(57)【要約】【課題】被処理基板の温度を精度よく制御する。【解決手段】成膜装置は、蒸着重合により被処理基板に重合体の膜を成膜する成膜装置であって、ステージと、ステージヒータと、天板ヒータと、制御装置とを備える。ステージは、被処理基板を収容する処理容器内に設けられ、被処理基板が載置される。ステージヒータは、ステージ内に設けられ、ステージ上に載置された被処理基板を加熱する。天板ヒータは、ステージに対向する処理容器の天板に設けられる。制御装置は、ステージヒータおよび天板ヒータの温度を制御する。また、制御装置は、ステージヒータの温度を第１の温度単位で制御することにより、被処理基板の温度を第１の温度単位で制御する。また、制御装置は、天板ヒータの温度を第２の温度単位で制御することにより、天板を介して放射される輻射熱により、被処理基板の温度を第１の温度単位より細かい温度単位で制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着重合により被処理基板に重合体の膜を成膜する成膜装置において、
前記被処理基板が収容される処理容器内に設けられ、前記被処理基板が載置されるステージと、
前記ステージ内に設けられ、前記ステージ上に載置された前記被処理基板を加熱するステージヒータと、
前記ステージに対向する前記処理容器の天板に設けられた天板ヒータと、
前記ステージヒータの温度を第１の温度単位で制御することにより、前記被処理基板の温度を前記第１の温度単位で制御し、前記天板ヒータの温度を第２の温度単位で制御することにより、前記天板を介して放射される輻射熱によって前記被処理基板の温度を前記第１の温度単位より細かい温度単位で制御する制御装置と
を備える成膜装置。
【請求項２】
前記被処理基板は、略円板状であり、
前記天板ヒータは、前記被処理基板の中心軸を中心とする円の径方向および周方向の少なくともいずれかの方向に分割されており、
前記制御装置は、分割されたそれぞれの前記天板ヒータの温度を前記第２の温度単位でそれぞれ独立に制御する請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記処理容器の側壁に設けられた側壁ヒータをさらに備え、
前記制御装置は、
前記側壁ヒータの温度を前記第２の温度単位で制御することにより、前記側壁を介して放射される輻射熱により、前記被処理基板の温度を前記第１の温度単位より細かい温度単位で制御する請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記被処理基板は、略円板状であり、
前記側壁ヒータは、前記被処理基板の中心軸を中心とする円の周方向に分割されており、
前記制御装置は、分割されたそれぞれの前記側壁ヒータの温度を前記第２の温度単位でそれぞれ独立に制御する請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記ステージを昇降させることにより前記ステージと前記天板との間の距離を変更する昇降機構をさらに備え、
前記制御装置は、
前記昇降機構を制御して前記ステージと前記天板との間の距離を変更することにより前記天板および前記側壁から前記被処理基板へ放射される輻射熱の量を変更する請求項３または４に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記第１の温度単位および前記第２の温度単位は、１℃単位であり、
前記第１の温度単位より細かい温度単位は、０．１℃単位以下の温度単位である請求項１から５のいずれか一項に記載の成膜装置。
【請求項７】
被処理基板が収容される処理容器内に設けられ、前記被処理基板が載置されるステージと、
前記ステージ内に設けられ、前記ステージ上に載置された前記被処理基板を加熱するステージヒータと、
前記ステージ内に設けられ、前記被処理基板の温度を測定するセンサと、
前記ステージに対向する前記処理容器の天板に設けられた天板ヒータと、
前記ステージヒータおよび前記天板ヒータの温度を制御する制御装置と
を備え、蒸着重合により前記被処理基板に重合体の膜を成膜する成膜装置において、
前記制御装置は、
前記ステージヒータの温度を第１の温度単位で制御する第１の制御工程と、
前記センサによって測定された前記被処理基板の温度を取得する取得工程と、
測定された前記被処理基板の温度と目標温度との差が所定値以下となるように、前記天板ヒータの温度を第２の温度単位で制御することにより、前記天板を介して放射される輻射熱によって前記被処理基板の温度を前記第１の温度単位より細かい温度単位で制御する第２の制御工程と
を実行する温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の種々の側面および実施形態は、成膜装置および温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２種類のモノマーを含むガスを、被処理基板が収容された処理容器内に供給し、２種類のモノマーの重合反応により被処理基板に重合体の有機膜を成膜する技術が知られている。例えば、芳香族アルキル、脂環状、または脂肪族のジイソシアネートモノマーと、芳香族アルキル、脂環状、または脂肪族のジアミンモノマーとの真空蒸着重合反応により、被処理基板に重合体の膜を成膜する技術が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／１２９９２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、被処理基板の温度を精度よく制御することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面は、蒸着重合により被処理基板に重合体の膜を成膜する成膜装置であって、ステージと、ステージヒータと、天板ヒータと、制御装置とを備える。