(57)【要約】プラズマ処理システムで利用される基板温度測定方法が開示されている。この方法では基板をチャックを有した基板支持構造体上に配置させる。この方法ではさらに、基板の温度キャリブレーション曲線が創出される。温度キャリブレーション曲線は、電磁式測定装置で少なくとも第１基板温度を測定し、第１等温状態にて物理式測定装置で第１チャック温度を測定することで創出される。この方法では、電磁式測定装置での測定と温度キャリブレーション曲線を利用してプラズマ処理中に基板温度が決定される。
2007512711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システムにおける基板温度決定法であって、
基板を、チャックを含んだ基板支持構造体上に配置するステップと、
電磁式温度測定装置で少なくとも第１基板温度を測定し、第１等温状態中に物理式温度測定装置で第１チャック温度を測定することで前記基板のための温度キャリブレーション曲線を創出するステップと、
前記電磁式温度測定装置からの測定値と前記温度キャリブレーション曲線とを利用してプラズマ処理中に前記基板の温度を決定するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
電磁式温度測定装置で第２基板温度を測定し、第２等温状態中に物理式温度測定装置で第２チャック温度を測定するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
基板はプラズマと電磁式温度測定装置との間に配置されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
基板支持構造体は物理式温度測定装置をさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
電磁式温度測定装置は狭バンドピロメータを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
電磁式温度測定装置はモノクロメータを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
電磁式温度測定装置はグレーティングを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
電磁式温度測定装置はバンドパス光フィルターを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
物理式温度測定装置はサーモカップル装置であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
基板は１基板であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
基板はガラスパネルであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
電磁気周波数セットは赤外線スペクトルを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
プラズマ処理システムは化学蒸着を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
プラズマ処理システムはプラズマ利用化学蒸着を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
プラズマ処理システムは物理蒸着を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１６】
プラズマ処理ガスは炭素を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１７】
プラズマ処理ガスは水素を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１８】
プラズマ処理ガスはフッ素を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１９】
プラズマ処理ガスは窒素を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２０】
プラズマ処理ガスは酸素を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２１】
プラズマ処理ガスはアルゴンを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２２】
プラズマ処理ガスはキセノンを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２３】
