JPH02143440A - Wafer chuck of semiconductor wafer processing equipment - Google Patents

Wafer chuck of semiconductor wafer processing equipment

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JPH02143440A
JPH02143440A JP63296561A JP29656188A JPH02143440A JP H02143440 A JPH02143440 A JP H02143440A JP 63296561 A JP63296561 A JP 63296561A JP 29656188 A JP29656188 A JP 29656188A JP H02143440 A JPH02143440 A JP H02143440A
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JP
Japan
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chuck
wafer
temperature
refrigerant
semiconductor wafer
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Application number
JP63296561A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiro Naruse
成瀬 志郎
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02143440A publication Critical patent/JPH02143440A/en
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/707Chucks, e.g. chucking or un-chucking operations or structural details
    • GPHYSICS
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    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70866Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece
    • G03F7/70875Temperature, e.g. temperature control of masks or workpieces via control of stage temperature

Abstract

PURPOSE:To enable precise temperature control of a wafer with excellent thermal conduction efficiency and response by controlling refrigerant flowing in a stage holder retaining a wafer, based on the detected value of a temperature sensor abutting on the rear of the semiconductor wafer. CONSTITUTION:When a chuck unit 8 is attached to a stage holder 9, a refrigerant feeding line 25 and a jacket 10f for refrigerant use formed on a state 10 are communicated through a refrigerant channel 9b and a refrigerant feeding hole 10g of the holder 9. When a water feeding pump 26 is operated, water as refrigerant flows in the path shown by an arrow; the water flowing in the jacket of the stage 10 cools an electrostatic chuck 11 via a lower flange 10, thereby cooling a wafer 15 being attached and held by the chuck 11. On the other hand, when the wafer is attracted and held by the chuck 11 in a film formation process, a temperature detection value from a sensor 19 abutting on the rear of the wafer 15 is input to a controller 29, which controls a cooler 27 and a flow rate control valve 28, based on the deviation from a set temperature value, in the manner in which the temperature of the wafer 15 is kept at a specified value.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウェハ処理装置に設置して該室内に搬
入した半導体ウェハを所定位置に吸着保持するウェハチ
ャックに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a wafer chuck installed in a semiconductor wafer processing apparatus to suction and hold a semiconductor wafer carried into the chamber at a predetermined position.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

まず、頭記した半導体ウェハ処理装置(プラズマCVD
の枚葉処理装置)の概要を第3図に示す。
First, the semiconductor wafer processing equipment mentioned above (plasma CVD
Figure 3 shows an overview of the single wafer processing equipment.

図において、1はプロセス反応室の真空チャンバ、2は
真空チャンバlの下部に設けたプラズマ発生室、3は真
空ポンプ、4.5は真空チャンバ1に真空仕切弁6を介
して連設したローディング アンローディング側のロッ
ク室、7はロック室4゜5内を移動するウェハ搬送ロボ
ット、8が真空チャンバ1内の上部に設置したウェハチ
ャックである。
In the figure, 1 is the vacuum chamber of the process reaction chamber, 2 is the plasma generation chamber provided at the bottom of the vacuum chamber 1, 3 is the vacuum pump, and 4.5 is the loading device connected to the vacuum chamber 1 via the vacuum gate valve 6. A lock chamber on the unloading side, 7 is a wafer transfer robot that moves within the lock chamber 4.5, and 8 is a wafer chuck installed in the upper part of the vacuum chamber 1.

ここで、ウェハチャック8は、真空チャンバ1の壁を貫
通して取付けたステージホルダ9と、チャックステージ
10に静電チャック11を結合して前記ステージホルダ
9の先端へ着脱可能に装着したチャックユニットとから
なる。また、ステージホルダ9は室外で昇降駆動部12
に伝動結合され、さらにベローズ13により真空チャン
バ1の貫通部が軸封されている。なお、14は静電チャ
ック11へ電圧を印加する給電装置である。
Here, the wafer chuck 8 includes a stage holder 9 attached through the wall of the vacuum chamber 1, and a chuck unit that is detachably attached to the tip of the stage holder 9 by coupling an electrostatic chuck 11 to the chuck stage 10. It consists of In addition, the stage holder 9 is installed outdoors using the lifting drive unit 12.
Further, the penetrating portion of the vacuum chamber 1 is sealed by a bellows 13. Note that 14 is a power supply device that applies voltage to the electrostatic chuck 11.

