KR102457883B1 - 챔버 매칭 및 모니터링을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 에칭을 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 상기 방법은 제 1 세트의 플라즈마 에칭 처리 파라미터를 측정하는 단계; 에칭 속도를 결정하는 단계; 결정된 에칭 속도가 미리결정된 에칭 속도 차이 문턱값 이상으로 표준 에칭 속도와 상이한 경우에 플라즈마 에칭 처리 챔버 하드웨어 구성을 변경하는 단계; 그 후에, 결정된 에칭 속도가 미리결정된 에칭 속도 차이 문턱값 미만으로 표준 에칭 속도와 상이할 때까지 상기 결정하는 단계와 변경하는 단계를 반복하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 에칭된 피처의 임계 치수를 측정하는 단계, 및 측정된 임계 치수가 미리결정된 임께 치수 차이 문턱값 이상으로 표준 임계 치수와 상이한 경우에 에칭 처리 파라미터를 변경하는 단계, 그 후에 측정된 임계 치수가 미리 결정된 임계 치수 차이 문턱값 미만으로 표준 임계 치수와 상이할 때까지 상기 결정하는 단계 및 상기 변경하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함한다.

Description

챔버 매칭 및 모니터링을 위한 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR CHAMBER MATCHING AND MONITORING}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2016년 12월 6일자로 출원된 미국 가출원 제62/430,908호 및 2017년 7월 14일자로 출원된 미국 가출원 제62/532,779호에 우선권의 이익을 주장하며, 이들 모두는 그 전체가 여기에 참조에 의해 통합된다.
챔버 매칭은, 생산된 디바이스의 속성에 관하여, 다중 플라즈마 공정 챔버의 출력이 명세(specification) 내에서 정확히 매칭되는 조건이다.
생산 환경에서, 공정 레시피는 일반적으로 임계 치수(critical dimension, CD) 및 에칭 레이트(etch rate, ER)와 같은 계측 값을 매칭시키도록 조절된다. 그러나, 이러한 접근법은 테스트 및 계측을 위해 적어도 공정 라인으로부터 처리된 기판을 취할 필요가 있고, 그 결과 생산성 손실을 가져온다. 또한, 일부 계측 기술은 본질적으로 파괴적이고, 그 결과 에칭 레이트(ER), 그리고 보다 중요하게는 임계 치수(CD)를 검증하기 위해 기판이 파괴되기 때문에 매출이 손실된다. 처리된 기판을 시간-소비하여 계측 스테이션에 라우팅하지 않고, 또는 더욱 비싼 파괴적인 계측 기술 없이 챔버 매칭 및 프로세스 튜닝을 확인할 수 있는 진단법이 필요하다. 그러한 신규 진단법은 챔버 매칭 및 명세내(in-spec) 임계 치수(CD) 및 에칭 레이트(ER)를 보증하기 위해 플라즈마 공정 챔버 상의 기존 센서로부터 수집된 데이터를 활용할 것이다.
종래 기술의 챔버 매칭에서, 예를 들어 매칭 네트워크 상의 매칭 커패시턴스 위치와 같은 매칭 모듈-레벨 센서 값은 디바이스 생산 동안 플라즈마 파라미터의 매칭을 보장하지 않으며, 따라서 생산된 디바이스 특성을 보장하지 않는다. 센서간(sensor to sensor) 변동은 일반적으로 센서 값의 직접 매칭을 유용하지 않게 만든다. 또한, 통계적 결함 검출 시스템의 사용은 처리된 디바이스로부터 얻어진 CD 메트롤로지 데이터에 의해 정의된 바와 같이, 정상 상태와 비정상 상태 사이에서, 예를 들어 정상 플라즈마 상태와 비정상적인 플라즈마 상태 사이에서 사용자-정의된 경계가 정의될 것을 요구한다. 파라미터(제어 및 측정)와 임계 치수(CD) 사이에 직접 연결이 없으므로 이러한 시스템이 결함(fault)을 과잉 진단하는 경향이 있다. 다르게 말하면, 실제로 생산된 디바이스가 여전히 명세 내에 있는 경우 결함 검출 빈도의 증가가 발생할 수 있다. 예를 들어, 일부 심각하지 않은 파라미터 과도출력(benign parameter excursion)은 거짓 결함 감지를 트리거할 수 있다. 또는 챔버 매칭, 메인터넌스 후 시즈닝 등의 관점에서, 생산된 디바이스 특성에 해가 되지 않는 일부 파라미터의 약간의 미스매칭은 메인터넌스 인원으로 하여금 챔버를 장시간 동안 생산으로 복귀시키지 못할 수 있으며, 불필요한 매출 손실을 초래한다. 상기 단점을 해결하기 위해, 본 명세서에서 기술된 본 발명은 플라즈마 파라미터와 임계 치수(CD) 사이의 보다 직접적인 결합에 기초하여 정상 조건, 결함이 있는 또는 미스매칭된 챔버 상태 사이의 보다 신뢰성 있는 경계를 설정한다.
따라서, 본 발명자에 의해 인식되는 바와 같이, 다중 챔버에 걸쳐 플라즈마 조건을 매칭시킴으로써 디바이스 성능 미스매칭을 최소화할 수 있는 방법 및 시스템이 필요하다.
상기 "배경" 설명은 일반적으로 본 발명개시의 맥락을 제시하기 위한 것이다. 이 배경 섹션에서 기술되는 범위까지의 발명자의 작업뿐만 아니라, 출원시에 선행 기술로서 다른 방식으로 인정되지 않을 수 있는 설명의 양상은 본 발명에 대한 선행 기술로서 명시적으로 또는 묵시적으로 인정되지는 않는다.
본 발명개시의 일 양상은 플라즈마 에칭 방법을 포함한다. 이 방법은 플라즈마 에칭 공정 파라미터의 제 1 세트를 측정하는 단계; 에칭 레이트를 결정하는 단계; 결정된 에칭 레이트가 미리결정된 에칭 레이트 차이 역치 보다 크게 표준 에칭 레이트와 상이하면 플라즈마 에칭 공정 챔버 하드웨어 구성을 변경하는 단계, 그 후 결정된 에칭 레이트가 미리결정된 에칭 레이트 차이 역치 미만으로 표준 에칭 레이트와 상이할 때까지 상기 측정하는 단계 및 변경하는 단계를 반복하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 에칭된 피처의 임계 치수를 측정하는 단계, 측정된 임계 치수가 미리결정된 임계 치수 차이 역치보다 크게 표준 임계 치수와 상이하면 에칭 공정 파라미터를 변경하는 단계, 그 후 측정된 임계 치수가 미리결정된 임계 치수 차이 역치 미만으로 표준 임계 치수와 상이할 때까지 상기 결정하는 단계 및 상기 변경하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함한다.
