JP6570894B2 - 温度制御方法 - Google Patents

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Description

本発明の種々の側面及び実施形態は、温度制御方法に関する。
半導体の製造プロセスにおいて、処理中の半導体ウエハの温度は、半導体の特性に影響を与え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に、例えば、ヒータの供給電力、試料の温度、および温度センサの温度の時間変化をプラズマ処理のない状態で事前に計測しておき、これらの計測値の関係を連立一次微分方程式で近似して、この近似した連立一次微分方程式に基づいた同形観測によって、センサ温度、ヒータ電力、およびプラズマ入熱の時間変化から試料温度を予測し、予測された試料温度を用いて試料温度をフィードバック制御する技術が知られている。
特開２００９−３０２３９０号公報
ところで、半導体ウエハの量産工程において、処理装置は、複数の半導体ウエハに対して処理を繰り返し実行することにより、処理装置内の環境が徐々に変化する場合がある。例えば、半導体ウエハに対して所定の膜を積層させる処理装置では、複数の半導体ウエハに対して処理を行うに従って、処理装置の内壁に反応性副生成物（以下、デポと呼ぶ）の付着量が多くなる。半導体ウエハを載置する載置台の表面にデポが付着した場合、半導体ウエハと載置台との間の熱抵抗が変化する。半導体ウエハと載置台との間の熱抵抗が変化すると、載置台に設けられたヒータ等の温度が一定に保たれたとしても、半導体ウエハ間で、処理時の半導体ウエハの温度が異なることになる。これにより、半導体ウエハ間で処理条件が異なる結果となり、半導体ウエハから製造された半導体の特性が、半導体ウエハ間でばらつくことになる。
所定数の半導体ウエハを処理する毎に、処理装置内部をクリーニングすることでデポを除去することも考えられるが、クリーニングの前後でデポの量が異なるため、多少なりとも載置台と半導体ウエハとの間の熱抵抗が異なることになる。また、クリーニングを頻繁に行うと、半導体ウエハの量産工程におけるスループットが低下する。
本発明の一側面は、載置台の載置面に載置された被処理体の温度を制御する温度制御方法であって、供給工程と、測定工程と、算出工程と、制御工程とを含む。供給工程では、載置台を加熱するヒータへの電力供給が停止された状態、あるいはヒータへ供給される電力が固定された状態で、載置台の温度とは異なる温度の被処理体が載置された載置台と被処理体との間に伝熱ガスが供給される。測定工程では、伝熱ガスを介した被処理体と載置台との熱交換による載置台の温度変化が測定される。算出工程では、載置台の温度変化に基づいて補正値が算出される。制御工程では、ヒータへの電力供給が開始され、載置台の温度が補正値によって補正された目標温度となるように、ヒータの電力が制御される。
本発明の種々の側面および実施形態によれば、半導体ウエハ間の温度のばらつきを抑えることができる。
図１は、処理システムの一例を示す図である。 図２は、処理装置の一例を示す断面図である。 図３は、静電チャックの上面の一例を示す図である。 図４は、図３のＡ−Ａ断面の一例を示す図である。 図５は、制御装置の一例を示すブロック図である。 図６は、実施例１における補正テーブルの一例を示す図である。 図７は、補正テーブルの作成時における温度測定用ウエハおよび静電チャックの温度変化の一例を示す図である。 図８は、補正テーブルの作成時における温度測定用ウエハおよび静電チャックの温度変化の一例を示す拡大図である。 図９は、伝熱ガスの圧力毎の静電チャックの温度変化の傾きおよび温度測定用ウエハの温度のデータの一例を示す図である。 図１０は、補正値が適用された場合の温度測定用ウエハおよび静電チャックの温度変化の一例を示す図である。 図１１は、実施例１における補正テーブルの作成処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、実施例１における半導体ウエハＷに対する処理の一例を示すフローチャートである。 図１３は、実施例２における補正テーブルの一例を示す図である。 図１４は、実施例２における補正テーブルの作成処理の一例を示すフローチャートである。 図１５は、伝熱ガスの圧力の算出方法の一例を説明する図である。 図１６は、実施例２における半導体ウエハＷに対する処理の一例を示すフローチャートである。 図１７は、制御装置の機能を実現するコンピュータの一例を示す図である。 図１８は、静電チャックの温度変化の傾きを算出する期間の一例を説明する図である。
開示する温度制御方法は、１つの実施形態において、載置台の載置面に載置された被処理体の温度を制御する温度制御方法であって、供給工程と、第１の測定工程と、算出工程と、制御工程とを含む。供給工程では、載置台を加熱するヒータへの電力供給が停止された状態、あるいはヒータへ供給される電力が固定された状態で、載置台の温度とは異なる温度の被処理体が載置された載置台と被処理体との間に伝熱ガスが供給される。第１の測定工程では、伝熱ガスを介した被処理体と載置台との熱交換による載置台の温度変化が測定される。算出工程では、載置台の温度変化に基づいて補正値が算出される。制御工程では、ヒータへの電力供給が開始され、載置台の温度が補正値によって補正された目標温度となるように、ヒータの電力が制御される。
また、開示する温度制御方法の１つの実施形態において、第１の測定工程では、載置台と被処理体との間に伝熱ガスが供給されてから第１の時間が経過した第１の時点と、第１の時点から第２の時間が経過した第２の時点との間の載置台の温度変化の傾きが、載置台の温度変化として測定されてもよい。
また、開示する温度制御方法は、１つの実施形態において、第２の測定工程と、作成工程とをさらに含んでもよい。第２の測定工程では、載置台を加熱するヒータへの電力供給が停止された状態、あるいはヒータへ供給される電力が固定された状態で、載置台の温度とは異なる温度の温度測定用ウエハが載置された載置台と温度測定用ウエハとの間に伝熱ガスが供給され、伝熱ガスを介した温度測定用ウエハと載置台との熱交換による載置台の温度変化が測定された後に、載置台の温度が所定の温度となるようにヒータの電力が制御されて温度測定用ウエハの温度が測定される。作成工程では、異なる圧力の伝熱ガス毎に、第２の測定工程において測定された載置台の温度変化に、第２の測定工程において測定された温度測定用ウエハの温度と基準温度との差分に応じた補正値が対応付けられた補正テーブルが作成される。算出工程では、補正テーブルに基づいて、載置台の温度変化に基づく補正値が算出される。
また、開示する温度制御方法の１つの実施形態において、供給工程、第１の測定工程、算出工程、および制御工程は、被処理体毎に、被処理体に対する処理の実行前に行われてもよい。
また、開示する温度制御方法の１つの実施形態において、伝熱ガスは、載置台の載置面に形成された複数の供給口から載置台と被処理体との間に供給されてもよい。
また、開示する温度制御方法の１つの実施形態において、ヒータは、載置台の上方から見た場合に、載置台の内部に、半径の異なる同心円状に複数設けられてもよい。
また、開示する温度制御方法の１つの実施形態において、算出工程では、それぞれのヒータについて、載置台の温度変化に基づく補正値が算出されてもよく、制御工程では、それぞれのヒータについて、載置台の温度が目標温度となるように、ヒータの電力が制御されてもよい。
また、開示する温度制御方法は、１つの実施形態において、載置台の載置面に載置された被処理体の温度を制御する温度制御方法であって、供給工程と、第１の測定工程と、第１の算出工程と、制御工程とを含む。供給工程では、載置台を加熱するヒータへの電力供給が停止された状態、あるいはヒータへ供給される電力が固定された状態で、載置台の温度とは異なる温度の被処理体が載置された載置台と被処理体との間に第１の圧力の伝熱ガスが供給される。第１の測定工程では、伝熱ガスを介した被処理体と載置台との熱交換による載置台の温度変化が測定される。第１の算出工程では、載置台の温度変化に基づいて伝熱ガスの第２の圧力が算出される。制御工程では、ヒータへの電力供給を開始すると共に、載置台と被処理体との間に供給する伝熱ガスの圧力が第２の圧力に設定され、載置台の温度が目標温度となるように、ヒータの電力が制御される。
また、開示する温度制御方法の１つの実施形態において、第１の測定工程では、載置台と被処理体との間に伝熱ガスが供給されてから第１の時間が経過した第１の時点と、第１の時点から第２の時間が経過した第２の時点との間の載置台の温度変化の傾きが、載置台の温度変化として測定されてもよい。
また、開示する温度制御方法は、１つの実施形態において、第２の測定工程と、第２の算出工程と、第３の算出工程とをさらに含んでもよい。第２の測定工程では、載置台を加熱するヒータへの電力供給が停止された状態、あるいはヒータへ供給される電力が固定された状態で、載置台の温度とは異なる温度の温度測定用ウエハが載置された載置台と温度測定用ウエハとの間に伝熱ガスが供給され、伝熱ガスを介した温度測定用ウエハと載置台との熱交換による載置台の温度変化が測定された後に、載置台の温度が所定の温度となるようにヒータの電力が制御されて温度測定用ウエハの温度が測定される。第２の算出工程では、異なる圧力の伝熱ガス毎に、第２の測定工程において測定された載置台の温度変化の傾きに基づいて伝熱ガスの圧力と温度変化の傾きの値との関係を示す関係式が算出される。第３の算出工程では、第２の測定工程において測定された温度測定用ウエハの温度が基準温度となる場合の載置台の温度変化の傾きの値が目標となる温度変化の傾きの値として算出される。第１の算出工程では、第２の算出工程において算出された関係式と、第３の算出工程において算出された目標となる温度変化の傾きの値とに基づいて、第２の圧力が算出される。
また、開示する温度制御方法の１つの実施形態において、供給工程、第１の測定工程、第１の算出工程、および制御工程は、被処理体毎に、被処理体に対する処理の実行前に行われてもよい。
また、開示する温度制御方法の１つの実施形態において、伝熱ガスは、載置台の載置面に形成された複数の供給口から供給されてもよい。
また、開示する温度制御方法の１つの実施形態において、ヒータは、載置台の上方から見た場合に、載置台の内部に、半径の異なる同心円状に複数設けられてもよい。
また、開示する温度制御方法の１つの実施形態において、伝熱ガスの圧力は、ヒータが配置された載置面の領域毎に独立して制御可能であってもよい。
