KR20240013686A - 플라즈마 처리 장치 및 온도 제어 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 온도 제어 방법 Download PDF

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Abstract

히터의 수가 증가하더라도 히터에 전력을 공급하는 전원의 전력 용량 증가를 억제하는 것. 베이스는 플라즈마 처리 챔버 내에 배치된다. 정전 척은 베이스의 상부에 배치되며, 제1 부분과 제2 부분을 갖는다. 제1 히터 전극층 그룹은 제1 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함한다. 제2 히터 전극층 그룹은 제2 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함한다. 전원은 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹에 전기적으로 연결된다. 제어부는, 제1 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층, 및 제2 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층에 대해, 주기적으로 순서대로 전원으로부터 DC 전류를 공급하도록 제어한다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 온도 제어 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND TEMPERATURE CONTROL METHOD}
본 개시는 플라즈마 처리 장치 및 온도 제어 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 기판을 지지하는 기판 지지부의 탑재면을 구역별로 분할하여 히터를 설치하고, 탑재면을 구역별로 그 온도를 조정할 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.
일본특허공개 2020-009795호 공보
본 개시는 히터의 수가 증가하더라도 히터에 전력을 공급하는 전원의 전력 용량 증가를 억제하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리 챔버와, 베이스와, 정전 척과, 제1 히터 전극층 그룹과, 제2 히터 전극층 그룹과, 전원과, 제어부를 구비한다. 베이스는 플라즈마 처리 챔버 내에 배치된다. 정전 척은 베이스의 상부에 배치되며, 제1 부분과 제2 부분을 갖는다. 제1 히터 전극층 그룹은 제1 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함한다. 제2 히터 전극층 그룹은 제2 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함한다. 전원은 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹에 전기적으로 연결된다. 제어부는, 제1 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층, 및 제2 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층에 대해, 주기적으로 순서대로 전원으로부터 DC 전류를 공급하도록 제어한다.
본 개시에 따르면, 히터의 수가 증가하더라도 히터에 전력을 공급하는 전원의 전력 용량 증가를 억제할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 용량 결합형 플라즈마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 실시형태와 관련된 기판 지지부의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시형태와 관련된 기판 지지부의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는 종래의 급전(給電) 시스템의 구성의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 실시형태와 관련된 급전 시스템의 구성의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6는 실시형태와 관련된 히터에 대한 급전의 일례를 설명하는 도면이다.
도 7은 실시형태에 관련된 탑재면의 각 구역의 그룹을 설명하는 도면이다.
도 8은 실시형태와 관련된 각 구역의 히터의 급전 가능 기간 및 저항값의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시형태와 관련된 각 구역의 히터의 급전 가능 기간(ΔT)과 흐르는 전류값의 일례를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시형태와 관련된 그룹화의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시형태와 관련된 그룹별 각 구역의 급전 가능 기간 할당의 일례를 나타낸 도면이다.
도 12는 실시형태와 관련된 급전 제어 정보의 일례를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시형태와 관련된 온도 제어의 일례를 설명하는 도면이다.
도 14는 실시형태와 관련된 그룹별 각 구역의 급전 가능 기간 할당의 다른 일례를 나타낸 도면이다.
도 15는 실시형태와 관련된 온도 제어 방법의 처리 순서의 일례를 설명하는 도면이다.
이하에서 도면을 참조하여 본원에 개시된 플라즈마 처리 장치 및 온도 제어 방법의 실시형태를 상세히 설명한다. 아울러 본 실시형태에 의해, 개시하는 플라즈마 처리 장치 및 온도 제어 방법이 한정되지는 않는다.
플라즈마 에칭 처리, 성막 처리 등의 플라즈마 처리에서는, 기판의 온도에 따라 처리 상황이 변화한다. 이 때문에 플라즈마 처리 장치에는, 탑재면을 구역별로 분할하여 그 온도를 조정할 수 있는 기판 지지부가 사용된다. 이러한 기판 지지부에는 구역마다 히터가 설치된다. 플라즈마 처리 장치에서는 각 구역의 히터에 전력을 공급하여 히터를 발열시켜 각 구역의 온도를 제어한다.
플라즈마 처리 장치는 기판의 온도를 영역별로 세세하게 제어하기 때문에, 기판 지지부의 구역 수가 증가하게 된다. 그러나 구역의 수가 증가할수록 히터의 수가 증가하며, 히터에 전력을 공급하는 전원에 필요한 전력 용량도 커진다.
이에 따라 히터의 수가 증가하더라도 히터에 전력을 공급하는 전원의 전력 용량 증가를 억제하는 기술이 기대되고 있다.
[실시형태]
[장치 구성]
본 개시의 플라즈마 처리 장치의 일례에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 실시형태에서는, 본 개시의 플라즈마 처리 장치를 시스템 구성의 플라즈마 처리 시스템으로 한 경우를 예로 들어 설명한다.
이하, 플라즈마 처리 시스템의 구성예를 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 용량 결합형 플라즈마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
플라즈마 처리 시스템은, 용량 결합형 플라즈마 처리 장치(1) 및 제어부(2)를 포함한다. 용량 결합형 플라즈마 처리 장치(1)는, 플라즈마 처리 챔버(10), 가스 공급부(20), 전원(30) 및 배기 시스템(40)을 포함한다. 또한 플라즈마 처리 장치(1)는, 기판 지지부(11) 및 가스 도입부를 포함한다. 가스 도입부는, 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 챔버(10) 내로 도입하도록 구성된다. 가스 도입부는 샤워 헤드(13)를 포함한다. 기판 지지부(11)는 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 배치된다. 샤워 헤드(13)는 기판 지지부(11)의 상방에 배치된다. 일 실시형태에서 샤워 헤드(13)는, 플라즈마 처리 챔버(10)의 천장부(ceiling)의 적어도 일부를 구성한다. 플라즈마 처리 챔버(10)는, 샤워 헤드(13), 플라즈마 처리 챔버(10)의 측벽(10a) 및 기판 지지부(11)로 규정된 플라즈마 처리 공간(10s)을 갖는다. 플라즈마 처리 챔버(10)는, 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s)으로 공급하기 위한 적어도 하나의 가스 공급구와, 플라즈마 처리 공간으로부터 가스를 배출하기 위한 적어도 하나의 가스 배출구를 갖는다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 접지된다. 샤워 헤드(13) 및 기판 지지부(11)는 플라즈마 처리 챔버(10)의 하우징과 전기적으로 절연된다.
기판 지지부(11)는, 본체부(111) 및 링 어셈블리(112)를 포함한다. 본체부(111)는, 기판(W)을 지지하기 위한 중앙 영역(111a)과, 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 고리형 영역(111b)을 갖는다. 웨이퍼는 기판(W)의 일례이다. 본체부(111)의 고리형 영역(111b)은, 평면에서 볼 때 본체부(111)의 중앙 영역(111a)을 둘러싸고 있다. 기판(W)은, 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상에 배치되고, 링 어셈블리(112)는 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상의 기판(W)을 둘러싸도록 본체부(111)의 고리형 영역(111b) 상에 배치된다. 따라서 중앙 영역(111a)은, 기판(W)을 지지하기 위한 기판 지지면이라고도 할 수 있으며, 고리형 영역(111b)은, 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 링 지지면이라고 할 수도 있다.
일 실시형태에서 본체부(111)는, 베이스(1110) 및 정전 척(1111)을 포함한다. 베이스(1110)는 도전성 부재를 포함한다. 베이스(1110)의 도전성 부재는 하부 전극으로서 기능할 수 있다. 정전 척(1111)은 베이스(1110) 상에 배치된다. 정전 척(1111)은, 세라믹 부재(1111a)와 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되는 정전 전극(1111b)을 포함한다. 세라믹 부재(1111a)는 중앙 영역(111a)을 갖는다. 일 실시형태에서 세라믹 부재(1111a)는 고리형 영역(111b)도 갖는다. 덧붙여, 고리형 정전 척이나 고리형 절연 부재와 같은 정전 척(1111)을 둘러싸는 다른 부재가 고리형 영역(111b)을 가질 수도 있다. 이 경우, 링 어셈블리(112)는 고리형 정전 척 또는 고리형 절연 부재 상에 배치될 수도 있으며, 정전 척(1111)과 고리형 절연 부재 상에 모두 배치될 수도 있다. 또한 후술하는 RF(Radio Frequency) 전원(31) 및/또는 DC(Direct Current) 전원(32)에 결합되는 적어도 하나의 RF/DC 전극이 세라믹 부재(1111a) 내에 배치될 수도 있다. 이 경우, 적어도 하나의 RF/DC 전극이 하부 전극으로서 기능한다. 후술하는 바이어스 RF 신호 및/또는 DC 신호가 적어도 하나의 RF/DC 전극에 결합되는 경우, RF/DC 전극은 바이어스 전극이라고도 부를 수 있다. 덧붙여, 베이스(1110)의 도전성 부재와 적어도 하나의 RF/DC 전극은 복수의 하부 전극으로서 기능할 수도 있다. 또한 정전 전극(1111b)이 하부 전극으로서 기능할 수도 있다. 따라서, 기판 지지부(11)는 적어도 하나의 하부 전극을 포함한다.
링 어셈블리(112)는 하나 또는 복수의 고리형 부재를 포함한다. 일 실시형태에서 하나 또는 복수의 고리형 부재는, 하나 또는 복수의 에지 링과 적어도 하나의 커버 링을 포함한다. 에지 링은 도전성 재료 또는 절연 재료로 형성되고, 커버 링은 절연 재료로 형성된다.
또한 기판 지지부(11)는, 정전 척(1111), 링 어셈블리(112) 및 기판 중 적어도 하나를 타겟 온도로 조절하도록 구성되는 온도 조절 모듈을 포함할 수 있다. 온도 조절 모듈은, 히터, 열 전달 매체, 유로(1110a), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 유로(1110a)에는, 염수나 가스와 같은 열 전달 유체가 흐른다. 일 실시형태에서는 유로(1110a)가 베이스(1110) 내에 형성되며, 하나 또는 복수의 히터가 정전 척(1111)의 세라믹 부재(1111a) 내에 배치된다. 또한 기판 지지부(11)는, 기판(W)의 이면과 중앙 영역(111a) 사이의 간극에 열 전달 가스를 공급하도록 구성된 열 전달 가스 공급부를 포함할 수 있다.
샤워 헤드(13)는, 가스 공급부(20)로부터 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s) 내로 도입하도록 구성된다. 샤워 헤드(13)는, 적어도 하나의 가스 공급구(13a), 적어도 하나의 가스 확산실(13b) 및 복수의 가스 도입구(13c)를 갖는다. 가스 공급구(13a)에 공급된 처리 가스는, 가스 확산실(13b)을 통과하여 복수의 가스 도입구(13c)로부터 플라즈마 처리 공간(10s) 내로 도입된다. 또한 샤워 헤드(13)는 적어도 하나의 상부 전극을 포함한다. 아울러 가스 도입부는, 샤워 헤드(13)에 추가로, 측벽(10a)에 형성된 하나 또는 복수의 개구부에 장착되는 하나 또는 복수의 사이드 가스 주입부(SGI: Side Gas Injector)를 포함할 수도 있다.
가스 공급부(20)는, 적어도 하나의 가스 소스(21) 및 적어도 하나의 유량 제어기(22)를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서 가스 공급부(20)는, 적어도 하나의 처리 가스를 각각에 대응되는 가스 소스(21)로부터 각각에 대응되는 유량 제어기(22)를 통해 샤워 헤드(13)로 공급하도록 구성된다. 각 유량 제어기(22)는 예를 들면 질량 유량 제어기 또는 압력 제어식 유량 제어기를 포함할 수도 있다. 또한 가스 공급부(20)는, 적어도 하나의 처리 가스의 유량을 변조 또는 펄스화하는 하나 또는 그 이상의 유량 변조 디바이스를 포함할 수도 있다.
전원(30)은, 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 RF 전원(31)을 포함한다. RF 전원(31)은, 적어도 하나의 RF 신호(RF 전력)를 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극에 공급하도록 구성된다. 이에 따라, 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급된 적어도 하나의 처리 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 따라서 RF 전원(31)은, 플라즈마 처리 챔버(10)에서 하나 또는 그 이상의 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하도록 구성되는 플라즈마 생성부의 적어도 일부로서 기능할 수 있다. 또한 바이어스 RF 신호를 적어도 하나의 하부 전극에 공급함으로써, 기판(W)에 바이어스 전위가 발생하여, 형성된 플라즈마 중의 이온 성분을 기판(W)으로 인입할 수 있다.
일 실시형태에서 RF 전원(31)은, 제1 RF 생성부(31a) 및 제2 RF 생성부(31b)를 포함한다. 제1 RF 생성부(31a)는, 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극과 결합하여, 플라즈마 생성용 소스 RF 신호(소스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 일 실시형태에서 소스 RF 신호는, 10 MHz~150 MHz 범위의 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서 제1 RF 생성부(31a)는, 상이한 주파수를 갖는 복수의 소스 RF 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 생성된 하나 또는 복수의 소스 RF 신호는 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극에 공급된다.
제2 RF 생성부(31b)는, 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 적어도 하나의 하부 전극과 결합하여, 바이어스 RF 신호(바이어스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 바이어스 RF 신호의 주파수는, 소스 RF 신호의 주파수와 동일하거나 상이할 수 있다. 일 실시형태에서 바이어스 RF 신호는, 소스 RF 신호의 주파수보다 낮은 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서 바이어스 RF 신호는, 100 kHz~60 MHz 범위의 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서 제2 RF 생성부(31b)는, 상이한 주파수를 갖는 복수의 바이어스 RF 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 생성된 하나 또는 복수의 바이어스 RF 신호는, 적어도 하나의 하부 전극에 공급된다. 또한 다양한 실시형태에서, 소스 RF 신호 및 바이어스 RF 신호 중 적어도 하나가 펄스화될 수도 있다.
또한 전원(30)은, 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 DC 전원(32)을 포함할 수 있다. DC 전원(32)은 제1 DC 생성부(32a) 및 제2 DC 생성부(32b)를 포함한다. 일 실시형태에서 제1 DC 생성부(32a)는, 적어도 하나의 하부 전극에 연결되어 제1 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제1 DC 신호는, 적어도 하나의 하부 전극에 인가된다. 일 실시형태에서 제2 DC 생성부(32b)는, 적어도 하나의 상부 전극에 연결되어 제2 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제2 DC 신호는, 적어도 하나의 상부 전극에 인가된다.
다양한 실시형태에서 제1 및 제2 DC 신호 중 적어도 하나가 펄스화될 수 있다. 이 경우, 전압 펄스의 시퀀스가 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극에 인가된다. 전압 펄스는, 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 이들의 조합의 펄스 파형을 가질 수 있다. 일 실시형태에서는, DC 신호로부터 전압 펄스의 시퀀스를 생성하기 위한 파형 생성부가 제1 DC 생성부(32a)와 적어도 하나의 하부 전극 사이에 연결된다. 따라서 제1 DC 생성부(32a) 및 파형 생성부는, 전압 펄스 생성부를 구성한다. 제2 DC 생성부(32b) 및 파형 생성부가 전압 펄스 생성부를 구성하는 경우, 전압 펄스 생성부는 적어도 하나의 상부 전극에 연결된다. 전압 펄스는 양의 극성을 가질 수도 있고 음의 극성을 가질 수도 있다. 또한 전압 펄스의 시퀀스는, 하나의 주기 내에 하나 또는 복수의 양극성 전압 펄스와 하나 또는 복수의 음극성 전압 펄스를 포함할 수 있다. 덧붙여, 제1 DC 생성부(32a) 및 제2 DC 생성부(32b)는 RF 전원(31)에 추가로 설치될 수도 있고, 제1 DC 생성부(32a)가 제2 RF 생성부(31b) 대신 설치될 수도 있다.
배기 시스템(40)은, 예를 들면 플라즈마 처리 챔버(10)의 바닥부에 설치된 가스 배출구(10e)에 연결될 수 있다. 배기 시스템(40)은, 압력 조절 밸브 및 진공 펌프를 포함할 수 있다. 압력 조정 밸브에 의해 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 압력이 조정된다. 진공 펌프는 터보 분자 펌프, 드라이 펌프 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제어부(2)는, 본 개시에서 설명한 각종 공정을 플라즈마 처리 장치(1)에 실행시키는 컴퓨터로 실행 가능한 명령을 처리한다. 제어부(2)는, 여기에서 설명하는 각종 공정을 실행하도록 플라즈마 처리 장치(1)의 각 요소를 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에서 제어부(2)의 일부 또는 전부는, 플라즈마 처리 장치(1)에 포함될 수 있다. 제어부(2)는, 처리부(2a1), 기억부(2a2) 및 통신 인터페이스(2a3)를 포함할 수 있다. 제어부(2)는 예를 들면 컴퓨터(2a)에 의해 실현된다. 처리부(2a1)는, 기억부(2a2)로부터 프로그램을 판독하고, 판독된 프로그램을 실행함으로써 각종 제어 동작을 실행하도록 구성될 수 있다. 이 프로그램은, 미리 기억부(2a2)에 저장되어 있을 수도 있고, 필요한 때에 매체를 통하여 취득될 수도 있다. 취득된 프로그램은 기억부(2a2)에 저장되고, 처리부(2a1)에 의해 기억부(2a2)로부터 판독되어 실행된다. 매체는 컴퓨터(2a)로 판독 가능한 다양한 기억 매체일 수도 있고, 통신 인터페이스(2a3)에 연결된 통신 회선일 수도 있다. 처리부(2a1)는 CPU(Central Processing Unit)일 수 있다. 기억부(2a2)는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(2a3)는 LAN(Local Area Network) 등의 통신 회선을 통해 플라즈마 처리 장치(1)와 통신할 수 있다.
이어서, 실시형태와 관련된 기판 지지부(11)의 구성에 대해 설명한다. 도 2는 실시형태와 관련된 기판 지지부(11)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다. 도 2는 기판 지지부(11)의 기판(W) 및 링 어셈블리(112)가 탑재되는 정전 척(1111)의 탑재면(114)의 평면도이다. 탑재면(114)은 도 1의 중앙 영역(111a) 및 고리형 영역(111b)과 대응된다.
도 2의 예에서 탑재면(114)은, 평면에서 봤을 때 대략 원형인 영역이다.
기판 지지부(11)는, 정전 척(1111)의 탑재면(114)을 분할한 구역(115)별로 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어 탑재면(114)은, 복수의 구역(115)으로 구분되며, 각각의 구역(115) 내에 히터가 매립되어 있다. 실시형태에서 탑재면(114)은, 도 2에 나타낸 것처럼 중앙의 원형 구역(115a)과, 당해 원형 구역(115a)을 동심원으로 둘러싸는 복수의 링 형상 영역을 각각 원주 방향으로 구분한 원호형 구역(115b)으로 구분된다. 최외주 구역(115b)은 링 어셈블리(112)가 탑재되는 고리형 영역(111b)과 대응된다. 원형 구역(115a) 및 최외주보다 내측의 구역(115b)은, 기판(W)이 탑재되는 중앙 영역(111a)과 대응된다. 덧붙여 도 2에 나타낸 구역(115)의 구분 방법은 일례이며, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어 탑재면(114)은 격자 형상으로 구역(115)으로 구분될 수도 있다. 또한 탑재면(114)은 더 많은 구역(115)으로 구분될 수도 있다. 예를 들어 탑재면(114)은, 원호형 구역(115b)을, 외주에 가까울수록 각도 폭이 작고 반경 방향의 폭이 좁아지도록 구분할 수도 있다.
또한 기판 지지부(11)는 탑재면(114)의 구역(115)별로 온도를 계측할 수 있다. 예를 들어 기판 지지부(11)는, 구역(115)에 각각 온도 센서가 설치되어 각각의 구역(115)마다 온도를 계측할 수 있다.
도 3은 실시형태와 관련된 기판 지지부(11)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다. 도 3은 기판 지지부(11)의 단면도이다.
기판 지지부(11)는 기판(W)을 지지할 수 있도록 구성된다. 예를 들어 기판 지지부(11)의 본체부(111)는, 베이스(1110) 상에 정전 척(1111)이 배치된다. 정전 척(1111)은, 베이스(1110)에 접착층(1112)에 의해 접착된다. 정전 척(1111)의 상면은 탑재면(114)이 된다.
베이스(1110)는 도전성 부재를 포함한다. 예를 들면 베이스(1110)는, 예를 들면 알루미늄 등의 도전성 금속으로 형성된다.
정전 척(1111)은, 예를 들면 세라믹 등의 절연층과, 당해 절연층에 설치된 막 형상의 전극을 갖는다. 정전 척(1111)은, 내부에 설치된 전극에 도면에 나타내지 않은 전원으로부터 직류 전압이 인가됨으로써 정전 인력을 발생시켜, 기판(W)을 끌어당겨 유지한다.
베이스(1110)에는, 탑재면(114)의 하방이 되는 내부에 열 전달 유체가 흐르는 유로(1110a)가 형성된다. 또한 정전 척(1111)에는 구역(115)마다 히터(116)가 설치된다. 히터(116)는 정전 척(1111) 내에 설치된 전극층이다. 히터(116)는 본 개시의 히터 전극층에 대응된다. 기판 지지부(11)는, 유로(1110a)에 온도 조절된 열 전달 유체를 흐르게 함으로써 전체적으로 온도를 조정할 수 있으며, 각 히터(116)에서 각각 가열함으로써 구역(115)마다 개별적으로 온도를 조정할 수 있게 되어 있다.
정전 척(1111)에는 구역(115)마다 온도 센서(sns)가 설치된다. 덧붙여 온도 센서(sns)는 베이스(1110) 내부 또는 접착층(1112) 내부에 설치될 수 있다. 베이스(1110)의 하부에는 제어 회로(120)가 설치된다. 각 히터(116)는 제어 회로(120)에 연결된다. 제어 회로(120)는, 히터(116)에 공급하는 전력을 제어함으로써 히터(116)의 온도를 제어할 수 있다.
각 온도 센서(sns)는 제어 회로(120)에 연결된다. 제어 회로(120)는 각 온도 센서(sns)에 의해 각 구역(115)의 온도를 측정한다. 제어 회로(120)는, 측정한 각 구역(115)의 온도의 데이터를 제어부(2)로 출력한다. 또한 제어 회로(120)는 제어부(2)의 제어에 따라, 각 히터(116)에 개별적으로 조정된 전력을 공급한다.
그런데 플라즈마 처리 장치(1)는 구역별로 세세하게 기판(W)의 온도를 제어하기 때문에, 기판 지지부(11)의 탑재면(114)의 구역(115)의 수가 증가하게 된다. 그러나 구역(115)의 수가 증가할수록 히터(116)의 수도 증가하며, 히터(116)에 전력을 공급하는 전원에 필요한 전력 용량도 커진다.
여기서 비교예로서 히터(116)에 전력을 공급하는 기존의 급전 시스템의 구성의 일례를 설명한다. 도 4는 기존의 급전 시스템의 구성의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4에는 정전 척(1111)과, 제어 회로(200)와, 교류 전원(210)이 나타나있다.
정전 척(1111)에는 복수의 히터(116)가 설치된다. 히터(116)는, 전기가 흐름으로써 열이 발생하는 히터 저항으로 표시된다. 히터(116)는 탑재면(114)의 구역(115)마다 배치된다.
제어 회로(200)에는, 각 히터(116)에 대응하여 스위치로서 트라이액(201)이 설치된다. 각 히터(116)는, 일단이 배선(202)을 통해 트라이액(201)에 각각 연결되고, 타단이 공통 배선(203)에 병렬로 연결된다. 트라이액(201)은 교류 전원(210)의 일단에 병렬로 연결된다. 공통 배선(203)은 교류 전원(210)의 타단에 연결된다.
플라즈마 처리 장치(1)에서는, 플라즈마 처리 공간(10s)에 플라즈마를 생성한 경우, 히터(116)나 배선(202), 공통 배선(203)에 고주파 노이즈가 전파된다. 각 배선(202) 및 공통 배선(203)에는 고주파 노이즈를 차단하는 RF 필터(205)가 설치된다. 각 배선(202) 및 공통 배선(203)에는 RF 필터(205)를 구성하는 저항(206)과 커패시터(207)가 설치된다. 이처럼 각 배선(202) 및 공통 배선(203)에 RF 필터(205)를 설치함으로써, 제어 회로(200) 및 교류 전원(210)을 고주파 노이즈로부터 보호할 수 있다.
제어 회로(200)는 제어부(2)의 제어에 따라 각 트라이액(201)을 온, 오프하여 공급하는 전력을 제어함으로써 각 히터(116)에 온도를 제어한다.
그러나 도 4에 나타낸 기존의 급전 시스템 구성에서는, 각 배선(202) 및 공통 배선(203)에 RF 필터(205)를 설치하기 때문에, 구역(115)의 수가 증가할수록 RF 필터(205)의 수가 많아져 RF 필터(205) 부분이 거대화된다.
따라서 본 실시형태에서는 각 히터(116)에 전력을 공급하는 급전 시스템을 아래와 같이 구성한다. 도 5는 실시형태와 관련된 급전 시스템의 구성의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5에는 정전 척(1111)과, 제어 회로(120)와 전원(130)이 나타나 있다. 덧붙여 도 5에서는, 급전 시스템의 회로 구성을 알기 쉽도록 하기 위해 정전 척(1111)의 부분을 복수로 나누어 표시했다. 전원(130)은 직류 전원으로서 구성된다. 전원(130)은, 예를 들면 교류 전력을 공급하는 교류 전원과, 교류 전력을 직류로 변환하는 AC/DC 컨버터로 구성된다. 전원(130)은 본 개시의 전원에 대응된다.
정전 척(1111)에는, 탑재면(114)의 구역(115)마다 히터(116)가 설치된다. 제어 회로(120)에는 각 히터(116)에 대응하여 스위치(121)가 설치된다. 도 5의 예에서는, 스위치(121)로서 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field effect transistor)가 나타나 있다. 덧붙여 스위치(121)는 MOSFET으로 한정되지 않으며, 다른 반도체 스위치일 수도 있다.
전원(130)에는 메인 급전 라인(131a, 131b)이 연결된다. 메인 급전 라인(131a, 131b)에는 고주파 노이즈를 차단하기 위해 RF 필터(140)가 설치된다. 메인 급전 라인(131a, 131b)에는, RF 필터(140)를 구성하는 저항(141)과 커패시터(142)가 설치된다. 메인 급전 라인(131a, 131b)에는 각각 n개의 급전 라인(132a, 132b)(Com1~n)이 병렬로 연결된다. 메인 급전 라인(131a, 131b)은 본 개시의 메인 급전 라인에 대응된다. 급전 라인(132a, 132b)은, 본 개시의 제1 급전 라인, 제2 급전 라인에 대응된다.
각 히터(116)는, 일단이 배선(123)을 통해 스위치(121)에 각각 연결되며, 타단이 배선(124)을 통해 임의의 급전 라인(132a)에 연결된다. 각 스위치(121)는 배선(125)을 통해 임의의 급전 라인(132b)에 연결된다.
급전 라인(132a, 132b)에는, 배선(124), 히터(116), 배선(123), 스위치(121) 및 배선(125)에 의한 직렬 회로(126)가 각각 복수 병렬로 연결된다. 본 실시형태에서는 탑재면(114)의 각 구역(115)을 복수의 그룹으로 나눈다. 그리고 그룹마다, 그룹에 포함되는 구역(115)의 히터(116) 및 스위치(121)를 동일한 급전 라인(132a, 132b)에 병렬 연결한다.
본 실시형태에 따른 급전 시스템의 구성에서는, 급전 라인(132a, 132b)마다, 동일한 급전 라인(132a, 132b)에 연결된 각 스위치(121)를 주기적으로 순서대로 온(on)하여, 시간 분할로 각각의 히터(116)에 급전한다. 도 6은 실시형태와 관련된 히터(116)에 대한 급전의 일례를 설명하는 도면이다. 도 6에는, 한 세트의 급전 라인(132a, 132b)(Com1)에 연결된 히터(116) 및 스위치(121)가 나타나 있다.
제어 회로(120)는, 제어부(2)의 제어에 따라 각 스위치(121)를 주기적으로 순서대로 온으로 하고, 시간 분할로 각각의 히터(116)에 급전한다. 각 구역(115)의 히터(116)는 주기적으로 급전되어 발열한다. 도 6에서는, 급전 라인(132a, 132b)에 연결된 스위치(121)가 주기적으로 시간 분할로 온이 된다.
시간 분할로 급전하는 경우, 1주기 동안에 각 히터(116)에 급전 가능한 급전 가능 기간(ΔT)이 정해진다. 도 6에서는 1주기 동안의 각 히터(116)의 급전 가능 기간(ΔT)을 20m[sec]로 하고 있다.
제어 회로(120)는 급전 가능 기간(ΔT) 동안 스위치(121)를 온 상태로 하여 급전한다. 급전 가능 기간(ΔT)에 대한, 스위치(121)를 온 상태로 하여 급전하는 급전 시간의 비율을 조작량(mv)으로 한다. 제어 회로(120)는, 제어부(2)의 제어에 따라 조작량(mv)을 제어함으로써 히터(116)의 온도를 제어한다. 도 6에서는 예를 들면 제어 회로(120)는, 조작량(mv)이 100%인 경우, 20m[sec]의 급전 가능 기간(ΔT) 내에서 스위치(121)를 20m[sec] 온 상태로 한다. 예를 들어 전원(130)의 직류 전압을 V1[V]으로 하고, 히터(116)의 저항을 R1[Ω]으로 한 경우, 히터(116)에는, 스위치(121)를 온으로 함으로써, V1/R1[A]의 전류가 흐른다. 예를 들어 V1을 200[V]으로 하고, R1을 50[Ω]으로 하면, 히터(116)에는 4[A]의 전류가 흐른다.
여기서, 예를 들면 각 스위치(121)를 시간 분할하지 않고 동시에 온으로 한 경우, 급전 라인(132a, 132b)에는, 각 직렬 회로(126)를 흐르는 전류가 집중되어 흐르는 전류값이 커지게 된다. 예를 들어 급전 라인(132a, 132b)에 직렬 회로(126)가 n개 병렬 연결된 경우, 급전 라인(132a, 132b)에는 (V1/R1)×n[A]의 전류가 흐른다.
한편, 본 실시형태와 같이, 각 스위치(121)를 주기적으로 순서대로 온으로 하여 시간 분할로 각 히터(116)에 급전함으로써, 급전 라인(132a, 132b)에 흐르는 전류를 적게 억제할 수 있다. 예를 들어 각 스위치(121)를 주기적으로 시간 분할로 급전 가능 기간(ΔT)이 중복되지 않게 온 하는 경우, 급전 라인(132a, 132b)에 흐르는 전류는 V1/R1[A]로 억제할 수 있다. 하나의 직렬 회로(126)에 흐르는 전류가 4[A]인 경우, 급전 라인(132a, 132b)에 흐르는 전류는 최대 4[A]로 억제될 수 있다.
또한 본 실시형태에서 전원(130)은, 고전압의 DC 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어 전원(130)은, 메인 급전 라인(131a, 131b)에 200[V]의 DC 전압을 인가한다.
여기서, 기판(W)을 처리 온도로 가열할 때에 각 히터(116)에 필요한 전력이 최대 10kW인 것으로 한다. 전원(130)이 저전압(예를 들어 48[V])인 경우, 전원(130)은 각 히터(116)에 필요한 전력을 공급할 때 흘리는 전류를 크게 할 필요가 있다. 이 경우, RF 필터(140)는 정격 전류가 커지며 배선이 굵어진다. RF 필터(140)는 배선이 굵어지면, 필요한 임피던스를 얻기 위해서 필요한 턴 수의 배선 길이가 길어진다. RF 필터(140)는 배선 길이가 길어지면, 직류 저항값이 커진다. RF 필터(140)의 직류 저항값이 커지면 RF 필터(140)에 의해 열로 변환되는 전력이 많아져, 각 히터(116)에 충분한 전력을 인가할 수 없게 된다.
전원(130)을 고압화하더라도 각 히터(116)의 필요한 전력은 변하지 않는다. 따라서 전원(130)을 고압화함으로써, 전원(130)은 각 히터(116)에 필요한 전력을 공급할 때에 흘리는 전류가 작아진다. 이로써 RF 필터(140)는 정격 전류를 낮출 수 있으며, 배선을 얇게할 수 있다. RF 필터(140)는 배선이 얇아지면, 필요한 턴수를 얻기 위한 배선 길이가 짧아진다. RF 필터(140)는 배선 길이가 짧아지면 배선 저항을 작게 할 수 있다. RF 필터(140)의 직류 저항값이 작아지면, RF 필터(140)에 의해 열로 변환되는 전력을 줄일 수 있고, 각 히터(116)에 충분한 전력을 인가할 수 있다.
이어서 탑재면(114)의 각 구역(115)을 그룹으로 나누는 일례를 설명한다. 도 7은 실시형태와 관련된 탑재면(114)의 각 구역(115)의 그룹을 설명하는 도면이다. 도 7에는 기판 지지부(11)의 탑재면(114)의 각 구역(115)이 나타나 있다.
본 실시형태에서는 탑재면(114)의 중앙의 원형 구역(115a)을 에어리어 1(Area1)로 나타냈다. 또한 실시형태에서는 탑재면(114)의 원형 구역(115a)에 가까운 내측부터 링 형상의 영역을 에어리어 2~4로 나타냈다. 그리고 실시형태에서는, 에어리어 2~4를 구성하는 각각의 원호형 구역(115b)에, 에어리어 2~4마다 순번을 부여했다. 예를 들어 에어리어 2의 각 구역(115b)은 에어리어 2-1~2-10이다. 에어리어 3의 각 구역(115b)은 에어리어 3-1~3-10이다. 에어리어 4의 각 구역(115b)은 에어리어 4-1~4-10이다.
상술한 것처럼 본 실시형태에서는 시간 분할로 각각 구역(115)의 히터(116)에 급전한다. 각 구역(115)의 히터(116)는 주기적으로 급전되어 발열된다. 시간 분할의 주기나 각 구역(115)의 히터(116)의 급전 가능 기간(ΔT) 및 저항값은, 각 구역(115)의 온도를 목표 온도로 조정할 수 있도록 정해진다.
도 8은 본 실시형태와 관련된 각 구역(115)의 히터(116)의 급전 가능 기간(ΔT) 및 저항값의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8은 예를 들면 유로(1110a)에 흐르는 열 전달 유체의 온도를 -45℃로 하고, 에어리어 1~4의 각 구역(115)에서 각각 히터(116)에 의해 70℃상승(Δ70℃)시켜 25℃로 온도를 조절하는 경우를 나타낸다. 도 8에는, 상술한 에어리어 1~4에 포함되는 구역(115)에 설치된 히터(116)의 히터 저항값과, 1주기를 100m[sec]로 한 경우의 70℃상승에 필요한 온(on) 기간과, 조작량(mv)과, 급전 가능 기간(ΔT)이 표시되어 있다.
히터(116)로 원하는 온도로 상승시키기 위해, 각 구역(115)의 히터(116)에 대해 필요한 전력이 정해진다. 이에 따라 각 구역(115)에 주기적으로 급전하는 경우, 1주기당 필요한 온(on) 기간(급전 시간)이 정해진다. 에어리어 1~4에서 구역(115)의 면적이 다르기 때문에, 필요한 전력은 에어리어 1~4마다 다르다. 한편, 에어리어 1~4를 동일한 온도 상승으로 제어하는 경우, 에어리어 1~4의 임의의 구역(115)에 대한 조작량(mv)도 동등한 것이 바람직하다.
따라서 각 구역(115)에서는, 각각의 급전 가능 기간(ΔT)의 동등한 정도의 비율을 급전하는 급전 시간으로 한 경우에, 동등한 정도의 온도 상승을 얻을 수 있도록 히터 저항값 및 급전 가능 기간(ΔT)을 정한다. 본 실시형태에서는, 조작량(mv)을 동등한 정도인 62%~64%로 설정한 경우에 70℃상승이 얻어지도록, 각 구역(115)의 히터(116)의 히터 저항값 및 급전 가능 기간(ΔT)을 정했다. 예를 들어 에어리어 1은, 히터(116)의 히터 저항값을 15[Ω]로 하고, 급전 가능 기간(ΔT)을 20m[sec]로 하고, 조작량(mv)을 64%로 했다. 이에 따라 에어리어 1에서는 1주기(100m[sec])당 12.80m[sec]가 급전 시간이 된다. 또한 에어리어 2는, 히터(116)의 히터 저항값을 36[Ω]로 하고, 급전 가능 기간(ΔT)을 40m[sec]로 하고, 조작량(mv)를 62.1%로 했다. 이에 따라 에어리어 2에서는 1주기(100m[sec])당 24.84m[sec]가 급전 시간이 된다. 또한 에어리어 3은, 히터(116)의 히터 저항값을 44[Ω]로 하고, 급전 가능 기간(ΔT)을 20m[sec]로 하고, 조작량(mv)을 62.25%로 했다. 이에 따라 에어리어 3에서는 1주기(100m[sec])당 12.45m[sec]가 급전 시간이 된다. 또한 에어리어 4는, 히터(116)의 히터 저항값을 31[Ω]로 하고, 급전 가능 기간(ΔT)을 12m[sec]로 하고, 조작량(mv)을 62.67%로 했다. 이에 따라 에어리어 4에서는 1주기(100m[sec])당 7.52m[sec]가 급전 시간이 된다.
도 9는 실시형태와 관련된 각 구역(115)의 히터(116)의 급전 가능 기간(ΔT)과 흐르는 전류값의 일례를 나타낸 도면이다. 도 9는 에어리어 1, 2-1~2-10, 3-1~3-10, 4-1~4-10을 각각 사각형 블록(150)으로 나타낸다. 블록(150)의 가로 길이는 히터(116)의 급전 가능 기간(ΔT)을 나타낸다. 에어리어 1은, 급전 가능 기간(ΔT)을 20m[sec]로 한다. 에어리어 2-1~2-10은, 급전 가능 기간(ΔT)을 40m[sec]로 한다. 에어리어 3-1~3-10은, 급전 가능 기간(ΔT)을 40m[sec]로 한다. 에어리어 4-1~4-10은, 급전 가능 기간(ΔT)을 12m[sec]로 한다.
블록(150)의 세로 길이는 스위치(121)가 온인 상태에서 히터(116)에 흐르는 전류를 나타낸다. 도 9에서는 간략화하여, 에어리어 1, 2-1~2-10, 3-1~3-10, 4-1~4-10의 히터(116)에 흐르는 전류를 4[A]로 했다.
도 9에서는 예를 들면 에어리어 1은 가로를 20m[sec]로 하고, 세로를 4[A]로 한 블록(150a)으로 표시된다. 또한 에어리어 2-1는 가로를 40m[sec]로 하고, 세로를 4[A]로 한 블록(150b)으로 표시된다.
실시형태에서는, 전원(130)으로부터 공급되는 최대 전류가 적게 억제되도록, 구역(115)을 그룹으로 나누고, 그룹마다 1주기 내에서 각 구역(115)의 급전 가능 기간(ΔT)의 타이밍을 할당한다.
도 10은 실시형태와 관련된 그룹화(grouping)의 일례를 나타낸 도면이다. 도 10은 에어리어 1, 2-1~2-10, 3-1~3-10, 4-1~4-10의 각 구역(115)을 네 개의 그룹 1~4로 분할한 경우를 나타낸다. 도 10에서는 그룹 1~4의 경계를 실선으로 표시한다. 에어리어 2-1~2-3, 3-1, 3-2, 4-1~4-3은 그룹 1이다. 에어리어 2-4, 2-5, 3-3~3-6, 4-4~4-6은 그룹 2다. 에어리어 1, 2-6, 2-7, 3-7, 3-8, 4-7, 4-8은 그룹 3이다. 에어리어 2-8~2-10, 3-9, 3-10, 4-9, 4-10은 그룹 4다. 그룹 1~4는 본 개시의 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹에 대응된다.
이와 같이 분할된 그룹 1~4에 대해, 전원(130)으로부터 공급되는 최대의 전류를 적게 억제할 수 있도록, 그룹 1~4마다 1주기 내에서 각 구역(115)의 급전 가능 기간(ΔT)의 타이밍을 할당한다. 실시형태에서는 그룹 1~4에서 각각 1주기 동안 급전에 의해 각 히터(116)에 흐르는 전류값의 합계값이 평준화되도록 각 히터(116)에 대한 급전 가능 기간을 정한다.
도 11은 실시형태와 관련된 그룹 1~4별 각 구역(115)의 급전 가능 기간 할당의 일례를 나타낸 도면이다. 도 11은 그룹 1~4에 대해, 도 9의 사각형 블록(150)에 의해, 1주기 내의 각 구역(115)의 급전 가능 기간의 타이밍과 급전되는 전류 값의 변화를 나타낸다.
여기서 본 실시형태에서는, 각각의 구역(115)의 히터(116)에 시간 분할로 급전하는 주기가 100m[sec]인 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나 시간 분할의 주기는 변경 가능하다. 도 11에서는, 주기를 변경한 경우에도 대응할 수 있도록 1주기의 기간을 100%로 하고, 1주기 내의 각 구역(115)의 급전 가능 기간을 비율(%)로 나타냈다. 1주기의 기간을 100m[sec]로 한 경우, 급전 가능 기간의 비율(%)은 그대로 m[sec]의 시간이 된다.
도 11에 나타낸 것처럼 예를 들면 그룹 1은, 1주기의 0~40%의 기간을 에어리어 2-1, 2-3의 구역(115)의 급전 가능 기간으로 한다. 또한 그룹 1은, 1주기의 40~60%의 기간을 에어리어 2-2의 구역(115)의 급전 가능 기간으로 하며, 1주기의 80~100%의 기간을 에어리어 3-2의 구역(115)의 급전 가능 기간으로 한다. 또한 그룹 1은, 1주기의 40~60%의 기간을 에어리어 3-1의 구역(115)의 급전 가능 기간으로 한다. 또한 그룹 1은, 1주기의 60~72%의 기간을 에어리어 4-1의 구역(115)의 급전 가능 기간으로 하며, 1주기의 72~84%의 기간을 에어리어 4-2의 구역(115)의 급전 가능 기간으로 하고, 1주기의 84~96%의 기간을 에어리어 4-3의 구역(115)의 급전 가능 기간으로 한다. 이로써 그룹 1은 1주기마다, 그룹 1의 각 구역(115)의 히터(116)에 급전할 수가 있다. 또한 전원(130)으로부터 공급되는 최대 전류를 적게 억제할 수 있어, 전원(130)의 전력 용량을 적게 억제할 수 있다.
도 1로 되돌아 간다. 제어부(2)는 각 구역(115)에 대한 시간 분할 급전을 제어하기 위해, 급전 제어 정보를 기억부(2a2)에 기억한다. 예를 들면 도 11에 나타낸 것처럼, 각 구역(115)의 급전 가능 기간과 1주기의 맨 앞부터 급전 가능 기간의 개시까지의 지연값을 급전 제어 정보로서 기억부(2a2)에 기억한다.
도 12는 실시형태와 관련된 급전 제어 정보의 일례를 나타낸 도면이다. 급전 제어 정보는 에어리어, 그룹, 급전 가능 기간, 지연의 항목을 갖는다.
에어리어 항목은, 구역(115)을 식별하는 에어리어를 기억하는 영역이다. 그룹 항목은, 구역(115)의 에어리어가 속하는 그룹을 기억하는 영역이다. 급전 가능 기간 항목은, 구역(115)에 급전하는 1주기 내의 급전 가능 기간의 길이를 기억하는 영역이다. 지연 항목은, 1주기의 개시로부터 급전 가능 기간의 개시까지의 지연을 기억하는 영역이다. 시간 분할 주기의 변경에 대응하기 위해, 급전 가능 기간 및 지연 항목은 1주기의 기간을 100%로 하고, 1주기 내에서의 비율(%)로 기억한다.
급전 제어 정보는 그룹 1~4의 각 구역(115)의 정보를 기억한다. 예를 들어 도 12는, 도 11에 나타낸 그룹 1~4의 각 구역(115)의 정보를 기억한다. 에어리어 1의 구역(115)은. 그룹 3에 속하며, 급전 가능 기간이 20%이고, 1주기의 개시로부터 급전 가능 기간의 개시까지의 지연이 0%임이 기억된다. 또한 에어리어 2-1의 구역(115)은, 그룹 1에 속하며, 급전 가능 기간이 40%이고, 1주기의 개시로부터 급전 가능 기간의 개시까지의 지연이 0%임이 기억된다. 또한 에어리어 2-2의 구역(115)은, 그룹 1에 속하며, 급전 가능 기간이 40%이고, 1주기의 개시로부터 급전 가능 기간의 개시까지의 지연이 40%임이 기억된다.
제어부(2)는, 구역(115)마다 지정된 온도가 되도록 히터(116)에 공급하는 전력의 피드백 제어를 실행한다. 예를 들면 제어부(2)에서는, 각 구역(115)에 설치된 온도 센서(sns)를 통해 온도를 나타내는 정보가 제어부(2)에 입력된다. 제어부(2)는, 구역(115)마다 온도 센서(sns)를 통해 검출된 온도와, 지정된 온도의 차를 특정한다. 그리고 제어부(2)는 구역(115)마다, 특정한 차에 따라 급전 제어 정보를 바탕으로, 시간 분할로 히터(116)에 급전하는 제어를 실행한다.
도 13은 실시형태와 관련된 온도 제어의 일례를 설명하는 도면이다. 도 13은 정전 척(1111)의 하나의 구역(115)에 대해, 온도를 제어하는 흐름의 개요를 나타낸다. 구역(115)에는 히터(116)와 온도 센서(sns)가 설치된다.
제어 회로(120)에는, 스위치(121)와, ADC(아날로그-디지털 컨버터)(170)와, FPGA(Field Programmable Gate Array)(171)와, CPU, 마이크로 컴퓨터 등의 컨트롤러(172)가 설치된다. ADC(170)는 구역(115)마다 설치된다.
히터(116)는 배선(123)을 통해 스위치(121)에 연결되며, 배선(124)을 통해 급전 라인(132a)과 연결된다. 급전 라인(132a)은 전원(130)에 연결되며, 직류 전압이 인가된다. 스위치(121)는 FPGA(171)에 연결된다. FPGA(171)는 컨트롤러(172)에 연결된다. FPGA(171)는 컨트롤러(172)로부터의 제어에 따라 스위치(121)를 온, 오프한다.
온도 센서(sns)는 배선(175)을 통해 ADC(170)에 연결된다. 또한 배선(175)에는 소정의 기준 전압에 연결된 배선(176)이 연결된다. ADC(170)는 FPGA(171)에 연결된다. 온도 센서(sns)는 서미스터로 한다. 온도 센서(sns)는 온도에 따라 저항값이 변화한다. 이로 인해 온도 센서(sns)의 저항값에 따라 배선(175)의 전압 레벨이 변화한다. ADC(170)는, 배선(175)의 전압을 AD 변환하여 전압값을 나타내는 데이터를 FPGA(171)로 출력한다. FPGA(171)는 전압값을 나타내는 데이터를 컨트롤러(172)로 출력한다.
컨트롤러(172)에는, 각 구역(115)의 FPGA(171)로부터 전압값을 나타내는 데이터가 입력된다. 컨트롤러(172)는 제어부(2)에 연결된다. 컨트롤러(172)는, 각 구역(115)의 전압값을 나타내는 데이터를 제어부(2)로 출력한다.
제어부(2)에는, 컨트롤러(172)로부터 각 구역(115)의 전압값을 나타내는 데이터가 입력된다. 제어부(2)는 각 구역(115)의 전압값을 나타내는 데이터를 온도 센서(sns)의 온도로 변환한다. 예를 들면 제어부(2)는, 전압값과 온도 센서(sns)의 온도의 관계를 나타내는 변환 데이터를 기억한다. 제어부(2)는 변환 데이터에 기초하여 각 구역(115)의 전압값을 온도 센서(sns)의 온도(PV1~PVn)(n은 구역(115)의 수)로 변환한다.
제어부(2)는, 온도 센서(sns)의 온도(PV1~PVn)에 따라 각 구역(115)의 히터(116)에 대한 급전을 제어한다. 예를 들면 제어부(2)에는, 구역(115)마다 지정 온도(SV1~SVn)가 입력된다. 제어부(2)는, 구역(115)마다 온도 센서(sns)의 온도(PV1~PVn)와 지정 온도(SV1~SVn)의 차를 구하고, PID 제어를 통해 각 구역(115)의 조작량(mv1~mvn)을 구한다.
제어부(2)는 급전 제어 정보에 기초하여 각 구역(115)의 조작량(mv1~mvn)으로부터, 각 구역(115)의 급전 기간의 비율을 구한다. 예를 들면 제어부(2)는 구역(115)마다, 급전 가능 기간에 조작량(mv)을 곱하여 급전 기간의 비율을 구한다. 예를 들면 제어부(2)는, 도 12의 에어리어 1의 구역(115)에 대해 조작량(mv)이 100%인 경우, 20%×100%에 의해 급전 기간의 비율을 20%로 구한다.
제어부(2)는, 시간 분할의 주기로서 전력 인가 주기가 설정된다. 전력 인가 주기는, 예를 들면 10~200m[sec]의 범위에서 10m[sec]의 단위로 설정 가능하다.
제어부(2)는, 각 구역(115)의 히터(116)에 대한 급전을 제어하는 제어 정보를 컨트롤러(172)로 출력한다. 예를 들면 제어부(2)는 제어 정보로서, 전력 인가 주기와, 각 구역(115)의 지연값과, 각 구역(115)의 급전 기간의 비율을 컨트롤러(172)로 출력한다. 예를 들면 제어부(2)는, 전력 인가 주기와 함께, 도 12의 에어리어 1의 경우, 지연값으로서 0%, 급전 기간의 비율로서 20%를 컨트롤러(172)로 출력한다.
컨트롤러(172)는 제어 정보에 기초하여 각 구역(115)의 히터(116)에 대한 급전을 제어한다. 예를 들어 컨트롤러(172)는, 구역(115)마다 전력 인가 주기에 지연값을 곱하여 각 구역(115)의 지연 시간을 구한다. 또한 컨트롤러(172)는, 구역(115)마다 전력 인가 주기에 급전 기간의 비율을 곱하여 각 구역(115)의 급전 기간을 구한다. 예를 들면 에어리어 1에 대해 전력 인가 주기가 100m[sec]인 경우, 컨트롤러(172)는 100m[sec]×0%에 의해 지연 시간을 0m[sec]로 구한다. 또한 컨트롤러(172)는 100m[sec]×20%에 의해 급전 기간을 20m[sec]로 구한다.
컨트롤러(172)는, 전력 인가 주기의 주기에서 FPGA(171)에 대해 지연 시간을 비워두고 급전 기간 동안만 스위치(121)를 온으로 하도록 지시를 출력한다. FPGA(171)는 입력된 지시에 따라 지연 시간을 비워두고 급전 기간 동안만 스위치(121)를 온으로 한다. 이로써 각각의 구역(115)의 히터(116)는, 도 11의 급전 가능 기간에 조작량(mv)에 따른 비율만큼 온이 된다.
이와 같이 플라즈마 처리 장치(1)는, 시간 분할로 각 히터(116)에 급전한다. 이로써 히터(116)에 대한 급전을 평준화할 수 있으며, 플라즈마 처리 장치(1)는, 히터(116)의 수가 증가하더라도 히터(116)에 전력을 공급하는 전원(130)의 전력 용량 증가를 억제할 수 있다.
아울러 도 11에 나타낸 그룹 1~4별 각 구역(115)의 급전 가능 기간 할당은 일례에 지나지 않으므로, 이것으로 한정되지 않는다. 그룹 1~4에서 각 구역(115)의 급전 가능 기간은 서로 바뀔 수도 있다. 또한 급전 가능 기간의 개시 타이밍은, 다른 급전 가능 기간의 개시 타이밍과 겹치지 않도록 전후로 이동시킬 수도 있다. 여기서 같은 동심원을 구성하고, 인접하는 구역(115)의 급전 가능 기간이 지속되면, 구역(115)간 열 전달에 의해 급전 가능 기간이 지속되는 인접하는 구역(115)에서 온도가 상승하여, 동심원의 일부분의 온도가 과도하게 상승하기도 한다. 기판의 온도는 동심원에서 동등한 정도인 것이 바람직하다. 따라서 같은 동심원을 구성하고, 인접하는 구역(115)의 급전 가능 기간이 지속되지 않도록 1주기 동안의 각 구역(115)의 급전 가능 기간을 정할 수도 있다. 또한 인접하는 동심원을 구성하는 복수의 구역(115)의 급전 가능 기간이 지속되도록 1주기 동안의 각 구역(115)의 급전 가능 기간을 정할 수도 있다.
도 14는 실시형태와 관련된 그룹 1~4별 각 구역(115)의 급전 가능 기간 할당의 다른 일례를 나타낸 도면이다. 도 14에서는, 같은 동심원을 구성하고, 인접하는 구역(115)의 급전 가능 기간이 지속되지 않도록 1주기 동안의 각 구역(115)의 급전 가능 기간을 정했다. 예를 들어 그룹 1은, 에어리어 2-1과 에어리어 2-2의 급전 가능 기간 사이에 에어리어 3-2의 급전 가능 기간을 할당한다. 같은 동심원을 구성하고, 인접하는 에어리어 2-1과 에어리어 2-2의 급전 가능 기간이 지속되지 않게 되어있다. 또한 인접하는 동심원을 구성하는 에어리어 3-2와 에어리어 2-2의 급전 가능 기간이 지속되도록 되어있다. 이로써 에어리어 2의 동심원인 에어리어 2-1과 에어리어 2-2의 부분의 온도가 과도하게 상승하는 것을 억제할 수 있다.
다음으로 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)가 실시하는 온도 제어 방법의 처리 흐름에 대해 설명한다. 도 15는 실시형태와 관련된 온도 제어 방법의 처리 순서의 일례를 설명하는 도면이다. 도 15에 나타낸 온도 제어 방법의 처리는, 컨트롤러(172)로부터 각 구역(115)의 전압값을 나타내는 데이터가 입력되었을 때에 실행된다.
제어부(2)는, 각 구역(115)의 전압값을 나타내는 데이터를 온도 센서(sns)의 온도로 변환한다(단계 S10). 예를 들어 제어부(2)는, 변환 데이터에 기초하여 각 구역(115)의 전압값을 온도 센서(sns)의 온도(PV1~PVn)로 변환한다.
제어부(2)는 구역(115)마다 온도 센서(sns)의 온도(PV1~PVn)와 지정 온도(SV1~SVn)의 차를 구하고, PID 제어를 통해 각 구역(115)의 조작량(mv1~mvn)을 구한다(단계 S11).
제어부(2)는 급전 제어 정보에 기초하여, 각 구역(115)의 조작량(mv1~mvn)으로부터 각 구역(115)의 급전 기간의 비율을 구한다(단계 S12).
제어부(2)는 각 구역(115)의 히터(116)에 대한 급전을 제어하는 제어 정보를 컨트롤러(172)로 출력하고(단계 S13), 처리를 종료한다. 예를 들면 제어부 (2)는 제어 정보로서, 전력 인가 주기와, 각 구역(115)의 지연값과, 각 구역(115)의 급전 기간의 비율을 컨트롤러(172)로 출력한다.
위와 같이 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는, 플라즈마 처리 챔버(10)와, 베이스(1110)와, 정전 척(1111)과, 제1 히터 전극층 그룹과, 제2 히터 전극층 그룹과, 전원(130)과, 제어부(2)를 구비한다. 베이스(1110)는 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 배치된다. 정전 척(1111)은 베이스(1110)의 상부에 배치되며, 제1 부분과 제2 부분을 갖는다. 제1 히터 전극층 그룹은 제1 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함한다. 제2 히터 전극층 그룹은 제2 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함한다. 전원(130)은 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹과 전기적으로 연결된다. 제어부(2)는, 제1 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층 및 제2 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층에 대해, 주기적으로 순서대로 전원(130)으로부터 DC 전류를 공급하도록 제어한다. 이로써 플라즈마 처리 장치(1)는, 히터 전극층의 수가 증가하더라도 히터 전극층에 전력을 공급하는 전원(130)의 전력 용량 증가를 억제할 수 있다.
또한 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹 중 적어도 한쪽은, 정전 척(1111)의 중앙 부분 내에 배치되는 히터 전극층과 중앙 부분을 둘러싸는 고리형 부분 내에 배치되는 히터 전극층을 포함한다. 이로써 플라즈마 처리 장치(1)는, 정전 척(1111)의 중앙 부분과 고리형 부분의 온도를 제어할 수 있다.
또한 제1 히터 전극층 그룹의 전극층은, 각각 제1 스위치를 통해 제1 급전 라인에 전기적으로 병렬로 연결된다. 제2 히터 전극층 그룹의 전극층은, 각각 제2 스위치를 통해 제2 급전 라인에 전기적으로 병렬로 연결된다. 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인은 전원(130)에 병렬로 연결된다. 제어부(2)는, 주기적으로 제1 스위치 및 제2 스위치를 순서대로 온으로 하도록 제어한다. 이로써 플라즈마 처리 장치(1)는, 제1 히터 전극층 그룹의 전극층 및 제2 히터 전극층 그룹의 전극층에 각각 시간 분할로 급전할 수 있어, 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인에 흐르는 전류의 최대값을 낮게 억제할 수 있다.
또한 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹의 각각의 전극층의 급전 라인과 전원(130) 사이에는, 적어도 하나의 RF 필터(140)가 배치된다. 이로써 플라즈마 처리 장치(1)는, 전원(130)을 고주파 노이즈로부터 보호할 수 있다.
또한 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인은, 전원(130)에 연결된 메인 급전 라인(메인 급전 라인(131a, 131b))에 병렬로 연결된다. 메인 급전 라인에는 적어도 하나의 RF 필터(140)가 배치된다. 이로써 플라즈마 처리 장치(1)는, 전원(130)을 고주파 노이즈로부터 보호하면서도 RF 필터(140)의 개수를 줄일 수 있다.
또한 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹은, 1주기 동안에 각 히터 전극층에 대해 급전 가능한 급전 가능 기간이 정해진다. 제어부(2)는, 제1 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층 및 제2 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층에 대해, 1주기마다 정해진 급전 가능 기간에 전원(130)으로부터 DC 전류를 공급하도록 제어한다. 이로써 플라즈마 처리 장치(1)는, 시간 분할로 각 히터 전극층에 주기적으로 급전할 수 있다.
또한 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹은 각각, 1주기 동안에 급전에 의해 각 히터 전극층에 흐르는 전류값의 합계값이 평준화되도록 각 히터 전극층에 대한 급전 가능 기간이 정해진다. 이로써 플라즈마 처리 장치(1)는, 전원(130)으로부터 공급되는 최대 전류를 적게 억제할 수 있어, 전원(130)의 전력 용량을 적게 억제할 수 있다.
또한 정전 척(1111)은 기판(W)이 탑재되는 탑재면(114)이 원형으로 되어있다. 히터 전극층은, 정전 척(1111)의 탑재면(114)의 중앙 영역과, 당해 중앙 영역을 둘러싸는 동심원 형상의 복수의 링 형상의 영역을 각각 구분한 원호형 영역에 각각 배치된다. 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹 중 적어도 한쪽은 같은 동심원을 구성하고, 인접하는 복수의 원호형 영역을 포함하며, 당해 인접하는 복수의 원호형 영역의 급전 가능 기간이 지속되지 않도록 정해져 있다. 또한 정전 척(1111)은, 기판이 탑재되는 탑재면(114)이 원형으로 되어있다. 히터 전극층은, 정전 척(1111)의 탑재면(114)의 중앙 영역과, 당해 중앙 영역을 둘러싸는 동심원 형상의 복수의 링 형상의 영역을 각각 구분한 원호형 영역에 각각 배치된다. 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹 중 적어도 한쪽은, 인접하는 동심원을 구성하는 복수의 원호형 영역을 포함하며, 당해 인접하는 동심원을 구성하는 복수의 원호형 영역의 급전 가능 기간이 지속되도록 정해져 있다. 이로써 플라즈마 처리 장치(1)는, 탑재면(114)의 동심원의 일부분의 온도가 과도하게 상승하는 것을 억제할 수 있다.
또한 각 히터 전극층은, 각 히터 전극층의 급전 가능 기간의 동등한 정도의 비율을 급전하는 급전 시간으로 한 경우에, 동등한 정도의 온도 상승을 얻을 수 있도록 저항값 및 급전 가능 기간이 정해진다. 이로써 플라즈마 처리 장치(1)는, 각 히터 전극층의 급전 가능 기간의 비율을 같게 제어함으로써, 각 히터 전극층을 동등한 온도로 상승시킬 수 있다.
또한 정전 척(1111)은 히터 전극층에 대응하여 온도 센서(sns)가 배치된다. 제어부(2)는, 각 온도 센서(sns)를 통해 검출되는 온도에 따라, 각 온도 센서(sns)에 대응되는 히터 전극층의 급전 가능 기간 내에 급전하는 급전 시간을 제어한다. 이로써 플라즈마 처리 장치(1)는, 각 히터 전극층이 배치된 부분(구역(115))의 온도를 각각의 목표 온도로 제어할 수 있다.
이상 실시형태에 대해 설명했으나, 이번에 개시한 실시형태는 모든 점에서 예시에 지나지 않으며 제한적이지 않다. 실제로 상술한 실시형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한 상술한 실시형태는 청구의 범위 및 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태로 생략, 치환, 변경될 수 있다.
예를 들면 상기 실시형태에서는 기판(W)으로서 반도체 웨이퍼에 플라즈마 처리를 하는 경우를 예로 설명했으나 이것으로 한정되는 것은 아니다. 기판(W)은 어느 것이어도 무방하다.
또한 상기 실시형태에서는 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 플라즈마 처리 시스템으로 한 경우를 예로 설명했다. 그러나 이것으로 한정되지 않는다. 정전 척(1111)의 탑재면(114)을 나눈 구역(115)마다 히터(116), 온도 센서(sns)가 설치되고, 플라즈마 처리를 실시하는 장치라면 어느 것이어도 무방하다. 예를 들어 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마를 생성하여 성막하는 성막 장치 등일 수도 있다.
아울러 이상의 실시형태에 관해, 추가로 이하의 양태를 개시한다.
(부기 1)
플라즈마 처리 챔버와,
상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치되는 베이스와,
상기 베이스의 상부에 배치되며, 제1 부분과 제2 부분을 갖는 정전 척과,
상기 제1 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함하는 제1 히터 전극층 그룹과,
상기 제2 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함하는 제2 히터 전극층 그룹과,
상기 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹에 전기적으로 연결되는 전원과,
제어부를 구비하며,
상기 제어부는, 상기 제1 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층, 및 상기 제2 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층에 대해, 주기적으로 순서대로 상기 전원으로부터 DC 전류를 공급하도록 제어하는,
플라즈마 처리 장치.
(부기 2)
부기 1에 있어서,
상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹 중 적어도 한쪽은, 상기 정전 척의 중앙 부분 내에 배치되는 히터 전극층과 상기 중앙 부분을 둘러싸는 고리형 부분 내에 배치되는 히터 전극층을 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
(부기 3)
부기 1 또는 2에 있어서,
상기 제1 히터 전극층 그룹의 전극층은, 각각 제1 스위치를 통해 제1 급전 라인에 전기적으로 병렬로 연결되며,
상기 제2 히터 전극층 그룹의 전극층은, 각각 제2 스위치를 통해 제2 급전 라인에 전기적으로 병렬로 연결되고,
상기 제1 급전 라인 및 상기 제2 급전 라인은, 상기 전원에 병렬로 연결되며,
상기 제어부는, 주기적으로 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 순서대로 온(on)으로 하도록 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
(부기 4)
부기 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서,
상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹의 각각의 전극층의 급전 라인과 상기 전원 사이에는, 적어도 하나의 RF 필터가 배치되는, 플라즈마 처리 장치.
(부기 5)
부기 3에 있어서,
상기 제1 급전 라인 및 상기 제2 급전 라인은, 상기 전원에 연결된 메인 급전 라인에 병렬로 연결되며,
상기 메인 급전 라인에는 적어도 하나의 RF 필터가 배치되는, 플라즈마 처리 장치.
(부기 6)
부기 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서,
상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹은, 1주기 동안에 각 히터 전극층에 대해 급전 가능한 급전 가능 기간이 정해지며,
상기 제어부는, 상기 제1 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층, 및 상기 제2 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층에 대해, 1주기마다 정해진 급전 가능 기간에 상기 전원으로부터 DC 전류를 공급하도록 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
(부기 7)
부기 6에 있어서,
상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹은 각각, 1주기 동안에 급전에 의해 각 히터 전극층에 흐르는 전류값의 합계값이 평준화되도록 각 히터 전극층에 대한 상기 급전 가능 기간이 정해진, 플라즈마 처리 장치.
(부기 8)
부기 6 또는 7에 있어서,
상기 정전 척은, 기판이 탑재되는 탑재면이 원형이며,
상기 히터 전극층은, 상기 정전 척의 상기 탑재면의 중앙 영역과, 당해 중앙 영역을 둘러싸는 동심원 형상의 복수의 링 형상의 영역을 각각 구분한 원호형 영역에 각각 배치되고,
상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹 중 적어도 한쪽은 같은 동심원을 구성하고, 인접하는 복수의 상기 원호형 영역을 포함하며, 당해 인접하는 복수의 상기 원호형 영역의 상기 급전 가능 기간이 지속되지 않도록 정해진, 플라즈마 처리 장치.
(부기 9)
부기 6 또는 7에 있어서,
상기 정전 척은, 기판이 탑재되는 탑재면이 원형이며,
상기 히터 전극층은, 상기 정전 척의 상기 탑재면의 중앙 영역과, 당해 중앙 영역을 둘러싸는 동심원 형상의 복수의 링 형상의 영역을 각각 구분한 원호형 영역에 각각 배치되고,
상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹 중 적어도 한쪽은, 인접하는 동심원을 구성하는 복수의 상기 원호형 영역을 포함하며, 당해 인접하는 동심원을 구성하는 복수의 상기 원호형 영역의 급전 가능 기간이 지속되도록 정해진, 플라즈마 처리 장치.
(부기 10)
부기 6 내지 9 중 어느 하나에 있어서,
각 히터 전극층은, 각 히터 전극층의 급전 가능 기간의 동등한 정도의 비율을 급전하는 급전 시간으로 한 경우에, 동등한 정도의 온도 상승을 얻을 수 있도록 저항값 및 급전 가능 기간이 정해진, 플라즈마 처리 장치.
(부기 11)
부기 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서,
상기 정전 척은, 상기 히터 전극층에 대응하여 온도 센서가 배치되며,
상기 제어부는, 각 온도 센서를 통해 검출되는 온도에 따라, 각 온도 센서에 대응되는 상기 히터 전극층의 급전 가능 기간 내에 급전하는 급전 시간을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
(부기 12)
플라즈마 처리 챔버와,
상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치되는 베이스와,
상기 베이스의 상부에 배치되며, 제1 부분과 제2 부분을 갖는 정전 척과,
상기 제1 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함하는 제1 히터 전극층 그룹과,
상기 제2 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함하는 제2 히터 전극층 그룹과,
상기 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹에 전기적으로 연결되는 전원을 구비한 플라즈마 처리 장치의 온도 제어 방법으로,
상기 제1 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층, 및 상기 제2 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층에 대해, 주기적으로 순서대로 상기 전원으로부터 DC 전류를 공급하도록 제어하는,
온도 제어 방법.
1: 플라즈마 처리 장치
2: 제어부
2a: 컴퓨터
2a1: 처리부
2a2: 기억부
2a3: 통신 인터페이스
10: 플라즈마 처리 챔버
11: 기판 지지부
111: 본체부
111a: 중앙 영역
111b: 고리형 영역
112: 링 어셈블리
114: 탑재면
115, 115a, 115b: 구역
116: 히터
120: 제어 회로
121: 스위치
123, 124, 125: 배선
126: 직렬 회로
130: 전원
131a: 메인 급전 라인
132a: 급전 라인
132b: 급전 라인
140: RF 필터
141: 저항
142: 커패시터
150, 150a, 150b: 블록
172: 컨트롤러
175, 176: 배선
200: 제어 회로
201: 트라이액
202: 배선
203: 공통 배선
205: RF 필터
206: 저항
207: 커패시터
210: 교류 전원
1110: 베이스
1110a: 유로
1111: 정전 척
1111a: 세라믹 부재
1111b: 정전 전극
1112: 접착층
sns: 온도 센서
W: 기판

Claims (12)

  1. 플라즈마 처리 챔버와,
    상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치되는 베이스와,
    상기 베이스의 상부에 배치되며, 제1 부분과 제2 부분을 갖는 정전 척과,
    상기 제1 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함하는 제1 히터 전극층 그룹과,
    상기 제2 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함하는 제2 히터 전극층 그룹과,
    상기 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹에 전기적으로 연결되는 전원과,
    제어부를 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 제1 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층, 및 상기 제2 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층에 대해, 주기적으로 순서대로 상기 전원으로부터 DC 전류를 공급하도록 제어하는,
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹 중 적어도 한쪽은, 상기 정전 척의 중앙 부분 내에 배치되는 히터 전극층과 상기 중앙 부분을 둘러싸는 고리형 부분 내에 배치되는 히터 전극층을 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 히터 전극층 그룹의 전극층은, 각각 제1 스위치를 통해 제1 급전 라인에 전기적으로 병렬로 연결되며,
    상기 제2 히터 전극층 그룹의 전극층은, 각각 제2 스위치를 통해 제2 급전 라인에 전기적으로 병렬로 연결되고,
    상기 제1 급전 라인 및 상기 제2 급전 라인은, 상기 전원에 병렬로 연결되며,
    상기 제어부는, 주기적으로 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 순서대로 온(on)으로 하도록 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹의 각각의 전극층의 급전 라인과 상기 전원 사이에는, 적어도 하나의 RF 필터가 배치되는, 플라즈마 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 급전 라인 및 상기 제2 급전 라인은, 상기 전원에 연결된 메인 급전 라인에 병렬로 연결되며,
    상기 메인 급전 라인에는 적어도 하나의 RF 필터가 배치되는, 플라즈마 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹은, 1주기 동안에 각 히터 전극층에 대해 급전 가능한 급전 가능 기간이 정해지며,
    상기 제어부는, 상기 제1 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층, 및 상기 제2 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층에 대해, 1주기마다 정해진 급전 가능 기간에 상기 전원으로부터 DC 전류를 공급하도록 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹은 각각, 1주기 동안에 급전에 의해 각 히터 전극층에 흐르는 전류값의 합계값이 평준화되도록 각 히터 전극층에 대한 상기 급전 가능 기간이 정해진, 플라즈마 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 정전 척은, 기판이 탑재되는 탑재면이 원형이며,
    상기 히터 전극층은, 상기 정전 척의 상기 탑재면의 중앙 영역과, 당해 중앙 영역을 둘러싸는 동심원 형상의 복수의 링 형상의 영역을 각각 구분한 원호형 영역에 각각 배치되고,
    상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹 중 적어도 한쪽은 같은 동심원을 구성하고, 인접하는 복수의 상기 원호형 영역을 포함하며, 당해 인접하는 복수의 상기 원호형 영역의 상기 급전 가능 기간이 지속되지 않도록 정해진, 플라즈마 처리 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 정전 척은, 기판이 탑재되는 탑재면이 원형이며,
    상기 히터 전극층은, 상기 정전 척의 상기 탑재면의 중앙 영역과, 당해 중앙 영역을 둘러싸는 동심원 형상의 복수의 링 형상의 영역을 각각 구분한 원호형 영역에 각각 배치되고,
    상기 제1 히터 전극층 그룹 및 상기 제2 히터 전극층 그룹 중 적어도 한쪽은, 인접하는 동심원을 구성하는 복수의 상기 원호형 영역을 포함하며, 당해 인접하는 동심원을 구성하는 복수의 상기 원호형 영역의 급전 가능 기간이 지속되도록 정해진, 플라즈마 처리 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    각 히터 전극층은, 각 히터 전극층의 급전 가능 기간의 동등한 정도의 비율을 급전하는 급전 시간으로 한 경우에, 동등한 정도의 온도 상승을 얻을 수 있도록 저항값 및 급전 가능 기간이 정해진, 플라즈마 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 정전 척은, 상기 히터 전극층에 대응하여 온도 센서가 배치되며,
    상기 제어부는, 각 온도 센서를 통해 검출되는 온도에 따라, 각 온도 센서에 대응되는 상기 히터 전극층의 급전 가능 기간 내에 급전하는 급전 시간을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  12. 플라즈마 처리 챔버와,
    상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치되는 베이스와,
    상기 베이스의 상부에 배치되며, 제1 부분과 제2 부분을 갖는 정전 척과,
    상기 제1 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함하는 제1 히터 전극층 그룹과,
    상기 제2 부분 내에 배치되는 적어도 하나의 히터 전극층을 포함하는 제2 히터 전극층 그룹과,
    상기 제1 히터 전극층 그룹 및 제2 히터 전극층 그룹에 전기적으로 연결되는 전원을 구비한 플라즈마 처리 장치의 온도 제어 방법으로,
    상기 제1 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층, 및 상기 제2 히터 전극층 그룹에 포함되는 각 히터 전극층에 대해, 주기적으로 순서대로 상기 전원으로부터 DC 전류를 공급하도록 제어하는,
    온도 제어 방법.
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