かかる半導体ウェハ処理装置によるウェハプロセス処理
の手順は周知であり、ますローディング側ロック室4の
搬送ロボット7の操作で真空チャンバ1内に搬入した未
処理の半導体ウェハ15をウェハチャック8に受は渡し
、静電チャック11に吸着保持させる0次にこの状態で
プロセス反応室内に成膜ガスを供給しながらプラズマC
VDによる成膜処理を行う。また、処理終了後は、アン
ローディング側ロック室5の搬送ロボット7の操作で処
理済ウェハをウェハチャシフ8から受は取って室外に搬
出する。
The procedure of wafer processing by such a semiconductor wafer processing apparatus is well known, and includes an unprocessed semiconductor wafer 15 carried into the vacuum chamber 1 by the operation of the transfer robot 7 in the loading-side lock chamber 4, and transferred to the wafer chuck 8. , the electrostatic chuck 11 attracts and holds the zero, and in this state, plasma
A film formation process using VD is performed. After the processing is completed, the transfer robot 7 in the unloading lock chamber 5 is operated to pick up the processed wafer from the wafer chassis 8 and carry it out of the room.

なお、最近では半導体ウェハのサイズ大口径化に伴い、
例えば4インチ、5インチ、6インチなど、サイズの異
なる多種の半導体ウェハを小ロフトでプロセス処理する
ことが多く、このためにあらかしめ前記したチャックユ
ニットとしてウェハサイズ別に対応した径寸法のものを
用意して置き、ロフト変更の都度、被処理半導体ウェハ
のウェハサイズに適合したチャックユニットと交換する
ようにしている。
In addition, with the recent increase in the size of semiconductor wafers,
For example, many types of semiconductor wafers of different sizes, such as 4 inches, 5 inches, and 6 inches, are often processed in a small loft, and for this purpose, chuck units with diameters corresponding to each wafer size are prepared as outlined above. Each time the loft is changed, the chuck unit is replaced with a chuck unit that matches the wafer size of the semiconductor wafer to be processed.

ところで、前記したプラズマCVDによる半導体ウェハ
の成膜処理を行うに際しては、半導体ウェハの温度管理
が極めて重要である。すなわち、半導体ウェハの表面に
均一な成膜を生成させるには成膜の線類に対応した最適
な処理温度条件があり、半導体ウェハを成膜処理の際に
指定された温度に保つことが必要である。
By the way, when performing the above-described plasma CVD film forming process on a semiconductor wafer, temperature control of the semiconductor wafer is extremely important. In other words, in order to generate a uniform film on the surface of a semiconductor wafer, there is an optimal processing temperature condition corresponding to the type of film formation, and it is necessary to maintain the semiconductor wafer at a specified temperature during the film formation process. It is.

一方、半導体ウェハをプラズマ雰囲気中で成膜処理する
際にはウェハ表面が加熱され、その熱エネルギーは約I
W/c−にも及び、さらに静電チャックへの電圧印加に
よる発生熱も加わる。したがってこのままの状態を放置
するとウェハ温度が指定された温度以上に上昇してしま
う。そこで、成膜処理工程の際に半導体ウェハの過度な
温度上昇を抑えるために、従来では第3図におけるステ
ージホルダ9の外周に水などを冷媒とする冷却ジャケッ
トを設け、ここに外部から冷媒を強制循環通流させて静
電チャック11に吸着保持されている半導体ウェハI5
を間接的に冷却する方式が一般に採用されている。
On the other hand, when a semiconductor wafer is subjected to a film forming process in a plasma atmosphere, the wafer surface is heated, and the thermal energy is approximately I
This also applies to W/c-, and heat generated by voltage application to the electrostatic chuck is also added. Therefore, if this state is left as it is, the wafer temperature will rise above the specified temperature. Therefore, in order to suppress the excessive temperature rise of the semiconductor wafer during the film forming process, conventionally a cooling jacket using water or the like as a coolant is provided around the outer periphery of the stage holder 9 shown in FIG. Semiconductor wafer I5 is held by electrostatic chuck 11 with forced circulation.
A method of indirectly cooling is generally adopted.

