KR20210106904A - 기판 처리 장치 및 적재대 - Google Patents

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KR20210106904A
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히로키 엔도
가즈히토 야마다
마사노리 다카하시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 기판 처리 장치를 소형화한다. 플라스마를 사용해서 기판을 처리하는 기판 처리 장치는, 기판이 수용되는 챔버와, 챔버 내에 배치되어, 기판이 적재되는 적재대를 구비한다. 적재대는, 베이스와, 기판 보유 지지부와, 복수의 히터와, 히터 제어부와, RF 필터를 갖는다. 베이스는, 도체에 의해 형성되어, RF 전력이 흐른다. 기판 보유 지지부는, 베이스 상에 마련되어, 기판을 보유 지지한다. 복수의 히터는, 기판 보유 지지부에 마련되어 있다. 히터 제어부는, 베이스의 내부에 마련되어, 복수의 히터 각각에 공급되는 전력을 제어한다. RF 필터는, 베이스의 외부에 마련되어, 각각의 히터에 전력을 공급하기 위한 배선에 접속된다. 또한, RF 필터는, 복수의 히터에 대하여 공통으로 1개 마련되어 있다.

Description

기판 처리 장치 및 적재대{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND STAGE}
본 개시의 다양한 측면 및 실시 형태는, 기판 처리 장치 및 적재대에 관한 것이다.
복수의 히터가 마련되어, 반도체 웨이퍼(이하, 기판이라고 기재함)가 적재되는 적재대의 복수의 영역을 독립적으로 온도 조정할 수 있는 기판 처리 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이러한 기판 처리 장치를 사용한 반도체의 제조 프로세스에서는, 기판의 온도가 고정밀도로 조정됨으로써, 기판의 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다.
일본 특허 공개 제2017-228230호 공보
본 개시는, 기판 처리 장치를 소형화할 수 있는 기판 처리 장치 및 적재대를 제공한다.
본 개시의 일 측면은, 플라스마를 사용해서 기판을 처리하는 기판 처리 장치이며, 기판이 수용되는 챔버와, 챔버 내에 배치되어, 기판이 적재되는 적재대를 구비한다. 적재대는, 베이스와, 기판 보유 지지부와, 복수의 히터와, 히터 제어부와, RF 필터를 갖는다. 베이스는, 도체에 의해 형성되어, RF(Radio Frequency) 전력이 흐른다. 기판 보유 지지부는, 베이스 상에 마련되고, 기판을 보유 지지한다. 복수의 히터는, 기판 보유 지지부에 마련되어 있다. 히터 제어부는, 베이스의 내부에 마련되어, 복수의 히터 각각에 공급되는 전력을 제어한다. RF 필터는, 베이스의 외부에 마련되어, 각각의 히터에 전력을 공급하기 위한 배선에 접속된다. 또한, RF 필터는, 복수의 히터에 대하여 공통으로 1개 마련되어 있다.
본 개시의 다양한 측면 및 실시 형태에 따르면, 기판 처리 장치를 소형화 할 수 있다.
도 1은 본 개시의 제1 실시 형태에서의 기판 처리 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 정전 척의 상면의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 적재대의 상세한 구조의 일례를 도시하는 확대 단면도이다.
도 4는 제1 실시 형태에서의 제어 기판의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 5는 측정부의 일례를 도시하는 회로도이다.
도 6은 기판의 표면 온도와 저항체의 온도의 온도 차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제1 보정값 테이블의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 제2 보정값 테이블의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 보정값 테이블을 작성할 때의 기판 처리 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은 보정값 테이블을 작성할 때의 기판 처리 장치의 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 제1 실시 형태에서의 온도 제어의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 제2 실시 형태에서의 제어 기판의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 13은 변환 테이블의 일례를 도시하는 도면이다.
도 14는 변환 테이블의 작성 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 15는 제2 실시 형태에서의 온도 제어의 일례를 나타내는 흐름도이다.
이하에, 기판 처리 장치 및 적재대의 실시 형태에 대해서, 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에 의해, 개시되는 기판 처리 장치 및 적재대가 한정되는 것은 아니다.
그런데, 플라스마를 사용한 처리가 행하여지는 기판 처리 장치에서는, 적재대에 RF 전력이 흐르기 때문에, RF 전력의 일부가, 적재대의 외부로부터 적재대 내부의 히터에 전력을 공급하기 위한 배선에 흐르기 쉽다. 히터에 전력을 공급하기 위한 배선은, 히터에 공급되는 전력을 제어하는 제어 장치를 개재하여 전력 공급 장치에 접속되어 있다.
제어 장치 및 전력 공급 장치는, 기판 처리 장치의 외부에 마련되어 있기 때문에, 배선이 안테나가 되어, 배선에 흐른 RF 전력의 일부가 기판 처리 장치의 외부에 방사되어, 전력 공급 장치에 RF 전력이 유입되는 경우가 있다. 이것을 억제하기 위해서, 기판 처리 장치의 외부에 있어서, 히터에 전력을 공급하기 위한 각각의 배선에 RF 필터가 마련된다.
여기서, 근년의 반도체 제조 프로세스에서는, 미세화의 진행에 수반하여 기판의 온도의 균일성의 새로운 향상이 요구되고 있다. 기판의 온도의 균일성을 더 높이기 위해서는, 기판이 적재되는 적재대에 있어서, 독립적으로 온도 제어되는 영역을 더욱 세분화하는 것을 생각할 수 있다.
독립적으로 온도 제어되는 영역이 많아지면, 각각의 영역에 마련된 히터에 전력을 공급하기 위한 배선이 많아진다. 히터에 전력을 공급하기 위한 배선이 많아지면, RF 필터의 수도 많아진다. 이에 의해, 기판 처리 장치 전체가 대형화해버린다.
그래서, 본 개시는, 기판 처리 장치를 소형화할 수 있는 기술을 제공한다.
(제1 실시 형태)
[기판 처리 장치(1)의 구성]
도 1은, 본 개시의 제1 실시 형태에서의 기판 처리 장치(1)의 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 기판 처리 장치(1)는, 장치 본체(10)와, 장치 본체(10)를 제어하는 제어 장치(11)를 구비한다. 본 실시 형태에서의 기판 처리 장치(1)는, 예를 들어 용량 결합형 플라스마 에칭 장치이다.
장치 본체(10)는 챔버(12)를 갖는다. 챔버(12)는, 그 안에 내부 공간(12s)을 제공하고 있다. 챔버(12)는, 예를 들어 알루미늄 등에 의해 대략 원통 형상으로 형성된 하우징(13)을 포함한다. 내부 공간(12s)은, 하우징(13) 내에 제공되어 있다. 하우징(13)은 전기적으로 접지되어 있다. 하우징(13)의 내벽면, 즉, 내부 공간(12s)을 구획 형성하는 벽면은, 예를 들어 양극 산화 처리 등에 의해 형성된 내플라스마성을 갖는 막으로 코팅되어 있다.
하우징(13)의 측벽에는, 내부 공간(12s)과 챔버(12)의 외부의 사이에서 기판(W)이 반송될 때, 기판(W)이 통과하는 개구부(12p)가 형성되어 있다. 개구부(12p)는 게이트 밸브(12g)에 의해 개폐된다.
하우징(13) 내에는, 기판(W)이 적재되는 적재대(16)가 마련되어 있다. 적재대(16)는, 예를 들어 석영 등의 절연성 재료에 의해 대략 원통상으로 형성된 지지부(15)에 의해 지지되어 있다. 지지부(15)는, 하우징(13)의 저부로부터 상방으로 연장되어 있다.
적재대(16)는 베이스(19) 및 정전 척(20)을 갖는다. 베이스(19)에는, 커버 플레이트(17) 및 하부 전극(18)이 포함된다. 정전 척(20)은, 베이스(19)의 하부 전극(18) 상에 마련되어 있다. 기판(W)은, 정전 척(20) 상에 적재된다. 정전 척(20)은, 절연체로 형성된 본체와, 막상으로 형성된 전극을 갖는다. 정전 척(20)의 전극에는, 직류 전원이 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원으로부터 정전 척(20)의 전극에 전압이 인가됨으로써 정전 척(20) 상에 정전기력이 발생하고, 정전기력에 의해 기판(W)이 정전 척(20)의 상면에 흡착 보유 지지된다. 정전 척(20)은 기판 보유 지지부의 일례이다.
또한, 정전 척(20)의 상면은, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 분할 영역(211)으로 나뉘어 있다. 도 2는, 정전 척(20)의 상면의 일례를 도시하는 도면이다. 각각의 분할 영역(211)에서의 정전 척(20)의 내부에는, 히터(200)가 1개씩 매립되어 있다. 각각의 히터(200)에 의해 복수의 분할 영역(211)의 온도가 개별로 제어됨으로써, 기판(W)의 표면 온도의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 히터(200)는, 정전 척(20)과 하부 전극(18)의 사이에 배치되어도 된다.
정전 척(20)에는, 정전 척(20)과 기판(W)의 사이에, 예를 들어 He 가스 등의 전열 가스를 공급하기 위한 배관(25)이 마련되어 있다. 정전 척(20)과 기판(W) 사이에 공급되는 전열 가스의 압력을 제어함으로써, 정전 척(20)과 기판(W) 사이의 열전도율을 제어할 수 있다.
하부 전극(18)은, 예를 들어 알루미늄 등의 도전성 재료에 의해 대략 원판상으로 형성되어 있다. 하부 전극(18) 내에는, 예를 들어 프레온 등의 냉매가 유통하는 유로(18f)가 형성되어 있다. 냉매는, 도시하지 않은 칠러 유닛으로부터 배관(23a)을 통해서 유로(18f) 내에 공급된다. 유로(18f) 내를 순환한 냉매는, 배관(23b)을 통해서 칠러 유닛으로 되돌려진다. 칠러 유닛에 의해 온도 제어된 냉매가 유로(18f) 내를 순환함으로써, 하부 전극(18)을 미리 정해진 온도까지 냉각할 수 있다.
커버 플레이트(17)는, 예를 들어 알루미늄 등의 도전성 재료에 의해 대략 원판상으로 형성되어 있다. 커버 플레이트(17)는, 하부 전극(18)의 하부에 배치되어 있고, 하부 전극(18)과 전기적으로 접속되어 있다. 커버 플레이트(17)에는 오목부가 형성되어 있고, 오목부 내에는, 정전 척(20) 내의 복수의 히터(200)를 제어하는 마이크로컴퓨터 등의 소자가 마련된 제어 기판(80)이 배치되어 있다.
제어 기판(80)은, 절연성 재료에 의해 형성된 스페이서(170)를 개재하여, 커버 플레이트(17) 및 하부 전극(18)에 지지되어 있다. 제어 기판(80)은, 도체에 의해 형성된 커버 플레이트(17) 및 하부 전극(18)에 의해 둘러싸여 있다.
제어 기판(80)에는, 각각의 히터(200)에 전력을 공급하기 위한 금속 배선(73)의 일단이 접속되어 있다. 금속 배선(73)의 타단은, 하우징(13)의 저부에 형성된 관통 구멍 및 RF 필터(72)를 개재하여, 전력 공급 장치(70)에 접속되어 있다. RF 필터(72)는, 베이스(19)의 외부이며, 각각의 히터(200)에 전력을 공급하기 위한 금속 배선(73)에 마련되어 있다. RF 필터(72)는, 도체로 형성된 실드 부재(71)에 의해 둘러싸여 있다. 실드 부재(71)는, 하우징(13)에 전기적으로 접속되어 있고, 하우징(13)을 통해서 접지되어 있다. 전력 공급 장치(70)로부터 공급된 전력은, RF 필터(72) 및 금속 배선(73)을 통해서 제어 기판(80)에 공급된다.
또한, 제어 기판(80)에는, 제어 기판(80)에 마련된 마이크로컴퓨터와 제어 장치(11)의 사이에서 통신을 행하기 위한 광섬유 케이블(75)의 일단이 접속되어 있다. 광섬유 케이블(75)의 타단은, 제어 장치(11)에 접속되어 있다. 또한, 광섬유 케이블(75)의 타단은, 하우징(13)의 외부에 마련된 다른 마이크로컴퓨터에 접속되어도 된다. 이 경우, 당해 다른 마이크로컴퓨터가, LAN 등의 통신 회선을 통해서 제어 장치(11)와 통신을 행함으로써, 제어 기판(80)의 마이크로컴퓨터와 제어 장치(11)의 사이의 통신을 중계한다.
정전 척(20)의 외주 영역 상에는, 예를 들어 실리콘 등의 도전성 재료에 의해 환상으로 형성된 에지 링(22)이 마련되어 있다. 에지 링(22)은, 포커스 링으로 불리는 경우도 있다. 에지 링(22)은, 정전 척(20) 상에 적재된 기판(W)을 둘러싸도록 배치되어 있다.
적재대(16)의 측면에는, 적재대(16)를 둘러싸도록, 절연성 재료에 의해 대략 원통상으로 형성된 커버 부재(28)가 마련되어 있다. 커버 부재(28)에 의해, 내부 공간(12s) 내에 생성된 플라스마로부터 적재대(16)의 측면이 보호된다.
적재대(16)의 상방에는, 상부 전극(30)이 마련되어 있다. 상부 전극(30)은, 절연성 재료에 의해 형성된 부재(32)를 개재해서 하우징(13)의 상부에 지지되어 있다. 상부 전극(30)은, 천장판(34) 및 천장판 보유 지지부(36)를 갖는다. 천장판(34)의 하면은, 내부 공간(12s)에 면하고 있다. 천장판(34)에는, 천장판(34)을 두께 방향으로 관통하는 복수의 가스 토출 구멍(34a)이 형성되어 있다. 천장판(34)은, 예를 들어 실리콘 등에 의해 형성되어 있다. 또한, 천장판(34)은, 예를 들어 표면에 내플라스마성 코팅이 실시된 알루미늄 등으로 형성되어 있어도 된다.
천장판 보유 지지부(36)는, 천장판(34)을 착탈 가능하게 보유 지지하고 있다. 천장판 보유 지지부(36)는, 예를 들어 알루미늄 등의 도전성 재료에 의해 형성되어 있다. 천장판 보유 지지부(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 형성되어 있다. 가스 확산실(36a)로부터는, 복수의 가스 구멍(36b)이 하방으로 연장되어 있다. 가스 구멍(36b)은 가스 토출 구멍(34a)에 연통하고 있다. 천장판 보유 지지부(36)에는, 가스 확산실(36a)에 접속된 가스 도입구(36c)가 마련되어 있다. 가스 도입구(36c)에는, 배관(38)의 일단이 접속되어 있다.
배관(38)의 타단은, 밸브 군(43), 유량 제어기 군(42), 및 밸브 군(41)을 개재하여, 가스 소스 군(40)이 접속되어 있다. 가스 소스 군(40)에는, 에칭 가스에 포함되는 가스를 공급하는 복수의 가스 소스가 포함되어 있다. 밸브 군(41) 및 밸브 군(43)에는, 각각 복수의 밸브(예를 들어 개폐 밸브)가 포함되어 있다. 유량 제어기 군(42)에는, 예를 들어 매스 플로우 컨트롤러 등의 복수의 유량 제어기가 포함되어 있다.
가스 소스 군(40)에 포함되는 각각의 가스 소스는, 밸브 군(41) 중의 대응하는 밸브, 유량 제어기 군(42) 중의 대응하는 유량 제어기, 및 밸브 군(43) 중의 대응하는 밸브를 개재하여, 배관(38)에 접속되어 있다. 가스 소스 군(40)에 포함되는 복수의 가스 소스 중에서 선택된 1 이상의 가스 소스로부터의 가스는, 개별로 조정된 유량으로 가스 확산실(36a) 내에 공급된다. 가스 확산실(36a) 내에 공급된 가스는, 가스 확산실(36a) 내를 확산하여, 가스 구멍(36b) 및 가스 토출 구멍(34a)을 통해서, 내부 공간(12s) 내에 샤워 형상으로 공급된다.
지지부(15)의 외측벽과 하우징(13)의 내측벽 사이에는, 예를 들어 표면에 내플라스마성 코팅이 실시된 알루미늄 등으로 형성된 배플판(48)이 마련되어 있다. 배플판(48)에는, 두께 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 배플판(48)의 하방의 하우징(13)의 저부에는, 배기관(52)이 접속되어 있다. 배기관(52)에는, 자동 압력 제어 밸브 등의 압력 제어기 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖는 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)에 의해 내부 공간(12s)의 압력을 미리 정해진 압력까지 감압할 수 있다.
베이스(19)에는, 제1 정합기(63)를 개재하여 제1 RF 전원(61)이 접속되어 있다. 제1 RF 전원(61)은, 플라스마 생성용의 제1 RF 전력을 발생시키는 전원이다. 제1 RF 전력의 주파수는, 27 내지 100[MHz]의 범위 내의 주파수, 예를 들어 60[MHz]의 주파수이다. 제1 정합기(63)는, 제1 RF 전원(61)의 출력 임피던스와 부하측(예를 들어 베이스(19)측)의 임피던스를 정합시키기 위한 정합 회로를 갖는다. 또한, 제1 RF 전원(61)은, 제1 정합기(63)를 개재하여, 베이스(19)가 아니라 상부 전극(30)에 접속되어 있어도 된다.
또한, 베이스(19)에는, 제2 정합기(64)를 개재하여 제2 RF 전원(62)이 접속되어 있다. 제2 RF 전원(62)은, 기판(W)에 이온을 인입하기 위한 바이어스용 제2 RF 전력을 발생시키는 전원이다. 제2 RF 전력의 주파수는, 제1 RF 전력의 주파수보다도 낮아, 400[kHz] 내지 13.56[MHz]의 범위 내의 주파수이며, 예를 들어 400[kHz]의 주파수이다. 제2 정합기(64)는, 제2 RF 전원(62)의 출력 임피던스와 부하측(예를 들어 베이스(19)측)의 임피던스를 정합시키기 위한 정합 회로를 갖는다.
제어 장치(11)는, 메모리, 프로세서 및 입출력 인터페이스를 갖는다. 메모리 내에는, 레시피 등의 데이터나 프로그램 등이 저장된다. 메모리는, 예를 들어 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), HDD(Hard Disk Drive) 또는 SSD(Solid State Drive) 등이다. 프로세서는, 메모리로부터 판독된 프로그램을 실행함으로써, 메모리 내에 저장된 레시피 등의 데이터에 기초하여, 입출력 인터페이스를 통해서 장치 본체(10)의 각 부를 제어한다. 프로세서는, CPU(Central Processing Unit) 또는 DSP(Digital Signal Processor) 등이다.
기판 처리 장치(1)에 의해 플라스마 에칭이 행하여지는 경우, 게이트 밸브(12g)가 열리고, 도시하지 않은 반송 로봇에 의해 기판(W)이 하우징(13) 내에 반입되어, 정전 척(20) 상에 적재된다. 그리고, 배기 장치(50)에 의해 하우징(13) 내의 가스가 배기되고, 가스 소스 군(40)으로부터의 1 이상의 가스가 각각 미리 정해진 유량으로 내부 공간(12s)에 공급되어, 내부 공간(12s)의 압력이 미리 정해진 압력으로 조정된다.
또한, 도시하지 않은 칠러 유닛에 의해 온도 제어된 냉매가 유로(18f) 내에 공급됨으로써 하부 전극(18)이 냉각된다. 또한, 전력 공급 장치(70)로부터, 정전 척(20) 각각의 분할 영역(211)에 마련된 히터(200)에 공급되는 전력이 제어 기판(80)의 마이크로컴퓨터에 의해 제어된다. 또한, 제어 장치(11)에 의해 정전 척(20)과 기판(W)의 사이에 공급되는 전열 가스의 압력이 제어된다. 이에 의해, 정전 척(20)에 적재된 기판(W)의 온도가 미리 정해진 온도로 되도록 조정된다.
그리고, 제1 RF 전원(61)으로부터의 제1 RF 전력 및 제2 RF 전원(62)으로부터의 제2 RF 전력이 베이스(19)에 공급된다. 이에 의해, 상부 전극(30)과 베이스(19)의 사이에 RF의 전계가 형성되어, 내부 공간(12s)에 공급된 가스가 플라스마화된다. 그리고, 내부 공간(12s)에 생성된 플라스마에 포함되는 이온이나 라디칼 등에 의해, 기판(W)이 에칭된다.
[적재대(16)의 상세]
도 3은, 적재대(16)의 상세한 구조의 일례를 도시하는 확대 단면도이다. 본 실시 형태에서, 정전 척(20)에는, 분할 영역(211)마다, 히터(200)와 저항체(201)가 배치되어 있다. 본 실시 형태에서, 저항체(201)는, 히터(200)와 하부 전극(18) 사이에 배치되어 있다. 저항체(201)는 온도에 따라서 저항값이 변화한다. 본 실시 형태에서, 저항체(201)는 예를 들어 서미스터이다.
각각의 분할 영역(211)에 마련된 히터(200) 및 저항체(201)는, 하부 전극(18)에 형성된 관통 구멍 내에 배치된 배선을 통해서 제어 기판(80)에 접속되어 있다. 제어 기판(80)에는, 각각의 분할 영역(211)에 배치된 저항체(201)를 사용하여 측정된 온도에 기초하여, 대응하는 분할 영역(211)에 배치된 히터(200)에 공급되는 전력을 제어하는 마이크로컴퓨터 등의 소자(800)가 마련되어 있다.
여기서, 제어 기판(80)은, 도체로 형성된 베이스(19)에 의해 둘러싸여 있기 때문에, 베이스(19)에 RF 전력이 공급되어도 제어 기판(80)에는 RF 전력은 거의 흐르지 않는다. 그 때문에, 제어 기판(80)에는, RF 전력을 제거하기 위한 필터가 마련되지 않아도, RF 전력에 의한 소자(800)의 오동작은 발생하지 않는다.
한편, 각각의 히터(200)에 전력을 공급하기 위한 금속 배선(73)은, 베이스(19)의 내부로부터 베이스(19)의 외부로 인출되어 있어, 베이스(19)에서 둘러싸여 있지 않다. 이에 의해, 베이스(19)에 공급된 RF 전력이 금속 배선(73)을 흐르기 쉽다. 그 때문에, 금속 배선(73)에는, RF 필터(72)가 접속되어 있다.
도 4는, 제1 실시 형태에서의 제어 기판(80)의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 제어 기판(80)에는, 소자(800)로서, 제어부(81), 복수의 스위치(82), 및 복수의 측정부(83)가 마련되어 있다. 본 실시 형태에서, 스위치(82) 및 측정부(83)는, 각각의 히터(200) 및 저항체(201)에 대하여 1개씩 마련되어 있다.
각각의 스위치(82)는, 제어부(81)로부터의 제어 신호에 따라, RF 필터(72)를 통해서, 전력 공급 장치(70)로부터, 대응하는 히터(200)에 공급되는 전력의 공급 및 공급 차단을 제어한다.
각각의 측정부(83)는, 대응하는 저항체(201)에 대해서, 온도에 따른 전압을 측정하여, 측정된 전압 값을 제어부(81)에 출력한다.
도 5는, 측정부(83)의 일례를 도시하는 회로도이다. 측정부(83)는, 기준 전압 공급부(830), 기준 저항(831), 및 ADC(Analog Digital Converter)(832)를 갖는다. 기준 전압 공급부(830)는, 기준 저항(831) 및 저항체(201)에 기준 전압 Vref를 공급한다. ADC(832)는, 저항체(201)의 양단에 걸리는 전압 값을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환한다. 그리고, ADC(832)는, 디지털 신호로 변환된 전압 값을 제어부(81)에 출력한다.
제어부(81)는, 제어 장치(11)로부터, 베이스(19)의 설정 온도와, 각 분할 영역(211)에 대응하는 기판(W)의 설정 온도를 수신한다. 그리고, 제어부(81)는, 각 분할 영역(211)에 대해서, 분할 영역(211)에 마련된 저항체(201)의 전압 값에 기초하여, 저항체(201)의 온도(즉 분할 영역(211)의 온도)를 측정한다. 본 실시 형태에서, 저항체(201)는 서미스터이다. 서미스터의 온도와 서미스터의 저항값은, 예를 들어 하기의 (1)식과 같은 관계를 갖는다.
Figure pat00001
상기 (1)식에서, Rthermistor는 서미스터의 저항값, R25는 25[℃]에서의 서미스터의 저항값, B는 서미스터의 B 상수, Temp는 측정되는 분할 영역(211)의 온도를 나타낸다.
또한, ADC(832)로부터 출력되는 전압 값은, 예를 들어 하기의 (2)식과 같이 표현된다.
Figure pat00002
상기 (2)식에서, VADC는 ADC(832)로부터 출력된 전압 값, Vref는 기준 전압 공급부(830)로부터 공급되는 기준 전압 값, Rref는 기준 저항(831)의 저항값을 나타낸다.
상기 (1)식 및 (2)식으로부터, 측정되는 분할 영역(211)의 온도(Temp)는, 예를 들어 하기의 (3)식과 같이 표현된다.
Figure pat00003
상기 (3)식에서, ADC(832)로부터 출력되는 전압 값(VADC) 이외는 기지의 값이다. 그 때문에, ADC(832)로부터의 전압 값(VADC)을 취득함으로써, 제어부(81)는, 서미스터인 저항체(201)가 마련된 분할 영역(211)의 온도(Temp)를 측정할 수 있다.
그리고, 제어부(81)는, 각 분할 영역(211)에 대해서, 베이스(19)의 설정 온도와, 기판(W)의 설정 온도와, 측정된 온도(Temp)에 기초하여, 대응하는 스위치(82)를 제어함으로써, 대응하는 히터(200)에 공급되는 전력을 제어한다. 예를 들어, 각 분할 영역(211)에 대해서, 측정된 온도가 목표가 되는 온도보다도 낮은 경우, 제어부(81)는, 대응하는 히터(200)에 전력이 공급되는 빈도가 많아지도록, 대응하는 스위치(82)를 제어한다. 한편, 측정된 온도가 목표가 되는 온도보다도 높은 경우, 제어부(81)는, 대응하는 히터(200)에 전력이 공급되는 빈도가 적어지도록, 대응하는 스위치(82)를 제어한다. 제어부(81)는 히터 제어부의 일례이다.
본 실시 형태에서, RF 필터(72)는, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 히터(200)에 대하여 공통으로 1개 마련되어 있다. 여기서, 제어 기판(80)이 베이스(19)의 외부에 마련된다고 하면, 분할 영역(211)의 수만큼, 스위치(82)와 히터(200)를 접속하는 배선과, 측정부(83)와 저항체(201)를 접속하는 배선이 베이스(19)의 외부의 제어 기판(80)까지 인출되게 된다. 분할 영역(211)의 수가 수십 이상이 되면, 베이스(19)의 외부로 인출되는 배선은 100개 이상이 되는 경우가 있다.
베이스(19)의 외부로 인출된 배선은, 베이스(19) 내를 통과하고 있기 때문에, 베이스(19)에 공급된 RF 전력이 흐르기 쉽다. 또한, 각각의 배선은, 히터(200)에 개별로 전력을 공급하기 위한 배선, 또는 저항체(201)의 저항값을 개별로 측정하기 위한 배선이기 때문에, RF를 제거하기 위한 필터를 공통으로 마련하는 것이 어렵다. 그 때문에, RF를 제거하기 위한 필터는, 각각의 배선에 개별로 마련되게 된다.
베이스(19)의 외부로 인출되는 배선이 100개 이상이 되면, RF를 제거하기 위한 필터를 배치할 스페이스를 확보하는 것이 어렵다. 기판(W)의 온도 제어의 면내 균일성을 더욱 높일 경우, 분할 영역(211)의 수를 더 증가시키는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 베이스(19)의 외부로 인출되는 배선이 더 증가하여, RF를 제거하기 위한 필터를 배치할 스페이스를 확보하는 것이 더욱 어려워진다.
이에 반해, 본 실시 형태에서는, 제어 기판(80)이, RF 전력이 공급되는 베이스(19) 내에 배치되어 있고, 베이스(19)에 의해 둘러싸여 있다. 이에 의해, 스위치(82)와 히터(200)를 접속하는 배선, 및 측정부(83)와 저항체(201)를 접속하는 배선에는, RF 전력이 거의 흐르지 않는다. 그 때문에, 스위치(82)와 히터(200)를 접속하는 배선, 및 측정부(83)와 저항체(201)를 접속하는 배선에는, RF를 제거하기 위한 필터를 마련할 필요가 없다. 그 때문에, 기판 처리 장치(1)를 소형화할 수 있다.
[기판(W)의 표면 온도와 측정되는 온도의 차]
또한, 본 실시 형태에서, 저항체(201)는, 히터(200)와 하부 전극(18) 사이에 배치되어 있고, 하부 전극(18)은 히터(200)보다도 낮은 온도로 설정된다. 그 때문에, 기판(W)의 표면 온도와, 저항체(201)에 의해 측정되는 온도는, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같은 관계로 되어 있다. 도 6은, 기판(W)의 표면 온도와 저항체(201)의 온도의 온도 차(Δt)를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서는, 하부 전극(18)의 유로(18f)의 상단을 기준으로 해서, 유로(18f)로부터의 거리와 온도의 관계가 도시되어 있다.
하부 전극(18) 내에서는, 유로(18f)로부터 이격됨에 따라 온도가 완만하게 상승한다. 한편, 하부 전극(18)과 정전 척(20)의 접촉 부분에서는, 표면 조도 등에 의해 하부 전극(18)이나 정전 척(20)의 내부보다도 열전도율이 낮기 때문에, 하부 전극(18)과 정전 척(20)의 접촉 부분에서 온도가 급격하게 상승한다. 또한, 정전 척(20) 내에서는, 유로(18f)로부터 이격됨에 따라, 히터(200)의 위치까지 온도가 완만하게 상승하여, 히터(200)의 위치에서 온도가 극댓값이 된다.
그리고, 정전 척(20) 내에서는, 유로(18f) 및 정전 척(20)으로부터 이격됨에 따라, 온도가 완만하게 하강한다. 또한, 기판(W) 내에서도 유로(18f) 및 정전 척(20)으로부터 이격됨에 따라, 온도가 완만하게 하강한다. 이에 의해, 저항체(201)에 의해 측정되는 온도와, 기판(W)의 표면 온도의 사이에는, 온도 차(Δt)가 존재하는 경우가 있다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 기판(W)의 표면과 저항체(201)의 온도 차(Δt)가 측정되어, 측정된 온도 차(Δt)에 기초하는 보정값이 작성된다. 그리고, 작성된 보정값에 기초하여, 저항체(201)에 의해 측정된 온도가 보정된다.
예를 들어, 기판(W)의 온도를 50[℃]로 제어하는 경우를 생각한다. 저항체(201)의 저항값에 기초하여 산출된 온도는, 저항체(201)의 온도이다. 저항체(201)의 온도가, 기판(W)의 표면 온도보다도 2[℃] 낮은 경우, 저항체(201)의 저항값에 기초하여 산출된 온도가 50[℃]가 되도록, 히터(200)에 공급되는 전력을 제어한다고 하면, 기판(W)의 표면은, 52[℃]로 되어버린다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 기판(W)의 표면 온도에서 저항체(201)의 온도를 뺀 온도 차가 보정값으로서 산출된다. 앞의 예에서는, 온도 차는 2[℃]이다. 그리고, 기판(W)의 설정 온도(tW)에서 보정값(C)을 뺀 값이, 저항체(201)에 의해 측정되는 분할 영역(211)의 설정 온도(tR)로서 결정된다. 앞의 예에서는, tR=tW-C가 된다.
제어부(81)는, 저항체(201)에 의해 측정되는 온도가, 결정된 설정 온도(tR)로 되도록, 대응하는 히터(200)에 공급되는 전력을 제어한다. 이에 의해, 앞의 예에서는, 저항체(201)에 의해 측정되는 분할 영역(211)의 설정 온도(tR)가 50-2)=48[℃]로 되도록 제어됨으로써, 기판(W)의 표면이 50[℃]로 제어된다.
여기서, 보정값(C)은, 하부 전극(18)의 온도나 하부 전극(18)과 기판(W)의 온도 차에 따라 다른 경우가 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, 하부 전극(18)의 설정 온도마다 제1 보정값(C1)이 측정되고, 하부 전극(18)과 기판(W)의 온도 차마다 제2 보정값(C2)이 미리 측정된다. 그리고, 제어부(81)는, 측정된 제1 보정값(C1) 및 제2 보정값(C2)에 기초하여 보정값(C)을 특정한다.
본 실시 형태에서는, 제어부(81)는, 분할 영역(211)마다, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같은 제1 보정값 테이블(810)과, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같은 제2 보정값 테이블(811)을 보유한다. 제1 보정값 테이블(810)에는, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 하부 전극(18)의 설정 온도에 대응지어, 제1 보정값(C1)이 저장되어 있다. 또한, 제2 보정값 테이블(811)에는, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이, 하부 전극(18)의 설정 온도와 기판(W)의 표면의 설정 온도의 온도 차에 대응지어, 제2 보정값(C2)가 저장되어 있다. 제1 보정값 테이블(810) 및 제2 보정값 테이블(811)의 작성 방법, 및 저항체(201)에 의해 측정된 온도의 보정 방법에 대해서는 후술한다. 또한, 이하에서는, 제1 보정값 테이블(810) 및 제2 보정값 테이블(811)을 구별하지 않고 총칭하는 경우에, 보정값 테이블이라고 기재한다.
[보정값 테이블을 작성할 때의 기판 처리 장치(1)의 구성]
제1 보정값 테이블(810) 및 제2 보정값 테이블(811)을 작성할 때는, 예를 들어 도 9에 도시한 바와 같은 구성의 기판 처리 장치(1)가 사용된다. 도 9는, 보정값 테이블을 작성할 때의 기판 처리 장치(1)의 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 도 9에 예시된 기판 처리 장치(1)는, 도 1에 예시된 기판 처리 장치(1)로부터 상부 전극(30)이 분리되어, 캘리브레이션 유닛(300)이 설치된 것이다. 또한, 이하에 설명하는 점을 제외하고, 도 9에서, 도 1과 동일한 부호를 부여한 부재는, 도 1에 도시한 부재와 동일 또는 마찬가지의 기능을 갖기 때문에 설명을 생략한다.
제1 보정값 테이블(810) 및 제2 보정값 테이블(811)을 작성할 때는, 표면이 검게 착색된 더미 기판(W')이 정전 척(20) 상에 적재되어, 더미 기판(W')의 표면의 온도 분포가 측정된다. 캘리브레이션 유닛(300)은, IR(InfraRed) 카메라(301) 및 커버 부재(302)를 갖는다. 커버 부재(302)는, IR 카메라(301)의 촬영 방향이 정전 척(20) 상의 더미 기판(W')의 방향을 향하도록 IR 카메라(301)를 지지한다. IR 카메라(301)는, 더미 기판(W')의 표면으로부터 방사되는 적외선의 방사량에 기초하여, 더미 기판(W')의 표면 온도를 측정한다. 그리고, IR 카메라(301)는, 측정된 더미 기판(W')의 표면 온도의 정보를 제어 장치(11)에 출력한다.
[보정값 테이블의 작성 처리]
도 10은, 보정값 테이블을 작성할 때의 기판 처리 장치(1)의 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 10에 예시된 처리는, 도 9에 예시된 기판 처리 장치(1)에 있어서, 제어 장치(11)가 장치 본체(10)의 각 부를 제어함으로써 실현된다.
먼저, 제어 장치(11)는, 변수(k)의 값을 1로 초기화한다(S100). 그리고, 제어 장치(11)는, 하부 전극(18)의 온도를 tk로 설정한다(S101). 스텝 S100에서는, 제어 장치(11)는, 하부 전극(18)의 유로(18f) 내를 순환하는 냉매의 온도가 tk로 되게, 도시하지 않은 칠러 유닛을 제어한다.
이어서, 제어 장치(11)는, 각각의 분할 영역(211)의 온도를 tk+Δt0으로 설정한다(S102). 본 실시 형태에서, Δt0은, 예를 들어 50[℃]이다. 스텝 S101에서는, 제어 장치(11)는, 각각의 분할 영역(211)에 대해서, 설정 온도 tk+Δt0을, 제어 기판(80)의 제어부(81)에 송신한다. 제어부(81)는, 각각의 분할 영역(211)에 대해서, 저항체(201)의 전압 값에 기초하여 측정된 분할 영역(211)의 온도가, 설정 온도 tk+Δt0으로 되도록, 히터(200)에 공급되는 전력을 제어한다.
그리고, 제어 장치(11)는, 하부 전극(18), 정전 척(20) 및 더미 기판(W')의 온도가 안정될 때까지 대기한다(S103).
이어서, 제어 장치(11)는, IR 카메라(301)를 제어하여, 더미 기판(W')의 표면 온도를 측정한다(S104).
이어서, 제어 장치(11)는, 각 분할 영역(211)에 대해서, 더미 기판(W')의 표면과 분할 영역(211)의 온도 차(Δt)를 산출한다. 그리고, 제어 장치(11)는, 각 분할 영역(211)에 대해서, 산출된 온도 차(Δt)를, 보정값(C1k)으로서 제1 보정값 테이블(810)에 보존한다(S105).
이어서, 제어 장치(11)는, 변수(k)의 값을 1 증가시켜서(S106), 변수(k)의 값이 상수(m)의 값보다 큰지 여부를 판정한다(S107). 상수(m)는, 제1 보정값 테이블(810) 내에 저장되는 제1 보정값(C1)의 수이다. 변수(k)의 값이 상수(m)의 값 이하인 경우(S107: "아니오"), 제어 장치(11)는, 다시 스텝 S101에 나타낸 처리를 실행한다.
한편, 변수(k)의 값이 상수(m)의 값보다 큰 경우(S107: "예"), 제어 장치(11)는, 변수(k)의 값을 다시 1로 초기화한다(S108). 그리고, 제어 장치(11)는, 하부 전극(18)의 온도를 t0으로 설정한다(S109). 본 실시 형태에서, t0은, 예를 들어 10[℃]이다. 스텝 S109에서는, 제어 장치(11)는, 하부 전극(18)의 유로(18f) 내를 순환하는 냉매의 온도가 t0으로 되도록, 도시하지 않은 칠러 유닛을 제어한다.
이어서, 제어 장치(11)는, 각각의 분할 영역(211)의 온도를 t0+Δtk로 설정한다(S110). 스텝 S110에서는, 제어 장치(11)는, 각각의 분할 영역(211)에 대해서, 설정 온도 t0+Δtk를, 제어 기판(80)의 제어부(81)에 송신한다. 제어부(81)는, 각각의 분할 영역(211)에 대해서, 저항체(201)의 전압 값에 기초하여 측정된 분할 영역(211)의 온도가 설정 온도 t0+Δtk로 되도록, 히터(200)에 공급되는 전력을 제어한다.
그리고, 제어 장치(11)는, 하부 전극(18), 정전 척(20) 및 더미 기판(W')의 온도가 안정될 때까지 대기한다(S111).
이어서, 제어 장치(11)는 IR 카메라(301)를 제어하여, 더미 기판(W')의 표면 온도를 측정한다(S112).
이어서, 제어 장치(11)는, 각 분할 영역(211)에 대해서, 더미 기판(W')의 표면과 분할 영역(211)의 온도 차(Δt)를 산출한다. 그리고, 제어 장치(11)는, 각 분할 영역(211)에 대해서, 산출된 온도 차(Δt)를, 보정값(C2k)으로서 제2 보정값 테이블(811)에 보존한다(S113).
이어서, 제어 장치(11)는, 변수(k)의 값을 1 증가시켜서(S114), 변수(k)의 값이 상수(n)의 값보다 큰지 여부를 판정한다(S115). 상수(n)는, 제2 보정값 테이블(811) 내에 저장되는 제2 보정값(C2)의 수이다. 변수(k)의 값이 상수(n)의 값 이하인 경우(S115: "아니오"), 제어 장치(11)는, 다시 스텝 S110에 나타낸 처리를 실행한다. 한편, 변수(k)의 값이 상수(n)의 값보다 큰 경우(S115: "예"), 제어 장치(11)는 본 흐름도에 나타낸 처리를 종료한다.
[기판(W)의 처리 시의 온도 제어]
도 11은, 제1 실시 형태에서의 온도 제어의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 11에 예시된 처리는, 도 1에 예시된 기판 처리 장치(1)에 있어서, 제어부(81)가 제어 기판(80)의 각 부를 제어함으로써 실현된다. 또한, 제어부(81)는, 도 11에 예시된 처리가 개시되기 전에, 도 10에 예시된 처리에 의해 작성된 제1 보정값 테이블(810) 및 제2 보정값 테이블(811)을 보유하고 있다.
먼저, 제어부(81)는, 처리 대상이 되는 기판(W)의 설정 온도를 제어 장치(11)로부터 취득한다(S200). 또한, 제어부(81)는, 하부 전극(18)의 설정 온도를 제어 장치(11)로부터 취득한다(S201). 그리고, 제어부(81)는, 제1 보정값 테이블(810)을 참조하여, 각 분할 영역(211)에 대해서, 스텝 S201에서 취득된 하부 전극(18)의 설정 온도에 대응하는 제1 보정값(C1)을 특정한다(S202). 그리고, 제어부(81)는, 제2 보정값 테이블(811)을 참조하여, 각 분할 영역(211)에 대해서, 기판(W)의 설정 온도와 하부 전극(18)의 설정 온도의 온도 차(Δt)에 대응하는 제2 보정값(C2)을 특정한다(S203).
이어서, 제어부(81)는, 특정된 제1 보정값(C1) 및 제2 보정값(C2)에 기초하여, 각 분할 영역(211)의 설정 온도를 결정한다(S204). 스텝 S204에서, 제어부(81)는, 예를 들어 하기의 (4)식에 기초하여, 각 분할 영역(211)의 설정 온도(tR)를 결정한다.
Figure pat00004
상기 (4)식에서, tW는 기판(W)의 설정 온도, C1은 제1 보정값(C1), C2는 제2 보정값(C2)을 나타낸다.
이어서, 제어부(81)는, 스텝 S204에서 결정된 설정 온도(tR)에 기초하여, 각 분할 영역(211)의 히터(200)에의 공급 전력을 제어한다(S205).
이어서, 제어부(81)는, 제어 장치(11)로부터 처리의 종료가 통지되었는지 여부를 판정한다(S206). 처리의 종료가 통지된 경우(S206: "예"), 본 흐름도에 나타낸 처리가 종료된다.
한편, 처리의 종료가 통지되지 않은 경우(S206: "아니오"), 제어부(81)는, 제어 장치(11)로부터 기판(W)의 설정 온도의 변경이 지시되었는지 여부를 판정한다(S207). 기판(W)의 설정 온도의 변경이 지시되지 않은 경우(S207: "아니오"), 제어부(81)는, 다시 스텝 S205에 나타낸 처리를 실행한다. 한편, 기판(W)의 설정 온도의 변경이 지시된 경우(S207: "예"), 제어부(81)는, 다시 스텝 S200에 나타낸 처리를 실행한다.
이상, 제1 실시 형태에 대해서 설명하였다. 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에서의 기판 처리 장치(1)는, 플라스마를 사용해서 기판(W)을 처리하는 기판 처리 장치(1)이며, 기판(W)이 수용되는 챔버(12)와, 챔버(12) 내에 배치되어, 기판(W)이 적재되는 적재대(16)를 구비한다. 적재대(16)는, 베이스(19)와, 정전 척(20)과, 복수의 히터(200)와, 제어부(81)와, RF 필터(72)를 갖는다. 베이스(19)는, 도체에 의해 형성되어, RF 전력이 흐른다. 정전 척(20)은, 베이스(19) 상에 마련되어, 기판(W)을 보유 지지한다. 복수의 히터(200)는, 정전 척(20)에 마련되어 있다. 제어부(81)는, 베이스(19)의 내부에 마련되어, 복수의 히터(200) 각각에 공급되는 전력을 제어한다. RF 필터(72)는, 베이스(19)의 외부에 마련되어, 각각의 정전 척(20)에 전력을 공급하기 위한 금속 배선(73)에 접속된다. 또한, RF 필터(72)는, 복수의 히터(200)에 대하여 공통으로 1개 마련되어 있다. 이에 의해, 기판 처리 장치(1)를 소형화할 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서, 적재대(16)는, 각각의 히터(200)의 근방에 배치되어, 온도에 따라 저항값이 변화하는 복수의 저항체(201)와, 각각의 저항체(201)의 저항값을 측정하는 복수의 측정부(83)를 갖는다. 제어부(81)는, 측정부(83)에 의해 측정된 저항값에 대응하는 온도에 기초하여, 대응하는 히터(200)에의 전력의 공급을 제어한다. 이에 의해, 각각의 히터(200)가 마련된 영역에 대응하는 기판(W)의 영역의 온도를 고정밀도로 제어할 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에서, 각각의 저항체(201)는, 대응하는 히터(200)와 베이스(19) 사이에 배치되어 있다. 이에 의해, 히터(200)의 열을 효율적으로 기판(W)에 전달할 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에서, 제어부(81)는, 각각의 저항체(201)의 저항값에 대응하는 온도를, 저항체(201)의 저항값에 대응하는 온도와 저항체(201)가 마련된 위치에 대응하는 기판(W)의 위치의 온도의 온도 차에 기초해서 보정하고, 보정 후의 온도에 기초하여, 대응하는 히터(200)에의 전력의 공급을 제어한다. 이에 의해, 기판(W)의 온도를 보다 고정밀도로 제어할 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에서, 저항체(201)는 서미스터이다. 이에 의해, 기판(W)의 온도를 고정밀도로 제어할 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태는, 플라스마를 사용해서 기판을 처리하는 기판 처리 장치(1)가 구비하는 챔버(12) 내에 배치되어, 기판(W)이 적재되는 적재대(16)이며, 베이스(19)와, 정전 척(20)과, 복수의 히터(200)와, 제어부(81)와, RF 필터(72)를 갖는다. 베이스(19)는 도체에 의해 형성되어, RF 전력이 흐른다. 정전 척(20)은, 베이스(19) 상에 마련되어, 기판(W)을 보유 지지한다. 복수의 히터(200)는, 정전 척(20)에 마련되어 있다. 제어부(81)는, 베이스(19)의 내부에 마련되어, 복수의 히터(200) 각각에 공급되는 전력을 제어한다. RF 필터(72)는, 베이스(19)의 외부에 마련되어, 각각의 히터(200)에 전력을 공급하기 위한 금속 배선(73)에 접속된다. 또한, RF 필터(72)는, 복수의 히터(200)에 대하여 공통으로 1개 마련되어 있다. 이에 의해, 적재대(16)를 소형화할 수 있다.
(제2 실시 형태)
제1 실시 형태에서는, 히터(200)와는 별도로 마련된 저항체(201)의 저항값에 기초하여, 저항체(201)가 마련된 분할 영역(211)의 온도가 측정되었다. 이에 반해, 본 실시 형태에서는, 히터(200)의 저항값에 기초하여, 히터(200)가 마련된 분할 영역(211)의 온도가 측정된다. 이에 의해, 저항체(201)가 불필요하게 되어, 적재대(16)를 소형화할 수 있다.
이하에서는, 제1 실시 형태와의 상위점을 중심으로 설명한다. 또한, 기판 처리 장치(1)의 구성은, 도 1 내지 도 3을 사용해서 설명된 제1 실시 형태에서의 기판 처리 장치(1)와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
[제어 기판(80)의 기능 블록]
도 12는, 제2 실시 형태에서의 제어 기판(80)의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 제어 기판(80)에는, 소자(800)로서, 제어부(85), 전압계(86), 복수의 전류계(87), 복수의 스위치(88), 및 복수의 측정부(89)가 마련되어 있다. 전류계(87), 스위치(88), 및 측정부(89)는, 각각의 히터(200)에 대하여 1개씩 마련되어 있다.
각각의 스위치(88)는, 제어부(85)로부터의 제어 신호에 따라, RF 필터(72)를 통해서 대응하는 히터(200)에의 전력의 공급 및 공급 차단을 제어한다.
전압계(86)는, 각각의 히터(200)에 공급되는 전압을 측정하여, 전압의 측정값을 각각의 측정부(89)에 출력한다.
각각의 전류계(87)는, 스위치(88)에 의해 히터(200)에 전력이 공급될 때, 히터(200)에 흐르는 전류를 측정하여, 전류의 측정값을, 대응하는 측정부(89)에 출력한다.
각각의 측정부(89)는, 전압계(86)로부터 출력된 전압의 측정값과, 대응하는 전류계(87)로부터 출력된 전류의 측정값을 사용하여, 대응하는 히터(200)의 저항값을 산출한다. 그리고, 각각의 측정부(89)는, 산출된 저항값을 제어부(85)에 출력한다.
제어부(85)는, 예를 들어 도 13에 도시한 바와 같은 변환 테이블(850)을 보유하고 있다. 도 13은, 변환 테이블(850)의 일례를 도시하는 도면이다. 변환 테이블(850)에는, 각각의 분할 영역(211)을 식별하는 식별자(851)마다, 개별 테이블(852)이 저장되어 있다. 각각의 개별 테이블(852)에는, 식별자(851)로 식별되는 분할 영역(211)의 온도에 대응지어, 당해 분할 영역(211)에 배치되어 있는 히터(200)의 저항값이 저장되어 있다.
제어부(85)는, 각각의 분할 영역(211)에 마련된 히터(200)에 대해서, 측정부(89)에 의해 측정된 저항값을 취득한다. 그리고, 제어부(85)는, 취득된 저항값에 대응하는 개별 테이블(852)을 변환 테이블(850)로부터 추출하여, 추출된 개별 테이블(852)을 참조해서, 취득된 저항값에 대응하는 온도를 특정한다. 취득된 저항값과 동일한 저항값이 개별 테이블(852) 내에 저장되어 있지 않을 경우, 제어부(85)는, 취득된 저항값에 가까운 저항값의 값을 선형 보간함으로써, 취득된 저항값에 대응하는 온도를 특정한다.
그리고, 제어부(85)는, 각각의 분할 영역(211)에 대해서, 특정된 온도를 제1 실시 형태와 마찬가지의 방법에 의해 보정한다. 그리고, 제어부(85)는, 각각의 분할 영역(211)에 대해서, 보정 후의 온도가, 제어 장치(11)로부터 통지된 기판(W)의 설정 온도로 되도록, 대응하는 스위치(88)를 제어함으로써, 대응하는 히터(200)에의 전력 공급을 제어한다.
[변환 테이블(850)의 작성]
도 14는, 변환 테이블(850)의 작성 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 14에 예시된 처리는, 도 9에 예시된 기판 처리 장치(1)에 있어서, 제어 장치(11)가 장치 본체(10)의 각 부를 제어함으로써 실현된다.
먼저, 제어 장치(11)는, 변환 테이블(850)에 저장되는 복수의 온도 중에서, 미선택 온도를 1개 선택한다(S300).
이어서, 제어 장치(11)는, IR 카메라(301)를 제어하여, 더미 기판(W')의 표면 온도의 측정을 개시한다(S301).
이어서, 제어 장치(11)는, 스텝 S300에서 선택된 온도와 더미 기판(W')의 표면 온도의 차가 미리 정해진 온도(예를 들어 0.1[℃] 미만의 온도) 이하로 되도록, 각 분할 영역(211)의 히터(200)에의 공급 전력을 조정한다(S302). 스텝 S302에서는, IR 카메라(301)에 의해 측정된 더미 기판(W')의 표면 온도에 기초하여, 제어 장치(11)가 제어부(85)에, 각 분할 영역(211)의 히터(200)에의 공급 전력의 증가 및 감소를 지시한다. 제어부(85)는, 제어 장치(11)로부터의 지시에 따라, 각 분할 영역(211)에 대응하는 스위치(88)를 제어한다.
스텝 S300에서 선택된 온도와 더미 기판(W')의 표면 온도의 차가 미리 정해진 온도 이하로 된 경우, 제어 장치(11)는, 제어부(85)로부터 각 분할 영역(211)의 히터(200)의 저항값을 취득한다(S303).
이어서, 제어 장치(11)는, 변환 테이블(850)에 저장되는 모든 온도가 선택되었는지 여부를 판정한다(S304). 미선택 온도가 있을 경우(S304: "아니오"), 다시 스텝 S300에 나타낸 처리가 실행된다.
한편, 모든 온도가 선택된 경우(S304: "예"), 제어 장치(11)는, 분할 영역(211)마다, 선택된 온도에 대응지어, 히터(200)의 저항값을 개별 테이블(852)에 저장함으로써 변환 테이블(850)을 작성한다(S305). 그리고, 제어 장치(11)는, 작성된 변환 테이블을 제어부(85)에 보존시킨다(S306). 그리고, 본 흐름도에 나타낸 처리가 종료된다.
[기판(W)의 처리 시의 온도 제어]
도 15는, 제2 실시 형태에서의 온도 제어의 일례를 나타내는 흐름도이다. 도 15에 예시된 처리는, 도 1에 예시된 기판 처리 장치(1)에 있어서, 제어부(85)가 제어 기판(80)의 각 부를 제어함으로써 실현된다. 또한, 제어부(85)는, 도 15에 예시된 처리가 개시되기 전에, 도 14에 예시된 처리에 의해 작성된 변환 테이블(850)을 보유하고 있다.
먼저, 제어부(85)는, 처리 대상이 되는 기판(W)의 설정 온도를 제어 장치(11)로부터 취득한다(S400). 그리고, 제어부(85)는, 측정부(89)로부터 분할 영역(211)마다의 히터(200)의 저항값을 취득한다(S401).
이어서, 제어부(85)는, 변환 테이블(850)을 참조하여, 분할 영역(211)마다, 분할 영역(211)에 대응하는 기판(W)의 영역의 온도를 특정한다(S402). 그리고, 제어부(85)는, 분할 영역(211)마다, 스텝 S402에서 특정된 온도와, 스텝 S400에서 취득된 기판(W)의 설정 온도의 차에 기초하여, 히터(200)에의 공급 전력을 제어한다(S403). 예를 들어, 제어부(85)는, 분할 영역(211)마다, 스텝 S402에서 특정된 온도와, 스텝 S400에서 취득된 기판(W)의 설정 온도의 차가 미리 정해진 온도(예를 들어 0.1[℃] 미만의 온도) 이하로 되도록, 히터(200)에의 공급 전력을 제어한다.
이어서, 제어부(85)는, 제어 장치(11)로부터 처리의 종료가 통지되었는지 여부를 판정한다(S404). 처리의 종료가 통지된 경우(S404: "예"), 본 흐름도에 나타낸 처리가 종료된다.
한편, 처리의 종료가 통지되지 않은 경우(S404: "아니오"), 제어부(85)는, 제어 장치(11)로부터 기판(W)의 설정 온도의 변경이 지시되었는지 여부를 판정한다(S405). 기판(W)의 설정 온도의 변경이 지시되지 않은 경우(S405: "아니오"), 제어부(85)는, 다시 스텝 S401에 나타낸 처리를 실행한다. 한편, 기판(W)의 설정 온도의 변경이 지시된 경우(S405: "예"), 제어부(85)는, 다시 스텝 S400에 나타낸 처리를 실행한다.
이상, 제2 실시 형태에 대해서 설명하였다. 본 실시 형태에서도, 기판 처리 장치(1)를 소형화할 수 있다.
[기타]
또한, 본원에 개시된 기술은, 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지의 범위 내에서 수많은 변형이 가능하다.
예를 들어, 상기한 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(1)로서, 플라스마를 사용해서 기판(W)에 대하여 에칭을 행하는 장치를 예로 들어 설명했지만, 개시의 기술은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 플라스마를 사용해서 성막이나 개질 등의 처리를 행하는 장치에 대해서도 개시의 기술을 적용할 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에서는, 플라스마원의 일례로서, 용량 결합형 플라스마(CCP)를 사용해서 처리를 행하는 기판 처리 장치(1)를 설명했지만, 플라스마원은 이것에 한정되지 않는다. 용량 결합형 플라스마 이외의 플라스마원으로서는, 예를 들어 유도 결합 플라스마(ICP), 마이크로파 여기 표면파 플라스마(SWP), 전자 사이클로트론 공명 플라스마(ECP), 및 헬리콘파 여기 플라스마(HWP) 등을 들 수 있다.
또한, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상기한 실시 형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기 실시 형태는, 첨부의 특허 청구 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태에서 생략, 치환, 변경되어도 된다.

Claims (6)

  1. 플라스마를 사용해서 기판을 처리하는 기판 처리 장치이며,
    상기 기판이 수용되는 챔버와,
    상기 챔버 내에 배치되어, 상기 기판이 적재되는 적재대
    를 포함하고,
    상기 적재대는,
    도체에 의해 형성되어, RF(Radio Frequency) 전력이 흐르는 베이스와,
    상기 베이스 상에 마련되어, 상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판 보유 지지부에 마련된 복수의 히터와,
    상기 베이스의 내부에 마련되어, 복수의 상기 히터 각각에 공급되는 전력을 제어하는 히터 제어부와,
    상기 베이스의 외부에 마련되어, 각각의 상기 히터에 전력을 공급하기 위한 배선에 접속되는 RF 필터
    를 포함하며,
    상기 RF 필터는,
    복수의 상기 히터에 대하여 공통으로 1개 마련되어 있는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적재대는,
    각각의 상기 히터의 근방에 배치되어, 온도에 따라 저항값이 변화하는 복수의 저항체와,
    각각의 상기 저항체의 저항값을 측정하는 복수의 측정부
    를 더 포함하고,
    상기 히터 제어부는,
    상기 복수의 측정부의 각각에 의해 측정된 저항값에 대응하는 온도에 기초하여, 상기 복수의 히터 중의 대응하는 상기 히터에의 전력의 공급을 제어하는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 상기 저항체는,
    상기 복수의 히터 중의 대응하는 상기 히터와 상기 베이스 사이에 배치되어 있는, 기판 처리 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 히터 제어부는,
    각각의 상기 저항체의 저항값에 대응하는 온도를, 상기 저항체의 저항값에 대응하는 온도와 상기 저항체가 마련된 위치에 대응하는 상기 기판의 위치의 온도의 온도 차에 기초해서 보정하고, 보정 후의 온도에 기초하여, 상기 복수의 히터 중의 대응하는 상기 히터에의 전력의 공급을 제어하는, 기판 처리 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저항체는, 서미스터인, 기판 처리 장치.
  6. 플라스마를 사용해서 기판을 처리하는 기판 처리 장치가 구비하는 챔버 내에 배치되어, 상기 기판이 적재되는 적재대이며,
    도체에 의해 형성되어, RF 전력이 흐르는 베이스와,
    상기 베이스 상에 마련되어, 상기 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부와,
    상기 기판 보유 지지부에 마련된 복수의 히터와,
    상기 베이스의 내부에 마련되어, 복수의 상기 히터 각각에 공급되는 전력을 제어하는 히터 제어부와,
    상기 베이스의 외부에 마련되어, 각각의 상기 히터에 전력을 공급하기 위한 배선에 접속되는 RF 필터
    를 포함하고,
    상기 RF 필터는,
    복수의 상기 히터에 대하여 공통으로 1개 마련되어 있는 적재대.
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