CN117730292A - 晶圆温度控制装置、晶圆温度控制装置用控制方法及晶圆温度控制装置用程序 - Google Patents

晶圆温度控制装置、晶圆温度控制装置用控制方法及晶圆温度控制装置用程序 Download PDF

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Abstract

为了提供一种即便在对冷却器输入的冷却操作量受到变更的情况下也可以以充分的精度来推测晶圆温度并将晶圆温度控制为目标温度的晶圆温度控制装置，而包括：加热器(1)，根据所输入的加热操作量来对晶圆(W)进行加热；冷却器(2)，根据所输入的冷却操作量来对所述晶圆(W)进行冷却；附近温度测定器(3)，测定所述晶圆(W)的附近温度；温度推测观测器(4)，基于所述附近温度测定器(3)所测定的所述附近温度、以及对所述冷却器(2)输入的冷却操作量或所述冷却器所输出的冷却量，来推测晶圆温度；以及温度控制器(5)，控制所述冷却操作量，以使设定温度与所推测出的所述晶圆温度的温度偏差变小。

Description

晶圆温度控制装置、晶圆温度控制装置用控制方法及晶圆温 度控制装置用程序
技术领域
本发明涉及对晶圆的温度进行控制的晶圆温度控制装置。
背景技术
在半导体制造工艺中，对收容于腔室内的晶圆进行的各种处理中，有将晶圆的温度控制为规定的目标温度的处理。
例如专利文献1所记载的晶圆温度控制装置包括载台，所述载台包括对在腔室内承载的晶圆进行冷却的冷却机构、以及对该晶圆进行加热的加热机构。该载台由透光性的构件形成，并且在内部形成有供制冷剂流通的制冷剂流路。
冷却机构包括在载台外部与载台内的制冷剂流路连接的冷却装置(chiller)，例如通过控制开闭阀来切换制冷剂的供给。另一方面，加热机构包括设在载台的与晶圆承载面为相反侧的多个LED(Light Emitting Diode：发光二极管)。构成为，从各LED射出的光透过载台内之后照射至晶圆的背面。而且，从各LED射出的光量受到控制，以使晶圆的温度成为目标温度。
而且，由于各种技术限制，而难以对收容于腔室内的晶圆自身的温度进行实测。因此，专利文献1中，在载台内设置温度传感器，对晶圆附近部分的温度进行测定，由观测器(observer)对形成于晶圆上的电子设备的温度进行推测。并且，将与由观测器所推测出的电子设备的温度相应的电流值供给至LED，以控制加热量。
此外，在使用等离子体的工艺中，由于使通过等离子体而离子化的气体分子碰撞至晶圆，因此晶圆的温度会上升。因此，采用将He等气体直接供给至晶圆的背面以进行冷却的方法。而且，也存在不进行加热而仅有冷却的工艺。
然而，在这样的用途中，专利文献1所示的观测器根本并非将冷却量或冷却操作量作为输入参数，因此难以以充分的精度来推测晶圆温度而将晶圆温度恒定地控制为目标温度。
专利文献1：日本特开2021-19066号公报
发明内容
本发明鉴于如上所述的问题而完成，其目的在于提供一种晶圆温度控制装置，即便在对冷却器输入的冷却操作量受到变更的情况下，也可以以充分的精度来推测晶圆温度，并将晶圆温度控制为目标温度。
即，本发明的晶圆温度控制装置的特征在于包括：加热器，根据所输入的加热操作量来对晶圆进行加热；冷却器，根据所输入的冷却操作量来对所述晶圆进行冷却；附近温度测定器，测定所述晶圆的附近温度；温度推测观测器，基于所述附近温度测定器所测定的所述附近温度、以及对所述冷却器输入的冷却操作量或所述冷却器所输出的冷却量，来推测晶圆温度；以及温度控制器，控制所述冷却操作量，以使设定温度与所推测出的所述晶圆温度的温度偏差变小。
而且，本发明的晶圆温度控制方法是一种晶圆温度控制装置的控制方法，其特征在于，所述晶圆温度控制装置包括根据所输入的加热操作量来对晶圆进行加热的加热器、以及根据所输入的冷却操作量来对所述晶圆进行冷却的冷却器，所述控制方法包括：测定所述晶圆的附近温度；基于所述附近温度测定器所测定的所述附近温度、以及对所述冷却器输入的冷却操作量或所述冷却器所输出的冷却量，来推测晶圆温度；以及控制所述冷却操作量，以使设定温度与所推测出的所述晶圆温度的温度偏差变小。
若为这种晶圆温度控制装置和晶圆温度控制方法，则即便在所述冷却操作量受到变更的情况下，也可以基于所述附近温度来精度良好地推测所述晶圆温度。其结果，即便无法对晶圆温度进行实测，也可以将晶圆温度持续保持为设定温度。
为了对因初始温度的偏离引起的所述晶圆温度的推测误差进行修正而提高所述晶圆温度的推测精度，只要如下构成即可，即，所述温度推测观测器包括：作为状态空间模型的温度推测模型，将所述晶圆温度和所述附近温度作为输出变量；附近温度输出部，输出基于所述温度推测模型而推测出的所述附近温度；晶圆温度输出部，输出基于所述温度推测模型而推测出的所述晶圆温度；以及观测器增益，且构成为，将从所述附近温度输出部输出的所述附近温度的推测值与从所述附近温度测定器输出的附近温度的测定值的偏差乘以所述观测器增益所得的值反馈至所述温度推测模型内。
例如为了即便在有外界干扰被输入至晶圆温度控制装置内的情况下，也能够修正在其影响下推测的晶圆温度相对于实际温度发生偏离的状态受到维持的情况，而进一步提高作为控制系统的稳健性，只要如下构成即可，即，所述温度推测观测器还包括：观测器积分器，对从所述附近温度输出部输出的所述附近温度的推测值与从所述附近温度测定器输出的附近温度的测定值的偏差进行积分，且构成为，将从所述观测器积分器输出的积分值乘以所述观测器增益所得的值反馈至所述温度推测模型内。
例如作为适合于对收容至腔室内的所述晶圆进行加热或冷却的结构例，可列举如下构成，即，还包括承载所述晶圆的板，所述加热器构成为对所述板进行加热，且所述冷却器构成为对所述板进行冷却。
作为所述冷却器的具体形态，可列举如下构成，即，所述冷却器包括：制冷剂流路；以及制冷剂控制部，对在所述制冷剂流路内流通的制冷剂的流动进行控制，所述冷却操作量为所述晶圆的冷却量或目标制冷剂流量。
为了精度良好地模拟所述冷却器对所述晶圆的冷却量，而提高最终的所述晶圆温度的推测精度，只要如下构成即可，即，所述温度推测模型是将基于所述加热器的加热量和基于所述冷却器的冷却量作为输入变量，且将所述晶圆温度以及所述附近温度作为状态变量的状态空间模型，所述冷却量基于所述晶圆温度与所述附近温度之差、以及所述晶圆与所述板之间的热传递系数而算出。
为了可准确地模拟热从所述晶圆向所述板的移动，只要如下构成即可，即，对所述晶圆与所述板之间以规定压力供给有热传递气体，所述热传递系数基于所述热传递气体的压力而设定。
为了简化控制输入且例如容易地将所述晶圆的温度保持为高温且恒定值，只要所述加热操作量被设定为恒定值即可。
为了不仅对作为最终控制对象的所述晶圆温度，而且对各状态变量也控制为适当的值，由此在各时刻使所述晶圆温度与所述设定温度持续一致，只要构成为所述温度控制器被反馈有由所述温度推测观测器所推测的状态变量向量即可。
例如为了考虑由存在于腔室内的气体所造成的对所述晶圆的加热或从所述晶圆的散热的影响，而使得所述温度推测观测器可推测晶圆温度，进而提高推测精度，只要如下构成即可，即，还包括：气体温度测定器，对存在于所述晶圆的上侧附近的气体的温度进行测定，所述温度推测观测器构成为，基于所述附近温度测定器所测定的所述附近温度、对所述冷却器输入的冷却操作量或所述冷却器所输出的冷却量、以及所述气体温度测定器所测定的气体温度，来推测所述晶圆温度。
