KR20010015449A - 웨이퍼의 ｄｃ 바이어스 전압 측정용 용량성 프로브 - Google Patents

웨이퍼의 ｄｃ 바이어스 전압 측정용 용량성 프로브 Download PDF

Info

Publication number
KR20010015449A
KR20010015449A KR1020000043385A KR20000043385A KR20010015449A KR 20010015449 A KR20010015449 A KR 20010015449A KR 1020000043385 A KR1020000043385 A KR 1020000043385A KR 20000043385 A KR20000043385 A KR 20000043385A KR 20010015449 A KR20010015449 A KR 20010015449A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
conductive member
dielectric
chamber
plasma
Prior art date
Application number
KR1020000043385A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100721227B1 (ko
Inventor
피터케이. 뢰벤하르트
아더 싸토
발렌틴 토도로프
Original Assignee
조셉 제이. 스위니
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 조셉 제이. 스위니, 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 조셉 제이. 스위니
Publication of KR20010015449A publication Critical patent/KR20010015449A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100721227B1 publication Critical patent/KR100721227B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/265—Contactless testing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/16—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0046—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof characterised by a specific application or detail not covered by any other subgroup of G01R19/00
    • G01R19/0061—Measuring currents of particle-beams, currents from electron multipliers, photocurrents, ion currents; Measuring in plasmas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

본 발명은 처리 챔버에 위치한 웨이퍼의 전압을 측정하는 장치에 관한 것이다. 처리 챔버 벽에 내장된 프로브는 상기 처리 챔버내의 플라즈마에 의해 생성된 전압 레벨을 검출한다. 따라서 검출된 플라즈마 전압 레벨과 웨이퍼 전압 사이의 관계식이 결정된다.

Description

웨이퍼의 ＤＣ 바이어스 전압 측정용 용량성 프로브{CAPACITIVE PROBE FOR IN SITU MEASUREMENT OF WAFER DC BIAS VOLTAGE}
본 발명은 반도체 웨이퍼 처리 장치용 진단 장치에 관한 것으로 특히 반도체 웨이퍼 처리 시스템에서 처리되는 동안 반도체 웨이퍼상에 축적된 DC 바이어스 전압을 측정하는 용량성 프로브에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 처리 시스템을 모니터링하는 동안, 웨이퍼에 DC 바이어스 전압을 정확하게 측정하는 것은 중요하다. 이 값을 측정하는 한 방법은 DC 바이어스 "플러그"를 이용하는 것이다. 예를 들면, 캘리포니아주 산타클라라에 소재한 Applied Materials에 의해 제작된 P5000 금속 에치 침버에서 DC 픽업 또는 그래파이트로 구성된 "플러그" 또는 솔리드 실리콘 카바이드 샤프트는 플라즈마와 직접 접촉하는 곳에 위치한다. 플라즈마를 통한 제로에 가까운 전압 강하를 가정하면, 웨이퍼상의 DC 바이어스를 추정하는 것이 가능하다. 불행하게도, 상기 타입의 "플러그"는 저하되며 챔버의 유지 비용을 증가시키는 소모품을 나타낸다. 또한, "플러그"가 소비됨에 따라 오염 물질이 처리 환경에 방출된다. 따라서 플라즈마와 직접적으로 접촉하지 않으면서 DC 바이어스 전압을 측정하는 장치와 "플러그"를 교체하는 것이 바람직하다.
향상된 측정 기술에서는 웨이퍼가 동일 전위에 있다는 가정하에 받침대에서의 RF 전압의 크기(예를 들면, 피크-투-피크 전압)를 측정한다. 상기 측정값은 웨이퍼의 DC 바이어스 측정을 위해 조절된다. 그러나 상기 솔루션은 전기 측정 회로를 관통하는 받침대 어셈플리에 근접한 하이 레벨의 RF 노이즈로 인해 부정확하다. 또한 상기 기술은 받침대에 프로브와 이와 관련된 회로를 결합하는 것을 용이하게 하기 위해 챔버의 실질적인 수정이 요구된다.
본 발명은 플라즈마와 접촉하는 전압 프로브의 물리적 저하 및/또는 RF 노이즈의 제한적이고 잘못된 효과를 경험하지 않으면서 처리하는 동안 웨이퍼에서의 DC 바이어스 전압을 측정할 수 있는 장치가 필요하다.
도 1은 일체화된 프로브를 가진 웨이퍼 처리 챔버의 단순한 단면도이다.
도 2a는 도 1의 프로브의 선택적인 실시예의 단면도이다.
도 2b는 도 1의 프로브의 다른 선택적인 실시예의 단면도이다.
도 2c는 도 1의 프로브의 또 다른 선택적인 실시예의 단면도이다.
도 3은 프로브의 전형적인 전압 분배 회로의 개략도이다.
도 4는 웨이퍼의 플라즈마 전압 오실레이션과 DC 바이어싱 레벨을 나타낸 도면이다.
도 5는 스케일링된 전압값과 소스 전력을 도시한 그래프이다.
도 6은 스케일링된 전압값과 바이어스 전력을 도시한 그래프이다.
도 7은 스케일링된 전압값과 압력을 도시한 그래프이다.
종래 기술과 연관된 본 발명의 단점은 처리 챔버에 위치한 웨이퍼의 전압 측정용 프로브에 의해 극복된다. 상기 프로브는 유전체속에 삽입된 도전성 멤버를 포함한다. 유전체는 처리 쳄버의 벽과 접촉하며 챔버의 내부에 노출되어 있다. 상기 유전체는 석영, 알루미늄등일 수 있다. 프로브는 바람직하게 구리와 같은 도전성 물질로 제작된 전극을 가진다. 브로프는 도전성 멤버에 의해 검출된 전압 레벨을 측정하기 위해 볼트미터와 같은 측정 장치에 결합될 수 있는 컨덕터를 가진다.
일 실시예의 프로브는 도전성 멤버 즉, 챔버의 바깥벽에 삽입된 전극, 예를 들면 챔버 벽의 석영 윈도우에 장착된 전극을 이용한다. 상기 위치에서 전극은 플라즈마의 RF 전압 오실레이션을 수신하며 상기 전압 오실레이션과 측정 장치를 결합한다. 특정한 회로 분석을 가정하여, 측정 장치에 결합된 값은 웨이퍼상에서 추정된 DC 바이어스 전압을 나타낸다. 상기의 프로브 구성은 효율적인 신호의 정확성과 입자의 비생성을 위한 낮은 노이즈 레벨을 가지며, 현재의 시스템에 쉽게 적용될 수 있다.
본 발명은 도면을 참조로 이하에서 상세히 설명된다.
도 1은 상기 프로브(102)를 가진 플라즈마 반응 챔버(100)의 단순한 단면도이다. 플라즈마 반응 챔버와 웨이퍼 처리 동작을 상세하게 설명하기 위해, 리더(reader)는 1995년 10월 24일에 특허된 특허 번호 제 5,460,689 호의 도면과 상세한 설명에서 참조되며 여기에서 상호 참조된다. 상기의 설명에는 캘리포니아주 산타클라라에 소재한 Applied Materials, Inc.에 의해 제작된 바이어스되고 고밀도인 플라즈마 반응 챔버가 개시되어 있다.
특히, 플라즈마 반응 챔버(100)는 챔버벽(104),루프(108) 및 바닥(110)으로 한정된 밀봉형 내부 체적(122)을 가진다. 챔버의 바닥(110)에는 받침대(111)와 웨이퍼 지지대(112; 즉 정전기 척)가 배치된다. 웨이퍼 지지대(112)는 처리될 웨이퍼(113)를 지지한다. 하나 이상의 전력 공급부는 처리 상태를 최적화시키기 위해 플라즈마(120)를 점화시키거나 웨이퍼(113)를 전기적으로 바이어싱하도록 챔버(100)에 접속된다. 예를 들면 제 1 전력 공급부(126)는 챔버 루프(108) 위에 배치된 코일(128)에 접속된다. 코일(128)은 플라즈마(120)를 점화시키기 위해 챔버(100) 안으로 전력을 용량성 커플링시킨 후 유도 필드(inductive field)에 의해 유지된다. 제 2 전력 공급부(124)는 웨이퍼(113)를 바이어스하기 위해 웨이퍼 지지대(112)에 접속된다.
또한 일 벽(104)은 윈도우를 더 포함한다. 윈도우(106)는 세라믹, 플라스틱등과 같은 적당한 유전체를 포함할 수 있다. 석영, 알루미늄 및 UltemTM(폴리에테르이미드)는 적당한 윈도우 재료이다. 바람직하게 윈도우(106)는 대략 0.635cm의 두께를 가지는 일 시트의 석영이다. 윈도우(106)는 이하 상세히 기술되는 바와 같이 프로브(102)의 삽입을 용이하게 하기 위해 다수층을 포함할 수 있다. 내부 공간(122)과 프로브(102)를 격리시키면서 윈도우(106) 안에 프로브를 삽입하는 다른 방법이 또한 이용될 수 있다. 프로브(102)는 도전체로 제작되고 윈도우(106)에 삽입된 전극(114)을 가진다. 프로브(102)는 AC(피크-투-피크) 또는 DC(바이어스 레벨) 전압들 중 하나를 측정할 수 있는 전압 측정 장치(116)에 접속된다.
전형적인 플라즈마 에칭 반응 챔버(100)에서, 웨이퍼(113)는 에이퍼 지지대(112)에 의해 지지된다. 웨이퍼(113)는 정전기 클램핑 또는 선택적으로 중력 또는 기계 장치에 의해 웨이퍼 지지대(112)에서 유지된다. 일단 적당한 상태에 이르면, 즉 플라즈마가 점화되고 유지되며, 온도와 압력 레벨이 설정되면, 웨이퍼 처리가 개시된다. 상술한 바와 같이, DC 웨이퍼 바이어스를 모니터링하고 조정하는 것은 충분한 최종 산물, 즉 높은 수율의 영역과 결합없는 웨이퍼를 가능하게 한다. 상기 프로브(102)는 플라즈마(120)와 물리적인 접촉없이 웨이퍼(113)의 DC 바이어스 전압 레벨과 비례하는 전압 레벨을 측정한다. 따라서 성능 저하, 교환의 필요성 및 "플러그"와 관련된 미립자의 생성을 최소화시킬 수 있다.
특히 전극(114)은 윈도우(106)를 지나 전압 측정 장치(116)로 수신된 전류를 전송할 수 있다. 상기의 전류는 플라즈마(120)의 전압 레벨의 변동에 의해 유도된다. 이 변동은 플라즈마 전위에서의 대응 오실레이션을 유도하는 웨이퍼 지지대(112)에 커플링된 RF 전력의 오실레이션의 결과이다. 그러므로, 전압 측정 자치(116)에서의 판독은 웨이퍼(113)에서의 피크-투-피크 전압에 비례한다. 상기의 피크-투-피크 전압은 웨이퍼(113)의 DC 바이어스 전압과 관련있다.
도 2a에는 프로브(102)의 단면도가 도시되어 있다. 프로브(102)는 일정 길이의 동축 케이블(202)를 가진 전극(114)를 포함한다. 동축 케이블(202)의 중심 컨덕터(206)는 납땜을 사용하여 전극(114)에 납땜된다. 전기적인 부착의 다른 방법은 크림핑등과 같은 방법으로서 납땜(200)을 대체할 수 있다. 동축 케이블(202)의 외부 실드(210)는 전압 측정 장치(116)를 통해 접지에 접속된다. 프로브(102)는 전극(114)이 벽(104)과 내부 공간(122;즉, 도 1의 플라즈마(120))으로부터 격리되도록 윈도우(106)에 물리적으로 삽입된다.
바람직하게 전극(114)은 석영으로된 제 2 층(254)과 퓨즈된 제 1 층(256) 사이에 샌드위치된 0.25인치 직경의 도전성 호일(즉, 금속)이다. 제 1 층(256)은 선택적으로 전극(114)을 하우징하며 제 1 층(256)이 제 2 층(254)에 대해 플러쉬를 놓을 수 있도록 하는 디프레션(258)을 포함한다. 전극(114)은 선택적으로 제 1 층(256)의 디프레션으로 스퍼터링될 수 있다. 전극(114)의 크기는 0.25 인치 직경의 도전성 호일, 바람직하게는 구리로 도시되었지만, 전극(114)의 크기는 프로브(102)와 벽(104)의 임피던스, 윈도우 재료 및 전극(114)과 내구 공간(122) 사이의 거리에 달려있다.
도 2b에 도시된 본 발명의 선택적인 실시예에서, 프로브(102)는 벽(104)의 보어(250)에 장착된다. 보어(250)는 내부 공간(122)으로 오픈되어 있고 실질적으로 전극(114)을 캡슐로 싸는 세라믹과 같은 유전체(252)로 충진된다. 그러나 다른 타입의 재료가 전극(114)을 캡슐로 싸는데 이용될 수 있으며 석영, 알루미늄, UltemTM(폴리에테르이미드)등으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 유전체(252)의 부분(260)은 내부 공간(122)을 전극(114)과 격리시킨다. 보어(250)의 깊이는 전극(114)의 캡슐화를 쉽게하기에 충분히 커야한다.
프로브(102)의 다른 실시예는 도 2c에 개시되어 있다. 프로브(102)는 유전체(252)로 캡슐된 전극(114)를 가진다. 유전체(252)는 벽(104)에 배치되며 내부 공간(122)에 노출된다.
도 3의 개략도는 프로브(102)를 가지는 챔버 분위기에서 엘리멘트의 물리적인 상호 반응을 나타낸 전압 분배 회로(300)를 도시한다. RF 소스(302)와 매칭 회로(304)는 챔버의 에칭 처리를 실행하기 위해 필요한 전압 파형과 임피던스를 설정한다. 캐피시턴스는 제 1 플라즈마의 외장(118)을 가로질러 웨이퍼(113)와 플라즈마(120) 사이에 존재하며 캐패시터 Cwafer(306)로 표현된다. 제 2 캐피시턴스는 제 2 플라즈마의 외장(121)을 가로질러 플라즈마(120)와 챔버벽(104) 사이에 존재하며 캐패시터 Cwall(316)로 표현된다. 제 3 캐패시턴스는 제 3 플라즈마의 외장(119)을 가로질러 플라즈마(120)와 석영 윈도우(106) 사이에 존재하며 Cwindow(308; 상기의 제 3 캐패시턴스 Cwindow(308)는 도 2b에 도시된 프로브(102)의 선택적인 실시예를 사용할 때 유전체(254)의 일부와 플라즈마(120) 사이에 존재한다)로 표현된다. 제 4 캐패시턴스는 석영 윈도우(106)를 가로질러 외장(119)과 접촉하는 내부면으로부터 전극(114)에 걸쳐서 존재한다. 상기의 캐패시턴스는 Cprobe(310)으로 표현된다. 최종 캐패시턴스 Cinstrumentation(312)는 전압 측정 장치(116)의 캐패시턴스로 표현된다.
도 3의 회로는 선형이며 Cwafer(306)로 표현된 플라즈마의 외장(118)을 가로질러 rf 전압 Vwafer의 판독을 어림잡기 위해 분석될 수 있다. 회로 분석은 rf 소스(302)에 의해 챔버(100)로 주입된 rf 전류가 주로 캐패시턴스 Cwafer(306)와 Cwall(316)을 통해 흐른다는 가정하에 시작된다. 프로브(Cprobe로 표현)를 포함하는 회로의 브랜치는 매우 적은 전류를 뽑아내며 노드(315)에서의 플라즈마 전위 Vplasma를 센싱하기 위해서만 제공된다. 프로브를 흐르는 전류량은 Cprobe에 의해 제어된다. 그러므로 Cprobe가 Cwall보다 훨씬 적을 때, 회로의 프로브 브랜치를 통과하는 전류의 흐름은 Cwall을 흐르는 총 전류 흐름과 비교하여 무시할 수 있다. 그러므로 전극(114)의 크기는 전극(114)의 임피던스가 벽(104)의 임피던스보다 크도록 선택되어야 한다. 대부분의 전류가 Cwafer(306)와 Cwall(316)을 통해 직렬로 흐르기 때문에 Cwafer(306)의 전압 Vwafer(플라즈마 전위 Vplasma에 의해서)는 다음 관계식으로 Cwall(316)의 전압과 연관되어 있다.
그러므로 비례 상수를 추정할 수 있다면 외장의 전압은 플라즈마 전위를 모니터링함으로써 웨이퍼에서 모니터링될 수 있다.
Vplasma는 캐패시터 Cwindow(308), Cprobe(310) 및 Cinstrumentation(312)를 포함하는 센싱 회로로 측정된다. 노드(314)에서의 출력 전압(Vo)는 다음 방정식으로 Vplasma와 관계된다.
설계시 Cinstrumentation(312)와 Cprobe(310)는 작게 선택되며 이는 다음과 같다.
임의의 캐패시턴스가 C ∝ k*A/d(여기에서 A는 캐패시터 전극의 영역이며, k는 윈도우 재료(예를 들면 석영)의 유전 상수이고 d는 전극간의 간격이다)로서 스케일링되기 때문에, 상기의 관계식은 윈도우에서의 플라즈마의 외장의 두께보다 훨씬 크도록 전극과 내부 공간 사이의 윈도우 두께를 선택함으로서 단순하게 달성된다.
상기의 표현을 사용하면 Vo과 Vplasma사이의 관계식은 다음과 같이 간단해 진다.
Vo과 Vplasma사이의 관계식은 쉽게 제어되는 공지된 양에만 의존한다. Vwafer, Vplasma및 Vo과 관련된 선행한 두개의 방정식을 조합하면, 출력 전압 Vo과 Vwafer사이의 최종 관계식은 다음과 같다.
실제로 Vo와 Vwafer사이의 비례 상수를 찾기위해 실험에 의한 교정이 실행된다. 회로를 분석하는 동안 이루어진 가정에 의해 선형 응답을 기대할 수 있다. 특히 프로브에서의 피크-투-피크 전압은 웨이퍼에서의 피크-투-피크 전압과 비례한다. 피크-투-피크 웨이퍼 전압과 웨이퍼 DC 바이어스 사이의 관계는 공지되어 있기 때문에 프로브에서의 피크-투-피크 전압은 웨이퍼에서의 DC 바이어스 전압과 연관될 수 있다. 일반적으로 피크-투-피크 전압과 b가 상수인 VDCbias= aVpeak-to-peak+ b의 형태의 DC 바이어스 사이에 오프셋이 존재한다는 것은 공지되어 있다. 서로 다른 전압 레벨(RF 소스 전압(302;Vs)을 사용하여 수집된 경험적인 데이터는 VO과 웨이퍼 전압을 연관시키는 상수를 산출한다.
예를 들어 도 5는 프로브(블랙 도트)와 웨이퍼(화이트 다이아몬드)에서 측정된 피크-투-피크 전압값과 웨이퍼(블랙 스퀘어)에서의 DC 전압 대 RF 소스 전력의 그래프이다. 도 6은 동일 전압값과 DC 바이어스 전력의 그래프이며 도 7은 동일 전압값과 챔버 압력의 그래프이다. 전압값은 그래프상의 각각의 비교를 위해 스케일링되었다. 각각의 경우, 전력 레벨 또는 챔버 압력이 증가함에 따라 전압은 선형에 가까운 경로를 따른다. 이와 같이 상기의 가정은 데스트 데이터에 의해 지지되며 전압 분배기의 분석은 웨이퍼의 DC 바이어스 레벨을 추정하는 정확한 방법이 된다.
본 발명에 의해 실현되는 최고의 장점은 챔버에 삽입된 프로브(102)를 사용하여 필요한 데이터를 측정할 수 있다는 것이다. 따라서 높은 전압 소스의 근접성에 의해 발생된 인접 전송 라인 또는 RF 노이즈에 의한 신호의 저하가 발생하지 않는다. 또한 상기 프로브에 의해 검출된 노이즈는 전극(114)의 크기를 변경시킴으로써 제거될 수 있다. 전압 측정 장치(116)에서 보여지는 신호 레벨은 전극(114)의 크기와 비례한다. 그러므로 실질적인 백그라운드 노이즈가 검출된다면 전극의 크기는 신호 대 노이즈비를 개선하기 위해 증가될 수 있다. 이처럼 전극(114)에서 수신된 전압의 변동량은 주어진 주파수에 대한 가정 상수(assumed constant)인 노이즈의 양와 관련되어 증가된다.
본 발명에 대한 여러 실시예가 기술되어 있지만, 당업자는 본 발명의 범위에서 다양한 변용을 할 수 있다.
본 발명의 장치에 의해 플라즈마와 접촉하는 전압 프로브의 물리적 저하 및/또는 RF 노이즈의 제한적이고 잘못된 효과를 경험하지 않으면서 처리하는 동안 웨이퍼에서의 DC 바이어스 전압을 측정할 수 있다.

