KR102069412B1 - 전기적 측정에 의한 플라즈마 불안정성의 검출을 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

전기적 측정에 의한 플라즈마 불안정성의 검출을 위한 시스템들 및 방법들 Download PDF

Info

Publication number
KR102069412B1
KR102069412B1 KR1020160152461A KR20160152461A KR102069412B1 KR 102069412 B1 KR102069412 B1 KR 102069412B1 KR 1020160152461 A KR1020160152461 A KR 1020160152461A KR 20160152461 A KR20160152461 A KR 20160152461A KR 102069412 B1 KR102069412 B1 KR 102069412B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
plasma processing
plasma
parameter
wafer
Prior art date
Application number
KR1020160152461A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170066223A (ko
Inventor
유키노리 사키야마
이슈타크 카림
야스완스 란지네니
애드리언 라보이
라메시 찬드라세카란
에드워드 아우구스티니악
더글라스 카일
Original Assignee
램 리써치 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 램 리써치 코포레이션 filed Critical 램 리써치 코포레이션
Publication of KR20170066223A publication Critical patent/KR20170066223A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102069412B1 publication Critical patent/KR102069412B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/02315—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4585—Devices at or outside the perimeter of the substrate support, e.g. clamping rings, shrouds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/3299—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02337—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/0234—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/6719—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67201—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the load-lock chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

플라즈마 생성 영역이 웨이퍼와 전극 사이에 존재하도록 전극 밑의 웨이퍼 지지 장치 상에 웨이퍼가 위치된다. 플라즈마 프로세싱 동작의 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 동안 플라즈마 생성 영역 내에서 플라즈마를 생성하도록 RF 전력이 전극에 공급된다. 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 전극에 연결된 적어도 하나의 전기적 센서가 전극 상에서 RF 파라미터를 측정한다. 전극 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 값이 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각에 대해 결정된다. 결정은 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 동안 전극 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 값들 내에 임의의 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부에 따라 이루어지고, 지표적인 경향 또는 변화는 플라즈마 프로세싱 동작 동안 플라즈마 불안정성의 형성을 나타낸다.

Description

전기적 측정에 의한 플라즈마 불안정성의 검출을 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTION OF PLASMA INSTABILITY BY ELECTRICAL MEASUREMENT}
본 발명은 반도체 디바이스 제조와 관련된다.
많은 현대 반도체 제조 프로세스들은 플라즈마에 노출된 웨이퍼의 표면 상의 변화에 간접적으로 또는 직접적으로 영향을 주는 사용을 위해 이온들 및/또는 라디칼 구성성분들이 도출되는 플라즈마의 생성을 포함한다. 예를 들어, 다양한 플라즈마 기반 프로세스들이 웨이퍼 표면으로부터 재료를 에칭하거나, 웨이퍼 표면 상에 재료를 증착하거나, 웨이퍼 표면 상에 이미 존재하는 재료를 개질하도록 사용될 수 있다. 프로세스 가스가 에너자이징되고 (energize) 목표된 플라즈마로 변환되도록, 종종 제어된 분위기에서 프로세스 가스에 RF (radiofrequency) 전력을 인가함으로써 플라즈마가 생성된다. 플라즈마의 특성들은 이로 제한되는 것은 아니지만, 무엇보다 프로세스 가스의 재료 조성, 프로세스 가스의 플로우 레이트, 플라즈마 생성 영역 및 주변 구조체들의 기하학적 특징들, 프로세스 가스 및 주변 재료들의 온도들, 인가된 RF 전력의 주파수 및 크기, 및 웨이퍼를 향해 플라즈마의 대전된 구성성분들을 끌어당기도록 (attract) 인가된 바이어스 전압을 포함하는 많은 프로세스 파라미터들에 의해 영향을 받는다.
그러나, 일부 플라즈마 프로세스들에서, 상기 언급된 프로세스 파라미터들은 모든 플라즈마 특성들 및 거동의 적절한 제어를 제공하지 못할 수도 있다. 특히, 일부 플라즈마 프로세스들에서, "플라스모이드 (plasmoid)"로 지칭되는 불안정성이 플라즈마 내에서 발생할 수도 있고, 플라스모이드는 정규 밀도 플라즈마의 보다 큰 볼륨들에 의해 둘러싸인 보다 고 밀도 플라즈마의 작은 면적을 특징으로 한다. 플라스모이드들의 형성은 웨이퍼 상의 프로세싱 결과들의 불균일성을 야기할 수 있다. 따라서, 완화 및/또는 교정 액션을 인에이블하기 위해 플라스모이드 형성을 검출하는 것에 주목한다. 이러한 맥락에서 본 발명이 발생한다.
예시적인 실시예에서, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법이 개시된다. 방법은 웨이퍼 지지 장치 상에 웨이퍼를 포지셔닝하는 단계를 포함한다. 웨이퍼 지지 장치는 플라즈마 생성 영역이 웨이퍼와 전극 사이에 존재하도록 전극 밑에 포지셔닝된다. 방법은 또한 플라즈마 프로세싱 동작의 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 동안 플라즈마 생성 영역 내에서 플라즈마를 생성하도록 전극에 RF (radiofrequency) 전력을 공급하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 전극 상에서 RF 파라미터를 측정하기 위해 전극에 연결된 적어도 하나의 전기 센서를 동작시키는 단계를 포함한다. 방법은 또한 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 전극 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 값을 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 전극 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 값들 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하는 단계를 포함하고, 지표적인 경향 또는 변화는 플라즈마 프로세싱 동작 동안 플라즈마 불안정성의 형성을 나타낸다.
예시적인 실시예에서, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템이 개시된다. 시스템은 플라즈마 프로세싱 동작 동안 웨이퍼를 지지하도록 구성된 웨이퍼 지지 장치를 포함한다. 시스템은 또한 전극과 웨이퍼 지지 장치 사이에 플라즈마 생성 영역을 형성하도록 웨이퍼 지지 장치 위에 포지셔닝된 전극을 포함한다. 시스템은 또한 RF 전력을 전극으로 전달하도록 연결된 RF 전력 공급부를 포함한다. 시스템은 또한 전극에 연결되고 전극 상의 RF 전압, 전극 상의 RF 전류, 전극 상의 RF 신호 주파수, 전극 상의 RF 임피던스, 전극 상의 RF 위상 각, 및 전극 상의 RF 전력 중 하나 이상을 측정하도록 구성된 적어도 하나의 전기 센서를 포함한다. 시스템은 또한 플라즈마 프로세싱 동작 동안 적어도 하나의 전기 센서로부터 측정 데이터를 수신하도록 연결된 전기 신호 프로세싱 유닛을 포함한다. 전기 신호 프로세싱 유닛은 적어도 하나의 전기 센서로부터 수신된 측정 데이터에 기초하여 전극 상에 존재하는 하나 이상의 RF 파라미터들의 값들을 결정하도록 구성된다. 하나 이상의 RF 파라미터들은 RF 전압, RF 전류, RF 신호 주파수, RF 임피던스, RF 위상 각, 및 RF 전력을 포함한다. 전기 신호 프로세싱 유닛은 또한 RF 파라미터들 중 하나 이상에 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하도록 구성되고, 지표적인 경향 또는 변화는 플라즈마 프로세싱 동작 동안 플라즈마 불안정성의 형성을 나타낸다.
본 발명의 다른 양태들 및 장점들은 예로서 본 발명을 예시하는, 첨부된 도면들과 함께 취해진 이하의 상세한 기술로부터 보다 자명해질 것이다.
도 1a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 1b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 4 개의 프로세싱 스테이션들을 포함하는 멀티-스테이션 프로세싱 툴의 평면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 인바운드 로드록 및 아웃바운드 로드록과 인터페이싱된 멀티-스테이션 프로세싱 툴의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 증착 프로세스를 위해 웨이퍼를 수용하도록 구성된 페데스탈의 예를 도시한다.
도 5a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 페데스탈의 수직 단면을 도시한다.
도 5b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에 참조된 영역 (501) 의 클로즈-업 도면을 도시한다.
도 5c는 또한 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에 참조된 영역 (501) 의 클로즈-업 도면을 도시한다.
도 5d는 또한 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에 참조된 영역 (503) 의 클로즈-업 도면을 도시한다.
도 5e는 또한 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에 참조된 영역 (503) 의 클로즈-업 도면을 도시한다.
도 5f는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에서 식별된 바와 같이 참조된 A-A 뷰에 대응하는 전기적으로 도전성 층의 평면도를 도시한다.
도 5g는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에서 식별된 바와 같이 참조된 A-A 뷰에 대응하는 전기적으로 도전성 층의 평면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 챔버를 통한 DC 전력 공급부로부터의 DC 전류 플로우의 개략도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 챔버를 통한 DC 전력 공급부로부터의 DC 전류 플로우의 대안적인 개략도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법의 플로우차트를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 샤워헤드 전극에 전기적으로 접속된 전기 센서들을 갖는 웨이퍼 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 수행된 프로세싱 사이클들의 수의 함수로서 샤워헤드 전극 상의 정규화된 사이클-평균된 RF 전압의 플롯을 도시한다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 수행된 프로세스 사이클들의 수의 함수로서 샤워헤드 전극 상의 정규화된 사이클-평균된 RF 임피던스의 플롯을 도시한다.
도 12는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 수행된 프로세스 사이클들의 수의 함수로서 샤워헤드 전극 상의 정규화된 사이클-평균된 RF 주파수의 플롯을 도시한다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 150 사이클의 ALD 프로세스의 사이클 각각 동안 시간의 함수로서 전극 상의 예시적인 RF 전압 측정 데이터를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 150 사이클의 ALD 프로세스의 사이클 각각에 대해 플라즈마 점화 후 100 ㎳에서 전극 상에서 측정된 RF 전압을 도시하고, RF 전압 데이터는 도 13에 도시된다.
도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플라스모이드 형성을 검출하기 위해 전극 상의 RF 전압의 변동이 사이클 각각에서 어떻게 분석될 수 있는지의 예를 도시한다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법의 플로우차트를 도시한다.
이하의 기술에서, 다수의 구체적인 상세들이 본 실시예들의 전체적인 이해를 제공하기 위해 언급된다. 그러나, 본 발명은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 동작들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다.
막들의 증착은 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 시스템에서 구현될 수 있다. PECVD 시스템은 많은 상이한 형태들을 취할 수도 있다. PECVD 시스템은 하나 이상의 웨이퍼들을 하우징하고 (house) 웨이퍼 프로세싱에 적합한 (때때로 복수의 스테이션들을 포함하는) 하나 이상의 챔버들 또는 "반응기들"을 포함한다. 챔버 각각은 프로세싱을 위해 하나 이상의 웨이퍼들을 하우징할 수도 있다. 하나 이상의 챔버들은 규정된 위치 또는 위치들에 (그 위치 내에서 예를 들어 로테이팅, 진동, 또는 다른 교반과 같은 운동을 하여 또는 상기 운동 없이) 웨이퍼를 유지한다. 증착을 겪은 웨이퍼는 프로세스 동안 반응기 챔버 내에서 일 스테이션으로부터 또 다른 스테이션으로 이송될 수도 있다. 물론, 막 증착은 단일의 스테이션에서 전적으로 일어날 수도 있거나 막의 임의의 부분 (fraction) 이 임의의 수의 스테이션들에서 증착될 수도 있다. 프로세스 동안, 웨이퍼 각각은 페데스탈, 웨이퍼 척 및/또는 다른 웨이퍼 홀딩 장치에 의해 제자리에 홀딩된다. 특정한 동작들을 위해, 장치는 웨이퍼를 가열하기 위해 히팅 플레이트와 같은 히터를 포함할 수도 있다.
예시적인 실시예에서, 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 웨이퍼는 반도체 웨이퍼를 지칭한다. 또한, 다양한 실시예들에서, 본 명세서에 지칭된 바와 같은 웨이퍼는 형태, 형상, 및/또는 사이즈가 가변할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 본 명세서에 지칭된 바와 같은 웨이퍼는 200 ㎜ 반도체 웨이퍼, 300 ㎜ 반도체 웨이퍼, 또는 450 ㎜ 반도체 웨이퍼에 대응할 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 본 명세서에 지칭된 바와 같은 웨이퍼는 비원형 기판, 무엇보다 예컨대 평판 (flat panel) 디스플레이를 위한 직사각형 기판, 등에 대응할 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼 (101) 를 프로세싱하도록 사용되는 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100) 을 예시한다. 시스템은 하부 챔버 부분 (102b) 및 상부 챔버 부분 (102a) 을 가진 챔버 (102) 를 포함한다. 중심 컬럼 (141) 은 전기적으로 도전성 재료로 형성된 페데스탈 (140) 을 지지하도록 구성된다. 전기적으로 도전성 페데스탈 (140) 은, RF 방향 제어 모듈 (250) 의 설정에 따라 매칭 네트워크 (106) 를 통해 RF 전력 공급부 (104) 로부터의 RF 신호들을 수신하도록 연결된다. 또한, 도 1a의 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100) 에서, 샤워헤드 전극 (150) 은 RF 방향 제어 모듈 (250) 의 설정에 따라 매칭 네트워크 (106) 를 통해 RF 전력 공급부 (104) 로부터의 RF 신호들을 수신하도록 구성되고 연결된다. 일부 실시예들에서, RF 방향 제어 모듈 (250) 은 매칭 네트워크 (106) 를 통해 RF 전력 공급부 (104) 로부터 송신된 RF 신호들을 샤워헤드 전극 (150) 으로 또는 페데스탈 (140) 로 지향시키도록 구성된다. 또한, RF 방향 제어 모듈 (250) 은, 현재 RF 신호들을 수신하지 않는 샤워헤드 전극 (150) 및 페데스탈 (140) 중 어느 하나를 기준 접지 전위에 전기적으로 접속하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 미리 결정된 시간에, RF 방향 제어 모듈 (250) 은 페데스탈 (140) 이 기준 접지 전위에 전기적으로 접속되는 동안 샤워헤드 전극 (150) 이 RF 전력 공급부 (104) 로부터의 RF 신호들을 수신할 것이라고 또는 샤워헤드 전극 (150) 이 기준 접지 전극에 전기적으로 접속되는 동안 페데스탈 (140) 이 RF 전력 공급부 (104) 로부터의 RF 신호들을 수신할 것이라고 보장하도록 동작한다.
RF 전력 공급부 (104) 는 제어 모듈 (110), 예를 들어, 제어기에 의해 제어된다. 제어 모듈 (110) 은 프로세스 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들 (108) 을 실행함으로써 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100) 을 동작시키도록 구성된다. 프로세스 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들 (108) 은 예컨대 웨이퍼 (101) 위에 막들을 증착하거나 형성하도록, 전력 레벨들, 타이밍 파라미터들, 프로세스 가스들, 웨이퍼 (101) 의 기계적 이동, 등과 같은 파라미터들에 대한 지시들을 갖는 프로세스 레시피들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 중심 컬럼 (141) 은 리프트 핀 제어부 (122) 에 의해 제어되는, 리프트 핀들을 포함할 수 있다. 리프트 핀들은 엔드-이펙터로 하여금 웨이퍼 (101) 를 픽업하게 하도록 페데스탈 (140) 로부터 웨이퍼 (101) 를 상승시키고, 엔드-이펙터에 의해 배치된 후에 웨이퍼 (101) 를 하강시키게 하도록 사용된다. 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100) 은 프로세스 가스 공급부들 (114), 예를 들어, 설비로부터 가스 화학물질 공급부들에 연결된 가스 공급 시스템 (112) 을 더 포함한다. 수행될 프로세싱에 따라, 제어 모듈 (110) 은 가스 공급 시스템 (112) 을 통한 프로세스 가스들 (114) 의 전달을 제어한다. 이어서 선택된 프로세스 가스들은 샤워헤드 전극 (150) 내로 흐르고 샤워헤드 전극 (150) 과 페데스탈 (140) 상에 배치된 웨이퍼 (101) 사이에 규정된 프로세싱 볼륨 내에 분배된다.
또한, 프로세스 가스들은 미리 혼합되거나 미리 혼합되지 않을 수도 있다. 프로세스의 증착 및 플라즈마 처리 페이즈들 동안 올바른 프로세스 가스들이 전달된다는 것을 보장하기 위해 적절한 밸브 및 질량 유량 제어 메커니즘들이 가스 공급 시스템 (112) 내에 채용될 수도 있다. 프로세스 가스들은 프로세싱 볼륨을 나가고 배기 유출부 (143) 를 통해 흐른다. 진공 펌프 (무엇보다, 예컨대 1 또는 2 단계 기계적 건식 펌프) 는 프로세싱 볼륨으로부터 프로세스 가스들을 인출하고 폐루프 피드백 제어된 플로우 제한 디바이스, 예컨대 쓰로틀 밸브 또는 펜둘럼 밸브에 의해 프로세싱 볼륨 내에서 적합하게 저압을 유지한다.
페데스탈 (140) 의 외측 영역을 둘러싸는 캐리어 링 (200) 이 또한 도시된다. 캐리어 링 (200) 은 페데스탈 (140) 로 그리고 페데스탈 (140) 로부터 웨이퍼 (101) 의 이송 동안 웨이퍼 (101) 를 지지하도록 구성된다. 캐리어 링 (200) 은 페데스탈 (140) 의 중심의 웨이퍼 지지 영역으로부터 스텝 다운된 캐리어 링 지지부 영역 위에 놓이도록 구성된다. 캐리어 링 (200) 은 환형으로 성형된 디스크 구조체를 갖고, 캐리어 링의 디스크 구조체의 외측 에지 측, 예를 들어, 외측 반경부, 및 캐리어 링의 디스크 구조체의 웨이퍼 에지 측, 예를 들어, 웨이퍼 (101) 가 놓이는 곳과 가장 가까운 내측 반경부를 포함한다. 캐리어 링 (200) 의 웨이퍼 에지 측은 캐리어 링 (200) 이 스파이더 포크들 (180) 에 의해 리프팅될 때 웨이퍼 (101) 를 리프팅하도록 구성되는 복수의 콘택트 지지 구조체들을 포함한다. 따라서 캐리어 링 (200) 은 웨이퍼 (101) 와 함께 리프팅되고 그리고 또 다른 스테이션에 대해, 예를 들어, 멀티-스테이션 시스템에서 로테이팅될 수 있다. 캐리어 링 (200) 을 리프팅 그리고/또는 로테이팅시키기 위해 스파이더 포크들 (180) 의 동작을 제어하도록 캐리어 링 리프트 및/또는 로테이팅 제어 신호들 (124) 이 제어 모듈 (110) 에 의해 생성된다.
일부 실시예들에서, 전기적으로 절연성 층 (507) 이 페데스탈 (140) 의 상단 표면 상에 배치되고, 전기적으로 도전성 층 (509) 이 전기적으로 절연성 층 (507) 상에 배치된다. 전기적으로 도전성 층 (509) 은 웨이퍼 (101) 를 지지하도록 구성된다. 또한, 이들 실시예들에서, 전기적으로 도전성 층은 저역 통과 필터 (525) 를 통해 DC (direct current) 전력 공급부 (521) 의 포지티브 단자에 전기적으로 접속될 수 있다. DC 전력 공급부 (521) 는 또한 제어 모듈 (110) 에 의해 제어되도록 접속된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 전류는 프로세스 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들 (108) 에 의해 제공되고 제어 모듈 (110) 에 의해 실행되는 것으로 미리 기술된 레시피에 따라, DC 전력 공급부 (521) 로부터 저역 통과 필터 (525) 를 통해 전기적으로 도전성 층 (509) 으로 송신될 수 있다.
도 1b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼 (101) 상에서 ALD (atomic layer deposition) 프로세스 (예를 들어 ALD 옥사이드 프로세스) 를 수행하도록 구성되는 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100A) 을 예시한다. 도 1a에 대해 기술된 바와 유사한 컴포넌트가 도 1b에 도시된다. 구체적으로, 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100A) 은 또한 상부 챔버 부분 (102a), 하부 챔버 부분 (102b), 제어 모듈 (110), RF 전력 공급부 (104), 매칭 네트워크 (106), 전기적으로 도전성 층 (509), DC 전력 공급부 (521), 저역 통과 필터 (525), 캐리어 링 (200), 및 스파이더 포크들 (180) 을 포함한다. 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100A) 에서, 페데스탈 (140A) 은 유전체 바디 (251) 를 포함하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 유전체 바디 (251) 는 컬럼 (141) 에 바로 고정된다. 그리고, 일부 실시예들에서, 유전체 바디 (251) 는 컬럼 (141) 에 고정되는 도전성 구조체 (252) 에 의해 지지된다. 전기적으로 도전성 층 (509) 은 페데스탈 (140A) 의 유전체 바디 (251) 의 상단 표면 바로 위에 배치된다.
일부 실시예들에서, 히팅 컴포넌트 (253), 예컨대 레지스턴스 히팅 엘리먼트가 페데스탈 (140A) 의 유전체 바디 (251) 와 함께 배치된다. 히팅 컴포넌트 (253) 는 히터 전력 공급부 (255) 에 연결되고, 이는 결국 제어 모듈 (110) 에 연결된다. 히팅 컴포넌트 (253) 의 존재로 인해, 일부 실시예들에서, 히터 전력 공급부 (255) 는 프로세스 입력 및 제어 인스트럭션들/프로그램들 (108) 에 의해 제공되고 제어 모듈 (110) 에 의해 실행되는 것으로 미리 기술된 레시피에 따라 동작할 수 있다. 제어 모듈 (110) 로 온도 측정 데이터를 제공하여, 제어 모듈 (110) 과 히터 전력 공급부 (255) 간의 폐루프 온도 피드백 제어 회로의 동작을 인에이블하는, 온도 측정 디바이스들이 페데스탈 (140A) 상/내에 그리고/또는 페데스탈 (140A) 주변의 다른 위치들에 설치될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.
