JP2020512547A - 基板支持体用の非接触温度較正ツール及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

本開示の実施態様は、基板支持体の表面と接触することなく、処理チャンバ内の基板支持体の温度を測定する方法、並びに温度制御を較正するためのツールに関する。一実施態様では、温度センサが基板支持体に配置された抵抗性コイルに隣接する基板支持体の領域を含む視野を有するように、温度センサを有するテストフィクスチャが、処理チャンバのチャンバ本体の上面に取り外し可能に取り付けられる。基板支持体の領域の１つ以上の較正温度測定値が温度センサによって取得され、同時に、抵抗性コイルの１つ以上の較正抵抗測定値が各較正温度測定値に対応して取得される。基板支持体に配置された加熱素子の温度制御が、較正温度及び較正抵抗測定値に基づいて較正される。【選択図】図１

Description

本開示の実施態様は、概して、処理チャンバ内の基板支持体の温度を測定する方法並びに温度制御を較正するためのツールに関する。

アニーリングなどの温度に敏感な半導体プロセス中に、半導体基板の温度は、基板が処理チャンバ内で処理されている間、継続的に測定される。半導体基板の温度を測定するための既存の解決策は、基板又は基板支持体の表面に接触しつつ基板を処理するときに、基板支持体内に配置された加熱素子の温度制御を較正することを包含する。これらの解決策は、処理チャンバ内への汚染物質の取り込みにつながる可能性がある。例えば、加熱素子を較正するための解決策の１つは、複数の熱電対を有する較正基板の使用である。しかしながら、熱電対内の銅は、望ましくないことに、チャンバ内に汚染物質として取り込まれうる。汚染物質のリスクを軽減するための一時的な回避策は可能であるが、較正基板上での熱電対の使用は一般的に望ましくない。

半導体基板又は基板支持体の温度を測定するための別の既存の解決策は、ばね荷重熱電対の使用を包含する。しかしながら、ばね荷重熱電対は、基板又は基板支持体との接触が不十分であるか又は一貫していないことが判明しており、したがって不正確な温度測定値を生成してしまう。

したがって、基板支持体の温度を測定するための改善された方法及び温度制御を較正するための装置が必要とされている。

本開示の実施態様は、概して、基板支持体の表面と接触することなく、処理チャンバ内の基板支持体の温度を測定する方法並びに温度制御を較正するためのツールに関する。一実施態様では、処理チャンバ内に配置された第１の基板支持体の温度を測定する方法が開示される。テストフィクスチャに取り付けられた第１の温度センサが第１の基板支持体に配置された第１の抵抗性コイルに隣接する第１の基板支持体の第１の領域を含む視野を有するように、第１の温度センサを有するテストフィクスチャが、処理チャンバのチャンバ本体の上面に取り外し可能に取り付けられる。第１の基板支持体の第１の領域の１つ以上の較正温度測定値が第１の温度センサによって取得され、同時に、第１の抵抗性コイルの１つ以上の較正抵抗測定値が、各較正温度測定値に対応して取得される。第１の基板支持体に配置された第１の加熱素子の温度制御は、較正温度及び較正抵抗測定値に基づいて較正される。

本開示の別の実施態様は、処理チャンバ内に配置された基板支持体の温度を測定するためのテストフィクスチャを提供する。テストフィクスチャは、カバープレート、該カバープレートに熱的に接触する１つ以上の冷却チャネル、カバープレートに貫通形成された第１の開口及び第２の開口、並びに、第１及び第２の非接触温度センサがカバープレートの開口を通じてカバープレートの下方の表面の温度を測定するように構成されるように第１の開口の上に取り付けられた第１の非接触温度センサ及び第２の開口の上に取り付けられた第２の非接触温度センサを含む。カバープレートは、処理チャンバの蓋が開いているときに処理チャンバのチャンバ本体の上面を覆うようにサイズ決めされる。

本開示の上記の特徴を詳細に理解できるように、上記に簡単に要約されている本開示のより詳細な説明が実施形態を参照することによって得られ、その一部は、添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は例示的な実施態様を示しているにすぎず、したがって、その範囲を限定するとみなすべきではなく、他の等しく有効な実施態様も許容されうることに留意されたい。

処理チャンバ内に配置された基板支持体の温度を測定するためのテストフィクスチャが取り付けられた処理チャンバの正面概略図 テストフィクスチャが取り付けられた処理チャンバの側面概略図 テストフィクスチャのカバープレートの一実施態様の上面図 基板支持体の表面と接触することなく処理チャンバ内の基板支持体の温度を測定する方法のフロー図 処理チャンバ内に配置された２つの基板支持体の温度を同時に測定する方法のフロー図

理解を容易にするため、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が用いられる。一実施態様の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の実施態様に有益に組み込むことができると考えられる。

本開示の実施態様は、概して、基板支持体の表面と接触することなく、処理チャンバ内の基板支持体の温度測定値を較正するための方法及びツールに関する。具体的には、限定はしないが高温計（パイロメータ）などの温度センサが、温度の測定値を較正するために使用される。高温計は、低温でも基板支持体に接触することなく温度を測定できるようにすることから、測定値の精度と正確さを維持しつつ、汚染のリスクを低減する。次に、測定値を利用して、基板支持体に配置された加熱素子の制御を較正する。本開示に記載される特定の実施態様では温度センサとして高温計が選択されるが、赤外線温度計、赤外線走査システム、赤外線熱画像カメラなどの他の非接触温度センサも選択することができることが理解される。本開示に記載される方法及びツールの基礎をなす原理は、基板支持体に埋め込まれた多種多様な加熱素子を較正するように適合させることができる。

図１は、その中に配置された基板支持体の温度を測定するために処理チャンバ１００上に配置されたテストフィクスチャ（テスト固定具）１１０の正面概略図である。処理チャンバ１００は、２つの基板支持体１５０ａ、１５０ｂを伴って示されているが、テストフィクスチャ１１０は、基板支持体の表面と接触することなくチャンバ１００内に配置されうる任意の数の基板支持体の温度を測定するように適合させることができることが企図されている。処理チャンバ１００は、基板上の材料のエッチング、注入、アニール、堆積、及びプラズマ処理などの半導体製造プロセスを実行するように構成することができる。図１に示される実施態様では、処理チャンバ１００は、基板をアニールするように適合されている。

処理チャンバ１００は、チャンバ本体１７０と、該本体１７０に結合される蓋１３０とを有している。蓋１３０を開けて、チャンバ本体１７０の内部を露出させることができる。チャンバ本体１７０は、２つの側壁１７２、１７４と床１７６とを有している。床１７６は、２つの側壁１７２及び１７４をともに結合する。チャンバ本体１７０は、該チャンバ本体１７０内に画成された２つの処理容積１８０ａ、１８０ｂを分離する隔壁１７８を有している。基板支持体１５０ａは処理容積１８０ａ内に配置され、基板支持体１５０ｂは、基板支持体１５０ｂを有する処理容積１８０ｂ内に配置されている。基板支持体１５０ａ、１５０ｂの各々は、それぞれの処理容積１８０ａ、１８０ｂ内の中央に位置しうる。基板支持体１５０ａ、１５０ｂの各々は、真空チャック又は静電チャックを任意選択的に含みうる。基板支持体１５０ａ、１５０ｂの各々は、円筒状基部１５０ａ_０、１５０ｂ_０及び円形の頂面１５０ａ_１、１５０ｂ_１を有している。頂面１５０ａ_１、１５０ｂ_１は、例えば５５０℃までの温度で処理中に基板を支持するように構成される。頂面１５０ａ_１、１５０ｂ_１は、その上で処理される基板とチャンバ内の処理環境とに適合する材料から製造されうる。例示的な材料としては、高温に耐えることができる、石英、並びに酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムなどのセラミックが挙げられる。

基板支持体１５０ａ、１５０ｂの各々は、少なくとも２つの制御可能な加熱ゾーン、すなわち、円形の内側ゾーン１５４ａ、１５４ｂと、該内側ゾーン１５４ａ、１５４ｂの周りに配置された環状外側ゾーン１５２ａ、１５２ｂとを有する。内側ゾーン１５４ａ、１５４ｂには、それぞれ、埋め込まれた加熱素子１５３ａ、１５３ｂを有している。加熱素子１５３ａ、１５３ｂは、抵抗加熱素子又は他の適切なヒータでありうる。加熱素子１５３ａ、１５３ｂのそれぞれの温度は、１つ以上の電源（図示せず）からの電流の供給によって制御される。内側ゾーン１５４ａ、１５４ｂの各々は、加熱素子１５３ａ、１５３ｂの各々に隣接する基板支持体１５０ａ、１５０ｂの温度を測定するための埋め込まれた熱電対１５７ａ、１５７ｂも有している。熱電対１５７ａ、１５７ｂの各々は、それぞれの接続ワイヤ１５８ａ、１５８ｂを介してコントローラ１４０に結合されている。

外側ゾーン１５２ａ、１５２ｂの各々は、埋め込まれた加熱素子１５１ａ、１５１ｂを有している。一実施態様では、埋め込まれた加熱素子１５１ａ、１５１ｂは、抵抗加熱素子又は他の適切なヒータでありうる。加熱素子１５１ａ、１５１ｂの各々の温度は、１つ以上の電源（図示せず）からの電流の供給によって制御される。

抵抗性コイル１５５ａ、１５５ｂは、各加熱素子１５１ａ、１５１ｂに隣接する基板支持体１５０ａ、１５０ｂに配置されている。抵抗性コイル１５５ａ、１５５ｂの各々は、それぞれの接続ワイヤ１５６ａ、１５６ｂによってオームメータ１５９ａ、１５９ｂに接続されて、それぞれの抵抗性コイル１５５ａ、１５５ｂの抵抗を測定する。オームメータ１５９ａ、１５９ｂは、抵抗性コイル１５５ａ、１５５ｂの抵抗を測定し、それぞれの接続ワイヤ１５６ａ’、１５６ｂ’を介してコントローラ１４０に抵抗情報を提供するように構成される。

コントローラ１４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１４２、メモリ１４４、及び支援回路１４６を含む。コントローラ１４０は、電源（図示せず）から加熱素子１５１ａ、１５１ｂ、及び１５３ａ、１５３ｂに印加される電力を調整するため、並びに、それぞれの熱電対１５７ａ、１５７ｂで測定された加熱素子１５３ａ、１５３ｂの温度について、及びそれぞれのオームメータ１５９ａ、１５９ｂで測定された抵抗性コイル１５５ａ、１５５ｂの各々の抵抗についての情報を受信するために利用することができる。ＣＰＵ１４２は、産業用設定で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサでありうる。メモリ１４４は、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピー、又はハードディスクドライブ、若しくは他の形態のデジタルストレージなどでありうる。支援回路１４６は、通常、ＣＰＵ１４２に結合されており、キャッシュ、クロック回路、入力／出力システム、電源などを含みうる。

図２は、基板支持体の表面と接触することなく基板支持体１５０ａ、１５０ｂの温度を測定するために処理チャンバ１００上に配置されたテストフィクスチャ１１０の側面概略図である。較正中、処理チャンバ１００の蓋１３０は開位置へと持ち上げられ、テストフィクスチャ１１０はチャンバ本体１７０の上部に載置される。テストフィクスチャ１１０はチャンバ本体１７０の上部に載置される。テストフィクスチャ１１０が単一の基板支持体を較正するように構成される場合、テストフィクスチャ１１０は、添字「ａ」を有する図面内の参照番号によって識別されるテストフィクスチャ構成要素のみで構成されることを必要とする。較正後、テストフィクスチャ１１０が取り外され、蓋１３０が閉じられて、基板を処理するためにチャンバ本体１７０が密封される。

図２及び３に示されるように、テストフィクスチャ１１０は、カバープレート３０５、少なくとも１つの冷却チャネル３１５、外開口１１２ａ及び１１２ｂ、並びに２つの非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂを含む。非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂは、赤外線温度計、高温計、赤外線走査システム、赤外線熱画像カメラなどでありうる。一実施態様では、非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂは高温計である。

テストフィクスチャ１１０のカバープレート３０５は、アルミニウム又は他の適切な材料から製造される。カバープレート３０５は、０．５〜０．７５インチの厚さを有しうる。外開口１１２ａ、１１２ｂは、カバープレート３０５に貫通形成され、基板支持体１５０ａ、１５０ｂのそれぞれの環状外側ゾーン１５２ａ、１５２ｂの上方に位置している。任意選択的に、カバープレート３０５は、基板支持体１５０ａ、１５０ｂの内側ゾーン１５４ａ、１５４ｂと位置合わせされたカバープレート３０５に貫通形成された少なくとも２つの内開口３１２ａ、３１２ｂを含みうる。外開口１１２ａ、１１２ｂは、それぞれの非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂが、較正プロセス中にカバープレート３０５を通して基板支持体１５０ａ、１５０ｂの外側ゾーン１５２ａ、１５２ｂの温度を検出可能にするために利用される。内開口３１２ａ、３１２ｂは、非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂを、それぞれの内側ゾーン１５４ａ及び１５４ｂに埋め込まれた熱電対１５７ａ、１５７ｂの上に位置付けて、非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂによって得られた温度測定値を検証するために利用することができる。石英窓１１８ａ、１１８ｂは、外開口１１２ａ、１１２ｂに配置されうる。石英窓１１８ａ、１１８ｂは、基板支持体１５０ａ、１５０ｂによって放出される放射線を透過し、それによって、基板支持体１５０ａ、１５０ｂの温度を非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂによって測定できるようにする。

非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂは、カバープレート３０５のそれぞれの外開口１１２ａ、１１２ｂの上に取り付けられる。カバープレート３０５及び非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂに取り付けられたブラケット１１４ａ、１１４ｂは、基板支持体１５０ａ、１５０ｂの上部に非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂを離間配置するために利用される。非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂが高温計である実施態様では、ブラケット１１４ａ、１１４ｂは、基板支持体の温度の正確かつ信頼できる測定のために、基板支持体１５０ａ、１５０ｂの上部から高温計の焦点距離に相応する距離だけ、非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂを離間配置する。クランプ、ねじ、又は他の固定機構をさらに使用して、非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂをブラケット１１４ａ、１１４ｂに保持してもよい。固定されると、非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂは、それぞれの石英窓１１８ａ、１１８ｂを通して、それぞれの抵抗性コイル１５５ａ、１５５ｂに隣接する基板支持体１５０ａ、１５０ｂのそれぞれの領域へと、それぞれの視野１２２ａ、１２２ｂを有する。非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂは、基板支持体１５０ａ、１５０ｂの各々の上のそれぞれの領域の温度測定値を取得し、接続ワイヤ１２４ａ及び１２４ｂを介してコントローラ１４０に情報を送信するように構成される。示される実施態様では、非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂは、Ｌｕｍａｓｅｎｓｅ（登録商標）ＩＧＡ６−２３ ＭＢ１０高温計でありうる。非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂは、例えば約５０℃から１０００℃の間の広い範囲にわたって温度を測定することができ、約２１０ｍｍから５０００ｍｍの間の焦点距離を有する。

冷却チャネル３１５は、基板支持体１５０ａ、１５０ｂによって生成される熱に起因する、カバープレート３０５の過熱を防止する。一例では、冷却チャネル３１５は、ステンレス鋼管から製造され、カバープレート３０５に形成された溝に設置される。ステンレス鋼管の周りの溝を埋めて、カバープレート３０５の効率的な冷却を確保するために、ポッティング化合物（図示せず）が使用される。カバープレート３０５に形成された溝内に冷却チャネル３１５を保持するために、複数のタブ３０４ａ、３０４ｂ、及び３０４ｃが冷却チャネル３１５上のカバープレート３０５に結合される。代替的な実施態様では、タブは他の固定機構で置き換えることができる。カバープレート３０５の温度を制御するために冷却チャネル３１５内に水などの伝熱流体を循環させるために、伝熱流体源（図示せず）への容易な接続を促進するように、継手３０２ａ及び３０２ｂが冷却チャネル３１５の入口及び出口に結合される。

テストフィクスチャ１１０は、該テストフィクスチャ１１０をチャンバ本体１７０の上に容易に配置することができ、較正の実行後に取り外すことができるように、複数のハンドル１１６を含む。カバープレート３０５の潜在的に高温の表面の露出を回避するために、カバープレート３０５の上部にプラスチックカバー１６０を配置してもよい。プラスチックカバー１６０はまた、処理チャンバ１００の動作中に蓋１３０がそうであるように、内開口３１２ａ及び３１２ｂを通る熱の損失を防ぎ、したがって非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂが基板支持体１５０ａ、１５０ｂの温度を確実に測定するのに役立つ。

テストフィクスチャ１１０は、基板支持体の表面と接触することなく抵抗性コイル１５５ａ、１５５ｂを利用して基板支持体１５０ａ、１５０ｂの温度の測定値を較正するために使用される。最初に、処理チャンバ１００の蓋１３０は、チャンバ本体１７０の上面にテストフィクスチャ１１０を収容するように開状態へと移動される。テストフィクスチャ１１０のカバープレート３０５は、較正プロセス中に、処理チャンバ１００の蓋として機能する。カバープレート３０５は、処理チャンバ１００の動作を可能にするために蓋１３０の閉鎖をシミュレートするようにチャンバ本体１７０に結合されたセンサと係合するインターロック（図示せず）を含む。非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂは、基板支持体１５０ａ、１５０ｂと非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂとの間の距離が非接触温度センサの焦点距離に実質的に等しくなるように、ブラケット１１４ａ、１１４ｂによってテストフィクスチャ１１０の外開口１１２ａ、１１２ｂの上方に取り付けられる。非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂは、それぞれの基板支持体１５０ａ、１５０ｂのそれぞれの抵抗性コイル１５５ａ、１５５ｂに隣接する領域に焦点を合わせるそれぞれの視野１２２ａ、１２２ｂを有する。抵抗が基板支持体１５０ａ、１５０ｂの温度に比例して変化するときに、オームメータ１５９ａ、１５９ｂは、それぞれの抵抗性コイル１５５ａ、１５５ｂに各々接続されて、抵抗性コイルの抵抗を直接測定する。

処理チャンバ１００内に配置された基板支持体１５０ａ、１５０ｂの両方を同時に較正することができる。第１の基板支持体１５０ａの較正プロセスの一例では、基板支持体１５０ａは、５０oＣの増分で５５０oＣまで加熱される。基板支持体１５０ａの外側ゾーン１５２ａの幾つかの較正温度測定値ｔ_１、ｔ_２、…、ｔ_Ｎは、各温度増分で非接触温度センサ１２０ａ使用して取得される。同時に、抵抗性コイル１５５ａの幾つかの較正抵抗測定値ｒ_１、ｒ_２、…、ｒ_Ｎが、各較正温度測定値に対応して取得される。各温度で、基板支持体１５０ａの測定された較正温度と抵抗性コイル１５５ａの測定された較正抵抗との関係が決定される。各々が各温度での関係を表している複数の抵抗パラメータｋ_１、ｋ_２、…、ｋ_Ｎが、較正プロセスの産物として決定される。最終的な抵抗パラメータｋは、温度範囲にわたる関係を定義する、線形最適フィットラインの傾きとして決定することができる。抵抗性コイル１５５ａの測定された抵抗と、抵抗性コイル１５５ａの測定された抵抗に対応する基板支持体１５０ａの温度Ｔとのこの関係は、次のように定義することができ：
Ｔ＝ｋ＊ｆ（Ｒ）…………………………………（ｉ）
式中、「ｋ」は、Ｘ−Ｙデカルト座標平面にプロットされた点ｔ_１、ｔ_２、…、ｔ_Ｎ及びｒ_１、ｒ_２、…、ｒ_Ｎを通る線形最適フィットラインの傾きであり；
「ｆ」は、基板支持体１５０ａの温度Ｔが、該基板支持体１５０ａ内に配置された抵抗性コイル１５５ａの測定された抵抗から決定することができるような関係を表す。

基板支持体１５０ｂの外側ゾーン１５２ｂの温度も、非接触温度センサ１２０ｂで測定値を取得することにより、この同じプロセスを使用して同時に較正される。検証のため、コントローラ１４０への非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂの接続を交換した場合に、非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂのいずれが基板支持体１５０ｂに関連するかを推測するために、基板支持体１５０ａの温度を基板支持体１５０ｂに対して上昇させる。較正プロセス中、基板支持体１５０ａ、１５０ｂの外側ゾーン１５２ａ、１５２ｂの温度は、基板支持体の亀裂を防ぐために、内側ゾーン１５４ａ、１５４ｂよりも１０℃高い温度及び３０℃低い温度以内に維持される。較正後、テストフィクスチャ１１０がチャンバ本体１７０から取り外され、処理チャンバ１００の蓋１３０が閉じられる。

処理チャンバ１００内の基板支持体１５０ａ、１５０ｂ上の基板のその後の処理中に、基板支持体１５０ａ、１５０ｂの外側ゾーン１５２ａ、１５２ｂ（したがって、その上の基板の外側領域）の温度が、既知の最終的な抵抗パラメータｋ、並びに、抵抗コイル１５５ａ、１５５ｂの測定された抵抗と該抵抗コイル１５５ａ、１５５ｂの測定された抵抗に対応する温度との間の上記関係（ｉ）から決定されうる。

図４は、本開示の別の実施態様による、基板支持体の表面と接触することなく処理チャンバ内の基板支持体の温度を測定する方法４００のフロー図である。方法４００は、ブロック４１０において、処理チャンバのチャンバ本体の上面に温度センサを有するテストフィクスチャを取り付けることによって開始する。一例では、テストフィクスチャ１１０は、処理チャンバ１００のチャンバ本体１７０の上面に取り付けられる。テストフィクスチャ１１０は、その上に取り付けられた非接触温度センサ１２０ａを有し、それによって、非接触温度センサ１２０ａが、基板支持体１５０ａ内に埋め込まれた抵抗性コイル１５５ａに隣接する基板支持体１５０ａの領域、すなわち外側ゾーン１５２ａの領域をカバーする視野を有するようになっている。

ブロック４２０では、温度センサが、処理チャンバ内に位置した基板支持体の較正温度の測定に用いられる。上記の例では、非接触温度センサ１２０ａは、外側ゾーン１５２ａ内の基板支持体１５０ａの較正温度の測定に用いられる。較正温度Ｔは、石英窓１１８ａを通過して非接触温度センサ１２０ａの感知端に到達する加熱素子１５１ａによって加熱されている基板支持体１５０ａが放出する放射線から測定される。

ブロック４３０では、基板支持体の外側ゾーンに配置された抵抗性コイルの較正抵抗がオームメータによって測定される。上記の例では、基板支持体１５０ａの外側ゾーン１５２ａに配置された抵抗性コイル１５５ａの較正抵抗Ｒは、抵抗性コイル１５５ａに接続されたオームメータ１５９ａを使用して測定される。較正抵抗測定値は、非接触温度センサ１２０ａによって取得される較正温度測定値と同時に取得される。

ブロック４４０では、抵抗パラメータが、基板支持体の外側ゾーンの測定された較正温度と、抵抗性コイルの測定された較正抵抗との関係に基づいて決定される。上記の例では、基板支持体１５０ａの外側ゾーン１５２ａの測定された較正温度と、抵抗性コイル１５５ａの測定された較正抵抗との関係が、各温度で決定される。各々が温度測定値の各々における関係を表している複数の抵抗パラメータｋ_１、ｋ_２、…、ｋ_Ｎが、較正プロセスの産物として決定される。最終的な抵抗パラメータｋは、測定された較正温度と温度範囲にわたる較正抵抗測定値との関係を定義する、線形最適フィットラインの傾きとして決定される。この既知の最終的な抵抗パラメータｋ、並びに、抵抗性コイル１５５ａの測定された抵抗Ｒ_ｉと、抵抗性コイル１５５ａの測定された抵抗に対応する温度との関係（ｉ）によって、基板支持体１５０ａの外側ゾーン１５２ａの温度Ｔ_ｉの決定が、その後に可能になる。

ブロック４５０では、基板支持体に配置された加熱素子の温度制御が抵抗パラメータに基づいて較正される。上記の例では、基板支持体１５０ａの外側ゾーン１５２ａに配置された加熱素子１５１ａの制御が、最終的な抵抗パラメータｋに基づいて較正される。

ブロック４６０では、テストフィクスチャが取り外される。上記の例では、テストフィクスチャ１１０が、ハンドル１１６を使用してチャンバ本体１７０から取り外される。

ブロック４７０では、処理チャンバの蓋が閉じられて、基板の処理が開始される。上記の例では、処理チャンバ１００の処理の準備が整うように、蓋１３０はチャンバ本体１７０上で閉じられている。ブロック４１０〜４５０に概説される方法４００は、例えば基板支持体１５０ａなどの基板支持体及び処理中にその上に置かれる任意の基板の温度の測定値を較正するために使用される。

ブロック４８０では、外側ゾーン基板支持体に配置された抵抗性コイルの抵抗が、基板支持体上に置かれた基板の処理中に測定される。上記の例では、基板支持体１５０ａに配置された抵抗性コイル１５５ａの抵抗が、オームメータを使用してＲ_ａとして測定される。

ブロック４９０では、基板支持体の外側ゾーンの温度が、最終的な抵抗パラメータｋと、基板支持体の外側ゾーンに配置された抵抗性コイルの測定された抵抗とに基づいて決定される。上記の例では、基板支持体１５０ａの外側ゾーン１５２ａ及びその上に置かれた基板の温度Ｔ_ｉが、抵抗コイル１５５ａの測定及び最終的な抵抗パラメータｋから決定されうる。測定された抵抗Ｒ_ｉは、抵抗性コイル１５５ａの測定された抵抗Ｒと、該抵抗性コイル１５５ａの測定された抵抗に対応する温度Ｔとの関係（ｉ）に用いられ、次のようになる：
Ｔ_ｉ＝ｋ＊ｆ（Ｒ_ｉ）…………………………………（ｉｉ）

図５は、処理チャンバ内で同時に２つの基板支持体の温度の測定値を較正する方法のフロー図である。

ブロック５１０では、第１の基板支持体に配置された第１の加熱素子の制御が、図４のフロー図のブロック４１０〜４５０に概説される方法４００を使用して、第１の抵抗パラメータに基づいて較正される。上記の例では、基板支持体１５０ａの加熱素子１５１ａが、非接触温度センサ１２０ａと、図４のフロー図のブロック４１０〜４５０に概説される方法４００とを使用して、第１の抵抗パラメータｋ_ａに基づいて較正される。

ブロック５２０では、第２の基板支持体に配置された第２の加熱素子の制御が、図４のフロー図のブロック４１０〜４５０に概説される方法４００を使用して、第２の抵抗パラメータに基づいて較正される。上記の例では、基板支持体１５０ｂの加熱素子１５１ｂが、非接触温度センサ１２０ｂと、図４のフロー図のブロック４１０〜４５０に概説される方法４００を使用して、第２の抵抗パラメータｋ_ｂに基づいて較正される。

ブロック５３０では、第１及び第２の温度センサのいずれが第１及び第２の基板支持体に関連するかを推測するために、第１の基板支持体の温度を第２の基板支持体に対して上昇させる。上記の例では、非接触温度センサ１２０ａ、１２０ｂのいずれが基板支持体１５０ａ、１５０ｂの各々に関連するかを推測するために、基板支持体１５０ａの温度を基板支持体１５０ｂに対して上昇させる。

本開示に記載される方法及びテストフィクスチャは、基板又は基板支持体の表面と接触することなく、基板支持体の加熱素子を正確に較正する改善された方式を提供する。改善は、温度センサ、具体的には、表面に接触することなく基板又は基板支持体の温度を測定することができる非接触温度センサを使用することによって可能になる。接触の欠如により、処理チャンバ内の金属汚染のリスクが取り除かれる。加えて、非接触温度センサは、±２℃の精度で広範囲にわたって温度を確実かつ正確に測定することができることから、基板支持体を望ましい温度精度に較正することができる。

上記は、本開示の特定の実施態様を対象としているが、これらの実施態様は、本発明の原理及び用途の単なる例示であることが理解されるべきである。したがって、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の実施態様に到達するために、例示的な実施態様に多くの修正を加えることができることが理解されるべきである。

Claims (15)

1. 処理チャンバ内の温度を測定する方法であって、
   前記処理チャンバのチャンバ本体の上面に取り外し可能にテストフィクスチャを取り付けることであって、前記テストフィクスチャが、前記処理チャンバ内に位置した第１の基板支持体に配置された第１の抵抗性コイルに隣接する第１の基板支持体の第１の領域を含む視野を有する第１の温度センサを有している、テストフィクスチャを取り付けること、
   前記第１の温度センサによって前記第１の基板支持体の前記第１の領域の１つ以上の温度測定値を取得し、同時に、各温度測定値に対応する前記第１の抵抗性コイルの１つ以上の較正抵抗測定値を取得すること、及び
   前記第１の基板支持体の前記測定された温度及び前記第１の基板支持体に配置された前記第１の抵抗性コイルの前記測定された較正抵抗に基づいて、前記第１の基板支持体に配置された加熱素子の制御を較正すること
   を含む、方法。
2. 前記テストフィクスチャを取り外すこと、及び
   前記処理チャンバの蓋を閉じること
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の基板支持体の前記第１の領域の１つ以上の温度測定値を取得し、同時に、前記第１の抵抗性コイルの１つ以上の較正抵抗測定値を取得することが、
   複数の温度及び較正抵抗測定値を取得すること、
   複数の抵抗パラメータを決定することであって、各抵抗パラメータが、前記第１の基板支持体の前記測定された温度と、前記第１の基板支持体に配置された前記第１の抵抗性コイルの前記測定された較正抵抗との関係に基づいており、実際の温度と前記第１の抵抗性コイルの測定された抵抗との関係を示している、複数の抵抗パラメータを決定すること
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の基板支持体上の基板を処理しつつ、前記第１の抵抗性コイルの抵抗を測定すること、及び
   前記第１の抵抗パラメータと、前記第１の基板支持体に配置された前記第１の抵抗性コイルの前記測定された抵抗とに基づいて、前記第１の基板支持体の温度を決定すること
   をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記処理チャンバ内の第２の基板支持体に配置された加熱素子の制御を、前記第２の基板支持体の前記測定された温度と、前記第２の基板に配置された第２の抵抗性コイルの前記測定された較正抵抗とに基づいて較正すること
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第２の基板支持体に配置された前記加熱素子の制御を校正することが、
   前記テストフィクスチャに取り付けられた第２の温度センサによって、前記第２の基板支持体の第１の領域の１つ以上の温度測定値を取得し、同時に、前記１つ以上の温度測定値に対応する前記第２の基板支持体に配置された前記第２の抵抗性コイルの１つ以上の較正抵抗測定値を取得すること
   をさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１及び第２の基板支持体に配置された前記加熱素子の制御の較正が同時に行われる、請求項５に記載の方法。
8. 前記第１及び第２の温度センサのいずれが前記第１及び第２の基板支持体のそれぞれに関連するかを推測するために、前記第1の基板支持体の温度を前記第2の基板支持体に対して上昇させること
   をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記抵抗パラメータが、前記第１の基板の前記測定された温度と、前記第１の基板支持体に配置された前記第１の抵抗性コイルの前記測定された較正抵抗との関係の最適にフィットした描画ラインとして表されうる、請求項３に記載の方法。
10. 処理チャンバ内の温度を測定するためのテストフィクスチャであって、
    前記処理チャンバの蓋が開いているときに前記処理チャンバのチャンバ本体の上面を覆うようにサイズ決めされたカバープレート、
    前記カバープレートに熱的に接触する１つ以上の冷却チャネル、
    前記カバープレートに貫通形成された第１の開口及び第２の開口、並びに
    前記第１の開口の上に取り付けられた第１の非接触温度センサ及び前記第２の開口の上に取り付けられた第２の非接触温度センサであって、前記カバープレートの前記開口を通して前記カバープレートの下方の表面の温度を測定するように構成されている、第１及び第２の非接触温度センサ
    を含む、テストフィクスチャ。
11. 前記カバープレートが、
    複数のハンドル
    をさらに含む、請求項１０に記載のテストフィクスチャ。
12. 前記カバープレートがアルミニウムから製造される、請求項１０に記載のテストフィクスチャ。
13. 前記第１の開口の上方に前記第１の非接触温度センサを離間配置する第１のブラケットと、前記第２の開口の上方に前記第２の非接触温度センサを離間配置する第２のブラケットと
    をさらに含む、請求項１０に記載のテストフィクスチャ。
14. 前記第１の開口及び前記第２の開口のそれぞれが、
    石英窓
    をさらに含む、請求項１０に記載のテストフィクスチャ。
15. 前記カバープレートの上に配置されたプラスチックカバー
    をさらに含む、請求項１０に記載のテストフィクスチャ。

Images