JP2008240003A - 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の面内温度分布を基板間で揃え、これにより基板間における成膜処理のばらつきを抑えることのできる成膜方法などを提供する。
【解決手段】本成膜方法は、ステージ１２の載置面の放射率分布を多数作成し（Ｓ１）、これらに基づき成膜処理時の基板の温度分布を推測した後（Ｓ２）、処理枚数ごとに成膜処理時の基板の温度分布を実測して（Ｓ３）、推測結果と実測結果とをマッチングし、基板処理枚数ごとのステージ１２の放射率分布を求める（Ｓ４）。そしてこれらの放射率分布に基づいて処理枚数ごとの基板表面の温度分布が１枚目処理時のものと揃うように、ヒータ２ａ、２ｂの電力供給比を決定し、これを供給比テーブル５３に記憶した後（Ｓ５）、この供給比テーブル５３を参照しながらヒータ２ａ、２ｂの電力比制御を行って成膜処理を実行する（Ｓ６）。
【選択図】図９

Description

本発明は、基板に対して処理ガスにより成膜する成膜方法、その方法を実施する成膜装置に係り、特に基板の載置台に設けられたヒータの制御に関する。

半導体製造プロセスの中には、基板例えば半導体ウエハ（以下ウエハという）を加熱した状態で処理を行うプロセスがあり、その一つとして例えば熱ＣＶＤが挙げられる。熱ＣＶＤでは、ヒータを埋設した載置台上にウエハを載置し、ヒータによりウエハを加熱してその熱により成膜ガスを分解して薄膜をウエハ表面に堆積するようにしている。この種のプロセスでは、成膜処理について高い面内均一性を確保するために基板の温度を均一にあるいはその装置に見合った適切な温度分布パターンに設定する必要がある。このためヒータを中央部と周縁部とに分割して温度制御を行うゾーン制御が知られている（特許文献１）。図１４は、ヒータのゾーン制御系を示す図であり、Ｈ１、Ｈ２は、夫々載置台１００の中央部に設けられたヒータ及び周縁部に設けられたヒータである。温度検出部１０１は載置台１００の中央部の温度を検出しており、この温度検出値に基づいて演算部１０２で中央ヒータＨ１の供給電力（電力指令値）が求められると共に、この電力指令値に一定の供給比を掛け算して周縁ヒータＨ２の電力指令値が求められる。図１４中、１０３、１０４は電源部、１０５はウエハである。

一方、成膜処理を行うと載置台１００の表面にも膜が付いて放射率が初期の状態と変わることから、放射率の変化を抑えるために、載置台１００の表面に予め成膜処理（プリコート）を行う。この場合、ある種の成膜処理においては例えば金属膜を成膜する処理においては、ウエハの裏面に金属が付着しないようにするために、ウエハの載置領域についてはウエハに成膜する薄膜成分を堆積しないようにしている。

しかしながらウエハを連続処理して処理枚数を重ねていくうちにウエハの面内温度分布が変わり、詳しくはウエハの周縁部の温度が低下し、これによりウエハ間で膜厚分布や膜質が変わってきてしまう現象が起こる。本発明者はこの要因を後述の検証試験から次のように推定している。即ち、ウエハは載置台１００の表面に静電チャックにより吸着しているが、微視的に見るとウエハの裏面と載置台１００の表面との間に微小な隙間が存在し、このため連続成膜処理中に原料ガスがこの隙間に拡散することにより、ウエハの周縁からある程度奥側（中央部寄り）に回り込んでしまう。従って載置台１００の周縁部における表面には、ウエハの処理枚数を重ねていくうちに成膜が進行し、当該表面の放射率が低下する。これにより載置台１００の周縁部では熱が籠もり、その熱が中央部に流れて中央部の温度が上昇しようとするので、中央部のヒータＨ１に対する供給電力を少なくするように制御系が働く。ところが中央部のヒータＨ１に対する周縁部のヒータＨ２の供給電力比が一定であるため、載置台１００の周縁部の温度が低下し、その結果ウエハの処理枚数を重ねることにより例えば後述で説明する図１０（ｂ）に示すようにウエハの周縁部の温度が徐々に低下する。

特開２００３−２５７８７３号公報：段落００２０、図１

本発明はこのような事情の下になされたものであり、基板の面内温度分布を基板間で揃え、これにより基板間における成膜処理のばらつきを抑えることのできる成膜方法及び成膜装置、ならびに成膜方法を実施するデータベースを作成するためのプログラムを格納した記憶媒体を提供することを目的とする。

本発明の成膜方法は、処理容器内の基板載置台に設けられ、基板の中央部と周縁部とを夫々加熱するための第１のヒータ及び第２のヒータを備え、基板の中央部の温度を検出し、その温度検出値に基づいて第１のヒータの供給電力の制御を行うと共に第１のヒータの供給電力に対して決められた比率の電力を第２のヒータに供給しながら基板に対して成膜処理を行う方法において、
前記基板載置台の表面における基板載置領域の放射率分布を多数作成する工程と、
各放射率分布ごとに、前記基板載置台上の基板の温度分布を放射率分布に基づいて推測する工程と、
基板の処理枚数ごとに、前記基板載置台上の基板の温度分布を実測する工程と、
推測された基板の温度分布の中から、実測された基板の温度分布に相当する温度分布を選択し、選択された温度分布に対応する基板載置領域の放射率分布をその処理枚数における放射率分布として決定する工程と、
決定された放射率分布に基づいて、そのときの基板の温度分布が１枚目処理時の基板の温度分布と揃うように、第１のヒータに対する第２のヒータの電力供給比を決定し、これにより基板の処理枚数と前記電力供給比とを対応付けた供給比テーブルを作成する工程と、
作成された供給比テーブルを参照して、基板の処理枚数に応じた電力供給比を読み出し、その電力供給比によりヒータの電力制御を行いながら基板に対して成膜処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の成膜装置は、処理容器内に設けられた基板載置台に基板を載置し、処理ガスによりこの基板に対して成膜処理を行う成膜装置において、
前記基板載置台に設けられ、基板の中央部と周縁部とを夫々加熱するための第１のヒータ及び第２のヒータと、
請求項１に記載された方法により作成された供給比テーブルを記憶する記憶部と、
前記基板の中央部の温度を検出し、その温度検出値に基づいて第１のヒータの供給電力の制御を行うと共に、前記供給比テーブルから基板の処理枚数に応じた電力供給比を読み出し、その電力供給比により第２のヒータの供給電力の制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする。この発明において、例えば成膜処理は金属薄膜を成膜する処理であり、載置台の表面における基板載置領域には、金属薄膜がプリコートされていない。

更に他の発明は、処理容器内の基板載置台に設けられ、基板の中央部と周縁部とを夫々加熱するための第１のヒータ及び第２のヒータを備え、基板の中央部の温度を検出し、その温度検出値に基づいて第１のヒータの供給電力の制御を行うと共に、供給比テーブルから基板の処理枚数に応じた、第１のヒータに対する第２のヒータの電力供給比を読み出し、その電力供給比により第２のヒータに電力を供給しながら基板に対して成膜処理を行うときに用いられる前記供給比テーブルを作成するためのコンピュータプログラム記憶する記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、請求項１に記載された工程により供給比テーブルを作成するようにステップが組まれていることを特徴とする。

本発明によれば、基板の処理枚数に応じた載置台の放射率分布データを求め、このデータに基づいて基板の中央領域と周縁側領域とにおけるヒータの電力供給比を決定しているので、成膜処理を重ねることで載置台に薄膜が堆積して表面からの放射率が変化しても、基板間にて面内温度分布が異なる現象を抑えることができ、基板間の成膜処理について高い均一性を確保することができる。
そして基板の温度分布の実測データは、温度検出部位が基板の半径方向にて飛び飛びであるし、温度検出部位の数も限界があり、また測定時の外乱などにより測定ごとに温度分布パターンが微妙に変動することもあることなどから、基板の処理枚数が同じであっても実測データが微妙にばらつくことがあり、このため実測データに基づいて基板の中央領域と周縁側領域とにおけるヒータの電力供給比を決定することは難しい。これに対して作成した載置台の放射率分布データ（これは成膜付着分布データともいえる）は、そのときの載置台の表面状態を正確に表現しているものであるから、適切なヒータの電力供給比を容易に決定することができる。

[成膜装置の全体構成]
初めに本発明に係る成膜装置１の全体構成について、図１〜図３を参照しながら、ウエハ１０表面に熱ＣＶＤにより配線材料のタングステン膜を成膜する場合を例にとって説明する。図１中１１は、例えばアルミニウムからなる真空チャンバーをなす処理容器である。この処理容器１１は、上側の大径円筒部１１ａと、その下側の小径円筒部１１ｂとが連設されたいわばキノコ形状に形成されており、その内壁を加熱するための図示しない加熱機構が内部に設けられている。処理容器１１内には、例えば１２インチのウエハ１０を水平に載置するための例えばアルミニウム製の載置台である円柱状のステージ１２が設けられており、このステージ１２は小径円筒部１１ｂの底部に支持部材１２ａを介して支持されている。

前記ステージ１２には、図２（ａ）にも示すようにステージ１２上に載置されたウエハ１０の中央（センター）領域を加熱するための第１のヒータ２ａと、そのウエハ１０の周縁側（エッジ）領域を加熱するための第２のヒータ２ｂとが埋設されており、ステージ１２表面からの放射熱を利用してステージ１２に載置されたウエハ１０を加熱することができるようになっている。この例では、これら２つのヒータ２ａ、２ｂは、各々シート状の抵抗発熱体により構成され、図３に示すようにステージ１２の中心に対して同心円状に並ぶようにステージ１２内に配置されているが、その形状については限定されるものではない。
ステージ１２中央領域の表面近傍には、ウエハ１０の中央領域の温度を検出するための熱電対１８が埋設されており、ステージ１２の当該部位の温度を検出することにより間接的にウエハ１０中央領域の温度を検出することができるようになっている。ヒータ２ａ、２ｂの制御系については後述する。

また図面には示していないが、ステージ１２の表面部には、静電チャックが設けられていてチャック電極に電圧を印加することでウエハ１０がステージ１２に静電吸着されるようになっている。更にステージ１２には、図２（ａ）に示すように伝熱性の不活性ガスからなるバックサイドガス、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスなどを供給するための多数のガス供給孔１７が設けられており、このガス供給孔１７はバックサイドガスを供給するガス供給管１７ａと接続されている。なお、ガス供給孔１７やガス供給管１７ａは図示の便宜上、図２にのみ示した。ウエハ１０は静電吸着によりステージ１２に押し付けられるが、ステージ１２とウエハ１０との間には微視的に見ると僅かな隙間が存在し、この隙間にバックサイドガスが満たされることによりウエハ１０とステージ１２との間の熱伝達性が高められる。またステージ１２の表面に小さな円柱状の凸部を多数島状に設け、ステージ１２上にパーティクルなどが付着していても、それらがウエハ１０の裏面に付着しにくいように構成した静電チャックを用いてもよい。
更にまたステージ１２には、ウエハ１０を昇降させて外部の搬送手段と受け渡しを行うための昇降ピン１３が載置面から出没自在に設けられている。この昇降ピン１３は支持部材１４を介して駆動部１５に連結されており、この駆動部１５を駆動させることで昇降ピン１３を昇降させることができるように構成されている。

そして図２（ｂ）に示すように、ステージ１２表面全体は、シリコン窒化膜１２１、窒化タングステン膜１２２、シリコン膜１２３がこの順に積層されてプリコートされており、さらにウエハ１０の載置領域を除いた領域にタングステン膜１２４が積層されている。

