CN110364410A - 防结露方法和处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明能够防止处理装置的部件结露并且抑制低露点气体的消耗量。处理装置包括第一温度测量部、供给管和控制部。第一温度测量部测量在处理装置的第一封闭空间内露出的第一部件的表面温度。供给管向第一封闭空间内供给低露点气体。控制部控制低露点气体的流量。另外，控制部执行第一步骤、第二步骤和第三步骤。在第一步骤中，按低露点气体的流量，确定第一部件的表面位置处的第一封闭空间内的气体的水蒸气密度。在第二步骤中，确定由第一温度测量部测量出的第一部件的表面温度的饱和水蒸气密度。在第三步骤中，基于第一部件的表面位置处的第一封闭空间内的气体的水蒸气密度和第一部件的表面温度的饱和水蒸气密度，控制低露点气体的流量。

Description

防结露方法和处理装置
技术领域
本发明的各种方面和实施方式涉及防结露方法和处理装置。
背景技术
在使用等离子体对半导体晶片进行规定的处理的处理装置中，将半导体晶片控制为规定的温度。半导体晶片由于利用等离子体来加热，因此为了将使用了等离子体处理中的半导体晶片的温度维持为规定温度，需要冷却半导体晶片。例如，使比室温的温度低的制冷剂在用于载置半导体晶片的载置台的内部流通，隔着载置台将半导体晶片冷却。
然而，载置台由于利用在内部流通的制冷剂而温度比室温低，因此存在与外气接触的部分发生结露的情况。另外，在与载置台接触的其他器件中，也存在被载置台吸去热量而温度低于室温的情况，在这样的器件中，也存在与外气接触的部分发生结露的情况。当在处理系统的器件发生结露时，存在由于因结露而产生的水分，而电子器件故障的情况。
为了避免这样的情况，已知利用隔热材料保护存在发生结露的可能性的器件的表面，或者由加热器等加热装置加热，由此来防止发生结露的技术(例如，参照下述专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7－169737号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
然而，当加热温度变得比室温低的器件时，存在其热量经由器件传递到制冷剂，制冷剂的冷却性能降低的情况。另外，在利用隔热材料或者加热装置来防止结露的情况下，必须有配置隔热材料或者加热装置的空间。因此，难以将处理装置小型化。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一个方面是处理被处理体的处理装置中的防结露方法。处理装置包括第一温度测量部、供给管和控制部。第一温度测量部测量露出在设置于处理装置的第一封闭空间内的第一部件的表面温度。供给管向第一封闭空间内供给低露点气体，上述低露点气体是露点温度比处理装置的外部的空气低的气体。控制部控制向第一封闭空间内供给的低露点气体的流量。另外，控制部执行第一步骤、第二步骤和第三步骤。在第一步骤中，按低露点气体的流量来确定第一部件的表面位置处的第一封闭空间内的气体的水蒸气密度。在第二步骤中，确定由第一温度测量部测量出的第一部件的表面温度的饱和水蒸气密度。在第三步骤中，基于第一部件的表面位置处的第一封闭空间内的气体的水蒸气密度和第一部件的表面温度的饱和水蒸气密度，控制低露点气体的流量。
发明效果
根据本发明的各个方面和实施方式，能够在防止处理装置的部件结露并且抑制低露点气体的消耗量。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的处理装置的一例的概略截面图。
图2是示意性地表示腔室与载置台的位置关系的一例的截面图。
图3是表示图2所示的腔室的A－A截面的一例的截面图。
图4是表示图2所示的腔室的B－B截面的一例的截面图。
图5是用于说明计算水蒸气密度的分布时使用的模型的一例的图。
图6是表示水蒸气密度的计算结果的一例的图。
图7是表示水蒸气密度的计算结果的一例的图。
图8是表示水蒸气密度相对于干燥空气的流量的变化的一例的图。
图9是表示干燥空气的流量控制的一例的流程图。
附图标记说明
4a 第一封闭空间
10 处理装置
20 供给管
24a 温度传感器
60 控制部
200 部件。
具体实施方式
下面，根据附图，对本发明的防结露方法和处理装置的实施方式进行详细说明。此外，本发明的防结露方法和处理装置不限于以下的实施方式。
[处理装置10的构成]
图1是表示处理装置10的一例的概略截面图。本实施方式的处理装置10例如是电容耦合型平行平板等离子体蚀刻装置。处理装置10例如具有在内部形成有大致圆筒形状的空间的腔室1，其表面由阳极氧化处理过的铝形成。腔室1安全接地。将由腔室1的内侧壁形成的大致圆筒形状的空间的中心轴定义为Z轴。
在腔室1的底部形成有大致圆筒形状的排气口83。在排气口83的上方，设置有从下方支承载置台2的台座100。台座100有从腔室1的内侧壁向靠近Z轴的方向延伸的多个支承梁101支承。在本实施方式中，各支承梁101从腔室1的内侧壁向Z轴去在与Z轴正交的方向延伸。另外，台座100和各支承梁101由于腔室1相同的材料构成。
图2是示意性地表示腔室1与载置台2的位置关系的一例的图。图3是表示图2所示的腔室1的A－A截面的一例的截面图。图4是表示图2所示的腔室1的B－B截面的一例的截面图。图3和图4所示的腔室1的C－C截面与图2所示的截面图对应。
