CN106298447B - 温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种温度控制方法。该温度控制方法用于抑制半导体晶圆间的温度偏差，包括供给工序、测量工序、计算工序以及控制工序。在供给工序中，在向加热载置台的加热器的电力供给停止的状态下或者向加热器供给的电力被固定的状态下，向温度与载置台的温度不同的被处理体与载置有该被处理体的载置台之间供给传热气体。在测量工序中，对由于经由传热气体进行的半导体晶圆与载置台的热交换而发生的载置台的温度变化进行测量。在计算工序中，基于载置台的温度变化来计算校正值。在控制工序中，使向加热器的电力供给开始，控制向加热器供给的电力使得载置台的温度成为利用校正值校正后的目标温度。

Description

温度控制方法
技术领域
本发明的各个方面和实施方式涉及一种温度控制方法。
背景技术
在半导体的制造过程中，处理中的半导体晶圆的温度是对半导体的特性造成影响的重要因素之一。因此，期望在制造过程中高精度地控制半导体晶圆的温度。为了实现该目的，例如已知如下一种技术：在未进行等离子体处理的状态下事先测量加热器的供给电力、试样的温度以及温度传感器的温度随时间的变化，利用联立一次微分方程式对这些测量值的关系进行近似，通过基于近似得到的该联立一次微分方程式的同形观测，根据传感器温度、加热器电力以及等离子体热输入随时间的变化来预测试样温度，使用预测出的试样温度来对试样温度进行反馈控制。
专利文献1：日本特开2009-302390号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外，在半导体晶圆的量产工序中，由于处理装置对多个半导体晶圆反复执行处理而存在处理装置内的环境逐渐发生变化的情况。例如，在对半导体晶圆层叠规定的膜的处理装置中，随着对多个半导体晶圆进行处理，附着在处理装置的内壁上的反应副产物(以下称为沉积物)的附着量变多。在用于载置半导体晶圆的载置台的表面上附着有沉积物的情况下，半导体晶圆与载置台之间的热阻发生变化。当半导体晶圆与载置台之间的热阻发生变化时，即使设置于载置台的加热器等的温度被保持为固定，在半导体晶圆之间，进行处理时的半导体晶圆的温度也变得不同。由此，半导体晶圆之间的处理条件不同，其结果，由半导体晶圆制成的半导体的特性在半导体晶圆之间存在差异。
在每次处理规定数量的半导体晶圆时，还考虑通过对处理装置内部进行清洗来去除沉积物，但由于在清洗前后沉积物的量不同，因此载置台与半导体晶圆之间的热阻存在些许差异。另外，如果频繁地进行清洗，则半导体晶圆的量产工序的生产率降低。
用于解决问题的方案
本发明的一个方面是用于对载置于载置台的载置面的被处理体的温度进行控制的温度控制方法，包括供给工序、测量工序、计算工序以及控制工序。在供给工序中，在向加热载置台的加热器的电力供给停止的状态下或者向加热器供给的电力被固定的状态下，向温度与载置台的温度不同的被处理体与载置有该被处理体的载置台之间供给传热气体。在测量工序中，对由于经由传热气体进行的被处理体与载置台之间的热交换而发生的载置台的温度变化进行测量。在计算工序中，基于载置台的温度变化来计算校正值。在控制工序中，使向加热器的电力供给开始，控制向加热器供给的电力使得载置台的温度成为利用校正值校正后的目标温度。
在一个实施方式中，所公开的温度控制方法是用于对载置于载置台的载置面的被处理体的温度进行控制的温度控制方法，包括供给工序、第一测量工序、计算工序以及控制工序。在供给工序中，在向加热载置台的加热器的电力供给停止的状态下或者向加热器供给的电力被固定的状态下，向温度同载置台的温度不同的被处理体与载置有该被处理体的载置台之间供给传热气体。在第一测量工序中，对由于经由传热气体进行的被处理体与载置台之间的热交换而发生的载置台的温度变化进行测量。在计算工序中，基于载置台的温度变化来计算校正值。在控制工序中，使向加热器的电力供给开始，控制向加热器供给的电力使得载置台的温度成为利用校正值校正后的目标温度。
另外，在所公开的温度控制方法的一个实施方式中，也可以是，在第一测量工序中测量第一时间点与第二时间点之间的载置台的温度变化的斜率来作为载置台的温度变化，其中，该第一时间点是从传热气体被供给到载置台与被处理体之间起经过了第一时间的时间点，该第二时间点是从第一时间点起经过了第二时间的时间点。
另外，在一个实施方式中，也可以是，所公开的温度控制方法还包括第二测量工序和创建工序。在第二测量工序中，在向加热载置台的加热器的电力供给停止的状态下或者向加热器供给的电力被固定的状态下，向温度与载置台的温度不同的温度测量用晶圆与载置有该温度测量用晶圆的载置台之间供给传热气体，在对由于经由传热气体进行的温度测量用晶圆与载置台之间的热交换而发生的载置台的温度变化进行测量之后，控制向加热器供给的电力使得载置台的温度成为规定的温度，并测量温度测量用晶圆的温度。在创建工序中，按压力不同的每种传热气体，创建将校正值与在第二测量工序中测量出的载置台的温度变化相关联的校正表，其中，该校正值同在第二测量工序中测量出的温度测量用晶圆的温度与基准温度之差相对应。在计算工序中，基于校正表来计算基于载置台的温度变化的校正值。
另外，在所公开的温度控制方法的一个实施方式中，也可以是，针对每个被处理体，在对被处理体执行处理之前进行供给工序、第一测量工序、计算工序以及控制工序。
另外，在所公开的温度控制方法的一个实施方式中，也可以是，传热气体从形成于载置台的载置面的多个供给口被供给到载置台与被处理体之间。
另外，在所公开的温度控制方法的一个实施方式中，也可以是，在从载置台的上方观察的情况下，加热器在载置台的内部以半径不同的同心圆状设置有多个。
另外，在所公开的温度控制方法的一个实施方式中，也可以是，在计算工序中，针对每个加热器分别计算基于载置台的温度变化的校正值，也可以是，在控制工序中，针对每个加热器分别控制向加热器供给的电力，使得载置台的温度成为目标温度。
另外，在一个实施方式中，所公开的温度控制方法是用于对载置于载置台的载置面的被处理体的温度进行控制的温度控制方法，包括供给工序、第一测量工序、第一计算工序以及控制工序。在供给工序中，在向加热载置台的加热器的电力供给停止的状态下或者向加热器供给的电力被固定的状态下，向温度与载置台的温度不同的被处理体与载置有该被处理体的载置台之间供给第一压力的传热气体。在第一测量工序中，对由于经由传热气体进行的被处理体与载置台之间的热交换而发生的载置台的温度变化进行测量。在第一计算工序中，基于载置台的温度变化来计算传热气体的第二压力。在控制工序中，使向加热器的电力供给开始并且将向载置台与被处理体之间供给的传热气体的压力设定为第二压力，控制向加热器供给的电力使得载置台的温度成为目标温度。
另外，在所公开的温度控制方法的一个实施方式中，也可以是，在第一测量工序中，测量第一时间点与第二时间点之间的载置台的温度变化的斜率来作为载置台的温度变化，其中，该第一时间点是从传热气体被供给到载置台与被处理体之间起经过了第一时间的时间点，该第二时间点是从第一时间点起经过了第二时间的时间点。
另外，在一个实施方式中，也可以是，所公开的温度控制方法还包括第二测量工序、第二计算工序以及第三计算工序。在第二测量工序中，在向加热载置台的加热器的电力供给停止的状态下或者向加热器供给的电力被固定的状态下，向温度与载置台的温度不同的温度测量用晶圆与载置有该温度测量用晶圆的载置台之间供给传热气体，在对由于经由传热气体进行的温度测量用晶圆与载置台之间的热交换而发生的载置台的温度变化进行测量之后，控制向加热器供给的电力使得载置台的温度成为规定的温度，并测量温度测量用晶圆的温度。在第二计算工序中，按压力不同的每种传热气体，基于在第二测量工序中测量出的载置台的温度变化的斜率来计算表示传热气体的压力与温度变化的斜率的值之间的关系的关系式。在第三计算工序中，计算在第二测量工序中测量出的温度测量用晶圆的温度成为基准温度的情况下的载置台的温度变化的斜率的值，来作为成为目标的温度变化的斜率的值。在第一计算工序中，基于在第二计算工序中计算出的关系式和在第三计算工序中计算出的成为目标的温度变化的斜率的值来计算第二压力。
另外，在所公开的温度控制方法的一个实施方式中，也可以是，针对每个被处理体，在对被处理体执行处理之前进行供给工序、第一测量工序、第一计算工序以及控制工序。
另外，在所公开的温度控制方法的一个实施方式中，也可以是，从形成于载置台的载置面的多个供给口供给传热气体。
另外，在所公开的温度控制方法的一个实施方式中，也可以是，在从载置台的上方观察的情况下，加热器在载置台的内部以半径不同的同心圆状设置有多个。
另外，在所公开的温度控制方法的一个实施方式中，也可以是，能够针对配置有加热器的载置面的每个区域独立地控制传热气体的压力。
发明的效果
根据本发明的各个方面和实施方式，能够抑制半导体晶圆间的温度偏差。
附图说明
图1是表示处理系统的一例的图。
图2是表示处理装置的一例的剖视图。
图3是表示静电卡盘的上表面的一例的图。
图4是表示图3的A-A截面的一例的图。
图5是表示控制装置的一例的框图。
图6是表示实施例1的校正表的一例的图。
图7是表示创建校正表时的温度测量用晶圆和静电卡盘的温度变化的一例的图。
