KR101455249B1 - 플라즈마 프로세싱 장치 내 신속 반응성 열 제어를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

플라즈마 프로세싱 장치 내 신속 반응성 열 제어를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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리차드 포벨
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Abstract

플라즈마 강화 프로세스 챔버 내 일 부품의 온도를 조절하기 위한 방법 및 장치가 여기에서 제공된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 기판 프로세싱 장치는 프로세스 챔버, 및 상기 프로세스 챔버 내에서 플라즈마를 형성하기 위해 RF 에너지를 제공하는 RF 소오스를 포함한다. 형성시 플라즈마에 의해 가열되도록 상기 프로세스 챔버 내에 일 부품이 배치된다. 가열기가 상기 부품을 가열시키도록 구성되고 열 교환기가 상기 부품으로부터 열을 제거하도록 구성된다. 내부에 배치된 온/오프 유동 제어 밸브를 구비하는 제1 유관 및 상기 온/오프 유동 제어 밸브를 바이패스하기 위한 바이패스 루프를 매개로 상기 열 교환기에 냉장기가 커플링되고, 상기 바이패스 루프는 내부에 배치된 유동 비율 밸브를 구비한다.

Description

플라즈마 프로세싱 장치 내 신속 반응성 열 제어를 위한 방법 및 장치 {METHODS AND APPARATUS FOR RAPIDLY RESPONSIVE HEAT CONTROL IN PLASMA PROCESSING DEVICES}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱에 관한 것이며 그리고 기판들을 프로세싱하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
기판 상에 반도체 장치들을 제조하기 위한 몇몇 프로세스들은 플라즈마 프로세싱 챔버들을 이용하는데, 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 (예를 들어) 샤워헤드(showerhead)가 제공되어 프로세싱 챔버에 가스들을 프로세싱하고 상기 프로세스 가스들은 플라즈마를 형성하기 위해 점화될 수 있다. 그런데 플라즈마 프로세싱은 샤워헤드와 같은, 프로세싱 챔버 내부 부품들(components)의 온도를 증가시키는 경향이 있다. 더욱이, 높은 RF 전력 프로세스 조건들에 대하여, 프로세스 단계의 지속기간(duration) 및 플라즈마 가열의 조합(combination)은 일반적으로 온도로 하여금 희망되는 셋 포인트를 바람직하지 않게 오버슈트하게 만든다. 이러한 온도 오버슈트들은 플라즈마들을 충격(strike)시키는 능력에 악영향을 미칠 수 있고 반도체 프로세싱 레시피들을 시작하는 것을 지연시킬 수 있으며 그리고 프로세싱의 품질을 저하시킬 수 있다.
문제를 해결하기 위해, 더 나은 열 전도성을 가지는 새로운 하드웨어를 설계하는 것 또는 아이들 모드(idle mode)와 프로세싱 모드들 사이에 냉각재 온도(coolant temperature)를 바꾸는 것과 같은, 프로세스 챔버 부품들의 냉각 용량을 증가시키는 몇몇 방법들이 있다. 그러나, 이러한 설계들은 비효율성 및/또는 비용 때문에 바람직하지 아니하다. 예를 들면, 전형적인 열 교환기들 또는 냉장기들(chillers)의 시상수(time constant)는 전형적인 레시피 시간들과 근접한다. 따라서, 단지 냉각재 온도를 낮추는 것만으로는 훨씬 더 큰 가열기가 제공되지 아니하는 한, 아이들 모드 동안 일정한 온도에서 툴의 가열을 인에이블(enable)하지 아니할 것이다. 그러나, 이러한 설계의 구현은 대부분의 가열기들이 툴 바디 내에 내장되기(embedded) 때문에 주된 툴 재설계(major tool redesign)를 요구할 것이다.
따라서, 플라즈마 프로세싱 챔버 내 열 제어를 위한 개선된 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재한다.
플라즈마 강화(plasma-enhanced) 프로세스 챔버 내 부품의 온도를 조절(regulate)하기 위한 방법 및 장치가 여기에서 제공된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 기판을 프로세싱하기 위한 장치는 프로세스 챔버 및 상기 프로세스 챔버 내에서 플라즈마를 형성하기 위해 RF 에너지를 제공하는 RF 소오스를 포함한다. 형성시 플라즈마에 의해 가열될 수 있도록 프로세스 챔버 내에 일 부품(a component)이 배치된다. 가열기는 상기 부품을 가열하도록 구성되고 열 교환기는 상기 부품으로부터 열을 제거하도록 구성된다. 냉장기는, 온/오프 유동 제어 밸브를 바이패스하기 위한 바이패스 루프 및 내부에 배치된 온/오프 유동 제어 밸브를 구비하는 제1 유관(flow conduit)을 매개로 열 교환기에 커플링되며, 여기서 상기 바이패스 루프는 내부에 배치된 유동 비율 밸브(flow ratio valve)를 구비한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 형성될 때 플라즈마에 의해서 가열되고, 가열기에 의해 가열되며 그리고 열 교환기를 통해 냉각 유체 유동에 의해 냉각되는 프로세스 챔버 내 부품의 온도를 제어하는 방법은, 상기 부품이 제1 냉각률을 요할 때 열 교환기에 제1 유량으로 냉각재를 제공하는 단계; 및 상기 부품이 제2 냉각률을 요할 때 열 교환기에 제2 유량으로 냉각재를 제공하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 제1 유량과 상기 제2 유량은 둘다 0이 아니며 서로 동일하지 아니하다. 내부에 배치된 온/오프 유동 제어 밸브를 구비하는 제1 유관을 통해 제1 냉각재 유동이 제공된다. 제2 냉각 유체 유동을 제공하는 단계는, 유동 제어 밸브를 폐쇄시킴으로써 제1 유관을 바이패스하는 단계, 및 제2 유량을 제1 유량보다 작은 유량으로 셋팅하기 위해서 내부에 배치된 유동 비율 밸브를 구비하는 바이패스 루프를 통해 냉각재를 유동시키는 단계를 포함할 수 있다.
앞서 기술한 본 발명의 특징들이 상세히 이해될 수 있도록 하기 위한 방식으로, 앞서 간단하게 요약한 본 발명에 대한 보다 상세한 설명이 실시예들과 관련하여 기술되는데, 이들 실시예들 중 몇몇은 첨부된 도면들에서 나타내진다. 그러나 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 구체적인 실시예들을 예시하기 위한 것이며 따라서 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되지 아니하며 본 발명은 다른 등가의(equally effective) 실시예들을 허용함을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 프로세스 챔버를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 예시적인 바이패스 키트(bypass kit)를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제어 알고리즘들을 나타낸다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 도면들에 있어서 공통적인 동일한 요소들을 지칭하기 위해서 가능한 곳에서 동일한 참조 번호가 사용되었다. 도면들은 스케일링되어 도시되지 아니하였으며 간명함을 위하여 단순화될 수 있다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가적인 인용 없이도 다른 실시예들에서 유익하게 포함될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들은 내부 부품들의 온도를 조절 - 그러지 않으면 프로세스 챔버 내 플라즈마의 간헐적인(intermittent) 존재에 의해서 희망되는 온도 셋 포인트들을 오버슈트시킬 수 있음 - 하기 위한 개선된 시스템을 구비하는 기판을 프로세싱하기 위한 장치(예를 들어 프로세스 챔버)를 제공한다. 개선된 온도 조절 시스템은 온도 효과(temperature effects)들에 기인한 프로세스 변동(process variation)을 최소화하면서 그리고 레시피들 간에 지연들 없이 프로세스 장치의 효율적인 사용을 용이하게 한다.
기존의 프로세스 챔버들은 본 명세서에 제공된 기술들에 따라, 캘리포니아주, 산타 클라라에 소재하는 어플라이드 머터리얼스 사로부터 입수가능한 DPS®, ENABLER®, ADVANTEDGETM, 또는 다른 프로세스 챔버들과 같은 장치에 새로 장착될 수 있다. 다른 적절한 챔버들은 플라즈마에 노출된 프로세스 챔버의 부품들의 온도 조절이 요구되는 임의의 플라즈마 프로세싱 챔버들을 포함한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 예시적인 기판 프로세싱 장치(100)를 나타낸다. 기판 프로세싱 장치(100)는 프로세스 챔버(102)를 포함할 수 있는데, 상기 프로세스 챔버는 내부 프로세싱 체적(104)을 정의하고, 상기 내부 프로세싱 체적(104)으로부터 과잉 프로세스 가스들, 프로세싱 부산물들 등을 제거하기 위해 거기에 커플링된 배기 시스템(120)을 구비한다. 프로세스 챔버(102)는 일반적으로 (기판 지지부(108)의 지지 표면 반대편과 같은) 희망되는 위치들에 제공된 노즐들 및/또는 샤워헤드(114)와 같은, 하나 이상의 가스 유입부들(gas inlets) 그리고 프로세싱 동안 상부에 있는(thereupon) 기판(110)을 지지하기 위해 프로세싱 체적(104) 아래에 배치된 기판 지지부(108)를 포함한다.
몇몇 실시예들에 있어서 기판 지지부(108)는 정전 척, 진공 척, 기판 보유(retaining) 클램프, 에지 링 등과 같은, 기판 지지부(108)의 표면 상에 기판(110)을 보유하거나 지지하는 기구(mechanism)(미도시)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 기판 지지부(108)는 (미도시된 가열 및/또는 냉각 장치들과 같은) 기판 온도를 제어하기 위한 기구들을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 기판 지지부(108)는 기판 표면에 근접한(proximate) 종 플럭스(species flux) 및/또는 이온 에너지를 제어하기 위한 기구들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기판 지지부(108)는 RF 바이어스 전극(140)을 포함할 수 있다. RF 바이어스 전극(140)은 하나 이상의 바이어스 전력 소오스들(하나의 바이어스 전력 소오스(138)가 도시됨)에 하나 이상의 각각의 정합 네트워크들(정합 네트워크(136)가 도시됨)을 통해 커플링될 수 있다. 하나 이상의 바이어스 전력 소오스들은 약 2 MHz, 또는 약 13.56 MHz, 또는 약 60 MHz의 주파수에서 12000 W까지를 생성할 수 있을 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 두 개의 바이어스 전력 소오스들은 약 2 MHz 및 약 13.56 MHz의 주파수에서 RF 바이어스 전극(140)에 각각의 정합 네트워크들을 통해 RF 전력을 커플링하도록 제공될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 세 개의 바이어스 전력 소오스들은 약 2 MHz, 약 13.56 MHz, 및 약 60 MHz의 주파수에서 RF 바이어스 전극(140)에 각각의 정합 네트워크들을 통해 RF 전력을 커플링하도록 제공될 수 있다. 적어도 하나의 바이어스 전력 소오스는 연속적인 또는 펄스형의 전력을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 바이어스 전력 소오스는 DC 소오스이거나 펄스형 DC 소오스일 수 있다.
기판(110)은 프로세스 챔버(102)의 벽 내 개구(112)를 매개로 프로세스 챔버(102)로 유입될 수 있다. 개구(112)는 슬릿 밸브(118) 또는 개구(112)를 통해 챔버 내로의 액세스를 선택적으로 제공하기 위한 다른 기구를 매개로 선택적으로 밀폐(seal)될 수 있다. 기판 지지부(108)는 프로세싱에 적합한 하나 이상의 상부 위치들과 개구(112)를 매개로 챔버 내로 그리고 밖으로 기판들을 이송하기에 적합한 (도시된 바와 같은) 하부 위치 사이에서 기판 지지부(108)의 위치를 제어할 수 있는 리프트 기구(134)에 커플링될 수 있다. 프로세스 위치는 특정한 프로세스 단계에 대하여 프로세스 균일성(uniformity)을 최대화하도록 선택될 수 있다. 상부 프로세싱 위치들 중 적어도 하나에 있을 때, 기판 지지부(108)는 개구(112) 위에(above) 배치될 수 있다.
하나 이상의 가스 유입부들(예를 들어, 샤워헤드(114))은 프로세스 챔버(102) 내로 하나 이상의 프로세스 가스들을 제공하기 위한 가스 공급원(116)에 커플링될 수 있다. 샤워헤드(114)가 도 1에 도시되어 있지만, 프로세스 챔버(102)의 측벽들 상에 또는 천장에 또는 프로세스 챔버의 베이스, 기판 지지대(support pedestal)의 주변(periphery) 등과 같은 프로세스 챔버(102)로 요구되는 대로 가스들을 제공하기에 적합한 다른 위치들에 배치된 노즐들 또는 유입부들과 같은 추가적인 또는 대안적인 가스 유입부들이 제공될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서 및 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 프로세싱 장치(100)는 프로세스 챔버(102)의 상부 부분에 근접한 상부 전극에 제공된 용량성으로 커플링된 RF 전력을 이용할 수 있다. 다른 실시예들은 유도성으로 커플링된 RF 전력, 다른 적절한 전극 위치들 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상부 전극은 적절한 전도성 물질로부터 제조된 천장(142), 샤워헤드(114) 등 중 하나 이상에 의해 적어도 부분적으로 형성된 전도체일 수 있다. 하나 이상의 RF 전력 소오스들(하나의 RF 전력 소오스(148)가 도 1에 도시됨)은 상부 전극에 하나 이상의 각각의 정합 네트워크들(정합 네트워크(146)가 도 1에 도시됨)을 통해 커플링될 수 있다. 하나 이상의 플라즈마 소오스들은 예를 들어 약 60 MHz 및/또는 약 162 MHz의 주파수에서 5000 W까지를 생성할 수 있을 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 두 개의 RF 전력 소오스들은 약 60 MHz 및 약 162 MHz의 주파수들에서 RF 전력을 제공하기 위해 각각의 정합 네트워크들을 통해 상부 전극에 커플링될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 두 개의 RF 전력 소오스들은 약 40 MHz 및 약 100 MHz의 주파수들에서 RF 전력을 제공하기 위해 각각의 정합 네트워크들을 통해 상부 전극에 커플링될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서 및 도 1에 예시적으로 나타낸 바와 같이, 샤워헤드(114)는 아이들 모드 및 프로세싱 모드 동안 샤워헤드(114)의 온도에 대한 제어를 용이하게 하는 온도 제어 기구들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 샤워헤드(114)는 전력 소오스(122)에 커플링된, (저항성 가열 요소와 같은) 하나 이상의 가열기들(106)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 가열기들(106)은 (도시된) 내장된 가열기들일 수 있거나 또는 샤워헤드(114)에 열을 제공하기 위해 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 샤워헤드(114)는 샤워헤드(114)로부터 열을 제거(예를 들어 냉각)하기 위한 열 교환기(128)를 더 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 열 교환기(128)(및/또는 다른 열 교환기들)는 해당 부품(예를 들어 샤워헤드(114))으로부터 열을 효과적으로 제거하기에 적합한 임의의 위치에 위치될 수 있다. 예를 들면, 열 교환기(128)는 열이 제거될 부품에 인접하여 위치될 수 있거나 또는 열 교환기(128)에 제2 부품을 통해 해당 부품으로부터 열을 전달하는 것을 용이하게 할 수 있는 양호한 열 전도성을 가지는 제2 부품에 인접하여 위치될 수 있다.
냉각 유체는 냉장기(126)에 의해 희망되는 온도 또는 온도 범위로 유지될 수 있다. 냉각 유체는 냉장기(126)로부터 열 교환기(128)를 통해 순환된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 냉각 유체는 냉장기(126)로부터 열 교환기(128)를 통해 유동 바이패스 키트(150)를 매개로 순환될 수 있다. 유동 바이패스 키트(150)는 두 상이한 냉각재 유량들을 동적으로 제공하도록 구성되고 제어되는데, 여기서 두 상이한 냉각재 유량들은 RF 전력이 인가되지 아니하면서 온도를 유지하기 위한 필요를 충족시키기 위한 아이들 모드 동안의 저유량과 RF 전력이 인가될 때 온도 오버슈트를 줄이기 위한 프로세싱 동안의 고유량이다. 몇몇 실시예들에 있어서 그리고 추가적으로 후술되는 바와 같이, 모델 예견 제어 알고리즘(model predictive control algorithm)이 유동 바이패스 키트(150)의 동작을 제어하는 데에 이용될 수 있다.
유동 바이패스 키트(150)의 예시적인 실시예가 도 2에 도시된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 유동 바이패스 키트(150)는 열 교환기(128)에 냉장기(126)를 커플링하는 제1 도관(206)에 배치된 제어 밸브(202)와 상기 제어 밸브(202) 주변에 있는 바이패스 루프(208)에 배치된 유동 비율 밸브(204)를 포함한다. 제어 밸브(202)는 개방 위치에 있을 때 유동이 관통해 흐르도록 하거나 폐쇄 위치에 있을 때 유동이 관통해 흐르는 것을 막는 제어가능한 온/오프 밸브이다. 제어 밸브(202)는 공압식 밸브, 솔레노이드 밸브 등과 같은 수동 또는 자동인 임의의 적합한 온/오프 밸브일 수 있다.
유동 비율 밸브(204)는, 기결정된 양만큼 제어 밸브(202)를 통한 냉각재의 유량보다 작은 (밸브의 제어가능한 위치에 의존하는) 가변 유동을 제공한다. 그러한 것으로서, 제어 밸브(202) 개방 시, 냉각재의 제1 유량은 제어 밸브(202)를 통한 냉각재의 유량에 의해서 또는 유동 비율 밸브(204) 및 제어 밸브(202)를 통한 냉각재의 유량들의 합에 의해서 결정된다. 제어 밸브(202) 폐쇄 시, 냉각재의 제2 유량은 유동 비율 밸브(204)를 통한 냉각재의 유량에 의해서 결정된다. 따라서, 제어 밸브(202)는 고유량과 저유량 사이에서 동작을 제어하고 그리고 유동 비율 밸브(204)는 고유량 및 저유량 사이에서 유동 비율을 결정한다.
유동 비율 밸브(204)는 수동 또는 자동으로 동작될 수 있고 그리고 증분 위치 밸브들(incrementally positional valves)(예를 들어 유한한 위치들의 세트를 가지는 밸브들) 및 무한 위치 밸브들(예를 들어 최대 유량 위치와 최소 유량 위치 사이의 임의의 위치에서 위치가능한 밸브)를 포함하는 임의의 적합한 가변 위치 밸브일 수 있다. 적합한 유동 비율 밸브들의 예시들은 니들 밸브들, 다이아프램 밸브들 등을 포함한다.
동작 시, 유동 비율 밸브(204)는 플라즈마가 오프되었을 때 따라서 낮은 가열 부하가 존재할 때 희망되는 유량에 상응하는 희망되는 유량을 설정하도록 이용될 수 있다. 제어 밸브(202)는 (예를 들어 개방된 제어 밸브(202)를 통한) 큰 냉각재 유량과 (예를 들어 제어 밸브(202) 폐쇄 시 바이패스 루프(208)를 통한) 작은 냉각재 유량 사이에서 스위치시키도록 이용될 수 있다. 냉각재의 이러한 크고 작은 유량들은 (챔버가 아이들 상태인 것과 같은) 플라즈마 부존재시 더 작은 가열 부하 그리고 (프로세싱 동안과 같은) 플라즈마 존재시 더 큰 가열 부하에 상응하는 냉각을 제공하도록 선택될 수 있다. 가열기(106)는 기판 프로세싱 장치(100)가 아이들 모드에 있을 때 예를 들어 전체 전력의 약 10퍼센트와 약 90퍼센트 사이에서의 가열기(106)로 희망되는 셋포인트에서 샤워헤드(114)의 온도를 유지할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 가열기 PID 제어 루프는 후술되는 바와 같이 열전대(thermocouple) 또는 다른 온도 감지 기구로부터의 임의의 판독 노이즈(reading noise) 그리고 열 교환기(128)에 대하여 샤워헤드 온도에 대한(over) 미세 제어(fine control)를 제공할 수 있다.
도 1로 되돌아가면, 샤워헤드(114)의 온도는 온도 감지 장치에 의해서와 같이 임의의 적절한 방식으로 측정될 수 있다. 적합한 온도 감지 장치들은 예를 들어 열전대들, 열전퇴들(thermopiles), 써미스터들(thermistors), 저항성 온도 탐지기들(RTDs), 플렉서블 광섬유들 등을 포함한다. 온도 감지 장치는, 샤워헤드(114) (또는 해당 다른 부품)의 온도를 제어하기 위한 피드백 루프를 제공하기 위한, 제어기(160) 또는 다른 적합한 제어기에 커플링될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 샤워헤드(114)의 표면 상에 배치된 열전대에 의해서 온도가 측정될 수 있다. 샤워헤드(114)의 온도에 대한 제어와 관련하여 본 명세서에서 기술되었지만, 본 발명은 여기에서 기술된 바와 같은 가열기와 유동 바이패스 키트를 구비한 냉각 시스템을 통합시키는 것에 의해서 (예를 들어 정전 척과 같은) 임의의 희망되는 챔버 부품의 온도를 제어하는 것을 유리하게 하기 위해 이용될 수 있다.
기판 프로세싱 장치(100)는 기판 프로세싱 장치(100)의 부품들의 동작을 제어하기 위한 제어기(160)를 더 포함한다. 예를 들면, 제어기는 예를 들어 희망되는 프로세스 레시피들에 따라서 기판들을 프로세싱하기 위해 프로세스 챔버(102)의 동작을 제어할 수 있다. 이러한 제어의 일부는, 가열기(114), 냉장기(126), 및 유동 바이패스 키트(150)(및/또는 본 명세서에서 제공된 교시들(teachings)에 따라서 온도가 제어될 수 있는 임의의 다른 부품들)와 같은 기판 프로세싱 장치(100)의 부품들의 온도 조절에 대한 제어이다.
제어기(160)는 기판 프로세싱 장치(100)의 다양한 부품들에 커플링되고 중앙 처리 유닛(CPU)(164), 메모리(162) 및 CPU(164)를 위한 지원 회로(166)를 포함한다. 제어기(160)는 기판 프로세싱 장치(100)를 직접 제어하거나 또는 특정한 프로세스 챔버 및/또는 지원 시스템 부품들과 결부된 컴퓨터들(또는 제어기들)을 매개로 제어할 수 있다. 제어기(160)는 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위한 산업용 셋팅에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세스 중 하나일 수 있다. CPU(164)의 메모리 또는 컴퓨터-판독 가능 매체(162)는 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플로피 디스크, 하드 디스크, 플래쉬 또는 로컬 또는 원격의(local or remote) 임의의 다른 형태의 디지털 저장장치와 같은 용이 사용가능한 메모리 중 하나 이상일 수 있다. 지원 회로(166)들은 통상적인 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(164)에 커플링된다. 이들 회로들은 캐쉬, 전력 공급원들, 클락 회로들, 입출력 회로 및 서브시스템들 등을 포함한다. 본 명세서에 기술된 본 발명에 따른 방법들(inventive methods)은 본 명세서에 기술된 방식으로 기판 프로세싱 장치(100)의 동작을 제어하기 위해 실행되거나 호출될 수 있는 소프트웨어 루틴으로서 메모리(162)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴이 또한 저장될 수 있고 그리고/또는 CPU(164)에 의해 제어되는 하드웨어로부터 원격으로(remotely) 위치된 (미도시된) 제2 CPU에 의해 실행될 수 있다.
기판 프로세싱 장치(100)는 기결정된 희망 한계치들(limits) 이내로 챔버 내 희망되는 부품들의 온도를 제어하는 동안 희망되는 바와 같이 기판들을 프로세싱하기 위해 제어될 수 있다. 예를 들면, 앞서 개시된 기판 프로세싱 장치(100)의 온도 조절 부품들은 기결정된 희망되는 한계치들 이내로 샤워헤드(114)의 온도를 제어하는 데에 이용될 수 있다. 비록 여기서 샤워헤드(114)와 관련하여 기술하였지만, 본 발명의 실시예들에 따라서 다른 프로세스 챔버 부품들의 온도가 제어될 수도 있다. 예를 들면, 다른 적합한 챔버 부품들은 정전 척, 배플(baffle) 등을 포함할 수 있다.
기판 프로세싱 장치(100) 내 일 부품의 온도 제어를 위한 예시적인 일 방법(300)이 도 3에 도시된다. 방법(300)은 기판 프로세싱 장치(100)의 프로세싱 사이클들 동안 부품(예를 들어 샤워헤드(114))의 온도의 제어를 용이하게 하기 위해 앞서 기술한 것과 같은 유동 바이패스 키트(150)의 제어에 관련된다. 해당 부품은 상기 부품에 열을 제공하기 위해 상기 부품에 또는 상기 부품에 근접하여 베치된 가열기를 구비할 수 있다. 가열기는 상기 방법(300)과 관련하여(in conjunction with) 상기 부품의 온도를 제어하기 위한 별도의 제어기 및/또는 제어 알고리즘(예를 들어 PID 루프)을 더 포함할 수 있다. 이해를 돕기 위해, 상기 방법(300)이 도 1 및 도 2와 관련하여 기술된다.
상기 방법(300)은 도시된 바와 같이 302에서 시작할 수 있는데, 설명의 목적으로 (챔버가 이전에 아이들 모드에 있었고 프로세싱이 시작될 때 발생하는것처럼) 플라즈마가 프로세스 챔버(102) 내에 형성되고 유동 바이패스 키트(150)의 제어 밸브(202)가 폐쇄된다고 추정된다. 상기 방법(300)은 304로 진행되어서 부품(예를 들어 샤워헤드(114))의 온도가 기결정된 온도 상한(upper limit)보다 높은 지를 제어기(160)가 결정한다. 제어기(160)는 다음에 따라서 이러한 결정을 할 수 있다.
1. T > TSP + dTUL 인가?
여기서 T는 (예를 들어 앞서 예시에서의 샤워헤드(114)와 같은) 대상 챔버 부품의 실제 온도이고, Tsp는 셋 포인트 또는 타겟 온도이고, dTUL은 온도 상한에 이르기 위한, 셋포인트로부터의 기결정된 온도차이다. 열전대 또는 다른 온도 감지 장치가 결정한 것과 같은 샤워헤드(114)의 실제 온도가 온도차 상한(dTUL)만큼 셋포인트(Tsp)보다 높지 아니하다고 제어기(160)가 결정하면, 프로세싱이 계속되고 제어기(160)는 304에서 샤워헤드(114)의 온도가 너무 높지 않은지 여부를 계속해서 질의할 것이다. 샤워헤드(114)의 실제 온도가 적어도 온도차 상한(dTUL) 만큼 셋포인트(Tsp)보다 높다고 제어기(160)가 결정하면, 306에서 제어기(160)는 유동 바이패스 키트(150)의 제어 밸브(202)가 개방하도록 하여서 열 교환기(128)를 통해 흐르는 냉각재의 유량을 증가시키고 이로써 샤워헤드(114)로부터 더 많은 열을 제거하고 샤워헤드의 온도를 낮춘다.
다음으로, 308에서, (예를 들어, 샤워헤드(114)와 같은) 부품의 온도가 기결정된 온도 하한보다 낮은지를 제어기(160)가 결정한다. 이것은 예를 들어 플라즈마 프로세싱의 중지, 냉장기 온도의 부정확한 셋팅 등 때문에 샤워헤드(114)로부터 너무 많은 열이 제거되면 발생할 수 있다. 제어기(160)는 다음에 따라서 이러한 결정을 할 수 있다:
2. T < TSP - dTLL 인가?
여기서 dTLL은 온도 하한까지 이르기 위한 셋포인트로부터의 기결정된 온도차이다. 온도차 하한(dTLL)만큼 샤워헤드(114)의 실제 온도가 셋 포인트(Tsp)보다 낮지 아니하다고 제어기(160)가 결정하면, 프로세싱이 계속되고 308에서 제어기(160)는 샤워헤드(114)의 온도가 너무 낮지 않은지 여부를 계속해서 질의할 것이다. 샤워헤드(114)의 실제 온도가 적어도 온도차 하한(dTLL) 만큼 셋포인트(Tsp)보다 낮다고 제어기(160)가 결정하면, 310에서 제어기(160)는 유동 바이패스 키트(150)의 제어 밸브(202)가 폐쇄하도록 하여서 열 교환기(128)를 통해 흐르는 냉각재의 유량을 감소시키고 이로써 샤워헤드(114)로부터 더 적은 열을 제거하고 샤워헤드의 온도를 높인다.
상기 방법은 기판들 간, 하나의 기판의 멀티 프로세싱 단계들 등과 같은 다수의(numerous) 프로세싱 사이클들을 통해 희망되는대로 반복될 수 있다. 그러한 것으로서, 상기 방법(300)은 점선(312)에 의해서 도시된 바와 같이 계속될 수 있어서, 제어기(160)가 다시 304에서 부품(예를 들어 샤워헤드(114))의 온도가 기결정된 온도 상한보다 높은지 여부를 질의한다. 대안적으로 프로세싱 완료시, 상기 방법(300)은 314에서 종료될 수 있다.
상기 방법(300)은 모니터링되는 부품(예를 들어 샤워헤드(114))의 실제 온도에 응답하여 유동 바이패스 키트(150)를 제어한다. 그와 같이, 상기 방법(300)은 반응성 방법이다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 있어서, 예견 방법은 상기 부품의 온도 변동의 가열 또는 냉각 측 상에서 온도 오버슈트들을 회피하는 것을 용이하게 하도록 제공될 수 있다. 상기 예견 방법은 희망 셋 포인트로부터의 희망 온도 차들을 실제로 추월(pass)하는 것을 용이하게 하기 위해 도 3과 관련하여 앞서 기술한 것과 동일한 제어 방법을 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 도 4는 기판 프로세싱 장치(100) 내 일 부품의 온도 제어 방법(400)을 나타낸다. 상기 방법(400)은 앞서 기술한 것과 유사한 유동 바이패스 키트(150)의 제어와 관련된다. 이해를 돕기 위하여, 상기 방법을 도 1 및 도 2와 관련하여 기술한다. 상기 방법(400)은 도시된 바와 같이 402에서 시작할 수 있는데, 설명의 목적으로 (챔버가 이전에 아이들 모드에 있었고 프로세싱이 시작될 때 발생하는 것처럼) 플라즈마가 프로세스 챔버(102) 내에 형성되고 유동 바이패스 키트(150)의 제어 밸브(202)가 폐쇄된다고 추정된다.
상기 방법(400)은 404로 계속되어서 부품(예를 들어 샤워헤드(114))의 온도가 기결정된 온도 상한보다 높은지를 제어기(160)가 결정한다. 제어기(160)는 304에서 도 3과 관련하여 앞서 기술한 것과 동일한 방식으로(예를 들어 수학식 1을 사용하여) 이러한 결정을 할 수 있다. 구체적으로 제어기는
1. T > TSP + dTUL 인가?
를 문의할 수 있다.
앞에서와 같이, 샤워헤드(114)의 실제 온도가 적어도 온도차 상한(dTUL)만큼 셋포인트(Tsp) 보다 높다고 제어기(160)가 결정하면, 410에서 제어기(160)는 유동 바이패스 키트(150)의 제어 밸브(202)가 개방하도록 하여서 열 교환기(128)를 통해 흐르는 냉각재의 유량을 증가시키고 이로써 샤워헤드(114)로부터 더 많은 열을 제거하고 샤워헤드의 온도를 낮춘다.
그러나, 샤워헤드(114)의 실제 온도가 온도차 상한(dTUL)만큼 셋포인트(Tsp) 보다 높지 않다고 제어기(160)가 결정하면, 상기 방법은 406에서의 예견 질의(predictive query)로 계속되어서, 제어기(160)는 기결정된 상한보다 챔버에 전달된 전체 RF 전력이 더 큰지 여부를 질의한다. 제어기(160)는 다음에 따라서 이러한 결정을 할 수 있다.
3. P > PUL 인가?
여기서 P는 프로세스 챔버에 전달된 전체 RF 전력에 상응하는 역률(power factor)이고 PUL는 RF 전력의 기결정된 상한이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 상한(PUL)은 증가된 냉각 부하가 요구되도록 해당 부품에 충분한 열을 공급하는 가장 높은 역률에 해당할 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 역률(P)은 단순히 프로세스 챔버에 전달되는 전체 전력일 수 있다. 예를 들면, P는 다음과 같이 정의될 수 있다.
A. P = ∑Pi = P1 + P2 + ... + Pn
여기서 Pi는 특정한 소오스에 의해 프로세스 챔버에 전달되는 RF 전력이다. 예를 들면, P1 + P2 + ... + Pn은 하나 이상의 플라즈마 소오스들 (예를 들어, RF 전력 소오스(148)), 하나 이상의 바이어스 소오스들 (예를 들어, 바이어스 전력 소오스(138)), 챔버 내 다른 전극들에 커플링된 다른 RF 소오스들 등에 의해 전달된 전력에 해당할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 역률(P)은 프로세스 챔버에 전달되는 전체 전력의 가중치 부여된 조합일 수 있다. 예를 들면, P는 다음과 같이 정의될 수 있다.
B. P = ∑ωiPi = ω1P1 + ω2P2 + ... + ωnPn
여기서 ωi는 프로세스 챔버에 전달되는 RF 전력의 특정한 소오스에 대한 가중치 인자이다. 예를 들면, ω1 + ω2 + ... + ωn은 하나 이상의 플라즈마 소오스들 (예를 들어, RF 전력 소오스(148)), 하나 이상의 바이어스 소오스들 (예를 들어, 바이어스 전력 소오스(138)), 챔버 내 다른 전극들에 커플링된 다른 RF 소오스들 등에 의해 전달된 전력에 해당할 수 있다. 가중치 인자는 해당 부품의 열 부하에의 변하는 기여도(contributions)를 고려하고 개개의 RF 전력 소오스에 대하여 해당 부품의 열 부하로의 기여도에 따라서 양수, 음수 또는 0과 같은 임의의 수가 될 수 있다.
예를 들면, 샤워헤드(114)의 온도를 제어할 때, 샤워헤드(114)에 커플링된 RF 전력 소오스들에 대한 가중치 인자는 기판 지지부(108)에 커플링된 RF 바이어스 소오스들의 가중치 인자보다 클 수 있다. 다른 예시에 있어서, 지지대(108)에서 정전 척의 온도를 제어할 때, 샤워헤드(114)에 커플링된 RF 전력 소오스들에 대한 가중치 인자는 기판 지지부(108)에 커플링된 RF 바이어스 소오스들의 가중치 인자보다 작을 수 있다. 전력 상한(PUL) 뿐만 아니라 다양한 가중치 인자들의 결정은 경험적으로 또는 모델링을 매개로 결정될 수 있다. 앞서로부터 알 수 있는 바와 같이, 수학식 A는 모든 가중치 인자들이 1과 같은 특별한 경우에 불과하다.
(해당 부품에의 지속가능한(sustainable) 또는 낮은 열 부하를 나타내면서) 챔버에의 전력 전달에 대한 희망되는 상한보다 P가 작다고 제어기(160)가 결정하면, 상기 방법은 404로 돌아가서 새로이 진행된다. 그러나, (해당 부품에의 지속불가한 또는 높은 열 부하를 나타내면서) 챔버에의 전력 전달에 대한 희망되는 상한보다 P가 크다고 제어기(160)가 결정하면, 상기 방법은 408로 계속되어서, 부품(예를 들어, 샤워헤드(114))의 온도가 기결정된 온도 하한보다 높은지를 제어기(160)가 질의한다. 제어기(160)는 도 3과 관련하여 308에서 전술한 것과 유사한 방식으로 (상기 결정이 온도가 온도 하한보다 높다는 것이라는 것을 제외하고는) 이러한 결정을 할 수 있다. 구체적으로 제어기는 다음을 질의할 수 있다.
4. T > TSP - dTLL 인가?
샤워헤드(114)의 실제 온도가 온도 하한(예를 들어 셋 포인트(Tsp) - 온도차 하한(dTLL))보다 높지 않다고 제어기(160)가 결정하면, 제어 밸브(202)는 상기 부품의 추가적인 냉각을 방지하도록 폐쇄된 채로 유지되며 상기 방법은 404로 돌아가서 질의들을 통해 다시 사이클링된다.
그러나, 샤워헤드(114)의 실제 온도가 온도 하한(예를 들어 셋 포인트(Tsp) - 온도차 하한(dTLL))보다 높다고 제어기(160)가 결정하면, 제어기(160)는 410에서 유동 바이패스 키트(150)의 제어 밸브(202)를 개방시켜서 열 교환기(128)를 통해 흐르는 냉각재의 유량을 증가시키고 이로써 샤워헤드(114)로부터 더 많은 열을 제거하고 샤워헤드의 온도를 낮춘다.
일단 제어 밸브(202)가 개방되면, 열 교환기(128)를 통한 유동이 증가하고 샤워헤드(114)로부터 열이 제거되는 속도(rate) 또한 증가한다. 따라서, 상기 방법(400)은 412로 계속되어서, 부품(예를 들어 샤워헤드(114))의 온도가 기결정된 온도 하한보다 낮은지를 상기 제어기(160)가 결정한다. 제어기(160)는 도 3과 관련하여 308에서 전술한 바와 같이, 수학식 2에 따라서 이러한 결정을 할 수 있다. 구체적으로 제어기는 다음을 질의할 수 있다.
2. T < TSP - dTLL 인가?
앞에서와 같이, 샤워헤드(114)의 실제 온도가 적어도 온도차 하한(dTLL) 만큼 셋포인트(Tsp)보다 낮다고 제어기(160)가 결정하면, 418에서 제어기(160)는 유동 바이패스 키트(150)의 제어 밸브(202)를 폐쇄시켜서 열 교환기(128)를 통해 흐르는 냉각재의 유량을 감소시키고 이로써 샤워헤드(114)로부터 더 적은 열을 제거하고 샤워헤드의 온도를 상승시킨다.
그러나, 샤워헤드(114)의 실제 온도가 온도차 하한(dTLL)만큼 셋포인트(Tsp)보다 낮지 않다고 제어기(160)가 결정하면, 상기 방법은 414에서의 예견 질의로 계속되어서, 제어기(160)는 기결정된 하한보다 챔버에 전달되는 전체 RF 전력이 더 작은지 여부를 질의한다. 제어기(160)는 다음에 따라서 이러한 결정을 할 수 있다.
5. P < PLL 인가?
여기서 PLL은 기결정된 RF 전력의 하한이다. 하한(PLL)은 경험적으로 또는 모델링을 매개로 결정될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 하한(PLL)은 추가적인 냉각부하가 요구되지 않도록 해당 부품에 계속해서 충분한 열을 제공하는 최저의 역률에 해당할 수 있다. 역률(P)은 406과 관련하여 앞서 기술한 바와 같이 결정될 수 있다.
(해당 부품에의 지속불가한 또는 높은 열 부하를 나타내면서) 챔버에의 전력 전달에 대한 희망되는 하한보다 P가 크다고 제어기(160)가 결정하면, 상기 방법은 412로 돌아가서 질의들이 새로이 진행된다. 그러나, (해당 부품에의 지속가능한 또는 낮은 열 부하를 나타내면서) 챔버에의 전력 전달에 대한 희망되는 하한보다 P가 작다고 제어기(160)가 결정하면, 상기 방법은 416으로 계속되어서, 부품(예를 들어, 샤워헤드(114))의 온도가 기결정된 온도 상한보다 낮은지를 제어기(160)가 질의한다. 제어기(160)는 도 3과 관련하여 304에서 전술한 것과 유사한 방식으로 (상기 결정이 온도가 온도 상한 보다 낮다는 것이라는 것을 제외하고는) 이러한 결정을 할 수 있다. 구체적으로 제어기는 다음을 질의할 수 있다.
6. T < TSP + dTUL 인가?
샤워헤드(114)의 실제 온도가 온도 상한(예를 들어 셋 포인트(Tsp) + 온도차 상한(dTUL)) 보다 높다고 제어기(160)가 결정하면, 제어 밸브(202)는 상기 부품의 추가적인 가열을 방지하도록 개방된 채로 유지되며 상기 방법은 412로 돌아가서 질의들을 통해 다시 사이클링된다.
그러나, 샤워헤드(114)의 실제 온도가 온도 상한(예를 들어 셋 포인트(Tsp) + 온도차 상한(dTUL))보다 낮다고 제어기(160)가 결정하면, 제어기(160)는 418에서 유동 바이패스 키트(150)의 제어 밸브(202)를 폐쇄시켜서 열 교환기(128)를 통해 흐르는 냉각재의 유량을 감소시키고 이로써 샤워헤드(114)로부터 더 적은 열을 제거하고 샤워헤드의 온도를 상승시킨다.
상기 방법은 기판들 간, 하나의 기판의 멀티 프로세싱 단계들 등과 같은 다수의 프로세싱 사이클들을 통해 희망되는대로 반복될 수 있다. 그러한 것으로서, 상기 방법(400)은 점선(420)에 의해서 도시된 바와 같이 계속될 수 있어서, 제어기(160)가 다시 404에서 부품(예를 들어 샤워헤드(114))의 온도가 기결정된 온도 상한보다 높은지 여부를 질의한다. 대안적으로 프로세싱 완료시, 상기 방법(400)은 422에서 종료될 수 있다.
앞선 방법들에 있어서, 파라미터들(dTUL 및 dTLL)은 프로세싱 동안 샤워헤드 온도 판독과 관련한 제어기로의 피드백에 의해서 유동 바이패스 키트(150)를 반응성으로 제어하도록 가변적일 수 있다. 추가적으로, 상기 파라미터들 및 (역률 및 가중치 인자들과 같은) 수학식 상수들은 상이한 레시피들에 대하여 요구되는 대로 조정될 수 있다.
따라서, 본 명세서에서 제공되는 기판 프로세싱 방법 및 장치는 플라즈마 강화 기판 프로세싱 장치 내 부품들에 대한 개선된 온도 조절을 제공한다. 본 발명의 유동 바이패스 키트는 그러한 부품들에 상응하는 가열기들의 설계 변경 없이도 현재의 부품 열 제어 범위를 넓히는 저비용의 용이한 개장(改裝)을 제공한다. 프로세싱 장치의 아이들 모드들 동안 냉각재 유동을 제한하는 것에 의해서, 아이들에서 가열기 출력이 크게 감소될 수 있고 따라서 상당히 에너지를 절감할 수 있다. 본 명세서에 개시된 예견 제어 방법들은 온도 오버슈트들을 방지하는 것에 의해서 개선된 성능을 추가로 달성할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들에 관하여 기술하였지만, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 발명의 기본적인 범주(scope)로부터 벗어나지 아니하면서 고안될 수 있고, 본 발명의 범주는 이어지는 청구항들에 의해서 정해진다.

Claims (15)

  1. 기판을 프로세싱하기 위한 장치로서,
    프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위해 RF 에너지를 제공하는 RF 소오스;
    부품(component)이 형성될 때, 상기 플라즈마에 의해 가열되도록 상기 프로세스 챔버 내에 배치된 상기 부품;
    상기 부품을 가열시키도록 구성된 가열기;
    상기 부품으로부터 열을 제거하도록 구성된 열 교환기;
    온/오프 유동 제어 밸브를 바이패스하기 위한 바이패스 루프 및 내부에 배치된 상기 온/오프 유동 제어 밸브를 구비하는 제1 유관을 매개로 상기 열 교환기에 커플링된 냉장기(chiller);
    제어가능한 밸브를 턴-온 또는 턴-오프하기 위한 제어기; 및
    상기 부품의 온도를 표시하는 온도 측정 장치
    를 포함하고,
    상기 바이패스 루프는 내부에 배치된 유동 비율 밸브를 구비하고,
    상기 제어기는 다음의 제어 파라미터들:
    T > Tsp + dTUL 이면, 제어가능한 밸브 개방
    T < Tsp - dTLL 이면, 제어가능한 밸브 폐쇄
    에 따라서 동작하고,
    여기서 T는 상기 부품의 온도이고, Tsp는 타겟 온도 셋 포인트이고, dTUL은 기결정된 온도차 상한(upwards)이고 dTLL은 기결정된 온도차 하한인,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 기판을 프로세싱하기 위한 장치로서,
    프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버 내 플라즈마를 형성하기 위해 RF 에너지를 제공하는 RF 소오스;
    부품(component)이 형성될 때, 상기 플라즈마에 의해 가열되도록 상기 프로세스 챔버 내에 배치된 상기 부품;
    상기 부품을 가열시키도록 구성된 가열기;
    상기 부품으로부터 열을 제거하도록 구성된 열 교환기;
    온/오프 유동 제어 밸브를 바이패스하기 위한 바이패스 루프 및 내부에 배치된 상기 온/오프 유동 제어 밸브를 구비하는 제1 유관을 매개로 상기 열 교환기에 커플링된 냉장기(chiller);
    제어가능한 밸브를 턴-온 또는 턴-오프하기 위한 제어기;
    상기 부품의 온도를 표시하도록 위치된(situated) 온도 측정 장치; 및
    플라즈마 형성 전극들 또는 그러한 전극들의 그룹들로 인가되는 전력을 표시하는 제어기 내로의 입력(들)을 포함하며,
    상기 바이패스 루프는 내부에 배치된 유동 비율 밸브를 구비하고,
    상기 제어기는 실질적으로 다음의 제어 파라미터들:
    ∑ωiPi > PUL 그리고 T > Tsp - dTLL 이면, 제어가능한 밸브 개방
    ∑ωiPi < PLL 그리고 T < Tsp + dTUL 이면, 제어가능한 밸브 폐쇄
    에 따라서 동작하고,
    여기서 T는 상기 부품의 온도이고, Tsp는 타겟 온도이고, dTUL는 기결정된 온도차 상한이고, dTLL는 기결정된 온도차 하한이고, Pi는 i = 1 내지 n 중의 하나인 플라즈마 형성 전극들, 상기 전극들의 그룹들, 또는 플라즈마 형성 전극들과 상기 전극들의 그룹들의 전력 소모이고,
    ωi는 i = 1 내지 n 중의 하나인 상기 프로세스 챔버로 전달되는 RF 전력의 소오스들에 대한 가중치 인자이고, PUL은 전력 소모 합에 대한 기결정된 상한이고, PLL은 전력 소모 합에 대한 기결정된 하한인,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제어기는 다음의 제어 파라미터들:
    T > Tsp + dTUL 이면, 제어가능한 밸브 개방
    T < Tsp - dTLL 이면, 제어가능한 밸브 폐쇄
    에 따라서 제어 밸브를 추가적으로 제어하며,
    여기서 T는 상기 부품의 온도이고, Tsp는 타겟 온도이고, dTUL은 기결정된 온도차 상한이며, 그리고 dTLL은 기결정된 온도차 하한인,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 부품은 기판을 보유하기 위한 정전 척(chuck) 또는 상기 프로세스 챔버 내로 가스를 주입하기 위한 샤워헤드(showerhead)인,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  7. 부품이 형성되고 가열기에 의해 가열되고 그리고 열 교환기를 통한 냉각 유체 유동에 의해 냉각될 때, 플라즈마에 의해서 가열되는 프로세스 챔버 내 상기 부품의 온도를 제어하는 방법으로서,
    상기 부품이 제1 냉각률을 요할 때 상기 열 교환기에 제1 유량으로 냉각재를 제공하는 단계; 및
    상기 부품이 제2 냉각률을 요할 때 상기 열 교환기에 제2 유량으로 상기 냉각재를 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 유량 및 상기 제2 유량은 모두 0이 아니고 서로 동일하지 않고,
    내부에 배치된 온/오프 유동 제어 밸브를 구비하는 제1 유관을 통해 제1 냉각재 유동이 제공되고,
    제2 냉각 유체 유동을 제공하는 단계는:
    제2 유량을 상기 제1 유량보다 작은 유량으로 셋팅하기 위해서 유동 제어 밸브를 폐쇄함으로써 제1 유관을 바이패스하는 단계 및 내부에 배치된 유동 비율 밸브를 구비하는 바이패스 루프를 통해 상기 냉각재를 유동시키는 단계를 더 포함하는,
    프로세스 챔버 내 부품의 온도를 제어하는 방법.
  8. 삭제
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 부품의 온도가 온도 상한보다 높다고 결정하는 단계; 및
    상기 제1 유량으로 상기 냉각재를 제공하기 위해 상기 제어 밸브를 개방하는 단계를 더 포함하는,
    프로세스 챔버 내 부품의 온도를 제어하는 방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 부품의 온도가 온도 하한보다 낮다고 결정하는 단계; 및
    상기 제2 유량으로 상기 냉각재를 제공하기 위해 상기 제어 밸브를 폐쇄하는 단계를 더 포함하는,
    프로세스 챔버 내 부품의 온도를 제어하는 방법.
  11. 제7 항에 있어서,
    역률이 기결정된 상한보다 크다고 결정하는 단계 ― 상기 역률은 상기 프로세스 챔버로 전달되는 전체 RF 전력에 해당함 ― ;
    상기 부품의 온도가 온도 하한보다 높다고 결정하는 단계; 및
    상기 제1 유량으로 상기 냉각재를 제공하기 위해 상기 제어 밸브를 개방하는 단계를 더 포함하는,
    프로세스 챔버 내 부품의 온도를 제어하는 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 역률은, 상기 프로세스 챔버에 커플링된 모든 RF 소오스들에 대하여, 가중치 인자와 상기 프로세스 챔버에 커플링된 하나의 RF 소오스로부터 인가된 전력의 곱을 합한 것에 해당하는,
    프로세스 챔버 내 부품의 온도를 제어하는 방법.
  13. 제7 항에 있어서,
    역률이 기결정된 하한보다 작다고 결정하는 단계 ― 상기 역률은 상기 프로세스 챔버로 전달되는 전체 RF 전력에 해당함 ― ;
    상기 부품의 온도가 온도 상한보다 낮다고 결정하는 단계; 및
    상기 제2 유량으로 상기 냉각재를 제공하기 위해 상기 제어 밸브를 폐쇄하는 단계를 더 포함하는,
    프로세스 챔버 내 부품의 온도를 제어하는 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 역률은, 상기 프로세스 챔버에 커플링된 모든 RF 소오스들에 대하여, 가중치 인자와 상기 프로세스 챔버에 커플링된 하나의 RF 소오스로부터 인가된 전력의 곱을 합한 것에 해당하는,
    프로세스 챔버 내 부품의 온도를 제어하는 방법.
  15. 제7 항에 있어서,
    역률이 기결정된 상한보다 크다고 결정하는 단계 ― 상기 역률은 상기 프로세스 챔버에 전달되는 전체 RF 전력에 해당함 ― ;
    상기 부품의 온도가 온도 하한보다 높다고 결정하는 단계;
    상기 제1 유량으로 상기 냉각재를 제공하기 위해 상기 제어 밸브를 개방하는 단계;
    역률이 기결정된 하한보다 작다고 결정하는 단계 ― 상기 역률은 상기 프로세스 챔버에 전달되는 전체 RF 전력에 해당함 ― ;
    상기 부품의 온도가 온도 상한보다 낮다고 결정하는 단계; 및
    상기 제2 유량으로 상기 냉각재를 제공하기 위해 상기 제어 밸브를 폐쇄하는 단계를 더 포함하는,
    프로세스 챔버 내 부품의 온도를 제어하는 방법.
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