为了可通过在现有的晶圆温度控制装置中更新程序，而实现与本发明的晶圆温度控制装置同等的温度控制性能，只要使用晶圆温度控制装置用程序即可，所述晶圆温度控制装置用程序是被用于晶圆温度控制装置的程序，所述晶圆温度控制装置包括根据所输入的加热操作量来对所述晶圆进行加热的加热器、以及根据所输入的冷却操作量来对所述晶圆进行冷却的冷却器，所述晶圆温度控制装置用程序能够使计算机发挥作为附近温度测定器、温度推测观测器和温度控制器的功能，所述附近温度测定器测定所述晶圆的附近温度，所述温度推测观测器基于所述附近温度测定器所测定的所述附近温度、以及对所述冷却器输入的冷却操作量或所述冷却器所输出的冷却量，来推测晶圆温度，所述温度控制器控制所述冷却操作量，以使设定温度与所推测出的所述晶圆温度的温度偏差变小。
另外，晶圆温度控制装置用程序既可以电子方式进行分发，也可以存储至光盘(Compact Disc，CD)、数字多功能光盘(Digital Versatile Disc，DVD)、闪存等程序存储介质中。
如此，根据本发明的晶圆温度控制装置，即便在冷却操作量受到变更的情况下，也可以精度良好地推测难以直接测定的所述晶圆温度。而且，基于精度良好地推测出的所述晶圆温度与所述设定温度的温度偏差来控制所述冷却操作量，因此例如可较以往提高所述晶圆温度的控制精度。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的晶圆温度控制装置的示意立体图。
图2是第一实施方式中的晶圆温度控制装置的示意结构图。
图3是以状态方程式来表达第一实施方式中的晶圆温度控制装置的示意图。
图4是表示第一实施方式中的晶圆温度控制装置的功能框图。
图5是表示第一实施方式中的对晶圆与板之间供给的热传递气体的压力与晶圆及板间的热传递系数的关系的图表。
图6是说明第一实施方式中的晶圆温度控制装置的模型化的示意图。
图7是第一实施方式中的晶圆温度控制装置的动作的模拟结果。
图8是以状态方程式来表达本发明的第二实施方式的晶圆温度控制装置的示意图。
图9是输入有外界干扰的情况下的第二实施方式的从温度推测观测器输出的晶圆温度的模拟结果。
图10是本发明的第三实施方式的晶圆温度控制装置的示意结构图。
具体实施方式
一边参照图1至图6，一边说明本发明的第一实施方式中的晶圆温度控制装置100。
本实施方式的晶圆温度控制装置100例如构成为，在真空腔室内静电吸附晶圆W的背面。如图1所示，晶圆温度控制装置100包括：呈大致圆板状的吸附板AP，在上表面承载晶圆W；以及冷却器2，以与吸附板AP的下表面接触的方式设置。
吸附板AP的表面构成吸附面，在该吸附面形成有气体流通槽AP1，所述气体流通槽AP1用于对该吸附面与受到吸附的晶圆W的背面之间供给热传递气体。在该气体流通槽AP1中，经由沿着吸附板AP以及冷却器2的中心轴而形成的纵贯穿孔AP2而以规定的压力供给例如氦气。而且，在吸附板AP内，埋设有用于使所述吸附板AP与晶圆W之间产生静电力的静电电极(未图示)。进而，在吸附板AP内，埋设有多个用于对吸附板AP进行加热的发热器电极(未图示)，这些发热器构成加热器1。本实施方式中，分别独立地输出与用户对连接于各发热器电极的加热控制部(未图示)所设定的加热操作量相应的加热量。本实施方式中，可在吸附板AP的中央部与外周部使加热量不同，进而，在外周部中，在呈大致C形的大区域与剩余的小区域之间也可以使加热量不同。即，对于吸附板AP设定有三个加热区域。
