(57)【要約】【課題】半導体ウェーハのプラズマ処理を精密に制御する方法及び装置に関する。【解決手段】本発明は、ウェーハの裏面のすぐ隣にあって裏面に面する端部を有する光ファイバを含む光温度センサ、又は、蛍光・光温度センサを使用することにより、処理中にウェーハ温度を連続的に監視する問題を解決する。この光ファイバは、ウェーハ・リフトピンのうちの１つの中に光ファイバがその中を通る軸線方向の空隙を設けることにより、プラズマ処理を邪魔することなく収容される。ウェーハ裏面に面するこのファイバの端部は、中空のリフトピンの端部と符合する。もう一方の端部は、「外部」光ファイバを経由して、リアクタチャンバ外側にある温度プローブ電子装置に結合される。【選択図】図１
2011135097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理される半導体ウェーハを支持するウェーハ支持具と、前記ウェーハ支持具を通って延び、上端部で前記ウェーハの裏面に当接する複数の細長いリフトピンとを包含する真空チャンバを有するプラズマ・リアクタにおいて、前記リアクタにおける前記ウェーハのプラズマ処理中に前記ウェーハの温度を連続的に監視する温度計測装置であって、
前記リフトピンのうちの１つを通って延び、前記１つのリフトピンの上端部にほぼ符合する上端部を持ち、前記中空のリフトピンの下端部を通って延びる、下端部を有する光パイプと、
前記光パイプの下端部に結合される光温度計測センサと、
を含むことを特徴とする温度計測装置。
【請求項２】
前記光パイプは、
サファイア・ロッドと、
石英光ファイバと、
のいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項３】
前記光パイプの前記下端部に接続される１つの端部を持ち、
前記光温度計測センサに接続される他の端部を有する可撓性光ファイバを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の温度計測装置。
【請求項４】
前記リアクタは、前記リフトピンの下端部を支持するリフトスパイダを更に含み、
前記可撓性光ファイバは、前記リフトスパイダ及びリフトピンの動きに適応するように湾曲する、
ことを特徴とする請求項３に記載の温度計測装置。
【請求項５】
製造プラズマ・リアクタにおける処理の間、製品ウェーハの温度をリアクタのプラズマ処理領域に対して非侵襲的に監視する方法であって、
試験リアクタにおいて試験ウェーハの温度挙動を試験ウェーハのプラズマ処理中に観察する段階と、
前記試験ウェーハのプラズマ処理中に、前記試験ウェーハ支持具の温度を計測して、前記試験ウェーハの温度を前記試験ウェーハ支持具の温度に相関させるメモリに情報を記憶する段階と、
前記製造プラズマ・リアクタの製品ウェーハ支持具上に製品ウェーハを取り付ける段階と、
前記製品ウェーハのプラズマ処理中に前記製品ウェーハ支持具の温度を計測する段階と、
前記試験ウェーハ温度と前記試験ウェーハ支持具温度とを相関させる前記メモリの前記情報を使用して、前記製品ウェーハ支持具温度から前記製品ウェーハの温度を推測する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記試験リアクタ及び前記製造リアクタは、同じリアクタであり、
前記試験ウェーハ支持具及び前記製品ウェーハ支持具は、同じウェーハ支持具である、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
製造プラズマ・リアクタにおける処理の間、製品ウェーハの温度を目標とする温度近くに維持する方法であって、
試験ウェーハの裏面に光学反応性染料を持つ試験ウェーハを、試験リアクタの試験ウェーハ支持具の上に取り付ける段階と、
前記試験ウェーハのプラズマ処理中に、前記試験ウェーハ裏面の前記染料の光学的挙動を前記試験ウェーハ支持具を通して光学的に観察して、前記試験リアクタにおいて前記試験ウェーハがプラズマとの相互作用によって加熱される時に前記試験ウェーハの温度を前記光学的挙動から導く段階と、
前記試験ウェーハのプラズマ処理中に、前記試験ウェーハ支持具の温度を計測して、前記試験ウェーハの温度を前記試験ウェーハ支持具の温度に相関させるメモリに情報を記憶する段階と、
前記製造リアクタの製品ウェーハ支持具上に製品ウェーハを取り付ける段階と、
前記製品ウェーハのプラズマ処理中に前記製品ウェーハ支持具の温度を計測する段階と、
前記試験ウェーハ温度と前記試験ウェーハ支持具温度とを相関させる前記メモリの前記情報を使用して、前記製品ウェーハ支持具温度から前記製品ウェーハの温度ドリフトを推測する段階と、
前記製品ウェーハの前記温度ドリフトを最小限化するように、前記製品ウェーハ支持具に加えられる冷却剤の圧力を変化させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記試験リアクタ及び前記製造リアクタは、同じリアクタであり、
前記試験ウェーハ支持具及び前記製品ウェーハ支持具は、同じウェーハ支持具である、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記試験ウェーハの処理中に、冷却剤圧力を計測して、冷却剤圧力とウェーハ温度とを相関させる情報を前記メモリに記憶する段階と、
前記製品ウェーハの処理中に、冷却剤圧力とウェーハ温度とを相関させる前記情報を使用して前記温度ドリフトから前記冷却剤圧力の最適な変更を推測する段階と、
を更に含み、
冷却剤圧力を変更する前記段階は、前記最適な変更に従って実行される、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
製造プラズマ・リアクタにおける処理の間、製品ウェーハの温度を目標とする温度近くに維持する方法であって、
試験ウェーハの裏面に光学反応性染料を持つ試験ウェーハを、試験リアクタの試験ウェーハ支持具の上に取り付ける段階と、
プラズマ処理中に前記試験ウェーハ裏面の前記染料の光学的挙動を前記試験ウェーハ支持具を通して光学的に観察して、前記試験リアクタにおいて前記試験ウェーハがプラズマとの相互作用によって加熱される時に光学的挙動から前記試験ウェーハの温度を推測する段階と、
前記推測する段階によって計測された前記試験ウェーハの温度を前記試験ウェーハの処理中に目標とするレベル近くに維持する前記試験ウェーハ支持具に加えられる冷却剤の冷却剤圧力の時間特性を確立する段階と、
前記製造プラズマ・リアクタの製品ウェーハ支持具の上に製品ウェーハを取り付ける段階と、
冷却剤を冷却剤圧力を用いて前記製品ウェーハ支持具に加えて、前記冷却剤圧力を前記時間特性に従って調節する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記製造リアクタ及び前記試験リアクタは、同じリアクタであり、
