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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Temperatursteuerung
von Gegenständen,
welche während
der Behandlung zum Beispiel in CVD-, PVD- oder Ätzreaktoren behandelt werden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
Kammern für
CVD, PVD oder zum Ätzen von
Gegenständen,
wobei solche Gegenstände nachfolgend
allgemein als Wafer bezeichnet werden, ist es üblich, den Wafer auf einem
Chuck (auch Waferaufnahme) zu tragen. HF-Vorspannungsenergie (HF-Bias-Energie)
kann durch den Chuck, welcher einen Wafer trägt, zugeführt werden, um ein gleichförmiges elektrisches
Einkoppeln der Vorspannungsenergie durch den Wafer in das Plasma
zur Verfügung
zu stellen. Der Wafer ist zudem thermisch an den Chuck gekoppelt,
um die Möglichkeit
des Überhitzens
des Wafers zu minimieren.
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Um
die Probleme einer schlechten thermischen und elektrischen Kopplung
zwischen dem Wafer und dem Chuck in der Niederdruck- oder Vakuumumgebung
während
des Behandelns zu überwinden,
ist der Wafer gewöhnlich
an dem Chuck mittels eines mechanischen Klemmsystems oder eines
elektrostatischen Chucks, welcher die anziehende Coulomb-Kraft zwischen
entgegengesetzt geladenen Oberflächen
verwendet, um den Wafer an dem Chuck festzuklemmen, festgeklemmt.
Weil die Waferbehandlung normalerweise in einer Umgebung mit einem
sehr niedrigen Druck stattfindet, hat man festgestellt, dass es
wünschenswert
ist, ein Gas, wie zum Beispiel Helium, Wasserstoff oder Stickstoff, zwischen
den Wafer und den Chuck einzuleiten, um den thermischen Kontakt
und die Wärmeübertragung zu
verbessern. Die US-Patente mit den Nummern 5 103 367, 5 160 152
und 5 350 479 offenbaren zum Beispiel die Verwendung eines Gases
zwischen dem Wafer und dem Chuck, um die Wärmeübertragung zu verbessern. Solche
Chucks weisen typischerweise Kühlmäntel zum
Kühlen
eines Wafers durch einen thermischen Kontakt mit dem Chuck auf.
Zudem offenbart die parallel anhängige
US-Patentanmeldung US-A-5 671 116 einen elektrostatischen Chuck,
welcher Heizelektroden aufweist, die in ihm vorgesehen sind, welche
verwendet werden können,
um Effekte einer Ungleichförmigkeit
des Plasmas und/oder Randeffekte zu kompensieren, und um eine Temperaturregelung/-steuerung während des
Behandelns zur Verfügung
zu stellen.
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Es
hat sich als schwierig herausgestellt, die Wafer-Temperaturen während des
Behandelns genau zu überwachen,
und dementsprechend leidet die Regelung der Wafer-Temperaturen an
Nachteilen. Infrarot-Pyrometer sind nicht zum Messen von Wafer-Temperaturen
unterhalb von 300°C
geeignet, aufgrund der Transparenz der Siliziumwafer bei solchen Temperaturen.
Federbelastete Berührungsmessfühler, auf
welchen Phosphor aufgebracht ist, sind verwendet worden, um die
Rückseiten
von Wafern für örtliche
Messungen der Wafer-Temperatur
zu kontaktieren, aber diese Technik hat sich nicht als zuverlässig in
einer Produktionsumgebung herausgestellt. Dementsprechend ist es
wünschenswert,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zuverlässigen Überwachen und Regeln/Steuern
der Wafer-Temperatur während
der Behandlung zur Verfügung
zu stellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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EP-A-0
465 185 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln
einer Temperatur eines Wafers während
der Behandlung.
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Gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln beziehungsweise
Steuern der Temperatur eines Wafers während der Behandlung zur Verfügung gestellt,
umfassend die folgenden Schritte:
das Positionieren des Wafers
auf einem Chuck;
das Erwärmen
des Wafers;
das Einführen
eines druckbeaufschlagten Gases in einen Raum zwischen dem Wafer
und dem Chuck, derart, dass das druckbeaufschlagte Gas Wärme von dem
Wafer zu dem Chuck transportiert;
das Bestimmen der Temperatur
des Wafers;
das automatische Variieren des Druckes des druckbeaufschlagten
Gases, derart, dass die Wärmeübertragung
zwischen dem Wafer und dem Chuck in Reaktion auf eine Differenz
zwischen einer gegenwärtigen
Wafer-Temperatur und einer gewünschten
Wafer-Temperatur variiert wird, um die gewünschte Wafer-Temperatur zu erhalten;
gekennzeichnet durch
das Messen des Druckes in dem gasgefüllten Raum; das
Messen der Temperatur eines Temperatur-Messfühlers, welcher in dem gasgefüllten Raum
positioniert ist aber nicht in Kontakt mit dem Wafer steht; und
das Bestimmen der gegenwärtigen
Temperatur des Wafers aus den Temperatur- und Druckmessungen, wobei
eine Kalibrierungsgleichung verwendet wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Regeln beziehungsweise
Steuern einer Temperatur eines Wafers während der Behandlung zur Verfügung gestellt,
umfassend:
einen Chuck, auf welchem ein Wafer montierbar ist;
einen
Gaszufuhrdurchlass, durch welchen druckbeaufschlagtes Gas in einen
Raum zwischen dem Wafer und dem Chuck eingeleitet wird;
eine
Gasdruck-Einstellvorrichtung zum automatischen Variieren des Druckes
in dem gasgefüllten Raum
zwischen dem Wafer und dem Chuck, so dass die Wärmeübertragung zwischen dem Wafer
und dem Chuck in Reaktion auf die Differenz zwischen einer gegenwärtigen Wafer-Temperatur
und einer gewünschten
Wafer-Temperatur variiert wird, um die gewünschte Wafer-Temperatur zu erhalten;
gekennzeichnet durch
einen Temperatursensor, welcher nicht
in einem physikalischen Kontakt mit dem Wafer steht und in dem gasgefüllten Raum
zum Messen einer Temperatur an der Unterseite des Wafers positioniert
ist, einen Drucksensor, welcher den Druck in dem gasgefüllten Raum
misst, und eine Steuervorrichtung, welche Signale aus den Temperatur-
und Drucksensoren empfängt
und angepasst ist, um die gegenwärtige
Wafer-Temperatur aus den Temperatur- und Drucksensorsignalen zu
bestimmen, wobei sie eine Kalibrierungsgleichung verwendet und die
Gasdruck-Einstellvorrichtung gemäß der Differenz
zwischen der gegenwärtigen
und der gewünschten
Wafer-Temperatur steuert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind durch Lesen
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung sehr verständlich,
in Verbindung mit den Zeichnungen, in welchen sich entsprechende
Bezugszeichen ähnliche
Elemente bezeichnen, und in welchen:
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die 1 eine
schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Regeln der Temperatur
eines Wafers gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist;
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die 2 eine
graphische Darstellung einer Kalibrierungseinrichtung ist, die in
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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die 3 ein
Flussdiagramm ist, welches die Schritte in einem System zur Temperaturüberwachung
und -regelung gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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die 4 eine
graphische Darstellung der Wafer-Temperatur, der Druckänderung
und der Messfühlertemperatur
ist; und
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die 5 eine
graphische Darstellung der Reaktionszeit eines Messfühlers für verschiedene Arten
von Temperaturmessfühlern
ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER VORZUZIEHENDEN AUSFÜHRUNGEN
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Eine
Vorrichtung 21 gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zum Regeln der Temperatur eines Wafers 23 während der
Behandlung in einem Behandlungssystem mit einem Gasplasma oder ohne
Plasma, zum Beispiel in einem CVD-, PVD- oder Ätzreaktor eines anderweitig
herkömmlichen
Typs ist mit Bezug auf die 1 dargestellt.
Die Vorrichtung 21 umfasst vorzugsweise einen elektrostatischen
Chuck 25, welcher wenigstens einen berührungslosen Schwarzkörpermessfühler 27 mit
einer sehr geringen Masse aufweist, welcher auf diesem zum Überwachen
der Wafer-Temperatur montiert ist. Chucks, welche mechanische Klemmsysteme
aufweisen, können
jedoch ebenso gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird
angenommen, dass der Chuck 25 primär als eine Wärmesenke
in der Behandlungsvorrichtung wirkt. Wie unten beschrieben wird,
kann der Chuck 25 jedoch ein elektrostatischer Chuck, wie
er in der parallel anhängigen US-A-5
671 116 offenbart ist, sein, welcher Heizelemente aufweist, die
in diesem vorgesehen sind, so dass der Chuck den Wafer aufheizen
kann.
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Der
Messfühler 27 hat
vorzugsweise die Form einer sehr kleinen Faser, in der Größenordnung von
340 Mikrometer im Durchmesser, die eine phosphordotierte Spitze 29 im
wesentlichen an der Oberfläche 31 des
Chucks 25 aufweist. Alternativ kann der Messfühler 27 derart
ausgebildet sein, dass er Aluminium, Wolfram oder einen anderen
thermisch ausstrahlenden Werkstoff aufweist, der in der Spitze eingebracht
ist. Die Spitze 29 des Messfühlers 27 ist vorzugsweise
innerhalb von 1,27 × 10–2 cm
(5 mils) von der Rückseite 33 des
Wafers 23 angeordnet, so dass eine Berührung mit dem Wafer vermieden
wird, wenn der Wafer während
der Behandlung auf dem Chuck 25 positioniert wird. Die
Temperatur TP der Spitze 29 wird
vorzugsweise durch einen Temperatursensor einer fluoroptischen Thermometereinheit 35 gemessen,
wie zum Beispiel dem Luxtron Fluoroptic Thermometer, welches von
der Luxtron Corp. erhältlich
ist, Santa Clara, CA, mittels eines Signals, welches durch einen
Standardhohllichtleiter übertragen
wird. Die fluoroptische Einheit 35 sendet ein Temperatursignal
entsprechend der Temperatur der Spitze 29 zu einer Steuervorrichtung 37,
wie zum Beispiel der 900 EPC Series Eurotherm Controller, verfügbar von
der Eurotherm Controls, Ltd., Faraday Close, Durrington Worthing
West Sussex, England.
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Der
Chuck 25 umfasst ferner einen Gaszufuhrdurchlass 39 in
seiner Oberfläche 31,
durch welchen druckbeaufschlagtes Gas, vorzugsweise Helium, in einen
Raum 41 zwischen der Oberfläche des Chucks und der Rückseite 33 des
Wafers hinein eingeleitet werden kann. Der Raum 41 kann
durch ein Muster von schmalen Kerben in der Oberfläche des Chucks
ausgebildet sein. Das Gas wird in dem Raum 41 mittels einer
Gasdruck-Einstellvorrichtung 43 druckbeaufschlagt, umfassend
eine Steuervorrichtung 45 für druckbeaufschlagtes Gas zum
Zuführen von
druckbeaufschlagtem Gas in eine Leitung 47, die zu dem
Raum führt
und an einem Kopf 49 eines kapazitiven Manometers, vorzugsweise
einem Kopf für 50
Torr (1 Torr = 133 Pa), in der Leitung zum Aussenden eines Drucksignals
entsprechend dem Druck in dem Raum zu der Steuervorrichtung 37 angeschlossen
ist. Das Modell 5866RT Pressure Controller, verfügbar von Brooks Instrument,
Hatfield, PA, ist zur Verwendung als die Steuervorrichtung für druckbeaufschlagtes
Gas geeignet.
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Wie
nachfolgend weiter diskutiert werden wird, ist die Steuervorrichtung 37 vorzugsweise
zum Behandeln von einem oder mehreren Wafertypen mit verschiedenen
Rückseitenbehandlungen,
zum Beispiel Standard, halbpoliert, hochdotiert oder oxidiert, vorprogrammiert,
und erzeugt ein Druckausgabesignal zum Steuern der Steuervorrichtung 45 für druckbeaufschlagtes
Gas, so dass der Druck des Gases in dem Raum 41 eingestellt
wird. Das Druckausgabesignal ist eine Funktion von den Variablen,
umfassend den Wafertyp und die Temperatur- und Drucksignale. Durch Erhöhen des
Druckes des Gases in dem Raum 41 wird die Wärmeübertragung
zwischen dem Wafer 23 und dem Chuck 25 vergrößert, und
umgekehrt, durch Absenken des Druckes des Gases in dem Raum wird
die Wärmeübertragung
zwischen dem Wafer und dem Chuck vermindert.
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Die
Vorrichtung 21 wird vorzugsweise bei einem Druck in dem
Raum 41 zwischen 2 und 25 Torr betrieben, und in diesem
Bereich ermöglicht
das Absenken des Druckes das Erhöhen
der Temperatur des Wafers 23, weil weniger Wärme zu dem
Chuck 25 übertragen
wird, der als eine Wärmesenke
wirkt, während
das Anheben des Druckes ein Absenken der Temperatur des Wafers verursacht,
weil mehr Wärme
zu dem Chuck übertragen
wird. Normalerweise ist es natürlich
wünschenswert,
eine im wesentlichen konstante Temperatur des Wafers während der Behandlung
beizubehalten. Man kann jedoch erwarten, dass kleinere Temperaturänderungen
in dem Wafer auftreten, wenn die Temperaturen und Drücke konstant überwacht
und geregelt werden.
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Die
Steuervorrichtung 37 ist vorzugsweise zum Erzeugen des
Druckausgabesignals vorprogrammiert, durch Kalibrieren der Vorrichtung 21,
wobei phosphordotierte Wafer verwendet werden, bei unterschiedlichen
Gasdrücken
und HF-Leistungsniveaus oder Wärmeeingaben,
um eine quadratische Kalibrierungsgleichung für den einzelnen Wafertyp zu
erzeugen. Wie man in der 2 sehen kann, welche graphisch
die Kalibrierungsgleichung darstellt und gegenwärtige/tatsächliche Temperaturen an der Spitze 29 des
Messfühlers 27 als
Funktionen des Heliumdruckes in dem Raum 41 und der Temperaturen der
phosphordotierten Wafer aufzeigt, kann eine Korrelation zwischen
der Temperatur an der Spitze des Messfühlers und der Temperatur des
phosphordotierten Wafers in einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung überwacht
werden.
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Die 2 zeigt
Kalibrierungsdaten für
verschiedene Wafertypen bei unterschiedlichen Wärmeeingaben in einer einzelnen
Vorrichtung, wobei die Chuckoberfläche auf einer im wesentlichen
konstanten Temperatur in der einzelnen Behandlungsumgebung gehalten
wird. Bei dem Wafertyp und der thermischen Eingabe, welche durch
die oberste Kalibrierungskurve (in gestrichelten Linien dargestellt)
dargestellt wird, sollte, wenn der Heliumdruck mit 8 Torr gemessen
wird, und die Temperatur der Messfühlerspitze mit näherungsweise
200°C gemessen
wird, die tatsächliche
Temperatur des Wafers bei näherungsweise
260°C liegen.
Wenn der Druck auf 10 Torr erhöht
wird, wird die Wärmeübertragung
zwischen dem Wafer und dem Chuck verbessert, die Temperatur, die
an der Spitze des Messfühlers
gemessen wird, fällt
auf näherungsweise
190°C ab,
und die tatsächliche
Temperatur des Wafers sollte auf näherungsweise 235°C abfallen.
Wenn der Druck auf 6 Torr erhöht
wird, nimmt die Wärmeübertragung
zwischen dem Wafer und dem Chuck ab, die Temperatur, die an der
Spitze des Messfühlers
gemessen wird, beträgt
näherungsweise
205°C, und
die Temperatur des Wafers sollte auf näherungsweise 285°C ansteigen. Änderungen
der Behandlungsparameter, wie zum Beispiel gewünschte Wafer-Temperaturen, werden
vorzugsweise in die Steuervorrichtung 37 durch ein herkömmliches
Mittel, wie zum Beispiel eine Tastatur oder eine Schalttafel, eingegeben.
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Dementsprechend
kann, wenn die Temperatur an der Spitze 29 des Messfühlers 27 und
der Druck in dem Raum 41 bekannt sind, die Temperatur eines
Wafers, der in dem Wafer-Behandlungssystem behandelt wird, durch
eine Kalibrierungsgleichung bestimmt werden, die aus den Daten,
die in der 2 gezeigt sind, abgeleitet ist.
Die Kalibrierungsgleichung wird vorzugsweise in die Steuervorrichtung 37 einprogrammiert,
zum konstanten Überwachen
und Regeln der Wafer-Temperatur, wenn diese durch den Messfühler 27 gemessen
wird. Wie man in dem stark vereinfachten Flussdiagramm, das in der 3 gezeigt
ist, sehen kann, werden ein Signal entsprechend der tatsächlichen
Temperatur TP der Spitze 29, die
durch das Thermometer gemessen wird, und ein Signal entsprechend
dem Druck P, welcher durch das Manometer 49 gemessen wird,
zu der Steuervorrichtung 37 übermittelt. Die Steuervorrichtung 37 bestimmt
eine Temperatur Tcp des Wafers 23,
wie durch den Messfühler
gemessen und durch die Kalibrierungsgleichung korrigiert, wobei
diese nachfolgend als die korrigierte Messfühlertemperatur bezeichnet wird.
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Die
Steuervorrichtung 37 vergleicht dann Tcp mit
einer gewünschten
oder eingestellten oder vorbestimmten Temperatur Twd des
Wafers für
die Behandlungsbetätigung.
Wenn Twd und Tcp gleich
sind, steuert die Steuervorrichtung 37 die Drucksteuervorrichtung 45 derart,
dass der Druck P beibehalten wird, wie zum Beispiel durch Aussenden
eines Signals, um den Druck konstant zu halten, oder indem kein
Signal ausgesendet wird. Wenn Twd größer ist
als Tcp, sendet die Steuervorrichtung 37 ein
Signal zu der Drucksteuervorrichtung 45, um zu verursachen,
dass der Druck relativ zu dem gemessenen Druck P abnimmt, wobei die
thermische Leitfähigkeit
zwischen dem Wafer und dem Chuck abnimmt und die Wafer-Temperatur
ansteigt. Wenn Twd kleiner ist als Tcp, sendet die Steuervorrichtung 37 ein
Signal zu der Drucksteuervorrichtung 45, um zu verursachen,
dass der Druck relativ zu dem gemessenen Druck P ansteigt, wodurch
die thermische Leitfähigkeit
zwischen dem Wafer und dem Chuck zunimmt und die Wafer-Temperatur
abgesenkt wird. Somit wird der Druck des Gases in dem Raum 41 automatisch
variiert, so dass die Wärmeübertragung
zwischen dem Wafer 23 und dem Chuck 25 in Reaktion
auf einen Unterschied zwischen Tcp und Twd variiert wird. Wie oben dargestellt worden
ist, wird die Wärmeübertragung
zwischen dem Chuck 25 und dem Wafer 23 jeweils
ansteigen oder abnehmen, wenn der Druck ansteigt oder abnimmt, was
ermöglicht,
dass die korrigierte Temperatur Tcp des
Messfühlers
jeweils abgesenkt oder erhöht
wird, wenigstens über
dem Bereich der Drücke,
in welchem die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise betrieben wird, das heißt näherungsweise 2 bis 25 Torr.
Bei Drücken
unterhalb von 2 Torr scheint das Wärmeübertragungsmedium zwischen dem
Wafer und dem Chuck kein signifikanter Faktor bei der thermischen Übertragung
zwischen dem Chuck und dem Wafer zu sein.
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Wenn
die Behandlung des Wafers 23 gestartet wird, das heißt während einer
Vorheizphase des Betriebs, wird vorzugsweise nur wenig oder kein
Gas in den Raum 41 eingeleitet, wodurch die Wärmeübertragung
zu dem Chuck 25 minimiert wird, und sichergestellt wird,
dass der Wafer schnell auf seine gewünschte Temperatur Twd aufgeheizt wird. Ob der Wafer seine gewünschte Temperatur
Twd aufweist, wird vorzugsweise anfänglich dadurch
bestimmt, dass die Länge
der Zeit bestimmt wird, welche ein entsprechender phosphordotierter
Wafer benötigt, um
die gewünschte
Temperatur zu erreichen. Alle nachfolgenden entsprechenden Wafer,
das heißt
die entsprechenden nicht phosphordotierten Wafer, werden dann vorzugsweise über derselben
Zeitlänge vorgeheizt,
welche für
den phosphordotierten Wafer benötigt
wurde, damit dieser die gewünschte
Temperatur Twd erreicht hat. Das Vorheizen
wird vorzugsweise mit HF-Energie für eine Zeitspanne zwischen
5 und 20 Sekunden ausgeführt.
Der Gasdruck in dem Raum während
des Vorheizens beträgt
vorzugsweise zwischen 0 und 2 Torr.
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Nachdem
der Wafer 23 im wesentlichen auf seine gewünschte Temperatur
Twd aufgeheizt worden ist, wird der Gasdruck
in dem Raum 41 angehoben und kontinuierlich überwacht
und automatisch eingestellt, um die thermische Übertragung zwischen dem Chuck 25 und
dem Wafer zu verbessern, und dadurch den Wafer auf seiner gewünschten
Temperatur in der besonderen Umgebung, in welcher er behandelt wird,
zu halten. Wenn der Wafer 23 auf seiner gewünschten
Temperatur Twd gehalten wird, wenn der Druck
angehoben wird, folgt die tatsächliche/gegenwärtige Wafer-Temperatur,
welche im wesentlichen gleich der korrigierten Probentemperatur
Tcp ist, der Konturlinie entsprechend der
Temperatur in der graphischen Darstellung in der 2 der
Kalibrierungsgleichung, und die tatsächliche/gegenwärtige Messfühlertemperatur
TP steigt an. Die 4 zeigt
die tatsächliche/gegenwärtige Wafer-Temperatur
TW, das heißt eines phosphordotierten
Wafers, die korrigierte Messfühlertemperatur
Tcp, wie sie durch die Kalibrierungsgleichung
korrigiert ist, und den Druck P über der
Zeit aufgetragen, wenn der Druck von 0 bis näherungsweise 10 Torr angehoben
wird, an welchem Punkt es für
die besondere Umgebung im wesentlichen ein Gleichgewicht gibt, zwischen
der Wärme, die
von der Umgebung zu dem Wafer übertragen wird,
und der Wärme,
welche von dem Wafer zu dem Chuck übertragen wird. Es wird vorgezogen,
dass, wenn aus einigen Gründen,
die Temperatur des Wafers, wie sie durch den Messfühler gemessen
wird, das heißt
die korrigierte Messfühlertemperatur
Tcp des Wafers, unerwartet auf unterhalb
der gewünschten
Wafer-Temperatur Twd absinken oder über diese ansteigen
sollte, die Vorrichtung 21 die Temperatur des Wafers automatisch
absenkt oder erhöht,
mittels der konstanten Eingabe von Temperatur- und Drucksignalen in die Steuervorrichtung,
welche konstant Drucksignale zu der Steuervorrichtung 45 für das druckbeaufschlagte
Gas ausgibt.
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Man
wird in der 4 erkennen, dass es am Anfang
einen schnellen Druckanstieg gibt, gefolgt von einem Druckanstieg
mit einer abnehmenden Geschwindigkeit, gefolgt von einem im wesentlichen Gleichgewichtszustand,
in welchem der Druck P, die Wafer-Temperatur und die korrigierte
Messfühlertemperatur
Tcp im wesentlichen konstant bleiben. Man wird
ferner erkennen, dass die tatsächliche
Wafer-Temperatur durch die korrigierte Messfühlertemperatur Tcp wirklich
eng angenähert
wird, wenn der Druck über
näherungsweise
2 Torr ansteigt. Korrigierte Messfühlertemperaturen sind beobachtet
worden, dass sie eine Genauigkeit innerhalb von 5°C aufweisen,
oberhalb eines Heliumdruckes von 6 Torr. Für eine optimale Temperaturregelung
werden die Drücke
in dem Raum vorzugsweise oberhalb von 4 Torr gehalten. Die Temperaturen
des Wafers werden vorzugsweise zwischen 250°C und 400°C gehalten.
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Die
tatsächliche/gegenwärtige Messfühlertemperatur
TP, und dementsprechend die korrigierte Messfühlertemperatur
Tcp, neigen dazu, leicht hinter der tatsächlichen/gegenwärtigen Wafer-Temperatur TW hinterherzuhinken, hauptsächlich aufgrund
solcher Faktoren wie zum Beispiel die Masse des Messfühlers und
die Wärmeleitung
der Faser oder der Lichtröhre,
welche das Signal der Messfühlertemperatur
zu der Steuervorrichtung überträgt. Der
Werkstoff des Messfühlers
gemäß einer
Ausführung
der Erfindung ist Silika, zum zur Verfügung Stellen eines extra klaren
Messfühlers.
Silika neigt jedoch dazu, zu ätzen,
wenn es einem NF3-Plasma ausgesetzt wird, und
sollte solchem Plasma nicht wiederholt ausgesetzt werden. Dementsprechend
ist es wünschenswert,
den Chuck 25 mit einem Wafer während des Reinigens an Ort
und Stelle (in situ) abzudecken, um einen Schaden an dem Messfühler zu
vermeiden. Die Reaktionszeit der Temperatur von verschiedenen Typen
von Messfühlerwerkstoffen
ist in der 5 gezeigt, die Linie A zeigt
die Reaktionszeit für
einen 340 Mikrometer Messfühler
aus Silika-Faser mit gesputterter Spitze, die Linie B zeigt die
Reaktionszeit für
einen 340 Mikrometer Messfühler
aus Silika-Faser
mit dotierter Phosphorspitze, und die Linie C zeigt die Reaktionszeit
für einen
800 Mikrometer Messfühler aus
Silika-Faser mit gesputterter Spitze. Man hat festgestellt, dass
der 340 Mikrometer Messfühler
aus Silika-Faser mit gesputterter Spitze die schnellste Reaktionszeit
aufweist.
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Bei
der vorhergehenden Beschreibung ist angenommen worden, dass der
Chuck 25 als eine Wärmesenke
für den
Wafer 23 wirkt. Wie oben erwähnt worden ist, kann jedoch
der Wafer 23 durch eine Widerstandsheizung in dem Chuck
in Übereinstimmung
mit einer anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung aufgeheizt werden. Wiederum werden Druckanstiege
in dem Raum 41 die Wärmeübertragung
zwischen dem Wafer und dem Chuck verbessern, und Druckabfälle werden
den Wärmeübergang
vermindern. Wenn jedoch der Druck in Übereinstimmung mit dieser Ausführung der
Erfindung angehoben oder abgesenkt wird, kann die gegenwärtige Wafer-Temperatur,
weil Wärmeenergie von
dem Chuck zu dem Wafer übertragen
wird statt von dem Wafer zu dem Chuck, auf eine entgegengesetzte
Art und Weise jeweils angehoben oder vermindert werden, zu derjenigen,
welche zuvor in der Ausführung
der Erfindung beschrieben worden ist, wobei der Chuck als eine Wärmesenke
arbeitet. Der Chuck, welcher Heizelemente aufweist, kann selbstverständlich während eines
Bereichs der Behandlungsbetätigung
als eine Wärmesenke
funktionieren.
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Das
Vorhergehende hat die Prinzipien, vorzuziehende Ausführungen
und Betriebsmodi der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Erfindung
soll jedoch nicht derart ausgelegt werden, dass sie auf die speziellen
beschriebenen Ausführungen
beschränkt
ist. Somit sollen die oben beschriebenen Ausführungen als beispielhaft und
nicht als beschränkend
betrachtet werden, und es wird vorgezogen, dass verschiedene Variationen
durch den Fachmann an diesen Ausführungen vorgenommen werden
können,
ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die
nachfolgenden Ansprüche
definiert wird, abzuweichen.