KR20160092940A - 반도체 제작 챔버 내 소모성-부품의 남은 수명 추정 - Google Patents
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Abstract
반도체 기판을 프로세싱하기 위해 플라즈마가 사용되는 챔버 내부에서 사용하기 위한 소모성 부품은 바디 및 트리거 피처를 포함한다. 바디는 챔버 내에서의 프로세싱 동안 플라즈마에 노출되도록 구성된 표면을 갖고, 트리거 피처는 바디 내에 통합된다. 트리거 피처는 바디의 표면 아래에 배치된 보이드를 포함하고, 보이드는 표면이 플라즈마로의 노출로부터 시간에 걸쳐 부식될 때 가시적이 되도록 구성된다. 가시적이 되는 보이드는 소모성 부품에 대한 마모 레벨을 나타내는 바디의 표면 상의 식별가능한 피처이고, 마모 레벨은 소모성 부품에 대해 남아 있는 프로세싱 시간량과 연관된다.
Description
본 실시예들은 반도체 프로세스 균일성을 개선하기 위한 방법들, 보다 구체적으로 반도체 프로세싱 챔버 내의 소모성 부품들의 남아 있는 수명에 관한 시스템 통지들을 생성하기 위한 방법들, 시스템들, 및 컴퓨터 프로그램들에 관한 것이다.
플라즈마는 오랫동안 전자 제품들 (예를 들어, 집적 회로들 또는 플랫 패널 디스플레이들) 을 형성하기 위해 기판들 (예를 들어, 웨이퍼들 또는 플랫 패널들) 을 프로세싱하도록 채용되었다. 반도체 웨이퍼들은 통상적으로 아래에 놓인 재료들을 바로 에칭하기 위해 포토레지스트 마스크층과 함께 에칭 챔버 내에 배치되었다. 에칭 프로세스는 포토레지스트로 커버되지 않은 아래에 놓인 재료들을 제거한다.
에칭 프로세스는 또한 플라즈마 챔버 내의 부품들의 표면들로부터 재료를 제거할 수도 있다. 시간에 따라, 프로세싱 챔버 내부의 부품들은 플라즈마로의 노출 및 에칭 프로세스로 인해 대미지를 받거나 변경될 수도 있다.
하나 이상의 부품들이 결함성인 챔버 내에서, 프로세스 효율성은 실질적으로 감소될 수 있고, 문제들을 진단하고 해결하기 위해 값비싼 비용들을 발생시킨다. 때때로, 시스템 관리자가 특정한 소모성 부품이 교체되어야 한다는 것을 인식하지 못하기 때문에, 부품들이 부품들의 기대 수명을 넘어 챔버 내에 유지된다.
이러한 맥락에서 실시예들이 발생하였다.
반도체 제작 장비 내 소모성 부품의 남아 있는 수명을 예측하기 위한 방법들, 디바이스들, 시스템들, 및 컴퓨터 프로그램들이 제공된다. 본 실시예들은 방법, 장치, 시스템, 디바이스, 또는 컴퓨터 판독가능 매체 상의 컴퓨터 프로그램과 같은, 다양한 방식들로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 몇몇 실시예들이 이하에 기술된다.
고효율성으로 반도체 프로세싱 장비를 동작시키기 위해, 챔버 내의 소모성 부품들의 수명을 자동을 평가하고, 부품들이 교체되어야 할 때를 결정하는 시스템이 목표된다.
일 실시예에서, 반도체 기판을 프로세싱하기 위해 플라즈마가 사용되는 챔버 내부에서 사용하기 위한 소모성 부품이 제공된다. 소모성 부품은 바디 및 트리거 피처를 포함한다. 바디는 챔버 내에서의 프로세싱 동안 플라즈마에 노출되도록 구성된 표면을 갖는다. 트리거 피처는 바디 내에 통합되고, 바디의 표면 아래에 배치된 보이드를 포함한다. 보이드는 표면이 플라즈마로의 노출로부터 시간에 따라 부식될 때 가시적이 되도록 구성된다. 가시적이 되는 보이드는 소모성 부품에 대한 마모 레벨을 나타내는 바디의 표면 상의 식별가능한 피처이고, 마모 레벨은 소모성 부품에 대해 남아 있는 프로세싱 시간량과 연관된다.
또 다른 실시예에서, 시스템이 제공된다. 시스템은 챔버, 소모성 부품, 검사 스코프, 및 제어기를 포함한다. 챔버는 반도체 기판을 프로세싱하기 위해 사용된 플라즈마를 생성하기 위한 동작을 위해 구성된다. 소모성 부품은 챔버 내부에서 사용되도록 구성되고, 소모성 부품은 바디 및 트리거 피처를 포함한다. 바디는 챔버 내에서의 프로세싱 동안 플라즈마에 노출되도록 구성된 표면을 갖고, 트리거 피처는 바디 내에 통합된다. 트리거 피처는 바디의 표면 아래에 배치된 보이드를 포함하고, 보이드는 표면이 플라즈마로의 노출로부터 시간에 따라 부식될 때 가시적이 되도록 구성된다. 게다가, 검사 스코프는 소모성 부품이 챔버 내에 있는 동안 소모성 부품을 검사하기 위해 구성된다. 제어기는 검사 스코프에 의해 획득된 정보에 기초하여 보이드가 가시적인지를 결정하도록 구성되고, 가시적이 되는 보이드는 소모성 부품에 대한 마모 레벨을 나타내는 바디의 표면 상의 식별가능한 피처이고, 마모 레벨은 소모성 부품에 대해 남아 있는 프로세싱 시간량과 연관된다.
또 다른 실시예에서, 소모성 부품의 마모를 검출하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 반도체 제작을 위해 소모성 부품을 챔버 내에 배치하는 동작을 포함하고, 소모성 부품은 바디 및 트리거 피처를 포함하고, 바디는 챔버 내에서의 프로세싱 동안 플라즈마에 노출되도록 구성된 표면을 갖고, 트리거 피처는 바디 내에 통합된다. 트리거 피처는 바디의 표면 아래에 배치된 보이드를 포함하고, 보이드는 표면이 플라즈마로의 노출로부터 시간에 따라 부식될 때 가시적이 되도록 구성되고, 가시적이 되는 보이드는 소모성 부품에 대한 마모 레벨을 나타내는 바디의 표면 상의 식별가능한 피처이다. 방법은 챔버 내에 검사 스코프를 삽입하는 동작 및 보이드가 가시적인지 결정하기 위해 검사 스코프에 의해 획득된 정보를 분석하는 동작을 더 포함한다. 방법은 보이드가 가시적이 될 때 챔버 내에서 소모성 부품을 교체하기 전에 남은 시간량을 결정하는 동작을 더 포함한다.
본 명세서에 제공된 실시예들은, 다운 시간 (downtime) 이 최소화되는 동안, 증가된 제작 예측가능성을 발생시키는, 습식 세정에 대한 시간을 예측하기 위한 방법들, 시스템들, 및 컴퓨터 프로그램들을 제공한다. 소모성-부품 수명을 관리함으로써, 챔버의 동작이 개선되는 동안 소모성 부품들의 비용은 최소화된다. 다른 양태들은 첨부된 도면들과 함께 취해진, 이하의 상세한 기술로부터 명백해질 것이다.
실시예들은 첨부된 도면들과 함께 취해진 이하의 기술을 참조하여 최상으로 이해될 수도 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른, 용량 결합된 플라즈마 프로세싱 시스템이다.
도 1b는 일 실시예에 따른, 웨이퍼의 에지 부분의 상세한 측면도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른, 에지 링 상의 마모를 검출하기 위한 트리거 디바이스를 갖는 에지 링의 상세한 측면도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른, 복수의 트리거 피처들을 갖는 에지 링의 상면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른, 상단 표면이 부식된 에지 링을 예시한다.
도 3b는 트리거 캡이 완전히 부식되었을 때 에지 링을 예시한다.
도 4a 내지 도 4c는 에지 링 내에 임베딩될 수 있는 트리거 피처들의 몇몇 실시예들을 예시한다.
도 4d는 일 실시예에 따른, 트렌치된 트리거 피처들을 갖는 에지 링의 상면도이다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른, 상이한 길이들의 3개의 홀들을 갖는 트리거 피처를 예시한다.
도 5c 내지 도 5f는 몇몇 실시예들에 따른, 상이한 구성들을 갖는 트리거 피처들의 상면도들을 예시한다.
도 6a 내지 도 6h는 몇몇 실시예들에 따른, 상이한 형상들을 갖는 복수의 상이한 트리거 피처들을 예시한다.
