TW201809944A - 基板處理系統及溫度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本發明可達成載置台的小型化及構造的簡單化。
基板處理系統係具備有基板處理裝置與控制裝置。基板處理裝置係具有腔室、設置於腔室內而載置被處理基板之載置台、以及對應於將載置台的上面分割為複數區域之各個分割區域而埋入在載置台內部之加熱器。控制裝置具有：保持部，係針對各個分割區域來保持一表格，該表格會顯示埋入在載置台內部之加熱器的阻抗值與分割區域的溫度之關係；測定部，係針對各個分割區域，來測定埋入在載置台內部之加熱器的阻抗值；以及控制部，係針對各個分割區域，參閱表格來推定對應於藉由測定部所測定之加熱器的阻抗值之分割區域的溫度，並控制供應至加熱器的電力以使所推定的溫度成為目標溫度。

Description

基板處理系統及溫度控制方法
本發明之各種面相及實施型態係關於一種基板處理系統及溫度控制方法。
在半導體的製造過程中，作為被處理基板之半導體晶圓的溫度係左右半導體的特性之重要因素之一。因而在製造過程中，被要求須高精確度地控制半導體晶圓的溫度。為實現此，例如考慮了設置一種加熱器，其係將用以載置半導體晶圓之載置台分割為複數區域，而可獨立控制被分割後的各個區域。
但縱使是設置了可獨立控制被分割後之載置台上的各個區域之加熱器，是否各個區域的溫度會被控制為所欲溫度仍無從得知。於是，便考慮了在各個區域，除了加熱器以外另設置有溫度感測器。藉此，便可高精確度地控制載置台上之各個區域的溫度。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2006-283173號公報
然而，伴隨著製程的微細化，有關半導體晶圓溫度控制之精確度的要求日益提高。因此，半導體晶圓的溫度亦必須針對各個更微小的區域來進行控制，而造成載置台上之區域的分割數增加。若載置台上之區域的分割數量增加，則設置於載置台內部之加熱器及溫度感測器的數量亦會增加，導致載置台的小型化變得困難。又，若設置於載置台內部之加熱器及溫度感測器的數量增加，則載置台的構造會變得複雜，且設計的自由度亦會降 低。
本發明一面相之基板處理系統係具備有基板處理裝置與控制基板處理裝置之控制裝置。基板處理裝置係具有腔室、設置於腔室內而載置被處理基板之載置台、以及對應於將載置台的上面分割為複數區域之各個分割區域而埋入在載置台內部之加熱器。控制裝置具有：保持部，係針對各個分割區域來保持一表格，該表格會顯示埋入在載置台內部之加熱器的阻抗值與分割區域的溫度之關係；測定部，係針對各個分割區域，來測定埋入在載置台內部之加熱器的阻抗值；以及控制部，係針對各個分割區域，參閱表格來推定對應於藉由測定部所測定之加熱器的阻抗值之分割區域的溫度，並控制供應至加熱器的電力以使所推定的溫度成為目標溫度。
依據本發明之各種面相及實施型態，便可謀求載置台的小型化及構造的簡單化。
W‧‧‧半導體晶圓
1‧‧‧腔室
2a‧‧‧基材
5‧‧‧聚焦環
6‧‧‧靜電夾具
6a‧‧‧電極
6b‧‧‧絕緣體
6c‧‧‧加熱器
7‧‧‧溫度感測器
10‧‧‧基板處理系統
16‧‧‧噴淋頭
20‧‧‧電力供應部
21‧‧‧SW
22‧‧‧電流計
23‧‧‧電壓計
24‧‧‧測定部
25‧‧‧控制部
26‧‧‧保持部
27‧‧‧電源
50‧‧‧校正單元
51‧‧‧IR照相機
52‧‧‧罩組件
60‧‧‧分割區域
100‧‧‧基板處理裝置
200‧‧‧控制裝置
260‧‧‧轉換表格
圖1係顯示基板處理系統的一例之系統構成圖。
圖2係顯示實施例1中之基板處理裝置的構成一例之剖視圖。
圖3係顯示靜電夾具之上面一例之圖式。
圖4係顯示控制裝置的構成一例之方塊圖。
圖5係顯示供應至各加熱器之交流電壓及交流電流的波形一例之圖式。
圖6係說明測定各加熱器的阻抗值之時間點一例之圖式。
圖7係顯示轉換表格一例之圖式。
圖8係顯示實施例1中之控制裝置的動作一例之流程圖。
圖9係顯示實施例2中之基板處理裝置的構成一例之剖視圖。
圖10係顯示實施例2中之控制裝置的動作一例之流程圖。
圖11係用以說明溫度感測器的補正效果之圖式。
圖12係顯示轉換表格製作時之基板處理裝置的構成一例之剖視圖。
圖13係顯示實施例3中之控制裝置的動作一例之流程圖。
圖14係顯示能夠實現控制裝置的功能之電腦一例之圖式。
所揭示之基板處理系統在一實施型態中，係具備有基板處理裝置與控制基板處理裝置之控制裝置。基板處理裝置係具有腔室、設置於腔室內而載置被處理基板之載置台、以及對應於將載置台的上面分割為複數區域之各個分割區域而埋入在載置台內部之加熱器。控制裝置係具有：保持部，係針對各個分割區域來保持一表格，表格會顯示埋入在載置台內部之加熱器的阻抗值與分割區域的溫度之關係；測定部，係針對各個分割區域，來測定埋入在載置台內部之加熱器的阻抗值；以及控制部，係針對各個分割區域，參閱表格來推定對應於藉由測定部所測定之加熱器的阻抗值之分割區域的溫度，並控制供應至加熱器的電力以使所推定的溫度成為目標溫度。
又，所揭示之基板處理系統在一實施型態中，各個加熱器係供應有交流電壓及交流電流；測定部係依據供應至各個加熱器之交流電壓的瞬間值為0V之零交叉點，且為鄰接之零交叉點中間的時間點中之交流電壓及交流電流的瞬間值，來測定各個加熱器的阻抗值。
