KR20120073227A - Methods and arrangement for plasma dechuck optimization based on coupling of plasma signaling to substrate position and potential - Google Patents

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주니어 존 씨 발코어
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다니엘 변
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Abstract

하부 전극으로부터 기판을 제거하는 단계를 포함하는 디척킹 시퀀스를 최적화하기 위한 방법. 이 방법은 디척킹 시퀀스 동안에 형성된 플라즈마의 전기적 특성 데이터의 제 1 세트가 임계 값들을 통과하는지를 결정하기 위해 초기 분석을 수행하는 단계를 포함한다. 그렇다면, 불활성 가스를 턴 오프한다. 또한, 이 방법은 기판을 상방으로 이동시키기 위해 하부 전극으로부터 리프터 핀들을 약간 들어올리는 단계를 포함한다. 이 방법은 기계적 및 전기적 분석을 수행하는 단계를 더 포함하고, 리프터 핀들에 의해 가해지는 힘의 양을 포함하는 기계적 데이터의 제 1 세트를 임계 값에 대해 비교하는 단계를 포함한다. 또한, 기계적 및 전기적 분석은 전기적 특성 데이터의 제 2 세트를 임계 값에 대해 비교하는 단계를 포함한다. 양자가 각각의 임계 값을 통과하면, 기판 해제 이벤트가 일어난 후에 하부 전극으로부터 기판을 제거한다.Removing the substrate from the bottom electrode. The method includes performing an initial analysis to determine whether a first set of electrical characteristic data of the plasma formed during the dechucking sequence passes through threshold values. If so, turn off the inert gas. The method also includes slightly lifting the lifter pins from the bottom electrode to move the substrate upwards. The method further includes performing mechanical and electrical analysis, and comparing the first set of mechanical data, including the amount of force exerted by the lifter pins, against a threshold value. The mechanical and electrical analysis also includes comparing a second set of electrical property data against a threshold. If both pass each threshold, the substrate is removed from the lower electrode after the substrate release event has occurred.

Figure P1020127006359
Figure P1020127006359

Description

기판 위치 및 포텐셜에 대한 플라즈마 시그널링의 커플링에 기초한 플라즈마 디척킹 최적화를 위한 방법 및 장치{METHODS AND ARRANGEMENT FOR PLASMA DECHUCK OPTIMIZATION BASED ON COUPLING OF PLASMA SIGNALING TO SUBSTRATE POSITION AND POTENTIAL}METHODS AND ARRANGEMENT FOR PLASMA DECHUCK OPTIMIZATION BASED ON COUPLING OF PLASMA SIGNALING TO SUBSTRATE POSITION AND POTENTIAL}

플라즈마 프로세싱에서의 진보는 반도체 산업의 성장을 촉진하고 있다. 경쟁적인 반도체 산업에서, 제조자는, 그 제조자가 스루풋 (throughput) 을 최대화하고/하거나 저렴하게 양질의 디바이스들을 제조하는 능력을 가지고 있다면, 경쟁 우위를 차지할 수도 있다. 스루풋을 제어하는 하나의 방법은 기판 해제 시간을 최적화하기 위해 디척킹 시퀀스를 제어하는 것이다.Advances in plasma processing are fueling the growth of the semiconductor industry. In the competitive semiconductor industry, a manufacturer may have a competitive advantage if the manufacturer has the ability to maximize throughput and / or manufacture high quality devices at low cost. One way to control throughput is to control the dechucking sequence to optimize substrate release time.

기판 프로세싱 동안, 기판은 대개 하부 전극 (예컨대, 정전 척) 에 클램핑된다. 클램핑은 직류 (DC) 포텐셜을 하부 전극에 인가하여 기판과 하부 전극 사이에 정전하를 생성함으로써 수행될 수도 있다. 기판 프로세싱 동안 기판 상의 열을 소산하기 위해, 불활성 가스 (예컨대, 헬륨) 를 하부 전극에서의 여러 채널들을 통해 기판의 후면으로 공급하여, 기판과 하부 전극 사이의 열전달을 향상시킬 수도 있다. 그 결과, 기판 상의 헬륨 압력으로 인해, 기판을 하부 전극에 클램프하는데 비교적 높은 정전하가 요구된다.During substrate processing, the substrate is usually clamped to the bottom electrode (eg, electrostatic chuck). Clamping may be performed by applying a direct current (DC) potential to the bottom electrode to generate a static charge between the substrate and the bottom electrode. In order to dissipate heat on the substrate during substrate processing, an inert gas (eg, helium) may be supplied to the backside of the substrate through the various channels at the bottom electrode to improve heat transfer between the substrate and the bottom electrode. As a result, due to the helium pressure on the substrate, a relatively high electrostatic charge is required to clamp the substrate to the lower electrode.

일단 기판 프로세싱이 프로세싱 챔버 내에서 완료되면, 클램핑 전압이 턴 오프되는 디척킹 시퀀스가 수행된다. 비록 클램핑 전압이 제로로 설정되더라도, 기판과 하부 전극 사이의 정전하로 인해 잔여 정전력이 남아있다. 기판과 하부 전극 사이의 정전하를 방전시키기 위해, 저밀도의 플라즈마를 생성하여 기판과 하부 전극 사이의 인력을 중성화시킬 수도 있다. 일단 정전하가 제거되면, 하부 전극 내에 배치된 리프터 핀들을 들어올려 기판을 상방으로 들어올려 기판을 하부 전극의 표면으로부터 분리시킴으로써, 로봇 아암이 플라즈마 프로세싱 챔버로부터 기판을 제거하도록 할 수도 있다.Once substrate processing is completed in the processing chamber, a dechucking sequence is performed in which the clamping voltage is turned off. Although the clamping voltage is set to zero, residual static power remains due to the electrostatic charge between the substrate and the lower electrode. In order to discharge the static charge between the substrate and the lower electrode, a plasma of low density may be generated to neutralize the attractive force between the substrate and the lower electrode. Once the static charge is removed, the robot arm may remove the substrate from the plasma processing chamber by lifting lifter pins disposed within the lower electrode to lift the substrate upwards to separate the substrate from the surface of the lower electrode.

정전하가 만족스럽게 제거되지 않았으면, 부분적인 스티킹 (partial sticking) 이 존재하여 하부 전극의 표면에 부분적인 기판 힌지 (hinging) 를 초래하고, 이에 의해 리프터 핀들이 하부 전극으로부터 상방으로 밀려질 때에 기판의 일부로 하여금 파손되게 할 수도 있다. 부분적인 스티킹이 기판을 손상시킬 뿐만 아니라, 기판 크래킹에 의해 유발되는 부스러기는 챔버 세정을 위해 플라즈마 프로세싱 시스템을 라인으로부터 분리하도록 요구할 수도 있다.If the electrostatic charge has not been satisfactorily removed, there will be partial sticking resulting in partial substrate hinge on the surface of the lower electrode, whereby lifter pins are pushed upwards from the lower electrode. Part of the substrate may be broken. As well as partial sticking damages the substrate, debris caused by substrate cracking may require separating the plasma processing system from the line for chamber cleaning.

또한, 만약 정전하가 만족스럽게 방전되지 않으면, 충분한 전하가 기판 상에 여전히 존재하여 로봇 아암이 프로세싱 챔버로부터 기판을 제거하려고 시도할 때 기판과 로봇 아암 사이에 아크를 야기할 수도 있다. 아크 발생은 (arcing) 은 바람직하지 않은 결과들, 예컨대 로봇 아암 및/또는 기판 상의 디바이스들에 대한 손상을 야기할 수도 있는 제어되지 않는 이벤트이다.In addition, if the electrostatic charge is not satisfactorily discharged, sufficient charge may still be present on the substrate causing an arc between the substrate and the robot arm when the robot arm attempts to remove the substrate from the processing chamber. Arcing is an uncontrolled event that may cause undesirable results, such as damage to the robot arm and / or devices on the substrate.

추가적으로 및/또는 다르게는, 클램핑 전압의 반대 전하로 바이어스된 작은 전압이 디처킹을 용이하게 하도록 하부 전극에 인가될 수도 있다. 일 예에서, 만약 클램프 전압이 10 볼트이면, -1 볼트 전압의 전하가 디척킹 시퀀스 동안 하부 전극에 인가될 수도 있다. 반대 전하에서의 클램핑된 전압의 인가는 기판과 하부 전극 사이의 정전력의 중성화를 돕기 위해 양의 전하로 하여금 음의 전하 방향으로 흐르게 한다.Additionally and / or alternatively, a small voltage biased with an opposite charge of the clamping voltage may be applied to the lower electrode to facilitate dechucking. In one example, if the clamp voltage is 10 volts, a charge of -1 volts voltage may be applied to the lower electrode during the dechucking sequence. The application of the clamped voltage at the opposite charge causes the positive charge to flow in the negative charge direction to help neutralize the electrostatic force between the substrate and the lower electrode.

프로세싱 환경이 프로세싱 시스템의 유형, 프로세싱 모듈들의 유형, 기판 구조들, 제조법 (recipe) 등에 따라서 변할 수도 있다고 가정하면, 성공적인 디척킹 시퀀스를 실행하기 위한 기간이 변할 수도 있다. 인가 기간이 사전에 알려져 있지 않고 부적절한 디척킹의 결과가 심각하기 때문에, 정전하가 충분하게 방전되도록 충분한 시간을 보장하기 위해 보존적으로 긴 규정된 기간 동안 디척킹 시퀀스를 적용하는 경향이 있다. 불행히도, (제로 전압에서 그리고 역극성의 바이어스 전압에서) 디척킹하는 양자의 방법들은 여전히 기판을 해제하는 안전하고 효율적인 방식을 항상 제공하는 것은 아니다.Assuming that the processing environment may vary depending on the type of processing system, type of processing modules, substrate structures, recipe, and the like, the time period for executing a successful dechucking sequence may vary. Since the application period is not known in advance and the consequences of inadequate dechucking are severe, there is a tendency to apply a dechucking sequence for a conservatively long defined period of time to ensure sufficient time for the electrostatic charge to be discharged sufficiently. Unfortunately, both methods of dechucking (at zero voltage and at reverse polarity bias voltage) still do not always provide a safe and efficient way to release the substrate.

일부의 경우, 정전하는 방전하는데 단지 최소 시간량이 요구되는 정도일 수도 있다. 그러나, 규정된 기간 방법은 기판이 하부 전극으로부터 안전하게 제거될 수도 있는 시점을 식별하기 위한 조기-검출 방법을 제공하지 않는다. 그 결과, 힌지되지 않은 기판이 챔버로부터 제거되기 전에 힌지되지 않은 기판이 전체 규정된 기간 동안 프로세싱 챔버에 남아 있는 동안에 시간이 낭비되기 때문에, 스루풋이 부정적으로 영향을 받는다. 또한, 추가의 (및 불필요한) 시간 동안 프로세싱 챔버에서의 디척킹 플라즈마의 존재가 챔버 컴포넌트들의 조기 열화 및/또는 기판의 원하지 않는 에칭의 원인이 될 수도 있다.In some cases, the electrostatic charge may be such that only a minimum amount of time is required to discharge it. However, the prescribed period method does not provide an early-detection method for identifying when the substrate may be safely removed from the lower electrode. As a result, throughput is negatively affected because time is wasted while the non-hinge substrate remains in the processing chamber for the entire defined period before the non-hinge substrate is removed from the chamber. In addition, the presence of dechucking plasma in the processing chamber for additional (and unnecessary) time may cause premature degradation of the chamber components and / or unwanted etching of the substrate.

다른 경우들에서, 정전하는 규정된 기간이 경과한 후에 충분하게 방전되지 않을 수도 있다. 그 결과, 힌지된 기판을 제거하려는 시도가 기판을 파손시킬 수도 있다. 비록 기판이 파손되지 않더라도, 기판 상의 남아있는 잔여 정전하는 하부 전극으로부터 기판을 분리하기 위해 공압 리프트 메커니즘으로 하여금 큰 힘을 리프터 핀들 상에 가하게 할 수도 있다. 따라서, 기판 상에 가해진 힘은 기판을 프로세스 센터로부터 시프트시킴으로써, 기판이 다음 제조법 단계 동안 부적절하게 정렬되도록 할 수도 있다. 또한, 기판 상의 잔여 정전하는 기판과 로봇 아암 사이에 아크를 발생시킴으로써, 로봇 아암 및/또는 기판 상의 디바이스들에 손상을 일으킬 수도 있다.In other cases, the electrostatic discharge may not be sufficiently discharged after the prescribed period has elapsed. As a result, attempts to remove the hinged substrate may damage the substrate. Although the substrate is not broken, the remaining electrostatic charge on the substrate may cause a pneumatic lift mechanism to apply a large force on the lifter pins to separate the substrate from the bottom electrode. Thus, the force applied on the substrate may shift the substrate away from the process center, causing the substrate to be improperly aligned during the next manufacturing step. In addition, residual electrostatic charge on the substrate may generate an arc between the substrate and the robot arm, thereby causing damage to the robot arm and / or devices on the substrate.

규정된 기간 동안 디척킹 시퀀스를 바로 실행하는 대신에, 어떤 기계적 파라미터들 (예컨대, 불활성 가스 흐름, 불활성 가스 압력, 및 들어올리는 핀 힘) 이, 기판이 하부 전극으로부터 분리된 것으로 여겨질 수 있는 시점을 결정할 때에 도움이 되도록 모니터링될 수도 있다. 일 예에서, 만약 기판의 후면으로의 불활성 가스 흐름 (예컨대, 헬륨 가스 흐름) 이 미리 결정된 임계를 초과하면, 정전하가 충분하게 방전된 것으로 간주되어 기판이 프로세싱 챔버로부터 제거될 수도 있다. 다른 예에서, 만약 불활성 가스 압력이 미리 결정된 임계 미만으로 떨어지면, 정전하가 방전되는 것으로 간주된다. 이와 유사하게, 만약 들어올리는 핀 힘이 미리 결정된 임계 값 미만으로 떨어지면, 기판이 충분하게 방전된 것으로 간주된다. 그러나, 만약 어느 임계 값들도 통과하지 않으면, 정전하가 불충분하게 방전된 것으로 간주되어, 기계적 힘들 및/또는 반대 전하의 바이어스 전압/전류가 조정될 수도 있다.Instead of executing the dechucking sequence directly for a defined period of time, some mechanical parameters (eg, inert gas flow, inert gas pressure, and lifting pin force) can be considered when the substrate is considered separated from the lower electrode. It may be monitored to assist in determining this. In one example, if the inert gas flow (eg, helium gas flow) to the backside of the substrate exceeds a predetermined threshold, the static charge may be considered sufficiently discharged and the substrate may be removed from the processing chamber. In another example, if the inert gas pressure drops below a predetermined threshold, the static charge is considered to be discharged. Similarly, if the lifting pin force falls below a predetermined threshold value, the substrate is considered to be sufficiently discharged. However, if neither threshold is passed, the electrostatic charge may be considered insufficiently discharged and the bias voltage / current of mechanical forces and / or counter charge may be adjusted.

그러나, 전술한 방법들은 시간 소모적이고 번거로운 경향이 있다. 예를 들어, 어떤 경우, 너무 많은 파라미터들을 한번에 조정하는 것이 제어되지 않는 디척킹 시퀀스를 야기할 수도 있기 때문에, 단지 하나 또는 2 개의 파라미터들만이 임의의 한 시점에서 조정될 수도 있다.However, the methods described above tend to be time consuming and cumbersome. For example, in some cases, only one or two parameters may be adjusted at any one point in time because adjusting too many parameters at once may result in an uncontrolled dechucking sequence.

클램핑 전압으로 인한 정전하의 양이 다수의 인자들 (예컨대, 하부 전극의 유형, 제조법, 프로세스 모듈 등) 에 따라 변할 수도 있기 때문에, 고도의 변동성이 존재할 수도 있다. 고도의 변동성을 고려하면, 기계적 값들이 기판과 하부 전극 사이의 실제 정전하들을 정확하게 그리고/또는 적절하게 특징짓지 않기 때문에, 기계적 값들 (예컨대, 헬륨 흐름, 유도된 압력, 및/또는 리프터 핀들의 힘) 에 기초한 모니터링은 디척킹 시퀀스를 최적화하기에는 불충분하다. 일 예에서, 기계적 값들 (예컨대, 불활성 가스 흐름, 불활성 가스 유도 압력, 및/또는 리프터 핀 힘) 중의 하나는 미리 결정된 임계 값 (기판이 하부 전극으로부터 안전하게 해제될 수 있는 것을 나타내는 값) 을 통과했다는 것을 나타낸다; 그러나, 정전하는 기판의 표면에 걸쳐서 불균일할 수도 있다. 따라서, 정전하가 충분하게 제거되지 않은, 고립된 포켓들 (isolated pockets) 이 존재할 수도 있다. 그 결과, 고립된 힌지가 여전히 발생하여, 기판이 하부 전극으로부터 분리될 때 기판에 대한 손상을 초래할 수도 있다.High variability may exist because the amount of static charge due to the clamping voltage may vary depending on a number of factors (eg, type of bottom electrode, recipe, process module, etc.). Considering the high variability, mechanical values (eg, helium flow, induced pressure, and / or force of lifter pins) may be because mechanical values do not accurately and / or adequately characterize the actual electrostatic charges between the substrate and the lower electrode. ) -Based monitoring is insufficient to optimize the dechucking sequence. In one example, one of the mechanical values (eg, inert gas flow, inert gas induced pressure, and / or lifter pin force) has passed a predetermined threshold value (a value indicating that the substrate can be safely released from the lower electrode). To indicate that; However, the electrostatic charge may be nonuniform over the surface of the substrate. Thus, there may be isolated pockets in which the static charge has not been sufficiently removed. As a result, an isolated hinge may still occur, resulting in damage to the substrate when the substrate is separated from the lower electrode.

또한, 모니터링된 기계적 값들 어느 것도 기판과 하부 전극 사이의 실제 정전하를 정확하게 특징짓지 못하기 때문에, 비록 기판이 하부 전극으로부터 성공적으로 들어올려지더라도 잔여 전하의 양이 기판 상에 여전히 존재할 수도 있다. 그 결과, 기판과 로봇 아암 사이에 아크 발생이 여전히 일어날 수 있어, 로봇 아암 및/또는 기판 상의 디바이스들에 대한 손상을 초래할 수도 있다.In addition, since none of the monitored mechanical values accurately characterizes the actual electrostatic charge between the substrate and the bottom electrode, the amount of residual charge may still be present on the substrate even if the substrate is successfully lifted from the bottom electrode. As a result, arcing may still occur between the substrate and the robot arm, resulting in damage to the robot arm and / or devices on the substrate.

상기를 감안하여, 디척킹 시퀀스를 최적화하기 위한 향상된 기법들이 요망된다.In view of the above, improved techniques for optimizing dechucking sequences are desired.

일 실시형태에서, 본 발명은 플라즈마 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버에서 하부 전극으로부터 기판을 기계적으로 제거하는 단계를 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 초기 분석을 수행하는 단계를 포함한다. 초기 분석은 플라즈마의 전기적 특성 데이터의 제 1 세트를 분석하는 단계를 포함하며, 플라즈마는 디척킹 시퀀스 동안 기판 위에 형성된다. 또한, 초기 분석은 전기적 특성 데이터의 제 1 세트를 전기적 특성 임계 값들의 세트에 대해 비교하는 단계를 포함한다. 초기 분석은, 만약 전기적 특성 데이터의 제 1 세트가 전기적 특성 임계 값들의 세트를 통과하면, 불활성 가스를 턴 오프하는 단계를 더 포함한다. 또한, 이 방법은 기판을 상방으로 이동시키기 위해 하부 전극으로부터 리프터 핀들을 들어올리는 단계를 포함하며, 리프터 핀들은 최대 높이까지 올려지지 않는다. 이 방법은 기계적 및 전기적 분석을 수행하는 단계를 추가로 포함한다. 기계적 및 전기적 분석은 기계적 데이터의 제 1 세트를 분석하는 단계를 포함하며, 기계적 데이터의 세트는 리프터 핀들에 의해 가해진 힘의 양을 포함한다. 또한, 이 기계적 및 전기적 분석은 전기적 특성 데이터의 제 2 세트를 분석하는 단계를 포함한다. 기계적 및 전기적 분석은 기계적 데이터의 제 1 세트를 기계적 임계 값들의 세트와 비교하고, 전기적 특성 데이터의 제 2 세트를 전기적 특성 임계 값들의 세트와 비교하는 단계를 더 포함한다. 또한, 기계적 및 전기적 분석은, 만약 기계적 데이터의 제 1 세트가 기계적 임계 값들의 세트를 통과하고 전기적 특성 데이터의 제 2 세트가 전기적 특성 임계 값들의 세트를 통과하면, 기판 해제 이벤트가 발생한 것이기 때문에 하부 전극으로부터 기판을 제거하는 단계를 또한 포함한다.In one embodiment, the invention is directed to a method for optimizing a dechucking sequence comprising mechanically removing a substrate from a lower electrode in a processing chamber of a plasma processing system. The method includes performing an initial analysis. Initial analysis includes analyzing a first set of electrical property data of the plasma, wherein the plasma is formed over the substrate during the dechucking sequence. The initial analysis also includes comparing the first set of electrical characteristic data against a set of electrical characteristic thresholds. The initial analysis further includes turning off the inert gas if the first set of electrical characteristic data passes through the set of electrical characteristic thresholds. The method also includes lifting the lifter pins from the bottom electrode to move the substrate upwards, the lifter pins not being raised to the maximum height. The method further includes performing a mechanical and electrical analysis. The mechanical and electrical analysis includes analyzing the first set of mechanical data, wherein the set of mechanical data includes the amount of force exerted by the lifter pins. This mechanical and electrical analysis also includes analyzing a second set of electrical property data. The mechanical and electrical analysis further includes comparing the first set of mechanical data with the set of mechanical thresholds and the second set of electrical characteristic data with the set of electrical characteristic thresholds. In addition, the mechanical and electrical analysis is lower because if a first set of mechanical data passes a set of mechanical thresholds and a second set of electrical property data passes a set of electrical characteristic thresholds, a substrate release event has occurred. And removing the substrate from the electrode.

위의 요약은 본원에 개시된 본 발명의 많은 실시형태들 중의 단지 하나에 관한 것으로, 본원에서의 청구범위에 설명되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아니다. 이하, 본 발명의 이들 및 다른 특징들을 본 발명의 상세한 설명에서 그리고 다음의 도면들과 함께 더욱 상세히 설명한다.The above summary is merely one of many embodiments of the invention disclosed herein, and is not intended to limit the scope of the invention described in the claims herein. These and other features of the invention will now be described in more detail in the detailed description of the invention and in conjunction with the following figures.

본 발명은 첨부 도면의 그림들에 비한정적인 일 예로서 도시되며, 도면에서 유사한 도면 부호들은 유사한 엘리먼트들을 지칭한다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에서, 최적화 디척킹 제어 방식을 갖는 프로세싱 환경의 단순한 논리 블록도를 나타낸다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에서, 디척킹 제어 시퀀스를 최적화하기 위한 단순한 플로우차트를 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에서, 단순한 플라즈마 임피던스 플롯을 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에서, 리프터 핀들이 최고 높이에 있을 때 기판 포텐셜과 하부 전극의 바이어스 전압/전류 사이의 관계를 도시하는 플롯을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b 는 본 발명의 실시형태들에서, 리프터 핀들이 최고 높이까지 연장될 때 기판 포텐셜과 플라즈마 임피던스 사이의 비교를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b 는 본 발명의 실시형태들에서, 바이어스 전압과 플라즈마 임피던스 사이의 비교들을 나타낸다.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에서, 각 바이어스 전압 설정 포인트에 대한 단순한 저항 곡선들을 나타낸다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에서, 3개의 디척킹 시퀀스들 사이의 비교를 나타낸다.
도 9 는 본 발명의 일 실시형태에서, 기판 이동과 전기적 파라미터들 사이의 관계를 도시한 플롯을 나타낸다.
The invention is illustrated by way of example and not by way of limitation in the figures of the accompanying drawings in which like reference numerals refer to like elements.
1 shows a simple logical block diagram of a processing environment with an optimized dechucking control scheme in an embodiment of the present invention.
2 shows a simple flowchart for optimizing a dechucking control sequence in one embodiment of the invention.
3 shows a simple plasma impedance plot in one embodiment of the invention.
4 shows a plot showing the relationship between the substrate potential and the bias voltage / current of the bottom electrode when the lifter pins are at their highest height in one embodiment of the invention.
5A and 5B show a comparison between substrate potential and plasma impedance when lifter pins extend to the highest height in embodiments of the present invention.
6A and 6B show comparisons between bias voltage and plasma impedance in embodiments of the present invention.
7 shows simple resistance curves for each bias voltage set point in one embodiment of the invention.
8 shows a comparison between three dechucking sequences in one embodiment of the invention.
9 shows a plot showing the relationship between substrate movement and electrical parameters in one embodiment of the invention.

이하, 본 발명을 첨부 도면들에 도시된 바와 같은 수개의 실시형태들을 참조하여 더 자세하게 설명한다. 이하의 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 구체적인 세부 사항들이 개시된다. 그러나, 본 발명이 이들 구체적인 세부 사항들의 일부 또는 모두 없이도 실시될 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다. 다른 경우들에서, 본 발명을 불필요하게 불명료하게 않도록 하기 위해, 널리 알려진 프로세스 단계들 및/또는 구조들은 자세히 설명되지 않을 수도 있다.The invention is now described in more detail with reference to several embodiments as shown in the accompanying drawings. In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to one skilled in the art that the present invention may be practiced without some or all of these specific details. In other instances, well known process steps and / or structures may not be described in detail in order to not unnecessarily obscure the present invention.

이하, 방법들 및 기법들을 포함하는 여러 실시형태들을 설명한다. 또한, 본 발명은 독창적인 기법들의 실시형태들을 수행하기 위한 컴퓨터 판독가능 명령들이 저장된 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조품들을 포함할 수도 있음을 유념해야 한다. 컴퓨터 판독가능 매체는 예컨대, 반도체, 자기, 광자기, 광학, 또는 다른 유형의 컴퓨터 판독가능 코드를 저장하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 실시형태들을 실시하기 위한 장치들도 포함할 수도 있다. 이러한 장치는 본 발명의 실시형태들에 관련된 작업들을 수행하기 위한 전용 및/또는 프로그램가능 회로들을 포함할 수도 있다. 이러한 장치의 예들은 적합하게 프로그래밍될 때 범용 컴퓨터 및/또는 전용 컴퓨팅 디바이스를 포함하며, 본 발명의 실시형태들에 관련된 다양한 작업들에 적응된 전용 프로그램가능 회로들과 컴퓨터/컴퓨팅 디바이스의 조합을 포함할 수도 있다.Several embodiments are described below, including methods and techniques. It should also be noted that the present invention may also include articles of manufacture including computer readable media having computer readable instructions stored thereon for performing embodiments of the inventive techniques. Computer readable media may include, for example, computer readable media for storing semiconductor, magnetic, magneto-optical, optical, or other types of computer readable code. The invention may also include apparatuses for practicing embodiments of the invention. Such an apparatus may include dedicated and / or programmable circuits for performing tasks related to embodiments of the present invention. Examples of such apparatus include a general purpose computer and / or a dedicated computing device when suitably programmed, and include a combination of dedicated programmable circuits and a computer / computing device adapted to various tasks related to embodiments of the present invention. You may.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 디척킹 시퀀스를 최적화하기 위한 방법들이 제공된다. 본 발명의 실시형태들은 하부 전극으로부터 안전하게 분리될 수 있는 시점을 결정하기 위해 전기 신호들 및 기계적 힘들을 모니터링하는 것을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시형태들은 기판과 하부 전극 사이의 정전하들의 소산을 촉진하기 위해 전기적 힘과 기계적 힘 양자를 통합한다. 본 발명의 실시형태들은 성공적인 기판 해제 이벤트를 용이하게 하기 위해 교정 액션들을 적용하는 조건들을 식별하기 위한 방법들을 추가로 포함한다.In accordance with embodiments of the present invention, methods for optimizing a dechucking sequence are provided. Embodiments of the present invention include monitoring electrical signals and mechanical forces to determine when they can be safely separated from the bottom electrode. In addition, embodiments of the present invention incorporate both electrical and mechanical forces to promote dissipation of the electrostatic charges between the substrate and the bottom electrode. Embodiments of the present invention further include methods for identifying conditions that apply corrective actions to facilitate a successful substrate release event.

이 문헌에서, 플라즈마 임피던스를 일 예로 이용하여 다양한 구현들이 설명될 수도 있다. 그러나, 이 발명은 플라즈마 임피던스에 한정되지 않으며 디척킹 이벤트 동안 존재할 수도 있는 어떠한 전기적 파라미터를 포함할 수도 있다. 대신에, 이 설명들은 예들로서 의미되며 본 발명은 제시된 예들에 한정되지 않는다.In this document, various implementations may be described using plasma impedance as an example. However, the invention is not limited to plasma impedance and may include any electrical parameters that may be present during the dechucking event. Instead, these descriptions are meant as examples and the invention is not limited to the examples presented.

본 발명의 일 실시형태에서, 전기 신호들 및/또는 기계적 힘들을 관측함으로써, 하부 전극으로부터 기판을 안전하게 분리하기 위해 최적의 시간을 식별하기 위한 방법들이 제공된다. 예를 들어, 디척킹 시퀀스가 개시되는 상황을 고려한다. 종래 기술과는 달리, 디척킹 시퀀스가 규정된 기간 동안 수행되지 않는다. 또한, 종래 기술과는 달리, 하부 전극으로부터의 기판의 분리가 기계적 힘들 (예컨대, 불활성 가스 흐름, 불활성 가스 압력, 및 들어올리는 핀 힘) 로부터의 피드백에만 의존하지 않는다. 대신에, 기계적 및 전기적 파라미터들 양자를 모니터링함으로써 디척킹 시퀀스가 촉진된다. 파라미터들은 기계적 힘들 (예컨대, 불활성 가스 흐름, 불활성 가스 압력, 및 들어올리는 핀 힘), 플라즈마를 구동하는 전기적 파라미터들, 및 하부 전극에 적용되는 전기적 파라미터들을 포함한다. 전술한 파라미터들을 모니터링함으로써, 기판 포텐셜 및 하부 전극에 대한 기판 위치가, 기판이 하부 전극으로부터 안전하게 제거될 수도 있는 시점을 결정하기 위해 확인될 수도 있다.In one embodiment of the present invention, methods are provided for identifying an optimal time for safely separating a substrate from a lower electrode by observing electrical signals and / or mechanical forces. For example, consider the situation in which the dechucking sequence is initiated. Unlike the prior art, the dechucking sequence is not performed for a defined period of time. In addition, unlike the prior art, the separation of the substrate from the lower electrode does not depend solely on feedback from mechanical forces (eg, inert gas flow, inert gas pressure, and lifting pin force). Instead, the dechucking sequence is facilitated by monitoring both mechanical and electrical parameters. Parameters include mechanical forces (eg, inert gas flow, inert gas pressure, and lifting pin force), electrical parameters for driving the plasma, and electrical parameters applied to the bottom electrode. By monitoring the aforementioned parameters, the substrate potential and substrate position relative to the bottom electrode may be identified to determine when the substrate may be safely removed from the bottom electrode.

일 실시형태에서, 기계적 힘들 및 전기 신호들의 모니터링이 연속적으로 수행된다. 따라서, 디척킹 시퀀스 동안에 일어날 수도 있는 문제들 (예컨대, 하부 전극에 대한 기판의 국부적인 힌지) 이 식별될 수도 있으며 그 문제들을 교정하기 위해 적절한 교정 액션들이 실시될 수도 있다.In one embodiment, the monitoring of mechanical forces and electrical signals is performed continuously. Thus, problems that may occur during the dechucking sequence (eg, local hinge of the substrate to the lower electrode) may be identified and appropriate corrective actions may be taken to correct the problems.

본 발명의 특징들 및 이점들은 다음의 도면들 및 설명을 참조하면 잘 이해될 수도 있다.The features and advantages of the present invention may be better understood with reference to the following figures and description.

도 1 은 본 발명의 실시형태에서, 최적화된 디척킹 제어 방식을 가지는 프로세싱 환경의 단순한 논리 블록도를 나타낸다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (102) 은 정합 네트워크 (110) 를 통해서 프로세싱 챔버 (108) 에 전력을 제공하도록 구성된 제너레이터 소스 (104) 를 포함한다.1 illustrates a simple logical block diagram of a processing environment with an optimized dechucking control scheme in an embodiment of the present invention. The plasma processing system 102 includes a generator source 104 configured to provide power to the processing chamber 108 via the matching network 110.

프로세싱 챔버 (108) 는 정전 척 (120) (즉, 하부 전극)을 포함할 수도 있다. 기판 프로세싱 동안, 기판 (미도시) 은 통상적으로 정전 척 (120) 에 클램핑된다. 클램핑은 DC 공급 소스 (122) 를 통해 직류 (DC) 포텐셜을 인가하여 기판과 정전 척 (120) 사이에 정전하를 생성함으로써 수행될 수도 있다. 기판과 정전 척 (120) 사이의 열 전도를 향상시키기 위해, 불활성 가스 (예컨대, 헬륨) 가 정전 척 (120) 에서의 여러 채널들 (미도시) 을 통해 기판의 후면에 적용된다. 따라서, 클램핑은, 적절한 클램핑이 기판의 후면의 헬륨 냉각을 적절하게 제어할 수 있도록 하기 때문에, 기판 온도 제어의 중요한 구성요소이다. 그러나, 불활성 가스에 의해 유발된 유도 압력으로 인해, 기판과 정전 척 (120) 사이에 충분하게 강한 인력을 생성하기 위해서는 비교적 높은 클램프 전압이 요구된다.Processing chamber 108 may include an electrostatic chuck 120 (ie, bottom electrode). During substrate processing, a substrate (not shown) is typically clamped to the electrostatic chuck 120. Clamping may be performed by applying a direct current (DC) potential through the DC supply source 122 to generate a static charge between the substrate and the electrostatic chuck 120. In order to improve thermal conduction between the substrate and the electrostatic chuck 120, an inert gas (eg, helium) is applied to the backside of the substrate through various channels (not shown) in the electrostatic chuck 120. Thus, clamping is an important component of substrate temperature control because proper clamping allows adequate control of helium cooling on the backside of the substrate. However, due to the induction pressure induced by the inert gas, a relatively high clamp voltage is required to generate a sufficiently strong attraction force between the substrate and the electrostatic chuck 120.

일단 기판 프로세싱이 완료되면, 기판과 정전 척 (120) 사이의 정전하를 방전시키기 위해 디척킹 시퀀스가 실행될 수도 있다. 보통, 디척킹 시퀀스는 기판을 에칭함이 없이 정전하를 중성화시키기 위해 클램핑 전압을 턴 오프하고 저 전력의 플라즈마를 생성하는 것을 포함한다.Once substrate processing is complete, a dechucking sequence may be executed to discharge the static charge between the substrate and the electrostatic chuck 120. Typically, the dechucking sequence involves turning off the clamping voltage and generating a low power plasma to neutralize the electrostatic charge without etching the substrate.

종래 기술에서, 이 모니터링 방법은 정전 척 (120) 으로부터의 기판의 분리에 영향을 미칠 수도 있는 기계적 파라미터들 (예컨대, 헬륨 흐름, 유도 압력, 리프터 핀들에 의해 가해지는 힘 등) 을 관측하는 것을 포함한다. 그러나, 기계적 파라미터들 (예컨대, 헬륨 흐름, 유도 압력, 및 리프터 핀 힘) 은 기판과 정전 척 (120) 사이의 정전력들을 정확하게 특징짓지는 않는다.In the prior art, this monitoring method involves observing mechanical parameters (eg, helium flow, induction pressure, force exerted by lifter pins, etc.) that may affect the separation of the substrate from the electrostatic chuck 120. do. However, mechanical parameters (eg, helium flow, induction pressure, and lifter pin force) do not accurately characterize the electrostatic forces between the substrate and the electrostatic chuck 120.

일 실시형태에서, 정전하의 하나 이상의 특성들 (정전 척 (120) 에 대한 기판 이동, 정전하 공간 균일성, 및 기판 포텐셜) 에 통찰력을 제공할 수도 있는 (기계적 파라미터들에 더하여) 전기적 파라미터들을 모니터링하기 위한 방법들이 제공된다. 또한, 종래 기술과는 달리, 정전하가 충분하게 방전되는 시점을 식별할 뿐만 아니라, 디척킹 시퀀스를 용이하게 하도록 교정 액션들을 적용하는 것을 필요로 하는 시점을 식별하기 위해, 파라미터들이 연속적으로 측정된다.In one embodiment, monitoring electrical parameters (in addition to mechanical parameters) that may provide insight into one or more characteristics of the electrostatic charge (substrate movement relative to electrostatic chuck 120, electrostatic space uniformity, and substrate potential). Methods for providing are provided. Also, unlike the prior art, the parameters are measured continuously to identify when the static charge is sufficiently discharged, as well as to identify when it is necessary to apply corrective actions to facilitate the dechucking sequence. .

최적의 디척킹 제어 방식을 제공하기 위해, 툴 제어기 (tool controller; 124) 가 복수의 소스들로부터 프로세싱 데이터를 수신할 수도 있다. 주지하는 바와 같이, 프로세싱 데이터는 아날로그 또는 디지털 포맷일 수도 있다. 일 실시형태에서, 툴 제어기 (124) 는 센서 (112) 로부터 전압 및 전류 데이터를 수신할 수도 있다. 이 전압 및 전류 데이터에 의해, 플라즈마 임피던스가 결정될 수도 있다. 기판에서의 물리적 섭동 (perturbation) 들이 플라즈마에서 발진 (oscillation) 을 일으킬 때 플라즈마 임피던스가 플라즈마의 전기적 특성을 반영하므로, 플라즈마 임피던스가 모니터링된다. 물리적 섭동들은 주요 정전력이 제어되는 것에 기인할 수도 있다. 또한, 물리적 섭동들은 (리프터 핀들이 정전 척 (120) 으로부터 들어올려지는 것과 같은) 기계적 힘들로 인해 기판과 정전 척 (120) 의 표면 사이의 증가된 체적 때문일 수도 있다. 또한, 물리적 섭동들은 정전 척 (120) 으로부터의 기판의 최종 분리 때문일 수 있다.To provide an optimal dechucking control scheme, a tool controller 124 may receive processing data from a plurality of sources. As noted, the processing data may be in analog or digital format. In one embodiment, the tool controller 124 may receive voltage and current data from the sensor 112. By this voltage and current data, the plasma impedance may be determined. Plasma impedance is monitored because physical impedances in the substrate cause oscillation in the plasma, since the plasma impedance reflects the electrical properties of the plasma. Physical perturbations may be due to the fact that the main electrostatic force is controlled. Further, physical perturbations may be due to increased volume between the substrate and the surface of the electrostatic chuck 120 due to mechanical forces (such as lifter pins being lifted from the electrostatic chuck 120). In addition, physical perturbations may be due to the final separation of the substrate from the electrostatic chuck 120.

일 실시형태에서, 툴 제어기 (124) 는 또한 불활성 가스 제어기 (126) 로부터 기판과 정전 척 (120) 사이의 불활성 가스 (예컨대, 헬륨) 흐름에 관한 데이터를 수신할 수도 있다. 또한, 툴 제어기 (124) 는 공압 리프터 핀 어셈블리 (128) 로부터 리프터 핀 높이에 관한 데이터를 수신할 수도 있다. 추가적으로, 툴 제어기 (124) 는 DC 공급 소스 (122) 로부터 바이어스 전압/전류에 관한 데이터를 수신할 수도 있다.In one embodiment, the tool controller 124 may also receive data regarding inert gas (eg, helium) flow between the substrate and the electrostatic chuck 120 from the inert gas controller 126. The tool controller 124 may also receive data regarding the lifter pin height from the pneumatic lifter pin assembly 128. Additionally, tool controller 124 may receive data regarding bias voltage / current from DC supply source 122.

다양한 데이터 소스들로부터 오는 연속적인 데이터의 흐름으로, 툴 제어기 (124) 는 파라미터들을 연속적으로 모니터링할 수 있다. 일 실시형태에서, 기판이 정전 척 (120) 으로부터 들어올려져 프로세싱 챔버 (108) 로부터 제거될 수 있는 시점을 결정하기 위해 그 수집된 데이터가 분석될 수도 있다. 추가적으로 또는 다르게는, 교정 액션들이 요구될 수도 있는 시점을 결정하기 위해 그 수집된 데이터가 분석될 수도 있다. 일 예에서, 기판의 표면을 가로지르는 정전하는 균일하지 않을 수도 있다. 일 실시형태에서, 툴 제어기 (124) 는, 충분하게 방전되지 않을 수도 있는 국부적인 영역에서 정전하의 중성화를 용이하게 하기 위해, 정전 척 (120) 의 하나 이상의 폴 (pole) 에 추가 바이어스 전압/전류를 반대 전하로 인가하도록 DC 공급 소스 (122) 에 명령할 수도 있다. 다른 예에서, 만약 그 분석되는 데이터에 기초하여 추가의 불활성 가스 압력이 요구되면, 정전 척 (120) 으로부터 기판이 힌지되지 않도록 추가의 불활성 가스 압력이 가해질 수도 있다.With a continuous flow of data from various data sources, tool controller 124 can continuously monitor the parameters. In one embodiment, the collected data may be analyzed to determine when the substrate can be lifted from the electrostatic chuck 120 and removed from the processing chamber 108. Additionally or alternatively, the collected data may be analyzed to determine when corrective actions may be required. In one example, the electrostatic charge across the surface of the substrate may not be uniform. In one embodiment, the tool controller 124 adds an additional bias voltage / current to one or more poles of the electrostatic chuck 120 to facilitate neutralization of the electrostatic charge in local areas that may not be sufficiently discharged. May be instructed to apply DC supply source 122 to the opposite charge. In another example, if additional inert gas pressure is required based on the data being analyzed, additional inert gas pressure may be applied so that the substrate is not hinged from the electrostatic chuck 120.

도 2 는 본 발명의 일 실시형태에서, 디척킹 제어 시퀀스를 최적화하기 위한 단순한 플로우 차트를 나타낸다.2 shows a simple flow chart for optimizing a dechucking control sequence in one embodiment of the invention.

처음 단계 202 에서, 기판 프로세싱이 완료된다. 예를 들어, 기판이 프로세싱 챔버 (108) 내에서 에칭되어지는 상황을 고려한다. 일단 주요 에칭이 완료되면, 기판이 프로세싱 챔버 (108) 로부터 디척킹되어 제거되도록 준비된다. 디척킹 시퀀스를 시작하기 위해, 전력 (예컨대, 제너레이터 소스 (104) 에 의해 제공되는 전력) 이 램프 다운된다 (ramped down). 따라서, 기판 상의 정전하를 중성화시키기 위해 저 전력의 플라즈마가 형성될 수도 있다.At first step 202, substrate processing is complete. For example, consider the situation in which the substrate is etched in the processing chamber 108. Once the main etch is complete, the substrate is ready to be dechucked from the processing chamber 108 and removed. To begin the dechucking sequence, the power (eg, power provided by generator source 104) is ramped down. Thus, a low power plasma may be formed to neutralize the electrostatic charge on the substrate.

다음 단계 204 에서, 프로세싱 챔버가 비워진다 (웨이퍼 후면 불활성 가스). 다시 말하면, 기판 프로세싱 동안에 채용되는 (일 예에서, 약 20 내지 30 torr 의) 높은 압력이 프로세싱 챔버 (108) 밖으로 펌핑된다.In the next step 204, the processing chamber is emptied (wafer back inert gas). In other words, the high pressure (in one example, about 20-30 torr) employed during substrate processing is pumped out of the processing chamber 108.

다음 단계 206 에서, 클램프 전압이 턴 오프된다. 클램프 전압은 기판 상에 정전하를 생성하기 위해 DC 공급 소스 (122) 에 의해 정전 척 (120) 으로 인가되는 DC 포텐셜이다. 클램프 전압을 턴 오프함으로써, DC 포텐셜이 제로로 설정된다.In a next step 206, the clamp voltage is turned off. The clamp voltage is a DC potential applied by the DC supply source 122 to the electrostatic chuck 120 to produce a static charge on the substrate. By turning off the clamp voltage, the DC potential is set to zero.

다음 단계 208 에서, 후면 불활성 가스 흐름이 기판에 적용된다. 전술한 바와 같이, 기판과 정전 척 (120) 사이의 열전달을 가능하게 하도록 불활성 가스 (예컨대, 헬륨) 가 기판 프로세싱 동안에 기판의 후면에 적용된다. 기판 프로세싱 동안 (특히, 불활성 가스 흐름이 기판의 후면에 적용될 때) 기판을 안정하게 (steady) 유지하기 위해, 클램프 전압이 정전 척 (120) 에 인가되어 기판을 정전 척 (320) 에 클램핑할 수도 있다. 따라서, 클램프 전압이 제로 전압으로 설정될 때 (단계 206 에서), 클램프 전압을 이용하여 기판과 정전 척 (120) 사이에 정전력을 더 이상 유지할 수 없기 때문에, 후면 불활성 가스 흐름은 기판을 정전 척 (120) 으로부터 분리되게 한다.In a next step 208, a back inert gas flow is applied to the substrate. As noted above, an inert gas (eg, helium) is applied to the backside of the substrate during substrate processing to enable heat transfer between the substrate and the electrostatic chuck 120. In order to keep the substrate steady during substrate processing (especially when inert gas flow is applied to the backside of the substrate), a clamp voltage may be applied to the electrostatic chuck 120 to clamp the substrate to the electrostatic chuck 320. have. Thus, when the clamp voltage is set to zero voltage (in step 206), the back inert gas flow causes the substrate to electrostatic chuck since the clamp voltage can no longer maintain the constant power between the substrate and the electrostatic chuck 120. To be separated from 120.

클램프 전압이 턴 오프될 때, 기판은 그 본래의 상태로 다시 플렉싱 될 수도 있다. 이 기판의 플렉싱 (flexing) 은 플라즈마의 전기적 특성에 대한 변화에 반영될 수도 있는 플라즈마에서의 발진을 야기할 수도 있다. 도 3 을 참조하면, 일 실시형태에서, 단순한 플라즈마 임피던스 플롯이 제공된다. 플롯 선 302 는 클램프 전압이 턴 오프된 후의 플라즈마 임피던스를 나타낸다. 포인트 304 에서 알 수 있는 바와 같이, DC 포텐셜이 제로로 설정될 때 플라즈마의 플라즈마 임피던스에서의 섭동이 나타난다. 다시 말하면, 클램프 전압이 턴 오프될 때, 기판이 그 본래의 상태로 되돌아 감에 따라 플렉싱될 수도 있다. 이 기판의 플렉싱은 플라즈마의 전기적 특성 (예컨대, 플라즈마 임피던스) 에서의 변화로서 해석할 수도 있는 플라즈마에의 발진을 일으킬 수도 있다.When the clamp voltage is turned off, the substrate may be flexed back to its original state. Flexing of this substrate may cause oscillation in the plasma that may be reflected in changes to the electrical properties of the plasma. Referring to FIG. 3, in one embodiment, a simple plasma impedance plot is provided. Plot line 302 represents the plasma impedance after the clamp voltage is turned off. As can be seen at point 304, perturbations in the plasma impedance of the plasma appear when the DC potential is set to zero. In other words, when the clamp voltage is turned off, the substrate may be flexed as it returns to its original state. Flexing of this substrate may cause oscillation in the plasma, which may be interpreted as a change in the electrical properties of the plasma (eg, plasma impedance).

그러나, 플라즈마 임피던스가 어떠한 변화도 나타내지 않을 수도 있다. 일 예에서, 만약 기판 프로세싱 동안 기판을 정전 척 (120) 에 클램핑하기 위해 비교적 높은 정전하가 요구되면, 높은 잔여 정전하가 (플롯 선 306 으로 나타낸 바와 같이) 남아 있을 수 있다고 가정하면, 클램프 전압의 제거는 플라즈마 임피던스에서 섭동을 야기하지 않을 수도 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태들은 긍정 오류 (false positive) 들에 대한 잠재성을 제거하기 위해 2 개 이상의 전기적 파라미터의 모니터링 및 분석을 제공한다.However, the plasma impedance may not show any change. In one example, assuming that a relatively high electrostatic charge is required to clamp the substrate to the electrostatic chuck 120 during substrate processing, assuming that a high residual electrostatic charge may remain (as indicated by plot line 306), the clamp voltage The removal of may not cause perturbation in the plasma impedance. Accordingly, embodiments of the present invention provide for the monitoring and analysis of two or more electrical parameters to eliminate the potential for false positives.

도 2 를 다시 참조하면, 다음 단계 210 에서, 하나 이상의 전기적 파라미터가 분석된다. 전기적 파라미터들의 예들은 플라즈마 임피던스, DC 바이어스 전압/전류, 제너레이터 전력 등을 포함한다. 전기적 파라미터들에 관한 데이터는 센서 (112) (예컨대, 전압/전류 프루브) 에 의해 캡쳐되어 분석을 위해 툴 제어기 (124) 로 전송될 수도 있다.Referring again to FIG. 2, in a next step 210, one or more electrical parameters are analyzed. Examples of electrical parameters include plasma impedance, DC bias voltage / current, generator power, and the like. Data regarding electrical parameters may be captured by sensor 112 (eg, voltage / current probe) and sent to tool controller 124 for analysis.

다음 단계 212 에서, 프로세싱 데이터가 임계 값들의 세트에 대해 비교된다. 만약 그 프로세싱 데이터가 임계 값들의 세트를 통과하지 않으면, 정전하가 충분하게 방전된 것으로 간주되지 않는다. 일 실시형태에서, 단일의 전기적 파라미터 (예컨대, 플라즈마 임피던스) 가 미리 결정된 임계 값에 비교될 수도 있다. 또다른 예에서, 전기적 파라미터들의 조합이 임계 값들의 세트에 비교될 수도 있다. 전술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 어떤 전기적 시그너쳐들 (signatures) 의 조합들이 정전하가 성공적으로 방전된 것으로 간주되기 전에 통과해야 하는 비교 기준이 확립될 수도 있다.In a next step 212, the processing data is compared against the set of threshold values. If the processing data does not pass the set of thresholds, the electrostatic charge is not considered to be sufficiently discharged. In one embodiment, a single electrical parameter (eg, plasma impedance) may be compared to a predetermined threshold value. In another example, a combination of electrical parameters may be compared to a set of threshold values. As can be seen from the foregoing description, a comparison criterion may be established in which certain combinations of electrical signatures must pass before the static charge is considered to have been successfully discharged.

본원에서 논의된 바와 같이, 용어 통과한다 (traverse) 는 초과하거나, 미만으로 떨어지거나, 범위 내에 있는 등을 포함할 수도 있다. 용어 통과한다 의 의미는 임계 값/범위의 요건에 의존할 수도 있다. 일 예에서, 플라즈마 임피던스가, 예를 들어 적어도 어떤 값일 것을 그 제조법이 요구하는 경우, 플라즈마 임피던스 값이 임계 값/범위를 충족하거나 초과하면 프로세싱 데이터가 임계 값/범위를 통과한 것으로 간주된다. 다른 예에서, 플라즈마 임피던스가, 예를 들어 어떤 값 미만일 것을 제조법이 요구하는 경우, 플라즈마 임피던스 값이 임계 값/범위 미만으로 떨어지면 프로세싱 데이터는 임계 값/범위를 통과한 것이다.As discussed herein, the term traverse may include exceeding, falling below, within range, and the like. The meaning of the term pass may depend on the requirement of the threshold / range. In one example, if the recipe requires that the plasma impedance be at least some value, for example, the processing data is considered to have passed the threshold / range if the plasma impedance value meets or exceeds the threshold / range. In another example, if the recipe requires that the plasma impedance is below a certain value, for example, the processing data has passed the threshold / range if the plasma impedance value falls below the threshold / range.

다음 단계 214 에서, 시간 체크가 수행된다. 따라서, 시간 체크는 디척킹 시퀀스에 대한 제조법에 의해 허용되는 시간의 양을 지칭한다. 각 제조법이 다를 수 있기 때문에, 시간 임계는 각 제조법에 따라 변할 수도 있다. 일 예에서, 만약 제조법 1 에 대한 디척킹 시퀀스가 5 초로 할당되면, 임계 값은 3 초로 설정될 수도 있다. 그러나, 만약 제조법 2 에 대한 디척킹 시퀀스가 10 초로 할당되면, 임계 값은 더 높은 임계 값으로 설정될 수도 있다. 전술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 임계 값들은 이론적으로 또는 경험적으로 계산될 수도 있다.In a next step 214, a time check is performed. Thus, the time check refers to the amount of time allowed by the recipe for the dechucking sequence. Since each recipe may be different, the time threshold may vary with each recipe. In one example, if the dechucking sequence for recipe 1 is assigned 5 seconds, the threshold may be set to 3 seconds. However, if the dechucking sequence for recipe 2 is assigned 10 seconds, the threshold may be set to a higher threshold. As can be seen from the foregoing description, the threshold values may be calculated theoretically or empirically.

일 실시형태에서는, 만약 남아있는 시간이 시간 임계 값보다 더 크면, 다음 단계 216 에서, 불활성 가스 파라미터가 적합하게 조정된다. 일 예에서, 가스 압력은 증가될 수도 있다. 불활성 가스 흐름이 적합하게 조정된 후, 시스템은 최근에 수집된 전기적 파라미터 프로세싱 데이터를 분석하기 위해 단계 210 로 되돌아 갈 수도 있다. 일 실시형태에서, 만약 불활성 가스 압력 및/또는 가스 흐름이 미리 결정된 임계 값을 통과하면, 불활성 가스 압력/흐름에서의 너무 많은 조정이 기판 및/또는 챔버 구성요소들을 손상시킬 수도 있는 제어되지 않는 디척 이벤트를 유발할 수도 있다는 점을 고려하여, 불활성 가스 압력/흐름이 조정되지 않는다.In one embodiment, if the remaining time is greater than the time threshold, then in step 216, the inert gas parameter is adjusted accordingly. In one example, the gas pressure may be increased. After the inert gas flow is properly adjusted, the system may return to step 210 to analyze the recently collected electrical parameter processing data. In one embodiment, if the inert gas pressure and / or gas flow passes a predetermined threshold value, an uncontrolled dechuck that too much adjustment in the inert gas pressure / flow may damage the substrate and / or chamber components. Given that it may cause an event, the inert gas pressure / flow is not adjusted.

전술한 단계들은 (단계 212 에서) 비교가 (단계 214 에서) 임계 값들의 세트가 통과했거나 시간이 소비되었다는 것을 나타낼 때까지 반복될 수도 있는 반복 단계들이다. 그때, 시스템은 다음 단계 218 로 진행한다.The steps described above are repetitive steps (in step 212) that the comparison may be repeated until (in step 214) the set of thresholds has passed or time has been spent. At that time, the system proceeds to the next step 218.

단계 218 에서, 불활성 가스 흐름이 턴 오프되며 공압 리프트 메카니즘이 리프터 핀들을 약간 들어올린다 (여기서, 리프터 핀들은 그 최대 높이까지 들어올려 지지 않는다). 즉, 리프터 핀들이 정전 척 (120) 내에 더 이상 완전히 끼워지지 않는다. 대신에, 리프터 핀들의 약간의 상방 이동은, 분석을 위해 캡쳐되어 툴 제어기 (124) 로 전송되는, 가해진 힘에 관한 프로세싱 데이터를 제공한다.In step 218, the inert gas flow is turned off and the pneumatic lift mechanism lifts the lifter pins slightly (where the lifter pins are not lifted to their maximum height). That is, the lifter pins no longer fully fit into the electrostatic chuck 120. Instead, some upward movement of the lifter pins provides processing data regarding the applied force, which is captured for analysis and sent to the tool controller 124.

다음 단계 220 에서, 가해진 힘이 측정되어, 임계 값에 대해 비교된다. 예를 들어, 리프터 핀들에 기인한 모니터링되는 힘이 임계 값 미만인 상황을 고려한다. 종래 기술과는 달리, 이 독창적인 방법은 임계 값 미만에 있는 리프터 핀들의 힘을, 기판을 안전하게 제거할 정도로 정전하가 충분하게 방전되었다는 표시자 (indicator) 로서 고려하지 않는다.In a next step 220, the applied force is measured and compared against a threshold. For example, consider a situation where the monitored force due to lifter pins is below a threshold. Unlike the prior art, this inventive method does not consider the force of the lifter pins below the threshold as an indicator that the electrostatic charge has been discharged sufficiently to safely remove the substrate.

대신에, 일 실시형태에서는, 기계적 힘이 분석될 뿐만 아니라, 전기적 파라미터들이 검사된다 (단계 222). 일 예에서, 하나의 전기적 파라미터 (예컨대, 플라즈마 임피던스) 가 임계 값에 대해 비교될 수도 있다. 또 다른 예에서, 전기적 파라미터들 (예컨대, 플라즈마 임피던스와 발생기 전력) 의 조합이 임계 값들의 세트에 대해 비교된다.Instead, in one embodiment, not only the mechanical force is analyzed, but also the electrical parameters are checked (step 222). In one example, one electrical parameter (eg, plasma impedance) may be compared against a threshold value. In another example, a combination of electrical parameters (eg, plasma impedance and generator power) is compared against a set of threshold values.

만약 파라미터들 (힘 및 전기적 파라미터들의 세트) 중 하나 또는 양자가 비교 시험 (단계 224) 을 통과하지 못하면, 정전하가 충분하게 방전된 것으로 간주되지 않기 때문에, 리프터 핀들이 그들의 최고 높이까지 연장되지 않는다. 대신에, 단계 226 에서, 시간 체크가 수행된다.If one or both of the parameters (set of force and electrical parameters) do not pass the comparison test (step 224), the lifter pins do not extend to their maximum height because the electrostatic charge is not considered fully discharged . Instead, at step 226 a time check is performed.

만약 충분한 시간이 남아 있으면, 다음 단계 228 에서 교정 액션들이 수행될 수도 있다. 교정 액션들은 불활성 가스 압력을 증가시키는 것을 포함할 수도 있다. 불활성 가스 압력이 미리 결정된 임계 값에 이미 도달하였으면, 추가 압력이 가해지지 않는다는 점에 유의해야 한다. 또다른 교정 액션은 리프터 핀들 상의 힘을 증가시키는 것을 포함할 수도 있다. 또한, 또다른 교정 액션은 역극성의 바이어스 전압/전류를 하부 전극 (108) 에 인가하는 것을 포함할 수도 있다.If enough time remains, corrective actions may be performed in the next step 228. Corrective actions may include increasing the inert gas pressure. It should be noted that if the inert gas pressure has already reached a predetermined threshold, no additional pressure is applied. Another corrective action may include increasing the force on the lifter pins. In addition, another corrective action may include applying a reverse polarity bias voltage / current to the lower electrode 108.

일 실시형태에서는, 기판의 표면 전체에 걸쳐 교정 액션을 균일하게 적용하는 대신에, 교정 액션은 국부적으로 적용될 수도 있다. 즉, 만약 기판의 분리되는 영역들이 여전히 하부 전극에 힌지되어 있으면, 그 분리되는 영역들에 교정 액션이 적용될 수도 있다. 일 예에서, 정전 척 (120) 은 바이폴라 (bipolar) 정전 척일 수도 있다. 프로세싱 데이터는 폴 (1) 주변의 기판 영역이 여전히 많은 잔여 정전하를 갖고 있다는 것을 나타낸다. 따라서, 더 높은 반대 전하의 바이어스 전압/전류가 그 영역에서의 정전하의 중성화를 촉진하기 위해 폴 (1) 에 인가될 수도 있다.In one embodiment, instead of uniformly applying the corrective action across the surface of the substrate, the corrective action may be applied locally. That is, if separate regions of the substrate are still hinged to the lower electrode, a corrective action may be applied to the separated regions. In one example, the electrostatic chuck 120 may be a bipolar electrostatic chuck. The processing data indicates that the substrate area around pole 1 still has a lot of residual electrostatic charge. Thus, a bias voltage / current of higher counter charge may be applied to pole 1 to facilitate neutralization of the electrostatic charge in that region.

전술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 교정 액션을 선택적으로 적용하는 방법은 기판이 불필요한 프로세싱에 노출될 가능성을 실질적으로 최소화한다. 일 예에서, 만약 기판의 작은 영역 이외의 모두가 힌지되지 않으면, 기판의 전체 표면들을 가로질러서 더 높은 바이어스 전압을 인가하는 것은 기판을 "손상시킬" 수도 있다. 그러나, 만약 힌지되지 않을 필요가 있는 영역만이 교정 액션을 받는다면, 그 교정 액션은 비생산적이거나 또는 심지어 손상시키는 동작을 향하여 적용되는 대신에, 기판을 디척킹하는 프로세스를 향하여 적용된다.As can be seen from the foregoing description, the method of selectively applying the corrective action substantially minimizes the possibility that the substrate is exposed to unnecessary processing. In one example, if all but a small area of the substrate is not hinged, applying a higher bias voltage across the entire surfaces of the substrate may “damage” the substrate. However, if only the area that needs not to be hinged receives a corrective action, the corrective action is applied towards the process of dechucking the substrate, instead of being applied towards an unproductive or even damaging operation.

단계들 220 내지 228 는 임계 값들의 세트를 통과했다는 것 그리고 기판이 하부 전극으로부터 안전하게 분리될 수도 있거나 (단계 230) 또는 (단계 226 에서) 시간이 소비되었다는 것을 비교 (단계 224) 가 나타낼 때까지, 반복한다.Steps 220 through 228 until the comparison (step 224) indicates that the set has passed the set of thresholds and that the substrate may be safely separated from the lower electrode (step 230) or time was spent (in step 226) Repeat.

만약 단계 226 에서 시간이 소비되면, 다음 단계 232 에서, 비상 절차들이 실시될 수도 있다. 비상 절차들은 제조법에 따라 변할 수도 있다. 일 예에서, 비상 절차는 현안의 (pending) 디척킹 문제에 관한 경보 통지를 전송하는 것을 포함할 수도 있다. 또다른 예에서, 디척킹 문제를 해결하기 위해 인간의 개입이 요구될 수도 있다. 비록 기판의 무결성의 유지가 바람직하지만, 비상 절차는 프로세싱 챔버로부터 기판을 제거하기 위해, 공압 리프트 메카니즘에 의해 큰 힘의 양을 가하여 하부 전극으로부터 기판을 분리하는 것을 포함할 수도 있다. 또한, 어떤 비상 절차들에 대한 요구조건은 챔버를 리셋하기 위해 챔버 유지관리가 요구될 수도 있다는 표시 (indication) 일 수도 있다.If time is spent in step 226, then in step 232, emergency procedures may be performed. Emergency procedures may vary depending on the recipe. In one example, the emergency procedure may include sending an alert notification regarding a pending dechucking problem. In another example, human intervention may be required to solve the dechucking problem. Although maintaining the integrity of the substrate is desirable, the emergency procedure may include separating the substrate from the lower electrode by applying a large amount of force by a pneumatic lift mechanism to remove the substrate from the processing chamber. In addition, the requirement for certain emergency procedures may be an indication that chamber maintenance may be required to reset the chamber.

도 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 획기적인 방법들은 최적 디척킹 제어 방식을 제공한다. 전기적 및 기계적 값들을 모니터링함으로써, 기판 해제 이벤트에 대한 최적의 시간이 식별될 뿐만 아니라, 도움을 받을 수도 있다. 따라서, 종래 기술과는 달리, 힌지되지 않은 기판이 규정된 기간 동안 프로세싱 챔버에 남아 있는 동안에 시간이 낭비되지 않는다. 또한, 기판 해제가 플라즈마의 기계적 값들 및 전기적 특성들에 기초하기 때문에, 긍정 오류에 대한 잠재성이 실질적으로 제거된다. 또한, 만약 디척킹 시퀀스가 시의 적절하게 진행되지 않으면, 디척킹 시퀀스는 어떤 기계적 및/또는 전기적 파라미터들을 적합하게 조정함으로써 도움을 받을 수도 있다.As can be seen from FIG. 2, these breakthrough methods provide an optimal dechucking control scheme. By monitoring the electrical and mechanical values, the optimal time for the substrate release event can be identified as well as assisted. Thus, unlike the prior art, no time is wasted while the non-hinge substrate remains in the processing chamber for a defined period of time. Also, since substrate release is based on the mechanical values and electrical properties of the plasma, the potential for false positives is substantially eliminated. In addition, if the dechucking sequence does not proceed in a timely manner, the dechucking sequence may be assisted by appropriately adjusting certain mechanical and / or electrical parameters.

기판에 의해 나타나는 물리적 섭동들에 따른 바이어스 전압/전류 사이의 관계를 입증하기 위해, 경험적 모델이 생성되었으며, 디척킹 시퀀스 동안 테스트 기판이 모니터링되었다. 도 4 는 본 발명의 실시형태에서, 리프터 핀들이 최고 높이에 있을 때 기판 포텐셜과 하부 전극의 바이어스 전압/전류 사이의 관계를 도시하는 플롯 402 을 나타낸다. 기판 포텐셜에 영향을 미치는 인자들 (예컨대, 전류, 전압 등) 을 식별함으로써, 교정 액션들이 요구되는 시점을 결정하기 위해 같은 기판 포텐셜 모델이 생산시에 적용될 수도 있다.To demonstrate the relationship between bias voltage / current according to the physical perturbations exhibited by the substrate, an empirical model was created and the test substrate was monitored during the dechucking sequence. FIG. 4 shows a plot 402 showing the relationship between the substrate potential and the bias voltage / current of the bottom electrode when the lifter pins are at their highest height. By identifying factors (eg, current, voltage, etc.) affecting the substrate potential, the same substrate potential model may be applied in production to determine when corrective actions are required.

도 5a 및 도 5b 는 본 발명의 실시형태들에서, 리프터 핀들이 최고 높이까지 연장될 때 기판 포텐셜과 플라즈마 임피던스 사이의 비교를 나타낸다. 이 플롯들은 임피던스 신호를 갖지 않는 기판이 임피던스 신호 (도면 3 의 플롯 302 가 도 5a 와 서로 관련됨) 를 가지는 기판 보다 더 높은 기판 포텐셜 (도면 3 의 플롯 306 이 도 5b 와 서로 관련됨) 을 갖는다는 것을 나타낸다. 즉, 플롯 306 에서의 기판은 기판이 하부 전극으로부터 분리되었을 때 플롯 302 에서의 기판 보다 더 높은 잔여 정전하를 갖는다. 그 결과, 더 높은 포텐셜을 갖는 기판 (플롯 306) 은 적절하게 디척되지 않을 수도 있다.5A and 5B show a comparison between substrate potential and plasma impedance when lifter pins extend to the highest height in embodiments of the present invention. These plots indicate that a substrate that does not have an impedance signal has a higher substrate potential (plot 306 of FIG. 3 correlates with FIG. 5B) than a substrate that has an impedance signal (plot 302 of FIG. 3 correlates with FIG. 5A). Indicates. That is, the substrate in plot 306 has a higher residual electrostatic charge than the substrate in plot 302 when the substrate is separated from the lower electrode. As a result, the substrate with higher potential (plot 306) may not be properly dechucked.

도 6a 및 도 6b 는 본 발명의 실시형태들에서, 바이어스 전압과 플라즈마 임피던스 사이의 비교들을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 역극성을 갖는 바이어스 공급 (bias supply) (전압이든 또는 전류이든) 을 인가함으로써, 기판과 하부 전극 사이의 정전력이 감소된다. 예를 들어, 기판 프로세싱 동안에 기판과 하부 전극 사이에 정전하를 생성하기 위해 인가되는 클램프 전압은 양의 전하를 가지는 상황을 고려한다. 낮은 포텐셜을 갖는 바이어스 전압을 인가함으로써, 정전력이 감소되며, 그에 따라 기판이 물리적 섭동들을 나타내도록 할 수 있다. 이 물리적 섭동들은 플라즈마에서 발진들을 유발한다. 발진들은 플라즈마 임피던스에 대한 변화에 따라서 캡쳐된다.6A and 6B show comparisons between bias voltage and plasma impedance in embodiments of the present invention. As mentioned above, by applying a bias supply (either voltage or current) with reverse polarity, the electrostatic force between the substrate and the lower electrode is reduced. For example, consider a situation where a clamp voltage applied to generate a static charge between the substrate and the bottom electrode during substrate processing has a positive charge. By applying a bias voltage with a low potential, electrostatic power is reduced, thereby allowing the substrate to exhibit physical perturbations. These physical perturbations cause oscillations in the plasma. Oscillations are captured in response to changes in plasma impedance.

플롯 602 는 (도 6a에 나타낸 바와 같이) 시간의 함수에 따른 바이어스 전압에서의 증가를 나타낸다. 플롯 604 는 (도 6b에 나타낸 바와 같이) 시간의 함수에 따른 대응하는 플라즈마 임피던스를 나타낸다. 플롯 602 상에서 바이어스 전압에서의 각각의 증가에 대해, 대응하는 섭동이 플롯 604 상의 플라즈마 임피던스에 나타난다. 따라서, 바이어스 전압에서의 변화는 대응하는 플라즈마 임피던스에서의 변화를 갖는다.Plot 602 shows the increase in bias voltage as a function of time (as shown in FIG. 6A). Plot 604 shows the corresponding plasma impedance as a function of time (as shown in FIG. 6B). For each increase in bias voltage on plot 602, the corresponding perturbation appears in the plasma impedance on plot 604. Thus, the change in bias voltage has a change in the corresponding plasma impedance.

비록 플라즈마 임피던스가 대개 기판 이동을 반영하더라도, 바이어스 전압에서의 변화가 플라즈마 임피던스에서의 변화로서 반영되지 않는 상황이 일어날 수도 있다. 일 예에서, 대략 400 초에서 (섹션 606a 및 606b), 바이어스 전압이 변하며; 그러나, 대응하는 변화가 플라즈마 임피던스 플롯에 반영되지 않는다. 그 결과, 이 독창적인 방법은 잠재적 긍정 오류를 고려하기 위해 다수의 전기적 파라미터들의 모니터링을 제공한다.Although the plasma impedance usually reflects substrate movement, a situation may arise in which a change in bias voltage is not reflected as a change in plasma impedance. In one example, at approximately 400 seconds (sections 606a and 606b), the bias voltage changes; However, the corresponding change is not reflected in the plasma impedance plot. As a result, this inventive method provides monitoring of multiple electrical parameters to account for potential false positives.

도 7 은 일 실시형태에서, 각 바이어스 전압 설정 포인트에 대한 단순한 저항 곡선들을 나타낸다. 플롯 702 은 하부 전극의 내부 폴의 저항 곡선을 나타내며 플롯 704 은 외부 폴의 저항 곡선을 나타낸다. 2개의 플롯들로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 폴은 하부 전극에 기판을 클램핑하기 위해 상이한 포텐셜을 필요로 할 수도 있다. 따라서, 디척킹 동안에 상이한 바이어스 전압이 각 폴 주변의 국부 영역에서 정전하의 제거를 촉진하기 위해 폴들의 각각에 인가되어야 할 수도 있다. 전술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 비록 도 7 이 바이어스 전압을 나타내지만, 바이어스 전류에 대해 동일한 결과가 추정될 수 있다.7 shows simple resistance curves for each bias voltage set point in one embodiment. Plot 702 shows the resistance curve of the inner pole of the lower electrode and plot 704 shows the resistance curve of the outer pole. As can be seen from the two plots, each pole may need a different potential to clamp the substrate to the bottom electrode. Thus, during dechucking a different bias voltage may need to be applied to each of the poles to facilitate the removal of static charge in the local area around each pole. As can be seen from the foregoing description, although FIG. 7 shows the bias voltage, the same result can be estimated for the bias current.

도 8 은 본 발명의 실시형태에서, 3개의 디척킹 시퀀스들 사이의 비교를 나타낸다. 양 플롯들 802 및 804 은 하부 전극으로부터 기판의 성공적인 분리를 나타낸다. 그러나, 플롯 804 은 전기 신호 (예컨대, 플라즈마 임피던스) 에서 더 심한 발진을 나타낸다. 그 결과, 분리를 촉진하는데 더 많은 힘이 요구되었을 수도 있을 것이다. 따라서, 플롯 804 에 나타낸 기판이 그 프로세스 중심으로부터 시프트되었을 수도 있을 것이다. 발진의 크기를 파악함으로써, 잠재적인 오정렬 (플롯 804 에서의 기판에 대해) 을 교정하기 위해 교정 액션이 이루어질 수도 있다.8 shows a comparison between three dechucking sequences, in an embodiment of the invention. Both plots 802 and 804 show successful separation of the substrate from the bottom electrode. However, plot 804 shows a more severe oscillation in the electrical signal (eg, plasma impedance). As a result, more force may have been required to promote separation. Thus, the substrate shown in plot 804 may have shifted from its process center. By knowing the magnitude of the oscillation, a corrective action may be made to correct for potential misalignment (for the substrate in plot 804).

전술한 바와 같이, 기계적 힘들 (예컨대, 불활성 가스 흐름, 리프터 핀들을 들어올리는 것 등) 의 작용이 하부 전극으로부터의 기판의 분리에 도움이 될 수도 있다. 그러나, 기계적 힘이 균일하게 가해지지 않을 수도 있다. 그 결과, 기판의 분리되는 영역들이 하부 전극에 힌지됨에 따라 기판이 상방으로 활처럼 휠 수도 있다. 플롯 806 은 활처럼 휜 기판의 일 예를 나타낸다. 플롯 806 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 전기 신호 (예컨대, 플라즈마 임피던스) 가 플롯 802 또는 플롯 804 에 나타낸 바와 같이 현저한 섭동을 보이지 않기 때문에, 기판 상의 정전하가 충분하게 방전되지 않는다. 전기 신호들 (예컨대, 플라즈마 임피던스) 을 모니터링함으로써, 정전하의 제거를 촉진하기 위해 교정 액션들이 이루어질 수도 있다.As mentioned above, the action of mechanical forces (eg, inert gas flow, lifting lifter pins, etc.) may aid in the separation of the substrate from the lower electrode. However, mechanical forces may not be applied uniformly. As a result, the substrate may bow upward as the separate regions of the substrate are hinged to the lower electrode. Plot 806 shows an example of a substrate that is bent like a bow. As can be seen from plot 806, the electrostatic charge on the substrate is not sufficiently discharged because the electrical signal (eg, plasma impedance) shows no significant perturbation as shown in plot 802 or plot 804. By monitoring electrical signals (eg, plasma impedance), corrective actions may be taken to facilitate removal of the static charge.

도 9 는 본 발명의 실시형태에서, 어떻게 기판 이동이 전기적 파라미터들에 반영되는지를 나타낸다. 일 예에서, 헬륨 가스 흐름이 변함에 따라 (플롯 902), (플롯 904 에 나타낸 바와 같이) 전기 신호 (예컨대, 플라즈마 임피던스) 가 변한다. 예를 들어, 대략 75 초에서 (906), 후면 헬륨 가스 흐름이 기판에 공급되어, 헬륨 가스가 하부 전극으로부터 기판을 들어올림에 따라서 기판에 물리적 섭동을 유발시킨다. 대략 같은 시간에, (플롯 904 에 나타낸 바와 같이) 플라즈마 임피던스에 발진이 일어난다. 이와 유사하게, 헬륨 가스 흐름이 대략 78 초에서 턴 오프될 때 (908), 비록 그 발진이 비교적 덜 심하더라도 플라즈마 임피던스는 발진을 반영한다.9 shows how, in an embodiment of the present invention, substrate movement is reflected in electrical parameters. In one example, the electrical signal (eg, plasma impedance) changes (as shown in plot 902), as shown in plot 902, as the helium gas flow changes. For example, at approximately 75 seconds (906), a back helium gas flow is supplied to the substrate, causing physical perturbation in the substrate as helium gas lifts the substrate from the lower electrode. At about the same time, oscillation occurs in the plasma impedance (as shown in plot 904). Similarly, when the helium gas flow is turned off at approximately 78 seconds (908), the plasma impedance reflects the oscillation even if the oscillation is relatively less severe.

본 발명의 하나 이상의 실시형태들로부터 알 수 있는 바와 같이, 디척킹 시퀀스를 최적화하기 위한 방법들이 제공된다. 기계적 힘들 및 전기적 특성들 양자를 모니터링함으로써, 하부 전극으로부터 기판을 분리하는 것과 관련된 위험이 상당히 감소되며, 그에 따라 기판 낭비를 줄일 수 있다. 또한, 일정한 모니터링은 디척킹 시퀀스를 촉진하기 위해 교정 액션들이 적용되도록 할 수 있다. 그 결과, 기판 및 툴 구성요소들 (예컨대, 프로세싱 챔버 구성요소들 및 로봇 아암) 에 대한 위험을 최소화하면서 더 높은 스루풋이 달성될 수도 있다.As can be seen from one or more embodiments of the present invention, methods for optimizing a dechucking sequence are provided. By monitoring both mechanical forces and electrical properties, the risks associated with separating the substrate from the lower electrode can be significantly reduced, thereby reducing substrate waste. In addition, constant monitoring may cause corrective actions to be applied to facilitate the dechucking sequence. As a result, higher throughput may be achieved while minimizing the risk to substrate and tool components (eg, processing chamber components and robotic arms).

본 발명은 여러 바람직한 실시형태들의 관점에서 설명되었으나, 본 발명의 범위 내에서 변경, 치환, 및 등가물들이 존재한다. 각종 예들이 본원에 제공되었으나, 이들 예들은 예시적인 것이며 본 발명에 대해 제한하지 않는 것으로 의도된다.While the invention has been described in terms of several preferred embodiments, there are variations, substitutions, and equivalents within the scope of the invention. While various examples have been provided herein, these examples are intended to be illustrative and not limiting of the invention.

또한, 명칭과 요약은 여기서 편리성을 위해 제공되는 것으로, 여기서 청구범위의 범위를 해석하는데 이용되어서는 안된다. 또한, 요약서는 매우 간결한 형태로 기재되며 편리성을 위해 여기서 제공되므로, 청구범위에 표현된 전체 발명을 해석하거나 한정하는데 채용되어서는 안된다. 만약 용어 "세트 (set)" 가 여기서 채용되면, 그런 용어는 그의 일반적으로 이해되는 수학적 의미가 0, 1 또는 2 이상의 부재를 포함하도록 한 것이다. 또한, 본 발명의 방법들 및 장치들을 구현하는 많은 대체 방법들이 있음을 주의해야 한다. 그러므로, 다음의 첨부된 청구범위는, 모든 그런 변경들, 치환들, 및 등가물들을 포함하여, 본 발명의 진정한 정신과 범주에 속하는 것으로 해석되도록 의도한 것이다.Also, the name and summary are provided herein for convenience and should not be used to interpret the scope of the claims herein. In addition, the abstract is described in a very concise form and is provided herein for convenience and should not be employed to interpret or limit the overall invention as expressed in the claims. If the term “set” is employed herein, such term is such that its generally understood mathematical meaning includes zero, one or two or more members. It should also be noted that there are many alternative ways of implementing the methods and apparatuses of the present invention. Therefore, the following appended claims are intended to be construed as falling within the true spirit and scope of the present invention, including all such modifications, substitutions, and equivalents.

Claims (20)

플라즈마 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버에서 하부 전극으로부터 기판을 기계적으로 제거하는 단계를 포함하는 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법으로서,
초기 분석을 수행하는 단계로서, 상기 초기 분석은,
플라즈마의 전기적 특성 데이터의 제 1 세트를 분석하는 단계로서, 상기 플라즈마는 상기 디척킹 시퀀스 동안 상기 기판 위에 형성되는, 상기 플라즈마의 전기적 특성 데이터의 제 1 세트를 분석하는 단계,
상기 전기적 특성 데이터의 제 1 세트를 전기적 특성 임계 값들의 세트에 대해 비교하는 단계, 및
상기 전기적 특성 데이터의 제 1 세트가 상기 전기적 특성 임계 값들의 세트를 통과 (traverse) 하는 경우, 불활성 가스를 턴 오프하는 단계를 포함하는, 상기 초기 분석을 수행하는 단계;
상기 기판을 상방으로 이동시키기 위해 상기 하부 전극으로부터 리프터 핀들을 들어올리는 단계로서, 상기 리프터 핀들은 최대 높이까지 들어 올려지지 않는, 상기 하부 전극으로부터 리프터 핀들을 들어올리는 단계; 및
기계적 및 전기적 분석을 수행하는 단계로서, 상기 기계적 및 전기적 분석은,
기계적 데이터의 제 1 세트를 분석하는 단계로서, 상기 기계적 데이터의 세트는 상기 리프터 핀들에 의해 가해진 힘의 양을 포함하는, 상기 기계적 데이터의 제 1 세트를 분석하는 단계,
전기적 특성 데이터의 제 2 세트를 분석하는 단계,
상기 기계적 데이터의 제 1 세트를 기계적 임계 값들의 세트에 비교하고 상기 전기적 특성 데이터의 제 2 세트를 상기 전기적 특성 임계 값들의 세트에 비교하는 단계, 및
상기 기계적 데이터의 제 1 세트가 상기 기계적 임계 값들의 세트를 통과하고 상기 전기적 특성 데이터의 제 2 세트가 상기 전기적 특성 임계 값들의 세트를 통과하는 경우, 기판 해제 이벤트가 발생한 것이기 때문에 상기 하부 전극으로부터 상기 기판을 제거하는 단계를 포함하는, 상기 기계적 및 전기적 분석을 수행하는 단계를 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
A method of optimizing a dechucking sequence comprising mechanically removing a substrate from a lower electrode in a processing chamber of a plasma processing system, the method comprising:
Performing an initial analysis, wherein the initial analysis,
Analyzing a first set of electrical characteristic data of the plasma, wherein the plasma is formed over the substrate during the dechucking sequence;
Comparing the first set of electrical characteristic data against a set of electrical characteristic thresholds, and
Performing an initial analysis comprising turning off an inert gas when the first set of electrical characteristic data traverses the set of electrical characteristic thresholds;
Lifting lifter pins from the bottom electrode to move the substrate upwards, the lifter pins not lifting up to a maximum height, lifting lifter pins from the bottom electrode; And
Performing a mechanical and electrical analysis, the mechanical and electrical analysis,
Analyzing a first set of mechanical data, wherein the set of mechanical data comprises an amount of force exerted by the lifter pins,
Analyzing a second set of electrical characteristic data,
Comparing the first set of mechanical data to a set of mechanical thresholds and comparing the second set of electrical property data to the set of electrical property thresholds, and
If the first set of mechanical data passes the set of mechanical thresholds and the second set of electrical characteristic data passes the set of electrical characteristic thresholds, the substrate release event has occurred since the substrate release event has occurred. Performing the mechanical and electrical analysis, the method comprising removing a substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 전기적 특성 데이터의 제 1 세트가 상기 초기 분석 동안 상기 전기적 특성 임계 값들의 세트를 통과하지 않는 경우,
상기 디척킹 시퀀스를 수행하기 위한 현재 시간을 제 1 시간 임계 값에 대해 비교하는 단계,
상기 디척킹 시퀀스를 수행하기 위한 상기 현재 시간이 상기 제 1 시간 임계 값보다 더 큰 경우, 상기 불활성 가스를 조정하는 단계, 및
상기 초기 분석을 반복하는 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 1,
If the first set of electrical characteristic data does not pass the set of electrical characteristic thresholds during the initial analysis,
Comparing the current time for performing the dechucking sequence against a first time threshold;
Adjusting the inert gas if the current time for performing the dechucking sequence is greater than the first time threshold, and
Performing the step of repeating the initial analysis.
제 1 항에 있어서,
상기 전기적 특성 데이터의 제 1 세트가 상기 초기 분석 동안 상기 전기적 특성 임계 값들의 세트를 통과하지 않는 경우,
상기 디척킹 시퀀스를 수행하기 위한 현재 시간을 제 1 시간 임계 값에 대해 비교하는 단계,
상기 디척킹 시퀀스를 수행하기 위한 상기 현재 시간이 상기 제 1 시간 임계 값보다 더 크지 않은 경우, 상기 불활성 가스를 턴 오프하고 상기 기판을 상기 상방으로 이동시키기 위해 상기 하부 전극으로부터 상기 리프터 핀들을 들어올리는 단계로서, 상기 리프터 핀들은 상기 최대 높이까지 들어 올려지지 않는, 상기 리프터 핀들을 들어올리는 단계, 및
상기 기계적 및 전기적 분석을 수행하는 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 1,
If the first set of electrical characteristic data does not pass the set of electrical characteristic thresholds during the initial analysis,
Comparing the current time for performing the dechucking sequence against a first time threshold;
If the current time for performing the dechucking sequence is not greater than the first time threshold, lifting the lifter pins from the lower electrode to turn off the inert gas and move the substrate upwards. Lifting the lifter pins, wherein the lifter pins are not lifted to the maximum height, and
Performing the step of performing the mechanical and electrical analysis.
제 1 항에 있어서,
상기 기계적 데이터의 제 1 세트가 상기 기계적 임계 값들의 세트를 통과하지 않는 것, 및 상기 전기적 특성 데이터의 제 2 세트가 상기 전기적 특성 임계 값들의 세트를 통과하지 않는 것 중 적어도 일방에 해당하는 경우,
상기 디척킹 시퀀스를 수행하기 위한 현재 시간을 제 2 시간 임계 값에 대해 비교하는 단계,
상기 디척킹 시퀀스를 수행하기 위한 상기 현재 시간이 상기 제 2 시간 임계 값보다 더 큰 경우, 교정 액션을 적용하는 단계, 및
상기 기계적 및 전기적 분석을 반복하는 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 1,
If the first set of mechanical data does not pass the set of mechanical thresholds and the second set of electrical property data does not pass at least one of the set of electrical characteristic thresholds,
Comparing the current time for performing the dechucking sequence against a second time threshold;
If a current time for performing the dechucking sequence is greater than the second time threshold, applying a corrective action, and
Performing the step of repeating the mechanical and electrical analysis.
제 4 항에 있어서,
상기 교정 액션은 상기 불활성 가스 압력을 증가시키는 단계를 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 4, wherein
And the corrective action includes increasing the inert gas pressure.
제 4 항에 있어서,
상기 교정 액션은 상기 리프터 핀들에 의해 가해진 상기 힘을 증가시키는 단계를 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 4, wherein
And the corrective action includes increasing the force exerted by the lifter pins.
제 4 항에 있어서,
상기 교정 액션은 역 극성의 바이어스 전압 및 바이어스 전류 중 적어도 하나를 상기 하부 전극에 인가하는 단계를 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 4, wherein
And the corrective action comprises applying at least one of a bias voltage and a bias current of reverse polarity to the bottom electrode.
제 4 항에 있어서,
상기 교정 액션은 상기 기판 표면에 걸쳐 균일하게 적용되지 않는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 4, wherein
Wherein the corrective action is not applied uniformly across the substrate surface.
제 1 항에 있어서,
상기 기계적 데이터의 제 1 세트가 상기 기계적 임계 값들의 세트를 통과하지 않는 것, 및 상기 전기적 특성 데이터의 제 2 세트가 상기 전기적 특성 임계 값들의 세트를 통과하지 않는 것 중 적어도 일방에 해당하는 경우,
상기 디척킹 시퀀스를 수행하기 위한 현재 시간을 제 2 시간 임계 값에 대해 비교하는 단계, 및
상기 디척킹 시퀀스를 수행하기 위한 상기 현재 시간이 상기 제 2 시간 임계 값보다 더 크지 않은 경우, 상기 하부 전극으로부터 상기 기판을 제거하기 위해 비상 절차를 적용하는 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 1,
If the first set of mechanical data does not pass the set of mechanical thresholds and the second set of electrical property data does not pass at least one of the set of electrical characteristic thresholds,
Comparing the current time for performing the dechucking sequence against a second time threshold, and
If the current time for performing the dechucking sequence is not greater than the second time threshold, further comprising applying an emergency procedure to remove the substrate from the lower electrode. How to optimize the chucking sequence.
제 9 항에 있어서,
상기 비상 절차는 경보 통지를 전송하는 단계를 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 9,
Wherein the emergency procedure comprises sending an alert notification.
제 9 항에 있어서,
상기 비상 절차는 상기 하부 전극으로부터 상기 기판을 분리하기 위해 높은 레벨의 힘을 상기 리프터 핀들에 가하는 단계를 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 9,
Wherein the emergency procedure comprises applying a high level of force to the lifter pins to separate the substrate from the bottom electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 전기적 특성들의 세트는 플라즈마 임피던스를 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 1,
Wherein the set of electrical characteristics comprises a plasma impedance.
제 1 항에 있어서,
상기 전기적 특성들의 세트는 직류 바이어스 전압을 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 1,
Wherein the set of electrical characteristics comprises a direct current bias voltage.
제 1 항에 있어서,
상기 전기적 특성들의 세트는 발전기 전력을 포함하는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 1,
And wherein said set of electrical characteristics comprises a generator power.
제 1 항에 있어서,
상기 전기적 특성들의 세트는 단일의 전기적 파라미터이고,
상기 단일의 전기적 파라미터는 테스트 기판이 상기 디척킹 시퀀스 동안 물리적 섭동들을 나타낼 때 가장 큰 변화를 나타내도록 경험적으로 결정되는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 1,
The set of electrical characteristics is a single electrical parameter,
Wherein the single electrical parameter is empirically determined to exhibit the largest change when a test substrate exhibits physical perturbations during the dechucking sequence.
제 1 항에 있어서,
상기 전기적 특성들의 세트는 2 개 이상의 전기적 파라미터를 포함하고,
상기 기판 해제 이벤트를 결정하기 위해 전기적 파라미터들의 조합이 복수의 임계 값들에 대해 비교되는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 1,
The set of electrical characteristics comprises two or more electrical parameters,
Wherein the combination of electrical parameters is compared against a plurality of threshold values to determine the substrate release event.
제 1 항에 있어서,
분석 및 비교가 툴 제어기에 의해 수행되는, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 1,
A method of optimizing a dechucking sequence, wherein analysis and comparison are performed by a tool controller.
제 1 항에 있어서,
상기 불활성 가스는 헬륨인, 디척킹 시퀀스를 최적화하는 방법.
The method of claim 1,
And the inert gas is helium.
컴퓨터 판독가능 코드가 포함된 프로그램 저장 매체를 갖는 제조품으로서,
상기 컴퓨터 판독가능 코드는, 플라즈마 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버에서 하부 전극으로부터 기판을 기계적으로 제거하는 것을 포함하는 디척킹 시퀀스를 최적화하도록 구성되고,
상기 컴퓨터 판독가능 코드는,
초기 분석을 수행하기 위한 코드로서,
플라즈마의 전기적 특성 데이터의 제 1 세트를 분석하기 위한 코드로서, 상기 플라즈마는 상기 디척킹 시퀀스 동안 상기 기판 위에 형성되는, 상기 전기적 특성 데이터의 제 1 세트를 분석하기 위한 코드,
상기 전기적 특성 데이터의 제 1 세트를 전기적 특성 임계 값들의 세트에 대해 비교하기 위한 코드, 및
상기 전기적 특성 데이터의 제 1 세트가 상기 전기적 특성 임계 값들의 세트를 통과 (traverse) 하는 경우, 불활성 가스를 턴 오프하기 위한 코드를 포함하는, 상기 초기 분석을 수행하기 위한 코드;
상기 기판을 상방으로 이동시키기 위해 상기 하부 전극으로부터 리프터 핀들을 들어올리기 위한 코드로서, 상기 리프터 핀들은 최대 높이까지 들어올려 지지 않는, 상기 하부 전극으로부터 리프터 핀들을 들어올리기 위한 코드; 및
기계적 및 전기적 분석을 수행하기 위한 코드로서,
기계적 데이터의 제 1 세트를 분석하기 위한 코드로서, 상기 기계적 데이터의 세트는 상기 리프터 핀들에 의해 가해진 상기 힘의 양을 포함하는, 상기 기계적 데이터의 제 1 세트를 분석하기 위한 코드,
전기적 특성 데이터의 제 2 세트를 분석하기 위한 코드,
상기 기계적 데이터의 제 1 세트를 기계적 임계 값들의 세트에 비교하고 상기 전기적 특성 데이터의 제 2 세트를 상기 전기적 특성 임계 값들의 세트에 비교하기 위한 코드, 및
상기 기계적 데이터의 제 1 세트는 상기 기계적 임계 값들의 세트를 통과하고 상기 전기적 특성 데이터의 제 2 세트가 상기 전기적 특성 임계 값들의 세트를 통과하는 경우, 기판 해제 이벤트가 발생한 것이기 때문에 상기 하부 전극으로부터 상기 기판을 제거하기 위한 코드를 포함하는, 상기 기계적 및 전기적 분석을 수행하기 위한 코드를 포함하는, 프로그램 저장 매체를 갖는 제조품.
An article of manufacture having a program storage medium containing computer readable code, the article of manufacture comprising:
The computer readable code is configured to optimize a dechucking sequence comprising mechanically removing a substrate from a lower electrode in a processing chamber of a plasma processing system,
The computer readable code is
Code to perform the initial analysis,
Code for analyzing a first set of electrical characteristic data of a plasma, wherein the plasma is formed over the substrate during the dechucking sequence, code for analyzing the first set of electrical characteristic data;
Code for comparing the first set of electrical characteristic data against a set of electrical characteristic thresholds, and
Code for performing the initial analysis when the first set of electrical characteristic data traverses the set of electrical characteristic thresholds, the code for turning off an inert gas;
Code for lifting lifter pins from the bottom electrode to move the substrate upward, the code for lifting lifter pins from the bottom electrode, the lifter pins not lifting to a maximum height; And
Code for performing mechanical and electrical analysis,
Code for analyzing a first set of mechanical data, the set of mechanical data comprising the amount of force exerted by the lifter pins, code for analyzing the first set of mechanical data,
Code for analyzing a second set of electrical property data,
Code for comparing the first set of mechanical data to a set of mechanical thresholds and the second set of electrical property data to the set of electrical property thresholds, and
The first set of mechanical data passes through the set of mechanical thresholds and when the second set of electrical characteristic data passes the set of electrical characteristic thresholds, the substrate release event has occurred since the substrate release event has occurred. 16. An article of manufacture having a program storage medium comprising code for performing the mechanical and electrical analysis, the code including code for removing a substrate.
제 19 항에 있어서,
상기 컴퓨터 판독가능 코드는,
상기 기계적 데이터의 제 1 세트가 상기 기계적 임계 값들의 세트를 통과하지 않는 것, 및 상기 전기적 특성 데이터의 제 2 세트가 상기 전기적 특성 임계 값들의 세트를 통과하지 않는 것 중 적어도 일방에 해당하는 경우,
상기 디척킹 시퀀스를 수행하기 위한 현재 시간을 제 2 시간 임계 값에 대해 비교하기 위한 코드,
상기 디척킹 시퀀스를 수행하기 위한 상기 현재 시간이 상기 제 2 시간 임계 값보다 더 큰 경우, 교정 액션들을 적용하기 위한 코드, 및
상기 기계적 및 전기적 분석을 반복하기 위한 코드를 더 포함하여 상기 디척킹 시퀀스 최적화를 수행하도록 구성되는, 프로그램 저장 매체를 갖는 제조품.
The method of claim 19,
The computer readable code is
If the first set of mechanical data does not pass the set of mechanical thresholds and the second set of electrical property data does not pass at least one of the set of electrical characteristic thresholds,
Code for comparing a current time for performing the dechucking sequence to a second time threshold;
Code for applying corrective actions if the current time for performing the dechucking sequence is greater than the second time threshold, and
Further comprising code for repeating the mechanical and electrical analysis to perform the dechucking sequence optimization.
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