JP2016121801A - Tube and method of supplying heat medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の種々の側面及び実施形態は、チューブおよび熱媒体供給方法に関する。 Various aspects and embodiments of the present invention relate to a tube and a heating medium supply method.
半導体基板を処理する基板処理装置等において、装置内の部材の温度を制御する場合、例えば、温度制御の対象となる部材に熱交換部材を接触させ、熱交換部材中に熱媒体を流通させる。これにより、熱交換部材を介して温度制御の対象となる部材と熱媒体との間で熱交換が行われる。そして、基板処理装置の外部に設けられた温度制御装置によって、熱媒体の温度を制御することにより、基板処理装置内の部材の温度を制御することができる。熱交換部材と温度制御装置とは、チューブにより接続され、当該チューブの内部を熱媒体が流れる。 In a substrate processing apparatus or the like that processes a semiconductor substrate, when controlling the temperature of a member in the apparatus, for example, a heat exchange member is brought into contact with a member that is a target of temperature control, and a heat medium is circulated in the heat exchange member. As a result, heat exchange is performed between the heat control medium and the member to be temperature controlled via the heat exchange member. And the temperature of the member in a substrate processing apparatus is controllable by controlling the temperature of a heat medium with the temperature control apparatus provided outside the substrate processing apparatus. The heat exchange member and the temperature control device are connected by a tube, and the heat medium flows through the tube.
熱媒体には、絶縁性を有する材料が用いられることが多い。そのため、熱媒体がチューブ内を流れる際の摩擦により、チューブの内壁に静電気が帯電する。チューブに帯電した静電気の電圧が一定値を超えると、放電が起り、チューブの内壁が損傷する。これを回避するために、チューブを導電性を有する抵抗値の低い材料により形成し、チューブをアースに接続することにより、チューブに帯電した静電気を逃がすように構成される場合がある。しかし、熱交換部材がアース電位と異なる電位に設定される場合、熱交換部材と温度制御装置との間を、アースに接続された抵抗値の低い導電性のチューブで接続することはできない。 For the heat medium, an insulating material is often used. Therefore, static electricity is charged on the inner wall of the tube due to friction when the heat medium flows through the tube. When the electrostatic voltage charged on the tube exceeds a certain value, discharge occurs and the inner wall of the tube is damaged. In order to avoid this, there is a case where the tube is formed of a material having a low resistance value having conductivity, and the tube is connected to the ground so that static electricity charged in the tube can be released. However, when the heat exchange member is set to a potential different from the ground potential, the heat exchange member and the temperature control device cannot be connected by a conductive tube having a low resistance value connected to the ground.
そこで、絶縁性のチューブ内に、熱媒体が流れる方向に沿ってチューブの一端から他端まで延在する導電性のワイヤを配置し、ワイヤの一端をチューブの外部へ導出してアースに接続する技術が知られている。これにより、チューブ内に熱媒体を流した際にチューブと熱媒体との間に発生する静電気を、ワイヤを介して外部へ逃がすことができる。 Therefore, a conductive wire extending from one end of the tube to the other end along the direction in which the heat medium flows is disposed in the insulating tube, and one end of the wire is led out of the tube and connected to the ground. Technology is known. As a result, static electricity generated between the tube and the heat medium when the heat medium flows through the tube can be released to the outside through the wire.
ところで、チューブ内に配置されたワイヤにより、チューブと熱媒体との間に発生する静電気をチューブの外部へ逃がす場合、チューブ内の熱媒体の流れに応じて、ワイヤの他端が熱媒体中を漂うことになる。これにより、ワイヤに断続的に負荷がかかり、ワイヤが切れたり、外れたりする場合がある。ワイヤが切れたり外れたりした場合、熱媒体の流れを制御するポンプや温度制御装置の内部が、切れたワイヤにより破損する場合がある。 By the way, when the static electricity generated between the tube and the heat medium is released to the outside by the wire arranged in the tube, the other end of the wire passes through the heat medium according to the flow of the heat medium in the tube. Will drift. Thereby, a load is intermittently applied to the wire, and the wire may be cut or disconnected. When the wire is cut or disconnected, the inside of the pump or the temperature control device that controls the flow of the heat medium may be damaged by the cut wire.
また、チューブ内を熱媒体が流れる方向と、チューブ内のワイヤの一端から他端へ向かう方向とが逆になると、ワイヤがチューブに接続された熱交換部材や温度制御装置内に進入してしまう。これにより、熱交換部材内の流路が塞がれたり、熱媒体の流れを制御するポンプや温度制御装置の内部が破損する場合がある。そのため、チューブを取り付けた後に、熱媒体が流れる方向を変更することができない。 Also, if the direction in which the heat medium flows through the tube and the direction from one end of the wire in the tube toward the other end are reversed, the wire enters the heat exchange member or temperature control device connected to the tube. . Thereby, the flow path in the heat exchange member may be blocked, or the inside of the pump or temperature control device that controls the flow of the heat medium may be damaged. For this reason, the direction in which the heat medium flows cannot be changed after the tube is attached.
本発明の一側面におけるチューブは、基板処理装置内に設けられ、前記基板処理装置内の温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材に、前記基板処理装置の外部から供給された絶縁性の熱媒体を供給するチューブであって、導電性を有する材料により形成された導電性チューブと、絶縁性を有する材料により形成された絶縁性チューブと、前記導電性チューブと前記絶縁性チューブとを中継する中継部材とを備える。 The tube according to one aspect of the present invention is provided in a substrate processing apparatus, and an insulating material supplied from the outside of the substrate processing apparatus to a heat exchange member that performs heat exchange with a temperature control object in the substrate processing apparatus. A tube for supplying a heat medium, the conductive tube formed of a conductive material, the insulating tube formed of an insulating material, and the relay between the conductive tube and the insulating tube A relay member.