[発明が解決しようとする課題〕 ところで、前記した従来の冷却方式では次記のような難
点がある。すなわち、冷却ジャケットを備えたステージ
ホルダ9と静電チャック11と間には肉厚の厚いチャッ
クステージ10が介在しているために、冷媒と半導体ウ
ェハI5との間の伝熱性。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, the conventional cooling method described above has the following drawbacks. That is, since the thick chuck stage 10 is interposed between the stage holder 9 equipped with a cooling jacket and the electrostatic chuck 11, the heat transfer between the coolant and the semiconductor wafer I5 is poor.

冷却応答性が低まり、半導体ウェハを効率よく冷却でき
ない、また、冷却ジャケットへ通流する冷媒については
、従来方式でも系内に冷却器を介装して一応の温度管理
がなされているが、半導体ウェハ自身の温度に即した冷
却制御がなされてない。
The cooling response is low, making it impossible to efficiently cool the semiconductor wafer, and the temperature of the refrigerant flowing into the cooling jacket is controlled to a certain degree by installing a cooler in the system in the conventional method. Cooling control is not performed in accordance with the temperature of the semiconductor wafer itself.

したがって、従来の冷却方式のままではプロセス処理に
おける成膜の種類、半導体ウェハのサイズ変更に対応し
て精度の高いきめ細かな温度管理が達成できず、これら
のことが半導体ウェハのプロセス処理の改善を進める上
で解決すべき大きな課題となっている。
Therefore, with conventional cooling methods, it is not possible to achieve highly accurate and detailed temperature control in response to changes in the type of film formation in the process and the size of the semiconductor wafer. This is a major issue that must be resolved in order to move forward.

本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、半導
体ウェハのサイズ変更に伴うウェハチャック交換の作業
性を考慮の上で、半導体ウェハを伝熱効率、応答性よく
、しかも指定された温度に対して高精度に温度管理でき
るような冷却手段を備えたウェハチャックを提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above points, and takes into consideration the workability of replacing wafer chucks due to changes in the size of semiconductor wafers, and provides a method for handling semiconductor wafers with good heat transfer efficiency and responsiveness, and at a specified temperature. An object of the present invention is to provide a wafer chuck equipped with a cooling means that allows highly accurate temperature control.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題を解決するために、本発明のウェハチャ・ンク
においては、ステージホルダ内の冷媒i!l路を経由し
て反応室外の冷媒供給ラインと連通ずるようチャックス
テージに形成した静電チャック冷却用のジャケットと、
静電チャックに吸着保持された半導体ウェハの裏面に当
接してウェハ温度を検出するチャックユニットに装備の
温度センサと、該温度センサの検出値を基に半導体ウェ
ハの温度管理を行う冷媒系の制御手段とを具備して構成
するものとする。
In order to solve the above problems, in the wafer chunk of the present invention, the coolant i! an electrostatic chuck cooling jacket formed on the chuck stage so as to communicate with a coolant supply line outside the reaction chamber via a line;
A temperature sensor installed in the chuck unit that detects the wafer temperature by coming into contact with the back side of the semiconductor wafer held by the electrostatic chuck, and control of the refrigerant system that manages the temperature of the semiconductor wafer based on the detected value of the temperature sensor. and means.

〔作用〕[Effect]

上記の構成で、チャックステージに設けた静電チャック
冷却用のジャケットは、静電チャックと密着結合するフ
ランジの背面域にベローズなどで画成されており、チャ
ックユニットをステージホルダに装着した状態で、ステ
ージホルダ内の冷媒通路を経由して外部の冷媒供給ライ
ンから送流されて来た冷媒がジャケット内を通流し、静
電チャック、並びに静電チャックに吸着保持された半導
体ウェハを冷却する。また、ウェハ温度検出用の温度セ
ンサは、例えば熱電対であって静電チャックの中央部を
貫通して背後から半導体ウェハの面に当接するようにウ
ェハユニットに組み込まれている。さらに、冷媒系の制
御手段は、外部の冷媒供給ラインに介装した冷却器、該
冷却器の温度調節器、冷媒供給ラインを流れる冷媒の流
1調節器などを含むコントローラからなり、前記した温
度センサの検出値をコントローラに与えて指定の設定温
度と対比し、その偏差を基に冷却器の冷却能力、冷媒2
a量などを調節してプロセス処理時における半導体ウェ
ハのウェハ温度が指定温度に維持されるようにフィード
バック制御を行うものである。
In the above configuration, the jacket for cooling the electrostatic chuck provided on the chuck stage is defined by a bellows or the like on the back area of the flange that is closely coupled to the electrostatic chuck, and when the chuck unit is attached to the stage holder, A coolant sent from an external coolant supply line via a coolant passage in the stage holder flows through the jacket to cool the electrostatic chuck and the semiconductor wafer held by the electrostatic chuck. Further, a temperature sensor for detecting wafer temperature is, for example, a thermocouple, and is incorporated into the wafer unit so as to penetrate through the center of the electrostatic chuck and come into contact with the surface of the semiconductor wafer from behind. Further, the refrigerant system control means includes a controller including a cooler installed in an external refrigerant supply line, a temperature regulator for the cooler, a flow 1 regulator for the refrigerant flowing through the refrigerant supply line, and the like, The detected value of the sensor is given to the controller and compared with the specified set temperature, and based on the deviation, the cooling capacity of the cooler and the refrigerant 2 are adjusted.
Feedback control is performed so that the wafer temperature of the semiconductor wafer during processing is maintained at a specified temperature by adjusting the amount of a.

