KR102083214B1 - 반도체 제조 프로세스 모니터링 및 제어를 위한 회전 흡수 스펙트럼들 - Google Patents

반도체 제조 프로세스 모니터링 및 제어를 위한 회전 흡수 스펙트럼들 Download PDF

Info

Publication number
KR102083214B1
KR102083214B1 KR1020147034200A KR20147034200A KR102083214B1 KR 102083214 B1 KR102083214 B1 KR 102083214B1 KR 1020147034200 A KR1020147034200 A KR 1020147034200A KR 20147034200 A KR20147034200 A KR 20147034200A KR 102083214 B1 KR102083214 B1 KR 102083214B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
process chamber
radiation
substrate
monitoring
plasma
Prior art date
Application number
KR1020147034200A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150021512A (ko
Inventor
지펭 수이
미하엘 디. 아르마코스트
필립 스트아웃
레이 리안
리안 패츠
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20150021512A publication Critical patent/KR20150021512A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102083214B1 publication Critical patent/KR102083214B1/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
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing 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
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32963—End-point detection
    • 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
    • H01J37/32972—Spectral analysis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

반도체 제조 프로세스 모니터링 및 제어를 위한 방법들 장치가 본원에 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판 프로세싱을 위한 장치는 프로세스 챔버의 내부 용적에서 기판을 프로세싱하기 위한 프로세스 챔버; 진공 프로세스 챔버의 벽 내의 유전체 윈도우를 통해 내부 용적 내로 약 200 GHz 내지 약 2 THz의 주파수로 복사선을 제공하기 위해 프로세스 챔버의 외부에 배치된 복사 소스; 내부 용적을 통과한 후 신호를 검출하기 위한 검출기; 및 검출된 신호를 기초로 내부 용적 내의 종들의 조성을 결정하도록 구성되고 검출기에 결합된 제어기를 포함할 수 있다.

Description

반도체 제조 프로세스 모니터링 및 제어를 위한 회전 흡수 스펙트럼들{ROTATIONAL ABSORPTION SPECTRA FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING PROCESS MONITORING AND CONTROL}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱 장비에 관한 것이며, 더 구체적으로 반도체 프로세싱을 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.
플라즈마 식각(etch) 프로세스와 같은 특정 반도체 프로세스들의 종점을 검출하기 위해 일반적으로 사용되는 한가지 기술이 광학적 방출 분광법(optical emission spectroscopy)이다. 예를 들면, 반응물질 또는 생성물 종들의 플라즈마 전이들은 플라즈마 프로세스의 종점을 결정하기 위해 검출되고 이용될 수 있는 광자들(photons)을 방출한다. 검출된 광자들이 모니터링될 수 있고, 반응물질들에 대한 신호 증가 또는 생성물들에 대한 신호 감소를 기초로 종점이 결정될 수 있다. 종점은 반응물질들 또는 생성물들이 특정 농도(즉, 임계치 레벨을 교차하는 각각의 신호들)에 도달할 때 식별된다.
그러나, 기판상에 형성된 집적 회로들 또는 다른 디바이스들의 디바이스 노드들 및 피쳐 크기들이 계속 축소될수록, 증가된 프로세스 제어가 더 중요해진다. 발명자들은 종래의 광학적 방출 분광법, 및 다른 종래의 종점 검출 기술들이 기판 프로세스들을 만족스럽게 제어할 수 있는 희망 감도를 제공할 수 없음을 알게 되었다. 예를 들면, 프로세스 챔버 내의 다양한 종들에 의해 제공된 신호는 오버랩되어, 정밀한(fine) 프로세스 제어에 바람직하지 않은 낮은 신호 대 노이즈 비율을 바람직하지 않게 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명자들은 반도체 제조 프로세스 모니터링 및 제어를 위한 개선된 장치 및 방법들을 제공하였다.
반도체 제조 프로세스 모니터링 및 제어를 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판 프로세싱을 위한 장치는, 프로세스 챔버로서, 상기 프로세스 챔버의 내부 용적에서 기판을 프로세싱하기 위한 프로세스 챔버; 상기 프로세스 챔버 외부에 배치되어 진공 프로세스 챔버의 벽 내의 유전체 윈도우를 통하여 상기 내부 용적 내로 약 200 GHz 내지 약 2 THz의 주파수로 복사선(radiation)을 제공하는 복사 소스; 상기 내부 용적을 통과한 후 신호를 검출하기 위한 검출기; 및 상기 검출기에 결합되고(coupled) 검출된 신호를 기초로 상기 내부 용적 내의 종들의 조성을 결정하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 기판 프로세스 챔버를 모니터링하기 위한 방법은 프로세스 챔버 내에서 프로세스를 수행하는 단계; 상기 기판 프로세스 챔버의 내부 용적 내로 약 200 GHz 내지 약 2 THz의 주파수로 복사선을 제공하는 단계; 상기 복사선이 상기 내부 용적을 통과한 후에 상기 복사선을 검출하는 단계; 및 검출된 복사선에 대한 분자 회전 흡수 강도 분석을 이용하여 상기 내부 용적의 내용물들을 특징화(characterizing)하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 특징화는 상기 프로세스의 수행중에 상기 프로세스를 제어하는 것, 상기 프로세스의 종점을 결정하는 것, 상기 프로세스 챔버를 핑거프린팅(fingerprinting)하는 것, 동일 프로세스를 수행하는데 이용되는 제 2 프로세스 챔버와 상기 프로세스 챔버 사이의 수행을 매칭시키는 것, 또는 상기 프로세스 챔버의 수행의 결함을 결정하는 것 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세서에 의해 실행될 때 상기 프로세서가 기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법을 수행하게 하는 명령들을 저장한 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 프로세스 챔버에서 프로세스를 수행하는 단계, 기판 프로세스 챔버의 내부 용적 내로 약 200 GHz 내지 약 2 THz의 주파수로 복사선을 제공하는 단계, 상기 복사선이 상기 내부 용적을 통과한 후 상기 복사선을 검출하는 단계, 및 검출된 복사선에 대한 분자 회전 흡수 강도 분석을 이용하여 상기 내부 용적의 내용물들을 특징화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예 및 추가 실시예들이 하기에서 설명된다.
상기에서 간략히 요약되고 하기에서 더 상세히 논의되는 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조로 하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 함에 주목하여야 하는데, 이는 본 발명이 다른 동등하게 유효한 실시예들에 대해 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 프로세싱 시스템의 개략적 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 프로세싱 챔버를 모니터링하기 위한 방법의 흐름도이다.
이해를 돕기 위해, 도면들에 공통적인 동일한 요소들을 지시하기 위해, 가능한 한, 동일한 참조 번호들을 사용하였다. 도면들은 실척으로 도시된 것은 아니며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가 설명 없이도 다른 실시예들에서 유리하게 포함될 수 있는 것으로 생각된다.
본 발명의 실시예들은 반도체 제조 프로세스들의 건전성(health)을 진단하기 위해 분자 회전 흡수 스펙트럼들(molecular rotational absorption spectra)을 이용하기 위한 방법들 및 장치를 제공한다. 적합한 반도체 제조 프로세스들의 비-제한적인 예시들은 진공 프로세스들, 플라즈마 강화 진공 프로세스들, 등을 포함한다.
분자로부터 (제 1 오더(order)로)의 회전 스펙트럼은, 분자가 쌍극자 모멘트를 갖는 것과, 분자의 전하의 중심과 그 질량의 중심 사이에 차이가 존재하거나 2개의 다른 전하들 사이에 동등하게 분리가 존재하는 것을 필요로 한다. 이러한 쌍극자 모멘트는 전자기 복사선의 전기장이 분자에 토크를 가하는 것을 가능하게 하고, 토크는 분자가 (여기(excitation)시에) 더 빠르게 회전하게 하거나 (탈-여기(de-excitation)시에) 더 느리게 회전하게 한다. 관심 주파수 범위는 분자들이 회전 스펙트럼 반응(rotational spectral response)을 갖는 주파수 대역들에 의해 정의된다. 일부 실시예들에서, 이러한 주파수 범위는 약 200 GHz 내지 약 2 THz일 수 있다. 다른 실시예들에서, 주파수 범위는 약 10 GHz 내지 약 2 THz보다 더 넓은 범위일 수 있다. 이는 반도체 제조 프로세스들을 특징화하기 위한 독특한 분자 정보가 풍부한 스펙트럼의 새롭고 미개발된 부분이다.
예를 들면, 플라즈마 식각 화학반응은 매우 복잡하다. 유전체 식각의 경우, 탄화플루오르 가스 화학반응이 이용되어 SiO2 및 SiN, 등과 같은 유전체 재료들을 식각한다. 식각 플라즈마 화학반응은 CF, CF2, CF3, C2F2, 등과 같은 반응물질 가스 분자 조각들(fragments), 및 식각제 가스 분자 조각들을 포함한다. 각각의 조각의 분율(fraction)을 가능한 정확히 아는 것은 이용중인 프로세스 레시피의 구성(makeup)에 대한 더 우수한 이해를 용이하게 한다. 이러한 지식은 식각 챔버들의 수행을 매칭시키는데 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따라 분자 회전 흡수 스펙트럼들로부터 획득된 정보를 모니터링하고 이용하는 방법들은 이러한 유용한 정보를 제공할 수 있다.
플라즈마 내의 실제 밀도들 및 온도들이 측정되기 때문에, 플라즈마 프로세스들은, RF 전력, 챔버 압력, 가스 유동 등의 통상적인 이용과 비교하여, 측정된 밀도들 및 온도들을 설정 포인트들(set points)로서 이용하여 제어될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 반도체 기판 프로세스를 제어하기 위해 챔버 압력, RF 전력, 가스 유동, 및 통상적으로 이용된 기타 유사한 전형적인 프로세스 파라미터들을 설정하는 대신에, 프로세스는 그 대신에 타겟 종 밀도들, 종 온도들 및 챔버 설정 범위들에 대해 제어될 수 있다. 챔버 설정들은 프로세스 중에 고정된 값으로 유지되는 대신 미리 정의된 범위 내에서 변화할 수 있는 RF 전력 등과 같은 프로세스 파라미터들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 챔버 설정 범위들은 전력 또는 다른 가변적인 프로세스 파라미터가 특정 프로세스 동안 변화될 수 있는 것에 대해 상부 경계 및 하부 경계를 설정할 수 있다. 챔버 설정 범위들을 정의하는 것은 제어가 안되는(runaway) 프로세스들을 방지하면서 프로세스 유연성을 유리하게 제공할 수 있다. 그 후, 전력, 압력, 유동 등은 챔버 거동(chamber behavior)의 모델들 또는 계산들로부터 결정될 수 있다. 기판 상에 특정 프로세스를 수행하기 위한 설정들은 타겟들로부터 측정된 밀도 및 온도 편차들에 기초할 수 있으며, 프로세스 챔버에서 특정 프로세스를 수행하기 위한 프로세스 레시피에서의 작업 윈도우들의 설정 내에서 변화할 수 있다. 이러한 방식으로, 프로세스는 기판 위에서 희망 측정 플라즈마(desired measured plasma)로 제어되고 있다. 상이한 챔버들에 대해, 기판 상에서 희망 측정 플라즈마로 제어하는 프로세스는 결과적으로 각각의 개별 챔버에 대해 다소 상이한 전력, 압력, 유동 및 기타 유사한 작동 조건들을 설정하여 희망 종 타겟들을 획득하게 될 수 있다. 이러한 접근법은 유리하게, 더 우수한 기판 상의 결과들을 획득하면서, 상이한 챔버들 사이에서 플라즈마 생성의 편차(variation)를 허용한다.
본 발명의 장치의 용도들의 예시들은 플라즈마 식각 챔버들에서와 같이, 기판 프로세스들을 위한 종점 검출을 수행하기 위해 분자 회전 흡수 강도를 이용하는 것, 플라즈마 프로세스 챔버를 핑거프린팅하고 동일한 프로세스를 위해 이용되는 챔버들 사이의 수행을 매칭시키기 위해 분자 회전 흡수 스펙트럼 강도를 이용하는 것, 및 반도체 프로세스 챔버에 대한 결함 검출을 수행하기 위해 분자 회전 흡수 스펙트럼 강도를 이용하는 것을 포함한다.
예를 들면, 도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 프로세싱 시스템(100)의 개략적 측면도이다. 기판 프로세싱 시스템(100)은 일반적으로 내부 용적(104)을 갖는 기판 프로세스 챔버(102)를 포함할 수 있다. 예를 들면 기판을 프로세싱하는 것, 프로세스 챔버의 내부 용적 대면 표면들을 세정하는 것 등을 위해 내부 용적에 하나 또는 둘 이상의 가스들을 제공하도록, 내부 용적(104)에 가스 소스(106)가 유체 결합될(fluidly coupled) 수 있다. 가스 소스(106)는 가스 유입구들, 샤워헤드들, 노즐들 등과 같이, 임의의 적합한 방식으로 내부 용적(104)에 유체 결합될 수 있다. 샤워헤드(140)는 도 1에 예시적으로 도시된다.
일부 실시예들에서, 내부 용적(104) 내에 플라즈마(112)를 형성하고 그리고/또는 유지하기에 충분한 RF 에너지를 제공하기 위해 프로세스 챔버(102)에 무선 주파수(RF) 전력 공급원(108)이 작동적으로 결합될(operatively coupled) 수 있다. RF 전력 공급원(108)으로 다시 반사된 임의의 RF 에너지를 최소화하기 위해 RF 전송 선(transmission line)을 따라 챔버에 매치 회로(110)가 제공될 수 있다. RF 전력 공급원(108)은 임의의 적합한 방식으로 챔버에 결합될 수 있으며, 가령 (도시된 바와 같이) 용량성 결합될 수 있거나, (가상으로 도시된 바와 같이) 유도 결합될 수 있거나, 또는 기타 등등으로 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 전력 공급원(108)은 하나 또는 둘 이상의 동심 코일들(142)을 통해 챔버에 유도 결합될 수 있다.
기판(116)을 상부에 지지하기 위해 프로세스 챔버(102)의 내부 용적(104) 내에 기판 지지부(114)가 배치된다. 기판은 일반적으로 반도체 웨이퍼들, 유리 패널들 등과 같은 진공 프로세스들에서 이용되는 임의의 적합한 기판일 수 있다.
지원 시스템들(118)은 프로세스 챔버(102)에서 미리 결정된 프로세스들을 수행하는 것을 용이하게 하기 위해 이용되는 구성요소들을 포함한다. 그러한 구성요소들은 일반적으로 프로세스 챔버(102)의 다양한 하위-시스템들(예를 들면, 가스 패널(들), 가스 분배 도관들, 진공 및 배기 하위 시스템들, 등) 및 디바이스들(예를 들면, 전력 공급원들, 프로세스 제어 기구들, 등)을 포함한다.
본원에 기재된 바와 같은 방식으로 기판 프로세싱 시스템(100)의 제어를 용이하게 하기 위해 제어기(120)가 제공될 수 있다. 제어기(120)는 일반적으로 중앙 처리 장치(CPU)(122), 메모리(124), 및 지원 회로들(126)을 포함하고, 프로세스 챔버 및/또는 지원 시스템들과 연관된 다른 컴퓨터들 (또는 제어기들)을 통해, 직접적으로 또는 대안적으로, 프로세스 챔버(102) 및 지원 시스템들(118)에 결합되고 프로세스 챔버(102) 및 지원 시스템들(118)을 제어한다. CPU(122)는 산업 현장(industrial setting)에서 이용되는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 소프트웨어 루틴들은 로컬 또는 원격의, 랜덤 액세스 메모리, 리드 온리 메모리, 플로피 또는 하드 디스크, 또는 다른 형태의 디지털 저장소와 같은 메모리(124)에 저장될 수 있다. 지원 회로들(126)은 통상적으로 CPU(122)에 결합되고, 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 하위 시스템들, 전력 공급원들, 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 루틴들은, CPU(122)에 의해 실행될 때, 본 발명에 따라 프로세스들이 수행되도록, CPU를 기판 프로세싱 시스템(100)을 제어하는 특수 목적 컴퓨터(제어기)(120)로 변환한다. 소프트웨어 루틴들은 또한 기판 프로세싱 시스템(100)으로부터 원격지에 배치된 제 2 제어기에 의해 저장되고 그리고/또는 실행될 수 있다.
수백 GHz 내지 낮은 THz의 주파수 범위를 갖는 복사선을 전송하기 위해 복사 소스(128)가 제공된다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 이러한 주파수 범위는 약 200 GHz 내지 약 2 THz일 수 있다. 다른 실시예들에서, 주파수 범위는 약 10 GHz 내지 약 2 THz의 더 폭넓은 범위일 수 있다. 이들 주파수들에서 제공된 복사선은 유리하게, 프로세스 챔버 내의 모든 극성 종들(polar species); 라디칼, 뉴트럴(neutral), 또는 이온을 포함하는 양적 종들 정보(quantitative species information)를 획득하는 것을 용이하게 한다. 또한, 전형적으로 기판 프로세싱에서 이용되는 저온 플라즈마들은 이들 주파수들을 갖는 복사선을 발생시키지 않으며, 그에 따라 유리하게 저 노이즈 환경을 제공한다(즉, 높은 신호 대 노이즈 비율이 설정되도록 허용한다). 복사선은 복사선에 대해 투명한 유전체 윈도우(132)를 통해 프로세스 챔버(102)의 내부 용적(104)에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복사 소스(128)는 희망 주파수를 획득하기 위해 RF 에너지의 주파수를 복수 번(multiple times) 배가하도록(double) RF 소스 및 관련 회로망을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 소스는 상이한 복사 소스(128)를 요구하지 않고 복수의 희망 주파수들이 제공될 수 있도록 하는 주파수들의 범위에서 RF 에너지를 제공할 수 있는 주파수 튜닝된 RF 소스일 수 있다.
복사선이 내부 용적(104)을 통하여 이동된 후 복사선을 수용하도록 검출기(130)가 제공된다. 검출기(130)는 복사선이 내부 용적(104)을 통하여 이동한 후(즉, 복사선의 일부가 내부 용적(104) 내의 종들에 의해 흡수된 후) 복사선의 강도를 검출하도록 구성된다. 검출기(130)는 하기에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 내부 용적(104)의 내용물들이 특징화될 수 있도록 주파수들의 대역에 걸쳐서 복사선의 강도를 나타내는 제어기(120)(또는 일부 다른 제어기)로 데이터를 전송한다.
복사 소스(128) 및 검출기(130)의 위치는 바뀔 수 있다. 예를 들면, 복사 소스(128) 및 검출기(130)는 동일한 유전체 윈도우(132)를 통해서 복사선을 전달하고 수신하도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 복사선은 대향하는 챔버 벽으로부터 반사될 수 있거나, 하나 또는 둘 이상의 반사기들(134)이 반사된 복사선의 양을 증가시키도록 제공될 수 있다. 대안적으로, 복사 소스(128) 및 검출기(130)는 상이한 유전체 윈도우들(132)을 통해 복사선을 전달하고 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 복사 소스(128) 및 검출기(130)는 (도 1에서 가상으로 도시된 바와 같이) 프로세스 챔버(102)의 마주하는 면들에 배치될 수 있거나, 일부 다른 위치들에 배치될 수 있으며, 복사선이 프로세스 챔버(102)를 빠져나가도록 허용하기 위해 제 2 유전체 윈도우(136)가 제공될 수 있다. 직접적인 가시선(line of sight)이 존재하지 않는 경우, 복사선은 하나 또는 둘 이상의 챔버 벽 표면들 및/또는 반사기들(134)로부터 반사되어 복사 소스(128)로부터 검출기(130)로 이동할 수 있다. 반사기들(134)은 복사 소스(128)에 의해 산출된 복사선의 파장들의 범위를 반사시키기 위한 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 또한, 반사기들(134)은 프로세스 챔버 작동 환경을 견딜 수 있고 용이하게 세정될 수 있는 프로세스 챔버 내에서 또는 그 주위에서 사용하기 위한 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다.
도 1은 기판(116)에 대해 수평하게 복사선을 제공하는 복사 소스(128)를 도시하지만, 일부 실시예들에서 복사 소스(128)는 기판(116)에 수직인 복사선을 제공할 수 있고, 반사기들(134)을 이용하여, 복사선을 요구되는 바와 같이 프로세스 챔버를 통해 지향시킬 수 있다. 다른 실시예들에서, 복사 소스(128)는 기판(116)에 수직인 복사선을 제공함으로써, 복사선이 기판(116)으로부터 반사될 수 있다.
유리하게, 이용된 주파수들의 범위로 인해, 본 발명은, 예를 들면 높은 신호 대 노이즈 비율을 제공하는 낮은 노이즈 환경으로 인해, 작동하기 위해 고 품질의 반사를 요구하지 않는다. 예를 들면, 청결하고 고도로 반사적인 표면들이 요구될 수 있는 종래 기술의 장치 및 기술들에 비해서, 챔버 벽 표면들 또는 하나 또는 둘 이상의 반사기들은 프로세스 챔버 내의 그들의 위치로 인해 시간이 지남에 따라 더러워질 수 있으면서도 여전히 작동적이다.
복사 소스(128) 및 검출기(130)의 위치는 (즉, 챔버 내용물들을 특징화하기에 충분한) 희망 품질 신호를 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 유전체 윈도우들(132)(또는 136)은 챔버의 주 본체 내에, 플라즈마가 형성되는 소스 영역 근처에, 또는 챔버 내용물들이 배출되는 펌프 포트 영역 등에 제공될 수 있다. 검출기(130)에 의해 검출된 복사선으로부터 획득된 데이터의 신뢰성을 개선하기 위해 복사선이 내부 용적을 가로질러 복수 번 통과하게 하도록 복수의 반사기들(134)이 제공될 수 있다.
검출기(130)에 의해 획득된 복사선의 강도를 나타내는 데이터를 이용하여, 챔버의 내용물들의 여러가지 특징화들이 획득될 수 있다. 그러한 특징화는 프로세스 챔버(102) 내에서 수행중인 프로세스들을 제어하거나, 프로세스 챔버(102)의 상태를 모니터링하거나, 또는 동일한 프로세스들을 수행할 수 있는 상이한 프로세스 챔버(102)에 대해 프로세스 챔버(102)의 수행을 매칭시키기 위해 이용될 수 있다.
예를 들면, 도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 프로세스 챔버를 모니터링하기 위한 방법(200)의 흐름도를 도시한다. 이 방법(200)은 전술된 예시적인 기판 프로세싱 시스템(100)과 같은 임의의 적합한 기판 프로세싱 시스템에서 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(200)은 프로세스가 프로세스 챔버에서 수행될 수 있는 202에서 시작될 수 있다. 이 방법은 식각, 증착 등과 같은 기판 프로세싱에서 전형적으로 수행되는 임의의 프로세스일 수 있다. 다음으로, 204에서, 기판 프로세스 챔버의 내부 용적 내로 약 수백 GHz 내지 낮은 THz의 주파수로(예를 들면, 내부 용적 내의 종들의 분자 정보를 제공하기 위한 주파수로) 기판 프로세스 챔버의 내부 용적 내로 복사선이 제공될 수 있다. 206에서, 복사선은 복사선이 내부 용적을 통과한 후 검출된다. 208에서, 내부 용적의 내용물들은 검출된 복사선에 대한 분자 회전 흡수 강도 분석을 이용하여 특징화될 수 있다.
일부 실시예들에서, 210에서 도시된 바와 같이, 208의 내부 용적의 특징화는 프로세스의 수행중에 프로세스를 제어하는 것, 프로세스의 종점을 결정하는 것, 프로세스 챔버를 핑거프린팅하는 것, 동일한 프로세스를 수행하기 위해 이용되는 제 2 프로세스 챔버와 프로세스 챔버 사이의 수행을 매칭시키는 것, 또는 프로세스 챔버의 수행의 결함을 결정하는 것 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
전술한 바는 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 발명의 다른 및 추가 실시예들이 발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법으로서,
    프로세스 챔버 내에서 프로세스를 수행하는 단계;
    프로세스 챔버 벽에 배치된 제 1 유전체 윈도우를 통해 상기 프로세스 챔버의 내부 용적 내로 200 GHz 내지 2 THz의 주파수로 복사선을 제공하는 단계로서, 상기 복사선은 (A) 대향하는 프로세스 챔버 벽 또는 (B) 대향하는 프로세스 챔버 벽 상에 배치된 하나 이상의 반사기들 중 하나에서 반사되는 것인, 복사선을 제공하는 단계;
    상기 복사선이 상기 내부 용적에서 생성된 플라즈마를 통과한 후에 반사된 복사선을 검출하는 단계;
    검출된 반사된 복사선에 대한 분자 회전 흡수 강도 분석을 사용하여 상기 내부 용적에서 생성된 플라즈마에 대한 정보를 결정하는 단계로서, 생성된 플라즈마에 대한 정보를 결정하는 것은 상기 플라즈마 내의 밀도 및 온도를 측정하는 것을 포함하는 것인, 생성된 플라즈마에 대한 정보를 결정하는 단계;
    측정된 밀도 및 타겟 밀도 사이의 밀도 편차에 기초하고 측정된 온도 및 타겟 온도 사이의 온도 편차를 사용하여 프로세스를 제어하는 단계;를 포함하는,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 용적에서 생성된 플라즈마에 대한 결정된 정보는 프로세스의 수행 중에 프로세스를 제어하기 위해 사용되는 것인,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 용적에서 생성된 플라즈마에 대한 정보를 결정하는 단계는, 프로세스의 종점(end point)를 결정하는 단계를 포함하는 것인,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 용적에서 생성된 플라즈마에 대한 정보를 결정하는 단계는, 프로세스 챔버를 핑거프린팅하는 단계를 포함하는 것인,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 용적에서 생성된 플라즈마에 대한 결정된 정보는 동일한 프로세스를 수행하기 위해 이용되는 제 2 프로세스 챔버와 상기 프로세스 챔버 사이의 수행을 매칭시키기 위해 이용되는 것인,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 용적에서 생성된 플라즈마에 대한 정보를 결정하는 단계는, 프로세스 챔버의 수행의 결함을 결정하는 단계를 포함하는 것인,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수로 복사선을 제공하는 단계는 상기 프로세스 챔버 내의 하나 이상의 극성 종들(polar species)을 포함하는 양적 종들의 정보를 획득하는 것을 용이하게 하는,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버 내의 하나 이상의 극성 종들은 라디칼, 뉴트럴, 또는 이온 종들을 포함하는,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    이용된 복사선의 주파수는 상기 프로세스 챔버에서 이용된 플라즈마에 의해 생성된 복사선의 주파수와 상이한,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    수행되는 프로세스는 에칭 프로세스 또는 증착 프로세스 중 하나인 것인,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    선택된 복사선의 주파수는 상기 내부 용적 내의 종들의 분자 정보를 제공하는 것인,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  12. 기판 프로세스 챔버를 제어하는 방법으로서,
    제 1 프로세스 챔버 내의 제 1 프로세스에 대한 가변적인 프로세스 파라미터들의 제 1 세트의 각각에 대해 미리 정의된 범위의 값들을 설정하는 단계;
    상기 제 1 프로세스 챔버에서 제 1 프로세스를 수행하는 단계;
    프로세스 챔버 벽에 배치된 제 1 유전체 윈도우를 통해 상기 제 1 프로세스 챔버의 내부 용적 내로 200 GHz 내지 2 THz의 주파수로 복사선을 제공하는 단계로서, 상기 복사선은 (A) 대향하는 프로세스 챔버 벽 또는 (B) 대향하는 프로세스 챔버 벽 상에 배치된 하나 이상의 반사기들 중 하나에서 반사되는 것인, 복사선을 제공하는 단계;
    상기 복사선이 상기 내부 용적에서 생성된 플라즈마를 통과한 후에 반사된 복사선을 검출하는 단계;
    검출된 반사된 복사선에 대한 분자 회전 흡수 강도 분석을 사용하여 상기 내부 용적에서 생성된 플라즈마에 대한 정보를 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 프로세스가 미리 정의된 범위 내에서 수행되는 동안 상기 내부 용적에서 생성된 플라즈마에 대해 결정된 정보에 기초하여 상기 가변적인 프로세스 파라미터들의 제 1 세트 중 적어도 하나를 조정하는 단계;를 포함하는,
    기판 프로세스 챔버를 제어하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    반사된 복사선은, 반사된 복사선을 검출하는 단계 전에 상기 제 1 유전체 윈도를 통해 프로세스 챔버를 빠져나가는 것인,
    기판 프로세스 챔버를 모니터링하는 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020147034200A 2012-05-18 2013-04-25 반도체 제조 프로세스 모니터링 및 제어를 위한 회전 흡수 스펙트럼들 KR102083214B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261648934P 2012-05-18 2012-05-18
US61/648,934 2012-05-18
US13/868,318 US20130309785A1 (en) 2012-05-18 2013-04-23 Rotational absorption spectra for semiconductor manufacturing process monitoring and control
US13/868,318 2013-04-23
PCT/US2013/038111 WO2013173034A1 (en) 2012-05-18 2013-04-25 Rotational absorption spectra for semiconductor manufacturing process monitoring and control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150021512A KR20150021512A (ko) 2015-03-02
KR102083214B1 true KR102083214B1 (ko) 2020-03-02

Family

ID=49581626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147034200A KR102083214B1 (ko) 2012-05-18 2013-04-25 반도체 제조 프로세스 모니터링 및 제어를 위한 회전 흡수 스펙트럼들

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130309785A1 (ko)
KR (1) KR102083214B1 (ko)
CN (1) CN104285288B (ko)
TW (1) TWI594352B (ko)
WO (1) WO2013173034A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11393661B2 (en) * 2018-04-20 2022-07-19 Applied Materials, Inc. Remote modular high-frequency source
WO2024020024A1 (en) * 2022-07-19 2024-01-25 Lam Research Corporation Plasma monitoring and plasma density measurement in plasma processing systems

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040080050A1 (en) * 2002-10-24 2004-04-29 Lam Research Corporation Method and apparats for detecting endpoint during plasma etching of thin films
US20090218314A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Applied Materials, Inc. Advanced process sensing and control using near infrared spectral reflectometry

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4035643A (en) * 1974-06-11 1977-07-12 Allied Chemical Corporation Infrared gas analysis
EP0283047A3 (de) * 1987-03-19 1991-02-06 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren und Einrichtung zur berührungsfreien Gewinnung von Daten zur ortsaufgelösten Bestimmung der Dichte und Temperatur in einem Messvolumen
FR2713768B1 (fr) * 1993-12-10 1996-02-09 Sextant Avionique Procédé et appareil de mesure optique de la température d'un mélange gazeux.
US5985032A (en) * 1995-05-17 1999-11-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor manufacturing apparatus
US5818578A (en) * 1995-10-10 1998-10-06 American Air Liquide Inc. Polygonal planar multipass cell, system and apparatus including same, and method of use
JP4022902B2 (ja) * 2002-09-04 2007-12-19 東京エレクトロン株式会社 プラズマモニタリング方法、プラズマモニタリング装置及びプラズマ処理装置
US20070091540A1 (en) * 2005-10-20 2007-04-26 Applied Materials, Inc. Method of processing a workpiece in a plasma reactor using multiple zone feed forward thermal control
US8129283B2 (en) * 2007-02-13 2012-03-06 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus
JPWO2009110366A1 (ja) * 2008-03-07 2011-07-14 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2010016124A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP2010016159A (ja) * 2008-07-03 2010-01-21 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
TW201108869A (en) * 2009-08-24 2011-03-01 Ind Tech Res Inst Plasma processing system, plasma processing method and plasma detecting device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040080050A1 (en) * 2002-10-24 2004-04-29 Lam Research Corporation Method and apparats for detecting endpoint during plasma etching of thin films
US20090218314A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Applied Materials, Inc. Advanced process sensing and control using near infrared spectral reflectometry

Also Published As

Publication number Publication date
US20130309785A1 (en) 2013-11-21
KR20150021512A (ko) 2015-03-02
TW201351542A (zh) 2013-12-16
CN104285288B (zh) 2019-05-10
WO2013173034A1 (en) 2013-11-21
TWI594352B (zh) 2017-08-01
CN104285288A (zh) 2015-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11056322B2 (en) Method and apparatus for determining process rate
KR102595434B1 (ko) 프로세스 레이트를 결정하기 위한 장치
US10784174B2 (en) Method and apparatus for determining etch process parameters
JP6165982B2 (ja) プラズマ処理における空間分解発光分光分析
US10790175B2 (en) Selective etch rate monitor
KR102083214B1 (ko) 반도체 제조 프로세스 모니터링 및 제어를 위한 회전 흡수 스펙트럼들
KR101134326B1 (ko) 인 시츄 기판 온도 모니터링을 위한 방법 및 장치
US8900470B2 (en) Differential measurements for endpoint signal enhancement
US10636686B2 (en) Method monitoring chamber drift
KR102554542B1 (ko) 가스 배기 부산물 측정 시스템
US20190164852A1 (en) System and method for in-line processing control
WO2020106297A1 (en) Method for determining cleaning endpoint
CN107546141B (zh) 监测等离子体工艺制程的装置和方法
US20240159657A1 (en) Apparatus for measuring radical density distribution based on light absorption and operating method thereof
JP2021061380A (ja) クリーニング条件の決定方法及びプラズマ処理装置

Legal Events

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