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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-30
(45)【発行日】2023-12-08
(54)【発明の名称】温度制御方法およびプラズマ処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20231201BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 101H
H01L21/302 101G
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020044272
(22)【出願日】2020-03-13
(65)【公開番号】P2021145095
(43)【公開日】2021-09-24
【審査請求日】2022-12-27
(73)【特許権者】
【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】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】箕浦 佑也
(72)【発明者】
【氏名】榎本 果穂
(72)【発明者】
【氏名】坂井 隼人
【審査官】加藤 芳健
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１２０９２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１０３９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１０２０４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１１１６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－８１１５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０５Ｈ １／４６
Ｃ２３Ｃ １６／５０５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマ処理装置の処理容器内に配置され、基板を載置する載置台の内部に設けられた流路に供給される熱媒体を、前記基板に対するエッチング処理を行う場合に第１温度制御部から供給される第１の温度の前記熱媒体から、前記基板を前記処理容器から搬出した後に、前記載置台の上部に設けられた静電チャックに付着した反応生成物を除去するクリーニング処理を行う場合に第２温度制御部から供給される第２の温度の前記熱媒体に切り替える切り替え工程と、前記処理容器内にクリーニングガスの供給を開始し、プラズマを着火する着火工程と、
前記流路の出口側における前記熱媒体の温度に基づいて、前記熱媒体の温度変化の傾きを算出する傾き算出工程と、
前記流路の出口側における前記熱媒体の温度が、予め定めた設定値よりも低い第３の温度に安定するまで、前記第２温度制御部を制御する第１制御工程と、
前記流路の出口側における前記熱媒体の温度が前記設定値となるように、前記第２温度制御部を制御する第２制御工程と、
を有する温度制御方法。
【請求項2】
前記第１制御工程は、前記流路の出口側における前記熱媒体の温度が、前記設定値を超えた場合に、前記流路への前記熱媒体の供給元を前記第１温度制御部に切り替える、請求項１に記載の温度制御方法。
【請求項3】
前記第１制御工程は、所定時間経過後に、前記流路への前記熱媒体の供給元を前記第２温度制御部に切り替える、請求項２に記載の温度制御方法。
【請求項4】
前記第１制御工程は、前記流路の出口側における前記熱媒体の温度が、前記設定値未満となった場合に、前記流路への前記熱媒体の供給元を前記第２温度制御部に切り替える、請求項２に記載の温度制御方法。
【請求項5】
前記傾き算出工程は、算出した前記温度変化の傾きが閾値以上である場合、前記第２の温度を下げるように前記第２温度制御部を制御する、請求項１～４のいずれか１つに記載の温度制御方法。
【請求項6】
前記切り替え工程は、前回の前記第２制御工程において、前記流路の出口側における前記熱媒体の温度が、前記設定値となった場合の前記第２温度制御部の設定温度を、前記第２の温度に設定する、請求項１～５のいずれか１つに記載の温度制御方法。
【請求項7】
前記設定値は、前記熱媒体の気化温度未満の温度である、請求項１～６のいずれか１つに記載の温度制御方法。
【請求項8】
プラズマ処理装置であって、処理容器と、
前記処理容器内に配置され、基板を載置する載置台と、
前記載置台の内部に設けられた流路に第１の温度の熱媒体を供給する第１温度制御部と、
前記流路に第２の温度の前記熱媒体を供給する第２温度制御部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、前記流路に供給される前記熱媒体を、前記基板に対するエッチング処理を行う場合に供給される前記第１の温度の前記熱媒体から、前記基板を前記処理容器から搬出した後に、前記載置台の上部に設けられた静電チャックに付着した反応生成物を除去するクリーニング処理を行う場合に供給される前記第２の温度の前記熱媒体に切り替えるよう前記プラズマ処理装置を制御するように構成され、
前記制御部は、前記処理容器内にクリーニングガスの供給を開始し、プラズマを着火するよう前記プラズマ処理装置を制御するように構成され、
前記制御部は、前記流路の出口側における前記熱媒体の温度に基づいて、前記熱媒体の温度変化の傾きを算出するよう前記プラズマ処理装置を制御するように構成され、
前記制御部は、前記流路の出口側における前記熱媒体の温度が、予め定めた設定値よりも低い第３の温度に安定するまで、前記第２温度制御部を制御するよう前記プラズマ処理装置を制御するように構成され、
前記制御部は、前記流路の出口側における前記熱媒体の温度が前記設定値となるように、前記第２温度制御部を制御するよう前記プラズマ処理装置を制御するように構成される、
プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、温度制御方法およびプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
プラズマ処理装置において、半導体ウエハ等の基板に対してプラズマエッチングを行うことが知られている。基板に対するエッチング処理が行われると、反応生成物が基板の周縁部や、基板を載置する載置台の載置面の周縁部に付着することがある。載置面の周縁部に付着した反応生成物（以下、デポともいう。）は、載置面と基板との間の吸着を阻害する要因となる場合がある。これに対し、Ｏ２ガスとフッ素含有ガスとの混合ガスから生成されたプラズマを載置台に照射することでデポを除去することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１１－０５４８２５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、クリーニング時間を短縮することができる温度制御方法およびプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様による温度制御方法は、切り替え工程と、着火工程と、算出工程と、第１制御工程と、第２制御工程とを有する。切り替え工程は、プラズマ処理装置の処理容器内に配置され、基板を載置する載置台の内部に設けられた流路に供給される熱媒体を、基板に対するエッチング処理を行う場合に第１温度制御部から供給される第１の温度の熱媒体から、基板を処理容器から搬出した後に、載置台の上部に設けられた静電チャックに付着した反応生成物を除去するクリーニング処理を行う場合に第２温度制御部から供給される第２の温度の熱媒体に切り替える。着火工程は、処理容器内にクリーニングガスの供給を開始し、プラズマを着火する。傾き算出工程は、流路の出口側における熱媒体の温度に基づいて、熱媒体の温度変化の傾きを算出する。第１制御工程は、流路の出口側における熱媒体の温度が、予め定めた設定値よりも低い第３の温度に安定するまで、第２温度制御部を制御する。第２制御工程は、流路の出口側における熱媒体の温度が設定値となるように、第２温度制御部を制御する。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、クリーニング時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、開示する温度制御方法およびプラズマ処理装置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技術が限定されるものではない。
【0009】
基板（以下、単にウエハともいう。）上に形成されたＳｉＯとＳｉＮの積層膜（以下、ＯＮ積層膜という。）をエッチングする場合、載置台の内部に設けられた流路に冷却された液状の熱媒体を供給し、ウエハの温度を極低温、例えば、－４０℃～－８０℃程度にすることで、エッチングレートおよびマスク選択比の向上を図っている。この様なエッチングでは、エッチング中にＣＦ系ポリマーなどの有機系デポ（反応生成物）が載置台の載置面に設けられた静電チャックの肩部やエッジリングに付着してしまう。このため、基板のエッチング処理の合間に、Ｏ２ガスを用いたＷＬＤＣ（Wafer Less Dry Cleaning）にて付着したデポの除去を行っている。ところが、ウエハの温度を極低温にすると、付着するデポ量が多くなり、またＷＬＤＣによる除去レートが極端に遅くなるため、ＷＬＤＣに掛かる時間が極端に長くなり、スループット悪化の要因となっている。このため、ＷＬＤＣを行う場合に載置台の温度を高温にすることで除去レートを向上させることが提案されている。しかしながら、載置台の内部に設けられた流路を流れる熱媒体は、温度を上げすぎると液状から気化してしまい、熱伝達効率が低下してしまう。また、気化した熱媒体は体積膨張し、流路内の圧力が上昇してしまうため、構造的に装置が故障する虞がある。一方、熱媒体の気化温度まで余裕がある場合には、その分温度が低いため、ＷＬＤＣの時間が長くなる。そこで、熱媒体を気化させることなく、なるべく高温となるように制御することで、クリーニング時間を短縮することが期待されている。
【0010】
［プラズマ処理装置１の構成］
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１は、例えば平行平板の電極を備えるプラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１は、装置本体１０および制御装置１１を備える。装置本体１０は、例えばアルミニウム等の材料により構成され、例えば略円筒形状の形状を有する処理容器１２を有する。処理容器１２は、内壁面に陽極酸化処理が施されている。また、処理容器１２は、保安接地されている。
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１は、例えば平行平板の電極を備えるプラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１は、装置本体１０および制御装置１１を備える。装置本体１０は、例えばアルミニウム等の材料により構成され、例えば略円筒形状の形状を有する処理容器１２を有する。処理容器１２は、内壁面に陽極酸化処理が施されている。また、処理容器１２は、保安接地されている。
【0011】
処理容器１２の底部上には、例えば石英等の絶縁材料により構成された略円筒状の支持部１４が設けられている。支持部１４は、処理容器１２内において、処理容器１２の底部から鉛直方向に（例えば上部電極３０の方向に向けて）延在している。
【0012】
処理容器１２内には、載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持されている。載置台ＰＤは、載置台ＰＤの上面においてウエハＷを保持する。ウエハＷは、温度制御対象物の一例である。載置台ＰＤは、静電チャックＥＳＣおよび下部電極ＬＥを有する。下部電極ＬＥは、例えばアルミニウム等の金属材料により構成され、略円盤形状の形状を有する。静電チャックＥＳＣは、下部電極ＬＥ上に配置されている。下部電極ＬＥは、温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材の一例である。
【0013】
静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極ＥＬを、一対の絶縁層の間または一対の絶縁シートの間に配置した構造を有する。電極ＥＬには、スイッチＳＷを介して直流電源１７が電気的に接続されている。静電チャックＥＳＣは、直流電源１７から供給された直流電圧により生じるクーロン力等の静電力により静電チャックＥＳＣの上面にウエハＷを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。
【0014】
静電チャックＥＳＣには、配管１９を介して、例えばＨｅガス等の伝熱ガスが供給される。配管１９を介して供給された伝熱ガスは、静電チャックＥＳＣとウエハＷとの間に供給される。静電チャックＥＳＣとウエハＷとの間に供給される伝熱ガスの圧力を調整することにより、静電チャックＥＳＣとウエハＷとの間の熱伝導率を調整することができる。
【0015】
また、静電チャックＥＳＣの内部には、加熱素子であるヒータＨＴが設けられている。ヒータＨＴには、ヒータ電源ＨＰが接続されている。ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が供給されることにより、静電チャックＥＳＣを介して静電チャックＥＳＣ上のウエハＷを加熱することができる。下部電極ＬＥおよびヒータＨＴによって、静電チャックＥＳＣ上に載置されたウエハＷの温度が調整される。なお、ヒータＨＴは、静電チャックＥＳＣと下部電極ＬＥの間に配置されていてもよい。
【0016】
静電チャックＥＳＣの周囲には、ウエハＷのエッジおよび静電チャックＥＳＣを囲むようにエッジリングＥＲが配置されている。エッジリングＥＲは、フォーカスリングと呼ばれることもある。エッジリングＥＲにより、ウエハＷに対する処理の面内均一性を向上させることができる。エッジリングＥＲは、例えば石英等、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料により構成される。
【0017】
下部電極ＬＥの内部には、ガルデン（登録商標）等の絶縁性の流体である熱媒体が流れる流路１５が形成されている。なお、熱媒体は、ブラインと表現する場合がある。流路１５には、配管１６ａおよび配管１６ｂを介して温度制御装置２０が接続されている。温度制御装置２０は、下部電極ＬＥの流路１５内を流れる熱媒体の温度を制御する。温度制御装置２０によって温度制御された熱媒体は、配管１６ａを介して下部電極ＬＥの流路１５内に供給される。流路１５内を流れた熱媒体は、配管１６ｂを介して温度制御装置２０に戻される。
【0018】
温度制御装置２０は、第１の温度の熱媒体および第２の温度の熱媒体を切り替えて、下部電極ＬＥの流路１５内に供給する。第１の温度の熱媒体および第２の温度の熱媒体が切り替えられて下部電極ＬＥの流路１５内に供給されることにより、下部電極ＬＥの温度が第１の温度および第２の温度に切り替えられる。第１の温度は、例えば０℃以下の温度であり、第２の温度は、例えば室温以上の温度である。以下では、第１の温度の熱媒体を第１の熱媒体と記載し、第２の温度の熱媒体を第２の熱媒体と記載する。第１の熱媒体および第２の熱媒体は、温度が異なるが同じ材料の流体である。温度制御装置２０および制御装置１１は、熱媒体制御装置の一例である。
【0019】
下部電極ＬＥの下面には、下部電極ＬＥに高周波電力を供給するための給電管６９が電気的に接続されている。給電管６９は、金属で構成されている。また、図１では図示が省略されているが、下部電極ＬＥと処理容器１２の底部との間の空間内には、静電チャックＥＳＣ上のウエハＷの受け渡しを行うためのリフターピンやその駆動機構等が配置される。
【0020】
給電管６９には、整合器６８を介して第１の高周波電源６４が接続されている。第１の高周波電源６４は、ウエハＷにイオンを引き込むための高周波電力、すなわち高周波バイアス電力を発生する電源であり、例えば４００ｋＨｚ～４０．６８ＭＨｚの周波数、一例においては１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波バイアス電力を発生する。整合器６８は、第１の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷（下部電極ＬＥ）側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。第１の高周波電源６４によって発生した高周波バイアス電力は、整合器６８および給電管６９を介して下部電極ＬＥに供給される。
【0021】
載置台ＰＤの上方であって、載置台ＰＤと対向する位置には、上部電極３０が設けられている。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行となるように配置されている。上部電極３０と下部電極ＬＥとの間の空間では、プラズマが生成され、生成されたプラズマにより、静電チャックＥＳＣの上面に保持されたウエハＷに対してエッチング等のプラズマ処理が行われる。上部電極３０と下部電極ＬＥとの間の空間は、処理空間ＰＳである。
【0022】
上部電極３０は、例えば石英等により構成された絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持されている。上部電極３０は、電極板３４および電極支持体３６を有する。電極板３４は、下面が処理空間ＰＳに面している。電極板３４には複数のガス吐出口３４ａが形成されている。電極板３４は、例えばシリコンを含む材料により構成される。
【0023】
電極支持体３６は、例えばアルミニウム等の導電性材料により構成され、電極板３４を上方から着脱自在に支持する。電極支持体３６は、図示しない水冷構造を有し得る。電極支持体３６の内部には、拡散室３６ａが形成されている。拡散室３６ａからは、電極板３４のガス吐出口３４ａに連通する複数のガス流通口３６ｂが下方に（載置台ＰＤに向けて）延びている。電極支持体３６には、拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが設けられており、ガス導入口３６ｃには、配管３８が接続されている。
【0024】
配管３８には、バルブ群４２および流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを有している。バルブ群４２には複数のバルブが含まれ、流量制御器群４４にはマスフローコントローラ等の複数の流量制御器が含まれる。ガスソース群４０のそれぞれは、バルブ群４２の中の対応するバルブおよび流量制御器群４４の中の対応する流量制御器を介して、配管３８に接続されている。
【0025】
これにより、装置本体１０は、ガスソース群４０の中で選択された一または複数のガスソースからの処理ガスを、個別に調整された流量で、電極支持体３６内の拡散室３６ａに供給することができる。拡散室３６ａに供給された処理ガスは、拡散室３６ａ内を拡散し、それぞれのガス流通口３６ｂおよびガス吐出口３４ａを介して処理空間ＰＳ内にシャワー状に供給される。
【0026】
電極支持体３６には、整合器６６を介して第２の高周波電源６２が接続されている。第２の高周波電源６２は、プラズマ生成用の高周波電力を発生する電源であり、例えば２７～１００ＭＨｚの周波数、一例においては６０ＭＨｚの周波数の高周波電力を発生する。整合器６６は、第２の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷（上部電極３０）側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。第２の高周波電源６２によって発生した高周波電力は、整合器６６を介して上部電極３０に供給される。なお、第２の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されてもよい。
【0027】
処理容器１２の内壁面および支持部１４の外側面には、表面がＹ２Ｏ３や石英等でコーティングされたアルミニウム等により構成されたデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６により、処理容器１２および支持部１４にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止することができる。
【0028】
支持部１４の外側壁と処理容器１２の内側壁との間であって、処理容器１２の底部側（支持部１４が設置されている側）には、表面がＹ２Ｏ３や石英等でコーティングされたアルミニウム等により構成された排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８の下方には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。
【0029】
排気装置５０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器１２内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。処理容器１２の側壁にはウエハＷを搬入または搬出するための開口１２ｇが設けられており、開口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
【0030】
制御装置１１は、プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して装置本体１０の各部を制御することにより、ウエハＷにエッチング等の所定の処理を実行する。制御装置１１は、制御部の一例である。
【0031】
［デポの付着場所］
ここで、図２を用いてデポが付着する場所について説明する。図２は、デポが付着する場所の一例を示す図である。図２に示すように、ウエハＷが静電チャックＥＳＣの上面に吸着された状態でプラズマＰによる処理が行われると、静電チャックＥＳＣとエッジリングＥＲとの境界付近である静電チャックＥＳＣの肩部にデポ１０１が付着する。また、ウエハＷの外周部とエッジリングＥＲとの間では、エッジリングＥＲの上面にデポ１０２が付着し、ウエハＷの外周部の裏面には、バックサイドポリマー（ＢＳＰ：Back Side Polymer）１０３が付着する。デポ１０１，１０２およびＢＳＰ１０３は、低温になるほど、またウエハＷに対するプラズマ処理を行う時間が長くなるほど、付着量が多くなる。ウエハＷを複数枚連続してプラズマ処理を行うと、ＢＳＰ１０３は処理済みのウエハＷと一緒に搬出されるが、デポ１０１，１０２は継続して付着して、さらに付着量が増加する。デポ１０１，１０２が増加すると、デポ１０１，１０２が次に搬送されたウエハＷと干渉したり、デポ１０１，１０２が剥がれてしまい、静電チャックＥＳＣの上面に載ってしまったりすることによって、ウエハＷの吸着不良の原因となる。なお、以下の説明では、デポ１０１，１０２を合わせて肩デポと表す場合がある。
ここで、図２を用いてデポが付着する場所について説明する。図２は、デポが付着する場所の一例を示す図である。図２に示すように、ウエハＷが静電チャックＥＳＣの上面に吸着された状態でプラズマＰによる処理が行われると、静電チャックＥＳＣとエッジリングＥＲとの境界付近である静電チャックＥＳＣの肩部にデポ１０１が付着する。また、ウエハＷの外周部とエッジリングＥＲとの間では、エッジリングＥＲの上面にデポ１０２が付着し、ウエハＷの外周部の裏面には、バックサイドポリマー（ＢＳＰ：Back Side Polymer）１０３が付着する。デポ１０１，１０２およびＢＳＰ１０３は、低温になるほど、またウエハＷに対するプラズマ処理を行う時間が長くなるほど、付着量が多くなる。ウエハＷを複数枚連続してプラズマ処理を行うと、ＢＳＰ１０３は処理済みのウエハＷと一緒に搬出されるが、デポ１０１，１０２は継続して付着して、さらに付着量が増加する。デポ１０１，１０２が増加すると、デポ１０１，１０２が次に搬送されたウエハＷと干渉したり、デポ１０１，１０２が剥がれてしまい、静電チャックＥＳＣの上面に載ってしまったりすることによって、ウエハＷの吸着不良の原因となる。なお、以下の説明では、デポ１０１，１０２を合わせて肩デポと表す場合がある。
【0032】
［除去レートの温度依存性］
次に、図３を用いてデポの除去レートの温度依存性について説明する。図３は、有機膜のエッチングレートの温度依存性の一例を示す図である。図３では、肩デポの代わりに有機膜（フォトレジスト）を用いており、デポの除去レートに対応する有機膜のエッチングレートの温度依存性を示している。図３のグラフ１１０に示すように、有機膜のエッチングレートは、温度が高くなるほどエッチングレートも高くなる関係である。このことからも、ＯＮ積層膜のエッチングを行う極低温の領域１１１では、肩デポの除去レートが非常に低くなってしまうことが言え、肩デポを除去するために、相当な時間が必要となってしまう。このため、低温エッチングのステップと高温ＷＬＤＣのステップを繰り返すことで、肩デポの除去に掛かる時間を短縮させ、スループットを向上させることができる。この場合、低温のステップと高温のステップとの間で大きく温度を調整することになる。なお、以下の説明では、この様な温度調整をステップ間温調ともいう。また、低温エッチングのステップの後、ダミーウエハを用いた低温ＷＷＤＣ（Wafer With Dry Cleaning）および低温ＷＬＤＣを組み合わせた低温クリーニングのステップを数回繰り返した後、高温ＷＬＤＣのステップを行ってもよい。
次に、図３を用いてデポの除去レートの温度依存性について説明する。図３は、有機膜のエッチングレートの温度依存性の一例を示す図である。図３では、肩デポの代わりに有機膜（フォトレジスト）を用いており、デポの除去レートに対応する有機膜のエッチングレートの温度依存性を示している。図３のグラフ１１０に示すように、有機膜のエッチングレートは、温度が高くなるほどエッチングレートも高くなる関係である。このことからも、ＯＮ積層膜のエッチングを行う極低温の領域１１１では、肩デポの除去レートが非常に低くなってしまうことが言え、肩デポを除去するために、相当な時間が必要となってしまう。このため、低温エッチングのステップと高温ＷＬＤＣのステップを繰り返すことで、肩デポの除去に掛かる時間を短縮させ、スループットを向上させることができる。この場合、低温のステップと高温のステップとの間で大きく温度を調整することになる。なお、以下の説明では、この様な温度調整をステップ間温調ともいう。また、低温エッチングのステップの後、ダミーウエハを用いた低温ＷＷＤＣ（Wafer With Dry Cleaning）および低温ＷＬＤＣを組み合わせた低温クリーニングのステップを数回繰り返した後、高温ＷＬＤＣのステップを行ってもよい。
【0033】
ステップ間温調では、調整する温度範囲が広いため、熱媒体の使用温度範囲を考慮することが求められる。図４は、熱媒体の使用温度範囲の一例を示す図である。図４に示すグラフ１１２は、各種の熱媒体Ｈ１～Ｈ５が推奨する使用温度範囲を表したものである。グラフ１１２に示すように、－８０℃～－４０℃といった極低温領域で使用可能な熱媒体Ｈ５は、気化温度も低くなる。低温エッチングの性能を発揮するためには、低温重視の熱媒体を用いることが好ましいため、高温側の温度調整時に気化しないように制御しつつ、肩デポの除去レートもなるべく向上させることが求められる。次に、この様な温度制御を行う温度制御装置２０について詳細に説明する。
【0034】
［温度制御装置２０の構成］
図５は、本実施形態における温度制御装置の一例を示す図である。温度制御装置２０は、第１の切替部２００、第２の切替部２０１、第１のバイパス弁２０４、第２のバイパス弁２０５、第１温度制御部２０６、および第２温度制御部２０７を有する。
図５は、本実施形態における温度制御装置の一例を示す図である。温度制御装置２０は、第１の切替部２００、第２の切替部２０１、第１のバイパス弁２０４、第２のバイパス弁２０５、第１温度制御部２０６、および第２温度制御部２０７を有する。
【0035】
第１温度制御部２０６は、配管２２３および配管２２２を介して配管１６ａに接続されている。また、第１温度制御部２０６は、配管２２１および配管２２０を介して配管１６ｂに接続されている。本実施形態において、第１温度制御部２０６は、低温側である第１の熱媒体の温度を制御する。第１温度制御部２０６は、配管２２３、配管２２２、および配管１６ａを介して、温度制御された第１の熱媒体を下部電極ＬＥの流路１５内に供給する。そして、下部電極ＬＥの流路１５内に供給された熱媒体は、配管１６ｂ、配管２２０、および配管２２１を介して、第１温度制御部２０６に戻される。配管２２３、配管２２２、および配管１６ａで構成される配管は、供給配管または第１の供給配管の一例である。また、配管１６ｂ、配管２２０、および配管２２１で構成される配管は、戻り配管または第１の戻り配管の一例である。
【0036】
第２温度制御部２０７は、配管２２６および配管２２５を介して、接続位置Ａにおいて配管１６ａおよび配管２２２に接続されている。また、第２温度制御部２０７は、配管２２８および配管２２７を介して、接続位置Ｂにおいて配管１６ｂおよび配管２２０に接続されている。本実施形態において、第２温度制御部２０７は、高温側である第２の熱媒体の温度を制御する。第２温度制御部２０７は、配管２２６、配管２２５、および配管１６ａを介して、温度制御された第２の熱媒体を下部電極ＬＥの流路１５内に供給する。そして、下部電極ＬＥの流路１５内に供給された熱媒体は、配管１６ｂ、配管２２７、および配管２２８を介して、第２温度制御部２０７に戻される。配管２２６および配管２２５で構成される配管は、第２の供給配管の一例である。また、配管２２７および配管２２８で構成される配管は、第２の戻り配管の一例である。
【0037】
第１温度制御部２０６と第２温度制御部２０７とは、配管２０８で接続されている。配管２０８は、第１の熱媒体を貯留する第１温度制御部２０６内のタンクの液面と、第２の熱媒体を貯留する第２温度制御部２０７内のタンクの液面とを調整する。これにより、熱媒体の漏洩が防止される。
【0038】
第１の切替部２００は、配管１６ａおよび配管２２５と、配管２２２との接続部分に設けられており、下部電極ＬＥの流路１５内を流れる熱媒体を第１の熱媒体または第２の熱媒体に切り替える。第１の切替部２００は、第１の供給弁２０００および第２の供給弁２００１を有する。
【0039】
第２の切替部２０１は、配管１６ｂおよび配管２２７と、配管２２０との接続部分に設けられており、下部電極ＬＥの流路１５内から流れ出た熱媒体の出力先を、第１温度制御部２０６または第２温度制御部２０７に切り替える。第２の切替部２０１は、第１の戻り弁２０１０および第２の戻り弁２０１１を有する。本実施形態において、第１の供給弁２０００、第２の供給弁２００１、第１の戻り弁２０１０、および第２の戻り弁２０１１は、いずれも二方弁である。
【0040】
配管２２０と配管２２１の接続位置Ｄと、配管２２２と配管２２３の接続位置Ｃとの間には、配管２２４が設けられている。配管２２４は、バイパス配管の一例である。配管２２４には、第１のバイパス弁２０４が設けられている。
【0041】
配管２２７と配管２２８の接続位置Ｆと、配管２２５と配管２２６の接続位置Ｅとの間には、配管２２９が設けられている。配管２２９は、バイパス配管の一例である。配管２２９には、第２のバイパス弁２０５が設けられている。
【0042】
温度制御装置２０内の配管１６ａには、流路１５の入口側の温度を計測する温度計２１０が設けられている。また、温度制御装置２０内の配管１６ｂには、流路１５の出口側の温度を計測する温度計２１１が設けられている。なお、温度計２１０，２１１は、温度制御装置２０の外部に設けてもよい。例えば、温度計２１０，２１１は、下部電極ＬＥの直下、例えば配管１６ａと流路１５の接続部および流路１５と配管１６ｂの接続部に設けるようにしてもよく、下部電極ＬＥと温度制御装置２０の中間地点に設けるようにしてもよい。
【0043】
第１の供給弁２０００、第２の供給弁２００１、第１の戻り弁２０１０、第２の戻り弁２０１１、第１のバイパス弁２０４、および第２のバイパス弁２０５の開閉は、制御装置１１によってそれぞれ制御される。
【0044】
［温度制御装置２０の動作］
図６は、第１温度制御部から熱媒体を供給する状態の一例を示す図である。図６は、エッチング処理を行う場合に、第１温度制御部２０６から流路１５に対して低温側である第１の熱媒体を供給する状態を示している。なお、以下の図では、各種の弁について、開である弁を白抜きで表現し、閉である弁を黒塗りで表現している。
図６は、第１温度制御部から熱媒体を供給する状態の一例を示す図である。図６は、エッチング処理を行う場合に、第１温度制御部２０６から流路１５に対して低温側である第１の熱媒体を供給する状態を示している。なお、以下の図では、各種の弁について、開である弁を白抜きで表現し、閉である弁を黒塗りで表現している。
【0045】
図６に示すように、第１温度制御部２０６は、第１の熱媒体を流量ＱＬで配管２２３に供給する。第１の熱媒体は、第１のバイパス弁２０４が閉じているので、接続位置Ｃを経由して配管２２２に流量ＱＬで流れる。第１の熱媒体は、第１の供給弁２０００が閉、第２の供給弁２００１が開であるので、第２の供給弁２００１と接続位置Ａを経由して入口側の配管１６ａに流量ＱＬで流れ、下部電極ＬＥ内の流路１５に供給される。
【0046】
第１の熱媒体は、流路１５を流れた後、出口側の配管１６ｂを経由して接続位置Ｂに流量ＱＬで流れる。第１の熱媒体は、第１の戻り弁２０１０が閉であるので、配管１６ｂから接続位置Ｂと第２の戻り弁２０１１を経由して配管２２０に流量ＱＬで流れる。第１の熱媒体は、第１のバイパス弁２０４が閉じているので、接続位置Ｄを経由して配管２２１に流量ＱＬで流れ、第１温度制御部２０６に戻る。このとき、第１の熱媒体の温度は、温度計２１０の計測値に基づいて制御される。
【0047】
一方、第２温度制御部２０７から供給される高温側である第２の熱媒体は、配管２２６に流量ＱＨで供給される。第２の熱媒体は、第１の供給弁２０００、および、第１の戻り弁２０１０が閉であり、第２のバイパス弁２０５が開であるので、配管２２６、接続位置Ｅ、配管２２９、第２のバイパス弁２０５、接続位置Ｆおよび配管２２８を流量ＱＨで流れ、第２温度制御部２０７に戻る。
【0048】
図７は、第２温度制御部から熱媒体を供給する状態の一例を示す図である。図７は、クリーニング処理（ＷＬＤＣ）を行う場合に、第２温度制御部２０７から流路１５に対して高温側である第２の熱媒体を供給する状態を示している。
【0049】
図７に示すように、第２温度制御部２０７は、第２の熱媒体を流量ＱＨで配管２２６に供給する。第２の熱媒体は、第２のバイパス弁２０５が閉じているので、接続位置Ｅを経由して配管２２５に流量ＱＨで流れる。第２の熱媒体は、第１の供給弁２０００が開、第２の供給弁２００１が閉であるので、第１の供給弁２０００と接続位置Ａを経由して入口側の配管１６ａに流量ＱＨで流れ、下部電極ＬＥ内の流路１５に供給される。
【0050】
第２の熱媒体は、流路１５を流れた後、出口側の配管１６ｂを経由して接続位置Ｂに流量ＱＨで流れる。第２の熱媒体は、第２の戻り弁２０１１が閉であるので、配管１６ｂから接続位置Ｂと第１の戻り弁２０１０を経由して配管２２７に流量ＱＨで流れる。第２の熱媒体は、第２のバイパス弁２０５が閉じているので、接続位置Ｆを経由して配管２２８に流量ＱＨで流れ、第２温度制御部２０７に戻る。このとき、第２の熱媒体の温度は、温度計２１１の計測値に基づいて制御される。
【0051】
一方、第１温度制御部２０６から供給される低温側である第１の熱媒体は、配管２２３に流量ＱＬで供給される。第１の熱媒体は、第２の供給弁２００１、および、第２の戻り弁２０１１が閉であり、第１のバイパス弁２０４が開であるので、配管２２３、接続位置Ｃ、第１のバイパス弁２０４、配管２２４、接続位置Ｄおよび配管２２１を流量ＱＬで流れ、第１温度制御部２０６に戻る。
【0052】
［熱媒体の切り替え］
制御装置１１は、エッチング処理を完了してＷＬＤＣに移行する場合、載置台ＰＤの温度を素早く切り替えるために、下部電極ＬＥ内の流路１５に供給される熱媒体を図６に示す状態から図７に示す状態へと切り替える。つまり、制御装置１１は、第１温度制御部２０６から供給される低温側の第１の熱媒体から、第２温度制御部２０７から供給される高温側の第２の熱媒体へと切り替える。なお、以下の説明では、低温側の第１の熱媒体の温度は、例えば、－５０℃とし、高温側の第２の熱媒体は、例えば、５０℃として説明する。
制御装置１１は、エッチング処理を完了してＷＬＤＣに移行する場合、載置台ＰＤの温度を素早く切り替えるために、下部電極ＬＥ内の流路１５に供給される熱媒体を図６に示す状態から図７に示す状態へと切り替える。つまり、制御装置１１は、第１温度制御部２０６から供給される低温側の第１の熱媒体から、第２温度制御部２０７から供給される高温側の第２の熱媒体へと切り替える。なお、以下の説明では、低温側の第１の熱媒体の温度は、例えば、－５０℃とし、高温側の第２の熱媒体は、例えば、５０℃として説明する。
【0053】
この様な熱媒体の切り替え時における過渡状態について、図８および図９を用いて説明する。図８は、本実施形態における熱媒体の温度が設定値以下であった場合の温度制御グラフの一例を示す図である。図９は、本実施形態における熱媒体の温度が設定値を超えた場合の温度制御グラフの一例を示す図である。また、図８に示すグラフ１２０、および、図９に示すグラフ１３０は、流路１５の出口側の温度計２１１の計測値、つまりリターン側温度Ｔｒの過渡状態を示している。
【0054】
制御装置１１は、グラフ１２０に示す、温度変化が急激である区間１２１、温度変化を安定化させる区間１２２、および、安定した温度を徐々に設定値まで上昇させる区間１２３において、それぞれ異なる制御を行う。同様に、制御装置１１は、グラフ１３０に示す、温度変化が急激である区間１３１、温度変化を安定化させる区間１３２、および、安定した温度を徐々に設定値まで上昇させる区間１３３において、それぞれ異なる制御を行う。
【0055】
制御装置１１は、区間１２１，１３１において次の制御を行う。まず、制御装置１１は、温度制御装置２０の各弁を制御して、流路１５に供給される熱媒体を、第１温度制御部２０６側の第１の熱媒体から、第２温度制御部２０７側の第２の熱媒体へと切り替える。このとき、制御装置１１は、前回の区間１２３，１３３において、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３で安定したときの第２温度制御部２０７の設定温度を、今回の区間１２１，１３１の開始時点における第２温度制御部２０７の設定温度として反映させるようにしてもよい。
【0056】
制御装置１１は、所定時間待機後、処理容器１２内にクリーニングガスの供給を開始し、プラズマを着火する。なお、クリーニングガスとしては、Ｏ２ガスを用いることができる。グラフ１２０，１３０では、プラズマの着火時刻をｔ０とし、このときのリターン側温度ＴｒをＴ０とする。Ｔ０は、例えば－５０℃である。下部電極ＬＥでは、プラズマによる入熱に加え、流路１５内において第１の熱媒体が第２の熱媒体に押し出されることで、第２の熱媒体によっても温度が上昇する。また、リターン側温度Ｔｒも同様に上昇する。制御装置１１は、時刻ｔ０からｔ１の間の任意の時間に基づいて、温度変化の傾きを算出する。任意の時間は、例えば、熱媒体の切り替えから一定時間経過するまでの時間や、熱媒体の切り替えから所定温度に到達するまでの時間を用いることができる。なお、時刻ｔ１のときのリターン側温度ＴｒをＴ１とする。Ｔ１は、例えば３０℃～４０℃とすることができる。
【0057】
制御装置１１は、算出した温度変化の傾きが閾値ｍ１以上であるか否かを判定する。制御装置１１は、温度変化の傾きが閾値ｍ１以上であると判定した場合（つまり、グラフ１３０となる場合）には、第２温度制御部２０７の設定温度を下げる。制御装置１１は、温度変化の傾きが閾値ｍ１未満であると判定した場合（つまり、グラフ１２０となる場合）には、第２温度制御部２０７の設定温度は変更しない。制御装置１１は、時刻ｔ１になると、区間１２２，１３２の制御に移行する。なお、閾値ｍ１は、予め実験等によって求めておくが、前回の温度制御処理の結果を反映するようにしてもよい。
【0058】
制御装置１１は、区間１２２，１３２において次の制御を行う。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３を超えたか否かを判定する。なお、設定値Ｔ３は、第２の熱媒体の気化温度未満の温度であって、なるべく高い温度、例えば、気化温度Ｔ４－５℃といった温度である。例えば、気化温度Ｔ４を５５℃とすると、設定値Ｔ３は５０℃とすることができる。なお、設定値Ｔ３は、気化温度Ｔ４の直前の温度、例えば５４．５℃といった値としてもよい。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３を超えていない場合には、リターン側温度Ｔｒの変化量ｍが閾値ｍ２以上であるか否かを判定する。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒの変化量ｍが閾値ｍ２未満であると判定した場合には、第２の熱媒体の温度変化が安定したとして区間１２３，１３３の制御に移行する。一方、制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒの変化量ｍが閾値ｍ２以上であると判定した場合には、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３を超えたか否かの判定に戻る。なお、閾値ｍ２は、予め実験等によって求めておく値である。
【0059】
制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３を超えたと判定した場合（つまり、グラフ１３０となる場合）には、流路１５に供給する熱媒体を第１温度制御部２０６側に切り替える。また、制御装置１１は、第２温度制御部２０７の設定温度を下げる。すなわち、制御装置１１は、応答速度が速い熱媒体の切り替えと、応答速度が遅い第２温度制御部２０７の設定温度の変更とを組み合わせて、流路１５に供給する熱媒体の温度を制御する。制御装置１１は、所定時間待機後、リターン側温度Ｔｒが気化温度Ｔ４以上であるか否かを判定する。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが気化温度Ｔ４以上であると判定した場合には、エラーを通知して温度制御処理およびクリーニング処理を中止する。
【0060】
制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが気化温度Ｔ４未満であると判定した場合には、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３未満であるか否かを判定する。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３以上であると判定した場合には、所定時間待機後、リターン側温度Ｔｒが気化温度Ｔ４以上であるか否かの判定に戻る。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３未満であると判定した場合には、流路１５に供給する熱媒体を第２温度制御部２０７側の第２の熱媒体に切り替え、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３を超えたか否かの判定に戻る。なお、制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３未満であるか否かの判定に代えて、所定時間経過後に、流路１５に供給する熱媒体を第２温度制御部２０７側の第２の熱媒体に切り替えるようにしてもよい。
【0061】
ここで、区間１２２，１３２における温度変化について説明する。グラフ１２０に示すように、第２の熱媒体の温度が設定値Ｔ３を超えない場合、リターン側温度Ｔｒは、時刻ｔ１における温度Ｔ１から安定状態の温度Ｔ２まで、オーバーシュートせずに上昇する。この場合、安定状態の温度Ｔ２は、例えば４５℃であったとする。一方、グラフ１３０に示すように、第２の熱媒体の温度が設定値Ｔ３を超える場合、設定値Ｔ３を超えた時刻ｔＡから設定値Ｔ３以下となる時刻ｔＢまで、熱媒体を一旦低温側の第１の熱媒体に切り替える。すると、リターン側温度Ｔｒは、安定状態の温度Ｔ２をアンダーシュートした後に再度上昇に転じ、徐々に安定状態の温度Ｔ２まで上昇する。この場合、安定状態の温度Ｔ２は、例えば４９℃であったとする。つまり、リターン側温度Ｔｒが安定状態の温度Ｔ２となる時刻ｔ２は、第２の熱媒体の温度に応じて変動する。なお、安定状態の温度Ｔ２は、第３の温度の一例である。
【0062】
制御装置１１は、区間１２３，１３３において次の制御を行う。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３となるように、第２温度制御部２０７の設定温度を調整する。制御装置１１は、所定時間待機後、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３で安定したか否かを判定する。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３で安定していない場合には、引き続き、第２温度制御部２０７の設定温度を調整する。なお、制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３を超える場合には、区間１２２，１３２における制御と同様の制御を行ってもよい。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３で安定した場合には、ＷＬＤＣが完了するまで、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３で安定するように維持する。ＷＬＤＣは、設定値Ｔ３における肩デポの除去レートから推測される肩デポの除去が完了する時間が経過した時、もしくは、ＥＰＤ（End-Point Detector）によって、肩デポの除去が完了したと判断された時に終了する。
【0063】
［温度制御方法］
次に、本実施形態に係る温度制御方法について説明する。図１０は、本実施形態における温度制御処理の一例を示すフローチャートである。
次に、本実施形態に係る温度制御方法について説明する。図１０は、本実施形態における温度制御処理の一例を示すフローチャートである。
【0064】
制御装置１１は、まず、熱媒体を低温側から高温側へ切り替えた際の温度変化の傾きを算出する傾き算出処理を実行する（ステップＳ１）。
【0065】
【0066】
制御装置１１は、温度制御装置２０の各弁を制御して、流路１５に供給される熱媒体を、第２温度制御部２０７側の第２の熱媒体に切り替える（ステップＳ１１）。このとき、制御装置１１は、温度に関する入力値を温度計２１０の計測値から温度計２１１の計測値に切り替える。制御装置１１は、所定時間待機し（ステップＳ１２）、処理容器１２内にクリーニングガスの供給を開始してプラズマを着火する（ステップＳ１３）。制御装置１１は、時刻ｔ０からｔ１の間の任意の時間に基づいて、温度変化の傾きを算出する（ステップＳ１４）。
【0067】
制御装置１１は、算出した温度変化の傾きが閾値ｍ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。制御装置１１は、温度変化の傾きが閾値ｍ１以上であると判定した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、第２温度制御部２０７の設定温度を下げて（ステップＳ１６）、傾き算出処理を終了し、温度制御処理に戻る。制御装置１１は、温度変化の傾きが閾値ｍ１未満であると判定した場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、第２温度制御部２０７の設定温度は変更せず、傾き算出処理を終了し、温度制御処理に戻る。これにより、制御装置１１は、温度変化の傾きを算出することができる。
【0068】
次に、制御装置１１は、第２の熱媒体の温度変化が安定するまで制御する第１制御処理を実行する（ステップＳ２）。
【0069】
【0070】
制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３を超えたか否かを判定する（ステップＳ２１）。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３を超えていない場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、リターン側温度Ｔｒの変化量ｍが閾値ｍ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒの変化量ｍが閾値ｍ２未満であると判定した場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、リターン側温度Ｔｒが安定状態の温度Ｔ２であるとして第１制御処理を終了し、温度制御処理に戻る。一方、制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒの変化量ｍが閾値ｍ２以上であると判定した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１に戻る。
【0071】
制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３を超えたと判定した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、第１温度制御部２０６側の第１の熱媒体に切り替える（ステップＳ２３）。また、制御装置１１は、第２温度制御部２０７の設定温度を下げる（ステップＳ２４）。制御装置１１は、所定時間待機し（ステップＳ２５）、リターン側温度Ｔｒが気化温度Ｔ４以上であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが気化温度Ｔ４以上であると判定した場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、エラーを通知して温度制御処理およびＷＬＤＣを中止する。
【0072】
制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが気化温度Ｔ４未満であると判定した場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３未満であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３以上であると判定した場合（ステップＳ２７：Ｎｏ）、ステップＳ２５に戻る。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３未満であると判定した場合（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）、第２温度制御部２０７側の第２の熱媒体に切り替え（ステップＳ２８）、ステップＳ２１に戻る。これにより、制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒを安定させることができる。
【0073】
制御装置１１は、第１制御処理が完了すると、安定した温度を徐々に設定値まで上昇させる第２制御処理を実行する（ステップＳ３）。
【0074】
【0075】
制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３となるように、第２温度制御部２０７の設定温度を調整する（ステップＳ３１）。制御装置１１は、所定時間待機し（ステップＳ３２）、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３で安定したか否かを判定する（ステップＳ３３）。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３で安定していない場合（ステップＳ３３：Ｎｏ）、ステップＳ３１に戻る。制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒが設定値Ｔ３で安定した場合（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、第２制御処理を終了し、温度制御処理に戻るとともに、温度制御処理を終了する。これにより、制御装置１１は、リターン側温度Ｔｒを設定値Ｔ３で安定させることができる。すなわち、低温エッチングからＷＬＤＣへ遷移する際に、熱媒体を気化させることなく、なるべく高温となるように制御することで、肩デポの除去レートを向上させ、クリーニング時間を短縮することができる。また、肩デポに起因したウエハの吸着不良を抑制できるので、プラズマ処理装置１を安定運用させることができる。さらに、クリーニング時間を短縮できるので、ウエハの生産性を向上させることができる。また、配管長に起因する装置間のクリーニング時間の差を解消することができる。
【0076】
［変形例］
上記の実施形態では、第１の切替部２００が二方弁である第１の供給弁２０００および第２の供給弁２００１により実現され、第２の切替部２０１が二方弁である第１の戻り弁２０１０および第２の戻り弁２０１１により実現された。これに対し、第１の切替部２００および第２の切替部２０１が、それぞれ三方弁で実現されるようにしてもよい。図１４は、変形例における温度制御装置の一例を示す図である。図１４に示す温度制御装置２０ａは、上記の実施形態における温度制御装置２０と比較して、第１の切替部２００および第２の切替部２０１に代えて、第１の切替部２００ａおよび第２の切替部２０１ａを有する。
上記の実施形態では、第１の切替部２００が二方弁である第１の供給弁２０００および第２の供給弁２００１により実現され、第２の切替部２０１が二方弁である第１の戻り弁２０１０および第２の戻り弁２０１１により実現された。これに対し、第１の切替部２００および第２の切替部２０１が、それぞれ三方弁で実現されるようにしてもよい。図１４は、変形例における温度制御装置の一例を示す図である。図１４に示す温度制御装置２０ａは、上記の実施形態における温度制御装置２０と比較して、第１の切替部２００および第２の切替部２０１に代えて、第１の切替部２００ａおよび第２の切替部２０１ａを有する。
【0077】
第１の切替部２００ａは、三方弁である供給弁２００２により実現される。供給弁２００２は、第１の切替部２００における、第１の供給弁２０００および第２の供給弁２００１に対応する。第１の切替部２００ａは、第１の切替部２００と同様に、下部電極ＬＥの流路１５内を流れる熱媒体を第１の熱媒体または第２の熱媒体に切り替える。
【0078】
第２の切替部２０１ａは、三方弁である戻り弁２０１２により実現される。戻り弁２０１２は、第２の切替部２０１における第１の戻り弁２０１０および第２の戻り弁２０１１に対応する。第２の切替部２０１ａは、第２の切替部２０１と同様に、下部電極ＬＥの流路１５内から流れ出た熱媒体の出力先を、第１温度制御部２０６または第２温度制御部２０７に切り替える。このように、二方弁に代えて三方弁を用いても、第１の熱媒体と第２の熱媒体とを切り替えることができる。
【0079】
以上、本実施形態によれば、制御装置１１は、プラズマ処理装置１の処理容器１２内に配置され、基板を載置する載置台ＰＤの内部に設けられた流路１５に供給される熱媒体を、基板に対するエッチング処理を行う場合に第１温度制御部２０６から供給される第１の温度の熱媒体から、基板を処理容器１２から搬出した後に、載置台ＰＤの上部に設けられた静電チャックＥＳＣに付着した反応生成物を除去するクリーニング処理を行う場合に第２温度制御部２０７から供給される第２の温度の熱媒体に切り替える。また、制御装置１１は、処理容器１２内にクリーニングガスの供給を開始し、プラズマを着火する。また、制御装置１１は、流路１５の出口側における熱媒体の温度に基づいて、熱媒体の温度変化の傾きを算出する。また、制御装置１１は、流路１５の出口側における熱媒体の温度（Ｔｒ）が、予め定めた設定値Ｔ３よりも低い第３の温度（Ｔ２）に安定するまで、第２温度制御部２０７を制御する。また、制御装置１１は、流路１５の出口側における熱媒体の温度（Ｔｒ）が設定値Ｔ３となるように、第２温度制御部２０７を制御する。その結果、低温エッチングからＷＬＤＣへ遷移する際に、熱媒体を気化させることなく、なるべく高温となるように制御することで、クリーニング時間を短縮することができる。
【0080】
また、本実施形態によれば、制御装置１１は、流路１５の出口側における熱媒体の温度（Ｔｒ）が、設定値Ｔ３を超えた場合に、流路１５への熱媒体の供給元を第１温度制御部２０６に切り替える。その結果、熱媒体の温度（Ｔｒ）が気化温度Ｔ４に達するのを防止することができる。
【0081】
また、本実施形態によれば、制御装置１１は、所定時間経過後に、流路１５への熱媒体の供給元を第２温度制御部に切り替える。その結果、熱媒体の温度（Ｔｒ）が設定値Ｔ３から大幅に低下することを抑制できる。
【0082】
また、本実施形態によれば、制御装置１１は、流路１５の出口側における熱媒体の温度（Ｔｒ）が、設定値Ｔ３未満となった場合に、流路１５への熱媒体の供給元を第２温度制御部２０７に切り替える。その結果、熱媒体の温度（Ｔｒ）が設定値Ｔ３から大幅に低下することを抑制できる。
【0083】
また、本実施形態によれば、制御装置１１は、算出した温度変化の傾きが閾値以上である場合、第２の温度を下げるように第２温度制御部２０７を制御する。その結果、熱媒体の温度（Ｔｒ）が気化温度Ｔ４に達するのを防止することができる。
【0084】
また、本実施形態によれば、制御装置１１は、前回の第２制御工程（第２制御処理）において、流路１５の出口側における熱媒体の温度が、設定値Ｔ３となった場合の第２温度制御部２０７の設定温度を、第２の温度（第２の熱媒体の温度）に設定する。その結果、ＷＬＤＣにおける処理温度に、より速く到達して安定させることができる。
【0085】
また、本実施形態によれば、設定値Ｔ３は、熱媒体の気化温度Ｔ４未満の温度である。その結果、熱媒体の温度（Ｔｒ）が気化温度Ｔ４に達するのを防止することができる。
【0086】
なお、上記の実施形態では、クリーニングガスとしてＯ２ガスが用いられたが、開示の技術はこれに限られない。例えば、クリーニングガスは、ＣＯガス、ＣＯ２ガス、Ｏ３ガス等の他の酸素含有ガスであってもよい。
【0087】
また、上記の実施形態では、静電チャックの肩部やエッジリングに付着してしまうデポ（反応生成物）は、ＣＦ系ポリマーなどの有機系デポであるとしたが、開示の技術はこれに限られない。基板上の被エッチング膜の種類、エッチングに用いる条件によっては、ＣＦ系ポリマー以外にシリコン等の無機物や金属が含まれている場合がある。このような場合、クリーニングガスのＯ２ガスに、例えばハロゲン含有ガスが添加されてもよい。ハロゲン含有ガスは、例えば、ＣＦ４ガス、ＮＦ３ガス等のフッ素系のガスが挙げられる。また、ハロゲン含有ガスは、Ｃｌ２ガス等の塩素系ガス、ＨＢｒガス等の臭素系ガスであってもよい。なお、デポ（反応生成物）にシリコン等の無機物や金属が含まれている場合であっても、クリーニング時の載置台の温度を高温にすることで除去レートを向上させることができる。
【0088】
また、上記の実施形態では、プラズマ源の一例として容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）が用いられたが、開示の技術はこれに限られない。プラズマ源としては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＰ）、またはヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）等が用いられてもよい。
【0089】
また、上記の実施形態では、プラズマ処理装置１として、プラズマエッチング処理装置を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。温度制御された熱媒体を用いて、ウエハＷ等の温度制御対象物の温度を制御する装置であれば、エッチング装置以外に、成膜装置、改質装置、または洗浄装置等に対しても、開示の技術を適用することができる。
【0090】
今回開示された実施形態は、すべ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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【0091】
１ プラズマ処理装置
１０ 装置本体
１１ 制御装置
１２ 処理容器
１５ 流路
１６ａ 配管
１６ｂ 配管
２０，２０ａ 温度制御装置
１０１，１０２ デポ（反応生成物）
１０３ ＢＳＰ（反応生成物）
２００，２００ａ 第１の切替部
２０００ 第１の供給弁
２００１ 第２の供給弁
２００２ 供給弁
２０１０ 第１の戻り弁
２０１１ 第２の戻り弁
２０１２ 戻り弁
２０１，２０１ａ 第２の切替部
２０４ 第１のバイパス弁
２０５ 第２のバイパス弁
２０６ 第１温度制御部
２０７ 第２温度制御部
ＥＳＣ 静電チャック
ＬＥ 下部電極
ＰＤ 載置台
Ｗ ウエハ
１０ 装置本体
１１ 制御装置
１２ 処理容器
１５ 流路
１６ａ 配管
１６ｂ 配管
２０，２０ａ 温度制御装置
１０１，１０２ デポ（反応生成物）
１０３ ＢＳＰ（反応生成物）
２００，２００ａ 第１の切替部
２０００ 第１の供給弁
２００１ 第２の供給弁
２００２ 供給弁
２０１０ 第１の戻り弁
２０１１ 第２の戻り弁
２０１２ 戻り弁
２０１，２０１ａ 第２の切替部
２０４ 第１のバイパス弁
２０５ 第２のバイパス弁
２０６ 第１温度制御部
２０７ 第２温度制御部
ＥＳＣ 静電チャック
ＬＥ 下部電極
ＰＤ 載置台
Ｗ ウエハ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】