上記により、冷媒は静電チャックと密着するチャックス
テージのジャケット内を流れるので冷媒と半導体ウェハ
との間に高い伝熱性、熱応答性が得られる。さらに半導
体ウェハのウェハ温度を直接検出し、これを基に冷媒系
を制御することにより、ウェハサイズの変更、プロセス
処理過程の状態変化などに左右されることなく、高い精
度でウェハ温度を所定温度に維持できる。また、前記の
静電チャック冷却用のジャケットは各種サイズのチャッ
クユニット毎に設けてあり、チャックユニットをステー
ジホルダに装着することで同時に冷媒通路が接続される
As a result of the above, the coolant flows within the jacket of the chuck stage that is in close contact with the electrostatic chuck, so that high heat conductivity and thermal responsiveness can be obtained between the coolant and the semiconductor wafer. Furthermore, by directly detecting the wafer temperature of semiconductor wafers and controlling the coolant system based on this, the wafer temperature can be maintained at a predetermined temperature with high precision, regardless of changes in wafer size or changes in process conditions. can be maintained. Further, the aforementioned electrostatic chuck cooling jacket is provided for each chuck unit of various sizes, and when the chuck unit is mounted on the stage holder, the coolant passage is connected at the same time.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明実施例によるウェハチャックの構成断面
図、第2図は第1図におけるチャックステージ中央部に
組み込んだコネクタ部の平面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a wafer chuck according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a connector section installed in the center of the chuck stage in FIG. 1.

図において、ウェハチャック8のステージホルダ9は、
下端に鍔状のフランジ9aを備えた円筒軸としてなり、
その外周には冷媒の入口、出口通路9bを形成するジャ
ケット9cを備えている。一方、静電チャック11はチ
ャックステージ10と上下に密着してチャックユニット
を構成している。
In the figure, the stage holder 9 of the wafer chuck 8 is
It becomes a cylindrical shaft with a brim-like flange 9a at the lower end,
A jacket 9c is provided on its outer periphery to form a refrigerant inlet and outlet passage 9b. On the other hand, the electrostatic chuck 11 is in close contact with the chuck stage 10 vertically to form a chuck unit.

ここで、チャックステージlOは、ステージホルダ9と
結合し合う上部フランジloaと、静電チャックitと
密着結合する下部フランジlObと、上下フランジlo
a、 10bに嵌合した中央の中空スライド軸受10c
と、中空スライド軸受10cを取り巻いて上下フランジ
10a、 jobの間に介装した内外二重の金属製ベロ
ーズ10d と10eからなり、ここで上下フランジl
oa、 10bとベローズ10d、10eとで囲まれた
空間に静電チャック冷却用のジャケット10f を画成
するとともに、上部フランジ10aにはジャケント10
f とステージホルダ側の冷媒通路9bと連通し合う冷
媒導孔10gが開口している。なお、16はステージホ
ルダ9にチャックステージlOを固定する締結ボルト、
17は位置決めピン、18はシール用の0リングである
Here, the chuck stage lO includes an upper flange loa that is coupled to the stage holder 9, a lower flange lOb that is tightly coupled to the electrostatic chuck IT, and an upper and lower flange lo.
a, central hollow slide bearing 10c fitted in 10b;
It consists of double inner and outer metal bellows 10d and 10e that surround the hollow slide bearing 10c and are interposed between the upper and lower flanges 10a and the job, where the upper and lower flanges l
A jacket 10f for cooling the electrostatic chuck is defined in the space surrounded by the bellows 10d and 10e.
A refrigerant guide hole 10g that communicates with the refrigerant passage 9b on the stage holder side is open. Note that 16 is a fastening bolt for fixing the chuck stage IO to the stage holder 9;
17 is a positioning pin, and 18 is an O-ring for sealing.

また、前記した中空スライド軸受10cの内部に設けた
中ぐり台座には静電チャック11の電極11aから引出
した2本の通電プラグllb、および静電チャック11
に吸着保持された半導体ウェハ15のウェハ温度を検出
する温度センサ19が第2図で示すような配列で設けで
ある。なお第2図で20はチャックステージ10と静電
チャック11とを結合する締結ボルトである。ここで、
前記の温度センサ19は熱電対であり、静電チャック1
1を遊嵌式に貫通して先端の温度検出端部がチャック面
より僅かに突き出すよう真空シールを兼ねた金属ベロー
ズ21に取付けて付勢されている。なお、図示例では半
導体ウェハ15の三箇所の部分の温度を検出するよう2
本の温度センサ19を備えているが、基本的には1箇所
でもよい、一方、前記した通電プラグllb、温度セン
サ19に対向してステージホルダ9の軸内にはソケット
ホルダ22を介して通電ソケット23.温度センサソケ
ット24が取付けである。
Further, two energizing plugs llb pulled out from the electrode 11a of the electrostatic chuck 11 are mounted on the boring pedestal provided inside the hollow slide bearing 10c, and the electrostatic chuck 11
Temperature sensors 19 for detecting the wafer temperature of the semiconductor wafer 15 held by suction are provided in an arrangement as shown in FIG. In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a fastening bolt that connects the chuck stage 10 and the electrostatic chuck 11. here,
The temperature sensor 19 is a thermocouple, and the electrostatic chuck 1
1 in a loosely fitted manner, and is attached to and biased by a metal bellows 21 which also serves as a vacuum seal so that the temperature sensing end at the tip protrudes slightly from the chuck surface. In addition, in the illustrated example, the temperature of three parts of the semiconductor wafer 15 is detected by two parts.
The temperature sensor 19 is equipped with a temperature sensor 19, but basically it may be installed in one location.On the other hand, electricity is supplied through the socket holder 22 in the shaft of the stage holder 9, which is opposite to the above-mentioned energizing plug llb and the temperature sensor 19. Socket 23. A temperature sensor socket 24 is attached.

さらに、前記したステージホルダ9における冷媒通路9
bの入口、出口の間には外部の冷媒供給うイン25が接
続配管されている。この冷媒供給ライン25は例えば水
を冷媒とする水循環ラインであり、その系内には送水ポ
ンプ26.冷却器27.および流量制御弁28などを備
えている。なお、冷却器27は風冷、ないし水冷式など
の熱交換器であり、その冷却能力が温度11節器を含む
コントローラ29からの指令で調節制御される。また、
同様に流量制御弁28もコントローラ29からの指令で
冷媒流量制御を行う。
Furthermore, the refrigerant passage 9 in the stage holder 9 described above
An external refrigerant supply pipe 25 is connected between the inlet and outlet of b. This refrigerant supply line 25 is, for example, a water circulation line using water as a refrigerant, and a water pump 26. Cooler 27. and a flow rate control valve 28. The cooler 27 is an air-cooled or water-cooled heat exchanger, and its cooling capacity is adjusted and controlled by a command from a controller 29 including a temperature regulator. Also,
Similarly, the flow rate control valve 28 also controls the refrigerant flow rate based on a command from the controller 29.

次に、前記構成によるウェハチャックの冷却作用につい
て説明する。まず、ステージホルダ9にチャックユニッ
トを装着すると、外部の冷媒供給ライン25とチャック
ステージlOに形成した冷却用ジャケット10f との
間がステージホルダ9の冷媒通路9b、冷媒導孔Log
を経由して連通される。ここで送水ポンプ26を運転す
れば、冷媒である水は矢印で示す経路を通流し、その通
流過程でチャックステージ10のジャケット内を流れる
水がチャックステージの下部フランジ10bを介して静
電チャック11を冷却し、静電チャック11の電圧印加
に伴う発熱、並びに静電チャックllに吸着保持された
半導体ウェハ15のプロセス処理に伴って加熱された熱
を除熱する。
Next, the cooling effect of the wafer chuck with the above configuration will be explained. First, when the chuck unit is attached to the stage holder 9, between the external coolant supply line 25 and the cooling jacket 10f formed on the chuck stage IO, the coolant passage 9b of the stage holder 9 and the coolant guide hole Log
communicated via. When the water pump 26 is operated, water as a refrigerant flows through the path shown by the arrow, and during the flow process, the water flowing inside the jacket of the chuck stage 10 passes through the lower flange 10b of the chuck stage to the electrostatic chuck. The electrostatic chuck 11 is cooled to remove heat generated due to voltage application to the electrostatic chuck 11 and heat generated during processing of the semiconductor wafer 15 held by the electrostatic chuck 11.

