KR20130139187A

KR20130139187A - 플라즈마 프로세싱 시스템에서 방위각 불균일성을 검출하는 방법들 및 장치

Info

Publication number: KR20130139187A
Application number: KR20130066697A
Authority: KR
Inventors: 알렉세이 마라크타노프; 라진더 딘드사
Original assignee: 램 리써치 코포레이션
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2013-12-20
Also published as: US20130327481A1; TW201415518A; TWI591683B; US9245720B2; SG195484A1; SG10201510070XA

Abstract

RF 리턴 전류 방위각 균일성을 평가하기 위한 장치 및 방법들이 개시된다. 복수의 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 전류 센서들이 플라즈마 프로세싱 챔버의 중심축 주위에 방위각으로 배치된다. 플라즈마 프로세싱 챔버에서 플라즈마가 점화될 때, RF 리턴 전류들은 복수의 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 전류 센서들에서 감지되고 RF 리턴 전류 방위각 균일성이 허용가능한지 여부를 확인하기 위해 분석된다.

Description

플라즈마 프로세싱 시스템에서 방위각 불균일성을 검출하는 방법들 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR DETECTING AZIMUTHAL NON-UNIFORMITY IN A PLASMA PROCESSING SYSTEM}

본 발명은 플라즈마 프로세싱 시스템에서 방위각 불균일성을 검출하는 방법들 및 장치에 관한 것이다.

플라즈마는, 예를 들어 집적 회로 제조용 반도체 웨이퍼들 및 액정 디스플레이 제조용 패널들을 포함하는, 기판들을 프로세싱하기 위해 오랫동안 사용되어 왔다. 기술이 향상되고 점점 더 많은 디바이스들이 기판의 더 작은 영역 내에 패키징됨에 따라, 프로세싱이 이들 디바이스들을 정확하게 형성하고 결함을 최소화하는 것이 대단히 중요하다.

기판들의 플라즈마 프로세싱을 위한 결정적인 파라미터는 방위각 균일성 (azimuthal uniformity) 이다. 방위각 균일성은 웨이퍼 주위에 형성된 피처들 또는 디바이스들의 균일성을 나타낸다. 예를 들어, 웨이퍼 상의 소정의 기준각을 가정하면, 그 기준각으로부터 45도 위치에 형성된 디바이스들은 본질적으로 그 기준각으로부터 135도, 180도 또는 210도에 형성된 디바이스들과 동일한 것이 바람직하다.

방위각 균일성은 챔버 내의 일부 컴포넌트들의 비대칭 때문에 일부 현대의 플라즈마 프로세싱 챔버들에서 특히 문제가 되고 있다. 예를 들어, 일부 챔버들에서, 하부 전극 어셈블리는 캔틸레버 아암에 의해 지지된다. 이 어레인지먼트의 경우에는, 챔버의 하나의 부분에의 캔틸레버 아암의 존재로 인해 RF 리턴 전류가 비대칭이다.

캔틸레버 아암은 또한 다른 방식으로 방위각 불균일성에 영향을 미친다. 예를 들어, 배기 가스가 플라즈마 발생 영역으로부터, 통상 챔버의 저부에 위치되는 배기 포트로 펌핑되기 때문에, 그 배기 가스는 캔틸레버 아암 주위를 흘러야 한다. 캔틸레버 아암의 존재로 인한 가스 흐름의 불균일성은 방위각 방향의 압력 균일성에 영향을 미치며, 이는 결국 방위각 방향의 플라즈마 밀도에 영향을 미쳐, 방위각 방향의 프로세스 균일성에 영향을 미친다.

다른 예로서, 소정의 컴포넌트들은 챔버 주위의 소정의 위치들에 배치될 수도 있지만, 다른 곳에는 배치되지 않는다. 예를 들어, OES (optical emission spectroscopy) 포트는 챔버 라이너 (chamber liner) 의 하나의 위치에 존재할 수도 있지만, 다른 곳에는 존재하지 않는다. 이러한 비대칭 컴포넌트들의 존재는 RF 전류 리턴 경로(들)에 대하여 방위각 불균일성을 도입하며, 이는 방위각 방향의 웨이퍼 주위에 불균일한 프로세싱을 초래할 수도 있다.

현대의 프로세싱 요건들이 더욱 엄격해짐에 따라, 많은 커스토머들은, 방위각 균일성이 예를 들어 1 퍼센트보다 낮거나, 심지어는 그보다 더 낮다는 것을 특정하였다. 따라서, 전개 (development) 및 프로세싱의 목적으로 방위각 불균일성을 모니터링할 필요가 있다.

본 발명은, 동일한 참조 부호들이 유사한 엘리먼트들을 나타내는, 첨부 도면들의 도 (figure) 들에서 제한이 아닌 일 예로 예시된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 통상의 용량성 플라즈마 프로세싱 챔버의 단면도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, RF 전류 센서의 일 예를 도시한다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 방위각 불균일성을 감지하기 위한 RF 전류 센서의 역할을 하는 수평 챔버 컴포넌트로부터 머시닝된 트렌치를 도시한다.
도 3b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 방위각 불균일성을 감지하기 위한 RF 전류 센서의 역할을 하는 수직 챔버 컴포넌트로부터 머시닝된 트렌치를 도시한다.
도 4a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 수평 챔버 컴포넌트 내에 머시닝 또는 배치된 복수의 RF 센서 트렌치들을 도시한다.
도 4b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 예를 들어, 챔버 라이너로부터 머시닝된 복수의 RF 센서 트렌치들을 도시한다.
도 4c 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 수평 챔버 컴포넌트 내에 머시닝 또는 배치된 트렌치를 도시한다.
도 4d 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 예를 들어, 챔버 라이너로부터 머시닝된 트렌치를 도시한다.

이제 본 발명은 첨부 도면들에서 예시한 바와 같이 본 발명의 몇몇 실시형태들을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 다음의 설명에서, 다수의 특정 상세가 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 기술된다. 그러나, 당업자에게는, 본 발명이 이들 특정 상세의 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 경우에, 널리 알려진 프로세스 단계들 및/또는 구조들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위하여 상세히 설명되고 있지 않다.

방법들 및 기법들을 포함하는 다양한 실시형태들이 이하에 설명된다. 본 발명은 또한 발명적인 기법의 실시형태들을 수행하기 위한 컴퓨터 판독가능 명령들이 저장되는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조품 (article of manufacture) 들을 커버할 수도 있다는 것을 명심해야 한다. 컴퓨터 판독가능 매체는 예를 들어, 반도체, 자기, 광자기, 광, 또는 컴퓨터 판독가능 코드를 저장하기 위한 다른 형태들의 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수도 있다. 게다가, 본 발명은 또한 본 발명의 실시형태들을 실시하기 위한 장치들을 커버할 수도 있다. 이러한 장치는 본 발명의 실시형태들에 관한 태스크들을 수행하도록 전용되고/되거나 프로그램가능한 회로들을 포함할 수도 있다. 이러한 장치의 예들은, 적절히 프로그램될 때 전용 컴퓨팅 디바이스 및/또는 범용 컴퓨터를 포함하며, 다양한 컴퓨테이션 및/또는 제어 태스크들에 적합한 전용/프로그램가능 회로들과 컴퓨터/컴퓨팅 디바이스의 조합을 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시형태들에 따라, RF 전류 리턴 경로들을 모니터링하기 위하여 챔버 주위에 방위각으로 포지셔닝되는 센서들이 제공되어 있다. RF 전류 리턴 경로들에 관한 모니터링된 파라미터들은 방위각 방향의 불균일성을 특성화하는데 이용될 수도 있다,

본 발명의 일 실시형태에서는, 챔버 센서들이 하부 전극을 챔버의 다른 부분들에 접속시키는 RF 접지 스트랩 (ground strap) 들과 함께 사용된다. 예를 들어, 일부 챔버들에서, 하부 전극은 방위각 방향의 RF 접지 리턴 균일성을 향상시키기 위해 방위각으로 배열된 복수의 RF 접지 스트랩들을 이용하여 접지에 커플링될 수도 있다. RF 접지 스트랩들과 함께 RF 전류 센서들을 구현하는 것은 바람직하게는 RF 접지 스트랩들 상의 플라즈마 RF 리턴 전류들의 측정을 허용한다. 이들 RF 리턴 전류들 또는 RF 전압들이 시간의 경과에 따라 변화하면, 그 변화는 또한 예를 들어, 알람 또는 프로세스 변경의 목적에 사용될 수 있다.

RF 접지 스트랩들과 함께 RF 전류 센서들을 구현하는 것에 더하여, RF 전류 센서들은 하나 이상의 다른 챔버 컴포넌트들에서 RF 리턴 전류들의 방위각 균일성을 측정하기 위해 방위각 방향의 다양한 위치들에 포지셔닝될 수도 있다. 예를 들어, RF 전류 센서들은 RF 리턴 전류들을 경험하는 상부 전극 컴포넌트들에 형성되거나 그 상부 전극 컴포넌트들에 부착될 수도 있다. 이들 상부 전극 컴포넌트들은, 예를 들어, 써모 커플링된 플레이트 (thermo coupled plate), 라이너 (liner) 또는 슈라우드 (shroud) 를 포함할 수도 있다. RF 전류 센서들은 또한 RF 리턴 전류들이 트래버싱하는 챔버의 임의의 다른 부분과 함께 사용될 수도 있다.

본 발명의 특징들 및 이점들은 다음에 오는 도면들 및 설명들을 참조하여 더 잘 이해될 수도 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따라, 용량성 플라즈마 프로세싱 챔버 (102) 의 단면도를 도시한다. 도 1 의 컴포넌트들은 단지 대표적이며 설명을 용이하게 하기 위해 매우 단순화된다는 것이 이해되어야 한다. 다른 컴포넌트들 및 다른 설계들이 용량성 및 유도성 양자로 커플링된 플라즈마 프로세싱 시스템들에 대하여 가능하며, 도 1 은 본 발명의 범위의 제한인 것으로 의도되지 않는다.

프로세싱 챔버 (102) (예를 들어, 클러스터 툴의 챔버를 나타낼 수도 있다) 는 상부 전극 (104), 및 웨이퍼 (108) 가 배치되는 하부 전극 어셈블리 (106) 를 포함한다. 하부 전극 어셈블리 (106) 는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수도 있는 어셈블리이며, 일반적으로 하나 이상의 RF 전력 공급기들 (이를 테면 RF 발생기 (132) 및 RF 매치 (134) 를 포함하는 RF 전력 공급기 (130)) 에 의해 에너자이징되는 동안 기판 홀더를 구현한다. 상부 전극 (104) 은, 플라즈마 발생 영역 (112) 내에 웨이퍼 (108) 를 프로세싱하기 위한 플라즈마를 형성하기 위하여 상부 전극 (104) 과 하부 전극 어셈블리 (106) 사이의 플라즈마 발생 영역 (112) 내로의 프로세스 가스의 도입을 위해 다양한 포트들이 배치될 수도 있는 써모 커플링된 플레이트 (110) 에 부착될 수도 있다.

복수의 한정 링 (confinement ring) 들 (120) 은, 프로세싱 동안 플라즈마가 한정되는 플라즈마 발생 영역 (112) 을 설명하기 위해 도시된다. 상부 전극 (104) 은 통상 접지되지만, 상부 전극 (104) 은 또한 원한다면, 상부 전극에 RF 에너지를 제공하기 위해 하나 이상의 RF 전력 공급기들과 커플링될 수도 있다.

프로세싱 동안, RF 전류는 상부 전극 (104) 의 표면 (skin) 을 따라 화살표 (154) 방향으로 흐르고, 라이너 (138) 의 표면을 따라, 화살표 (156) 를 따라 아래로 흐른 후, 복수의 스트랩들 (162) 을 통하여 화살표 (160) 를 따라 흘러 RF 전력 공급기 (130) 로 리턴한다. 복수의 스트랩들 (162) 은 통상 RF 리턴 전류들의 방위각 균일성을 향상시키기 위하여 하부 전극으로부터 방사상으로 퍼져 나가는 방위각 방향의 챔버 주위에 배치된다. (상부 전극으로부터 본) 탑-다운뷰에서, 다수의 개개의 스트랩들 (162) 이 하나 이상의 실시형태들에서 보여질 것임을 이해해야 한다. 각 스트랩은 (도 1 의 챔버 컴포넌트 (170) 와 같이) RF 전류가 트래버싱하는 챔버 컴포넌트에 하부 전극 어셈블리를 커플링하기 위해 하부 전극 어셈블리로부터 방사상으로 퍼져 나갈 수도 있다.

예를 들어, 하부 전극 어셈블리 (106) 를 지지하는 전술한 캔틸레버 아암의 존재로 인해, 하부 전극 어셈블리 (106) 주위의 방위각 방향의 복수의 스트랩들 (162) 의 포지셔닝에 대하여 불균일성이 존재한다. 그 결과, 방위각 불균일성이 챔버 주위의 RF 리턴 전류들에 대하여 존재한다. 방위각 불균일성은 다른 컴포넌트들의 존재로 인해서도 존재할 수도 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따라, RF 접지 스트랩에는 그 스트랩을 통한 RF 리턴 전류의 측정을 허용하기 위하여 비선형의 실질적으로 인클로징된 경로의 형태로 존재하는 RF 전류 센서가 피팅될 수도 있다. 바람직하게는, 복수의 스트랩들 (162) (그 복수의 스트랩들 대부분은 하부 전극 어셈블리 (162) 의 주변 둘레에 배치된다) 각각에는 RF 전류 센서가 제공되지만, 원한다면 스트랩들 (162) 의 개수보다 더 적은 RF 전류 센서들을 갖는 것이 또한 가능하다. 이들 센서들은 예를 들어 도 2 를 참조하여 여기에 논의된다. 이들 스트랩들에서의 다양한 RF 리턴 전류들을 측정하기 위해 (예를 들어, 챔버 중심축 주위의 방위각 방향의) 하부 전극 어셈블리 (106) 의 주변 둘레에 충분한 RF 전류 센서들이 분포되어 있는 한은, 전개 및 프로세싱 동안 방위각 불균일성을 모니터링하는 것이 가능하다. 예를 들어, 플라즈마 프로세싱 챔버에서 플라즈마가 점화될 때, RF 리턴 전류들은 복수의 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 전류 센서들에서 감지되고 RF 리턴 전류 방위각 균일성이 허용가능한지 여부를 확인하기 위해 분석된다. RF 리턴 전류들이 다양한 RF 전류 센서들에서 불균일한 것으로 확인된다면, 불균일성을 해결하기 위해 전략들이 전개될 수도 있다. 이러한 전략들은 예를 들어, RF 리턴 전류 방위각 균일성을 더 잘 달성하기 위해 추가적인 또는 더 적은 스트랩들을 배치하거나 또는 챔버 부분들 또는 챔버 지오메트리를 변화시키는 것을 수반할 수도 있다.

도 2 는 이 예에서, 베릴륨 구리 또는 다른 적합한 고도전성 재료로 이루어지는 별개의 RF 전류 센서 (202) 의 일 예를 도시한다. 고주파수 및/또는 고전력 범위에서, 저도전성 재료는 과도한 열을 발생시키고 RF 리턴 전류에 악영향을 미칠 수도 있기 때문에 고도전성 재료가 선호된다. 도시한 바와 같이, RF 전류 센서는 비선형의 실질적으로 인클로징된 (NLSE) 센서이며, 이 비선형의 실질적으로 인클로징된 (NLSE) 센서는 내부면 (204) 상의 폴리머 퇴적 (deposition) 의 양을 실질적으로 저감시키는 비선형의 실질적으로 인클로징된 경로를 포함한다. 본 발명의 맥락에서, 센서들은, 센서들의 2 개의 단부들 (도 2 참조) 이 전기 접촉을 행하지 않기 때문에 실질적으로 인클로징되었다고 한다. 대신에, 갭 (도 2 의 280) 이 있으며, 그 갭은 센서 내부에 원하지 않는 폴리머 퇴적이 행해지는 것을 방지하기 위해 가능한 한 작게 유지되는 것이 바람직하다.

도 1 의 RF 접지 스트랩들 (162) 은 브레이크 (break) 되고 2 개의 단부들 (208 및 210) 은 RF 전류 센서 (202) 의 2 개의 단부들 (212 및 214) 에 접속된다. 전류는 RF 전류 센서 (202) 의 내부면을 따라 화살표 (230) 방향으로 트래버싱한다. 위치들 (250 및 252) 사이의 전류 흐름의 경로를 따른 임피던스는 전압 강하를 야기하며, 이는 적절한 전압 측정 디바이스에 의해 측정될 수 있다. 이 전압은 그 후 RF 리턴 전류를 모니터링하는데 사용될 수도 있다.

도 2 의 예에서, 커넥터 (260) 는, 동축 케이블 (262) 의 코어 (272) 가 위치 (252) 에서 전압 포텐셜을 획득 (pick up) 하고 동축 케이블 (262) 의 시스 (sheath) (미도시) 가 위치 (250) 주위에서 전압 포텐셜을 획득하도록 제공된다. 그러나, 동축 케이블의 사용이 요구되지 않고, 임의의 적합한 도체들이 사용될 수도 있다. 이로써, 위치 (250) 와 위치 (252) 사이의 전압 강하가 검출될 수도 있다. 전압 강하는 이하의 식 1 에 따르면 전류에 비례한다.

여기서

는 위상을 나타낸다. 인덕턴스 L 은 각 개개의 센서에 대해 사전에 특성화될 수도 있다. 일반적으로 말하면, 인덕턴스는 예를 들어, 네트워크 분석기 또는 인덕턴스 분석기를 이용한 측정들로부터 유도될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 인덕턴스는 예를 들어, 대략 1nH 의 범위 내에 있을 수도 있다.

RF 전류 리턴 경로에서의 위치들 (250 및 252) 에 걸린 전압 강하는 그 후 각 센서에 대해 모니터링된다. 위치들 (250 및 252) 간의 전압 차이를 발생시키는 전류 경로가 개구부 (280) 의 협소 (narrowness) 로 인해 폴리머 퇴적으로부터 보호되도록 RF 전류 센서가 실질적으로 인클로징되기 때문에, 위치들 (250 및 252) 간의 RF 전류 경로는 실질적으로 퇴적의 영향을 받지 않고, 따라서 센서는 매우 강건할 수 있다. 하나 이상의 실시형태들에서, 2 개의 개방 측면 (open side) 들 (그 측면들은 도 2 의 측면도에서 지면 밖으로, 그리고 지면 안으로 포인팅하는 벡터들에 수직인 가상의 측평면 (imaginary side plane) 들 상에 배치됨) 은 센서의 내부 캐비티 안으로 원하지 않는 퇴적 물질이 들어가는 것을 방지하기에 적합한 절연 재료로 이루어진 측면 인클로저들로 인클로징될 수도 있다. 예를 들어, 평탄한 측면 인클로저들은 센서의 내부 캐비티 안으로 원하지 않는 퇴적 물질이 들어가는 것을 방지하기 위해 센서의 개방 측면들의 에지들과 일체로 붙여지거나 피팅되거나 가압되거나 고정되거나 부착될 수도 있다. 그 결과, RF 리턴 전류의 강건하고 직접적인 측정이 위치들 (250 및 252) 간의 전압 차이를 모니터링함으로써 달성될 수도 있다.

도 2 의 센서는 광범위한 RF 전력을 수용할 수 있고 40dB 보다 높은 신호-대-잡음비를 갖는데, 이는 그 센서를 높은 RF 전력을 사용하고/하거나 상대적으로 잡음이 많은 환경에 의해 특성화되는 플라즈마 프로세싱 챔버들에서 이용하기에 매우 적합하게 만든다. (원통형 챔버 중심축 주위의 방위각 방향의 하부 전극 주위의 다양한 RF 접지 스트랩들과 함께 배치된) 다양한 RF 전류 센서들에 대한 위치들 (250 및 252) 간의 전압 차이들을 캘리브레이팅 및 모니터링함으로써, 다양한 RF 접지 스트랩들의 방위각 방향에서의 RF 리턴 전류들의 변화들을 모니터링하는 것이 가능하다. 이들 모니터링된 변화들에 관한 데이터는 RF 리턴 전류들의 방위각 균일성을 향상시키기 위해 전개 동안 전략을 전개하는데 사용될 수도 있다.

예를 들어, 하나 이상의 더미 부분들은 필요한 컴포넌트의 존재에 의해 도입된 불균일성에 대응하기 위해 설치될 수도 있다. 모니터링된 변화들에 관한 데이터는 또한 프로세싱 제어들에 영향을 미치고/거나 임의의 주어진 센서의 위치들 (250 및 252) 간의 전압의 모니터링된 값이 미리 정의된 임계값보다 높거나 낮게 벗어난다면 플라즈마 프로세싱 동안 알람들을 트리거링하는데 사용될 수도 있다.

일 실시형태에서, 도 2 의 센서는 개별의 부분이지만, 비선형의 실질적으로 인클로징된 경로를 형성하기 위해 스트랩 내에 만곡부 (bend) 를 생성함으로써 스트랩 밖에 센서를 형성하는 것이 또한 가능하다. 비선형의 실질적으로 인클로징된 경로는 폴리머 퇴적 또는 다른 재료들에 의한 퇴적으로부터 RF 전류 경로 (도 2 의 예에서는 위치들 (250 및 252) 간의 내부 표면을 따라 트래버싱) 를 실질적으로 차폐한다. 그러나, 일반적으로 말하면, 스트랩이 얇고 변형가능하다면, 측정 값들이 센서의 수명 전체에 걸쳐 실질적으로 일정하다는 것을 보장하고 폴리머 퇴적이 센서에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 개구부 (280) 의 협소가 유지되는 것을 보장하기 위해 더 두껍고 (즉, 스트랩의 두께보다 더 큰 측벽 두께를 갖는다) 및/또는 기계적으로 더 강건한 컴포넌트로부터 RF 전류 센서를 형성하는 것이 바람직하다.

RF 센서는 또한 RF 전류를 모니터링하기 위해 임의의 RF 리턴 경로를 따라 배치될 수도 있다. 유리한 실시형태에서, 트렌치 (또는 포켓) 가 비선형의 실질적으로 인클로징된 경로를 생성하기 위해 도 1 의 써모 커플링된 플레이트 (110) 로부터 머시닝될 수도 있다. 이러한 포켓 또는 트렌치 (302) 의 일 예 (도 3a) 는 예를 들어, 수평 상부 전극 어셈블리 컴포넌트 (304) 로부터 (이를 테면 써모 커플링된 플레이트로부터) 머시닝되는 것으로 도시된다. 이러한 포켓 또는 트렌치 (312) 의 일 예 (도 3b) 는 예를 들어, 챔버 라이너 (314) 로부터 머시닝되는 것으로 도시된다. RF 전류는 이러한 트렌치/포켓의 내부면을 따라 트래버싱할 것이다.

트렌치/포켓은 임피던스 값을 갖기 때문에, 전류가 트렌치/포켓을 트래버싱할 때 전압 강하가 존재한다. 이 전압 강하는 그 후 모니터링될 수도 있다. 다수의 이러한 트렌치들 또는 포켓들은 방위각 균일성을 위해 다양한 RF 전류들을 모니터링하기 위하여 써모 커플링된 플레이트 내의 챔버 중심축 (즉, 그 축은 원통형 챔버의 중심에 위치) 주위의 방위각 방향으로 균일하게 형성 및 분포될 수도 있다.

이러한 트렌치들 또는 포켓들은 또한 RF 전류 리턴 경로들 내에 있는 하부 전극 어셈블리 (106) 내에 또는 라이너 내에 형성될 수도 있다. 이들 트렌치들 또는 포켓들은 예를 들어, 방위각 방향으로 분포될 수도 있다. 각 트렌치 센서 또는 포켓 센서를 사전에 캘리브레이팅하고 제조 허용오차로 인한 센서 파라미터들의 변화량 (variance) 을 고려함으로써, 각 센서에서 RF 리턴 전류를 특성화하는 것이 가능하다. 예를 들어, 다양한 RF 전류 센서들과 연관된 전압들을 캘리브레이팅 및 모니터링함으로써, 방위각 방향의 RF 리턴 전류들의 변화들을 모니터링하는 것이 가능하다.

언급한 바와 같이, 이들 모니터링된 변화들에 관한 데이터는 RF 리턴 전류들의 방위각 균일성을 향상시키기 위해 전개 동안 전략들을 전개하는데 사용될 수도 있다. 모니터링된 변화들에 관한 데이터는 또한 프로세싱 제어들에 영향을 미치고/거나 임의의 주어진 센서에 의해 출력된 전압의 모니터링된 값이 미리 정의된 임계값보다 높거나 낮게 벗어난다면 플라즈마 프로세싱 동안 알람을 트리거링하는데 사용될 수도 있다.

도 4a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 수평 챔버 컴포넌트 (이를 테면 전술한 써모 커플링된 플레이트 또는 RF 전류가 트래버싱하고 있는 다른 수평 챔버 부분) 내에 머시닝 또는 배치된 복수의 RF 센서 트렌치들 (402 내지 416) 을 도시한다. 8 개의 센서들이 도시되지만, 더 많거나 더 적은 수의 센서들이 사용될 수도 있다.

도 4b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 예를 들어, 챔버 라이너 (314) 로부터 머시닝된 복수의 RF 센서 트렌치들 (420 내지 434) 을 도시한다. 8 개의 센서들이 도시되지만 더 많거나 더 적은 수의 센서들이 사용될 수도 있다. 각 센서는 예를 들어, 도 2 와 관련하여 논의된 방식의 전압 측정을 허용하기 위해 한 쌍의 도체들 (이는 동축 케이블의 시스 및 코어 또는 다른 도체 폼 팩터들일 수도 있다) 에 커플링될 수도 있다. 도 4b 의 도면은 뷰 B-B (도 3b 참조) 를 따른 것이다.

도 4c 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 다수의 RF 센서들이 배치될 수 있는 수평 챔버 컴포넌트 (이를 테면 전술한 써모 커플링된 플레이트 또는 RF 전류가 트래버싱하고 있는 다른 수평 챔버 부분) 내에 머시닝 또는 배치된 트렌치 (436) 를 도시한다. RF 전류는 이러한 트렌치의 내부면을 따라 트래버싱할 것이다.

도 4d 는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 다수의 RF 센서들이 배치될 수 있는 예를 들어 챔버 라이너 (314) 로부터 머시닝된 트렌치 (438) 를 도시한다. RF 전류는 이러한 트렌치의 내부면을 따라 트래버싱할 것이다.

도 2 의 RF 전류 센서들이 선호되지만, 다른 센서들이 또한 사용될 수도 있다. 예를 들어, B-도트 루프 프로브(들)가 하부 전극 어셈블리 RF 인클로저 내의 RF 리턴 전류(들)를 측정하는데 사용될 수도 있다. 다른 예로서, 로고스키 코일이 또한 RF 리턴 전류들을 측정하기 위해 RF 접지 스트랩들 주위에 사용될 수도 있다. 각 센서는 예를 들어, 도 2 와 관련하여 논의된 방식의 전압 측정을 허용하기 위해 한 쌍의 도체들 (이는 동축 케이블의 시스 및 코어 또는 다른 도체 폼 팩터들일 수도 있다) 에 커플링될 수도 있다.

전술로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시형태들은 전략들이 프로세스 결과의 방위각 균일성을 향상시키기 위해 전개될 수 있도록 방위각 방향의 RF 리턴 전류들의 특성화 및 모니터링을 허용한다. 상기 논의된 방식의 센서들의 사용은, 그 센서들이 RF 스트랩들과 함께 사용된다면, 이들 센서들이 기존의 스트랩들 내에 쉽게 리트로피팅 (retrofitting) 될 수 있기 때문에 챔버 리트로피팅을 단순화한다. 대안으로, 새로운 센서-구비된 RF 스트랩들은 단순히 기존의 RF 스트랩들을 대신하는데 사용될 수도 있다. 다른 예로서, 챔버 부분들은 상기 논의된 트렌치들/포켓들을 머시닝하여 플라즈마 프로세싱 챔버에 방위각 균일성 모니터링 능력을 부여하기 위해 제거될 수도 있다. 센서들은 실질적으로 폴리머 퇴적의 영향을 받지 않기 때문에, 그 센서들은 많은 프로세싱 사이클들 동안에도 매우 정확하고 신뢰가능하다.

본 발명은 여러 선호된 실시형태들의 관점에서 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에 놓이는 변경들, 치환들 및 등가물들이 존재한다. 예를 들어, 용량성 커플링된 플라즈마 프로세싱 시스템이 예들에서 논의되지만, 본 발명의 실시형태들은, 유도성 커플링된, ECR, 마이크로파 등과 같은 다른 타입들의 플라즈마 프로세싱 시스템들과 또한 함께 작용할 것이다. 다양한 예들이 여기에 제공되지만, 이들 예들은 본 발명에 대한 제한이 아닌 예시인 것으로 의도된다. 또한, 타이틀 및 개요가 편의를 위해 여기에 제공되며, 본원의 특허청구의 범위를 이해 (construe) 하는데 사용되어서는 안된다. 게다가, 요약은 매우 간략화된 형태로 쓰여지고, 편의를 위해 여기에 제공되며, 따라서 청구항에서 표현되는, 본 발명 전체를 이해 또는 제한하는데 사용되어서는 안된다. 용어 "세트" 가 여기에 사용된다면, 이러한 용어는, 0, 1 또는 1 보다 많은 멤버를 커버하기 위한 그 용어의 통상 이해되는 수학적 의미를 갖는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명의 방법들 및 장치들을 구현하는 대안의 방식들이 많이 존재하고 있다는 것에 주목해야 한다. 따라서, 다음의 첨부된 청구항들은 본 발명의 참된 사상 및 범위 내에 놓이는 바와 같은 변경들, 치환들, 및 등가물들 모두를 포함하는 것으로 해석되는 것으로 의도된다.

202 : RF 전류 센서
204 : 내부면
208, 210, 212, 214 : 단부
250, 252 : 위치
260 : 커넥터
262 : 동축 케이블
272 : 코어
280 : 갭 (개구부)

Claims

하부 전극 어셈블리를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버를 갖는 플라즈마 프로세싱 시스템으로서,
복수의 RF 스트랩들로서, RF 전류들이 상기 복수의 RF 스트랩들을 트래버싱하는 것을 허용하는, 상기 복수의 RF 스트랩들; 및
복수의 센서들로서, 상기 복수의 센서들 각각은 상기 복수의 스트랩들 중 하나의 스트랩과 커플링되며, 각 센서는 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서를 나타내는, 상기 복수의 센서들을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서는 베릴륨 구리로 이루어지는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서는, 상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서가 커플링되는 RF 스트랩의 두께보다 더 큰 측벽 두께를 갖는 부분인, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서는 동축 케이블에 커플링되며, 상기 동축 케이블의 시스 (sheath) 는 상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서의 제 1 부분에 커플링되고, 상기 동축 케이블의 코어는 상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서의 제 2 부분에 커플링되어 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분 사이의 전압 측정치들을 획득하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서는 상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서의 측평면들을 인클로징하기 위한 절연 측면 인클로저들을 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 센서들의 센서들은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 주위에 방위각으로 (azimuthally) 배열되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
플라즈마 프로세싱 동안 기판을 지지하기 위한 하부 전극을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버를 갖는 플라즈마 프로세싱 시스템으로서,
RF 전류 리턴 경로들 내에 배치되는 수평으로 배치된 챔버 컴포넌트; 및
상기 수평으로 배치된 챔버 컴포넌트 내에 형성된 복수의 트렌치들로서, 상기 복수의 트렌치들 각각은 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서를 형성하고, 상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서 각각은 제 1 도체 및 제 2 도체에 커플링되며, 상기 제 1 도체는 상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서의 제 1 부분에 커플링되고, 상기 제 2 도체는 상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서의 제 2 부분에 커플링된, 상기 복수의 트렌치들을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 수평으로 배치된 챔버 컴포넌트는 써모커플링된 플레이트인, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 수평으로 배치된 챔버 컴포넌트는 상부 전극 어셈블리의 컴포넌트인, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 도체는 동축 케이블의 시스 (sheath) 를 나타내고, 상기 제 2 도체는 상기 동축 케이블의 코어를 나타내는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 7 항에 있어서,
복수의 센서들의 센서들은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 주위에 방위각으로 배열되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
플라즈마 프로세싱 동안 기판을 지지하기 위한 하부 전극을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버를 갖는 플라즈마 프로세싱 시스템으로서,
RF 전류 리턴 경로들 내에 배치되는 수직으로 배치된 챔버 컴포넌트; 및
상기 수직으로 배치된 챔버 컴포넌트 내에 형성된 복수의 트렌치들로서, 상기 복수의 트렌치들 각각은 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서를 형성하고, 상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서 각각은 제 1 도체 및 제 2 도체에 커플링되며, 상기 제 1 도체는 상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서의 제 1 부분에 커플링되고, 상기 제 2 도체는 상기 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서의 제 2 부분에 커플링된, 상기 복수의 트렌치들을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 수직으로 배치된 챔버 컴포넌트는 챔버 라이너 (chamber liner) 인, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 도체는 동축 케이블의 시스 (sheath) 를 나타내고, 상기 제 2 도체는 상기 동축 케이블의 코어를 나타내는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
제 12 항에 있어서,
복수의 센서들의 센서들은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 주위에 방위각으로 배열되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
플라즈마 프로세싱 챔버를 갖는 플라즈마 프로세싱 시스템에서 RF 리턴 전류 방위각 균일성을 측정하는 방법으로서,
상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 중심축 주위에 방위각으로 배열된 복수의 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서들을 제공하는 단계;
상기 플라즈마 프로세싱 챔버에서 플라즈마를 점화시키는 단계;
상기 복수의 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서들을 통하여 RF 리턴 전류들을 측정하는 단계; 및
상기 복수의 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서들을 통하여 상기 RF 리턴 전류들을 분석하여 상기 RF 리턴 전류 방위각 균일성을 측정하는 단계를 포함하는, RF 리턴 전류 방위각 균일성의 측정 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 복수의 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서들은 별개의 센서들을 나타내는, RF 리턴 전류 방위각 균일성의 측정 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 복수의 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서들은 수평으로 배치된 챔버 컴포넌트 내에 형성된 트렌치들을 나타내는, RF 리턴 전류 방위각 균일성의 측정 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 수평으로 배치된 챔버 컴포넌트는 상부 전극 어셈블리의 컴포넌트를 나타내는, RF 리턴 전류 방위각 균일성의 측정 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 복수의 비선형의 실질적으로 인클로징된 RF 센서들은 수직으로 배치된 챔버 컴포넌트 내에 형성된 트렌치들을 나타내는, RF 리턴 전류 방위각 균일성의 측정 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 수직으로 배치된 챔버 컴포넌트는 챔버 라이너 (chamber liner) 를 나타내는, RF 리턴 전류 방위각 균일성의 측정 방법.