前記製品ウェーハ支持具及び前記試験ウェーハ支持具は、同じウェーハ支持具である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記時間特性に従って前記冷却剤圧力を調節する前記段階は、プラズマ点弧時に比較的低いレベルで前記冷却剤圧力を開始して、プラズマ処理中に前記製品ウェーハの加熱ができるように前記冷却剤圧力を時間と共に増加させる段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記冷却剤圧力の前記低いレベルは、目標とする製品ウェーハ温度に達するまで、プラズマ点弧に続く製品ウェーハ温度の最適な急速上昇を可能にするほど十分に低いことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記試験ウェーハの処理中に、前記試験ウェーハ支持具の温度を計測して、ウェーハ温度をウェーハ支持具温度と相関させる情報をメモリに記憶する段階と、
前記製品ウェーハのプラズマ処理中に前記製品ウェーハ支持具の温度を計測する段階と、
前記ウェーハ温度と前記ウェーハ支持具温度とを相関させる前記メモリの前記情報を使用して、前記ウェーハ支持具温度から前記製品ウェーハの温度ドリフトを推測する段階と、
前記製品ウェーハの前記温度ドリフトを最小限化するように、冷却剤圧力を変化させる段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
プラズマ処理領域内のウェーハ支持具上の半導体ウェーハを処理するプラズマ・リアクタにおいて、前記ウェーハの温度を目標とする温度近くに維持する装置であって、
冷却剤を制御可能な冷却剤圧力でウェーハ支持具に加える冷却剤供給装置と、
ウェーハ支持具に結合される温度センサと、
ウェーハ支持具温度をウェーハの温度と相関させる情報を記憶するメモリと、
ウェーハ温度とウェーハ支持具温度とを相関させるメモリの情報を使用して、ウェーハ支持具温度からウェーハの温度ドリフトを推測することができ、前記温度ドリフトを修正するのに役立つ前記冷却剤圧力の変化を温度ドリフトから判断することができるプロセッサと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
ウェーハ温度及び冷却剤圧力を相関させる前記メモリの情報を更に含み、
前記プロセッサは、ウェーハ温度及び冷却剤圧力を相関させる前記情報を使用して、前記温度ドリフトから冷却剤圧力の変化を判断する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
ウェーハ温度及びウェーハ支持具温度を相関させる前記メモリの情報は、プラズマ・リアクタにおいて試験ウェーハの処理中に、ウェーハ支持具を通すウェーハ裏面の光学的温度検出により試験ウェーハの温度を計測する方法によって得られることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
ウェーハ温度及び冷却剤圧力を相関させる前記メモリの情報は、プラズマ・リアクタにおいて試験ウェーハの処理中に、ウェーハ支持具を通すウェーハ裏面の光学的温度検出により試験ウェーハの温度を計測する方法によって得られることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
ウェーハ温度、ウェーハ支持具温度、及び、冷却剤圧力を相関させる情報は、ウェーハ温度、ウェーハ支持具温度、及び、冷却剤圧力を関連させる数学方程式に対応することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記ウェーハ支持具温度は、前記ウェーハに直接接触する、前記ウェーハ支持具のセラミックパックにおいて計測されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
製造プラズマ・リアクタにおける処理の間、ウェーハを静電的にしっかりと締め付ける前記製造リアクタの静電チャック上に支持されている製品ウェーハの温度を目標とする温度近くに維持し、前記製品ウェーハに対する冷却剤圧力には製造リアクタのプラズマ処理領域におけるチャックの締め付け力が対抗するような方法であって、
試験リアクタの試験ウェーハ支持具上に装着された試験ウェーハをプラズマ処理する間に、試験ウェーハ及び試験ウェーハ支持具の温度を計測して、前記試験ウェーハの温度を前記試験ウェーハ支持具の温度と相関させる情報をメモリに記憶する段階と、
前記製造リアクタの前記静電チャックの上に製品ウェーハを取り付ける段階と、
前記製品ウェーハのプラズマ処理の間、前記チャックの製品ウェーハ支持具の温度を計測する段階と、
前記試験ウェーハ温度と前記試験ウェーハ支持具温度とを相関させる前記メモリの前記情報を使用して、前記製品ウェーハ支持具温度から前記製品ウェーハの温度ドリフトを推測する段階と、
前記製品ウェーハの前記温度ドリフトを最小限化するように、前記製品ウェーハ支持具に加えられる冷却剤の圧力を変化させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記製品ウェーハをチャックから取り外す前に、前記リアクタのプラズマＲＦ（高周波）電源電力を減少させる段階と、
前記冷却剤圧力を除去する段階と、
を更に含み、
それにより、プラズマＲＦ電源電力の減少が冷却剤圧力を除去する際のウェーハの過熱を防止する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記試験ウェーハの処理中に、冷却剤圧力を計測して、冷却剤圧力とウェーハ温度とを相関させる情報を前記メモリに記憶する段階と、
前記製品ウェーハの処理中に、冷却剤圧力とウェーハ温度とを相関させる前記情報を使用して前記温度ドリフトから前記冷却剤圧力の最適な変更を推測する段階と、
を更に含み、
冷却剤圧力を変更する前記段階は、前記最適な変更に従って実行される、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
プラズマ・リアクタにおける処理の間、ウェーハを静電的にしっかりと締め付ける静電チャック上に支持されている製品ウェーハの温度を目標とする温度近くに維持し、前記ウェーハに対する冷却剤圧力にはリアクタのプラズマ処理領域におけるチャックの締め付け力が対抗するような方法であって、
試験ウェーハの裏面に光学反応性染料を持つ試験ウェーハを、前記リアクタのウェーハ支持具の上に取り付ける段階と、
プラズマ処理中に前記ウェーハ裏面の前記染料の光学的挙動を前記ウェーハ支持具を通して光学的に観察して、前記リアクタにおいて前記ウェーハがプラズマとの相互作用によって加熱される時に光学的挙動から前記ウェーハの温度を推測する段階と、
前記推測する段階によって計測された前記ウェーハの温度を前記試験ウェーハの処理中に目標とするレベル近くに維持する前記ウェーハ支持具に加えられる冷却剤の冷却剤圧力の時間特性を確立する段階と、
プラズマ・リアクタのウェーハ支持具の上に製品ウェーハを取り付ける段階と、
前記製品ウェーハを支える前記ウェーハ支持具に冷却剤圧力を用いて冷却剤を加え、前記冷却剤圧力を前記時間特性に従って調節する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
前記製品ウェーハをチャックから取り外す前に、前記リアクタのプラズマＲＦ（高周波）電源電力を減少させる段階と、
前記冷却剤圧力を除去する段階と、
を更に含み、
それにより、プラズマＲＦ電源電力の減少が冷却剤圧力を除去する際のウェーハの過熱を防止する、
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記時間特性に従って前記冷却剤圧力を調節する前記段階は、プラズマ点弧時に比較的低いレベルで前記冷却剤圧力を開始して、プラズマ処理中に前記ウェーハの加熱ができるように前記冷却剤圧力を時間と共に増加させる段階を含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体ウェーハのプラズマ処理を精密に制御する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハのプラズマ処理を精密に制御するには、ウェーハ温度が目標とする温度に対して慎重に調節されるか極めて近くに保持されることを必要とする。ウェーハ温度がドリフトすると、プラズマ処理の様々な特性に変化を引き起こし、従ってその処理は、精密に制御できない。例えば、プラズマ・エッチ処理においては、ウェーハの温度が高温に向けてドリフトする場合、エッチ速度は増大することがある。一般的に言って、プラズマ処理は、ウェーハ温度を増大させることになる。ウェーハ温度を目標とするレベルに維持するため、ウェーハは、ヘリウムガスなどの冷却剤をウェーハ支持具を通り、更にその冷却剤が熱をウェーハの裏面から離すように伝導する冷却剤通路を通ってポンプで送ることにより、プラズマ処理の間に冷却される。冷却速度は、ウェーハ支持具内の冷却剤通路に冷却剤を供給する圧力に比例し、従って、ウェーハ温度は、冷却剤圧力によって直接的に影響される。すなわち、従来的には、処理の間、冷却剤圧力を目標とするウェーハ温度に対応する一定値に設定する。
【０００３】
今日まで、ウェーハ温度は、ウェーハのプラズマ処理の間、上記の冷却技術を用いてほぼ一定であると仮定されてきた。このことは、窒化物層をエッチングするプラズマ・エッチ処理が温度の変化に極めて影響されやすいことから、とりわけ窒化物処理の場合には重要な仮定である。ウェーハ温度は、通常、試験ウェーハの表面に貼ることができる従来の（市販の）「温度ドット」を使用して計測されてきた。試験ウェーハのプラズマ処理の終りには、温度ドットの色は、処理の間に達した最高温度を示す。ウェーハ温度はプラズマ処理の継続時間に亘って一定であると仮定しているので、この温度は、通常、ウェーハの処理温度であると解釈されている。
【０００４】
しかし、処理の間はウェーハ温度が一定であるとの仮定を試験することは実際的ではなかった。例えば、プラズマの点弧時において、ウェーハ温度は、室温から定常状態のプラズマ処理温度まで急速に（例えば、数秒内で）上昇すると仮定される。この仮定は、処理の間に、特に製品ウェーハの処理の間に、ウェーハ温度を直接的に計測することがこれまで実際的でなかったので、立証することができなかった。処理の間に連続して監視できる唯一の温度は、ウェーハ支持具又は「パック」の温度であり、それは処理中のウェーハ温度よりもかなり低い温度にある。
【０００５】
以下に説明されるように、本発明の１つの態様は、高度に正確なプローブを提供し、それを使用することにより、所定の箇所に特別の染料を有する試験ウェーハの温度がプラズマ処理の間に連続的に監視される。このプローブを使用することにより、ウェーハ温度は、処理中一定ではないことが発見されたのだが、その理由は、他にもあるが、ウェーハがプラズマ点弧に続いて室温から定常状態の処理温度まで上昇するのに、驚くほど長時間（１分を超える）かかるからである。ウェーハ温度におけるそのような変動は、それらが処理パラメータ（例えば、エッチの速度）を制御し得る正確さを減少させる傾向があるので有害である。同様に、静電チャックを使用するプラズマ・リアクタにおいて、ウェーハ温度は、プラズマ処理の終り近くで極めて高く上昇することが発見された。これは、ウェーハ支持具上にウェーハを保持する静電チャックへのＲＦ（高周波）出力をオフにする前に、冷却剤圧力が除去されるからである。そうしない限り、ウェーハは、ＲＦ電力が静電チャックから除去され次第、ウェーハ裏面上の冷却剤圧力によってウェーハ支持具から吹き飛ばされるであろう。
【０００６】
従って、目標とする温度からのウェーハ温度のずれを検出し、そのようなずれを何とかして修正することの必要性が存在するということは、本発明の発見である。このことは、上記で言及された本発明のプローブを使用し、処理を通して温度が連続的に監視される試験ウェーハの場合には確かに可能であるが、ウェーハ温度を計測するためにプローブにとって必要とされる染料によって汚染することができない製品ウェーハの場合には可能であるとは思えない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、処理中に目標とする温度からの製品ウェーハの温度の実時間のずれを、ウェーハ温度を直接計測できない状況で、導き出す方法に対する必要性が存在する。更に、そのようなずれに応答して、それらを最小限化する又は回避するために、装置を変更する方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ウェーハの裏面の隣にあって裏面に面する端部を有する光ファイバを含む光学的又は蛍光・光温度センサを使用することにより、処理中にウェーハ温度を連続的に監視する問題を解決する。この光ファイバは、ウェーハ・リフトピンのうちの１つの中に、光ファイバがその中を通る軸線方向の空隙を設けることによってプラズマ処理を邪魔することなく収容される。ウェーハ裏面に面するこのファイバの端部は、中空のリフトピンの端部と符合する。もう一方の端部は、「外部」光ファイバを経由して、リアクタチャンバ外側にある温度プローブ電子装置に結合される。好ましい実施形態において、この中空リフトピンは、リフトスパイダ上の他のリフトピン及び可撓性ベローズ組立体で支持される。中空リフトピン内部の光ファイバ及び外部光ファイバは、ベローズの底部近くにある湾曲によって互いに結合されるのが好ましい。光ファイバの直径よりも小さな空洞は、リフトピン内部の光ファイバと見当合わせをしてウェーハ裏面に穿孔され、適切な染料がその空洞中に堆積されてセンサによる温度検出を容易にすることが好ましい。
【０００９】
本発明はまた、ウェーハ裏面に光プローブによる温度計測を可能にする空洞も染料も存在しない製品ウェーハにおけるウェーハ温度のずれを測定する問題を解決する。本発明は、第１に、試験ウェーハを用いる直接ウェーハ温度計測を使用し、冷却剤圧力の関数としてウェーハ温度挙動のデータベースを確立する段階と、ウェーハ支持具温度又は「パック」温度の関数としてウェーハ温度挙動のデータベースを確立する段階とによりこの問題を解決する。これらのデータベースは、次に、目標とする温度からのウェーハ温度のずれを最小限化するような方法で冷却剤圧力を制御するために、製品ウェーハの処理中に使用される。
【００１０】
好ましい実施形態において、冷却剤圧力のそのような制御は、第１に、パック温度を計測する段階と、計測されたパック温度からウェーハ温度を導くために、パック温度の関数としてのウェーハ温度のデータベースを使用する段階とによって達成される。次に、このようにして導かれたウェーハ温度は、誤差を計算するために目標とする温度と比較される。この誤差は、冷却剤圧力の関数としてのウェーハ温度データベースと共に使用され、フィードバック制御装置的に誤差を修正するのに役立つことになる冷却剤圧力の変化を判断する。
【００１１】
別の実施形態において、冷却剤圧力に対する修正が試行錯誤による方法で確立される。すなわち、例えば、プラズマ点弧直後のウェーハ温度上昇の遅延は、プラズマ点弧直後の冷却剤圧力を加える段階又は増大する段階のそれに対応する遅延により修正され、冷却剤圧力は、ウェーハ温度を目標とする温度に極めて急速に上昇させ、そこに留まらせる（プラズマ点弧後の時間の関数とする冷却剤圧力の）スケジュールに従って徐々に増加される。冷却剤圧力のスケジュールを確立するこの試行錯誤の方法は、本発明の光ウェーハ温度プローブを使用し、試験ウェーハを用いて実行される。冷却剤スケジュールは、プラズマ点弧から以後のかなり一定のウェーハ温度が達成されるまで、連続する試行に亘って修正される。次に、冷却剤圧力のスケジュールが製品ウェーハに対して適用される。
【００１２】
更なる実施形態において、本発明の光プローブを使用して試験ウェーハで観察されたウェーハ温度の挙動は、冷却剤圧力及びパック温度の関数としての方程式においてパラメータ化される。この方程式は、その後、連続的に計測されたパック温度に基づいて冷却剤圧力修正を正確に計算するために使用される。
静電チャックからウェーハが外される直前に（すなわち、冷却剤圧力がオフにされる時）ウェーハ温度が増大する問題は、静電チャック上のＲＦ電力を、ウェーハへの熱伝達は減少するがウェーハをチャック上に静電的に保持するのにまだ十分なレベルまで減少させることによって解決される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の光学温度プローブの好ましい実施形態を含むプラズマ・リアクタの一部分の側部断面図である。
【図２】ウェーハ裏面に一定の冷却剤圧力を使用するプラズマ点弧におけるウェーハ温度の挙動を示す図である。
【図３】図２の光温度プローブを有するプラズマ・リアクタを含む、ウェーハ温度のドリフトを最小限化するためにウェーハ温度の挙動特性を記述して冷却剤圧力を制御する装置を示す図である。
【図４】試験ウェーハの温度挙動を冷却剤圧力の関数として、及び、ウェーハ支持具温度又はパック温度の関数として、その特性を記述する又は計測するために図３の装置を作動させる方法を示す図である。
【図５】図４の方法で特性を表されたウェーハの温度挙動を使用して、ウェーハ支持具温度又はパック温度を監視することにより、製品ウェーハの温度を調節する方法を示す図である。
【図６】図１の光プローブを使用して試験ウェーハで計測されたウェーハ温度の挙動を冷却剤圧力の関数として示すグラフである。
【図７】図１の光プローブを使用して試験ウェーハで計測されたウェーハ温度の挙動をパック温度の関数として示すグラフである。
【図８】試行錯誤によって確立された段階のスケジュールにおいて冷却剤圧力を増大させることにより、かなり一定なウェーハ温度がプラズマ点弧時に達成される様子を示すグラフである。
【図９】図８に対応するグラフであって、同じ処理パラメータを有する同じリアクタがプラズマが点弧するとすぐに一定の冷却剤圧力で従来的に作動され、ウェーハ温度が非常に緩慢に上昇することを比較のために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ウェーハ温度光プローブ
図１を参照すると、プラズマ・リアクタ１００は、天井１０５及び床１０９に隣接する円筒形側壁１０７を含む真空チャンバ囲壁１０２を有する。床１０９上の静電チャック１１１は、支持具１１５上のセラミック（窒化物アルミニウム）パック１１３及びセラミックパック１１３内部の電極網１１７を含む。半導体ウェーハ１１９は、電極網１１７に対して印加されたチャック電源１２１からのチャック電圧によって誘起された静電力によりセラミックパック１１３上にしっかり保持される。セラミックパック１１３は、その上面に冷却剤通路１２３を有し、その通路は、その中を通って循環される（ヘリウムガスなどの）冷却剤がウェーハ１１９の裏面に直接的に接触できるようにする。この目的のために、冷却剤ポンプ１２５は、選択されたガス圧力でヘリウムガスを冷却剤通路１２３内に送る。ウェーハ１１９は、静電チャック１１１を通して延びてウェーハ１１９の裏面に接触する複数のリフトピン１２７によって静電チャック１１１から離れて押し上げられる。リフトピン１２７は、各ピン１２７の下にあって一部分が可撓性ベローズ１３３内部に保持されているロッド１３１を含むベローズ組立体を通ってリフトスパイダ１２９により上下に動かされる。ロッド１３１は、リフトピン１２７がねじ込み可能に接続されてＯリング１３８によって密封されるピストンプレート１３５及び外被１３７を支持する。ウェーハ１１９は、リフトスパイダ１２９をウェーハの裏面がパック１１３に触れるまで下げることにより、静電チャック１１１上に置かれる。次に、チャック電源１２１が作動され、チャック電圧を電極網１１７に加える。その後、冷却剤ポンプ１２５は、冷却剤を通路１２３に送ってウェーハ１１９を冷却する。プラズマは、処理ガスをガス取り入れ口１３９経由でリアクタチャンバ内に導入し、ＲＦ電力をチャンバ内に結合することによって点弧される。その電力は、電極網１１７にそれを印加し、天井１０５を接地することによって容量的に結合してもよい。代わりに、ＲＦ電力は、それを壁１０７又は天井１０５に隣接するコイルアンテナ１４１に加えることにより誘導的に結合してもよく、その場合は、ウェーハ１１９近くのイオンエネルギを制御するためにＲＦバイアス電圧を電極網１１７に加えてもよい。
ウェーハ１１９の温度の間接的な兆候を得るため、パック温度プローブ１４３は、プラズマ処理の間にパック１１３の温度からの連続的な読みをもたらす。これまでは、例えば窒化物エッチ作業などの特定のプラズマ処理の間のウェーハ温度の重要性にもかかわらず、ウェーハ温度の連続的直接計測値を得ることは実際的ではなかった。
【００１５】
この問題を解決するため、円筒形のリフトピン１２７の１つが中空に作られ、光パイプ１４５がその中空リフトピン１２７を通して挿入される。更に、ロッド１３１も中空であり、従って、光パイプ１４５も同様にロッド１３１の内側を通って延びる。光パイプ１４５の上端部は、ウェーハの裏面と相対してリフトピン１２７の頂部と符号する。光パイプ１４５の下端部は、リフトスパイダ１２９に向かって延び、可撓性光ファイバ１４７に結合される。この目的のために、光パイプは、湾曲１４９によってリフトスパイダ１２９の頂部を通って供給され、リフトスパイダ１２９の底部において、標準的なファイバ光学コネクタ１５１の一方の端部で終端される。可撓性光ファイバ１４７は、ファイバ光学コネクタ１５１のもう一方の端部に接続される。光パイプ１４５は、可撓性石英光ファイバでも良いが、石英ファイバよりも高い開口数を有する理由でサファイアロッドであることが好ましい。可撓性光ファイバ１４７の反対側端部は、例えばラクストロン蛍光光温度（ＦＯＴ）プローブであり得る従来的なプローブ電子機器１５５に接続される。このタイプのプローブは、化学的な染料が表面上に置かれることを必要とし、その温度がプローブで計測されることになる。従って、リフトピン１２７のそれよりも小さな直径を有する機械的空洞１６０が試験ウェーハ１１９の裏面に形成され、この機械的空洞１６０は、リフトピン１２７及び光パイプ１４５と見当合わせされる。必要な化学的染料、すなわち蛍光体１６５が空洞１６０中に置かれる。光パイプ１４５の存在は、プラズマ処理を危うくすることはなく、理由は、それがウェーハ１１９の裏面に接触するか、又は、少なくとも殆ど接触し得てもプラズマからは隔離されているからである。これは、ウェーハの裏面が静電的にパック１１３に固定される一方で、中空リフトピン１２７の開口端部がウェーハ裏面に当接するからである。更に、このリフトピン１２７は、外被１３７に対してＯリング１３８によって密封される。従って、本発明のウェーハ温度用の光プローブ（すなわち、光パイプ１４５、光ファイバ１４７、及び、ＦＯＴ１５５）は、ウェーハ１１９の温度の連続計測をもたらす。
【００１６】
ウェーハ温度を制御する方法
図１のプローブは、全プラズマ処理サイクルに亘るウェーハ温度挙動の正確な評価を初めて可能にした。図２は、図１のプローブを使用して時間の経過と共に計測されたウェーハ温度を示すグラフである。プラズマ点弧は０秒で始まり、約２４０秒でのウェーハのチャックからの取り外しで終了する。図２が示すのは、かなり一定であるというウェーハ温度挙動に関する仮定は正しくなかったことであり、図において、ウェーハ温度は、２分間近くも約９０℃である平衡プラズマ処理温度に至らない。従って、図２の例によれば、持続時間として単に４分間に過ぎないプラズマ処理サイクルの最初の２分間は、ウェーハ温度が制御されておらず、また目標とする温度を下回る。図２はまた、ウェーハをチャックからの取り外す準備としてヘリウム冷却剤圧力が除去される２１０秒において、ウェーハ温度が、約２３５秒においてＲＦ電力がオフになるまで、約１５度だけ急上昇することを示す。
【００１７】
プラズマ点弧後最初の９０秒間のウェーハが緩慢に温まる問題を解決するため、本発明は、試験ウェーハを用いて図１の光温度プローブによって集められた大きなデータベースを使用する。１つの困難は、処理されている各ウェーハの温度を図１のプローブを使用して直接的に監視し、目標とするウェーハ温度に維持するために、直接的に制御されるフィードバック制御ループで冷却剤圧力を変更するという分かり易いアプローチは、機械的空洞１６０及びその中に置かれた蛍光体染料を有する試験ウェーハという特殊な場合以外、不可能なことである。具合の悪いことに、製品ウェーハは、そのような空洞を持つことができないし、その上に置かれる化学的染料又は蛍光体も持つことができない。従って、製品ウェーハ温度の直接的連続計測は、図１のプローブをもってしても不可能である。製品ウェーハの処理中に連続して監視することのできる、ウェーハ１１９に最も近い温度は、パック１１３の温度である。しかし、図１のウェーハ温度プローブと、パック１１３の中の温度プローブとを使用して実施された試験は、とりわけプラズマ点弧に続く最初の１２０秒の間は、パック温度がウェーハ温度を十分に下回ることを明らかにした。従って、パック温度は、特にプラズマ点弧に続くプラズマ処理サイクルの初期部分の間は、制御ループにおいてウェーハ温度と置き換えることはできない。
【００１８】
上記の問題は、本発明において、第１に図１のプローブ及びパック温度プローブによって試験ウェーハを使用する段階と、ウェーハの温度挙動をパックの温度挙動と相関させる段階とにより解決される。更に、この試験ウェーハが図１のプローブによって使用され、ウェーハ温度と冷却剤圧力との相関がとられる。次に、製品ウェーハが処理されるたびにパック温度が監視され、実際のウェーハ温度は、試験ウェーハで得られたウェーハ及びパック温度の相関関係を使用して、計測されたパック温度から推測される。製品ウェーハのこの推測された温度が目標とする温度からずれている場合、試験ウェーハで得られたウェーハ温度と冷却剤圧力との相関関係を使用して、冷却剤圧力の修正が観察されたずれから推測される。その結果、ウェーハ温度が緩慢に上昇することが一連の冷却剤温度修正によって自動的に修正されることになり、その場合、冷却剤圧力は、プラズマ処理の開始近くで抑えられ、目標とするウェーハ温度を維持するために処理中に増加される。
【００１９】
代わりに、試験ウェーハ及び図１のプローブを使用して、時間に関する最適冷却剤圧力特性を試行錯誤により見出してもよい。冷却剤圧力は、製品ウェーハの処理中、この最適特性に従って制御される。
図３は、上記の温度制御方法を実行する装置を示す。図１のプラズマ・リアクタは、図１に関連して上記で議論された形態に加え、パック温度プローブ３０５、ガス圧力プローブ３１０、及び、図３において参照符号３１５で指定される図１のウェーハ温度プローブを含むものとして図３に示される。パック温度プローブ３０５は、パック１１３内部の従来的な温度センサから成る。ヘリウム圧力プローブ３１０は、冷却剤通路１２３のうちの１つの内部における従来的な圧力センサから成る。３個のプローブ３０５、３１０、及び、３１５の各々は、メモリ３３０を使用するマイクロプロセッサ３２０に接続された、その出力を有する。
【００２０】
図４を参照すると、試験ウェーハ１１９が静電チャック１１１上でチャックにかけられ（図４のブロック４１０）、プラズマが衝突し、ウェーハ温度及びパック温度が連続的に監視されてマイクロプロセッサ３２０によって記録される（図４のブロック４２０）。このマイクロプロセッサ３２０（又は、人間）は、ポンプ１２５によって制御される冷却剤圧力を変動させる（図４のブロック４３０）。この変動は、ウェーハ温度を目標とするレベルに維持するためのフィードバック制御ループの一環として実行してもいいし、あるいは、最良の冷却剤圧力時間特性を見出すための試行錯誤反復処理であってもよい。３個のプローブ３０５、３１０、及び、３１５から得られるデータは、マイクロプロセッサ３２０によってメモリ３３０に記憶される（ブロック４４０）。このデータは、次に、ウェーハ温度プローブ３１５及び冷却剤圧力プローブ３１０からの同時読み取りを相関させる第１の参照表（参照表１）の中に整理される（図４のブロック４５０）。このデータはまた、ウェーハ温度プローブ３１５及びパック温度プローブ３１０からの同時読み取りを相関させる第２の参照表（参照表２）の中に整理される（図４のブロック４６０）。参照表１及び２は、次に、ヘリウム（冷却剤）圧力をパック温度を計測することにのみに基づいて制御するために、製品ウェーハのプラズマ処理中に使用される。
【００２１】
図５を参照すると、製品ウェーハ（すなわち、図１の試験ウェーハ１１９において形成された機械的空洞１６０を欠く半導体ウェーハ）は、静電チャック１１１上でチャックにかけられる（図５のブロック５１０）。この製品ウェーハは、製品ウェーハの純粋性及び構造的一体性に対する仕様を満足させるために、その裏面に如何なる空洞１６０及び如何なる染料もないことが好ましい。光温度プローブ（すなわち、中空リフトピン１２７、光パイプ１４５、及び、ＦＯＴ１５５など）は、製品ウェーハでは使用できないが、理由は、製品ウェーハの裏面には如何なる光学的染料も存在しないからである。従って、光プローブを含む試験リアクタである１つのリアクタを図４の方法を実行するのに使用し得る一方、図５の方法を実行する製造リアクタである別のリアクタは、必ずしも図１の光温度プローブを含まなくてもよい。代わりに、光プローブを含む同じリアクタを両方の作業を実行するために使用してもよい。ここで、図５の方法の説明を継続すると、プラズマが衝突し、パック温度は、プラズマ処理の間で連続的に監視される（ブロック５１５）。パック温度の各試料は、コンピュータ３２０によって使用され、参照表２を使用して対応するウェーハ温度を推測する。ウェーハ温度ドリフト（例えば、目標とする温度からの）は、それから推測される（ブロック５２０）。この温度ドリフトは、参照表１から冷却剤圧力に対する最適修正を推測するために使用される（ブロック５２５）。この冷却剤圧力は、その後しかるべく修正され、処理は、パック温度の次の試料を用いてそれ自身繰り返す（ブロック５３０）。
【００２２】
図６は、１．８キロワット（上側のカーブ）及び１．０キロワット（下側のカーブ）の２つの異なるＲＦ電力レベルにおけるウェーハ温度計測値とヘリウム圧力計測値との同時測定を相関させる参照表１に対応するデータを示すグラフである。図７は、ウェーハ温度及びパック温度の同時計測値を相関させる参照表２に対応するデータを示すグラフである。図６及び図７の両方のグラフにおいて、プラズマ点弧は時刻０秒で始まる。図７は、パック温度及びウェーハ温度の間の差がパック温度に伴って変化することを示す。図７に示される挙動は、ほぼ一定のウェーハ温度を維持する（プラズマ点弧の後、ウェーハをその平衡温度に極めて急速に到達させることにより）ための最適ヘリウム圧力時間特性に従ってヘリウム圧力を変えることによって得られたものである。この特性は試行錯誤によって得られ、図８に示されている。図８において、階段状のカーブは、時間の関数としてのヘリウム圧力であり、上記の最適特性である。図８における上側のカーブは、時間の関数としてのウェーハ温度である。図７を再び参照すると、パック温度は、明らかに定常状態ウェーハ温度に向かって漸近的に接近し、従って、ウェーハ温度及びパック温度の間の差は、その時々のパック温度に左右される。マイクロプロセッサ５２０は、製品ウェーハの温度を制御する時、現在のパック温度を参照表２（その内容は、図７のグラフに対応する）における最も近い温度に相関させて、対応するウェーハ温度を見出す。例えば、図７におけるパック温度５０℃は、ウェーハ温度約６５℃に対応する。目標とするウェーハ温度が例えば６０℃であった場合、＋５℃の誤差が検出されたはずである。冷却剤圧力に対する修正は、図６のグラフによって表される参照表１のデータを参照することによって得られる。具体的には、ＲＦ電力が１．８キロワットであると仮定すれば、６５℃から６０℃へのずれは、ヘリウム圧力における１トルの増大に相当する。従って、この例において加えられるべきヘリウム圧力の修正は、１トルの増加である。この方法は１次近似に過ぎないけれども、ウェーハ温度修正は不要であると一般に仮定した従来的な技術と比較して改良をもたらす。
【００２３】
更に別のアプローチは、ヘリウム圧力Ｐ及びパック温度Ｅの関数としてのウェーハ温度Ｔを表す２次方程式の定数を概算するために、図６及び図７（参照表１及び２）のデータに対する曲線の当てはめを使用することである。すなわち、
Ｔ＝ＡＰ2＋ＢＰ＋ＣＥ
一旦この定数Ａ、Ｂ、及び、Ｃが見出されたら、Ｔを修正するためのヘリウム圧力Ｐの変動は、マイクロプロセッサ５２０によって実行される従来的な数学的手法を使用して分かり易い方法で見出される。
【００２４】
図８を参照すると、ヘリウム圧力が除去される時であるウェーハをチャックから取り外す直前のウェーハ温度上昇の問題は、プラズマに加えられるＲＦ電力を、僅かな間、約１００ワットに減少させることで解決される。
図９は、比較をするために、ヘリウム圧力が従来的技法に従って処理の最初から最後まで一定に保持された時、同じ条件下にある同じリアクタにおいて得られた劣っている結果を示す。ウェーハ温度は、処理持続時間の半分近くの間、定常状態作動温度を下回る。
【００２５】
本発明は、好ましい実施形態に特に関連して詳細に説明されたが、本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、実施形態の変形及び修正を成し得ることが理解される。
【符号の説明】
【００２６】
１００  プラズマ・リアクタ
１０２  真空チャンバ囲壁
１０５  天井
１１１  静電チャック
１１３  セラミックパック
１１５  支持具
１１７  電極網
１１９  半導体ウェーハ
１２１  チャック電源
１２３  冷却剤通路
１２７  リフトピン
１２９  リフトスパイダ
１３３  可撓性ベローズ
１３８  Ｏリング
１３９  ガス取り入れ口
１４１  コイルアンテナ
１４３  パック温度プローブ
１４５  光パイプ
１４７  可撓性光ファイバ
１５５  ラクストロン蛍光光温度（ＦＯＴ）プローブ
１６０  機械的空洞
【図１】
2011135097.tif 000003
【図２】
2011135097.tif 000004
【図３】
2011135097.tif 000005
【図４】
2011135097.tif 000006
【図５】
2011135097.tif 000007
【図６】
2011135097.tif 000008
【図７】
2011135097.tif 000009
【図８】
2011135097.tif 000010
【図９】
2011135097.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月23日(2011.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造プラズマ・リアクタにおける処理の間、製品ウェーハの温度をリアクタのプラズマ処理領域に対して非侵襲的に監視する方法であって、
試験リアクタにおいて試験ウェーハの温度挙動を試験ウェーハのプラズマ処理中に観察する段階と、
前記試験ウェーハのプラズマ処理中に、前記試験ウェーハ支持具の温度を計測して、前記試験ウェーハの温度を前記試験ウェーハ支持具の温度に相関させるメモリに情報を記憶する段階と、
前記製造プラズマ・リアクタの製品ウェーハ支持具上に製品ウェーハを取り付ける段階と、
前記製品ウェーハのプラズマ処理中に前記製品ウェーハ支持具の温度を計測する段階と、
前記試験ウェーハ温度と前記試験ウェーハ支持具温度とを相関させる前記メモリの前記情報を使用して、前記製品ウェーハ支持具温度から前記製品ウェーハの温度を推測する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記試験リアクタ及び前記製造リアクタは、同じリアクタであり、
前記試験ウェーハ支持具及び前記製品ウェーハ支持具は、同じウェーハ支持具である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
製造プラズマ・リアクタにおける処理の間、製品ウェーハの温度を目標とする温度近くに維持する方法であって、
試験ウェーハの裏面に光学反応性染料を持つ試験ウェーハを、試験リアクタの試験ウェーハ支持具の上に取り付ける段階と、
前記試験ウェーハのプラズマ処理中に、前記試験ウェーハ裏面の前記染料の光学的挙動を前記試験ウェーハ支持具を通して光学的に観察して、前記試験リアクタにおいて前記試験ウェーハがプラズマとの相互作用によって加熱される時に前記試験ウェーハの温度を前記光学的挙動から導く段階と、
前記試験ウェーハのプラズマ処理中に、前記試験ウェーハ支持具の温度を計測して、前記試験ウェーハの温度を前記試験ウェーハ支持具の温度に相関させるメモリに情報を記憶する段階と、
前記製造リアクタの製品ウェーハ支持具上に製品ウェーハを取り付ける段階と、
前記製品ウェーハのプラズマ処理中に前記製品ウェーハ支持具の温度を計測する段階と、
前記試験ウェーハ温度と前記試験ウェーハ支持具温度とを相関させる前記メモリの前記情報を使用して、前記製品ウェーハ支持具温度から前記製品ウェーハの温度ドリフトを推測する段階と、
前記製品ウェーハの前記温度ドリフトを最小限化するように、前記製品ウェーハ支持具に加えられる冷却剤の圧力を変化させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
前記試験リアクタ及び前記製造リアクタは、同じリアクタであり、
前記試験ウェーハ支持具及び前記製品ウェーハ支持具は、同じウェーハ支持具である、
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記試験ウェーハの処理中に、冷却剤圧力を計測して、冷却剤圧力とウェーハ温度とを相関させる情報を前記メモリに記憶する段階と、
前記製品ウェーハの処理中に、冷却剤圧力とウェーハ温度とを相関させる前記情報を使用して前記温度ドリフトから前記冷却剤圧力の最適な変更を推測する段階と、
を更に含み、
冷却剤圧力を変更する前記段階は、前記最適な変更に従って実行される、
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
製造プラズマ・リアクタにおける処理の間、製品ウェーハの温度を目標とする温度近くに維持する方法であって、
試験ウェーハの裏面に光学反応性染料を持つ試験ウェーハを、試験リアクタの試験ウェーハ支持具の上に取り付ける段階と、
プラズマ処理中に前記試験ウェーハ裏面の前記染料の光学的挙動を前記試験ウェーハ支持具を通して光学的に観察して、前記試験リアクタにおいて前記試験ウェーハがプラズマとの相互作用によって加熱される時に光学的挙動から前記試験ウェーハの温度を推測する段階と、
前記推測する段階によって計測された前記試験ウェーハの温度を前記試験ウェーハの処理中に目標とするレベル近くに維持する前記試験ウェーハ支持具に加えられる冷却剤の冷却剤圧力の時間特性を確立する段階と、
前記製造プラズマ・リアクタの製品ウェーハ支持具の上に製品ウェーハを取り付ける段階と、
冷却剤を冷却剤圧力を用いて前記製品ウェーハ支持具に加えて、前記冷却剤圧力を前記時間特性に従って調節する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記製造リアクタ及び前記試験リアクタは、同じリアクタであり、
前記製品ウェーハ支持具及び前記試験ウェーハ支持具は、同じウェーハ支持具である、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記時間特性に従って前記冷却剤圧力を調節する前記段階は、プラズマ点弧時に比較的低いレベルで前記冷却剤圧力を開始して、プラズマ処理中に前記製品ウェーハの加熱ができるように前記冷却剤圧力を時間と共に増加させる段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記冷却剤圧力の前記低いレベルは、目標とする製品ウェーハ温度に達するまで、プラズマ点弧に続く製品ウェーハ温度の最適な急速上昇を可能にするほど十分に低いことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記試験ウェーハの処理中に、前記試験ウェーハ支持具の温度を計測して、ウェーハ温度をウェーハ支持具温度と相関させる情報をメモリに記憶する段階と、
前記製品ウェーハのプラズマ処理中に前記製品ウェーハ支持具の温度を計測する段階と、
前記ウェーハ温度と前記ウェーハ支持具温度とを相関させる前記メモリの前記情報を使用して、前記ウェーハ支持具温度から前記製品ウェーハの温度ドリフトを推測する段階と、
前記製品ウェーハの前記温度ドリフトを最小限化するように、冷却剤圧力を変化させる段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
プラズマ処理領域内のウェーハ支持具上の半導体ウェーハを処理するプラズマ・リアクタにおいて、前記ウェーハの温度を目標とする温度近くに維持する装置であって、
冷却剤を制御可能な冷却剤圧力でウェーハ支持具に加える冷却剤供給装置と、
ウェーハ支持具に結合される温度センサと、
ウェーハ支持具温度をウェーハの温度と相関させる情報を記憶するメモリと、
ウェーハ温度とウェーハ支持具温度とを相関させるメモリの情報を使用して、ウェーハ支持具温度からウェーハの温度ドリフトを推測することができ、前記温度ドリフトを修正するのに役立つ前記冷却剤圧力の変化を温度ドリフトから判断することができるプロセッサと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
ウェーハ温度及び冷却剤圧力を相関させる前記メモリの情報を更に含み、
前記プロセッサは、ウェーハ温度及び冷却剤圧力を相関させる前記情報を使用して、前記温度ドリフトから冷却剤圧力の変化を判断する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
ウェーハ温度及びウェーハ支持具温度を相関させる前記メモリの情報は、プラズマ・リアクタにおいて試験ウェーハの処理中に、ウェーハ支持具を通すウェーハ裏面の光学的温度検出により試験ウェーハの温度を計測する方法によって得られることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
ウェーハ温度及び冷却剤圧力を相関させる前記メモリの情報は、プラズマ・リアクタにおいて試験ウェーハの処理中に、ウェーハ支持具を通すウェーハ裏面の光学的温度検出により試験ウェーハの温度を計測する方法によって得られることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
ウェーハ温度、ウェーハ支持具温度、及び、冷却剤圧力を相関させる情報は、ウェーハ温度、ウェーハ支持具温度、及び、冷却剤圧力を関連させる数学方程式に対応することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記ウェーハ支持具温度は、前記ウェーハに直接接触する、前記ウェーハ支持具のセラミックパックにおいて計測されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
製造プラズマ・リアクタにおける処理の間、ウェーハを静電的にしっかりと締め付ける前記製造リアクタの静電チャック上に支持されている製品ウェーハの温度を目標とする温度近くに維持し、前記製品ウェーハに対する冷却剤圧力には製造リアクタのプラズマ処理領域におけるチャックの締め付け力が対抗するような方法であって、
試験リアクタの試験ウェーハ支持具上に装着された試験ウェーハをプラズマ処理する間に、試験ウェーハ及び試験ウェーハ支持具の温度を計測して、前記試験ウェーハの温度を前記試験ウェーハ支持具の温度と相関させる情報をメモリに記憶する段階と、
前記製造リアクタの前記静電チャックの上に製品ウェーハを取り付ける段階と、
前記製品ウェーハのプラズマ処理の間、前記チャックの製品ウェーハ支持具の温度を計測する段階と、
前記試験ウェーハ温度と前記試験ウェーハ支持具温度とを相関させる前記メモリの前記情報を使用して、前記製品ウェーハ支持具温度から前記製品ウェーハの温度ドリフトを推測する段階と、
前記製品ウェーハの前記温度ドリフトを最小限化するように、前記製品ウェーハ支持具に加えられる冷却剤の圧力を変化させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記製品ウェーハをチャックから取り外す前に、前記リアクタのプラズマＲＦ（高周波）電源電力を減少させる段階と、
前記冷却剤圧力を除去する段階と、
を更に含み、
それにより、プラズマＲＦ電源電力の減少が冷却剤圧力を除去する際のウェーハの過熱を防止する、
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記試験ウェーハの処理中に、冷却剤圧力を計測して、冷却剤圧力とウェーハ温度とを相関させる情報を前記メモリに記憶する段階と、
前記製品ウェーハの処理中に、冷却剤圧力とウェーハ温度とを相関させる前記情報を使用して前記温度ドリフトから前記冷却剤圧力の最適な変更を推測する段階と、
を更に含み、
冷却剤圧力を変更する前記段階は、前記最適な変更に従って実行される、
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
プラズマ・リアクタにおける処理の間、ウェーハを静電的にしっかりと締め付ける静電チャック上に支持されている製品ウェーハの温度を目標とする温度近くに維持し、前記ウェーハに対する冷却剤圧力にはリアクタのプラズマ処理領域におけるチャックの締め付け力が対抗するような方法であって、
試験ウェーハの裏面に光学反応性染料を持つ試験ウェーハを、前記リアクタのウェーハ支持具の上に取り付ける段階と、
プラズマ処理中に前記ウェーハ裏面の前記染料の光学的挙動を前記ウェーハ支持具を通して光学的に観察して、前記リアクタにおいて前記ウェーハがプラズマとの相互作用によって加熱される時に光学的挙動から前記ウェーハの温度を推測する段階と、
前記推測する段階によって計測された前記ウェーハの温度を前記試験ウェーハの処理中に目標とするレベル近くに維持する前記ウェーハ支持具に加えられる冷却剤の冷却剤圧力の時間特性を確立する段階と、
プラズマ・リアクタのウェーハ支持具の上に製品ウェーハを取り付ける段階と、
前記製品ウェーハを支える前記ウェーハ支持具に冷却剤圧力を用いて冷却剤を加え、前記冷却剤圧力を前記時間特性に従って調節する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記製品ウェーハをチャックから取り外す前に、前記リアクタのプラズマＲＦ（高周波）電源電力を減少させる段階と、
前記冷却剤圧力を除去する段階と、
を更に含み、
それにより、プラズマＲＦ電源電力の減少が冷却剤圧力を除去する際のウェーハの過熱を防止する、
ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記時間特性に従って前記冷却剤圧力を調節する前記段階は、プラズマ点弧時に比較的低いレベルで前記冷却剤圧力を開始して、プラズマ処理中に前記ウェーハの加熱ができるように前記冷却剤圧力を時間と共に増加させる段階を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。