(57)【要約】【解決手段】基板処理システムのための温度制御式基板支持体は、処理チャンバに設置された基板支持体を備える。基板支持体は、ＮのゾーンおよびＮの抵抗発熱体をそれぞれ備え、Ｎは１より大きい整数である。温度センサは、Ｎのゾーンの１つに設置されている。コントローラは、動作中のＮの抵抗発熱体のＮの抵抗を算出し、温度センサによって測定されたＮのゾーンの１つにおける温度、Ｎの抵抗発熱体のＮの抵抗、およびＮ−１の抵抗比に応答して、基板処理システムの動作中にＮの抵抗発熱体のＮ−１への電力を調節するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理システムのための温度制御式基板支持体であって、
ＮのゾーンおよびＮの抵抗発熱体をそれぞれ備える基板支持体であって、Ｎは１より大きい整数であり、前記Ｎのゾーンの１つには温度センサが設置されている、基板支持体と、
コントローラであって、
動作中の前記Ｎの抵抗発熱体のＮの抵抗を算出し、
前記基板処理システムの動作中に、
前記温度センサによって測定された前記Ｎのゾーンの前記１つにおける前記温度と、
前記Ｎの抵抗発熱体の前記Ｎの抵抗と、
Ｎ−１の抵抗比と、
に応答して、前記Ｎの抵抗発熱体のＮ−１への電力を調節するように構成された、コントローラと、
を備える、温度制御式基板支持体。
【請求項２】
請求項１に記載の温度制御式基板支持体であって、
前記Ｎ−１の抵抗比は、前記基板支持体が均一な温度にあるときに、前記Ｎのゾーンにおける前記Ｎの抵抗発熱体の前記Ｎの抵抗をそれぞれ測定し、前記ＮのゾーンのＮ−１の前記Ｎの抵抗のＮ−１を、前記Ｎのゾーンの前記１つに対応する前記Ｎの抵抗の１つで割ることによって決定される、温度制御式基板支持体。
【請求項３】
請求項２に記載の温度制御式基板支持体であって、
前記均一な温度は、大気温度に相当する、温度制御式基板支持体。
【請求項４】
請求項１に記載の温度制御式基板支持体であって、
前記Ｎ−１のゾーンは、温度センサを備えない、温度制御式基板支持体。
【請求項５】
請求項１に記載の温度制御式基板支持体であって、
前記コントローラは、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電圧をそれぞれ監視することと、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給された前記Ｎの電圧に基づいて前記Ｎの抵抗をそれぞれ算出することと、
によって、動作中の前記Ｎの抵抗発熱体の前記Ｎの抵抗を算出する、温度制御式基板支持体。
【請求項６】
請求項１に記載の温度制御式基板支持体であって、
前記コントローラは、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流をそれぞれ監視することと、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給された前記Ｎの電流に基づいて前記Ｎの抵抗をそれぞれ算出することと、
によって、動作中の前記Ｎの抵抗発熱体の前記Ｎの抵抗を算出する、温度制御式基板支持体。
【請求項７】
請求項１に記載の温度制御式基板支持体であって、
前記コントローラは、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流およびＮの電圧をそれぞれ監視することと、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給された前記Ｎの電流および前記Ｎの電圧に基づいて前記Ｎの抵抗をそれぞれ算出することと、
によって、動作中の前記Ｎの抵抗発熱体の前記Ｎの抵抗を算出する、温度制御式基板支持体。
【請求項８】
請求項１に記載の温度制御式基板支持体であって、
前記コントローラは、前記温度センサによって測定された前記温度に基づいて、前記Ｎのゾーンの前記１つへの電力を制御するように構成されている、温度制御式基板支持体。
【請求項９】
基板処理システムのための温度制御式基板支持体を製造する方法であって、
基板支持体のＮのゾーンにＮの抵抗発熱体を埋め込む工程と、
前記基板支持体の前記Ｎのゾーンの１つに温度センサを埋め込む工程と、
前記基板支持体の前記Ｎのゾーンにおける前記Ｎの抵抗発熱体のＮの抵抗を測定する工程と、
前記Ｎの抵抗に基づいてＮ−１の抵抗比を決定する工程と、
前記Ｎの抵抗発熱体および前記温度センサにコントローラを接続する工程と、
前記基板処理システムの動作中に、
前記Ｎのゾーンの前記１つにおける測定された温度と、
前記Ｎの抵抗発熱体の前記Ｎの抵抗と、
前記Ｎ−１の抵抗比と、
に応答して、前記ＮのゾーンのＮ−１における前記Ｎの抵抗発熱体のＮ−１の温度をそれぞれ制御するように前記コントローラをプログラミングする工程と、
を含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記Ｎ−１の抵抗比は、
前記基板支持体が均一の温度であるときの前記抵抗発熱体の前記Ｎの抵抗をそれぞれ決定することと、
前記Ｎのゾーンの前記Ｎ−１の前記Ｎの抵抗の前記Ｎ−１を、前記Ｎのゾーンの前記１つに対応する前記Ｎの抵抗の１つで割ることと、
によって算出される、方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であって、
前記均一な温度は、大気温度に相当する、方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法であって、
前記Ｎのゾーンの前記Ｎ−１は、温度センサを備えない、方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法であって、