페데스탈 (140A) 의 유전체 바디 (251) 는 RF 방향 제어 모듈 (250) 의 설정에 따라 매칭 네트워크 (106) 를 통해 RF 전력 공급부 (104) 로부터의 RF 신호들을 수신하도록 구성되고 연결된 RF 전극 (254) 을 포함한다. 또한, 도 1b의 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100A) 에서, 샤워헤드 전극 (150A) 은 RF 방향 제어 모듈 (250) 의 설정에 따라 매칭 네트워크 (106) 를 통해 RF 전력 공급부 (104) 로부터의 RF 신호들을 수신하도록 구성되고 연결된다. 일부 실시예들에서, RF 방향 제어 모듈 (250) 은 RF 전력 공급부 (104) 로부터 송신된 RF 신호들을 매칭 네트워크 (106) 를 통해 샤워헤드 전극 (150A) 으로 또는 RF 전극 (254) 으로 지향시키도록 구성된다. 또한, RF 방향 제어 모듈 (250) 은 RF 신호들을 현재 수신하지 않는 샤워헤드 전극 (150A) 및 RF 전극 (254) 중 어느 하나를 기준 접지 전위에 전기적으로 접속하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 미리 결정된 시간에, RF 방향 제어 모듈 (250) 은 RF 전극 (254) 이 기준 접지 전위에 전기적으로 접속되는 동안 샤워헤드 전극 (150A) 이 RF 전력 공급부 (104) 로부터의 RF 신호들을 수신할 것이라고 또는 샤워헤드 전극 (150A) 이 기준 접지 전극에 전기적으로 접속되는 동안 RF 전극 (254) 이 RF 전력 공급부 (104) 로부터의 RF 신호들을 수신할 것이라고 보장하도록 동작한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 4 개의 프로세싱 스테이션들을 포함하는, 멀티-스테이션 프로세싱 툴 (300) 의 평면도를 예시한다. 이 평면도는 하부 챔버 부분 (102b) 이다 (예를 들어, 예시를 위해 상단 챔버 부분 (102a) 이 제거됨). 4 개의 스테이션들은 스파이더 포크들 (180) 에 의해 액세스된다. 스파이더 포크, 또는 포크 각각은 제 1 암 및 제 2 암을 포함하고, 제 1 암 및 제 2 암 각각은 페데스탈 (140/140A) 의 측면 각각의 부분 둘레에 포지셔닝된다. 인게이지먼트 및 로테이팅 메커니즘 (220) 을 사용하여, 스파이더 포크들 (180) 은 프로세싱 스테이션들로부터 캐리어 링들 (200) 을 (즉, 캐리어 링들 (200) 의 하부 표면으로부터) 동시에 상승 및 리프팅하도록, 그리고 이어서 추가의 플라즈마 프로세싱, 처리 및/또는 막 증착이 각각의 웨이퍼들 (101) 상에서 발생할 수 있도록 캐리어 링들 (200) (여기서 캐리어 링들 중 적어도 하나는 웨이퍼 (101) 를 지지함) 을 하강시키기 전에 적어도 하나 이상의 스테이션들의 거리를 로테이팅시키도록 구성된다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 인바운드 로드록 (302) 및 아웃바운드 로드록 (304) 과 인터페이싱된 멀티-스테이션 프로세싱 툴 (300) 의 실시예의 개략도를 도시한다. 로봇 (306) 은 대기압에서, 포드 (pod) (308) 를 통해 로딩된 카세트로부터 대기 포트 (310) 를 통해 인바운드 로드록 (302) 내로 웨이퍼들 (101) 을 이동시키도록 구성된다. 인바운드 로드록 (302) 은 대기 포트 (310) 가 폐쇄될 때, 인바운드 로드록 (302) 이 펌핑 다운될 (pumped down) 수도 있도록 진공 소스/펌프에 커플링된다. 인바운드 로드록 (302) 은 또한 프로세싱 챔버 (102) 와 인터페이싱된 챔버 이송 포트 (316) 를 포함한다. 따라서, 챔버 이송 포트 (316) 가 개방될 때, 또 다른 로봇 (312) 은 프로세싱을 위해 인바운드 로드록 (302) 으로부터 제 1 프로세스 스테이션의 페데스탈 (140/140A) 로 웨이퍼를 이동시킬 수도 있다.
도시된 프로세싱 챔버 (102) 는 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서 1 내지 4로 번호가 매겨진, 4 개의 프로세스 스테이션들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버 (102) 는 웨이퍼들이 진공 브레이크 (break) 및/또는 공기 노출을 겪지 않고 프로세스 스테이션들 (1 내지 4) 사이에서 캐리어 링 (200) 을 사용하여 이송될 수도 있도록 저압 분위기를 유지하도록 구성될 수도 있다. 도 3에 도시된 프로세스 스테이션 (1 내지 4) 각각은 페데스탈 (140/140A) 및 샤워헤드 전극 (150/150A) 및 연관된 프로세스 가스 공급 연결부들을 포함한다. 또한, 다른 실시예들에서, 프로세싱 챔버 (102) 는 4 개 미만의 프로세스 스테이션들 또는 4 개 초과의 프로세스 스테이션들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 3은 또한 프로세싱 챔버 (102) 내에서 웨이퍼들을 이송하기 위한 스파이더 포크들 (180) 을 도시한다. 상기 언급된 바와 같이, 스파이더 포크들 (180) 은 로테이팅하고 그리고 일 프로세싱 스테이션으로부터 또 다른 프로세싱 스테이션으로의 웨이퍼들의 이송을 인에이블한다. 이송은 웨이퍼들 (101) 을 리프팅하고, 그리고 웨이퍼들 (101) 및 캐리어 링들 (200) 을 함께 다음의 스테이션으로 로테이팅하는, 스파이더 포크들 (180) 로 하여금 외측 밑면으로부터 캐리어 링들 (200) 을 리프팅하게 함으로써 발생한다. 일 구성에서, 스파이더 포크들 (180) 은 프로세싱 동안 고 레벨들의 열을 견디도록 세라믹 재료로 이루어진다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, ALD 프로세스와 같은 증착 프로세스를 위해 웨이퍼 (101) 를 수용하도록 구성된 페데스탈 (140/140A) 의 예를 도시한다. 페데스탈 (140/140A) 은 페데스탈 (140/140A) 의 중심 상단 표면 상에 포지셔닝된 전기적으로 도전성 층 (509) 을 포함하고, 중심 상단 표면은 페데스탈 (140/140A) 의 중심 축 (420) 으로부터 중심 상단 표면의 에지를 규정하는 상단 표면 직경 (422) 으로 연장하는 원형 영역에 의해 규정된다. 전기적으로 도전성 층 (509) 은 전기적으로 도전성 층 (509) 에 걸쳐 분포되고 웨이퍼 (101) 를 지지하도록 구성된 복수의 웨이퍼 지지부들 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 을 포함한다. 웨이퍼 지지 레벨은 웨이퍼 지지부들 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 상에 놓일 때 웨이퍼 (101) 의 하단 표면의 수직 포지션에 의해 규정된다. 도 4의 예에서, 6 개의 웨이퍼 지지부들 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 이 전기적으로 도전성 층 (509) 의 경계 주변에 대칭적으로 분포된다. 그러나, 다른 실시예들에서 임의의 수의 웨이퍼 지지부들이 전기적으로 도전성 층 (509) 상에 있을 수도 있고, 웨이퍼 지지부들은 증착 프로세스 동작들 동안 웨이퍼 (101) 를 지지하기 위해 임의의 적합한 배열로 전기적으로 도전성 층 (509) 에 걸쳐 분포될 수 있다. 도 4는 또한 리프트 핀들을 하우징하도록 구성된 리세스들 (406a, 406b, 및 406c) 을 도시한다. 리프트 핀들은 엔드-이펙터에 의한 웨이퍼 (101) 의 인게이지먼트를 허용하도록 웨이퍼 지지부들 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 로부터 웨이퍼 (101) 를 상승시키도록 활용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 웨이퍼 지지부 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 각각은 MCA (minimum contact area) 구조체를 규정한다. MCA들은 고 정밀도 또는 허용오차가 요구될 때 그리고/또는 디펙트 위험을 감소시키기 위해 최소 물리적 콘택트가 바람직할 때 표면들 간의 정밀 매이팅 (mating) 을 개선하도록 사용된다. 시스템 내 다른 표면들은 또한 예컨대 캐리어 링 (200) 지지부들 위 및 캐리어 링 (200) 의 내측 웨이퍼 지지 영역 위에 MCA들을 포함할 수 있다.
페데스탈 (140/140A) 은 페데스탈 (140/140A) 의 상단 표면 직경 (422) 으로부터 환형 표면 (410) 의 외측 직경 (424) 로 연장하는 환형 표면 (410) 을 더 포함한다. 환형 표면 (410) 은 전기적으로 도전성 층 (509) 을 둘러싸지만, 전기적으로 도전성 층 (509) 으로부터 스텝다운된 환형 영역을 규정한다. 즉, 환형 표면 (410) 의 수직 위치는 전기적으로 도전성 층 (509) 의 수직 위치보다 낮다. 복수의 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 은 실질적으로 환형 표면 (410) 의 에지 (외측 직경) 에/를 따라 포지셔닝되고 환형 표면 (410) 주변에 대칭적으로 분포된다. 캐리어 링 지지부들은 일부 실시예들에서 캐리어 링 (200) 을 지지하기 위한 MCA들을 규정할 수 있다. 일부 구현예들에서, 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 은 환형 표면 (410) 의 외측 직경 (424) 을 넘어 연장하는 한편, 다른 구현예들에서 그렇지 않다. 일부 구현예들에서, 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 의 상단 표면들은 캐리어 링 (200) 이 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 상에 놓일 때, 캐리어 링 (200) 이 환형 표면 (410) 위로 미리 규정된 거리에 지지되도록, 환형 표면 (410) 의 높이보다 약간 높은 높이를 갖는다. 캐리어 링 지지부 (412a, 412b, 및 412c) 각각은, 캐리어 링 (200) 이 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 에 의해 지지될 때 캐리어 링 (200) 의 하측으로부터 돌출하는 연장부가 놓이는, 캐리어 링 지지부 (412a) 의 리세스 (413) 와 같은 리세스를 포함할 수도 있다. 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 내의 리세스들 (413) 에 대한 캐리어 링 연장부들의 매이팅은 캐리어 링 (200) 의 안전한 포지셔닝을 제공하고 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 상에 놓일 때 캐리어 링 (200) 이 이동하는 것을 방지한다.
일부 구현예들에서, 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 의 상단 표면들은 환형 표면 (410) 과 플러싱 (flush) 한다. 다른 구현예들에서, 캐리어 링 (200) 이 환형 표면 (410) 바로 위에 놓일 수도 있도록, 그리고 캐리어 링 (200) 과 환형 표면 (410) 사이에 갭이 존재하지 않도록 환형 표면 (410) 으로부터 이격되게 규정된 캐리어 링 지지부들이 없다. 이러한 구현예들에서, 캐리어 링 (200) 과 환형 표면 (410) 간의 경로는 폐쇄되어, 전구체 재료들이 이 경로를 통해 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측에 도달하는 것을 방지한다.
도 4의 예시적인 실시예에서, 환형 표면 (410) 의 외측 에지 영역을 따라 3 개의 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 이 대칭적으로 포지셔닝된다. 그러나, 다른 구현예들에서, 안정한 레스팅 (resting) 구성으로 캐리어 링 (200) 을 지지하기 위해 페데스탈 (140/140A) 의 환형 표면 (410) 을 따라 임의의 위치들에 분포된, 3 개 초과의 캐리어 링 지지부들이 있을 수도 있다.
웨이퍼 (101) 가 웨이퍼 지지부들 (404a, 404b, 404c, 404d, 404e, 및 404f) 에 의해 지지될 때, 그리고 캐리어 링 (200) 이 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 에 의해 지지될 때, 웨이퍼 (101) 의 에지 영역은 캐리어 링 (200) 의 내측 부분 위에 배치된다. 일반적으로 말하면, 웨이퍼 (101) 의 에지 영역은 웨이퍼 (101) 의 외측 에지로부터 약 2 ㎜ 내지 약 5 ㎜만큼 내측으로 연장한다. 따라서 웨이퍼 (101) 의 에지 영역과 캐리어 링 (200) 의 내측 부분 사이에 수직 분리가 규정된다. 일부 실시예들에서, 이 수직 분리는 약 0.001 인치 내지 약 0.010 인치이다. 환형 표면 (410) 위로 미리 규정된 거리, 그리고 웨이퍼 (101) 의 에지 영역과 캐리어 링 (200) 의 내측 부분 간의 수직 분리에서의 캐리어 링 (200) 의 지지는 웨이퍼 (101) 의 에지 영역에서 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측 상의 증착을 제한하도록 제어될 수 있다.
박막들을 증착하기 위해 또는 웨이퍼 표면을 처리하기 위해 사용된 일부 플라즈마들은 프로세스 관점 (process standpoint) 에서 바람직한 조건들 하에서 불안정하다. 예로서, 1 내지 3 Torr 압력 범위 내에서 그리고 고 RF 전력 (300 ㎜ 직경 웨이퍼 프로세싱 스테이션 당 200 W 초과) 에서 동작된 Ar/O2 CCP (capacitively-coupled-plasma) 방전은 플라즈마 내 불안정성을 나타낸다. 본 명세서에서 "플라스모이드"로 지칭되는 이러한 플라즈마 불안정성은 정상 밀도 플라즈마의 보다 큰 볼륨들에 의해 둘러싸인 보다 고 밀도 (보다 밝은) 플라즈마의 작은 면적들을 특징으로 한다. 플라스모이드들이 형성될 때, 증착된 막은 플라스모이드에 대응하는 국부적인 고 밀도 플라즈마와 막의 상호작용으로 인해 플라스모이드 근방에서 국부적으로 치밀화되고, 이는 열화된 막 균일도를 발생시킨다. 웨이퍼 (101) 위 플라스모이드들의 공간적 분리는 프로세스 마다 (from process-to-process), 미리 결정된 프로세스 내에서 가변될 수 있다. 또한, 플라스모이드들은 미리 결정된 프로세스 동안 웨이퍼 (101) 에 걸쳐 이동할 수 있다. 플라스모이드들은 웨이퍼 (101) 에 걸쳐 상이한 위치들에서 증착된 막의 두께를 변경하는 것과 같은, 웨이퍼 (101) 에 걸친 프로세스 균일도의 열화를 유발한다는 것이 이해되어야 한다. 플라스모이드들에 의해 유발된 막 두께의 불균일도는 총 막 두께의 약 1 ％ 내지 2 ％일 수 있고, 이는 초-편평 막 프로파일을 요구하는 일부 애플리케이션들에서 상당할 수 있다.
예시적인 막 증착 프로세스 동안, 어떠한 RF 전력도 인가하지 않고, 전구체 가스의 모노레이어를 도포하기 위한 동작이 수행된다. 전구체 가스는 웨이퍼 (101) 에 들러붙는다 (stick). 일부 실시예들에서, 전구체 가스는 웨이퍼 상의 실리콘 옥사이드의 형성을 인에이블하기 위해 실리콘을 포함한다. 이어서 동작은 웨이퍼 (101) 위의 프로세싱 볼륨으로부터 전구체 가스를 플러싱하기 위한 동작이 수행되어, 웨이퍼 (101) 상에 전구체 가스의 모노레이어를 남긴다. 이어서 산화 프로세스가 웨이퍼 (101) 상에서 수행된다. 산화 프로세스에서, 프로세스 가스는 웨이퍼 (101) 위에 프로세싱 볼륨 내로 흐르고 프로세싱 볼륨 내에서 플라즈마를 생성하기 위해 RF 전력이 프로세스 가스에 인가된다. 플라즈마는 웨이퍼 (101) 상에서 산화 반응들을 구동한다. 일부 실시예들에서, 프로세스 가스는 산소 + 무엇보다 아르곤과 같은 하나 이상의 다른 충격 가스들을 함유할 것이고, 충격 가스(들)는 플라즈마의 충분한 치밀화를 제공한다. 충격 가스는 증착된 막을 치밀화하는데 효과적인 가스이다. 증착된 막을 치밀화하는 충격 가스들은 증착된 막으로 에너지를 효과적으로 이송할 수 있는 가스들이다. 일부 실시예들에서, 충격 가스들은 무엇보다 아르곤과 같은 단원자 (monoatomic) 희가스들이고, 증착된 막과 화학적으로 반응하지 않고 진동 또는 회전 분자 모드들이 없다. 예를 들어, 예시적인 프로세스에서, 프로세스 가스 혼합물은 약 5 ％ 내지 약 20 ％의 산소와 나머지는 아르곤인 프로세스 가스 혼합물을 포함할 수 있다. 그리고, 다른 예시적인 프로세스들에서, 프로세스 가스 혼합물에서 충격 가스에 대한 산소의 백분율은 5 ％ 미만 20 ％ 초과일 수 있다.
산화 프로세스 동안, 특정한 두께의 막이 웨이퍼 (101) 상에 형성될 때, 플라스모이드들이 웨이퍼 (101) 에 걸쳐 나타나기 시작할 수도 있다. 플라스모이드들의 수 및 사이즈는 프로세스 가스 혼합물 내 충격 프로세스 가스, 예를 들어, 아르곤의 양과 직접적인 상관관계를 갖는다. 따라서, 프로세스 가스 혼합물 내 충격 프로세스 가스의 양을 감소시키는 것은 플라스모이드들의 강도를 감소시키도록 기능할 수도 있다. 그러나, 보다 높은 백분율의 충격 프로세스 가스는 또한 통상적으로 적절한 막 형성을 보장하기 위해 충분한 플라즈마 밀도를 제공하기 위해 필수적이다. 또한, 충분한 RF 전력이 인가되지 않는다면, 플라즈마 밀도가 충분하지 않을 것이기 때문에, 플라즈마를 생성하기 위해 대량의 RF 전력이 필요하다. 그러나, 인가된 RF 전력을 상승시키는 것은 보다 많은 플라스모이드들의 형성을 야기한다. 일부 프로세스 애플리케이션들은 300 ㎜ 직경 웨이퍼 프로세싱 스테이션 당 약 300 W의 인가된 RF 전력을 사용한다. 그러나, 다른 프로세스 애플리케이션들은 300 ㎜ 직경 웨이퍼 프로세싱 스테이션 당 보다 높은 RF 전력, 예컨대 400 W, 또는 훨씬 보다 높은 전력을 요구할 수도 있다.
전술한 관점에서, 플라스모이드 형성을 억제하기 위한 일 방법은 인가된 RF 전력을 감소시키고 그리고/또는 가스 혼합물 내 산소 농도를 상승시키는 것이다. 보다 구체적으로, 보다 낮은 프로세스 전력, 즉, 보다 낮은 인가된 RF 전력, 또는 프로세스 가스 내 (산소에 대한) 보다 낮은 충격 가스 (통상적으로 아르곤) 농도는 보다 낮은 플라즈마 밀도를 발생시켜, 플라스모이드들의 형성을 억제한다. 유감스럽게도, 이들 조건들은 증착된 막 품질 면에서 바람직하지 않다. 예를 들어, 프로세스 가스 내 보다 낮은 프로세스 전력 또는 보다 낮은 충격 가스 농도에서 플라즈마로부터 이온 충격이 충분하지 않을 때 막 품질이 열화된다. 따라서, 이는 프로세스 전력의 하강 및/또는 프로세스 가스 내 충격 가스 농도, 예를 들어, 아르곤 농도의 하강을 통해 플라스모이드 형성을 억제하는 동안, 증착된 막 품질을 유지하는 것이 항상 가능하지 않을 수도 있다.
웨이퍼 (101) 의 전위를 조절함으로써 플라즈마 불안정성을 방지/억제하기 위한 시스템들 및 방법들이 본 명세서에 개시된다. 일부 실시예들에서, 저 포지티브 DC 바이어스가 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측에 인가된다. 이 저 포지티브 DC 바이어스는 플라스모이드들의 형성의 억제에 효과적이다. 플라즈마 불안저성의 억제 및/또는 방지를 위한 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들은 다른 프로세스 조건들, 예컨대 프로세스 가스 플로우 레이트들, 압력, 및/또는 인가된 RF 전력의 변화들을 요구하지 않는다.
도 5a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 1a의 페데스탈 (140) 의 수직 단면을 도시한다. 일부 실시예들에서, 페데스탈 (140) 은 다른 재료들보다 전기적으로 도전성 재료, 예컨대 알루미늄으로 형성된다. 일부 실시예들에서, 페데스탈 (140) 은 가열 디바이스들 (505), 예컨대 전기적 레지스턴스 히터들을 포함한다. 페데스탈 (140) 은 상단 표면 (502) 을 포함한다. 전기적으로 절연성 층 (507) 은 페데스탈 (140) 의 상단 표면 (502) 상에 배치된다. 전기적으로 절연성 층 (507) 은 웨이퍼 (101) 의 프로세싱에 사용된 재료와 양립가능하고, 웨이퍼 (101) 의 프로세싱 동안 열 팽창에 대해 안정한 유전체 재료로 형성된다. 다양한 실시예들에서, 웨이퍼 (101) 의 프로세싱 동안, 페데스탈 (140) 은 약 100 ℃까지 확장하는 범위 내, 또는 약 20 ℃ 내지 약 100 ℃로 확장하는 범위 내 온도들, 또는 약 50 ℃까지 확장하는 범위 내의 온도들, 또는 약 250 ℃까지 확장하는 범위 내 온도들에 노출될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전기적으로 절연성 층 (507) 은 세라믹 플레이트 또는 세라믹 코팅과 같은 세라믹 재료로 형성된다. 일부 실시예들에서, 전기적으로 절연성 층 (507) 은 페데스탈 (140) 의 상단 표면 (502) 을 양극산화함으로써 형성된다. 일부 실시예들에서, 전기적으로 절연성 층 (507) 은 페데스탈 (140) 의 상단 표면 (502) 에 수직인 방향에서 측정될 때 약 1 ㎜까지 확장하는 범위 내, 또는 약 100 ㎛까지 확장하는 범위 내, 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛로 확장하는 범위 내, 또는 약 30 ㎛인 수직 두께를 갖는다. 그러나, 다른 실시예들에서, 페데스탈 (140) 의 상단 표면 (502) 에 수직인 방향에서 측정될 때 전기적으로 절연성 층 (507) 의 수직 두께는 상기 언급된 범위들 및 값들과 상이할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 전기적으로 절연성 층 (507) 의 수직 두께는 전류가 전기적으로 절연성 층 (507) 을 통해 페데스탈 (140) 로 흐르지 않는다는 것을 보장하도록 규정된다.
전기적으로 도전성 층 (509) 은 전기적으로 절연성 층 (507) 상에 배치된다. 전기적으로 도전성 층 (509) 은 웨이퍼 (101) 를 지지하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 전기적으로 도전성 층 (509) 은 페데스탈 (140) 의 상단 표면 (502) 에 수직인 방향에서 측정될 때 약 1 ㎜까지 확장하는 범위 내, 또는 약 0.25 인치까지 확장하는 범위 내, 또는 약 0.5 인치까지 확장하는 범위 내의 수직 두께를 갖도록 형성된다. 그러나, 다른 실시예들에서 페데스탈 (140) 의 상단 표면 (502) 에 수직인 방향에서 측정될 때 전기적으로 도전성 층 (509) 의 수직 두께는 상기 언급된 범위들 및 값들과 상이할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 전기적으로 도전성 층 (509) 은 단단한 플레이트로서 형성된다. 일부 실시예들에서, 전기적으로 도전성 층 (509) 은 적층된 막으로서 형성된다. 일부 실시예들에서, 전기적으로 도전성 층 (509) 은 스프레이된 금속 코팅으로서 형성된다. 일부 실시예들에서, 전기적으로 도전성 층 (509) 은 알루미늄으로 형성된다. 그러나, 다른 실시예들에서 전기적으로 도전성 층 (509) 은 웨이퍼 (101) 의 프로세싱에 사용된 재료와 양립가능하고 웨이퍼 (101) 의 프로세싱 동안 열 팽창에 대해 안정한 본질적으로 임의의 타입의 전기적으로 도전성 재료로 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일부 실시예들에서, 전기적으로 도전성 층 (509) 은 웨이퍼 (101) 를 지지하고 콘택트하도록 구성된 MCA들 (511) 의 분포를 포함한다. 이들 실시예들에서, MCA들 (511) 은 전기적으로 도전성 층 (509) 으로부터 웨이퍼 (101) 로의 전류의 송신을 제공하기 위해 전기적으로 도전성 재료로 형성된다. 일부 실시예들에서, MCA들 (511) 은 전기적으로 도전성 층 (509) 과 동일한 재료로 형성된다. 일부 실시예들에서, MCA들 (511) 이 전기적으로 도전성 재료로 형성되는 한, MCA들 (511) 은 전기적으로 도전성 층 (509) 과 상이한 재료로 형성된다. 일부 실시예들에서, MCA들 (511) 은 전기적으로 도전성 층 (509) 으로 일체로 형성된다. 일부 실시예들에서, MCA들 (511) 은 전기적으로 도전성 층 (509) 에 물리적으로 부착된다. 일부 실시예들에서, MCA들 (511) 은 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측에 콘택트하는 라운딩된 상단 표면을 갖도록 구성된다. 일부 실시예들에서, MCA들 (511) 은 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측에 콘택트하는 실질적으로 편평한 상단 표면을 갖도록 구성된다.
전기적으로 도전성 층 (509) 은 저역 통과 필터 (525) 를 통해 확장하는 전기적 접속 (523) 를 통해 DC 전력 공급부 (521) 에 전기적으로 접속된다. 저역 통과 필터 (525) 는 RF 신호들이 DC 전력 공급부 (521) 로 들어가고 손상시키는 것을 방지한다. DC 전력 공급부 (521) 의 포지티브 단자는 저역 통과 필터 (525) 를 통하는 것을 포함하여 전기적 접속 (523) 를 통해, 전기적으로 도전성 층 (509) 으로, 그리고 웨이퍼 (101) 를 통해 웨이퍼 (101) 위에 놓인 프로세싱 볼륨 내 플라즈마 내로 DC가 흐르도록, 전기적 접속 (523) 에 접속된다. DC 전력 공급부 (521) 의 네거티브 단자는 회로의 완성을 제공하도록 챔버 내 전류 복귀 구조체로 연결된다. 다양한 실시예들에서, 전기적 접속 (523) 는 무엇보다 납땜 연결부, 브레이즈된 연결부 (brazed connection), 압축 연결부, 쓰레드된 연결부와 같은 상이한 방식들로 전기적으로 도전성 층 (509) 에 연결될 수 있다. 전기적으로 도전성 층 (509) 과의 전기적 접속 (523) 및/또는 콘택트를 형성하는 전기적 도전체들이 하나 이상의 전기적으로 절연 구조체들 (527) 에 의해 페데스탈 (140) 로부터 전기적으로 절연된다. 또한, 페데스탈 (140) 이 가열 디바이스들 (505), 예컨대 전기적 레지스턴스 히터들을 포함한다면, 전기적으로 절연 구조체들 (527) 은 전기적 접속 (523) 로부터 가열 디바이스들 (505) 을 전기적으로 절연하도록 형성된다.
부가적으로, 일부 실시예들에서, 페데스탈 (140) 내 적어도 하나의 리프트 핀들은 전기적으로 도전성 재료로 형성되고, 페데스탈 (140) 내 다운 포지션 (down position) 으로 후퇴될 때, 전기적으로 도전성 층 (509) 에 전기적으로 콘택트하도록 구성되고, 전기적 접속 (523) 및 저역 통과 필터 (525) 를 통해 DC 전력 공급부 (521) 에 전기적으로 접속된다. 이들 실시예들에서, 적어도 하나의 DC 전력 공급된 리프트 핀은 전기적으로 도전성 층 (509) 과 전기적 접속 (523) 사이의 영구적인 콘택트를 형성하는 대신 또는 이에 부가하여 전기적으로 도전성 층 (509) 과의 전기적 접속을 제공하도록 사용될 수 있다.
도 5a는 또한 캐리어 지지 표면 (513) 위의 페데스탈 (140) 의 외측 영역 내에 놓이는 캐리어 링 (200) 을 도시한다. 캐리어 링 (200) 은 웨이퍼 (101) 의 프로세싱 동안 캐리어 링 (200) 이 시프트되는 것을 방지하기 위해 캐리어 링 (200) 을 고정하는 복수의 연장부들 (515) 을 포함할 수 있다. 확장부들 (515) 은 도 4a에 도시된 바와 같이, 캐리어 링 지지부들 (412a, 412b, 및 412c) 에 놓이도록 구성된다. 도 5b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에 참조된 영역 (501) 의 클로즈-업 도면을 도시한다. 도 5c는 또한 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에 참조된 영역 (501) 의 클로즈-업 도면을 도시한다. 도 5c의 예시적인 실시예에서, 페데스탈 (140) 은 페데스탈 (140) 의 상단 표면 (502) 으로부터 상측으로 연장하도록 구성되고, 전기적으로 절연성 층 (507) 및 전기적으로 도전성 층 (509) 이 형성된 영역을 둘러싸도록 구성된 보유 구조체 (retainer structure)(142) 를 포함한다. 또한, 도 5c의 예시적인 실시예에서, 전기적으로 절연성 층 (507) 은 보유 구조체 (142) 와 전기적으로 도전성 층 (509) 사이에 전기적 절연을 제공하기 위한 보유 구조체 (142) 의 내측 표면을 따라 상측으로 연장하도록 형성된다.
도 5d는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에 참조된 영역 (503) 의 클로즈-업 도면을 도시한다. 도 5d의 예시적인 실시예에서, 전기 접속부 (512) 는 전기적으로 도전성 층 (509) 과 전기적 접속 (523) 사이에 형성되는 것으로 도시된다. 다양한 실시예들에서, 전기적 접속 (523) 는 무엇보다 납땜 연결부, 브레이즈된 연결부, 압축 연결부, 쓰레드된 연결부를 포함할 수 있다. 도 5e는 또한본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에 참조된 영역 (503) 의 클로즈-업 도면을 도시한다. 도 5e의 예시적인 실시예에서, 전기 접속부 (512) 는 전기적으로 도전성 층 (509) 과 전기적 접속 (523) 사이에 보다 넓은, 패드-타입 구조체로서 형성된다. 도 5e의 예시적인 실시예에서, 전기적으로 절연성 층 (507) 은 전기적 접속 (523) 둘레를 랩핑 (wrap) 하도록 형성된다.
동작 동안, DC 전력 공급부 (521) 는 저역 통과 필터 (525) 를 통하는 것을 포함하여 전기적 접속 (523) 를 통해, 전기적으로 도전성 층 (509) 으로, 웨이퍼 (101) 를 지지하는 MCA들 (511) 을 통해, 웨이퍼 (101) 를 통해, 웨이퍼 (101) 위에 놓인 플라즈마로, 그리고, 플라즈마를 통해 플라즈마와 콘택트하는 전기적으로 도전성 복귀 구조체로 DC 전력 공급부 (521) 로부터 DC 전류의 플로우를 유발하도록 동작될 수 있다. DC 전류에 의해 유발된 웨이퍼 (101) 근방의 포지티브 전하들은 웨이퍼 (101) 위에 놓인 플라즈마 내 양으로 대전된 이온들을 밀어내도록 (repel) 기능하고, 이는 웨이퍼 (101) 표면에서 플라스모이드들의 형성을 억제하도록 기능한다. 일부 실시예들에서, DC 전력 공급부 (521) 로부터 송신된 DC 전류는 100 ㎃까지 확장하는 범위 내, 또는 약 30 ㎃ 내지 약 70 ㎃로 확장하는 범위 내이다. 그러나, 일부 실시예들에서 DC 전력 공급부 (521) 로부터 송신된 DC 전류는 상기 언급된 범위들 및 값들과 상이할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, DC 전력 공급부 (521) 에 의해 전기적 접속 (523) 에 인가된 전압은 약 +30 V까지 확장하는 범위 내, 또는 약 -10 V 내지 약 +50 V로 확장하는 범위 내, 또는 약 +20 V 내지 약 +40 V로 확장하는 범위 내, 또는 약 +10 V 내지 약 +30 V로 확장하는 범위 내이다. 그러나, 일부 실시예들에서 DC 전력 공급부 (521) 에 의해 인가된 접압은 상기 언급된 범위들 및 값들과 상이할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
DC 전력 공급부 (521) 로부터 공급된 DC 전류는 MCA들 (511) 을 통해 웨이퍼 (101) 로 흐르기 때문에, MCA들 (511) 의 공간적 배열은 웨이퍼 (101) 로부터 플라즈마로의 DC 전류의 공간적 분포에 영향을 줄 수도 있고, 결국 웨이퍼 (101) 에 걸쳐 플라스모이드 형성을 억제하는데 공간적 영향을 가질 수도 있다. 도 5f는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에서 식별된 바와 같이 참조된 A-A 뷰에 대응하는 전기적으로 도전성 층 (509) 의 평면도를 도시한다. 도 5f의 예시적인 실시예에서, MCA들 (511) (511 (통상적) 로 표기된 작은 원들에 대응) 은 실질적으로 균일한 공간적 배열과 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측에 콘택트하도록 전기적으로 도전성 층 (509) 에 걸쳐 실질적으로 균일한 방식으로 분포된다. MCA들 (511) 의 공간적 배열은 상이한 공간적 영역들에서 웨이퍼 (101) 로 전기적 컨덕턴스를 상승/감소시켜, 플라스모이드 억제의 공간적 제어를 제공하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 보다 많은 MCA들 (511) 이 보다 높은 플라스모이드 형성이 예상되는 위치들에 제공될 수 있고, 따라서 이들 위치들에서 웨이퍼 (101) 를 통한 DC 전류의 플로우 상승을 제공한다.
도 5g는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 5a에 식별된 바와 같이 참조된 A-A 뷰에 대응하는 전기적으로 도전성 층 (509) 의 평면도를 도시한다. 도 5g의 예시적인 실시예에서, MCA들 (511) 의 공간 밀도는 전기적으로 도전성 층 (509) 의 외측 방사상 경계를 향해 상승된다. 따라서, 도 5g의 예시적인 실시예의 MCA들 (511) 의 공간적 배열은 웨이퍼 (101) 의 외측 방사상 영역 근방에서 상승된 플라스모이드 형성이 예상되는 프로세싱 애플리케이션들에서 사용될 수도 있다. 도 5f 및 도 5g의 예시적인 실시예들에 도시된 MCA (511) 공간적 배열들은 기술 목적들로 제공되고, 전기적으로 도전성 층 (509) 에 걸친 모든 가능한 MCA들 (511) 의 공간적 배열들을 나타내지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시예들에서, MCA들 (511) 은 웨이퍼 (101) 의 적합한 구조적 지지를 제공하고 전기적으로 도전성 층 (509) 으로부터 웨이퍼 (101) 로 DC 전류 플로우의 적절한 분포를 제공하는 본질적으로 모든 공간적 배열을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, DC 전력 공급부 (521) 로부터 챔버 (102) 를 통한 DC 전류 플로우의 개략도를 도시한다. 도 6은 웨이퍼 (101) 위에 놓인 영역 내에서 플라즈마 (601) 를 생성하기 위해 매칭 네트워크 (106) 를 통해 RF 전력 공급부 (104) 로부터 RF 신호들을 수신하도록 연결된 샤워헤드 전극 (150/150A) 을 도시한다. 도 6의 예시적인 실시예에서, 샤워헤드 전극 (150/150A) 은 DC 전력 공급부 (521) 의 복귀부 (네거티브 단자) 는 기준 접지 전위에 전기적으로 접속되는 전기적 접속 (605) 으로 나타낸 바와 같이, DC 전력 공급부 (521) 의 복귀부 (네거티브 단자) 에 연결된다. 이러한 방식으로, DC 전류 (i) 는 전기적 접속 (523) 으로 나타낸 바와 같이 DC 전력 공급부 (521) 로부터, 저역 통과 필터 (525) 를 통해, 전기적으로 도전성 층 (509) 로, MCA들 (511) 을 통해 웨이퍼 (101) 로, 그리고 웨이퍼 (101) 를 통해 플라즈마 (601) 로, 그리고 플라즈마 (601) 를 통해 샤워헤드 전극 (150/150A) 으로 흐르고, 그리고 샤워헤드 전극 (150/150A) 으로부터 전기적 접속 (605) 을 통해 DC 전력 공급부 (521) 의 복귀부 (네거티브 단자) 로 흐른다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, DC 전력 공급부 (521) 로부터 챔버 (102) 를 통한 DC 전류 플로우의 대안적인 개략도를 도시한다. 도 7의 예시적인 실시예는 플라즈마 (601) 가 챔버 (102) 의 벽과 콘택트하는 저압 프로세싱 애플리케이션에 대응한다. 도 7의 예시적인 실시예에서, 챔버 (102) 의 벽은 DC 전력 공급부 (521) 로부터 흐르는 DC 전류 (i) 에 대한 복귀 전극으로서 기능한다. 보다 구체적으로, 챔버 (102) 의 벽은 전기적 접속 (701) 을 통해 DC 전력 공급부 (521) 의 복귀부 (네거티브 단자) 에 전기적으로 접속된다. 동작 동안, DC 전류 (i) 는 전기적 접속 (523) 으로 나타낸 바와 같이 DC 전력 공급부 (521) 로부터, 저역 통과 필터 (525) 를 통해, 전기적으로 도전성 층 (509) 으로, 그리고 MCA들 (511) 을 통해 웨이퍼 (101) 로, 그리고 웨이퍼 (101) 를 통해 플라즈마 (601) 로, 그리고 플라즈마 (601) 를 통해 챔버 (102) 의 벽으로, 그리고 챔버 (102) 의 벽으로부터 전기적 접속 (701) 을 통해 DC 전력 공급부 (521) 의 복귀부 (네거티브 단자) 로 흐른다.
상기 논의된 바와 같이, 다양한 웨이퍼 (101) 프로세싱 애플리케이션들에서, 웨이퍼 (101) 는 프로세싱 스테이션, 예컨대 증착 스테이션으로 로딩되고, 페데스탈 (140/140A) 의 전기적으로 도전성 층 (509) 상에 배치된다. 웨이퍼 (101) 는 전기적으로 도전성 층 (509) 에 전기적으로 접속된 도전성 핀들/구조체들의 세트, 예컨대 MCA들 (511) 에 의해 지지된다. 이어서, DC 전압은 외부 DC 전력 공급부 (521) 로부터 전기적으로 도전성 층 (509) 을 통해 그리고 도전성 핀들/구조체들을 통해, 예를 들어, MCA들 (511) 을 통해 웨이퍼 (101) 로 인가된다. 인가된 DC 전압은 웨이퍼 (101) 로 입사하는 플라즈마 내 (포지티브) 이온들의 에너지 플럭스를 감소시키도록 사용된다. 플라즈마로부터의 에너제틱 (energetic) 이온들은 웨이퍼 (101) 상에 증착된 막 재료로부터 2차 전자들을 방출할 수도 있다. 이들 2차 전자들은 플라즈마 시스를 통해 벌크 플라즈마 내로 당겨질 때 고 에너지로 가속화될 수 있다. 이들 가속화된 전자들은 플라스모이드들과 같은 고 밀도, 불안정한 플라즈마 영역들을 형성할 수도 있다. 방전이 특정한 표면들 (예를 들어, 특정한 조성 및 두께의 막) 과 상호작용할 때 이러한 거동은 아르곤-풍부 가스 혼합물들에서 관찰된다. 웨이퍼 전위를 시프팅하기 위해, 인가된 DC 전압은 0이 아닌 DC 전류의 플로우를 생성한다. 0이 아닌 DC 전류의 플로우가 없는, 외부 DC 전압의 인가는 반대 부호의 전하들을 갖는 웨이퍼 (101) 표면 전하를 섀도잉 (shadow) 하여 웨이퍼 (101) 의 플로팅 전위를 복원 (restore) 하는 플라즈마의 능력으로 인해 비효율적일 수도 있다.
플라스모이드들과 같은 플라즈마 불안정성들을 억제하기 위한 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법들은 프로세싱 시스템에 최소 섭동 (perturbation) 을 부가한다는 것이 이해될 것이다. 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측에 인가된 DC 바이어스는 방전 및 프로세스에 최소 영향을 갖는 동안, 플라스모이드들을 제거하기 위해 조정될 수도 있는 프로세스 튜닝 파라미터로서 기능한다. 플로우 레이트, 압력, RF 전력, 및 다른 파라미터들은 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측으로 DC 바이어스의 인가와 동일하게 유지될 수 있다.
웨이퍼 (101) 의 후면측/하측으로 DC 바이어스의 인가는 일반적이지 않다. 일부 상황들에서, DC 바이어스는 전역 플라즈마 구조를 조절하기 위해, RF 전력 공급된 전극에, 예를 들어, 샤워헤드 전극 (150/150A) 에 인가될 수도 있다. 그러나, 플라즈마-웨이퍼 계면에 최소 영향을 주면서, DC 전류가 주로 샤워헤드 전극 (150/150A) 과 챔버 (102) 의 벽 사이로 흐르기 때문에, 샤워헤드 전극 (150/150A) 으로의 DC 바이어스의 인가는 플라스모이드들을 억제하지 않는다. 샤워헤드 전극 (150/150A) 에 DC 바이어스를 인가하는 것과 반대로, 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들은 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측과 DC 전기 접속을 확립한다. 그리고, 일부 실시예들에서, 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측으로의 이 DC 전기 접속은 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측에 걸쳐 공간적으로 분포된 복수의 도전성 웨이퍼 지지 구조체들, 예를 들어, MCA들 (511) 에 의해 확립된다. 이들 복수의 도전성 웨이퍼 지지 구조체들은 웨이퍼 (101) 의 전위를 변경하도록 웨이퍼 (101) 와 저 전기적 레지스턴스 콘택트를 생성하고, 웨이퍼 (101) 로 DC 전류를 도전한다. 일반적으로 말하면, 웨이퍼 (101) 의 전위를 상승시키기 위한 다양한 방법들은 플라스모이드 형성 가능성을 감소시키도록 기능할 수도 있다. 대안적인 실시예에서, 플로팅 전위가 되는 웨이퍼 (101) 를 갖는 것과 반대로, 심지어 웨이퍼 (101) 의 DC 접지도 일부 플라즈마 불안정성을 감소시키도록 기능할 수도 있다. 이러한 대안적인 실시예는 0 전압을 갖는 DC 바이어싱의 특별한 경우로 간주될 수도 있다.
전술한 관점에서, 플라즈마 프로세싱 동작 동안 웨이퍼를 지지하기 위한 장치가 본 명세서에 개시된다는 것이 이해되어야 한다. 장치는 하단 표면 및 상단 표면을 갖도록 구성된 페데스탈 (140/140A) 을 포함한다. 장치는 또한 페데스탈 (140/140A) 의 하단 표면의 중심 영역에서 페데스탈 (140/140A) 을 지지하도록 구성된 컬럼 (141) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 컬럼 (141) 은 로테이팅하도록 구성된다. 그리고, 이들 실시예들에서, 컬럼 (141) 의 로테이션이 페데스탈 (140/140A) 의 대응하는 로테이션을 유발하도록 컬럼 (141) 이 페데스탈 (140/140A) 에 고정된다. 장치는 페데스탈 (140/140A) 의 상단 표면 위에 배치된 전기적으로 절연성 층 (507) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 전기적으로 절연성 층 (507) 은 도 1b에 도시된 바와 같이, 페데스탈과 일체로 형성된다. 장치는 또한 전기적으로 절연성 층 (507) 의 상단 표면 위에 배치된 전기적으로 도전성 층 (509) 을 포함한다. 장치는 또한 전기적으로 도전성 층 (509) 상에 분포된 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 을 포함한다. 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 각각은 전기적으로 도전성 재료로 형성되고 전기적으로 도전성 층 (509) 과 전기적으로 콘택트하여 고정된다. 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 은 웨이퍼 (101) 를 물리적으로 지지하도록 그리고 웨이퍼 (101) 에 전기적으로 접속하도록 웨이퍼 (101) 의 하단 표면과 인터페이싱하도록 구성된다. 장치는 전기적으로 도전성 층 (509) 으로부터 페데스탈 (140/140A) 의 외부 위치로 연장하는 전기적 접속 (523) 을 포함한다. 전기적 접속 (523) 은 DC 전력 공급부 (521) 의 포지티브 단자에 전기적으로 접속된다.
