JP2009044100A

JP2009044100A - 温調装置、温調方法及び記憶媒体

Info

Publication number: JP2009044100A
Application number: JP2007210441A
Authority: JP
Inventors: Sumie Segawa; 澄江瀬川; Kazuyoshi Matsuzaki; 和愛松崎
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2009-02-26
Also published as: WO2009022582A1

Abstract

【課題】流路内を通流する温調用の液体の圧力損失を抑えた温調装置等を提供する。
【解決手段】温調装置の温調部１２内には温調用の液体を通流させるための流路１２７が形成され、送液手段２３の設けられた液体循環路２１、２２、２５は前記流路に液体を循環して供給し、温調手段２６は前記流路１２７から排出された液体を温調する。そしてこの液体循環路２１、２２、２５に設けられたバブル発生手段３は、浮力がほぼゼロであり且つ正及び負の一方に帯電している微小な気泡を液体内に発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、温調体に温調用の液体を循環供給して被温調体を温調する装置及び方法に関する。

気体等と比較して比熱の大きな液体を熱媒や冷媒（以下、これらをまとめて温調用の液体という）として利用し、被温調体の加熱、冷却を行う温調操作は工業的プロセスに広く採用されている。例えば半導体デバイスやフラットディスプレイ基板を製造するいわゆる半導体製造装置においては、基板をプロセス温度に維持するために載置台を温調したり、あるいは処理容器の内壁面やプラズマ電極の表面を所定温度に維持したりするために、これらの部材を温調したりすることが行われ、温調の手段として温調用の液体を循環させることが行われている。

一方、プラズマ処理装置や熱処理装置等の半導体製造装置は、構成部材内の流路の設置スペースに種々の制限があるため、流路は複雑な形態をとらざるを得ず、流路の圧力損失が大きくなってしまう場合が多い。また温調用の液体と温調部との間の熱交換量を大きくするために、流路内にフィン等を設けて両者の接触面積を大きくしようとすると、更に流路の圧力損失が大きくなって温調用の液体を送り出すポンプ等の消費エネルギーが増大するという問題があった。

ここで特許文献１及び特許文献２には、船舶の船体外板の表面付近にマイクロバブルを拡散させて船体と水との摩擦抵抗を低減する技術が記載されているが、被温調体を加熱、冷却する本発明とは技術の適用対象が異なっており、上述の課題を解決する具体的な手段は何ら記載されていない。
特開２００１−１０６１７１号公報：第００２８段落〜第００２９段落、図２特開２００３−２５２２８４号公報：第００２８段落〜第００２９段落

本発明はこのような事情に基づいて行われたものであり、その目的は流路を通流する温調用の液体の圧力損失を抑えた温調装置、温調方法及びこの温調方法を記憶した記憶媒体を提供することにある。

本発明に係る温調装置は、内部に温調用の液体を通流させるための流路が形成された温調部と、
前記流路に液体を循環して供給するための液体循環路と、
この液体循環路内に設けられた送液手段と、
前記流路から排出された液体を温調する手段と、
前記液体循環路に設けられ、浮力がほぼゼロであり且つ正または負の一方に帯電している微小な気泡を液体内に発生させるバブル発生手段と、を備えたことを特徴とする。
このとき、前記気泡はマイクロバブル、マイクロナノバブルまたはナノバブルの少なくともいずれかに相当する気泡径を持つものが好適である。ここでマイクロバブルは発生時に数十μｍ〜１０μｍ程度の気泡径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは１０μｍ程度〜数百ｎｍの気泡径、ナノバブルは数百ｎｍ以下の気泡径を持つ気泡である。

前記バブル発生手段は、気体と液体とを混合して当該液体中に気泡を発生させる筐体部と、この筐体部に気体及び液体を夫々供給する給気部並びに給液部と、前記筐体部で発生した気泡を含む液体を、前記液体循環路に設けられ、温調用の液体を貯留するための貯留部へ吐出する吐出部と、を備え、前記貯留部に貯溜されている液体から抜き出された液体を前記給液部に循環供給するための、前記送液手段とは別個の循環ポンプを備えるように構成したり、また、前記バブル発生手段は、気体と液体とを混合して当該液体中に気泡を発生させる筐体部と、この筐体部に気体及び液体を夫々供給する給気部並びに給液部と、前記筐体部で発生した気泡を含む液体を、前記液体循環路に設けられ、温調用の液体を貯留するための貯留部へ吐出する吐出部と、を備え、前記給液部には、前記液体循環路を構成する管路から分岐された分岐管路が接続され、前記送液手段の駆動力を利用して当該給液部に温調用の液体が供給されるように構成したりするとよい。具体的には前記温調部は、半導体製造装置を構成する部材に組み合わせて設けられている場合等が考えられる。

また、本発明にかかる温調方法は、温調部の内部に形成された流路に、液体循環路を介して温調用の液体を循環供給する工程と、
前記流路から排出された前記温調用の液体を温調する工程と、
前記液体循環路を循環する前記温調用の液体内に、浮力がほぼゼロでありかつ正及び負の一方に帯電している微小な気泡を発生させる工程と、を含むことを特徴とする。ここで前記気泡は、マイクロバブル、マイクロナノバブルまたはナノバブルのいずれかに相当する気泡径を有するものであることが好適である。

更にまた本発明に係る記憶媒体は、コンピュータ上で動作するプログラムを格納した記憶媒体であって、前記プログラムは、上述の各温調方法を実施するためにステップが組まれていることを特徴とする。

本発明によればバブル発生手段により発生させたマイクロバブル等の微細な気泡を含んだ温調用の液体を温調部に形成された流路内に通流させるので、液体内の気泡と流路表面との間に滑りを生じさせて液体の見かけの粘性を下げることができ、当該流路内を通流する液体の圧力損失を低下させることができる。この結果、当該流路内に液体を通流させるのに必要な動力を低減することができるか、あるいは液体の流速を高めることができることから熱交換率が高くなって熱交換に要するエネルギーがすくなくて済み、結果として省エネルギーに寄与する。

以下、本発明の実施の形態に係る温調装置を備えたプラズマ処理装置１の構成について説明する。プラズマ処理装置１は、周知の平行平板型のプラズマエッチング装置として構成され、例えば真空チャンバーとして構成された処理容器１１と、この処理容器１１内の底面中央部に固定された載置台１２と、この載置台１２の上方に当該載置台１２と対向するように絶縁部材１１４を介して処理容器１１に設けられた上部電極１３と、を備えている。

処理容器１１はアルミニウム等で構成されると共に電気的に接地されており、処理容器１１の側面の底部側には排気管１１１が接続されていて、当該排気管１１１の下流に設けられた図示しない真空ポンプにより処理容器１１内を真空排気することができるようになっている。また、処理容器１１の側面にはウエハＷの搬送口１１２が設けられており、この搬送口１１２はゲートバルブ１１３によって開閉可能となっている。

載置台１２は例えばアルミニウム等により構成された下部電極１２１と、この下部電極１２１を処理容器１１に対して絶縁するための絶縁部材１２２と、載置台１２上のウエハＷを静電吸着するための静電チャック１２３と、を備えている。また１２６は処理容器１１内に発生したプラズマを載置台１２上に集束させるためのフォーカスリングである。

上述の載置台１２を構成する下部電極１２１には載置台１２上に載置されるウエハＷを冷却するための温調流路１２７が形成されており温調用の液体（以下、冷媒という）を通流させることができる。また、下部電極１２１には、Ｈｅ（ヘリウム）ガス等の熱伝導性ガスをウエハＷの裏面にバックサイドガスとして供給するための不図示のガス供給路が形成されている。なお１２８は下部電極１２１の温度を計測するための熱電対である温度計測手段であり、その温度計測値が制御部４へと取り込まれるようになっている。

下部電極１２１にはバイアス印加用の高周波電源１０２が接続され、また上部電極１３にはプラズマ発生用の高周波電源１０４が接続されている。そして、上部電極１３は中空状に形成され、図示しない多数の処理ガス供給孔を備えたガスシャワーヘッドを構成しており、上部電極１３の上面中央に設けられた処理ガス供給管１３１よりエッチング用の処理ガスを受け入れて処理容器１１内に供給する役割を果たす。

以上に説明した構成を備えたプラズマ処理装置１において、載置台１２はその上に載置されたウエハＷを冷却する温調部としての機能も備えており、被温調体であるウエハＷの温度を適切なプロセス処理温度に調節する役割を果たしている。この温調部としての機能を果たすため、載置台１２の下部電極１２１内に設けられた温調流路１２７は、当該温調流路１２７に温調用の液体である例えばガルデン（登録商標）等からなる冷媒を供給するための冷媒供給部２と接続されている。以下、冷媒供給部２の構成について説明する。

冷媒供給部２は、冷媒を貯留する貯留部２１と、この貯留部２１内の冷媒を温調流路１２７へと供給するフィードライン２２と、このフィードライン２２に介設された送液手段である供給ポンプ２３及びコントロールバルブ２４と、を備え、更に温調流路１２７から排出された冷媒を再び貯留部２１へと戻すリターンライン２５と、このリターンライン２５に介設され、貯留部２１へと戻る冷媒を冷却する（温調流路１２７より排出された冷媒を温調する）ためのチラー２６と、を備えている。これらのうち貯留部２１、フィードライン２２、リターンライン２５は液体循環路を構成している。

貯留部２１は例えばステンレス製のタンクであり、例えば１００リットルのガルデンを貯留することの可能な容積を有している。フィードライン２２は例えばステンレス製の配管であって、貯留部２１と温調流路１２７の冷媒の入口部との間に配設されている。供給ポンプ２３は後述する制御部４からの指示に基づいて起動／停止する例えばダイアフラム式のポンプであり、貯留部２１内の冷媒はこの供給ポンプ２３によって抜き出され、コントロールバルブ２４によって流量調整されて温調流路１２７の入口部へと送液されるようになっている。またチラー２６は例えば二重管型の熱交換器であり、例えば冷却剤を通流させた伝熱管２６２の周囲に設けられた胴部２６１内に既述の冷媒を通流させてこれらの流体の間で熱交換を行うことにより載置台１２内にて１００℃程度まで昇温した冷媒を例えば−２０℃程度まで冷却することができる。図中、２９は伝熱管２６２を流れる冷却剤を冷却するための冷却器であり、冷凍機２９１から送液されてきた１次冷却剤との間で熱交換が行われるようになっている。

このような構成を備えた冷媒供給部２は、載置台１２の温調流路１２７や各配管路２２、２５等を冷媒が通流する際の圧力損失を低減させるため、冷媒内にマイクロナノバブルを発生させるためのバブル発生手段３を備えている。バブル発生手段３は、例えばナノプラネット研究所製のマイクロナノバブル発生装置等により構成され、図１ないし図２（ｂ）に示すように円筒状の筐体部３１と、この筐体部３１に大気を供給する給気部をなすガス供給管３２と、筐体部３１に冷媒を供給する給液部をなす冷媒供給管３３とから構成されている。以下図２（ａ）、図２（ｂ）の説明においては図面に向かって右手を手前側として説明する。

筐体部３１は、例えばステンレススチール等により構成された内部が中空の円筒であり、先端部にはマイクロナノバブルを含む冷媒を吐出するための短管状の吐出部である吐出ポート３４が設けられている。この筐体部３１は、図１に示すように例えば当該筐体部３１の全体が冷媒内に浸漬された状態となるように貯留部２１内に設置される。

図１、図２（ａ）に示すように、冷媒供給管３３の一端側は筐体部３１の側周面前方側に接続され、その他端側は図１に示すように貯留部２１の外壁面に接続されている。冷媒供給管３３の途中には、後述する制御部４からの指示に基づいて起動／停止する循環ポンプ３５が介設されており、冷媒を貯留部２１から抜き出した後、バブル発生手段３を介して再び貯留部２１内に吐出する循環流れを形成できるようになっている。

ガス供給管３２の一端側は、図２（ａ）に示すように筐体部３１の後端面に接続され、その他端側は図１に示すように貯留部２１内の冷媒の液面上方まで延伸されて大気に開放された状態となっている。以上の構成により、循環ポンプ３５を作動させて例えば２０リットル／ｍｉｎの流量で冷媒を循環させると、エジェクタ効果により筐体部３１内が負圧となってガス供給管３２の開口部から大気が例えば５リットル／ｍｉｎの流量で吸引される。このとき筐体部３１の内部には、図２（ｂ）に示すように冷媒が筐体部３１の側周部から供給されることにより筐体部３１内面に沿って激しく旋回しながら吐出ポート３４へと向かって流れる旋回流が形成されている。

ここで冷媒供給管３３の設置位置や設置方向は、冷媒の旋回流が吐出ポート３４に向かうにつれて、その旋回半径が徐々に狭まるように調節されている。このため当該旋回流は、図２（ｂ）に示すように吐出ポート３４付近のある点において大気の流れと激しく混合されることとなる。そしてこの旋回流がガス供給管３２から供給された大気の流れを切断、粉砕することにより、冷媒内には例えば直径が数百ｎｍから数十μｍのマイクロバブルやマイクロナノバブル（以下、これらを総称してマイクロナノバブルという）が大量に発生する（参考：都並結依、大成博文、「マイクロバブルの収縮過程と収縮パターン」第１回マイクロ・ナノバブル技術シンポジウム）。

このような機構により発生したマイクロナノバブルは、冷媒との摩擦によって例えば４０〜１００ｍＶの負電荷を帯びており互いに凝集、合体することがなく、また各マイクロバブルに働く浮力は非常に小さく、ほぼゼロであることから上昇速度がほぼゼロ（実質ゼロといえる）となるので、冷媒内に均一に分散させることができる。また各マイクロバブルの内部は負圧となっているため、発生時には数百ｎｍ〜数十μｍの直径を有していたマイクロバブルは時間の経過と共に収縮して消失するが、その寿命はおよそ１０分程度と数百μｍ以上の気泡径を有する通常の気泡の寿命（１０秒程度）と比較して非常に長い。なお貯留部２１は大気に開放されており、冷媒中に吸収された大気の一部は当該開放部から放散されることにより、冷媒と大気とのマテリアルバランスがとられている。

ここで発明者らは、マイクロナノバブルを含んだ液体が管内を流れる際の圧力損失は、気泡を含まない場合の圧力損失よりも小さくなる事実に着目した。一般に数百μｍ以上の気泡径を有する比較的大きな気泡を含んだ気液混相流れにおいては、気泡を含まない液体単相の流れと比較して圧力損失が増大することが知られている。これに対して本実施の形態のように気泡径が数十μｍよりも小さなマイクロナノバブルを含む気液混相流は、液体単相の流れよりも圧力損失が小さくなることが確認されている。マイクロナノバブルを含む気液混相流が乱流状態で流れている場合には、マイクロナノバブルのような小さな気泡が流路の表面との間の粘性底層に入り込むことが可能である。このとき、粘性底層に入り込んだマイクロナノバブルと表面との間で例えば滑りを生じ、これが原因となって当該気液混相流の見かけ状の粘性抵抗が低下し、その結果、管路を流れる気液混相流の圧力損失が低下するものと推察される。

そこで既述のように冷媒内に均一に分散し、かつ比較的長時間消失しないマイクロナノバブルを冷媒中に発生させ、このマイクロナノバブルを含んだ冷媒を載置台１２の温調流路１２７に通流させることにより、冷媒がフィードライン２２、温調流路１２７、リターンライン２５を流れる間に生じる圧力損失を低減することが可能となる。

ところで気体は液体よりも比熱が小さいため、気泡を含んだ液体の比熱は、気泡を含まない場合よりも小さくなる。このためマイクロナノバブルを含有させた冷媒の見かけ上の比熱は、冷媒単体の場合と比較して載置台１２から熱を吸収しにくい状態となる。そこで本実施の形態に係る冷媒供給部２は、マイクロナノバブルを含有させた冷媒が温調流路１２７等を流れる際の圧力損失が低下することにより余剰となった動力の一部を利用して当該温調流路１２７を流れる冷媒の流速を上げ、温調流路１２７の表面との間の粘性底層を薄くすることにより、マイクロナノバブルを混入しない場合と同程度の冷却効率（熱交換率）を確保できるように供給ポンプ２３の出力が設定されている。

更にプラズマ処理装置１は、既述の高周波電源１０２、１０４やポンプ２３、３５、コントロールバルブ２４等の動作を制御する制御部４を備えている。制御部４は例えば図示しないＣＰＵとプログラムとを備えたコンピュータからなり、プログラムには当該プラズマ処理装置１によってウエハＷをエッチングする動作や、供給ポンプ２３や循環ポンプ３５を起動／停止する動作、温度計測手段１２８からの温度信号に基づいてコントロールバルブ２４を開閉する動作等に係る制御等についてのステップ（命令）群が組まれている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

以下、上述の構成を有するプラズマ処理装置１及び冷媒供給部２の作用について説明する。冷媒供給部２においては、まず循環ポンプ３５を稼動して貯留部２１内で冷媒を循環させた状態で待機し、例えばボイド率にして１％〜数％程度の一定濃度のマイクロナノバブルを冷媒内に供給する。そして供給ポンプ２３を稼動させ、例えば温度計測手段１２８の温度検出値が設定値である例えば−２０℃に近づくようにコントロールバルブ２４の開度やチラー２６への冷却剤の供給量を調節する。

以上の準備を終えたら、プラズマ処理装置１側では図示しない外部の搬送装置により搬送口１１２を介して処理容器１１内にウエハＷを搬入し、これを載置台１２上に載置する。ウエハＷが載置され、ゲートバルブ１１３を閉じて処理容器１１内を密閉したら、直流電源１０１より静電チャック１２３内のチャック電極１２４に電力を供給して当該静電チャック１２３の絶縁層１２５上にウエハＷを固定し、処理ガス供給管１３１より処理容器１１内に処理ガスを供給しながら、排気管１１１を介して真空ポンプにより処理容器１１内を所定の真空雰囲気に維持する。そして上部電極１３、下部電極１２１に所定の高周波電力を印加して、処理ガスをプラズマ化し、ウエハＷ表面に形成された被エッチング膜をエッチングする。

このエッチングの際にプラズマから供給されるエネルギーによってウエハＷの温度が上昇するのを防止するため、ウエハＷの熱はバックサイドガス、下部電極１２１を介して温調流路１２７内を通流する冷媒に吸収され、冷媒と共に載置台１２から排出される。ウエハＷからの熱を吸収した冷媒はチラー２６にて冷却された後、貯留部２１へと戻る。

こうして載置台１２上のウエハＷを冷却する際に、下部電極１２１に設けられた温度計測手段１２８の温度検出値が既述の設定値よりも低い場合にはコントロールバルブ２４の開度を絞り、冷媒の供給量を少なくして載置台１２からの抜熱量を小さくする一方で、温度検出値が設定値よりも高くなった場合にはコントロールバルブ２４を開いて、冷媒の供給量を増やし、抜熱量を大きくすることで載置台１２上のウエハＷの温度コントロールがなされる。

このようにウエハＷの温度コントロールを行いながら予め設定時間エッチングを実行したら、高周波電力の印加及びガスの供給を停止してエッチング処理を終え、搬送口１１２を介してウエハＷを搬出する。そして以上に説明した一連の工程を各ウエハＷに対して行い、これらの動作期間中、冷媒により載置台の温調が行われる。

以上に説明した実施の形態によれば以下のような効果がある。バブル発生手段３によりマイクロバブル等の微細な気泡を含んだ冷媒を温調部としての下部電極１２１内に形成された温調流路１２７内に通流させるので、冷媒内の気泡と温調流路１２７表面との間に滑りが生じて冷媒の見かけの粘性が小さくなる。一方、温調体である載置台１２内の温調流路１２７は屈曲していてコンダクタンスが小さいため、高い熱交換率を得ながら冷媒を循環させるためには供給ポンプ２３に大きな動力を必要としていたが、冷媒の見かけの粘性が低下し、温調流路１２７等を通流する際の圧力損失が低下することから供給ポンプ２３に必要な動力を低減することができる。

また既述のように冷媒にマイクロナノバブルを混入することによって冷媒の比熱が低下するが、冷媒の見かけ上の粘性を下げるための気泡の占める割合は例えば１ｗｔ％程度と小さいことから比熱の低下の程度はかなり小さい。このため比熱の低下に伴い冷媒の流速をその分大きくしたとしても、その流速増大分の程度も小さい。更にまたバブル発生手段３に冷媒を送る循環ポンプ３５の動力は、前記供給ポンプ２３に比べればかなり小さく（特に、供給ポンプ２３の吐出側にバブル発生手段３がないので圧力損失が小さくて済み）、結局、冷媒の供給ポンプ２３の動力削減効果が大きく、温調システム（冷媒供給部２）全体で見れば省エネルギーに寄与する。

また別の見方をすれば冷媒の圧力損失が低下することから、従来と同じ動力を用いて（厳密には比熱のわずかな低下に伴う動力の増加分が含まれるが）、冷媒の流速を速くすることができる。このため熱交換率高めることができ、その結果チラー２６における冷却に必要なエネルギーを低減し、やはり省エネルギーに寄与するといえる。

更にまた別の見方をすると、冷媒の圧力損失が低下して従来と同じ動力を用いて冷媒の流速を速くし、冷媒の温度をそのままにした場合（チラー２６での冷却に必要なエネルギーを低減しなかった場合）には、被温調体であるウエハＷを温調するのに必要な時間が短くなって、応答性を向上させることもできるという効果もある。

以上に説明した実施の形態に係るプラズマ処理装置１において、マイクロバブル発生用の循環ポンプ３５を新たに設けることによる消費動力の増加を抑えるため、例えば図３（ａ）に示すようにプラズマ処理装置１からのリターンライン２５を流れる冷媒の一部をバブル発生手段３の冷媒供給管３３と接続し、貯留部２１へと還流する冷媒をバブル発生手段３に供給するように構成してもよい。この場合には例えばチラー２６とバブル発生手段３の筐体部３１との間のリターンライン２５を分岐させ、分岐した一方側のリターンライン２５（分岐管路）とバブル発生手段３の冷媒供給管３３との間にコントロールバルブ２７を設けると共に、もう一方のリターンライン２５は貯留部２１へ冷媒を直接戻すように構成することにより、バブル発生手段３へ供給する冷媒量が一定となるようにコントロールすることができる。

また供給ポンプ２３の動力を利用する他の実施の形態として、図３（ｂ）に示すように供給ポンプ２３の吐出部にてフィードライン２２を分岐させて分岐ライン２８（分岐管路）を設け、温調流路１２７に送り出される冷媒の一部を分流してバブル発生手段３に供給するように構成してもよい。この場合にも分岐ライン２８と冷媒供給管３３との接続部の手前で分岐ライン２８を更に分岐させ、その一方をコントロールバルブ２７を介して冷媒供給管３３と接続し、他方を貯留部２１へ冷媒を直接戻すように構成することによりバブル発生手段３への冷媒の供給量を一定とすることができる。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）の各図においては、図示の簡便のためプラズマ処理装置１本体を簡略化して表示した。

また以上に説明した実施の形態では、プラズマ処理装置１の載置台１２上に載置されたウエハＷを冷却するための温調部にマイクロナノバブルを混入した冷媒を通流させた例について説明したが、このような冷媒を適用可能な温調部は載置台１２の例に限られるものではない。例えば図４に示した第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置１ａは、処理ガスをプラズマ化することにより生じる反応生成物の処理容器１１内面への付着を防止することを目的として設置される内壁板５を備えている。この内壁板５は当該内壁板５の表面を冷却するための温調部として構成されており、その内部には、冷媒を通流させることにより被温調体としての内壁板５表面を冷却するための温調流路５１が形成されている。なお、当該実施の形態においては、処理容器１１は例えば角筒形状に構成されており、内壁板５は四方の内壁面夫々に絶縁性の固定部材５２を介して固定されている。また図中の５３は内壁板５の壁面温度を計測するための、例えば熱電対等からなる温度計測手段である。

そして当該第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置１ａも、図１にて説明した第１の実施の形態と同様の構成を有する冷媒供給部２を備え、マイクロナノバブルを混入した冷媒を温調流路５１へと供給することができるようになっている。当該第２の実施の形態においては、冷媒として水を採用している点と、フィードライン２２を内壁板５の入口部に接続し、リターンライン２５を内壁板５の出口部に接続している点と、が第１の実施の形態と異なっている。

また、四方の内壁面夫々に設けられた内壁板５は、共通の供給ポンプ２３からのフィードライン２２を分岐させて夫々の内壁板５に冷媒を供給するように構成してもよいし、夫々の内壁板５に対応する供給ポンプ２３、フィードライン２２、リターンライン２５等を４セット設け、例えば共通の貯留部２１から各内壁板５に冷媒を独立して供給するように構成してもよい。なお図４には、１つの内壁板５についての冷媒の通流経路２２、５１、２５を代表して示し、他の内壁板５に係る通流経路２２、５１、２５の記載は省略した。以上の構成を備えることにより、当該第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置１ａにおいても、冷媒が経路２２、５１、２５を流れる際に生じる圧力損失を低減することができる。

以上に説明した第１、第２の実施の形態においては、プラズマ処理装置１、１ａの載置台１２や内壁板５を冷却する場合について説明したが、上部電極１３内に流路を設けて上部電極１３の下面の温度を調整する場合にも本発明を適用することができる。更にまたバッチ式の熱処理装置の炉体、例えばウエハＷを熱処理する縦型熱処理装置の炉体の外装体内に流路を設けて冷却する場合、あるいはレジスト液等の塗布膜をウエハＷに形成し、その後ベークを行った後にウエハＷを冷却する冷却プレートの温調等に対しても適用することができる。またマイクロバブルを混入した温調用の液体を通流させて被温調体の温調を行う技術は、被温調体を加熱する場合にも適用することができる。

更に温調用の液体中にマイクロバブルを混入する手法も実施の形態に示した液体の旋回流を用いて気流を切断、粉砕することによりマイクロナノバブルを発生させる手法に限定されるものでははない。例えば、液体の一部を電気分解したり、当該液体に超音波を印加したりすることにより、例えば数百ｎｍ以下の気泡径を有する、マイクロナノバブルよりも小さなナノバブルを発生させ、こうしたナノバブルを含む液体を用いて温調を行うようにしてもよい。

実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す説明図である。上記実施の形態に適用されるバブル発生手段の構成及びマイクロナノバブルの発生機構を示す説明図である。上記実施の形態の変形例を示す説明図である。第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す説明図である。

符号の説明

Ｗウエハ
１、１ａ
プラズマ処理装置
１１処理容器
１２載置台
１３上部電極
１０１直流電源
１０２高周波電源
１０４高周波電源
１１１排気管
１１２搬送口
１１３ゲートバルブ
１１４絶縁部材
１２１下部電極
１２２絶縁部材
１２３静電チャック
１２４チャック電極
１２５絶縁層
１２６フォーカスリング
１２７温調流路
１２８温度計測手段
１３１処理ガス供給管
２冷媒供給部
２１貯留部
２２フィードライン
２３供給ポンプ
２４コントロールバルブ
２５リターンライン
２６チラー
２７コントロールバルブ
２８分岐ライン
２９冷却器
２６１胴部
２６２伝熱管
２９１冷凍機
３バブル発生手段
３１筐体部
３２ガス供給管
３３冷媒供給管
３４吐出ポート
３５循環ポンプ
４制御部
５内壁板
５１温調流路
５２固定部材
５３温度計測手段

Claims

内部に温調用の液体を通流させるための流路が形成された温調部と、
前記流路に液体を循環して供給するための液体循環路と、
この液体循環路内に設けられた送液手段と、
前記流路から排出された液体を温調する手段と、
前記液体循環路に設けられ、浮力がほぼゼロであり且つ正及び負の一方に帯電している微小な気泡を液体内に発生させるバブル発生手段と、を備えたことを特徴とする温調装置。
前記気泡はマイクロバブル、マイクロナノバブルまたはナノバブルの少なくともいずれかに相当する気泡径を持つことを特徴とする請求項１に記載の温調装置。
前記バブル発生手段は、気体と液体とを混合して当該液体中に気泡を発生させる筐体部と、この筐体部に気体及び液体を夫々供給する給気部並びに給液部と、前記筐体部で発生した気泡を含む液体を、前記液体循環路に設けられ、温調用の液体を貯留するための貯留部へ吐出する吐出部と、を備え、
前記貯留部に貯溜されている液体から抜き出された液体を前記給液部に循環供給するための、前記送液手段とは別個の循環ポンプを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の温調装置。
前記バブル発生手段は、気体と液体とを混合して当該液体中に気泡を発生させる筐体部と、この筐体部に気体及び液体を夫々供給する給気部並びに給液部と、前記筐体部で発生した気泡を含む液体を、前記液体循環路に設けられ、温調用の液体を貯留するための貯留部へ吐出する吐出部と、を備え、
前記給液部には、前記液体循環路を構成する管路から分岐された分岐管路が接続され、前記送液手段の駆動力を利用して当該給液部に温調用の液体が供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の温調装置。
前記温調部は、半導体製造装置を構成する部材に組み合わせて設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の温調装置。
温調部の内部に形成された流路に、液体循環路を介して温調用の液体を循環供給する工程と、
前記流路から排出された前記温調用の液体を温調する工程と、
前記液体循環路を循環する前記温調用の液体内に、浮力がほぼゼロでありかつ正及び負の一方に帯電している微小な気泡を発生させる工程と、を含むことを特徴とする温調方法。
前記気泡は、マイクロバブル、マイクロナノバブルまたはナノバブルのいずれかに相当する気泡径を有するものであることを特徴とする請求項６記載の温調方法。
コンピュータ上で動作するプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは、請求項６または７に記載された温調方法を実施するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。