又，所揭示之基板處理系統在一實施型態中，對應於至少1個分割區域之載置台的內部可設置有溫度感測器；控制部係當藉由溫度感測器所測定之分割區域的溫度與依據設置於分割區域之加熱器的阻抗值所推定之溫度之間產生有特定值以上的差之情況，可依據該差來補正針對全部的分割區域所推定之溫度。
又，所揭示之溫度控制方法在一實施型態中，係針對具有腔室、設置於腔室內而載置被處理基板之載置台、以及在將載置台的上面分割為複數區域之各個分割區域中埋入在載置台的內部之加熱器之基板處理裝置，來控制載置台表面的溫度之溫度控制方法。在該溫度控制方法中，一控制裝置會實行以下步驟：測定步驟，係針對各個分割區域，來測定埋入在載置台內部之加熱器的阻抗值；推定步驟，係針對各個分割區域，參閱顯示埋入 在載置台內部之加熱器的阻抗值與分割區域的溫度之關係之表格，來推定對應於所測定之加熱器的阻抗值之分割區域的溫度；以及控制步驟，係控制供應至加熱器的電力以使所推定的溫度成為目標溫度。
又，所揭示之溫度控制方法在一實施型態中，各個加熱器可供應有交流電壓及交流電流；測定步驟中可依據供應至各個加熱器之交流電壓的瞬間值為0V之零交叉點，且為鄰接之零交叉點中間的時間點中之交流電壓及交流電流的瞬間值，來測定各個加熱器的阻抗值。
又，所揭示之溫度控制方法在一實施型態中，對應於至少1個分割區域之載置台的內部可設置有溫度感測器；在控制步驟中，當藉由溫度感測器所測定之分割區域的溫度與依據設置於分割區域之加熱器的阻抗值所推定之溫度之間產生有特定值以上的差之情況，可依據該差來補正針對全部的分割區域所推定之溫度。
又，所揭示之溫度控制方法在一實施型態中，控制裝置可進一步實行製作上述表格之製作步驟。製作步驟可包含以下步驟：針對每個設定溫度，依據溫度感測器所測定的溫度，來控制被供應至分割區域所設置之加熱器的電力，以使設置有溫度感測器之分割區域的溫度成為設定溫度之步驟；針對各個設定溫度，使用照相機來測定從各個分割區域所放射之特定波長光線的放射量之步驟；針對各個設定溫度，控制供應至各個分割區域所設置之加熱器的電力，以使從未設置有溫度感測器之其他分割區域所放射之特定波長光線的放射量與從設置有溫度感測器之分割區域所放射之特定波長光線的放射量之差成為特定值以內之步驟；針對各個設定溫度，來測定各個分割區域所設置之加熱器的阻抗值之步驟；以及使設定溫度與各個分割區域所設置之加熱器的阻抗值具有對應關係來製作表格之步驟。
以下，針對所揭示之基板處理系統及溫度控制方法的實施例，依據圖式來詳細地說明。此外，並未限定於藉由以下的實施例所揭示之發明。又，各實施例可在不會使處理內容互相矛盾之範圍內來適當地加以組合。
【實施例1】
[基板處理系統10的系統構成]
圖1係顯示基板處理系統10的一例之系統構成圖。基板處理系統10 例如圖1所示，係具備有基板處理裝置100及控制裝置200。基板處理裝置100會對被處理基板的一例，即半導體晶圓W進行電漿蝕刻、電漿CVD(Chemical Vapor Deposition)、或熱處理等處理。控制裝置200會控制基板處理裝置100的各部，來使基板處理裝置100對被搬入至基板處理裝置100內之半導體晶圓W實行特定的處理。
[基板處理裝置100的構成]
圖2係顯示實施例1中之基板處理裝置100的構成一例之剖視圖。本實施例中之基板處理裝置100例如圖2所示，係具有氣密地構成且電性接地之腔室1。腔室1係由例如表面覆蓋有陽極氧化披膜的鋁等而形成為略圓筒狀。
腔室1內係設置有例如由鋁等導電性金屬所形成之基材2a。基材2a係具有下部電極的功能。基材2a係被支撐在絕緣板3上所設置之導體的支撐台4。又，基材2a上方的外周係設置有例如由單結晶矽等所形成的聚焦環5。再者，基材2a及支撐台4的周圍係以圍繞基材2a及支撐台4之方式，而設置有例如石英等所構成的圓筒狀內壁組件3a。
基材2a的上方係以和基材2a略平行地對向之方式，換言之，和配置於基材2a上之半導體晶圓W呈對向之方式，而設置有具有作為上部電極的功能之噴淋頭16。噴淋頭16與基材2a係作為一對電極(上部電極與下部電極)而發揮功能。基材2a係透過匹配器11a而連接有高頻電源12a。又，基材2a係透過匹配器11b而連接有高頻電源12b。
高頻電源12a會對基材2a供應用於電漿產生之特定頻率(例如100MHz)的高頻電力。又，高頻電源12b會對基材2a供應用於離子吸引(偏壓)之特定頻率的高頻電力，即較高頻電源12a要低頻率(例如13MHz)的高頻電力。高頻電源12a及12b之開啟及關閉的控制，以及，藉由高頻電源12a及12b所供應之高頻的電力等係藉由後述控制裝置200而受到控制。
基材2a的上面係設置有用來吸附保持半導體晶圓W，並加熱半導體晶圓W之靜電夾具6。靜電夾具6係具有絕緣體6b，與設置於絕緣體6b之間之電極6a及複數加熱器6c。電極6a係連接於直流電源13。加熱器6c係連接於後述控制裝置200。靜電夾具6係藉由從直流電源13所施加的直 流電壓來使靜電夾具6的表面產生庫倫力，並藉由庫倫力來將半導體晶圓W吸附保持在靜電夾具6的上面。直流電源13之開啟及關閉係藉由後述控制裝置200而受到控制。
又，靜電夾具6係藉由從控制裝置200所供應的電力而受到加熱之加熱器6c來加熱半導體晶圓W。靜電夾具6的上面被分割為複數區域(即分割區域)，各個分割區域分別設置有1個加熱器6c。基材2a及靜電夾具6為載置台的一例。