일부 실시예들에서, 전기적으로 절연성 층 (507) 은 페데스탈 (140/140A) 의 상단 표면에 수직인 방향에서 측정될 때 적어도 전기적으로 도전성 층 (509) 으로부터 전기적으로 절연성 층 (507) 아래 페데스탈 (140/140A) 내에 위치된 전기적으로 도전성 재료로 전류의 흐름을 방지하기 충분히 큰 수직 두께를 갖는다. 일부 실시예들에서, 전기적으로 절연성 층 (507) 은 페데스탈 (140/140A) 의 상단 표면에 수직인 방향에서 측정될 때 약 1000 ㎛까지 확장하는 범위 내, 또는 약 100 ㎛까지 확장하는 범위 내, 또는 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛로 확장하는 범위 내, 또는 약 30 ㎛인 수직 두께를 갖는다. 그러나, 다른 실시예들에서 페데스탈 (140/140A) 의 상단 표면에 수직인 방향에서 측정될 때 전기적으로 절연성 층 (507) 의 수직 두께는 상기 언급된 범위들 및 값들과 상이할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 전기적으로 도전성 층 (509) 은 페데스탈 (140/140A) 의 상단 표면에 수직인 방향에서 측정될 때 약 1 ㎜까지 확장하는 범위 내, 또는 약 7 ㎜까지 확장하는 범위 내, 또는 약 13 ㎜까지 확장하는 범위 내의 수직 두께를 갖는다. 그러나, 다른 실시예들에서 페데스탈 (140/140A) 의 상단 표면에 수직인 방향에서 측정될 때 전기적으로 도전성 층 (509) 의 수직 두께는 상기 언급된 범위들 및 값들과 상이할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 실시예들에서, 전기적으로 도전성 층 (509) 은 플레이트로 또는 적층된 막으로, 또는 스프레이된 코팅으로 형성된다.
일부 실시예들에서, 예로서 도 5f에 도시된 바와 같이, 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 은 전기적으로 도전성 층 (509) 에 걸쳐 실질적으로 균일한 방식으로 분포된다. 일부 실시예들에서, 예로서 도 5g에 도시된 바와 같이, 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 은 전기적으로 도전성 층 (509) 에 걸쳐 불균일한 방식으로 분포된다. 일부 실시예들에서, 적어도 3 개보다 큰 수의 지지 구조체들 (511) 이 전기적으로 도전성 층 (509) 의 중심 영역 근방과 비교하여 전기적으로 도전성 층 (509) 의 경계 영역 근방에 포지셔닝된다.
일부 실시예들에서, 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 및 전기적으로 도전성 층 (509) 모두 동일한 재료로 형성된다. 그리고, 일부 실시예들에서, 전기적으로 도전성 층 (509) 은 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 가 형성되는 재료와 상이한 재료로 형성되고, 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 은 전기적으로 도전성 재료로 형성된다. 일부 실시예들에서, 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 및 전기적으로 도전성 층 (509) 모두 단일 통합 구조체로서 형성된다. 일부 실시예들에서, 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 은 전기적으로 도전성 층 (509) 에 부착된다. 또한, 일부 실시예들에서, 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 각각은 웨이퍼 (101) 의 하단 표면과 인터페이싱하기 위한 라운딩된 상단 표면을 갖도록 구성된다.
또한, 전술한 관점에서, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템이 본 명세서에 개시된다는 것이 이해되어야 한다. 시스템은 포지티브 단자 및 네거티브 단자를 갖는 DC 전력 공급부 (521) 를 포함한다. 시스템은 또한 입력 연결부 및 출력 연결부를 갖는, 저역 통과 필터 회로, 예를 들어, 저역 통과 필터 (525) 를 포함하고, 저역 통과 필터 회로 (525) 의 입력 연결부는 DC 전력 공급부 (521) 의 포지티브 단자에 전기적으로 접속된다. 시스템은 또한 웨이퍼 (101) 의 하단 표면과 물리적으로 콘택트하고 지지하도록 분포된 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 을 포함하는 웨이퍼 지지 장치를 포함한다. 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 각각은 전기적으로 도전성 재료로 형성된다. 그리고, 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 각각은 저역 통과 필터 회로 (525) 의 출력 연결부에 전기적으로 접속된다.
일부 실시예들에서, 웨이퍼 지지 장치는 전기적으로 도전성 층 (509) 을 포함하고, 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 은 전기적으로 도전성 층 (509) 에 물리적으로 그리고 전기적으로 접속되고, 그리고, 전기적으로 도전성 층 (509) 은 저역 통과 필터 회로 (525) 의 출력 연결부에 전기적으로 접속된다. 또한, 일부 실시예들에서, 웨이퍼 지지 장치는 하단 표면 및 상단 표면을 갖도록 구성된 페데스탈 (140/140A) 을 포함한다. 그리고, 웨이퍼 지지 장치는 전기적으로 도전성 층 (509) 아래에 배치된 전기적으로 절연성 층 (507) 을 포함한다. 그리고, 일부 실시예들에서, 웨이퍼 지지 장치는 페데스탈 (140/140A) 의 하단 표면의 중심 영역에서 페데스탈 (140/140A) 을 지지하도록 구성된 컬럼 (141) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 컬럼 (141) 은 컬럼 (141) 의 로테이션이 페데스탈 (140/140A) 의 대응하는 로테이션을 유발하도록 페데스탈 (140/140A) 에 고정된 컬럼 (141) 과 함께 로테이팅하도록 구성된다.
시스템은 또한 예로서 웨이퍼 지지 장치 위에 포지셔닝된 샤워헤드 전극 (150/150A) 과 같은 전극을 포함한다. 플라즈마 생성 영역은 샤워헤드 전극 (150/150A) 과 웨이퍼 지지 장치 사이에 위치된다. 시스템은 또한 RF 전력을 샤워헤드 전극 (150/150A) 에 전달하도록 연결된 RF 전력 공급부 (104) 를 포함한다. 시스템은 또한 플라즈마 생성 영역에 노출된 적어도 하나의 전기적으로 도전성 구조체에 전기적으로 접속된 DC 전력 공급부 (521) 의 네거티브 단자를 갖는다. 일부 실시예들에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 플라즈마 생성 영역에 노출된 적어도 하나의 전기적으로 도전성 구조체는 샤워헤드 전극 (150/150A) 이다. 일부 실시예들에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 플라즈마 생성 영역에 노출된 적어도 하나의 전기적으로 도전성 구조체는 샤워헤드 전극 (150/150A) 및 웨이퍼 지지 장치가 배치되는, 챔버 (102) 의 벽이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱 방법의 플로우차트를 도시한다. 웨이퍼 (101) 의 하단 표면을 물리적으로 콘택트 및 지지하도록 분포된 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 상에 웨이퍼 (101) 를 포지셔닝하기 위한 동작 801을 포함한다. 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 각각은 전기적으로 도전성 재료로 형성된다. 또한, 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 각각은 DC 전력 공급부 (521) 의 포지티브 단자에 전기적으로 접속된다.
방법은 또한 웨이퍼 (101) 위에 놓인 플라즈마 생성 영역으로부터 DC 전력 공급부 (521) 의 네거티브 단자로 전류 복귀 경로를 제공하기 위한 동작 803을 포함한다. 일부 실시예들에서, 예로서 도 6에 도시된 바와 같이, 전류 복귀 경로는 플라즈마 생성 영역으로부터 전극 (예컨대 샤워헤드 전극 (150/150A)) 을 통해, 그리고 샤워헤드 전극 (150/150A) 으로부터 DC 전력 공급부 (521) 의 네거티브 단자로 제공된다. 일부 실시예들에서, 예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 전류 복귀 경로는 플라즈마 생성 영역이 형성되는 챔버 (102) 의 벽을 통해 플라즈마 생성 영역으로부터, 그리고챔버 (102) 의 벽으로부터 DC 전력 공급부 (521) 의 네거티브 단자로 제공된다.
방법은 또한 웨이퍼 (101) 위에 놓이는 플라즈마 생성 영역 내에서 플라즈마 (601) 를 생성하기 위한 동작 805를 포함한다. 일부 실시예들에서, 동작 805에서 플라즈마 생성 영역 내에서 플라즈마 (601) 를 생성하는 것은 플라즈마 생성 영역 위에 놓인 전극 (예컨대 샤워헤드 전극 (150/150A)) 으로 RF 전력을 공급하는 것을 포함한다. 방법은 또한 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 을 통해, 그리고 적어도 3 개의 지지 구조체들 (511) 로부터 웨이퍼 (101) 를 통해, 그리고 웨이퍼 (101) 로부터 플라즈마를 (601) 통해, 그리고 플라즈마 (601) 로부터 전류 복귀 경로를 통해 DC 전력 공급부 (521) 의 네거티브 단자로 전류를 구동하도록 DC 전력 공급부 (521) 를 동작시키는 동작 807을 포함한다. 동작 807에서 전류의 구동은 동작 805에서 플라즈마 (601) 를 생성하는 것과 함께 수행된다.
일부 실시예들에서, 동작 807은 100 ㎃까지 확장하는 범위 내, 또는 약 30 ㎃ 내지 약 70 ㎃로 확장하는 범위 내의 전류를 생성하도록 DC 전력 공급부 (521) 를 동작시키는 것을 포함한다. 그러나, 일부 실시예들에서 DC 전력 공급부 (521) 로부터 송신된 DC 전류는 상기 언급된 범위들 및 값들과 상이할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 동작 807은 +30 V까지 확장하는 범위 내, 또는 약 -10 V 내지 약 +50 V로 확장하는 범위 내, 또는 약 +20 V 내지 약 +40 V로 확장하는 범위 내, 또는 약 +10 V 내지 약 +30 V로 확장하는 범위 내의 전압을 생성하도록 DC 전력 공급부 (521) 를 동작시키는 것을 포함한다. 그러나, 일부 실시예들에서 DC 전력 공급부 (521) 에 의해 인가된 전압은 상기 언급된 범위들 및 값들과 상이할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
샤워헤드 전극 (150/150A) 상에 존재하는 전기 파라미터들을 측정하고 분석함으로써 플라즈마 불안정성들, 예컨대 플라스모이드 형성을 검출하기 위한 방법들이 또한 본 명세서에 개시된다. 도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 전기적 접속 (1103) 으로 나타낸 바와 같이 샤워헤드 전극 (150/150A) 에 전기적으로 접속된 전기 센서들 (1101) 을 갖는 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100/100A) 을 도시한다. 전기 센서들 (1101) 은 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 RF 전압, 및/또는 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 RF 전류, 및/또는 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 RF 주파수, 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 RF 임피던스, 및/또는 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 RF 위상 각, 및/또는 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 RF 전력을 측정하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100/100A) 은 도 6 및 도 7에 대해 이전에 기술된 바와 같이 DC 전력 공급부 (521), 저역 통과 필터 (525), 및 전기적 접속 (523) 을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100/100A) 은 샤워헤드 전극 (150/150A) 과 DC 전력 공급부 (521) 의 네거티브 단자 간의 전기적 접속 (605), 및/또는 챔버 (102) 의 벽과 DC 전력 공급부 (521) 의 네거티브 단자 간의 전기적 접속 (701) 을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전기 센서들 (1101) 은 플라즈마 프로세싱 동작 동안 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 RF 전압을 측정하도록 동작된다. 툴-상 테스트들은 플라스모이드가 형성될 때 사이클-평균된 RF 전압 및/또는 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 순간 RF 전압이 강하하는 것을 나타낸다. 도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 수행된 프로세스 사이클들의 수의 함수로서 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 정규화된 사이클-평균된 RF 전압의 플롯을 도시한다. 도 10에 도시된 데이터는 프로세스 사이클 각각의 평균 RF 전압을 나타낸다. 도 10에 도시된 바와 같이, 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 정규화된 사이클-평균된 RF 전압은 플라스모이드들이 형성될 때 강하한다. 따라서, 플라즈마 프로세싱 동작들 동안 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 RF 전압을 측정하기 위해 전기 센서들 (1101) 을 사용함으로써 그리고 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 사이클-평균된 RF 전압 및/또는 순간 RF 전압의 지향적인 경향/변화를 검출하도록 측정된 RF 전압 데이터를 분석함으로써, 플라스모이드들이 형성될 때를 결정/검출할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 수행된 프로세스 사이클들의 수의 함수로서 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 정규화된 사이클-평균된 RF 임피던스의 플롯을 도시한다. 도 11에 도시된 데이터는 프로세스 사이클 각각의 평균 RF 임피던스를 나타낸다. 도 11에 도시된 바와 같이, 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 정규화된 사이클-평균된 RF 임피던스는 플라스모이드들이 형성될 때 강하한다. 따라서, 플라즈마 프로세싱 동작들 동안 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 RF 임피던스를 측정하기 위해 전기 센서들 (1101) 를 사용함으로써 그리고 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 사이클-평균된 RF 임피던스 및/또는 순간 RF 임피던스의 지향적인 경향/변화를 검출하도록 측정된 RF 임피던스 데이터를 분석함으로써, 플라스모이드들이 형성될 때를 결정/검출할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 수행된 프로세스 사이클들의 수의 함수로서 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 정규화된 사이클-평균된 RF 주파수의 플롯을 도시한다. 도 12에 도시된 데이터는 프로세스 사이클 각각의 평균 RF 주파수를 나타낸다. 도 12에 도시된 바와 같이, 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 정규화된 사이클-평균된 RF 주파수는 플라스모이드들이 형성될 때 강하한다. 따라서, 플라즈마 프로세싱 동작들 동안 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 RF 주파수를 측정하기 위해 전기 센서들 (1101) 를 사용함으로써 그리고 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 사이클-평균된 RF 주파수 및/또는 순간 RF 주파수의 지향적인 경향/변화를 검출하도록 측정된 RF 주파수 데이터를 분석함으로써, 플라스모이드들이 형성될 때를 결정/검출할 수 있다.
일부 실시예들에서, 샤워헤드 전극 (150/150A) 상에서 측정된 전기 파라미터들 (RF 전압, RF 전류, RF 임피던스, RF 위상 각, RF 전력, RF 주파수) 의 분석은 오프라인으로, 즉, 웨이퍼 (101) 의 실제 플라즈마 프로세싱과 별도로 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드 전극 (150/150A) 상에서 측정된 전기 파라미터들의 분석은 온라인으로 그리고 실시간으로 수행될 수 있다. 이들 실시예들에서, 플라스모이드 형성의 실시간 검출은 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100/100A) 내에서 하나 이상의 전기 신호 프로세싱 유닛들 (1102) 을 구현함으로써 이루어질 수 있다. 전기 신호 프로세싱 유닛들 (1102) 은 접속 (1104) 으로 나타낸 바와 같이, 전기 센서들 (1101) 로부터 측정 신호들을 수신하고, 그리고 사이클-평균된 RF 전압, 및/또는 순간 RF 전압, 및/또는 사이클-평균된 RF 전류, 및/또는 순간 RF 전류, 및/또는 사이클-평균된 RF 임피던스, 및/또는 순간 RF 임피던스, 및/또는 사이클-평균된 RF 위상 각, 및/또는 순간 RF 위상 각, 및/또는 사이클-평균된 RF 전력, 및/또는 순간 RF 전력, 및/또는 사이클-평균된 RF 주파수, 및/또는 순간 RF 주파수에 대한 실시간 값을 결정하기 위해 수신된 측정 신호들을 분석하고, 그리고 대응하는 이전에 결정된 값들을 고려하여 결정된 실시간 값의 지표적인 경향/변화가 플라스모이드들의 형성을 나타내는지 여부를 결정하도록 구성되고 연결된다.
전기 신호 프로세싱 유닛들 (1102) 을 통해 제공된 플라스모이드 형성의 실시간 검출과 함께, 실시간으로 플라스모이드 형성을 억제하도록 플라즈마 프로세스의 튜닝을 제공하기 위해 접속 (1106) 으로 나타낸 바와 같이, 전기 신호 프로세싱 유닛들 (1102) 과 RF 전력 공급부 (104) 사이에 피드백 루프가 확립될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라스모이드 형성을 억제하기 위한 플라즈마 프로세스의 튜닝은 인가된 RF 전력의 특성들의 수정을 포함할 수 있다. 상기 언급된 피드백 루프는 플라스모이드 형성의 실시간 억제를 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 플라즈마 (601) 를 생성하고 지속시키도록 인가된 RF 전력을 하강시킴으로써, 또는 또 다른 RF 생성 파라미터를 변경함으로써 플라스모이드 형성이 억제될 수 있기 때문에, 전기 센서들 (1101) 을 사용하여 측정된 데이터의 분석을 통한 플라스모이드 형성의 검출은 플라스모이드가 더 이상 검출되지 않을 때까지 출력 RF 전력을 하강시키거나, 또 다른 RF 생성 파라미터를 변경하기 위해 RF 전력 공급부 (104) 를 트리거하도록 사용될 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 웨이퍼 (101) 로 공급된 DC 전력의 상승 또는 감소를 지시함으로써 실시간으로 플라스모이드 형성을 억제하기 위해 플라즈마 프로세스의 튜닝을 제공하도록, 전기 신호 프로세싱 유닛들 (1102) 은 접속 (1108) 으로 나타낸 바와 같이 DC 전력 공급부 (521) 로 제어 신호들을 송신하도록 구성되고 접속된다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, DC 전력 공급부 (521) 에 의해 전기적 접속 (523) 및 전기적으로 도전성 층 (509) 을 통해 웨이퍼 (101) 의 후면측/하측에 인가된 DC 바이어스는 방전 및 프로세스에 최소의 영향을 갖는 동안, 플라스모이드들을 제거하도록 조정될 수도 있는 프로세스 튜닝 파라미터로서 기능한다.
앞서 주어진 바와 같이, 도 9의 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100/100A) 과 같은, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템이 본 명세서에 개시된다는 것이 이해되어야 한다. 시스템 (100/100A) 은 플라즈마 프로세싱 동작 동안 웨이퍼 (101) 를 지지하도록 구성된 웨이퍼 지지 장치 (140/140A) 를 포함한다. 시스템 (100/100A) 은 또한 샤워헤드 전극 (150/150A) 과 웨이퍼 지지 장치 (140/140A) 사이에 플라즈마 생성 영역을 형성하도록 웨이퍼 지지 장치 (140/140A) 위에 포지셔닝된 샤워헤드 전극 (150/150A) 을 포함한다. 시스템 (100/100A) 은 또한 샤워헤드 전극 (150/150A) 으로 RF 전력을 전달하도록 연결된 RF 전력 공급부 (104) 를 포함한다. 시스템 (100/100A) 은 또한 전극 (150/150A) 에 연결되고 전극 (150/150A) 상의 RF 전압, 전극 (150/150A) 상의 RF 전류, 전극 (150/150A) 상의 RF 위상 각, 전극 (150/150A) 상의 RF 전력, 전극 (150/150A) 상의 RF 신호 주파수, 및 전극 (150/150A) 상의 RF 임피던스 중 하나 이상을 측정하도록 구성된 적어도 하나의 전기 센서 (1101) 를 포함한다.
시스템 (100/100A) 은 또한 플라즈마 프로세싱 동작 동안 적어도 하나의 전기 센서 (1101) 로부터 측정 데이터를 수신하도록 연결된 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 을 포함한다. 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 은 적어도 하나의 전기 센서 (1101) 로부터 수신된 측정 데이터에 기초하여 전극 (150/150A) 상에 존재하는 하나 이상의 사이클-평균된 RF 파라미터들 및/또는 순간 RF 파라미터들을 결정하도록 구성된다. 하나 이상의 사이클-평균된 RF 파라미터들 및/또는 순간 RF 파라미터들은 RF 전압, RF 전류, RF 신호 위상 각, RF 전력, RF 신호 주파수, 및 RF 임피던스를 포함한다.
전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 은 또한 하나 이상의 사이클-평균된 RF 파라미터들 및/또는 순간 RF 파라미터들 내에 지표적인 경향/변화가 존재하는지 여부를 결정하도록 구성되고, 지표적인 경향/변화는 플라즈마 프로세싱 동작 동안 플라즈마 불안정성의 형성을 나타낸다. 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 은 지표적인 경향/변화가 플라즈마 프로세싱 동작 동안 수행된 복수의 프로세싱 사이클들에 걸쳐 프로세싱 사이클의 함수로서 존재하는지 여부를 결정하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 프로세싱 사이클의 함수로서 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값이 RF 파라미터 값의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값의 이전의 이동 평균 (running average) 에 대해 문턱 백분율만큼 변화될 때 지표적인 경향/변화가 존재한다.
다양한 실시예들에서, 지표적인 경향 또는 변화가 하나 이상의 사이클-평균된 RF 파라미터들 및/또는 순간 RF 파라미터들 내에 존재하는지 여부의 결정은 상이한 방식들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 지표적인 경향 또는 변화가 하나 이상의 사이클-평균된 RF 파라미터들 및/또는 순간 RF 파라미터들 내에 존재하는지 여부의 결정은 전극 (150/150A) 상의 RF 전압을 분석함으로써 이루어질 수 있다. 도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 150 사이클의 ALD 프로세스의 사이클 각각 동안 시간의 함수로서 전극 (150/150A) 상의 예시적인 RF 전압 측정 데이터를 도시한다. 일부 실시예들에서, 도 13에 도시된 바와 같은 RF 전압 데이터는 플라스모이드 형성를 조사하기 위한 데이터의 소스를 제공할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들이 다른 RF 파라미터들, 예컨대 RF 전류, RF 위상 각, RF 전력, RF 주파수, 및/또는 RF 임피던스를 측정하고 분석할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
예시적인 실시예에서, 플라스모이드 형성을 검출하기 위해 복수의 사이클들에 걸쳐/사이에서 전극 (150/150A) 상의 RF 전압의 변동이 분석될 수 있다. 지표적인 경향 또는 변화가 순간 RF 전압 파라미터 데이터 내에 존재하는지 여부를 결정하기 위한 일 예시적인 분석적 방법은 타깃 전압 차 값을 결정하는 단계 및 결정된 타깃 전압 차 값을 문턱 전압과 비교하는 단계를 포함하고, 문턱 전압 이상의 타깃 전압 차 값을 갖는 것은 플라스모이드 형성의 존재를 나타낸다. 적절한 문턱 전압은 테스트를 통해 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 타깃 전압 차 값은 사이클들의 선택된 세트 각각에서 특정한 점화 후 시간 및 기준 전압에서 전극 (150/150A) 상에서 측정된 전압 간 차이다.
예를 들어, 도 14는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 150 사이클의 ALD 프로세스의 사이클 각각에 대해 플라즈마 점화 후 100 ㎳에서 전극 (150/150A) 상에서 측정된 RF 전압을 도시하고, RF 전압 데이터는 도 13에 도시된다. 도 14의 예에서, 특정한 점화 후 시간은 100 ㎳이고, 사이클들의 선택된 세트는 50 내지 100 사이클들을 포함하고, 기준 전압은 ALD 프로세스의 마지막 사이클, 즉, 사이클 150에서 100 ㎳의 점화 후 시간에서 전극 (150/150A) 상의 전압이다. 다른 실시예들에서 기준 전압은 임의로 설정될 수 있고 미리 결정된 측정된 전극 (150/150A) 상의 RF 전압에 대응해야 하는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 도 14의 예에서, 타깃 전압 차 값은 사이클 60 근방에서 약 3 내지 4 V의 최대 값에 도달하는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 14에 기초하여, 문턱 전압이 약 3 V로 설정되면, 현재 논의된 예시적인 분석적 방법은 사이클 55 내지 사이클 65 동안 가능한 플라스모이드 형성을 나타낼 것이다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 전극 (150/150A) 상의 RF 전압의 변동은 플라스모이드 형성을 검출하기 위해 사이클 각각에서 분석될 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 사이클에 대해 타깃 전압 차 값은 미리 결정된 사이클 동안 상이한 2 개의 시간들에서 전극 (150/150A) 상의 전압 간의 차로서 규정될 수 있다. 도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 플라스모이드 형성을 검출하기 위해 전극 (150/150A) 상의 RF 전압의 변동이 사이클 각각에서 어떻게 분석될 수 있는지의 예를 도시한다. 도 15의 예에서, 사이클 각각에 대한 타깃 전압 차 값은 30 ㎳ 내지 40 ㎳의 범위 내의 점화 후 시간에서 측정된 전극 (150/150A) 상의 RF 전압과 100 ㎳ 내지 120 ㎳의 범위 내의 점화 후 시간에서 측정된 전극 (150/150A) 상의 RF 전압의 차이다. 사이클 각각에 대한 타깃 전압 차 값은 문턱 전압과 비교되고, 문턱 전압 이상의 타깃 전압 차 값을 갖는 것은 플라스모이드 형성의 존재를 나타낸다. 예를 들어, 도 15에서, 문턱 전압이 5 V이면, 현재 논의된 예시적인 분석적인 방법은 다시 사이클 55 내지 사이클 65 동안 가능한 플라스모이드 형성을 나타낼 것이다. 지표적인 경향 또는 변화가 하나 이상의 사이클-평균된 RF 파라미터들 및/또는 순간 RF 파라미터들 내에 존재하는지 여부를 결정하기 위해 상기 논의된 분석적 방법들에 기초한 특정한 RV 전압-기반 분석적 방법들이 예로서 제공된다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시예들에서, 다른 분석적 방법들은 플라즈마 불안정성이 발생하였는지 여부를 결정하도록 사용될 수 있고, 다양한 분석적 방법들은 분석되는 특정한 RF 파라미터 종속적일 수 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 (100/100A) 은 또한 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 과 RF 전력 공급부 (104) 사이에 피드백 접속 (1106) 을 포함할 수 있다. 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 은 지표적인 경향/변화가 하나 이상의 사이클-평균된 RF 파라미터들 및/또는 순간 RF 파라미터들 내에 존재하는지 여부의 결정에 기초하여 RF 전력 공급부 (104) 를 제어하도록 제어 신호들을 생성하고 피드백 접속 (1106) 을 통해 송신하도록 구성된다.
또한, 일부 실시예들에서, 시스템 (100/100A) 은 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱 동안 웨이퍼 지지 장치 (140/140A) 로 그리고 웨이퍼 지지 장치 (140/140A) 상에 지지되는 웨이퍼 (101) 의 하측으로 바로 전류를 공급하도록 전기적으로 접속된 DC 전력 공급부 (521) 를 포함할 수 있다. 부가적으로, 일부 이들 실시예들에서, 시스템 (100/100A) 은 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 과 DC 전력 공급부 (521) 사이의 피드백 접속 (1108) 을 포함할 수 있다. 이들 실시예들에서, 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 은 지표적인 경향/변화가 하나 이상의 사이클-평균된 RF 파라미터들 및/또는 순간 RF 파라미터들 내에 존재하는지 여부의 결정에 기초하여 DC 전력 공급부 (521) 를 제어하도록 제어 신호들을 생성하고 제어 신호를 피드백 접속 (1108) 을 통해 송신하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 시스템 (100/100A) 은 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 과 DC 전력 공급부 (521) 사이의 피드백 접속 (1108) 및 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 과 RF 전력 공급부 (104) 사이의 피드백 접속 (1106) 양자를 포함한다는 것이 또한 이해되어야 한다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법의 플로우차트를 도시한다. 도 16의 방법은 도 9의 웨이퍼 프로세싱 시스템 (100/100A) 을 사용하여 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 방법은 웨이퍼 지지 장치 (140/140A) 상에 웨이퍼 (101) 를 포지셔닝하기 위한 동작 1601을 포함한다. 웨이퍼 지지 장치 (140/140A) 는 플라즈마 생성 영역이 웨이퍼 (101) 와 샤워헤드 전극 (150/150A) 사이에 존재하도록 전극 (150/150A) 밑에 포지셔닝된다. 방법은 또한 플라즈마 생성 영역 내에서 플라즈마 (601) 를 생성하도록 샤워헤드 전극 (150/150A) 으로 RF 전력을 공급하기 위한 동작 1603을 포함한다. 방법은 또한 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 전극 (150/150A) 상에서 RF 파라미터를 측정하기 위해 전극 (150/150A) 에 연결된 적어도 하나의 전기 센서 (1101) 를 동작시키는 동작 1605를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 전극 상에서 측정된 RF 파라미터는 RF 전압, RF 전류, RF 신호 주파수, RF 위상 각, RF 전력, 및 RF 임피던스 중 하나 이상이다.
방법은 또한 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 전극 (150/150A) 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값을 결정하는 동작 1607을 포함한다. 그리고, 방법은 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 전극 (150/150A) 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하는 동작 1609를 포함하고, 지표적인 경향 또는 변화는 플라즈마 프로세싱 동작 동안 플라즈마 불안정성의 형성을 나타낸다.
일부 실시예들에서, 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 전극 (150/150A) 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값을 결정하는 단계 및 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 전극 (150/150A) 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하는 단계는 플라즈마 프로세싱 동작의 완료 후에 수행된다. 그러나, 일부 실시예들에서, 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 전극 (150/150A) 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값을 결정하는 단계 및 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 전극 (150/150A) 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하는 단계는 실시간으로 수행되어, 플라즈마 프로세싱 동작 동안 모든 플라즈마 불안정성의 형성을 완화시키기 위한 실시간 폐루프 피드백 제어를 인에이블한다.
일부 실시예들에서, 방법은 플라즈마 (601) 를 생성하기 위해 전극 (150/150A) 으로 RF 전력을 공급하는 동안 적어도 하나의 전기 센서 (1101) 로부터 측정 데이터를 수신하도록 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 을 동작시키는 단계를 포함한다. 또한, 이들 실시예들에서, 방법은 플라즈마 (601) 를 생성하기 위해 전극 (150/150A) 으로 RF 전력을 공급하는 동안 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 전극 (150/150A) 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값을 결정하도록 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 을 동작시키는 단계를 포함한다. 또한, 이들 실시예들에서, 방법은 플라즈마 (601) 를 생성하기 위해 전극 (150/150A) 으로 RF 전력을 공급하는 동안 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 전극 (150/150A) 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하도록 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 을 동작시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 전극 (150/150A) 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재한다는 결정시, 방법은 플라즈마 프로세싱 동작 동안 플라즈마 불안정성의 형성을 완화시키도록 전극 (150/150A) 으로 RF 전력 공급 시 조정을 위해 제어 신호들을 생성하고 송신하도록 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 을 동작시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 전극 (150/150A) 으로 RF 전력 공급 시 조정은 전극 (150/150A) 으로 공급된 RF 전력의 감소를 유발한다. 그러나, 다양한 실시예들에서, 전극 (150/150A) 으로 RF 전력 공급 시 조정은 플라즈마 프로세싱 동작 동안 플라즈마 불안정성을 완화하기 위해 필요하다면 RF 신호들의 생성 및 RF 전력 공급부 (104) 로부터 전극 (150/150A) 으로의 송신 시 모든 타입의 조정을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 일부 실시예들에서, 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 전극 (150/150A) 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재하지 않는다는 결정시, 방법은 전극 (150/150A) 으로 공급된 RF 전력의 양을 증가시키기 위해 제어 신호들을 생성하고 제어 신호들을 RF 전력 공급부 (104) 로 송신하도록 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 을 동작시키는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법은 플라즈마 프로세싱 동작 동안 웨이퍼 지지 장치 (140/140A) 로 그리고 웨이퍼 지지 장치 (140/140A) 로부터 바로 웨이퍼 (101) 하측으로 전류를 공급하도록 DC 전력 공급부 (521) 를 동작시키는 단계를 포함한다. 그리고, 일부 실시예들에서, 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 전극 (150/150A) 상에서 측정될 때 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 및/또는 순간 값 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재한다는 결정 시, 방법은 플라즈마 프로세싱 동작 동안 플라즈마 불안정성의 형성을 완화시키기 위해 웨이퍼 지지 장치 (140/140A) 로 궁극적으로 웨이퍼 (101) 로 DC 전력 공급부 (521) 에 의해 공급된 전류 양을 증가시키기 위해 제어 신호들을 생성하고 DC 전력 공급부 (521) 로 제어 신호들을 송신하도록 전기 신호 프로세싱 유닛 (1102) 을 동작시키는 단계를 포함한다.
플라스모이드 형성을 검출하기 위해 샤워헤드 전극 (150/150A) 상에 존재하는 전기 파라미터들을 측정하고 분석하기 위한 방법들은 웨이퍼 (101) 상의 막 두께의 측정을 필요로 하지 않는다는 것이 이해된다. 전기 센서들 (1101) 에 의해 측정될 때 샤워헤드 전극 (150/150A) 에서의 RF 특성들 및 연관된 데이터 분석은 플라스모이드가 형성될 때 그리고 어느 웨이퍼 상에 플라스모이드가 형성되는지의 식별을 인에이블한다. 플라스모이드 형성을 검출하기 위해 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 RF 전압, 및/또는 RF 전류, 및/또는 RF 임피던스, 및/또는 RF 주파수, 및/또는 RF 위상 각, 및/또는 RF 전력의 전기 파라미터들을 측정 및 분석하기 위한 방법들은 상당한 비용 및 시간을 절약한다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 방법들을 사용하지 않고, 증착된 막의 웨이퍼 상 두께 프로파일은 플라스모이드 형성이 프로세싱 동안 발생하였는지 여부 및 플라스모이드들이 웨이퍼 상 막 두께 프로파일에 부정적으로 영향을 주는지 여부를 검출하기 위해 웨이퍼 각각에 대해 측정되고 모니터링되어야 한다. 일일 기준으로 수 천 개의 웨이퍼들이 프로세싱되는 제조 설비에서, 증착된 막의 웨이퍼 상 두께 프로파일의 측정은 통계적 샘플링으로 제한되고 플라즈마 프로세싱 동안 플라스모이드들에 노출된 모든 개별 웨이퍼 각각을 식별할 수 없다. 반대로, 본 명세서에 개시된 방법들은 웨이퍼 각각의 프로세싱 동안, 예를 들어, 모든 프로세싱된 웨이퍼들의 모든 ALD 사이클들 동안 샤워헤드 전극 (150/150A) 상의 전기 파라미터들 (RF 전압, 및/또는 RF 전류, 및/또는 RF 임피던스, 및/또는 RF 주파수, 및/또는 RF 위상 각, 및/또는 RF 전력) 의 연속적인 모니터링 및 분석을 제공한다. 따라서, 웨이퍼 각각은 플라즈마 프로세싱 동안 플라스모이드들에 노출되는지를 결정하기 위해 개별적으로 분석될 수 있다.
전술한 발명이 이해의 명확성을 목적으로 다소 상세히 기술되었지만, 특정한 변화들 및 수정들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수 있다는 것이 자명할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이고 제한하지 않는 것으로 간주되어야 하고, 실시예들은 본 명세서에 제공된 상세들로 제한되지 않지만, 기술된 실시예들의 범위 및 등가물 내에서 수정될 수도 있다.

