特表 2022-541771 基板処理システム用の熱電冷却台座

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-27

(54)【発明の名称】基板処理システム用の熱電冷却台座

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20220916BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20220916BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20220916BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/31 F

H01L21/302 101G

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022502484

(86)(22)【出願日】2020-07-09

(85)【翻訳文提出日】2022-03-11

(86)【国際出願番号】 US2020041353

(87)【国際公開番号】W WO2021011288

(87)【国際公開日】2021-01-21

(31)【優先権主張番号】62/874,649

(32)【優先日】2019-07-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】クマール・ムリナル

(72)【発明者】

【氏名】ヘクデ・ハリプラサード

(72)【発明者】

【氏名】ニレバイラー・ヴィシュワジス

(72)【発明者】

【氏名】ニーラム・レディー・ハリシュ

【テーマコード（参考）】

5F004

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F004BB25

5F004BB26

5F004BD01

5F004BD04

5F004CA04

5F004CB09

5F004CB12

5F045AD10

5F045AD11

5F045EJ02

5F045EJ08

5F045EK21

5F045EK22

5F045GB05

5F131AA02

5F131AA03

5F131BA03

5F131BA04

5F131BA14

5F131BA15

5F131BA18

5F131BA19

5F131CA03

5F131CA06

5F131EA03

5F131EA05

5F131EA06

5F131EB82

5F131KA03

5F131KA23

5F131KA54

(57)【要約】

【課題】
【解決手段】温度制御台座は、台座と、Ｎ個のゾーン内のＮ個の温度を検知する温度センサと、それぞれＮ個のゾーン内に配置されたＮ個の温度制御デバイスとを含む。電圧源が、電力をＮ個の温度制御デバイスに選択的に供給する。コントローラが、ａ）Ｎ個の温度に基づいてＮ個のゾーンのうちの最も高温のゾーンを決定し、ｂ）Ｎ個のゾーンのうちの最も高温のゾーンがまだ冷却されていない場合、Ｎ個の温度制御デバイスの１つを使用してＮ個のゾーンのうちの最も高温のゾーンに対する冷却を増加させ、ｃ）Ｎ個のゾーンの温度が第１の温度設定値よりも低いとき、Ｎ個のゾーンに対する冷却を減少させ、ｄ）Ｎ個のゾーンのすべてが第１の温度設定値以下の温度を有するまで、ａ）～ｃ）を繰り返すことによって、電圧源にＮ個のゾーン内の温度を制御させるように構成される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を冷却するための温度制御台座であって、
Ｎ個のゾーンであって、Ｎは、１よりも大きい整数であるＮ個のゾーンと、
それぞれ前記Ｎ個のゾーン内のＮ個の温度を検知する温度センサと、
それぞれ前記Ｎ個のゾーン内に配置されたＮ個の温度制御デバイスと、
を含む台座と、
電力を前記Ｎ個の温度制御デバイスに選択的に供給する電圧源と、
ａ）前記Ｎ個の温度に基づいて前記Ｎ個のゾーンのうちの最も高温のゾーンを決定し、
ｂ）前記Ｎ個のゾーンのうちの前記最も高温のゾーンがまだ冷却されていない場合、前記Ｎ個の温度制御デバイスの１つを使用して前記Ｎ個のゾーンのうちの前記最も高温のゾーンに対する冷却を増加させ、
ｃ）前記Ｎ個のゾーンの温度が第１の温度設定値よりも低いとき、前記Ｎ個のゾーンに対する冷却を減少させ、
ｄ）前記Ｎ個のゾーンのすべてが前記第１の温度設定値以下の温度を有するまで、ａ）～ｃ）を繰り返す
ことによって、前記電圧源に前記Ｎ個のゾーン内の温度を制御させるように構成されたコントローラと、を備える、温度制御台座。

【請求項2】

請求項１に記載の温度制御台座であって、
前記Ｎ個の温度制御デバイスは、ペルチェデバイスを備える、温度制御台座。

【請求項3】

請求項１に記載の温度制御台座であって、さらに、
前記コントローラに接続されたＮ個のリレーと、
前記電圧源を前記Ｎ個の温度制御デバイスに選択的に接続するＮ個のスイッチと、を備える、温度制御台座。

【請求項4】

請求項３に記載の温度制御台座であって、
前記コントローラは、前記Ｎ個のリレーを使用して前記Ｎ個のスイッチのデューティサイクルを制御する、温度制御台座。

【請求項5】

請求項３に記載の温度制御台座であって、
前記電圧源は、固定電圧源を含む、温度制御台座。

【請求項6】

請求項１に記載の温度制御台座であって、
前記電圧源は、可変電圧源を含み、それぞれ前記電圧源と前記Ｎ個の温度制御デバイスとの間に接続されたＮ個のＨブリッジをさらに備える、温度制御台座。

【請求項7】

請求項６に記載の温度制御台座であって、
前記コントローラは、冷却用の前記Ｎ個のＨブリッジの第１のモード、および加熱用の前記Ｎ個のＨブリッジの第２のモードを選択するように構成される、温度制御台座。

【請求項8】

請求項７に記載の温度制御台座であって、
前記コントローラは、
基板が取り外されると、
前記Ｎ個のＨブリッジの前記第２のモードを選択し、
検知層を第２の温度設定値に加熱する
ようにさらに構成され、
前記第２の温度設定値は、前記第１の温度設定値よりも高い、
温度制御台座。

【請求項9】

請求項８に記載の温度制御台座であって、
前記コントローラは、前記基板が取り外されると、
ｅ）前記Ｎ個の温度に基づいて前記Ｎ個のゾーンのうちの最も低温のゾーンを決定し、
ｆ）前記Ｎ個のゾーンのうちの前記最も低温のゾーンがまだ加熱されていない場合、前記Ｎ個の温度制御デバイスの１つを使用して前記Ｎ個のゾーンのうちの前記最も低温のゾーンに対する加熱を増加させ、
ｇ）前記Ｎ個のゾーンの温度が前記第２の温度設定値よりも高いとき、前記Ｎ個のゾーンに対する加熱を減少させ、
ｈ）前記Ｎ個のゾーンのすべてが前記第２の温度設定値以上の温度を有するまで、ｅ）～ｇ）を繰り返す
ことによって、前記Ｎ個のゾーン内の前記温度を制御するようにさらに構成される、温度制御台座。

【請求項10】

請求項９に記載の温度制御台座であって、
別の基板が前記台座上に位置されると、前記コントローラは、前記Ｎ個の温度制御デバイスへの電圧出力を増加させることによって、前記Ｎ個のゾーン内の前記温度を減少させるようにさらに構成される、温度制御台座。

【請求項11】

請求項１０に記載の温度制御台座であって、
前記コントローラは、所定の間隔で所定の量だけ前記電圧出力を増加させる、温度制御台座。

【請求項12】

請求項１１に記載の温度制御台座であって、
前記所定の量および前記所定の間隔は、固定されている、温度制御台座。

【請求項13】

請求項１０に記載の温度制御台座であって、
前記コントローラは、前記台座の温度がＴ個の所定の温度を下回ったことに応じて、Ｔ個の個別のステップで前記電圧出力を増加させ、Ｔは、１よりも大きい整数である、温度制御台座。

【請求項14】

請求項１に記載の温度制御台座であって、さらに、
前記台座に隣接して配置されたヒートシンクを備える、温度制御台座。

【請求項15】

請求項１４に記載の温度制御台座であって、さらに
前記ヒートシンクに隣接して配置されたファンを備える、温度制御台座。

【請求項16】

請求項１４に記載の温度制御台座であって、さらに、
前記ヒートシンクに隣接して配置されたコールドプレートを備える、温度制御台座。

【請求項17】

請求項１に記載の温度制御台座であって、
前記温度センサは、前記台座内に配置されたＮ個の温度センサを備える、温度制御台座。

【請求項18】

請求項１に記載の温度制御台座であって、
前記温度センサは、前記Ｎ個のゾーン内の温度を検知する１つまたは複数の赤外線センサを備える、温度制御台座。

【請求項19】

請求項１に記載の温度制御台座であって、
前記温度センサは、熱画像を生成するサーマルカメラを備え、前記Ｎ個のゾーンについての前記Ｎ個の温度は、前記熱画像にそれぞれ基づいている、温度制御台座。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１９年７月１６日に出願された米国仮出願第６２／８７４，６４９号の利益を主張する。上記で参照された出願の全体の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、基板処理システム、より詳細には、基板処理システム用の閉ループゾーン制御を備えた熱電冷却台座に関する。

