JP2001274146A

JP2001274146A - ヒータ温度均一化装置

Info

Publication number: JP2001274146A
Application number: JP2001010594A
Authority: JP
Inventors: Henry Ho; ホーヘンリー; Alexander Rubinchik; ルビンチックアレキサンダー; Aihua Chen; チェンアイファ; Abril Cabreros; キャブレロスアブリル; Tianxiao Steven Li; ティアンキャオリースティーヴン; Mark Yam; ヤムマーク; Bruce W Peuse; ダブリュー．プースブルース
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2001-10-05
Also published as: EP1119024A3; KR100784569B1; KR20010076352A; US6500266B1; EP1119024A2; TW507255B

Abstract

(57)【要約】【課題】温度均一性を改良することによ、ヒータの利
用により形成されるウエハの膜形成を向上する。【解決手段】本装置は、ある容量のチャンバ内に配置
される抵抗ヒータを有する該チャンバを備えるリアクタ
又は処理チャンバである。抵抗ヒータは、ウエハ等の基
板を支持するために表面積を有しているステージと、少
なくとも１つの加熱要素を有する本体とを有している。
また、抵抗ヒータは、本体に結合されるシャフトを有し
ている。リアクタは、チャンバに結合される複数の温度
センサを有しており、その各々は、ステージの表面領域
に関連してそれぞれ別個の点で温度を測定するために構
成される。最後に、リアクタは、シャフトに結合されこ
のシャフトにより軸の周りに抵抗ヒータを回転させるよ
うに構成されるモータを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路の製造に
関し、より詳しくは、集積回路を製造するための環境の
範囲内におけるプロセスパラメータ均一性に関する。

【０００２】

【従来の技術】超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）デバイス
等の高密度集積回路は典型的には、ウエハに多数の堆
積、マスキング、ドーピング及びエッチング過程を受け
させることにより、半導体基板やウエハの上に形成され
る。代表的な単一ウエハ処理チャンバないしリアクタで
は、ウエハがプロセスチャンバ内のステージないしサセ
プタの上へ置かれ、様々な堆積やエッチングのステップ
を実行するためにプロセスガスがチャンバ内のウエハの
上に供給される。例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）は基
板やウエハの上に様々なタイプの膜を堆積するための共
通のプロセスである。代表的なＣＶＤ処理では、ウエハ
が、堆積ないし反応チャンバ内に置かれ、反応物ガス
が、チャンバ内に導入されて加熱面上で分解され反応
し、ウエハ上に薄膜を形成する。例えば、ＣＶＤプロセ
スの一例としては、プロセスチャンバにシラン（ＳｉＨ
₄）及びアンモニア（ＮＨ₃）を供給し、抵抗熱や放射熱
を与えて、ウエハ上に窒化シリコンを形成する。

【０００３】ウエハ上への集積回路の製造を含む半導体
処理における考慮事項の１つとしては、ウエハの全体の
表面に亘って均一かつ制御された方法で、処理ガスを与
えることを挙げることができる。多数の処理ステップが
次々と実行されるため、この考慮事項はＶＬＳＩデバイ
スの製造に対して重要である。ウエハは、同様又は同一
のチップ又はデバイスとして指定される何十もの領域か
ら構成されている場合がある。このため、ウエハの領域
の１つ部分の上で、ウエハの別の領域部分の上の別のチ
ップと同様に確実にチップを作るためには、プロセスパ
ラメータの均一性が重要である。

【０００４】ウエハの上に形成される膜の堆積速度、厚
さ及び均一性は、様々なパラメータに依存するものであ
り、これには、チャンバ内の圧力又は温度、あるいはガ
スの量及びタイプ、そしてチャンバに導入されるガスの
ウエハ全面に対するガス流量等である。更に、温度等の
パラメータを大きくすれば、圧力等の別のパラメータに
影響を及ぼす。例えば、一般に、高い温度を用いれば、
高い圧力を用いることができるようになる。

【０００５】低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）反応では、温度
均一性が一般に重要である。ＣＶＤプロセスに関する表
面反応は、速度（Ｒ）で進行する熱活性化現象によっ
て、一般にモデル化することができ、次の式で与えられ
る。

【０００６】Ｒ＝Ｒ₀ｅ^[-Ea/kT] Ｒｏは頻度係数、Ｅａは活性エネルギーで単位は電子ボ
ルト（ｅＶ）、Ｔは温度で単位はケルヴィンである。こ
の式によれば、温度を増大することで、表面反応速度は
増大する。Ｓｉ₃Ｎ₄の堆積等のＬＰＣＶＤプロセスで
は、活性エネルギー（Ｅａ）は一般に非常に高く、０．
９〜０．３ｅＶのオーダーである。それゆえ、ウエハ全
面に対して均一な厚さを得るためには、ウエハ全面に対
する温度均一性は、しっかりと制御されるべきであり、
７５０℃付近の温度に対して２．５℃以下のオーダーで
あることが好ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＣＶＤシステムの通常
の加熱方式の１つに、抵抗加熱方式がある。単一ウエハ
チャンバ内での抵抗加熱方式は一般に、チャンバ内でウ
エハを支持するステージないしサセプタ内に直接、抵抗
加熱要素を組み入れる。このように、堆積中に生じる反
応は一般に、ウエハにおいて局所化されるだろう。加熱
要素は典型的には、サセプタの本体の単一の面に形成さ
れるモリブデン（Ｍｏ）材料の薄いコイル状に巻かれた
層（約２ミル）等の導電材料の薄膜層である。このデザ
インは、「シングルゾーン抵抗ヒータ」として説明する
ことができ、ここで「ゾーン」とは、ステージまたはサ
セプタの本体の単一の面における加熱要素の位置を指
す。抵抗ヒータが典型的に用いられるＣＶＤ反応は、約
５５０℃の温度に対しての適合性を有する。高温（例え
ば７５０℃）では、温度均一性の問題が生じるようにな
る。その理由の１つとしては、高温においては特にステ
ージないしサセプタの端部で、抵抗ヒータ内の熱損失が
増大することである。シングルゾーン抵抗ヒータは、典
型的には、ステージないしサセプタを横切る熱損失の差
を補償する能力を有しない。

【０００８】上述等のシングルゾーン抵抗ヒータで７５
０℃の温度による第２の問題は、局所加熱である。高温
では、シングルゾーンヒータは、加熱要素の局所領域に
高密度電力が印加されることに関連して、集中的な局所
加熱が生じる。従って、温度均一性が影響を受けてしま
う。シングルゾーン抵抗ヒータによる第３の問題は、加
熱要素の製造において変動が生じれば、加熱要素の性能
に変動がを引き起こされる場合があり、これが不均一性
へと導く。シングルゾーンヒータは、製造における変動
を補償するように調整をすることができない。更に、高
温で作動する場合、シングルゾーンヒータは、電力端末
や加熱要素に印加される電力が高出力密度であるので、
寿命が短い。