基材2a的內部係形成有流通有GALDEN等的冷媒之流道2b，流道2b係透過配管2c及2d而連接有冷卻單元33。藉由從冷卻單元33所供應的冷媒會在流道2b內循環，而藉由與冷媒的熱交換來冷卻基材2a。藉由冷卻單元33所供應之冷媒的溫度及流量等係藉由後述控制裝置200而受到控制。
又，基材2a係以貫穿基材2a之方式，而設置有用以對半導體晶圓W的內面側供應氦氣等的傳熱氣體(內面側氣體)之配管32。配管32係連接於傳熱氣體供應部31。從傳熱氣體供應部31通過配管32被供應至半導體晶圓W的內面側之傳熱氣體的流量等係藉由後述控制裝置200而受到控制。
控制裝置200可藉由控制流通於流道2b之冷媒的溫度、被供應至靜電夾具6內之各加熱器6c的電力、以及被供應至半導體晶圓W的內面之傳熱氣體的流量，來將被吸附保持在靜電夾具6的上面之半導體晶圓W的溫度控制在特定範圍內的溫度。
噴淋頭16係設置於腔室1的上部。噴淋頭16係具備有本體部16a與構成電極板之上部頂板16b，而透過絕緣性組件45被支撐在腔室1的上部。本體部16a係由例如表面施有陽極氧化處理的鋁等所形成，其下部係裝卸自如地支撐有上部頂板16b。上部頂板16b係由例如石英等的含矽物質所形成。
本體部16a的內部係設置有氣體擴散室16c。本體部16a的底部係以位在氣體擴散室16c的下部之方式而形成有多個氣體流出口16e。上部頂板16b係以會在厚度方向貫穿該上部頂板16b之方式而設置有複數氣體導入口16f，各個氣體導入口16f係連通於上述氣體流出口16e。藉由上述般的構成，則被供應至氣體擴散室16c之處理氣體便會透過各個氣體流出口16e 及氣體導入口16f而噴淋狀地擴散並供應至腔室1內。此外，本體部16a等係設置有加熱器(圖中未顯示)或供冷媒循環之配管(圖中未顯示)等的溫度調整器，可在半導體晶圓W的處理中將噴淋頭16控制為所欲範圍內的溫度。
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的一端，配管15b的另一端則係透過閥V及質流控制器(MFC)15a而連接有處理氣體供應源15，該處理氣體供應源15會供應用於半導體晶圓W的處理之處理氣體。從處理氣體供應源15所供應之處理氣體係透過配管15b而被供應至氣體擴散室16c，再透過各個氣體流出口16e及氣體導入口16f而噴淋狀地擴散並供應至腔室1內。閥V及MFC15a係藉由後述控制裝置200而受到控制。
噴淋頭16係透過低通濾波器(LPF)40及開關41而電連接有可變直流電源42。可變直流電源42藉由開關41，便可進行直流電壓的供應及阻隔。可變直流電源42的電流及電壓以及開關41的開啟及關閉係藉由後述控制裝置200而受到控制。例如，從高頻電源12a及12b對基材2a供應高頻電力而在腔室1內的處理空間產生電漿之際，係依需要而藉由控制裝置200來開啟開關41，並對具有上部電極功能的噴淋頭16施加特定大小的直流電壓。
腔室1的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具有真空幫浦，藉由使該真空幫浦作動，便可將腔室1內減壓至特定的真空度。排氣裝置73的排氣流量等係藉由後述控制裝置200而受到控制。又，腔室1的側壁係設置有開口部74，開口部74係設置有用以開閉該開口部74之閘閥G。
腔室1的內壁係沿著內壁的面而裝卸自如地設置有沉積屏障76。又，內壁組件3a的外周面係以覆蓋內壁組件3a之方式而設置有沉積屏障77。沉積屏障76及77會防止蝕刻副產物(沉積物)附著在腔室1的內壁。和被吸附保持在靜電夾具6上的半導體晶圓W略相同高度之沉積屏障76的位置處係設置有直流地連接於地面之導電性組件(GND塊)79。藉由導電性組件79來抑制腔室1內的異常放電。
又，腔室1的周圍係配置有同心圓狀的環狀磁石9。環狀磁石9會在噴淋頭16與基材2a之間的空間形成磁場。環狀磁石9係藉由旋轉機構(圖中未顯示)而被旋轉自如地保持。
[靜電夾具6]
圖3係顯示靜電夾具6之上面一例之圖式。靜電夾具6的外周係以圍繞靜電夾具6之方式而設置有聚焦環5。載置有半導體晶圓W之靜電夾具6的上面被分割為複數分割區域60。各個分割區域60係靜電夾具6的上面被同心圓狀地分割為複數區域，進一步地，除了中心的區域以外，其餘各個同心圓狀區域於圓周方向被分割為複數區域後之各個區域。
本實施例中，靜電夾具6的上面例如圖3所示，係同心圓狀地被分割為5個區域。同心圓狀的5個區域當中，從中心第2個區域例如圖3所示，係於圓周方向被分割為3個區域。又，從中心第3個區域例如圖3所示，係於圓周方向被分割為6個區域。又，從中心第4個區域例如圖3所示，係於圓周方向被分割為9個區域。又，最外周的區域例如圖3所示，係於圓周方向被分割為8個區域。如此地，在本實施例中，靜電夾具6的上面便會被分割為27個分割區域60。此外，靜電夾具6之上面的分割方法不限於圖3所示之範例。
對應於各個分割區域60之靜電夾具6的內部係分別設置有1個加熱器6c。被供應至各個分割區域60所設置之加熱器6c的電力係藉由控制裝置200而分別被獨立地控制。此外，聚焦環5內亦沿著聚焦環5的形狀而設置有1個加熱器(圖中未顯示)，供應至該加熱器的電力係藉由控制裝置200而受到控制。控制裝置200會分別獨立地控制被供應至靜電夾具6之各個分割區域60所設置的27個加熱器6c之電力，與被供應至聚焦環5所設置的1個加熱器之電力。
[控制裝置200的構成]
圖4係顯示控制裝置200的一例之方塊圖。控制裝置200例如圖4所示，係具備有複數電力供應部20-1~20-n、測定部24、控制部25、及保持部26。此外，以下，當不區別各個複數電力供應部20-1~20-n而統稱的情況，則僅單純記載為電力供應部20。
電力供應部20係相對於靜電夾具6的分割區域60所設置之1個加熱器6c而分別設置有1個，會對相對應的加熱器6c供應電力。本實施例中，基板處理裝置100內係設置有28個加熱器6c，對應於各個加熱器6c而設置有28個電力供應部20。各個電力供應部20係具有開關(SW)21、電流計22及電壓計23。
SW21會依照來自控制部25的控制而進行開啟及關閉，在開啟的期間，會將從電源27所供應之電力供應至相對應的加熱器6c。電流計22會測定從電源27被供應至相對應的加熱器6c之交流電流的瞬間值並朝測定部24輸出。電壓計23會測定從電源27被供應至相對應的加熱器6c之交流電壓的瞬間值並朝測定部24輸出。
測定部24會依據從各個電力供應部20所輸出之加熱器6c的電壓及電流測定值，來測定各個加熱器6c的阻抗值。然後，測定部24會將針對各個加熱器6c所測定之阻抗值朝控制部25輸出。例如圖5所示，從電源27會輸出特定頻率(例如50Hz)的交流電壓，當SW21開啟的時間點，則加熱器6c便會供應有電壓及電流。圖5係顯示被供應至各加熱器6c之交流電壓及交流電流的波形一例之圖式。
測定部24係針對各個加熱器6c，依據鄰接之零交叉點中間的交流電壓及交流電流的瞬間值，來測定各個加熱器6c的阻抗值。零交叉點例如圖6所示，係指交流電壓的瞬間值為0V之時間點t1及t2。具體來說，測定部24會針對各個加熱器6c，例如圖6所示，將鄰接之零交叉點(即t1及t2)中間的時間點，即期間△t中所測定之交流電壓及交流電流的瞬間值的比作為阻抗值而加以測定。
此處，在進行半導體的製造之工廠內，由於各種製造裝置或搬送裝置等在運作，因此工廠內所使用的電源會包含有各種雜訊。於是，若使用工廠內的電源來對加熱器6c供應電力，則會因雜訊的影響而使電壓及電流的測定值發生變異。因此，本實施例的測定部24係針對各個加熱器6c，例如圖6所示般地由鄰接之零交叉點中間的時間點中所測定之交流電壓及交流電流的瞬間值的比來測定阻抗值。藉此，便可抑制雜訊的影響所造成電壓及電流的測定值變異，進而可更高精確度地測定各加熱器6c的阻抗值。
此外，測定部24係針對各加熱器6c，多次測定阻抗值並加以平均，藉此亦可更加降低雜訊的影響。又，若使用工廠內所使用之3相交流電源來作為被供應至各個加熱器6c的電力，則會因分別的相所含之不同雜訊的影響，而造成所測定之阻抗值的變異變大。因此，各個加熱器6c較佳係從單相的交流電源來供應交流電壓及交流電流。
保持部26會保持例如圖7所示之轉換表格260。圖7係顯示轉換表格260一例之圖式。轉換表格260例如圖7所示，係針對識別設置有各個加熱器6c之分割區域60的各個區域ID261，而儲存有個別表格262。各個個別表格262係對應於溫度263，而儲存有加熱器6c的阻抗值264。又，保持部26會保持顯示半導體晶圓W的處理之配方。配方係針對各個工序而包含有各分割區域60之目標溫度的資訊。此外，轉換表格260及配方等係藉由基板處理系統10的管理者等預先製作而儲存在保持部26內。
控制部25會依據保持在保持部26內之配方，來控制基板處理裝置100的各部。又，控制部25會在處理的各工序中，控制被供應至靜電夾具6的各分割區域60所設置之加熱器6c的電力，藉此進行控制來使各分割區域60的溫度成為配方所示之目標溫度。
具體來說，控制部25係在處理的各工序中，從保持部26來讀取各分割區域60的目標溫度資訊與轉換表格260。又，控制部25可隨時取得測定部24所測定之各個加熱器6c的阻抗值。然後，控制部25係針對靜電夾具6的各個分割區域60，參閱轉換表格260，而將對應於該分割區域60所設置之加熱器6c的阻抗值之溫度作為該分割區域60的溫度來加以推定。然後，控制部25會針對各個分割區域60，對應於所推定之溫度與目標溫度的差，藉由控制電力供應部20內之SW21之開啟與關閉的比率，來控制供應至加熱器6c的電力。
此處，若是藉由在靜電夾具6的各個分割區域60而於基材2a內設置溫度感測器，來測定各分割區域60的溫度，則基材2a內便需要有用以配置溫度感測器之空間。又，若是要更精細地控制靜電夾具6的溫度分佈之情況，則靜電夾具6便會被分割為更多的分割區域60。於是，基材2a內便會對應於分割區域60的數量而配置有更多的溫度感測器。若配置於基材2a 內之溫度感測器的數量變多，則基材2a的小型化便會變得困難。又，若配置於基材2a內之溫度感測器的數量變多，則基材2a的構造會變得複雜，且設計的自由度亦會降低。
相對於此，本實施例的基板處理系統10中，係依據靜電夾具6內的各個分割區域60所設置之加熱器6c的阻抗值來推定各分割區域60的溫度。藉此，便不須在基材2a內配置有溫度感測器，可謀求基材2a的小型化。又，由於不須或可減少配置於基材2a內之溫度感測器，故可簡化基材2a的構造，且亦提高設計的自由度。
[控制裝置200的動作]
圖8係顯示實施例1中之控制裝置200的動作一例之流程圖。例如，當控制裝置200依據配方而開始處理之情況，會開始本流程圖所示之溫度控制處理。此外，保持部26內係預先儲存有轉換表格260及配方等的資訊。
首先，控制部25會藉由控制各電力供應部20內的SW21，來開始對各加熱器6c之電力供應。然後，測定部24會依據鄰接之交流電壓的零交叉點中間的期間中，各電流計22所測定之交流電流的瞬間值與各電壓計23所測定之交流電壓的瞬間值，來針對各個分割區域60測定加熱器6c的阻抗值(S100)。測定部24會將各加熱器6c中，在特定期間(例如數秒間)之間所複數次測定之阻抗值加以平均，並將平均後的阻抗值朝控制部25輸出。
接下來，控制部25會針對各個分割區域60，參閱保持部26內的轉換表格260，將對應於該分割區域60所設置之加熱器6c的阻抗值之溫度，作為該分割區域60的溫度而加以推定(S101)。然後，控制部25會針對各個分割區域60，對應於所推定之溫度與目標溫度的差，來控制電力供應部20內的SW21之開啟與關閉的比率，藉此而控制供應至加熱器6c的電力(S102)。
接下來，控制部25會參閱配方來判定處理是否已結束(S103)。若處理未結束的情況(S103：No)，則測定部24會再度實行步驟S100所示之處理。另一方面，若處理已結束的情況(S103：Yes)，則控制裝置200便會結束本流程圖所示之溫度控制處理。
如此般地，本實施例之基板處理系統10係具備有基板處理裝置100及控制裝置200。基板處理裝置100係具有腔室1、設置於腔室1內而載置半 導體晶圓W之靜電夾具6、以及對應於將靜電夾具6的上面分割為複數區域之各個分割區域60而埋入在靜電夾具6的內部之加熱器6c。控制裝置200具有：保持部26，係針對各個分割區域60來保持轉換表格260，該轉換表格260會顯示埋入在靜電夾具6的內部之加熱器6c的阻抗與分割區域60的溫度之關係；測定部24，係針對各個分割區域60，來測定埋入在靜電夾具6的內部之加熱器6c的阻抗值；以及控制部25，係針各個分割區域60，參閱轉換表格260來推定對應於藉由測定部24所測定之加熱器6c的阻抗值之分割區域60的溫度，並控制供應至加熱器6c的電力以使所推定的溫度成為目標溫度。藉此，便可謀求靜電夾具6及基材2a的小型化及構造的簡單化。
又，本實施例中，各個加熱器6c係供應有交流電壓及交流電流，測定部24係依據供應至各個加熱器6c之交流電壓的瞬間值為0V之零交叉點，且為鄰接之零交叉點中間的時間點中之交流電壓及交流電流的瞬間值，來測定各個加熱器6c的阻抗值。藉此，則縱使是使用雜訊較多之工廠內電源的情況，測定部24仍可抑制各加熱器6c之阻抗值的測定精確度降低。
【實施例2】
上述實施例1中，由於係依據靜電夾具6內的各個分割區域60所設置之加熱器6c的阻抗值來推定各分割區域60的溫度，故不須設置有用以測定分割區域60的溫度之溫度感測器。相對於此，本實施例中，係在複數分割區域60當中的1個設置有溫度感測器。然後，會依據從設置有溫度感測器之分割區域60的加熱器6c的阻抗值所推定之溫度與藉由該溫度感測器所測定之溫度的差，來補正各分割區域60中所推定之溫度。
[基板處理裝置100的構成]
圖9係顯示實施例2中之基板處理裝置100的構成一例之剖視圖。此外，除了以下說明的點，圖9中，被賦予和圖2相同符號的組件由於與圖2所示之組件具有同一或同樣的功能，故省略說明。
本實施例中，靜電夾具6內之複數分割區域60當中的1個分割區域60係設置有1個用以在該分割區域60下方的基材2a內來測定該分割區域60的溫度之溫度感測器7。溫度感測器7例如為螢光式光纖溫度計。溫度感測 器7係從靜電夾具6的內面來測定1個分割區域60的溫度，並將所測定之溫度朝控制裝置200輸出。本實施例中，溫度感測器7係測定從中心第3個同心圓狀區域所含之6個分割區域60當中的1個分割區域60之溫度。
[控制裝置200的動作]
圖10係顯示實施例2中之控制裝置200的動作一例之流程圖。此外，除了以下說明的點，圖10中，被賦予和圖8相同符號的處理由於與圖8所示之處理為同樣的處理，故省略說明。
控制部25會在推定靜電夾具6之各分割區域60的溫度後(S101)，從溫度感測器7來取得藉由溫度感測器7所測定之分割區域60的溫度Ts之資訊(S110)。此外，步驟S110中，控制部25會將特定期間(例如數秒)內藉由溫度感測器7所複數次測定之分割區域60的溫度之平均值，作為藉由溫度感測器7所測定之分割區域60的溫度Ts而使用。然後，控制部25會藉由以下的記算式(1)來計算藉由溫度感測器7所測定之分割區域60的溫度Ts與針對設置有溫度感測器7之分割區域60所推定的溫度Te之差值△T(S111)。
式(1)：△T=Te-Ts
例如，針對設置有溫度感測器7之分割區域60所推定的溫度Te為18℃，且藉由溫度感測器7所測定之分割區域60的溫度Ts為20℃之情況，差值△T便為18-20=-2℃。
接下來，控制部25會判定差值△T的絕對值是否大於特定的閾值Tth(S112)。閾值Tth例如為0.2℃。若差值△T的絕對值為閾值Tth以下的情況(S112：No)，則控制部25會實行步驟S102所示之處理。
另一方面，若差值△T的絕對值大於閾值Tth的情況(S112：Yes)，則控制部25會以差值△T來補正針對各分割區域60所推定之溫度Te(S113)。具體來說，控制部25係針對各個分割區域60，在所推定之溫度Te加上差值△T，藉此來補正針對各分割區域60所推定之溫度Te。例如，當差值△T為-2℃，且針對某分割區域60所推定之溫度Te為20℃的情況，則控制部25會將針對該分割區域60所推定之溫度Te補正為20+(-2)=18℃。
[實驗結果]
圖11係用以說明藉由溫度感測器7的補正效果之圖式。圖11所示之實驗結果中，係使用在第1分割區域60設置有第1溫度感測器7，且在與第1分割區域60相異的第2分割區域60設置有第2溫度感測器7之基板處理裝置100。又，圖11所示之實驗結果中，第1分割區域60為同心圓狀區域當中，從中心側第3個區域所含之1個分割區域60，而第2分割區域60為同心圓狀區域當中，從中心側第4個區域所含之1個分割區域60。此外，第2溫度感測器7係僅為了這次的實驗而設置者。又，圖11中係將各分割區域60的溫度控制在30℃。又，冷媒的溫度為10℃。
圖11(A)係顯示未以第1溫度感測器7來進行補正之情況之第1分割區域60的溫度與被供應至該分割區域60所設置的加熱器6c之交流電壓的實效值。圖11(B)係顯示有以第1溫度感測器7來進行補正之情況下第1分割區域60的溫度與被供應至該分割區域60所設置的加熱器6c之交流電壓的實效值。第1分割區域60的溫度為藉由第1溫度感測器7所測定之溫度。
圖11(A)的實驗結果中，第1分割區域60的溫度變動為0.53℃之範圍內，表示溫度變動的分佈之3σ為0.34℃。圖11(B)的實驗結果中，第1分割區域60的溫度變動為0.09℃之範圍內，表示溫度變動的分佈之3σ為0.03℃。此外，σ係表示溫度變動分佈的標準偏差。
圖11(C)係顯示未以第1溫度感測器7來進行補正之情況之第2分割區域60的溫度與被供應至該分割區域60所設置的加熱器6c之交流電壓的實效值。圖11(D)係顯示有以第1溫度感測器7來進行補正之情況下第2分割區域60的溫度與被供應至該分割區域60所設置的加熱器6c之交流電壓的實效值。第2分割區域60的溫度係藉由第2溫度感測器7所測定之溫度。
圖11(C)的實驗結果中，第2分割區域60的溫度變動為0.51℃之範圍內，表示溫度變動的分佈之3σ為0.36℃。圖11(D)的實驗結果中，第2分割區域60的溫度變動為0.33℃之範圍內，表示溫度變動的分佈之3σ為0.26℃。
參閱圖11(A)及(C)的實驗結果，縱使是未以第1溫度感測器7來進行補正之情況，分割區域60的溫度變動範圍仍會被抑制在小於1℃。又，參閱圖11(B)及(D)的實驗結果，有以第1溫度感測器7來進行補正之情況， 分割區域60的溫度變動範圍則會被進一步抑制在小於0.5℃。
如此般地，本實施例之基板處理系統10中，對應於至少1個分割區域60之基材2a的內部係設置有溫度感測器7，控制部25係當藉由溫度感測器7所測定之分割區域60的溫度與依據設置於該分割區域60之加熱器6c的阻抗值所推定之溫度之間產生有特定值以上的差之情況，會依據該差來補正針對全部的分割區域60所推定之溫度。藉此，便可更高精確度地控制各分割區域60的溫度。
【實施例3】
上述實施例1及2中，轉換表格260係預先製作且被儲存在保持部26內。相對於此，本實施例之基板處理系統10中，亦會進行轉換表格260的製作。
圖12係顯示轉換表格260製作時之基板處理裝置100a的構成一例之剖視圖。轉換表格260的製作時，例如圖12所示，係將使用圖2或圖9所說明之噴淋頭16從腔室1卸下，並將例如圖12所示之校正單元50安裝在腔室1。此外，除了以下說明的點，圖12中，被賦予和圖2或圖9相同符號的組件由於與圖2或圖9所示之組件具有同一或同樣的的功能，故省略說明。
校正單元50係具有IR(Infra Red)照相機51及罩組件52。罩組件52係以IR照相機51的攝影方向會朝向靜電夾具6的方向之方式來支撐IR照相機51。IR照相機51會測定從靜電夾具6的上面所放射之特定波長的光線(本實施例中為紅外線)之放射量分佈。然後，IR照相機51會將顯示所測定之紅外線放射量的分佈之資訊朝控制裝置200輸出。
[轉換表格260的製作處理]
圖13係顯示實施例3中之控制裝置200的動作一例之流程圖。控制裝置200係當例如，從基板處理系統10的管理者等接收了轉換表格260的製作指示之情況，會開始本流程圖所示之轉換表格260的製作處理。此外，轉換表格260中所設定之各設定溫度的資訊係預先藉由基板處理系統10的管理者等而被儲存在保持部26內。
首先，控制部25會參閱保持部26，來選擇1個未選擇的設定溫度 (S200)。本實施例中，轉換表格260內，例如從20℃至120℃，每隔10℃總共11個設定溫度係被預先儲存在保持部26內。
接下來，控制部25會取得藉由溫度感測器7所測定之分割區域60的溫度(S201)。然後，控制部25會控制被供應至設置有溫度感測器7之分割區域60的加熱器6c之電力，以使設置有溫度感測器7之分割區域60的溫度與步驟S200中所選擇之設定溫度的差值成為特定值以內(例如±0.5℃以內)(S202)。步驟S202中，控制部25會控制各電力供應部20內的SW21，以使即便是設置有溫度感測器7之分割區域60以外的分割區域60的加熱器6c，仍會供應有同量的電力。此外，控制部25會對應於設定溫度來控制冷卻單元33，並調整在基材2a內流通之冷媒的溫度。
當設置有溫度感測器7之分割區域60的溫度與步驟S200中所選擇之設定溫度的差值成為特定值以內後，IR照相機51會測定從靜電夾具6的上面所放射之紅外線放射量的分佈(S203)。然後，IR照相機51會將顯示紅外線放射量的分佈之資訊朝控制裝置200輸出。控制部25係使用從IR照相機51所輸出之紅外線放射量分佈的資訊，來針對各個分割區域60將放射量加以平均，並針對各個分割區域60來計算紅外線的放射量。
接下來，控制部25會控制被供應至各加熱器6c的電力，以使來自未設置有溫度感測器7之其他分割區域60的紅外線放射量與來自設置有溫度感測器7之分割區域60的紅外線放射量之差值成為特定值以內(S204)。特定值係指將紅外線放射量的差換算為溫度差之情況下，會成為例如0.2℃的溫度差之值。
當來自未設置有溫度感測器7之其他分割區域60的紅外線放射量與來自設置有溫度感測器7之分割區域60的紅外線放射量之差值成為特定值以內後，測定部24會依據鄰接之交流電壓的零交叉點中間的時間點中各電流計22所測定之交流電流的瞬間值與各電壓計23所測定之交流電壓的瞬間值，來針對各個分割區域60測定加熱器6c的阻抗值(S205)。然後，控制部25會針對各個分割區域60，使步驟S200中所選擇之設定溫度與分割區域60所設置之加熱器6c的阻抗值具有對應關係來加以保持。
接下來，控制部25會參閱保持部26，來判定是否已選擇全部的設定溫 度(S206)。若有未選擇的設定溫度之情況(S206：No)，則控制部25會再度實行步驟S200所示的處理。
另一方面，若已選擇全部的設定溫度之情況(S206：Yes)，則控制部25會針對各個分割區域60，使設定溫度與加熱器6c的阻抗值具有對應關係來製作轉換表格260(S207)。然後，控制裝置200便結束本流程圖所示之轉換表格260的製作處理。
[硬體]
此外，上述實施例1~3所示之控制裝置200係藉由例如圖14所示般構成的電腦90而實現。圖14係顯示能夠實現控制裝置200功能之電腦90一例之圖式。電腦90係具備有CPU(Central Processing Unit)91、RAM(Random Access Memory)92、ROM(Read Only Memory)93、輔助記憶裝置94、通訊介面(I/F)95、輸出入介面(I/F)96及媒體介面(I/F)97。
CPU91會依據儲存在ROM93或輔助記憶裝置94之程式而動作，並進行各部的控制。ROM93係儲存有電腦90的起動時藉由CPU91所實行之啟動程式(boot program)，或依存於電腦90的硬體之程式等。
輔助記憶裝置94為例如HDD(Hard Disk Drive)或SSD(Solid State Drive)等，會儲存藉由CPU91所實行之程式及藉由該程式所使用之資料等。CPU91會從輔助記憶裝置94來讀取該程式並下載在RAM92上，並實行所下載的程式。
通訊I/F95係透過LAN(Local Area Network)等的通訊線路而與基板處理裝置100之間進行通訊。通訊I/F95會透過通訊線路來從基板處理裝置100接收資料並傳送至CPU91，再將CPU91所生成的資料透過通訊線路朝基板處理裝置100傳送。
CPU91係透過輸出入I/F96來控制鍵盤等的輸入裝置及顯示器等的輸出裝置。CPU91會透過輸出入I/F96來取得從輸入裝置所輸入的訊號並朝CPU91傳送。又，CPU91會將所生成的資料透過輸出入I/F96來朝輸出裝置輸出。
媒體I/F97會讀取儲存在記錄媒體98之程式或資料，並儲存在輔助記憶裝置94。記錄媒體98為例如DVD(Digital Versatile Disc)、PD(Phase change rewritable Disk)等的光學記錄媒體、MO(Magneto-Optical disk)等的光磁性記錄媒體、帶式媒體、磁性記錄媒體、或半導體記憶體等。
電腦90的CPU91係藉由實行安裝在RAM92上的程式，來實現電力供應部20、測定部24及控制部25的各功能。又，輔助記憶裝置94係儲存有保持部26內的資料。
電腦90的CPU91係從記錄媒體98來讀取安裝在RAM92上的程式並儲存在輔助記憶裝置94，但作為其他範例，亦可從其他裝置而透過通訊線路來取得程式並儲存在輔助記憶裝置94。
此外，所揭示之技術不限於上述實施例，可在其要旨之範圍內做各種變化。
例如，上述實施例1中，係依據供應至加熱器6c之交流電壓的瞬間值成為0V之零交叉點，且為鄰接之零交叉點中間的時間點中之交流電壓及交流電流的瞬間值，來測定各個加熱器6c的阻抗值。但供應至加熱器6c的電壓不限於交流電壓。例如，加熱器6c亦可供應有直流電壓及直流電流。此情況下，加熱器6c的阻抗值係由供應至加熱器6c之直流電壓及直流電流來求得。
又，上述實施例3中，係在亦被使用於半導體晶圓W的製造之基板處理裝置100a中，將噴淋頭16從腔室1卸下，而將校正單元50安裝在腔室1的上部。但所揭示之技術不限於此。例如，亦可在製造靜電夾具6及基材2a之製造商處，使用基板處理裝置100a來做為用以製作轉換表格260之工具。此情況下，便可不在基板處理裝置100a設置有轉換表格260製作時所不需的功能(例如，環狀磁石9、匹配器11a及11b、高頻電源12a及12b、直流電源13及傳熱氣體供應部31等)。
又，上述實施例2及3中，雖於基材2a內設置有1個溫度感測器7，但所揭示之技術不限於此。只要是少於分割區域60的數量之數量，則亦可於基材2a內設置有2個以上溫度感測器7。即便是設置有2個以上溫度感測器7的情況，相較於全部的分割區域60皆設置有溫度感測器7的情況，仍可達成靜電夾具6及基材2a的小型化及構造的簡單化。
又，上述實施例2中，係當從設置有溫度感測器7之分割區域60的加 熱器6c的阻抗值所推定之溫度Te，與藉由該溫度感測器7所測定之溫度Ts之間具有特定值以上的差之情況，會依據溫度Te與溫度Ts的差，來補正各分割區域60中所推定之溫度Te。但所揭示之技術不限於此。例如，不論溫度Te與溫度Ts之差值的大小，均可依據溫度Te與溫度Ts的差來補正各分割區域60中所推定之溫度Te。
又，上述實施例2及3中，係以螢光式光纖溫度計作為溫度感測器7為例來加以說明，但所揭示之技術不限於此。溫度感測器7只要是可進行溫度的測定之感測器，則亦可為例如熱電耦等。
6c‧‧‧加熱器
20-1~20-n‧‧‧電力供應部
21‧‧‧SW
22‧‧‧電流計
23‧‧‧電壓計
24‧‧‧測定部
25‧‧‧控制部
26‧‧‧保持部
27‧‧‧電源
100‧‧‧基板處理裝置

Claims (7)

  1. 一種基板處理系統，係具備有基板處理裝置與控制該基板處理裝置的控制裝置之基板處理系統，該基板處理裝置係具有：腔室；載置台，係設置於該腔室內而載置被處理基板；以及加熱器，係對應於將該載置台的上面分割為複數區域之各個分割區域，而埋入在該載置台的內部；該控制裝置係具有：保持部，係針對各個該分割區域來保持一表格，該表格會顯示埋入在該載置台的內部之加熱器的阻抗值與該分割區域的溫度之關係；測定部，係針對各個該分割區域，來測定埋入在該載置台的內部之加熱器的阻抗值；以及控制部，係針對各個該分割區域，參閱該表格來推定對應於藉由該測定部所測定之加熱器的阻抗值之該分割區域的溫度，並控制供應至該加熱器的電力以使所推定的溫度成為目標溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理系統，其中各個該加熱器係供應有交流電壓及交流電流；該測定部係依據供應至各個該加熱器之交流電壓的瞬間值為0V之零交叉點，且為鄰接之零交叉點中間的時間點中之交流電壓及交流電流的瞬間值，來測定各個該加熱器的阻抗值。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理系統，其中對應於至少1個該分割區域之該載置台的內部係設置有溫度感測器；該控制部係當藉由該溫度感測器所測定之該分割區域的溫度與依據設置於該分割區域之加熱器的阻抗值所推定之溫度之間產生有特定值以上的差之情況，會依據該差來補正針對全部的該分割區域所推定之溫度。
  4. 一種溫度控制方法，係針對具有腔室、設置於該腔室內而載置被處理基板之載置台、以及對應於將該載置台的上面分割為複數區域之各個分割區域而埋入在該載置台的內部之加熱器之基板處理裝置，來控制 該載置台表面的溫度之溫度控制方法；一控制裝置會實行以下步驟：測定步驟，係針對各個該分割區域，來測定埋入在該載置台的內部之加熱器的阻抗值；推定步驟，係針對各個該分割區域，參閱顯示埋入在該載置台的內部之加熱器的阻抗值與該分割區域的溫度之關係之表格，來推定對應於所測定之加熱器的阻抗值之該分割區域的溫度；以及控制步驟，係控制供應至該加熱器的電力以使所推定的溫度成為目標溫度。
  5. 如申請專利範圍第4項之溫度控制方法，其中各個該加熱器係供應有交流電壓及交流電流；該測定步驟中係依據供應至各個該加熱器之交流電壓的瞬間值為0V之零交叉點，且為鄰接之零交叉點中間的時間點中之交流電壓及交流電流的瞬間值，來測定各個該加熱器的阻抗值。
  6. 如申請專利範圍第4或5項之溫度控制方法，其中對應於至少1個該分割區域之該載置台的內部係設置有溫度感測器；在該控制步驟中，當藉由該溫度感測器所測定之該分割區域的溫度與依據設置於該分割區域之加熱器的阻抗值所推定之溫度之間產生有特定值以上的差之情況，會依據該差來補正針對全部的該分割區域所推定之溫度。
  7. 如申請專利範圍第6項之溫度控制方法，其中該控制裝置會進一步實行製作該表格之製作步驟；該製作步驟包含以下步驟：針對每個設定溫度，依據該溫度感測器所測定的溫度，來控制被供應至該分割區域所設置之加熱器的電力，以使設置有該溫度感測器之分割區域的溫度成為該設定溫度之步驟；針對各個該設定溫度，使用照相機來測定從各個該分割區域所放射之特定波長光線的放射量之步驟；針對各個該設定溫度，控制供應至各個該分割區域所設置之加熱 器的電力，以使從未設置有該溫度感測器之其他分割區域所放射之該特定波長光線的放射量與從設置有該溫度感測器之該分割區域所放射之該特定波長光線的放射量之差成為特定值以內之步驟；針對各個該設定溫度，來測定各個該分割區域所設置之加熱器的阻抗值之步驟；以及使該設定溫度與各個該分割區域所設置之加熱器的阻抗值具有對應關係來製作該表格之步驟。
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