如例如图2所示，在本实施方式的处理装置10中，载置于载置台2的半导体晶片W的中心轴、腔室1的内侧壁的中心轴、载置台2的外侧壁的中心轴和排气口83的中心轴大致一致。载置台2由台座100从下方支承，台座100如例如图3和图4所示由从腔室1的内侧壁向靠近Z轴的方向延伸的多个支承梁101支承。在本实施方式中，多个支承梁101从腔室1的内侧壁在与Z轴正交的方向延伸。多个支承梁101如例如图3和图4所示相对于Z轴轴对称地配置。即，通过多个支承梁101的配置的中心的线与Z轴一致。另外，在本实施方式中，台座100如例如图3和图4所示，由3个支承梁101支承。3个支承梁101相对于Z轴轴对称地配置，因此在从沿Z轴的方向观察的情况下，相邻的2个支承梁101呈以Z轴为中心的120度的角度。
形成于载置台2的周边的排气路径86经由相邻的2个支承梁101之间的空间与台座100的下方的排气空间85连通。多个支承梁101相对于Z轴轴对称地配置，因此相邻的2个支承梁101之间的空间也如例如图3和图4所示，相对于Z轴轴对称地形成。
在本实施方式中，载置台2具有大致圆筒形状，以载置台2的外侧壁的中心轴与Z轴一致的方式配置于腔室1内。载置台2包括下部电极2a、聚焦环(FR)5和静电吸盘(ESC)6。下部电极2a由例如铝等形成为大致圆筒状。
在下部电极2a的上表面，设置有作为被处理体的一例的、利用静电力来吸附保持半导体晶片W的ESC6。ESC6具有由一对绝缘层或者绝缘片夹持有由导电膜形成的电极6a的结构。电极6a与电源电路11电连接。半导体晶片W具有大致圆形的板状的形状，以中心轴与Z轴一致的方式载置在ESC6的上表面6b。并且，利用由电源电路11供给的直流电压而产生的静电力，将半导体晶片W吸附保持在ESC6的上表面6b。
在ESC6的周围、在下部电极2a的上表面，以包围ESC6上的半导体晶片W的方式设置有由例如单晶硅等形成的导电性的FR5。利用FR5，在半导体晶片W的表面，蚀刻等等离子体处理的均匀性提高。下部电极2a和FR5被由例如石英等构成的大致圆筒形状的内壁部件3a支承。另外，下部电极2a的外侧壁被内壁部件3a覆盖。
在下部电极2a的内部形成有例如环状的流路2b。从设置于外部的未图示的冷却单元经由配管2c和2d将温度比室温低的制冷剂循环供给到流路2b。利用在流路2b内循环的制冷剂来控制下部电极2a、FR5和ESC6的温度，将ESC6上的半导体晶片W控制为规定温度。从冷却单元供给的制冷剂的温度为例如0℃以下。从冷却单元供给的制冷剂的温度可以为例如－70℃。另外，根据处理条件来选择被控制的半导体晶片W的温度，存在按处理中的步骤而选择不同的温度的情况。即，从冷却单元供给的制冷剂的温度可以在按步骤或者在步骤中改变。
从未图示的气体供给机构将例如He气体等导热气体经由配管17供给到ESC6的上表面6b与半导体晶片W的下表面之间。
电源电路11包括直流电源、第一高频电源、第一匹配器、第二高频电源和第二匹配器。将从直流电源供给的直流电压施加到ESC6的电极6a。第一高频电源产生在等离子体的生成中使用的规定频率(例如100MHz)的高频功率。另外，第二高频电源产生在离子的引入(偏置)中使用的规定频率的高频功率，即比第一高频电源产生的高频功率的频率低的频率(例如13MHz)的高频功率。第一高频电源产生的高频功率经由第一匹配器被施加到下部电极2a，第二高频电源产生的高频功率经由第二匹配器被施加到下部电极2a。
在载置台2的周围以包围载置台2的方式设置由排气路径86。在排气路径86内，以包围载置台2的方式在载置台2的周围设置有具有多个贯通孔的挡板72。挡板72配置于在排气路径86中比ESC6靠下方且比支承梁101靠上方的位置。排气路径86在相邻的支承梁101之间的空间与形成于台座100的下方的排气空间85连通。
排气口83在腔室1的底面形成为大致圆形形状，排气口83的中心轴与Z轴一致。排气口83与排气装置84连接。排气装置84具有例如涡轮分子泵等真空泵，能够将腔室1内减压至所期望的真空度。另外，在排气口83设置有APC(Automatic Pressure Control)80。APC80具有盖体81和支承杆82。盖体81为大致圆形的板状体，盖体81的中心轴以与Z轴一致的方式配置于排气口83的上方。另外，盖体81配置为与排气口83的开口面大致平行。盖体81的直径大于排气口83的开口的直径。
支承杆82通过控制盖体81的高度，能够控制在盖体81与排气口83的周围的腔室1的面之间形成的间隙的排气传导率。图1表示了2个支承杆82，不过也可以为支承杆82以包围排气口83的方式在排气口83的周围设置3个以上。通过由支承杆82来控制盖体81的高度，APC80能够将腔室1内的压力控制为规定范围的压力。
在下部电极2a的下方形成有由内壁部件3a和台座100包围的第一封闭空间4a。在第一封闭空间4a配置配管2c、配管2d、配管17、将电源电路11与下部电极2a和ESC6连接的配线等。另外，除此以外，在第一封闭空间4a内，还配置用于去除从电源电路11向下部电极2a和ESC6供给的功率中不需要的频率的成分的滤波器等。另外，第一封闭空间4a也可以作为半导体晶片W的送出和送入中使用的升降销的退避空间来使用。
另外，在第一封闭空间4a内设置有温度传感器24a。温度传感器24a是第一温度测量部的一例。温度传感器24a测量露出在第一封闭空间4a的部件中温度最低的部件的表面温度。在本实施方式中，温度传感器24a测量对下部电极2a供给制冷剂的配管2c的表面温度。由于在第一封闭空间4a内配置各种部件，因此有时难以确保用于在供温度低于室温的制冷剂流动的配管2c和2d卷绕隔热部件的空间。