ステージは、被処理基板を収容する処理容器内に設けられ、被処理基板が載置される。ステージヒータは、ステージ内に設けられ、ステージ上に載置された被処理基板を加熱する。天板ヒータは、ステージに対向する処理容器の天板に設けられる。制御装置は、ステージヒータおよび天板ヒータの温度を制御する。また、制御装置は、ステージヒータの温度を第１の温度単位で制御することにより、被処理基板の温度を第１の温度単位で制御する。また、制御装置は、天板ヒータの温度を第２の温度単位で制御することにより、天板を介して放射される輻射熱によって被処理基板の温度を第１の温度単位より細かい温度単位で制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の種々の側面および実施形態によれば、被処理基板の温度を精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示の第１の実施形態における成膜装置の一例を示す図である。
【図２】図２は、ウエハの温度とデポジションレート（Ｄ／Ｒ）との関係の一例を示す図である。
【図３】図３は、ウエハの温度分布の一例を示す図である。
【図４】図４は、天板ヒータの温度とウエハの温度との関係の一例を示す図である。
【図５】図５は、天板とステージとの間のキャップとウエハの温度との関係の一例を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態における温度制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、温度測定用ウエハの一例を示す図である。
【図８】図８は、本開示の第２の実施形態における成膜装置の一例を示す図である。
【図９】図９は、第２の実施形態における温度制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、分割された天板ヒータの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、分割された側壁ヒータの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、開示される成膜装置および温度制御方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される成膜装置および温度制御方法が限定されるものではない。
【０００９】
ところで、蒸着重合では、被処理基板の温度によって成膜速度が大きく変化する。そのため、成膜される重合体の膜厚を制御するためには、被処理基板の温度をより高い精度で制御することが求められる。そこで、本開示は、被処理基板の温度を精度よく制御することができる技術を提供する。
【００１０】
（第１の実施形態）
［成膜装置１の構成］
図１は、本開示の第１の実施形態における成膜装置１の一例を示す図である。本実施形態における成膜装置１は、蒸着重合により、被処理基板の一例であるウエハＷ上に重合体の膜を成膜する。成膜装置１は、装置本体１０および制御装置１００を備える。装置本体１０は、略円筒形状の処理空間Ｓを有する処理容器１１を備える。処理容器１１内には、ウエハＷが収容される。処理容器１１によって形成される略円筒状の処理空間Ｓの中心軸を軸Ｘと定義する。
【００１１】
処理容器１１は、天板１１ａ、側壁１１ｂ、および底部１１ｃを含む。天板１１ａ、側壁１１ｂおよび底部１１ｃは、例えば、アルミニウム、ステンレス、ニッケル合金等の耐腐食性を有する金属により構成される。天板１１ａは、例えば平板状であり、側壁１１ｂは、例えば円筒状である。また、天板１１ａ、側壁１１ｂおよび底部１１ｃは、例えば石英やセラミックス等により構成されてもよい。
【００１２】
天板１１ａと側壁１１ｂとの間、および、側壁１１ｂと底部１１ｃとの間には、それぞれ断熱部材１２が配置されている。これにより、天板１１ａと側壁１１ｂとの間の、および、側壁１１ｂと底部１１ｃとの間の熱の移動が抑制される。
【００１３】
処理容器１１内には、天板１１ａに対向する位置にステージ１４が設けられている。ステージ１４の上面にはウエハＷが載置される。ウエハＷは、略円板状であり、ウエハＷの中心軸が軸Ｘに一致するように、ステージ１４上に載置される。ステージ１４は、支持棒１５によって支持されている。昇降機構３０は、支持棒１５を軸Ｘに沿って上下方向に移動させることにより、ステージ１４を昇降させる。昇降機構３０は、ステージ１４を昇降させることにより、ステージ１４と天板１１ａとの間の距離を変更する。ステージ１４と天板１１ａとの間の距離が変更されることにより、ステージ１４上のウエハＷと天板１１ａとの間のギャップが変更される。昇降機構３０によるステージ１４の昇降は、制御装置１００によって制御される。
【００１４】
ステージ１４内には、ステージ１４上に載置されたウエハＷを加熱するためのステージヒータ１４ａが設けられている。また、ステージ１４内には、ガルデン等の冷媒が流通する流路１４ｂが形成されている。流路１４ｂには、配管４１ａおよび配管４１ｂを介してチラーユニット４０が接続されている。チラーユニット４０から所定温度に制御された冷媒が配管４１ａを介してステージ１４の流路１４ｂに供給される。流路１４ｂを流れた冷媒は、配管４１ｂを介してチラーユニット４０に戻される。
【００１５】
ステージヒータ１４ａによる加熱と、流路１４ｂを流れる冷媒による冷却とにより、ステージ１４上に載置されたウエハＷの温度が制御される。以下では、ステージヒータ１４ａによる加熱と、流路１４ｂを流れる冷媒による冷却とによって制御されるウエハＷの温度を、ステージ温度と記載する。
【００１６】
ステージヒータ１４ａおよびチラーユニット４０は、制御装置１００によって制御される。本実施形態において、ステージヒータ１４ａおよびチラーユニット４０による温度は、第１の温度単位の分解能で制御される。即ち、ステージ温度は、第１の温度単位の分解能で制御される。第１の温度単位は、例えば１℃単位である。
【００１７】
天板１１ａの上面には、天板ヒータ１３ａが設けられている。天板ヒータ１３ａは、天板１１ａを加熱する。天板ヒータ１３ａは、略円板状の外形の中心軸が軸Ｘに一致するように天板１１ａ上に配置されている。天板ヒータ１３ａによって天板１１ａが加熱されることにより、天板１１ａから処理空間Ｓ内に輻射熱が放射される。天板１１ａから放射された輻射熱により、ステージ１４上のウエハＷが加熱される。天板ヒータ１３ａは、制御装置１００によって制御される。
【００１８】
側壁１１ｂの側面であって、処理容器１１の外側には、側壁ヒータ１３ｂが設けられている。側壁ヒータ１３ｂは、側壁１１ｂを加熱する。側壁ヒータ１３ｂによって側壁１１ｂが加熱されることにより、側壁１１ｂから処理空間Ｓ内に輻射熱が放射される。側壁１１ｂから放射された輻射熱により、ステージ１４上のウエハＷが加熱される。側壁ヒータ１３ｂは、制御装置１００によって制御される。本実施形態において、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度は、第２の温度単位の分解能で制御される。第２の温度単位は、例えば１℃単位である。
【００１９】
また、昇降機構３０によってステージ１４が昇降されることにより、ステージ１４上のウエハＷと天板１１ａとの間のギャップが変更される。また、昇降機構３０によってステージ１４が昇降されることにより、ステージ１４上のウエハＷと側壁１１ｂとの間のギャップも変更される。これにより、天板１１ａおよび側壁１１ｂからウエハＷに照射される輻射熱の量が変更される。
【００２０】
側壁１１ｂには、ウエハＷを搬入および搬出するための図示しない開口が形成されており、当該開口は、図示しないゲートバルブによって開閉される。
【００２１】
天板１１ａには、処理容器１１の処理空間Ｓ内にガスを供給するためのガス供給口１７ａおよびガス供給口１７ｂが設けられている。ガス供給口１７ａには、配管２４ａを介して、バルブ２３ａ、流量制御器２２ａ、気化器２１ａ、および原料供給源２０ａが接続されている。ガス供給口１７ｂには、配管２４ｂを介して、バルブ２３ｂ、流量制御器２２ｂ、気化器２１ｂ、および原料供給源２０ｂが接続されている。
【００２２】
原料供給源２０ａは、例えばイソシアネート等の原料モノマーの供給源である。気化器２１ａは、原料供給源２０ａから供給されたイソシアネートの液体を気化させる。流量制御器２２ａは、気化器２１ａによって気化されたイソシアネートのガスの流量を制御する。バルブ２３ａは、イソシアネートのガスの配管２４ａへの供給および供給停止を制御する。配管２４ａに供給されたイソシアネートのガスは、ガス供給口１７ａを介して、処理容器１１の処理空間Ｓ内に供給される。
【００２３】
原料供給源２０ｂは、例えばアミン等の原料モノマーの供給源である。気化器２１ｂは、原料供給源２０ｂから供給されたアミンの液体を気化させる。流量制御器２２ｂは、気化器２１ｂによって気化されたアミンのガスの流量を制御する。バルブ２３ｂは、アミンのガスの配管２４ｂへの供給および供給停止を制御する。配管２４ｂに供給されたアミンのガスは、ガス供給口１７ｂを介して、処理容器１１の処理空間Ｓ内に供給される。
【００２４】
処理空間Ｓ内に供給された２種類の原料モノマーの重合反応により、ウエハＷ上にポリ尿素膜が成膜される。ポリ尿素膜は、重合体の膜の一例である。なお、配管２４ａおよび配管２４ｂは、内部を流れる原料モノマーの気化状態を維持するため、所定温度以上（例えば１８０℃以上）に加熱されている。気化器２１ａ〜２１ｂ、流量制御器２２ａ〜２２ｂ、およびバルブ２３ａ〜２３ｂは、制御装置１００によって制御される。
【００２５】
底部１１ｃには、排気口１６が設けられており、排気口１６には、真空ポンプ等の排気装置５０が接続されている。排気装置５０が稼働することにより、排気口１６を介して、処理容器１１内のガスが排気され、処理容器１１内を所定の圧力に調整することができる。排気装置５０は、制御装置１００によって制御される。
【００２６】
制御装置１００は、メモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）を有する。制御装置１００には、入出力Ｉ／Ｆを介してユーザＩ／Ｆ１０１が接続されている。ユーザＩ／Ｆ１０１は、キーボードやタッチパネル等の入力装置、および、ディスプレイ等の出力装置を有する。制御装置１００内のプロセッサは、メモリに格納されたプログラムやレシピを読み出して実行することにより、入出力Ｉ／Ｆを介して装置本体１０の各部を制御する。また、制御装置１００は、ユーザＩ／Ｆ１０１を介して、ユーザからの指示の入力を受け付け、ユーザから受け付けた指示に応じて、装置本体１０の各部を制御する。そして、制御装置１００は、制御結果をユーザＩ／Ｆ１０１に出力する。
【００２７】
［デポジションレートの温度依存性］
ここで、２種類の原料モノマーの混合ガスは、所定温度以下で重合反応を起こし、重合体を形成する。重合体は、温度が低いほど多く生成される。そのため、ウエハＷの温度が低いほど、ウエハＷに積層される重合体の膜のデポジションレート（Ｄ／Ｒ）は大きくなる。
【００２８】
図２は、ウエハＷの温度とＤ／Ｒとの関係の一例を示す図である。図２の例では、１℃当たり重合体の膜厚が約１５％変化している。そのため、例えば１℃単位の分解能で制御されるステージヒータ１４ａおよびチラーユニット４０のみを用いてウエハＷの温度が制御された場合、ウエハＷの膜厚は１５％程度の範囲でばらつくことになる。ウエハＷの膜厚のばらつきが大きいと、膜厚の要求仕様を満たすことが難しい。
【００２９】
ウエハＷの膜厚のばらつきを低減するために、ステージヒータ１４ａおよびチラーユニット４０の温度制御を、１℃単位よりも細かい分可能で制御することも考えられる。しかし、その場合、成膜装置１が大型化したり、成膜装置１のコストが増加することになるため、ステージヒータ１４ａおよびチラーユニット４０の温度制御の分解能を高めることは難しい。
【００３０】
そこで、本実施形態では、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度を、例えば１℃単位での分解能で制御する。また、昇降機構３０により、天板１１ａとステージ１４との間のギャップを例えば０．５ｍｍの単位で制御する。これにより、天板１１ａを介してウエハＷに放射される輻射熱によってウエハＷの温度を１℃単位以下の分解能で制御するこれができる。これにより、ウエハＷの膜厚のばらつきを低減することができる。
【００３１】
［ウエハＷの温度分布］
図３は、ウエハＷの温度分布の一例を示す図である。ステージヒータ１４ａの温度が例えば８０℃に設定された場合、ステージヒータ１４ａによるステージ１４の上面の温度分布は、例えば図３の点線で示される温度分布となる。
【００３２】
一方、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂから放射される輻射熱の温度分布は、例えば図３の破線で示される温度分布となる。この場合の天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度は例えば１２０℃であり、天板１１ａとステージ１４との間のギャップは例えば２０ｍｍである。
【００３３】
ウエハＷの温度分布は、例えば図３の実線で示されるように、ステージヒータ１４ａの温度分布と、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂからの輻射熱の温度分布とが合成された温度分布となる。そのため、ステージヒータ１４ａの温度を固定した場合でも、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂからの輻射熱を調整することにより、ウエハＷの温度を変更することができる。
【００３４】
［天板１１ａの温度とウエハＷの温度との関係］
図４は、天板ヒータ１３ａの温度とウエハＷの温度との関係の一例を示す図である。図４に示された実験では、ステージヒータ１４ａおよびチラーユニット４０によるステージ温度が８０℃に設定され、側壁ヒータ１３ｂの温度が１２０℃に設定され、天板１１ａとステージ１４との間のギャップが２０ｍｍに設定されている。
【００３５】
例えば図４に示されるように、天板ヒータ１３ａの温度が上昇すると、天板１１ａを介した輻射熱により、ウエハＷの温度も上昇する。図４を参照すると、この傾向は、ウエハＷの中央付近、エッジ付近、およびその中間位置のいずれの位置においても同様であることが分かる。
【００３６】
ここで、天板ヒータ１３ａの温度が６０℃上昇しても、ウエハＷの温度は約６℃程度しか上昇していない。即ち、ウエハＷの温度変化は、天板ヒータ１３ａの温度変化の約１／１０となっている。そのため、天板ヒータ１３ａの温度を１℃単位の分解能で制御すれば、ウエハＷの温度を１℃単位以下の分解能（具体的には、例えば約０．１℃単位の分解能）で制御することができる。これにより、ウエハＷの膜厚のばらつきを、例えば１．５％程度の範囲まで低減することができる。
【００３７】
側壁ヒータ１３ｂにおいても、側壁１１ｂからウエハＷに輻射熱が放射されるため、側壁ヒータ１３ｂの温度を１℃単位で制御することにより、ウエハＷの温度を１℃単位以下の分解能で制御することができると考えられる。なお、天板ヒータ１３ａと側壁ヒータ１３ｂとの温度の比を調整することにより、ウエハＷの中心付近の温度をエッジ付近よりも高くしたり、または、ウエハＷの中心付近の温度をエッジ付近よりも低くしたりすることも可能となる。そのため、天板ヒータ１３ａと側壁ヒータ１３ｂとの温度の比を調整することにより、軸Ｘを中心とするウエハＷの径方向におけるウエハＷの温度分布を制御することも可能となる。
【００３８】
［天板１１ａとステージ１４との間のギャップとウエハＷの温度との関係］
シリコン膜、誘電体膜、または金属膜等をＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）やＡＬＤ（Atomic  Layer  Deposition）等により成膜する場合、成膜は表面吸着反応に律速されるため、ウエハＷが載置されるステージ１４の温度が支配的となる。しかし、本実施形態のように、２種類のモノマーを用いた重合反応では、ステージ１４の温度だけでなく、処理空間Ｓの温度も反応に影響を与える。
【００３９】
発明者らは、波長が長く散乱し難い赤外領域（１００μｍ〜１０００μｍ）の輻射熱がモノマーの重合反応に適することを見出した。また、発明者らは、処理容器１１内の天板１１ａとステージ１４との間の距離を制御することにより、赤外線の照射距離を制御するができ、これにより、ウエハＷへの成膜の均一性を制御できることを見出した。このような制御は、重合反応に適している。
【００４０】
図５は、天板１１ａとステージ１４との間のギャップとウエハＷの温度との関係の一例を示す図である。図５に示された実験では、ステージヒータ１４ａおよびチラーユニット４０によるステージ温度が８０℃に設定され、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度がそれぞれ１２０℃に設定されている。
【００４１】
例えば図５に示されるように、天板１１ａとステージ１４との間のギャップが大きくなると、天板１１ａおよび側壁１１ｂからウエハＷに照射される輻射熱の量が減少するため、ウエハＷの温度が低下する。一方、天板１１ａとステージ１４との間のギャップが小さくなると、天板１１ａおよび側壁１１ｂからウエハＷに照射される輻射熱の量が増加するため、ウエハＷの温度が上昇する。
【００４２】
ここで、図５を参照すると、天板１１ａとステージ１４との間のギャップが１０ｍｍ増加した場合、ウエハＷの温度が約２℃低下している。即ち、天板１１ａとステージ１４との間のギャップを１ｍｍ変化させることにより、ウエハＷの温度を約０．２℃変化させることができる。本実施形態の昇降機構３０では、ステージ１４を０．５ｍｍ単位の分解能で上下方向に昇降させることができる。そのため、天板１１ａとステージ１４との間のギャップを制御することにより、ウエハＷの温度を約０．１℃単位で調整することができる。天板１１ａとステージ１４との間のギャップを制御することによっても、ウエハＷの膜厚のばらつきを、例えば１．５％程度の範囲まで低減することができる。
【００４３】
［温度制御方法］
図６は、第１の実施形態における温度制御方法の一例を示すフローチャートである。図６に例示された温度制御方法は、制御装置１００が装置本体１０の各部を制御することによって実現される。
【００４４】
図６に示された温度制御方法では、例えば図７に示されるような温度測定用ウエハＷ’が予めステージ１４上に載置される。図７は、温度測定用ウエハＷ’の一例を示す図である。温度測定用ウエハＷ’は、１つ以上の温度センサ６０を有する。図７の例では、ウエハＷの中央付近、エッジ付近、およびその中間付近のそれぞれの位置に温度センサ６０が設けられている。温度センサ６０は、ケーブル６１を介して制御装置１００に接続されており、測定した温度の情報を制御装置１００へ出力する。温度センサ６０は、例えば熱電対である。なお、それぞれの温度センサ６０によって測定された温度の情報は、無線通信により制御装置１００へ出力されてもよい。
【００４５】
図６に戻って説明を続ける。まず、制御装置１００は、装置本体１０の各ヒータの温度設定等を行う（Ｓ１０）。制御装置１００は、ステップＳ１０において、ステージヒータ１４ａおよびチラーユニット４０によるステージ温度が初期値（例えば８０℃）となるように、ステージヒータ１４ａおよびチラーユニット４０を１℃単位の分解能で制御する。また、制御装置１００は、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度が初期値（例えば１８０℃）となるように、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂを１℃単位の分解能で制御する。また、制御装置１００は、天板１１ａとステージ１４との間のギャップが初期値（例えば２０ｍｍ）となるように、昇降機構３０を制御する。
【００４６】
次に、制御装置１００は、気化器２１ａ〜２１ｂ、流量制御器２２ａ〜２２ｂ、およびバルブ２３ａ〜２３ｂを制御して、２種類の原料モノマーのガスを所定の流量で処理容器１１内に供給する。そして、制御装置１００は、排気装置５０を稼働させることにより、処理容器１１内の圧力を調整する（Ｓ１１）。そして、制御装置１００は、処理容器１１内の温度および圧力が安定するまで所定時間待機する（Ｓ１２）。
【００４７】
次に、制御装置１００は、ステージ１４上に載置された温度測定用ウエハＷ’の温度センサ６０によって測定された温度の情報を取得する（Ｓ１３）。そして、制御装置１００は、取得した温度の情報を、ユーザＩ／Ｆ１０１に出力する（Ｓ１４）。
【００４８】
成膜装置１のユーザは、ユーザＩ／Ｆ１０１に表示されたウエハＷの温度に基づいて、ウエハＷの温度を目標温度（例えば８０℃）とするための天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度設定を決定する。それぞれの温度センサ６０によって測定された温度が異なる場合、それぞれの温度センサ６０によって測定された温度の平均値が用いられる。そして、ユーザは、決定された温度設定を含む温度変更指示をユーザＩ／Ｆ１０１を介して制御装置１００に入力する。なお、温度変更指示には、天板１１ａとステージ１４との間のギャップの値が含まれていてもよい。
【００４９】
制御装置１００は、ユーザＩ／Ｆ１０１を介して温度変更指示が入力されたか否かを判定する（Ｓ１５）。温度変更指示が入力された場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、温度変更指示に従って、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度設定を１℃単位の分解能で変更する（Ｓ１６）。これにより、天板１１ａおよび側壁１１ｂの輻射熱によって、ウエハＷの温度が１℃単位以下（例えば０．１℃単位）の分解能で制御される。
【００５０】
なお、温度変更指示に天板１１ａとステージ１４との間のギャップの値が含まれている場合、制御装置１００は、温度変更指示に従って、昇降機構３０を制御し、天板１１ａとステージ１４との間のギャップを変更する。これにより、天板１１ａおよび側壁１１ｂからの輻射熱の量が変化し、ウエハＷの温度が１℃単位以下（例えば０．１℃単位）の分解能で制御される。そして、制御装置１００は、再びステップＳ１２に示された処理を実行する。
【００５１】
一方、温度変更指示が入力されていない場合（Ｓ１５：Ｎｏ）、制御装置１００は、ユーザＩ／Ｆ１０１を介して終了指示が入力されたか否かを判定する（Ｓ１７）。終了指示が入力されていない場合（Ｓ１７：Ｎｏ）、制御装置１００は、再びステップＳ１５に示された処理を実行する。
【００５２】
一方、終了指示が入力された場合（Ｓ１７）、制御装置１００は、天板ヒータ１３ａ、側壁ヒータ１３ｂ、ステージヒータ１４ａ、およびチラーユニット４０の温度設定をメモリに保存する（Ｓ１８）。なお、メモリには、天板１１ａとステージ１４との間のギャップの設定値も保存される。メモリに保存されたこれらの設定値は、ウエハＷへの成膜処理の際に利用される。そして、制御装置１００は、本フローチャートに示された温度制御方法を終了する。
【００５３】
以上、第１の実施形態について説明した。本実施形態における成膜装置１は、蒸着重合によりウエハＷに重合体の膜を成膜する装置であって、ステージ１４と、ステージヒータ１４ａと、天板ヒータ１３ａと、制御装置１００とを備える。ステージ１４は、ウエハＷを収容する処理容器１１内に設けられ、ウエハＷが載置される。ステージヒータ１４ａは、ステージ１４内に設けられ、ステージ１４上に載置されたウエハＷを加熱する。天板ヒータ１３ａは、ステージ１４に対向する処理容器１１の天板１１ａに設けられる。制御装置１００は、ステージヒータ１４ａおよび天板ヒータ１３ａの温度を制御する。また、制御装置１００は、ステージヒータ１４ａの温度を第１の温度単位で制御することにより、ウエハＷの温度を第１の温度単位で制御する。また、制御装置１００は、天板ヒータ１３ａの温度を第２の温度単位で制御することにより、天板１１ａを介して放射される輻射熱によってウエハＷの温度を第１の温度単位より細かい温度単位で制御する。これにより、成膜装置１は、ウエハＷの温度を精度よく制御することができる。
【００５４】
また、上記した実施形態における成膜装置１は、処理容器１１の側壁１１ｂに設けられた側壁ヒータ１３ｂをさらに備える。制御装置１００は、側壁ヒータ１３ｂの温度を第２の温度単位で制御することにより、側壁１１ｂを介して放射される輻射熱により、ウエハＷの温度を第１の温度単位より細かい温度単位で制御する。これにより、成膜装置１は、ウエハＷの温度を精度よく制御することができる。
【００５５】
また、上記した実施形態における成膜装置１は、ステージ１４を昇降させることによりステージ１４と天板１１ａとの間の距離を変更する昇降機構３０をさらに備える。制御装置１００は、昇降機構３０を制御してステージ１４と天板１１ａとの間の距離を変更することにより天板１１ａおよび側壁１１ｂからウエハＷへ放射される輻射熱の量を変更する。これにより、成膜装置１は、ウエハＷの温度を精度よく制御することができる。
【００５６】
また、上記した実施形態において、第１の温度単位および第２の温度単位は、１℃単位であり、第１の温度単位より細かい温度単位は、０．１℃単位以下の温度単位である。これにより、成膜装置１は、ウエハＷの温度を０．１℃単位以下の温度単位で精度よく制御することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態の成膜装置１では、温度測定用ウエハＷ’を用いて成膜処理時の各ヒータの温度設定等が決定される。これに対し、本実施形態の成膜装置１では、ウエハＷの成膜処理中に、ウエハＷの温度を測定し、ウエハＷの温度が所定の温度となるように、各ヒータの温度等が制御される。
【００５８】
図８は、本開示の第２の実施形態における成膜装置１の一例を示す図である。なお、以下に説明する点を除き、図８において、図１と同じ符号が付された構成は、図１を参照して説明された構成と同一または同様の機能を有するため重複する説明を省略する。
【００５９】
ステージ１４には、温度センサ１８が設けられる。温度センサ１８は、ウエハＷのステージ１４側の面の温度をウエハＷの温度として測定する。温度センサ１８は、例えば熱電対や光ファイバ式温度計等である。温度センサ１８は、ステージ１４内に複数設けられてもよい。温度センサ１８によって測定されたウエハＷの温度の情報は、ケーブル１８ａを介して制御装置１００へ出力される。
【００６０】
制御装置１００は、成膜処理の際に、温度センサ１８によって測定されたウエハＷの温度に基づいて、ウエハＷの温度と目標温度（例えば８０℃）との差が小さくなるように、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度設定を例えば１℃単位で変更する。また、制御装置１００は、成膜処理の際に、温度センサ１８から出力された温度の情報に基づいて、ウエハＷの温度と目標温度との差が小さくなるように、天板１１ａとステージ１４との間のギャップを例えば０．５ｍｍ単位で変更する。
【００６１】
［温度制御方法］
図９は、第２の実施形態における温度制御方法の一例を示すフローチャートである。図９に例示された温度制御方法は、制御装置１００が装置本体１０の各部を制御することによって実現される。
【００６２】
まず、図示しないゲートバルブが開かれ、図示しない搬送機構によりウエハＷが処理容器１１内に搬入され、ステージ１４上に載置される（Ｓ２０）。そして、搬送機構が処理容器１１内から退避し、ゲートバルブが閉じられる。
【００６３】
そして、制御装置１００は、装置本体１０の各ヒータの温度設定等を行う（Ｓ２１）。制御装置１００は、ステップＳ１０において、ステージヒータ１４ａおよびチラーユニット４０によるステージ温度が初期値（例えば８０℃）となるように、ステージヒータ１４ａおよびチラーユニット４０を第１の温度単位で制御する。第１の温度単位は、例えば１℃単位である。また、制御装置１００は、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度が初期値（例えば１８０℃）となるように、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂを制御する。また、制御装置１００は、天板１１ａとステージ１４との間のギャップが初期値（例えば２０ｍｍ）となるように、昇降機構３０を制御する。なお、ステップＳ２１において用いられる各初期値は、第１の実施形態において決定された設定値であってもよい。ステップＳ２１は、第１の制御工程の一例である。
【００６４】
次に、制御装置１００は、気化器２１ａ〜２１ｂ、流量制御器２２ａ〜２２ｂ、およびバルブ２３ａ〜２３ｂを制御して、２種類の原料モノマーのガスを所定の流量で処理容器１１内に供給する。そして、制御装置１００は、排気装置５０を稼働させることにより、処理容器１１内の圧力を調整する（Ｓ２２）。そして、制御装置１００は、処理容器１１内の温度および圧力が安定するまで所定時間待機する（Ｓ２３）。
【００６５】
次に、制御装置１００は、温度センサ１８によって測定されたウエハＷの温度ＴSの情報を取得する（Ｓ２４）。ステップＳ２４は、取得工程の一例である。そして、制御装置１００は、ウエハＷの温度ＴSと目標温度ＴT（例えば８０℃）との差が所定値ε未満であるか否かを判定する（Ｓ２５）。
【００６６】
ウエハＷの温度ＴSと目標温度ＴTとの差が所定値ε以上である場合（Ｓ２５：Ｎｏ）、制御装置１００は、温度ＴSと目標温度ＴTとの差に基づいて、ウエハＷの温度ＴSを目標温度ＴTとするための天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度設定を決定する。そして、制御装置１００は、決定された温度設定となるように、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度設定を第２の温度単位で変更する（Ｓ２６）。第２の温度単位は、例えば１℃単位である。ステップＳ２６は、第２の制御工程の一例である。そして、制御装置１００は、再びステップＳ２３に示された処理を実行する。
【００６７】
なお、ウエハＷの温度ＴSが目標温度ＴTよりも所定値ε以上低い場合、制御装置１００は、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度設定を所定温度ΔＴ上げるように天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度設定を変更してもよい。また、ウエハＷの温度ＴSが目標温度ＴTよりも所定値ε以上高い場合、制御装置１００は、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度設定を所定温度ΔＴ下げるように天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度設定を変更してもよい。所定温度ΔＴは、例えば１℃である。
【００６８】
また、ステップＳ２６において、制御装置１００は、ウエハＷの温度ＴSが目標温度ＴTに近づくように、昇降機構３０を制御して、天板１１ａとステージ１４との間のギャップを変更してもよい。この場合、ウエハＷの温度ＴSが目標温度ＴTよりも所定値ε以上低い場合、制御装置１００は、天板１１ａとステージ１４との間のギャップが所定長ΔＬ分短くなるように昇降機構３０を制御してもよい。また、ウエハＷの温度ＴSが目標温度ＴTよりも所定値ε以上高い場合、制御装置１００は、天板１１ａとステージ１４との間のギャップが所定長ΔＬ分長くなるように昇降機構３０を制御してもよい。所定長ΔＬは、例えば０．５ｍｍである。
【００６９】
一方、ウエハＷの温度ＴSと目標温度ＴTとの差が所定値ε未満である場合（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、ウエハＷに対する成膜処理が終了したか否かを判定する（Ｓ２７）。制御装置１００は、例えば成膜時間が所定時間に達した場合に、成膜処理の終了を検出する。
【００７０】
ウエハＷに対する成膜処理が終了していない場合（Ｓ２７：Ｎｏ）、制御装置１００は、再びステップＳ２４に示された処理を実行する。一方、ウエハＷに対する成膜処理が終了した場合（Ｓ２７：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、気化器２１ａ〜２１ｂ、流量制御器２２ａ〜２２ｂ、およびバルブ２３ａ〜２３ｂを制御して、原料モノマーのガスの供給を停止させる。また、制御装置１００は、排気装置５０の稼働を停止させる。そして、図示しないゲートバルブが開かれ、図示しない搬送機構によりウエハＷが処理容器１１内から搬出される（Ｓ２８）。そして、本フローチャートに示された温度制御方法が終了する。
【００７１】
以上、第２の実施形態について説明した。本実施形態において、制御装置１００は、ステージヒータ１４ａの温度を第１の温度単位で制御する第１の制御工程を実行する。また、制御装置１００は、温度センサ１８によって測定されたウエハＷの温度を取得する取得工程を実行する。また、制御装置１００は、測定されたウエハＷの温度と目標温度との差が所定値以下となるように、天板ヒータ１３ａの温度を第２の温度単位で制御することにより、天板ヒータ１３ａを介して放射される輻射熱によってウエハＷの温度を第１の温度単位より細かい温度単位で制御する第２の制御工程を実行する。これにより、成膜装置１は、ウエハＷの温度を精度よく制御することができる。
【００７２】
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００７３】
例えば、上記した各実施形態において、天板ヒータ１３ａは、例えば図１０に示されるように、軸Ｘを中心とする円の径方向および周方向にそれぞれ複数に分割されてもよい。分割されたそれぞれの天板ヒータ１３ａによって、当該天板ヒータ１３ａが配置された領域１１０の天板１１ａが加熱されることにより、当該領域１１０の天板１１ａの温度に対応する輻射熱がウエハＷに放射される。制御装置１００は、ウエハＷ上の温度分布に基づいて、分割された天板ヒータ１３ａの温度を第２の温度単位でそれぞれ独立に制御する。第２の温度単位は、例えば１℃単位である。これにより、軸Ｘを中心とする周方向および径方向のウエハＷの温度分布を制御することができる。
【００７４】
なお、天板ヒータ１３ａは、軸Ｘを中心とする円の径方向または周方向のいずれかの方向に複数に分割されてもよい。また、ステージヒータ１４ａにおいても、例えば図１０に示された天板１１ａと同様に、軸Ｘを中心とする円の径方向および周方向の少なくともいずれかの方向に複数に分割されてもよい。
【００７５】
また、上記した各実施形態において、側壁ヒータ１３ｂは、例えば図１１に示されるように、軸Ｘを中心とする円の周方向に複数に分割されてもよい。分割されたそれぞれの側壁ヒータ１３ｂによって、当該側壁ヒータ１３ｂが配置された側壁１１ｂの領域１１１が加熱されることにより、当該領域１１１の側壁１１ｂの温度に対応する輻射熱がウエハＷに放射される。制御装置１００は、ウエハＷ上の温度分布に基づいて、分割された側壁ヒータ１３ｂの温度を第２の温度単位でそれぞれ独立に制御する。第２の温度単位は、例えば１℃単位である。これにより、軸Ｘを中心とする周方向のウエハＷの温度分布を制御することができる。
【００７６】
また、上記した各実施形態の成膜装置１において、天板１１ａは、平板状であるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、天板１１ａは、軸Ｘから離れるほど、天板１１ａとステージ１４との間の距離が長くなる形状（例えばドーム状、円錐状等）であってもよい。
【００７７】
また、上記した各実施形態の成膜装置１において、側壁１１ｂからウエハＷに放射される輻射熱の量が多い場合（例えば、側壁ヒータ１３ｂの温度変化に対して、ウエハＷの温度変化が大きい場合）、側壁１１ｂとウエハＷとの間に遮蔽部材が設けられてもよい。これにより、側壁ヒータ１３ｂの温度変化に対して、ウエハＷの温度変化を小さくすることができ、ウエハＷの温度をより精度よく制御することができる。
【００７８】
また、上記した各実施形態の成膜装置１において、天板ヒータ１３ａ、側壁ヒータ１３ｂ、およびステージヒータ１４ａは、いずれも１℃単位の分解能で温度制御されるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度制御単位と、ステージヒータ１４ａの温度制御単位とは、異なっていてもよい。具体的には、天板ヒータ１３ａおよび側壁ヒータ１３ｂの温度が１℃単位の分解能で制御されていれば、ステージヒータ１４ａの温度は２℃以上の単位の分解能で制御されてもよい。
【００７９】
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およ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。
【符号の説明】
【００８０】
Ｓ  処理空間
Ｗ  ウエハ
Ｗ’  温度測定用ウエハ
Ｘ  軸
１  成膜装置
１０  装置本体
１００  制御装置
１０１  ユーザＩ／Ｆ
１１  処理容器
１１０  領域
１１１  領域
１１ａ  天板
１１ｂ  側壁
１１ｃ  底部
１２  断熱部材
１３ａ  天板ヒータ
１３ｂ  側壁ヒータ
１４  ステージ
１４ａ  ステージヒータ
１４ｂ  流路
１５  支持棒
１６  排気口
１７  ガス供給口
１８  温度センサ
１８ａ  ケーブル
２０ａ、２０ｂ  原料供給源
２１ａ、２１ｂ  気化器
２２ａ、２２ｂ  流量制御器
２３ａ、２３ｂ  バルブ
２４ａ、２４ｂ  配管
３０  昇降機構
４０  チラーユニット
４１ａ、４１ｂ  配管
５０  排気装置
６０  温度センサ
６１  ケーブル
【図１】
2020050915.tif 000003
【図２】
2020050915.tif 000004
【図３】
2020050915.tif 000005
【図４】
2020050915.tif 000006
【図５】
2020050915.tif 000007
【図６】
2020050915.tif 000008
【図７】
2020050915.tif 000009
【図８】
2020050915.tif 000010
【図９】
2020050915.tif 000011
【図１０】
2020050915.tif 000012
【図１１】
2020050915.tif 000013