KR102647515B1 - 온 디맨드 충진 앰플 재충진 - Google Patents

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Abstract

온 디맨드 충진 앰플 (fill on demand ampoule) 의 사용을 위한 방법들 및 장치가 개시된다. 온 디맨드 충진 앰플은 다른 증착 프로세스들의 수행과 동시에 전구체로 앰플을 재충진할 수도 있다. 온 디맨드 충진은 상대적으로 일정한 레벨로 앰플 내의 전구체의 레벨을 유지할 수도 있다. 레벨은 최적의 헤드 볼륨을 발생시키도록 계산될 수도 있다. 온 디맨드 충진은 또한 최적의 전구체 온도 근방의 온도로 전구체를 유지할 수도 있다. 온 디맨드 충진은 전구체로 앰플을 충진하는 것에 기인하여 전구체의 교반이 기판 증착에 최소한으로 영향을 미치는 증착 프로세스의 부분들 동안 발생할 수도 있다. 기판 쓰루풋은 온 디맨드 충진의 사용을 통해 증가될 수도 있다.

Description

온 디맨드 충진 앰플 재충진{FILL ON DEMAND AMPOULE REFILL}
특정한 기판 프로세싱 동작들은 전구체를 활용할 수도 있다. 전구체는 앰플에 담길 수도 있고 그리고 반응기에 주기적으로 전달될 수도 있다. 일관된 헤드 체적 및 일관된 전구체 온도는 프로세싱된 기판들의 균일성을 보장하도록 목표될 수도 있다. 또한, 재충진으로부터의 전구체의 교반은 기판들이 프로세싱될 때 바람직하지 않을 수도 있다. 재충진은 시간이 걸리고 쓰루풋을 감소시키는데 영향을 미칠 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 재충진하기 위한 방법이 상술될 수도 있다. 방법은: (a) 앰플 재충진 시작 조건이 충족되는지를 결정하는 단계로서, 앰플 재충진 시작 조건은, 전구체로 앰플을 재충진함으로써 유발된 전구체의 교반이 기판 프로세싱 장치에 의해 프로세싱된 기판들의 일관성에 최소의 영향을 미치는 페이즈에 기판 프로세싱 장치가 있거나 기판 프로세싱 장치가 페이즈에 막 진입하는지를 결정하는 것을 포함하는, 앰플 재충진 시작 조건이 충족되는지를 결정하는 단계, (b) 전구체로 앰플을 재충진하는 단계로서, 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작과 동시에 수행되는, 전구체로 앰플을 재충진하는 단계, (c) 앰플 재충진 중지 조건이 충족되는지를 결정하는 단계, 및 (d) 전구체로 앰플을 재충진하는 것을 중단하는 단계를 포함할 수도 있다.
본 개시의 일 양태는 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법들에 관한 것이다. 이러한 방법들은 다음의 단계들: (a) 액체 전구체로 앰플을 충진하기 위한 앰플 충진 시작 조건이 충족되는지를 결정하는 단계; (b) 전구체로 앰플을 충진하는 단계로서, 전구체로 앰플을 충진하는 단계는 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작과 동시에 수행되는, 전구체로 앰플을 충진하는 단계; (c) 충진이 아직 완료되지 않았다는 것을 나타내는, 앰플의 센서 레벨을 판독하는 단계; (d) 2차 충진 중지 조건이 충족되는지를 결정하는 단계; 및 (e) 2차 충진 중지 조건이 충족된다고 결정하는 단계에 응답하여, 전구체로 앰플을 충진하는 것을 중단하는 단계를 특징으로 할 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 방법들은 앰플이 전구체를 수용할 때 전 회 (last time) 의 끝에서 시작하는 충진의 누적 (cumulative) 시간을 유지하는 단계를 더 포함한다. 일부 구현예들에서, 2차 충진 중지 조건은 충진의 누적 시간이 문턱값을 초과하는지를 결정하는 것을 포함한다. 일부 구현예들에서, 충진의 누적 시간은 앰플 재충진이 일시적으로 중단되고 증착이 시작될 때 1회 이상 일시적으로 중지되지만, 충진의 누적 시간은 충진이 다시 시작될 때 재시작된다. 일부 구현예들에서, 문턱값은 약 50 초 내지 90 초이다.
특정한 실시예들에서, 방법들은 단계 (e) 에서 충진을 중단할 때 소프트 셧다운 (soft shutdown) 을 개시하는 단계를 포함한다. 일부 경우들에서, 방법은 앰플의 센서 레벨을 생성하는 센서가 오작동할 때 실행된다. 일부 경우들에서, 방법은 액체 전구체를 앰플로 제공하는 시스템이 오작동할 때 실행된다.
특정한 실시예들에서, 앰플 충진 시작 조건은, 전구체로 앰플을 충진함으로써 유발된 액체 전구체의 교반이 기판 프로세싱 장치에 의해 프로세싱된 기판들의 일관성에 최소의 영향을 미치는 페이즈에 기판 프로세싱 장치가 있거나 기판 프로세싱 장치가 페이즈에 막 진입하는지를 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 앰플 충진 시작 조건은, 증착 동작들의 시퀀스가 기판 프로세싱 장치 내에 포함된 기판들 상에서 완료되었는지를 결정하는 것을 포함한다. 일부 경우들에서, 시퀀스의 증착 동작들은 ALD (Atomic Layer Deposition) 와 연관된 증착 동작들이다. 특정한 실시예들에서, 앰플 충진 시작 조건은, 전구체 체적이 문턱값 체적 이하인지를 결정하는 것을 포함한다. 특정한 실시예들에서, 앰플 충진 시작 조건은, 증착 동작들에 대한 셋업 (setup) 이 현재 수행되는지를 결정하는 것을 포함한다.
일부 구현예들에서, 앰플을 충진하는 동작과 동시에 수행되는 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작은, 웨이퍼 인덱싱 동작을 포함한다. 일부 경우들에서, 앰플을 충진하는 동작과 동시에 수행되는 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작은, 전구체 및/또는 기판의 온도 소크 (temperature soak) 를 포함한다. 일부 경우들에서, 앰플을 충진하는 동작과 동시에 수행되는 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작은, 펌프 투 베이스 (pump to base) 동작을 포함한다.
본 개시의 일부 양태들은 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법들에 관한 것이다. 이러한 방법들은 다음의 단계들: (a) 앰플 내에 액체 형태로 저장되는, 전구체가 기판 프로세싱 장치의 반응 챔버로 전달되는 동안 증착 사이클들의 수의 카운터 (counter) 를 시작시키는 단계; (b) 앰플 충진 시작 조건이 충족되는지를 결정하는 단계; (c) 앰플이, 액체 전구체가 앰플에 제공되어서는 안 되는 충분히 풀 상태임 (full) 을 나타내는, 앰플의 센서 레벨을 판독하는 단계; (d) 카운터에 의해 카운팅된 (counted) 증착 사이클들의 수가 문턱값을 초과하는지를 결정하는 단계; 및 (e) 카운터에 의해 카운팅된 증착 사이클들의 수가 문턱값을 초과한다고 결정하는 단계에 응답하여, 증착 사이클들을 중단하는 단계를 특징으로 할 수도 있다. 일부 구현예들에서, 문턱값은 약 3000 내지 6000개의 증착 사이클들이다.
특정한 실시예들에서, 단계 (a) 에서 카운터를 시작시키는 것은, 액체 전구체가 앰플에 전달될 때 발생하고, 그리고 카운터는 액체 전구체가 앰플에 다시 전달될 때까지 카운팅을 계속한다. 일부 구현예들에서, 방법은 단계 (e) 에서 증착 사이클들을 중단할 때 소프트 셧다운을 개시하는 단계를 포함한다.
일부 경우들에서, 방법은 앰플의 센서 레벨을 생성하는 센서가 오작동할 때 실행된다. 특정한 실시예들에서, 앰플 충진 시작 조건은, 전구체로 앰플을 충진함으로써 유발된 액체 전구체의 교반이 기판 프로세싱 장치에 의해 프로세싱된 기판들의 일관성에 최소의 영향을 미치는 페이즈에 기판 프로세싱 장치가 있거나 기판 프로세싱 장치가 페이즈에 막 진입하는지를 결정하는 것을 포함한다. 특정한 실시예들에서, 앰플 충진 시작 조건은, 증착 동작들의 시퀀스가 기판 프로세싱 장치 내에 포함된 기판들 상에서 완료되었는지를 결정하는 것을 포함한다. 일부 예들에서, 시퀀스의 증착 동작들은 ALD와 연관된 증착 동작들이다.
일부 구현예들에서, 앰플 충진 시작 조건은, 증착 동작들에 대한 셋업이 현재 수행되는지를 결정하는 것을 포함한다. 일부 구현예들에서, 앰플 충진 조건은, 웨이퍼 인덱싱 동작, 전구체 및/또는 기판의 온도 소크, 펌프 투 베이스 동작으로 구성된 그룹으로부터 선택된, 앰플을 충진하는 동작과 동시에 수행되는, 하나의 다른 기판 프로세싱 동작을 포함한다.
본 개시의 일부 양태들은 전구체 재충진 시스템들에 관한 것이고, 전구체 재충진 시스템들은 다음의 피처들: (1) 전구체 전달 시스템 및 전구체 소스에 유체적으로 (fluidically) 연결되도록 구성되고 액체 전구체를 담도록 구성된, 앰플; 및 (2) 하나 이상의 제어기들을 특징으로 할 수도 있고, 하나 이상의 제어기들은, (a) 앰플 내에 액체 형태로 저장되는, 전구체가 기판 프로세싱 장치의 반응 챔버로 전달되는 동안 증착 사이클들의 수의 카운터를 시작시키고; (b) 앰플 충진 시작 조건이 충족되는지를 결정하고; (c) 앰플이, 액체 전구체가 앰플에 제공되어서는 안 되는 충분히 풀 상태임을 나타내는, 앰플의 센서 레벨을 판독하고; (d) 카운터에 의해 카운팅된 증착 사이클들의 수가 문턱값을 초과하는지를 결정하고; 그리고 (e) 카운터에 의해 카운팅된 증착 사이클들의 수가 문턱값을 초과한다고 결정하는 것에 응답하여, 증착 사이클들을 중단하도록 구성된다. 일부 구현예들에서, 문턱값은 약 3000 내지 6000개의 증착 사이클들을 포함한다.
일부 설계들에서, 하나 이상의 제어기들은, 액체 전구체가 앰플에 전달될 때 동작 (a) 에서 카운터를 시작시키고, 그리고 액체 전구체가 앰플에 다시 전달될 때까지 카운팅을 계속하도록 더 구성된다. 일부 구현예들에서, 하나 이상의 제어기들은, 동작 (e) 에서 증착 사이클들을 중단할 때 소프트 셧다운을 개시하도록 더 구성된다.
특정한 실시예들에서, 앰플 충진 시작 조건은, 전구체로 앰플을 충진함으로써 유발된 액체 전구체의 교반이 기판 프로세싱 장치에 의해 프로세싱된 기판들의 일관성에 최소의 영향을 미치는 페이즈에 기판 프로세싱 장치가 있거나 기판 프로세싱 장치가 페이즈에 막 진입하는지를 결정하는 것을 포함한다. 특정한 실시예들에서, 앰플 충진 시작 조건은, 증착 동작들의 시퀀스가 기판 프로세싱 장치 내에 포함된 기판들 상에서 완료되었는지를 결정하는 것을 포함한다. 특정한 실시예들에서, 앰플 충진 조건은, 웨이퍼 인덱싱 동작, 전구체 및/또는 기판의 온도 소크, 펌프 투 베이스 동작으로 구성된 그룹으로부터 선택된, 앰플을 충진하는 동작과 동시에 수행되는, 하나의 다른 기판 프로세싱 동작을 포함한다.
일부 구현예들에서, 기판 프로세싱 장치는: 증착 챔버; 및 증착 챔버 내에 포함된 기판 프로세싱 스테이션을 포함하고, 기판 프로세싱 스테이션은 기판을 수용하도록 구성된 기판 홀더를 포함하고 그리고 전구체 전달 시스템은 기판 프로세싱 스테이션에 의해 수용된 기판의 프로세싱 동안 전구체를 전달하도록 구성된다.
본 개시의 또 다른 양태는 전구체 재충진 시스템에 관한 것이고, 전구체 재충진 시스템은: (1) 전구체 전달 시스템 및 전구체 소스에 유체적으로 연결되도록 구성되고 액체 전구체를 담도록 구성된, 앰플; 및 (2) 하나 이상의 제어기들을 포함하고, 하나 이상의 제어기들은, (a) 액체 전구체로 앰플을 충진하기 위한 앰플 충진 시작 조건이 충족되는지를 결정하고; (b) 전구체로 앰플을 충진하고, (c) 충진이 아직 완료되지 않았다는 것을 나타내는, 앰플의 센서 레벨을 판독하고; (d) 2차 충진 중지 조건이 충족되는지를 결정하고; 그리고 (e) 2차 충진 중지 조건이 충족된다고 결정하는 것에 응답하여, 전구체로 앰플을 충진하는 것을 중단하도록 구성되고, 전구체로 앰플을 충진하는 것은, 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작과 동시에 수행된다.
특정한 실시예들에서, 하나 이상의 제어기들은, 앰플이 전구체를 수용할 때 전 회 (last time) 의 끝에서 시작하는 충진의 누적 시간을 유지하도록 더 구성된다. 일부 경우들에서, 2차 충진 중지 조건은 충진의 누적 시간이 문턱값을 초과하는지를 결정하는 것을 포함한다. 일부 구현예들에서, 하나 이상의 제어기들은, 앰플 재충진이 일시적으로 중단되고 증착이 시작될 때 충진의 누적 시간을 1회 이상 일시적으로 중지하도록 더 구성된다.
일부 구현예들에서, 문턱값은 약 50 초 내지 90 초이다. 일부 구현예들에서, 하나 이상의 제어기들은, 동작 (e) 에서 충진을 중단할 때 소프트 셧다운을 개시하도록 더 구성된다.
특정한 실시예들에서, 앰플 충진 시작 조건은, 전구체로 앰플을 충진함으로써 유발된 액체 전구체의 교반이 기판 프로세싱 장치에 의해 프로세싱된 기판들의 일관성에 최소의 영향을 미치는 페이즈에 기판 프로세싱 장치가 있거나 기판 프로세싱 장치가 페이즈에 막 진입하는지를 결정하는 것을 포함한다. 특정한 실시예들에서, 앰플 충진 시작 조건은, 전구체 체적이 문턱값 체적 이하인지를 결정하는 것을 포함한다. 일부 구현예들에서, 앰플을 충진하는 동작과 동시에 수행되는 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작은, 전구체 및/또는 기판의 온도 소크를 포함한다.
일부 실시예들에서, 기판 프로세싱 장치는: 증착 챔버; 및 증착 챔버 내에 포함된 기판 프로세싱 스테이션을 더 포함하고, 기판 프로세싱 스테이션은 기판을 수용하도록 구성된 기판 홀더를 포함하고 그리고 전구체 전달 시스템은 기판 프로세싱 스테이션에 의해 수용된 기판의 프로세싱 동안 전구체를 전달하도록 구성된다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들은 도면들을 참조하여 이하에 더 상세히 기술될 것이다.
도 1a는 온 디맨드 충진 앰플 (fill on demand ampoule) 을 가진 예시적인 기판 프로세싱 장치의 개략도를 도시한다.
도 1b는 온 디맨드 충진 앰플을 가진 또 다른 예시적인 기판 프로세싱 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 온 디맨드 충진 앰플을 활용하는 예시적인 증착 프로세스 동작을 상술한 프로세스 흐름도이다.
도 3은 예시적인 온 디맨드 충진 앰플을 제어하기 위한 알고리즘을 상술한 프로세스 흐름도이다.
도 4a는 도 1a의 예시적인 기판 프로세싱 장치에 대한 기판 프로세싱의 단계를 도시한다.
도 4b는 도 1a의 예시적인 기판 프로세싱 장치에 대한 기판 프로세싱의 또 다른 단계를 도시한다.
도 4c는 도 1a의 예시적인 기판 프로세싱 장치에 대한 기판 프로세싱의 추가의 단계를 도시한다.
도 4d는 도 1a의 예시적인 기판 프로세싱 장치에 대한 기판 프로세싱의 추가의 단계를 도시한다.
도 5는 온 디맨드 충진을 하는 기판 프로세싱 대 온 디맨드 충진이 없는 기판 프로세싱에 대한 기판 프로세싱 결과들의 비교이다.
도 6은 과충진 (overfill) 및 미충진 (under fill) 에 대해 방지를 제공하기에 적합한 복수의 센서 레벨들 및 센서를 가진 앰플을 예시한다.
도 7은 앰플 과충진 방지의 구현예에 대한 흐름도를 나타낸다.
도 8은 앰플 저 액체 레벨 방지의 구현예에 대한 흐름도를 나타낸다.
이 명세서에 기술된 주제의 하나 이상의 구현예들의 상세들은 첨부된 도면들 및 아래의 기술에 제시된다. 다른 특징들, 양태들, 및 이점들은 기술, 도면, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 다음의 도면들의 상대적인 치수들은 스케일링된 도면들로서 명시적으로 나타내지 않는 한 스케일대로 도시되지 않을 수도 있음을 주의하라.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "반도체 웨이퍼"는 반도체 재료, 예를 들어, 실리콘으로 제조된 웨이퍼들, 및 예를 들어, 유전체들 및/또는 전도체들과 같은 일반적으로 반도체들로서 식별되지 않지만 통상적으로 그 상에 제공된 반도체 재료들을 갖는 재료들로 제조된 웨이퍼들을 지칭할 수도 있다. SOI (silicon on insulator) 가 하나의 이러한 예이다. 이 개시에 기술된 장치들 및 방법들은 200 ㎜, 300 ㎜, 및 450 ㎜ 직경의 반도체 웨이퍼들을 포함하는, 복수의 크기들의 반도체 웨이퍼들의 프로세싱에서 사용될 수도 있다.
균일성은 고품질 반도체 웨이퍼들의 프로세싱에서 중요한 요인이다. 예를 들어, 증착된 층의 두께 및 품질은 웨이퍼-대-웨이퍼 (wafer-to-wafer) 로부터 웨이퍼의 피처들 내까지 균일해야 한다. 반도체 프로세싱의 특정한 구현예들에서, 액체 전구체는 반도체 웨이퍼 상에 증착되기 전에 기화될 필요가 있을 수도 있다. 액체 전구체는 앰플 및 아르곤 또는 다른 불활성 가스들과 같은 캐리어 가스에 포함될 수도 있고, 그리고 반도체 프로세싱 챔버로 기화된 전구체를 운반하도록 앰플을 통해 흐를 수도 있다. 캐리어 가스는 기화된 전구체를 운반하도록 앰플을 통해 "밀릴 수도 있거나 (pushed)" (여기서 가스는 라인들을 통해 가압됨) 또는 "당겨질 수도 있다 (pulled)" (여기서 가스는 라인들을 통해, 가능하다면 진공을 통해 당겨짐). ALD (Atomic Layer Deposition) 와 같은 특정한 증착 프로세스들에서, 웨이퍼 균일성은 앰플 내의 가스의 상대적으로 일정한 헤드 체적뿐만 아니라 일정한 전구체 온도로부터 이점을 얻을 수도 있다. 특정한 이러한 구현예들에서, 타깃된 헤드 체적은 앰플 체적의 약 20 % 내지 약 30 %의 체적일 수도 있다. 따라서, 앰플의 약 70 % 내지 약 80 %는 헤드 체적이 앰플 체적의 약 20 % 내지 약 30 %일 때 전구체로 충진될 수도 있다. 또한, 웨이퍼 균일성은 또한 전구체의 고르지 않은 기화를 발생시키는 전구체 교반의 부족으로부터 이점을 얻을 수도 있다. 최종적으로, 높은 웨이퍼 쓰루풋은 반도체 웨이퍼들의 제작에 있어서 중요하다. 현재, 앰플들은 통상적으로 수동 충진, 자동 충진, 동시 충진을 통해 재충진되고, 또는 유지 보수 동안 재충진된다. 그러나, 현재의 기법들 중 어느 것도 증착 동안 사용될 때의 꽤 일정한 헤드 체적 및 전구체 온도, 증착 동안의 전구체 교반의 부족, 및 높은 웨이퍼 쓰루풋을 결합하지 못한다.
도 1a는 온 디맨드 충진 앰플을 가진 예시적인 기판 프로세싱 장치의 개략도를 도시한다. 도 1a는 프로세싱 챔버 (132) 및 앰플 (102) 을 가진 기판 프로세싱 장치 (100) 를 도시한다.
앰플 (102) 은 도 1a에 도시된 도면에서 전구체 (104) 를 포함한다. 특정한 구현예들에서, 앰플은 약 600 mL 내지 약 3 L의 체적을 가질 수도 있다. 도시된 구현예에서, 앰플은 약 1.2 L의 앰플일 수도 있다. 전구체는 플로우 경로 (112) 를 통해 앰플 (102) 내로 흐른다. 밸브 (114) 는 플로우 경로 (112) 를 통한 플로우 통과 전구체를 제어한다. 밸브 (114) 가 개방될 때, 전구체는 플로우 경로 (112) 를 통해 앰플 (102) 내로 흐를 수도 있고, 앰플 (102) 을 충진한다. 밸브 (114) 가 폐쇄될 때, 전구체는 앰플 (102) 내로 흐르지 않을 수도 있다. 도시된 구현예에서, 플로우 경로 (112) 는 앰플 (102) 의 하단에 연결된 플로우 경로이다. 다른 구현예들에서, 전구체를 포함하는 플로우 경로는 딥스틱 (dipstick) 과 같은 다른 구성들일 수도 있고 앰플의 하단과는 다른 영역들에서 앰플을 충진할 수도 있다.
프로세싱 챔버 (132) 는 매니폴드 (120) 및 샤워헤드 (122) 를 포함한다. 특정한 구현예들은 2 이상의 샤워헤드, 예를 들어, 2개의 샤워헤드들 또는 4개의 샤워헤드들을 포함할 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 매니폴드는 유체들을 샤워헤드들로 분배할 수도 있다. 특정한 다른 구현예들은 매니폴드를 주입기와 같은, 전구체들의 분배를 위한 또 다른 디바이스로 대체할 수도 있다. 다른 구현예들에서, 프로세싱 챔버는 매니폴드를 포함하지 않을 수도 있다.
샤워헤드 (122) 는 플로우 경로 (138) 를 통해 매니폴드 (120) 와 유체적으로 연통될 수도 있고 밸브 (130) 는 매니폴드 (120) 로부터 샤워헤드 (122) 로의 유체들의 플로우를 제어하도록 플로우 경로 상에 설치될 수도 있다. 샤워헤드 (122) 는 플로우 경로 (138) 를 통해 흐르는 유체들을 프로세싱 챔버 (132) 내에 위치된 프로세스 스테이션들로 분배할 수도 있다. 프로세스 스테이션들은 기판들을 포함할 수도 있다. 프로세스 스테이션들은 도 1a에 도시되지 않는다.
매니폴드 (120) 는 또한 다른 플로우 경로들을 통해 진공과 연결될 수도 있다. 밸브 (128) 는 진공을 제어할 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 밸브들 (130 및 128) 중 최대 하나의 밸브가 임의의 소정 시간에 개방될 수도 있다. 진공은 샤워헤드 (122) 가 유체들의 플로우를 수용할 준비가 되지 않을 때 캐리어 가스 및/또는 전구체 가스의 연속적인 플로우를 허용하도록 사용될 수도 있다.
플로우 경로들 (118 및 136) 은 앰플 (102) 을 매니폴드 (120) 와 연결시킨다. 밸브 (126) 는 플로우 경로 (118) 상에 위치된다. 밸브 (126) 는 매니폴드 (120) 로의 모든 유체들의 플로우를 제어하고; 밸브 (126) 가 폐쇄될 때, 유체들은 매니폴드 (120) 로 흐르지 않을 수도 있다. 반대로, 밸브 (126) 가 개방될 때, 유체들은 매니폴드로 흐를 수도 있다. 부가적으로, 밸브 (124) 는 또한 플로우 경로 (118) 상에 위치된다. 밸브 (124) 는 밸브 (126) 로의 캐리어 가스의 플로우를 제어한다.
밸브 (116) 는 플로우 경로 (136) 상에 위치된다. 밸브 (116) 는 앰플 (102) 로부터 밸브 (126) 로의 전구체 가스의 플로우를 제어한다.
플로우 경로 (106) 는 캐리어 가스의 소스와 기판 프로세싱 장치 (100) 를 연결한다. 플로우 경로 (106) 를 통한 기판 프로세싱 장치 (100) 의 플로우 경로의 나머지 부분 (rest) 내로의 캐리어 가스의 플로우는 밸브 (108) 에 의해 제어된다. 밸브 (108) 가 폐쇄된다면, 기판 프로세싱 장치 (100) 를 통한 유체 플로우는 없을 수도 있다.
플로우 경로 (134) 는 앰플 (102) 과 플로우 경로 (106) 를 연결한다. 플로우 경로 (134) 상에 위치된 밸브 (110) 는 플로우 경로 (106) 로부터 앰플 (102) 내로의 캐리어 가스의 플로우를 제어한다. 캐리어 가스가 앰플 (102) 내로 흐른 후에, 캐리어 가스는 전구체 가스를 형성하도록 기화된 전구체와 혼합될 수도 있다.
기판 프로세싱 장치 (100) 를 통한 유체들의 플로우는 다양한 밸브들의 개방 및 폐쇄를 통해 제어될 수도 있다. 개방되고 폐쇄된 밸브들의 특정한 구성들은 도 4a 내지 도 4d에서 더 상세히 논의될 것이다.
도 1b는 온 디맨드 충진 앰플을 가진 또 다른 예시적인 기판 프로세싱 장치의 개략도를 도시한다. 도 1b의 기판 프로세싱 장치 (100B) 는 도 1a의 기판 프로세싱 장치 (100) 와 유사하다. 기판 프로세싱 장치 (100B) 는 플로우 경로 (142) 에 의해 연결된 추가의 밸브 (140) 를 포함한다. 도 1b에 도시된 기판 프로세싱 장치 (100B) 의 구현예에서, 플로우 경로 (142) 및 밸브 (140) 는 밸브 (126) 로 흐르도록 캐리어 가스를 위한 추가의 경로를 제공할 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 밸브 (124) 를 통한 플로우 경로는 기판 프로세싱 장치의 동작 동안 캐리어 가스를 흘리도록 사용될 수도 있지만, 밸브 (140) 를 통한 플로우 경로는 기판 프로세싱 장치의 유지 보수 동안 캐리어 가스를 흘리도록 사용될 수도 있다.
도 2는 온 디맨드 충진 앰플을 이용하는 예시적인 증착 프로세스 동작을 상세하게 나타낸 프로세스 흐름도이다. 도 2는 프로세스 동작들의 나머지와 비교할 때 앰플 충진 동작들의 시간표 및 앰플 충진 동작들을 상세하게 나타낸다. 도 2에서, 앰플 충진 동작들은 도면의 우측에 도시되지만, 다른 증착 프로세스 동작들은 좌측에 도시된다. 도 2에서 상세하게 나타낸 프로세스 동작은 ALD 프로세싱 동작일 수도 있거나 또는 화학적 기상 증착, 원자층 에칭을 포함한 에칭 동작들, 등과 같은 액체 반응물질을 사용하는, 다른 타입들의 기판 프로세싱 동작들일 수도 있다.
동작 202에서, 프로세스 동작의 셋업이 수행된다. 동작 202는 장치의 일반적인 체크, 핀들의 리프팅, 기판들의 로딩, 및 동작들의 프로그래밍과 같은 프로세싱 동작들의 셋업에 수반되는 많은 상이한 태스크들을 포함한다.
동작 202 후에, 동작 204는 앰플의 충진을 시작한다. 동작 204는 앰플의 최초 충진을 시작한다. 동작 204의 시작시, 앰플은 완전히 비어있을 (empty) 수도 있다.
앰플이 충진되는 동안, 온도 소크 (temperature soak) 가 동작 206에서 발생한다. 온도 소크는 ALD에서 사용된 특정한 전구체들에 대해, 전구체를 약 20 ℃ 내지 100 ℃와 같은 목표된 온도에 이르게 하도록 전구체를 가열할 수도 있고, 그리고/또는 온도 소크는 증착 전에 기판을 가열할 수도 있다. 전구체가 가열되는 온도는 전구체의 화학적 조성에 의존적일 수도 있다. 특정한 구현예들은 실온으로부터 보다 높은 온도 (예를 들어, 약 25 ℃ 내지 45 ℃의 온도) 까지 전구체 및/또는 기판을 가열할 수도 있다. 다른 구현예들은 실온으로부터 약 25 ℃ 내지 60 ℃의 온도까지 전구체 및/또는 기판을 가열할 수도 있지만, 다른 구현예들은 실온으로부터 훨씬 보다 높은 온도 (예를 들어, 최대 약 80 ℃) 까지 전구체 및/또는 기판을 가열할 수도 있다. 앰플이 충진됨에 따라 전구체의 열 소킹 (soaking) 은 목표된 양으로 기화하도록 전구체에 대한 최적의 온도에 있는 전구체를 발생시킬 수도 있다. 추가적으로, 앰플의 충진 동안 전구체를 열 소킹하는 것은 2개의 셋업 동작들이 동시에 수행되기 때문에 보다 큰 기판 쓰루풋을 허용할 수도 있다. 최종적으로, 캐리어 가스가 기화된 전구체 가스를 운반하도록 앰플을 통해 흐르지 않기 때문에, 열 소크 동안 앰플을 충진하는 것은 또한 충진 동안 전구체의 교반으로부터 발생하는 효과를 최소화할 수도 있다.
동작 206의 온도 소크가 완료된 후, 하지만 라인들이 동작 210에서 충전되기 (charge) 전에, 앰플은 동작 208에서 충진되는 것을 중단한다. 앰플은 다양한 상이한 조건들에 기인하여 충진되는 것을 중단할 수도 있다. 이러한 조건들은 도 3에 보다 상세히 기술된다. 특정한 구현예들에서, 앰플은 처음에 풀 레벨일 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 앰플의 최초 충진은 생략될 수도 있다.
동작 210에서, 라인 충전이 수행된다. 라인 충전은 전구체 가스를 프로세싱 챔버 내로 전달하기 전에 기판 프로세싱 장치의 플로우 경로들을 통한 가스의 플로우이다. 즉, 챔버로 이어지는 라인들은 챔버로 밸브들이 개방될 때 지연을 제거하도록 충전된다. 예를 들어, 특정한 구현예들은 앰플로부터 전구체 가스를 운반하도록 다양한 플로우 경로들을 통해 캐리어 가스를 흘릴 수도 있다. 이러한 전구체 가스의 사전 흐름은, 프로세싱 챔버로 이어지는 밸브가 개방 상태로 전환될 때, 전구체 가스가 프로세싱 챔버에 보다 빠르게 도달하도록 증착에서 사용된 전구체 가스로 플로우 경로들을 사전 충전함으로써 증착의 보다 일관된 초기 사이클들을 갖는 것을 도울 수도 있다.
동작 210에서의 라인 충전 후에, 증착이 동작 212에서 수행된다. 동작 212에서 수행된 증착은 증착의 단일 사이클일 수도 있거나, 또는 ALD 동안 수행되는 증착과 같은 증착의 복수의 사이클들일 수도 있다.
증착이 동작 212에서 수행된 후, 2차 앰플 충진이 동작 216에서 시작된다. 동작 216에서의 2차 앰플 충진은 풀 레벨로 다시 앰플을 충진할 수도 있거나 또는 또 다른 충진 중지 조건이 충족될 때까지 앰플을 충진하도록 설계될 수도 있다. 충진 중지 조건이 동작 220에서 충족될 때, 2차 앰플 충진 동작이 중단된다. 2차 앰플 충진은 앰플로 하여금 상대적으로 일관된 헤드 체적을 유지하도록 하고, 보다 큰 웨이퍼 균일성을 야기한다. 2차 앰플 충진 동안, 앰플은 보다 일관된 전구체 온도들을 허용하도록 가열될 수도 있다. 도 2에 기술된 구현예와 같은 특정한 구현예들에서, 2차 앰플 충진은 충진으로부터 발생하는 전구체의 교반이 기판 프로세싱에 최소한의 영향을 미칠 때의 기간 동안 발생하도록 타이밍된다. 일부 구현예들에서, 이러한 기간들은 증착이 수행되지 않을 때의 기간들일 수도 있다. 다른 구현예들에서, 증착은 전구체의 증기압이 특정한 문턱값 아래에 있다면 이러한 기간들 동안 수행될 수도 있다. 낮은 증기압들을 가진 전구체들은 재충진으로부터의 교반에 있어서 보다 덜 민감할 수도 있고 그래서 증착이 수행되는 동안 재충진하는데 있어서 보다 적합할 수도 있다. 예를 들어, 약 1 Torr 미만의 증기압을 가진 전구체들은 증착 동안 재충진될 수도 있는 전구체들이다. 특정한 구현예들에서, 2차 앰플 충진의 임의의 단일 동작 동안 재충진되는 전구체의 양은 총 앰플 체적의 약 40 % 미만, 예를 들어, 총 앰플 체적의 약 20 % 미만, 총 앰플 체적의 약 10 % 미만, 총 앰플 체적의 약 5 % 미만, 또는 총 앰플 체적의 약 2 % 미만일 수도 있다.
2차 앰플 충진이 수행되는 동안, 펌프 투 베이스 (pump to base) 및 웨이퍼 인덱싱 (indexing) 과 같은 다른 프로세스 동작들이 여전히 수행된다. 동작 214에서, 펌프 투 베이스가 수행된다. 펌프 투 베이스는 진공 펌프에 의해 제공된 기준 압력으로 챔버를 배기하는 프로세스이다. 프로세스는 예를 들어, 프로세싱 챔버 내의 진공 포트들을 통해 기판 프로세싱 챔버로부터 잔류 재료들을 제거한다.
동작 218에서, 웨이퍼 인덱싱이 수행된다. 웨이퍼 인덱싱은 기판 프로세싱 챔버 내의 추가의 프로세스 스테이션으로의 기판의 배향 및 이송이다. 웨이퍼 인덱싱은 기판 프로세싱 챔버가 복수의 프로세싱 스테이션들을 가질 때 수행될 수도 있다. 오직 하나의 프로세싱 스테이션을 가진 프로세싱 챔버를 수반하는 구현예들과 같은, 특정한 구현예들에서, 웨이퍼 인덱싱이 수행되지 않을 수도 있다.
동작 218에서의 웨이퍼 인덱싱 후에, 프로세스는 동작 212로 다시 진행할 수도 있고 모든 요구된 증착이 수행될 때까지 증착을 다시 수행할 수도 있다. 앰플 충진은 증착의 라운드 각각 사이에서 수행될 수도 있다.
도 3은 예시적인 온 디맨드 충진 앰플을 제어하기 위한 알고리즘을 상세하게 나타낸 프로세스 흐름도이다. 동작 302에서, 명령이 전구체 충진을 수행하도록 제공된다. 동작 302는 도 2의 동작 204 또는 동작 216에 대응할 수도 있다. 전구체 충진을 수행하기 위한 명령은 제어기에 포함된 로직을 통해 제공될 수도 있다. 제어기는 기판 프로세싱 장치의 다른 증착 동작들을 제어하도록 사용된 제어기일 수도 있거나 또는 제어기는 앰플과 연관된 동작들을 제어하기 위한 전용 개별 제어기일 수도 있다.
일단 명령이 전구체 충진을 수행하도록 제공된다면, 전구체는 앰플을 충진하기 시작한다. 전구체 충진이 수행되는 동안, 제어기는 또한 동작 304, 동작 306, 및 동작 308을 동시에 수행할 수도 있다.
동작 304에서, 제어기는 앰플 풀 센서가 온 (on) 인지를 알기 위해 체크한다. 앰플은 개별 레벨 센서와 같은 레벨 센서를 포함할 수도 있다. 레벨 센서는 풀 레벨과 같은 앰플 내의 특정한 전구체 레벨을 검출하도록 설정될 수도 있다. 이러한 전구체 풀 레벨은 최적의 헤드 체적을 포함하는 앰플을 발생시키도록 계산될 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 풀 레벨은 최적의 헤드 체적에 도달하도록 계산된 문턱값 체적일 수도 있다. 이러한 문턱값 체적들은 예를 들어, 앰플의 총 체적의 약 70 % 내지 80 %, 예를 들어, 앰플의 총 체적의 약 75 %의 전구체의 체적일 수도 있다. 다른 구현예들에서, 문턱값 체적은 일정 범위의 체적일 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 범위 내에 속하는 전구체 체적은 풀 조건을 만족시킬 수도 있다. 특정한 이러한 구현예들에서, 차후의 2차 앰플 충진들은 검출된 전구체 체적에 기초하여 조정될 수도 있다. 예를 들어, 차후의 2차 앰플 충진들의 중지 조건들이 조정될 수도 있다.
특정한 다른 구현예들에서, 레벨 센서는 저레벨을 보고할 수도 있다. 저레벨은 앰플 내의 전구체의 체적이 앰플 체적의 문턱값 퍼센트 미만일 때 보고될 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 문턱값 체적은 앰플 체적의 약 50 % 미만의 체적일 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 기판 프로세싱 장치는 레벨 센서가 저레벨을 보고할 때 기판들의 프로세싱을 중지할 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 기판 프로세싱 장치는 앰플을 재충진하기 위한 기판 프로세싱을 중지하기 전에 기판 증착 동작들의 시퀀스에서 모든 증착 사이클들을 종료할 수도 있다.
동작 306에서, 제어기는 앰플 충진 타이머가 만료되었는지를 알기 위해 체크한다. 앰플 충진 타이머는 앰플 충진 프로세스가 앰플을 풀 레벨로 충진하도록 요구되는 기간과 가까운 기간 동안에만 수행되도록 제어기에 설정된 타이머일 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 충진 타이머는 일부 안전 요인을 도입하도록 앰플을 풀 레벨로 충진하도록 요구되는 시간보다 약간 긴 기간일 수도 있다. 다른 구현예들에서, 앰플 충진 타이머는 앰플을 풀 레벨로 충진하도록 요구된 지속기간보다 훨씬 보다 길 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 충진 타이머 지속기간은 앰플을 풀 레벨로 충진하기 위한 최고의 기회를 허용하도록 선택될 수도 있고 앰플 풀 센서는 앰플의 과충진을 방지하기 위한 주 메커니즘으로서 필요할 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 최초 충진 및 2차 충진에 대한 충진 타이머는 상이할 수도 있다. 이러한 구현예들에서, 최초 충진 타이머는 예를 들어, 45 초 이하일 수도 있지만, 2차 충진 타이머는 예를 들어, 5 초 내지 10 초일 수도 있다. 다른 구현예들에서, 충진 타이머는 보정 계수 (correction factor) 에 기초하여 조정될 수도 있다. 보정 계수는 다양한 상이한 기판 프로세싱 장치의 재충진 라인들의 압력들의 차이들을 설명하기 위한 계수일 수도 있다. 따라서, 높은 재충진 라인 압력을 갖는 기판 프로세싱 장치는 보다 짧은 충진 타이머를 발생시키는 낮은 보정 계수를 가질 수도 있지만, 낮은 재충진 라인 압력을 갖는 기판 프로세싱 장치는 보다 긴 충진 타이머를 발생시키는 높은 보정 계수를 가질 수도 있다. 재충진 라인 압력은 기판 프로세싱 장치의 고유 특성들에 기초하여 변경될 수도 있거나 또는 재충진 라인 압력은 장비의 특정 부분에 관한 오퍼레이터들의 경험에 기초하여 변경될 수도 있다. 예를 들어, 재충진 라인 압력은 전구체 교반의 추가의 감소가 목표된다면 감소될 수도 있다. 또한, 보정 계수는 전구체 재충진 라인 내의 압력 지시자의 업스트림의 임의의 변화를 설명할 수도 있다. 압력에 영향을 미칠 수도 있는 계수들은 재충진 라인의 길이 및 직경을 포함한다.
특정한 구현예들에서, 2차 충진 타이머는 최초 충진 동안 검출된 조건들에 관계 없이 일정하게 유지될 수도 있다. 다른 구현예들에서, 2차 충진 타이머는 최초 충진 동안 검출된 조건들에 따라 조정될 수도 있다. 예를 들어, 최초 충진 동안, 앰플 풀 센서가 온으로 검출되지 않는다면, 2차 충진 타이머의 지속기간은 2차 충진 동작 동안 풀 레벨에 도달할 앰플의 보다 큰 가능성을 허용하도록 길어질 수도 있다.
동작 308에서, 제어기는 명시적 중지 명령이 호출되었는지를 알기 위해 체크한다. 특정한 구현예들에서, 앰플 충진을 중단하기 위한 명시적 중지 명령은 단계들의 수행 동안 앰플의 동시 충진이 전구체의 수용 불가능한 교반을 발생시킬 수도 있는 증착 단계들과 같은, 특정한 증착 단계들의 수행 전에 제어기 내로 프로그램될 수도 있다. 명시적 중지 명령은 앰플 풀 센서 및/또는 앰플 충진 타이머의 고장에 대한 추가의 세이프가드 (safeguard) 일 수도 있다. 추가적으로, 충진 타이머 및/또는 풀 체적은 특정한 구현예들에서, 사용자 정의된 파라미터들일 수도 있다. 명시적 중지 명령은 파라미터들의 사용자 정의에서의 에러들이 기판 프로세싱의 품질에 영향을 미치는 것을 방지할 수도 있다.
제어기가 동작 304, 동작 306, 또는 동작 308 중 임의의 동작으로부터 "예" 결과를 검출한다면, 제어기는 이어서 동작 310으로 진행하고 전구체 충진이 중지된다. "예" 결과가 동작 304, 동작 306, 또는 동작 308 중 임의의 동작으로부터 검출되지 않는다면, 제어기는 동작 302로 복귀될 수도 있고 전구체 충진을 계속 수행할 수도 있다.
도 4a는 도 1a의 예시적인 기판 프로세싱 장치에 대한 기판 프로세싱의 단계를 도시한다. 도 4a에 도시된 단계는 도 2의 동작 204에 대응한다. 도 4a뿐만 아니라 도 4b 및 도 4c에 도시된 기판 프로세싱 장치 (100) 는, 도 1a에 도시된 기판 프로세싱 장치의 구성과 유사한 구성을 가진 기판 프로세싱 장치일 수도 있다. 도 4a 내지 도 4d에서, 실선들은 플로우가 없는 플로우 경로들을 나타내고, 점선들은 액체 전구체 플로우가 있는 플로우 경로들을 나타내고, 파선들은 캐리어 가스 플로우가 있는 플로우 경로들을 나타내고, 파선과 점선이 합쳐진 선은 전구체 가스 플로우가 있는 플로우 경로들을 나타낸다.
도 4a에서, 앰플 (102) 의 최초 충진이 수행된다. 도 4a에 도시된 구현예에서, 밸브 (114) 를 제외한 모든 밸브들이 폐쇄된다. 밸브 (114) 는 앰플 (102) 내로의 전구체의 플로우를 허용하도록 개방된다. 다른 구현예들에서, 밸브들 (108, 124, 126, 및 128) 이 개방될 수도 있다. 도 4a에서 앰플 (102) 은 전구체의 기화를 용이하게 하도록 목표된 온도에 전구체가 이르게 하도록 가열될 수도 있다.
도 4b는 도 1a의 예시적인 기판 프로세싱 장치에 대한 기판 프로세싱의 또 다른 단계를 도시한다. 도 4b에 도시된 단계는 도 2의 동작 210에 대응한다. 도 4b에서, 밸브 (114) 는 이제 전구체의 충진을 중지하도록 요구된 조건들 중 적어도 하나가 트리거링됨에 따라 폐쇄된다.
도 4b에서, 밸브들 (108, 110, 116, 및 126) 은 기판 프로세싱 장치로 하여금 전구체 가스 플로우로 플로우 경로들 (118 및 136) 을 사전 충전하도록 개방된다. 샤워헤드 (122) 가 도 2에서 전구체 가스 플로우를 수용할 준비가 되지 않았기 때문에, 플로우 경로들 (118 및 136) 을 통해 흐르는 전구체 가스는, 나중에 덤프 소스 (dump source) 로 플로우 경로 (138) 를 통해 흐른다. 전구체 가스의 연속적인 플로우는 샤워헤드 (122) 가 전구체 가스를 수용할 준비가 될 때 전구체 가스의 공급이 준비되는 것을 보장하도록 플로우 경로들 (118 및 136) 을 통해 공급된다.
도 4b에서, 전구체 가스는 캐리어 가스와 기화된 전구체의 혼합물이다. 캐리어 가스는 앰플 (102) 에 들어가도록 각각 개방된 밸브들 (108 및 110) 을 갖는, 플로우 경로 (106 및 134) 를 통해 흐른다. 앰플은 기화된 전구체를 포함하고 캐리어 가스는 전구체 가스를 형성하도록 기화된 전구체와 혼합된다. 전구체 가스는 이어서 플로우 경로 (136) 를 통해 앰플 (102) 외부로 흐른다.
도 4c는 도 1a의 예시적인 기판 프로세싱 장치에 대한 기판 프로세싱의 추가의 단계를 도시한다. 도 4c에 도시된 단계는 도 2의 동작 212에 대응한다. 도 4c에서, 밸브 (128) 는 이제 폐쇄되지만, 밸브 (130) 는 이제 전구체 가스로 하여금 샤워헤드 (122) 를 통해 프로세싱 챔버 (132) 내로 흐르도록 개방된다.
도 4d는 도 1a의 예시적인 기판 프로세싱 장치에 대한 기판 프로세싱의 추가의 단계를 도시한다. 도 4d에 도시된 단계는 도 2의 동작 214에 대응한다. 도 4d에서, 밸브들 (110 및 116) 은 폐쇄되지만, 밸브 (124) 는 개방된다. 따라서, 플로우 경로들을 통한 전구체 가스의 플로우는 없지만, 캐리어 가스는 플로우 경로들 (106 및 118) 을 통해 흐를 수도 있다. 추가적으로, 밸브 (130) 는 이제 샤워헤드 (122) 내로의 캐리어 가스의 플로우를 방지하도록 폐쇄된다. 밸브 (128) 는 이제 덤프 소스로의 캐리어 가스의 플로우를 허용하도록 개방된다.
도 4d에서, 밸브 (114) 는 전구체를 가진 앰플 (102) 의 재충진을 허용하도록 개방된다. 도 4d에 도시된 재충진은 2차 전구체 재충진이다.
도 5는 온 디맨드 충진을 하는 기판 프로세싱 대 온 디맨드 충진이 없는 기판 프로세싱에 대한 기판 프로세싱 결과들의 비교이다. 도 5에서, "X" 표시들로 나타낸 플롯들은 온 디맨드 충진을 이용하는 증착 프로세스들이지만, 정사각형 표시들로 나타낸 플롯들은 온 디맨드 충진을 이용하지 않는 증착 프로세스들이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 온 디맨드 충진을 이용하는 증착 프로세스들은 보다 일관된 두께를 갖지만, 온 디맨드 충진을 이용하지 않는 증착 프로세스들은 두께에 있어서 보다 큰 변화들을 갖는다. 온 디맨드 충진을 이용하는 증착 프로세스들은 온 디맨드 충진을 이용하지 않는 증착 프로세스들보다 보다 큰 프로세스 균일성을 나타낸다.
센서 레벨들
특정한 실시예들에서, 부가적인 방지부들이 앰플 액체 레벨 센서 오작동과 같은 가능한 장비 이슈들을 다루도록 배치된다. 상기에 언급된 바와 같이, 앰플은 하나 이상의 센서들을 가질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 단일의 센서는 앰플 내의 액체의 하나 이상의 레벨들을 센싱한다. 특정한 구현예들에서, 단일의 센서는 2 이상의 레벨들을 센싱하고, 그리고 추가의 실시예들에서, 단일의 센서는 3 이상의 레벨들을 센싱한다. 도 6은 앰플 (601) 이 3개의 센서 레벨들: 풀 센서 레벨 (603), 저 센서 레벨 (605), 및 엠티 (empty) 센서 레벨 (607) 을 센싱하도록 구성된 하나 이상의 센서들을 갖는 실시예를 도시한다.
특정한 실시예들에서, 풀 센서 레벨은 앰플의 총 충진 체적의 약 70 % 내지 90 %의 앰플 체적에 있다. 특정한 실시예들에서, 저 센서 레벨은 앰플의 총 충진 체적의 약 40 % 내지 60%의 레벨에 있다. 특정한 실시예들에서, 엠티 센서 레벨은 앰플의 총 충진 체적의 약 10 % 내지 30 %로 설정된다. 일 예에서, 풀 레벨 센서는 총 앰플 체적의 약 73 %에서 표시되고, 저 레벨 센서는 앰플 체적의 약 48 %로 설정되고 그리고 엠티 레벨 센서는 총 앰플 체적의 약 12 %로 설정되고, 총 앰플 체적은 약 330 in3일 수도 있다. 추가의 예들로서, 앰플 체적은 반응 챔버 사이즈 및 지원된 프로세스(들)에 따라서 약 100 내지 1000 in3일 수도 있다.
다양한 타입들의 물리적 센서들이 내부 충진 레벨을 결정하도록 채용될 수도 있다. 예들은 Neal Systems, Inc.로부터 입수 가능한 센서들과 같은 단일 지점 액체 레벨 센서 및 복수 지점 액체 레벨 센서를 포함한다. 일부 경우들에서, 단일의 물리적 센서는 2 이상의 레벨들을 측정할 수 있다. 일 예에서, 복수 지점 센서는 3개의 레벨들, 풀 레벨, 저 레벨, 및 엠티 레벨을 측정하도록 구성된다.
일부 구현예들에서, 앰플 제어 로직은 풀 센서를 사용한 1차 체크를 채용한다. 풀 센서가 상태를 오프 (off) 로부터 액체 레벨이 풀 레벨에 도달되었다는 것을 나타내는, 온으로 변화시킬 때, 제어 로직은 충진 시스템으로 하여금 앰플의 추가의 충진을 중단하게 지시한다.
일부 구현예들에서, 앰플 제어 로직은 앰플이 비는 것을 방지하기 위한 1차 체크를 채용한다. 이 체크는 풀 센서가 오프 상태로 남아 있고 그리고 충진이 설정된 수의 사이클들, 예를 들어 특정한 ALD 프로세스들에 대한 약 230개의 사이클들 동안 발생되지 않았다는 것을 알아낼 수도 있다. 이러한 경우들에서, 제어 로직은 시스템으로 하여금 (i) 충진을 시작하거나 (증착 프로세스가 적절하게 중지될 수 있음을 가정함) (ii) 앰플 센서가 적절하게 작동될 때까지 증착을 중단하게 지시할 수도 있다. 일부 구현예들에서, 이 체크에서 사이클들의 수는 앰플의 전체 체적 및 ALD 프로세스에 의한 액체의 소모의 예측된 레벨에 기초한다. 예를 들어, 일부 앰플들에서, 특정한 양의 액체, 예를 들어 약 3 내지 7 g의 액체가 ALD 프로세스에 의해 소모되는 것으로 계산될 때마다 앰플을 자동으로 충진함으로써 방지된다.
