KR102615187B1 - 큰 동적 범위 rf 전압 센서 및 플라즈마 프로세싱 시스템들의 전압 모드 rf 바이어스 인가를 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 프로세싱 시스템의 전압 센서는 멀티-디바이더 회로, 클램핑 회로 및 제 1 출력부 및 제 2 출력부를 포함한다. 멀티-디바이더 회로는 기판에서 RF 전압을 나타내는 RF 신호를 수신한다. 멀티-디바이더 회로는 채널들 각각의 디바이더들을 포함하고 그리고 수신된 RF 신호에 기초하여 제 1 감소된 전압 및 제 2 감소된 전압을 출력한다. 감소된 전압들은 RF 전압 미만이다. 클램핑 회로는, RF 전압이 제 2 미리 결정된 전압 초과이거나 제 1 감소된 전압이 제 3 미리 결정된 전압 초과일 때 제 1 미리 결정된 전압에 제 1 감소된 전압을 클램핑한다. 수신된 RF 신호가 제 1 전압 범위 및 제 2 전압 범위 내에 있는 동안, 제 1 출력부 및 제 2 출력부는 각각 제 1 감소된 전압 및 제 2 감소된 전압에 기초하여 출력 신호들을 출력한다. 제 1 미리 결정된 전압은 제 1 전압 범위의 최대값에 기초한다.
Description
본 개시는 플라즈마 프로세싱 시스템들, 보다 구체적으로, 플라즈마 프로세싱 시스템의 정전 척 내의 RF 전압들을 검출하는 것에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경 기술 설명은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제공하기 위한 것이다. 본 발명자들의 성과로서 본 배경기술 섹션에 기술되는 정도의 성과, 뿐만 아니라 출원시 종래 기술로서 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
이온화된 가스, 또는 플라즈마는 흔히 반도체 디바이스들의 프로세싱 및 제조 동안 사용된다. 예를 들어, 플라즈마는 반도체 웨이퍼와 같은 기판으로부터 재료를 에칭하거나 제거하도록 그리고 PVD 또는 CVD에 의해 기판 상에 재료를 증착하도록 사용될 수 있다. 제작 프로세스 또는 제조 프로세스에서 사용하기 위한 플라즈마를 생성하는 것은, 통상적으로 프로세싱 챔버 내로 프로세스 가스들을 도입함으로써 시작된다. 기판은 프로세싱 챔버 내에서 정전 척 또는 페데스탈과 같은 기판 지지 구조체 상에 배치된다.
프로세싱 챔버는 RF (radio frequency) 전력 생성기에 의해 공급된 RF 전력을 수신하는, TCP (transformer coupled plasma) 소스 코일을 포함할 수도 있다. 세라믹과 같은 재료로 구성된 유전체 윈도우는 프로세싱 챔버의 상부 표면 내에 포함된다. 유전체 윈도우는 TCP 소스 코일로부터의 RF 전력으로 하여금 프로세싱 챔버의 내부 내로 전송되게 한다. RF 전력은 플라즈마를 생성하도록 프로세싱 챔버 내의 가스 분자들을 여기한다.
플라즈마는 전자들 및 대전된 입자들을 포함한다. 대전된 입자들보다 가벼운 전자들은 더 쉽게 이동하는 경향이 있고, 프로세싱 챔버의 표면들에 시스 (sheath) 를 형성한다. 자기-바이어싱 (self-biasing) 효과는 프로세싱 챔버의 내측 표면들에 순 (net) 음전하를 유발한다. 이 순 음전하는 접지 (DC (direct current) 바이어스로서 지칭됨) 에 대해 그리고 플라즈마의 전위 (DC 시스 전위로서 지칭됨) 에 대해 제공된다. DC 바이어스는 프로세싱 챔버 내의 표면과 접지 사이의 전위 차이다. DC 시스 전위는 프로세싱 챔버 내의 표면의 전위와 플라즈마의 전위 사이의 차이다. DC 시스 전위는 보다 강하게 양으로 대전된 입자들로 하여금 프로세싱 챔버의 내측 표면들을 향해 부착되게 한다. 기판에서의 이 DC 시스 전위의 강도는 대체로 양으로 대전된 입자들이 기판을 스트라이킹하는 (strike) 에너지를 결정한다. 이 에너지는 에칭 레이트 또는 증착 레이트와 같은 프로세스 특성들에 영향을 준다.
바이어스 RF 전력 소스는 기판 지지 구조체에 바이어싱 RF 전력을 공급한다. 바이어싱 RF 전력은 대전된 입자들이 기판을 스트라이킹하는 에너지를 증가시키기 위해서 DC 바이어스 및/또는 시스 전위를 증가시키도록 사용될 수 있다. 바이어싱 RF 전력의 변동들은 프로세스 특성들에 영향을 미치는 기판에서의 DC 바이어스 및/또는 시스 전위의 대응하는 변동들을 생성한다.
픽업 디바이스 및 신호 프로세싱 회로를 포함한 VCI (voltage control interface) 는 기판 지지 구조체에서 RF 피크 전압을 검출하도록 사용될 수도 있다. 픽업 디바이스는 기판 지지 구조체에 부착될 수도 있고 그리고 RF 피크 전압 (즉, RF 바이어스 전압) 을 수신한다. 신호 프로세싱 회로는 픽업 디바이스에 연결되고 그리고 검출에 따라 RF 전압의 피크 값에 비례하는 크기를 갖는 아날로그 신호로 RF 피크 전압을 변환한다. 바이어스 RF 시스템이 전압 모드에서 동작할 때, 바이어싱 RF 전력은, 바이어스 RF 전압이 프로세스 레시피에 주어진 바이어스 RF 전압의 설정값으로 조절되도록 검출된 RF 피크 전압에 기초하여 조정된다.
VCI의 픽업 디바이스 또는 전압 센서는 대응하는 채널에 대한 RF 전압 검출을 위한 용량성 전압 디바이더를 포함할 수도 있다. VCI는 채널 상에서 수신된 전압 신호의 프로세싱 및 신호 컨디셔닝을 위한 회로를 포함할 수도 있다. 전압 센서는 저 전압들에서 감소된 정확도로 40 db 미만으로 통상적으로 제한되는 동적 범위를 갖는다. 예를 들어, 전압 센서는 ± (1 V + NIST (National Institute of Standards and Technology) 기준 값의 1.5 %) 의 정확도로 25 V (volt) 피크 내지 1200 V 피크의 33.6 db의 동적 범위를 가질 수도 있다.
기판 프로세싱 시스템의 전압 센서가 제공된다. 전압 센서는 멀티-디바이더 회로, 클램핑 회로, 제 1 출력부, 및 제 2 출력부를 포함한다. 멀티-디바이더 회로는 RF 신호를 수신하도록 구성된다. 수신된 RF 신호는 기판 프로세싱 시스템의 플라즈마 챔버 내에서 기판에 제공된 RF 전압을 나타낸다. 멀티-디바이더 회로는 제 1 디바이더 및 제 2 디바이더를 포함한다. 제 1 디바이더는 제 1 채널에 대응하고 그리고 수신된 RF 신호에 기초하여 제 1 감소된 전압을 출력한다. 제 2 디바이더는 제 2 채널에 대응하고 그리고 수신된 RF 신호에 기초하여 제 2 감소된 전압을 출력한다. 제 1 감소된 전압 및 제 2 감소된 전압은 RF 전압 미만이다. 클램핑 회로는 (i) RF 전압이 제 2 미리 결정된 전압 초과이거나, (ii) 제 1 감소된 전압이 제 3 미리 결정된 전압 초과일 때, 제 1 미리 결정된 전압으로 제 1 감소된 전압을 클램핑하도록 구성된다. 제 1 채널의 제 1 출력부는 수신된 RF 신호가 제 1 전압 범위와 제 2 전압 범위 내에 있는 동안 제 1 감소된 전압에 기초하여 제 1 출력 신호를 출력하도록 구성된다. 제 2 전압 범위는 제 1 전압 범위보다 높다. 제 1 미리 결정된 전압은 제 1 전압 범위의 최대값에 기초한다. 제 2 채널의 제 2 출력부는 수신된 RF 신호가 제 1 전압 범위와 제 2 전압 범위 내에 있는 동안 제 2 감소된 전압에 기초하여 제 2 출력 신호를 출력하도록 구성된다.
다른 특징들에서, 플라즈마 프로세싱 시스템의 전압 센서를 동작시키는 방법이 제공된다. 방법은 제 1 디바이더에서 그리고 제 2 디바이더에서 RF 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 전압 센서는 제 1 디바이더 및 제 2 디바이더를 포함한다. 제 1 디바이더는 제 1 채널에 대응한다. 제 2 디바이더는 제 2 채널에 대응한다. 수신된 RF 신호는 플라즈마 프로세싱 시스템의 플라즈마 챔버 내의 기판에 제공된 RF 전압을 나타낸다. 방법은: 수신된 RF 신호에 기초하여 제 1 디바이더를 통해 제 1 감소된 전압을 생성하는 단계; 수신된 RF 신호에 기초하여 제 2 디바이더를 통해 제 2 감소된 전압을 생성하는 단계로서, 제 1 감소된 전압 및 제 2 감소된 전압은 RF 전압 미만인, 제 2 감소된 전압을 생성하는 단계; 및 (i) RF 전압이 제 2 미리 결정된 전압 초과이거나, (ii) 제 1 감소된 전압이 제 3 미리 결정된 전압 초과일 때, 제 1 미리 결정된 전압으로 제 1 감소된 전압을 클램핑하는 단계를 더 포함한다. 방법은: 수신된 RF 신호가 제 1 전압 범위와 제 2 전압 범위 내에 있는 동안 제 1 감소된 전압에 기초하여 제 1 채널을 통해 제 1 출력 신호를 제공하는 단계로서, 제 2 전압 범위는 제 1 전압 범위보다 높고, 그리고 제 1 미리 결정된 전압은 제 1 전압 범위의 최대값에 기초하는, 제 1 출력 신호를 제공하는 단계; 및 수신된 RF 신호가 제 1 전압 범위와 제 2 전압 범위 내에 있는 동안 제 2 감소된 전압에 기초하여 제 2 채널을 통해 제 2 출력 신호를 제공하는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 적용 가능성의 추가의 영역들은 상세한 기술, 청구항들 및 도면들로부터 분명해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 오직 예시의 목적들을 위해 의도된 것이고 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른, 다중-범위 전압 센서를 포함한 기판 프로세싱 시스템의 기능 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른, 전압 제어 인터페이스의 기능 블록도이다.
도 3은 본 개시에 따른, 기판 프로세싱 시스템 및 전압 제어 인터페이스를 동작시키는 방법을 예시한다.
도 4는 본 개시에 따른, 전압 디바이더 회로의 개략도이다.
도 5는 본 개시에 따른, 전압 클램핑 회로의 개략도이다.
도 6은 본 개시에 따른, 버퍼 회로의 개략도이다.
도 7은 본 개시에 따른, 전압 보상 회로의 개략도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들 (elements) 을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
도 1은 본 개시에 따른, 다중-범위 전압 센서를 포함한 기판 프로세싱 시스템의 기능 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른, 전압 제어 인터페이스의 기능 블록도이다.
도 3은 본 개시에 따른, 기판 프로세싱 시스템 및 전압 제어 인터페이스를 동작시키는 방법을 예시한다.
도 4는 본 개시에 따른, 전압 디바이더 회로의 개략도이다.
도 5는 본 개시에 따른, 전압 클램핑 회로의 개략도이다.
도 6은 본 개시에 따른, 버퍼 회로의 개략도이다.
도 7은 본 개시에 따른, 전압 보상 회로의 개략도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들 (elements) 을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
관련 출원들의 상호 참조
본 개시는 2014년 7월 21일 출원된 미국 특허 출원 일련번호 제 14/336,355 호와 관련된다. 상기 언급된 출원의 전체 개시는 참조로서 본 명세서에 인용된다.
점점 더 높은 바이어스 RF 전압들이 특정한 기판 프로세스들에 대해 요구된다. 예를 들어, HVBP (high voltage bias pulsing) 는 VCI의 전압 센서가 피크 전압들을 2500 V까지 검출할 수 있을 것을 요구할 수도 있다. 채널 당 단일의 전압 디바이더를 포함하는 전압 센서는, 저 전압들에서 제한된 정확도를 갖는다. 피크 전압이 더 커지는 것은 더 분명해질 것이다. 이 제한을 극복하도록, 전압 센서는, 제 1 채널이 제 1 (또는 저) 범위 내의 전압들을 측정하도록 사용되고 그리고 제 2 전압 측정 채널이 제 2 (또는 고) 범위 내의 전압들을 측정하도록 사용되기 위해서, 복수의 측정 채널들을 포함할 수도 있다. 단일의 전압 디바이더의 출력이 측정 채널들 각각에 제공될 수도 있고, 측정 채널들 각각은 각각의 신호 프로세싱 회로를 갖는다. 채널들이 각각의 전압 범위들을 검출하도록 사용될 수도 있지만, 저 범위 전압들을 검출하도록 설계된 채널은, 고 범위 전압들이 검출될 때 오버로딩되고 그리고/또는 손상될 수 있다.
오버로딩 문제를 해결하기 위해서, 스위칭 회로가 저 범위 전압들을 검출하도록 사용된 제 1 채널에 추가될 수도 있다. 스위칭 회로는 제 1 채널을 턴 온하거나 (turn ON) 턴 오프할 (turn OFF) 수도 있다. 스위칭 회로는 전압 디바이더의 출력을 수신하는 다이오드 (예를 들어, 핀 다이오드) 를 포함할 수도 있고 그리고 DC 바이어스 전압을 통해 활성화될 수도 있다. DC 바이어스 전압은, RF 전압들이 저 전압 범위 또는 고 전압 범위 내에 있는지에 기초하여 다이오드를 활성화시키는 제어기를 통해 제공될 수도 있다. 다이오드는, 고 전압들이 검출되는 동안 저 범위 전압들을 검출하기 위해 설계된 채널의 나머지를 보호하도록 비활성화된다.
