CN111917673A - 用于在rf环境中的装置的控制架构 - Google Patents

Abstract

一种系统包括用于生成命令的处理装置，所述命令具有在传导性通信链路上可传输的第一格式。所述系统进一步包括耦接至所述处理装置的第一转换器，用于接收所述命令并将所述命令转换为在非传导性通信链路上可传输的第二格式。所述系统进一步包括第二转换器，所述第二转换器配置成用于在破坏性射频(RF)环境中操作，所述第二转换器用于接收所述命令并将所述命令往回转换为在传导性通信链路上可传输的格式，随后将所述命令传送至脉冲宽度调制(PWM)电路。所述PWM电路耦接至所述第二转换器，并且配置成用于在所述破坏性RF环境中操作，所述PWM电路用于基于所述命令来调整用于控制将在所述破坏性RF环境中操作的一个或多个组件的设置。

Description

用于在RF环境中的装置的控制架构

本申请是申请日为2015年11月5日、申请号为201580001480.6且名为“用于在RF环境中的装置的控制架构”申请的分案申请。

技术领域

本文所描述的实施方式总体上涉及半导体制造，更特定地涉及控制在能够破坏电子与电气部件的破坏性射频(RF)环境(也称为RF热环境)中操作的装置。

背景技术

用于制造半导体器件、光电器件、显示器等的许多工艺是在能够破坏电子部件的破坏性RF环境中执行的。传统意义上而言，控制工艺的电气部件位于破坏性RF环境的外部，并且RF过滤器设置在这些电气部件与进入RF环境的线路之间。然而，这导致对于每一个电气部件都存在一个单独的过滤器(例如，用于接通(switch on)和断开(switch off)设置在破坏性RF环境内的加热组件的每一个开关的单独的过滤器)。随着用于控制在破坏性环境内的组件的电气部件的数量增加，过滤器的数量也同样地增加。此类过滤器一般是昂贵且大型的。

发明内容

在一个实施例中，系统包括处理装置以及耦接至所述处理装置的第一转换器。所述系统进一步包括第二转换器以及耦接至所述第二转换器的脉冲宽度调制(PWM)电路，其中，所述第二转换器和所述PWM电路在破坏性射频(RF)环境中操作。所述处理装置配置成用于生成命令，所述命令具有在传导性通信链路上可传输的第一格式。所述第一转换器配置成用于接收所述命令，并且将所述命令转换为在非传导性通信链路上可传输的第二格式。所述第二转换器配置成用于接收所述命令，并将所述命令往回转换为在传导性通信链路上可传输的格式，随后将所述命令传送至所述PWM电路。所述PWM电路配置成用于基于所述命令来调整用于控制将在所述破坏性RF环境中操作的一个或多个组件的设置。

在一个实施例中，一种控制在射频环境中操作的组件的方法包括以下步骤：在处理装置处生成一命令，所述命令具有在传导性通信链路上可传输的第一格式。所述方法进一步包括以下步骤：由耦接至所述处理装置的第一转换器将所述命令从所述第一格式转换为在非传导性通信链路上可传输的第二格式。所述方法进一步包括以下步骤：在所述非传导性通信链路上将所述命令传送至第二转换器。所述命令进一步包括以下步骤：由在所述破坏性RF环境中操作的第二转换器将所述命令往回转换为在传导性通信链路上可传输的格式。所述方法进一步包括以下步骤：将所述命令传送至在所述破坏性RF环境中操作的脉冲宽度调制(PWM)电路以调整所述PWM的设置，所述PWM的设置用于控制在所述破坏性RF环境中操作的一个或多个组件。

附图说明

在所附附图的各图中以示例方式而非限制方式示出本发明，在所附附图中，同样的组件符号指示类似的组件。应注意的是，在说明书中对于“一”或“一个”实施例的不同引用不一定是指相同的实施例，并且此类引用意味着至少一个实施例。

图1是处理腔室的截面示意侧视图，所述处理腔室具有用于RF环境中的装置的联合的过滤器布置以及RF环境中的装置的控制架构的一个实施例；

图2是根据一个实施例的切换(switching)系统的框图，所述切换系统包括用于RF环境中的装置的联合的过滤器布置；

图3是根据一个实施例的、用于RF环境中的装置的控制架构的框图；

图4是根据一个实施例的、用于RF环境中的装置的另一控制架构的框图；

图5是根据一个实施例的基板支撑组件的截面示意侧视图；

图6是用于在工艺期间操作RF环境中的多个组件的方法的一个实施例的流程图；以及

图7是用于在工艺期间操作RF环境中的多个组件的方法的另一实施例的框图。

图8是用于在工艺期间操作RF环境中的多个组件的方法的又一实施例的框图。

具体实施方式

本文所描述的实现方式提供了一种切换系统，所述切换系统包括在破坏性RF环境(在本文中也称为RF热环境)的内部操作的多个开关(switch)。所述多个开关全都耦接至相同的电力线，其中，所述电力线耦接至过滤器，所述过滤器滤除由RF环境引入到所述电力线中的RF噪声。所述多个开关耦接至转换器，所述转换器在非传导性通信链路上接收来自RF环境外部的处理装置的切换信号，将所述切换信号转换为电气切换信号，并且将所述切换信号提供至所述开关。通过使开关位于RF环境中并且将公共的电力线连接提供至所述多个开关，减少了用于滤除RF噪声并保护RF环境外部的电气部件的过滤器的数量。过滤器是昂贵且大型的。因此，通过减少过滤器的数量，降低了使用切换系统的机器(例如，半导体处理设备)的成本。此外，可减小机器的尺寸，且/或在机器中，空间可用于其它部件。

本文所述的实现方式还提供了一种用于控制RF环境中的开关、处理装置和其它装置以及用于控制在所述RF环境外部的开关、处理装置和其它装置的控制架构。所述控制架构可用于控制例如以下两者：上述切换系统；以及脉冲宽度调制(PWM)电路和/或RF环境内的其它处理装置。所述控制架构允许以相比传统设计显着地降低的成本和复杂性而对RF环境内部和RF环境外部的逻辑器件的实时的控制。

在一个实施例中，所述控制架构包括耦接至第一转换器的处理装置，其中，所述处理装置和所述第一转换器在破坏性RF环境的外部。所述控制架构进一步包括耦接至第二转换器的至少一个脉冲宽度调制(PWM)电路，其中，所述PWM电路和所述第二转换器在破坏性RF环境的内部。所述处理装置生成命令，所述第一转换器将这些命令从传导性格式转换为在非传导性传输链路上可传输的附加的格式(例如，光学格式)。所述第二转换器将这些命令从所述附加的格式往回转换为传导性格式，并且将所述命令提供至PWM电路。这些命令可更新PWM电路的设置。随后，PWM电路可在不接收来自所述处理装置的任何进一步的命令的条件下来控制破坏性RF环境内部的一个或多个组件。

图1为示例处理腔室100的截面示意图，所述处理腔室100具有简化的控制架构和简化的切换系统两者。处理腔室100可以是例如等离子体处理腔室、蚀刻处理腔室、退火腔室、物理气相沉积腔室、化学气相沉积腔室、或离子注入腔室。处理腔室100包括接地的腔室体102。腔室体102包括封闭内部容积124的壁104、底部106和盖108。基板支撑组件126设置在内部容积124中，并且在处理期间支撑设置在所述基板支撑组件126上的基板134。

处理腔室100的壁104包括一开口(未示出)，通过所述开口，基板134通过机器人方式被传送进和传送出所述内部容积124。泵送口110形成在腔室体102的壁104或底部106中的一者中，并且流体地连接至泵送系统(未示出)。泵送系统可用于在处理腔室100的内部容积124内维持真空环境，并且另外可去除处理副产物。

气体面板112通过一个或多个进流口114将工艺和/或其它气体提供至处理腔室100的内部容积124，所述进流口114穿过腔室体102的盖108或壁104中至少一者而形成。可在内部容积124内激发由气体面板112提供的工艺气体以形成等离子体122，所述等离子体122用于处理设置在基板支撑组件126上的基板134。可由RF功率激发工艺气体，所述RF功率从定位在腔室体102外部的等离子体施加器120感应地耦接到工艺气体。在图1中描绘的实施例中，等离子体施加器120是通过匹配电路118耦接至RF电源116的一对同轴线圈。

基板支撑组件126一般包括至少基板支撑件132。基板支撑件132是真空卡盘，静电卡盘、底座或其它工件支撑表面。在图1的实施例中，基板支撑件132是静电卡盘，并且在下文中将被描述为静电卡盘132。基板支撑组件126可附加地包括加热器组件170。基板支撑组件126还可包括冷却基座130。冷却基座也可以替代地与基板支撑组件126分开。基板支撑组件126可以可移除地耦接至支撑底座125。支撑底座125(其可包括一底座基底128和设施板180)装配至腔室体102。可周期性地将基板支撑组件126从支撑底座125中移除，以允许重新磨亮基板支撑组件126的一个或多个部件。

设施板180配置成用于容纳一个或多个驱动机构，所述驱动机构配置成升起和降下一个或多个升举销。除此之外，设施板180还配置成用于容纳来自静电卡盘132和/或冷却基座130的流体连接件。设施板180也配置以容纳来自静电卡盘132和加热器装置170的电性连接。大量连接件可在基板支撑组件126的外部或内部运行。

静电卡盘132具有装配表面131和与所述装配表面131相对的工件表面133。静电卡盘132一般包括嵌入在一电介质体150中的一夹持电极136。夹持电极136可配置为单极性或双极性电极、或其它合适的配置。夹持电极136通过RF过滤器182而耦接至夹持电源138，所述夹持电源138提供RF或DC功率以将基板134静电地固定至电介质体150的上表面。RF过滤器182防止用于在处理腔室100内形成等离子体122的RF功率损坏电气设备，或避免在腔室外部有电气事故。电介质体150可由陶瓷材料制成，诸如，AlN或Al₂O₃。或者，电介质体150可由聚合物制成，所述聚合物诸如，聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚芳醚酮等。在一些实例中，以抗等离子体的陶瓷涂层来涂覆电介质体，诸如，氧化钇、Y₃Al₅O₁₂(YAG)等。

静电卡盘132的工件表面133可包括气体信道(未示出)，所述气体信道用于将背侧热传递气体提供至限定在基板134与静电卡盘132的工件表面133之间的空隙空间。静电卡盘132还可包括用于容纳升举销的升举销孔洞(两者都未示出)，所述升举销用于提升静电卡盘132的工件表面133上方的基板134以便于通过机器人方式传送进和传送出处理腔室100。

温度受控的冷却基座130耦接到热传递流体源144。热传递流体源144提供了一热传递流体，诸如，液体、气体、或它们的组合，所述热传递流体通过设置在冷却基座130中的一个或多个导管160进行循环。可隔离流过相邻的导管160的流体以允许对静电卡盘132与冷却基座130的不同区域之间的热传递进行的局部控制，这辅助控制基板134的侧向温度轮廓。

一流体分配器(未示出)可流体地耦接在热传递流体源144的出口与温度受控的冷却基座130之间。流体分配器操作以控制提供至导管160的热传递流体的量。流体分配器可设置在处理腔室100的外部、在像素化(pixelated)基板支撑组件126内，在底座基底128内，或在其它适当的位置。

加热器组件170可包括嵌入在主体152(例如，静电卡盘的主体)中的一个或多个主电阻式加热组件154和/或多个辅加热组件140。可提供主电阻式加热组件154以将基板支撑组件126和被支撑的基板134的温度升高至工艺配方中所指定的温度。辅加热组件140可对由主电阻式加热组件154生成的基板支撑组件126的温度轮廓提供局部化的调整。因此，主电阻式加热组件154在全域性的宏观尺度上操作，而辅加热组件则在局部化的微观尺度上操作。主电阻式加热组件154耦接至切换模块192，所述切换模块192包括一个或多个切换装置。切换模块192通过RF过滤器184而耦接至主加热器电源156。切换模块192中的切换装置基于从控制器148接收到的信号来接通和断开至主电阻式加热组件154的功率流。电源156可将高达900瓦或更高的功率提供至主电阻式加热组件154。

控制器148可控制主加热器电源156的操作，所述主加热器电源156一般设置为用于将基板134加热至约预定的温度。在一个实施例中，主电阻式加热组件154包括多个侧向地分开的温度区。控制器148允许相对于位于其它温度区中的一个或多个温度区中的主电阻式加热组件154而优先加热所述主电阻式加热组件154的一个或多个温度区。例如，主电阻式加热组件154可同心地布置到多个被分开的温度区中。

辅加热组件140通过RF过滤器186而耦接至辅加热器电源142。辅加热器电源142将10瓦或更低的功率提供至辅加热组件140。在一个实施例中，辅加热器电源142生成直流(DC)功率，而主加热器电源156提供交流(AC)。或者，辅加热器电源142和主加热器电源156两者都可提供AC功率或DC功率。在一个实施例中，由辅加热器电源142供应的功率比由主电阻式加热组件的主加热器电源156供应的功率小一个数量级。辅加热组件140可附加地耦接至内部控制器191。内部控制器191可位于基板支撑组件126的内部或外部。内部控制器191可管理从辅加热器电源142提供至单个的或成组的辅加热组件140的功率，从而控制在基板支撑组件126侧向地分布的辅加热组件140中的每一个辅加热器组件140处局部地生成的热。内部控制器202配置成用于相对于辅加热组件140中的其它辅加热组件而独立地控制所述辅加热组件140中的一个或多个辅加热器组件140的输出。

在一个实施例中，所述一个或多个主电阻式加热组件154、和/或辅加热组件140可被形成在静电卡盘132中。内部控制器191可邻接或靠近冷却基座而设置，并且可选择性地控制多个单独的辅加热组件140。

静电卡盘132可包括一个或多个温度传感器(未示出)，所述温度传感器用于提供温度反馈信息至控制器148，用于控制由主加热器电源156施加至主电阻式加热组件154的功率，用于控制冷却基座130的操作，和/或用于控制由辅加热器电源142施加至辅加热组件140的功率。

处理腔室100中的基板134的表面温度可能受以下因素的影响：由泵对工艺气体的排空、狭缝阀门、等离子体122以及其它因素。冷却基座130、所述一个或多个主电阻式加热组件154以及辅加热组件140全部都有助于控制基板134的表面温度。

在主电阻式加热组件154的两区式配置的一个实施例中，主电阻式加热组件154可用于将基板134加热到适合以从一个区到另一区约+/-10摄氏度的变化量进行处理的温度。在主电阻式加热组件154的四区式组件的另一个实施例中，主电阻式加热组件154可用于将基板134加热到适合在特定的区内以约+/-1.5摄氏度的变化量进行处理的温度。取决于工艺条件和参数，每一个区都可相对于相邻的区改变从约0摄氏度至约20摄氏度。在一些实例中，基板134的表面温度半度的变化量可能在所述基板134的结构的形成中导致多达纳米的差异。辅加热组件140可通过将温度轮廓的变化量减小到约+/-0.3摄氏度而用于改善由主电阻式加热组件154产生的基板134的表面温度轮廓。通过辅加热组件140的使用，可跨基板134的区域使温度轮廓均匀或使温度轮廓以预定的方式精确地变化以获得所需的结果。

处理腔室100的内部容积124是破坏性RF环境(也称为RF热环境)。破坏性RF环境将损坏或破坏未受保护(例如，通过对RF环境中的电气部件的仔细的配置与布局，或通过滤除RF噪声来保护)的电气部件。切换模块192和内部控制器191两者都位于内部容积124内，并且由此暴露于破坏性RF环境。为了保护切换模块192和内部控制器191中的电气部件，切换模块192和内部控制器191的部件被维持在大致相等的电位上且不接地。

切换模块192可装配至电路板(例如，印刷电路板)。电路板(包括切换模块192的组件)可被维持在固定电位。电路板的每一个区域都可由此而具有相同的电位。通过将电路板以及它的所有部件维持在固定电位，可预防来自RF环境的损害。内部控制器191可类似地被装配至电路板(例如一印刷电路板)。电路板(包括内部控制器191的部件)可被维持在固定电位。因此，电路板的每一个区域都可具有相同的电位。通过将电路板以及它的所有部件都维持在固定电位，可预防来自RF环境的损害。由过滤器186保护将功率提供至内部控制器191和辅加热组件140的电力线。此外，由过滤器184保护将功率提供至切换模块192和主电阻式加热组件154的电力线。

外部控制器148耦接至处理腔室100以控制处理腔室100的操作以及对基板134的处理。外部控制器148包括通用数据处理系统，所述通用数据处理系统能以用于控制各种子处理器和子控制器工业设置来使用。一般而言，外部控制器148包括中央处理单元(CPU)172和其它常用的部件，所述CPU与存储器174和输入/输出(I/O)电路176通信。由控制器148的CPU执行的软件命令使处理腔室例如：将蚀刻剂气体混合物(即，处理气体)引入内部容积124中，通过从等离子体施加器120施加RF功率而从处理气体中形成等离子体122，以及蚀刻基板134上的材料层。

控制器148可包括一个或多个转换器，所述转换器将命令和切换信号从传导性格式转换为非传导性格式。在一个实施例中，控制器148包括光学转换器，所述光学转换器将命令和切换信号转换为光学格式以通过光纤接口来传输。切换模块192可包括另一转换器，所述另一转换器将从控制器148接收到的切换信号往回转换为传导性(例如，电气)格式，并随后将切换信号提供至切换装置。类似地，内部控制器191可包括类似的转换器，所述类似的转换器将命令从非传导性格式往回转换为传导性格式，并且将命令提供至内部控制器191中所包含的一个或多个处理装置。在一个实施例中，处理装置是脉冲宽度调制(PWM)电路。通过经由非传导性接口来将来自控制器148的切换信号和命令发送到切换模块192和内部控制器191，保护了控制器148免受RF噪声的影响。

图2是根据一个实施例的切换系统200的框图，所述切换系统200包括RF环境中的装置的联合的过滤器布置。切换系统200包括外部控制器232和切换模块210。切换模块210驻留在RF环境205(例如，破坏性RF环境)的内部，而外部控制器232驻留在RF环境205的外部。

外部控制器232配置成用于将功率提供至切换模块210，并且将开关信号提供至切换模块210。在电力线255上且经过单个过滤器230而将功率提供至切换模块210。在一个实施例中，外部控制器232包括电路断路器236，所述电路断路器238保护电力线255、过滤器230和所连接的电气部件。在一个实施例中，外部控制器232将单相功率(例如，208V的AC功率)提供至开关模块210。或者，外部控制器232可将三相功率提供至切换模块210。

单个的过滤器230配置成用于滤除RF噪声，否则所述RF噪声将由RF环境208引入到电力线255中。在常规的布置中，开关位于RF环境的外部，并且通过过滤器来与RF环境分开。在常规的布置中，分开的过滤器用于每一个开关。相比之下，切换系统200包括一单个的电力线255(例如，具有热引线、中性引线与接地引线的单个的电力线)及单个的过滤器230。仅使用单个的过滤器可显着地减小切换系统的成本和尺寸。

外部控制器232进一步包括处理装置240和转换器235。处理装置240可以是比例-积分-微分(PID)控制器、微处理器(例如，复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VILW)微处理器)、PID微处理器、中央处理单元、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)等。处理装置240还可以是相同类型或不同类型的多个处理装置。例如，处理装置240可以是PID控制器和微处理器的组合、或多个微处理器的组合。

处理装置240经由一个或多个传导性连接耦接至转换器235。在一个实施例中，处理装置240具有至转换器235的并联的连接，并且所述并联连接的不同的线路对应于切换模块210中的每一个开关。在所述示例中，切换控制器210包括四个开关220、221、222、223。相应地，处理装置240具有至具有四条分开的线路的转换器235的并联的连接。根据切换模块210中所包含的开关的数量，更多或更少的线路可用于此类实施例中。每一条线路可用于传送切换信号，所述切换信号将用于控制特定的开关的接通和断开。或者，处理装置240可具有至转换器235的串联的连接，其中，可复用多个切换信号，并且在一条或多条线路上发送所述多个开关信号。

转换器235将切换信号从导电格式(例如，从电气信号)转换为非导电格式，所述非导电格式在非传导性通信链路250上是可传输的。使用非传导性通信链路250而非传导性通信链路是为了在处理装置240与RF环境205中的部件之间维持电气分离。这防止RF噪声行进通过外部控制器232上的控制电路以及损坏外部控制器232。在一个实施例中，转换器235是光学转换器，所述非导电格式是光学格式(例如，光学信号)，并且所述非传导性通信链路250是光纤接口，诸如，光纤线缆。光纤接口不经受电磁干扰或射频(RF)能量。因此，可省略用于保护控制器处理装置240免受RF能量传输的RF过滤器，进而允许用于引导其它设施的更多空间。在一个实施例中，转换器235复用被引导至多个不同的开关的信号，并且在一串联的连接上(例如，在串联的光学连接上)发送这些经复用的信号。

在替代实施例中，可使用其它非导电格式和对应的非传导性通信链路250。在一个实施例中，转换器135是无线网络适配器，诸如，

适配器或其它无线局域网(WLAN)适配器。

转换器235也可以是

模块、

模块、或其它类型的无线射频(RF)通信模块。转换器235也可以是近场通信(NFC)模块、红外模块或其它类型的模块。

切换模块210包括第二转换器215，所述第二转换器215配置成用于将接收到的非导电切换信号(例如，光学切换信号)往回转换为导电格式(例如，转换为电气切换信号)。在一个实施例中，电气切换信号为4至20毫安的信号和/或0至24伏特的AC信号。转换器215可以是与转换器235相同类型的转换器。例如，如果转换器235是光学转换器，则转换器215将也是光学转换器。类似地，如果转换器235是Wi-Fi适配器，则转换器215将也是Wi-Fi适配器。

在一个实施例中，转换器215具有至开关220、221、222和223中的每一个开关的单独的线路。开关220-223可以是切换继电器、硅控整流器(SCR)、晶体管、晶闸管、三端双向可控硅或其它切换装置。转换器215转换接收到的开关信号，并且随后在电气开关信号先前被引导至的线路上输出所述电气开关信号，该线路连接至一开关。电气切换信号使适当的开关根据该切换信号来接通和断开。因此，外部控制器232可从RF环境205的外部执行对这些开关的实时的(或接近实时的)控制。每一个开关接收未经调制的功率，并且输出经调制的功率，其中，对经调制的功率的调制基于由开关执行的切换。例如，开关可调制输出电压。

在所述实施例中，切换模块210包括四个开关220、221、222、223。开关220-223中的每一个开关都耦接至不同的加热组件225、226、227、228，这些加热组件225-228加热四区式静电卡盘的不同的温度区。然而，可使用更多的开关和加热组件以将附加的温度区添加至静电卡盘。类似地，如果需要少于四个温度区，则使用更少的开关与加热组件。在替代实施例中，开关220-223用于接通和断开除电阻式加热组件之外的其它类型的组件。例如，可附加地或替代地使用开关220-223以对热灯和/或激光器供电。由于每一个开关220-223以及相关联的加热组件225-228共享单个的RF过滤器230，并且不具有它自身的RF过滤器，因此可节省机器(例如，半导体处理设备)中含有切换系统200的空间，此外，可有利地减少与附加的过滤器相关联的成本。

在一个实施例中，切换模块210被容纳在导电外壳(也称为RF外壳)内。导电外壳可以是例如金属外壳。如先前所述，切换模块210的部件可以全都具有相同的电位。为了确保切换模块的部件全都处于相同的电位，可将这些组件装配至大致位于导电外壳中央的电路板，使得从电路板和所述电路板的部件到导电外壳的壁中的每一个壁的间隔大致相等。此外，切换模块210可以不连接到地(可以不接地)，因此，没有漏电流由RF环境引入到切换模块210中。

图3是根据一个实施例的另一切换系统300的框图，所述切换系统300包括用于RF环境中的装置的联合的过滤器布置。切换系统300与图2的切换装置200类似，但是附加地包括用于控制内部控制器355的部件，所述内部控制器355包括一个或多个处理装置(未示出)，所述一个或多个处理装置可从外部控制器332接收指令，并且随后独立于外部控制器332来控制RF环境305内的附加的部件。

控制架构300包括生成电气切换信号的处理装置240，由转换器335将所述电气切换信号转换为非传导性切换信号，并且在非传导性通信链路350上将所述电气切换信号发送至切换模块310中的转换器315。转换器315将非传导切换信号往回转换为电气切换信号，并且将所述电气切换信号发送至指定的开关320、321、322、323，以控制提供至加热组件325、326、327、328的功率。功率在电源线355上并通过单个的RF过滤器330被传送至加热组件325-328。电路断路器338用于保护连接至电力线355的部件。

内部控制器380也驻留在RF环境305中。内部控制器380包括一个或多个处理装置，所述一个或多个处理装置能够从外部控制器332接收指令，并且随后执行这些指令以控制在RF环境305内部的一个或多个组件或部件。例如，内部控制器380可用于控制一个或多个辅加热组件。

内部控制器380可通过单个的RF过滤器333被耦接至电力线382。电力线382可传送比电力线355低得多的功率。例如，电力线355可提供高达约900伏特(V)的AC的电力。相比之下，电力线382可提供约5至24伏特的DC的电力。因此，外部控制器332可包括电源360，所述电源接收高达900伏特的输入，并且提供5至24V作为输出。电路断路器340可保护电源360、RF过滤器333和内部控制器380。

外部控制器332可另外包括附加的处理装置352，所述附加的处理装置352用于生成用于控制内部控制器380的命令。处理装置352可以与处理装置340相同或不同。处理装置352可耦接至一转换器345，所述转换器345将命令从在传导性通信链路上可传输的第一格式转换为在非传导性通信链路上可传输的第二格式。或者，处理装置352可耦接至转换器335。在另一实施例中，处理装置340可生成用于控制内部控制器380的命令。

图4是根据一个实施例的、用于RF环境中的装置的控制架构400的框图。控制架构400包括驻留在RF环境408外部的一外部控制器406以及驻留在RF环境408内部的内部控制器405。控制架构400还可包括在RF环境外部的一个或多个模拟装置455和/或数字装置460。控制架构400还可包括设置在RF环境408内的切换模块460。

外部控制器406包括对所述外部控制器406的组件供电的第一电源424以及对内部控制器405供电的第二电源426。外部控制器406可另外包括对切换模块460供电的第三电源431。第一电源424通过第一电路断路器428而耦接至电源，而第二电源426通过第二电路断路器430而耦接至所述电源。类似地，第三电源431可经由第三电路断路器(未示出)而耦接至所述电源。

单个的RF过滤器415将第二电源426与内部控制器405分开。类似地，单个的RF过滤器456可将第三电源431与切换模块460分开。RF过滤器415和456滤除由RF环境408引入到电力线中的RF噪声以保护外部控制器406。

外部控制器406进一步包括第一处理装置418和第二处理装置420，这两者都由第一电源424供电。第一和第二处理装置424、426可以是PID控制器、微处理器、PID微处理器、中央处理单元、ASIC、FPGA、DSP等。在一个实施例中，第一处理装置418是通用处理器(例如，基于X86的处理器)，而第二处理装置是包括数字输入、数字输出、模拟输入和模拟输出的精简指令集(RISC)处理器(例如，

处理器)。

在一个实施例中，第二处理器420进一步包括转换器(未示出)，所述转换器将命令和切换信号从传导性格式转换为非传导性格式。所述非传导性格式可以是光学格式(例如，用于红外通信或光纤通信)、RF格式(例如，Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等)、感应格式(例如，NFC)等。在替代实施例中，第二处理装置420可耦接执行在传导性格式与非传导性格式之间的转换的一个或多个转换器。第一处理装置418可通过以太网连接、总线、火线连接、串行连接、外围组件互连快速(PCIe)连接或其它传导性通信接口而耦接至第二处理装置420。外部控制器406与内部控制器408之间的非传导性通信链路不经受电磁干扰或射频(RF)能量。因此，不使用用于保护外部控制器406免受来自内部控制器405的RF能量传输影响的RF过滤器。这释放了更多的空间以供引导其它设施。类似地，外部控制器406与切换模块460之间的非传导性通信链路也不经受电磁干扰或射频(RF)能量。

第一处理装置418和/或第二处理装置420可通过总线而耦接至主存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、闪存等)、次存储设备(例如，盘驱动器或固态驱动器)、图形器件等。第一处理装置418可耦接至一个或多个输入/输出装置422，并且可经由所述输入/输出装置422提供用户接口。输入装置可包括话筒、键盘、触控板、触控屏、鼠标(或其它光标控制装置)等。输出装置可包括扬声器、显示器等。第一处理装置418可提供用户接口，所述用户接口允许使用者能够选择设置点和配置参数，选择工艺配方，执行工艺配方等，从而控制在RF环境408外部的模拟装置455和数字装置460，以及设置在RF环境408内的内部控制器405、切换模块460和/或其它模拟和数字装置。用户接口还可显示在RF环境408内部和外部的受控的装置的设置，以及来自RF环境408的内部和RF环境408的外部两者的传感器读数。

第一处理装置418根据用户输入生成命令，并且将所述命令发送至第二处理装置420。例如，用户可提供用以选择工艺配方并且发布命令以执行工艺配方的输入。第二处理装置420可基于从第一处理装置418接收到的命令而生成一个或多个附加的命令。例如，第一处理装置418将命令发送到第二处理装置420，所述命令使第二处理装置420生成用于模拟装置455的第一指令、用于数字装置460的第二指令、用于内部控制器405的第三指令，以及用于切换模块460的第四指令。第一指令可以是第二处理装置420传送至模拟装置455的模拟信号。第二指令可以是第二处理装置420发送至数字装置460的数字信号。第三命令可以是数字的并且根据集成电路间(I2C)协议而格式化的命令。此外，第三指令可经格式化以在非传导性接口上传输(例如，可以是数字光学信号)。第四指令可以是数字或模拟切换信号，所述数字或模拟切换信号将接通和断开切换模块460中所包含的一个或多个开关。第四指令可经格式化以在非传导性接口上传输(例如，可以是光学切换信号)。因此，第二处理装置420能够生成用于控制在RF环境408内和在RF环境408外两处的多种不同类型的数字和模拟装置的命令。

内部控制器405包括转换器440，所述转换器440配置成用于将接收到的命令和其它信号从非传导性格式转换为传导性格式。例如，内部控制器405可以是将接收到的光学信号转换为对应的电气信号的光学转换器。接收到的信号可以是模拟信号和/或数字信号。

内部控制器405进一步包括耦接至转换器440的一个或多个脉冲宽度调制(PWM)电路或芯片446。转换器440在将命令从非传导性格式转换为传导性格式之后，将命令发送至PWM电路446。这些命令可以是用于改变PWM电路的一个或多个引脚或输出的设置点和/或用以激活或停用PWM电路的所述一个或多个引脚或输出的命令。每一个PWM电路可包括多个引脚或输出，引脚或输出中的每一个耦接至切换装置，所述切换装置诸如，晶体管、晶闸管、三端双向可控硅或其它切换装置448。切换装置448可以是例如下沉式金属-氧化物-半导体场效晶体管(MOSFET)。

PWM电路446可根据所述PWM电路446的配置来开启(turn on)或关闭(turn off)一个或多个切换装置448。PWM电路446可控制以下各项中的至少一者或多者：占空比、电压、电流、或施加至一个或多个组件450的功率的持续时间。在一个实施例中，PWM电路446接收设置PWM电路446的引脚或输出的占空比的命令。随后，PWM电路446根据所设置的占空比来开启和关闭切换装置448。通过增加和减小占空比，PWM电路446可控制切换装置448被开启的时间量相对于电晶体448被关闭的时间量的关系。切换装置448耦接至运行通过过滤器415的电力线，并且相应地在被开启时对组件450提供电力。通过控制切换装置448的占空比，可将传送至组件450的功率量控制到高精确度。例如，组件450可以是例如电阻式加热组件、热灯、激光器等。

如前所述，内部控制器405可包括多个PWM 446，并且每一个PWM 446可控制多个切换装置(例如，晶体管、晶闸管、三端双向可控硅等)以及耦接至这些切换装置的组件。PWM446可各自接收用于它们的受控的组件的操作设置点，并且随后相应地控制那些组件。即使失去了对外部控制器406的连接，PWM电路446仍可不中断地继续控制组件。

在一个实施例中，每一个组件450都是一静电卡盘的辅加热组件。PWM电路446可独立于其它辅加热组件的温度来调节所述辅加热组件(也称为辅加热器)的温度。PWM电路446可针对单独的辅加热组件切换开启/关闭状态或控制占空比。替代地或附加地，PWM电路446可控制传送至单独的辅加热组件的功率量。例如，PWM 446可为一个或多个辅加热组件提供10瓦的功率，为其它辅加热组件提供9瓦的功率，并为另一些辅加热组件提供1瓦的功率。

可通过测量在每一个辅加热组件处的温度来对每一个PWM 446编程并校正每一个PWM 446。PWM 446可通过调整单独的辅加热组件的功率参数来控制辅加热组件的温度。在一个实施例中，可利用对辅加热组件的递增的功率增量来调节温度。例如，能以供应至辅加热组件的功率的百分比增量(例如，9％的增量)来获取温升。在另一实施例中，可通过循环地开启和关闭辅加热组件来调节温度。在又一个实施例中，通过循环以及递增地调整至每一个辅加热组件的功率的组合来调节温度。可使用这种方法来获得温度映像(map)。此映像将每一个辅加热组件的温度与功率分布曲线相关联。因此，可基于调节单独的辅加热组件的功率设置的程序来使用辅加热组件以在基板上生成温度轮廓。逻辑可直接放置在PWM电路446中，放置在内部控制器405中所包含的另一处理装置(未示出)中，或放置在外部控制器406中。

在一个实施例中，内部控制器405另外包括一个或多个传感器，诸如，第一传感器452和第二传感器454。第一传感器452和第二传感器454可以是模拟传感器，并且可连接至模拟至数字转换器442，所述模拟至数字转换器442可将来自第一传感器和第二传感器的模拟测量信号转换为数字测量信号。随后，转换器440可将数字电测量信号转换为数字光学测量信号、或在非传导性通信链路上可传输的其它测量信号。或者，第一传感器452和/或第二传感器454可直接将模拟测量信号提供至转换器440，并且转换器440可将模拟测量信号转换为在非传导性通信链路上可传输的形式。第一传感器452和/或第二传感器454可以替代地是将数字测量信号输出到转换器440的数字传感器。

第二处理装置420可接收测量信号，并且可将它们从在非传导性接口上可传输的形式往回转换为电气测量信号。随后，第二处理装置420可将电气测量信号提供至第一处理装置418，所述第一处理装置418可基于所述电气测量信号来执行一个或多个操作。由第一处理装置418执行的操作可取决于传感器测量的类型和/或测量的值。例如，相应于接收到温度测量，第一处理装置418可确定应当增加或减少一个或多个加热组件的热输出。随后，如上所述，第一处理装置可生成用于增加或减少所述一个或多个加热组件的热输出的命令，并且将所述命令提供至第二处理装置。在另一示例中，响应于接收到出乎预料地高的电流测量，第一处理装置418可关停制造设备。还可执行其它动作。

在一个实施例中，内部控制器405的组件被装配至电路板(例如，印刷电路板(PCB))。电路板是容纳于在RF环境内部的导电外壳中。导电外壳可以是例如金属外壳。电路板和它的全部部件可被维持在相同电位上。此外，电路板不接地。电路板(和它的组件)可具有至导电外壳的壁的相等的间隔。所述相等的间隔确保了电路板的所有区域都具有相同的电位和漏电容，并且进一步确保了没有漏电流将被引入电路板中。可使用电介质材料使电路板处于导电外壳的中央，所述电介质材料诸如，由

或其它非传导性塑料制成的压铆螺母柱(standoff)。相应地，内部控制器405和它的部件(例如，PWM电路)可受保护以免受RF环境的影响，所述RF环境可能是破坏性RF环境。

图5描绘静电卡盘装置550的一个实施例的截面侧视图。静电卡盘装置550包括由电介质材料(例如，陶瓷，诸如，AlN、SiO₂等)制成的定位盘(puck)530。定位盘530包括夹持电极580以及一个或多个加热组件576。夹持电极580耦接至夹持电源582，并经由匹配电路588而耦接至RF等离子体电源584与RF偏置电源586。加热组件576可以是丝网印刷(screenprinted)的加热组件或电阻线圈。

加热组件576电气连接至切换模块590。切换模块590包括用于加热组件576中的每一个加热组件的单独的开关。每一个开关都经由单条的电力线连接至相同的电源，所述单条的电力线包括单个的RF过滤器595，所述单个的RF过滤器595滤除由产生RF信号的众多部件引入到电力线中的RF噪声。切换模块590经由不经受RF干扰的光学接口596而进一步连接至外部控制器592。外部控制器593可将单独的切换信号提供至切换模块590中的开关中的每一个开关以控制加热组件576。

定位盘530耦接至冷却板532，并且与所述冷却板532热连通，所述冷却版532具有与流体源572流体地连通的一个或多个导管570(在本文中也称为冷却信道)。冷却板532是通过多个紧固件和/或通过硅酮粘合剂551而耦接至定位盘530。气体供应540通过定位盘530中的孔将气体(例如，热传导气体)提供到定位盘530的表面与被支撑的基板(未示出)之间的空间中。

图6是用于在工艺期间操作在RF环境中的多个组件的方法600的一个实施例的流程图。在方法600的框605处，在RF环境的外部(例如，在破坏性RF环境的外部)的处理装置生成用于在RF环境内部的切换模块的一个或多个切换装置的第一电气控制信号。第一电气控制信号是电气切换信号。可由处理装置基于从用户接收到的命令和/或基于工艺配方来生成第一电气控制信号。

在框610处，耦接至处理装置的转换器将第一电气控制信号转换为可在非传导性通信链路上传送的替代格式的控制信号。例如，转换器可以是将电气切换信号转换为光学切换信号的光学转换器。或者，转换器可将电气控制信号转换为RF控制信号、感应控制信号、或其它控制信号。在框615处，转换器在非传导性通信链路上将替代格式的控制信号传送至切换模块。非传导性通信链路可以是例如光纤接口。

在框620处，切换模块中的第二转换器将替代格式的控制信号往回转换为电气控制信号。例如，第二转换器可将光学切换信号转换为第二电气控制信号。在框625处，第二转换器将第二电气控制信号提供至一个或多个切换装置(例如，开关)。因此，使用第二电气控制信号来接通和断开所述一个或多个开关。通过控制开关开启的时间量相对于开关关闭的时间量(开关的占空比)，可控制提供给耦接至开关的一个或多个组件的功率量。在一个实施例中，在框630处，切换装置将经调制的功率提供至一个或多个加热组件以控制相关联的温度区的热。可由电力线提供功率，所述电力线是通过单个的RF过滤器而耦接至切换装置，所述单个的RF过滤器滤除由RF环境引入到电力线中的RF噪声。

图7是用于在工艺期间操作RF环境中的多个组件的方法700的另一实施例的流程图。在方法700的框705处，在RF环境外部的处理装置生成命令，所述命令具有在传导性通信链路上可传输的第一格式。所述处理装置可以是外部控制器的第一处理装置。在框710处，转换器将命令从第一格式转换为在非传导性通信链路上可传输的第二格式。所述转换器可以是所述外部控制器的第二处理装置。在一个实施例中，所述转换器基于从所述处理装置接收到的命令而生成新命令。原始的命令可具有第一协议(例如，以太网协定)，而新命令可具有第二协议(例如，I2C协议、另一多主多从单端计算机总线(multi-master multi-slavesingle ended computer bus)协议、半导体设备与材料国际设备通信标准/通用设备模型(SECS/GEM)协议、或某个其它协议)。

在框715处，处理逻辑将命令(或新命令)传送至在RF环境内部的内部控制器的第二转换器。在框720处，所述第二转换器将命令从第二格式往回转换为第一格式。在框725处，所述第二转换器将命令传送至脉冲宽度调制电路，或传送至另一处理装置。

在框730处，基于所述命令来改变所述PWM电路(或其它处理装置)的设置。在框735处，所述PWM电路(或其它处理装置)确定用于施加至与所述设置相关联的PWM电路的输出或引脚的占空比。随后，所述PWM电路可根据所确定的占空比来接通和断开耦接至输出或引脚的一个或多个晶体管、晶闸管与三端双向可控硅或其它切换装置。切换装置耦接在至从RF环境的外部提供功率的电力线的一个触点处，并且耦接在至组件(诸如，电阻式加热组件)的另一触点处。电力线可包括单个的RF过滤器，所述单个的RF过滤器滤除由RF环境引入到所述电力线的RF噪声以保护例如外部控制器。通过改变组件的占空比，PWM电路可调制提供至该一个或多个组件的功率。通过调制功率，PWM电路可控制电阻式加热组件的热输出、激光器的强度输出、热灯的热输出等等。

图8是用于在工艺期间操作RF环境中的多个组件的方法800的另一实施例的流程图。在方法800的框805处，在RF环境的外部的外部控制器在第一非传导性通信链路上将一个或多个命令提供至驻留在RF环境内的内部控制器的PWM电路。在框810处，内部控制器中的PWM电路根据这些命令来控制RF环境中的一个或多个组件的占空比。这些命令可以是用于改变PWM电路中的一个或多个的一个或多个输出的设置的指令。PWM电路可基于接收到的命令来改变设置，并且可在未接收到来自外部控制器的任何进一步的指令的情况下控制所述占空比。

在框815处，外部控制器在第二非传导性通信链路上将实时切换信号提供至驻留在RF环境中的切换模块的切换装置。第一和第二非传导性通信链路可以是相同类型的通信链路，或是不同类型的通信链路。例如，第一非传导性通信链路可以是光纤接口，而第二非传导性通信链路可以是Wi-Fi网络接口。实时切换信号可以是模拟或数字信号，所述模拟或数字信号将使接收的切换装置基于信号来切换接通和断开。例如，当接收到高于阈值的第一信号时，切换装置可将输入终端连接至输出终端；并且在没有接收到信号或接收到具有低于预制的值的信号时，所述切换装置可断开输入终端与输出终端的连接。切换装置可相应地根据实时切换信号来接通和断开连接至切换装置的输出终端的一个或多个组件。值得注意的是，在框815处，在位于RF环境外部的外部控制器处进行何时将接通和断开组件的实际决定。相比之下，在框810处，驻留在RF环境内部的内部控制器中的PWM电路进行关于何时将接通和断开组件的实际决定。

在框820处，外部控制器将命令提供至RF环境外部的一个或多个数字装置。在RF环境外部的数字装置的示例是具有可切换的数字输出以允许或禁用至其它装置或组件的功率的装置。

在框825处，外部控制器将命令提供至RF环境外部的一个或多个模拟装置。RF环境外部的模拟装置的示例是具有可切换的模拟输入以调节功率供应的装置。

在框830处，外部控制器从位于RF环境内部的一个或多个传感器接收测量。可在第一非传导性通信链路上和/或第二非传导性通信链路上接收这些测量。传感器可以是例如，温度传感器、电流传感器、电压传感器、功率传感器、流量计或其它传感器。可由RF环境中的传感器生成所述测量，并且所述测量被发送到切换模块的转换器或内部控制器的转换器。转换器可将测量从模拟或数字电气信号转换为非传导性格式。在外部控制器处的转换器可将接收到的测量往回转换为电气信号，并且随后在框835中对所述测量执行动作。外部控制器可执行的动作的示例包括：终止过程，生成警报，生成并传送通知，在用户接口中显示值，记录测量等等。

虽然前述内容关于本发明的实现方式，但是可设计本发明的其它和进一步实现方式而不背离本发明的基本范围，并且本发明的范围由所附权利要求书来确定。

Claims (15)

1.一种加热系统，包括：

第一多个加热组件，设置在静电卡盘内；

导电外壳；

一个或多个切换装置，其中所述一个或多个切换装置中的每一个电气耦接至所述第一多个加热组件中的相应加热组件且设置在所述导电外壳内，以控制由所述第一多个加热组件输出的温度；以及

转换器，电气耦接至所述一个或多个切换装置且设置在所述导电外壳内，其中所述导电外壳和所述第一多个加热组件用于在射频(RF)环境中操作，其中第二多个组件用于在所述RF环境外部操作，且其中所述转换器用于经由非传导性通信链路与所述RF环境外部的控制器进行通信，所述控制器包括实时逻辑控制，其中所述控制器用于接收工艺配方并基于所述工艺配方基本同时地控制所述第一多个加热组件和所述第二多个组件。

2.如权利要求1所述的加热系统，进一步包括：

电源线，电气耦接至所述一个或多个切换装置；以及

耦接至所述电源线的单个过滤器，其中所述单个过滤器插入在所述一个或多个切换装置与电源之间以滤除由所述RF环境引入的RF噪声。

3.如权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述非传导性通信链路包括光纤接口。

4.如权利要求3所述的加热系统，其特征在于，所述转换器用于从所述控制器接收光学控制信号、将所述光学控制信号转换为电气控制信号、并将所述电气控制信号传输到所述一个或多个切换装置。

5.如权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述非传导性通信链路包括红外通信链路、RF通信链路、Wi-Fi通信链路或感应通信链路中的至少一个。

6.一种系统，包括：

第一多个组件，设置在射频(RF)环境中；

第二多个组件，设置在所述RF环境外部；

多个切换装置，设置在所述RF环境中，其中所述多个切换装置中的每一个可操作地耦接至所述第一多个组件中的相应组件以控制提供给该相应组件的功率，其中所述多个切换装置耦接至电源线，所述电源线用于从所述RF环境外部提供功率；

过滤器，耦接于所述电源线，用于滤除由所述RF环境引入到所述电源线的RF噪声；以及

转换器，设置在所述RF环境中并可操作地耦接至所述多个切换装置以在所述多个切换装置与所述RF环境外部的控制器之间提供非传导性通信链路，所述控制器包括实时逻辑控制，其中所述控制器用于经由用户输入接收工艺配方并基于所述工艺配方基本同时地控制所述第一多个组件和所述第二多个组件。

7.如权利要求6所述的系统，进一步包括用于所述多个切换装置和所述转换器的导电外壳，其中所述导电外壳基本封闭所述多个切换装置和所述转换器，并为所述多个切换装置和所述转换器保持大致相等的电位。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述多个切换装置和所述转换器不接地，且至所述导电外壳的壁具有大致相等的间隔，以保持大致相等的电位并防止漏电流。

9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个切换装置用于接收在所述电源线上的未经调制功率并用于向所述第一多个组件输出经调制功率，其中所述经调制功率的调制基于由所述多个切换装置执行的切换。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述多个切换装置用于调制输出电压。

11.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一多个组件包括电阻式加热组件、加热灯或激光器中的至少一个。

12.一种方法，包括：

经由用户输入接收工艺配方；

基于所述工艺配方通过特定射频(RF)环境外部的处理装置产生第一电气控制信号；

将所述第一电气控制信号转换为能在非传导性通信链路上传送的可替代控制信号；

在所述非传导性通信链路上将所述可替代控制信号传送至所述特定RF环境内的转换器；

通过所述特定RF环境内的转换器将所述可替代控制信号转换为第二电气控制信号；

使用所述第二电气控制信号经由一个或多个切换装置控制第一多个组件，以调制由所述一个或多个切换装置输出的功率；

基于所述工艺配方通过所述处理装置产生第三信号；以及

使用所述第三信号控制设置在所述RF环境外部的第二多个组件，其中基于所述工艺配方基本同时地控制所述第一多个组件和所述第二多个组件。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一电气控制信号是使所述一个或多个切换装置接通和断开的实时切换控制信号。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，对所述第一多个组件的控制用于调制所述电源，以向所述第一多个组件的一个或多个加热组件提供经调制的功率，从而控制与所述一个或多个加热组件相关联的至少一个加热区的热。

15.如权利要求12所述的方法，进一步包括：

使用设置在所述一个或多个切换装置与电源之间的单个过滤器以滤除引入至电源线的RF噪声，所述电源线耦接至所述一个或多个切换装置和所述电源。

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