以下に、開示する温度制御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、本実施形態により開示される発明が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
［処理システム１０］
図１は、処理システム１０の一例を示す図である。処理システム１０は、例えば図１に示すように、処理装置１００および制御装置２００を備える。処理装置１００は、被処理体の一例である半導体ウエハＷに対して、プラズマエッチング、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、または熱処理等の所定の処理を行う。制御装置２００は、処理装置１００に設けられた温度センサ等の各種センサからの情報に基づいて処理装置１００を制御し、処理装置１００内に搬入された半導体ウエハＷに対して処理装置１００に所定の処理を実行させる。
［処理装置１００］
図２は、処理装置１００の一例を示す断面図である。処理装置１００は、例えば図２に示すように、気密に構成された処理チャンバ１を有する。処理チャンバ１は、例えば表面に陽極酸化被膜が施されたアルミニウム等により、略円筒状に形成され、接地されている。処理チャンバ１内には、半導体ウエハＷを水平に支持する載置台２が設けられている。
載置台２は、基材２ａおよび静電チャック６を有する。基材２ａは、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されている。載置台２は、下部電極としても機能する。基材２ａは、導体の支持台４に支持されている。支持台４は、絶縁板３を介して処理チャンバ１の底部に支持されている。また、載置台２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、載置台２および支持台４の周囲を囲むように、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の上面には、静電チャック６が設けられている。静電チャック６は、半導体ウエハＷを吸着保持すると共に、半導体ウエハＷを加熱する。静電チャック６は、絶縁体６ｂと、絶縁体６ｂの間に設けられた電極６ａおよびヒータ６ｃとを有する。電極６ａは、直流電源１３に接続されている。静電チャック６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、発生させた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２００によって制御される。ヒータ６ｃは、ヒータ電源３０に接続されており、ヒータ電源３０から供給された電力に応じて静電チャック６を加熱する。ヒータ電源３０からヒータ６ｃへの電力の供給および停止は、後述する制御装置２００によって制御される。また、本実施例において、ヒータ６ｃへ供給される電力の大きさは、後述する制御装置２００からヒータ電源３０に指示される。
また、静電チャック６は、ヒータ６ｃからの熱により、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毎にヒータ６ｃが設けられている。静電チャック６の上面は、載置台２の載置面に相当する。
静電チャック６の下面には、温度センサ２０が設けられている。温度センサ２０は、温度測定装置１４に接続されている。温度センサ２０は、分割領域毎に設けられており、分割領域毎の静電チャック６の温度を示す情報を検出し、検出した情報を温度測定装置１４へ出力する。温度測定装置１４は、温度センサ２０から出力された情報に基づいて、分割領域毎の静電チャック６の温度を測定し、測定した温度を制御装置２００へ出力する。
基材２ａの内部には、冷媒が流れる流路２ｂが形成されている。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は、配管２ｃおよび２ｄを介して、所定の温度に制御されたガルデン等の冷媒を流路２ｂ内に循環させることによって、載置台２を冷却する。チラーユニット３３は、後述する制御装置２００からの指示に応じて、流路２ｂ内への冷媒の流通の開始および停止を制御する。
また、載置台２には、基材２ａおよび静電チャック６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、静電チャック６の上面における分割領域毎に設けられ、伝熱ガス供給部３１に接続されている。静電チャック６の上面には、それぞれの分割領域内に、伝熱ガスを供給する複数の供給口が設けられている。伝熱ガス供給部３１から供給された伝熱ガスは、分割領域毎に、配管３２を通って静電チャック６の上面に設けられた複数の供給口から、静電チャック６の上面と半導体ウエハＷの裏面との間に供給される。伝熱ガスの圧力は、分割領域毎に独立して制御が可能である。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圧力は、後述する制御装置２００によって制御される。なお、静電チャック６の温度は、半導体ウエハＷが載置される載置台の温度の一例である。
載置台２の上方には、載置台２と略平行に対向するように、換言すれば、載置台２上に載置された半導体ウエハＷと対向するように、シャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６は、上部電極としても機能する。即ち、シャワーヘッド１６と載置台２とは、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。載置台２の基材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、載置台２の基材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、プラズマの発生に用いられる所定の周波数（例えば１００ＭＨｚ）の高周波電力を載置台２の基材２ａに供給する。また、高周波電源１２ｂは、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）の高周波電力を載置台２の基材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２００によって制御される。
制御装置２００は、ヒータ電源３０、チラーユニット３３、および伝熱ガス供給部３１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、所定の温度に制御することができる。
上記したシャワーヘッド１６は、処理チャンバ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と上部天板１６ｂとを備える。シャワーヘッド１６は、絶縁性部材４５を介して処理チャンバ１の上部に支持されている。本体部１６ａは、例えば表面が陽極酸化処理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、多数のガス流通口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ガス流通口１６ｆが設けられており、それぞれのガス流通口１６ｆは、上記したガス流通口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、ガス流通口１６ｅおよびガス流通口１６ｆを介して処理チャンバ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。
シャワーヘッド１６の本体部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が設けられている。ガス導入口１６ｇには、配管１５ｂの一端が接続されている。配管１５ｂの他端は、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に接続されている。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、それぞれのガス流通口１６ｅおよびガス流通口１６ｆを介して処理チャンバ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２００により制御される。
上記したシャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４０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により本体部１６ａへの直流電力の供給および遮断が可能となっている。可変直流電源４２の電流および電圧ならびにスイッチ４１のオンおよびオフは、後述する制御装置２００によって制御される。例えば、高周波電源１２ａおよび高周波電源１２ｂから高周波電力が載置台２に供給されて処理チャンバ１内の処理空間にプラズマが生成される際には、必要に応じて制御装置２００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に所定の直流電圧が印加される。
処理チャンバ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処理チャンバ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による排気量等は、後述する制御装置２００により制御される。また、処理チャンバ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を開閉するゲートバルブＧが設けられている。
処理チャンバ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、載置台２、内壁部材３ａ、および支持台４の外周面には、載置台２、内壁部材３ａ、および支持台４の外周面に沿ってデポシールド７７が設けられている。デポシールド７６および７７は、処理チャンバ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、処理チャンバ１内の異常放電が抑制される。
また、処理チャンバ１の周囲には、同心円状にリング磁石８が配置されている。リング磁石８は、シャワーヘッド１６と載置台２との間の空間に磁場を形成する。リング磁石８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。
［静電チャック６］
