JPH0456765A - ウェハ温度制御方法 - Google Patents
ウェハ温度制御方法Info
- Publication number
- JPH0456765A JPH0456765A JP16658190A JP16658190A JPH0456765A JP H0456765 A JPH0456765 A JP H0456765A JP 16658190 A JP16658190 A JP 16658190A JP 16658190 A JP16658190 A JP 16658190A JP H0456765 A JPH0456765 A JP H0456765A
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- JP
- Japan
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- wafer
- temperature
- temperature control
- cooling
- control block
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体等の薄膜の形成・エツチング等ウェハ処
理装置における処理中ウェハｏｉｉ＊並びＫｉｉ度プロ
ファイルを制御する方法に関する。
理装置における処理中ウェハｏｉｉ＊並びＫｉｉ度プロ
ファイルを制御する方法に関する。
従来のクエ・・温度制御装置は、特開昭６３８６１６８
号公報に記載のように、ウェハ載置部に加熱素子と冷却
水路とを設け、載置部のウェハ裏面と接する部分くアル
ゴンガスを導入することでアルゴンガスによりウェハと
載置部との熱伝導を行わせ、ウェハ載置部の温度に近く
なるようウェハの温度を制御していた６その丸め、ウェ
ハを加熱するとは、加熱素子によりウェハ載置部を加熱
しなければならず、ウェハ載置部は冷却水路。
号公報に記載のように、ウェハ載置部に加熱素子と冷却
水路とを設け、載置部のウェハ裏面と接する部分くアル
ゴンガスを導入することでアルゴンガスによりウェハと
載置部との熱伝導を行わせ、ウェハ載置部の温度に近く
なるようウェハの温度を制御していた６その丸め、ウェ
ハを加熱するとは、加熱素子によりウェハ載置部を加熱
しなければならず、ウェハ載置部は冷却水路。
冷却水導入口、アルゴンガス導入口等をもつため、質量
が犬無くなり、所定の温度に載量部が上昇するのに時間
を要していた。ま九、加熱中のウェハを冷却するには、
加熱素子へＯ加熱手段を切）、その後に、冷却水導入口
より冷却水路に冷却水を流しこれによ）冷却するため、
ウェハ載置部が冷えるまでには、相当の時間を要する。
が犬無くなり、所定の温度に載量部が上昇するのに時間
を要していた。ま九、加熱中のウェハを冷却するには、
加熱素子へＯ加熱手段を切）、その後に、冷却水導入口
より冷却水路に冷却水を流しこれによ）冷却するため、
ウェハ載置部が冷えるまでには、相当の時間を要する。
そＯため、ウェハ丸環装置でのウェハ錫塩時間が枚葉式
では一分ないし二分程度であるため、島埋中ウェハを加
熱から冷却又は、温度プロファイル制御するととができ
なかった。
では一分ないし二分程度であるため、島埋中ウェハを加
熱から冷却又は、温度プロファイル制御するととができ
なかった。
上記従来技術は、ウェハの加熱・冷却の丸めの温度制御
ブロック（ウェハ載置部）の質量及び加熱冷却の設定温
度になるまでの時定数について考慮されて訃らず、短時
間での設定温度の変更子温度プロファイル制御くけ追随
でき彦い問題があった。
ブロック（ウェハ載置部）の質量及び加熱冷却の設定温
度になるまでの時定数について考慮されて訃らず、短時
間での設定温度の変更子温度プロファイル制御くけ追随
でき彦い問題があった。
本発明の目的は、ウェハ沃塩装置のウェハの温を會短時
間に変更又は所定温度に設定することＫある。
間に変更又は所定温度に設定することＫある。
本発明の他の目的は、晃罵中ウェハの温度を処理Ｏ初期
から終了まで決められ九温度プロファイルに制御するこ
とにある。
から終了まで決められ九温度プロファイルに制御するこ
とにある。
上記目的を達成する九めに、本発明はウェハ裏面に設け
る加熱・冷却のための温度制御ブロックの質量を小さく
し、さらに、加熱、冷却の切換えを瞬時に行わせるため
、加熱素子と冷却素子が同一素子で可能なベルティエ素
子とし、電流の方向を切換えることでウェハ裏Ｉに接す
る温度制御ブロック面を加熱面から冷却面への切換えを
可能とした。
る加熱・冷却のための温度制御ブロックの質量を小さく
し、さらに、加熱、冷却の切換えを瞬時に行わせるため
、加熱素子と冷却素子が同一素子で可能なベルティエ素
子とし、電流の方向を切換えることでウェハ裏Ｉに接す
る温度制御ブロック面を加熱面から冷却面への切換えを
可能とした。
さらく、本発明のウェハ載置部は、ウェハに比べて大き
な質量を持ち、長時間対応の温度制御を行うペースブロ
ックとベルティエ素子より成る温度制御ブロックと温度
制御ブロック上に載量したウェハと温度制御ブロックと
の間の熱の伝達を真空中で可能とするための手段を設け
た。
な質量を持ち、長時間対応の温度制御を行うペースブロ
ックとベルティエ素子より成る温度制御ブロックと温度
制御ブロック上に載量したウェハと温度制御ブロックと
の間の熱の伝達を真空中で可能とするための手段を設け
た。
ウェハ載置部の温度制御ブロックは、ベルティ工素子で
構成されるため、ペルティエ素子に電流を、例えば順方
向に流せば、温度制御ブロックのウェハＫｌｌする面は
加熱され、反対のベースブロックＩＩｃ接する面は冷却
される。ここでペースブロックはウェハに比べて質量が
二桁以上異なるため、ウェハを１００℃加熱するに必要
な熱量ではペースブロックの温度は数置しか変動しない
、また、逆にウェハの温度が数百℃で、これを冷却する
場合には、温度制御ブロックのベルティエ素子に逆方向
Ｃ）’ｆｌｌＮを流すことによ）、ウェハに接する面は
冷却され、ウェハの熱量をうばうことでウェハを冷却す
る。この場合も、加熱の場合と同様でペースブロック側
への流入熱量ではペースブロックはほとんど！ｌ！ｊ上
昇しない、しかし、ウエノ・の温度制御として、多量の
ウェハを連続的と加熱又は冷却を行う場合は、ペースブ
ロックの温度は冷却、又は、加熱しつづけられ、ベルテ
ィエ素子の温度制御機能が低下するので、ペースブロッ
クには加熱源及び冷却機能を設けておく。また、ウェハ
処理の多くは減圧下（１０−２Ｐａから１０２Ｐａ ｌ
ｉ度の真空域）で行われるため、温度制御ブロックのウ
ェハに接する面にガス導入機構を設けてガスによる熱の
伝達を行うか、温度制御ブロックのウェハに接する面に
静電吸着機能を設け、温度制御ブロックとウェハとの間
の熱の伝達を良くする。
構成されるため、ペルティエ素子に電流を、例えば順方
向に流せば、温度制御ブロックのウェハＫｌｌする面は
加熱され、反対のベースブロックＩＩｃ接する面は冷却
される。ここでペースブロックはウェハに比べて質量が
二桁以上異なるため、ウェハを１００℃加熱するに必要
な熱量ではペースブロックの温度は数置しか変動しない
、また、逆にウェハの温度が数百℃で、これを冷却する
場合には、温度制御ブロックのベルティエ素子に逆方向
Ｃ）’ｆｌｌＮを流すことによ）、ウェハに接する面は
冷却され、ウェハの熱量をうばうことでウェハを冷却す
る。この場合も、加熱の場合と同様でペースブロック側
への流入熱量ではペースブロックはほとんど！ｌ！ｊ上
昇しない、しかし、ウエノ・の温度制御として、多量の
ウェハを連続的と加熱又は冷却を行う場合は、ペースブ
ロックの温度は冷却、又は、加熱しつづけられ、ベルテ
ィエ素子の温度制御機能が低下するので、ペースブロッ
クには加熱源及び冷却機能を設けておく。また、ウェハ
処理の多くは減圧下（１０−２Ｐａから１０２Ｐａ ｌ
ｉ度の真空域）で行われるため、温度制御ブロックのウ
ェハに接する面にガス導入機構を設けてガスによる熱の
伝達を行うか、温度制御ブロックのウェハに接する面に
静電吸着機能を設け、温度制御ブロックとウェハとの間
の熱の伝達を良くする。
この作用によプ、真空中でのウェハ処理中のウェハの温
度を短時間で制御可能とし、かつ、加熱から冷却又は冷
却から加熱への温度制御も短時間で可能となる。
度を短時間で制御可能とし、かつ、加熱から冷却又は冷
却から加熱への温度制御も短時間で可能となる。
〔実ｙ１１例〕
以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、ウェハ処理装！としてスパッタリング装！を表わ
しておシ、プロセスガスＣＩ［＆、及び、排気手Ｒ（図
示せず）をもつ真空容器１にスパッタリング成罵用のカ
ソード構体２とウェハ載置部３が設置される。カソード
構体２Ｆｉターゲツト１１上にプラス！１２を閉じ込め
る念めの磁気装置４をもち、磁気装置４Ｆｉヨーク１３
と磁気コイル１４及びその電源１５で構成され、ターゲ
ット１１を具備したバッキングプレ−１１６ＣＩターゲ
ツト１１０反対費に設置されている。カソード構体２は
真空容器１に絶縁板１７を介して電気的に浮かした状態
で設置され、ターゲット１１の近傍にはアノード１８が
真空容器に設置され、アノード１８とカソード構体２の
バッキングプレート１６との関にスパッタ電源１９が設
置されている。ウェハ載置部３Ｆｉ、ペースブロック２
ｏと温度制御ブロック２１が熱の伝導が良くなるように
ｍ絖され、取付板２２に設置されている０敗付板２２は
絶縁板２３を介して真空容器１Ｙ−電気的に浮いた状態
で設置される。ベースブロック２０には、加熱のための
ヒータ２４とその電源２５と冷却のための水路２６と水
路２６への冷却水の導入口２７と排出口２８とを具備し
ている。また、温度制御ブロック２１にはペルテイニ素
子用Ｏ電源２９が接続されており、ウェハ５０■裏面に
ガスを導入するためのガス導入ポート３１を設けている
。また、ウェハ５０の上面にはウニＩ−の裏面にガスを
導入した時、ウェハ３０を温度制御ブロック２１に密着
させるための押え３２が設置され、押え５２には、スパ
ッタ成膜中のウニＩ・表面にプラズマ中の雰囲気ガス（
一般にはアルゴンガス）イオンを入射・衝突させるバイ
アス電源３３が接続されている。
図は、ウェハ処理装！としてスパッタリング装！を表わ
しておシ、プロセスガスＣＩ［＆、及び、排気手Ｒ（図
示せず）をもつ真空容器１にスパッタリング成罵用のカ
ソード構体２とウェハ載置部３が設置される。カソード
構体２Ｆｉターゲツト１１上にプラス！１２を閉じ込め
る念めの磁気装置４をもち、磁気装置４Ｆｉヨーク１３
と磁気コイル１４及びその電源１５で構成され、ターゲ
ット１１を具備したバッキングプレ−１１６ＣＩターゲ
ツト１１０反対費に設置されている。カソード構体２は
真空容器１に絶縁板１７を介して電気的に浮かした状態
で設置され、ターゲット１１の近傍にはアノード１８が
真空容器に設置され、アノード１８とカソード構体２の
バッキングプレート１６との関にスパッタ電源１９が設
置されている。ウェハ載置部３Ｆｉ、ペースブロック２
ｏと温度制御ブロック２１が熱の伝導が良くなるように
ｍ絖され、取付板２２に設置されている０敗付板２２は
絶縁板２３を介して真空容器１Ｙ−電気的に浮いた状態
で設置される。ベースブロック２０には、加熱のための
ヒータ２４とその電源２５と冷却のための水路２６と水
路２６への冷却水の導入口２７と排出口２８とを具備し
ている。また、温度制御ブロック２１にはペルテイニ素
子用Ｏ電源２９が接続されており、ウェハ５０■裏面に
ガスを導入するためのガス導入ポート３１を設けている
。また、ウェハ５０の上面にはウニＩ−の裏面にガスを
導入した時、ウェハ３０を温度制御ブロック２１に密着
させるための押え３２が設置され、押え５２には、スパ
ッタ成膜中のウニＩ・表面にプラズマ中の雰囲気ガス（
一般にはアルゴンガス）イオンを入射・衝突させるバイ
アス電源３３が接続されている。
この構成で、スパッタ成腹中のウェハ表面に雰囲気ガス
イオンを衝突させるバイアススパッタ成膜を行った場合
、通常Ｏ成膜では、ウエノ・は成膜前に所定の温ｆＬＫ
加熱し、ウェハ載置へ供給される。その後、バイアスス
パッタ成膜を行うため、ウェハには雰囲気ガスイオンが
衝突し、このエネルギは一般に数十〜数百Ｗあり、成員
の経過に伴い、ウェハのｉ！度は上昇し、ＬＳＩの配ａ
ｍ形成の許容温室である４５０℃以上となる。このため
、この様な成膜では、ウェハ載置部を冷却しておいて、
ウェハの＠度上昇を防いでいる。しかし、この様な構造
では、成膜前に所定の温ＩＩＬ＜加熱したウェハをウェ
ハ載置部へ供給すると、ウェハ載置部は冷却されている
ため、ウェハＯ温度が低下し、成膜初期の温度が漢を形
成すると必要な温度以下となり高品質の藁が得られなか
った。
イオンを衝突させるバイアススパッタ成膜を行った場合
、通常Ｏ成膜では、ウエノ・は成膜前に所定の温ｆＬＫ
加熱し、ウェハ載置へ供給される。その後、バイアスス
パッタ成膜を行うため、ウェハには雰囲気ガスイオンが
衝突し、このエネルギは一般に数十〜数百Ｗあり、成員
の経過に伴い、ウェハのｉ！度は上昇し、ＬＳＩの配ａ
ｍ形成の許容温室である４５０℃以上となる。このため
、この様な成膜では、ウェハ載置部を冷却しておいて、
ウェハの＠度上昇を防いでいる。しかし、この様な構造
では、成膜前に所定の温ＩＩＬ＜加熱したウェハをウェ
ハ載置部へ供給すると、ウェハ載置部は冷却されている
ため、ウェハＯ温度が低下し、成膜初期の温度が漢を形
成すると必要な温度以下となり高品質の藁が得られなか
った。
本発明では、ウェハ３０の裏１１ｒＫは、ペルティ工素
子（図示せず）を組込んた温度制御ブロックが設けられ
ているので、成膜前は、温度制御ブロック２１のウェハ
５０に接する夏を高温の状態に加熱しておき、バイアス
スパッタ開始と共にベルティエ菓子へ流す電流の方向を
切換え、ｉｉＬ度制御ブロック２１のウェハ５０と接す
る面を低温の状１１に冷却する。
子（図示せず）を組込んた温度制御ブロックが設けられ
ているので、成膜前は、温度制御ブロック２１のウェハ
５０に接する夏を高温の状態に加熱しておき、バイアス
スパッタ開始と共にベルティエ菓子へ流す電流の方向を
切換え、ｉｉＬ度制御ブロック２１のウェハ５０と接す
る面を低温の状１１に冷却する。
本実施例によれば、成膜の初期から成員中を通して、ウ
ェー・を加熱、冷却及び加熱から冷却、冷却から加熱へ
と所定の温度又は温度プロファイルに制御でき、高品質
の膜を形成することができる。
ェー・を加熱、冷却及び加熱から冷却、冷却から加熱へ
と所定の温度又は温度プロファイルに制御でき、高品質
の膜を形成することができる。
本発明の他の実施例を第２図により説明する。
第２図は第１図に比べてウニＩ・処理製蓋のウエノ・載
置部が異なる０本発明のウニ／・載置部３′は、加熱の
ためのヒータ２４とその電源２５と冷却のための水路２
６と水路２６への冷却水の導入口２７と排出口２８を具
備したベースブロック２０とベースブロック２０に熱的
に伝導よく温度制御ブロック４０が設置されている。温
度制御ブロック４０にはペルティエ素子が具備されてお
り、その電源２９が接続され、さらに、ウェハ裏面に接
する儒には導電体の上に高誘電率の絶縁物薄膜を具備し
た静電吸着電極４１が熱的に伝導よく電気的に絶縁され
て設置されている。また、温度制御ブロック４０の外周
部に円筒状の別の静電吸着電極４２が配置され、電極４
２と静電吸着電極４２に吸着用の電源４３が接続される
。また、ウェハ３０にバイアス電圧を印加するための接
触子４４とノ（イアスミ源５３が設置されている。第二
の実施例だよれば、ウェハ３０とｍｘ制御ブロック４０
との熱の伝達効率を向上するため静電吸着電極４１゜４
２を使用する丸め、第一の実施例で示したガスの導入が
不景となり、：り高真空域でのａＸ制御が可能となる。
置部が異なる０本発明のウニ／・載置部３′は、加熱の
ためのヒータ２４とその電源２５と冷却のための水路２
６と水路２６への冷却水の導入口２７と排出口２８を具
備したベースブロック２０とベースブロック２０に熱的
に伝導よく温度制御ブロック４０が設置されている。温
度制御ブロック４０にはペルティエ素子が具備されてお
り、その電源２９が接続され、さらに、ウェハ裏面に接
する儒には導電体の上に高誘電率の絶縁物薄膜を具備し
た静電吸着電極４１が熱的に伝導よく電気的に絶縁され
て設置されている。また、温度制御ブロック４０の外周
部に円筒状の別の静電吸着電極４２が配置され、電極４
２と静電吸着電極４２に吸着用の電源４３が接続される
。また、ウェハ３０にバイアス電圧を印加するための接
触子４４とノ（イアスミ源５３が設置されている。第二
の実施例だよれば、ウェハ３０とｍｘ制御ブロック４０
との熱の伝達効率を向上するため静電吸着電極４１゜４
２を使用する丸め、第一の実施例で示したガスの導入が
不景となり、：り高真空域でのａＸ制御が可能となる。
本発明によれば、ウェハ処理装置の真空中で処理中のウ
ェハの＠度を蝮時間に所定Ｏ温ｔに制御することができ
、ウェハ処理の経過とともにウェハの温度プロファイル
を制御できるので、薄膜の結晶性や！ｉ１．密！郷を向
上でき、高品質の獲を形成することができる。
ェハの＠度を蝮時間に所定Ｏ温ｔに制御することができ
、ウェハ処理の経過とともにウェハの温度プロファイル
を制御できるので、薄膜の結晶性や！ｉ１．密！郷を向
上でき、高品質の獲を形成することができる。
第１図は本発明の一実施例のウェハ処理装置の縦断面図
、第２図は本発明の他の実施例のウエノ・載量部の縦断
面図である７ １・・・真空容器、２−・カンード構体、５．３′ ・
・・ウェハ載置部、２０・・・ベースブロック、２１．
４０・・・温度制御ブロック、３０・・・ウェハ ４１
，４２・・・静電吸着電極。 １５＼
、第２図は本発明の他の実施例のウエノ・載量部の縦断
面図である７ １・・・真空容器、２−・カンード構体、５．３′ ・
・・ウェハ載置部、２０・・・ベースブロック、２１．
４０・・・温度制御ブロック、３０・・・ウェハ ４１
，４２・・・静電吸着電極。 １５＼
Claims (3)
- １．ウェハ処理装置の処理ウェハの温度制御のためペル
ティエ素子を用いたことを特徴とするウェハ温度制御方
法。 - ２．ウェハを真空雰囲気中で処理する場合の温度制御と
して、ペルティエ素子の加熱又は冷却の熱量を前記ペル
ティエ素子と前記ウェハの裏面にガスを導入して行うこ
とを特徴とするウェハ温度制御方法。 - ３．請求項２において、前記ペルティエ素子と前記ウェ
ハの間の熱伝達のために静電吸着を用いるウェハ温度制
御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16658190A JPH0456765A (ja) | 1990-06-27 | 1990-06-27 | ウェハ温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16658190A JPH0456765A (ja) | 1990-06-27 | 1990-06-27 | ウェハ温度制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0456765A true JPH0456765A (ja) | 1992-02-24 |
Family
ID=15833931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16658190A Pending JPH0456765A (ja) | 1990-06-27 | 1990-06-27 | ウェハ温度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0456765A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997009462A1 (en) * | 1995-09-06 | 1997-03-13 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Substrate fixture |
| DE10239486A1 (de) * | 2002-08-21 | 2004-03-04 | Carl Zeiss Smt Ag | Verfahren zur Herstellung von teilbeschichteten Substraten |
| WO2006011712A1 (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-02 | Joeun Technology Co., Ltd. | Wafer having thermal circuit and its power supplier |
-
1990
- 1990-06-27 JP JP16658190A patent/JPH0456765A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997009462A1 (en) * | 1995-09-06 | 1997-03-13 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Substrate fixture |
| DE10239486A1 (de) * | 2002-08-21 | 2004-03-04 | Carl Zeiss Smt Ag | Verfahren zur Herstellung von teilbeschichteten Substraten |
| WO2006011712A1 (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-02 | Joeun Technology Co., Ltd. | Wafer having thermal circuit and its power supplier |
| US7880122B2 (en) | 2004-07-28 | 2011-02-01 | Joeun Technology Co., Ltd. | Wafer having thermal circuit and power supplier therefor |
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