KR20140096299A - 플라즈마 프로세싱 챔버 내 dc 바이어스 검출 시스템, 방법 및 장치 - Google Patents

플라즈마 프로세싱 챔버 내 dc 바이어스 검출 시스템, 방법 및 장치 Download PDF

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KR20140096299A
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알렉세이 마라크타노브
라진더 딘드사
켄 루케시
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

플라즈마 챔버 내의 반도체 웨이퍼 상에서 셀프 바이어스 DC 전압을 측정하는 방법 및 시스템으로서, 플라즈마 챔버 내의 정전척의 상부 표면과 상부 전극 사이에 플라즈마를 생성하는 단계로서, 정전척 및 상부 전극 중 하나 또는 둘 모두에 하나 이상의 RF 신호를 인가하는 단계를 포함한다. 반도체 웨이퍼는 정전척의 상부 표면 상에 지지된다. 셀프 바이어스 DC 전압은 반도체 웨이퍼 상에 발전된다. 진동 전극은 가변 커패시턴스를 제공하도록 오실레이팅 하며, 진동 전극은 정전척 내에 위치된다. 전류는 감지 회로에서 발전된다. 출력 전압은 감지 회로에서 샘플링 저항을 가로질러 측정되며, 제2 DC 퍼텐셜은 출력 전압을 무효화하도록 진동 전극에 인가된다. 제2 DC 퍼텐셜은 반도체 웨이퍼 상의 셀프 바이어스 DC 전압과 동일하다.

Description

플라즈마 프로세싱 챔버 내 DC 바이어스 검출 시스템, 방법 및 장치 {SYSTEM, METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING DC BIAS IN A PLASMA PROCESSING CHAMBER}
본 발명은 전반적으로 플라즈마 프로세싱 챔버에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 프로세싱되고 있는 기판 상의 실제 DC 바이어스 (bias) 를 정확하게 검출하기 위한 시스템, 방법 및 장치에 관한 것이다.
플라즈마 프로세싱은 반도체 제조에서 매우 일반적이다. 플라즈마 프로세싱은 통상적으로 플라즈마에서 생성된 플라즈마 이온이 기판의 노출된 층과 반응하는 플라즈마 에칭 프로세스 (plasma etch process) 이다. 플라즈마 이온이 기판의 노출된 층 내로 관통할 수 있는 깊이는 플라즈마 이온의 에너지에 의해 결정된다. 플라즈마 이온의 에너지는 기판에 인가되는 바이어스와 적어도 부분적으로는 관련이 있다.
반도체 디바이스 크기가 점점 작아지고 밀집하여 채워짐에 따라 깊이/폭의 더 높은 종횡비가 모색되고 있다. 더 높은 종횡비는 증가된 에너지 레벨을 갖는 플라즈마 이온을 요구한다.
플라즈마 이온의 에너지를 증가시키기 위한 하나의 접근은 바이어스 전압을 증가시키는 것이다. 불행하게도, 바이어스 전압이 증가함에 따라, 기판과 프로세싱 챔버 사이 및 전극과 프로세싱 챔버 구조 사이에서 아킹 (acring) 이 발생한다. 또한, 기판의 바이어스된 영역 또는 플라즈마 전자기장 내로의 상대적으로 작은 침입 (intrusion) 은 각 전기장의 현저한 분열 (disruption) 을 야기할 수 있으므로, 국부적인 플라즈마 이온 에너지 변동을 야기할 수 있다. 따라서, 플라즈마 에칭 프로세스에서 국부적인 불균일성이 발생된다.
기판의 DC 바이어스를 검출하는데 사용되는 통상적인 방법 및 구조는 접촉핀 (contact pin) 이다. 다만, 접촉핀은 기판의 전자기장 또는 플라즈마 전자기장을 분열시킨다. 또한, 바이어스의 레벨이 증가함에 따라, 기판과 접촉핀 사이에 아킹이 발생할 수 있다. 이러한 아킹은 접촉핀을 손상시킬 수 있고 존재하는 실제 DC 바이어스의 검출된 레벨을 왜곡시킬 수 있다.
이러한 맥락에서, 플라즈마 에칭 프로세스에서의 대응적이며 국부적인 불균일성을 야기하지 않고 DC 바이어스를 더 정확하게 측정하기 위한 장치, 방법 및 시스템이 요구된다.
대체로, 본 발명은 플라즈마 에칭 프로세스에서의 대응적이며 국부적인 불균일성을 야기하지 않고 DC 바이어스를 더 정확하게 측정하기 위한 장치, 방법 및 시스템을 제공함으로써 이러한 요구를 충족시킨다. 본 발명이 프로세스, 장치, 시스템, 컴퓨터 판독가능 매체, 또는 디바이스를 포함하는 많은 방법으로 실시될 수 있음에 유의해야 한다. 본 발명의 몇 가지 진보한 실시예들이 이하에서 설명된다.
일 실시예는 플라즈마 챔버 내의 반도체 웨이퍼 상에서 셀프 바이어스 (self bias) DC 전압을 측정하는 방법으로서, 플라즈마 챔버 내의 정전척 (electrostatic chuck) 의 상부 표면과 상부 전극 사이의 영역 내에 플라즈마를 생성하는 단계로서, 정전척 및 상부 전극 중 하나 또는 둘 모두에 하나 이상의 RF 신호를 인가하는 단계를 포함하는 셀프 바이어스 DC 전압 측정방법을 제공한다. 반도체 웨이퍼는 정전척의 상부 표면 상에 지지된다. 반도체 웨이퍼 상에 셀프 바이어스 DC 전압이 발전된다. 가변 커패시턴스 (capacitance) 를 제공 (produce) 하도록 진동 전극 (vibrating electrode) 이 오실레이팅 되며, 진동 전극은 정전척 내에 위치되고, 진동 전극에 접속된 감지 회로 (sensor circuit) 에서 전류가 발전된다. 감지 회로에서 샘플링 저항 (sampling resistor) 을 가로지르는 출력 전압이 측정되고 출력 전압을 무효화하도록 진동 전극에 제2 DC 퍼텐셜이 인가된다. 제2 DC 퍼텐셜은 반도체 웨이퍼 상의 셀프 바이어스 DC 전압과 동일하다.
진동 전극을 오실레이팅하는 단계는 약 10Hz 보다 작은 주파수 및 약 100Hz 보다 큰 주파수 사이의 주파수로 진동 전극을 오실레이팅하는 단계를 포함할 수 있다. 진동 전극은 약 0.05 mm 보다 작은 진폭 및 약 3.0 mm 보다 큰 진폭 사이의 진폭으로 진동 전극을 오실레이팅하는 단계를 포함할 수 있다.
진동 전극은 비전도성 층 (non-conductive layer) 에 의하여 정전척의 상부 표면으로부터 분리될 수 있다. 진동 전극은 세라믹 층에 의하여 정전척의 상부 표면으로부터 분리될 수 있다.
진동 전극은 반도체 웨이퍼를 지지하는 정전척의 상부 표면의 부분 아래에 위치될 수 있다. 진동 전극은 반도체 웨이퍼를 지지하는 정전척의 상부 표면의 부분 아래에 실질적으로 중심이 있을 (centered) 수 있다.
진동 전극은 반도체 웨이퍼를 지지하지 않는 정전척의 상부 표면의 부분 아래에 위치될 수 있다. 정전 척은 에지링 (edge ring) 을 포함하고 진동 전극은 에지링의 부분 아래 위치될 수 있다.
또 다른 실시예는 플라즈마 챔버 내의 반도체 웨이퍼 상에서 셀프 바이어스 DC 전압을 측정하는 방법으로서, 플라즈마 챔버 내의 정전척의 상부 표면의 세라믹 층과 상부 전극 사이의 영역 내에 플라즈마를 생성하는 단계로서 정전척 및 상부 전극 중 하나 또는 둘 모두에 하나 이상의 RF 신호를 인가하는 단계를 포함하는, 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는 셀프 바이어스 DC 전압 측정방법을 제공한다. 반도체 웨이퍼는 정전척의 상부 표면의 세라믹 층 상에 지지된다. 반도체 웨이퍼 상에 셀프 바이어스 DC 전압이 발전된다. 가변 커패시턴스를 제공하도록 약 10Hz 보다 작은 주파수 및 약 100Hz 보다 큰 주파수 사이의 주파수로 진동 전극이 오실레이팅 되며, 진동 전극은 정전척 내에 위치되고 세라믹 층에 의하여 반도체 웨이퍼로부터 분리된다. 진동 전극에 접속된 감지 회로 (sensor circuit) 에서 전류가 발전된다. 감지 회로 에서 샘플링 저항 (sampling resistor) 을 가로지르는 출력 전압이 측정된다. 출력 전압을 무효화하도록 진동 전극에 제2 DC 퍼텐셜을 인가되며, 제2 DC 퍼텐셜은 반도체 웨이퍼 상의 셀프 바이어스 DC 전압과 동일하다.
또 다른 실시예는 플라즈마 챔버 내의 반도체 웨이퍼 상에서 셀프 바이어스 DC 전압을 측정하는 시스템을 제공한다. 플라즈마 챔버는 상부 전극, 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 정전척 및 정전척 내의 진동 전극을 포함한다. 또한, 셀프 바이어스 DC 전압 측정 시스템은 정전척 및 상부 전극 중 적어도 하나와 커플링된 적어도 하나의 RF 소스, 진동 전극에 접속된 감지 회로, 프로세스 가스 소스 및, 플라즈마 챔버 및 적어도 하나의 RF 소스와 커플링된 제어기를 포함한다.
본 발명의 다른 이점과 양태들은 본 발명의 기술사상을 예로서 도시한 첨부되는 도면들과 함께 이하의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 이하의 상세한 설명으로써 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 챔버 시스템의 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 챔버에서의, 바이어스 전압 검출 회로의 블록도이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 챔버에서의, 정전척 (electrostatic chuck) 의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 셀프 바이어스 (self bias) DC 전압을 측정하는데 수행되는 방법 동작을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 하나 이상의 플라즈마 챔버 시스템을 포함하는 통합 시스템의 블록도이다.
플라즈마 에칭 프로세스에서의 대응적이며, 국부적인 불균일성을 야기하지 않고 DC 바이어스를 더 정확하게 측정하기 위한 장치, 방법 및 시스템에 대한 몇 가지 예시적인 실시예가 설명될 것이다. 본 명세서에서 개시되는 몇몇의 특정한 구체사항들의 일부 또는 전부없이 본 발명이 실시될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.
정전척의 표면으로의 다양한 커패시턴스 (capacitance) 는 정확한, 비접촉 (non-contact) DC 바이어스 측정 시스템으로서 사용될 수 있다. 커패시턴스는 알려진 양 및 알려진 주파수로 커패시터 (capaitor) 를 형성하는 플레이트들 사이의 거리를 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 가변 커패시턴스를 통해 검출된 전류는 정전척의 표면상의 DC 바이어스를 계산하는데 사용될 수 있으므로, 검출된 전류는 비접촉 시스템 및 DC 바이어스를 측정하기 위한 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 챔버 시스템 (100) 의 블록도이다. 플라즈마 챔버 시스템 (100) 은 플라즈마 챔버 (101), 정전척 (ESC) (104), 정전척의 상부 표면의 에지링 (edge ring) (112) 및 상부 전극 (106) 을 포함한다. 상부 전극 (106) 과 정전척 (104) 은 특정한 프로세스에 따라 접지 퍼텐셜 (ground potential) 또는 하나 이상의 각 RF 신호 소스 (signal source) (120) 와 커플링될 수 있다. 또한, 프로세스 가스 공급기 (140) 는 플라즈마 챔버 (101) 와 커플링될 수 있다.
또한, 제어기 (130) 는 플라즈마 챔버 (101) 와 하나 이상의 RF 신호 소스 (120) 과 프로세스 가스 공급기 (140) 와 커플링된다. 제어기 (130) 는 원하는 레시피 또는 프로세스에 따른 시스템 (100) 제어를 모니터링 하기 위해 입출력 시스템, 소프트웨어, 로직, 메모리 시스템을 포함한다. 입출력 시스템은 사용자와 상호 작용하기 위한 사용자 인터페이스 시스템을 포함한다. 또한, 입출력 시스템은 다른 컴퓨터 시스템 및 주변장치 (예를 들면, 디스플레이, 프린터, 원격 저장기 (remote storage) 및 다른 입출력 디바이스) 로부터/로 데이터를 통신하기 위한 네트워킹 프로토콜 (networking protocol) 을 포함한다. 제어기 (130) 는 표준, 즉, 일반적인 컴퓨터, 또는 구체적인 어플리케이션을 위한 적합하게 전문화된 컴퓨터가 될 수 있다.
정전척 (electro-static chuck; ESC) (104) 은 정전척 (104) 상에 반도체 웨이퍼 (102) 를 지지하고 고정할 수 있다. 또한, 하나 이상의 RF 신호 소스 (120) 는 하나 이상의 DC 바이어스 소스 (DC bias source) 를 포함할 수 있다.
진동 전극 (vibrating electrode) (202) 은 정전척 (104) 의 세라믹 층 (104A) 아래 또는 세라믹 층 (104A) 내에 위치된다. 대체 가능한 구현예에서 진동 전극 (202') 은 에지링 (112) 의 표면 아래에 위치될 수 있다.
진동 전극 (202) 은 공간 (S1) 에 의해 정전척 (104) 으로부터 물리적으로 분리된다. 공간 (S1, S2) 은 약 0.5 mm 와 약 5.0 mm 사이일 수 있다.
도 2a는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 챔버 (100) 에서의, 바이어스 전압 검출 회로 (200) 의 블록도이다. 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 챔버 (100) 에서의, 정전척 (104) 의 평면도이다. 진동 전극 (202) 은 실질적으로 정전척 (104) 내에 중심이 있거나 에지를 향하여 오프셋 (offset) 되거나 에지링 (112) 아래의 위치 (202') 에 더 오프셋 될 수 있다. 진동 전극 (202) 의 상부 표면은 실질적으로 평탄하고 정전척 (104) 의 세라믹 표면 (105) 에 평행한 평면에 있다.
진동 전극 (202) 은 약 2.0 mm 와 약 15.0 mm 사이의 폭을 갖는다. 진동 전극 (202) 은 임의의 적합한 형태일 수 있다. 라운드된 형태는 진동 전극 아킹의 가능성을 감소시킬 수 있다. 진동 전극 (202) 은 공간 (S1, S1', S2) 에 의하여 인접 구조들로부터 이격된다. 진동 전극 (202) 은 진폭 D로 진동 (vibrate) 하거나 오실레이팅 할 수 있다. 진동 전극 (202) 은 비전도성 층 (nonconductive layer) (104A) 에 의하여 반도체 웨이퍼 (102) 로부터 분리된다. 진동 전극 (202) 과 반도체 웨이퍼 (102) 사이의 비전도성 층 (104A) 은 약 1.0 mm 와 약 5 mm 사이의 두께 M 을 갖는다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 셀프 바이어스 (self bias) DC 전압을 측정하는데 수행되는 방법 동작들 (300) 을 도시한 순서도이다. 본 명세서에서 도시되는 동작들은 예시로서, 몇몇의 동작들은 하위 동작 (sub-operation) 을 가질 수 도 있으며, 다른 예시로서 본 명세서에서 설명되는 특정 동작들은 도시된 동작들 내에 포함되지 않을 수 있다. 이러한 맥락에서, 방법 및 동작 (300) 이 설명될 것이다.
동작 (305) 에서, 상부 전극 (106) 과 정전척의 상부 표면 (105) 사이 영역에 플라즈마 (110) 를 생성시키도록 정전척 (104) 및 상부 전극 (106) 중 하나 또는 둘 모두에 하나 이상의 RF 신호가 인가된다. 동작 (310) 에서 셀프 DC 바이어스 전압 (Vbias) 은 반도체 웨이퍼 (102) 상에서 발전된다. DC 바이어스 전압 (Vbias) 은 접지에 대한 반도체 웨이퍼 (202) 의 측정된 DC 퍼텐셜 이다.
동작 (315) 에서, 진동 전극 (202) 은 약 0.05 mm 보다 작은 진폭 및 약 3.0 mm 보다 큰 진폭 사이의 진폭 D로 오실레이팅 하며, 약 10 Hz 보다 작은 주파수 및 약 100 Hz 보다 큰 주파수 사이의 주파수 f 로 오실레이팅 한다. 주파수 f 는 정전척 (104) 에 인가되는 RF 신호와 실질적으로 커플링되지 않을 만큼 충분히 낮다. 진동 전극은 정전척 (104) 의 세라믹 층 (104a) 과 진동 전극 사이의 커패시턴스를 변화시킨다. 정전척 (104) 의 세라믹 층 (104a) 의 상부 표면 (105) 은 정전척의 세라믹 층의 상부 표면 상에 (즉, 진동 전극 (202) 으로부터 세라믹 층 (104a) 의 반대면 상에) 안착된 (sitting) DC 바이어스된 (DC biased) 기판 (102) 에 의해 충전된다.
동작 (320) 에서, 커패시턴스의 변화 ΔC 는 감지 회로 (sensor circuit) 에 전류를 발전시키고, 샘플링 저항 (204) 을 가로지르는 출력 전압 Vr 으로서 전류가 측정될 수 있다. 샘플링 저항 (204) 은 저항 (204) 을 통하여 RF 신호가 전도되는 것을 막는데 도움이 되도록 상대적으로 높은 저항값 (예를 들면, 1 메가옴보다 높고 1 메가옴 만큼 높음) 을 갖는다. Vvar의 값은, 회로 전류가 0인 경우, 반도체 웨이퍼 (102) 상에 발전된 Vbias와 동일할 것이다.
동작 (325) 에서, 제2 DC 퍼텐셜 Vvar은 샘플링 저항 (204) 을 가로지르는 0의 출력 전압으로 결정됨으로써 감지 회로의 전류를 무효화하고 세라믹 표면 (105) 상의 전하 (charge) 를 보상하도록 진동 전극 (202) 에 인가될 수 있다. 이때, 방법 동작은 종료될 수 있다. 제2 DC 퍼텐셜 Vvar은 반도체 웨이퍼 (102) 상의 DC 셀프 바이어스 전압과 동일하다.
회로 (200) 는 플라즈마 전자장을 간섭 (interfere) 하거나 물리적으로 반도체 웨이퍼 (102) 를 접촉하지 않고 높은 정확도로 반도체 웨이퍼 (102) 상의 웨이퍼 DC 셀프 바이어스 전압의 동적이고 인시츄 (insitu) 측정을 제공한다. 제2 DC 바이어스 전압 (Vbias) 은 RF 신호가 서로 보강적이고 (constructively) 상쇄적으로 (destructively) 간섭함에 따라 변화될 수 있다.
예시적인 실시예에서 진동 전극 (202) 의 폭 W은 10 mm 이고 20 Hz 의 주파수 f 로 0.2 mm 의 진폭 D로 오실레이팅 한다. 세라믹 층 (104A) 으로의 진동 전극 (202) 에 의해 형성된 커패시터의 가변 커패시턴스는 이하와 같이 DC 바이어스 전압 (Vbias) 을 측정하는데 사용될 수 있다.
q = C
Figure pct00001
I = q =
Figure pct00002
[dC/dt]
Vr = Rq = R
Figure pct00003
[dC/dt]
ΔC = ε0A/Δd
q는 정전척 (104) 으로의 진동 전극 (202) 에 의해 형성된 커패시터 상의 전하량이다. C는 정전척 (104) 으로의 진동 전극 (202) 에 의해 형성된 커패시터의 커패시턴스이다.
Figure pct00004
는 웨이퍼 DC 셀프 바이어스 전압이다 (예를 들면, 100V). I는 전류이다. dC는 C의 도함수 (derivative) 이다. dt는 t의 도함수이다. Vr은 샘플링 저항 (204) 을 가로지르는 출력 전압이다. R은 샘플링 저항 (204) 의 저항값이다 (예를 들면. 20메가옴). ΔC는 정전척 (104) 으로의 진동 전극 (202) 에 의해 형성된 커패시터의 커패시턴스의 변화량이다. ε0A는 공극 (air gap) 유전체 (dielectric) 상수와 진동 전극 (202) 의 면적의 곱이다. Δd는 진폭 d의 편차이다.
따라서 상기 관계식은 이하와 같이 풀어질 수 있다.
I =
Figure pct00005
[dC/dt] = 100 x [3.47x10-12/0.05] = 6.94 nA
R=20 메가옴일 때 저항 (204) 을 가로지르는 전압 Vr 은 0.139 V 와 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 하나 이상의 플라즈마 챔버 시스템 (100) 을 포함하는 통합 시스템 (400) 의 블록도이다. 통합 시스템 (400) 은 하나 이상의 플라즈마 챔버 시스템 (100), 및 단일 팩토리 (factory) (402) 에서 플라즈마 챔버(들)에 커플링된 통합 시스템 제어기 (410) 를 포함한다. 통합 시스템 제어기 (410) 는 사용자 인터페이스 (414) 를 포함하거나 (예를 들면, 유선 네트워크 또는 무선 네트워크를 통해) 사용자 인터페이스 (414) 와 커플링된다. 사용자 인터페이스 (414) 는 사용자 판독가능 출력물 및 지시사항을 제공하고 사용자 입력을 수신할 수 있으며 통합 시스템 제어기 (410) 로 사용자 접근을 제공할 수 있다.
통합 시스템 제어기 (410) 는 특수 목적 컴퓨터 (special purpose computer) 또는 범용 컴퓨터 (general purpose computer) 를 포함할 수 있다. 통합 시스템 제어기 (410) 는 플라즈마 챔버 시스템 (들) (100) 을 대해 데이터 (418) (예를 들면, 수행 기록, 수행 또는 결함의 분석, 작동자 접속, 및 기록 등.) 를 모니터링, 제어, 수집 및 저장하도록 컴퓨터 프로그램 (416) 을 실행할 수 있다. 예를 들어, 수집된 데이터가 플라즈마 챔버 시스템 (들) 의 동작에 대한 조정을 지시한다면 통합 시스템 제어기 (410) 는 플라즈마 챔버 시스템(들)의 동작 및/또는 플라즈마 챔버 시스템 (들) 의 컴포넌트들의 동작들 (예를 들면, 압력, 유속, 바이어스 신호, 기판 (102) 의 로딩 (loading) 및 언로딩 (unloading) 등) 을 조정할 수 있다.
상기 실시예를 고려하여, 본 발명의 컴퓨터 시스템 내에 저장된 데이터를 구비하는 다양한 컴퓨터 구현된 (computer implemented) 동작을 채용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 동작들은 물리적인 양 (physical quantities) 들의 물리적인 조작 (manipulation) 을 요구하는 것들이다. 일반적으로, 필요하지 않더라도, 이러한 양들은 저장, 전송, 조합 (combine), 비교, 및 그 외에 조작되는 것이 가능한 전기적인 신호 또는 자기적인 신호의 형태를 가진다. 또한, 수행되는 조작들은 종종 생산, 식별 (identifying), 결정, 또는 비교와 같은, 용어로 지칭된다.
또한, 본 발명은 컴퓨터 판독가능 매체 상에서 컴퓨터 판독가능 코드로서 내장될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 저장된 후에 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터 판독가능 매체의 예로는 하드 드라이브, 네트워크 접속 저장장치 (network attached storage, NAS) , ROM (read-only memory) , RAM (random access memory), CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, 플래시, 자기 테이프, 및 다른 시각적인 데이터 저장 장치 및 비시각적인 데이터 저장 장치가 포함된다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 코드가 분산되는 방식으로 저장되고 실행되도록 컴퓨터 시스템들에 커플링된 네트워크에 분산될 수 있다.
상기 도면들의 동작들에 의해 표현되는 지시는 도시된 순서대로 수행되도록 요구되지 않으며, 동작들에 의해 표현된 프로세스 모두가 본 발명을 실시하는데 필요하지 않을 수 있다는 점이 더 이해될 것이다. 또한, 임의의 상기 도면들에 도시된 프로세스들은 RAM, ROM, 또는 하드 디스크 드라이브 중 임의의 하나 또는 조합들에 저장된 소프트웨어에 실시될 수 있다.
상기에서 본 발명이 명확한 이해를 위하여 상세하게 설명되었으나, 특정의 변경 및 한정이 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 실시될 수 있다는 것은 자명할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 제한적이 아닌 예시적으로 고려되어야 하며, 본 발명은 본 명세서에 주어진 세부 사항에 제한되어서는 아니 되고, 다만, 첨부된 특허청구범위 및 균등 범위 내에서 변동될 수 있다.

Claims (19)

  1. 플라즈마 챔버 내의 반도체 웨이퍼 상에서 셀프 바이어스 (self bias) DC 전압을 측정하는 방법으로서,
    플라즈마 챔버 내의 정전척 (electrostatic chuck) 의 상부 표면과 상부 전극 사이의 영역 내에 플라즈마를 생성하는 단계로서, 상기 정전척 및 상기 상부 전극 중 하나 또는 둘 모두에 하나 이상의 RF 신호를 인가하는 단계를 포함하며, 상기 반도체 웨이퍼가 상기 정전척의 상부 표면 상에 지지되는, 상기 플라즈마를 생성하는 단계;
    상기 반도체 웨이퍼 상에 상기 셀프 바이어스 DC 전압을 발전시키는 (developing) 단계;
    가변 커패시턴스 (capacitance) 를 제공하도록 진동 전극 (vibrating electrode) 을 오실레이팅 (oscilliating) 하는 단계로서, 상기 진동 전극이 상기 정전척 내에 위치되는, 상기 진동 전극을 오실레이팅하는 단계;
    상기 진동 전극에 접속된 감지 회로 (sensor circuit) 에서 전류를 발전시키는 단계;
    상기 감지 회로에서 샘플링 저항 (sampling resistor) 을 가로지르는 출력 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 출력 전압을 무효화하도록 상기 진동 전극에 제2 DC 퍼텐셜을 인가하는 단계로서, 상기 제2 DC 퍼텐셜은 상기 반도체 웨이퍼 상의 상기 셀프 바이어스 DC 전압과 동일한, 상기 진동 전극에 제2 DC 퍼텐셜을 인가하는 단계를 포함하는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 진동 전극을 오실레이팅하는 단계는 약 10Hz 보다 작은 주파수 및 약 100Hz 보다 큰 주파수 사이의 주파수로 상기 진동 전극을 오실레이팅하는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 진동 전극을 오실레이팅하는 단계는 약 0.05 mm 보다 작은 진폭 및 약 3.0 mm 보다 큰 진폭 사이의 진폭으로 상기 진동 전극을 오실레이팅하는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 비전도성 층 (non-conductive layer) 에 의하여 상기 정전척의 상기 상부 표면으로부터 분리되는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 상기 반도체 웨이퍼를 지지하는 상기 정전척의 상기 상부 표면의 부분 아래에 위치되는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 상기 반도체 웨이퍼를 지지하는 상기 정전척의 상기 상부 표면의 부분 아래에 실질적으로 중심이 있는 (centered),
    셀프 바이어스 DC 전압 측정방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 상기 반도체 웨이퍼를 지지하지 않는 상기 정전척의 상기 상부 표면의 부분 아래에 위치되는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 정전척은 에지링 (edge ring) 을 포함하고,
    상기 진동 전극은 상기 에지링의 부분 아래 위치되는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 세라믹 층에 의하여 상기 정전척의 상기 상부 표면으로부터 분리되는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정방법.
  10. 플라즈마 챔버 내의 반도체 웨이퍼 상에서 셀프 바이어스 DC 전압을 측정하는 방법으로서,
    플라즈마 챔버 내의 정전척의 상부 표면의 세라믹 층과 상부 전극 사이의 영역 내에 플라즈마를 생성하는 단계로서, 상기 정전척 및 상기 상부 전극 중 하나 또는 둘 모두에 하나 이상의 RF 신호를 인가하는 단계를 포함하며, 상기 반도체 웨이퍼가 상기 정전척의 상부 표면의 상기 세라믹 층 상에 지지되는, 상기 플라즈마를 생성하는 단계;
    상기 반도체 웨이퍼 상에 상기 셀프 바이어스 DC 전압을 발전시키는 단계;
    가변 커패시턴스를 제공하도록 약 10Hz 보다 작고 약 100Hz 보다 큰 사이의 주파수로 진동 전극을 오실레이팅하는 단계로서, 상기 진동 전극은 상기 정전척 내에 위치되고 상기 세라믹 층에 의하여 상기 반도체 웨이퍼로부터 분리되는, 상기 진동 전극을 오실레이팅하는 단계;
    상기 진동 전극에 접속된 감지 회로에서 전류를 발전시키는 단계;
    상기 감지 회로에서 샘플링 저항 (sampling resistor) 을 가로지르는 출력 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 출력 전압을 무효화하도록 상기 진동 전극에 제2 DC 퍼텐셜을 인가하는 단계로서, 상기 제2 DC 퍼텐셜은 상기 반도체 웨이퍼 상의 상기 셀프 바이어스 DC 전압과 동일한, 상기 진동 전극에 제2 DC 퍼텐셜을 인가하는 단계를 포함하는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정방법.
  11. 플라즈마 챔버 내의 반도체 웨이퍼 상에서 셀프 바이어스 DC 전압을 측정하는 시스템으로서,
    상부 전극, 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 정전척 및 상기 정전척 내의 (inside) 진동 전극을 포함하는 플라즈마 챔버;
    상기 정전척 및 상기 상부 전극의 적어도 하나와 커플링 (coupled) 된 적어도 하나의 RF 소스 (source) ;
    상기 진동 전극에 접속된 감지 회로;
    프로세스 가스 소스 (process gas source) ; 및
    상기 플라스마 챔버 및 상기 적어도 하나의 RF 소스와 커플링된 제어기를 포함하는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 약 0.05 mm 보다 작은 진폭 및 약 3.0 mm 보다 큰 진폭 사이의 진폭으로 오실레이팅 할 수 있는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정 시스템.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 비전도성 층에 의하여 상기 정전척의 상기 상부 표면으로부터 분리되는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정 시스템.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 세라믹 층에 의하여 상기 정전척의 상기 상부 표면으로부터 분리되는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정 시스템.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 상기 반도체 웨이퍼를 지지하는 상기 정전척의 상기 상부 표면의 부분 아래에 위치되는,
    셀프 바이어스 DC 전압 측정 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 상기 반도체 웨이퍼를 지지하는 상기 정전척의 상기 상부 표면의 부분 아래에 실질적으로 중심이 있는,
    셀프 바이어스 DC 전압 시스템.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 상기 반도체 웨이퍼를 지지하지 않는 상기 정전척의 상기 상부 표면의 부분 아래에 위치되는,
    셀프 바이어스 DC 전압 시스템.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 정전척은 에지링을 포함하고 상기 진동 전극은 상기 에지링의 부분 아래에 위치되는,
    셀프 바이어스 DC 전압 시스템.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 진동 전극은 약 10 Hz 보다 낮고 약 100 Hz 보다 높은 사이의 주파수로 진동될 수 있는,
    셀프 바이어스 DC 전압 시스템.
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