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KR-102961416-B1 - 센서 효과들의 디지털 반전을 통한 무선 주파수 전력의 정확한 결정

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Abstract

장치는 장치의 하나 이상의 프로세스 스테이션들에 커플링된 전력을 측정할 수도 있는 하나 이상의 측정 센서들을 포함할 수도 있다. 장치는 하나 이상의 측정 센서들에 의해 측정된 무선 주파수 (radio frequency; RF) 신호의 디지털 표현을 제공할 수도 있는 하나 이상의 측정 센서들 중 대응하는 측정 센서의 출력 포트에 커플링된 하나 이상의 아날로그-대-디지털 변환기들을 부가적으로 포함할 수도 있다. 메모리에 커플링되는 프로세서는 신호의 디지털 표현과 기준 신호 레벨의 크로싱을 결정할 수도 있고 따라서 RF 신호의 주파수 성분 및 특성을 결정할 수도 있고, 이는 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연의 널 아웃 (null out) 을 허용할 수도 있다.

Inventors

  • 사우라브, 아시시
  • 리저, 카를 프레드릭

Assignees

  • 램 리써치 코포레이션

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20210622
Priority Date
20200629

Claims (20)

  1. 장치의 하나 이상의 프로세스 스테이션들에 인가된 전압 또는 상기 장치의 상기 하나 이상의 프로세스 스테이션들에 커플링된 전류를 측정하도록 배치된 (dispose) 하나 이상의 측정 센서들; 상기 하나 이상의 측정 센서들에 의해 측정된 무선 주파수 (radio frequency; RF) 신호의 디지털 표현을 제공하도록, 상기 하나 이상의 측정 센서들 중 대응하는 측정 센서의 출력 포트에 커플링된 하나 이상의 아날로그-대-디지털 변환기들; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 하나 이상의 측정 센서들에 의해 측정된 상기 RF 신호의 상기 디지털 표현을 시간 도메인으로부터 주파수 도메인 표현으로 변환하고; 그리고 상기 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연 (phase lag) 을 널 아웃하기 위해, 상기 하나 이상의 측정 센서들의 상기 위상 지연을 반전시키도록 센서 전달 함수로 상기 RF 신호의 상기 주파수 도메인 표현을 프로세싱하도록 구성되는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 측정 센서들의 주파수 응답으로 상기 하나 이상의 측정 센서들의 반전된 전달 함수를 곱함으로써 상기 하나 이상의 측정 센서들의 상기 위상 지연을 반전시키도록 구성되는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 측정 센서들의 주파수 응답으로 상기 하나 이상의 측정 센서들의 전달 함수를 나눔으로써 상기 하나 이상의 측정 센서들의 상기 위상 지연을 반전시키도록 구성되는, 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 프로세서는 병렬로 배치된 (arrange) 2 개 이상의 고속 푸리에 변환 블록들을 활용하여 시간 도메인으로부터 주파수 도메인으로 상기 하나 이상의 측정 센서들에 의해 측정된 상기 RF 신호의 상기 디지털 표현을 변환하도록 구성되는, 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 2 개 이상의 고속 푸리에 변환 블록들 각각은 대응하는 지연 회로와 병렬로 배치되는, 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 디지털 인버터를 더 포함하고, 상기 디지털 인버터는 제 1 클록 부분 동안 상기 하나 이상의 측정 센서들로부터 출력 신호를 상기 2 개 이상의 고속 푸리에 변환 블록들 중 제 1 블록으로 전달하기 위한 그리고 제 2 클록 부분 동안 상기 하나 이상의 측정 센서들로부터 상기 출력 신호를 상기 2 개 이상의 고속 푸리에 변환 블록들 중 제 2 블록으로 전달하기 위한 로직 회로를 포함하는, 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 디지털 인버터는 병렬로 배치된 상기 2 개 이상의 고속 푸리에 변환 블록들로부터의 출력 신호 표현들을 단일 출력 신호 표현으로 결합하도록 (join) 구성된 연결 (concatenation) 블록을 포함하는, 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 단일 출력 신호 표현의 사이즈를 절단하도록 (truncate) 구성된 절단 블록을 더 포함하는, 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 절단 블록은 상기 단일 출력 신호 표현의 이진수들을 조정하도록 구성된 슬라이딩 윈도우를 포함하는, 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세서는 캘리브레이션 페이즈 동안 주파수 응답 함수의 엘리먼트들을 계산하도록 구성되고, 그리고 상기 하나 이상의 측정 센서들의 상기 위상 지연을 제공하기 위한 상기 주파수 응답 함수의 반전은 상기 장치의 상기 하나 이상의 프로세스 스테이션들에 의해 수행된 프로세스 동안 발생하는, 장치.
  11. 측정 센서의 위상 지연을 널 아웃하도록 (null out) 구성된 장치에 있어서, 하나 이상의 측정 센서들에 의해 측정된 무선 주파수 (RF) 신호의 디지털 표현을 제공하도록, 상기 하나 이상의 측정 센서들 중 대응하는 측정 센서의 출력 포트에 커플링된 하나 이상의 아날로그-대-디지털 변환기들; 및 메모리에 커플링되고, 상기 하나 이상의 측정 센서들에 의해 측정된 상기 RF 신호의 상기 디지털 표현을 제 1 도메인으로부터 제 2 도메인으로 변환하고 그리고 상기 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연을 반전시키기 위해 센서 전달 함수로 상기 제 2 도메인으로 변환된 상기 신호를 프로세싱하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 장치.
  12. 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연을 널 아웃하도록 구성된 장치에 있어서, 멀티-스테이션 집적 회로 제조 챔버에 커플링된 전력을 측정하기 위해 대응하는 수의 하나 이상의 측정 센서들의 하나 이상의 출력 포트들로부터 획득된 아날로그 신호를 디지털 표현으로 변환하는 아날로그-대-디지털 변환기; 상기 하나 이상의 측정 센서들의 출력 신호들의 주파수 성분 (frequency content) 을 검출하기 위한 검출기; 및 상기 하나 이상의 측정 센서들에 의해 측정된 RF 신호의 상기 디지털 표현을 시간 도메인으로부터 주파수 도메인 표현으로 변환하고 그리고 상기 하나 이상의 측정 센서들의 상기 위상 지연을 반전시키기 위해 센서 전달 함수로 상기 RF 신호의 상기 주파수 도메인 표현을 프로세싱하도록 메모리에 커플링되는 프로세서를 포함하는, 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 출력 신호들의 상기 주파수 성분을 검출하는 것은 상기 출력 신호의 상기 디지털 표현과 기준 신호 레벨의 크로싱 (crossing) 을 결정하는 것; 그리고 상기 하나 이상의 측정 센서들에 의해 측정된 상기 신호의 상기 디지털 표현의 상기 크로싱을 활용하여, 상기 RF 신호의 주파수 성분 및 상기 하나 이상의 측정 센서들의 상기 위상 지연의 상기 널 아웃을 결정하는 것을 포함하는, 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 크로싱은 RF 신호 접지에 대응하는, 장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 하나 이상의 측정 센서들은 300 ㎑ 내지 100 ㎒의 임의의 주파수에서 동작하는 용량성 전압 변압기를 포함하는, 장치.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 하나 이상의 측정 센서들은 300 ㎑ 내지 100 ㎒의 주파수에서 동작하는 전류 측정 센서를 포함하는, 장치.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연의 상기 널 아웃은 상기 하나 이상의 측정 센서들에 의해 도입된 위상 지연을 상쇄하는 것에 대응하는, 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 주파수 응답은 주파수 응답 함수를 형성하는, 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 위상 지연에 대응하는 양만큼 전진되는 상기 하나 이상의 측정 센서들로부터 수신된 신호를 활용하여 상기 멀티-스테이션 집적 회로 제조 챔버에 커플링된 RF 전력의 추정치를 제공하도록 더 구성되는, 장치.
  20. 삭제

Description

센서 효과들의 디지털 반전을 통한 무선 주파수 전력의 정확한 결정 집적 회로 디바이스들의 제조는 반도체 프로세싱 챔버 내에서 반도체 웨이퍼들의 프로세싱을 수반할 수도 있다. 통상적인 프로세스들은 반도체 웨이퍼의 특정한 영역들에서 재료의 제거 (예를 들어, 에칭) 뿐만 아니라, 반도체 재료가 층-단위 방식 (layer-by-layer fashion) 으로 증착될 수도 있는 증착을 수반할 수도 있다. 상업적 규모의 제작에서, 웨이퍼 각각은 반도체 디바이스들의 세트들의 많은 복제품들을 포함하고, 많은 웨이퍼들이 필요한 양의 (volume of) 반도체 디바이스들을 달성하기 위해 활용될 수도 있다. 따라서, 반도체 프로세싱 동작의 상업적 실행 가능성은, 프로세스 조건들의 웨이퍼 내 균일성 (within-wafer uniformity) 및 웨이퍼-대-웨이퍼 반복성 (wafer-to-wafer repeatability) 에 적어도 어느 정도 종속될 수도 있다. 결과적으로, 반도체 프로세싱 챔버에서 프로세싱된 웨이퍼 각각, 뿐만 아니라 미리 결정된 (given) 웨이퍼의 부분 각각이 엄격하게 제어된 프로세싱 조건들을 겪는다는 (subject to) 것을 보장하기 위한 노력들이 이루어진다. 프로세싱 조건들의 변동은 증착 및 에칭 레이트들에서 바람직하지 않은 변동들을 초래할 (bring about) 수 있고, 이는 결국 전체 제조 프로세스에서 용인할 수 없는 변동들을 초래할 수도 있다. 이러한 변동들은 회로 성능을 저하시킬 수도 있고, 이는 결국 집적 회로 디바이스들을 활용하는 보다 고 레벨의 시스템들의 성능의 용인할 수 없는 변동들을 발생시킬 (give rise to) 수도 있다. 따라서, 증가된 입도로 반도체 프로세스들을 모니터링하기 위한 기법들 (techniques), 뿐만 아니라 제조 동안 프로세스 변수들을 미세 조정하는 능력은 계속해서 조사의 활성 영역이 된다. 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. 참조로서 인용 PCT 신청 양식은 본 출원의 일부로서 본 명세서와 동시에 제출되었다. 본 출원이 동시에 제출된 PCT 신청 양식에서 식별된 바와 같이 우선권 또는 이익을 주장하는 출원 각각은 전체가 모든 목적들을 위해 참조로서 본 명세서에 인용된다. 일 실시 예에서, 멀티-스테이션 집적 회로 제조 챔버에서 활용된 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연을 널 아웃하는 (null out) 장치와 같은 장치는 멀티-스테이션 집적 회로 제조 챔버로 인가된 전압 또는 멀티-스테이션 집적 회로 제조 챔버에 커플링된 전류를 측정하도록 배치된 (dispose) 하나 이상의 측정 센서들을 포함한다. 장치는 또한 하나 이상의 측정 센서들에 의해 측정된 무선 주파수 (radio frequency; RF) 신호의 디지털 표현을 제공하도록, 하나 이상의 측정 센서들 중 대응하는 측정 센서의 출력 포트에 커플링된 하나 이상의 아날로그-대-디지털 변환기들을 포함한다. 장치는 또한 측정된 RF 신호의 디지털 표현으로부터 주파수 응답 (주파수 응답 매트릭스로서 공식화될 수도 있음) 을 계산하도록 구성된, 메모리에 커플링되는 프로세서를 포함한다. 장치는 또한 주파수 응답 매트릭스의 엘리먼트들에 의해 측정된 RF 신호의 디지털 표현을 나누거나 곱하기 위한 디지털 인버터를 포함한다. 일 실시 예에서, 장치는 널 아웃된 위상 지연을 자동 교정할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 디지털 인버터는 디지털 전압 신호 인버터 또는 디지털 전류 신호 인버터를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 메모리에 커플링되는 프로세서는 캘리브레이션 위상 동안 (주파수 응답 매트릭스로서 공식화될 수도 있는) 주파수 응답의 엘리먼트들을 계산하고 그리고 멀티-스테이션 집적 회로 제조 챔버에 의해 수행된 프로세스 동안 발생하는 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연을 제공하도록 (주파수 응답 매트릭스로서 공식화될 수도 있는) 주파수 응답의 반전을 계산하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 디지털 인버터는 병렬로 배치된 (arrange) 2 개 이상의 고속 푸리에 변환 블록들을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 2 개 이상의 고속 푸리에 변환 블록들 각각은 대응하는 지연 회로와 병렬로 배치된다. 일부 실시 예들에서, 디지털 인버터는 제 1 클록 부분 동안 하나 이상의 측정 센서들로부터 출력 신호를 2 개 이상의 고속 푸리에 변환 블록들 중 제 1 블록으로 전달하도록 구성되고 그리고 제 2 클록 부분 동안 하나 이상의 측정 센서들로부터 출력 신호를 2 개 이상의 고속 푸리에 변환 블록들 중 제 2 블록으로 전달하도록 구성되는 로직 회로를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 디지털 인버터는 병렬로 배치된 2 개 이상의 고속 푸리에 변환 블록들로부터의 출력 신호 표현들을 단일 출력 신호 표현으로 결합하도록 구성된 연결 블록을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 장치는 단일 출력 신호 표현의 사이즈를 절단하도록 구성된 절단 블록을 더 포함한다. 일부 실시 예들에서, 절단 블록은 출력 신호 표현의 이진수들을 조정하도록 구성된 슬라이딩 윈도우를 포함한다. 일 실시 예에서, 장치는 측정 센서의 위상 지연을 널 아웃하도록 구성된다. 장치는 하나 이상의 측정 센서들에 의해 측정된 무선 주파수 (RF) 신호의 디지털 표현을 제공하도록, 하나 이상의 측정 센서들 중 대응하는 측정 센서의 출력 포트에 커플링된 하나 이상의 아날로그-대-디지털 변환기들을 포함한다. 장치는 또한 측정된 RF 신호의 디지털 표현으로부터 주파수 응답을 계산하도록 구성된, 메모리에 커플링되는 프로세서를 포함한다. 장치는 또한 주파수 응답 매트릭스의 엘리먼트들에 의해 측정된 RF 신호의 디지털 표현을 나누거나 곱하기 위한 디지털 인버터를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 주파수 응답은 주파수 응답 매트릭스로서 공식화될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 장치는 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연을 널 아웃하도록 구성되며, 멀티-스테이션 집적 회로 제조 챔버에 인가된 전압 (또는 이에 커플링된 전류) 을 측정하기 위해 대응하는 수의 하나 이상의 측정 센서들의 하나 이상의 출력 포트들로부터 획득된 아날로그 신호를 디지털 표현으로 변환하는 아날로그-대-디지털 변환기를 포함한다. 장치는 또한 하나 이상의 측정 센서들의 출력 신호들의 주파수 성분을 검출하기 위한 검출기를 포함한다. 장치는 또한 하나 이상의 측정 센서들의 출력 신호들의 주파수 성분을 검출하는 것에 응답하여, 하나 이상의 측정 센서들의 주파수 응답 함수를 결정하기 위해 메모리에 커플링되는 프로세서를 포함하고, 프로세서는 하나 이상의 측정 센서들의 주파수 응답 함수를 반전시킴으로써 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연을 널 아웃하도록 부가적으로 메모리에 커플링된다. 일부 실시 예들에서, (주파수 응답 매트릭스의 계수들을 결정하는 것을 포함할 수도 있는) 주파수 응답을 결정하는 것은 신호의 디지털 표현과 기준 신호 레벨의 크로싱을 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 장치는 또한 하나 이상의 측정 센서들에 의해 측정된 신호의 디지털 표현의 크로싱을 활용하여, RF 신호의 주파수 성분 및 하나 이상의 측정 센서들의 널 아웃된 위상 지연을 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 크로싱은 RF 신호 접지를 크로싱하는 것에 대응할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 측정 센서들은 약 300 ㎑ 내지 100 ㎒의 임의의 주파수에서 동작하는 용량성 전압 변압기를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 측정 센서들은 약 300 ㎑ 내지 약 100 ㎒의 임의의 주파수에서 동작하는 전류 측정 센서를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연의 널-아웃은 하나 이상의 측정 센서들에 의해 도입된 위상 지연을 상쇄하는 것에 대응한다. 일부 실시 예들에서, 주파수 응답 매트릭스로서 공식화될 수도 있는 주파수 응답은 주파수 응답 함수를 형성한다. 일부 실시 예들에서, 프로세서는 위상 지연에 대응하는 양만큼 전진되는 하나 이상의 측정 센서들로부터 수신된 신호를 활용하여 멀티-스테이션 집적 회로 제조 챔버에 커플링된 RF 전력의 추정치를 제공하도록 더 구성된다. 일 실시 예에서, 장치는 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연을 널 아웃하도록 구성되고, 멀티-스테이션 집적 회로 제조 챔버에 인가된 전압 (또는 이에 커플링된 전류) 을 측정하기 위해 대응하는 수의 하나 이상의 측정 센서들의 하나 이상의 출력 포트들로부터 획득된 아날로그 신호를 디지털 표현으로 변환하는 아날로그-대-디지털 변환기를 포함한다. 장치는 또한 하나 이상의 측정 센서들의 출력 신호들의 주파수 성분을 검출하기 위한 검출기를 포함한다. 장치는 또한 하나 이상의 측정 센서들의 출력 신호들의 주파수 성분을 검출하는 것에 응답하여, 하나 이상의 측정 센서들의 주파수 응답 함수를 결정하기 위해 메모리에 커플링되는 프로세서를 포함하고, 프로세서는 하나 이상의 측정 센서들의 주파수 응답 함수를 반전시킴으로써 하나 이상의 측정 센서들의 위상 지연을 널 아웃하도록 부가적으로 메모리에 커플링된다. 일부 실시 예들에서, 하나 이상의 센서들의 출력 신호들의 주파수 성분을 검출하는 것은 획득된 아날로그 신호의 디지털 표현과 기준 신호 레벨의 크로싱을 검출하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 기준 신호는 무선 주파수 (RF) 접지에 대응한다. 일부 실시 예들에서, 대응하는 수의 하나 이상의 측정 센서들의 제 1 측정 센서는 전압 측정 센서를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 대응하는 수의 측정 센서들의 제 2 측정 센서는 전류 측정 센서를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 프로세서는 교정된 순간 전압 측정 값 및 교정된 순간 전류 측정 값을 획득하기 위해 전압 측정 센서 및 전류 측정 센서에 의해 수행된 측정 값들에 위상 지연