KR102195760B1 - 다중 영역의 온도 제어가 가능한 플라즈마 반응기 - Google Patents

다중 영역의 온도 제어가 가능한 플라즈마 반응기 Download PDF

Info

Publication number
KR102195760B1
KR102195760B1 KR1020190150642A KR20190150642A KR102195760B1 KR 102195760 B1 KR102195760 B1 KR 102195760B1 KR 1020190150642 A KR1020190150642 A KR 1020190150642A KR 20190150642 A KR20190150642 A KR 20190150642A KR 102195760 B1 KR102195760 B1 KR 102195760B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heating
electronic switch
driving
heater
plasma reactor
Prior art date
Application number
KR1020190150642A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200060690A (ko
Inventor
투치앙 니
스티븐 리
샤 린
시아오펑 조우
메이 루이
Original Assignee
어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드. 차이나
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드. 차이나 filed Critical 어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드. 차이나
Publication of KR20200060690A publication Critical patent/KR20200060690A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102195760B1 publication Critical patent/KR102195760B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H05B1/0233—Industrial applications for semiconductors manufacturing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 반응 공간을 둘러싸는 반응 챔버; 반응 공간의 하부에 배치되고, 기판을 지지하도록 구성되는 베이스; RF 전력을 반응 챔버에 출력하는 RF 전원 - 베이스는 정전 척을 포함하고, 정전 척은 가열기 그룹을 포함하고, 가열기 그룹은 복수의 가열 모듈을 포함하고, 각각의 가열 모듈은 직렬로 연결된 하나의 가열기와 하나의 전자 스위치를 포함하고, 각각의 가열 모듈 내의 가열기는 가열 전원 및 접지단 중 하나에 연결되고, 전자 스위치는 가열 전원 및 접지단 중 다른 하나에 연결됨 -; 및, 온도 제어 신호를 수신하기 위한 수신단과, 상기 전자 스위치에 연결되어 상기 전자 스위치의 구동 신호를 출력하기 위한 구동 신호 출력단과, 상기 수신단과 상기 구동 신호 출력단을 전기적으로 격리시키기 위한 적어도 하나의 광전자 구동 회로를 포함하는 가열 제어기를 포함하는 플라즈마 반응기를 제공한다.

Description

다중 영역의 온도 제어가 가능한 플라즈마 반응기{MULTI-ZONE TEMPERATURE CONTROL PLASMA REACTOR}
본 발명은 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 특히 플라즈마 반응기의 다중 영역 온도 제어 베이스의 온도 제어 장치에 관한 것이다.
반도체 칩의 제조 공정은 대량의 미세 가공을 포함한다. 흔히 사용되는 플라즈마 에칭 반응기는 웨이퍼에 다양한 마이크로 미터 또는 나노 미터 크기의 비아 또는 트렌치를 형성한 후에 화학 기상 증착과 같은 다른 공정을 결합하여 최종적으로 다양한 반도체 칩 완제품을 형성한다. 에칭 공정에 대한 요구가 증가함에 따라, 플라즈마 처리 공정에서 웨이퍼 또는 기판 온도의 제어 정밀도에 대한 요구가 더욱 높아지고 있다. 독립적인 온도 제어 영역은 내부 및 외부에 배열된 2~3개의 링 형상의 영역이고, 이 레이아웃은 동일한 온도 제어 영역의 다른 부분에 존재하는 온도 차이가 허용 가능한 한계를 초과하는 것과 같이, 공정 요구 사항을 더 이상 충족할 수 없다. 웨이퍼의 온도 제어 능력을 한층 제고하기 위해, 종래 기술에서는 정전 척과 하부 전극인 전도성 베이스 사이에 통합되며 독립적으로 제어되는 매트릭스 배열형 가열기 어레이를 제시하였다.
도 1은 챔버(100)와, 챔버 내부에서 하부에 배치된 전도성 베이스(30)를 포함하는 전형적인 플라즈마 반응기를 도시하며, 전도성 베이스는 동시에 적어도 하나의 고주파RF 전원(19)에 연결되는 하부 전극 역할을 한다. 웨이퍼(또는 다른 형태의 기판) 위쪽의 플라즈마를 점화하면, RF 전원(19)이 플라즈마 농도 또는 에너지를 조절할 수 있다. 플라즈마 반응기에는 RF 전원을 반응 챔버 내부의 상부에 연결하는 가스 헤드 샤워 또는 반응 챔버 내로 자기장을 생성하여 공급하고 플라즈마 농도를 유지하기 위하여 반응기 챔버 위쪽에 배치된 인덕터 코일과 같은 다른 종류의 RF 전원을 설치할 수도 있다. 전도성 베이스는 하나의 지지 장치(20)에 의해 챔버 하부에 고정되고, 챔버(100)와 지지 장치(20)는 모두 도체로 제작되고 전기적으로 접지되어 RF 전계의 외부 누출을 방지한다.
정전 척(40)이 전도성 베이스 상에 배치되고, 정전 척(40)은 복수의 전기 절연 재료를 포함하고, 정전 흡착을 구현하기 위한 전극(42)이 정전 척(40)에 내장되어, 전극(42)이 외부 고압 DC 전원과 연결될 때, 처리 대상 웨이퍼(50)가 정전 척(40)에 정전 흡착되게 한다. 절연 재료층 중의 전극(42)의 아래 측에는 다중 영역 가열을 위한 가열기 그룹(41)을 포함하며, 가열기 그룹은 다수의 독립적으로 제어 가능한 가열기를 포함하고, 가열기의 수량은 10*10=100개 또는 15*15=225일 수 있고, 심지어 더 많은 수량일 수도 있다. 가열기(41)는 저항 와이어 또는 전류를 공급 받아 열로 전환할 수 있는 다른 장치일 수 있다.
다수의 독립적으로 제어 가능한 가열기를 독립적으로 제어하기 위해, 대량의 전류 공급 라인 및 전류 리턴 라인이 필요하며, 전류 공급 라인은 고전압 가열 전원에 연결되고 전류 리턴 라인은 접지단에 연결된다. 10*10 매트릭스를 예를 들면, 각 행과 각 열의 가열기는 모두 하나의 전류 공급 라인 또는 전류 리턴 라인에 연결되며, 적어도 10+10=20개의 전류 공급 라인과 전류 리턴 라인이 필요하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가열 전원의 전력은 전력 버스(11)를 통해 가열기 그룹 제어기(60)로 흐르고, 가열기 그룹 제어기(60)는 또한 제어 신호 입력 라인(12)을 통해 프로세스 제어기에 연결되어 프로세스 제어기에 의해 구성된 가열 전력 분배 데이터를 수신하며, 가열기 그룹 제어기(60)는 수신된 가열 전력 분배 데이터에 따라 구동 스위치의 턴온 시간 또는 구동 스위치의 듀티 비를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 가열기 그룹 제어기(60)는 복수(예를 들어, 20개)의 구동 스위치를 포함하는데, 한 그룹의 구동 스위치의 온 또는 오프 상태를 선택함으로써 가열기 그룹 중의 하나의 전류 공급 라인과 전류 리턴 라인이 외부 가열 전원 및 접지단에 연결되게 하고, 연결 된 하나의 전류 공급 라인과 하나의 전류 리턴 라인은 하나의 루프를 형성하여 가열기 그룹 중의 하나의 가열기를 가열시키고, 그 가열기를 일정 시간 동안 가열한 후에 다른 가열기를 가열하며, 이러한 방식으로, 가열이 필요한 각 가열기를 번갈아 스캔하여 최종으로 각 가열기의 가열 전력을 독립적으로 조정할 수 있게 한다. 