TW201706552A - 溫度控制裝置、溫度控制方法及程式 - Google Patents
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Abstract
提升半導體晶圓之面內均勻性。
處理系統係具有熱顯示器、溫度測定裝置、中心值算出部、差異算出部、溫度控制部。熱顯示器會測定半導體晶圓上面整體之溫度分布。溫度測定裝置會依半導體晶圓之各分割區域來測定分割區域內之部分區域的溫度。中心值算出部會基於熱顯示器所測定之溫度分布，在各分割區域算出分割區域內之溫度分布的中心值。差異算出部會在各分割區域算出溫度測定裝置所測定之區域溫度與分割區域內之溫度分布中心值的差值。溫度控制部會在各分割區域基於差異及溫度測定裝置所測定之溫度，以中心值會成為預設之設定溫度的方式來控制分割區域之溫度。
Description
本發明之各種面相及實施形態係關於一種溫度控制裝置、溫度控制方法及程式。
半導體製程中，為被處理體之半導體晶圓的溫度乃是左右半導體特性的重要元素之一。因此，製程中，會被要求能高精度地控制半導體晶圓的溫度。又，製程中，會因為處理氣體的溫度或壓力、處理氣體之流量等要素而在半導體晶圓上產生溫度分布的偏差，而有在使用處理後半導體晶圓所製造之半導體裝置特性上產生差異的情況。
為了防止此一情事，已知有一種例如以控制支撐半導體晶圓的銷之突出量，來控制半導體晶圓與半導體晶圓下面所設置的加熱台之間的距離，來控制半導體晶圓之溫度分布的技術(參照例如專利文獻1)。又，已知有一種在半導體晶圓載置面設置有分割為複數區域之加熱區域，使用熱成像單元來從半導體晶圓上方測定半導體晶圓表面之溫度，以讓各加熱區域之平均溫度成為目標溫度之方式，來在各加熱區域控制溫度之技術(參照例如專利文獻2)。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
專利文獻1：日本特開平6-177141號公報
專利文獻2：日本特開2009-238773號公報
然而，以控制支撐銷的突出量來控制半導體晶圓之溫度分布的技術中，雖可抑制半導體晶圓的溫度分布，但其效果有限。又，基於使用熱成像單元所測定之半導體晶圓表面溫度，以各加熱區域之平均溫度成為目標溫度之方式來在各加熱區域控制溫度之技術中，雖各加熱區域之平均溫度會接近目標溫度，但半導體晶圓上之溫度分布並不一定會變小，反而有變
大的情況。
本發明一面相之溫度控制裝置係控制被處理體溫度之溫度控制裝置，具有第1溫度測定部、第2溫度測定部、中心值算出部、差異算出部、溫度控制部。第1溫度測定部會測定被處理体上面整體之溫度分布。第2溫度測定部會在將被處理体上面分割為既定區域之各分割區域，測定分割區域所包含之部分區域的溫度。中心值算出部會基於第1溫度測定部所測定之被處理體上面整體之溫度分布，在各分割區域算出分割區域內之溫度分布的中心值。差異算出部會在各分割區域將第2溫度測定部所測定溫度之區域的被處理體上面溫度與中心值之差值作為差異來加以算出。溫度控制部會在各分割區域，基於差異及第2溫度測定部所測定之溫度，以中心值會成為預設之設定溫度的方式，來控制分割區域之溫度。
依本發明各種面相及實施形態，便可提升半導體晶圓之面內溫度均勻性。
1‧‧‧處理腔室
10‧‧‧處理系統
14‧‧‧溫度測定裝置
100‧‧‧處理裝置
200‧‧‧控制裝置
201‧‧‧第1取得部
202‧‧‧中心值算出部
203‧‧‧第2取得部
204‧‧‧差異算出部
205‧‧‧溫度控制部
206‧‧‧記憶部
207‧‧‧處理控制部
30‧‧‧加熱器電源
31‧‧‧傳熱氣體供給部
33‧‧‧冷卻單元
圖1係顯示處理系統一範例之圖式。
圖2係顯示處理裝置一範例之剖視圖。
圖3係顯示靜電夾具上面一範例之圖式。
圖4係顯示圖3之A-A剖面一範例之圖式。
圖5係顯示校正時之處理裝置一範例之剖視圖。
圖6係顯示控制裝置一範例之方塊圖。
圖7係說明某分割區域之溫度分布一範例之圖式。
圖8係說明其他分割區域之溫度分布一範例之圖式。
圖9係說明讓溫度分布平均值一致情況的溫度分布範圍一範例之圖式。
圖10係說明讓溫度分布平均值一致情況的溫度分布範圍一範例之式。
圖11係顯示校正時控制裝置之動作一範例的流程圖。
圖12係顯示對半導體晶圓實行處理時的控制裝置動作一範例之流圖。
圖13係顯示實現控制裝置機能之電腦一範例的圖式。
所揭示之溫度控制裝置在一實施形態中，係具有第1溫度測定部、第2溫度測定部、中心值算出部、差異算出部、溫度控制部。第1溫度測定部會測定被處理体上面整體之溫度分布。第2溫度測定部會在將被處理体上面分割為既定區域之各分割區域，測定分割區域所包含之部分區域的溫度。中心值算出部會基於第1溫度測定部所測定之被處理體上面整體之溫度分布，在各分割區域算出分割區域內之溫度分布的中心值。差異算出部會在各分割區域將第2溫度測定部所測定溫度之區域的被處理體上面溫度與中心值之差值作為差異來加以算出。溫度控制部會在各分割區域，基於差異及第2溫度測定部所測定之溫度，以中心值會成為預設之設定溫度的方式，來控制分割區域之溫度。
