JP2002184850A - プロセス装置におけるウェハ温度の制御方法 - Google Patents
プロセス装置におけるウェハ温度の制御方法Info
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- JP2002184850A JP2002184850A JP2000385009A JP2000385009A JP2002184850A JP 2002184850 A JP2002184850 A JP 2002184850A JP 2000385009 A JP2000385009 A JP 2000385009A JP 2000385009 A JP2000385009 A JP 2000385009A JP 2002184850 A JP2002184850 A JP 2002184850A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウェハと下部電極との間の熱伝導を一定に
し、均一なプロセス結果が得られるようなウェハ温度の
制御方法を提供する。 【解決手段】 下部電極１上にウェハ３を載置し、下部
電極１および下部電極１と対向して設けられる上部電極
２の間に高周波電力を印加して該電極間にプラズマを発
生させることにより、ウェハ３表面に処理を施すプラズ
マ装置などのプロセス装置において、下部電極１とウェ
ハ３との間に気体を充填し、ウェハ３裏面における前記
気体の圧力を間接的に求め、ウェハ３裏面の圧力が所定
の圧力になるように前記気体の充填圧力を調整し、ウェ
ハ３と下部電極１との間の熱伝導を制御することによ
り、ウェハ温度を所定の温度に保持することを特徴とす
る。
し、均一なプロセス結果が得られるようなウェハ温度の
制御方法を提供する。 【解決手段】 下部電極１上にウェハ３を載置し、下部
電極１および下部電極１と対向して設けられる上部電極
２の間に高周波電力を印加して該電極間にプラズマを発
生させることにより、ウェハ３表面に処理を施すプラズ
マ装置などのプロセス装置において、下部電極１とウェ
ハ３との間に気体を充填し、ウェハ３裏面における前記
気体の圧力を間接的に求め、ウェハ３裏面の圧力が所定
の圧力になるように前記気体の充填圧力を調整し、ウェ
ハ３と下部電極１との間の熱伝導を制御することによ
り、ウェハ温度を所定の温度に保持することを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマエッチン
グ、プラズマＣＶＤなどに用いるプロセス装置におい
て、プロセス処理中のウェハ温度を制御するウェハ温度
の制御方法に関する。さらに詳しくは、ウェハと、その
ウェハを載置する下部電極との間にＨｅなどの気体を充
填させ、その気体を介してウェハの熱を下部電極に放熱
したり、均一に加熱されている下部電極の熱をウェハに
伝導させてウェハを加熱するなどの、ウェハと下部電極
との間の熱伝導を一定にすることによりウェハ温度を制
御するプロセス装置におけるウェハ温度の制御方法に関
する。
グ、プラズマＣＶＤなどに用いるプロセス装置におい
て、プロセス処理中のウェハ温度を制御するウェハ温度
の制御方法に関する。さらに詳しくは、ウェハと、その
ウェハを載置する下部電極との間にＨｅなどの気体を充
填させ、その気体を介してウェハの熱を下部電極に放熱
したり、均一に加熱されている下部電極の熱をウェハに
伝導させてウェハを加熱するなどの、ウェハと下部電極
との間の熱伝導を一定にすることによりウェハ温度を制
御するプロセス装置におけるウェハ温度の制御方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマエッチングやプラズマＣ
ＶＤなどに用いられるプラズマ装置は、チャンバ内に下
部電極と上部電極が対向して設けられ、下部電極の中心
部表面に半導体ウェハを載置するウェハ載置部が形成さ
れ、その下部電極に静電チャック用の電極で吸着する構
造になっている。そして、チャンバ内を真空引きし、処
理ガスを導入すると共に、両電極間に高周波電力を印加
してプラズマを発生させ、このプラズマ中の反応性イオ
ン、およびラジカルなどの活性種により、ウェハ上に成
膜したり、エッチングが行われる。
ＶＤなどに用いられるプラズマ装置は、チャンバ内に下
部電極と上部電極が対向して設けられ、下部電極の中心
部表面に半導体ウェハを載置するウェハ載置部が形成さ