另外，也考虑使配管2c和2d为真空双层配管，不过真空双层配管比普通的配管粗，因此在用于配置配管2c和2d的空间有限的第一封闭空间4a内，难以使配管2c和2d为真空双层配管。因此，配管2c和2d由普通的金属配管等构成。因此，根据制冷剂的温度而配管2c和2d的表面的温度低于室温。
另外，在配管2d内流动通过与下部电极2a的热交换而比在配管2c内流动的制冷剂温度稍微上升了的制冷剂。因此，配管2d的表面温度稍微高于配管2c的表面温度。因此，本实施方式中的温度传感器24a测量对下部电极2a供给制冷剂的配管2c的表面温度，作为露出在第一封闭空间4a的部件中温度最低的部件的表面温度。配管2c是第一部件的一例。
另外，经由供给管20将干燥空气供给到第一封闭空间4a内。干燥空气是露点温度比处理装置10的外部的空气低的低露点气体的一例。经由供给管20供给到第一封闭空间4a内的干燥空气由干燥器22生成。关于干燥器22，通过使用例如中空丝膜等从供给到设置有处理装置10的房间(例如清洁室)内的空气中除去水分，来生成干燥空气。传感器23测量由干燥器22生成的干燥空气的温度和湿度。通过流量控制器21来控制由干燥器22生成且经由供给管20被供给到第一封闭空间4a内的干燥空气的流量Q。流量控制器21由后述的控制部60控制。此外，也可以不利用干燥器22，而从工厂的设备或者钢瓶中将已经除去了水分的空气作为干燥空气来供给。在从工厂设备供给干燥空气的情况下，也可以为干燥空气的温度和湿度不使用传感器23，而使用由工厂设备提供的与干燥空气的温度和湿度有关的信息。另外，在以防结露为目的的情况下，若水分与气体的混合比低，则气体不限于空气，可以为氧气、氮气或者稀有气体等不活泼气体。但是，从对人体的影响的观点出发，优选干燥空气或者与供给到设置有处理装置10的房间(例如清洁室)内的空气所含的成分中除去了水分的气体的成分的比例大致相同的混合比的气体(例如氮：大约80％，氧：大约20％)。
在台座100和支承梁101，在内部形成有第二封闭空间4b。第二封闭空间4b与形成于腔室1的侧壁的开口连通。另外，第二封闭空间4b经由形成于台座100的上部的开口部25与第一封闭空间4a连通。因此，经由供给管20供给到第一封闭空间4a的干燥空气，经由开口部25流到第二封闭空间4b内，从形成于腔室1的侧壁的开口被排出到处理装置10的外部。
配管2c和2d的一部分配置于第二封闭空间4b内。配管2c和2d的一端与处理装置10的外部的冷却单元连接，配管2c和2d的另一端经由连接部26与台座100的上部连接。连接部26例如为配管的法兰。配管17的一部分也配置于第二封闭空间4b内。配管17的一端与处理装置10的外部的气体供给源连接，配管17的另一端经由连接部26与台座100的上部连接。在图1的例中，配管2c、配管2d和配管17经3个支承梁101中的1个支承梁101与腔室1的外部的装置连接，不过也可以为上述配管中的任一者经支承梁101与腔室1的外部的装置连接。
另外，在第二封闭空间4b内配置电源电路11。在第二封闭空间4b内，除电源电路11以外，还配置升降销的驱动机构、用于从电源电路11向下部电极2a和ESC6供给的功率中除去不需要的频率成分的滤波器等。另外，在第二封闭空间4b内设置有温度传感器24b。温度传感器24b是第二温度测量部的一例。温度传感器24b测量露出在第二封闭空间4b的部件中温度最低的部件的表面温度。在本实施方式中，温度传感器24b测量配管2c的连接部26的表面温度。
此处，第二封闭空间4b比第一封闭空间4a大，因此能够使用作为配管2c和2d的真空双层配管。然而，在配管2c和2d中，在与台座100的上部连接的连接部26隔热效果变低。因此，在配管2c和2d中，连接部26的表面根据制冷剂的温度而温度变得低于室温。因此，本实施方式中的温度传感器24b测量配管2c的连接部26的表面温度，作为露出第二封闭空间4b的部件中温度最低的部件的表面温度。配管2c的连接部26是第二部件的一例。
在比ESC6靠上方的腔室1的侧壁形成有开口74，开口74由闸阀G开闭。另外，在腔室1的内侧壁和载置台2的外侧壁可拆装地设置有防护件76和77。防护件76和77用于防止沉积附着在腔室1的内侧壁。在与吸附保持于ESC6上的半导体晶片W大致相同高度的防护件76的位置，设置有直流地与地连接的导电性部件(GND模块)79。利用GND模块79能够抑制腔室1内的异常放电。
在下部电极2a的上方，与载置台2相对地设置有上部电极16。下部电极2a和上部电极16彼此大致平行地设置于腔室1内。以下，将载置于ESC6上的半导体晶片W和上部电极16的下表面之间的空间称为处理空间S。
上部电极16隔着绝缘性部件45支承于腔室1的上部。上部电极16具有顶板支承部16a和上部顶板16b。顶板支承部16a由例如表面经阳极氧化处理的铝等形成，在其下部可拆装地支承上部顶板16b。上部顶板16b由例如石英等含硅物质形成。
在顶板支承部16a的内部设置有气体扩散室16c。此外，优选气体扩散室16c为大致圆筒形状，其中心轴与Z轴一致。在顶板支承部16a的底部，以位于气体扩散室16c的下部的方式形成有多个气体流通口16e。多个气体流通口16e以Z轴为中心按同心圆状以大致均等的间隔形成于气体扩散室16c的下部。