图8是表示创建校正表时的温度测量用晶圆和静电卡盘的温度变化的一例的放大图。
图9是表示传热气体的每个压力下的静电卡盘的温度变化的斜率和温度测量用晶圆的温度的数据的一例的图。
图10是表示应用了校正值的情况下的温度测量用晶圆和静电卡盘的温度变化的一例的图。
图11是表示实施例1的校正表的创建处理的一例的流程图。
图12是表示对实施例1的半导体晶圆W进行的处理的一例的流程图。
图13是表示实施例2的校正表的一例的图。
图14是表示实施例2的校正表的创建处理的一例的流程图。
图15是说明传热气体的压力的计算方法的一例的图。
图16是表示对实施例2的半导体晶圆W进行的处理的一例的流程图。
图17是表示实现控制装置的功能的计算机的一例的图。
图18是说明计算静电卡盘的温度变化的斜率的期间的一例的图。
附图标记说明
W：半导体晶圆；W’：温度测量用晶圆；10：处理系统；100：处理装置；200：控制装置；1：处理腔室；2：载置台；2a：基材；2b：流路；6：静电卡盘；6a：电极；6b：绝缘体；6c：加热器；13：直流电源；14：温度测量装置；16：喷头；20：温度传感器；22：感温体；23：读取部；201：传热气体控制部；202：获取部；203：计算部；204：存储部；205：温度控制部；206：处理控制部；30：加热器电源；31：传热气体供给部；33：冷却单元；60：分割区域。
具体实施方式
以下，基于附图来详细地说明所公开的温度控制方法的实施方式。此外，本发明并不限定于由本实施方式公开的发明。另外，以下所示的各实施例在处理内容不矛盾的范围内能够适当地组合。
[实施例1]
[处理系统10]
图1是表示处理系统10的一例的图。例如，如图1所示，处理系统10具备处理装置100和控制装置200。处理装置100对作为被处理体的一例的半导体晶圆W进行等离子体蚀刻、等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)或热处理等规定的处理。控制装置200基于来自设置于处理装置100的温度传感器等各种传感器的信息来控制处理装置100，使处理装置100对被搬入到处理装置100内的半导体晶圆W执行规定的处理。
[处理装置100]
图2是表示处理装置100的一例的剖视图。例如图2所示，处理装置100具有气密性地构成的处理腔室1。处理腔室1例如由表面被施以阳极氧化覆膜的铝等形成为近似圆筒状，并且被接地。在处理腔室1内设置有将半导体晶圆W水平地支承的载置台2。
载置台2具有基材2a和静电卡盘6。基材2a由导电性的金属、例如铝等构成。载置台2还作为下部电极发挥功能。基材2a被支承于导体的支承台4。支承台4隔着绝缘板3被支承在处理腔室1的底部。另外，在载置台2的上方的外周例如设置有由单晶硅等形成的聚焦环5。并且，以包围载置台2和支承台4的周围的方式设置有例如由石英等构成的圆筒状的内壁构件3a。
在基材2a的上表面上设置有静电卡盘6。静电卡盘6对半导体晶圆W进行吸附保持，并且对半导体晶圆W进行加热。静电卡盘6具有绝缘体6b和设置在绝缘体6b之间的电极6a及加热器6c。电极6a与直流电源13连接。静电卡盘6通过从直流电源13施加的直流电压来使静电卡盘6的表面产生库伦力，通过产生的库伦力将半导体晶圆W吸附保持于静电卡盘6的上表面。直流电源13的接通和断开由后述的控制装置200来控制。加热器6c与加热器电源30连接，根据从加热器电源30供给的电力来对静电卡盘6进行加热。从加热器电源30向加热器6c的电力的供给及停止由后述的控制装置200来控制。另外，在本实施例中，从后述的控制装置200对加热器电源30指示向加热器6c供给的电力的大小。
另外，静电卡盘6利用来自加热器6c的热来对半导体晶圆W进行加热。静电卡盘6的上表面被分割为多个区域、即分割区域，针对每个分割区域分别设置有加热器6c。静电卡盘6的上表面相当于载置台2的载置面。
在静电卡盘6的下表面设置有温度传感器20。温度传感器20与温度测量装置14连接。温度传感器20针对每个分割区域设置，检测表示每个分割区域的静电卡盘6的温度的信息，并向温度测量装置14输出所检测出的信息。温度测量装置14基于从温度传感器20输出的信息来测量每个分割区域的静电卡盘6的温度，并向控制装置200输出所测量出的温度。
在基材2a的内部形成有供制冷剂流动的流路2b。流路2b经由配管2c和配管2d而与冷却单元33连接。冷却单元33通过使被控制为规定的温度的热传导液等制冷剂经由配管2c和配管2d在流路2b内循环来使载置台2冷却。冷却单元33根据来自后述的控制装置200的指示来控制制冷剂向流路2b内的流通的开始和停止。
另外，在载置台2处以贯穿基材2a和静电卡盘6的方式设置有用于向半导体晶圆W的背面侧供给氦气等传热气体(背侧气体)的配管32。配管32针对静电卡盘6的上表面的每个分割区域设置，与传热气体供给部31连接。在静电卡盘6的上表面，在各分割区域内分别设置有用于供给传热气体的多个供给口。从供给部31供给的传热气体按每个分割区域，经过配管32并从设置于静电卡盘6的上表面的多个供给口供给到静电卡盘6的上表面与半导体晶圆W的背面之间。关于传热气体的压力，能够针对每个分割区域独立地控制。从传热气体供给部31经过配管32向半导体晶圆W的背面侧供给的传热气体的压力由后述的控制装置200来控制。此外，静电卡盘6的温度是用于载置半导体晶圆W的载置台的温度的一例。
在载置台2的上方，以与载置台2大致平行地相向的方式、即以与载置于载置台2的半导体晶圆W相向的方式设置有喷头16。喷头16还作为上部电极发挥功能。即，喷头16和载置台2作为一对电极(上部电极和下部电极)发挥功能。载置台2的基材2a经由匹配器11a而与高频电源12a连接。另外，载置台2的基材2a经由匹配器11b而与高频电源12b连接。
高频电源12a向载置台2的基材2a供给产生等离子体用的规定的频率(例如100MHz)的高频电力。另外，高频电源12b向载置台2的基材2a供给引入离子(偏压)用的规定的频率的高频电力且频率比高频电源12a的频率低(例如13MHz)的高频电力。高频电源12a和12b的接通和断开的控制、以及由高频电源12a和高频电源12b供给的高频的电力等由后述的控制装置200来控制。
控制装置200通过控制加热器电源30、冷却单元33以及传热气体供给部31，能够将被吸附保持于静电卡盘6的上表面的半导体晶圆W的温度控制为规定的温度。
上述喷头16设置于处理腔室1的上部。喷头16具备主体部16a和上部顶板16b。喷头16经由绝缘性构件45被支承在处理腔室1的上部。主体部16a例如由表面被施以阳极氧化处理后的铝等形成，在其下部将上部顶板16b装卸自如地支承。上部顶板16b例如由石英等含硅物质形成。
在主体部16a的内部设置有气体扩散室16c。在主体部16a的底部以位于气体扩散室16c的下部的方式形成有多个气体流通口16e。在上部顶板16b处以将该上部顶板16b沿厚度方向贯穿的方式设置有气体流通口16f，每个气体流通口16f分别与上述气体流通口16e连通。根据这种结构，被供给到气体扩散室16c的处理气体经由气体流通口16e和气体流通口16f以喷淋状地扩散的方式被供给到处理腔室1内。此外，在主体部16a等处设置有未图示的加热器、用于使制冷剂循环的未图示的配管等温度调整器，在半导体晶圆W的处理中能够将喷头16控制为期望的范围内的温度。
在喷头16的主体部16a处设置有用于向气体扩散室16c导入处理气体的气体导入口16g。气体导入口16g与配管15b的一端连接。配管15b的另一端经由阀V和质量流量控制器(MFC)15a而与供给半导体晶圆W的处理用的处理气体的处理气体供给源15连接。从处理气体供给源15供给的处理气体经由配管15b被供给到气体扩散室16c，并经由各个气体流通口16e和气体流通口16f以喷淋状地扩散的方式被供给到处理腔室1内。阀V和MFC 15a由后述的控制装置200来控制。
上述喷头16经由低通滤波器(LPF)40而与可变直流电源42电连接。可变直流电源42能够通过开关41来向主体部16a供给直流电力和切断向主体部16a的直流电力。可变直流电源42的电流和电压以及开关41的接通和断开由后述的控制装置200来控制。例如，在从高频电源12a和高频电源12b向载置台2供给高频电力来在处理腔室1内的处理空间生成等离子体时，根据需要通过控制装置200使开关41接通，来对作为上部电极发挥功能的喷头16施加规定的直流电压。
在处理腔室1的底部形成有排气口71。排气口71经由排气管72而与排气装置73连接。排气装置73具有真空泵，通过使该真空泵进行动作能够将处理腔室1内减压至规定的真空度。排气装置73的排气量等由后述的控制装置200来控制。另外，在处理腔室1的侧壁处设置有开口部74，在开口部74处设置有用于将该开口部74打开和关闭的闸阀G。
在处理腔室1的内壁上沿内壁表面装卸自如地设置有沉积物屏蔽件76。另外，在载置台2、内壁构件3a以及支承台4的外周面，沿着载置台2、内壁构件3a以及支承台4的外周面设置有沉积物屏蔽件77。沉积物屏蔽件76和77用于防止蚀刻副产物(沉积物)附着于处理腔室1的内壁。在沉积物屏蔽件76的与被吸附保持在静电卡盘6上的半导体晶圆W的高度大致相同高度的位置处设置有以直流方式接地的导电性构件(GND块)79。利用导电性构件79能够抑制处理腔室1内的异常放电。
另外，在处理腔室1的周围同心圆状地配置有环状磁体8。环状磁体8在喷头16与载置台2之间的空间形成磁场。环状磁体8由未图示的旋转机构保持为旋转自如。
[静电卡盘6]
图3是表示静电卡盘6的上表面的一例的图。图4是表示图3的A-A截面的一例的图。在静电卡盘6的外周，以包围静电卡盘6的方式设置有聚焦环5。载置半导体晶圆W的静电卡盘6的上表面例如被分割为同心圆状的多个分割区域。在本实施例中，静电卡盘6的上表面例如被分割为两个分割区域60a和60b。此外，以下有时将分割区域60a称为中央区域，将分割区域60b称为边缘区域。另外，以下，在不对多个分割区域60a和60b分别进行区分而统称的情况下，记载为分割区域60。
例如图4所示，在静电卡盘6的内部且各个分割区域60的下方，针对每个分割区域60设置有加热器6c。此外，加热器6c也可以设置在静电卡盘6的外部。控制装置200通过控制从加热器电源30向每个加热器6c供给的电力，能够对每个分割区域60的温度独立地进行控制。
例如图4所示，在静电卡盘6的下表面，针对每个分割区域60至少设置有一个温度传感器20。在本实施例中，例如图3所示，针对分割区域60a内的区域21a和分割区域60b内的区域21b各设置一个温度传感器20。
如图4所示，温度传感器20例如具有感温体22和读取部23。感温体22的特性根据温度而发生变化。在本实施例中，感温体22是荧光体，荧光特性根据静电卡盘6的温度而发生变化。读取部23读取根据温度而发生变化的感温体22的特性并向温度测量装置14输出该特性。在本实施例中，读取部23例如是光纤，从温度测量装置14输出的脉冲光被照射至感温体22，读取部23将感温体22根据被照射的脉冲光而发出的光传输至温度测量装置14。
温度测量装置14针对每个分割区域60，基于从设置于分割区域60的温度传感器20输出的信号来测量分割区域60的温度，并向控制装置200输出所测量出的每个分割区域60的温度的信息。温度测量装置14例如经由读取部23向感温体22发送脉冲光，基于经由读取部23接收到的感温体22的光的衰减速度来测量设置有感温体22的分割区域60的温度。
[控制装置200]
图5是表示控制装置200的一例的框图。例如图5所示，控制装置200具有传热气体控制部201、获取部202、计算部203、存储部204、温度控制部205以及处理控制部206。
存储部204例如存储如图6所示的校正表2040。图6是表示实施例1的校正表2040的一例的图。在校正表2040中，按每个分割区域60存储单独表2041。在每个单独表2041中，与静电卡盘6的温度变化的斜率相关联地存储有在将静电卡盘6的温度控制为规定的温度时应用的校正值。
返回到图5继续进行说明。传热气体控制部201根据来自计算部203的指示来指示气体供给部31开始和停止供给传热气体。另外，传热气体控制部201根据来自计算部203的指示来对传热气体供给部31指示传热气体的压力。
获取部202从温度测量装置14获取针对每个分割区域60测量出的温度的信息。然后，获取部202向计算部203和温度控制部205输出针对每个分割区域60获取到的温度的信息。另外，在创建校正表2040时，获取部202获取从被搬入到处理装置100的处理腔室1内的温度测量用晶圆W’输出的温度的信息，并向计算部203输出获取到的温度的信息。
温度测量用晶圆W’具有设置于温度测量用晶圆W’的表面的多个温度传感器和向控制装置200输出由各个温度传感器测量出的温度的信息的通信部。关于各个温度传感器，在温度测量用晶圆W’被载置在静电卡盘6上的情况下，在与静电卡盘6的分割区域60对应的温度测量用晶圆W’上的区域中至少设置一个温度传感器。通信部通过无线通信来向控制装置200发送由各个温度传感器针对每个分割区域60测量出的温度的信息。此外，通信部也可以通过有线通信来向控制装置200发送每个分割区域60的温度的信息。另外，温度测量用晶圆W’也可以具有非易失性的存储装置来代替通信部，将由各个温度传感器针对每个分割区域60测量出的温度的信息存储于存储装置。在该情况下，在从处理腔室1搬出温度测量用晶圆W’之后，控制装置200的获取部202从存储装置读出由各个温度传感器针对每个分割区域60测量出的温度的信息。
温度控制部205根据来自计算部203的指示来控制加热器电源30和冷却单元33。温度控制部205在被计算部203指示开始冷却静电卡盘6的情况下，对冷却单元33发出指示使得规定温度的制冷剂在基材2a的流路2b内循环。另外，在温度控制部205被计算部203指示停止向静电卡盘6内的加热器6c供给电力或使向加热器6c供给的电力固定的情况下，指示加热器电源30停止向加热器6c供给电力或使向加热器6c供给的电力固定。
另外，在创建校正表2040时，温度控制部205从处理控制部206接收目标温度。然后，在被计算部203指示开始向加热器6c供给电力的情况下，温度控制部205指示加热器电源30开始向加热器6c供给电力。然后，温度控制部205基于从获取部202输出的每个分割区域60的温度信息对要向针对每个分割区域60设置的加热器6c供给的电力进行反馈控制，使得分割区域60的温度成为目标温度。
另外，温度控制部205在对半导体晶圆W执行处理时，从计算部203接收每个分割区域60的校正值，从处理控制部206接收目标温度。而且，温度控制部205在被计算部203指示开始向加热器6c供给电力的情况下，指示加热器电源30开始向加热器6c供给电力。然后，温度控制部205针对每个分割区域60，基于校正值来校正目标温度。然后，温度控制部205针对每个分割区域60，基于从获取部202输出的每个分割区域60的温度信息对要向加热器6c供给的电力进行反馈控制，使得分割区域60的温度成为校正后的目标温度。由此，载置在静电卡盘6上的半导体晶圆W的温度被控制为如下的温度：对校正后的目标温度加上由于半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻而在半导体晶圆W与静电卡盘6之间产生的温度差后得到的温度。在半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻大的情况下，计算部203校正目标温度使得目标温度变低，在半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻小的情况下，计算部203校正目标温度使得目标温度变高。由此，即使在半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻发生了变化的情况下，温度控制部205也能够抑制多个半导体晶圆W间的温度偏差。
处理控制部206在创建校正表2040时，根据来自计算部203的指示向温度控制部205输出创建校正表2040时的目标温度。然后，处理控制部206根据来自计算部203的指示来控制处理装置100的各部。另外，处理控制部206在对半导体晶圆W执行处理时，向温度控制部205输出在由处理装置100的操作者等设定的处理制程中指定的目标温度。然后，处理控制部206基于处理制程，通过控制处理装置100的各部来对半导体晶圆W执行处理。
计算部203在创建校正表2040时以及对半导体晶圆W执行处理时，分别控制传热气体控制部201、温度控制部205以及处理控制部206。以下，参照图7和图8来说明由计算部203进行的处理的详细内容。
[校正表2040的创建处理]
图7是表示创建校正表2040时的温度测量用晶圆W’和静电卡盘6的温度变化的一例的图。图7示出了与静电卡盘6上的一个分割区域(例如中央区域)对应的区域的温度测量用晶圆W’和静电卡盘6的温度变化的一例。另外，以下对校正表2040中的一个分割区域60的单独表2041的创建处理进行说明。此外，其它分割区域60的单独表2041的创建处理也一样，因此对其它分割区域60的单独表2041的创建处理省略说明。
图7的(a)示出了传热气体的压力为5Torr的情况下的温度测量用晶圆W’和静电卡盘的温度变化的一例，图7的(b)示出了传热气体的压力为10Torr的情况下的温度测量用晶圆W’和静电卡盘的温度变化的一例，图7的(c)示出了传热气体的压力为20Torr的情况下的温度测量用晶圆W’和静电卡盘的温度变化的一例。在图7中，曲线80表示温度测量用晶圆W’的温度变化，曲线81表示静电卡盘6的温度变化。
在创建校正表2040时，计算部203首先指示温度控制部205开始冷却静电卡盘6以及停止向加热器6c供给电力或使向加热器6c供给的电力固定。由此，静电卡盘6经由被在基材2a的流路2b内循环的制冷剂冷却后的基材2a而被冷却。然后，计算部203指示未图示的输送机器人将温度测量用晶圆W’搬入到处理腔室1内并载置在静电卡盘6上。
此外，例如图7所示，在温度测量用晶圆W’被载置在静电卡盘6上的时间点t0，温度测量用晶圆W’的温度为室温(例如30℃)，静电卡盘6的温度被冷却至低于室温的温度(例如10℃)。也就是说，在温度测量用晶圆W’被载置在静电卡盘6上的阶段，温度测量用晶圆W’的温度与静电卡盘6的温度是不同的。
