JP2007533155A - 温度制御方法及び温度制御装置 - Google Patents

Abstract

基材の温度を制御する装置が、基材テーブルと、基材テーブルに配置され、基材テーブルの熱表面と熱的に接続する熱組立体を有する。熱組立体は、熱輸送流体を輸送するチャネルを有する。装置は、熱輸送流体の温度を第１温度に制御するように構成される第１流体ユニットと、熱輸送流体の温度を第２温度に制御するように構成される第２流体ユニットと、熱組立体のチャネル、第１流体ユニットと第２流体ユニットと流路連通する出口流制御ユニットとを更に有する。出口流制御ユニットは、第１温度を有する熱輸送流体と第２温度を有する熱輸送流体の少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含む制御された熱輸送流体をチャネルに供給するように構成される。

Description

この国際出願は、２００４年４月１５日付出願の米国非仮特許出願１０／８２４，６４３号を優先権主張の基礎とし、この米国非仮特許出願の内容は本願にそのまま取り入れられる。

本発明は、基材（基板）の温度を制御する装置と方法に関する。特に、本発明は、基材の温度変化と温度制御を行う装置と方法に関する。

半導体、表示装置、他の種類の基材製造において、処理量を増加する要求は終わることがない。半導体技術において、例えば、相当の資本と経営支出のために、装置または装置を使用する方法における小さな改良であっても相当の財務上の利益につながる可能性がある。

基材処理のプロセスの多くは、半導体ウエハのような基材を処理システムの基材テーブルに置き、その基材を処理することを必然的に含んでいる。これらのプロセスは、化学プロセス、プラズマ誘起プロセス、エッチング及び堆積プロセスを含み、基材の温度に依存する。

本願発明の側面によると、基材処理が行われる下側表面と上側表面を有する基材の温度を制御する装置が提供される。本願発明の実施例において、装置は、基材の下側表面を支持する熱表面を有する基材テーブルと、基材テーブルに配置され、熱表面と熱的に接続する熱組立体とを有する。熱組立体は、熱輸送流体を輸送するチャネルを有する。装置は、熱輸送流体の温度を第１温度に制御するように構成され配置される第１流体ユニットと、熱輸送流体の温度を第２温度に制御するように構成され配置される第２流体ユニットと、熱組立体のチャネル、第１流体ユニットと第２流体ユニットと流路連通する出口流制御ユニットを有する。この装置において、出口流制御ユニットは、第１温度を有する熱輸送流体と第２温度を有する熱輸送流体の少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含む制御された熱輸送流体をチャネルに供給するように構成され配置される。

本願発明のもう一つの側面によると、各々が熱輸送流体を輸送するチャネルを有する複数の機器の温度を制御する配分温度制御システムが提供される。本願発明の実施例において、配分温度制御システムが、複数の機器の各々の熱輸送流体の温度を調整するように構成され配置される流体熱ユニットを有する。この配分温度制御システムにおいて、流体熱ユニットが、熱輸送流体の温度を第１温度に制御するように構成され配置される第１流体ユニットと、熱輸送流体の温度を第２温度に制御するように構成され配置される第２流体ユニットと、複数の機器の各々のチャネル、第１流体ユニット及び第２流体ユニットと流路連通する出口流制御ユニットとを有する。熱組立体の出口流制御ユニットは、第１温度を有する熱輸送流体と第２温度を有する熱輸送流体の少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含む制御された熱輸送流体を複数の機器の各々のチャネルに供給するように構成され配置される。

本願発明のもう一つの側面によると、熱表面と熱的に接続する流体熱組立体を有する基材テーブルの熱表面によって支持される基材の温度を制御する方法が提供される。本願発明の実施例において、提供される方法が、第１の熱輸送流体源の熱輸送流体を第１温度に調整する過程と、第２の熱輸送流体源の熱輸送流体を第２温度に調整する過程とを有する。提供される方法は、第１の熱輸送流体源からの熱輸送流体または第２の熱輸送流体源からの熱輸送流体またはこれらの組み合わせからなる制御された熱輸送流体を流体熱組立体に供給する過程を含む。

本願発明の上記及び他の特徴は、図面とともに以下に記載される。

以下の記載において、本願発明の完全な理解を容易とし、限定ではなく説明の目的のために、基材テーブルと基材テーブルに配置される多様な要素の特有の形状のような具体的な詳細が開示される。しかしながら、本願発明はこれらの具体的な詳細から離れる他の実施例により実施されることを理解すべきである。

本願発明は、エッチングまたは堆積のような材料処理に使用されるものを含めて、どんな種類の装置についても温度変化及び温度制御ができる装置及び方法を提供する。特に、本発明の実施例において、この装置及び方法が、基材が設置される基材テーブルの熱的部分または上側部分の温度変化及び制御に使用されてもよい。

