KR102299397B1 - 챔버 데이터를 이용한 유리 파손과 아킹의 검출 - Google Patents

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Abstract

프로세싱 챔버 내에서 기판 파손과 아킹을 검출하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 컨트롤러는 프로세싱 챔버의 작동 중에 챔버 데이터, 예컨대, RF 신호들, 전압들 및 다른 전기 파라미터들과 같은 파라미터들을 모니터링하고, 이상 급등들과 추세들에 대해 챔버 데이터를 분석한다. 이러한 데이터 마이닝과 분석을 이용하여, 컨트롤러는 로봇들에 구비된 유리 존재 센서들에 의존하지 않고 챔버 데이터에 기초하여 파손된 기판들을 검출할 수 있다.

Description

챔버 데이터를 이용한 유리 파손과 아킹의 검출{DETECTING GLASS BREAKAGE AND ARCING USING CHAMBER DATA}
본 명세서의 실시예들은 일반적으로 프로세싱 챔버들 내에서 파손들과 아킹 이벤트들을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
반도체 제조에 이용되는 제조 처리 장비는 그 변수들이 특정 동작 한계치들 이내에 유지되도록 제어되어야만 한다. 이러한 한계치들은 매우 좁고, 통상적으로, 프로세스의 여러 단계(step)들, 스테이지(stage)들 또는 상태(phase)들에 걸쳐 변할 수 있다. 프로세싱 중에 이 동작 한계치들 이내에 유지되지 않으면, 프로세싱되고 있는 디바이스 및/또는 웨이퍼에 대한 손실이나 손상을 쉽게 유발할 수 있다.
일부 경우들에서, 프로세싱되고 있는 기판이 프로세싱 중에 파손당할 수 있다. 다른 경우들에서, 심한 아킹이나 다중 아킹들이 발생할 수 있다. 이러한 경우들에서는, 프로세싱되고 있는 기판이 폐기되어야만 하므로, 생산 손실과 비용이 많이 드는 정지 시간을 초래하고, 적절하게 검출되지 않는 경우에는, 이후에 프로세싱되는 기판들에도 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 작은 기판 조각이 검출되지 않고 챔버 내에 남을 수 있으며, 이로 인해, 챔버 내의 작은 기판 조각과 함께 처리된 모든 기판도 역시 폐기되어야 하는 결과로 이어질 수 있다.
본 명세서의 실시예들은, 예컨대, 기판 파손 또는 아킹을 검출하는 단계를 포함하는 프로세싱 챔버를 작동시키기 위한 방법들을 제공한다. 상기 방법은 상기 프로세싱 챔버 내에서 선행 기판들을 프로세싱하는 동안 얻은 이력 챔버 데이터에 따라 제1 챔버 파라미터와 연관된 임계치 값을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 레시피의 스테이지에 따라 제1 기판을 프로세싱하는 동안 상기 제1 챔버 파라미터를 수신하는 단계와, 상기 제1 챔버 파라미터가 임계치 값을 초과한다는 결정에 응답하여 상기 제1 기판을 프로세싱하면서 제1 기판에 파손이 존재하는지의 여부 또는 상기 프로세싱 챔버에서 아킹이 발생하였는지의 여부 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 더 포함한다.
본 명세서의 다른 실시예는, 프로세서에 의해 실행될 때 프로세싱 챔버를 작동시키기 위한 동작을 실시하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능한 저장 매체를 제공한다. 상기 동작은 상기 프로세싱 챔버 내에서 선행 기판들을 프로세싱하는 동안 얻은 이력 챔버 데이터에 따라 제1 챔버 파라미터와 연관된 임계치 값을 생성하는 것과, 레시피의 스테이지에 따라 제1 기판을 프로세싱하는 동안 상기 제1 챔버 파라미터를 수신하는 것을 포함한다. 상기 동작은 상기 제1 챔버 파라미터가 임계치 값을 초과한다는 결정에 응답하여 상기 제1 기판을 프로세싱하면서 제1 기판에 파손이 존재하는지의 여부 또는 상기 프로세싱 챔버에서 아킹이 발생하였는지의 여부 중 적어도 하나를 결정하는 것을 더 포함한다.
본 명세서의 다른 실시예는 시스템 메모리와 프로세서를 포함하는 프로세싱 챔버를 위한 컨트롤러를 제공한다. 상기 프로세서는 상기 프로세싱 챔버 내에서 선행 기판들을 프로세싱하는 동안 얻은 이력 챔버 데이터를 수신하는 스테이지와, 상기 이력 챔버 데이터에 따라 제1 챔버 파라미터와 연관된 임계치 값을 생성하는 스테이지를 실시하도록 프로그래밍된다. 상기 프로세서는 레시피의 스테이지에 따라 제1 기판을 프로세싱하는 동안 상기 제1 챔버 파라미터를 수신하는 스테이지와, 상기 제1 챔버 파라미터가 임계치를 초과한다는 결정에 응답하여 상기 프로세싱 챔버와 상기 제1 기판 사이에서 아킹이 발생하였다고 결정하는 스테이지를 실시하도록 더 구성된다.
본 명세서의 전술한 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 명세서의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부 도면들은 본 발명의 단지 예시적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 본원에 기술된 방법들을 실시하기 위해 사용될 수 있는 PECVD 장치 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 2는 파손된 기판의 평면도이다.
도 3 및 도 4는 본 명세서의 실시예들에 따른 PECVD 챔버의 동작중에 수신되는 챔버 파라미터들을 도시한 차트이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따라 PECVD 챔버를 작동시키면서 파손들과 아킹을 검출하기 위한 방법의 흐름도이다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들은 가능한 한 동일한 참조 번호들을 사용하여 표시하였다. 일 실시예의 요소들과 특징들은 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에 유리하게 통합될 수 있을 것으로 생각된다.
도 1은 본원에 기술된 동작들을 실시하기 위해 사용될 수 있는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 장치의 개략적인 단면도이다. 상기 장치는 프로세싱 챔버(100)를 포함하며, 상기 프로세싱 챔버 내에서 기판(110) 상에 하나 또는 둘 이상의 필름들이 증착될 수 있다. 프로세싱 챔버(100)는 내부 용적(106)을 둘러싸는 챔버 본체(102)와 덮개(138)를 포함한다. 챔버 본체(102)는 전형적으로 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 다른 적절한 재료로 제조된다. 챔버 본체(102)는 일반적으로 측벽(134)들과 바닥(136)을 포함한다. 기판 지지 페데스탈 액세스 포트(미도시)는 일반적으로 측벽(134)에 형성되며, 프로세싱 챔버(100)에 대한 기판(110)의 진입과 그로부터의 진출을 용이하게 하기 위해 슬릿 밸브에 의해 선택적으로 밀봉된다. 배기 포트는 챔버 본체(102)에 형성되며, 내부 용적(106)을 펌프 시스템(108)에 커플링한다. 펌프 시스템(108)은 일반적으로 프로세싱 챔버(100)의 내부 용적(106)의 압력을 배기하고 조절하기 위해 사용되는 하나 또는 둘 이상의 펌프들과 스로틀 밸브들을 포함한다.
기판 지지체(104)(즉, 페데스탈 조립체)는 프로세싱 챔버(100)의 내부 용적(106) 내에서 가스 분배(샤워헤드) 조립체(120) 아래에 배치된다. 기판 지지체(104)는 프로세싱 중에 기판(110)을 유지한다. 기판 지지체(104)는 일반적으로 기판 지지체(104)를 관통하여 배치된 복수의 리프트 핀들(미도시)을 포함하며, 상기 리프트 핀들은 기판 지지체(104)로부터 기판(110)을 들어올리고 종래의 방식으로 로봇(미도시)에 의한 기판(110)의 교환을 용이하게 하도록 구성된다. 또한, 기판 지지체(104)는 기판 지지체(104)를 원하는 온도로 유지하기 위한 가열 및/또는 냉각 요소들(미도시)과, 기판 지지체(104)의 주변부에서 챔버 본체(102)에 RF 리턴 경로를 제공하기 위한 RF 리턴 스트랩들(미도시)을 포함한다.
내부 용적(106)에 프로세스 및/또는 세정 가스들을 제공하기 위해 프로세싱 챔버(100)에 가스 패널(112)이 커플링된다. 도 1에 도시된 예에서는, 가스 패널(112)로부터 프로세싱 챔버(100)의 내부 용적(106)으로 가스들이 전달될 수 있도록 하기 위해, 덮개(138)에 입구 포트(140)들이 제공된다. 선택적으로, 프로세싱을 위해 내부 용적(106)으로 유입되기 전에 원격 플라즈마로부터의 가스 혼합물의 분리를 용이하게 하기 위해서, 가스 패널(112)에 원격 플라즈마 소오스가 선택적으로 커플링될 수 있다.
샤워헤드 조립체(120)는 덮개(138)의 내면에 커플링된다. 샤워헤드 조립체(120)는 프로세싱 챔버(100) 내에서 프로세싱되고 있는 기판(110)의 표면을 가로질러 소정의 분포로 입구 포트(140)들로부터 프로세싱 챔버(100)의 내부 용적(106) 속으로 샤워헤드 조립체(120)를 통해 가스들이 흐를 수 있도록 하는 복수의 개구들을 포함한다.
RF 전력 소오스(118)로부터 제공되는 RF 전력은 정합 네트워크(114)를 통해 샤워헤드 조립체(120)에 커플링된다. RF 전력 소오스(118)는 통상적으로 약 50㎑ 내지 약 200㎒ 범위의 조정가능한 주파수로 최대 약 3000W의 RF 전력을 생산할 수 있다.
하나의 작동 모드에서, 기판(110)은 플라즈마 프로세싱 챔버(100) 내의 기판 지지체(104) 상에 배치된다. 프로세싱 가스 및/또는 가스 혼합물(122)이 가스 패널(112)로부터 샤워헤드 조립체(120)를 통해 챔버 본체(102) 속으로 도입된다. 진공 펌프 시스템(108)은 증착 부산물들을 제거하면서 챔버 본체(102) 내부의 압력을 유지한다.
컨트롤러(124)는 프로세싱 챔버(100)에 커플링되어, 프로세싱 챔버(100)의 동작을 제어하고, 프로세싱 챔버(100)에 작동적으로 연결되어 있는 시스템 내의 다른 툴(132)들과 협력한다. 컨트롤러(124)는 중앙 처리 장치(CPU)(126), 메모리(128) 및 프로세스 시퀀스를 제어하고 가스 패널(112)로부터의 가스 흐름들을 조절하기 위해 사용되는 지원 회로(130)를 포함한다. CPU(126)는 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 소프트웨어 루틴 또는 일련의 프로그램 명령들이 랜덤 액세스 메모리, 리드 온리 메모리, 플로피 또는 하드 디스크 드라이브 또는 다른 형태의 디지털 저장 장치와 같은 메모리(128)에 저장된다. 지원 회로(130)는 통상적으로 CPU(126)에 커플링되며, 캐시, 클럭 회로들, 입력/출력 시스템들, 전원 공급 장치들 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러(124)와 프로세싱 챔버(100)의 다양한 구성 요소들 사이의 양방향 통신들은 다수의 신호 케이블들을 통해 핸들링된다. 본 명세서에 따른 프로세싱 챔버(100)의 동작들을 제어하도록 구성될 수 있는 컨트롤러(124)의 일례는 캘리포니아주 산타 클라라에 소재한 어플라이드 머티어리얼스 인코포레이티드에 의해 이용가능하게 제조된 어드밴스드 프로세스 컨트롤(APC) E3™ 통계적 프로세스 제어 모듈이다.
전술한 바와 같이, 기판이 파손되거나 심한 아킹이 발생할 때, 기판은 종종 폐기되어야 한다. 예컨대, 프로세싱 챔버(100)가 작동 중일 때, 측벽(134)들과 샤워헤드 조립체(120) 사이 또는 측벽(134)들과 기판 지지체(104) 사이와 같이, 내부 용적(106) 내에서 (아크(152)들로 도시된) 의도하지 않은 아크 방전이 발생할 수 있다. 다른 경우들에서, 특히, 기판이 유리로 구성된 경우들에서, 프로세싱 챔버(100) 내의 기판(110)이 챔버 내에서 핸들링 및/또는 프로세싱되는 과정에서 파손되거나 달리 손상될 수 있다.
도 2는 유리 파손(202, 204)들을 예로 하여 도시된 기판(200)의 평면도이다. 유리 파손(204)은, 유리 조각(206)이 기판(200)에서 부서지거나 떨어져 나갈 수 있도록 하는, 기판(200)의 에지에 대한 손상을 나타낸다. 유리 파손(202)은 유리 조각들이나 입자들이 기판(200)으로부터 분리되는 결과를 역시 초래할 수 있는 (예컨대, 기판의 20% 내지 30%를 차지하는) 내부 균열을 나타낸다. 파손이 발생하는 방법에 따라, 작은 유리 조각이 검출되지 않고 프로세싱 챔버(100) 내에 남을 수 있다. 프로세싱 챔버 내에 작은 유리 조각들이 배치되면, 그 작은 유리 조각들에 의해 하나 또는 둘 이상의 후속 처리되는 기판들이 손상되어 잠재적으로 기판을 폐기하는 결과로 이어질 수 있다. 또한, 일부의 작은 유리 조각들이 프로세싱 챔버(100) 밖으로 운반되어 기판(200)을 이송하는 동안 이송 챔버로 옮겨짐으로써, 시스템의 다른 툴(132)들에서 처리되고 있는 기판을 오염시키고 손상시킬 위험이 있게 되어, 그에 따라 세정을 위해 잠재적으로 전체 시스템을 정지시킬 필요가 있다.
마찬가지로, 아크의 강도(severity)에 따라, 기판 지지체(104), 샤워헤드 조립체(120), 또는 챔버 내부의 다른 구성 요소의 작은 영역이 입자들을 발생시킬 수 있으며, 이 입자들은 기판의 오염원이 될 뿐만 아니라, 손상된 챔버 구성 요소를 교체할 필요가 있게 한다. 입자 오염과 손상된 챔버 구성 요소들의 교체는 수율 손실과 생산 시간 손실에 중요한 원인 제공 요인들이다. 이와 같이, 유리 파손과 아킹은 툴 정지 시간, 생산 손실 및 폐기물(스크랩들)을 초래한다.
하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따르면, 컨트롤러(124)는 프로세싱 챔버(100)의 작동 중에 챔버 데이터, 예컨대, RF 신호들, 전압들 및 다른 전기 파라미터들과 같은 파라미터들을 수집하고, 이상 급등들과 추세들에 대해 챔버 데이터를 분석하도록 구성된다. 이러한 데이터 마이닝과 분석을 이용하여, 실시예들은 로봇들에 구비된 유리 존재 감지 센서들, 챔버 구성 요소들 또는 툴 고장들에 의존하지 않고 챔버 데이터에 기초하여 파손된 기판들을 검출하는 방법을 제공한다. 이러한 데이터로 무장한 본 명세서의 실시예들은 파손된 유리나 아킹이 검출될 때 프로세싱을 정지시킬 수 있으며, 그에 따라 프로세싱 챔버와 이송 챔버 내에서 유리가 더 파쇄되어 전체 시스템을 정지시키는 것을 방지한다. 따라서, 실시예들은 (이송 챔버 내의 유리 때문에) 전체 시스템을 정지시키지 않고 프로세싱 챔버들 중 하나를 세정하면서 시스템의 나머지에서 기판들을 계속 프로세싱할 수 있다.
동작시, 프로세싱 챔버(100) 내에 플라즈마 분위기가 개시되어 유지된다. 기판(110)은 유전체로서 작용하며, 특정 RF 전력 전달을 위해 이온들과 전자들의 경로들이 챔버(100) 내에 결정된다. 챔버(100)를 통과하는 이러한 경로들은 결국 챔버 임피던스를 규정한다. 기판(110) 상에서 아크가 발생하면, 새로운 경로들이 형성된다(다수의 경로들이 기판(110)을 거치지 않고 서셉터에 직접 도달한다). 후자의 경로들은 변형된 챔버 임피던스로 이어질 수 있다. 아킹을 확인하기 위해 임피던스의 차이를 추적한다. 극단적인 상황들에서, 아킹이 심한 경우, 챔버의 양극 산화에 국소적으로 영향받을 수 있으며, "불에 탄" 표시들이 챔버(100)(예컨대, 기판 지지체, 샤워헤드, 새도우프레임)에 나타날 수 있다. 아킹은 잠재적으로 임의의 후속 처리된 기판에 대한 수율 손실로 이어질 수 있다. 기술된 알고리즘은 시간창을 통해, 프로세싱 챔버(100) 내에서 증착되는 동안, RF 파라미터들과 그에 따른 임피던스의 변화를 추적한다. 예컨대, 증착 및 파워 리프트 프로세스들이 모니터링될 수 있다. 기술된 알고리즘은 주어진 챔버에 대해 동일한 증착 레시피에 대한 이력 데이터를 스캔하여, 시간 가중 평균과 비교한다. 그리고, 챔버의 상태에 의존하는 유연한 한계치들을 감안한 이력 데이터의 검토에 기초하여, 한계치들을 설정한다. 한계치들을 초과하는 경우, 프로세싱 챔버 내의 문제를 알리는 통지가 경보(예컨대, 이메일, 문자, 전화 통화, 영상 신호, 음성 신호 등)의 형태로 엔지니어들에게 전송될 수 있다.
일 실시예에서, 컨트롤러(124)는 RF 신호의 주파수와 부하, 바이어스 전압(즉, VDC), 피크-투-피크 전압 부하(즉, VPP), 반사 전력 및 순방향 전력과 같은 RF-관련 데이터 항목들을 모니터링하도록 구성된다. 다른 챔버 파라미터들이 모니터링될 수 있다. 컨트롤러(124)는, RF 전력 소오스(118)와 프로세싱 챔버(100) 사이의 임피던스를 일치시키고자 하는 정합 네트워크(114)를 모니터링함으로써, 이 데이터 항목들을 획득할 수 있다.
도 3은 본 명세서의 실시예들에 따른 프로세싱 챔버(100)의 동작들 동안 수신되는 챔버 파라미터를 도시한 차트(300)이다. 차트(300)는 프로세싱 챔버(100)의 다수회 반복화된 동작에 걸쳐 시간이 지남에 따라 컨트롤러(124)에 의해 획득된 챔버 파라미터의 값을 도시하고 있다. 그래프(302)들은 과거 프로세싱 동작들로부터의 챔버 파라미터의 이력값들을 나타낸다. 일 실시예에서, 컨트롤러(124)는 이력 데이터에 기초하여 챔버 파라미터의 서명을 생성할 수 있다. 예컨대, 챔버 파라미터의 서명은 시간 가중 평균이거나, 시간에 따라 변할 수 있는 이력 데이터의 예상 추세일 수 있다.
챔버 파라미터의 서명으로부터의 편차들은 유리 파손 또는 아킹 이벤트를 나타내는 것으로 결정되며, 임계치 값들을 이용하여 강제될 수 있다. 다중 레벨들의 임계치 값들이 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(124)는 이력 데이터로부터 상당한 편차를 나타내는 제1 (경고) 임계치(306)와, 이력 데이터로부터 더 큰 편차를 나타내는 제2 (고장) 임계치(308)를 결정할 수 있다.
차트(300)는 특정 프로세싱 동작중에 시간에 따른 챔버 파라미터의 값을 나타내는 그래프(304)를 포함하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 그래프(304)의 값이 적어도 고장 임계치(308)는 통과하였지만 경고 임계치(306)는 통과하지 못하도록, 그래프(304)의 챔버 파라미터가 이력값들(즉, 그래프(302)들)로부터 벗어나 있다. 후술하는 바와 같이, 경고 임계치(306)와 고장 임계치(308)는 경보나 시정 조치(예컨대, 프로세스 중지)와 같은 대응 조치를 촉발시킬 수 있다.
예컨대, 차트(300)는 챔버(100) 동작동안 RF 신호 주파수의 값을 나타낼 수 있다. 다중 챔버 파라미터들은 기판이 파손되거나 아킹 이벤트가 발생할 때마다, 다중 챔버 파라미터들의 정상 추세로부터의 변화들에 대해 모니터링될 수 있으며, 정상 추세(즉, 그래프(302))로부터 주파수 신호의 변화들이 파손된 유리 이벤트들에서 일반적으로 발견되는 것으로 결정될 수 있다. 이와 같이, 그래프(304)에서 볼 수 있는 바와 같이 정상 추세로부터 신호 주파수의 편차를 검출하는 것은 챔버(100) 내의 기판(110)이 파손되었음을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 상호교환적으로 "한계치들"로 지칭될 수 있는 임계치들(즉, 경고 임계치(306)와 고장 임계치(308))은 해당 챔버 파라미터들에 대한 이력 데이터에 기초하여 결정되는 챔버 파라미터의 정적값(static value)들일 수 있다. 다른 실시예들에서, 임계치들은 챔버 파라미터의 서명에 대한 편차값일 수 있으며, 즉, 시간에 따른 함수일 수 있다. 일부 실시예들에서, 임계치들은 고정값들일 수 있거나, 프로세싱 챔버(100) 내에서 점진적으로 변하는 조건들을 보상하기 위해 시간에 따라 점진적으로 조정될 수 있다.
도 4는 본 명세서의 실시예들에 따른 프로세싱 챔버(100)의 동작들 동안 수신되는 챔버 파라미터를 도시한 다른 차트(400)이다. 차트(300)와 마찬가지로, 차트(400)는 프로세싱 챔버(100)의 반복화된 동작들에 걸쳐서 시간이 지남에 따라 컨트롤러(124)에 의해 획득된 챔버 파라미터의 값을 도시하고 있다. 그래프(402)들은 프로세싱 동작들로부터의 챔버 파라미터의 이력값들을 나타낸다. 그래프(404)는 특정 프로세싱 동작중에 시간에 따른 챔버 파라미터의 값을 나타내며, 여기서 모니터링된 챔버 파라미터는 이력값들로부터 벗어나 있다.
차트(400)는, 실시되고 있는 특정 레시피 스테이지와 기판과의 상호작용에 따라 모니터링되는 챔버 파라미터의 값이 광범위하게 변할 수 있는 (스테이지(406, 408, 410)들로 도시된) 상이한 레시피의 스테이지들이 프로세싱 챔버(100)의 동작에 통상적으로 포함되어 있다는 것을 더 도시하고 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 스테이지(406) 중에, 또는 스테이지(410)에서, 그래프(404)는 이력 그래프(402)들로부터 크게 벗어나지 않는다. 그러나, 스테이지(408) 중에, 그래프(404)의 챔버 파라미터가 이력 값들(즉, 그래프(404)들)로부터 벗어남으로써, 그래프(404)의 값이 경고 한계치(412)와 고장 한계치(414)를 모두 초과하였다.
이와 같이, 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 컨트롤러(124)는 특정 챔버 파라미터와 연관되고 레시피의 증착 또는 전력 리프트 스테이지들과 같은 특정 레시피 스테이지와 더 연관된 임계치를 결정할 수 있다. 이러한 방식으로, 컨트롤러(124)는 프로세싱 챔버의 전체 동작에 걸쳐 평균화된 바이어스 전압을 단순히 비교하기보다는, 레시피별 스테이지 단위로 이력 데이터로부터의 편차들을 식별하도록 구성될 수 있다. 다른 챔버 파라미터들이 이용될 수도 있지만, 예컨대, 데이터 마이닝을 이용하고 전체 레시피를 위한 비-아킹 챔버의 서명에 대해 아킹의 서명을 비교함으로써, VDC와 RF 주파수 신호가 아킹의 강력한 지표들인 것으로 결정되었다. 이와 같이, 컨트롤러(124)는 과거 증착 스테이지들동안의 바이어스 전압에 대한 이력값들에 따라 레시피의 증착 스테이지동안 바이어스 전압(즉, VDC) 파라미터에 대한 임계값을 결정할 수 있다. VDC 추세 데이터는 일회성 아킹 이벤트들 또는 다중 아크들을 확인하기 위해 사용될 수 있으며, 후자의 경우는 챔버 상태가 악화되었으며 추가 검사를 위해 개방되어야 할 필요가 있을 수 있다는 표시일 수 있다.
도 4는 레시피의 스테이지(406, 408, 410)들을 도시하고 있으나, 이력 챔버 데이터의 추세들을 분할하기 위해 다른 시간창들이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예컨대, 컨트롤러(124)는, 레시피 스테이지들의 미리 결정된 타이밍을 이용하는 대신, 서로 다른 임계치 레벨들과 챔버 파라미터의 이력 추세 데이터를 상관시키기 위해 프로세싱 챔버의 동작중에 다른 시간창들을 식별할 수 있다. 이러한 식별된 시간창들은 레시피 스테이지들보다 지속 기간이 더 짧거나 더 길 수 있으며, 다중 레시피 스테이지들에 걸쳐 있거나 하나의 레시피 스테이지 내에 제한될 수 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따라 프로세싱 챔버(100)를 작동시키면서 파손들 및/또는 아킹을 검출하기 위한 방법(500)의 흐름도이다. 도 1의 프로세싱 챔버(100)에 의해 방법(500)이 실시되는 것으로 설명하지만, 기술된 방법을 실시하기 위해 다른 실시예들과 다른 프로세싱 챔버들 및 시스템들이 사용될 수 있음을 이해하여야 한다.
상기 방법(500)은 스테이지(502)에서 시작되며, 상기 스테이지(502)에서, 컨트롤러(124)는 선행 기판들을 프로세싱하는 동안 얻은 복수의 이력 챔버 데이터를 수신 및/또는 액세스한다. 일 실시예에서, 컨트롤러(124)는 동일한 프로세싱 챔버(100)나 다른 유사한 챔버들의 과거 동작들 중에 이력 챔버 데이터를 축적한다. 챔버 데이터는 인가된 RF 전력(PRF), 인가된 RF 신호 주파수, 바이어스 전압(VDC), 인가된 발진 전압의 피크-투-피크 전압(VPP), RF 전력 소오스(118)의 출력 전력(입사 전력 또는 순방향 전력이라고 또한 지침됨), 정합 네트워크(114)에 의해 RF 전력 소오스(118)로 다시 반사된 전력(즉, 반사 전력) 및 다른 챔버 파라미터들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(124)는 챔버(100)에 의해 프로세싱되는 시간의 함수로서 이들 데이터 포인트들을 얻을 수 있다.
스테이지(504)에서, 컨트롤러(124)는 이력 챔버 데이터에 따라 챔버 파라미터에 대한 하나 또는 둘 이상의 임계치 값들을 생성할 수 있다. 임계치 값들은 프로세싱 챔버(100) 내에서 아킹이 발생하였거나 기판(110)에 파손이 있다는 것을 의미하는 이력 챔버 데이터로부터의 편차들을 나타낸다. 일 실시예에서, 컨트롤러(124)는 연관된 레시피의 스테이지동안 챔버 파라미터에 대한 추세를 포함하는 이력 챔버 데이터의 서명을 생성할 수 있으며, 그 추세로부터 하나 또는 둘 이상의 임계치 편차들을 설정한다. 일부 실시예들에서, "경고" 임계치, "고장" 임계치 및 다른 레벨들을 포함하는 상이한 레벨들을 나타내기 위해 다수의 임계치 값들이 생성될 수 있다. 임계치 값들은 (예컨대, ㎾, ㎒ 단위의) 절대 수치들일 수 있거나, 백분율 변화(예컨대, 20%)와 같은 상대적인 용어들로 될 수 있다.
스테이지(506)에서, 프로세싱 챔버(100)는 레시피의 스테이지에 따라 기판을 프로세싱할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(124)는 그 레시피의 스테이지와 연관된 입력 파라미터들에 따라 시스템의 하나 또는 둘 이상의 구성 요소들(예컨대, 가스 패널(112), RF 전력 소오스(118), 기판 지지체(104))로 제어 신호들을 전송한다. 예컨대, 상기 레시피 스테이지는 프로세싱 챔버(100)로 형성되는 플라즈마에 인가될 특정 전력량을 호출할 수 있다. 스테이지(508)에서, 컨트롤러(124)는 상기 레시피 스테이지 중에 제1 챔버 파라미터를 수신한다.
스테이지(510)에서, 컨트롤러(124)는 제1 챔버 파라미터가 임계치 값을 초과하는지의 여부를 결정한다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(124)는 제1 챔버 파라미터가 임계치 값보다 큰 값을 가짐에 의해서 임계치를 초과하는 것으로 결정한다. 다른 실시예들에서, 컨트롤러(124)는, 챔버 파라미터 값이 임계치를 초과하는 양만큼 챔버 파라미터의 추세로부터 벗어나면, 제1 챔버 파라미터가 임계치를 "초과"하는 것으로 결정한다.
스테이지(512)에서, 수신된 챔버 파라미터가 임계치 값을 초과한다는 결정에 응답하여, 컨트롤러(124)는 프로세싱 챔버(100) 내에서 이례적인 이벤트(예컨대, 기판(110)의 파손, 아킹)가 발생한 것으로 결정하고, 하나 또는 둘 이상의 시정 조치들을 실시한다. 일부 경우들에서, 벗어난 챔버 파라미터에 따라, 그리고, 어떤 레시피 스테이지인가에 따라, 상기 이례적인 이벤트가 기판(110)의 파손이 될 수 있는 반면, 다른 경우들에서는, 상기 이례적인 이벤트가 챔버(100) 내에서의 아킹이 될 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(124)는, RF 신호 주파수가 임계량만큼 이력 RF 신호 주파수로부터 벗어났다는 결정에 기초하여, 기판(110)에 파손이 존재한다고 결정할 수 있다. 다른 예에서, 컨트롤러(124)는, 바이어스 전압 레벨이 증착 중에 임계량만큼 이력 추세 VDC로부터 벗어났다는 결정에 기초하여, 아킹 이벤트가 발생하였다고 결정할 수 있다.
다중 임계치 값들의 레벨들을 가진 실시예들에서, 컨트롤러(124)는 초과한 임계치 레벨과 연관된 시정 조치를 실시할 수 있다. 일부 실시예들에서, 수신된 챔버 파라미터가 경고 임계치 값을 초과하였다는 결정에 응답하여, 컨트롤러(124)는 챔버에 대한 문제를 통지하는 경보를 하나 또는 둘 이상의 사용자들(예컨대, 엔지니어들, 기술자들 등)에게 전송할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(124)는 프로세싱 챔버(100)를 조작하는 사용자에게 이메일 메시지 또는 문자 메시지 형태의 경보를 전송할 수 있다. 다른 경보들은 전화 통화, 영상 신호, 음성 신호 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 수신된 챔버 파라미터가 고장 임계치 값을 초과하였다는 결정에 응답하여, 컨트롤러(124)는 챔버 부품들의 더 큰 손상을 방지하기 위해 레시피와 챔버(100)의 추가 동작들을 정지시킬 수 있다.
일 실시예에서, 컨트롤러(124)는 챔버 파라미터가 임계치 값을 초과하여 그에 따라 기판 파손을 나타낸다는 결정에 응답하여 프로세싱 챔버(100)의 동작들을 정지시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 컨트롤러(124)는 프로세싱 챔버의 작동만을 정지시키는 명령을 전송할 수 있다(그러나, 다른 툴(132)들은 계속 동작할 수 있도록 허용한다). 이는, 예컨대, 백업 챔버들을 채용함으로써, 시스템이 정지된 프로세싱 챔버(100) 주변에서 가동될 수 있도록 허용한다. 다른 경우들에서, 예컨대, 진행중인 프로세스가 중요한 프로세스인 경우들에서, 컨트롤러(124)는 시스템 내의 프로세싱 챔버(100)와 다른 툴(132)들을 포함하여 모든 툴들의 작동을 정지시키는 명령을 전송할 수 있다. 다른 유형들 및 다른 조합들의 시정 조치들이 취해질 수 있다.
스테이지(514)에서, 수신된 챔버 파라미터가 임계치 값을 초과하지 않았다는 결정에 응답하여, 컨트롤러(124)는 실시될 추가적인 레시피 스테이지들이 존재하는지의 여부를 결정할 수 있다. 존재한다면, 컨트롤러(124)는 스테이지(506)로 진행하여, 다음 레시피 스테이지에 따라 기판을 프로세싱한다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(124)는 방금 완료된 레시피 스테이지로부터 수신된 챔버 파라미터를 통합함으로써 임계치 값들을 재평가할 수 있다. 이와 같이, 컨트롤러(124)는 임계치 값들을 점진적으로 변화시킬 수 있음으로써, 현재 챔버 조건에 대한 조정을 가능하게 한다.
이상의 설명은 본 명세서의 실시예들에 관한 것이나, 본 명세서의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 본 명세서의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 그 범위는 하기된 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 증착 챔버를 작동시키기 위한 방법으로서,
    상기 증착 챔버 내에서 선행 기판들을 프로세싱하는 동안 얻은 이력 챔버 데이터에 따라 제1 챔버 파라미터와 연관된 경고 임계치 및 고장 임계치를 생성하는 단계와,
    상기 제1 챔버 파라미터에 대해 RF 정합 네트워크를 모니터링하는 단계와,
    레시피의 스테이지에 따라 제1 기판을 프로세싱하는 동안 상기 제1 챔버 파라미터를 수신하는 단계와,
    상기 제1 챔버 파라미터가 상기 경고 임계치 또는 상기 고장 임계치 중 하나를 초과한다는 결정에 응답하여 상기 제1 기판을 프로세싱하면서 제1 기판에 파손이 존재하는지의 여부 또는 상기 증착 챔버에서 아킹이 발생하였는지의 여부 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는,
    증착 챔버를 작동시키기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버 파라미터에 대한 상기 이력 챔버 데이터의 시간 가중 평균을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 챔버 파라미터와 연관된 상기 경고 임계치 또는 상기 고장 임계치는 상기 시간 가중 평균으로부터의 편차량을 포함하는,
    증착 챔버를 작동시키기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버 파라미터가 상기 고장 임계치를 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 증착 챔버와 상기 증착 챔버에 작동적으로 연결된 하나 또는 둘 이상의 툴들의 동작들을 정지시키는 단계를 더 포함하는,
    증착 챔버를 작동시키기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버 파라미터가 상기 고장 임계치를 초과한다는 결정에 응답하여, 상기 증착 챔버의 동작들만을 정지시키는 단계를 더 포함하는,
    증착 챔버를 작동시키기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버 파라미터가 상기 경고 임계치를 초과한다는 결정에 응답하여, 사용자에게 경보를 전송하는 단계를 더 포함하는,
    증착 챔버를 작동시키기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레시피의 스테이지는 레시피의 증착 스테이지와 전력 리프트 스테이지 중 적어도 하나를 포함하는,
    증착 챔버를 작동시키기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버 파라미터는 무선 주파수(RF) 신호 데이터를 포함하는,
    증착 챔버를 작동시키기 위한 방법.
  8. 프로세서에 의해 실행될 때 증착 챔버를 작동시키기 위한 동작을 실시하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능한 저장 매체로서,
    상기 동작은,
    상기 증착 챔버 내에서 선행 기판들을 프로세싱하는 동안 얻은 이력 챔버 데이터에 따라 제1 챔버 파라미터와 연관된 경고 임계치 및 고장 임계치를 생성하는 것과,
    상기 제1 챔버 파라미터에 대해 RF 정합 네트워크를 모니터링하는 것과,
    레시피의 스테이지에 따라 제1 기판을 프로세싱하는 동안 상기 제1 챔버 파라미터를 수신하는 것과,
    상기 제1 챔버 파라미터가 상기 경고 임계치 또는 상기 고장 임계치 중 하나를 초과한다는 결정에 응답하여 상기 제1 기판을 프로세싱하면서 제1 기판에 파손이 존재하는지의 여부 또는 상기 증착 챔버에서 아킹이 발생하였는지의 여부 중 적어도 하나를 결정하는 것을 포함하는,
    컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 동작은, 상기 제1 챔버 파라미터에 대한 상기 이력 챔버 데이터의 시간 가중 평균을 생성하는 것을 더 포함하며, 상기 제1 챔버 파라미터와 연관된 상기 경고 임계치 및 상기 고장 임계치는 상기 시간 가중 평균으로부터의 편차량을 포함하는,
    컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 동작은, 상기 증착 챔버와 상기 제1 기판 사이에 아킹이 발생하였다는 결정에 응답하여, 사용자에게 아킹을 알리는 경보를 사용자에게 전송하는 것을 더 포함하는,
    컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 동작은, 상기 증착 챔버와 상기 제1 기판 사이에 아킹이 발생하였다는 결정에 응답하여, 상기 증착 챔버와 상기 증착 챔버에 작동적으로 연결된 하나 또는 둘 이상의 툴들의 동작들을 정지시키는 것을 더 포함하는,
    컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 동작은, 상기 증착 챔버와 상기 제1 기판 사이에 아킹이 발생하였다는 결정에 응답하여, 상기 증착 챔버의 동작들만을 정지시키는 것을 더 포함하는,
    컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 레시피의 스테이지는 레시피의 증착 스테이지와 전력 리프트 스테이지 중 적어도 하나를 포함하는,
    컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 챔버 파라미터는 자가 바이어스 전압과 무선 주파수(RF) 신호 데이터 중 적어도 하나를 포함하는,
    컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  15. 시스템 메모리와 프로세서를 포함하는 증착 챔버를 위한 컨트롤러로서,
    상기 프로세서는,
    상기 증착 챔버 내에서 선행 기판들을 프로세싱하는 동안 얻은 이력 챔버 데이터를 수신하는 스테이지와,
    상기 이력 챔버 데이터에 따라 제1 챔버 파라미터와 연관된 경고 임계치 및 고장 임계치를 생성하는 스테이지와,
    상기 제1 챔버 파라미터에 대해 RF 정합 네트워크를 모니터링하는 스테이지와,
    레시피의 스테이지에 따라 제1 기판을 프로세싱하는 동안 상기 제1 챔버 파라미터를 수신하는 스테이지와,
    상기 경고 임계치 또는 상기 고장 임계치 중 하나에 대한 이력 추세로부터 상기 제1 챔버 파라미터를 결정하는 것에 응답하여 상기 증착 챔버와 상기 제1 기판 사이에서 아킹이 발생하였다고 결정하는 스테이지를 실시하도록 프로그래밍되는,
    증착 챔버를 위한 컨트롤러.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 챔버 파라미터에 대한 상기 이력 챔버 데이터의 시간 가중 평균을 생성하는 스테이지들을 실시하도록 더 프로그래밍되며, 상기 제1 챔버 파라미터와 연관된 상기 경고 임계치 및 상기 고장 임계치는 상기 시간 가중 평균으로부터의 편차량을 포함하는,
    증착 챔버를 위한 컨트롤러.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 증착 챔버와 상기 제1 기판 사이에 아킹이 발생하였다는 결정에 응답하여, 사용자에게 아킹을 알리는 경보를 사용자에게 전송하는 스테이지들을 실시하도록 더 프로그래밍되는,
    증착 챔버를 위한 컨트롤러.
  18. 삭제
  19. 제15항에 있어서,
    상기 레시피의 스테이지는 레시피의 증착 스테이지와 전력 리프트 스테이지 중 적어도 하나를 포함하는,
    증착 챔버를 위한 컨트롤러.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1 챔버 파라미터는 자가 바이어스 전압과 무선 주파수(RF) 신호 데이터 중 적어도 하나를 포함하는,
    증착 챔버를 위한 컨트롤러.
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