【０００９】例えば、７００℃以上のオーダーの高温作
動と共存し、反応位置での局所高温均一性を実現するよ
うな、処理チャンバのための加熱方式が、必要である。
また、反応チャンバ又は反応チャンバ内のヒータの温度
均一性を評価するための機構が必要である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本装置、本方法及び本シ
ステムを説明する。一具体例では、本装置は、ある容量
のチャンバ内に配置される抵抗ヒータを有する該チャン
バを備えるリアクタ又は処理チャンバである。抵抗ヒー
タは、ウエハ等の基板を支持するために表面積を有して
いるステージと、少なくとも１つの加熱要素を有する本
体とを有している。また、抵抗ヒータは、本体に結合さ
れるシャフトを有している。リアクタは、チャンバに結
合される複数の温度センサを有しており、その各々は、
ステージの表面領域に関連してそれぞれ別個の点で温度
を測定するために構成される。最後に、リアクタは、シ
ャフトに結合されこのシャフトにより軸の周りに抵抗ヒ
ータを回転させるように構成されるモータを有してい
る。この方法では、これら温度センサはステージの表面
領域のそれぞれ別個の点で温度を測定してもよい。一具
体例では、ステージが３６０°回転する際、温度センサ
がステージ又はステージの上に着座するウエハの領域で
同心円を画する個々の点を読みとることができるよう、
温度センサの配置がなされる。このデータに基づいて、
ヒータの温度均一性を示すための温度マップを作ること
ができる。

【００１１】本発明の方法の具体例では、ここに説明す
るリアクタ等が与えられる。シャフトが回転し、ステー
ジの表面領域上で、又はステージの上で着座するウエハ
上で、複数の温度が、複数の温度センサを用いて測定さ
れる。この手法では、例えば温度マップを作りこの温度
マップを所望のマッププロファイルと比較することによ
って、抵抗ヒータの温度均一性を評価してもよい。この
ように、一具体例では、本発明はヒータの温度均一性能
力を評価するためのツールを提供する。温度均一性を改
良することによ、ヒータの利用により形成されるウエハ
の膜形成を向上することができる。

【００１２】追加的な機能、具体例及び利益は、図及び
ここに提示される詳細な説明から明らかである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は一般に、リアクタないし
処理チャンバ、リアクタのためのシステム、そしてリア
クタで温度を測定する方法の具体例に関する。１つの側
面では、本発明は、反応チャンバ内のステージまたはサ
セプタの上で単一のウエハ（例えば半導体ウエハ）を支
持するための適切なヒータを利用する。１つの具体例で
は、ヒータは、ステージ（及びステージのウエハ）の表
面に反応温度を供給するため少なくとも２つの加熱要素
を有するマルチゾーン抵抗ヒータである。このようなマ
ルチゾーンヒータは、米国カリフォルニア州サンタクラ
ラのアプライドマテリアルズ社が譲受人である１９９９
年５月１９日出願の米国特許出願番号第０９／３１４８
４５号、標題"Multi-Zone Resistive Heater"に詳述さ
れている。１つの具体例では、ヒータは２つの加熱要素
を有し、それぞれの加熱要素は、ヒータのサセプタの異
なる面に調心される。１つの具体例では、各加熱要素が
各々の電源に結合され、各加熱要素の抵抗は、ステージ
の領域全面に対して変化している。サセプタの表面又は
ウエハにおける別々の領域の温度（例えば端部に対して
中心部）は、加熱要素によって別々に制御される。この
ようにヒータの個々の加熱要素を制御することにより、
リアクタ内の熱損失や圧力変化等の因子を補償し、７０
０℃以上の温度においてもなお、向上した温度均一性が
実現される。

【００１４】マルチゾーン抵抗ヒータはシングルゾーン
抵抗ヒータと比較して、ウエハの表面全面に対して改良
された温度均一性を提供することがわかっている。それ
にもかかわらず、ＣＶＤ処理システム等の膜形成システ
ム内での使用の前に、マルチゾーン抵抗ヒータの能力を
（シングルゾーン抵抗ヒータと同様に）検査するニーズ
が存在する。ここで説明される本発明は、抵抗ヒータ
（例えばシングルゾーンやマルチゾーン抵抗ヒータ）の
温度均一性を評価し、そして膜形成システムのためにこ
のようなヒータに資格を与えるために方法を提供する。
ヒータの均一性能力を評価するためのツールを提供する
ことによって、本発明はチャンバ製造者やシステムユー
ザーに対して、所望のプロセスのために最適の均一性を
提供するヒータを選択する能力を提供する。

【００１５】添付の図１〜６は、本発明によって抵抗ヒ
ータの温度均一性を評価する（１つの側面）際に有用
な、システムの様々な例示や本発明のシステムの一部を
示す。例えば、このようなシステムは、ウエハや基板上
への膜の堆積のためのＬＰＣＶＤプロセスをはじめとす
るＣＶＤプロセスのために抵抗ヒータを評価することに
用いられてもよい。ここに説明する具体例では、システ
ムは、処理チャンバ内の抵抗ヒータの温度均一性を評価
するためのツールである。従って、例えばＣＶＤプロセ
ス環境で用いることができる処理チャンバに対して、抵
抗ヒータを評価しこれに適格を与えるために、このシス
テムを利用する。ここに説明される具体例は、チップや
デバイスの製造ユニットの一部として、基板上に膜を製
造する処理チャンバとしての使用を一般に意図するもの
ではない。しかし、このシステムは所望の場合、このよ
うな使用に適応することができることが理解されるだろ
う。例えば、ここに説明される具体例では、代表的なプ
ロセス状態のシミュレーションが、チャンバ内のウエハ
についてなされる。しかし、この状態下ではウエハ上に
膜を形成するだろう処理ガスは、処理チャンバ内に導入
されない。ここに説明したシステムを膜形成システムに
転換するに有用と思われる適合法の１つとしては、係る
処理ガスをチャンバに導入することだろう。

【００１６】図１は、本発明に従ったシステムの上部斜
視図を例示する。システム１０は、処理チャンバの操作
を制御するためにプロセッサに結合されるリアクタまた
は処理チャンバ１００を有している。図１では、処理チ
ャンバ１００は、支持のためのスタンド１０５に着座す
る。処理チャンバ１００は、処理チャンバ１００内の温
度を測定するために挿入される複数（本ケースでは１２
個）の温度センサを有するチャンバリッド１２０を有し
ている。一具体例では、温度センサは、米国ワシントン
州バンクーバーのSekidenko, Incから入手可能なパイロ
メーター１２５である。本具体例では、パイロメーター
１２５の数は、所与の各パイロメーターの測定の有効面
積に対し、処理チャンバ１００内に配置されたウエハの
面積を十分に取り囲むように選択されている。

【００１７】図１は、コントローラ１５０及び陰極管
（ＣＲＴ）やその他の表示画面等のスクリーン１６０を
有するコントローラハウジング１１０を示す。例えば、
システム１０のユーザーが、パイロメーター１２５の温
度検知の要求をはじめとする処理チャンバ１００の作動
パラメータを制御できるようにするため、スクリーン１
６０はタッチタイプのスクリーンである。スクリーン１
６０は、制御装置１５０に結合される。

【００１８】この具体例では、システム制御と関連する
制御タスクを扱うために、システムコントローラーが使
用される。コントローラ１５０は、パイロメーター１２
５によって測定される温度を記録するよう、また、例え
ば温度差の相対値を決定しこれに応じて加熱要素を調整
するアルゴリズムに基づいて、処理チャンバ１００内の
加熱要素に供給される電力を制御するよう、構成されて
もよい。またコントローラ１５０は、チャンバ内の圧力
を測定するインジケータ１３５に結合される。真空ソー
ス１３０は、排気口１３７で処理チャンバ１００に結合
される。絞り弁１４０及びゲート弁１４５は、ステップ
モーター１４７と共に、所望のチャンバ容量圧力を確立
しこれを維持するよう、コントローラ１５０によって制
御される。またコントローラ１５０は、処理チャンバ１
００へのガスの流れを制御するように構成されてもよ
い。また、オペレータが処理チャンバ１００に所望の反
応温度、反応圧力及びガスの流れ等の反応パラメータを
入力することができるよう、コントローラ１５０はユー
ザーインターフェース（例えばスクリーン１６０）に結
合される。

【００１９】例えば、制御信号生成ロジックは、ソフト
ウェア命令ロジック、即ちコントローラのメモリ等のコ
ンピュータ読み出し可能な媒体に保存されるコンピュー
タプログラム、の形で、コントローラ１５０に供給され
る。コンピュータプログラムは、タイミング、ガスの導
入、チャンバ圧力、ヒータ温度、ヒータ温度上昇速度、
比例積分微分（ＰＩＤ）温度安定化制御や、特定のプロ
セスのその他のパラメータを指図する命令のセットを有
する。フロッピー（登録商標）ディスク（これに限定さ
れるものではない）をはじめとする別の記憶装置に保存
されるプログラム等の他のコンピュータプログラムを、
システムコントローラーの運転に用いてもよいことが理
解されよう。

【００２０】例えば、コンピュータプログラムコード
は、Ｃ、Ｃ＋＋やその他等のコンピュータ読み出し可能
なプログラミング言語で書かれる。適切なプログラムコ
ードは、テキストエディターを用いて、単一のファイル
又は複数ファイルに一般に入力される。入力されたコー
ドテキストが高級言語の場合は、コードがコンパイルさ
れ、次いで、得られた翻訳ルーチンコードがオブジェク
トコード又はプレコンパイルオブジェクトコードとリン
クされ、そして、システムはオブジェクトコードを起動
し、コンピューターシステムを中央処理装置がプログラ
ム内に識別されるタスクを実行するために読みとり、コ
ードを実行するメモリ内に、コードをロードするように
する。

【００２１】図２は、処理チャンバ１００の部分の平面
図を示す。図２は、上述のチャンバリッド１２０内に配
置されるパイロメーター１２５を示している。パイロメ
ーター１２５は、ウエハの代表的な直径の大部分に対応
する直径を集合的に有する対角線の列に整列される。代
表的なウエハは、直径約８インチである。１つ具体例
で、例えば、各パイロメーターは、約０．３インチの直
径を占め、対角線に沿って約０．６インチ間隔で配置さ
れる。

【００２２】図３は、処理チャンバの、図２の対角線Ａ
Ａの横断面を示す。この具体例では、処理チャンバ本体
２２５は、１００Torr以上の圧力を維持することができ
るような材料から造られる。

【００２３】図３は、処理ガスとウエハの間の相互作用
（例えばＣＶＤ反応）が起こる反応チャンバ容量１７０
を画する処理チャンバ本体２２５を示す。処理チャンバ
本体２２５は、一具体例としては、アルミニウムから造
られ、処理チャンバ本体２２５（例えば「コールドウォ
ール」型反応チャンバ）を冷却するためにその中にポン
プ輸送される水その他の冷却液体のための通路１７５を
有している。反応チャンバ容量１７０内には、この図で
は、シャフト１９０に支持されるサセプタないしステー
ジ１８５を有する抵抗ヒータ１８０がある。ステージ１
８５は、半導体ウエハ等の基板を支持するのに十分な表
面積を有している。処理ガスは、処理チャンバ本体２２
５（図２を見よ）のチャンバリッド１２０の上面にある
ガス分配ポート２００を通して、別な方法でシールされ
たチャンバ容量１７０の中に入る。導入された処理ガス
は、ウエハの表面積に合致した面積の周りにガスを分配
するためのブロッカープレート２０５を通り抜ける。そ
の後は、処理ガスは、この図では、抵抗ヒータ１８０よ
り上に配置される穴のあいた面板２１０を通して分配さ
れて及びチャンバ容量１７０の範囲内でチャンバリッド
１２０に結合した。面板２１０によるブロッカープレー
ト２０５の組合わせの目的の１つは、ウエハの表面に対
しての処理ガスの一様な分布をつくることである。ブロ
ッカープレート及び面板を組み入れており処理チャンバ
に処理ガスを向けているチャンバの詳細な記載は、米国
特許出願番号第０９／３５０８１７号、１９９９年７月
９日提出、標題"Method and Apparatus for Directing
Constituents Through Processing Chamber,"に説明さ
れている。

【００２４】チャンバリッド１２０を開けてステージ１
８５の上面を曝露し、ウエハ等の基板をチャンバ容量１
７０の反応部分内のヒータ１８０のステージ１８５上に
配置する。一具体例では、チャンバリッド１２０が、ヒ
ンジ２１３により処理チャンバ本体２２５に蓋をする
（図２を見る）。ヒンジ２１３で処理チャンバ本体２２
５からチャンバリッド１２０を持ち上げることにより、
チャンバリッド１２０のチャンバ側面に結合されるブロ
ッカープレート２０５及び面板２１０も持ち上がる。

【００２５】ヒータ１８０は、この具体例では、処理ガ
スとの反応のための配置でステージ１８５上にウエハを
支持する「ウエハ-処理」のポジションで、チャンバ容
量１７０内に配置される。ウエハがステージ１８５の表
面の上に配置されればウエハは面板２１０から短い距離
（例えば４００〜７００ミル）にあるよう、ヒータ１８
０がチャンバ容量１７０内に配置される。

【００２６】ブロッカープレート２０５及び穴のあいた
面板２１０を通して、ガス分配ポート２００を通してチ
ャンバ容量１７０内へプロセスガスが流入する。プロセ
ス条件下では、典型的には、処理ガスは、ステージ１８
５の表面上でウエハと接触し、ウエハ上に膜を導入す
る。本発明の一具体例では、処理ガスは窒素等の不活性
ガスであり、何故ならチャンバ容量１７０の内側のウエ
ハ上への膜形成が所望ではないからである。例えば所望
のチャンバ圧力を確立することによって所望の膜形成条
件のシミュレーションを行うため、不活性ガスが導入さ
れる。圧力が、米国マサチューセッツ州AndoverのMKS I
nstruments, Inc.より入手可能であるBaretron圧力計
等、圧力計一台により測定される。一具体例では、圧力
がチャンバ容量１７０内に確立され、真空ソース１３０
に結合される絞り弁１４０によってこれが維持される。
更なる具体例では、絞り弁１４０及び真空ソース１３０
がコントローラ１１０によって制御され、これらは１０
０Torr以上のレベルの圧力を維持する。適切な中位レベ
ルの圧力範囲は、約１００〜３００Torrである。チャン
バ容量１７０内の圧力は一般に、所望の反応条件に基づ
いて決定されるだろうことが、理解されるべきである。

【００２７】本発明の一具体例では、処理ガスは、ブロ
ッカープレート２０５及び面板２１０を通して流入し、
そしてそれは、ステージ１８５の表面上のウエハ表面の
上に、処理ガスのシャワーヘッド状のカスケードをつく
る。ガスがチャンバ容量１７０内に導入する場合、予定
の圧力を処理中に維持するよう、ガスの排気も行う。図
１内に示されるチャンバの構成では、ガスはチャンバの
排気口１３７を通して排気され、真空ポンプ１４８の一
方の側を通って真空ソース１３０にポンプ排出される。

【００２８】図３を参照し、本発明の一具体例では、チ
ャンバ容量１７０内へガスの流れを向けるため、ポンピ
ングプレート２１５が提供される。ポンピングプレート
２１５は、自身を貫通する開口を有しており、チャンバ
本体２２５のレッジ２２０の上に静置される。ポンピン
グプレート２１５の下側及び内部チャンバ部分２２０
は、チャンバ容量１７０のまわりで外接するように延び
るチャンネル２３０を画する。チャンバ容量１７０から
ガスを排出するため、排気口１３７がチャンネル２３０
にリンクされる。

【００２９】図３で示すように、この図では、ポンピン
グプレート２１５は、ポンピングプレート２１５に対し
て円方向、経度方向又は垂直方向の壁を形成する垂直の
環状のステップ部分２３５を有している。環状のステッ
プ部分２３５が、ポンピングプレート２１５の端部から
へこんでおり、これにより、面板２１０と、処理チャン
バ本体２２５と、ポンピングプレート２１５の間に、チ
ャンネル２４０が画される。

【００３０】図４は、ポンピングプレート２１５を有す
る図３の処理チャンバ１００の部分の分解図を示す。具
体的には、図４は、ポンピングプレート２１５の環状の
ステップ部分２３５の部分を示す。この図では、ポンピ
ングプレート２１５のベースは、ステージ１８５を囲む
環状のステップ部分２２５において、ステージ１８５の
表面と実質的に整列する。ウエハ（一点鎖線で示され
る）は、ステージ１８５の上面のウエハポケット２５０
内に着座されように構成される。環状のステップ部分２
３５内に複数の貫通穴２５５は、ウエハ及びチャンネル
２４０及び２３０の上面に向けられる面積の間で、処理
ガスを伝える。同様のポンピングプレート及びガス流れ
の詳細な記載は米国の特許出願番号第０９／３５０８１
７号、１９９９年７月９日出願、標題"Method and Appa
ratus for Directing ConstituentsThrough Processing
Chamber"で提供される。

【００３１】図３及び図４に示すように、パイロメータ
ー１２５が、チャンバリッド１２０を通り、ブロッカー
プレート２０５を通り、面板２１０を通って延びる。パ
イロメーター１２５は、ポンピングプレート２１５の環
状のステップ部分２３５によって形成される内部の環状
領域に延びる。このように、パイロメーター１２５は、
ステージ１８５のポケット２５０内に着座されるウエハ
に対し隣接近位に配置される。ウエハからパイロメータ
ー１２５までの典型的な距離は、１．５〜６ミリメート
ル（ｍｍ）である。

【００３２】一具体例では、ウエハ温度が７００℃以
上、より好ましくは７５０℃以上の温度で、処理チャン
バ１００の部品が操作に対して適切である。代表的な処
理環境では、ウエハ温度を約８００℃に維持するために
は、ステージ１９５における温度は約７５０℃である。
このため、チャンバ容量１７０内で露出する部品は、こ
のような高温処理に対して両立できるものである。また
このような材料は、チャンバ容量１７０に導入可能なク
リーニング化学品等の処理ガスその他の化学系に対して
で両立できる。一具体例では、抵抗ヒータ１８０の露出
面は、アルミニウム窒化物（ＡｌＮ）を有している。例
えば、サセプタないしステージ１８５及びシャフト１９
０は、同様のアルミニウム窒化物材料を備えていてもよ
い。あるいは、ステージ１８５の表面は熱伝導性の高い
アルミニウム窒化物材料（１４０Ｗ／ｍＫ〜２００Ｗ／
ｍＫと熱伝導率の純度が９５パーセントのオーダー）を
備え、シャフト１９０は熱伝導性の低いアルミニウム窒
化物（６０Ｗ／ｍＫ〜１００Ｗ／ｍＫのオーダー）を備
えていている。ヒータ１８０のステージ１８５は典型的
には、ディフュージョンボンディング又はろう付けによ
りシャフト１９０に接合され、このため、接合部は同様
にチャンバ容量１７０の環境に耐性を有する。

【００３３】図３及び図４を参照すれば、マルチゾーン
抵抗ヒータが例示される。一具体例では、ステージ１８
５は、２つの加熱要素、即ち第１の加熱要素２６０と第
２の加熱要素２７０（一点鎖線で例示されて）を有して
いる。第１の加熱要素２６０と第２の加熱要素２７０
は、ステージ１８５の本体の別々の面に形成される。各
加熱要素は、ステージの材料と同様の熱膨張性の材料で
できている。このような材料の１つは、アルミニウム窒
化物と同様の熱膨張係数を有するモリブデン（Ｍｏ）で
ある。一具体例では、各加熱要素は、コイル状に巻かれ
た構成のモリブデン材料の薄膜層（例えば２ミル）を有
する。

【００３４】図３に示すように、第１の加熱要素２６０
と第２の加熱要素２７０は、電力端末２７５に結合され
る。電力端末２７５は、シャフト１９０の中を縦に延び
る開口を通して内側方向に延び、ステージ１８５の表面
を加熱するために必要なエネルギを供給する電源に至
る。一具体例では、シャフト１９０によって縦に延びて
いる開口を通して熱電対はステージ１８５の優れた上面
の真下の点まで延びるステージ１８５が円筒状である具
体例では、熱電対は円筒状の本体の範囲の中央にほぼ対
応する点で延びる。１つの特徴では、この熱電対は、所
望の温度にヒータを上昇し制御するために用いられる。
マルチゾーン抵抗ヒータの詳細な記載は、米国の特許出
願番号第０９／３１４８４５号、１９９９年５月１９日
提出、標題"Multi-Zone Resistive Heater"に説明され
る。

【００３５】図５は、ステージないしサセプタ１８５の
概略平面図を示す。この例では、ステージ１８５の表面
は、少なくとも３つの区域に分割される。図５に示すよ
うに、領域２４４は半径Ｒ1によって画される領域を有
する区域を形成する。領域２４４は、シャフト１９０の
上方のステージ１８５の領域に関連する。領域２５４
は、半径Ｒ2によって画される領域から半径Ｒ1によって
画される領域２４４を除いた区域を形成する。領域２５
６は、ステージ１８５の端部に関連し、半径Ｒ3によっ
て画される領域から、半径Ｒ2によって画される領域２
５４及び半径Ｒ1によって画される領域２４４を除いた
区域を形成する。領域２５６は、ポケット２４５を囲む
ステージ１８５の領域を有する。

【００３６】一具体例では、第２の加熱要素２７０より
もステージ１８５のウエハ支持面に近い位置で、第１の
加熱要素２６０がステージ１８５の本体の一部分に配置
される。一具体例では、第１の加熱要素２６０と第２の
加熱要素２７０は、独立の熱分布を有していてもよく、
従って別々に制御されてもよい。このように、第１の加
熱要素２６０は特定の点において、第２の加熱要素２７
０と関連する特定の点より多いか少ない電力を受けるこ
とができる。一方法としては、第１の加熱要素２６０及
び第２の加熱要素２７０は、加熱要素の厚みをほぼ一定
に保ちつつ、ステージ１８５の領域を横切る各加熱要素
の幅を変えることによって、別々に制御されてもよい。
抵抗ヒータについては、加熱要素への入力、つまり加熱
要素から放たれる熱量は、加熱要素の抵抗と直接的に関
係があることが一般に認識されよう。一定の厚さを有し
ている抵抗加熱要素について、加熱要素の幅広の部分
（即ち堆積が大きい）は幅が狭い部分（即ち堆積が小さ
い）に較べて、抵抗が小さく、電流を移動させるに要す
る電力が小さく、また、加熱要素から発する熱が小さ
い。このように、特定の点において加熱要素の幅を狭め
る（即ち加熱要素の堆積を減らす）ことにより、これら
の点では、加熱要素中を電流量が移動するため加熱要素
へ供給される電力は、加熱要素の幅が狭まっていない点
に較べて大きくなっている。幅の狭まっている点で与え
られる温度は、加熱要素の幅が狭まっていない点に較べ
て、同じく高くなっている。出力密度は、ある長さの加
熱要素中を電流量が移動するに要する電力の量として一
般に定義されるが、これは、加熱要素の幅の狭まってい
る部分より大きくなる。

【００３７】一例では、図５を参照すれば、領域２４４
に対応する領域内の第１の加熱要素２６０の幅は、ヒー
タ１８０のステージ１８５の領域２５４に対応する第２
の幅よりも狭い。第１の加熱要素２６０の幅の狭い部分
を流れる電流は、加熱要素２６０の他の部分を通して伝
わる電流よりも大きな抵抗に遭遇し、従って、加熱要素
２６０によ発せられる熱は、領域２４４内ではより大き
くなる。このように、第１の加熱要素２６０の出力密度
は、領域２４４内で局所化される。逆に、同じ原理によ
り、第２の加熱要素２７０の出力密度は、領域２５４に
対応する領域で局所化される。

【００３８】図６は、ヒータ１８０内のステージ１８５
の表面に対する加熱要素の別々の制御を例示する。図６
は、ステージ１８５の半径に対しての、第１の加熱要素
２６０及び第２の加熱要素２７０に供給される電力比を
示す。電力比は、第１の加熱要素２６０の電力と第２の
加熱要素２７０の電力の比として、この具体例では定義
される。ここに示されるように、第１の加熱要素２６０
の電力比は、領域ないし区域２４４ではステージ１８５
の他の区域より大きい。同様に、領域ないし区域２５４
内では電力比が大きくなっており、これは係る領域ない
し区域内の第２の加熱要素２７０と関連する追加的な出
力密度による。

【００３９】図７は、上述の処理チャンバ１００の頂部
の破断斜視図を示す。図８は、図７に示す処理チャンバ
１００の同じ切取部分の平坦側面図を示す。

【００４０】図７及び図８は、ヒータ１８０を回転させ
るための機構の具体例を示す。図７及び図８では、ヒー
タ１８０を有する特定の部品を、処理チャンバ１００の
特定の他の機能を示すために、取り除いている。図７及
び図８は、シャフト１９０に結合されるに適するプーリ
ーリング２９０を示す。ステッピングモーター３２０が
処理チャンバ１００に結合され、これはそこから延びて
いるシャフト又はギアヘッドを有している。シャフトま
たはギアヘッドが、プーリーリング２９０と同じ面でプ
ーリーリング３１０に結合される。プーリーベルト３１
５が、プーリーリング２９０とプーリーリング３１０の
間に延びている。一具体例では、ステッピングモータは
各々のためのモータターン２０の時間がシャフトまたは
ギアヘッドの回すそれによって速度比がプーリーリング
３１０に結合した２０:１を有する。一具体例では、プ
ーリーリング２９０はプーリーリング３１０の２倍の大
きさであり、２：１（モータ対プーリーリング速度で４
０：１）速度を実現する。プーリーリング２９０は、４
０個の歯で４．７４５インチの直径を有し、プーリーリ
ング３１０は、２０個の歯で２．３７５インチの直径を
有する。この具体例では、ステッピングモーター３２０
はコントローラ１５０によって制御され円周方向にヒー
タ１８０を回転させる。

【００４１】図９は、処理チャンバ１００の概略図横断
面を示し、チャンバの特定の部品を例示する。一具体例
では、パイロメーター１２５が、ウエハ表面に関連する
複数の点を測定することができるよう、ヒータ１８０は
回転するように構成される。図９は、ヒータ１８０がハ
ブ２８０にそのベースで結合したことを示す。ハブ２８
０は、ねじ結合かみ合い等により、シャフト１９０に結
合される。ハブ２８０は、ボルト等によってプーリーリ
ング２９０及びナットカップリングに結合される。２部
品の回転フィードスルー構造が、ハブ２８０のベースで
結合される。この回転フィードスルー構造は、内部部分
３００と外側部分３０５を有する。内部の部分３００
は、ヒータ１８０及びハブ２８０の回転によって回転す
るように構成される。回転するフィードスルーの外側部
分３０５は、静止しているために構成される。適切な回
転するフィードスルー構造の一例としては、米国ニュー
ハンプシャ州ナシュアのFerrofluidics Corporationよ
り入手可能なModel No. HS-3000-SFFEWを挙げることが
できる。

【００４２】一具体例では、処理チャンバ圧力は、大気
圧より低く維持される。チャンバ容量１７０の中全体で
このバキュームを維持するため、チャンバ容量１７０を
画する個々の部品は適正にシールされるべきである。図
９は、チャンバ容量１７０内に真空シールを維持するた
めの一具体例を例示する。図９では、チャンバリッド１
２０が、Ｏリング３３０によりチャンバ本体２２５に結
合されている。ヒータ１８０が、Ｏリング３４０により
ハブ２８０に結合される。同様に、回転フィードスルー
構造の外側部分３０５が、Ｏリング３３５によりチャン
バ本体２２５に結合される。ハブ２８０が、Ｏリング３
４５により回転フィードスルー構造の内側部分３００に
結合される。上記の部品間結合部のそれぞれでは、部品
相互が動かない場所で、これら部品はＯリングにより結
合されてもよい。各Ｏリングは、１つの考えでは、結合
部をシールしチャンバ内に真空を維持するように機能す
る。しかし、回転フィードスルー構造の場合、外側部分
３０５を静止させつつし、内部の部分３００は回転す
る。回転フィードスルー構造の内側部分３００と外側部
分３０５の間の容量３５０を効果的にシールするため
に、部品は部品間の最小の公差（例えば最小限容量）で
組立てられる。強磁性流体等の磁気流体が容量３５０を
満たして、シールを形成する。

【００４３】先に述べたように、チャンバ容量１７０内
でウエハ上に膜を形成する処理温度は、８００℃以上に
もなる。このような場合では、処理チャンバの部品は、
この高温に曝露される。先に述べたように、チャンバ本
体２２５は、処理チャンバ本体２２５を通してポンプ輸
送される水等の冷却液によって冷却される。また、大き
な熱を経験することがある処理チャンバ１００の他の部
品を冷却するために第２の冷却方式が提供される。この
ように、冷却液が、外側部分３０５の一方の入口３６０
を通して回転フィードスルー構造に供給され、外側部分
３０５の第２の側の出口３７０を通して放出される。一
側面では、冷却液は、回転フィードスルー構造を冷却す
ることにより、容量３５０内の磁気流体を保護するよう
に機能する。追加の冷却液が、ハブ２８０の入口冷却管
３８０及び出口冷却管３９０を通して提供される（図３
を見よ）。特にＯリング３４０及び３４５に対して、冷
却管３８０及び３９０は保護を提供する。

【００４４】一具体例では、ヒータ１８０はステッピン
グモーター３２０によって３６０°が回転（即ち１回
転）し、そしてその最初の位置へ戻るように構成されて
いる。一具体例では、図７及び図８を参照し、回転を確
認するため、センサが処理チャンバ１００内に具備され
る。ホームセンサ３８１は、例えば、ステッピングモー
ター３２０に関する光電スイッチであり、ステッピング
モーター３２０のために回転起動位置を確認する。ホー
ムフラグ３８２は、ハブ２８０のベースで側方から直交
方向に延びる。起動ないし「ホーム」のポジションで
は、ホームフラグ３８２がホームセンサ３８１に並び、
センサ同士の間の回路を開く。プロセッサ１１０は、こ
の開回路をホームポジションと解釈する。ヒータ１８０
の回転に伴いホームフラグ３８２がホームセンサ３８１
から離れているように移動するので、ホームセンサ３８
１に関する光電スイッチは、ヒータ１８０の回転のプロ
セッサ１１０を閉じてこれを合図する。このように、ス
テッピングモーター３２０（及びプーリーリング３１
０）が同じ点から開始するよう、ホームセンサ３８１
は、ヒータ１８０を回転させる際にステッピングモータ
ー３２０のために設定された開始位置を確立する。

【００４５】また図７及び図８は、方向センサの一具体
例を例示する。ハブ２８０の内側部分は、側部から延び
るダウエルピン３８０を有している。モータマウント３
９０には、センサブラケット３８８が結合される。ピボ
ット点３８９で結合される方向フラグ３８３に、センサ
ブラケット３８８の下側がピボット可能な状態で結合さ
れ、方向フラグ３８３を上側部分と下側部分に二分す
る。方向センサ３８６が、方向フラグ３８３の下側部分
に隣接した位置で、センサブラケット３８８に結合され
る。例えば、方向センサ３８６は、光電スイッチであ
る。「ホーム」のポジションでは、方向フラグ３８３の
下側部分は、方向センサ３８６の中に配置されて回路を
開き、ヒータ１８０が３６０°回転しなかったことをプ
ロセッサ１１０に警告する。ヒータ１８０がステッピン
グモーター３２０により３６０°回転しなかった場合、
ダウエルピン３８０は、方向フラグ３８３に接触し、ピ
ボット点３８９の周りに方向フラグ３８３を配置変えす
る。この変位により、方向フラグ３８３を方向センサ３
８６内の位置から移動させるため、光電スイッチに関す
る回路が閉じられる。プロセッサ１１０は、この閉回路
をヒータ１８０の３６０°の回転であると解釈する。こ
の具体例では、回転が完了すると、ヒータ１８０をホー
ムポジション（ホームセンサ３８１で）に復帰するため
に、ステッピングモーター３２０がその回転方向を逆に
し、プロセッサ１１０にホームポジションを知らせる。
この具体例では、ピボットアーム３８０の力を取り除い
た際に、方向フラグ３８３はピボット点３８９の周りに
ピボットし、方向センサ３８６内のもとの位置に戻るよ
う、方向フラグ３８３はその底部部分の周りに重みをつ
けられる。

【００４６】図１０及び図１１は、上で概説された方向
センサの操作を例示する。図１０及び図１１は、ハブ２
８０（ヒータ１８０）が３６０°回転する前後における
ハブ２８０の底面図を示す。図１０は、回転の前の「ホ
ーム」ポジションないし「ゼロ」点にあるプーリーリン
グ２９０を示す。このポジションでは、ダウエルピン３
８０の第１の側部は、方向フラグ３８３の頂部部分３８
３ａの側に隣接して静止する。この位置で、方向フラグ
３８３の３８３ｂの底部は、方向センサ３８６（見え
ず）を覆っている。一具体例では、方向センサ３８６
は、方向フラグ３８３が方向センサ３８６の上に配置さ
れるときに開く光電スイッチである。

【００４７】図１１は、ハブ２８０（ヒータ１８０）が
３６０°回転した後のシステムを示す。この例示では、
方向フラグ３８３の底部部分３８３ｂが方向センサ３８
６から離れている方へと移動し、方向センサ３８６を露
出させて回路を閉じるよう、ダウエルピン３８０はピボ
ット点３８５のまわりの方向フラグ３８３の頂部部分３
８３ａをそらす。方向センサ３８６は、プロセッサ１１
０に結合されている。この場合、回路が閉のときに、ハ
ブ２８０（ヒータ１８０）が３６０°回転したという信
号をプロセッサ１１０が受ける。この段階では回転は完
了しており、ホームポジションにハブ２８０（ヒータ１
８０）を復帰するため、ステッピングモーター３２０は
回転を逆にする。回路は開き、対応する信号がプロセッ
サ１１０に送られる。ハブ２８０（ヒータ１８０）がホ
ームポジションに、ホームセンサ３８１はプロセッサ１
１０に通知する。

【００４８】図１２は、上で説明したパイロメーター１
２５の温度検知パターンの略図である。一具体例では、
パイロメーター１２５は一列に整列する。これらパイロ
メーター１２５は、ウエハ上の温度を測定するため約
０．６１６インチの間隔をあけている。しかしながら、
この具体例では、ヒータ１８０が回転（例えば３６０
°）する際に、隣接し合うパイロメータ同士の間の約
１．５倍の距離にあるステージ上に置かれたウエハの周
りに同心円を与えるような点（例えば３６点のそれぞ
れ）で測定値が収集されるよう、パイロメータ１２５が
構成される。これは、ウエハの二等分に対応する軸を通
るようにチャンバ本体１２０内のパイロメーター１２５
を配置することによって実現される。図１２では、ステ
ージないしサセプタ２８５のポケット２５０の中に配置
される８インチのウエハ２９５が一点鎖線で示される。
パイロメーター１２５ａは、ウエハ２９５の軸に対応す
る軸の左側で半径方向約０．３０８インチに置かれる。
パイロメーター１２５ｂは、ウエハ２９５を二分する軸
に対応する軸の右側で半径方向約０．６１６インチに置
かれる。パイロメーター１２５ｃは、軸二等分の左側の
上で、パイロメーター１２５ａから約０．６１６インチ
に配置される。パイロメーター１２５ｄは、ウエハ２９
５の右側でパイロメーター１２５ｂから約０．６１６イ
ンチに配置される。パイロメータ１２５ｅ、１２５ｆ、
１２５ｇ、１２５ｈ、１２５ｉ、１２５ｊ、１２５ｋ及
び１２５ｌに対して、同様のパターンを利用する。これ
らパイロメータ１２５は共同して、直径約８インチ円形
のウエハに対して、ウエハの領域の周り０．３０８イン
チごとの同心円で測定する。パイロメータ１２５は、ウ
エハ２９５の半径で各０．３０８インチ、計７．６２８
インチまでを測定するように配置される。各パイロメー
ターは、直径０．２３６インチのほぼ円形の領域を測定
し、測定領域のそれぞれは０．０７２インチづつ離れて
いる。

【００４９】図１２に例示されるように、パイロメータ
１２５は、お互いから最小距離の間隔をもつ複数のパイ
ロメータを利用することにより、ウエハ２９５に対して
処理温度の詳細な測定を提供する。このように、パイロ
メーター１２５はウエハ２９５の表面に対して複数の点
で温度測定を提供する。具体的には、この具体例におい
ては、パイロメータ１２５は１２個の同心円と関連する
点によってウエハ２９５の温度を測定し、その各々の温
度測定は、ウエハの周りで半径方向に０．３０８インチ
のステップでなされている。この情報は、例えば、ＣＶ
Ｄ処理チャンバで利用される抵抗ヒータの加熱能力を評
価するために用いられてもよい。様々な回転角度（例え
ば０°，１２°，３０°，・・・，３６０）の複数の点
で各パイロメータによって測定される温度が線形である
ことが理想である。また一具体例では、各パイロメータ
ーによって測定される温度が同じであることが理想であ
る。

【００５０】温度測定の他の形態に対して、ウエハ温度
の測定ツールとしてパイロメーターの１つの利点として
は、パイロメーターは、ヒータの温度の測定を収集する
こととは対照的に、ウエハの温度測定のために調整が可
能であることが挙げられる。一般に、パイロメーターは
対象物の熱放射を測定するように機能する。パイロメー
ターは、半導体ウエハが７００°以上の温度で発生する
波長範囲で熱放射を測定するように調整されてもよい。
例えば、代表的なシリコンウエハは、７００度以上の温
度では８７０〜９３０ナノメートル（ｎｍ）の波長範囲
で熱放射を発する。同じ温度でアルミニウム窒化物（Ａ
ｌＮ）ヒータステージは、シリコンの波長範囲（例え
ば、９３０ｎｍより長い波長）の外側の波長で一般に熱
放射を発する。このように、パイロメータは、望まない
対象物（即ちヒータ）の排除により、所望の対象物（即
ちウエハ）に関連するこの波長を測定するために調整さ
れる能力を提供する。

【００５１】パイロメーター以外の温度センサを本発明
のシステムに用いてもよいことが理解されよう。ウエハ
の温度測定が非常に重要な既述の用途の場面では、パイ
ロメータは、熱カメラや熱電対（個別的な対象物測定法
を含めて）よりも、より多くの利点を提供する。しかし
ながら、他の用途において、あるいは他の目的がある場
合には、熱カメラや熱電対を有する他の温度センサが同
様に適切である。

【００５２】図１３は、本発明の具体例に従って構成さ
れる、リアクタないし処理チャンバ内のマルチゾーン抵
抗ヒータ等の抵抗ヒータを評価する一般的な方法を説明
する。方法３００は、処理チャンバ１００等の処理チャ
ンバへの従来の８インチ径ウエハ等のウエハをロードす
ることことから開始する（ブロック３０２）。次いでチ
ャンバ容量１７０は、膜形成プロセスにおけるウエハの
処理のために想定される圧力等の適切な圧力になるよう
排気される。換言すれば、チャンバ容量１７０は所望の
プロセス圧力に排気される。この時、ウエハ及びステー
ジ１８５は、反応温度に適切に加熱される（ブロック３
０４）。この具体例では不活性の処理ガス（例えば窒
素）等の処理ガスが、ブロッカープレート２０５を貫通
する入口２００の中へと導入され、面板２１０を通って
ウエハの上に散布される（ブロック３０６）。同時に、
パージガス（例えば窒素）が、チャンバ容量１７０の内
側部分に導入される。一具体例では、処理ガスを導入す
ることは、膜形成処理チャンバ内で望ましいチャンバ反
応条件（例えばチャンバ圧力）をシミュレーションする
ために寄与する。この具体例で導入される処理ガスは不
活性であるので、処理ガスが接触してもウエハに成膜さ
れない。所望のプロセスパラメータを維持するため、真
空ポンプは活性チャンネル２３０内に真空圧力を発生
し、これにより、ポンピングプレート２１５のホール２
５５を通してチャンバ容量１７０から処理ガス及びパー
ジガスを引張る。

【００５３】プロセスパラメータ（例えば温度及び圧
力）が膜形成プロセスに対して望まれるプロセスパラメ
ータをシミュレーションするように設定された後、ヒー
タ１８０が３６０°回転する。回転の間、温度測定値が
パイロメーター１２５によって収集される（ブロック３
０８）。ヒータ１８０が３６０°回転してパイロメータ
１２５によりデータが集められた後、抵抗ヒータ１８０
に供給される電力を下げまた真空を解放することによ
り、チャンバ容量１７０内の温度が下げられる（ブロッ
ク３１０）。この降下が完了した後で、処理チャンバ１
００の中のウエハを曝露して取り出すために、チャンバ
リッド１２０を持ち上げることができるようになる。

【００５４】図１４〜１７は、本発明の方法に従って上
に説明したもの等のマルチゾーン抵抗ヒータを評価した
代表的なデータであり、試験ヒータのそれぞれの加熱要
素の異なる２つの電力比において、本発明のシステムを
利用する代表的なデータを示す。図１４は、１２個のパ
イロメータによって抵抗ヒータのサセプタないしステー
ジの表面上でウエハの周長の周りに測定される温度測定
の３６個のデータプロットを示す。これらデータは、７
９９．７℃のヒータ温度で集められたものである。ヒー
タの電力比は０．８０であり、内側ヒータ抵抗が６．２
７５オーム、外側ヒータ抵抗が７．７２４オームであ
る。図１４は、ウエハの周りの１２個のパイロメータに
よって測定されるウエハの温度を示し、ここでは温度が
約７５６℃〜７７２℃まで変化し、温度差は約１６℃で
ある。また、このデータでは、約２２５°の回転に相当
する点でウエハ温度が減少したことも示している。図１
５は、図１４で得られたデータに従ったウエハの表面の
温度マップである。一般に、図１５ではウエハのセンサ
では端部で高い温度を示している。

【００５５】図１６は、図１４〜１５に関して評価され
た抵抗ヒータからのウエハ温度の収集データの第２の代
表例を示す。この場合、抵抗ヒータは８００℃の温度を
有している。このマルチゾーン抵抗ヒータの加熱要素の
電力比は１．０であり、内側抵抗は６．３３０オーム、
外側抵抗は７．７オームである。この例では、ウエハの
周長を代表する３６の点で１２個のパイロメータによっ
て測定されるウエハの温度は、７５９℃〜７７２℃と約
１３℃変化する。再び、約２２５°の回転角度で、ウエ
ハの温度が低下している。図１７は、図１６で収集され
たるデータの温度マップを示す。

【００５６】上記の諸例は、様々なプロセスに対して抵
抗ヒータを評価するための品質ツールとして本発明の使
用を例示する。このようなケースでは、ヒータ温度及び
電力比等のパラメータを、所望の処理条件の下でヒータ
の性能を最適化するために評価することができる。この
ような情報は、ヒータに適格を与えプロセス条件を最適
化するためにプロセスオペレータが所望のプロセスの性
能を改良することを可能にする。

【００５７】ここまでの詳細な記載では、本発明を特定
の具体例について説明してきた。しかし、クレームに示
された本発明のより広い本質及び範囲から離れることな
く、様々な修正及び変形を作ることができることは理解
されよう。従って明細書及び図面は、制限的な意味では
なくむしろ例示的に捉えるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の具体例に従った処理チャンバ
及び制御装置を有するシステムの部品の頂部斜視図であ
る。

【図２】図２は、図１の処理チャンバの一部の上面図で
ある。

【図３】図３は、図２の線ＡＡでとった処理チャンバの
横断面図である。

【図４】図４は、チャンバ内のポンピングプレートの拡
大図を含む、図３に例示される処理チャンバの部分の拡
大図である。

【図５】図５は、図３に例示されるヒータのステージな
いしサセプタの頂部概略図であり、本発明の具体例に従
って３つの区域を示している。

【図６】図６は、本発明の具体例に従って図３に例示さ
れるヒータのステージまたはサセプタの半径対電力比の
グラフである。

【図７】図７は、図１の処理チャンバの部分の頂部斜視
破断図である。

【図８】図８は、図７に示される処理チャンバの一部の
側面図である。

【図９】図９は、図１の処理チャンバの概略横断面図で
あり、チャンバに関連するシール機構を例示する。

【図１０】図１０は、図３に例示するヒータのベースに
結合されるプーリーリングと、本発明の具体例に従って
「ホーム」の位置にある回転センサ機構の底部破断図で
ある。

【図１１】図１１は、３６０°回転した後の、図３のプ
ーリーリング及びセンサ機構を示す図である。

【図１２】図１２は、図１の反応チャンバにおける１２
個の温度センサの各々１つの温度測定能力の略図であ
る。

【図１３】図１３は、本発明の具体例に従ってヒータを
評価するためのプロセスのブロック線図である。

【図１４】図１４は、本発明の具体例に従って、ヒータ
の表面の上にあるウエハの周長のまわりで測定される温
度測定の第１のプロットを示す図である。

【図１５】図１５は、図１４で収集されたデータ点での
ウエハの温度マップを示す図である。

【図１６】図１６は、図１４で収集されたデータ点での
ウエハの温度マップを示す図である。

【符号の説明】

１００…処理チャンバ、１１０…コントローラハウジン
グ、１２５…パイロメータ、１５０…コントローラ、１
６０…スクリーン。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月２３日（２００１．３．２
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１７】図１７は、図１６で収集されたデータの温度
マップを示す図である。

【符号の説明】１００…処理チャンバ、１１０…コントローラハウジン
グ、１２５…パイロメータ、１５０…コントローラ、１
６０…スクリーン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アレキサンダールビンチックアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サンノゼ，アレックスドライヴ 4916 (72)発明者アイファチェンアメリカ合衆国，カリフォルニア州，フリーモント，リヴァモアコモンズ 43241 (72)発明者アブリルキャブレロスアメリカ合衆国，カリフォルニア州，ギルロイ，セージヒルドライヴ 1120 (72)発明者スティーヴンティアンキャオリーアメリカ合衆国，カリフォルニア州，クパティノ，エルダーウッドコート 7647 (72)発明者マークヤムアメリカ合衆国，カリフォルニア州，モンテセレーノ，ヴァインランドアヴェニュー 17608 (72)発明者ブルースダブリュー．プースアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サンカルロス，コッブルストーンレーン 27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置であって、チャンバと、ウエハを支持するための表面領域を有しているステージ
と、少なくとも１つの加熱要素と自身に結合されるシャ
フトを備える本体とを備えるチャンバの容量内で配置さ
れる抵抗ヒータと、チャンバに結合され、各々がステージの表面領域と関連
する別個の点で温度を測定するように構成される複数の
温度センサと、シャフトに結合されてシャフトによって
軸の周りに抵抗ヒータを回転させるように構成されるモ
ータとを備える装置。
【請求項２】複数の温度センサが、ステージの領域の
同心円の周りで温度を測定するように整列する請求項１
に記載の装置。
【請求項３】ヒータシャフトに結合するハブと、ハブに結合する第１のプーリーリングと、モータに結合する第２のプーリーリングと、第１のプーリーリングと第２のプーリーリングの間に結
合するベルトとを更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項４】ハブに結合されシャフトの部分を囲む第
１の部分と、ハブの回転により回転するように構成され
るフィードスルーと、チャンバに結合される第２の部分
とを更に備え、該第２の部分は該第１の部分を囲み、圧
力シールが該第１の部分と該第２の部分の間に維持され
る請求項３に記載の装置。
【請求項５】チャンバに結合した真空ソースを更に備
え、チャンバ内で大気圧より低い圧力を形成するよう、
フィードスルーがハブに結合される請求項４に記載の装
置。
【請求項６】チャンバに結合し、抵抗ヒータの回転を
指示する信号を有する回転センサを更に備える請求項１
に記載の装置。
【請求項７】チャンバに結合し、抵抗ヒータの回転の
ためにレファレンス位置を指示する信号を有する位置セ
ンサを更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項８】チャンバに結合し、レファレンス位置か
ら抵抗ヒータの回転を指示する信号を有する回転センサ
を更に備える請求項７に記載の装置。
【請求項９】リアクタで温度を測定する方法であっ
て、リアクタを提供するステップであって、該リアクタは、チャンバと、チャンバの容量内に配置される抵抗ヒータであって、ウ
エハを支持するための表面領域と少なくとも１つの加熱
要素を備える本体とを有するステージと、本体に結合さ
れるシャフトとを備える、該抵抗ヒータと、チャンバに結合し、それぞれが、ステージの表面領域に
関連する別個の点で温度を測定するように構成される、
複数の温度センサと、シャフトに結合し抵抗ヒータを回転させるように構成さ
れるモータとを備える、前記ステップと、抵抗ヒータを回転させるステップと、複数の温度センサでステージの表面領域の上で複数の温
度を測定するステップとを有する方法。
【請求項１０】抵抗ヒータを回転させる前に、ウエハ
をステージに配置するステップを更に有する請求項９に
記載の方法。
【請求項１１】複数の温度センサの各々を用いて複数
の点で温度を測定するステップを更に有する請求項１０
に記載の方法。
【請求項１２】複数の温度センサが一列に整列し、各
温度センサによって測定される複数の点が円を備える請
求項１１に記載の方法。
【請求項１３】抵抗ヒータを回転させるステップが、
基準点から抵抗ヒータを１回転させるステップを備える
請求項９に記載の方法。
【請求項１４】処理のために基板を収容するように構
成されるチャンバと、チャンバの容量内に配置される抵抗ヒータであって、基
板を支持する表面領域と少なくとも１つの加熱要素を備
える本体とを有するステージと、本体に結合したシャフ
トとを備える、該抵抗ヒータと、チャンバに結合し列に整列する複数の温度センサと、シャフトに結合され、複数の温度センサの各々がステー
ジの表面領域の周りの円に関連する別個の点で温度を測
定するように抵抗ヒータを回転させるように構成される
モータとを備える装置。
【請求項１５】シャフトに結合した第１のプーリーリ
ングと、モータに結合した第２のプーリーリングと、第１のプーリーリングと第２のプーリーリングの間に結
合したベルトとを更に備える請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】チャンバに結合し、抵抗ヒータの回転
のためにレファレンス位置を指示する信号を有する、位
置センサを更に備える請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】チャンバに結合し、レファレンス位置
から抵抗ヒータの回転を指示する信号を有する回転セン
サを更に備える請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】処理のために基板を収容するように構
成されるチャンバと、チャンバの容量内に配置される抵抗ヒータであって、ウ
エハを支持する表面領域と少なくとも１つの加熱要素を
と備える本体を有するステージと本体に結合したシャフ
トとを備える該抵抗ヒータと、チャンバに結合し、各々がステージの表面領域に関連す
る別個の点で温度を測定するように構成されるた複数の
温度センサと、複数の温度センサに結合したコントローラと、コントローラに結合され、複数の温度センサによって発
生した測定データを保存するための領域を備えるメモリ
とを備えるシステム。
【請求項１９】メモリが、システムの操作を指示する
ためにそこに表現されるコンピュータプログラムを有す
るコンピュータ読み出し可能な媒体を備え、コンピュー
タ読み出し可能なプログラムが、複数の温度センサによ
る測定サンプリングのための命令を備える請求項１８に
記載のシステム。
【請求項２０】複数の温度センサが、ステージの領域
の同心円の周りで温度を測定するよう列で整列する請求
項１９に記載のシステム。
【請求項２１】シャフトに結合したモータと、チャン
バに結合し、モータによる抵抗ヒータの回転のためにレ
ファレンス位置を指示する位置信号を有する位置センサ
とを備え、コントローラは、位置信号によってモータを
制御するためのシステムロジックを備える請求項１８に
記載のシステム。
【請求項２２】位置信号によってモータを制御するシ
ステムロジックが、レファレンス位置から一方向に抵抗
ヒータを回転させるようモータを係合する命令を有する
請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】チャンバに結合され、レファレンス位
置から抵抗ヒータの回転を指示する回転信号を備える回
転センサを更に備え、該コントローラは、回転信号に応
じて反対の方向に抵抗ヒータを回転させるためにモータ
を係合するシステムロジックを備える請求項２２に記載
のシステム。