JP2022132091A - Substrate processing apparatus and substrate temperature correction method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、基板処理装置および基板温度補正方法に関する。 The present disclosure relates to a substrate processing apparatus and a substrate temperature correction method.
特許文献1には、基板を載置する載置台の流路に、第1の温度の温調媒体および第2の温度の温調媒体を切り替えて供給することにより、基板の温度を切り替える技術が提案されている。特許文献2には、低温温調ユニットにより第1の温度に調温された温調媒体と、高温温調ユニットにより第1の温度よりも高い第2の温度に調温された温調媒体の混合比を調整して載置台の流路に供給することで、基板の温度を調整する技術が提案されている。
本開示は、温調媒体の温度変化の影響による基板の温度変化を抑制できる温調媒体の制御方法および温調媒体制御装置を提供する。 The present disclosure provides a temperature control medium control method and a temperature control medium control device capable of suppressing temperature change of a substrate due to temperature change of the temperature control medium.
本開示の一態様による基板処理装置は、載置台と、ガス供給部と、計測部と、制御部とを有する。載置台は、基板を載置する載置面が形成され、温調媒体を流すための流路が内部に形成され、載置面に伝熱ガスを吐出する吐出口が形成されている。ガス供給部は、吐出口から吐出させる伝熱ガスを供給する。計測部は、流路に流す温調媒体の温度を計測する。制御部は、計測部により計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化した場合、当該変化したタイミングから、温調媒体の温度変化によって載置面に載置された基板に温度変化が発生する所定時間経過後に、温調媒体の温度変化による基板の温度変化を打ち消すようにガス供給部から供給する伝熱ガスの圧力を制御する。 A substrate processing apparatus according to one aspect of the present disclosure includes a mounting table, a gas supply section, a measurement section, and a control section. The mounting table has a mounting surface on which the substrate is mounted, a flow path for flowing the temperature control medium is formed therein, and a discharge port for discharging heat transfer gas is formed on the mounting surface. The gas supply unit supplies heat transfer gas to be discharged from the discharge port. The measurement unit measures the temperature of the temperature control medium flowing through the flow path. When the temperature of the temperature control medium measured by the measurement unit changes by a predetermined temperature or more, the control unit causes the temperature of the substrate placed on the mounting surface to change due to the temperature change of the temperature control medium from the timing of the change. After a predetermined time has elapsed, the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply unit is controlled so as to cancel the temperature change of the substrate caused by the temperature change of the temperature control medium.
本開示の種々の側面および実施形態によれば、温調媒体の温度変化の影響による基板の温度変化を抑制することができる。 According to the various aspects and embodiments of the present disclosure, it is possible to suppress the temperature change of the substrate due to the temperature change of the temperature control medium.
以下に、開示される基板処理装置および基板温度補正方法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、以下の実施形態により、開示される基板処理装置および基板温度補正方法が限定されるものではない。 Embodiments of the disclosed substrate processing apparatus and substrate temperature correction method will be described in detail below with reference to the drawings. It should be noted that the disclosed substrate processing apparatus and substrate temperature correction method are not limited to the following embodiments.
ところで、載置台の流路に流す温調媒体の温度を変えることで載置台の温度を変え、基板の温度を変更しようとした場合、温調媒体の温度変化の影響により基板が温度変化する場合がある。例えば、切り替え時の戻り温調媒体の影響で、温調媒体を貯留するタンクに貯留された温調媒体の温度が変化し、タンクから供給される温調媒体の温度変化の影響により基板の温度が変化する場合がある。また、温調媒体の混合比を調整して温調媒体の温度を調整する場合、温度が一定となるように混合比を調整できず温調媒体の温度が変化し、温調媒体の温度変化の影響により基板の温度が変化する場合がある。 By the way, if the temperature of the mounting table is changed by changing the temperature of the temperature control medium flowing through the flow path of the mounting table to change the temperature of the substrate, the temperature of the substrate may change due to the influence of the temperature change of the temperature control medium. There is For example, the temperature of the temperature control medium stored in the tank that stores the temperature control medium changes due to the return temperature control medium at the time of switching, and the substrate temperature changes due to the temperature change of the temperature control medium supplied from the tank. may change. In addition, when the temperature of the temperature control medium is adjusted by adjusting the mixture ratio of the temperature control medium, the temperature of the temperature control medium cannot be adjusted so that the temperature is constant, and the temperature of the temperature control medium changes. The temperature of the substrate may change due to the influence of
基板が温度変化すると、基板処理に影響が及ぶ場合がある。そこで、本開示は、温調媒体の温度変化の影響による基板の温度変化を抑制することができる技術を提供する。 Substrate processing can be affected when the substrate changes in temperature. Accordingly, the present disclosure provides a technology capable of suppressing temperature change of the substrate due to the influence of temperature change of the temperature control medium.
[実施形態]
[基板処理装置1の構成]
本開示の基板処理装置の一例について説明する。最初に、実施形態に係る基板処理装置1について説明する。基板処理装置1は、基板Wに対して基板処理を実施する。実施形態では、基板処理装置1をプラズマ処理装置とし、基板処理としてプラズマエッチングなどのプラズマ処理を基板Wに対して行う場合を例に説明する。図1は、実施形態に係る基板処理装置1の一例を示す概略断面図である。本実施形態において、基板処理装置1は、例えば平行平板の電極を備えるプラズマエッチング装置である。基板処理装置1は、装置本体10および制御装置70を備える。装置本体10は、例えばアルミニウム等の材料により構成され、例えば略円筒形状の形状を有する処理容器12を有する。処理容器12は、内壁面に陽極酸化処理が施されている。また、処理容器12は、保安接地されている。
[Embodiment]
[Configuration of substrate processing apparatus 1]
An example of the substrate processing apparatus of the present disclosure will be described. First, a
処理容器12の底部上には、例えば石英等の絶縁材料により構成された略円筒状の支持部14が設けられている。支持部14は、処理容器12内において、処理容器12の底部から鉛直方向に(例えば上部電極30の方向に向けて)延在している。
A substantially
処理容器12内には、載置台11が設けられている。載置台11は、支持部14によって支持されている。載置台11は、半導体ウエハなどの基板Wを載置する載置面11aが上面の中央に形成されている。基板Wは、載置台11の載置面11aに載置される。載置台11は、載置面11aに載置された基板Wを保持する。載置台11は、静電チャックESCおよび下部電極LEを有する。下部電極LEは、例えばアルミニウム等の金属材料により構成され、略円盤形状の形状を有する。静電チャックESCは、下部電極LE上に配置されている。静電チャックESCの上面は、載置面11aとなる。
A mounting table 11 is provided in the
静電チャックESCは、導電膜である電極ELを、一対の絶縁層の間または一対の絶縁シートの間に配置した構造を有する。電極ELには、スイッチSWを介して直流電源17が電気的に接続されている。静電チャックESCは、直流電源17から供給された直流電圧により生じるクーロン力等の静電力により静電チャックESCの上面に基板Wを吸着する。これにより、静電チャックESCは、基板Wを保持することができる。
The electrostatic chuck ESC has a structure in which an electrode EL, which is a conductive film, is arranged between a pair of insulating layers or between a pair of insulating sheets. A
載置台11の載置面11aには、伝熱ガスを吐出する吐出口11bが形成されている。吐出口11bには、配管19を介して、例えばHeガス等の伝熱ガスが供給される。配管19には、ガス供給部18が接続されている。ガス供給部18は、配管19に伝熱ガスを供給する。配管19を介して供給された伝熱ガスは、吐出口11bから吐出されて静電チャックESCと基板Wとの間に供給される。静電チャックESCと基板Wとの間に供給される伝熱ガスの圧力を調整することにより、静電チャックESCと基板Wとの間の熱伝導率を調整することができる。
A
静電チャックESCの周囲には、基板Wのエッジおよび静電チャックESCを囲むようにエッジリングERが配置されている。エッジリングERは、フォーカスリングと呼ばれることもある。エッジリングERにより、基板Wに対する処理の面内均一性を向上させることができる。エッジリングERは、例えば石英等、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料により構成される。 An edge ring ER is arranged around the electrostatic chuck ESC so as to surround the edge of the substrate W and the electrostatic chuck ESC. The edge ring ER is sometimes called a focus ring. The edge ring ER can improve the in-plane uniformity of processing on the substrate W. FIG. The edge ring ER is made of a material, such as quartz, which is appropriately selected according to the material of the film to be etched.
