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公開番号2024054124
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-16
出願番号2024003804,2022111301
出願日2024-01-15,2017-03-16
発明の名称プラズマ処理チャンバ内のウエハキャリアのための高度な温度制御
出願人アプライドマテリアルズインコーポレイテッド,APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
代理人園田・小林弁理士法人
主分類H01L 21/683 20060101AFI20240409BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】より正確な温度制御により、堆積やエッチングなどの処理のより正確な制御を行う温度制御システムを提供する。
【解決手段】プラズマ処理チャンバ内のウエハキャリアについて、熱交換器は、ワークピースキャリア404の流体チャネルに温度制御された熱流体を供給し、流体チャネルから熱流体を受け入れる。wFib440において、比例弁は、熱交換器450、460から流体チャネルへの熱流体の流量を制御するために、熱交換器と流体チャネルとの間に存在し、ガス圧弁も、熱交換器から流体チャネルへの熱流体の流量をさらに制御するために、熱交換器と流体チャネルとの間に存在する。温度コントローラ430は、キャリアの熱センサから測定温度を受信し、この測定温度に応答して、比例弁及びガス圧弁を制御し、熱流体の流量を調節する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ワークピースキャリアの流体チャネルに熱流体を供給し、前記流体チャネルから前記熱流体を受け入れるための熱交換器であって、前記熱交換器が、前記熱チャネルに供給される前記熱流体の温度を制御し、前記流体チャネル内の前記熱流体が、ワークピース処理の間、前記キャリアの温度を制御する、熱交換器、
前記熱交換器から前記流体チャネルへの熱流体の流量を制御するための、前記熱交換器と前記流体チャネルとの間の比例弁、
前記熱交換器及び前記流体チャネルからの熱流体の前記流量をさらに制御するための、前記熱交換器と前記流体チャネルとの間のガス圧弁、及び
前記キャリアの熱センサから測定温度を受信し、前記測定温度に応答して、前記比例弁及び前記ガス圧弁を制御し、前記熱流体の前記流量を調節するための温度コントローラ
を備えている装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記比例弁及び前記ガス圧弁を制御するために、前記温度コントローラが、前記キャリアの複数の熱センサに連結されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記温度コントローラが、前記冷媒の流量が増加するにつれて、前記ガス圧弁を開き、前記比例弁のみを使用して前記比例弁を調節する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記温度コントローラが総流量を決定し、前記総流量が閾値を超える場合、前記温度コントローラが、所望の流量を得るために、前記ガス圧弁を開き、且つ前記比例弁を調節し、前記総流量が前記閾値を下回る場合、前記温度コントローラが、所望の流量を得るために、前記比例弁を所定の流量まで閉じ、且つ前記ガス圧弁を調節する、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記比例弁及び前記ガス圧弁は、前記弁のうちの一方の出力が前記弁のうちの他方の入力に連結されるように、直列に接続されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記流体チャネルに連結された圧力センサ及び流量計をさらに備え、前記温度コントローラが、前記圧力センサ及び前記流体チャネルに応答して、前記比例弁及び前記ガス圧弁を制御する、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記キャリアが、前記キャリアからの熱を伝達する熱流体を運ぶ複数の異なる独立した冷却チャネルを備え、各流体チャネルが、それぞれの供給部及び戻り部を含み、前記装置が、各供給部内への熱流体の流量を制御するための比例弁及びガス圧弁を備えている、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
ワークピース処理システムであって、
プラズマチャンバ、
前記プラズマチャンバ内でプラズマ含有ガスイオンを生成するためのプラズマ源、
プラズマ処理の間に前記ワークピースを保持し、前記ワークピースの温度を制御するための、前記チャンバ内のワークピースホルダーであって、流体チャネル及び温度センサを有する、ワークピースホルダー、
前記ワークピースホルダーの前記流体チャネルに熱流体を供給し、前記流体チャネルから前記熱流体を受け入れるための熱交換器であって、前記流体チャネル内の前記熱流体が、基板処理の間、前記キャリアの温度を制御する、熱交換器、
前記熱交換器から前記流体チャネルへの熱流体の流量を制御するための比例弁、
前記熱交換器及び前記流体チャネルからの熱流体の前記流量をさらに制御するための、前記熱交換器と前記流体チャネルとの間のガス圧弁、並びに
前記キャリアの熱センサから測定温度を受信し、前記測定温度に応答して、前記比例弁及び前記ガス圧弁を制御し、前記熱流体の前記流量を調節するための温度コントローラ
を備えているワークピース処理システム。
【請求項９】
前記比例弁が、圧力調整弁を備え、前記装置が、前記圧力調整弁を制御するために、前記圧力調整弁に連結された圧力調整器をさらに備え、前記圧力調整器が、前記圧力調整器への無段階アナログ電圧信号を受信するために前記温度コントローラに連結され、前記圧力調整弁への流体圧力を制御し、前記圧力調整弁を制御する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記流体チャネルに連結された圧力センサ及び流量計をさらに備え、前記温度コントローラが、前記圧力センサ及び前記流体計に応答して、前記比例弁及び前記ガス圧弁を制御する、請求項８又は９に記載の装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
［０００１］本出願は、２０１６年５月５日出願のＦｅｒｎａｎｄｏＭ．Ｓｉｌｖｅｉｒａらによる「ＡＤＶＡＮＣＥＤＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥＣＯＮＴＲＯＬＦＯＲＷＡＦＥＲＣＡＲＲＩＥＲＩＮＰＬＡＳＭＡＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＣＨＡＭＢＥＲ」と題する米国仮特許出願第６２／３３２，２３７号からの優先権を主張するものである。
続きを表示（約 2,600 文字）【０００２】
［０００２］実施形態は、マイクロエレクトロニクス製造業に関し、より具体的には、処理チャンバ内のウエハキャリア又はウエハの温度を制御する熱流体循環システムを使用する熱制御システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
［０００３］マイクロエレクトロニクス及びマイクロメカニカルデバイスは、典型的に、シリコン又は他の種類のウエハ上に部分的に製造される。完成すると、ウエハは、多数のより小さな片に切り分けられ、各ダイは別個のデバイスを形成する。ウエハは、多くの異なる処理に曝され、デバイス上のすべての構成要素が形成される。多くの処理において、ウエハは、処理チャンバ内でチャック、ペデスタル、又は何らか他のキャリアの上で保持される。このようなチャンバのうちの１つは、プラズマ処理チャンバであり、プラズマ処理チャンバ内では、ウエハがプラズマに曝露され、異なる材料が堆積又は除去される。
【０００４】
［０００４］プラズマエッチングチャンバ又はプラズマ堆積チャンバなどのプラズマ処理チャンバでは、ウエハ及びウエハキャリアの温度は、処理の効果性又は速度を制御する重要なパラメータであることが多い。例えば、チャックの温度は、処理レシピ（ｐｒｏｃｅｓｓｒｅｃｉｐｅ）の間、ウエハを加熱又は冷却するように制御することができる。何らかの方法（例えば、エッチング速度の制御）で処理に影響を及ぼすため、処理中に温度を特定の設定点に変更してもよい。同様に、シャワーヘッド又は上方電極又は他の構成要素の温度も処理レシピの間に制御して、処理に影響を及ぼすことができる。
【０００５】
［０００５］より正確な温度制御により、堆積やエッチングなどの処理のより正確な制御がもたらされる。マイクロエレクトロニクス特徴が縮小するにつれて、ダイ及び得られた製品をより小さくすることができ、処理チャンバ内で製造している間に精密さがより要求されるようになる。さらに、より高い電力プラズマが、より多くの熱を生成し、より効果的な冷却を必要とする。結果的に、温度制御システムは、より正確でなければならず、多くの異なる処理を支えるために、広範囲にわたって作動しなければならない。
【０００６】
［０００６］処理チャンバの構成要素は、構成要素内の冷媒チャネルを通して流体を循環させることにより冷却される。冷媒の温度及び構成要素を通る冷媒の流量を制御することによって、冷却の量が制御される。場合によっては、例えば、一部のウエハチャックについては、チャック、それからウエハを加熱するために暖かい流体がさらに使用される。同じ冷媒チャネルを通して、又は、別個のシステムを使用して、暖かい流体を押し流すことができる。冷媒に加えて、又は冷媒の代わりに、電気抵抗加熱器がウエハチャック内でさらに使用され得る。
【発明の概要】
【０００７】
［０００７］比例（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）及びガス圧（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ）の熱流体供給制御システムを用いる熱制御システムが説明される。一実施例では、装置は、ワークピースキャリアの流体チャネルに熱流体を供給し、流体チャネルから熱流体を受け入れるための熱交換器を含む。熱交換器は、熱チャネルに供給される熱流体の温度を制御し、流体チャネル内の熱流体は、ワークピース処理の間、キャリアの温度を制御する。比例弁は、熱交換器から流体チャネルへの熱流体の流量を制御するために、熱交換器と流体チャネルとの間に存在する。ガス圧弁も、熱交換器から流体チャネルへの熱流体の流量をさらに制御するために、熱交換器と流体チャネルとの間に存在する。温度コントローラは、キャリアの熱センサから測定温度を受信し、この測定温度に応答して、比例弁及びガス圧弁を制御し、熱流体の流量を調節する。
【０００８】
［０００８］ウエハキャリアの温度を制御するために閉ループ制御及び予測モデルを用いる熱制御システムが説明される。測定温度は、キャリアの第１の熱区域の第１の熱センサ及び第２の熱区域の第２の熱センサから受信される。予測モデルは、第１の熱区域に熱的に連結されたキャリアの第１の流体チャネルを通る第１の流量を決定し、第２の熱区域に熱的に連結されたキャリアの第２の流体チャネルを通る第２の流量を決定するために、両方の測定温度に適用される。第１の流体チャネルに連結された第１の弁、及び第２の流体チャネルに連結された第２の弁は、熱交換器からそれぞれの流体チャネルへの熱流体の流量を制御するために調節される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
［０００９］本発明の実施形態は、下記の添付図面において、限定ではなく例示のために図示されている。
本発明の実施形態に係る、静電チャックのための２区域温度制御システムの図である。
本発明の実施形態に係る、水干渉ボックス内の冷媒流体ラインの図である。
本発明の実施形態に係る、水干渉ボックスの弁及び熱交換器の温度の制御の図である。
本発明の実施形態に係る、静電チャックのための２区域温度制御システムである。
本発明の実施形態に係る、種々の弁率において水干渉ボックスの比例弁を通る流量の図である。
本発明の実施形態に係る、水干渉ボックスを使用した構成要素の温度の制御に用いられ得るモデルベース制御ループの処理フロー図である。
本発明の一実施形態に係る、チャックアセンブリを含むプラズマエッチングシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［００１７］ｗＦｉｂ（水干渉ボックス（ｗａｔｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｏｘ））、又は任意の他の種類のマイクロエレクトロニクスウエハ処理システムの流量制御システムにおいて使用され得るシステムが説明される。本明細書に記載されたｗＦｉｂは、デジタルコントローラと共に、連続弁又は比例弁と、デジタル弁又はガス圧弁との組み合わせを通して、温度を連続デジタル制御することをもたらす。弁は、ポンプを備えた熱交換器と静電チャック又は他のウエハ支持体との間で直列に接続される。
（【００１１】以降は省略されています）

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