冷却器2包括：呈大致圆板状的底板BP，与吸附板AP的下表面接触；制冷剂流路21，形成于底板BP内；以及制冷剂控制部，对流经制冷剂流路21的制冷剂的流动进行控制。制冷剂流路21在底板BP内呈螺旋状，对应于吸附板AP的三个加热区域而在底板BP表面上形成三个冷却区域。而且，经由在供氦气流动的纵贯穿孔AP2的周围沿着轴向而形成的制冷剂流入流路22或制冷剂流出流路23而进行制冷剂相对于底板BP内的制冷剂流路21的流入或者制冷剂从制冷剂流路21的流出。并且，在底板BP内流通且对底板BP、吸附板AP以及晶圆W进行了冷却而温度上升的制冷剂由设在底板BP外部的冷却装置(未图示)再次冷却而在两者之间循环。制冷剂控制部根据所输入的冷却操作量来使流经制冷剂流路21的制冷剂的流动发生变化。本实施方式中，冷却操作量为目标冷却量，是作为热量而设定，制冷剂控制部使控制制冷剂流量的控制阀(未图示)的开度发生变化，以成为目标冷却量。
而且，在底板BP的背面侧，利用作为附近温度测定器3的红外线温度传感器来进行温度测定，所述附近温度测定器3用于测定晶圆W的附近温度。此处，由红外线温度传感器所测定的温度为底板BP的温度，因此并非晶圆W自身的温度。而且，在真空腔室内的真空气氛中配置晶圆W以外的构件在各种处理等中是不优选的，因此并非直接实测真空腔室内的晶圆W的温度。本说明书中，所谓附近温度，例如是指相对于晶圆W而处于规定距离以内的构件或空间的温度，包含可构建表示晶圆温度与附近温度之间的关系性的温度模型的温度。或者，所谓附近温度，可包含与晶圆W之间可通过传导、对流和辐射中的至少一种而产生热的传导或传递的构件的温度。更严格而言，也可以将与晶圆W直接接触的构件或者与晶圆W存在界面的空间或气体、相对于晶圆W而隔着数μm的间隙而存在的构件的温度定义为附近温度。
进而，晶圆温度控制装置100例如在真空腔室的外部进一步包括至少对加热器1、冷却器2的动作进行控制的控制装置COM。控制装置COM是包括中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、存储器、模拟/数字(Analog/Digital，A/D)转换器、数字/模拟(Digital/Analog，D/A)转换器、各种输入/输出设备的所谓的计算机。并且，通过执行保存于存储器中的晶圆温度控制装置用程序而由各种设备协同作业，从而构成图2至图4所示的晶圆温度控制系统。
首先，一边参照图2，一边说明本实施方式的晶圆温度控制系统的概略。
本实施方式中，不论所推测的晶圆温度或附近温度如何，均对构成加热器1的各发热器电极供给固定电力。即，在动作中，加热操作量被固定，每单位时间的加热量被控制为恒定。与此相对，冷却器2基于所推测的晶圆温度或实测的附近温度来逐次变更所输入的冷却操作量。更具体而言，使用温度推测观测器4，基于由红外线温度传感器所测定的附近温度来推测无法直接测定的晶圆温度。进而，反馈所推测出的晶圆温度和各状态变量，冷却器2进行控制，以使晶圆温度追随于设定温度。
与图2所示的晶圆温度控制系统相关的状态空间表达的框图如图3所示。而且，图4是对用于实现各功能的构成组件进行详述的功能框图。即，本实施方式中的控制对象为包含晶圆W以及吸附板AP的热传导以及热传递的系统。晶圆温度控制装置100至少发挥作为温度推测观测器4和温度控制器5的功能，所述温度推测观测器4模拟系统的热行为，推测无法直接实测的晶圆W的温度，所述温度控制器5基于所推测的晶圆温度和在温度推测观测器4中算出的各种状态变量来对冷却器2进行反馈控制。
如图3所示，温度推测观测器4构成为，模拟控制对象的特性，基于附近温度测定器3所测定的附近温度和冷却器2所输出的冷却量，输出晶圆温度和附近温度的推测值。更具体而言，温度推测观测器4包括：作为状态空间模型的温度推测模型41，将晶圆温度和附近温度作为输出变量；附近温度输出部43，输出基于温度推测模型41而推测出的所述附近温度；晶圆温度输出部42，输出基于温度推测模型41而推测出的所述晶圆温度；以及观测器增益44。而且，构成为，将从附近温度输出部43输出的附近温度的推测值与从附近温度测定器3输出的附近温度的测定值的偏差乘以观测器增益44所得的值反馈至温度推测模型41内。
温度推测模型41例如将与吸附板AP以及晶圆W自身相关的热传导、吸附板AP与晶圆W间的热传递模型化。如图2、图3、图4所示，在控制对象中，只能对吸附板AP的温度即附近温度进行实测，因此无法从控制对象将晶圆温度输出至控制回路内。与此相对，在温度推测观测器4内，基于温度推测模型41并通过计算来推测晶圆温度，从而可向控制回路内输出。本实施方式的温度推测模型41的输入变量向量u(t)包含从冷却器2输出并从晶圆W夺取的热量即冷却量-qgi来作为输入变量。此处，下标i表示是属于在吸附板AP或晶圆W中设定的哪个区域的参数，以下的说明中也同样。而且，该系统中，输入从加热器1输出并对晶圆W施加的加热量qzi来作为输入变量向量uheat。关于加热量qzi，由于本实施方式中加热操作量被固定，因此作为固定值来处理。另一方面，关于冷却量-qgi，是由冷却量计算部6逐次算出。具体而言，冷却量计算部6基于图5的图表所示的将氦气的压力p以及晶圆W与吸附板AP的分隔距离d作为变量的热传递系数h的模型，来决定晶圆W与吸附板AP间的热传递系数h。进而，本实施方式的冷却量计算部6例如构成为，算出将晶圆W的设定温度与附近温度之差乘以所算出的热传递系数h所得的值来作为冷却量-qgi。此处，冷却量-qgi依赖于氦气的压力、流量、以及气体与晶圆的温度差等，具有因温度变化引起的相互作用或具有非线性的复杂特性。本实施方式中，并非将这种复杂的现象直接模型化，而是对于在冷却量计算部6中使用的晶圆W的温度，导出在该温度附近与设定温度即固定值近似的函数，以算出冷却量-qgi。如此，既可简化控制系统而降低运算负荷等，又可以所要求的精度来控制晶圆温度。即，冷却量-qgi定义为氦气的压力p的函数-qgi＝βi(p)。另外，例如在运算能力足够的情况下，也可以构成为，根据温度控制器5的输出而算出晶圆温度与吸附板AP的温度(附近温度)之差Δt，将所决定的热传递系数h乘以Δt而算出冷却量-qgi。
而且，图3以及图4中的输出变量向量y(t)包含晶圆温度Twi和吸附板AP的温度即附近温度Tpi来作为输出变量。而且，状态变量向量x(t)包含晶圆温度Twi和吸附板AP的温度即附近温度Tpi来作为状态变量。
并且，在将状态矩阵设为A，输入矩阵设为B、B2，输出矩阵设为Cr、C的情况下，如图6所示，温度推测模型41以状态方程式d/dt(x(t))＝Ax+Bu+B2uheat、输出方程式y＝Crx、w＝Cx来定义。此处，对于A、B、B2、Cr、C，既可基于热传导方程式或热传递的关系式而定，也可以基于实验等来决定各矩阵的各要素。设定在晶圆W上设定的外周C形区域W1、中央区域W2、外周扇状区域W3，在吸附板AP上设定有与晶圆W的外周C形区域W1接触的接触C形区域P1、与晶圆W的中央区域W2接触的接触中央区域P2、与晶圆W的外周扇状区域W3接触的接触扇状区域P3、处于晶圆W的外侧而不与晶圆W接触的非接触C形区域P4、处于晶圆的外侧而不与晶圆W接触的非接触扇状区域P5、从非接触扇状区域P5进一步朝外侧突出的突出区域P6的情况下，状态矩阵A的各行与实际系统的对应关系如图6所示。状态矩阵A的各行的要素例如设定基于热传导系数等而算出的值，所述热传导系数决定晶圆W与吸附板AP之间的导热特性。
而且，输入矩阵B规定前述的氦气对晶圆W的各区域的冷却特性。输入矩阵B2规定发热器电极的加热特性。本实施方式中，取出状态变量向量x(t)的一部分来作为输出变量向量，因此关于输出矩阵Cr、输出矩阵C，仅以零矩阵以及单位矩阵来规定。而且，关于状态变量向量x(t)，对温度控制器5进行状态反馈。
晶圆温度输出部42从温度推测模型41的输出中仅提取相当于晶圆温度的要素，并输出至温度控制器5。例如晶圆温度输出部42相当于输出矩阵C。
附近温度输出部43从温度推测模型41的输出中仅提取相当于附近温度的要素并进行输出。算出所输出的附近温度的推测值与从附近温度测定器3输出的附近温度的实测值的偏差并输入至观测器增益44。附近温度输出部43在本实施方式中相当于输出矩阵Cr。
温度控制器5将由温度推测观测器4所推测出的晶圆温度与设定温度的温度偏差乘以增益K而进行积分运算。而且，算出所算出的积分值与将状态变量向量x(t)乘以规定的状态反馈增益F所得的值的偏差，将该偏差作为冷却操作量而输入至冷却器2。
将在如此构成的晶圆温度控制装置100中设定了100℃作为设定温度的情况下的动作的模拟结果示于图7。根据本实施方式的晶圆温度控制装置100可知的是，基于由温度推测观测器4所推测的晶圆温度，对于晶圆W的各区域的温度，能以分别大致相同的一阶滞后的特性而控制为设定温度即100℃。
如此，根据本实施方式中的晶圆温度控制装置100，通过温度推测观测器4来推测无法实测的晶圆温度，并反馈晶圆温度的推测值和其他状态变量，由此可将无法实测的晶圆温度持续保持为设定温度。
而且，构成为，将加热器1的输出设为恒定，且对冷却器2的输出进行温度反馈控制以及状态反馈控制，因此，即便在想要将晶圆温度保持为100℃这一高温的情况下，也大致不会引起过冲等而可实现高精度的控制。
接下来，一边参照图8，一边说明本发明的第二实施方式的晶圆温度控制装置100。另外，对于与第一实施方式中所说明的部分对应的部分，标注相同的附图标记。
第二实施方式的晶圆温度控制装置100考虑到对系统输入有外界干扰d的情况下的对温度推测观测器4的影响。第二实施方式的晶圆温度控制装置100的温度推测观测器4与第一实施方式相比，不同之处在于包括观测器积分器45。更具体而言，在温度推测观测器4内构成为，将附近温度的推测值与附近温度测定器3的测定值的偏差反馈给温度推测模型41，并且，并列地将前述的偏差的积分值也反馈给温度推测模型41。
即，温度推测观测器4包括：第一反馈回路，将附近温度的推测值与测定值的偏差乘以比例观测器增益441所得的值反馈给温度推测模型41；以及第二反馈回路，利用观测器积分器45对附近温度的推测值与测定值的偏差进行积分，将该积分值乘以积分观测器增益442所得的值反馈给温度推测模型41。此处，比例观测器增益441以及积分观测器增益442相当于第一实施方式中的观测器增益44。
接下来，将与如图9的(a)所示的那样发生了周期性的外界干扰d的情况下的、第二实施方式的温度推测观测器4对晶圆温度的推测相关的模拟结果示于图9的(b)。即便在使晶圆温度从25℃变化至100℃且在维持为100℃的中途输入有周期性的外界干扰的情况下，也可以以抵消该外界干扰的方式而使晶圆温度的推测值或控制结果收敛至设定温度。换言之，当在无观测器积分器45的情况下产生外界干扰时，由温度推测观测器4所推测的晶圆温度将相对于实际的晶圆温度而持续产生规定的偏差，但若为第二实施方式，则可消除这种推测误差，即便有外界干扰d输入，最终仍可推测实际的晶圆温度。
接下来，一边参照图10一边说明本发明的第三实施方式的晶圆温度控制装置100。另外，对于与第一实施方式中所说明的部分对应的部分，标注相同的附图标记。
第三实施方式的晶圆温度控制装置100构成为，进一步包括在腔室内对存在于晶圆W的上侧附近的气体的温度进行测定的气体温度测定器GT，温度推测观测器不仅使用由辐射温度计所测定的、在吸附板AP测定的附近温度，还使用由气体温度测定器GT所测定的气体温度来作为实测值，而推测晶圆温度。此处，气体温度测定器GT例如是以下述方式构成的吸光分析仪，即，基于沿着面板方向通过晶圆W正上方的激光的吸光度来测定气体温度。
若为这种第三实施方式的晶圆温度控制装置100，则被使用于温度推测模型的状态向量x不仅包含晶圆温度、附近温度，还可包含气体温度。而且，第一实施方式中所说明的状态方程式的状态向量x中仅包含气体温度作为成分，对于其他矩阵或向量可同样地进行处理。对于基于这种状态方程式而推测的晶圆温度，与实测的温度的信息增加相应地，可提高其推测精度，进而，可进一步提高晶圆温度的控制精度。
对其他实施方式进行说明。
对加热器进行控制以使其成为恒定输出，但也可以对加热器也通过输出反馈控制或状态反馈控制来变更加热操作量。
对于温度推测观测器，也可以考虑外界干扰影响而构成为卡尔曼滤波器(Kalmanfilter)。另外，对于取代观测器增益而设定卡尔曼增益的方法，只要使用现有的各种方法即可。
对于被用作输入变量的冷却量的算出方法，并不限于前述的模型化的方法。例如也可以视为晶圆与吸附板的温度差为恒定值而算出为近似的值。
冷却器或加热器的结构并不限于前述结构。例如冷却器也可以利用珀耳帖(Peltier)元件等来构成，加热器并不限于发热器电极，也可以构成为通过光照射来对晶圆进行加热。
对于晶圆以及吸附板的加热或冷却区域，并不限于划分为三个区域，也可以划分出更多数量的区域，还可划分出两个区域。而且，也可以不设定区域而将晶圆或吸附板整体设为一个温度来处理。而且，对于吸附板，也可以为无吸附功能而简单地承载晶圆的板。
附近温度测定器所测定的部位并不限于前述的部位，也可以为其他部位。总之，只要将与晶圆温度存在某些相关或关系性的温度测定为附近温度即可。而且，温度控制器并不限于红外线温度传感器，例如也可以为设于板内的热电偶等。
第二实施方式中，构成为，将偏差的积分值跟附近温度的测定值与推测值的偏差一同反馈给温度推测模型，但例如也可以仅将偏差的积分值反馈给温度推测模型。
除此以外，只要不违背本发明的主旨，则也可以进行各种实施方式的变形或组合。
按照本发明，可以提供一种晶圆温度控制装置，即便在冷却操作量受到变更的情况下，也可以精度良好地推测难以直接测定的所述晶圆温度，例如可较以往提高所述晶圆温度的控制精度。
附图标记说明
100:晶圆温度控制装置
1:加热器
2:冷却器
21:制冷剂流路
3:附近温度测定器
4:温度推测观测器
5:温度控制器
41:温度推测模型
42:晶圆温度输出部
43:附近温度输出部
44:观测器增益
AP:吸附板
BP:底板。

Claims (12)

1.一种晶圆温度控制装置，其特征在于，包括：
加热器，根据所输入的加热操作量来对晶圆进行加热；
冷却器，根据所输入的冷却操作量来对所述晶圆进行冷却；
附近温度测定器，测定所述晶圆的附近温度；
温度推测观测器，基于所述附近温度测定器所测定的所述附近温度、以及对所述冷却器输入的冷却操作量或所述冷却器所输出的冷却量，来推测晶圆温度；以及
温度控制器，控制所述冷却操作量，以使设定温度与所推测出的所述晶圆温度的温度偏差变小。
2.根据权利要求1所述的晶圆温度控制装置，其特征在于，
所述温度推测观测器包括：
作为状态空间模型的温度推测模型，将所述晶圆温度和所述附近温度作为输出变量；
附近温度输出部，输出基于所述温度推测模型而推测出的所述附近温度；
晶圆温度输出部，输出基于所述温度推测模型而推测出的所述晶圆温度；以及
观测器增益，且
构成为，将从所述附近温度输出部输出的所述附近温度的推测值与从所述附近温度测定器输出的附近温度的测定值的偏差或者根据偏差而算出的值乘以所述观测器增益所得的值反馈至所述温度推测模型内。
3.根据权利要求2所述的晶圆温度控制装置，其特征在于，
所述温度推测观测器还包括：
观测器积分器，对从述附近温度输出部输出的所述附近温度的推测值与从所述附近温度测定器输出的附近温度的测定值的偏差进行积分，且
构成为，将从所述观测器积分器输出的积分值乘以所述观测器增益所得的值反馈至所述温度推测模型内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的晶圆温度控制装置，其特征在于，
还包括承载所述晶圆的板，
所述加热器构成为对所述板进行加热，且
所述冷却器构成为对所述板进行冷却。
5.根据权利要求4所述的晶圆温度控制装置，其特征在于，
所述冷却器包括：
制冷剂流路；以及
制冷剂控制部，对在所述制冷剂流路内流通的制冷剂的流动进行控制，
所述冷却操作量为所述晶圆的冷却量或目标制冷剂流量。
6.根据权利要求4或5所述的晶圆温度控制装置，其特征在于，
所述温度推测模型是将基于所述加热器的加热量和基于所述冷却器的冷却量作为输入变量，且将所述晶圆温度以及所述附近温度作为状态变量的状态空间模型，
所述冷却量基于所述晶圆温度与所述附近温度之差、以及所述晶圆与所述板之间的热传递系数而算出。
7.根据权利要求6所述的晶圆温度控制装置，其特征在于，
对所述晶圆与所述板之间以规定压力供给有热传递气体，
所述热传递系数基于所述热传递气体的压力而算出。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的晶圆温度控制装置，其特征在于，
所述加热操作量被设定为恒定值。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的晶圆温度控制装置，其特征在于，
所述温度控制器构成为，被反馈有由所述温度推测观测器所推测的状态变量向量。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的晶圆温度控制装置，其特征在于，还包括：
气体温度测定器，对存在于所述晶圆的上侧附近的气体的温度进行测定，
所述温度推测观测器构成为，基于所述附近温度测定器所测定的所述附近温度、对所述冷却器输入的冷却操作量或所述冷却器所输出的冷却量、以及所述气体温度测定器所测定的气体温度，来推测所述晶圆温度。
11.一种晶圆温度控制装置用控制方法，为晶圆温度控制装置的控制方法，所述晶圆温度控制装置包括根据所输入的加热操作量来对晶圆进行加热的加热器、以及根据所输入的冷却操作量来对所述晶圆进行冷却的冷却器，
所述晶圆温度控制装置用控制方法的特征在于，包括：
测定所述晶圆的附近温度；
基于所述附近温度测定器所测定的所述附近温度、以及对所述冷却器输入的冷却操作量或所述冷却器所输出的冷却量，来推测晶圆温度；以及
控制所述冷却操作量，以使设定温度与所推测出的所述晶圆温度的温度偏差变小。
12.一种晶圆温度控制装置用程序，其是被用于晶圆温度控制装置的程序，所述晶圆温度控制装置包括根据所输入的加热操作量来对所述晶圆进行加热的加热器、以及根据所输入的冷却操作量来对所述晶圆进行冷却的冷却器，
所述晶圆温度控制装置用程序的特征在于，
所述晶圆温度控制装置用程序能够使计算机发挥作为附近温度测定器、温度推测观测器和温度控制器的功能，
所述附近温度测定器测定所述晶圆的附近温度，
所述温度推测观测器基于所述附近温度测定器所测定的所述附近温度、以及对所述冷却器输入的冷却操作量或所述冷却器所输出的冷却量，来推测晶圆温度，
所述温度控制器控制所述冷却操作量，以使设定温度与所推测出的所述晶圆温度的温度偏差变小。
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