Claims (41)

  1. 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법에 있어서,
    웨이퍼 지지 장치 상에 웨이퍼를 포지셔닝하는 단계로서, 상기 웨이퍼 지지 장치는 플라즈마 생성 영역이 상기 웨이퍼와 전극 사이에 존재하도록 상기 전극 밑에 포지셔닝되는, 상기 웨이퍼를 포지셔닝하는 단계;
    플라즈마 프로세싱 동작의 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 동안 상기 플라즈마 생성 영역 내에서 플라즈마를 생성하도록 상기 전극에 RF (radiofrequency) 전력을 공급하는 단계;
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 상기 전극 상에서 RF 파라미터를 측정하기 위해 상기 전극에 연결된 적어도 하나의 전기 센서를 동작시키는 단계;
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 사이클-평균된 값을 결정하는 단계; 및
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 내에 지표적인 (indicatory) 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하는 단계로서, 상기 지표적인 경향 또는 변화는 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 플라즈마 불안정성의 형성을 나타내는, 상기 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 상에서 측정된 상기 RF 파라미터는 RF 전압인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 상에서 측정된 상기 RF 파라미터는 RF 전류인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 상에서 측정된 상기 RF 파라미터는 RF 신호 주파수인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 상에서 측정된 상기 RF 파라미터는 RF 임피던스인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 상에서 측정된 상기 RF 파라미터는 RF 위상 각인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 상에서 측정된 상기 RF 파라미터는 RF 전력인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값을 결정하는 단계 및 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하는 단계는 상기 플라즈마 프로세싱 동작의 완료 후에 수행되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마를 생성하기 위해 상기 전극으로 RF 전력을 공급하는 동안 상기 적어도 하나의 전기 센서로부터 측정 데이터를 수신하도록 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계;
    상기 플라즈마를 생성하기 위해 상기 전극으로 RF 전력을 공급하는 동안 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값을 결정하도록 상기 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계; 및
    상기 플라즈마를 생성하기 위해 상기 전극으로 RF 전력을 공급하는 동안 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 어떠한 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하도록 상기 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재한다는 결정시, 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 플라즈마 불안정성의 형성을 완화시키도록 상기 전극으로 RF 전력 공급 시 조정을 위해 제어 신호들을 생성하고 송신하도록 상기 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전극으로 RF 전력 공급 시 상기 조정은 상기 전극에 공급된 RF 전력의 감소를 유발하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재하지 않는다는 결정시, 상기 전극으로 공급된 RF 전력의 양을 증가시키기 위해 제어 신호들을 생성하고 송신하도록 상기 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 웨이퍼 지지 장치로 그리고 상기 웨이퍼 지지 장치로부터 상기 웨이퍼의 하측으로 전류를 직접 공급하도록 DC (direct current) 전력 공급부를 연결하는 단계; 및
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재한다는 결정시, 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 플라즈마 불안정성의 형성을 완화시키도록 상기 DC 전력 공급부에 의해 상기 웨이퍼 지지 장치로 공급된 상기 전류의 양을 증가시키기 위해 제어 신호들을 생성하고 송신하도록 상기 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  14. 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법에 있어서,
    웨이퍼 지지 장치 상에 웨이퍼를 포지셔닝하는 단계로서, 상기 웨이퍼 지지 장치는 플라즈마 생성 영역이 상기 웨이퍼와 전극 사이에 존재하도록 상기 전극 밑에 포지셔닝되는, 상기 웨이퍼를 포지셔닝하는 단계;
    플라즈마 프로세싱 동작의 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 동안 상기 플라즈마 생성 영역 내에서 플라즈마를 생성하도록 상기 전극에 RF 전력을 공급하는 단계;
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 상기 전극 상에서 RF 파라미터를 측정하기 위해 상기 전극에 연결된 적어도 하나의 전기 센서를 동작시키는 단계;
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 순간 (instantaneous) 값을 결정하는 단계; 및
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 순간 (instantaneous) 값들 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하는 단계로서, 상기 지표적인 경향 또는 변화는 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 플라즈마 불안정성의 형성을 나타내는, 상기 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전극 상에서 측정된 상기 RF 파라미터는 RF 전압, RF 전류, RF 신호 주파수, RF 임피던스, RF 위상 각, 및 RF 전력 중 하나 이상인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 순간 (instantaneous) 값을 결정하는 단계 및 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 순간 (instantaneous) 값들 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하는 단계는 상기 플라즈마 프로세싱 동작의 완료 후에 수행되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 플라즈마를 생성하기 위해 상기 전극으로 RF 전력을 공급하는 동안 상기 적어도 하나의 전기 센서로부터 측정 데이터를 수신하도록 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계;
    상기 플라즈마를 생성하기 위해 상기 전극으로 RF 전력을 공급하는 동안 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 순간 (instantaneous) 값을 결정하도록 상기 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계; 및
    상기 플라즈마를 생성하기 위해 상기 전극으로 RF 전력을 공급하는 동안 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 순간 (instantaneous) 값들 내에 어떠한 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하도록 상기 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 순간 (instantaneous) 값들 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재한다는 결정시, 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 플라즈마 불안정성의 형성을 완화시키도록 상기 전극으로 RF 전력 공급 시 조정을 위해 제어 신호들을 생성하고 송신하도록 상기 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전극으로 RF 전력 공급 시 상기 조정은 상기 전극에 공급된 RF 전력의 감소를 유발하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 순간 (instantaneous) 값들 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재하지 않는다는 결정시, 상기 전극으로 공급된 RF 전력의 양을 증가시키기 위해 제어 신호들을 생성하고 송신하도록 상기 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 웨이퍼 지지 장치로 그리고 상기 웨이퍼 지지 장치로부터 상기 웨이퍼의 하측으로 전류를 직접 공급하도록 DC (direct current) 전력 공급부를 연결하는 단계; 및
    상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 순간 (instantaneous) 값들 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재한다는 결정시, 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 플라즈마 불안정성의 형성을 완화시키도록 상기 DC 전력 공급부에 의해 상기 웨이퍼 지지 장치로 공급된 상기 전류의 양을 증가시키기 위해 제어 신호들을 생성하고 송신하도록 상기 전기 신호 프로세싱 유닛을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 방법.
  22. 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템에 있어서,
    복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들을 포함하는 플라즈마 프로세싱 동작 동안 웨이퍼를 지지하도록 구성된 웨이퍼 지지 장치;
    전극과 상기 웨이퍼 지지 장치 사이에 플라즈마 생성 영역을 형성하도록 상기 웨이퍼 지지 장치 위에 포지셔닝된 상기 전극;
    RF 전력을 상기 전극으로 전달하도록 연결된 RF 전력 공급부;
    상기 전극에 연결되고 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들 각각 동안 상기 전극 상에서 RF 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 전기 센서; 및
    상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 적어도 하나의 전기 센서로부터 측정 데이터를 수신하도록 연결된 전기 신호 프로세싱 유닛으로서, 상기 전기 신호 프로세싱 유닛은 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 사이클-평균된 값을 결정하도록 구성되고, 상기 전기 신호 프로세싱 유닛은 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 사이클-평균된 값 내에 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하도록 구성되고, 상기 지표적인 경향 또는 변화는 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 플라즈마 불안정성의 형성을 나타내는, 상기 전기 신호 프로세싱 유닛을 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛과 상기 RF 전력 공급부 사이의 피드백 접속을 더 포함하고,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛은 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 어떠한 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부의 결정에 기초하여 상기 RF 전력 공급부를 제어하기 위해 제어 신호들을 생성하고 상기 피드백 접속을 통해 상기 제어 신호들을 송신하도록 구성되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 전기 신호 프로세싱 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 실시간으로 상기 RF 전력 공급부를 제어하기 위해 제어 신호들을 생성하고 상기 피드백 접속을 통해 상기 제어 신호들을 송신하도록 구성되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 RF 파라미터는 RF 전압인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 RF 파라미터는 RF 전류인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 RF 파라미터는 RF 신호 주파수인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  28. 제 22 항에 있어서,
    상기 RF 파라미터는 RF 임피던스인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  29. 제 22 항에 있어서,
    상기 RF 파라미터는 RF 위상 각인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  30. 제 22 항에 있어서,
    상기 RF 파라미터는 RF 전력인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  31. 제 22 항에 있어서,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛은,
    상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값을 결정하기 위해, 그리고
    상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 어떠한 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부를 결정하기 위해, 상기 플라즈마 프로세싱 동작의 완료 후에 동작하도록 구성되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  32. 제 22 항에 있어서,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛은,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛이 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재한다고 결정하면, 상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 플라즈마 불안정성의 형성을 완화시키도록 상기 전극으로 전달되는 RF 전력의 조정을 지시하도록 제어 신호들을 생성하고 상기 RF 전력 공급부로 제어 신호들을 송신하도록 구성되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 전극으로 전달된 RF 전력의 상기 조정은 상기 전극으로 전달된 RF 전력 공급의 감소인, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  34. 제 22 항에 있어서,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛은,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛이 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재하지 않는다고 결정하면, 상기 전극으로 전달되는 RF 전력의 상승을 지시하도록 제어 신호들을 생성하고 상기 RF 전력 공급부로 제어 신호들을 송신하도록 구성되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  35. 제 22 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세싱 동작 동안 상기 웨이퍼 지지 장치로 그리고 상기 웨이퍼 지지 장치 상에 지지되는 상기 웨이퍼의 하측으로 전류를 직접 공급하도록 전기적으로 접속된 DC 전력 공급부; 및
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛과 상기 DC 전력 공급부 사이의 피드백 접속을 더 포함하고,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛은 상기 사이클-평균된 RF 파라미터에 어떠한 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부의 결정에 기초하여 상기 DC 전력 공급부를 제어하기 위해 제어 신호들을 생성하고 상기 피드백 접속을 통해 상기 제어 신호들을 송신하도록 구성되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛과 상기 DC 전력 공급부 간의 상기 피드백 접속은 제 1 피드백 접속이고, 상기 시스템은 또한 상기 전기 신호 프로세싱 유닛과 상기 RF 전력 공급부 간의 제 2 피드백 접속을 포함하고, 상기 전기 신호 프로세싱 유닛은 상기 사이클-평균된 RF 파라미터에 어떠한 지표적인 경향 또는 변화가 존재하는지 여부의 결정에 기초하여 상기 RF 전력 공급부를 제어하기 위해 제어 신호들을 생성하고 상기 제 2 피드백 접속을 통해 상기 제어 신호들을 송신하도록 구성되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛은,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛이 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재한다고 결정하면, 상기 DC 전력 공급부에 의해 상기 웨이퍼 지지 장치로 공급되는 전류의 상승을 지시하도록 제어 신호들을 생성하고 상기 DC 전력 공급부로 제어 신호들을 송신하도록 구성되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  38. 제 35 항에 있어서,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛은,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛이 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재하지 않는다고 결정하면, 상기 DC 전력 공급부에 의해 상기 웨이퍼 지지 장치로 공급되는 전류의 감소를 지시하도록 제어 신호들을 생성하고 상기 DC 전력 공급부로 제어 신호들을 송신하도록 구성되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  39. 제 35 항에 있어서,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛은,
    상기 전기 신호 프로세싱 유닛이 상기 복수의 순차적인 플라즈마 프로세싱 사이클들에 걸쳐 상기 전극 상에서 측정될 때 상기 RF 파라미터의 상기 사이클-평균된 값 내에 상기 지표적인 경향 또는 변화가 존재하지 않는다고 결정하면, 상기 DC 전력 공급부에 의해 상기 웨이퍼 지지 장치로 공급되는 전류를 유지하도록 제어 신호들을 생성하고 상기 DC 전력 공급부로 제어 신호들을 송신하도록 구성되는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  40. 제 35 항에 있어서,
    상기 DC 전력 공급부와 상기 웨이퍼 지지 장치 사이에 연결된 저역 통과 필터를 더 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
  41. 제 22 항에 있어서,
    상기 RF 전력 공급부와 상기 전극 사이에 연결된 임피던스 매칭 네트워크를 더 포함하는, 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱을 위한 시스템.
KR1020160152461A 2015-11-17 2016-11-16 전기적 측정에 의한 플라즈마 불안정성의 검출을 위한 시스템들 및 방법들 KR102069412B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562256682P 2015-11-17 2015-11-17
US62/256,682 2015-11-17
US15/074,853 US9824941B2 (en) 2015-11-17 2016-03-18 Systems and methods for detection of plasma instability by electrical measurement
US15/074,853 2016-03-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170066223A KR20170066223A (ko) 2017-06-14
KR102069412B1 true KR102069412B1 (ko) 2020-02-11

