(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理装置において被処理基板を静電気的に吸着する載置台であって、
低コヒーレンス光の干渉を利用して前記被処理基板の温度を測定する測温手段と、
予め設定されたパラメータに基づいて目標温度と等しくなるように前記被処理基板の温度調節を行う温度調節手段と、
前記測温手段により測定された測定温度に基づいて前記温度調節手段による前記温度調節を制御することにより、前記被処理基板の温度を制御する基板温度制御手段とを備えることを特徴とする載置台。
【請求項２】
前記目標温度は所定の時間内における温度変化を示す温度のプロファイルであることを特徴とする請求項１記載の載置台。
【請求項３】
前記基板温度制御手段は、前記測定温度が前記目標温度と異なるときは、前記パラメータを調節することを特徴とする請求項１又は２記載の載置台。
【請求項４】
前記測定温度が前記目標温度と異なるときは、所定のアラームを出力するアラーム出力手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の載置台。
【請求項５】
前記パラメータは、前記載置台に供給される冷媒の温度及び流量、前記載置台に供給される電圧、電流及び電力、並びに前記被処理基板の裏面に供給される伝熱ガスの温度、流量、圧力、及び種類から成る制御パラメータから選択された少なくとも１つから成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の載置台。
【請求項６】
前記基板温度制御手段は前記被処理基板の中央部及び周縁部の温度を個別に制御することを特徴とする請求項1乃至５のいずれか1項に記載の載置台。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の載置台を具備したことを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
第１のプラズマ処理が施される被処理基板を静電気的に吸着する載置台を具備したプラズマ処理装置であって、
前記被処理基板に温度変化を伴う変温処理を施す変温処理手段と、
前記被処理基板の温度を測定する測温手段と、
前記第１のプラズマ処理が第１の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第１のプロファイルを格納する格納手段と、
前記第１のプロファイルの格納後に更に前記第１のプラズマ処理が第２の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第２のプロファイルを前記第１のプロファイルと比較する比較手段と、
前記比較の結果に応じて前記載置台に第２のプラズマ処理を施す載置台リカバリ手段とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記載置台リカバリ手段は、前記第１のプロファイル及び前記第２のプロファイル間の差が許容範囲内にない場合に、前記載置台に前記第２のプラズマ処理を施すことを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記載置台リカバリ手段は、前記第２のプロファイルが前記第１のプロファイルよりも低いときは、前記第２のプラズマ処理として、前記載置台における前記被処理基板との吸着面を荒らす処理を施すことを特徴とする請求項８又は９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記載置台リカバリ手段は、前記第２のプロファイルが前記第１のプロファイルよりも高いときは、前記第２のプラズマ処理として、前記載置台における前記被処理基板との吸着面を平滑にする処理を施すことを特徴とする請求項８又は９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記第１のプロファイル及び前記第２のプロファイル間の差が許容範囲内にない場合には、所定のアラームを出力するアラーム出力手段を備えることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
基板処理装置において被処理基板を静電気的に吸着する載置台の制御方法であって、
低コヒーレンス光の干渉を利用して前記被処理基板の温度を測定する測温ステップと、
予め設定されたパラメータに基づいて目標温度と等しくなるように前記被処理基板の温度調節を行う温度調節ステップと、
前記測温ステップにおいて測定された測定温度に基づいて前記温度調節ステップにおける前記温度調節を制御することにより、前記被処理基板の温度を制御する基板温度制御ステップとを有することを特徴とする載置台の制御方法。
【請求項１４】
第１のプラズマ処理が施される被処理基板を静電気的に吸着する載置台を備えるプラズマ処理装置の制御方法であって、
前記被処理基板に温度変化を伴う変温処理を施す変温処理ステップと、
前記被処理基板の温度を測定する測温ステップと、
前記第１のプラズマ処理が第１の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第１のプロファイルを格納する格納ステップと、
前記格納ステップの後に更に前記第１のプラズマ処理が第２の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第２のプロファイルを前記第１のプロファイルと比較する比較ステップと、
前記比較の結果に応じて前記載置台に第２のプラズマ処理を施す載置台リカバリステップとを有することを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項１５】
基板処理装置において被処理基板を静電気的に吸着する載置台の制御方法をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
低コヒーレンス光の干渉を利用して前記被処理基板の温度を測定する測温モジュールと、
予め設定されたパラメータに基づいて目標温度と等しくなるように前記被処理基板の温度調節を行う温度調節モジュールと、
前記測温モジュールにより測定された測定温度に基づいて前記温度調節モジュールによる前記温度調節を制御することにより、前記被処理基板の温度を制御する基板温度制御モジュールとを備えることを特徴とする制御プログラム。
【請求項１６】
第１のプラズマ処理が施される被処理基板を静電気的に吸着する載置台を具備したプラズマ処理装置の制御方法をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
前記被処理基板に温度変化を伴う変温処理を施す変温処理モジュールと、
前記被処理基板の温度を測定する測温モジュールと、
前記第１のプラズマ処理が第１の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第１のプロファイルを格納する格納モジュールと、
前記第１のプロファイルの格納後に更に前記第１のプラズマ処理が第２の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第２のプロファイルを前記第１のプロファイルと比較する比較モジュールと、
前記比較の結果に応じて前記載置台に第２のプラズマ処理を施す載置台リカバリモジュールとを備えることを特徴とする制御プログラム。
【請求項１７】
基板処理装置において被処理基板を静電気的に吸着する載置台の制御方法をコンピュータに実行させる制御プログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、
低コヒーレンス光の干渉を利用して前記被処理基板の温度を測定する測温モジュールと、
予め設定されたパラメータに基づいて目標温度と等しくなるように前記被処理基板の温度調節を行う温度調節モジュールと、
前記測温モジュールにより測定された測定温度に基づいて前記温度調節モジュールによる前記温度調節を制御することにより、前記被処理基板の温度を制御する基板温度制御モジュールとを備えることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１８】
第１のプラズマ処理が施される被処理基板を静電気的に吸着する載置台を具備したプラズマ処理装置の制御方法をコンピュータに実行させる制御プログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、
前記被処理基板に温度変化を伴う変温処理を施す変温処理モジュールと、
前記被処理基板の温度を測定する測温モジュールと、
前記第１のプラズマ処理が第１の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第１のプロファイルを格納する格納モジュールと、
前記第１のプロファイルの格納後に更に前記第１のプラズマ処理が第２の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第２のプロファイルを前記第１のプロファイルと比較する比較モジュールと、
前記比較の結果に応じて前記載置台に第２のプラズマ処理を施す載置台リカバリモジュールとを備えることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、載置台、基板処理装置、プラズマ処理装置、載置台の制御方法、プラズマ処理装置の制御方法、制御プログラム、及び記憶媒体に関し、特に、半導体ウエハなどの被処理基板を載置する載置台に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置としてのプラズマ処理装置は、半導体デバイスを製造するために、被処理基板としての半導体ウエハに、プラズマを用いたエッチング処理などのプラズマ処理を施す。
【０００３】
プラズマ処理装置は、プラズマ処理を行うための処理室（チャンバ）を備え、該チャンバ内には、プラズマを発生させるための所定のＲＦ電力（Radio Frequency Power）を供給する上部電極及び下部電極が設けられている。下部電極は、半導体ウエハを載置するための載置台（サセプタ：susceptor）としても機能する。載置台は、載置された半導体ウエハに対して所定の電圧を印加することにより、半導体ウエハを静電気的に吸着（チャック）するＥＳＣ（Electro Static Chuck）機能を有する。
【０００４】
また、プラズマ処理装置では、半導体ウエハにプラズマ処理を施す前に、ウエハレスのドライクリーニング（ＷＬＤＣ：Waferless Dry Cleaning）を行うことにより、チャンバの内壁に付着した反応副生成物等を除去することが行われる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】米国特許第６３２５９４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記プラズマ処理装置では、プラズマ処理やＷＬＤＣが実行される度に、さらには、半導体ウエハを吸着する度に載置台の表面の状態が変化する。
【０００６】
具体的には、プラズマ処理によって発生した微粒子である反応副生成物は、載置台の表面のうち、特に温度の低い部分に堆積物（deposit）として付着する。また、ＷＬＤＣにより、載置台の表面が荒らされる（削られる）。さらには、半導体ウエハを吸着する際には、半導体ウエハの裏面が載置台の表面に接触した状態で微動するので、載置台の表面の微小な凹凸を平滑にする。
【０００７】
これらの結果、載置台表面と半導体ウエハの裏面とが接触する実面積が変化して、載置台と半導体ウエハとの間の熱伝達特性が変化する（ＥＳＣドリフト）。このＥＳＣドリフトは、プラズマ処理装置の使用時間（回数）、例えばＲＦ電力の供給時間などによっても影響を受ける。
【０００８】
また、近年では、半導体デバイスの小型化に伴ってエッチング処理などのプラズマ処理に対しても非常に高い加工精度が要求されている。この高い加工精度を実現するためには、プラズマ処理が施される各半導体ウエハの温度を同じにする必要がある。一方、上記ＥＳＣドリフトは、上述したように、載置台と半導体ウエハとの間の熱伝達特性を変化させるため、半導体ウエハの温度に直接的に影響を与える。したがって、プラズマ処理装置において、同一の条件、例えば同一のＲＦ電力でエッチング処理を行っても各半導体ウエハの温度が異なり加工精度が変化することになり、半導体デバイスの歩留まりが低下するという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる載置台、基板処理装置、プラズマ処理装置、載置台の制御方法、プラズマ処理装置の制御方法、制御プログラム、及び記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の載置台は、基板処理装置において被処理基板を静電気的に吸着する載置台であって、低コヒーレンス光の干渉を利用して前記被処理基板の温度を測定する測温手段と、予め設定されたパラメータに基づいて目標温度と等しくなるように前記被処理基板の温度調節を行う温度調節手段と、前記測温手段により測定された測定温度に基づいて前記温度調節手段による前記温度調節を制御することにより、前記被処理基板の温度を制御する基板温度制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の載置台は、請求項１記載の載置台において、前記目標温度は所定の時間内における温度変化を示す温度のプロファイルであることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の載置台は、請求項１又は２記載の載置台において、前記基板温度制御手段は、前記測定温度が前記目標温度と異なるときは、前記パラメータを調節することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の載置台は、請求項１乃至３のいずれか1項に記載の載置台において、前記測定温度が前記目標温度と異なるときは、所定のアラームを出力するアラーム出力手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の載置台は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の載置台において、前記パラメータは、前記載置台に供給される冷媒の温度及び流量、前記載置台に供給される電圧、電流及び電力、並びに前記被処理基板の裏面に供給される伝熱ガスの温度、流量、圧力、及び種類から成る制御パラメータから選択された少なくとも１つから成ることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の載置台は、請求項1乃至５のいずれか1項に記載の載置台において、前記基板温度制御手段は前記被処理基板の中央部及び周縁部の温度を個別に制御することを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項７記載の基板処理装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の載置台を具備したことを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項８記載のプラズマ処理装置は、第１のプラズマ処理が施される被処理基板を静電気的に吸着する載置台を具備したプラズマ処理装置であって、前記被処理基板に温度変化を伴う変温処理を施す変温処理手段と、前記被処理基板の温度を測定する測温手段と、前記第１のプラズマ処理が第１の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第１のプロファイルを格納する格納手段と、前記第１のプロファイルの格納後に更に前記第１のプラズマ処理が第２の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第２のプロファイルを前記第１のプロファイルと比較する比較手段と、前記比較の結果に応じて前記載置台に第２のプラズマ処理を施す載置台リカバリ手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載のプラズマ処理装置は、請求項８記載のプラズマ処理装置において、前記載置台リカバリ手段は、前記第１のプロファイル及び前記第２のプロファイル間の差が許容範囲内にない場合に、前記載置台に前記第２のプラズマ処理を施すことを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載のプラズマ処理装置は、請求項８又は９記載のプラズマ処理装置において、載置台リカバリ手段は、前記第２のプロファイルが前記第１のプロファイルよりも低いときは、前記第２のプラズマ処理として、前記載置台における前記被処理基板との吸着面を荒らす処理を施すことを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載のプラズマ処理装置は、請求項８又は９記載のプラズマ処理装置において、前記載置台リカバリ手段は、前記第２のプロファイルが前記第１のプロファイルよりも高いときは、前記第２のプラズマ処理として、前記載置台における前記被処理基板との吸着面を平滑にする処理を施すことを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載のプラズマ処理装置は、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、前記第１のプロファイル及び前記第２のプロファイル間の差が許容範囲内にない場合には、所定のアラームを出力するアラーム出力手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１３記載の載置台の制御方法は、基板処理装置において被処理基板を静電気的に吸着する載置台の制御方法であって、低コヒーレンス光の干渉を利用して前記被処理基板の温度を測定する測温ステップと、予め設定されたパラメータに基づいて目標温度と等しくなるように前記被処理基板の温度調節を行う温度調節ステップと、前記測温ステップにおいて測定された測定温度に基づいて前記温度調節ステップにおける前記温度調節を制御することにより、前記被処理基板の温度を制御する基板温度制御ステップとを有することを特徴とする。