在上部顶板16b以在厚度方向贯通上部顶板16b的方式设置有多个气体流通口16f。多个气体流通口16以Z轴为中心按同心圆状以大致均等的间隔形成于上部顶板16b。一个气体流通口16f与上述的气体流通口16e中的一个连通。供给到气体扩散室16c的处理气体经由多个气体流通口16e和16f以喷淋状扩散而供给到腔室1内。另外，多个气体流通口16e和16f以Z轴为中心按同心圆状大致均等的间隔地配置。因此，经由多个气体流通口16e和16f供给到腔室1内的处理气体以Z轴为中心在周向以大致均匀的流量被供给到处理空间S内。
此外，在顶板支承部16a等设置有未图示的加热器、用于使制冷剂循环的未图示的配管等温度调节机构，能够在半导体晶片W的处理中将上部电极16控制为所希望的范围内的温度。
在上部电极16的顶板支承部16a，设置有用于对气体扩散室16c导入处理气体的气体导入口16g。此外，优选气体导入口16g以Z轴通过气体导入口16g的中心轴的方式配置。气体导入口16g与配管15b的一端连接。配管15b的另一端经由阀V和质量流量控制器(MFC)15a与供给半导体晶片W的处理中使用的处理气体的气体供给源15连接。从气体供给源15供给的处理气体经由配管15b被供给到气体扩散室16c，然后经由气体流通口16e和16f以喷淋状扩散而供给到腔室1内。
在本实施方式中，处理气体经由多个气体流通口16e和16f被供给到腔室1内，该多个气体流通口16e和16f通过载置于载置台2上的半导体晶片W的中心的、以Z轴为中心按同心圆状以大致均等的间隔形成于上部电极16。另外，由腔室1的内侧壁形成的大致圆筒形状的空间的中心轴、载置台2的中心轴、排气口83的中心轴和通过多个支承梁101配置的中心的线与Z轴大致一致。另外，形成于载置台2的周边的排气路径86经由在相邻的2个支承梁101之间与Z轴轴对称地形成的空间与排气空间85连通。因此，由上部电极16供给而从排气口83排出的气体的气流与通过载置于载置台2上的半导体晶片W的中心的Z轴轴对称。由此，能够减少腔室1内的气体的气流在载置于载置台2上的半导体晶片W的周向的偏移，能够提高对半导体晶片W的处理的面内均匀性。
上部电极16经由低通滤波器(LPF)40和开关41与输出负的直流电压的可变直流电源42电连接。开关41控制从可变直流电源42对上部电极16施加和断开直流电压。例如，在从电源电路11将高频功率施加到下部电极2a，在腔室1内的处理空间S生成等离子体时，根据需要使开关41导通，对上部电极16施加规定的较大的负的直流电压。
另外，在腔室1的周围以同心圆状配置有环形磁铁90。环形磁铁90在上部电极16与载置台2之间的处理空间S内形成磁场。环形磁铁90由未图示的旋转机构可旋转地保持。另外，在处理装置10的外部设置有传感器27，其用于测量设置有处理装置10的房间(例如清洁室)内的空气的温度和湿度。
如上述那样构成的处理装置10由控制部60总体地控制动作。控制部60包括处理器、存储器和输入输出接口。在存储器存有由处理器执行的程序和包含各处理的条件等的方案。处理器执行从存储器读出的程序，根据存储于存储器内的方案，通过输入输出接口来控制处理装置10的各部。处理装置10例如控制电源电路11、开关41、可变直流电源42、阀V、MFC15a和冷却单元等。另外，处理装置10例如分别从温度传感器24a和温度传感器24b获取温度的信息，分别从传感器23和传感器27获取温度和湿度的信息。然后，控制部60根据获取的信息控制流量控制器21，从而控制由供给管20供给到第一封闭空间4a内的干燥空气的流量。
在处理装置10中进行对半导体晶片W使用等离子体的处理的情况下，控制部60对处理装置10进行以下的控制。首先，控制部60在半导体晶片W载置于ESC6上的状态下，控制阀V和MFC15a，对气体扩散室16c内供给规定流量的处理气体。供给到气体扩散室16c内的处理气体经由多个气体流通口16e和16f以喷淋状分散而供给到腔室1内。另外，控制部60使排气装置84工作。然后，控制部60控制APC80以控制排气传导率，从而将腔室1内控制为规定的压力。
然后，控制部60使电源电路11产生规定频率的高频功率，施加到下部电极2a，并且将开关41控制为导通，对上部电极16施加直流电压。由此，在ESC6上的半导体晶片W与上部电极16之间的处理空间S，生成处理气体的等离子体。然后，利用处理空间S中生成的等离子体所含的离子或自由基，对ESC6上的半导体晶片W进行蚀刻等处理。
[计算模型]
接着，说明对第一封闭空间4a内供给了干燥空气的情况下第一封闭空间4a和第二封闭空间4b内的水蒸气密度的分布的计算方法的一例。图5是用于说明计算水蒸气密度的分布时使用的模型的一例的图。
在图5所示的模型中，将第一封闭空间4a和第二封闭空间4b近似为筒状的空间。另外，将第二封闭空间4b与处理装置10的外部的空间的边界设为基准(x＝0)，将干燥空气流动的方向定义为x轴。并且，将第一封闭空间4a在x轴方向上的长度定义为(l1－l2)，将第二封闭空间4b在x轴方向上的长度定义为l2。第一封闭空间4a与第二封闭空间4b经由形成于x＝l2的位置的开口部25连通。
在图5中，S1表示第一封闭空间4a在x轴方向上的截面积，S2表示第二封闭空间4b在x轴方向上的截面积。另外，lLt1表示在第一封闭空间4a内温度最低的部件200的x坐标，lLt2表示在第二封闭空间4b内温度最低的部件201的x坐标。另外，t1表示x＝lLt1处的部件200的温度，t2表示x＝lLt2处的部件201的温度。另外，uD表示干燥空气的水蒸气密度，uR表示处理装置10的外部的空气的水蒸气密度。另外，v1表示在第一封闭空间4a内流动的干燥空气的流速，v2表示在第二封闭空间4b内流动的干燥空气的流速。供给到第一封闭空间4a内的干燥空气的流量Q能够表示为Q＝S1v1＝S2v2。
位置x处的水蒸气密度由u(x)表示，假设第一封闭空间4a和第二封闭空间4b各自所含的水蒸气由于干燥空气的流动引起的移流和空间内的扩散而移动。由此，空间内的水蒸气密度u(x)能够使用移送扩散方程式(定态解)表示为例如以下的数学式(1)。
[数学式1]
在上述的数学式(1)中，v是干燥空气的流速，D是水蒸气的扩散系数。
另外，第一封闭空间4a和第二封闭空间4b经由x＝l2处的开口部25连通。因此，若将第一封闭空间4a内的水蒸气密度定义为u1(x)，将第二封闭空间4b内的水蒸气密度定义为u2(x)，则满足下述的数学式(2)所示的边界条件。
[数学式2]
而且，在截面积变化的位置(x＝l2)，水蒸气密度的变化连续且可微分(光滑)，因此满足下述的数学式(3)所述的连续条件。
[数学式3]
根据数学式(2)的边界条件和数学式(3)的连续条件，上述的数学式(1)的移送扩散方程式能够如以下的数学式(4)的那样求解。
[数学式4]
在上述的数学式(4)中，第一封闭空间4a的佩克勒数Pe1、第二封闭空间4b的佩克勒数Pe2和流速比η被定义为如下述的数学式(5)。
[式5]
图6和图7是表示水蒸气密度u(x)的计算结果的一例的图。图6是v1/v2＝S2/S1＝10的情况下水蒸气密度u(x)的计算结果。另外，图7是v1/v2＝S2/S1＝100的情况下的水蒸气密度u(x)的计算结果。在图6和图7中，ut1表示根据x＝lLt1处的部件200的表面温度t1求取的饱和水蒸气密度，ut2表示根据x＝lLt2处的部件201的表面温度t2求取的饱和水蒸气密度。另外，在图6和图7中，lLt2＝－0.2，l2＝－0.4，lLt1＝－0.6，l1＝－1。
例如如图6所示，在v1/v2＝S2/S1＝10的情况下，当Q＝0.001，Pe1＝－3，Pe2＝－0.2时，x＜lLt1处的水蒸气密度u(x)比饱和水蒸气密度ut1低。因此，在部件200中不发生结露。另一方面，x＝lLt2处的水蒸气密度u(lLt2)比饱和水蒸气密度ut2高。在图6的例中，在部件201的任意位置，水蒸气密度u(x)比饱和水蒸气密度ut2高。因此，在v1/v2＝S2/S1＝10的情况下，当Q＝0.001，Pe1＝－3，Pe2＝－0.2时，虽然在部件200中不发生结露，但是在部件201中发生结露。
另外，例如，在v1/v2＝S2/S1＝10的情况下，增加干燥空气的流量Q，使Q＝0.01，Pe1＝－30，Pe2＝－2时，x＜lLt2处的水蒸气密度u(x)比饱和水蒸气密度ut1和ut2都低。因此，在部件200和部件201中均不发生结露。另外，增加干燥空气的流量Q，使Q＝0.1，Pe1＝－300，Pe2＝－20时，x＜lLt2处的水蒸气密度u(x)比饱和水蒸气密度ut2还要低，在部件200和部件201中均不发生结露。
如此，在v1/v2＝S2/S1＝10的情况下，为了防止在部件200和部件201中均发生结露，优选使干燥空气的流量Q为Q＝0.01以上。
另外，例如如图7所示，在v1/v2＝S2/S1＝100的情况下，当Q＝0.001，Pe1＝－3，Pe2＝－0.02时，x＜lLt1处的水蒸气密度u(x)比饱和水蒸气密度ut1低。因此，在部件200中不发生结露。另一方面，x＝lLt2处的水蒸气密度u(lLt2)比饱和水蒸气密度ut2高。在图7的例中，在部件201的任意位置，水蒸气密度u(x)比饱和水蒸气密度ut2高。因此，在v1/v2＝S2/S1＝100的情况下，当Q＝0.001，Pe1＝－3，Pe2＝－0.02时，虽然在部件200中不发生结露，但是在部件201中发生结露。
另外，例如，在v1/v2＝S2/S1＝100的情况下，增加干燥空气的流量Q，使Q＝0.01，Pe1＝－30，Pe2＝－0.2时，至少x＝lLt2处的水蒸气密度u(x)比饱和水蒸气密度ut2高。因此，在部件201的至少一部分中发生结露。另外，增加干燥空气的流量Q，使Q＝0.1，Pe1＝－300，Pe2＝－2时，x＜lLt2处的水蒸气密度u(x)在部件201的任意位置均比饱和水蒸气密度ut2低。因此，在部件200和部件201均不发生结露。
从图6和图7可知，当在x＝lLt1处水蒸气密度u(x)比饱和水蒸气密度ut1低并且在x＝lLt2处水蒸气密度u(x)比饱和水蒸气密度ut2时，在部件200和部件201中均不发生结露。
此处，在干燥空气的生成中由于花费成本，因此优选尽量减少干燥空气的消耗量。在图6的例中，当干燥空气的流量Q为Q＝0.01时，在部件200和部件201中均不发生结露。因此，当干燥空气的流量Q为Q＝0.01时是充足的，但是为此以上的流量时会无意义地消耗干燥空气。因此，在本实施方式中，在第一封闭空间4a和第二封闭空间4b中不发生结露的范围，控制干燥空气的流量Q，使得尽可能减少干燥空气的流量。
[干燥空气的流量Q的确定方法]
控制部60基于上述的数学式(4)，分别计算在改变干燥空气的流量Q的情况下x＝lLt1处的第一封闭空间4a内的水蒸气密度u1(lLt1)和x＝lLt2处的第二封闭空间4b内的水蒸气密度u2(lLt2)。例如如图8所示，图示水蒸气密度u1(lLt1)和u2(lLt2)相对于干燥空气的流量Q的变化。图8是表示水蒸气密度相对于干燥空气的流量Q的变化的一例的图。