도 7a는 일 실시예에 따른, 소모성 부품이 교체가 필요한지 결정하기 위한 방법의 플로우 차트이다.
도 7b는 일 실시예에 따른, 소모성 부품의 남아 있는 수명을 결정하기 위한 방법의 플로우 차트이다.
도 7c는 일 실시예에 따른, 반도체 프로세싱 챔버의 동작 동안 소모성 부품들의 검사를 스케줄링하기 위한 방법의 플로우 차트이다.
도 8은 본 발명의 실시예들을 구현하기 위한 컴퓨터 시스템의 간략화된 개략도이다.
도 1a는 일 실시예에 따른, 용량 결합된 플라즈마 프로세싱 시스템이다.
도 1b는 일 실시예에 따른, 웨이퍼의 에지 부분의 상세한 측면도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른, 에지 링 상의 마모를 검출하기 위한 트리거 디바이스를 갖는 에지 링의 상세한 측면도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른, 복수의 트리거 피처들을 갖는 에지 링의 상면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른, 상단 표면이 부식된 에지 링을 예시한다.
도 3b는 트리거 캡이 완전히 부식되었을 때 에지 링을 예시한다.
도 4a 내지 도 4c는 에지 링 내에 임베딩될 수 있는 트리거 피처들의 몇몇 실시예들을 예시한다.
도 4d는 일 실시예에 따른, 트렌치된 트리거 피처들을 갖는 에지 링의 상면도이다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른, 상이한 길이들의 3개의 홀들을 갖는 트리거 피처를 예시한다.
도 5c 내지 도 5f는 몇몇 실시예들에 따른, 상이한 구성들을 갖는 트리거 피처들의 상면도들을 예시한다.
도 6a 내지 도 6h는 몇몇 실시예들에 따른, 상이한 형상들을 갖는 복수의 상이한 트리거 피처들을 예시한다.
도 7a는 일 실시예에 따른, 소모성 부품이 교체가 필요한지 결정하기 위한 방법의 플로우 차트이다.
도 7b는 일 실시예에 따른, 소모성 부품의 남아 있는 수명을 결정하기 위한 방법의 플로우 차트이다.
도 7c는 일 실시예에 따른, 반도체 프로세싱 챔버의 동작 동안 소모성 부품들의 검사를 스케줄링하기 위한 방법의 플로우 차트이다.
도 8은 본 발명의 실시예들을 구현하기 위한 컴퓨터 시스템의 간략화된 개략도이다.
본 출원은 2015년 1월 28일 출원된 명칭이 "ESTIMATION OF LIFETIME REMAINING FOR A CONSUMABLE-PART IN A SEMICONDUCTOR MANUFACTURING CHAMBER"인 미국 가특허 출원 번호 제 62/109,016 호의 우선권을 주장한다. 이 가출원은 본 명세서에 참조로서 인용된다.
이하의 실시예들은 반도체 프로세싱 챔버 내의 소모성 부품들에 대해 남아 있는 수명에 관한 시스템 통지들을 생성하기 위한 방법들, 디바이스들, 시스템들 및 컴퓨터 프로그램들을 기술한다.
트리거 피처는 반도체 챔버 내의 에지 링과 같은, 부품의 남아 있는 수명을 평가하기 위해 소모성 부품의 표면 내로 임베딩된다. 일 구현예에서, 트리거 피처는 에지 링 내로 임베딩된 공간 위에 캡핑 엘리먼트를 포함한다. 캡핑 엘리먼트는 에지 링과 동일 평면 상에 있고, 에지 링의 상단 표면이 챔버 상에서 에칭으로 인해 부식될 때, 캡핑 엘리먼트도 또한 부식된다. 어느 정도 양의 부식 후에, 캡핑 엘리먼트는 완전히 사라지고 (wear off) 캡핑 엘리먼트 아래 공간은 에지 링의 상단 표면 상에서 노출된다. 이어서 육안 검사가 에지 링의 표면을 분석하고, 트리거 피처가 가시적인지 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일단 트리거 피처가 가시적이라면, 소모성 부품을 교체하기 전에 미리결정된 양의 수명이 남아 있다.
본 실시예들이 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 동작들은 본 실시에들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다.
도 1a는 일 실시예에 따른, 용량 결합 플라즈마 프로세싱 시스템이다. 용량 결합 플라즈마 프로세싱 시스템 플라즈마 프로세스 챔버 (110) 를 포함하고, 제어기 (122), RF (radiofrequency) 소스 (124), 펌프 (126) 및 하나 이상의 가스 소스들 (128) 은 플라즈마 프로세스 챔버 (110) 에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 챔버는 상단 전극에 커플링된 하나 이상의 RF 소스들을 가질 수도 있다. 플라즈마 프로세스 챔버 (110) 는 프로세싱될 웨이퍼 (102) 를 지지하기 위한 정전 척 (104) 및 에지 링 (106) 을 포함한다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 프로세스 챔버 (110) 는 또한 챔버 내로 플라즈마를 한정하기 위한 한정 링들 및 챔버 벽 커버 (136) 를 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 플라즈마 프로세스 챔버 (110) 는 챔버 내의 하나 이상의 부품들을 검사하기 위해 밸브 (134) 를 통해 챔버 내부로 들어가도록 동작가능한 광학적 연장부 (140) 를 포함하는, 검사 스코프 (132) (예를 들어, 보어스코프) 를 포함할 수도 있다. 검사 스코프가 트리거 피처를 검출할 수 있는 한, 임의의 검사 스코프가 사용될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 검사 스코프는 광학 카메라, 이미징 카메라, SIMs (Scanning Electron Microscopes), RGB 카메라들, 적외선 카메라들, 깊이 센싱 카메라들, 또는 반사시 차이 또는 컬러를 검출할 수 있는 임의의 다른 카메라 중 하나일 수도 있다.
챔버 내 에칭 또는 다른 프로세스들의 영향으로 인해, 챔버 내부의 일부 부품들은 부품들의 열화 때문에 일정한 수의 동작 시간들 후에 교체되어야 한다. 예를 들어, 에지 링 (106), 한정 링들 (138), 챔버 벽 커버 (136) 는 소모성 부품들의 예들이지만, 다른 챔버들은 또한 소모성인 부가적인 부품들을 포함할 수도 있고 시간에 따라 교체되어야 한다.
RF 소스 (124) 는 약 100 ㎑ 내지 약 300 ㎒의 복수의 주파수들의 RF 신호들을 생성할 수 있는 복수의 RF 소스들 또는 단일 RF 소스를 포함할 수 있다. 예로서, 일부 RF 신호들은 약 27 ㎒ 내지 약 60 ㎒의 주파수들을 갖는다. RF 신호들은 약 50 W 내지 약 10㎾의 RF 전력을 가질 수 있다. 예로서, 약 100 W 내지 약 1500 W이다. RF 소스 (124) 는 펄싱되거나 펄싱되지 않은 RF 신호들을 생성할 수 있다.
제어기 (122) 는 용량 결합 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 과 통신하고, 용량 결합 플라즈마 프로세싱 시스템 (100) 을 모니터링하고 제어어하는 프로세서, 메모리, 소프트웨어 로직, 하드웨어 로직, 입력 서브시스템 및 출력 서브시스템을 포함한다. 제어기 (122) 는 또한 용량 결합 플라즈마 프로세싱 시스템을 동작시키기 위해, 다양한 동작 파라미터들 (예를 들어, 전압, 전류, 주파수, 압력, 플로우 레이트, 전력, 온도, 등) 의 복수의 설정 포인트들을 포함하는 하나 이상의 레시피들을 포함한다.
플라즈마 프로세스 챔버 (110) 는 또한 상부 전극 (116) 을 포함한다. 동작시, 상부 전극 (116) 은 통상적으로 접지되지만 제 2 RF 소스 (미도시) 에 커플링되거나 바이어스될 수 있다. RF 소스 (124) 는 정전 척 (104) 으로 RF 신호를 제공하고 가스 소스들 (128) 은 목표된 프로세스 가스(들)를 플라즈마 프로세스 챔버 (110) 내로 주입한다. 이어서 플라즈마 (120) 는 상부 전극 (116) 과 정전 척 (104) 사이에 형성된다. 플라즈마 (120) 는 웨이퍼 (102) 의 표면을 에칭하기 위해 또는 플라즈마 프로세스 챔버 (110) 의 다양한 내측 표면들 상에 형성된 증착부들을 휘발시키기 위해 사용될 수 있다.
일부 구현예들에서, 제어기는 상술된 예들의 일부일 수도 있는, 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템 등) 을 위한 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 플랫폼 또는 플랫폼들을 포함하는 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 동안에 또는 이후에 그의 동작을 제어하기 위한 전자 장치들과 통합될 수도 있다. 이 전자 장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는 프로세싱 요건들 및/또는 시스템 유형에 따라, 이러한 프로세스는 프로세스 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, RF 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 및 특정한 시스템에 연결되거나 시스템와 인터페이싱하는 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송 등을 포함하는 본 명세서에서 기술된 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고 인스트럭션들을 발행하고 동작을 제어하고 세정 동작들을 인에이블하고 엔드포인트 측정을 인에이블하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치들로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어 형태로 된 칩들, DSP들 (digital signal processors), ASIC들로서 규정되는 칩들, 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상의 또는 이에 대한 특정한 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기 또는 시스템으로 통신되는 인스트럭션들일 수도 있다. 동작 파라미터들은, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 실리콘 이산화물, 표면들, 회로들 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하기 위해서 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부이다.
일부 구현예들에서, 제어기는 시스템에 통합되거나 시스템에 커플링되거나 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나 이들의 조합으로 된 컴퓨터에 커플링되거나 컴퓨터의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 "클라우드" 내에 있거나 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 일부 또는 전부일 수도 있고, 이는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 한다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행 사항을 모니터링하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블하며, 지난 제조 동작들의 이력을 검사하고, 복수의 제조 동작들로부터의 경향성들 또는 성능 계측사항들을 검사하고, 현 프로세싱의 파라미터를 변화시키게 하며 현 프로세싱을 따르도록 프로세싱 단계들을 설정하게 하고, 새로운 프로세스를 시작하게 한다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 프로세스 레시피들을 네트워크를 통해 시스템에 제공하며, 이 네트워크는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있다. 원격 컴퓨터는 사용자 인터페이스들을 포함할 수도 있고, 이 인터페이스는 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하며, 이들은 이어서 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 통신된다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들의 각각에 대한 파라미터들을 명시하는 인스트럭션들을 데이터의 형태로 수신한다. 파라미터들은 수행될 프로세스 타입 및 제어기가 인터페이싱하거나 제어하도록 구성된 툴의 타입에 특정될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예를 들어 서로 네트워킹된 하나 이상의 개별 제어기들을 포함시키고 예를 들어 본 명세서에서 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은 공통 목적을 위해서 작동시킴으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 서로 결합되는 원격으로 위치한 (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들이다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 추적 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들을 제조 및/또는 제작시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
주지된 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라, 제어기는 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접하는 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 전반에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 반도체 제조 공장에서 웨이퍼들의 용기들을 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로 그리고 이들로부터 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
도 1b는 일 실시예에 따른, 웨이퍼의 에지 부분의 상세한 측면도이다. 에지 링 (106) 은 정전 척 (104) 을 둘러싼다. 일 실시예에서, 에지 링 (106) 의 표면의 부분은 웨이퍼 (102) 의 에지 아래에서 연장하지만, 다른 실시예들에서, 에지 링 (106) 은 웨이퍼 (102) 를 지지하지 않고 웨이퍼 (102) 옆에 놓일 수도 있다. 웨이퍼 (102) 가 정전 척 (104) 에 의해 지지되기 때문에, RF 전력은 정전 척을 통해 웨이퍼 내로 진행된다.
에칭 프로세스 동안, 에칭 부산물들 (150) 은 플라즈마 프로세스 챔버 (110) 의 내측 표면들 상에 증착된다. 에칭 부산물들 (150) 은 폴리머성 잔여물, 티타늄 및 다른 금속성 화합물들 및 실리콘 화합물들을 포함할 수 있다. 에칭 부산물들은, 플라즈마 (120) 분리된 프로세스 가스 종이 확산될 수도 있는, 공간 (106C') 및 플라즈마 프로세싱 챔버의 다른 내측 표면들을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버 (110) 내의 임의의 표면 상에 증착될 수도 있다. 부가적으로, 시간에 따라 챔버의 일부 부품들은 에칭 프로세스로 인해 부식될 수도 있다 (예를 들어, 에지 링 (106) 의 두께가 감소됨).
도 2a는 일 실시예에 따른, 에지 링 상의 마모를 검출하기 위한 트리거 디바이스를 갖는 에지 링의 상세한 측면도이다. 본 명세서에 제공된 실시예들은, 예를 들어, 에지 링의 남은 수명을 결정함으로써 또는 에지 링이 즉시 교체되어야 한다고 또는 유지보수 프로세스가 수행되어야 한다고 결정함으로써, 에지 링이 열화될 때를 결정하는 것을 보조하기 위해 에지 링 내에 트리거 피처를 포함한다.
도 2a의 에지 링 (106) 은 트리거 피처를 포함하도록 수정되었다. 일 실시예에서, 트리거 피처는, 또한 트리거 캡 또는 단순히 캡으로 지칭되는 캡핑 엘리먼트 (202), 및 소모성 부품 (예를 들어, 에지 링) 내에서 캡핑 엘리먼트 (202) 로 z커버되는, 또한 홀, 리세스, 캐비티 또는 보이드로 지칭되는 공간인, 진공 마이크로 챔버 (204) 를 포함한다. 보이드는 에지 링 (106) 내에서 규정된 계획적인 엘리먼트이다. 일부 실시예들에서, 보이드는 에지 링의 바디 내에 묻힌다. 게다가, 보이드는 에지 링 내에서 미리규정된 위치들에 분포될 수도 있다.
보이드는 이하에 보다 상세히 논의될 바와 같이, 복수의 기하학적 형상들 중 하나를 가질 수도 있다. 보이드 위의 캡핑 엘리먼트 (202) 가 플라즈마로의 노출로 인해 부식될 때, 보이드의 기하학적 형상, 이의 전부 또는 일부가 육안 검사를 통해 보여지고 검출가능해 질 것이다.
시간에 따라, 캡핑 엘리먼트 (202) 는 챔버의 동작으로 인해 부식되게 되고, 동시에 에지 링 (106) 이 부식된다. 캡핑 엘리먼트 (202) 는 에지 링의 상단 표면과 동일 평면 상에 있기 때문에, 에지 링 및 캡핑 엘리먼트는 양자가 동일한 재료로 형성되기 때문에 동일한 레이트로 부식될 것이다. 캡핑 엘리먼트가 상이한 재료인 경우, 캡핑 엘리먼트로부터 상이한 재료의 챔버 내 오염으로 인해 챔버 내에서 프로세스 시프트가 있을 수 있다.
캡핑 엘리먼트 (202) 가 완전히 부식될 때, 공간 (204) 이 에지 링 (106) 의 표면 상에서 가시적으로 나타나고, 육안 검사는 에지 링 (106) 의 수명을 결정하기 위해 홀을 식별할 수 있다.
에지 링 (106) 의 표면 상의 홀의 모양 (appearance) 은 에지 링이 당장 교체되어야 한다거나, 에지 링이 챔버의 미리결정된 수의 시간의 동작 내에서 교체를 위해 스케줄링되어야 한다는 것을 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 교체는 24 시간 동안, 또는 상이한 수의 시간들 동안, 또는 미리결정된 수의 일 (days) 또는 주 (weeks) 동안, 또는 프로세싱될 미리 결정된 수의 웨이퍼들에 대해, 또는 프로세싱될 미리결정된 수의 배치들 (batches) 에 대해, 또는 프로세싱될 미리결정된 수의 로트들 (lots), 등에 대해 스케줄링될 수도 있다. 이는 반도체 제작 장비의 오퍼레이터로 하여금 에지 링에 대한 적절한 유지보수를 계획하게 하고, 장비의 성능이 열화되기 전에 에지 링을 교체하게 한다.
본 명세서에 제공된 실시예들은 에지 링들을 참조하여 기술되었지만, 원리들은 시간에 따라 부식 또는 열화를 겪는 다른 소모성 부품들, 예컨대, 한정 링들, 벽 커버들, 라이너들, 샤워헤드들, 포커스 링들, 슈라우드들, 등에 동일하게 적용될 수도 있다는 것을 주의한다.
도 2b는 일 실시예에 따른, 복수의 트리거 피처들을 갖는 에지 링의 상면도이다. 트리거 피처는 1회 이상 에지 링 (106) 상에 설치될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 트리거 피처는 에지 링 (106) (미도시) 내에 한번 배치된다. 도 2b의 예시적인 실시예에서, 4개의 트리거 피처들 (202) 은 에지 링 (106) 의 표면 위에 분포된다. 이러한 방식으로, 에지 링 (106) 의 표면의 약 90 °의 검사는 트리거 피처가 활성화되었는지 결정하기에 충분하다. 또한, 에지 링의 표면을 따라 트리거 피처들을 분포시킴으로써, 에지 링의 표면 상에 고르지 않은 마모가 있는지를 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 트리거 피처는 트리거 피처의 캡핑 엘리먼트가 부식될 때 활성화되도록 설정되어, 아래의 커버되지 않은 공간을 남긴다. 다른 실시예들에서, 트리거 피처는 홀 표면의 가시적인 양에 기초하여 활성화된다고 한다.
도 2b에 도시된 실시예는 캡핑 피처의 직경이 에지 링의 폭의 약 절반 이상을 점유하는 것을 도시한다. 다른 실시예들에서, 캡핑 엘리먼트는 에지 링의 폭의 10 % 내지 50 %를 점유할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 캡핑 엘리먼트의 직경은 에지 링의 폭의 50 % 내지 90 %를 점유할 수도 있다.
도 2b의 실시예에서, 캡핑 엘리먼트의 형상은 원형이지만, 다른 실시예들은 상이한 형상들, 예컨대 도 4a 내지 도 4d 및 도 5a 내지도 5f를 참조하여 이하에 보다 상세히 기술된 바와 같은 상이한 형상들을 갖는 캡핑 엘리먼트들을 포함할 수도 있다는 것을 주의한다.
일 실시예에서, 트리거 피처 (캡핑 엘리먼트 (202) 및 진공 마이크로 챔버 (204) 양자를 포함) 의 깊이는 에지 링 (106) 의 폭의 약 1/2이다. 다른 실시예들에서, 트리거 피처의 깊이는 에지 링 (106) 의 폭의 10 % 내지 90 %의 범위이다. 일부 실시예들에서, 트리거 피처의 폭은, 도 6a 내지 도 6h를 참조하여 이하에 기술된 바와 같이, 심지어 에지 링의 폭의 100 %, 또는 거의 100 %일 수도 있다.
도 3a는 일 실시예에 따른, 상단 표면이 부식된 에지 링을 예시한다. 시간에 따라, 에지 링 (106) 및 캡핑 엘리먼트 (202) 는 챔버가 동작할 때 이들 표면들의 에칭으로 인해 폭이 감소된다.
도 3a에서, 에지 링 및 캡핑 엘리먼트의 표면이 부식되었다. 캡핑 엘리먼트의 부분 (202a) 은 파괴된 반면, 부분 (202b) 은 여전히 진공 마이크로 챔버 (204) 위에 놓인다. 따라서, 이 때, 진공 마이크로 챔버 (204) 는 아직 노출되지 않고, 트리거는 육안 검사로 볼 수 없다.
도 3b는 일 실시예에 따른, 트리거 캡이 완전히 부식되었을 때 에지 링을 예시한다. 트리거 피처는 에지 링 (106) 의 수명의 끝의 검출을 인에이블한다. 이 때, 캡핑 엘리먼트는 완전히 파괴되고, 진공 마이크로 챔버 (204) 의 홀은 육안 검사로 볼 수 있다. 예를 들어, 보어스코프 (140) 는 에지 링의 이미지들을 촬영하기 위해 챔버 내로 도입될 수 있고, 이어서 이미지들은 홀의 존재를 검출하기 위해 분석된다. 보어스코프는 에지 링 상에서 홀을 검출하기 위해, 가시 스펙트럼의 이미지들, 적외선 이미지들, 음향파들, 초음파들, 또는 RF 파들을 활용할 수도 있다.
일 실시예에서, 보어스코프 (140) 를 사용하여 촬영된 이미지들의 분석은 진공 마이크로 챔버 (204) 의 남아 있는 깊이를 결정하는 단계를 포함한다. 이어서, 깊이에 기초하여 에지 링에 대해 남은 수명에 대한 추정이 이루어진다. 예를 들어, 제 1 깊이는 t1 후에 에지 링이 교체되어야 한다는 것을 나타낼 수도 있지만, 또 다른 깊이는 기간 t3 등 후에 교체를 나타낸다. 또 다른 실시예에서, 에지 링의 표면 상의 홀의 모양은 에지 링이 즉시, 가능한 한 빨리, 또는 제어기에 의해 지시된 미리결정된 시간량 내에 교체되어야 한다는 지표이다.
일 실시예에서, 제어기는 제 1 시간 동안 홀을 검출한 후 에지 링에 대해 남은 미리결정된 시간량을 설정한다. 예를 들어, 제어기는 에지 링에 대해 남은 고정된 미리결정된 시간량을 설정할 수도 있고, 또는 제어기는 챔버 내에서 사용될 프로세스에 따라 에지 링에 대해 남은 고정된 미리결정된 시간량을 설정할 수도 있다. 예를 들어, 상이한 프로세스들에 대해 챔버가 동작하는 동안 테스트가 수행될 수도 있고, 이어서 홀이 검출된 제 1 시간에 기초하여 프로세스 각각에 대한 시간량이 결정된다.
따라서, 에지 링은 수명의 끝에 도달할 때, 단순한, 자동화된 광학적 검사 및 이미지 프로세싱에 의해 검출될 수 있는 마크가 나타나도록, 트리거 피처를 사용하여 수정된다. 트리거 피처의 검사는 예를 들어, 로트 변화들 동안 (예를 들어, 웨이퍼들의 그룹이 반도체 제작 장비 내로 로딩되기 전), 처리량에 영향을 주지 않고, 장비 동작 비용에 작은 영향을 주면서, 수행될 것이다. 소모성-부품 수명을 최적화함으로써, 소모성-부품들의 비용이 감소되고 반도체 제작 장비의 성능은 개선된다.
도 4a 내지 도 4c는 에지 링에 임베딩될 수 있는 트리거 피처들의 몇몇 실시예들을 예시한다. 도 4a는 반전된 원뿔대 형상을 갖는 캡핑 엘리먼트 (402) 를 예시한다. 제작 동안, 캡핑 엘리먼트 (402) 는 에지 링에 접착되거나 (glue), 에지 링의 대응하는 표면과 인터로킹하는 (interlock) 측표면을 가짐으로써 부착될 수도 있다.
도 4b는 원뿔대의 형상을 갖는 캡핑 엘리먼트 (404) 를 예시한다. 에지 링의 제작 동안, 캡핑 엘리먼트 (404) 는 캐비티 내로 푸시되고 (pushed) 캡핑 엘리먼트 (404) 는 상단부보다 하단부에서 보다 넓은 환경으로 인해 제자리에 머물게 된다. 또 다른 실시예에서, 캡핑 엘리먼트 (404) 는 절단된 피라미드이다.
부가적으로, 일부 실시예들에서, 진공 마이크로 챔버 (406) 는 피라미드, 또는 절단된 피라미드, 또는 원뿔, 또는 원뿔대의 형상을 갖는다. 이러한 방식으로, 일단 캡핑 엘리먼트가 파괴되면, 홀의 가시적은 영역은 시간에 따라 성장하고, 얼마나 많은 수명이 에지 링에 남았는지를 나타낸다.
도 4c의 실시예에서, 캡핑 엘리먼트 (408) 는 에지 링의 대응하는 오목부 (indention) 내에 피팅하도록 규정된 돌출 링을 포함한다. 에지 링의 제작 동안, 캡핑 엘리먼트 (408) 는, 돌출부가 제자리에 캡핑 엘리먼트를 로킹할 (lock) 때까지, 에지 링 내로 푸시된다. 다른 실시예들은 톱니 형상의 인터로킹 메커니즘들과 같은, 다른 인터로킹 메커니즘들을 가질 수도 있다.
도 4d는 일 실시예에 따른, 트렌치된 트리거 피처들을 갖는 에지 링의 상면도이다. 상기 논의된 바와 같이, 캡핑 엘리먼트는 상단에서 원형일 수도 있지만, 다른 형상들이 또한 가능하다. 예를 들어, 도 4d의 예시적인 실시예에서, 트리거 피처는 에지 링의 상단을 따라 진행하는 트렌치의 형상을 갖는다.
트렌치의 길이는 1 ㎜ 이상으로부터 에지 링의 원주의 대부분, 또는 전부를 커버할 때까지 가변할 수도 있다. 부가적으로, 에지 링의 표면 전체에 걸쳐 분산된 하나 이상의 트렌치들이 있을 수 있다. 예를 들어, 에지 링 상의 트리거링 피처의 수는 1 내지 100 이상으로 가변할 수도 있다. 부가적으로, 트리거 피처들의 깊이는, 이하에 보다 상세히 논의될 바와 같이, 모든 트리거 피처들에 대해 동일할 수도 있고, 또는 일부 트리거 피처들에 대해 가변할 수도 있다.
도 5a는 일 실시예에 따른, 상이한 길이들의 3개의 홀들을 갖는 트리거 피처의 상면도이다. 이 실시예에서, 트리거 피처들은 2개의 측면들 (에지 링의 방사상 방향에 대응) 이 직선이지만, 에지 링과 동심으로 (concentrically) 진행하는 다른 2개의 측면들은 에지 링의 중심 상에 중심을 갖는 호인, 상단 표면을 갖는다.
도 5a의 예시적인 실시예에서, 3개의 트리거들이 에지 링 내로 임베딩된다. 도 5b는 도 5a로부터 에지 링의 측면도를 도시한다. 트리거 피처들 각각은 상이한 깊이를 가져서, 에지 링의 에칭이 발생할 때, 가시적인 홀들 (502, 504, 506) 의 수는 0에서 시작해서 모든 캡들이 사라질 때 3이 된다 (에칭의 균일도 가정). 부식이 계속됨에 따라, 하나의 홀이 사라지고, 홀들의 수는 2가 되고, 계속된다. 이어서 가시적인 홀들의 수는 남은 소모성-부품 수명을 결정하기 위한 메트릭으로서 사용된다.
도 5c 내지 도 5f는 몇몇 실시예들에 따른, 상이한 구성들을 갖는 트리거 피처들의 상면도들을 예시한다. 도 5a는 자동차 타이어 상의 쓰레드와 유사한, 지그재그 형상을 갖는 트리거 피처 (508) 를 도시한다. 또 다른 실시예에서, (미도시) 트리거 피처는 필드를 가로질러 미끄러지는 뱀과 유사한 커브된 지그재그 형상을 갖는다.
도 5d는 에지 링의 표면에 평행하게 진행하는 2개의 트렌치들 (510) 을 포함한다. 이는 이미지 분석을 통해 트리거 피처의 검출가능성을 개선한다.
도 5e는 에지 링의 표면 위에 규정된 복수의 트리거 피처들 (512) 을 예시한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 에지 링은 에지 링의 표면 위에 3x2 구성으로 배치된 6개의 트리거 피처들을 포함한다. 도 5f는 삼각형 상단 표면을 갖는 트리거 피처 (514) 를 갖는다.
도 6a 내지 도 6h는 몇몇 실시예들에 따른, 상이한 형상들을 갖는 복수의 상이한 트리거 피처들을 예시한다. 일부 실시예들에서, 트리거 피처는 캡핑 엘리먼트를 포함하지 않고, 공간들은 에지 링이 제작된 때로부터 가시적이 된다. 게다가, 다른 실시에들이 도 6a 내지 도 6f와 동일한 트리거 피처들을 가질 수도 있지만, 하나 이상의 캡핑 엘리먼트들을 부가적으로 가질 수도 있다는 것을 주의한다. 일부 실시예들에서, 캡들을 갖거나 갖지 않는 에지 링 내 홀들의 조합이 있을 수 있다.
도 6a는 에지 링 내에 6개의 공간들을 포함하고, 여기서 하나의 공간이 제 1 깊이를 갖고, 2개의 공간들이 제 1 깊이보다 보다 깊은 제 2 깊이를 갖고, 3개의 공간들이 제 2 깊이보다 보다 깊은 제 3 깊이를 갖는다. 일 실시예에서, 공간들은 피처의 모양이 함께 묶인 홀들을 갖는 것을 방지하기 위해 이격되고, 플라즈마에 대해 큰 홀로 나타나고, 챔버 내에서 프로세스 시프트를 발생시킨다. 프로세스 시프트를 방지하기 위해, 홀들은 에지 링의 표면에 대한 균일성의 결여를 생성하는 것을 방지하도록 이격된다.
처음에, 육안 검사는 6개의 공간들을 볼 것이고, 시간에 따라, 제 1 공간은 사라지고, 남아 있는 5개의 공간들은 가시적이다. 나중에, 보다 많은 링의 표면이 에칭 제거될 때 3개의 공간들이 가시적일 것이다. 홀들이 캡핑되면, 피처들은 홀들이 플라즈마를 대면하지 않을 것이기 때문에 서로 가까워질 수 있다.
도 6a와 유사하게, 도 6b는 상이한 깊이들을 갖는 3개의 피처들을 포함한다. 에지 링의 수명은 가시적인 홀들의 양, 및/또는 가시적인 홀들의 깊이에 의해 측정될 것이다.
도 6c는 반전된 원뿔 형상 및 상이한 깊이들을 갖는 3개의 트리거링 피처들을 예시한다. 또 다른 실시예에서, 홀들의 형상들은 반전된 피라미드들이다. 이전과 같이, 가시적인 홀들의 수는 부품의 수명을 결정할 것이고, 홀들의 사이즈는 또한, 홀들의 사이즈들이 감소함에 따라 홀들이 보다 덜 깊어지기 때문에 (예를 들어, 링의 표면이 에칭됨) 홀들이 얼마나 깊은 지의 지표를 제공할 것이다.
부가적으로, 홀 각각의 사이즈는 홀이 가시적이 될 때 챔버 내에서 프로세스 시프트를 생성하는 것을 방지하도록 구성된다. 홀이 너무 크다면, 플라즈마는 홀에 들어갈 수 있고 에지 링의 표면에 대해 균일성의 결여를 생성한다. 부가적으로, 홀들이 가시적이 될 때 홀들은 프로세스 시프트를 방지하도록 이격된다. 몇몇 홀들이 서로 가까워지면, 이들은 플라즈마에 대해 하나의 큰 홀로서 거동할 수도 있고, 따라서, 챔버 내에서 균일성의 결여 및 프로세스 시프트를 생성한다. 프로세스 시프트를 방지하기 위해, 홀들은 이격되도록 구성되어, 홀들이 플라즈마에 대해 가시적이 될 때, 홀들은 프로세스 시프트를 유발하지 않는다.
도 6d는 상이한 형상들을 갖는 트리거 피처들을 예시한다. 예를 들어, 제 1 피처는 짧은 깊이 및 직사각형 단면을 갖고, 제 2 피처는 제 1 피처보다 보다 깊고 원뿔형 형상을 갖고, 제 3 피처는 다른 2개의 피처들보다 보다 깊고 정사각형 단면을 갖는다. 상이한 깊이들 및 피처 형상들을 제공함으로써, 링의 표면의 이미지 분석은, 가시적인 홀들의 수 및 홀들의 사이즈에 기초하여, 링의 남은 수명에 대한 보다 많은 정보를 제공할 것이다.
도 6e는 상이한 사이즈들의 테스트 튜브들과 유사한, 3개의 상이한 깊이들 및 구형 하단부들을 갖는 3개의 트리거링 피처들을 포함하는 실시예를 예시한다.
도 6f는 동일한 깊이 및 구형 하단부들을 갖는 3개의 트리거링 피처들의 실시예를 예시한다. 부가적으로, 도 6f의 실시예는 상이한 높이들의 캡들을 포함한다. 그 결과, 부식이 일어남에 따라, 제 1 홀이 먼저 가시적이 되고, 이어서 부식이 계속될 때, 제 2 홀이 또한 가시적이 될 것이고, 마침내 부식이 모든 3개의 캡핑 엘리먼트들로 이동할 때 모든 3개의 홀들이 가시적이 될 것이다. 그러면 가시적인 홀들의 수는 에지 링에 대해 남아 있는 수명의 측정치로서 사용될 수 있다.
도 6g 및 도 6h는 트리거 피처가 하단 표면을 갖지 않는, 즉, 트리거 피처가 에지 링의 하단부에 도달하도록 규정된 에지 링들을 도시한다. 도 6g는 에지 링의 상단 표면으로부터 연장하는 캡핑 피처, 및 에지 링의 하단부에 도달하는 캡핑 피처 아래의 빈 공간을 갖는 트리거 피처를 예시한다. 일 실시예에서, 빈 공간의 형상은 원뿔형 또는 피라미드이지만, 다른 형상들이 또한 가능하다. 동작시, 에지 링의 표면은 처음에는 편평하지만, 캡핑 피처가 에칭 제거된 후에, 홀이 에지 링의 표면에 나타날 것이다. 에칭이 계속되고 보다 많은 에지 링 표면이 에칭 제거되기 때문에, 홀의 사이즈는 성장할 것이고, 따라서 소모성 부품의 남은 수명의 지표를 제공한다.
