KR20160074465A - 플라즈마 점화의 검출을 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

플라즈마 점화의 검출을 위한 방법 및 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR20160074465A
KR20160074465A KR1020167007412A KR20167007412A KR20160074465A KR 20160074465 A KR20160074465 A KR 20160074465A KR 1020167007412 A KR1020167007412 A KR 1020167007412A KR 20167007412 A KR20167007412 A KR 20167007412A KR 20160074465 A KR20160074465 A KR 20160074465A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
process chamber
pressure
microwave
detection
Prior art date
Application number
KR1020167007412A
Other languages
English (en)
Inventor
빌헬름 케젤
빌프리트 레르히
유르겐 니이스
니콜 자허
Original Assignee
센트로테에름 포토볼타익스 아게
에이치큐-디일렉트릭스 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 센트로테에름 포토볼타익스 아게, 에이치큐-디일렉트릭스 게엠베하 filed Critical 센트로테에름 포토볼타익스 아게
Publication of KR20160074465A publication Critical patent/KR20160074465A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917Plasma diagnostics
    • H01J37/32935Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/08Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192Microwave generated discharge
    • H01J37/32211Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/3222Antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917Plasma diagnostics

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 기판들을 처리하기 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마를 검출하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다. 방법에서, 프로세스 챔버 내 압력은 시간 기간에 걸쳐 압력 센서에 의해 측정되고, 갑작스러운 압력 변화는 검출되고, 그리고 플라즈마의 점화 또는 소화(extinguishing)는 적어도 압력 변화에 기초하여 식별된다. 디바이스는 적어도 하나의 기판을 수용하기 위한 프로세스 챔버 ― 상기 프로세스 챔버는 적어도 하나의 플라즈마 생성기를 가짐 ―; 적어도 하나의 압력 센서가 프로세스 챔버 내의 압력을 검출할 수 있고 압력에 대응하는 출력 신호를 출력할 수 있도록 배열된 적어도 하나의 압력 센서, 및 적어도 하나의 평가 유닛을 포함한다. 평가 유닛은 시간 기간에 걸쳐 압력 센서의 출력 신호를 추적하고 압력 센서의 출력 신호의 적어도 하나의 갑작스러운 변화에 기초하여 플라즈마의 점화 또는 소화를 식별할 수 있다.

Description

플라즈마 점화의 검출을 위한 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR DETECTING A PLASMA IGNITION}
본 발명은 플라즈마의 검출을 위한 방법 및 장치에 관한 것이고 구체적으로 기판들, 특히 반도체 기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마의 플라즈마 점화 및/또는 소화(extinguishing)에 관한 것이다.
전자 컴포넌트들, 이를테면 메모리 칩들, 마이크로프로세서들의 제조시, 그러나 또한 광전 변환 공학 또는 평판 스크린들 분야에서, 상이한 생산 단계들이 최종 물건의 제조를 위해 필요하다. 이들 물건들을 제조하는 프로세스에서, 상이한 층들이 전자 컴포넌트들의 구성에 적용된다. 그런 층들의 중요한 카테고리는 상이한 층들을 절연하는 유전 층들이다. 모든 다른 층 구조들의 경우에서처럼, 컴포넌트의 기능성을 보장하기 위하여 유전 층을 정확하고 신뢰성 있게 적용하는 것이 필요하다.
기판상에 유전층 또는 다른 층들의 형성 또는 그런 층들의 처리를 위하여, 상이한 방법들이 알려져 있다. 특히, 많은 열처리 프로세스들이 알려져 있다. 보다 최근의 개발은, 기판들 상에 층 형성 또는 기판들의 처리시 플라즈마의 사용이 유리할 수 있다는 것을 보여준다.
WO 2010/015385에서, 로드(rod)-형 마이크로파-플라즈마 전극이 설명되고 여기서 제 1 부분 구역 내 내부 전도체는 외부 전도체에 의해 완전히 둘러싸인다. 이 부분 구역에 인접한 것은, 외부 전도체가 자유단쪽으로 넓어지는 개구를 제공하는 추가 부분 구역이다. 넓어진 개구 구역에서, 마이크로파 전력은 플라즈마의 생성을 위하여 디커플링(decouple)된다. 그런 로드-형 플라즈마 전극들은 처리를 요구하는 기판에 대향하여 놓여 위치될 수 있고 기판은, 예컨대 US 2005 01 64 523 A1에 따른 장치의 경우인 바와 같이 보다 이전 처리 장치의 경우와 같이, 플라즈마를 생성하는 전극들 사이에 위치되지 않는다. 그런 플라즈마 전극들로 인해, 개선된 프로세싱 결과들을 달성하는 것이 가능하다.
그런 플라즈마 전극들의 애플리케이션의 예는 예컨대 DE 10 2011 100 024 A1에 설명된 바와 같이, 반도체 기판들 상에 유전체 층들의 형성을 포함한다. 여기서, 프로세스 가스는 반도체 기판과 콘택하여 공급되고 플라즈마는 반도체 기판의 적어도 하나의 표면에 인접한 프로세스 가스로부터 생성된다.
플라즈마를 활용하는 모든 처리 프로세스들에서, 플라즈마가 버닝(burn)할 때(즉, 점화될 때) 및 버닝하지 않을 때(즉, 적당한 경우 소화되었을 때)를 아는 것이 프로세스를 위하여 중요하다. 이것은 특히, 단지 약한 마이크로파 전력이 마이크로파 전극(들)에 공급되고 플라즈마 점화가 항상 발생하지 않거나 지연 후에만 발생하는 프로세스들에서 중요하다. 지금까지는 이를 측정하기 위한 신뢰성 있는 방법이 알려지지 않았다.
광학 센서들은, 플라즈마 광원에 부가(예컨대, 예를 들어 프로세스 챔버내에 히팅(heating) 램프들을 갖는 경우일 수 있음)될 수 있는 어떠한 추가의 광원들이 존재하지 않는 경우에만, 플라즈마에 의해 방출되는 광원을 불시에 검출하는 것이 가능할 것이다.
이런 이유 때문에, 본 발명의 목적은 플라즈마의 신뢰성 있는 검출을 허용하는 플라즈마의 검출을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라 플라즈마를 검출하도록 허용하는 청구항 제 1 항에 따른 방법 및 청구항 제 4 항에 따른 장치가 제공된다. 본 발명의 추가 실시예들은 종속항들로부터 발생한다.
특히, 기판들의 처리를 위하여 프로세스 챔버 내 플라즈마의 검출을 위한 방법에서, 프로세스 챔버 내 압력이 시간 기간에 걸쳐 압력 센서로 측정되고, 압력의 갑작스러운 변화가 검출되고, 플라즈마의 점화 또는 소화는 적어도 압력 변화에 기초하여 결정된다. 이에 의해 방법은 프로세스 챔버 내 플라즈마의 신뢰성 있는 검출을 위한 간단한 방법을 허용하는데, 여기서는 챔버에 통상 존재하는 압력 센서가 이용될 수 있도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 플라즈마는 내부 전도체들 및 외부 전도체들을 프로세싱하는 복수의 로드-형 마이크로파 전극들에 의해 생성되고, 이 경우, 압력 변화의 크기에 의해 플라즈마가 개별 마이크로파 전극들에서만 또는 모든 구역에서 점화되었는지 소화되었는지가 압력 변화 크기에 의해 결정된다. 크기 인식으로 인해 플라즈마의 점화 및/또는 소화에 관하여 보다 정확한 진술이 이루어질 수 있다. 이 방법은 이를테면 예컨대, 13.56 MHz에서의 RF 플라즈마 생성과 같은 다른 플라즈마 프로세스들에서보다 대략 104배 만큼 더 높을 수 있는 가스들의 높은 해리로 인해, 대략 2.45 GHz의 마이크로파들과 함께 사용하기에 특히 적당하다.
본 발명의 실시예에서 부가적인 프로세스 파라미터들 중 적어도 하나는 플라즈마의 점화 및/또는 소화의 결정시 고려된다: 상기 파라미터들은, 프로세스 가스 컴포지션(composition), 진공 유닛 및/또는 가스 공급부의 제어 파라미터, 프로세스 챔버 내 온도, 적어도 하나의 마이크로파 전극에 공급되고 및/또는 이에 의해 반사되는 마이크로파 전력, 및 마이크로파 전극들의 수를 포함함. 이들은, 플라즈마의 점화 및/또는 소화의 간단한 검출에 더하여, 점화 및/또는 (예상되었음에도 불구하고) 소화 및/또는 발생하지 않는 점화에 대해 가능성 있는 이유들에 관한 부가적인 분석을 가능하게 한다. 이들은 적당한 경우 현재 절차 또는 미래 절차에서 고려될 수 있다. 이들은 또한 플라즈마의 점화 또는 소화의 리포팅시 개연성 체크를 가능하게 할 수 있다.
기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버에서 플라즈마의 검출을 위한 장치는 적어도 하나의 플라즈마 생성기를 가진 적어도 하나의 기판의 장착을 위한 프로세스 챔버, 프로세스 챔버 내 압력을 검출하고 압력에 대응하는 출력 신호를 출력하도록 포지셔닝된 적어도 하나의 압력 센서, 및 적어도 하나의 평가 유닛을 도시한다. 평가 유닛은 시간 기간에 걸쳐 압력 센서로부터의 출력 신호를 모니터링하고, 압력 센서의 출력 신호의 적어도 하나의 갑작스러운 변화의 결과로서 플라즈마의 점화 또는 소화를 결정할 수 있다. 그런 장치는 보통 프로세스 챔버 내에 존재하는 수단을 사용하여 프로세스 챔버 내 플라즈마의 신뢰성 있고 간단한 검출을 가능하게 한다.
바람직하게 적어도 하나의 플라즈마 생성기는 마이크로파 방사선을 프로세스 챔버에 공급하기 위하여 포지셔닝된 적어도 하나의 마이크로파 전극을 포함한다. 장치는 바람직하게 프로세스 파라미터들 중 적어도 하나의 값들을 결정하기 위한 수단을 포함하고: 상기 파라미터는 프로세스 가스 컴포지션, 진공 유닛 및/또는 가스 공급부의 제어 파라미터들, 프로세스 챔버의 온도, 적어도 하나의 마이크로파 전극에 공급되고 및/또는 이에 의해 반사되는 마이크로파 전력, 및 적당한, 마이크로파 전극들의 수를 포함하고, 그리고 여기서 적어도 하나의 평가 유닛은 부가적으로 시간 기간에 걸쳐 상기 언급된 값들 중 적어도 하나와 대응하는 신호를 모니터링하고, 그리고 플라즈마의 점화 및/또는 소화의 결정시 상기 신호를 취할 수 있다. 이에 의해 플라즈마의 보다 정확한 검출이 가능해지고, 그리고 또한, 적당한 경우, 플라즈마의 결함 있는 점화, 비-점화 또는 소화의 분석이 가능해진다.
바람직하게, 장치는 한 측 상에서 마이크로파들을 공급받는, 내부 전도체들 및 외부 전도체들을 가진 적어도 하나의 마이크로파 전극을 포함하고, 여기서 외부 전도체는 넓어지다 전극의 자유단으로 끝이나는, 커플링-아웃(coupling-out)을 위한 개구를 형성한다.
압력 센서의 신뢰성 있는 검출 및 보호를 위하여, 압력 센서는 바람직하게 적어도 하나의 마이크로파 전극의 예상된 플라즈마 구역 외측에 위치된다.
본 발명은 이제 도면들의 사용과 함께 보다 면밀하게 설명될 것이다.
도 1은 플라즈마를 사용하여 기판들을 처리하기 위한 장치를 통한 개략 단면도를 도시한다.
도 2는 플라즈마 처리의 제 1 예 동안 압력 센서의 출력 신호의 예를 도시하는 그래프를 도시한다.
도 3은 플라즈마 처리의 제 2 예 동안 압력 센서의 출력 신호의 예를 도시하는 그래프를 도시한다.
다음 설명에 사용된 상대적 용어들, 이를테면 "좌측", "우측", "위", 및 "아래"는, 이들이 바람직한 레이아웃(layout)들을 설명하지만, 도면들을 참조하며 임의의 방식으로 애플리케이션을 제한하지 않아야 한다.
도 1은 플라즈마의 도움으로 기판들(2)을 처리하기 위한 장치(1)의 개략 단면도를 도시한다. 장치(1)는 진공 케이싱 형태인 케이싱(3)을 가진다. 케이싱(3) 내에 프로세스 챔버(4)가 정의된다. 케이싱(3)은 도어 메커니즘(6)에 의해 통상적 방식으로 열리고 닫힐 수 있는 로딩 및 언로딩 개구(5)를 가진다. 프로세스 챔버(4)는 진공 유닛(도시되지 않음)에 의해 네거티브 압력으로 감소될 수 있고, 적당한 가스 공급(또한 도시되지 않음)에 의해 프로세스 가스가 공급될 수 있다. 가스 공급을 통하여, (요구될 경우) 상이한 프로세스 가스들이 원하는 결합들 및 제어된 양들로 통상적 방식으로 프로세스 챔버에 공급될 수 있다.
장치(1)는 또한 기판 캐리어-유닛(carrier-unit)(7), 플라즈마 유닛(8), 히팅 유닛(10) 및 검출 유닛(12)을 가진다. 캐리어 유닛(7)은 화살표 A에 의해 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(4) 내에서 회전 가능한 샤프트(20)를 통하여 운반되는 기판 리셉터클(receptacle)(18)을 가진다. 샤프트(20)는 이런 이유 때문에, 추가로 도시되지 않은 회전 유닛에 연결된다. 게다가, 샤프트(20) 및 리셉터클(18)은 양방향 화살표 B에 의해 도시된 바와 같이, 위 아래로 이동될 수 있다. 이에 의해 리셉터클(18)의 수용 평면은, 이후 더욱더 자세히 상세히 설명될 바와 같이, 프로세스 챔버 내에서 위 또는 아래로 이동될 수 있다.
플라즈마 유닛(8)은 반복을 회피하기 위하여 마이크로파 전극의 구성에 관하여 인용된 WO 2010/015385 A에 설명된 바와 같은, 마이크로파 종류의 복수의 로드-형 플라즈마 전극들(24)로 구성된다. 특히, 플라즈마 전극들(24)은 내부 전도체들 및 외부 전도체들을 가지며, 한 측에서 마이크로파들을 공급받는 마이크로파 전극들이다. 외부 전도체는, 마이크로파 전극의 자유단으로 넓어지는, 마이크로파들의 커플링-아웃을 위한 개구를 형성하는 방식으로 형성된다. 이에 의해 마이크로파 전극의 길이에 걸쳐 마이크로파들의 균일한 커플링-아웃 및 균일한 플라즈마는 달성될 수 있다. 마이크로파 전극에 마이크로파들의 커플링-인(coupling-in)을 위하여, 마이크로파 생성기(도시되지 않음)가 제공된다. 게다가 각각의 마이크로파 전극에 대해 커플링-인 되고 및/또는 반사된 마이크로파 전력을 결정할 수 있는 수단이 제공될 수 있다.
플라즈마 전극들(24)은 석영 같은 유전체 재료로 만들어진 클래딩 튜브(cladding tube)(26)들로 하우징되고 이런 방식으로 프로세스 챔버(4) 내의 프로세싱 분위기로부터 격리된다. 이들 클래딩 튜브들(26)은, 반복을 회피하기 위하여, 다중-부분 챔버 구성 때문에 그리고 또한 이와 관련하여 참조가 이루어지는 예컨대 DE 20 2010 050 258 A에 설명된 바와 같이, 전체 프로세스 챔버(4)를 통하여 연장되고 하우징(3)의 적당한 개구들을 통하여 외측으로 유도(적당하게 밀봉됨)된다. 그러나, 클래딩 튜브들(26)은 또한 플라즈마 전극(24)을 하우징하기 위하여 상이한 방식으로 배치될 수 있거나, 플라즈마 전극들(24)은 또한 단일 플레이트 엘리먼트에 의해 프로세스 챔버(4)로부터 다 함께 격리될 수 있다. 예시된 어레인지먼트에서 플라즈마(28)는, 플라즈마 전극(24)에 커플링된 마이크로파 전력이 플라즈마를 점화하기에 충분한 한, 개별 플라즈마 전극들(24) 둘레의 활용된 프로세스 가스로부터 형성될 수 있다. 이것은 또한, 당업자들이 인식할 바와 같이, (특히) 부가적인 프로세스 조건들, 이를테면, 예컨대, 프로세스 가스의 압력 및 컴포지션에 따른다. 개별 플라즈마들(28)은 필수적으로 프로세스의 과정 중에 단일 플라즈마로 합친다.