控制部60基于由设置于第一封闭空间4a内的温度传感器24a测量的温度，计算测量出的温度下的饱和水蒸气密度ut1。然后，控制部60确定与水蒸气密度u1(lLt1)的值和饱和水蒸气密度ut1的值相同的干燥空气的流量Q1。在图8的例中，与水蒸气密度u1(lLt1)的值和饱和水蒸气密度ut1的值相同的干燥空气的流量Q1为大约0.0009。
另外，控制部60基于由设置于第二封闭空间4b内的温度传感器24b测量的温度，计算测量出的温度下的饱和水蒸气密度ut2。然后，控制部60确定与水蒸气密度u2(lLt2)的值和饱和水蒸气密度ut2的值相同的干燥空气的流量Q2。在图8的例中，与水蒸气密度u2(lLt2)的值和饱和水蒸气密度ut2的值相同的干燥空气的流量Q2为大约0.055。
然后，控制部60将流量Q1和Q2中流量较多的一者确定为干燥空气的流量Q。在图8的例中，将流量Q2确定为干燥空气的流量Q。然后，控制部60根据确定的流量Q，控制流量控制器21。由此，处理装置10能够抑制在第一封闭空间4a和第二封闭空间4b内发生结露并且减少干燥空气的消耗量。
[干燥空气的流量控制]
图9是表示干燥空气的流量控制的一例的流程图。在冷却单元开始运作的情况下，处理装置10开始进行图9的流程图所示的处理。此外，图9所示的流程图主要由控制部60执行。
首先，控制部60获取由各传感器测量处的测量数据(S100)。具体而言，控制部60获取由温度传感器24a测量出的第一封闭空间4a内的部件的表面温度和由温度传感器24b测量出的第二封闭空间4b内的部件的表面温度的测量数据。另外，控制部60获取由传感器23测量出的干燥空气的温度和湿度以及由传感器27测量出的处理装置10的外部的空气的温度和湿度的测量数据。
接着，控制部60基于由传感器23测量出的干燥空气的温度和湿度的测量数据，计算干燥空气的水蒸气密度uD(S101)。另外，控制部60根据由传感器27测量出的处理装置10的外部的空气的温度和湿度的测量数据，计算处理装置10的外部的空气的水蒸气密度uR(S101)。
接着，控制部60根据上述的数学式(4)，按干燥空气的流量Q计算水蒸气密度u1(lLt1)和u2(lLt2)(S102)。水蒸气密度u1(lLt1)和u2(lLt2)相对于干燥空气的流量Q的变化例如如图8所示。步骤S102是第一步骤和第四步骤的一例。
接着，控制部60计算由温度传感器24a测量出的第一封闭空间4a内的部件的表面温度的饱和水蒸气密度ut1(S103)。另外，控制部60计算由温度传感器24b测量出的第二封闭空间4b内的部件的表面温度的饱和水蒸气密度ut2(S103)。步骤S103是第二步骤和第五步骤的一例。
接着，控制部60基于在步骤S102中求出的水蒸气密度u1(lLt1)和在步骤S103中求出的饱和水蒸气密度ut1，对第一封闭空间4a确定与水蒸气密度u1(lLt1)的值和饱和水蒸气密度ut1的值相同的干燥空气的流量Q1。然而，在干燥空气的任意流量Q下，当饱和水蒸气密度ut1的值比水蒸气密度u1(lLt1)的值大时，也不确定与水蒸气密度u1(lLt1)的值和饱和水蒸气密度ut1的值相同的干燥空气的流量Q1。同样，在干燥空气的任意流量Q下，当饱和水蒸气密度ut1的值比水蒸气密度u1(lLt1)的值小时，也不确定与水蒸气密度u1(lLt1)的值和饱和水蒸气密度ut1的值相同的干燥空气的流量Q1。尤其是，在干燥空气的任意流量Q下，当饱和水蒸气密度ut1的值比水蒸气密度u1(lLt1)的值小时，即使增加干燥空气的流量Q，抑制在第一封闭空间4a内结露也是困难的。在此情况下，控制部60将错误告知处理装置10的管理者等。在干燥空气的任意流量Q下，当饱和水蒸气密度ut1的值比水蒸气密度u1(lLt1)的值小时，考虑例如干燥器22的故障等。对于第二封闭空间4b也是同样的。
即，控制部60判断对于干燥空气的任意流量Q，是否满足水蒸气密度u1(lLt1)＞饱和水蒸气密度ut1(S104)。当对于干燥空气的任意流量Q，都满足水蒸气密度u1(lLt1)＞饱和水蒸气密度ut1的情况下(S104：是)，即使将干燥空气控制为任意流量Q，在第一封闭空间4a内也会发生结露。因此，控制部60将错误通知处理装置10的管理者等(S105)，本流程图所示的处理结束。
另一方面，对于干燥空气的至少任一流量Q，满足水蒸气密度u1(lLt1)＞饱和水蒸气密度ut1的情况下(S104：否)，控制部60也判断对干燥空气的任意流量Q是否满足水蒸气密度u2(lLt2)＞饱和水蒸气密度ut2(S106)。在对于干燥空气的任意流量Q都满足水蒸气密度u2(lLt2)＞饱和水蒸气密度ut2的情况下(S106：是)，即使将干燥空气控制为任意流量Q控制，在第二封闭空间4b内也会发生结露，因此执行步骤S105所示的处理。
另一方面，对于干燥空气的至少任一流量Q，满足水蒸气密度u2(lLt2)＞饱和水蒸气密度ut2的情况下(S106：否)，控制部60执行步骤S107所示的处理。即，控制部60判断对于干燥空气的任意流量Q是否满足水蒸气密度u1(lLt1)＜饱和水蒸气密度ut1并且水蒸气密度u2(lLt2)＜饱和水蒸气密度ut2(S107)。对于干燥空气的任意流量Q，在饱和水蒸气密度ut1的值比水蒸气密度u1(lLt1)的值大的情况下，在第一封闭空间4a内不发生结露，因此能够使干燥空气的流量Q1为0。另外，对于干燥空气的任意流量Q，在饱和水蒸气密度ut2的值比水蒸气密度u2(lLt2)的值大的情况下，在第二封闭空间4b内不发生结露，因此能够使干燥空气的流量Q2为0。
对于干燥空气的任意流量Q，满足水蒸气密度u1(lLt1)＜饱和水蒸气密度ut1并且水蒸气密度u2(lLt2)＜饱和水蒸气密度ut2的情况下(S107：是)，控制部60执行步骤S108所示的处理。即，控制部60控制流量控制器21，使得停止供给干燥空气(S108)。然后，执行步骤S116所示的处理。
此外，在步骤S108中，也可以不使干燥空气的流量为0，而仅以少量的流量将干燥空气供给到第一封闭空间4a内。由此，在下面增加干燥空气的流量的情况下，能够更迅速地排出第一封闭空间4a和第二封闭空间4b内的气体，能够更迅速地降低第一封闭空间4a和第二封闭空间4b内的气体的水蒸气密度。
对于干燥空气的任一流量Q，不满足水蒸气密度u1(lLt1)＜饱和水蒸气密度ut1或者水蒸气密度u2(lLt2)＜饱和水蒸气密度ut2的情况下(S107：否)，控制部60执行步骤S109所示的处理。在步骤S107中判断为否的情况下，确定干燥空气的流量Q1或者Q2的任一者。
接着，控制部60判断是否确定了干燥空气的流量Q1(S109)。在未确定干燥空气的流量Q1的情况下(S109：否)，在第一封闭空间4a内即使干燥空气为任意流量也不会发生结露。另外，在该情况下，确定干燥空气的流量Q2。因此，当干燥空气的流量Q为流量Q2以上时，在第一封闭空间4a和第二封闭空间4b中均不发生结露。控制部60将流量Q2确定为干燥空气的改变后的流量Qa(S110)。然后，执行步骤S114所示的处理。
在确定了干燥空气的流量Q1的情况下(S109：是)，控制部60判断是否确定了干燥空气的流量Q2(S111)。在未确定干燥空气的流量Q2的情况下(S111：否)，在第二封闭空间4b内即使干燥空气为任意流量也不发生结露。因此，当干燥空气的流量Q为流量Q1以上时，在第一封闭空间4a和第二封闭空间4b中均不发生结露。控制部60将流量Q1确定为干燥空气的改变后的流量Qa(S112)。然后，执行步骤S114所示的处理。
在确定了干燥空气的流量Q2的情况下(S111：是)，控制部60将干燥空气的流量Q1和流量Q2中较大的一者确定为干燥空气的改变后的流量Qa(S113)。然后，控制部60判断干燥空气的改变后的流量Qa是否比当前的流量Qc多(S114)。
在干燥空气的改变后的流量Qa比当前的流量Qc多的情况下(S114：是)，控制部60控制流量控制器21，使得将干燥空气的当前的流量Qc改变为改变后的流量Qa(S115)。步骤S115是第三步骤的一例。然后，控制部60待机规定时间(例如几秒的时间)，直到第一封闭空间4a和第二封闭空间4b内的气体的气流稳定(S116)，再次执行步骤S100所示的处理。
另一方面，在干燥空气的改变后的流量Qa为当前的流量Qc以下的情况下(S114：否)，控制部60判断干燥空气的当前的流量Qc与改变后的流量Qa之差是否大于规定的阈值ΔQ(S117)。干燥空气的当前的流量Qc和改变后的流量Qa之差比阈值ΔQ大的情况下(S117：是)，执行步骤S115所示的处理。另一方面，在干燥空气的当前的流量Qc与改变后的流量Qa之差为阈值ΔQ以下的情况下(S117：否)，执行步骤S116所示的处理。
如此，在干燥空气的改变后的流量Qa比当前的流量Qc大的情况下，立刻将干燥空气的当前的流量Qc改变为改变后的流量Qa，由此能够抑制在第一封闭空间4a和第二封闭空间4b内发生结露。另外，在干燥空气的改变后的流量Qa为当前的流量Qc以下的情况下，在当前的流量Qc与改变后的流量Qa之差为阈值ΔQ以下时，也不改变干燥空气的流量。由此，能够抑制因各传感器的测量误差而干燥空气的流量过度减少导致发生结露的情况。此外，在干燥空气的改变后的流量Qa为当前的流量Qc以下的情况下，也可以不立刻将当前的流量Qc改变为改变后的流量Qa。
此外，说明了：在干燥空气为任意流量Q下，在步骤S103中计算出的饱和水蒸气密度ut1的值大于在步骤S102中计算出的水蒸气密度u1(lLt1)的值的情况下，也不确定流量Q1。然而，本发明的技术不限于此。在干燥空气为任意流量Q下，饱和水蒸气密度ut1的值比水蒸气密度u1(lLt1)的值大时，在第一封闭空间4a内不发生结露，因此控制部60也可以确定流量Q1＝0然后进行处理。此情况下，也可以省略步骤S107和S108的处理。同样，也可以在干燥空气为任意流量Q下，在步骤S103中计算出的饱和水蒸气密度ut2的值比在步骤S102中计算出的水蒸气密度u2(lLt2)的值大的情况下，确定流量Q2＝0然后进行处理。
以上，说明了一个实施方式。根据本实施方式的处理装置10，能够防止处理装置10的部件结露，并且能够抑制干燥空气的消耗量。尤其是，在半导体晶片W的处理条件下设定温度可变时，能够追踪因设定温度的改变而导致的部件的温度变化来适当地设定干燥空气的流量，因此能够将干燥空气的消耗量抑制到最小的程度。
[其他]
此外，本发明公开的技术不限于上述的实施方式，在其主旨的范围内能够有各种变形。
例如，在上述的实施方式中，控制部60每次在步骤S102中按流量Q计算水蒸气密度u1(lLt1)和u2(lLt2)，不过本发明的技术不限于此。例如，也可以为对于每个水蒸气密度uD和uR的值的组合，预先计算出的按流量Q的水蒸气密度u1(lLt1)和u2(lLt2)的值预先保持于控制部60内的存储器。在该情况下，控制部60在步骤S102中，从存储器读出与在步骤S101中计算出的水蒸气密度uD和uR的值的组合对应的按流量Q的水蒸气密度u1(lLt1)和u2(lLt2)的值。由此，能够降低控制部60的处理负荷。
