KR20230066509A - 인-시튜 증착 모니터링을 위한 방법들 및 장치 - Google Patents

인-시튜 증착 모니터링을 위한 방법들 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230066509A
KR20230066509A KR1020227023713A KR20227023713A KR20230066509A KR 20230066509 A KR20230066509 A KR 20230066509A KR 1020227023713 A KR1020227023713 A KR 1020227023713A KR 20227023713 A KR20227023713 A KR 20227023713A KR 20230066509 A KR20230066509 A KR 20230066509A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor
enclosure
shutter disk
memory
processing volume
Prior art date
Application number
KR1020227023713A
Other languages
English (en)
Inventor
샤오동 왕
마이클 찰스 커트니
바로우잔 차카리안
지안신 레이
롱준 왕
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20230066509A publication Critical patent/KR20230066509A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/082—Oxides of alkaline earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/081—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate
    • C23C14/545—Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

셔터 디스크 상의 증착을 인-시튜로 모니터링하는 방법들 및 장치가 제공된다. 일부 실시예들에서, 그 장치는 내부 프로세싱 볼륨을 갖는 프로세스 챔버, 내부 프로세싱 볼륨 외부에 배치된 인클로저 ― 인클로저는 셔터 디스크가 내부 프로세싱 볼륨에서 사용 중이 아닐 때 셔터 디스크를 수용하도록 구성됨 ―, 인클로저로부터 내부 프로세싱 볼륨으로 셔터 디스크를 앞뒤로 이동시키도록 구성된 셔터 디스크 암, 및 인클로저에 통합된 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 센서는 내부 프로세싱 볼륨에서의 페이스팅 프로세스 이후 셔터 디스크 상에 증착되는 재료의 적어도 하나의 막 특성을 결정하도록 구성된다.

Description

인-시튜 증착 모니터링을 위한 방법들 및 장치
[0001] 본 발명의 원리들의 실시예들은 일반적으로 반도체 기판들의 반도체 프로세싱에 관한 것이다.
[0002] 집적 회로들의 형성 동안, 많은 상이한 재료 층들이 회로들의 빌딩 블록들로서 사용될 수 있다. 일부 회로 구조들에서, 막 특성들의 약간의 차이들은 낮은 성능의 회로들을 야기할 수 있다. 종종, 샘플 웨이퍼들은 챔버에서의 프로세싱 후에 풀링(pull)되고 분석을 위해 실험실로 전송된다. 엑스-시튜(ex-situ) 타입 테스트는 완료하는 데 며칠 또는 심지어 일주일이 빈번하게 요구되기 때문에, 이러한 테스트는 연장된 생산 지연들을 야기할 수 있다. 일부 프로세스들은 페이스팅(pasting) 동안 기판 지지 표면을 보호하기 위해 셔터 디스크(shutter disk)를 사용한다. 본 발명자들은, 페이스팅이 수행될 때, 프로세스 챔버의 벽들이 코팅될 뿐만 아니라 셔터 디스크도 또한 코팅되는 것을 관찰하였다. 본 발명자들은, 셔터 디스크 상의 증착이 프로세스 챔버의 증착 환경의 품질의 표시자를 제공할 수 있다는 것을 발견하였다.
[0003] 이에 따라, 본 발명자들은 셔터 디스크 상의 증착들을 모니터링하기 위한 개선된 방법들 및 장치를 제공하였다.
[0004] 셔터 디스크 상의 페이스팅 증착들의 인-시튜(in-situ) 모니터링을 위한 방법들 및 장치가 본 명세서에서 제공된다.
[0005] 일부 실시예들에서, 증착을 모니터링하기 위한 장치는 내부 프로세싱 볼륨을 갖는 프로세스 챔버, 내부 프로세싱 볼륨 외부에 배치된 인클로저(enclosure) ― 인클로저는 셔터 디스크가 내부 프로세싱 볼륨에서 사용 중이 아닐 때 셔터 디스크를 수용하도록 구성됨 ―, 인클로저로부터 내부 프로세싱 볼륨으로 셔터 디스크를 앞뒤로 이동시키도록 구성된 셔터 디스크 암, 및 인클로저에 통합된 적어도 하나의 센서를 포함하며, 적어도 하나의 센서는 내부 프로세싱 볼륨에서의 페이스팅 프로세스 이후 셔터 디스크 상에 증착되는 재료의 적어도 하나의 막 특성을 결정하도록 구성된다.
[0006] 일부 실시예들에서, 이 장치는, 인클로저에 배치되어, 적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 막 특성과 연관된 데이터를 받는 메모리, 인클로저에 배치되어, 메모리 또는 적어도 하나의 센서를 외부 디바이스에 연결하는 통신 포트를 더 포함할 수 있으며, 통신 포트는 메모리로부터의 저장된 데이터 또는 적어도 하나의 센서로부터의 실시간 데이터를 전송하고, 유선 또는 무선 데이터 전송들을 포함하며, 적어도 하나의 센서는 분광 센서, 막 형태(morphology) 센서 또는 막 두께 센서를 포함하고, 분광 센서는 셔터 디스크의 적어도 상부 표면 상에 증착된 재료의 적어도 하나의 막 특성을 결정하는 XRF(X-ray fluorescence) 분석기를 포함하며, 재료는 마그네슘 산화물(MgO)이고, 적어도 하나의 막 특성은 MgO의 마그네슘 대 산소 비(ratio)를 포함하며, 셔터 디스크 암은 셔터 디스크의 표면 상의 하나를 초과하는 위치가 적어도 하나의 센서에 노출되게 인클로저 내에서 셔터 디스크를 회전시키도록 구성되고, 적어도 하나의 센서는 셔터 디스크가 인클로저에 진입할 때 적어도 하나의 막 특성을 검출하도록 구성되며, 인클로저는 내부 프로세싱 볼륨으로부터 인클로저의 내부 볼륨을 분할하는 이동 가능한 밀폐 플레이트를 포함하고, 그리고/또는 인클로저는 적어도 하나의 센서에 의해 적어도 하나의 막 특성에 관해 획득된 데이터가 향상되게 내부 프로세싱 볼륨과 독립적으로 가압되도록 구성된다.
[0007] 일부 실시예들에서, 증착을 모니터링하기 위한 장치는 내부 프로세싱 볼륨을 갖는 프로세스 챔버, 내부 프로세싱 볼륨 외부에 배치된 인클로저 ― 인클로저는 셔터 디스크가 내부 프로세싱 볼륨에서 사용 중이 아닐 때 셔터 디스크를 수용하도록 구성됨 ―, 인클로저로부터 내부 프로세싱 볼륨으로 셔터 디스크를 앞뒤로 이동시키도록 구성된 셔터 디스크 암, 및 셔터 디스크에 통합된 적어도 하나의 센서를 포함하며, 적어도 하나의 센서는 내부 프로세싱 볼륨에서의 페이스팅 프로세스 이후 셔터 디스크 상에 증착되는 재료의 적어도 하나의 막 특성을 결정하도록 구성된다.
[0008] 일부 실시예들에서, 이 장치는 셔터 디스크에 통합된 전원 ― 전원은 인클로저에 통합된 유도 충전 시스템 및 적어도 하나의 센서에 에너지를 가하도록 구성되며, 유도 충전 시스템은 셔터 디스크가 인클로저 내에 배치될 때 적어도 하나의 센서를 위한 전원에 에너지를 가하도록 구성됨 ―, 셔터 디스크에 통합된 제1 메모리 ― 제1 메모리는 적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 막 특성과 연관된 데이터를 저장하도록 구성됨 ―, 인클로저에 배치되어, 셔터 디스크가 인클로저 내에 배치될 때 유선 또는 무선 전송을 통해 제1 메모리로부터 적어도 하나의 막 특성과 연관된 데이터를 받는 제2 메모리, 인클로저에 배치되어, 제2 메모리에 또는 제1 메모리에 연결되는 통신 포트를 더 포함할 수 있으며, 통신 포트는 제2 메모리 또는 제1 메모리로부터의 저장된 데이터를 전송하고, 유선 또는 무선 데이터 전송들을 수행하도록 구성되며, 적어도 하나의 센서는 셔터 디스크 상의 센서 어레이를 형성하는 복수의 센서들이고, 센서 어레이는 주파수 시프트들에 기초하여 재료의 두께를 결정하도록 구성된 공진 어레이를 포함하며, 그리고/또는 재료는 마그네슘 산화물(MgO)이고, 적어도 하나의 센서는 MgO의 마그네슘 대 산소 비를 결정하도록 구성된다.
[0009] 일부 실시예들에서, 증착을 모니터링하기 위한 장치는, 프로세싱 챔버의 내부 프로세싱 볼륨 외부에 장착되도록 구성된 인클로저 ― 인클로저는 셔터 디스크가 내부 프로세싱 볼륨에서 사용 중이 아닐 때 셔터 디스크를 수용하도록 구성됨 ―, 인클로저에 통합된 적어도 하나의 센서 ― 적어도 하나의 센서는 내부 프로세싱 볼륨에서의 페이스팅 프로세스 이후 셔터 디스크 상에 증착되는 재료의 적어도 하나의 막 특성을 결정하도록 구성됨 ―, 인클로저에 배치된 메모리 ― 메모리는 적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 막 특성과 연관된 데이터를 받도록 구성됨 ―, 및 인클로저에 배치된 통신 포트를 포함하며, 통신 포트는 메모리로부터의 저장된 데이터 또는 적어도 하나의 센서로부터의 실시간 데이터를 전송하고, 유선 또는 무선 데이터 전송들을 포함한다.
[0010] 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 센서는 셔터 디스크 상에 증착된 MgO의 마그네슘 대 산소 비를 결정하도록 구성되는 XRF(X-ray fluorescence) 분석기 또는 셔터 디스크 상의 증착 층의 두께를 결정하도록 구성된 미세 전자 기계 시스템 센서를 포함한다.
[0011] 다른 그리고 추가 실시예들이 아래에 개시된다.
[0012] 위에서 간략하게 요약되고 아래에서 보다 상세하게 논의되는 본 원리들의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 원리들의 예시적인 실시예들을 참조로 이해될 수 있다. 그러나 첨부된 도면들은 본 원리들의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이며 이에 따라 범위의 제한으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 원리들이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0013] 도 1은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측단면도를 도시한다.
[0014] 도 2는 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 일부의 개략적인 측단면도를 도시한다.
[0015] 도 3은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른, 셔터 디스크 인클로저에 통합된 센서를 갖는 프로세스 챔버의 등각도를 도시한다.
[0016] 도 4는 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 평면도를 도시한다.
[0017] 도 5는 본 원리들의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 일부의 개략적인 측단면도를 도시한다.
[0018] 도 6은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른, 셔터 디스크 인클로저에 통합된 유도 충전 시스템 및 메모리를 갖는 프로세스 챔버의 등각도를 도시한다.
[0019] 도 7은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른, 유도 충전 시스템과 상호 작용하는 통합 센서들을 갖는 셔터 디스크를 도시한다.
[0020] 도 8은 본 원리들의 일부 실시예들에 따른, 선형으로 정렬된 센서 어레이 패턴을 갖는 셔터 디스크의 평면도를 도시한다.
[0021] 도 9는 본 원리들의 일부 실시예들에 따른, 분산된 센서 어레이 패턴을 갖는 셔터 디스크의 평면도를 도시한다.
[0022] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 가리키기 위해, 가능한 경우, 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려진 것이 아니며, 명확하게 하기 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가 언급 없이 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있다.
[0023] 방법들 및 장치는 페이스팅 증착들의 인-시튜 모니터링을 제공한다. 셔터 디스크 상의 증착들은 페이스팅 프로세스들의 막 특성들을 결정하는 데 사용된다. 일부 실시예들에서, 셔터 디스크 상의 증착은 셔터 차고 내의 센서들에 의해 또는 셔터 디스크 상의 센서들에 의해 분석된다. 증착들을 분석하기 위해 셔터 디스크를 사용하는 것은, 주요 챔버 수정들 없이 인-시튜 증착 평가를 제공한다(셔터 디스크는 이미 챔버 설계의 일부임). 셔터 디스크가 기판 지지 표면을 보호하는 데 사용되기 때문에, 셔터 디스크는 웨이퍼와 동일한 포지션에 있고, 셔터 디스크로부터 획득된 데이터는 웨이퍼로부터의 데이터로서 처리될 수 있다. 센서 어레이를 이용하는 일부 실시예들에서, 예를 들어 증착 균일성 등을 나타내는 웨이퍼 증착 프로파일을 제공하기 위해 다수의 데이터 포인트들이 획득될 수 있다. 다른 이점은, 테스트를 위해 웨이퍼가 보내질 것을 요구하지 않으면서 ― 이는 며칠 또는 일주일만큼 생산을 지연시킬 수 있음 ― 셔터 디스크가 인-시튜 평가들을 가능하게 한다는 점이다. 인-시튜 평가의 또 다른 이점은, 생산을 과도하게 지연시키지 않으면서 프로세스의 지속적으로 최적화된 성능을 보장하기 위해 셔터 디스크가 보다 빈번하게 또는 필요에 따라 평가될 수 있다는 점이다.
[0024] 일부 증착 프로세스들은 예를 들어, MRAM(magnetoresistive random-access memory) 스택과 같은 고성능 반도체 구조를 제공하기 위해 조성의 고도의 정확도를 요구한다. MRAM 스택은 매우 얇은(10옹스트롬 미만) 마그네슘 산화물(MgO) 층의 마그네슘 대 산소 비의 변화들에 매우 민감하다. 엑스-시튜 테스트를 위해 테스트 웨이퍼가 챔버로부터 제거될 필요가 있다면, 테스트 웨이퍼는 환경에 노출될 때 쉽게 산화되어, 테스트 결과들을 왜곡시킬 것이다. 본 방법들 및 장치는 분석을 위해 테스트 웨이퍼를 보낼 필요 없이 MgO 층 마그네슘 대 산소 비의 인-시튜 모니터링을 가능하게 하여, 엑스-시튜 테스트 지연들 없이 MRAM의 테스트 정확도 및 성능을 향상시킨다. 추가로, 인-시튜 결과들에 기반하여 조정들이 이루어질 수 있어, 성능 및 수율을 증가시키기 위해 실시간 프로세스 흐름 조정들이 이루어질 수 있게 한다(예컨대, 추가 페이스팅 등을 수행하여 마그네슘 대 산소 비들 등을 조정함). 본 방법들 및 장치는 또한, DRAM(dynamic random access memory), 로직 구조들 및/또는 상호 연결부들 등과 같은 다른 반도체 구조들에 대해 사용될 수 있다. 통합된 다양한 센서 타입들은 막의 형태, 막의 두께들, 및 막과 구조의 성능을 최적화하는 데 사용될 수 있는 다른 파라미터들을 결정하는 데 사용될 수 있다.
[0025] 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 페이스팅은 셔터 디스크가 기판 지지부 상의 기판을 대체했을 때의 재료들의 증착을 포함한다. 기판 지지부 상의 셔터 디스크를 이용한 증착은 예를 들어, 입자 감소 노력의 일부로서, 막 성능 및/또는 순도를 개선하기 위한 방법의 일부로서, 그리고/또는 증착 재료를 테스트하기 위한 프로세스의 일부로서 수행될 수 있다. 본 방법들 및 장치가 신속하고 빈번하게 인-시튜로 증착들을 테스트하는 능력을 제공하기 때문에, 페이스팅 프로세스들은 테스트 목적들로 재료들의 증착을 위해 엄격하게 사용될 수 있다.
[0026] 도 1은 본 원리들의 방법들 및 장치가 이용될 수 있는 예시적인 프로세스 챔버(100)이다. 일부 실시예들에서, 다중 캐소드 PVD 챔버(예컨대, 프로세스 챔버(100))가 사용될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 (예를 들어, 최상부 어댑터 어셈블리(142)를 통해) 챔버 바디(140)에 부착된, 대응하는 복수의 타깃들(유전체 타깃들(110) 및/또는 금속성 타깃들(112))을 갖는 복수의 캐소드들(106)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 및 DC 캐소드들은 최상부 어댑터 어셈블리(142)에서 교번된다. 다른 실시예들에서, RF 캐소드는 다른 RF 캐소드들에 그리고 마찬가지로 DC 캐소드들에 대해 인접할 수 있다. 다수의 RF 캐소드들이 사용될 때, 증착 프로세스들 동안 임의의 간섭을 감소시키기 위해 동작 주파수들이 오프셋될 수 있다. 예를 들어, 3-RF 캐소드 구성에서, 첫 번째 RF 캐소드는 13.56㎒의 주파수에서 동작될 수 있고, 두 번째 RF 캐소드는 13.66㎒(+100㎑)의 주파수에서 동작될 수 있고, 세 번째 RF 캐소드는 13.46㎒(-100㎑)의 주파수에서 동작될 수 있다. 오프셋은 +/-100㎑일 필요는 없다. 오프셋은 주어진 수의 캐소드들에 대한 크로스토크 방지에 기반하여 선택될 수 있다.
[0027] RF 캐소드는 통상적으로, 웨이퍼 상의 유전체 막 증착을 위해 유전체 타깃(110)과 함께 사용된다. DC 캐소드는 통상적으로, 웨이퍼 상의 유전체 막 증착 후에 페이스팅하기 위해 금속성 타깃(112)과 함께 사용된다. 페이스팅은 증착 막에서 입자 형성 및 결함들의 가능성을 감소시킨다. 페이스팅 동안, 기판(132)은 기판 지지부(130)의 지지 표면(131)으로부터 제거되고, 지지 표면(131) 상에 셔터 디스크(164)가 배치되어 페이스팅 동안 지지 표면(131)을 보호한다. 셔터 디스크(164)는 셔터 디스크 인클로저(166)에 저장되고, 샤프트(160) 상에서 회전하는 셔터 디스크 암(162)과 함께 이동된다. RF 및 DC 캐소드들을 갖는 프로세스 챔버를 갖는 것은, 페이스팅 및 유전체 증착이 하나의 챔버에서 이루어질 수 있기 때문에, 웨이퍼들의 더 빠른 생산을 가능하게 한다. 추가로, 동일한 타입의 다수의 캐소드들을 갖는 것은 더 큰 페이스팅 및 증착률들을 가능하게 한다. 더 큰 증착률은 웨이퍼가 특정 막 두께를 달성하는 데 챔버에서 더 적은 시간을 소비한다는 것을 의미한다. 챔버에서의 감소된 시간 또는 체류 시간 감소는 더 적은 웨이퍼 결함들을 야기한다. 일부 실시예들에서, 금속성 타깃(112)은 예를 들어, 탄탈륨, 알루미늄, 티타늄, 몰리브덴, 텅스텐 및/또는 마그네슘과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 유전체 타깃(110)은 예를 들어, 마그네슘 산화물, 티타늄 산화물, 티타늄 마그네슘 산화물 및/또는 탄탈룸 마그네슘 산화물과 같은 금속 산화물로 형성될 수 있다. 다른 금속들 및/또는 금속 산화물들이 사용될 수 있다. 스퍼터 타깃들은 주어진 수명 범위를 가지며, 주기적인 유지보수 동안 교체될 수 있다.
[0028] 위에서 언급된 바와 같이, 프로세스 챔버(100)는 또한 기판(132)을 지지하기 위한 기판 지지부(130)를 포함한다. 프로세스 챔버(100)는 (도시되지 않은) 개구(예컨대, 슬릿 밸브)를 포함하며, 기판(132)을 기판 지지부(130)의 지지 표면(131) 상으로 하강시키기 위한 (도시되지 않은) 리프트 핀들 상에 기판(132)을 배치하도록 개구를 통해 (도시되지 않은) 엔드 이펙터가 연장될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 일부 실시예들에서, 타깃들(110, 112)은 지지 표면(131)에 대해 실질적으로 평행하게 배치된다. 기판 지지부(130)는 기판 지지부(130)에 배치된 바이어스 전극(138)에 정합 회로망(134)을 통해 결합된 바이어싱 소스(136)를 포함한다. 최상부 어댑터 어셈블리(142)는 프로세스 챔버(100)의 챔버 바디(140)의 상부 부분에 결합되고 접지된다. 캐소드(106)는 DC 전원(108) 또는 RF 전원(102) 및 연관된 마그네트론을 가질 수 있다. RF 전원(102)의 경우, RF 전원(102)은 RF 정합 회로망(104)을 통해 캐소드(106)에 결합된다.
[0029] 차폐부(121)가 최상부 어댑터 어셈블리(142)에 회전 가능하게 결합되고, 캐소드들(106)에 의해 공유된다. 일부 실시예들에서, 차폐부(121)는 차폐부 바디(122) 및 차폐부 최상부(120)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 차폐부(121)는 하나의 단일 피스로 통합된 차폐부 바디(122) 및 차폐부 최상부(120)의 양상들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 차폐부(121)는 2개보다 많은 피스들일 수 있다. 동시에 스퍼터링될 필요가 있는 타깃들의 수에 따라, 차폐부(121)는 대응하는 하나 이상의 타깃들을 노출시키기 위한 하나 이상의 홀들을 가질 수 있다. 차폐부(121)는 유리하게는, 복수의 타깃들(110, 112) 사이의 교차 오염을 제한하거나 제거한다. 차폐부(121)는 샤프트(123)를 통해 최상부 어댑터 어셈블리(142)에 회전식으로 결합된다. 샤프트(123)는 커플러(119)를 통해 차폐부(121)에 부착된다. 추가로, 차폐부(121)가 회전 가능하기 때문에, 통상 페이스팅을 수용하지 않을 차폐부(121)의 영역들은 이 영역들이 이제 페이스팅될 수 있도록 이동되어, 축적식 증착 및 입자 형성의 박편화를 상당히 감소시킨다. 하나 이상의 차폐부들이 프로세스 키트를 형성할 수 있다. 프로세스 키트는 증착물 축적으로 인해 주기적인 간격들로 교체될 수 있다.
[0030] 액추에이터(116)는 차폐부(121) 반대편의 샤프트(123)에 결합된다. 액추에이터(116)는 화살표(144)로 표시된 바와 같이 차폐부(121)를 회전시키고, 화살표(145)로 표시된 바와 같이 프로세스 챔버(100)의 중심 축(146)을 따라 수직 방향으로 차폐부(121)를 위아래로 이동시키도록 구성된다. 프로세싱 동안, 차폐부(121)는 상향 포지션으로 상승된다. 차폐부(121)의 상승된 포지션은 프로세싱 단계 동안 사용되는 타깃들을 노출시키고, 또한 프로세싱 단계 동안 사용되지 않은 타깃들을 차폐한다. 상승된 포지션은 또한 RF 프로세싱 단계들을 위해 차폐부를 접지시킨다. 프로세스 챔버(100)는 프로세스 챔버(100)의 내부 볼륨(125)에 프로세스 가스를 공급하기 위한 프로세스 가스 공급부(128)를 더 포함한다. 프로세스 챔버(100)는 또한, 프로세스 챔버(100)로부터 프로세스 가스를 배기시키기 위해 내부 볼륨(125)에 유체 결합된 배기 펌프(124)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 프로세스 가스 공급부(128)는 내부 볼륨(125)에 산소 및/또는 불활성 가스를 공급할 수 있다.
[0031] 제어기(150)는 일반적으로 CPU(Central Processing Unit)(152), 메모리(154) 및 지원 회로(156)를 포함한다. CPU(152)는 산업 환경에서 사용될 수 있는 범용 컴퓨터 프로세서의 임의의 형태일 수 있다. 지원 회로(156)는 종래에는 CPU(152)에 결합되며, 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 서브시스템들, 전원 공급 장치들 등을 포함할 수 있다. 앞서 설명한 방법과 같은 소프트웨어 루틴들은 메모리(154)에 저장될 수 있으며, CPU(152)에 의해 실행될 때, CPU(152)를 특수 목적 컴퓨터(제어기(150))로 변환할 수 있다. 소프트웨어 루틴들은 또한 프로세스 챔버(100)로부터 원격 위치된 (도시되지 않은) 제2 제어기에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
[0032] 메모리(154)는 CPU(152)에 의해 실행될 때, 반도체 프로세스들 및 장비의 동작을 가능하게 할 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 형태이다. 메모리(154) 내의 명령들은 본 원리들의 장치를 구현하는 프로그램과 같은 프로그램 제품의 형태이다. 프로그램 코드는 다수의 상이한 프로그래밍 언어들 중 임의의 언어에 부합할 수 있다. 일례로, 본 개시내용은 컴퓨터 시스템과 함께 사용할 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 상에 저장된 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 프로그램 제품의 프로그램(들)은 양상들의 기능들을 정의한다. 예시적인 컴퓨터 판독 가능 저장 매체들은: 정보가 영구적으로 저장되는 기록이 불가능한 저장 매체들(예컨대, 컴퓨터 내의 판독 전용 메모리 디바이스들, 이를테면 CD-ROM 드라이브에 의해 판독 가능한 CD-ROM 디스크들, 플래시 메모리, ROM 칩들 또는 임의의 타입의 고체 상태 비휘발성 반도체 메모리); 및 변경 가능한 정보가 저장되는 기록 가능한 저장 매체들(예컨대, 디스켓 드라이브 또는 하드 디스크 드라이브 내의 플로피 디스크들 또는 임의의 타입의 고체 상태 랜덤 액세스 반도체 메모리)를 포함한다(그러나 이에 제한되는 것은 아님). 이러한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체들은 본 명세서에서 설명되는 기판 가열 시스템의 기능들을 지시하는 컴퓨터 판독 가능 명령들을 전달할 때, 본 원리들의 양상들이다.
[0033] 도 2는 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 일부의 단면도(200)를 도시한다. 셔터 디스크 어셈블리는 셔터 디스크(264) 및 셔터 디스크 암(262)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 셔터 디스크 어셈블리는 또한, 시계 방향 및 반시계 방향 회전(222) 능력을 갖는 샤프트(260), 셔터 디스크 어셈블리의 회전 각도를 검출하기 위한 샤프트 센서(224), 및/또는 프로세싱 절차들을 위해 셔터 디스크 인클로저(266)로부터 챔버 하우징(206) 내의 기판 지지부(204)로 셔터 디스크 암(262) 및/또는 셔터 디스크(264)를 이동시키기 위해 샤프트(260)를 회전시키도록 회전력을 제공하기 위한 액추에이터(226)를 포함할 수 있다. 셔터 디스크(264)는 세정 및/또는 페이스팅 등과 같은 프로세싱 동안 기판 지지부(204)의 표면을 보호하기 위해 기판 지지부(204) 상에 배치될 수 있다. 기판 지지부(204)는, 기판 지지부(204)를 지지하고 또한 전기 연결부들 및/또는 냉각 액체들 등을 제공하는 피드스루(feedthrough) 어셈블리(218)를 포함한다. 기판 지지부(204)는 프로세싱 동안 화살표(216)에 의해 표시된 위아래로 이동할 수 있다.
[0034] 일부 실시예들에서, 셔터 디스크 인클로저(266)는 셔터 디스크 인클로저(266)에 통합되는 적어도 하나의 센서(270)를 포함한다. 센서(270)는 예를 들어, 챔버 하우징(206)의 내부 프로세싱 볼륨(225)에서 발생하는 페이스팅 프로세스와 같은 프로세스 후에 셔터 디스크 상에 증착된 재료의 적어도 하나의 막 특성을 결정하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 센서(270)는 예를 들어, 반사계 센서와 같은 분광기 측정 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서(270)는 막 형태 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서(270)는 막 두께 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서(270)는 예를 들어, 페이스팅 프로세스 동안 셔터 디스크(264) 상에 증착된 마그네슘 산화물(MgO) 재료의 마그네슘 대 산소 비를 결정하도록 구성될 수 있는 XRF(X-ray fluorescence) 분석기를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서(270)는 다수의 막 특성들의 검출을 동시에 가능하게 하기 위한 센서 타입들의 혼합을 포함할 수 있다. 센서(270)는 셔터 차고(306)와 챔버 하우징(302) 사이에 배치된 센서(304)를 갖는 챔버 하우징(302)을 도시하는 도 3의 등각도(300)에 도시된 바와 같이 셔터 디스크 인클로저(266)의 일부로서 형성될 수 있다. 셔터 디스크 인클로저(266)는 또한 센서(270)와 통신하는 메모리(272)를 포함할 수 있다. 메모리(272)는 예를 들어, 셔터 디스크(264) 상에 증착된 재료에 관해 획득된 데이터와 같은 정보를 저장하기 위해 센서(270)에 의해 사용된다. 일부 실시예들에서, 메모리(272)는 센서(270)에 통합될 수 있거나 센서(270)로부터 분리될 수 있다. 셔터 디스크 인클로저(266)는 또한, 예를 들어 제어기(150)에 의해 센서(270)로부터의 실시간 데이터 및/또는 메모리(272)에 액세스하도록 구성될 수 있는 통신 포트(274)를 포함할 수 있다. 통신 포트(274)로부터의 통신 경로(276)는 예를 들어, Wi-Fi, 블루투스 등을 포함하는 유선 경로 및/또는 무선 경로 등일 수 있다. 일부 실시예들에서, 통신 포트(274)는 센서(270)의 일부일 수 있다.
[0035] 일부 실시예들에서, 셔터 디스크(264)는 내부 프로세싱 볼륨(225)으로부터 이동되고, 센서(270)가 셔터 디스크(264) 상의 단일 포지션에서만 판독을 취하기 전에 셔터 디스크 인클로저(266)에 저장된다. 일부 실시예들에서, 센서(270)는 셔터 디스크(264)가 셔터 디스크 인클로저(266)에 진입하자마자 활성화된다. 도 4에 도시된 바와 같이 셔터 디스크(264)가 센서(270)에 의해 이동함에 따라 센서(270)는 다수의 셔터 디스크 위치들에서 다수의 판독들을 취한다. 도 4는 내부 프로세싱 볼륨 내의 기판 지지부 상의 제1 셔터 디스크(308)가 센서(304)를 이용하여 셔터 차고(306) 내로 이동되고 있는(점선 기판 아웃라인(310)에 의해 도시된 새로운 포지션) 평면도(400)를 도시한다. 일부 실시예들에서, 샤프트 센서(224)는 센서 판독치들에 모션 관련 수차들을 도입하지 않으면서 셔터 디스크(264) 상의 상이한 위치들에서 판독들을 취하도록 레이트를 제어하고 그리고/또는 셔터 디스크 어셈블리를 일시 정지시키기 위해 센서(270)와 함께 사용될 수 있다.
[0036] 일부 실시예들에서, 셔터 디스크 인클로저(266)는 또한 화살표(297)로 표시된 바와 같이, 선택적인 회전 가능 샤프트(294)에 연결되는 선택적인 플랫폼(296)을 포함할 수 있다. 선택적인 회전 가능 샤프트(294) 및 선택적인 플랫폼(296)을 회전시키기 위해 선택적인 구동 어셈블리(292)가 사용될 수 있다. 선택적인 회전 가능 샤프트(294) 및 선택적인 플랫폼(296)은 셔터 디스크 암(262)과 독립적으로 동작할 수 있다. 셔터 디스크 암(262)은 셔터 디스크 인클로저(266) 내의 포지션으로 셔터 디스크 암(262)을 회전시키고 셔터 디스크 어셈블리의 샤프트(260)를 하강(298)시킴으로써 선택적인 플랫폼(296) 상에 셔터 디스크를 배치할 수 있다. 셔터 디스크 회전 가능 구성의 센서(270)는, 셔터 디스크(264)가 센서(270) 근처에서 회전함에 따라 셔터 디스크(264) 상에 증착된 재료의 하나 이상의 판독들을 취할 수 있다.
[0037] 일부 실시예들에서, 센서(270)는 셔터 디스크 인클로저(266) 내의 환경이 조정된다면 보다 효율적으로 동작할 수 있다. 일부 실시예들에서, 셔터 디스크 인클로저(266) 내에 밀폐된 환경을 생성하기 위해, 선택적인 펌프 어셈블리(290)가 선택적인 이동 가능 밀폐 플레이트(280)와 함께 사용될 수 있다. 밀폐된 환경은 예를 들어, 챔버 하우징(206)의 내부 프로세싱 볼륨(225) 내의 환경과는 독립적으로 셔터 디스크 인클로저(266) 내의 압력과 같은 파라미터들을 제어하는 데 사용될 수 있다. 밀폐 플레이트(312)가 또한 도 3에 도시된다. 선택적인 펌프 어셈블리(290)는 환경 변화들을 생성하는 것을 보조하기 위해 제어기(150)와 통신할 수 있다.
[0038] 본 명세서에서 사용되는 예들이 셔터 디스크 상의 최상부 표면 센서들을 도시할 수 있지만, 당업자는 센서들이 또한 셔터 디스크의 최하부 표면 상에도 위치될 수 있다고 인식할 수 있다. 마찬가지로, 임의의 유도 충전 시스템들이 또한 셔터 디스크 위에도 포지셔닝될 수 있다.
[0039] 도 5는 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 일부의 단면도(500)를 도시한다. 일부 실시예들에서, 셔터 디스크 인클로저(566)는 또한, 예를 들어 제어기(150)에 의해 메모리(272)에 액세스하도록 구성될 수 있는 통신 포트(274)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 통신 포트(274)는 인클로저 메모리(506)를 우회하여, 센서들(508)로부터 직접 센서 데이터를 업로드하기 위해 셔터 디스크(504) 상의 센서들(508)과의 직접 통신을 가능하게 할 수 있다. 통신 포트(274)로부터의 통신 경로(276)는 예를 들어, Wi-Fi, 블루투스 등을 포함하는 유선 경로 및/또는 무선 경로 등일 수 있다. 통신 포트(274)는 (도시된) 인클로저 메모리(506)의 일부일 수 있거나 (도시되지 않은) 메모리로부터 분리될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 센서(508)는 셔터 디스크(504) 상에 또는 내부에 배치된다. 센서(508)는 챔버 하우징(206)의 내부 프로세싱 볼륨(225)에서의 프로세스 동안 또는 프로세스 후에 셔터 디스크(504) 상에 증착된 재료로부터 적어도 하나의 막 특성을 결정할 수 있다. 막 특성에 관련된 정보는 셔터 디스크(504)에 저장 가능하고, 이어서 셔터 디스크(504)가 셔터 디스크 인클로저(566)로 복귀할 때 인클로저 메모리(506)에 업로드된다. 일부 실시예들에서, 셔터 디스크(504) 내의 센서(508)는 셔터 디스크 인클로저(566)에 통합된 유도 충전 시스템(502)에 의해 에너지가 가해질 것이다. 셔터 디스크(504)의 메모리는 단일 메모리일 수 있거나 각각의 개별 센서에 대한 메모리들을 포함할 수 있다.
[0040] 일부 실시예들에서, 센서(508)는 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 타입 센서일 수 있다. 센서(508)는 증착된 막 두께를 결정하기 위해 셔터 디스크(504)의 전체 표면에 걸쳐 공진을 사용하는 센서 어레이를 포함할 수 있다. 증착된 재료의 두께가 증가함에 따라, 주파수가 시프트되어, 두께의 변화의 표시자를 제공한다. 일부 실시예들에서, 센서(508)는 복수의 상이한 타입들의 센서들 또는 상이한 검출 범위들을 갖는 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서(508)는 0옹스트롬 내지 10옹스트롬의 두께 검출 범위를 갖는 센서(A), 8옹스트롬 내지 20옹스트롬의 두께 검출 범위를 갖는 센서(B), 및 19옹스트롬 내지 100옹스트롬의 두께 검출 범위를 갖는 센서(C)를 포함할 수 있다. 센서들에 대한 가변 범위들을 갖는 것은, 증착물들이 제거되거나 셔터 디스크가 교체될 필요가 있기 전에 그 셔터 디스크가 더 많은 양의 시간 동안 사용될 수 있게 할 넓은 범위의 두께 검출을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 센서(508)는 셔터 디스크(504) 상의 증착의 조성 및/또는 내부 구조들을 검출하는 센서들을 포함할 수 있다. 증착의 조성을 검출하는 센서들은 증착 재료들의 산소 레벨들을 결정하는 데 사용될 수 있다. 내부 구조들을 검출하는 센서들은 증착 재료 등의 결정질 구조를 결정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서들은 막 특성들을 결정하기 위해 전기 측정을 이용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서들(508)은 교체 가능하고 그리고/또는 재구성 가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서 장착은 셔터 디스크(504) 상에서 센서 타입들 및/또는 센서 배치의 혼합을 가능하게 하도록 표준화될 수 있다. 이어서, 셔터 디스크 "블랭크들"이 프로세스 또는 챔버 타입 등에 기반하여 구성될 수 있으며, 이는 코어 디스크가 구성 가능하고 더 넓은 범위의 프로세스들 및 챔버들에 걸쳐 사용될 수 있기 때문에 센서 기반 셔터 디스크의 비용들을 상당히 감소시킨다.
[0041] 일부 실시예들에서, 센서들(508)은 상이한 패턴들로 배열된 복수의 센서들을 포함할 수 있다. 도 8은 일부 실시예들에 따른, 선형으로 정렬된 센서 패턴을 갖는 셔터 디스크(504)의 평면도(800)를 도시한다. 선형으로 정렬된 센서 패턴은 예를 들어, 에지 두께 및 중심 두께를 체크하기 위해 셔터 디스크(504)에 걸친 막 두께 또는 프로파일을 결정하는 데 사용될 수 있다. 도 9는 일부 실시예들에 따른, 분산된 센서 패턴을 갖는 셔터 디스크(504)의 평면도(900)를 도시한다. 분산된 센서 패턴은 셔터 디스크(504)의 전체 표면에 걸친 막 균일성을 결정하는 데 사용될 수 있다. 당업자는 측정될 막 특성들의 타입에 기반하여 많은 다른 패턴들이 사용될 수 있다고 이해할 것이다.
[0042] 도 6은 일부 실시예들에 따라, 셔터 디스크 인클로저(602)에 통합된 유도 충전 시스템(604) 및 메모리(606)를 갖는 챔버 하우징(302)의 등각도(600)를 도시한다. 일부 실시예들에서, 통신 포트(608)는 위에서 설명된 바와 같이 셔터 디스크 상의 센서들로부터 획득된 정보에 대한 외부 액세스를 제공할 것이다. 도 7은 일부 실시예들에 따른, 유도 충전 시스템(502)과 상호 작용하는 통합 센서들(508)을 갖는 셔터 디스크(504)의 단면도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 셔터 디스크(504)의 센서들(508)은, 셔터 디스크(504)가 내부 프로세싱 볼륨에 있을 때 센서들(508) 및/또는 로컬 센서 메모리(710)에 에너지를 제공하기 위해 적어도 하나의 전원(702)을 사용한다. 로컬 센서 메모리(710)는, 셔터 디스크(504)가 셔터 디스크 인클로저(566)로 복귀될 때 센서들(508)이 인클로저 메모리(506)에 업로드하기 위해 센서 데이터를 셔터 디스크(504) 상에 저장할 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 로컬 센서 메모리(710)는 (도시된) 각각의 센서에 대한 개별 메모리들에 연합되고 그리고/또는 (도시되지 않은) 셔터 디스크(504) 상의 다수의 센서들에 대한 단일 메모리이다. 전원(702)은 (도시되지 않은) 다수의 센서들에 대한 단일 전원일 수 있거나 (도시된) 개별 센서들에 대한 다수의 더 작은 전원들을 포함할 수 있다. 전원(702)은 유도 충전 시스템(502)의 유도성 전력 엘리먼트(706)에 의해 생성된 자기장(704)에 의해 여기되는 유도성 엘리먼트(예컨대, 권선) 및 전하를 유지하기 위한 용량성 엘리먼트를 포함할 수 있다. 유도 충전 시스템(502)은 또한, 전원(702)의 유도성 엘리먼트를 여기시키는 자기장들을 생성하기 위해 유도성 전력 엘리먼트(706)를 여기시키는 전력 공급부(708)를 포함할 수 있다.
[0043] 당업자는 일부 실시예들에서, 센서들을 갖는 셔터 디스크가 또한 센서들을 갖는 셔터 디스크 인클로저와 함께 사용될 수 있다는 것을 인식할 수 있다. 일부 실시예들에서, 셔터 디스크 센서들은 보다 정확한 증착 막 특성을 생성하기 위해 셔터 디스크 인클로저 센서들과 함께 동작할 수 있다. 예를 들어, 막 균일성 데이터는 셔터 디스크 센서들에 의해 이산 위치들에서 수집될 수 있고, 셔터 디스크가 셔터 디스크 인클로저 내로 이동될 때 셔터 디스크 인클로저 내의 스캐닝 센서들에 의해 확증될 수 있다. 일부 실시예들에서, 셔터 디스크 센서들 및 셔터 디스크 인클로저 센서들은 증착 막 특성(예컨대, 막 두께 및 막 형태 등)의 상이한 양상들에 관한 정보를 제공하도록 동작하여, 셔터 디스크 센서들만을 사용하거나 셔터 디스크 인클로저 센서들만을 사용하는 것보다 더 많은 막 특성 데이터를 제공할 수 있다.
[0044] 본 원리들에 따른 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 실시예들은 또한, 하나 이상의 프로세서들에 의해 판독 및 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체를 사용하여 저장된 명령들로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 머신(예컨대, 컴퓨팅 플랫폼 또는 하나 이상의 컴퓨팅 플랫폼들 상에서 실행되는 "가상 머신")에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 매체는 임의의 적절한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다.
[0045] 전술한 내용은 본 원리들의 실시예들에 관한 것이지만, 본 원리들의 기본 범위를 벗어나지 않으면서 본 원리들의 다른 실시예들 및 추가 실시예들이 안출될 수 있다.

Claims (20)

  1. 내부 프로세싱 볼륨을 갖는 프로세스 챔버;
    상기 내부 프로세싱 볼륨 외부에 배치된 인클로저(enclosure) ― 상기 인클로저는 셔터 디스크가 상기 내부 프로세싱 볼륨에서 사용 중이 아닐 때 상기 셔터 디스크를 수용하도록 구성됨 ―;
    상기 인클로저로부터 상기 내부 프로세싱 볼륨으로 상기 셔터 디스크를 앞뒤로 이동시키도록 구성된 셔터 디스크 암; 및
    상기 인클로저에 통합된 적어도 하나의 센서를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 센서는 상기 내부 프로세싱 볼륨에서의 페이스팅(pasting) 프로세스 이후 상기 셔터 디스크 상에 증착되는 재료의 적어도 하나의 막 특성을 결정하도록 구성되는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 인클로저에 배치되어, 상기 적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 막 특성과 연관된 데이터를 받는 메모리를 더 포함하는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 인클로저에 배치되어, 상기 메모리 또는 상기 적어도 하나의 센서를 외부 디바이스에 연결하는 통신 포트를 더 포함하며,
    상기 통신 포트는 상기 메모리로부터의 저장된 데이터 또는 상기 적어도 하나의 센서로부터의 실시간 데이터를 전송하고, 유선 또는 무선 데이터 전송들을 포함하는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 분광 센서, 막 형태(morphology) 센서 또는 막 두께 센서를 포함하는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 분광 센서는 상기 셔터 디스크의 적어도 상부 표면 상에 증착된 재료의 적어도 하나의 막 특성을 결정하는 XRF(X-ray fluorescence) 분석기를 포함하는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 재료는 마그네슘 산화물(MgO)이고, 상기 적어도 하나의 막 특성은 상기 MgO의 마그네슘 대 산소 비(ratio)를 포함하는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 셔터 디스크 암은 상기 셔터 디스크의 표면 상의 하나를 초과하는 위치가 상기 적어도 하나의 센서에 노출되게 상기 인클로저 내에서 상기 셔터 디스크를 회전시키도록 구성되는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 상기 셔터 디스크가 상기 인클로저에 진입할 때 상기 적어도 하나의 막 특성을 검출하도록 구성되는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 인클로저는 상기 내부 프로세싱 볼륨으로부터 상기 인클로저의 내부 볼륨을 분할하는 이동 가능한 밀폐 플레이트를 포함하는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 인클로저는 상기 적어도 하나의 센서에 의해 상기 적어도 하나의 막 특성에 관해 획득된 데이터가 향상되게 상기 내부 프로세싱 볼륨과 독립적으로 가압되도록 구성되는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  11. 내부 프로세싱 볼륨을 갖는 프로세스 챔버;
    상기 내부 프로세싱 볼륨 외부에 배치된 인클로저 ― 상기 인클로저는 셔터 디스크가 상기 내부 프로세싱 볼륨에서 사용 중이 아닐 때 상기 셔터 디스크를 수용하도록 구성됨 ―;
    상기 인클로저로부터 상기 내부 프로세싱 볼륨으로 상기 셔터 디스크를 앞뒤로 이동시키도록 구성된 셔터 디스크 암; 및
    상기 셔터 디스크에 통합된 적어도 하나의 센서를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 센서는 상기 내부 프로세싱 볼륨에서의 페이스팅 프로세스 이후 상기 셔터 디스크 상에 증착되는 재료의 적어도 하나의 막 특성을 결정하도록 구성되는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 셔터 디스크에 통합된 전원 ― 상기 전원은 상기 적어도 하나의 센서에 에너지를 가하도록 구성됨 ―; 및
    상기 인클로저에 통합된 유도 충전 시스템을 더 포함하며,
    상기 유도 충전 시스템은 상기 셔터 디스크가 상기 인클로저 내에 배치될 때 상기 적어도 하나의 센서를 위한 전원에 에너지를 가하도록 구성되는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 셔터 디스크에 통합된 제1 메모리를 더 포함하며,
    상기 제1 메모리는 상기 적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 막 특성과 연관된 데이터를 저장하도록 구성되는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 인클로저에 배치되어, 상기 셔터 디스크가 상기 인클로저 내에 배치될 때 유선 또는 무선 전송을 통해 상기 제1 메모리로부터 상기 적어도 하나의 막 특성과 연관된 데이터를 받는 제2 메모리를 더 포함하는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 인클로저에 배치되어, 상기 제2 메모리에 또는 상기 제1 메모리에 연결되는 통신 포트를 더 포함하며,
    상기 통신 포트는 상기 제2 메모리 또는 상기 제1 메모리로부터의 저장된 데이터를 전송하고, 유선 또는 무선 데이터 전송들을 수행하도록 구성되는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 상기 셔터 디스크 상의 센서 어레이를 형성하는 복수의 센서들인,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 센서 어레이는 주파수 시프트들에 기초하여 상기 재료의 두께를 결정하도록 구성된 공진 어레이를 포함하는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 재료는 마그네슘 산화물(MgO)이고, 상기 적어도 하나의 센서는 상기 MgO의 마그네슘 대 산소 비를 결정하도록 구성되는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  19. 프로세싱 챔버의 내부 프로세싱 볼륨 외부에 장착되도록 구성된 인클로저 ― 상기 인클로저는 셔터 디스크가 상기 내부 프로세싱 볼륨에서 사용 중이 아닐 때 상기 셔터 디스크를 수용하도록 구성됨 ―;
    상기 인클로저에 통합된 적어도 하나의 센서 ― 상기 적어도 하나의 센서는 상기 내부 프로세싱 볼륨에서의 페이스팅 프로세스 이후 상기 셔터 디스크 상에 증착되는 재료의 적어도 하나의 막 특성을 결정하도록 구성됨 ―;
    상기 인클로저에 배치된 메모리 ― 상기 메모리는 상기 적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 막 특성과 연관된 데이터를 받도록 구성됨 ―; 및
    상기 인클로저에 배치된 통신 포트를 포함하며,
    상기 통신 포트는 상기 메모리로부터의 저장된 데이터 또는 상기 적어도 하나의 센서로부터의 실시간 데이터를 전송하고, 유선 또는 무선 데이터 전송들을 포함하는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 상기 셔터 디스크 상에 증착된 MgO의 마그네슘 대 산소 비를 결정하도록 구성되는 XRF(X-ray fluorescence) 분석기 또는 상기 셔터 디스크 상의 증착 층의 두께를 결정하도록 구성된 미세 전자 기계 시스템 센서를 포함하는,
    증착을 모니터링하기 위한 장치.
KR1020227023713A 2020-09-14 2021-09-13 인-시튜 증착 모니터링을 위한 방법들 및 장치 KR20230066509A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/019,949 2020-09-14
US17/019,949 US20220081758A1 (en) 2020-09-14 2020-09-14 Methods and apparatus for in-situ deposition monitoring
PCT/US2021/049988 WO2022056344A1 (en) 2020-09-14 2021-09-13 Methods and apparatus for in-situ deposition monitoring

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230066509A true KR20230066509A (ko) 2023-05-16

Family

ID=80626322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227023713A KR20230066509A (ko) 2020-09-14 2021-09-13 인-시튜 증착 모니터링을 위한 방법들 및 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220081758A1 (ko)
JP (1) JP2023541081A (ko)
KR (1) KR20230066509A (ko)
CN (1) CN114929931A (ko)
TW (1) TW202219317A (ko)
WO (1) WO2022056344A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11823964B2 (en) * 2021-04-16 2023-11-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Deposition system and method

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5862057A (en) * 1996-09-06 1999-01-19 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for tuning a process recipe to target dopant concentrations in a doped layer
EP1300874B1 (en) * 2000-07-07 2012-09-19 Tokyo Electron Limited Method for maintaining a processor
US7309997B1 (en) * 2000-09-15 2007-12-18 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Monitor system and method for semiconductor processes
US6668618B2 (en) * 2001-04-23 2003-12-30 Agilent Technologies, Inc. Systems and methods of monitoring thin film deposition
US6610181B1 (en) * 2001-04-30 2003-08-26 Advanced Micro Devices, Inc. Method of controlling the formation of metal layers
US6669829B2 (en) * 2002-02-20 2003-12-30 Applied Materials, Inc. Shutter disk and blade alignment sensor
US6673200B1 (en) * 2002-05-30 2004-01-06 Lsi Logic Corporation Method of reducing process plasma damage using optical spectroscopy
KR100587688B1 (ko) * 2004-07-28 2006-06-08 삼성전자주식회사 화학 기상 증착 장치
JP5121645B2 (ja) * 2008-09-25 2013-01-16 日立造船株式会社 真空蒸着設備の膜厚検出装置
TWI431668B (zh) * 2009-06-24 2014-03-21 Ulvac Inc 真空成膜裝置及真空成膜裝置之擋板位置檢測方法
US20160099408A1 (en) * 2014-10-02 2016-04-07 Makoto Nagamine Manufacturing method for insulating film and manufacturing apparatus for the same
US20190392879A1 (en) * 2018-06-26 2019-12-26 Spin Memory, Inc. MAGNETIC MEMORY ELEMENT HAVING MgO ISOLATION LAYER

Also Published As

Publication number Publication date
TW202219317A (zh) 2022-05-16
JP2023541081A (ja) 2023-09-28
US20220081758A1 (en) 2022-03-17
WO2022056344A1 (en) 2022-03-17
CN114929931A (zh) 2022-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6905578B1 (en) Apparatus and method for multi-target physical-vapor deposition of a multi-layer material structure
US6051113A (en) Apparatus and method for multi-target physical-vapor deposition of a multi-layer material structure using target indexing
CN107210188B (zh) 用于沉积的监控系统与操作该系统的方法
JP6945367B2 (ja) 基板反り監視装置及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板反り監視方法
EP0959146B1 (en) Dual chamber ion beam sputter deposition system
US7960188B2 (en) Polishing method
KR101258882B1 (ko) 마그네트론 스퍼터링 장치 및 마그네트론 스퍼터링 방법
US9318306B2 (en) Interchangeable sputter gun head
KR20230066509A (ko) 인-시튜 증착 모니터링을 위한 방법들 및 장치
US6620301B1 (en) Method for forming a sputtered layer and apparatus therefor
CN113795608A (zh) 用于半导体处理腔室的基座提升
TWI786803B (zh) 沉積系統及沉積方法
US11908718B2 (en) In-situ metrology and process control
US11823964B2 (en) Deposition system and method
JP2008095158A (ja) スパッタ成膜装置及びスパッタ成膜方法
CN113005411B (zh) 半导体工艺设备
JP7523318B2 (ja) 膜厚測定装置および膜厚測定方法、ならびに成膜システムおよび成膜方法
KR100909333B1 (ko) 스퍼터링 장치
JP2002060935A (ja) ターゲットエロージョン計測を可能としたスパッタリング装置
JP2024056319A (ja) 成膜装置および成膜方法
CN111566788A (zh) 基板检查设备和基板检查方法
KR20060126096A (ko) 반도체 기판 코팅 장치
JP2017025351A (ja) 温度測定方法及びスパッタリング装置