【背景技術】

【0003】

ここで提供される背景の説明は、本開示の内容を概ね提示することを目的とする。この背景技術のセクションで説明されている範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、ならびに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示または暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。

【0004】

基板処理システムは、半導体ウエハなどの基板上で処理を実施するために使用される。処理の例には、堆積、エッチング、アッシング、および他の処理が挙げられる。基板処理システムは、処理チャンバまたはロードロックと、台座とを含む。基板は、処理中に台座上に配置される。基板は、１つまたは複数のガス混合物に曝露される。いくつかの例では、プラズマを使用して、化学反応を引き起こすことができる。

【0005】

いくつかのプロセスでは、基板は、処理中に比較的高温に加熱される。例えば、基板は、処理チャンバでの処理中に６００℃～７００℃の温度に加熱される場合がある。処理チャンバでの処理後、基板を冷却台座に移動させ、基板をより低い温度に冷却することができる。後処理ステーション（ロードロックで水または他の冷却剤を使用する冷却台座など）での基板の冷却には、比較的長い時間がかかる場合があり、プロセスのスループットが低下する。水冷台座は、蒸発のために高温では効率的でないことがある。加えて、高温基板の突然の冷却は、基板に応力を誘発する。

【発明の概要】

【0006】

基板を冷却するための温度制御台座（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｐｅｄｅｓｔａｌ）は、Ｎ個のゾーンであって、Ｎは、１よりも大きい整数であるＮ個のゾーン、それぞれＮ個のゾーン内のＮ個の温度を検知する温度センサ、およびそれぞれＮ個のゾーン内に配置されたＮ個の温度制御デバイスを含む台座を含む。電圧源が、電力をＮ個の温度制御デバイスに選択的に供給する。コントローラが、ａ）Ｎ個の温度に基づいてＮ個のゾーンのうちの最も高温のゾーンを決定し、ｂ）Ｎ個のゾーンのうちの最も高温のゾーンがまだ冷却されていない場合、Ｎ個の温度制御デバイスの１つを使用してＮ個のゾーンのうちの最も高温のゾーンに対する冷却を増加させ、ｃ）Ｎ個のゾーンの温度が第１の温度設定値よりも低いとき、Ｎ個のゾーンに対する冷却を減少させ、ｄ）Ｎ個のゾーンのすべてが第１の温度設定値以下の温度を有するまで、ａ）～ｃ）を繰り返すことによって、電圧源にＮ個のゾーン内の温度を制御させるように構成される。

【0007】

他の特徴において、Ｎ個の温度制御デバイスは、ペルチェデバイスを備える。Ｎ個のリレーが、コントローラに接続される。Ｎ個のスイッチが、電圧源をＮ個の温度制御デバイスに選択的に接続する。

【0008】

他の特徴において、コントローラは、Ｎ個のリレーを使用してＮ個のスイッチのデューティサイクルを制御する。電圧源は、固定電圧源を含む。電圧源は、可変電圧源を含み、それぞれ電圧源とＮ個の温度制御デバイスとの間に接続されたＮ個のＨブリッジをさらに備える。

【0009】

他の特徴において、コントローラは、冷却用のＮ個のＨブリッジの第１のモード、および加熱用のＮ個のＨブリッジの第２のモードを選択するように構成される。コントローラは、基板が取り外されると、Ｎ個のＨブリッジの第２のモードを選択し、検知層を第２の温度設定値に加熱するようにさらに構成され、第２の温度設定値は、第１の温度設定値よりも高い。

【0010】

他の特徴において、コントローラは、基板が取り外されると、ｅ）Ｎ個の温度に基づいてＮ個のゾーンのうちの最も低温のゾーンを決定し、ｆ）Ｎ個のゾーンのうちの最も低温のゾーンがまだ加熱されていない場合、Ｎ個の温度制御デバイスの１つを使用してＮ個のゾーンのうちの最も低温のゾーンに対する加熱を増加させ、ｇ）Ｎ個のゾーンの温度が第２の温度設定値よりも高いとき、Ｎ個のゾーンに対する加熱を減少させ、ｈ）Ｎ個のゾーンのすべてが第２の温度設定値以上の温度を有するまで、ｅ）～ｇ）を繰り返すことによって、Ｎ個のゾーン内の温度を制御するようにさらに構成される。