図１は、本願発明の実施例による装置の概略を示す。本願発明のこの実施例において、装置１００は、ブロック１０１、熱組立体１０２、及び流体熱ユニット１０３を有する。ブロック１０１は、例えば基材ホルダのような冷却または加熱されることが必要な装置の部分を示す。図１に示されるように、熱組立体１０２はブロック１０１に設置され、熱輸送流体１０５を輸送するチャネル１０４を有する。チャネル１０４は、導管１０６、１０７を通して流体熱ユニット１０３と流路連通している。図１に示される本発明の実施例において、流体熱ユニット１０３は所望の温度を有する熱輸送流体をチャネル１０４に供給するように組立配置される。図１において、熱組立体１０２は、ブロック１０１の熱表面１０８と熱的に接続し、ブロック１０１内に配置され、熱表面の温度の制御が可能とされる。図１に示される本願発明の実施例において、熱表面１０８の加熱または冷却は、チャネル１０４と熱組立体１０２を通して熱輸送流体から熱表面１０８へと直接的な熱伝導によって行われる。

図２は、本願発明の実施例による基材の温度を制御する装置を示す。図２において、装置２００は、基材２０９が設置される基材テーブル２０１を有する。装置２００は、基材テーブル２０１の熱表面２０８の温度を制御するように構成される熱組立体２０２も有する。装置２００は、基材処理の間に熱表面２０８の上にある基材２０９を静電的にクランプするように構成される電極２１０を有する。本願発明の実施例において、ヘリウムのような背景流（雰囲気流）が供給され、基材テーブル２０１と基材２０９の間の熱伝導を増大する。本願発明の実施例において、基材２０９と基材テーブル２０１の間の実際の距離は非常に小さく、例えばミクロン範囲でもよい。

図３は、本願発明の実施例により基材の温度を制御する装置を説明する。本願発明の実施例において、高周波（ＲＦ）電力は、基材テーブル３０１の上側部分に直接的に印加される。図３に示されるように、装置３００は、熱組立体３０２と、熱表面３０８と熱的に接続する第２の熱組立体３１１を有する。図３に示される本願発明の実施例において、第２の熱組立体は、例えばペルチェ素子のような複数の熱電モジュール３１５を有する。複数の熱電モジュールは、熱表面３０８の温度を迅速に変化するように構成される。熱組立体３０２は、基材テーブル３０１に配置され、熱輸送流体を輸送するチャネル３０４を有する。装置３００は、基材処理の間に基材３０９を静電的にクランプするように構成される電極３１０も有する。本願発明のこの実施例において、ガス流が供給され、基材テーブル３０１と基材３０９の間の熱伝導を増大する。本願発明のこの実施例において、熱組立体３１１は、例えばペルチェモジュールのような複数の熱電モジュールを有する。

図３に示される本願発明の実施例において、高周波（ＲＦ）電力は、高周波（ＲＦ）ケーブル３１２、高周波（ＲＦ）フィーダ３１３及び高周波（ＲＦ）コネクタ３１４を含む高周波（ＲＦ）組立体を通して基材テーブル３０１の上側部分に直接的に印加される。図３に図示されていないが、高周波（ＲＦ）ケーブル３１２は、高周波（ＲＦ）電力発生器と高周波（ＲＦ）整合器に接続されてもよい。図３において、高周波（ＲＦ）組立体は第１及び第２熱組立体３０２、３１１を通して拡張し、基材３０９が設置される熱表面３０８の近くに高周波（ＲＦ）電力を供給する。

図４は、本願発明の他の実施例による高周波（ＲＦ）組立体を有する装置を説明する。図３と同様に、装置４００は、第１熱組立体４０２と第２熱組立体４１１が配置される基材テーブル４０１を有する。装置４００は、基材４０９を支持する熱表面４０８と、基材４０９に背圧を与えるガス配管組立体４１６を有する。図４において、ガス配管組立体４１６のガス配管は、第２熱組立体４１１の複数の熱電モジュール４１５とチャネル４０４との間に設置される。本願発明のこの実施例において、基材４０９は、クランプ組立体４０７により熱表面に機械的にクランプされる。装置４００は、高周波（ＲＦ）電力プレート４１８に接続される高周波（ＲＦ）コネクタ４１４を含む高周波（ＲＦ）組立体を有する。図４に示される本願発明の実施例において、高周波（ＲＦ）電力プレートは、第１熱組立体４０２と第２熱組立体４１１の間に配置される。この構成において、高周波（ＲＦ）電力プレート４１８を構成する材料は、第２熱組立体４１１に対する熱障壁を形成しないように選択される。他の実施例において、電力プレート４１８は、第２熱組立体４１１の下側に設置されてもよい。図４に示される本願発明の実施例において、基材４０９の設置及び除去は、基材テーブル４０１に配置されるピン４１９により第１及び第２熱組立体４０２、４１１を通して行われる。

