特開 2024-160922 コンピュータプログラム、情報処理装置、及び情報処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024160922

(43)【公開日】2024-11-15

(54)【発明の名称】コンピュータプログラム、情報処理装置、及び情報処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20241108BHJP

   G01N 25/18 20060101ALI20241108BHJP

   G01K 17/00 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 T

G01N25/18 L

G01K17/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023186871

(22)【出願日】2023-10-31

(31)【優先権主張番号】P 2023076138

(32)【優先日】2023-05-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】岡 信介

(72)【発明者】

【氏名】佐竹 大輔

(72)【発明者】

【氏名】安部 拓真

(72)【発明者】

【氏名】和田 暢弘

【テーマコード（参考）】

2G040

4M106

【Ｆターム（参考）】

2G040AA01

2G040AB08

2G040BA01

2G040CA02

2G040DA03

2G040DA06

2G040DA15

2G040EA02

2G040EB02

2G040ZA08

4M106AA01

4M106CA31

4M106DH13

4M106DH15

4M106DH44

4M106DH45

4M106DH46

4M106DJ02

4M106DJ20

4M106DJ27

(57)【要約】

【課題】検査機において測定した熱流束に基づき、実機での基板温度の面内分布を推定できるコンピュータプログラム、情報処理装置、及び情報処理方法の提供。
【解決手段】熱源及び基板載置台を収容する検査チャンバを備えた検査機から、前記基板載置台に載置された基板について基板温度の面内分布を時系列的に計測して得られる温度データを取得し、取得した温度データに基づき、前記基板載置台における熱流束の面内分布を算出し、算出した熱流束の面内分布に基づき、実機における熱現象を模擬する熱回路モデルを用いて、前記基板載置台が実機に搭載された場合における基板温度の面内分布を推定する処理をコンピュータに実行させる。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱源及び基板載置台を収容する検査チャンバを備えた検査機から、前記基板載置台に載置された基板について基板温度の面内分布を時系列的に計測して得られる温度データを取得し、
取得した温度データに基づき、前記基板載置台における熱流束の面内分布を算出し、
算出した熱流束の面内分布に基づき、実機における熱現象を模擬する熱回路モデルを用いて、前記基板載置台が実機に搭載された場合における基板温度の面内分布を推定する
処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

【請求項2】

推定した基板温度の面内分布に基づき、前記基板載置台の良否を判定する
処理を前記コンピュータに実行させるための請求項１記載のコンピュータプログラム。

【請求項3】

前記温度データに基づき、前記基板への入熱に伴う基板温度の上昇速度を算出し、
算出した上昇速度の最大値を特定し、
特定した最大値に基づき前記基板への熱流束を算出する
処理を前記コンピュータに実行させるための請求項１記載のコンピュータプログラム。

【請求項4】

前記基板載置台に基板を吸着させた状態にて、前記熱源により前記検査チャンバ内の温度を上昇させ、
前記検査チャンバ内の温度を上昇させた後に、前記基板載置台による前記基板の吸着を解消することによって、前記基板温度を上昇させる
処理を前記コンピュータに実行させるための請求項３記載のコンピュータプログラム。

【請求項5】

前記熱源は、ヒータ付きウェハであり、
前記温度データとして、赤外線カメラを用いて計測される基板温度の面内分布の温度データを取得する
処理を前記コンピュータに実行させるための請求項１記載のコンピュータプログラム。

【請求項6】

処理部と、通信部とを備える情報処理装置であって、
前記通信部は、
熱源及び基板載置台を収容する検査チャンバを備えた検査機から、前記基板載置台に載置された基板について基板温度の面内分布を時系列的に計測して得られる温度データを取得し、
前記処理部は、
前記通信部より取得した温度データに基づき、前記基板載置台における熱流束の面内分布を算出し、
算出した熱流束の面内分布に基づき、実機における熱現象を模擬する熱回路モデルを用いて、前記基板載置台が実機に搭載された場合における基板温度の面内分布を推定する
情報処理装置。

【請求項7】

熱源及び基板載置台を収容する検査チャンバを備えた検査機から、前記基板載置台に載置された基板について基板温度の面内分布を時系列的に計測して得られる温度データを取得し、
取得した温度データに基づき、前記基板載置台における熱流束の面内分布を算出し、
算出した熱流束の面内分布に基づき、実機における熱現象を模擬する熱回路モデルを用いて、前記基板載置台が実機に搭載された場合における基板温度の面内分布を推定する
処理をコンピュータにより実行する情報処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、コンピュータプログラム、情報処理装置、及び情報処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、プラズマからの入熱量と、被処理体及びヒータ間の熱抵抗とを算出し、算出した入熱量及び熱抵抗を用いて、被処理体が目標温度となるヒータの設定温度を算出するプラズマ処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－９１８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、検査機において測定した熱流束に基づき、実機での基板温度の面内分布を推定できるコンピュータプログラム、情報処理装置、及び情報処理方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一形態に係るコンピュータプログラムは、熱源及び基板載置台を収容する検査チャンバを備えた検査機から、前記基板載置台に載置された基板について基板温度の面内分布を時系列的に計測して得られる温度データを取得し、取得した温度データに基づき、前記基板載置台における熱流束の面内分布を算出し、算出した熱流束の面内分布に基づき、実機における熱現象を模擬する熱回路モデルを用いて、前記基板載置台が実機に搭載された場合における基板温度の面内分布を推定する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、検査機において測定した熱流束に基づき、実機での基板温度の面内分布を推定できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】プラズマ処理システムの構成例を示す概略図である。

【図2】基板温度の調整機構を説明する説明図である。

【図3】検査環境の構成例を示す模式図である。

【図4A】基板温度の時間変化を示すグラフである。

【図4B】基板温度の上昇速度の時間変化を示すグラフである。

【図5】熱流束の算出方法を説明する説明図である。

【図6】実施の形態１において処理部が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。

【図7】実施の形態２において処理部が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。

【図8】実施の形態３における検査機の構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１はプラズマ処理システム１の構成例を示す概略図である。一実施形態において、プラズマ処理システム１は、プラズマ処理装置１ａ及び制御部１ｂを含む。プラズマ処理装置１ａは、プラズマ処理チャンバ１０、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、プラズマ処理装置１ａは、支持部１１及び上部電極シャワーヘッド１２を含む。支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内のプラズマ処理空間１０ｓの下部領域に配置される。上部電極シャワーヘッド１２は、支持部１１の上方に配置され、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ceiling）の一部として機能し得る。

【0009】

支持部１１は、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、支持部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。また、図示は省略するが、一実施形態において、支持部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、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、冷媒、伝熱ガスのような温調流体が流れる。

【0010】

上部電極シャワーヘッド１２は、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、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。

【0011】

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、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、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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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、代替実施形態において、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、他の代替実施形態において、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。

【0015】

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。

【0016】

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ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。

【0017】

一実施形態において、制御部１ｂは、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１ａに実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部１ｂは、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１ａの各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部１ｂの一部又は全てがプラズマ処理装置１ａに含まれてもよい。制御部１ｂは、例えばコンピュータ５１を含んでもよい。コンピュータ５１は、例えば、処理部（ＣＰＵ：Central Processing Unit）５１１、記憶部５１２、及び通信インターフェース５１３を含んでもよい。処理部５１１は、記憶部５１２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部５１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース５１３は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１ａとの間で通信してもよい。

【0018】

記憶部５１２には、処理部５１１により実行される各種のコンピュータプログラムが記憶されてもよい。記憶部５１２に記憶されるコンピュータプログラムは、例えば、検査チャンバで測定した熱流束に基づき、熱回路モデルを用いて、実機における基板温度を推定する処理を処理部５１１に実行させるためのコンピュータプログラムＰＧを含む。コンピュータプログラムＰＧは、記録媒体ＲＭや通信により提供される。コンピュータプログラムＰＧは、単一のコンピュータプログラムであってもよく、複数のコンピュータプログラムにより構成されるプログラム群であってもよい。また、コンピュータプログラムＰＧは、既存のライブラリを部分的に用いるものであってもよい。

【0019】

本実施の形態において、プラズマ処理装置１ａは基板処理装置の一例である。プラズマ処理装置１ａは、例えば、エッチング装置、イオン注入装置、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、アッシング装置などを含む。基板処理装置は、プラズマ処理装置１ａ以外の装置として、例えば露光装置などを含む。

【0020】

図２は基板温度の調整機構を説明する説明図である。プラズマ処理装置１ａの支持部１１は、下部電極１１１及び静電チャック１１２を備える。本実施の形態において、下部電極１１１は静電チャック１１２を冷却する冷却基台として機能し、静電チャック１１２は処理対象の基板Ｗが載置される基板載置台として機能する。

【0021】

下部電極１１１の内部には冷媒流路６２が形成されている。冷媒流路６２はひと続きの流路であり、その一端は入口配管６１に連通し、他端は出口配管６３に連通する。冷媒流路６２には、プラズマ処理チャンバ１０の外部に設けられたチラーユニット６０から入口配管６１を介して冷媒が供給される。冷媒にはブラインなどの媒体が用いられる。冷媒の温度はチラーユニット６０によって制御される。チラーユニット６０から供給される冷媒は、入口配管６１を通じて下部電極１１１内部の冷媒流路６２に流れ、出口配管６３を通じてチラーユニット６０に還流する。冷媒が流れる流路の１又は複数箇所には、温度センサ６４が設けられる。本例では下部電極１１１内に温度センサ６４を設けた例を示すが、下部電極１１１外の出口配管６３に温度センサ６４を設けてもよい。温度センサ６４は、設置場所における冷媒の温度を時系列的に測定し、得られた温度データを制御部１ｂへ出力する。

【0022】

静電チャック１１２の上面には、複数の凸部１１２ａと凹部１１２ｂとが設けられている。凸部１１２ａは上向きに突出する微小な円柱形状を有し、その上面によって処理対象の基板Ｗを支持する。図２では、凸部１１２ａの形状を明確に示すために、実際のサイズよりも誇張して大きく描いている。基板Ｗと静電チャック１１２との間に生じる空隙（凹部１１２ｂ）には、ガス吐出口７２が設けられている。ガス吐出口７２にはガス供給ライン７１が接続されている。ガス吐出口７２は、ガス供給ライン７１を通じてガス供給機構７０より供給される伝熱ガスを基板Ｗと静電チャック１１２との間の空隙（凹部１１２ｂ）へ吐出する。本実施の形態において、伝熱ガスはヘリウムガスである。代替的に、伝熱ガスはアルゴンガスなどの他の不活性ガスであってもよい。ガス供給機構７０は、流量制御器や圧力制御器を備えており、凹部１１２ｂに流れる伝熱ガスの流量及びガス圧を制御する。

【0023】

静電チャック１１２の内部には吸着電極８１が設けられる。吸着電極８１には直流電源８０より所要の電圧（ＨＶ：High Voltage）が印加され、基板Ｗを静電チャック１１２に吸着させる。電圧印加により確実に静電吸着させるために、プラズマ処理チャンバ１０を介して、基板Ｗをグランドに接続してもよい。

【0024】

プラズマ処理装置１ａは、チラーユニット６０が供給する冷媒の温度やガス供給機構７０が供給する伝熱ガスのガス圧を制御することによって、静電チャック１１２に載置された基板Ｗの温度を制御することが可能である。本実施の形態では、基板Ｗの温度変化を観察するために、基板Ｗに代えて、温度測定ウェハＷｔ（以下、温測ウェハＷｔという）を用いる。温測ウェハＷｔは、例えば、熱電対付きウェハ、センサやメモリ等の測定デバイスを内蔵したウェハである。温測ウェハＷｔは、ウェハ表面上の複数の点の温度を計測してもよく、代表点の温度を計測してもよい。以下では、温測ウェハＷｔが計測する温度を単に基板温度とも記載する。

【0025】

下部電極１１１及び静電チャック１１２は、接着層１１０により接合される。接着層１１０の材料として、熱伝導が高い接着剤を用いることができる。下部電極１１１の冷却基台としての機能に着目した場合、接着層１１０は、下部電極１１１（冷却基台）と静電チャック１１２（基板載置台）との間に介在する冷却層として機能する。また、接着層１１０の材料として、電気抵抗が高い接着剤を使用し、下部電極１１１と静電チャック１１２とを電気的に絶縁する機能を持たせてもよい。熱伝導及び電気抵抗が高い接着剤として、例えば、シリコーン系材料、アクリルベース若しくはアクレラートベースのアクリル系材料、又はポリイミドシリカ系材料を含む有機系接着剤等を用いることができる。

【0026】

本来であれば、実機に搭載された場合に基板に入射する熱流束と同じ熱流束を印加し、その時の基板温度の面内分布を測定して、良否判定する検査を行うべきであるが、同じ面内分布の熱流束を実現することは困難である。そのため、静電チャックの凸部の形状や接着層の厚さの面内分布にスペックを設けて、良否判定を行っている。ただ、これらの項目と基板温度との関係を高精度で求めることは困難である。

【0027】

このため、基板温度の面内分布の予測値と実測値とは必ずしも一致せず、良品と判定された静電チャック１１２を用いたとしても、エッチング中の基板温度が不良と判定されるケースも存在する。

【0028】

これに対し、本実施の形態では、基板面内の複数の計測ポイントで熱流束と基板温度とを実測し、熱回路モデルを用いて、任意の分布で大きなエネルギーの熱流束の状態での基板温度を推定する方法を提案する。

【0029】

図３は検査環境の構成例を示す模式図である。実施の形態では、出荷前の支持部１１を検査するために、検査チャンバ１０ｔを備えた検査機１ｔが用意される。検査チャンバ１０ｔの内部には、検査対象の支持部１１が収容される。本実施の形態では、検査対象の支持部１１は、接着層１１０、下部電極１１１、及び静電チャック１１２を含んだ構成とするが、更に、エッジリング１１３を含んだ構成であってもよい。

【0030】

検査チャンバ１０ｔは、熱源であるヒータ１１ｔを備える。ヒータ１１ｔには、ＳｉＣヒータ、ランプヒータなどの適宜のヒータが用いられる。検査チャンバ１０ｔには上述した制御部１ｂが接続される。検査機１ｔは、実機と同様に、チラーユニット６０、ガス供給機構７０、直流電源８０等を備える。検査機１ｔは、制御部１ｂからの制御によって、実機であるプラズマ処理装置１ａの挙動を模擬する。すなわち、検査機１ｔの直流電源８０は、静電チャック１１２内部の吸着電極８１にＨＶを印加することにより、静電チャック１１２の上面に温測ウェハＷｔを吸着させる。また、検査機１ｔのガス供給機構７０は、ガス供給ライン７１を通じて、温測ウェハＷｔと静電チャック１１２との間の空隙（凹部１１２ｂ）に伝熱ガスを供給する。更に、検査機１ｔのチラーユニット６０は、入口配管６１を通じて、下部電極１１１内部の冷媒流路６２に冷媒を流し、出口配管６３を通じて冷媒を回収することで、下部電極１１１を冷却する。冷媒の温度は、冷媒流路６２又は出口配管６３に設置される温度センサ６４によって計測される。

【0031】

検査チャンバ１０ｔに収容された支持部１１は、ヒータ１１ｔからの入熱によって温度が上昇すると共に、下部電極１１１（冷却基台）によって冷却され、その温度が調整される。静電チャック１１２には温測ウェハＷｔが載置され、面内の複数の計測ポイントのそれぞれで基板温度Ｔ_{wf_test} が計測される。

【0032】

温測ウェハＷｔによって複数の計測ポイントで計測される基板温度（面内分布）をＴ_{wf_test} とし、冷却基台の温度（面内分布）をＴ_{al_test} （以下、基台温度Ｔ_{al_test} という）としたとき、両者の関係は、それぞれの計測ポイントで以下の数１によって表される。なお、基台温度Ｔ_{al_test} については一様とみなし、各計測ポイントの基台温度Ｔ_{al_test} を温度センサ６４で計測される冷媒の温度で代用してもよい。

【0033】

【数1】

【0034】

ここで、ｑ_testは熱源（ヒータ１１ｔ）から各計測ポイントへの熱流束であり、Ｒ_ESC は基板から冷媒に至る伝熱経路全体の熱抵抗である。熱抵抗Ｒ_ESC は、静電チャック１１２（凹部１１２ｂ及び伝熱ガスを含む）における熱抵抗、接着層１１０における熱抵抗、及び下部電極１１１における熱抵抗を含む。基台温度Ｔ_{al_test} は下部電極１１１（冷却基台）の温度である。基台温度Ｔ_{al_test} は冷媒温度によって代用される。

【0035】

数１は検査機１ｔでの基板温度Ｔ_{wf_test} と基台温度Ｔ_{al_test} との関係を表している。実機（プラズマ処理装置１ａ）での基板温度Ｔ_{wf_etch} と基台温度Ｔ_{al_etch} との関係についても同様である。実機での基板温度Ｔ_{wf_etch} と基台温度Ｔ_{al_etch} との関係を表す熱回路モデルは、数２により記述される。

【0036】

【数2】

【0037】

検査機１ｔで検査した支持部１１は、実機に搭載されることを想定しているため、数１及び数２における熱抵抗Ｒ_ESC は共通である。また、数２に現れるｑ_etchは、均一なエッチング特性が要求されるエッチング条件での熱流束を表している。基台温度Ｔ_{al_etch} は、下部電極１１１（冷却基台）の温度であり、冷媒温度によって代用される。

【0038】

実機での各計測ポイントに対応した基板温度Ｔ_{wf_etch} は、数１及び数２から熱抵抗Ｒ_ESC を消去した以下の数３により推定される。

【0039】

【数3】

【0040】

本実施の形態では、計測ポイント毎に、検査機１ｔで計測した基板温度Ｔ_{wf_test} に基づき、熱源から静電チャック１１２への熱流束ｑ_testを推定し、事前に求めておいたｑ_etchを代表値として用い、かつ数３を利用して実機における基板温度Ｔ_{wf_etch} を推定する。計測ポイント毎に、実機における基板温度Ｔ_{wf_etch} を推定することで、基板温度Ｔ_{wf_etch} の面内分布が得られる。

【0041】

以下、熱流束の推定方法について説明する。
図４Ａは基板温度の時間変化を示すグラフであり、図４Ｂは基板温度の上昇速度の時間変化を示すグラフである。図４Ａ及び図４Ｂは、時刻Ｔ１でＲＦ電力供給部３０からＲＦ電力の供給を開始し、プラズマ処理空間１０ｓにプラズマを生成させたときの基板温度Ｔ_wf及びその上昇速度ｄＴ_wf／ｄｔの時間変化を示している。すなわち、図４Ａ及び図４Ｂは実機での温度変化を表している。図４Ａ及び図４Ｂの横軸は時刻、図４Ａの縦軸は基板温度Ｔ_wf、図４Ｂの縦軸は基板温度Ｔ_wfの上昇速度ｄＴ_wf／ｄｔを表す。

【0042】

時刻Ｔ１でＲＦ電力供給部３０よりＲＦ電力の供給を開始した場合、プラズマ処理空間１０ｓではプラズマが成長し、プラズマから基板Ｗへの熱流束ｑ_INは増加する。このとき、基板温度Ｔ_wfは徐々に増加するものの、基板Ｗと静電チャック１１２との温度差は小さく、基板Ｗから静電チャック１１２への熱流束ｑ_OUT は略ゼロである。この間、正味の熱流束Δｑ（＝ｑ_IN－ｑ_OUT ）は増加する。

【0043】

時刻Ｔ２でプラズマ処理空間１０ｓにおけるプラズマが安定した場合、プラズマから基板Ｗへの熱流束ｑ_INは飽和する。一方、基板Ｗと静電チャック１１２との温度差は大きく、基板Ｗから静電チャック１１２への熱流束ｑ_OUT は増加する。この間、基板温度Ｔ_wfの上昇速度ｄＴ_wf／ｄｔは徐々に下降し、正味の熱流束Δｑ（＝ｑ_IN－ｑ_OUT ）は減少する。したがって、図４Ｂに示すように、基板温度Ｔ_wfの上昇速度ｄＴ_wf／ｄｔは時刻Ｔ２で最大となる。

【0044】

時刻Ｔ３で基板Ｗと静電チャック１１２との温度差が飽和し、基板温度Ｔ_wfの上昇速度がゼロとなった場合、基板Ｗから静電チャック１１２への熱流束ｑ_OUT は飽和する。よって、時刻Ｔ３以降、正味の熱流束Δｑ（＝ｑ_IN－ｑ_OUT ）はゼロとなる。

【0045】

図５は熱流束の算出方法を説明する説明図である。基板温度の上昇速度は、基板Ｗへの正味の熱流束Δｑ（＝ｑ_IN－ｑ_OUT ）に比例するので、数４のように記述できる。

【0046】

【数4】

【0047】

ここで、ｑ_INは熱源から基板Ｗへの熱流束であり、ｑ_OUT は基板Ｗから静電チャック１１２への熱流束である。Ｃは基板Ｗの単位面積当たりの熱容量を表す。

【0048】

数４より、基板Ｗから静電チャック１１２への熱流束ｑ_OUT がゼロのとき、基板温度の上昇速度は最大となることが分かる。本実施の形態では、ｑ_OUT がゼロとなる状況下で基板温度の上昇速度の最大値を検出することにより、基板Ｗへの熱流束ｑ_INを推定する。すなわち、基板Ｗの熱容量Ｃが既知である場合、検出した基板温度の上昇速度の最大値を次に示す数５に代入することにより、熱流束ｑ_INを推定できる。

【0049】

【数5】

【0050】

一方、冷却基台（下部電極１１１）から冷媒への熱流束ｑ_c は、冷媒の温度変化から求めることができる。冷媒を通じて排出される熱量Ｑ_OUT は、Ｑ_OUT ＝（冷媒の比熱）×（冷媒の流量）×（冷媒の温度上昇）によって表される。ここで、冷媒の比熱は既知であり、冷媒の流量は設定値として与えられる。冷媒の温度上昇は、温度センサ６４より出力される温度データに基づき計算される。熱流束ｑ_c は、Ｑ_OUT を基板Ｗの面積及びエッジリング１１３の面積の和で除算することにより計算される。

【0051】

本願発明者らは、基板温度の上昇速度から求めた熱流束ｑ_INと、冷媒の温度変化から求めた熱流束ｑ_c との差は僅か数％であることを確認した。このことは、基板Ｗから冷媒に至る伝熱経路全体の熱流束（数３のｑ_etch 及びｑ_test）は、基板温度の上昇速度から算出される熱流束ｑ_INや冷媒の温度変化から算出されるｑ_c によって代用可能であることを示している。

【0052】

以上の考察に基づき、本実施の形態では、実機での温度の挙動を検査機１ｔにおいて模擬し、検査機１ｔから得られる温度データを基に、支持部１１を実機に搭載した場合の基板温度の面内分布を推定する。

【0053】

以下、処理部５１１が実行する処理の手順について説明する。
図６は実施の形態１において処理部５１１が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。検査時の測定条件を整えるために、処理部５１１による処理に先立ち、以下の準備工程が実施される。検査対象の支持部１１は、検査機１ｔが備える検査チャンバ１０ｔの内部に収容される。検査チャンバ１０ｔ内の真空度やチラー温度（冷媒の温度）は測定条件に合わせて適宜設定される。静電チャック１１２内の吸着電極８１には所要の電圧（ＨＶ）が印加され、温測ウェハＷｔを静電チャック１１２に吸着させる。電圧印加により確実に静電吸着させるために、検査チャンバ１０ｔを介して、温測ウェハＷｔをグランドに接続してもよい。静電チャック１１２の凹部１１２ｂは真空に保持される（減圧される）。

【0054】

以上の準備工程を終えた後、処理部５１１は、記憶部５１２からコンピュータプログラムＰＧを読み出して実行することにより、以下の処理を行う。

【0055】

処理部５１１は、通信インターフェース５１３を通じて検査機１ｔに指示を与えることにより、ヒータ１１ｔをオンする（ステップＳ１０１）。処理部５１１は、通信インターフェース５１３を通じて、温測ウェハＷｔにより計測される温度データを取得する（ステップＳ１０２）。以下では、検査機１ｔにおいて温測ウェハＷｔが計測する温度を基板温度Ｔ_{wf_test} とも記載する。実施の形態において、温測ウェハＷｔより得られる温度データは、温測ウェハＷｔにおける面内の複数の計測ポイントで計測される分布データである。なお、処理部５１１は、温度センサ６４により計測される冷媒の温度データを随時取得するものとする。

【0056】

処理部５１１は、取得した温度データに基づいて温測ウェハＷｔの温度が安定したか否かを判断する（ステップＳ１０３）。例えば、温測ウェハＷｔの温度の時間変化が閾値未満となった場合、温測ウェハＷｔの温度が安定したと判断できる。代替的に、処理部５１１は、ヒータ１１ｔをオンしてからの経過時間を計時し、経過時間が設定時間を超えた場合、温測ウェハＷｔの温度が安定したと判断してもよい。温測ウェハＷｔの温度が安定していない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、処理部５１１は、温測ウェハＷｔの温度が安定するまで待機する。

【0057】

温測ウェハＷｔの温度が安定したと判断した場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、処理部５１１は、静電チャック１１２に印加するＨＶをオフにして、静電チャック１１２への温測ウェハＷｔの吸着を解除する（ステップＳ１０４）。静電チャック１１２への吸着が解除された場合、温測ウェハＷｔから静電チャック１１２への熱流束がゼロとなるため、温測ウェハＷｔの温度は急激に上昇する。このステップＳ１０４の操作によって、図４Ｂに示す時刻Ｔ１～Ｔ２の振る舞い（温度上昇速度の急上昇）を検査チャンバ１０ｔにおいて実現することができる。処理部５１１は、この時の温度データを取得する。なお、温測ウェハＷｔの温度は、温測ウェハＷｔの耐熱温度を超えることがないように条件が設定されることが好ましく、温測ウェハＷｔの温度上昇速度は想定した値に達することが好ましい。

【0058】

処理部５１１は、温測ウェハＷｔの温度急上昇を確認した後、静電チャック１１２にＨＶを印加し、温測ウェハＷｔを静電チャック１１２に吸着させる（ステップＳ１０５）。静電チャック１１２に印加されるＨＶの大きさは適宜設定される。

【0059】

処理部５１１は、通信インターフェース５１３を通じて検査機１ｔを制御し、実機で温度を推定するプロセスと同じＨＶ及び伝熱ガス圧で温測ウェハＷｔにより計測される温度データを取得する（ステップＳ１０６）。

【0060】

処理部５１１は、温測ウェハＷｔの温度の時系列変化に基づいて、温測ウェハＷｔの温度上昇速度を算出する（ステップＳ１０７）。処理部５１１は、温度上昇速度の最大値を特定し、特定した最大値を基に温測ウェハＷｔへの熱流束ｑ_INを算出する（ステップＳ１０８）。処理部５１１は、数５を用いて熱流束ｑ_INを算出することができる。数５に含まれる基板温度Ｔ_wfには温測ウェハＷｔにより計測される温度が用いられ、温測ウェハＷｔの熱容量Ｃは既知であるとする。温測ウェハＷｔより得られる温度データは、温測ウェハＷｔの面内の分布データであるため、ステップＳ１０８で各計測ポイントに対応して熱流束ｑ_INを算出することにより、温測ウェハＷｔの面内における熱流束ｑ_INの分布を求めることができる。

【0061】

処理部５１１は、数３を利用して、プロセス中の基板温度Ｔ_{wf_etch} を推定する（ステップＳ１０９）。ここで、数３の右辺におけるｑ_testにはステップＳ１０８で算出したｑ_INが用いられ、Ｔ_{wf_test} ，Ｔ_{al_test} には検査機１ｔにおいて温度ウェハＷｔにより計測される温度、温度センサ６４により計測される温度が用いられる。ｑ_etchには熱流束が用いられ、Ｔ_{al_etch} にはエッチング中の基板温度が安定したときの基台温度が用いられる。熱流束ｑ_etchは、実機においてプラズマを使用して図４Ａのように温度上昇させたときの温度曲線から求められる。熱流束ｑ_etchは、静電チャック１１２の個体差の影響を受けないので、代表的な値を用いることができる。

【0062】

処理部５１１は、ステップＳ１０９で推定した基板温度Ｔ_{wf_etch} に基づき、静電チャック１１２の良否を判定する（ステップＳ１１０）。処理部５１１は、例えば、推定した基板温度Ｔ_{wf_etch} の面内の値と、均一なエッチング特性を実現するときの基板温度との差が少なければ良品と判定し、差が多ければ不良品と判定する。

【0063】

処理部５１１は、ステップＳ１１０での判定結果を出力する（ステップＳ１１１）。処理部５１１は、例えば、通信インターフェース５１３を通じて、ユーザが携帯する携帯端末に判定結果を通知する。コンピュータ５１が液晶ディスプレイ等の表示部を備える場合、処理部５１１は、表示部に判定結果を表示してもよい。

【0064】

以上のように、本実施の形態では、静電チャック１１２が実機に搭載された場合における基板温度の面内分布を推定することができ、その面内分布に基づき静電チャック１１２が良品であるか否かを判定できる。その結果、良品と判定された静電チャック１１２を顧客に納品することができ、不良品の取り付け、取り外しなどの現場作業者の無駄な工数を削減することができ、顧客の信頼低下が抑えられる。

【0065】

（実施の形態２）
実施の形態２では、検査機１ｔにおける熱源として、プラズマ、ランプヒータ、シャッター付きヒータ等を用いた構成について説明する。

【0066】

検査機１ｔにおける熱源として、プラズマ、ランプヒータ、シャッター付きヒータ等を用いた場合、熱流束が瞬時に安定する。そのため、処理部５１１は、温測ウェハＷｔの温度が安定するまで待機することなく、温度推定処理を行う。

【0067】

図７は実施の形態２において処理部５１１が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。検査時の測定条件を整えるために、処理部５１１による処理に先立ち、以下の準備工程が実施される。検査対象の支持部１１は、検査機１ｔが備える検査チャンバ１０ｔの内部に収容される。検査チャンバ１０ｔ内の真空度やチラー温度（冷媒の温度）は測定条件に合わせて適宜設定される。静電チャック１１２内の吸着電極８１には所要の電圧（ＨＶ）が印加され、温測ウェハＷｔを静電チャック１１２に吸着させる。電圧印加により確実に静電吸着させるために、検査チャンバ１０ｔを介して、温測ウェハＷｔをグランドに接続してもよい。静電チャック１１２の凹部１１２ｂは真空に保持される（減圧される）。

【0068】

以上の準備工程を終えた後、処理部５１１は、記憶部５１２からコンピュータプログラムＰＧを読み出して実行することにより、以下の処理を行う。

【0069】

処理部５１１は、通信インターフェース５１３を通じて、温測ウェハＷｔにより計測される温度データを取得する（ステップＳ２０１）。以下では、検査機１ｔにおいて温測ウェハＷｔが計測する温度を基板温度Ｔ_{wf_test} とも記載する。実施の形態において、温測ウェハＷｔより得られる温度データは、温測ウェハＷｔにおける面内の複数の計測ポイントで計測される分布データである。なお、処理部５１１は、温度センサ６４により計測される冷媒の温度データを随時取得するものとする。

【0070】

処理部５１１は、温測ウェハＷｔへの入熱をオンする（ステップＳ２０２）。処理部５１１は、例えば、検査チャンバ１０ｔ内でプラズマを生成させることにより、温測ウェハＷｔへの入熱をオンする。代替的に、処理部５１１は、ランプヒータをオン、若しくは、シャッター付きランプのシャッターをオープンして、温測ウェハＷｔへの入熱をオンしてもよい。処理部５１１は、この時の温度データを取得する。

【0071】

処理部５１１は、温測ウェハＷｔの温度急上昇を確認した後、温度ウェハＷｔへの入熱をオフにする（ステップＳ２０３）。処理部５１１は、例えば、検査チャンバ１０ｔ内でのプラズマの生成を停止させることにより、温測ウェハＷｔへの入熱をオフにする。代替的に、処理部５１１は、ランプヒータをオフ、若しくは、シャッター付きランプのシャッターをクローズして、温測ウェハＷｔへの入熱をオフにしてもよい。

【0072】

処理部５１１は、通信インターフェース５１３を通じて検査機１ｔを制御し、実機で温度を推定するプロセスと同じＨＶ及び伝熱ガス圧で入熱をオンし、温測ウェハＷｔにより計測される温度データを取得する（ステップＳ２０４）。

【0073】

処理部５１１は、温測ウェハＷｔの温度の時系列変化に基づいて、温測ウェハＷｔの温度上昇速度を算出する（ステップＳ２０５）。処理部５１１は、温度上昇速度の最大値を特定し、特定した最大値を基に温測ウェハＷｔへの熱流束ｑ_INを算出する（ステップＳ２０６）。処理部５１１は、実施の形態１と同様の手法を用いて、温測ウェハＷｔの面内における熱流束ｑ_INの分布を求めることができる。

【0074】

処理部５１１は、数３を利用して、プロセス中の基板温度Ｔ_{wf_etch} を推定する（ステップＳ２０７）。処理部５１１は、実施の形態１と同様の手法を用いて、プロセス中の基板温度Ｔ_{wf_etch} を推定することができる。

【0075】

処理部５１１は、ステップＳ２０７で推定した基板温度Ｔ_{wf_etch} に基づき、静電チャック１１２の良否を判定する（ステップＳ２０８）。処理部５１１は、実施の形態１と同様の手法を用いて、静電チャック１１２の良否を判定できる。

【0076】

処理部５１１は、ステップＳ２０８での判定結果を出力する（ステップ２０９）。処理部５１１は、例えば、通信インターフェース５１３を通じて、ユーザが携帯する携帯端末に判定結果を通知する。コンピュータ５１が液晶ディスプレイ等の表示部を備える場合、処理部５１１は、表示部に判定結果を表示してもよい。

【0077】

（実施の形態３）
実施の形態３では、検査機１ｔにおける熱源としてヒータ付きウェハ、温度計測手段として赤外線カメラ（ＩＲカメラ）を用いた構成について説明する。

【0078】

図８は実施の形態３における検査機１ｔの構成例を示す模式図である。実施の形態３における検査機１ｔは、検査対象の支持部１１（出荷前の支持部１１）が収容される検査チャンバ１０ｔと、対象物（後述のヒータ付きウェハＷｈ）の温度分布を計測する赤外線カメラ１３とを備える。図８では、接着層１１０、下部電極１１１、及び静電チャック１１２を備えた支持部１１を示しているが、支持部１１は、更に、エッジリング１１３を含んだ構成であってもよい。

【0079】

検査チャンバ１０ｔは、その天面にＧｅ窓１０ｗを備える。Ｇｅ窓１０ｗは温度計測用の窓である。Ｇｅ窓１０ｗには、赤外線に対して良好な透過性を有するゲルマニウム（germanium）の単結晶が用いられる。ゲルマニウムは、２～２０μｍの幅広い透過波長域を有し、耐圧性が高いため、検査機１ｔにおける温度計測用の窓の材料として好適である。

【0080】

赤外線カメラ１３は、Ｇｅ窓１０ｗと対向するように、検査チャンバ１０ｔの外部に設けられる。赤外線カメラ１３は、マトリクス状に配置された複数の赤外線検知素子（イメージセンサ）を備えており、各素子で検知した赤外線の強度を基に対象物の温度を計測し、計測した温度に応じて色を割り当てることで、対象物表面の温度分布を可視化する。赤外線カメラ１３は、対象物表面の温度分布を可視化することで得られる赤外線画像を処理部５１１へ出力する。

【0081】

本実施の形態では、赤外線カメラ１３は、対象物表面の温度分布を示す赤外線画像を出力する構成としたが、対象物表面から発せられる熱の分布を示す熱画像（サーモグラフィ）を出力する構成であってもよい。この場合、処理部５１１は、赤外線カメラ１３から出力される熱画像を取得し、取得した熱画像に基づき対象物の温度分布を計算すればよい。

【0082】

検査チャンバ１０ｔに収容される支持部１１の上面には、ヒータ付きウェハＷｈが載置される。ヒータ付きウェハＷｈは、例えば、基材、下部絶縁膜、ヒータパターン、上部絶縁膜をこの順に積層して構成される。基材は、セラミックスなどにより形成される。下部絶縁膜及び上部絶縁膜は、絶縁材料を溶射することによって形成される。ヒータパターンは、タングステンやアルミニウムなどの抵抗材料を溶射することによって形成される。ヒータパターンのパターン形状は面内の温度分布が所望の温度分布となるように適宜設計される。ヒータ付きウェハＷｈは、図に示していない直流電源からヒータパターンに電流を流すことによって加熱される。ヒータパターンを抵抗材料の溶射によって形成することで、ヒータ部分の厚みを薄く形成することができ、熱容量を小さくすることができる。この結果、優れた昇温速度を実現できる。

【0083】

実施の形態３では、ヒータ付きウェハＷｈの表面温度を赤外線カメラ１３により計測し、得られた温度を検査時の基板温度Ｔ_{wf_test} に用いて、プロセス中における基板温度Ｔ_{wf_etch} を推定する。推定手法の概要は以下の通りである。

【0084】

処理部５１１は、静電チャック１１２への入熱が可能な検査機１ｔにおいて、検査時の熱流速ｑ_testを実測し、エッチング中の熱流速ｑ_etchとの比ｑ_etch／ｑ_testを求める。エッチング中の熱流束ｑ_etchについては個々に実測するのではなく、代表的なエッチングチャンバで事前に求めておけばよい。処理部５１１は、検査時の基板温度Ｔ_{wf_test} のデータを赤外線カメラ１３より取得する。処理部５１１は、熱流束の比ｑ_etch／ｑ_testと、検査時の基板温度Ｔ_{wf_test} とを数１に代入することにより、実機（プラズマ処理装置１ａ）での基板温度Ｔ_{wf_etch} を推定する。なお、基板温度_{wf_etch} を推理する際に処理部５１１が実行する処理の手順は、実施の形態２（図７のフローチャート）と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

【0085】

上記の手法では、検査時の熱流速ｑ_testの計測を複数回行ったとしても、そのバラツキを低減することができ、検査時の熱流速ｑ_testを正確に求めることが可能である。その結果、エッチング中の基板温度Ｔ_{wf_etch} をより精度良く推定することが可能である。実験の結果、基板温度Ｔ_{wf_etch} の予測値と実測値との差は、面内において－１．３～１．１℃の範囲に収めることが可能となった。

【0086】

今回開示された実施形態は、全ての点において例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【0087】

各実施形態に記載した事項は相互に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した独立請求項及び従属請求項は、引用形式に関わらず全てのあらゆる組み合わせにおいて、相互に組み合わせることが可能である。さらに、特許請求の範囲には他の２以上のクレームを引用するクレームを記載する形式（マルチクレーム形式）を用いているが、これに限るものではない。マルチクレームを少なくとも一つ引用するマルチクレーム（マルチマルチクレーム）を記載する形式を用いて記載してもよい。

【符号の説明】

【0088】

１ プラズマ処理システム
１ａ プラズマ処理装置
１ｂ 制御部
６４ 温度センサ
１１０ 接着層
１１１ 下部電極
１１２ 静電チャック
５１１ 処理部
５１２ 記憶部
５１３ 通信インターフェース
Ｗｔ 温度測定ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】