 측정될 수 있는 에칭 챔버의 측면이 될 수 있다.
일 실시형태에서, 복수의 시준된 광학 조립체, 예를 들면, 제 1 콜리메이터 (116) 및 제 2 콜리메이터 (126) 는 2 개의 석영창을 에칭 챔버 (102) 에 결합하도록 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 석영창 (118) 은 제 1 콜리메이터 (116) 에 의해 에칭 챔버 (102) 의 조사측에 결합될 수 있다. 마찬가지로, 석영창 (128) 은 제 2 콜리메이터 (126) 에 의해 에칭 챔버 (102) 의 집광측에 결합될 수 있다.
일 실시형태에서, 각 석영창에 결합된, 시준된 광학 조립체는, 광섬유 결합에 대하여 소정의 각도 허용을 가질 수 있는 수렴 및/또는 발산 광학체 (도시를 간단하게 하기 위해 도시하지 않음) 에 의해 구성될 수 있다.
조사측에 대해 예를 들면, 외부 광원, 즉, 플래시 램프 (106) 로부터의 광 신호는 제 1 광섬유 번들 (108) 을 통하여 에칭 챔버 (102) 로 전송될 수 있다. 본 명세서에서, 광섬유 번들 (108) 은 조사 광섬유 번들 (108) 로서 칭할 수도 있다. 플래시 램프 (106) 는 제한되지 않고, 고강도, 짧은 펄스의 광 빔 (120) 을 전송할 수 있는 크세논 플래시 램프가 될 수 있다. 일 실시형태에서, 조사 광섬유 번들 (108) 은 제 1 단에서 제 1 램프 (106) 에 결합되고 광학 커플러 (114) 를 통하여 제 2 단에서 석영창 (118) 에 결합되도록 구성될 수 있다.
도 1 의 구현에서, 조사 광섬유 번들 (108) 을 통하여 에칭 챔버 (102) 로 전송되는 광 신호 (120) 는 콜리메이터 (116) 를 통하여 시준될 수 있다. 일 실시형태에서, 광 신호 (120) 의 강도는 플라즈마 (104) 에 비해 강도가 더 높은 10의 몇 제곱 정도의 크기 (several orders of magnitude) 일 수 있어, 높은 신호 대 잡음비를 야기한다. 일 실시형태에서, 광 신호 (120) 및 플라즈마 (104) 의 광방출 스펙트럼은 콜리메이터 (126) 를 통하여 시준되어 제 2 광섬유 번들 (112) 을 통하여 다중 채널 분광계 (150) 의 신호 채널 (130) 에 전송될 수 있다. 본 명세서에서, 광섬유 번들 (112) 은 집광 광섬유 번들 (112) 로서 칭할 수 있다.
일 실시형태에서는, 집광측에서, 집광 광섬유 번들 (112) 은 광학 커플러 (124) 를 통하여 제 1 단에서 석영창 (128) 에 결합되고 제 2 단에서 다중 채널 분광계 (150) 의 신호 채널 (130) 에 결합되도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 에칭 챔버 (102) 로부터의 플라즈마 (104) 및/또는 광 신호 (120) 의 광방출 스펙트럼은 집광 광섬유 번들 (112) 을 통하여 측정을 위한 다중 채널 분광계 (150) 상의 신호 채널 (130) 로 수집 및 전송된다. 일 실시형태에서, 신호 채널 (130) 은 제한되지 않지만, 전하 결합 소자 (CCD) 가 될 수 있다. 따라서, 신호 채널 (130) 은 에칭 챔버 (102) 로부터의 전송된 신호 (들) 를 측정하도록 구성될 수 있다.
도 1 의 구현에서, 일 실시형태에서는, 플래시 램프 (106) 로부터의 광 신호는 제 3 광섬유 번들 (110) 을 통하여 직접 수집 및 전송되어 다중 채널 분광계 (150) 상의 기준 채널 (132) 상에서 측정될 수 있다. 본 명세서에서, 광섬유 번들 (110) 은 기준 광섬유 번들 (110) 로서 칭할 수 있다.
앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 종래 기술과 대조를 이루어, 도 1 의 정규화된 OES 장치는, 외부의 플래시 램프와 다중 채널 분광계에 의해 구성되어, 아래 상술하는 바와 같이, 측정 시스템과 연관된 집광 효율과 독립적으로 될 수 있는 인시츄 광방출 스펙트럼을 수집 및 측정하기 위한 방법 (들) 을 용이하게 할 수 있다. 다중 채널 분광계를 사용함으로써, 에칭 챔버로부터의 전송된 광 및/또는 펄스당 플래시 램프 출력의 측정을 동시에 행할 수 있어 광방출 스펙트럼의 정규화를 가능하게 한다.
전술한 바와 같이, 측정 시스템은 OES 측정에서의 가변성에 기여할 수 있는 복수의 집광 효율을 포함할 수 있다. 집광 효율은 정규화된 OES 측정에 대해 분리 및 정량화될 수 있다. 도 1을 참조하면, 정규화된 OES 장치에서 관심 광결합 인자는 다음과 같다:
CLR : 기준 채널 광섬유 번들 (110) 로의 플래시 램프 (106) 출력부의 결합,
CLS : 신호 채널 광섬유 번들 (108) 로의 플래시 램프 (106) 출력부의 결합,
C* FL : 조사 세그먼트 (108) 의 광섬유 투과율 (* - 경시적 변화),
C* FR : 기준 세그먼트 (110) 의 광섬유 투과율 (* - 경시적 변화),
C* FC : 집광 세그먼트 (112) 의 광섬유 투과율 (* - 경시적 변화),
CR : 다중 채널 분광계의 기준 채널 (132) 의 결합 효율 및 검출기 감도,
CS : 다중 채널 분광계의 신호 채널 (130) 의 결합 효율 및 검출기 감도,
C** C : 집광 뷰포트에서 콜리메이터 조립체 (126) 의 결합 효율, 석영창 (128) 투과율, 및 한정 링 (134) 투과율 ( ** - 처리 동안 시간이 지나면서 많이 변함),
C** L : 조사 뷰포트에서 콜리메이터 조립체 (116) 의 결합 효율, 석영창 (118) 투과율, 및 한정 링 (134) 투과율 ( ** - 처리 동안 시간이 지나면서 많이 변함).
일 실시형태에서, 고정 결합 인자는 2 개의 오프라인 교정 측정을 사용함으로써 결정될 수 있다. 도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 교정된 광원을 사용한 제 1 교정 장치 (200) 의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 2 의 구현에서, 일 실시형태에서는, 교정은 교정된 광원 (206) 을 사용하여 결합 인자 (들) CS 및/또는 CFC를 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 교정된 광원 (206) 은 다중 채널 분광계의 신호 채널 (130) 에 의해 측정될 수 있다. 교정된 광원 (206) 의 출력 IG는 신호 채널 (130) 상의 스펙트럼 (LGS) 으로서 측정될 수 있다. 결합 인자 (들) CS 및/또는 CFC는 다음과 같이 결정될 수 있다:
LGS = CFCCSIG (식 1),
여기서 LGS는 측정된 스펙트럼, IG는 교정된 광원의 기지 (旣知) 의 출력, CS는 다중 채널 분광계의 신호 채널의 결합 효율 및 검출기 감도, 및 CFC는 집광 세그먼트 (112) 의 광섬유 투과율이다.
도 2 의 구현에서, 일 실시형태에서는, 집광 광섬유 번들 (112)에 대한 CFC의 결정은 선택적일 수 있다. 일 실시형태에서, 교정이 CFC의 결정을 포함하는 경우, 집광 광섬유 번들 (112) 은 대응 쌍으로서 다중 채널 분광계의 신호 채널 (130) 과 함께 출하될 수 있다.
도 2를 참조하면, LGS 및 IG는 기지의 값일 수도 있다. 그러나, LGS 및 IG는 반드시 절대값일 필요는 없다. 일 실시형태에서, LGS는 제조회사에 의해 지정된 금 분광계에 관한 것일 수 있다. IG는 미국 국립 표준 기술 연구소 (National Institute of Standards and Technology) (NIST) 로부터의 표준에 관한 것일 수 있다. 일 실시형태에서, 교정은 고객에게 출하하기 전에, 결합 인자 CS 및/또는 CFC를 결정하도록 제조회사에서 오프라인으로 한번 행해질 수 있다.
상기 용어가 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 금 분광계는 제조회사에 의해 제조될 수 있는 한 부류의 분광계를 명목상으로 대표하는 것으로서 분광계 제조회사에 의해 명시된 특정한 분광계가 될 수 있다. 따라서, 이후의 제조된 분광계는 금 분광계에 대조하여 교정될 수 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 표준 광원을 사용한 제 2 교정 장치 (300) 의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 3 의 구현에서, 일 실시형태에서는, 교정은 표준 광원 (306) 을 사용하여 결합 인자 CR, CS, CFR, CFL, CLR 및/또는 CLS를 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 교정은 다중 채널 분광계의 신호 채널 (130) 및 기준 채널 (132) 양쪽에 의해 측정될 수 있는 표준 광원 (306) 을 사용할 수 있다. 표준 광원 (306) 의 출력 IS는 신호 채널 (130) 상의 스펙트럼 (LGSA) 및 기준 채널 (132) 상의 스펙트럼 (LGRA) 으로서 측정될 수 있다. 결합 인자 CR, CS, CFR, CFL, CLR 및/또는 CLS는 다음과 같이 결정될 수 있다:
LGRA = CLRCFRCRIS (식 2),
LGSA = CLSCFLCSIS (식 3),
여기서 LGRA는 기준 채널 (132) 상의 측정된 스펙트럼이고, LGSA는 신호 채널 (130) 상의 측정된 스펙트럼이고, IS는 표준 광원의 출력이고, CS는 다중 채널 분광계의 신호 채널의 결합 효율 및 검출기 감도이고, CR은 다중 채널 분광계의 기준 채널의 결합 효율 및 검출기 감도이고, CLR은 기준 채널 광섬유 번들 (110) 로의 플래시 램프 (306) 출력부의 결합이고, CLS는 신호 채널 광섬유 번들 (108) 로의 플래시 램프 (306) 출력부의 결합이고, CFL은 조사 세그먼트 (108) 의 광섬유 투과율이며, CFR은 기준 세그먼트 (110) 의 광섬유 투과율이다.