【0011】

他の特徴において、別の基板が台座上に位置されると、コントローラは、Ｎ個の温度制御デバイスへの電圧出力を増加させることによって、Ｎ個のゾーン内の温度を減少させるようにさらに構成される。コントローラは、所定の間隔で所定の量だけ電圧出力を増加させる。所定の量および所定の間隔は、固定されている。

【0012】

他の特徴において、コントローラは、台座の温度がＴ個の所定の温度を下回ったことに応じて、Ｔ個の個別のステップで電圧出力を増加させ、Ｔは、１よりも大きい整数である。

【0013】

他の特徴において、ヒートシンクが、台座に隣接して配置される。ファンが、ヒートシンクに隣接して配置される。コールドプレートが、ヒートシンクに隣接して配置される。温度センサは、台座内に配置されたＮ個の温度センサを備える。温度センサは、Ｎ個のゾーン内の温度を検知する１つまたは複数の赤外線センサを備える。温度センサは、熱画像を生成するサーマルカメラを備え、Ｎ個のゾーンについてのＮ個の温度は、熱画像にそれぞれ基づいている。

【0014】

本開示を適用可能な他の分野は、詳細な説明、特許請求の範囲および図面から明らかになるであろう。詳細な説明および特定の例は、例示のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0015】

本開示は、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。

【0016】

【図1】図１は、本開示による冷却台座の一例の側面断面図である。

【0017】

【図2】図２は、本開示による冷却台座の一例の平面図である。

【図3】図３は、本開示による冷却台座の一例の平面図である。

【図4】図４は、本開示による冷却台座の一例の平面図である。

【図5】図５は、本開示による冷却台座の一例の平面図である。

【0018】

【図6】図６は、本開示による冷却台座用の制御システムの一例の機能ブロック図である。

【0019】

【図7】図７は、本開示による図６の冷却台座を制御するための方法の一例のフローチャートである。

【0020】

【図8】図８は、本開示による冷却台座用の制御システムの別の例の機能ブロック図である。

【0021】

【図9A】図９Ａは、本開示による図８の冷却台座の冷却を制御するための方法の一例のフローチャートである。

【0022】

【図9B】図９Ｂは、台座温度の関数としての電圧源の電圧出力を示すグラフである。

【0023】

【図9C】図９Ｃは、本開示による時間の関数としての電圧源の電圧出力を示すグラフである。

【0024】

【図10】図１０は、本開示による図８の冷却台座の加熱を制御するための方法の一例のフローチャートである。

【0025】

【図11】図１１は、本開示によるサーマルカメラを備えた冷却台座の一例の側面断面図である。

【0026】

これらの図面において、参照番号は、類似の要素および／または同一の要素を指すために再度利用されることがある。

【発明を実施するための形態】

【0027】

いくつかのプロセスでは、基板は、処理中に比較的高温に加熱される。例えば、基板は、処理チャンバでの処理中に６００℃～７００℃の温度に加熱される場合がある。処理チャンバでの処理後、基板を冷却台座に移動させ、基板をより低い温度に冷却することができる。後処理ステーション（ロードロックで水または他の冷却剤を使用する冷却台座など）での基板の冷却には、比較的長い時間がかかる場合があり、プロセスのスループットが低下する。水冷台座は、蒸発のために高温では効率的でないことがある。加えて、高温基板の突然の冷却は、基板に応力を誘発する。

【0028】

基板を冷却している間、基板に損傷を与えないように注意する必要がある。例えば、基板の様々な部分における温度差により、亀裂などの損傷が生じる場合がある（例えば、中心から端までの温度勾配が原因である）。加えて、処理直後の基板温度と冷却台座の温度との間の差が大きいと、亀裂などの損傷が生じる場合がある。言い換えれば、非常に低温の台座上に載置された非常に高温の基板は、基板の亀裂を引き起こす可能性がある。

【0029】

基板が台座上に配置されると、温度センサがすべてのゾーンで冷却を開始する（設定値温度まで）。ゾーンの１つまたは複数の温度が他のゾーンと比較して低下した場合、１つまたは複数のゾーンは、ゾーンのすべての温度がほぼ等しくなるまで（所定の範囲内で）、スイッチがオフにされる。ゾーンのすべての温度が等しくなると、以前にオフにされていた１つまたは複数のゾーンが再びオンにされ、設定値温度に達する。このループは、ゾーンのすべてが設定値温度に均一に達するまで続く。このアプローチは、あるゾーンから別のゾーンへの温度差を限定し、亀裂を回避する。

【0030】

ここで図１を参照すると、本開示による基板１２８用の冷却台座アセンブリ１２０が示されている。冷却台座アセンブリ１２０は主に基板を冷却するが、いくつかの例では、冷却台座アセンブリ１２０は、基板１２８が冷却台座アセンブリ１２０上に位置されていないある期間中に加熱を提供する。

【0031】

冷却台座アセンブリ１２０は、検知層１３０と、ベース１３６とを含む。検知層１３０は、１つまたは複数の温度センサ１３２を含む。検知層１３０は、ベース１３６に隣接して配置される。いくつかの例では、ベース１３６は、１つまたは複数の温度制御デバイス１３８を含む。温度制御デバイス１３８はまた、基板１２８が冷却台座アセンブリ１２０上に配置されているときに冷却を提供する。いくつかの例では、温度制御デバイス１３８はまた、基板１２８が冷却台座アセンブリ１２０上に配置されていないときに加熱を提供する。

【0032】

いくつかの例では、温度制御デバイス１３８は、ペルチェデバイスを含む。サーマルグリース層１３４が、温度制御デバイス１３８とベース１３６との間に位置され得る。温度制御デバイス１３８は、ヒートシンク１４２とサーマルグリース層１３４との間に挟まれ、それにより温度制御デバイス１３８がヒートシンク１４２とベース１３６との間にクランプされ、接触伝導が起こる。サーマルグリース層１３４またはクランプが接着剤の代わりに使用されるため、温度制御デバイス１３８が温度変動により収縮および膨張することが可能になり、これは応力により誘発する故障を低減する。ファンまたはコールドプレート１５０をヒートシンク１４２に隣接して配置し、温度制御デバイス１３８に対する空気流および冷却をそれぞれ増加させることができる。

【0033】

ここで図２～図５を参照すると、冷却台座アセンブリ１２０の例が示されている。図２では、温度制御デバイス１３８は、正方形パターンに配置されている。図３では、図２の温度制御デバイス１３８は、正方形ゾーンにさらに配置されている。図４では、温度制御デバイス１３８は、円形パターンに配置されている。図５では、図４の温度制御デバイス１３８は、円形ゾーンにさらに配置されている。

【0034】

ここで図６を参照すると、冷却台座アセンブリ１２０用の温度制御システム６００が示されている。温度制御システム６００は、プリセット温度制御を実施する。温度制御システム６００は、コントローラ６１０と、電圧源６２０とを含む。電圧源６２０は、すべてのゾーンに対して単一の電圧出力を提供する。いくつかの例では、電圧出力は、測定された台座温度および／または基板が冷却のために台座上に載置されてからの時間量に応じて調整され得る。

【0035】

以下の例では、３つのゾーンについて説明する。しかし、Ｎ個のゾーンを使用することができ、Ｎは、１よりも大きい整数である。コントローラ６１０は、第１、第２、および第３のリレーＲ１、Ｒ２、およびＲ３を使用して、それぞれ第１、第２、および第３のスイッチＳｗ１、Ｓｗ２、およびＳｗ３のデューティサイクルを制御する。スイッチＳｗ１、Ｓｗ２、およびＳｗ３は、電圧源６２０を第１、第２、および第３のゾーンＺ１、Ｚ２、およびＺ３内の温度制御デバイス１３８に接続する。

【0036】

図６の温度制御システム６００は、低温基板に対して使用することができる。電圧源６２０は、ゾーンＺ１、Ｚ２、およびＺ３内の温度制御デバイスに電力を供給し、台座温度を温度設定値（例えば２０℃）に維持する。高温の基板が冷却台座アセンブリ１２０上に載置されると、基板１２８は、冷却台座アセンブリ１２０の温度を増加させる。温度制御デバイス１３８は、冷却台座アセンブリ１２０の温度を第１の温度設定値まで低下させるための冷却を提供する。

【0037】

基板温度が低い場合、熱応力による基板の亀裂が発生する可能性は低くなる。したがって、高温の基板を冷却台座上に直接載置することができる。

【0038】

温度制御システム６００は、各ゾーンのためのリレーを含む。例えば、リレーＲ１、Ｒ２、およびＲ３ならびにスイッチＳｗ１、Ｓｗ２、およびＳｗ３は、それぞれゾーンＺ１、Ｚ２、およびＺ３の各々における冷却を制御する。コントローラ６１０は、それぞれゾーンＺ１、Ｚ２、およびＺ３内に位置する温度センサ１３２からの入力に基づいて、信号をリレーＲ１、Ｒ２、および／またはＲ３に送信する。リレーＲ１、Ｒ２、およびＲ３は、ゾーンＺ１、Ｚ２、およびＺ３についてのデューティサイクルを制御する。デューティサイクルを変化させると、温度を減少させながら台座のゾーンのすべてにわたって均一な温度を維持するのに役立つ。

【0039】

ここで図７を参照すると、図６の冷却台座アセンブリを制御するための方法７００が示されている。７１４において、すべてのゾーン温度が読み取られる。７１８において、ゾーン温度が設定値温度と比較される。７２２において、方法は、ゾーン温度の少なくとも１つが設定値温度よりも高いかどうかを決定する。７２２が偽である場合、方法は、７２３に継続する。ゾーンのすべてが設定値温度に達すると、基板が台座から移動され、方法は終了する。

【0040】

７２２が真である場合、方法は、７２４でゾーンのうちの最も高温のゾーンを識別する。７２６において、方法は、最も高温のゾーンがすでに冷却されているかどうかを決定する。７２６が偽である場合、方法は、７２８で最も高温のゾーンに対するデューティサイクルを増加させ、方法は、７３０に継続する。７３０において、方法は、すべてのゾーン温度が等しく（互いに所定の温度差（０．５℃、１℃、２℃、３℃、４℃、５℃など）内）、設定値温度よりも高いかどうかを決定する。７３０が真である場合、次に方法は、７３１で中心ゾーンのデューティサイクルを増加させ、方法は、７３２に継続する。７３２において、方法は、ゾーン温度のいずれかが設定値温度よりも低いかどうかを決定する。７３２が真である場合、方法は、７３６で温度が設定値温度よりも低いゾーンについてのデューティサイクルを低減する。７３２が偽である場合、方法は、７２２に継続する。

【0041】

ここで図８を参照すると、冷却台座アセンブリ１２０用の可変電圧ベースの温度制御システム８００が示されている。温度制御システム８００は、ゾーン温度を比較し、個々の電圧を各ゾーンに供給する電圧源８２０に対する出力信号を生成するコントローラ８１０を含む。コントローラ８１０は、各ゾーンについてのデューティサイクルを変化させ、ゾーン温度に基づいて各ゾーンに対して可変電圧を提供する。

【0042】

可変電圧源８２０の第１、第２、および第３の出力は、それぞれ第１、第２、および第３のＨブリッジ８２２－１、８２２－２、および８２２－３に出力される。第１、第２、および第３のＨブリッジ８２２－１、８２２－２、および８２２－３は、反転（加熱）状態および非反転（冷却）状態を有する。反転状態にあるとき、第１、第２、および第３のＨブリッジ８２２－１、８２２－２、および８２２－３は、可変電圧源８２０の出力をすべてのゾーン内の温度制御デバイスに選択的に反転させる。第１、第２、および第３のＨブリッジ８２２－１、８２２－２、および８２２－３の出力は、それぞれゾーンＺ１、Ｚ２、およびＺ３内の温度制御デバイスに接続される。

【0043】

温度制御システムは、可変電圧源８２０を含む。電圧は、ゾーンＺ１、Ｚ２、およびＺ３の対応するゾーンで測定された温度に基づいて変化する。温度がいずれかのゾーンで変更されると、デューティサイクルおよび電圧出力がそれに応じて変化する。

【0044】

高温の基板が台座上に載置されると、センサが基板の存在を検出し、基板存在（ＳＰ）信号をコントローラ８１０に送信する。温度センサは、温度を測定し、信号をコントローラ８１０に送信する。コントローラ８１０は、最も高温のゾーンを決定し、最も高温のゾーンの冷却を開始する。温度制御デバイスのデューティサイクルは、コントローラ８１０によって直接制御される。例えば、電圧の変更は、事前定義された値に対応する。例えば、３２５℃から３１５℃に変更するには、電圧を１２Ｖに設定する。このプロセスは、コントローラ８１０の所定の期間またはサイクルごとに継続し、温度の均一性は、必要に応じて温度を増減しながらゾーン全体で維持される。また、各ゾーンに対する出力電圧は、他の出力電圧から独立している。

【0045】

基板が第１の設定値温度ＳＴ１（例えば２０℃）まで冷却されると、基板はさらなる処理のために輸送される。センサは、基板が除去されたことを検知し、ＳＰ信号を遷移させる。コントローラは、台座の目標温度を第２の設定値温度ＳＴ２（例えば３５℃）に調整する。Ｈブリッジは反転モードに変更され、台座を第１の温度設定値（ＳＴ１）から第２の温度設定値（ＳＴ２）に加熱する。

【0046】

ここで図９Ａ～図１０を参照すると、図８の冷却台座の冷却および／または加熱を制御するための方法が示されている。図９Ａでは、方法９００は、９１０で基板が台座上に位置しているかどうかを決定する。９１０が真である場合、方法は９１４で継続し、Ｈブリッジを非反転（冷却）モードに設定する。９１８において、ゾーン温度が読み取られる。９２２において、ゾーン温度が第１の設定値温度ＳＴ１と比較される。９２６において、方法は、ゾーン温度の少なくとも１つが第１の設定値温度ＳＴ１よりも高いかどうかを決定する。９２６が偽である場合、方法は９２７に継続し、基板が台座から移動され（すべてのゾーンが設定値温度ＳＴ１に達している）、方法は終了する。それ以外の場合、方法は、９２８でゾーンのうちの最も高温のゾーンを識別する。９３０において、方法は、最も高温のゾーンがすでに冷却されているかどうかを決定する。９３０が偽である場合、方法は、９３２で最も高温のゾーンを冷却し、９３３で継続する。９３３において、方法は、すべてのゾーン温度が設定値温度ＳＴ１以上であるかどうかを決定する。９３３が真である場合、方法は、９３４で中心ゾーンのデューティサイクルを増加させ、方法は、９３６で継続する。９３６において、方法は、ゾーン温度のいずれかが第１の設定値温度ＳＴ１よりも低いかどうかを決定する。９３６が真である場合、方法は、温度が第１の設定値温度ＳＴ１よりも低いゾーンに対するデューティサイクルを低減する。方法は、９２６に戻る。

【0047】

図９Ｂでは、グラフは、台座温度の関数としての、電圧源によって温度制御デバイスに出力される電圧を示している。供給される電圧は、基板の冷却中に段階的に徐々に変更することができる。台座温度に達すると、電圧源によって出力された電圧は、次の電圧出力まで増加させることができる。このプロセスは、設定値温度ＳＴ１に達するまで繰り返すことができる。

【0048】

図９Ｃでは、グラフは、基板が冷却台座上に載置されてからの時間の関数としての、電圧源によって温度制御デバイスに出力される電圧を示している。供給される電圧は、基板の冷却中に段階的に徐々に変更することができる。次の期間に達すると、電圧源によって出力された電圧は、次の電圧出力まで増加させることができる。このプロセスは、設定値温度ＳＴ１に達するまで繰り返すことができる。

【0049】

図１０では、方法１０００は、１０１０で基板が台座上に位置しているかどうかを決定する。１０１０が偽である場合、方法は１０１４で継続し、Ｈブリッジを反転（加熱）モードに設定する。１０１８において、ゾーン温度が読み取られる。１０２２において、ゾーン温度が第２の設定値温度ＳＴ２と比較される。１０２６において、方法は、ゾーン温度の少なくとも１つが第２の設定値温度ＳＴ２よりも低いかどうかを決定する。いくつかの例では、第２の設定値温度ＳＴ２は、第１の設定値温度ＳＴ１よりも高い。

【0050】

１０２６が偽である場合、方法は１０２８に継続し、基板が台座から移動され（すべてのゾーンが設定値温度ＳＴ２に達している）、方法は終了する。それ以外の場合、方法は、１０２９でゾーンのうちの最も低温のゾーンを識別する。１０３０において、方法は、最も低温のゾーンがすでに加熱されているかどうかを決定する。１０３０が偽である場合、方法は、１０３２で最も低温のゾーンを加熱し、１０３４に継続する。１０３４において、方法は、すべてのゾーン温度が設定値温度ＳＴ２以下であるかどうかを決定する。１０３４が真である場合、方法は、１０３６で中心ゾーンのデューティサイクルを増加させ、方法は、１０４０に継続する。１０４０において、方法は、ゾーン温度のいずれかが第２の設定値温度ＳＴ２よりも高いかどうかを決定する。１０４０が真である場合、方法は、温度が第２の設定値温度ＳＴ２よりも高いゾーンの加熱を停止する。方法は、１０２６に戻る。

【0051】

ここで図１１を参照すると、温度センサは、基板の上に配置された１つまたは複数の赤外線（ＩＲ）センサまたはサーマルカメラなどの１つまたは複数のサーマルセンサ１１１０によって置き換えることができる。ＩＲセンサは、コントローラに出力されるＩＲデータを生成する。サーマルカメラは、基板の熱画像を生成し、熱画像データをコントローラに出力する。ゾーン内の温度は、ＩＲデータおよび／または熱画像から決定される。コントローラは、ゾーン内の加熱または冷却を調整し、基板全体で均一な温度を維持する。言い換えれば、電力を変化させてゾーン温度を変化させ、それにより基板全体の温度（熱画像またはＩＲデータに見られる）が同じ（均一）になるようにする。

【0052】

前述の説明は、本質的に単に例示的であり、本開示、その適用、または使用を決して限定する意図はない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施することができる。したがって、本開示は具体的な例を含むが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を検討すると他の変更態様が明白となるので、本開示の真の範囲はそのような例に限定されるべきでない。方法における１つ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）実行しても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ものとして上に説明されているが、本開示のいずれかの実施形態に関して説明したこれらの特徴のいずれか１つまたは複数を、他の実施形態において実施すること、および／または、他の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせることが（たとえそのような組み合わせが明示的に説明されていないとしても）可能である。言い換えれば、説明された実施形態は相互に排他的ではなく、１つまたは複数の実施形態を互いに入れ替えることは本開示の範囲に含まれる。

【0053】

要素同士（例えば、モジュール同士、回路要素同士、半導体層同士など）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」、「隣接した」、「隣に」、「上に」、「上方に」、「下方に」、および「配置された」などの様々な用語を使用して説明される。また、上記開示において第１の要素と第２の要素との間の関係が説明されるとき、「直接」であると明示的に説明されない限り、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係の可能性があるが、第１の要素と第２の要素との間に１つまたは複数の介在要素が（空間的または機能的に）存在する間接的な関係の可能性もある。本明細書で使用する場合、Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つという表現は、非排他的論理ＯＲを使用した論理（ＡまたはＢまたはＣ）の意味で解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、およびＣの少なくとも１つ」の意味で解釈されるべきではない。

【0054】

いくつかの実施態様では、コントローラはシステムの一部であり、そのようなシステムは上述した例の一部であってもよい。そのようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、１つまたは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（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備えることができる。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、および処理後のシステム動作を制御するための電子機器と一体化されてもよい。そのような電子機器は「コントローラ」と呼ばれることがあり、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素または副部品を制御してもよい。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。そのようなプロセスとしては、処理ガスの送給、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）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送給設定、位置および動作設定、ツールに対するウエハの搬入と搬出、ならびに、特定のシステムに接続または連動する他の搬送ツールおよび／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出が含まれる。

【0055】

広義には、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もよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／または１つまたは複数のマイクロプロセッサ、すなわちプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信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、または半導体ウエハ用に、またはシステムに対して実施するための動作パラメータを定義してもよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハダイの製作における１つまたは複数の処理ステップを実現するため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もよい。

【0056】

コントローラは、いくつかの実施態様では、システムと統合または結合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であってもよく、またはそのようなコンピュータに結合されてもよく、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部であってもよい。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。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、製作動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、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ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始してもよい。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、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することができる。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてもよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／また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ーフェースを含んでもよく、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは命令をデータの形式で受信する。そのようなデータは、１つまたは複数の動作中に実施される各処理ステップのためのパラメータを特定するものである。パラメータは、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラが連動または制御するように構成されるツールのタイプに特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書で説明されるプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを備えることによって分散されてもよい。このような目的のための分散型コントローラの例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（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）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられるであろう。

【0057】

例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連するか使用されてもよい任意の他の半導体処理システムを含むことができるが、これらに限定されない。

【0058】

上述のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、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内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信してもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】