스위칭 회로 설계를 사용하는 것에 대한 문제점은, 제어기가 스위칭 회로를 켜거나 (power ON) 끄도록 (power OFF) DC 바이어스 전압을 생성할 필요가 있다는 것이다. 또한, 스위칭 회로는 DC 차단 커패시터들을 포함할 수도 있다. DC 차단 커패시터들은, 스위칭 회로를 턴 온하고 턴 오프하도록 공급된 DC 전압이 전압 디바이더 및/또는 신호 프로세싱 회로에서 수신되는 것을 방지한다. DC 차단 커패시터들은 (i) 연관된 신호 교란들 때문에 측정 정확도에 부정적으로 영향을 줄 수 있고, 그리고 (ii) 캘리브레이션의 복잡성을 증가시킬 수 있다.
다음의 예들은 각각의 전압 범위들 내의 RF 전압들을 검출하기 위해 복수의 채널들을 제공하는 동안 DC 바이어스 전압을 필요로 하지 않고 수동적으로 동작하는 VCI들 및 대응하는 전압 센서들을 제공한다. VCI들 및/또는 전압 센서들은 채널 각각에 대한 고 정확도 및 큰 동적 범위 및/또는 모니터링된 전압 범위를 갖는다. 이것은 저 RF 전압들에서의 고 정확도를 포함한다.
도 1은 본 개시에 따른, 기판 프로세싱 시스템 (10) 을 도시한다. 기판 프로세싱 시스템 (10) 은 전도성 에칭 프로세싱 시스템일 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템 (10) 은 코일 구동 회로 (11) 를 포함한다. 일부 예들에서, 코일 구동 회로 (11) 는 RF 소스 (12) 및 튜닝 회로 (13) 를 포함한다. 튜닝 회로 (13) 는 하나 이상의 코일들 (16) 에 직접적으로 연결될 수도 있거나 코일 반전 회로 (15) 에 의해 하나 이상의 코일들 (16) 에 연결될 수도 있다. 튜닝 회로 (13) 는 RF 소스 (12) 의 출력을 미리 결정된 주파수 및/또는 미리 결정된 위상으로 튜닝하도록 사용된다. 코일 반전 회로 (15) 는 하나 이상의 코일들 (16) 을 통해 전류의 극성을 선택적으로 스위칭하도록 사용된다.
일부 예들에서, 가스 플레넘 (20) 은 코일들 (16) 과 윈도우 (24) 사이에 배치될 수도 있다. 윈도우 (24) 는 프로세싱 챔버 (28) 의 일 측면을 따라 배치된다. 프로세싱 챔버 (28) 는 기판 지지 구조체 (32) (때때로 페데스탈로서 지칭됨) 를 더 포함한다. 기판 지지 구조체 (32) 는 정전 척, 기계 척 또는 다른 타입의 척을 포함할 수도 있다. 프로세스 가스가 프로세싱 챔버 (28) 에 공급되고 그리고 플라즈마 (40) 가 프로세싱 챔버 (28) 의 내부에서 생성된다. 플라즈마 (40) 는 기판 (34) 의 노출된 표면을 에칭한다. RF 소스 (50) 및 바이어스 매칭 회로 (52) 는 동작 동안 기판 지지 구조체 (32) 를 바이어싱하도록 사용될 수도 있다.
가스 전달 시스템 (56) 은 프로세싱 챔버 (28) 에 프로세스 가스 혼합물을 공급하도록 사용될 수도 있다. 가스 전달 시스템 (56) 은 프로세스 및 불활성 가스 소스들 (57), 밸브들과 질량 유량 제어기들과 같은 가스 계량 시스템 (58), 및 매니폴드 (59) 를 포함할 수도 있다. 가스 전달 시스템 (60) 은 가스 (62) 를 밸브 (61) 를 통해 가스 플레넘 (20) 으로 전달하도록 사용될 수도 있다. 가스는 코일들 (16) 및 윈도우 (24) 를 냉각하도록 사용되는 냉각 가스를 포함할 수도 있다. 가열기/냉각기 어셈블리 (64) 는 기판 지지 구조체 (32) 를 미리 결정된 온도로 가열하도록 사용될 수도 있다. 배기 시스템 (65) 은 퍼지 또는 배기에 의해 프로세싱 챔버 (28) 로부터 반응물질들을 제거하도록 밸브 (66) 및 펌프 (67) 를 포함한다.
제어기 (54) 는 에칭 프로세스를 제어하도록 사용될 수도 있다. 제어기 (54) 는 시스템 파라미터들을 모니터링하고 그리고 가스 혼합물의 전달, 플라즈마 스트라이킹, 유지 및 소화, 반응물질들의 제거, 냉각 가스의 공급, 등을 제어한다.
기판 프로세싱 시스템 (10) 은 VCI (70) 를 더 포함할 수도 있다. VCI (70) 는 픽업 디바이스 (72), 다중-범위 전압 센서 (74) (이하에 "전압 센서"로서 지칭됨), 제어기 (54) 및 전압 센서 (74) 와 제어기 (54) 사이의 모든 회로를 포함할 수도 있다. 픽업 디바이스 (72) 는 기판 지지 구조체 (32) 내로 연장하고 그리고 기판 지지 구조체 (32) 의 음극 어셈블리 (76) 내에 위치될 수도 있다. 픽업 디바이스 (72) 는 와이어 (78) 를 통해 전압 센서 (74) 에 연결되고 그리고 RF 전압 신호를 생성하도록 사용된다. 전압 센서 (74) 는 복수의 전압 범위들에 대해 RF 전압 신호에서 피크 전압들을 검출하도록 구성된다. 전압 센서 (74) 는 복수의 채널들을 갖는다. 채널들은 픽업 디바이스 (72) 로부터 수신된 입력 전압들의 대응하는 범위들에 할당된다. 채널들 각각은 대응하는 입력 전압 범위의 적어도 일부에 선형 출력 응답을 제공할 수도 있다.
전압 센서 (74) 는 BiCEP (bias compensation end point) 회로 (79) 에 의해 생성된 바이어싱 RF 신호를 조정하도록 모니터링되고 그리고/또는 사용될 수도 있는 출력 신호들을 생성한다. BiCEP 회로 (79) 는 기판 지지 구조체 (32) 의 음극 어셈블리 (76) 내의 전극들 (80) 에 클램핑 DC 전압들을 제공하는 양극성 (bipolar) 고 전압 DC 공급부를 포함하고 그리고/또는 양극성 고 전압 DC 공급부로서 구현된다. BiCEP 회로 (79) 는 전압 센서 (74) 에 의해 검출된 RF 전압들에 기초하여 제어기 (54) 에 의해 제어될 수도 있다. 바이어스 매칭 회로 (52) 는 전압 센서 (74) 에 의해 검출된 RF 전압들에 기초하여 금속 베이스 (92) 에 바이어스 전압을 공급할 수도 있다.
기판 지지 구조체 (32) 는 TECA (thermal energy control assembly) (90) 및 금속 베이스 (92) 를 더 포함할 수도 있다. 가열기/냉각기 어셈블리 (64) 는 TECA (90) 와 저장부 (94) 사이로 냉각제를 순환시킬 수도 있고 그리고 기판 지지 구조체 (32) 의 온도를 제어하기 위해 사용될 수도 있다.