一方、半導体ウェハの成膜処理工程で、半導体ウェハ1
5をウェハチャック8の静電チャック11に吸着保持さ
せると、半導体ウェハ15の裏面に温度センサ19の温
度検出端が当接する。そして、成膜処理過程中に温度セ
ンサ19で検出された半導体ウェハI5の温度検出値が
コントローラ29に入力され、ここで成膜処理条件とし
てあらかじめ指定した設定温度と対比し、その偏差を基
に冷媒供給ライン25に介装した冷却器27.流量制御
弁28を調節して半導体ウェハ15の温度が指定温度を
維持するようにフィードバック制御される。すなわち、
半導体ウェハ15の温度が設定温度よりも高ければ、冷
却器27の冷却能力、冷媒流量を高める。逆に設定温度
以下に低下すれば、冷却器の冷却能力を弱め、冷媒流量
を絞るように制御する。
On the other hand, in the semiconductor wafer film-forming process, semiconductor wafer 1
5 is suctioned and held by the electrostatic chuck 11 of the wafer chuck 8 , the temperature detection end of the temperature sensor 19 comes into contact with the back surface of the semiconductor wafer 15 . Then, the temperature detection value of the semiconductor wafer I5 detected by the temperature sensor 19 during the film forming process is input to the controller 29, where it is compared with a set temperature specified in advance as the film forming process condition, and based on the deviation. A cooler 27 installed in the refrigerant supply line 25. Feedback control is performed by adjusting the flow rate control valve 28 so that the temperature of the semiconductor wafer 15 is maintained at a specified temperature. That is,
If the temperature of the semiconductor wafer 15 is higher than the set temperature, the cooling capacity of the cooler 27 and the coolant flow rate are increased. Conversely, if the temperature falls below the set temperature, the cooling capacity of the cooler is weakened and the refrigerant flow rate is controlled to be reduced.

また、チャックステージ10に設けた静電チャック冷却
用のジャケラ)10fを、図示実施例のように上下フラ
ンジ10a、 1obO間にベローズlod、 10e
を介装して構成したことにより、チャックステージ10
に静電チャック11を結合した状態で、冷媒の伝熱部材
となる下部フランジlObを静電チャック11に密着さ
せることができる。
In addition, a jacket 10f for cooling the electrostatic chuck provided on the chuck stage 10 is connected to a bellows rod 10e between the upper and lower flanges 10a and 1obO as in the illustrated embodiment.
By interposing and configuring the chuck stage 10
With the electrostatic chuck 11 coupled to the lower flange lOb, which serves as a heat transfer member for the refrigerant, it is possible to bring the lower flange lOb into close contact with the electrostatic chuck 11.

なお、半導体ウェハ15のサイズ変更に伴ってチャック
ユニットを別な径寸法のものに交換した場合でも、その
冷却動作は全く同様に行われる。またこの場合に、図示
実施例におけるチャックステージ10に組み込んだ中空
スライド軸受foe、ifi度センサ19などを、各種
サイズのチャックユニットに対して共通部品として使用
することもできる。
Note that even if the chuck unit is replaced with one having a different diameter due to a change in the size of the semiconductor wafer 15, the cooling operation is performed in exactly the same way. In this case, the hollow slide bearing foe, the ifi degree sensor 19, etc. incorporated in the chuck stage 10 in the illustrated embodiment can also be used as common parts for chuck units of various sizes.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によるウェハチャックは、以上説明したように構
成されているので、次記の効果を奏する。
Since the wafer chuck according to the present invention is configured as described above, it has the following effects.