本発明の種々の側面及び実施形態によれば、熱媒体が流れるチューブに接続された装置が破損するリスクを抑えると共に、当該チューブへの静電気の帯電量を低減することができる。 According to various aspects and embodiments of the present invention, it is possible to reduce the risk of damage to an apparatus connected to a tube through which a heat medium flows, and to reduce the amount of electrostatic charge on the tube.
開示するチューブは、1つの実施形態において、基板処理装置内に設けられ、基板処理装置内の温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材に、基板処理装置の外部から供給された絶縁性の熱媒体を供給するチューブであって、導電性を有する材料により形成された導電性チューブと、絶縁性を有する材料により形成された絶縁性チューブと、導電性チューブと絶縁性チューブとを中継する中継部材とを備える。 In one embodiment, the disclosed tube is provided in a substrate processing apparatus, and an insulating material supplied from the outside of the substrate processing apparatus to a heat exchange member that performs heat exchange with a temperature control object in the substrate processing apparatus. A tube that supplies a heat medium, and is a relay that relays between a conductive tube formed of a conductive material, an insulating tube formed of an insulating material, and the conductive tube and the insulating tube. A member.
また、開示するチューブの1つの実施形態において、導電性チューブは、絶縁性チューブより長くてもよい。 Also, in one embodiment of the disclosed tube, the conductive tube may be longer than the insulating tube.
また、開示するチューブの1つの実施形態において、導電性チューブの一端は、基板処理装置の筐体に電気的に接続され、導電性チューブの他端は、中継部材に接続され、絶縁性チューブの一端は、中継部材に接続され、絶縁性チューブの他端は、熱交換部材に接続されていてもよい。 In one embodiment of the disclosed tube, one end of the conductive tube is electrically connected to the housing of the substrate processing apparatus, the other end of the conductive tube is connected to the relay member, and the insulating tube One end may be connected to the relay member, and the other end of the insulating tube may be connected to the heat exchange member.
また、開示するチューブの1つの実施形態において、導電性チューブの少なくとも一部は、蛇腹状に形成され、絶縁性チューブの少なくとも内壁は、導電性チューブにおいて蛇腹状に形成された部分の内壁よりも平滑であってもよい。 Further, in one embodiment of the disclosed tube, at least a part of the conductive tube is formed in a bellows shape, and at least an inner wall of the insulating tube is more than an inner wall of a portion of the conductive tube formed in a bellows shape. It may be smooth.
また、開示するチューブの1つの実施形態において、導電性チューブは、ステンレス、アルミニウム、炭素鋼、または銅の少なくともいずれかを含有する材料により形成されてもよい。 In one embodiment of the disclosed tube, the conductive tube may be formed of a material containing at least one of stainless steel, aluminum, carbon steel, and copper.
また、開示するチューブの1つの実施形態において、導電性チューブは、絶縁性を有する材料により形成された外部チューブと、導電性を有する材料により形成され、外部チューブの内壁を覆う被膜とを有してもよい。 In one embodiment of the disclosed tube, the conductive tube includes an outer tube formed of an insulating material and a coating that is formed of a conductive material and covers the inner wall of the outer tube. May be.
また、開示するチューブの1つの実施形態において、絶縁性チューブは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、その他フッ素系樹脂(例えばPFEまたはFEPなど)の少なくともいずれかを含有する材料により形成されてもよい。 In one embodiment of the disclosed tube, the insulating tube may be formed of a material containing at least one of polytetrafluoroethylene (PTFE) and other fluorine-based resins (for example, PFE or FEP). .
また、開示するチューブの1つの実施形態において、中継部材は、ステンレス、アルミニウム、炭素鋼、または銅の少なくともいずれかを含有する材料により形成されてもよい。 In one embodiment of the disclosed tube, the relay member may be formed of a material containing at least one of stainless steel, aluminum, carbon steel, and copper.
また、開示する熱媒体供給方法は、1つの実施形態において、基板処理装置内に設けられ、導電性を有する材料により形成された導電性チューブと、絶縁性を有する材料により形成された絶縁性チューブと、導電性チューブと絶縁性チューブとを中継する中継部材とを備えるチューブを用いて、基板処理装置内の温度制御対象熱交換を行う熱交換部材に、基板処理装置の外部から供給された絶縁性の熱媒体を供給する。 In one embodiment, the disclosed heat medium supply method includes a conductive tube formed in a substrate processing apparatus and formed from a conductive material, and an insulating tube formed from an insulating material. Insulation supplied from the outside of the substrate processing apparatus to the heat exchange member that performs heat control target heat exchange in the substrate processing apparatus using a tube including a relay member that relays the conductive tube and the insulating tube Supply of heat medium.
また、開示するチューブは、1つの実施形態において、基板処理装置内に設けられ、基板処理装置内の温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材に、基板処理装置の外部から供給された絶縁性の熱媒体を供給するチューブであって、少なくとも内壁が、帯電量が1kV以下となる導電性材料で形成されている。 In addition, in one embodiment, the disclosed tube is provided in a substrate processing apparatus, and an insulation supplied from the outside of the substrate processing apparatus to a heat exchange member that exchanges heat with an object to be controlled in the substrate processing apparatus. A heat supply medium, and at least the inner wall is formed of a conductive material having a charge amount of 1 kV or less.
また、開示するチューブは、1つの実施形態において、絶縁性を有する材料により形成された外部チューブと、導電性材料により形成され、外部チューブの内壁を覆う被膜とを有してもよい。 In one embodiment, the disclosed tube may include an outer tube formed of an insulating material and a coating that is formed of a conductive material and covers the inner wall of the outer tube.
また、開示するチューブの1つの実施形態において、導電性材料は、カーボン含有材料であってもよい。 In one embodiment of the disclosed tube, the conductive material may be a carbon-containing material.
また、開示するチューブの1つの実施形態において、導電性材料の単位長さあたりの抵抗値は、3kΩ/mm〜23kΩ/mmの範囲内の抵抗値であってもよい。 Further, in one embodiment of the disclosed tube, the resistance value per unit length of the conductive material may be a resistance value within a range of 3 kΩ / mm to 23 kΩ / mm.
また、開示するチューブの1つの実施形態において、チューブの少なくとも一部は、蛇腹状に形成されていてもよい。 Moreover, in one embodiment of the disclosed tube, at least a part of the tube may be formed in a bellows shape.
また、開示する熱媒体供給方法は、1つの実施形態において、基板処理装置内に設けられ、少なくとも内壁が、帯電量が1kV以下となる導電性材料で形成されているチューブを用いて、基板処理装置内の温度制御対象熱交換を行う熱交換部材に、基板処理装置の外部から供給された絶縁性の熱媒体を供給する。 In one embodiment, the disclosed heat medium supply method is provided in a substrate processing apparatus, and at least an inner wall is formed by using a tube formed of a conductive material having a charge amount of 1 kV or less. An insulating heat medium supplied from the outside of the substrate processing apparatus is supplied to a heat exchange member that performs heat control target heat exchange in the apparatus.
以下に、開示するチューブおよび熱媒体供給方法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、本実施形態により開示される発明が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。 Hereinafter, embodiments of the disclosed tube and heat medium supply method will be described in detail based on the drawings. In addition, the invention disclosed by this embodiment is not limited. In addition, the embodiments can be appropriately combined within a range that does not contradict processing contents.
(実施形態)
図1は、基板処理装置100の一例を示す概略断面図である。図1に示す基板処理装置100は、気密に構成され、アースに接続された処理容器1を有する。処理容器1は、円筒状に形成され、上下に、上部容器1aと下部容器1bとに分けられる。上部容器1aおよび下部容器1bは、例えばアルミニウム等の導電性を有する材料により形成され、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されている。下部容器1b内には、被処理体である半導体ウエハWを略水平に支持する載置台2が設けられている。
(Embodiment)
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the
載置台2は、その基材2aが、例えばアルミニウム等の導電性を有する材料で構成されており、下部電極として機能する。この載置台2は、絶縁板3上に設けられた導体の支持台4に支持されている。また、載置台2の上方の外周には、例えば単結晶シリコン等で形成されたフォーカスリング5が設けられている。さらに、載置台2の外周には、載置台2および支持台4の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材3aが設けられている。
The mounting table 2 has a
載置台2の上方には、載置台2と略平行に対向するように、換言すれば、載置台2上に載置された半導体ウエハWと対向するように、上部電極として機能するシャワーヘッド16が設けられている。シャワーヘッド16と載置台2とは、一対の電極(上部電極と下部電極)として機能する。載置台2の基材2aには、整合器11aを介して高周波電源10aが接続されている。また、載置台2の基材2aには、整合器11bを介して高周波電源10bが接続されている。高周波電源10aは、プラズマの発生に用いられる所定の周波数(例えば100MHz)の高周波電力を載置台2の基材2aに供給する。また、高周波電源10bは、イオンの引き込み(バイアス)に用いられる所定の周波数の高周波電力であって、高周波電源10aよりも低い周波数(例えば、13MHz)の高周波電力を載置台2の基材2aに供給する。
Above the mounting table 2, the
載置台2の上面には、半導体ウエハWを静電吸着するための静電チャック6が設けられている。静電チャック6は、絶縁体6bと、絶縁体6bの内部に設けられた電極6aとを有し、電極6aには直流電源12が接続されている。そして、静電チャック6は、直流電源12から印加された直流電圧により静電チャック6の表面に発生したクーロン力によって、半導体ウエハWを吸着保持する。
An
載置台2の内部には、ガルデン(登録商標)等のフッ素系の熱媒体が流れる流路2bが形成されており、流路2bには内部配管2cおよび2dが接続されている。なお、熱媒体は、温度制御の対象となる部材の冷却に用いられてもよく、加熱に用いられてもよい。内部配管2cは、外部配管32cを介して温度制御装置30に接続され、内部配管2dは、外部配管32dを介して温度制御装置30に接続されている。温度制御装置30から外部配管32cおよび内部配管2cを介して基材2aに供給された熱媒体は、基材2a内の流路2bを循環する際に基材2aとの間で熱交換を行い、内部配管2dおよび外部配管32dを介して温度制御装置30へ戻される。温度制御装置30によって熱媒体の温度を制御することにより、支持台4および載置台2の温度を所定の範囲内に制御することができる。
A
また、載置台2には、載置台2を貫通するように、半導体ウエハWの裏面側にヘリウムガス等の冷却ガス(バックサイドガス)を供給するための配管18が設けられている。配管18は、図示しないバックサイドガス供給源に接続されている。これらの構成によって、載置台2の上面に静電チャック6によって吸着保持された半導体ウエハWの温度を、所定の範囲内に制御することができる。
The mounting table 2 is provided with a
上記したシャワーヘッド16は、処理容器1における下部容器1bの上部の開口を塞ぐように下部容器1bの上部に設けられている。シャワーヘッド16は、本体部16aと電極板をなす上部天板16bとを備えており、絶縁性部材17を介して下部容器1bの上部に支持されている。本体部16aは、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等により形成され、その下部に上部天板16bを着脱自在に支持する。上部天板16bは、例えば石英等のシリコン含有物質で形成される。
The
