KR20220046645A - 반도체 제작시 동적 프로세스 제어 - Google Patents
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Abstract
예를 들어 반도체 제작 적용 예들에서 기판 프로세싱에서 동적 프로세스 제어를 위한 방법들 및 시스템이 제공된다. 일부 예시적인 시스템들 및 방법들은 ALD (atomic layer deposition) 프로세스들에서 발전된 모니터링 및 머신 러닝을 위해 제공된다. 일부 예들은 또한 챔버 파라미터 매칭 및 가스 라인 충전 시간들에 대한 동적 프로세스 제어 및 모니터링과 관련된다.
Description
본 개시는 일반적으로 기판 프로세싱에서 동적 프로세스 제어에 관한 것이고, 일부 예들에서, ALD (atomic layer deposition) 프로세스들에서 발전된 모니터링 및 머신 러닝을 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 일부 예들은 또한 챔버 매칭 및 가스 라인 충전 시간들에 대한 동적 프로세스 제어 및 모니터링에 관한 것이다.
현재 대부분은 아니지만, 기판 프로세싱 챔버와 연관된 많은 파라미터들이 컴포넌트 설정 점들 주변에서 동작하도록 모니터링된다. 예를 들어, 질량 유량 제어기 (mass flow controller; MFC) 플로우 또는 챔버 압력은 특정한 에러 마진을 포함할 수도 있다. 통상적으로, 파라미터 상한 또는 하한은 이 에러에 부응하도록 (cater) 값 또는 특정한 백분율로 설정될 수도 있다. ALD 프로세스들에서, 예를 들어, 밸브들은 개방 및 폐쇄 시간들에 대해 모니터링될 수도 있고, 이들 시간들은 모니터링 파라미터들에 따라 고려된다.
그러나, 통상적으로, 현재 프로세스 모니터링 방법들은 프로세싱 챔버 또는 이의 컴포넌트들의 상대적으로 광범위하거나 총 오작동을 검출하기 위해서만 적합하다. 이 총 검출은 정상 상태 또는 단일 단계 상황들, 예를 들어 CVD (chemical vapor deposition) 또는 PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition) 프로세스들에서 용인될 수도 있지만, 챔버 조건들이 밀리 초 단위로 변할 수 있는 ALD와 같은 다단계 프로세스에서의 사용 또는 적용은 제한된다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
우선권 주장
본 특허 출원은 명칭이 "Dynamic Process Control In Semiconductor Manufacturing"인 2019년 8월 12일 출원된 Kumar 등의 미국 특허 가출원 번호 제 62/885,667 호의 우선권의 이익을 주장하고, 이는 전체가 본 명세서에 참조로서 인용된다.
본 개시는 일반적으로 반도체 기판 제작 시스템들에서 동적 프로세스 제어에 관한 것이다. 일부 예들에서, 시스템들 및 방법들은 ALD 프로세스들에서 발전된 모니터링 및 머신 러닝을 위해 제공된다. 일부 예들은 또한 챔버 매칭 및 가스 라인 충전 시간들에 대한 동적 프로세스 제어 및 모니터링에 관한 것이다. 일부 예들은 반도체 프로세싱의 맥락에서 기술되지만, 예를 들어 포토 마스크들과 같은 유전체들 및 금속들에 대한 이러한 맥락 밖의 기판 프로세싱에 동일하게 적용 가능할 수도 있다.
일부 예들은 연속적인 ALD 사이클들을 개별적으로 모니터링하고 커브 피팅 또는 규정된 에러 마진을 사용하여 ALD 사이클의 모든 단계를 매칭한다. 모든 ALD 사이클은 일부 예들에서 반복 가능하게 되고, 시간 기준은 상이한 변수들의 반복성을 모니터링하도록 규정될 수도 있다. 일부 예들에서, 상이한 측정된 변수들에 대한 연속적인 ALD 사이클들의 비교가 이루어질 수도 있다. 예시적인 변수들은 챔버 압력, 전구체 전달 압력 (또는 전구체 매니폴드 압력), 반사된 RF (radio frequency) 에너지, 순방향 전력, 및 버스트 퍼지 압력을 포함할 수도 있다. 다른 모니터링된 변수 및 파라미터가 가능하다.
일부 예들은 모니터링된 값으로부터의 편차에 기초하여 툴 경고 또는 에러 메시지를 제공한다. 일부 예들은 이러한 목표들을 가능하게 하는 알고리즘들 및 소프트웨어를 포함한다.
예시적인 실시 예에서, ALD (atomic layer deposition) 반도체 제작 프로세스에서 프로세싱 사이클들을 모니터링하기 위한 시스템이 제공된다. 예시적인 시스템은 ALD 제작 프로세스를 위한 프로세싱 챔버; 및 프로세스 모니터링 동작들을 수행하도록 구성된 하나 이상의 제어기들을 포함하고, 동작들은, 제작 프로세스에서 반복된 동작에 기초하여 ALD 사이클의 데이터 시간 기준을 규정하는 동작; 시간 기준에 기초하여 순환적 시간 증분들의 일련의 데이터 지점들에 대한 일련의 파라미터 값들을 포함하는 골든 커브에 액세스하는 동작; 골든 커브의 데이터 지점 각각에 대한 가변성 또는 허용 오차 마진에 액세스하는 동작; ALD 제작 프로세스의 사이클에 대한 순환적 시간 증분들에 기초하여 파라미터 데이터를 수집하는 동작; 파라미터 데이터의 파라미터 값이 데이터 지점에서 가변성 또는 허용 오차 범위 내에 있는지 여부를 동적으로 모니터링하는 동작; 파라미터 값이 가변성 또는 허용 오차 마진 밖에 있다는 결정에 기초하여, 후속 사이클의 파라미터 값이 골든 커브의 연관된 파라미터 값과 매칭하도록 제작 프로세스를 조정하는 동작을 포함한다.
일부 예들에서, 데이터 시간 기준의 기초를 형성하는, 반복된 동작은 프로세싱 챔버를 공급하는 명시된 밸브의 개방 또는 폐쇄를 포함한다. 일부 예들에서, 파라미터 데이터는 수집 주파수에 기초하여 규칙적인 간격들로 수집되고, 수집 주파수는 0 내지 1 ㎐, 또는 1 내지 10 ㎐, 또는 10 내지 100 ㎐, 또는 100 내지 1000 ㎐ 범위 내에 있다.
일부 예들에서, 규칙적인 간격들은 ALD 제작 프로세스의 트리거 지점들에 기초하고, 트리거 지점 각각은 ALD 제작 프로세스 내 단계의 시간 지점을 규정하거나 기초한다.
일부 예들에서, 동작들은 트리거 지점들에서 수집된 파라미터 데이터를 골든 커브의 대응하는 파라미터 데이터 세트와 비교하는 것을 더 포함한다. 일부 예들에서, 파라미터 데이터는 전구체 매니폴드 압력, 퍼지 압력, 변환 매니폴드 압력, 챔버 압력, 가스 플로우, RF 반사 전력, 및 RF 순방향 전력 중 하나 이상과 연관된 파라미터 값들을 포함한다.
다른 예에서, 예시적인 시스템은 제작 프로세스를 위한 프로세싱 챔버; 및 프로세스 모니터링 동작들을 수행하도록 구성된 하나 이상의 제어기들을 포함하고, 동작들은, 제작 프로세스의 파라미터를 식별하는 동작; 제작 프로세스의 제 1 사이클에 기초하여 제 1 파라미터 값을 포함하는 파라미터 값들의 제 1 커브를 생성하는 동작; 제 1 사이클에 대해 생성된 커브에 기초하여, 제작 프로세스의 제 2 사이클에 대한 파라미터의 제 2 값을 식별하는 동작; 및 제 1 파라미터 값을 제 2 파라미터 값과 매칭시키도록 제작 프로세스를 조정하는 동작을 포함한다.
일부 예들에서, 동작들은 제작 프로세스의 제 2 사이클로부터 도출된 복수의 파라미터 값들을 포함하는 제 2 커브를 생성하는 동작; 및 파라미터 값들의 제 2 커브를 파라미터 값들의 제 1 커브와 커브 피팅하는 동작을 더 포함한다.
일부 예들에서, 커브 피팅하는 동작은 제작 프로세스에 대한 골든 파라미터 값들의 세트를 규정하는 골든 커브를 생성하기 위해 제 1 커브 또는 제 2 커브와 제작 프로세스의 제 3 및 후속 사이클들에 기초하거나 그로부터 유도된 파라미터 값들의 일련의 커브들을 피팅하는 동작을 포함한다. 일부 예들에서, 제작 프로세스의 사이클 각각은 ALD 프로세스의 복수의 단계들을 포함하고; 동작들은, ALD 프로세스의 단계 각각의 파라미터 값을 골든 파라미터 값들의 세트의 파라미터 값과 매칭시키는 단계를 더 포함한다.
일부 예들에서, 골든 커브는 ALD 프로세스의 단계 각각에 대한 골든 파라미터 값들을 포함한다. 일부 예들에서, 식별된 파라미터는 제작 프로세스의 제어 변수와 연관되고; 동작들은 제 1 사이클의 제어 변수의 값과 제 2 사이클의 제어 변수의 매칭 값을 식별하도록, 제 1 파라미터 값 및 제 2 파라미터 값을 직접적으로 또는 간접적으로 사용하는 동작; 및 제 1 파라미터 값을 제 2 파라미터 값과 매칭시키도록 제작 프로세스를 조정하는 동작을 더 포함한다.
다른 예에서, 반도체 제작 사이클에서 프로세싱 단계들을 모니터링하기 위한 셀프 러닝 (self-learning) 시스템이 제공된다. 예시적인 시스템은 일련의 반복된 반도체 제작 사이클들-사이클 각각은 복수의 프로세싱 단계들을 포함함-을 포함하는 반도체 제작 프로세스를 수용하기 위한 프로세싱 챔버; 및 프로세스 모니터링 동작들을 수행하도록 구성된 프로세싱 챔버와 연관된 하나 이상의 제어기들을 포함하고, 동작들은, 프로세싱 챔버로부터 수집된 파라미터 데이터에 기초하여 일련의 반복된 사이클들의 단계 각각에 대한 골든 기준 파라미터 값들의 세트를 생성하는 동작; 골든 기준 값들의 세트에 기초하여 머신-러닝된 모델을 생성하는 동작; 및 일련의 반복된 사이클들의 제 2 사이클의 파라미터 값을 일련의 반복된 사이클들의 제 1 사이클의 대응하는 파라미터 값과 매칭하도록 머신-러닝된 모델을 사용하는 동작을 포함한다.
일부 예들에서, 반도체 제작 프로세스는 ALD 프로세스이고; 그리고 일련의 반복된 사이클들의 사이클 각각의 단계들은 도즈, 퍼지, 변환 및 퍼지 단계들을 포함하는 순차적인 단계들을 포함한다.
일부 예들에서, 동작들은 순차적인 단계 각각에 대한 파라미터 값 데이터를 포함하는 골든 커브를 생성하는 동작; 및 머신-러닝된 모델에 대한 트레이닝 데이터로서 골든 커브를 사용하는 동작을 포함한다.
일부 예들에서, 동작들은 머신-러닝된 모델에 기초하여, 제 2 사이클의 순차적인 단계 각각의 파라미터 값들을 제 1 사이클의 순차적인 단계 각각의 대응하는 파라미터 값들과 매칭함으로써 일련의 반복된 사이클들의 사이클 각각을 반복하고 매칭하는 동작을 더 포함한다.
일부 예들에서, 파라미터들은 전구체 매니폴드 압력, 퍼지 압력, 챔버 압력, 가스 플로우, 챔버 온도, RF 반사 전력, 및 RF 순방향 전력 중 하나 이상을 포함한다.
일부 예들에서, 동작들은 프로세싱 챔버로부터 성능 데이터를 수집하는 동작; 성능 데이터의 드리프트를 식별하고 성능 드리프트 데이터를 생성하는 동작; 및 드리프트 데이터를 머신-러닝된 모델에 대한 트레이닝 데이터 내로 통합하는 동작을 더 포함한다.
다른 예에서, 반도체 제작 프로세스에서 프로세싱 사이클들을 모니터링하기 위한 시스템이 제공된다. 여기서, 예시적인 시스템은 제작 프로세스를 위한 프로세싱 챔버; 및 프로세스 모니터링 동작들을 수행하도록 구성된 하나 이상의 제어기들을 포함하고, 동작들은, 제작 프로세스의 파라미터를 식별하는 동작; 및 제작 프로세스의 제 1 사이클에 기초하여 제 1 파라미터 값을 포함하는 파라미터 값들의 제 1 커브를 생성하고, 파라미터 값들은 프로세싱 챔버에 공급하는 라인에 대한 가스 라인 충전 시간을 포함하는, 파라미터 값들을 생성하는 동작을 포함한다.
일부 예들에서, 동작들은 프로세싱 챔버를 공급하는 라인 내의 밸브의 개방과 그 후 일정한 압력 상승의 확립 사이의 압력 램핑 업 시간에 기초하여 가스 라인 충전 시간을 계산하는 동작을 더 포함한다. 일부 예들에서, 동작들은 제 1 사이클에 대해 생성된 커브에 기초하여, 제작 프로세스의 제 2 사이클에 대한 파라미터의 제 2 값을 식별하는 동작; 제작 프로세스의 제 2 사이클로부터 도출된 복수의 파라미터 값들을 포함하는 제 2 커브를 생성하는 동작; 및 파라미터 값들의 제 2 커브를 파라미터 값들의 제 1 커브와 커브 피팅하는 동작을 더 포함한다.
일부 예들에서, 커브 피팅하는 동작은 제작 프로세스에 대한 골든 파라미터 값들의 세트를 규정하는 골든 커브를 생성하기 위해 제 1 커브 또는 제 2 커브와 제작 프로세스의 제 3 및 후속 사이클들에 기초하거나 그로부터 유도된 파라미터 값들의 일련의 커브들을 피팅하는 동작을 포함한다. 일부 예들에서, 제작 프로세스의 사이클 각각은 ALD 프로세스의 복수의 단계들을 포함하고; 동작들은, ALD 프로세스의 단계 각각의 파라미터 값을 골든 파라미터 값들의 세트의 파라미터 값과 매칭시키는 단계를 더 포함한다.
일부 예들에서, 골든 커브는 ALD 프로세스의 단계 각각에 대한 골든 파라미터 값들을 포함한다.
일부 예들에서, 식별된 파라미터는 제작 프로세스의 제어 변수와 연관되고; 동작들은 제 1 사이클의 제어 변수의 값과 제 2 사이클의 제어 변수의 매칭 값을 식별하도록, 제 1 파라미터 값 및 제 2 파라미터 값을 직접적으로 또는 간접적으로 사용하는 동작; 및 제 1 파라미터 값을 제 2 파라미터 값과 매칭시키도록 제작 프로세스를 조정하는 동작을 더 포함한다.
일부 실시 예들은 첨부된 도면의 도면들에 제한이 아니라 예로서 예시된다.
도 1은 일부 예들에 따른, 본 개시의 방법들의 일부 예들이 채용될 수도 있는 반응 챔버의 개략도이다.
도 2a 내지 도 2c는 예시적인 실시 예들에 따른, 챔버 파라미터들을 모니터링하기 위한 종래의 방법들의 양태들을 디스플레이한다.
도 3은 예시적인 실시 예에 따른, 30 개의 ALD 사이클들의 예시적인 커브 피팅에 대한 그래프 (300) 를 도시한다.
도 4는 예시적인 실시 예들에 따른, 허용 오차 마진들을 포함하는 그래프를 도시한다.
도 5는 예시적인 실시 예들에 따른, 방법의 예시적인 동작들의 흐름도를 도시한다.
도 6은 예시적인 실시 예들에 따른, ALD 사이클의 예시적인 단계들 및 파라미터들의 표를 포함한다.
도 7은 예시적인 실시 예들에 따른, ALD 사이클에서 프로세스 제어를 위한 예시적인 골든 값들 및 수정된 값들의 표를 포함한다.
도 8은 예시적인 실시 예들에 따른, 매칭 방법의 예시적인 매칭 동작들을 도시한다.
도 9는 예시적인 실시 예들에 따른, 예시적인 챔버 대 챔버 차들을 도시한다.
도 10은 예시적인 실시 예들에 따른, ALD 사이클에서 전구체 매니폴드 압력을 조정하기 위한 파라미터들의 세트를 포함하는 표를 도시한다.
도 11은 예시적인 실시 예들에 따른, 매칭 방법의 예시적인 매칭 동작들을 도시한다.
도 12는 예시적인 실시 예들에 따른, 챔버 내 동적 프로세스 제어를 위한 방법의 예시적인 제어 동작들을 도시한다.
도 13은 예시적인 실시 예들에 따른, 상이한 제어 변수들에 대해 매칭하도록 수정될 수 있는 파라미터들의 예들을 포함하는 표를 도시한다.
도 14는 예시적인 실시 예들에 따른, ALD 사이클의 단계들을 도시한다.
도 15는 예시적인 실시 예들에 따른, 셀프 러닝 모니터링 방법의 동작들을 도시한다.
도 16은 예시적인 실시 예들에 따른, 데이터 수확 방법의 동작들을 도시한다.
도 17은 예시적인 실시 예에 따른, 밸브들의 배열을 도시한다.
도 18은 예시적인 실시 예에 따른, 가스 매니폴드를 위한 공통 방향 전환 장치의 개략도이다.
도 19는 예시적인 실시 예에 따른, 가스 매니폴드를 위한 국부화된 스테이션 방향 전환 장치의 개략도이다.
도 20은 예시적인 실시 예들에 따른, 가스 라인 충전 시간을 결정하기 위한 방법의 양태들을 도시한다.
도 21은 예시적인 실시 예들에 따른, 가스 감쇠 (또는 드웰) 시간을 결정하기 위한 방법의 양태들을 도시한다.
도 22 내지 도 25는 예시적인 실시 예들에 따른, 방법들의 예시적인 동작들의 흐름도들을 도시한다.
도 26은 하나 이상의 예시적인 실시 예들이 구현될 수도 있고, 또는 하나 이상의 예시적인 실시 예들이 이에 의해 제어될 수도 있는 머신의 일 예를 예시하는 블록도이다.
도 1은 일부 예들에 따른, 본 개시의 방법들의 일부 예들이 채용될 수도 있는 반응 챔버의 개략도이다.
도 2a 내지 도 2c는 예시적인 실시 예들에 따른, 챔버 파라미터들을 모니터링하기 위한 종래의 방법들의 양태들을 디스플레이한다.
도 3은 예시적인 실시 예에 따른, 30 개의 ALD 사이클들의 예시적인 커브 피팅에 대한 그래프 (300) 를 도시한다.
도 4는 예시적인 실시 예들에 따른, 허용 오차 마진들을 포함하는 그래프를 도시한다.
도 5는 예시적인 실시 예들에 따른, 방법의 예시적인 동작들의 흐름도를 도시한다.
도 6은 예시적인 실시 예들에 따른, ALD 사이클의 예시적인 단계들 및 파라미터들의 표를 포함한다.
도 7은 예시적인 실시 예들에 따른, ALD 사이클에서 프로세스 제어를 위한 예시적인 골든 값들 및 수정된 값들의 표를 포함한다.
도 8은 예시적인 실시 예들에 따른, 매칭 방법의 예시적인 매칭 동작들을 도시한다.
도 9는 예시적인 실시 예들에 따른, 예시적인 챔버 대 챔버 차들을 도시한다.
도 10은 예시적인 실시 예들에 따른, ALD 사이클에서 전구체 매니폴드 압력을 조정하기 위한 파라미터들의 세트를 포함하는 표를 도시한다.
도 11은 예시적인 실시 예들에 따른, 매칭 방법의 예시적인 매칭 동작들을 도시한다.
도 12는 예시적인 실시 예들에 따른, 챔버 내 동적 프로세스 제어를 위한 방법의 예시적인 제어 동작들을 도시한다.
도 13은 예시적인 실시 예들에 따른, 상이한 제어 변수들에 대해 매칭하도록 수정될 수 있는 파라미터들의 예들을 포함하는 표를 도시한다.
도 14는 예시적인 실시 예들에 따른, ALD 사이클의 단계들을 도시한다.
도 15는 예시적인 실시 예들에 따른, 셀프 러닝 모니터링 방법의 동작들을 도시한다.
도 16은 예시적인 실시 예들에 따른, 데이터 수확 방법의 동작들을 도시한다.
도 17은 예시적인 실시 예에 따른, 밸브들의 배열을 도시한다.
도 18은 예시적인 실시 예에 따른, 가스 매니폴드를 위한 공통 방향 전환 장치의 개략도이다.
도 19는 예시적인 실시 예에 따른, 가스 매니폴드를 위한 국부화된 스테이션 방향 전환 장치의 개략도이다.
도 20은 예시적인 실시 예들에 따른, 가스 라인 충전 시간을 결정하기 위한 방법의 양태들을 도시한다.
도 21은 예시적인 실시 예들에 따른, 가스 감쇠 (또는 드웰) 시간을 결정하기 위한 방법의 양태들을 도시한다.
도 22 내지 도 25는 예시적인 실시 예들에 따른, 방법들의 예시적인 동작들의 흐름도들을 도시한다.
도 26은 하나 이상의 예시적인 실시 예들이 구현될 수도 있고, 또는 하나 이상의 예시적인 실시 예들이 이에 의해 제어될 수도 있는 머신의 일 예를 예시하는 블록도이다.
이하의 기술 (description) 은 본 개시의 예시적인 실시 예들을 구현하는 시스템들, 방법들, 기법들, 인스트럭션 시퀀스들, 및 컴퓨팅 머신 프로그램 제품들을 포함한다. 이하의 기술에서, 설명의 목적들을 위해, 예시적인 실시 예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시된다. 그러나, 당업자에게 본 개시가 이들 구체적 상세들 없이 실시될 수도 있다는 것이 분명할 것이다.
본 특허 문헌의 개시의 일부는 저작권 보호를 받는 자료를 포함할 수도 있다. 저작권자는 특허 문헌 또는 특허 개시가 특허청 특허 서류들 또는 기록들에 나타나기 때문에, 특허 문헌 또는 특허 개시의 누군가에 의한 복사 (facsimile reproduction) 를 반대할 수 없지만, 모든 저작권 권리들을 보유한다. 이하의 공지는 본 문헌의 일부를 형성하는 이하 및 도면들에 기술된 바와 같은 모든 데이터에 적용된다: 저작권 Lam Research Corporation, 2019-2020, 판권 소유.
이제 도 1을 참조하면, 플라즈마-기반 프로세싱 챔버의 예가 도시된다. 본 주제는 다양한 반도체 제작 및 기판 프로세싱 동작들에서 사용될 수도 있지만, 예시된 예에서, 플라즈마-기반 프로세싱 챔버는 플라즈마-향상된 (plasma-enhanced) 또는 라디칼-향상된 (radical-enhanced) CVD 또는 ALD 동작들의 맥락에서 기술된다. 숙련된 기술자는 또한 다른 타입들의 ALD 프로세싱 기법들이 공지되고 (예를 들어, 열-기반 ALD 동작들) 비-플라즈마-기반 프로세싱 챔버를 통합할 수도 있다는 것을 인식할 것이다. ALD 툴은 2 개 이상의 화학 종들 사이에서 ALD 반응들이 발생하는 특수한 타입의 CVD 프로세싱 시스템이다. 2 개 이상의 화학적 종은 전구체 가스들로 지칭되고 반도체 산업에서 사용되는 실리콘 기판과 같은 기판 상에 재료의 박막 증착을 형성하도록 사용된다. 전구체 가스들은 ALD 프로세싱 챔버 내로 순차적으로 도입되고 증착 층을 형성하도록 기판의 표면과 반응한다. 일반적으로, 기판은 기판 상에 하나 이상의 재료 막들의 점점 두꺼운 층을 천천히 증착하도록 전구체들과 반복적으로 상호 작용한다. 특정한 적용 예들에서, 기판 제작 프로세스 동안 다양한 타입들의 막 또는 막들을 형성하도록 복수의 전구체 가스들이 사용될 수도 있다.
도 1은 샤워헤드 (103) (샤워헤드 전극일 수도 있음) 및 기판-지지 어셈블리 (107) 가 배치되는 플라즈마-기반 프로세싱 챔버 (101) 를 포함하는 것으로 도시된다. 기판-지지 어셈블리 (107) 는 이하에 보다 상세히 기술되는 바와 같이 페데스탈을 포함할 수도 있다. 통상적으로, 기판-지지 어셈블리 (107) 는 실질적으로 등온 표면을 제공하는 것을 추구하고 기판 (105) 에 대한 가열 엘리먼트 및 열 싱크 모두로서 기능할 수도 있다. 기판-지지 어셈블리 (107) 는 상기 기술된 바와 같이 기판 (105) 의 프로세싱을 보조하기 위해 가열 엘리먼트들이 포함되는 정전 척 (ESC) 을 포함할 수도 있다. 기판 (105) 은 원소 반도체들 (예를 들어, 실리콘 또는 게르마늄) 을 포함하는 기판, 화합물 원소들 (예를 들어, 갈륨 비소 (GaAs) 또는 갈륨 나이트라이드 (GaN)) 을 포함하는 기판, 또는 다양한 다른 기판 타입들 (도전성, 반-전도성 및 비-전도성 기판) 을 포함할 수도 있다.
동작시, 기판 (105) 은 로딩 포트 (109) 를 통해 기판-지지 어셈블리 (107) 상으로 로딩된다. 가스 라인 (113) 은 하나 이상의 프로세스 가스들 (예를 들어, 전구체 가스들) 을 샤워헤드 (103) 로 공급할 수 있다. 결국, 샤워헤드 (103) 는 하나 이상의 프로세스 가스들을 플라즈마-기반 프로세싱 챔버 (101) 내로 전달한다. 하나 이상의 프로세스 가스들을 공급하기 위한 가스 소스 (111) (예를 들어, 하나 이상의 전구체 가스 앰플들) 가 가스 라인 (113) 에 커플링된다. 일부 예들에서, RF 전력 소스 (115) 는 샤워헤드 (103) 에 커플링된다. 다른 예들에서, 전력 소스는 기판-지지 어셈블리 (107) 또는 ESC에 커플링된다.
샤워헤드 (103) 내로 그리고 가스 라인 (113) 의 다운 스트림으로 진입하기 전에, POU (point-of-use) 및 매니폴드 조합 (미도시) 이 플라즈마-기반 프로세싱 챔버 (101) 내로의 하나 이상의 프로세스 가스들의 진입을 제어한다. PEALD (plasma-enhanced ALD) 동작에서 박막들을 증착하도록 사용된 플라즈마-기반 프로세싱 챔버 (101) 의 경우, 전구체 가스들은 샤워헤드 (103) 내에서 혼합될 수도 있다.
동작시, 플라즈마-기반 프로세싱 챔버 (101) 는 진공 펌프 (117) 에 의해 배기된다. RF 전력은 샤워헤드 (103) 와 기판-지지체 어셈블리 (107) 내에 또는 상에 포함된 하부 전극 (명확하게 도시되지 않음) 사이에 용량성으로 커플링된다. 기판-지지 어셈블리 (107) 는 통상적으로 2 개 이상의 RF 주파수들로 공급된다. 예를 들어, 다양한 실시 예들에서, RF 주파수들은 약 1 ㎒, 2 ㎒, 13.56 ㎒, 27 ㎒, 60 ㎒, 및 원하는대로 다른 주파수들의 적어도 하나의 주파수로부터 선택될 수도 있다. 특정한 RF 주파수를 차단하거나 부분적으로 차단하도록 설계된 코일은 필요에 따라 설계될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 논의된 특정한 주파수들은 단지 이해의 용이성을 위해 제공된다. RF 전력은 기판 (105) 과 샤워헤드 (103) 사이의 공간에서 플라즈마로 하나 이상의 프로세스 가스들을 에너자이징하도록 (energize) 사용된다. 플라즈마는 기판 (105) 상에 다양한 층들 (미도시) 을 증착하는 것을 도울 수 있다. 다른 적용 예들에서, 플라즈마는 기판 (105) 상의 다양한 층들 내로 디바이스 피처들을 에칭하도록 사용될 수 있다. RF 전력은 적어도 기판-지지 어셈블리 (107) 를 통해 커플링된다. 기판-지지 어셈블리 (107) 는 내부에 통합된 히터들 (도 1에 도시되지 않음) 을 가질 수도 있다. 플라즈마-기반 프로세싱 챔버 (101) 의 상세한 설계는 가변할 수도 있다.
일부 예들에서, 미리 결정된 (given) 전체 사이클 내에서, ALD는 프로세싱 챔버 내에서 발생하는 도즈, 퍼지, 변환 및 퍼지 단계들을 포함하는 다단계 프로세스 (예를 들어, 주로 4 단계) 로 간주될 수 있다. 다른 사이클들 및 단계들이 가능하다. 가스 플로우, 챔버 압력, 및 RF 값들과 같은 파라미터들이 전체 증착 프로세스 (사이클) 동안 일정하게 유지되는 특정한 PECVD 프로세스들과 달리, ALD에서 이들 프로세스 파라미터들 (및 다른 파라미터들) 은 전체 사이클 내에서 또는 심지어 연속적인 사이클들에서 단계 각각에 따라 가변할 수 있다.
상이한 단계들 동안 파라미터들의 모니터링되지 않은 변화들은 몇몇 주요 제어 변수들의 변동들을 마스킹할 (mask) 수 있다. 예를 들어, 챔버 압력은 통상적으로 일정한 값 또는 설정 압력으로 유지되도록 추구된다. 다단계 프로세스에서 상이한 단계들 동안 챔버로의 가스 플로우들의 변동들은 통상적으로 설정 압력을 유지하기 위해 계속해서 이동하는 쓰로틀 밸브에 의해 제어된다. 그러나, 변화하는 가스 플로우 및 이동하는 쓰로틀 밸브는 고유한 피드백 지연을 겪을 수 있고, 이는 종종 예를 들어 ALD 프로세스들 동안 불량한 제어를 야기할 수 있다.
유사하게, 전구체 가스, 예를 들어, 아르곤 (Ar) 을 공급하는 가스 라인의 전구체 매니폴드 압력은 전구체 가스가 챔버로 유입될 때 또는 바이패스로 지향될 때 가스 플로우의 변화들의 서지 또는 감속으로 인해 프로세싱 동안 거의 변함없이 변동한다. 즉, 미리 결정된 가스 라인 압력은 가스가 챔버로 흐르는지 (예를 들어, 버스트 퍼지 압력을 생성함) 또는 방향 전환 (divert) (예를 들어, 제한된 플로우 압력을 생성함) 에 따라 범위 내에서 변화할 수도 있다. 이들 변동들은 전부는 아니지만 많은 ALD 사이클들에서 분명하고 바람직하지 않다. 설정된 값들로부터의 파라미터 편차들은 챔버 프로세싱 문제를 나타낼 수도 있고 기판 및 막 특성들에 영향을 줄 수 있다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 챔버 파라미터들을 모니터링하기 위한 종래의 방법들은 (단지 예를 들어) 챔버 압력 (도 2a), 전구체 매니폴드 압력 (도 2b), 및 설정 점 (202) 및 상한 및 하한 (206 및 208) 사이로 설정된 에러 대역 (204) 주변의 퍼지 압력 (도 2c) 을 포함할 수도 있다. 에러 대역 (204) 은 종종 상대적으로 크고 실제로 ALD 사이클 동안 발생하는 보다 작고, 잠재적으로 중대한, 변동들을 검출할 수 없을 정도로 충분히 크다. 이와 같이, 설정 점들 및 에러 대역들에 기초한 종래의 노력들은 ALD 사이클 동안 보다 상세한 양태들 또는 챔버 조건들을 정확하게 또는 진정으로 모니터링하지 않는다. 보다 정확하고, 제어 가능하고, 점점 더 구체적인 챔버 제어가 기판들 상에 고 종횡비 나노미터-크기의 형성물들 (formations) 및 반도체 디바이스들의 생성을 가능하게 하도록 오늘날의 기판 제작사들에 의해 추구된다.
이와 관련하여, 이제 도 3에 대한 참조가 이루어진다. 일부 예들에서, 전체 증착 또는 에칭 사이클 내에서 연속적인 도즈, 퍼지, 변환 및 (다시) 퍼지 단계들이 모니터링되고 커브 피팅을 사용하여 매칭된다. 일부 예들은 상기 논의된 타입의 전체 사이클에 대해 규정된 일반적인 에러 대역과 반대로, 특정한 단계 각각에 대해 구성된 규정된 에러 마진을 포함한다. 일부 예들에서, ALD 사이클의 단계 각각 (예를 들어, 상기 언급된 4 개의 단계들 각각) 은 커브 피팅 또는 규정된 단계-특정 허용 오차 마진들에 기초하여 반복 가능하게 된다. 시간 기준은 상이한 변수들의 반복성을 모니터링하도록 규정될 수 있다.
일부 예들에서, 프로세스 파라미터 모니터링을 위한 기준 프레임은 예를 들어 종래의 설정 점 및 에러 대역에 의해 확립되는 것과 반대로, 이전 (earlier) 또는 최초 (initial) 단계 또는 사이클에 의해 후속 단계들 또는 사이클들에 대해 확립된다. 실제로, 일부 예들은 종래의 설정 점 또는 에러 대역에 대해 불가지론적 (agnostic) (즉, 무시) 이고 미리 결정된 기판 제작 프로세스에서 이전 사이클 또는 단계를 반복하는 것에 기초하여 동작한다. 예를 들어, ALD 사이클의 파라미터들은 기판 상에 목표된 형성물을 생성하도록 시도 및 실험에 의해 조정될 수도 있다. 이들 성공적인 파라미터들의 절대 값들이 무엇인지 반드시 알거나 식별하지 않고, 본 개시의 예들은 프로세싱 챔버로 하여금 커브 피팅으로부터 도출된 데이터에 기초하여 또는 단계-특정 허용 오차 마진들에 의해 규정된 바와 같이 성공적인 사이클들을 반복하도록 구성되게 한다.
도 3은 30 개의 ALD 사이클들의 예시적인 커브 피팅에 대한 그래프 (300) 를 도시한다. 챔버 압력 (y-축) 은 ALD 사이클 각각의 지속 기간 동안 100 밀리 초 (㎳) 의 시간 증분으로 모니터링되었다. ALD 사이클 각각에 대한 시작과 종료 사이의 경과 시간은 도시된 바와 같이, 그 지속 기간 내에서 시간 증분 각각에서 수집된 챔버 압력 데이터를 사용하여 대략 1 초 이하의 범위에 있다. 챔버 압력을 나타내는 커브들의 세트 (306) 는 ALD 사이클 각각 내에서 연속적인 단계들 (예를 들어, 도즈, 퍼지, 변환 및 퍼지) 동안 데이터 피크들 (302) 과 밸리들 (304) 사이에서 변동한다. 예시된 예에서, ALD 사이클 각각의 시작은 도징 단계로 시작된다.
커브 피팅하는 동작은 연속적인 또는 후속하는 ALD 사이클들이 이전 사이클을 반복하도록 커브들의 세트의 커브 (306) 각각에 대해 수행된다. ALD 사이클 내의 단계 각각은 또한 이전 단계를 반복할 수도 있다. 이와 관련하여, 단계-특정 허용 오차 마진은 단계와 연관된 하나 (또는 그 이상) 시간 증분들에 대해 확립될 수도 있다. 허용 오차 마진은 도 4의 그래프 (400) 에 도시된 타입의 관찰된 또는 설정된 가변성 데이터에 기초할 수도 있다. 여기서, 시간 증분 각각에 대해, 챔버 압력의 가변성 (또는 허용 오차 마진) 이 관찰될 수도 있다. 상대적으로 넓은 (또는 느슨해진) 허용 오차 마진 (402) 은, 예를 들어 도 3의 0.4 시간 증분으로 설정된 커브에 의해 표현된 상대적으로 넓은 챔버 압력들의 세트에 대응할 수도 있다. 반대로, 상대적으로 좁은 (또는 엄격한) 허용 오차 마진 (404) 은, 예를 들어 도 3의 0.1 시간 증분으로 설정된 커브로 나타낸 챔버 압력들의 상대적으로 좁은 (또는 심지어 일치하는) 세트에 대응할 수도 있다. 단계 또는 ALD 사이클 동안 시간 증분 각각에 대한 가변성 또는 허용 오차 마진이 규정될 수도 있다. 커브 세트 내의 하나 이상의 커브들 (306) 은 또한 독립적으로 또는 허용 오차 마진들에 기초하여 규정될 수도 있다. 예를 들어, 기판 프로세싱 동작에서 ALD 사이클들 동안 단계 및 사이클 모니터링 및 반복성을 위해 하나 이상의 커브들 (306) 및/또는 단계-특정 허용 오차 마진들의 세트가 확립될 수 있다.
도 5는 예를 들어 ALD 프로세스의 단계들 또는 사이클들에 대한 모니터링 방법 (500) 의 예시적인 동작들의 흐름도를 도시한다. 일부 예들에서, 동작 502는 ALD 사이클 (예를 들어, 특정한 도즈 밸브의 개방) 의 시간 기준 (시작) 을 규정하는 것을 포함한다. 일부 예들에서, 동작 502는 또한 "골든 커브 (golden curve)" 또는 일련의 데이터 지점들에 대한 골든 값들 (예를 들어, 시간 증분들) 을 규정하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 동작 502는 데이터 지점 각각에 대한 가변성 또는 허용 오차 마진 (시간 증분) 을 규정하는 것을 더 포함한다.
일부 예들에서, 동작 504는 파라미터 데이터를 수집하는 것을 포함한다. 일부 예들에서, 파라미터 데이터는 수집 주파수 (예를 들어, 1 ㎐, 10 ㎐, 100 ㎐, 또는 1000 ㎐) 에 기초하여 규칙적인 간격으로 (예를 들어, 소위 트리거 지점들에서) 수집된다.
일부 예들에서, 동작 506은 데이터 비교, 예를 들어 챔버 압력, 전구체 매니폴드 압력, 퍼지 압력, RF 반사된 전력, 및 RF 순방향 전력과 같은 다양한 파라미터들에 대한 데이터를 비교하는 것을 포함할 수도 있다. 특정한 시간 증분들 (트리거 지점들) 에 대한 파라미터 값들은 골든 커브 또는 값들과 비교된다. 일부 예들에서, 데이터 비교는 실시간으로, 미리 결정된 사이클 또는 단계의 종료시, 또는 미리 결정된 기판 제작 프로세스의 종료시 수행될 수도 있다. 이는 사용자 규정되거나 프로세스 요구들 또는 최적화에 기초할 수도 있다.
일부 예들에서, 동작 508은 단계들 및 사이클들의 반복성을 인에이블하는 알고리즘을 생성하는 것을 포함한다. 예시적인 알고리즘은 커브 피팅, 골든 값으로부터의 표준 편차, 또는 가변성 또는 허용 오차 마진의 최소 또는 최대 범위 중 하나 이상을 포함할 수도 있다 (또는 기초할 수도 있다). 다른 알고리즘 요인들이 가능하다.
일부 예들에서, 동작 510은 보고 (예를 들어, 커브 피팅의 출력을 생성하는 것, 또는 가변성 보고서를 생성하는 것) 를 포함한다. 일부 예들에서, 동작 510은 예를 들어 가변성 보고에 기초하여 프로세스 파라미터를 조정하기 위해 또는 프로세스 파라미터를 피팅된 커브들의 세트 또는 허용 오차 마진 내가 되도록 (bring) 식별 및/또는 시정 조치를 취하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 예들은 예를 들어, 프로세스 파라미터가 피팅된 커브들의 세트 또는 허용 오차 마진 내에 속한다면 아무 조치도 취하지 않는 것을 포함할 수도 있다. 이에 따라 툴 또는 프로세싱 챔버 경고가 생성될 수도 있다 (또는 생성되지 않을 수도 있다).
프로세스 파라미터 변동들은 또한 다른 영역에서 프로세스 제어 및 모니터링을 어렵게 할 수 있다. 예를 들어, 기판 대 기판 변동 (또는 로트 대 로트 (lot to lot) 변동) 은 기판 프로세싱 동안 챔버 열의 축적에 의해 유발될 수 있다. 툴 대 툴 변동은 펌프 효율 차들로 인해 유발될 수 있다. 통상적으로, 변동을 제어하기 위한 일차적인 노력들은 개별 디바이스 성능을 모니터링하는데 초점을 맞추었다. 예시적인 디바이스들 및 연관된 파라미터들은 디바이스 에러 한계가 플로우의 1 ％로 설정되는 MFC 플로우를 포함할 수도 있다. MFC 플로우는 기판 프로세싱 동안 이 한계 내에서 동작하도록 모니터링된다. 추가의 디바이스들 및 파라미터들은 밸브 타이밍 (예를 들어, 50 ㎳의 개방 시간 및 70 ㎳의 폐쇄 시간 동안 동작하도록 모니터링된 ALD 밸브 타이밍) 을 포함할 수도 있다. 또 다른 예에서, 밸브는 25 ㎳에서 개방 위치와 폐쇄 위치 사이를 토글하도록 설정될 수도 있다. 다른 예들에서, 페데스탈 온도는 설정된 범위 내의 편차들에 대한 열전대 모니터링을 사용하여 제어될 수 있다. RF 전력 제어는 순방향 전력 및 반사 전력의 모니터링을 포함할 수도 있다. 이들 디바이스들은 통상적으로 불량한 챔버 제어 및 랜덤 또는 변동하는 챔버 조건들을 야기할 수 있는 고유의 성능 또는 응답 제한들을 겪는다. 불충분하게 엄격한 모니터링 한계들 및 다수의 프로세스 인자들 및 디바이스 한계들은 이 바람직하지 않은 효과에 기여할 수 있다.
더욱이, 도 6을 참조하면, 가스 플로우들, 압력, 및 RF 전력과 같은 파라미터들이 일반적으로 전체 증착 프로세스 동안 일정하게 유지되는 대부분의 PECVD 프로세스들과 달리, 사이클 각각의 일부 파라미터들은 ALD 프로세스들 (사이클들) 동안 연속적으로 변화한다. 도 6의 표 600은 ALD 사이클에서 예시적인 단계들 및 연관된 파라미터들을 예시한다. 이들 단계들은 도시된 바와 같이, 도즈, 도즈 후 퍼지, RF 전력 인가, 및 퍼지를 포함할 수도 있다.
본 명세서의 일부 예들은 이러한 과제들을 해결하고 디바이스 파라미터들의 모니터링과 반대로 측정된 파라미터들의 매칭을 포함한다. 따라서 일부 예들은 예를 들어 프로세싱 툴의 프로세스 챔버들의 세트에 걸쳐 그리고 프로세스 단계들 또는 사이클들의 미리 결정된 세트에 대해 매칭 디바이스 및/또는 챔버 성능을 가능하게 하도록 구성된다. 예를 들어, ALD 단계 각각 동안 생성된 압력 변동 또는 압력은 사이클의 개별 단계들에서 발생하는 하나 이상의 프로세스 파라미터들을 조정함으로써 사이클 단위로 (cycle by cycle) 또는 툴들 및 챔버들에 걸쳐 매칭될 수 있다. 예를 들어, 기판 제작 프로세스의 개별 단계 (또는 사이클) 의 미리 결정된 압력 설정 점은 가스 플로우의 동적 및 실시간 조정을 사용하여 단계들 또는 사이클들에 걸쳐 매칭 (또는 반복) 될 수도 있다.
유사하게, 전구체 매니폴드 압력의 레벨들을 가변시키는 것은 증착 레이트들 (depR) 에 영향을 줄 수 있고, 일부 예들에서 챔버 매칭에서 핵심 변수일 수도 있다. 전구체 매니폴드 압력은 결국 전구체 가스 (예를 들어, Ar) 푸시 플로우, 전구체 플로우 (또는 앰플 온도), 방향 전환부를 통한 펌핑 효율, 및 챔버 유출구 또는 방향 전환 타이밍과 같은 하나 이상의 예시적인 인자들에 의해 영향을 받을 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, 현재 기술 (technology) 은 디바이스 설정 점들, 예를 들어 MFC 플로우들, 밸브 개방 및 폐쇄 시간들, RF 생성기들에 대한 전력 등을 제어하고 모니터링하고, 설정 점들에 대한 챔버 파라미터들을 제어하려고 한다. 기판 대 기판, 로트 대 로트, 및 툴 대 툴 가변성은 디바이스 파라미터들을 사용하고 이를 모니터링함으로써 제어된다. 매칭은 디바이스 파라미터들의 제어로부터 발생하는 것으로 가정된다. 그러나, 프로세싱 챔버 또는 가스 라인 내의 실제 조건들은 ALD 단계들 및 사이클들에 의해 부과된 시간 제한들 내에서 제어되거나 매칭되지 않는다.
일부 예들은 챔버 매칭을 위한 동적 프로세스 제어 및 모니터링을 포함한다. 예들은 매칭 챔버 성능을 달성하기 위해 디바이스 파라미터를 매칭하는 대신 측정된 파라미터들의 매칭을 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, "골든 커브" 또는 골든 값들은 예를 들어, 챔버 내에서 미리 결정된 또는 목표된 기판 형성물을 만들기 위한 목표된 파라미터 값들의 세트를 나타낼 수도 있다. 챔버는 "골든" 조건들 또는 값들로 설정된 제어 변수들로 동작할 수도 있다. 일부 예들에서, "골든 커브"는 일 단계 또는 사이클로부터 도출된 파라미터 데이터에 기초할 수도 있고, 그 후 그 단계 또는 사이클을 반복하기 위해, 또는 예를 들어, 챔버들, 기판들, 및 툴들에 걸쳐 파라미터 값들을 매칭 또는 변수들을 제어하기 위해 데이터 (datum) 또는 기준 지점으로서 사용될 수도 있다.
ALD 사이클에서 연관된 단계들에 대한 예시적인 골든 값들의 세트가 도 7의 표 700에 나타난다. 압력 행 및 가스 플로우 행 각각은 "골든" 값 (단순히 압력 또는 플로우로 라벨링됨), 및 "수정된" 압력 또는 플로우의 2 개의 값들을 포함한다. 일부 예들에서, 동작 동안, 모니터링된 압력 커브가 골든 챔버의 골든 값들과 매칭하도록 단계 각각의 압력이 수정된다. 유사하게, 각각의 단계에서 가스 플로우들은 골든 플로우 값들 또는 골든 압력 값들과 매칭하도록 수정될 수 있다. 일 파라미터의 조정은 해당 파라미터의 직접적인 변화를 유발할 수도 있고 또는 제 1 파라미터와 연관된 또 다른 파라미터의 간접적인 변화를 유발할 수도 있다 (예를 들어, 챔버 가스 플로우 압력의 연관된 변화에 영향을 주는 챔버 가스 플로우 변화).
일부 예들에서, ALD 사이클의 제 1 단계에 존재하는 압력 변동 또는 압력은 압력 설정 점을 조정함으로써 후속 단계 (또는 사이클) 에서 매칭된다. 따라서, 일부 예들에서, 프로세스는 미리 결정된 디바이스 파라미터를 조정하는 것보다, 정렬 기준으로서 이전 프로세스 파라미터를 매칭하도록 제어된다. 일부 예들에서, 매칭 압력 조정은 개별 단계들로 또는 사이클로 수행된다. 일부 예들에서, 압력 매칭은 예를 들어 이전의 가스 플로우를 매칭함으로써 직접적으로 또는 간접적으로 수행된다.
매칭 방법 (800) 의 예시적인 매칭 동작들이 도 8에 예시된다. 그래프 (802) 에서, 제 1 단계 또는 사이클의 툴 A 압력 커브 (804) 가 제 2 단계 또는 사이클의 툴 B 압력 커브 (806) 와 매칭하지 않는다는 것을 알 수 있다. 각각의 값 커브들은 매칭되지 않고 서로에 대해 오프셋된다. 예시된 예에서, 커브 (806) 의 툴 B 압력 값들은 커브 (804) 의 툴 A 압력 값들보다 뒤처진다고 (lag) 말할 수도 있다. 일부 예들에서, 2 개의 커브들 (804 및 806) 이 그래프 (808) 에 도시된 바와 같이 실질적으로 매칭하도록 챔버 파라미터, 예를 들어 가스 플로우 또는 압력 파라미터에 대한 조정들이 이루어진다. 정확하게 매칭된 단계들 또는 사이클들은 챔버 조건들의 반복성 및 기판 형성물들 및 반도체 디바이스들의 생성시 결과적으로 개선된 정확도와 함께 기판 제작의 일관성을 보장하는 것을 돕는다.
다른 예들에서, ALD 사이클 동안 2 개의 상이한 챔버들에 대한 전구체 매니폴드 압력 커브는 툴 상의 모든 관련 디바이스들이 사양 내에서 기능할지라도 매칭되지 않을 수도 있다. 챔버 대 챔버 가변성은 펌핑 효율 차들, 전구체 매니폴드 압력 및 챔버 밸브들의 밸브 타이밍 차들, 가스 라인 온도들 등으로부터 발생할 수도 있다. 예시적인 챔버 대 챔버 차들은 도 9에 화도로 (pictorially) 도시된다. 예를 들어, 그래프 (900) 에서, 기간 902에서 압력에 대한 챔버 내 차가 관찰될 수도 있다. 그래프 904에서, 각각의 (챔버 대 챔버) 압력의 차가 식별 가능하다. 예시된 압력 커브들 (906 및 908) 은 시간 및 압력의 크기와 관련하여 서로에 대해 오프셋된다 (매칭되지 않음).
일부 예들은 챔버 대 챔버 매칭의 문제를 해결한다. 이와 관련하여, ALD 사이클에서 전구체 매니폴드 압력을 조정하기 위한 파라미터들의 세트가 도 10의 표 1000에 나타난다. 예시적인 파라미터들은 전구체 가스 플로우 (예를 들어, 아르곤 Ar), 전구체 플로우, 앰플 유입구 및 유출구 밸브 타이밍, 및 챔버 유입구 및 유출구 밸브 타이밍을 포함한다. 예시적인 파라미터들은 이들 각각과 연관된 골든 값들 또는 골든 커브들을 가질 수도 있다. 다른 파라미터들도 가능하다.
전구체 매니폴드 압력에 대한 효과들 또는 영향들을 제어하는 것은 예를 들어 표 (1000) 의 주석들 섹션에 나타낸 바와 같이, 일부 파라미터들에서 특정한 조정들을 함으로써 부여될 수 있다. 예를 들어, 아르곤 푸시 플로우는 전구체 매니폴드 압력의 크기에 영향을 줄 수 있고 압력 커브를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 제 2 또는 후속 단계 (또는 사이클) 에서 확립된 전구체 매니폴드 압력 커브가 이전 단계 또는 사이클에서 확립된 (또는 이에 의해 생성된) 대응하는 커브와 매칭되어야 하고, 매칭 그래프 (예를 들어, 그래프 802) 에서 이전 커브보다 "낮게" 나타난다면, 후속 사이클들 (제 3 사이클 및 제 4 사이클, 등) 의 압력들의 커브는 이에 따라 아르곤 전구체 푸시 플로우를 조정함으로써 상향으로 이동하도록 보정될 수 있다. 따라서 프로세싱 챔버의 조건들은 유연성이 없는 설정 점 또는 에러 대역에 기초하는 것과 반대로, 이전 단계 또는 사이클로부터 도출된 파라미터 값들을 모니터링함으로써 본질적으로 일정하게 유지되도록 구성될 수 있다.
매칭 방법 (1100) 의 예시적인 동작들이 도 11에 예시된다. 여기서, ALD 프로세스의 단계 또는 사이클 각각에서 매칭 전구체 매니폴드 압력 (1102 및 1104) 을 확립하기 위해, (ALD 사이클 당) 푸시 플로우, 앰플 온도, 및 밸브 타이밍과 같은 파라미터들의 변화들이 활용된다. 결국, 매칭된 전구체 매니폴드 압력은 챔버 증착 레이트에 따라 챔버 내에서 매칭을 가능하게 할 수 있다.
동적 프로세스 제어를 위한 방법의 예시적인 동작들은 매칭할 제어 변수를 선택하는 것 (예를 들어, 압력), 제어 변수를 수정하기 위해 변경할 파라미터를 결정하는 것, 파라미터에 대한 제어 증분들을 결정하는 것, 및 골든 커브로부터 제어 변수의 편차를 계산하는 것을 포함할 수도 있다. 도 12를 참조하면, 챔버 내 동적 프로세스 제어를 위한 방법 (1200) 의 예시적인 제어 동작들은 동작 1202에서, 제어 변수 (예를 들어, 압력) 를 식별하고 제어 변수에 대한 골든 커브 또는 값들을 확립하는 동작; 동작 1204에서, 식별된 제어 변수의 값에 영향을 줄 수 있는 제 1 조정 파라미터를 식별하는 동작; 동작 1206에서, 제어 변수에 대해 식별된 파라미터의 크기 또는 단계적 증분을 결정하는 동작; 동작 1208에서, 제어 변수에 대한 가장 큰 잠재적 영향을 갖는 파라미터 증분을 선택하는 동작; 동작 1210에서, 제어 변수가 사양 내에 있는지 여부를 결정하는 동작; 동작 1212에서, 예라면, 동작 1206 및 동작 1208을 반복하고, 아니오라면, 동작 1212에서, 선택된 파라미터 증분을 적용하는 동작; 동작 1214에서, 선택된 파라미터 증분의 적용 후 제어 변수가 사양 내에 있는지 여부를 결정한다. 예라면, 방법 (1200) 은 동작 1206 및 동작 1208을 반복하는 것을 포함한다. 아니오라면, 예시적인 방법 (1200) 은, 동작 1216에서, 식별된 제어 변수의 값에 영향을 줄 수 있는 제 2 조정 파라미터 (예를 들어, 가스 플로우 설정들) 를 식별하는 동작, 및 동작 1218 내지 동작 1226에서 두 번째 조정 파라미터에 대해 상기 요약된 제어 동작들을 반복하는 것을 포함한다. 일단 제 1 조정 파라미터 및 제 2 조정 파라미터의 선택된 증분들이 식별된 제어 변수에 골든 값을 확립하면, 1218에서 챔버는 압력 매칭을 위해 최적화된다.
일부 예들은 동적 프로세스 제어에서 골든 커브로부터의 편차를 결정하기 위한 방법들을 포함한다. 방법의 예시적인 동작은 ALD 사이클의 시작시 시간 기준 (예를 들어, 챔버의 도징을 위한 밸브의 개방을 위한 디지털 출력 신호) 을 규정하는 것을 포함할 수도 있다. 그 후 일정한 간격들 (예를 들어, 1㎳, 10 ㎳, 50 ㎳, 100 ㎳) 로 수집된 모든 데이터 지점은 골든 커브의 대응하는 데이터와 비교된다. 골든 커브로부터의 편차 또는 에러 한계들은 실험들에 기초하여 또는 사용자 사양에 기초하여 미리 규정될 수 있다. 일단 파라미터들이 특정한 측정, 예를 들어 챔버 압력에 대해 최적화되면, 파라미터의 변화가 다른 제어 변수들, 예를 들어 전구체 매니폴드 압력에 미치는 영향이 체크되고 필요하다면 조정된다. 도 13의 표 (1300) 는 상이한 제어 변수들에 대해 매칭하도록 수정될 수 있는 파라미터들의 예들을 제공한다.
본 명세서의 일부 예들은 실제 측정들, 예를 들어 챔버 압력, 가스 라인 압력, 온도, 기판 대 기판, 로트 대 로트, 및 챔버 대 챔버 매칭을 달성하기 위해 전달된 RF 전력을 매칭하도록 동적 파라미터 제어를 가능하게 한다. 일부 예들은 골든 커브 또는 값으로부터 측정 편차를 최소화하기 위한 파라미터들의 최적화를 포함한다. 최적화된 파라미터들은 챔버마다 상이할 수도 있다. 최적화된 파라미터들은 다른 인자들 (예를 들어, 드리프트) 을 해결하기 위해 상이한 축적들에서 상이할 수도 있다. 일부 예들은 프로세스 제어를 위한 파라미터 최적화를 수행하기 위한 소프트웨어 피처들 (이하에 보다 완전히 기술됨) 을 포함한다. 본 프로세스 제어 방법들은 예를 들어 연속적인 동작들 동안 또는 툴 시동 (start-up) 또는 계획된 유지 보수시, 규칙적으로 또는 간헐적으로 수행될 수도 있다. 파라미터 최적화는 할당된 우선 순위로 수행될 수도 있고, 일부 예들에서, 미리 결정된 프로세스에 가장 영향을 주는 제어 변수들에 기초할 수도 있다.
다른 양태들에서, 일부 예들은 예를 들어 프로세스들, 특히 ALD 및 CVD 프로세스들의 발전된 모니터링을 위한 셀프 러닝 기법들 (self-learning techniques) 을 포함한다. 이들 기법들은 종래의 디바이스들을 제어하기 위해 종래의 방법들을 사용할 때 발생할 수 있는 모니터링 문제들을 해결하려고 한다. 예를 들어, MFC는 통상적으로 설정된 에러 범위에 대한 설정 점 주변에서 모니터링된다. 밸브 타이밍 제어는 통상적으로 50 ㎳만큼 짧은 기간에 미리 결정된 사이클 또는 프로세스 동안 개방 상태와 폐쇄 상태 사이를 토글할 수 있는, ALD 밸브들의 개방 시간 및 폐쇄 시간을 모니터링한다. RF 생성은 통상적으로 순방향 전력 및 반사 전력에 기초하여 측정되고 제어되고, 이는 결국 에러 대역 내에서 모니터링된다. 챔버 및 다른 온도들은 에러 대역/백분율 내 설정 점 주변에서 제어되고 모니터링된다.
(디바이스와 반대로) 프로세스 파라미터들을 모니터링하기 위한 종래의 노력들은 설정된 에러 대역에 대한 설정 점 주변의 챔버 압력을 모니터링하는 것을 포함한다. 에러 대역은 종종 ALD 사이클 동안 발생하는 고유한 변동들을 무시할만큼 충분히 크게 설정된다. 따라서, 이들 노력들은 ALD 사이클 동안 보다 상세한 양태들 또는 챔버 조건들을 실제로 모니터링하지 않는다. 상세하고 깊은 챔버 제어는 고 종횡비 나노 크기 기판 형성물들 및 반도체 디바이스들의 생성을 가능하게 하도록 점점 더 사용된다. 더욱이, 전구체 매니폴드 및 버스트 퍼지 압력들은 또한 통상적으로 대역 주위에서 모니터링된다. 종래의 에러 대역들은 통상적으로 ALD 사이클 동안 보다 작은 변동들을 캡처하기에는 너무 넓게 설정되어, 상기 논의된 유사한 과제들을 야기한다.
전달된 RF 전력의 관점에서, RF 전력의 일회성 체크는 단순히 RF 스트라이크 (strike) 후 RF가 온인지 오프인지 체크한다. 전압-전류 (VI) 센서는 플라즈마 "온" 단계 동안 RF 전력을 모니터링하고 단순히 RF 전력보다 높은 주파수에서 (예를 들어, 1 ㎑에서) 모니터링한다. 따라서, 넓게 볼 때, 현재 방법들은 한계 또는 에러 대역 설정에 기초한다. 이는 통상적으로 제한된 데이터에 기초한 패시브 또는 "덤 (dumb)" 모니터링 방법이다. 통상적으로, 모니터링 대역들은 매우 넓고, 이는 오늘날 반도체 제작의 항상 요구되는 요건들에서 엄격한 프로세스 제어의 문제를 해결 또는 심지어 처리하지 못한다. 다른 단점들에서, 동일한 모니터링 대역들이 모든 툴들에 적용되고, 툴 대 툴 수정 또는 커스터마이제이션 (customization) 이 행해진다. 통상적으로, 모든 커스터마이제이션은 임시로 수동으로 수행된다. 예방적 유지 보수 후, 또는 하드웨어 변경 후, 기판 대 기판 또는 툴 대 툴 성능 또는 비교, 축적을 계산할 지 여부가 종래 기법들에서 통상적으로 거의 또는 전혀 수행되지 않는다.
상기 언급된 바와 같이, ALD 프로세스는 다단계 프로세스로 간주될 수 있다. 도 14를 참조하면, 통상적인 ALD 사이클 (1400) 은 도즈 (1402), 퍼지 (1404), 변환 (1406), 및 퍼지 (1408), 4 개의 주요 단계들을 포함한다. 일부 현재 예들에서, ALD 사이클의 단계 각각, 및 미리 결정된 ALD 프로세스의 후속하는 사이클들은 상이한 변수들에 대해 개별적으로 모니터링된다. 모니터링된 변수들은 "스마트" 셀프 러닝 모니터링 프로세스에서 커브 피팅 또는 규정된 에러 마진을 사용하여 ALD 단계 및/또는 사이클 각각에서 매칭된다. 모든 ALD 사이클은 반복 가능하게 되고, 챔버 압력, 전구체 매니폴드 압력, 온도, 등과 같은 파라미터들은 모든 사이클 또는 단계에 대해 반복성이 모니터링될 수 있다 (그리고 반복 가능하게 된다).
예시적인 셀프 러닝 모니터링 방법 (1500) 의 동작들 (1502 내지 1522) 이 도 15에 도시된다. 방법 (1500) 은 동작 1502에서, 예를 들어 밸브 타이밍, VI 센서, RF-순방향, RF 반사, 압력 (예컨대 챔버, 전구체 매니폴드, 또는 버스트 압력), 및 다른 파라미터들을 모니터링하기 위해 하나 이상의 파라미터들을 규정하는 단계를 포함한다. 초기 데이터는 시작 값들과 비교하고 기본적인 장점을 규정하기 위해 수집되고 골든 값 또는 커브를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 골든 커브는 도 3에 도시된 바와 같을 수도 있다. 동작 1504는 데이터 분석 및 평균 값들, 표준 편차, OOC 백분율 (percent out-of-control), 및 다른 통계적 값들과 같은 양태들의 로깅을 포함한다. 동작 1504는 도출된 통계 값들과 같은 새로운 데이터로 성능 데이터를 업데이트하는 것을 더 포함할 수도 있다. 동작 1506은 평균 성능과 같은 하나 이상의 통계적 값들로부터의 편차에 기초하여 챔버 성능을 모니터링하는 것을 포함할 수도 있다. 동작 1508은 편차가 디바이스 한계 내에 있는지 여부를 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 예라면, 동작 1504와 같은 이전 동작들이 반복될 수도 있다. 동작 1510은 편차가 디바이스 한계를 벗어나는지 여부를 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 아니오라면, 동작 1512는 사용자 검토 경고를 발행하는 것을 포함한다. 검토시, OK라면, 방법의 이전 동작들이 도시된 바와 같이 반복될 수도 있다. OK가 아니라면, 동작 1522는 툴 알람을 발행하는 것을 포함한다. 동작 1514는 (사용자가 규정할 수도 있는) 규칙적인 간격들로 추적기 데이터를 저장하는 것을 포함할 수도 있다. 동작 1516은 데이터 드리프트를 식별하기 위해 성능 데이터를 추적기 데이터와 비교하는 것을 포함한다. 비교에 기초하여, 동작 1518은 데이터에 드리프트가 있는지 식별하는 것을 포함한다. 예라면, 동작 1520은 사용자 입력 및 시정 액션을 획득하기 위해 보고서를 발행하는 것을 포함한다.
예시적인 셀프 러닝 모니터링 방법들은 챔버 대 챔버 및 툴 대 툴 성능 매칭에 대한 사양 내 챔버 성능을 규정하기 위해 복수의 시스템들로부터 데이터를 수확하는 (data harvesting) 것을 포함할 수도 있다. 데이터 수확 방법 (1600) 의 예시적인 동작 1602 내지 동작 1612가 도 16에 도시된다. 동작 1602에서, 복수의 시스템들 (예를 들어, 프로세싱 챔버들) 이 식별된다. 동작 1604에서, 모니터링 시스템은 식별된 프로세싱 챔버들 (또는 툴들) 내의 선택된 모듈들로부터 파라미터들의 실제 성능 또는 골든 커브 값들을 검색한다. 검색 빈도가 식별된다. 검색 빈도는, 예를 들어, 트래커 데이터에 기초하여 매일 (daily), 또는 매주 (weekly) 사용자가 규정할 수도 있다.
동작 1606에서, 챔버 또는 툴 각각으로부터 통계적 프로세스 제어 (SPC) 계측이 획득된다. 동작 1608은 관련된 파라미터들 각각에 대해 챔버 대 챔버 (또는 툴 대 툴) 성능의 비교 및 분석을 수행하고 챔버 각각에 대한 평균 성능 및 표준 편차 값들을 규정하는 것을 포함한다 (예를 들어, 도면에서 챔버 1 내지 챔버 3). 동작 1608은 사용자 규정된 기준 (예를 들어, 3 시그마) 에 기초하여 이상치 (outlier) 성능에 대한 알람을 생성하는 것 및 획득된 SPC 데이터와의 상관 관계를 확립하는 것을 포함할 수도 있다. 동작 1610은 전체 챔버 대 챔버 (또는 툴 대 툴) 비교 및 분석을 수행하고, 동작 1612에서, 적절하다면, 툴 알람을 발행하는 것을 포함한다.
일부 예들에서, 스마트 셀프 러닝 모니터링 시스템은 머신 러닝 모델들에 기초하여 모니터링 프로세스들을 생성하는 머신 러닝 컴포넌트들을 포함한다. 컴포넌트들은 데이터 전처리 컴포넌트를 포함할 수도 있다. 전처리 컴포넌트는 예를 들어, 프로세싱 챔버 또는 (예를 들어, 도 3에 도시된 타입의) 골든 값들 또는 커브들의 세트로부터 소싱된 트레이닝 데이터를 수신한다. 전처리 컴포넌트는 예를 들어, 트레이닝 데이터에 MapReduce 함수 또는 유사한 기능을 적용하는 것을 포함하여 트레이닝 데이터를 전처리한다. 이어서 피처 추출 컴포넌트는 전처리된 트레이닝 데이터로부터 복수의 피처들 (예컨대 프로세스 파라미터들) 을 추출하고 이들 피처들을 머신 러닝 알고리즘으로 피드하도록 작용할 수도 있다. 추출된 피처들은 상기 논의된 제어 변수들 중 하나 이상과 관련될 수도 있다. 일부 예들에서, 머신 러닝 알고리즘은 피처들 각각에 할당된 가중치들을 학습하고 이들 가중치들을 함수에 적용한다. 함수 및 학습된 가중치는 상기 논의된 머신-러닝된 모델에 포함되거나 이를 구성할 수도 있다. 하나 이상의 머신 러닝 모델은 파일 시스템에 저장되고 챔버 성능 또는 프로세스 모니터링의 분석을 수행하기 위해 필요할 때 검색된다.
머신 러닝 알고리즘은 많은 상이한 잠재적인 감독되거나 감독되지 않은 머신 러닝 알고리즘들로부터 선택될 수도 있다. 감독된 머신 러닝 알고리즘들의 예들은 인공 신경망들, 베이지안 (Bayesian) 네트워크들, 인스턴스-기반 러닝, 서포트 벡터 머신들, 랜덤 포레스트들, 선형 분류기들, 2 차 분류기들, KNN (k-nearest neighbor), 결정 트리들, 및 HMM (hidden Markov models) 을 포함한다. 감독되지 않은 머신 러닝 알고리즘들의 예들은 EM 알고리즘 (expectation-maximization algorithm), 벡터 양자화, 및 정보 병목 방법들을 포함한다. 예시적인 실시 예에서, 이진 로지스틱 회귀 모델 (binary logistic regression model) 이 사용된다. 이진 로지스틱 회귀는 종속 변수에 대해 관찰된 결과가 두 가지 가능한 유형만 가질 수 있는 상황을 다룬다. 로지스틱 회귀는 독립 변수들 (예측 변수들) 의 값들에 기초하여 하나의 케이스 또는 다른 케이스가 참일 확률을 예측하기 위해 사용된다. 다른 예시적인 실시 예에서, 부스팅된 트리 경사 하강법 프로세스 (boosted tree gradient descent process) 가 머신 러닝을 위해 활용된다.
머신-러닝된 모델에 포함된 함수는 프로세스 매칭 스코어를 생성하도록 런타임에 평가될 수도 있다. 매칭 스코어는 다양한 파라미터들을 평가하고 머신 러닝 알고리즘에 의해 학습된 피처 가중치들을 피처들에 적용하는 것에 기초하여, 복수의 시스템들에서 조건들을 매칭하려는 시도가 성공적인 매칭을 발생시킬 가능성의 예측이다. 일부 예들에서, 예측된 매칭은 하이브리드 결과, 또는 개선된 신뢰도로, 챔버 대 챔버 또는 툴 대 툴 매칭을 발생시킬 파라미터 조정을 포함하는 출력을 포함할 수도 있다.
다른 예들에서, 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 시스템들 및 방법들은 가스 라인 충전 시간들을 결정하도록 제공된다. 일부 예시적인 증착 또는 에칭 시스템들에서, 가스들은 가스 박스들로부터 전달되고 가스 소스들과 증착 또는 에칭 챔버 사이에 몇몇 밸브들 및 필터들을 포함한다. 통상적으로, MFC, MFC 유입구 및 유출구 밸브, 필터, 및 챔버 유입구 밸브가 이와 관련하여 활용된다. 특정한 밸브로부터 챔버로의 가스의 이동 시간은 가스 라인 충전 시간으로서 규정될 수 있다.
일부 예들에서, 가스 라인 충전 시간은 특정한 요인들에 의해 영향을 받을 수도 있다. 인자들은 MFC 응답 및 램프 시간 (ramp time) 을 포함할 수도 있고, 일부 예들에서, 연관된 가스 플로우가 설정 점의 +/- 2 ％ 내에 도달하기 위해 1 내지 3 초가 걸리는 램프 시간을 갖는다. 충전 시간 인자들은 또한 밸브 개방 시간을 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 밸브 개방 시간은 공압 지연들 및 다른 지연들을 포함하여 수 밀리 초의 범위이다. 일부 예들은 공압으로 동작된 밸브에 대해 <100 ㎳ 범위의 밸브 개방 시간을 포함한다. 다른 인자들은 밸브 컨덕턴스를 포함하는 가스 라인의 컨덕턴스 (conductance), 또는 필터에서 압력 강하를 포함할 수도 있다. 근본적으로 가스 속도는 압력 차에 종속되고, 이는 결국 가스 라인의 컨덕턴스에 의해 영향을 받거나 결정된다. 미리 결정된 가스 라인 충전를 위해 충분한 시간이 제공될 수 있는 증착 및 에칭 프로세스들에 대해, 적어도 가스 라인 충전들의 모든 지연들은 증착 또는 에칭 프로세스에 상당히 영향을 주지 않는다.
상기에 더 언급된 바와 같이, ALD 프로세스는 기판 표면 상에 막 형성을 야기하는 복수의 단계들을 포함할 수도 있다. 이들 단계들은 전구체 가스 분자들이 기판 표면에 달라 붙는 도즈 단계, 챔버로부터 과잉 전구체 가스를 제거하기 위한 도즈 후 퍼지 단계, 플라즈마를 스트라이킹하고 표면 상의 가스 분자들의 흡착된 단층을 막으로 변환하기 위한 RF 전력의 인가 단계, 그리고 반응 부산물들을 퍼지하기 위한 RF 퍼지 단계를 포함할 수도 있다. 이들 단계들에서 사용된 가스들은 통상적으로 다양하고 상이한 매니폴드들로부터 방출된다.
현재, 가스 라인 충전 시간들은 측정되거나 모니터링되지 않는다. 밸브 개방 및 폐쇄 시간들은 사전 주파수 (㎑) 모니터링을 사용하여 모니터링될 수도 있다. ALD 밸브들은 밸브 다이어프램의 위치를 검출하는 광학 센서를 포함할 수도 있다. 밸브 개방 및 폐쇄 타이밍은 밸브를 동작시키는 공압 뱅크로의 명령 (디지털 입력, DI) 의 시간차 및 다이어프램 운동을 센싱하는 광 센서 (디지털 출력, DO) 의 판독값에 의해 모니터링된다.
예를 들어, 도 17에 도시된 밸브들의 배열 (1700) 을 참조하면, 증착 또는 에칭 시스템에서, 가스들은 통상적으로 가스 박스들로부터 전달되고 몇몇 밸브들 및 필터들은 하나 이상의 가스 소스들과 증착/에칭 챔버 사이에 제공될 수도 있다. 통상적으로, 밸브들은 MFC, MFC 유입구 및 유출구 밸브, 필터, 및 챔버 유입구 밸브를 포함한다. 특정한 밸브로부터 챔버로의 가스의 이동 시간은 가스 라인 충전 시간으로서 규정될 수 있다. 가스 라인 충전 시간은 MFC 응답 및 램프 시간에 종속된다. 일부 예들에서, 밸브들은 통상적으로 가스 플로우가 설정 점 값의 +/- 2 ％ 내에 도달하는데 1 내지 3 초가 소요된다. 밸브 개방 시간은 통상적으로 수 밀리 초의 범위에서 발생한다. 압축된 건조 공기 지연들 및 다른 지연들을 포함하여, 밸브 개방 시간들은 공압적으로 작동된 밸브에 대해 100 ㎳ 미만일 수도 있다. 밸브 컨덕턴스는 필터에서 압력 강하를 포함할 수도 있다. 근본적으로, 가스 속도는 압력 차에 종속되고, 이는 결국 가스 라인의 컨덕턴스에 의해 제어된다. 가스 라인 충전을 위해 충분한 시간이 허용될 수 있는 증착 및 에칭 프로세스들에 대해, 가스 라인 충전의 이러한 지연들은 증착/에칭 프로세스에 중요하지 않을 수도 있지만, 일부 예들에서, 가스 라인 충전 지연들은 용인될 수 없다. 고 쓰루풋 (및 깊은 기판 형성 능력) 을 위한 짧은 ALD 사이클 시간들에 대한 필요성은 기판 프로세싱 동작들이 MFC 램프 시간 또는 지연을 기다릴 수 없다는 것을 의미한다. 따라서, 일부 예들에서, 가스 라인 충전 시간들은 지연 또는 불안정성의 잠재적인 원인을 제거하도록 결정된다. 이러한 결정된 충전 시간들에 기초하여, 관련 가스들을 공급하는 MFC들은 연속적이거나 일관된 방식으로 동작하도록 구성된다.
(가스들로 하여금, 예를 들어, 필요하지 않을 때 배기 또는 소위 포어 라인 (fore line) 으로 챔버를 바이패스하게 하는) 방향 전환부의 존재는 또한 가스 라인 충전 시간들에 영향을 줄 수 있다. 도 18은 가스 매니폴드를 위한 공통 방향 전환 장치 (1800) 의 개략도이다. 가스들은 챔버로부터 멀어지게 방향 전환되고 통상적으로 상대적으로 보다 긴 가스 라인 충전을 발생시킨다. 도 19는 가스 매니폴드를 위한 개별 스테이션 방향 전환 장치 (1900) 의 개략도이다. 가스들은 챔버들에 보다 가깝게 방향 전환되고 통상적으로 상대적으로 보다 짧은 가스 라인 충전을 발생시킨다.
ALD 프로세스들에서, 개별 단계 시간은 가장 가까운 유출구 밸브로부터 프로세싱 챔버로의 가스 라인 충전 시간을 포함할 수도 있다. 따라서 일부 예시적인 실시 예들은 일관된 툴 대 툴 측정 가능한 가스 라인 충전 시간들을 제공할 수 있다는 점에서 복잡하고 중요한 필요성을 해결하려고 한다.
일부 예시적인 실시 예들은 다양한 시간들에서 (예를 들어, 시동시, 예방적 유지 보수 후, 또는 규칙적인 간격들로) 가스 라인 충전 시간을 자동으로 측정한다. 현재 측정 값들은 이전 측정 값과 자동으로 비교되고 가스 라인 충전 시간들의 모든 이동이 보고된다. 보다 광범위하게, 측정들은 또한 툴 대 툴 변동 및 툴 적합성 또는 상태를 결정하기 위해 다른 툴들로부터 유도된 가스 라인 충전 시간들과 비교될 수 있다.
일부 예들은 챔버 압력계를 사용하여 가스 라인 충전 시간들을 측정하거나 모니터링한다. 예를 들어, 매니폴드 유출구 밸브의 개방과 챔버 압력의 상승 사이의 시간 차는 가스 라인 충전 시간들을 측정하거나 계산하기 위해 일부 예들에서 사용된다. 일부 예시적인 방법들은 가스 펌프에 의해 공급된 프로세싱 챔버에서 베이스 또는 일정한 압력을 확립하는 것을 포함한다. 방법은 펌프로부터 챔버를 격리하도록 펌프의 쓰로틀 및/또는 방향 전환 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함한다. 가스 플로우는 라인 충전 시간이 측정되도록 추구되는 적용 가능한 매니폴드 또는 가스 라인으로부터 방향을 전환하도록 설정된다. 방법은 가스 매니폴드 유출구 밸브를 개방하는 단계 및 전환 밸브를 폐쇄하는 단계 및 챔버 압력의 상승을 측정하는 단계를 더 포함한다. 통상적으로, 챔버 압력이 상승하기 시작하기 전에 일부 초기 지연이 있을 것이다. 일부 예들에서 사용된 압력 램프 커브는 가스 라인 충전 시간, 또는 지연을 계산하도록 사용될 수 있다. 즉, 압력 램프의 초기 지연은 챔버로의 가스 라인 충전 시간을 나타낸다. 계산된 지연 (충전 시간) 은 기판 프로세싱 챔버의 안정된 동작 및 챔버 매칭 동작들을 향상시키기 위해, 가스 유입 (admission) 알고리즘들을 포함하여, 제어 및 모니터링 시스템들 및 방법들에 포함될 수 있다.
가스 라인 충전 시간을 결정하기 위한 예시적인 방법이 이제 도 20의 그래프 (2000) 를 참조하여 기술된다. 그래프는 프로세싱 챔버로부터 가스를 공급하거나 제거하는 가스 밸브의 운동 (폐쇄 또는 개방) 을 나타내는 라인 (2002) 을 포함한다. 이 경우, 예시적인 밸브는 그래프 키에 나타낸 바와 같이 방향 전환 밸브이다. 방향 전환 밸브는 챔버를 바이패스하는 라인의 가스를 제어한다. 방향 전환 밸브가 폐쇄되면, 가스는 챔버로부터 전환되지 않고 대신 챔버로 들어가는데 이용 가능하게 된다. 가스가 챔버로 들어가고 챔버 내 압력이 축적된다. 통상적으로, 방향 전환 밸브의 폐쇄는 챔버 내로의 공급을 허용하기 위한 챔버 공급 밸브의 개방과 일치한다. 어떠한 경우든, 본 예에서, 방향 전환 밸브를 위한 가스 라인 충전 시간이 확립된다.
라인 (2002) 은 y-축 상의 위치 "1"의 개방 (방향 전환) 위치로부터 동일한 축 상의 "0"의 폐쇄 위치로의 방향 전환 밸브의 물리적 폐쇄를 나타낸다. 방향 전환 밸브가 폐쇄될 때, 상기 기술된 바와 같이 챔버 내의 압력이 축적된다. 이 축적은 그래프 (2000) 에서 압력 라인 (2004) 에 의해 나타난다. 시간 기간 후, 라인 (2004) 의 기울기는 일정해진다, 즉, 챔버 내로 가스의 일정하거나 정상 (steady) 유입에 응답하여 균일하거나 정상 가스 압력 축적을 나타낸다. 라인 (2004) 의 기울기는 보다 높은 가스 플로우들에 대해 증가할 것이다. 가스 라인 충전 시간은 라인이 x-축과 교차할 때까지 라인 (2004) 의 기울기를 외삽함으로써 결정된다. 이 교차점은 그래프 (2000) 에서 위치 (2006) 로 표기된다. 가스 라인 충전 시간은 위치 (2010) 로 나타낸 방향 전환 밸브의 최종 폐쇄와 교차점 (2006) 사이에서 연장하는 시간 라인 (2008) 에 의해 나타낸 기간이다. 즉, 방향 전환 밸브의 폐쇄 (즉, 챔버 내로의 가스의 전체 유입 또는 최대 충전) 와 챔버 내 압력이 일정한 레이트로 축적되는 지점 사이에 램프 업 또는 지연 시간 (즉, 가스 라인 충전 시간) 이 있다.
일부 실시 예들에서, 가스 감쇠 (decay) 시간이 식별된다. 가스 유출구 밸브의 폐쇄는 챔버로의 가스 플로우의 즉각적인 중단을 의미하지 않는다. 다른 컴포넌트들에 의해 발생한 지연들에 더하여, 밸브 폐쇄를 지시하는 지연 및 물리적으로 완전한 폐쇄에 도달하는 밸브의 지연이 있을 수 있다. 밸브가 폐쇄될 때에도, 밸브의 다운 스트림에서 이미 가스 라인에 있는 가스들은 여전히 챔버로 계속된다.
일부 예들에서, 가스 감쇠 (또는 드웰) 시간을 확립하는 방법은 다음의 동작들 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 처음에, 챔버는 기준 압력 또는 일정한 압력으로 구현된다. 챔버는 공급 펌프로부터 가스의 유입을 제어하는 쓰로틀 및 슬릿 밸브에 의해 공급된다. 챔버를 공급하는 공급 쓰로틀 및 슬릿 밸브는 공급 펌프로부터 챔버를 격리하도록 폐쇄된다. 가스 플로우는 가스 감쇠 시간이 측정되도록 추구되는 매니폴드 또는 가스 라인으로부터 방향을 전환하도록 설정된다. 가스 매니폴드 유출구 밸브는 개방되고 방향 전환 밸브는 폐쇄된다. 챔버 압력의 상승이 측정된다. 이어서 방향 전환 밸브가 개방되고, 가스 유출구 밸브가 폐쇄된다. 이어서 방법은 챔버 압력이 최대화되거나 안정화되는 시간을 측정하는 단계를 포함한다. 기간을 최대화하거나 안정화하기 위한 이 시간은 밸브 폐쇄 인스트럭션이 유출구 밸브로 전송된 후 가스가 챔버로 흐르는 것을 중단하는데 걸리는 시간 (즉, 가스 감쇠 또는 드웰 시간) 의 측정이다.
예시적인 가스 라인 충전 시간 및 예시적인 가스 감쇠 시간을 도시하는 그래프 (2100) 가 도 21에 도시된다. 그래프의 라인 (2102) 은 프로세싱 챔버에 공급하는 밸브의 개방 및 폐쇄를 나타낸다. 밸브는 2104에 나타낸 시간 기간 동안 폐쇄된다. 밸브는 시간 기간 (2106) 동안 개방되고 가스를 챔버로 유입시켜 챔버 내 압력 축적을 유발한다. 밸브는 2108에서 다시 폐쇄된다. 챔버 압력은 챔버 압력계에 의해 측정되고 압력 라인 (2110) 에 의해 표현된다. 상기 기술된 바와 같이, 가스 라인 충전 시간은 2112로 나타낸 시간 기간 또는 델타 (즉, 압력의 기울기의 외삽의 교차점과 x-축 사이의 기간, 및 2102에서 밸브를 개방하도록 지시하는 순간) 로부터 결정될 수도 있다. 가스 감쇠 시간은 밸브가 2108에서 폐쇄된 후 안정화에 도달하는데 걸린 시간으로부터 결정된다. 이 가스 감쇠 시간은 2114에서 (이 예에서 80 ㎳) 확대된 뷰에서 보다 명확하게 보일 수도 있다.
따라서 일부 예들은 챔버 압력을 사용하여 가스 라인 충전 시간을 측정하기 위한 방법들 및 챔버 압력을 사용하여 가스 감쇠 (또는 드웰) 시간을 측정하기 위한 방법들을 제공한다. 이들 값들은 자동화된 파라미터 측정, 챔버 제어, 및 매칭 기법들을 위해 동적 모니터링 프로세스들 및 소프트웨어에 통합될 수도 있다. 충전 및 감쇠 (드웰) 값들은 시간에 따른 가스 라인 충전 또는 감쇠의 일일 드리프트 (day to day drift) 및 툴 대 툴 (또는 챔버 대 챔버) 가변성을 모니터링하는데 중요할 수 있다. 이러한 방법들은 증착 또는 에칭을 위해 다단계 절차들 (또는 사이클들) 을 채용하고 매우 빠른 단계 및 사이클 시간들을 필요로 하는 생산 라인들에 적용될 수도 있다. 보다 빠른 단계 및 사이클 시간들은 가스 라인 충전 및 감쇠 시간들을 결정적이게 할 수 있다. 본 실시 예들은 측정 및 모니터링을 가능하게 한다.
예시적인 실시 예들은 방법들을 포함할 수도 있다. 도 22를 참조하면, ALD 반도체 제작 프로세스에서 프로세싱 사이클들을 모니터링하기 위한 방법 (2200) 은 동작 2202에서, 제작 프로세스에서 반복된 동작에 기초하여 ALD 사이클의 데이터 시간 기준을 규정하는 동작; 동작 2204에서, 시간 기준에 기초하여 순환적 시간 증분들의 일련의 데이터 지점들에 대한 일련의 파라미터 값들을 포함하는 골든 커브에 액세스하는 동작; 동작 2206에서, 골든 커브의 데이터 지점 각각에 대한 가변성 또는 허용 오차 마진에 액세스하는 동작; 동작 2208에서, ALD 제작 프로세스의 사이클에 대한 순환적 시간 증분들에 기초하여 파라미터 데이터를 수집하는 동작; 동작 2210에서, 파라미터 데이터의 파라미터 값이 데이터 지점에서 가변성 또는 허용 오차 범위 내에 있는지 여부를 동적으로 모니터링하는 동작; 동작 2212에서, 파라미터 값이 가변성 또는 허용 오차 마진 밖에 있다는 결정에 기초하여, 후속 사이클의 파라미터 값이 골든 커브의 연관된 파라미터 값과 매칭하도록 제작 프로세스를 조정하는 동작을 포함한다.
일부 예들에서, 데이터 시간 기준의 기초를 형성하는, 반복된 동작은 프로세싱 챔버를 공급하는 명시된 밸브의 개방 또는 폐쇄를 포함한다.
일부 예들에서, 파라미터 데이터는 수집 주파수에 기초하여 규칙적인 간격들로 수집되고, 수집 주파수는 0 내지 1 ㎐, 또는 1 내지 10 ㎐, 또는 10 내지 100 ㎐, 또는 100 내지 1000 ㎐ 범위 내에 있다.
일부 예들에서, 규칙적인 간격들은 ALD 제작 프로세스의 트리거 지점들에 기초하고, 트리거 지점 각각은 ALD 제작 프로세스 내 단계의 시간 지점을 규정하거나 기초한다.
일부 예들에서, 동작들은 트리거 지점들에서 수집된 파라미터 데이터를 골든 커브의 대응하는 파라미터 데이터 세트와 비교하는 것을 더 포함한다.
일부 예들에서, 파라미터 데이터는 전구체 매니폴드 압력, 퍼지 압력, 변환 매니폴드 압력, 챔버 압력, 가스 플로우, RF 반사 전력, 및 RF 순방향 전력 중 하나 이상과 연관된 파라미터 값들을 포함한다.
도 23을 참조하면, 반도체 제작 프로세스에서 프로세싱 사이클들을 모니터링하기 위한 방법 (2300) 은: 동작 2302에서, 제작 프로세스의 파라미터를 식별하는 동작; 동작 2304에서, 제작 프로세스의 제 1 사이클에 기초하여 제 1 파라미터 값을 포함하는 파라미터 값들의 제 1 커브를 생성하는 동작; 동작 2306에서, 제 1 사이클에 대해 생성된 커브에 기초하여, 제작 프로세스의 제 2 사이클에 대한 파라미터의 제 2 값을 식별하는 동작; 및 제 1 파라미터 값을 제 2 파라미터 값과 매칭시키도록 제작 프로세스를 조정하는 동작 2308을 포함한다.
일부 예들에서, 동작들은 제작 프로세스의 제 2 사이클로부터 도출된 복수의 파라미터 값들을 포함하는 제 2 커브를 생성하는 동작; 및 파라미터 값들의 제 2 커브를 파라미터 값들의 제 1 커브와 커브 피팅하는 동작을 더 포함한다.
일부 예들에서, 커브 피팅하는 동작은 제작 프로세스에 대한 골든 파라미터 값들의 세트를 규정하는 골든 커브를 생성하기 위해 제 1 커브 또는 제 2 커브와 제작 프로세스의 제 3 및 후속 사이클들에 기초하거나 그로부터 유도된 파라미터 값들의 일련의 커브들을 피팅하는 동작을 포함한다.
일부 예들에서, 제작 프로세스의 사이클 각각은 ALD 프로세스의 복수의 단계들을 포함하고; 상기 동작들은, ALD 프로세스의 단계 각각의 파라미터 값을 골든 파라미터 값들의 세트의 파라미터 값과 매칭시키는 단계를 더 포함한다.
일부 예들에서, 골든 커브는 ALD 프로세스의 단계 각각에 대한 골든 파라미터 값들을 포함한다.
일부 예들에서, 식별된 파라미터는 제작 프로세스의 제어 변수와 연관되고; 상기 동작들은 제 1 사이클의 제어 변수의 값과 제 2 사이클의 제어 변수의 매칭 값을 식별하도록, 제 1 파라미터 값 및 제 2 파라미터 값을 직접적으로 또는 간접적으로 사용하는 동작; 및 제 1 파라미터 값을 제 2 파라미터 값과 매칭시키도록 제작 프로세스를 조정하는 동작을 더 포함한다.
도 24를 참조하면, 반도체 제작 사이클에서 프로세싱 단계들을 모니터링하기 위한 머신-러닝 방법 (2400) 은 동작 2402에서, 프로세싱 챔버로부터 수집된 파라미터 데이터에 기초하여 일련의 반복된 사이클들의 단계 각각에 대한 골든 기준 파라미터 값들의 세트를 생성하는 동작; 동작 2404에서, 골든 기준 값들의 세트에 기초하여 머신-러닝된 모델을 생성하는 동작; 및 동작 2406에서, 일련의 반복된 사이클들의 제 2 사이클의 파라미터 값을 일련의 반복된 사이클들의 제 1 사이클의 대응하는 파라미터 값과 매칭하도록 머신-러닝된 모델을 사용하는 동작을 포함한다.
일부 예들에서, 반도체 제작 프로세스는 ALD 프로세스이고; 그리고 일련의 반복된 사이클들의 사이클 각각의 단계들은 도즈, 퍼지, 변환 및 퍼지 단계들을 포함하는 순차적인 단계들을 포함한다.
일부 예들에서, 동작들은 순차적인 단계 각각에 대한 파라미터 값 데이터를 포함하는 골든 커브를 생성하는 동작; 및 머신-러닝된 모델에 대한 트레이닝 데이터로서 골든 커브를 사용하는 동작을 포함한다.
일부 예들에서, 동작들은 머신-러닝된 모델에 기초하여, 제 2 사이클의 순차적인 단계 각각의 파라미터 값들을 제 1 사이클의 순차적인 단계 각각의 대응하는 파라미터 값들과 매칭함으로써 일련의 반복된 사이클들의 사이클 각각을 반복하고 매칭하는 동작을 더 포함한다.
일부 예들에서, 파라미터들은 전구체 매니폴드 압력, 퍼지 압력, 챔버 압력, 가스 플로우, 챔버 온도, RF 반사 전력, 및 RF 순방향 전력 중 하나 이상을 포함한다.
일부 예들에서, 동작들은
프로세싱 챔버로부터 성능 데이터를 수집하는 동작; 성능 데이터의 드리프트를 식별하고 성능 드리프트 데이터를 생성하는 동작; 및 드리프트 데이터를 머신-러닝된 모델에 대한 트레이닝 데이터 내로 통합하는 동작을 더 포함한다.
도 25를 참조하면, 반도체 제작 프로세스에서 프로세싱 사이클들을 모니터링하기 위한 방법 (2500) 은 동작 2502에서, 제작 프로세스의 파라미터를 식별하는 동작; 및 동작 2504에서, 제작 프로세스의 제 1 사이클에 기초하여 제 1 파라미터 값을 포함하는 파라미터 값들의 제 1 커브를 생성하고, 파라미터 값들은 프로세싱 챔버에 공급하는 라인에 대한 가스 라인 충전 시간을 포함하는, 파라미터 값들을 생성하는 동작을 포함한다.
일부 예들에서, 동작들은
프로세싱 챔버를 공급하는 라인 내의 밸브의 개방과 그 후 일정한 압력 상승의 확립 사이의 압력 램핑 업 시간에 기초하여 가스 라인 충전 시간을 계산하는 동작을 더 포함한다.
일부 예들에서, 동작들은 제 1 사이클에 대해 생성된 커브에 기초하여, 제작 프로세스의 제 2 사이클에 대한 파라미터의 제 2 값을 식별하는 동작; 제작 프로세스의 제 2 사이클로부터 도출된 복수의 파라미터 값들을 포함하는 제 2 커브를 생성하는 동작; 및 파라미터 값들의 제 2 커브를 파라미터 값들의 제 1 커브와 커브 피팅하는 동작을 더 포함한다.
일부 예들에서, 커브 피팅하는 동작은 제작 프로세스에 대한 골든 파라미터 값들의 세트를 규정하는 골든 커브를 생성하기 위해 제 1 커브 또는 제 2 커브와 제작 프로세스의 제 3 및 후속 사이클들에 기초하거나 그로부터 유도된 파라미터 값들의 일련의 커브들을 피팅하는 동작을 포함한다.
일부 예들에서, 제작 프로세스의 사이클 각각은 ALD 프로세스의 복수의 단계들을 포함하고; 상기 동작들은, ALD 프로세스의 단계 각각의 파라미터 값을 골든 파라미터 값들의 세트의 파라미터 값과 매칭시키는 단계를 더 포함한다.
일부 예들에서, 골든 커브는 ALD 프로세스의 단계 각각에 대한 골든 파라미터 값들을 포함한다.
일부 예들에서, 식별된 파라미터는 제작 프로세스의 제어 변수와 연관되고; 상기 동작들은 제 1 사이클의 제어 변수의 값과 제 2 사이클의 제어 변수의 매칭 값을 식별하도록, 제 1 파라미터 값 및 제 2 파라미터 값을 직접적으로 또는 간접적으로 사용하는 동작; 및 제 1 파라미터 값을 제 2 파라미터 값과 매칭시키도록 제작 프로세스를 조정하는 동작을 더 포함한다.
도 26은 본 명세서에 기술된 하나 이상의 예시적인 프로세스 실시 예들이 제어될 수도 있는 머신 (2600) 의 예를 예시하는 블록도이다. 대안적인 실시 예들에서, 머신 (2600) 은 독립 디바이스로 동작할 수도 있거나, 다른 머신들에 연결될 (예를 들어, 네트워킹될) 수도 있다. 네트워킹된 배치에서, 머신 (2600) 은 서버 머신, 클라이언트 머신, 또는 서버-클라이언트 네트워크 환경들에서 둘 모두로 동작할 수도 있다. 일 예에서, 머신 (2600) 은 P2P (peer-to-peer) (또는 다른 분산된) 네트워크 환경의 피어 (peer) 머신으로 작용할 수도 있다. 또한, 단일 머신 (2600) 만이 예시되지만, 용어 "머신"은 또한 예컨대 클라우드 컴퓨팅, SaaS (Software as a Service), 또는 다른 컴퓨터 클러스터 구성들을 통해, 본 명세서에 논의된 방법론들 중 임의의 하나 이상을 수행하기 위해 인스트럭션들의 세트 (또는 복수의 세트들) 를 개별적으로 또는 공동으로 실행하는 임의의 머신들의 집합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 일부 예들에서, 그리고 도 26을 참조하여, 비일시적인 머신 판독 가능 매체는 머신 (2600) 에 의해 판독될 때, 머신으로 하여금 적어도 상기 요약되고 본 명세서에 기술된 비 제한적인 예시적인 동작들을 포함하는 방법들의 동작들을 제어하게 하는 인스트럭션들 (2624) 을 포함한다.
본 명세서에 기술된 예들은, 로직, 또는 다수의 컴포넌트들 또는 메커니즘들을 포함할 수도 있고, 또는 이에 의해 동작할 수도 있다. 회로는 하드웨어 (예를 들어, 단순한 회로들, 게이트들, 로직, 등) 를 포함하는 유형 개체들 (tangible entities) 로 구현된 회로들의 집합이다. 회로 부재 (circuitry membership) 는 시간 및 기본적인 하드웨어 변동성에 따라 유연할 수도 있다. 회로들은 동작할 때 단독으로 또는 조합하여, 지정된 동작들을 수행할 수도 있는 부재들을 포함한다. 일 예에서, 회로의 하드웨어는 (예를 들어, 하드웨어에 내장된 (hardwired)) 특정한 동작을 수행하기 위해 변경할 수 없게 설계될 수도 있다. 일 예에서, 회로의 하드웨어는 특정한 동작의 인스트럭션들을 인코딩하기 위해 물리적으로 (예를 들어, 자기적으로, 전기적으로, 불변의 질량 입자들의 이동 가능한 배치에 의해, 등) 변경된 컴퓨터-판독 가능 매체를 포함하는, 가변적으로 연결된 물리적 컴포넌트들 (예를 들어, 실행 유닛들, 트랜지스터들, 단순한 회로들, 등) 을 포함할 수도 있다. 물리적 컴포넌트들의 연결에서, 하드웨어 구성요소의 기본적인 전기적 특성들이 변화된다 (예를 들어, 절연체로부터 도체로 또는 반대로). 인스트럭션들은 동작 중일 때 특정한 동작의 부분들을 수행하기 위해 가변 연결부들을 통해 하드웨어 내에 회로의 부재들을 생성하도록 임베딩된 (embedded) 하드웨어 (예를 들어, 실행 유닛들 또는 로딩 메커니즘) 를 가능하게 한다. 따라서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 디바이스가 동작 중일 때 회로의 다른 컴포넌트들과 통신하게 커플링된다. 일 예에서, 임의의 물리적 컴포넌트들은 2 개 이상의 회로의 2 개 이상의 부재에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 동작 하에, 실행 유닛들은일 시점에서 제 1 회로망의 제 1 회로에서 사용되고, 상이한 시간에 제 1 회로망의 제 2 회로, 또는 제 2 회로망의 제 3 회로에 의해 재사용될 수도 있다.
머신 (예를 들어, 컴퓨터 시스템) (2600) 은 하드웨어 프로세서 (2602) (예를 들어, CPU (Central Processing Unit), 하드웨어 프로세서 코어 (core), 또는 이들의 임의의 조합), GPU (Graphics Processing Unit) (2632), 메인 메모리 (2604), 및 정적 메모리 (2606) 를 포함할 수도 있고, 이들 중 일부 또는 전부는 인터링크 (interlink) (예를 들어, 버스 (bus)) (2608) 를 통해 서로 통신할 수도 있다. 머신 (2600) 은 디스플레이 디바이스 (2610), 영숫자 입력 디바이스 (2612) (예를 들어, 키보드), 및 UI (User Interface) 내비게이션 디바이스 (2614) (예를 들어, 마우스) 를 더 포함할 수도 있다. 일 예에서, 디스플레이 디바이스 (2610), 영숫자 입력 디바이스 (2612), 및 UI 내비게이션 디바이스 (2614) 는 터치 스크린 디스플레이일 수도 있다. 머신 (2600) 은 대용량 저장 디바이스 (예를 들어, 드라이브 유닛) (2616), 신호 생성 디바이스 (2618) (예를 들어, 스피커), 네트워크 인터페이스 디바이스 (2620), 및 GPS (Global Positioning System) 센서, 나침반, 가속도계, 또는 또 다른 센서와 같은, 하나 이상의 센서들 (2630) 을 부가적으로 포함할 수도 있다. 머신 (2600) 은 하나 이상의 주변 디바이스들 (예를 들어, 프린터, 카드 리더기, 등) 과 통신하거나 제어하도록 직렬 (예를 들어, USB (Universal Serial Bus)), 병렬, 또는 다른 유선 또는 무선 (예를 들어, 적외선 (IR), NFC (Near Field Communication), 등) 연결과 같은, 출력 제어기 (2628) 를 포함할 수도 있다.
대용량 저장 디바이스 (2616) 는 본 명세서에 기술된 기법들 또는 기능들 중 임의의 하나 이상에 의해 구현되거나 활용되는, 데이터 구조들 또는 인스트럭션들 (2624) 의 하나 이상의 세트들 (예를 들어, 소프트웨어) 이 저장되는 머신-판독 가능 매체 (2622) 를 포함할 수도 있다. 인스트럭션들 (2624) 은 또한 도시된 바와 같이 머신 (2600) 에 의한 인스트럭션들의 실행 동안 메인 메모리 (2604) 내에, 정적 메모리 (2606) 내에, 하드웨어 프로세서 (2602) 내에, 또는 GPU (2632) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 존재할 수도 있다. 일 예에서, 하드웨어 프로세서 (2602), GPU (2603), 메인 메모리 (2604), 정적 메모리 (2606), 또는 대용량 저장 디바이스 (2606) 중 하나 또는 임의의 조합은 머신-판독 가능 매체 (2622) 를 구성할 수도 있다.
머신-판독 가능 매체 (2622) 가 단일 매체로 예시되었지만, 용어 "머신-판독 가능 매체"는 하나 이상의 인스트럭션들 (2624) 을 저장하도록 구성된 단일 매체, 또는 복수의 매체 (예를 들어, 중앙 집중되거나 분산된 데이터베이스, 및/또는 연관된 캐시들과 서버들) 를 포함할 수도 있다.
용어 "머신-판독 가능 매체"는 머신 (2600) 에 의한 실행을 위해 인스트럭션들 (2624) 을 저장, 인코딩, 또는 반송할 수 있고, 머신 (2600) 으로 하여금 본 개시의 기법들 중 임의의 하나 이상을 수행하게 하거나, 이러한 인스트럭션들 (2624) 에 의해 사용된 또는 이와 연관된 데이터 구조들을 저장, 인코딩, 또는 반송할 수 있는, 임의의 매체를 포함할 수도 있다. 비제한적인 머신-판독 가능 매체 예들은 고체 상태 메모리들, 및 광학 매체와 자기 매체를 포함할 수도 있다. 일 예에서, 대용량 머신-판독 가능 매체는 불변 (예를 들어, 정지) 질량을 갖는 복수의 입자들을 갖는 머신-판독 가능 매체 (2622) 를 포함한다. 따라서, 대용량 머신-판독 가능 매체는 일시적인 전파 신호들이 아니다. 대용량 머신-판독 가능 매체의 특정한 예들은 반도체 메모리 디바이스들 (예를 들어, EPROM (Electrically Programmable Read-Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)) 및 플래시 메모리 디바이스들; 내부 하드 디스크들 및 이동식 디스크들과 같은 자기 디스크들; 자기-광학 디스크들; 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들과 같은, 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있다. 인스트럭션들 (2624) 은 또한 네트워크 인터페이스 디바이스 (2620) 를 통해 전송 매체를 사용하여 통신 네트워크 (2626) 에 걸쳐 전송되거나 수신될 수도 있다.
예들이 구체적인 예시적인 실시 예들 또는 방법들을 참조하여 기술되었지만, 다양한 수정들 및 변화들이 보다 넓은 범위의 본 실시 예들로부터 벗어나지 않고 이들 실시 예들로 이루어질 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다 예시로서 간주된다. 이의 일부를 형성하는 첨부 도면들은 제한이 아닌 예시로서, 주제가 실시될 수도 있는 특정한 실시 예들을 도시한다. 예시된 실시 예들은 당업자들로 하여금 본 명세서에 개시된 교시들을 실시하게 하도록 충분히 상세히 기술된다. 다른 실시 예들은 구조 및 논리적 대용물들 및 변화들이 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수도 있도록, 이로부터 활용되고 도출될 수도 있다. 이 상세한 기술은 따라서 제한하는 의미로 생각되지 않고, 다양한 실시 예들의 범위는 첨부된 청구항들로 인정되는 등가물들의 전체 범위와 함께, 첨부된 청구항들에 의해서만 규정된다.
본 발명의 주제의 이러한 실시 예들은, 단순히 편의성을 위해 그리고 임의의 단일 발명 또는 실제로 2 개 이상이 개시된다면 발명의 개념으로 본 출원의 범위를 자의적으로 제한하는 것을 의도하지 않고, 용어 "발명"으로 개별적으로 그리고/또는 집합적으로 참조될 수도 있다. 따라서, 특정한 실시 예들이 본 명세서에 예시되고 기술되었지만, 동일한 목적을 달성하도록 계산된 임의의 구성이 도시된 특정한 실시 예들을 대체할 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 본 개시는 다양한 실시 예들의 임의의 그리고 모든 변형들 또는 적응들을 커버하도록 의도된다. 상기 실시 예들 및 본 명세서에 구체적으로 기술되지 않은 다른 실시 예들의 조합들이, 상기 기술을 검토하면 당업자에게 자명할 것이다.
Claims (21)
- 제작 프로세스에서 프로세싱 사이클들을 모니터링하기 위한 시스템에 있어서,
제작 프로세스를 위한 프로세싱 챔버; 및
프로세스 모니터링 동작들을 수행하도록 구성된 하나 이상의 제어기들을 포함하고, 상기 동작들은,
상기 제작 프로세스의 파라미터를 식별하는 동작; 및
상기 제작 프로세스의 제 1 사이클에 기초하여 제 1 파라미터 값을 포함하는 파라미터 값들의 제 1 커브를 생성하는 동작을 포함하고, 상기 파라미터 값들은 상기 프로세싱 챔버에 공급하는 라인에 대한 가스 라인 충전 시간을 포함하는, 모니터링 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 동작들은,
상기 프로세싱 챔버를 공급하는 상기 라인 내의 밸브의 개방과 그 후 일정한 압력 상승의 확립 사이의 압력 램핑 업 시간 (pressure ramp up time) 에 기초하여 상기 가스 라인 충전 시간을 계산하는 동작을 더 포함하는, 모니터링 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 동작들은,
상기 제 1 사이클에 대해 상기 생성된 커브에 기초하여, 상기 제작 프로세스의 제 2 사이클에 대한 상기 파라미터의 제 2 값을 식별하는 동작;
상기 제작 프로세스의 상기 제 2 사이클로부터 도출된 복수의 파라미터 값들을 포함하는 제 2 커브를 생성하는 동작; 및
상기 파라미터 값들의 제 2 커브를 상기 파라미터 값들의 제 1 커브와 커브 피팅하는 동작을 더 포함하는, 모니터링 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 커브 피팅하는 동작은,
상기 제작 프로세스에 대한 골든 파라미터 값들의 세트를 규정하는 골든 커브를 생성하기 위해 상기 제 1 커브 또는 상기 제 2 커브와 상기 제작 프로세스의 제 3 및 후속 사이클들에 기초하거나 그로부터 유도된 파라미터 값들의 일련의 커브들을 피팅하는 동작을 포함하는, 모니터링 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 제작 프로세스의 사이클 각각은 ALD 프로세스의 복수의 단계들을 포함하고; 그리고
상기 동작들은,
상기 ALD 프로세스의 단계 각각의 파라미터 값을 상기 골든 파라미터 값들의 세트의 파라미터 값과 매칭시키는 동작을 더 포함하는, 모니터링 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 골든 커브는 상기 ALD 프로세스의 단계 각각에 대한 골든 파라미터 값들을 포함하는, 모니터링 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 식별된 파라미터는 상기 제작 프로세스의 제어 변수와 연관되고; 그리고
상기 동작들은,
상기 제 1 사이클의 상기 제어 변수의 값과 상기 제 2 사이클의 상기 제어 변수의 값이 매칭하는 것을 식별하기 위해 상기 제 1 파라미터 값 및 제 2 파라미터 값을 직접적으로 또는 간접적으로 사용하는 동작, 및
상기 제 1 파라미터 값을 상기 제 2 파라미터 값과 매칭시키도록 상기 제작 프로세스를 조정하는 동작을 더 포함하는, 모니터링 시스템. - 제작 프로세스에서 프로세싱 사이클들을 모니터링하기 위한 방법에 있어서,
상기 제작 프로세스의 파라미터를 식별하는 단계; 및
상기 제작 프로세스의 제 1 사이클에 기초하여 제 1 파라미터 값을 포함하는 파라미터 값들의 제 1 커브를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 파라미터 값들은 상기 프로세싱 챔버에 공급하는 라인에 대한 가스 라인 충전 시간을 포함하는, 모니터링 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 단계들은,
상기 프로세싱 챔버를 공급하는 상기 라인 내의 밸브의 개방과 그 후 일정한 압력 상승의 확립 사이의 압력 램핑 업 시간 (pressure ramp up time) 에 기초하여 상기 가스 라인 충전 시간을 계산하는 단계를 더 포함하는, 모니터링 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 단계들은,
상기 제 1 사이클에 대해 상기 생성된 커브에 기초하여, 상기 제작 프로세스의 제 2 사이클에 대한 상기 파라미터의 제 2 값을 식별하는 단계;
상기 제작 프로세스의 상기 제 2 사이클로부터 도출된 복수의 파라미터 값들을 포함하는 제 2 커브를 생성하는 단계; 및
상기 파라미터 값들의 제 2 커브를 상기 파라미터 값들의 제 1 커브와 커브 피팅하는 단계를 더 포함하는, 모니터링 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 커브 피팅하는 단계는,
상기 제작 프로세스에 대한 골든 파라미터 값들의 세트를 규정하는 골든 커브를 생성하기 위해 상기 제 1 커브 또는 상기 제 2 커브와 상기 제작 프로세스의 제 3 및 후속 사이클들에 기초하거나 그로부터 유도된 파라미터 값들의 일련의 커브들을 피팅하는 단계를 포함하는, 모니터링 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 제작 프로세스의 사이클 각각은 ALD 프로세스의 복수의 단계들을 포함하고; 그리고
상기 단계들은,
상기 ALD 프로세스의 단계 각각의 파라미터 값을 상기 골든 파라미터 값들의 세트의 파라미터 값과 매칭시키는 단계를 더 포함하는, 모니터링 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 골든 커브는 상기 ALD 프로세스의 단계 각각에 대한 골든 파라미터 값들을 포함하는, 모니터링 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 식별된 파라미터는 상기 제작 프로세스의 제어 변수와 연관되고; 그리고
상기 단계들은,
상기 제 1 사이클의 상기 제어 변수의 값과 상기 제 2 사이클의 상기 제어 변수의 값이 매칭하는 것을 식별하기 위해 상기 제 1 파라미터 값 및 제 2 파라미터 값을 직접적으로 또는 간접적으로 사용하는 단계, 및
상기 제 1 파라미터 값을 상기 제 2 파라미터 값과 매칭시키도록 상기 제작 프로세스를 조정하는 단계를 더 포함하는, 모니터링 방법. - 머신 판독 가능 매체에 있어서,
머신에 의해 판독될 때, 상기 머신으로 하여금,
제작 프로세스의 파라미터를 식별하는 동작; 및
상기 제작 프로세스의 제 1 사이클에 기초하여 제 1 파라미터 값을 포함하는 파라미터 값들의 제 1 커브를 생성하는 동작을 수행하게 하는 인스트럭션들을 포함하고, 상기 파라미터 값들은 상기 프로세싱 챔버에 공급하는 라인에 대한 가스 라인 충전 시간을 포함하는, 머신 판독 가능 매체. - 제 15 항에 있어서,
상기 동작들은,
상기 프로세싱 챔버를 공급하는 상기 라인 내의 밸브의 개방과 그 후 일정한 압력 상승의 확립 사이의 압력 램핑 업 시간 (pressure ramp up time) 에 기초하여 상기 가스 라인 충전 시간을 계산하는 동작을 더 포함하는, 머신 판독 가능 매체. - 제 16 항에 있어서,
상기 동작들은,
상기 제 1 사이클에 대해 상기 생성된 커브에 기초하여, 상기 제작 프로세스의 제 2 사이클에 대한 상기 파라미터의 제 2 값을 식별하는 동작;
상기 제작 프로세스의 상기 제 2 사이클로부터 도출된 복수의 파라미터 값들을 포함하는 제 2 커브를 생성하는 동작; 및
상기 파라미터 값들의 제 2 커브를 상기 파라미터 값들의 제 1 커브와 커브 피팅하는 동작을 더 포함하는, 머신 판독 가능 매체. - 제 17 항에 있어서,
상기 커브 피팅하는 동작은,
상기 제작 프로세스에 대한 골든 파라미터 값들의 세트를 규정하는 골든 커브를 생성하기 위해 상기 제 1 커브 또는 상기 제 2 커브와 상기 제작 프로세스의 제 3 및 후속 사이클들에 기초하거나 그로부터 유도된 파라미터 값들의 일련의 커브들을 피팅하는 동작을 포함하는, 머신 판독 가능 매체. - 제 18 항에 있어서,
상기 제작 프로세스의 사이클 각각은 ALD 프로세스의 복수의 단계들을 포함하고; 그리고
상기 동작들은,
상기 ALD 프로세스의 단계 각각의 파라미터 값을 상기 골든 파라미터 값들의 세트의 파라미터 값과 매칭시키는 동작을 더 포함하는, 머신 판독 가능 매체. - 제 18 항에 있어서,
상기 골든 커브는 상기 ALD 프로세스의 단계 각각에 대한 골든 파라미터 값들을 포함하는, 머신 판독 가능 매체. - 제 15 항에 있어서,
상기 식별된 파라미터는 상기 제작 프로세스의 제어 변수와 연관되고; 그리고
상기 동작들은,
상기 제 1 사이클의 상기 제어 변수의 값과 상기 제 2 사이클의 상기 제어 변수의 값이 매칭하는 것을 식별하기 위해 상기 제 1 파라미터 값 및 제 2 파라미터 값을 직접적으로 또는 간접적으로 사용하는 동작, 및
상기 제 1 파라미터 값을 상기 제 2 파라미터 값과 매칭시키도록 상기 제작 프로세스를 조정하는 동작을 더 포함하는, 머신 판독 가능 매체.
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