図３は、静電チャック６の上面の一例を示す図である。図４は、図３のＡ−Ａ断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、例えば同心円状に複数の分割領域に分けられている。本実施例において、静電チャック６の上面は、例えば２つの分割領域６０ａおよび６０ｂに分けられている。なお、以下では、分割領域６０ａをセンタ領域、分割領域６０ｂをエッヂ領域と呼ぶ場合がある。また、以下では、複数の分割領域６０ａおよび６０ｂのそれぞれを区別することなく総称する場合に分割領域６０と記載する。
例えば図４に示すように、静電チャック６の内部であって、それぞれの分割領域６０の下方には、分割領域６０毎にヒータ６ｃが設けられている。なお、ヒータ６ｃは、静電チャック６の外部に設けられていてもよい。制御装置２００は、ヒータ電源３０からそれぞれのヒータ６ｃに供給される電力を制御することにより、それぞれの分割領域６０の温度を独立に制御することができる。
例えば図４に示すように、静電チャック６の下面には、分割領域６０毎に温度センサ２０が少なくとも１つ設けられている。本実施例において、温度センサ２０は、例えば図３に示すように、分割領域６０ａ内の領域２１ａ、および、分割領域６０ｂ内の領域２１ｂに、それぞれ１つずつ設けられている。
温度センサ２０は、例えば図４に示すように、感温体２２および読取部２３を有する。感温体２２は、温度に応じて特性が変化する。本実施例において、感温体２２は、蛍光体であり、静電チャック６の温度に応じて、蛍光特性が変化する。読取部２３は、温度に応じて変化した感温体２２の特性を読み取って温度測定装置１４へ出力する。本実施例において、読取部２３は、例えば光ファイバであり、温度測定装置１４から出力されたパルス光を感温体２２に照射し、照射されたパルス光に応じて感温体２２が発した光を温度測定装置１４へ伝送する。
温度測定装置１４は、分割領域６０毎に、分割領域６０に設けられた温度センサ２０から出力された信号に基づいて、分割領域６０の温度を測定し、測定した分割領域６０毎の温度の情報を制御装置２００へ出力する。温度測定装置１４は、例えば読取部２３を介して感温体２２へパルス光を送信し、読取部２３を介して受信した感温体２２の光の減衰速度に基づいて、感温体２２が設けられた分割領域６０の温度を測定する。
［制御装置２００］
図５は、制御装置２００の一例を示すブロック図である。制御装置２００は、例えば図５に示すように、伝熱ガス制御部２０１、取得部２０２、算出部２０３、記憶部２０４、温度制御部２０５、および処理制御部２０６を有する。
記憶部２０４は、例えば図６に示すような補正テーブル２０４０を記憶する。図６は、実施例１における補正テーブル２０４０の一例を示す図である。補正テーブル２０４０には、分割領域６０毎に個別テーブル２０４１が格納される。それぞれの個別テーブル２０４１には、静電チャック６の温度変化の傾きに対応付けて、静電チャック６の温度を所定の温度に制御する際に適用される補正値が格納される。
図５に戻って説明を続ける。伝熱ガス制御部２０１は、算出部２０３からの指示に応じて、伝熱ガス供給部３１に伝熱ガスの供給開始および供給停止を指示する。また、伝熱ガス制御部２０１は、算出部２０３からの指示に応じて、伝熱ガスの圧力を伝熱ガス供給部３１に指示する。
取得部２０２は、温度測定装置１４から、分割領域６０毎に測定された温度の情報を取得する。そして、取得部２０２は、分割領域６０毎に、取得した温度の情報を算出部２０３および温度制御部２０５へ出力する。また、取得部２０２は、補正テーブル２０４０の作成時に、処理装置１００の処理チャンバ１内に搬入された温度測定用ウエハＷ’から出力された温度の情報を取得し、取得した温度の情報を、算出部２０３へ出力する。
温度測定用ウエハＷ’は、温度測定用ウエハＷ’の表面に設けられた複数の温度センサと、それぞれの温度センサによって測定された温度の情報を制御装置２００へ出力する通信部とを有する。それぞれの温度センサは、静電チャック６上に載置された場合に、静電チャック６の分割領域６０に対応する温度測定用ウエハＷ’上の領域に少なくとも１つ設けられる。通信部は、それぞれの温度センサによって分割領域６０毎に測定された温度の情報を、無線通信により制御装置２００へ送信する。なお、通信部は、分割領域６０毎の温度の情報を、有線通信により制御装置２００へ送信してもよい。また、温度測定用ウエハＷ’は、通信部に代えて不揮発性の記憶装置を有し、それぞれの温度センサによって分割領域６０毎に測定された温度の情報を記憶装置に記憶させてもよい。この場合、処理チャンバ１から温度測定用ウエハＷ’が搬出された後に、制御装置２００の取得部２０２が、それぞれの温度センサによって分割領域６０毎に測定された温度の情報を記憶装置から読み出す。
温度制御部２０５は、算出部２０３からの指示に応じて、ヒータ電源３０およびチラーユニット３３を制御する。温度制御部２０５は、静電チャック６の冷却開始を算出部２０３から指示された場合に、基材２ａの流路２ｂ内に所定温度の冷媒を循環させるようにチラーユニット３３に指示する。また、温度制御部２０５は、静電チャック６内のヒータ６ｃへの電力供給の停止あるいはヒータ６ｃへ供給される電力の固定を算出部２０３から指示された場合に、ヒータ６ｃへの電力供給の停止あるいはヒータ６ｃへ供給される電力の固定をヒータ電源３０に指示する。
また、温度制御部２０５は、補正テーブル２０４０の作成時に、処理制御部２０６から目標温度を受け付ける。そして、算出部２０３からヒータ６ｃへの電力供給の開始を指示された場合、温度制御部２０５は、ヒータ６ｃへの電力供給の開始をヒータ電源３０に指示する。そして、温度制御部２０５は、取得部２０２から出力された分割領域６０毎の温度情報に基づいて、分割領域６０の温度が目標温度となるように、分割領域６０毎に設けられたヒータ６ｃに供給される電力をフィードバック制御する。
また、温度制御部２０５は、半導体ウエハＷに対する処理の実行に、算出部２０３から分割領域６０毎の補正値を受け付け、処理制御部２０６から目標温度を受け付ける。そして、算出部２０３からヒータ６ｃへの電力供給の開始を指示された場合、温度制御部２０５は、ヒータ６ｃへの電力供給の開始をヒータ電源３０に指示する。そして、温度制御部２０５は、分割領域６０毎に、補正値に基づいて目標温度を補正する。そして、温度制御部２０５は、取得部２０２から出力された分割領域６０毎の温度情報に基づいて、分割領域６０毎に、分割領域６０の温度が補正後の目標温度となるように、ヒータ６ｃに供給される電力をフィードバック制御する。これにより、静電チャック６上に載置された半導体ウエハＷの温度が、補正後の目標温度に、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗によって半導体ウエハＷと静電チャック６との間に生じた温度差を加えた温度となるように制御される。算出部２０３は、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗が大きい場合に、目標温度が低くなるように目標温度を補正し、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗が小さい場合に、目標温度が高くなるように目標温度を補正する。これにより、温度制御部２０５は、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗が変化した場合でも、複数の半導体ウエハＷ間の温度のばらつきを抑制することができる。
処理制御部２０６は、補正テーブル２０４０の作成時に、算出部２０３からの指示に応じて、補正テーブル２０４０の作成時の目標温度を温度制御部２０５へ出力する。そして、処理制御部２０６は、算出部２０３からの指示に応じて、処理装置１００の各部を制御する。また、処理制御部２０６は、半導体ウエハＷに対する処理の実行時に、処理装置１００のオペレータ等により設定された処理レシピにおいて指定された目標温度を温度制御部２０５へ出力する。そして、処理制御部２０６は、処理レシピに基づいて、処理装置１００の各部を制御することにより、半導体ウエハＷに対する処理を実行する。
算出部２０３は、補正テーブル２０４０の作成時および半導体ウエハＷに対する処理の実行時に、伝熱ガス制御部２０１、温度制御部２０５、および処理制御部２０６をそれぞれ制御する。以下、図７および図８を参照しながら、算出部２０３によって行われる処理の詳細について説明する。
［補正テーブル２０４０の作成処理］
図７は、補正テーブル２０４０の作成時における温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６の温度変化の一例を示す図である。図７は、静電チャック６上の一つの分割領域（例えばセンタ領域）に対応する領域の温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６の温度変化の一例を示している。また、以下では、補正テーブル２０４０のうち、一つの分割領域６０における個別テーブル２０４１の作成処理について説明する。なお、他の分割領域６０における個別テーブル２０４１の作成処理についても同様であるため、他の分割領域６０における個別テーブル２０４１の作成処理については説明を省略する。
図７（ａ）は伝熱ガスの圧力が５Ｔｏｒｒの場合、図７（ｂ）は伝熱ガスの圧力が１０Ｔｏｒｒの場合、図７（ｃ）は伝熱ガスの圧力が２０Ｔｏｒｒの場合の温度測定用ウエハＷ’および静電チャックの温度変化の一例をそれぞれ示している。図７において、グラフ８０は温度測定用ウエハＷ’の温度変化を示し、グラフ８１は静電チャック６の温度変化を示している。
補正テーブル２０４０の作成時において、算出部２０３は、まず、静電チャック６の冷却開始と、ヒータ６ｃへの電力供給の停止あるいはヒータ６ｃへ供給される電力の固定とを温度制御部２０５に指示する。これにより、静電チャック６は、基材２ａの流路２ｂ内を循環する冷媒により冷却された基材２ａを介して冷却される。そして、算出部２０３は、図示しない搬送ロボットに指示して、温度測定用ウエハＷ’を処理チャンバ１内に搬入させ、静電チャック６上に載置させる。
なお、例えば図７に示すように、温度測定用ウエハＷ’が静電チャック６上に載置された時点ｔ0では、半導体ウエハＷの温度は室温（例えば３０℃）であり、静電チャック６の温度は室温より低い温度（例えば１０℃）に冷却されている。つまり、温度測定用ウエハＷ’が静電チャック６上に載置された段階では、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６とは異なる温度である。
次に、算出部２０３は、取得部２０２を介して分割領域６０毎の静電チャック６の温度情報の取得を開始することにより、分割領域６０毎に、温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６の温度測定を開始する。そして、算出部２０３は、図７に示した時点ｔ1において、所定圧力の伝熱ガスの供給開始を伝熱ガス制御部２０１に指示する。本実施例において、算出部２０３は、伝熱ガスの圧力として、５Ｔｏｒｒ、１０Ｔｏｒｒ、および２０Ｔｏｒｒのいずれかを伝熱ガス制御部２０１に指示する。伝熱ガス制御部２０１は、分割領域６０毎に、算出部２０３から指示された圧力の伝熱ガスの供給を伝熱ガス供給部３１に指示する。これにより、時点ｔ1において、分割領域６０毎に、静電チャック６の上面と温度測定用ウエハＷ’の裏面との間に伝熱ガスが供給され、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間で、伝熱ガスを介した熱交換が始まる。そして、例えば図７に示すように、温度測定用ウエハＷ’との熱交換により、温度測定用ウエハＷ’の温度が下がり、静電チャック６の温度が上がる。
そして、時点ｔ1から所定時間（例えば十秒程度）が経過した後の時点ｔ2において、算出部２０３は、ヒータ６ｃへの電力供給の開始を温度制御部２０５に指示する。温度制御部２０５は、ヒータ電源３０にヒータ６ｃへの電力供給の開始を指示し、分割領域６０毎に、分割領域６０の温度が目標温度（例えば６０℃）となるように、ヒータ６ｃに供給される電力のフィードバック制御を開始する。これにより、例えば図７に示すように、分割領域６０毎に、静電チャック６の温度と温度測定用ウエハＷ’の温度とが、目標温度に徐々に近づく。
次に、静電チャック６および温度測定用ウエハＷ’の温度が安定した時点ｔ3において、処理制御部２０６は、補正テーブル２０４０の作成時の処理レシピに基づいて、高周波電力や処理ガスの供給等の制御を開始する。例えば、処理制御部２０６は、高周波電力の供給開始を高周波電源１２ａおよび高周波電源１２ｂにそれぞれ指示すると共に、所定の流量の処理ガスが処理チャンバ１内に供給されるように弁ＶおよびＭＦＣ１５ａを制御する。これにより、処理装置１００の処理チャンバ１内には、処理ガスのプラズマが生成される。そして、処理チャンバ１内に生成されたプラズマからの入熱により、例えば図７に示すように、温度測定用ウエハＷ’の温度が上昇する。プラズマからの入熱は、静電チャック６に伝わり、静電チャック６から放熱される。しかし、半導体ウエハＷと静電チャック６との間には、熱抵抗が存在する。そのため、半導体ウエハＷと静電チャック６との間には、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗に応じた温度差が生じる。
伝熱ガスの圧力が５Ｔｏｒｒである図７（ａ）の例では、プラズマからの入熱により、温度測定用ウエハＷ’の温度が例えばＴa＝７４．４℃まで上昇する。静電チャック６は温度制御部２０５によってほぼ６０℃に制御されているので、プラズマからの入熱により温度が上昇した温度測定用ウエハＷ’と、静電チャック６との間の温度差ΔＴaは１４．４℃である。また、伝熱ガスの圧力が１０Ｔｏｒｒである図７（ｂ）の例では、プラズマからの入熱により、温度測定用ウエハＷ’の温度が例えばＴb＝６９．９℃まで上昇する。プラズマからの入熱により温度が上昇した温度測定用ウエハＷ’と、静電チャック６との間の温度差ΔＴbは９．９℃である。また、伝熱ガスの圧力が２０Ｔｏｒｒである図７（ｃ）の例では、プラズマからの入熱により、温度測定用ウエハＷ’の温度が例えばＴc＝６６．６℃まで上昇する。プラズマからの入熱により温度が上昇した温度測定用ウエハＷ’と、静電チャック６との間の温度差ΔＴcは６．６℃である。
なお、時点ｔ3において、処理チャンバ１内に供給される高周波電力の周波数や電力、処理ガスの種類や流量等は、半導体ウエハＷに対して行われる処理のレシピで指定されている高周波電力の周波数や電力、処理ガスの種類や流量等が用いられることが好ましい。これにより、半導体ウエハＷに対して実際に行われる処理環境における半導体ウエハＷの温度を測定することができる。
そして、算出部２０３は、処理レシピの実行停止を処理制御部２０６に指示する。これにより、処理チャンバ１内でのプラズマの生成が停止される。そして、算出部２０３は、ヒータ６ｃへの電力供給の停止あるいはヒータ６ｃへ供給される電力の固定を温度制御部２０５に指示し、伝熱ガスの供給停止を伝熱ガス制御部２０１に指示する。これにより、静電チャック６上に載置された温度測定用ウエハＷ’の温度が徐々に室温（例えば３０℃）に戻り、静電チャック６の温度がチラーユニット３３によって徐々に室温より低い温度（例えば１０℃）に戻る。
算出部２０３は、所定数の圧力の伝熱ガスのそれぞれについて、分割領域毎に上記の処理を行うことにより、温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６の温度変化を測定する。そして、算出部２０３は、それぞれの圧力の伝熱ガスについて、温度変化の測定データから、分割領域毎に、時点ｔ1と時点ｔ2との間の静電チャック６の温度変化の傾きを算出する。ここで、静電チャック６の温度変化の傾きの算出方法について、図８を用いて説明する。
図８は、補正テーブル作成時における温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６の温度変化の一例を示す拡大図である。図８は、静電チャック６上の一つの分割領域（例えばセンタ領域）に対応する領域の温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６の温度変化の一例を示している。また、図８（ａ）は図７（ａ）における時点ｔ1付近の拡大図であり、図８（ｂ）は図７（ｂ）における時点ｔ1付近の拡大図であり、図８（ｃ）は図７（ｃ）における時点ｔ1付近の拡大図である。
算出部２０３は、例えば図８に示すように、伝熱ガスの供給が開始された時点ｔ1より第１の時間が経過した時点ｔ11と、時点ｔ11から第２の時間Δｔが経過した時点ｔ12との間の期間の静電チャック６の温度変化の傾きを測定する。本実施例において、第１の時間は例えば１秒であり、第２の時間Δｔは例えば５秒である。図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、時点ｔ11から時点ｔ12までの間の静電チャック６の温度変化の傾きは、伝熱ガスの圧力に応じて変化している。これは、伝熱ガスの圧力に応じて、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の熱抵抗が変化するためである。
そして、算出部２０３は、それぞれの圧力の伝熱ガスについて、温度変化の測定データから、分割領域毎に、プラズマ生成中の温度測定用ウエハＷ’の温度（例えば図７に示したＴa、Ｔb、およびＴc）を取得する。図９は、伝熱ガスの圧力毎の静電チャック６の温度変化の傾きおよび温度測定用ウエハＷ’の温度のデータ６２の一例を示す図である。算出部２０３は、例えば図９のデータ６２に示すように、各分割領域について、伝熱ガスの圧力毎に、静電チャック６の温度変化の傾きを算出すると共に、プラズマ生成中の温度測定用ウエハＷ’の温度を取得する。そして、算出部２０３は、例えば下記の算出式（１）に基づいて、各分割領域について、伝熱ガスの圧力毎に、補正値Ｔoffを算出する。
Ｔoff＝Ｔr−Ｔm ・・・（１）
ここで、Ｔmは、プラズマ生成中の温度測定用ウエハＷ’の温度を示し、Ｔrは、基準となる温度を示す。
本実施例では、一例として、伝熱ガスの圧力が１０Ｔｏｒｒの場合の温度測定用ウエハＷ’の温度Ｔmが基準となる温度Ｔrとして設定される。そのため、図９に例示したデータ６２において、センタ領域では、基準となる温度Ｔrが６９．９℃、エッジ領域では基準となる温度Ｔrが７２．２℃となる。例えば図９のデータ６２において、伝熱ガスの圧力が５Ｔｏｒｒの場合、センタ領域の温度測定用ウエハＷ’の温度Ｔmが７４．４℃なので、算出部２０３は、６９．９−７４．４＝−４．５を、伝熱ガスの圧力が５Ｔｏｒｒの場合のセンタ領域の補正値Ｔoffとして算出する。同様に、例えば図９のデータ６２において、伝熱ガスの圧力が２０Ｔｏｒｒの場合、センタ領域の温度測定用ウエハＷ’の温度Ｔmが６６．６℃なので、算出部２０３は、６９．９−６６．６＝＋３．３を、伝熱ガスの圧力が２０Ｔｏｒｒの場合のセンタ領域の補正値Ｔoffとして算出する。
算出部２０３は、伝熱ガスの圧力毎に静電チャック６の温度変化の傾きと補正値Ｔoffとを対応付けた個別テーブル２０４１（図６参照）を、分割領域毎に作成し、作成した個別テーブル２０４１を含む補正テーブル２０４０を、記憶部２０４に保存する。
ここで、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の熱抵抗は、所定の温度差を有する温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６とが熱交換を行った場合の温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６のそれぞれの温度変化の傾きから推定することができる。例えば、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の熱抵抗が小さい場合には、静電チャック６の温度変化の傾きが大きくなり、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の熱抵抗が大きい場合には、静電チャック６の温度変化の傾きが小さくなる。また、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の熱抵抗が大きい場合、プラズマ生成中の温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の温度差が大きくなり、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の熱抵抗が小さい場合、プラズマ生成中の温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の温度差が小さくなる。
そのため、本実施例では、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の熱抵抗が大きい場合、即ち、静電チャック６の温度変化の傾きが小さい場合に、静電チャック６の目標温度を下げるような補正値を算出する。一方、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の熱抵抗が小さい場合、即ち、静電チャック６の温度変化の傾きが大きい場合に、静電チャック６の目標温度を上げるような補正値を算出する。そして、プラズマ生成中に測定された温度測定用ウエハＷ’の温度と、基準温度との差が、補正値の大きさに設定される。半導体ウエハＷの処理時には、半導体ウエハＷを載置した静電チャック６の温度変化が測定され、静電チャック６の温度変化の傾きに対応する補正値が、半導体ウエハＷに対するプラズマ処理が行われる際の静電チャック６の目標温度に適用される。これにより、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗の変化に伴って、プラズマ処理時の半導体ウエハＷの温度が半導体ウエハＷ間で変動することが抑制される。
［半導体ウエハＷの処理時の補正］
図１０は、補正値が適用された場合の温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６の温度変化の一例を示す図である。図１０は、静電チャック６上の一つの分割領域（例えばセンタ領域）における温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６の温度変化の一例を示している。また、図１０（ａ）は伝熱ガスの圧力が５Ｔｏｒｒの場合、図１０（ｂ）は伝熱ガスの圧力が１０Ｔｏｒｒの場合、図１０（ｃ）は伝熱ガスの圧力が２０Ｔｏｒｒの場合の温度測定用ウエハＷ’および静電チャックの温度変化の一例をそれぞれ示している。図１０において、グラフ８０は温度測定用ウエハＷ’の温度変化を示し、グラフ８１は静電チャック６の温度変化を示している。
ここで、処理装置１００が処理した半導体ウエハＷの数が多くなるほど、即ち、処理装置１００において実行された処理の累積時間が長くなるほど、処理チャンバ１内の環境の変化により半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗の変化が大きくなる。例えば、複数の半導体ウエハＷに対して所定の膜を積層させる処理が行われる場合、処理の累積時間が長くなるほど、デポの付着量の増加により半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗が低くなる。半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗は、半導体ウエハＷと静電チャック６との間に供給される伝熱ガスの圧力で制御することができる。そのため、図１０では、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗の変化を、伝熱ガスの圧力の変化で模擬している。
伝熱ガスの圧力が５Ｔｏｒｒ（図１０（ａ））の場合の半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗は、半導体ウエハＷに対する処理の累積時間が例えば０時間、即ち、新品の状態の静電チャック６と半導体ウエハＷとの間の熱抵抗に相当する。また、伝熱ガスの圧力が１０Ｔｏｒｒ（図１０（ｂ））の場合の半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗は、処理の累積時間が例えば３０時間の静電チャック６と半導体ウエハＷとの間の熱抵抗に相当する。また、伝熱ガスの圧力が２０Ｔｏｒｒ（図１０（ｃ））の場合の半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗は、処理の累積時間が例えば６０時間の静電チャック６と半導体ウエハＷとの間の熱抵抗に相当する。なお、図１０では、ウエハの温度をモニタするために温度測定用ウエハＷ’が用いられているが、図１０に示した温度変化は、半導体ウエハＷに対する処理の実行時も同様である。そのため、以下の説明では、半導体ウエハＷに対する処理として説明する。
半導体ウエハＷに対する処理の実行時において、算出部２０３は、まず、静電チャック６の冷却開始と、ヒータ６ｃへの電力供給の停止あるいはヒータ６ｃへ供給される電力の固定とを温度制御部２０５に指示する。これにより、静電チャック６は、基材２ａの流路２ｂ内を循環する冷媒により冷却された基材２ａを介して冷却される。また、算出部２０３は、半導体ウエハＷに対する処理に用いられる処理レシピの実行を処理制御部２０６に指示する。処理制御部２０６は、処理レシピに基づいて、半導体ウエハＷに対する処理を行う際の静電チャック６の目標温度を温度制御部２０５に指示する。そして、算出部２０３は、図示しない搬送ロボットに指示して、半導体ウエハＷを処理チャンバ１内に搬入させ、静電チャック６上に載置させる。なお、半導体ウエハＷが静電チャック６上に載置された時点ｔ0では、半導体ウエハＷは室温（例えば３０℃）であり、静電チャック６は室温より低い温度（例えば１０℃）に冷却されている。
次に、算出部２０３は、取得部２０２を介して分割領域６０毎の静電チャック６の温度情報の取得を開始することにより、分割領域６０毎に静電チャック６の温度測定を開始する。そして、算出部２０３は、図１０に示した時点ｔ1において、半導体ウエハＷの処理レシピで指定された圧力の伝熱ガスの供給開始を伝熱ガス制御部２０１に指示する。これにより、時点ｔ1において、分割領域６０毎に、静電チャック６の上面と半導体ウエハＷの裏面との間に伝熱ガスが供給され、半導体ウエハＷと静電チャック６との間で、伝熱ガスを介した熱交換が始まる。これにより、例えば図１０に示すように、半導体ウエハＷとの熱交換により、半導体ウエハＷの温度が下がり、静電チャック６の温度が上がる。
そして、算出部２０３は、伝熱ガスの供給を開始した時点ｔ1から第１の時間が経過した時点ｔ11と、時点ｔ11から第２の時間が経過した時点ｔ12との間の期間の静電チャック６の温度変化の傾きを、分割領域６０毎に測定する。そして、算出部２０３は、分割領域６０毎に記憶部２０４内の個別テーブル２０４１を参照し、測定した静電チャック６の温度変化の傾きに対応する補正値を取得する。本実施例において、算出部２０３は、分割領域６０毎に、例えば、測定した静電チャック６の温度変化の傾きに最も近い傾きを個別テーブル２０４１内で特定し、特定した傾きに対応付けられている補正値を取得する。また、他の例として、算出部２０３は、個別テーブル２０４１内の傾きと補正値との関係を近似するフィッティングカーブを求め、測定した静電チャック６の温度変化の傾きに対応するフィッティングカーブ上の補正値を取得するようにしてもよい。
そして、算出部２０３は、分割領域６０毎に取得した補正値を温度制御部２０５へ出力する。そして、算出部２０３は、時点ｔ1から所定時間が経過した後の時点ｔ2において、ヒータ６ｃへの電力供給の開始を温度制御部２０５に指示する。温度制御部２０５は、分割領域６０毎に、処理制御部２０６から指示された目標温度に、算出部２０３から指示された補正値を加えることにより、目標温度を補正する。そして、温度制御部２０５は、分割領域６０毎に、静電チャック６の温度が補正後の目標温度となるようにヒータ６ｃの電力をフィードバック制御する。これにより、静電チャック６は、伝熱ガスの供給が開始された時点ｔ1から、ヒータ６ｃへの電力供給が開始される時点ｔ2までの間の静電チャック６の温度変化に応じた補正値が適用された目標温度に制御される。なお、温度制御部２０５は、分割領域６０毎の補正値が算出部２０３から出力された場合に、時点ｔ2まで待つことなく、算出部２０３から指示された補正値で補正した目標温度となるように、ヒータ６ｃの電力のフィードバック制御を開始してもよい。
そして、静電チャック６と半導体ウエハＷの温度が安定した時点ｔ3において、処理制御部２０６は、半導体ウエハＷに対する処理に用いられる処理レシピに従って、高周波電力および処理ガスの供給等の制御を開始する。これにより、処理チャンバ１内に処理ガスのプラズマが生成され、プラズマにより半導体ウエハＷに対して所定の処理が実行される。そして、プラズマからの入熱により、半導体ウエハＷの温度が上昇する。
ここで、伝熱ガスの圧力が５Ｔｏｒｒである図１０（ａ）の例では、ヒータ６ｃへの電力供給の開始前のセンタ領域の静電チャック６の温度変化の傾きが０．２３である。そのため、図６に示した補正テーブル２０４０が記憶部２０４に保存されている場合、算出部２０３は、例えば−４．５を補正値として取得する。そして、温度制御部２０５は、目標温度が６０℃である場合、５５．５℃を補正後の目標温度として算出し、静電チャック６のセンタ領域の温度が５５．５℃になるようにヒータ６ｃの電力をフィードバック制御する。図７（ａ）において説明したように、伝熱ガスの圧力が５Ｔｏｒｒの場合の半導体ウエハＷと静電チャック６との間の温度差ΔＴaは１４．４℃であるため、プラズマ処理時の半導体ウエハＷの温度Ｔa’は約７０℃に制御される。
また、伝熱ガスの圧力が１０Ｔｏｒｒである図１０（ｂ）の例では、ヒータ６ｃへの電力供給の開始前のセンタ領域の静電チャック６の温度変化の傾きが０．３３である。そのため、図６に示した補正テーブル２０４０が記憶部２０４に保存されている場合、算出部２０３は、例えば０を補正値として取得する。そして、温度制御部２０５は、目標温度が６０℃である場合、６０℃を補正後の目標温度として算出し、静電チャック６のセンタ領域の温度が６０℃になるようにヒータ６ｃの電力をフィードバック制御する。図７（ｂ）において説明したように、伝熱ガスの圧力が１０Ｔｏｒｒの場合の半導体ウエハＷと静電チャック６との間の温度差ΔＴbは９．９℃であるため、プラズマ処理時の半導体ウエハＷの温度Ｔb’は約７０℃に制御される。
また、伝熱ガスの圧力が２０Ｔｏｒｒである図１０（ｃ）の例では、ヒータ６ｃへの電力供給の開始前のセンタ領域の静電チャック６の温度変化の傾きが０．４２である。そのため、図６に示した補正テーブル２０４０が記憶部２０４に保存されている場合、算出部２０３は、例えば＋３．３を補正値として取得する。そして、温度制御部２０５は、目標温度が６０℃である場合、６３．３℃を補正後の目標温度として算出し、静電チャック６のセンタ領域の温度が６３．３℃になるようにヒータ６ｃの電力をフィードバック制御する。図７（ｃ）において説明したように、伝熱ガスの圧力が２０Ｔｏｒｒの場合の半導体ウエハＷと静電チャック６との間の温度差ΔＴcは６．６℃であるため、プラズマ処理時の半導体ウエハＷの温度Ｔc’は約７０℃に制御される。
このように、温度センサ２０は、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗が大きい場合、即ち、静電チャック６の温度変化の傾きが小さい場合に、静電チャック６の目標温度を下げ、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗が小さい場合、即ち、静電チャック６の温度変化の傾きが大きい場合に、静電チャック６の目標温度を上げるようにヒータ６ｃに供給される電力をフィードバック制御する。これにより、複数の半導体ウエハＷが処理される過程で半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗が変化した場合であっても、複数の半導体ウエハＷ間で、プラズマ処理時の温度のばらつきを抑制することができる。
［補正テーブル２０４０作成時の処理フロー］
図１１は、実施例１における補正テーブル作成処理の一例を示すフローチャートである。なお、図１１に示した処理に先立って、ヒータ電源３０は、ヒータ６ｃへの電力供給を停止あるいは固定しており、静電チャック６は、基材２ａ内を流通する冷媒により所定温度まで冷却されている。また、温度測定用ウエハＷ’の温度は室温である。
まず、算出部２０３は、図示しない搬送ロボットに指示して、温度測定用ウエハＷ’を処理チャンバ１内に搬入させ、静電チャック６上に載置させる（Ｓ１００）。そして、算出部２０３は、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間に供給される伝熱ガスの圧力を分割領域６０毎に選択する（Ｓ１０１）。本実施例において、算出部２０３は、伝熱ガスの圧力として、５Ｔｏｒｒ、１０Ｔｏｒｒ、および２０Ｔｏｒｒのいずれか一つを順次選択する。
次に、算出部２０３は、取得部２０２を介して分割領域６０毎の静電チャック６の温度情報の取得を開始する（Ｓ１０２）。そして、算出部２０３は、ステップＳ１０１で分割領域６０毎に選択した圧力における伝熱ガスの供給開始を伝熱ガス制御部２０１に指示する。これにより、分割領域６０毎に、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間への伝熱ガスの供給が開始される（Ｓ１０３）。そして、温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間で、伝熱ガスを介した熱交換が始まる。
次に、算出部２０３は、伝熱ガスの供給開始から所定時間（例えば十秒程度）が経過するまで待機する（Ｓ１０４）。そして、算出部２０３は、ヒータ６ｃへの電力供給の開始を温度制御部２０５に指示する。これにより、ヒータ電源３０からヒータ６ｃへの電力供給が開始される（Ｓ１０５）。そして、温度制御部２０５は、静電チャック６の温度が目標温度となるように、ヒータ６ｃに供給される電力のフィードバック制御を開始する。
次に、処理制御部２０６は、温度測定用ウエハＷ’の温度が安定するまで所定時間待機する（Ｓ１０６）。そして、処理制御部２０６は、補正テーブル２０４０作成時の処理レシピに基づいて、高周波電力や処理ガスの供給等の制御を開始することにより、処理チャンバ１内に処理ガスのプラズマを生成する（Ｓ１０７）。
次に、処理制御部２０６は、温度測定用ウエハＷ’の温度が安定するまで所定時間待機する（Ｓ１０８）。そして、処理制御部２０６は、高周波電力や処理ガスの供給等を停止する（Ｓ１０９）。そして、算出部２０３は、伝熱ガスの供給停止を伝熱ガス制御部２０１に指示し、ヒータ６ｃへの電力供給の停止あるいはヒータ６ｃへ供給される電力の固定を温度制御部２０５に指示する（Ｓ１１０）。そして、算出部２０３は、分割領域６０毎の静電チャック６の温度情報の取得を停止する（Ｓ１１１）。
次に、算出部２０３は、測定対象の全ての圧力（本実施例では、５Ｔｏｒｒ、１０Ｔｏｒｒ、および２０Ｔｏｒｒ）について、温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６の温度測定を行ったか否かを判定する（Ｓ１１２）。測定対象の圧力の中に、温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６の温度測定が行われていない圧力がある場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）、算出部２０３は、チラーユニット３３によって静電チャック６が所定温度まで冷却され、かつ、温度測定用ウエハＷ’の温度が室温に戻るまで、所定時間待機する（Ｓ１１３）。そして、算出部２０３は、再びステップＳ１０１に示した処理を実行する。
一方、測定対象の全ての圧力について、温度測定用ウエハＷ’および静電チャック６の温度測定を行った場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、算出部２０３は、図８を用いて説明したように、各分割領域６０について、伝熱ガスの圧力毎に、伝熱ガスの供給が開始された時点ｔ1から第１の時間が経過した時点ｔ11と、時点ｔ11から第２の時間Δｔが経過した時点ｔ12との間の期間の静電チャック６の温度変化の傾きを算出する（Ｓ１１４）。
次に、算出部２０３は、各分割領域６０について、伝熱ガスの圧力毎に、前述の算出式（１）に基づいて、基準となる温度に対する補正値Ｔoffを算出する（Ｓ１１５）。そして、算出部２０３は、各分割領域６０について、伝熱ガスの圧力毎に、静電チャック６の温度変化の傾きと補正値Ｔoffとを対応付けた個別テーブル２０４１（図６参照）を作成し、作成した個別テーブル２０４１を含む補正テーブル２０４０を記憶部２０４に保存する（Ｓ１１６）。
［半導体ウエハＷに対する処理の実行時の処理フロー］
図１２は、実施例１における半導体ウエハＷに対する処理の一例を示すフローチャートである。なお、図１２に示した処理に先立って、ヒータ電源３０は、ヒータ６ｃへの電力供給を停止あるいは固定しており、静電チャック６は、基材２ａ内を流通する冷媒により所定温度まで冷却されている。また、半導体ウエハＷの温度は室温である。
まず、算出部２０３は、図示しない搬送ロボットに指示して、半導体ウエハＷを処理チャンバ１内に搬入させ、静電チャック６上に載置させる（Ｓ２００）。そして、算出部２０３は、取得部２０２を介して分割領域６０毎の静電チャック６の温度情報の取得を開始する（Ｓ２０１）。
次に、処理制御部２０６は、半導体ウエハＷに対する処理を規定した処理レシピに基づいて、分割領域６０毎に、半導体ウエハＷと静電チャック６との間に所定の圧力の伝熱ガスの供給開始を伝熱ガス制御部２０１に指示する。これにより、分割領域６０毎に、半導体ウエハＷと静電チャック６との間への伝熱ガスの供給が開始される（Ｓ２０２）。そして、半導体ウエハＷと静電チャック６との間で、伝熱ガスを介した熱交換が始まる。
次に、算出部２０３は、伝熱ガスの供給開始から所定時間（例えば十秒程度）が経過するまで待機する（Ｓ２０３）。そして、算出部２０３は、分割領域６０毎に、伝熱ガスの供給が開始された時点ｔ1から第１の時間が経過した時点ｔ11と、時点ｔ11から第２の時間Δｔが経過した時点ｔ12との間の期間の静電チャック６の温度変化の傾きを算出する。そして、読取部２３０は、分割領域６０毎に、算出した傾きに対応付けられた補正値を記憶部２０４内の補正テーブル２０４０から取得する（Ｓ２０４）。そして、算出部２０３は、ヒータ６ｃへの電力供給の開始を温度制御部２０５に指示すると共に、分割領域６０毎に、取得した補正値を温度制御部２０５へ出力する。
温度制御部２０５は、分割領域６０毎に、算出部２０３から指示された補正値を、処理制御部２０６から指示された目標温度に加えることにより、目標温度を補正する（Ｓ２０５）。そして、温度制御部２０５は、ヒータ６ｃへの電力供給を開始させると共に、分割領域６０毎に、静電チャック６の温度が補正後の目標温度となるようにヒータ６ｃに供給される電力をフィードバック制御する（Ｓ２０６）。
次に、処理制御部２０６は、半導体ウエハＷの温度が安定するまで所定時間待機する（Ｓ２０７）。そして、処理制御部２０６は、半導体ウエハＷに対する処理を規定した処理レシピに基づいて、高周波電力や処理ガスの供給等の制御を開始することにより、プラズマ処理を実行する（Ｓ２０８）。プラズマ処理が終了した場合、処理制御部２０６は、高周波電力や処理ガスの供給等を停止する（Ｓ２０９）。そして、算出部２０３は、伝熱ガスの供給停止を伝熱ガス制御部２０１に指示し、ヒータ６ｃへの電力供給の停止あるいはヒータ６ｃへ供給される電力の固定を温度制御部２０５に指示する（Ｓ２１０）。そして、算出部２０３は、分割領域６０毎の静電チャック６の温度情報の取得を停止する（Ｓ２１１）。そして、算出部２０３は、図示しない搬送ロボットに指示して、半導体ウエハＷを処理チャンバ１内から搬出させる（Ｓ２１２）。
以上、実施例１について説明した。上記説明から明らかなように、本実施例の処理システム１０によれば、複数の半導体ウエハＷが処理される過程で半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗が変化した場合であっても、複数の半導体ウエハＷ間で、プラズマ処理時の温度のばらつきを抑制することができる。
実施例１では、分割領域６０毎に、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗に応じて、分割領域６０毎に静電チャック６の目標温度を補正したが、本実施例では、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗に応じて、半導体ウエハＷと静電チャック６との間に供給される伝熱ガスの圧力を分割領域６０毎に制御することにより、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗の変化に伴う半導体ウエハＷの温度変化を抑制する。本実施例は、静電チャック６の目標温度が固定値である処理システム１０や、静電チャック６内にヒータ６ｃが設けられていない処理システム１０に対して特に有効である。なお、本実施例における処理システム１０、処理装置１００、および制御装置２００は、以下に説明する点を除き、図１〜図５を用いて説明した実施例１における処理システム１０、処理装置１００、および制御装置２００と同様であるため、重複する説明は省略する。
本実施例において、記憶部２０４は、例えば図１３に示すような補正テーブル２０４３を記憶する。図１３は、実施例２における補正テーブル２０４３の一例を示す図である。補正テーブル２０４３には、例えば図１３に示すように、分割領域６０（センタ領域およびエッヂ領域）毎に、関係式および傾きの目標値が格納される。関係式とは、伝熱ガスの圧力を変えた場合の静電チャック６の温度変化の傾きの変化の傾向を示す近似式である。傾きの目標値とは、静電チャック６の温度変化において、目標となる傾きを示す。目標となる傾きは、例えば、プロセスの処理条件を決定した時の傾きである。なお、図１３に示した関係式において、ｘは伝熱ガスの圧力を示し、ｙは静電チャック６の温度変化の傾きを示す。
［補正テーブル２０４３作成時の処理フロー］
図１４は、実施例２における補正テーブル２０４３の作成処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する点を除き、図１１を用いて説明した補正テーブル２０４３の作成処理と同様の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。
まず、制御装置２００は、図１１で説明したステップＳ１００〜Ｓ１１４の処理を実行する。そして、算出部２０３は、各分割領域６０について、伝熱ガスの圧力毎に、伝熱ガスの圧力と、静電チャック６の温度変化の傾きとの関係を示す関係式を算出する（Ｓ１２０）。例えば図１５に示すように、伝熱ガスの圧力毎に、静電チャック６の温度変化の傾きとして複数の点８６で示される値が算出されたと仮定する。図１５において、横軸は伝熱ガスの圧力を示し、縦軸は静電チャック６の温度変化の傾きを示す。
算出部２０３は、複数の点８６の分布に基づいて、複数の点８６の分布の傾向を示す直線８５を関係式として算出する。本実施例では、例えば図１３に示したように、センタ領域については「y=0.0121x+0.185」、エッジ領域については「y=0.0141x+0.155」が関係式として算出される。なお、本実施例において、関係式は直線であるが、複数の点８６の傾向を示す線であれば、曲線であってもよい。
次に、算出部２０３は、静電チャック６の温度変化の傾きの目標値を決定する（Ｓ１２１）。静電チャック６の温度変化の傾きの目標値は、例えば、プラズマ処理時の半導体ウエハＷの温度が基準となる所定の温度となる場合の基準静電チャック６の温度変化の傾きが用いられる。なお、静電チャック６の温度変化の傾きは、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗と相関がある。静電チャック６の温度変化の傾きの目標値を決定することは、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗の目標値を決定することに対応する。半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗は、伝熱ガスの圧力により、ある程度制御可能である。そのため、静電チャック６の温度変化の傾きの目標値は、伝熱ガスの圧力によって制御可能な熱抵抗の範囲の略中央付近であることが好ましい。本実施例では、図１３に示したように、センタ領域およびエッジ領域について、静電チャック６の温度変化の傾きの目標値として例えば０．３が決定される。
そして、算出部２０３は、分割領域６０毎に算出した関係式および静電チャック６の温度変化の傾きの目標値を含む補正テーブル２０４３を作成し、作成した補正テーブル２０４３を記憶部２０４に保存する（Ｓ１２２）。
［半導体ウエハＷに対する処理の実行時の処理フロー］
図１６は、実施例２における半導体ウエハＷに対する処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する点を除き、図１２を用いて説明した半導体ウエハＷに対する処理と同様の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。
まず、制御装置２００は、図１２で説明したステップＳ２００〜Ｓ２０３の処理を実行する。そして、算出部２０３は、分割領域６０毎に、伝熱ガスの供給が開始された時点ｔ1から第１の時間が経過した時点ｔ11と、時点ｔ11から第２の時間が経過した時点ｔ12との間の期間の静電チャック６の温度変化の傾きを算出する（Ｓ２２０）。ここで、例えば図１５に示すように、点８７で示される値が、ある分割領域６０における静電チャック６の温度変化の傾きとして算出されたと仮定する。
次に、算出部２０３は、分割領域６０毎の関係式を補正テーブル２０４３から取得する。そして、算出部２０３は、分割領域６０毎に、補正テーブル２０４３から取得した関係式で示される直線を、ステップＳ２２０において算出された温度変化の傾きの値を通るように平行移動させる（Ｓ２２１）。算出部２０３は、例えば図１５に示すように、補正テーブル２０４３から取得された関係式を示す直線８５を、ステップＳ２２０において算出した温度変化の傾きの値を示す点８７を通るように平行移動し、直線８８を得る。
次に、算出部２０３は、分割領域６０毎に、平行移動された直線上の点において、静電チャック６の温度変化の傾きが目標値となる場合の伝熱ガスの圧力を算出する（Ｓ２２２）。例えば図１５に示すように、算出部２０３は、平行移動された直線８８上の点において、静電チャック６の温度変化の傾きが目標値である０．３となる場合の伝熱ガスの圧力Ｐを算出する。そして、算出部２０３は、分割領域６０毎に算出した圧力Ｐを伝熱ガス制御部２０１に指示する。伝熱ガス制御部２０１は、分割領域６０毎に、算出部２０３から指示された圧力Ｐとなるように、分割領域６０毎の伝熱ガスの圧力を変更する（Ｓ２２３）。そして、温度制御部２０５は、ヒータ６ｃへの電力供給を開始させると共に、分割領域６０毎に、静電チャック６の温度が目標温度となるようにヒータ６ｃに供給される電力をフィードバック制御する（Ｓ２２４）。そして、制御装置２００は、図１２で説明したステップＳ２０７〜Ｓ２１２の処理を実行する。
以上、実施例２について説明した。上記説明から明らかなように、本実施例の処理システム１０によれば、複数の半導体ウエハＷが処理される過程で半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗が変化した場合であっても、複数の半導体ウエハＷ間で、プラズマ処理時の温度のばらつきを抑制することができる。また、静電チャック６の目標温度が固定値である処理システム１０や、静電チャック６内にヒータ６ｃが設けられていない処理システム１０においても、半導体ウエハＷと静電チャック６との間の熱抵抗の変化に伴う半導体ウエハＷ間の温度変化を抑制することができる。
［制御装置２００のハードウェア］
なお、上記した各実施例における制御装置２００は、例えば図１７に示すようなコンピュータ９０によって実現される。図１７は、制御装置２００の機能を実現するコンピュータ９０の一例を示す図である。コンピュータ９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、ＲＡＭ（Random Access Memory）９２、ＲＯＭ（Read Only Memory）９３、補助記憶装置９４、無線通信機９５、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）９６、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）９７、およびメディアインターフェイス（Ｉ／Ｆ）９８を備える。
ＣＰＵ９１は、ＲＯＭ９３または補助記憶装置９４に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。ＲＯＭ９３は、コンピュータ９０の起動時にＣＰＵ９１によって実行されるブートプログラムや、コンピュータ９０のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。
補助記憶装置９４は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）等であり、ＣＰＵ９１によって実行されるプログラムおよび当該プログラムによって使用されるデータ等を格納する。ＣＰＵ９１は、当該プログラムを、補助記憶装置９４から読み出してＲＡＭ９２上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。
無線通信機９５は、無線通信により、温度測定用ウエハＷ’と通信を行い、温度測定用ウエハＷ’から送信されたデータを受信してＣＰＵ９１へ送る。通信Ｉ／Ｆ９６は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信回線を介して処理装置１００との間で通信を行う。通信Ｉ／Ｆ９６は、処理装置１００からデータを受信してＣＰＵ９１へ送り、ＣＰＵ９１が生成したデータを、通信回線を介して、処理装置１００へ送信する。
ＣＰＵ９１は、入出力Ｉ／Ｆ９７を介して、キーボード等の入力装置およびディスプレイ等の出力装置を制御する。ＣＰＵ９１は、入出力Ｉ／Ｆ９７を介して、入力装置から入力された信号を取得してＣＰＵ９１へ送る。また、ＣＰＵ９１は、生成したデータを、入出力Ｉ／Ｆ９７を介して出力装置へ出力する。
メディアＩ／Ｆ９８は、記録媒体９９に格納されたプログラムまたはデータを読み取り、補助記憶装置９４に格納する。記録媒体９９は、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＰＤ（Phase change rewritable Disk）等の光学記録媒体、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、または半導体メモリ等である。
コンピュータ９０のＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９２上にロードされたプログラムを実行することにより、伝熱ガス制御部２０１、取得部２０２、算出部２０３、温度制御部２０５、および処理制御部２０６の各機能を実現する。また、補助記憶装置９４には、記憶部２０４内のデータが格納される。
コンピュータ９０のＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９２上にロードされるプログラムを、記録媒体９９から読み取って補助記憶装置９４に格納するが、他の例として、他の装置から、通信回線を介してプログラムを取得して補助記憶装置９４に格納してもよい。
なお、開示の技術は、上記した実施形態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、算出部２０３は、例えば以下の期間における静電チャック６の温度変化の傾きを、半導体ウエハＷまたは温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の熱抵抗に応じた静電チャック６の温度変化の傾きとして算出してもよい。図１８は、静電チャック６の温度変化の傾きを算出する期間の一例を説明する図である。
例えば図１８に示すように、静電チャック６の温度は、伝熱ガスの供給が開始される時点ｔ1までは、チラーユニット３３によって所定の温度Ｔminに制御されている。そして、伝熱ガスの供給が開始された時点ｔ1から、半導体ウエハＷまたは温度測定用ウエハＷ’との間の熱交換により、静電チャック６の温度が上昇する。そして、ヒータ６ｃに電力が供給されない場合には、静電チャック６の温度は、所定の温度Ｔmaxをピークとして再び下がり、チラーユニット３３によって制御されている温度Ｔminに戻る。
ここで、静電チャック６の温度変化の中で、温度変化の傾きが大きい期間ほど、半導体ウエハＷまたは温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の熱抵抗が変わった場合に、温度変化の傾きの差が出やすい。そのため、図１８に示した時点ｔ1から、静電チャック６の温度が最大になる時点ｔaまでの間で、温度変化の傾きが大きくなる期間の開始時点をｔ11とし、終了時点を時点ｔ12とすることが好ましい。例えば、温度Ｔminを０％、温度Ｔmaxを１００％とした場合、時点ｔ11は、例えば静電チャック６の温度Ｔ1が１０〜３０％の範囲内となる時点、時点ｔ12は、例えば静電チャック６の温度Ｔ2が７０〜９０％の範囲内となる時点であってもよい。
また、上記した各実施例では、半導体ウエハＷまたは温度測定用ウエハＷ’の温度が、静電チャック６の温度よりも高い状態から、静電チャック６の温度変化の傾きを算出したが、開示の技術はこれに限られない。例えば、半導体ウエハＷまたは温度測定用ウエハＷ’の温度が、静電チャック６の温度よりも低い状態から、静電チャック６の温度変化の傾きを算出するようにしてもよい。この場合、静電チャック６の温度は、時間の経過とともに温度が下がるように変化する。また、この場合でも、半導体ウエハＷまたは温度測定用ウエハＷ’と静電チャック６との間の熱抵抗に応じて、静電チャック６の温度変化の傾きの大きさが変わる。
また、上記した実施例１では、半導体ウエハＷ毎に、半導体ウエハＷに対する処理の実行時に、静電チャック６の温度変化に基づいて目標温度を補正するが、他の例として、所定数の半導体ウエハＷ毎に、静電チャック６の温度変化に基づいて目標温度を補正する処理を１回行い、次に目標温度を補正する処理を行うまでは、補正後の目標温度を用いて半導体ウエハＷに対する処理を実行してもよい。また、上記した実施例２では、半導体ウエハＷ毎に、半導体ウエハＷに対する処理の実行時に、静電チャック６の温度変化に基づいて伝熱ガスの圧力を変更するが、他の例として、所定数の半導体ウエハＷ毎に、静電チャック６の温度変化に基づいて伝熱ガスの圧力を変更する処理を１回行い、次に伝熱ガスの圧力を変更する処理を行うまでは、変更後の伝熱ガスの圧力を用いて半導体ウエハＷに対する処理を実行してもよい。これにより、複数の半導体ウエハＷを処理する際のスループットを向上させることができる。
また、上記した各実施例において、静電チャック６の上面は、同心円状に２つの分割領域６０に分割され、分割領域６０毎にヒータ６ｃの電力および伝熱ガスの圧力を独立して制御可能である。しかし、分割領域６０の数は、２つに限られず、３つ以上であってもよい。また、それぞれの分割領域６０の分割方法は、同心円状に限られず、格子状や放射状に分割されてもよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
Ｗ 半導体ウエハ
Ｗ’ 温度測定用ウエハ
１０ 処理システム
１００ 処理装置
２００ 制御装置
１ 処理チャンバ
２ 載置台
２ａ 基材
２ｂ 流路
６ 静電チャック
６ａ 電極
６ｂ 絶縁体
６ｃ ヒータ
１３ 直流電源
１４ 温度測定装置
１６ シャワーヘッド
２０ 温度センサ
２２ 感温体
２３ 読取部
２０１ 伝熱ガス制御部
２０２ 取得部
２０３ 算出部
２０４ 記憶部
２０５ 温度制御部
２０６ 処理制御部
３０ ヒータ電源
３１ 伝熱ガス供給部
３３ チラーユニット
６０ 分割領域

Claims (14)

  1. 載置台の載置面に載置された被処理体の温度を制御する温度制御方法において、
    前記載置台を加熱するヒータへの電力供給が停止された状態、あるいはヒータへ供給される電力が固定された状態で、前記載置台の温度とは異なる温度の前記被処理体が載置された前記載置台と前記被処理体との間に伝熱ガスを供給する供給工程と、
    前記伝熱ガスを介した前記被処理体と前記載置台との熱交換による前記載置台の温度変化を測定する第１の測定工程と、
    前記載置台の温度変化に基づいて補正値を算出する算出工程と、
    予め設定された処理レシピにおいて指定された目標温度を、前記補正値によって補正する補正工程と、
    前記ヒータへの電力供給を開始し、前記載置台の温度が前記補正値によって補正された目標温度となるように、前記ヒータの電力を制御する制御工程と
    を含むことを特徴とする温度制御方法。
  2. 前記第１の測定工程では、
    前記載置台と前記被処理体との間に伝熱ガスが供給されてから第１の時間が経過した第１の時点と、前記第１の時点から第２の時間が経過した第２の時点との間の前記載置台の温度変化の傾きを、前記載置台の温度変化として測定することを特徴とする請求項１に記載の温度制御方法。
  3. 前記載置台を加熱するヒータへの電力供給が停止された状態、あるいはヒータへ供給される電力が固定された状態で、前記載置台の温度とは異なる温度の温度測定用ウエハが載置された前記載置台と前記温度測定用ウエハとの間に前記伝熱ガスを供給し、前記伝熱ガスを介した前記温度測定用ウエハと前記載置台との熱交換による前記載置台の温度変化を測定した後に、前記載置台の温度が所定の温度となるように前記ヒータの電力を制御して前記温度測定用ウエハの温度を測定する第２の測定工程と、
    異なる圧力の前記伝熱ガス毎に、前記第２の測定工程において測定された前記載置台の温度変化に、前記第２の測定工程において測定された前記温度測定用ウエハの温度と基準となる温度との差分に応じた前記補正値を対応付けて補正テーブルを作成する作成工程と
    をさらに含み、
    前記算出工程では、
    前記補正テーブルに基づいて、前記載置台の温度変化に基づく前記補正値を算出することを特徴とする請求項２に記載の温度制御方法。
  4. 前記供給工程、前記第１の測定工程、前記算出工程、および前記制御工程は、
    前記被処理体毎に、前記被処理体に対する処理の実行前に行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の温度制御方法。
  5. 前記伝熱ガスは、前記載置台の載置面に形成された複数の供給口から前記載置台と前記被処理体との間に供給され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方法。
  6. 前記ヒータは、
    前記載置台の上方から見た場合に、前記載置台の内部に、半径の異なる同心円状に複数設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の温度制御方法。
  7. 前記算出工程では、
    それぞれの前記ヒータについて、前記載置台の温度変化に基づく前記補正値を算出し、
    前記制御工程では、
    それぞれの前記ヒータについて、前記載置台の温度が前記補正値によって補正された目標温度となるように、前記ヒータの電力を制御することを特徴とする請求項６に記載の温度制御方法。
  8. 載置台の載置面に載置された被処理体の温度を制御する温度制御方法において、
    前記載置台を加熱するヒータへの電力供給が停止された状態、あるいはヒータへ供給される電力が固定された状態で、前記載置台の温度とは異なる温度の前記被処理体が載置された前記載置台と前記被処理体との間に第１の圧力の伝熱ガスを供給する供給工程と、
    前記伝熱ガスを介した前記被処理体と前記載置台との熱交換による前記載置台の温度変化を測定する第１の測定工程と、
    前記載置台の温度変化に基づいて前記伝熱ガスの第２の圧力を算出する第１の算出工程と、
    前記ヒータへの電力供給を開始すると共に、前記載置台と前記被処理体との間に供給する前記伝熱ガスの圧力を前記第２の圧力に設定し、前記載置台の温度が予め設定された処理レシピにおいて指定された目標温度となるように、前記ヒータの電力を制御する制御工程と
    を含むことを特徴とする温度制御方法。
  9. 前記第１の測定工程では、
    前記載置台と前記被処理体との間に伝熱ガスが供給されてから第１の時間が経過した第１の時点と、前記第１の時点から第２の時間が経過した第２の時点との間の前記載置台の温度変化の傾きを、前記載置台の温度変化として測定することを特徴とする請求項８に記載の温度制御方法。
  10. 前記載置台を加熱するヒータへの電力供給が停止された状態、あるいはヒータへ供給される電力が固定された状態で、前記載置台の温度とは異なる温度の温度測定用ウエハが載置された前記載置台と前記温度測定用ウエハとの間に前記伝熱ガスを供給し、前記伝熱ガスを介した前記温度測定用ウエハと前記載置台との熱交換による前記載置台の温度変化を測定した後に、前記載置台の温度が所定の温度となるように前記ヒータの電力を制御して前記温度測定用ウエハの温度を測定する第２の測定工程と、
    異なる圧力の前記伝熱ガス毎に、前記第２の測定工程において測定された前記載置台の温度変化の傾きに基づいて前記伝熱ガスの圧力と前記温度変化の傾きの値との関係を示す関係式を算出する第２の算出工程と、
    前記第２の測定工程において測定された前記温度測定用ウエハの温度が基準温度となる場合の前記載置台の温度変化の傾きの値を目標となる温度変化の傾きの値として算出する第３の算出工程と
    をさらに含み、
    前記第１の算出工程では、
    前記第２の算出工程において算出された前記関係式と、前記第３の算出工程において算出された前記目標となる温度変化の傾きの値とに基づいて、前記第２の圧力を算出することを特徴とする請求項９に記載の温度制御方法。
  11. 前記供給工程、前記第１の測定工程、前記第１の算出工程、および前記制御工程は、
    前記被処理体毎に、前記被処理体に対する処理の実行前に行われることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の温度制御方法。
  12. 前記伝熱ガスは、前記載置台の載置面に形成された複数の供給口から供給されることを特徴とする請求項８から１１のいずれか一項に記載の温度制御方法。
  13. 前記ヒータは、
    前記載置台の上方から見た場合に、前記載置台の内部に、半径の異なる同心円状に複数設けられることを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載の温度制御方法。
  14. 前記伝熱ガスの圧力は、前記ヒータが配置された前記載置面の領域毎に独立して制御可能であることを特徴とする請求項１３に記載の温度制御方法。
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