KR20200066541A - 인-시튜 실시간 플라즈마 챔버 조건 모니터링 - Google Patents

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KR20200066541A
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추-옌 시에
시다 레디 쿠라쿨라
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

인-시튜 및 실시간 챔버 조건 모니터링을 위한 방법들이 제공된다. 예컨대, 일 실시예에서, 챔버 내의 각각의 웨이퍼에 대해, 챔버 내의 자유 라디칼들의 주파수 및 파장이 인-시튜로 모니터링된다. 자유 라디칼들의 주파수 및 파장은 적어도 하나의 선택된 화학물과 연관된다. 연관된 자유 라디칼들은 인덱스와 비교된다. 인덱스는 적어도 하나의 선택된 화학물의 각각의 화학물에 대한 목표 범위를 포함한다.

Description

인-시튜 실시간 플라즈마 챔버 조건 모니터링{IN-SITU REAL-TIME PLASMA CHAMBER CONDITION MONITORING}
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱 기술에 관한 것으로, 더 구체적으로, 인-시튜 프로세스 모니터링의 방법들에 관한 것이다.
[0002] 반도체 제작은, 회로 설계에 따라, 반도체, 예컨대 실리콘 웨이퍼에 전기 회로들을 생성하는 일련의 프로세스들을 포함한다. 이들 프로세스들은 일련의 챔버들에서 수행된다. 현대의 반도체 제작 설비의 성공적인 동작은, 웨이퍼에 전기 회로들을 형성하는 과정에서, 일정한 스트림(steady stream)의 웨이퍼들이 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 이동되는 것을 요구한다. 그러한 프로세스들은 필연적으로, 상이한 종류들의 에칭 부산물들을 생성한다. 부산물들 중 일부는 플라즈마 에칭 프로세스가 수행되는 챔버의 내부 표면들 상에 증착된다.
[0003] 내부 표면들, 이를테면 챔버 벽 상의 부산물들의 계속되는 축적은 반도체 제작에 2개의 난제들을 제공한다. 첫번째로, 축적된 부산물들의 구조는 안정적이지 않다. 따라서, 부산물들은 챔버 벽으로부터 박리되어 입자들 및 박편들을 생성하는 경향이 있으며, 그 입자들 및 박편들은 웨이퍼 표면 상으로 낙하되어, 제품 결함들, 이를테면, 2개의 전도성 라인들 간의 단락, 또는 상부 층이 잔해(debris)를 덮을 수 없는 불연속부를 야기할 수 있다. 두번째로, 챔버 벽 상에 남아 있는 부산물들이 플라즈마와 반응하고, 에칭 성능에 유해하게 영향을 미치며, 이는 "프로세스 드리프트"라고 또한 지칭되는 현상이다.
[0004] 에칭 부산물들의 영향을 완화하기 위해, 챔버 벽으로부터 증착물을 주기적으로 제거하도록 챔버 세정이 요구된다. 그렇게 하기 위해, 챔버가 생산 중단되고, 세정 플라즈마가 챔버 내에 도입된다. 이 플라즈마는 증착물과 반응하고, 이 반응의 생성물들은 챔버 밖으로 펌핑된다. 그러나, 그러한 챔버 세정 후에, 세정된 챔버 벽이 챔버를 즉각적인 생산 웨이퍼 에칭에 부적합하게 만든다는 것이 관찰되었다.
[0005] 챔버가 개방될 때, 환경으로부터 챔버 내로 수분이 도입된다. 수분은 챔버의 성능에 영향을 미칠 수 있는 오염물이다. 챔버 시즈닝(seasoning)은 생산 웨이퍼 에칭에 적합한 챔버 벽 조건을 복원하기 위해 일련의 블랭크 실리콘 웨이퍼들을 에칭하는 절차이다. 챔버 시즈닝 후에, 실리콘 산화물의 얇은 층이 챔버 벽을 덮는다. 챔버 시즈닝 후에, 챔버는 적격성 평가(qualification) 사이클을 거치게 되고, 그 적격성 평가 사이클에서, 적격성 평가 웨이퍼들이 생성되고, 검사되어, 챔버가 생산 사이클로 복귀될 준비가 되었는지 여부가 결정된다. 적격성 평가 웨이퍼들이 규격을 준수하는 경우, 챔버는 생산 웨이퍼 에칭으로 복귀된다. 적격성 평가 웨이퍼들이 규격들을 준수하지 않는 경우, 챔버를 추가로 시즈닝하기 위해, 더 많은 웨이퍼들이 러닝(run)되고, 그 후, 더 많은 적격성 평가 웨이퍼들이 러닝되고 검사된다.
[0006] 챔버 시즈닝 시간 및 웨이퍼 적격성 평가 시간은 매우 시간 소모적이다. 적격성 평가 웨이퍼들이 첫 회에 규격을 준수하지 않는 경우, 한층 더 많은 시간이 소모되어, 챔버가 재-시즈닝되고, 더 많은 웨이퍼들이 적격성 평가를 위해 테스트됨으로써, 챔버가 다운되는 시간이 증가된다.
[0007] 따라서, 에칭 레이트의 측정에 의존하지 않음으로써 생산 또는 시즈닝에 대한 방해들을 방지하는, 프로세스 모니터링 및 챔버 시즈닝 방법을 개발하는 것이 매우 바람직하다. 또한, 그러한 방법이, 프로세스 드리프트 및 챔버 시즈닝에 관한 실시간의 정확한 정보를 제공하는 방식으로, 챔버 벽 조건을 모니터링하는 것이 바람직하다.
[0008] 본원의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱 기술에 관한 것으로, 더 구체적으로, 인-시튜 프로세스 모니터링의 방법에 관한 것이다. 본원의 일부 실시예들은 일반적으로, 인-시튜 및 실시간 챔버 조건 모니터링을 위한 방법들에 관한 것이다. 예컨대, 일 실시예에서, 챔버 내의 각각의 웨이퍼에 대해, 챔버 내의 자유 라디칼들의 주파수 및 파장이 인-시튜로 모니터링된다. 자유 라디칼들의 주파수 및 파장은 적어도 하나의 선택된 화학물과 연관된다. 연관된 자유 라디칼들은 인덱스와 비교된다. 인덱스는 적어도 하나의 선택된 화학물의 각각의 화학물에 대한 목표 범위를 포함한다.
[0009] 다른 실시예에서, 챔버 내에 적어도 하나의 웨이퍼가 삽입된다. 챔버 내에 가스가 주입된다. 가스는 자유 라디칼들의 소스를 포함한다. 프로빙(probing) 가스 내의 자유 라디칼들의 주파수 및 파장이 모니터링된다. 자유 라디칼들의 주파수 및 파장은 적어도 하나의 선택된 화학물과 연관된다. 연관된 자유 라디칼들은 인덱스와 비교된다. 인덱스는 적어도 하나의 선택된 화학물의 각각의 화학물에 대한 목표 범위를 포함한다. 연관된 자유 라디칼들이 목표 범위 내에 있지 않은 경우, 비교에 대한 응답으로, ICC 레시피가 변경된다.
[0010] 또 다른 실시예에서, 챔버 내의 각각의 웨이퍼에 대해, 챔버 내의 불소에 대한 자유 라디칼들의 주파수 및 파장이 인-시튜로 모니터링된다. 불소를 나타내는 자유 라디칼들의 주파수 및 파장이 인덱스와 비교된다. 인덱스는 불소에 대한 목표 범위를 포함한다. 불소를 나타내는 자유 라디칼들이 목표 범위의 하한들에 접근할 때, 챔버 내의 불소 레벨이 증가된다.
[0011] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0012] 도 1은 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 유도성 커플링 플라즈마 반응기의 개략도이다.
[0013] 도 2는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른, 인-시튜 프로세스 모니터링을 위한 방법을 도시한다.
[0014] 도 3은 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 플롯을 도시한다.
[0015] 도 4는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 플롯을 도시한다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 가능한 모든 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다.
[0017] 다음의 설명에서, 다수의 특정 세부사항들이 본 개시내용의 더 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 당업자에게 자명할 바와 같이, 상이한 구성들을 사용하는 다양한 변화들이, 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 이루어질 수 있다. 다른 경우들에서, 본 개시내용을 불명료하게 하는 것을 피하기 위해, 잘-알려져 있는 특징들은 설명되지 않았다. 따라서, 본 명세서에 나타낸 특정 예시적인 실시예들로 본 개시내용이 제한되는 것으로 고려되지 않으며, 모든 그러한 대안적인 실시예들은 첨부 청구항들의 범위에 포함되도록 의도된다.
[0018] 도 1은 그러한 반응기의 개략도를 제공한다. 플라즈마 반응기/챔버(100)는 상부 챔버 바디(105) 및 하부 챔버 바디(108)를 포함한다. 상부 챔버 바디(105)의 상단에 유전체 돔(120)이 있다. 챔버 벽(118)은 하부 챔버 바디를 에워싼다. 돔 재료는 알루미나이며, 챔버 벽(118)은 양극산화 알루미늄이다. 유전체 돔(120) 및 챔버 벽(118)은 일정한 온도(돔의 경우 섭씨 80도 및 챔버 벽(118)의 경우 섭씨 65도)로 유지된다.
[0019] 상부 챔버 바디(105)의 상단에 세팅된 유전체 돔(120) 상의 유도성 코일(115)에 12.56 MHz의 무선 주파수(RF) 전력 소스(110)를 인가함으로써, 고-밀도 플라즈마가 생성된다. 정전 척(미도시)이 장비된 캐소드(125)가 반도체 웨이퍼(130)를 홀딩하며, 그 반도체 웨이퍼(130)는 또한, 헬륨 배면 냉각을 사용하여 에칭 동안 열 제어된다. 웨이퍼(130)에 대한 이온 충격 에너지를 제어하기 위해, 13.56 MHz의 별개의 RF 바이어스 전력 소스(135)가 캐소드(125)에 인가된다. 챔버(100)는 건식 기계 펌프(미도시)가 보조하는 2000 l/s 터보분자 펌프(140)에 의해 진공배기된다.
[0020] 챔버 벽 상의 4개의 가스 분배 링들(145)을 통해, 제어되는 유량들로 프로세스 가스들이 도입된다. 챔버 압력은 스로틀 밸브(150)에 의해 지정 값으로 유지된다. 프리즘(162), 모노크로메이터(164), 및 포토다이오드 어레이(PDA) 검출기(166)를 포함하는 광학 분광기(160)가 광 방출 스펙트럼을 레코딩하기 위해 사용된다. 챔버에서 센서(170)로부터 광 신호가 수집되고, 멀티-스트랜드(multi-strand) 광 섬유(175)를 통해 공급된다. 센서(170)는 그 데이터를 분광기(160)에 송신한다. 분광기(160)는 이들 주파수들 및 파장들과 연관된 화학물들로 자유 라디칼들을 분리한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "화학물들"은, 화학물 및 화합물들을 포함하는 것으로 광범위하게 정의된다. 분광기(160)는 화학물들(예컨대, 불소 또는 산소) 및/또는 화합물들(예컨대, 불소 나이트레이트 또는 실리콘 나이트레이트)에 대해 자유 라디칼을 분리할 수 있다. 프로세서 리소스들을 절약하기 위해, 고객/최종 사용자는 어떤 화학물들이 식별될지 선택할 수 있다.
[0021] CPU(182), 메모리(184), 및 CPU(182)를 위한 지원 회로들(186)을 포함하는 제어 시스템(180)이 플라즈마 반응기(100)의 다양한 컴포넌트들을 제어한다. 메모리(184)에 저장된 일련의 프로그램 명령들 또는 소프트웨어 루틴은, CPU(182)에 의해 실행되는 경우, 반응기(100)로 하여금 본원에서 개시되는 재료의 프로세스들을 수행하게 한다. 다양한 실시예들에서, 메모리(184)는 또한, 본원에서 설명되는 실시예들을 수행하기 위한 프로그램들(미도시)을 포함한다.
[0022] 다른 실시예들에서, 메모리(184)는, 자유 라디칼 파장 및 주파수에 기초하여 챔버(100)에서 화학물들을 식별하고; 목표 범위와, 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장 간의 관계에 기초하여 경보들을 제공하고; 챔버(100) 내부의 자유 라디칼들의 주파수 및 파장의 인-시튜 모니터링에 의해 그린-2-그린 타임(Green-2-Green time)을 증가시키기 위한 프로그램들(미도시)을 포함한다.
[0023] 프로세서(182)는 통상적인 지원 회로망(186), 이를테면 전력 공급부들, 클록 회로들, 캐시 메모리 등, 뿐만 아니라 메모리(184)에 저장된 소프트웨어 루틴들(미도시)을 실행하는 것을 보조하는 회로들과 협력한다. 따라서, 소프트웨어 프로세스들로서 본원에서 논의되는 프로세스 단계들 중 일부는 저장 디바이스(예컨대, 광 드라이브, 플로피 드라이브, 디스크 드라이브 등)로부터 로딩될 수 있고, 메모리(184) 내에 구현될 수 있고, 프로세서(182)에 의해 동작될 수 있다는 것이 고려된다. 따라서, 본 개시내용의 다양한 단계들 및 방법들은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수 있다.
[0024] 챔버(100)는 본원에서 "PM 사이클"이라고 지칭되는 예방 유지보수("PM") 서비싱을 주기적으로 필요로 한다. 툴의 성능에 기초하여, 챔버(100)는 생산 중단되고, PM 사이클에 놓인다. PM 사이클은 "마이너 PM" 사이클 또는 "메이저 PM" 사이클의 형태를 취할 수 있다. 마이너 PM 사이클에서는 몇몇 부품들이 변경되지만, 메이저 Pm에서는 더 많은 부품들이 변경된다. PM을 수행하기 위해, 챔버(100)는 개방되고 챔버(100) 외부의 분위기에 노출될 필요가 있다. 챔버(100)에서 더 많은 부품들을 교체하는 것은 챔버(100)가 더 오래 개방되게 하고, 챔버(100)에서의 수분(예컨대, OH)에 대한 노출을 증가시킨다. 챔버(100) 내에 도입된 부품들은 또한, 챔버(100) 내에 수분(예컨대, OH)을 도입한다.
[0025] 다시 챔버(100)를 생산 상태로 되게 하기 위해, 챔버(100)는 시즈닝 사이클 및 적격성 평가 사이클을 거친다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 시즈닝 사이클 및 적격성 평가 사이클을 감소시키기 위해, 화학물들의 파장들 및 주파수들이 모니터링될 수 있다. 예시 목적들을 위해, 도 3은 시즈닝 사이클 및 적격성 평가 사이클 동안의 OH 및 불소 레벨들의 플롯을 도시한다.
[0026] 도 2는 프로세싱 챔버(100) 내의 선택된 가스들의 주파수 및 파장을 인-시튜로 모니터링하기 위한 예시적인 방법(200)을 도시한다. 예컨대, 시즈닝 사이클 동안, 방법(200)은 블록(202)에서 시작되고, 블록(204)으로 진행된다. 블록(204)에서, 센서(170)는 챔버(100) 내부의 가스의 자유 라디칼들의 주파수들 및 파장들을 인-시튜로 모니터링한다.
[0027] 블록(206)에서, 자유 라디칼들은, 이들 자유 라디칼들의 주파수 및 파장에 기초하여, 적어도 하나의 화학물과 연관된다. 예컨대, 염소를 나타내는 파장 및 주파수를 갖는 자유 라디칼들은 염소와 연관되고, 그리고 염소에 대한 채널로 분리된다. 이들 자유 라디칼들의 주파수 및 파장으로 인해 연관될 수 있는 다른 가스들의 예들은 탄소 질화물, 산소, 불소, 제온(xeon), 탄소, 아르곤, 실리콘, 실리콘 질화물, 수소, 및 수소화물이다.
[0028] 부가하여, 하나의 파장 및 주파수의 제1 실리콘이 모니터링될 수 있고, 그리고 제1 실리콘과 상이한 파장 및 주파수의 제2 실리콘과 상이하게 분류될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 하나의 화학물(예컨대, 생산 사이클 동안의 불소)을 모니터링하거나, 또는 화학물들(시즈닝 사이클 동안 챔버에서 전형적으로 발견되는 모든 화학물들)의 임의의 조합을 모니터링하기 위한 선택이 (예컨대, 고객에 의해) 이루어질 수 있다.
[0029] 블록(208)에서, 각각의 채널 내의 자유 라디칼들(즉, 연관된 자유 라디칼들)이 인덱스(미도시)와 비교된다. 인덱스는 적어도 하나의 화학물에서 각각의 화학물에 대한 목표 범위를 포함한다. 예컨대, 하나의 화학물(예컨대, 불소)이 선택되는 경우, 챔버(100)에 있는 것으로서 식별된, 불소와 연관된 자유 라디칼들과의 비교를 위해, 불소에 대한 목표 범위가 선택된다. 사용자는 어떤 연관된 자유 라디칼들을 모니터링할지 선택할 수 있다. 사용자는 또한, 연관된 자유 라디칼들의 세기의 변화들을 플롯할 수 있다. 예컨대, 시즈닝 사이클 동안, 챔버(100)에서 부품들이 교체되고, 이어서, 챔버(100)는 폐쇄된다. OH를 나타내는 자유 라디칼들의 파장 및 주파수가 모니터링될 수 있고, OH에 대한 인덱스와 비교될 수 있다. 시즈닝 사이클 동안, 시즈닝 웨이퍼들을 러닝시키는 것은 챔버(100) 내의 OH 레벨을 감소시킨다.
[0030] 선택적으로, 연관된 자유 라디칼들이 플롯될 수 있다. 예컨대, OH 농도는 챔버(100) 내의 OH 농도의 감소의 그래픽 표현을 제공한다. OH와 연관된 자유 라디칼들을 인-시튜로 모니터링하면서 시즈닝 웨이퍼들을 계속 러닝시키는 것은, 고객으로 하여금, OH가 최소 레벨에 있게 될 때(즉, OH 레벨이 안정화되었고, 더 이상 급격한 레벨로 감소되지 않음)까지, OH를 감소시키기 위해 웨이퍼들을 러닝시킬 수 있게 한다.
[0031] 25개의 웨이퍼들을 시즈닝하는 과정 동안, 챔버(100)에 새로운 부품들이 배치되는 경우의 OH 레벨의 감소의 플롯은, 세정된 부품들에 대한 OH 레벨의 감소의 플롯과 상이하다. 도 3은, 플롯(302) 및 플롯(304)을 갖는 그래프(300)를 도시한다. 플롯(302)은, 새로운 부품들이 챔버(100)에 있는 경우의, 각각의 시즈닝 웨이퍼 후의 OH 농도의 감소를 도시한다. 플롯(304)은, 세정된 부품들이 챔버(100)에 있는 경우의, 각각의 시즈닝 웨이퍼 후의 OH 농도의 감소를 도시한다. 챔버(100) 내의 OH에 대한 정상 상태(작은 변화 레이트 또는 무변화)는 새로운 부품들과 사용된 부품들 간에 상이하다.
[0032] OH가 용인가능 레벨 또는 정상 상태 레벨에 있을 때, 챔버(100) 내부의 부품들로 인한, 챔버(100) 내의 불소 레벨을 결정하기 위해, 불소를 나타내는 자유 라디칼들의 파장 및 주파수가 모니터링될 수 있다. 챔버(100) 내의 새로운 부품들은 세정된, 사용된 부품들보다 더 높은 불소 레벨을 제공할 것이다. 새로운 부품들이 사용되는 경우, 웨이퍼들이 더 빠르게 프로세싱될 수 있도록 에칭 트렌치 레이트가 변화될 수 있다. 세정된 부품들이 사용되는 경우, 그 세정된 부품들은 (새로운 부품들에 의해 제공되는 불소 레벨에 비하여) 더 낮은 불소 레벨을 제공하고, 에칭 트렌치 레이트가 감소될 수 있다.
[0033] 불소 레벨 및 OH 레벨이 용인가능 레벨에 있는 경우, 시즈닝 사이클이 종료된다. 시즈닝 사이클이 종료된 후에, 적격성 평가 사이클을 위해, 더미 웨이퍼들이 러닝된다. OH의 감소 레이트가 최소로 될 때까지(또는 OH가 존재하지 않게 될 때까지), OH 레벨이 인-시튜로 모니터링되었고, 웨이퍼들이 러닝되었기 때문에, 적격성 평가 시간이 상당히 감소된다. 예컨대, 25개의 웨이퍼들이 시즈닝된 후에 적격성 평가 사이클을 실행하는 것은, 10개의 웨이퍼들이 시즈닝된 후에 적격성 평가 사이클을 실행하는 것보다 더 짧은 적격성 평가 시간을 발생시킬 것이다. 부가하여, 본원에서 개시되는 방법들은, 시즈닝 사이클을 수행하고 적격성 평가 사이클을 수행한 후, 웨이퍼들이 제1 적격성 평가에 실패하는 경우, 시즈닝 사이클을 재-수행한 후 제2 적격성 평가 사이클을 수행해야 하는 필요성 없이, 시즈닝에 이은 적격성 평가를 가능하게 한다. 부가하여, 연관된 자유 라디칼들의 인-시튜 모니터링은, 변수들, 이를테면 새로운 부품들 또는 세정된 부품들이 사용될 때, 마이너 PM이 발생하든지 또는 메이저 PM이 발생하든지, 또는 하나의 챔버를 사용할 때와 다른 챔버를 사용할 때의 변동들이 있을 때, 효율성을 제공한다.
[0034] 도 2로 돌아가면, 방법(200)은 또한, 선택적인 블록들(210 및 212)을 포함한다. 선택적인 블록(210)에서, 연관된 자유 라디칼들이 목표 범위 내에 있지 않은 경우, 비교에 대한 응답으로, 인-시튜 챔버 조건("ICC"; in-situ chamber condition) 레시피가 변경된다. 예컨대, 연관된 자유 라디칼들이 목표 범위 내에 있지 않은 경우, 챔버에 화학물들이 부가될 수 있는 레이트가 변경되고, 에칭 트렌치가 변화될 수 있다.
[0035] 선택적인 블록(212)에서, 연관된 자유 라디칼들이 목표 범위 미만인 경우, 챔버(100)는 생산 사이클이 중단될 수 있고, 그리고 서비싱, 시즈닝, 및 적격성 평가를 위한 예방 유지보수에 놓일 수 있다. 연관된 자유 라디칼들이 목표 범위 내에 있는 경우, 챔버(100)는 다시 생산 사이클에 놓일 수 있다.
[0036] 본원에서 개시되는 실시예들은 또한, 세정-간-평균-시간(mean-time-between-cleaning)을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 부가하여, 자유 라디칼들의 파장들 및 주파수들의 인-시튜 모니터링은 필요에 따라 화학물들의 첨가를 가능하게 한다. 예컨대, 도 4는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른, 인-시튜 모니터링 및 불소 레벨의 증가의, 종래 기술과의 회화적 비교(400)를 도시한다. 회화적 비교(400)는 불소 레벨에 대한 용인가능 동작 범위를 표시하는 목표 범위(402)를 포함한다. 용인 불가능 레벨(404)은, 불소 레벨이 용인 불가능 레벨(404) 미만으로 떨어지는 경우, 챔버(100)가 생산 중단되고 예방 유지보수에 들어갈 필요가 있음을 표시한다. 웨이브(406)는 불소 레벨이 예방 유지보수로 감소되고, 다시 생산으로 복귀되는 것을 표시한다. 웨이브(408)는 본원에서 개시되는 재료를 활용하고, 그리고 불소를 나타내는 자유 라디칼들의 파장 및 주파수를 인-시튜 모니터링하는 것, 및 불소가 목표 범위의 하한들에 접근하고 있을 때 불소 레벨을 증가시키는 것을 포함한다. 첨가된 불소의 결과는 웨이브 부분(410)에서 도시된다. 시간 경과에 따라, 불소 레벨은 하락하기 시작하고, 이는 웨이브 부분(412)에서 도시된다. 불소 레벨이 목표 범위의 하한들에 다시 접근할 때, 챔버(100)에 불소가 다시 첨가될 수 있다. 인-시튜로 모니터링하고, 챔버 내에 불소를 반복적으로 첨가함으로써, 세정-간-평균-시간이 증가될 수 있다. 예컨대, 세정-간-평균-시간은, 마이너 PM 또는 메이저 PM을 필요로 하지 않으면서, 600 RF 시간을 훨씬 초과하여 증가될 수 있다.
[0037] 본원에서 사용되는 바와 같이, "갖는", "함유하는", "구비하는", "포함하는" 등과 같은 용어들은, 명시된 엘리먼트들 또는 피처들의 존재를 나타내지만 부가적인 엘리먼트들 또는 피처들을 배제하지 않는 비제한적인 용어들이다. 단수 표현들은, 문맥상 명확히 다르게 표시되지 않는 한, 단수형 뿐만 아니라 복수형을 포함하는 것으로 의도된다.
[0038] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 챔버 내의 각각의 웨이퍼에 대해, 상기 챔버 내의 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 인-시튜(in-situ)로 모니터링하는 단계;
    상기 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 적어도 하나의 선택된 화학물과 연관시키는 단계; 및
    상기 연관된 자유 라디칼들을 인덱스와 비교하는 단계
    를 포함하며,
    상기 인덱스는 상기 적어도 하나의 선택된 화학물의 각각의 화학물에 대한 목표 범위를 포함하는,
    방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 연관된 자유 라디칼들이 상기 목표 범위 내에 있지 않은 경우, 상기 비교에 대한 응답으로, 인-시튜 챔버 조건 레시피를 변경하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 연관된 자유 라디칼들이 상기 목표 범위 미만으로 떨어지는 경우, 상기 챔버를 예방 유지보수 사이클에 놓는 단계; 및
    상기 연관된 자유 라디칼들이 상기 목표 범위 내에 있는 경우, 상기 챔버를 생산 사이클에 놓는 단계
    중 하나의 단계를 더 포함하는,
    방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 연관된 자유 라디칼들이 상기 목표 범위 내에 있는 경우;
    상기 연관된 자유 라디칼들이 상기 목표 범위 미만인 경우; 및
    상기 연관된 자유 라디칼들이 상기 목표 범위를 초과하는 경우
    중 적어도 하나의 경우에, 경보를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는,
    웨이퍼 생산 사이클; 및
    챔버 세정 사이클
    중 하나 동안 발생하는,
    방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 챔버 세정 사이클은,
    챔버 시즈닝(seasoning) 사이클; 및
    챔버 적격성 평가(qualification) 사이클
    을 포함하는,
    방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 챔버 내의 수산화물 레벨들이 정상 상태에 있게 될 때까지, 웨이퍼들을 시즈닝하는 단계; 및
    적격성 평가 사이클을 수행하는 단계
    를 더 포함하는,
    방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계 및 상기 비교하는 단계는,
    상기 챔버 내의 수산화물과 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 수산화물 자유 라디칼들을 수산화물에 대한 인덱스와 비교하는 단계; 및
    상기 챔버 내의 불소와 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 불소 자유 라디칼들을 불소에 대한 인덱스와 비교하는 단계
    중 적어도 하나의 단계를 포함하는,
    방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계 및 상기 비교하는 단계는,
    상기 챔버 내의 수산화물과 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 수산화물 자유 라디칼들을 수산화물에 대한 인덱스와 비교하는 단계;
    상기 챔버 내의 불소와 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 불소 자유 라디칼들을 불소에 대한 인덱스와 비교하는 단계;
    상기 챔버 내의 수소와 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 수소 자유 라디칼들을 수소에 대한 인덱스와 비교하는 단계;
    상기 챔버 내의 염소와 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 염소 자유 라디칼들을 염소에 대한 인덱스와 비교하는 단계;
    상기 챔버 내의 산소와 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 산소 자유 라디칼들을 산소에 대한 인덱스와 비교하는 단계;
    상기 챔버 내의 아르곤과 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 아르곤 자유 라디칼들을 아르곤에 대한 인덱스와 비교하는 단계;
    상기 챔버 내의 제온(Xeon)과 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 제온 자유 라디칼들을 제온에 대한 인덱스와 비교하는 단계;
    상기 챔버 내의 실리콘과 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 실리콘 자유 라디칼들을 실리콘에 대한 인덱스와 비교하는 단계;
    실리콘 질화물과 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 실리콘 질화물 자유 라디칼들을 실리콘 질화물에 대한 인덱스와 비교하는 단계; 및
    상기 챔버 내의 탄소와 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 탄소 자유 라디칼들을 탄소에 대한 인덱스와 비교하는 단계
    중 적어도 하나의 단계를 포함하는,
    방법.
  10. 플라즈마 챔버 내에 적어도 하나의 웨이퍼를 삽입하는 단계;
    플라즈마 챔버 내에 가스를 주입하는 단계 ― 상기 가스는 자유 라디칼들의 소스를 포함함 ―;
    상기 가스 내의 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하는 단계;
    상기 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 적어도 하나의 선택된 화학물과 연관시키는 단계; 및
    상기 연관된 자유 라디칼들을 인덱스와 비교하는 단계
    를 포함하며,
    상기 인덱스는 상기 적어도 하나의 선택된 화학물의 각각의 화학물에 대한 목표 범위를 포함하는,
    인-시튜 및 실시간 챔버 조건 모니터링을 위한 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 비교에 대한 응답으로, 인-시튜 챔버 조건("ICC") 레시피를 변경하는 단계를 더 포함하는,
    인-시튜 및 실시간 챔버 조건 모니터링을 위한 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계 및 상기 비교하는 단계는,
    상기 챔버 내의 수산화물과 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 수산화물 자유 라디칼들을 수산화물에 대한 인덱스와 비교하는 단계; 및
    상기 챔버 내의 불소와 연관된 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 모니터링하고, 연관된 불소 자유 라디칼들을 불소에 대한 인덱스와 비교하는 단계
    중 적어도 하나의 단계를 포함하는,
    인-시튜 및 실시간 챔버 조건 모니터링을 위한 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 연관된 자유 라디칼들이 상기 목표 범위 내에 있는 경우;
    상기 연관된 자유 라디칼들이 상기 목표 범위 미만인 경우; 및
    상기 연관된 자유 라디칼들이 상기 목표 범위를 초과하는 경우
    중 적어도 하나의 경우에, 경보를 제공하는 단계를 더 포함하는,
    인-시튜 및 실시간 챔버 조건 모니터링을 위한 방법.
  14. 챔버 내의 각각의 웨이퍼에 대해, 상기 챔버 내의 가스들의 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 인-시튜로 모니터링하는 단계;
    상기 자유 라디칼들의 주파수 및 파장을 화학물과 연관시키는 단계;
    상기 연관된 자유 라디칼들을 인덱스와 비교하는 단계 ― 상기 인덱스는 각각의 화학물에 대한 목표 범위를 포함함 ―; 및
    상기 비교에 대한 응답으로, 상기 챔버에서 가스 레시피를 변경하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 가스는 불소이며, 상기 가스 레시피는, 불소에 대한 연관된 자유 라디칼들이 상기 목표 범위의 하한들에 접근할 때, 상기 챔버 내의 불소 레벨을 증가시키는 것을 포함하는,
    방법.
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