일 실시형태에서, 교정은 고객에게 출하하기 전에, 결합 인자 CR, CS, CFR, CFL, CLR 및/또는 CLS를 결정하도록 제조회사에서 오프라인으로 한번 행해질 수 있다.
도 3 의 구현에서, 일 실시형태에서는, 표준 광원 (306) 으로부터의 출력 IS는 교정된 광원일 필요가 없어도 된다. 광원 (306) 은 OES 측정을 실시간으로 사용하는 플래시 램프와 유사한 플래시 램프가 될 수 있다. 일 실시형태에서, 광원 (306) 으로부터의 광의 출력 콘 (cone) 은 섬유 번들 입력을 가득 채우도록 구성되어도 된다.
도 3 을 참조하면, 일 실시형태에서, 기준 광섬유 번들 (110) 의 결합 인자 (CFR) 는 조사 광섬유 번들 (108) 의 결합 인자 (CFL) 와 대략 동등하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시형태에서, 기준 세그먼트 (110) 의 광섬유 번들은 조사 세그먼트 (108) 의 광섬유 번들의 동등한 길이를 갖도록 제조될 수 있다.
동등한 길이를 이루기 위해서는, 광섬유 번들은 복수의 방법에 의해 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 광섬유 번들은 엄격한 허용 오차로 소정의 길이로 제조되어 동등한 길이의 섬유 세그먼트 번들을 이룰 수 있다. 대신에, 동등한 길이를 갖는 한 쌍의 광섬유 번들은 복수의 광섬유 번들의 제조시 선택될 수 있다. 광섬유 번들의 각 쌍은 분광계에 대하여 선택되는 대응 쌍으로서 기능하도록 서로 동등한 길이를 가질 필요가 있을 수 있다. 따라서, 각 OES 시스템에 대하여 선택된 광섬유 번들 쌍은 제조시 비용을 증가시킬 수 있는 엄격한 허용 오차에 대해 명기될 필요가 없게 될 수 있다.
앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 도 2 및 도 3 은 일 실시형태에서 교정된 OES 시스템을 고객에게 출하하기 전에 복수의 고정 결합 인자를 결정하도록 제조회사에서 한번 행해질 수 있는 2 개의 오프라인 교정 측정을 도시한다. OES 시스템의 교정은 분광계 제조회사에서 한번 행해지기 때문에, 장치 제조회사는 장치 제조 비용에 대한 전술한 일반 비용이 부가될 수 있는 장황한 교정으로 부담되지 않는다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 신호 채널을 사용하여 실시간으로, 정규화된 OES 측정을 위한 방법의 단순화된 흐름도를 도시한다. 도 4 는 도 1 및 도 2 에 관하여 논의되어 이해를 용이하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 도 1 의 전형적인 플라즈마 처리 시스템에서의 정규화된 광방출 분광 (OES) 장치는 플라즈마의 광학적 검사를 위하여 사용될 수 있다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 일 실시형태에서 단계 402 에서는, 교정 스펙트럼 (LO) 이 기록되어 초기 시간에 전체의 광학 시스템의 상태를 포착할 수 있다. 초기 상태에서, 교정 스펙트럼 (LO) 으로부터의 데이터는 플라즈마 없이 및/또는 폐색, 예를 들면, 석영 한정 링 없이 수집될 수 있다.
단계 404 에서, 미처리된 기판이 처리를 위해 에칭 챔버로 장착될 수 있다.
단계 406 에서, RF 전력이 에칭 챔버로 공급되어 플라즈마를 일으키도록 챔버 내의 가스와 반응할 수 있어, 기판의 처리가 개시될 수 있다. 기판의 플라즈마 처리 동안, 한정 링은 프로세스 방법에 의해 요구되는 바와 같이 선택적으로 사용될 수 있다. 앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 측정된 신호는 수광로에서 한정 링에 의한 폐색 등의 요소에 의해 상당히 조정될 수 있다.
단계 408 에서, 일 실시형태에서 에칭 챔버로부터의 신호는 최소 총합 시간 동안 플래시 램프 "온 (ON)"에 의해 수집되어 스펙트럼 (LA1) 을 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 에칭 챔버로부터의 신호는 램프로부터의 신호, 플라즈마로부터의 신호, 및 다양한 잡음, 예를 들면, 분광계 검출기로부터의 암흑 잡음(dark noise)을 포함할 수 있다.
단계 410 에서, 일 실시형태에서 에칭 챔버로부터의 신호는 최소 총합 시간 동안 플래시 램프 "오프 (OFF)"에 의해 수집되어 스펙트럼 (LA2) 을 측정할 수 있다.
상기 용어는 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 최소 총합 시간은 스펙트럼을 수집하기 위한 최소 시간이다. 일 실시형태에서, 단계 408 및 단계 410 은 실시간으로 플래시 램프의 강도를 측정하기 위해 고안될 수 있다. 일 실시예에서, 플래시 램프는 전형적으로, 대략 약간의 마이크로초로 상대적으로 짧은 펄스폭을 가질 수 있다. 그러나, 분광계는 비용 문제로 인해 밀리초로 미가공 스펙트럼 데이터를 측정할 수 있는 전자 회로에 의해 제한될 수 있다. 총합 시간이 플래시 램프 펄스폭만큼 필요할 수 있지만, 총합 시간은 플래시 램프 펄스폭보다 길 수 있다. 따라서, 스펙트럼을 수집하기 위한 최소 총합 시간은 전자 회로의 비용 및/또는 설계 제약의 결과일 수 있다.
일 실시예에서, 실시간 OES 측정은 스트로브 모드 (strobe mode) 에서 행해질 수 있다. 일 실시형태에서, 스펙트럼 (LA1) 은 램프 신호의 투과율, 플라즈마 방출 및 잡음을 측정하도록 램프 "온 (ON)"에 의해 측정될 수 있다. 다른 실시형태에서, 스펙트럼 (LA2) 은 플라즈마 방출 및 잡음을 측정하도록 램프 "오프 (OFF)"에 의해 측정될 수 있다. 따라서, 스펙트럼 (LA1) 과 스펙트럼 (LA2) 의 차이, 즉, (LA1 - LA2) 는 실시간으로 램프로부터 측정된 스펙트럼을 제공하도록 플라즈마 방출 및 잡음을 정규화할 수 있다.
앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 시스템을 통하여 전송된 광 스펙트럼을 측정하여 플라즈마 방출 및/또는 잡음을 본질적으로 제거하도록 총합 시간은 램프에 비례하여 최소화될 수 있다. 따라서, 플라즈마 잡음에 대한 램프로부터 전송된 광의 잡음비에 대한 높은 신호에 대하여, 플래시 램프 펄스폭에 비례하는 최소 총합 시간 및/또는 플라즈마 강도에 비례하는 고강도의 플래시 램프가 요구될 수 있다.
단계 412 에서, 일 실시형태에서 스펙트럼 (LB) 을 측정하도록 원하는 총합 시간 동안 플래시 램프 "오프 (OFF)"에 의해 에칭 챔버로부터 신호가 수집될 수 있다. 스펙트럼 (LB) 은 전형적으로, 측정과 연관된 복수의 편차를 본질적으로 갖는 종래 기술에서 수집될 수 있는 스펙트럼이 될 수 있다.
단계 414 에서, 일 실시형태에서는, 정규화된 광방출 스펙트럼 (LN) 은, 다음과 같이, 측정 시스템과 연관된 편차를 정규화하도록 식 4 를 사용하여 연산될 수 있다:
LN = LB/((LA1-LA2)/LO)1/2 (식 4),
여기서 (LA1-LA2)/LO는 플라즈마 및/또는 폐색 없이 교정된 스펙트럼에 비례하여 실시간으로 정규화된 램프 스펙트럼일 수 있다. 상응하여, LB는 실시간으로 원하는 LN을 부여하도록 ((LA1-LA2)/LO)1/2로 정규화될 수 있다.
단계 416 에서, 프로세스 종점은 일 실시예에서 평가될 수 있다. 프로세스 종점은 현재 시간 또는 프로세스 종점을 검출하는 다른 방법 등의, LN으로부터의 방출 스펙트럼 또는 다른 방법에 의해 결정될 수 있다.
프로세스가 종점에 도달하지 않았을 경우, 일 실시형태에서 실시간 OES 측정은 단계 408 로 되돌아가서 순환함으로써 단계 418 에서 계속해서 수집되도록 할 수 있다. 정규화된 OES 측정은 프로세스가 종점에 도달될 때까지 계속될 수 있다. 일 실시형태에서, 단계 408 내지 단계 416 에 대한 루프 (418) 는 실시간 OES 측정이다.
단계 420 에서, 일 실시형태에서 프로세스가 종점에 도달했을 때 프로세스는 정지될 수 있고 플라즈마는 꺼질 수 있다.
단계 422 에서, 처리된 웨이퍼는 일 실시형태에서 에칭 챔버로부터 제거될 수 있다.
단계 424 에서, 프로세스는 새로운 웨이퍼가 에칭 챔버로 장착될 수 있는 단계 404 로 되돌아가서 계속해서 순환될 수 있다. 실시간 OES 측정은 다른 웨이퍼의 처리를 위하여 수집될 수 있다.
앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 정규화 방법 (400) 은 오프라인 외부 교정 측정 없이 분광계의 단일 채널만을 사용할 수 있다. 챔버 대 챔버 매칭은 가능하지 않을 수 있지만, 경시적 측정 일관성은 상대적으로 신뢰성이 높다. 측정은 시스템에서 노화됨으로 인한 드리프트, 즉, 석영창 상의 증착, 및 한정 링 위치에 의한 광로에서의 변화에 대해 설명할 수 있다.
대신에 및/또는 부가적으로, 일 실시형태에서 적절한 챔버 대 챔버 매칭은 시스템 구성요소의 신중한 제조 제어를 통하여 성취될 수 있다. 예를 들면, 분광계 및 섬유 번들의 매칭, 조정된 부착 시스템의 설계, 및/또는 엄격한 허용 오차를 갖는 것은 외부 교정 측정을 사용하지 않고 양호한 챔버 대 챔버 결과를 부여할 수 있다. 따라서, 상대적으로 낮은 비용으로, 진단 목적을 위한 정규화된 OES 시스템을 성취할 수 있다.
대신에 및/또는 부가적으로, 간단한 오프라인 교정, 예를 들면, 도 2 의 교정 방법은 필요한 근사치를 줄이도록 분광계 제조회사에서 한번 행해질 수 있다. 오프라인 교정을 갖는 OES 시스템을 사용함으로써, 방법 (400) 은 상이한 에칭 챔버에 걸쳐 일치된 신호를 제공할 수 있게 된다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 다중 채널 분광계를 사용하여 실시간으로, 정규화된 OES 측정을 위한 방법 (500) 의 단순화된 흐름도를 도시한다.
예를 들면, 도 1 의 전형적인 플라즈마 처리 시스템의 정규화된 광방출 분광 (OES) 장치가 플라즈마의 광학적 검사를 위해 사용될 수 있는 상황을 고려한다.
단계 502 에서, 일 실시형태에서 분광계 및 광학 효율 인자는 도 2 의 교정 (200) 및/또는 도 3 의 교정 (300) 을 사용하여 오프라인으로 교정될 수 있다. 교정 (200) 및 교정 (300) 은 도 2 및 도 3 에서 각각 상세하게 논의되었다. 2 개의 교정은 시스템을 출하하기 전에 제조회사에서 오프라인으로 행해질 수 있다.
단계 504 에서, 2 개의 교정 단계가 행해질 수 있다. 교정 스펙트럼 (LO) 은 신호 채널을 사용하여 초기 시간에서 전체의 광학 시스템의 상태를 포착하도록, 단계 504a 에서 행해질 수 있다. 초기 상태에서, 교정 스펙트럼 (LO) 으로부터의 데이터는 플라즈마 없이 및/또는 폐색, 예를 들면, 석영 한정 링 없이 수집될 수 있다. 단계 504b 에서, 일 실시형태에서 교정 스펙트럼 (LOO) 은 기준 채널을 사용하여 행해질 수 있다.
단계 504a 및/또는 단계 504b 는 실시간 OES 정규화 프로세스에 절대 필요하지 않을 수 있다. 그러나, LO 및/또는 LOO는 석영창 및/또는 집광 섬유 세그먼트 등의 구성요소에 대한 노화의 효과를 완화하는데 유용할 수 있다. 예를 들면, 경시적인 석영창 상의 증착에 의한 노화의 영향은 시간의 함수로서 LO 및/또는 LOO를 추적함으로써 결정될 수 있다.
단계 506 에서, 미처리된 기판은 처리를 위한 에칭 챔버로 장착될 수 있다.
단계 508 에서, 플라즈마를 일으키도록 RF 전력이 에칭 챔버로 공급되어 기판의 처리가 개시될 수 있다. 기판의 플라즈마 처리 동안, 한정 링은 프로세스 방법에 의해 요구되는 바와 같이 선택적으로 사용될 수 있다.
단계 510 에 있어서, 단계 510a 에서는, 일 실시형태에서 다중 채널 분광계의 신호 채널을 사용하여 스펙트럼 (LA1S) 을 측정하도록, 에칭 챔버로부터의 스펙트럼이 최소 총합 시간 동안 램프 "온 (ON)"에 의해 수집될 수 있다.
단계 510b 에서, 스펙트럼 (LA1R) 은 일 실시형태에서 다중 채널 분광계의 기준 채널을 사용하여 최소 총합 시간 동안 램프 "온 (ON)"에 의해 수집될 수 있다.
단계 512 에 있어서, 단계 512a 에서는, 일 실시형태에서 다중 채널 분광계의 신호 채널을 사용하여 스펙트럼 (LA2S) 을 측정하도록, 에칭 챔버로부터의 스펙트럼이 최소 총합 시간 동안 램프 "오프 (OFF)"에 의해 수집될 수 있다.
단계 512b 에서, 스펙트럼 (LA2R) 은 일 실시형태에서 다중 채널 분광계의 기준 채널을 사용하여 최소 총합 시간 동안 램프 "오프 (OFF)"에 의해 수집될 수 있다.
전술한 바와 같이, 플래시 램프, 예를 들면, 크세논 플래시 램프로부터의 광 신호는 고강도, 짧은 펄스의 광 빔일 수 있다. 플래시 램프의 강도는 플라즈마 방출보다 높은 10의 몇 제곱 정도의 크기가 될 수 있어 잡음비에 대한 높은 신호를 야기한다. 또한, 플래시 램프의 펄스폭은, 스펙트럼을 포착하기 위한 전자 회로의 시간 스케일, 즉, 총합 시간과 비교해 볼 때, 예를 들면, 약간의 마이크로초로, 상대적으로 짧을 수 있다. 스펙트럼을 포착하기 위한 총합 시간, 예를 들면, 밀리초에서 제한 인자는 전자 회로일 수 있다.
신호 채널 상에서 측정된 스펙트럼 (LAS) 은 단계 510a 및 단계 512a 로부터 다음과 같이 결정될 수 있다:
LAS = LA1S - LA2S (식 5),
여기서 LAS는 다음과 같이 결합 인자에 관한 것일 수 있다:
LAS = CLSC* FLC** LC** CC* FCCSIA (식 6),
여기서 IA는 플래시 램프의 출력이다.
기준 채널 상에서 측정된 스펙트럼 (LAr) 은 단계 510b 및 단계 512b 로부터 다음과 같이 결정될 수 있다:
LAR = LA1R - LA2R (식 7),
여기서 LAR은 다음과 같이 결합 인자에 관한 것일 수 있다:
LAR = CLRC* FRCRIA (식 8).
일 실시형태에서 식 5 및 식 7 로부터의 연산은 플라즈마 방출 및 잡음으로부터 플래시 램프의 디커플링을 허용할 수 있다.
단계 514 에서, 일 실시형태에서 스펙트럼 (LB) 을 측정하도록, 단계 514a 에서는, 원하는 총합 시간 동안 플래시 램프 "오프 (OFF)"에 의해 신호가 에칭 챔버로부터 수집될 수 있다. 스펙트럼 (LB) 은 전형적으로, 측정과 연관된 복수의 편차를 본질적으로 갖는 종래 기술에서 수집될 수 있는 스펙트럼일 수 있다. 스펙트럼 (LB) 은 다음과 같이 나타낼 수 있다:
LB = C** CC* FCCSIP (식 9).
앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, "*"를 갖는 결합 인자는 경시적으로 변화될 수 있는 양을 나타낸다. 일 실시형태에서, 식 5 내지 식 9 에서 사용되는 "*"를 갖는 결합 인자는 실시간으로 프로세스로부터의 순시값을 나타낼 수 있다.
단계 516 에서, 일 실시형태에서, 측정 시스템과 연관된 편차를 정규화하도록 다음과 같이 식 10 및 식 11 을 사용하여, 정규화된 광방출 스펙트럼 (IP) 이 연산될 수 있다:
IP = (CFC/(C* FC)1/2)((LGSA/LGRA)/(LAR/LAS))1/2(IG/LGS)LB (식 10),
IP = ((LGSA/LGRA)(LAR/LAS))1/2(IG/LGS)LB (식 11).
앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 식 10 은 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 가정을 갖는 식 6, 식 8 및 식 9 로부터 유도될 수 있다. 일 실시형태에서, 챔버는 대칭이 되도록 구성될 수 있어 CL이 CC와 동등하게 된다. 따라서, C* L에서의 변화는 대칭 챔버에 대하여 경시적인 C* C에서의 변화와 유사한 것으로 가정할 수 있다.
다른 실시형태에서, 섬유 세그먼트는 대략 동일하게 구성될 수 있어 CFL이 CFR과 동등하게 된다. 따라서, C* FL에서의 변화는 유사한 노광 레벨을 갖는 동등한 섬유 세그먼트에 대하여 경시적인 C* FR에서의 변화와 유사한 것으로 가정할 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 결합 인자 (CFC) 는, 예를 들면, 집광 섬유 세그먼트가 매우 짧게 이루어질 수 있는 상황에 대하여 1 과 동등해지도록 근사될 수 있다. 또한, (CFC/(C* FC)1/2) 의 비는 대략 1 인 것으로 가정할 수 있다. 따라서, 식 10 에 대한 값 IP는 식 11 로 간단하게 할 수 있다.
단계 518 에서, 일 실시형태에서 프로세스 종점은 평가될 수 있다. 프로세스 종점은 현재 시간 또는 프로세스 종점을 검출하는 다른 방법 등의, IP로부터의 방출 스펙트럼 또는 다른 방법에 의해 결정될 수 있다.
프로세스가 종점에 도달하지 않았을 경우, 일 실시형태에서 실시간 OES 측정은 단계 510 으로 되돌아가서 순환함으로써 단계 520 에서 계속해서 수집되도록 할 수 있다. 정규화된 OES 측정은 프로세스가 종점에 도달될 때까지 계속될 수 있다. 일 실시형태에서, 단계 510 내지 단계 518 에 대한 루프 (520) 는 실시간 OES 측정이다.
단계 522 에서, 일 실시형태에서 프로세스가 종점에 도달했을 때 프로세스는 정지될 수 있고 플라즈마는 꺼질 수 있다.
단계 524 에서, 처리된 웨이퍼는 일 실시형태에서 에칭 챔버로부터 제거될 수 있다.
단계 526 에서, 프로세스는 새로운 웨이퍼가 에칭 챔버로 장착될 수 있는 단계 506 으로 되돌아가서 계속해서 순환될 수 있다. 실시간 OES 측정은 다른 웨이퍼의 처리를 위하여 수집될 수 있다.
따라서, 정규화 방법 (500) 은 도 1 에 도시된 바와 같은 OES 장치 및 도 2 및 도 3 에서 논의된 바와 같은 오프라인 외부 교정 측정을 사용하여 정규화된 광방출 스펙트럼 (IP) 을 실시간으로 측정 및 유도할 수 있다. 정규화된 광방출 스펙트럼은 측정 시스템과 연관된 집광 효율과 독립적이다.
앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 하나 이상의 실시형태는 실시간 OES 측정을 사용함으로써 제조 설비 내의 다중 챔버에 걸쳐 광방출 스펙트럼의 양적인 비교를 용이하게 하는 능력을 갖는 플라즈마 처리 시스템을 제공한다. 또한, 정규화된 스펙트럼은 프로세스 제어 및/또는 결함 검출 능력을 만들기 위해 이용될 수 있다.
본 발명은 수개의 바람직한 실시형태의 관점에서 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에 있는 변경, 치환, 및 균등물이 있다. 본 명세서에서 다양한 실시예가 제공되었지만, 이들 실시예는 본 발명에 관해 제한적이 아니라 설명적인 것으로 의도된다.
또한, 본 명세서에서는 편의를 위해 명칭 및 개요가 제공되지만, 본 명세서에서 청구항의 범위를 해석하는데 이용되어서는 안 된다. 게다가, 요약은 매우 축약적인 형태로 기재되고 편의를 위해 본 명세서에 제공되므로, 청구범위에서 표현되는 전체 발명을 해석 또는 제한하는데 사용되어서는 안 된다. 본 명세서에서 용어 "세트"가 사용되면, 이러한 용어는 0, 1, 또는 1 보다 많은 부재를 커버하는 보통 이해되는 수학적인 의미를 갖는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명의 장치 및 방법을 구현하는 많은 다른 방식이 있다는 것을 주의하여야 한다. 따라서, 다음의 첨부된 청구항은 본 발명의 범위 및 진정한 사상 내에 있는 이러한 모든 변경, 치환, 및 균등물로서 해석되는 것으로 의도된다.
Claims (20)
- 플라즈마 챔버 내의 정규화된 광방출 스펙트럼을 정량적으로 측정하도록 플라즈마 방출을 인시츄 (in-situ) 광학적 검사 (interrogation) 하는 장치로서,
플래시 램프;
일 세트의 석영창들 (quartz windows);
상기 세트의 석영창들에 광학적으로 결합된 복수의 시준 (視準) 된 광학 조립체들;
적어도 조사 (illumination) 광섬유 번들, 집광 (collector) 광섬유 번들, 및 기준 광섬유 번들을 포함하는 복수의 광섬유 번들들 (bundles); 및
적어도 신호 채널과 기준 채널로 구성된 다중 채널 분광계를 포함하고,
상기 신호 채널은, 제 1 신호를 측정하기 위해, 상기 세트의 석영창들, 상기 세트의 시준된 광학 조립체들, 상기 조사 광섬유 번들, 및 상기 집광 광섬유 번들을 통해 적어도 상기 플래시 램프로부터 전송된 광을 수신하도록 광학적으로 결합되고,
상기 기준 채널은, 상기 제 1 신호가 측정되는 동안 동시에 제 2 신호를 측정하도록, 상기 기준 광섬유 번들을 통해 적어도 상기 플래시 램프로부터 광을 수신하도록 광학적으로 결합되는,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 플래시 램프는 상기 플라즈마 방출보다 큰 강도를 갖는 광원인,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 플래시 램프는 크세논 플래시 램프인,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 세트의 석영창들은 적어도 제 1 석영창과 제 2 석영창에 의해 구성되고, 상기 제 1 석영창은 상기 제 2 석영창과 직경 방향으로 대향하게 구성되어 있는,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 신호는 상기 플라즈마 챔버로부터의 방출된 신호인,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 신호는 상기 플래시 램프로부터 펄스당 출력인,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 조사 광섬유 번들은 상기 기준 광섬유 번들과 동일한 길이를 갖도록 구성된,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 집광 광섬유 번들 및 상기 다중 채널 분광계의 상기 신호 채널은 대응 쌍이고, 상기 대응 쌍은 제 1 오프라인 교정 방법에 의해 행해질 수 있는,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 장치. - 플라즈마 챔버 내의 정규화된 광방출 스펙트럼을 정량적으로 측정하도록 광방출 분광 (Optical Emission Spectroscopy) (OES) 장치를 사용하여 플라즈마 방출을 인시츄 광학적 검사하는 방법으로서,
복수의 오프라인 교정들을 행하는 단계;
다중 채널 분광계 상의 신호 채널 및 상기 다중 채널 분광계 상의 기준 채널 중 적어도 하나를 사용하여 복수의 초기 교정들을 행하는 단계;
상기 플라즈마 챔버 내에 미처리된 기판을 장착하는 단계;
상기 플라즈마 챔버 내의 상기 기판을 처리하도록 플라즈마를 발생시키는 단계;
상기 다중 채널 분광계 상의 상기 신호 채널과 상기 다중 채널 분광계 상의 상기 기준 채널 중 적어도 하나를 사용하여 온 (ON) 상태에서 플래시 램프에 의해 최소 총합 (integration) 시간 동안 제 1 세트의 광학적 검사들을 행하는 단계;
상기 다중 채널 분광계 상의 상기 신호 채널과 상기 다중 채널 분광계 상의 상기 기준 채널 중 적어도 하나를 사용하여 오프 (OFF) 상태에서 상기 플래시 램프에 의해 상기 최소 총합 시간 동안 제 2 세트의 광학적 검사들을 행하는 단계;
상기 다중 채널 분광계 상의 상기 신호 채널을 사용하여 상기 오프 (OFF) 상태에서 상기 플래시 램프에 의해 목표 총합 시간 동안 제 3 세트의 광학적 검사들을 행하는 단계; 및
정규화된 광방출 스펙트럼을 연산하는 단계를 포함하는,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 OES 장치는 상기 플래시 램프; 일 세트의 석영창들; 복수의 시준된 광학 조립체들; 적어도 조사 광섬유 번들, 집광 광섬유 번들, 및 기준 광섬유 번들을 포함하는 복수의 광섬유 번들들; 및 적어도 상기 신호 채널과 상기 기준 채널로 구성되는 상기 다중 채널 분광계로 적어도 구성되는,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 플래시 램프는 상기 플라즈마 방출보다 큰 강도를 갖는 광원인,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 플래시 램프는 크세논 플래시 램프인,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 세트의 석영창들은 적어도 제 1 석영창과 제 2 석영창으로 구성되고, 상기 제 1 석영창은 상기 제 2 석영창과 직경 방향으로 대향하게 구성되어 있는,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 조사 광섬유 번들은 상기 기준 광섬유 번들과 동일한 길이를 갖도록 구성된,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 집광 광섬유 번들 및 상기 다중 채널 분광계의 상기 신호 채널은 대응 쌍이고, 상기 대응 쌍은 상기 복수의 오프라인 교정들 중 제 1 오프라인 교정에 의해 행해질 수 있는,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 복수의 오프라인 교정들 중 제 2 오프라인 교정은 표준 광원을 사용하여 복수의 결합 계수를 측정하는,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 방법. - 플라즈마 챔버 내의 정규화된 광방출 스펙트럼을 정량적으로 측정하도록 광방출 분광 (OES) 장치를 사용하여 플라즈마 방출을 인시츄 광학적 검사하는 방법으로서,
다중 채널 분광계 상의 신호 채널을 사용하는 초기 교정을 행하는 단계;
상기 플라즈마 챔버 내에 미처리된 기판을 장착하는 단계;
상기 플라즈마 챔버 내의 상기 기판을 처리하도록 플라즈마를 발생시키는 단계;
상기 다중 채널 분광계 상의 상기 신호 채널을 사용하여 온 (ON) 상태에서 플래시 램프에 의해 최소 총합 시간 동안 제 1 세트의 광학적 검사들을 행하는 단계;
상기 다중 채널 분광계 상의 상기 신호 채널을 사용하여 오프 (OFF) 상태에서 상기 플래시 램프에 의해 상기 최소 총합 시간 동안 제 2 세트의 광학적 검사들을 행하는 단계;
상기 다중 채널 분광계 상의 상기 신호 채널을 사용하여 상기 오프 (OFF) 상태에서 상기 플래시 램프에 의해 목표 총합 시간 동안 제 3 세트의 광학적 검사들을 행하는 단계; 및
정규화된 광방출 스펙트럼을 연산하는 단계를 포함하는,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 OES 장치는 상기 플래시 램프; 일 세트의 석영창들; 복수의 시준된 광학 조립체들; 적어도 조사 광섬유 번들, 집광 광섬유 번들, 및 기준 광섬유 번들을 포함하는 복수의 광섬유 번들들; 및 적어도 상기 신호 채널과 기준 채널로 구성되는 상기 다중 채널 분광계로 적어도 구성되는,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 플래시 램프는 상기 플라즈마 방출보다 큰 강도를 갖는 광원인,
플라즈마 방출 인시츄 광학적 검사 방법.
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