KR102412534B1 - 작업물의 온도를 제어하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
프로세싱 동안 작업물의 국부화된 온도를 변조하고 제어하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 시스템은, 플래튼의 상단 표면 상에 복수의 개별적인 영역들을 획정(define)하는 하나 이상의 벽들을 갖는 플래튼을 사용한다. 작업물이 플래튼 상에 배치될 때, 복수의 구획들이 생성되며, 여기에서 각각의 구획은 플래튼의 개별적인 영역과 작업물의 후면에 의해 획정된다. 구획들의 각각 내의 후면 가스의 압력이 개별적으로 제어될 수 있다. 후면 가스의 압력은 작업물로부터 플래튼으로 전달되는 열의 양을 결정한다. 후면 가스의 압력을 국부적으로 조절함으로써, 작업물의 상이한 영역들이 상이한 온도들로 유지될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 복수의 밸브들이 구획들로의 흐름 레이트를 제어하기 위하여 사용된다.
Description
본 개시의 실시예들은 프로세싱 동안 작업물의 온도를 제어하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 작업물 온도를 국부적으로 제어하기 위하여 후면 가스의 변동을 이용하는 것에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조는 복수의 개별적이고 복잡한 프로세스들을 수반한다. 하나의 이러한 프로세스는, 재료가 작업물로부터 제거되는 에칭 프로세스일 수 있다. 다른 프로세스는, 재료가 작업물 상에 증착되는 증착 프로세스일 수 있다. 또 다른 프로세스는, 이온들이 작업물 내로 주입되는 이온 주입 프로세스일 수 있다.
추가로, 일부 실시예들에 있어서, 전체 반도체 제조 프로세스 내의 특정 프로세스들이 비-균일성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 화학적 기계적 평탄화(chemical mechanical planarization; CMP) 프로세스와 같은 일부 프로세스들은 비균등한 방식으로 작업물을 그라인딩(grind)할 수 있으며, 그 결과 작업물의 일부 부분들로부터 더 많은 재료가 제거된다.
일부 실시예들에 있어서, 특정 프로세스들은 제조 프로세스에서 이전에 도입된 비-균일성들에 대한 교정을 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 에칭 프로세스, 증착 프로세스 또는 이온 주입 프로세스가 이전의 프로세스들에서 도입된 비-균일성들에 대한 교정을 위하여 사용될 수 있다. 추가적으로, 이러한 프로세스들은 후속 프로세스들에서 도입되는 비-균일성들에 대하여 보상하기 위하여 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 이러한 프로세스들은, 작업물의 특정 부분들 상에서 더 큰 시간의 지속기간 동안 프로세스를 수행함으로써 변화될 수 있다. 그러나, 다른 메커니즘들이 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 프로세스들은 작업물의 온도에 민감할 수 있다. 예를 들어, 특정 시간 기간에서 프로세싱되는 재료의 양은 작업물의 온도에 기초하여 변화할 수 있다. 따라서, 작업물의 온도를 변화시킴으로써, 이러한 프로세스들이 비-균일하게 만들어질 수 있다.
그러나, 작업물 온도의 정밀한 제어가 중요하다. 작업물 및 플래튼(platen)이 열을 확산시키는데 기여함에 따라, 작업물의 2개의 인접한 부분들 사이에서 온도 구배를 유지하는 것이 어려울 수 있다.
따라서, 프로세싱 동안 작업물의 온도를 제어하는 시스템 및 방법이 존재하는 경우 유익할 것이다. 온도가 작업물 상의 복수의 영역들에 대하여 독립적으로 제어되는 경우 또한 유익할 것이다.
프로세싱 동안 작업물의 국부화된 온도를 변조하고 제어하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 시스템은, 플래튼의 상단 표면 상에 복수의 개별적인 영역들을 획정(define)하는 하나 이상의 벽들을 갖는 플래튼을 사용한다. 작업물이 플래튼 상에 배치될 때, 복수의 구획(compartment)들이 생성되며, 여기에서 각각의 구획은 플래튼의 개별적인 영역과 작업물의 후면에 의해 획정되는 폐쇄된 체적이다. 구획들의 각각 내의 후면 가스의 압력이 개별적으로 제어될 수 있다. 후면 가스의 압력은 작업물로부터 플래튼으로 전달되는 열의 양을 결정한다. 후면 가스의 압력을 국부적으로 조절함으로써, 작업물의 상이한 영역들이 상이한 온도들로 유지될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 복수의 밸브들이 구획들로의 흐름 레이트(rate)를 제어하기 위하여 사용된다.
일 실시예에 있어서, 프로세싱 동안 작업물 내의 복수의 영역들의 온도를 제어하기 위한 시스템이 개시된다. 시스템은, 복수의 개별적인 영역들을 획정하는 하나 이상의 벽들을 갖는 상단 표면을 포함하는 플래튼으로서, 작업물이 플래튼 상에 배치될 때 복수의 구획들이 복수의 개별적인 영역들에 의해 생성되며, 각각의 구획은 작업물의 영역에 대응하고, 복수의 구획들의 각각은 개구부와 연관되는, 플래튼; 복수의 도관들로서, 복수의 도관들의 각각은 개별적인 개구부와 연통하는, 복수의 도관들; 복수의 밸브들로서, 각각의 밸브는 복수의 도관들 중 개별적인 하나와 연통하고 후면 가스 공급 시스템과 연통하는, 복수의 밸브들; 및 복수의 구획들의 각각 내의 압력을 유지하기 위하여 복수의 밸브들의 각각을 통한 흐름 레이트를 독립적으로 제어하기 위하여 복수의 밸브들과 연통하는 제어기로서, 압력은 개별적인 구획에 대응하는 작업물의 각각의 영역의 온도를 유지하기 위하여 선택되는, 제어기를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 프로세싱 동안 작업물 내의 복수의 영역들의 온도를 제어하기 위한 시스템이 개시된다. 시스템은, 복수의 개별적인 영역들을 획정하는 하나 이상의 벽들을 갖는 상단 표면을 포함하는 플래튼으로서, 작업물이 플래튼 상에 배치될 때 복수의 구획들이 복수의 개별적인 영역들에 의해 생성되며, 각각의 구획은 작업물의 영역에 대응하는, 플래튼; 후면 가스 공급 시스템; 및 후면 가스 공급 시스템으로부터 구획들의 각각으로의 흐름 레이트를 독립적으로 조절하도록 구성된 제어기를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 작업물 내의 복수의 영역들의 온도를 제어하는 방법이 개시된다. 방법은, 작업물을 플래튼 상에 배치하는 단계로서, 플래튼은 복수의 개별적인 영역들을 획정하는 하나 이상의 벽들을 갖는 상단 표면을 포함하며, 복수의 구획들은 작업물이 플래튼 상에 배치될 때 복수의 개별적인 영역들에 의해 생성되고, 각각의 구획은 작업물의 영역에 대응하며, 복수의 구획들의 각각은 후면 가스 공급 시스템과 연통하는, 단계; 및 작업물 내의 복수의 영역들의 온도를 독립적으로 제어하기 위하여 복수의 구획들의 각각 내의 후면 가스의 압력을 조정하는 단계를 포함한다.
본 개시의 더 양호한 이해를 위하여, 본원에 참조로서 포함되는 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어진다.
도 1은 일 실시예에 따른 플래튼의 상면도이다.
도 2는 도 1의 플래튼을 사용하는 온도 제어 시스템의 일 실시예이다.
도 3은 도 2의 시스템의 동작을 보여주는 순서도이다.
도 4는 도 1의 플래튼을 사용하는 온도 제어 시스템의 다른 실시예이다.
도 5는 도 4의 시스템의 동작을 보여주는 순서도이다.
도 1은 일 실시예에 따른 플래튼의 상면도이다.
도 2는 도 1의 플래튼을 사용하는 온도 제어 시스템의 일 실시예이다.
도 3은 도 2의 시스템의 동작을 보여주는 순서도이다.
도 4는 도 1의 플래튼을 사용하는 온도 제어 시스템의 다른 실시예이다.
도 5는 도 4의 시스템의 동작을 보여주는 순서도이다.
이상에서 설명된 바와 같이, 반도체 디바이스 제조는, 에칭 프로세스, 증착 프로세스 및 이온 주입을 포함하는 다양한 프로세스들을 포함한다. 이러한 프로세스들 중 하나 이상이 온도에 민감할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 온도 의존성은 전체 반도체 제조 프로세스 및 그 효율을 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 다시 말해서, 작업물의 특정 영역들을 프로세싱하기 위하여 사용되는 시간을 변화시키는 대신에, 작업물의 온도가 변조될 수 있다. 이는 효율성의 감소 없이 증가된 시간과 동일한 결과를 가능하게 한다.
작업물의 온도를 변화시키기 위한 하나의 메커니즘은 플래튼으로 열을 발산하기 위한 작업물의 능력을 제어하는 것일 수 있다. 예를 들어, 전형적으로, 후면 가스가 작업물의 후면과 플래튼 사이의 작은 체적 내에 배치된다. 이러한 후면 가스의 압력은, 전형적으로 열 소스로서 역할하는 작업물과 전형적으로 열 싱크(sink)로서 역할하는 플래튼 사이에서 달성되는 열 전달의 양을 결정한다. 다시 말해서, 더 큰 후면 가스 압력이 작업물로부터 플래튼으로 더 많은 열이 전달되는 것을 가능하게 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 플래튼(100)을 도시한다. 플래튼(100)은, 하나 이상의 벽들(120)에 의해 복수의 개별적인 영역들(110)로 분할되는 상단 표면(106)을 포함한다. 벽들(120)은 개별적인 영역들(110)의 각각을 완전히 둘러싼다. 따라서, 벽들(120)이 인접한 개별적인 영역들(110) 사이의 경계들을 획정한다.
도시되지는 않았지만, 플래튼(100)은 외부 링 밀봉부를 또한 포함할 수 있다. 이러한 외부 링 밀봉부는 후면 가스에 대한 장벽으로서 역할하며, 이는 후면 가스를 포함하기 위해 플래튼의 외부 주변부 둘레에 벽을 효율적으로 형성한다. 일부 실시예들에 있어서, 벽들(120) 중 하나 이상이 외부 링 밀봉부로서 역할할 수 있다. 예를 들어, 최외측 벽(120)이 또한 외부 밀봉 링으로서 역할할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 플래튼은 또한 복수의 볼록부(embossment)들(미도시)을 포함할 수 있다. 작은 원형 돌출부들일 수 있는 이러한 볼록부들은, 후며 가스의 흐름을 가능하게 하기 위하여 플래튼과 작업물 사이에서 작업물을 지지하고 희망되는 간격을 유지하도록 역할한다.
이러한 벽들(120)은 플래튼(100)의 부분일 수 있다. 다시 말해서, 일부 실시예들에 있어서, 벽들(120)은 플래튼(100)의 상단 표면 내로 에칭되거나 또는 기계가공될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 벽들(120)은, 예컨대 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 플라즈마 기상 증착(plasma vapor deposition; PVD), 또는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition; PECVD)을 통한 패턴화된 증착을 통해 플래튼(100)의 상단 표면에 부가될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 벽들(120)은 플래튼(100)의 상단 표면에 부착된 별개의 엘리먼트들일 수 있다. 예를 들어, 밀봉 링들이 벽들(120)로서 사용될 수 있다. 추가로, 일부 실시예들에 있어서, 최종 래핑(lapping) 또는 연마 프로세스가 벽들(120) 전부가 동일한 높이라는 것을 보장하기 위하여 수행될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 벽들(120)은 플래튼(100)의 상단 표면 위로 약 5 μm 연장할 수 있다.
도 1이 총 13개의 개별적인 영역들(110)을 갖는 플래튼(100)을 도시하지만, 개별적인 영역들(110)의 수는 본 개시에 의해 제한되지 않는다. 개별적인 영역들(110)의 수는 훨씬 더 클 수 있으며, 예컨대 150개를 넘을 수 있다. 추가로, 플래튼(100)의 상단 표면 상에 배치된 개별적인 영역들의 패턴이 변화할 수 있다. 도 1이 동심 원들의 섹터(sector)들에 기초하는 개별적인 영역들(110)의 패턴을 도시하지만, 다른 패턴들이 마찬가지로 사용될 수 있다. 예를 들어, 그리드 패턴이 사용될 수 있다. 이에 더하여, 동심 원들의 섹터들에 기초하는 다른 패턴들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 패턴은 각기 개별적인 수의 섹터들을 갖는 더 많은 수의 동심 원들을 포함할 수 있다. 물론, 각각의 동심 원 내의 섹터들의 수가 동일해야 할 필요는 없다. 일부 실시예들에 있어서, 각각의 동심 원에 대한 섹터들의 수는, 각각의 개별적인 영역(110)이 대략적으로 작업물의 동일한 면적을 차지하도록 선택될 수 있다. 추가적으로, 도시되지는 않았지만, 하나 이상의 볼록부들이 개별적인 영역들(110) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 개별적인 영역이 큰 면적을 둘러싸는 경우, 작업물과 플래튼(100) 사이의 희망되는 간격이 유지되는 것을 보장하기 위하여 하나 이상의 볼록부들이 도입되는 것이 유익할 수 있다.
개별적인 영역들(110)의 각각은 개별적인 개구부(130)를 가지며, 이는 개별적인 밸브 및 도관과 연통한다. 이러한 방식으로, 후면 가스는 다른 개별적인 영역들(110)과는 무관하게 개별적인 영역들(110)의 각각으로 전달될 수 있다. 하나의 개구부가 도시되지만, 복수의 개구부들이 개별적인 영역들 중 하나 이상 내에 포함될 수 있다.
도 2는 도 1의 플래튼(100)을 사용하는 시스템(200)의 제 1 실시예를 도시한다. 구체적으로, 후면(12)을 갖는 작업물(10)이 플래튼(100) 상에 배치된다. 벽들(120)이 작업물(10)의 후면(12)과 접촉하며, 이는 복수의 구획들(115a-d)을 생성한다. 각각의 구획(115)은 플래튼(100) 내의 각각의 개별적인 영역(110) 및 작업물(10)의 후면(12)에 의해 획정되는 폐쇄된 체적이다. 따라서, 각각의 개개의 개별적인 영역(110) 내의 개구부(130)가 또한 개별적인 영역(110)에 의해 부분적으로 획정되는 구획(115) 내로의 그리고 이로부터의 통로로서 역할한다. 4개의 이러한 구획들(115a-d)이 도시되지만, 생성되는 구획들(115)의 수가 본 개시에 의해 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
각각의 개별적인 영역(110), 및 그에 따른 각각의 구획(115a-d)이 개별적인 도관(210a-d)과 연통한다. 각각의 도관(210a-d)은 개별적인 밸브(220a-d)와 연통한다.
도 2가 플래튼(100) 외부에 배치된 밸브들(220a-d)을 도시하지만, 다른 실시예들이 또한 본 개시의 범위 내에 속한다. 예를 들어, 특정 실시예들에 있어서, 마이크로-밸브들이 플래튼(100) 내에 내장될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 밸브들(220a-d)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 플래튼(100) 외부에 존재할 수 있다. 따라서, 밸브들(220a-d)의 위치가 본 개시에 의해 제한되지 않는다.
각각의 개별적인 밸브(220a-d)가 또한 후면 가스 공급 시스템(240)과 연통할 수 있다. 따라서, 특정 밸브(220a-d)의 개방은, 후면 가스가 후면 가스 공급 시스템(240)으로부터 그 특정 밸브(220a-d)에 대응하는 구획(115a-d)으로 전달되는 것을 가능하게 한다.
밸브들(220a-d)의 각각은 아날로그 밸브 또는 디지털 밸브일 수 있다. 아날로그 밸브의 경우에 있어서, 밸브는 최대 흐름 레이트의 지시된 퍼센트를 달성하도록 개방될 수 있다. 디지털 밸브의 경우에 있어서, 밸브는 완전히 개방되거나 또는 완전히 폐쇄된다. 디지털 밸브의 흐름 레이트는 밸브 개방들의 듀티 사이클 및 펄스(pulse) 레이트에 의해 결정된다. 예를 들어, 10%의 시간 동안 개방되는 디지털 밸브는 최대 흐름 레이트의 10%와 동일한 흐름 레이트를 달성할 것이다.
밸브들(220a-d)의 각각이 또한 제어기(230)와 통신한다. 제어기(230)는 저장 엘리먼트와 전기적으로 통신하는 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 저장 엘리먼트는 프로세싱 유닛에 의해 실행될 명령어들을 포함할 수 있다. 제어기(230)는 또한, 희망되는 흐름 레이트를 밸브(220a-d)에게 표시하기 위한 각각의 밸브(220a-d)에 대한 하나의 출력과 같은 복수의 출력들을 포함한다.
특정 영역 내의 작업물(10)의 온도는, 그 영역에 대응하는 구획(115) 내의 후면 가스 흐름 레이트를 변조시킴으로써 제어될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 밸브들(220a-d)의 흐름 레이트는 제어기(230)에 의해 정확하게 제어될 수 있다. 추가적으로, 각각의 구획(115)으로부터의 후면 가스의 누설 레이트가 정확하게 모델링되거나 또는 추정될 수 있다.
제어기(230)는 또한 다른 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 특정 제조 프로세스에 의해 작업물(10)의 제곱 센티미터 당 공급되는 열적 파워(thermal power)가 제어기(230)로 입력될 수 있다. 이러한 열적 파워는 에칭 프로세스, 이온 주입 프로세스 또는 증착 프로세스와 같은 특정 프로세스에 의해 작업물(10) 상에 부여되는 열적 에너지 또는 열일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 이러한 파워 밀도는 0.1 내지 10 W/cm2 사이일 수 있다. 추가적으로, 후면 가스에 의해 작업물(10)로부터 추출될 수 있는 열이 또한 입력될 수 있다. 열 전달 계수(heat transfer coefficient; HTC)로서도 지칭되는 열이 추출될 수 있는 레이트는 후면 가스에 대하여 사용되는 종 및 플래튼 기하구조에 의존한다. 일부 실시예들에 있어서, 열 전달 계수는 0.05 내지 0.2 W/cm2℃ 사이이다.
따라서, 그것의 개별적인 밸브(220)를 통한 특정 구획(115) 내로의 알려진 흐름 레이트 및 그 구획(115)으로부터의 후면 가스의 누설 레이트에 기초하여, 특정 구획(115) 내의 후면 가스의 압력이 알려질 수 있으며 제어기(230)에 의해 제어될 수 있다. 추가로, 각각의 구획(115a-d)의 열 전달 계수는 그 구획(115) 내의 후면 가스의 압력에 기초하여 도출될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 후면 가스 압력과 열 전달 계수 사이에 선형적이 관계가 존재할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 다른 관계들이 존재할 수 있다. 다시 말해서, 제어기(230)로의 최대 HTC 입력 및, 후면 가스 압력과 HTC 사이의 관계에 기초하여, 주어진 열 전달 계수를 생성할 후면 가스 압력을 결정하는 것이 가능하다.
작업물(10)이 플래튼(100)보다 더 뜨거운 경우, 작업물(10)의 특정 영역의 온도를 감소시키기 위하여, 제어기(230)는 작업물(10)의 그 특정 영역에 대응하는 구획(115)과 연통하는 밸브(220)의 흐름 레이트를 증가시킬 수 있다. 이는 열 전달 계수를 증가시키며, 이는 작업물(10)과 플래튼(100) 사이의 더 많은 커플링(coupling)을 가능하게 한다. 반대로, 작업물(10)이 플래튼(100)보다 더 뜨거운 경우, 작업물(10)의 특정 영역의 온도를 증가시키기 위하여, 제어기(230)는 작업물(10)의 그 특정 영역에 대응하는 구획(115)과 연통하는 밸브(220)의 흐름 레이트를 감소시킬 수 있으며, 이는 그 구획(115) 내의 열 전달 계수를 감소시킨다.
일부 실시예들에 있어서, 플래튼(100)은 작업물(10)을 더 높은 온도까지 가열하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 이상에서 설명된 동작들이 역전된다. 구체적으로, 작업물(10)이 플래튼(100)보다 더 차가운 경우 작업물(10)의 특정 영역의 온도를 감소시키기 위하여, 제어기(230)는 작업물(10)의 그 특정 영역에 대응하는 구획(115)과 연통하는 밸브(220)의 흐름 레이트를 감소시킬 수 있다. 이는 열 전달 계수를 감소시키며, 이는 작업물(10)과 가열된 플래튼 사이의 더 적은 커플링을 가능하게 한다. 반대로, 작업물(10)이 플래튼(100)보다 더 차가운 경우, 작업물(10)의 특정 영역의 온도를 증가시키기 위하여, 제어기(230)는 작업물(10)의 그 특정 영역에 대응하는 구획(115)과 연통하는 밸브(220)의 흐름 레이트를 증가시킬 수 있으며, 이는 그 구획(115) 내의 열 전달 계수를 증가시킨다.
도 3은 도 2의 시스템(200)의 동작의 순서도를 도시한다. 동작 시에, 동작(300)에 도시된 바와 같이 작업물(10)에 대한 희망되는 온도 맵이 준비될 수 있다. 이러한 희망되는 온도 맵은 에칭 프로세스 동안 작업물(10)의 상이한 영역들 내의 희망되는 온도들을 나타낼 수 있다. 이러한 온도 맵이 제어기(230)로 입력될 수 있다. 추가로, 제어기(230)는 동작(310)에 도시된 바와 같이 상관관계 어레이를 또한 포함할 수 있으며, 이는 작업물(10)의 특정 영역을 하나 이상의 구획들(115)에 매핑하기 위하여 사용된다.
제어기(230)는 또한 추가적인 입력들을 수신할 수 있다. 예를 들어, 이상에서 설명된 바와 같이 다양한 인자들에 의존할 수 있는 프로세스에 의해 공급되는 열적 파워가 제어기(230)에 공급될 수 있으며, 이러한 열적 파워는 에칭 프로세스, 이온 주입 프로세스 또는 증착 프로세스와 같은 특정 프로세스에 의해 작업물(10) 상에 부여되는 열적 에너지 또는 열일 수 있다. 추가적으로, 후면 가스로서 사용되는 종에 기초할 수 있는 최대 열 전달 계수가 또한 동작(320)에 도시된 바와 같이 제어기(230)로 입력될 수 있다. 이러한 파라미터들은, 모델링에 기초하여 또는 다른 작업물들 상에서 수행된 경험적인 측정들에 기초하여 결정될 수 있다.
온도 맵, 상관관계 어레이, 프로세스 열적 파워 및 최대 열 전달 계수에 기초하여, 제어기(230)는 동작(330)에 도시된 바와 같이 플래튼의 각각의 구획(115)에 대한 희망되는 후면 가스 압력을 결정할 수 있다. 동작(340)에 도시된 바와 같이, 작업물(10)의 각각의 영역의 희망되는 온도, 결정된 후면 가스 압력, 프로세스에 의해 공급되는 열, 최대 열 전달 계수 및 그 구획(115)의 누설 레이트에 기초하여, 그 구획(115)으로의 후면 가스의 희망되는 흐름 레이트가 제어기(230)에 의해 결정될 수 있다. 그런 다음, 제어기(230)는, 동작(350)에 도시된 바와 같이 그 구획(115)에 대응하는 밸브(220)로 그 흐름 레이트의 표시를 제공한다. 디지털 밸브들이 사용되는 일부 실시예들에 있어서, 이러한 표시는 밸브의 희망되는 듀티 사이클을 나타낼 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 이러한 표시는 밸브가 개방되어야만 하는 퍼센트를 나타내는 아날로그 전압일 수 있다.
이러한 시퀀스는 각각의 구획(115a-d)에 대하여 제어기(230)에 의해 실행된다. 이러한 실시예에 있어서, 각각의 구획(115a-d) 내의 실제 압력을 나타내는 제어기(230)로의 피드백이 존재하지 않는다. 따라서, 이러한 실시예에 있어서, 제어기(230)는 개방 루프 제어를 사용하여 동작한다.
이상의 설명은 밸브들(220)이 2개의 모드들 중 하나의 모드로 동작할 수 있다는 것을 나타내었다. 하나의 모드에서, 밸브(220)가 개방되며, 후면 가스가 후면 가스 공급 시스템(240)으로부터 개별적인 구획(115)으로 전달된다. 제 2 모드에서, 밸브(220)가 폐쇄되며, 후면 가스의 흐름이 존재하지 않는다. 일부 실시예들에 있어서, 밸브들(220a-d)은 3가지 모드의 동작을 허용할 수 있다. 제 3 모드에서, 밸브가 개별적인 구획(115)으로부터 후면 가스를 배기시키기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예들에 있어서, 작업물(10)의 희망되는 온도는, 그 구획(115) 내에 현재 존재하는 압력보다 더 작은 구획(115) 내의 후면 압력을 사용할 수 있다. 따라서, 희망되는 온도를 달성하기 위하여, 누설을 통해 일어나는 것보다 더 빠르게 구획(115)으로부터 후면 가스를 제거하는 것이 유익할 수 있다. 이러한 제 3 모드에서, 구획(115)으로부터의 후면 가스가 진공 분위기(atmosphere)로 다시 배기될 수 있다.
도 4는 도 1의 플래튼(100)을 사용하는 시스템(400)의 제 2 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 압력 센서(440a-d)가 각각의 구획(115a-d) 또는 도관(210a-d) 내에 배치된다. 이러한 압력 센서들(440a-d)은, 밸브들(220a-d)과 또한 통신하는 제어기(430)에 결합된다. 이러한 제어기(430)는 이상에서 설명된 바와 같이 프로세싱 유닛 및 저장 엘리먼트를 포함한다.
이러한 실시예에 있어서, 제어기(430)는 폐 루프 제어를 사용하며, 이는, 희망되는 후면 압력이 각각의 개별적인 구획(115a-d) 내에서 유지된다는 것을 보장하기 위하여 밸브들(220a-d) 및 연관된 압력 센서들(440a-d)을 사용한다.
도 4의 시스템(400)은, 제어기(430)가 각각의 구획(115a-d) 내의 압력의 폐 루프 제어를 수행한다는 점을 제외하고는 도 2의 시스템과 유사하게 동작한다. 도 5는 이러한 실시예에서 사용되는 시퀀스를 도시한다. 이전과 마찬가지로, 동작(500)에 도시된 바와 같이 작업물(10)에 대하여 희망되는 온도 맵이 준비될 수 있다. 이러한 희망되는 온도 맵은 에칭 프로세스 동안 작업물(10)의 상이한 영역들 내의 희망되는 온도들을 나타낼 수 있다. 이러한 온도 맵이 제어기(430)로 입력될 수 있다. 추가로, 제어기(430)는 동작(510)에 도시된 바와 같이 상관관계 어레이를 또한 포함할 수 있으며, 이는 작업물(10)의 특정 영역을 하나 이상의 구획들(115)에 매핑하기 위하여 사용된다.
이에 더하여, 도 3과 관련하여 설명된 바와 같이, 프로세스에 의해 공급되는 열적 파워 및 최대 열 전달 계수가 동작(520)에 도시된 바와 같이 제어기(430)로 입력될 수 있다.
온도 맵 및 상관관계 어레이, 프로세스에 의해 공급되는 열적 파워 및 최대 열 전달 계수에 기초하여, 동작(530)에 도시된 바와 같이 그 구획(115) 내의 후면 가스의 희망되는 압력이 제어기(430)에 의해 결정될 수 있다. 그런 다음, 제어기(430)는, 동작(540)에 도시된 바와 같이 그 구획(115)에 대응하는 밸브(220)로 흐름 레이트의 표시를 제공한다. 디지털 밸브들이 사용되는 일부 실시예들에 있어서, 이러한 표시는 밸브의 희망되는 듀티 사이클을 나타낼 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 이러한 표시는 밸브가 개방되어야만 하는 퍼센트를 나타내는 아날로그 전압일 수 있다.
그런 다음, 제어기(430)는 동작(550)에 도시된 바와 같이 압력 센서(440)의 값을 판독한다. 그런 다음, 제어기(430)는, 동작(560)에 도시된 바와 같이, 현재 흐름 레이트 및 압력 판독치에 기초하여 새로운 흐름 레이트를 계산한다. 그런 다음, 제어기(430)는, 구획(115) 내의 압력이 희망되는 레벨에 도달할 때까지 밸브(220)의 흐름 레이트를 조정하고 구획(115)의 압력을 모니터링한다. 이는 제어기(430)에 의해 반복적으로 압력 센서(440)를 판독하고, 새로운 흐름 레이트를 결정하며, 그 흐름 레이트의 표시를 밸브(220)에 적용함으로써 달성된다.
이러한 실시예에 있어서, 이상에서 설명된 바와 같이, 밸브(220)는 2개의 모드들 중 하나의 모드로 동작할 수 있거나, 또는 3개의 모드들 중 하나의 모드로 동작할 수 있다.
가변 후면 가스 압력의 사용은 작업물의 국부화된 온도 제어를 개선한다. 다른 시스템들은, 예컨대 내장된 가열 존들의 사용을 통하여 플래튼의 상이한 영역들 상에 상이한 온도들을 유도함으로써 작업물 온도를 조절하는 것을 시도한다. 그러나, 플래튼의 표면 상에 온도 차이들을 생성하기 위하여 내장된 가열 존들을 사용할 때, 열 응력들이 플래튼 상에 유도될 수 있다. 일 예에 있어서, 본 시스템은, 플래튼이 임의의 열 응력 없이 일정한 온도로 유지되는 것, 및 플래튼과 작업물 사이의 국부화된 열 전달에 기초하여 국부화된 열 제어를 달성하는 것을 가능하게 한다. 다른 예에 있어서, 본 시스템은 추가적인 온도 제어를 위하여 내장된 가열 존들이 구비된 플래튼과 함께 사용될 수 있다.
추가로, 이러한 시스템 및 방법은 임의의 수의 구획들이 생성되는 것을 가능하게 하며, 이들의 각각은 작업물의 특정 영역에 대응한다. 따라서, 작업물의 국부화된 온도가 정밀하고 미세하게 제어될 수 있다.
본 개시는 본원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본원에서 설명된 실시예들에 더하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 추가로, 본 개시가 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었지만, 당업자들은 이의 유용함이 이에 한정되지 않으며, 본 개시가 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본원에서 설명된 바와 같은 본 개시의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야만 한다.
Claims (15)
- 프로세싱 동안 작업물 내의 복수의 영역들의 온도를 제어하기 위한 시스템으로서,
복수의 개별적인 영역들을 획정하는 하나 이상의 벽들을 갖는 상단 표면을 포함하는 플래튼으로서, 상기 작업물이 상기 플래튼 상에 배치될 때 복수의 구획(compartment)들이 상기 복수의 개별적인 영역들에 의해 생성되며, 각각의 구획은 상기 작업물의 영역에 대응하고, 상기 복수의 구획들의 각각은 연관된 개구부를 갖는, 상기 플래튼;
복수의 도관들로서, 상기 복수의 도관들의 각각은 상기 복수의 구획들의 각각의 상기 연관된 개구부와 연통하는, 상기 복수의 도관들;
복수의 밸브들로서, 각각의 밸브는 상기 복수의 도관들 중 개별적인 하나의 도관과 연통하고 후면 가스 공급 시스템과 연통하는, 상기 복수의 밸브들; 및
상기 복수의 구획들의 각각 내의 후면 가스의 희망되는 압력을 유지하기 위하여 상기 복수의 밸브들의 각각을 통한 흐름 레이트(rate)를 독립적으로 제어하기 위하여 상기 복수의 밸브들과 통신하는 제어기를 포함하며,
상기 제어기는 희망되는 온도 맵 및 프로세스에 의해 공급되는 열적 파워를 수신하고, 상기 제어기는 상기 희망되는 온도 맵 및 상기 프로세스에 의해 공급되는 상기 열적 파워에 기초하여 상기 복수의 구획들의 각각 내의 후면 가스의 상기 희망되는 압력을 결정하는, 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 밸브들은 디지털 밸브들을 포함하며, 상기 제어기는 상기 흐름 레이트를 제어하기 위하여 각각의 밸브의 듀티 사이클을 변조하는, 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 밸브들은 2개의 모드들, 즉, 후면 가스가 상기 밸브를 통해 상기 개별적인 구획을 향해 흐르는 제 1 모드 및 흐름이 중단되는 제 2 모드 중 하나의 모드로 동작하는, 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 밸브들은 3개의 모드들, 즉, 후면 가스가 상기 밸브를 통해 상기 개별적인 구획을 향해 흐르는 제 1 모드, 흐름이 중단되는 제 2 모드, 및 상기 후면 가스가 상기 개별적인 구획 밖으로 흐르는 제 3 모드 중 하나의 모드로 동작하는, 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 시스템은 복수의 압력 센서들을 더 포함하며, 상기 복수의 압력 센서들의 각각은 개별적인 구획과 연통하는, 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 복수의 밸브들은 2개의 모드들, 즉, 후면 가스가 상기 밸브를 통해 상기 개별적인 구획을 향해 흐르는 제 1 모드 및 흐름이 중단되는 제 2 모드 중 하나의 모드로 동작하는, 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 복수의 밸브들은 3개의 모드들, 즉, 상기 후면 가스가 상기 밸브를 통해 상기 개별적인 구획을 향해 흐르는 제 1 모드, 흐름이 중단되는 제 2 모드, 및 상기 후면 가스가 상기 개별적인 구획 밖으로 흐르는 제 3 모드 중 하나의 모드로 동작하는, 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 제어기는 개별적인 밸브의 상기 흐름 레이트를 조정하기 위하여 상기 복수의 압력 센서들로부터의 압력 정보를 사용하는, 시스템.
- 프로세싱 동안 작업물 내의 복수의 영역들의 온도를 제어하기 위한 시스템으로서,
복수의 개별적인 영역들을 획정하는 하나 이상의 벽들을 갖는 상단 표면을 포함하는 플래튼으로서, 상기 작업물이 상기 플래튼 상에 배치될 때 복수의 구획들이 상기 복수의 개별적인 영역들에 의해 생성되며, 각각의 구획은 상기 작업물의 영역에 대응하는, 상기 플래튼;
복수의 도관들로서, 상기 복수의 도관들의 각각은 각각의 구획의 개별적인 개구부와 연통하는, 상기 복수의 도관들;
복수의 밸브들로서, 각각의 밸브는 상기 복수의 도관들 중 개별적인 하나의 도관과 연통하고 후면 가스 공급 시스템과 연통하는, 상기 복수의 밸브들; 및
상기 복수의 구획들의 각각 내의 후면 가스의 희망되는 압력을 유지하기 위하여 상기 복수의 밸브들의 각각을 통한 흐름 레이트(rate)를 독립적으로 제어하기 위하여 상기 복수의 밸브들과 통신하는 제어기를 포함하며,
상기 제어기는 희망되는 온도 맵 및 프로세스에 의해 공급되는 열적 파워를 수신하고, 상기 제어기는 상기 희망되는 온도 맵 및 상기 프로세스에 의해 공급되는 상기 열적 파워에 기초하여 상기 복수의 구획들의 각각 내의 후면 가스의 상기 희망되는 압력을 결정하는며, 상기 제어기는 상기 흐름 레이트를 제어하기 위하여 개방 루프 제어를 사용하는, 시스템.
- 작업물 내의 복수의 영역들의 온도를 제어하는 방법으로서,
플래튼 상에 상기 작업물을 배치하는 단계로서, 상기 플래튼은 복수의 개별적인 영역들을 획정하는 하나 이상의 벽들을 갖는 상단 표면을 포함하고, 상기 작업물이 상기 플래튼 상에 배치될 때 복수의 구획들이 상기 복수의 개별적인 영역들에 의해 생성되며, 각각의 구획은 상기 작업물의 영역에 대응하고, 상기 복수의 구획들의 각각은 후면 가스 공급 시스템과 연통하는, 단계;
희망되는 온도 맵을 제어기로 입력하는 단계;
프로세스에 의해 공급되는 열적 파워(thermal power)를 상기 제어기에 입력하는 단계로서, 상기 제어기는, 상기 희망되는 온도 맵 및 상기 프로세스에 의해 공급되는 상기 열적 파워에 기초하여 상기 복수의 구획들의 각각 내의 후면 가스의 희망되는 압력을 결정하는, 단계; 및
상기 작업물 내의 상기 복수의 영역들의 온도를 독립적으로 제어하기 위하여 상기 복수의 구획들의 각각 내의 후면 가스의 압력을 조정하는 단계로서, 상기 조정하는 단계는 상기 후면 가스 공급 시스템으로부터 상기 복수의 구획들의 각각으로의 후면 가스의 흐름 레이트를 조절하는 단계를 포함하는, 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 열적 파워를 상기 제어기에 입력하는 단계는 최대 열 전달 계수를 상기 제어기에 입력하는 단계를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 최대 열 전달 계수에 기초하여 후면 가스의 상기 흐름 레이트를 조절하는, 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 방법은,
상기 조정하는 단계 이후에, 압력 센서를 사용하여 상기 복수의 구획들의 각각 내의 압력을 측정하는 단계; 및
상기 측정하는 단계 이후에, 상기 측정된 압력 및 후면 가스의 상기 희망되는 압력에 기초하여 상기 복수의 구획들의 각각에 대한 후면 가스의 상기 흐름 레이트를 조절하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 청구항 9에 있어서,
상기 복수의 밸브들은 디지털 밸브들을 포함하며, 상기 제어기는 상기 흐름 레이트를 제어하기 위하여 각각의 밸브의 듀티 사이클을 변조하는, 시스템.
- 청구항 9에 있어서,
상기 복수의 밸브들은 2개의 모드들, 즉, 후면 가스가 상기 밸브를 통해 상기 개별적인 구획을 향해 흐르는 제 1 모드 및 흐름이 중단되는 제 2 모드 중 하나의 모드로 동작하는, 시스템.
- 청구항 9에 있어서,
상기 복수의 밸브들은 3개의 모드들, 즉, 후면 가스가 상기 밸브를 통해 상기 개별적인 구획을 향해 흐르는 제 1 모드, 흐름이 중단되는 제 2 모드, 및 상기 후면 가스가 상기 개별적인 구획 밖으로 흐르는 제 3 모드 중 하나의 모드로 동작하는, 시스템.
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