(57)【要約】【課題】ウェーハの温度管理を簡便且つ精密に行い得るウェーハの温度の検出装置を提供する。【解決手段】サセプタ５に載置したウェーハ６を可変直流電源２２の出力電圧の印加による静電的な吸引力でサセプタ５側に吸引するとともに、このウェーハ６の温度を計測しつつ前記可変直流電源２２の出力電圧を変化させて各出力電圧に対する前記ウェーハ６の温度を検出して得る温度特性を温度特性記憶部２１に記憶する一方、可変直流電源２２の出力電圧を電圧検出器２３で検出するとともに、この電圧検出器２３の出力信号である電圧信号を前記温度特性記憶部２１に入力して前記温度特性に基づきウェーハ６の温度を特定する。【選択図】　図２
2004031554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台に載置したウェーハを直流電圧の印加による静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電圧を変化させて各直流電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して予め前記ウェーハの温度特性を得る一方、
前記直流電圧を検出するとともに、このときの電圧値と前記温度特性とを照合することにより前記ウェーハの温度を検出することを特徴とするウェーハ温度の検出方法。
【請求項２】
ＲＦバイアスの印加により基台に載置されたウェーハの近傍のイオンを加速するとともに、このＲＦバイアスに直流電圧を重畳し、この直流電圧の印加により基台に載置されたウェーハを静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電圧を変化させ、各直流電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して予め前記ウェーハの温度特性を得る一方、
前記直流電源の出力電圧を検出するとともに、このときの電圧値と前記温度特性とを照合することにより前記ウェーハの温度を検出することを特徴とするウェーハ温度の検出方法。
【請求項３】
〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載するウェーハ温度の検出方法において、
ウェーハの裏面に当接する凸部を有する基台であって、凸部を介するウェーハとの接触面積が異なる複数種類の基台を用意し、各基台の凸部を介する基台とウェーハとの接触面積が異なることによりダイナミックレンジが異なる複数種類のウェーハの温度特性を得る一方、
同一条件の何れか一つの温度特性を選択してウェーハの温度を検出することを特徴とするウェーハ温度の検出方法。
【請求項４】
〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載するウェーハ温度の検出方法において、
ウェーハの裏面に当接する凸部を有する基台であって、凸部を介するウェーハとの間の距離が異なる複数種類の基台を用意し、各基台の凸部を介する基台とウェーハとの間の距離が異なることによりダイナミックレンジが異なる複数種類のウェーハの温度特性を得る一方、
同一条件の何れか一つの温度特性を選択してウェーハの温度を検出することを特徴とするウェーハ温度の検出方法。
【請求項５】
〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する何れか一つのウェーハ温度の検出方法において、
材料が異なる複数種類の基台を用意し、各基台毎にウェーハの温度特性を得ることによりダイナミックレンジが異なる複数種類のウェーハの温度特性を得る一方、
同一条件の何れか一つの温度特性を選択してウェーハの温度を検出することを特徴とするウェーハ温度の検出方法。
【請求項６】
基台に載置したウェーハを直流電源の出力電圧の印加による静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電源の出力電圧を変化させて各出力電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して得る温度特性を記憶している温度特性記憶手段と、
前記出力電圧を変化させ得る直流電源である可変直流電源と、
この可変直流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段とを有し、