【００２３】
上記目的を達成するために、請求項１４記載のプラズマ処理装置の制御方法は、第１のプラズマ処理が施される被処理基板を静電気的に吸着する載置台を備えるプラズマ処理装置の制御方法であって、前記被処理基板に温度変化を伴う変温処理を施す変温処理ステップと、前記被処理基板の温度を測定する測温ステップと、前記第１のプラズマ処理が第１の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第１のプロファイルを格納する格納ステップと、前記格納ステップの後に更に前記第１のプラズマ処理が第２の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第２のプロファイルを前記第１のプロファイルと比較する比較ステップと、前記比較の結果に応じて前記載置台に第２のプラズマ処理を施す載置台リカバリステップとを有することを特徴とする。
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１５記載の制御プログラムは、基板処理装置において被処理基板を静電気的に吸着する載置台の制御方法をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、低コヒーレンス光の干渉を利用して前記被処理基板の温度を測定する測温モジュールと、予め設定されたパラメータに基づいて目標温度と等しくなるように前記被処理基板の温度調節を行う温度調節モジュールと、前記測温モジュールにより測定された測定温度に基づいて前記温度調節モジュールによる前記温度調節を制御することにより、前記被処理基板の温度を制御する基板温度制御モジュールとを備えることを特徴とする。
【００２５】
上記目的を達成するために、請求項１６記載の制御プログラムは、第１のプラズマ処理が施される被処理基板を静電気的に吸着する載置台を具備したプラズマ処理装置の制御方法をコンピュータに実行させる制御プログラムであって、前記被処理基板に温度変化を伴う変温処理を施す変温処理モジュールと、前記被処理基板の温度を測定する測温モジュールと、前記第１のプラズマ処理が第１の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第１のプロファイルを格納する格納モジュールと、前記第１のプロファイルの格納後に更に前記第１のプラズマ処理が第２の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第２のプロファイルを前記第１のプロファイルと比較する比較モジュールと、前記比較の結果に応じて前記載置台に第２のプラズマ処理を施す載置台リカバリモジュールとを備えることを特徴とする。
【００２６】
上記目的を達成するために、請求項１７記載の記憶媒体は、基板処理装置において被処理基板を静電気的に吸着する載置台の制御方法をコンピュータに実行させる制御プログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、低コヒーレンス光の干渉を利用して前記被処理基板の温度を測定する測温モジュールと、予め設定されたパラメータに基づいて目標温度と等しくなるように前記被処理基板の温度調節を行う温度調節モジュールと、前記測温モジュールにより測定された測定温度に基づいて前記温度調節モジュールによる前記温度調節を制御することにより、前記被処理基板の温度を制御する基板温度制御モジュールとを備えることを特徴とする。
【００２７】
上記目的を達成するために、請求項１８記載の記憶媒体は、第１のプラズマ処理が施される被処理基板を静電気的に吸着する載置台を具備したプラズマ処理装置の制御方法をコンピュータに実行させる制御プログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、前記被処理基板に温度変化を伴う変温処理を施す変温処理モジュールと、前記被処理基板の温度を測定する測温モジュールと、前記第１のプラズマ処理が第１の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第１のプロファイルを格納する格納モジュールと、前記第１のプロファイルの格納後に更に前記第１のプラズマ処理が第２の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、前記変温処理が前記被処理基板に施される際に測定された前記被処理基板の温度に関する第２のプロファイルを前記第１のプロファイルと比較する比較モジュールと、前記比較の結果に応じて前記載置台に第２のプラズマ処理を施す載置台リカバリモジュールとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１記載の載置台、請求項７記載の基板処理装置、請求項１３記載の載置台の制御方法、請求項１５記載の制御プログラム、及び請求項１７記載の記憶媒体によれば、測定温度に基づいて被処理基板の温度調節を制御するので、半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００２９】
請求項２記載の載置台によれば、目標温度は所定の時間内における温度変化を示す温度のプロファイルである。被処理基板の温度は時間と共に変化する傾向にある。したがって、目標温度を時間が経過しても変化しない値に設定して被処理基板の温度をこの値に合わせるように調整するよりも、目標温度を時間が経過すると変化する値に設定して被処理基板の温度をこの値に合わせるように調整する方が容易である。したがって、被処理基板の温度を目標温度に容易合わせることができる。
【００３０】
請求項３記載の載置台によれば、測定温度が目標温度と異なるときは、パラメータを調節するので、被処理基板の温度の温度を目標温度で安定化させることができる。
【００３１】
請求項４記載の載置台によれば、測定温度が目標温度と異なるときは、所定のアラームを出力するので、測定温度が目標温度と異なる旨をユーザに通知することができる。
【００３２】
請求項５記載の載置台によれば、パラメータが、載置台に供給される冷媒の温度及び流量、載置台に供給される電圧、電流及び電力、並びに被処理基板の裏面に供給される伝熱ガスの温度、流量、圧力、及び種類から成る制御パラメータから選択された少なくとも１つから成るので、載置台の温度を制御することにより間接的に被処理基板の温度を調節するか、又は直接的に被処理基板の温度を制御することができる。
【００３３】
請求項６記載の載置台によれば、基板温度制御手段は被処理基板の中央部及び周縁部の温度を個別に制御するので、被処理基板の中央部及び周縁部のそれぞれの温度を半導体デバイスの製造に最適な温度にすることができ、半導体デバイスの歩留まりをより向上させることができる。
【００３４】
請求項８記載のプラズマ処理装置、請求項１４記載のプラズマ処理装置の制御方法、請求項１６記載の制御プログラム、及び請求項１８記載の記憶媒体によれば、第１のプラズマ処理が第２の所定回数又は所定時間にわたって実行された後、変温処理が被処理基板に施される際に測定された被処理基板の温度に関する第２のプロファイルを、第１のプラズマ処理が第１の所定回数又は所定時間にわたって実行された後に予め格納された第１のプロファイルと比較し、該比較の結果に応じて載置台に第２のプラズマ処理を施すので、載置台の表面状態を安定化させることができ、半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００３５】
請求項９記載の基板処理装置によれば、第１のプロファイル及び第２のプロファイル間の差が許容範囲内にない場合に、載置台に第２のプラズマ処理を施すので、載置台の表面状態を適切に安定化させることができる。
【００３６】
請求項１０記載の基板処理装置によれば、第２のプロファイルが第１のプロファイルよりも低いときは、第２のプラズマ処理として載置台における被処理基板との吸着面を荒らす処理を施すので、被処理基板及び載置台の間の熱伝達能力を下げることにより、プラズマ処理が施される各被処理基板の温度を同じにすることができる。
【００３７】
請求項１１記載の基板処理装置によれば、第２のプロファイルが第１のプロファイルよりも高いときは、第２のプラズマ処理として載置台における被処理基板との吸着面を平滑にする処理を施すので、被処理基板及び載置台の間の熱伝達能力を上げることにより、プラズマ処理が施される各被処理基板の温度を同じにすることができる。
【００３８】
請求項１２記載の基板処理装置によれば、第１のプロファイル及び第２のプロファイル間の差が許容範囲内にない場合には、所定のアラームを出力するので、第１のプロファイル及び第２のプロファイル間の差が許容範囲内にない旨をユーザに通知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４０】
図１は、本発明の実施の形態に係る載置台を具備した基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。この基板処理装置としてのプラズマ処理装置は、被処理基板としての半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）にＲＩＥ（Reactive Ion Etching）処理やアッシング処理などのプラズマ処理を施すように構成されている。
【００４１】
図１において、プラズマ処理装置１０は、内壁にアルマイトコーティングが施されているアルミニウム製の円筒形状のチャンバ３４を有し、該チャンバ３４内には、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを載置する載置台としての円柱状の載置台３５が配置されている。
【００４２】
プラズマ処理装置１０では、チャンバ３４の内側壁と載置台３５の側面とによって、載置台３５上方の気体分子をチャンバ３４の外へ排出する流路として機能する排気路３６が形成される。この排気路３６の途中にはプラズマの漏洩を防止する環状のバッフル板３７が配置される。また、排気路３６におけるバッフル板３７より下流の空間は、載置台３５の下方へ回り込み、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（ＡＰＣバルブ：Automatic Pressure Control Valve）６４に連通する。ＡＰＣバルブ６４は、アイソレータ（Isolator）６５を介して真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（ＴＭＰ：Turbo Molecular Pump）６６に接続され、ＴＭＰ６６は、バルブＶ３６を介して排気ポンプであるドライポンプ（ＤＰ）３８に接続されている。ＡＰＣバルブ６４、アイソレータ６５、ＴＭＰ６６、バルブＶ３６及びＤＰ３８によって構成される排気流路（本排気ライン）は、ＡＰＣバルブ６４によってチャンバ３４内の圧力制御を行い、さらにＴＭＰ６６及びＤＰ３８によってチャンバ３４内をほぼ真空状態になるまで減圧する。
【００４３】
また、配管６７がＡＰＣバルブ６４及びアイソレータ６５の間からバルブＶ３７を介してＤＰ３８に接続されている。配管６７及びバルブＶ３７によって構成される排気流路（バイパスライン）は、ＴＭＰ６６をバイパスして、ＤＰ３８によってチャンバ３４内を粗引きする。
【００４４】
載置台３５には下部電極用の高周波電源４１が給電棒４２及び整合器（Matcher）４３を介して接続されており、該下部電極用の高周波電源４１は、所定の高周波電力（ＨＶのＲＦ電力）を載置台３５に供給する。これにより、載置台３５は下部電極として機能する。また、整合器４３は、載置台３５からの高周波電力の反射を低減して高周波電力の載置台３５への供給効率を最大にする。
【００４５】
載置台３５の内部上方には、導電膜からなる円板状のＥＳＣ電極板４４が配置されている。ＥＳＣ電極板４４には直流電源４５が電気的に接続されている。ウエハＷは、直流電源４５からＥＳＣ電極板４４に印加された直流のＥＳＣ電圧（ＤＣ電圧）により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によって載置台３５の上面に吸着保持される。また、載置台３５の上方には、載置台３５の上面に吸着保持されたウエハＷの周りを囲うように円環状のフォーカスリング４６が配設される。このフォーカスリング４６は、後述する空間Ｓに露出し、該空間ＳにおいてプラズマをウエハＷの表面に向けて収束し、プラズマ処理の効率を向上させる。或いは、プラズマが分布する領域をフォーカスリング４６上まで拡大し、ウエハＷの周縁部（エッジ部）におけるプロセス異常（例えば、ウエハＷの中央部と比べてエッジ部におけるプラズマ処理が不均一になる）を防ぐことができる。
【００４６】
また、載置台３５の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室７６が設けられる。この冷媒室７６には、チラー（chiller）ユニット（図示せず）から冷媒用配管７０を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水又はガルデン（登録商標）が循環供給され、当該冷媒の温度によって載置台３５の温度、ひいてはその上面に吸着保持されたウエハＷの処理温度が制御される。
【００４７】
載置台３５の上面のウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、ウエハＷの周縁部に対向する複数の周縁伝熱ガス供給孔４７と、ウエハＷの中央部に対向する複数の中央伝熱ガス供給孔４８とが開口している。
【００４８】
これらの周縁伝熱ガス供給孔４７及び中央伝熱ガス供給孔４８は、それぞれ載置台３５内部に配置された２つの伝熱ガス供給ライン４９，５０を介して伝熱ガス供給部５１に接続され、該伝熱ガス供給部５１は伝熱ガス（バックサイドガス）としてのヘリウムガスを、周縁伝熱ガス供給孔４７及び中央伝熱ガス供給孔４８を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。これらの周縁伝熱ガス供給孔４７及び中央伝熱ガス供給孔４８、２つの伝熱ガス供給ライン４９，５０並びに伝熱ガス供給部５１は、伝熱ガス供給装置を構成する。なお、バックサイドガスの種類は、ヘリウム（Ｈｅ）に限られることはなく、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの不活性ガス、酸素（Ｏ２）などであってもよい。伝熱ガス供給装置は、周縁伝熱ガス供給孔４７及び中央伝熱ガス供給孔４８のそれぞれから供給するバックサイドガスの温度、流量、圧力、及び種類等を制御することによってウエハＷの周縁部及び中央部の温度を個別に制御する。これにより、ウエハＷの中央部及び周縁部のそれぞれの温度を半導体デバイスの製造に最適な温度にすることができる。
【００４９】
また、載置台３５の吸着面には、載置台３５の上面から突出自在なリフトピンとしてのプッシャーピン５２が例えば３本配置されている。これらのプッシャーピン５２は、モータ（図示せず）とボールねじ（図示せず）を介して接続され、ボールねじによって直線運動に変換されたモータの回転運動に起因して吸着面から自在に突出する。ウエハＷにプラズマ処理を施すためにウエハＷを吸着面に吸着保持するときには、プッシャーピン５２は載置台３５に収容され、プラズマ処理が施されたウエハＷをチャンバ３４から搬出するときには、プッシャーピン５２は載置台３５の上面から突出してウエハＷを載置台３５から離間させて上方へ持ち上げる。
【００５０】
チャンバ３４の天井部には、載置台３５と対向するようにガス導入シャワーヘッド５３が配置されている。ガス導入シャワーヘッド５３には整合器５４を介して上部電極用の高周波電源５５が接続されており、上部電極用の高周波電源５５は所定の高周波電力をガス導入シャワーヘッド５３に供給するので、ガス導入シャワーヘッド５３は上部電極として機能する。なお、整合器５４の機能は上述した整合器４３の機能と同じである。
【００５１】
ガス導入シャワーヘッド５３は、多数のガス穴５６を有する天井電極板５７と、該天井電極板５７を着脱可能に支持する電極支持体５８とを有する。また、該電極支持体５８の内部にはバッファ室５９が設けられ、このバッファ室５９には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管６０が接続されている。この処理ガス導入管６０の途中には配管インシュレータ６１が配置されている。この配管インシュレータ６１は絶縁体からなり、ガス導入シャワーヘッド５３へ供給された高周波電力が処理ガス導入管６０によって処理ガス供給部へリークするのを防止する。ガス導入シャワーヘッド５３は、処理ガス導入管６０からバッファ室５９へ供給された処理ガスをガス穴５６を経由してチャンバ３４内へ供給する。
【００５２】
また、チャンバ３４の側壁には、プッシャーピン５２によって載置台３５から上方へ持ち上げられたウエハＷの高さに対応する位置にウエハＷの搬出入口６２が設けられ、搬出入口６２には、該搬出入口６２を開閉するゲートバルブ６３が取り付けられている。
【００５３】
このプラズマ処理装置１０のチャンバ３４内では、上述したように、載置台３５及びガス導入シャワーヘッド５３に高周波電力を供給して、載置台３５及びガス導入シャワーヘッド５３の間の空間Ｓに高周波電力を印加することにより、該空間Ｓにおいてガス導入シャワーヘッド５３から供給された処理ガスから高密度のプラズマを発生させ、該プラズマによってウエハＷにプラズマ処理を施す。
【００５４】
具体的には、このプラズマ処理装置１０では、ウエハＷにプラズマ処理を施す際、先ずゲートバルブ６３を開弁し、加工対象のウエハＷをチャンバ３４内に搬入し、さらに、ＥＳＣ電圧をＥＳＣ電極板４４に印加することにより、搬入されたウエハＷを載置台３５の吸着面に吸着保持する。また、ガス導入シャワーヘッド５３より処理ガス（例えば、所定の流量比率のＣＦ４ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスから成る混合ガス）をチャンバ３４内に供給すると共に、ＡＰＣバルブ６４等によりチャンバ３４内の圧力を所定値に制御する。さらに、載置台３５及びガス導入シャワーヘッド５３によりチャンバ３４内の空間Ｓに高周波電力を印加する。これにより、ガス導入シャワーヘッド５３より導入された処理ガスを空間Ｓにおいてプラズマにし、該プラズマをフォーカスリング４６によってウエハＷの表面に収束し、ウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。
【００５５】
上述したプラズマ処理装置１０の各構成部品の動作は、後述する図８のシステムコントローラがプラズマ処理に対応するプログラムに応じて制御する。なお、システムコントローラに代えて、プラズマ処理装置１０に接続された制御装置４００（図２参照）のＣＰＵ４１０が該制御を行ってもよい。
【００５６】
また、チャンバ３４内の載置台３５には、ウエハＷの中央部及び周縁部の温度を測定するために、後述する図２に示すように中央開口部３５ａ及び周縁開口部３５ｂが形成されている。
【００５７】
図２は、図１のプラズマ処理装置１０を含む温度制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【００５８】
図２において、温度制御システムは、図１のプラズマ処理装置１０と、プラズマ処理装置１０に接続されたウエハＷの温度を測定する温度測定装置２００、及び予め設定されたパラメータに基づいて目標温度と実質的に等しくなるようにウエハＷの温度調節を直接的又は間接的に行う温度制御装置４００とを備える。
【００５９】
温度測定装置２００は、分割した２つの光が干渉可能な最大光路差を示すコヒーレンス長（可干渉距離）が短い低コヒーレンス光源としてのＳＬＤ（Super Luminescent Diode）２１０と、ＳＬＤ２１０に接続された第１のスプリッタとして機能する２×２の光ファイバカプラ２２０と、光ファイバカプラ２２０に接続された第２のスプリッタとして機能する１×２の光ファイバカプラ２３０と、光ファイバカプラ２３０に接続されたコリメートファイバ２４０，２５０と、光ファイバカプラ２２０に接続されたコリメートファイバ２６０と、光ファイバカプラ２２０に接続された受光素子としての光検出器（ＰＤ：Photo Detector）２８０と、これらの素子間をそれぞれ接続する光ファイバ２９０ａ，２９０ｂ，２９０ｃ，２９０ｄ，２９０ｅ，２９０ｆとを備える。
【００６０】
ＳＬＤ２１０は、例えば、中心波長が１．５５μｍや１．３１μｍ及び半値幅が約５０ｎｍの光を最大出力１．５ｍＷで照射するＳＬＤから成る。コリメートファイバ２４０，２５０，２６０は、光が照射される物体の表面に対して垂直となるように光軸調整機構をホルダに接続させるコリメータから成り、光ファイバ２９０ｃ，２９０ｄ，２９０ｅから平行光を射出する。ＰＤ２８０は、Ｇｅフォトダイオードから成る。
【００６１】
また、温度測定装置２００は、コリメートファイバ２６０の前方に配置された参照ミラー２７０と、参照ミラー２７０が載置されるステージ及び該ステージを水平移動させるステッピングモータで構成されたモータ駆動ステージ２７２と、該モータ駆動ステージ２７２のステッピングモータを駆動させるモータドライバ２７４と、ＰＤ２８０に接続されてＰＤ２８０からの出力信号を増幅させるアンプ２９５とを備える。参照ミラー２７０は、コーナキューブプリズム又は平面ミラーから成る。
【００６２】
コリメートファイバ２４０，２５０は、載置台３５の中央開口部３５ａ及び周縁開口部３５ｂの下端に対面するように配置されており、該開口部３５ａ，３５ｂを介して温度測定被対象物であるウエハＷの裏面に向かってＳＬＤ２１０からの光を測定光として照射すると共に、ウエハＷからの反射光を受光してＰＤ２８０に伝送する。コリメートファイバ２４０，２５０の光照射面は、光ファイバカプラ２３０からウエハＷの裏面までの距離、即ち光路長が互いに異なるように配置されることが好ましく、これにより、ウエハＷの中央部及び周縁部の温度測定を一度に行うことができる。
【００６３】
コリメートファイバ２６０は、参照ミラー２７０に向かってＳＬＤ２１０からの光を参照光として照射すると共に、参照ミラー２７０からの反射光を受光してＰＤ２８０に伝送する。
【００６４】
モータ駆動ステージ２７２は、参照ミラー２７０を図２に示す矢印方向Ａに、即ち反射ミラー２７０の反射面がコリメートファイバ２６０の光照射面と平行となるようにそのステージを水平移動させる。
【００６５】
制御装置４００は、例えばコンピュータにより実現される。制御装置４００は、制御装置４００全体を制御するＣＰＵ（中央処理装置）４１０と、参照ミラー２７０が載置されたステージを駆動するモータ駆動ステージ２７２のステッピングモータをモータドライバ２７４を介して制御するモータコントローラ４３０と、温度測定装置２００のアンプ２９５を介して入力されたＰＤ２８０の出力信号を、モータコントローラ４３０からモータドライバ２７４へ出力される制御信号（例えば駆動パルス）に同期してアナログデジタル変換するＡ／Ｄ変換器４６０と、プラズマ処理装置１０の各部を制御するプラズマ処理装置用コントローラ４７０とを備える。
【００６６】
コントローラ４７０は、載置台３５に関連する各部を制御する載置台コントローラ４７２を含む。載置台コントローラ４７２は、高周波電源４１から供給される高周波電力（ＲＦ電力）、伝熱ガス供給部５１から供給されるバックサイドガスの温度、流量、及び圧力、冷媒室７６に循環供給される冷媒の温度及び流量、載置台３５内のＥＳＣ電極板４４に印加されるＥＳＣ電圧などを制御する。
【００６７】
図３は、図２に示す温度測定装置２００の温度測定動作を説明するための図である。
【００６８】
温度測定装置２００は、マイケルソン干渉計の構造を基本構造とした低コヒーレンス干渉計を利用したものであり、図３に示すように、ＳＬＤ２１０からの光は、スプリッタとして機能する光ファイバカプラ２２０によって測定光と参照光とに分波され、測定光は温度測定対象物であるウエハＷに向かって照射され、参照光は光路長が可変な参照ミラー２７０に向かって照射される。ウエハＷの裏面による測定光の反射光、ウエハＷの表面による測定光の反射光、及び参照ミラー２７０による参照光の反射光は、光ファイバカプラ２２０に再び入射する。このとき、これらの反射光は、参照光の光路長に応じて干渉を起こして、この干渉光はＰＤ２８０によって検出される。
【００６９】
なお、プラズマ処理装置１０が備える温度測定装置２００は、上述したような低コヒーレンス干渉計を利用したものやウエハＷの裏面から測温するものに限られず、ウエハＷの表面を上方から観察して測温するセンサなどであってもよい。
【００７０】
図４（ａ），（ｂ）は、図３のＰＤ２８０によって検出されるウエハＷからの反射光と参照光の反射光との干渉波形を例示する図であり、図４（ａ）は、ウエハＷの温度変化前に得られた干渉波形を、図４（ｂ）は、ウエハＷの温度変化後に得られた干渉波形を示す。
【００７１】
図４（ａ）に示すように、参照ミラー２７０による参照光の反射光がウエハＷの裏面からの反射光と干渉を起こすと、例えば、参照ミラー２７０の移動距離で示される干渉位置Ａμｍ（干渉強度のピーク位置：約４２５μｍ）を中心にして幅約８０μｍにわたって、干渉波形４００ａが得られる。また、参照ミラー２７０による参照光の反射光がウエハＷの表面からの反射光と干渉を起こすと、例えば、干渉位置Ｂμｍ（干渉強度のピーク位置：約３２８５μｍ）を中心にして幅約８０μｍにわたって、干渉波形４００ｂが得られる。
【００７２】
ここで、ウエハＷは温度変化が生じると、ウエハＷの厚さが熱膨張（圧縮）によって変化すると共に屈折率も変化するために、測定対象物中の光路長、即ちウエハＷの裏面及び表面の距離も変化する。
【００７３】
図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）のときとは異なる温度のウエハＷの裏面及び表面に関して得られた干渉位置Ａ’の干渉波形４００ａ’、及び干渉位置Ｂ’の干渉波形４００ｂ’では、その干渉強度のピーク位置を示す干渉位置Ａ’， Ｂ’が上記干渉位置Ａ， Ｂから参照ミラー２７０の移動距離が増大する方向にずれていると共に、その幅の大きさも干渉波形４００ａ，４００ｂの幅の大きさから変化している。
【００７４】
したがって、ウエハＷの表面及び裏面に関する干渉強度のピーク位置の変化と温度変化とは互いに関係付けることができる。
【００７５】
そこで、本実施の形態では、ウエハＷの温度を測定する前に、干渉強度のピーク位置を複数の温度に関係付けた温度換算用データをデータベースとして制御装置４００に格納しておく。そして、ウエハＷの温度を測定するときには、まず、温度測定装置２００がＰＤ２８０の出力信号、即ち図４に示したような干渉強度のピーク位置を示す信号をウエハＷの中央部及び周縁部についてそれぞれ制御装置４００に入力する。次いで、制御装置４００は、入力された信号を上記温度換算用データから温度に換算する。これにより、ウエハＷの温度を非接触で且つ高い精度で測定することができる。
【００７６】
図２の温度制御システムでは、上述したように、ウエハＷの温度測定の高い精度を確保した上で、制御装置４００により、以下に説明する図６の第１の基板温度制御処理又は後述する図７の第２の基板温度測定処理を行う。
【００７７】
また、制御装置４００には、図５（ａ），（ｂ）に示すようなレファレンスデータが格納されている。
【００７８】
図５（ａ），（ｂ）のレファレンスデータは、プラズマ処理装置１０においてプラズマ処理を、初期値として所定回数又は所定時間（例えば、１時間）行った後、所定の時間内に亘ってウエハＷに所定の変温処理を施した場合に得られた温度変化のデータ、すなわち、所定時間内におけるウエハＷの温度変化を示す温度のプロファイルである。図５（ａ），（ｂ）における時刻０分は、ＲＦ電力を供給し始めた時刻を示している。
【００７９】
図５（ａ）のレファレンスデータは、具体的には、バックサイドガス（冷却ガス）であるヘリウムの圧力のうち、ウエハＷの中央部に対する圧力を１５Ｔｏｒｒ（２．００ｋＰａ）で変化させることなく一定として、ウエハＷの周縁部に対する圧力を、約１．５分間隔で４０，３０，２０，１０，５，３，４０Ｔｏｒｒと７段階に変化させた場合に得られたウエハＷの周縁部の温度変化を示す温度のプロファイルである。
【００８０】
図５（ｂ）のレファレンスデータは、具体的には、バックサイドガス（冷却ガス）であるヘリウムの圧力のうち、ウエハＷの周縁部に対する圧力を４０Ｔｏｒｒ（５．３３ｋＰａ）で変化させることなく一定として、ウエハＷの中央部に対する圧力を、約１．５分間隔で１５，１，５，１０，２０，３０，１５Ｔｏｒｒと７段階に変化させた場合に得られたウエハＷの周縁部の温度変化を示す温度のプロファイルである。
【００８１】
なお、これらの温度のプロファイルはウエハＷの目標温度として格納される。
【００８２】
図５（ｂ）のデータから、ウエハＷの周縁部に対する冷却ガスの圧力を固定しても、ウエハＷ内では、周縁部の温度は中央部に対する冷却ガスの圧力の影響を受けることが分かる。よって、載置台３５にＲＦ電力を供給している間におけるヘリウムガスの圧力がウエハＷの温度に与える影響の大きさを知ることができる。すなわち、図５（ｂ）のレファレンスデータにより、例えばウエハＷの周縁部の温度を約４５℃で保持するためには、ウエハＷの周縁部に対する圧力値が４０Ｔｏｒｒの場合、ウエハＷの中央部に対する圧力値を１５Ｔｏｒｒとすればよいことが分かる。また、図５（ａ），（ｂ）のレファレンスデータから、ウエハＷの温度が変化しないバックサイドガスの圧力の範囲（許容範囲の上限値及び下限値）を決定してもよい。
【００８３】
また、プラズマ処理装置１０を使用する度に図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すようなレファレンスデータを格納し、該レファレンスデータを時系列順に読み出すことで、載置台３５に発生するＥＳＣドリフトなどの影響の大きさを判別することができる。
【００８４】
なお、上述したようなレファレンスデータは、図５（ａ），（ｂ）に示すようなステップ状のデータに限られず、ウエハＷに温度変化を伴う変温処理を施すことにより得られたものであればいかなるデータであってもよい。
【００８５】
また、上記図２の温度制御システムでは、ウエハＷの裏面に光を照射することにより非接触でウエハＷの温度を直接的に測定したが、ウエハＷの温度を測定するのであればいかなる方法を用いてもよい。
【００８６】
また、制御装置４００は、モータコントローラ４３０へ出力される制御信号に基づいて、参照ミラー２７０の移動位置や移動距離を測定してもよい。この場合、モータ駆動ステージ２７２のステージにリニアエンコーダを取付けることが好ましい。
【００８７】
図６は、図２における制御装置４００によって実行される第１の基板温度制御処理のフローチャートである。本処理は、上述した図５（ａ），（ｂ）に示すレファレンスデータが目標温度として格納され、さらに、プラズマ処理装置１０において上記プラズマ処理が他の所定回数又は所定時間（例えば、２０時間）繰り返される度に、ウエハＷのロット処理開始前後やアイドル時間にウエハＷが吸着保持されている状態で実行される。また、このとき、冷媒の温度が、例えば０℃に設定されている。なお、ウエハＷは、非製品処理基板（ダミー基板）であることが好ましい。
【００８８】
図６において、まず、ステップＳ６０１では、ウエハＷに上述した変温処理を施す。このとき、制御装置４００は、アンプ２９５から入力された信号を温度に換算することにより、載置台３５に接触しているウエハＷの中央部や周縁部の温度を測定する。これにより、変温処理をウエハＷに施した場合における中央部や周縁部の測定温度のプロファイルを得る。なお、この変温処理は、載置台３５にチラーユニットから供給される冷媒の温度及び流量、及び載置台３５に印加される電圧、電流及び電力、並びに、ウエハＷの裏面に供給されるバックサイドガスの温度、流量、圧力、及び種類などのウエハＷの温度に関連する制御パラメータを変更することによって実現される。
【００８９】
続くステップＳ６０２では、ウエハＷの測定温度のプロファイルが上記格納されたウエハＷの目標温度（レファレンスデータ）と実質的に等しいか否か、即ち載置台３５が冷媒の温度をウエハＷに十分に熱伝達できているか否かを判別する。該判別の結果、ステップＳ６０１で取得したウエハＷの測定温度のプロファイルと、レファレンスデータとが実質的に等しいときは（ステップＳ６０２でＹＥＳ）、ウエハＷの温度を制御するための処理を行うことなく、本処理を終了する。
【００９０】
一方、ステップＳ６０１で取得したウエハＷの測定温度のプロファイルと、レファレンスデータとが異なるときは（ステップＳ６０２でＮＯ）、載置台３５が冷媒の温度をウエハＷに十分に熱伝達できていないために、載置台３５にＥＳＣドリフトが発生していると判断して、その旨をユーザに通知すべく所定のアラーム（警告画面や警告音）を出力すると共に（ステップＳ６０３）、ウエハＷの温度を目標温度で安定化させるために、更なる温度調整を行うための自動補正処理を所定の制御プログラムに従って実行する（ステップＳ６０４）。この自動補正処理では、載置台３５の温度を制御することにより間接的にウエハＷの温度を調節するか、又は直接的にウエハＷの温度を制御する。
【００９１】
ウエハＷの間接的な温度調節では、載置台３５の温度制御では、載置台３５にチラーユニットから供給される冷媒の温度及び流量、及び載置台３５に印加される電圧、電流、電力から選択された少なくとも１つの制御パラメータを用いる。これにより、載置台３５に発生しているＥＳＣドリフトの影響を補償することができる。すなわち、載置台３５の個体差、特にウエハＷとの間の熱伝達特性の差をなくすことができる。
【００９２】
一方、ウエハＷの直接的な温度制御では、ウエハＷの裏面に供給されるバックサイドガスの温度、流量、圧力、及び種類などから選択された少なくとも１つの制御パラメータを用いる。また、バックサイドガスの種類の制御では、例えばヘリウムから窒素にバックサイドガスを変更する。バックサイドガスはウエハＷの中央部及び周縁部のそれぞれに向けて独立して供給されるので、ウエハＷの中央部及び周縁部のそれぞれで、適切な温度、流量、圧力、及び種類のバックサイドガスを供給することにより、ウエハＷの中央部及び周縁部の温度をそれぞれ独立して制御することができる。
【００９３】
上記ステップＳ６０４で自動補正処理を実行した後は、ステップＳ６０１に戻り、ステップＳ６０１で取得したウエハＷの測定温度のプロファイルと、レファレンスデータとが実質的に等しくなるまでステップＳ６０１〜Ｓ６０４の処理を繰り返す。
【００９４】
図６の処理によれば、ステップＳ６０１で取得したウエハＷの測定温度のプロファイルと、レファレンスデータとが異なるときは（ステップＳ６０２でＮＯ）、自動補正処理を実行することにより、ウエハＷの温度を目標温度で安定化させる（ステップＳ６０４）ので、プラズマ処理の加工精度の低下を防止することができ、その結果、半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【００９５】
また、上記図６の第１の基板温度制御処理では、ウエハＷの測定温度のプロファイルと、ウエハＷの温度変化を示す温度のプロファイルであるレファレンスデータとが比較される、すなわち、温度のプロファイル同士が比較される。ウエハＷの温度は時間と共に変化する傾向にある。したがって、目標温度を時間が経過しても変化しない値に設定してウエハＷの温度をこの値に合わせるように調整するよりも、目標温度を時間が経過すると変化する値（プロファイル）に設定してウエハＷの温度変化をこのプロファイルに合わせるように調整する方が容易である。したがって、ウエハＷの温度を目標温度に容易合わせることができる。
【００９６】
上記図６の第１の基板温度制御処理は、プラズマ処理装置１０のロット処理開始前後やアイドル時間において行うこととしたが、プラズマ処理の実行中に行ってもよい。
【００９７】
また、上記図６の第１の基板温度制御処理では、ウエハＷの測定温度のプロファイルと、ウエハＷの温度変化を示す温度のプロファイルであるレファレンスデータとが比較されたが、温度のプロファイル同士でなく、或る時間に亘ってウエハＷの温度が一定になるように温度制御を行い、このときに測定されたウエハＷの温度同士を比較してもよい。
【００９８】
また、上記冷媒の温度は、０℃としたが、この温度は、チラーユニットの性能（温度制御機能）の経時変化などを考慮して決定したものである。なお、冷媒の温度はこれに限られることはない。
【００９９】
図７は、図２における制御装置４００によって実行される第２の基板温度制御処理のフローチャートである。本処理も、上述した図５（ａ），（ｂ）に示すレファレンスデータ（第１のプロファイル）が格納され、さらに、プラズマ処理装置１０において上記プラズマ処理（第１のプラズマ処理）が他の所定回数又は所定時間（例えば、２０時間）繰り返される度に、ウエハＷのロット処理開始前後やアイドル時間にウエハＷが吸着保持されている状態で実行される。なお、ウエハＷは、非製品処理基板（ダミー基板）であることが好ましい。
【０１００】
図７において、まず、ステップＳ７０１では、ウエハＷに上述した変温処理を施す。このとき、制御装置４００は、アンプ２９５から入力された信号を温度に換算することにより、載置台３５に接触するウエハＷの中央部や周縁部の温度を測定する。これにより、変温処理をウエハＷに施した場合における中央部や周縁部の測定温度のプロファイル（第２のプロファイル）を得る。
【０１０１】
続くステップＳ７０２では、ウエハＷの測定温度のプロファイルと図５（ａ），（ｂ）に示したようなレファレンスデータとの差が所定の上限値及び下限値で規定された許容範囲内にあるか否か、即ちウエハＷの温度をレファレンスデータ（目標温度）をトレースするように精度良く制御できているか否かを判別する。該判別の結果、上記差が許容範囲内であるときは（ステップＳ７０２でＹＥＳ）、後述するステップＳ７０４のリカバリプラズマ処理（第２のプラズマ処理）を行うことなく、本処理を終了する。
【０１０２】
一方、上記差が許容範囲外であるときは（ステップＳ７０２でＮＯ）、ウエハＷの温度をレファレンスデータをトレースするように精度良く制御できていないことから、載置台３５にＥＳＣドリフトの傾向が変化したと判断して、その旨をユーザに通知すべく所定のアラーム（警告画面や警告音）を出力すると共に（ステップＳ７０３）、ウエハＷをチャンバ３４内から除去した後に、所定の制御プログラム（リカバリシーケンス）に従って載置台３５の表面状態を安定化させるためのリカバリプラズマ処理を行う（ステップＳ７０４）。
【０１０３】
ここで、ステップＳ７０４で実行されるリカバリシーケンスについて説明する。なお、リカバリシーケンスの内容は、ウエハＷの測定温度のプロファイルとレファレンスデータとの関係に応じて異なる。
【０１０４】
第１に、ステップＳ７０２の判別の結果、ウエハＷの測定温度のプロファイルが許容範囲の上限値を上回る場合、即ちウエハＷの測定温度が目標温度よりも高くなる場合には、上記リカバリプラズマ処理として、高いプロセス圧力下で比重の小さいガス（デポガス）を高密度で用いる低イオンエネルギーのプラズマ処理を行う。なお、必要に応じてＦ（弗素）系、例えば、ＣＦ４、ＮＦ３やＳＦ６、さらにはＣｌ（塩素）系やＯ（酸素）系などのエッチングガスを添加してもよい。これらにより、載置台３５の表面に対する低イオンエネルギーのスパッタとＦ系やＣｌ系のラジカルによる化学反応とによって、載置台３５の表面を平滑にし、さらにウエハＷから載置台３５への熱伝達性（熱伝達能力）を阻害する載置台３５の表面に付着したデポ（例えば、ＣＦ系のポリマー）を除去することができる。この結果、載置台３５及びウエハＷ間の熱伝達性が良くなり、ウエハＷの温度を下げることができる。これにより、プラズマ処理が施される各ウエハＷの温度を同じにすることができる。したがって、複数のウエハＷに対するプラズマ処理の加工精度を安定して再現することができ、もって、半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。なお、デポを除去する際には載置台３５に上述した低イオンエネルギーのプラズマ処理を施しつつ、チャンバ３４内の空間Ｓを排気するのが好ましい。
【０１０５】
第２に、ステップＳ７０２の判別の結果、ウエハＷの測定温度のプロファイルが許容範囲の下限値を下回る場合、即ちウエハＷの温度が目標温度よりも低くなる場合には、上記リカバリプラズマ処理として、高真空下で比重の大きい重いガスを低密度で用いる高イオンエネルギーのスパッタエッチングを行う。なお、必要に応じてデポガスを添加してもよい。これにより、載置台３５の表面に付着しているデポなどを除去して載置台３５の表面を適度に荒らす。この結果、載置台３５及びウエハＷ間の熱伝達性が悪化し、ウエハＷの温度を上げることができる。これにより、プラズマ処理が施される各ウエハＷの温度を同じにすることができる。したがって、低下したプラズマ処理の加工精度を向上させることができ、もって、半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【０１０６】
リカバリシーケンスでウエハＷにリカバリプラズマ処理を施した後は、ステップＳ７０１に戻り、ウエハＷの測定温度のプロファイルとリファレンスデータとの差が許容範囲内になるまでステップＳ７０１〜Ｓ７０４の処理を繰り返す。
【０１０７】
図７の処理によれば、ウエハＷの測定温度のプロファイルとリファレンスデータとの差が許容範囲外であるときは（ステップＳ７０２でＮＯ）、ウエハＷにリカバリプラズマ処理を施すことにより、載置台３５の表面状態を安定化させる（ステップＳ７０４）ので、ＥＳＣドリフトによるプラズマ処理の加工精度の低下を防止することができる。その結果、半導体デバイスの歩留まりを向上させることができる。
【０１０８】
また、ステップＳ７０４のリカバリシーケンスでのリカバリプラズマ処理は、１回に限られることはなく、複数回実行してもよい。また、ウエハＷの測定温度のプロファイルとレファレンスデータとの関係に応じて、１回のリカバリプラズマ処理で期待される効果の大きさ、即ち処理条件を変更してもよい。
【０１０９】
また、上記実施の形態において、図６の第１の基板温度制御処理と、図７の第２の基板温度制御処理とを組み合わせて実行してもよい。この場合、重複した処理は省略することが好ましい。
【０１１０】
また、上記図６及び図７の処理において、アラーム処理を実行すべきタイミングを変更してもよいし、アラーム処理の実行を省略してもよい。
【０１１１】
図８は、図１のプラズマ処理装置１０におけるシステムコントローラの構成を概略的に示す図である。
【０１１２】
図８において、システムコントローラは、ＥＣ（Equipment Controller）１００と、複数、例えば、３つのＭＣ（Module Controller）１０１，１０２，１０３と、ＥＣ１００及びＭＣ１０１，１０２，１０３を接続するスイッチングハブ１０４とを備える。該システムコントローラはＥＣ１００からＬＡＮ（Local Area Network）１０５を介して、プラズマ処理装置１０が設置されている工場全体の製造工程を管理するＭＥＳ（Manufacturing Execution System）としてのＰＣ１０６に接続されている。ＭＥＳは、システムコントローラと連携して工場における工程に関するリアルタイム情報を基幹業務システム（図示しない）にフィードバックすると共に、工場全体の負荷等を考慮して工程に関する判断を行う。
【０１１３】
ＥＣ１００は、ＭＣ１０１，１０２，１０３を統括してプラズマ処理装置１０全体の動作を制御する統括制御部である。また、ＥＣ１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を有し、ユーザ等によって指定されたウエハＷの処理方法のメニュー、すなわち、レシピに対応するプログラムに応じてＣＰＵがＭＣ１０１，１０２，１０３に制御信号を送信することにより、プラズマ処理装置１０、並びにプラズマ処理装置１０に接続可能なＴＭ（Transfer Module）及びＬＭ（Loader Module）などモジュールの動作を制御する。
【０１１４】
スイッチングハブ１０４は、ＥＣ１００からの制御信号に応じてＥＣ１００の接続先としてのＭＣを切り替える。
【０１１５】
ＭＣ１０１，１０２，１０３は、プラズマ処理装置１０及び各モジュールの動作を制御する制御部である。ＭＣ１０１，１０２，１０３も、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を有し、後述するエンドデバイスへ制御信号を送信する。なお、プラズマ処理装置１０が有するシステムコントローラは、プラズマ処理装置１０及び各モジュールを制御するために、プラズマ処理装置１０及び各モジュールの数に対応した数のＭＣを有するが、図８では３つのＭＣが示されている。
【０１１６】
ＭＣ１０１，１０２，１０３は、ＤＩＳＴ（Distribution）ボード１０７によってＧＨＯＳＴネットワーク１０８を介して各Ｉ／Ｏ（入出力）モジュール１０９，１１０，１１１にそれぞれ接続される。ＧＨＯＳＴネットワーク１０８は、ＭＣが有するＭＣボードに搭載されたＧＨＯＳＴ（General High-Speed Optimum Scalable Transceiver）と称されるＬＳＩによって実現されるネットワークである。ＧＨＯＳＴネットワーク１０８には、最大で３１個のＩ／Ｏモジュールを接続可能であり、ＧＨＯＳＴネットワーク１０８では、ＭＣがマスタに該当し、Ｉ／Ｏモジュールがスレーブに該当する。
【０１１７】
Ｉ／Ｏモジュール１０９は、プラズマ処理装置１０の各構成要素（以下、「エンドデバイス」という。）に接続された複数のＩ／Ｏ部１１２からなり、各エンドデバイスへの制御信号及び各エンドデバイスからの出力信号の伝達を行う。Ｉ／Ｏモジュール１０９においてＩ／Ｏ部１１２に接続されるエンドデバイスには、例えば、プラズマ処理装置１０の各構成要素である、直流電源４５、ＡＰＣバルブ６４、ＴＭＰ６６、ＤＰ３８等が該当する。
【０１１８】
なお、Ｉ／Ｏモジュール１１０，１１１は、Ｉ／Ｏモジュール１０９と同様の構成を有するため、これらの説明を省略する。
【０１１９】
また、各ＧＨＯＳＴネットワーク１０８には、Ｉ／Ｏ部１１２におけるデジタル信号、アナログ信号及びシリアル信号の入出力を制御するＩ／Ｏボード（図示しない）も接続される。
【０１２０】
プラズマ処理装置１０において、ＲＩＥ処理やアッシング処理などのプラズマ処理やＷＬＤＣや上記第１及び第２の基板温度制御処理を実行する際には、各処理に対応するプログラムに応じてＥＣ１００のＣＰＵが、スイッチングハブ１０４、ＭＣ１０１、ＧＨＯＳＴネットワーク１０８及びＩ／Ｏモジュール１０９におけるＩ／Ｏ部１１２を介して、プラズマ処理装置１０の各エンドデバイスに制御信号を送信する。
【０１２１】
図８のシステムコントローラでは、複数のエンドデバイスがＥＣ１００に直接接続されることなく、該複数のエンドデバイスに接続されたＩ／Ｏ部１１２がモジュール化されてＩ／Ｏモジュールを構成し、該Ｉ／ＯモジュールがＭＣ１０１，１０２，１０３及びスイッチングハブ１０４を介してＥＣ１００に接続されるため、通信系統を簡素化することができる。
【０１２２】
また、ＥＣ１００のＣＰＵが送信する制御信号には、所望のエンドデバイスに接続されたＩ／Ｏ部１１２のアドレス、及び当該Ｉ／Ｏ部１１２を含むＩ／Ｏモジュールのアドレスが含まれているため、スイッチングハブ１０４は制御信号におけるＩ／Ｏモジュールのアドレスを参照し、ＭＣ１０１，１０２，１０３のＧＨＯＳＴが制御信号におけるＩ／Ｏ部１１２のアドレスを参照することによって、スイッチングハブ１０４やＭＣ１０１，１０２，１０３がＣＰＵに制御信号の送信先の問い合わせを行う必要を無くすことができ、これにより、制御信号の円滑な伝達を実現することができる。
【０１２３】
また、ＭＣ１０１は、各処理等において、ＧＨＯＳＴネットワーク１０８及びＩ／Ｏモジュール１０９におけるＩ／Ｏ部１１２を介してプラズマ処理装置１０を監視し、所定のエラー条件を検知した場合には、以降のプラズマ処理装置１０へのウエハＷの搬入を禁止する旨を伝えるためのインターロック（Ｉ／Ｌ）信号を、スイッチングハブ１０４を介してＥＣ１００へ送信する。該インターロック信号を受信したＥＣ１００は、スイッチングハブ１０４を介して、ＴＭの動作を制御するＭＣ（図ではＭＣ１０３）へウエハＷの搬入を禁止するウエハ搬入禁止信号を送信する。該ウエハ搬送禁止信号を受信したＭＣ１０３は、ウエハＷの搬送に関連するエンドデバイスの動作を制御してプラズマ処理装置１０へのウエハＷの搬送を中止する。
【０１２４】
なお、図８のシステムコントローラは、図１のプラズマ処理装置１０が有するとしたが、これに代えて、図２の制御装置４００が有してもよい。
【０１２５】
なお、上記実施の形態では、低いコヒーレンス光源として、中心波長が１．５５μｍや１．３１μｍ及びコヒーレンス長が約５０μｍの光を照射するＬＳＤ２１０を用いたが、照射される光は、中心波長が０．３〜２０μｍ、好ましくは０．５〜５μｍの範囲内であればよく、コヒーレンス長が０．１〜１００μｍの範囲内、好ましくは３μｍ以下であればよい。また、ＳＬＤ２１０に代えて、ＬＥＤ、タングステンランプやキセノンランプなどの高輝度ランプ、又は超広帯域波長光源を用いてもよい。
【０１２６】
また、ＰＤ２８０は、Ｇｅフォトダイオードから成るとしたが、これに代えて、Ｓｉフォトダイオード、ＩｎＧａＡｓフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、又は光電子倍増管を用いてもよい。モータ駆動ステージ２７２は、ステッピングモータから成るとしたが、これに代えて、ボイスコイルモータを用いてもよい。
【０１２７】
また、温度測定装置は上述した実施の形態のものに限られず、対象となる物の温度が祖測定可能なものであればよい。
【０１２８】
また、上記実施の形態に係る基板処理装置は、エッチング処理装置に限られることはなく、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置などであってもよい。また、上述した本実施の形態では、被処理基板が半導体ウエハＷであったが、被処理基板はこれに限られず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。
【０１２９】
また、本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コンピュータ、例えばＥＣ１００又は制御装置４００に供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【０１３０】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上記実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１３１】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなどの光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。又は、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。
【０１３２】
また、コンピュータのＣＰＵが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１３３】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明の実施の形態に係る載置台は、基板処理装置において被処理基板を載置する載置台に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る載置台を具備した基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の基板処理装置を含む温度制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】図２に示す温度測定装置の温度測定動作を説明するための図である。
【図４】図３のＰＤによって検出されるウエハからの反射光と参照光の反射光との干渉波形を例示する図であり、（ａ）は、ウエハの温度変化前に得られた干渉波形を、（ｂ）は、ウエハの温度変化後に得られた干渉波形を示す。
【図５】図２の制御装置に格納されているウエハの周縁部の温度に関するレファレンスデータを示す図であり、（ａ）はウエハの中央部に対するバックサイドガスの圧力を一定に保ったときを示す図であり、（ｂ）はウエハの周縁部に対するバックサイドガスの圧力を一定に保ったときを示す図である。
【図６】図２における制御装置によって実行される第１の基板温度制御処理のフローチャートである。
【図７】図２における制御装置によって実行される第２の基板温度制御処理のフローチャートである。
【図８】図１のプラズマ処理装置におけるシステムコントローラの構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【０１３６】
Ｗ  半導体ウエハ
Ｓ  空間
１０  プラズマ処理装置
３４  チャンバ
３５  載置台
３５ａ  中央開口部
３５ｂ  周縁開口部
４４  ＥＳＣ電極板
４５  直流電源
４７  周縁伝熱ガス供給孔
４８  中央伝熱ガス供給孔
７６  冷媒室
２００  温度測定装置
２１０  ＳＬＤ
２８０  ＰＤ
４００  制御装置
４７２  載置台コントローラ
【図１】
0004801547.tif 000002
【図２】
0004801547.tif 000003
【図３】
0004801547.tif 000004
【図４】
0004801547.tif 000005
【図５】
0004801547.tif 000006
【図６】
0004801547.tif 000007
【図７】
0004801547.tif 000008
【図８】
0004801547.tif 000009