前記Ｎの抵抗発熱体の前記Ｎの抵抗を測定する工程は、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電圧をそれぞれ監視する工程と、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給された前記Ｎの電圧に基づいて前記Ｎの抵抗をそれぞれ算出する工程と、
を含む、方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法であって、
前記Ｎのゾーンの前記Ｎの抵抗を測定する工程は、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流をそれぞれ監視する工程と、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給された前記Ｎの電流に基づいて前記Ｎの抵抗をそれぞれ算出する工程と、
を含む、方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法であって、
動作中の前記Ｎのゾーンの前記Ｎの抵抗を測定する工程は、
Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流およびＮの電圧をそれぞれ監視する工程と、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給された前記Ｎの電流および前記Ｎの電圧に基づいて前記Ｎの抵抗をそれぞれ算出する工程と、
を含む、方法。
【請求項１６】
基板処理システムの基板支持体におけるゾーンの温度を制御するための方法であって、
前記基板処理システムの動作中に、Ｎのゾーンの１つに設置された温度センサを用いて、基板支持体の前記Ｎのゾーンの前記１つにおける温度を測定する工程であって、Ｎは１より大きい整数である、工程と、
前記基板処理システムの動作中に、前記Ｎのゾーンに設置されたＮの抵抗発熱体のＮの抵抗をそれぞれ測定する工程と、
前記基板処理システムの動作中に、
前記Ｎのゾーンの前記１つにおける前記測定された温度と、
前記Ｎの抵抗発熱体の前記Ｎの抵抗と、
Ｎ−１の抵抗比と、
に応答して前記ＮのゾーンのＮ−１における温度を制御するように、前記ＮのゾーンのＮ−１における前記Ｎの抵抗発熱体のＮ−１への電力をそれぞれ調節する工程と、
を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記Ｎ−１の抵抗比は、
前記基板支持体が均一の温度であるときの前記Ｎの抵抗発熱体の前記Ｎの抵抗をそれぞれ決定することと、
前記ＮのゾーンのＮ−１の前記Ｎの抵抗のＮ−１を、前記Ｎのゾーンの前記１つに対応する前記Ｎの抵抗の１つで割ることと、
によって算出される、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記均一な温度は、大気温度に相当する、方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、
前記Ｎのゾーンの前記Ｎ−１は、温度センサを備えない、方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載の方法であって、
前記Ｎの抵抗発熱体の前記Ｎの抵抗を測定する工程は、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電圧をそれぞれ監視する工程と、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給された前記Ｎの電圧に基づいて前記Ｎの抵抗をそれぞれ算出する工程と、
を含む、方法。
【請求項２１】
請求項１６に記載の方法であって、
前記Ｎのゾーンの前記Ｎの抵抗を測定する工程は、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流をそれぞれ監視する工程と、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給された前記Ｎの電流に基づいて前記Ｎの抵抗をそれぞれ算出する工程と、
を含む、方法。
【請求項２２】
請求項１６に記載の方法であって、
動作中の前記Ｎのゾーンの前記Ｎの抵抗を測定する工程は、
Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流およびＮの電圧をそれぞれ監視する工程と、
前記Ｎの抵抗発熱体に供給された前記Ｎの電流および前記Ｎの電圧に基づいて前記Ｎの抵抗をそれぞれ算出する工程と、
を含む、方法。
【請求項２３】
請求項１６に記載の方法であって、さらに、
前記温度センサによって測定された前記温度に基づいて、前記Ｎのゾーンの前記１つへの電力を制御する工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１８年７月５日出願の米国仮出願第６２／６９４，１７１号の利益を主張する。上記出願の全ての開示は、本明細書に参照として援用される。
【０００２】
本開示は、基板処理システムに関し、特に、基板支持体の動的温度制御を備える基板処理システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書に記載の背景技術の説明は、本開示の内容を一般的に提示するためである。現在名前が挙げられている発明者の発明は、本背景技術欄、および出願時の先行技術に該当しない説明の態様において記載される範囲で、本開示に対する先行技術として明示的にも黙示的にも認められない。
【０００４】
基板処理システムは、半導体ウエハなどの基板のエッチング、堆積、および／または、他の処理を実施するのに用いられてよい。基板上で実施されうる例示的プロセスは、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、原子層エッチング（ＡＬＥ）、プラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、ならびに／または、他のエッチングプロセス、堆積プロセス、および洗浄プロセスを含むが、それらに限定されない。処理の間、基板は、基板処理システムの処理チャンバにおいて台座や静電チャック（ＥＳＣ）などの基板支持体上に配置される。基板を処理するために、プロセスガス混合物が処理チャンバに導入される。いくつかの例では、プラズマは、処理チャンバ内の化学反応を高めるために発生されてよい。
【０００５】
基板処理の間、基板の温度は、基板支持体に配置されている抵抗発熱体によって制御されてよい。いくつかの例では、抵抗発熱体は、別々に制御される２つ以上のゾーンに配置される。抵抗発熱体によって加熱されるゾーンの熱均一性を維持することは、通常、各ゾーンにおける直接的な温度測定、または、個々に較正された間接的な温度測定（例えば、温度との発熱体抵抗の既知の依存性）を必要とする。
【発明の概要】
【０００６】
基板処理システムのための温度制御式基板支持体は、処理チャンバに設置された基板支持体を備える。基板支持体は、ＮのゾーンおよびＮの抵抗発熱体をそれぞれ備える（Ｎは１より大きい整数）。温度センサは、Ｎのゾーンの１つに設置される。コントローラは、動作中のＮの抵抗発熱体のＮの抵抗を算出するように構成され、温度センサよって測定されたＮのゾーンの１つにおける温度、Ｎの抵抗発熱体のＮの抵抗、およびＮ−１の抵抗比に応答して、基板処理システムの動作中にＮの抵抗発熱体のＮ−１への電力を調節するように構成されている。
【０００７】
他の特徴では、Ｎ−１の抵抗比は、基板支持体が均一な温度にあるときのＮのゾーンにおけるＮの抵抗発熱体のＮの抵抗をそれぞれ測定し、ＮのゾーンのＮ−１のＮの抵抗のＮ−１を、Ｎのゾーンの１つに対応するＮの抵抗の１つで割ることによって決定される。
【０００８】
他の特徴では、均一な温度は、大気温度に相当する。Ｎ−１のゾーンは、温度センサを備えない。コントローラは、Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電圧をそれぞれ監視し、Ｎの抵抗発熱体に供給されたＮの電圧に基づいてＮの抵抗をそれぞれ算出することによって、動作中のＮの抵抗発熱体のＮの抵抗を算出する。
【０００９】
他の特徴では、コントローラは、Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流をそれぞれ監視し、Ｎの抵抗発熱体に供給されたＮの電流に基づいてＮの抵抗をそれぞれ算出することによって、動作中のＮの抵抗発熱体のＮの抵抗を算出する。
【００１０】
他の特徴では、コントローラは、Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流およびＮの電圧をそれぞれ監視し、Ｎの抵抗発熱体に供給されたＮの電流およびＮの電圧に基づいてＮの抵抗をそれぞれ算出することによって、動作中のＮの抵抗発熱体のＮの抵抗を算出する。
【００１１】
他の特徴では、コントローラは、温度センサによって測定された温度に基づいて、Ｎのゾーンの１つへの電力を制御するように構成されている。
【００１２】
基板処理システムの基板支持体を製造する方法は、基板支持体のＮのゾーンにＮの抵抗発熱体を埋め込む工程と、基板支持体のＮのゾーンの１つに温度センサを埋め込む工程と、基板支持体のＮのゾーンにおけるＮの抵抗発熱体のＮの抵抗を測定する工程と、Ｎの抵抗に基づいてＮ−１の抵抗比を決定する工程と、Ｎの抵抗発熱体および温度センサにコントローラを接続する工程と、Ｎのゾーンの１つにおいて測定された温度、Ｎの抵抗発熱体のＮの抵抗、およびＮ−１の抵抗比に応答して、基板処理システムの動作中にＮのゾーンのＮ−１におけるＮの抵抗発熱体のＮ−１の温度をそれぞれ制御するようにコントローラをプログラミングする工程と、を含む。
【００１３】
他の特徴では、Ｎ−１の抵抗比は、基板支持体が均一な温度にあるときのＮの抵抗発熱体のＮの抵抗をそれぞれ決定し、ＮのゾーンのＮ−１のＮの抵抗のＮ−１を、Ｎのゾーンの１つに対応するＮの抵抗の１つで割ることによって算出される。
【００１４】
他の特徴では、均一な温度は、大気温度に相当する。ＮのゾーンのＮ−１は、温度センサを備えない。Ｎの抵抗発熱体のＮの抵抗を測定する工程は、Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電圧をそれぞれ監視する工程と、Ｎの抵抗発熱体に供給されたＮの電圧に基づいてＮの抵抗をそれぞれ算出する工程と、を含む。
【００１５】
他の特徴では、ＮのゾーンのＮの抵抗を測定する工程は、Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流をそれぞれ監視する工程と、Ｎの抵抗発熱体に供給されたＮの電流に基づいてＮの抵抗をそれぞれ算出する工程と、を含む。
【００１６】
他の特徴では、動作中のＮのゾーンのＮの抵抗を測定する工程は、Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流およびＮの電圧をそれぞれ監視する工程と、Ｎの抵抗発熱体に供給されたＮの電流およびＮの電圧に基づいてＮの抵抗をそれぞれ算出する工程と、を含む。
【００１７】
基板処理システムの基板支持体におけるゾーンの温度を制御するための方法は、Ｎのゾーンの１つに設置された温度センサを用いて、基板処理システムの動作中に、基板支持体のＮのゾーンの１つの温度を測定する工程と（Ｎは１より大きい整数）、基板処理システムの動作中に、Ｎのゾーンに設置されたＮの抵抗発熱体のＮの抵抗をそれぞれ測定する工程と、Ｎのゾーンの１つにおいて測定された温度、Ｎの抵抗発熱体のＮの抵抗、およびＮ−１の抵抗比に応答してＮのゾーンのＮ−１における温度を制御するために、基板処理システムの動作中に、ＮのゾーンのＮ−１におけるＮの抵抗発熱体のＮ−１への電力をそれぞれ調節する工程と、を含む。
【００１８】
他の特徴では、Ｎ−１の抵抗比は、基板支持体が均一な温度にあるときのＮの抵抗発熱体のＮの抵抗をそれぞれ決定し、ＮのゾーンのＮ−１のＮの抵抗のＮ−１を、Ｎのゾーンの１つに対応するＮの抵抗の１つで割ることによって算出される。
【００１９】
他の特徴では、均一な温度は、大気温度に相当する。ＮのゾーンのＮ−１は、温度センサを備えない。Ｎの抵抗発熱体のＮの抵抗を測定する工程は、Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電圧をそれぞれ監視する工程と、Ｎの抵抗発熱体に供給されたＮの電圧に基づいてＮの抵抗をそれぞれ算出する工程と、を含む。
【００２０】
他の特徴では、ＮのゾーンのＮの抵抗を測定する工程は、Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流をそれぞれ監視する工程と、Ｎの抵抗発熱体に供給されたＮの電流に基づいてＮの抵抗をそれぞれ算出する工程と、を含む。
【００２１】
他の特徴では、動作中のＮのゾーンのＮの抵抗を測定する工程は、Ｎの抵抗発熱体に供給されるＮの電流およびＮの電圧をそれぞれ監視する工程と、Ｎの抵抗発熱体に供給されたＮの電流およびＮの電圧に基づいてＮの抵抗をそれぞれ算出する工程と、を含む。
【００２２】
他の特徴では、この方法は、温度センサによって測定された温度に基づいて、Ｎのゾーンの１つへの電力を制御する工程を含む。
【００２３】
本開示のさらなる適用範囲は、発明を実施するための形態、特許請求の範囲、および図面から明らかになるだろう。発明を実施するための形態および特定の例は、説明の目的のみを意図し、本開示の範囲を限定することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本開示は、発明を実施するための形態および添付の図面からより深く理解されるだろう。
【００２５】
【図１】本開示による、基板支持体などのゾーン分けされた温度制御式構成部品のための動的温度コントローラを備える例示的基板処理システムの機能ブロック図。
【００２６】
【図２】本開示による抵抗発熱体ゾーンを備える構成部品のための例示的動的温度制御システムの機能ブロック図。
【００２７】
【図３Ａ】本開示による複数の発熱体ゾーンを備える例示的台座。
【図３Ｂ】本開示による複数の発熱体ゾーンを備える例示的台座。
【図３Ｃ】本開示による複数の発熱体ゾーンを備える例示的台座。
【００２８】
【図４Ａ】本開示による２つのゾーンの発熱体の温度を関数とする抵抗および抵抗比を表すグラフ。
【図４Ｂ】本開示による２つのゾーンの発熱体の温度を関数とする抵抗および抵抗比を表すグラフ。
【００２９】
【図５】本開示による動的温度制御を実施するための例示的方法を示すフローチャート。
【００３０】
【図６】先行技術による温度コントローラの時間を関数とする台座温度の制御を表す図。
【００３１】
【図７】本開示による動的温度コントローラの時間を関数とする台座温度の制御を表す図。
【００３２】
図面では、類似および／または同一の要素を特定するために、参照番号は繰り返し用いられてよい。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本開示は、基板処理システムの基板支持体における複数ゾーンの温度制御に関する特定の例を含むが、本明細書に記載のシステムおよび方法は、ゾーン分けされた抵抗発熱体を備える他の種類の構成部品における温度制御にも適用されうる。
【００３４】
いくつかの適用では、温度の均一性は、基板処理中の基板全体に望まれる。これらの適用では、電力は、各抵抗発熱体に独立して供給されてよい。しかし、マルチゾーン発熱体システムは、基板支持体の温度を測定するために、ゾーンの１つに設置された１つの熱電対のみを有することが多い。電力は、全てのゾーンで均一な温度を維持するために、熱電対を備えるゾーンに供給された電力の既定比（または、電力比）（または、デューティサイクルの既定比）で残りのゾーンに供給される。電力比またはデューティサイクル比は、通常、特定のプロセス条件のために決定され、一般に変動しない。残りのゾーンにおける実際の温度は、未知であるが、熱電対を備えるゾーンの既定範囲内であることが見込まれる。
【００３５】
しかし、いくつかの適用では、特定のプロセス条件の間に著しい熱負荷変動が起こり、熱電対を備えるゾーンに対して１または複数のゾーンの温度が変化させられる可能性がある。温度変化は、望ましくないプロセス制御をもたらす。温度変化が十分に大きいときは、基板支持体の欠陥が生じうる。
【００３６】
いくつかの加熱システムは、温度（または、抵抗温度係数（ＴＣＲ））による発熱体コイルの抵抗率の依存性に依存する。これらのシステムは、一般に、個々のゾーンの温度を独立して制御し、通常、各ゾーンに温度センサまたは熱電対を必要とする。あるいは、各発熱素子についての抵抗に対する温度の個々の較正／特徴付け、およびそれらのゾーン温度との関係が決定されうる。
【００３７】
本開示は、ゾーンにおける温度の均一性を提供しながら上記要件を回避する方法を提供する。本開示は、各ゾーンにおける熱電対、または上記のような個々の較正／特徴付けを必要とせずに、全てのゾーンにわたる熱均一性を維持する。
【００３８】
ＴＣＲは、抵抗発熱体の材料の微細構造に関する材料特性である。同じ処理条件下で製造された同じ材料で作られた構成部品は、同一のまたは非常に近いＴＣＲ値を有することが見込まれる。つまり、マルチゾーン基板支持体の異なるゾーンに設置され、一緒に処理された抵抗発熱体で用いられる発熱コイル素子は、同一のまたは非常に近いＴＣＲ値を有することが見込まれる。発熱素子の抵抗は所定温度で異なる可能性があるが、発熱素子の抵抗は、温度と類似して推移する。つまり、熱電対（ＲZN）を備えるゾーンに対する熱電対（例えば、ＲZ1、ＲZ2、・・・ＲZN-1）なしのゾーンにおける抵抗発熱体の各抵抗比（ＲZ1／ＲZN、ＲZ2／ＲZN、・・・、およびＲZN-1／ＲZN）は、抵抗発熱体が熱電対を備える抵抗発熱体と同じ温度であるときは同一に留まるだろう。よって、ゾーンの抵抗は、大気温度などの１つの温度において決定される場合は、ゾーンの対応する抵抗比は、熱電対なしの他のゾーンの所望の抵抗を決定するために、他の温度（例えば、大気温度から７００℃までのプロセス温度）で用いられうる。所望の抵抗および測定された抵抗は、他のゾーンにおいて電力を制御し、均一な温度を提供するのに用いられる。
【００３９】
具体的には、本開示による動的温度コントローラは、既定温度の熱電対（ＲZN）を備えるゾーンに対する、熱電対（ＲZ1、ＲZ2、・・・ＲZN-1）なしのゾーンにおける抵抗発熱体のＮ−１の抵抗比（ＲZ1／ＲZN、ＲZ2／ＲZN、・・・、およびＲZN-1／ＲZN）を決定する。例えば、抵抗比は、室温において決定され、他のプロセス温度に適用されることができる。次に、熱電対（ＲZ1、ＲZ2、・・・ＲZN-1）なしのゾーンにおける所望の抵抗を決定するために、熱電対を備えるゾーンＺＮのＮ−１の抵抗比（ＲZ1／ＲZN、ＲZ2／ＲZN、・・・、およびＲZN-1／ＲZN）ならびに温度が用いられる。
【００４０】
例えば、第１のゾーンＺ１の抵抗比がＲZ1／ＲZN＝１．１０２に等しい場合は、所定温度で測定された抵抗は、ゾーンＺＮにおける所望温度で１０Ωであり、ゾーンＲZ1の所望の抵抗＝１．１０２×１０Ω＝１１．０２Ωである。例えば、第２のゾーンＺ２の抵抗比がＲZ2／ＲZN＝１．０８に等しい場合は、所定温度で測定された抵抗は、熱電対を備えるゾーンＺＮの所望温度において１０Ωであり、第２のゾーンの所望の抵抗ＲZ1＝１．０８×１０Ω＝１０．８Ωである。
【００４１】
本開示によるシステムおよび方法は、熱電対を備えるゾーンに対する熱電対なしのゾーンにおける抵抗発熱体の抵抗比を維持することによって、複数ゾーンの温度を制御する。つまり、熱電対を備えるゾーンの温度は、熱電対からの温度フィードバックに基づいて所望の温度に制御される。熱電対を備えるゾーンの抵抗は、所望の温度で測定される。抵抗比は、対応するゾーンにおいて所望の温度を実現するために、残りのゾーンにおける所望の抵抗を決定するのに用いられる。発熱体電力は、対応するゾーンの測定された抵抗が所望の抵抗にそれぞれ一致するように、対応するゾーンにおいて増加または減少される。
【００４２】
基板支持体の１つのゾーンにおいて１度の温度測定を用いることで、基板支持体の残りの全てのゾーンは、均一な温度に動的に制御されうる。その結果、基板支持体温度の均一性は、残りのゾーンにおいて熱電対を用いることなく、または、各ゾーンの抵抗対温度の事前較正なしで実現される。
【００４３】
ここで図１を参照すると、例示的基板処理システム１２０が示されている。容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を用いる化学気相堆積（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）用の処理チャンバが説明の目的で示されているが、他の種類の基板処理システムも用いられうる。
【００４４】
基板処理システム１２０は、基板処理システム１２０の他の構成部品を取り囲み、（用いられる場合は）ＲＦプラズマを含む処理チャンバ１２２を備える。基板処理システム１２０は、上部電極１２４と、静電チャック（ＥＳＣ）や台座などの基板支持体１２６とを備える。動作の間、基板１２８は、基板支持体１２６の上に配置される。
【００４５】
例えのみでは、上部電極１２４は、プロセスガスを導入し分配する、シャワーヘッドなどのガス分配装置１２９を備えてよい。ガス分配装置１２９は、処理チャンバの上面に接続された一端を有するステム部を備えてよい。ベース部は、一般に円筒状であり、処理チャンバの上面から離れた位置でステム部のもう一端から径方向外向きに伸びる。シャワーヘッドのベース部の基板対向面またはフェースプレートは、前駆体、反応剤、エッチングガス、不活性ガス、キャリアガス、他のプロセスガス、またはパージガスが流れる複数の穴を備える。あるいは、上部電極１２４は導電性プレートを備えてよく、プロセスガスは別の方法で導入されてよい。
【００４６】
基板支持体１２６は、下部電極として機能するベースプレート１３０を備える。ベースプレート１３０は、セラミック製マルチゾーン加熱プレートに相当しうる加熱プレート１３２を支持する。加熱プレート１３２とベースプレート１３０との間に、熱抵抗層１３４が配置されてよい。ベースプレート１３０は、ベースプレート１３０を通じて冷媒を流すための１または複数の流路１３６を備えてよい。
【００４７】
プラズマが用いられる場合は、ＲＦ発生システム１４０は、ＲＦ電圧を生成して、上部電極１２４および下部電極（例えば、基板支持体１２６のベースプレート１３０）のいずれかに出力する。上部電極１２４およびベースプレート１３０のもう一方は、ＤＣ接地されてよい、ＡＣ接地されてよい、または浮遊状態であってよい。例えのみでは、ＲＦ発生システム１４０は、整合分配ネットワーク１４４によって上部電極１２４またはベースプレート１３０に供給されるＲＦ電圧を生成するＲＦ電圧発生器１４２を備えてよい。他の例では、プラズマは誘導的にまたは遠隔的に生成されてよい。
【００４８】
ガス供給システム１５０は、１または複数のガス源、ガス源１５２−１、ガス源１５２−２、・・・、およびガス源１５２−Ｎ（総称して、ガス源１５２）（Ｎはゼロより大きい整数）を備える。ガス源１５２は、バルブ１５４−１、バルブ１５４−２、・・・、およびバルブ１５４−Ｎ（総称して、バルブ１５４）、ならびに、ＭＦＣ１５６−１、ＭＦＣ１５６−２、・・・、およびＭＦＣ１５６−Ｎ（総称して、ＭＦＣ１５６）によってマニホルド１６０に接続されている。１つのガス供給システム１５０が示されているが、２つ以上のガス供給システムも用いられうる。
【００４９】
動的温度コントローラ１６３は、加熱プレート１３２に配置された複数の抵抗発熱体１６４に接続されている。動的温度コントローラ１６３は、加熱プレート１３２の複数の加熱ゾーンの１つに配置された熱電対１６５にも接続されている。残りの加熱ゾーンは、熱電対を備えない。動的温度コントローラ１６３は、基板支持体１２６および基板１２８の温度を調節し制御するよう複数の抵抗発熱体１６４を制御するために用いられてよい。
【００５０】
いくつかの例では、動的温度コントローラ１６３および／または別のコントローラは、流路１３６を通る冷媒流を制御するために、冷媒アセンブリ１６６とも連通してよい。例えば、冷媒アセンブリ１６６は、冷媒ポンプ、貯留槽、および／または、１もしくは複数の熱電対を備えてよい。いくつかの例では、動的温度コントローラ１６３は、基板支持体１２６を冷却するために流路１３６を通じて冷媒を選択的に流すよう冷媒アセンブリ１６６を操作する。
【００５１】
バルブ１７０およびポンプ１７２は、処理チャンバ１２２から反応剤を排出するのに用いられてよい。システムコントローラ１８０は、基板処理システム１２０の構成部品を制御するのに用いられてよい。
【００５２】
次に図２を参照すると、本開示による動的温度制御システム２００が示されている。動的温度制御システム２００は、駆動回路２２４−１、駆動回路２２４−２、・・・、および駆動回路２２４−Ｎ（総称して、駆動回路２２４）を有する電源２２０を備える（Ｎは、１より大きい整数）。駆動回路２２４は、以下にさらに説明されるように、抵抗発熱体への電力を制御する。
【００５３】
駆動回路２２４−１、駆動回路２２４−２、・・・、および駆動回路２２４−Ｎによって各ゾーンに出力される電流は、電流センサ２２８−１、電流センサ２２８−２、・・・、および電流センサ２２８−Ｎ（総称して、電流センサ２２８）によって監視される。駆動回路２２４−１、駆動回路２２４−２、・・・、および駆動回路２２４−Ｎによって各ゾーンに出力される電圧は、電圧センサ２３０−１、電圧センサ２３０−２、・・・、および電圧センサ２３０−Ｎ（総称して、電圧センサ２３０）によって監視される。
【００５４】
構成部品２３１は、加熱ゾーン２３２−１、加熱ゾーン２３２−２、・・・、および加熱ゾーン２３２−Ｎ（総称して、ゾーン２３２）を備える。以下の説明では、構成部品２３１は基板支持体を含むが、抵抗発熱体を有する複数ゾーンを備える任意の加熱構成部品が用いられうる。ゾーン２３２−１、ゾーン２３２−２、・・・、およびゾーン２３２−Ｎの各々は、そこに埋め込まれた抵抗発熱体２３６−１、抵抗発熱体２３２−２、・・・、および抵抗発熱体２３２−Ｎ（総称して、抵抗発熱体２３６）を備える。いくつかの例では、抵抗発熱体２３６は、対応する抵抗を有する発熱素子または発熱コイルを備える。ゾーン２３２−１、ゾーン２３２−２、・・・、およびゾーン２３２−Ｎの１つは、その温度を検出するための熱電対２４０を備える。ゾーン２３２−１、ゾーン２３２−２、・・・、およびゾーン２３２−Ｎの残りのゾーンは、熱電対を備えない。
【００５５】
コントローラ２５０は、電流センサ２２８および／または電圧センサ２３０、熱電対２４０、ならびに駆動回路２２４と連通する。コントローラ２５０は、発熱体制御モジュール２５４を備える。発熱体制御モジュール２５４は、電流センサ２２８および／または電圧センサ２３０からのそれぞれの電流測定値および／または電圧測定値に基づいて、抵抗発熱体２３６の各々の抵抗を決定する。いくつかの例では、電源２２０によって電流が十分に一定に保持されるとき、および、ＲＦ電力を制御するために電圧が変更されるときは、電流センサ２２８は省かれうる。他の例では、電源２２０によって電圧が十分に一定に保持されるとき、および、ＲＦ電力を制御するために電流が変更されるときは、電圧センサ２３０は省かれうる。
【００５６】
発熱体制御モジュール２５４は、熱電対２４０を備えるゾーン２３２の１つ（例えば、ゾーン２３２−１）の温度を監視し、熱電対２４０からの温度フィードバックに基づいてそのゾーンへの電力を制御する。発熱体制御モジュール２５４は、ゾーンの抵抗を測定し、抵抗比を用いて残りのゾーン２３２の所望の抵抗を決定する。発熱体制御モジュール２５４は、所望の抵抗を実現するために電力を増加または減少させるように残りのゾーン２３２の駆動回路２２４を制御することで、全ての残りのゾーン２３２において均一な温度をもたらす。
【００５７】
次に図３Ａから図３Ｃを参照すると、基板支持体のゾーンの様々な例が示されている。特定の例が示されているが、他のゾーンレイアウトも用いられうる。図３Ａでは、基板支持体３１０は、ゾーン１、ゾーン２、およびゾーン３を含む同心ゾーンを備える。各ゾーンは、抵抗発熱体を備える。図３Ｂでは、基板支持体３５０は、内側ゾーン３６０および外側ゾーン３６２を規定する抵抗発熱体コイルを備える。図３Ｃでは、内側ゾーン１は、周囲の外側ゾーン２、外側ゾーン３、外側ゾーン４、および外側ゾーン５によって囲まれている。各ゾーンは、抵抗発熱体を備える。理解されうるように、他のゾーンレイアウトも用いられうる。
【００５８】
次に図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、２つのゾーンの発熱体について温度を関数とした抵抗を表すグラフが示されている。図４Ａでは、台座上のＴＣ搭載ウエハに基づいて内側台座温度および外側台座温度を均一にするために駆動される動的温度コントローラを用いて、台座加熱中の内側発熱体の抵抗および外側発熱体の抵抗が記録されている。図４Ｂでは、内側抵抗および外側抵抗は、共に、０℃において１の抵抗に調整される。認められうるように、傾斜はほぼ一致している。内側抵抗／外側抵抗比は、温度範囲にわたって０．０５％未満の変化を示している。これらの試験は、内側ＴＣＲ値および外側ＴＣＲ値が互いに非常に近く、較正なしで台座を均一に加熱するのに抵抗比が用いられうるという思想を支持するものである。