接着，计算部203开始经由获取部202获取每个分割区域60的静电卡盘6的温度信息，由此开始针对每个分割区域60测量温度测量用晶圆W’和静电卡盘6的温度。然后，计算部203在图7所示的时间点t1指示传热气体控制部201开始供给规定压力的传热气体。在本实施例中，计算部203对传热气体控制部201指示5Torr、10Torr以及20Torr中的任一个来作为传热气体的压力。传热气体控制部201指示传热气体供给部31针对每个分割区域60供给由计算部203指示的压力的传热气体。由此，在时间点t1，针对每个分割区域60向静电卡盘6的上表面与温度测量用晶圆W’的背面之间供给传热气体，在温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间，经由传热气体进行的热交换开始。然后，例如如图7所示，由于静电卡盘6与温度测量用晶圆W’之间的热交换而温度测量用晶圆W’的温度降低，静电卡盘6的温度上升。
然后，在从时间点t1起经过了规定时间(例如十秒左右)后的时间点t2，计算部203指示温度控制部205开始向加热器6c供给电力。温度控制部205指示加热器电源30开始向加热器6c供给电力，开始针对每个分割区域60对要向加热器6c供给的电力进行反馈控制，使得分割区域60的温度成为目标温度(例如60℃)。由此，例如图7所示，针对每个分割区域60，静电卡盘6的温度和温度测量用晶圆W’的温度逐渐接近目标温度。
接着，在静电卡盘6和温度测量用晶圆W’的温度稳定了的时间点t3，处理控制部206基于创建校正表2040时的处理制程开始控制高频电力、处理气体的供给等。例如，处理控制部206分别指示高频电源12a和高频电源12b开始供给高频电力，并且控制阀V和MFC15a使得规定的流量的处理气体被供给到处理腔室1内。由此，在处理装置100的处理腔室1内生成处理气体的等离子体。然后，由于来自在处理腔室1内生成的等离子体的热输入，例如图7所示那样温度测量用晶圆W’的温度上升。来自等离子体的热输入传递到静电卡盘6并被静电卡盘6散热。但是，在温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间存在热阻。因此，在温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间产生同温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻相应的温度差。
在传热气体的压力为5Torr的图7的(a)的例子中，由于来自等离子体的热输入，温度测量用晶圆W’的温度例如上升至Ta＝74.4℃。静电卡盘6通过温度控制部205而被控制为大致60℃，因此由于来自等离子体的热输入而温度上升的温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的温度差ΔTa为14.4℃。另外，在传热气体的压力为10Torr的图7的(b)的例子中，由于来自等离子体的热输入，温度测量用晶圆W’的温度例如上升至Tb＝69.9℃。由于来自等离子体的热输入而温度上升的温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的温度差ΔTb为9.9℃。另外，在传热气体的压力为20Torr的图7的(c)的例子中，由于来自等离子体的热输入，温度测量用晶圆W’的温度例如上升至Tc＝66.6℃。由于来自等离子体的热输入而温度上升的温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的温度差ΔTc为6.6℃。
此外，关于在时间点t3向处理腔室1内供给的高频电力的频率、电力以及处理气体的种类、流量等，优选使用在对半导体晶圆W进行的处理的制程中指定的高频电力的频率、电力以及处理气体的种类、流量等。由此，能够测量对半导体晶圆W实际进行处理的处理环境中的温度测量用晶圆W’的温度。
然后，计算部203指示处理控制部206停止执行处理制程。由此，处理腔室1内的等离子体的生成停止。然后，计算部203指示温度控制部205停止向加热器6c供给电力或使向加热器6c供给的电力固定，并指示传热气体控制部201停止供给传热气体。由此，载置在静电卡盘6上的温度测量用晶圆W’的温度逐渐恢复到室温(例如30℃)，静电卡盘6的温度通过冷却单元33而逐渐恢复到低于室温的温度(例如10℃)。
计算部203针对各个规定数值的压力的传热气体，按每个分割区域进行上述的处理，由此测量温度测量用晶圆W’和静电卡盘6的温度变化。然后，计算部203针对各个压力的传热气体，根据温度变化的测量数据按每个分割区域来计算时间点t1与时间点t2之间的静电卡盘6的温度变化的斜率。在此，使用图8来说明静电卡盘6的温度变化的斜率的计算方法。
图8是表示创建校正表时的温度测量用晶圆W’和静电卡盘6的温度变化的一例的放大图。图8示出了与静电卡盘6上的一个分割区域(例如中央区域)对应的区域的温度测量用晶圆W’和静电卡盘6的温度变化的一例。另外，图8的(a)是图7的(a)中的时间点t1附近的放大图，图8的(b)是图7的(b)中的时间点t1附近的放大图，图8的(c)是图7的(c)中的时间点t1附近的放大图。
例如图8所示，计算部203测量时间点t11与时间点t12之间的期间的静电卡盘6的温度变化的斜率，其中，该时间点t11是从传热气体的供给开始的时间点t1起经过了第一时间的时间点，该时间点t12是从时间点t11起经过了第二时间Δt的时间点。在本实施例中，第一时间例如是1秒，第二时间Δt例如是5秒。如图8的(a)～(c)所示，从时间点t11至时间点t12的期间的静电卡盘6的温度变化的斜率根据传热气体的压力而发生变化。这是由于，温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻根据传热气体的压力而发生变化。
然后，计算部203针对各种压力的传热气体，根据温度变化的测量数据按每个分割区域来获取等离子体生成过程中的温度测量用晶圆W’的温度(例如图7所示的Ta、Tb以及Tc)。图9是表示传热气体的每个压力下的静电卡盘6的温度变化的斜率和温度测量用晶圆W’的温度的数据62的一例的图。计算部203例如像图9的数据62所示那样针对各分割区域，按传热气体的压力来计算静电卡盘6的温度变化的斜率并且获取等离子体生成过程中的温度测量用晶圆W’的温度。然后，计算部203例如基于下述的计算式(1)，针对各分割区域按传热气体的每个压力来计算校正值Toff。
Toff＝Tr-Tm···(1)
在此，Tm表示等离子体生成过程中的温度测量用晶圆W’的温度，Tr表示作为基准的温度。
在本实施例中，作为一例，将传热气体的压力为10Torr的情况下的温度测量用晶圆W’的温度Tm设定为作为基准的温度Tr。因此，在图9中例示的数据62中，在中央区域中，作为基准的温度Tr为69.9℃，在边缘区域中，作为基准的温度Tr为72.2℃。例如，在图9的数据62中，在传热气体的压力为5Torr的情况下，中央区域的温度测量用晶圆W’的温度Tm为74.4℃，因此计算部203计算69.9-74.4＝-4.5来作为传热气体的压力为5Torr的情况下的中央区域的校正值Toff。同样地，例如在图9的数据62中，在传热气体的压力为20Torr的情况下，中央区域的温度测量用晶圆W’的温度Tm为66.6℃，因此计算部203计算69.9-66.6＝+3.3来作为传热气体的压力为20Torr的情况下的中央区域的校正值Toff。
计算部203针对每个分割区域创建按传热气体的压力将静电卡盘6的温度变化的斜率与校正值Toff相关联的单独表2041(参照图6)，并将包含创建出的单独表2041的校正表2040保存到存储部204中。
在此，关于温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻，能够根据具有规定的温度差的温度测量用晶圆W’与静电卡盘6进行热交换的情况下的温度测量用晶圆W’和静电卡盘6各自的温度变化的斜率来进行估计。例如，在温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻小的情况下，静电卡盘6的温度变化的斜率变大，在温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻大的情况下，静电卡盘6的温度变化的斜率变小。另外，在温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻大的情况下，等离子体生成过程中的温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的温度差变大，在温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻小的情况下，等离子体生成过程中的温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的温度差变小。
因此，在本实施例中，在温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻大的情况下、即静电卡盘6的温度变化的斜率小的情况下，计算用于使静电卡盘6的目标温度降低的校正值。另一方面，在温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻小的情况下、即静电卡盘6的温度变化的斜率大的情况下，计算用于使静电卡盘6的目标温度上升的校正值。然后，将在等离子体生成过程中测量出的温度测量用晶圆W’的温度与基准温度之差设定为校正值的大小。在对半导体晶圆W进行处理时，测量载置有半导体晶圆W的静电卡盘6的温度变化，将与静电卡盘6的温度变化的斜率对应的校正值应用为对半导体晶圆W进行等离子体处理时的静电卡盘6的目标温度。由此，能够抑制随着半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻的变化，进行等离子体处理时的半导体晶圆W的温度在半导体晶圆W间发生变动。
[对半导体晶圆W进行处理时的校正]
图10是表示应用了校正值的情况下的温度测量用晶圆W’和静电卡盘6的温度变化的一例的图。图10示出了静电卡盘6上的一个分割区域(例如中央区域)中的温度测量用晶圆W’和静电卡盘6的温度变化的一例。另外，图10的(a)示出了传热气体的压力为5Torr的情况下的温度测量用晶圆W’和静电卡盘的温度变化的一例，图10的(b)示出了传热气体的压力为10Torr的情况下的温度测量用晶圆W’和静电卡盘的温度变化的一例，图10的(c)示出了传热气体的压力为20Torr的情况下的温度测量用晶圆W’和静电卡盘的温度变化的一例。在图10中，曲线80示出了温度测量用晶圆W’的温度变化，曲线81示出了静电卡盘6的温度变化。
在此，由处理装置100进行了处理的半导体晶圆W的数量越多、即在处理装置100中执行的处理的累计时间越长，则由于处理腔室1内的环境的变化而半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻的变化越大。例如，在进行对多个半导体晶圆W层叠规定的膜的处理的情况下，处理的累计时间越长，则由于沉积物的附着量的增加而半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻越低。关于半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻，能够通过向半导体晶圆W与静电卡盘6之间供给的传热气体的压力来控制。因此，在图10中，利用传热气体的压力的变化来模拟半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻的变化。
传热气体的压力为5Torr(图10的(a))的情况下的半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻相当于对半导体晶圆W进行的处理的累计时间例如为0小时、即新品状态的静电卡盘6与半导体晶圆W之间的热阻。另外，传热气体的压力为10Torr(图10的(b))的情况下的半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻相当于处理的累计时间例如为30小时的静电卡盘6与半导体晶圆W之间的热阻。另外，传热气体的压力为20Torr(图10的(c))的情况下的半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻相当于处理的累计时间例如为60小时的静电卡盘6与半导体晶圆W之间的热阻。此外，在图10中，为了监视晶圆的温度而使用了温度测量用晶圆W’，但在对半导体晶圆W执行处理时，图10所示的温度变化也是相同的。因此，在以下的说明中，说明对半导体晶圆W执行的处理。
在对半导体晶圆W执行处理时，计算部203首先指示温度控制部205开始冷却静电卡盘6以及停止向加热器6c供给电力或使向加热器6c供给的电力固定。由此，静电卡盘6经由被在基材2a的流路2b内循环的制冷剂冷却后的基材2a而被冷却。另外，计算部203指示处理控制部206执行在对半导体晶圆W进行处理时使用的处理制程。处理控制部206基于处理制程来对温度控制部205指示进行半导体晶圆W的处理时的静电卡盘6的目标温度。然后，计算部203指示未图示的输送机器人将半导体晶圆W搬入到处理腔室1内并载置在静电卡盘6上。此外，在半导体晶圆W被载置在静电卡盘6上的时间点t0，半导体晶圆W为室温(例如30℃)，静电卡盘6被冷却至低于室温的温度(例如10℃)。
接着，计算部203开始经由获取部202获取每个分割区域60的静电卡盘6的温度信息，由此开始针对每个分割区域60测量静电卡盘6的温度。然后，计算部203在图10所示的时间点t1指示传热气体控制部201开始供给在半导体晶圆W的处理制程中指定的压力的传热气体。由此，在时间点t1，针对每个分割区域60向静电卡盘6的上表面与半导体晶圆W的背面之间供给传热气体，在半导体晶圆W与静电卡盘6之间，经由传热气体进行的热交换开始。由此，例如图10所示，由于静电卡盘6与半导体晶圆W之间的热交换而半导体晶圆W的温度降低，静电卡盘6的温度上升。
然后，计算部203针对每个分割区域60测量时间点t11与时间点t12之间的期间的静电卡盘6的温度变化的斜率，其中，该时间点t11是从传热气体的供给开始的时间点t1起经过了第一时间的时间点，该时间点t12是从时间点t11起经过了第二时间Δt的时间点。然后，计算部203参照存储部204内的按每个分割区域60存储的单独表2041来获取与测量出的静电卡盘6的温度变化的斜率对应的校正值。在本实施例中，计算部203针对每个分割区域60，例如在单独表2041内确定最接近测量出的静电卡盘6的温度变化的斜率的斜率，并获取与确定出的斜率相关联的校正值。另外，作为其它例，也可以是，计算部203求出对单独表2041内的斜率与校正值之间的关系进行近似得到的拟合曲线，并获取与测量出的静电卡盘6的温度变化的斜率对应的拟合曲线上的校正值。
然后，计算部203向温度控制部205输出针对每个分割区域60获取到的校正值。然后，计算部203指示温度控制部205在从时间点t1起经过了规定时间的时间点t2开始向加热器6c供给电力。温度控制部205针对每个分割区域60，通过对处理控制部206所指示的目标温度加上计算部203所指示的校正值来校正目标温度。然后，温度控制部205针对每个分割区域60，对加热器6c的电力进行反馈控制使得静电卡盘6的温度成为校正后的目标温度。由此，静电卡盘6被控制为应用了校正值的目标温度，该校正值与从传热气体的供给开始的时间点t1起至向加热器6c的电力供给开始的时间点t2为止的期间的静电卡盘6的温度变化相对应。此外，也可以是，温度控制部205在从计算部203输出了每个分割区域60的校正值的情况下，不等到时间点t2就开始对加热器6c的电力进行反馈控制，使得计算部203所指示的校正值成为校正后的目标温度。
然后，在静电卡盘6和半导体晶圆W的温度稳定了的时间点t3，处理控制部206按照对半导体晶圆W进行处理时使用的处理制程开始控制高频电力和处理气体的供给等。由此，在处理腔室1内生成处理气体的等离子体，利用等离子体对半导体晶圆W执行规定的处理。而且，由于来自等离子体的热输入，半导体晶圆W的温度上升。
在此，在传热气体的压力为5Torr的图10的(a)的例子中，向加热器6c的电力供给开始之前的中央区域的静电卡盘6的温度变化的斜率为0.23。因此，在存储部204中保存有图6所示的校正表2040的情况下，计算部203例如获取-4.5来作为校正值。而且，在目标温度为60℃的情况下，温度控制部205计算出55.5℃来作为校正后的目标温度，并对加热器6c的电力进行反馈控制使得静电卡盘6的中央区域的温度成为55.5℃。如在图7的(a)中已说明的那样，传热气体的压力为5Torr的情况下的半导体晶圆W与静电卡盘6之间的温度差ΔTa为14.4℃，因此进行等离子体处理时的半导体晶圆W的温度Ta’被控制为大约70℃。
另外，在传热气体的压力为10Torr的图10的(b)的例子中，向加热器6c的电力供给开始之前的中央区域的静电卡盘6的温度变化的斜率为0.33。因此，在存储部204中保存有图6所示的校正表2040的情况下，计算部203例如获取0来作为校正值。而且，在目标温度为60℃的情况下，温度控制部205计算出60℃来作为校正后的目标温度，并对加热器6c的电力进行反馈控制使得静电卡盘6的中央区域的温度成为60℃。如在图7的(b)已说明的那样，传热气体的压力为10Torr的情况下的半导体晶圆W与静电卡盘6之间的温度差ΔTb为9.9℃，因此进行等离子体处理时的半导体晶圆W的温度Tb’被控制为大约70℃。
另外，在传热气体的压力为20Torr的图10的(c)的例子中，向加热器6c的电力供给开始之前的中央区域的静电卡盘6的温度变化的斜率是0.42。因此，在存储部204中保存有图6所示的校正表2040的情况下，计算部203例如获取+3.3来作为校正值。而且，在目标温度为60℃的情况下，温度控制部205计算出63.3℃来作为校正后的目标温度，并对加热器6c的电力进行反馈控制使得静电卡盘6的中央区域的温度成为63.3℃。如在图7的(c)已说明的那样，传热气体的压力为20Torr的情况下的半导体晶圆W与静电卡盘6之间的温度差ΔTc为6.6℃，因此等离子体处理时的半导体晶圆W的温度Tc’被控制为大约70℃。
这样，温度传感器20对向加热器6c供给的电力进行反馈控制，使得在半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻大的情况下、即静电卡盘6的温度变化的斜率小的情况下静电卡盘6的目标温度降低，在半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻小的情况下、即静电卡盘6的温度变化的斜率大的情况下静电卡盘6的目标温度上升。由此，即使在处理多个半导体晶圆W的过程中半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻发生了变化的情况下，也能够抑制在多个半导体晶圆W间产生进行等离子体处理时的温度偏差。
[创建校正表2040时的处理流程]
图11是表示实施例1中的校正表创建处理的一例的流程图。此外，在图11所示的处理之前，加热器电源30停止向加热器6c供给电力或者使向加热器6c供给的电力固定，静电卡盘6通过在基材2a内流通的制冷剂而被冷却至规定温度。另外，温度测量用晶圆W’的温度为室温。
首先，计算部203指示未图示的输送机器人将温度测量用晶圆W’搬入到处理腔室1内并载置在静电卡盘6上(S100)。然后，计算部203针对每个分割区域60选择向温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间供给的传热气体的压力(S101)。在本实施例中，计算部203依次选择5Torr、10Torr以及20Torr中的任一个来作为传热气体的压力。
接着，计算部203开始经由获取部202获取每个分割区域60的静电卡盘6的温度信息(S102)。然后，计算部203指示传热气体控制部201开始供给在步骤S101中针对每个分割区域60选择出的压力的传热气体。由此，针对每个分割区域60开始向温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间供给传热气体(S103)。然后，在温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间，经由传热气体进行的热交换开始。
接着，计算部203待机，直到从传热气体的供给开始起经过了规定时间(例如十秒左右)为止(S104)。然后，计算部203指示温度控制部205开始向加热器6c供给电力。由此，从加热器电源30向加热器6c的电力供给开始(S105)。然后，温度控制部205开始对向加热器6c供给的电力进行反馈控制，使得静电卡盘6的温度成为目标温度。
接着，处理控制部206待机规定时间，直到温度测量用晶圆W’的温度稳定为止(S106)。然后，处理控制部206基于创建校正表2040时的处理制程开始控制高频电力、处理气体的供给等，由此在处理腔室1内生成处理气体的等离子体(S107)。
接着，处理控制部206待机规定时间，直到温度测量用晶圆W’的温度稳定为止(S108)。然后，处理控制部206使高频电力、处理气体的供给等停止(S109)。然后，计算部203指示传热气体控制部201停止供给传热气体，并指示温度控制部205停止向加热器6c供给电力或使向加热器6c供给的电力固定(S110)。然后，计算部203停止获取每个分割区域60的静电卡盘6的温度信息(S111)。
接着，计算部203判定是否针对作为测量对象的所有压力(在本实施例中为5Torr、10Torr以及20Torr)进行了温度测量用晶圆W’和静电卡盘6的温度测量(S112)。在作为测量对象的压力中存在未进行温度测量用晶圆W’和静电卡盘6的温度测量的压力的情况下(S112：“否”)，计算部203待机规定时间，直到静电卡盘6通过冷却单元33而被冷却至规定温度且温度测量用晶圆W’的温度恢复到室温(S113)。然后，计算部203再次执行步骤S101所示的处理。
另一方面，在针对作为测量对象的所有压力进行了温度测量用晶圆W’和静电卡盘6的温度测量的情况下(S112：“是”)，如使用图8已说明的那样，计算部203针对各分割区域60，按传热气体的每个压力计算时间点t11与时间点t12之间的期间的静电卡盘6的温度变化的斜率(S114)，其中，该时间点t11是从传热气体的供给开始的时间点t1起经过了第一时间的时间点，该时间点t12是从时间点t11起经过了第二时间Δt的时间点。
接着，计算部203针对各分割区域60，按传热气体的每个压力基于上述计算式(1)来计算与作为基准的温度对应的校正值Toff(S115)。然后，计算部203针对各分割区域60，按传热气体的每个压力来创建将静电卡盘6的温度变化的斜率与校正值Toff相关联的单独表2041(参照图6)，并将包含所创建的单独表2041的校正表2040保存到存储部204中(S116)。
[对半导体晶圆W执行处理时的处理流程]
图12是表示实施例1中的对半导体晶圆W执行的处理的一例的流程图。此外，在执行图12所示的处理之前，加热器电源30停止向加热器6c供给电力或使向加热器6c供给的电力固定，静电卡盘6通过在基材2a内流通的制冷剂而被冷却至规定温度。另外，半导体晶圆W的温度为室温。
首先，计算部203指示未图示的输送机器人将半导体晶圆W搬入到处理腔室1内并载置在静电卡盘6上(S200)。然后，计算部203开始经由获取部202获取每个分割区域60的静电卡盘6的温度信息(S201)。
接着，计算部203指示传热气体控制部201基于对针对半导体晶圆W执行的处理进行规定的处理制程，开始针对每个分割区域60向半导体晶圆W与静电卡盘6之间供给规定的压力的传热气体。由此，开始针对每个分割区域60向半导体晶圆W与静电卡盘6之间供给传热气体(S202)。然后，在半导体晶圆W与静电卡盘6之间，经由传热气体进行的热交换开始。
接着，计算部203待机，直到从传热气体的供给开始起到经过了规定时间(例如十秒左右)为止(S203)。然后，计算部203针对每个分割区域60计算时间点t11与时间点t12之间的期间的静电卡盘6的温度变化的斜率，其中，该时间点t11是从传热气体的供给开始的时间点t1起经过了第一时间的时间点，该时间点t12是从时间点t11起经过了第二时间Δt的时间点。然后，计算部203针对每个分割区域60，从存储部204内的校正表2040中获取与计算出的斜率相关联的校正值(S204)。然后，计算部203指示温度控制部205开始向加热器6c供给电力，并且向温度控制部205输出针对每个分割区域60获取到的校正值。
温度控制部205针对每个分割区域60，通过对处理控制部206所指示的目标温度加上计算部203所指示的校正值来校正目标温度(S205)。然后，温度控制部205开始向加热器6c供给电力，并且针对每个分割区域60对向加热器6c供给的电力进行反馈控制，使得静电卡盘6的温度成为校正后的目标温度(S206)。
接着，处理控制部206待机规定时间，直到半导体晶圆W的温度稳定为止(S207)。然后，处理控制部206基于对针对半导体晶圆W执行的处理进行规定的处理制程，来开始供给控制高频电力、处理气体等，由此执行等离子体处理(S208)。在等离子体处理结束了的情况下，处理控制部206使高频电力、处理气体的供给等停止(S209)。然后，计算部203指示传热气体控制部201停止供给传热气体，并指示温度控制部205停止向加热器6c供给电力或使向加热器6c供给的电力固定(S210)。然后，计算部203停止针对每个分割区域60获取静电卡盘6的温度信息(S211)。然后，计算部203指示未图示的输送机器人将半导体晶圆W从处理腔室1内搬出(S212)。
以上，说明了实施例1。根据上述说明可知，根据本实施例的处理系统10，即使在处理多个半导体晶圆W的过程中半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻发生了变化的情况下，也能够在多个半导体晶圆W间抑制进行等离子体处理时的温度偏差。
[实施例2]
在实施例1中，针对每个分割区域60，根据半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻校正了静电卡盘6的目标温度，但在本实施例中，针对每个分割区域60，根据半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻来控制向半导体晶圆W与静电卡盘6之间供给的传热气体的压力，由此抑制伴随半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻的变化而发生的半导体晶圆W的温度变化。本实施例对于静电卡盘6的目标温度为固定值的处理系统10、在静电卡盘6内未设置加热器6c的处理系统10特别有效。此外，本实施例的处理系统10、处理装置100以及控制装置200除了以下所说明的点以外，与使用图1～图5说明的实施例1的处理系统10、处理装置100以及控制装置200相同，因此省略重复的说明。
在本实施例中，存储部204例如存储如图13所示的校正表2043。图13是表示实施例2的校正表2043的一例的图。例如图13所示，在校正表2043中按每个分割区域60(中央区域和边缘区域)来存储关系式和斜率的目标值。关系式是表示传热气体的压力改变了的情况下的静电卡盘6的温度变化的斜率的变化倾向的近似式。斜率的目标值表示在静电卡盘6的温度变化中作为目标的斜率。作为目标的斜率例如是决定了处理的处理条件时的斜率。此外，在图13所示的关系式中，x表示传热气体的压力，y表示静电卡盘6的温度变化的斜率。
[创建校正表2043时的处理流程]
图14是表示实施例2的校正表2043的创建处理的一例的流程图。此外，除了以下说明的点以外，对与使用图11已说明的校正表2040的创建处理相同的处理附加相同的附图标记并省略说明。
首先，控制装置200执行在图11中已说明的步骤S100～S114的处理。然后，计算部203针对各分割区域60，按传热气体的每个压力来计算表示传热气体的压力与静电卡盘6的温度变化的斜率之间的关系的关系式(S120)。例如图15所示，假定为按传热气体的每个压力计算出由多个点86表示的值来作为静电卡盘6的温度变化的斜率。在图15中，横轴表示传热气体的压力，纵轴表示静电卡盘6的温度变化的斜率。
计算部203基于多个点86的分布计算出表示多个点86的分布的倾向的直线85来作为关系式。在本实施例中，例如图13所示，针对中央区域，计算出“y＝0.0121x+0.185”来作为关系式，针对边缘区域，计算出“y＝0.0141x+0.155”来作为关系式。此外，在本实施例中，关系式是直线，但只要是表示多个点86的趋势的线即可，也可以是曲线。
接着，计算部203决定静电卡盘6的温度变化的斜率的目标值(S121)。关于静电卡盘6的温度变化的斜率的目标值，例如能够使用进行等离子体处理时的半导体晶圆W的温度成为作为基准的规定温度的情况下的基准静电卡盘6的温度变化的斜率。此外，静电卡盘6的温度变化的斜率同半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻具有相关性。决定静电卡盘6的温度变化的斜率的目标值对应于决定半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻的目标值。半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻在某种程度上能够通过传热气体的压力来控制。因此，优选静电卡盘6的温度变化的斜率的目标值处于能够通过传热气体的压力来控制的热阻的范围的大致中央附近。在本实施例中，如图13所示，针对中央区域和边缘区域，例如将0.3决定为静电卡盘6的温度变化的斜率的目标值。
然后，计算部203创建包含针对每个分割区域60计算出的关系式和静电卡盘6的温度变化的斜率的目标值的校正表2043，并将创建出的校正表2043保存到存储部204中(S122)。
[对半导体晶圆W执行处理时的处理流程]
图16是表示实施例2中的对半导体晶圆W执行的处理的一例的流程图。此外，除了以下说明的点以外，对与使用图12已说明的对半导体晶圆W执行的处理相同的处理附加相同的附图标记并省略说明。
首先，控制装置200执行在图12中已说明的步骤S200～S203的处理。然后，计算部203针对每个分割区域60计算时间点t11与时间点t12之间的期间的静电卡盘6的温度变化的斜率(S220)，其中，该时间点t11是从传热气体的供给开始的时间点t1起经过了第一时间的时间点，该时间点t12是从时间点t11起经过了第二时间的时间点。在此，例如图15所示，假定计算出由点87表示的值来作为某个分割区域60中的静电卡盘6的温度变化的斜率。
接着，计算部203从校正表2043获取每个分割区域60的关系式。然后，计算部203使由按每个分割区域60从校正表2043获取到的关系式表示的直线以经过在步骤S220中计算出的温度变化的斜率的值的方式平行移动(S221)。例如图15所示，计算部203使表示从校正表2043获取到的关系式的直线85以经过表示在步骤S220中计算出的温度变化的斜率的值的点87的方式平行移动，由此得到直线88。
接着，计算部203针对每个分割区域60，计算在平行移动后的直线上的点处静电卡盘6的温度变化的斜率成为目标值的情况下的传热气体的压力(S222)。例如图15所示，计算部203计算在平行移动后的直线88上的点处静电卡盘6的温度变化的斜率成为目标值0.3的情况下的传热气体的压力P。然后，计算部203对传热气体控制部201指示针对每个分割区域60计算出的压力P。传热气体控制部201针对每个分割区域60变更每个分割区域60的传热气体的压力，使得传热气体的压力成为计算部203所指示的压力P(S223)。然后，控制装置200执行在图12中已说明的步骤S205～S212的处理。
以上，说明了实施例2。根据上述说明可知，根据本实施例的处理系统10，即使在处理多个半导体晶圆W的过程中半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻发生了变化的情况下，也能够在多个半导体晶圆W间抑制进行等离子体处理时的温度偏差。另外，在静电卡盘6的目标温度为固定值的处理系统10、在静电卡盘6内未设置加热器6c的处理系统10中，也能够抑制伴随半导体晶圆W与静电卡盘6之间的热阻的变化而发生的半导体晶圆W间的温度变化。
[控制装置200的硬件]
此外，上述各实施例中的控制装置200例如由如图17所示那样的计算机90来实现。图17是表示实现控制装置200的功能的计算机90的一例的图。计算机90具备CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)91、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)92、ROM(Read Only Memory：只读存储器)93、辅助存储装置94、无线通信设备95、通信接口(I/F)96、输入输出接口(I/F)97以及介质接口(I/F)98。
CPU 91基于ROM 93或辅助存储装置94中存储的程序来进行动作并进行各部的控制。ROM 93用于存储计算机90启动时由CPU 91执行的引导程序、依赖于计算机90的硬件的程序等。
辅助存储装置94例如是HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)或SSD(Solid StateDrive：固态驱动器)等，存储由CPU 91执行的程序和该程序所使用的数据等。CPU 91将该程序从辅助存储装置94读出并加载到RAM 92上，执行所加载的程序。
无线通信机95通过无线通信而与温度测量用晶圆W’进行通信，接收从温度测量用晶圆W’发送的数据并向CPU 91发送该数据。通信I/F 96通过LAN(Local Area Network：局域网)等通信线路而与处理装置100之间进行通信。通信I/F 96从处理装置100接收数据并向CPU 91发送该数据，将由CPU 91生成的数据经由该通信线路发送到处理装置100。
CPU 91经由输入输出I/F 97来控制键盘等输入装置和显示器等输出装置。CPU 91经由输入输出I/F 97获取从输入装置输入的信号并向CPU 91发送该信号。另外，CPU 91经由输入输出I/F 97向输出装置输出所生成的数据。
介质I/F 98读取记录介质99中存储的程序或数据，并将该程序或数据存储到辅助存储装置94中。记录介质99例如是DVD(Digital Versatile Disc：数字通用光盘)、PD(Phase change rewritable Disk：相变可擦写光盘)等光学记录介质、MO(Magneto-Optical disk：磁光盘)等光磁记录介质、带介质、磁记录介质或半导体存储器等。
计算机90的CPU 91通过执行被加载到RAM 92上的程序来实现传热气体控制部201、获取部202、计算部203、温度控制部205以及处理控制部206的各种功能。另外，存储部204内的数据被存储于辅助存储装置94。
计算机90的CPU 91将被加载到RAM 92上的程序从记录介质99读取并存储到辅助存储装置94中，但作为其它例，也可以从其它装置经由通信线路获取程序并将该程序存储到辅助存储装置94中。
此外，所公开的技术并不限定于上述实施方式，在其主旨的范围内能够进行多种变形。
例如，计算部203也可以计算出例如以下期间内的静电卡盘6的温度变化的斜率来作为同半导体晶圆W或温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻相应的静电卡盘6的温度变化的斜率。图18是说明计算静电卡盘6的温度变化的斜率的期间的一例的图。
例如图18所示，在传热气体的供给开始的时间点t1之前，静电卡盘6的温度通过冷却单元33而被控制为规定的温度Tmin。然后，从传热气体的供给开始的时间点t1起，由于静电卡盘6与半导体晶圆W或温度测量用晶圆W’之间的热交换静电卡盘6的温度上升。然后，在不向加热器6c供给电力的情况下，静电卡盘6的温度以规定的温度Tmax为峰值再次降低，并恢复到由冷却单元33控制的温度Tmin。
在此，在静电卡盘6的温度变化中，温度变化的斜率越大的期间，在半导体晶圆W或温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻发生了变化的情况下越容易产生温度变化的斜率的差。因此，优选的是，在从图18所示的时间点t1起直到静电卡盘6的温度变为最大的时间点ta为止的期间，将温度变化的斜率变大的期间的开始时间点设为t11，将结束时间点设为时间点t12。例如，在将温度Tmin设为0％，将温度Tmax设为100％的情况下，时间点t11例如可以是静电卡盘6的温度T1处于10％～30％的范围内的时间点，时间点t12例如可以是静电卡盘6的温度T2处于70％～90％的范围内的时间点。
另外，在上述各实施例中，根据半导体晶圆W或温度测量用晶圆W’的温度高于静电卡盘6的温度的状态来计算静电卡盘6的温度变化的斜率，但并不限于所公开的技术。例如，也可以根据半导体晶圆W或温度测量用晶圆W’的温度低于静电卡盘6的温度的状态来计算静电卡盘6的温度变化的斜率。在该情况下，静电卡盘6的温度以随着时间的经过而温度下降的方式变化。另外，在该情况下，静电卡盘6的温度变化的斜率的大小也根据半导体晶圆W或温度测量用晶圆W’与静电卡盘6之间的热阻而发生变化。
另外，在上述实施例1中，在针对每个半导体晶圆W执行处理时，基于静电卡盘6的温度变化来校正目标温度，但作为其它例，也可以是，针对规定数量的半导体晶圆W一次性地进行基于静电卡盘6的温度变化来校正目标温度的处理，使用校正后的目标温度来对半导体晶圆W执行处理，直到下一次进行校正目标温度的处理为止。另外，在上述实施例2中，在针对每个半导体晶圆W执行处理时，基于静电卡盘6的温度变化来变更传热气体的压力，但作为其它例，也可以是，针对规定数量的半导体晶圆W一次性地进行基于静电卡盘6的温度变化来变更传热气体的压力的处理，使用变更后的传热气体的压力对半导体晶圆W执行处理，直到下一次进行变更传热气体的压力的处理为止。由此，能够使处理多个半导体晶圆W时的生产率提高。
另外，在上述各实施例中，也可以是，将静电卡盘6的上表面分割为同心圆状的两个分割区域60，能够针对每个分割区域60独立地控制加热器6c的电力和传热气体的压力。但是，分割区域60的个数并不限于两个，也可以是三个以上。另外，各分割区域60的分割方法并不限于同心圆状，也可以被分割为栅格状、放射状。
以上，使用实施方式说明了本发明，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式中记载的范围。能够对上述实施方式施以多种变更或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。另外，根据权利要求书的记载可知，被施以这种变更或改进后的方式也包含在本发明的技术范围内。

Claims (14)

1.一种温度控制方法，用于对载置于载置台的载置面的被处理体的温度进行控制，其特征在于，包括：
供给工序，在向加热所述载置台的加热器的电力供给停止的状态下或者向加热器供给的电力被固定的状态下，向温度与所述载置台的温度不同的所述被处理体与载置有所述被处理体的所述载置台之间供给传热气体；
第一测量工序，对由于经由所述传热气体进行的所述被处理体与所述载置台之间的热交换而发生的所述载置台的温度变化进行测量；
计算工序，基于所述载置台的温度变化来计算校正值；以及
控制工序，使向所述加热器的电力供给开始，控制向所述加热器供给的电力使得所述载置台的温度成为利用所述校正值校正后的目标温度。
2.根据权利要求1所述的温度控制方法，其特征在于，
在所述第一测量工序中，测量第一时间点与第二时间点之间的所述载置台的温度变化的斜率来作为所述载置台的温度变化，其中，该第一时间点是从传热气体被供给到所述载置台与所述被处理体之间起经过了第一时间的时间点，该第二时间点是从所述第一时间点起经过了第二时间的时间点。
3.根据权利要求2所述的温度控制方法，其特征在于，还包括：
第二测量工序，在向加热所述载置台的加热器的电力供给停止的状态下或者向加热器供给的电力被固定的状态下，向温度与所述载置台的温度不同的温度测量用晶圆与载置有所述温度测量用晶圆的所述载置台之间供给所述传热气体，在对由于经由所述传热气体进行的所述温度测量用晶圆与所述载置台之间的热交换而发生的所述载置台的温度变化进行测量之后，控制向所述加热器供给的电力使得所述载置台的温度成为规定的温度，并测量所述温度测量用晶圆的温度；以及
创建工序，按压力不同的每种所述传热气体，以使所述校正值与在所述第二测量工序中测量出的所述载置台的温度变化相关联的方式创建校正表，其中，所述校正值同在所述第二测量工序中测量出的所述温度测量用晶圆的温度与成为基准的温度之差相对应，
其中，在所述计算工序中，基于所述校正表来计算基于所述载置台的温度变化的所述校正值。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的温度控制方法，其特征在于，
针对每个所述被处理体，在对所述被处理体执行处理之前进行所述供给工序、所述第一测量工序、所述计算工序以及所述控制工序。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的温度控制方法，其特征在于，
所述传热气体从形成于所述载置台的载置面的多个供给口被供给到所述载置台与所述被处理体之间。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的温度控制方法，其特征在于，
在从所述载置台的上方观察的情况下，所述加热器在所述载置台的内部以半径不同的同心圆状设置有多个。
7.根据权利要求6所述的温度控制方法，其特征在于，
在所述计算工序中，针对各所述加热器分别计算基于所述载置台的温度变化的所述校正值，
在所述控制工序中，针对各所述加热器分别控制向所述加热器供给的电力，使得所述载置台的温度成为所述目标温度。
8.一种温度控制方法，用于对载置于载置台的载置面的被处理体的温度进行控制，其特征在于，包括：
供给工序，在向加热所述载置台的加热器的电力供给停止的状态下或者向加热器供给的电力被固定的状态下，向温度与所述载置台的温度不同的所述被处理体与载置有所述被处理体的所述载置台之间供给第一压力的传热气体；
第一测量工序，对由于经由所述传热气体进行的所述被处理体与所述载置台之间的热交换而发生的所述载置台的温度变化进行测量；
第一计算工序，基于所述载置台的温度变化来计算所述传热气体的第二压力；以及
控制工序，使向所述加热器的电力供给开始并且将向所述载置台与所述被处理体之间供给的所述传热气体的压力设定为所述第二压力，控制向所述加热器供给的电力使得所述载置台的温度成为目标温度。
9.根据权利要求8所述的温度控制方法，其特征在于，
在所述第一测量工序中，测量第一时间点与第二时间点之间的所述载置台的温度变化的斜率来作为所述载置台的温度变化，其中，该第一时间点是从传热气体被供给到所述载置台与所述被处理体之间起经过了第一时间的时间点，该第二时间点是从所述第一时间点起经过了第二时间的时间点。
10.根据权利要求9所述的温度控制方法，其特征在于，还包括：
第二测量工序，在向加热所述载置台的加热器的电力供给停止的状态下或者向加热器供给的电力被固定的状态下，向温度与所述载置台的温度不同的温度测量用晶圆与载置有所述温度测量用晶圆的所述载置台之间供给所述传热气体，在对由于经由所述传热气体进行的所述温度测量用晶圆与所述载置台之间的热交换而发生的所述载置台的温度变化进行测量之后，控制向所述加热器供给的电力使得所述载置台的温度成为规定的温度，并测量所述温度测量用晶圆的温度；
第二计算工序，按压力不同的每种所述传热气体，基于在所述第二测量工序中测量出的所述载置台的温度变化的斜率来计算表示所述传热气体的压力与所述温度变化的斜率的值之间的关系的关系式；以及
第三计算工序，计算在所述第二测量工序中测量出的所述温度测量用晶圆的温度成为基准温度的情况下的所述载置台的温度变化的斜率的值，来作为成为目标的温度变化的斜率的值，
其中，在所述第一计算工序中，基于在所述第二计算工序中计算出的所述关系式和在所述第三计算工序中计算出的所述成为目标的温度变化的斜率的值来计算所述第二压力。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的温度控制方法，其特征在于，
针对每个所述被处理体，在对所述被处理体执行处理之前进行所述供给工序、所述第一测量工序、所述第一计算工序以及所述控制工序。
12.根据权利要求8至10中的任一项所述的温度控制方法，其特征在于，
从形成于所述载置台的载置面的多个供给口供给所述传热气体。
13.根据权利要求8至10中的任一项所述的温度控制方法，其特征在于，
在从所述载置台的上方观察的情况下，所述加热器在所述载置台的内部以半径不同的同心圆状设置有多个。
14.根据权利要求13所述的温度控制方法，其特征在于，
能够针对配置有所述加热器的所述载置面的每个区域独立地控制所述传热气体的压力。
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