도 6h는 도 6g와 유사하지만, 공간이 에지 링 자체로 커버되기 때문에, 캡핑 엘리먼트가 없다. 도 6h의 실시예의 장점들 중 하나는 트리거 피처가 에지 링의 하단부에서 홈 (notch) 이고 에지 링의 형상을 변화시킬 것만을 요구하기 때문에, 제작이 용이하다는 것이다.
상기 기술된 도면들에 예시된 실시예들은 예시라는 것을 주의한다. 다른 실시예들은 이전에 기술된 피처들의 상이한 조합들, 예를 들어, 트리거 피처들의 수, 에지 링의 표면 위에서 트리거 피처들의 분포, 캡핑 엘리먼트의 사이즈 및 형상, 캡핑 엘리먼트 아래 공간의 사이즈 및 형상, 등에서의 변화를 활용할 수도 있다. 따라서 도 1a 및 도 1b, 도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b, 도 4a 내지 도 4e, 도 5a 내지 도 5f, 및 도 6a 내지 도 6h에 예시된 실시예들은 배타적이거나 제한하는 것으로 해석되지 않아야 하고, 오히려 본보기나 예시이다.
도 7a는 일 실시예에 따른, 소모성 부품이 교체를 필요로 하는지 결정하기 위한 방법의 플로우 차트이다. 이 플로우 차트에서 다양한 동작들이 나타나고 순차적으로 기술되지만, 당업자는 동작들의 일부 또는 전부가 상이한 순서로 실행될 수도 있고, 결합되거나 생략될 수도 있고, 또는 병렬로 실행될 수도 있다는 것을 인식할 것이다.
동작 702에서, 소모성 부품의 남아 있는 수명을 검출하기 위한 소모성 부품의 트리거 피처가 식별된다. 예를 들어, 트리거 피처는 도 2a의 트리거 피처 (202) 일 수도 있고, 에지 링의 수명은 진공 마이크로-챔버 (204) 가 노출되고 에지 링의 표면 상에서 가시적일 때 소멸되는 것으로 간주된다. 또 다른 실시예들에서, 에지 링은 트리거 피처가 에지 링의 표면 상에서 가시적인 제 1 시간의 미리결정된 남은 수명량을 갖는 것으로 간주된다. 다른 실시예들은 상이한 타입의 트리거들 및 트리거 피처들의 형상 또는 사이즈의 변화들에 기초하여 소모성 부품의 남아 있는 수명을 측정하는 상이한 방법들을 포함할 수도 있다.
동작 702로부터, 방법은 반도체 제작 장비의 챔버가 동작 중인 동작 704으로 흐른다. 동작 704로부터, 방법은 소모성 부품이 소모성 부품에 대해 남아 있는 수명을 나타내는 트리거 피처의 가능한 검출에 대해 검사되는 동작 706으로 흐른다.
동작 706으로부터, 방법은 트리거가 동작 706에서 검출되었는지 결정하기 위한 체크가 이루어지는 동작 708로 흐른다. 트리거가 검출되었으면, 방법은 동작 710으로 흐르고, 트리거가 검출되지 않았으면 방법은 챔버의 동작을 계속하도록 동작 704로 흐른다.
동작 710에서, 트리거의 검출은 로그되고/되거나 시스템 통지가 생성되고, 시스템 통지는 소모성 부품에 대해 남아 있는 수명을 나타낸다. 일 실시예에서, 검출된 트리거에 기초하여 소모성 부품의 성능에 대한, 이력 측정치들은 소모성 부품의 남은 수명을 예측하기 위해 사용된다.
동작 710으로부터, 방법은 챔버의 동작이 계속할 수 있다고 결정하기 위한 체크가 이루어지는 동작 712로 흐른다. 예를 들어, 트리거 피처가 챔버의 성능이 수용가능한 문턱값 이하라는 것을 검출하면, 시스템은 소모성 부품이 교체될 때까지 챔버의 동작이 계속될 수 없다는 것을 결정할 수도 있다. 계속하는 것이 가능하다면, 방법은 챔버를 동작시키기 위해 동작 다시 704로 흐르고, 챔버 동작이 계속할 수 없다고 결정되면, 방법은 소모성-부품 교체가 요청되는 동작 714로 흐른다.
이 방법은 (도 1a에 도시된 바와 같은) 작은 게이트 밸브 측으로부터 주입될 수 있는, 보어스코프에 의해 검사될 수 있는 임의의 부품에 적용될 수도 있다는 것을 주의한다. 챔버가 동작하지 않는 동안 검사를 수행함으로써, 프로세싱 동안 보어스코프 및/또는 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있다.
도 7b는 일 실시예에 따른, 소모성 부품의 남아 있는 수명을 결정하기 위한 방법의 플로우 차트이다. 다양한 동작들이 이 플로우 차트에서 제공되고 순차적으로 기술되지만, 당업자는 동작들의 일부 또는 전부가 상이한 순서로 실행될 수도 있고, 결합되거나 생략될 수도 있고, 또는 병렬로 실행될 수도 있다는 것을 인식할 것이다.
동작 722에서, 시스템 제어기와의 통신시 이미지 분석기에 의해 이미지 (또는 이미지들) 가 수신된다. 수신된 이미지는 반도체 제작 시스템의 소모성 부품의 이미지이다.
동작 722로부터, 방법은 소모성 부품이 반드시 교체되어야 한다는 표시, 또는 미리결정된 시간량 내에 반드시 교체되어야 한다는 표시와 같은, 소모성 부품의 수명에 관련된 조건을 나타낼 수도 있는, 트리거 피처의 검출을 위해 수신된 이미지 (또는 이미지들) 가 분석되는 동작 724로 흐른다. 트리거 피처 검출은 소모성 부품의 표면 내의 하나 이상의 홀, 소모성 부품의 전체 면적으로부터 상이한 컬러의 표면의 면적, 소모성 부품의 표면 상의 트렌치의 모양, 소모성 부품의 표면 상의 하나 이상의 홀들의 모양, 등의 검출을 포함할 수도 있다.
동작 724로부터, 방법은 동작 724에서 트리거가 검출되었는지 결정하기 위해 체크가 이루어지는 동작 726으로 흐른다. 트리거가 검출되면, 방법은 동작 730으로 흐르고, 트리거가 검출되지 않으면, 방법은 분석이 수행되었고 트리거가 검출되지 않았다는 것을 나타내는 로그 입력이 기록되는 동작 728로 흐른다.
일 실시예에서, 트리거 피처는 검출을 신속하고 모호하지 않게 하는 광학적 이미지의 갑작스러운 변화를 나타낼 임의의 피처일 것이다. 일 실시예에서, 재료들의 차이 또는 기하학적 구조에서의 중대한 변화들은 오염 및/또는 프로세스 시프트의 문제들을 생성할 수도 있기 때문에, 방지된다.
동작 730에서, 트리거 피처는 소모성 부품에 대해 남은 수명의 양, 또는 소모성 부품의 수명이 남지 않았는지를 결정하기 위해 분석된다. 분석은 홀 또는 트렌치의 깊이, 소모성 부품의 표면 상의 가시적인 홀의 형상, 소모성 부품의 표면 상에서 검출된 트리거 피처들의 수, 검출된 트리거의 세이프 (safe) 및/또는 사이즈, 소모성 부품의 컬러와 상이한 컬러를 갖는 소모성 부품 상의 면적, 등에 기초할 수도 있다.
동작 730으로부터, 방법은 분석 결과들을 나타내는 로그 입력이 생성되는 동작 732로 흐른다. 동작 732로부터, 방법은 반도체 제작 장비의 시스템 관리자에 대해 시스템 통지가 생성되고, 및/또는 소모성 부품이 즉시 또는 미리결정된 시간량 내에 교체되어야 한다는 것을 나타내는 알람이 생성되는 동작 734로 흐른다.
도 7c는 일 실시예에 따른, 반도체 프로세싱 챔버의 동작 동안 소모성 부품들의 검사를 스케줄링하기 위한 방법의 플로우 차트이다. 동작 752에서, 반도체 제작 머신은 프로세싱될 복수의 기판들을 포함하는, 기판들의 로트를 수용한다. 일 실시예에서, 프로세스는 기판들의 표면 상의 피처들의 에칭을 포함한다.
동작 754 동안, 반도체 제작 장비에 의해 기판들의 로트가 프로세싱된다. 동작 754로부터, 기판들의 로트가 제작 장비를 나가고 이송 디바이스로 전송될 때, 방법은 756으로 흐른다.
기판들의 로트가 프로세싱된 후, 동작 758에서, 보어스코프는 챔버가 동작 중이 아닌 동안 챔버 내에 삽입된다. 일단 보어스코프가 챔버 내로 삽입되면, 보어스코프는 챔버 내부의 다양한 부품들을 검사하기 위해 회전할 수 있고 (760) 병진된다. 동작 762에서, 보어스코프는 검사될 소모성 부품의 하나 이상의 이미지들을 촬영한다.
동작 764에서, 보어스코프에 의해 촬영된 이미지 또는 이미지들은 하나 이상의 트리거 피처들의 가능한 검출에 대해 분석된다. 이미지 각각은 마모 수명에 도달하였는지를 나타내는 형태학적 변화를 검출하기 위해 프로세싱될 수 있다. 결함성 에지 링의 검출은 에지 링의 마모가 프로세스 시프트 또는 드리프트를 유발할 수도 있는 애플리케이션들에서 중요하다.
동작 764로부터, 방법은 트리거가 검출되었는지 결정하기 위해 체크가 이루어지는 동작 766으로 흐른다. 트리거가 검출되었으면, 방법은 동작 768로 흐르고, 트리거가 검출되지 않았으면, 방법은 동작 770으로 흐른다.
동작 768에서, 트리거가 검출되었다는 것을 나타내는 시스템 로그의 입력이 이루어진다. 부가적으로, 시스템은 트리거 검출에 기초하여 하나 이상의 시스템 통지들을 생성할 수도 있고, 소모성 부품에 대해 얼마나 많은 수명이 남아 있는지 또는 소모성 부품에 남아 있는 수명이 없는지를 식별할 수도 있다.
동작 770에서, 보어스코프가 부가적인 소모성 부품들을 분석해야 하는지 체크가 이루어진다. 검사될 추가적인 부품들이 있다면, 방법은 이미지들을 촬영하기 위해 보어스코프를 위치시키도록 다시 동작 760으로 흐르고, 검사될 추가적인 부품들이 없다면 방법은 다시 시스템이 새로운 기판들의 로트를 수용하기 위해 준비되는 동작 752로 흐른다.
일 실시예에서, 에지 링 상의 마모를 검출하기 위한 방법은 반도체 제작 챔버 내에 에지 링을 위치시키기 위한 동작들 포함한다. 에지 링은 프로세싱 동안 기판을 둘러싸도록 구성되고, 에지 링은 환형 바디 및 환형 바디 내의 트리거 피처를 포함한다. 트리거 피처는 홀을 덮는 캡핑 엘리먼트를 포함하고, 홀은 캡핑 엘리먼트가 부식될 때 가시적이다.
방법은 챔버 내에 검사 스코프를 삽입하기 위한 동작 캡핑 엘리먼트가 가시적인지 결정하기 위해 검사 스코프에 의해 캡처된 에지 링의 이미지들을 분석하기 위한 동작을 더 포함한다. 게다가, 방법은 홀이 가시적일 때 챔버 내의 에지 링을 교체하기 전에 남은 시간량을 결정하기 위한 동작을 포함한다.
본 명세서에 제공된 실시예들은, 다운 시간이 최소화되는 동안, 증가된 제작 예측가능성을 발생시키는, 습식 세정에 대한 시간을 예측하기 위한 방법들, 시스템들, 및 컴퓨터 프로그램들을 제공한다. 소모성-부품 수명을 관리함으로써, 챔버의 동작이 개선되는 동안 소모성 부품들의 비용은 최소화된다.
일 실시예에서, 트리거 피처는 수명 시계가 트리거 피처와 연관되도록 설계된다. 장비의 오퍼레이터는 이미지 분석기에 의한 대응하는 분석에 대해 트리거 피처에 의해 제공된 정보에 기초하여 부품을 세정 또는 교체할 때를 규정할 수 있다.
도 8은 실시예들을 구현하기 위한 컴퓨터 시스템의 간략화된 개략도이다. 본 명세서에 기술된 방법들이 관례적인, 범용 컴퓨터 시스템과 같은, 디지털 프로세싱 시스템을 사용하여 수행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 단지 하나의 기능을 수행하기 위해 설계되거나 프로그램된 특수 목적 컴퓨터들이 대안적으로 이용될 수도 있다. 컴퓨터 시스템은 버스 (810) 를 통해 RAM (random access memory) (806), ROM (read-only memory) (812), 및 대용량 저장 디바이스 (814) 에 커플링된 CPU (central processing unit) (804) 를 포함한다. 시스템 제어기 프로그램 (808) 은 RAM (806) 내에 상주하지만, 또한 대용량 저장 디바이스 (814) 내에 상주할 수 있다.
대용량 저장 디바이스 (814) 는 로컬이거나 원격일 수도 있는, 플로피 디스크 드라이브 또는 고정된 디스크 드라이브와 같은 지속적인 (persistent) 데이터 저장 디바이스로 대표된다. 네트워크 인터페이스 (830) 는 다른 디바이스들과의 통신을 허용하는, 네트워크 (832) 를 통한 연결을 제공한다. CPU (804) 는 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, 또는 특별히 프로그램된 로직 디바이스 내에 합체될 (embodied) 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. I/O (Input/Output) 인터페이스는 상이한 주변장치들과의 통신을 제공하고 버스 (810) 를 통해 CPU (804), RAM (806), ROM (812), 및 대용량 저장 디바이스 (814) 에 연결된다. 샘플 주변 장치들은 디스플레이 (818), 키보드 (822), 커서 제어부 (824), 이동식 매체 디바이스 (834), 등을 포함한다.
디스플레이 (818) 는 본 명세서에 기술된 사용자 인터페이스들을 디스플레이하도록 구성된다. 키보드 (822), 커서 제어부 (824), 이동식 매체 디바이스 (834), 및 다른 주변 장치들은 명령 선택들의 정보를 CPU (804) 로 통신하기 위해 I/O 인터페이스 (820) 에 커플링된다. 외부 디바이스들로/로부터의 데이터는 I/O 인터페이스 (820) 를 통해 통신될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 실시예들은 태스크들이 유선 네트워크 또는 무선 네트워크를 통해 링크된 원격 프로세싱 디바이스들에 의해 수행되는 분산된 컴퓨팅 환경 등에서 또한 실시될 수 있다.
실시예들은 핸드-핼드 디바이스들, 마이크로프로세서 시스템들, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그래밍 가능한 가전 제품들, 미니컴퓨터들, 메인프레임 컴퓨터들 등을 포함하는 다양한 컴퓨터 시스템 구성들로 실시될 수도 있다. 또한, 실시예들은 태스크들이 네트워크를 통해 링크된 원격 프로세싱 디바이스들에 의해 수행되는 분산된 컴퓨팅 환경들에서 실시될 수 있다.
상기 실시예들을 유념하여, 실시예들은 컴퓨터 시스템들에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터-구현 동작들을 채용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이들 동작들은 물리량들의 물리적 조작을 필요로 한다. 실시예들의 일부를 형성하는 본 명세서에 기술된 임의의 동작들은 유용한 기계 동작들이다. 실시예들은 또한 이들 동작들을 수행하기 위한 디바이스 또는 장치에 관한 것이다. 장치는 특수 목적 컴퓨터와 같이, 요구된 목표를 위해 특별히 구성될 수 있다. 특수 목적 컴퓨터로서 규정될 때, 컴퓨터는 여전히 특수 목적을 위해 동작가능하면서, 특수 목적의 일부가 아닌 다른 프로세싱, 프로그램 실행, 또는 루틴들을 또한 수행할 수 있다. 대안적으로, 동작들은 선택적으로 활성화된 범용 컴퓨터에 의해 프로세싱되거나, 컴퓨터 메모리, 캐시에 저장되거나 네트워크를 통해 획득된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들에 의해 구성될 수도 있다. 데이터가 네트워크를 통해 획득될 때, 데이터는 네트워크 상의 다른 컴퓨터들, 예를 들어, 컴퓨팅 리소스들의 클라우드에 의해 프로세싱될 수도 있다.
하나 이상의 실시예들은 또한 비임시 컴퓨터 판독가능 매체 상의 컴퓨터 판독가능 코드로서 제조될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 나중에 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터 판독가능 매체의 예들은 하드 드라이브들, 네트워크 부착 저장장치 (NAS: network attached storage), ROM, RAM, CD-ROM들, CD-R들, CD-RW들, 자기 테이프들 및 다른 광학 및 비광학 데이터 저장 디바이스들을 포함한다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 코드가 분산된 방식으로 저장되고 실행될 수 있도록 네트워크 결합된 컴퓨터 시스템 상에 분산된 컴퓨터 판독가능 유형의 매체를 포함할 수 있다.
방법 동작들이 특정한 순서로 기술되었지만, 오버레이 동작들의 프로세싱이 목표된 방식으로 수행되는 한, 다른 관리 동작들이 동작들 사이에 수행될 수도 있고, 또는 동작들이 약간 상이한 시간들에 발생하도록 조정될 수도 있고, 또는 프로세싱과 연관된 다양한 인터벌들로 프로세싱 동작들이 발생하게 하는 시스템 내에 분산될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
상술한 실시예들이 명확한 이해를 목적으로 다소 상세히 기술되었지만, 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수 있는 약간의 변화들 및 수정들이 명백할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이며 비제한적인 것으로 간주되고, 실시예들은 본 명세서에 주어진 상세들로 제한되지 않고, 첨부된 청구항들의 범위 내 및 등가로 수정될 수 있다.
Claims (20)
- 반도체 기판을 프로세싱하기 위해 플라즈마가 사용되는 챔버 내부에서 사용하기 위한 소모성 부품에 있어서,
상기 소모성 부품은,
상기 챔버 내에서의 프로세싱 동안 상기 플라즈마에 노출되도록 구성된 표면을 갖는 바디; 및
상기 바디 내에 통합된 트리거 피처를 포함하고,
상기 트리거 피처는 상기 바디의 상기 표면 아래에 배치된 보이드를 포함하고, 상기 보이드는 상기 표면이 상기 플라즈마로의 노출로부터 시간에 따라 부식될 때 가시적이 되도록 구성되고, 가시적이 되는 상기 보이드는 상기 소모성 부품에 대한 마모 레벨을 나타내는 상기 바디의 표면 상의 식별가능한 피처이고, 상기 마모 레벨은 상기 소모성 부품에 대해 남아 있는 프로세싱 시간량과 연관되는, 소모성 부품. - 제 1 항에 있어서,
상기 남아 있는 프로세싱 시간량은 상기 보이드가 검사 스코프 (inspection scope) 에 보여지는 제 1 시간의 미리결정된 기간에 상관되는, 소모성 부품. - 제 1 항에 있어서,
상기 트리거 피처는 상기 바디의 표면과 실질적으로 동일 평면 상 (coplanar) 에 있는 캡핑 엘리먼트를 더 포함하고, 상기 캡핑 엘리먼트는 상기 보이드 위에 위치되고, 상기 캡핑 엘리먼트는 상기 기판을 프로세싱하는 동안 상기 챔버 내에서 프로세스 시프트를 방지하도록 상기 소모성 부품과 동일한 재료로 되는, 소모성 부품. - 제 1 항에 있어서,
상기 소모성 부품은,
상기 소모성 부품 위에 분포된 하나 이상의 부가적인 트리거 피처들을 더 포함하는, 소모성 부품. - 제 4 항에 있어서,
상기 하나 이상의 부가적인 트리거 피처들은 상이한 깊이의 캡핑 엘리먼트들을 포함하는, 소모성 부품. - 제 4 항에 있어서,
상기 하나 이상의 부가적인 트리거 피처들은 상이한 깊이의 각각의 보이드들을 포함하는, 소모성 부품. - 제 1 항에 있어서,
상기 보이드 위의 캡핑 엘리먼트는 상기 바디와 동일한 재료인, 소모성 부품. - 반도체 기판을 프로세싱하도록 사용된 플라즈마를 생성하는 동작을 위해 구성된 챔버;
상기 챔버 내부에서 사용하기 위한 소모성 부품으로서, 상기 소모성 부품은 바디 및 트리거 피처를 포함하고, 상기 바디는 상기 챔버 내에서의 프로세싱 동안 상기 플라즈마에 노출되도록 구성된 표면을 갖고, 상기 트리거 피처는 상기 바디 내에 통합되고, 상기 트리거 피처는 상기 바디의 상기 표면 아래에 배치된 보이드를 포함하고, 상기 보이드는 상기 표면이 상기 플라즈마로의 노출로부터 시간에 따라 부식될 때 가시적이 되도록 구성되는, 상기 소모성 부품;
상기 소모성 부품이 상기 챔버 내에 있는 동안 상기 소모성 부품을 검사하기 위한 검사 스코프; 및
상기 검사 스코프에 의해 획득된 정보에 기초하여 상기 보이드가 가시적인지를 결정하도록 구성된 제어기로서, 상기 가시적이 되는 보이드는 상기 소모성 부품에 대한 마모 레벨을 나타내는 상기 바디의 상기 표면 상의 식별가능한 피처이고, 상기 마모 레벨은 상기 소모성 부품에 대해 남아 있는 프로세싱 시간량과 연관되고, 상기 보이드의 사이즈는 상기 표면이 부식된 후 상기 보이드가 상기 플라즈마에 노출될 때 상기 챔버 내에서의 프로세스 시프트를 방지하도록 구성되는, 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 검사 스코프는 상기 가시적인 스펙트럼의 이미지들, 적외선 이미지들, 음향파들, 초음파들, 및 RF 파들 중 하나 이상을 활용하여 상기 소모성 부품을 검사하도록 구성되는, 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 트리거 피처의 깊이는 상기 바디의 폭의 약 1/2인, 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 트리거 피처의 깊이는 상기 바디의 수직 폭의 10 % 내지 99 %의 범위인, 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 보이드의 형상은 원통형인, 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 보이드의 형상은 원뿔대인, 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 트리거 피처는 상기 바디의 표면과 동일한 평면 상에 있는 캡핑 엘리먼트를 더 포함하고, 상기 캡핑 엘리먼트는 상기 보이드 위에 위치되고, 상기 캡핑 엘리먼트는 상기 바디의 대응하는 오목부 (indention) 에 피팅하도록 구성된 돌출 링을 포함하는, 시스템. - 소모성 부품의 마모를 검출하기 위한 방법에 있어서,
반도체 제작을 위해 상기 소모성 부품을 챔버 내에 배치하는 단계로서, 상기 소모성 부품은 바디 및 트리거 피처를 포함하고, 상기 바디는 상기 챔버 내에서의 프로세싱 동안 플라즈마에 노출되도록 구성된 표면을 갖고, 상기 트리거 피처는 상기 바디 내에 통합되고, 상기 트리거 피처는 상기 바디의 상기 표면 아래에 배치된 보이드를 포함하고, 상기 보이드는 상기 표면이 상기 플라즈마로의 노출로부터 시간에 따라 부식될 때 가시적이 되도록 구성되고, 상기 가시적이 되는 보이드는 상기 소모성 부품에 대한 마모 레벨을 나타내는 상기 바디의 상기 표면 상의 식별가능한 피처인, 상기 소모성 부품을 챔버 내에 배치하는 단계;
상기 챔버 내에 검사 스코프를 삽입하는 단계;
상기 보이드가 가시적인지 결정하기 위해 상기 검사 스코프에 의해 획득된 정보를 분석하는 단계; 및
상기 보이드가 가시적일 때 상기 챔버 내에서 상기 소모성 부품을 교체하기 전에 남은 시간량을 결정하는 단계를 포함하는, 소모성 부품의 마모를 검출하기 위한 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 트리거 피처는 상기 바디의 표면과 동일한 평면 상에 있는 캡핑 엘리먼트를 더 포함하고, 상기 캡핑 엘리먼트는 상기 보이드 위에 위치되고, 상기 캡핑 엘리먼트는 원형인, 소모성 부품의 마모를 검출하기 위한 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 보이드 위의 캡핑 엘리먼트는 상기 바디를 따라 이동하는 트렌치의 형상을 갖는, 소모성 부품의 마모를 검출하기 위한 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 트리거 피처는 대응하는 부가적인 보이드들 위에 부가적인 캡들을 더 포함하는, 소모성 부품의 마모를 검출하기 위한 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 보이드는 반전된 원뿔의 형상을 갖는, 소모성 부품의 마모를 검출하기 위한 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 방법의 동작들은 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때 컴퓨터 프로그램에 의해 수행되고, 상기 컴퓨터 프로그램은 비일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체 내에 임베딩되는, 소모성 부품의 마모를 검출하기 위한 방법.
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