另外，在上述的实施方式中，控制干燥空气的流量Q，使得在第一封闭空间4a和第二封闭空间4b中不发生结露，不过本发明的技术不限于此。例如，第二封闭空间4b比第一封闭空间4a大，因此有时能够进行用隔热材料覆盖在第二封闭空间4b内中成为低温的部件的对策。因此，也可以控制干燥空气的流量Q，使得在第一封闭空间4a中不发生结露。即，也可以为对于一个封闭空间，控制干燥空气的流量Q，使得不发生结露。
另外，在上述的实施方式中，在作为连通的2个封闭空间的第一封闭空间4a和第二封闭空间4b中，控制干燥空气的流量，使得在各封闭空间内的部件结露，不过本发明的技术不限于此。例如，在连通的3个以上的封闭空间中，也能够应用发明的技术。
另外，在上述的实施方式中，以处理气体的气流相对于半导体晶片W的中心轴轴对称的结构的腔室1为例进行了说明，不过发明的技术不限于此。例如，在半导体的处理中使用的普通的腔室，也即具有露出了温度比室温低的部件的封闭空间的腔室中，也能够应用本发明的技术。
另外，在上述的实施方式中，以预先设计的腔室1的各部的尺寸为前提，控制干燥空气的流量，不过本发明的技术不限于此。例如，也可以为使供给到封闭空间内的干燥空气的流量为固定值，设计具有在所施加的干燥空气的流量下不发生结露的范围的封闭空间的腔室1。
此外，本发明的实施方式所有的特征均为例示，不应认为是限定性的内容。实际上，上述的实施方式能够具体体现为多种多样的方式。另外，上述的实施方式只要不超出所附的技术方案的范围和主旨，就可以以各种形式省略、置换、改变。

Claims (7)

1.一种处理被处理体的处理装置中的防结露方法，其特征在于：
所述处理装置包括：
第一温度测量部，其测量露出在设置于所述处理装置的第一封闭空间内的第一部件的表面温度；
供给管，其向所述第一封闭空间内供给低露点气体，其中，所述低露点气体是露点温度比所述处理装置的外部的空气低的气体；和
控制部，其控制向所述第一封闭空间内供给的所述低露点气体的流量，
所述控制部执行：
第一步骤，按所述低露点气体的流量，确定所述第一部件的表面位置处的所述第一封闭空间内的气体的水蒸气密度；
第二步骤，确定由所述第一温度测量部测量出的所述第一部件的表面温度的饱和水蒸气密度；和
第三步骤，基于所述第一部件的表面位置处的所述第一封闭空间内的气体的水蒸气密度和所述第一部件的表面温度的饱和水蒸气密度，控制所述低露点气体的流量。
2.如权利要求1所述的防结露方法，其特征在于：
在所述第三步骤中，
控制所述低露点气体的流量，以使得其比第一流量多并且与所述第一流量之差为规定值以下，其中，所述第一流量是所述第一部件的表面位置处的所述第一封闭空间内的气体的水蒸气密度与所述第一部件的表面温度的饱和水蒸气密度相同的流量。
3.如权利要求1或2所述的防结露方法，其特征在于：
所述第一部件是露出在所述第一封闭空间内的部件中温度最低的部件。
4.如权利要求1所述的防结露方法，其特征在于：
所述处理装置还包括第二温度测量部，其测量露出在设置于所述处理装置的第二封闭空间内的第二部件的表面温度，
所述第一封闭空间与所述第二封闭空间连通，
从所述供给管供给到所述第一封闭空间内的所述低露点气体经由所述第二封闭空间被排出，
所述控制部还执行：
第四步骤，按所述低露点气体的流量，确定所述第二部件的表面位置处的所述第二封闭空间内的气体的水蒸气密度；和
第五步骤，确定由所述第二温度测量部测量出的所述第二部件的表面温度的饱和水蒸气密度，
在所述第三步骤中，基于所述第一部件的表面位置处的所述第一封闭空间内的气体的水蒸气密度、所述第一部件的表面温度的饱和水蒸气密度、所述第二部件的表面位置处的所述第二封闭空间内的气体的水蒸气密度和所述第二部件的表面温度的饱和水蒸气密度，来控制所述低露点气体的流量。
5.如权利要求4所述的防结露方法，其特征在于：
在所述第三步骤中，
控制所述低露点气体的流量，使得其比第一流量和第二流量中任一较多的流量多并且与所述较多的流量之差为规定值以下，其中，所述第一流量为所述第一部件的表面位置处的所述第一封闭空间内的气体的水蒸气密度与第一部件的表面温度的饱和水蒸气密度相同的流量，所述第二流量为所述第二部件的表面位置处的所述第二封闭空间内的气体的水蒸气密度与所述第二部件的表面温度的饱和水蒸气密度相同的流量。
6.如权利要求4或5所述的防结露方法，其特征在于：
所述第二部件是露出在所述第二封闭空间内的部件中温度最低的部件。
7.一种处理被处理体的处理装置，其特征在于，包括：
第一温度测量部，其测量露出在设置于所述处理装置的第一封闭空间内的第一部件的表面温度；
供给管，其对所述第一封闭空间内供给低露点气体，所述低露点气体是露点温度比所述处理装置的外部的空气低的气体；和
控制部，其控制向所述第一封闭空间内供给的所述低露点气体的流量，
所述控制部执行：
按所述低露点气体的流量，确定所述第一部件的表面位置处的所述第一封闭空间内的气体的水蒸气密度的步骤；
确定由所述第一温度测量部测量出的所述第一部件的表面温度的饱和水蒸气密度的步骤；和
基于所述第一部件的表面位置处的所述第一封闭空间内的气体的水蒸气密度和所述第一部件的表面温度的饱和水蒸气密度，控制所述低露点气体的流量的步骤。
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