JPH03108321A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ０発明の概要 Ｃ１背景技術［第３図］ Ｄ１発明が解決しようとする問題点 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は半導体製造装置、特に高周波電力を装置内部へ
導入して被処理基体を処理すると共に熱電対の熱起電力
に基づき上記被処理基体の温度をモニターする半導体製
造装置に関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、上記の半導体製造装置において、高周波電力
による熱電対の熱起電力への干渉をな（し温度を正確に
モニターできるようにするため、 高周波電力の印加と熱電対の熱起電力のサンプリングと
を時分割で行なうようにしたものである。

（Ｃ，背景技術）［第３図］ ＬＳＩの高集積化に伴ってアスペクト比の大きなトレン
チへの８１０８等絶縁物の埋込み、眉間絶縁膜の平坦化
の重要性が高くなっており、それにはバイアスＥＣＲ−
ＣＶＤが有効である。

そのバイアスＥＣＲ−ＣＶＤは、ＥＣＲ放電により反応
種の活性化と堆積を行なわせると共にＲＦバイアスを半
導体ウェハに印加することによりスパッタリングも行な
わせて高アスペクトトレンチへの埋込み、眉間絶縁膜の
平坦化を実現する可能性を有したものであり、バイアス
ＥＣＲ−ＣＶＤ装置に関しては特開昭５７−１７６７４
２号公報等により提案が為されている。

バイアスＥＣＲ−ＣＶＤはプラズマＣＶＤの一種であり
、プラズマのエネルギーを利用することにより低温で膜
の堆積等ができる、膜の平坦化ができる（特開昭５７−
１７６７４２号公報）という利点を有すると一応はいえ
る。しかし、半導体ウェハの温度は種々の事情、条件の
変化によって変動し、この温度変化は半導体ウニ八表面
に堆積する膜の膜質に微妙に影響を与える。従って、良
好な膜質を得るには第３図に示すようにウェハサセプタ
ａに熱電対すの先端部を埋込んで半導体ウェハＣの温度
をモニターし、モニター結果に基づいてウェハサセプタ
ａの温度を調節して所定の値に保つようにすることが必
要である。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところが、ＲＦ
（高周波）バイアスを印加すると、熱電対すに直流電圧
が発生し、温度が正確にモニターできないという問題が
あった。というのは、ＲＦバイアスの電圧は数百ボルト
であり、高周波に対しては寄生容量と寄生インダクタン
スが分布した存在とみなし得る熱電対にはＲＦバイアス
電圧の干渉により直流電圧が熱起電力とは別に発生する
からである。具体的には干渉により発生する電圧は数ボ
ルトであり、０．１〜数ｍボルトの熱起電力よりも相当
に大きいので正確な温度モニターが不可能である。

そのため、ウェハサセプタ内部に電気的絶縁をより完全
に保つように熱電対を埋込むようにする試みが為された
が、そのようにするとウェハサセプタと熱電対との間の
熱伝導が悪くなり、サセプタの温度変化に対する熱電対
によるモニターの応答の速度が悪い、較正が必要となる
等の問題があり、採り得ないものであることが判明した
。

尚、熱電対として２種の導体金属を薄膜にして絶縁体表
面に付着させ、その膜厚を高周波領域の特定周波数の表
皮厚さ以下にしたものが特開昭６０−７９７８４号公報
により公表されている。

このようにすれば、熱電対を構成する薄膜に高周波に起
因する電流が流れないので干渉をな（すことができる。

しかしながら、バイアスＥＣＲ−ＣＶＤの場合、ＲＦバ
イアスの周波数は２．４５ギガＨｚになり、熱電対の導
体金属の薄膜の厚さは１μｍ程度あるいはそれ以下とき
わめて薄（しなければならなくなる。そして、このよう
な薄い薄膜を棒状体の表面に形成することはきわめて困
難であり、仮にそれが形成できたとしても熱電対の製造
コストは非常に高くなる。従って、実用性はほとんどな
いといえる。

本願発明者は普通の熱電対を用いつつＲＦバイアスによ
る干渉を受けることな（温度を正確にモニターできる途
を追究した結果本発明を為すに至ったものである。

しかして、本発明は特殊な熱電対を用いることなく高周
波電力による熱電対の熱起電力への干渉をなくし温度を
正確にモニターできるようにすることを目的とする。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明半導体製造装置は上記問題点を解決するため、高
周波電力の印加と熱電対の熱起電力のサンプリングとを
時分割で行なうことを特徴とする。

（Ｆ、作用） 本発明半導体製造装置によれば、熱起電力を検出すると
きには高周波電力が印加されていないので熱電対からは
熱起電力のみが発生している。

従って、その熱起電力の検出によって温度を正確にモニ
ターすることができる。

（Ｇ、実施例）［第１図、第２図］ 以下、本発明半導体製造装置を図示実施例に従って詳細
に説明する。

第１及び第２図は本発明半導体製造装置の一つの実施例
を説明するためのもので、第１図はウェハ温度制御系及
び高周波電力供給系を示す回路ブロック図、第２図はタ
イミングチャートである。