図１に戻って、処理容器１１の底部には排気管４１の一端側が接続され、この排気管４１の他端側には真空ポンプ４２が接続されている。また処理容器１１の大径円筒部１１ａの側壁には、ゲートバルブＧにより開閉される搬送口１６が形成されている。
一方、処理容器１１の天井部には開口部３０が形成され、この開口部３０を塞ぐように、かつステージ１２に対向するように、例えばアルミニウム製のガスシャワーヘッド３１が設けられている。ステージ１２は、ガス室３２ａとガス供給孔３２ｂとを備え、ガス室３２ａに供給されたガスはガス供給孔３２ｂから処理容器１１内に供給される。

ガス室３２ａには原料ガス供給路３３を介して原料貯留部３４が接続され、原料貯留部３４にはタングステン膜の前駆体となるタングステンヘキサカルボニル（Ｗ（ＣＯ）_６）が液体の状態で貯留されている。原料貯留部３４はアルゴンガスなどによって加圧されることにより、原料をガスシャワーヘッド３１へ向けて押し出すことができるようになっている。また、原料ガス供給路３３には、液体マスフローコントローラやバルブを含む流量調整部３６及び、原料を気化するためのベーパライザ３７が上流からこの順に介設されている。図１中３９は、キャリアガスの流量を調整する流量調整部である。

次にステージ１２の内部に設けられているヒータ２ａ、２ｂの制御系について図４を参照しながら説明する。図４中の５は、例えばコンピュータからなる制御部であり、制御部５は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）５１と、ヒータ制御プログラム５２と、例えば書き換え可能なメモリに格納された供給比テーブル５３とを備えている。供給比テーブル５３は、第１のヒータ２ａの供給電力に対する第２のヒータ２ｂの供給電力の比率を処理枚数に対応させて記載したデータベースである。なお図４に示した供給比は説明のための模式的な値である。前記プログラム５２は、例えば既述の図１４に示すように、熱電対１８によるウエハ１０中央領域の温度検出値と温度目標値との偏差を求め、その偏差をＰＩＤ演算して中央部の第１のヒータ２ａの供給電力指令値を演算して電源部５４ａに出力すると共に、供給比テーブル５３からそのときの処理枚数に応じた電力供給比を読み出して、既に演算された供給電力指令値にその電力供給比を掛けて第２のヒータ２ｂの電力指令値を求め、電源部５４ｂに出力するようにステップ群が組まれている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記憶媒体に記憶され、そこからコンピュータにインストールされる。

[電力供給比テーブルの作成]
以下に前記供給比テーブル５３を作成するための方法について説明する。この作成方法は、ステージ１２の表面におけるウエハ１０の載置領域の放射率分布を求めることから始まるが、先ず放射率分布とウエハ１０の面内温度分布とが対応していること、言い換えると放射率分布の変化により前記面内温度分布が変わることに関する検証結果について述べる。
図５は、成膜装置１内の熱バランスを模式的に示した説明図であり、図５（ａ）は成膜装置１内をクリーニングし、更に既述のようにしてタングステンを装置内にプリコートしてスタンバイ状態としてから１枚目のウエハを成膜処理ときの熱バランス、図５（ｂ）は例えば５２５枚目のウエハ１０処理時の熱バランスを示している。図中、ステージ１２やウエハ１０、ガスシャワーヘッド３１の左隣に記載した数値はウエハ１０処理中の各部材の温度を示し、これらの部材の上面側または下面側に示した数値は、その数値近傍の部材表面の放射率を示している。
ここでＱ_Ａ１及びＱ_Ａ２は、ウエハ１０からガスシャワーヘッド３１へ移動する単位時間あたりの熱量であり、夫々１枚目の処理時及び５２５枚目の処理時の値である。またＱ_Ｂ１及びＱ_Ｂ２は、ステージ１２からウエハ１０へ移動する単位時間あたりの熱量であり、夫々１枚目の処理時及び５２５枚目の処理時の値である。Ｑ_Ａ１−Ｑ_Ａ２ で表される熱量差、及びＱ_Ｂ１−Ｑ_Ｂ２ で表される熱量差は、先の電力供給比ｋを一定にしてヒータ制御を行い、１枚目から５２５枚目に至るまでウエハ１０に対して連続成膜処理を行い、１枚目時におけるヒータ２ａ、２ｂへの全供給電力量と５２５枚目における全供給電力量との差に対応するものである。
そしてこの全供給電力量の情報に基づき（１）式を適用して放射率を求めた。
Ｑ_１→２＝σ（Ｔ_１ ^４ −Ｔ_２ ^４）[（１／Ａ_１・Ｆ）＋Ｚ１／Ａ_１ ＋Ｚ２／Ａ_２ ]^−１ Ｚ１＝（１／ε_１ ）−１
Ｚ２＝（１／ε_２ ）−１ ………（１）
Ｑは放射伝熱量（Ｗ）、σは伝熱量（Ｗ／ｍ^２Ｋ^２）、Ｔは温度（Ｋ）、Ａは面積（ｍ^２）、Ｆは形態係数、εは放射率、添え字１、２は夫々高温側、低温側である。
こうしてステージ１２のウエハ１０の載置領域における１枚目処理時の放射率及び５２５枚目の放射率は夫々０．６及び０．３３の値として求められる。求められた放射率の値は前記載置領域における平均放射率であるが、５２５枚の処理時においては載置領域の周縁部のみの放射率が低くなる。即ち、ウエハ１０とステージ１２の表面との間の隙間は非常に狭く、またウエハ１０の裏面にはガス供給孔１７よりバックサイドガスが供給されて周縁側へ向けて流れているため、この隙間からウエハ１０の裏面に原料ガスが入り込んでも、ステージ１２の中央領域まで到達することは困難である。このためステージ１２表面とウエハ１０裏面との隙間には、原料ガスの流れに対して開口部の役割を果たすウエハ１０周縁側ほど原料ガス濃度が高く、中央側へ行くほどその濃度の低い径方向への濃度分布が形成され、中心に近い領域までは原料ガスが到達しないと推測できる。そしてステージ１２上に堆積するタングステン層について観察したところ、この濃度分布に対応して、周縁側ほど厚く、中央側へいくほど薄いリング状となっていた。従って、５２５枚目における前記載置領域の平均放射率の値から、図６に示す放射率分布を推定することができる。図６に記載した５２５枚目における放射率分布は、径方向の積分値が放射率の平均値レベルにおける径方向の積分値と等しくなるように、また表面を目視で観察した結果に対応するように放射率の折曲点を設定しており、かなり精度の高い放射率分布であると思われる。

そして図６に示した１枚目処理時の放射率分布（点線）及び５２５枚目処理時の放射率分布（実線）の各々について、図７の熱移動モデルを適用してシミュレーションを行ったところ、図８に示すウエハ１０の面内温度分布が得られた。

ここで図７の熱移動モデルの作成にあたっては、成膜装置１内のステージ１２や支持部材１２ａ、ガスシャワーヘッド３１間の熱伝導、対流伝熱、放射伝熱の各種の熱移動を考慮した。また図７左側の拡大図に示すように、ステージ１２の載置領域表面からウエハ１０への熱移動は、熱伝導と放射伝熱とにより行われるものとし、放射伝熱量の計算にあたっては図６に示した各処理枚数時の放射率分布を使用した。

そして、このような熱移動モデルを用いて得られたシミュレーション結果を検証するため、１枚目処理時及び５２５枚目処理時のウエハ１０面内の温度分布を実測したところ図８にプロットした温度分布が得られた。ここで「×」のプロットは１枚目処理時の温度分布を示し、「●」のプロットは５２５枚目処理時のものを示している。また成膜処理時のウエハ１０表面温度は、１枚目処理前及び５２５枚処理後の各々の時点で、リンなどのドーピング原子をドープしたシリコン層が形成された温度測定用ウエハを搬入し、このウエハを加熱した後、ドーピング原子の拡散の状態を計測することにより、拡散状態に応じた温度を決定している。

図８に示した結果によれば、ウエハ表面温度の実測値は、１枚目処理時、５２５枚目処理時のいずれもシミュレーション結果とよく一致している。このことからウエハ１０への連続成膜処理において、（１）原料ガスはウエハ１０周縁部にてステージ１２との隙間に回り込み、その領域での成膜の進行によりステージ１２表面の放射率が変化すること、（２）その結果、成膜処理中のウエハ１０の表面温度が経時的に変化すること、を検証できた。また、シミュレーション結果が実測値とよく一致したことにより、図６の放射率分布は実際の放射率分布に酷似しているといえる。

図８のシミュレーションの結果によれば、５２５枚目のウエハ１０処理時にはステージ１２の周縁側領域における放射率が低下しているため、この領域において放射による熱の移動が減少し、１枚目のウエハ１０処理時と比較するとウエハ１０周縁側領域の温度が低下している。この結果、１枚目と５２５枚目とではウエハ１０表面の温度分布に大きな相違を生じ、ウエハ１０面間で均一な膜を成膜することができないことがわかる。

こうして、５２５枚目のウエハ１０処理時のようにウエハ１０の周縁側領域の温度が変化してしまった場合（実線）には、この領域に対応する第２のヒータ２ｂの発熱量を増やすことにより、ウエハ１０の温度分布を１枚目のウエハ１０処理時の温度分布（破線）に近づけ、ウエハ１０面間の成膜条件の均一性を高めることができる。

本実施の形態では、このような検証結果に基づき既述の供給比テーブル５３を次のようにして作成している。供給比テーブル５３は、例えば成膜装置のコンピュータとは別個のコンピュータによりプログラムを用いて作成される。図９は、供給比テーブルを決定する動作の流れを示したフロー図であり、先ず、図１０（ａ）に示すようにステージ１２における種々の放射率分布を作成する（ステップＳ１）。

この放射率分布の作成は、図６に示した放射率分布において、例えば折曲点の位置を変化させずに周縁部の放射率の大きさを種々変えることにより行われる。図１０（ａ）においては図示の便宜上、Ｒ１〜Ｒ４の４本の放射率分布のみを示したが、実際には例えば数百本の放射率分布を作成するようになっている。種々の放射率分布を作成したら、図１０（ｂ）に示すように、各放射率分布に応じたウエハ１０の温度分布を既述のようにしてシミュレーションする（ステップＳ２）。

一方で、今回のクリーニング前のウエハ１０処理においては、図１１に示すように、予め決めたウエハ１０の処理枚数ごとにウエハ１０の径方向の温度分布を測定し、記憶しておく（ステップＳ３）。温度分布の取得は、既述のように温度測定用のウエハ１０を用いてウエハ１０上の所定位置のドーピング剤の拡散に基づいて各位置の温度を決定することにより行われる。

そして、ステップＳ３で得た実測のデータがステップＳ２で得たシミュレーションデータのいずれに相当するかを例えばパターンマッチングにより判断し、図１０（ｂ）の温度分布と図１０（ａ）の放射率分布との対応関係（例えば温度分布Ｔ１は、放射率分布Ｒ１に対応）から逆算して、図１２に示すようにウエハ１０処理枚数ごとのステージ１２の放射率分布を求める（ステップＳ４）。

こうして得られたステージ１２の放射率分布に基づいて、各処理枚数ごとのウエハ１０温度分布と１枚目処理時のウエハ１０温度分布とが揃うように、電力供給比「ｋ」を決定し、その結果を供給比テーブル５３に記憶する（ステップＳ５）。以上のステップにより、ウエハ１０処理枚数の増加に応じて第２のヒータ２ｂへの電力供給比「ｋ」を増加させるような供給比テーブル５３が作成される。

供給比テーブル５３が作成されたら、成膜装置１のコンピュータ内にこの供給比テーブル５３をロードする。なお供給比テーブル５３の作成プログラムは、成膜装置１のコンピュータ内にインストールされていて、当該コンピュータにより供給比テーブル５３を作成するようにしてもよい。供給比テーブル５３の作成は、成膜装置１の立ち上げ時やステージ１２の交換時などに行われる。

こうして得られた電力供給比に基づいて第２のヒータ２ｂの供給電力を制御しながら各ウエハ１０についての成膜処理を実行する（ステップＳ６）。即ち、外部から搬入されたウエハ１０をステージ１２上に載置して、処理容器１１内を真空雰囲気とながら、原料ガスをガス供給孔３２ｂより処理容器１１内に導入し、これと同時にステージ１２内のヒータ２ａ、２ｂによってウエハ１０を面内平均温度で例えば５００℃まで加熱することにより、ウエハ１０表面にタングステン膜を成膜する。

本実施の形態に係る成膜装置１によれば以下のような効果がある。ウエハ１０の処理枚数に応じたステージ１２の放射率分布データを求め、このデータに基づいてウエハ１０の中央領域と周縁側領域とにおけるヒータ２ａ、２ｂの電力供給比を決定しているので、成膜処理を重ねることでステージ１２に薄膜が堆積して表面からの放射率が変化しても、ウエハ１０間にて面内温度分布が変化する現象を抑えることができ、ウエハ１０間の成膜処理について高い均一性を確保することができる。

そしてウエハ１０の温度分布の実測データは、温度検出部位がウエハ１０の半径方向にて飛び飛びであるし、温度検出部位の数も限界があり、また測定時の外乱などにより測定ごとに温度分布パターンが微妙に変動することもあることなどから、ウエハ１０の処理枚数が同じであっても実測データが微妙にばらつくことがあり、このため実測データのみに基づいてウエハ１０の中央領域と周縁側領域とにおけるヒータ２ａ、２ｂの電力供給比を決定することは難しい。これに対して作成したステージ１２の放射率分布データ（これは成膜付着分布データともいえる）は、そのときのステージ１２の表面状態を正確に表現しているものであるから、適切なヒータ２ａ、２ｂの電力供給比を容易に決定することができる。

本実施の形態に係る成膜方法は、金属膜の成膜処理など、ステージ１２のウエハ載置領域にプロセスを行う膜と同一の膜をプリコートしない場合に特に有効であるが、この金属膜は実施の形態中に例示したタングステン以外の金属であってもよい。

以上に説明してきたように、ステージ１２周縁側領域における放射率の低下は、ステージ１２表面とウエハ１０裏面との隙間に原料ガスが進入してくることにより引き起こされる。そこで、図１３に示すようにステージ１２に載置されるウエハ１０を取り囲むようにリング部材１９を配置し、前記の隙間への原料ガスの進入を抑えると共に、このリング部材１９に既述のバックサイドガス供給管１７ａと接続したシールドガス供給孔１９ａを設け、前記の隙間へ向けてガスを吹き付け原料ガスの進入を防止できるように構成すると、ステージ１２表面の周縁側領域における放射率低下が抑えられ、例えばクリーニングの間隔を長くすることができる。

実施の形態に係る成膜装置の縦断面図である。 前記成膜装置に設置されるステージの構成及びプリコートの状態を示す縦断面図である。 前記ステージの透視平面図である。 前記成膜装置の電気的構成に係るブロック図である。 前記成膜装置を用いた成膜処理において、ウエハの処理枚数の増加に応じて観察される熱バランスの変化を模式的に表した説明図である。 ウエハの処理枚数の増加に応じて観察されるステージ表面の放射率の変化の様子を表した説明図である。 ウエハへの成膜処理中の成膜処理装置内の様子を模式的に示した説明図である。 ウエハの処理枚数の増加に応じて観察されるウエハ表面温度分布の変化の様子を表した説明図である。 ウエハの処理枚数に応じたヒータへの電力供給比を決定する動作の流れを示したフロー図である。 上記電力供給比の決定動作にて作成される放射率分布及びウエハ温度分布である。 上記電力供給比の決定動作にて実測されるウエハ温度分布である。 上記電力供給比の決定動作にて決定される、実測したウエハ温度分布に基づく放射率分布である。 前記ステージの変形例を示した縦断面図である。 前記ステージの従来例を示した縦断面図である。

符号の説明

Ｇ ゲートバルブ
１ 成膜装置
２ａ 第１のヒータ
２ｂ 第２のヒータ
５ 制御部
１０ ウエハ
１１ 処理容器
１１ａ 大径円筒部
１１ｂ 小径円筒部
１２ ステージ
１２ａ 支持部材
１３ 昇降ピン
１４ 支持部材
１５ 駆動部
１６ 搬送口
１７ ガス供給孔
１７ａ ガス供給管
１８ 熱電対
１９ リング部材
１９ａ シールドガス供給孔
３０ 開口部
３１ ガスシャワーヘッド
３２ａ ガス室
３２ｂ ガス供給孔
３３ 原料ガス供給路
３４ 原料貯留部
３５ 加圧部
３６ 流量調整部
３７ ベーパライザ
３８ キャリアガス供給部
３９ 流量調整部
４１ 排気管
４２ 真空ポンプ
５１ 中央演算処理装置（ＣＰＵ）
５２ ヒータ制御プログラム
５３ 供給比テーブル
５４ａ 第１のヒータコントローラ
５４ｂ 第２のヒータコントローラ

Claims (4)

1. 処理容器内の基板載置台に設けられ、基板の中央部と周縁部とを夫々加熱するための第１のヒータ及び第２のヒータを備え、基板の中央部の温度を検出し、その温度検出値に基づいて第１のヒータの供給電力の制御を行うと共に第１のヒータの供給電力に対して決められた比率の電力を第２のヒータに供給しながら基板に対して成膜処理を行う方法において、
   前記基板載置台の表面における基板載置領域の放射率分布を多数作成する工程と、
   各放射率分布ごとに、前記基板載置台上の基板の温度分布を放射率分布に基づいて推測する工程と、
   基板の処理枚数ごとに、前記基板載置台上の基板の温度分布を実測する工程と、
   推測された基板の温度分布の中から、実測された基板の温度分布に相当する温度分布を選択し、選択された温度分布に対応する基板載置領域の放射率分布をその処理枚数における放射率分布として決定する工程と、
   決定された放射率分布に基づいて、そのときの基板の温度分布が１枚目処理時の基板の温度分布と揃うように、第１のヒータに対する第２のヒータの電力供給比を決定し、これにより基板の処理枚数と前記電力供給比とを対応付けた供給比テーブルを作成する工程と、
   作成された供給比テーブルを参照して、基板の処理枚数に応じた電力供給比を読み出し、その電力供給比によりヒータの電力制御を行いながら基板に対して成膜処理を行う工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
2. 処理容器内に設けられた基板載置台に基板を載置し、処理ガスによりこの基板に対して成膜処理を行う成膜装置において、
   前記基板載置台に設けられ、基板の中央部と周縁部とを夫々加熱するための第１のヒータ及び第２のヒータと、
   請求項１に記載された方法により作成された供給比テーブルを記憶する記憶部と、
   前記基板の中央部の温度を検出し、その温度検出値に基づいて第１のヒータの供給電力の制御を行うと共に、前記供給比テーブルから基板の処理枚数に応じた電力供給比を読み出し、その電力供給比により第２のヒータの供給電力の制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
3. 成膜処理は金属薄膜を成膜する処理であり、載置台の表面における基板載置領域には、金属薄膜がプリコートされていないことを特徴とする請求項２記載の成膜装置。
4. 処理容器内の基板載置台に設けられ、基板の中央部と周縁部とを夫々加熱するための第１のヒータ及び第２のヒータを備え、基板の中央部の温度を検出し、その温度検出値に基づいて第１のヒータの供給電力の制御を行うと共に、供給比テーブルから基板の処理枚数に応じた、第１のヒータに対する第２のヒータの電力供給比を読み出し、その電力供給比により第２のヒータに電力を供給しながら基板に対して成膜処理を行うときに用いられる前記供給比テーブルを作成するためのコンピュータプログラム記憶する記憶媒体において、
   前記コンピュータプログラムは、請求項１に記載された工程により供給比テーブルを作成するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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