プラズマ処理ガスはヘリウムを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２４】
プラズマ処理ガスは硫黄を含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項２５】
プラズマ処理システムにおける基板温度決定装置であって、
基板を、チャックを含んだ基板支持構造体上に配置する手段と、
電磁式温度測定装置で少なくとも第１基板温度を測定し、第１等温状態中に物理式温度測定装置で第１チャック温度を測定することで前記基板のための温度キャリブレーション曲線を創出する手段と、
前記電磁式温度測定装置からの測定値と前記温度キャリブレーション曲線とを利用してプラズマ処理中に前記基板の温度を決定する手段と、
を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項２６】
電磁式温度測定装置で第２基板温度を測定し、第２等温状態中に物理式温度測定装置で第２チャック温度を測定する手段をさらに含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
基板はプラズマと電磁式温度測定装置との間に配置されることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２８】
基板支持構造体は物理式温度測定装置をさらに含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２９】
電磁式温度測定装置は狭バンドピロメータを含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項３０】
電磁式温度測定装置はモノクロメータを含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項３１】
電磁式温度測定装置はグレーティングを含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項３２】
電磁式温度測定装置はバンドパス光フィルターを含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項３３】
物理式温度測定装置はサーモカップル装置であることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項３４】
基板は１基板であることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項３５】
基板はガラスパネルであることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項３６】
電磁気周波数セットは赤外線スペクトルを含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項３７】
プラズマ処理システムは化学蒸着を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項３８】
プラズマ処理システムはプラズマ利用化学蒸着を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項３９】
プラズマ処理システムは物理蒸着を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項４０】
プラズマ処理ガスは炭素を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項４１】
プラズマ処理ガスは水素を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項４２】
プラズマ処理ガスはフッ素を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項４３】
プラズマ処理ガスは窒素を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項４４】
プラズマ処理ガスは酸素を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項４５】
プラズマ処理ガスはアルゴンを含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項４６】
プラズマ処理ガスはキセノンを含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項４７】
プラズマ処理ガスはヘリウムを含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項４８】
プラズマ処理ガスは硫黄を含んでいることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項４９】
プラズマ処理システムでのプラズマ処理中における基板温度決定法であって、
基板の温度変化を基板の光学特性の変化に関連付ける数学モデルを創出するステップであって、
a)基板を、チャックを含んだ基板支持構造体上に配置するステップと、
b)基板とチャックとの間に伝熱ガスを導入するステップと、
c)基板とチャックを熱均衡させ、チャック温度を接触測定技術で測定するステップと、
d)知られたスペクトルの組成物の電磁放射線を基板上に照射するステップと、
e)第１電磁エネルギー測定を可能にし、前記照射に対応して基板面から反射する第１電磁エネルギーを測定するステップと、
f)前記接触測定技術を活用して測定されたチャック温度と、前記第１電磁エネルギー測定を利用して前記数学モデルを創出するステップと、
第２電磁エネルギー測定を可能にし、プラズマ処理中に基板面から反射する第２電磁エネルギーを測定するステップと、
デジタルコンピュータを活用して、前記接触測定技術で測定されたチャック温度、前記第１電磁エネルギー測定、前記第２電磁エネルギー測定及び前記数学モデルを利用して、プラズマ処理中に基板温度を計算するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に基板製造技術に関し、特には製造現場での基板温度モニター方法と装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板のごとき基板や、平坦パネルディスプレー製造用のガラスパネルの製造において、プラズマがしばしば採用される。例えば、基板製造の一部として、基板は複数のダイス、すなわち方形領域に分割される。分割されたそれぞれの方形領域は集積回路となる。その後、基板は一連の工程で処理され、電子コンポーネントを搭載させるように物質が選択的に除去処理（エッチング）され、着層処理される。
【０００３】
１例示プラズマ処理では、エッチングに先立って基板は硬化エマルジョンの薄膜（フォトレジストマスク等）でコーティング処理される。続いて硬化エマルジョンの領域は選択的に除去（エッチング）され、除去部の下側層を選択的に露出させる。次に基板は、チャックまたはペデストラルと呼称される単電極あるいは双電極を含んだ基板支持構造体上のプラズマ処理チャンバー内に入れられる。適したエッチング剤源がチャンバー内に流入され、基板に露出領域をエッチング処理するようにプラズマが形成される。
【０００４】
プラズマ処理を最良化するように調整が可能な処理変動要因群とは、ガス組成、ガス相、ガス流、ガス圧、ＲＦ強度、電圧、磁界強度、基板温度、等々である。理論的にはそれぞれの処理ステップに対してそれぞれの変動要因を最良化するのが最善であるが、実際にはその達成はしばしば困難である。
【０００５】
例えば、プラズマ処理装置で基板のプラズマ処理の均質性を向上させるには、エッチング部位にて基板の露出表面の温度を制御することが望ましい。その部分は材料が着層され（例えば、ＣＶＤあるいはＰＶＤ技術によって）、及び/又はフォトレジストが除去される箇所である。例えば、もし基板温度が所定温度を超えると、基板損傷（例えば、フォトレジスト損傷）が発生することがあり、温度依存性化学反応が変化することがある。基板表面でのポリフロロカーボン等のポリマー膜の着層速度を変化させることで基板温度もプラズマ選択性に大きく影響を及ぼす可能性がある。注意深いモニターによって変動を最低限度に留め、他のパラメータのためのさらに広い処理窓を提供し、処理コントロールを改善させることができる。しかし、実際には、プラズマ処理に影響を及ぼさずに温度を直接的に決定することは困難であろう。
【０００６】
通常の温度測定技術では、サーモカップルが基板にカップリングされる。それ自体の温度と基板の温度との相違を測定するため、サーモカップルはサンプルと物理的に接触しなければならない。しかし多くの場合、製造処理中に基板表面に物理的に接触することはできない。加えて、サーモカップルを熱的に隔離することはしばしば困難である。よって、測定温度は基板で発生する輻射熱のみならず、チャックのごときサーモカップル近隣で他の構造体によって拡散される熱エネルギーも含んでいるかもしれない。
【０００７】
別セットの技術では電磁気プローブの使用が関与する。例えば、電磁式ピロメータは基板の放射線強度（例えば、フォトルミネセンス強度）から温度を計算する。一般的に基板は、特定周波数の電磁放射線を吸収し、基板の固有構造、組成及び質的要素に対応する別周波数で放射線を放射する。しかし、プラズマ処理システム内の他の加熱された構造体も同一周波数で放射線を発生させることがあるため、背景から基板測定のみを隔離させることは困難である。さらに、たいていの光学測定技術は基板間の物理的変動（例えば、ドーピングレベル、回路デザイン、裏側膜、等々）に敏感であるため、絶対温度を決定はしばしば困難である。すなわち、ゼロ温度は容易に得られない。加えて、約１００℃以下（プラズマ処理で通常に使用）の基板温度に対する放射エネルギーは非常に小さく、検出が困難である。