下部電極LEの内部には、ガルデン(登録商標)等の絶縁性の流体である温調媒体が流れる流路15が形成されている。流路15には、配管16aおよび配管16bを介して温度制御装置20が接続されている。温度制御装置20は、下部電極LEの流路15内を流れる温調媒体の温度を制御する。温度制御装置20によって温度制御された温調媒体は、配管16aを介して下部電極LEの流路15内に供給される。流路15内を流れた温調媒体は、配管16bを介して温度制御装置20に戻される。
Inside the lower electrode LE, a
温度制御装置20は、第1の温度の温調媒体および第2の温度の温調媒体を切り替えて、下部電極LEの流路15内に供給する。第1の温度の温調媒体および第2の温度の温調媒体が切り替えられて下部電極LEの流路15内に供給されることにより、電極LEの温度が第1の温度および第2の温度に切り替わる。載置台11の温度も第1の温度および第2の温度に切り替わる。第1の温度は、例えば0℃以下の温度である。第2の温度は、例えば室温以上の温度である。
The
配管16aには、温度センサ21が設けられている。温度センサ21は、配管16aを流れる温調媒体の温度を計測する。
A
下部電極LEの下面には、下部電極LEに高周波電力を供給するための給電管69が電気的に接続されている。給電管69は、金属で構成されている。また、図1では図示が省略されているが、下部電極LEと処理容器12の底部との間の空間内には、静電チャックESC上の基板Wの受け渡しを行うためのリフターピンやリフターピンの駆動機構等が配置される。
A
給電管69には、整合器68を介して第1の高周波電源64が接続されている。第1の高周波電源64は、基板Wにイオンを引き込むための高周波電力、すなわち高周波バイアス電力を発生する電源であり、例えば400kHz~40.68MHzの周波数、一例においては13.56MHzの周波数の高周波バイアス電力を発生する。整合器68は、第1の高周波電源64の出力インピーダンスと負荷(下部電極LE)側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。第1の高周波電源64によって発生した高周波バイアス電力は、整合器68および給電管69を介して下部電極LEに供給される。
A first high-
載置台11の上方であって、載置台11と対向する位置には、上部電極30が設けられている。下部電極LEと上部電極30とは、互いに略平行となるように配置されている。上部電極30と下部電極LEとの間の空間では、プラズマが生成され、生成されたプラズマにより、静電チャックESCの上面に保持された基板Wに対してエッチング等のプラズマ処理が行われる。上部電極30と下部電極LEとの間の空間は、処理空間PSである。
An
上部電極30は、例えば石英等により構成された絶縁性遮蔽部材32を介して、処理容器12の上部に支持されている。上部電極30は、電極板34および電極支持体36を有する。電極板34は、下面が処理空間PSに面している。電極板34には複数のガス吐出口34aが形成されている。電極板34は、例えばシリコンを含む材料により構成される。
The
電極支持体36は、例えばアルミニウム等の導電性材料により構成され、電極板34を上方から着脱自在に支持する。電極支持体36は、図示しない水冷構造を有し得る。電極支持体36の内部には、拡散室36aが形成されている。拡散室36aからは、電極板34のガス吐出口34aに連通する複数のガス流通口36bが下方に(載置台11に向けて)延びている。電極支持体36には、拡散室36aに処理ガスを導くガス導入口36cが設けられており、ガス導入口36cには、配管38が接続されている。
The
配管38には、バルブ群42および流量制御器群44を介して、ガスソース群40が接続されている。ガスソース群40は、複数のガスソースを有している。バルブ群42には複数のバルブが含まれ、流量制御器群44にはマスフローコントローラ等の複数の流量制御器が含まれる。ガスソース群40のそれぞれは、バルブ群42の中の対応するバルブおよび流量制御器群44の中の対応する流量制御器を介して、配管38に接続されている。
A
これにより、装置本体10は、ガスソース群40の中で選択された一または複数のガスソースからの処理ガスを、個別に調整された流量で、電極支持体36内の拡散室36aに供給することができる。拡散室36aに供給された処理ガスは、拡散室36a内を拡散し、それぞれのガス流通口36bおよびガス吐出口34aを介して処理空間PS内にシャワー状に供給される。
Thereby, the apparatus
電極支持体36には、整合器66を介して第2の高周波電源62が接続されている。第2の高周波電源62は、プラズマ生成用の高周波電力を発生する電源であり、例えば27~100MHzの周波数、一例においては60MHzの周波数の高周波電力を発生する。整合器66は、第2の高周波電源62の出力インピーダンスと負荷(上部電極30)側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。第2の高周波電源62によって発生した高周波電力は、整合器66を介して上部電極30に供給される。なお、第2の高周波電源62は、整合器66を介して下部電極LEに接続されてもよい。
A second high-
処理容器12の内壁面および支持部14の外側面には、表面がY2O3や石英等でコーティングされたアルミニウム等により構成されたデポシールド46が着脱自在に設けられている。デポシールド46は、処理容器12および支持部14にエッチング副生成物(デポ)が付着することを防止する。
A
支持部14の外側壁と処理容器12の内側壁との間であって、処理容器12の底部側(支持部14が設置されている側)には、排気プレート48が設けられている。排気プレート48は、表面がY2O3や石英等でコーティングされたアルミニウム等により構成されている。排気プレート48の下方には、排気口12eが設けられている。排気口12eには、排気管52を介して排気装置50が接続されている。
An
排気装置50は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有する。排気装置50は、処理容器12内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。処理容器12の側壁には基板Wを搬入または搬出するための開口12gが設けられている。開口12gは、ゲートバルブ54により開閉可能となっている。
The
制御装置70は、例えば、コンピュータである。上記のように構成された装置本体10は、制御装置70によって、その動作が統括的に制御される。制御装置70は、制御部71と、記憶部72とを有する。なお、制御装置70は、処理状況など各種の情報を表示する表示部や、各種の入力操作を行うキーボード等の操作部を有してもよい。
The
記憶部72は、各種のデータを記憶する記憶デバイスである。例えば、記憶部72は、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)、光ディスクなどの記憶装置である。なお、記憶部72は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ、NVSRAM(Non Volatile Static Random Access Memory)などのデータを書き換え可能な半導体メモリであってもよい。
The
記憶部72は、制御部71で実行されるOS(Operating System)や各種プログラムを記憶する。例えば、記憶部72は、後述する基板温度補正方法の処理を実行するプログラムを含む各種のプログラムを記憶する。さらに、記憶部72は、制御部71で実行されるプログラムで用いられる各種データを記憶する。例えば、記憶部72は、パラメータデータ72aを記憶する。なお、記憶部72は、上記に例示したデータ以外にも、他のデータを併せて記憶することもできる。
The
パラメータデータ72aは、プラズマ処理の処理条件ごとに、後述するパラメータの値を記憶したデータである。パラメータデータ72aの詳細は、後述する。
The
制御部71は、装置本体10の各部を制御するプロセッサなどのデバイスである。制御部71としては、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等の電子回路や、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路を採用できる。制御部71は、各種の処理手順を規定したプログラムや制御データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する。制御部71は、記憶部72に記憶されたプログラムをメモリに読み出してプロセッサで実行して装置本体10の各部を制御することにより、プラズマ処理を実施する。また、制御部71は、実施形態に係る基板温度補正方法の処理を実施する。
The control unit 71 is a device such as a processor that controls each unit of the
[温度制御装置20の構成]
次に、温度制御装置20の概略的な構成について説明する。図2は、実施形態に係る温度制御装置20の概略構成の一例を示す図である。
[Configuration of Temperature Control Device 20]
Next, a schematic configuration of the
温度制御装置20は、第1の切替部200、第2の切替部201、第1の温度制御部206、および第2の温度制御部207を有する。
The
第1の温度制御部206は、配管220を介して配管16aに接続されている。また、第1の温度制御部206は、配管222を介して配管16bに接続されている。第1の温度制御部206は、温調媒体の温度を第1の温度に制御する。例えば、第1の温度制御部206は、温調媒体を貯留するタンクを有し、タンクの温度を制御することで温調媒体の温度を第1の温度に制御する。第1の温度制御部206は、タンクから第1の温度の温調媒体を配管220、および配管16aを介して、下部電極LEの流路15内に供給する。下部電極LEの流路15内に供給された温調媒体は、配管16b、および配管222を介して、第1の温度制御部206のタンクに戻される。
The first
第2の温度制御部207は、配管227を介して、接続位置Aにおいて配管16aおよび配管220に接続されている。また、第2の温度制御部207は、配管225を介して、接続位置Bにおいて配管16bおよび配管222に接続されている。第2の温度制御部207は、温調媒体の温度を第1の温度よりも高い第2の温度に制御する。例えば、第2の温度制御部207は、温調媒体を貯留するタンクを有し、タンクの温度を制御することで温調媒体の温度を第2の温度に制御する。第2の温度制御部207は、タンクから第2の温度の温調媒体を配管227、および配管16aを介して、温度制御された第2の温度の温調媒体を下部電極LEの流路15内に供給する。下部電極LEの流路15内に供給された温調媒体は、配管16b、および配管225を介して、第2の温度制御部207のタンクに戻される。
The second
第1の温度制御部206と第2の温度制御部207とは、配管208で接続されている。配管208は、温調媒体を貯留する第1の温度制御部206内のタンクの液面と、温調媒体を貯留する第2の温度制御部207内のタンクの液面とを調整する。これにより、温調媒体の漏洩が防止される。
The first
第1の切替部200は、配管220および配管227の配管16aとの接続部分に設けられている。第1の切替部200は、下部電極LEの流路15内を流れる温調媒体を切り替える。第1の切替部200は、第1の供給弁2000および第2の供給弁2001を有する。第1の供給弁2000は、配管220の配管16aとの接続位置Aの近傍に設けられている。第2の供給弁2001は、配管227の配管16aとの接続位置Aの近傍に設けられている。
The
第2の切替部201は、配管222および配管225の配管16bとの接続部分に設けられている。第2の切替部201は、下部電極LEの流路15内から流れ出た温調媒体の出力先を、第1の温度制御部206または第2の温度制御部207に切り替える。第2の切替部201は、第1の戻り弁2010および第2の戻り弁2011を有する。第1の戻り弁2010は、配管222の配管16bとの接続位置Bの近傍に設けられている。第2の戻り弁2011は、配管225の配管16bとの接続位置Bの近傍に設けられている。
The
本実施形態において、第1の供給弁2000、第2の供給弁2001、第1の戻り弁2010、および第2の戻り弁2011は、いずれも開状態と閉状態で切り替え可能な二方弁である。第1の供給弁2000、第2の供給弁2001、第1の戻り弁2010、第2の戻り弁2011の開閉は、制御部71によってそれぞれ制御される。
In this embodiment, the
なお、図2では、温度制御装置20の構成を概略的に示したが、温度制御装置20の構成は、これに限定されるものではない。温度制御装置20は、例えば、特許文献1のような水撃を抑制可能な構成としてもよい。
Although FIG. 2 schematically shows the configuration of the
[温調媒体の切り替え動作]
図3Aおよび図3Bは、実施形態に係る温度制御装置20による温調媒体の切り替え動作を説明する図である。なお、図3Aおよび図3Bでは、開けられている弁が白抜きで描かれており、閉められている弁が黒塗りで描かれている。
[Switching operation of temperature control medium]
3A and 3B are diagrams for explaining the switching operation of the temperature control medium by the
第1の温度制御部206は、温調媒体の温度を第1の温度に制御する。第2の温度制御部207は、温調媒体の温度を第1の温度よりも高い第2の温度に制御する。
A first
第1の温度の温調媒体を流路15に循環させる場合、制御部71は、第1の供給弁2000および第1の戻り弁2010を開状態に制御し、第2の供給弁2001および第2の戻り弁2011の閉状態に制御する。これにより、図3Aに示すように、第1の温度の温調媒体が第1の温度制御部206から出力され、配管220、第1の供給弁2000、および配管16aを介して下部電極LEの流路15内に供給される。また、下部電極LEの流路15内に供給された温調媒体は、配管16b、第1の戻り弁2010、および配管222を介して、第1の温度制御部206に戻される。これにより、載置台11は、第1の温度に制御される。
When the temperature control medium having the first temperature is circulated through the
一方、第2の温度の温調媒体を流路15に循環させる場合、制御部71は、第1の供給弁2000および第1の戻り弁2010を閉状態に制御し、第2の供給弁2001および第2の戻り弁2011の開状態に制御する。これにより、図3Bに示すように、第2の温度の温調媒体が第2の温度制御部207から出力され、配管227、第2の供給弁2001、および配管16aを介して下部電極LEの流路15内に供給される。また、下部電極LEの流路15内に供給された温調媒体は、配管16b、第2の戻り弁2011、および配管225を介して、第2の温度制御部207に戻される。これにより、載置台11は、第2の温度に制御される。
On the other hand, when the temperature control medium having the second temperature is circulated through the
ところで、流路15に流す温調媒体の温度を変えて載置台11の温度を変え、基板Wの温度を変更しようとした場合、温調媒体の温度変化の影響により基板Wの温度変化する場合がある。
By the way, if it is attempted to change the temperature of the substrate W by changing the temperature of the temperature control medium flowing through the
例えば、載置台11の流路15に流す温調媒体の温度を第1の温度から第2の温度に変える場合、制御部71は、第1の供給弁2000、第2の供給弁2001、第1の戻り弁2010、第2の戻り弁2011の開閉を図3Aから図3Bの状態に切り替える。この場合、切り替えの際に、流路15内に残った第1の温度の温調媒体が第2の温度制御部207のタンクに流れ込み、タンク内の温調媒体の温度が第2の温度から低下する。第2の温度制御部207は、タンクの温度を制御している。このため、時間の経過により、タンク内の温調媒体の温度は、第2の温度に戻る。このタンク内の温調媒体の温度が第2の温度から低下している間、第2の温度制御部207から載置台11の流路15に供給される温調媒体の温度は、第2の温度から一時的に低下する。
For example, when changing the temperature of the temperature control medium flowing through the
また、例えば、載置台11の流路15に流す温調媒体の温度を第2の温度から第1の温度に変える場合、制御部71は、第1の供給弁2000、第2の供給弁2001、第1の戻り弁2010、第2の戻り弁2011の開閉を図3Bから図3Aの状態に切り替える。この場合、切り替えの際に、流路15内に残った第2の温度の温調媒体が第1の温度制御部206のタンクに流れ込み、タンク内の温調媒体の温度が第1の温度から上昇する。第1の温度制御部206は、タンクの温度を制御している。このため、時間の経過により、供給される温調媒体は、第1の温度に戻る。このタンク内の温調媒体の温度が第1の温度から上昇している間、第1の温度制御部206から載置台11の流路15に供給される温調媒体の温度は、第1の温度から一時的に上昇する。
Further, for example, when changing the temperature of the temperature control medium flowing through the
載置台11の流路15に流す温調媒体が温度変化の影響による基板Wの温度変化の一例を説明する。図4は、実施形態に係る温調媒体の温度と基板Wの温度の変化の一例を示すグラフである。図4は、基板処理装置1が、基板Wに対して、載置台11の流路15に第1の温度の温調媒体を流して第1のプラズマ処理を実施した後、載置台11の流路15に第2の温度の温調媒体を流して第2のプラズマ処理を実施した場合を示している。図4には、基板Wの温度の変化と、載置台11の流路15に供給される温調媒体の実際の温度(実温度)の変化と、温調媒体の設定温度の変化の波形がそれぞれ示されている。温調媒体の設定温度は、載置台11の流路15に流れる理想的な温調媒体の温度の温度を示している。また、図4には、それぞれ高周波電力を供給して、第1のプラズマ処理を実施する期間P1と、第2のプラズマ処理を実施する期間P2が示されている。
An example of the temperature change of the substrate W due to the influence of temperature change of the temperature control medium flowing through the
温度制御装置20は、第1のプラズマ処理の期間P1の前から第1の温度の温調媒体を載置台11の流路15に循環させている。基板Wの温度は、第1のプラズマ処理の期間P1の前では第1の温度T1となっているが、期間P1ではプラズマからの入熱があるため、第1の温度T1から上昇する。
The
温度制御装置20は、第1のプラズマ処理から第2のプラズマ処理に切り替わる際に、供給する温調媒体を、第1の温度の温調媒体から第2の温度の温調媒体に切り替える。図4では、温調媒体の設定温度が期間P1と期間P2の間で第1の温度T1から第2の温度T2に切り替わっている。載置台11の流路15に供給される温調媒体の実温度は、切り替えにより、第2の温度T2に急上昇して温度T2付近で一旦安定するが、流路15内に残った第1の温度の温調媒体の影響により、温度が第2の温度T2から一時的に低下する。基板Wの温度は、期間P2でのプラズマからの入熱により、上昇して一旦安定するが、温調媒体の温度の一時的な低下の影響により、温度が一時的に低下する。
When switching from the first plasma processing to the second plasma processing, the
図5は、実施形態に係る温調媒体の温度と基板の温度の変化の一例を示すグラフである。図5の上側には、図4の温調媒体および基板Wに一時的な温度の低下が発生している部分を拡大した拡大図が示されている。図5の下側には、伝熱ガスの圧力BPの変化が示されている。図5では、ガス供給部18は、一定の圧力BPで伝熱ガスを供給している。基板Wには載置台11を介して温調媒体の温度が伝わる。このため、温調媒体の温度変化は、遅れて基板Wに伝わる。このため、温調媒体の一時的な温度の低下よりも基板Wの一時的な温度の低下が遅れて発生している。この基板Wの温度の変化は、第2のプラズマ処理のプロセスに影響する。
FIG. 5 is a graph showing an example of changes in the temperature of the temperature control medium and the temperature of the substrate according to the embodiment. The upper part of FIG. 5 shows an enlarged view of a part where the temperature control medium and the substrate W in FIG. 4 are temporarily lowered in temperature. The lower part of FIG. 5 shows the change in pressure BP of the heat transfer gas. In FIG. 5, the
図4および図5に示したように、温調媒体の温度変化が起こってから、基板Wの温度変化動が起こるまでには時間の遅れがある。このため、温調媒体の温度変化が起こってからすぐに伝熱ガスの圧力BPの補正を行なうのは早すぎる。そこで、温調媒体が温度変化したタイミングから、温調媒体の温度変化によって基板Wに温度変化が発生する所定時間Δwt経過してから伝熱ガスの圧力BPの補正を行なうことで、精度さらに向上が見込まれる。 As shown in FIGS. 4 and 5, there is a time lag between when the temperature of the temperature control medium changes and when the temperature of the substrate W changes. Therefore, it is too early to correct the pressure BP of the heat transfer gas immediately after the temperature change of the temperature control medium occurs. Therefore, the accuracy is further improved by correcting the pressure BP of the heat transfer gas after a predetermined time .DELTA.wt elapses from the timing when the temperature of the temperature control medium changes and the temperature of the substrate W changes due to the temperature change of the temperature control medium. is expected.
所定時間Δwtは、経験的に定めることができる。例えば、所定時間Δwtは、基板処理装置1又は基板処理装置1と同様の特性の装置(例えば、実験用のプラズマ処理装置)を用いて、実際に温調媒体の温度が変化してから基板Wに温度変化が発生する期間を計測して定めることができる。図6は、実施形態に係る所定時間Δwtの求め方の一例を説明する図である。図6には、図5に示した基板Wの温度の変化と、載置台11の流路15に供給される温調媒体の実温度の変化と、温調媒体の設定温度の変化の波形がそれぞれ示されている。また、図6には、載置台11の温度の変化の波形がそれぞれ示されている。基板Wと載置台11は、温度の変化がほぼ同期している。温調媒体の実温度の変化の波形から、温調媒体の実温度が一時的に最も低下した経過時間を求める。また、基板Wの温度の変化の波形又は載置台11の温度の変化の波形から、基板W又は載置台11の温度が一時的に最も低下した経過時間を求める。そして、温調媒体の実温度が一時的に最も低下した経過時間と、基板W又は載置台11の温度が一時的に最も低下した経過時間との差を求めることにより、所定時間Δwtが求まる。図6の例では、温調媒体の実温度が一時的に最も低下した経過時間が106[sec]であり、基板W又は載置台11の温度が一時的に最も低下した経過時間が126[sec]であるため、所定時間Δwtが約20[sec]と求まる。
The predetermined time Δwt can be empirically determined. For example, the predetermined time Δwt is set by using the
また、所定時間Δwtは、理論的に定めることができる。例えば、所定時間Δwtは、以下の式(1)から求めることができる。 Also, the predetermined time Δwt can be determined theoretically. For example, the predetermined time Δwt can be obtained from the following formula (1).
Δwt = t1+t2-t3 (1) Δwt = t1 + t2 - t3 (1)
ここで、
t1は、配管体積に依存した遅れ時間である。
t2は、温調媒体から基板Wへの熱伝達にかかる時間である。
t3は、伝熱ガスの圧力の変更指示をガス供給部18が受けてから、実際に圧力BPが変更されるまでにかかる時間である。
here,
t1 is a delay time dependent on the pipe volume.
t2 is the time required for heat transfer from the temperature control medium to the substrate W;
t3 is the time from when the
t1は、流路15等に残った温調媒体が流れ出るまでの時間である。t1は、流路15と配管16a、16bと温度センサ21の設置位置により定まる。例えば、配管16aの温度センサ21の設置位置から流路15を通過した配管16bの端部までの長さをLとする。流路15と配管16a、16bの内側の断面積を同じとし、内側の断面積断をSとする。温調媒体の流速Vとする。この場合、以下の式(2)により求まる。
t1 is the time until the temperature control medium remaining in the
t1 = L×S÷V (2) t1 = L x S/V (2)
例えば、長さLを4.5[m]とし、断面積Sを2.85E-4[m2]とし、温調媒体の流速Vを0.5 [L/sec]とした場合、t1は、式(2)から以下のように求まる。 For example, when the length L is 4.5 [m], the cross-sectional area S is 2.85E −4 [m 2 ], and the flow velocity V of the temperature control medium is 0.5 [L/sec], t1 is , is obtained from the equation (2) as follows.
t1=4.5×2.85E-4÷0.5=2.6[sec] t1=4.5×2.85E- 4 /0.5=2.6[sec]
t2は、載置台11の流路15の熱が基板Wまで伝達するのに掛かる時間、すなわち、時定数(τ)であり、載置台11の流路15と基板Wとの間の熱抵抗と熱容量から求めることができる。例えば、載置台11の流路15と基板Wとの間の静電チャックESC、下部電極LE部分などの各層の熱抵抗と熱容量から式(3)により求まる。
t2 is the time it takes for the heat in the
t2 = τ =Σ(熱抵抗×熱容量) (3) t2 = τ = Σ (thermal resistance x heat capacity) (3)
t3は、実際の基板処理装置1又は基板処理装置1と同様の特性の装置(例えば、実験用のプラズマ処理装置)を用いて、伝熱ガスの圧力の変更指示をガス供給部18が受けてから、実際に圧力BPが変更されるまでにかかる時間を計測することで求まる。
At t3, the
載置台11は、吐出口11bから吐出される伝熱ガスの圧力が上昇すると、静電チャックESCと基板Wとの間の熱伝導率が上昇して基板Wの温度が低下する。また、載置台11は、吐出口11bから吐出される伝熱ガスの圧力が低下すると、静電チャックESCと基板Wとの間の熱伝導率が低下して基板Wの温度が上昇する。図7は、実施形態に係る伝熱ガスの圧力BPと基板Wの温度Twの関係の一例を示す図である。図7には、伝熱ガスの圧力BPと基板Wの温度Twの関係を示すPT曲線が示されている。ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPの増加に応じて、基板Wの温度Twは低下する。
In the mounting table 11, when the pressure of the heat transfer gas discharged from the
伝熱ガスの圧力BPと基板Wの温度Twの関係は、プラズマから基板Wへの入熱量よって変化する。図8は、実施形態に係るプラズマから基板Wへの入熱量QによるPT曲線の変化の一例を示す図である。プラズマから基板Wへの入熱量Qが大きいと、PT曲線は、全体的に上側に移動する。 The relationship between the pressure BP of the heat transfer gas and the temperature Tw of the substrate W changes depending on the amount of heat input to the substrate W from the plasma. FIG. 8 is a diagram showing an example of changes in the PT curve depending on the amount of heat input Q from the plasma to the substrate W according to the embodiment. When the amount of heat input Q from the plasma to the substrate W is large, the PT curve moves upward as a whole.
図9は、図7の縦軸、横軸を対数化した図である。図9のような伝熱ガスの圧力BPと基板Wの温度Twの関係を示すPT曲線は、基板Wの温度Twおよび伝熱ガスの圧力BPをそれぞれ対数化すると直線状の関係となる。よって、PT曲線は、対数関数により近似できる。例えば、PT曲線は、以下の式(4-1)のように表すことができ、式(4-1)から式(4-2)ように表すことができる。 FIG. 9 is a diagram obtained by logarithmizing the vertical axis and the horizontal axis of FIG. The PT curve showing the relationship between the pressure BP of the heat transfer gas and the temperature Tw of the substrate W as shown in FIG. Therefore, the PT curve can be approximated by a logarithmic function. For example, the PT curve can be represented by the following formula (4-1), and can be represented by formulas (4-1) to (4-2).
ln(T)=a×ln(P)+b (4-1)
T=Pa×eb (4-2)
ここで、
a、bは、パラメータである。
Tは、基板Wの温度である。
Pは、供給する伝熱ガスの圧力である。
ln(T)=a×ln(P)+b (4−1)
T=P a ×e b (4-2)
here,
a and b are parameters.
T is the temperature of the substrate W;
P is the pressure of the heat transfer gas supplied.
次に、基板Wの温度の補正について説明する。図10は、実施形態に係る基板Wの温度の補正の一例を説明する図である。図10には、PT曲線が示されており、下部には一部を拡大した拡大図が示さている。温調媒体の供給温度がΔT[℃]変化した場合、基板Wの温度TwもTからT+ΔTに変化する。基板Wの温度TwをT+ΔTからTへ戻すために伝熱ガスの圧力BPの補正量をΔPとする。 Next, correction of the temperature of the substrate W will be described. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of correcting the temperature of the substrate W according to the embodiment. FIG. 10 shows the PT curve, and a partially enlarged view is shown at the bottom. When the supply temperature of the temperature control medium changes by ΔT [° C.], the temperature Tw of the substrate W also changes from T to T+ΔT. Let ΔP be the correction amount of the pressure BP of the heat transfer gas in order to return the temperature Tw of the substrate W from T+ΔT to T.
(P,T+ΔT)および(P+ΔP,T)は、式(4-2)に代入すると、以下の式(5-1)、(5-2)となる。 Substituting (P, T+ΔT) and (P+ΔP, T) into equation (4-2) yields the following equations (5-1) and (5-2).
T+ΔT=Pa×eb (5-1)
T =(P+ΔP)a×eb (5-2)
T+ΔT=P a ×e b (5-1)
T = (P + ΔP) a ×e b (5-2)
式(5-1)、(5-2)を用いてTを消去すると、以下の式(6)となる。 Eliminating T using equations (5-1) and (5-2) results in the following equation (6).
(P+ΔP)a×eb+ΔT=Pa×eb (6) (P+ΔP) a × eb +ΔT= Pa × eb (6)
式(6)をΔPに関する式に整理すると、以下の式(7)となる。 The following equation (7) is obtained by rearranging the equation (6) into an equation relating to ΔP.
ΔP=(Pa-ΔT/eb)1/a-P (7) ΔP=(P a −ΔT/e b ) 1/a −P (7)
よって、パラメータa、bが定まると、式(7)から基板Wの温度TwをΔT変えるための伝熱ガスの圧力BPの補正量ΔPが求まる。 Therefore, when the parameters a and b are determined, the correction amount ΔP of the heat transfer gas pressure BP for changing the temperature Tw of the substrate W by ΔT is obtained from the equation (7).
図8に示したように、伝熱ガスの圧力BPと基板Wの温度Twの関係を示すPT曲線は、プラズマから基板Wへの入熱量Qによって変化する。プラズマから基板Wへの入熱量Qは、プラズマ処理の処理条件によって変化する。よって、予めプラズマ処理の処理条件ごとにPT曲線を求めて、それぞれのPT曲線を近似した式(4-2)を求めることで、プラズマ処理の処理条件ごとにパラメータa、bを予め求めることができる。 As shown in FIG. 8, the PT curve showing the relationship between the pressure BP of the heat transfer gas and the temperature Tw of the substrate W changes depending on the amount of heat input Q to the substrate W from the plasma. The amount of heat input Q from the plasma to the substrate W changes depending on the processing conditions of the plasma processing. Therefore, the parameters a and b can be obtained in advance for each plasma processing condition by previously obtaining the PT curve for each processing condition of the plasma processing and obtaining the equation (4-2) that approximates each PT curve. can.
パラメータデータ72aは、プラズマ処理の処理条件ごとにパラメータa、bを記憶する。
The
制御部71は、温調媒体の温度変化による基板Wの温度変化を打ち消すようにガス供給部18からの伝熱ガスの圧力BPを制御する。例えば、制御部71は、温度センサ21により計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化したかを判定する。所定温度は、温調媒体の温度変化を許容する範囲に応じて定める。所定温度は、例えば、5℃とする。制御部71は、温調媒体の温度が所定温度以上変化した場合、当該変化したタイミングから所定時間Δwt経過後に、温調媒体の温度変化による基板Wの温度変化を打ち消すようにガス供給部18からの伝熱ガスの圧力BPを制御する。
The control unit 71 controls the pressure BP of the heat transfer gas from the
例えば、制御部71は、温度制御装置20から流路15に第1の温度の温調媒体を供給している際に、温度センサ21により計測される温調媒体の温度が第1の温度から所定温度以上変化した場合、および、温度制御装置20から流路15に第2の温度の温調媒体を供給している際に、温度センサ21により計測される温調媒体の温度が第2の温度から所定温度以上変化した場合、当該変化したタイミングから所定時間Δwt後に、ガス供給部18からの伝熱ガスの圧力BPを制御する。制御部71は、温調媒体の温度が所定温度以上高く変化した場合、ガス供給部18からの伝熱ガスの圧力BPを増やし、温調媒体の温度が所定温度以上低く変化した場合、ガス供給部18からの伝熱ガスの圧力BPを減らすよう制御する。
For example, when the
例えば、制御部71は、ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPと基板Wの温度Twの関係を示す関係式を用いて、基板Wの温度変化の補正するための伝熱ガスの圧力BPの補正量ΔPを求める。具体的には、制御部71は、温度変化した際に実施中のプラズマ処理の入熱量又はプラズマ処理の処理条件に対応するパラメータa、bの値をパラメータデータ72aから特定する。制御部71は、特定したパラメータa、bの値を適用した式(7)を用いて、基板Wの温度変化の補正するための伝熱ガスの圧力BPの補正量ΔPを求める。そして、制御部71は、変化したタイミングから、所定時間Δwt後に、ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPを補正量ΔP変化させる制御を行う。
For example, the control unit 71 uses a relational expression showing the relationship between the pressure BP of the heat transfer gas supplied from the
図11は、実施形態に係る伝熱ガスの圧力BPの制御を説明する図である。図11の上側には、図5と同じ、載置台11の流路15に供給される温調媒体の実温度の変化と、温調媒体の設定温度の変化の波形がそれぞれ示されている。また、図11の下側には、伝熱ガスの圧力BPの変化が示されている。また、図11の上側には、伝熱ガスの圧力BPを制御による補正後の基板Wの温度Twの変化の波形が示されている。
FIG. 11 is a diagram illustrating control of the pressure BP of the heat transfer gas according to the embodiment. The upper part of FIG. 11 shows waveforms of changes in the actual temperature of the temperature control medium supplied to the
制御部71は、温度センサ21により計測される温調媒体の温度が定常状態となった後に、温調媒体の温度が所定温度以上変化した場合、温調媒体の温度変化による基板Wの温度変化を打ち消すようにガス供給部18からの伝熱ガスの圧力BPを制御する。例えば、制御部71は、温度センサ21により計測される温調媒体の温度が温調媒体の設定温度から定常状態とみなす一定範囲(例えば、3℃)以内となった場合、温調媒体の温度が定常状態となったと判定する。なお、制御部71は、一定時間でも温調媒体の温度の変化が一定範囲以内となった場合、温調媒体の温度が定常状態となったと判定してもよい。制御部71は、温調媒体の温度が定常状態となると、温度センサ21により計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化したかを判定する。
After the temperature of the temperature control medium measured by the
図11では、タイミングtaにおいて、温度センサ21により計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化している。制御部71は、タイミングtaから所定時間Δwt経過後に、温調媒体の温度変化による基板Wの温度変化を打ち消すようにガス供給部18からの伝熱ガスの圧力BPを制御する。図11では、流路15に第2の温度の温調媒体を供給している。制御部71は、タイミングtaから、所定時間Δwt経過したタイミングtbで、ガス供給部18からの伝熱ガスの圧力BPを減らすよう制御する。例えば、制御部71は、温調媒体の温度が所定温度以上変化した際に実施中の第2のプラズマ処理の処理条件に対応するパラメータa、bの値をパラメータデータ72aから特定する。制御部71は、特定したパラメータa、bの値を適用した式(7)を用いて、伝熱ガスの圧力BPの補正量ΔPを求める。制御部71は、タイミングtbで、ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPを補正量ΔPだけ減らすよう制御する。
In FIG. 11, at timing ta, the temperature of the temperature control medium measured by the
載置台11は、吐出口11bから吐出される伝熱ガスの圧力が低下すると、静電チャックESCと基板Wとの間の熱伝導率が低下して基板Wの温度が上昇する。よって、ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPが減ることにより、基板Wの温度が上昇する。これにより、基板Wの温度は、図11の波線で示すように補正される。このように、基板処理装置1は、載置台11の流路15に流す温調媒体が温度変化した場合でも、温調媒体の温度変化の影響による基板Wの温度変化を抑制できる。
In the mounting table 11, when the pressure of the heat transfer gas discharged from the
[基板温度補正方法]
図12は、実施形態に係る基板温度補正方法の一例を示すフローチャートである。図12に例示された基板温度補正方法は、制御部71が装置本体10の各部を制御することによって実現される。制御部71は、温調媒体の温度が定常状態となった場合に、図12に例示された処理を開始する。
[Substrate temperature compensation method]
FIG. 12 is a flow chart showing an example of a substrate temperature correction method according to the embodiment. The substrate temperature correction method exemplified in FIG. 12 is implemented by the control section 71 controlling each section of the apparatus
制御部71は、温度センサ21により温調媒体の温度を計測する(S10)。制御部71は、温度センサ21により計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化したかを判定する(S11)。温調媒体の温度が所定温度以上変化してない場合(S11:No)、上述したS10の処理に戻る。
The controller 71 measures the temperature of the temperature control medium with the temperature sensor 21 (S10). The control unit 71 determines whether the temperature of the temperature control medium measured by the
一方、温調媒体の温度が所定温度以上変化した場合(S11:Yes)、制御部71は、実施中の第2のプラズマ処理の処理条件に対応するパラメータa、bの値をパラメータデータ72aから特定する(S12)。制御部71は、特定したパラメータa、bの値を適用した式(7)を用いて、基板Wの温度変化の補正するための伝熱ガスの圧力BPの補正量ΔPを求める(S13)。
On the other hand, if the temperature of the temperature control medium has changed by a predetermined temperature or more (S11: Yes), the control unit 71 retrieves the values of the parameters a and b corresponding to the processing conditions of the second plasma processing being performed from the
制御部71は、温調媒体の温度が所定温度以上変化したタイミングtaから、所定時間Δwt経過したかを判定する(S14)。所定時間Δwt経過していない場合(S14:No)、上述したS14の処理に戻る。 The control unit 71 determines whether a predetermined time Δwt has passed since the timing ta when the temperature of the temperature control medium changed by a predetermined temperature or more (S14). If the predetermined time Δwt has not elapsed (S14: No), the process returns to S14 described above.
一方、所定時間Δwt経過した場合(S14:Yes)、制御部71は、ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPを補正量ΔP変化させる制御を行い(S15)、処理を終了する。なお、制御部71は、処理が終了すると、図12に示す基板温度補正方法の処理を再度実施してもよい。
On the other hand, if the predetermined time Δwt has passed (S14: Yes), the control unit 71 performs control to change the pressure BP of the heat transfer gas supplied from the
以上のように、実施形態に係る基板処理装置1は、載置台11と、ガス供給部18と、計測部(温度センサ21)と、制御部71とを有する。載置台11は、基板Wを載置する載置面11aが形成され、温調媒体を流すための流路15が内部に形成され、載置面11aに伝熱ガスを吐出する吐出口11bが形成されている。ガス供給部18は、吐出口11bから吐出させる伝熱ガスを供給する。計測部は、流路15に流す温調媒体の温度を計測する。制御部71は、計測部により計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化した場合、当該変化したタイミングから、温調媒体の温度変化によって載置面11aに載置された基板Wに温度変化が発生する所定時間Δwt経過後に、温調媒体の温度変化による基板Wの温度変化を打ち消すようにガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPを制御する。これにより、基板処理装置1は、温調媒体の温度変化の影響による基板Wの温度変化を抑制することができる。
As described above, the
また、制御部71は、温調媒体の温度が所定温度以上高く変化した場合、ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPを増やし、温調媒体の温度が所定温度以上低く変化した場合、ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPを減らすよう制御する。これにより、伝熱ガスの圧力BPを増やすことで、載置台11と基板Wとの間の熱伝導率が上昇し、伝熱ガスの圧力BPを減らすことで、載置台11と基板Wとの間の熱伝導率が低下するため、温調媒体の温度変化の影響による基板Wの温度変化を抑制することができる。
In addition, when the temperature of the temperature control medium changes to a predetermined temperature or more, the control unit 71 increases the pressure BP of the heat transfer gas supplied from the
また、制御部71は、ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPと基板Wの温度の関係を示す関係式(例えば、式(7))を用いて、基板Wの温度変化の補正するための伝熱ガスの圧力BPの補正量ΔPを求め、変化したタイミングから、所定時間Δwt経過後に、ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPを補正量ΔP変化させる制御を行う。これにより、基板処理装置1は、基板Wの温度変化の補正する分だけ伝熱ガスの圧力BPの補正できるため、温調媒体の温度変化の影響による基板Wの温度変化を小さくすることができる。
Further, the control unit 71 corrects the temperature change of the substrate W using a relational expression (for example, equation (7)) showing the relationship between the pressure BP of the heat transfer gas supplied from the
また、関係式は、パラメータa、bを含む。記憶部72は、プラズマ処理の入熱量又はプラズマ処理の処理条件ごとに、関係式のパラメータa、bの値を記憶したパラメータデータ72aを記憶する。制御部71は、計測部により計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化した際に実施中のプラズマ処理の入熱量又はプラズマ処理の処理条件に対応するパラメータa、bの値をパラメータデータ72aから特定する。そして、制御部71は、特定したパラメータa、bの値を適用した関係式を用いて、基板Wの温度変化の補正するための伝熱ガスの圧力BPの補正量ΔPを求める。これにより、基板処理装置1は、実施中のプラズマ処理に応じた補正量ΔPを求めることができるため、温調媒体の温度変化の影響による基板Wの温度変化をより小さくすることができる。
Also, the relational expression includes parameters a and b. The
また、温調媒体供給部(温度制御装置20)は、流路15と温調媒体が循環し、第1の温度の温調媒体又は第1の温度よりも高い第2の温度の温調媒体を切り替えて流路15に供給する。制御部71は、温調媒体供給部から流路15に第1の温度の温調媒体を供給している際に、計測部により計測される温調媒体の温度が第1の温度から所定温度以上変化した場合、および、温調媒体供給部から流路15に第2の温度の温調媒体を供給している際に、計測部により計測される温調媒体の温度が第2の温度から所定温度以上変化した場合、当該変化したタイミングから、所定時間Δwt経過後に、ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPを制御する。これにより、基板処理装置1は、温調媒体の温度変化の影響による基板Wの温度変化を抑制することができる。
In addition, the temperature control medium supply unit (temperature control device 20) circulates the temperature control medium through the
また、所定時間Δwtは、温調媒体の温度が変化してから基板Wに温度変化が発生する期間を計測して定める。これにより、温調媒体の温度が変化してから基板Wに温度変化が実際に発生するタイミングで伝熱ガスの圧力BPを補正できるため、温調媒体の温度変化の影響による基板Wの温度変化を小さくすることができる。 Further, the predetermined time Δwt is determined by measuring the period during which the temperature of the substrate W changes after the temperature of the temperature control medium changes. As a result, the pressure BP of the heat transfer gas can be corrected at the timing when the temperature change of the temperature control medium actually occurs in the substrate W after the temperature change of the temperature control medium. can be made smaller.
また、所定時間Δwtは、配管体積に依存した遅れ時間t1と、温調媒体から基板への熱伝達にかかる時間t2と、伝熱ガスの圧力の変更を指示してから、実際に圧力BPが変更されるまでにかかる時間t3とから演算で定められる。これにより、所定時間Δwtを計測しなくても論理的に所定時間Δwtを求めることができる。 Further, the predetermined time Δwt includes the delay time t1 depending on the pipe volume, the time t2 required for heat transfer from the temperature control medium to the substrate, and the actual pressure BP after instructing to change the pressure of the heat transfer gas. It is determined by calculation from the time t3 required until the change. As a result, the predetermined time Δwt can be obtained logically without measuring the predetermined time Δwt.
以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上述した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上述した実施形態は、請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 Although the embodiments have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. Indeed, the above-described embodiments may be embodied in many different forms. Moreover, the embodiments described above may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the claims.
例えば、上記の実施形態では、基板Wを半導体ウエハとした場合を例に説明した。しかし、開示の技術は限定されるものではない。基板Wは、何れであってもよい。 For example, in the above embodiments, the case where the substrate W is a semiconductor wafer has been described as an example. However, the technology disclosed is not limited. The substrate W may be any.
また、上記実施形態では、温度制御装置20が、載置台11の流路15に、第1の温度T1の温調媒体、および第2の温度T2の温調媒体を切り替えて供給することにより、基板Wの温度を制御する場合を例に説明した。しかし、開示の技術は限定されるものではない。温度制御装置20は、例えば、特許文献2のような構成を適用して、第1の温度T1の温調媒体と、第2の温度T2の温調媒体を設定温度となるように混合して載置台11の流路15に供給することで、基板Wの温度を調整する構成としてもよい。このような場合でも、温調媒体の温度変化の影響による基板Wの温度変化を抑制することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、温調媒体の第1の温度T1と第2の温度T2とで切り替える際に、流路15内に残った温調媒体の影響により、温調媒体に温度変化が発生する場合を例に説明した。しかし、開示の技術は限定されるものではない。本開示の基板温度補正方法は、どのような原因で温調媒体に温度変化が発生する場合であっても、温調媒体の温度変化の影響による基板Wの温度変化の抑制する際に適用できる。図13は、実施形態に係る基板Wの温度の補正の他の一例を説明する図である。図13では、載置台11の流路15に一定の温度の温調媒体を供給している際に、温調媒体に温度変化ΔTBが発生し、温調媒体の温度変化ΔTBの影響により基板Wに温度変化ΔTWが発生した場合を示している。このような場合でも、温度変化ΔTBが発生したタイミングから、所定時間Δwt経過後に、基板Wの温度変化ΔTWを打ち消すように伝熱ガスの圧力BPを制御することで、温調媒体の温度変化ΔTBの影響による基板の温度変化ΔTWを抑制できる。
Further, in the above-described embodiment, when the temperature control medium is switched between the first temperature T1 and the second temperature T2, the temperature control medium changes due to the influence of the temperature control medium remaining in the
また、上記実施形態では、プラズマ処理の入熱量又はプラズマ処理の処理条件ごとに、関係式のパラメータa、bの値を記憶したパラメータデータ72aを記憶する場合を例に説明した。しかし、開示の技術は限定されるものではない。プラズマ処理の入熱量又はプラズマ処理の処理条件ごとに、処理条件に対応したパラメータa、bの値を適用した関係式(例えば、式(7))を記憶部72に記憶してもよい。制御部71は、実施中のプラズマ処理の入熱量又はプラズマ処理の処理条件に対応する関係式を記憶部72から特定し、特定した関係式を用いて、基板Wの温度変化の補正するための伝熱ガスの圧力BPの補正量ΔPを求めてもよい。また、プラズマ処理に対応する関係式が1つである場合、制御部71は、当該関係式をプログラムに組み込んでおき、組み込んだ関係式を用いて基板Wの温度変化の補正するための伝熱ガスの圧力BPの補正量ΔPを求めてもよい。
In the above embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、温調媒体の温度が所定温度以上変化した場合に基板Wの温度Twを戻すために必要な補正量ΔPを求める場合を例に説明した。しかし、開示の技術はこれに限定されるものではない。温調媒体の温度変化が急激でも温度変化に期間が短い場合、基板Wの温度Twの変化は小さい。一方、温調媒体の温度変化が緩やかでも温度変化に期間が長い場合、基板Wの温度Twの変化は大きい。このように、温調媒体の温度変化の波形の形状に応じて、基板Wの温度Twの変化は異なる。そこで、制御部71は、温調媒体の温度が所定温度以上変化した際の温度変化の波形の形状に応じて、ガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPを制御してもよい。例えば、制御部71は、温調媒体の温度変化の波形の形状から、伝熱ガスの圧力BPの補正量を求めてもよい。例えば、温調媒体の温度変化の波形の形状の種類ごとに、基板Wの温度変化が小さくなるように、補正量ΔPを補正する補正係数を実験等で求めて補正係数データとして記憶部72に記憶する。制御部71は、温調媒体の温度変化ΔTBが発生した場合、温度変化ΔTBの波形の形状の種類を特定し、特定した種類に対応する補正係数を補正係数データから特定する。制御部71は、特定した補正係数を補正量ΔPに乗算して補正量を補正し、補正した補正量だけガス供給部18から供給する伝熱ガスの圧力BPを変化させる制御を行ってもよい。これにより、温調媒体の温度変化の波形に対応した補正量を求めることができるため、基板の温度変化を抑制よりできる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the correction amount ΔP required to restore the temperature Tw of the substrate W when the temperature of the temperature control medium has changed by a predetermined temperature or more has been described as an example. However, the disclosed technique is not limited to this. Even if the temperature change of the temperature control medium is rapid, if the temperature change period is short, the change in the temperature Tw of the substrate W is small. On the other hand, even if the temperature change of the temperature control medium is gradual, if the temperature change period is long, the change in the temperature Tw of the substrate W is large. In this way, the change in the temperature Tw of the substrate W varies depending on the shape of the temperature change waveform of the temperature control medium. Therefore, the control unit 71 may control the pressure BP of the heat transfer gas supplied from the
また、上述した実施形態では、載置台11と基板Wとの間に供給される伝熱ガスの圧力を調整することにより、載置台11と基板Wとの間の熱伝導率を調整する場合を例に説明した。しかし、開示の技術はこれに限定されるものではない。裁置台11の内部に形成されている流路15には温調媒体が流れているが、温調媒体と載置台11との間の熱伝導率は、温調媒体の流速によって調整することができる。例えば、温調媒体の流速が速くすることで、温調媒体と載置台11との間の熱伝達率は、上昇する。一方、温調媒体の流速が遅くすることで、温調媒体と載置台11との間の熱伝達率は、低下する。そこで、制御部71は、計測部により計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化した場合、当該変化したタイミングから所定時間Δwt経過後に、温調媒体の温度変化による基板Wの温度変化を打ち消すように温調媒体から載置面11aに載置された基板Wまでの間の熱伝導率を調整してもよい。制御部71は、温調媒体の温度が所定温度以上高く変化した場合、温調媒体から載置面11aに載置された基板Wまでの間の熱伝導率を上げ、温調媒体の温度が所定温度以上低く変化した場合、温調媒体から載置面11aに載置された基板Wまでの間の熱伝導率を下げるよう制御する。例えば、制御部71は、温調媒体の温度が所定温度以上高く変化した場合、流路15に流れる温調媒体の流速を速くし、温調媒体の温度が所定温度以上低く変化した場合、流路15に流れる温調媒体の流速を遅くするよう制御する。温調媒体の流速を制御する例としては、配管16aと流路15の間、もしくは流路15と配管16bの少なくとも一方にバルブを設置した場合、設置したバルブの開度を調整することで制御できる。または、流路15の断面積を可変可能な機能を設けて温調媒体の流速を制御してもよい。または、温度制御装置20から配管16へ吐出される温調媒体の流速を調整してもよい。これらにより、温調媒体から載置面11aに載置された基板Wまでの間の熱伝導率を調整することができる。なお、温調媒体と載置台11との間の熱伝導率は、温調媒体から載置面11aに載置された基板Wまでの間の熱伝導率の一部である。また、載置台11と基板Wとの間に供給される伝熱ガスの圧力の調整と併用することにより、温調媒体から載置面11aに載置された基板Wまでの間の熱伝導率を調整してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the thermal conductivity between the mounting table 11 and the substrate W is adjusted by adjusting the pressure of the heat transfer gas supplied between the mounting table 11 and the substrate W. explained in the example. However, the disclosed technique is not limited to this. A temperature control medium flows through a
また、上述した実施形態では、プラズマ源の一例として容量結合型プラズマ(CCP)を用いた場合を例に説明した。しかし、開示の技術はこれに限定されるものではない。プラズマ源としては、例えば、誘導結合プラズマ(ICP)、マイクロ波励起表面波プラズマ(SWP)、電子サイクロトン共鳴プラズマ(ECP)、またはヘリコン波励起プラズマ(HWP)等が用いられてもよい。 Further, in the above-described embodiments, the case of using a capacitively coupled plasma (CCP) as an example of a plasma source has been described as an example. However, the disclosed technique is not limited to this. As a plasma source, for example, an inductively coupled plasma (ICP), a microwave excited surface wave plasma (SWP), an electron cycloton resonance plasma (ECP), a helicon wave excited plasma (HWP), or the like may be used.
また、上記実施形態では、基板Wに対して基板処理として、プラズマエッチングなどのプラズマ処理を実施する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板処理は、基板Wに入熱が発生する処理であれば、何れであってもよい。例えば、基板処理は、アッシングなどの熱処理であってもよい。 Further, in the above embodiment, the substrate W is subjected to plasma processing such as plasma etching, but the present invention is not limited to this. Any substrate processing may be used as long as the substrate W receives heat input. For example, substrate processing may be heat treatment such as ashing.
また、上記の実施形態では、基板処理装置1を、プラズマ処理を実施するプラズマ処理装置とした場合を例に説明した。しかし、開示の技術はこれに限定されるものではない。基板処理装置1は、基板Wに対して入熱が発生する基板処理を実施する装置であれば何れであってもよい。例えば、基板処理装置1は、成膜装置、改質装置等であってもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 It should be noted that the embodiments disclosed this time should be considered as examples in all respects and not restrictive. Indeed, the above-described embodiments may be embodied in many different forms. Also, the above-described embodiments may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims.
LE 下部電極
W 基板
1 基板処理装置
10 装置本体
11 載置台
11a 載置面
11b 吐出口
12 処理容器
15 流路
16a 配管
16b 配管
18 ガス供給部
20 温度制御装置
21 温度センサ
70 制御装置
71 制御部
72 記憶部
72a パラメータデータ
200 第1の切替部
201 第2の切替部
206 第1の温度制御部
207 第2の温度制御部
208 配管
220 配管
222 配管
225 配管
227 配管
2000 第1の供給弁
2001 第2の供給弁
2010 第1の戻り弁
2011 第2の戻り弁
LE lower
Claims (17)
前記吐出口から吐出させる前記伝熱ガスを供給するガス供給部と、
前記流路に流す温調媒体の温度を計測する計測部と、
前記計測部により計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化した場合、当該変化したタイミングから、前記温調媒体の温度変化によって前記載置面に載置された前記基板に温度変化が発生する所定時間経過後に、前記温調媒体の温度変化による前記基板の温度変化を打ち消すように前記ガス供給部から供給する前記伝熱ガスの圧力を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。 a mounting table having a mounting surface on which a substrate is mounted, a flow path for flowing a temperature control medium formed therein, and a discharge port formed on the mounting surface for discharging a heat transfer gas;
a gas supply unit that supplies the heat transfer gas to be discharged from the discharge port;
a measurement unit that measures the temperature of the temperature control medium flowing through the flow path;
When the temperature of the temperature control medium measured by the measuring unit changes by a predetermined temperature or more, the temperature of the substrate mounted on the mounting surface changes due to the temperature change of the temperature control medium from the timing of the change. a control unit for controlling the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply unit so as to cancel the temperature change of the substrate caused by the temperature change of the temperature control medium after a predetermined time has passed;
A substrate processing apparatus having
請求項1に記載の基板処理装置。 The control unit increases the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply unit when the temperature of the temperature control medium increases by a predetermined temperature or more, and increases the pressure of the heat transfer gas when the temperature of the temperature control medium changes by a predetermined temperature or more. 2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein control is performed such that the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply unit is reduced.
請求項1又は2に記載の基板処理装置。 The control unit corrects the pressure of the heat transfer gas for correcting the temperature change of the substrate using a relational expression indicating the relationship between the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply unit and the temperature of the substrate. 3 . The substrate processing apparatus according to claim 1 , wherein control is performed to change the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply unit by the correction amount after the predetermined time has elapsed from the timing of the change.
プラズマ処理の入熱量又はプラズマ処理の処理条件ごとに、前記関係式の前記パラメータの値を記憶したパラメータデータを記憶する記憶部をさらに有し、
前記制御部は、前記計測部により計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化した際に実施中のプラズマ処理の入熱量又はプラズマ処理の処理条件に対応するパラメータの値を前記パラメータデータから特定し、特定したパラメータの値を適用した前記関係式を用いて、前記基板の温度変化の補正するための伝熱ガスの圧力の補正量を求める
請求項3に記載の基板処理装置。 The relational expression further includes a storage unit that stores parameter data storing the parameter values of the relational expression for each heat input amount of plasma processing or processing conditions of plasma processing,
When the temperature of the temperature control medium measured by the measurement unit changes by a predetermined temperature or more, the control unit obtains a parameter value corresponding to the heat input amount of the plasma processing being performed or the processing conditions of the plasma processing from the parameter data. 4. The substrate processing apparatus according to claim 3, wherein a correction amount of the pressure of the heat transfer gas for correcting the temperature change of the substrate is calculated using the relational expression to which the specified parameter value is applied.
請求項1~4の何れか1つに記載の基板処理装置。 The control unit controls the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply unit according to the shape of the waveform of the temperature change when the temperature of the temperature control medium measured by the measurement unit changes by a predetermined temperature or more. The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記制御部は、前記温調媒体供給部から前記流路に前記第1の温度の前記温調媒体を供給している際に、前記計測部により計測される温調媒体の温度が前記第1の温度から所定温度以上変化した場合、および、前記温調媒体供給部から前記流路に前記第2の温度の前記温調媒体を供給している際に、前記計測部により計測される温調媒体の温度が前記第2の温度から所定温度以上変化した場合、当該変化したタイミングから、前記所定時間経過後に、前記ガス供給部から供給する前記伝熱ガスの圧力を制御する
請求項1~5の何れか1つに記載の基板処理装置。 The flow path and the temperature control medium circulate, and the temperature control medium is supplied to the flow path by switching between a temperature control medium having a first temperature and a temperature control medium having a second temperature higher than the first temperature. further having a part
When the temperature control medium having the first temperature is supplied from the temperature control medium supply unit to the flow path, the control unit controls the temperature of the temperature control medium measured by the measurement unit to be the first temperature control medium. and when the temperature control medium at the second temperature is supplied from the temperature control medium supply unit to the flow path, the temperature control measured by the measurement unit When the temperature of the medium changes from the second temperature by a predetermined temperature or more, the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply unit is controlled after the predetermined time has elapsed from the timing of the change. The substrate processing apparatus according to any one of .
前記制御部は、前記温調媒体供給部から前記流路に前記設定温度となるように混合した前記温調媒体を供給している際に、前記計測部により計測される温調媒体の温度が前記設定温度から所定温度以上変化した場合、当該変化したタイミングから、前記所定時間経過後に、前記ガス供給部から供給する前記伝熱ガスの圧力を制御する
請求項1~5の何れか1つに記載の基板処理装置。 The flow path and the temperature control medium circulate, and the temperature control medium having a first temperature and the temperature control medium having a second temperature higher than the first temperature are mixed so as to reach a set temperature, and the temperature control medium is mixed to reach a set temperature. further having a temperature control medium supply unit for supplying to the passage,
When the temperature control medium mixed so as to reach the set temperature is supplied from the temperature control medium supply unit to the flow channel, the control unit controls the temperature of the temperature control medium measured by the measurement unit. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein when the temperature changes from the set temperature by a predetermined temperature or more, the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply unit is controlled after the predetermined time has elapsed from the timing of the change. A substrate processing apparatus as described.
請求項1~7の何れか1つに記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the predetermined time is determined by measuring a period during which the temperature of the substrate changes after the temperature of the temperature control medium changes.
請求項1~7の何れか1つに記載の基板処理装置。 The predetermined time includes a delay time dependent on the pipe volume, the time required for heat transfer from the temperature control medium to the substrate, and the time from the instruction to change the pressure of the heat transfer gas until the pressure is actually changed. 8. The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate processing apparatus is determined by calculation from the time required for .
計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化した場合、当該変化したタイミングから、前記温調媒体の温度変化によって前記載置面に載置された前記基板に温度変化が発生する所定時間経過後に、前記温調媒体の温度変化による前記基板の温度変化を打ち消すように、前記吐出口から吐出させる前記伝熱ガスの圧力を制御する工程と、
を有する基板温度補正方法。 The flow path of the mounting table having a mounting surface on which the substrate is mounted, a flow path for flowing a temperature control medium formed therein, and a discharge port for discharging a heat transfer gas formed in the mounting surface. A step of measuring the temperature of the temperature control medium flowing into the
When the measured temperature of the temperature control medium changes by a predetermined temperature or more, a predetermined time elapses from the timing of the change, at which temperature change occurs in the substrate mounted on the mounting surface due to the temperature change of the temperature control medium. a step of later controlling the pressure of the heat transfer gas discharged from the discharge port so as to cancel the temperature change of the substrate due to the temperature change of the temperature control medium;
A substrate temperature correction method comprising:
前記流路に流す温調媒体の温度を計測する計測部と、
前記計測部により計測される温調媒体の温度が所定温度以上変化した場合、当該変化したタイミングから、前記温調媒体の温度変化によって前記載置面に載置された前記基板に温度変化が発生する所定時間経過後に、前記温調媒体の温度変化による前記基板の温度変化を打ち消すように前記温調媒体から前記載置面に載置された前記基板までの間の熱伝導率を調整する制御部と、
を有する基板処理装置。 a mounting table having a mounting surface on which the substrate is mounted and a flow path for flowing the temperature control medium formed therein;
a measurement unit that measures the temperature of the temperature control medium flowing through the flow path;
When the temperature of the temperature control medium measured by the measuring unit changes by a predetermined temperature or more, the temperature of the substrate mounted on the mounting surface changes due to the temperature change of the temperature control medium from the timing of the change. After the elapse of a predetermined time, the thermal conductivity between the temperature control medium and the substrate placed on the mounting surface is adjusted so as to cancel the temperature change of the substrate caused by the temperature change of the temperature control medium. Department and
A substrate processing apparatus having
請求項11に記載の基板処理装置。 When the temperature of the temperature control medium changes to be higher than a predetermined temperature, the control unit increases the thermal conductivity between the temperature control medium and the substrate placed on the mounting surface, and increases the temperature control medium. 12 . The substrate processing apparatus according to claim 11 , wherein control is performed so as to lower the thermal conductivity between the temperature control medium and the substrate placed on the placement surface when the temperature of the substrate changes lower than a predetermined temperature.
更に、前記吐出口から吐出させる前記伝熱ガスを供給するガス供給部を有し、
前記制御部は、前記ガス供給部から供給する前記伝熱ガスの圧力を制御する
ことを特徴とする請求項11又は12に記載の基板処理装置。 The mounting table has a discharge port formed on the mounting surface for discharging a heat transfer gas,
Further, a gas supply unit for supplying the heat transfer gas to be discharged from the discharge port,
13. The substrate processing apparatus according to claim 11, wherein the control section controls the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply section.
請求項13に記載の基板処理装置。 The control unit increases the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply unit when the temperature of the temperature control medium increases by a predetermined temperature or more, and increases the pressure of the heat transfer gas when the temperature of the temperature control medium changes by a predetermined temperature or more. 14. The substrate processing apparatus according to claim 13, wherein the pressure of the heat transfer gas supplied from the gas supply unit is reduced.
ことを特徴とする請求項11又は12に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 11 or 12, wherein the control section controls a flow velocity of the temperature control medium flowing through the flow path.
請求項15に記載の基板処理装置。 The control unit increases the flow velocity of the temperature control medium flowing through the flow path when the temperature of the temperature control medium has changed to a predetermined temperature or higher, and when the temperature of the temperature control medium has changed to a predetermined temperature or more to a lower temperature, 16. The substrate processing apparatus according to claim 15, wherein control is performed so as to slow down the flow velocity of the temperature control medium flowing through the channel.
請求項11~16の何れか1つに記載の基板処理装置。 The control unit controls the substrate mounted on the mounting surface from the flow path according to the shape of the waveform of the temperature change when the temperature of the temperature control medium measured by the measurement unit changes by a predetermined temperature or more. The substrate processing apparatus according to any one of Claims 11 to 16, wherein the thermal conductivity between is adjusted.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240313 |