この電圧検出手段の出力信号である前記可変直流電源の出力電圧を表す電圧信号を前記温度特性記憶手段に入力してこの電圧信号と前記温度特性とを照合することによりウェーハの温度を特定し、この温度を表す温度信号を出力するように構成したことを特徴とするウェーハ温度の検出装置。
【請求項７】
基台に載置したウェーハを直流電源の出力電圧の印加による静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電源の出力電圧を変化させて各出力電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して得る温度特性を記憶している温度特性記憶手段と、
前記出力電圧を変化させ得る直流電源である可変直流電源と、
この可変直流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
基台に載置されたウェーハの近傍のイオンを加速するためのＲＦバイアスを印加するＲＦバイアス電源とを有し、
基台に載置したウェーハを静電的な吸引力で基台側に吸引する直流電圧を、前記ＲＦバイアスに重畳して印加するとともに、前記電圧検出手段の出力信号である前記可変直流電源の出力電圧を表す電圧信号を前記温度特性記憶手段に入力してこの電圧信号と前記温度特性とを照合することによりウェーハの温度を特定し、この温度を表す温度信号を出力するように構成したことを特徴とするウェーハ温度の検出装置。
【請求項８】
〔請求項６〕又は〔請求項７〕に記載するウェーハの温度の検出装置において、
温度特性記憶手段には、ダイナミックレンジが異なる複数種類の温度特性を記憶してあり、同一条件の温度特性を選択してこの温度特性に基づき特定したウェーハの温度を表す温度信号を出力するように構成したことを特徴とするウェーハ温度の検出装置。
【請求項９】
チャンバ内に配設する基台にウェーハを載置するとともに、前記チャンバ内のプラズマを利用して前記ウェーハに所定の処理を行うプラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置において、
〔請求項６〕乃至〔請求項８〕に記載する何れか一つのウェーハ温度の検出装置を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
〔請求項９〕に記載するプラズマ処理装置において、
所定の条件に対応するウェーハ温度の管理値を対応付けて記憶しておき、ウェーハの電位がこの管理値に対応する電位になるように可変電源の出力電圧を制御する制御手段を有することを特徴とするウェーハ温度の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハの温度の検出方法及び装置に関し、特にプラズマ処理装置により処理するウェーハの温度管理を行う際に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来技術に係るプラズマＣＶＤ装置の構成図である。同図に示すように、基部１上にはアルミニウム製で円筒状の真空容器であるチャンバ２が設けられており、このチャンバ２の内部が成膜室３となっている。成膜室３の上部には電磁波透過窓である円板状の天井板４が設けられ、成膜室３の内部にはウェーハ６の支持台であるサセプタ５が配設してある。このサセプタ５は、ウェーハ６を載置するための円盤状の部材で、Ａｌ２　Ｏ３　やＡｌＮなどのセラミック材料からなり、支持軸８に支持されている。また、このサセプタ５の内部には、ウェーハ６を所定の温度に保持するための加熱手段であるヒータ６ａとともに冷却手段として冷媒を流通させるための冷媒通路６ｂを埋設してある。さらに、サセプタ５の内部には、ウェーハ６を静電的に吸着保持する静電チャックの静電チャック用電極７も埋設してある。この静電チャック用電極７には、ローパスフィルタ１２を介して直流電源１３の出力電圧である所定の直流電圧が印加され、このことにより発生するウェーハ６と静電チャック用電極７との間の電位差に基づくクーロン力によりウェーハ６をサセプタ５の表面に吸着する。
【０００３】
当該プラズマＣＶＤ装置にける前記静電チャック用電極７には、インピーダンスマッチングを行うための整合器１０及びコンデンサ９を介してバイアス電源１１が接続されている。すなわち、静電チャック用電極７はバイアス電極としても機能している。ここで、前記ＬＰＦ１２はバイアス電源１１の交流分を遮断するフィルタとして機能する。
【０００４】
このように、バイアス電源１１から高周波電力を供給することにより、静電チャック用電極７を介してウェーハ６にバイアスが印加される。いわゆるＲＦバイアスである。このようにＲＦバイアスを印加することにより発生する直流負電圧によりプラズマ中のイオンを加速し、プラズマ雰囲気に晒されているウェーハ６の表面をたたくことにより表面反応の促進、異方性エッチング、膜質向上等の種々の効果を得ることができる。
【０００５】
基部１には排気口１５が設けられ、この排気口１５を介して図示しない真空排気系へ成膜室３内のガスを排気することにより成膜室３内を低圧環境とし、この低圧環境下の成膜室３内にノズル（図示せず。）を介して成膜を行うための各種のガスが供給される。例えば、ウェーハ６上に窒化珪素（ＳｉＮ）の膜を形成する場合には、原料ガスとして例えばＳｉＨ４　を供給し、窒化ガスとして例えばＮＨ３　又はＮ２　を供給する。
【０００６】
天井板４の上面にはスパイラル状の給電アンテナ１６が設置され、この給電アンテナ１６にはインピーダンスマッチングを行うための整合器１７を介して高周波電源１８が接続されている。この高周波電源１８から給電アンテナ１６へ高周波電力を供給することにより、給電アンテナ１６から天井板４を透過して成膜室３内に電磁波１９を入射し、この電磁波１９のエネルギー（高周波パワー）によって成膜室３内に供給する各種のガスをプラズマ状態にする。このプラズマを利用してウェーハ６上に所定の金属膜を成膜する等の処理を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記プラズマＣＶＤ装置においてはウェーハ６の温度を管理したい場合がある。例えば、極く細幅の溝に所定の金属を埋め込む埋め込み処理の際には、当該金属イオンによるエッチング作用が優勢な雰囲気でこれを行うのが効率が良いので、所定の高温に保持したい。また、ウェーハ６に既に形成されている素子を金属イオンが叩くことによる損傷を回避するには、金属イオンによるエッチング作用が抑制される雰囲気でこれを行うの必要があるので、所定の低温に保持したい。
【０００８】
要するに、プラズマを形成するためのガスの種類、その圧力、流量及び給電アンテナ１６に供給するパワー（電力）等で規定されるプラズマ条件を一定とした場合でも、ウェーハ６の温度によっては、例えば成膜の際の膜質等、プラズマ処理の結果物が異なるものとなるので、プラズマ処理の再現性を確保するためにもウェーハ６の温度を管理する必要がある。
【０００９】
これに対し、かかる温度管理を簡便且つ精密に行い得る適切なウェーハ温度の検出方法は存在していない。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、ウェーハの温度管理を簡便且つ精密に行い得るウェーハの温度の検出方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は次の知見を基礎とするものである。すなわち、静電チャックは、上述の如く、直流電源１３の出力電圧である所定の直流電圧を静電チャック用電極７に印加することにより発生するウェーハ６との間の電位差に基づくクーロン力によりウェーハ６をサセプタ５の表面に吸着するものである。したがって、静電チャック用電極７による吸着力がゼロとなったこと、換言すればウェーハ６と静電チャック用電極７との間の電位差がゼロとなったことを別途の手段により検出することができれば、このときの静電チャック用電極７の電位をもってウェーハ６の電位とすることができる。そして、前記吸着力がゼロとなったことはウェーハ６の温度を監視することにより検出し得る。吸着力が大きければその分大きな吸着力でウェーハ６がサセプタ５の表面に吸着されるので、このウェーハ６は冷媒通路６ｂを流通する冷媒によりその分良好に冷却されるからである。したがって、、吸着力がゼロとなった時点で最も高温になると考えられる。
【００１２】
そこで、図５に示すプラズマＣＶＤ装置において、直流電源１３の出力電圧を変化させ、ウェーハ６の温度との関係を測定した。その結果を図１に示す。同図に示すように、予想通り、このときの温度特性は上に凸の曲線となり、６００°Ｃ程度が最高温度であり、そのときの出力電圧が−２５０（Ｖ）であることが判明した。この−２５０（Ｖ）がウェーハ６の電位である。なお、このときの高周波電源１８の出力電力は３．５（ｋＷ）、バイアス電源１１の出力電力は１．２（ｋＷ）である。
【００１３】
図１の温度特性においては、直流電源１３の出力電圧とウェーハ６の温度とが対応している。このことは、前記温度特性を予め測定しておき、その後直流電源１３の出力電圧を計測してこの出力電圧を前記温度特性から得るウェーハ温度に対応させれば、このウェーハ温度を検出することができることを意味する。
【００１４】
かかる知見に基づく本発明の構成は次の点を特徴とする。
【００１５】
１）　基台に載置したウェーハを直流電圧の印加による静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電圧を変化させて各直流電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して予め前記ウェーハの温度特性を得る一方、
前記直流電圧を検出するとともに、このときの電圧値と前記温度特性とを照合すること。
【００１６】
２）　ＲＦバイアスの印加により基台に載置されたウェーハの近傍のイオンを加速するとともに、このＲＦバイアスに直流電圧を重畳し、この直流電圧の印加により基台に載置されたウェーハを静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電圧を変化させ、各直流電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して予め前記ウェーハの温度特性を得る一方、
前記直流電源の出力電圧を検出するとともに、このときの電圧値と前記温度特性とを照合することにより前記ウェーハの温度を検出すること。
【００１７】
３）　上記１）又は２）に記載するウェーハ温度の検出方法において、
ウェーハの裏面に当接する凸部を有する基台であって、凸部を介するウェーハとの接触面積が異なる複数種類の基台を用意し、各基台の凸部を介する基台とウェーハとの接触面積が異なることによりダイナミックレンジが異なる複数種類のウェーハの温度特性を得る一方、
同一条件の何れか一つの温度特性を選択してウェーハの温度を検出すること。
【００１８】
４）　上記１）又は２）に記載するウェーハ温度の検出方法において、
ウェーハの裏面に当接する凸部を有する基台であって、凸部を介するウェーハとの間の距離が異なる複数種類の基台を用意し、各基台の凸部を介する基台とウェーハとの間の距離が異なることによりダイナミックレンジが異なる複数種類のウェーハの温度特性を得る一方、
同一条件の何れか一つの温度特性を選択してウェーハの温度を検出すること。
【００１９】
５）　上記１）又は２）に記載する何れか一つのウェーハ温度の検出方法において、
材料が異なる複数種類の基台を用意し、各基台毎にウェーハの温度特性を得ることによりダイナミックレンジが異なる複数種類のウェーハの温度特性を得る一方、
同一条件の何れか一つの温度特性を選択してウェーハの温度を検出すること。
【００２０】
６）　基台に載置したウェーハを直流電源の出力電圧の印加による静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電源の出力電圧を変化させて各出力電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して得る温度特性を記憶している温度特性記憶手段と、
前記出力電圧を変化させ得る直流電源である可変直流電源と、
この可変直流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段とを有し、
この電圧検出手段の出力信号である前記可変直流電源の出力電圧を表す電圧信号を前記温度特性記憶手段に入力してこの電圧信号と前記温度特性とを照合することによりウェーハの温度を特定し、この温度を表す温度信号を出力するように構成したこと。
【００２１】
７）　基台に載置したウェーハを直流電源の出力電圧の印加による静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電源の出力電圧を変化させて各出力電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して得る温度特性を記憶している温度特性記憶手段と、
前記出力電圧を変化させ得る直流電源である可変直流電源と、
この可変直流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
基台に載置されたウェーハの近傍のイオンを加速するためのＲＦバイアスを印加するＲＦバイアス電源とを有し、
基台に載置したウェーハを静電的な吸引力で基台側に吸引する直流電圧を、前記ＲＦバイアスに重畳して印加するとともに、前記電圧検出手段の出力信号である前記可変直流電源の出力電圧を表す電圧信号を前記温度特性記憶手段に入力してこの電圧信号と前記温度特性とを照合することによりウェーハの温度を特定し、この温度を表す温度信号を出力するように構成したこと。
【００２２】
８）　上記６）又は７）に記載するウェーハの温度の検出装置において、
温度特性記憶手段には、ダイナミックレンジが異なる複数種類の温度特性を記憶してあり、同一条件の温度特性を選択してこの温度特性に基づき特定したウェーハの温度を表す温度信号を出力するように構成したこと。
【００２３】
９）　チャンバ内に配設する基台にウェーハを載置するとともに、前記チャンバ内のプラズマを利用して前記ウェーハに所定の処理を行うプラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置において、
上記６）乃至８）に記載する何れか一つのウェーハ温度の検出装置を備えたこと。
【００２４】
１０）　上記９）に記載するプラズマ処理装置において、
所定の条件に対応するウェーハ温度の管理値を対応付けて記憶しておき、ウェーハの電位がこの管理値に対応する電位になるように可変電源の出力電圧を制御する制御手段を有すること。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２６】
図２は本発明の実施の形態に係るウェーハ温度の検出装置を組み込んだプラズマＣＶＤ装置を示す構成図である。同図に示すプラズマＣＶＤ装置は、前記ウェーハ温度の検出装置を組み込んだ点を除き図５に示すプラズマＣＶＤ装置と本質的に異なるところはない。そこで、図２中、図５と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００２７】
図２に示すように、ウェーハ温度の検出装置は、ウェーハ６の温度特性を記憶している温度特性記憶部２１、その出力電圧を変化させ得る可変直流電源２２、この可変直流電源２２の出力電圧を検出する電圧検出器２３、ウェーハ６の温度を表示する表示器２４及びウェーハ６の温度が設定温度Ｔになるように可変直流電源２２の出力電圧を制御する電圧制御部２５を有している。
【００２８】
ここで、温度特性記憶部２１の温度特性は、サセプタ５に載置したウェーハ６を可変直流電源２２の出力電圧の印加による静電的な吸引力でサセプタ５側に吸引するとともに、このウェーハ６の温度を計測しつつ前記可変直流電源２２の出力電圧を変化させて各出力電圧に対する前記ウェーハ６の温度を検出して得る温度特性、すなわち図１に示す温度特性を記憶している。かかる温度特性を得るためのウェーハ６の温度の検出は、例えば光ファイバの先端部をサセプタ５を貫通させてウェーハ６の裏面に臨ませ、非接触でウェーハ６の裏面の状態を表す光信号を得、これを外部の赤外線温度計に導くことにより容易に行うことができる。
【００２９】
さらに、温度特性記憶部２１には、電圧検出器２３の出力信号である電圧信号が供給されており、前記ウェーハ６の温度特性に基づき前記電圧信号が表す電圧値に対応するウェーハ６の温度を検出するとともに、この温度を表す温度信号を表示器２４に供給するようになっている。この結果、表示器２４にはウェーハ６の温度が表示される。温度特性記憶部２１の出力信号である温度信号は、電圧制御部２５にも供給される。このとき電圧制御部２５には、ウェーハ６の設定温度Ｔを表す設定信号が供給されている。電圧制御部２５は、前記設定信号と温度信号とを比較し、両者の偏差に基づき設定温度Ｔになるように可変直流電源２２の出力電圧を制御する。
【００３０】
本形態に係る温度特性記憶部２１には、図３に示すように、条件を違えて採取したダイナミックレンジが異なる複数種類の温度特性Ｉ、ＩＩ、　ＩＩＩ、ＩＶが記憶してある。図１に示すように、当該温度特性は低温部に行くにしたがってその変化が緩やかになり、この部分では検出温度の精度の悪化が懸念されるが、上述の如くダイナミックレンジが異なる複数種類の温度特性Ｉ、ＩＩ、　ＩＩＩ、ＩＶを用意することにより、当該プラズマＣＶＤ装置の運転の際のウェーハ６の温度範囲における最も望ましいダイナミックレンジの温度特性を選択して使用することができるからである。
【００３１】
このように、ダイナミックレンジが異なる温度特性を採取するためには次の様な方法が考えられる。例えば、図４に示すように、サセプタ５の表面をエンボス加工して多数の凸部５ａを形成し、ウェーハ６をこの凸部５ａを介して載置するように構成した複数種類のサセプタ５を用意し、同一のプラズマ条件の下で各サセプタ５を用いてウェーハ６の温度特性を採取すれば良い。このとき、サセプタ５の凸部５ａの数又は大きさを変えることによりウェーハ６との接触面積を変えることができ、接触面積が小さいほど高温域のダイナミックレンジを有する温度特性を得ることができる。また、サセプタ５の凸部５ａの高さを変えることによってもダイナミックレンジを変えることができる。この場合には、凸部５ａの高さが高いほど高温域のダイナミックレンジを有する温度特性を得ることができる。さらに、サセプタ５の材質を違えることによっても複数種類の温度特性を得ることができる。材質によって抵抗率に差があり、静電チャック用電極７に印加する電圧が一定であってもウェーハ６を吸引する吸引力が異なり、サセプタ５による冷却効率が一様ではないからである。
【００３２】
複数種類のダイナミックレンジの何れかを選択する際には、同一条件でプラズマＣＶＤ装置を運転すること、すなわち温度特性を採取したサセプタ５と同一のサセプタ５を使用することが前提となる。
【００３３】
かかる本実施の形態によれば、可変直流電源２２の出力電圧を媒介としてウェーハ６の温度を検出することができる。すなわち、可変直流電源２２の出力電圧値とウェーハ６の温度との対応関係を利用してウェーハ６の温度を管理することができる。また、このときのウェーハ６の温度を表す温度信号を得るので、これを利用してフィードバック制御を行うこともでき、ウェーハ６を自動的に設定温度に保持した状態でのプラズマＣＶＤ装置における成膜等のプラズマ処理を保証し得る。このとき、例えば光ファイバの先端部をサセプタ５を貫通させてウェーハ６の裏面に臨ませ、非接触でウェーハ６の裏面の状態を表す光信号を得、これを外部の赤外線温度計に導くこと等により、ウェーハ６の実際の温度を知ることができる場合には、このときの温度の実測値を表す信号を電圧制御部２５にフィードバックしてウェーハ６の温度を制御するようにしても良い。この場合の方が前者に較べ、構成は多少複雑にはなるが、より精度の高い制御を行うことができる。
【００３４】
上記実施の形態におけるウェーハの温度の検出装置は、その温度特性記憶部２１にダイナミックレンジが異なる複数の温度特性を記憶するようにしたが、これは少なくとも一種類の温度特性を記憶するものであれば本発明の技術思想に含まれる。また、温度特性記憶部２１の出力電圧を利用したフィードバックループを形成することも必須ではない。温度特性記憶部２１における直流電圧との照合によりウェーハの温度の検出を行うものであれば本発明の技術思想に含まれる。
【００３５】
本発明に係るウェーハの温度の検出装置を適用する機器も、上記実施の形態の装置、すなわちＲＦバイアス電源１１を有するプラズマＣＶＤ装置に限定する必要はなく、また上記実施の形態に示すプラズマＣＶＤ装置において、ウェーハ６にバイアスを印加する必要がない場合には、コンデンサ９及び整合器１０を含めＲＦバイアス電源１１を省略することができる。逆に、ＲＦバイアス電源１１を可変ＲＦバイアス電源とすることにより可変直流電源２２を省略することもできる。この場合には可変ＲＦバイアス電源をウェーハの吸引用の電源としても兼用することになる。すなわち、このときの温度特性記憶部２１に記憶する温度特性は可変ＲＦバイアス電源の出力電圧を変化させながら各出力電圧に対応するウェーハ６の温度を検出することにより得る。
【００３６】
さらに、本発明に係るウェーハの温度の検出装置を適用する装置を、プラズマＣＶＤ装置に限定するものでもない。サセプタ５等の基板に静電力によりウェーハ６を吸引して所定のプラズマ処理を行う装置であれば一般に適用し得る。
【００３７】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、〔請求項１〕に記載する発明は、基台に載置したウェーハを直流電圧の印加による静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電圧を変化させて各直流電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して予め前記ウェーハの温度特性を得る一方、前記直流電圧を検出するとともに、このときの電圧値と前記温度特性とを照合することにより前記ウェーハの温度を検出するので、
ウェーハのチャッキングのための電圧を媒介としてこのウェーハの温度をこのウェーハに非接触で容易且つ高精度に検出することができる。したがって、ウェーハの温度管理を容易に行うことができる。
【００３８】
〔請求項２〕に記載する発明は、ＲＦバイアスの印加により基台に載置されたウェーハの近傍のイオンを加速するとともに、このＲＦバイアスに直流電圧を重畳し、この直流電圧の印加により基台に載置されたウェーハを静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電圧を変化させ、各直流電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して予め前記ウェーハの温度特性を得る一方、前記直流電源の出力電圧を検出するとともに、このときの電圧値と前記温度特性とを照合することにより前記ウェーハの温度を検出するので、
ＲＦバイアスの印加により基台に載置されたウェーハの近傍のイオンを加速するとともに、このＲＦバイアスに直流電圧を重畳し、この直流電圧の印加により基台に載置されたウェーハを静電的な吸引力で基台側に吸引する場合において、〔請求項１〕に記載する発明と同様の作用・効果を得る。
【００３９】
〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載するウェーハ温度の検出方法において、ウェーハの裏面に当接する凸部を有する基台であって、凸部を介するウェーハとの接触面積が異なる複数種類の基台を用意し、各基台の凸部を介する基台とウェーハとの接触面積が異なることによりダイナミックレンジが異なる複数種類のウェーハの温度特性を得る一方、同一条件の何れか一つの温度特性を選択してウェーハの温度を検出するので、
ダイナミックレンジが異なる複数種類の温度特性を得ることができ、装置の使用温度領域を加味した最適な温度特性を選択することで、ウェーハ温度の検出精度をさらに向上させることができる。
【００４０】
〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載するウェーハ温度の検出方法において、ウェーハの裏面に当接する凸部を有する基台であって、凸部を介するウェーハとの間の距離が異なる複数種類の基台を用意し、各基台の凸部を介する基台とウェーハとの間の距離が異なることによりダイナミックレンジが異なる複数種類のウェーハの温度特性を得る一方、同一条件の何れか一つの温度特性を選択してウェーハの温度を検出するので、
ダイナミックレンジが異なる複数種類の温度特性を得ることができ、装置の使用温度領域を加味した最適な温度特性を選択することができ、ウェーハ温度の検出精度をさらに向上させることができる。
【００４１】
〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載する何れか一つのウェーハ温度の検出方法において、材料が異なる複数種類の基台を用意し、各基台毎にウェーハの温度特性を得ることによりダイナミックレンジが異なる複数種類のウェーハの温度特性を得る一方、同一条件の何れか一つの温度特性を選択してウェーハの温度を検出するので、
ダイナミックレンジが異なる複数種類の温度特性を得ることができ、装置の使用温度領域を加味した最適な温度特性を選択することで、ウェーハ温度の検出精度をさらに向上させることができる。
【００４２】
〔請求項６〕に記載する発明は、基台に載置したウェーハを直流電源の出力電圧の印加による静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電源の出力電圧を変化させて各出力電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して得る温度特性を記憶している温度特性記憶手段と、前記出力電圧を変化させ得る直流電源である可変直流電源と、この可変直流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段とを有し、この電圧検出手段の出力信号である前記可変直流電源の出力電圧を表す電圧信号を前記温度特性記憶手段に入力してこの電圧信号と前記温度特性とを照合することによりウェーハの温度を特定し、この温度を表す温度信号を出力するように構成したので、
ウェーハのチャッキングのための電圧を媒介としてこのウェーハの温度をこのウェーハに非接触で容易且つ高精度に検出することができる。したがって、ウェーハの温度管理を容易に行うことができる。この結果、例えば成膜等のプラズマ処理が終了し、搬送手段で搬出する際には、搬送装置の熱負荷を低減するため、ウェーハを所定の温度迄冷却することが望ましいが、この様な場合、所定の温度迄冷却されたことを、ウェーハのチャッキングのための電圧を媒介として管理することができる。
【００４３】
〔請求項７〕に記載する発明は、基台に載置したウェーハを直流電源の出力電圧の印加による静電的な吸引力で基台側に吸引するとともに、このウェーハの温度を計測しつつ前記直流電源の出力電圧を変化させて各出力電圧に対する前記ウェーハの温度を検出して得る温度特性を記憶している温度特性記憶手段と、前記出力電圧を変化させ得る直流電源である可変直流電源と、この可変直流電源の出力電圧を検出する電圧検出手段と、基台に載置されたウェーハの近傍のイオンを加速するためのＲＦバイアスを印加するＲＦバイアス電源とを有し、基台に載置したウェーハを静電的な吸引力で基台側に吸引する直流電圧を、前記ＲＦバイアスに重畳して印加するとともに、前記電圧検出手段の出力信号である前記可変直流電源の出力電圧を表す電圧信号を前記温度特性記憶手段に入力してこの電圧信号と前記温度特性とを照合することによりウェーハの温度を特定し、この温度を表す温度信号を出力するように構成したので、
ＲＦバイアスの印加により基台に載置されたウェーハの近傍のイオンを加速するとともに、このＲＦバイアスに直流電圧を重畳し、この直流電圧の印加により基台に載置されたウェーハを静電的な吸引力で基台側に吸引する場合において、〔請求項６〕に記載する発明と同様の作用・効果を得る。
【００４４】
〔請求項８〕に記載する発明は、〔請求項６〕又は〔請求項７〕に記載するウェーハの温度の検出装置において、温度特性記憶手段には、ダイナミックレンジが異なる複数種類の温度特性を記憶してあり、同一条件の温度特性を選択してこの温度特性に基づき特定したウェーハの温度を表す温度信号を出力するように構成したので、
ダイナミックレンジが異なる複数種類の温度特性を使用することができ、装置の使用温度領域を加味した最適な温度特性を選択することで、ウェーハ温度の検出精度をさらに向上させることができる。
【００４５】
〔請求項９〕に記載する発明は、チャンバ内に配設する基台にウェーハを載置するとともに、前記チャンバ内のプラズマを利用して前記ウェーハに所定の処理を行うプラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置において、〔請求項６〕乃至〔請求項８〕に記載する何れか一つのウェーハ温度の検出装置を備えたので、
プラズマＣＶＤ装置において〔請求項６〕乃至〔請求項８〕に記載する発明の効果を得ることがてき、当該プラズマＣＶＤ装置におけるウェーハ温度の温度の種々の管理が容易になる。
【００４６】
〔請求項１０〕に記載する発明は、〔請求項９〕に記載するプラズマ処理装置において、所定の条件に対応するウェーハ温度の管理値を対応付けて記憶しておき、ウェーハの電位がこの管理値に対応する電位になるように可変電源の出力電圧を制御する制御手段を有するので、
プラズマＣＶＤ装置において設定したウェーハ温度条件への制御を自動的に行うことができ、当該温度条件下で再現性の高いプラズマ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図５に示すプラズマＣＶＤ装置において、直流電源の出力電圧を変化させてこれに対するウェーハの温度を測定して得る温度特性を示す特性図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るウェーハの温度の検出装置を組み込んだプラズマＣＶＤ装置を示す構成図である。
【図３】図２に示す装置の温度特性記憶部に記憶している温度特性を示すグラフである。
【図４】異なるダイナミックレンジを有する複数の温度特性を得る場合に用いるサセプタの一例を示す説明図である。
【図５】従来技術に係るプラズマＣＶＤ装置を示す構成図である。
【符号の説明】
Ｉ、ＩＩ、　ＩＩＩ、ＩＶ　　　　温度特性
６　　　　ウェーハ
７　　　　静電チャック用電極
１１　　　　バイアス電源
２１　　　　温度特性記憶部
２２　　　　可変直流電源
２３　　　　電圧検出器
【図１】
2004031554.tif 000003
【図２】
2004031554.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004031554.tif 000006
【図５】
2004031554.tif 000007