JP2018063974A

JP2018063974A - 温度制御装置、温度制御方法、および載置台

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Publication number: JP2018063974A
Application number: JP2016199843A
Authority: JP
Inventors: 克之小泉; Katsuyuki Koizumi; 健吾金子; Kengo Kaneko
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-19
Also published as: KR20180040108A; TWI746656B; KR20220120534A; TWI772200B; CN107919301A; JP2021153203A; CN107919301B; CN115050670A; TW202205371A; JP7378442B2; US20180102267A1; KR102626163B1; TW201826330A; US20210134629A1; US11837480B2; US10923369B2; KR102435773B1

Abstract

【課題】ヒータが断線した場合でも被処理基板の温度制御の精度を高く維持する。
【解決手段】基板処理装置は、静電チャックと、複数のヒータ（６ｃ−１および６ｃ−２）と、制御部２１とを備える。複数のヒータは、静電チャックの内部の各分割領域６ｄに埋め込まれている。各分割領域６ｄに埋め込まれている複数のヒータは並列に接続されている。制御部２１は、分割領域６ｄ毎に、分割領域６ｄに埋め込まれている複数のヒータに流れる電流の合計値に基づいて、分割領域６ｄ毎に埋め込まれる一部のヒータの断線の有無を判定する。そして、制御部２１は、分割領域６ｄに埋め込まれる一部のヒータが断線していると判定した場合に、一部のヒータが断線している分割領域６ｄ内に埋め込まれるヒータ１つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない分割領域６ｄ内のヒータ１つ当たりに流す電流よりも多くなるように制御する。
【選択図】図４

Description

本発明の種々の側面および実施形態は、温度制御装置、温度制御方法、および載置台に関する。

半導体の製造プロセスでは、被処理基板である半導体ウエハの温度が、半導体の特性を左右する重要な要素の一つである。そのため、製造プロセスでは、半導体ウエハの温度を高い精度で制御することが求められる。これを実現するため、例えば、半導体ウエハを載置する載置台を複数の領域に分割し、分割されたそれぞれの領域に独立制御が可能なヒータを設けることが考えられる。

また、製造プロセスでは、処理ガスの温度や圧力、高周波電力の分布、処理ガスの流れ等の要因により、半導体ウエハ上で局所的に温度分布の偏りが生じる場合がある。これを抑制するために、載置台の領域をより細かく分割し、それぞれの領域に埋め込まれたヒータにより、各領域の温度を独立に制御することが考えられる。

載置台の領域の分割数が多くなると、それぞれの領域の面積が小さくなり、それぞれの領域に埋め込まれるヒータのサイズも小さくなる。ヒータのサイズが小さくなると、所定の熱量を発生させるためにはヒータを細くすることになる。これにより、ヒータの断線リスクが高まる。載置台の領域は、数百以上の領域に分割される場合があり、その中の一部の領域内においてヒータが断線すると、載置台全体を交換することになり、半導体の製造コストが増加する。

これを回避するために、一部のヒータが断線した場合、その周辺のヒータの熱量を制御することにより、断線したヒータの周辺のヒータで、断線したヒータが発生させるべき熱量を補完する自動修正方法が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１６−６８７５号公報

ところで、従来の自動修正方法では、断線したヒータが、断線していないヒータに隣接している場合には、断線したヒータが発生させるべき熱量を、周辺のヒータにより補完することが可能である。しかし、隣接する複数のヒータが断線した場合には、断線したヒータと断線していないヒータとが隣接していない場合がある。そのような場合には、断線したヒータが発生させるべき熱量を、周辺のヒータにより補完することが困難となる。

本発明の一側面は、温度制御装置であって、載置台と、複数のヒータと、制御部とを備える。載置台は、被処理基板を載置する。複数のヒータは、載置台の内部であって、載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に埋め込まれている。制御部は、分割領域毎に、分割領域に埋め込まれている複数のヒータに流れる電流の合計値に基づいて、分割領域毎に埋め込まれている一部のヒータの断線の有無を判定する。また、それぞれの分割領域に埋め込まれている複数のヒータは並列に接続されている。また、制御部は、それぞれの分割領域において、当該分割領域に埋め込まれている一部のヒータが断線していると判定した場合に、一部のヒータが断線している分割領域内に埋め込まれているヒータ１つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ１つ当たりに流す電流よりも多くなるように制御する。

本発明の種々の側面および実施形態によれば、ヒータが断線した場合でも被処理基板の温度制御の精度を高く維持することができる。

図１は、基板処理装置の一例を示す断面図である。図２は、静電チャックの上面の一例を示す図である。図３は、各分割領域に設けられたヒータの構造の一例を示す図である。図４は、制御ボードの一例を示すブロック図である。図５は、温度制御処理の一例を示すフローチャートである。図６は、各分割領域に設けられたヒータの構造の他の例を示す図である。

開示する温度制御装置は、１つの実施形態において、載置台と、複数のヒータと、制御部とを備える。載置台は、被処理基板を載置する。複数のヒータは、載置台の内部であって、載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に埋め込まれている。制御部は、分割領域毎に、分割領域に埋め込まれている複数のヒータに流れる電流の合計値に基づいて、分割領域毎に埋め込まれている一部のヒータの断線の有無を判定する。また、それぞれの分割領域に埋め込まれている複数のヒータは並列に接続されている。また、制御部は、それぞれの分割領域において、当該分割領域に埋め込まれている一部のヒータが断線していると判定した場合に、一部のヒータが断線している分割領域内に埋め込まれているヒータ１つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ１つ当たりに流す電流よりも多くなるように制御する。

また、開示する温度制御装置の１つの実施形態において、それぞれの分割領域には、並列に接続されている２つのヒータが埋め込まれていてもよい。また、制御部は、分割領域毎に、分割領域に埋め込まれている２つのヒータに流れる電流の合計値が、いずれのヒータも断線していない場合に分割領域に埋め込まれている２つのヒータに流れる電流の合計値よりも小さい第１の閾値未満であり、かつ、第１の閾値よりも小さい第２の閾値以上である場合に、当該分割領域に埋め込まれている一部のヒータが断線していると判定してもよい。

また、開示する温度制御装置の１つの実施形態において、ヒータは、抵抗ヒータであってもよい。また、第１の閾値は、いずれのヒータも断線していない場合に分割領域に埋め込まれている２つのヒータに流れる電流の合計値の（１／２）倍の値に所定のマージンを加えた値であってもよく、第２の閾値は、０に所定のマージンを加えた値であってもよい。

また、開示する温度制御装置の１つの実施形態において、制御部は、それぞれの分割領域において、当該分割領域に埋め込まれている一部のヒータが断線していると判定した場合に、一部のヒータが断線している分割領域内に埋め込まれているヒータ１つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ１つ当たりに流す電流の√２倍となるように制御してもよい。

また、開示する温度制御装置の１つの実施形態において、載置台は、積層された複数の絶縁層を含んでいてもよく、分割領域に埋め込まれている複数のヒータのそれぞれは、複数の絶縁層の中の１つの絶縁層の異なる面に配置されていてもよい。

また、開示する温度制御装置の１つの実施形態において、載置台は、積層された複数の絶縁層を含んでいてもよく、分割領域に埋め込まれている複数のヒータのそれぞれは、複数の絶縁層の中の１つの絶縁層の同一の面に配置されていてもよい。

また、開示する温度制御方法は、１つの実施形態において、載置台の上に載置された被処理基板の温度を制御する温度制御方法であって、載置台の内部であって、載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に埋め込まれ、並列に接続されている複数のヒータに流れる電流の合計値を、分割領域毎に測定するステップと、分割領域毎の電流の合計値に基づいて、分割領域毎に埋め込まれている一部のヒータの断線の有無を判定するステップと、それぞれの分割領域において、当該分割領域に埋め込まれている一部のヒータが断線していると判定した場合に、一部のヒータが断線している分割領域内に埋め込まれているヒータ１つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ１つ当たりに流す電流よりも多くなるように制御するステップとを含む。

また、開示する載置台は、１つの実施形態において、被処理基板を載置する載置台であって、載置台の内部であって、載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に埋め込まれている複数のヒータを備え、それぞれの分割領域に埋め込まれている複数のヒータは並列に接続されている。

以下に、開示する温度制御装置、温度制御方法、および載置台の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示される温度制御装置、温度制御方法、および載置台が限定されるものではない。

［基板処理装置１００の構成］
図１は、基板処理装置１００の構成の一例を示す断面図である。基板処理装置１００は、例えば図１に示すように、気密に構成され、電気的に接地されたチャンバ１を有する。チャンバ１は、例えば表面が陽極酸化被膜で覆われたアルミニウム等により、略円筒状に形成されている。本実施例において、基板処理装置１００は、容量結合型の平行平板プラズマ処理装置である。

チャンバ１内には、例えばアルミニウム等の導電性の金属で形成された基材２ａが設けられている。基材２ａは、下部電極の機能を有する。基材２ａは、絶縁板３上に設けられた導体の支持台４に支持されている。また、基材２ａの上方の外周には、例えば単結晶シリコン等で形成されたフォーカスリング５が設けられている。さらに、基材２ａおよび支持台４の周囲には、基材２ａおよび支持台４を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３ａが設けられている。

基材２ａの上方には、基材２ａと略平行に対向するように、換言すれば、基材２ａ上に配置される半導体ウエハＷと対向するように、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６と基材２ａとは、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。基材２ａには、整合器１１ａを介して高周波電源１２ａが接続されている。また、基材２ａには、整合器１１ｂを介して高周波電源１２ｂが接続されている。

高周波電源１２ａは、例えばプラズマの発生に用いられる所定の周波数（例えば１００ＭＨｚ）の高周波電力を基材２ａに供給する。また、高周波電源１２ｂは、例えばイオンの引き込み（バイアス）に用いられる所定の周波数の高周波電力であって、高周波電源１２ａよりも低い周波数（例えば、１３ＭＨｚ）の高周波電力を基材２ａに供給する。高周波電源１２ａおよび１２ｂのオンおよびオフの制御、ならびに、高周波電源１２ａおよび１２ｂによって供給される高周波の電力等は、後述する制御装置６０によって制御される。

基材２ａの上面には、被処理基板の一例である半導体ウエハＷを吸着保持すると共に、半導体ウエハＷの温度を制御するための静電チャック６が設けられている。静電チャック６は、多数積層された絶縁層６ｂと、絶縁層６ｂの間に設けられた電極６ａおよび複数のヒータ６ｃとを有する。電極６ａは、直流電源１３に接続されている。ヒータ６ｃは、後述する制御ボード２０に接続されている。電極６ａは、直流電源１３から印加された直流電圧によって静電チャック６の表面にクーロン力を発生させ、クーロン力により半導体ウエハＷを静電チャック６の上面に吸着保持する。直流電源１３のオンおよびオフは、後述する制御装置６０によって制御される。

また、静電チャック６は、ヒータ６ｃから発生する熱により、半導体ウエハＷを加熱する。静電チャック６の上面は、複数の領域である分割領域に分割されており、それぞれの分割領域に複数のヒータ６ｃが埋め込まれている。本実施例において、それぞれの分割領域に２個のヒータ６ｃが埋め込まれている。本実施例において、静電チャック６は、載置台の一例である。

基材２ａの内部には、ガルデン等の冷媒が流れる流路２ｂが形成されており、流路２ｂには、配管２ｃおよび２ｄを介してチラーユニット３３が接続されている。チラーユニット３３から供給された冷媒が流路２ｂ内を循環することによって、冷媒との熱交換により基材２ａが冷却される。チラーユニット３３によって供給される冷媒の温度および流量等は、後述する制御装置６０によって制御される。

また、基材２ａには、基材２ａを貫通するように、半導体ウエハＷの裏面側にヘリウムガス等の伝熱ガス（バックサイドガス）を供給するための配管３２が設けられている。配管３２は、伝熱ガス供給部３１に接続されている。伝熱ガス供給部３１から配管３２を通って半導体ウエハＷの裏面側に供給される伝熱ガスの流量等は、後述する制御装置６０によって制御される。

制御装置６０は、流路２ｂを流れる冷媒の温度と、静電チャック６内の各ヒータ６ｃに供給される電力と、半導体ウエハＷの裏面に供給される伝熱ガスの流量とを制御することにより、静電チャック６の上面に吸着保持された半導体ウエハＷの温度を、所定範囲内の温度に制御することができる。

シャワーヘッド１６は、チャンバ１の上部に設けられている。シャワーヘッド１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを備えており、絶縁性部材４５を介してチャンバ１の上部に支持されている。本体部１６ａは、例えば表面に陽極酸化処理が施されたアルミニウム等により形成され、その下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持する。上部天板１６ｂは、例えば石英等のシリコン含有物質で形成される。

本体部１６ａの内部には、ガス拡散室１６ｃが設けられている。本体部１６ａの底部には、ガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、多数のガス流出口１６ｅが形成されている。上部天板１６ｂには、当該上部天板１６ｂを厚さ方向に貫通するように複数のガス導入口１６ｆが設けられており、それぞれのガス導入口１６ｆは、上記したガス流出口１６ｅに連通している。このような構成により、ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、それぞれのガス流出口１６ｅおよびガス導入口１６ｆを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。なお、本体部１６ａ等には、図示しないヒータや、冷媒を循環させるための図示しない配管等の温度調整器が設けられており、半導体ウエハＷの処理中にシャワーヘッド１６を所望の範囲内の温度に制御できるようになっている。

本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃに処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが形成されている。ガス導入口１６ｇには、配管１５ｂの一端が接続されており、配管１５ｂの他端には、弁Ｖおよびマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ａを介して、半導体ウエハＷの処理に用いられる処理ガスを供給する処理ガス供給源１５が接続されている。処理ガス供給源１５から供給された処理ガスは、配管１５ｂを介してガス拡散室１６ｃに供給され、それぞれのガス流出口１６ｅおよびガス導入口１６ｆを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。弁ＶおよびＭＦＣ１５ａは、後述する制御装置６０により制御される。

シャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４０およびスイッチ４１を介して可変直流電源４２が電気的に接続されている。可変直流電源４２は、スイッチ４１により直流電圧の供給および遮断が可能となっている。可変直流電源４２からシャワーヘッド１６に供給される直流電圧の大きさや、スイッチ４１のオンおよびオフは、後述する制御装置６０によって制御される。例えば、高周波電源１２ａおよび１２ｂから高周波電力を基材２ａに供給してチャンバ１内の処理空間にプラズマを発生させる際には、必要に応じて制御装置６０によりスイッチ４１がオンとされ、上部電極として機能するシャワーヘッド１６に所定の大きさの直流電圧が印加される。

チャンバ１の底部には、排気口７１が形成されている。排気口７１には、排気管７２を介して排気装置７３が接続されている。排気装置７３は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることによりチャンバ１内を所定の真空度まで減圧することができる。排気装置７３の排気流量等は、後述する制御装置６０により制御される。また、チャンバ１の側壁には、開口部７４が設けられており、開口部７４には、当該開口部７４を開閉するためのゲートバルブＧが設けられている。

チャンバ１の内壁には、内壁の面に沿って、デポシールド７６が、着脱自在に設けられている。また、内壁部材３ａの外周面には、内壁部材３ａを覆うようにデポシールド７７が設けられている。デポシールド７６および７７は、チャンバ１の内壁にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止する。静電チャック６上に吸着保持された半導体ウエハＷと略同じ高さのデポシールド７６の位置には、直流的にグランドに接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）７９が設けられている。導電性部材７９により、チャンバ１内の異常放電が抑制される。

また、チャンバ１の周囲には、同心円状にリング磁石９が配置されている。リング磁石９は、シャワーヘッド１６と基材２ａとの間の空間に磁場を形成する。リング磁石９は、図示しない回転機構により回転自在に保持されている。

制御装置６０は、プロセスコントローラ６１、ユーザインターフェース６２、および記憶部６３を有する。ユーザインターフェース６２は、基板処理装置１００のオペレータ等からの操作を受け付ける入力装置や、プロセスコントローラ６１による処理の結果やプロセスコントローラ６１からの通知を表示する表示装置等を含む。記憶部６３は、プロセスコントローラ６１によって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピ等を記憶する。プロセスコントローラ６１は、記憶部６３から読み出したプログラムを実行し、記憶部６３内に記憶されたレシピに基づいて基板処理装置１００の各部を制御することにより、基板処理装置１００によって所定の処理を実行する。

［静電チャック６］
図２は、静電チャック６の上面の一例を示す図である。静電チャック６の外周には、静電チャック６を囲むようにフォーカスリング５が設けられている。半導体ウエハＷが載置される静電チャック６の上面は複数の分割領域６ｄに分けられている。本実施例において、分割領域６ｄは、静電チャック６の上面が同心円状に複数の領域に分割され、さらに、中心の領域を除くそれぞれの同心円状の領域が周方向に複数の領域に分割されたそれぞれの領域である。なお、本実施例において、静電チャック６は、例えば図２に示すように、２７個の分割領域６ｄに分けられているが、分割領域６ｄの数はこれに限られず、静電チャック６は１００個以上の分割領域６ｄに分けられていてもよい。

本実施例において、それぞれの分割領域６ｄに対応する静電チャック６の内部には、ヒータ６ｃが２個ずつ埋め込まれている。それぞれの分割領域６ｄに埋め込まれたヒータ６ｃに供給される電力は、後述する制御ボード２０によってそれぞれ独立に制御される。

［分割領域内のヒータの構造］
図３は、各分割領域６ｄに設けられたヒータ６ｃの構造の一例を示す図である。図３（Ａ）は、各分割領域６ｄに設けられたヒータ６ｃの断面の一例を示す図である。図３（Ｂ）は、各分割領域６ｄに設けられたヒータ６ｃの一例を示す斜視図である。本実施例において、各分割領域６ｄには、例えば図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、２つのヒータ６ｃ−１および６ｃ−２が設けられている。各分割領域６ｄにおいて、ヒータ６ｃ−１は多数積層された絶縁層６ｂの中の１つの絶縁層６ｂの一方の面に、ヒータ６ｃ−２は当該絶縁層６ｂの他方の面に、例えば印刷等によりそれぞれ形成される。これにより、２つのヒータ６ｃ−１および６ｃ−２を短絡させることなく、２つのヒータ６ｃ−１および６ｃ−２を各分割領域６ｄに容易に形成することができる。各分割領域６ｄに設けられた２つのヒータ６ｃ−１および６ｃ−２は、例えば図３（Ｂ）に示すように並列に接続されており、配線２００を介して制御ボード２０に接続されている。

本実施例において、ヒータ６ｃ−１および６ｃ−２は、例えば抵抗ヒータである。なお、各分割領域６ｄにおいて、ヒータ６ｃ−１および６ｃ−２の抵抗値は、互いにほぼ等しいことが好ましい。また、他の例として、ヒータ６ｃ−１および６ｃ−２は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタ等の半導体ヒータや、ペルチェ素子等であってもよい。

［制御ボード２０の構成］
図４は、制御ボード２０の一例を示すブロック図である。制御ボード２０は、例えば図４に示すように、制御部２１および複数の制御ブロック２２−１〜２２−ｎを有する。なお、以下では、複数の制御ブロック２２−１〜２２−ｎのそれぞれを区別することなく総称する場合に単に制御ブロック２２と記載する。制御ブロック２２は、静電チャック６内の１つの分割領域６ｄに対して１つ設けられている。それぞれの制御ブロック２２は、電圧制御部２３、スイッチ２４、電流制御部２５、および電流計２６を有する。静電チャック６と、各分割領域６ｄに埋め込まれているヒータ６ｃと、制御部２１とを備える基板処理装置１００は、温度制御装置の一例である。

電圧制御部２３は、制御部２１からの指示に応じて、所定電圧の電力を発生させ、スイッチ２４へ出力する。スイッチ２４は、制御部２１からの指示に応じて、電圧制御部２３から出力された電力を電流制御部２５または電流計２６へ出力する。電流制御部２５は、分割領域６ｄ内の各ヒータ６ｃに供給される電流の合計値を、制御部２１から指示された値に制御する。電流計２６は、制御部２１からの指示に応じて、電圧制御部２３から出力された電力に応じて、分割領域６ｄ内の各ヒータ６ｃに流れる電流の合計値を測定する。そして、電流計２６は、測定した電流の合計値の情報を制御部２１に通知する。

制御部２１は、基板処理装置１００による処理の開始前などの所定のタイミングで、分割領域６ｄ毎に、電圧制御部２３に所定電圧の電力を発生させ、電圧制御部２３からの電力を電流計２６へ出力するようにスイッチ２４を制御する。そして、制御部２１は、分割領域６ｄ内の各ヒータ６ｃに流れる電流の合計値を測定するように電流計２６を制御する。

ここで、静電チャック６内の各分割領域６ｄに設けられた２つのヒータ６ｃは並列に接続されている。そのため、各分割領域６ｄにおいて、いずれかのヒータ６ｃが断線した場合、分割領域６ｄに流れる電流の合計値は、いずれのヒータ６ｃも断線してない場合に分割領域６ｄに流れる電流の合計値よりも低くなる。本実施例において、各分割領域６ｄに設けられた２つのヒータ６ｃの抵抗値はほぼ等しい。そのため、各分割領域６ｄにおいて、いずれかのヒータ６ｃが断線した場合、分割領域６ｄに流れる電流の合計値は、いずれのヒータ６ｃも断線してない分割領域６ｄに流れる電流の合計値の約（１／２）倍以下の値となる。

制御部２１は、電流計２６によって測定された電流の合計値が第１の閾値以上か否かを判定する。本実施例において、第１の閾値は、例えば、各分割領域６ｄにおいていずれのヒータ６ｃも断線してない分割領域６ｄに流れる電流の合計値の（１／２）倍の値に所定のマージンを加えた値である。所定のマージンは、例えば、各ヒータ６ｃの抵抗値のばらつきや、電流計２６による電流の測定誤差等に基づいて予め決定された値である。第１の閾値は、各分割領域６ｄにおいていずれのヒータ６ｃも断線してない場合に分割領域６ｄに流れる電流の合計値の例えば（２／３）倍の値であってもよい。

電流計２６によって測定された電流の合計値が第１の閾値未満である場合、制御部２１は、電流計２６によって測定された電流の合計値が第２の閾値以上か否かを判定する。本実施例において、第２の閾値は、例えば０に所定のマージンを加えた値である。所定のマージンは、例えば電流計２６による電流の測定誤差等に基づいて予め決定された値である。第２の閾値は、各分割領域６ｄにおいていずれのヒータ６ｃも断線してない場合に分割領域６ｄに流れる電流の合計値の（１／３）倍の値であってもよい。

電流計２６によって測定された電流の合計値が第１の閾値未満であり、かつ、第２の閾値以上である場合、分割領域６ｄ内の一部のヒータ６ｃ、すなわち１つのヒータ６ｃが断線していると考えられる。そこで、制御部２１は、一部のヒータが断線している分割領域６ｄ内に埋め込まれているヒータ６ｃ１つ当たりに流す電流を、いずれのヒータ６ｃも断線していない場合にヒータ６ｃ１つ当たりに流す電流よりも多くなるように制御する。

具体的には、制御部２１は、分割領域６ｄに供給される電流の合計値を、いずれのヒータ６ｃも断線してない場合に分割領域６ｄに流れる電流の合計値の（１／√２）倍の値にするように電流制御部２５を制御する。これにより、一部のヒータ６ｃが断線している分割領域６ｄに埋め込まれているヒータ６ｃ１つ当たりに流れる電流が、いずれのヒータ６ｃも断線していない場合にヒータ６ｃ１つ当たりに流れる電流の√２倍となる。

これにより、一部のヒータ６ｃが断線している分割領域６ｄにおいて、断線してないヒータ６ｃに供給される電力を、いずれのヒータ６ｃも断線していない場合に分割領域６ｄに供給される電力とほぼ等しくすることができる。そのため、一部のヒータ６ｃが断線している分割領域６ｄにおいて、断線してないヒータ６ｃによって発生する熱量を、いずれのヒータ６ｃも断線していない分割領域６ｄ内のヒータ６ｃによって発生する熱量とほぼ等しくすることができる。これにより、各分割領域６ｄにおいて、一部のヒータ６ｃが断線した場合であっても、分割領域６ｄ内の断線していないヒータ６ｃによって、断線したヒータ６ｃの熱量を補完することができる。従って、ヒータ６ｃが断線した場合であっても半導体ウエハＷの温度制御の精度を高く維持することが可能となる。

全ての分割領域６ｄについて、電流計２６による電流の合計値の測定が終了した場合、制御部２１は、電圧制御部２３からの電力を電流制御部２５へ出力するように、各制御ブロック２２内のスイッチ２４を制御する。これにより、各分割領域６ｄ内のヒータ６ｃには、対応する制御ブロック２２内の電流制御部２５によって制御された電流が供給される。そして、基板処理装置１００により、記憶部６３内のレシピに従った処理が実行される。

一方、電流計２６によって測定された電流の合計値が第２の閾値未満となる分割領域６ｄがある場合、当該分割領域６ｄ内の全てのヒータ６ｃが断線していると考えられる。この場合、制御部２１は、全てのヒータ６ｃが断線している分割領域６ｄの情報を制御装置６０に通知する。制御装置６０は、全てのヒータ６ｃが断線している分割領域６ｄの情報を、ユーザインターフェース６２を介して基板処理装置１００のオペレータ等に通知する。

［温度制御処理］
図５は、温度制御処理の一例を示すフローチャートである。制御ボード２０は、例えば、基板処理装置１００の設置時や基板処理装置１００による処理の開始前などの所定のタイミングで、図５のフローチャートに示す処理を実行する。

まず、制御部２１は、複数の分割領域６ｄの中で、未選択の分割領域６ｄを１つ選択する（Ｓ１００）。そして、制御部２１は、ステップＳ１００で選択した分割領域６ｄに対応する制御ブロック２２において、電圧制御部２３に所定電圧の電力を発生させ、電圧制御部２３からの電力を電流計２６へ出力するようにスイッチ２４を制御する。これにより、ステップＳ１００で選択された分割領域６ｄ内のヒータ６ｃには、電流計２６を介して所定の電圧が印加される（Ｓ１０１）。

次に、電流計２６は、分割領域６ｄ内のヒータ６ｃに流れる電流の合計値を測定する（Ｓ１０２）。そして、電流計２６は、測定した電流の合計値を示す情報を制御部２１に通知する。制御部２１は、電流計２６から通知された情報で示される電流の合計値が第１の閾値以上か否かを判定する（Ｓ１０３）。

電流の合計値が第１の閾値以上である場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、制御部２１は、ステップＳ１０７に示す処理を実行する。一方、電流の合計値が第１の閾値未満である場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、制御部２１は、電流の合計値が第２の閾値未満か否かを判定する（Ｓ１０４）。電流の合計値が第２の閾値未満である場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、制御部２１は、第１の断線状態を示す情報を、ステップＳ１００で選択した分割領域６ｄに対応付けて記憶する（Ｓ１０５）。そして、制御部２１は、ステップＳ１０７に示す処理を実行する。第１の断線状態とは、分割領域６ｄに含まれる全てのヒータ６ｃが断線している状態である。

一方、電流の合計値が第２の閾値以上である場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、制御部２１は、第２の断線状態を示す情報を、ステップＳ１００で選択した分割領域６ｄに対応付けて記憶する（Ｓ１０６）。第２の断線状態とは、分割領域６ｄに含まれる一部のヒータ６ｃが断線している状態である。

次に、制御部２１は、全ての分割領域６ｄを選択したか否かを判定する（Ｓ１０７）。未選択の分割領域６ｄがある場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、制御部２１は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。

一方、全ての分割領域６ｄを選択した場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、制御部２１は、第１の断線状態の分割領域６ｄが存在するか否かを判定する（Ｓ１０８）。第１の断線状態の分割領域６ｄが存在する場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、制御部２１は、第１の断線状態の分割領域６ｄを示す情報を、アラームとして制御装置６０に通知する（Ｓ１１０）。制御装置６０のプロセスコントローラ６１は、第１の断線状態の分割領域６ｄを示す情報を、ユーザインターフェース６２を介して基板処理装置１００のオペレータ等にアラームとして通知する。そして、制御ボード２０は、本フローチャートに示した動作を終了する。

一方、第１の断線状態の分割領域６ｄが存在しない場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、制御部２１は、第２の断線状態の分割領域６ｄに供給される電流の値が所定の値となるように電流制御部２５を制御し（Ｓ１０９）、制御ボード２０は、本フローチャートに示した動作を終了する。具体的には、制御部２１は、第２の断線状態の分割領域６ｄ内に埋め込まれているヒータ６ｃ１つ当たりに流す電流を、いずれのヒータ６ｃも断線していない場合にヒータ６ｃ１つ当たりに流す電流よりも多くなるように電流制御部２５を制御する。例えば、制御部２１は、第２の断線状態の分割領域６ｄに供給される電流が、いずれのヒータ６ｃも断線状態にない場合に分割領域６ｄに供給される電流の合計値の例えば（１／√２）倍となるように、電流制御部２５を制御する。これにより、第２の断線状態にある分割領域６ｄ内で断線していないヒータ６ｃには、いずれのヒータ６ｃも断線状態にない場合にヒータ６ｃ１つ当たりに流れる電流の√２倍の電流が流れることになる。

ここで、いずれのヒータ６ｃも断線状態にない分割領域６ｄに電流Ｉが供給された場合、当該分割領域６ｄに含まれる２つのヒータ６ｃにはそれぞれ電流Ｉの（１／２）倍の電流が流れる。そのため、それぞれのヒータ６ｃの抵抗値をＲとすると、それぞれのヒータ６ｃに供給される電力は、Ｒ・（Ｉ／２）²となり、分割領域６ｄ全体では、（ＲＩ²／２）の電力に応じた熱量が発生する。

一方、第２の断線状態にある分割領域６ｄには、いずれのヒータ６ｃも断線状態にない場合に分割領域６ｄに供給される電流Ｉの（１／√２）倍の電流が供給される。そのため、第２の断線状態にある分割領域６ｄ内で断線していないヒータ６ｃには（Ｉ／√２）の電流が流れる。そのため、第２の断線状態にある分割領域６ｄ全体では、いずれのヒータ６ｃも断線状態にない分割領域６ｄ内のヒータ６ｃによって発生する熱量とほぼ同じ（ＲＩ²／２）の電力に応じた熱量が発生する。このように、各分割領域６ｄにおいて、一部のヒータ６ｃが断線した場合であっても、分割領域６ｄ内で断線していないヒータ６ｃにより、断線したヒータ６ｃの熱量を補完することができる。

以上、基板処理装置１００の実施例について説明した。上記説明から明らかなように、本実施例の基板処理装置１００によれば、ヒータ６ｃが断線した場合でも半導体ウエハＷの温度制御の精度を高く維持することができる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した実施例において、各分割領域６ｄに設けられた複数のヒータ６ｃは、１つの絶縁層６ｂにおける異なる面に形成されるが、開示の技術はこれに限られない。各分割領域６ｄに設けられた複数のヒータ６ｃは、例えば図６に示すように、１つの絶縁層６ｂにおける同一の面に形成されていてもよい。図６は、各分割領域６ｄに設けられたヒータ６ｃの構造の他の例を示す図である。図６（Ａ）は、各分割領域６ｄに設けられたヒータ６ｃの断面の一例を示す図である。図６（Ｂ）は、各分割領域６ｄに設けられたヒータ６ｃの一例を示す斜視図である。

２つのヒータ６ｃ−１および６ｃ−２が、図６に示すように絶縁層６ｂの同一の面に形成されることにより、各ヒータ６ｃから半導体ウエハＷまでの距離をほぼ等しくすることができる。これにより、各分割領域６ｄにおいて、一方のヒータ６ｃのみを発熱させた場合と、他方のヒータ６ｃのみを発熱させた場合とで、半導体ウエハＷに与える熱量の差を小さくすることができる。これにより、一部のヒータ６ｃが断線した場合でも半導体ウエハＷの温度制御の精度を高く維持することができる。

また、上記した実施例では、各分割領域６ｄに並列に接続された２つのヒータ６ｃが設けられたが、他の例として、各分割領域６ｄには並列に接続された３つ以上のヒータ６ｃが設けられていてもよい。

また、上記した実施例では、多数積層された絶縁層６ｂの中の１つの絶縁層６ｂに複数のヒータ６ｃが設けられたが、開示の技術はこれに限られない。例えば、絶縁性のフィルムの同一の面または異なる面に並列に接続された複数のヒータ６ｃが形成され、ヒータ６ｃが形成されたフィルムが静電チャック６の下面に貼り付けられてもよい。

また、上記した実施例では、容量結合型の平行平板プラズマ処理装置の一例である基板処理装置１００を用いて説明したが、開示の技術は、これに限られない。半導体ウエハＷを処理する装置であって、処理において半導体ウエハＷの温度を制御する装置であれば、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）方式やマイクロ波方式等のプラズマを用いた処理装置についても、上記した実施例に開示された技術を適用することができる。また、プラズマを用いない熱処理等を行う装置においても、上記した実施例に開示された技術を適用することが可能である。

Ｇゲートバルブ
Ｖ弁
Ｗ半導体ウエハ
１００基板処理装置
１チャンバ
２ａ基材
２ｂ流路
２ｃ配管
２ｄ配管
３絶縁板
３ａ内壁部材
４支持台
５フォーカスリング
６静電チャック
６ａ電極
６ｂ絶縁層
６ｃヒータ
６ｄ分割領域
９リング磁石
１１ａ、１１ｂ整合器
１２ａ、１２ｂ高周波電源
１３直流電源
１５処理ガス供給源
１５ａＭＦＣ
１５ｂ配管
１６シャワーヘッド
１６ａ本体部
１６ｂ上部天板
１６ｃガス拡散室
１６ｅガス流出口
１６ｆガス導入口
１６ｇガス導入口
２０制御ボード
２００配線
２１制御部
２２制御ブロック
２３電圧制御部
２４スイッチ
２５電流制御部
２６電流計
３１伝熱ガス供給部
３２配管
３３チラーユニット
４０ＬＰＦ
４１スイッチ
４２可変直流電源
４５絶縁性部材
６０制御装置
６１プロセスコントローラ
６２ユーザインターフェース
６３記憶部
７１排気口
７２排気管
７３排気装置
７４開口部
７６デポシールド
７７デポシールド
７９導電性部材

Claims

被処理基板を載置する載置台と、
前記載置台の内部であって、前記載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に複数埋め込まれているヒータと、
前記分割領域毎に、前記分割領域に埋め込まれている複数のヒータに流れる電流の合計値に基づいて、前記分割領域毎に埋め込まれている一部のヒータの断線の有無を判定する制御部と
を備え、
それぞれの前記分割領域に埋め込まれている複数のヒータは、並列に接続されており、
前記制御部は、
それぞれの前記分割領域において、当該分割領域に埋め込まれている一部のヒータが断線していると判定した場合に、一部のヒータが断線している分割領域内に埋め込まれているヒータ１つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ１つ当たりに流す電流よりも多くなるように制御することを特徴とする温度制御装置。
それぞれの前記分割領域には、並列に接続されている２つのヒータが埋め込まれており、
前記制御部は、
前記分割領域毎に、前記分割領域に埋め込まれている２つのヒータに流れる電流の合計値が、いずれのヒータも断線していない場合に前記分割領域に埋め込まれている２つのヒータに流れる電流の合計値よりも小さい第１の閾値未満であり、かつ、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値以上である場合に、当該分割領域に埋め込まれている一部のヒータが断線していると判定することを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。
前記ヒータは、抵抗ヒータであり、
前記第１の閾値は、いずれのヒータも断線していない場合に前記分割領域に埋め込まれている２つのヒータに流れる電流の合計値の（１／２）倍の値に所定のマージンを加えた値であり、
前記第２の閾値は、０に所定のマージンを加えた値であることを特徴とする請求項２に記載の温度制御装置。
前記制御部は、
それぞれの前記分割領域において、当該分割領域に埋め込まれている一部のヒータが断線していると判定した場合に、一部のヒータが断線している分割領域内に埋め込まれているヒータ１つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ１つ当たりに流す電流の√２倍となるように制御することを特徴とする請求項３に記載の温度制御装置。
前記載置台は、積層された複数の絶縁層を含み、
前記分割領域に埋め込まれている複数のヒータのそれぞれは、前記複数の絶縁層の中の１つの絶縁層の異なる面に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の温度制御装置。
前記載置台は、積層された複数の絶縁層を含み、
前記分割領域に埋め込まれている複数のヒータのそれぞれは、前記複数の絶縁層の中の１つの絶縁層の同一の面に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の温度制御装置。
載置台の上に載置された被処理基板の温度を制御する温度制御方法であって、
前記載置台の内部であって、前記載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に埋め込まれ、並列に接続されている複数のヒータに流れる電流の合計値を、前記分割領域毎に測定するステップと、
前記分割領域毎の電流の合計値に基づいて、前記分割領域毎に埋め込まれている一部のヒータの断線の有無を判定するステップと、
それぞれの前記分割領域において、当該分割領域に埋め込まれている一部のヒータが断線していると判定した場合に、一部のヒータが断線している分割領域内に埋め込まれているヒータ１つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ１つ当たりに流す電流よりも多くなるように制御するステップと
を含むことを特徴とする温度制御方法。
被処理基板を載置する載置台であって、
前記載置台の内部であって、前記載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に埋め込まれている複数のヒータを備え、
それぞれの前記分割領域に埋め込まれている複数のヒータは並列に接続されていることを特徴とする載置台。