本体部16aの内部には、ガス拡散室16cが形成されている。ガス拡散室16cの下部に位置するように、本体部16aの底部には、多数のガス通流孔16eが形成されている。また、上部天板16bには、当該上部天板16bを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔16fが形成されており、それぞれのガス導入孔16fは、上記したガス通流孔16eに連通している。
A
また、本体部16aには、ガス拡散室16cへ処理ガスを導入するためのガス導入口16gが形成されている。ガス導入口16gには、配管15aの一端が接続されており、配管15aの他端には、弁V1およびマスフローコントローラ(MFC)15cを介して、エッチング用の処理ガスを供給する処理ガス供給源15が接続されている。
The
処理ガス供給源15から供給された処理ガスは、配管15aを介してガス拡散室16cに供給される。そして、ガス拡散室16cに供給された処理ガスは、ガス拡散室16c内を拡散し、それぞれのガス通流孔16eおよびガス導入孔16fを介して、シャワーヘッド16の下方にシャワー状に供給される。
The processing gas supplied from the processing
本体部16aの上面には、内部にガルデン等の熱媒体が流通する流路16kが形成された熱交換部材16jが設けられている。熱交換部材16jは、金属等の熱伝導率の高い材料により形成される。熱交換部材16j内の流路16kには、継手22aおよび継手22bが接続されている。継手22aには、チューブ20aの一端が接続され、チューブ20aの他端は、上部容器1aの開口に設けられた継手21aの一端に接続される。継手21aの他端は、外部配管31aを介して温度制御装置30に接続される。
On the upper surface of the
また、継手22bには、チューブ20bの一端が接続され、チューブ20bの他端は、上部容器1aの開口に設けられた継手21bの一端に接続される。継手21bの他端は、外部配管31bを介して温度制御装置30に接続される。本実施例において、外部配管31aおよび31bは、例えば金属等の導電性を有する材料により形成される。また、本実施例において、外部配管31aおよび31bは、基板処理装置100の筐体である上部容器1aを介してアースに接続されている。
One end of the
温度制御装置30から外部配管31aおよびチューブ20aを介して熱交換部材16jの流路16kに供給された熱媒体は、熱交換部材16j内の流路16kを循環する際に熱交換部材16jを介して、シャワーヘッド16との間で熱交換を行い、チューブ20bおよび外部配管31bを介して温度制御装置30へ戻る。温度制御装置30によって熱媒体の温度を制御することにより、熱交換部材16jを介してシャワーヘッド16の温度を所定の範囲内に制御することができる。
The heat medium supplied from the
上記した上部電極としてのシャワーヘッド16には、ローパスフィルタ(LPF)51を介して可変直流電源52が電気的に接続されている。可変直流電源52は、スイッチ53により直流電力の供給および遮断が制御可能となっている。可変直流電源52の電流および電圧ならびにスイッチ53のオンおよびオフは、後述する制御部60によって制御される。なお、後述するように、高周波電源10aおよび高周波電源10bから高周波電力が載置台2に供給されて処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部60によりスイッチ53がオンとされ、上部電極としてのシャワーヘッド16に所定の直流電圧が印加される。
A variable
下部容器1bの底部には、排気口71が形成されている。排気口71には、排気管72を介して排気装置73が接続されている。排気装置73は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理容器1内を所定の真空度まで減圧することができる。また、下部容器1bの側壁には、開口部74が設けられており、開口部74には、当該開口部74を開閉するゲートバルブ75が設けられている。
An
下部容器1bの内壁には、内壁の面に沿って、デポシールド76および77が、着脱自在に設けられている。デポシールド76および77は、下部容器1bの内壁にエッチング副生物(デポ)が付着することを防止する機能を有する。また、デポシールド77は、下部電極として機能する載置台2、内壁部材3a、および支持台4の外周面を覆うように設けられている。静電チャック6上に吸着保持された半導体ウエハWと略同じ高さのデポシールド76の位置には、直流的にグランドに接続された導電性部材(GNDブロック)79が設けられている。導電性部材79により、処理容器1内の異常放電が抑制される。
Depot shields 76 and 77 are detachably provided on the inner wall of the
また、処理容器1の周囲には、同心円状にリング磁石80が配置されている。リング磁石80は、シャワーヘッド16と載置台2との間の空間に磁場を形成する。リング磁石80は、図示しない回転機構により回転自在に保持されている。
A
上記した構成の基板処理装置100は、制御部60によって、その動作が統括的に制御される。制御部60には、CPU(Central Processing Unit)を備え、基板処理装置100の各部を制御するプロセスコントローラ61と、ユーザインターフェース62と、記憶部63とが設けられている。ユーザインターフェース62は、工程管理者が基板処理装置100を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、基板処理装置100の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等である。
The operation of the
記憶部63には、基板処理装置100において各種処理を実現するための処理条件データ等を含むレシピや、制御プログラム(ソフトウエア)が格納されている。そして、プロセスコントローラ61が、ユーザインターフェース62からの指示に応じて任意のレシピを記憶部63から呼び出して実行することにより、基板処理装置100によって所望の処理が行われる。また、処理条件データ等を含むレシピや制御プログラムは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体(例えば、ハードディスク、CD、フレキシブルディスク、半導体メモリ等)などに格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば通信回線を介して伝送されたものを利用したりすることも可能である。
The
ここで、シャワーヘッド16の上面には、内部に熱媒体が流通する熱交換部材16jが設けられており、熱交換部材16j内を流通する熱媒体によって、シャワーヘッド16の温度が所定の範囲内に制御される。熱交換部材16j内を流通する熱媒体は、外部配管31aおよびチューブ20aを介して温度制御装置30から供給され、熱交換部材16jとの熱交換後に、チューブ20bおよび外部配管31bを介して温度制御装置30へ戻される。本実施例において、熱媒体としては、ガルデン等の絶縁性を有する材料が用いられる。
Here, a
絶縁性の熱媒体が、絶縁性を有する材料で形成されたチューブ内を流れると、熱媒体とチューブの内壁との摩擦により静電気が発生し、チューブの内壁に帯電する。静電気の帯電量がチューブの耐圧を超えると、チューブ内で放電が発生し、放電によりチューブの内壁が損傷する場合がある。 When the insulating heat medium flows through the tube formed of an insulating material, static electricity is generated due to friction between the heat medium and the inner wall of the tube, and the inner wall of the tube is charged. When the amount of electrostatic charge exceeds the pressure resistance of the tube, a discharge occurs in the tube, and the inner wall of the tube may be damaged by the discharge.
これを回避するために、チューブ全体を導電性を有する抵抗値の低い材料で形成し、チューブをアース等の基準電位に接続することにより、熱媒体とチューブの内壁との摩擦により発生した静電気を外部へ逃がすことが考えられる。しかし、温度を制御する対象となる部材の電位を、チューブが接続される基準電位とは異なる電位としてプロセスが実行される場合には、導電性を有する抵抗値の低い材料で形成されたチューブを用いることができない。 In order to avoid this, the entire tube is made of a conductive material with low resistance, and the tube is connected to a reference potential such as ground, so that static electricity generated by friction between the heat medium and the inner wall of the tube can be prevented. It is possible to escape to the outside. However, if the process is executed with the potential of the member whose temperature is to be controlled being different from the reference potential to which the tube is connected, a tube made of a material with low resistance and conductivity is used. Cannot be used.
また、導電性を有する抵抗値の低い材料で形成されたチューブには、熱伝導率の高い材質が多いため、IN/OUTの双方向に熱が逃げる状態になり得る。従って熱的に安定な状態を保つことが難しい。そこで、以下では、絶縁性の熱媒体の流通による静電気の帯電量を低減することができるチューブの構造を検討した。 In addition, since a tube formed of a conductive material having a low resistance value has many materials having high thermal conductivity, heat can escape in both directions of IN / OUT. Therefore, it is difficult to maintain a thermally stable state. Therefore, in the following, the structure of a tube capable of reducing the amount of electrostatic charge due to the circulation of an insulating heat medium was examined.
[実施例1]
図2は、実施例1におけるチューブ20の一例を示す断面図である。本実施例におけるチューブ20は、第1のチューブ200、中継部材201、および第2のチューブ202を備える。なお、本実施例におけるチューブ20は、機械的強度を増加させるために、外側が熱収縮チューブやガラスブレード等の保護膜で覆われていてもよい。
[Example 1]
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of the
第1のチューブ200は、絶縁性を有する材料により形成される。絶縁性を有する材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、その他フッ素系樹脂(例えば、PFE、FEPなど)の少なくともいずれかが含まれる。第1のチューブ200の一端は、継手22を介して熱交換部材16jの流路16kに接続される。第1のチューブ200の他端は、中継部材201の一端に接続される。
The
中継部材201は、導電性を有する材料により形成され、第1のチューブ200および第2のチューブ202を中継する。中継部材201は、例えば、ステンレス、アルミニウム、炭素鋼、または銅の少なくともいずれかを含有する金属により形成される。中継部材201の一端は、第1のチューブ200の他端に接続され、中継部材201の他端は、第2のチューブ202の一端に接続される。
The
第2のチューブ202は、導電性を有する材料により形成される。本実施例において、第2のチューブ202は、例えば、ステンレス、アルミニウム、または銅の少なくともいずれかを含有する金属により形成される。また、第2のチューブ202は、第1のチューブ200よりも長い。
The
第2のチューブ202の一端は、中継部材201の他端に接続され、第2のチューブ202の他端は、導電性を有する材料により形成された継手21に接続される。継手21は、アース等の基準電位に接続される。これにより、熱媒体の流通経路は、例えば図3のようになる。図3は、実施例1における熱媒体の流通経路の一例を示す模式図である。
One end of the
図3に示すように、熱媒体は、外部配管31aを介して温度制御装置30から上部容器1a内に供給され、チューブ20aが有する第2のチューブ202aおよび第1のチューブ200aを介して熱交換部材16jの流路16k内に供給される。そして、熱媒体は、熱交換部材16jとの間で熱交換を行った後に、チューブ20bが有する第1のチューブ200bおよび第2のチューブ202bを介して上部容器1aの外部へ戻され、外部配管31bを介して温度制御装置30へ戻される。
As shown in FIG. 3, the heat medium is supplied from the
このような構成により、絶縁性を有する熱媒体が第2のチューブ202内を流通することにより第2のチューブ202の内壁に発生した静電気を、継手21を介して外部へ逃がすことができる。そのため、第2のチューブ202の内壁に帯電する静電気の帯電量を低減することができる。
With such a configuration, static electricity generated on the inner wall of the
一方、第1のチューブ200は、絶縁性を有する材料により形成されているため、絶縁性の熱媒体が第1のチューブ200内を流通することにより第1のチューブ200の内壁に帯電した静電気は、継手21へはほとんど流れない。しかし、本実施例における第1のチューブ200は、チューブ20の一部であり、チューブ20が形成する熱媒体の流通経路の大半は、第2のチューブ202によって構成されている。
On the other hand, since the
そのため、チューブ20全体を第1のチューブ200のみを用いて構成した場合に比べて、本実施例における第1のチューブ200は、内部を流通する熱媒体との接触面積が小さい。そのため、熱媒体が第1のチューブ200内を流通することにより第1のチューブ200の内壁に発生する静電気の量は、チューブ20全体を第1のチューブ200のみを用いて構成した場合に比べて少ない。
Therefore, compared with the case where the
従って、本実施例のチューブ20では、チューブ20全体を、絶縁性を有する材料のみを用いて構成する場合に比べて、熱媒体の流通による静電気の帯電量を少なくすることができる。なお、チューブ20の長さの中で、第1のチューブ200が占める割合が低ければ低いほど、第1のチューブ200によって生じる静電気量を削減できる。そのため、第1のチューブ200は、極力短くすることが好ましい。
Therefore, in the
また、本実施例において、導電性を有する材料により形成された中継部材201と第2のチューブ202とは、電気的に接続されており、上部容器1aに設けられた継手21を介してアース等の基準電位に接続される。しかし、熱交換部材16jに設けられた継手22と中継部材201とは、絶縁性を有する材料により形成された第1のチューブ200により接続される。これにより、熱交換部材16jと、中継部材201および第2のチューブ202が接続された基準電位とを、電気的に絶縁することができる。これにより、温度を制御する対象となる熱交換部材16jの電位を、中継部材201および第2のチューブ202が接続された基準電位とは異なる電位として、所定のプロセスを実行することが可能となる。
In the present embodiment, the
なお、チューブ20が長い場合には、導電性を有する材料により形成された第2のチューブ202であっても、継手21から遠い側の端部では、継手21を介して接続された基準電位に対して、電位差が生じる場合がある。これを回避するために、中継部材201から継手21までの間の第2のチューブ202、または、中継部材201を、アースバンド等によりアースに接続するようにしてもよい。
When the
さらに、導電性を有する抵抗値の低い材料のみによりチューブ20を形成した場合、第2のチューブ202は、熱伝導率の高い材質が多いために、IN/OUTの双方向に熱が逃げる状態になり得る。しかし、本実施例のチューブ20は、絶縁性を有する材料により形成される第1のチューブ200と、導電性を有する抵抗値の低い材料により形成されるチューブ202で構成されるために、熱の逃げる方向を単方向に分離することで熱が逃げる方向を減らすことが可能となる。
Furthermore, when the
[実施例2]
図4は、実施例2におけるチューブ20の一例を示す断面図である。チューブ20は、第1のチューブ200、中継部材201、および第2のチューブ202を有する。本実施例において、第2のチューブ202は、絶縁性を有する材料により形成され、内側には、例えば図4に示すように、導電性を有する材料により被膜203が形成される。第2のチューブ202は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、その他フッ素系樹脂(例えば、PFE、FEPなど)の少なくともいずれかを含む材料により形成される。被膜203は、導電性を有する材料により形成される。
[Example 2]
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of the
第2のチューブ202が絶縁性を有する材料により形成され、内側に導電性を有する被膜203が形成されることにより、チューブ20の施工時のショートを防止することができると共に、熱媒体の流通に伴うチューブ20の帯電を抑制することができる。
The
[実施例3]
図5は、実施例3におけるチューブ20の一例を示す断面図である。チューブ20は、第1のチューブ200、中継部材201、および第2のチューブ202を有する。第2のチューブ202は、導電性を有する材料により形成される。本実施例において、第2のチューブ202は、蛇腹部205と、蛇腹部205よりも内壁が平滑なストレート部204とを有する。なお、第1のチューブ200の内壁も、蛇腹部205の内壁よりも平滑である。本実施例において、第2のチューブ202に蛇腹部205が形成されることにより、蛇腹部205が形成された部分において、第2のチューブ202の曲げ伸ばしが容易になり、チューブ20の施工性を向上させることができる。
[Example 3]
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of the
一方、チューブ20に蛇腹部205を設けると、蛇腹部205の内部を熱媒体が流れる際に、熱媒体の流れに乱れが生じ、蛇腹部205の内壁と熱媒体との摩擦量が増加する。これにより、蛇腹部205の内壁と熱媒体との間で発生する静電気量も増加する。しかし、蛇腹部205は、導電性を有する材料により形成され、継手21を介してアース等の基準電位に接続されている。そのため、蛇腹部205の内壁と熱媒体との間で発生した静電気は、継手21を介してアースに流れ、第2のチューブ202における静電気の帯電量は抑制される。
On the other hand, when the
一方、本実施例において、第1のチューブ200には蛇腹部205は形成されていないため、第1のチューブ200の部分の曲げ伸ばしは困難である。しかし、第1のチューブ200は、第2のチューブ202よりも短いため、第1のチューブ200の曲げ伸ばしが困難であっても、チューブ20全体による施工性への影響は軽微である。また、第1のチューブ200に蛇腹部205が形成されていないことで、第1のチューブ200の内壁と熱媒体との摩擦により発生する静電気の増加が回避される。
On the other hand, in this embodiment, since the
[実施例4]
図6は、実施例4における熱媒体の流通経路の一例を示す模式図である。本実施例では、例えば図6に示すように、熱媒体は、外部配管31aを介して温度制御装置30から上部容器1a内に供給され、チューブ20aを介して熱交換部材16jの流路16k内に供給される。そして、熱媒体は、熱交換部材16jとの間で熱交換を行った後に、チューブ20bを介して上部容器1aの外部へ戻され、外部配管31bを介して温度制御装置30へ戻される。
[Example 4]
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a heat medium flow path in the fourth embodiment. In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 6, the heat medium is supplied from the
図7は、実施例4におけるチューブ20の一例を示す断面図である。本実施例におけるチューブ20は、外部チューブ206および被膜207を備える。なお、本実施例におけるチューブ20は、機械的強度を増加させるために、外部チューブ206の外側がさらに熱収縮性のチューブやガラスブレード等の保護膜で覆われていてもよい。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of the
外部チューブ206は、絶縁性を有する材料により形成される。絶縁性を有する材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、その他フッ素系樹脂(例えば、PFE、FEPなど)の少なくともいずれかが含まれる材料が用いられる。外部チューブ206の内壁には被膜207が設けられる。
The
被膜207は、導電性ではあるが、抵抗値が高い材料、例えばカーボンを含有する材料により形成される。被膜207の抵抗値は、基板処理装置100の処理容器1内で行われるプロセスにほとんど影響を与えない抵抗値であることが好ましい。本実施例において、被膜207の単位長さあたりの抵抗値は、例えば3kΩ/mm〜23kΩ/mmの範囲内の抵抗値である。また、被膜207の単位長さあたりの抵抗値は、例えば3.4kΩ/mm〜22.4kΩ/mmの範囲内の抵抗値であることがより好ましい。そのため、本実施例におけるチューブ20全体の抵抗値は、数百kΩ〜数MΩであることが好ましい。被膜207の一端は継手22に接続されている。また、被膜207の他端は導電性を有し、被膜207よりも抵抗値が低い材料により形成された継手21に接触し、被膜207と継手21とは電気的に接続されている。継手21は、アース等の基準電位に接続される。
The
上部容器1aと熱交換部材16jとの間を図7に示したチューブ20で接続することにより、絶縁性を有する熱媒体がチューブ20内を流通することによりチューブ20の内壁に発生した静電気を、継手21を介して外部へ逃がすことができる。そのため、チューブ20の内壁に帯電する静電気の帯電量を低減することができる。
By connecting the
図8は、比較例のチューブおよび実施例4のチューブ20における帯電量の時間変化の実験結果の一例を示す図である。図8において、横軸は、絶縁性を有する熱媒体をチューブ内に流した時間を示し、縦軸は、熱媒体が流れることによってチューブに帯電した静電気の帯電量を示す。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an experimental result of a temporal change in charge amount in the tube of the comparative example and the
比較例のチューブは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で形成され、内壁に導電性材料による被膜が設けられていない。そのため、比較例のチューブでは、内部を流れる熱媒体との摩擦により静電気が溜まり、例えば図8に示すように、熱媒体が流れる時間が長くなる程、静電気の帯電量が増加する。そして、比較例のチューブでは、所定時間が経過すると、静電気の帯電量がチューブの耐圧(例えば30kV)に達し、チューブ内で放電が起る。これにより、比較例のチューブでは、チューブの内部が損傷する場合がある。 The tube of the comparative example is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), and the inner wall is not provided with a film made of a conductive material. Therefore, in the tube of the comparative example, static electricity is accumulated due to friction with the heat medium flowing inside, and for example, as shown in FIG. 8, the longer the time for which the heat medium flows, the greater the amount of electrostatic charge. And in the tube of a comparative example, when predetermined time passes, the electrostatic charge amount will reach the pressure | voltage resistance (for example, 30 kV) of a tube, and discharge will occur in a tube. Thereby, in the tube of a comparative example, the inside of a tube may be damaged.
これに対し、本実施例4のチューブ20では、熱媒体が内部を流れると、熱媒体との摩擦により静電気がある程度溜まる。しかし、本実施例において、チューブ20に帯電した静電気は、チューブ20の内側に設けられた導電性の被膜207を流れ、継手21を介して基準電位に流れる。そのため、本実施例のチューブ20では、静電気の帯電量は約1kVで飽和する。これにより、本実施例のチューブ20では、熱媒体が内部を流れる時間が長くなっても、静電気の帯電量がチューブ20の耐圧(例えば30kV)に達することがなく、静電気による放電は発生しない。従って、本実施例のチューブ20では、絶縁性の熱媒体を流すチューブ20の劣化を抑制することが可能となる。
On the other hand, in the
また、本実施例のチューブ20では、内側に導電性の被膜207が設けられるが、被膜207の抵抗値は比較的高い値である。そのため、上部容器1aと熱交換部材16jとの間を、内側に導電性の被膜207が設けられたチューブ20で接続したとしても、基板処理装置100の処理容器1内で行われるプロセスにはほとんど影響を与えない。そのため、温度を制御する対象となる熱交換部材16jの電位を、チューブ20が接続された基準電位とは異なる電位として、所定のプロセスを実行することが可能となる。
In addition, in the
また、本実施例のチューブ20では、内側に導電性の被膜207が設けられ、外側に絶縁性の外部チューブ206が設けられる。そのため、基板処理装置100内でチューブ20の外側が他の機器に接触した場合等、チューブ20の施工時のショートを防止することができる。
Further, in the
[実施例5]
図9は、実施例5におけるチューブ20の一例を示す断面図である。本実施例におけるチューブ20は、外部チューブ206および被膜207を備える。外部チューブ206は、蛇腹部208aと、蛇腹部208aよりも内壁が平滑なストレート部209aとを有する。被膜207は、蛇腹部208bと、蛇腹部208bよりも内壁が平滑なストレート部209bとを有する。本実施例のチューブ20において、外部チューブ206および被膜207に蛇腹部208が形成されることにより、蛇腹部208が形成された部分において、チューブ20の曲げ伸ばしが容易になり、チューブ20の施工性を向上させることができる。
[Example 5]
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an example of the
また、蛇腹部208が設けられた部分では、チューブ20内を熱媒体が流れる際に、熱媒体の流れに乱れが生じ、蛇腹部208の内壁と熱媒体との摩擦量が増加する。これにより、蛇腹部208の内壁と熱媒体との間で発生する静電気の帯電量も増加する。しかし、チューブ20内を流れる熱媒体は、導電性の材料で形成された被膜207の蛇腹部208に接触する。そのため、蛇腹部208の内壁と熱媒体との摩擦によって発生した静電気は、被膜207内を流れ、継手21を介して基準電位に流れる。これにより、本実施例のチューブ20では、静電気の帯電量はチューブ20の耐圧まで増加せず、静電気による放電は発生しない。従って、本実施例のチューブ20では、静電気によるチューブ20の劣化を抑制することができると共に、チューブ20の施工性を向上させることができる。
Further, in the portion where the bellows portion 208 is provided, when the heat medium flows through the
以上、一実施形態について説明した。なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。 The embodiment has been described above. In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, Many deformation | transformation are possible within the range of the summary.
例えば、上記した実施例3では、第2のチューブ202に、蛇腹部205が設けられたが、本発明はこれに限られず、第1のチューブ200にも蛇腹部205が設けられてもよい。第1のチューブ200に蛇腹部205が設けられることにより、内部を流れる熱媒体との摩擦による静電気量が増加するが、第1のチューブ200は第2のチューブ202よりも短いため、チューブ20全体として増加する静電気量がそれほど多くはならない。
For example, in Example 3 described above, the
また、上記した実施例4および5におけるチューブ20は、外部チューブ206および被膜207を備えるが、開示の技術はこれに限られず、チューブ20の少なくとも内壁が導電性の材料により形成されていれば、他の構造であってもよい。例えば、チューブ20全体が抵抗値の高い導電性の材料により形成されていてもよい。ただし、この場合でも、チューブ20の帯電量が1kV以下であることが好ましい。また、チューブ20全体が抵抗値の高い導電性の材料により形成され、チューブ20の長手方向の少なくとも一部が蛇腹状に形成されていてもよい。
Moreover, although the
また、上記した各実施例では、基板処理装置100として、プラズマを用いてエッチングを行う装置を例に説明したが、本発明が適用可能な基板処理装置100はこれに限られず、プラズマを用いた成膜装置や、プラズマを用いて基板表面を改質する処理等を行う装置に対しても、本発明を適用することができる。
In each of the above-described embodiments, the
また、上記した各実施例では、シャワーヘッド16と熱交換を行う熱交換部材16jに熱媒体を流すチューブ20を例に説明したが、本発明はこれに限られず、載置台2の基材2aに形成された流路2bに熱媒体を流す内部配管2cおよび2d等についても、本発明のチューブ20を適用することができる。
In each of the above-described embodiments, the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be made to the above-described embodiment. In addition, it is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
20 チューブ
200 第1のチューブ
201 中継部材
202 第2のチューブ
21 継手
22 継手
20
Claims (15)
導電性を有する材料により形成された導電性チューブと、
絶縁性を有する材料により形成された絶縁性チューブと、
前記導電性チューブと前記絶縁性チューブとを中継する中継部材と
を備えることを特徴とするチューブ。 A tube that is provided in the substrate processing apparatus and supplies an insulating heat medium supplied from the outside of the substrate processing apparatus to a heat exchange member that exchanges heat with an object to be controlled in the substrate processing apparatus. ,
A conductive tube formed of a conductive material;
An insulating tube made of an insulating material;
A tube comprising: a relay member that relays the conductive tube and the insulating tube.
前記導電性チューブの他端は、前記中継部材の一端に接続されており、
前記絶縁性チューブの一端は、前記中継部材の他端に接続されており、
前記絶縁性チューブの他端は、前記熱交換部材に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載のチューブ。 One end of the conductive tube is electrically connected to the housing of the substrate processing apparatus,
The other end of the conductive tube is connected to one end of the relay member,
One end of the insulating tube is connected to the other end of the relay member,
The tube according to claim 1 or 2, wherein the other end of the insulating tube is connected to the heat exchange member.
前記絶縁性チューブの少なくとも内壁は、前記導電性チューブにおいて蛇腹状に形成された部分の内壁よりも平滑であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のチューブ。 At least a part of the conductive tube is formed in a bellows shape,
The tube according to any one of claims 1 to 3, wherein at least an inner wall of the insulating tube is smoother than an inner wall of a portion of the conductive tube formed in a bellows shape.
絶縁性を有する材料により形成された外部チューブと、
導電性を有する材料により形成され、前記外部チューブの内壁を覆う被膜と
を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のチューブ。 The conductive tube is
An outer tube formed of an insulating material;
The tube according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a coating formed of a conductive material and covering an inner wall of the outer tube.
前記基板処理装置内の温度制御対象熱交換を行う熱交換部材に、前記基板処理装置の外部から供給された絶縁性の熱媒体を供給することを特徴とする熱媒体供給方法。 A conductive tube provided in the substrate processing apparatus and formed of a conductive material, an insulating tube formed of an insulating material, and a relay that relays the conductive tube and the insulating tube Using a tube with a member,
An insulating heat medium supplied from the outside of the substrate processing apparatus is supplied to a heat exchange member that performs heat control target heat exchange in the substrate processing apparatus.
少なくとも内壁が、帯電量が1kV以下となる導電性材料で形成されていることを特徴とするチューブ。 A tube that is provided in the substrate processing apparatus and supplies an insulating heat medium supplied from the outside of the substrate processing apparatus to a heat exchange member that exchanges heat with an object to be controlled in the substrate processing apparatus. ,
A tube characterized in that at least an inner wall is formed of a conductive material having a charge amount of 1 kV or less.
前記導電性材料により形成され、前記外部チューブの内壁を覆う被膜と
を有することを特徴とする請求項10に記載のチューブ。 An outer tube formed of an insulating material;
The tube according to claim 10, further comprising a coating formed of the conductive material and covering an inner wall of the outer tube.
前記基板処理装置内の温度制御対象熱交換を行う熱交換部材に、前記基板処理装置の外部から供給された絶縁性の熱媒体を供給することを特徴とする熱媒体供給方法。 Using a tube provided in a substrate processing apparatus, and at least an inner wall is formed of a conductive material having a charge amount of 1 kV or less,
An insulating heat medium supplied from the outside of the substrate processing apparatus is supplied to a heat exchange member that performs heat control target heat exchange in the substrate processing apparatus.
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