Family

ID=58690357

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160151807A KR20170066216A (ko) 2015-11-17 2016-11-15 광학적 진단에 의한 플라즈마 불안정성의 검출을 위한 시스템들 및 방법들
KR1020160151792A KR20170066215A (ko) 2015-11-17 2016-11-15 반도체 제조시 플라즈마 불안정성을 제어하기 위한 시스템들 및 방법들
KR1020160152479A KR20170066224A (ko) 2015-11-17 2016-11-16 플라즈마 불안정성을 제어하기 위한 rf 전력 공급부의 주파수 변조를 위한 시스템들 및 방법들
KR1020160152461A KR102069412B1 (ko) 2015-11-17 2016-11-16 전기적 측정에 의한 플라즈마 불안정성의 검출을 위한 시스템들 및 방법들

Family Applications Before (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160151807A KR20170066216A (ko) 2015-11-17 2016-11-15 광학적 진단에 의한 플라즈마 불안정성의 검출을 위한 시스템들 및 방법들
KR1020160151792A KR20170066215A (ko) 2015-11-17 2016-11-15 반도체 제조시 플라즈마 불안정성을 제어하기 위한 시스템들 및 방법들
KR1020160152479A KR20170066224A (ko) 2015-11-17 2016-11-16 플라즈마 불안정성을 제어하기 위한 rf 전력 공급부의 주파수 변조를 위한 시스템들 및 방법들

Country Status (5)

Country Link
US (6) US10510625B2 (ko)
KR (4) KR20170066216A (ko)
CN (3) CN107039255B (ko)
SG (1) SG10201609439YA (ko)
TW (4) TWI720059B (ko)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10510625B2 (en) * 2015-11-17 2019-12-17 Lam Research Corporation Systems and methods for controlling plasma instability in semiconductor fabrication
US9824884B1 (en) * 2016-10-06 2017-11-21 Lam Research Corporation Method for depositing metals free ald silicon nitride films using halide-based precursors
TWI620228B (zh) * 2016-12-29 2018-04-01 財團法人工業技術研究院 電漿處理裝置與電漿處理方法
US20180334746A1 (en) * 2017-05-22 2018-11-22 Lam Research Corporation Wafer Edge Contact Hardware and Methods to Eliminate Deposition at Wafer Backside Edge and Notch
US10147610B1 (en) 2017-05-30 2018-12-04 Lam Research Corporation Substrate pedestal module including metallized ceramic tubes for RF and gas delivery
US10763143B2 (en) 2017-08-18 2020-09-01 Applied Materials, Inc. Processing tool having a monitoring device
KR102300756B1 (ko) * 2017-11-21 2021-09-10 와틀로 일렉트릭 매뉴팩츄어링 컴파니 원자 보호층을 갖는 세라믹 받침대
KR101918253B1 (ko) * 2018-01-26 2018-11-13 최운선 플라즈마 전원장치의 자가진단모듈 및 자가진단방법
KR20230104778A (ko) * 2018-02-23 2023-07-10 램 리써치 코포레이션 반도체 프로세싱 툴에서 rf 전류 측정
US11881381B2 (en) 2018-02-23 2024-01-23 Lam Research Corporation Capacitance measurement without disconnecting from high power circuit
WO2019195601A1 (en) * 2018-04-04 2019-10-10 Lam Research Corporation Electrostatic chuck with seal surface
CN113748482A (zh) * 2019-02-13 2021-12-03 朗姆研究公司 半导体处理中的异常等离子体事件的检测和缓解
US11583814B2 (en) * 2019-02-26 2023-02-21 Maat Energy Company Device and method for improving specific energy requirement of plasma pyrolyzing or reforming systems
US11264219B2 (en) 2019-04-17 2022-03-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Radical monitoring apparatus and plasma apparatus including the monitoring apparatus
CN112017931B (zh) * 2019-05-30 2022-03-22 北京北方华创微电子装备有限公司 应用于等离子体系统的方法及相关等离子体系统
CN114007845A (zh) 2019-07-01 2022-02-01 美国圣戈班性能塑料公司 型材连接件
EP3796362A1 (en) * 2019-09-23 2021-03-24 TRUMPF Huettinger Sp. Z o. o. Method of plasma processing a substrate in a plasma chamber and plasma processing system
USD884855S1 (en) * 2019-10-30 2020-05-19 Applied Materials, Inc. Heater pedestal
CN110965048A (zh) * 2019-12-04 2020-04-07 江苏菲沃泰纳米科技有限公司 镀膜设备及其电极装置和应用
US20230054638A1 (en) * 2020-01-02 2023-02-23 The Regents Of The University Of California Ion gun and methods for surface treatment
EP4121277A4 (en) * 2020-03-20 2024-04-10 Saint Gobain Performance Plastics Corp STERILE HERMETIC CLOSURE DEVICE
US11996278B2 (en) * 2020-03-31 2024-05-28 Atonarp Inc. Plasma generating device
US20210391146A1 (en) * 2020-06-11 2021-12-16 Applied Materials, Inc. Rf frequency control and ground path return in semiconductor process chambers
CN113820531A (zh) * 2020-06-19 2021-12-21 拓荆科技股份有限公司 一种射频系统状态受控的半导体设备
WO2021257573A1 (en) 2020-06-19 2021-12-23 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Composite article and method of forming a composite article
US11990324B2 (en) * 2022-03-03 2024-05-21 Advanced Energy Industries, Inc. Adaptive predictive control system
CN115696709B (zh) * 2022-12-28 2023-03-21 江苏奥文仪器科技有限公司 监测射频辉光放电光谱仪放电室内等离子体稳定性的装置

Family Cites Families (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5688358A (en) * 1995-03-08 1997-11-18 Applied Materials, Inc. R.F. plasma reactor with larger-than-wafer pedestal conductor
US5764471A (en) * 1996-05-08 1998-06-09 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for balancing an electrostatic force produced by an electrostatic chuck
JP3801730B2 (ja) * 1997-05-09 2006-07-26 株式会社半導体エネルギー研究所 プラズマｃｖｄ装置及びそれを用いた薄膜形成方法
US6894245B2 (en) * 2000-03-17 2005-05-17 Applied Materials, Inc. Merie plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma with arcing suppression
US7014889B2 (en) * 2000-05-23 2006-03-21 University Of Virginia Patent Foundation Process and apparatus for plasma activated depositions in a vacuum
US20030213559A1 (en) * 2002-05-20 2003-11-20 Applied Science And Technology, Inc. Stabilization of electronegative plasmas with feedback control of RF generator systems
KR100511854B1 (ko) * 2002-06-18 2005-09-02 아네르바 가부시키가이샤 정전 흡착 장치
US20040116080A1 (en) 2002-06-24 2004-06-17 Jin-Shyong Chen Time resolved RF plasma impedance meter
US20030015965A1 (en) * 2002-08-15 2003-01-23 Valery Godyak Inductively coupled plasma reactor
US7204888B2 (en) * 2003-05-01 2007-04-17 Applied Materials, Inc. Lift pin assembly for substrate processing
JP2005048259A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理装置
US7157857B2 (en) * 2003-12-19 2007-01-02 Advanced Energy Industries, Inc. Stabilizing plasma and generator interactions
JP4584572B2 (ja) * 2003-12-22 2010-11-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置および処理方法
US7323400B2 (en) * 2004-08-30 2008-01-29 Micron Technology, Inc. Plasma processing, deposition and ALD methods
US7292428B2 (en) * 2005-04-26 2007-11-06 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck with smart lift-pin mechanism for a plasma reactor
US7476556B2 (en) * 2005-08-11 2009-01-13 Micron Technology, Inc. Systems and methods for plasma processing of microfeature workpieces
CN101243542B (zh) * 2005-08-17 2011-02-09 应用材料股份有限公司 具有焊接板和加热器的基材支撑件
US20070245960A1 (en) * 2006-04-24 2007-10-25 Applied Materials, Inc. Process using combined capacitively and inductively coupled plasma sources for controlling plasma ion density
US20080008842A1 (en) * 2006-07-07 2008-01-10 Applied Materials, Inc. Method for plasma processing
US8083961B2 (en) * 2006-07-31 2011-12-27 Tokyo Electron Limited Method and system for controlling the uniformity of a ballistic electron beam by RF modulation
US7416677B2 (en) * 2006-08-11 2008-08-26 Tokyo Electron Limited Exhaust assembly for plasma processing system and method
US20080084650A1 (en) * 2006-10-04 2008-04-10 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for substrate clamping in a plasma chamber
US9123509B2 (en) * 2007-06-29 2015-09-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Techniques for plasma processing a substrate
US20090148256A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-11 Nanometrics Incorporated Support Pin with Dome Shaped Upper Surface
US20090236214A1 (en) * 2008-03-20 2009-09-24 Karthik Janakiraman Tunable ground planes in plasma chambers
TW201005825A (en) * 2008-05-30 2010-02-01 Panasonic Corp Plasma processing apparatus and method
JP5734185B2 (ja) * 2008-07-07 2015-06-17 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ プラズマ処理チャンバ内のプラズマ不安定性事象を検出するための構成、及び、プラズマ不安定性事象を検出する方法
JP2010238881A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US8187938B2 (en) * 2009-04-13 2012-05-29 Hynix Semiconductor Inc. Non-volatile memory device and method for fabricating the same
US8674606B2 (en) * 2009-04-27 2014-03-18 Advanced Energy Industries, Inc. Detecting and preventing instabilities in plasma processes
IE20090628A1 (en) * 2009-08-17 2011-03-30 Lexas Res Ltd Method and apparatus for the detection of arc events during the plasma processing of a wafer, surface or substrate.
KR20110101483A (ko) * 2010-03-08 2011-09-16 삼성전자주식회사 플라즈마 장치의 제어 방법 및 시스템
US8741394B2 (en) * 2010-03-25 2014-06-03 Novellus Systems, Inc. In-situ deposition of film stacks
US8502689B2 (en) * 2010-09-23 2013-08-06 Applied Materials, Inc. System and method for voltage-based plasma excursion detection
CN101985739A (zh) * 2010-10-21 2011-03-16 复旦大学 一种等离子体浸没注入设备的剂量控制系统
JP5490741B2 (ja) * 2011-03-02 2014-05-14 東京エレクトロン株式会社 基板搬送装置の位置調整方法、及び基板処理装置
US8371567B2 (en) * 2011-04-13 2013-02-12 Novellus Systems, Inc. Pedestal covers
US9059101B2 (en) * 2011-07-07 2015-06-16 Lam Research Corporation Radiofrequency adjustment for instability management in semiconductor processing
TWI581304B (zh) * 2011-07-27 2017-05-01 日立全球先端科技股份有限公司 Plasma etching apparatus and dry etching method
US20130098872A1 (en) * 2011-10-20 2013-04-25 Applied Materials, Inc. Switched electron beam plasma source array for uniform plasma production
US20130098552A1 (en) * 2011-10-20 2013-04-25 Applied Materials, Inc. E-beam plasma source with profiled e-beam extraction grid for uniform plasma generation
US9114666B2 (en) * 2012-02-22 2015-08-25 Lam Research Corporation Methods and apparatus for controlling plasma in a plasma processing system
US20130277333A1 (en) * 2012-04-24 2013-10-24 Applied Materials, Inc. Plasma processing using rf return path variable impedance controller with two-dimensional tuning space
US9316675B2 (en) * 2012-09-06 2016-04-19 Mks Instruments, Inc. Secondary plasma detection systems and methods
KR101466127B1 (ko) * 2012-12-06 2014-11-28 (주)화백엔지니어링 플라즈마 모니터링 장치
US9190247B2 (en) * 2013-02-21 2015-11-17 Applied Materials, Inc. Measurement of plural RF sensor devices in a pulsed RF plasma reactor
US9475710B2 (en) * 2013-03-14 2016-10-25 North Carolina State University Very high frequency (VHF) driven atmospheric plasma sources and point of use fertigation of irrigation water utilizing plasma production of nitrogen bearing species
GB2511840B (en) * 2013-03-15 2017-07-05 Thermo Electron Mfg Ltd Method and apparatus for control of a plasma for spectrometry
CN103531429B (zh) * 2013-10-31 2016-03-02 中微半导体设备(上海)有限公司 等离子体刻蚀装置及其刻蚀方法
CN105934715B (zh) * 2014-01-20 2019-01-01 Asml荷兰有限公司 衬底保持件、用于光刻设备的支撑台、光刻设备和器件制造方法
JP6320248B2 (ja) * 2014-03-04 2018-05-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法
US9595464B2 (en) * 2014-07-19 2017-03-14 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for reducing substrate sliding in process chambers
US9412749B1 (en) * 2014-09-19 2016-08-09 Sandisk Technologies Llc Three dimensional memory device having well contact pillar and method of making thereof
US9386680B2 (en) * 2014-09-25 2016-07-05 Applied Materials, Inc. Detecting plasma arcs by monitoring RF reflected power in a plasma processing chamber
CN107148661B (zh) * 2014-10-17 2019-10-18 朗姆研究公司 包括用于可调气流控制的气体分流器的气体供应输送装置
US10510625B2 (en) * 2015-11-17 2019-12-17 Lam Research Corporation Systems and methods for controlling plasma instability in semiconductor fabrication
US10818502B2 (en) * 2016-11-21 2020-10-27 Tokyo Electron Limited System and method of plasma discharge ignition to reduce surface particles
US20210210355A1 (en) * 2020-01-08 2021-07-08 Tokyo Electron Limited Methods of Plasma Processing Using a Pulsed Electron Beam

Also Published As

Publication number Publication date
CN109994363B (zh) 2021-10-26
US20170140968A1 (en) 2017-05-18
TW201731014A (zh) 2017-09-01
TWI720059B (zh) 2021-03-01
CN107039255A (zh) 2017-08-11
TWI727995B (zh) 2021-05-21
CN109994363A (zh) 2019-07-09
US9824941B2 (en) 2017-11-21
US9997422B2 (en) 2018-06-12
KR20170066216A (ko) 2017-06-14
TWI724057B (zh) 2021-04-11
KR20170066215A (ko) 2017-06-14
CN106992107A (zh) 2017-07-28
US20180076100A1 (en) 2018-03-15
CN106992107B (zh) 2019-02-19
TW201729243A (zh) 2017-08-16
US20170141002A1 (en) 2017-05-18
KR20170066224A (ko) 2017-06-14
TW201729235A (zh) 2017-08-16
KR20170066223A (ko) 2017-06-14
US20200098651A1 (en) 2020-03-26
US10121708B2 (en) 2018-11-06
US20170141000A1 (en) 2017-05-18
CN107039255B (zh) 2020-11-06
US20170141001A1 (en) 2017-05-18
TW201729244A (zh) 2017-08-16
US10128160B2 (en) 2018-11-13
SG10201609439YA (en) 2017-06-29
US10510625B2 (en) 2019-12-17
US11393729B2 (en) 2022-07-19
TWI720060B (zh) 2021-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102069412B1 (ko) 전기적 측정에 의한 플라즈마 불안정성의 검출을 위한 시스템들 및 방법들
US8152925B2 (en) Baffle plate and substrate processing apparatus
CN107452616B (zh) 使用电不对称效应控制等离子体处理空间的系统和方法
US9021984B2 (en) Plasma processing apparatus and semiconductor device manufacturing method
KR102490237B1 (ko) 기울어진 한정 링들을 갖는 플라즈마 프로세싱 시스템들 및 구조체들
US20090203218A1 (en) Plasma etching method and computer-readable storage medium
CN112868084B (zh) 衬底处理系统和用于操作衬底处理系统的方法
EP3905303A1 (en) Etching apparatus and etching method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant