KR20090110814A - 플라즈마 프로세스 이상을 검출하기 위한 주파수 모니터링 - Google Patents

플라즈마 프로세스 이상을 검출하기 위한 주파수 모니터링 Download PDF

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KR20090110814A
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최수영
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김홍순
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Abstract

RF-전력화 플라즈마 프로세스 챔버내에서의 이상 상태는 가변-주파수 RF 전력원의 주파수가 설정된 하한치 및 상한치를 벗어나는지를 검출함으로써 결정된다. 제 1 면에서, 제 1 쌍의 하한치 및 상한치는 새로운 프로세스 단계가 시작된 이후에 또는 샘플 제어 신호가 상태를 변경한 이후에 샘플링된 전력원의 주파수의 함수로서 설정된다. 제 2 면에서, 제 2 쌍의 하한치 및 상한치는 전력원의 주파수에 적응되지 않는다. 바람직하게 제 1 면 및 제 2 면은 상이한 이상 상태를 검출하기 위해 함께 사용된다.

Description

플라즈마 프로세스 이상을 검출하기 위한 주파수 모니터링{FREQUENCY MONITORING TO DETECT PLASMA PROCESS ABNORMALITY}
본 발명은 가변-주파수 RF 전력원에 결합된 RF-전력화 플라즈마 프로세스 챔버, 특히 전자 디스플레이 또는 반도체 회로와 같은 전자 반도체소재(workpiece)를 제조하는 프로세스 챔버 내부의 이상 상태를 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자 평판디스플레이 및 반도체 집적회로와 같은 전자 장치는 다양한 프로세스 챔버에서 순차적인 프로세스 단계들을 수행함으로써 제조된다. 이러한 프로세스 단계들은 공통적으로 플라즈마-강화 화학적 기상 증착 챔버 또는 플라즈마 스퍼터링 챔버에서 수행되는 증착 단계, 또는 플라즈마 에칭 챔버에서 수행되는 에칭 단계와 같이, 플라즈마 프로세스 챔버내에서 수행되는 단계들을 포함한다. 전자 장치의 제조시 챔버내에 플라즈마가 존재하면서 단계들을 수행하는 모든 챔버가 플라즈마 프로세스 챔버로 간주된다.
플라즈마 프로세스 챔버 내에서 반도체소재가 처리되는 동안, 때로 기계고장(malfunction)이 발생한다. 이러한 기계고장은 손상된 챔버 부품, 세정 또는 다른 통상의 유지보수를 요하는 챔버 부품, 또는 손상된 반도체소재를 포함할 수 있다. 기계고장이 발생한 후 플라즈마 프로세스가 중단되지 않는다면, 챔버 부품 또는 반도체소재에 보다 심각한 손상이 발생할 위험이 있다. 따라서, 플라즈마 프로세스가 중단될 수 있도록 가능한 빨리 기계고장을 검출하는 것이 중요하다.
본 발명은 가변-주파수 RF 전력원의 주파수가 설정된 하한치 및 상한치를 벗어나는지를 검출함으로써 RF-구동 플라즈마 프로세스 챔버 내에서의 이상 상태를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 RF 전력원의 주파수가 플라즈마 프로세스 챔버에 의해 제공되는 부하 임피던스의 변화에 응답하여 변하도록, RF 전력원의 주파수가 RF 전력원, 매칭 네트워크 및 플라즈마 프로세스 챔버중에서 임피던스 매치를 최적화시키기 위해 조작되는 RF 전력원과 임피던스 매칭 네트워크의 조합에 가장 유용하다.
본 발명의 제 1 면은 제 1 쌍의 주파수 하한치와 주파수 상한치를 적응식으로(adaptively) 설정한다. 새로운 프로세스 단계가 시작된 이후 또는 샘플 제어 신호가 제 1 상태에서 제 2 상태로 변한 이후, 샘플-및-홀드 회로(sample-and-hold circuit)는 RF 전력원의 주파수를 샘플링한다. 제 1 쌍의 주파수 하한치와 주파수 상한치는 샘플링된 주파수의 함수로서 설정된다.
제 1 비교기 회로는 제 1 주파수 제한치들과 RF 전력원의 주파수를 반복적으로(즉, 주기적으로 또는 연속적으로) 비교하며 주파수가 제 1 하한치 보다 작아지거나 또는 제 1 상한치 보다 커지는 경우 경보를 알린다.
바람직하게 제 1 주파수 제한치는 프로세스 챔버가 정상적으로 동작하는 동안 주파수 하한치와 주파수 상한치 사이에서 전력원 주파수가 유지되도록 설정된다. 결과적으로, 주파수 제한치를 벗어난 전력원 주파수의 탈선은 손상된 챔버 부품, 세정 또는 다른 통상의 유지보수를 요하는 챔버 부품, 또는 손상된 반도체소재 와 같은, 프로세스 챔버내에서의 이상 상태를 신뢰성있게 지시해 준다.
바람직하게 제 1 주파수 제한치는 새로운 반도체소재의 플라즈마 프로세싱이 시작될 때 또는 반도체소재 프로세싱의 상태가 변한 후에 갱신된다. 갱신은 RF 전력원의 주파수를 샘플링하고 샘플링된 주파수의 함수로서 제 1 주파수 제한치를 설정하는 전술한 단계들을 반복함으로써 수행된다.
이러한 갱신은 주파수 제한치들을 프로세스 챔버 상태에서의 변동(drift)에 적응시켜, 주파수 제한치가 고정되는 경우 보다 주파수 제한치가 더 좁게 이격되게 할 수 있다. 따라서, 적응식으로 설정된 주파수 제한치는 고정되고 더 넓게 이격된 주파수 제한치 보다 프로세스 챔버에서의 이상 상태를 더욱 민감하게 검출할 수 있다.
본 발명의 제 2 면은 적응식으로 갱신되지 않는 제 2 쌍의 주파수 하한치와 주파수 상한치를 전력원 주파수의 함수로서 설정한다. 비교기 회로는 제 2 쌍의 주파수 제한치들과 RF 전력원의 주파수를 비교하여, 전력원 주파수가 상기 제한치들을 벗어난 경우, 비교기 회로는 프로세스 챔버에서의 이상 상태를 알리는 제 2 경보를 알린다. 바람직하게 비교는 새로운 반도체소재의 플라즈마 프로세싱이 시작될 때 또는 반도체소재 프로세싱의 상태가 변한 이후와 같이, 반도체소재 프로세싱 상태가 변화할 때 수행된다.
비록 본 발명의 제 1 면 및 제 2 면 각각이 서로와 독립적으로 사용될 수 있지만, 이들은 상보적이고 상승작용적인 장점 및 단점을 가지고 있기 때문에 바람직하게는 함께 사용된다. 특히, 일반적으로 제 2 주파수 제한치들은 전력원 주파수 의 함수로서 적응되지 않기 때문에 제 1 주파수 제한치들 보다 넓게 이격되어야 하지만, 본 발명의 제 2 면은 반도체소재가 챔버 안팎으로 이송되는 동안 접지 스트랩 파손과 같은, 프로세스가 수행되지 않는 경우 발생하는 이상 상태를 검출할 수 있다는 장점을 갖는다.
1. 플라즈마 프로세스 개요
도 1은 통상적인 RF-구동 플라즈마 프로세스 챔버(10) 및 프로세스 챔버 내에서의 이상 상태를 검출하는 본 발명에 따른 신규한 전기 회로(20-24)를 나타낸다.
플라즈마 프로세스 챔버는 전자 디스플레이 또는 반도체 집적회로와 같은 전자 장치를 제조하는데 유용한 플라즈마 프로세스를 수행하는 임의의 형태의 챔버일 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 프로세스 챔버는 플라즈마-강화 화학적 기상 증착 챔버, 스퍼터링 챔버, 또는 플라즈마 에칭 챔버일 수 있다.
도시된 플라즈마 프로세스 챔버(10)는 통상적인 RF 전력원(12)의 출력으로부터 RF 전력을 수신하도록 접속된, 도시되지 않은, RF 커플링 전극을 포함한다. RF 커플링 전극은 챔버 내에서 RF 전력과 플라즈마를 결합시키는 기능을 한다. 예를 들어, RF 전극은 용량성 결합된 전극, 유도 코일, 또는 마이크로파 도파관일 수 있다. 또한 프로세스 챔버는 마이크로파, RF 또는 DC 전력원과 같이, 도시되지 않은, 하나 이상의 추가적인 전기적 전력원들로부터의 전기 전력을 수신할 수 있다.
일반적으로 프로그램가능한 컴퓨터인 통상적인 프로세스 제어기(16)는 챔버 내의 반도체소재 상에 제조 프로세스를 수행하기 위해 요구되는 단계들의 시퀀스들(프로세스 단계라고 함)을 수행한다. 예를 들어, 프로세스 제어기는 챔버 안팎으로 프로세스 가스들의 흐름을 조절하는 가스 밸브들 및 반도체소재를 이송하는 로봇들로 제어 신호를 전송한다.
본 발명에 있어 중요하게, 프로세스 제어기는 주파수 제어 신호(FC)를 전력원으로 전송함으로써 RF 전력원(12)에 의해 생성되는 RF 전력 출력의 주파수를 제어하며, 상기 주파수 제어 신호는 아날로그 또는 디지털 전기적 신호이며 그 값은 원하는 주파수를 나타낸다. 또한, 프로세스 제어기는, 이진 전기적 신호일 수 있는 프로세스 제어 신호(PC)를 전력원으로 전송함으로써 RF 전력원 출력의 온 또는 오프를 제어한다.
통상적 RF 임피던스 매칭 네트워크(14)는 전력원의 RF 출력 임피던스를 프로세스 챔버에 의해 제공되는 부하 임피던스와 매칭시키기 위해 전력원의 출력과 프로세스 챔버 사이에 접속된다. 일부 통상적인 시스템에서, 임피던스 매칭은 RF 전력원의 주파수를 조절하지 않고 매칭 네트워크 내의 캐패시터 또는 인덕터를 조절함으로써 최적화된다.
또 다른 통상적 시스템에서, 가변 주파수 임피던스 매칭으로 불리는 임피던스 매칭 방법은 RF 전력원의 주파수를 조절하는 단계를 포함한다. 가변 주파수 임피던스 매칭 시스템에서, 전력원 주파수는 프로세스 챔버에 의해 제공되는 부하 임피던스에서의 변화에 응답하여 변한다. 이는 본 발명에 보다 효율적인 형태의 임피던스 매칭 시스템이다. 하기 설명은 프로세스 제어기가 임피던스 매칭을 최적화 시키기 위해 전력원의 주파수를 제어하도록 프로그램된다고 가정한 것이다. 그러나, 본 발명의 모든 면들은 전력원에 장착되거나 전력원 또는 프로세스 제어기와 분리하여 하우징되는 임피던스 매칭 제어기 장치에 의해 전력원 주파수가 제어되는 시스템에도 적용된다.
본 발명의 배경 기술에서 설명된 바와 같이, 때로는 반도체소재가 플라즈마 프로세스 챔버내에서 처리되는 동안 기계고장 또는 다른 이상 상태가 발생한다. 이러한 기계고장 또는 다른 이상 상태는 손상된 챔버 부품, 세정 또는 다른 통상의 유지보수를 요하는 챔버 부품, 또는 손상된 반도체소재(가령, 균열된 유리 기판)를 야기시킬 수 있다. 심각한 이상 상태가 발생된 이후 플라즈마 프로세스가 중단되지 않는다면, 챔버 부품 또는 반도체소재에 보다 심각한 손상이 발생될 위험이 있다. 따라서, 플라즈마 프로세스가 중단될 수 있도록 가능한 신속하게 챔버 내의 다른 이상 상태 또는 기계고장을 검출하는 것이 중요하다.
본 발명은 프로세스 챔버 내에서의 기계고장 또는 다른 이상 상태가 통상적으로 RF 전력원(12)의 주파수를 변화시킨다는 발견에 기초한다. 특히, 프로세스 챔버(10) 내에서 심각한 이상 상태는 통상적으로 챔버 내의 플라즈마 특성을 변화시켜, 결과적으로 챔버에 의해 제공되는 부하 임피던스가 RF 전력원에 대해 변한다. 이에 의해, 프로세스 제어기(16) 내의 종래의 임피던스 매칭 알고리즘이 RF 전력원의 주파수를 변경하여 챔버에 의해 제공된 변경된 부하 임피던스와 전력원 사이의 최적의 임피던스 매칭이 재저장될 수 있다.
도 2 및 도 3은 플라즈마-강화 화학적 기상 증착(PECVD) 프로세스 챔버(10) 에서 연속적으로 처리되는 5개 반도체소재에 대해 시간의 함수로서 RF 전력원(12)의 주파수를 나타내는 그래프이다. 도시된 프로세스에서, 각각의 반도체소재는 그 상부에 액정 디스플레이가 제조되고 있는 유리 기판이며 단일 증착 단계가 각각의 기판 상에서 수행된다. 수직축은 RF 전력원의 주파수를 나타내며, 수평축은 시간을 나타내며, 제 1 반도체소재는 시간 1과 시간 2 사이에서 처리되며, 제 2 반도체소재는 시간 2와 시간 3 사이에서 처리되는 등, 제 5 반도체소재가 시간 5와 시간 6 사이에서 처리될 때까지 반도체소재 처리가 지속된다.
도 2는 정상적으로 동작하는 플라즈마 프로세스 챔버에서 발생할 수 있는 전력원 주파수의 변화를 나타내며, 도 3은, 제 3 반도체소재를 처리하는 동안 반도체소재에서의 플라즈마 아킹 및 균열에 의해 야기될 수 있고, 제 5 반도체소재를 처리를 시작하기 이전의 몇 개의 파손된 서셉터 접지 스트랩에 의해 야기될 수 있는 주파수 변형을 나타낸다. 도 3에서, 플라즈마 아킹은 하나는 위를 향하고 하나는 아래를 향하게 도시된 2개의 좁은 주파수 스파크를 생성한다. 제 3 반도체소재의 유리 기판의 후속하는 균열은 주파수가 제 3 반도체소재의 나머지 프로세싱에 대해 상향 점핑되게 한다. 챔버 밖으로 제 4 반도체소재를 이송하고 챔버 속으로 제 5 반도체소재를 이송하는 동안 파손된 접지 스트랩은 제 5 반도체소재를 프로세싱하기 위해 RF 전력이 다시 개시될 때 전력원 주파수가 현저하게 하강되게 한다.
본 발명은 도 3에 도시된 것과 같은 주파수 이탈을 검출하기 위한 것이다. 대체적으로, 본 발명은 주파수 하한치와 주파수 상한치(L 및 U로 표시)를 설정하며, RF 전력원의 주파수는 프로세스 챔버의 이상 상태가 없을 경우 주파수 하한치 와 주파수 상한치 사이에서 정상적으로 유지된다. 전력원 주파수는 주파수 제한치들과 비교된다. 전력원의 주파수가 하한치(L)보다 낮아지거나 또는 상한치(U) 보다 높아질 경우, 본 발명은 경보 신호를 생성하여, 프로세스 챔버에서의 이상 상태를 경고한다. 바람직하게, 비교는 반도체소재가 챔버내에서 플라즈마 프로세스 단계들을 거치는 시기동안 내내 반복적으로(예를 들어, 주기적으로 또는 연속적으로) 수행된다.
또한 본 발명은 앞서 언급한 주파수 하한치와 주파수 상한치를 설정하는 바람직한 방법 및 장치를 포함한다. 본 발명의 이러한 면을 설명하기에 앞서, 전력원 주파수의 이탈을 보다 상세히 설명할 것이다.
도 2는 도시된 PECVD 프로세스에 대해, 각각의 증착 단계 동안 전력원 주파수가 점진적으로 변하는 것을 나타낸다. 이러한 거동에 대한 주된 원인은 각각의 증착 단계 동안 화학 반응 부산물로부터의 잔류물이 챔버내에 축적되기 때문이며, 이는 챔버에 의해 제공되는 RF 부하 임피던스가 각각의 증착 단계 동안 점진적으로 변하게 한다. 또한, 개별 반도체소재를 프로세싱하는 동안 전력원 주파수의 변화를 초과할 수 있는, 계속되는 반도체소재들 사이의 전력원 주파수의 상당한 급변화(substantial abrupt change)가 존재한다. 도시된 프로세스에서, 5개의 반도체소재가 처리된 후, 챔버는 축적된 잔류물을 제거하기 위해 세정되며, 도 2에 도시된 패턴이 다음 5개의 반도체소재에 대해 반복된다.
비록 도 2 및 도 3에는 도시되지 않았지만, 각각의 계속되는 반도체소재에 대한 프로세싱이 시작될 때 전력원 주파수에는 과도부(transient)가 존재한다. 과 도부는 챔버에서 플라즈마의 초기 형성 동안 발생한다.
통상적으로 단일 반도체소재 상에서 수행되는 단일 프로세스 단계 동안 최대 전력원 주파수 변형은 계속되는 프로세스 단계들 또는 다수의 계속되는 반도체소재들 사이에서의 최대 주파수 변형보다 상당히 작다. 예를 들어, 도 2에 도시된 프로세스에서, 단일 반도체소재 상에서 수행되는 단일 프로세스 단계에서의 최대 전력원 주파수 변형은 약 3kHz이다. 반대로, 5개의 연속하는 반도체소재들의 프로세싱 동안, 전력원 주파수는 제 1 반도체소재의 프로세싱 시작시의 13380kHz로부터 제 5 반도체소재의 프로세싱 종료시의 13345kHz까지의 범위에 있고 누적 주파수 변형은 35kHz이다.
2. 적응식 주파수 제한치(본 발명의 제 1 면)
본 발명의 제 1 면(도 4)은 단일 프로세스 단계 동안 또는 단일 반도체소재의 프로세싱 동안 비교적 작은 전력원 주파수 변형의 장점을 취함으로써 상당한 감도로 이상 프로세스 상태를 검출한다. 플라즈마 프로세스 단계의 시작 또는 반도체소재의 플라즈마 프로세싱 시작 직후(단계(101)), RF 전력원의 주파수가 샘플링되고 컴퓨터 메모리 또는 종래의 샘플-앤-홀드 회로의 메모리일 수 있는 메모리에 저장된다(단계(103)). 주파수 하한치 및 주파수 상한치(L 및 U)가 샘플링된 전력원 주파수의 함수로서 설정된다(단계(104)).
다음 전력원 주파수는 전술한 주파수 제한치들과 비교된다(단계(105)). 만약 전력원 주파수가 하한치 보다 작아지거나 또는 상한치 보다 커지는 경우, 본 발 명은 경보 신호(Al)를 생성하여, 프로세스 챔버에서의 이상 상태를 경고한다. 바람직하게 비교는 반도체소재가 플라즈마 프로세스 단계를 거치는 시기 동안 내내 반복적으로(예를 들어, 주기적으로 또는 연속적으로) 수행된다(단계(106)).
플라즈마 프로세스 단계가 종료될 때, 또는 플라즈마 챔버내에서의 반도체소재 프로세싱이 종료될 때, 비교 또는 경보 신호는 비활성화된다, 즉, 중단된다(단계(106)). 새로운 프로세스 단계가 시작될 때, 또는 새로운 반도체소재의 플라즈마 프로세싱이 시작될 때(단계(101), RF 전력원 주파수가 다시 샘플링되고 새롭게 샘플링된 주파수 값이 메모리에 저장된다(단계(103)). 주파수 하한치와 주파수 상한치는 전력원 주파수의 최종 샘플링된 값의 함수로서 재설정된다(단계(104)). 다음 앞서 개시된 것처럼 전력원 주파수와 주파수 제한치들 간의 비교가 다시 시작된다(단계(105)).
주파수 하한치(L)는 전력원 주파수의 샘플링된 값으로부터 예정된 주파수 오프셋을 차감시킴으로써 또는 상기 샘플링된 값을 1 보다 약간 작은 예정된 보정계수(scale factor)와 곱함으로써 바람직하게 결정된다. 유사하게, 주파수 상한치(U)는 전력원 주파수의 샘플링된 값에 예정된 주파수 오프셋을 더함으로써 또는 상기 샘플링된 값을 1 보다 약간 큰 예정된 보정계수와 곱함으로써 바람직하게 결정된다.
바람직하게는 예정된 오프셋 또는 보정계수는 주파수 제한치가 단일 프로세스 단계 또는 단일 반도체소재의 플라즈마 프로세싱 동안 통상적으로 겪게되는 주파수들의 범위를 약간만 벗어나도록 선택되어야 한다. 예를 들어, 단일 반도체소 재의 프로세싱 동안 최대 전력원 주파수 변동이 약 +/- 3kHz라고 가정한다. 바람직하게는 예정된 주파수 오프셋은 최대 변동 보다 약간만 커야 하므로, 예정된 주파수 하한치 및 주파수 상한치 오프셋들에 적합한 값은 5kHz이다.
대안으로, 전력원 주파수는 언제나 단계 시작시 값과 비교하여 프로세스 단계 동안 감소된다는 것을 알게 되면, 주파수 상한치 오프셋은 주파수 하한치 오프셋 보다 작아질 수 있다. 도 2의 예에서, 주파수 하한치 및 주파수 상한치 오프셋들의 적절한 값은 각각 5kHz 및 3kHz이다. 제 1 반도체소재의 프로세싱이 시간 1에서 시작될 때, 샘플링된 전력원 주파수는 13380kHz이며, 주파수 하한치 및 주파수 상한치는 각각 L1=13375kHz 및 U1=13383kHz로 설정된다. (아래첨자는 제한치가 적용되는 반도체소재를 나타낸다) 제한치 L1 및 U1이 설정된 후, 이들은 제 1 반도체소재의 프로세싱 동안 전력원 주파수와 반복적으로 비교된다. 유사하게, 제 5 반도체소재의 프로세싱이 시간 6에서 시작될 때, 샘플링된 전력원 주파수는 13348kHz이며, 주파수 하한치 및 주파수 상한치는 각각 L5=13343kHz 및 U5=13351kHz로 설정된다. 제한치 L5 및 U5이 설정된 후, 이들은 제 5 반도체소재의 프로세싱 동안 전력원 주파수와 반복적으로 비교된다.
도 3은 제 3 반도체소재의 프로세싱 동안 이상 상태가 본 명세서에 개시된 것처럼 본 발명의 제 1 면에 의해 검출되는 것을 나타낸다. 제 1 플라즈마 아킹 발생이 검출될 것이며, 이는 상기 제 1 플라즈마 아킹 발생으로 전력원 주파수가 주파수 상한치(U3)를 초과하기 때문이다. 제 2 플라즈마 아킹 발생이 검출될 것이 며, 이는 상기 제 2 플라즈마 아킹 발생으로 전력원 주파수가 주파수 하한치(L3) 아래로 하강되기 때문이다. 아킹 이후 유리 기판의 깨짐이 또한 검출될 것이며, 이는 상기 유리 기판의 균열로 전력원 주파수가 주파수 상한치(U3)를 초과하기 때문이다.
3. 샘플링된 주파수에 적응되지 않는 주파수 제한치(본 발명의 제 2 면)
도 3은 본 발명의 제 2 면이 프로세스 단계들 사이에 발생하는 장비 고장, 즉, RF 전력원 주기 동안 발생하는 기계고장 검출을 실패할 수 있고, 플라즈마는 하나의 프로세스 단계의 마지막과 다음 프로세스 단계의 시작 사이에서 턴오프된다는 것을 나타낸다. 도 3에 도시된 기계고장은 제 5 반도체소재의 플라즈마 프로세싱 동안 전력원 주파수가 제 4 반도체소재의 프로세싱 동안 보다 35kHz 낮아지게 한다. 주파수 하한치와 주파수 상한치(L5, U5)가 제 5 반도체소재의 프로세싱 시작시 전력원 주파수에 기초하여 적응식으로 설정되기 때문에, 기계고장은 전력원 주파수와 동일한 35kHz 만큼 주파수 제한치들을 하향 이동시킨다. 따라서, 전력원 주파수는 주파수 제한치들과 결코 교차하지 않고, 이상 상태가 검출되지 않는다.
도 3에 도시된 것처럼 제 4 반도체소재와 제 5 반도체소재 사이에서 계속되는 반도체소재들의 프로세싱 사이의 기계고장의 일반적인 원인은 서셉터 접지 스트랩의 파손이다. 반도체소재가 프로세스 챔버 안팎으로 이송될 때마다, 반도체소재를 지지하는 페데스탈 또는 서셉터는 통상적으로 하강 및 상승된다. 결국 이러한 이동은 이동가능한 서셉터와 고정된 전기적으로 접지된 챔버 벽 사이에 접속된 플랙시블한 전기적 접지 스트랩의 일부를 파손시킬 수 있다. 플랫 패널 디스플레이를 제조하기 위한 PECVD 챔버에서, 통상적으로 서셉터는 공간적으로 분포된 40 또는 50개의 접지 스트랩을 갖는다. 접지 스트랩의 20 퍼센트 이상이 파손될 경우, PECVD 프로세스에 의해 증착된 막이 원하는 특성을 갖지 않을 수 있기 때문에 반도체소재는 폐기될 수 있다. 반도체소재를 이송하는 동안 서셉터 이동이 발생하기 때문에, 접지 스트랩의 파손은 통상적으로 RF 전력원 및 플라즈마가 연속하는 반도체소재들의 프로세싱 사이에서 턴오프되는 동안 발생한다.
본 발명자들은 서셉터 접지 스트랩의 파손은 도 3에 도시된 제 4 반도체소재와 제 5 반도체소재 사이에서의 이동과 같이 전력원 주파수에서의 이동을 야기시킨다는 것을 발견했다. 주파수 이동은 파손된 접지 스트랩의 퍼센테이지와 대략 비례한다.
본 발명의 제 2 면(도 5)은 방금 논의된 파손된 접지 스트랩과 같은, 프로세스 단계들 사이 또는 연속하는 반도체소재들의 플라즈마 프로세싱 사이에서 발생하는 기계고장의 검출을 가능하게 한다. 본 발명의 제 2 면은 전력원 주파수의 최근 샘플의 함수로서 적응되지 않은 제 2 주파수 하한치(LL)와 제 2 주파수 상한치(UU)를 설정한다. 새로운 프로세스 단계가 시작된 이후, 또는 새로운 반도체소재의 플라즈마 프로세싱이 챔버내에서 시작된 이후(단계(201)), RF 전력원의 주파수는 제 2 주파수 제한치와 비교된다(단계(203)). 전력원 주파수가 제 2 주파수 하한치(LL) 보다 작거나 또는 제 2 주파수 상한치(UU) 보다 큰 경우, 경보 신호(A2)가 생성되어, 프로세스 챔버에서의 이상 상태를 경고한다. 본 발명의 제 2 면은 상이한 반도체소재들의 프로세싱 사이 또는 프로세스 단계들 사이에서 발생하는 기계고장 또는 다른 이상 상태를 검출할 수 있다.
본 발명의 제 1 면 및 제 2 면은 각각 적응식 주파수 제한치들 및 고정식(non-adaptive) 주파수 제한치들을 사용한 전력원 주파수 비교라고 보다 구체적으로 명명될 수 있다. 하기 설명되는 이유로 인해, 적응식 및 고정식 주파수 제한치들은 또한 좁게-이격된 및 넓게-이격된 주파수 제한치라고 명명될 수도 있다.
제 2 (고정식) 주파수 하한치 및 제 2 주파수 상한치(LL, UU)는 고정되거나, 또는 어떤 프로세스 단계가 수행되는지 또는 챔버가 세정된 이후 얼마나 많은 반도체소재들이 처리되는지와 같은 프로세스 단계 파라미터의 함수로서 상이한 파라미터 값들을 가질 수 있다. 어떤 경우든지, 프로세스 챔버에서 임의의 심각한 이상 상태 없이 주어진 프로세스가 수행될 때, 전력원 주파수의 관측되는 범위가 주파수 하한치와 주파수 상한치(LL, UU) 사이에서 유지되도록 예정된 값의 제 2 (고정식) 주파수 하한치 및 제 2 주파수 상한치(LL, UU)는 바람직하게는 실험적으로 선택되어야 한다. 통상적으로 전력원 주파수의 정상 범위는 플라즈마 케미스트리, RF 전력, 및 다른 파라미터들의 차이 때문에 상이한 프로세스에 대해 상이하다. 따라서, 프로세스 챔버에서 수행되는 각각의 프로세스에 대해 실험적으로 상이한 주파수 제한치들을 설정하는 것이 바람직하다.
도 2 및 도 3에 도시된 PECVD 프로세스를 참조로, 챔버의 중간 세정 없이 5개 반도체소재를 프로세싱하는 동안, 전력원 주파수 범위는 13345kHz 내지 13380kHz이다. 제 2 (고정식) 주파수 하한치 및 제 2 주파수 상한치(LL, UU)는 바람직하게 각각 상기 범위 보다 약간 아래 및 약간 위 값으로 설정되어야 한다. 예를 들어, 적절한 주파수 하한치(LL)는 13335kHz이며, 적절한 주파수 상한치(UU)는 13390kHz이다. 도 3은, 제 5 반도체소재의 프로세싱 동안 전력원 주파수가 제 2 하한치(LL) 보다 훨씬 아래에 있기 때문에, 본 방법이 제 4 반도체소재와 제 5 반도체소재 사이에 나타난 기계고장을 검출할 것임을 나타낸다.
선택적으로, 챔버의 각각의 세정에 이어 제 1 반도체소재와 제 5 반도체소재 사이에서 전력원 주파수가 일정하게 감소된다는 것을 알게 되면, 제 2(고정식) 주파수 하한치와 제 2 주파수 상한치(LL, UU)는 반도체소재 수의 함수로서 설정될 수 있다. 예를 들어, 예정된 제 2 주파수 하한치와 제 2 주파수 하한치는 제 1 반도체소재에 대해 각각 13365 및 13390 kHz이고 챔버 세정 이후의 제 5 반도체소재에 대해 각각 13333 및 13358 kHz이다.
본 발명의 제 1 면(적응식 제한치) 또는 제 2 면(고정식 제한치)중 하나가 단독으로 사용될 수 있으나, 바람직하게는 본 발명의 상기 2가지 면들이 함께 사용되며, 이는 이들이 상보적이고 상승작용적인 장점 및 단점을 가지고 있기 때문이다. 본 발명의 제 1 면(적응식 제한치 사용)은 제한치들이 보다 좁게 이격되게 할 수 있어, 이상 상태를 검출할 수 있는 민감도를 개선시킬 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나, 본 발명의 제 1 면의 단점은 제품이 이송 중인 시간과 같이, 플라즈마 프로세스가 수행되지 않는 동안 발생하는 이상 상태는 검출할 수 없다는 것이다. 본 발명의 제 2 면(고정식 제한치 사용)은 이러한 단점을 해결한다; 즉, 본 발명의 제 2 면은 플라즈마 프로세스가 수행되지 않는 동안 발생하는 이상 상태를 포함하여, 어느 때 발생하는 이상 상태라도 검출할 수 있다. 그러나 본 발명의 제 2 면의 단점은 통상적으로 고정식 제한치가 적응식 제한치 만큼 좁게 이격될 수 없어, 비교적 작은 주파수 변형을 생성하는 이상 상태는 검출할 수 없다는 것이다.
도 2에 도시된 앞서 개시된 PECVD 프로세스의 실제 테스트에서, 본 발명자들은 유리 기판의 깨짐 및 플라즈마 챔버내의 아킹은 본 발명의 제 2 면(고정식 제한치) 보다는 본 발명의 제 1 면(적응식 제한치)에 의해 보다 신뢰성있게 검출되는 2가지 형태의 이상 상태라는 것을 발견했으며, 이는 적응식 제한치가 보다 가깝게 좁게 이격되기 때문이다. 앞서 개시된 것처럼, 적응식 제한치들(L, U)은 단지 8kHz 만큼 이격될 수 있는 반면, 고정된 고정식 제한치들(LL, UU)은 약 55kHz 만큼 이격된다. 통상적으로 유리 기판의 깨짐 및 아킹은 비교적 좁은 적응식 제한치들을 사용한 비교에서 이상 상태 경보를 작동시키기에는 충분히 크지만, 비교적 넓은 고정식 제한치들을 사용한 비교에서는 이상 상태 경보를 작동시키기에는 충분치 크지 않은, 급작스런 전력원 주파수 이탈을 생성했다.
반대로, 반도체소재들이 프로세스 챔버 안팎으로 이송될 때 접지 스트랩의 파손은 앞서 개시된 것처럼, 단지 본 발명의 제 2 면의 고정식 제한치를 사용하여 검출될 수 있다. 다행히도, 손상된 접지 스트랩의 수가 플라즈마 프로세스의 공간적 균일성에 악영향을 미치도록 충분히 큰 경우, 야기되는 전력원 주파수의 이탈은 비교적 넓게 이격된 고정식 제한치들을 초과하도록 충분히 컸다.
본 발명의 제 1 면과 제 2 면을 함께 사용할 경우, 통상적으로 프로세스 단 계 당 단지 한번 또는 반도체소재 당 한번인 적응식 제한치들이 (제 1 면 당) 갱신되는 각각의 시간 동안 (제 2 면 당) 고정식 제한치와의 비교를 단지 한번 수행하는 것이 요구된다. 고정식 제한치들을 사용하는 비교가 적응식 제한치들이 갱신되기 이전에 발생된 이상 상태가 없다고 확인한 후, 순차적으로 반복된 비교는 나머지 프로세스 단계 동안 발생될 수 있는 임의의 이상 상태를 검출하기 위해 적응식 제한치들을 사용하기에 충분하다.
새로운 프로세스 단계가 시작될 때 또는 새로운 반도체소재의 플라즈마 프로세싱이 시작될 때, 통상적으로 플라즈마는 안정화를 위한 특정 시간을 요구한다. 설정(settling) 시간 주기로 간주되는 이러한 초기 안정화 주기 동안, 전력원 주파수는 정상 범위로부터 순간적으로 편향될 수 있다. 따라서, 잘못된 경보를 방지하기 위해, 본 발명의 제 1 면 및 제 2 면을 따른 경보 작동 또는 주파수 비교는 새로운 프로세스의 시작 또는 새로운 반도체소재의 플라즈마 프로세싱의 시작(단계(102) 및 단계(202))에 이어 즉시 예정된 설정 기간 동안 중단(즉, 중지)되어야 한다. 이는 RF 전력원이 비활성인 시간 동안 그리고 RF 전력원이 활성화되는 각각의 시간 이후 초기 설정 기간 동안 경보를 작동시키거나 또는 비교를 중단함으로써 수행될 수 있다. 동일한 이유로, 본 발명의 제 1 면에 따른 주파수 제한치를 조정하기 위한 전력원 주파수의 샘플링은 바람직하게 예정된 설정 기간이 지날 때까지 지연되어야 한다(단계(102)). 바람직하게 설정 시간은 각각의 프로세스에 대해 실험적으로 결정되어야 하나, 예를 들어, 본 발명의 실험에서, 본 발명자들은 적절한 설정 시간 주기가 1초 내지 5초라고 결정했다.
이상 상태 경보가 어떻게 작동되었는지에 대한 진단을 보조하기 위해, 본 발명의 제 1 면 및 제 2 면은 독특한 경보 신호를 생성할 수 있다. 그러나 이는 통상적으로는 불필요하며, 본 발명의 제 1 면 및 제 2 면은 이상 상태 발생시 동일한 경보 신호를 생성할 수 있다.
4. 장치 구현
바람직하게 프로그램가능한 범용성 컴퓨터는 앞서 개시된 샘플링 동작, 비교 동작, 주파수 제한치들의 결정, 설정 시간 지연, 및 경보 신호화 모두를 구현한다. 바람직하게 컴퓨터에 접속된 종래의 컴퓨터 저장 장치는 주파수 제한치 값들 및 샘플링된 전력원 주파수를 저장한다. 본 발명은 샘플-앤드-홀드 회로 및 비교 회로를 포함하는 하나 이상의 전기 회로로서 상세한 설명 또는 청구항들에 개시되어 있지만, 범용성 프로그램가능 컴퓨터가 이러한 전기 회로에서 고려된다. 도 1을 참조로, 범용성 프로그램가능 컴퓨터는 플라즈마 챔버(10), RF 전력원(12), 및 RF 임피던스 매칭 네트워크(14) 이외에 도시된 다른 부품들 모두를 교체할 수 있다.
도 1에 도시된 프로세스 제어기(16)는 챔버 내에서 수행되는 프로세스의 모든 파라미터를 제어하며 통상적으로 이전 문단에 정의된 설정 기간을 초기화시키기 위해 이용될 수 있는 프로세스 제어 신호를 생성한다. 이러한 프로세스 제어 신호는 프로세스 제어기에 의해 직접적으로 생성되거나, 또는 프로세스 제어기에 의해 생성된 다중 신호를 논리적으로 조합함으로써 합성될 수 있다. 예를 들어, 설정 기간을 나타내는 프로세스 제어 신호로서 사용하기에 적합한, 프로세스 제어기에 의해 생성될 수 있는 신호들은 (1)플라즈마 챔버가 새로운 반도체소재 프로세싱 단계를 시작할 때; (2) 화학적 또는 전기적 상태가 플라즈마 챔버 내에서 변경되도록 의도될 때; (3) RF 전력원이 턴온되거나 또는 대기 상태에서 활성 상태로 전환될 때; 또는 (4) RF 전력원이 플라즈마 프로세스를 수행하기 충분히 높은 전력 레벨 또는 예정된 임계치를 초과하는 전력 레벨로 낮은 대기 전력 레벨을 공급하도록 변경될 때를 나타내는 신호를 포함한다.
본 발명의 제 1 면 및 제 2 면은 하한치 및 상한치와 전력원 주파수를 비교하는 단계를 요구한다. 주파수 카운터는 전력원 출력의 감쇄된 부분을 수신하고 그 주파수를 측정하도록 접속될 수 있다. 그러나 통상적으로 이는 불필요하며, 이는 통상적으로 가변 주파수 전력원(12)이 전력원 출력의 주파수를 제어하는 아날로그 또는 디지털 주파수 제어 신호(FC)를 수신하기 때문이다. 통상적으로 프로세스 제어기(16)는 주파수 제어 신호(FC)(상기 주파수 제어 신호는 그 값이 원하는 주파수를 나타내는 아날로그 또는 디지털 전기 신호임)를 생성하며 이를 전력원의 주파수 제어 입력으로 전송한다. 따라서, 본 발명은 주파수 제어 신호를 수신하고 이 값을 전력원 주파수를 나타내는 것으로서 이용할 수 있다.
프로그램가능한 컴퓨터에서 본 발명을 구현하기 위한 대안책으로서, 도 1은 프로그램가능할 필요가 없는 전기 회로(20-38)에 의한 구현을 나타낸다.
도 1의 전기 회로에서, 종래의 샘플-앤드-홀드 회로(20)는 프로세스 제어기(16)에 의해 제공된 앞서 개시된 주파수 제어 신호(FC)를 샘플링하고 저장함으로써 도 4의 단계(103)를 구현한다. 바람직한 설정 지연(도 4의 단계(102) 및 도 5 의 단계(202))은 시프트(shift) 레지스터 회로일 수 있는 종래의 지연 라인 회로(22)에 의해 제공된다.
샘플-앤드-홀드 회로(20)는 입력이 프로세스 제어 신호(PC)인 AND 로직 게이트(24)에 의해 생성되는 샘플 제어 신호(SC)에 의해 제어되며 프로세스 제어 신호의 지연된 버전은 지연 라인(22)의 출력에 의해 제공된다. 야기되는 샘플 제어 신호는 플라즈마 프로세스가 오프일 때 거짓값이 되고, 프로세스 제어 신호(PC)가 플라즈마 프로세스가 시작되었다는 것을 나타낼 때 설정 시간 지연(22)에 의해 부가된 지연 이후에 참값이 되고, 프로세스 제어 신호(PC)가 플라즈마 프로세스가 종결되었다는 것을 나타낼 때 지연 없이 거짓값으로 전환된다.
제 1 비교기 회로가 샘플-앤드-홀드 회로의 출력으로부터 샘플링된 주파수를 수신하고 샘플링된 주파수 값의 함수로서 제 1 하한치와 제 1 상한치(L, U)를 결정한다(도 4의 단계(104)). 선택적으로, 샘플 제어 신호(SC)의 참값으로의 천이에 응답하여, 제 1 비교기는 메모리 회로(32)에 제 1 제한치들(L, U)을 저장한다. 제 1 비교기 회로는 주파수 제어 신호(FC)를 제 1 주파수 하한치와 제 1 주파수 상한치(L, U)과 비교함으로써 제 1 경보 신호(A1)를 생성한다(도 4의 단계(105)).
바람직하게 제 2 주파수 하한치와 제 2 주파수 상한치(LL, UU)에 대한 예정된 값들이 동일한 메모리 회로(32)에 저장된다. 제 2 비교기 회로는 주파수 제어 신호(FC)를 제 2 주파수 하한치와 제 2 주파수 상한치(LL, UU)와 비교함으로써 제 2 경보 신호(A2)를 생성한다(도 4의 단계(105)).
논리적 OR 게이트(36)는 복합 경보 신호를 생성하기 위해 제 1 경보 신 호(A1)와 제 2 경보 신호(A2)를 조합한다. 논리 AND 게이트(38)는 샘플 제어 신호(SC)가 참값일 때를 제외하고 경보 출력을 중단시킨다.
도 1은 본 발명에 따른 프로세스 챔버에서의 이상 상태를 검출하기 위한 장치의 블록도.
도 2는 순차적으로 5개 반도체소재를 처리하는 정상적인 플라즈마 프로세싱 동안 시간의 함수로서 RF 전력원의 주파수를 나타내는 그래프.
도 3은 도 2와 유사한 그래프이나, 제 3 및 제 5 기판을 플라즈마 처리하는 동안 이상 상태를 나타내는 그래프.
도 4는 적응식 주파수 제한치들을 사용하는 본 발명의 제 1 면의 방법의 흐름도.
도 5는 고정식 주파수 제한치를 이용하는 본 발명의 제 2 면의 방법의 흐름도.

Claims (28)

  1. 가변-주파수 RF 전력원이 플라즈마 챔버 내부의 이상(abnormal) RF 임피던스에 RF 전력을 공급하고 있는 때를 신호로 표시하는 장치로서,
    샘플 입력, 제어 입력 및 출력을 가지는 샘플-앤드-홀드 회로; 및
    주파수 제어 신호를 수신하도록 구성된 제 1 비교기 회로
    를 포함하며,
    상기 샘플 입력은 RF 전력원에 의해 공급되는 RF 전력의 주파수를 표시하는 주파수 제어 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 제어 입력은 적어도 제 1 상태 및 제 2 상태를 가지는 샘플 제어 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 샘플-앤드-홀드 회로는, 상기 샘플 제어 신호가 상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 변할 때, 가장 최근 시간에서의 상기 주파수 제어 신호의 값을 출력으로 유지하며,
    상기 제 1 비교기 회로는 상기 주파수 제어 신호에 의해 표시되는 주파수를 제 1 주파수 하한치 및 제 1 주파수 상한치와 반복적으로 비교하며 상기 주파수 제어 신호에 의해 표시되는 주파수가 상기 제 1 주파수 하한치보다 작거나 또는 상기 제 1 주파수 상한치 보다 큰 경우 제 1 경보 신호를 생성하며,
    상기 제 1 비교기 회로는 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력을 수신하도록 접속되며,
    상기 제 1 비교기 회로는 상기 제 1 주파수 하한치가 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 의해 표시되는 주파수 보다 작고 상기 제 1 주파수 상한치가 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 의해 표시되는 주파수 보다 크도록, 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 응답하여 상기 제 1 주파수 하한치와 상기 제 1 주파수 상한치를 설정하는, 신호 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기 회로는 상기 제 1 주파수 하한치를 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 의해 표시되는 주파수 마이너스 주파수 오프셋으로 설정하고,
    상기 제 1 비교기 회로는 상기 제 1 주파수 상한치를 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 의해 표시되는 주파수 플러스 상기 주파수 오프셋으로 설정하는 신호 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 제어 신호를 수신하도록 구성된 제 2 비교기 회로를 더 포함하며, 상기 제 2 비교기 회로는 상기 주파수 제어 신호에 의해 표시되는 주파수가 상기 제 2 주파수 하한치보다 작거나 또는 상기 제 2 주파수 상한치보다 클 때, 제 2 경보 신호를 생성하며,
    상기 제 2 주파수 하한치와 상기 제 2 주파수 상한치는 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력과 무관한 예정된 값을 가지는 신호 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기 회로 및 상기 제 2 비교기 회로는 상기 RF 전력원이 비활성인 시간 동안 그리고 상기 RF 전력원이 활성화되는 각각의 시간 이후 초기 설정 기간 동안 제 1 또는 제 2 경보 신호를 생성할 수 없는 신호 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수 하한치는 상기 제 2 주파수 하한치보다 크거나 같고, 상기 제 1 주파수 상한치는 상기 제 2 주파수 상한치보다 작거나 같은 신호 표시 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기 및 제 2 비교기는 동일한 비교기인 신호 표시 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 경보 신호와 상기 제 2 경보 신호는 동일한 신호 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기 회로는 상기 RF 전력원이 비활성인 시간 동안 그리고 상기 RF 전력원이 활성화되는 각각의 시간 이후 초기 설정 기간 동안 제 1 경보 신호를 생성할 수 없는 신호 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플 제어 신호는 상기 플라즈마 챔버가 새로운 반도체소재의 프로세싱 단계를 시작할 때 예정된 지연 이후 상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 변경되며, 상기 예정된 지연은 0 보다 크거나 또는 0인 신호 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플 제어 신호는 새로운 반도체소재가 상기 플라즈마 챔버로 이송된 이후 상기 플라즈마 챔버에서 플라즈마가 개시될 때 예정된 지연 이후 상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 변경되며, 상기 예정된 지연은 0 보다 크거나 또는 0인 신호 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플 제어 신호는 화학적 또는 기계적 조건이 상기 플라즈마 챔버내에서 변경될 때 예정된 지연 이후 상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 변경되며, 상기 예정된 지연은 0 보다 크거나 또는 0인 신호 표시 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플 제어 신호는 상기 RF 전력원이 적어도 예정된 전력 레벨로 공급되지 않을 때를 제 1 상태로 가정하고 상기 RF 전력원이 적어도 상기 예정된 전력 레벨로 공급되기 시작할 때 예정된 지연 이후 상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 변경되며, 상기 예정된 지연은 0 보다 크거나 또는 0인 신호 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 예정된 전력 레벨은 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마 프로세스를 수행하기에 충분히 높은 전력 레벨인 신호 표시 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 제어 신호 및 샘플 제어 신호는 동일한 전기 신호인 신호 표시 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수 하한치와 상기 제 1 주파수 상한치는, 제 1 주기 이후에 상기 플라즈마 챔버 내에서 단일 반도체소재를 프로세싱하는 동안, 상기 RF 전력원의 주파수가 상기 제 1 주파수 하한치와 상기 제 1 주파수 상한치 사이에서 유지되도록 설정되는 신호 표시 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수 하한치와 상기 제 1 주파수 상한치는, 제 1 주기 이후에 상기 플라즈마 챔버 내에서 단일 프로세스 단계를 수행하는 동안, 상기 RF 전력원의 주파수가 상기 제 1 주파수 하한치와 상기 제 1 주파수 상한치 사이에서 유지되도록 설정되는 신호 표시 장치.
  17. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 주파수 하한치와 상기 제 2 주파수 상한치는 상기 플라즈마 챔버의 정상 동작 동안, 상기 RF 전력원의 주파수가 상기 제 2 주파수 하한치와 상기 제 2 주파수 상한치 사이에서 유지되도록 설정되는 신호 표시 장치.
  18. 가변-주파수 RF 전력원이 플라즈마 챔버 내부의 이상 RF 임피던스에 RF 전력을 공급하고 있는 때를 신호로 표시하는 방법으로서,
    샘플 입력, 제어 입력 및 출력을 가지는 샘플-앤드-홀드 회로를 제공하는 단계;
    RF 전력원에 의해 공급되는 RF 전력의 주파수를 나타내는 주파수 제어 신호를 상기 샘플 입력에 결합시키는 단계;
    적어도 제 1 상태 및 제 2 상태를 가지는 샘플 제어 신호를 상기 제어 입력에 결합시키는 단계 - 상기 샘플-앤드-홀드 회로는, 상기 샘플 제어 신호가 상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 변경될 때, 가장 최근 시간에서의 상기 주파수 제어 신호의 값을 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력으로 유지함 - ;
    제 1 주파수 하한치가 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 의해 표시되는 주파수보다 작고 제 1 주파수 상한치가 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 의해 표시되는 주파수 보다 크도록, 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 응답하여 제 1 주파수 하한치와 제 주파수 1 상한치를 설정하는 단계;
    상기 주파수 제어 신호에 의해 표시되는 주파수가 상기 제 1 주파수 하한치 보다 작거나 상기 제 1 주파수 상한치 보다 큰지를 판별하기 위해, 상기 제 1 주파수 하한치와 상기 제 1 주파수 상한치를 상기 주파수 제어 신호에 의해 표시되는 주파수와 반복적으로 비교하는 단계; 및
    상기 비교 단계가 상기 주파수 제어 신호에 의해 표시된 주파수가 상기 제 1 주파수 하한치보다 작거나 상기 제 1 주파수 상한치보다 크다고 판별할 때 제 1 경보 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는, 신호 표시 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 설정하는 단계는,
    상기 제 1 주파수 하한치를 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 의해 표시되는 주파수 마이너스 주파수 오프셋으로 설정하는 단계; 및
    상기 제 1 주파수 상한치를 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 의해 표시되는 주파수 플러스 상기 주파수 오프셋으로 설정하는 단계
    를 포함하는 신호 표시 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 주파수 제어 신호에 의해 표시되는 주파수가 상기 제 2 주파수 하한치보다 작거나 또는 상기 제 2 주파수 상한치보다 클 때 제 2 경보 신호를 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 2 주파수 하한치와 상기 제 2 주파수 상한치는 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력과 무관한 예정된 값을 갖는 신호 표시 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버가 새로운 반도체소재 프로세싱 단계를 시작할 때 예정된 지연 이후 상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 상기 샘플 제어 신호를 변경하는 단계를 더 포함하며, 상기 예정된 지연은 0보다 크거나 0인 신호 표시 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버내에서 화학적 또는 전기적 조건이 변경될 때 예정된 지연 이후 상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 상기 샘플 제어 신호를 변경하는 단계를 더 포함하며, 상기 예정된 지연은 0보다 크거나 0인 신호 표시 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 RF 전력원이 적어도 예정된 전력 레벨을 공급하고 있지 않을 때 상기 샘플 제어 신호를 상기 제 1 상태로 설정하는 단계; 및
    상기 RF 전력원이 적어도 상기 예정된 전력 레벨을 공급하기 시작할 때 예정된 지연 후에 상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 샘플 제어 신호를 변경하는 단계
    를 더 포함하며, 상기 예정된 지연은 0 보다 크거나 0인 신호 표시 방법.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 주파수 제어 신호 및 상기 샘플 제어 신호는 동일한 전기적 신호인 신호 표시 방법.
  25. 가변-주파수 RF 전력원이 플라즈마 챔버 내부의 이상 RF 임피던스에 RF 전력을 공급하고 있는 때를 신호로 표시하는 방법으로서,
    플라즈마 챔버내에 플라즈마를 제공하는 단계;
    주파수 제어 신호를 제공하는 단계;
    RF 전력원으로부터의 RF 전력을 상기 플라즈마에 제공하는 단계 - 상기 RF 전력원은 상기 주파수 제어 신호의 값에 응답하여 상기 RF 전력의 주파수를 설정함 - ;
    상기 플라즈마와 상기 RF 전력원 사이에 반사된 RF 전력에 응답하여 상기 주파수 제어 신호의 값을 조절하는 단계;
    샘플 입력, 제어 입력 및 출력을 가지는 샘플-앤드-홀드 회로를 제공하는 단계;
    상기 주파수 제어 신호를 상기 샘플 입력과 결합시키는 단계;
    적어도 제 1 상태 및 제 2 상태를 가지는 샘플 제어 신호를 상기 제어 입력에 결합시키는 단계 - 상기 샘플-앤드-홀드 회로는, 상기 샘플 제어 신호가 상기 제 1 상태에서 상기 제 2 상태로 변경될 때, 가장 최근 시간에서의 상기 주파수 제어신호의 값을 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력으로 유지함 - ;
    제 1 주파수 하한치가 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 의해 표시되는 주파수보다 작고 제 1 주파수 상한치가 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 의해 표시되는 주파수보다 크도록, 상기 샘플-앤드-홀드 회로의 출력에 응답하여 제 1 주파수 하한치와 제 1 주파수 상한치를 설정하는 단계;
    상기 주파수 제어 신호에 의해 표시되는 주파수가 상기 제 1 주파수 하한치보다 작거나 상기 제 1 주파수 상한치보다 큰지를 판별하기 위해, 상기 주파수 제어 신호에 의해 표시되는 주파수를 상기 제 1 주파수 하한치 및 상기 제 1 주파수 상한치와 반복적으로 비교하는 단계; 및
    상기 비교하는 단계가 상기 주파수 제어 신호에 의해 표시되는 주파수가 상기 제 1 주파수 하한치보다 작고 상기 제 1 주파수 상한치보다 크다고 판별하면 제 1 경보 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는, 신호 표시 방법.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 제어 신호를 생성하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 가변-주파수 RF 전력원에 의해 생성될 주파수를 나타내도록 상기 주파수 제어 신호의 값을 설정하며,
    상기 제어기는 상기 가변-주파수 RF 전력원의 주파수 제어 입력에 상기 주파수 제어 신호를 제공하도록 연결되며,
    상기 제어기는 상기 샘플-앤드-홀드 회로에 상기 주파수 제어 신호를 제공하 도록 연결되는, 신호 표시 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 RF 전력을 공급하는 가변-주파수 RF 전력원을 더 포함하고,
    상기 가변-주파수 RF 전력원은 상기 제어기에 의해 생성되는 상기 주파수 제어 신호의 값에 응답하여 상기 RF 전력의 주파수를 제어하는, 신호 표시 장치.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변-주파수 RF 전력원으로부터 상기 RF 전력을 수신하도록 연결된 주파수 카운터를 더 포함하고,
    상기 주파수 카운터는 상기 RF 전력의 주파수를 측정하고 상기 주파수 제어 신호의 값이 상기 주파수 카운터에 의해 측정된 주파수를 나타내도록 상기 주파수 제어 신호를 생성하는, 신호 표시 장치.
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