又，所揭示之溫度控制裝置一實施形態中，第1溫度測定部可在載置有被處理體之載置台的載置面中，將載置有被處理體之區域整體的溫度分布作為被處理體上面整體之溫度分布來加以測定。
又，所揭示之溫度控制裝置一實施形態中，載置台可具有能載置被處理體，並藉由靜電力來吸附保持被處理體之靜電吸附部。
又，所揭示之溫度控制裝置一實施形態中，溫度控制部可在各分割區域，讓第2溫度測定部所測定之溫度加上差異之溫度會成為設定溫度之方式，來控制分割區域之溫度。
又，所揭示之溫度控制裝置一實施形態中，溫度控制部可在各分割區域，讓第2溫度測定部所測定之溫度會成為設定溫度減去差異的溫度之方式，來控制分割區域之溫度。
又，所揭示之溫度控制裝置一實施形態中，第1溫度測定部可將被處理體上面分割為較分割區域要小的微小區域，在各微小區域從微小區域所放射的既定範圍波長之光強度來測定微小區域之溫度。
又，所揭示之溫度控制裝置一實施形態中，各微小區域可為被處理體上面中1mm見方以下之範圍的區域。
又，所揭示之溫度控制裝置一實施形態中，第1溫度測定部可在-50℃至+400℃的範圍中，而可測定既定範圍之溫度。
又，所揭示之溫度控制裝置一實施形態中，第2溫度測定部可為熱電
偶。
又，所揭示之溫度控制裝置一實施形態中，第1溫度測定部及該第2溫度測定部之溫度分辨能力可在0.1℃以下。
又，所揭示之溫度控制裝置一實施形態中，溫度控制部之溫度控制分辨能力可在0.1℃以下。
又，所揭示之溫度控制方法在一實施形態中，係包含有：第1溫度測定步驟，係測定被處理體上面整體之溫度分布；第2溫度測定步驟，係在將被處理體上面分割為既定區域之各分割區域，測定分割區域所包含的部分區域之溫度；中心值算出步驟，係基於被處理體上面整體之溫度分布，在各分割區域算出分割區域內之溫度分布的中心值；差異算出步驟，係在各分割區域將第2溫度測定步驟中所測定溫度之區域的被處理體上面溫度與中心值之差值作為差異來加以算出；以及溫度控制步驟，係在各分割區域，基於差異及第2溫度測定步驟中所測定之溫度，以中心值會成為預設之設定溫度的方式，來控制分割區域之溫度。
又，所揭示之程式在一實施形態中，係讓電腦實行以下步驟：取得以第1溫度測定部所測定的被處理體上面整體之溫度分布的步驟；在將被處理體上面分割為既定區域之各分割區域，取得以第2溫度測定部所測定之分割區域所包含的部分區域之溫度的步驟；基於以第1溫度測定部所測定之被處理體上面整體之溫度分布，在各分割區域算出分割區域內的溫度分布之中心值的中心值算出步驟；在各該分割區域，將該第2溫度測定部所測定溫度之位置的該被處理體上面溫度與該中心值之差值作為差異來加以算出的差異算出步驟；以及將在各分割區域，基於差異及第2溫度測定部所測定之溫度，以中心值會成為預設之設定溫度的方式，來控制分割區域之溫度的指令朝控制各該分割區域的溫度之溫度控制部輸出的步驟。
以下，便基於圖式，就所揭示之溫度控制裝置、溫度控制方法、及程式之實施形態來詳細說明。另外，本實施形態所揭示之發明並非用以限定。又，各實施形態在處理內容並無矛盾的範圍下可適當地加以組合。
[處理系統10]
圖1係顯示處理系統10一範例之圖式。處理系統10如圖1所示，係具備處理裝置100及控制裝置200。處理裝置100會對半導體晶圓W進行
電漿蝕刻、電漿CVD、或熱處理等。控制裝置200會基於來自處理裝置100所設置之溫度感應器等之各種感應器的資訊而控制處理裝置100，對被搬入至處理裝置100內之半導體晶圓W在處理裝置100實行既定處理。處理系統10乃係溫度控制裝置之一範例。
[處理裝置100]
圖2係顯示處理裝置100一範例之剖視圖。處理裝置100如圖2所示，係具有構成為氣密而電性為接地電位之處理腔室1。處理腔室1係藉由例如表面施有陽極氧化覆膜之鋁等而形成為略圓筒狀。處理腔室1內係設有水平支撐為被處理體之半導體晶圓W的載置台2。
載置台2其基材2a係以導電性金屬，例如鋁等所構成，並作為下部電極而發揮功能。此載置台2係透過絕緣板3而被支撐在導體之支撐台4。又，載置台2上方外周係設有例如以單晶矽等所形成之聚焦環5。進一步地，以包圍載置台2及支撐台4周圍之方式設有例如石英等所構成之圓筒狀內壁構件3a。
載置台2上方以略平行對向於載置台2之方式，換言之，以對向於載置台2上所載置之半導體晶圓W之方式而設置具有作為上部電極功能之噴淋頭16。噴淋頭16與載置台2會作為一對電極(上部電極及下部電極)而發揮功能。載置台2之基材2a係透過匹配器11a而連接有高頻電源12a。又，載置台2之基材2a係透過匹配器11b而連接有高頻電源12b。
高頻電源12a會供給用於電漿產生之既定頻率(例如100MHz)的高頻電力至載置台2之基材2a。高頻電源12b會供給用於離子吸引(偏壓)之既定頻率的高頻電力，為較高頻電源12a要低頻率(例如13MHz)之高頻電力至載置台2之基材2a。高頻電源12a及12b之開及關的控制，以及高頻電源12a及12b所供給之高頻電力等係藉由後述控制裝置200來加以控制。
載置台2上面係設有會吸附保持半導體晶W，並用以加熱晶圓W之靜電夾具6。靜電夾具6係具有絕緣體6b、設置於絕緣體6b之間的電極6a及加熱器6c。電極6a係連接至直流電源13。加熱器6c係連接至加熱器電源30。靜電夾具6會藉由直流電源13所施加之直流電壓而在靜電夾具6表面產生庫倫力，並藉由所產生之庫倫力來將半導體晶圓W吸附保持於靜電夾具6上面。直流電源13之開及關係藉由後述控制裝置200來加以控制。
又，靜電夾具6會藉由因加熱器電源30所供給的電力而被加熱之加熱器6c來加熱半導體晶圓W。加熱器電源30供給至加熱器6C之電力係藉由後述控制裝置200來加以控制。靜電夾具6上面係分割成為複數區域之分割區域，各自的各分割區域係設有加熱器6c。靜電夾具6係靜電吸附部的一範例。
靜電夾具6下面係設有溫度感應器20，溫度感應器20係連接至溫度測定裝置14。溫度感應器20係設於各分割區域，會檢出顯示各分割區域之靜電夾具6溫度的資訊，並將檢出的資訊朝溫度測定裝置14輸出。溫度測定裝置14會基於溫度感應器20所輸出之資訊，測定各分割區域之靜電夾具6溫度，並將所測定之溫度朝控制裝置200輸出。
載置台2內部係形成有讓冷媒流通之流道2b，流道2b係透過配管2c及2d而連接有冷卻單元33。藉由讓冷卻單元33所供給的卡爾登(GALDEN)等之冷媒循環於流道2b內，便可冷卻載置台2。冷卻單元33所供給之冷媒溫度及流量等係藉由後述控制裝置200來加以控制。
又，載置台2係以貫穿載置台2的方式設置有用以將氦氣等傳熱氣體(背側氣體)供給至半導體晶圓W內面側之配管32。配管32係連接至傳熱氣體供給部31。從傳熱氣體供給部31通過配管32供給至半導體晶圓W內面側之傳熱氣體的流量等係藉由後述控制裝置200來加以控制。
控制裝置200可藉由以流通於流道2b之冷媒來冷卻、以靜電夾具6內之加熱器6c來加熱、控制能控制該等熱對半導體晶圓W之傳遞量的傳熱氣體的流量，來將吸附保持於靜電夾具6上面之半導體晶圓W控制在既定溫度。
上述噴淋頭16係設於處理腔室1上部。噴淋頭16係具備本體部16a及成為電極板之上部頂板16b，並透過絕緣性構件45而被支撐在處理腔室1之上部。本體部16a係由例如表面被陽極氧化處理之鋁等所形成，其下部戲裝卸自如地支撐上部頂板16b。上部頂板16b係以例如石英等含矽物質所形成。
本體部16a內部係設有氣體擴散室16c。本體部16a之底部係以位於氣體擴散室16c下部之方式形成有多數氣體流出口16e。上部頂板16b係設有於厚度方向貫穿該上部頂板16b之氣體導入口16f，各氣體導入口16f係連
通於上述氣體流出口16e。藉由此般構成，被供給至氣體擴散室16c的處理氣體便會透過氣體流出口16e及氣體導入口16f而噴淋狀地擴散供給至處理腔室1內。另外，本體部16a等係設有未圖示之加熱器或用以讓冷媒循環之未圖示的配管等之溫度調整器，可在半導體晶圓W之處理中將噴淋頭16控制於既定範圍內的溫度。
上述本體部16a係形成有用以將處理氣體導入至氣體擴散室16c之氣體導入口16g。氣體導入口16g係連接有配管15b之一端，配管15b另端則透過閥V及質流控制器(MFC)15a而連接有供給用於半導體晶圓W之處理的處理氣體之處理氣體供給源15。處理氣體供給源15所供給之處理氣體會透過配管15b而被供給至氣體擴散室16c，並各自透過氣體流出口16e及氣體導入口16f而噴淋狀地擴散供給至處理腔室1內。閥V及MFC15a則藉由後述控制裝置200來加以控制。
上述噴淋頭16係透過低通濾波器(LPF)40而電性連接至可變直流電源42。可變直流電源42可藉由開關41來為直流電力之供給及阻斷。可變直流電源42之電流及電壓以及開關41的開與關係藉由後述控制裝置200來加以控制。例如，在從高頻電源12a及高頻電源12b將高頻電力供給至載置台2來在處理腔室1內的處理空間產生電漿時，會依需要藉由控制裝置200將開關41開啟，以將既定直流電壓施加至作為上部電極而發揮功能之噴淋頭16。
處理腔室1底部係形成有排氣口71。排氣口71係透過排氣管72而連接有排氣裝置73。排氣裝置73係具有真空泵，藉由讓此真空泵作動便可將處理腔室1內減壓至既定真空度。排氣裝置73之排氣流量等係藉由後述控制裝置200來加以控制。又，處理腔室1側壁係設有開口部74，開口部74係設有關閉該開口部74之閘閥G。
處理腔室1內壁係沿著內壁面而裝卸自如地設有沉積罩76。又，沉積罩77係以覆蓋作為下部電極而發揮功能的載置台2、內壁構件3a及支撐台外周面之方式來加以設置。沉積罩76及77能防止蝕刻副產物(沉積物)附著在處理腔室1的內壁。與靜電夾具6上所吸附保持之導體晶圓W為略同樣高度的沉積罩76位置係設有直流接地之導電性構件(GND塊體)79。藉由導電性構件79，便能抑制處理腔室1內的異常放電。
又，處理腔室1周圍係同心圓狀地配置有環狀磁石80。環狀磁石80會在噴淋頭16與載置台2之間的空間形成磁場。環狀磁石80係藉由未圖示之旋轉機構來旋轉自如地加以保持。
[靜電夾具6]
圖3係顯示靜電夾具6上面一範例之圖式。圖4係顯示圖3之A-A剖面一範例之圖式。靜電夾具6外周係以包圍靜電夾具6之方式設有聚焦環5。載置有半導體晶圓W之靜電夾具6上面係例如同心圓狀地分割成複數分割區域60a~60d。另外，以下中，在未區分各複數分割區域60a~60d而加以統稱的情況則記載為分割區域60。
如圖4所示，靜電夾具6內部係在分割區域60下方於各分割區域60設有加熱器6c。控制裝置200係藉由控制各加熱器6c之電力而可獨立地控制各分割區域60之溫度。
各分割區域60中，如圖4所示，係在靜電夾具6下面各設置只少一個感應器20。本實施形態中，溫度感應器20如圖3所示，係在分割區域60b內的區域21b、分割區域60c內的區域21c、分割區域60d內的區域21d各設置有1個。又，具交還5中，係在區域21e設置有1個溫度感應器20。另外，以下中，在未區分各複數區域21a~21e而加以統稱的情況則記載為區域21。
溫度感應器20如圖4所示，係具有感溫體22及讀取部23。感溫體22會對應溫度而使特性改變。本實施形態中，感溫體22為螢光體，會對應靜電夾具6之溫度而讓螢光特性改變。讀取部23會讀取對應溫度而改變之感溫體22的特性而朝溫度測定裝置14輸出。本實施形態中，讀取部23例如為光纖，會將溫度測定裝置14所輸出之脈衝光照射至感溫體22，對應於所照射之脈衝光而感溫體22所發出之光線會朝溫度測定裝置14傳遞。
溫度測定裝置14會在各分割區域60，基於分割區域60所設置之溫度感應器20所輸出之訊號，測定分割區域60之溫度，並將所測定之各分割區域60的溫度資訊朝控制裝置200輸出。溫度測定裝置14會例如透過讀取部23將脈衝光傳送至感溫體22，並基於讀取部23所輸出之感溫體22的消光速度來測定設有感溫體22之分割區域60的溫度。另外，溫度測定裝置14可在-50℃至+400℃的範圍中來測定既定範圍的溫度。又，溫度測定
裝置14之溫度分辨能力較佳在0.1℃以下。溫度感應器20及溫度測定裝置14係第2溫度測定部之一範例。
[校正時之處理裝置100]
圖5係顯示校正時之處理裝置100一範例的剖視圖。溫度感應器20之校正時，係將使用圖1所說明之噴淋頭16從處理腔室1拆下，將例如圖5所示之校正單元50組裝在處理腔室1。
校正單元50係具有熱成像單元51及罩体構件52。罩体構件52會將熱成像器51之測定方向朝靜電夾具6之方向而加以支撐。熱成像器51在測定對象區域中，會在分割成既定大小之區域的各微小區域，由該微小區域所放射之既定範圍波長的光線強度來測定微小區域之溫度。然後，熱成像器51會將所測定之各微小區域的溫度最為溫度分布而朝控制裝置200輸出。熱成像器51係第1溫度測定部之一範例。
本實施形態中，熱成像器51係會從微小區域所放射之紅外線強度來測定微小區域之溫度的放射溫度計。本實施形態中，溫度感應器20之校正時，會測定靜電夾具6上面整體之溫度分布。本實施形態中，熱成像器51可在例如1mm見方以下之各微小區域，測定靜電夾具6上面的溫度。熱成像器51所測定溫度之微小區域會較靜電夾具6上之分割區域60要窄小。熱像器51可在-50℃至+400℃的範圍中測定既定範圍的溫度。又，熱成像器51之溫度分辨能力較佳是在0.1℃以下。
[控制裝置200]
圖6係顯示控制裝置200一範例之方塊圖。控制裝置200如圖6所示，係具有第1取得部201、中心值算出部202、第2取得部203、差異算出部204、溫度控制部205、記憶部206及處理控制部207。
第1取得部201會在校正時取得來自熱成像器51所輸出之溫度分布資訊。然後，第1取得部201會將所取得之溫度分布資訊朝中心值算出部202輸出。
中心值算出部202會基於校正時從第1取得部201所輸出之溫度分布資訊，在靜電夾具6上面之各分割區域60算出分割區域60之溫度分布範圍的中心值。然後，中心值算出部202會將在各分割區域所算出之中心值朝差異算出部204輸出。中心值算出部202例如會基於從第1取得部101
所輸出之溫度分布資訊，在各分割區域60特定出分割區域60之溫度最大值及最小值。然後，中心值算出部202會在各分割區域60將最大值及最小值的和之1/2來算出中心值。
第2取得部203會從溫度測定裝置14取得在各分割區域60所測定之溫度資訊。然後，第2取得部203會在各分割區域將所取得之溫度資訊朝差異算出部204及溫度控制部205輸出。
差異算出部204在校正時，會在各分割區域基於中心值算出部202所輸出之中心值與第2取得部203所輸出之溫度資訊，來算出差異。本實施形態中，差異算出部204會在各分割區域60將第2取得部203所輸出之溫度與中心值算出部202所輸出之中心值的差值作為差異來加以算出。然後，差異算出部204會將在各分割區域60所算出之差異保存於記憶部206。
溫度控制部205在校正時，會以從第2取得部203所輸出之各分割區域60之溫度會成為處理控制部207所輸出的設定溫度之方式，來控制各分割區域60之溫度。本實施形態中，溫度控制部205會藉由控制冷卻單元33之冷媒溫度及流量，以及各分割區域60所設置之加熱器電源30之電力等，來控制各分割區域60之溫度。溫度控制部205較佳是可在0.1℃以下之分辨能力下來控制各分割區域60之溫度。
又，溫度控制部205會在對半導體晶圓W實行處理時，使用第2取得部203所輸出之各分割區域60之溫度感應器20的溫度資訊、記憶部206內之各分割區域60的差異、處理控制部207所輸出之設定溫度，來控制各分割區域60的溫度。本實施形態中，溫度控制部203會在各分割區域60基於記憶部206內之差異及第2取得部203所輸出之溫度資訊，以讓中心值算出部202所算出的溫度分布範圍中心值會成為處理控制部207所輸出之設定溫度的方式，來控制各分割區域60之溫度。
處理控制部207在校正時及半導體晶圓W之處理實行時，會基於處理裝置100之操作員等所設定之配方，將設定溫度輸出至溫度控制部205。又，處理控制部207會基於處理裝置100之操作員等所設定之配方，來控制處理裝置100各部。
另外，校正時之設定溫度較佳係等同於半導體晶圓W處理實行時之設定溫度。
[差異的算出]
圖7係說明某分割區域60的溫度分布一範例之圖式。實施形態中，熱成像器51會進行校正，圖7係顯示熱成像器51所測定之溫度分布。
圖7所例示之溫度分布中，Tmax1係顯示溫度分布之最大值，Tmin1係顯示溫度分布的最小值。又，圖7所例示之溫度分布中，中心值Tmid1係最大值Tmax1與最小值Tmin1之和的1/2。另外，如圖7所示，溫度分布之中心值Tmid1與溫度分布之平均值Tave1未必一致。
成為圖7所例示溫度分布之分割區域60中，溫度感應器20係設在位置x。進行校正前之溫度感應器20所測定之溫度會含有測定誤差。因此，如圖7所示，會有即便被設置於位置x之分割區域60的溫度為T0，但溫度感應器20所測定之分割區域60的溫度卻是T1的情況。此情況，在分割區域60之溫度T0及溫度感應器20所測定之溫度T1之間，便會存在有誤差△Te。
又，設有溫度感應器20位置x中的分割區域60溫度T0與分割區域60之溫度分布範圍的中心值Tmid1未必一致。因此，位置x中分割區域之溫度T0與中心值Tmid1之間，便會存在有溫度差△Td。
本實施形態中，差異算出部204係使用誤差△Te及溫度差△Td，例如藉由以下算式，來算出差異△Toff。
△Toff=△Td+△Te=(Tmid1-T0)+(T0-T1)=Tmid1-T1
本實施形態中，溫度控制部205在對半導體晶圓W實行處理時，會在各分割區域60將差異△Toff加算至第2取得部203所輸出之溫度T1，並以加算後之溫度會成為處理控制部207所輸出之設定溫度的方式，來控制該分割區域60之加熱器電源30等。藉此，溫度控制部205便能讓來自設定溫度之差異△Toff降低之方式來控制各分割區域60中所測定之溫度T1。因此，各分割區域60中，便能控制溫度分布範圍之中心值Tmid1會成為設定溫度。
[各分割區域60之溫度控制]
此處，靜電夾具6各自之分割區域60的溫度分布不限於一定要相同。
靜電夾具6上如圖8所示，會考慮到與圖7所例示之溫度分布而為不同溫度分布之其他分割區域60。圖8所例示之溫度分布中，溫度分布平均值Tave2會較溫度分布範圍中心值Tmid2要低。另一方面，圖7所例示之溫度分布中，溫度分布平均值Tave1會較溫度分布範圍中心值Tmid1要高。
例如，在圖7所示成為溫度分布之分割區域60與圖8所示成為溫度分布之分割區域60中，係以讓溫度分布平均值一致之方式，來控制各分割區域60之溫度時，各分割區域60之溫度分布會如圖9所示。參照圖9，2個分割區域60整體中的溫度分布之範圍△T’係圖7所例示之溫度分布最小值Tmin1至圖8所例示之溫度分布範圍最大值Tmax2之範圍。
於是，例如在圖7所例示之溫度分布△T1為0.8℃，圖8所例示之溫度分布△T2為0.6℃的情況，2個分割區域60整體中的溫度分布之範圍△T’會是例如1℃以上，會較溫度分布△T1及△T2任一者要大。
相對於此，本實施形態之溫度控制部205例如在圖7所示成為溫度分布之分割區域60與圖8所示成為溫度分布之分割區域60中，會以讓各溫度分布中心值一致的方式，來控制各分割區域60之溫度。藉此，各分割區域60之溫度分布便會如圖10所示。參照圖10，2個分割區域60整體中的溫度分布之範圍△T係圖7所例示之溫度分布最小值Tmin1至圖7所例示之溫度分布範圍最大值Tmax1之範圍。
於是，例如在圖7所例示之溫度分布△T1為0.8℃，圖8所例示之溫度分布△T2為0.6℃的情況，2個分割區域60整體中的溫度分布之範圍△T會成為較溫度分布△T1及△T2任一者要大之範圍，例如為0.8℃。如此般，溫度控制部205便會以讓各分割區域60之溫度分布中心值一致的方式，藉由控制各分割區域60之溫度，便可讓複數分割區域60整體之溫度分布範圍變窄。藉此，處理系統10便可提升靜電夾具6所載置之半導體晶圓W的面內溫度均勻性。
尤其是，只要各分割區域60之溫度分布範圍在1℃以下，則溫度控制部205便能將複數分割區域60之溫度分布範圍抑制再1℃以下。又，溫度控制部205由於係以讓各分割區域60之溫度分布中心值成為設定溫度之方式來控制各分割區域60之溫度，故在靜電夾具6上之溫度分布中，便可讓設定溫度以及與設定溫度差異最大的溫度之差變小。
[校正時之動作]
圖11係顯示校正時控制裝置200動作一範例之流程圖。例如，取代噴淋頭16，將校正單元50組裝在處理腔室1後，以操作員指示實行校正的情況，控制裝置200便會開始本流程所示之動作。
首先，處理控制部207會基於被指定了校正時之處理腔室1內的壓力等之配方，來控制處理裝置100各部。然後，處理控制部207會將校正時之設定溫度輸出至溫度控制部205。溫度控制部205會基於第2取得部203所輸出之溫度資訊，在各分割區域60以使用溫度感應器20所測定之溫度會成為處理控制部207所輸出的設定溫度之方式，來控制加熱器電源30等(S100)。
接著，第1取得部201會讓熱成像器51測定靜電夾具6上面之溫度分布，從熱成像器51取得溫度分布之資訊(S101)。然後，第1取得部201會將所取得之溫度分布資訊朝中心值算出部202輸出。
接著，中心值算出部202會基於第1取得部201所輸出之溫度分布的資訊，在各分割區域60特定出分割區域60之溫度最大值及最小值。然後，中心值算出部202會在各分割區域60將最大值與最小值之和的1/2算出來作為溫度分布範圍之中心值(S102)。
接著，差異算出部204會在各分割區域60將使用溫度感應器20所測定之溫度及中心值算出部202所輸出之中心值的差值算出來作為差異(S103)。然後，差異算出部204會將各分割區域60所算出之差異保存在記憶部206(S104)。然後，控制裝置200會結束本流程所示之動作。
例如，校正時之設定溫度為60℃的情況，溫度控制部205會就各分割區域60以讓使用溫度感應器20所測定之溫度成為60℃之方式，來控制各分割區域60所設置之加熱器6c的電力。然後，在某分割區域60之溫度分布最大值Tmax1為65℃，最小值Tmin1為59℃的情況，中心職算出部202會算出該分割區域60之溫度分布中心值Tmin1為62℃。又，由於是藉由溫度控制部205來以使用溫度感應器20所測定之溫度為60℃之方式來加以控制，故使用溫度感應器20所測定之溫度T1會是60℃。然後，差異算出部204會算出Tmid1-T1=62-60=+2℃來作為差異△Toff。另外，使用溫度感應器20所測定之T1較中心值Tmid1要高的情況，差異△Toff便會成為負值。
另外，在步驟S103算出差異後，溫度控制部205會在各分割區域60控制讓將差異加算至使用溫度感應器20所測定之溫度之溫度成為處理控制部207所輸出之設定溫度，而中心值算出部202會基於第1取得部201所輸出之溫度分布資訊，在各分割區域60算出溫度分布的中心值。然後，處理控制部207可在各分割區域60判斷溫度分布中心值與設定溫度之差值是否未達既定值(例如0.1℃)。在所有分割區域60中，溫度分布中心值與設定溫度之差值若未達既定值，則控制裝置200便會結束圖11所示之動作。另一方面，若存在有溫度分布中心值與設定溫度之差值在既定值以上的分割區域60，控制裝置200亦可將圖11所示之動作從步驟100開始再度實行。
[半導體晶圓W之處理實行時的動作]
圖12係顯示對半導體晶圓W實行處理時之控制裝置200動作一範例的流程圖。例如，讓半導體晶圓W搬入至圖12所示之處理裝置100內，由操作員指示開始對晶圓W實行處理的情況，控制裝置200便會開始本流程所示之動作
另外，圖12係顯示在1個分割區域60讓控制裝置200進行之動作。因此，控制裝置200會將圖12所示之動作在各分割區域60實行。又，圖12中，係顯示關於半導體晶圓W之溫度控制相關的控制裝置200之動作，處理腔室1內之壓力控制、施加至載置台2之高頻電力的控制、處理氣體之流量控制等係依循處理配方藉由從處理控制部207供給至處理裝置100的控制訊號來另外實行。
首先，處理控制部207會基於處理配方，將對半導體晶圓W實行處理時之設定溫度朝溫度控制部205輸出。溫度控制部205會從記憶部206讀出分割區域60之差異(S200)。然後，溫度控制部205會從第2取得部203取得使用溫度感應器20所測定之溫度資訊(S201)。
接著，溫度控制部205會將在步驟S200中所讀出之差異加算至使用溫度感應器20所測定之溫度(S202)。然後，溫度控制部205會判斷加算差異後之溫度與處理控制部207所輸出之設定溫度之差值是否未達既定值(例如0.1℃)(S203)。
在加算差異後之溫度與處理控制部207所輸出之設定溫度的差值在既定值以上的情況(S203：NO)，溫度控制部205會基於加算差異後之溫度與處
理控制部207所輸出之設定溫度的差值，來控制加熱器電源30等(S205)。然後，溫度控制部205會再度實行步驟S201所示之處理。
另一方面，在加算差異後之溫度與處理控制部207所輸出之設定溫度的差值未達既定值的情況(S203：Yes)，處理控制部207會基於處理配方，判斷是否已結束對半導體晶圓W之處理(S204)。在對半導體晶圓W之處理未結束的情況(S204：No)，溫度控制部205會再度實行步驟S201所示之處理。另一方面，在對半導體晶圓W之處理已結束的情況(S204：Yes)，溫度感應器20便會結束本流程所示之動作。
例如在成為圖7所例示溫度分布之分割區域60中，差異△Toff為+2℃，半導體晶圓W實行處理時之設定溫度為60℃的情況，溫度控制部205便會將差異△Toff之+2℃加算至使用該分割區域60所設置之溫度感應器20所測定之溫度T1。然後，溫度控制部205會以T1+2℃會成為設定溫度之60℃的方式，來控制該分割區域650所設置之加熱器6c的電力。
藉此，便能讓該分割區域60之溫度分布整體控制在較設定溫度要低上差異△Toff的量(+2℃的量)，例如成為58℃。藉此，溫度分布範圍之中心值Tmid1會是60℃，而可使中心值T mid1與設定溫度一致。然後，就各分割區域60以使用溫度感應器20所測定之溫度與差異之加算後溫度會成為設定溫度之方式，藉由溫度控制部205控制各分割區域60之加熱器6c的電力，便可讓各分割區域60之溫度分布中心值接近設定溫度。
另外，在差異Toff為負值的情況，溫度控制部205會控制讓分割區域60之溫度分布整體較設定溫度要高上差異△Toff的量。例如，設定溫度為60℃，差異△Toff為-2℃的情況，溫度控制部205會以分割區域60之溫度分布整體較60℃要高上2℃而為62℃之方式，來控制分割區域60之溫度。
以上，已就實施形態加以說明。依本實施形態之處理系統10，便可提升半導體晶圓W之面內溫度均勻性。
[控制裝置20之硬體]
另外，上述實施形態中之控制裝置200係由例如圖13所示之電腦90來加以實現。圖13係顯示實現控制裝置200功能之電腦一範例之圖式。電腦90係具備CPU(Central Processing Unit)91、RAM(Random Access Memory)92、ROM(Read Only Memory)93、輔助記憶裝置94、通訊界面
(I/F)97。
CPU91會基於ROM93或輔助記憶裝置94所儲存之程式來動作，以進行各部之控制。ROM93會儲存有讓電腦90作楝時以CPU91所實行之根程式或電腦90相關硬體之程式等。
輔助記憶裝置94係例如HDD(Hard Disk Drive)或SSD(Solid State Drive)等，會儲存以CPU91所實行之程式及該程式所使用之數據等。CPU91會將該程式從輔助記憶裝置94讀出並上傳至RAM92，以實行上傳後的程式。
通訊I/F95會透過LAN(Local Area Network)等之通訊迴線而在處理裝置100間進行通訊。通訊I/F95會接收來自處理裝置100之數據並朝CPU941傳送，將CPU91所產生之數據透過通訊迴線朝處理裝置100傳送。
CPU91會透過輸出入I/F96來控制鍵盤等輸入裝置及顯示器等之輸出裝置。CPU91會透過輸出入I/F96來取得從輸入裝置所輸入之訊號並朝輸出裝置傳送。
多媒體I/F97會讀取儲存在記錄媒體98之程式或數據，並儲存於輔助記憶裝置94。記錄媒體98為例如DVD(Digital VersatileDisc)、PD(Phase change rewritable Disk)等之光學記錄媒體、MO(Magneto-Optical disk)等之磁光記錄媒體、磁帶媒體、磁性記錄媒體或半導體記憶體等。
電腦90的CPU91會藉由實行被上傳至RAM92上的程式，來實現第1取得部201、中心值算出部202、第2取得部203、差異算出部204、溫度控制部205、記憶部206及處理控制部207之各功能。又，輔助記憶裝置94儲存有記憶部206內之數據。
電腦90之CPU91會將上傳至RAM92上的程式從記錄媒體98讀取並儲存至輔助記憶裝置94，但在其他範例，亦可從其他裝置透過通訊迴線來取得程式而儲存在輔助記憶媒體94。
另外，所揭示之技術並不限於上述實施形態，在其要旨範圍內可為各種變形。
例如，上述各實施形態中，熱成像器51在校正時，會測定靜電夾具6上面的溫度分布，但所揭示之技術並不限於此。例如，在校正時，熱成像器51亦可測定靜電夾具6上所載置之半導體晶圓W之上面溫度分布。藉此，熱成像器51便可測定更接近於實際實行處理之半導體晶圓W上之溫
度分布的溫度分布。另外，在半導體晶圓W為矽的情況，矽會讓紅外線穿過。因此，在熱成像器51為使用紅外線之放射溫度計的情況，會難以藉由熱成像器51來測定半導體晶圓W上的溫度分布。因此，在半導體晶圓W為矽的情況，係例如使用著色成黑色等之半導體晶圓W，藉由熱成像器51來測定半導體晶圓W上的溫度分布。
又，上述實施形態之校正亦可在對既定數量半導體晶圓W實行處理時來加以實行。然後，藉由操作員監視實行校正時所算出之差異，便可監視處理裝置100的與時變化。
又，上述實施形態中，控制裝置200會基於熱成像器51所測定之靜電夾具6上面的溫度分布來算出各分割區域60之差異，但不限於所揭示之技術。例如，可使用在半導體晶圓W上之複數位置設有溫度感應器之溫度分布測定用半導體晶圓W，來測定各分割區域60之溫度分布。此情況，各溫度感應器會將設有該溫度感應器之位置的溫度資訊，例如藉由無線通訊來朝控制裝置200傳送。控制裝置200之第1取得部201會使用各溫度感應器所無線傳送之溫度資訊，特定半導體晶圓W各位置之溫度來做為溫度分布。藉由使用實際處理所使用之半導體晶圓於設有溫度感應器之半導體晶圓W，便可在更接近實際處理環境之環境來測定半導體晶圓W上之溫度分布。藉此，便可進一步提升半導體晶圓W之面內溫度均勻性。
又，上述實施形態中，在對半導體晶圓W實行處理時，溫度控制部205係就各分割區域60，使得加算了使用溫度感應器20所測定的溫度與差異之溫度成為設定溫度之方式，來控制各分割區域60之加熱器6c的電力，但所揭示之技術不限於此。例如，在對半導體晶圓W實行處理時，溫度控制部205可就各分割區域60，以使用溫度感應器20所測定之溫度成為設定溫度減去差異之溫度的方式，來控制各分割區域60之加熱器6c的電力。
又，上述實施形態中，各分割區域60所設置之溫度感應器20例如係基於對應溫度使得螢光特性改變之螢光體的消光速度來測定分割區域60之溫度，但所揭示之技術不限於此。各分割區域60所設置之溫度感應器20只要能測定分割區域60之溫度，亦可以為例如熱電偶等。
100‧‧‧處理裝置
14‧‧‧溫度測定裝置
200‧‧‧控制裝置
201‧‧‧第1取得部
202‧‧‧中心值算出部
203‧‧‧第2取得部
204‧‧‧差異算出部
205‧‧‧溫度控制部
206‧‧‧記憶部
207‧‧‧處理控制部
30‧‧‧加熱器電源
31‧‧‧傳熱氣體供給部
33‧‧‧冷卻單元
51‧‧‧熱成像單元
Claims (13)
- 一種溫度控制裝置，係在控制被處理體溫度之溫度控制裝置中，具備有：第1溫度測定部，係測定該被處理體上面整體之溫度分布；第2溫度測定部，係在將該被處理體上面分割為既定區域之各分割區域測定該分割區域所包含的部分區域之溫度；中心值算出部，係基於該第1溫度測定部所測定之該被處理體上面整體之溫度分布，在各該分割區域算出該分割區域內之溫度分布的中心值；差異算出部，係在各該分割區域將該第2溫度測定部所測定溫度之區域的該被處理體上面溫度與該中心值之差值作為差異來加以算出；以及溫度控制部，係在各該分割區域，基於該差異及該第2溫度測定部所測定之溫度，以該中心值會成為預設之設定溫度的方式，來控制該分割區域之溫度。
- 如申請專利範圍第1項之溫度控制裝置，其中該第1溫度測定部會在載置有該被處理體之載置台的載置面中，將載置有該被處理體之區域整體的溫度分布作為該被處理體上面整體之溫度分布來加以測定。
- 如申請專利範圍第2項之溫度控制裝置，其中該載置台係具有能載置該被處理體，並藉由靜電力來吸附保持該被處理體之靜電吸附部。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之溫度控制裝置，其中該溫度控制部會在各該分割區域，讓該第2溫度測定部所測定之溫度加上該差異之溫度會成為該設定溫度之方式，來控制該分割區域之溫度。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之溫度控制裝置，其中該溫度控制部會在各該分割區域，讓該第2溫度測定部所測定之溫度會成為該設定溫度減去該差異的溫度之方式，來控制該分割區域之溫度。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之溫度控制裝置，其中該第1溫度測定部會將該被處理體上面分割為較該分割區域要小的微小區域，在各該微小區域從該微小區域所放射的既定範圍波長之光強度來測定該微小區域之溫度。
- 如申請專利範圍第6項之溫度控制裝置，其中各該微小區域係 該被處理體上面中1mm見方以下之範圍的區域。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之溫度控制裝置，其中該第1溫度測定部係在-50℃至+400℃的範圍中，可測定既定範圍之溫度。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之溫度控制裝置，其中該第2溫度測定部係熱電偶。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之溫度控制裝置，其中該第1溫度測定部及該第2溫度測定部之溫度分辨能力在0.1℃以下。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之溫度控制裝置，其中該溫度控制部之溫度控制分辨能力在0.1℃以下。
- 一種溫度控制方法，係在控制被處理體溫度之溫度控制方法中，包含有：第1溫度測定步驟，係測定該被處理體上面整體之溫度分布；第2溫度測定步驟，係在將該被處理體上面分割為既定區域之各分割區域，測定該分割區域所包含的部分區域之溫度；中心值算出步驟，係基於該被處理體上面整體之溫度分布，在各該分割區域算出該分割區域內之溫度分布的中心值；差異算出步驟，係在各該分割區域將該第2溫度測定步驟中所測定溫度之區域的該被處理體上面溫度與該中心值之差值作為差異來加以算出；以及溫度控制步驟，係在各該分割區域，基於該差異及該第2溫度測定步驟中所測定之溫度，以該中心值會成為預設之設定溫度的方式，來控制該分割區域之溫度。
- 一種程式，係讓電腦實行以下步驟：取得以第1溫度測定部所測定的被處理體上面整體之溫度分布的步驟；在將該被處理體上面分割為既定區域之各分割區域，取得以第2溫度測定部所測定之該分割區域所包含的部分區域之溫度的步驟；基於以該第1溫度測定部所測定之該被處理體上面整體之溫度分布，在各該分割區域算出該分割區域內的溫度分布之中心值的中心值算出步驟； 在各該分割區域，將該第2溫度測定部所測定溫度之位置的該被處理體上面溫度與該中心值之差值作為差異來加以算出的差異算出步驟；以及將在各該分割區域，基於該差異及該第2溫度測定部所測定之溫度，以該中心值會成為預設之設定溫度的方式，來控制該分割區域之溫度的指令朝控制各該分割區域的溫度之溫度控制部輸出的步驟。
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