이러한 수동 가열 전원 공급 및 제어 방법을 사용하면, 전류 공급 라인 및 전류 리턴 라인을 정전 척(40)에 위치한 가열기 그룹에 연결해야 하지만, 정전 척이 RF 방사 환경에 있기 때문에 하나의 필터 그룹(16)을 설치해야 하며, 각 전류 공급 라인 및 전류 리턴 라인은 하나의 필터와 직렬로 연결될 필요가 있다. 가열기 그룹 제어기(60)에 연결된 가열 전원 라인(15)(20개의 전류 공급 라인 및 전류 리턴 라인을 포함)은 필터 그룹(16)을 통과한 후, 제2가열 전원 라인(17)을 통해 반응 챔버 내부의 RF 환경으로 진입하고, 그 후에 전도성 베이스(30)에 설치된 관통 구멍(미도시)을 통해 정전 척(40) 내의 가열기 그룹(41)에 연결된다. 이렇게 대량으로 필터를 설치하면 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 많은 공간을 차지하고, 플라즈마 처리 장비의 설계, 제조 및 유지가 어려우며, 이러한 수동 가열식 가열기 그룹은 한번에 가열기를 하나밖에 가열할 수 없어 온도 분포를 변경하려면 복수의 가열기 그룹(41)의 모든 가열기를 스캔하는 시간이 필요하므로 신속한 변화를 실현할 수 없다. 한편, 단일 필터가 RF 방사 환경에 오랫동안 연결되는 경우 주요한 RF 전력 누출을 차단할 수 있지만, 필터의 수량이 많은 경우에는 여전히 상당한 RF 에너지가 아래 측의 가열기 그룹 제어기(60)에 누출되어 전력 손실을 야기 할 뿐만 아리나, 극단적인 경우에는 심지어 제어기(60)를 손상시킨다.
따라서, 구조를 단순화하고, 비용을 절감하고, 시스템의 신뢰성을 개선하고, 온도 분포를 보다 신속하게 변경할 수 있는 새로운 다중 영역의 온도 제어가 가능한 플라즈마 반응기를 제시하는 것이 필요하다.
본 발명은 안정하고 신뢰성이 있게 기판에 대해 매트릭스형 다중 영역의 온도제어를 구현할 수 있는 플라즈마 반응기를 제공하는 바, 상기 플라즈마 반응기는 반응 공간을 둘러싸는 반응 챔버; 반응 공간의 하부에 배치되고, 기판을 지지하도록 구성되는 베이스; RF 전력을 반응 챔버에 출력하여 플라즈마를 생성 및 유지하기 위한 RF 전원 - 상기 베이스는 하나의 전극 및 상기 베이스 위쪽에 배치된 정전 척을 포함하고, 상기 정전 척은 다수의 전기 절연 재료층을 포함하고, 적어도 하나의 상기 전기 절연 재료층은 가열기 그룹을 포함하고, 상기 가열기 그룹은 복수의 가열 모듈을 포함하고, 각각의 상기 가열 모듈은 위에 있는 상기 기판의 상이한 부분에 대응하고, 각각의 상기 가열 모듈은 하나의 가열기와 하나의 전자 스위치를 포함하고, 상기 하나의 가열기와 상기 하나의 전자 스위치는 직렬로 연결되고, 상기 가열 모듈의 일단은 가열 전원에 연결되고, 상기 가열 모듈의 타단은 접지단에 연결됨 -; 및, 온도 제어 신호를 수신하기 위한 수신단과, 상기 전자 스위치에 연결되어 상기 전자 스위치의 구동 신호를 출력하기 위한 구동 신호 출력단과, 상기 수신단과 상기 구동 신호 출력단을 전기적으로 격리시키기 위한 적어도 하나의 광전자 구동 회로를 포함하는 가열 제어기를 포함한다. 여기서, 광전자 구동 회로는 적어도 하나의 광 커플러를 포함한다. 선택적으로, 상기 가열 제어기는 각 광전자 구동 회로의 출력단이 상기 하나의 가열 모듈 중의 전자 스위치의 구동단에 연결되어 상기 전자 스위치의 온 또는 오프를 제어하는 복수의 광전 구동 회로를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수신단은 광 케이블을 통해 온도 제어 신호를 수신하여 가열 제어기에 대한 전기적 격리를 실현한다.
선택적으로, 상기 가열기 그룹 중의 복수의 가열 모듈은 가열 전원 및 접지단 중의 하나에 고정 연결된다. 선택적으로, 상기 전자 스위치는 상기 가열 제어기의 구동 신호 출력단에 연결되는 구동단과, 상기 가열기에 연결되는 제2 단, 및 가열 전원 또는 접지단에 연결되는 제3 단을 포함한다. 이렇게 가열 모듈과 가열 전원 또는 접지단을 고정 연결하여 상기 가열 전원이 하나의 필터를 통해 상기 복수의 가열 모듈에 연결되게 함으로써 대량의 필터를 사용할 필요가 없다.
선택적으로, 상기 가열 모듈의 수량은 100개 이상이다.
선택적으로, 본 발명의 플라즈마 반응기는 상기 광전자 구동 회로의 출력단에 연결되는 수신단과, 하나의 가열 모듈 중의 전자 스위치의 구동단에 연결되어 광전자 구동 회로에 의해 출력된 구동 신호가 분석을 거쳐 복수의 가열 모듈 중의 전자 스위치를 구동할 수 있게 하는 구동 신호를 출력하는 복수의 분석 모듈 출력단을 포함하는 분석 모듈을 더 포함한다.
상기 가열 제어기는 챔버 내부에서 베이스의 아래에 설치되고, 가열 제어기의 외부에는 반응 챔버 내부의 RF 전계가 외부에 차폐되도록 전도성 차폐 케이스가 설치된다.
도 1은 종래 기술의 플라즈마 반응기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 플라즈마 반응기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 가열기 구동 제어 회로의 개략도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 플라즈마 반응기의 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 가열기 구동 제어 회로의 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술 방안을 상세히 설명하며, 하기의 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 개념을 이용한 다른 실시예를 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 반응기는 종래기술과 기본 구조가 동일하며, 주요한 구별점은 다중 영역의 온도 제어가 가능한 가열기(41)의 구동 및 제어 시스템이 상이한 것이다. 본 발명의 가열기 그룹 제어기(62)는 하나의 제어 신호 입력 라인(13)을 통해 플라즈마 반응기의 프로세스 제어기에 연결되는데, 상기 제어 신호 입력 라인은 바람직하게 광 케이블이고, 제어기(62) 내에서 광전 변환 장치를 통해 광 신호에 전달된 프로세스 파라미터를 인식할 수 있으며, 이 경우, 제어기(62)와 외부 회로를 한층 더 전기적으로 격리시켜 제어 전기 신호에 대한 간섭을 감소시킬 수 있다. 가열기 제어기는 또한 블루투스 또는 마이크로파를 통한 무선 신호 등 다른 수단에 의해 제어 신호를 수신할 수 있는데, 이러한 제어 신호의 주파수가 반응 챔버 내의 RF 신호의 주파수와 매우 다르기 때문에 서로 간섭하지 않아, 제어 신호를 효과적으로 전송할 수 있고, 또한 무선으로 전송되기 때문에 RF 전력이 반응 챔버 외부로 누출되지 않는다. 본 발명의 가열 전원은 하나의 공통 전원 라인(11)을 통해 인가되어 하나의 필터(18)를 경과하여 무선 주파수 신호가 필터링된 후에 가열기 그룹(41)으로 연결되어 가열기 그룹의 각 가열 모듈이 모두 가열 전원에 연결되게 하며, 스위치를 가열 전원에 선택적으로 연결할 필요가 없다.
가열기 그룹 제어기(62)는 제어 신호를 구동 신호로 변환하여 전기-광학-전기 신호의 변환을 구현하는 복수의 광전자 컴포넌트(65)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가열기 그룹 제어기(62)는 복수의 광전자 구동 회로(64)를 포함하고, 광전자 구동 회로의 각각은 하나의 광전자 컴포넌트(65)를 포함한다. 이하, 제1 광전자 구동 회로 및 제2 광전자 구동 회로(64a, 64b)를 예로 들어 본 발명의 제어 구조에 대해 설명한다. 제1 광전자 구동 회로(64a)는 제어 신호 입력 라인(13)으로부터의 신호를 수신 및 처리하여 제어 가열기 그룹(41) 중 어느 하나의 가열 모듈의 가열 여부 및 가열 시간 등을 제어하기 위한 파라미터를 출력하는 프로세서(63)를 포함한다. 광전자 컴포넌트(65a)는 전기 신호를 광 신호로 변환한 후에 광 신호를 전기 신호로 변환하여 출력하는 광 커플러를 포함한다. 가열기 그룹(41)은 복수의 가열 모듈(M41)을 포함하고, 각각의 가열 모듈은 제1단이 전원 라인(11)을 통해 가열 전원에 연결되는 가열기 및 가열기와 직렬로 연결된 전자 스위치를 포함 한다. 상기 광전자 컴포넌트(65a)의 출력단은 제1 가열 모듈(M41a) 중의 전자 스위치(69a)의 구동단에 연결되고, 구동단과 접지단 사이에는 하나의 저항(67a)이 연결되며, 전자 스위치(69a)의 제2 단은 가열기(41a)에 연결되고, 제3 단은 접지단에 연결된다. 프로세서(63)가 고전위를 출력할 때, 전자 스위치(69a)는 구동 라인(10a)을 통해 고전위 전압 신호를 수신함으로써 턴온되어 가열기(41a)의 제2 단이 스위치(69a)를 통해 접지단에 연결되게 하고, 가열 전원 중의 전류는 가열기(41a)로 흘러 가열기가 가열된다.
여기서, 전자 스위치는 사이리스터(thyristor), 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier) 등 MOSFET 또는 다른 제어 가능한 스위치일 수 있고, 전압/전류에 의해 구동되는 전자 스위치이면 모두 본 발명의 가열 모듈에 적용될 수 있다. 본 발명에서 가열 전원은 가열기가 가열될 수 있는 한, 고전압 직류 전원 또는 교류 전원일 수 있다.
동일한 구조로서, 제2 광전자 구동 회로(64b)는 광전자 컴포넌트(65b)를 통해 구동 신호를 전송하고, 구동 신호는 구동 라인(10b)을 통해 전자 스위치(69b)가 구동되도록 턴온하여 제 2 가열 모듈(M41b) 중의 제2 가열기(41b)를 접지단에 독립적으로 제어 가능하게 연결시킨다. 이와 같이, 복수의 광전 구동 회로(64)에 약한 전압 구동 신호를 제공함으로써 각 가열기의 독립적인 가열을 제어할 수 있기 때문에, 복수의 전자 스위치를 동시에 구동하여 복수의 가열기를 동시에 가열시켜 가열기의 독립적인 제어를 구현할 수 있다.
각 광전자 구동 회로는 광 커플러를 설치함으로써 제어기(62)와 위쪽의 가열기 사이의 전기적 격리를 실현하며, 바람직하게는, 제어기(62)는 주변 RF 방사선을 차단할 수 있도록 전도성 물질(예를 들어, 금속)로 제작된 차폐 케이스 내부에 설치될 수 있다. 이에 따라, 제어기(62)가 주변 RF 전계의 영향을 받지 않고 RF 신호가 구동 라인(10a)을 통해 전도되지 않기 때문에, RF 전력의 누출을 방지하는 동시에 제어기(62)의 신뢰성이 있는 작동을 보장한다. 모든 가열기가 하나의 공통 전원 라인(11)에 연결되기 때문에, 단 하나의 필터만으로 전원 라인의 RF 전력 절연을 실현할 수 있으며, 종래 기술에 비해 필터의 비용 및 공간을 대폭 감소시킨다.
상기 구동 회로 구조는 독립적인 온도 제어 영역의 수량이 증가함에 따라 광전 구동 회로(64)의 수량도 크게 증가되는데, 구동 회로를 한층 더 단순화하기 위해, 본 발명은 다른 실시예를 제시한다. 도 4a와 도 4b는 본 발명의 제3 실시예를 도시하며, 도 3의 제1 실시예와 구별되는 점은 광전자 컴포넌트(65)의 출력단이 하나의 가열 모듈 중의 전자 스위치(69x)에 직접 연결되는 것이 아니라 하나의 분석 모듈(70)의 입력단에 연결되는 것이며, 분석 모듈(70)은 광 커플러에 의해 전송된 제어 신호를 분석하여 복수의 가열 모듈의 구동 신호로 변환시키고, 복수의 구동 라인(10a-10c)을 통해 복수의 독립적인 가열 모듈 중의 전자 스위치(69a-69c)를 구동하며, 더 나아가서 대응하는 가열기(41a-41c)를 구동하여 독립적으로 가열한다. 여기서 분석 모듈(70)은 PLC(Programmable Logic Controller) 칩 또는 다른 디지털 또는 아날로그 회로일 수 있다. 광전자 컴포넌트(65)에 의해 출력된 신호는 제어 신호로 되고, 제어 신호에 의해 표현되는 파라미터는 구동될 가열기 위치, 가열 시간 등과 같은 파라미터를 포함한 디지털화된 전압 신호로 되며, 분석 모듈(70)을 통해 분석 및 인식하여 제어 신호를 구동 신호로 변환하여 출력한다. 분석 모듈(70)을 설치함으로써 단지 하나 또는 몇 개의 광전자 컴포넌트 중의 광 커플러에 의해 제어 신호를 전송하여 복수의 가열 모듈에 대한 독립적인 제어를 실현할 수 있다. 분석 모듈(70)은 외부 전도성 재료 케이스에 의해 차폐된 제어기(62)에 통합될 수 있는데, 이 경우 분석 모듈(70)의 RF 전계 차폐 및 전력 공급을 구현할 수 있다. 또한, 분석 모듈(70)은 전도성 베이스 또는 정전 척(40)에 설치될 수 있지만, 반드시 독립적인 저전압 전력 및 필터를 추가하여 RF 전력의 누출을 방지해야 한다.
본 발명의 각 가열 모듈(예를 들어, M41a, M41b)의 가열기는 통일적으로 접지단에 연결될 수 있고, 이의 타단은 전자 스위치를 통해 가열 전원에 선택적으로 연결될 수 있는데, 이러한 회로 구조에 의해서도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 발명의 가열기는 전자 스위치에 직렬로 연결되어 가열 모듈로 통합되며, 각 가열 모듈의 일단은 외부 가열 전류 공급 라인/전류 리턴 라인에 고정 연결되고, 타단은 전자 스위치를 통해 가열 전류 리턴 라인 또는 전류 공급 라인에 연결된다. 적어도 하나의 전기적으로 격리된 광전자 변환기(64)는 전자 스위치에 구동 신호를 출력하여 전자 스위치가 선택적으로 접속되도록 구동시킨다. 이러한 구동 회로 구조의 설계를 통해, 플라즈마 반응기에 설치되는 필터의 수량을 대폭 감소해도 RF 신호의 누출을 방지할 수 있다. 한편, 각 가열 모듈의 전자 스위치를 모두 독립적으로 제어할 수 있고 동시에 복수의 가열기를 가열할 수 있으며, 가열기 구동 방식의 작동 범위가 넓기 때문에, 다중 영역 온도 제어의 유연성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 통해 본 발명에 대해 상세히 설명하였지만, 상기 설명을 본 발명을 한정하는 것으로 해석해서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명에 대해 다양한 변형 및 변경을 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의해 한정된다.

Claims (10)

  1. 반응 공간을 둘러싸는 반응 챔버;
    상기 반응 공간의 하부에 배치되고, 기판을 지지하도록 구성되는 베이스;
    RF 전력을 상기 반응 챔버에 출력하여 플라즈마를 생성 및 유지하기 위한 RF 전원 - 상기 베이스는 하나의 전극 및 상기 베이스 위쪽에 배치된 정전 척을 포함하고, 상기 정전 척은 다수의 전기 절연 재료층을 포함하고, 적어도 하나의 상기 전기 절연 재료층은 가열기 그룹을 포함하고, 상기 가열기 그룹은 복수의 가열 모듈을 포함하고, 각각의 상기 가열 모듈은 위에 있는 상기 기판의 상이한 부분에 대응하고, 각각의 상기 가열 모듈은 하나의 가열기와 하나의 전자 스위치를 포함하고, 상기 하나의 가열기와 상기 하나의 전자 스위치는 직렬로 연결되고, 상기 가열 모듈의 일단은 가열 전원에 연결되고, 상기 가열 모듈의 타단은 접지단에 연결됨 -;
    온도 제어 신호를 수신하기 위한 수신단과, 상기 전자 스위치에 연결되어 상기 전자 스위치의 제1 구동 신호를 출력하기 위한 구동 신호 출력단과, 상기 수신단과 상기 구동 신호 출력단을 전기적으로 격리시키기 위한 적어도 하나의 광전자 구동 회로를 포함하는 가열 제어기; 및
    분석 모듈
    을 포함하고,
    상기 전자 스위치는 상기 가열 제어기의 구동 신호 출력단에 연결되는 구동단과, 상기 가열기에 연결되는 제2 단, 및 상기 가열 전원 또는 접지단에 연결되는 제3 단을 포함하고,
    상기 분석 모듈은 상기 광전자 구동 회로의 출력단에 연결되는 수신단과, 각각이 하나의 상기 가열 모듈 중의 상기 전자 스위치의 구동단에 연결되어 상기 광전자 구동 회로에 의해 출력된 상기 제1 구동 신호가 분석을 거쳐 변환된 상기 복수의 가열 모듈 중의 상기 전자 스위치를 구동할 수 있게 하는 제2 구동 신호를 출력하는 복수의 분석 모듈 출력단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신단은 광 케이블을 통해 온도 제어 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광전자 구동 회로는 광 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열기 그룹 중의 상기 복수의 가열 모듈은 상기 가열 전원 및 접지단 중의 하나에 고정 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가열 모듈의 수량이 100개 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가열 제어기는 출력단이 하나의 상기 가열 모듈 중의 상기 전자 스위치의 구동단에 연결되어 상기 전자 스위치의 온 또는 오프를 제어하는 복수의 광전자 구동 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가열 전원은 하나의 필터를 통해 상기 복수의 가열 모듈에 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가열 제어기는 챔버 내부에 설치되고, 상기 가열 제어기의 외부에는 상기 반응 챔버 내부의 RF 전계가 외부에 차폐되도록 전도성 차폐 케이스가 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기.
KR1020190150642A 2018-11-21 2019-11-21 다중 영역의 온도 제어가 가능한 플라즈마 반응기 KR102195760B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811391849.0 2018-11-21
CN201811391849.0A CN111211029B (zh) 2018-11-21 2018-11-21 一种多区控温等离子反应器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200060690A KR20200060690A (ko) 2020-06-01
KR102195760B1 true KR102195760B1 (ko) 2020-12-29

Family

ID=70727103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190150642A KR102195760B1 (ko) 2018-11-21 2019-11-21 다중 영역의 온도 제어가 가능한 플라즈마 반응기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200161104A1 (ko)
KR (1) KR102195760B1 (ko)
CN (1) CN111211029B (ko)
TW (1) TWI728436B (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021132190A (ja) * 2020-02-21 2021-09-09 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および載置台
CN114496693A (zh) * 2020-11-11 2022-05-13 中微半导体设备(上海)股份有限公司 多区加热装置、下电极组件、等离子处理装置及调温方法
CN114794949B (zh) * 2022-04-07 2024-03-22 宁波吉田智能洁具科技有限公司 一种座圈可拆卸智能马桶的座圈加热控制系统及控制方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59201878A (ja) * 1983-04-28 1984-11-15 Tokyo Electric Co Ltd サ−マルプリンタ
JP2536223B2 (ja) * 1990-03-28 1996-09-18 三菱電機株式会社 接触検出装置
JP3197696B2 (ja) * 1993-07-22 2001-08-13 三洋電機株式会社 培養装置
JP4672113B2 (ja) * 2000-07-07 2011-04-20 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置
JP3216643B1 (ja) * 2000-09-27 2001-10-09 松下電器産業株式会社 マグネトロン駆動用電源
JP4240791B2 (ja) * 2000-09-27 2009-03-18 パナソニック株式会社 マグネトロン駆動用電源
DE60104981T2 (de) * 2000-09-27 2005-01-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Magnetronsversorgungssteuermittel
KR20100103627A (ko) * 2007-12-21 2010-09-27 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 기판의 온도를 제어하기 위한 방법 및 장치
US8637794B2 (en) * 2009-10-21 2014-01-28 Lam Research Corporation Heating plate with planar heating zones for semiconductor processing
AT510565B1 (de) * 2011-06-21 2012-05-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Vorrichtung zur regelung von prozessgasen in einer anlage zur herstellung von direkt reduzierten metallerzen
CN103187943B (zh) * 2011-12-28 2017-02-08 中微半导体设备(上海)有限公司 一种用于静电吸盘的射频滤波器
US9324589B2 (en) * 2012-02-28 2016-04-26 Lam Research Corporation Multiplexed heater array using AC drive for semiconductor processing
US10049948B2 (en) * 2012-11-30 2018-08-14 Lam Research Corporation Power switching system for ESC with array of thermal control elements
JP6335341B2 (ja) * 2014-07-23 2018-05-30 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 可変型温度制御式基板支持アセンブリ
CN106920768A (zh) * 2015-12-24 2017-07-04 中微半导体设备(上海)有限公司 多区主动矩阵温控系统和温控方法及其适用的静电吸盘和等离子处理装置
KR20170123830A (ko) * 2016-04-29 2017-11-09 세메스 주식회사 기판 온도 제어 장치, 그를 포함하는 기판 처리 장치 및 그 제어 방법
CN107331595B (zh) * 2016-04-29 2019-08-13 中微半导体设备(上海)股份有限公司 用于等离子处理装置及其温度控制方法和校准方法
JP7143226B2 (ja) * 2016-06-15 2022-09-28 ワットロー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニー 熱システムのための電力コンバータ
JP7029340B2 (ja) * 2017-04-25 2022-03-03 東京エレクトロン株式会社 フィルタ装置及びプラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
TWI728436B (zh) 2021-05-21
US20200161104A1 (en) 2020-05-21
KR20200060690A (ko) 2020-06-01
CN111211029B (zh) 2023-09-01
CN111211029A (zh) 2020-05-29
TW202020970A (zh) 2020-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102195760B1 (ko) 다중 영역의 온도 제어가 가능한 플라즈마 반응기
US10770363B2 (en) Power switching system for ESC with array of thermal control elements
KR102084808B1 (ko) 반도체 프로세싱을 위한 ac 또는 dc 구동을 사용하는 멀티플렉싱된 가열기 어레이
US10690414B2 (en) Multi-plane heater for semiconductor substrate support
TWI594362B (zh) 可調式溫度控制基板支撐組件
CN1312727C (zh) 改进蚀刻率均一性的设备和方法
US10699883B2 (en) Plasma processing apparatus, method of operating plasma processing apparatus, and power supply device
KR20140050560A (ko) 플라즈마 처리 장치
CN101110381A (zh) 利用快速温度梯度控制处理衬底
CN111383891B (zh) 用于半导体处理设备的温度控制装置及其温度控制方法
US20150053645A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR20190100976A (ko) 라디오 주파수 격리된 히터들을 갖는 정전 척
KR20240004160A (ko) Rf 분위기에서 가열된 컴포넌트들을 위한 고전력 케이블
US20220148859A1 (en) Multi-zone heating apparatus, bottom electrode assembly, plasma processing apparatus, and temperature adjusting method
KR20210098363A (ko) 정전 척 및 기판 고정 장치
CN114496692B (zh) 加热组件、基片承载组件及其等离子体处理装置
TW202312347A (zh) 多個加熱區域結構的靜電卡盤
KR20210098365A (ko) 정전 척 및 기판 고정 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant