JP2024009664A - パラメータ設定方法、および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセス条件のパラメータの探索を短時間に行うことができる技術を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、処理容器と、温調部とを備える。パラメータ設定方法は、（ａ）処理容器の内面に膜が無い状態において、温調部の温調による処理容器の熱影響を示す第１指標を複数のゾーン毎に取得する工程と、（ｂ）処理容器の内面に膜がある状態において、当該処理容器の内面の膜の膜厚と、温調部の温調による処理容器の熱影響を示す第２指標とを複数のゾーン毎に取得する工程と、（ｃ）基板処理により処理容器の内面に膜が成膜された際に、温調部の温調による当該処理容器の熱影響を示す第３指標を複数のゾーン毎に取得し、取得した第３指標とリファレンス情報とに基づき処理容器の内面に成膜された膜の膜厚を推定する工程と、を有する。
【選択図】図２

Description

本開示は、パラメータ設定方法、および基板処理装置に関する。

処理容器の内部に収容した複数の基板を成膜するバッチ式の基板処理装置は、各基板同士の膜厚が均一になるように、各基板の温度や処理ガスの流量等のプロセス条件のパラメータを設定する。特許文献１には、各基板の温度、処理ガスの流量等のパラメータと、各基板の膜厚（出来栄え指標）との関係を示すモデルとを用いて、基板処理装置の状態変動を考慮した制御パラメータの補正値を算出する補正値算出方法が開示されている。

この種の基板処理装置では、例えば、新たなプロセス条件を立ち上げる場合等において、パラメータ調整用の基板処理を行い、さらに各基板の膜厚を測定する作業を繰り返して、各基板同士の膜厚が均一化する温度等のパラメータを探索している。

国際公開第２０１４／０６５２６９号

本開示は、プロセス条件のパラメータの探索を短時間に行うことができる技術を提供する。

本開示の一態様によれば、複数の基板に膜を成膜する基板処理を行う処理容器と、前記処理容器の内部に収容された前記複数の基板を、予め設定された複数のゾーン毎に温調する温調部と、を備える基板処理装置における前記基板処理のパラメータを設定するパラメータ設定方法であって、（ａ）前記処理容器の内面に膜が無い状態において、前記温調部の温調による前記処理容器の熱影響を示す第１指標をリファレンス情報として前記複数のゾーン毎に取得する工程と、（ｂ）前記（ａ）の工程の後、前記処理容器の内面に膜がある状態において、当該処理容器の内面の膜厚と、前記温調部の温調による前記処理容器の熱影響を示す第２指標とを前記リファレンス情報として前記複数のゾーン毎に取得する工程と、（ｃ）前記（ｂ）の工程の後、基板処理により前記処理容器の内面に膜が成膜された際に、前記温調部の温調による当該処理容器の熱影響を示す第３指標を前記複数のゾーン毎に取得し、取得した前記第３指標と前記リファレンス情報とに基づき前記処理容器の内面に成膜された膜の膜厚を推定する工程と、を有する、パラメータ設定方法が提供される。

一態様によれば、プロセス条件のパラメータの探索を短時間に行うことができる。

一実施形態に係る熱処理装置の構成を概略的に示す説明図である。 図２（Ａ）は、パラメータ設定方法の処理フローを示すフローチャートである。図２（Ｂ）は、リファレンス取得工程の処理フローを示すフローチャートである。 パラメータ設定時の制御部の機能ブロックを示すブロック図である。 図４（Ａ）は、パラメータ設定方法のヒータパワーのパターンを例示するグラフである。図４（Ｂ）は、膜無し状態の処理容器の温度変化と膜有り状態の処理容器の温度変化とを例示するグラフである。 設定時基板処理と膜厚推定工程と含む処理フローを示すフローチャートである。 第１変形例に係る設定時基板処理と膜厚推定工程と含む処理フローを示すフローチャートである。 図７（Ａ）は、第２変形例に係るパラメータ設定方法のヒータパワーのパターンを例示するグラフである。図７（Ｂ）は、第２変形例に係る成膜無し状態の処理容器の温度変化と成膜有り状態の処理容器の温度変化とを例示するグラフである。 第３変形例に係る複数のゾーンの動作タイミングを例示するグラフである。 図９（Ａ）は、第４変形例に係る膜無し状態のヒータの抵抗値の測定例を示す説明図である。図９（Ｂ）は、第４変形例に係る膜有り状態のヒータの抵抗値の測定例を示す説明図である。

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

一実施形態に係る基板処理装置１は、図１に示すように、複数の基板Ｗを鉛直方向（上下方向）に並べて配置し、基板Ｗの表面に所定の膜の成膜する基板処理を行う縦型の成膜装置に構成されている。基板Ｗは、例えば、シリコンウエハ、もしくは化合物半導体ウエハ等の半導体基板、またはガラス基板があげられる。

基板処理装置１は、複数の基板Ｗを収容する処理容器１０と、処理容器１０の周囲に配置される温調部５０と、を有する。また、基板処理装置１は、当該基板処理装置１の各構成の動作を制御する制御部９０を備える。

処理容器１０は、鉛直方向に延在する筒状に形成されている。処理容器１０の内部には、複数の基板Ｗを鉛直方向に並べて配置できる内部空間ＩＳが形成されている。処理容器１０は、例えば、上端（天井）および下端が開放された円筒状の内筒１１と、この内筒１１の外側に配置され天井を有する一方で下端が開放された円筒状の外筒１２と、を含んで構成される。内筒１１および外筒１２は、石英等の耐熱性材料により形成され、互いに同軸上に配置された２重構造を呈している。なお、処理容器１０は、２重構造に限らず、単筒構造でもよく、あるいは３以上の筒からなる多重構造でもよい。

内筒１１は、各基板Ｗの直径よりも大きな直径を有し、また各基板Ｗを収容可能な（例えば、各基板Ｗの配置高さ以上の）軸方向長さを有する。内筒１１の内部には、収容された各基板Ｗにガスを吐出して基板処理を行う処理空間（内部空間ＩＳの一部）が形成されている。内筒１１の上端には、処理空間に連通して、内筒１１と外筒１２の間の流通空間（内部空間ＩＳの他部）にガスを流出させる開口１５が設けられている。

さらに、内筒１１の所定の周方向位置には、ガスノズル３１を収容する収容部１３が鉛直方向に沿って形成されている。一例として、収容部１３は、内筒１１の側壁の一部を径方向外側に突出させた凸部１４の内側に設けられる。なお、内筒１１は、上端の開口１５に代えて、周壁の所定位置（例えば、中心軸を挟んだ収容部１３の反対側）に、鉛直方向に長い開口（不図示）を備えてもよい。

外筒１２は、内筒１１よりも大きな直径を有して内筒１１を非接触に覆っており、処理容器１０の外形を構成している。内筒１１と外筒１２との間の流通空間は、内筒１１の上方と側方とに形成され、上方に移動したガスを鉛直方向下側に流通させる。

処理容器１０の下端は、ステンレス鋼により形成された円筒状のマニホールド１７に支持されている。例えば、マニホールド１７は、マニホールド側フランジ１７ｆを上端に有する。マニホールド側フランジ１７ｆは、外筒１２の下端に形成された外筒側フランジ１２ｆを固定および支持している。外筒側フランジ１２ｆとマニホールド側フランジ１７ｆとの間には、外筒１２およびマニホールド１７を気密にシールするシール部材１９が設けられている。

また、マニホールド１７は、環状の支持部２０を上部側の内壁に有する。支持部２０は、径方向内側に突出しており、内筒１１の下端を固定および支持している。マニホールド１７の下端開口１７ｏには、蓋体２１が離脱可能に装着される。

蓋体２１は、各基板Ｗを保持するウエハボート１６を処理容器１０の内部に配置する基板配置ユニット２２の一部となっている。蓋体２１は、例えば、ステンレス鋼により形成され、円板状を呈している。蓋体２１は、各基板Ｗを内部空間ＩＳに配置した状態で、マニホールド１７の下端に設けられたシール部材１８を介して、マニホールド１７の下端開口１７ｏを気密に塞ぐ。

蓋体２１の中心側には、磁性流体シール部２３を介してウエハボート１６を回転自在に支持する回転軸２４が貫通している。回転軸２４の下部は、ボートエレベータ等により構成される昇降機構２５のアーム２５Ａに支持されている。基板処理装置１は、昇降機構２５のアーム２５Ａを昇降することで、蓋体２１とウエハボート１６と一体に上下動させ、処理容器１０に対してウエハボート１６を挿入および離脱させることができる。

回転軸２４の上端には、回転プレート２６が設けられている。各基板Ｗを保持するウエハボート１６は、この回転プレート２６上に断熱ユニット２７を介して支持される。ウエハボート１６は、鉛直方向に沿って所定間隔毎に基板Ｗを保持可能な棚として構成されている。ウエハボート１６による各基板Ｗの保持状態で、各基板Ｗの表面は、相互に水平方向に延在している。

ガス供給部３０は、マニホールド１７を介して処理容器１０の内部に挿入されている。ガス供給部３０は、処理ガス、パージガス、クリーニングガス等のガスを内筒１１の内部空間ＩＳに導入する。ガス供給部３０は、処理ガス、パージガス、クリーンガス等を導入するガスノズル３１を有する。なお、図１中では、１つのガスノズル３１のみを図示しているが、ガス供給部３０は、複数のガスノズル３１を備えてもよい。例えば、ガス供給部３０は、処理ガス、パージガス、クリーンガス等の種類毎にガスノズル３１を設置することができる。

ガスノズル３１は、石英製のインジェクタ管であり、内筒１１内を鉛直方向に沿って延びると共に、下端においてＬ字状に屈曲してマニホールド１７の内外を貫通するように設けられる。また、ガスノズル３１は、マニホールド１７に固定および支持されている。ガスノズル３１は、鉛直方向に沿って一定の間隔毎に複数のガス孔３１ｈを備えており、各ガス孔３１ｈを介して水平方向にガスを吐出する。各ガス孔３１ｈの間隔は、例えば、ウエハボート１６に支持される各基板Ｗの間隔と同じになるように設定される。また、各ガス孔３１ｈの鉛直方向の位置は、鉛直方向に隣り合う基板Ｗ同士の中間に位置するように設定されている。これにより、各ガス孔３１ｈは、各基板Ｗの間の隙間にガスを円滑に流通できる。

ガス供給部３０は、処理容器１０の外部において流量を制御しながら処理ガス、パージガス、クリーニングガス等を処理容器１０の内部のガスノズル３１に供給する。処理ガスは、基板Ｗに成膜する膜種に応じて適宜のものが選択されるとよい。一例として、シリコン酸化膜を形成する場合、処理ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＤＣＳ）ガス等のシリコン含有ガスと、オゾン（Ｏ_３）ガス等の酸化ガスとを利用できる。パージガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを利用できる。

ガス排気部４０は、処理容器１０の内部のガスを外部に排気する。ガス供給部３０により供給されたガスは、内筒１１の処理空間から流通空間に移動した後、ガス出口４１を介して排気される。ガス出口４１は、マニホールド１７において支持部２０の上方に設置されている。ガス出口４１には、ガス排気部４０の排気路４２が接続されている。ガス排気部４０は、排気路４２の上流から下流に向かって順に、圧力調整弁４３、真空ポンプ４４を備える。ガス排気部４０は、処理容器１０の内部のガスを真空ポンプ４４により吸引すると共に、圧力調整弁４３により排気するガスの流量を調整することで、処理容器１０の内圧を調整する。

また、基板処理装置１は、温調部５０内の温度を検出する複数種類の温度センサ８０を備えている。本実施形態に係る温度センサ８０は、処理容器１０の内部空間ＩＳ（例えば、内筒１１の処理空間）の温度を検出する内部温度センサ８１と、処理容器１０の外側の温度を検出する外部温度センサ８２と、を含んで構成される。

内部温度センサ８１は、複数（本実施形態では５つ）の測温子８１ａ～８１ｅを鉛直方向の異なる位置に有する。複数の測温子８１ａ～８１ｅは、熱電対、測温抵抗体等を適用し得る。各測温子８１ａ～８１ｅは、処理容器１０の鉛直方向に沿って設定された後記の複数のゾーンにそれぞれ配置されている。これにより、内部温度センサ８１は、基板処理時において、検出した各ゾーンの温度を制御部９０に送信する。

一方、温調部５０は、処理容器１０全体を覆う筒状に形成され、処理容器１０に収容された各基板Ｗを加熱および冷却する。具体的には、温調部５０は、天井を有する円筒状の筐体５１と、筐体５１の内側に設けられるヒータ５２と、を有する。

筐体５１は、処理容器１０よりも大きく形成され、その中心軸が処理容器１０の中心軸と略同じ位置に設置される。例えば、筐体５１は、外筒側フランジ１２ｆが固定されるベースプレート５４の上面に取り付けられる。筐体５１は、処理容器１０の外周面に対して間隔をあけて設置されることで、処理容器１０の外周面と当該筐体５１の内周面との間に温調空間５３を形成している。温調空間５３は、処理容器１０の側方および上方を連続するように設けられる。

筐体５１は、天井部を有して処理容器１０全体を覆う断熱部５１ａと、断熱部５１ａの外周側において断熱部５１ａを補強する補強部５１ｂと、を含む。すなわち、筐体５１の側壁は、断熱部５１ａと補強部５１ｂとの積層構造を呈している。断熱部５１ａは、例えば、シリカ、アルミナ等を主成分として形成され、当該断熱部５１ａ内での熱伝達を抑制する。補強部５１ｂは、ステンレス鋼等の金属により形成されている。また、温調部５０の外部への熱影響を抑制するために、補強部５１ｂの外周側は、図示しない水冷ジャケットで覆われている。

温調部５０のヒータ５２は、処理容器１０の側方に配置されている。この種のヒータ５２には、処理容器１０の内部に収容された複数の基板Ｗを加熱可能な適宜の構成を採用することができる。例えば、ヒータ５２としては、赤外線を放射して処理容器１０を加熱する赤外線ヒータを用いるとよい。この場合、ヒータ５２は、線状に形成され、図示しない保持手段を介して、螺旋状、環状、円弧状、シャンク形状または蛇行するように断熱部５１ａの内周面に保持される。

また、ヒータ５２は、温調部５０の鉛直方向に沿って複数（本実施形態では５つ）に分割され、それぞれに温調ドライバ５５が接続されている。各温調ドライバ５５は、制御部９０に接続されており、制御部９０の制御下に調整した電力を、接続されている各ヒータ５２に給電して、各ヒータ５２を加熱させる。これにより、基板処理装置１は、複数のヒータ５２が設けられている複数のゾーン毎に独立して処理容器１０の温度を調整することができる。以下、処理容器１０に設定した複数のゾーンを、上方から順に「ＴＯＰ」、「Ｃ－Ｔ」、「ＣＮＴ」、「Ｃ－Ｂ」および「ＢＴＭ」ともいう。

温調部５０は、各ヒータ５２の近傍位置に、温度センサ８０（外部温度センサ８２）を備える。外部温度センサ８２は、内部温度センサ８１と同様に、鉛直方向に沿った各ゾーンに対応する測温子８２ａ～８２ｅを有し、基板処理時において、検出した各ゾーンの温度を制御部９０に送信する。

さらに、温調部５０は、基板処理時に処理容器１０を冷却するために、温調空間５３に冷却ガス（エア、不活性ガス）を流通させる外部流通部６０を備える。具体的には、外部流通部６０は、温調部５０の外部に設けられる外部供給経路６１および流量調整器６２と、補強部５１ｂに設けられる供給流路６３と、断熱部５１ａに設けられる供給孔６４と、を有する。また、外部供給経路６１には、温調空間５３に流入するエアの温度を調整するために温度調整部（熱交換器、ラジエータ等）が設けられてもよい。

外部供給経路６１は、図示しないブロアに接続されており、このブロアが温調部５０に向けてエアを供給する。外部供給経路６１は、途中位置で複数の分岐経路６１ａに分岐している。流量調整器６２は、複数の分岐経路６１ａ毎に設けられ、各分岐経路６１ａを流通するエアの流量を調整する。複数の流量調整器６２は、制御部９０の制御下に、相互に独立してエアの流量を変えることができる。供給流路６３は、補強部５１ｂの軸方向（鉛直方向）に沿って複数箇所に形成され、円筒状の補強部５１ｂ内を周方向に沿って環状に延在している。各供給孔６４は、断熱部５１ａを貫通するように形成されて各供給流路６３と連通し、各供給流路６３に導入されたエアを温調空間５３に向けて噴出する。

また、外部流通部６０は、温調空間５３内に供給されたエアを排出する排気孔６５を筐体５１の天井に備える。排気孔６５は、筐体５１の外部に設けられた外部排気経路６６に接続されている。外部排気経路６６は、適宜の廃棄部に向けて温調空間５３のエアを排気する。あるいは、外部流通部６０は、外部排気経路６６を外部供給経路６１に接続することで、温調空間５３で使用したエアを循環させる構成でもよい。

基板処理装置１の制御部９０は、プロセッサ９１、メモリ９２、図示しない入出力インタフェース等を有するコンピュータを適用することができる。プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち１つまたは複数を組み合わせたものである。メモリ９２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ（例えば、コンパクトディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ハードディスク、フラッシュメモリ等）を適宜組み合わせたものである。

メモリ９２は、基板処理装置１を動作させるプログラムおよび基板処理のプロセス条件等のレシピを記憶している。プロセッサ９１は、メモリ９２のプログラムを読み出して実行することで、基板処理装置１の各構成を制御する。なお、制御部９０は、ネットワークを介して情報通信するホストコンピュータまたは複数のクライアントコンピュータにより構成されてもよい。

また、制御部９０には、入出力インタフェースを介してユーザインタフェース９５が接続されている。ユーザインタフェース９５としては、タッチパネル（入出力装置）、ディスプレイ、キーボード、マウス、スピーカ、マイク等があげられる。制御部９０は、ユーザインタフェース９５を介してユーザが入力した基板処理装置１のレシピを受信し、このレシピに基づき基板処理装置１の各構成を制御する。また、制御部９０は、基板処理等において各構成から情報を受信すると、ユーザインタフェース９５に介して基板処理の情報（状況、エラー等）を適宜報知する。

以上の基板処理装置１は、基板Ｗに所望の膜を成膜する基板処理の立ち上げ時に、仮のプロセス条件に基づく基板処理（以下、設定時基板処理ともいう）を複数回繰り返して、新たなプロセス条件のパラメータを設定する作業（パラメータ設定方法）を行う。特に、プロセス条件は、各基板Ｗ同士の膜厚を揃える面間均一性のために、複数のゾーン毎のヒータ５２について温度（目標温度に対する温度チルト）の調整が必要となる。そして、従来のパラメータ設定方法では、複数回の設定時基板処理と、設定時基板処理毎に各基板Ｗの膜厚の測定とを繰り返しており、時間がかかっていた。

そこで、本実施形態に係る基板処理装置１は、パラメータ設定方法において、処理容器１０の膜厚および温度に関するリファレンス情報を事前に取得しておき、このリファレンス情報を利用して設定時基板処理における膜厚を推定する。これにより、設定時基板処理毎に各基板Ｗの膜厚の測定を行わなくて済むようになり、作業効率を大幅に向上させることができる。以下、このパラメータ設定方法について詳述していく。

具体的には、基板処理装置１の制御部９０は、図２（Ａ）に示すようにパラメータ設定方法として、リファレンス取得工程（ステップＳ１）と、膜厚推定工程（ステップＳ２）とを行う。リファレンス取得工程は、温調部５０の温調による複数のゾーン毎の処理容器１０の熱影響と、基板処理により処理容器１０に成膜された膜の膜厚との関係を示すリファレンス情報を取得する工程である。このリファレンス取得工程は、例えば、基板処理装置１の製造時、使用する工場の設置時、またはメンテナンス時（クリーニング、処理容器１０の交換）等において実施する。一方、膜厚推定工程は、新たなプロセス条件を設定する際の設定時基板処理の後に実施する。膜厚推定工程では、設定時基板処理において膜が生成された処理容器１０の熱影響の情報と、リファレンス取得工程で取得したリファレンス情報とに基づき膜厚を推定する。

以上のパラメータ設定方法を行うため、制御部９０は、図３に示すような機能ブロックを内部に構築する。詳細には、制御部９０内には、設定時動作制御部１００、基板処理制御部１０１、膜厚取得部１０２、温度取得部１０３、第１記憶部１０４、第２記憶部１０５、処理容器膜厚推定部１０６および基板膜厚推定部１０７が形成される。

設定時動作制御部１００は、パラメータ設定方法の膜厚推定に必要な情報を得るために、リファレンス取得工程および膜厚推定工程で基板処理装置１の各構成（ヒータ５２等）の動作を制御する機能部である。そのため、設定時動作制御部１００は、リファレンス取得工程を行う成膜無し制御部１００ａおよび成膜有り制御部１００ｂを有すると共に、膜厚推定工程を行う膜厚推定時制御部１００ｃを有する。

具体的には図２（Ｂ）に示すように、リファレンス取得工程では、成膜無しパラメータ取得工程（ステップＳ１１）と、成膜有りパラメータ取得工程（ステップＳ１２）と、を順に実施する。

成膜無しパラメータ取得工程は、基板処理を実施していない（処理容器１０の内面に膜が生成されていない）状態で、処理容器１０を加熱した場合の処理容器１０の熱影響の指標（第１指標）を取得する工程である。この成膜無しパラメータ取得工程において、成膜無し制御部１００ａは、各ゾーンのヒータ５２の各々に任意のパターンの電力（ヒータパワー）を給電して、各ゾーンのヒータ５２を加熱させる。各ゾーンのヒータ５２に給電するヒータパワーは、相互に同じ値でもよく、基板処理装置１の仕様等に応じて相互に異なる値としてもよい。例えば、ヒータパワーは、図４（Ａ）に示すように、時点ｔ１までは低い状態で安定した第１電力Ｐ１（または電力ゼロ）に設定される。そして、ヒータパワーは、時点ｔ１から時点ｔ２にかけて単位時間毎に徐々に電力を上昇させ、時点ｔ２において高い状態で安定した第２電力Ｐ２（＞Ｐ１）を遷移するパターンに設定される。

また、成膜無しパラメータ取得工程において、成膜無し制御部１００ａは、処理容器１０に対するガスの流通（供給、排出）を停止して、各ゾーンのヒータ５２の熱影響のみを処理容器１０にかけるようにする。なお、成膜無し制御部１００ａは、ガス供給部３０により不活性ガスを供給しつつ、ガス排気部４０により処理容器１０のガスを排気して、処理容器１０の内圧を一定圧に維持する構成でもよい。

そして、成膜無しパラメータ取得工程時に、制御部９０の温度取得部１０３（図３参照）は、内部温度センサ８１によって処理容器１０の各ゾーンの温度を検出し、検出した各ゾーンの温度を第１記憶部１０４に記憶する。この際、温度取得部１０３は、ヒータパワーが第１電力Ｐ１の時の温度（開始温度：例えば、４００℃）に対してヒータパワーが変化した際の内部温度センサ８１の温度変化量（開始温度に対する内部温度の差分）を算出する。そして、温度取得部１０３は、制御部９０で計時している時間情報と、温度変化量とを紐づけて第１記憶部１０４に記憶する。以下、成膜無しパラメータ取得工程で取得した各ゾーンの温度変化量を、成膜無しの温度変化情報ΔＴｉｃという。

なお、温度取得部１０３は、この成膜無しパラメータ取得工程において、外部温度センサ８２により処理容器１０の外部の各ゾーンの温度（外部温度）を検出してもよい。各ゾーンの外部温度も、処理容器１０に膜が無い場合と膜がある場合とで温度変化の影響を受けるため、膜厚推定に利用することができる。外部温度を利用する場合、制御部９０は、各ゾーンにおける、内部温度センサ８１の成膜無しの温度変化情報ΔＴｉｃに対して、外部温度を紐づけて第１記憶部１０４に記憶すればよい。

制御部９０は、以上の処理によって、膜が生成されない処理容器１０における、各ゾーンのヒータ５２の加熱による処理容器１０の熱影響（成膜無しの温度変化情報ΔＴｉｃ）を良好に認識することができる。なお、基板処理装置１は、成膜無しパラメータ取得工程において、内部空間ＩＳが空の状態で処理してもよく、実際の基板処理と同様に、複数のダミー基板をセットした状態で処理してもよい。

次に図２（Ａ）～図３に示すように、成膜有りパラメータ取得工程は、処理容器１０の内面に膜が有る場合における、ヒータ５２の熱影響の指標（第２指標）、および処理容器１０の膜厚の情報を取得する工程である。このため、成膜有りパラメータ取得工程では、まず基板処理制御部１０１の制御下に、処理容器１０の内面に膜を成膜するリファレンス時の基板処理を行う。基板処理制御部１０１は、例えば、リファレンス時の基板処理のレシピに基づき、処理容器１０の内部に処理ガスを供給しつつ、ガス排気部４０により処理容器１０のガスを排出して処理容器１０の内圧を一定に維持する。また、基板処理制御部１０１は、リファレンス時の基板処理の目標温度となるように、各ゾーンのヒータ５２の加熱を制御して処理容器１０を加熱する。これにより、処理容器１０の内面には、リファレンス時の処理ガスに応じた膜が成膜される。処理容器１０において膜が成膜される箇所としては、内筒１１の内周面および外周面、外筒１２の内周面があげられる。

このリファレンス時の基板処理の後に、制御部９０は、処理容器１０を一旦冷却する。そして、膜有りパラメータ取得工程では、処理容器１０の内面に成膜された膜の膜厚を測定する。

処理容器１０の内面に成膜された膜の膜厚を測定する方法は、種々の方法をとり得る。例えば、リファレンス取得工程では、鉛直方向の各ゾーンにわたって延在する図示しない測定用棒体等を、内筒１１の内周面等に予め設置しておき、リファレンス時の基板処理後にこの測定用棒体を取り出す。そして、測定用棒体に成膜されている膜の膜厚を図示しない膜厚測定器により測定することで、各ゾーンの膜厚を取得することができる。また例えば、基板処理装置１は、リファレンス時の基板処理後に、図示しない膜厚測定器を処理容器１０（内筒１１）内に進入させて、内筒１１の内周面に成膜された膜の膜厚を直接測定する構成でもよい。あるいは、基板処理装置１は、リファレンス時の基板処理後に、処理容器１０を分解して、分解した内筒１１または外筒１２における各ゾーンの膜厚を測定する構成でもよい。

制御部９０の膜厚取得部１０２は、以上のようにして測定された各ゾーンの膜厚を、ユーザの入力または膜厚測定器からの送信に基づきデータとして取得して、第１記憶部１０４に記憶する。以下、成膜有りパラメータ取得工程で取得した各ゾーンの膜厚の情報を、成膜有りの膜厚ｈｉｆという。

そして、成膜有りパラメータ取得工程において、制御部９０は、処理容器１０に膜が成膜された状態での処理容器１０の熱影響および膜厚のパラメータを取得するために、成膜有り制御部１００ｂを動作させる。成膜有り制御部１００ｂは、温調部５０の各ゾーンのヒータ５２に対して、成膜無しパラメータ取得工程と同じパターンのヒータパワーを給電して、各ゾーンのヒータ５２を加熱させる。また成膜有りパラメータ取得工程において、成膜有り制御部１００ｂは、処理容器１０のガスの流通（供給、排出）を停止して、各ゾーンのヒータ５２の熱影響のみを処理容器１０にかけるようにする。なお、成膜無しパラメータ取得工程において処理容器１０に対してガスを流通させている場合には、ガス供給部３０により不活性ガスを供給しつつ、ガス排気部４０により処理容器１０のガスを排気して、処理容器１０の内圧を一定圧に維持する構成でもよい。

成膜有りパラメータ取得工程時に、制御部９０の温度取得部１０３は、内部温度センサ８１によって処理容器１０の各ゾーンの温度を検出し、検出した各ゾーンの温度を第１記憶部１０４に記憶する。この際、温度取得部１０３は、成膜無しパラメータ取得工程と同様に、基準となる時点ｔ１の温度（開始温度）に対する内部温度センサ８１の温度変化量を算出し、制御部９０で計時している時間情報と紐づけて第１記憶部１０４に記憶する。以下、成膜有りパラメータ取得工程で取得した各ゾーンの温度変化量を、成膜有りの温度変化情報ΔＴｉｆという。

なお、温度取得部１０３は、この成膜有りパラメータ取得工程でも、外部温度センサ８２により処理容器１０の各ゾーンの外部温度を検出し、成膜有りの温度変化情報ΔＴｉｆに外部温度を紐づけて第１記憶部１０４に記憶してもよい。特に、処理容器１０の内面に膜が成膜された場合には、処理容器１０の内面に膜が無い場合に比べて、温調空間５３が温まり易くなり、外部温度が上昇し易くなると言える。そのため例えば、制御部９０は、成膜無しパラメータ取得工程の各ゾーンの外部温度の変化量と、成膜有りパラメータ取得工程の各ゾーンの外部温度の変化量とを用いて、成膜無しの温度変化情報ΔＴｉｃおよび成膜有りの温度変化情報ΔＴｉｆを補正できる。

図４（Ｂ）は、成膜無しパラメータ取得工程により得られた成膜無しの温度変化情報ΔＴｉｃ、および成膜有りパラメータ取得工程により得られた成膜有りの温度変化情報ΔＴｉｆの経時変化を例示するグラフである。このグラフから分かるように、成膜無しの温度変化情報ΔＴｉｃおよび成膜有りの温度変化情報ΔＴｉｆは、ヒータパワーが上昇する時点ｔ１から時点ｔ２において当該ヒータパワーに連動するように、昇温している。ただし、成膜有りの温度変化情報ΔＴｉｆの温度上昇率は、成膜無しの温度変化情報ΔＴｉｃの温度上昇率に比べて低く抑えられている。

成膜有りパターン取得工程では、処理容器１０の内筒１１や外筒１２等の表面に膜が生成されていることで、外部のヒータ５２の輻射熱が処理容器１０の内部に到達し難くなるからである。つまり、熱的な安定状態からヒータパワーを増加させた場合に、処理容器１０は、生成された膜の膜厚に応じて内部空間ＩＳの温度上昇の応答が小さくなると言える。したがって、時点ｔ１と時点ｔ２との間における温度の過渡期間では、成膜無しの温度変化情報ΔＴｉｃの温度値Ｔａよりも、成膜有りの温度変化情報ΔＴｉｆの温度値Ｔｂのほうが低くなる。

図３に戻り、膜厚推定時制御部１００ｃは、リファレンス取得工程の後の膜厚推定工程において、基板処理装置１の動作を制御する機能部である。例えば、プロセス条件を設定するために設定時基板処理を行った後に、制御部９０は、膜厚推定時制御部１００ｃを動作させる。設定時基板処理において、基板処理制御部１０１は、ユーザが設定した仮のプロセス条件に基づいて基板処理装置１の各構成を制御し、当該設定時基板処理を行う。これにより、処理容器１０の内面（内筒１１の内周面、外周面、外筒１２の内周面）には、設定時基板処理に基づく膜が成膜される。

膜厚推定時制御部１００ｃは、この設定時基板処理の後、図４（Ａ）に示す成膜無しパラメータ取得工程と同じパターンのヒータパワーを再び給電して、各ゾーンのヒータ５２を加熱する。また膜厚推定工程において、膜厚推定時制御部１００ｃは、処理容器１０のガスの流通（供給、排出）を停止して、各ゾーンのヒータ５２の熱影響のみを処理容器１０にかけるようにする。なお、リファレンス取得工程において処理容器１０に対してガスを流通させている場合には、ガス供給部３０により不活性ガスを供給しつつ、ガス排気部４０により処理容器１０のガスを排気して、処理容器１０の内圧を一定圧に維持する構成でもよい。

そして膜厚推定工程でも、制御部９０の温度取得部１０３は、内部温度センサ８１によって処理容器１０の各ゾーンの熱影響の指標（第３指標）を検出し、検出した各ゾーンの温度を第２記憶部１０５に記憶する。以下、膜厚推定工程で取得した各ゾーンの熱影響の指標を、推定時の温度変化情報ΔＴｉｘという。推定時の温度変化情報ΔＴｉｘも、基準となるヒータパワー上昇前の時点ｔ１の温度（開始温度）に対する内部温度センサ８１の温度変化量を算出し、制御部９０で計時している時間情報と紐づけて記憶される。

なお、温度取得部１０３は、この膜厚推定工程でも、外部温度センサ８２により処理容器１０の各ゾーンの外部温度を検出し、推定時の温度変化情報ΔＴｉｘに外部温度を紐づけて第２記憶部１０５に記憶してもよい。これにより、制御部９０は、成膜無しパラメータ取得工程と同様に、各ゾーンの外部温度により内部温度（推定時の温度変化情報ΔＴｉｘ）を補正することができる。

膜厚推定工程において、処理容器膜厚推定部１０６は、ヒータパワーのパターンの印加開始（時点ｔ１）から所望の測定タイミングｔｍを経過したときの温度変化情報ΔＴｉｘを使用して、処理容器１０に生成される膜の膜厚を推定する。測定タイミングｔｍは、リファレンス取得工程において取得した成膜無しの温度変化情報ΔＴｉｃ、成膜有りの温度変化情報ΔＴｉｆとの間に充分な差が生じたタイミング（時点ｔ１からの経過時間）に基づき設定するとよい。

そして、処理容器膜厚推定部１０６は、以下の式（１）により、処理容器１０の複数のゾーン毎に、生成される膜の膜厚ｈｉｙを算出する。
ｈｉｙ＝（ΔＴｉｘ－ΔＴｉｃ）／（ΔＴｉｆ－ΔＴｉｃ）×ｈｉｆ …（１）
ΔＴｉｃ：成膜無しの温度変化情報
ΔＴｉｆ：成膜有りの温度変化情報
ｈｉｆ ：成膜有りの膜厚
ΔＴｉｘ：推定時の温度変化情報

すなわち、上記の式（１）の（ΔＴｉｘ－ΔＴｉｃ）／（ΔＴｉｆ－ΔＴｉｃ）は、リファレンス取得工程時における処理容器１０に生成される膜による熱影響と、膜厚推定工程時における処理容器１０に生成される膜による熱影響との比を示す比例係数となる。このため、式（１）により算出された膜厚推定工程の各ゾーンの膜厚ｈｉｙは、設定時基板処理において処理容器１０の内面に生成された各ゾーンの膜厚を精度よく推定した値を示すと言える。

また、基板膜厚推定部１０７は、膜厚推定工程で推定した処理容器１０の内面における各ゾーンの膜厚に基づき、各ゾーンの基板Ｗに成膜される膜の膜厚を推定する。すなわち、設定時基板処理により処理容器１０の内面に成膜される膜の膜厚と、基板Ｗに成膜される膜の膜厚とは相関関係にある。このため例えば、基板膜厚推定部１０７は、予め実験やシミュレーション等を行うことにより、処理容器１０の膜厚と基板Ｗの膜厚との関係を示す膜厚モデルのマップ情報または関数（不図示）を保有しておく。そして、基板膜厚推定部１０７は、処理容器膜厚推定部１０６により推定された処理容器１０の各ゾーンの膜厚を受け取ると、膜厚モデルを参照して各ゾーンの基板Ｗの膜厚を抽出する。

ここで、従来の基板処理装置では、設定時基板処理を行って各ゾーンの基板Ｗの膜厚を取得する場合、設定された各ゾーンにモニタ用の基板Ｗを予め入れて、基板処理後にモニタ用の各基板Ｗの膜厚を測定していた。そのため、モニタ用の基板Ｗの冷却や基板Ｗの搬送、膜厚の測定に時間がかかるという問題があった。特に、面間均一性を得るために設定時基板処理を複数回繰り返す場合には、基板処理の開始までに多大な時間がかかっていた。これに対して、本実施形態に係る基板処理装置１は、設定時基板処理に伴い膜厚推定工程を行うことで、各基板Ｗの膜厚を効率的に推定することができる。

なお、制御部９０は、処理容器１０の各ゾーンの膜厚、または各ゾーンの基板Ｗの膜厚を算出した後、ユーザインタフェース９５を介してこれらの情報をユーザに報知する構成であるとよい。

あるいは、制御部９０は、推定した処理容器１０の各ゾーンの膜厚（または各ゾーンの基板Ｗの膜厚）に基づき、各基板Ｗ同士の膜厚を揃える各ゾーンのヒータ５２の温度調整情報を算出してもよい。例えば、制御部９０は、算出された各ゾーンの膜厚のずれ量を入力し、レシピにより設定された目標膜厚に揃うように、複数のゾーン毎の温度チルトを算出するとよい。温度チルトは、各ゾーンの目標温度を全体的にシフト（上昇または下降）させる温度調整情報である。一例として、ＴＯＰのゾーンの基板Ｗの膜厚を増やす方向にシフトさせる場合には、ＴＯＰのゾーンの膜厚のずれ量と目標膜厚とに基づき、ＴＯＰのゾーンの温度の昇温量を算出し、その昇温量を温度チルトとする。これにより、ユーザは、基板処理において各基板Ｗの膜厚が均一となるような（面間均一性を加味した）各ゾーンの目標温度を容易に設定することができる。

さらに、基板処理装置１は、推定した処理容器１０の各ゾーンの膜厚（または各ゾーンの基板Ｗの膜厚）に基づき、複数のゾーン毎の各基板Ｗに供給する処理ガスの流量を変化させる構成としてもよい。例えば、ガス供給部３０は、複数のゾーン毎に独立して処理ガスを供給する複数のガスノズル３１を有すると共に、各ガスノズル３１に接続されるガス経路に処理ガスの流量を調整可能な流量調整器（不図示）を備える。そして、制御部９０は、算出された各ゾーンの膜厚のずれ量と、目標膜厚とに応じて、複数のゾーン毎の目標流量情報を算出する。一例として、ＴＯＰのゾーンの基板Ｗの膜厚を増やす方向にシフトさせる場合には、ＴＯＰのゾーンの膜厚のずれ量と目標膜厚とに基づき、目標流量を増加させる。これにより、基板処理装置１は、基板処理において処理ガスの流量を調整することでも、各基板Ｗの膜厚を均一にすることができる。なお、基板処理装置１は、算出した各ゾーンの膜厚に基づき、温度調整情報および処理ガスの流量情報の両方を調整してもよいことは勿論である。

本実施形態に係る基板処理装置１は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その動作（パラメータ設定方法）について説明する。

パラメータ設定方法において、制御部９０は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、リファレンス取得工程（ステップＳ１）、膜厚推定工程（ステップＳ２）を実施する。そしてリファレンス取得工程において、設定時動作制御部１００は、成膜無し制御部１００ａにより成膜無しパラメータ取得工程（ステップＳ１１）を実施し、その後に成膜有り制御部１００ｂにより成膜有りパラメータ取得工程（ステップＳ１２）を実施する。これにより、制御部９０は、膜厚推定工程において使用する各ゾーンのリファレンス情報として、成膜無しの温度変化情報ΔＴｉｃ、成膜有りの温度変化情報ΔＴｉｆ、成膜有りの膜厚ｈｉｆを得ることができる。

そして、新たな基板処理のプロセス条件を立ち上げる場合に、制御部９０は、図５に示すように、設定時基板処理および膜厚推定工程を含む処理フローを行う。具体的には、制御部９０の基板処理制御部１０１は、まずウエハボート１６（図１参照）に複数の基板Ｗをセットする（ステップＳ２１）。

次に、基板処理制御部１０１は、ウエハボート１６を上昇させて、処理容器１０の内部にウエハボート１６を搬入させ、内部空間ＩＳに各基板Ｗを配置する（ステップＳ２２）。

その後、基板処理制御部１０１は、ユーザにより指定された仮のプロセス条件に基づき各基板Ｗの基板処理を行う（ステップＳ２３）。これにより、各基板Ｗ上には処理ガスに応じた膜が生成されると共に、処理容器１０の内面にも処理ガスに応じた膜が生成される。

基板処理の終了後、基板処理制御部１０１は、ウエハボート１６を下降させて、処理容器１０の内部からウエハボート１６を搬出させる（ステップＳ２４）。

その後、処理容器１０から取り出した各基板Ｗを冷却しつつ、膜厚推定時制御部１００ｃにより処理容器１０の膜厚を推定する膜厚推定工程を行う（ステップＳ２５）。この際、膜厚推定時制御部１００ｃは、リファレンス取得工程におけるヒータパワーと同じパターンで各ゾーンのヒータ５２に給電を行い、各ゾーンのヒータ５２よって処理容器１０を加熱する。なお、処理容器１０の加熱時には、処理容器１０の下端開口を蓋体２１により閉塞しておく。そして、温度取得部１０３は、内部温度センサ８１により処理容器１０の各ゾーンの温度を検出して、推定時の温度変化情報ΔＴｉｘを取得する。この推定時の温度変化情報ΔＴｉｘは、測定タイミングｔｍの情報であればよいため、膜厚推定時制御部１００ｃは、測定タイミングｔｍを経過すると、処理容器１０の加熱を直ちに停止することができる。

その後、処理容器膜厚推定部１０６は、取得した推定時の温度変化情報ΔＴｉｘと、事前に取得しているリファレンス情報とを用いて、上記の式（１）による処理容器１０の内面に生成された膜の膜厚を推定する。これにより設定時基板処理に伴う処理容器１０の各ゾーンの膜厚が精度よく推定される。また、基板膜厚推定部１０７は、推定された処理容器１０の各ゾーンの膜厚に基づき、各ゾーンの基板Ｗの膜厚を推定する。

以上の膜厚の推定後、制御部９０は、推定した各ゾーンの基板Ｗ同士の膜厚が均一か否かを判定する（ステップＳ２６）。各ゾーンの基板Ｗ同士の膜厚が相互に大きくずれている場合（ステップＳ２６：ＮＯ）は、面間均一性が得られていないことになる。そのため、制御部９０は、その情報（各ゾーンの基板Ｗの膜厚）をユーザに報知して、仮のプロセス条件の変更をユーザに促す。そして、ユーザが仮のプロセス条件を変えた後、ステップＳ２１に戻り、同様の処理フロー（設定時基板処理、膜厚推定工程）を再び繰り返す。

一方、各ゾーンの基板Ｗ同士の膜厚が均一である場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）は、面間均一性が得られたことになる。このため、制御部９０は、面間均一性がある旨の情報をユーザに報知すると共に、今回のプロセス条件のパラメータの設定を終了する。

以上のように、本実施形態に係るパラメータ設定方法および基板処理装置１は、リファレンス情報を取得しておくことで、設定時基板処理における処理容器１０の内面の膜厚または各基板Ｗの膜厚を効率的に推定することができる。そのため、プロセス条件のパラメータを設定するために設定時基板処理を複数回繰り返す場合でも、作業にかかる時間を大幅に短縮することが可能となる。

なお、本開示に係るパラメータ設定方法および基板処理装置１は、上記の実施形態に限定されず、種々の変形例をとり得る。例えば、パラメータ設定方法は、ヒータパワーが変化する時点ｔ１～ｔ２の間で１つの測定タイミングｔｍにおける温度変化情報ΔＴｉｃ、ΔＴｉｆ、ΔＴｉｘを使用することに限定されず、複数の時点（測定タイミングｔｍ）の温度変化情報を利用してもよい。これにより、例えば同じゾーンにおける膜厚を複数算出してその平均値をとることができ、推定する膜厚の誤差（ノイズ）を低減すること等が可能となる。

また、外部温度センサ８２の外部温度を利用する場合、制御部９０は、ヒータ５２による温度制御の適正を監視してもよい。例えば、制御部９０は、ヒータ５２の目標温度の許容範囲に外部温度が含まれる場合に、その際の内部温度が使用可能である旨を判定する。一方、制御部９０は、ヒータ５２の目標温度の許容範囲外に外部温度がある場合に、その際の内部温度が使用不可である旨を判定する。外部温度が許容範囲外にある場合にはヒータ５２の温度が目標温度に追従していないことになるため、内部温度を使用しても正確な値にならない可能性があるからである。処理容器膜厚推定部１０６は、内部温度が使用可能なタイミングにおける時点を抽出して、後の膜厚推定工程における測定タイミングｔｍに適用することで、膜厚推定工程における温度変化情報を精度よく得ることができる。

また、制御部９０は、測定タイミングｔｍに達した際の温度変化の情報に基づき膜厚を推定することに限定されず、処理容器１０の温度が所望の測定温度（例えば、図４（Ｂ）の温度値Ｔａ）に達した時刻を利用してもよい。制御部９０は、処理容器１０の内面に膜が無い状態で測定温度に達した第１時刻と、処理容器１０の内面に膜が有る状態で測定温度に達した第２時刻とを用いることでも、上記と同様に、処理容器１０の内面の膜厚を良好に推定できる。

さらに、成膜する膜の種類によっては、処理容器１０の内面に成膜される膜の膜厚と、処理容器１０の温度変化との関係が非線形である可能がある。この場合、パラメータ設定方法は、リファレンス取得工程で複数のリファレンス時の基板処理を行い、処理容器１０の成膜有りの膜厚ｈｉｆを複数取得すると共に、温度変化情報ΔＴｉｆを複数取得するとよい。そして、制御部９０は、取得した複数の成膜有りの膜厚ｈｉｆと複数の温度変化情報ΔＴｉｆの関係を表す関数（曲線）を予め算出することで、膜厚推定工程で取得した温度変化情報ΔＴｉｘをこの関数に用いて膜厚を精度よく推定することができる。あるいは、関数は、光学シミュレーション等で計算した膜厚と温度変化の情報を利用して得ることもできる。すなわち、関数（曲線の形状）は、同じ基板処理装置１の構成が同じで、処理ガスの種類が同じであれば、リファレンス取得工程と膜厚推定工程とで同じになると言える。このため、代表的な条件で関数を算出すれば、複数の新規プロセス立ち上げにおいて、リファレンス情報を良好に利用することができる。

また図６に示す第１変形例のように、パラメータ設定方法の膜厚推定工程は、設定時基板処理の後に直ちに実施する構成でもよい。具体的には、図６の処理フローにおいてステップＳ３１～ステップＳ３３までは、図５のステップＳ２１～ステップＳ２３と同じ処理を行う。

そしてステップＳ３３の後、パラメータ設定方法は、処理容器１０の内部に各基板Ｗを収容した状態で、膜厚推定工程を行う（ステップＳ３４）。この膜厚推定工程において、膜厚推定時制御部１００ｃは、リファレンス取得工程におけるヒータパワーと同じパターンで各ゾーンのヒータ５２を加熱し、温度取得部１０３により処理容器１０の各ゾーンの推定時の温度変化情報ΔＴｉｘを取得する。そして、制御部９０は、処理容器膜厚推定部１０６により処理容器１０の内面に生成された膜の膜厚を推定すると共に、基板膜厚推定部１０７により各ゾーンの基板Ｗの膜厚を推定する。

この膜厚推定工程の後、基板処理制御部１０１は、ウエハボート１６を下降させて、処理容器１０の内部からウエハボート１６を搬出させて（ステップＳ３５）、処理容器１０から取り出した各基板Ｗを冷却する（ステップＳ３６）。

また、制御部９０は、膜厚推定工程で推定した各ゾーンの基板Ｗ同士の膜厚が均一か否かを判定する（ステップＳ３７）。そして、各ゾーンの基板Ｗ同士の膜厚が相互に大きくずれている場合（ステップＳ３７：ＮＯ）には、ユーザが仮のプロセス条件を変えた後、ステップＳ３１に戻り、同様の処理フローを再び繰り返す。一方、各ゾーンの基板Ｗ同士の膜厚が均一である場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）は、面間均一性がある旨の情報をユーザに報知すると共に、今回のプロセス条件のパラメータの設定を終了する。

このように、パラメータ設定方法は、基板処理の後に膜厚推定工程を直ちに行うことでも、処理容器１０の内面の膜厚または各基板Ｗの膜厚を推定することができる。特に、第１変形例では、ウエハボート１６の取り出し後に処理容器１０を閉塞する等の動作が必要なくなるので、基板処理装置１の構成を簡素化できる等のメリットが得られる。

パラメータ設定方法は、図７に示す第２変形例のように、ヒータパワーをオン（第３電力Ｐ３）からオフ（第４電力＝ゼロ）に遮断した時点ｔ３以降の処理容器１０の温度変化情報（ΔＴｉｃ、ΔＴｉｆ、ΔＴｉｘ）を用いてもよい。なお、ヒータパワーは、オンからオフへの切り替えに限らず、安定状態の第３電力から、当該第３電力よりも低い電力である第４電力に切り替わる過渡期間のパターンであってもよい。

この場合でも、処理容器１０の内面に膜が無い状態では放熱が進み易い一方で、処理容器１０の内面に膜が有る状態では放熱が進み難い。したがって、処理容器１０の内面に膜が無い状態の温度低下率よりも、処理容器１０の内面に膜が有る状態の温度低下率ほうが小さくなる。制御部９０は、この温度低下率の違いを利用することでも、処理容器１０の内面の膜厚を推定するためのリファレンス情報を良好に得ることができる。そして、膜厚推定工程でも、ヒータパワーを第３電力から第４電力に切り替えた際の温度を抽出することで、先に取得したリファレンス情報に基づき、処理容器１０の内面の膜厚または各基板Ｗの膜厚を容易に得ることができる。

また、図８に示す第３変形例のように、パラメータ設定方法は、リファレンス取得工程および膜厚推定工程において、各ゾーン（ＴＯＰ、Ｃ－Ｔ、ＣＮＴ、Ｃ－Ｂ、ＢＴＭ）のヒータ５２を別の動作タイミングで動作させて処理容器１０を加熱してもよい。このように各ゾーンのヒータ５２を別々に動作させて、動作したゾーン毎の処理容器１０の熱影響の情報および膜厚を取得することで、別のゾーンの熱影響を受けることがなくなる。このため、パラメータ設定方法は、所望のゾーンの熱影響による処理容器１０の温度変化の情報をより精度よく得ることができ、膜厚推定の精度を一層高めることができる。

また、図９に示す第４変形例のように、パラメータ設定方法は、任意のゾーン（図９ではＣＮＴのゾーン）を加熱した際に、処理容器１０の熱影響の指標として別のゾーンの抵抗値の変化を検出してもよい。すなわち、任意のゾーンのヒータ５２ｘを加熱した場合、ヒータ５２ｘの輻射熱ＲＨは、他のゾーン（例えば、隣接するゾーン）のヒータ５２ｙにも伝わる。他のゾーンのヒータ５２ｙは、待機中もバイアス電力を供給しており、制御部９０は、このバイアス電力の変化に基づき、加熱しているヒータ５２ｘの輻射熱ＲＨによる各ゾーンのヒータ５２ｙの抵抗値の変動を容易に検出することができる。

ここで、図９（Ａ）に示すように、処理容器１０の内面に膜が無い場合のヒータ５２ｘの輻射熱ＲＨは、処理容器１０をスムーズに透過することで隣接する各ゾーンのヒータ５２ｙに多く伝わる。したがって、他のゾーンの抵抗値は、輻射熱ＲＨにより大きな変動率で変化することになる。これに対して、図９（Ｂ）に示すように、処理容器１０の内面に膜が有る場合のヒータ５２の輻射熱ＲＨは、膜がない場合に比べて処理容器１０を容易に透過しない。したがって、他のゾーンの抵抗値は、小さな変動率で変化することになる。

このため、制御部９０は、処理容器１０の熱影響の指標として、加熱しているゾーン以外のヒータ５２の抵抗値の変化量を利用することでも、処理容器１０の内面に成膜された膜の膜厚を良好に推定することができる。

なお、パラメータ設定方法は、加熱しているゾーン以外の温度センサ８０（例えば、隣接しているゾーンの内部温度センサ８１、外部温度センサ８２）の温度を、抵抗値と同じように処理容器１０の熱影響の指標として使用可能なことは勿論である。一例として、パラメータ設定方法は、複数のゾーンの温度（変数）を用いて回帰分析を行い、加熱しているゾーンの膜厚を予測することができる。

以上の実施形態で説明した本開示の技術的思想および効果について以下に記載する。

本開示の第１の態様は、複数の基板Ｗに膜を成膜する基板処理を行う処理容器１０と、処理容器１０の内部に収容された複数の基板Ｗを、予め設定された複数のゾーン毎に温調する温調部５０と、を備える基板処理装置１における基板処理のパラメータを設定するパラメータ設定方法であって、（ａ）処理容器１０の内面に膜が無い状態において、温調部５０の温調による処理容器１０の熱影響を示す第１指標をリファレンス情報として複数のゾーン毎に取得する工程と、（ｂ）（ａ）の工程の後、処理容器１０の内面に膜がある状態において、当該処理容器１０の内面の膜厚と、温調部５０の温調による処理容器１０の熱影響を示す第２指標とをリファレンス情報として複数のゾーン毎に取得する工程と、（ｃ）（ｂ）の工程の後、基板処理により処理容器１０の内面に膜が成膜された際に、温調部５０の温調による当該処理容器１０の熱影響を示す第３指標を複数のゾーン毎に取得し、取得した第３指標とリファレンス情報とに基づき処理容器１０の内面に成膜された膜の膜厚を推定する工程と、を有する。

上記によれば、パラメータ設定方法は、プロセス条件の立ち上げ時に複数回繰り返して行う設定時基板処理等において、膜厚の測定を精度よく推定することができる。これにより、パラメータ設定方法は、モニタ用の基板Ｗの搬送および基板Ｗの膜厚計測等の作業を省くことが可能となり、プロセス条件のパラメータの探索を短時間に行うことができる。また、このパラメータ設定方法は、基板処理装置１に予め搭載されている温調部５０および温度センサ８０等を利用すれば、追加の治具や計測装置を必要としないため、コストをかけずに実現できる。

また、（ｃ）の工程では、さらに推定された処理容器１０の内面の膜厚に基づき、複数のゾーン毎の基板Ｗの膜厚を推定する。このように、パラメータ設定方法は、複数のゾーン毎の基板Ｗの膜厚を推定することで、基板Ｗ同士の膜厚の均一化を図る面間均一性のパラメータを容易に探索することが可能となる。

また、（ｃ）の工程では、推定された処理容器１０の内面の膜厚または複数のゾーン毎の基板Ｗの膜厚をユーザに報知する。これにより、ユーザは、設定時基板処理における各ゾーンの膜厚を容易に認識して、プロセス条件を調整することができる。

また、パラメータ設定方法では、（ｄ）（ｃ）の工程の後、推定された処理容器１０の内面の膜厚または複数のゾーン毎の基板の膜厚に基づき、複数のゾーン毎の基板の膜厚を揃える温度調整情報および／または処理ガスの流量情報を算出する。これにより、基板処理装置１は、面間均一性のパラメータを容易に設定することができる。

また、複数のゾーン毎の第１指標、第２指標、第３指標は、処理容器の温度を温度センサで検出し、安定状態の温度に対して温調部の温調により変化した温度変化量である。これにより、パラメータ設定方法は、３つの温度変化量に基づき処理容器１０の内面の膜厚をスムーズに推定することができる。

また、複数のゾーン毎の第１指標、第２指標、第３指標は、温調部において加熱しているゾーンのヒータ以外のヒータの抵抗値である。このように指標としてヒータの抵抗値を用いることでも、パラメータ設定方法は、処理容器１０の内面の膜厚を精度よく推定することができる。

また、（ａ）の工程、（ｂ）の工程および（ｃ）の工程において、温調部による温調を同じヒータパワーのパターンで行う。これにより、パラメータ設定方法は、各工程で温調部５０が同じ温度変化を行った場合の熱影響を、安定的に取得することができる。

また、ヒータパワーのパターンは、第１電力から第２電力に変動するものであり、膜厚の推定では、第１電力の変化開始時から経過した同じ測定タイミングにおける第１指標、第２指標、第３指標を使用する。これにより、パラメータ設定方法は、温調部５０の温調に伴う熱影響の情報を同じタイミングで得ることができ、膜厚の推定を精度よく行うことが可能となる。

また、（ａ）の工程および（ｂ）の工程は、基板処理装置の製造時、基板処理装置の設置時または基板処理装置のメンテナンス時に行い、（ｃ）の工程は、基板処理のプロセス条件の設定時に行う。これにより、パラメータ設定方法は、プロセス条件の設定にかかる時間を短縮化することができる。

また、本開示の第２の態様は、複数の基板Ｗに膜を成膜する基板処理を行う処理容器１０と、処理容器１０の内部に収容された複数の基板Ｗを、予め設定された複数のゾーン毎に温調する温調部５０と、温調部５０の動作を制御する制御部９０と、を備える基板処理装置１であって、制御部９０は、（ａ）処理容器１０の内面に膜が無い状態において、温調部５０の温調による処理容器１０の熱影響を示す第１指標をリファレンス情報として複数のゾーン毎に取得する工程と、（ｂ）（ａ）の工程の後、処理容器１０の内面に膜がある状態において、当該処理容器１０の内面の膜の膜厚と、温調部５０の温調による処理容器１０の熱影響を示す第２指標とをリファレンス情報として複数のゾーン毎に取得する工程と、（ｃ）（ｂ）の工程の後、基板処理により処理容器１０の内面に膜が成膜された際に、温調部５０の温調による当該処理容器１０の熱影響を示す第３指標を複数のゾーン毎に取得し、取得した第３指標とリファレンス情報とに基づき処理容器１０の内面に成膜された膜の膜厚を推定する工程と、を行う。この場合でも、基板処理装置１は、プロセス条件のパラメータの探索を短時間に行うことができる。

今回開示された実施形態に係るパラメータ設定方法および基板処理装置１は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

本開示の基板処理装置１は、上記の装置に限定されず、処理容器１０の熱伝達性を変化させる膜を成膜する成膜装置であれば、膜の種類を問わずに適用することができる。

１ 基板処理装置
１０ 処理容器
５０ 温調部
９０ 制御部
Ｗ 基板

Claims (10)

1. 複数の基板に膜を成膜する基板処理を行う処理容器と、
   前記処理容器の内部に収容された前記複数の基板を、予め設定された複数のゾーン毎に温調する温調部と、を備える基板処理装置における前記基板処理のパラメータを設定するパラメータ設定方法であって、
   （ａ）前記処理容器の内面に膜が無い状態において、前記温調部の温調による前記処理容器の熱影響を示す第１指標をリファレンス情報として前記複数のゾーン毎に取得する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）の工程の後、前記処理容器の内面に膜がある状態において、当該処理容器の内面の膜厚と、前記温調部の温調による前記処理容器の熱影響を示す第２指標とを前記リファレンス情報として前記複数のゾーン毎に取得する工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）の工程の後、基板処理により前記処理容器の内面に膜が成膜された際に、前記温調部の温調による当該処理容器の熱影響を示す第３指標を前記複数のゾーン毎に取得し、取得した前記第３指標と前記リファレンス情報とに基づき前記処理容器の内面に成膜された膜の膜厚を推定する工程と、を有する、
   パラメータ設定方法。
2. 前記（ｃ）の工程では、さらに推定された前記処理容器の内面の膜厚に基づき、前記複数のゾーン毎の基板の膜厚を推定する、
   請求項１に記載のパラメータ設定方法。
3. 前記（ｃ）の工程では、推定された前記処理容器の内面の膜厚または前記複数のゾーン毎の基板の膜厚をユーザに報知する、
   請求項２に記載のパラメータ設定方法。
4. （ｄ）前記（ｃ）の工程の後、推定された前記処理容器の内面の膜厚または前記複数のゾーン毎の基板の膜厚に基づき、前記複数のゾーン毎の基板の膜厚を揃える温度調整情報および／または処理ガスの流量情報を算出する、
   請求項２または３に記載のパラメータ設定方法。
5. 前記複数のゾーン毎の前記第１指標、前記第２指標および前記第３指標は、前記処理容器の温度を温度センサで検出し、安定状態の温度に対して前記温調部の温調により変化した温度変化量である、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパラメータ設定方法。
6. 前記複数のゾーン毎の前記第１指標、前記第２指標および前記第３指標は、前記温調部において加熱しているゾーンのヒータ以外のヒータの抵抗値である、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパラメータ設定方法。
7. 前記（ａ）の工程、前記（ｂ）の工程および前記（ｃ）の工程において、前記温調部による温調を同じヒータパワーのパターンで行う、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパラメータ設定方法。
8. 前記ヒータパワーのパターンは、第１電力から第２電力に変動するものであり、
   前記膜厚の推定では、前記第１電力の変化開始時から経過した同じ測定タイミングにおける前記第１指標、前記第２指標、前記第３指標を使用する、
   請求項７に記載のパラメータ設定方法。
9. 前記（ａ）の工程および前記（ｂ）の工程は、前記基板処理装置の製造時、前記基板処理装置の設置時または前記基板処理装置のメンテナンス時に行い、
   前記（ｃ）の工程は、前記基板処理のプロセス条件の設定時に行う、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパラメータ設定方法。
10. 複数の基板に膜を成膜する基板処理を行う処理容器と、
    前記処理容器の内部に収容された前記複数の基板を、予め設定された複数のゾーン毎に温調する温調部と、
    前記温調部の動作を制御する制御部と、を備える基板処理装置であって、
    前記制御部は、
    （ａ）前記処理容器の内面に膜が無い状態において、前記温調部の温調による前記処理容器の熱影響を示す第１指標をリファレンス情報として前記複数のゾーン毎に取得する工程と、
    （ｂ）前記（ａ）の工程の後、前記処理容器の内面に膜がある状態において、当該処理容器の内面の膜厚と、前記温調部の温調による前記処理容器の熱影響を示す第２指標とをリファレンス情報として前記複数のゾーン毎に取得する工程と、
    （ｃ）前記（ｂ）の工程の後、基板処理により前記処理容器の内面に膜が成膜された際に、前記温調部の温調による当該処理容器の熱影響を示す第３指標を前記複数のゾーン毎に取得し、取得した前記第３指標と前記リファレンス情報とに基づき前記処理容器の内面に成膜された膜の膜厚を推定する工程と、を行う、
    基板処理装置。

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