KR102017315B1 - 프로세스 챔버 내의 다중­구역 히터의 온도를 제어하기 위한 방법들 및 장치 - Google Patents

프로세스 챔버 내의 다중­구역 히터의 온도를 제어하기 위한 방법들 및 장치 Download PDF

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Abstract

프로세스 챔버 내의 다중-구역 히터의 온도를 제어하기 위한 방법들 및 장치가 여기에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부 내에 배치된 다중-구역 히터를 제어하기 위한 방법이 제공되고, 다중-구역 히터가 제 1 구역 및 제 2 구역을 가진다. 일부 실시예들에서, 방법은 제 1 시간에 제 1 구역에 의해서 인출되는 전류를 측정하는 단계; 제 1 시간에 제 1 구역에 의해서 인출되는 전압을 측정하는 단계; 제 1 시간에 제 1 구역에 의해서 인출되는 측정된 전류 및 전압에 기초하여 제 1 구역의 저항을 계산하는 단계; 제 1 구역의 온도와 저항 사이의 미리 결정된 관계에 기초하여 제 1 구역의 온도를 결정하는 단계; 및 온도 결정에 응답하여 제 1 구역의 온도를 조정하는 단계를 포함한다.

Description

프로세스 챔버 내의 다중­구역 히터의 온도를 제어하기 위한 방법들 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR CONTROLLING TEMPERATURE OF A MULTI­ZONE HEATER IN A PROCESS CHAMBER}
본원 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱에 관한 것이고 그리고, 더 특히, 프로세스 챔버 내의 다중-구역 히터의 온도를 제어하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.
반도체 프로세싱 시스템의 프로세스 챔버 내에서, 전형적으로, 기판은 프로세스되는 동안 기판 지지부에 의해서 지지된다. 많은 그러한 시스템들에서, 하나 또는 둘 이상의 프로세스 단계들 중에 기판의 온도를 높이기 위해서, 기판 지지부가 가열된다. 히터는 일반적으로 금속화된(metalized) 층 또는 저항형 와이어의 코일이다. 전류가 이러한 와이어 또는 층으로 인가될 때, 히터가 열을 생성하고, 그러한 열이 기판 지지부를 통해서 기판으로 전도적으로 전달된다.
일부 경우들에서, 단일-구역 히터(single-zone heater)가 기판을 가열하기 위해서 이용된다. 이러한 단일-구역 히터를 이용하는 것의 단점은, 단일-구역 히터의 중심이 전형적으로 단일-구역 히터의 외측 엣지들보다 더 고온(hotter)이고, 이는 재료의 기판 상으로의 불-균일한 증착을 초래할 수 있다. 다중-구역 히터는 더 균일한 열을 기판에 제공할 수 있다. 그러나, 다중-구역 히터의 단점은, 다중-구역 히터의 온도를, 그리고 그에 따라 기판으로 전달되는 열의 양을 측정 및 제어하기가 어렵다는 것이다. 예를 들어, 다중-구역 히터의 외측 구역의 온도를 결정하기 위해서 이용되는 하나의 접근방식은 히터의 내측 구역으로 전달되는 전력의 양을 모니터링하고, 그리고 실험적으로(experimentally) 계산된 전력 비율(power ratio)을 전력에 곱하고, 그리고 그런 다음에 해당 전력을 외측 구역에 인가하는 것이다. 그러나, 이러한 방법론의 정확성은, 반도체 프로세싱 시스템의 프로세스 챔버 내의 다양한(varying) 프로세스 조건들에 의해서 영향을 받는다.
따라서, 본 발명자들은 프로세스 챔버 내의 다중-구역 히터의 온도를 제어하기 위한 개선된 방법들 및 장치를 제공하였다.
프로세스 챔버 내의 다중-구역 히터의 온도를 제어하기 위한 방법들 및 장치가 여기에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부 내에 배치된 다중-구역 히터를 제어하기 위한 방법이 제공되고, 다중-구역 히터는 제 1 구역 및 제 2 구역을 가진다. 일부 실시예들에서, 방법은, 제 1 시간에 제 1 구역에 의해서 인출되는(drawn) 전류를 측정하는 단계; 제 1 시간에 제 1 구역에 의해서 인출되는 전압을 측정하는 단계; 제 1 시간에 제 1 구역에 의해서 인출되는 측정된 전류 및 전압에 기초하여 제 1 구역의 저항을 계산하는 단계; 제 1 구역의 온도와 저항 사이의 미리 결정된 관계에 기초하여 제 1 구역의 온도를 결정하는 단계; 및 온도 결정에 응답하여 제 1 구역의 온도를 조정하는 단계를 포함한다.
