KR970018134A - 대량 생산 플라즈마 처리에서 사용된 플라즈마 가열 상호 작용 부분에 대한 반복 가능한 온도 대 시간 프로파일을 이루기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

대량 생산 플라즈마 처리에서 사용된 플라즈마 가열 상호 작용 부분에 대한 반복 가능한 온도 대 시간 프로파일을 이루기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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더블유. 그로첼 데이비드
크루스 제임스
에스. 콜린즈 케네쓰
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제이미스 조셉 드롱
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Abstract

고밀도 플라즈마(HDP) 에칭 시스템에서 세척제 방사 키트 부분의 온도는 각각의 정상 상태 평형 온도로 상승되거나 근접하여 세척제 화학 특징 및 속도가 웨이퍼 대 웨이퍼 기초상에서 실질적으로 동일하다. 비교적 비활성 위밍업 플라즈마가 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행전에 또는 실행중에 발생하는 공전 시간 주기동안 HDP 챔버내에서 여기되어 챔버 내부 키트 부분의 온도를 상승시킨다.

Description

대량 생산 플라즈마 처리에서 사용된 플라즈마 가열 상호 작용 부분에 대한 반복 가능한 온도 대 시간 프로파일을 이루기 위한 장치 및 방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 고밀도 플라즈마(HDP) 처리 시스템의 단면 개략도.

Claims (41)

  1. 플라즈마 챔버가 대응 처리 실행 리사이프(400)에 따라 각각 연속적으로 제품(102)을 플라즈마 처리하기 위하여 사용되는 경우, 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부유 부분(151∼153)을 가지는 플라즈마 챔버(105)에서 실행된 온도 제어 방법에 있어서, 상기 리사이프의 반복 실행중에 진행하거나 발생하는 공전 시간기간에서, 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부유 부분의 온도를 부유 부분 온도가 공전 시간 기간동안 감소하는 각 공전 온도보다 큰 각 목표 온도로 인도하기 위하여 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부유 부분을 가열하기 위한 상기 플라즈마 챔버내의 워밍업 플라즈마(155)를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 워밍업 플라즈마는 플라즈마 상호 작용 부유 부분으로부터 벌크 재료를 소비하지 않는 대부분 하나 이상의 비교적 비활성 가스로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 워밍업 플라즈마는 대부분 아르곤으로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 비교적 비활성 가스는 질소로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 워밍업 플라즈마는 최소량의 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반복 플라즈마 처리는 연속 반복 플라즈마 처리가 플라즈마 챔버내의 정상 상태 평형 조건을 생성하도록 연속 반복 방식으로 차례로 수행되고, 상기 정상 상태 평형 조건은 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부유 부분(151∼153)에 대한 정상 상태 온도 대 시간 프로파일(220∼240)을 포함하고, 상기 워밍업 플라즈마는 적어도 한 부분중 각 정상 상태 온도에 실질적으로 밀접한 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분중 적어도 하나를 유지 및 유도하기 위하여 유지되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 키트 부분의 현재 온도는 키트 부분 온도의 측정이 즉각적으로 이루어지지 않는 개루프 기술(제4B도)에 의해 결정되고, 상기 워밍업 플라즈마는 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분중 적어도 하나의 결정된 현재 온도를 실질적으로 각각의 정상 상태 온도에 밀접하게 유지하고 유도하기 위하여 응답하여 유지되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 키트 부분의 현재 온도는 키트 부분 온도의 실시간 측정이 이루어지는 폐루프 기술에 의해 결정되고, 상기 워밍업 플라즈마는 그것의 각 정상 상태 온도에 실질적으로 밀접한 