(1)プロセス処理に際し、ウェハチャックに半導体ウ
ェハを吸着保持した状態で行う冷却動作により、ntチ
ャックと密着結合したチャックステージに形成したジャ
ケット内に冷媒が通流するので、従来のようにステージ
ホルダの冷却ジャケット内に冷媒を通流する冷却方式と
比べて、冷媒と静電チャック、ないし半導体ウェハとの
間には高い伝熱性、したがって高い冷却効果が得られる
(1) During process processing, the cooling operation performed with the semiconductor wafer adsorbed and held on the wafer chuck allows coolant to flow through the jacket formed on the chuck stage that is tightly coupled to the NT chuck, so that the stage holder Compared to a cooling method in which a refrigerant is passed through a cooling jacket, a high heat transfer property between the refrigerant and the electrostatic chuck or the semiconductor wafer, and therefore a high cooling effect can be obtained.

(2)前項で述べた高い伝熱性と相まって、半導体ウェ
ハの温度を温度センサにより直接検出して冷媒系を制御
するようにしたので、ウェハサイズの変更、プロセス処
理過程の状態変化に左右されることなく、高い応答性と
精度で半導体ウェハを指定された温度に維持するように
適正な温度管理が達成できる。
(2) Coupled with the high heat conductivity mentioned in the previous section, the temperature of the semiconductor wafer is directly detected by a temperature sensor to control the coolant system, so it is not affected by changes in wafer size or changes in processing conditions. Appropriate temperature control can be achieved to maintain semiconductor wafers at a specified temperature with high responsiveness and precision without any problems.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例によるウェハチャックの構成断面
図、第2図は第1図におけるチャックステージ中央部に
組み込んだコネクタ部の平面図、第3図は半導体ウェハ
処理装置の全体概要図である0図において、 1;プロセス反応室の真空チャンバ、8:ウェハチャッ
ク、9;ステージホルダ、9b:冷媒通路、10:チャ
ックステージ、10f:ジャケット、11:静電チャッ
ク、15:半導体ウェハ、19:温度センサ、25:冷
媒供給ライン、27;冷却器、29:コントローラ。 H 第2図 第3図
FIG. 1 is a cross-sectional view of the configuration of a wafer chuck according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a connector section incorporated in the center of the chuck stage in FIG. 1, and FIG. 3 is an overall schematic diagram of a semiconductor wafer processing apparatus. In a certain figure 0, 1: vacuum chamber of process reaction chamber, 8: wafer chuck, 9: stage holder, 9b: coolant passage, 10: chuck stage, 10f: jacket, 11: electrostatic chuck, 15: semiconductor wafer, 19 : temperature sensor, 25: refrigerant supply line, 27; cooler, 29: controller. H Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)プロセス反応室内に設置して該室内に搬入した半導
体ウェハを保持するウェハチャックであり、チャックス
テージに静電チャックを結合したチャックユニットを反
応室側に設置したステージホルダに着脱可能に装着した
ものにおいて、ステージホルダ内の冷媒通路を経由して
反応室外の冷媒供給ラインと連通するようチャックステ
ージに形成した静電チャック冷却用ジャケットと、静電
チャックに吸着された半導体ウェハの裏面に当接してウ
ェハ温度を検出するチャックユニットに装備の温度セン
サと、該温度センサの検出値を基に半導体ウェハの温度
管理を行う冷媒系の制御手段とを具備したことを特徴と
する半導体ウェハ処理装置のウェハチャック。
1) A wafer chuck installed in a process reaction chamber to hold a semiconductor wafer carried into the chamber, in which a chuck unit in which an electrostatic chuck is coupled to a chuck stage is removably attached to a stage holder installed on the reaction chamber side. In an electrostatic chuck cooling jacket, an electrostatic chuck cooling jacket formed on the chuck stage is connected to a coolant supply line outside the reaction chamber via a coolant passage in the stage holder, and the back side of the semiconductor wafer attracted to the electrostatic chuck is brought into contact with the electrostatic chuck cooling jacket. A semiconductor wafer processing apparatus comprising: a temperature sensor installed in a chuck unit for detecting the wafer temperature; and a refrigerant system control means for controlling the temperature of the semiconductor wafer based on the detected value of the temperature sensor. wafer chuck.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5270266A (en) * 1991-12-13 1993-12-14 Tokyo Electron Limited Method of adjusting the temperature of a semiconductor wafer
JP2013016595A (en) * 2011-07-01 2013-01-24 Tokyo Electron Ltd Apparatus and method for processing substrate

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