【０００８】
別な電磁気技術では、インターフェラメータが使用され、吸収熱エネルギーによる基板の厚み変化が測定される。一般的に、インターフェラメータは、２面間で反射される電磁気ビームの位相変化を検出することで物理的変位を測定する。プラズマ処理システムでは、電磁線は基板が透明となる周波数で伝送され、基板の下側において傾斜状態となる。電磁線の第１部分は基板の底面で反射し、電磁線の残り部分は基板の上面で反射するであろう。しかし前述したように、絶対的な温度を決定するのはしばしば困難である。なぜなら、たいていの光学測定技術は基板間の物理的変動に対して過敏だからである。一般的に、基板の厚みの変化は温度の対応する変化にのみ相関できるであろう。
【０００９】
さらに別な電磁気技術はＤＲＳすなわち拡散反射分光法である。ＤＲＳは、拡散反射された（または伝送された）白色入射光の分光分析によって半導体の温度を決定する。しかし、この技術は比較的に弱い拡散光信号の測定に依存する。光に対して基板を不透明にするどのような処理でもＤＲＳ信号を低くしすぎて正確な温度測定を不能にする（すなわち、金属による基板コーティング、吸収層による基板コーティング、自由キャリヤ吸収、等々）。さらに、他の電磁気技術同様に、前述の基板変動に対する過敏性に影響を受ける。
【００１０】
図１にはプラズマ処理システム１００の概略図が図示されている。一般的に、適当なガスのセットが、ガス配分装置１２２から注入口１０８を通ってチャンバー１０２内に送り込まれる。これらプラズマ処理ガスは、例えば、半導体基板や静電チャック１１６上のガラス板のごとき基板１１４の露出領域の処理（例えば、エッチング処理または着層処理）のために、続いてイオン化されて、プラズマ１１０を形成する。
【００１１】
ガス配分装置１２２は通常、プラズマ処理ガス（例えば、Ｃ4Ｆ8、Ｃ4Ｆ6、ＣＦＨ3、ＣＨ2Ｆ3、ＣＦ4、ＨＢｒ、ＣＨ3Ｆ、Ｃ2Ｆ4、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、Ｈ2、ＮＨ3、ＳＦ6、ＢＣｌ3、Ｃｌ2、ＷＦ6、等々）を含んだ圧縮ガスシリンダー１２４ａから１２４ｆを含んでいる。ガスシンリンダー１２４ａから１２４ｆは、局所的排ガス換気処理を提供する容器１２８でさらに保護されている。マスフローコントローラ１２６ａから１２６ｆは通常は自己完結型装置（トランスジューサ、コントロールバルブ、及びコントロール・信号処理電子機器で成る）であり、半導体産業では普通に使用されるものであり、このプラズマ処理システムへのガスマスフローを測定及び規制する。
【００１２】
誘導コイル１３１は誘電体窓１０４でプラズマから分離され、一般的にプラズマ１１０を発生させるためにプラズマ処理ガス内に時間変動電流を誘導する。その誘電体窓はプラズマ１１０から誘導コイルを保護し、発生したＲＦ界をプラズマ処理チャンバー内に貫通させる。リード線１３０ａと１３０ｂで誘導コイル１３１には適合ネットワーク１３２がカップリングされる。この適合ネットワーク１３２はＲＦ発生器１３８にさらにカップリングされる。適合ネットワーク１３２はＲＦ発生器１３８のインピーダンスをプラズマ１１０のものに対して適合するように試みる。このＲＦ発生器は典型的には１３．５６ＭＨｚと５０オームで作動するものである。
【００１３】
一般的に、プラズマが発生されると、熱平衡状態を達成するために冷却装置がチャックにカップリングされる。冷却装置自体は一般的に、チャック内のキャビティを流れるようにクーラントを送る冷却器と、チャックと基板との間で供給されるヘリウムガスを含む。プラズマ処理中にウェハーで発生する熱はヘリウムを通過してチャック内に流れ、離れた熱交換装置へと流される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、基板温度は一般的に一定範囲内で安定しているが、その正確な値は一般的に分からない。さらに、基板温度は直接的には測定されないので、処理法の最善化は困難であろう。例えば、特定基板の製造のための一連プラズマ処理ステップの創出にあたり、対応する処理変動因子あるいは処理法が確立されよう。基板間の温度反復性はしばしば重要である、なぜなら、多くのプラズマ処理ステップは温度変動が１℃の数十分の一程度に収まることも要求するからである。
【００１５】
典型的なプラズマ処理システムでは、基板温度は基板に提供されるプラズマパワーと、Ｈｅ圧力及びチャック表面状態から導かれる伝熱係数を計算することで決定できる。しかし、冷却装置もオープンループ式に作動しているであろうから、その後の熱流変動は基板温度を狭い処理パラメータ外で変動させるであろう。
【００１６】
さらに、プラズマ処理チャンバーの物理的構造事態も変動するであろう。例えば、チャンバークリーニング時に、処理汚染物は基板のない状態でプラズマを照射させてプラズマ処理装置から除去されよう。しかし、このクリーニング処理時に、チャックは基板で保護されていないため、その後にエッチングされる。この処理が反復されると基板表面の粗度は増大し、その伝熱係数が変動する。そのうちに処理パラメータは無効化される。この無効化ポイントがいつ到達するかを正確に決定するのはしばしば実際的ではないため、チャックは一般的に所定作業時間経過後に交換される。これは実際には、通常はその有効期限の一部である。これで製造コストが増大するであろう。なぜなら、高額なチャックは不必要に交換され、生産量が減少するからである。なぜなら、チャックの交換のためにプラズマ処理システムは数時間中断を余儀なくされるからである。
【００１７】
加えて、処理パラメータ自体も調整が必要である。例えば、プロセスエンジニアはプラズマ処理中にパシベーションレベルを増大したいと願うこともあろう。さらに、同一の製造装置が異なる時期に設置され、あるいは異なる程度に使用され、その維持サイクルが他方のものと必ずしも合致しないという事態も起こり得る。プラズマ処理を新バージョンのプラズマ処理システムに合わせるとき、または、さらに大きな基板サイズ（例えば、２００ｍｍから３００ｍｍ）のプラズマ処理装置に処理を移行させる場合には処理パラメータは調整が必要である。理想的には、同一処理パラメータ（例えば、化学、電力、温度、等）を維持することは便利であろう。しかし、基板温度は一般的に推測されるものであり、実測されないので、類似した製造プロフィールの達成のためには試行錯誤によって実質的に処理を調整することが必要となろう。
【００１８】
よって、現場での基板温度モニタリング方法と装置の改良に対する需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明はプラズマ処理システムの１実施態様において基板温度の決定方法に関する。この方法は基板を基板支持構造体上に配置するステップを含む。基板支持構造体はチャックを含んでいる。この方法はさらに基板のための温度キャリブレーション曲線の創出も含む。温度キャリブレーション曲線は少なくとも第１基板温度を電磁式測定装置で測定し、第１チャック温度を第１等温状態中に物理的測定装置で測定することで創出される。この方法は、プラズマ処理中の基板温度を決定するために電磁式測定装置からの測定値と温度キャリブレーション曲線の採用を含む。
【００２０】
本発明はプラズマ処理装置の１実施態様において基板温度を決定する装置に関する。この装置は基板を基板支持構造体上に配置する手段を含む。基板支持構造体はチャックを含んでいる。この装置はさらに基板のための温度キャリブレーション曲線の創出手段も含む。温度キャリブレーション曲線は、少なくとも第１基板温度を電磁式測定装置で測定し、第１チャック温度を第１等温状態中に物理的測定装置で測定することにより創出される。この装置は、プラズマ処理中の基板温度を決定するため、電磁式測定装置からの測定値と、温度キャリブレーション曲線を採用する手段を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のこれら及び他の特徴を添付図面を利用して以下において詳細に説明する。本発明を添付図面で示す好適実施例を基にして詳細に解説する。本発明の多数の特定な詳細が解説されているが、本発明はそれら全てを利用せずとも実施できる。
【００２２】
本発明の１実施例によれば、サーモカップル測定と電磁気測定がプラズマ処理装置で採用され、実質的に正確な基板温度が決定される。前述したように、現場で基板の温度を正確に決定することは困難であった。なぜなら、従来の測定方法は問題が多かったからである。サーモカップルは熱的に隔離することが困難であり、基板と直接的にカップリングするのも困難である。電磁式プローブは基板間の物理的変動要因に過敏である。実際に、引き続く測定をキャリブレーション処理するために比較的に正確な絶対的温度測定の当初セットなくして、処理されているそれぞれの基板の真の温度は推定できるだけである。さらに、熱隔絶の非存在により創出される不確定の程度または基板変動要因の存在は測定対象の温度に大きく影響を及ぼす可能性がある。
【００２３】
別実施例では、キャリブレーション曲線は当初の等温状態（すなわち熱均衡状態）時のプラズマ処理システムでの１セットの電磁式測定及びサーモカップル測定により創出される。例えば、基板が処理を実行する前（すなわち、非プラズマ状態）、プラズマ処理システムに基板が配置された後に、基板の温度は、Ｈｇガスが基板の下方に適用されると下側の静電チャックのものに実質的に類似するようにできる。ここで、１セットの測定が、物理式温度測定装置（例えば、サーモカップル等）にてチャックに対して実施でき、電磁式温度測定装置（例えば、狭バンドピロメータ、モノクロメータ、グレーティング、バンドパス光フィルター、サーモカップル装置、等々）にて基板に対して実施できる。その後に特定キャリブレーション曲線がその測定セットから決定できる。
【００２４】
別の実施例では、キャリブレーション曲線は複数セットの電磁式測定及びサーモカップル測定を実施することで創出される。例えば、前述のように、基板がプラズマ処理システム内に入れられた後、実際の処理に先立って（すなわち、非プラズマ状態にて）、Ｈｅガスが基板の下側に適用されたとき、基板温度を下側の静電チャックと実質的に類似させることができる。ここで、第１セットの測定が物理式温度測定装置でチャックに対して実施でき、電磁式温度測定によって基板を対象に実施できる。その後に基板とチャックの温度は数℃だけ変更でき、続いて第２セットの測定ができる。特定キャリブレーション曲線は第１セット測定と第２セット測定及び/又は他のセットの測定から決定できる。
【００２５】
図２には本発明の１実施例によるプラズマ処理システムの概略図が図示されている。このシステムでは電磁式測定とサーモカップル測定とがプラズマの導入に先立って基板に対して実施される。当初、基板２１４はプラズマ処理チャンバーに入れられ、チャック２１６上に配置される。前述したように、熱均衡状態達成のために何らかの冷却装置がチャックにカップリングされる。冷却装置自体は普通、チャック２１６内のキャビティ２０６を介してクーラントを送る冷却器を含む。ヘリウムガス２２０がチャック２１６と基板２１４との間に提供され、伝熱媒体を提供する。プラズマ処理システムは電磁式温度測定装置２１０、電磁式放射線トランスミッター２０８、及びサーモカップラーのごとき物理式温度測定装置２１２をさらに含む。
【００２６】
プラズマガスの導入に先立ち、チャックと基板が熱遮断状態となった後で、第１セットの温度測定が実施される。当初、チャックの温度が物理式温度測定装置２１２で測定され、基板の温度は、電磁式温度測定装置２１０で検出される電磁放射線を利用した数学モデルを使用してデジタルコンピュータで計算される。すなわち、電磁放射線トランスミッター２０８は知られたスペクトル組成（例えば、赤外線スペクトル等）の電磁放射線を基板２１４に伝達する。これは、電磁式温度測定装置２１０に反射して戻る。モデルによっては１回のそのような放射線測定で充分であるが、他では第２の測定が必要である。この場合、基板２１４とチャック２１６の温度はその後に変更されるが、実質的に等温状態に残り、第２セットの温度測定が実施される。各基板に対してそのようなキャリブレーション測定を実行することで、基板間の変動に対処することができ、プラズマ処理中に正確な基板温度が測定できる。
【００２７】
図３は本発明の１実施例によるプラズマ処理装置の単純化された測定方法を図示する。電磁式測定及びサーモカップル測定はプラズマの導入に先立って基板に対して実施される。当初、基板はステップ３０２で基板支持構造体上に配置される。ステップ３０４にてヘリウムガス混合物が基板とチャックの間に流される。ステップ３０６で第１チャック温度が物理式温度測定装置（すなわちサーモカップル等）で計算される。ステップ３０８にて第１基板温度が電磁式温度測定装置によって計算される。
【００２８】
ステップ３１０において基板とチャックの温度は設定量で変更される。第２チャック温度はステップ３１２において物理式温度測定装置で計算される。ステップ３１４で第２基板温度は電磁式温度測定装置で計算される。最後に、キャリブレーション曲線はステップ３１６で測定された温度のセットにより創出される。
【００２９】
別実施例では、シリコンの電磁放射線吸収が利用され、基板温度が決定される。すなわち、測定された電磁放射線吸収曲線（例えば、ＩＲ等）は知られた形態で基板温度と共にシフトするであろう。理論に拘束されることは好まないが、一般的に電磁放射線（すなわち光線）は薄いスラブ基板に向けられると、その一部が伝送され、及び/又は反射される。放射線は基板を通過する際に吸収される。バンドギャップエネルギー以上のエネルギーを有するフォトンのみが吸収される。バンドギャップエネルギー以下のエネルギーを有するものは影響を受けずに基板を通過する。透明領域と不透明領域の変性部は吸収エッジと呼称され、強力な傾斜変化吸収、伝送（光線は基板を通過後に集光される）または反射スペクトル（反射光は集光される）によって特徴付けられる。
【００３０】
低温では、強力な吸収作用は伝導バンドトランジションに対する電子価である。シリコンは間接ギャップを有しており、最小伝導バンドは最大電子価バンドとは異なる運動量にあり、電子（またはホール）は１バンドから他のバンドに直接的に移動することができない。これは運動量保存の法則の作用による。よって、トランジションは格子振動との相互作用、及び（非ゼロ運動量の）１または複数のフォトンの放出または吸収によってアシストされなければならない。もし運動量が入射フォトンとそのフォトンとの間で保存されるなら、入射放射線は格子で完全に吸収されるであろう。絶対温度０度で、格子の原子は全く動かなくなる。温度が増加すると原子は平衡ポジション周囲で振動を開始し、熱的にフォトンを励起する。これらフォトンの振る舞いは部分的に吸収エッジの温度依存に関係する。
【００３１】
自由キャリヤ吸収も重要な役割を果たす。それは同一バンド内の電子（伝導バンド内）またはホール（電子価バンド内）のトランジションである。自由キャリヤは熱的に励起されるため、この種の吸収は温度と共に増大し、基板を完全に不透明にすることさえできる。これらトランジションは不純物でアシストされ、シリコンがドープされるとさらに強力な影響を有するであろう。一般的に、吸収エッジは数学モデルを創出させるような形態で温度と共に変化するので、１つの温度が知れれば基板温度を正確に測定するのに利用できる。
【００３２】
例えば、図４では本発明の１実施例によるダブルポリッシュ処理された３００ｍｍのシリコン基板の様々な温度での電磁気吸収が図示されている。短波長（高エネルギー）４０２で、基板は不透明であり、吸収は多い。長波長４０４（１．２ミクロン以上、低エネルギー）では基板は透明である。電磁放射線が基板に入って反射し、基板を励起する前に干渉が関与すると、長波長で吸収エッジを介して干渉縞が観察される。予想通りに干渉縞の時間は波長と共に増加し、長波長ではシリコンはさらに透明になり、光線は励起前に基板内の移動に長距離を要するため、干渉縞の時間が長くなる。
【００３３】
温度の上昇で、吸収エッジを通過する干渉縞は不鮮明となるように見え、時間も短くなるようである。それらは９９℃で消滅する。カリブレーション曲線の吸収エッジは温度の上昇に連れて長波長の方向に移動する。低波長（１．０３ミクロン以下）では、吸収は全温度を通じて非常に類似しており、線状曲線を描く。１．１８ミクロン以上では、最低温度（２１．４℃、３９℃、６０℃及び７４℃）で反射は１００％以上である。これは一般的に、これら温度での大型干渉縞のためである。特に、１．０５ミクロン領域４０６では、吸収エッジは温度で変化する。よって、この“膝波長”は温度カリブレーション曲線を発生させるのに良好な領域であろう。
【００３４】
本発明の別実施例によれば低熱マスチャックが採用される。この低熱マスチャックは低熱マス加熱/冷却装置の一部であり、温度設定ポイントを受け入れ、前述の方法を使用した基板温度測定の結果を受け入れる。制御システムはチャック温度を調節し、基板をその設定値に維持する。追加の制御法が、Ｈｅを介した伝熱速度がＨｅの圧力に依存するという事実を利用して適用される。これでコントローラに迅速で正確な温度コントロールを実行させる。
【００３５】
本発明をいくつかの実施例を利用して解説したが、本発明の範囲内でのそれらの変更や均等物の利用は可能である。例えば、本発明をラムリサーチプラズマ処理装置（例えば、エクセラン（登録商標）、エクセラン（登録商標）ＨＰ、エクセラン（登録商標）ＨＰＴ、２３００（登録商標）、バーシズスター（登録商標）、等）で解説したが、他のプラズマ処理装置であっても構わない。本発明は種々な径（例えば、２００ｍｍ、３００ｍｍ、等々）の基板に対して活用することができる。また他の物理式温度測定装置や他の電磁式温度測定装置でも利用できる。本発明の方法にも変更や改良を加えることができる。
【００３６】
本発明の利点の１つは、プラズマ処理システム内にて基板の温度を測定できることである。別な利点は最良のプラズマ処理方法を創出し、チャック等のプラズマ処理構造物の交換を最善化し、プラズマ処置法による生産量を増加させ、プラズマ処置法を決定し、第１プラズマ処理システムから第２プラズマ処理システムへの処置法の移行を実行し、チャックの利用寿命を引き延ばすことである。
【００３７】
以上、本発明の例示的実施例と最良態様を解説した。本発明の精神とスコープ内でのそれらの改良と変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１はプラズマ処理システム（装置）の概略図である。
【図２】図２は、プラズマ導入に先立ち、基板から電磁気測定値及びサーモカップル測定値を得るための、本発明の１実施例によるプラズマ処理システムの概略図である。
【図３】図３は、プラズマ導入に先立ち、基板から電磁気測定値及びサーモカップル測定値を得るための、本発明の１実施例によるプラズマ処理システムにおいて利用する方法の概略図である。
【図４】図４は、精密研磨された３００ｍｍのシリコン基板の様々な温度における本発明の１実施例による電磁気吸収を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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