본 발명개시의 다른 양상은 방법을 포함한다. 상기 방법은 진공 공정 챔버 내의 적어도 하나의 공정 조건 및 상기 공정 챔버 내의 플라즈마의 적어도 하나의 플라즈마 파라미터에 대한 인-시튜(in-situ) 변화를 모니터링하는 단계 - 상기 공정 조건은 온도, 가스 유량, 전력 레벨, 전력 주파수 레벨이며, 상기 플라즈마 파라미터는 플라즈마의 성분의 밀도임 -; 플라즈마 파라미터(들) 및 공정 파라미터(들)에 대한 인-시튜 변화의 크기(magnitude)를 결정하는 단계; 플라즈마 파라미터(들), 공정 파라미터(들), 또는 이들의 조합 중 적어도 2개에 대해 서로에 대한 크기 변화를 결정하는 단계; 및 플라즈마 파라미터(들), 공정 파라미터(들), 또는 이들의 조합 사이의 적어도 하나의 크기 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 진공 공정 챔버의 공정 조건 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 양상은 플라즈마 에칭 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 플라즈마 에칭 공정 챔버 및 제어기를 포함한다. 제어기는 플라즈마 에칭 공정 파라미터의 제 1 세트를 획득하도록; 측정된 플라즈마 에칭 공정 파라미터의 제 1 세트로부터 에칭 레이트를 결정하도록; 결정된 에칭 레이트가 미리결정된 에칭 레이트 차이 역치보다 크게 에칭 공정 파라미터의 표준 세트에 대응하는 표준 에칭 레이트와 상이하면 플라즈마 에칭 공정 챔버 하드웨어 구성을 변경하도록; 그 후, 결정된 에칭 레이트가 미리결정된 에칭 레이트 미만으로 표준 에칭 레이트와 상이할 때까지 상기 획득, 결정 및 변경을 반복하도록 구성된다. 상기 제어기는 또한, 기판 상에 형성된 에칭된 피처의 임계 치수를 측정하도록; 측정된 임계 치수가 미리결정된 임계 치수 차이 역치보다 크게 에칭 공정 파라미터의 표준 세트에 대응하는 표준 임계 치수와 상이하면 플라즈마 에칭 공정을 위한 에칭 공정 파라미터를 변경하도록; 그 후, 측정된 임계 치수가 미리결정된 임계 치수 차이 역치 미만으로 표준 임계 치수와 상이할 때까지 상기 측정 및 변경을 반복하도록 구성된다.
상기 단락은 일반적인 소개의 방식으로 제공되었으며, 이하의 청구항의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 설명된 실시예는, 추가의 장점과 함께, 첨부 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 것이다.
본 명세서 및 다수의 수반되는 이점에 대한 보다 완전한 이해는 첨부 도면과 함께 고려될 때 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 그들이 더 잘 이해됨으로 용이하게 얻어질 것이다.
도 1은 일례에 따른 플라즈마 공정 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 2는 일례에 따른 절대적 플라즈마 진단에 의한 성능 매칭 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 일례에 따른 에칭 레이트를 나타내는 개략도이다.
도 4는 일례에 따른 플라즈마 진단에 기초한 공정 챔버를 매칭시키는 방법을 나타내는 흐름도이다.
또한, 도 5a 내지 도 5d는 일례에 따른 에칭 레이트 대 복수의 파라미터를 나타내는 개략도이다.
도 6은 일례에 따른 공정 파라미터의 제어성을 나타내는 개략도이다.
도 7은 일례에 따른 챔버 매칭 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 일례에 따른 매칭 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 일례에 따른 모니터링 공정에 대한 흐름도이다.
도 10은 일례에 따른 컴퓨터의 블록도이다.
이제 도면을 참조하면, 동일한 도면 부호는 여러 도면에 걸쳐 동일하거나 대응하는 부분을 나타내며, 이하의 설명은 공정 챔버를 모니터링, 진단 및 매칭하기위한 시스템 및 관련 방법에 관한 것이다.
명세서 전체에 걸친 "일 실시예"또는 "실시예"라는 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정의 특징, 구조, 재료 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함되지만, 모든 실시예에 존재함을 나타내지는 않는다는 것을 의미한다. 따라서, 명세서를 통해 다양한 곳에서 "일 실시예에 있어서"라는 문구의 출현은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 피처, 구조물, 재료 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다.
에칭 시스템 또는 툴은 다중 챔버(예를 들어, 5개의 챔버)를 포함할 수 있다. 에칭 시스템 또는 대량 생산 환경(예를 들어, 제조 플랜트)의 다중 챔버는 미리결정된 명세(specification)와 매칭되는 전기적 성능을 갖는 디바이스를 생산하도록 매칭된다. 임계 치수(critical dimension, CD) 및 에칭 레이트(etching rate, ER)는 다중 챔버에 걸쳐 매칭된다. 예방 메인터넌스 동안 챔버는 세척될 수 있고 하나 이상의 부품이 교체될 수 있으며, 그것은 임계 치수(CD) 및 에칭 레이트(ER)를 변경할 수 있다. 챔버의 에칭 레이트(ER) 및 임계 치수(CD)는 생산 라인에서 챔버를 넣기 전에 점검해야 한다. 챔버 매칭은 또한 챔버가 수리되거나 일정 기간 동안 오프라인인 후에 대량 생산으로 재도입될 때 수행될 수 있다. 또한, 제조 도중에 임계 치수(CD) 및 에칭 레이트(ER)가 모니터링되어 제조된 디바이스가 목표 명세를 준수하는지를 보장할 수 있다.
임계 치수(CD)는 제조된 전기 부품(예를 들어, 트랜지스터)의 전기적 속성과 관련되므로, 상이한 챔버를 사용하여 제조된 디바이스를 가로질러 균일한 임계 치수(CD)를 갖는 것이 중요하다.
플라즈마 공정 시스템 챔버 진단은 다음의 관계를 통해 수직 및 수평 에칭 레이트와 직접적으로 관련된 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)를 포함한 물리적 파라미터를 측정할 수 있다(Jane Cheng 외, "Kinetic study of low energy argon", J. Vac.Sci.Technol.A 15(4), Jul/Aug 1997 및 Richard A Gottscho 외, "Microscopic uniformity in plasma etching", J. Vac. Sci. Technol. B 10(5), Sep/Oct 1992):
Figure 112018013222834-pat00001
여기서, a와 b는 상수이다.
수직 에칭 레이트(ER)로부터 결정될 수 있는 수평 에칭 레이트는 임계 치수(CD)와 관련된다. 따라서, 이온 플럭스 및 중성 플럭스를 알면 에칭 공정 결과의 주요 결정 요인인 에칭 레이트(ER) 및 임계 치수(CD)를 결정할 수 있으므로 공정 챔버 매칭 및 공정의 준비도를 평가하는데 사용될 수 있다.
진단 측정은 센서간 및 설치간 변동성과 같은 변동성과는 독립적이다. 진단 측정은 플라즈마 공정 챔버에 미치는 영향을 최소화하면서 쉽게 이용가능하며, 그리고 보다 중요하게는 비-침습적이어서 제조 시설에서의 사용에 이상적이다.