전압 센서 (74) 의 동작은 제어기 (54) 를 통해 모니터링될 수도 있다. 제어기 (54) 는 디스플레이 (98) 상에 전압 센서 (74) 의 채널들의 출력 전압들을 디스플레이할 수도 있다. 제어기 (54) 로부터 분리된 것처럼 도시되었지만, 디스플레이 (98) 는 제어기 (54) 내에 포함될 수도 있다. 제어기 (54) 는 전압 센서 (74) 로부터 입력 신호들을 수신할 수도 있고 그리고 입력 신호들에 기초하여 바이어스 매칭 회로 (52) 및 BiCEP 회로 (79) 의 동작을 제어할 수도 있다. 전압 센서 (74) 는 도 2 내지 도 7에 대하여 이하에 더 기술된다.
제어기 (54) 는 기판 (34) 에서의 DC 시스 전위 및/또는 DC 바이어스의 양을 변화시키도록 바이어스 매칭 회로 (52) 및/또는 BiCEP 회로 (79) 에 의해 생성된 바이어스 RF 신호를 조정할 수도 있다. 제어기 (54) 는 하나 이상의 설정값들에 채널들의 출력들에 기초하여 도출된 대표값 및/또는 전압 센서 (74) 의 채널들의 출력들을 비교할 수도 있다. 설정값들은 제어기 (54) 에 액세스 가능하고 그리고/또는 제어기 (54) 내에 포함된 메모리 (100) 내에 저장되고 미리 결정될 수도 있다. 바이어스 RF 신호는 (i) 전압 센서 (74) 의 출력들 및/또는 대표값 및 (ii) 하나 이상의 설정값들 사이의 차들에 기초하여 조정될 수도 있다. 바이어스 RF 신호는 바이어스 매칭 회로 (52) 를 통과할 수도 있다. 이어서 바이어스 매칭 회로 (52) 에 의해 제공된 출력 (매칭된 신호로서 지칭됨) 은 기판 지지 구조체 (32) 를 지나간다.
도 2는 다중-범위 전압 센서 (152) (이하 "전압 센서"로서 지칭됨) 및 바이어스 RF 전압 제어 모드로 동작하는 제어기 (54) 를 포함하는 VCI (150) 를 도시한다. 바이어스 RF 전압 제어 모드는 전압 센서 (152) 에 의해 검출된 피크 RF 전압들 및/또는 RF 전압들에 기초하여 도 1의 음극 어셈블리 (76) 에 공급된 바이어스 RF 전압을 조정하는 것을 포함한다. 전압 센서 (152) 는 도 1의 기판 프로세싱 시스템 (10) 내에서 사용될 수도 있고 그리고/또는 전압 센서 (74) 를 대체할 수도 있다. 전압 센서 (152) 는 복수의 채널들 (154, 156) 을 포함한다. 2개의 채널들이 도시되지만, 전압 센서 (152) 는 임의의 수의 채널들을 포함할 수도 있다. 제어기 (54) 는 전압 범위 각각에 대해 채널들 중 하나 이상을 모니터링할 수도 있다. 채널들에 대응하는 전압 범위들 중 인접한 범위들은, 전압들이 제어기 (54) 에 의해 모니터링되는 넓은 연속적인 전체 범위 (예를 들어, 0 내지 2500 V) 를 제공하도록 오버랩될 수도 있다.
전압 센서 (152) 는 멀티-디바이더 회로 (160) 및 채널들 (154, 156) 을 포함한다. 멀티-디바이더 회로 (160) 는 도 1의 픽업 디바이스 (72) 로부터 RF 전압을 수신한다. 멀티-디바이더 회로 (160) 의 예는 도 4에 도시된다. 멀티-디바이더 회로 (160) 는 복수의 전압 디바이더들을 포함하고 그리고 픽업 디바이스 (72) 로부터 RF 전압에 기초하여 채널들 (154, 156) 에 감소된 전압들을 제공한다.
제 1 채널 (154) 은 제 1 필터 회로 (170), 클램핑 회로 (172), 제 1 정류기 (174), 제 1 버퍼 회로 (176), 및 제 1 신호 프로세싱 회로 (178) 를 포함한다. 제 1 채널 (154) 은 전압 보상 및/또는 차단 회로 (이하 "전압 보상 회로") (177) 를 포함할 수도 있다. 제 2 채널 (156) 은 제 2 필터 회로 (180), 제 2 정류기 (182), 제 2 버퍼 회로 (184), 및 제 2 신호 프로세싱 회로 (188) 를 포함한다. 제 2 채널 (156) 은 전압 보상 및/또는 차단 회로 (이하 "전압 보상 회로") (186) 를 포함할 수도 있다. 2개의 전압 보상 회로들 (177, 186) 이 도시되지만, 전압 보상 회로들 (177, 186) 은 단일의 전압 보상 회로로 결합될 수도 있다. 전압 보상 회로들 (177, 186) 은 신호 프로세싱 회로들 (178, 188) 과 병렬로 각각 연결될 수도 있다. 대응하는 채널들 (154, 156) 및 전압 센서 (152) 의 동작은 도 3의 방법에서 더 기술된다. 채널들 (154, 156) 및/또는 임의의 다른 포함된 채널들은 외부 제어 신호의 필요 및/또는 실제 측정된 RF 전압 크기들의 결정들 및/또는 기판 프로세싱 레시피들 내에 포함된 설정값들 없이 서로 관계없이 동작한다.
본 명세서에 개시된 VCI들이 수많은 방법들을 사용하여 동작될 수도 있고, 예시적인 방법은 도 3에 예시된다. 도 3에서, VCI를 포함한 기판 프로세싱 시스템을 동작시키는 방법이 도시된다. 다음의 태스크들이 주로 도 1 및 도 2 그리고 도 4 내지 도 7의 구현예들에 대해 기술되지만, 태스크들은 본 개시의 다른 구현예들을 적용하도록 쉽게 수정될 수도 있다. 태스크들은 반복적으로 수행될 수도 있다.
방법은 200에서 시작될 수도 있다. 201에서, 제어기 (54) 는 바이어스 RF 전압 제어 모드로 동작하는 것을 포함할 수도 있는, 동작 또는 전압 모드, 저 전압 모드, 고 전압 모드, 다중-범위 전압 모드, 또는 다른 RF 전압 모드를 선택할 수도 있다. 저 전압 모드는 저 (또는 제 1 미리 결정된) 범위 내의 전압들을 제공하고 그리고/또는 검출하는 것을 지칭할 수도 있다. 고 전압 모드는 고 (또는 제 2 미리 결정된) 범위 내의 전압들을 제공하고 그리고/또는 검출하는 것을 지칭할 수도 있다. 다중-범위 전압 모드는 저 범위와 고 범위를 포함할 수도 있는 복수의 범위들 내의 전압들을 제공하고 그리고/또는 검출하는 것을 지칭할 수도 있다. 복수의 범위들 중 인접한 범위들은 상술된 바와 같이 서로 중첩될 수도 있다.
202에서, 제어기 (54) 는 동작 모드에 기초하여, 기판 지지 구조체 (32) 의 금속 베이스 (92) 및 전극들 (80) 에 제공된 전압들을 제어하도록 바이어스 매칭 회로 (52) 및 BiCEP 회로 (79) 의 동작을 제어한다. 제어기 (54) 는 BiCEP 회로 (79) 에 대해 타겟 바이어스 RF 전압을 설정할 수도 있다. 멀티-디바이더 회로 (160) 는 픽업 디바이스 (72) 로부터 RF 전압을 수신하고 그리고 2 이상의 채널들 (예를 들어, 채널들 (154, 156)) 에 전압 신호들 각각을 출력한다. 멀티-디바이더 회로 (160) 의 예는 도 4에 도시된다.
