控制基板温度的方法技术

本发明专利技术提供控制基板温度的方法，其使用基板保持装置，该控制基板温度的方法在工艺开始前具有第1步骤，在第1步骤中，不将封闭气体供给到保持装置和静电吸盘之间的间隙中，用静电吸盘内的加热部件加热基板，使基板升温到设定温度，恒定地保持在设定温度直到工艺开始；在工艺开始后具有第2步骤和第3步骤，在第2步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，将封闭气体供给到保持装置主体和静电吸盘之间的间隙中，将封闭气体的压力维持恒定，使基板的温度下降到设定温度；在第3步骤中，在基板温度成为设定温度之后，对加热部件进行的加热和供给到保持装置主体和静电吸盘之间的间隙中的封闭气体的压力进行调节，将基板温度保持在设定温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在等离子处理装置的真空容器内通过静电吸附来保持基板、并能控制基板温度的基板保持装置。
技术介绍
在溅射装置、蚀刻装置等等离子处理装置的真空容器内设有用于保持基板(晶圆)的基板保持装置(基板支承装置)，通常能够控制基板的温度。例如、提出有这样一种基板支承装置其包括内置有加热器或冷却器的基座构件、 以及静电吸盘，该静电吸盘隔着传热用薄片将晶圆吸附保持在其上部(参照专利文献1)。 在基座构件上设有用于导入传热用气体的气体导入通路，在基座构件的上表面部形成有与该气体导入通路相连通而使传热用气体静止的气体静止用槽。在将传热用气体供给到气体静止用槽中时，在基座构件与静电吸盘之间的非接触部分中产生传热用气体的热耦合(参照专利文献1)。另外，提出有一种晶圆处理装置，其具有基板保持装置，该基板保持装置具有加热器功能和静电吸盘功能，该晶圆处理装置借助具有弹性的热传导构件将向基板保持装置上的晶圆的热量输入传递到水冷套(参照专利文献2以及3)。另外，还提出了一种在基板保持装置上包括加热机构以及冷却机构的蚀刻装置 (参照专利文献4)。在该蚀刻装置中，进行控制，使得在蚀刻开始之前为了使基板温度达到工艺温度而预先加热基板保持装置，在蚀刻开始时或开始后停止动作而切换成利用等离子体进行的加热，利用等离子体的加热和冷却这双方使热平衡温度达到工艺温度。并且，提出了一种等离子处理装置，其在将加热器内置于能产生静电吸附力的载置台的内侧、将下部冷却套和热传导性薄片构件压靠在载置台的背面的状态下供给高频电压(参照专利文献5)。先行技术文献专利文献1 日本特开2001-110883号公报专利文献2 日本特开2004-088063号公报专利文献3 日本特开2004-087869号公报专利文献4 日本特开平10-303185号公报专利文献5 日本特开2000-299288号公报但是，在专利文献1的技术中，基座构件与静电吸盘之间、静电吸盘与晶圆之间是连通的，导入共用供给源(供给系统)的传热气体。因而，无法独立地控制传热气体，从而晶圆的温度根据温度控制条件一次性地决定。例如在200 500°C的高温下控制晶圆温度的情况下，由于由等离子体输入的热能的变化、基座构件的加热器或冷却器的加热或排热，使总能量难以控制且晶圆的温度不稳定。因而，在该温度范围内进行使用的情况下，并未使用传热气体。另外，关于基座构件与静电吸盘之间、以及静电吸盘与晶圆之间的气体静止用槽， 只规定冷却气体的压力为1 30ΤΟΠ·。因而，对于因工艺条件的变更导致的等离子输入热能的变化，很难通过调整传热气体的压力来控制传热率，从而晶圆温度的控制性较差。在专利文献2的技术中，为了将基板温度控制成设定温度，采用导热系数为0.3 lff/κ的构件作为基板保持装置与冷却套之间的热传导构件。例如，在该文献中公开了在冷却套温度为50°c、基板保持装置的温度为200 500°C时、能够控制307W 1168W的热量输入量。采用该控制方法，能够在稳定状态下控制上述热量输入，但是在瞬态地产生等离子体等的热量输入的环境下，由于热传递构件的导热系数小到0. 3 1W/K，因此基板的温度暂时上升到接近设定温度的2倍。另外，到稳定地控制成设定温度为止，需要10秒以上的时间。另外，在该温度控制方法中，存在如下问题在工艺处理过程中因基板温度改变而无法获得期望的工艺性能。根据借助冷却套排出向基板保持装置输入的热量的能力即基板保持装置与冷却套的热传导率来规定该温度控制性能。因而，由于热传导构件的导热系数 0. 3 1W/K对排热能力控制速度，所以在热量输入稳定的状态下设定温度的控制响应性很好。但是，在热量输入是瞬态的环境下，由于热传导率很小，因此控制响应性较差，在工艺处理开始时的热量输入为瞬态的状态下，基板温度发生改变。因而，为了基板保持装置在没有等离子体等的热量输入的状态、或瞬态地产生来自等离子体等的热量输入的状态、热量输入稳定地产生的状态中的任意一种状态下，在10 秒以内将基板温度控制为设定温度士 10°c，并在100°c以下使用水冷套的循环水温度，必须具有能够改变从基板保持装置到水冷套间的热传导率的功能。专利文献3的技术用在工艺温度为200°C以下的处理中，并未设想对200 500°C 的温度条件下的基板温度进行控制。针对该点，在专利文献4以及专利文献5中，采用了具有能够将基板温度控制为200 500°C的设定温度、借助热交换用的循环介质进行热交换的机构的基板保持装置。由于该种基板保持装置的循环用介质是油性的，因此在维护时容易因泄露、附着等产生污染，不利于洁净室内的操作。该冷却介质(循环介质)多是具有点火性的特性的材料，使用时，有洁净室的安全上的风险。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而做成的，目的在于提供一种使没有点火性的冷却介质具有对等离子体等的热量输入的排热功能、并且能在200 500°C的温度范围内高速且高精度地控制基板温度的基板保持装置。为了达到上述目的而做成的本专利技术的结构如下所述。S卩、一种基板保持装置，其在保持装置主体的基板保持侧具有静电吸盘，用于对基板进行静电吸附，其特征在于，该基板保持装置包括加热部件、循环介质流通路径、热传递能可变部件和气体封闭部件；上述加热部件内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；上述循环介质流通路径形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；上述热传递能可变部件将传热气体封闭在上述保持装置主体与上述静电吸盘的间隙中而形成，并与能够调整封闭压力的传热气体供给系统相连接；上述气体封闭部件将传热气体封闭在上述静电吸盘与上述基板的间隙中而形成，并与传热气体供给系统相连接。另外，本专利技术提供一种基板保持装置，其在保持装置主体的基板保持侧具有静电吸盘，用于对基板进行静电吸附，其特征在于，该基板保持装置包括加热部件、循环介质流通路径和热传递能可变部件；上述加热部件内置在上述静电吸盘中，用于加热上述基板； 上述循环介质流通路径形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；上述热传递能可变部件作为传热气体的封闭空间而划分形成在上述保持装置主体的内部的上述循环介质流通路径的上部，并与能够调整封闭压力的传热气体供给系统相连接。采用本专利技术，具有热传递能可变部件，该热传递能可变部件通过调整传热气体的压力而能够控制传热率。因而，能够在200 500°C的温度范围内高速且高精度地控制基板温度。另外，由于热传递能可变部件的利用气体封闭而形成的热传递能力是可变的，因此能够在约200°C以下使用冷却介质。因而，能够使没有点火性的冷却介质具有对等离子体等的热量输入进行排热的功能。附图说明图1是表示本专利技术的基板保持装置的第1实施方式的示意图。图2是利用与以往的温度变化的关系表示本专利技术的基板保持装置的温度变化的说明图。图3是表示第2实施方式的基板保持装置的示意图。图4是表示第2实施方式的热传递能可变部件的横截面构造的剖视图。图5是表示本专利技术的基板保持装置的第3实施方式的示意图。图6是表示第4实施方式的基板保持装置的示意图。具体实施例方式下面，参照附图说明本专利技术的实施方式，但是本专利技术并不限于本实施方式。第1实施方式图1是表示本专利技术的基板保本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体使上述基板的温度下降到设定温度；在第３步骤中，在上述基板温度成为设定温度之后，对上述加热部件进行的加热和供给到上述保持装置主体和上述静电吸盘之间的间隙中的上述封闭气体的压力进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。板升温到设定温度，恒定地保持在设定温度直到工艺开始；在工艺开始后具有第２步骤和第３步骤，在第２步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，将上述封闭气体供给到上述保持装置主体和上述静电吸盘之间的间隙中，将上述封闭气体的压力维持恒定，板之间的间隙中而形成，并与基板背面气体供给系统相连接，该控制基板温度的方法的特征在于，在工艺开始前具有第１步骤，在第１步骤中，不将上述封闭气体供给到上述保持装置主体和上述静电吸盘之间的间隙中，用上述静电吸盘内的加热部件加热上述基板，使上述基的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；热传递能可变部件，其将封闭气体封闭在上述保持装置主体与上述静电吸盘的间隙中而形成，并与能够调整封闭压力的封闭气体供给系统相连接；气体封闭部件，其将基板背面气体封闭在上述静电吸盘与上述基...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田达彦，金子一秋，田中洋，
申请(专利权)人：佳能安内华股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP