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WO2022163484A1 - 温度制御方法及び基板処理装置 - Google Patents

温度制御方法及び基板処理装置 Download PDF

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Publication number
WO2022163484A1
WO2022163484A1 PCT/JP2022/001940 JP2022001940W WO2022163484A1 WO 2022163484 A1 WO2022163484 A1 WO 2022163484A1 JP 2022001940 W JP2022001940 W JP 2022001940W WO 2022163484 A1 WO2022163484 A1 WO 2022163484A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
substrate
pressure
heat transfer
transfer gas
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/001940
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大 五十嵐
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京エレクトロン株式会社 filed Critical 東京エレクトロン株式会社
Priority to KR1020237026046A priority Critical patent/KR20230136132A/ko
Priority to CN202280012537.2A priority patent/CN116830246A/zh
Publication of WO2022163484A1 publication Critical patent/WO2022163484A1/ja
Priority to US18/228,003 priority patent/US20230378004A1/en

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    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
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    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
    • H01J2237/24585—Other variables, e.g. energy, mass, velocity, time, temperature
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    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Definitions

  • the present disclosure relates to a temperature control method and a substrate processing apparatus.
  • a substrate processing apparatus may perform multiple processes on a substrate placed in a processing container. For example, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-100000, a process of generating plasma of a first process gas and a process of generating plasma of a second process gas are alternately performed on a substrate within a processing container.
  • the present disclosure provides a technique for correcting changes in substrate temperature for each process when multiple processes are performed on the substrate.
  • a mounting surface for mounting a substrate is formed, a flow path is formed inside for flowing a temperature control medium whose temperature is adjusted, and a heat transfer gas is discharged onto the mounting surface.
  • the temperature when performing a plurality of processes n (n is a process identifier and is a natural number greater than 1) in which heat input is generated in the substrate mounted on the mounting surface of the stage on which the discharge ports are formed.
  • the temperature of the temperature control medium is set to the temperature TB, and the pressure of the heat transfer gas supplied to the discharge port is reduced below the pressure Pn for each process n . and the temperature TW'n ,min of the substrate in the process n when the pressure of the heat transfer gas supplied to the ejection port is increased above the pressure Pn.
  • the temperature of the temperature control medium is adjusted to a temperature TB′′ that satisfies the following formula (1), and the heat transfer gas is supplied to the discharge port so that the temperature of the substrate reaches the temperature TWn for each process n . adjust the pressure of TB+max ( TWn -TW'n ,max ) ⁇ TB" ⁇ TB + min (TW n - TW' n, min ) (1)
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining changes in heat transfer characteristics according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a flow chart showing an example of the flow of the temperature control method according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the mounting table of the substrate processing apparatus according to the embodiment;
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of reduction in substrate thickness by etching according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing another example of substrate protection according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the substrate temperature obtained by the temperature control method according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a substrate processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining changes in heat transfer characteristics according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a flow chart showing an example of the flow of the temperature control method according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of changes in the relationship between the pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate depending on the amount of heat input from the plasma to the substrate according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of acquisition of substrate temperature from relational data according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram explaining adjustment of the temperature of the temperature control medium in the temperature control method according to the embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating adjustment of the pressure of the heat transfer gas in the temperature control method according to the embodiment.
  • the substrate processing apparatus performs substrate processing repeatedly, the parts wear out and the temperature of the substrate gradually changes over time.
  • the mounting surface of the mounting table on which the substrate is mounted is worn, the heat transfer characteristics change, and the temperature of the substrate changes over time.
  • Such variations in substrate temperature may affect the results of each process. Therefore, it is conceivable to correct the temperature of a temperature control medium such as a chiller that flows on the mounting table. cannot compensate for changes in temperature.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a substrate processing apparatus 1 according to an embodiment.
  • the substrate processing apparatus 1 includes a chamber 10 , a process gas supply section 20 , an RF (Radio Frequency) power supply section 30 and an exhaust system 40 .
  • the substrate processing apparatus 1 also includes a mounting table 11 and an upper electrode showerhead 12 .
  • the chamber 10 has a cylindrical space inside.
  • a mounting table 11 is provided inside the chamber 10 .
  • the mounting table 11 is formed in a columnar shape and is arranged in the central lower region within the chamber 10 .
  • An upper electrode showerhead 12 is positioned above the mounting table 11 and may function as part of the ceiling of the chamber 10 .
  • the mounting table 11 has a mounting surface 11a on which a substrate W such as a semiconductor wafer is mounted is formed in the center of the upper surface.
  • the mounting table 11 is configured to support the substrate W in the plasma processing space 10s where plasma processing is performed.
  • mounting table 11 includes lower electrode 111 , electrostatic chuck 112 and edge ring 113 .
  • the electrostatic chuck 112 is disposed on the lower electrode 111 and configured to support the substrate W on the top surface of the electrostatic chuck 112 .
  • the edge ring 113 is arranged to surround the substrate W on the top surface of the peripheral portion of the lower electrode 111 .
  • the lower electrode 111 is made of a conductive metal such as aluminum.
  • the lower electrode 111 functions as a base that supports the electrostatic chuck 112 and edge ring 113 .
  • the mounting table 11 may include a temperature control module configured to control at least one of the electrostatic chuck 112 and the substrate W to a target temperature.
  • the temperature control module may include heaters, channels, or combinations thereof.
  • the lower electrode 111 has a channel 111a formed therein for flowing the temperature control medium.
  • the channel 111a is formed on the entire surface of the mounting surface 11a corresponding to the mounting surface 11a on which the substrate W is mounted.
  • a temperature control medium such as a refrigerant or a heat medium flows through the flow path 111a.
  • the flow path 111 a is connected to the temperature control medium supply section 14 via the pipe 13 .
  • the temperature control medium supply unit 14 can control the temperature of the temperature control medium to be supplied.
  • the substrate processing apparatus 1 is configured to be able to control the temperature of the mounting table 11 by circulating temperature-controlled temperature control medium (for example, cooling water) from the temperature control medium supply unit 14 through the flow path 111a.
  • temperature-controlled temperature control medium for example, cooling water
  • the substrate processing apparatus 1 is configured to be able to supply a heat transfer gas to the back side of the substrate W.
  • the mounting table 11 has a mounting surface 11a formed with a discharge port 11b for discharging the heat transfer gas.
  • the discharge port 11b is connected to a gas supply pipe 15 passing through the mounting table 11.
  • the gas supply pipe 15 is connected to the heat transfer gas supply section 16 .
  • the heat transfer gas supply unit 16 supplies a heat transfer gas (backside gas) such as helium gas.
  • the heat transfer gas supply unit 16 is provided with a flow rate controller so that the amount of heat transfer gas supplied can be controlled. With these configurations, the temperature of the substrate W attracted and held by the electrostatic chuck 112 on the upper surface of the mounting table 11 is controlled.
  • the substrate processing apparatus 1 can control the temperature of the substrate W by controlling the temperature of the temperature control medium flowing through the flow path 111a and the flow rate of the heat transfer gas supplied to the back side of the substrate W.
  • the upper electrode showerhead 12 is configured to supply one or more process gases from the process gas supply 20 to the plasma processing space 10s.
  • the upper electrode showerhead 12 has a gas inlet 12a, a gas diffusion chamber 12b, and multiple gas outlets 12c.
  • Gas inlet 12a is in fluid communication with process gas supply 20 and gas diffusion chamber 12b.
  • a plurality of gas outlets 12c are in fluid communication with the gas diffusion chamber 12b and the plasma processing space 10s.
  • the upper electrode showerhead 12 is configured to supply one or more process gases from a gas inlet 12a to the plasma processing space 10s via a gas diffusion chamber 12b and a plurality of gas outlets 12c.
  • the process gas supply 20 may include one or more gas sources 21 and one or more flow controllers 22.
  • process gas supply 20 is configured to supply one or more process gases from respective gas sources 21 through respective flow controllers 22 to gas inlets 12a.
  • Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure controlled flow controller.
  • process gas supply 20 may include one or more flow modulation devices that modulate or pulse the flow of one or more process gases.
  • the RF power supply 30 supplies RF power, such as one or more RF signals, to one or more of the lower electrode 111, the upper electrode showerhead 12, or both the lower electrode 111 and the upper electrode showerhead 12. electrodes.
  • RF power supply 30 may function as at least part of a plasma generator configured to generate a plasma from one or more process gases in a plasma processing chamber.
  • RF power supply 30 includes two RF generators 31a, 31b and two matching circuits 32a, 32b.
  • RF power supply 30 is configured to supply a first RF signal from first RF generator 31a to bottom electrode 111 through first matching circuit 32a.
  • the first RF signal may have a frequency within the range of 27MHz-100MHz.
  • the RF power supply 30 is configured to supply a second RF signal from the second RF generator 31b to the lower electrode 111 via the second matching circuit 32b.
  • the second RF signal may have a frequency within the range of 400 kHz to 13.56 MHz.
  • a DC (Direct Current) pulse generator may be used instead of the second RF generator 31b.
  • the RF power supply 30 provides a first RF signal from an RF generator to the bottom electrode 111, a second RF signal from another RF generator to the bottom electrode 111, and a third RF signal may be configured to be supplied to the lower electrode 111 from another RF generator.
  • a DC voltage may be applied to the top electrode showerhead 12 .
  • the amplitude of one or more RF signals may be pulsed or modulated.
  • Amplitude modulation may involve pulsing the RF signal amplitude between an on state and an off state, or between two or more different on states.
  • the chamber 10 is formed with an exhaust port 10e for exhausting the inside.
  • the mounting table 11 is disposed in the center, and the exhaust port 10e is located around the mounting table 11 and lower than the mounting surface 11a of the mounting table 11 on which the substrate W is mounted. is provided.
  • the exhaust port 10 e is provided at the bottom of the chamber 10 around the mounting table 11 .
  • the exhaust system 40 may be connected to an exhaust port 10 e provided at the bottom of the chamber 10 .
  • Exhaust system 40 may include a pressure valve and a vacuum pump. Vacuum pumps may include turbomolecular pumps, roughing pumps, or combinations thereof.
  • the operation of the substrate processing apparatus 1 configured as described above is centrally controlled by the control unit 60 .
  • a user interface 61 and a storage unit 62 are connected to the control unit 60 .
  • the user interface 61 includes an operation unit such as a keyboard for inputting commands for the process manager to manage the substrate processing apparatus 1, and a display unit such as a display for visualizing and displaying the operating status of the substrate processing apparatus 1. It is configured.
  • the user interface 61 accepts various operations. For example, the user interface 61 receives a predetermined operation instructing the start of plasma processing.
  • the storage unit 62 is a storage device that stores various data.
  • the storage unit 62 is a storage device such as a hard disk, SSD (Solid State Drive), or optical disk.
  • the storage unit 62 may be a rewritable semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), flash memory, NVSRAM (Non Volatile Static Random Access Memory).
  • the storage unit 62 stores an OS (Operating System) and various programs executed by the control unit 60 .
  • the storage unit 62 stores various programs including a program for executing temperature control method processing, which will be described later.
  • the storage unit 62 stores various data used by the programs executed by the control unit 60 .
  • the storage unit 62 stores the temperature of the temperature control medium, the gas type and gas flow rate used in the plasma processing, the supplied RF power, the flow rate of the heat transfer gas, and the temperature of the substrate W for each process performed on the substrate W. Processing conditions such as temperature are stored as recipes.
  • the storage unit 62 can also store other data in addition to the data exemplified above.
  • the control unit 60 is a device that controls the substrate processing apparatus 1 .
  • electronic circuits such as CPU (Central Processing Unit) and MPU (Micro Processing Unit), and integrated circuits such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and FPGA (Field Programmable Gate Array) can be employed.
  • the control unit 60 has an internal memory for storing programs defining various processing procedures and control data, and executes various processing using these.
  • the control unit 60 functions as various processing units by running various programs.
  • the control unit 60 has a first acquisition unit 60a, a correction determination unit 60b, a second acquisition unit 60c, and an adjustment unit 60d.
  • the control unit 60 controls the substrate processing apparatus 1 and performs a plurality of processes on the substrate W placed on the mounting table 11 inside the chamber 10 according to the recipe stored in the storage unit 62 .
  • the substrate processing apparatus 1 when the substrate processing apparatus 1 repeatedly performs substrate processing, the parts wear out and the temperature of the substrate W gradually changes over time.
  • the mounting surface 11a of the mounting table 11 wears due to friction with the substrate W or plasma, and the heat transfer characteristics change, and the temperature of the substrate W changes with time.
  • the processing results of each process may be affected.
  • FIG. 2 is a diagram explaining changes in heat transfer characteristics according to the embodiment.
  • the mounting table 11 is schematically shown on the left side, and a circuit showing the heat flow of the mounting table 11 is schematically shown on the right side.
  • the mounting table 11 has an electrostatic chuck 112 arranged on a lower electrode 111 .
  • the lower electrode 111 has a channel 111a formed therein.
  • the mounting table 11 mounts the substrate W on a mounting surface 11 a that is the upper surface of the electrostatic chuck 112 .
  • An uneven pattern such as dots is formed on the placement surface 11a.
  • a heat transfer gas such as helium gas is accumulated in the concave portions of the pattern of the mounting surface 11a.
  • the heat input from the plasma 120 to the substrate W is indicated as heat ⁇ Q .
  • the heat of the substrate W is conducted to the mounting table 11 via the uneven pattern of the mounting surface 11 a of the mounting table 11 .
  • the thermal resistance of the convex portion of the mounting surface 11a is indicated by R Dot
  • the thermal resistance of the heat transfer gas of the concave portion of the mounting surface 11a is indicated by R gas .
  • the temperature of the lower electrode 111 is controlled to be constant by a temperature control medium flowing through the flow path 111a.
  • the heat transferred to the lower electrode 111 is discharged outside by the temperature control medium.
  • the lower electrode 111 is indicated as GND b because the temperature of the lower electrode 111 is controlled to be constant by the temperature control medium.
  • the heat input ⁇ Q from the plasma 120 to the substrate W changes with time due to deterioration and wear of the chamber 10.
  • FIG. the thermal resistance R Dot changes with time due to wear of the pattern of the mounting surface 11a.
  • the heat input ⁇ Q and the thermal resistance R Dot change over time and cannot be corrected directly.
  • the substrate processing apparatus 1 it is conceivable to correct the temperature of the substrate W by changing the temperature of the temperature control medium flowing through the flow path 111a.
  • the substrate processing apparatus 1 can change the GND b and offset the temperature of the substrate W by changing the temperature of the temperature control medium flowing through the channel 111a.
  • the change characteristics of the temperature of the substrate W differ for each process.
  • the heat input ⁇ Q from the plasma 120 to the substrate W differs for each process.
  • the temperature of the substrate W cannot be corrected for each process only by changing the temperature of the temperature control medium.
  • the convex portion of the mounting surface 11a mainly conducts heat to the substrate W, and the surface shape of the mounting surface 11a is transferred to the substrate W.
  • the temperature of the substrate W changes between the convex portions and the concave portions of the pattern on the mounting surface 11a, and the amount of etching of the substrate W differs between the convex portions and the concave portions of the pattern. surface shape is transferred to the substrate W.
  • the supply of the heat transfer gas is excessively increased, the heat transfer gas leaks from the periphery of the substrate W, causing an abnormality such as electric discharge.
  • FIG. 3 is a flow chart showing an example of the flow of the temperature control method according to the embodiment.
  • the first acquisition unit 60a acquires the temperature of the temperature control medium before the temperature change when performing a plurality of processes, the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16, and the temperature of the substrate W for each process. acquire (step S1). For example, the first acquisition unit 60a supplies the heat transfer gas from the heat transfer gas supply unit 16 for each process when executing a plurality of processes according to the recipe stored in the storage unit 62 at the reference timing before the temperature change. The pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate W are obtained. The pressure of the heat transfer gas may be obtained by measuring the flow rate of the gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16, or may be obtained by reading the flow rate of the heat transfer gas stored in the recipe. The temperature of the substrate W may also be obtained by measuring the actual temperature of the substrate W, or may be obtained by reading out the temperature of the substrate W stored in the recipe.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the mounting table 11 of the substrate processing apparatus 1 according to the embodiment.
  • a measurement unit 17 is provided below the mounting table 11 .
  • the measurement unit 17 measures the temperature of the substrate W by light interference.
  • the mounting table 11 is formed with a through hole 11c penetrating to the mounting surface 11a corresponding to the position of the measuring unit 17 .
  • a member that transmits light is provided in the through hole 11c.
  • the measurement unit 17 incorporates a light source that emits light and optical elements such as mirrors, lenses, and splitters, and is capable of emitting interfering light. For example, the measuring unit 17 splits the intermediate portion of the optical path until the light generated by the light source is emitted to the outside into two optical paths using a half mirror or the like, and the length of one optical path is set to the length of the other optical path. Interference is caused by changing the optical path difference to irradiate light of various interference waves with different optical path differences.
  • the measurement unit 17 may be provided with a plurality of light sources, control the light from each light source with an optical element, and irradiate light of various interference waves with different optical path differences.
  • the measurement unit 17 detects signal intensities of light of various interference waves reflected by the substrate W.
  • the substrate W When the substrate W is heated by the action of plasma or the like, it expands and its refractive index changes. Therefore, the position of the interference waveform shifts before and after the temperature change, and the peak-to-peak width of the interference waveform changes.
  • the measurement unit 17 detects the temperature by measuring the peak-to-peak width of the interference waveform. Any light can be used as the light source of the measurement unit 17 as long as interference can be measured.
  • the substrate W is a semiconductor wafer, it is preferable that the reflected light from at least the distance between the front surface and the rear surface of the semiconductor wafer (usually about 800 to 1500 ⁇ m) does not cause interference.
  • Low coherence light refers to light with a short coherence length.
  • the center wavelength of the low coherence light is preferably 0.3 to 20 ⁇ m, more preferably 0.5 to 5 ⁇ m.
  • the coherence length is preferably 0.1 to 100 ⁇ m, more preferably 3 ⁇ m or less.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of reduction in the thickness of the substrate W by etching according to the embodiment.
  • a decrease in the thickness of the substrate W causes a deviation in the measured temperature. Therefore, as the substrate W, a substrate W for temperature measurement such as a tummy wafer may be used. Further, the substrate W may be protected so that the temperature measurement position where the light from the measurement unit 17 is incident is not worn out.
  • the substrate W shown in FIG. 5 is provided with a protective chip 130 at a temperature measurement position where the light from the measurement unit 17 is incident.
  • the chip 130 may be provided with a reflective film 131 that reflects light on the substrate W side. Even if the substrate W is subjected to a plasma etching or sputtering process and the substrate W is worn from the upper surface side, the temperature measurement position can be prevented from being worn.
  • FIG. 6 is a diagram showing another example of protection of the substrate W according to the embodiment.
  • the substrate W shown in FIG. 6 has a reflective film 141 and a protective film 140 formed on its upper surface.
  • the protective film 140 may be any film as long as it can protect the upper surface of the substrate W from plasma etching and sputtering.
  • the protective film 140 only needs to protect the top surface of the substrate W during temperature measurement and may be consumed. When the protective film 140 is worn out, the substrate W is replaced with a new one and the temperature is measured.
  • the substrate W used for temperature measurement may be a processing substrate on which a plasma process such as etching or sputtering is actually performed, or may be a dummy substrate. Further, it is known that the plasma state when plasma is generated may differ depending on the surface state of the substrate, and in such cases, the plasma heat input to the substrate may also change. Therefore, when a protective film 140 is formed on the top surface of the substrate W as shown in FIG. is desirable. For example, when a patterned resist is used, the material of the protective film 140 is preferably a resist or a blanket film of an organic material.
  • the material of the protective film 140 is desirably a blanket film of a silicon oxide film or a silicon nitride film.
  • the configuration for measuring the temperature of the substrate W is not limited to the above, and any configuration may be used as long as the temperature of the substrate W can be measured.
  • the temperature of the substrate W may be measured by providing a temperature sensor such as a thermocouple on the mounting surface 11 a of the mounting table 11 .
  • the temperature may be measured from infrared light emitted from the substrate W by providing an infrared sensor in the upper electrode showerhead 12 .
  • the correction determination unit 60b determines whether the temperature of the substrate W in each process needs to be corrected (step S2). For example, the correction determination unit 60b periodically measures the temperature of the substrate W for each process using the measurement unit 17 at a predetermined timing. The timing for measuring the temperature is, for example, each time a certain number of wafers W are processed.
  • the correction determination unit 60b compares the measured temperature of the substrate W with the temperature of the substrate W acquired in step S1 for each process, and obtains the temperature change of the substrate W for each process.
  • the correction determination unit 60b determines whether the temperature change of the substrate W exceeds a predetermined threshold for each process, and corrects the temperature of the substrate W when the temperature change of the substrate W exceeds the threshold in any process. is necessary.
  • the correction determination unit 60b does not measure the temperature of the substrate W, and measures the temperature of the substrate W at a predetermined temperature that causes the temperature change. It may be determined that the temperature of the substrate W needs to be corrected each time a number of substrates are processed.
  • step S2 If temperature correction is not necessary (step S2: No), the correction determination unit 60b repeats the determination of step S2.
  • the second acquisition unit 60c increases the temperature of the substrate W when the pressure of the heat transfer gas is decreased and the pressure of the heat transfer gas is increased for each process n.
  • the temperature of the substrate W in the case where the wafer W is held is obtained (step S3).
  • the adjustment unit 60d adjusts the temperature of the temperature control medium supplied from the temperature control medium supply unit 14 and the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 for each process to adjust the temperature of the substrate W for each process. Correct the change (step S4).
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the temperature of the substrate W obtained by the temperature control method according to the embodiment.
  • 7A to 7D schematically show changes in the temperature of the substrate W for each process by the temperature control method according to the embodiment.
  • Processes 1 to 3 have different recipes, and the heat input ⁇ Q from the plasma 120 to the substrate W is different.
  • step S1 described above the first acquisition unit 60a performs a plurality of processes n (n is a process identifier and is a natural number greater than 1) that generate heat input to the substrate W before the temperature changes.
  • the reference temperature TB of the temperature control medium, the pressure Pn of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 for each process n , and the temperature TWn of the substrate W are obtained.
  • FIG. 7A shows the temperatures TW 1 -TW 3 of the substrate W in the processes 1-3.
  • step S2 the correction determination unit 60b determines whether the temperature change of the substrate W exceeds a predetermined threshold value for each process n, and the temperature change of the substrate W exceeds the threshold value in any process n. In this case, it is determined that the temperature of the substrate W needs to be corrected.
  • FIG. 7B shows the case where the temperature of the substrate W in the processes 1 to 3 reaches temperatures TW' 1 to TW' 3 due to aging.
  • the correction determination unit 60b determines that the temperature of the substrate W needs to be corrected when the temperature change of the substrate W exceeds the threshold value in the processes 1 to 3.
  • FIG. 7B shows the case where the temperature of the substrate W in the processes 1 to 3 reaches temperatures TW' 1 to TW' 3 due to aging.
  • the correction determination unit 60b determines that the temperature of the substrate W needs to be corrected when the temperature change of the substrate W exceeds the threshold value in the processes 1 to 3.
  • the second obtaining unit 60c obtains the temperature of the substrate W when the pressure of the heat transfer gas is decreased and the temperature of the substrate W when the pressure of the heat transfer gas is increased for each process n. and get.
  • the second acquisition unit 60c sets the temperature of the temperature control medium to the temperature TB, and for each process n, the temperature of the heat transfer gas supply unit 16 is set within a range in which the surface shape of the mounting surface 11a is not transferred to the substrate W.
  • the temperature TW'n ,max of the substrate W in the process n when the pressure of the heat transfer gas to be supplied is reduced below the pressure Pn, and the heat transfer gas supply part within a range in which an abnormality due to leakage of the heat transfer gas does not occur The temperature TW'n ,min of the substrate W in the process n when the pressure of the heat transfer gas supplied from 16 is increased above the pressure Pn is obtained.
  • the substrate processing apparatus 1 when the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 is reduced, heat transfer between the substrate W and the recessed portion of the mounting surface 11a of the mounting table 11 by the heat transfer gas is reduced. Therefore, the temperature of the substrate W rises.
  • the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 increases, heat transfer between the substrate W and the substrate W in the concave portion of the mounting surface 11a of the mounting table 11 due to the heat transfer gas is reduced. Since the temperature increases, the temperature of the substrate W decreases.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate W according to the embodiment.
  • a graph showing the relationship between the pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate W is shown in FIG.
  • the heat transfer gas supply unit 16 can supply the heat transfer gas within a pressure control range of, for example, 5 to 50 Torr.
  • the temperature of the substrate W decreases as the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 increases.
  • the convex portion of the mounting surface 11a mainly conducts heat to the substrate W, and the surface shape of the mounting surface 11a is transferred to the substrate W.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of changes in the relationship between the pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate W depending on the amount of heat input from the plasma 120 to the substrate W according to the embodiment.
  • the curve showing the relationship between the pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate W shifts upward as a whole.
  • the second acquisition unit 60c sequentially decreases the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 within a range in which the surface shape of the mounting surface 11a is not transferred to the substrate W.
  • the temperature TW′ n,max of the substrate W is measured by the measurement unit 17 and obtained for each process n.
  • FIG. 7C shows that the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 is set within a range in which the surface shape of the mounting surface 11a is not transferred to the substrate W for each of the processes 1 to 3.
  • the temperatures TW' 1,max to TW' 3,max of the substrate W are shown when they are reduced below P 1 to P 3 .
  • the second acquisition unit 60c acquires W′ 1,max to TW′ 3,max by measuring with the measurement unit 17 .
  • the pressure of the heat transfer gas may be lowered within a range where transfer to the substrate W does not occur, and the pressure does not necessarily need to be lowered to the boundary where transfer does not occur. Further, the value of the pressure of the heat transfer gas to be lowered may be determined in advance within a range in which transfer to the substrate W does not occur by experiment or the like.
  • the second acquisition unit 60c sequentially increases the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 within a range in which an abnormality due to leakage of the heat transfer gas does not occur for each process n, thereby obtaining a substrate for each process n.
  • the temperature TW′ n,min of W is measured by the measurement unit 17 and acquired.
  • FIG. 7(D) shows that the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 is higher than the pressures P 1 to P 3 within the range in which an abnormality due to heat transfer gas leakage does not occur for each of the processes 1 to 3.
  • the increased temperatures TW' 1,min to TW' 3,min of the substrate W are shown.
  • the second acquisition unit 60c acquires W′ 1,min to TW′ 3,min by measuring with the measurement unit 17 .
  • the pressure of the heat transfer gas may be increased within a range in which an abnormality due to leakage of the heat transfer gas does not occur, and the pressure does not necessarily need to be increased to the boundary where an abnormality does not occur. Also, the value of the pressure of the heat transfer gas to be increased may be determined in advance within a range where no abnormality occurs by experiment or the like.
  • the second acquisition unit 60c actually decreases and increases the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16, and measures the temperatures TW' n,max and TW' n,min of the substrate W by the measurement unit 17.
  • the second acquisition unit 60c may acquire the temperatures TW' n,max and TW' n,min of the substrate W from the relationship between the pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate W.
  • the storage unit 62 stores relational data indicating the relation between the pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate W as shown in FIG. 8 for each process.
  • the relational data may be a relational expression in which the relation between the pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate W is modeled as a mathematical formula, or data storing the temperature of the substrate W at each pressure of the heat transfer gas.
  • the second acquisition unit 60c reads the relational data corresponding to the process from the storage unit 62 for each process, and calculates the temperature of the substrate W when the pressure of the heat transfer gas is actually decreased and increased from the relational data corresponding to the process.
  • TW'n ,max and TW'n ,min may be obtained.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of obtaining the temperatures TW' n,max and TW' n,min of the substrate W from the relational data according to the embodiment.
  • the second acquisition unit 60c acquires the temperature TW'n ,max of the substrate W at the pressure b and the temperature TW'n ,min of the substrate W at the pressure a.
  • step S4 described above the adjustment unit 60d adjusts the temperature of the temperature control medium and the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 to correct changes in the temperature of the substrate W for each process.
  • the adjustment unit 60d adjusts the temperature of the temperature control medium to a temperature TB′′ that satisfies the following formula (1).
  • TWn -TW'n ,max TB+max ( TWn -TW'n ,max ) ⁇ TB" ⁇ TB + min (TW n - TW' n, min )
  • max (TW n - TW' n,max ) is a function that obtains the maximum value among the values obtained from TW n - TW' n,max for each process n.
  • min(TW n - TW' n,min ) is a function for obtaining the minimum value among the values obtained for TW n - TW' n,min of each process n.
  • FIG. 11 is a diagram explaining adjustment of the temperature of the temperature control medium in the temperature control method according to the embodiment.
  • FIG. 11A shows the temperatures TW 1 to TW 3 of the substrate W in the processes 1 to 3 obtained in step S1.
  • FIG. 11(B) shows the temperatures TW′ 1 to TW′ 3 of the substrate W in processes 1 to 3 that have changed over time and the temperatures of the substrate W in processes 1 to 3 shown in FIGS. 7(B) to (D).
  • a range from temperatures TW' 1,max to TW' 3,max to temperatures TW' 1,min to TW' 3,min is shown.
  • the temperature of the substrate W that can be raised by reducing the amount of heat transfer gas within a range in which the surface shape of the mounting surface 11a is not transferred to the substrate W is TW′ 1,max to TW. ' 3,max .
  • Processes 1 to 3 increase the temperature of the temperature control medium by ⁇ TB, thereby increasing the temperatures TW′ 1,max to TW′ 3,max of the substrate W by ⁇ TB, respectively.
  • the temperatures TW'' 1 to TW'' 3 are the temperatures obtained by increasing the temperatures TW' 1,max to TW' 3,max of the substrate W by ⁇ TB, respectively.
  • the processes 1 to 3 can be transferred onto the substrate W.
  • the temperature of the substrate W can be corrected by adjusting the pressure of the heat transfer gas within a range in which it does not occur.
  • ⁇ TB must satisfy the following formula (2).
  • the temperature of the substrate W that can be lowered by increasing the amount of the heat transfer gas within a range in which an abnormality such as discharge does not occur is temperatures TW' 1,min to TW' 3,min .
  • the temperatures TW' 1,min to TW' 3,min of the substrate W rise by ⁇ TB by increasing the temperature of the temperature control medium by ⁇ TB.
  • the temperatures TW'' 1 to TW'' 3 are obtained by increasing the temperatures TW' 1,min to TW' 3,min of the substrate W by ⁇ TB, respectively.
  • TW′′ 1 to TW′′ 3 of the substrates W in the processes 1 to 3 which have increased the temperature of the temperature control medium by ⁇ TB, respectively become TW 1 to TW 3 or less, an abnormality such as discharge occurs in the processes 1 to 3.
  • the temperature of the substrate W can be corrected by adjusting the pressure of the heat transfer gas within a range in which it does not. In this case, ⁇ TB must satisfy the following formula (3).
  • Expressions (2) and (3) are the correction range of the temperature of the temperature control medium.
  • the temperature TB′′ of the temperature control medium after correction is the temperature TB+ ⁇ TB of the temperature control medium before correction. Therefore, the above formula (1) is obtained from the formulas (2) and (3).
  • the heat transfer gas is used for each process without causing an abnormality such as the transfer of the surface shape of the mounting surface 11a to the substrate W or discharge.
  • the temperature of the substrate W can be corrected by adjusting the pressure.
  • the range in which the pressure of the heat transfer gas can be adjusted is narrow. It is preferable to adjust the temperature of the temperature control medium to a temperature near the center of the range of the temperature TB′′ shown in 1).
  • the adjustment unit 60d adjusts the temperature of the temperature control medium to the center temperature of the range of the temperature TB′′ shown in Equation (1).
  • FIG. 12 is a diagram illustrating adjustment of the pressure of the heat transfer gas in the temperature control method according to the embodiment.
  • FIG. 12A shows the temperatures TW 1 to TW 3 of the substrate W in the processes 1 to 3 obtained in step S1.
  • FIG. 12B shows a state in which the temperature of the temperature control medium is raised by ⁇ TB and adjusted to the temperature TB′′.
  • the temperatures of W are temperatures TW' 1 to TW' 3 .
  • the adjustment unit 60d further adjusts the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 so that the temperature of the substrate W reaches the temperature TWn for each process n .
  • the adjustment unit 60d measures the temperature of the substrate W using the measurement unit 17 for each process n , and adjusts the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 so that the temperature of the substrate W reaches the temperature TWn. adjust.
  • FIG. 12C shows a state in which the pressure of the heat transfer gas is adjusted for each process n.
  • the temperatures TW′′ 1 to TW′′ 3 of the substrate W in the processes 1 to 3 after adjusting the pressure of the heat transfer gas are the temperatures TW 1 to TW 3 .
  • the adjustment unit 60d measures the temperature of the substrate W using the measurement unit 17 and adjusts the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16.
  • the adjustment unit 60d may adjust the pressure of the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas supply unit 16 using relational data indicating the relationship between the pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate W.
  • the adjustment unit 60d reads the relational data corresponding to the process from the storage unit 62 for each process, and supplies the temperature of the substrate W from the relational data corresponding to the process from the heat transfer gas supply unit 16 so that the temperature of the substrate W becomes the temperature TWn .
  • the pressure of the heat transfer gas may be adjusted.
  • the mounting surface 11a on which the substrate W is mounted is formed, the channel 111a through which the temperature-adjusted temperature control medium flows is formed inside, and the mounting surface 11a is formed.
  • Temperature change when performing a plurality of processes n in which heat input is generated in the substrate W mounted on the mounting surface 11a of the stage (mounting table 11) having the discharge port 11b for discharging the heat transfer gas formed in the stage 11a The temperature TB of the previous temperature control medium, the pressure Pn of the heat transfer gas supplied to the discharge port 11b for each process n , and the temperature TWn of the substrate W are obtained.
  • the temperature of the temperature control medium is set to the temperature TB, and the pressure of the heat transfer gas supplied to the discharge port 11b is reduced below the pressure Pn for each process n .
  • the temperature of the temperature control medium is adjusted to the temperature TB′′ that satisfies the above formula (1), and the temperature of the substrate W is adjusted to the temperature TWn for each process n .
  • the temperature control method according to the embodiment corrects changes in the temperature of the substrate W for each process n when a plurality of processes n are performed on the substrate W. can.
  • the temperature TW' n,max and the temperature TW' n,min are obtained by setting the temperature of the temperature control medium to the temperature TB after the temperature change, and setting each process n.
  • the temperature control method can adjust the pressure of the heat transfer gas within a range that does not cause an abnormality due to the transfer of the surface shape of the mounting surface 11a to the substrate W and the leakage of the heat transfer gas. , the change in the temperature of the substrate W for each process n can be corrected.
  • the acquisition of the temperature TWn and the acquisition of the temperature TW'n ,max and the temperature TW'n ,min are performed by measuring the temperature of the substrate W by the measurement unit 17 that measures the temperature of the substrate W. Measure and get. Accordingly, the temperature control method according to the embodiment can actually measure the temperature of the substrate W to obtain the temperature TWn , the temperature TW'n ,max , and the temperature TW'n ,min .
  • the temperature TB and the temperature TWn of the temperature control medium are obtained from a recipe that stores the temperature of the temperature control medium and the temperature of the substrate W for each process n as processing conditions.
  • the temperature TW'n ,max and the temperature TW'n ,min are obtained using relationship data indicating the relationship between the pressure of the heat transfer gas and the temperature of the substrate W for each process n. TW′n ,max of the substrate W in the process n when the pressure of the heat transfer gas supplied to the ejection port 11b is reduced below the pressure Pn, and the pressure of the heat transfer gas supplied to the ejection port 11b.
  • the temperature control method can acquire the temperature TB, the temperature TW n , the temperature TW′ n,max , and the temperature TW′ n,min of the temperature control medium without actually measuring the temperature.
  • the temperature control method it is determined whether the temperature change of the substrate W exceeds a predetermined threshold for each process n.
  • the temperature TW'n ,max and the temperature TW'n ,min are acquired when the temperature change of the substrate W exceeds the threshold value in any process.
  • the temperature control method can correct the temperature change of the substrate W for each process n when the temperature change of the substrate W exceeds the threshold value in any process.
  • the substrate W is a semiconductor wafer, but the substrate W is not limited to this.
  • the substrate W may be any.
  • the case where plasma etching is performed on the substrate W as a plurality of processes has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the plurality of processes may be any process as long as the substrate W receives heat input.
  • the multiple processes may be heat treatments such as ashing.
  • the substrate processing apparatus 1 has been described as an example of a plasma processing apparatus that performs plasma processing, but it is not limited to this.
  • the substrate processing apparatus 1 may be any apparatus as long as it performs substrate processing in which heat input to the substrate W is generated.
  • the substrate processing apparatus 1 may be a film forming apparatus or the like.

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Abstract

ステージの載置面に載置された基板に入熱が発生する複数のプロセスｎを実施する際の温度変化前の温調媒体の温度ＴＢと、プロセスｎごとのステージの吐出口へ供給する伝熱ガスの圧力Ｐｎ及び基板の温度ＴＷｎとを取得し、温度変化後に、温調媒体の温度を温度ＴＢとして、プロセスｎごとに、伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも減少させた場合の基板の温度ＴＷ'ｎ,ｍａｘと、伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも増加させた場合の基板の温度ＴＷ'ｎ,ｍｉｎとを取得し、温調媒体の温度を、以下の式（１）を満たす温度ＴＢ"に調整し、プロセスｎごとに、基板の温度が温度ＴＷｎとなるよう伝熱ガスの圧力を調整する。　ＴＢ＋ｍａｘ（ＴＷｎ－ＴＷ'ｎ,ｍａｘ）　≦　ＴＢ"　≦　ＴＢ＋ｍｉｎ（ＴＷｎ－ＴＷ'ｎ,ｍｉｎ）　・・・（１）

Description

温度制御方法及び基板処理装置
　本開示は、温度制御方法及び基板処理装置に関する。
　基板処理装置は、処理容器内に配置した基板に対して複数のプロセスを実施する場合がある。例えば、特許文献１は、処理容器内で、基板に対して、第１の処理ガスのプラズマを生成する工程と、第２の処理ガスのプラズマを生成する工程と、交互に実施する。
特開２０１０－５１６０５９号公報
　本開示は、基板に対して複数のプロセスを実施する場合のプロセスごとの基板の温度の変化を補正する技術を提供する。
　本開示の一態様による温度制御方法は、基板を載置する載置面が形成され、温度を調整した温調媒体が流される流路が内部に形成され、載置面に伝熱ガスを吐出する吐出口が形成されたステージの載置面に載置された基板に入熱が発生する複数のプロセスｎ（ｎは、プロセスの識別子であり、１よりも大きい自然数）を実施する際の温度変化前の温調媒体の温度ＴＢと、プロセスｎごとの吐出口へ供給する伝熱ガスの圧力Ｐｎ及び基板の温度ＴＷｎとを取得する。温度制御方法は、温度変化後に、温調媒体の温度を温度ＴＢとして、プロセスｎごとに、吐出口へ供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも減少させた場合のプロセスｎでの基板の温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと、吐出口へ供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも増加させた場合のプロセスｎでの基板の温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎとを取得する。温度制御方法は、温調媒体の温度を、以下の式（１）を満たす温度ＴＢ”に調整し、プロセスｎごとに、基板の温度が温度ＴＷｎとなるよう吐出口へ供給する伝熱ガスの圧力を調整する。
　ＴＢ＋ｍａｘ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍａｘ）　≦　ＴＢ”
　　　　≦　ＴＢ＋ｍｉｎ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍｉｎ）　・・・（１）
　本開示によれば、基板に対して複数のプロセスを実施する場合のプロセスごとの基板の温度の変化を補正できる。
図１は、実施形態に係る基板処理装置の一例を示す概略断面図である。 図２は、実施形態に係る伝熱特性の変化を説明する図である。 図３は、実施形態に係る温度制御方法の流れの一例を示すフローチャートである。 図４は、実施形態に係る基板処理装置の載置台の構成の一例を模式的に示した図である。 図５は、実施形態に係るエッチングによる基板の厚さが減少の一例を示した図である。 図６は、実施形態に係る基板の保護の他の一例を示した図である。 図７は、実施形態に係る温度制御方法により取得される基板の温度を説明する図である。 図８は、実施形態に係る伝熱ガスの圧力と基板の温度の関係の一例を示す図である。 図９は、実施形態に係るプラズマから基板への入熱量による伝熱ガスの圧力と基板の温度の関係の変化の一例を示す図である。 図１０は、実施形態に係る関係データからの基板の温度の取得の一例を説明する図である。 図１１は、実施形態に係る温度制御方法の温調媒体の温度の調整を説明する図である。 図１２は、実施形態に係る温度制御方法の伝熱ガスの圧力の調整を説明する図である。
　以下、図面を参照して本願の開示する温度制御方法及び基板処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示する温度制御方法及び基板処理装置が限定されるものではない。
　ところで、基板処理装置は、基板処理を繰り返し実施すると、パーツが消耗して、基板の温度が少しずつ経時変化する。例えば、基板を載置する載置台の載置面が消耗して伝熱特性が変化して基板の温度が経時変化する。このように基板の温度が変化すると、各プロセスの処理結果に影響する場合がある。そこで、載置台に流すチラーなどの温調媒体の温度を補正することが考えられるが、プロセスごとに基板の温度の変化特性が異なるため、温調媒体の温度の補正のみでは、プロセスごとの基板の温度の変化を補正できない。
　そこで、基板に対して複数のプロセスを実施する場合のプロセスごとの基板の温度の変化を補正する技術が期待されている。
［実施形態］
［装置構成］
　本開示の基板処理装置の一例について説明する。最初に、実施形態に係る基板処理装置１について説明する。基板処理装置１は、基板Ｗに対して基板処理を実施する。実施形態では、基板処理装置１をプラズマ処理装置とし、基板処理としてプラズマ処理を基板Ｗに対して行う場合を例に説明する。図１は、実施形態に係る基板処理装置１の一例を示す概略断面図である。一実施形態において、基板処理装置１は、チャンバ１０、プロセスガス供給部２０、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力供給部３０及び排気システム４０を含む。また、基板処理装置１は、載置台１１及び上部電極シャワーヘッド１２を含む。
　チャンバ１０は、内部が円筒状の空間が形成されている。チャンバ１０は、内部に載置台１１が設けられている。載置台１１は、円柱状に形成されており、チャンバ１０内の中央の下部領域に配置される。上部電極シャワーヘッド１２は、載置台１１の上方に配置され、チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の一部として機能し得る。
　載置台１１は、半導体ウエハ等の基板Ｗを載置する載置面１１ａが上面の中央に形成されている。載置台１１は、プラズマ処理が実施されるプラズマ処理空間１０ｓにおいて、基板Ｗを支持するように構成される。一実施形態において、載置台１１は、下部電極１１１、静電チャック１１２、及びエッジリング１１３を含む。静電チャック１１２は、下部電極１１１上に配置され、静電チャック１１２の上面で基板Ｗを支持するように構成される。エッジリング１１３は、下部電極１１１の周縁部上面において基板Ｗを囲むように配置される。下部電極１１１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。下部電極１１１は、静電チャック１１２及びエッジリング１１３を支持する基台として機能する。載置台１１は、静電チャック１１２及び基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒーター、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。例えば、下部電極１１１は、内部に温調媒体を流すための流路１１１ａが形成されている。流路１１１ａは、基板Ｗが載置される載置面１１ａに対応して、載置面１１ａの全面に形成されている。流路１１１ａには、冷媒、熱媒のような温調媒体が流れる。例えば、流路１１１ａは、配管１３を介して温調媒体供給部１４と接続されている。温調媒体供給部１４は、供給する温調媒体の温度を制御可能とされている。基板処理装置１は、温調媒体供給部１４から温度を制御した温調媒体（例えば冷却水）を流路１１１ａに循環させることによって、載置台１１の温度を制御可能な構成とされている。
　基板処理装置１は、基板Ｗの裏面側に伝熱ガスを供給可能な構成とされている。例えば、載置台１１は、載置面１１ａに、伝熱ガスを吐出する吐出口１１ｂが形成されている。吐出口１１ｂは、載置台１１を貫通するガス供給管１５に接続されている。ガス供給管１５は、伝熱ガス供給部１６に接続されている。伝熱ガス供給部１６は、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。伝熱ガス供給部１６は、流量制御器が設けられており、伝熱ガスの供給量を制御可能とされている。これらの構成によって、載置台１１の上面に静電チャック１１２によって吸着保持された基板Ｗの温度に制御する。
　基板処理装置１は、流路１１１ａに流す温調媒体の温度、及び基板Ｗの裏面側に供給する伝熱ガスの流量を制御することで、基板Ｗの温度を制御可能とされている。
　上部電極シャワーヘッド１２は、プロセスガス供給部２０からの１又はそれ以上の処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するように構成される。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド１２は、ガス入口１２ａ、ガス拡散室１２ｂ、及び複数のガス出口１２ｃを有する。ガス入口１２ａは、プロセスガス供給部２０及びガス拡散室１２ｂと流体連通している。複数のガス出口１２ｃは、ガス拡散室１２ｂ及びプラズマ処理空間１０ｓと流体連通している。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド１２は、１又はそれ以上の処理ガスをガス入口１２ａからガス拡散室１２ｂ及び複数のガス出口１２ｃを介してプラズマ処理空間１０ｓに供給するように構成される。
　プロセスガス供給部２０は、１又はそれ以上のガスソース２１、及び１又はそれ以上の流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、プロセスガス供給部２０は、１又はそれ以上の処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してガス入口１２ａに供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、プロセスガス供給部２０は、１又はそれ以上の処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
　ＲＦ電力供給部３０は、ＲＦ電力、例えば１又はそれ以上のＲＦ信号を、下部電極１１１、上部電極シャワーヘッド１２、又は、下部電極１１１及び上部電極シャワーヘッド１２の双方のような１又はそれ以上の電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された１又はそれ以上の処理ガスからプラズマが生成される。従って、ＲＦ電力供給部３０は、プラズマ処理チャンバにおいて１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。一実施形態において、ＲＦ電力供給部３０は、２つのＲＦ生成部３１ａ，３１ｂ及び２つの整合回路３２ａ，３２ｂを含む。一実施形態において、ＲＦ電力供給部３０は、第１のＲＦ信号を第１のＲＦ生成部３１ａから第１の整合回路３２ａを介して下部電極１１１に供給するように構成される。例えば、第１のＲＦ信号は、２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数を有してもよい。
　また、一実施形態において、ＲＦ電力供給部３０は、第２のＲＦ信号を第２のＲＦ生成部３１ｂから第２の整合回路３２ｂを介して下部電極１１１に供給するように構成される。例えば、第２のＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有してもよい。代わりに、第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）パルス生成部を用いてもよい。
　さらに、図示は省略するが、本開示においては他の実施形態が考えられる。例えば、ＲＦ電力供給部３０は、第１のＲＦ信号をＲＦ生成部から下部電極１１１に供給し、第２のＲＦ信号を他のＲＦ生成部から下部電極１１１に供給し、第３のＲＦ信号をさらに他のＲＦ生成部から下部電極１１１に供給するように構成されてもよい。加えて、ＤＣ電圧が上部電極シャワーヘッド１２に印加されてもよい。
　またさらに、種々の実施形態において、１又はそれ以上のＲＦ信号（即ち、第１のＲＦ信号、第２のＲＦ信号等）の振幅がパルス化又は変調されてもよい。振幅変調は、オン状態とオフ状態との間、あるいは、２又はそれ以上の異なるオン状態の間でＲＦ信号振幅をパルス化することを含んでもよい。
　チャンバ１０は、内部を排気するための排気口１０ｅが形成されている。実施形態に係るチャンバ１０は、載置台１１が中央に配置され、排気口１０ｅが載置台１１の周囲の、載置台１１の基板Ｗが載置される載置面１１ａよりも低い位置に１つ設けられている。例えば、排気口１０ｅは、載置台１１の周囲となるチャンバ１０の底部に設けられている。排気システム４０は、チャンバ１０の底部に設けられた排気口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力弁及び真空ポンプを含んでもよい。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、粗引きポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
　上記のように構成された基板処理装置１は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。制御部６０には、ユーザインターフェース６１と、記憶部６２とが接続されている。
　ユーザインターフェース６１は、工程管理者が基板処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボード等の操作部や、基板処理装置１の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示部から構成されている。ユーザインターフェース６１は、各種の動作を受け付ける。例えば、ユーザインターフェース６１は、プラズマ処理の開始を指示する所定操作を受け付ける。
　記憶部６２は、各種のデータを記憶する記憶デバイスである。例えば、記憶部６２は、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid　State　Drive）、光ディスクなどの記憶装置である。なお、記憶部６２は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、フラッシュメモリ、ＮＶＳＲＡＭ（Non　Volatile　Static　Random　Access　Memory）などのデータを書き換え可能な半導体メモリであってもよい。
　記憶部６２は、制御部６０で実行されるＯＳ（Operating　System）や各種プログラムを記憶する。例えば、記憶部６２は、後述する温度制御方法の処理を実行するプログラムを含む各種のプログラムを記憶する。さらに、記憶部６２は、制御部６０で実行されるプログラムで用いられる各種データを記憶する。例えば、記憶部６２は、温調媒体の温度や、基板Ｗに対して実施するプロセスごとに、プラズマ処理で使用するガス種やガス流量、供給するＲＦ電力、伝熱ガスの流量、基板Ｗの温度などの処理条件をレシピとして記憶する。なお、記憶部６２は、上記に例示したデータ以外にも、他のデータを併せて記憶することもできる。
　制御部６０は、基板処理装置１を制御するデバイスである。制御部６０としては、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＭＰＵ（Micro　Processing　Unit）等の電子回路や、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等の集積回路を採用できる。制御部６０は、各種の処理手順を規定したプログラムや制御データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する。制御部６０は、各種のプログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。例えば、制御部６０は、第１取得部６０ａと、補正判定部６０ｂと、第２取得部６０ｃと、調整部６０ｄとを有する。
　制御部６０は、基板処理装置１を制御し、記憶部６２に記憶したレシピに従い、チャンバ１０内の載置台１１に配置した基板Ｗに対して複数のプロセスを実施する。
　ところで、上述のように、基板処理装置１は、基板処理を繰り返し実施すると、パーツが消耗して、基板Ｗの温度が少しずつ経時変化する。例えば、載置台１１の載置面１１ａが基板Ｗとの摩擦やプラズマによって消耗して伝熱特性が変化して基板Ｗの温度が経時変化する。このように基板Ｗの温度が変化すると、各プロセスの処理結果に影響する場合がある。
　図２は、実施形態に係る伝熱特性の変化を説明する図である。図２は、左側に載置台１１が模式的に示され、右側に載置台１１の熱の流れを示す回路が模式的に示されている。載置台１１は、下部電極１１１上に静電チャック１１２が配置されている。下部電極１１１は、内部に流路１１１ａが形成されている。載置台１１は、静電チャック１１２の上面である載置面１１ａに基板Ｗが載置される。載置面１１ａは、ドットなどの凹凸のパターンが形成されている。載置面１１ａのパターンの凹部には、ヘリウムガス等の伝熱ガスが溜まっている。
　基板Ｗは、基板処理でプラズマ１２０が生成されると、プラズマ１２０から基板Ｗへ入熱し、温度が上昇する。図２の右側では、プラズマ１２０から基板Ｗへの入熱を熱ΓＱと示している。基板Ｗの熱は、載置台１１の載置面１１ａのパターンの凹凸を介して、載置台１１に伝導する。図２の右側では、載置面１１ａの凸部分の熱抵抗をＲＤｏｔと示し、載置面１１ａの凹部分の伝熱ガスの熱抵抗をＲｇａｓと示している。下部電極１１１は、流路１１１ａに温調媒体が流れ、温度が一定に制御されている。下部電極１１１に伝わった熱は、温調媒体によって外部に排出される。図２の右側では、下部電極１１１が温調媒体によって温度が一定に制御されため、ＧＮＤｂと示している。
　基板処理装置１は、チャンバ１０の変質や消耗よってプラズマ１２０から基板Ｗへの入熱ΓＱが経時変化する。また、基板処理装置１は、載置面１１ａのパターンの消耗よって熱抵抗ＲＤｏｔが経時変化する。このように入熱ΓＱ及び熱抵抗ＲＤｏｔは、経時変化し、直接補正できない。
　そこで、基板処理装置１では、流路１１１ａに流す温調媒体の温度を変えることで、基板Ｗの温度を補正することが考えられる。基板処理装置１は、流路１１１ａに流す温調媒体の温度を変えるえることで、ＧＮＤｂを変更でき、基板Ｗの温度をオフセットすることができる。
　しかし、プロセスごとに基板Ｗの温度の変化特性が異なる。例えば、プロセスごとにプラズマ１２０から基板Ｗへの入熱ΓＱが異なる。この場合、温調媒体の温度を変えるのみでは、プロセスごとに基板Ｗの温度を補正できない。
　そこで、プロセスごとに伝熱ガスの流量を変えて熱抵抗Ｒｇａｓを変えることで、プロセスごとに基板Ｗの温度を補正することが考えられる。
　しかし、伝熱ガスの供給を減らしすぎると、載置面１１ａの凸部分で基板Ｗと主に伝熱するようになり、載置面１１ａの表面形状の基板Ｗへの転写が発生する。例えば、プラズマエッチングの場合、載置面１１ａのパターンの凸部分と凹部分で基板Ｗの温度が変わってパターンの凸部分と凹部分で基板Ｗのエッチング量に差が発生して載置面１１ａの表面形状が基板Ｗに転写される現象が発生する。また、伝熱ガスの供給を増やしすぎると、基板Ｗの周囲から伝熱ガスが漏れて放電などの異常が発生する。
　そこで、基板処理装置１では、実施形態に係る温度制御方法により、プロセスごとに基板Ｗの温度を制御する。図３は、実施形態に係る温度制御方法の流れの一例を示すフローチャートである。
　第１取得部６０ａは、複数のプロセスを実施する際の温度変化前の温調媒体の温度と、プロセスごとの伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力及び基板Ｗの温度とを取得する（ステップＳ１）。例えば、第１取得部６０ａは、温度変化前の基準とするタイミングにおいて、記憶部６２に記憶したレシピに従い、複数のプロセスを実施する際に、プロセスごとに、伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力及び基板Ｗの温度とを取得する。伝熱ガスの圧力は、伝熱ガス供給部１６から供給するガスの流量を計測して取得してもよく、レシピに記憶された伝熱ガスの流量を読み出すことで取得してよい。基板Ｗの温度も、実際の基板Ｗの温度を計測して取得してもよく、レシピに記憶された基板Ｗの温度を読み出すことで取得してよい。
　ここで、基板Ｗの温度を計測する構成の一例を説明する。図４は、実施形態に係る基板処理装置１の載置台１１の構成の一例を模式的に示した図である。載置台１１の下部には、計測部１７が設けられている。計測部１７は、光の干渉により基板Ｗの温度を測定する。載置台１１には、計測部１７の位置に対応して載置面１１ａまで貫通する貫通穴１１ｃが形成されている。貫通穴１１ｃには、光を透過する部材が設けられている。
　計測部１７は、光を発する光源や、ミラー、レンズ、スプリッタ等の光学素子を内蔵し、干渉させた光を照射可能とされている。例えば、計測部１７は、光源で発生した光が外部へ出射されるまでの光路の中間部分を、ハーフミラー等で２つの光路に分光し、一方の光路長を、他方の光路長に対して変動させて光路差を変えて干渉させて、光路差の異なる様々な干渉波の光を照射する。なお、計測部１７は、光源を複数設け、それぞれの光源の光を光学素子で制御して、光路差の異なる様々な干渉波の光を照射可能としてもよい。
　計測部１７は、基板Ｗで反射された様々な干渉波の光の信号強度を検出する。基板Ｗは、プラズマ等の作用によって温められると、膨張して屈折率が変化するため、温度変化前と温度変化後では、干渉波形の位置がずれて、干渉波形のピーク間幅が変化する。計測部１７は、干渉波形のピーク間幅を測定することにより温度を検出する。計測部１７の光源としては、干渉が測定できれば、任意の光を使用することが可能である。基板Ｗを半導体ウエハとした場合には、少なくとも半導体ウエハの表面と裏面との間の距離（通常は８００～１５００μｍ程度）からの反射光が干渉を生じない程度の光が好ましい。例えば、低コヒーレンス光を用いることが好ましい。低コヒーレンス光とは、コヒーレンス長の短い光をいう。低コヒーレンス光の中心波長は例えば０．３～２０μｍが好ましく、更に０．５～５μｍがより好ましい。また、コヒーレンス長としては、例えば０．１～１００μｍが好ましく、更に３μｍ以下がより好ましい。
　基板Ｗに対して実施するプロセスがプラズマエッチングやスパッタである場合、基板Ｗは、上面側から消耗し、厚さが減少する。図５は、実施形態に係るエッチングによる基板Ｗの厚さが減少の一例を示した図である。基板Ｗの厚さが減少すると、測定される温度にズレが発生する。そこで、基板Ｗは、タミーウエハなど温度測定用の基板Ｗを用いてもよい。また、基板Ｗは、計測部１７からの光が入射する温度の測定位置が消耗しないように保護してもよい。図５に示す基板Ｗは、計測部１７からの光が入射する温度の測定位置に保護用のチップ１３０が設けられている。チップ１３０は、基板Ｗ側に光を反射する反射膜１３１を設けてもよい。基板Ｗに対してプラズマエッチングやスパッタのプロセスが実施されて基板Ｗが上面側から消耗する場合でも、温度の測定位置の消耗を防止できる。図６は、実施形態に係る基板Ｗの保護の他の一例を示した図である。図６に示す基板Ｗは、上面に反射膜１４１と保護膜１４０が成膜されている。保護膜１４０は、プラズマエッチングやスパッタから基板Ｗの上面を保護できれば、何れの膜でもよい。保護膜１４０は、温度測定の間だけ基板Ｗの上面を保護できればよく、消耗してもよい。保護膜１４０が消耗すると新規の基板Ｗに交換して温度を計測する。
　なお、温度を計測するときの基板Ｗは、実際にエッチングやスパッタなどのプラズマプロセスが実行される処理基板を用いてもよく、ダミー基板を用いてもよい。また、基板の表面状態によって、プラズマが生成されたときのプラズマ状態が異なる場合があることが知られており、その場合、基板に対するプラズマ入熱も変化する場合がある。そのため、図６に示すように基板Ｗの上面に保護膜１４０が形成されている場合、保護膜１４０の材質はプラズマプロセスが実行される処理基板の表面にある材質に一致するか、類似する材質であることが望ましい。例えば、パターンニングされたレジストを有している場合は、保護膜１４０の材質は同様にレジストや有機材料のブランケット膜であることが望ましく、また、パターンニングの開口率が大きく、被エッチング膜であるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜の露出面積が大きい場合の保護膜１４０の材質は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜のブランケット膜であることが望ましい。これにより、基板Ｗにダミー基板を用いても、実際にプラズマプロセスが実行されたときを模擬して正確な温度を測定することが可能となる。
　なお、基板Ｗの温度を計測する構成は、上記に限定されるものではなく、基板Ｗの温度を計測可能であれば何れの構成を用いてもよい。例えば、載置台１１の載置面１１ａに熱電対などの温度を計測可能な温度センサを設けて基板Ｗの温度を計測してもよい。また、上部電極シャワーヘッド１２に赤外センサを設けて基板Ｗから放射される赤外光から温度を計測してもよい。
　図３に戻る。補正判定部６０ｂは、各プロセスの基板Ｗの温度の補正が必要かを判定する（ステップＳ２）。例えば、補正判定部６０ｂは、所定のタイミングで定期的に、計測部１７によりプロセスごとに基板Ｗの温度を計測する。温度を計測するタイミングは、例えば、基板Ｗを一定枚数処理するごとのタイミングとする。補正判定部６０ｂは、プロセスごとに、計測した基板Ｗの温度とステップＳ１において取得した基板Ｗの温度と比較して、プロセスごとに基板Ｗの温度変化を求める。補正判定部６０ｂは、プロセスごとに、基板Ｗの温度変化が所定の閾値を超えているか判定し、何れかのプロセスで基板Ｗの温度変化が閾値を超えている場合、基板Ｗの温度の補正が必要と判定する。なお、基板Ｗに対する基板処理を繰り返すことで、プロセスごとに基板Ｗに温度変化が発生する場合、補正判定部６０ｂは、基板Ｗの温度を計測せず、基板Ｗに温度変化が発生する所定の枚数の基板処理するごとに、基板Ｗの温度の補正が必要と判定してもよい。
　温度の補正が必要ではない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、補正判定部６０ｂは、ステップＳ２の判定を繰り返す。
　温度の補正が必要な場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、第２取得部６０ｃは、プロセスｎごとに、伝熱ガスの圧力を減少させた場合の基板Ｗの温度と、伝熱ガスの圧力を増加させた場合の基板Ｗの温度とを取得する（ステップＳ３）。
　調整部６０ｄは、温調媒体供給部１４から供給する温調媒体の温度、及びプロセスごとに伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を調整してプロセスごとの基板Ｗの温度の変化を補正する（ステップＳ４）。
　図７は、実施形態に係る温度制御方法により取得される基板Ｗの温度を説明する図である。図７の（Ａ）～（Ｄ）には、実施形態に係る温度制御方法によるプロセスごとに基板Ｗの温度の変化が模式的に示されている。図７では、基板Ｗに３つのプロセス１～３を実施する場合を説明する。プロセス１～３は、それぞれレシピが異なり、プラズマ１２０から基板Ｗへの入熱ΓＱが異なるものとする。
　上述したステップＳ１では、第１取得部６０ａは、基板Ｗに入熱が発生する複数のプロセスｎ（ｎは、プロセスの識別子であり、１よりも大きい自然数）を実施する際の温度変化前の基準とする温調媒体の温度ＴＢと、プロセスｎごとの伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力Ｐｎ及び基板Ｗの温度ＴＷｎとを取得する。図７（Ａ）には、プロセス１～３の基板Ｗの温度ＴＷ１～ＴＷ３が示されている。
　上述したステップＳ２では、補正判定部６０ｂは、プロセスｎごとに、基板Ｗの温度変化が所定の閾値を超えているか判定し、何れかのプロセスｎで基板Ｗの温度変化が閾値を超えている場合、基板Ｗの温度の補正が必要と判定する。図７（Ｂ）には、経時変化により、プロセス１～３の基板Ｗの温度が温度ＴＷ’１～ＴＷ’３となった場合を示している。補正判定部６０ｂは、プロセス１～３で基板Ｗの温度変化が閾値を超えている場合、基板Ｗの温度の補正が必要と判定する。
　上述したステップＳ３では、第２取得部６０ｃは、プロセスｎごとに、伝熱ガスの圧力を減少させた場合の基板Ｗの温度と、伝熱ガスの圧力を増加させた場合の基板Ｗの温度とを取得する。例えば、第２取得部６０ｃは、温調媒体の温度を温度ＴＢとして、プロセスｎごとに、それぞれ載置面１１ａの表面形状の基板Ｗへの転写が発生しない範囲で伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも減少させた場合のプロセスｎでの基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと、伝熱ガスの漏れによる異常が発生しない範囲で伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも増加させた場合のプロセスｎでの基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎとを取得する。
　基板処理装置１は、伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力が減少すると、伝熱ガスによる載置台１１の載置面１１ａの凹部分での基板Ｗとの伝熱が減少するため、基板Ｗの温度が上昇する。一方、基板処理装置１は、伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力が増加すると、伝熱ガスによる載置台１１の載置面１１ａの凹部分での基板Ｗとの伝熱が増加するため、基板Ｗの温度が低下する。
　図８は、実施形態に係る伝熱ガスの圧力と基板Ｗの温度の関係の一例を示す図である。図８には、伝熱ガスの圧力と基板Ｗの温度の関係を示すグラフが示されている。伝熱ガス供給部１６は、例えば、５～５０Ｔｏｒｒの圧力の制御範囲で伝熱ガスが供給可能とされているものとする。伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力の増加に応じて、基板Ｗの温度は低下する。しかし、伝熱ガスの供給を減らしすぎると、載置面１１ａの凸部分で基板Ｗと主に伝熱するようになり、載置面１１ａの表面形状の基板Ｗへの転写が発生する。また伝熱ガスの供給を増やしすぎると、基板Ｗの周囲から伝熱ガスが漏れて放電などの異常が発生する。図８では、伝熱ガスの圧力が圧力ｂよりも小さくなると転写が発生しており、基板Ｗの温度が温度Ｔｂとなっている。また、伝熱ガスの圧力が圧力ａよりも大きくなると放電異常が発生しており、基板Ｗの温度が温度Ｔａとなっている。
　伝熱ガスの圧力と基板Ｗの温度の関係は、プラズマ１２０から基板Ｗへの入熱量よって変化する。図９は、実施形態に係るプラズマ１２０から基板Ｗへの入熱量による伝熱ガスの圧力と基板Ｗの温度の関係の変化の一例を示す図である。プラズマ１２０から基板Ｗへの入熱ΓＱが大きいと、伝熱ガスの圧力と基板Ｗの温度の関係を示す曲線は、全体的に上側に移動する。
　第２取得部６０ｃは、プロセスｎごとに、それぞれ載置面１１ａの表面形状の基板Ｗへの転写が発生しない範囲で伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を順次減少させてプロセスｎごとに基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘを計測部１７により測定して取得する。図７（Ｃ）には、プロセス１～３ごとに、それぞれ載置面１１ａの表面形状の基板Ｗへの転写が発生しない範囲で伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐ１～Ｐ３よりも減少させた場合の基板Ｗの温度ＴＷ’１,ｍａｘ～ＴＷ’３,ｍａｘが示されている。第２取得部６０ｃは、計測部１７により測定することでＷ’１,ｍａｘ～ＴＷ’３,ｍａｘを取得する。なお、伝熱ガスは、基板Ｗへの転写が発生しない範囲内で圧力を低下させていればよく、必ずしも転写が発生しない境界の圧力まで低下させなくてもよい。また、低下させる伝熱ガスの圧力の値は、実験等により基板Ｗへの転写が発生しない範囲内で予め定めていてもよい。
　また、第２取得部６０ｃは、プロセスｎごとに、伝熱ガスの漏れによる異常が発生しない範囲で伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を順次増加させてプロセスｎごとに基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎを計測部１７により測定して取得する。図７（Ｄ）には、プロセス１～３ごとに、伝熱ガスの漏れによる異常が発生しない範囲で伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐ１～Ｐ３よりも増加させた場合の基板Ｗの温度ＴＷ’１,ｍｉｎ～ＴＷ’３,ｍｉｎが示されている。第２取得部６０ｃは、計測部１７により測定することでＷ’１,ｍｉｎ～ＴＷ’３,ｍｉｎを取得する。なお、伝熱ガスは、伝熱ガスの漏れによる異常が発生しない範囲内で圧力を上昇させていればよく、必ずしも異常が発生しない境界の圧力まで上昇させなくてもよい。また、上昇させる伝熱ガスの圧力の値は、実験等により異常が発生しない範囲内で予め定めていてもよい。
　なお、第２取得部６０ｃは、伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を実際に減少及び増加させて基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘ、ＴＷ’ｎ,ｍｉｎを計測部１７により測定することで取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第２取得部６０ｃは、伝熱ガスの圧力と基板Ｗの温度の関係から、基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘ、ＴＷ’ｎ,ｍｉｎを取得してもよい。例えば、プロセスごとに、図８に示したような、伝熱ガスの圧力と基板Ｗの温度の関係を示した関係データを記憶部６２に記憶する。関係データは、伝熱ガスの圧力と基板Ｗの温度の関係を数式にモデル化した関係式であってもよく、また、伝熱ガスの各圧力での基板Ｗの温度を記憶したデータであってもよい。第２取得部６０ｃは、プロセスごとに、プロセスに対応した関係データを記憶部６２から読み出し、プロセスに対応した関係データから伝熱ガスの圧力を実際に減少及び増加させた場合の基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘ、ＴＷ’ｎ,ｍｉｎを取得してもよい。図１０は、実施形態に係る関係データからの基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘ、ＴＷ’ｎ,ｍｉｎの取得の一例を説明する図である。図１０には、伝熱ガスの圧力と基板Ｗの温度の関係を示すグラフが示されている。第２取得部６０ｃは、圧力ｂでの基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと、圧力ａでの基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎを取得する。
　上述したステップＳ４では、調整部６０ｄは、温調媒体の温度及び伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を調整してプロセスごとの基板Ｗの温度の変化を補正する。例えば、調整部６０ｄは、温調媒体の温度を、以下の式（１）を満たす温度ＴＢ”に調整する。
　ＴＢ＋ｍａｘ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍａｘ）　≦　ＴＢ”
　　　　≦　ＴＢ＋ｍｉｎ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍｉｎ）　・・・（１）
　ここで、
　ｍａｘ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍａｘ）は、プロセスｎごとにＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍａｘを求めた値のうちの最大値を求める関数である。
　ｍｉｎ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍｉｎ）は、各プロセスｎのＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍｉｎを求めた値のうちの最小値を求める関数である。
　図１１は、実施形態に係る温度制御方法の温調媒体の温度の調整を説明する図である。図１１では、基板Ｗに３つのプロセス１～３を実施する場合を説明する。図１１（Ａ）には、ステップＳ１で取得したプロセス１～３の基板Ｗの温度ＴＷ１～ＴＷ３が示されている。図１１（Ｂ）には、図７（Ｂ）～（Ｄ）に示した、経時変化したプロセス１～３の基板Ｗの温度ＴＷ’１～ＴＷ’３と、プロセス１～３の基板Ｗの温度ＴＷ’１,ｍａｘ～ＴＷ’３,ｍａｘから温度ＴＷ’１,ｍｉｎ～ＴＷ’３,ｍｉｎの範囲が示されている。
　プロセス１～３は、載置面１１ａの表面形状の基板Ｗへの転写が発生しない範囲で伝熱ガスを減らすことで、上昇させることができる基板Ｗの温度が温度ＴＷ’１,ｍａｘ～ＴＷ’３,ｍａｘである。プロセス１～３は、温調媒体の温度をΔＴＢ上昇させることで、基板Ｗの温度ＴＷ’１,ｍａｘ～ＴＷ’３,ｍａｘがそれぞれΔＴＢ、上昇する。図１１（Ｃ）には、基板Ｗの温度ＴＷ’１,ｍａｘ～ＴＷ’３,ｍａｘをそれぞれΔＴＢ上昇させた温度を温度ＴＷ”１～ＴＷ”３と示している。温調媒体の温度をΔＴＢ上昇させたプロセス１～３の基板Ｗの温度ＴＷ”１～ＴＷ”３がそれぞれＴＷ１～ＴＷ３以上となれば、プロセス１～３は、基板Ｗへの転写が発生しない範囲の伝熱ガスの圧力の調整で基板Ｗの温度を補正できる。この場合、ΔＴＢは、以下の式（２）を満たす必要がある。
　ｍａｘ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍａｘ）　≦　ΔＴＢ　・・・（２）
　また、プロセス１～３では、放電などの異常が発生しない範囲で伝熱ガスを増やすことで、低下させることができる基板Ｗの温度が温度ＴＷ’１,ｍｉｎ～ＴＷ’３,ｍｉｎである。また、プロセス１～３では、温調媒体の温度をΔＴＢ上昇させることで、基板Ｗの温度ＴＷ’１,ｍｉｎ～ＴＷ’３,ｍｉｎがそれぞれΔＴＢ、上昇する。図１１（Ｄ）には、基板Ｗの温度ＴＷ’１,ｍｉｎ～ＴＷ’３,ｍｉｎをそれぞれΔＴＢ上昇させた温度を温度ＴＷ”１～ＴＷ”３と示している。温調媒体の温度をΔＴＢ上昇させたプロセス１～３の基板Ｗの温度ＴＷ”１～ＴＷ”３がそれぞれＴＷ１～ＴＷ３以下となれば、プロセス１～３は、放電などの異常が発生しない範囲の伝熱ガスの圧力の調整で基板Ｗの温度を補正できる。この場合、ΔＴＢは、以下の式（３）を満たす必要がある。
　ΔＴＢ　≦　ｍｉｎ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍｉｎ）　・・・（３）
　式（２）、（３）は、温調媒体の温度の補正範囲である。補正後の温調媒体の温度ＴＢ”は、補正前の温調媒体の温度ＴＢ＋ΔＴＢとなる。よって、式（２）、（３）から上記の式（１）が得られる。
　温調媒体の温度が、上記の式（１）の範囲であれば、載置面１１ａの表面形状の基板Ｗへの転写や放電などの異常を発生させることなく、各プロセスについて伝熱ガスの圧力の調整で基板Ｗの温度を補正できる。
　温調媒体の温度を式（１）に示した温度ＴＢ”の範囲の両端付近の温度とした場合、伝熱ガスの圧力を調整可能な範囲が狭い。このため、調整部６０ｄは、式（１）に示した温度ＴＢ”の範囲の中央付近の温度に温調媒体の温度を調整することが好ましい。例えば、調整部６０ｄは、式（１）に示した温度ＴＢ”の範囲の中央の温度に温調媒体の温度を調整する。
　図１２は、実施形態に係る温度制御方法の伝熱ガスの圧力の調整を説明する図である。図１２では、基板Ｗに３つのプロセス１～３を実施する場合を説明する。図１２（Ａ）には、ステップＳ１で取得したプロセス１～３の基板Ｗの温度ＴＷ１～ＴＷ３が示されている。図１２（Ｂ）には、温調媒体の温度をΔＴＢ上昇させて温度ＴＢ”に調整した状態が示されている。温調媒体を温度ＴＢ”に調整することで、プロセス１～３の基板Ｗの温度は、温度ＴＷ’１～ＴＷ’３となっている。
　調整部６０ｄは、さらに、プロセスｎごとに、基板Ｗの温度が温度ＴＷｎとなるよう伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を調整する。例えば、調整部６０ｄは、プロセスｎごとに、計測部１７により基板Ｗの温度を測定し、基板Ｗの温度が温度ＴＷｎとなるよう伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を調整する。図１２（Ｃ）には、プロセスｎごとに、伝熱ガスの圧力を調整した状態が示されている。伝熱ガスの圧力を調整した後のプロセス１～３の基板Ｗの温度ＴＷ”１～ＴＷ”３は、温度ＴＷ１～ＴＷ３となる。
　なお、調整部６０ｄは、計測部１７によりにより基板Ｗの温度を測定して伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を調整する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。調整部６０ｄは、伝熱ガスの圧力と基板Ｗの温度の関係を示した関係データを用いて、伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を調整してよい。例えば、調整部６０ｄは、プロセスごとに、プロセスに対応した関係データを記憶部６２から読み出し、プロセスに対応した関係データから基板Ｗの温度が温度ＴＷｎとなるよう伝熱ガス供給部１６から供給する伝熱ガスの圧力を調整してもよい。
　以上のように、実施形態に係る温度制御方法は、基板Ｗを載置する載置面１１ａが形成され、温度を調整した温調媒体が流される流路１１１ａが内部に形成され、載置面１１ａに伝熱ガスを吐出する吐出口１１ｂが形成されたステージ（載置台１１）の載置面１１ａに載置された基板Ｗに入熱が発生する複数のプロセスｎを実施する際の温度変化前の温調媒体の温度ＴＢと、プロセスｎごとの吐出口１１ｂへ供給する伝熱ガスの圧力Ｐｎ及び基板Ｗの温度ＴＷｎとを取得する。実施形態に係る温度制御方法は、温度変化後に、温調媒体の温度を温度ＴＢとして、プロセスｎごとに、吐出口１１ｂへ供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも減少させた場合のプロセスｎでの基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと、吐出口１１ｂへ供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも増加させた場合のプロセスｎでの基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎとを取得する。実施形態に係る温度制御方法は、温調媒体の温度を、上述の式（１）を満たす温度ＴＢ”に調整し、プロセスｎごとに、基板Ｗの温度が温度ＴＷｎとなるよう吐出口１１ｂへ供給する伝熱ガスの圧力を調整する。これにより、実施形態に係る温度制御方法は、基板Ｗに対して複数のプロセスｎを実施する場合のプロセスｎごとの基板Ｗの温度の変化を補正できる。
　また、実施形態に係る温度制御方法では、温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎの取得は、温度変化後に、温調媒体の温度を温度ＴＢとして、プロセスｎごとに、それぞれ載置面１１ａの表面形状の基板Ｗへの転写が発生しない範囲で吐出口１１ｂへ供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも減少させた場合のプロセスｎでの基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと、伝熱ガスの漏れによる異常が発生しない範囲で吐出口１１ｂへ供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも増加させた場合のプロセスｎでの基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎとを取得する。これにより、実施形態に係る温度制御方法は、載置面１１ａの表面形状の基板Ｗへの転写、及び伝熱ガスの漏れによる異常が発生しないが発生しない範囲で伝熱ガスの圧力を調整して、プロセスｎごとの基板Ｗの温度の変化を補正できる。
　また、実施形態に係る温度制御方法では、温度ＴＷｎの取得及び温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎの取得は、基板Ｗの温度を測定する計測部１７により基板Ｗの温度を計測して取得する。これにより、実施形態に係る温度制御方法は、基板Ｗの温度を実際に測定して温度ＴＷｎ、温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘ、温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎを取得できる。
　また、実施形態に係る温度制御方法では、温調媒体の温度ＴＢと温度ＴＷｎの取得は、温調媒体の温度、プロセスｎごとの基板Ｗの温度を処理条件として記憶したレシピから取得する。実施形態に係る温度制御方法では、温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎの取得は、プロセスｎごとに、伝熱ガスの圧力と基板Ｗの温度の関係を示した関係データを用いて、吐出口１１ｂへ供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも減少させた場合のプロセスｎでの基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと、吐出口１１ｂへ供給する伝熱ガスの圧力を圧力Ｐｎよりも増加させた場合のプロセスｎでの基板Ｗの温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎとを取得する。これにより、実施形態に係る温度制御方法は、温度を実際に測定しなくても、温調媒体の温度ＴＢと温度ＴＷｎ、温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘ、温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎを取得できる。
　また、実施形態に係る温度制御方法では、プロセスｎごとに、基板Ｗの温度変化が所定の閾値を超えているか判定する。実施形態に係る温度制御方法では、何れかのプロセスで基板Ｗの温度変化が閾値を超えている場合、温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎを取得する。これにより、実施形態に係る温度制御方法は、何れかのプロセスで基板Ｗの温度変化が閾値を超える大きくなった場合に、プロセスｎごとの基板Ｗの温度の変化を補正できる。
　以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上述した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上述した実施形態は、請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
　例えば、上記の実施形態では、基板Ｗとして半導体ウエハとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板Ｗは、何れであってもよい。
　また、上記実施形態では、基板Ｗに対して複数のプロセスとして、プラズマエッチングを実施する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。複数のプロセスは、基板Ｗに入熱が発生する処理であれば、何れであってもよい。例えば、複数のプロセスは、アッシングなどの熱処理であってもよい。
　また、上記の実施形態では、基板処理装置１を、プラズマ処理を実施するプラズマ処理装置とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板処理装置１は、基板Ｗに対して入熱が発生する基板処理を実施する装置であれば何れであってもよい。例えば、基板処理装置１は、成膜装置等であってもよい。
　なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１　基板処理装置
１０　チャンバ
１１　載置台
１１ａ　載置面
１１ｂ　吐出口
１４　温調媒体供給部
１７　計測部
６０　制御部
６０ａ　第１取得部
６０ｂ　補正判定部
６０ｃ　第２取得部
６０ｄ　調整部
６１　ユーザインターフェース
６２　記憶部
１１１　下部電極
１１１ａ　流路
１１２　静電チャック
１１３　エッジリング

Claims (6)

  1. 　基板を載置する載置面が形成され、温度を調整した温調媒体が流される流路が内部に形成され、前記載置面に伝熱ガスを吐出する吐出口が形成されたステージの前記載置面に載置された前記基板に入熱が発生する複数のプロセスｎ（ｎは、プロセスの識別子であり、１よりも大きい自然数）を実施する際の温度変化前の前記温調媒体の温度ＴＢと、前記プロセスｎごとの前記吐出口へ供給する伝熱ガスの圧力Ｐｎ及び前記基板の温度ＴＷｎとを取得し、
    　温度変化後に、前記温調媒体の温度を温度ＴＢとして、前記プロセスｎごとに、前記吐出口へ供給する前記伝熱ガスの圧力を前記圧力Ｐｎよりも減少させた場合の前記プロセスｎでの前記基板の温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと、前記吐出口へ供給する前記伝熱ガスの圧力を前記圧力Ｐｎよりも増加させた場合の前記プロセスｎでの前記基板の温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎとを取得し、
    　前記温調媒体の温度を、以下の式（１）を満たす温度ＴＢ”に調整し、
    　前記プロセスｎごとに、前記基板の温度が前記温度ＴＷｎとなるよう前記吐出口へ供給する伝熱ガスの圧力を調整する
    　温度制御方法。
    　ＴＢ＋ｍａｘ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍａｘ）　≦　ＴＢ”
    　　　　≦　ＴＢ＋ｍｉｎ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍｉｎ）　・・・（１）
  2. 　前記温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと前記温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎの取得は、前記温度変化後に、前記温調媒体の温度を温度ＴＢとして、前記プロセスｎごとに、それぞれ前記載置面の表面形状の前記基板への転写が発生しない範囲で前記吐出口へ供給する前記伝熱ガスの圧力を前記圧力Ｐｎよりも減少させた場合の前記プロセスｎでの前記基板の温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと、前記伝熱ガスの漏れによる異常が発生しない範囲で前記吐出口へ供給する前記伝熱ガスの圧力を前記圧力Ｐｎよりも増加させた場合の前記プロセスｎでの前記基板の温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎとを取得する
    　請求項１に記載の温度制御方法。
  3. 　前記温度ＴＷｎの取得及び前記温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと前記温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎの取得は、前記基板の温度を測定する計測部により前記基板の温度を計測して取得する
    　請求項１又は２に記載の温度制御方法。
  4. 　前記温調媒体の温度ＴＢと前記温度ＴＷｎの取得は、前記温調媒体の温度、前記プロセスｎごとの前記基板の温度を処理条件として記憶したレシピから取得し、
    　前記温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと前記温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎの取得は、前記プロセスｎごとに、前記伝熱ガスの圧力と前記基板の温度の関係を示した関係データを用いて、前記吐出口へ供給する前記伝熱ガスの圧力を前記圧力Ｐｎよりも減少させた場合の前記プロセスｎでの前記基板の温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと、前記吐出口へ供給する前記伝熱ガスの圧力を前記圧力Ｐｎよりも増加させた場合の前記プロセスｎでの前記基板の温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎとを取得する
    　請求項１又は２に記載の温度制御方法。
  5. 　プロセスｎごとに、前記基板の温度変化が所定の閾値を超えているか判定し、
    　何れかのプロセスで前記基板の温度変化が閾値を超えている場合、前記温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと前記温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎを取得する
    　請求項１～４の何れか１つに記載の温度制御方法。
  6. 　基板を載置する載置面が形成され、温調媒体を流すための流路が内部に形成され、前記載置面に伝熱ガスを吐出する吐出口が形成されたステージと、
    　前記温調媒体の温度を調整可能し、温度を調整した前記温調媒体を前記流路に供給する温調媒体供給部と、
    　前記吐出口から吐出させる前記伝熱ガスを供給するガス供給部と、
    　前記基板に入熱が発生する複数のプロセスｎ（ｎは、プロセスの識別子であり、１よりも大きい自然数）を実施する際の温度変化前の前記温調媒体の温度ＴＢと、前記プロセスｎごとの前記ガス供給部から供給する伝熱ガスの圧力Ｐｎ及び前記基板の温度ＴＷｎとを取得する第１取得部と、
    　温度変化後に、前記温調媒体の温度を温度ＴＢとして、前記プロセスｎごとに、前記ガス供給部から供給する前記伝熱ガスの圧力を前記圧力Ｐｎよりも減少させた場合の前記プロセスｎでの前記基板の温度ＴＷ’ｎ,ｍａｘと、前記ガス供給部から供給する前記伝熱ガスの圧力を前記圧力Ｐｎよりも増加させた場合の前記プロセスｎでの前記基板の温度ＴＷ’ｎ,ｍｉｎとを取得する第２取得部と、
    　前記温調媒体の温度を、以下の式（２）を満たす温度ＴＢ”に調整し、前記プロセスｎごとに、前記基板の温度が前記温度ＴＷｎとなるよう前記ガス供給部から供給する伝熱ガスの圧力を調整する調整部と、
    　を有する基板処理装置。
    　ＴＢ＋ｍａｘ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍａｘ）　≦　ＴＢ”
    　　　　≦　ＴＢ＋ｍｉｎ（ＴＷｎ－ＴＷ’ｎ,ｍｉｎ）　・・・（２）
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