図面において、１は半導体ウェハ（サセプタ）２の温度
を検出する熱電対、３は熱電対ｌから出力される熱起電
力をサンプリングしホールドするサンプル・ホールド回
路、４は該サンプル・ホールド回路３の出力を受け、そ
の出力に応じて上記半導体ウェハ（サセプタ）２を所定
の温度になるように温度制御するウェハ温度制御回路で
あり、これ等、即ち、熱電対１、サセプタ（ウェハ）２
、サンプル・ホールド回路３及びウェハ温度制御回路４
によってウェハ温度制御系が構成される。

５はバイアス用ＲＦ電圧を発生するＲＦ発生器、６はサ
ンプリングのタイミング及びＲＦ電圧の印加タイミング
を制御するパルスを発生するパルス発生器で、サンプリ
ングタイミングを制御するパルスは上記サンプル・ホー
ルド回路３にコントロール信号として印加される。この
パルスはデユーティレシオが例えば０．０５程度であり
、このパルスが「ハイ」の期間（例えば０．０５秒間）
にサンプル・ホールド回路３による熱電対１からの熱起
電力のサンプリングが行なわれる。

また、パルス発生器６から発生するところのＲＦ電圧の
印加タイミングを発生するパルスと、ＲＦ発生器５の出
力はミキサー７に印加される。

該パルスは周期が上記のサンプリングタイミングを制御
するパルスと全（同じであり、デユーティレシオが９０
％である。そして、ＲＦ電圧の印加タイミングを発生す
るパルスが「ロウ」の期間内にサンプリングタイミング
を制御するパルスが「ハイ」になり、両方のパルスが共
に「ハイ」になる瞬間がないようになっている。

ミキサー７はパルス発生器６からのパルスが「ハイ」の
期間中はＲＦ発生器５の出力であるＲＦバイアス電圧を
ウェハ（サセプタ）２と装置外筺との間に印加し、一方
そのパルスが「ロウ」の期間中はＲＦバイアス電圧を出
力しない。

このような半導体製造装置によれば、ＲＦバイアスと熱
電対１の熱起電力によるウェハ温度の検出とを時分割で
行なうことができ、熱起電力のサンプリング中はＲＦバ
イアス電圧が発生していない。従って、ＲＦバイアス電
圧による干渉を全く受けない熱起電力を熱電対１からサ
ンプリングすることによりウェハ温度をモニターするこ
とができる。依って、正確に温度モニターを行なうこと
ができる。勿論、正確な温度モニターのために特開昭６
０−７９７８４号公報に紹介されたような薄膜からなる
特殊な熱電対を用いたり、あるいはウェハサセプタ内に
電気的に絶縁した熱伝導の悪い状態で熱電対を設置する
必要は全（ない。

尚、少な（とも熱電対１の熱起電力をサンプリング中は
ＲＦバイアス電圧は供給されないことになるが、サンプ
リングするのは１秒周期における０、０５秒程度ときわ
めて短い時間であり、ＲＦバイアス電圧を供給しないの
は１秒周期における０、１程度度とやはり短い時間であ
るので、膜質は影響されない。即ち、堆積膜の膜質は連
続的にＲＦバイアスをかけた場合と全く同じになり、問
題が生じることはない。

尚、本発明はバイアスＥＣＲ−ＣＶＤ装置のみならず、
熱電対による温度モニターをしながら高周波電力を導入
する半導体製造装置一般に適用することができる。

（Ｈ，発明の効果） 以上に述べたように、本発明半導体製造装置は、高周波
電力を装置内部へ導入して被処理基体を処理すると共に
熱電対からの熱起電力に基づき上記被処理基体の温度を
モニターする半導体製造装置において、高周波電力の印
加と熱電対の熱起電力のサンプリングとを時分割で行な
うことを特徴とするものである。

従って、本発明半導体製造装置によれば、熱起電力を検
出するときには高周波電力が印加されていないので熱電
対からは熱起電力のみが発生している。従って、その熱
起電力の検出によって温度を正確にモニターすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明半導体製造装置の一つの実施
例を説明するためのもので、第１図は回路ブロック図、
第２図はタイミングチャート、第３図は背景技術の要部
を示す断面図である。 符号の説明 １・・・熱電対、 ２・・・ウェハ（サセプタ）、 ３・・・サンプリング（サンプル・ホールド）回路、 ５・・・ＲＦ発生器。 回路ズロ・ツク図 第１図 タイミングチャート 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波電力を装置内部へ導入して被処理基体を処
   理すると共に熱電対からの熱起電力に基づき上記被処理
   基体の温度をモニターする半導体製造装置において、 高周波電力の印加と熱電対の熱起電力のサンプリングと
   を時分割で行なうようにしてなる ことを特徴とする半導体製造装置