KR20090046850A - 전자 장치 제조 시스템에서 가스들의 인시튜 분석을 위한 방법 및 장치 - Google Patents
전자 장치 제조 시스템에서 가스들의 인시튜 분석을 위한 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
테스트 챔버의 샘플 가스의 압력 레벨을 예를 들어 가압된 불활성 기준 가스를 이용하여 조절하는 단계, 및 조절된 샘플 가스의 조성을 결정하는 단계를 포함하는 시스템 및 방법이 개시된다. 샘플 가스의 압력을 조절함으로써, 샘플 가스의 조성은 다른 가능한 방식보다 정확하게 결정될 수 있다. 다양한 면들이 개시된다.
Description
본 출원은 2006년 7월 31일자로 "전자 장치 제조 시스템에서 가스들의 인시튜 분석을 위한 방법 및 장치"란 명칭으로 출원된 미국 가특허 출원 번호 60/820,958호(대리인 도켓 No. 10330/L)의 우선권을 청구하며, 이는 본 발명에서 참조로 통합된다.
본 발명은 전반적으로 전자 장치 제조 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이러한 시스템에서 가스들의 인시튜 분광사진 분석에 관한 것이다.
통상적으로 전자 장치 제조 방법 및 시스템들은 다양한 프로세스 가스들의 사용 및 다수의 부산물들의 생성을 수반한다. 프로세스를 보다 이해하고 프로세스들을 보다 엄격하게 모니터하기 위해, 프로세스 가스들의 샘플이 채택될 수 있다. 그러나, 이러한 샘플은 전체 프로세스들에 대한 제한된 정보만을 나타낼 수 있다. 따라서, 프로세스 가스들에 대한 보다 완벽하고 상세한 정보를 제공하는 방법 및 장치들이 요구된다.
본 발명의 일부 면들에서, 샘플 가스의 압력 레벨을 조절하는 단계 및 조절된 샘플 가스의 조성을 결정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 면에서, 테스트될 가스를 함유하도록 구성된 챔버, 챔버에 결합되며 챔버로 샘플 가스를 전달하도록 구성된 설비물(fitting), 및 챔버의 샘플 가스 압력 레벨을 조절하도록 구성된 제어기를 포함하는 샘플 가스 테스트 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 면에서는, 테스트될 가스들을 함유하는 다수의 고립가능한 공간들을 가지는 프로세싱 툴, 테스트될 샘플 가스를 함유하도록 구성된 챔버, 다수의 공간들과 챔버를 선택적으로 결합시키는 설비물(fitting), 및 챔버의 샘플 가스 압력 레벨을 조절하도록 구성된 제어기를 포함하는 샘플 가스 테스트 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 특징들 및 면들은 하기 실시예, 첨부되는 청구항들 및 도면들을 참조로 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 면에 따른 예시적 실시예를 나타내는 개략적 블록도.
도 2는 본 발명의 일부 면들에 따른 도 1의 예시적 장치와 연관된 예시적 방법 실시예를 나타내는 흐름도.
도 3은 본 발명의 일부 면들에 따른 예시적인 제 2 실시예를 나타내는 개략적 블록도.
도 4A 및 도 4B는 본 발명의 일부 면들에 따른 도 3의 예시적 장치와 연관된 예시적인 방법 실시예를 나타내는 흐름도.
도 5는 본 발명의 일부 면들에 따른 예시적인 제 3 실시예를 나타내는 개략적 블록도.
도 6A 및 6B는 본 발명의 일부 면들에 따른 도 5의 예시적 장치와 연관된 예시적 방법 실시예를 나타내는 흐름도.
본 발명은 전자 장치 제조 방법들 및 시스템들에서 사용 또는 생성되는 가스들에 대한 분석(예를 들어, 적외선(IR) 분광법)을 수행하는 시스템들 및 방법들을 제공한다. 본 발명의 방법들 및 장치들은 전자 장치 제조 시스템내의 몇 개 위치들로부터 취해진 가스 샘플들의 분석을 용이하게 한다. 또한, 본 발명은 전자 장치 제조 시스템에 하나 이상의 가스 조성 측정 장치를 통합시키는 방법을 제공한다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예들에 따라, IR 분광광도계는 IR 분광광도계의 샘플 셀로 다양한 가스 샘플들의 흐름을 개별적으로 지향시키도록 동작하는 저압 매니폴드를 통해 전자 장치 제조 시스템의 다수의 챔버들 및 로드락들과 결합될 수 있다. IR 분광법은 고압(예를 들어, >100 Torr)에서만 정확할 수 있고 프로세스 가스들은 샘플 지점들내에서 저압(예를 들어, <100 Torr)에 있을 수 있기 때문에, 본 발명은 샘플링된 가스들의 구성부들(constituent parts)의 조성 및 농도가 정확히 결정될 수 있도록, 제어된 방식으로 적절한 범위내에서 샘플 가스들을 가압하는(pressurize) 방법들 및 장치들을 제공한다.
본 발명은 다수의 상이한 목적들에 유용할 수 있다. 전자 장치(예를 들어, 반도체 장치)의 제조 동안, 다양한 프로세스들이 수행되어 프로세싱이 수행되는 또는 제조된 물품들이 통과되는 공간들(예를 들어, 프로세스 챔버, 이송 챔버, 로드락, 팩토리 인터페이스, 클린룸 등)이 오염될 수 있다. 예를 들어, 증착 종들, 증착 부산물들, 에천트, 프로세스 가스들, 등이 공간을 오염시킬 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 본 발명은 공간 내에서의 오염 레벨을 결정하는데 이용될 수 있다. 또한, 프로세스가 예상한 대로 처리되지 않을 경우, 본 발명은 프로세스가 교정 또는 개선될 수 있도록 프로세스 동안 실제 발생되는 것에 대한 결정을 돕는데 이용될 수 있다. 또한, 다수의 폐기물 감소 프로세스(예를 들어, 독성 부산물들을 처리 또는 중화시키는 방법들)는 폐기물 가스들의 조성에 대한 보다 정확한 정보를 통해 개선 또는 최적화될 수 있다. 따라서, 본 발명은 감소 프로세스들을 개선하기 위해 폐기물 가스들의 조성을 결정하는데 이용될 수 있다. 본 발명은 앞서 개시된 예들과 다른 분야들을 포함할 수 있다.
도 1을 참조로, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 공간(예를 들어, 프로세스 챔버, 로드락, 이송 챔버 등)으로부터 샘플 가스(예를 들어, 배기 가스)를 분석하는데 이용될 수 있는 시스템(100)의 개략도가 도시된다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 샘플 가스는 공간 내에서 오염 레벨을 결정하도록 분석될 수 있다. 시스템(100)은 다양한 공간들, 이를 테면 예를 들어 하나 이상의 프로세스 챔버들(106), 하나 이상의 로드락들(108), 하나 이상의 이송 챔버들(110)(단지 하나만이 도시됨) 등과 측정 장치(104)(예를 들어, IR 분광광도계)내의 샘플 셀을 선택적으로, 유체적 결합시키도록 동작하는 설비물(102)(예를 들어 정상적으로 폐쇄된 다 수의 밸브들 및 단방향 체크 밸브를 포함할 수 있는 저압 매니폴드)을 포함할 수 있다. 공간들 각각은 설비물(102)의 일부로서 관련 포트(예를 들어, 밸브)(112-122)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 설비물(102)은 임의의 수의 공간들과 선택적으로, 유체적 결합될 수 있다. 또한, 시스템(100)은 공급부(예를 들어, N2와 같은 불활성 기준 가스) 및 측정 장치(104)의 샘플 셀과 유체적으로 연통하는 정화기(126)를 포함할 수 있다. 또한, 시스템(100)은 압력 모니터링 장치(128)(예를 들어, 변환기), 진공 소스(130), 정화 공급부(132), 및 측정 장치(104)의 샘플 셀의 출구와 동작가능하게 결합되는 조절가능한 오리피스(134)(예를 들어, 가변 흐름 밸브)를 포함할 수 있다.
다양한 부품들이 제어기(136)의 제어하에 동작되며 동작가능하게(예를 들어, 전기적으로) 결합될 수 있다. 이러한 결합들이 명확히 개시되지 않았지만, 제어기(136)와 압력 모니터링 장치(128) 간의 접속 및 제어기 및 조절가능한 오리피스 간의 접속은 도시된다. 하기에서 설명되는 바와 같이, 압력 모니터링 장치(128)는 측정 장치(104)의 샘플 셀 내의 가스 압력 정보가 제어기(136)에 제공되도록(예를 들어, 피드백되도록) 동작할 수 있다. 제어기는 측정 장치(104)의 샘플 셀내에서 압력을 제어하기 위해 조절가능한 오리피스(134)를 조절하도록 동작할 수 있다.
도 2를 참조로, 본 발명의 예시적 방법(200)이 도시된다. 단계(202)에서, 측정 장치(104)의 샘플 셀은 측정 장치(104)의 샘플 셀과 진공 소스(130)를 선택적으로 결합시킴으로써(예를 들어, 밸브를 개방함으로써) 배기될 수 있다. 일부 실 시예들에서, 측정 장치(104)의 샘플 셀은 배기 단계 이전에 불활성 가스(예를 들어, N2)로 정화될 수 있다. 다른 말로, 측정 장치(104)의 샘플 셀은 배기 단계(202) 이전에 측정 장치(104)의 샘플 셀과 정화 공급부(132)를 선택적으로 결합시킴으로써(예를 들어, 밸브를 개방함으로써) 정화될 수 있다. 단계(204)에서, 제어기는 공간(106, 108, 110)로부터 샘플 가스를 선택할 수 있다. 단계(206)에서, 설비물(102)은 선택된 가스가 측정 장치(104)의 샘플 셀로 흐를 수 있도록 동작할 수 있다. 선택된 샘플 가스는 저압(예를 들어,<100 Torr)에서 스스로 흐를 수 있고/흐르거나 선택된 샘플 가스는 진공 소스(130)에 의해 배출될 수 있다. 일단 샘플 셀이 압력 모니터링 장치(128)에 의해 표시되는 저압 레벨에서 선택된 샘플 가스로 채워지면, 샘플 셀은 샘플 셀의 입구 및 출구 밸브들을 차단(closing off)함으로써 단계(208)에서 고립될 수 있다. 단계(210)에서, 샘플 셀의 가스 조성 및 압력이 측정 및 기록될 수 있다.
단계(212)에서, 예를 들어, IR 분광광도계를 이용하여 정확한 가스 조성의 측정에 적합한 범위로 샘플 셀의 압력을 상승시키기 위해 공급부(124)로부터의 가압된 불활성 기준 가스가 샘플 셀에 첨가된다. 제어기(136)의 제어하에 가변 오리피스(134)는 샘플 셀 내의 압력을 제어하는데 이용된다. 일단 원하는 압력 범위(예를 들어, >100 Torr)가 압력 모니터(128)에 의해 제어기(136)에 표시된 것처럼 달성되면, 단계(214)에서, 샘플 셀은 다시 고립된다(예를 들어, 입구 및 출구 밸브들이 폐쇄된다). 단계(216)에서, 샘플 셀의 샘플 가스 및 기준 가스 조합물의 조성 및 압력이 측정된다. 단계(218)에서, 샘플 가스의 실제 조성은 단계들(210, 216)에서 결정된 측정 값들을 기초로 계산된다(예를 들어, 샘플 가스 단독의 조성은 첨가된 기준 가스에 대해 조절됨으로써 결정된다). 단계(220)에서, 제어기(136)는 분석을 위한 추가적인 샘플 가스들이 존재하는지를 결정한다. 추가적인 샘플 가스들이 존재한다면, 제어는 다시 단계(202)로 돌아가 방법(200)이 나머지 샘플 가스들에 대해 반복된다. 공간들(106, 108, 110) 각각으로부터의 샘플 가스가 분석되면, 단계(220) 이후 방법(200)은 종결된다.
도 3, 4A, 및 4B에 따라, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 시스템(300) 및 방법(400)의 대안적 실시예가 도시된다. 도 3의 시스템(300)에서, 측정 장치(104)의 샘플 셀과 설비물(102) 사이에 결합되는 부스터 펌프(302)는 (예를 들어, 도 1에 도시된 시스템(100)에 사용되는 가압된 기준 불활성 가스 공급부 대신) 선택된 샘플 가스를 가압하는데 이용된다. 도 1의 실시예에 따라, 제어기(136)의 제어하에 가변 오리피스(134)는 샘플 셀 내에서 압력을 제어하는데 이용된다. 일단 원하는 압력 범위(예를 들어 >100 Torr)가 압력 모니터(128)에 의해 제어기(136)에 표시된 것처럼 달성되면, 샘플 셀은 고립된다(예를 들어, 입구 및 출구 밸브들이 폐쇄된다). 따라서, 각각 도 4 및 도 3의 방법(400) 및 시스템(300)에서, 압력 모니터(128)로부터의 피드백은 가변 오리피스(134)를 제어하는데 이용된다. 예시적인 방법(400)의 단계(402)에서, 샘플 셀(예를 들어, 분광광도계(104)의 샘플 챔버)이 배기된다. 단계(404)에서, 제어기(136)(또는 사용자)는 가스가 테스트될 다음 공간을 선택한다. 단계(406)에서, 매니폴드(예를 들어, 설비물(102)(도 3))는 부스 터 펌프(302)를 통해 선택된 공간으로부터의 샘플 가스가 샘플 셀로 흐르게 하는데 이용된다. 가변 오리피스(134)는 낮은 압력(예를 들어, 테스트될 공간에서 압력으로 조절된 또는 이와 같은 압력)을 유지하는데 이용된다. 단계(408)에서, 샘플 가스의 조성 및 압력은 샘플 셀에서 측정된다. 단계(410)에서, 압력 모니터로부터의 피드백을 기초로, 가변 오리피스는 샘플 챔버의 샘플 가스 압력을 조절하기 위해(예를 들어, 증가시키기 위해) 조절된다(반면 부스터 펌프는 고정된 속도의 동작을 지속한다). 단계(412)에서, 샘플 챔버의 압력이 모니터된다. 단계(414)에서, 압력이 샘플 가스의 조성의 정확한 결정에 적합한 레벨에 도달했는지에 대한 결정이 이루어진다. 압력이 적합한 레벨에 도달되지 않았다면, 흐름은 단계(410)로 복귀된다. 압력이 적합한 레벨에 도달되었다면, 단계(416)에서, 샘플 셀은 고립되고(예를 들어, 입구 및 출구(예를 들어, 가변 오리피스)는 폐쇄된다) 부스터 펌프는 차단된다. 단계(418)에서, 샘플 가스의 조성 및 압력이 샘플 셀에서 다시 측정된다. 단계(420)에서, 분석될 가스들이 있는 추가의 공간들이 존재하는지에 대한 결정이 이루어진다. 분석될 가스들이 있는 추가의 고간들이 존재한다면, 흐름은 단계(402)로 복귀된다. 그렇지 않다면 방법(400)은 종료된다.
도 5, 6A, 및 6B에 따라, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 시스템(500) 및 방법(600)의 대안적 실시예가 도시된다. 도 5의 시스템(500)에서, 측정 장치(104)의 샘플 셀과 설비물(102) 사이에 결합된 조절가능한 부스터 펌프(502)는 (예를 들어, 도 1에 도시된 시스템(100)에서 사용되는 가압된 기준 불활성 가스 공급부 또는 도 3에 도시된 시스템(300)의 부스터 펌프(302) 및 가변 오리피스(134) 대신) 선택된 샘플 가스를 가압하는데 이용된다. 제어기(136)의 제어하에 조절가능한 부스터 펌프(502)는 샘플 셀내에서 원하는 압력을 제어하는데 이용된다. 일단 원하는 압력 범위(예를 들어, >100 Torr)가 압력 모니터(128)에 의해 제어기(136)에 표시된 것처럼 달성되면, 샘플 셀은 고립된다(예를 들어, 입력 및 출력 밸브들이 폐쇄된다). 따라서, 각각 도 6A, 6B 및 5의 방법 및 시스템(500)에서, 압력 모니터(128)로부터의 피드백은 조절가능한 부스터 펌프(502)를 제어하는데 이용된다.
예시적 방법(600)의 단계(602)에서, 샘플 셀(예를 들어, 분광광도계(104)의 샘플 챔버)은 배기된다. 단계(604)에서, 제어기(136)(또는 사용자)는 가스가 테스트될 다음 공간을 선택한다. 단계(606)에서, 매니폴드(예를 들어, 설비물(102) (도 5))는 가변 속도(예를 들어, 조절가능한) 부스터 펌프(502)를 통해 선택된 공간으로부터 샘플 셀로 샘플 가스가 흐르게 하는데 이용된다. 가변 속도(예를 들어, 조절가능한) 부스터 펌프(502)는 낮은 압력(테스트될 공간에서의 압력으로 조절된 압력 또는 테스트될 공간에서의 압력과 동일한 압력)을 유지하는데 이용된다. 단계(608)에서, 샘플 셀은 예를 들어, 입구 및 출구를 폐쇄함으로써 고립된다. 단계(610)에서, 샘플 가스의 조성 및 압력은 샘플 셀에서 측정된다. 단계(612)에서, 예를 들어, 압력 모니터(128)로부터의 피드백을 기초로, 가변 속도 부스터 펌프의 동작은 샘플 챔버의 샘플 가스 압력을 조절하도록(예를 들어, 증가시키도록) 조작된다. 단계(614)에서, 샘플 챔버의 압력이 모니터된다. 단계(616)에서, 압력이 샘플 가스 조성의 정확한 결정에 적합한 레벨에 도달되었는지에 대한 결정이 이루어진다. 만약 압력이 샘플 가스 조성의 정확한 결정에 적합한 레벨에 도달되지 않 았다면, 흐름은 단계(612)로 복귀된다. 만약 압력이 샘플 가스 조성의 정확한 결정에 적합한 레벨에 도달했다면, 단계(618)에서, 샘플 셀은 고립되고(예를 들어, 입구와 출구는 폐쇄된다) 부스터 펌프는 차단된다. 단계(620)에서, 샘플 가스의 조성 및 압력은 샘플 셀에서 다시 측정된다. 단계(622)에서, 분석될 가스가 있는 추가의 공간들이 존재하는지에 대한 결정이 이루어진다. 만약 분석될 가스가 있는 추가의 공간들이 존재한다면, 흐름은 단계(602)로 복귀된다. 그렇지 않다면 방법(600)은 종료된다.
지금까지의 설명은 단지 본 발명의 특정 실시예들에 관한 것으로, 본 발명의 범주내에서 상기 개시된 방법 및 장치들의 변형은 당업자들이 쉽게 구현할 것이다.
따라서, 본 발명은 본 발명의 특정 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 하기 청구항들에 의해 한정되는 본 발명의 사상 및 범주 내에서 다른 실시예들이 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
Claims (15)
- 샘플 가스의 압력 레벨을 조절하는 단계; 및조절된 샘플 가스의 조성을 결정하는 단계를 포함하는 샘플 가스 테스트 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력 레벨을 조절하는 단계는 상기 압력 레벨을 상기 샘플 가스의 조성이 결정될 수 있는 레벨로 증가시키는 단계를 포함하는 샘플 가스 테스트 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력 레벨을 조절하는 단계는 폐쇄된 챔버의 상기 샘플 가스에 가압된 불활성 가스를 첨가하는 단계를 포함하는 샘플 가스 테스트 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력 레벨을 조절하는 단계는 가변 출구 오리피스를 갖는 챔버의 상기 샘플 가스에 가압된 불활성 가스를 첨가하는 단계를 포함하는 샘플 가스 테스트 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력 레벨을 조절하는 단계는 가변 출구 오리피스를 갖는 챔버의 상기 샘플 가스에 추가의 샘플 가스를 첨가하는 단계를 포함하는 샘플 가스 테스트 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력 레벨을 조절하는 단계는 폐쇄된 챔버의 상기 샘플 가스에 추가의 샘플 가스를 첨가하는 단계를 포함하는 샘플 가스 테스트 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 압력 레벨을 조절하는 단계는 가변 출구 오리피스를 제어하는 단계를 포함하는 샘플 가스 테스트 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 조절된 샘플 가스의 조성을 결정하는 단계는 상기 샘플 가스의 압력 레벨이 조절되기 이전 및 이후에 상기 샘플 가스의 조성을 측정하는 단계를 포함하는 샘플 가스 테스트 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 조절된 샘플 가스의 조성을 결정하는 단계는 상기 샘플 가스의 상기 압력 레벨을 조절하기 위해 상기 샘플 가스에 첨가되는 기준 가스 및 상기 샘플 가스 의 조성을 계산하는 단계를 포함하는 샘플 가스 테스트 방법.
- 테스트될 가스를 함유하도록 구성된 챔버;상기 챔버에 결합되며 상기 챔버로 샘플 가스를 전달하도록 구성된 설비물(fitting); 및상기 챔버의 상기 샘플 가스의 압력 레벨을 조절하도록 구성된 제어기를 포함하는 샘플 가스 테스트 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 제어기는 가압된 불활성 가스 공급부를 포함하는 샘플 가스 테스트 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 제어기는 가변 출구 오리피스를 포함하는 샘플 가스 테스트 장치.
- 테스트될 가스들을 함유하는 고립가능한 다수의 공간들을 갖는 프로세싱 툴;테스트될 샘플 가스를 함유하도록 구성된 챔버;상기 다수의 공간들과 상기 챔버를 선택적으로 결합시키는 매니폴드; 및상기 챔버의 상기 샘플 가스의 압력 레벨을 조절하도록 구성된 제어기를 포함하는 샘플 가스 테스트 시스템.
- 제 13 항에 있어서,상기 제어기는 부스터 펌프를 포함하는 샘플 가스 테스트 시스템.
- 제 13 항에 있어서,상기 제어기는 조절가능한 부스터 펌프를 포함하는 샘플 가스 테스트 시스템.
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