れ、その下部電極に静電チャック用の電極で吸着する構
造になっている。そして、チャンバ内を真空引きし、処
理ガスを導入すると共に、両電極間に高周波電力を印加
してプラズマを発生させ、このプラズマ中の反応性イオ
ン、およびラジカルなどの活性種により、ウェハ上に成
膜したり、エッチングが行われる。
【０００３】しかし、このプラズマが生成されると、温
度が上昇し、ウェハの温度も上昇する。ウェハの温度が
上昇するとその表面での反応速度なども変化し、均一な
処理を行うことができないため、下部電極を冷却してウ
ェハの温度を冷却する方法が採られている。また、ウェ
ハの表面に成膜する場合など、ウェハ表面の温度を一定
温度にするため、下部電極から熱伝導によりウェハ温度
を上昇させる場合もある。しかし、チャンバ内は真空に
近い低圧になっているため、下部電極とウェハとの間に
隙間があると、伝熱が悪くウェハと下部電極との間で充
分に熱伝導をさせることができない。そのため、Ｈｅな
どの不活性ガスをウェハ裏面に供給して気体を介してウ
ェハと下部電極との間で熱伝導をしやすくする方法が採
られている。
度が上昇し、ウェハの温度も上昇する。ウェハの温度が
上昇するとその表面での反応速度なども変化し、均一な
処理を行うことができないため、下部電極を冷却してウ
ェハの温度を冷却する方法が採られている。また、ウェ
ハの表面に成膜する場合など、ウェハ表面の温度を一定
温度にするため、下部電極から熱伝導によりウェハ温度
を上昇させる場合もある。しかし、チャンバ内は真空に
近い低圧になっているため、下部電極とウェハとの間に
隙間があると、伝熱が悪くウェハと下部電極との間で充
分に熱伝導をさせることができない。そのため、Ｈｅな
どの不活性ガスをウェハ裏面に供給して気体を介してウ
ェハと下部電極との間で熱伝導をしやすくする方法が採
られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
プラズマ装置などのプロセス装置では、ウェハと下部電
極との間の僅かな隙間にＨｅなどの気体を充填させてウ
ェハ温度の冷却など、ウェハと下部電極との間の熱伝導
率を向上させるという対策が施されている。しかし、そ
れでもエッチングにおける寸法変動差などのプロセス結
果が一定しないという問題がある。
プラズマ装置などのプロセス装置では、ウェハと下部電
極との間の僅かな隙間にＨｅなどの気体を充填させてウ
ェハ温度の冷却など、ウェハと下部電極との間の熱伝導
率を向上させるという対策が施されている。しかし、そ
れでもエッチングにおける寸法変動差などのプロセス結
果が一定しないという問題がある。
【０００５】本発明者は、このプロセス結果が一定しな
い原因について、鋭意検討を重ねて検討した結果、前述
のようにウェハと下部電極との間の熱伝導の向上対策が
施されているにも拘わらず、その熱伝導にバラツキがあ
り、ウェハ温度が一定していないことに原因があること
を見出した。
い原因について、鋭意検討を重ねて検討した結果、前述
のようにウェハと下部電極との間の熱伝導の向上対策が
施されているにも拘わらず、その熱伝導にバラツキがあ
り、ウェハ温度が一定していないことに原因があること
を見出した。
【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、ウェハと下部電極との間の熱伝導を
一定にし、均一なプロセス結果が得られるようなプロセ
ス装置におけるウェハ温度の制御方法を提供することを
目的とする。
になされたもので、ウェハと下部電極との間の熱伝導を
一定にし、均一なプロセス結果が得られるようなプロセ
ス装置におけるウェハ温度の制御方法を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前述のよう
に、プラズマエッチングなどのプロセス処理において、
その処理の均一化を図るため鋭意検討を重ねた結果、エ
ッチング寸法などのプロセス結果が一定せず、プロセス
にバラツキの生じる原因が、ウェハの熱を下部電極に伝
導する熱伝導にバラツキがあることに原因があることを
見出した。そして、さらに鋭意検討を重ねた結果、前述
のように、ウェハと下部電極との隙間にＨｅなどの気体
を充填させることにより熱伝導の向上が図られている
が、この気体の充填が一定していないことに原因がある
ことを見出した。
に、プラズマエッチングなどのプロセス処理において、
その処理の均一化を図るため鋭意検討を重ねた結果、エ
