JP7378442B2 - 温度制御装置、温度制御方法、および載置台 - Google Patents
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Description
図1は、基板処理装置100の構成の一例を示す断面図である。基板処理装置100は、例えば図1に示すように、気密に構成され、電気的に接地されたチャンバ1を有する。チャンバ1は、例えば表面が陽極酸化被膜で覆われたアルミニウム等により、略円筒状に形成されている。本実施例において、基板処理装置100は、容量結合型の平行平板プラズマ処理装置である。
図2は、静電チャック6の上面の一例を示す図である。静電チャック6の外周には、静電チャック6を囲むようにフォーカスリング5が設けられている。半導体ウエハWが載置される静電チャック6の上面は複数の分割領域6dに分けられている。本実施例において、分割領域6dは、静電チャック6の上面が同心円状に複数の領域に分割され、さらに、中心の領域を除くそれぞれの同心円状の領域が周方向に複数の領域に分割されたそれぞれの領域である。なお、本実施例において、静電チャック6は、例えば図2に示すように、27個の分割領域6dに分けられているが、分割領域6dの数はこれに限られず、静電チャック6は100個以上の分割領域6dに分けられていてもよい。
図3は、各分割領域6dに設けられたヒータ6cの構造の一例を示す図である。図3(A)は、各分割領域6dに設けられたヒータ6cの断面の一例を示す図である。図3(B)は、各分割領域6dに設けられたヒータ6cの一例を示す斜視図である。本実施例において、各分割領域6dには、例えば図3(A)および(B)に示すように、2つのヒータ6c-1および6c-2が設けられている。各分割領域6dにおいて、ヒータ6c-1は多数積層された絶縁層6bの中の1つの絶縁層6bの一方の面に、ヒータ6c-2は当該絶縁層6bの他方の面に、例えば印刷等によりそれぞれ形成される。これにより、2つのヒータ6c-1および6c-2を短絡させることなく、2つのヒータ6c-1および6c-2を各分割領域6dに容易に形成することができる。各分割領域6dに設けられた2つのヒータ6c-1および6c-2は、例えば図3(B)に示すように並列に接続されており、配線200を介して制御ボード20に接続されている。
図4は、制御ボード20の一例を示すブロック図である。制御ボード20は、例えば図4に示すように、制御部21および複数の制御ブロック22-1~22-nを有する。なお、以下では、複数の制御ブロック22-1~22-nのそれぞれを区別することなく総称する場合に単に制御ブロック22と記載する。制御ブロック22は、静電チャック6内の1つの分割領域6dに対して1つ設けられている。それぞれの制御ブロック22は、電圧制御部23、スイッチ24、電流制御部25、および電流計26を有する。静電チャック6と、各分割領域6dに埋め込まれているヒータ6cと、制御部21とを備える基板処理装置100は、温度制御装置の一例である。
図5は、温度制御処理の一例を示すフローチャートである。制御ボード20は、例えば、基板処理装置100の設置時や基板処理装置100による処理の開始前などの所定のタイミングで、図5のフローチャートに示す処理を実行する。
なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
V 弁
W 半導体ウエハ
100 基板処理装置
1 チャンバ
2a 基材
2b 流路
2c 配管
2d 配管
3 絶縁板
3a 内壁部材
4 支持台
5 フォーカスリング
6 静電チャック
6a 電極
6b 絶縁層
6c ヒータ
6d 分割領域
9 リング磁石
11a、11b 整合器
12a、12b 高周波電源
13 直流電源
15 処理ガス供給源
15a MFC
15b 配管
16 シャワーヘッド
16a 本体部
16b 上部天板
16c ガス拡散室
16e ガス流出口
16f ガス導入口
16g ガス導入口
20 制御ボード
200 配線
21 制御部
22 制御ブロック
23 電圧制御部
24 スイッチ
25 電流制御部
26 電流計
31 伝熱ガス供給部
32 配管
33 チラーユニット
40 LPF
41 スイッチ
42 可変直流電源
45 絶縁性部材
60 制御装置
61 プロセスコントローラ
62 ユーザインターフェース
63 記憶部
71 排気口
72 排気管
73 排気装置
74 開口部
76 デポシールド
77 デポシールド
79 導電性部材
Claims (39)
- 基材と、
前記基材上に配置され、複数の分割領域を有する静電チャックと、
前記複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の制御ブロックと
を備え、
前記静電チャックは、第1の面と前記第1の面の反対側にある第2の面とを有する絶縁層を含み、
前記複数の分割領域の各々は、
前記絶縁層の前記第1の面に配置される第1のヒータと、
前記絶縁層の前記第1の面又は前記第2の面に配置され、前記第1のヒータと並列に接続される第2のヒータと、
を含み、
前記複数の制御ブロックの各々は、
対応する分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに接続される電流計と、
前記電流計からの出力に基づいて、対応する分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに供給される電流を制御するように構成される電流制御部と、
を含み、
前記第1のヒータ及び前記第2のヒータが断線していない場合、前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに電流が流れ、
前記電流計は、並列に接続された前記第1のヒータおよび前記第2のヒータと、前記電流制御部とを接続する配線に接続されている、温度制御装置。 - 前記第2のヒータは、前記絶縁層の前記第2の面に配置される、請求項1に記載の温度制御装置。
- 前記電流制御部は、
対応する分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに供給される電流の合計値が第1の閾値未満である場合に、前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに供給される電流を増大させる、請求項1または2に記載の温度制御装置。 - 前記第1の閾値は、前記分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータのいずれも断線していない場合に、当該分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに流れる電流の合計値の(1/2)倍の値に所定のマージンを加えた値である、請求項3に記載の温度制御装置。
- 基材と、
前記基材上に配置され、複数の分割領域を有する静電チャックと、
前記複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の制御ブロックと
を備え、
前記静電チャックは、第1の面と前記第1の面の反対側にある第2の面とを有する絶縁層を含み、
前記複数の分割領域の各々は、
前記絶縁層の前記第1の面に配置される第1のヒータと、
前記絶縁層の前記第1の面又は前記第2の面に配置され、前記第1のヒータと並列に接続される第2のヒータと、
を含み、
前記複数の制御ブロックの各々は、
対応する分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに接続される電流計と、
前記電流計からの出力に基づいて、対応する分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに供給される電流を制御するように構成される電流制御部と、
を含み、
前記第1のヒータ及び前記第2のヒータが断線していない場合、前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに電流が流れ、
前記複数の分割領域のうちの第1の分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータのいずれかのヒータが断線していると判定した場合に、前記第1の分割領域に含まれるヒータ1つ当たりに流す電流を、前記複数の分割領域のうちの、いずれのヒータも断線していない第2の分割領域に含まれるヒータ1つ当たりに流す電流よりも多くなるように前記電流制御部を制御するように構成される第1制御部をさらに備える、温度制御装置。 - 基材と、
前記基材上に配置され、複数の分割領域を有する静電チャックと、
前記複数の分割領域にそれぞれ対応する複数の制御ブロックと
を備え、
前記静電チャックは、第1の面と前記第1の面の反対側にある第2の面とを有する絶縁層を含み、
前記複数の分割領域の各々は、
前記絶縁層の前記第1の面に配置される第1のヒータと、
前記絶縁層の前記第1の面又は前記第2の面に配置され、前記第1のヒータと並列に接続される第2のヒータと、
を含み、
前記複数の制御ブロックの各々は、
対応する分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに接続される電流計と、
前記電流計からの出力に基づいて、対応する分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに供給される電流を制御するように構成される電流制御部と、
を含み、
前記第1のヒータ及び前記第2のヒータが断線していない場合、前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに電流が流れ、
前記複数の分割領域毎に、前記分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに流れる電流の合計値が、いずれのヒータも断線していない場合に前記分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに流れる電流の合計値よりも小さい第1の閾値未満であり、かつ、前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値以上である場合に、当該分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータのいずれかが断線していると判定するように構成される第1制御部をさらに備える、温度制御装置。 - 前記第1の閾値は、前記分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータのいずれも断線していない場合に、当該分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに流れる電流の合計値の(1/2)倍の値に所定のマージンを加えた値であり、前記第2の閾値は、0に所定のマージンを加えた値である、請求項6に記載の温度制御装置。
- 前記第2のヒータは、前記絶縁層の前記第2の面に配置される、請求項5から7のいずれか一項に記載の温度制御装置。
- 前記第1制御部は、
前記複数の分割領域において、当該分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータのいずれかのヒータが断線していると判定した場合に、いずれかのヒータが断線している分割領域内に含まれるヒータ1つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ1つ当たりに流す電流の√2倍となるように制御する、請求項5から8のいずれか一項に記載の温度制御装置。 - 前記電流制御部は、
前記分割領域内の前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに供給される電流の合計値を前記第1制御部から指示された値となるように制御し、
前記複数の制御ブロックは、
所定の電圧を有する電力を生成して出力するように構成された電圧制御部と、
前記電圧制御部から出力される前記電力に応じて前記分割領域内の前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに流れる前記電流の前記合計値を測定し、電流の前記合計値に関する情報を前記第1制御部に通知する電流計と、
前記電圧制御部から出力される前記電力を、前記電流制御部は前記電流計に出力するように構成されたスイッチをさらに含む、請求項5から9のいずれか一項に記載の温度制御装置。 - 前記第1制御部は、
前記所定の電圧を有する電力を生成するように前記電圧制御部を制御し、
所定のタイミングで前記複数の分割領域のそれぞれに対して、前記電圧制御部から前記電流計に前記電力を出力するように前記スイッチを制御し、
前記分割領域内の前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに流れる前記電流の前記合計値を測定するように前記電流計を制御し、
前記電流計による前記電流の前記合計値の測定が前記複数の分割領域に対して完了したとき、前記電圧制御部から前記電流制御部に前記電力を出力するように前記複数の制御ブロックのそれぞれの前記スイッチを制御する、請求項10に記載の温度制御装置。 - 前記第1制御部は、前記第1のヒータ及び前記第2のヒータが断線しているという判定に応じて、外部装置に通知するように構成された、請求項5から11のいずれか一項に記載の温度制御装置。
- 前記第1のヒータ及び前記第2のヒータは、抵抗ヒータである請求項1から12のいずれか一項に記載の温度制御装置。
- 前記第1のヒータ及び前記第2のヒータは、半導体ヒータである請求項1から12のいずれか一項に記載の温度制御装置。
- 前記第1のヒータ及び前記第2のヒータは、ペルチェ素子である請求項1から12のいずれか一項に記載の温度制御装置。
- 前記電流制御部は、
対応する分割領域に含まれる前記第1のヒータ及び前記第2のヒータに対し、電流を独立的に制御する、請求項1から15のいずれか一項に記載の温度制御装置。 - 前記複数の分割領域において、前記第1のヒータ及び前記第2のヒータの抵抗値は互いに略同一である、請求項1から16のいずれか一項に記載の温度制御装置。
- 前記複数の制御ブロックは、少なくとも1つの制御ボード上に提供される、請求項1から17のいずれか一項に記載の温度制御装置。
- 被処理基板を載置する載置台と、
前記載置台の内部であって、前記載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に複数含まれるヒータと、
前記ヒータを制御する制御部と
を備え、
それぞれの前記分割領域に含まれる複数のヒータは、並列接続され、
複数の前記ヒータが断線していない場合、複数の前記ヒータに電流が流れ、
前記制御部は、
それぞれの前記分割領域において、当該分割領域に含まれる一部のヒータが断線していると判定した場合に、一部のヒータが断線している分割領域内に含まれる断線しているヒータとは別のヒータ1つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ1つ当たりに流す電流よりも多くなるように制御し、
前記制御部は、並列に接続された複数の前記ヒータと、前記制御部とを接続する配線に接続されている電流計からの出力に基づいて、複数の前記ヒータに供給される電流を制御するように構成される、温度制御装置。 - 前記載置台は、積層された複数の絶縁層を含み、
前記分割領域に含まれる複数のヒータのそれぞれは、前記複数の絶縁層の中の1つの絶縁層の異なる面に配置されている、請求項19に記載の温度制御装置。 - 被処理基板を載置する載置台と、
前記載置台の内部であって、前記載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に複数含まれるヒータと、
前記ヒータを制御する制御部と
を備え、
それぞれの前記分割領域に含まれる複数のヒータは、並列接続され、
複数の前記ヒータが断線していない場合、複数の前記ヒータに電流が流れ、
前記制御部は、
それぞれの前記分割領域において、当該分割領域に含まれる一部のヒータが断線していると判定した場合に、一部のヒータが断線している分割領域内に含まれる断線しているヒータとは別のヒータ1つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ1つ当たりに流す電流よりも多くなるように制御し、
それぞれの前記分割領域には、並列に接続されている2つのヒータが埋め込まれており、
前記制御部は、
前記分割領域毎に、前記分割領域に埋め込まれている2つのヒータに流れる電流の合計値が、いずれのヒータも断線していない場合に前記分割領域に埋め込まれている2つのヒータに流れる電流の合計値よりも小さい第1の閾値未満であり、かつ、前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値以上である場合に、当該分割領域に埋め込まれている一部のヒータが断線していると判定する、温度制御装置。 - 前記載置台は、積層された複数の絶縁層を含み、
前記分割領域に含まれる複数のヒータのそれぞれは、前記複数の絶縁層の中の1つの絶縁層の異なる面に配置されている、請求項21に記載の温度制御装置。 - 前記ヒータは、抵抗ヒータであり、
前記第1の閾値は、いずれのヒータも断線していない場合に前記分割領域に埋め込まれている2つのヒータに流れる電流の合計値の(1/2)倍の値に所定のマージンを加えた値であり、
前記第2の閾値は、0に所定のマージンを加えた値である、請求項21または22に記載の温度制御装置。 - 前記制御部は、
それぞれの前記分割領域において、当該分割領域に埋め込まれている一部のヒータが断線していると判定した場合に、一部のヒータが断線している分割領域内に埋め込まれているヒータ1つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ1つ当たりに流す電流の√2倍となるように制御する、請求項23に記載の温度制御装置。 - 制御部によって実行され、載置台の上に載置された被処理基板の温度を制御する温度制御方法であって、
前記載置台の内部であって、前記載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に含まれ、並列に接続されている複数のヒータに流れる電流を、前記分割領域毎に測定するステップと、
前記分割領域毎の電流の測定値に基づいて、前記分割領域毎に含まれている一部のヒータの断線の有無を判定するステップと、
それぞれの前記分割領域において、当該分割領域に含まれている一部のヒータが断線していると判定した場合に、並列に接続された複数の前記ヒータと、前記制御部とを接続する配線に接続されている電流計からの出力に基づいて、一部のヒータが断線している分割領域内に含まれているヒータ1つ当たりに流す電流を、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ1つ当たりに流す電流よりも多くなるように制御するステップと
を含み、
複数の前記ヒータが断線していない場合、複数の前記ヒータに電流が流れる、温度制御方法。 - 前記載置台は、積層された複数の絶縁層を含み、
前記分割領域に含まれる複数のヒータのそれぞれは、前記複数の絶縁層の中の1つの絶縁層の異なる面に配置されている、請求項25に記載の温度制御方法。 - 被処理基板を載置する載置台であって、
前記載置台の内部であって、前記載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に含まれる複数のヒータを備え、
それぞれの前記分割領域に含まれる複数のヒータは並列に接続されており、
複数の前記ヒータが断線していない場合、複数の前記ヒータに電流が流れ、
前記分割領域に含まれる複数の前記ヒータに供給される電流に基づいて、当該分割領域に含まれる前記ヒータに供給される電流が制御され、
複数の前記ヒータに供給される電流は制御部によって制御され、
前記制御部は、並列に接続された複数の前記ヒータと、前記制御部とを接続する配線に接続されてい電流計からの出力に基づいて、複数の前記ヒータに供給される電流を制御する、載置台。 - 前記載置台は、積層された複数の絶縁層を含み、
前記分割領域に含まれる複数のヒータのそれぞれは、前記複数の絶縁層の中の1つの絶縁層の異なる面に配置されている、請求項27に記載の載置台。 - 前記分割領域に含まれる複数の前記ヒータに供給される電流の合計値が第1の閾値未満である場合に、複数の前記ヒータに供給される電流を増大させる、請求項27または28に記載の載置台。
- 前記第1の閾値は、前記分割領域に含まれる複数の前記ヒータのいずれも断線していない場合に、当該分割領域に含まれる複数の前記ヒータに流れる電流の合計値の(1/2)倍の値に所定のマージンを加えた値である、請求項29に記載の載置台。
- 被処理基板を載置する載置台であって、
前記載置台の内部であって、前記載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に含まれる複数のヒータを備え、
それぞれの前記分割領域に含まれる複数のヒータは並列に接続されており、
複数の前記ヒータが断線していない場合、複数の前記ヒータに電流が流れ、
前記分割領域に含まれる複数の前記ヒータに供給される電流に基づいて、当該分割領域に含まれる前記ヒータに供給される電流が制御され、
複数の前記分割領域のうちの第1の分割領域に含まれる複数の前記ヒータのいずれかのヒータが断線している場合に、前記第1の分割領域に含まれるヒータ1つ当たりに流す電流が、複数の前記分割領域のうちの、いずれのヒータも断線していない第2の分割領域に含まれるヒータ1つ当たりに流す電流よりも多くなるように制御される、載置台。 - 被処理基板を載置する載置台であって、
前記載置台の内部であって、前記載置台の上面を複数の領域に分割したそれぞれの分割領域に含まれる複数のヒータを備え、
それぞれの前記分割領域に含まれる複数のヒータは並列に接続されており、
複数の前記ヒータが断線していない場合、複数の前記ヒータに電流が流れ、
前記分割領域に含まれる複数の前記ヒータに供給される電流に基づいて、当該分割領域に含まれる前記ヒータに供給される電流が制御され、
複数の前記分割領域毎に、前記分割領域に含まれる複数の前記ヒータに流れる電流の合計値が、いずれのヒータも断線していない場合に前記分割領域に含まれる複数の前記ヒータに流れる電流の合計値よりも小さい第1の閾値未満であり、かつ、前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値以上である場合に、当該分割領域に含まれる複数の前記ヒータのいずれかが断線していると判定される、載置台。 - 前記第1の閾値は、前記分割領域に含まれる複数の前記ヒータのいずれも断線していない場合に、当該分割領域に含まれる複数の前記ヒータに流れる電流の合計値の(1/2)倍の値に所定のマージンを加えた値であり、前記第2の閾値は、0に所定のマージンを加えた値である、請求項32に記載の載置台。
- 前記載置台は、積層された複数の絶縁層を含み、
前記分割領域に含まれる複数のヒータのそれぞれは、前記複数の絶縁層の中の1つの絶縁層の異なる面に配置されている、請求項31から33のいずれか一項に記載の載置台。 - 複数の前記分割領域に含まれる複数の前記ヒータのいずれかのヒータが断線している場合に、当該分割領域内に含まれるヒータ1つ当たりに流す電流が、いずれのヒータも断線していない場合にヒータ1つ当たりに流す電流の√2倍となるように制御される、請求項31から34のいずれか一項に記載の載置台。
- 複数の前記ヒータは、抵抗ヒータである請求項27から35のいずれか一項に記載の載置台。
- 複数の前記ヒータは、半導体ヒータである請求項27から35のいずれか一項に記載の載置台。
- 複数の前記ヒータは、ペルチェ素子である請求項27から35のいずれか一項に記載の載置台。
- 複数の前記分割領域において、複数の前記ヒータの抵抗値は互いに略同一である、請求項27から38のいずれか一項に記載の載置台。
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