JP4034344B2 - ウエハの温度制御方法及び装置 - Google Patents

ウエハの温度制御方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4034344B2
JP4034344B2 JP50212597A JP50212597A JP4034344B2 JP 4034344 B2 JP4034344 B2 JP 4034344B2 JP 50212597 A JP50212597 A JP 50212597A JP 50212597 A JP50212597 A JP 50212597A JP 4034344 B2 JP4034344 B2 JP 4034344B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
temperature
chuck
temperature control
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP50212597A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH11507473A (ja
Inventor
フセイン,アンワー
ノーバックシー,ハミド
Original Assignee
ラム リサーチ コーポレイション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ラム リサーチ コーポレイション filed Critical ラム リサーチ コーポレイション
Publication of JPH11507473A publication Critical patent/JPH11507473A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4034344B2 publication Critical patent/JP4034344B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109Apparatus for thermal treatment mainly by convection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

発明の分野
本発明は、例えばCVD、PDV等のエッチングリアクタ内での処理中の処理部材の温度制御方法及び装置に関する。
発明の背景
CVD、PVD、或いは部材(以下単にウエハと称す)のエッチングのためのチャンバ、の中ではチャックでウエハを支持するのが一般的である。RFバイアスエネルギは、ウエハを支持しているそのチャックによって供給されうる。ウエハを通してプラズマに対してバイアスエネルギの一様な電気的カップリングを供給するためである。そのウエハはその過熱の可能性を最小限に止めるためチャックに対して熱的にもカップリングされている。
処理中の低圧或いは真空環境下において、ウエハとチャックの間の熱的及び電気的カップリング不良の問題を解決するために、ウエハは通常チャックに対し、機械的クランピングシステムまたは、静電チャックによって固定されている。この静電チャックは、チャックに対してウエハを固定するため逆極に帯電した面の間のクーロン引力を利用するものである。通常、ウエハの処理は非常に低圧な環境下で行われるため、熱伝達及び熱伝導を促進するのに、ウエハとチャックの間に例えば、ヘリウム、水素、窒素等のガスを注入することが望ましいと判ってきた。例えば、米国特許番号5,103,367,5,160,152,5,350,479,に、そのような熱伝導を促進するためのウエハとチャックの間のガスの使用、が開示されている。そのようなチャックは、一般的にはそのチャックとの熱伝達によってウエハを冷却するためのクーリングジャケットを備えている。加えて、出願中の米国出願番号08/401,534は、そのなかにヒータ電極を有する静電チャックを開示しており、そのヒータ電極は、プラズマの不均一性、及び/又はエッジエフェクトを補うために、そして、処理中に温度制御を行うために、利用可能である。
正確に処理中のウエハの温度をモニタする困難さは証明済みであり、これによって、ウエハの温度制御が難しいものとなっている。赤外線温度計はシリコンウエハが300度以下では透明であるためにその温度を測定するのには適していない。バネを備え、燐光体(phosphor)を塗った接触プローブが元の位置のウエハの裏面の温度測定のためにウエハの裏面に接触すべく使用されてきた。しかし、この技術は、製造環境下での信頼性が立証されていない。
従って、処理中、確実にウエハの温度をモニタし、制御するための方法及び装置の提供が望まれている。
発明の要旨
本発明の一の見解では、処理中のウエハの温度制御方法が提供されている。その方法によると、ウエハはチャックに位置合わせされ、加熱されている。圧縮ガスは、ウエハとチャックの間の空間に注入されており、この圧縮ガスがウエハから、チャックへ熱を伝導する。圧縮ガスの圧力は、自動的に変化され、その結果としてウエハとチャックの間の熱伝導性が、希望ウエハ温度を維持するため、実際のウエハの温度と希望ウエハ温度の間の差に応じて変化する。
本発明の他の見解によると、処理中のウエハ温度の制御装置であって、ウエハの支持が可能なチャックを備えている。そして、圧縮ガスをウエハとチャックの間の空間に注入するガス供給路が設けられている。ウエハとチャックの間のガスの圧力を自動的に変化させるために、ガス圧のアジャスタが設けられている。その結果、ウエハとチャックの間の熱伝導が、希望ウエハ温度を保つため、実際のウエハの温度と希望ウエハ温度の差に応じて変化される。
【図面の簡単な説明】
本発明の特徴及び利点は図面との関連で以下の詳細な説明を読むことによりより良く理解できる。同じ符号は図面中の同じ要素を示している。すなわち、
図1は本発明を具体化したウエハの温度制御装置の概略図であり;
図2は本発明に係るキャリブレーション方程式を示すグラフであり;
図3は本発明に係る温度のモニタリングと制御のシステムのステップを示すフローダイアグラムであり;
図4は本発明に係るウエハ温度、圧力変化、プローブ温度の関係を示すグラフであり;
図5は本発明に係る温度プローブのタイプ別プローブ反応時間を示すグラフである。
発明の詳細な説明
本発明に係る装置21が、図1において示されている。この装置は、例えば、CVD、PVD、あるいは、その他の従来からあるエッチングリアクタ内の、ガスプラズマ又はノンプラズマ処理システムにおいて、処理中にウエハ23の温度を制御するものである。装置21は少なくとも1つの非常に小さい質量を持つ静電チャック、ウエハ温度をモニタリングするためそこに設けられた無接触ブラックボディプローブ27を含むことが望ましい。しかしながら、本発明については機械的クランピングシステムを有するチャックも用いることができる。以下の議論はチャック25が、この処理装置内で主としてヒートシンクとしての役割を果たすことを想定している。一方、以下論じられているようにこのチャック25は出願中の米国出願番号08/401,524に開示されているように、静電チャックであってもよい。これは、ここでは参照としてあげたもので、そのなかにヒーティングエレメントを備え、チャックがウエハを加熱するものである。
プローブ27は、実際にはチャック25の表面31に、燐(phosphorous)でドープ処理された先端29を有した、直径340ミクロン程度の、非常に小さな繊維状のものであることが望ましい。又その代わりに、プローブ27は、その先端をアルミニウム、タングステン、その他、放熱性を持つ物質が混合されて形成されたものであってもよい。プローブ27の先端29は処理中にウエハがチャック25に位置決めされたときにウエハと接触しないようにウエハ23の裏面33から5mils以内に配置されることが望ましい。先端29の温度Tpはスタンダードな光パイプを通じて伝えられた信号によって、カリフォルニア州のサンタクララにある、ラックストロン社から入手可能なラックストロンフルオロプティック温度計(Luxtron Fluoroptic Thermometer)の様なフルオロプティック(fluoroptic)温度計ユニット35の温度センサによって、測定されることが望ましい。そのフルオロプティックユニット35は、イギリスのダーリントンワージングウエストサセックス、ファラディクロースにあるユーロサームコントロールリミテッド社から入手可能な900EPCシリーズユーロサームコントローラなどのコントローラ37に対し、先端29の温度に対応した温度信号を送る。
更に、チャック25はその表面31にガス供給路39を有しており、それを通して圧縮ガス、好ましくはヘリウムガスが、チャック表面と、ウエハ裏面33との間の空間41に注入されうる。その空間41はチャック表面の浅い溝のパターンにより形成されることが可能である。そのガスは圧縮ガスコントローラ45を含むガス圧アジャスタ43により空間41内で圧縮されている。このガス圧コントローラ45はその空間につづき、キャパシティブマノメータヘッド49に接続されたライン47に圧縮ガスを配給するものであり、このキャパシティブマノメータヘッド49は50トールヘッドが好ましく、空間内の圧力に応じてコントローラ37に圧力信号を送るラインにある。ペンシルバニア州のハットフィールドにあるブルックスインストラメント社から入手可能な5866RTモデルのプレッシャコントローラが圧縮ガスコントローラに適している。
以下、更に論じられているように、コントローラ37は、異なる処理された、例えば、スタンダードな、セミポリッシュされた、強くドープ処理された、或いは酸化処理された裏面を有する、一種類以上のウエハを処理する様にプログラムされていることが望ましい。そして、このコントローラ37は圧縮ガスコントローラを制御する圧力出力信号を発生し、空間41内のガス圧を制御する。その圧力出力信号はウエハタイプや温度及び圧力の信号を含む不定要素と相関関係にあるものである。空間41のガス圧を上げることによって、ウエハ23とチャック25の間の熱伝導は増加し、逆にその空間のガス圧を下げることによって、そのウエハとチャックの間の熱伝導は減少する。
装置21は2〜25トールの圧力で空間41内で作動させるのが好ましい。そして、この範囲では、その圧力を下げるとウエハ23の温度が上がってしまう。ヒートシンクとしての働くチャック25へあまり熱が伝導しないからである。その一方でその圧力を上げることはウエハの温度を下げることになる。更に熱がチャックに伝導するからである。一般的には、処理中、ほぼ一定にウエハ温度を保つことが望ましい。しかしながら、その温度や圧力が常にモニタされ、制御していても、ウエハ温度の小さな変化は起こることが予想される。
コントローラ37はその特殊なウエハの2次キャリブレーション方程式を導き出すため、異なるガス圧及びRFパワーレベルでのファスファラスドットウエハを用いた装置21のキャリブレーティングによって圧力出力信号或いは熱出力を発生させるようにあらかじめプログラムすることが望ましい。図2はそのキャリブレーション方程式をグラフに示し、かつ、空間41内のヘリウムの圧力の写像として、プローブ27の先端29での実際の温度、及び、ファスファラスドットウエハの温度をプロットするものである。そして、この図により、本発明に係る装置内のファスファラスドットウエハの温度とプローブ先端温度との間の相関関係が観測される。
図2は、特定の装置内での、すなわち特定の処理環境内においてほぼ一定の温度にチャックの表面が保たれている状態での、様々な熱入力でのあらゆるウエハタイプのキャリブレーションデータを示している。一番上のキャリブレーションカーブ(点線で示されている)によって表わされているウエハタイプと温度入力はヘリウム圧力が8トールでプローブ先端温度が約200度で測定されたとき、実際のウエハの温度は260度であるはずである。もし、圧力が10トールに増加した場合は、ウエハとチャックの間の熱伝導は促進され、プローブ先端で測定された温度は約190度まで下がる。そして、ウエハの実際の温度は約235度まで下がるはずである。
もし圧力が6トールまで下げられたら、ウエハとチャックの間の熱伝導は減衰し、プローブ先端で測定された温度は約205℃となり、ウエハの温度は約285℃まで上がるはずである。希望ウエハ温度等の処理パラメータの変更は、コントローラ37に対しキーボードやコントロールパネルなどの従来からある手段により入力されることが好ましい。
このため、プローブ27の先端29の温度と空間41の圧力が知られているとき、ウエハ処理システム内で処理されているウエハの温度は図2に示されているデータから得られたキャリブレーション方程式により定めることができる。
そのキャリブレーション方程式は、そのプローブ27により測定されるウエハ温度の継続的なモニタリング及び制御のためにコントローラ37の中にプログラムされることが好ましい。図3の非常に簡略化したフローチャートで見られるように、温度計により測定された先端29の実際の温度Tpに対応する信号と、マノメータ49により測定された圧力Pへ対応する信号とが、コントローラ37に送られる。そのコントローラ37はそのプローブにより測定され、そしてキャリブレーション方程式により補正された、ウエハ23の温度Tcpを定める(以下、補正プローブ温度という)。
そのコントローラ37はさらにTcpを、希望の、又は指定された、又はあらかじめ定められた処理動作用ウエハ温度Twdと比べる。
もしTwdとTcpが等しいなら、圧力を一定に保つために信号を送ることにより、又はコントローラ37が信号を全く送らないことなどにより、圧力Pが保たれるように、コントローラ37は圧力アジャスタ45を制御する。もしTwdがTcpより大きいなら、コントローラ37は測定された圧力Pに比例して圧力を減少させるために圧力アジャスタ45に信号を送る。それによりウエハとチャックの間の温度伝導率は減少し、ウエハの温度は上昇する。
もしTwdがTcpより小さければ、コントローラ37は測定された圧力Pに比例して、その圧力を増幅させるために圧力アジャスタ45に信号を送る。それによりウエハとチャックの間の温度伝導率は増幅し、ウエハの温度は下がる。よって、空間41内のガス圧は、ウエハ23とチャック25間の熱伝導がTcpとTwdの間の差に反応して変化するように、自動的に変えられる。
以上に示したように、もし圧力が増大したり減少したりすれば、チャック25とウエハ23の間の熱伝導はそれぞれ促進したり減衰したりする。そして、補正プローブ温度Tcpを、少なくとも本発明に係る装置が運転することが好ましい範囲、すなわち、2〜25トールの範囲内で、それぞれ低下したり、上昇したりことをそれぞれ可能にする。2トール以下の圧力では、ウエハとチャックの間の熱伝導媒体はチャックとウエハ間の熱伝導には重要な要素でないようである。
ウエハ23の処理が始められたとき、即ち、処理のプレヒート段階においては、空間41に殆ど、或いは、全くガスを取り込まないことが好ましい。これにより、そのチャック25への熱伝導を減らし、続けて、そのウエハが希望温度Twdに素早く熱される。ウエハが希望温度Twdに達しているかどうかは、ファスファラスドットウエハが希望温度に達するのに必要とする時間の長さを定めることにより始めに定めておくことが好ましい。あとすべての対応するウエハ、即ち、対応するノンファスファラスドットウエハは、ファスファラスドットウエハが希望温度Twdに達するために必要としたのと同じ長さの時間で、その後、プレヒートすることが好ましい。プレヒートは5〜20秒の間、RFエネルギーで、行なうことが好ましい。プレヒート中の空間内のガス圧は0から2トールの間であることが好ましい。
実質上、希望温度Twdにウエハ23がプレヒートされた後、空間41内のガス圧は、チャック25とウエハの間の熱伝導を向上するために上昇され、常にモニタされ、自動的に調整される。これにより、そのウエハが処理されている特有の環境下で、そのウエハを希望温度に保つ。もしウエハ23が圧力上昇時に希望温度Twdに保たれているなら、補正プローブ温度Tcpと実質等しい実際のウエハ温度は、キャリブレーション方程式の図2内のグラフの温度に対応する等高線をたどり、実際のプローブ温度Tpは上がる。図4は、実際のウエハ即ち、ファスファラスドットウエハの温度Twと、キャリブレーション方程式により補正された、補正プローブ温度Tcpと、そして、圧力が0から約10トールに上昇する間の圧力Pとがプロットされている。そして、圧力が約10トールに上昇した時点では、特有の環境下に置かれるため、雰囲気からウエハに伝導される熱とウエハからそのチャックへ伝導される熱との間に実質上の均衡が存在している。もし、何らかの理由で、プローブにより測定されたウエハの温度、即ち、ウエハの補正プローブ温度Tcpが、予期せず希望ウエハ温度Twdより下に下がる又は上に上がることがあれば、装置21が、常に圧縮ガスアジャスタ45に圧力信号を出力するコントローラ、に対し、温度及び圧力信号の継続して入力することによって自動的にウエハ温度を上下することは好適である。
始めに、圧力が急激に上昇し、続いて減速しつつ圧力が上昇し、続いて圧力P、ウエハ温度、補正プローブ温度Tcpが実質一定にとどまるような実質上の均衡があることが図4から観察される。更に、実際のウエハ温度は、圧力が約2トールより上昇するにつれ、補正プローブ温度Tcpに収束していくということも観察されるだろう。補正プローブ温度は6トールヘリウム圧以上であれば誤差5℃以内の精度を有することが観察される。最適な温度制御のためには、4トール以上にその空間の圧力を保つことが好ましい。そして、ウエハの温度は250℃から400℃の間に保たれることが好ましい。
実際のプローブ温度Tpは、従って補正プローブ温度Tcpも、実際のウエハ温度Twにより後に微妙に遅れる傾向がある。それは、多くは、プローブの質量や、その繊維或いはコントローラへプローブ温度信号を送る光パイプの熱伝導性などの要素による。発明の1の実施の形態によると、そのプローブ材料は特にクリアなプローブを提供するためのシリカである。しかしながら、シリカはNF3プラズマにさらされたとき腐蝕する傾向にあり、そのようなプラズマに繰り返しさらされるべきではない。それゆえ、プローブへのダメージを予防するためには元の位置でクリーニング中にチャック25をウエハで覆うことが好ましい。数種のプローブ材料の温度反応時間が図5に示されている。線Aは340μmのスパッタリングされた先端を有するシリカファイバー製プローブの反応時間を示し、線Bは340μmファスファラスでドープ処理された先端を有するシリカファイバー製プローブの反応時間を示し、線Cは800μmスパッタリングされた先端を有するシリカファイバー製プローブの反応時間を示している。その340μmスパッタリングされた先端を有するシリカファイバープローブが、最速の反応時間を有すると観察される。
上記の説明は、ウエハ23に対しチャック24がヒートシンクとしての役割を果たすことを想定している。しかしながら、上記したように、本発明の他の実施の形態として、ウエハ23はチャックの中の抵抗熱により熱されてもよい。この場合も、空間41の圧力の増大は、ウエハとチャック間の熱伝導を促進し、そして圧力の減少は熱伝導を減衰する。しかしながら、この発明の実施の形態に関しては、圧力が上げられ、又は下げられたとき、ウエハからチャックへではなくチャックからウエハへ熱エネルギーは伝導されているので、実際のウエハ温度は、前記説明したチャックがヒートシンクとしての役割を果たす発明の実施の形態の場合とは逆に、それぞれ上げたり下げたりすることができる。
以上、本発明の原理、好ましい実施例と動作形態に関して説明を行ってきた。しかしながら、本発明は上記特定の実施例に限定されるものと解釈されるべきではない。よって、上述の実施例は限定的ではなく例証とみなすべきであり、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を逸脱することなく、当業者であればこれらの実施例をさまざまに変更可能であると理解されるべきものである。

Claims (30)

  1. 処理中のウエハの温度制御方法であって、
    チャックに対してウエハを位置決めする工程と、
    ウエハを加熱する工程と、
    ウエハからチャックへ圧縮ガスが熱を伝導するように、ウエハとチャックの間の空間へ圧縮ガスを注入する工程と、
    ウエハの下方の空間に満たされたガス内に配置された温度センサを用いて温度測定を行なう測定工程と、
    実際のウエハ温度と前記測定工程で測定された温度との関係を示すキャリブレーション方程式を用いて、前記測定工程で測定された温度及び前記空間の圧力に基づいて実際のウエハ温度を決定する決定工程と、
    希望ウエハ温度を保つため、前記実際のウエハ温度と希望ウエハ温度の差に応じてウエハとチャックの間の熱伝導が変化するように、自動的に圧縮ガスのガス圧を変化させる工程と、
    を備えたことを特徴とする温度制御方法。
  2. 前記温度センサは、ウエハ下方の空間に満たされたガスにおいて温度を測定する温度プローブを含むことを特徴とする請求項1に記載の温度制御方法。
  3. 前記ウエハとチャックの間のガス圧を測定する工程と、
    希望ウエハ温度以上に測定ウエハ温度が上昇したときには、測定圧力に関してウエハとチャックの間のガス圧を上げ、希望ウエハ温度以下に測定ウエハ温度が低下したときには、測定圧力に関してそのガス圧を下げることにより、希望ウエハ温度を保つ工程と、
    を備えることを特徴とする請求項2に記載の温度制御方法。
  4. ウエハとチャックの間の無ガス圧状態を保っている間、ウエハに隣接したプラズマ環境内でウエハをプレヒートする工程をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の温度制御方法。
  5. 抵抗加熱によりウエハをプレヒートする工程をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の温度制御方法。
  6. ウエハとチャックの間を0〜2トールの間のガス圧にしながらウエハをプレヒートする工程をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載された温度制御方法。
  7. 前記自動的圧力変化工程において、ガス圧を2〜25トールの間から変化させることを特徴とする請求項1に記載の温度制御方法。
  8. 前記自動的圧力変化工程において、ガス圧が4トール以上に維持されることを特徴とする請求項7に記載の温度制御方法。
  9. 前記自動的圧力変化の工程において、ウエハの温度は250℃から400℃に維持されることを特徴とする請求項1に記載の温度制御方法。
  10. ガス圧を変化させることにより第2希望ウエハ温度にウエハ温度を変える工程を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の温度制御方法。
  11. ガス圧を下げることによって前記第2希望ウエハ温度までウエハの温度を上昇することを特徴とする請求項10に記載された温度制御方法。
  12. 処理中のウエハの温度を制御する温度制御装置であって、
    ウエハをマウントできるチャックと、
    ウエハ下面とチャックとの間の空間に圧縮ガスを導くガス供給路と、
    希望ウエハ温度を保つため、実際のウエハ温度と希望ウエハ温度の差に応じてウエハとチャック間の熱伝導が変化するように、ウエハとチャックの間のガス圧を自動的に変化させるガス圧アジャスタと、
    ウエハの下面にて温度を測定する温度センサと、
    を備え、
    前記ガス圧アジャスタは測定されたウエハ温度に応じてガス圧を変化させ、前記温度センサは、ウエハの下方の空間に満たされたガス内に配置された温度プローブを含み、
    前記装置は、実際のウエハ温度と前記温度センサで測定した温度との関係を示すキャリブレーション方程式を用いて、前記温度プローブによって測定された温度及び前記空間の圧力に基づいて前記実際のウエハ温度を決定するコントローラを更に備えることを特徴とする温度制御装置。
  13. 前記温度センサは、前記チャックを通って延びる通路に配置され、該通路は前記ウエハの下面に面する前記チャックの表面に開口を形成することを特徴とする請求項12に記載の温度制御装置。
  14. 更にウエハとチャック間のガス圧を測るための圧力センサを有し、
    前記ガス圧アジャスタは、
    希望ウエハ温度以上に前記実際のウエハ温度が上がったときには、圧力センサにより測定された圧力に応じてガス圧を上げ、希望ウエハ温度以下に前記実際のウエハ温度が下がったときには、圧力センサにより測定された圧力に応じてガス圧を下げることにより、希望ウエハ温度を維持することを特徴とする請求項12に記載された温度制御装置。
  15. 前記温度センサは物理的にウエハに接触しない非接触プローブを含むことを特徴とする請求項12に記載された温度制御装置。
  16. 前記ガス圧アジャスタは、2〜25トールのガス圧の範囲内で、希望ウエハ温度を維持することを特徴とする請求項12に記載された温度制御装置。
  17. 250℃から400℃の間の範囲で希望ウエハ温度を維持することを特徴とする請求項12に記載された温度制御装置。
  18. 前記チャックは、静電力によりウエハをチャックに固定する静電クランピング機構を含むことを特徴とする請求項12に記載された温度制御装置。
  19. プラズマ反応チャンバの一部を形成することを特徴とする請求項12に記載された温度制御装置。
  20. 前記温度センサは、プローブを含み、該プローブの一端はウエハの下面に対して近接していることを特徴とする請求項12に記載の温度制御装置。
  21. 前記温度センサはプローブを含み、該プローブの一端は、ウエハの下面から離間し、ウエハの下面と開空間によって隔てられていることを特徴とする請求項12に記載の温度制御装置。
  22. 前記チャックは、プラズマエッチングの反応チャンバまたはCVD装置に配置されることを特徴とする請求項12に記載の温度制御装置。
  23. 更に、抵抗ヒータを前記チャック内に含むことを特徴とする請求項12に記載の温度制御装置。
  24. コントローラは、ウエハとチャックの間の希望ガス圧を維持するように前記ガス圧アジャスタを動作させることを特徴とする請求項12に記載の温度制御装置。
  25. 前記温度センサは、直径340μmの繊維で形成された温度プローブを含むことを特徴とする請求項12に記載の温度制御装置。
  26. 前記温度センサは、リンをドープした先端部をウエハの下面に近接した位置に有する繊維によって形成された温度プローブを含むことを特徴とする請求項12に記載の温度制御装置。
  27. 前記温度センサは、ウエハの下面に近接した熱放射性の先端を有する繊維によって形成された温度プローブを含むことを特徴とする請求項12に記載の温度制御装置。
  28. 前記温度センサは、ウエハの下面から5/1000インチ以内の位置に先端を有するプローブを含むことを特徴とする請求項12に記載の温度制御装置。
  29. 前記温度センサによって測定された温度に対応するデータに基づいて前記実際のウエハ温度を決定するために、前記空間内のガス圧に対して前記温度センサによって測定された温度と、実際のウエハ温度との相関関係を表わす前記キャリブレーション方程式を利用するコントローラを含むことを特徴とする請求項12に記載の温度制御装置。
  30. 前記コントローラは、決定した前記実際のウエハ温度を前記希望ウエハ温度を表わす設定値と比較し、決定した前記実際のウエハ温度が前記設定値に等しくない場合には、ウエハとチャックとの間のガス圧を変更するように前記ガス圧アジャスタを動作させることを特徴とする請求項29に記載の温度制御装置。
JP50212597A 1995-06-07 1996-06-07 ウエハの温度制御方法及び装置 Expired - Lifetime JP4034344B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/474,009 US6140612A (en) 1995-06-07 1995-06-07 Controlling the temperature of a wafer by varying the pressure of gas between the underside of the wafer and the chuck
US08/474,009 1995-06-07
PCT/US1996/009978 WO1996041369A1 (en) 1995-06-07 1996-06-07 Method and apparatus for controlling a temperature of a wafer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11507473A JPH11507473A (ja) 1999-06-29
JP4034344B2 true JP4034344B2 (ja) 2008-01-16

Family

ID=23881851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50212597A Expired - Lifetime JP4034344B2 (ja) 1995-06-07 1996-06-07 ウエハの温度制御方法及び装置

Country Status (7)

Country Link
US (2) US6140612A (ja)
EP (1) EP0834188B1 (ja)
JP (1) JP4034344B2 (ja)
KR (1) KR19990022554A (ja)
AT (1) ATE281001T1 (ja)
DE (1) DE69633726T2 (ja)
WO (1) WO1996041369A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220028712A1 (en) * 2020-07-27 2022-01-27 Applied Materials, Inc. Apparatus, system, and method for non-contact temperature monitoring of substrate supports

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6231776B1 (en) 1995-12-04 2001-05-15 Daniel L. Flamm Multi-temperature processing
US5920797A (en) * 1996-12-03 1999-07-06 Applied Materials, Inc. Method for gaseous substrate support
JP2003526191A (ja) 1997-08-13 2003-09-02 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 半導体デバイス用銅エッチング方法
JP2000021964A (ja) * 1998-07-06 2000-01-21 Ngk Insulators Ltd 静電チャックのパーティクル発生低減方法および半導体製造装置
US6449428B2 (en) * 1998-12-11 2002-09-10 Mattson Technology Corp. Gas driven rotating susceptor for rapid thermal processing (RTP) system
US6110288A (en) * 1998-12-17 2000-08-29 Eaton Corporation Temperature probe and measurement method for low pressure process
US6635580B1 (en) * 1999-04-01 2003-10-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. Apparatus and method for controlling wafer temperature in a plasma etcher
US6803546B1 (en) * 1999-07-08 2004-10-12 Applied Materials, Inc. Thermally processing a substrate
US6481886B1 (en) * 2000-02-24 2002-11-19 Applied Materials Inc. Apparatus for measuring pedestal and substrate temperature in a semiconductor wafer processing system
US6353210B1 (en) * 2000-04-11 2002-03-05 Applied Materials Inc. Correction of wafer temperature drift in a plasma reactor based upon continuous wafer temperature measurements using and in-situ wafer temperature optical probe
KR100679254B1 (ko) * 2000-11-20 2007-02-05 삼성전자주식회사 반도체장치 세정설비 및 그 운영방법
US7080940B2 (en) * 2001-04-20 2006-07-25 Luxtron Corporation In situ optical surface temperature measuring techniques and devices
US6572265B1 (en) * 2001-04-20 2003-06-03 Luxtron Corporation In situ optical surface temperature measuring techniques and devices
CA2349033A1 (en) * 2001-05-28 2002-11-28 Optenia, Inc. Initial plasma treatment for vertical dry etching of sio2
WO2004053946A2 (en) * 2002-12-09 2004-06-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. System and method for suppression of wafer temperature drift in cold-wall cvd system
DE102004047767B3 (de) * 2004-09-30 2006-08-10 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Silizierung von Siliziumgrenzflächen mit PVD-Anlagen
US7244311B2 (en) * 2004-10-13 2007-07-17 Lam Research Corporation Heat transfer system for improved semiconductor processing uniformity
US8038796B2 (en) * 2004-12-30 2011-10-18 Lam Research Corporation Apparatus for spatial and temporal control of temperature on a substrate
GB0509499D0 (en) * 2005-05-11 2005-06-15 Univ Surrey Use of thermal barrier for low temperature growth of nanostructures using top-down heating approach
US7802917B2 (en) * 2005-08-05 2010-09-28 Lam Research Corporation Method and apparatus for chuck thermal calibration
US20070032081A1 (en) 2005-08-08 2007-02-08 Jeremy Chang Edge ring assembly with dielectric spacer ring
US20070091540A1 (en) * 2005-10-20 2007-04-26 Applied Materials, Inc. Method of processing a workpiece in a plasma reactor using multiple zone feed forward thermal control
JP5003102B2 (ja) * 2006-10-27 2012-08-15 東京エレクトロン株式会社 静電チャックの診断方法、真空処理装置及び記憶媒体
US7972471B2 (en) * 2007-06-29 2011-07-05 Lam Research Corporation Inductively coupled dual zone processing chamber with single planar antenna
US8002463B2 (en) * 2008-06-13 2011-08-23 Asm International N.V. Method and device for determining the temperature of a substrate
CN101990707B (zh) * 2008-09-30 2013-03-06 东京毅力科创株式会社 基板的异常载置状态的检测方法、基板处理方法、计算机可读取的存储介质以及基板处理装置
US8313612B2 (en) 2009-03-24 2012-11-20 Lam Research Corporation Method and apparatus for reduction of voltage potential spike during dechucking
US8481433B2 (en) * 2009-03-31 2013-07-09 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for forming nitrogen-containing layers
WO2011065965A2 (en) * 2009-11-30 2011-06-03 Lam Research Corporation An electrostatic chuck with an angled sidewall
DE202010015933U1 (de) * 2009-12-01 2011-03-31 Lam Research Corp.(N.D.Ges.D.Staates Delaware), Fremont Eine Randringanordnung für Plasmaätzkammern
JP5478280B2 (ja) * 2010-01-27 2014-04-23 東京エレクトロン株式会社 基板加熱装置および基板加熱方法、ならびに基板処理システム
US8485128B2 (en) 2010-06-30 2013-07-16 Lam Research Corporation Movable ground ring for a plasma processing chamber
US8826855B2 (en) 2010-06-30 2014-09-09 Lam Research Corporation C-shaped confinement ring for a plasma processing chamber
US9171702B2 (en) 2010-06-30 2015-10-27 Lam Research Corporation Consumable isolation ring for movable substrate support assembly of a plasma processing chamber
US9728429B2 (en) 2010-07-27 2017-08-08 Lam Research Corporation Parasitic plasma prevention in plasma processing chambers
US9054048B2 (en) 2011-07-05 2015-06-09 Applied Materials, Inc. NH3 containing plasma nitridation of a layer on a substrate
US9613839B2 (en) 2014-11-19 2017-04-04 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Control of workpiece temperature via backside gas flow
JP2016136554A (ja) 2015-01-23 2016-07-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
WO2019199641A1 (en) * 2018-04-12 2019-10-17 Lam Research Corporation Determining and controlling substrate temperature during substrate processing
US11630001B2 (en) * 2019-12-10 2023-04-18 Applied Materials, Inc. Apparatus for measuring temperature in a vacuum and microwave environment
US10866036B1 (en) 2020-05-18 2020-12-15 Envertic Thermal Systems, Llc Thermal switch
US20220270865A1 (en) * 2021-02-25 2022-08-25 Kurt J. Lesker Company Pressure-Induced Temperature Modification During Atomic Scale Processing

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4680061A (en) * 1979-12-21 1987-07-14 Varian Associates, Inc. Method of thermal treatment of a wafer in an evacuated environment
US4542298A (en) * 1983-06-09 1985-09-17 Varian Associates, Inc. Methods and apparatus for gas-assisted thermal transfer with a semiconductor wafer
US4527620A (en) * 1984-05-02 1985-07-09 Varian Associates, Inc. Apparatus for controlling thermal transfer in a cyclic vacuum processing system
US4615755A (en) * 1985-08-07 1986-10-07 The Perkin-Elmer Corporation Wafer cooling and temperature control for a plasma etching system
JPS6372877A (ja) * 1986-09-12 1988-04-02 Tokuda Seisakusho Ltd 真空処理装置
US4842683A (en) * 1986-12-19 1989-06-27 Applied Materials, Inc. Magnetic field-enhanced plasma etch reactor
JP2678381B2 (ja) * 1987-05-06 1997-11-17 ユニサーチ・リミテッド 交流電界励振を利用した静電チャック
KR0129663B1 (ko) * 1988-01-20 1998-04-06 고다까 토시오 에칭 장치 및 방법
JP2680338B2 (ja) * 1988-03-31 1997-11-19 株式会社東芝 静電チャック装置
US4999320A (en) * 1988-03-31 1991-03-12 Texas Instruments Incorporated Method for suppressing ionization avalanches in a helium wafer cooling assembly
US4949783A (en) * 1988-05-18 1990-08-21 Veeco Instruments, Inc. Substrate transport and cooling apparatus and method for same
JP3129452B2 (ja) * 1990-03-13 2001-01-29 富士電機株式会社 静電チャック
US5673750A (en) * 1990-05-19 1997-10-07 Hitachi, Ltd. Vacuum processing method and apparatus
US5556204A (en) * 1990-07-02 1996-09-17 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for detecting the temperature of a sample
US5096536A (en) * 1990-06-12 1992-03-17 Micron Technology, Inc. Method and apparatus useful in the plasma etching of semiconductor materials
KR0165898B1 (ko) * 1990-07-02 1999-02-01 미다 가쓰시게 진공처리방법 및 장치
JPH04196528A (ja) * 1990-11-28 1992-07-16 Toshiba Corp マグネトロンエッチング装置
US5267607A (en) * 1991-05-28 1993-12-07 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus
JPH05166757A (ja) * 1991-12-13 1993-07-02 Tokyo Electron Ltd 被処理体の温調装置
US5350479A (en) * 1992-12-02 1994-09-27 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck for high power plasma processing
US5676205A (en) * 1993-10-29 1997-10-14 Applied Materials, Inc. Quasi-infinite heat source/sink
US5738751A (en) * 1994-09-01 1998-04-14 Applied Materials, Inc. Substrate support having improved heat transfer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220028712A1 (en) * 2020-07-27 2022-01-27 Applied Materials, Inc. Apparatus, system, and method for non-contact temperature monitoring of substrate supports
US11749542B2 (en) * 2020-07-27 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Apparatus, system, and method for non-contact temperature monitoring of substrate supports

Also Published As

Publication number Publication date
US6303895B1 (en) 2001-10-16
US6140612A (en) 2000-10-31
JPH11507473A (ja) 1999-06-29
KR19990022554A (ko) 1999-03-25
DE69633726D1 (de) 2004-12-02
EP0834188B1 (en) 2004-10-27
WO1996041369A1 (en) 1996-12-19
ATE281001T1 (de) 2004-11-15
DE69633726T2 (de) 2005-10-27
EP0834188A1 (en) 1998-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4034344B2 (ja) ウエハの温度制御方法及び装置
US6353210B1 (en) Correction of wafer temperature drift in a plasma reactor based upon continuous wafer temperature measurements using and in-situ wafer temperature optical probe
US6507007B2 (en) System of controlling the temperature of a processing chamber
TW490728B (en) Multi-zone resistive heater
KR100567967B1 (ko) 가스온도측정을이용한반도체웨이퍼온도측정및제어장치와그방법
TW473807B (en) Adaptive temperature controller and method of operation
US5998767A (en) Apparatus for processing a substrate wafer and method for operating same
US5884235A (en) Non-contact, zero-flux temperature sensor
JP4578701B2 (ja) 基板処理方法
JP3931357B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2860144B2 (ja) 板状体の温度測定装置
JPH06170670A (ja) 静電チャック装置およびその運転方法
JP7244676B2 (ja) 高温計を用いた基板温度の較正方法及び装置
Cardoso et al. Improvements in wafer temperature measurements
US20010022803A1 (en) Temperature-detecting element
JPS6132510A (ja) 基板の温度制御機構
JPH06177116A (ja) ガス処理装置
JP3404608B2 (ja) 荷電ビーム描画装置等の試料温度調整装置及びこの装置に用いられる試料ホルダ
JP2001289714A (ja) 基板の温度計測方法及び計測装置、並びに基板の処理装置
JPH05217930A (ja) ウエハ加熱装置
KR19980066300A (ko) 웨이퍼 온도 제어 장치
KR20010003506A (ko) 적외선 온도감지기가 장착된 반도체 제조장치
JPH0758080A (ja) プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置ならびにその温度制御方法
JPH09288074A (ja) 試料温度制御方法及び装置
JPH0637057A (ja) プラズマエッチング方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060307

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20060607

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20060724

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060907

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070515

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070815

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071002

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071025

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111102

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121102

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121102

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131102

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term