ッチング寸法などのプロセス結果が一定せず、プロセス
にバラツキの生じる原因が、ウェハの熱を下部電極に伝
導する熱伝導にバラツキがあることに原因があることを
見出した。そして、さらに鋭意検討を重ねた結果、前述
のように、ウェハと下部電極との隙間にＨｅなどの気体
を充填させることにより熱伝導の向上が図られている
が、この気体の充填が一定していないことに原因がある
ことを見出した。
【０００８】すなわち、この気体の充填は、気体供給源
側の圧力を一定にすることにより、ウェハの裏面に気体
を充填する方法が採られている。しかし、ウェハと下部
電極との間の接触状態は、ウェハにより大きく異なり、
その接触状態によりウェハと下部電極との間からの気体
の漏れ具合が異なる。しかも、気体供給源側とウェハ裏
面との間には長い気体供給管が介在している。そのた
め、気体供給源側で一定の圧力になるように制御されて
いても、ウェハと下部電極との間の接触状態により、ウ
ェハと下部電極との間の気体の充填状態が異なり、熱伝
達がばらついてウェハの温度を一定にできない。そし
て、ウェハ裏面での圧力を直接には検出することができ
ないが、間接的にその圧力を検出してその圧力を一定に
し、またはウェハと下部電極との間の接触状態に応じて
所望の圧力になるように調整することにより、ウェハと
下部電極との間の熱伝導を一定にし、ウェハの処理を一
定にできることを見出した。
側の圧力を一定にすることにより、ウェハの裏面に気体
を充填する方法が採られている。しかし、ウェハと下部
電極との間の接触状態は、ウェハにより大きく異なり、
その接触状態によりウェハと下部電極との間からの気体
の漏れ具合が異なる。しかも、気体供給源側とウェハ裏
面との間には長い気体供給管が介在している。そのた
め、気体供給源側で一定の圧力になるように制御されて
いても、ウェハと下部電極との間の接触状態により、ウ
ェハと下部電極との間の気体の充填状態が異なり、熱伝
達がばらついてウェハの温度を一定にできない。そし
て、ウェハ裏面での圧力を直接には検出することができ
ないが、間接的にその圧力を検出してその圧力を一定に
し、またはウェハと下部電極との間の接触状態に応じて
所望の圧力になるように調整することにより、ウェハと
下部電極との間の熱伝導を一定にし、ウェハの処理を一
定にできることを見出した。
【０００９】本発明によるウェハ温度の制御方法は、真
空チャンバ内でウェハを載置する下部電極を有し、前記
ウェハ表面に処理を施すプロセス装置において、前記下
部電極とウェハとの間に気体を充填し、前記ウェハ裏面
における前記気体の圧力を間接的に求め、該ウェハ裏面
の前記圧力が所定の圧力になるように前記気体の充填圧
力を調整し、前記ウェハと下部電極との間の熱伝導を制
御することにより、前記ウェハ温度を所定の温度に保持
することを特徴とする。
空チャンバ内でウェハを載置する下部電極を有し、前記
ウェハ表面に処理を施すプロセス装置において、前記下
部電極とウェハとの間に気体を充填し、前記ウェハ裏面
における前記気体の圧力を間接的に求め、該ウェハ裏面
の前記圧力が所定の圧力になるように前記気体の充填圧
力を調整し、前記ウェハと下部電極との間の熱伝導を制
御することにより、前記ウェハ温度を所定の温度に保持
することを特徴とする。
【００１０】この方法を用いることにより、ウェハ裏面
での圧力が所定の圧力になるように気体が供給されてウ
ェハと下部電極との間に気体が充填されているため、ウ
ェハと下部電極との接触状態に拘わらず、常に一定圧力
の気体がウェハと下部電極との間に充填されている。そ
の結果、ウェハと下部電極との間の熱伝導も一定にな
り、ウェハの温度を一定に保持することができ、ウェハ
表面への処理の品質を一定にすることができる。
での圧力が所定の圧力になるように気体が供給されてウ
ェハと下部電極との間に気体が充填されているため、ウ
ェハと下部電極との接触状態に拘わらず、常に一定圧力
の気体がウェハと下部電極との間に充填されている。そ
の結果、ウェハと下部電極との間の熱伝導も一定にな
り、ウェハの温度を一定に保持することができ、ウェハ
表面への処理の品質を一定にすることができる。
【００１１】具体的には、前記下部電極と前記ウェハと
の間への気体供給を、気体供給源から気体流量計と圧力
調整バルブを介して排気側に接続される第２の気体供給
管と、該第２の気体供給管の前記気体流量計と圧力調整
バルブとの間から分岐する第１の気体供給管とを介して
行い、該分岐する部分に圧力計を設け、該圧力計の圧力
をＰ、前記圧力調整バルブのコンダクタンスをＣPCV、
前記第１の気体供給管のコンダクタンスをＣ0、前記気
体流量計の流量をｆ0とするとき、前記ウェハ裏面の圧
力ＰWを、 ＰW＝｛Ｐ（ＣPCV＋Ｃ0）−ｆ0｝／Ｃ0 の式により所定の圧力になるように、前記圧力制御バル
ブにより調整することにより、前記ウェハ裏面の圧力を
所定の圧力にすることができる。
の間への気体供給を、気体供給源から気体流量計と圧力
調整バルブを介して排気側に接続される第２の気体供給
管と、該第２の気体供給管の前記気体流量計と圧力調整
バルブとの間から分岐する第１の気体供給管とを介して
行い、該分岐する部分に圧力計を設け、該圧力計の圧力
をＰ、前記圧力調整バルブのコンダクタンスをＣPCV、
前記第１の気体供給管のコンダクタンスをＣ0、前記気
体流量計の流量をｆ0とするとき、前記ウェハ裏面の圧
力ＰWを、 ＰW＝｛Ｐ（ＣPCV＋Ｃ0）−ｆ0｝／Ｃ0 の式により所定の圧力になるように、前記圧力制御バル
ブにより調整することにより、前記ウェハ裏面の圧力を
所定の圧力にすることができる。
【００１２】前記圧力計の圧力Ｐを、前記下部電極と前
記ウェハとの界面からのリーク量に応じて変更すること
により、たとえばウェハと下部電極との間からの気体の
漏れ量が多い場合に、前記圧力計の圧力を大きくするこ
とにより、ウェハ裏面での圧力を一定にすることがで
き、ウェハ面内全面での冷却を最適化することができ
る。
記ウェハとの界面からのリーク量に応じて変更すること
により、たとえばウェハと下部電極との間からの気体の
漏れ量が多い場合に、前記圧力計の圧力を大きくするこ
とにより、ウェハ裏面での圧力を一定にすることがで
き、ウェハ面内全面での冷却を最適化することができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明によるプロセス装
置におけるウェハ温度の制御方法について説明をする。
本発明によるウェハ温度の制御方法は、図１（ａ）に本
発明に用いる一例であるプラズマ装置の主要部の概略構
成が示されるように、下部電極１上にウェハ３を載置
し、下部電極１および下部電極１と対向して設けられる
上部電極２の間に高周波電力を印加して該電極間にプラ
ズマを発生させることにより、ウェハ３表面に処理を施
すプロセス装置になっている。この下部電極１とウェハ
３との間に気体を充填し、ウェハ３裏面における前記気
体の圧力を間接的に求め、ウェハ３裏面の圧力が所定の
圧力になるように前記気体の充填圧力を調整し、ウェハ
３と下部電極１との間の熱伝導を制御することにより、
ウェハ温度を所定の温度に保持することを特徴とする。
置におけるウェハ温度の制御方法について説明をする。
本発明によるウェハ温度の制御方法は、図１（ａ）に本
発明に用いる一例であるプラズマ装置の主要部の概略構
成が示されるように、下部電極１上にウェハ３を載置
し、下部電極１および下部電極１と対向して設けられる
上部電極２の間に高周波電力を印加して該電極間にプラ
ズマを発生させることにより、ウェハ３表面に処理を施
すプロセス装置になっている。この下部電極１とウェハ
３との間に気体を充填し、ウェハ３裏面における前記気
体の圧力を間接的に求め、ウェハ３裏面の圧力が所定の
圧力になるように前記気体の充填圧力を調整し、ウェハ
３と下部電極１との間の熱伝導を制御することにより、
ウェハ温度を所定の温度に保持することを特徴とする。
【００１４】図１（ａ）に示されるプラズマ装置は、図
示しないチャンバ内に下部電極１と上部電極２とが対向
して設けられ、たとえば上部電極２がアースに接続さ
れ、下部電極１とアースとの間に、たとえば３８０ｋＨ
ｚ程度の高周波電力を印加することができるように、電
源５が接続されている。下部電極１の上面側に、ウェハ
３を静電吸着するための、図示しない静電チャック電極
が図示しないポリイミドなどの誘電体膜により被覆して
設けられ、静電チャック電極には、ローパスフィルタＬ
ＰＦを介して図示しない直流電圧源が接続されている。
そして、下部電極１および静電チャック電極などを貫通
して、ウェハ裏面に一端部が位置するように第１気体供
給管１５が数カ所に設けられている。この第１気体供給
管１５の他端部側は、バッファタンク１６などを経て、
Ｈｅなどの気体源２１から流量計２２、圧力調整バルブ
２３を経て排気系に接続される第２気体供給管２４に接
続され、第２気体供給管２４から分岐されるように取り
付けられている。そして、その分岐部に圧力計２５が設
けられている。
示しないチャンバ内に下部電極１と上部電極２とが対向
して設けられ、たとえば上部電極２がアースに接続さ
れ、下部電極１とアースとの間に、たとえば３８０ｋＨ
ｚ程度の高周波電力を印加することができるように、電
源５が接続されている。下部電極１の上面側に、ウェハ
３を静電吸着するための、図示しない静電チャック電極
が図示しないポリイミドなどの誘電体膜により被覆して
設けられ、静電チャック電極には、ローパスフィルタＬ
ＰＦを介して図示しない直流電圧源が接続されている。
そして、下部電極１および静電チャック電極などを貫通
して、ウェハ裏面に一端部が位置するように第１気体供
給管１５が数カ所に設けられている。この第１気体供給
管１５の他端部側は、バッファタンク１６などを経て、
Ｈｅなどの気体源２１から流量計２２、圧力調整バルブ
２３を経て排気系に接続される第２気体供給管２４に接
続され、第２気体供給管２４から分岐されるように取り
付けられている。そして、その分岐部に圧力計２５が設
けられている。
【００１５】気体源２１としては、熱伝導率の大きい気
体が好ましく、原子番号の小さい気体が好ましいが、水
素は爆発の危険があることと、ウェハなどに影響しやす
いため好ましくない。そのため、つぎに原子番号が小さ
く不活性ガスであるＨｅが好ましいが、これに限定され
ることはない。
体が好ましく、原子番号の小さい気体が好ましいが、水
素は爆発の危険があることと、ウェハなどに影響しやす
いため好ましくない。そのため、つぎに原子番号が小さ
く不活性ガスであるＨｅが好ましいが、これに限定され
ることはない。
【００１６】前述のように、本発明者は、ウェハ表面の
プロセスが一定しない原因について、鋭意検討を重ねて
検討した結果、ウェハ３と下部電極１との間の接触状態
により、ウェハ裏面（第１気体供給管１５の一端部）で
の気体圧力が異なり、それに伴い気体による熱伝導が異
なることに原因があることを見出した。そして、そのウ
ェハ裏面における圧力のバラツキは、気体供給源２１側
（圧力計２５が設けられた部分）からウェハ裏面までの
気体供給管（第１気体供給管１５）には、コンダクタン
ス（ガス流の流れやすさ）が存在し、それと、ウェハ３
と下部電極１との接触状況により差がでる気体の漏れ量
が変化することにより生じることを見出した。そのた
め、気体の漏れ量に応じてウェハ裏面における圧力が所
定の圧力になるように気体を供給することにより、常に
ウェハ３からの熱伝導率を一定にできることを見出し
た。
プロセスが一定しない原因について、鋭意検討を重ねて
検討した結果、ウェハ３と下部電極１との間の接触状態
により、ウェハ裏面（第１気体供給管１５の一端部）で
の気体圧力が異なり、それに伴い気体による熱伝導が異
なることに原因があることを見出した。そして、そのウ
ェハ裏面における圧力のバラツキは、気体供給源２１側
（圧力計２５が設けられた部分）からウェハ裏面までの
気体供給管（第１気体供給管１５）には、コンダクタン
ス（ガス流の流れやすさ）が存在し、それと、ウェハ３
と下部電極１との接触状況により差がでる気体の漏れ量
が変化することにより生じることを見出した。そのた
め、気体の漏れ量に応じてウェハ裏面における圧力が所
定の圧力になるように気体を供給することにより、常に
ウェハ３からの熱伝導率を一定にできることを見出し
た。
【００１７】すなわち、図１（ａ）に示されるような構
造で、従来は圧力計２５の圧力が一定になるように圧力
調整バルブ２３により調整されていたが、圧力計２５の
部分からウェハ３裏面（第１気体供給管１５の一端部）
までの第１気体供給管１５のコンダクタンスにより、ウ
ェハ３と下部電極１との間の隙間からの漏れ量が大きく
なると、圧力計２５の圧力が一定になっていても、ウェ
ハ３裏面における圧力が一定にはならないことに起因し
ている。そこで、ウェハ３と下部電極１との接触状態が
変化しても、常にウェハ３裏面での圧力が一定になるよ
うに、バッファタンク圧力（圧力計２５）を一定に調整
したことに特徴がある。
造で、従来は圧力計２５の圧力が一定になるように圧力
調整バルブ２３により調整されていたが、圧力計２５の
部分からウェハ３裏面（第１気体供給管１５の一端部）
までの第１気体供給管１５のコンダクタンスにより、ウ
ェハ３と下部電極１との間の隙間からの漏れ量が大きく
なると、圧力計２５の圧力が一定になっていても、ウェ
ハ３裏面における圧力が一定にはならないことに起因し
ている。そこで、ウェハ３と下部電極１との接触状態が
変化しても、常にウェハ３裏面での圧力が一定になるよ
うに、バッファタンク圧力（圧力計２５）を一定に調整
したことに特徴がある。
【００１８】いま、気体源２１からの気体の流量（流量
計２２の流量）をｆ0、排気系に引かれる気体の流量を
ｆ1、圧力調整バルブ２３のコンダクタンス（気体の流
れ易さ）をＣPCV、第１気体供給管１５のコンダクタン
スをＣ0、ウェハ３と下部電極１との間から漏れる気体
の流量をｆ2、圧力計２５の示す圧力をＰ、ウェハ裏面
の圧力をＰWとすると、図１（ｂ）のような等価回路図
で示される。図１（ｂ）の等価回路において、 ｆ0＝ｆ1＋ｆ1 （１） ｆ1＝Ｐ・ＣPCV （２） ｆ2＝（Ｐ−ＰW）・Ｃ0 （３） となる。この式（１）〜（３）よりＰWを求めると、 ＰW＝｛Ｐ（ＣPCV＋Ｃ0）−ｆ0｝／Ｃ0 （４） となる。ここで、気体供給管１５のコンダクタンスＣ0
は予め測定または計算で求めることが可能である。ま
た、ＣPCVも圧力調整バルブの開度を示す電圧出力値と
コンダクタンスの関係を予め測定または計算しておくこ
とにより、求めることが可能である。ｆ0、Ｐはリアル
タイムで測定可能であるので、ウェハ裏面の圧力ＰWが
所定の圧力になるように、圧力計２５の圧力Ｐを圧力調
整バルブ２３により調整することができる。
計２２の流量）をｆ0、排気系に引かれる気体の流量を
ｆ1、圧力調整バルブ２３のコンダクタンス（気体の流
れ易さ）をＣPCV、第１気体供給管１５のコンダクタン
スをＣ0、ウェハ３と下部電極１との間から漏れる気体
の流量をｆ2、圧力計２５の示す圧力をＰ、ウェハ裏面
の圧力をＰWとすると、図１（ｂ）のような等価回路図
で示される。図１（ｂ）の等価回路において、 ｆ0＝ｆ1＋ｆ1 （１） ｆ1＝Ｐ・ＣPCV （２） ｆ2＝（Ｐ−ＰW）・Ｃ0 （３） となる。この式（１）〜（３）よりＰWを求めると、 ＰW＝｛Ｐ（ＣPCV＋Ｃ0）−ｆ0｝／Ｃ0 （４） となる。ここで、気体供給管１５のコンダクタンスＣ0
は予め測定または計算で求めることが可能である。ま
た、ＣPCVも圧力調整バルブの開度を示す電圧出力値と
コンダクタンスの関係を予め測定または計算しておくこ
とにより、求めることが可能である。ｆ0、Ｐはリアル
タイムで測定可能であるので、ウェハ裏面の圧力ＰWが
所定の圧力になるように、圧力計２５の圧力Ｐを圧力調
整バルブ２３により調整することができる。
【００１９】すなわち、ウェハ３と下部電極１との間で
気体のリーク量が０であれば、ウェハ裏面圧力と設定圧
力（バッファタンク圧）とが等しくなるが、その間でリ
ークｆ2があると、式（３）からウェハ裏面の圧力ＰWは
設定圧力Ｐより低くなる。一方、リークｆ2があると、
圧力計の圧力Ｐが低下するため、圧力調整バルブ２３の
開口度が変り、圧力Ｐを一定に保つようにする。そのた
め、ウェハ３と下部電極１との間のリーク量の変動を、
圧力調整バルブ２３の開口度により間接的に知ることが
でき、その変動量に応じて、圧力計２５の圧力Ｐを設定
値よりも高くすることにより、ウェハ裏面の圧力を一定
にすることができる。
気体のリーク量が０であれば、ウェハ裏面圧力と設定圧
力（バッファタンク圧）とが等しくなるが、その間でリ
ークｆ2があると、式（３）からウェハ裏面の圧力ＰWは
設定圧力Ｐより低くなる。一方、リークｆ2があると、
圧力計の圧力Ｐが低下するため、圧力調整バルブ２３の
開口度が変り、圧力Ｐを一定に保つようにする。そのた
め、ウェハ３と下部電極１との間のリーク量の変動を、
圧力調整バルブ２３の開口度により間接的に知ることが
でき、その変動量に応じて、圧力計２５の圧力Ｐを設定
値よりも高くすることにより、ウェハ裏面の圧力を一定
にすることができる。
【００２０】また、ウェハ３と下部電極１との間からの
リーク量が余り大きくなると、ウェハ裏面圧力ＰWが、
ウェハ中心部とウェハ３の周縁部との間で圧力差が生じ
たり、圧力が一定でも、リーク量が多いと実効的な熱伝
導率が低下することがあり、そのようなリーク量が多く
なったときには、圧力計での設定圧力をさらに高くなる
ように設定したり、リーク量がある一定値より大きいと
き、すなわち圧力調整バルブの開口度の変化が、あるし
きい値よりも大きいときにはエラーを出して不良品の発
生を未然に防ぐこともできる。
リーク量が余り大きくなると、ウェハ裏面圧力ＰWが、
ウェハ中心部とウェハ３の周縁部との間で圧力差が生じ
たり、圧力が一定でも、リーク量が多いと実効的な熱伝
導率が低下することがあり、そのようなリーク量が多く
なったときには、圧力計での設定圧力をさらに高くなる
ように設定したり、リーク量がある一定値より大きいと
き、すなわち圧力調整バルブの開口度の変化が、あるし
きい値よりも大きいときにはエラーを出して不良品の発
生を未然に防ぐこともできる。
【００２１】本発明によれば、圧力調整バルブ２３の開
口度（コンダクタンス）をモニタし、その値により圧力
計の設定圧力を調整し、ウェハ裏面の気体圧力を一定に
しているため、ウェハから遠く離れた上流部での圧力を
一定に制御する従来技術とは異なり、ウェハ裏面の気体
の充填割合が均一化し、ウェハ温度が一定となり、プロ
セスのバラツキを抑えることができる。
口度（コンダクタンス）をモニタし、その値により圧力
計の設定圧力を調整し、ウェハ裏面の気体圧力を一定に
しているため、ウェハから遠く離れた上流部での圧力を
一定に制御する従来技術とは異なり、ウェハ裏面の気体
の充填割合が均一化し、ウェハ温度が一定となり、プロ
セスのバラツキを抑えることができる。
【００２２】本発明により、ウェハ裏面での圧力を一定
になるようにして、エッチングをしたときの、エッチン
グ精度を示す寸法変換差（μｍ）を、各ロットごとに、
従来の上流部での圧力制御する方法と比較して、図２に
示す。寸法変換差は、図３に示されるように、たとえば
シリコン基板３１上のＳｉＯ2膜３２を、レジスト膜３
３をマスクとしてエッチングするとき、レジスト膜３３
の開口部直径をｄ1とし、実際にＳｉＯ2膜３２のエッチ
ングされた直径をｄ2とするとき、ｄ2−ｄ1を示してい
る。図２から明らかなように、従来方法（Ｂ）では、３
σ＝０.０５９６μｍと変動幅が大きいのに対し、本発
明によれば、３σ＝０.０２７２μｍと、大幅にロット
による変動幅を小さくできていることが分る。すなわ
ち、ウェハと下部電極との接触状態には影響を受けなく
なったことが分る。なお、ここでσは、寸法変換差の変
動分布の標準偏差である。
になるようにして、エッチングをしたときの、エッチン
グ精度を示す寸法変換差（μｍ）を、各ロットごとに、
従来の上流部での圧力制御する方法と比較して、図２に
示す。寸法変換差は、図３に示されるように、たとえば
シリコン基板３１上のＳｉＯ2膜３２を、レジスト膜３
３をマスクとしてエッチングするとき、レジスト膜３３
の開口部直径をｄ1とし、実際にＳｉＯ2膜３２のエッチ
ングされた直径をｄ2とするとき、ｄ2−ｄ1を示してい
る。図２から明らかなように、従来方法（Ｂ）では、３
σ＝０.０５９６μｍと変動幅が大きいのに対し、本発
明によれば、３σ＝０.０２７２μｍと、大幅にロット
による変動幅を小さくできていることが分る。すなわ
ち、ウェハと下部電極との接触状態には影響を受けなく
なったことが分る。なお、ここでσは、寸法変換差の変
動分布の標準偏差である。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、ウェハと下部電極との
間の熱伝導が、ウェハと下部電極との接触状態に拘わら
ず、安定した熱伝導になり、ウェハの温度を均一にする
ことができる。その結果、ウェハを処理する場合に、非
常に安定した処理を行うことができ、品質を均一化する
ことができる。
間の熱伝導が、ウェハと下部電極との接触状態に拘わら
ず、安定した熱伝導になり、ウェハの温度を均一にする
ことができる。その結果、ウェハを処理する場合に、非
常に安定した処理を行うことができ、品質を均一化する
ことができる。
【図１】本発明によるウェハ冷却方法に用いるプラズマ
装置の主要部を示す概略説明図および気体の流れと圧力
との関係を示す等価回路を示す図である。
装置の主要部を示す概略説明図および気体の流れと圧力
との関係を示す等価回路を示す図である。
【図２】本発明によるウェハ冷却方法を用いてエッチン
グをしたときの寸法変換差を従来の方法でエッチングし
たときの寸法変換差と比較して示した図である。
グをしたときの寸法変換差を従来の方法でエッチングし
たときの寸法変換差と比較して示した図である。
【図３】寸法変換差を説明する図である。
１ 下部電極 ３ ウェハ １５ 第１気体供給管 ２１ 気体源 ２２ 流量計 ２３ 圧力調整バルブ ２５ 圧力計
Claims (3)
- 【請求項１】 真空チャンバ内でウェハを載置する下部
電極を有し、前記ウェハ表面に処理を施すプロセス装置
において、前記下部電極とウェハとの間に気体を充填
し、前記ウェハ裏面における前記気体の圧力を間接的に
求め、該ウェハ裏面の前記圧力が所定の圧力になるよう
に前記気体の充填圧力を調整し、前記ウェハと下部電極
との間の熱伝導を制御することにより、前記ウェハ温度
を所定の温度に保持することを特徴とするプロセス装置
におけるウェハ温度の制御方法。 - 【請求項２】 前記下部電極と前記ウェハとの間への気
体供給を、気体供給源から気体流量計と圧力調整バルブ
を介して排気側に接続される第２の気体供給管と、該第
２の気体供給管の前記気体流量計と圧力調整バルブとの
間から分岐する第１の気体供給管とを介して行い、該分
岐する部分に圧力計を設け、該圧力計の圧力をＰ、前記
圧力調整バルブのコンダクタンスをＣPCV、前記第１の
気体供給管のコンダクタンスをＣ0、前記気体流量計の
流量をｆ0とするとき、前記ウェハ裏面の圧力ＰWを、 ＰW＝｛Ｐ（ＣPCV＋Ｃ0）−ｆ0｝／Ｃ0 の式により所定の圧力になるように、前記圧力制御バル
ブにより調整することにより、前記ウェハ温度を制御す
る請求項１記載の制御方法。 - 【請求項３】 前記圧力計の圧力Ｐを、前記下部電極と
前記ウェハとの界面からのリーク量に応じて変更するこ
とにより、前記ウェハ温度を最適化する請求項２記載の
制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000385009A JP2002184850A (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | プロセス装置におけるウェハ温度の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000385009A JP2002184850A (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | プロセス装置におけるウェハ温度の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002184850A true JP2002184850A (ja) | 2002-06-28 |
Family
ID=18852358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000385009A Pending JP2002184850A (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | プロセス装置におけるウェハ温度の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002184850A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06140498A (ja) * | 1992-02-16 | 1994-05-20 | Ulvac Japan Ltd | 静電吸着装置 |
| JPH10176971A (ja) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Hitachi Ltd | 静電チャックの性能試験装置 |
| JPH11307621A (ja) * | 1998-04-24 | 1999-11-05 | Anelva Corp | 静電吸着ホルダの吸着力検出方法と装置 |
| JP2000036490A (ja) * | 1998-07-16 | 2000-02-02 | Tokyo Electron Yamanashi Ltd | プラズマ処理装置およびその方法 |
| JP2000232098A (ja) * | 2000-01-25 | 2000-08-22 | Hitachi Ltd | 試料温度制御方法及び真空処理装置 |
-
2000
- 2000-12-19 JP JP2000385009A patent/JP2002184850A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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