図５を参照して、基材処理の間に基材の温度を制御できる基材処理システムの典型的な実施例について以下に説明する。

基材処理システム５００は、基材テーブル５０１が配置される真空容器５２０を有する。図４に示される実施例と同様に、基材テーブル５０１は、第１熱組立体５０２、第２熱組立体５１１、基材５０９がその上に設置される熱表面５０８を有する。基材処理システム５００は、真空容器５２０内で基材テーブル５０１を垂直に移動するように構成される移動組立体５２１と、真空容器５２０内で所望の圧力を保持するように構成配置される給排気システム５２２とを更に有する。図５に説明される実施例において、第２熱組立体５１１は図３に示される熱組立体３１１と同一でもよく、熱表面５０８の温度を迅速に変化するように構成される例えばペルチェ素子のような複数の熱電モジュールを有してもよい。図５において、第１熱組立体５０２は、熱輸送流体を輸送し流体熱ユニット５０３と流路連通するチャネル５０４を有する。本願発明のこの実施例において、チャネル５０４及び／又は導管５０６、５０７内の温度は、流体熱ユニット５０３によって制御される。本願発明の他の実施例において、第２熱組立体５１１は、可変電力源に接続される抵抗式ヒータを有してもよい。いずれの実施例においても、加熱または冷却は、熱電モジュールまたは抵抗式ヒータから熱表面５０８へ第１熱組立体５１１を通して直接的な熱伝導によって行われる。

熱輸送流体を輸送するチャネル５０４は異なる形状を有してもよいことを理解することが必要である。本願発明の実施例において、チャネル５０４はスパイラル形状を有し、熱表面５０８の実質的な面積を熱的に覆うように設計されている。本願発明のこの実施例は、基材テーブル５０１内に埋め込まれるチャネル５０４を上からみた概略を示す図６に図示されている。この図から読み取れるように、チャネル５０４は、導管５０６、５０７を通して流体熱ユニット５０３と流路連通する入口５２３と出口５２４を有する。図５及び図６において、熱表面５０８に対するチャネル５０４の位置により、熱表面に対する効率的な熱伝達と均一な温度分布が達成される。本願発明の実施例において、熱表面５０８からチャネル５０４を隔てる距離は、おおよそ１から３０ｍｍの範囲である。

図５に示される基材処理システムは、プラズマ処理システム、エッチングシステム、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）システム、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）システム、イオン化ＰＶＤ（ｉＰＶＤ： Ｉｏｎｉｚｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）システム、またはトラックシステムのような非プラズマ処理システム、化学的酸素除去（ＣＯＲ）システム、またはより一般的に基材処理の間に基材の温度を制御することが望ましいどんな種類システムでもよいことを理解することが必要である。例えばプラズマ処理構成において、基材処理システム５００は、プラズマ発生システムと処理プラズマを発生するためにガスを真空容器５２０内に導入するように構成されるガス源を有してもよい。動作中、基材５０９は、静電装置、吸引装置または機械的装置を介して基材５０１にクランプされてもよい。一般に、化学処理及び／又はプラズマ処理において、基材テーブル５０１と基材５０９は真空容器５２０内に設置され、給排気システム５２２により減圧される。図５の実施例において図示されていないが、基材処理システム５００は、処理容器５２０に入る付加的なガス処理配管、高周波（ＲＦ）電力システム、第２電極（容量結合型システムに使用）または高周波（ＲＦ）コイル（誘導結合型システムに使用）を有してもよい。

基材５０９の処理の間に、熱表面の温度の調整と制御が、容器５２０内に配置されるウエハ温度計測システム（又はセンサ）５２５を通して達成されてもよい。本願発明の実施例において、基材５０９の温度計測は、ウエハ温度計測システム５２５によって行われ、ウエハ温度制御システム５２６に入力される。温度調整が必要な場合、制御システム５２６は、流体熱ユニット５０３にチャネル５０４に供給される熱輸送流体の温度、体積及び流量を調整するように命令する。図５に示されるように、基材５０９の温度の計測は、光ファイバ温度計のような光学技術を使用して行われてもよい。このような光ファイバ温度計は、５０から２０００℃及び±１．５℃の精度で測定可能なアドバンスエナジー社（Ａｄｖａｎｃｅ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ｉｎｃ．（１６２５ Ｓｈａｒｐ Ｐｏｉｎｔ Ｄｒｉｖｅ，Ｆｏｒｔ Ｃｏｌｌｉｎｓ，ＣＯ，８０５２５）のモデルＮｏ．ＯＲ２０００Ｆ、またはその内容がそっくり本願に取り込まれる２００２年７月２日出願の係属中の米国特許出願１０／１６８５４４に記載されるバンドエッジ温度計測システムにより商業的に利用可能となっている。本願発明の他の実施例において、基材温度の計測は、基材テーブル５０１の様々な部分に埋め込まれている熱電対５２７によって行われてもよい。この後の構成において、熱電対は基材温度制御システム５２６に直接的に接続されてもよい。本願発明の更に他の実施例において、基材５０９の温度の制御は、チャネル５０４及び／又は導管５０６、５０７に埋め込まれ、温度制御システム５２６に接続される温度プローブ５２８を通して流体の温度を監視することにより行われてもよい。この後のシナリオにおいて、温度制御システム５２６が、プローブ５２８から与えられる温度を通して基材５０９の温度を直接的に評価してもよい。これらのセンサのどのような組み合わせも熱表面の温度の制御に使用されることができることを理解することが必要である。

図５に示されるように、温度制御システム５２６は、第２熱組立体５１１を制御するように構成される。第２熱組立体が抵抗式ヒータまたは複数の熱電モジュールを有する場合、温度制御システム５２６は第２熱組立体に必要な電力を供給する電力源ＰＳに直接的に接続されてもよい。

図７を参照して、本願発明の実施例による流体熱ユニットについて説明する。

本願発明の実施例において、流体熱ユニット７０３は、熱輸送流体の温度を第１温度に制御／調整するように構成され調整される第１流体ユニット７２９（または熱輸送流体の第１源）と熱輸送流体の温度を第２温度に制御／調整するように構成され調整される第２熱ユニット７３０（または熱輸送流体の第２源）を有する。この第２温度は、第１温度と同一でも異なっていてもよい。流体熱ユニット７０３は、導管７０７を通して熱組立体のチャネルと、及び第１及び第２流体ユニット７２９、７３０と流路連通する出口流制御ユニット７３１を更に有する。図７に示される本願発明の実施例において、出口流制御ユニット７３１は、第１温度を有する熱輸送流体と第２温度を有する熱輸送流体の少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含む制御された熱輸送流体を熱組立体のチャネルに供給するように構成され配置される。本願発明の実施例において、出口流制御ユニット７３１は、温度制御システムから受け取った指示に従って、熱組立体に供給される制御された熱輸送流体の流量と体積を制御してもよい。図７に説明される本願発明の実施例において、流体熱ユニット７０３は、導管７０６を通して熱組立体のチャネルと流路連通し、かつ第１及び第２流体ユニット７２９、７３０と流路連通する入口配分ユニット７３２を更に有する。入口配分ユニット７３２は、第１流体ユニット７２９へ流れる制御された熱輸送流体の体積または流量と第２流体ユニット７３０へ流れる制御された熱輸送流体の体積または流量を制御するように構成され配置される。

図８を参照して説明すると、本願発明の実施例により、第１及び第２流体ユニット７２９、７３０のそれぞれは、貯蔵流体タンク８３３ａ、８３３ｂ、給排気装置８３４ａ、８３４ｂ、ヒータ８３５ａ、８３５ｂ及びクーラー８３６ａ、８３６ｂを有する。貯蔵流体タンク８３３ａ、８３３ｂは、入口配分ユニットから流れる制御された熱輸送流体を貯めるように構成される。本願発明の実施例において、ユニット７２９、７３０は、これらのタンクのそれぞれにおいて熱輸送流体の流量を検出するように構成されるレベルセンサを有してもよい。ヒータとクーラーは、タンク８３３ａ、８３３ｂに貯蔵される熱輸送流体の温度を第１温度と第２温度にそれぞれ調整するように構成される。給排気装置８３４ａ、８３４ｂは、第１温度を有する熱輸送流体と第２温度を有する熱輸送流体を出口流制御ユニットに供給する。本願発明の実施例において、貯蔵流体タンク８３３ａ−ｂ、給排気装置８３４ａ−ｂ、ヒータ８３５ａ−ｂ及びらクーラー８３６ａ−ｂは、温度制御システムによって制御されてもよい。

本願発明の実施例において、熱輸送流体が例えばフルオリナート（Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ^ＴＭ）またはガルデン（Ｇａｌｄｅｎ^ＴＭ）のような非導電性液体を含むことが望ましいかもしれない。その点で、プラズマを発生するために基材テーブルに印加される高周波電力が存在する状態で、熱輸送流体は導電性で有さないであろう。

本願発明の実施例において、第１流体ユニットは熱い流体ユニット９２９でもよく、第２流体ユニットは冷たい流体ユニット９３０でもよく、またはその逆でもよい。このような構成において、第１流体ユニットが冷たくなり、第２流体ユニットが熱くなること（またはその逆のこと）を抑制することが可能でもよい。本願発明のこの実施例は、図９に示される。

図７に示される本願発明の実施例において、出口流制御ユニット７３１と入口配分ユニット７３２は、互いに独立に操作されてもよい。このような構成において、第１及び第２流体ユニットを離れる熱輸送流体の流量は、これらのユニットに戻る制御された熱輸送流体の流量と異なってもよい。本願発明の実施例において、第１ユニットに戻る熱輸送流体の流量は、第２ユニットに戻る熱輸送流体の流量より非常に大きくてもよい。この点で、第１温度を有する大流量の流体は、容易に将来使用されるかもしれない。このような操作構成は、（冷却段階または加熱段階における）大きな温度変化を予想するのに都合がよいかもしれない。この操作の形態において、加熱段階の間における基材のより迅速な加熱を可能としてもよい。反対に、冷却段階を予想して、大量の熱輸送流体を第２ユニットに貯蔵することを可能としてもよい。

しかしながら、出口流制御ユニット７３１と入口配分ユニット７３２は、協働関係において操作されてもよいことを理解することが必要である。このような操作の並立的態様は図１０に図示され、流体熱ユニット１００３の図的な構成を示す。本願発明の実施例において、第１及び第２流体ユニット１０２９、１０３０から流出する流体の量は、これらのユニットに戻る流体の量と実質的に同じである。

本願発明のもう一つの実施例において、流体熱ユニットは、ユニットのそれぞれにおいて熱輸送流体の量が実質的に一定のままであるように構成される。この構成において、入口配分ユニットは削除されてもよい。流体熱ユニットの操作のこの態様は、図１１において説明される。

本願発明の異なる実施例において示される出口流制御ユニットは、第１温度を有する熱輸送流体と第２温度を有する熱輸送流体の少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含む制御された熱輸送流体をチャネルに供給するように構成される混合器を有してもよい。本願発明のこの実施例において、混合器は、混合タンクと、第１温度を有する熱輸送流体を、第２温度を有する熱輸送流体と混合するように構成される混合装置を有してもよい。本願発明のもう一つの実施例において、混合器１２３１は、給排気装置１２３７と混合流体表面１２３９を有する混合流体容器１２３８を有してもよい。本願発明のこの実施例において、第１温度を有する熱輸送流体と第２温度を有する熱輸送流体は、図１２に示されるものと同様の容器に導かれる。この実施例において、２つの流体の混合は、混合流体容器１２３８内での機械的混合によって行われる。

本願発明のもう一つの実施例において、出口流制御ユニットは、第１温度を有する熱輸送流体と第２温度を有する熱輸送流体を選択的に送出するように構成される選択バルブを有してもよい。本願発明のこの実施例は、第１及び第２流体ユニット１３２９、１３３０を有する流体熱ユニットを図示する図１３に示される。図１３において、流体熱ユニット１３０３は、第１出口選択バルブ１３４０と第２出口選択バルブ１３４１からなる出口流制御ユニット１３３１を有する。流体熱ユニット１３０３は、第１入口選択バルブ１３４２と第２入口選択バルブ１３４３からなる入口配分ユニット１３３２も有する。本願発明のこの実施例において、第１及び第２出口選択バルブと第１及び第２入口選択バルブは、ユニット１３２９、１３３０内外での熱輸送流体の流れを制御する。

操作において、入口及び出口バルブは、互いに独立にまたは協働関係により操作されてもよい。図１４に説明されるこの後の構成は、熱輸送流体の量が流体熱ユニット１３２９、１３３０において実質的に同一のままとすることを保証する。本願発明のもう一つの実施例において、流体ユニット１３２９、１３３０は、熱輸送流体の一定でかつ指定された量を含むことができるのみであるように設計されてもよい。このような場合、入口分配ユニットは削除されてもよい。本願発明のこの実施例は図１５に示される。

本願発明の実施例による熱ユニットの操作について説明する。

制御された熱輸送流体の温度がＴ３とＴ４の間の範囲にあり、Ｔ３＞Ｔ４の場合に、流体熱ユニットの第１流体ユニットは第１温度をＴ１≧Ｔ３に設定してもよく、第２流体ユニットは第２温度をＴ２≦Ｔ４に設定してもよい。加熱段階の最初の段階の間に、出口流制御ユニットは、第１温度を有する熱輸送流体を熱組立体に供給するように構成されてもよい。このことは、基材のより速い加熱を可能とするかもしれない。それから、基材の温度が目的とする温度Ｔ３に近くなるとき、出口流制御ユニットは、第２温度Ｔ２を有する熱輸送流体（またはこれら２種類の流体の混合）をゆっくりと放出するように制御されてもよい。このような操作の態様において、熱表面の温度を迅速に変化することを可能としてもよく、熱表面の実際の温度と目標とする温度の間でなめらかに遷移することを同時に可能としてもよい。

冷却段階において、熱ユニットは同様な方法で操作されてもよい。すなわち、出口流制御ユニットは、冷却プロセスの最初の段階の間に第２温度Ｔ２を有する熱輸送流体を熱組立体に供給するように構成されてもよい。この操作の態様において、目的とする温度Ｔ４に迅速に到達することを可能としてもよい。それから、基材温度が目的とする温度に近づくときに、流体熱ユニットの出口流制御ユニットは、第１温度Ｔ１を有する熱輸送流体（またはこれらの流体の混合）を熱組立体に供給することをゆっくりと開始してもよい。この方法において、熱表面の温度を迅速に変化することを可能としてもよく、熱表面の実際の温度と目標とする温度の間でなめらかに遷移することを同時に可能としてもよい。

より迅速な温度変化を得るために、本願発明の実施例において、流体熱ユニットは熱輸送流体を過熱及び／又は過冷却するように構成されてもよい。本願発明のこの実施例において、過熱流体は温度Ｔ１＞Ｔ３を有し、過冷却流体は温度Ｔ２＜Ｔ４を有する。Ｔ１とＴ３の差が大きくなるにつれて、より速やかな加熱が行われる。同様に、Ｔ２とＴ４の差が大きくなるにつれて、より速やかな冷却が行われる。

本願発明の実施例において、加熱段階の予想について、流体熱ユニットは、第１流体ユニットの貯蔵タンクに大量の熱輸送流体を貯蔵するように構成されてもよい。第１温度（本ケースでは高温）を有する熱輸送流体の貯蔵は、第２流体ユニットの貯蔵タンクの犠牲において行われるであろう。本願発明のこの実施例において、特に基材テーブルの熱容量が意味を有するときに、大量の高温熱輸送流体（すなわち第１温度を有する熱輸送流体）は、基材の速やかな加熱を実現するために、役立つかもしれない。

同様のアプローチが、冷却段階の予想において実行されてもよい。この場合、流体熱ユニットは、（冷却モードにおいて動作する）第２流体ユニットにおいて大量の熱輸送流体を貯蔵するように構成されてもよい。

本願発明のもう一つの実施例において、流体熱ユニットは、チャネルに供給される制御された熱輸送流体の流量を増加することにより、より速やかな加熱／冷却を提供するように構成されてもよい。この操作態様において、急峻な加熱または冷却フロントが得られるかもしれない。

流体熱ユニットの異なる要素が温度制御システムによって制御されてもよいことを理解すべきである。この温度制御システムは、温度プローブによって収集されたデータに基づいて出口流制御ユニット、入口配分ユニット、第１及び第２流体ユニットの異なる部分を制御する電子／コンピュータユニットを有してもよい。本願発明の実施例において、温度制御システムは、第１及び第２熱ユニットにおいて熱輸送流体の温度を直接的に監視するように構成されてもよい。本願発明のもう一つの実施例において、温度制御システムは、（温度変化の）プログラムされたプロセスシナリオの実行可能な指示を読むように構成されてもよい。

図１６は、本願発明の実施例による配分された温度制御システム１６００を図示する。本願発明のこの実施例において、配分された温度制御システムは、例えば基材テーブルのような複数の機器の温度を制御するように構成される。

図１６をより詳細に参照して説明すると、配分されたシステム１６００は、それぞれの機器１６０１ａ、１６０１ｂ、１６０１ｃに供給される熱輸送流体の温度を調整するように構成配置される流体熱ユニット１６０３を有する。これらの機器のそれぞれは、導管１６０６ａ−ｃと機器内に設置されるチャネル１６０４ａ−ｃを通して熱ユニット１６０３と流路連通する。本願発明のこの実施例において、これらの機器のそれぞれの加熱は、チャネル１６０４ａ−ｃを通して熱輸送流体からの熱伝導によって行われる。

図１６に示されるように、流体熱ユニット１６０３は、熱輸送流体の温度を第１温度に制御するように構成され配置される第１流体ユニット１６２９と熱輸送流体の温度を第２温度に制御するように構成され配置される第２流体ユニット１６３０を有する。流体熱ユニット１６０３は、第１及び第２流体ユニット１６２９、１６３０と機器１６０１ａ−ｃのそれぞれのチャネル１６０４ａ−ｃと流路連通する出口流制御ユニット１６３１も有する。本願発明のこの実施例において、出口流制御ユニット１６３１は、第１温度を有する熱輸送流体と第２温度を有する熱輸送流体の少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含む制御された熱輸送流体をこれらの機器のそれぞれのチャネルに供給するように構成され配置される。

図１６に示される本願発明の実施例において、流体熱ユニット１６０３は、第１及び第２流体ユニット１６２９、１６３０とチャネル１６０４ａ−ｃのそれぞれと流路連通する入口配分ユニット１６３２も有する。特に、入口配分ユニット１６３２は、第１流体ユニットに流れる制御された熱輸送流体の流量と第２流体ユニットに流れる制御された熱輸送流体の流量を制御するように構成され配置される。

分配温度制御システム１６００は、これらの機器のそれぞれの温度を効率的に制御することを可能とする。操作において、流体熱ユニット１６０３は、温度制御システムに接続されてもよく、このことは図５に示される本願発明の実施例に表されるものと同様としてもよい。温度計測システムによって行われる温度計測は、おおよその温度を有する制御された熱輸送流体をチャネルのそれぞれに供給するように熱ユニットに指示するようにしてもよい温度制御システムに入力されてもよい。この方法において、これらの機器のそれぞれを独立に制御することを可能としてもよい。

本願発明の実施例において、流体熱ユニット１６０３は、クリーンルームの外側に配置されてもよい。本願発明のもう一つの実施例において、冷却ユニットとして動作する流体ユニットのみが、クリーンルームの外側に及び／又は他の流体ユニットと離れて配置されてもよい。熱輸送流体を冷却するために使用される冷却の形式とクリーンルームの条件が共用でないときに、この構成が望ましいかもしれない。

本願発明の好ましい実施例の詳細な記述が上記により開示される。本願発明の趣旨を変えることなく、多様な代替、修正及び等価がいわゆる当該技術分野における通常の知識を有するものに明らかとなるであろう。それゆえ、本願明細書の開示は、添付の特許請求の範囲に定義される本願発明の範囲に限定されて解釈されるとすべきではない。

本願発明の実施例による装置の断面図である。 本願発明の実施例による装置の断面図である。 本願発明の実施例による装置の断面図である。 本願発明の実施例による装置の断面図である。 本願発明の実施例による基材処理システムの概略図である。 本願発明の実施例による基材に埋め込まれたチャネルの平面図である。 本願発明の実施例による流体熱ユニットの概略図である。 本願発明の実施例による第１及び第２流体ユニットの概略図である。 本願発明の実施例による第１及び第２流体ユニットの概略図である。 本願発明の実施例による流体熱ユニットの概略図である。 本願発明の実施例による流体熱ユニットの概略図である。 本願発明の実施例による出口流制御ユニットの概略図である。 本願発明の実施例による流体熱ユニットの概略図である。 本願発明の実施例による流体熱ユニットの概略図である。 本願発明の実施例による流体熱ユニットの概略図である。 本願発明の実施例による配分温度制御システムの概略図である。

Claims (31)