203에서, 타겟 바이어스 RF 전압이 저 범위 내에 있다면 태스크 204가 수행되고, 그렇지 않으면 타겟 바이어스 RF 전압이 고 범위 내에 있고 태스크 214가 수행된다. 204에서, 제 1 필터 회로 (170) 는 멀티-디바이더 회로 (160) 로부터 수신된 제 1 전압 신호를 수신하고 필터링한다. 클램핑 회로 (172) 는 제 1 필터 회로 (170) 및/또는 멀티-디바이더 회로 (160) 로부터 전압들을 클램핑한다. 예로서, VCI의 전체 전압 범위가 2500 V이고 채널들 (154, 156) 이 각각의 범위들 0 내지 1500 V 및 1000 내지 2500 V 내의 전압들을 검출하도록 구성된다면, 클램핑 회로 (172) 는 1500 V에 대응하는 감소된 전압 또는 저 전압 범위의 다른 미리 결정된 최대 전압으로 제 1 필터 회로 (170) 및/또는 멀티-디바이더 회로 (160) 의 출력을 클램핑할 수도 있다. 클램핑은 (i) 수신된 RF 전압이 제 2 미리 결정된 전압 초과이거나 (ii) 감소된 전압이 제 3 미리 결정된 전압 초과일 때 발생할 수도 있다. 미리 결정된 최대 전압은 제 3 미리 결정된 전압과 동일할 수도 있다. 제 2 미리 결정된 전압은 미리 결정된 최대 전압 및 제 3 미리 결정된 전압 초과이다. 클램핑 회로 (172) 의 컴포넌트들 (components) 은 미리 결정된 최대 전압으로 제 1 필터 회로 (170) 및/또는 멀티-디바이더 회로 (160) 의 출력을 클램핑하도록 미리 선택된다. 클램핑 회로 (172) 의 예는 도 5에 도시된다.
208에서, 제 1 정류기 (174) 는 제 1 필터 회로 (170) 의 출력을 제 1 AC (alternating current) 신호로부터 제 1 DC 신호로 정류한다. 210에서, 제 1 버퍼 회로 (176) 는 제 1 DC 신호 (또는 제 1 정류된 신호) 를 버퍼링한다. 제 1 버퍼 회로 (176) 는 단위 이득 버퍼 (unity gain buffer) 를 포함할 수도 있고 그리고/또는 단위 이득 버퍼로서 구현될 수도 있다.
212에서, 제 1 신호 프로세싱 회로 (178) 는 제 1 버퍼 회로 (176) 의 출력을 신호 컨디셔닝하고 그리고/또는 프로세싱한다. 이것은 제 1 버퍼 회로 (176) 의 출력의 레벨들을 필터링, 증폭 및/또는 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 예로서, 제 1 신호 프로세싱 회로 (178) 의 출력은 픽업 디바이스 (72) 에서 수신된 RF 전압에 기초하는, 미리 결정된 범위 (예를 들어, 0 내지 10 V) 내의 전압일 수도 있다. 제 1 신호 프로세싱 회로 (178) 의 출력 전압은 수신된 RF 전압에 비례할 수도 있고 그리고/또는 수신된 RF 전압과 직접적으로 관련될 수도 있다.
도 3에 도시되지 않았지만, 전압 보상 회로 (177) 는 제 1 버퍼 회로 (176) 의 출력을 수신할 수도 있고 그리고 접지에 대해 DC 바이어스를 조정하도록 제 1 신호 프로세싱 회로 (178) 의 출력을 조정할 수도 있다. 이것은 전극들 (80) 상의 클램핑 전압들을 밸런싱한다 (balance). 전압 보상 회로의 예는 도 7에 도시된다. 일 실시예에서, 전압 보상은 제 1 신호 프로세싱 회로 (178) 의 출력에 대해 수행되지 않을 수도 있다.
214에서, 제 2 필터 회로 (180) 는 멀티-디바이더 회로 (160) 로부터 수신된 제 2 전압 신호를 수신하고 필터링한다. 도시된 바와 같이, 제 2 필터 회로 (180) 의 출력은 제 1 필터 회로 (170) 의 출력으로서 클램핑되지 않는다. 이것은 제 2 채널 (156) 이 제 1 채널 (154) 을 사용하여 모니터링된 전압 범위 이상 및/또는 초과인 전압 범위를 모니터링하도록 사용될 수도 있기 때문이다.
216에서, 제 2 정류기 (182) 는 제 2 필터 회로 (180) 의 출력을 제 2 AC 신호로부터 제 2 DC 신호로 정류한다. 218에서, 제 2 버퍼 회로 (184) 는 제 2 DC 신호를 버퍼링한다. 제 2 버퍼 회로 (184) 의 예는 도 6에 도시된다.
222에서, 제 2 신호 프로세싱 회로 (188) 는 전압 보상 회로 (186) 의 출력을 신호 컨디셔닝하고 그리고/또는 프로세싱한다. 이것은 전압 보상 회로 (186) 의 출력의 레벨들을 필터링, 증폭 및/또는 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 예로서, 제 2 신호 프로세싱 회로 (188) 의 출력은 픽업 디바이스 (72) 에서 수신된 RF 전압에 기초하는, 미리 결정된 범위 (예를 들어, 0 내지 10 V) 내의 전압일 수도 있다. 제 2 신호 프로세싱 회로 (188) 의 미리 결정된 범위는 제 1 신호 프로세싱 회로 (178) 의 미리 결정된 범위와 동일하거나 상이할 수도 있다. 제 2 신호 프로세싱 회로 (188) 의 출력 전압은 수신된 RF 전압에 비례할 수도 있고 그리고/또는 수신된 RF 전압과 직접적으로 관련될 수도 있다.
도 3에 도시되지 않았지만, 전압 보상 회로 (186) 는 제 2 버퍼 회로 (184) 의 출력을 수신할 수도 있고 그리고 접지에 대해 DC 바이어스를 조정하도록 제 2 신호 프로세싱 회로 (188) 의 출력을 조정할 수도 있다. 이것은 전극들 (80) 상의 클램핑 전압들을 밸런싱한다. 전압 보상 회로의 예는 도 7에 도시된다. 일 실시예에서, 전압 보상은 제 2 신호 프로세싱 회로 (188) 의 출력에 대해 수행되지 않을 수도 있다.
224에서, 제어기 (54) 는 기판 지지 구조체 (32) 에 BiCEP 회로 (79) 및 바이어스 매칭 회로 (52) 에 의해 제공된 전압들을 조정할 수도 있다. 전압들은 신호 프로세싱 회로들 (178, 188) 의 출력들에 기초하여 조정될 수도 있다. 이것은 미리 결정된 설정값으로 RF 바이어스 전압을 조절하도록 RF 바이어스 전력을 조정하는 것을 포함할 수도 있다. 제어기 (54) 는 신호 프로세싱 회로들 (178, 188) 및/또는 전압 보상 회로들 (177, 186) 의 출력들에 기초하여 상기에 기술된 설정값들을 조정할 수도 있다. 신호 프로세싱 회로들 (178, 188) 및/또는 전압 보상 회로들 (177, 186) 의 출력들은 BiCEP 회로 (79) 에 직접적으로 제공될 수도 있다. 신호 프로세싱 회로들 (178, 188) 의 출력들은 기판 지지 구조체 (32) 의 클램핑 전압들을 균등화하도록 (equalize) BiCEP 회로 (79) 의 하나 이상의 전압들을 오프셋하기 위해 사용될 수도 있다. 이것은 동일한 클램핑 전압들을 제공하도록 BiCEP 바이어스 보상을 조정하는 것으로서 지칭될 수도 있다. 이러한 조정들 및 오프셋들 각각은, 수신된 RF 전압이 저 전압 범위 내에 있을 때 신호 프로세싱 회로들 (178, 188) 의 제 1 출력 및/또는 제 2 출력에 기초할 수도 있다. 이러한 조정들 및 오프셋들 각각은, 수신된 RF 전압이 고 전압 범위 내에 있을 때 신호 프로세싱 회로들 (178, 188) 의 제 1 출력 및/또는 제 2 출력에 기초할 수도 있다. 일 실시예에서, 조정들 및 오프셋들은 (i) 수신된 RF 전압이 저 전압 범위 내에 있을 때 제 2 신호 프로세싱 회로 (188) 의 제 2 출력이 아닌 제 1 신호 프로세싱 회로 (178) 의 제 1 출력, 그리고 (ii) 수신된 RF 전압이 고 전압 범위 내에 있을 때 제 1 신호 프로세싱 회로 (178) 의 제 1 출력이 아닌 제 2 신호 프로세싱 회로 (188) 의 제 2 출력에 기초한다. 태스크 224 후에, 방법은 도시된 바와 같이 226에서 종료될 수도 있거나 태스크 202가 수행될 수도 있다.
상기 기술된 태스크들은 예시적인 예들인 것으로 의도된다; 태스크들은 오버랩된 시간 기간들 동안 순차적으로, 동기식으로, 동시에, 연속적으로, 또는 애플리케이션들에 따라 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 또한, 임의의 태스크들은 구현예 및/또는 이벤트들의 시퀀스에 따라 수행되지 않거나 스킵될 수도 있다.
도 4는 제 1 전압 디바이더 (300) 및 제 2 전압 디바이더 (302) 를 포함하는 멀티-디바이더 회로 (160) 의 예를 도시한다. 제 1 전압 디바이더 (300) 는 제 1 커패시턴스 C1, 제 2 커패시턴스 C2, 제 3 커패시턴스 C3 및 제 1 레지스턴스 R1을 포함할 수도 있다. 제 1 커패시턴스 C1은 (i) 입력 단자 (304) 와 (ii) 커패시턴스들 C2, C3 및 제 1 레지스턴스 R1 사이에서 직렬로 연결된다. 커패시턴스들 C2, C3 및 제 1 레지스턴스 R1은 제 1 커패시턴스 C1과 접지 기준 사이에서 병렬로 연결된다. 출력 단자 (306) 는 제 1 커패시턴스 C1의 출력부 및 커패시턴스들 C2, C3 및 제 1 레지스턴스 R1의 입력부들에 연결된다.
제 2 전압 디바이더 (302) 는 제 4 커패시턴스 C4, 제 5 커패시턴스 C5, 제 6 커패시턴스 C6 및 제 2 레지스턴스 R2를 포함할 수도 있다. 제 4 커패시턴스 C4는 (i) 입력 단자 (304) 와 (ii) 커패시턴스들 C5, C6 및 제 2 레지스턴스 R2 사이에 직렬로 연결된다. 커패시턴스들 C5, C6 및 제 2 레지스턴스 R2는 제 4 커패시턴스 C4와 접지 기준 사이에 병렬로 연결된다. 출력 단자 (308) 는 제 4 커패시턴스 C4의 출력부 및 커패시턴스들 C5, C6 및 제 2 레지스턴스 R2의 입력부들에 연결된다.
제 1 전압 디바이더 (300) 는 제 1 임피던스 비를 가질 수도 있다. 제 2 전압 디바이더 회로 (302) 는 제 2 임피던스 비를 가질 수도 있다. 제 2 임피던스 비는 제 1 임피던스 비와 동일하거나 상이할 수도 있다.
도 5는 제 1 제너 다이오드 (310) 및 제 2 제너 다이오드 (312) 를 포함할 수도 있는 전압 클램핑 회로 (172) 의 예를 도시한다. 제너 다이오드들 (310, 312) 은 (i) 제 1 필터 회로 (170) 의 출력부와 (ii) 접지 기준 사이에 직렬로 연결된다. 제너 다이오드들 (310, 312) 은 또한 (i) 제 1 정류기 (174) 의 입력부와 (ii) 접지 기준 사이에 직렬로 연결된다. 제너 다이오드들 (310, 312) 의 음극 단부들은 서로 직접적으로 연결될 수도 있다. 제너 다이오드들 (310, 312) 은 고 전압들 또는 미리 결정된 전압 초과의 전압들에 대한 보호를 제공한다. 제너 다이오드들 (310, 312) 은 대응하는 제 1 채널 (154) 의 입력부에 션트로 (in shunt) 배치된다. 그 결과, 제너 다이오드들 (310, 312) 은 고 바이어스 RF 전압 동작 동안 제 1 채널 (154) 의 컴포넌트들을 보호하도록 안전 레벨로 제 1 채널 (154) 에 대한 입력부에서의 RF 전압을 자동으로 클립핑한다 (clip).
도 6은 동작 증폭기 (320), 커패시턴스 C7, 레지스턴스 R3 및 전압 디바이더 (322) 를 포함할 수도 있는, 제 2 버퍼 회로 (184) 의 예를 도시한다. 커패시턴스 C7 및 레지스턴스 R3은 (i) 제 2 정류기 회로 (182) 및 동작 증폭기 (320) 의 비반전 입력부와 (ii) 접지 기준 사이에 병렬로 연결된다. 전압 디바이더 (322) 는 전압 소스와 접지 기준 사이에 직렬로 연결된 레지스턴스들 R4, R5을 포함할 수도 있다. 전압 디바이더 (322) 의 출력이 동작 증폭기 (320) 의 반전 입력부에 제공된다. 전압 디바이더 (322) 는 동작 증폭기 (320) 의 비반전 입력부에 제공된 전압을 오프셋하도록 사용될 수도 있다.
동작 증폭기 (320) 는 비반전 입력부에서의 전압을 반전 입력부에서의 전압과 비교한다. 비반전 입력부에서의 전압이 반전 입력부에서의 전압 이상이라면, 그러면 동작 증폭기의 출력은 0 V 이상이다. 비반전 입력부에서의 전압이 반전 입력부에서의 전압 미만이라면, 동작 증폭기의 출력은 0 V 미만이다. 동작 증폭기 (320) 의 출력은 전압 보상 회로 (186) 에 제공된다.
도 7은 다이오드들 D1, D2; 레지스턴스들 R6, R7을 포함한 전압 디바이더 (330); 커패시턴스 C8; 및 레지스턴스 R8를 포함할 수도 있는, 전압 보상 회로 (186) 의 예를 도시한다. 다이오드들 D1, D2 및 레지스턴스들 R6, R7은 (i) 커패시턴스 C8 및 레지스턴스 R8과 (ii) 접지 기준 사이에 직렬로 연결된다. 다이오드들 D1, D2의 양극들은 서로 그리고 제 2 버퍼 회로 (184) 의 출력부에 연결된다. 전압 디바이더는 다이오드 D2와 접지 기준 사이에 연결된다. 커패시턴스 C8은 (i) 다이오드 D1과 접지 기준 사이 및 (ii) 레지스턴스 R8의 일 단부에 연결된다. 레지스턴스 R6의 신호 탭 오프 (signal tap off) 가 제 2 신호 프로세싱 회로 (188) 에 제공 및 연결된다. 레지스턴스 R6은 미리 결정된 위치에서 신호 탭을 가진 가변 레지스턴스일 수도 있다.
상기 기술된 전압 센서들은 VCI 애플리케이션들에 대해 풀 (full) 스케일로 단부마다 큰 동적 범위 및 고 정확도를 제공한다. VCI 애플리케이션들은 VCI가 바이어스 RF 전압 제어 모드를 용이하게 하도록 사용되는, 전도체 에칭 프로세싱 시스템들 및/또는 다른 적합한 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다. 예들은 저 RF 전압들에서의 불량한 SNR (signal-to-noise) 에 기인한 측정 정확도의 감소 및/또는 고 RF 전압들에서 발생하는 오버로딩 없이 전체 RF 전압 범위의 최저 값과 최고 값 양자에서 고 측정 정확도를 가능하게 한다. 예들은 저 전압 범위들을 위해 구성되고 고 전압들을 수신하는 하나 이상의 채널들의 자기 보호를 위해 클램핑 회로를 가진 듀얼 또는 복수의 채널들 및 듀얼 또는 복수의 전압 디바이더를 사용하여 큰 동적 범위 및 고 정확도를 가진 보다 단단하고 덜 복잡한 VCI들을 제공한다. 이 보호는 스위칭 회로의 외부 제어의 필요 없이 제공된다.
전술한 기술은 단순히 특성을 예시하는 것이고 어떠한 방식으로도 본 개시, 이의 애플리케이션, 또는 용도를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시는 특정한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 다른 수정들이 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들을 연구함으로써 명백해질 것이기 때문에 그렇게 제한되지 않아야 한다. 방법 내에서 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시예들 각각이 특정한 피처들을 갖는 것으로 상기에 기술되지만, 본 개시의 임의의 실시예에 대해 기술된 임의의 하나 이상의 이들 피처들은, 조합이 명시적으로 기술되지 않아도, 임의의 다른 실시예들의 피처들로 및/또는 임의의 다른 실시예들의 피처들과 조합하여 구현될 수 있다. 즉, 기술된 실시예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시예들의 또 다른 실시예와의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다.
엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 및 기능적 관계들은, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)", 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적 (direct)"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트가 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 구 A, B, 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B, 및 적어도 하나의 C"를 의미하도록 해석되지 않아야 한다.
일부 구현예들에서, 제어기는 상술한 실례들의 일부일 수 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이러한 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 예를 들어서 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴들 및 다른 전달 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 전달들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스를 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고 인스트럭션들을 발행하고 동작을 제어하고 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASIC (application specific integrated circuit) 으로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 이산화 실리콘, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 되는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어서, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 가능하게 하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정한, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 이 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제어기는 예를 들어서 서로 네트워킹되어서 함께 공통 목적을 위해서, 예를 들어서 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 위해서 협력하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, (예를 들어서, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 있다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제조 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
Claims (20)
- 기판 프로세싱 시스템의 전압 센서에 있어서,
RF (radio frequency) 신호를 수신하도록 구성된 멀티-디바이더 회로로서, 상기 수신된 RF 신호는 기판 프로세싱 시스템의 플라즈마 챔버 내에서 기판에 제공된 RF 전압을 나타내고, 상기 멀티-디바이더 회로는 제 1 디바이더 및 제 2 디바이더를 포함하고, 상기 제 1 디바이더는 제 1 채널에 대응하고 그리고 (i) 전극으로부터 상기 RF 신호를 수신하고 (ii) 상기 수신된 RF 신호에 기초하여 제 1 감소된 전압을 출력하도록 구성되고, 상기 제 2 디바이더는 제 2 채널에 대응하고 그리고 (i) 상기 전극으로부터 상기 RF 신호를 수신하고 (ii) 상기 수신된 RF 신호에 기초하여 제 2 감소된 전압을 출력하도록 구성되고, 그리고 상기 제 1 감소된 전압 및 상기 제 2 감소된 전압은 상기 RF 전압 미만인, 상기 멀티-디바이더 회로;
(i) 상기 RF 전압이 제 2 미리 결정된 전압 초과이거나, (ii) 상기 제 1 감소된 전압이 제 3 미리 결정된 전압 초과일 때, 제 1 미리 결정된 전압으로 상기 제 1 감소된 전압을 클램핑하도록 구성된, 클램핑 회로;
상기 수신된 RF 신호가 제 1 전압 범위 또는 제 2 전압 범위 중 적어도 하나 내에 있는 동안 상기 제 1 감소된 전압에 기초하여 제 1 출력 신호를 출력하도록 구성된 상기 제 1 채널의 제 1 출력부로서, 상기 제 2 전압 범위는 상기 제 1 전압 범위보다 높고, 그리고 상기 제 1 미리 결정된 전압은 상기 제 1 전압 범위의 최대값에 기초하는, 상기 제 1 출력부; 및
상기 수신된 RF 신호가 상기 제 1 전압 범위 또는 상기 제 2 전압 범위 중 적어도 하나 내에 있는 동안 상기 제 2 감소된 전압에 기초하여 제 2 출력 신호를 출력하도록 구성된 상기 제 2 채널의 제 2 출력부를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템의 전압 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 디바이더는 제 2 커패시턴스와 직렬로 연결된 제 1 커패시턴스를 포함하고; 그리고
상기 제 2 디바이더는 제 4 커패시턴스와 직렬로 연결된 제 3 커패시턴스를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템의 전압 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 디바이더는 상기 제 2 커패시턴스와 병렬로 연결된 제 1 레지스턴스 및 제 5 커패시턴스를 포함하고; 그리고
상기 제 2 디바이더는 상기 제 4 커패시턴스와 병렬로 연결된 제 2 레지스턴스 및 제 6 커패시턴스를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템의 전압 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 클램핑 회로는 한 쌍의 제너 다이오드들을 포함하는, 기판 프로세싱 시스템의 전압 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 미리 결정된 전압은 상기 제 3 미리 결정된 전압과 동일하고; 그리고
상기 제 2 미리 결정된 전압은 상기 제 1 미리 결정된 전압 및 상기 제 3 미리 결정된 전압 초과인, 기판 프로세싱 시스템의 전압 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 채널은 버퍼 회로를 포함하고;
상기 버퍼 회로는 증폭기 및 전압 디바이더를 포함하고;
상기 증폭기는 제 1 입력 및 제 2 입력을 수신하고;
상기 제 1 입력은 상기 제 2 감소된 전압에 기초하여 생성되고;
상기 제 2 입력은 상기 전압 디바이더의 출력에 기초하여 생성되고; 그리고
상기 제 2 출력 신호는 상기 증폭기의 출력에 기초하여 생성되는, 기판 프로세싱 시스템의 전압 센서. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 채널은 제 4 미리 결정된 전압 미만인, 상기 증폭기로부터의 전압들을 차단하도록 구성된 전압 회로를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템의 전압 센서. - 제 7 항에 있어서,
상기 전압 회로는 한 쌍의 다이오드들을 포함하고; 그리고
상기 제 4 미리 결정된 전압은 0 V인, 기판 프로세싱 시스템의 전압 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 채널은 제 1 정류기를 포함하고;
상기 제 2 채널은 제 2 정류기를 포함하고;
상기 제 1 정류기는 상기 제 1 감소된 전압에 기초하여 제 1 정류된 신호를 생성하고; 그리고
상기 제 2 정류기는 상기 제 2 감소된 전압에 기초하여 제 2 정류된 신호를 생성하는, 기판 프로세싱 시스템의 전압 센서. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 채널은 제 1 버퍼 회로를 포함하고;
상기 제 2 채널은 제 2 버퍼 회로를 포함하고;
상기 제 1 버퍼 회로는 상기 제 1 정류된 신호를 버퍼링하고; 그리고
상기 제 2 버퍼 회로는 상기 제 2 정류된 신호를 버퍼링하는, 기판 프로세싱 시스템의 전압 센서. - 제 1 항에 기재된 상기 전압 센서; 및
(i) 상기 수신된 RF 신호가 상기 제 1 전압 범위 내에 있는 동안 상기 제 1 출력 신호, 및 (ii) 상기 수신된 RF 신호가 상기 제 2 전압 범위 내에 있는 동안 상기 제 2 출력 신호에 기초하여 상기 플라즈마 챔버 내의 기판 지지 구조체에 공급된 바이어스 전압을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는, 전압 제어된 인터페이스. - 제 11 항에 기재된 상기 전압 제어된 인터페이스;
상기 플라즈마 챔버;
상기 RF 전압을 수신하고 그리고 상기 RF 신호를 생성하도록 구성된 픽업 디바이스;
상기 플라즈마 챔버 내에 배치되고, 상기 픽업 디바이스에 연결되는, 척; 및
상기 척에 상기 바이어스 전압을 공급하도록 구성된 전력 소스를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템. - 플라즈마 프로세싱 시스템의 전압 센서를 동작시키는 방법에 있어서,
제 1 디바이더 및 제 2 디바이더 모두의 전극으로부터 RF 신호를 수신하는 단계로서, 전압 센서는 상기 제 1 디바이더 및 상기 제 2 디바이더를 포함하고, 상기 제 1 디바이더는 제 1 채널에 대응하고, 그리고 상기 제 2 디바이더는 제 2 채널에 대응하고, 상기 수신된 RF 신호는 플라즈마 프로세싱 시스템의 플라즈마 챔버 내의 기판에 제공된 RF 전압을 나타내는, 상기 RF 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 RF 신호에 기초하여 상기 제 1 디바이더를 통해 제 1 감소된 전압을 생성하는 단계;
상기 수신된 RF 신호에 기초하여 상기 제 2 디바이더를 통해 제 2 감소된 전압을 생성하는 단계로서, 상기 제 1 감소된 전압 및 상기 제 2 감소된 전압은 상기 RF 전압 미만인, 상기 제 2 감소된 전압을 생성하는 단계;
(i) 상기 RF 전압이 제 2 미리 결정된 전압 초과이거나, (ii) 상기 제 1 감소된 전압이 제 3 미리 결정된 전압 초과일 때, 제 1 미리 결정된 전압으로 상기 제 1 감소된 전압을 클램핑하는 단계;
상기 수신된 RF 신호가 제 1 전압 범위 또는 제 2 전압 범위 중 적어도 하나 내에 있는 동안 상기 제 1 감소된 전압에 기초하여 상기 제 1 채널을 통해 제 1 출력 신호를 제공하는 단계로서, 상기 제 2 전압 범위는 상기 제 1 전압 범위와 상이하고, 그리고 상기 제 1 미리 결정된 전압은 상기 제 1 전압 범위의 최대값에 기초하는, 상기 제 1 출력 신호를 제공하는 단계; 및
상기 수신된 RF 신호가 상기 제 1 전압 범위 또는 상기 제 2 전압 범위 중 적어도 하나 내에 있는 동안 상기 제 2 감소된 전압에 기초하여 상기 제 2 채널을 통해 제 2 출력 신호를 제공하는 단계를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템의 전압 센서를 동작시키는 방법. - 제 13 항에 있어서,
제 1 필터링된 출력을 생성하도록 상기 제 1 감소된 전압 신호를 필터링하는 단계;
상기 제 1 필터링된 출력을 정류하는 단계로서, 상기 제 1 출력 신호는 상기 제 1 필터링된 출력에 기초하여 생성되는, 상기 제 1 필터링된 출력을 정류하는 단계;
제 2 필터링된 출력을 생성하도록 상기 제 2 감소된 전압 신호를 필터링하는 단계; 및
상기 제 2 필터링된 출력을 정류하는 단계로서, 상기 제 2 출력 신호는 상기 제 2 필터링된 출력에 기초하여 생성되는, 상기 제 2 필터링된 출력을 정류하는 단계를 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템의 전압 센서를 동작시키는 방법. - 제 13 항에 있어서,
증폭기에서 제 1 입력 및 제 2 입력을 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 제 2 채널은 상기 증폭기 및 전압 디바이더를 포함하고;
상기 제 1 입력은 상기 제 2 감소된 전압에 기초하여 생성되고;
상기 제 2 입력은 상기 전압 디바이더의 출력에 기초하여 생성되고; 그리고
상기 제 2 출력 신호는 상기 증폭기의 출력에 기초하여 생성되는, 플라즈마 프로세싱 시스템의 전압 센서를 동작시키는 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 2 채널은 제 4 미리 결정된 전압 미만인, 상기 증폭기로부터의 전압들을 차단하도록 구성된 전압 회로를 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템의 전압 센서를 동작시키는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 감소된 전압에 기초하여 제 1 정류기를 통해 제 1 정류된 신호를 생성하는 단계; 및
상기 제 2 감소된 전압에 기초하여 제 2 정류기를 통해 제 2 정류된 신호를 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 제 1 출력 신호는 상기 제 1 정류된 신호에 기초하여 생성되고; 그리고
상기 제 2 출력 신호는 상기 제 2 정류된 신호에 기초하여 생성되는, 플라즈마 프로세싱 시스템의 전압 센서를 동작시키는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 전압 범위는 상기 제 1 전압 범위와 오버랩되는, 플라즈마 프로세싱 시스템의 전압 센서를 동작시키는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 출력 신호 및 상기 제 2 출력 신호에 기초하여 상기 플라즈마 챔버 내의 기판 지지 구조체에 공급된 바이어스 전압을 제어하는 단계를 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템의 전압 센서를 동작시키는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 출력 신호 및 상기 제 2 출력 신호에 기초하여 상기 플라즈마 챔버 내의 기판 지지 구조체에 공급된 클램핑 전압을 제어하는 단계를 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템의 전압 센서를 동작시키는 방법.
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