【００５９】
次に図５を参照すると、構成部品のゾーンの温度をそれぞれ制御するための方法４００が示されている。方法４００は、１つのゾーンのみに関連付けられた熱電対を用いて、構成部品の複数ゾーンの温度を均一な温度に制御するために用いられる。方法４００は、４１０において、単一温度で構成部品の各ゾーンにおける抵抗発熱体の抵抗を決定する工程を含む。いくつかの例では、単一温度は大気温度であるが、他の温度も用いられうる。
【００６０】
４１４では、この方法は、（熱電対のない）残りのゾーンと熱電対を備えるゾーンとの間の抵抗比を決定する。４１８では、熱電対を備えるゾーンの温度が動作中に検出され、測定された温度に基づいて電力が制御され、熱電対を備えるゾーンの抵抗が測定される。４２２では、残りのゾーンにおける抵抗発熱体の抵抗が動作中に測定される。４２６では、対応する抵抗比を用いて残りのゾーンの所望の抵抗が算出される。４３０では、残りのゾーンに出力された電力は、測定された抵抗と所望の抵抗との間の差に基づいて制御される。
【００６１】
次に図５〜図６を参照すると、それぞれ、従来の温度制御システムおよび本開示による動的温度制御システムについての、時間を関数とする温度が示されている。図５では、従来の温度制御システムを用いる図３Ｂの基板支持体３５０についての、時間を関数とする温度が示されている。図からわかるように、内側ゾーンと外側ゾーンとの間の温度差は２０℃より大きく、プロセスの不均一性、欠陥、および／または基板支持体への損傷をもたらす傾向がある。図６では、本明細書に記載の温度制御システムを用いてより厳格な温度制御が実現され、プロセスの不均一性および欠陥が低減され、基板支持体への損傷が排除されている。
【００６２】
基板処理システムの基板支持体を製造する方法は、基板支持体のＮのゾーンにＮの抵抗発熱体を埋め込む工程を含む。温度センサは、基板支持体のＮのゾーンの１つに埋め込まれる。基板支持体のＮのゾーンにおけるＮの抵抗発熱体のＮの抵抗が測定される。Ｎの抵抗に基づいてＮ−１の抵抗比が決定される。コントローラは、Ｎの抵抗発熱体および温度センサに接続される。コントローラは、Ｎのゾーンの１つにおける測定された温度、Ｎの抵抗発熱体のＮの抵抗、およびＮ−１の抵抗比に応答して、基板処理システムの動作中に、ＮのゾーンのＮ−１におけるＮの抵抗発熱体のＮ−１の温度をそれぞれ制御するようにプログラムされる。
【００６３】
前述の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、その適用、または使用を限定する意図はない。本開示の広義の教示は、様々な形態で実施されうる。よって、本開示は特定の例を含むが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を考察すると他の変更点が明らかになるため、本開示の真の範囲は、それほど限定されるべきでない。方法内の１または複数の工程は、本開示の原理を変更することなく異なる順序で（または、同時に）実行されてよいことを理解されたい。さらに、各実施形態は特定の特徴を有すると上述されているが、本開示の実施形態に関して記載されたそれらの１または複数の特徴は、他の実施形態において、および／または、他の実施形態の特徴と組み合わせて（その組み合わせが明記されていなくても）実施されうる。つまり、記載の実施形態は、相互に排他的でなく、１または複数の実施形態の互いの並べ替えは、本開示の範囲内に留まる。
【００６４】
要素間（例えば、モジュール間、回路素子間、半導体層間など）の空間的および機能的関係は、「接続された」、「係合された」、「結合された」、「隣接する」、「近接する」、「上に」、「上方」、「下方」、および「配置された」を含む様々な用語を用いて説明される。上記の開示で第１の要素と第２の要素との関係が説明されるときは、「直接的」であると明記されない限り、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の要素が介在しない直接的関係でありうるが、第１の要素と第２の要素との間に１または複数の介在要素が（空間的または機能的に）存在する間接的関係でもありうる。本明細書では、Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つという表現は、非排他的論理のＯＲを用いる論理（Ａ  ＯＲ  Ｂ  ＯＲ  Ｃ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａのうちの少なくとも１つ、Ｂのうちの少なくとも１つ、およびＣのうちの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきではない。
【００６５】
いくつかの実施形態では、コントローラは、上記の例の一部でありうるシステムの一部である。かかるシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用プラットフォーム、および／または、特定の処理構成部品（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理装置を含みうる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のそれらの動作を制御するための電子機器と統合されてよい。この電子機器は、システムの様々な構成部品または副構成部品を制御しうる「コントローラ」を意味してよい。コントローラは、処理条件および／またはシステムの種類に応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）発生器の設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置動作設定、ツールおよび他の搬送ツールに対するウエハ搬入出、ならびに／または、特定のシステムに接続もしくは結合されたロードロックに対するウエハ搬入出など、本明細書に開示されたプロセスを制御するようにプログラムされてよい。
【００６６】
概して、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの、様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェア形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１または複数のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、様々な個別設定（または、プログラムファイル）の形式でコントローラに伝達される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上でもしくは半導体ウエハ向けに、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してよい。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、１または複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ウエハダイの製造中における１または複数の処理工程を実現するために、プロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。
【００６７】
いくつかの実施形態では、コントローラは、システムと統合または結合された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、もしくはこれらが組み合わされたコンピュータの一部であってよく、またはそのコンピュータに結合されてよい。例えば、コントローラは、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にする「クラウド」内にあってよい、または、ファブホストコンピュータシステムの全てもしくは一部であってよい。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の進捗状況を監視し、過去の製造動作の経歴を調査し、複数の製造動作から傾向または実施の基準を調査し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理工程を設定し、または、新しいプロセスを開始してよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含みうるネットワークを通じて、プロセスレシピをシステムに提供できる。リモートコンピュータは、次にリモートコンピュータからシステムに伝達されるパラメータおよび／もしくは設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでよい。いくつかの例では、コントローラは、１または複数の動作中に実施される各処理工程のパラメータを特定するデータ形式の命令を受信する。パラメータは、実施されるプロセスの種類、および、コントローラが接続するまたは制御するように構成されたツールの種類に固有であってよいことを理解されたい。よって、上述のように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続される１または複数の個別のコントローラを含むことや、本明細書に記載のプロセスおよび制御などの共通の目的のために協働することによって分散されてよい。かかる目的で分散されたコントローラの例は、遠隔に（例えば、プラットフォームレベルで、または、リモートコンピュータの一部として）設置され、協働してチャンバにおけるプロセスを制御する１または複数の集積回路と連通するチャンバの１または複数の集積回路であろう。
【００６８】
制限するのではなく、例示のシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバまたは堆積モジュール、スピンリンスチャンバまたはスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバまたは金属めっきモジュール、クリーンチャンバまたはクリーンモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはベベルエッジエッチングモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはＰＶＤモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはＣＶＤモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはＡＬＤモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバまたはイオン注入モジュール、トラックチャンバまたはトラックモジュール、ならびに、半導体ウエハの製作および／もしくは製造において関連もしくは使用しうる他の半導体処理システムを含んでよい。
【００６９】
上述のように、ツールによって実施されるプロセス工程に応じて、コントローラは、他のツール回路もしくはツールモジュール、他のツール構成部品、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場においてツール位置および／もしくはロードポートに対してウエハ容器を搬入出する材料搬送に用いられるツール、のうちの１つまたは複数と連通しうる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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