Claims (32)

  1. 적어도 하나의 벽을 가지는 처리 챔버에 위치한 벽의 전압을 측정하는 장치에 있어서,
    상기 벽에 배치된 도전성 멤버; 및
    상기 도전성 멤버에 결합된 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버 벽은 도전성 멤버가 배치된 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 윈도우는 유전체로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 윈도우는 석영인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 윈도우는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 멤버는 전극인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전극은 구리인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 장치는 볼트미터인 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버 벽은:
    상기 처리 챔버의 내부 공간으로 오픈된 보어; 및
    도전성 멤버가 배치된 상기 보어에 배치된 유전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 유전체는 석영, 알루미늄 및 폴리에테르이미드로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 윈도우는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 도전성 멤버는 전극인 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전극은 구리인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 측정 장치는 볼트미터인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 플라즈마 처리 챔버에서 처리하는 동안 기판의 DC 바이어스 전압을 모니터링하는 시스템에 있어서,
    챔버의 벽에 배치되며 플라즈마에 노출되도록 위치하는 유전체; 및
    상기 유전체에 삽입된 도전성 멤버를 포함하며;
    전압 측정 장치는 멤버의 전압 레벨을 측정하도록 구성되며, 측정 전압은 기판의 바이어스 전압에 비례하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 전압 측정 장치는 플라즈마의 RF 전압 오실레이션을 측정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 비례 상수는 챔버, 삽입된 도전성 멤버 및 전압 측정 장치에 존재하는 캐패시턴스의 비인 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 전압 측정 장치는 볼트미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 유전체는 석영, 알루미늄 및 폴리에티르이미드로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 15 항에 있어서, 상기 유전체는 상기 챔버벽의 보어안에 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 처리 챔버에 위치한 웨이퍼의 전압을 추정하는 장치에 있어서,
    내부 공간을 한정하는 챔버벽;
    상기 챔버벽에 배치되고 상기 내부 공간에 노출된 유전체; 및
    상기 유전체안에 배치된 전극을 포함하며,
    상기 전극은 상기 처리 챔버안의 플라즈마에 의해 생성된 전압 레벨을 측정하기 위한 전압 측정 장치에 전기적으로 접속되며, 전극에 의해 측정된 전압은 웨이퍼상의 전압에 비례하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 전압 측정 장치는 플라즈마의 RF 전압 오실레이션을 측정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 비례 상수는 챔버, 삽입된 도전성 멤버 및 전압 측정 장치에 존재하는 캐패시턴스의 비인 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 측정 장치는 볼트미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 유전체는 석영, 알루미늄 및 폴리에테르리미드로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 유전체는 상기 챔버벽의 보어 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 플라즈마 처리 챔버에서 처리하는 동안 기판의 DC 바이어스 전압을 모니터링하는 방법에 있어서,
    챔버의 내부에 노출된 유전체로 삽입된 도전성 멤버를 제공하는 단계; 및
    상기 도전성 멤버의 전압 레벨을 측정하는 단계를 포함하며, 상기 도전성 멤버에 의해 측정된 전압 레벨은 웨이퍼의 DC 바이어스 전압과 비례하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 유전체는 챔버벽 안에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 27 항에 있어서, DC 바이어스 전압과 측정 전압 사이의 비례 관계는 챔버, 삽입된 도전성 멤버 및 상기 도전성 멤버의 전압 레벨을 측정하기 위한 전압 측정 장치에 존재하는 캐패시턴스의 비에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 27 항에 있어서, 상기 유전체와 도전성 멤버는 플라즈마의 RF 전압 오실레이션에 노출된 위치에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 27 항에 있어서, 상기 전압 레벨의 도전성 멤버는 플라즈마의 RF 전압 오실레이션을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 도전성 멤버는 백그라운드 노이즈에 대항하는 상기 RF 전압 오실레이션의 우선적인 검출을 보장하기에 충분히 큰 크기로 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020000043385A 1999-07-27 2000-07-27 웨이퍼 전압 측정 또는 산정 장치 및 기판의 ｄｃ 바이어스 전압 모니터링 시스템 및 방법 KR100721227B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/361,649 US6356097B1 (en) 1997-06-20 1999-07-27 Capacitive probe for in situ measurement of wafer DC bias voltage
US09/361,649 1999-07-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010015449A true KR20010015449A (ko) 2001-02-26
KR100721227B1 KR100721227B1 (ko) 2007-05-22

Family

ID=23422918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000043385A KR100721227B1 (ko) 1999-07-27 2000-07-27 웨이퍼 전압 측정 또는 산정 장치 및 기판의 ｄｃ 바이어스 전압 모니터링 시스템 및 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6356097B1 (ko)
EP (1) EP1072894A2 (ko)
JP (1) JP4681718B2 (ko)
KR (1) KR100721227B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120011612A (ko) * 2010-07-29 2012-02-08 주성엔지니어링(주) 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 챔버 세정 방법
KR20170024819A (ko) * 2015-08-26 2017-03-08 최대규 인시츄 클리닝이 가능한 플라즈마 클리닝링

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6673637B2 (en) 2000-09-20 2004-01-06 Kla-Tencor Technologies Methods and systems for determining a presence of macro defects and overlay of a specimen
US6812045B1 (en) 2000-09-20 2004-11-02 Kla-Tencor, Inc. Methods and systems for determining a characteristic of a specimen prior to, during, or subsequent to ion implantation
US6806951B2 (en) 2000-09-20 2004-10-19 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining at least one characteristic of defects on at least two sides of a specimen
US6782337B2 (en) 2000-09-20 2004-08-24 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining a critical dimension an a presence of defects on a specimen
US6694284B1 (en) 2000-09-20 2004-02-17 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining at least four properties of a specimen
US6891627B1 (en) 2000-09-20 2005-05-10 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining a critical dimension and overlay of a specimen
DE60201998T2 (de) * 2001-06-08 2005-11-24 Intier Automotive Closures Inc., Newmarket Kontakloser näherungssensor
JP3773189B2 (ja) * 2002-04-24 2006-05-10 独立行政法人科学技術振興機構 窓型プローブ、プラズマ監視装置、及び、プラズマ処理装置
US6894474B2 (en) 2002-06-07 2005-05-17 Applied Materials, Inc. Non-intrusive plasma probe
JP3601527B2 (ja) 2002-06-27 2004-12-15 住友電気工業株式会社 バックゲート特性判定方法及びバックゲート特性判定装置
US7199327B2 (en) * 2002-06-28 2007-04-03 Tokyo Electron Limited Method and system for arc suppression in a plasma processing system
US7319316B2 (en) * 2005-06-29 2008-01-15 Lam Research Corporation Apparatus for measuring a set of electrical characteristics in a plasma
JP4878188B2 (ja) * 2006-03-20 2012-02-15 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、堆積物モニタ装置、及び堆積物モニタ方法
GB2459858A (en) * 2008-05-07 2009-11-11 Univ Dublin City System for analysing plasma
US9465049B2 (en) 2012-04-13 2016-10-11 James B. Colvin Apparatus and method for electronic sample preparation
WO2015069428A1 (en) 2013-11-06 2015-05-14 Applied Materials, Inc. Particle generation suppressor by dc bias modulation
US9595424B2 (en) 2015-03-02 2017-03-14 Lam Research Corporation Impedance matching circuit for operation with a kilohertz RF generator and a megahertz RF generator to control plasma processes
US10078775B2 (en) * 2015-06-23 2018-09-18 Idex Asa Double-sided fingerprint sensor
KR102417178B1 (ko) * 2015-09-03 2022-07-05 삼성전자주식회사 마이크로파 탐침, 그 탐침을 구비한 플라즈마 모니터링 시스템, 및 그 시스템을 이용한 반도체 소자 제조방법
US9761414B2 (en) * 2015-10-08 2017-09-12 Lam Research Corporation Uniformity control circuit for use within an impedance matching circuit
US10720313B2 (en) 2017-08-23 2020-07-21 Tokyo Electron Limited Measuring device, measurement method, and plasma processing device
JP7138497B2 (ja) 2017-08-23 2022-09-16 東京エレクトロン株式会社 測定装置、測定方法及びプラズマ処理装置
DE112018005258T5 (de) 2017-09-19 2020-10-22 Idex Biometrics Asa Doppelseitiges Sensormodul, das zur Integration in elektronische Geräte geeignet ist
JP2020202052A (ja) * 2019-06-07 2020-12-17 東京エレクトロン株式会社 プラズマ電界モニタ、プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法
US20210280399A1 (en) * 2020-03-06 2021-09-09 Applied Materials, Inc. Capacitive sensors and capacitive sensing locations for plasma chamber condition monitoring

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3796955A (en) * 1971-11-30 1974-03-12 Ibm Gate oxide early fail screening test utilizing a low pressure plasma
JPS601952B2 (ja) 1980-01-25 1985-01-18 三菱電機株式会社 プラズマエツチング装置
JPS58171821A (ja) * 1982-03-31 1983-10-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理における汚染度又は清浄度検知方法およびその装置
JPS60126832A (ja) * 1983-12-14 1985-07-06 Hitachi Ltd ドライエツチング方法および装置
US4859908A (en) 1986-09-24 1989-08-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plasma processing apparatus for large area ion irradiation
US5557215A (en) 1993-05-12 1996-09-17 Tokyo Electron Limited Self-bias measuring method, apparatus thereof and electrostatic chucking apparatus
JP3306677B2 (ja) * 1993-05-12 2002-07-24 東京エレクトロン株式会社 自己バイアス測定方法及び装置並びに静電吸着装置
US5451884A (en) 1993-08-04 1995-09-19 Transat Corp. Electronic component temperature test system with flat ring revolving carriage
JP2654340B2 (ja) * 1993-11-11 1997-09-17 株式会社フロンテック 基板表面電位測定方法及びプラズマ装置
US5584938A (en) * 1993-12-10 1996-12-17 Texas Instruments Incorporated Electrostatic particle removal and characterization
KR0154167B1 (ko) * 1994-09-12 1998-10-15 김영환 백 바이어스 검출회로
US5667701A (en) 1995-06-07 1997-09-16 Applied Materials, Inc. Method of measuring the amount of capacitive coupling of RF power in an inductively coupled plasma
JPH0927395A (ja) * 1995-07-12 1997-01-28 Kobe Steel Ltd プラズマ処理装置及び該装置を用いたプラズマ処理方法
US5810963A (en) 1995-09-28 1998-09-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Plasma processing apparatus and method
JP2893391B2 (ja) * 1996-11-21 1999-05-17 株式会社アドテック プラズマパラメータ測定装置
JP3739511B2 (ja) * 1997-02-13 2006-01-25 富士通株式会社 プラズマ空間電位の測定装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120011612A (ko) * 2010-07-29 2012-02-08 주성엔지니어링(주) 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 챔버 세정 방법
KR20170024819A (ko) * 2015-08-26 2017-03-08 최대규 인시츄 클리닝이 가능한 플라즈마 클리닝링

Also Published As

Publication number Publication date
JP4681718B2 (ja) 2011-05-11
EP1072894A2 (en) 2001-01-31
JP2001148374A (ja) 2001-05-29
KR100721227B1 (ko) 2007-05-22
US6356097B1 (en) 2002-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100721227B1 (ko) 웨이퍼 전압 측정 또는 산정 장치 및 기판의 ｄｃ 바이어스 전압 모니터링 시스템 및 방법
US10777393B2 (en) Process condition sensing device and method for plasma chamber
US6700397B2 (en) Triaxial probe assembly
KR100704345B1 (ko) 플라즈마 처리 시스템에서 에칭 종점을 결정하기 위한방법 및 장치
US6424141B1 (en) Wafer probe station
JP5166270B2 (ja) プラズマ加工の電気パラメータを測定するセンサ装置
US6771481B2 (en) Plasma processing apparatus for processing semiconductor wafer using plasma
US20070252606A1 (en) Shielded Probe Apparatus for Probing Semiconductor Wafer
US7602194B2 (en) Apparatus and method of water absorption test for generator stator winding insulator using cross capacitance
KR101588482B1 (ko) 플라즈마 처리 챔버에 사용하기 위한 진공 갭을 포함하는 플라즈마 대향 프로브 장치
US20070235135A1 (en) Plasma processing apparatus
KR100329359B1 (ko) 미소용량측정 시스템 및 프로빙 시스템
US6781205B1 (en) Electrostatic charge measurement on semiconductor wafers
US4789829A (en) Method and apparatus for determining RE gasket shielding effectiveness
EP2365347A1 (en) Electrical field sensor
US5942889A (en) Capacitive probe for in situ measurement of wafer DC bias voltage
US9082805B2 (en) System and method for testing an electrostatic chuck
JP2004063486A (ja) プローバのチャック機構
KR100594673B1 (ko) 플라즈마 영역내의 전자 에너지 분포 측정 방법 및 그측정 장치
JP2020187948A (ja) プラズマ処理装置、プラズマ処理装置を用いた検査方法、および、プラズマ処理装置を用いた半導体装置の製造方法
KR101564787B1 (ko) 2차원 공정 모니터링 장치
RU2281470C1 (ru) Устройство для измерения звукового давления
JP2006012424A (ja) プラズマ測定方法及びプラズマ測定装置
TW202339554A (zh) 用於非侵入地感測在電漿處理腔室中流動的射頻電流譜之系統及方法
JPH04275422A (ja) ドライエッチング装置におけるモニタリング方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee