KR20000071595A - 반도체장치 제조프로세스의 프로세스상태를 모니터링하기위한 방법 및 장치 - Google Patents

반도체장치 제조프로세스의 프로세스상태를 모니터링하기위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

플라즈마 속성을 이용하여 프로세스 상태를 모니터링하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 플라즈마에 의해 생성된 전자기적인 방출이 수집되고, 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호는 상기 수집된 전자기적 방출의 강도에 기초하여 생성되고, 또는, 웨이퍼 피데스털(wafer pedestal)로 전달된 RF 파워는 모니터링되고 검출신호의 역할을 한다. 상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기는 그리고 나서 수 회에 걸쳐 모니터링된다. 상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 모니터링함으로써 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트 (characteristic fingerprint)가 구해진다. 특성 핑거프린트내의 특징은 프로세스 상태정보, 프로세스 이벤트 정보 및 프로세스 체임버정보를 제공한다. 일반적으로, 반응속도에 따라 변동하는 속성을 가진 임의의 화학반응은 유사하게 모니터링될 수 있다.

Description

반도체장치 제조프로세스의 프로세스상태를 모니터링하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MONITORING THE PROCESS STATE OF A SEMICONDUCTOR DEVICE FABRICATION PROCESS}
본 발명은 반도체장치의 제조, 특히 반도체장치 제조프로세스의 프로세스상태를 모니터링하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체산업에서는, 언제나 향상된 프로세스 신뢰성 및 제어에 대한 필요가 존재한다. 예를 들어, 전형적인 금속층간 배선을 형성하는 동안 유전층이 제 1 금속층에 증착되고, 유전층에서 비아홀이 에칭되어 상기 제 1 금속층을 노출하며, 상기 비아홀은 금속플러그(metal plug)로 메워지고 제 2 금속층이 상기 금속플러그 위에 증착된다(예를 들어, 제 1 및 제 2 금속층간에 배선을 형성). 상기 배선이 낮은 컨택트저항(contact resistance)을 갖는 것을 확실히 하기 위해서, 비아홀내의 모든 유전재료는 금속플러그가 형성되기전에 제 1 금속층의 상부표면으로부터 에칭되어야 하고. 그렇지 않으면, 비아홀내에 잔존하는 고저항성 유전재료가 배선의 컨택트저항을 상당히 저하시킨다. 유사한 프로세스제어가 금속층(예를 들면, Al, Cu, Pt, 등), 폴리실리콘층 등을 에칭하는 동안 필요하다.
종래의 모니터링기술은 재료층이 완전히 에칭되었을 때(즉, 엔드포인트 (endpoint)에 도달했을 때)에 대한 평가를 대략적으로만 제공한다. 따라서, 재료층의 가변적인 두께(예를 들어, 장치변동) 또는 가변적인 에칭속도(예를 들어 프로세스/프로세스 체임버 변동)를 조절하기 위해서는, 재료층을 에칭하기 위한 예측시간보다 오랜 시간(즉, 오버-에치 (over-etch)시간)동안 에칭프로세스가 계속될 수 있다. 오버에치 시간동안의 에칭은 제거될 모든 재료가 필요한 에치시간을 증가시키는 장치변동과 에치속도를 늦추는(그렇게 하여 필요한 에치시간을 증가시킴) 프로세스/프로세스 체임버 변동(process/process chamber variation)에도 불구하고 제거되는 것을 확실히 한다.
오버에치 시간이 완전한 에칭을 확실히 하는 반면, 오버에칭은 각 반도체웨이퍼를 처리하는데 필요한 시간을 증가시키므로 웨이퍼효율을 감소시킨다. 또한, 고성능집적회로에 대한 구동이 반도체장치의 각각의 발생이 더 세밀한 치수의 허용오차를 가질 것을 요구하며 오버에칭은 점차 바람직하지 못하게 한다. 더욱 좋은 해결책은 장치변동 및 프로세스/프로세스 체임버 변동(예를 들면, 체임버 오류(chamber faults), 부적절한 반응화학(reaction chemistry), 부적절한 에치속도, 등)의 원인을 식별하고, 더욱 정확하게 엔드포인트(endpoint)같은 프로세싱 이벤트(processing event)를 식별하는 모니터링 기술이다. 그러나, 해로운 프로세스/프로세스 체임버 변화를 식별하는 진단도구로서 및 프로세스/프로세스 체임버 변동 및 장치변동(예를 들면, 재료층두께 변동, 에치특성 변동, 등)을 보상하는데 필요한 오버에치 또는 다른 오버프로세싱 시간을 충분히 감소시킬만큼 정확하게 프로세스진행을 추적하는 장치프로세싱제어 도구로서 기능하기에 충분한 정보를 제공하는 종래의 모니터링기술은 없다. 따라서, 반도체장치 제조프로세스를 모니터링하기 위한 향상된 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명자는 플라즈마 프로세스동안 플라즈마의 전자기적 방출 또는 웨이퍼피데스털(wafer pedestal)로 전달된 RF 파워같은 어떤 플라즈마의 "속성(attribute)"이 플라즈마 프로세스 및 플라즈마 체임버에 대한 중요한 정보를 포함하는 낮은 주파수변동을 나타낸다는 것을 발견했다. 예를 들어, 플라즈마의 전자기적 방출의 강도변동(이후 "플라즈마방출 변동")이 세개의 넓은 범주로 구분되는 정보를 포함하는 것으로 밝혀졌는데,
(1) 플라즈마 에치속도, RF 파워, 웨이퍼 손상, 웨이퍼 온도, 에치 균일성, 플라즈마 반응화학, 등과 같은 프로세스상태 정보,
(2) 특정의 재료가 에치되어 뚫리거나 사라질 경우(즉, 브레이크스루 (breakthrough)), 웨이퍼가 부적절하게 고정될 경우(즉, 부적절한 "처킹(chucking)") 등과 같은 프로세스 이벤트 정보, 및
(3) 하나의 체임버가 오류를 포함하는지, 하나의 체임버의 동작이 그 이전의 동작 또는 또 다른 체임버의 동작과 유사한지(즉, 체임버매칭(chamber matching)),와 같은 프로세스체임버 정보이다.
플라즈마 프로세싱동안 웨이퍼피데스털로 전달된 RF 파워의 변동내에서 유사한 정보가 발견되었다.
플라즈마방출 변동을 모니터링하기 위해서, 플라즈마에 의해 생성된 전자기적인 방출이 수집되고, 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호(그와 연관된 크기를 갖음)가 수집된 전자기적 방출의 강도에 기초하여 생성된다. 검출신호의 하나 이상의 주파수 성분의 크기는 그리고 나서 수 회에 걸쳐 모니터링된다. 바람직하게는 플라즈마를 생성하는데 이용되는 RF주파수(예를 들어, 13.56 MHz)보다 낮은 주파수, 가장 바람직하게는 약 50 kHz 보다 낮은 주파수를 갖는 주파수성분이 수 회에 걸쳐 모니터링된다. 비록 다른 범위가 이용될 수 있지만, 바람직하게 수집된 전자기적 방출은 약 200 내지 1100 나노미터 범위내의 파장을 갖는 방출(즉 광대역 광학 전자기적 방출)을 포함한다. 플라즈마 프로세스와 연관된 특별한 화학종(chemical species)(예를 들면, 알루미늄 에치프로세스에 대한 Al, AlCl, 또는 BCl)의 전자기적 방출도 모니터링될 수 있다.
RF 파워변동을 모니터링하기 위해서, 플라즈마 프로세싱동안 웨이퍼피데스털로 전달된 RF 파워(예를 들어, 순방향 및/또는 반사된)가 모니터링되고 "검출"신호로서 기능한다. 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기는 그리고 나서 수 회에 걸쳐서 모니터링된다. 바람직하게는 플라즈마를 생성하는데 이용되는 RF 주파수(예를 들면, 13.56 MHz)보다 낮은 주파수, 가장 바람직하게는 약 50 kHz 보다 낮은 주파수를 갖는 주파수성분이 수 회에 걸쳐 모니터링된다.
플라즈마방출 변동 검출신호 또는 RF 파워변동 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링함으로써, 플라즈마프로세스의 특성 핑거프린트가 얻어진다. 본 발명자는 특성 핑거프린트내의 특성(예를 들면, 주파수성분의 크기 및 주파수성분의 시간적 위치("순간위치"))이 프로세스상태 정보, 프로세스 이벤트 정보 및 프로세스체임버 정보를 제공하는 것을 발견했다. 이 특성은 플라즈마프로세스가 수행된 후 또는 플라즈마프로세스동안 실시간(real-time) 프로세스상태 제어를 고려하기 위해 모니터링될 수 있다. 일반적으로, 반응속도에 따라 변동하는 속성을 갖는 임의의 화학반응은 유사하게 모니터링될 수 있다(예를 들면, 플라즈마가 이용되는지 여부 및 반도체장치제조에 연관되는지 여부).
도 1a-c 는 본 발명에 따른 시스템을 모니터링하는 방법을 이용하는 플라즈마 프로세싱 시스템의 구성도.
도 2 는 도 1a 의 시스템을 모니터링하는 방법에 의해 생성된 광학방출 스펙트럼신호를 나타내는 그래프.
도 3a 는 알루미늄 에칭동안 본 발명에 따라 생성된 광학 저주파수방출(OLE) 데이터의 영역그래프.
도 3b 는 도 3a 의 OLE 데이터가 생성되는 광학방출 스펙트럼신호의 그래프.
도 3c 는 도 3b 의 광학방출 스펙트럼신호를 발생시키기 위하여 에칭된 다층반도체 구조의 단면 구성도.
도 4a 는 폴리실리콘 에칭동안 본 발명에 따라 발생된 광학 저주파수방출 (OLE) 데이터의 영역그래프.
도 4b 는 도 4a 의 OLE 데이터가 생성된 광학방출 스펙트럼신호의 그래프.
도 4c 는 도 4b 의 광학방출 스펙트럼신호를 생성하기 위하여 에칭된 폴리실리콘 스택구조의 단면 구성도.
도 5 는 디지탈신호 프로세서(DSP)가 이용되는 도 1a-c 의 프로세스모니터링 시스템의 구성도.
도 6 는 플라즈마 프로세싱동안 RF 파워변동을 모니터링하기에 적합한 도 1a-c 의 플라즈마 프로세싱 시스템의 구성도.
도 7a 는 도 3c 의 다층반도체 구조의 플라즈마 에칭동안 생성된 순방향 RF 파워검출 신호로부터 도출된 데이터의 영역그래프.
도 7b 는 도 7a 의 데이터가 발생된 순방향 RF 파워검출신호의 그래프, 및
도 8 는 본 발명에 따른 반도체장치를 제조하기 위한 자동화도구의 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
106: 플라즈마 체임버 108: 플라즈마 에치 시스템 제어기
112: 제 1 제어버스 114: 뷰포트(viewport)
120: 검출기 126: 모노크로미터(monochrometer)
130: 렌즈 306: 티타늄층
312: 알루미늄층 410: 폴리실리콘층
도 1a 는 본 발명에 따라 종래의 플라즈마 에칭시스템(102) 및 그에 결합된 프로세스 모니터링시스템(104)을 포함하는 프로세싱 시스템(100)의 구성도이다. 여기에서 이용된 것처럼, "결합"은 동작하기 위해서 직접 혹은 간접적으로 결합되는 것을 의미한다.
종래의 플라즈마 에칭시스템(102)은 리시피(recipe)제어포트(110)와 제 1 제어버스(112)를 통해서 플라즈마 에치시스템 컨트롤러(108)에 결합된 플라즈마 체임버(106)를 포함한다. 플라즈마 체임버(106)와 플라즈마 에치시스템 제어기 (108) 사이에 편의상 단일 인터페이스(예를 들면, 리시피 제어포트(110))가 도시되어 있지만, 일반적으로, 플라즈마 에치시스템 제어기(108)는 복수의 인터페이스(도시하지 않음)을 통하여 플라즈마 체임버(106)와 연관된 다양한 매스플로우(mass flow) 제어기, RF 제너레이터, 온도제어기 등과 접속할 수 있는 것이 이해될 것이다.
플라즈마 체임버(106)는 플라즈마 체임버(106)내에서 유지되는 플라즈마 (118)로부터 전자기적인 방출(예를 들면, 주로 약 200 내지 1100 나노미터의 범위내의, 일반적으로 도 1a-1c 에서 116 으로 표시되는 광학적 파장)을 출력하기 위한 뷰포트(114)를 포함한다(이하 설명). 뷰포트(114)는 플라즈마 체임버(106)의 측면에 위치한 것으로 도시되지만, 뷰포트(114)는 임의의 다른 곳에 위치될 수 있는 것으로 이해될 것이다(예를 들면, 체임버(106)의 꼭대기 또는 바닥)
프로세스 모니터링 시스템(104)은 프로세싱장치(예를 들면 프로세서(122))에 결합된 검출기 (120)를 포함한다. 검출기(120)는 플라즈마(118)로부터 전자기적인 방출(116)을 수집하도록 위치되고 바람직하게는 실리콘 포토다이오드 (photodiode)같은 광대역 포토다이오드를 포함한다. 검출기(120)는 이하 설명된 바와 같이 특별한 화학종으로부터 전자기적인 방출을 검출하기 위해서 포토멀티플라이어 튜브(photomultiplier tube)(128)(도 1b)에 결합된 모노크로미터(126)를 대신 포함할 수도 있다. 검출기(120)에 의한 전자기적 방출(116)의 수집을 향상시키기 위해 뷰포트(114)와 검출기(120)(도 1c) 사이에 렌즈(130) 및 화이버 광케이블(fiber optic cable)(132)도 배치될 수 있다(예를 들면, 전자기적인 방출(116)을 렌즈(130)를 통해서 화이버 광케이블(132)로 연결하고 전자기적인 방출(116)을 화이버 광케이블(132)을 통해서 검출기(120)로 전달함으로써). 각각의 포토다이오드가 상이한 파장 또는 상이한 파장스펙트럼을 모니터링하는 포토다이오드 배열같이 플라즈마(118)로부터의 전자기적 방출을 수집하는 또 다른 구성이 이용될 수 있다. 바람직하다면, 한 묶음의 화이버 광케이블이 다이오드 어레이(array)에 연결될 수 있는데 그 묶음내의 각각의 화이버 광케이블은 유일한 포토다이오드에 연결되고 거기에 전자기적 방출을 제공한다. 유사하게, 회절격자(diffraction ratings), 프리즘, 광화이버(예를 들면, 유리필터) 및 다른 파장선택 장치가 모노크로미터(126) 대신에 이용될 수 있다. 프로세서(122)는 제 2 제어버스(134)를 통해서 플라즈마 에치 시스템제어기(108)로 연결된다.
동작시, 유저(136)(예를 들면, 웨이퍼제조프로세스를 책임지는 사람)는 (제 3 제어버스(138)를 통하여) 플라즈마 체임버(106)내에 플라즈마(118)를 생성하기 위한 한 세트의 명령을 플라즈마 에치 시스템제어기에 내린다(즉, 플라즈마 리시피(plasma recipe)). 또한, 프로세싱 시스템(100)을 포함하는 제조프로세스를 운영하기 위한 원격컴퓨터시스템, 제조실행시스템 또는 다른 제조제어시스템은 플라즈마 리시피(예를 들면, 유저(136)에 의해 공급되는대로 또는 플라즈마 리시피 데이터베이스내에 저장된대로)를 플라즈마 에치 시스템제어기(108)에 제공할 수 있다. 전형적인 플라즈마 리시피는 플라즈마 프로세싱동안 플라즈마 체임버(106)내에 플라즈마 (118)를 시작하고 유지하기 위해 이용되는 압력, 온도, 파워, 가스형태, 가스플로우속도 등과 같은 프로세싱 파라미터를 포함한다. 예를 들면, 플라즈마 체임버(106)내에서 알루미늄에칭을 수행하기 위해서, 전형적인 플라즈마 리시피는 적어도, 소정의 체임버압력, 소정의 프로세스온도, 소정의 RF 파워레벨, 소정의 웨이퍼바이어스, 소정의 프로세스 가스플로우속도(예를 들면, Ar, BCl3, 또는 Cl2같은 프로세스가스를 위한 소정의 플로우속도) 등을 포함한다. 일단 플라즈마 에치 시스템제어기(108)가 유저(136), 원격컴퓨터시스템, 제조실행시스템 등으로부터 플라즈마 리시피를 수신하면, 플라즈마 리시피는 제 1 제어버스(112)를 통하여 리시피제어포트(110)로 제공되고, 리시피 제어포트(110)(또는 플라즈마 에치 시스템제어기(108) 자체)는 플라즈마 체임버(106) 내에서 플라즈마 리시피에 의해 특정되는 프로세싱 파라미터를 설정하고 유지한다.
비록 자외선 및 적외선파장이 둘 다 생길 수 있어도, 플라즈마 체임버(106)내에서 플라즈마 프로세스동안, 플라즈마(118)는 광스펙트럼(optical spectrum)에서 주로 파장을 갖는(예를 들면, 약 200 내지 1100 나노미터) 전자기적 방출을 생성한다. 이 전자기적 방출의 일부(예를 들어, 전자기적 방출(116))는 뷰포트(114)를 통해 이동하고 프로세스모니터링시스템(104)에 도달한다. 전자기적 방출(116)이 일반적으로 도 1a-1c 의 세 방출파장에 의해 표시되만, 전자기적 방출(116)은 보통 더 많은 파장을 포함하는 것으로 이해되는 것을 주목한다.
도 1a-1c 를 참조하여, 검출기(120)는 직접(도 1a) 혹은 간접적으로 렌즈(130)와 화이버 광케이블(132)을 통하여(도 1c) 전자기적 방출(116)을 수신한다. 검출기(120)가 실리콘 포토다이오드인 것을 가정할 때, 검출기(120)는 약 200 내지 1100 나노미터의 넓은 파장범위내에서 전자기적 방출의 강도를 검출하고(이후 "광학방출 스펙트럼(OES)"), 그에 응하여, 검출된 전자기적 방출 강도에 비례하는 검출신호(예를 들면, 광학방출 전류신호 또는 "OE 신호")를 생성한다. 검출기(120)는 그리고 나서 OE신호를 출력하고, OE신호는 적절히 증폭되고(예를 들면, 도시되지 않은 예비증폭기를 통하여) 이후의 프로세싱(이후 설명)을 위한 프로세서(122)로 공급된다. 프로세서(122)에 의해 바람직하게 수행될 특정 형태의 프로세싱은 유저(136)(또는 원격컴퓨터 시스템, 제조실행 시스템, 등)에 의해 제 4 제어버스(140)를 통하여 선택된다. 따라서, 본 발명에 따라서, 플라즈마(118)의 속성(예를 들면, 전자기적 방출)은 검출기(120)를 통해 측정되고, 검출신호(예를 들면, OE 신호)는 검출기(120)를 통해서 생성된다. 이하 설명된 바와 같이, 프로세서(122)는 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링한다.
도 2 는 검출기(120)에 의해 출력된 OE 신호를 나타내는 그래프이다. 본 발명에 따라서, 종래의 방법대로 수 회에 걸쳐서 OE 신호(200)의 전체적인 크기변화를 조사하는 대신(예를 들면, I1로부터 I2로의 강도변화), 프로세서(122)는 플라즈마 방출변동에 의해 유발된 OE 신호에서(예를 들면, 도 2 에서 확대 도시된 OE 신호(200)의 일부(202)) 로컬주파수(local frequency) 변동을 수 회에 걸쳐서 조사한다. 특히, OE 신호(200)는 프로세서(122)를 통해서 주기적으로 샘플되고, 수집된 연속적인 샘플들은 주기적으로 시간영역에서 주파수영역으로 변환된다(예를 들면, 고속푸리에변환 또는 유사한 기술을 통해서). 예를 들면, 만일 OE 신호(200)가 10 kHz 의 샘플링속도로 샘플된다면(예를 들면, 한 샘플은 매 0.0001 초마다 취해짐), 시간영역에서 주파수영역으로의 변환은 프로세서(122)에 의해 매 0.1초마다 수행되는 것이 바람직하다. 이런 식으로, OE 신호(200)의 1000개의 샘플을 포함하는 수집은 주기적으로 시간영역에서 주파수영역으로 변환되고 약 5 kHz 까지의 OE 신호 주파수성분이 0.1초 간격으로 수 회에 걸쳐서 모니터링될 수 있다. 1000개의 샘플 수집내의 각 샘플은 1000개의 샘플수집 아래의 영역에 의해 정규화되어 OE신호내에서 임의의 DC 바이어스를 제거한다는 것을 주목한다.
시간영역으로부터 주파수영역으로의 변환에 대하여 다른 샘플링속도 및 다른 샘플수집 크기가 유사하게 이용될 수 있음이 이해될 것이다. 그러나, 본 발명자는 OE 신호의 저주파수 성분이 수 회에 걸쳐서 모니터링될 때(즉, 광학 저주파수 방출(OLE) 데이터), OE 신호가 중요한 프로세스상태, 프로세스 이벤트 및 프로세스체임버 정보(이하 설명)를 제공한다는 것을 발견했다. 모니터링하기 위하여 저주파수 성분의 범위가 플라즈마프로세스를 구동하기 위한 RF 주파수(예를 들면, 13.56 MHz)보다 낮은 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 약 50 kHz 보다 낮은 것이다. 약 0 내지 300 Hz 의 주파수를 갖는 OE 신호의 저주파수성분은 도 3a-c 를 참조로 이하 설명된 바대로 가장 중요한 정보를 포함하는 것으로 보인다.
도 3a 는 다층 반도체구조(304)(도 3c)의 플라즈마 에칭동안 생성된 OE 신호(302)(도 3b)로부터 도출된 OLE 데이터(300)의 영역 그래프이다. 도 3a 에서, 더 어두운 색깔은 더 큰 크기를 의미하고, OLE 데이터(300)는 이전에 설명된 것처럼 정규화된다. 다층 반도체구조(304)(도 3c)는 실리콘(Si) 기판(308)에 증착된 티타늄(Ti)층(306)(두께가 약 200 옹스트롬), 티타늄층(306)상에 증착된 티타늄 질화물(TiN)층(310)(두께가 약 800 옹스트롬), 티타늄 질화물층(310)상에 증착된 알루미늄(Al)층(312)(두께가 약 5000 옹스트롬) 및 알루미늄층(312)상에 증착된 티타늄 질화물 반사방지막(TiN ARC)(314)(두께가 약 200 옹스트롬)을 포함한다.
OLE 데이터(300) 및 OE 신호(302)를 획득하기 위해서, 다층 반도체구조(304)는 플라즈마 체임버(106)에 위치되고 예를 들면, 공지되어 있는 Ar, Cl 및 BCl3를 이용하여 플라즈마(118)가 가해진다. 약 200 내지 1100 나노미터의 파장을 갖고 뷰포트(114)를 통과하는 전자기적 방출은 검출기(120)(예를 들면, 실리콘 포토다이오드)에 의해 수집되고, OE 신호(302)는 검출기(120)에 의해 생성된다. 그리고 나서 OE 신호는 적절히 증폭되고 프로세서(122)로 전달된다. 그 후, OE 신호(302)는 샘플링속도 10 kHz 에서 주기적으로 샘플되고, 고속푸리에변환이 매 0.1 초마다 수행되어 OLE 데이터(300)를 생성한다.
처리되지 않은 OE 신호(302)와는 달리, OLE 데이터(300)는 다층 반도체구조(304)를 에칭하는 동안 발생하는 프로세싱 이벤트에 대한 상세한 정보를 제공한다. 예를 들면, 많은 플라즈마 프로세스에서, 웨이퍼는 웨이퍼피데스털에 공지된 것처럼 정전기적으로 고정된다(즉, 처킹(chucking)). 만일 처킹이 적절하게 수행되지 않으면, 웨이퍼는 프로세싱동안 진동할 수 있고, 잠재적으로 웨이퍼를 손상시키거나 플라즈마 체임버내에 오염물질을 생성한다. 그러나, 부적절한 처킹은 검출하기가 어렵다.
도 3a 를 참조하여, OLE 데이터(300)는 적절하고 부적절한 처킹을 쉽게 식별한다. 예를 들면, 시간 t1과 t2사이에서, 플라즈마(118)는 플라즈마 체임버(106)내에서 가해지고 다층 반도체구조(304)의 에칭이 시간 t2에서 시작한다. 시간 t2다음에, OLE 신호는 명확히 나타난다. OLE 데이터는 적절한 처킹이 발생한 플라즈마 프로세스에서만 나타난다. 따라서, OLE 데이터의 존재는 적절한 처킹과 명백히 동일하고 그 부족은 부적절한 처킹과 명백히 동일하다.
시간 t2에서, 다층 반도체구조(304)의 처킹은 끝나고, 플라즈마 에치프로세스가 시작한다. 시간 t2와 t3사이에서는, 티타늄 질화물 반사방지막(314)이 에칭된다. OLE 데이터(300)로부터 보여지는 바와 같이, TiN ARC 에칭프로세스는 약 150 과 250 Hz 사이에서 주로 밀집된 주파수성분에 의해서 명백히 식별된다. 그러나, 시간 t3근처에서 티타늄 질화물 반사방지막(314)이 사라지기 시작함에 따라, 약 200 Hz 이상의 주파수성분이 급격히 감소하고, 티타늄 질화물 반사방지막(314)의 에칭과 알루미늄층(312)의 에칭 사이의 명백한 경계가 관찰될 수 있다.
시간 t3와 t4사이의 시간에, 알루미늄층(312)의 에칭은 약 100 과 175 Hz 사이에 주로 밀집된 주파수성분에 의해서 명백히 식별된다. 그러나, 알루미늄층 (312)이 시간 t4근처에서 사라지기 시작함에 따라, 175Hz 이상의 주파수성분은 줄어들고 급격한 변이가 t4에서 발생한다. 시간 t4와 t5사이에서, 티타늄 질화물층(310)의 에칭은 도 3a 에서 도시된 일련의 주파수성분 특성에 의해 명백히 식별된다. 시간 t5근처에서 티타늄 질화물층(310)이 사라짐에 따라, OLE 데이터(300)내의 주파수성분의 크기가 급속히 감소하고 시간 t5에서 더 이상 검출되지 않는다. 유사하게, 시간 t5와 t6사이에서, 티타늄층(306)의 에칭은 티타늄층(306)이 사라짐에 따라 크기가 급속하게 감소하는 주파수성분의 존재(약 10 Hz 보다 낮은 주파수를 갖음)에 의해서 명백히 식별된다.
OE 신호(302)와는 달리, OLE 데이터(300)는 한 재료층의 에칭이 끝나고 또 다른 재료층의 에칭이 시작할 때(즉, 브레이크스루(breakthrough)) 급격한 모양을 보인다. 따라서, OLE 데이터(300)는 브레이크스루를 식별하는 특성, 브레이크스루에서 즉시 에칭프로세스 중지(즉, 에칭중지) 또는 엔드포인트 검출을 위해서 쉽게 분석될 수 있다. OLE 데이터(300)는 또한 플라즈마 프로세스의 "핑거프린트"를 제공함으로써 플라즈마 프로세스상태에 대한 정보(예를 들면, RF 파워, 에치속도, 웨이퍼손상, 웨이퍼온도, 에치균일성, 플라즈마 반응화학 등)와 프로세스체임버에 대한 정보(예를 들면, 오류가 존재하는지 여부, 한 체임버가 다른 체임버와 매칭하는지 여부 등)를 제공한다.
프로세스 상태정보에 관하여, 에칭동안 상이한 재료층은 상이한 주파수성분 특성을 보이고 한 층이 사라지고 또 다른 층이 에칭되는 사이에서는 급격한 특성변이가 있으므로, 각 재료층에 대한 에치속도는 쉽게 OLE 데이터(300)로부터 식별될 수 있다. 에치속도는 그리고 나서 RF 파워, 웨이퍼손상, 웨이퍼온도, 에치균일성, 플라즈마 반응화학 등과 같은 플라즈마 파라미터에 상관될 수 있다. 또한, OLE 데이터(300) 내에서 다양한 특성의 형태 및 위치는 프로세싱 파라미터 또는 상태를 변화시킴으로써 그리고 OLE 데이터(300)내의 특성의 형태 및 위치가 어떻게 변하는지를 조사함으로써 연구될 수 있는 유사한 정보를 제공한다.
프로세스체임버 정보에 관하여, 플라즈마 체임버(106)가 적절히 동작하고 있는 것으로 알려진 때 취해진 플라즈마프로세스의 OLE 데이터 핑거프린트는 프로세스체임버에 대한 "표준(calibration)" 핑거프린트로서 기능할 수 있다. 이후에, 후속하는 프로세스 운영의 핑거프린트는 주기적으로 프로세스에 대한 표준 핑거프린트에 비교될 수 있다. 후속하는 핑거프린트에서 드리프트(drift), 특성확장, 노이즈레벨 또는 다른 유사한 변화는 정량화되어 플라즈마 체임버(106)의 헬스(health)를 표시하는 기능을 할 수 있고, 체임버 오류를 식별할 수 있다(예를 들면, 각 체임버 오류에 기인하는 유일한 OLE 데이터 특성을 통해). 예를 들어, 체임버 클리닝/보수 동작에 뒤이어, OLE 데이터 핑거프린트는 측정되고 체임버에 대한 표준 핑거프린트에 비교될 수 있어 체임버가 클리닝/보수 동작이후에 적절히 기능하는지를 확실히 한다. 체임버 매칭을 목적으로 하거나, 하나의 체임버가 조정 또는 "일치"되어 또 다른 체임버의 핑거프린트와 매치하도록 두 개의 상이한 체임버의 핑거프린트는 역시 비교될 수 있다.
OLE 데이터(300)의 분석은 수동으로(예를 들면, 유저(136)에 의해서) 또는 자동으로(예를 들면, 프로세서(122)에 의해서) 하나의 런씩(run-by-run) 또는 하나의 로트씩(lot-by-lot) 수행될 수 있다. 프로세싱 파라미터가 프로세싱동안 조정되도록 OLE 데이터가 수집될 때 분석이 수행되는 것이 바람직하다(예를 들면, 실시간으로). 도 1a-1c 를 참조하여, 유저(136), 제조프로세스를 운영하기 위한 원격컴퓨터 시스템, 제조실행시스템 등은, 프로세서(122)가 어느 프로세스 이벤트(예를 들면, 부적절한 처킹, 브레이크스루, 엔드포인트, 등)를 식별해야 하는지, 이에 응하여 경고가 제 2 제어버스(134)를 통하여 플라즈마 에칭시스템(102)으로 보내져야 하는지(예를 들면, 플라즈마 체임버(106)내에서 플라즈마 프로세스를 멈춤), 어떤 프로세스상태정보가 필요한지(예를 들면, 에치속도, RF 파워, 웨이퍼손상, 웨이퍼온도, 에치 균일성, 플라즈마 반응화학 등), 실시간 프로세스제어가 이용되어야 하는지, 어떤 프로세스체임버 정보가 필요한지(예를 들면, 체임버오류 정보, 체이버매칭 정보, 등) 및 체이버 오류가 검출되면 플라즈마 체임버(106)내에서 플라즈마프로세스가 중단되어야 하는지를 지정한다.
전자기적 방출의 넓은 파장범위(예를 들면, 200 내지 1100 나노미터)를 모니터링하는 이득외에, 본 발명자는 어떤 플라즈마 방출파장 또는 플라즈마 "라인"도 OLE 데이터(300)의 특징과 유사한 OLE 데이터 특징을 보이는 것을 발견했다. 단일의 플라즈마 라인 측정은 라인에 대한 OE 신호를 생성하기 위해서 도 1b 의 모노크로미터(126)를 적절한 플라즈마 라인으로 동조시킴으로써, 또는 적절한 간격의 회절격자, 광화이버, 프리즘 등을 이용함으로써 그리고 나서 이전에 설명된 바대로 모니터링된 플라즈마 라인에 대한 OE 신호를 OLE 데이터로 변환함으로써 수행될 수 있다. 전형적인 알루미늄 에치 프로세스동안, Ar, Cl, Al, AlCl 및 BCl에 대한 플라즈마 라인이 표 1 에 나열된다.
화학종 플라즈마 라인(nm)
Ar 750.4
Cl 754.7
Al 396.4
AlCl 261.7
BCl 272.0
Si 288.0
표 1 에 나열된 각 플라즈마 라인에 대한 OLE 데이터(도시하지 않음)의 분석은 알루미늄 에칭동안 전체 플라즈마는 플라즈마 방출변동을 보이지 않고, 오히려 특정 화학종만이 플라즈마 방출변동을 보이는 것을 나타낸다. 특히, Ar 및 Cl 플라즈마 라인은 넓은 파장범위의 OLE 데이터(OLE 데이터(300))에서 관찰되는 어떠한 OLE 특성도 보이지 않는 한편, Al, AlCl, 및 BCl 플라즈마 라인은 모두 OLE 데이터(300)에서 보이는 특성과 유사한 특성을 보인다. 따라서, OLE 데이터 특성은 반응물(예를 들면, Al, AlCl 및 BCl)에 기인하는 것으로 보이고, 플라즈마 프로세스의 반응화학(reaction chemistry)을 이해하기 위해서 OLE 데이터를 매우 유용하게 한다.
여기서 설명된 플라즈마 모니터링기술은 실리콘 이산화물 에치프로세스, 백금 에치프로세스, 폴리실리콘 에치프로세스, 실리콘 에치프로세스 등과 같은 다른 플라즈마 프로세스과 함께 이용될 수 있다. 예를 들면, 도 4a 는 폴리실리콘 스택구조(404)(도 4c)에 대한 플라즈마 에칭동안 생성된 OE 신호(402)(도 4b)로부터 도출된 OLE 데이터(400)의 영역그래프를 도시한다. 폴리실리콘 스택구조(404)는 실리콘(Si)기판(408)상에 증착된 두꺼운 실리콘 이산화물층(406), 실리콘 이산화물층(406)상에 증착된 폴리실리콘층(410)(두께가 약 2000 옹스트롬), 폴리실리콘층(410)상에 증착된 텅스텐 실리사이드(WSix)층(412)(두께가 약 1000 옹스트롬), 및 텅스텐 실리사이드(WSix)층(412)상에 증착된 실리콘 질화물층(414)(두께가 약 2000 옹스트롬)을 포함한다.
OLE 데이터(400) 및 OE 신호(402)를 얻기 위해서, 폴리실리콘 스택구조(404)는 플라즈마 체임버(106)에 위치되고 염소를 기초로 한 폴리실리콘 에치화학(etch chemistry)같은 공지된 폴리실리콘 에치화학을 이용하여 플라즈마(118)가 가해진다. 그리고 나서 플라즈마(118)로부터의 전자기적 방출은 수집되고, 검출기(120)에 의해 OE 신호(402)가 생성되며 OE 신호(402)는 이전에 설명된 바와 같이 처리되어 OLE 데이터(400)를 생성한다.
도 4a 를 참조하여, 시간 t1과 t2사이에서, 실리콘 질화물층(414) 및 텅스텐 실리사이드층(412)이 에치된다. 주목할 것은 OLE 데이터(400)내에서 아무런 신호도 이 시간주기동안은 관찰되지 않는 다는 것이다. 그러나, 다른 프로세싱 상태(예를 들면, 폴리실리콘 에치프로세스에 대하여 최적화되지 않은 상태)에 대해서는, OLE 데이터는 실리콘 질화물 및 텅스텐 실리사이드 에칭동안 관찰될 수 있다. 이 후, 시간 t2및 t3사이에서, 폴리실리콘층(410)이 에치되고 깨끗한 OLE 데이터 패턴을 만든다. 시간 t3에서, 폴리실리콘층(410)은 사라지기 시작하여, 시간 t4까지 계속 제거된다. 시간 t4이후, 실리콘 이산화물층(406)은 에치되고 OLE 데이터(400)내에서는 아무런 신호도 관찰되지 않는다. 다른 프로세싱 상태(예를 들면, 폴리실리콘 에치프로세스에 대하여 최적화되지 않은 상태)에 대해서는, OLE 데이터는 실리콘 이산화물(또는 이곳에서 설명되지 않은 임의의 다른 재료)을 에칭하는 동안 관찰될 수 있다.
도 5 는 디지털 신호 프로세서(DSP)(501)가 이용되는 도 1a-1c 의 프로세스모니터링 시스템(104)의 구성도이다. OE 신호샘플의 시간영역에서 주파수영역으로의 변환(이전 설명)을 프로세서(122)보다 상당히 빠른 속도로 수행하고 그 결과적인 주파수성분을 분석을 위해 프로세서(122)로 제공하도록 프로그램되는 것이 바람직하다. 이런 식으로, 필요하다면, OLE 데이터의 분석은 실시간 프로세싱 파라미터 조정을 고려하기 충분할 만큼 빠르게 수행될 수 있다.
플라즈마 방출변동을 모니터링하는 것 외에, 본 발명자는 플라즈마 프로세싱동안 플라즈마 체임버의 웨이퍼피데스털로 전달된 RF 파워같은 플라즈마 프로세스의 다른 속성도 프로세스상태, 프로세스 이벤트 및 프로세스체임버 정보를 포함하는 것을 발견했다. 도 6 는 본 발명의 프로세스모니터링 시스템(104)이 플라즈마 방출변동 보다는 플라즈마 프로세싱동안 RF 파워변동을 모니터링하기에 적합한 프로세싱 시스템(100)의 구성도이다. 특히, 본 발명의 프로세스 모니터링 시스템(104)내에서, 검출기(120)는 더이상 도시되지 않고, 플라즈마 체임버(106)로 전달된 RF 파워를 나타내는 신호는 프로세서(122)로 제공된다. RF 파워신호는 플라즈마 에칭시스템(102)의 RF 웨이퍼 바이어스 제너레이터(602)로부터 제 5 제어버스(604)를 통해서 제공된다. 필요하다면 검출기(120)가 RF 파워신호와 함께 OE 신호를 프로세서(122)로 제공하는데 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 6 에서 도시된 것처럼, RF 웨이퍼 바이어스 제너레이터(602)는 리시피 제어포트(110)(예를 들면, 원하는 플라즈마 리시피를 위해 필요한 RF 파워레벨을 수신하기 위해) 및 플라즈마 체임버(106)내에 위치된 웨이퍼피데스털(606)로 연결된다. 웨이퍼피데스털(606)은 그 위에 반도체웨이퍼(608)가 배치되는 것으로 도시된다. 공지된 바와 같이, 유도적으로(inductively) 결합된 플라즈마소스가 플라즈마(118)를 생성하기 위해 이용될 때, 전형적으로 RF 제너레이터(도시하지 않음)는 플라즈마 체임버(106)의 외부에 배치된 RF 안테나(도시하지 않음)를 구동하고, 만일 웨이퍼 바이어스가 필요하다면, 분리된 RF 웨이퍼 바이어스 제너레이터(예를 들면, RF 웨이퍼 바이어스 제너레이터(602))가 웨이퍼 바이어스를 제공한다. 그러나, 용량적으로(capacitively) 결합된 플라즈마소스가 이용될 때, 플라즈마 체임버(106)내에 제 2 전극(도시하지 않음)이 배치되고, 단일 RF 제너레이터(예를 들면, RF 웨이퍼 바이어스 제너레이터(602)가 파워를 웨이퍼피데스털(606) 및 제 2 전극으로 전달한다.
RF 웨이퍼 바이어스 제너레이터(602)는 제너레이터(602)에 의해 전달된 RF 파워를 제어하고 모니터링하기 위해 제너레이터의 후부에서 아날로그 입력/출력 인터페이스(610)같은 데이터포트를 포함한다. 예를 들면, 인터페이스(610)는 RF 제너레이터(602)로부터 웨이퍼피데스털(606)로 전달된 파워(즉, 순방향파워)와 웨이퍼피데스털(606)로부터 RF 제너레이터(602)로 반사된 파워(즉, 반사된 파워)를 나타내기 위해 스케일된(scaled) 선형, 0-10 볼트, DC 전압출력을 제공할 수 있거나, 순방향 및 반사파워 신호는 임의의 스케일링(scaling)을 갖는 임의의 다른 아날로그 또는 디지털 형태로 나타낼 수 있다. 이러한 순방향 및 반사파워 신호는 RF 파워 "검출"신호로서 제 5 제어버스(604)를 통하여 프로세서(122)로 제공되고 하나 또는 두 RF 파워검출 신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기는 수 회에 걸쳐서 모니터링되어 이후에 설명되는 바대로 프로세스상태, 프로세스 이벤트 및/또는 프로세스체임버 정보를 제공한다. 제너레이터(602)로부터의 RF 파워검출신호에 대한 전형적인 데이터 플로우 속도는 약 9600 Hz(예를 들면, 이전에 설명된 플라즈마 방출변동보다 약 10배 빠른)이다. 일반적으로, 프로세싱 시스템(100)내의 임의의 구성요소간에 전달된 신호는 컨트롤버스를 통하거나 그렇지 않거나, 아날로그 또는 디지털 형태로 전달될 수 있다. 예를 들면, 아날로그 신호는 아날로그 디지털 변환기를 통해서 디지털화될 수 있고 필요하다면, RS-232 인터페이스, 병렬 인터페이스, 등을 통하여 전송될 수 있다.
플라즈마 방출변동의 경우처럼, 프로세서(122)는 수 회에 걸쳐 RF 파워검출 신호에서 로컬주파수 변동을 조사한다. 특히, RF 파워검출 신호는 프로세서(122)를 통해서 주기적으로 샘플되고, 연속적인 샘플의 수집은 이전에 설명된대로 주기적으로 시간영역으로부터 주파수영역으로 변환된다(예를 들면, 고속푸리에변환 또는 유사한 기술을 통해). 도 5 의 DSP(501)은 RF 파워검출 신호에 기초한 실시간 프로세싱 파라미터 조정을 위하여 프로세서(122)와 함께 이용될 수 있다.
도 7a 는 도 3c 의 다층반도체구조(304)의 플라즈마에칭동안 RF 웨이퍼바이어스 제너레이터(602)의 인터페이스(610)에 의해 생성된 순방향 RF 파워검출신호 (702)(도 7b)로부터 도출된 데이터(700)의 영역그래프이다. 도 7a 에서 더 어두운 영역이 더 큰 크기를 가리킨다. 도 3a-c 를 참조로 설명된 동일한 프로세싱 상태가 에칭동안 이용된다. 도 3a-b 에서 약 t3내지 t4의 시간주기에 대응하는 데이터만이 도 7a-b 에 도시된다.
도 7a 에서 데이터(700)로부터, RF 웨이퍼바이어스 제너레이터(602)로부터의 순방향 RF 파워검출신호가 도 3a 의 OLE 데이터(300)와 동일한 저주파수성분 시그니처(signature)를 포함하는 것이 명백하다. 시간 t3와 t4사이에서, 시간 t4이후에 급격히 떨어지는 저주파수성분이 존재하고 이것이 가리키는 것은 시간 t4근처에서 알루미늄층(312)이 소거되는 것을 의미한다. 외부플라즈마 안테나를 위한 순방향 및 반사된 RF 파워신호가 분석되고 저주파수성분 변동을 포함하지 않는 것으로 밝혀졌다. 이 발견은 OLE 데이터 특성이 전체로서 플라즈마보다는 반응 생성물에 기인하는 것으로 관찰된 것과 부합한다.
도 8 는 반도체장치를 제조하기 위한 자동화도구(800)의 상부 평면도이다. 도구(800)는 한 쌍의 로드락(load locks)(802a, 802b), 및 웨이퍼핸들러(806)를 포함하는 웨이퍼핸들러 체임버(804)를 포함한다. 웨이퍼핸들러 체임버(804) 및 웨이퍼핸들러(806)는 복수의 프로세싱 체임버(808, 810)에 연결된다. 가장 중요하게, 웨이퍼핸들러 체임버(804) 및 웨이퍼핸들러(806)는 도 1a-c 또는 6 의 프로세싱 시스템(100)의 플라즈마 체임버(106)에 연결된다. 플라즈마 체임버(106)는 그것에 연결된 프로세스모니터링 시스템(104)(도시하지 않음)을 구비한다. 전체 도구(800)는 로드락(802a, 802b) 및 체임버(808,810 및 106) 사이에서 반도체기판 트랜스퍼(transfer)를 제어하고, 그 프로세싱을 제어하는 프로그램을 갖는 제어기(812)(예를 들면, 도구(800)를 위한 제어기, 제조프로세스를 운영하기 위한 원격컴퓨터 시스템, 제조실행 시스템, 등)에 의해 제어된다.
제어기(812)는 도 1a-7b 를 참조하여 이전에 설명된 바대로 프로세스모니터링 시스템(104)을 통해 실시간으로 플라즈마 체임버(106)의 프로세스상태를 제어하고 프로세스 이벤트(예를 들면, 처킹, 브레이크스루, 엔드포인트, 등)를 모니터링하기 위한 프로그램을 포함한다. 프로세스모니터링 시스템(104)은 플라즈마 체임버(106)의 프로세스상태에 대한 더 나은 제어를 고려하고 프로세싱 이벤트가 발생하는 시기를 더욱 정확하게 식별한다(효과적으로 플라즈마 체임버(106)의 효율을 증가시킴). 따라서, 자동화 제조도구(800)의 생산량과 효율이 둘 다 상당히 증가한다.
플라즈마 속성을 측정하는 프로세스(예를 들면, 플라즈마 전자기적 방출, RF 파워, 등)와, 검출신호(예를 들면, OE 신호, RF 파워신호, 등)의 하나 이상의 주파수성분에 대한 수 회에 걸친 모니터링은 프로세스가 유저, 제조프로세스를 운영하기 위한 원격컴퓨터 시스템, 제조실행 시스템 등에 의해 수행될 수 있다. 언급된 것처럼, 검출신호 주파수성분 분석 및 모니터링은 실시간 프로세스제어를 고려하도록 프로세싱동안 수행되는 것이 바람직하다. 유저, 제조프로세스를 운영하기 위한 원격컴퓨터 시스템, 제조실행 시스템 또는 임의의 다른 적절한 제어기는 프로세서(122)가 어느 프로세스 이벤트(예를 들면, 부적절한 처킹, 브레이크스루, 엔드포인트, 등)를 식별할지, 그에 응하여 플라즈마 에칭시스템(102)으로 경고를 보내야 할지(예를 들면, 플라즈마 체임버 (106)내에서, 플라즈마프로세스를 멈춤), 어떤 프로세스상태정보가 필요한지(예를 들면, 에치속도, RF 파워, 웨이퍼손상, 웨이퍼온도, 에치균일성, 플라즈마 반응화학, 등), 실시간 프로세스제어가 이용되어야 하는지, 어떤 프로세스체임버 정보가 필요한지(예를 들면, 체임버오류 정보, 체임버 매칭정보, 등) 및 만일 체임버오류가 검출된다면 플라즈마 체임버(106)내에서 플라즈마프로세스가 중지되어야 하는지를 특정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 프로세서(122)가 필요한 프로세스상태, 프로세스 이벤트 및/또는 프로세스체임버 정보를 획득하고 그에 따라 작동하도록(예를 들면, 에치프로세스의 엔드포인트를 검출하고 그 후 프로세싱을 중지하도록) 명령하는 유저 선택가능한 기능의 라이브러리(library)가 제공될 수 있다.
브레이크스루 및 엔드포인트같은 프로세싱 이벤트를 식별하기 위하여, 그리고 체임버오류 정보 및 체임버매칭 정보같은 프로세스체임버 정보를 얻기 위해서, 관련된 프로세스 이벤트 또는 프로세스체임버 식별정보(예를 들면, 엔드포인트 정보, 브레이크스루 정보, 체임버매칭 정보, 등)를 포함하는 데이터베이스가 프로세서(122), 제조프로세스를 제어하기 위한 원격 컴퓨터시스템, 제조실행 시스템 등에서 제공될 수 있다. 데이터베이스내의 관련 정보는 그 후 프로세서(122)에 의해서 처리되고 프로세스 이벤트를 식별하고 프로세스체임버 정보를 추출하는데 이용된다. 예를 들면, 재료층을 에칭하는 동안 엔드포인트 또는 브레이크스루를 검출하기 위해서, 하나 이상의 검출신호 주파수성분의 하나 또는 그 이상의 특징이 (이전에 설명된 대로) 식별되고 데이터베이스내에 저장될 수 있다. 그 후, 프로세싱동안, 측정된 검출신호 주파수성분 정보는 데이터베이스에 저장된 주파수성분 정보와 비교될 수 있다. 만일 측정된 주파수성분 정보가 저장된 주파수성분 정보의 소정의 범위 내에 있다면, 엔드포인트 또는 브레이크스루가 검출된 것을 지시하도록 신호가 발생될 수 있다. 에치될 각 재료층에 대한 엔드포인트 또는 브레이크스루를 지시하는 하나 또는 그 이상의 특징은 데이터베이스에 저장되는 것이 바람직하다.
프로세스체임버 정보에 대하여, 플라즈마 체임버(106)가 적절히 동작하는 것으로 인지될 때 취해진 플라즈마프로세스의 특성주파수성분 핑거프린트는 데이터베이스내에 저장되고 프로세스체임버에 대한 "표준(calibration)" 핑거프린트로서 기능할 수 있다. 이 후, 후속하는 프로세스 런(process runs)의 핑거프린트는 데이터베이스에 저장된 프로세스에 대한 표준핑거프린트와 주기적으로 비교될 수 있다. 후속하는 핑거프린트에서 드리프트, 특성확장, 노이즈레벨 또는 다른 유사한 변화는 정량화되어(예를 들면, 표준 핑거프린트와의 비교를 통하여) 플라즈마 체임버(106)의 헬스(health)를 나타내는 기능을 하고, 체임버오류를 식별할 수 있다(예를 들면, 데이터베이스내에 저장된 각 체임버오류에 기인하는 유일한 주파수성분특성을 통하여). 예를 들면, 체임버 클리닝/보수 동작에 후속하여, 주파수성분 핑거프린트가 측정되고 체임버에 대한 표준 핑거프린트에 비교되어 체임버가 클리닝/보수동작 후에 적절하게 동작하는지를 확인할 수 있다.
두 개의 상이한 체임버의 핑거프린트도 체임버매칭 목적으로, 또는 한 체임버가 또 다른 체임버의 핑거프린트와 매치되도록(이전에 설명된 바대로) 조정 또는 동일하게(equalized) 되는 것을 허용하기 위해 비교될 수 있다. 또한 본 발명자는 도 3a, 4a 및 7a 에서 도시된 것같이 검출신호(플라즈마 프로세스의 속성을 측정함으로써 생성됨)의 저주파수성분내에서 관찰될 수 있는 고조파 주파수가 플라즈마의 상태가 변동함에 따라 변동(예를 들면, 주파수변화)한다는 것을 발견했다. 이 변동은 플라즈마 체임버의 RF 제너레이터 및 매칭 네트워크에 대한 정보와 플라즈마프로세스에 대한 정보를 제공하고 체임버매칭 목적(예를 들면, 두 체임버의 RF 제너레이터와 매칭 네트워크 사이의 유사성을 결정하기 위해서) 또는 체임버 헬스(health) 목적(예를 들면, RF 제너레이터의 헬스(health) 및 매칭 네트워크의 효율성을 수 회에 걸쳐 또는 체임버보수이후에 모니터링하기 위해서)으로 조사되고 비교될 수 있다. 고조파 주파수특징도 데이터베이스내에 저장되고 필요하다면 후속되는 프로세스 런에 대한 표준 핑거프린트로서 기능할 수 있다.
상술한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예만을 개시하지만 본 발명의 범위 내 에서 상기 개시된 장치 및 방법의 변형이 당업자에게는 자명할 것이다. 예를 들어, 여기서 설명된 모니터링된 주파수성분의 범위는 단지 바람직한 것이며, 다른 주파수성분 범위가 필요하다면 모니터링될 수 있다. 웨이퍼피데스털(606)에 직접 연결된 RF 센서는 RF 파워검출신호(602)내에서 노이즈를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 필요하다면 플라즈마 방출변동 검출신호 또는 RF 파워 검출신호의 오직 하나의 주파수성분만이 모니터링될 수 있다.
본 발명이 플라즈마를 이용하는 반도체장치 제조프로세스의 프로세스상태에 대한 모니터링을 참조하여 설명되었지만, 일반적으로 본 발명은 반응속도에 따라 변동하는 속성을 갖는 임의의 화학반응을 모니터링하기 위해 이용될 수 있다(예를 들면, 플라즈마가 이용되는지 여부 및 반도체장치 제조에 연관되는지 여부). 예를 들어, 임의의 화학반응의 온도, 압력, 무게(예를 들면, 결정 마이크로밸런스 (crystal microbalance)를 통해서), 화학발광(chemiluminescence) 등에 있어서 저주파수 변동을 모니터링함으로써, 프로세스상태정보, 프로세스 이벤트 정보, 그리고 만일 적용가능하다면, 프로세스체임버 정보가 반응에 관하여 획득될 수 있다. 특히,화학반응의 속성은 하나 이상의 주파수성분을 갖는(그에 관련된 크기를 갖음) 검출신호를 생성하기 위해서 측정될 수 있고, 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기(예를 들면, 화학반응의 화학반응속도에 연관된 하나 이상의 주파수성분)는 수 회에 걸쳐서 모니터링될 수 있다. 또 다른 예로서, 증착프로세스(예를 들면, 실리콘질화물, 텅스텐 실리사이드, 폴리실리콘, 낮거나 높은 K 의 재료, III-V 또는 II-VI 반도체, 풀루오르처리된 실리콘, 트리에틸포스페이트(triethylphosphate, TEPO) 및 테트라에틸올소실리케이트( tetraethylorthosilicate, TEOS)막 또는 임의의 다른 재료를 증착하기 위한 화학기상증착, 플라즈마강화 화학기상증착 및 고밀도플라즈마 화학기상증착프로세스)는 프로세스상태, 프로세스 이벤트 및 체임버관련 정보를 포함하는 증착동안 프로세스속성에서(예를 들면, 온도, 압력, 무게, 플라즈마 방출, RF 파워, 등)의 저주파수 변동을 나타낼 수 있다. 그러한 정보는 증착속도, 반응화학, RF 제너레이터동작 등을 모니터링하고, 이전에 설명된 것처럼 체임버오류 및 체임버매칭을 목적으로 이용될 수 있다.
따라서, 본 발명이 그 바람직한 실시예에 연관되어 개시되고 있지만, 이후의 청구항에 의해 정의되는 바대로 본발명의 취지와 범위내에서 다른 실시예가 이해될 수 있음을 이해해야 한다.
플라즈마 속성을 이용하여 프로세스 상태를 모니터링하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 플라즈마에 의해 생성된 전자기적인 방출이 수집되고, 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호는 상기 수집된 전자기적 방출의 강도에 기초하여 생성된다. 즉, 웨이퍼 피데스털로 전달된 RF 파워는 모니터링되고 검출신호의 역할을 하며 상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기는 그리고 나서 수 회에 걸쳐 모니터링된다. 상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 모니터링함으로써 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트가 구해지는데 특성 핑거프린트내의 특징은 프로세스 상태정보, 프로세스 이벤트 정보 및 프로세스 체임버정보를 제공한다.

Claims (62)

  1. 하나 이상의 주파수성분이 그에 연관된 크기를 갖는 검출신호를 생성하기 위하여 광대역 광학 전자기적 방출속성을 제외한 플라즈마의 속성을 측정하는 단계, 및 상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐 모니터링하는 단계를 포함하는 플라즈마를 이용하는 프로세스를 모니터링하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 주파수성분이 그에 연관된 크기를 갖는 검출신호를 생성하기 위하여 상기 플라즈마의 속성을 측정하는 단계는 복수의 주파수성분이 각각 그에 연관된 크기를 갖는 검출신호를 생성하기 위하여 상기 플라즈마의 속성을 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계는 상기 검출신호의 복수의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계는 상기 플라즈마프로세스의 화학반응 속도에 연관된 주파수를 갖는 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계는 상기 플라즈마를 생성하는데 이용되는 RF 주파수보다 낮은 주파수를 갖는 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계는 약 50 kHZ 보다 낮은 주파수를 갖는 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 검출신호를 생성하기 위하여 상기 플라즈마의 속성을 측정하는 단계는,
    상기 플라즈마에 의해서 생성된 전자기적 방출을 수집하고, 상기 전자기적 방출은 그에 연관된 강도를 갖는 단계, 및
    상기 수집된 전자기적 방출의 강도에 기초하여 검출신호를 생성하고, 상기 검출신호는 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 플라즈마에 의해서 생성된 전자기적 방출을 수집하는 단계는,
    포토다이오드를 제공하는 단계, 및
    상기 포토다이오드를 통하여 전자기적 방출을 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 플라즈마에 의해서 생성된 전자기적 방출을 수집하는 단계는,
    상기 플라즈마내에서 화학종으로부터 전자기적 방출을 통과시키기에 적합한 광학필터링장치를 제공하는 단계, 및
    상기 광학필터링장치에 의해 통과된 전자기적 방출을 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 광학필터링장치는 유리필터 및 모노크로미터로 구성되는 그룹으로부터 선택된 광학필터링장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 화학종은 BCl, Al, AlCl, Ar, Cl 및 Si 로 구성되는 그룹으로부터 선택된 화학종을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 검출신호를 생성하는 단계는 검출기 전류를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 검출신호를 생성하기 위하여 상기 플라즈마의 속성을 측정하는 단계는 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호를 생성하기 위하여 웨이퍼피데스털에 대하여 하나 이상의 순방향 및 반사 RF 파워를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계는,
    상기 검출신호를 샘플링하는 단계,
    복수의 검출신호 샘플을 시간영역 샘플로부터 주파수영역 샘플로 변환하는 단계, 및
    하나 이상의 주파수영역 샘플을 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단계.
  14. 제 13 항에 있어서, 복수의 검출신호 샘플을 시간영역 샘플로부터 주파수영역 샘플로 변환하는 단계는 시간영역 샘플에 대해서 고속푸리에변환을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. (a) 플라즈마 프로세스동안 제 1 항의 방법을 수행하는 단계,
    (b) 상기 검출신호의 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 플라즈마 프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    (c) 상기 플라즈마프로세스의 엔드포인트를 지시하는 하나 이상의 특성에 대하여 상기 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트를 조사하는 단계, 및
    (d) 상기 하나 이상의 특징의 발생을 상기 플라즈마프로세스의 엔드포인트와 동일시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세스의 엔드포인트를 검출하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    (e) 상기 하나 이상의 특징의 발생을 상기 플라즈마 프로세스의 엔드포인트와 동일시하는 단계후 하나의 추가적인 시간주기동안 상기 플라즈마 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, (a) - (d) 가 상기 플라즈마프로세스동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 하나 이상의 (a) - (d)가 상기 플라즈마 프로세스후에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 상기 플라즈마 프로세스동안 제 1 항의 방법을 수행하는 단계,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 플라즈마프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    상기 플라즈마 프로세스동안 브레이크스루를 가리키는 하나 이상의 특징에 대하여 상기 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트를 조사하는 단계, 및
    상기 하나 이상의 특성의 발생을 브레이크스루와 동일시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마프로세스동안 브레이크스루를 검출하는 방법.
  20. 상기 플라즈마 프로세스동안 제 19 항의 방법을 수행하는 단계, 및
    상기 하나 이상의 특징의 발생을 브레이크스루와 동일시하는 단계후 상기 플라즈마 프로세스를 중지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스톱-온 에칭방법.
  21. 상기 플라즈마 프로세스동안 제 1 항의 방법을 수행하는 단계,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 플라즈마프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    상기 플라즈마 프로세스동안 부적절한 처킹을 가리키는 하나 이상의 특징에 대하여 상기 플라즈마프로세스의 특성 핑거프린트를 조사하는 단계, 및
    상기 플라즈마 프로세스동안 상기 하나 이상의 특징의 발생을 부적절한 처킹과 동일시 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 프로세스동안의 부적절한 처킹을 검출하는 방법.
  22. 비오류 체임버내에서 플라즈마 프로세스동안 제 1 항의 방법을 수행하는 단계,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 비오류 체임버내에서 상기 플라즈마 프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    잠재적 오류 체임버내에서 상기 플라즈마 프로세스동안 제 1 항의 상기 방법을 수행하는 단계,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 잠재적 오류 체임버내에서 플라즈마 프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    상기 비오류 체임버내의 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트를 상기 잠재적 오류 체임버내의 프로세스의 특성 핑거프린트와 비교하는 단계, 및
    상기 비오류 체임버내의 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트가 상기 잠재적 오류 체임버내의 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트와 소정의 양보다 많이 차이가 나면 상기 잠재적 오류 체임버를 오류인 것으로 지정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잠재적 오류 체임버내의 오류검출 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 비오류 체임버 및 상기 잠재적 오류 체임버는 동일한 체임버인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 1 체임버내에서 플라즈마 프로세스동안 제 1 항의 방법을 수행하는 단계,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 제 1 체임버내에서 상기 플라즈마프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    제 2 체임버내에서 상기 플라즈마 프로세스동안 제 1 항의 상기 방법을 수행하는 단계,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 제 2 체임버내에서 상기 플라즈마프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    상기 제 1 체임버내의 상기 플라즈마프로세스의 상기 특성 핑거프린트를 상기 플라즈마 프로세스 제 2 체임버의 상기 특성 핑거프린트와 비교하는 단계, 및
    제 1 체임버내의 상기 플라즈마 프로세스의 상기 특성 핑거프린트가 상기 제 2 체임버내의 상기 플라즈마 프로세스의 상기 특성 핑거프린트와 소정의 양보다 적게 차이가 나면 상기 제 1 및 상기 제 2 체임버는 매칭인 것으로 지정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 체임버와 제 2 체임버를 매칭시키는 방법.
  25. 상기 플라즈마 프로세스동안 제 1 항의 방법을 수행하는 단계, 및
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 플라즈마 프로세스동안 상기 플라즈마 프로세스의 프로세싱 파라미터를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 플라즈마 프로세스제어 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 플라즈마 프로세스동안 프로세싱 파라미터를 조정하는 단계는 RF 파워, 웨이퍼온도, 및 에치속도로 구성되는 그룹으로부터 선택된 프로세싱 파라미터를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 광대역 광학 전자기적 방출 속성을 제외한 플라즈마의 속성을 측정하고 그에 기초하여 검출신호를 생성하기에 적합한 측정장치로서, 상기 검출신호가 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 측정장치 및,
    상기 측정장치에 연결되고, 상기 검출신호를 수신하고 상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하기에 적합한 프로세싱 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용하여 프로세스를 모니터링하는 장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 측정장치는 플라즈마의 속성을 측정하고 그에 기초하여 검출신호를 생성하기에 또한 적합하며, 상기 검출신호는 각각 연관된 크기를 갖는 복수의 주파수성분을 갖고,
    상기 프로세싱 장치는 상기 검출신호의 복수의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하는데 또한 적합한 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 측정장치는 플라즈마로부터 전자기적 방출의 강도를 검출하고 그에 기초하여 검출신호를 생성하기에 적합한 검출기를 포함하고, 상기 검출신호는 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 검출기는 포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 포토다이오드에 연결된 광화이버를 더 포함하고, 상기 광학화이버는 상기 플라즈마로부터 전자기적 방출을 수집하고 상기 전자기적 방출을 상기 포토다이오드로 전달하기에 적합한 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 플라즈마로부터 전자기적 방출을 수집하고 상기 플라즈마내의 화학종으로부터의 전자기적 방출을 포토다이오드로 보내기에 적합한 광학 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 29 항에 있어서, 상기 검출기는, 포토멀티플라이어 튜브를 포함하고, 상기 플라즈마내의 화학종으로부터의 전자기적 방출을 포토멀티플라이어 튜브로 보내기에 적합하고, 상기 포토멀티플라이어 튜브에 인접하는 모노크로미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 27 항에 있어서, 상기 측정장치는 웨이퍼피데스털에 대하여 하나 이상의 순방향 및 반사된 RF 파워를 측정하고 그에 기초하며 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호를 생성하기에 적합한 RF 파워측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 27 항에 있어서, 상기 프로세싱 장치는,
    상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계를 위해 저장된 프로그램코드를 갖는 컴퓨터 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은,
    상기 검출신호를 샘플링하는 단계,
    복수의 검출신호 샘플을 시간영역 샘플로부터 주파수영역 샘플로 변환하는 단계, 및
    하나 이상의 주파수영역 샘플을 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계를 위한 프로그램 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템에 연결되고 상기 시간영역 샘플을 주파수영역 샘플로 변환하기에 적합한 디지탈 신호프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 제 35 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 플라즈마 프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    상기 플라즈마 프로세스의 엔드포인트를 가리키는 하나 이상의 특징에 대하여 상기 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트를 조사하는 단계,
    상기 하나 이상의 특징의 발생을 상기 플라즈마 프로세스의 상기 엔드포인트와 동일시하는 단계, 및
    상기 하나 이상의 특징의 발생을 상기 플라즈마 프로세스의 엔드포인트와 동일시하는 단계후 엔드포인트 경고신호를 생성하는 단계를 위한 프로그램 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치
  39. 제 35 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 플라즈마 프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    상기 플라즈마 프로세스동안 브레이크스루를 가리키는 하나 이상의 특징에 대하여 상기 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트를 조사하는 단계, 및
    상기 하나 이상의 특징의 발생을 브레이크스루와 동일시 하는 단계를 위한 프로그램 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은 상기 하나 이상의 특징의 발생을 브레이크스루와 동일시하는 단계후 상기 플라즈마 프로세스를 중지시키는 단계를 위한 프로그램 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  41. 제 35 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 플라즈마 프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    상기 플라즈마 프로세스동안 부적절한 처킹을 가리키는 하나 이상의 특징에 대하여 상기 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트를 조사하는 단계, 및
    상기 하나 이상의 특징의 발생을 상기 플라즈마 프로세스동안 부적절한 처킹과 동일시하는 단계를 위한 컴퓨터 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은 상기 하나 이상의 특징의 발생을 부적절한 처킹과 동일시하는 단계후 상기 플라즈마 프로세스를 중지하는 단계를 위한 프로그램 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  43. 제 35 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 체임버내에서 상기 플라즈마 프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    상기 체임버내의 상기 플라즈마 프로세스에 대한 특성 핑거프린트와 비오류 체임버내의 상기 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트를 비교하는 단계, 및
    비오류 체임버의 상기 특성 핑거프린트가 상기 체임버의 특성 핑거프린트와 소정의 양보다 많이 차이가 나면 상기 체임버가 오류인 것으로 지정하는 단계를 위한 프로그램 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  44. 제 35 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 체임버내에서 상기 플라즈마 프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    상기 체임버내의 상기 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트와 잠재적 매칭 체임버내의 상기 플라즈마 프로세스의 특성 핑거프린트를 비교하는 단계, 및
    상기 잠재적 매칭 체임버의 특성 핑거프린트가 상기 체임버의 특성 핑거프린트와 소정의 양보다 적게 차이가 나면 상기 체임버 및 상기 잠재적 매칭 체임버를 매칭인 것으로 지정하는 단계를 위한 프로그램 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치
  45. 제 35 항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 주파수성분에 기초하여 상기 플라즈마 프로세스동안 상기 플라즈마 프로세스에 대한 특성 핑거프린트를 생성하는 단계,
    상기 검출신호의 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분에 기초하여 상기 플라즈마 프로세스동안 상기 플라즈마 프로세스의 프로세싱 파라미터를 조정하는 단계를 위한 프로그램 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  46. 하나 이상의 로드락,
    상기 로드락에 연결되고, 웨이퍼핸들러를 갖는 웨이퍼핸들러 체임버,
    상기 웨이퍼핸들러와 상기 웨이퍼핸들러 체임버에 연결되는 복수의 프로세싱 체임버, 및
    하나 이상의 상기 복수의 프로세싱 체임버에 연결된 제 27 항의 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 반도체장치 제조도구.
  47. 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호를 생성하기 위하여 플라즈마의 속성을 측정하는 단계,
    상기 검출신호를 샘플링하는 단계,
    복수의 검출신호 샘플을 시간영역샘플로부터 주파수영역 샘플로 변환하는 단계, 및
    하나 이상의 주파수영역 샘플을 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용하는 프로세스모니터링 방법.
  48. 제 47 항에 있어서, 검출신호를 생성하기 위하여 상기 플라즈마의 속성을 측정하는 단계는,
    상기 플라즈마에 의해서 생성되고, 연관된 강도를 갖는 전자기적 방출을 수집하는 단계, 및
    상기 수집된 전자기적 방출의 강도에 기초하여 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 48 항에 있어서, 상기 플라즈마에 의해서 생성된 전자기적 방출을 수집하는 단계는 약 200 내지 1100 나노미터의 파장을 갖는 전자기적 방출을 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제 48 항에 있어서, 상기 플라즈마에 의해서 생성된 전자기적 방출을 수집하는 단계는,
    포토다이오드를 제공하는 단계, 및
    상기 포토다이오드를 통하여 전자기적 방출을 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제 48 항에 있어서, 상기 플라즈마에 의해서 생성된 전자기적 방출을 수집하는 단계는,
    상기 플라즈마내의 화학종으로부터 전자기적 방출을 전달하는데 적합한 광학 필터링장치를 제공하는 단계, 및
    상기 광학 필터링장치에 의해서 전달된 전자기적 방출을 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 상기 플라즈마 프로세스동안 제 47 항의 상기 방법을 수행하는 단계, 및
    상기 플라즈마 프로세스동안 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수영역 샘플에 기초하여 상기 플라즈마 프로세스의 프로세싱 파라미터를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 플라즈마 프로세스제어방법.
  53. 플라즈마의 속성을 측정하고 그에 기초하여 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호를 생성하는데 적합한 측정장치, 및
    상기 측정장치에 연결되며, 상기 검출신호를 수신하고, 상기 검출신호를 샘플하고, 복수의 검출신호 샘플을 시간영역 샘플로부터 주파수영역 샘플로 변환하는고,
    하나 이상의 주파수영역 샘플을 수 회 모니터링하는데 적합한 프로세싱 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용하는 프로세스모니터링 장치.
  54. 제 53 항에 있어서, 상기 측정장치는 플라즈마로부터 전자기적 방출의 강도를 검출하고 그에 기초하여 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호를 생성하는 데 적합한 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 검출기는 포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  56. 제 54 항에 있어서, 상기 플라즈마로부터 전자기적 방출을 수집하고 상기 플라즈마내의 화학종으로부터 전자기적 방출을 상기 검출기로 보내는데 적합한 광학 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  57. 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호를 생성하기 위하여 광대역 광학 플라즈마 전자기적 방출을 제외한 화학반응의 속성을 측정하는 단계, 및
    상기 검출신호의 하나 이상의 주파수성분의 상기 크기를 수 회에 걸쳐서 모니터링하고, 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수성분은 화학반응의 화학반응속도에 연관되는 단계를 포함하는 화학반응을 모니터링하는 방법.
  58. 제 57 항에 있어서, 상기 화학반응의 속성을 측정하는 단계는,
    플라즈마프로세스동안 생성된 전자기적 방출을 수집하는 단계로서, 상기 전자기적 방출은 그에 연관된 강도를 갖는, 단계, 및
    상기 수집된 전자기적 방출의 강도에 기초하여 검출신호를 생성하고, 상기 검출신호는 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 제 57 항에 있어서, 상기 화학반응의 속성을 측정하는 단계는 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호를 생성하기 위하여 웨이퍼피데스털에 대하여 하나 이상의 순방향 및 반사된 RF 파워를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  60. 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호를 생성하기 위하여 화학반응의 속성을 측정하는 단계,
    상기 검출신호를 샘플링하는 단계,
    복수의 검출신호를 시간영역 샘플로부터 주파수영역 샘플로 변환하는 단계, 및
    하나 이상의 주파수영역 샘플을 수 회에 걸쳐서 모니터링하는 단계로서, 상기 하나 이상의 모니터링된 주파수영역 샘플은 상기 화학반응의 화학반응속도와 관련되는, 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학반응을 모니터링하는 방법.
  61. 제 60 항에 있어서, 상기 화학반응의 속성을 측정하는 단계는,
    플라즈마 프로세스동안 생성된, 연관된 강도를 갖는 전자기적 방출을 수집하는 단계, 및
    상기 수집된 전자기적 방출의 강도에 기초하여, 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 제 60 항에 있어서, 상기 화학반응의 속성을 측정하는 단계는 연관된 크기를 갖는 하나 이상의 주파수성분을 갖는 검출신호를 생성하기 위하여 웨이퍼피데스털에 대하여 하나 이상의 순방향 및 반사된 RF 파워를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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