센서가 고장난다면, 상기 1차 체크들 중 하나 또는 양자가 실패한다. 일 실패 모드는 풀 센서, 또는 연관된 소프트웨어가, 앰플 액체가 풀 레벨에 도달되었다는 것을 정확히 센싱하는 것을 실패할 때 발생한다. 부가적인 방지부들이 이하에 기술된 바와 같이 앰플 제어 로직 내에 구축될 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 시스템은, 비논리적인 센서 판독이 발생할 때, 시스템이 소프트 셧다운에 진입하거나 그렇지 않으면 시스템 및/또는 제조될 웨이퍼들에 손상을 주는 것을 회피하도록 조치를 취하도록 설계되거나 프로그램된다. 이러한 하나의 비논리적인 결과는, 풀 센서가 온 상태이지만 보다 저 레벨 센서가 오프 상태임을 복수의 레벨 센서가 검출할 때 발생한다. 이 결과는 액체가 엠티 레벨이 아닌 풀 레벨에 도달되었다는 것을 암시한다. 명백히, 이러한 상태는 존재할 수 없다.
또 다른 실시예에서, 복수의 레벨 센서 중 가장 낮은 레벨 센서 (예를 들어, 엠티 센서) 가 오프 상태일 때, 시스템은 자동으로 다른 예방 단계들을 취한다. 다양한 실시예들에서, 가장 낮은 레벨 이하의 액체가, 웨이퍼 및/또는 시스템 자체에 대한 손상이 발생할 수 있는 상태에 앰플을 놓는다고 여겨지기 때문에 가장 낮은 레벨 센서가 오프 상태일 때 가장 낮은 레벨 센서는 소프트 셧다운을 트리거링하도록 설계된다.
소프트 셧다운
특정한 실시예들에서, 에러가 이 섹션에서 또는 본 특허 출원서 전반에 걸쳐 다른 곳에서 기술된 방지 조치들을 사용하여 생성될 때, ALD 툴 또는 다른 증착 툴은 "소프트 셧다운"을 겪는다. 특정한 실시예들에서, 소프트 셧다운은 ALD 시스템으로 하여금 추가의 증착 단계들 또는 정상적인 ALD 프로세싱 동안 통상적으로 겪는 다른 절차들을 수행하는 것을 중지한다. 일부 구현예들에서, 소프트 셧다운은 챔버 내의 현재의 웨이퍼 프로세싱을 종료하고, 웨이퍼들을 제거하고, 그리고 모듈을 OFFLINE 모드에 두고자 할 것이다. 그 후, 모듈에 관한 이슈가 해결될 때까지 웨이퍼들이 더 이상 프로세싱되지 않을 것이다. 소프트 셧다운은 또한 충진이 발생한다면 추가의 앰플 충진을 중지할 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 소프트 셧다운 프로세스는 오퍼레이터 또는 제조 설비 내의 제어 루틴에 대한 통지를 생성한다. 통지는 소프트 셧다운을 트리거링하는 특정한 이슈를 식별할 수도 있다. 이러한 통지들의 예들은, 오프 상태에 있는 엠티 레벨 센서, 누적 재충진 시간들이 문턱값을 초과하는 동안 온 상태로 남아 있는 풀 레벨 센서, 및 연장된 기간; 예를 들어, 문턱값 초과인 기간 동안 온 상태에 있는 풀 센서를 포함할 수도 있다. 이러한 통지를 검토 수용시에, 제어 시스템 또는 ALD 툴을 유지하는데 책임이 있는 오퍼레이터는 통지된 문제를 고치고 (fix) ALD 툴로 하여금 정상적인 동작을 재개하게 하도록 의도된 시정 조치를 취할 수 있다. 예를 들어, 오퍼레이터는 오작동하는 센서를 고칠 수도 있고, 앰플 액체 레벨, 등을 수동으로 조정할 수도 있다. 이러한 시정 조치를 취한 후에, 툴은 본 명세서의 어딘가에 기술된 바와 같은 온 디맨드 충진 절차를 사용한 앰플 재충진과 같은 정상적인 동작들을 재개할 수도 있다.
과충진 방지
특정한 구현예들에서, 앰플 충진 절차는, 풀 센서가 온 상태임이 예측되는 방식으로 시스템이 동작할 때 풀 센서가 온 상태가 아님을 나타내는 풀 센서에 의해 유발된 문제들을 처리하기 위한 루틴 또는 다른 로직을 포함한다. 예로서, 결함이 있거나 오작동하는 센서는 실제로 액체가 센서의 레벨에 도달할 때 오프 상태를 판독할 수도 있는데, 센서는 온 상태를 판독해야 한다. 도 6의 센서 레벨 (603) 을 참조하라. 이 잠재적인 이슈를 처리하도록, 앰플 충진 로직은 앰플이 충진되었을 때 전 회 (last time) 의 끝으로부터 재충진의 누적 시간을 유지한다. 예를 들어, 누적 타이머는 풀 센서가 동작하고 앰플로의 액체가 중지될 때마다 리셋될 수도 있다. 재충진의 누적 시간이 문턱값을 초과하고 그리고 센서가 아직 온 상태에 도달되지 않았다면, 로직은 소프트 셧다운을 개시한다. 즉, 언제든지 앰플이 충진될 필요가 있을 때, {T} 시간보다 시간이 많이 걸리지 않을 것으로 간주된다. 이 시간은 복수의 수의 충진 시간들로부터의 총 시간이다 (충진은 누적적으로 요청됨). 앰플 충진 로직은 충진들의 총 길이의 트랙을 유지하고 그리고 시간이 {T}를 초과한다면 현재 진행하는 루틴의 에러 상태에 진입할 것이다. 예를 들어, F1 = 12 초, F2 = 40 초, 그리고 F3 = 12 초라면, T = 60 초 (예를 들어) 일 때, 로직은 F3의 종료 전에 4 초 동안 에러 상태에 진입할 것이다.
누적 타이머에 대한 문턱값은, 다양한 파라미터들에 기초할 수 있고 그리고 통상적으로 문제의 재충진 동작들 동안의 앰플 충진 레이트, 앰플 체적 (특히 안전한 동작을 제공하도록 예측된 액체의 최대 체적), 및 타이머가 온 상태인 동안 중간 ALD 프로세스 단계들 동안 앰플로부터 액체의 소모율을 포함한다. ALD 프로세스들은 앰플 재충진 동작들이 수행될 때 시간들 사이에서 수행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 특정한 실시예들에서, 타이머 문턱값은 약 30 내지 300 초이다. 특정한 실시예들에서, 타이머 문턱값은 약 50 내지 90 초 (예를 들어, 약 60 초) 이다. 특정한 실시예들에서, 문턱값 충진 시간은 제조 설비에 대한 앰플 충진 레이트 및 특정한 프로세스의 화학적 소모율을 사용한 실험실 테스트 조건에 기초하여 결정된다.
도 7은 과충진 방지의 특정한 구현예에 대한 흐름도를 나타낸다. 흐름도에 도시된 블록들은 증착 모듈의 앰플 충진 제어를 구현하기 위한 프로그램 또는 다른 로직의 실행 단계들을 나타낸다. 도시된 실시예에서, 앰플 제어 로직은 시작 동작 703으로 시작하는 루프로서 나타난다. 반복 각각을 가진 실행 동안, 특정한 동작이 블록 703에서 발생한다. 반복 각각에서, 프로세스 로직은 결정 지점 705에서, 풀 센서가 온 상태에 있는지를 결정한다. 만약 그렇다면, 루틴의 과충진 방지 부분이 실행되지 않고, 프로세스는 도 8에 대해 기술된 바와 같이 진행된다. 루틴의 과충진 방지 부분에서, 풀 센서는 온 상태가 아니고, 그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 로직은 블록 707에 도시된 바와 같이 전구체로 앰플을 충진하기 위한 인스트럭션들을 제공한다. 동시에, 프로세스는 도 8에 대해 더 기술된 바와 같은 엠티 방지 모드에서 사용될 수도 있는 사이클 카운트를 리셋한다. 블록 709를 참조하라. 충진이 진행됨에 따라, 충진 타이머는 충진 타이머가 리셋되는 마지막 시간 이후에 축적된 충진 시간의 트랙을 유지한다. 블록 711을 참조하라. 다음에, 앰플 충진 로직은 총 축적된 충진 시간이 60 초와 같은 문턱값보다 보다 긴지를 결정한다. 결정 블록 713을 참조하라. 만약 그렇다면, 로직은 시스템을 에러 상태에 두고 그리고 블록 715에 도시된 바와 같이 실행을 중지한다. 이어서 시스템은 상기에 기술된 바와 같이 소프트 셧다운에 진입할 수도 있고, 그리고 프로세스는 블록 717에 도시된 바와 같이 종료된다. 충진 타이머에 의해 집계된 (tallied) 축적된 시간이 문턱값을 초과하지 않는다면, 제어 로직은 블록 713으로부터, 시스템이 증착을 수행하는지를 제어 로직이 결정하는, 차후의 결정 블록 719로 진행된다. 만약 그렇지 않다면, 루틴은 블록 717에서 적절하게 종료된다. 그러나, 증착이 진행된다고 로직이 결정한다면, 프로세스는 전구체 충진을 중지하고 그리고 동시에 블록 721에 예시된 바와 같이 타이머를 중단한다. 증착 프로세스의 과정 동안, 기판 상으로의 재료의 순환적인 증착은, 웨이퍼 인덱싱, 펌프 투 베이스, 상기에 기술된 바와 같은 다른 동작들을 위해 중단될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 이것이 발생할 때마다, 앰플은 다시 충진을 시작할 수도 있고 충진 타이머가 재시작된다.
도 7에 도시된 실시예에서, 풀 센서는 가능하다면 앰플 재충진이 근본적인 온 디맨드 충진 로직과 일관되게 발생하도록 오프 상태에 남아 있고, 이로써 앰플을 과충진하는 위험이 있게 된다. 프로세스 플로우 로직의 블록 721로 다시 돌아가서, 시스템은 증착을 수행하기 시작하고 이어서 도 8을 참조하여 더 상세히 기술될, 블록들 723 및 725에 예시된 바와 같이 사이클 카운트를 증가시킨다. 이어서 프로세스 제어는 풀 센서가 다시 체크되는 블록 703으로 복귀된다.
설명된 바와 같이, 도 7에 도시된 로직은 과충진 방지 모드의 동작을 예시하고 그리고 풀 센서가 항상 온 상태로 남아 있다고 가정한다. 이 상태에서, 충진 시간은 블록 711에 예시된 바와 같이 증가 상태로 유지되고 절대 리셋되지 않는다. 따라서, 상기 기술된 온 디맨드 충진 알고리즘 동안 충진이 중지되면서 충진 타이머가 반복적으로 중단될지라도, 블록 (713 및 715) 에 예시된 바와 같이 축적된 충진 시간이 문턱값에 더 다가가고 그리고 결국 에러 상태로의 진입을 트리거링할 것이다.
풀 센서가 결함이 있거나 오작동할 때 과충진 방지의 맥락에서 이 섹션에 기술된 방지가 제시되는 동안, 방지는 풀 센서가 턴 온하지 않지만 실제로 적절히 수행되는 다른 시츄에이션들로 확장될 수도 있다. 예를 들어, 오작동 또는 앰플에 액체를 제공하는데 있어서 다른 문제가 있기 때문에 액체가 액체의 레벨에 도달하지 않을 때 풀 센서는 오프 상태로 남아 있을 수도 있다. 예시적인 이러한 문제들은 적절히 동작하지 않는, 앰플에 대한 재충진 밸브, 제조 설비로부터 앰플로의 액체의 느린 전달 또는 무전달, 등을 포함한다. 이들 경우들 각각에서, 앰플 재충진이 아마도 발생하는 동안 연장된 시간의 기간 동안 풀 센서가 오프 상태로 남아 있다는 사실은, 문제가 있다는 것을 암시하고, 이와 같이, 앰플 제어 로직은 에러와 같은 이 문제를 플래깅하고 (flag) 소프트 셧다운을 개시할 수도 있다.
저 앰플 액체 레벨들에 대한 방지
특정한 실시예들에서 앰플 제어 로직은, 실제로 액체가 액체 레벨에 도달하지 않을 때 액체 레벨 센서가 온 상태임을 나타내는 액체 레벨 센서에 의해 유발된 잠재적인 문제들을 처리하도록 설계될 수도 있다. 이러한 경우들에서, 센서는 정확히 오프 상태를 판독해야 한다. 이 센서의 오작동은 액체 레벨이 위험하게 낮아질 때 앰플을 재충진하는데 있어서 실패로 이어질 수 있다. 미충진에 대한 1차 방지는, 액체 레벨이 센서의 판독 레벨 이하로 떨어질 때 오프 상태를 판독하는 센서에 달려 있다. 특정한 구현예들에서, 제어 로직은 앰플 충진이 실행되는 마지막 시간으로부터 전구체 사이클들의 트랙을 유지함으로써 2차 방지를 제공한다. 이러한 사이클들의 수가 문턱값 수를 초과한다면, 시스템은 소프트 셧다운을 실행할 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 앰플 엠티 방지 로직은 다음의 특징들을 포함할 수도 있다:
정상 상태 동작 동안, 앰플이 {N} 증착 사이클마다 적어도 1회 충진될 것임이 가정됨.
제어 로직은 마지막 충진 후에 사이클들의 수를 기록함.
프로세스 모듈은 카운트가 {N}을 초과한다면 소프트 셧다운으로 전송될 것임.
충진이 실제로 실행된다면, 카운트는 제로 (0) 로 리셋됨.
{N}이 5000 사이클들로 추정됨 (이 값은 프로세스에 특정하고 실제 툴에 기초하여 조정될 수 있음).
도 8은 도 7의 흐름도를 나타내지만 온 디맨드 충진 앰플 로직의 상단 상에 구축된 엠티 방지 모드를 도시한다. 이전과 같이, 반복적인 프로세스는, 풀 센서가 결정 블록 705에서 예시된 바와 같이 온 상태인지를 결정한다. 이 예에서, 실제로 풀 센서가 오프 상태일 때 풀 센서가 온 상태라고 판독함으로써 풀 센서가 오작동하는 것으로 추정된다. 예시된 바와 같이, 로직이 풀 센서가 온 상태임을 블록 705에서 결정할 때, 앰플 충진 로직은 임의의 현 전구체 충진을 중지할 것이다. 블록 801을 참조하라. 동시에, 로직은 도 7에 대해 기술된 과충진 방지 루틴과 관련되는 충진 타이머를 리셋한다. 블록 801에서 전구체 충진을 중지한 후에, 프로세스는 다음에 상기에 기술되었던, 결정 블록 719에서 예시된 바와 같이 증착을 수행하는 시간인지를 결정한다. 증착이 수행될 것을 가정하면, 프로세스 로직은 시스템으로 하여금 블록 721에 예시된 바와 같이 증착을 수행하게 지시한다. 증착이 진행될 때, 사이클 각각, 또는 전구체가 소모되는 적어도 이러한 사이클들이 카운팅된다. 블록 723을 참조하라. 사이클 카운트가, 웨이퍼 인덱싱 등을 위해 주기적으로 중단될 수도 있는 하나 이상의 순차적인 증착 사이클들 이상으로 증가한다면, 사이클 카운터는 결정 블록 725에 예시된 바와 같이 사이클들의 일부 문턱값 수에 대해 현재의 사이클 카운트를 비교한다. 설명된 바와 같이, 앰플이 위험하게 미충진되는 것을 방지하도록 사이클 카운트가 결정된다. 사이클 카운트가 결국 문턱값을 초과할 때 - 아마도 풀 센서가 결함이 있거나 오작동하기 때문에 - 프로세스 제어는, 시스템을 에러 상태에 놓고 그리고 통상적으로 소프트 셧다운에 의해 동반되는 루틴의 실행을 종료하는 블록 715로 지향된다. 사이클 카운트가 문턱값을 초과하는 시간까지, 프로세스는 풀 센서가 다시 체크되는 블록 (703 및 705) 으로 다시 반복적으로 루핑한다 (loop). 여기서의 경우와 같이, 풀 센서가 온 상태로 유지된다고 가정하면, 프로세스는 재개된 앰플 충진 없이 증착이 계속해서 발생하는, 블록 801을 포함한 브랜치 (branch) 를 통해 진행된다.
선택된 사이클 문턱값은, 앰플 내의 액체 레벨을 프로세스에 부정적으로 영향을 주는 지점으로 감소시키는 (예를 들어, 증착된 막 특성들이 부정적으로 영향을 받을 것임) 앰플로부터의 전구체의 양을 소모하도록 결정된 사이클들의 수에 기초할 수도 있다. 문턱값은 앰플의 사이즈, 및 따라서 재충진 동안 레벨의 변화들에 대한 앰플의 민감성, 및 ALD 사이클 당 액체 전구체의 소모에 기초하여 결정될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 사이클 문턱값은 약 3000 내지 8000개의 사이클들이다. 특정한 실시예들에서, 사이클 문턱값은 약 4000 내지 6000개의 사이클들 (예를 들어, 약 5000개의 사이클들) 이다. 사이클들의 수는 프로세싱된 웨이퍼들의 특정한 수; 예를 들어, 약 50 내지 100개의 웨이퍼들에 대응할 수도 있다.
특정한 ALD 프로세스들에서, 모든 사이클이 앰플로부터 액체 전구체를 소비하는 것은 아니다. 예를 들어, 특정한 증착 프로세스들 동안 하나 이상의 ALD 사이클들은 앰플로부터 전구체를 의도적으로 인출하지 (draw) 않는다. 이러한 "무 도즈 (no dose)" 사이클들은 프로세스의 적절한 기능 및 입자들의 생성 또는 주목받을 수도 있는 다른 문제들에 대해 체크하도록 사용될 수도 있다. 이러한 사이클들 동안, 앰플 내의 액체 레벨은 감소되지 않는다. 따라서, 일부 구현예들에서, 앰플 제어 로직은 앰플로부터 액체 전구체를 소모하지 않고, 따라서 에러 상태에 대한 문턱값에 대해 비교된 사이클들의 수를 향하는 사이클의 수에 포함되지 않는 사이클로서 사이클을 인지한다.
제어기 구성들
일부 구현예들에서, 제어기는 본 명세서에 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 제어기는 앰플 충진 로직 또는 본 명세서에 논의된 다른 제어 로직과 같은 "로직"을 포함할 수도 있다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 앰플 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수도 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, 앰플들의 재충진, 툴들 및 다른 전달 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 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 (42)

  1. 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 액체 전구체로 앰플을 충진하기 위한 앰플 충진 시작 조건이 충족되는지를 결정하는 단계;
    (b) 상기 전구체로 상기 앰플을 충진하는 단계로서, 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작과 동시에 수행되는, 상기 전구체로 상기 앰플을 충진하는 단계;
    (c) 상기 충진이 아직 완료되지 않았다는 것을 나타내는, 상기 앰플의 센서 레벨을 판독하는 단계;
    (d) 상기 앰플이 상기 전구체를 수용할 때 전 회 (last time) 의 끝에서 시작하는 충진의 누적 (cumulative) 시간을 유지하는 단계;
    (e) 2차 충진 중지 조건이 충족되는지를 결정하는 단계로서, 상기 2차 충진 중지 조건은 상기 충진의 누적 시간이 문턱값을 초과하는지를 결정하는 단계를 포함하는, 상기 2차 충진 중지 조건이 충족되는지를 결정하는 단계; 및
    (f) 상기 2차 충진 중지 조건이 충족된다고 결정하는 단계에 응답하여, 상기 전구체로 상기 앰플을 충진하는 것을 중단하는 단계를 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충진의 누적 시간은 앰플 재충진이 일시적으로 중단되고 증착이 시작될 때 1회 이상 일시적으로 중지되지만, 상기 충진의 누적 시간은 충진이 다시 시작될 때 재시작되는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 문턱값은 50 초 내지 90 초인, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (e) 에서 상기 충진을 중단할 때 상기 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작을 중지시키는 소프트 셧다운 (soft shutdown) 을 개시하는 단계를 더 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 앰플의 상기 센서 레벨을 생성하는 상기 센서는 오작동하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 전구체를 상기 앰플로 제공하는 시스템은 오작동하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 상기 전구체로 상기 앰플을 충진함으로써 유발된 상기 액체 전구체의 교반이 상기 기판 프로세싱 장치에 의해 프로세싱된 기판들의 일관성에 최소의 영향을 미치는 페이즈에 상기 기판 프로세싱 장치가 있거나 상기 기판 프로세싱 장치가 상기 페이즈에 막 진입하는지를 결정하는 것을 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 증착 동작들의 시퀀스가 상기 기판 프로세싱 장치 내에 포함된 기판들 상에서 완료되었는지를 결정하는 것을 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 증착 동작들의 시퀀스는 ALD (Atomic Layer Deposition) 와 연관된 증착 동작들인, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 전구체 체적이 문턱값 체적 이하인지를 결정하는 것을 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 증착 동작들에 대한 셋업 (setup) 이 현재 수행되는지를 결정하는 것을 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 앰플을 충진하는 단계와 동시에 수행되는 상기 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작은, 웨이퍼 인덱싱 동작을 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 앰플을 충진하는 단계와 동시에 수행되는 상기 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작은, 상기 전구체 및/또는 상기 기판의 온도 소크 (temperature soak) 를 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 앰플을 충진하는 단계와 동시에 수행되는 상기 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작은, 펌프 투 베이스 (pump to base) 동작을 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하기 위한 방법.
  16. 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 앰플 내에 액체 형태로 저장되는, 전구체가 기판 프로세싱 장치의 반응 챔버로 전달되는 동안 증착 사이클들의 수의 카운터 (counter) 를 시작시키는 단계;
    (b) 앰플 충진 시작 조건이 충족되는지를 결정하는 단계;
    (c) 상기 앰플이, 상기 액체 전구체가 상기 앰플에 제공되어서는 안 되는 충분히 풀 상태임 (full) 을 나타내는, 상기 앰플의 센서 레벨을 판독하는 단계;
    (d) 상기 카운터에 의해 카운팅된 (counted) 증착 사이클들의 수가 문턱값을 초과하는지를 결정하는 단계; 및
    (e) 상기 카운터에 의해 카운팅된 증착 사이클들의 수가 문턱값을 초과한다고 결정하는 단계에 응답하여, 상기 증착 사이클들을 중단하는 단계를 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 문턱값은 3000 내지 6000개의 증착 사이클들을 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 단계 (a) 에서 상기 카운터를 시작시키는 것은, 상기 액체 전구체가 상기 앰플에 전달될 때 발생하고, 그리고 상기 카운터는 상기 액체 전구체가 상기 앰플에 다시 전달될 때까지 카운팅을 계속하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 단계 (e) 에서 상기 증착 사이클들을 중단할 때 소프트 셧다운을 개시하는 단계를 더 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 앰플의 상기 센서 레벨을 생성하는 상기 센서는 오작동하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 상기 전구체로 상기 앰플을 충진함으로써 유발된 상기 액체 전구체의 교반이 상기 기판 프로세싱 장치에 의해 프로세싱된 기판들의 일관성에 최소의 영향을 미치는 페이즈에 상기 기판 프로세싱 장치가 있거나 상기 기판 프로세싱 장치가 상기 페이즈에 막 진입하는지를 결정하는 것을 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 증착 동작들의 시퀀스가 상기 기판 프로세싱 장치 내에 포함된 기판들 상에서 완료되었는지를 결정하는 것을 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 증착 동작들의 시퀀스는 ALD와 연관된 증착 동작들인, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 증착 동작들에 대한 셋업이 현재 수행되는지를 결정하는 것을 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법.
  25. 제 16 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 웨이퍼 인덱싱 동작, 상기 전구체 및/또는 하나의 다른 기판의 온도 소크, 펌프 투 베이스 동작으로 구성된 그룹으로부터 선택된, 상기 앰플을 충진하는 동작과 동시에 수행되는, 하나의 다른 기판 프로세싱 동작을 포함하는, 기판 프로세싱 장치의 앰플을 충진하는 것을 제어하기 위한 방법.
  26. 전구체 전달 시스템 및 전구체 소스에 유체적으로 (fluidically) 연결되도록 구성되고 액체 전구체를 담도록 구성된, 앰플; 및
    하나 이상의 제어기들을 포함하고,
    상기 하나 이상의 제어기들은,
    (a) 상기 앰플 내에 액체 형태로 저장되는, 전구체가 기판 프로세싱 장치의 반응 챔버로 전달되는 동안 증착 사이클들의 수의 카운터를 시작시키고;
    (b) 앰플 충진 시작 조건이 충족되는지를 결정하고;
    (c) 상기 앰플이, 상기 액체 전구체가 상기 앰플에 제공되어서는 안 되는 충분히 풀 상태임을 나타내는, 상기 앰플의 센서 레벨을 판독하고;
    (d) 상기 카운터에 의해 카운팅된 증착 사이클들의 수가 문턱값을 초과하는지를 결정하고; 그리고
    (e) 상기 카운터에 의해 카운팅된 증착 사이클들의 수가 문턱값을 초과한다고 결정하는 것에 응답하여, 상기 증착 사이클들을 중단하도록 구성되는, 전구체 재충진 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 문턱값은 3000 내지 6000개의 증착 사이클들을 포함하는, 전구체 재충진 시스템.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제어기들은, 상기 액체 전구체가 상기 앰플에 전달될 때 상기 동작 (a) 에서 상기 카운터를 시작시키고, 그리고 상기 액체 전구체가 상기 앰플에 다시 전달될 때까지 카운팅을 계속하도록 더 구성되는, 전구체 재충진 시스템.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제어기들은, 상기 동작 (e) 에서 상기 증착 사이클들을 중단할 때 소프트 셧다운을 개시하도록 더 구성되는, 전구체 재충진 시스템.
  30. 제 26 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 상기 전구체로 상기 앰플을 충진함으로써 유발된 상기 액체 전구체의 교반이 상기 기판 프로세싱 장치에 의해 프로세싱된 기판들의 일관성에 최소의 영향을 미치는 페이즈에 상기 기판 프로세싱 장치가 있거나 상기 기판 프로세싱 장치가 상기 페이즈에 막 진입하는지를 결정하는 것을 포함하는, 전구체 재충진 시스템.
  31. 제 26 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 증착 동작들의 시퀀스가 상기 기판 프로세싱 장치 내에 포함된 기판들 상에서 완료되었는지를 결정하는 것을 포함하는, 전구체 재충진 시스템.
  32. 제 26 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 웨이퍼 인덱싱 동작, 상기 전구체 및/또는 기판의 온도 소크, 펌프 투 베이스 동작으로 구성된 그룹으로부터 선택된, 상기 앰플을 충진하는 동작과 동시에 수행되는, 하나의 다른 기판 프로세싱 동작을 포함하는, 전구체 재충진 시스템.
  33. 제 26 항에 있어서,
    상기 기판 프로세싱 장치는,
    증착 챔버; 및
    상기 증착 챔버 내에 포함된 기판 프로세싱 스테이션을 더 포함하고, 상기 기판 프로세싱 스테이션은 기판을 수용하도록 구성된 기판 홀더를 포함하고 그리고 상기 전구체 전달 시스템은 상기 기판 프로세싱 스테이션에 의해 수용된 상기 기판의 프로세싱 동안 전구체를 전달하도록 구성되는, 전구체 재충진 시스템.
  34. 전구체 전달 시스템 및 전구체 소스에 유체적으로 연결되도록 구성되고 액체 전구체를 담도록 구성된, 앰플; 및
    하나 이상의 제어기들을 포함하고,
    상기 하나 이상의 제어기들은,
    (a) 액체 전구체로 상기 앰플을 충진하기 위한 앰플 충진 시작 조건이 충족되는지를 결정하고;
    (b) 상기 전구체로 상기 앰플을 충진하고,
    (c) 상기 충진이 아직 완료되지 않았다는 것을 나타내는, 상기 앰플의 센서 레벨을 판독하고;
    (d) 상기 앰플이 상기 전구체를 수용할 때 전 회 (last time) 의 끝에서 시작하는 충진의 누적 시간을 유지하고;
    (e) 2차 충진 중지 조건이 충족되는지를 결정하고; 그리고
    (f) 상기 2차 충진 중지 조건이 충족된다고 결정하는 것에 응답하여, 상기 전구체로 상기 앰플을 충진하는 것을 중단하도록 구성되고,
    상기 전구체로 상기 앰플을 충진하는 것은, 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작과 동시에 수행되고,
    상기 2차 충진 중지 조건은 상기 충진의 누적 시간이 문턱값을 초과하는지를 결정하는 것을 포함하는, 전구체 재충진 시스템.
  35. 삭제
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제어기들은, 앰플 재충진이 일시적으로 중단되고 증착이 시작될 때 상기 충진의 누적 시간을 1회 이상 일시적으로 중지하도록 더 구성되는, 전구체 재충진 시스템.
  37. 제 34 항에 있어서,
    상기 문턱값은 50 초 내지 90 초인, 전구체 재충진 시스템.
  38. 제 34 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제어기들은, 상기 동작 (e) 에서 상기 충진을 중단할 때 소프트 셧다운을 개시하도록 더 구성되는, 전구체 재충진 시스템.
  39. 제 34 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 상기 전구체로 상기 앰플을 충진함으로써 유발된 상기 액체 전구체의 교반이 기판 프로세싱 장치에 의해 프로세싱된 기판들의 일관성에 최소의 영향을 미치는 페이즈에 상기 기판 프로세싱 장치가 있거나 상기 기판 프로세싱 장치가 상기 페이즈에 막 진입하는지를 결정하는 것을 포함하는, 전구체 재충진 시스템.
  40. 제 34 항에 있어서,
    상기 앰플 충진 시작 조건은, 전구체 체적이 문턱값 체적 이하인지를 결정하는 것을 포함하는, 전구체 재충진 시스템.
  41. 제 34 항에 있어서,
    상기 앰플을 충진하는 동작과 동시에 수행되는 상기 적어도 하나의 다른 기판 프로세싱 동작은, 상기 전구체 및/또는 상기 기판의 온도 소크를 포함하는, 전구체 재충진 시스템.
  42. 제 34 항에 있어서,
    증착 챔버; 및
    상기 증착 챔버 내에 포함된 기판 프로세싱 스테이션을 더 포함하고, 상기 기판 프로세싱 스테이션은 기판을 수용하도록 구성된 기판 홀더를 포함하고 그리고 상기 전구체 전달 시스템은 상기 기판 프로세싱 스테이션에 의해 수용된 상기 기판의 프로세싱 동안 전구체를 전달하도록 구성되는, 전구체 재충진 시스템.
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