본원 발명의 적어도 일부 실시예들에 따른 장치는 기판 지지부 내에 배치된 다중-구역 히터; 제 1 전력 피드(feed)를 다중-구역 히터의 제 1 구역으로 제공하고 그리고 제 2 전력 피드를 다중-구역 히터의 제 2 구역으로 제공하는 전원; 제 1 구역에 의해서 인출되는 전류 및 전압을 동시에 측정하기 위해서 제 1 전력 피드에 커플링된 저항 측정 디바이스; 및 저항 측정 디바이스로부터 수신된 데이터에 응답하여 전원을 제어하기 위해서 전원 및 저항 측정 디바이스에 커플링된 제어기를 포함한다.
다른 실시예들 및 변형들이 이하에서 논의된다.
본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로 앞서 간략히 요약된 본 발명의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 본원 발명의 일부 실시예들에 따라 프로세스 챔버 내의 다중-구역 히터의 온도를 제어하는 방법을 도시한다.
도 2a는 본원 발명의 일부 실시예들에 따른 다중-구역 히터의 횡단면 평면도를 도시한다.
도 2b는 본원 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 지지부 내의 다중-구역 히터의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3은 본원 발명의 일부 실시예들에 따라 도 1의 방법의 부분들을 실시하기 위해서 이용될 수 있는 종류의 예시적인 화학 기상 증착("CVD") 반응기의 개략도를 도시한다.
이해를 돕기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 나타내기 위해서 동일한 참조 번호들을 사용하였다. 도면들은 실척(scale)으로 도시되지 않고 그리고 명료함을 위해서 단순화될 수 있다. 추가적인 언급 없이, 일부 실시예들의 요소들 또는 특징들이 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
본원 발명의 실시예들은 프로세스 챔버 내의 다중-구역 히터의 온도를 제어하기 위한 방법들 및 장치를 제공한다. 본원 발명의 적어도 일부 실시예들은, 프로세싱 중의 기판 상의 중심 저온 프로파일(center cold profile) 또는 중심 고온 프로파일을 획득하는 것에 대한 융통성(flexibility)을 유리하게 제공할 수 있다.
도 1은 프로세스 챔버 내의 다중-구역 히터의 온도를 제어하기 위한 방법(100)의 하나의 실시예의 흐름도이다. 도 2a는 본원 발명의 일부 실시예들에 따른 다중-구역 히터의 횡단면 평면도를 도시한다. 도 2b는 본원 발명의 일부 실시예들에 따른 기판 지지부 내의 다중-구역 히터의 개략적인 측면도를 도시한다. 도 3은 본원 발명의 일부 실시예들에 따라 도 1의 방법의 부분들을 실시하기 위해서 이용될 수 있는 종류의 예시적인 화학 기상 증착("CVD") 반응기의 개략도를 도시한다.
방법(100)은, 제 1 시간에 다중-구역 히터의 제 1 구역에 의해서 인출되는 전류를 측정하는 것에 의해서, 단계(102)에서 시작된다. 또한, 단계(104)에서 도시된 바와 같이, 다중-구역 히터의 제 1 구역에 의해서 인출되는 전압이 또한 제 1 시간에 측정된다.
일부 실시예들에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 다중-구역 히터(200)가 적어도 제 1 구역(202) 및 제 2 구역(204) 내로 배열된 히터 요소들을 가진다. 일부 실시예들에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 구역(202) 및 제 2 구역(204)이 기판 지지부(206) 내에 배치되고 그리고 전원(208)에 연결된다. 일부 실시예들에서, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 구역(202)이 외측 구역이고 그리고 제 2 구역(204)이 외측 구역 내에 배치된 내측 구역이다. 내측 및 외측 구역들은 기판 지지부(206) 상에서 지지되는 기판의 내측 및 외측 부분들에 실질적으로 상응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전원(208)은 약 190 내지 약 240 VAC, 또는 약 208 VAC 전원이다. 장치의 설계 및 적용예에 따라서, 다른 크기들의 전원들이 또한 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, AC 전원(208)은 60 Hz 사이클로 작동한다. 일부 실시예들에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 전원(208)은 제 1 전력 피드(216)를 제 1 구역(202)으로 공급하고 그리고 제 2 전력 피드(218)를 제 2 구역(204)으로 공급한다. 일부 실시예들에서, 제 2 구역(204)의 온도는 열전대(thermocouple; 212)를 이용하여 측정된다. 열전대(212)는 (도 3과 관련하여 이하에서 더 구체적으로 설명되는) 제어기(210)에 연결되고, 제어기(210)는 전원(208)에 추가적으로 연결된다.
제 1 구역(202)에 의해서 인출되는 전류 및 전압은, 예를 들어, 제 1 시간에, 전류 및 전압을 동시에 측정할 수 있는 저항 측정 디바이스(214)를 이용하여 측정될 수 있다. 여기에서 이용된 바와 같이, 동시적인 것, 또는 제 1 시간은, 서로 약 110 밀리초까지의 범위 내에서 이루어지는 측정들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 저항 측정 디바이스(214)는, 제 1 구역(202)으로 인가되는 전압뿐만 아니라 제 1 구역(202)으로 전달되는 순간적인 전류를 캡쳐(capture)할 수 있는 고주파수 홀 효과(high frequency Hall effect) 전류 센서(예를 들어, 약 200 kHz 또는 더 큰 샘플링 레이트(rate)를 가진다)일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 저항 측정 디바이스(214)는 미국 캘리포니아 알라메다에 소재하는 Power Standards Lab(PSL)로부터 입수가능한 전력 모니터들의 PQube® 라인 중 하나가 될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 구역(202)에 의해서 인출되는 전류 및 전압을 측정하기 위해서, 저항 측정 디바이스(214)가 제 1 전력 피드(216)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 제 1 구역(202)에 의해서 인출되는 전압 및 전류의 측정들의 복수의 세트들이 취해진다(taken). 예를 들어, 제 1 구역(202)에 의해서 인출되는 전압 및 전류의 측정들의 복수의 세트들은 전원(208)의 매 사이클마다(for every cycle) 취해질 수 있고, 측정들의 각각의 세트는 동시적으로(예를 들어, 서로 약 110 밀리초 이내로) 취해진 전압의 측정 및 전류의 측정을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 1 구역(202)에 의해서 인출되는 전압 및 전류의 256번의 측정들이 전원(208)의 매 사이클마다 취해진다.
저항 측정 디바이스(214)는 또한 제어기(210)에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(210)는 제 1 구역(202)의 저항의 16 밀리오옴 변화를 검출할 수 있고, 그러한 변화는 제 1 구역(202) 내의 온도의 1 ℃의 변화와 동등하다. 일부 실시예들에서, 저항 측정 디바이스(214) 및 제어기(210)는 통합될 수 있다(예를 들어, 동일한 하우징 또는 디바이스 내에 제공될 수 있다).
단계(106)에서, 제 1 구역(202)의 저항이 계산될 수 있다. 저항은 오옴의 법칙을 이용하여 계산될 수 있고, 그러한 법칙은 저항이 전압을 전류로 나눈 것과 동일하다는 것을 제공한다(R=V/I). 일부 실시예들에서, 저항 값은 매 100 내지 110 밀리초마다 계산될 수 있다. 일부 실시예들에서, 저항 값의 재계산들 사이에 더 긴 기간이 제공될 수 있지만, 더 빠른 재계산들을 제공하는 것이 더 빠른 온도 결정을 유리하게 용이하게 하고, 그러한 빠른 온도 결정은 더 짧은 프로세스들 중에 온도를 정확하게 결정하는데 있어서 중요할 수 있으며, 짧은 프로세스들은 약 5 초 정도로 짧은 지속시간을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 저항 값은 제 1 시간의 약 100 밀리초 내에(예를 들어, 전류 및 전압의 측정의 약 100 ms 이내) 계산될 수 있다. 본 발명자들은, 설비들로부터의 공급 전압이, 저항을 계산하기 위해서 필요한 전압의 rms(제곱 평균 제곱근) 값을 결정하는 주요 인자의 역할을 한다는 것을 발견하였다. 일부 설비들에서, 공급 전압은 208 VAC일 수 있지만, 예를 들어, 다른 국가들에서의 상이한 설비들은 상이한 공급 전압들을 가질 수 있다. 그에 따라, 히터 구역의 저항을 더 정확하게 계산하기 위해서 본 발명자들은 전류를 모니터링할 때 동시에 공급 전압을 모니터링하기 위한 기술을 제공하였다.
단계(108)에서, 제 1 구역(202)의 온도는, 제 1 구역(202)의 저항과 온도 사이의 미리 결정된 관계에 기초하여 결정될 수 있다. 계산된 저항 값의 정확도를 보장하기 위해서, 전류 및 전압 모두가 반드시 제 1 시간에 동시에 측정되어야 한다. 히터의 저항이 히터의 온도에 대해서 선형적인(linear) 관계로 직접적으로 관련되기 때문에, 저항 계산의 정확도는 온도 결정의 정확도와 직접적으로 관련된다. 일부 실시예들에서, 제 1 구역(202)의 온도를 약 0.5 ℃ 이내의 정확도로 상호연관시키기 위해 제 1 구역(202)의 저항이 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 구역(202)의 저항과 온도 사이의 미리 결정된 관계는 경험적으로(empirically) 또는 모델링에 의해서 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 구역(202)의 저항과 온도 사이의 미리 결정된 관계는, 제 1 구역(202)을 희망하는 온도가 되게 하고 그리고 제 1 구역(202)의 저항을 측정함으로써, 경험적으로 결정될 수 있다. 또한, 저항 측정은 온도들의 범위에 걸쳐서 기록될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 구역(202)이 희망하는 온도가 될 수 있는 한편, 제 2 구역(204)이 또한 희망하는 온도(제 1 구역(202)의 희망하는 온도와 같거나 상이할 수 있다)가 될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예들에서, 방법(100)은, 압력 및 가스 유량과 같은 다양한 프로세스 매개변수들을 갖는, 도 3에 도시된 바와 같은, 화학 기상 증착 챔버 내에서 이루어질 수 있고, 다양한 프로세스 매개변수들은 제 1 구역(202)의 온도의 요동(swing)을 유도할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 저항은, 제 1 구역(202)의 온도를 2.5 ℃ 이내의 정확도로 상호연관시키기 위해 이용될 수 있다. 다중-구역 히터에 걸친 이러한 제어 레벨은, 통상적인 방법들과 비교하여, 기판에 걸친 더 일정한 온도 프로파일을 가능하게 한다. 또한, 열 팽창(expansion) 및 수축(contraction)으로 인해서 구역들이 물리적으로 위치를 바꾸는 실시예들에서, 구역의 온도를 결정하기 위해서 저항 계산을 이용하는 것은 유리하게, 더 정확한 구역 온도 측정 및 동작을 가능하게 하거나 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 통상적인 장치에서, 열전대들이 히터의 온도를 측정하기 위해 이용될 수 있다. 그러나, 내측 및 외측 구역들을 가지는 통상적인 이중-구역 히터 구성들의 단점은, 동작 중에 외측 구역의 열적 이동(thermal movement)에 기인하여, 열전대가 외측 구역 상에 배치될 수 없다는 점이다.
단계(110)에서, 제 1 구역(202)의 온도는, 제 1 구역(202)의 저항 및 온도 사이의 미리 결정된 관계에 기초하여, 온도 결정에 응답하여 조정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 단일-구역 히터를 모방(mimic)하기 위해서, 제 1 구역(202)의 온도는 제 2 구역(204)의 온도보다 더 낮도록(more cooler) 감소될 수 있다. 대안적으로, 제 1 구역(202)의 온도가 제 2 구역(204)의 온도보다 더 높도록(more hotter) 증가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 구역(202)과 제 2 구역(204) 사이의 온도 차이를 유지하기 위해서, 제 1 구역(202)의 온도가 조정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 제 2 구역(204)이 제 1 구역(202)보다 높은 온도로, 예를 들어, 약 40 도까지 더 높은 온도에서 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 구역(204)이 제 1 구역(202)보다 낮은 온도로, 예를 들어, 약 15 도까지 더 낮은 온도로 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 구역(202)은 제 1 온도, 예를 들어, 약 200 ℃로 가열될 수 있고, 그리고 일단 제 1 온도에 도달하면, 제 2 구역(204)이 희망하는 제 2 온도로 가열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 일단 제 2 구역(204)이 희망하는 제 2 온도로 가열되면, 제 1 구역(202) 및 제 2 구역(204)이 희망하는 제 3 온도까지 함께 상승될(ramped up) 수 있다.
따라서, 전술한 방법들의 실시예들을 이용하여, 본원 발명은 유리하게, 다중-구역 가열된 기판 지지부(및, 그에 따라 그 상부에 배치된 기판)의 온도 프로파일이 균일하도록 또는 제어가능하게 불-균일하도록(controllably non-uniform) 제어하는 융통성을 제공한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 균일한 열적 프로파일이 제공될 수 있다. 대안적으로, 중심 저온 프로파일 또는 중심 고온 프로파일에 제공될 수 있다.
도 3은, 도 1의 방법(100)의 부분들을 실시하기 위해서 이용될 수 있는 하나의 예시적인 CVD 반응기(300)의 개략도를 도시한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 반응기(300)는 프로세싱 챔버(301), 펌핑 시스템(338), 가스 패널(336), 전원(208), 및 제어기(210)를 포함한다.
프로세싱 챔버(301)는 일반적으로 상부 조립체(303), 하단부 조립체(308), 및 기판 지지부 리프트 조립체를 포함한다. 상부 조립체(303)는 일반적으로 유입구 포트(334) 및 샤워헤드(344)를 가지는 덮개(310)를 포함한다. 하단부 조립체(308)는 기판 지지부 받침대(324)를 수용하고, 그리고 벽(306)을 가지는 챔버 본체(302)를 포함한다. 프로세싱 챔버(301)의 안으로 및 밖으로의 기판(322)의 진입(entry) 및 진출(egress)을 용이하게 하기 위해서, 기판 접근 포트(328)가 챔버 본체(302) 내에 형성된다. 기판 지지부 리프트 조립체는 기판 지지부 받침대(324)에 커플링되고, 그리고 리프트 메커니즘(330), 리프트 플레이트(318), 및 리프트 핀들(314)의 세트를 포함한다.
기판 지지부 받침대(324)는 프로세싱 챔버(301)의 내부 용적(304) 내에 배치되고 그리고, 프로세싱 중에, 기판(322)을 지지한다. 기판 지지부 받침대(324)는 기판(322)의 온도 및/또는 내부 용적(304) 내의 온도를 조절하도록 구성된 히터(320)를 포함한다. 히터(320)는 전원(208)에 커플링된다. 히터(320)는 제 1 구역(202) 및 제 2 구역(204)을 가진다. 전원(208)은 제 1 전력 피드(216)를 제 1 구역(202)에 그리고 제 2 전력 피드(218)를 제 2 구역(204)에 제공한다. 저항 측정 디바이스(214)는 제 1 전력 피드(216)에 커플링되어, 제 1 구역(202)에 의해서 인출되는 전류 및 전압을 측정한다.
샤워헤드(344)는, 복수의 개구부들(354)을 통해서, 가스 패널(336)로부터 전달되는 가스들 또는 증기들의 분배를 제공한다. 기판(322)에 대한 가스/증기 유동의 미리 규정된 패턴을 용이하게 하도록, 개구부들(354)의 크기, 기하형태, 수, 및 위치가 선택적으로 선택된다.
가스 패널(336)은 액체 및/또는 기체 형태의 프로세스 화학물질들(process chemicals)을 프로세싱 챔버(301)에 제공한다. 가스 패널(336)은 복수의 가스 라인들(340)을 이용하여 덮개(310)에 커플링된다. 각각의 가스 라인(340)은, 특정 화학물질(들)을 가스 패널(336)로부터 유입구 포트(334)로 전달하도록 선택적으로 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 온도 제어식(temperature controlled)일 수 있다.
동작 시에, 기판 지지부 리프트 조립체(330)는 받침대(324)의 높이를 프로세싱 위치(도 3에 도시된 바와 같음)와 하강된 위치 사이에서 제어하고, 하강된 위치로부터 기판(322)이, 기판 접근 포트(328)를 통해서, 프로세싱 챔버(301)의 안으로 및 밖으로 운송될 수 있다. 기판 지지부 리프트 조립체는 가요성 벨로우즈(332)를 이용하여 챔버 본체(302)에 밀봉식으로 커플링되고 그리고, 선택적으로, 기판 지지부 받침대(324)를 회전시키도록 구성된다.
벽(306)은 열적으로 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 도관들(312)이 벽(306) 내에 배치되고, 그리고 벽의 온도를 조절하는 열 전달 유체를 순환시키도록 구성된다.
펌핑 시스템(338)은 벽(306) 내에 형성된 펌핑 포트(326)에 커플링된다. 펌핑 시스템(338)은 일반적으로, 내부 용적(304) 내의 압력을 제어하도록 배열된 하나 또는 둘 이상의 펌프들 및 스로틀 밸브를 포함한다. 프로세싱 챔버(301)의 밖으로 유동하는 가스들이 펌핑 링(342)을 통해서 루트 연결되어(routed), 기판(322)의 표면에 걸친 가스 유동 균일성을 강화시킨다. 하나의 그러한 펌핑 링은, Iyer 등이 2004년 10월 4일자로 출원하고 명칭이 "Thermal Chemical Vapor Deposition of Silicon Nitride Using BTBAS Bis(Tertiary-Butylamino Silane) in a Single Wafer Chamber"인 미국 특허 제 10/911,208 호에 개시되어 있다.
대안적인 실시예들(미도시)에서, 반응기(300)는, 유입구 포트(334)에 커플링된 원격 플라즈마 소스뿐만 아니라, 덮개(310) 내의 윈도우들을 통해서 기판(322)에 복사 에너지를 전달하는 광여기(photoexcitation) 시스템을 포함할 수 있다.
일반적으로, 제어기(210)는 중앙 처리 유닛(CPU)(350), 메모리(343), 및 지원 회로들(352)을 포함하고, 그리고 반응기(300)의 모듈들 및 장치들에 커플링되고 그 모듈들 및 장치들을 제어한다. 동작 시에, 제어기(210)는 반응기(300)의 모듈들 및 장치들을 직접적으로 제어하거나 또는, 대안적으로, 이러한 모듈들 및 장치들과 연관된 컴퓨터들(및/또는 제어기들)을 관리한다. 일부 실시예들에서, 제어기(210)는, 제 1 구역(202)에 의해서 인출되는 전압 및 전류로부터 계산되고 저항 측정 디바이스(214)에 의해서 측정된 저항 값에 기초하여, 전원(208)으로부터 제 1 구역(202)으로의 제 1 전력 피드(216)를 조정함으로써, 제 1 구역(202)의 온도를 조정한다.
그에 따라, 프로세스 챔버 내의 다중-구역 히터의 개선된 온도 제어를 제공하는, 기판들을 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치가 여기에서 제공된다. 개선된 온도 제어는, 온도 의존적인 기판 프로세스들 전반에 걸쳐 개선된 제어를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 개선된 온도 균일성이, 에칭, 증착, 또는 온도 균일성의 이점을 취할 수 있는 다른 프로세스들과 같은, 기판 프로세싱의 개선을 용이하게 할 수 있다. 또한, 본원 발명의 실시예들은 유리하게, 중심 저온 프로파일 또는 중심 고온 프로파일과 같은, 불-균일한 온도 프로파일들을 가지게 하는 융통성을 제공한다.
전술한 내용들이 본원 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있다.

Claims (15)

  1. 프로세스 챔버 내의 다중-구역 히터의 온도를 제어하기 위한 장치로서:
    기판 지지부 내에 배치된 다중-구역 히터;
    제 1 전력 피드를 상기 다중-구역 히터의 제 1 구역에 제공하고 그리고 제 2 전력 피드를 상기 다중-구역 히터의 제 2 구역에 제공하는 전원;
    상기 제 1 구역에 의해서 인출되는 전류 및 전압을 서로 110 밀리초 이내에 측정하기 위해서 상기 제 1 전력 피드에 커플링된 저항 측정 디바이스; 및
    상기 저항 측정 디바이스로부터 수신된 데이터에 응답하여 상기 전원을 제어하기 위해서 상기 전원 및 상기 저항 측정 디바이스에 커플링된 제어기;를 포함하고,
    상기 다중-구역 히터는 상기 기판 지지부 상에서 지지되는 기판의 중앙 부분 및 외측 부분에 각각 상응하는 내측 구역 및 외측 구역을 포함하고, 상기 외측 구역이 상기 다중-구역 히터의 제 1 구역이고 그리고 상기 내측 구역이 상기 다중-구역 히터의 제 2 구역이며,
    상기 장치는 상기 제 2 구역의 온도를 측정하도록 상기 제 2 구역에 커플링되며 상기 제어기에 연결된 열전대를 더 포함하고,
    상기 제 1 구역의 저항은 상기 제 1 구역에 의해 인출된 측정 전류 및 전압을 기초로 계산되고, 그리고
    상기 제 1 구역의 온도는 상기 제 1 구역의 온도와 상기 저항 사이의 미리 결정된 관계를 기초로 결정되는,
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원은 190 내지 240 VAC 전원인,
    장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 저항 측정 디바이스는 200 kHz 또는 그 초과의 샘플링 레이트를 가지는 홀 효과 전류 센서를 포함하는,
    장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전원은 교류 전원이고, 그리고 상기 저항 측정 디바이스가 상기 전원의 매 사이클마다, 제 1 구역에 의해서 인출되는 전압 및 전류의 측정들의 복수의 세트들을 획득할 수 있는, 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전원은 교류 전원이고, 그리고 상기 저항 측정 디바이스가 상기 전원의 매 사이클마다, 제 1 구역에 의해서 인출되는 전압 및 전류의 측정들의 적어도 256 개의 세트들을 획득할 수 있는, 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 구역의 저항의 16 밀리오옴 변화를 검출할 수 있는,
    장치.
  7. 기판 지지부 내에 배치된, 제 1 구역 및 제 2 구역을 가지는 다중-구역 히터를 제어하는 방법으로서:
    제 1 시간에 상기 제 1 구역에 의해서 인출되는 전류를 측정하는 단계;
    상기 제 1 시간에 상기 제 1 구역에 의해서 인출되는 전압을 측정하는 단계;
    상기 제 1 시간에 상기 제 1 구역에 의해서 인출되는 측정된 전류 및 전압에 기초하여 상기 제 1 구역의 저항을 계산하는 단계;
    상기 제 1 구역의 온도와 저항 사이의 미리 결정된 관계에 기초하여 상기 제 1 구역의 온도를 결정하는 단계;
    상기 제 1 구역의 온도 결정에 응답하여 상기 제 1 구역의 온도를 조정하는 단계;
    상기 제 2 구역에 커플링된 열전대에 의해 상기 제 2 구역의 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 제 2 구역의 온도 측정에 응답하여 상기 제 2 구역의 온도를 조정하는 단계;를 포함하고,
    상기 제 1 구역은 외측 구역이고 그리고 상기 제 2 구역은 상기 외측 구역 내에 배치된 내측 구역인,
    제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 구역의 저항을 계산하는 단계, 상기 제 1 구역의 온도를 결정하는 단계 및 상기 제 1 구역의 온도를 조정하는 단계가 상기 제 1 시간의 100 ms 이내인 제 2 시간에 이루어지는,
    제어 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 다중-구역 히터는 교류 전원에 연결되고, 그리고 상기 제 1 구역에 의해서 인출되는 전압 및 전류의 측정들의 복수의 세트들은 상기 전원의 매 사이클마다 취해지며, 상기 측정들의 각각의 세트는 동시적으로 취해진 전압의 측정 및 전류의 측정을 포함하는,
    제어 방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 구역이 가열되기에 앞서서 상기 제 1 구역이 희망하는 온도로 가열되는,
    제어 방법.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 구역의 온도를 결정하는 단계는 상기 제 1 구역의 저항을 0.5 ℃ 이내의 정확도까지 상기 제 1 구역의 온도에 상호연관시키는 단계를 더 포함하는,
    제어 방법.
  12. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 다중-구역 히터의 상기 제 1 구역의 온도는 2.5 ℃ 이내의 정확도로 조정되는,
    제어 방법.
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