1. 基材処理が行われる下側表面と上側表面を有する基材の温度を制御する装置であって、
   前記基材の前記下側表面を支持する熱表面を有する基材テーブルと、
   前記基材テーブルに配置され、前記熱表面と熱的に接続し、熱輸送流体を輸送するチャネルを有する熱組立体と、
   前記熱輸送流体の温度を調整するように構成され配置される流体熱ユニットとを有し、
   前記流体熱ユニットが、
   前記熱輸送流体の温度を第１温度に制御するように構成され配置される第１流体ユニットと、
   前記熱輸送流体の温度を第２温度に制御するように構成され配置される第２流体ユニットと、
   前記熱組立体の前記チャネル、前記第１流体ユニットと前記第２流体ユニットと流路連通し、第１温度を有する熱輸送流体と第２温度を有する熱輸送流体の少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含む制御された熱輸送流体を前記チャネルに供給するように構成され配置される出口流制御ユニットとを有することを特徴とする装置。
2. 請求項１記載の装置であって、前記熱組立体の前記チャネル、前記第１流体ユニットと前記第２流体ユニットと流路連通し、前記第１流体ユニットに流れる制御された熱輸送流体の体積、流量、又は体積と流量の組み合わせと、前記第２流体ユニットに流れる制御された熱輸送流体の体積、流量、又は体積と流量の組み合わせを制御するように構成され配置される入口配分ユニットを更に有することを特徴とする装置。
3. 請求項１記載の装置であって、前記第１流体ユニットと前記第２流体ユニットの各々が貯蔵流体タンク、給排気装置、ヒータ及びクーラーを有することを特徴とする装置。
4. 請求項１記載の装置であって、前記基材表面、前記熱表面と前記チャネルにおける前記制御された熱輸送流体の内の１の温度に基づいて前記制御された熱輸送流体の供給を制御するように構成され配置される温度制御システムを更に有することを特徴とする装置。
5. 請求項１記載の装置であって、前記基材表面、前記熱表面と前記チャネルにおける前記制御された熱輸送流体の内の１の温度を検出するように構成され配置される温度センサを更に有することを特徴とする装置。
6. 請求項１記載の装置であって、前記第１流体ユニットと前記第２流体ユニットの各々が前記ユニット内の前記熱輸送流体の温度を検出するセンサを有することを特徴とする装置。
7. 請求項３記載の装置であって、前記第１流体ユニットと前記第２流体ユニットの各々が、貯蔵流体タンク内の熱輸送流体の量を検出するように構成されるレベルセンサを更に有することを特徴とする装置。
8. 請求項２記載の装置であって、前記出口流制御ユニットが前記入口配分ユニットと協働関係にあり、前記第１ユニット及び前記第２ユニットの各々に位置する熱輸送流体の量が実質的に一定であることを特徴とする装置。
9. 請求項１記載の装置であって、前記出口流制御ユニットが、第１温度を有する前記熱輸送流体が前記第１流体ユニットから流れることを可能とするように構成され配置される第１バルブと第２温度を有する前記熱輸送流体が前記第２流体ユニットから流れることを可能とするように構成され配置される第２バルブを有することを特徴とする装置。
10. 請求項１記載の装置であって、前記第１流体ユニットが貯蔵流体タンクとヒータを有し、前記第２流体ユニットが貯蔵流体タンクとクーラーを有することを特徴とする装置。
11. 請求項１記載の装置であって、前記第１流体ユニット及び前記第２流体ユニットの１つが前記基材テーブルから離れて配置されることを特徴とする装置。
12. 請求項１記載の装置であって、前記熱表面が真空処理容器内に配置されることを特徴とする装置。
13. 請求項１２記載の装置であって、前記真空処理容器がプラズマ処理容器であることを特徴とする装置。
14. 請求項１記載の装置であって、前記基材テーブルに配置され、前記基材を前記基材テーブルの前記熱表面に静電的にクランプするように構成される電極を更に有することを特徴とする装置。
15. 請求項１記載の装置であって、前記熱表面と熱的に接続された第２熱組立体を更に有することを特徴とする装置。
16. 請求項１５記載の装置であって、前記第２熱組立体が複数の熱電モジュールを有することを特徴とする装置。
17. 請求項１記載の装置であって、前記基材テーブルを通り、前記熱表面に開口する第１端部と前記第１端部の反対にある第２端部とを有するガス導管を更に有し、ガスが前記導管を通して流れることができ、かつ前記基材に背圧を与えることができることを特徴とする装置。
18. 請求項１記載の装置であって、前記基材テーブルに配置される高周波（ＲＦ）電力プレートと、前記高周波（ＲＦ）電力プレートを高周波（ＲＦ）電力源に接続する高周波（ＲＦ）電力コネクタを更に有することを特徴とする装置。
19. 請求項１記載の装置であって、少なくとも１個のピンが前記熱組立体を通る前記熱表面において前記基材を設置し取り除くように構成され配置される少なくとも１個のピンを更に有することを特徴とする装置。
20. 請求項１記載の装置であって、前記基材をクランプするための機械的クランプまたは吸引クランプを更に有することを特徴とする装置。
21. 請求項４記載の装置であって、前記温度制御システムが、前記熱表面の急速加熱または急速冷却の間に温度のオーバーシュートを防止するように更に構成されることを特徴とする装置。
22. 請求項２１記載の装置であって、前記熱表面の前記温度が急速加熱の間に迅速に増加し、前記熱表面の前記温度が所望の温度に近づくときにゆっくりと増加することを特徴とする装置。
23. 請求項２１記載の装置であって、前記熱表面の前記温度が急速加熱の間に迅速に減少し、前記熱表面の前記温度が所望の温度に近づくときにゆっくりと減少することを特徴とする装置。
24. 各々が熱輸送流体を輸送するチャネルを有する複数の機器の温度を制御する配分温度制御システムであって、
    前記配分温度制御システムが、前記複数の機器の各々の前記熱輸送流体の温度を調整するように構成され配置される流体熱ユニットを有し、
    前記流体熱ユニットが、
    前記熱輸送流体の温度を第１温度に制御するように構成され配置される第１流体ユニットと、
    前記熱輸送流体の温度を第２温度に制御するように構成され配置される第２流体ユニットと、
    前記複数の機器の各々の前記チャネル、前記第１流体ユニット及び前記第２流体ユニットと流路連通し、第１温度を有する熱輸送流体と第２温度を有する熱輸送流体の少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを含む制御された熱輸送流体を前記複数の機器の各々の前記チャネルに供給するように構成され配置される出口流制御ユニットとを有することを特徴とする装置。
25. 熱表面と熱的に接続する流体熱組立体を有する基材テーブルの前記熱表面によって支持される基材の温度を制御する方法であって、
    第１の熱輸送流体源の熱輸送流体を第１温度に調整する過程と、
    第２の熱輸送流体源の熱輸送流体を第２温度に調整する過程と、
    前記第１の熱輸送流体源からの前記熱輸送流体または前記第２の熱輸送流体源からの前記熱輸送流体またはこれらの組み合わせからなる制御された熱輸送流体を前記流体熱組立体に供給する過程を有することを特徴とする方法。
26. 請求項２５記載の方法であって、加熱又は冷却の最初の段階の間に、前記供給する過程が、前記第１の熱輸送流体源からの前記熱輸送流体または前記第２の熱輸送流体源からの前記熱輸送流体のみを前記流体熱組立体に供給する過程からなることを特徴とする方法。
27. 請求項２６記載の方法であって、前記第１の熱輸送流体源からの前記熱輸送流体または前記第２の熱輸送流体源からの前記熱輸送流体を過加熱または過冷却する過程を更に有することを特徴とする方法。
28. 請求項２５記載の方法であって、加熱段階または冷却段階の予想において、前記方法が、前記第１の熱輸送流体源または前記第２の熱輸送流体源において熱輸送流体の量を増加する過程を更に有することを特徴とする方法。
29. 請求項２６記載の方法であって、前記方法が、前記流体熱組立体に供給される前記制御された熱輸送流体の流量を増加する過程を更に有することを特徴とする方法。
30. 請求項２５記載の方法であって、前記制御された熱輸送流体、前記熱表面または前記基材の温度を検出する過程と、検出された前記温度に基づいて前記供給する過程を制御する過程を更に有することを特徴とする方法。
31. 請求項２５記載の方法であって、プログラムされたプロセスシナリオの読み取り可能な指示に基づいて前記供給する過程を制御する過程を更に有することを特徴とする方法。

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