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분중 적어도 하나의 결정된 현재 온도를 유지 및 유도하기 위하여 대응하여 유지되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 챔버(105)는 산화물의 반응 이온 에칭을 위하여 사용된 고밀도 플라즈마 챔버인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 고밀도 플라즈마 챔버에서 실행된 반응 이온 에칭 처리는 플라즈마내의 탄화불소를 사용하고 상기 하나 이상의 키트 부분은 플라즈마로부터 불소 기를 부분적으로 제거하는 세척제 입자를 방사하고, 상기 키트 부분은 그것의 세척제 입자 방사의 각 비율이 온도에 따르는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 챔버(105)는 상기 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 키트 부분의 표면상에 응축할 수 있는 응축 가능한 성분을 포함하는 플라즈마를 생성하기 위하여 사용되고, 상기 워밍업 플라즈마는 각각의 응축 상태 온도 이상의 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 키트 부분중 적어도 하나를 유지 또는 유도하기 위하여 유지되고, 상기 응축 상태 온도는 상기 응축 가능한 성분이 적어도 하나의 플라즈마 상호 작용 키트 부분의 표면상에 축적하는 온도 이하인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 플라즈마 상호 작용 키트 부분의 응축 상태 온도는 180℃와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  13. 고밀도 플라즈마 반응 챔버(105)내의 하나 이상의 부유 키트 부분(151∼153)을 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 중단없는 정상 상태 반복과 연관된 각각의 정상 상태 조건으로 또는 상기 조건 근처로 유도하기 위한 방법에 있어서, (a) 상기 정상 상태 조건하의 대응 키트 부분중 적어도 하나의 정상 상태 온도를 결정하는 단계와, (b) 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 실행전에, 정상 상태 또는 거의 정상 상태 조건이 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행전에 적어도 하나의 키트 부분에 대하여 이루어지도록 대응 정상 상태 온도와 같거나 적어도 실질적으로 근처인 온도로 적어도 하나의 키트 부분(151∼153)을 가열하기 위하여 챔버내의 고밀도 워밍업 플라즈마(155)를 턴온하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 턴온 워밍업 플라즈마는 키트 부분으로부터 벌크 재료의 실질적인 양을 소비하지 않는 대부분 하나 이상의 비교적 비활성 가스로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 턴온 워밍업 플라즈마는 대부분 아르곤으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 하나 이상의 비교적 비활성 가스는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 턴온 워밍업 플라즈마는 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 플라즈마 챔버내(105)의 하나 이상의 부유 키트 부분(151∼153)을 소정 플라즈마 처리 리사이프(400) 실행전의 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 중단없는 정상 상태 반복과 연관된 온도인 각 부유 키트 부분의 각 목표 온도로 또는 목표 온도 근처로 유도하기 위한 방법에 있어서, (a) 대응 키트 부분에 대하여 상기 리사이프의 실행전에 대응 키트부분에 의해 이루어진 사전 리사이프 목표 온도(442)를 직접적으로 또는 간접적으로 한정하는 단계와, (b) 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 실행전에 대응 키트 부분의 현재 온도 지시 조건(441)을 결정하는 단계와, (c) 만약 결정된 현재 온도 지시 조건이 대응하는 적어도 하나의 키트 부분의 사전 리사이프 목표 온도보다 실질적으로 작은 현재 온도를 가리키면, 적어도 하나의 키트 부분(151∼153)을 가열하기 위하여 상기 한정된 플라즈마 처리 리사이프의 실행전에 상기 챔버내의 워밍업 플라즈마(155)를 턴온하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, (d) 만약 결정된 현재 온도 지시 조건이 적어도 하나의 대응 키트 부분(151∼153)의 결정된 목표 온도보다 실질적으로 큰 현재 온도를 지시하면, 적어도 하나의 키트 부분이 냉각하도록 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행전에 시간 길이동안 상기 챔버내의 플라즈마(155) 턴온 또는 유지를 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 적어도 하나의 키트 부분을 가열하거나 적어도 하나의 키트 부분을 냉각하는 각각의 단계는 적어도 하나의 키트 부분의 현재 온도가 목표 온도의 대략 10%내에 있도록 상기 현재 온도 지시 조건에 의해 결정될때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 적어도 하나의 키트 부분을 가열하거나 적어도 하나의 키트 부분을 냉각하는 각각의 단계는 적어도 하나의 키트 부분의 현재 온도 지시 조건이 대응 목표 온도 지시 조건의 대략 1%내에 있도록 결정될때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)를 반복적으로 실행하고, 상기 리사이프는 적어도 하나의 화학 반응 보조 부분(404)을 가지며, 시스템은 적어도 하나의 화학 반응 보조 부분동안 온도 의존 비율에서 화학 반응 입자를 플라즈마 챔버내에 형성된 반응 플라즈마에 방사하는 하나 이상의 온도 감지 입자 방사 부분(151∼153)을 포함하는 플라즈마 챔버를 가지는 플라즈마 처리 시스템에 있어서, (a) 상기 소정 플라즈마 리사이프의 실행전 또는 실행중 플라즈마 챔버(105)내의 워밍업 플라즈마를 형성하고 유지하기 위한 워밍업 플라즈마 형성 수단(162, 165)을 포함하는데, 상기 워밍업 플라즈마는 만약 워밍업 플라즈마가 형성되지 않으면 하나 이상의 입자 방사부(151∼153)가 따뜻하지 않은 것보다 하나 이상의 상기 부분을 더 따뜻하게 유지하기 위하여 형성되고, (b) 워밍업 플라즈마가 턴온될 때 결정하기 위한 제어 수단(120)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 워밍업 플라즈마 형성 수단(162, 165)은 입자 방사부(151∼153)로부터 소비하지 않는 대부분 하나 이상의 비교적 비활성 가스로 워밍업 플라즈마가 구성되지 않고, 재료의 실질적인 양을 화학 반응 입자를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 워밍업 플라즈마 형성 수단(162, 165)은 워밍업 플라즈마가 대부분 아르곤으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  25. 제23항에 있어서, 상기 워밍업 플라즈마 형성 수단(162, 165)은, (a. 1) 아르곤(Ar) 헬륨(He), 네온(Ne), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn) 및 질소(N)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 비교적 비활성 가스를 포함하는 소정 세트의 하나 이상의 비교적 비활성 가스를 플라즈마 챔버에 선택적으로 공급하기 위한 가스 선택 및 입력 수단(162)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 상기 워밍업 플라즈마 형성 수단(162, 165)은, (a. 2) 선택 가능한 소오스 레벨을 플라즈마 챔버에 공급하기 위한 제어 가능한 RF 에너지 소오스(165)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제어 수단은, (b. 1) 가스 선택과 입력 수단 및 제어 가능한 RF 에너지 소오스(165)의 각 동작을 제어하기 위하여, 가스 선택과 입력 수단(162) 및 제어 가능한 RF 에너지 소오스(165)에 동작 가능하게 결합된 반응 챔버 제어 컴퓨터(120)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  28. 제22항에 있어서, (c) 제품을 플라즈마 챔버의 안쪽 및 바깥쪽에 자동적으로 전달하기 위한 로터 수단(103, 110)을 더 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 로터 수단에 동작 가능하게 결합되고 상기 로터 수단이 제품을 플라즈마 챔버에 로딩될 준비가 되어있는지를 결정하기 위한 로터 준비 결정 수단(605)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  29. 소정 플라즈마 처리 리사이프에 따라서 연속적인 제품의 플라즈마 처리를 수행하는 동안 플라즈마 챔버(105)의 하나 이상의 부유 키트 부분(151∼153)에 대해 실질적으로 동일한 키트 부분 온도를 얻고, 상기 리사이프는 적어도 하나의 일정한 전력 보조 부분을 가지는 방법에 있어서, (a) 상기 부유 키트 부분이 실질적으로 동일한 키트 부분 온도로 유지되는 동안 리사이프의 일정한 전력 보조 부분(404)을 식별하는 단계와, (b) 리사이프의 식별된 보조 부분(404)동안 유지될 대응하는 실질적으로 동일한 키트 부분 온도보다 큰, 리사이프의 각 실행중 제품 로딩 단계(L) 동안 대응하는 실질적으로 동일한 키트 부분 온도로 각 키트 부분의 온도를 감소시키는 대응하는 목표 온도(762)로 하나 이상의 부유 키트 부분(151∼153)을 각각 가열하기 위한 워밍업 플라즈마를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 고밀도 플라즈마 반응 이온 에칭 챔버(105)에서 하나 이상의 키트 부분(151∼153) 온도를 제어하기 위한 기계적 실행 방법에 있어서, (3) 하나 이상의 키트 부분중 적어도 하나에 대한 목표 온도를 제한하는 단계(305)와, (b) 적어도 하나의 키트 부분에 대한 현재 온도를 결정하는 단계 (315)와, (c) 만약 에칭 챔버(105)가 반응 이온 에칭 처리를 실행하지 않고 적어도 하나의 키트 부분의 결정된 현재 온도가 적어도 하나의 키트 부분에 대한 한정된 목표 온도보다 작다면, 적어도 하나의 키트 부분을 가열하기 위한 에칭 챔버내의 비교적 비활성 워밍업 플라즈마를 형성(327)하여 목표 온도에 밀접하게 상기 적어도 하나의 키트 부분의 온도를 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 방법.
  31. 제30항에 있어서, 목표 온도를 한정하는 상기 단계(a)는, (a. 1) 소정 리사이프에 따른 연속적인(101) 다수의 제품의 플라즈마 에칭과 관련된 정상 상태 온도 레벨(220∼240)을 결정하는 단계와, (a. 2) 대응 정상 상태 온도 레벨에 있고 실질적으로 밀접한 하나 이상의 키트 부분 온도를 가지는 초기에 연속적인(wfr＃1∼4) 다수의 제품을 에칭하기 위하여 정상 상태 온도 레벨과 같거나 실질적으로 밀접한 상기 목표 온도를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 방법.
  32. 플라즈마 챔버내(105)의 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분(151∼153)을 제품(115)상의 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 실행전에 각각 목표 에너지 상태로 또는 근처로 유도하고, 상기 각각의 플라즈마 상호 작용 부분의 각 목표 에너지 상태가 리사이프의 중단되지 않는 정상 상태 반복과 연관된 방법에 있어서, (a) 대응 플라즈마 상호 작용 부분에 대하여, 상기 리사이프의 실행전 부분에 의해 이루어진 사전 리사이프 목표 에너지 상태 (442)를 한정하는 단계와, (b) 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프(400) 실행전에 대응 플라즈마 상호 작용 부분의 현재 에너지 상태(441)를 결정하는 단계와, (c) 만약 결정된 전류 에너지 상태가 대응하는 적어도 하나의 플라즈마 상호 작용 부분의 한정된 사전 리사이프 목표 에너지 상태보다 실제적으로 작은 에너지 레벨을 가리키면, 적어도 하나의 플라즈마 상호 작용 부분(151∼153)의 에너지 레벨을 상승시키기 위하여 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행전에 상기 챔버내의 워밍업 플라즈마(155)를 응답하여 에너지화 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 현재 에너지 상태를 결정하는 상기 단계 (b)는 개루프 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제32항에 있어서, 상기 현재 에너지 상태를 결정하는 상기 단계 (b)는 폐루프 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)에 따라 다수의 제품(115)을 플라즈마 처리 하고, 상기 리사이프는 리사이프 한정 플라즈마가 대응 제품과 화학적으로 반응하는 적어도 하나의 화학 반응 보조 부분(404)을 가지며, 시스템은 리사이프의 적어도 하나의 화학 반응 보조 부분 동안 리사이프 한정 플라즈마와 화학적으로 반응하는 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분(15∼153)을 포함하는 플라즈마 처리 시스템(100)에 있어서, (a) 상기 소정 플라즈마 처리 리사이프의 실행전 또는 실행중에, 만약 워밍업 플라즈마가 생성되지 않으면 하나 이상의 플라즈마 상호작용 부분이 따뜻한 것보다 따뜻한 상기 플라즈마 상호 작용 부분(151∼153)을 유지하기 위하여 상기 부분과 상호 작용하는 워밍업 플라즈마를 생성하기 위한 워밍업 플라즈마 생성 수단(162, 165)과, (b) 워밍업 플라즈마가 생성될 때 결정하기 위한 워밍업 플라즈마 생성 수단에 동작 가능하게 결합된 제어 수단(120)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 시스템.
  36. 공급된 제품상에서, 소정 플라즈마 처리 리사이프(400)의 실행전에 플라즈마 처리 챔버를 사전에 검사하고, 에너지 상태가 공급된 제품(115)의 플라즈마 처리를 이루는 하나 이상의 플라즈마 상호 작용 부분(151∼153)을 플라즈마 처리 챔버(105)가 포함하는 기계적 실행 제어 방법(600)에 있어서, (a) 적어도 하나의 플라즈마 상호 작용 부분의 에너지 상태를 추적하는 단계(660, 680)와, (b) 추적된 플라즈마 상호 작용 부분이 상기 플라즈마 처리 리사이프가 실행중에 있도록 목표 에너지 상태(606)를 한정하는 단계와, (c) 공급된 제품의 플라즈마 처리가 목표 에너지 상태 및 현재 에너지 상태 사이의 결정된 차에 의해 실질적으로 변화되도록 상기 플라즈마 처리 리사이프의 실행 시작전에 목표 에너지 상태와 실질적으로 추적된 플라즈마 상호 작용 부분의 현재 에너지 상태가 다른지 상기 추적으로부터 결정하는 단계(610)와, (d) 추적된 플라즈마 상호 작용 부분의 현재 에너지 상태가 목표 에너지 상태와 실제적으로 다른지를 결정하는 상기 단계에 의한 결과에 응답하여, 추적된 플라즈마 상호 작용 부분의 에너지 레벨을 상기 목표 에너지 상태로 실질적으로 유도하기 위하여 상기 리사이프의 실행 (614) 시작전에 상기 플라즈마 처리 챔버내의 워밍업 플라즈마(155)를 에너지화 및 유지(642)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법.
  37. 제36항에 있어서, (e) 워밍업 플라즈마를 에너지화 및 유지하는 상기 단계 (d) 후에 플라즈마 처리 챔버에 제품을 로딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법 (600).
  38. 제36항에 있어서, (e) 하나 이상의 프로그램 가능한 컴퓨터(110, 120, 130)내에서 단계 (a) 내지 (d)를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법 (600).
  39. 제36항에 있어서, 추적하는 상기 단계 (a)는 개루프 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법 (600).
  40. 제36항에 있어서, 상기 에너지화 및 유지 단계 (d)는 목표 유지 전력 레벨(628)에서 워밍업 플라즈마를 유지하는 단계를 포함하고, 상기 목표 유지 전력 레벨은 막연하게 유지될 때 상기 목표 에너지 상태가 추적된 플라즈마 상호 작용 부분의 평형 에너지 상태인 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법 (600).
  41. 제36항에 있어서 (e) 소정 플라즈마 처리 리사이프의 메인 부분 실행후에 플라즈마 처리 챔버로부터 플라즈마 처리 제품을 언로딩(616)하고 그후 다음 공급(604)될 제품에 대한 워밍업 플라즈마를 에너지화 및 유지하는 상기 단계 (d)를 반복(628/679)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 실행 제어 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019960038348A 1995-09-05 1996-09-05 대량생산플라즈마처리에서사용된플라즈마가열상호작용부분에대한반복가능한온도대시간프로파일을이루기위한장치및방법 KR100393667B1 (ko)

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