공정 챔버에서 이온 플럭스 및 중성 플럭스를 측정하는 것은 공정 챔버에 쉽게 피팅(fitting)되지 않을 수 있는 복잡한 기구를 필요로 할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 프록시(즉, 프록시 파라미터)는 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)를 추정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마(예를 들어, 기판)에 노출된 표면의 온도 변화율(dT/dt)이 이온 에너지 플럭스를 측정하는데 관련되며 사용될 수 있으며 이온 플럭스의 프록시로서 사용될 수 있다(즉, 이온 플럭스는 dT/dt에 비례한다). 이온 에너지 플럭스가 높을수록 온도 상승이 높아진다. 표면 측정의 온도 상승은 온도 센서를 사용하여 인-시튜 수행될 수 있다. 광학 방출 분광(optical emission spectrometer, OES) 센서를 사용하는 광량 측정이 중성 플럭스를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 미리결정된 스펙트럼 선이 모니터링될 수 있으며(예를 들어, 염소 및 아르곤 선 강도), 강도의 비율은 중성 염소 밀도 및 중성 플럭스와 관련된다. 다른 구현예에 있어서, 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)에 비례하는 하나 이상의 변수/파라미터를 측정하는 다른 센서가 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기판의 피크 대 피크 전압(VPP)(예를 들어, 전극에 인가되는 전기 신호의 전압)은 이온이 기판 표면으로 가속되는 전기장과 상관관계가 있으므로 피크 대 피크 전압(VPP)은 이온 플럭스를 위한 프록시로서 사용된다.
일 구현예에서, 프록시에서의 편차는 이하 더 설명되는 바와 같이 생산 공정을 모니터링하는데 사용될 수 있다.
도 1 은 일례에 따른 플라즈마 공정 시스템(100)의 측면 개략도이다. 플라즈마 공정 시스템(100)은 공정 챔버(102)(즉, 플라즈마 에칭 공정 챔버, 플라즈마 공정 챔버, 진공 공정 챔버)를 포함한다. 플라즈마 공정 시스템(100)은 공정 챔버(102)에서 플라즈마 에칭 공정 동안 하나 이상의 파라미터를 측정하는 센서 또는 프로브(104)(예를 들어, OES)를 구비한다. 기판 홀더(106)(예를 들어, 정전기 척, 진공 척)는 기판(108)(예를 들어, 반도체 웨이퍼, 집적 회로, 코팅될 중합체 재료의 시트, 이온 주입에 의해 표면 경화될 금속, 또는 에칭되거나 증착될 다른 반도체 재료)를 수용하기 위해 공정 챔버(102) 내에 배치된다. 무선 주파수(radio frequency, RF) 및/또는 마이크로파(microwave, MW) 소스(도시되지 않음)로부터의 무선 주파수(RF) 및/또는 마이크로파(MW) 전력이 공정 챔버(102)에 공급되어 기판(108)에 인접한 플라즈마를 점화하여 지속시키며, 여기서 플라즈마로부터의 에너지 화학 종은 기판(108) 상에 플라즈마 공정 단계를 수행하는데 사용된다.
일 구현예에 있어서, 에너지 소스는 무선 주파수(RF) 에너지를 공정 챔버(102)로 유도 결합시키는 무선 주파수(RF) 소스에 의해 전력 공급되는 안테나이다. 무선 주파수(RF) 전력을 안테나에 인가함으로써 생성된 전자기장은 공정 가스를 에너자이즈하여 기판(108) 위에 플라즈마를 형성한다.
일 구현예에 있어서, 전극은 무선 주파수(RF) 에너지를 플라즈마에 결합시키는데 사용될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 공정 챔버(102)는 상부 전극(즉, 상단 전극) 및 하부 전극(즉, 하단 전극)(도시되지 않음)을 포함한다. 상부 전극은 기판 홀더(106)에 대향하고 면하여 위치될 수 있다. 상부 전극 및 하부 전극은 금속(예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리)으로 이루어질 수 있다. 상단 전극 전력 레벨은 마이크로파(MW) 주파수 전력 레벨을 포함한다. 하단 전극 전력 레벨은 무선 주파수(RF) 전력 레벨을 포함한다.
공정 가스는 플라즈마 공정 챔버(102)(도시되지 않음)로 유입되고, 펌핑 시스템(도시되지 않음)이 제공되어 원하는 공정 압력에서 플라즈마 공정 챔버(102) 내의 진공을 유지한다. 플라즈마 공정 단계의 예는 플라즈마 에칭, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD), 플라즈마 강화 원자 층 증착(plasma-enhanced atomic layer deposition, PEALD) 등을 포함한다.
제어기(110)는 공정 챔버(102) 내의 압력을 제어하기 위해 가스 저장소로부터 공정 챔버(102)의 가스 유입구로의 가스의 공급을 용이하게 하도록 가스 공급 밸브(도시되지 않음)를 제어한다.
플라즈마 에칭 공정 챔버에 대한 공정 파라미터는 제어기(110)에 의해 미리결정된 에칭 공정 파라미터의 표준 세트로 설정된다. 그 후, 플라즈마는 공정 챔버(102)에서 점화된다 .
제어기(110)는 프로세서(112) 및 메모리(114)를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 도 10에 도시되고 기술된 바와 같이 범용 컴퓨터 일 수 있다. 제어기(110)는 또한 제어가능한 공정 파라미터(116)를 제어할 수 있다.
메모리(114)는 "골든"(표준 또는 기준) 공정 챔버에서 발생된 플라즈마(예를 들어, 이온 플럭스)의 선호되는 이온 플럭스, 및 플라즈마(예를 들어, 중성 플럭스)의 선호되는 중성 플럭스와 관련된 하나 이상의 변수를 저장할 수 있다. 선호되는 이온 플럭스와 관련된 하나 이상의 변수는 기판이 매칭 플라즈마에 노출되는 기간에 걸친 기판의 온도 변화를 포함할 수 있다. 선호되는 라디칼 플럭스와 관련된 하나 이상의 변수는 매칭하는 플라즈마의 적어도 하나의 성분의 밀도를 포함할 수 있다. 성분은 할로겐 성분(예를 들어, 염소, 브로민 또는 불소), 산소, 수소 또는 질소와 같은 중성 에천트를 포함할 수 있다. 메모리(114)는 또한 공정 챔버(102)에 대한 조정을 저장할 수 있다. 이하 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 조정은 공정 챔버(102)에 대한 전력 레벨 및/또는 가스의 유속에 대한 변경을 포함 할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 프로세서(112)는 실제 이온 플럭스와 관련된 하나 이상의 변수 및 공정 챔버(102)의 실제 중성 플럭스와 관련된 하나 이상의 변수를 포함하는 공정 챔버 특성을 공정 챔버(102)로부터 수신할 수 있다. 프로세서(112)는 선호되는 챔버 특성과 공정 챔버 특성 사이의 차이를 결정할 수 있다. 프로세서(112)는 그 차이에 기초하여 조정을 결정할 수 있다. 또한, 프로세서(112)는 결정된 조정에 기초하여 하나 이상의 파라미터[예를 들어, 제어가능한 공정 파라미터(116)]를 조정하기 위해 신호를 공정 챔버(102)로 전송할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 프로세서(112)는 하나 이상의 플라즈마 파라미터에 기초하여 임계 치수(CD)에 대한 모델을 생성할 수 있다.
일 구현예에 있어서, 여기에 설명된 방법은 공정 챔버 상의 예방 메인터넌스 동안 구현될 수 있다. 공정 챔버가 예방 메인터넌스를 거칠 때, 에칭 레이트(ER) 및 임계 치수(CD)가 변할 수 있고 챔버의 이전(즉, 메인터넌스 전의) 에칭 레이트(ER) 및 임계 치수(CD)와 매칭하지 않을 수 있다.
도 2는 일례에 따른 절대적 플라즈마 진단에 의한 성능 매칭 방법(200)을 나타낸 흐름도이다. 단계(202)에서, 플라즈마 에칭 공정 파라미터의 제 1 세트가 측정된다. 예를 들어, 플라즈마 에칭 공정 파라미터들의 제 1 세트는 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)를 포함할 수 있다. 또다른 구현예에 있어서, 플라즈마 에칭 공정 파라미터의 제 1 세트는 이온 플럭스 및 중성 플럭스에 대한 하나 이상의 프록시를 포함할 수 있다.
단계(204)에서, 플라즈마 에칭 공정 파라미터의 제 1 세트로부터의 에칭 레이트는 프로세서(112)에 의해 결정된다. 그 후, 프로세서(112)는 에칭 레이트가 미리결정된 에칭 레이트 차이 역치보다 크게(예를 들어, 5 %, 그러나 궁극적인 디바이스 성능 허용오차에 따라 0.5 %에서 10 %까지 변할 수 있음) 에칭 공정 파라미터의 표준 세트에 대응하는 표준 에칭 레이트와 상이한지의 여부를 점검한다. 에칭 레이트가 미리결정된 에칭 레이트 차이 역치보다 크게 표준 에칭 레이트와 상이하다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(206)으로 진행한다. 에칭 레이트가 미리결정된 에칭 레이트 차이 역치 미만으로 표준 에칭 레이트와 상이하다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(208)로 진행한다.
단계(206)에서, 공정 챔버 하드웨어 구성이 변경된다(예를 들어, 느슨한 나사, 느슨한 부품, 침식되거나 소비된 부품 및 다른 하드웨어 결함을 점검한다). 이 공정은 에칭 레이트가 미리결정된 에칭 레이트 차이 역치 미만으로 표준 에칭 레이트와 상이할 때까지 반복된다.
단계(208)에서, 기판 상에 형성된 에칭된 피처의 임계 치수(CD)가 결정된다. 그 다음, 프로세서(112)는 임계 치수(CD)가 미리결정된 임계 치수(CD) 차이 역치보다 크게 에칭 공정 파라미터의 표준 세트에 대응하는 표준 임계 치수(CD)와 상이한지의 점검한다. 임계 치수(CD)가 미리결정된 임계 치수(CD) 차이 역치보다 크게 표준 임계 치수(CD)와 상이하다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(210)로 진행한다. 임계 치수(CD)가 미리결정된 임계 치수(CD) 차이 역치 미만으로 표준 임계 치수(CD)와 상이하다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(212)로 진행한다.
단계(210)에서, 플라즈마 에칭 공정을 위한 플라즈마 에칭 공정 파라미터가 변경된다(예를 들어, 유속, 온도에서 트윅됨). 예를 들어, 제어가능한 공정 파라미터는 후술하는 바와 같이 기준 챔버에 매칭하도록 변경될 수 있다.
단계(212)에서, 공정 챔버는 작동을 위해 해제된다. 변경된 플라즈마 에칭 공정 챔버 하드웨어 구성 및 변경된 에칭 공정 파라미터를 사용하는 제조 기판이 에칭될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 에칭된 피처의 임계 치수는 비파괴 광학 측정 방법[예를 들어, 광학 임계 치수(OCD) 측정 방법] 또는 스캐닝 전자 현미경과 같은 다른 방법(유형에 따라 파괴적이거나 비파괴적일 수 있음)을 사용하여 측정될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 임계 치수(CD)는 플라즈마 에칭 공정 파라미터의 세트로부터 결정될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 임계 치수(CD)는 에칭 레이트(ER) 및 부산물(by-product) 층 또는 전구물(pre-cursor) 층의 함수일 수 있다. 부산물 층 또는 전구물 층은 광학 방출 분광(OES)에 의해 측정될 수 있다. 부산물 층은 에칭 부산물(예를 들어, SiCl)의 증착에 의해 형성된 패시베이션 층이다. 전구물은 입력 가스에 혼합된 전구물 증착 분자에 의해 형성된 패시베이션 층이다.
도 3은 일례에 따른 에칭 레이트(ER)를 나타내는 개략도(300)이다. 개략도(300)는 염소 플럭스 및 이온 플럭스의 함수로서 에칭 레이트(ER)를 나타낸다.
이미 설명된 바와 같이, 본원에 기술된 방법은 생산, 예방 메인터넌스, 교정, 시즈닝 및 예방 메인터넌스 후 챔버 매칭 중에 구현될 수 있다. 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)에 의해 안정성이 모니터링되는 챔버가 안정화되면 시즈닝이 종료될 수 있다. 이는 챔버를 안정화시키기 위해 고정된 수의 웨이퍼를 러닝(running)하여 기판, 화학물 및 불필요하게 긴 공정 챔버 다운시간을 낭비하게 될 수 있는 현재의 구현보다 유리하다. 예방 메인터넌스 모니터링은 임계 치수(CD)가 Γion 및 Γn에 기초하여 추정된 임계 치수(CD)로 미리결정된 역치를 초과할 때 웨이퍼 러닝을 종결한다 .
도 4는 일례에 따른 장치 성능 매칭을 위한 방법(400)을 나타낸 흐름도이다. 단계(402)에서, 매칭 공정이 초기화될 수 있다.
단계 404에서, 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)이 결정될 수 있다. 단계(406)에서, 에칭 레이트(ER)는 이온 플럭스 및 중성 플럭스로부터 결정될 수 있다.
408에서, 상기 제어부(110)는 이온 플럭스(Γion)와 중성 플럭스(Γn)의 편차가 명세 내에 있는지의 여부를 점검할 수 있다. 이온 플럭스(Γion)와 중성 플럭스(Γn)의 편차가 허용가능한 역치 내에 있다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(412)로 진행한다. 편차가 미리결정된 허용가능한 역치 내에 있지 않다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(410)로 진행한다. 단계(410)에서, 하드웨어 트러블슈팅(troubleshooting)이 수행된다.
단계(412)에서, 프로세서(112)는 임계 치수(CD)를 결정할 수 있다. 프로세서(112)는 "골든" 챔버에 매칭된 임계 치수(CD)가 미리결정된 명세 내에 있는지의 여부를 점검할 수 있다. 임계 치수(CD)가 명세 내에 있다는 결정에 응답하여, 챔버는 단계(414)에서 동작을 위해 해제된다. "골든" 챔버에 매칭된 임계 치수(CD)가 명세 내에 있지 않다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(416)로 진행한다. 단계(416)에서, 제어가능한 공정 파라미터는 임계 치수(CD)를 매칭시키도록 프로세서(112)에 의해 변경될 수 있다. 그 후, 공정은 단계(418)로 진행한다.
에칭 공정 파라미터는 Γion 및 Γn과 에칭 공정 파라미터의 표준 세트에 대응하는 표준 이온 플럭스(Γion std) 및 표준 중성 플럭스(Γn std) 사이의 차이에 기초하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 이온 플럭스(Γion)는 표준 이온 플럭스(Γion std)와 비교될 수 있고, 중성 플럭스(Γn)는 표준 중성 플럭스(Γn std)와 비교될 수 있다. 두 플럭스 중 어느 하나의 플럭스가 미리결정된 차이 역치 이상 표준 플럭스와 상이하다면 에칭 공정 파라미터는 변경될 수 있다.
공정 챔버에 배치된 하부 전극에 인가된 전력 레벨은 변경될 수 있다. 일례에 있어서, 본원에서 후술된 ΔΓion=ΔPRF와 같다. 상단 전극에 인가된 전원 레벨이 또한 변경될 수 있다. 또한, 공정 챔버로 유입되는 가스의 가스 유속도 변경될 수 있다.
단계 418에서, 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)이 결정될 수 있다. 단계(420)에서, 임계 치수(CD)는 이온 플럭스 및 중성 플럭스에 기초하여 결정된다. 그 후, 공정은 단계(412)로 진행한다.
일 실시예에 있어서, 광학 방출 분광(OES)을 사용하여 결정된 염소 중성자의 개수 밀도(n-Cl)는 중성 플럭스(즉, 폴리실리콘 에칭을 위한 염소 플라즈마에서)의 프록시로서 사용될 수 있다.
도 5a는 추정된 에칭 레이트 대 측정된 에칭 레이트를 나타내는 개략도(500)이다. 추정된 에칭 레이트는 제 1 프록시(Γion1), 제 2 프록시(Γion2), 및 제 3 프록시(nneutral)에 기초한다. 일 구현예에 있어서, 제 1 프록시는 dT/dt에 대응할 수 있고, 제 2 프록시는 Vpp에 대응할 수 있고, 제 3 프록시는 n_Cl에 대응할 수 있다.
제 1 프록시의 함수[즉, ER~f(dT/dt)]로서 추정된 ER은 도 5b의 개략도(502)에 도시된다. 제 3 프록시의 함수[즉, ER_f(nCl)]로서 추정된 ER은 도 5c의 개략도(504)에 도시된다. 제 2 프록시의 함수[즉, ER_f(Vpp)]로서 추정된 ER은 도 5d의 개략도(506)에 도시된다. 도 5a 내지 도 5d는 다중 기판 공정 러닝에 걸쳐 단일 챔버로부터 수집되었다. 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 제 1 프록시, 제 2 프록시 및 제 3 프록시의 매칭은 다수의 공정 러닝들 및 챔버 메인터넌스 및 결함 수리 이후의 설치 전반에 걸쳐 매우 견고하다.
공정 챔버의 제어가능한 파라미터(즉, 공정 파라미터)는 플라즈마 밖으로 이온을 끌어당기는 전기장을 생성하는 기판 홀더에 인가되는 전력인 바이어스 전력( BP), 이온 및 중성자의 소스를 제공하는 플라즈마를 발생하기 위해 인가되는 소스 전력(SP), 및 염소(Cl2)의 유속(FR)을 포함할 수 있다. 일 구현예에 있어서, 공정 파라미터에 대한 통계 모델은 다음을 포함할 수 있다:
Figure 112018013222834-pat00002
여기서, b1, b2, b3은 각각 ΔBP,ΔSP 및 ΔFR과 연관된 Δnneutral을 위한 피팅(fitting) 파라미터이며, C1, C2, C3은 각각 ΔBP,ΔSP 및 ΔFR와 연관된 ΔΓion2를 위한 피팅 파라미터이다.
Figure 112018013222834-pat00003
도 6은 일례에 따른 공정 파라미터의 제어가능성(즉, 챔버의 제어가능한 파라미터에 대한 플라즈마 파라미터의 민감도)을 나타내는 개략도이다. 그래프(602)는 에칭 레이트(ER), 제 1 프록시(Γion1), 제 2 프록시(Γion2) 및 제 3 프록시(nneutral)의 변화에 대한 무선 주파수(RF) 전력의 변화를 나타낸다. 그래프(604)는 에칭 레이트(ER), Γion1, Γion2 및 nneutral의 변화에 대한 마이크로파(MW) 전력의 변화를 나타낸다. 그래프(606)는 에칭 레이트(ER), Γion1, Γion2 및 nneutral의 변화에 대한 CL2의 유속를 나타낸다.
도 7은 일례에 따른 챔버 매칭 공정(700)을 나타내는 흐름도이다. 공정(700)은 예방 메인터넌스 이전 또는 이후에 구현될 수 있다. 일 구현예에 있어서, 제어가능한 공정 파라미터는 민감도를 감소시킴으로써 조정될 수 있다(즉, 가장 높은 민감도를 갖는 제어가능한 공정 파라미터가 먼저 조정된다). 특정 공정 챔버(102)와 연관된 민감도는 제어기(110)의 메모리(114)에 저장될 수 있다.
단계(702)에서, 제 1 공정 파라미터(즉, 공정 조건)가 조정될 수 있다. 일 구현예에 있어서, 기체 유속은 기판 상에 원하는 결과를 얻기 위해 조정될 수 있다. Cl2의 조정은 제 3 프록시의 차이의 함수일 수 있다. 예를 들어, ΔCl2~Δnneutral/1.1이고, 여기서 1.1은 표 1에서의 민감도이다. 단계(704)에서, 프로세서(112)는 제 1 플라즈마 파라미터의 편차가 제 2 및 제 3 플라즈마 파라미터의 편차보다 훨씬 큰지의 여부를 점검할 수 있다. 제 1 플라즈마 파라미터의 편차가 제 2 및 제 3 플라즈마 파라미터의 편차보다 훨씬 크다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(718)로 진행한다. 제 1 플라즈마 파라미터의 편차가 제 2 및 제 3 플라즈마 파라미터의 편차보다 훨씬 크지 않다(예를 들어, 10 %)는 결정에 응답하여, 공정은 단계(706)로 진행한다. 단계(706)에서, 프로세서(112)는 제 2 플라즈마 파라미터의 변화를 결정할 수 있다. 예를 들어, ΔΓion2~Γion2-0.3×ΔCl2이다. 단계(708)에서, 제 2 공정 파라미터가 조정될 수 있다. 예를 들어, 무선(RF) 바이어스 전력은 다음과 같이 조정될 수 있다: ΔΓion2~ΔBP/0.66. 단계(710)에서, 프로세서(112)는 제 3 플라즈마 파라미터의 편차에 기초하여 제 2 변수를 결정할 수 있다. 예를 들어, ΔΓion1_2~Γion1-0.84×ΔBP이다. 단계(712)에서, 프로세서(112)는 제 2 파라미터가 미리결정된 역치보다 작은지 여부를 결정할 수 있다. 제 2 변수의 편차가 미리결정된 역치보다 작다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(718)로 진행한다. 편차가 미리결정된 역치보다 작지 않다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(714)로 진행한다. 단계(714)에서, 제 3 공정 파라미터에 대한 노브(knob)가 조정된다(예를 들어, 소스 전력). 예를 들어, ΔΓion1_2~ΔSP/0.47이다. 단계(716)에서, 프로세서(112)는 제 1, 제 2 및 제 3 플라즈마 파라미터의 편차가 미리결정된 역치보다 작은지의 여부를 점검할 수 있다. 편차가 미리결정된 역치보다 작다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(718)로 진행한다. 단계(718)에서, 매칭은 완료된다. 예를 들어, 매칭이 완료되었다는 표시가 출력될 수 있다. 플라즈마 파라미터의 편차 중 하나 이상의 편차가 미리결정된 역치 값보다 작지 않다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(704)로 진행한다.
일 구현예에 있어서, 임계 치수(CD)는 플라즈마 파라미터와 직접 상관(correlate)될 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)는 도 8에 도시된 바와 같이 임계 치수와 플라즈마 파라미터(즉, 센서 데이터) 사이의 갭을 메우기 위해 사용될 수 있다.
도 8은 일례에 따른 매칭 공정(800)을 나타내는 흐름도이다. 단계(802)에서, 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)가 결정된다. 단계(804)에서, 임계 치수(CD)가 측정된다. 단계(806)에서, 에칭 레이트(ER)가 측정된다. 단계(808)에서, 임계 치수(CD)가 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)로부터 계산된다. 단계(810)에서, 에칭 레이트(ER)가 Γion 및 Γn으로부터 계산된다. 단계(812)에서, 챔버 센서 데이터(즉, 플라즈마 파라미터)는 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)에 상관된다. 이온 플럭스(Γion)는 피크 대 피크 전압(Vpp)에 상관된다. 중성 플럭스(Γn)는 광학 방출 분광(OES) 센서 데이터에 상관될 수 있다. 단계(814)에서, 센서 데이터의 함수로서 임계 치수(CD) 모니터가 메모리(114)에 저장될 수 있다.
흐름도는 함수 논리 블록을 실행하는 특정 순서를 나타내지만, 함수 블록을 실행하는 순서는 당업자에게 이해되는 바와 같이 도시된 순서에 대해 변경될 수 있다. 또한, 연속하여 도시된 2개 이상의 블록은 연속적으로 또는 부분적으로 동시에 실행될 수 있다.
일 구현예에 있어서, 본원에 기술된 방법들은 공정 챔버(102)를 모니터링하는데 사용될 수 있다. 표 2는 본 명세서에 기재된 방법론[임계 치수(CD) 모니터] 및 공지의 결함 검출 기술로부터의 출력에 기초한 공정 챔버(102)의 상태를 나타낸다.
Figure 112018013222834-pat00004
도 9는 일례에 따른 모니터링 공정(900)에 대한 흐름도이다. 단계(902)에서, 예방 모니터가 공정 챔버(102)에 대해 인에이블될 수 있다. 단계(904)에서, 프로세서(112)는 본원에 기술된 방법론을 사용하여 결정된 하나 이상의 변수가 명세 내에 있는지의 여부를 점검할 수 있다. 하나 이상의 변수가 명세 내에 있다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(906)로 진행한다. 하나 이상의 변수가 명세 내에 있지 않다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(910)로 진행한다.
단계(906)에서, 프로세서(112)는 결함 검출을 사용하여(예를 들어, 결함 검출 시스템을 사용하여) 결정된 하나 이상의 변수가 공정 챔버(102)와 연관된 명세 내에 있는지의 여부를 점검할 수 있다. 하나 이상의 변수가 명세 내에 있다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(908)로 진행한다. 결함 검출과 연관된 하나 이상의 변수가 명세 이외에 있다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(914)로 진행한다.
단계(908)에서, 공정 챔버(102)의 상태는 "러닝(Run)"으로 설정될 수 있고, 공정은 공정 챔버(102)를 계속 모니터링하기 위해 단계(902)로 되돌아 간다.
단계(910)에서, 공정 챔버(102)의 상태는 "중단(Abort)"으로 설정될 수 있다. 프로세서는 룩업 라이브러리를 사용하여 고장을 분류할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(112)는 소모품의 수명 종료, 마이크로파/무선 주파수(MW/RF)의 드리프트(drift) 등을 점검할 수 있다. 단계(912)에서, 수리 작업 또는 예방 메인터넌스가 완료될 수 있다.
단계(914)에서, 상태는 "경고(Warning)"로 설정될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(112)는 경고 통지를 출력할 수 있다. 단계(916)에서, 입자, 임계 치수(CD)와 같은 계측 기술이 실행될 수 있다. 그 다음, 단계(918)에서, 프로세서(112)는 하나 이상의 계측 결과가 명세 내에 있는지의 여부를 점검할 수 있다. 하나 이상의 변수가 명세 내에 있다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(902)로 진행한다. 하나 이상의 변수가 명세 내에 있지 않다는 결정에 응답하여, 공정은 단계(910)로 진행한다.
일 구현예에 있어서, 다중 경고 레벨이 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 변수와 하나 이상의 표준 변수 사이의 차이가 결정될 수 있다. 차이가 제 1 미리결정된 역치(예를 들어, 10 %) 내에 있으면 레벨 1 경고가 출력될 수 있다. 차이가 미리결정된 제 2 역치(예를 들어, 15 %)을 초과하면 레벨 2 경고가 출력될 수 있다. 멀티 경고 레벨은 공정을 계속할지 또는 정지할지를 쉽게 결정하기 위해 정보를 오퍼레이터에게 제공하고, 그 함수는 프로세서(112)에 의해 또한 수행될 수 있다.
챔버 매칭에 대해 본원에 기술된 방법은 종래 기술의 챔버 매칭 방법의 다음 단점: 플라즈마 파라미터에 간접적으로 관련되고 또한 센서간 변동에 영향받기 쉬운 RF 프로브와 같은 모듈 레벨 진단을 이용하는 것; 및 플라즈마 공정 챔버의 정상 및 비정상 상태를 정의하기 위해 다시 변동성이 있는 통계적 모델을 사용하는 것을 회피한다.
여기에 설명된 방법은 2개 또는 3개의 센서에서 얻은 데이터에 기초하여 에칭 레이트(ER) 및 임계 치수(CD)를 추정한다. 또한, 데이터에 기초하여 프로세서는 공정 챔버가 명세 내에 있는지의 여부를 결정할 수 있다. 종래의 방법은 공정 챔버가 명세 내에 있는지의 여부를 결정하기 위해 많은 수의 파라미터(즉, 10, 15 또는 그 이상)를 측정하고, 이는 모델을 불필요하게 복잡하게 한다. 여기서, 에칭 레이트(ER) 및 임계 치수(CD)를 이온 및 중성 플럭스에 관련시키는 물리적(현상학적) 모델의 이해는, 예측 정밀도의 어떠한 손실도 없이 이온 및 중성 플럭스와 가장 직접적으로 상관된 것만 모니터링된 플라즈마 파라미터의 수를 감소시킬 수 있다는 것이다.
일 구현예에 있어서, 제어기(110)의 기능 및 공정은 컴퓨터(1026)에 의해 구현될 수 있다. 다음에, 예시적인 실시예에 따른 컴퓨터(1026)의 하드웨어 설명이 도 10을 참조하여 기술된다. 도 10에서, 컴퓨터(1026)는 본원에 설명된 공정들을 수행하는 CPU(1000)를 포함한다. 공정 데이터 및 명령어들은 메모리(1002)에 저장될 수 있다. 이들 프로세스 및 명령어들은 하드 드라이브(HDD) 또는 휴대용 저장 매체와 같은 저장 매체 디스크(1004)에 저장되거나 원격으로 저장될 수 있다. 또한, 청구된 발명은 발명적 프로세스의 명령어들이 저장되는 컴퓨터 판독 가능 매체의 형태에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 명령어들은 CD, DVD, FLASH 메모리, RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, 하드 디스크, 또는 컴퓨터 또는 서버와 같은 컴퓨터(1026)가 통신하는 임의의 다른 정보 처리 장치에 저장될 수 있다.
또한, 청구된 발명은 CPU(1000) 및 Microsoft® Windows®, UNIX®, Oracle® Solaris, LINUX®, Apple macOS® 및 당업자에게 알려진 다른 시스템과 같은 운영 체제와 함께 실행되는 유틸리티 애플리케이션, 백그라운드 데몬, 또는 운영 시스템의 컴포넌트, 또는 이들의 조합으로서 제공될 수 있다.
컴퓨터(1026)를 달성하기 위해, 하드웨어 소자는 당업자에게 알려진 다양한 회로 소자에 의해 실현될 수 있다. 예를 들어, CPU(1000)는 미국 소재의 Intel Corporation로부터 입수가능한 Xenon® 또는 Core® 프로세서 또는 미국 소재의 AMD로부터 입수가능한 Opteron® 프로세서일 수 있거나, 또는 당업자에게 인지될 수 있는 다른 프로세서 유형일 수 있다. 대안적으로, CPU(1000)는 당업자가 인지할 수 있는 바와 같이 FPGA, ASIC, PLD 상에, 또는 이산 논리 회로를 이용하여 구현될 수 있다. 또한, CPU(1000)는 상술된 본 발명의 프로세스의 명령어들을 수행하는 것과 동시에 협력적으로 작업하는 다수의 프로세서로서 구현될 수 있다.
도 10의 컴퓨터(1026)은 또한 네트워크(1024)와의 인터페이스을 위해 미국 소재의 Intel Corporation로부터 입수가능한 Intel Ethernet PRO 네트워크 인터페이스 카드와 같은 네트워크 제어기(1006)를 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 네트워크(1024)는 인터넷과 같은 공중 네트워크, 또는 LAN 또는 WAN 네트워크와 같은 사설 네트워크, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있고, 또한 PSTN 또는 ISDN 서브-네트워크를 포함할 수 있다. 네트워크(1024)는 또한 Ethernet 네트워크와 같은 유선 일 수 있거나, 또는 EDGE, 3G 및 4G 무선 셀룰러 시스템을 포함하는 셀룰러 네트워크와 같은 무선일 수 있다. 무선 네트워크는 또한 Wi-Fi®, Bluetooth® 또는 알려진 다른 무선 통신 형태일 수 있다.
컴퓨터(1026)는 Hewlett Packard® HPL2445w LCD 모니터와 같은 디스플레이(1010)와 인터페이스하기 위해 미국 소재의 NVIDIA Corporation로부터 입수가능한 NVIDIA® GeForce® GTX 또는 Quadro 그래픽 어댑터와 같은 디스플레이 제어기(1008)를 더 포함한다. 범용 I/O 인터페이스(1012)는 키보드 및/또는 마우스(1014)뿐만 아니라, 디스플레이(1010) 상의 또는 디스플레이(1010)로부터 떨어진 선택적인 터치 스크린 패널(1016)과 인터페이스한다. 범용 I/O 인터페이스는 Hewlett Packard®의 OfficeJet® 또는 DeskJet®과 같은 프린터 및 스캐너를 포함한 다양한 주변 장치(918)에 또한 접속된다.
범용 저장소 제어기(1020)는 컴퓨터(1026)의 모든 컴포넌트를 상호접속하기 위해 ISA, EISA, VESA, PCI 또는 유사한 것일 수 있는 통신 버스(1022)로 저장 매체 디스크(1004)에 접속한다. 디스플레이 제어기(1008), 저장소 제어기(1020), 네트워크 제어기(1006), 및 범용 I/O 인터페이스(1012)뿐만 아니라 디스플레이(1010), 키보드 및/또는 마우스(1014)의 일반적인 특징 및 기능에 대한 설명은 이들 특징이 공지되어 있으므로 간결성을 위해 여기서는 생략된다.
명백하게, 상기 설명에 비추어 다수의 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 첨부된 청구 범위 내에서 본 발명은 본원에 구체적으로 기재된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해해야 한다.
따라서, 상기 설명은 단지 본 발명의 예시적인 실시예를 개시하고 설명한다. 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명은 그 정신 또는 본질적인 특성을 벗어나지 않고 다른 특정 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 개시는 설명을 의도한 것이지, 본 발명의 범위뿐만 아니라 다른 청구 범위를 제한하려는 것은 아니다. 본 명세서의 교시의 어떤 용이하게 식별할 수 있는 변형을 포함하는 개시는 발명의 주제가 대중에게 전념하지 않도록 상기 청구항 용어의 범위를 부분적으로 정의한다.

Claims (20)

  1. 플라즈마 에칭 공정 챔버에서의 플라즈마 에칭 방법에 있어서,
    a) 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)를 포함하는 플라즈마 에칭 공정 파라미터의 제 1 세트를 측정하는 단계;
    b) 상기 측정된 플라즈마 에칭 공정 파라미터의 제 1 세트로부터 에칭 레이트를 결정하는 단계;
    c) 상기 결정된 에칭 레이트가 미리결정된 에칭 레이트 차이 역치(etch rate difference threshold)보다 크게 에칭 공정 파라미터의 표준 세트에 대응하는 표준 에칭 레이트와 상이하면 플라즈마 에칭 공정 챔버 하드웨어 구성을 변경한 후, 상기 결정된 에칭 레이트가 상기 미리결정된 에칭 레이트 차이 역치 미만으로 상기 표준 에칭 레이트와 상이할 때까지 상기 단계 a) 내지 c)를 반복하는 단계;
    d) 기판 상에 형성된 에칭된 피처(feature)의 임계 치수를 측정하는 단계; 및
    e) 상기 측정된 임계 치수가 미리결정된 임계 치수 차이 역치보다 크게 에칭 공정 파라미터의 표준 세트에 대응하는 표준 임계 치수와 상이하면 상기 플라즈마 에칭 공정을 위한 상기 에칭 공정 파라미터를 변경한 후, 상기 측정된 임계 치수가 상기 미리결정된 임계 치수 차이 역치 미만으로 상기 표준 임계 치수와 상이할 때까지 단계 d) 내지 e)를 반복하는 단계
    를 포함하는, 플라즈마 에칭 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭된 피처의 임계 치수를 측정하는 단계는 비파괴(nondestructive) 광학 측정 방법을 사용하여 상기 임계 치수를 측정하는 단계를 포함하는 것인, 플라즈마 에칭 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비파괴 광학 측정 방법은 광학 임계 치수(optical critical dimension, OCD) 측정 방법을 포함하는 것인, 플라즈마 에칭 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 임계 치수를 측정하는 단계는 CD(critical dimension) 모니터를 사용하여 획득된 플라즈마 공정 파라미터의 세트로부터 임계 치수를 간접적으로 측정하는 단계를 포함하는 것인, 플라즈마 에칭 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 플럭스(Γion)는 상기 플라즈마 에칭 공정 챔버에서 상기 플라즈마에 노출된 표면의 측정된 온도 변화율로부터 간접적으로 측정되는 것인, 플라즈마 에칭 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 플라즈마에 노출된 표면은 온도 측정을 위한 기판의 표면을 포함하는 것인, 플라즈마 에칭 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 중성 플럭스(Γn)는 플라즈마로부터의 광학 방출 스펙트럼(optical emission spectra, OES)으로부터 결정되는 것인, 플라즈마 에칭 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 플럭스(Γion)는 기판 상의 피크 대 피크 전압(Vpp)으로부터 결정되는 것인, 플라즈마 에칭 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭 공정 파라미터를 변경하는 단계는, 상기 이온 플럭스(Γion)를 상기 에칭 공정 파라미터의 표준 세트에 대응하는 표준 이온 플럭스(Γion std)와 비교하는 단계, 및 상기 중성 플럭스(Γn)를 상기 에칭 공정 파라미터의 표준 세트에 대응하는 표준 중성 플럭스(Γn std)와 비교하는 단계, 및 두 플럭스 중 어느 하나의 플럭스가 미리결정된 차이 역치보다 크게 상기 표준 플럭스와 상이하면 상기 에칭 공정 파라미터를 변경하는 단계를 더 포함하는 것인, 플라즈마 에칭 방법.
  11. 방법에 있어서,
    진공 공정 챔버 내의 적어도 하나의 공정 조건 및 상기 진공 공정 챔버 내의 플라즈마의 적어도 하나의 플라즈마 파라미터에 대한 인-시튜(in-situ) 변화를 모니터링하는 단계 - 상기 공정 조건은 온도, 가스 유량, 전력 레벨, 또는 전력 주파수 레벨이며, 상기 플라즈마 파라미터는 상기 플라즈마의 성분의 밀도임 - ;
    상기 플라즈마 파라미터(들) 및 공정 조건(들)에 대한 상기 인-시튜 변화의 크기(magnitude)를 결정하는 단계;
    상기 플라즈마 파라미터(들), 상기 공정 조건(들), 또는 이들의 조합 중 적어도 2개에 대해 서로에 대한 상기 크기 변화를 결정하는 단계; 및
    상기 플라즈마 파라미터(들), 상기 공정 조건(들), 또는 이들의 조합 간의 적어도 하나의 크기 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 진공 공정 챔버의 상기 공정 조건 중 적어도 하나를 조정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 조정하는 단계는, 기판 상에 원하는 결과를 달성하기 위해 적어도 하나의 공정 조건을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 원하는 결과는 에칭 레이트 값, 임계 치수 값, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 인-시튜 변화 중 하나는 상기 플라즈마의 화학 성분의 밀도를 포함하는 것인, 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 플라즈마 파라미터, 상기 공정 조건, 또는 이들의 조합 중 2개 이상은:
    상기 진공 공정 챔버의 전극에 인가되는 전기 신호의 전압;
    상기 진공 공정 챔버 내에 배치된 기판 또는 기판 홀더의 온도 변화율
    을 포함하는 것인, 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 조정하는 단계는,
    상기 플라즈마 파라미터, 상기 공정 조건, 또는 이들의 조합 중 2개 이상에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 인-시튜 변화 중 제 1 인-시튜 변화의 크기가 제 1 인-시튜 역치 값 미만이라고 결정하는 단계;
    기판 상에 원하는 결과를 달성하기 위해 제 1 공정 조건을 조정하는 단계;
    제 2 인-시튜 변화의 크기가 제 2 인-시튜 역치 값 미만이라고 결정하는 단계; 및
    기판 상에 상기 원하는 결과를 달성하기 위해 제 2 공정 조건을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 공정 조건을 조정하는 단계는 상기 진공 공정 챔버를 향한 가스 유속을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 공정 조건을 조정하는 단계는 상기 진공 공정 챔버 내에 배치된 전극에 인가된 무선 주파수(radio frequency, RF) 전력을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 공정 조건을 조정하는 단계는 상기 진공 공정 챔버 내에 배치된 제 2 전극에 인가되는 마이크로파 전력을 조정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  20. 플라즈마 에칭 시스템에 있어서,
    플라즈마 에칭 공정 챔버; 및
    제어기로서,
    a) 이온 플럭스(Γion) 및 중성 플럭스(Γn)를 포함하는 플라즈마 에칭 공정 파라미터의 제 1 세트를 획득하도록,
    b) 측정된 플라즈마 에칭 공정 파라미터의 제 1 세트로부터 에칭 레이트를 결정하도록,
    c) 상기 결정된 에칭 레이트가 미리결정된 에칭 레이트 차이 역치(etch rate difference threshold)보다 크게 에칭 공정 파라미터의 표준 세트에 대응하는 표준 에칭 레이트와 상이하면 상기 플라즈마 에칭 공정 챔버의 하드웨어 구성을 변경한 후, 상기 결정된 에칭 레이트가 상기 미리결정된 에칭 레이트 차이 역치 미만으로 상기 표준 에칭 레이트와 상이할 때까지 상기 단계 a) 내지 c)를 반복하도록,
    d) 기판 상에 형성된 에칭된 피처(feature)의 임계 치수를 측정하도록, 그리고
    e) 상기 측정된 임계 치수가 미리결정된 임계 치수 차이 역치보다 크게 상기 에칭 공정 파라미터의 표준 세트에 대응하는 표준 임계 치수와 상이하면 상기 플라즈마 에칭 공정을 위한 상기 에칭 공정 파라미터를 변경한 후, 상기 측정된 임계 치수가 상기 미리결정된 임계 치수 차이 역치 미만으로 상기 표준 임계 치수와 상이할 때까지 상기 단계 d) 내지 e)를 반복하도록
    구성된, 상기 제어기
    를 포함하는, 플라즈마 에칭 시스템.
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