히팅 유닛(10)은 플라즈마 전극들(24)과 평행하거나 수직으로 포지셔닝될 수 있는 복수의 방사원들(30)로 구성된다. 방사원들 각각은 예컨대 석영으로 만들어진 클래딩 튜브(32)에 하우징되는 아크 램프 또는 할로겐 램프 같은 램프를 포함한다. 또한 이 경우에 방사원들(30)은 공유된 석영 플레이트에 의해 프로세스 챔버로부터 격리될 수 있다. 방사원들(30)의 방사선은, 리셉터클(18)이 방사원(30)의 방사선의 대부분을 통과시킬 때, 기판(2)을 직접 워밍(warming)할 수 있다. 이런 목적을 위하여 리셉터클(18)은 예컨대 석영으로 만들어질 수 있다. 그러나 또한 기판(2)에 대해 간접 히팅을 제공하는 것이 가능하고, 그런 목적을 위하여 리셉터클(18)은 방사원(30)으로부터의 방사선을 대부분 흡수하는 재료로 만들어질 수 있다. 그 다음 방사선은 리셉터클(18)을 워밍할 것이고, 그 다음 차례로 기판(2)을 워밍한다.
장치(1)는 바람직하게 기판(2) 온도를 결정하기 위하여 적어도 하나의 온도 측정 유닛을 가진다. 결정된 온도 판독치는 제어 유닛(도시되지 않음)에 전달될 수 있고, 제어 유닛은 본 기술 분야에서 그러하듯, 기판의 미리 결정된 온도를 유지하기 위하여 온도 판치독에 기초하여 히팅 유닛(10)을 제어할 수 있다.
검출 유닛(12)은 프로세스 챔버(4) 내 압력을 측정하고 대응하는 신호를 출력할 수 있는 반도체 기술에서 잘-알려진 압력계(pressure gauge)를 가진다. 검출기 유닛(12)은 하우징(3)의 베이스를 통하여 연장되고 프로세스 챔버(4)와 연결된다. 이런 종류의 압력 센서들은 보통, 진공 유닛의 대응하는 활성화를 통한 압력의 조절 및/또는 가스 공급을 가능하게 하기 위하여, 프로세스 챔버 내 압력 측정을 위하여 사용된다. 이런 목적을 위하여 검출기 유닛의 측정 결과들은 대응하는 조절 유닛에 전달되고, 대응하는 조절 유닛은 예컨대, 대응하는 조절 알고리즘이 수행될 수 있는 프로세서 유닛을 가진다. 본 실시예에서, 검출기 유닛(12)은 플라즈마(28)의 점화 또는 소화를 검출함으로써 플라즈마(28)의 존재를 검출하는 (부가적) 목적을 가진다. 이런 목적을 위하여 평가 유닛이 제공되고, 상기 평가 유닛은 시간 기간에 걸쳐 검출기 유닛(12)에 의해 검출되고, 압력 센서의 출력 신호의 갑작스러운 변화의 경우, 플라즈마의 점화 또는 소화를 확인하기 위하여, 프로세스 챔버(4) 내 압력에 상관시키는 출력 신호를 추적할 수 있다. 이런 확인시 추가 파라미터들이 활용될 수 있고, 이는 이후 더 상세히 논의될 바와 같이, 주로 개연성 체크를 가능하게 한다.
장치(1)의 동작은 이제 도면들을 참조하여 더 상세히 논의될 것이다. 기판(2)이 실리콘 반도체 웨이퍼이고, 상기 웨이퍼 위에 실리콘 산화물 층이 유전체 층으로서 형성되는 것이 가정된다. 그러나, 동작 동안, 추가 층들이 형성될 수 있거나, 층 형성 없이 또는 심지어 에칭 절차 없는 층 처리가 수행될 수 있다.
이런 목적을 위하여, 예컨대 순수 산소 또는 산소-수소 혼합물 또는 N2 또는 NH3와 혼합물의 적당한 프로세스 가스가 네거티브 압력 상태인 프로세스 챔버(4)에 공급된다. 추후 플라즈마 전극들(24)에는 마이크로파들이 공급되고 상기 마이크로파들(반사되는 부분 제외)은 프로세스 챔버(4)로 공급된다. 마이크로파들은, 적당한 절차가 수행될 때, 프로세스 가스의 플라즈마(28) 점화에 영향을 미친다. 기판은 또한 선택적으로, 히팅 유닛(10)에 의해 원하는 프로세스 온도로 올라갈 수 있다.
프로세스 가스는 플라즈마에 의해 영향을 받은 기판의 표면상에 층 성장을 유발한다. 플라즈마(28)가 버닝하는 동안, 플라즈마 전극들(24)(및 결과적으로 플라즈마(28))과 기판(2) 표면 사이의 거리는 변경될 수 있다. 이런 방식으로, 층 성장에 대한 상이한 성장 메커니즘들이 구성될 수 있다. 이들은 플라즈마와 기판 사이의 상이한 상호작용들에 의해 영향을 받는다. 특히, 거리들이 보다 작아질 때, 기판의 표면에 인접한 이온들 및 라디칼(radiacl)들에 관련하여 전자들의 명확한 과잉이 구성될 수 있다. 이것은 프로세스 가스들에 따라, 기판 표면의 양극 산화를 초래한다. 그런 양극 산화는, 더 작은 층 두께들이 형성되는 경우 더 큰 전기장이 발생하기 때문에, 자체 조절 가능하다. 이것은 차례로 로컬적으로 층 성장을 가속화한다. 용어 "양극"은 여기서, 산화, 질화 등의 반응들이 전자들/이온들에 의해 또는 결과적인 전기장에 의해 주로 만들어지는 것을 나타내기 위하여 사용된다. 기판의 표면에 대한 거리가 더 커질 때, 일반적으로, 기판의 표면에 인접해서만 라디칼들이 발견된다. 이 때문에 기판의 표면의 라디칼 산화가 프로세스 가스에 따른 결과가 된다. "라디칼"은 여기서 플라즈마에서 생성된 라디칼들에 의해 주로 만들어지는 반응을 설명하기 위하여 사용된다.
적당한 가스 입력에 의해, 상이한 가스 조합들 및/또는 상이한 가스 압력들은 플라즈마 전극들(24) 아래 개별 플라즈마들(28) 구역에 구성될 수 있고, 이 플라즈마들(28)은 대체로 서로 오버랩하며 혼합되어 전체 플라즈마를 형성한다. 플라즈마는 또한 프로세스 동안 펄스 방식으로 동작될 수 있다.
상기 설명된 프로세스 시퀀스 동안, 플라즈마가 또한 신뢰성 있게 점화하는 것은 중요하고, 이는, 특히 공급중인 마이크로파 에너지가 낮을 것으로 생각될 때 문제시될 수 있다. 이런 이유 때문에, 본 발명에 따라, 플라즈마의 존재는 신뢰성 있고 확실히 검출되어야 한다. 이것은 검출기 유닛(12)에 의해 수행되고, 검출기 유닛(12)은 프로세스 챔버(4) 내 압력을 검출하고 상기 설명된 평가 유닛과 결합하여 대응하는 신호(예컨대, 전압 형태)를 방출한다.
도 2를 참조하여 이후 더 면밀하게 설명될 바와 같이, 프로세스 챔버 내에서 갑작스러운 압력 변화들은 플라즈마의 점화 및 플라즈마의 소화 둘 다로부터 발생한다. 도 2는, 상기 설명된 타입의 시스템에서 실리콘 웨이퍼의 저온 산화 동안 플라즈마 전극들(24)에 인가된 전력의 예시적 그래프(그래프 A) 및 프로세스 챔버 내 압력의 예시적 그래프(그래프 B)를 도시한다. x 축은 초 단위의 시간을 도시하고, 우측 y 축은 인가된 마이크로파 전력을 도시하고 그리고 좌측 y 축은 측정된 압력을 도시한다.
상기 예에서, 프로세스 가스로서 순수 산소가 사용되었고 프로세스 압력으로서 240mTorr의 압력이 선택되었다. 이것은 먼저, 일반적으로 수행되는 바와 같이 진공 유닛 및/또는 가스 공급부의 적당한 활성화에 의해 미리 세팅되었고, 압력 유닛(12)은 제어기에 대한 압력에 대응하는 신호를 제공하였다. 시간(t1)에서, 플라즈마 전극들(24)에는, 마이크로파가 공급되었고, 이는 시간(t2)까지 실질적으로 일정하게 유지되고 그 다음 완전히 턴 오프되는 시간(t3)까지 실질적으로 계속적으로 감소되었다.
시간(t1) 이전 압력은 실질적으로 일정했고 이후 시간(t1)에서 또는 그 직후에 갑작스러운 증가를 나타남을 확인할 수 있고, 갑작스러운 증가는 상기 언급된 조절에 의해 프로세스 압력으로 빠르게 되돌아 온다. 압력의 이런 갑작스러운 증가는 플라즈마의 점화 및 점화에 관련된 가스의 해리에 의해 유발된다. 상기 언급된 조절에 의해 이 압력 증가는 빠르게 프로세스 압력으로 되돌아 온다. 시간(t3)에서 이후 압력은 갑작스럽게 감소하는데, 이는 플라즈마의 소화 및 플라즈마 입자들의 재결합에 관련된다. 비록 프로세스가 여기서 마이크로파 전력의 스위칭 오프(및 플라즈마의 소화)에 의해 종료되지만, 조절기는 처음에는 압력을 프로세스 압력으로 되돌린다. 그러나, 이것은 정상 동작 동안 필요하지 않다. 플라즈마의 계획되지 않은 소화의 경우에, 이것은 당연히 발생할 것이고, 피크는 비록 네가티브 값일지라도 점화의 경우처럼 나타날 것이다. 마이크로파 전력의 계속적 감소 및 플라즈마 팽창의 대응하는 감소에 의해, 플라즈마의 소화시 대응하는 피크는 플라즈마의 점화에서 나타난 것보다 작다. 마이크로파 전력이 갑자기 차단되면, 오작동히 발생할 수 있기 때문에 대응하는 피크는 이에 따라 더 큰 크기를 가질 것이다.
플라즈마의 점화 시간에서 압력 변화(검출기 유닛(12)의 출력 신호)는 평가 유닛(도시되지 않음)에 레코딩될 수 있다. 이것은 시간 기간에 걸쳐 신호를 평가하고 갑작스러운 변화에 기초하여 플라즈마의 존재(갑작스러운 상승 및 갑작스러운 강하 사이의 기간)를 인식시킨다. (마이크로파들을 플라즈마 전극들(24)에 공급함에도 불구하고) 플라즈마의 예정되지 않은 소화가 발생하면, 이것은 디스플레이되고 이에 따른 갑작스러운 감소에 의해 검출된다.
도 3은 대안적인 프로세스 시퀀스에 대한 대응하는 그래프들을 디스플레이한다. 여기서, 그래프 A는 플라즈마 전극들 중 4개에만 인가되는 전력을 도시하고(플라즈마의 부분 점화에 대응함), 그래프 B는 프로세스 챔버 내 압력을 도시하고 그리고 그래프 C는 부가적인 제 5 플라즈마 전극에 인가되는 전력을 도시한다(이 플라즈마 전극의 구역에서 플라즈마의 지연된 부분 점화에 대응함).
다시, 프로세스 가스로서 순수 산소가 사용되었고 프로세스 압력으로서 240 mTorr의 압력이 선택되었다. 시간(t1)에서 4개의 플라즈마 전극들(24)(예에서, 4개의 외부 전극들)에 마이크로파 전력이 공급되었고, 이는 시간(t2)까지 실질적으로 일정하게 유지되었고, 이후 완전히 턴 오프 시간(t3)까지 실질적으로 계속 감소되었다. 시간(t4)에서는 중간 플라즈마 전극들(24)에 마이크로파 전력이 공급되었고, 이는 시간(t6)까지 실질적으로 일정하게 유지되었고, 이후 완전히 턴 오프될 때 시간(t7)까지 실질적으로 계속 감소되었다.
다시, 시간(t1) 이전 압력은 실질적으로 일정하고 시간(t1)에서 또는 직후에 갑작스러운 증가가 나타났고, 이는 상기 언급된 조절기에 의해 프로세스 압력으로 빠르게 되돌아 온다. 시간(t4)에 또는 직후에 압력의 추가 갑작스러운 증가가 발생했고 이는 또한 프로세스 압력으로 빠르게 되돌아 온다. 압력의 제 2 갑작스러운 증가는 제 1 갑작스러운 증가보다 작은 크기를 가진다. 이에 대한 이유는, 제 1(외부) 플라즈마에 비해, 단지 작은(중간) 플라즈마만이 점화되었기 때문이다. 이 둘 다의 압력 피크들은 플라즈마의 점화 및 점화에 관련된 가스의 해리에 의해 유발된다. 시간(t6)에서는 챔버에서의 갑작스러운 압력 강하가 있고, 이는 중간 플라즈마의 소화 및 이 구역에서 플라즈마 입자들의 대응하는 재결합과 연결된다. 시간(t3)에서 압력은 다시 갑자기 강하하고, 이는 플라즈마의 나머지의 소화와 연결된다. 이런 제 2 예시적 프로세스 시퀀스는, 심지어 플라즈마의 부분적 점화들 및/또는 부분적 소화들이 압력 변화들에 기초하여 검출될 수 있다는 것을 도시한다.
당업자들이 인식할 바와 같이, 변화의 크기는 변화 이전 출력 압력(프로세스 압력), 프로세스 가스 컴포지션(더 복잡한 가스 분자들이 해리시 더 큰 크기들을 생성함) 및 적당한 경우, 온도 같은 상이한 파라미터들에 따른다. 공급된 마이크로파 전력은 또한, 플라즈마의 팽창에 영향을 줄 수 있기 때문에, 압력 변화의 크기에 영향을 준다. 알고 있는 이들 파라미터들 중 적어도 하나의 크기를 고려함으로써, 모든 플라즈마 전극들(24)의 구역 내 플라즈마가 점화되었는지 소화되었는지가 확인될 수 있는데; 그 이유는 플라즈마가 점화되었거나 소화된 구역에서의 플라즈마 전극들(24)의 수가 또한 크기에 영향을 주기 때문이다. 이것은 플라즈마의 검출시 파라미터들이 압력 데이터에 더하여 고려될 수 있는 이유이고, 상기 파라미터들은 프로세스 가스 컴포지션, 프로세스 챔버 내 온도, 적어도 하나의 마이크로파 전극에 공급되고 및/또는 이에 의해 반사되는 마이크로파 전력, 및 공급된 마이크로파 전극들의 수를 포함한다.
비록 모든 파라미터들이 함께 개선된 진술을 가능하게 하지만, 또한 이들 파라미터들 중 단지 하나를 사용하는 것도 가능하다. 진공 유닛 및/또는 가스 공급부의 제어 파라미터들은 또한 플라즈마의 검출시 부가적인 파라미터들로서 사용될 수 있는데, 그 이유는 이들 파라미터들은 또한 플라즈마의 점화 또는 소화로부터 발생하는 변화들로부터 바람직하게 구별되어야 하는 갑작스러운 변화들을 유발할 수 있기 때문이다. 상기 언급된 파라미터들 중 하나 또는 그 초과에 의해, 개연성 체크를 수행하는 것이 가능하다. 예컨대, 압력의 갑작스러운 증가는, 어떠한 마이크로파 전력도 플라즈마 전극들(24)에 공급되지 않으면, 명확하게 플라즈마 점화의 결과가 아닐 수 있다. 또한, 플라즈마 전극들(24)이 가장 최근에 스위치 오프된 포인트에 의해, 비록 갑작스러운 압력 손실이 검출되지 않더라도 플라즈마가 소화될 것임이 가정될 수 있다. 그런 "오검출들"의 경우에, 자동 또는 수동 에러 검색이 적당한 경우 시작될 수 있고, 및/또는 경고가 오퍼레이터에게 전송될 수 있다. 적당한 경우 현재 프로세스는 중단될 수 있거나 추가 프로세스들의 구현이 정지될 수 있다.
추가 파라미터들이 검출될 때, 추가 파라미터들은 현재 프로세스 또는 이후 프로세스에서 고려될 수 있는 예정되지 않은 플라즈마 점화(또는 비-점화) 및/또는 예정되지 않은 플라즈마 소화에 대한 이유들에 대한 단서들을 제공할 수 있다.
상기 설명된 프로세스는 유전체 층으로서 산화물 층의 형성과 함께 설명되었지만, 또한 이미 언급된 바와 같이, 상기 설명된 프로세스는 다른 프로세스 가스들을 사용하는 다른 프로세스들에 대해 사용될 수 있다. 특히, 다른 층들을 형성하는 것이 가능하다. 또한 상기 설명된 프로세스는 층들의 처리 및/또는 층들 및/또는 오염물들의 제거를 위하여 사용될 수 있다. 임의의 경우에, 프로세스 동안 플라즈마의 검출은 중요한데, 그 이유는 이것이 프로세스에 상당히 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
지금까지 본 발명은 구체적인 실시예들로 제한되지 않고, 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 설명되었다. 특히, 검출기 유닛이 프로세스 챔버(4) 내 압력을 검출하고 압력에 상관하는 신호를 방출할 수 있는 한, 상이한 구성이 검출기 유닛(12)에 제공될 수 있다. 비록 프로세스가 바람직하게 마이크로파 플라즈마와 결합하여 사용될 것이지만, 이는 또한 RF 플라즈마와 결합하는 것과 같이 다른 플라즈마 생성 방법들과 결합하여 사용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마의 검출을 위한 방법으로서,
    시간 기간에 걸쳐 압력 센서를 사용하여 상기 프로세스 챔버 내 압력을 측정하는 단계;
    갑작스러운 압력 변화를 검출하는 단계; 및
    적어도 상기 압력 변화에 기초하여 플라즈마의 점화 또는 소화(extinguishing)를 결정하는 단계
    를 포함하는,
    기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마의 검출을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 내부 전도체들 및 외부 전도체들을 가진 복수의 로드(rod)-형 마이크로파 전극들에 의해 생성되고, 적어도 상기 압력 변화의 크기에 의해, 플라즈마가 모든 마이크로파 전극들의 구역에서 또는 단지 격리된 마이크로파 전극들에서 점화되었는지 소화되었는지가 결정되는,
    기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마의 검출을 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 플라즈마의 점화 및/또는 소화가 결정될 때 프로세스 가스 컴포지션(composition), 진공 유닛 및/또는 가스 공급부의 제어 파라미터들, 상기 프로세스 챔버 내 온도, 적어도 하나의 마이크로파 전극에 공급되고 및/또는 이에 의해 반사되는 마이크로파 전력, 및 마이크로파 전극들의 수를 포함하는 파라미터들 중 적어도 하나가 고려되는,
    기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마의 검출을 위한 방법.
  4. 기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마의 검출을 위한 장치로서,
    적어도 하나의 플라즈마 생성기를 가진, 적어도 하나의 기판을 수용하기 위한 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 내의 압력을 검출하고 상기 압력에 대응하는 출력 신호를 출력할 수 있도록 위치되는 적어도 하나의 압력 센서; 및
    시간 기간에 걸쳐 상기 압력 센서로부터의 출력 신호를 모니터링하고, 그리고 상기 압력 센서의 상기 출력 신호의 적어도 하나의 갑작스러운 변화의 결과로서, 플라즈마의 점화 또는 소화를 결정할 수 있는 적어도 하나의 평가 유닛
    을 포함하는,
    기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마의 검출을 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성기는 상기 프로세스 챔버에 마이크로파 방사선을 공급하도록 포지셔닝된 적어도 하나의 마이크로파 전극을 포함하는,
    기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마의 검출을 위한 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 장치는 또한 프로세스 가스 컴포지션, 진공 유닛 및/또는 가스 공급부의 제어 파라미터, 상기 프로세스 챔버 내 온도, 적어도 하나의 마이크로파 전극에 공급되고 및/또는 이에 의해 반사되는 마이크로파 전력, 및 적당한(as appropriate) 마이크로파 전극들의 수를 포함하는 파라미터들 중 적어도 하나의 값들을 결정하기 위한 수단 그리고 상기 적어도 하나의 평가 유닛은 부가적으로, 시간 기간에 걸쳐 상기 언급된 값들 중 적어도 하나에 대응하는 신호를 모니터링하고, 그리고 플라즈마의 점화 및/또는 소화의 결정시 상기 신호를 고려할 수 있는,
    기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마의 검출을 위한 장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 한 측 상에 마이크로파들이 공급되는, 내부 전도체 및 외부 전도체를 가진 로드-형 마이크로파 전극에 의해 생성되고, 상기 외부 전도체는 상기 전극의 자유단 쪽으로 넓어지는, 마이크로파들의 커플링-아웃(coupling-out)을 위한 개구를 형성하는,
    기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마의 검출을 위한 장치.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 센서는 상기 적어도 하나의 마이크로파 전극의 예상된 플라즈마 구역 외측에 위치되는,
    기판들의 처리를 위한 프로세스 챔버 내 플라즈마의 검출을 위한 장치.
  9. 컴퓨터에 의해 수행될 수 있는 명령들을 저장하는 데이터 매체로서,
    상기 명령들이 컴퓨터에 의해 수행될 때, 상기 명령들은 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 수행을 개시하는,
    데이터 매체.
KR1020167007412A 2013-08-23 2014-08-22 플라즈마 점화의 검출을 위한 방법 및 디바이스 KR20160074465A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013014147.8A DE102013014147B4 (de) 2013-08-23 2013-08-23 Verfahren und vorrichtung zum detektieren einer plasmazündung
DE102013014147.8 2013-08-23
PCT/EP2014/067897 WO2015025032A1 (de) 2013-08-23 2014-08-22 Verfahren und vorrichtung zum detektieren einer plasmazündung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160074465A true KR20160074465A (ko) 2016-06-28

Family

ID=51399648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167007412A KR20160074465A (ko) 2013-08-23 2014-08-22 플라즈마 점화의 검출을 위한 방법 및 디바이스

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160217982A1 (ko)
EP (1) EP3036754A1 (ko)
JP (1) JP2016536757A (ko)
KR (1) KR20160074465A (ko)
DE (1) DE102013014147B4 (ko)
WO (1) WO2015025032A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112056009B (zh) * 2018-05-23 2023-04-07 株式会社富士 等离子体处理机

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0440326B1 (en) 1990-01-29 1994-12-14 BAUSCH & LOMB INCORPORATED Method of depositing diamond-like film onto a substrate having a low melting temperature
JP3137810B2 (ja) * 1993-07-29 2001-02-26 キヤノン株式会社 マイクロ波プラズマ放電停止検知方法、マイクロ波プラズマ処理方法及びマイクロ波プラズマ処理装置
JPH1197420A (ja) * 1997-09-19 1999-04-09 Shibaura Mechatronics Corp エッチング装置
JP4865948B2 (ja) * 1999-04-14 2012-02-01 サーフィス テクノロジー システムズ ピーエルシー プラズマを安定させる方法と装置
US6841124B2 (en) 2000-10-02 2005-01-11 Ethicon, Inc. Sterilization system with a plasma generator controlled by a digital signal processor
JP2002313775A (ja) * 2001-04-12 2002-10-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
DE10239130B4 (de) 2001-08-24 2007-11-29 Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung e.V. Verfahren zur Bestimmung des Druckes im Arbeitsgas von Plasmen
US7517751B2 (en) 2001-12-18 2009-04-14 Tokyo Electron Limited Substrate treating method
TWI259546B (en) * 2002-06-28 2006-08-01 Tokyo Electron Ltd Method and system for predicting process performance using material processing tool and sensor data
DE102004002138A1 (de) 2004-01-15 2005-08-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von physikalischen Eigenschaften eines Gases oder eines Gasgemisches im Bereich eines Hochfrequenz-Resonators
JP5082288B2 (ja) * 2006-04-26 2012-11-28 パナソニック株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP4724625B2 (ja) * 2006-08-30 2011-07-13 株式会社サイアン プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
JP4928893B2 (ja) * 2006-10-03 2012-05-09 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマエッチング方法。
DE102008036766B4 (de) * 2008-08-07 2013-08-01 Alexander Gschwandtner Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen dielektrischer Schichten im Mikrowellenplasma
JP5942213B2 (ja) * 2009-01-26 2016-06-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 プラズマ処理装置
DE102010040678A1 (de) * 2010-09-14 2012-03-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Überwachung der Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit in einem Abgasnachbehandlungssystem
JP5705495B2 (ja) * 2010-10-07 2015-04-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマの処理方法及びプラズマ処理装置
DE102010050258A1 (de) 2010-11-02 2012-05-03 Hq-Dielectrics Gmbh Vorrichtung zum Behandeln von Substraten
DE102011100024A1 (de) 2011-04-29 2012-10-31 Centrotherm Thermal Solutions Gmbh & Co. Kg Verfahren zum ausbilden einer schicht auf einem substrat

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013014147A1 (de) 2015-03-12
JP2016536757A (ja) 2016-11-24
EP3036754A1 (de) 2016-06-29
WO2015025032A1 (de) 2015-02-26
DE102013014147B4 (de) 2017-02-16
US20160217982A1 (en) 2016-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI575553B (zh) Plasma processing device and plasma monitoring method
KR100539845B1 (ko) 처리장치와 처리방법
US20130026381A1 (en) Dynamic, real time ultraviolet radiation intensity monitor
US7404991B2 (en) Device and control method for micro wave plasma processing
WO2011070819A1 (ja) プラズマ点火装置、プラズマ点火方法、およびプラズマ発生装置
TW201332402A (zh) 微波放射機構、表面波電漿源及表面波電漿處理裝置
KR101290676B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법
TWI710286B (zh) 微波電漿源
KR102388517B1 (ko) 플라즈마의 안정성 판정 방법 및 플라즈마 처리 장치
US20080053988A1 (en) Plasma generation apparatus and workpiece processing apparatus using the same
TW201913745A (zh) 熱處理裝置及熱處理方法
US20080078745A1 (en) RF Coil Plasma Generation
KR20160074465A (ko) 플라즈마 점화의 검출을 위한 방법 및 디바이스
CN102507003B (zh) 等离子体点火状态的检测方法
KR101568722B1 (ko) 플라즈마 반응기 및 이의 제어방법
TW202110283A (zh) 電漿點火方法及電漿生成裝置
TWI816243B (zh) 熱處理裝置
US7794663B2 (en) Method and system for detection of solid materials in a plasma using an electromagnetic circuit
JP2007227069A (ja) プラズマ発生方法および装置ならびにそれを用いるワーク処理装置
JPH0722401A (ja) プラズマエッチング装置
JP4790806B2 (ja) 基板処理方法及び基板処理装置
KR100733393B1 (ko) 마이크로 웨이브 출력 측정 수단을 포함하는 건식 식각장치
JP4262697B2 (ja) ドライエッチング方法
JP2009231600A (ja) 熱処理装置
KR102279085B1 (ko) 마그네트론을 검사하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid