JP2017174889A - 被加工物の処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】静電チャックに設定可能な温度の範囲を拡大し、設定可能な静電チャックの昇温レートの範囲及び設定可能な静電チャックの降温レートの範囲を拡大し、径方向において大きく変化する温度分布を静電チャックに設定することを可能とする。【解決手段】処理装置は、静電チャック及び冷却台を有する載置台を備える。静電チャックと冷却台との間には、複数の伝熱空間が設けられている。複数の伝熱空間は、静電チャックの中心軸線に対して同心状に設けられており、互いに分離されている。処理装置は、配管系を更に備える。配管系は、複数の伝熱空間の各々を、チラーユニット、伝熱ガスのソース、及び、排気装置に選択的に接続するよう構成されている。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、チャンバ内において被加工物を処理するための処理装置に関するものである。
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、処理装置が用いられる。処理装置は、一般的に、チャンバ本体、載置台、及びガス供給部を備えている。載置台は、チャンバ本体内に設けられている。載置台は、その上に被加工物が載置される本体部、及び、その内部に冷媒用の流路が形成された冷却台を有している。本体部は、冷却台上に設けられている。また、本体部は、ヒータを内蔵している。ガス供給部は、チャンバ本体内に被加工物の処理用のガスを供給する。
このような処理装置を用いた被加工物の処理では、被加工物の温度が、例えば２００℃を超える高温に設定されることがある。そのために、冷却台と本体部との間の断熱性を高めた構造を有する載置台が、下記の特許文献１において提案されている。
特許文献１に記載された載置台は、冷却台及び本体部に加えて、複数の断熱材を備えている。複数の断熱材は、冷却台と本体部との間に設けられている。したがって、特許文献１に記載された載置台では、冷却台と本体部との間に、複数の断熱材と、複数の断熱材の間にある空間とが介在するようになっている。これにより、本体部の温度を高温に設定することが可能となっている。
特許第５４８２２８２号明細書
ところで、載置台には、冷却台上に静電チャックを備えるものがある。冷却台と静電チャックは一般的には接着剤を介して接合される。このような載置台には、静電チャックの温度の分布を、当該静電チャックの中心軸線に対して径方向において調整することが求められる。そのために、通常は、静電チャックの内部に複数のヒータが同心状に設けられる。
上記の載置台では、静電チャックに設定可能な温度の範囲が狭い。また、設定可能な静電チャックの昇温レートの範囲及び設定可能な静電チャックの降温レートの範囲も狭い。また、径方向において大きく変化する温度分布を静電チャックに設定することが困難である。
一態様においては、被加工物の処理装置が提供される。この処理装置は、チャンバ本体及び載置台を備える。載置台は、チャンバ本体の内部に設けられている。載置台は、金属製の冷却台及び静電チャックを有する。冷却台の内部には、冷媒用の流路が形成されている。静電チャックは、冷却台の上に設けられている。静電チャックは、当該静電チャックの中心軸線に対して同心の複数の領域を含んでいる。複数の領域には複数のヒータがそれぞれ設けられている。冷却台と静電チャックとの間には、複数の伝熱空間が設けられている。複数の伝熱空間は、複数の領域それぞれの下方において延在しており、互いに分離されている。処理装置は、ヒータ電源及び配管系を更に備える。ヒータ電源は、複数のヒータに接続されている。配管系は、チラーユニット、伝熱ガスのガスソース、及び、排気装置を、複数の伝熱空間のそれぞれに選択的に接続し、チラーユニットと冷却台の流路との接続と切断とを切り替えるための複数のバルブを有する。
一態様に係る処理装置では、複数の伝熱空間の各々が減圧されるか、複数の伝熱空間の各々に伝熱ガスが供給されるか、或いは、複数の伝熱空間の各々にチラーユニットからの冷媒が供給され得る。したがって、冷却台と静電チャックとの間の熱抵抗が変更され得る。故に、静電チャックに設定可能な温度の範囲が広い。また、設定可能な静電チャックの昇温レートの範囲及び設定可能な静電チャックの降温レートの範囲も広い。また、複数の伝熱空間の熱抵抗に差を与えることにより、径方向において大きく変化する温度分布を静電チャックに設定することが可能となる。また、複数の伝熱空間それぞれの熱抵抗を調整することができるので、静電チャックに種々の温度分布を設定することが可能である。例えば、径方向において急峻に変化する温度分布、径方向において緩やかに変化する温度分布、或いは、径方向において略一定の温度分布を静電チャックに設けることが可能である。さらに、冷却台と静電チャックとの間の熱抵抗を大きくすることが可能であるので、複数のヒータに与える電力を低減することが可能である。
一実施形態において、処理装置は、制御部を更に備える。制御部は、複数のバルブ及びヒータ電源を制御するよう構成されている。静電チャックの複数の領域は、第１領域、第２領域、及び、第３領域を含む。第１領域は、静電チャックの中心軸線に交差しており、第３領域は、静電チャックのエッジを含む領域であり、第２領域は、第１領域と第３領域との間にある。複数のヒータは、第１領域に設けられた第１のヒータ、第２領域に設けられた第２のヒータ、及び、第３領域に設けられた第３のヒータを含む。複数の伝熱空間は、第１領域の下方にある第１の伝熱空間、第２領域の下方にある第２の伝熱空間、及び、第３領域の下方にある第３の伝熱空間を含む。
一実施形態において、制御部は、複数のヒータに電力を供給するようヒータ電源を制御し、冷却台の流路とチラーユニットとの間で冷媒を循環し、複数の伝熱空間をガスソースに接続するよう複数のバルブを制御してもよい。この実施形態の制御は、静電チャックの温度を高温に設定し、静電チャックの径方向における温度分布を略一定に設定するときに用いられ得る。また、この実施形態の制御は、比較的低い昇温レートで、静電チャックの温度を上昇させるときに用いられ得る。
一実施形態において、制御部は、第１のヒータの発熱量及び第２のヒータの発熱量が第３のヒータの発熱量よりも大きくなるようヒータ電源を制御し、冷却台の流路とチラーユニットとの間で冷媒を循環し、第１の伝熱空間及び第２の伝熱空間をガスソースに接続し、第３の伝熱空間をチラーユニットに接続するよう複数のバルブを制御してもよい。この実施形態の制御は、静電チャックの温度を高温に設定し、静電チャックのエッジに近付くにつれて温度が緩やかに低下する温度分布を静電チャックに設定するときに、用いられ得る。
一実施形態において、制御部は、第２のヒータの発熱量が第１のヒータの発熱量よりも大きくなり、第１のヒータの発熱量が第３のヒータの発熱量よりも大きくなるようヒータ電源を制御し、冷却台の流路とチラーユニットとの間で冷媒を循環し、第１の伝熱空間及び第２の伝熱空間をガスソースに接続し、第３の伝熱空間をチラーユニットに接続するよう複数のバルブを制御してもよい。この実施形態の制御は、静電チャックの温度を高温に設定し、エッジを含む領域で急激に温度が低下する温度分布を静電チャックに設定するときに、用いられ得る。
一実施形態において、制御部は、複数のヒータに電力を供給するようヒータ電源を制御し、複数の伝熱空間をチラーユニットに接続するよう複数のバルブを制御してもよい。この実施形態の制御は、静電チャックの温度を低温に設定し、静電チャックの径方向における温度分布を略一定に設定するときに用いられ得る。
一実施形態において、制御部は、第１のヒータの発熱量及び第２のヒータの発熱量が第３のヒータの発熱量よりも大きくなるようヒータ電源を制御し、複数の伝熱空間をチラーユニットに接続するよう複数のバルブを制御してもよい。この実施形態の制御は、静電チャックの温度を低温に設定し、静電チャックのエッジに近付くにつれて温度が緩やかに低下する温度分布を静電チャックに設定するときに、用いられ得る。
一実施形態において、制御部は、複数のヒータに電力を供給するようヒータ電源を制御し、冷却台の流路とチラーユニットとの間で冷媒を循環し、複数の伝熱空間を排気装置に接続するよう複数のバルブを制御してもよい。この実施形態の制御は、比較的高い昇温レートで、静電チャックの温度を上昇させるときに用いられ得る。
一実施形態において、制御部は、複数のヒータへの電力の供給を停止するようヒータ電源を制御し、冷却台の流路とチラーユニットとの間で冷媒を循環し、複数の伝熱空間をガスソースに接続するよう複数のバルブを制御してもよい。この実施形態の制御は、比較的低い降温レートで、静電チャックの温度を低下させるときに用いられ得る。
一実施形態において、制御部は、複数のヒータへの電力の供給を停止するようヒータ電源を制御し、冷却台の流路とチラーユニットとの間で冷媒を循環し、複数の伝熱空間をチラーユニットに接続するよう複数のバルブを制御してもよい。この実施形態の制御は、比較的高い降温レートで、静電チャックの温度を低下させるときに用いられ得る。
一実施形態において、静電チャックは、導電性の基台、及び、セラミックス製の吸着部を有する。吸着部は、基台の上に設けられており、複数のヒータは、吸着部の中に内蔵されている。処理装置は、基台に電気的に接続された高周波電源、及び、チャンバ本体の内部に処理ガスを供給するガス供給部を更に備える。この実施形態の処理装置は、プラズマ処理装置として用いられ得る。
以上説明したように、静電チャックに設定可能な温度の範囲を拡大し、設定可能な静電チャックの昇温レートの範囲及び設定可能な静電チャックの降温レートの範囲を拡大し、径方向において大きく変化する温度分布を静電チャックに設定することが可能となる。
一実施形態に係る処理装置を概略的に示す図である。 図１に示す処理装置の載置台の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す処理装置の載置台の別の一部を拡大して示す断面図である。 一実施形態に係る配管系の構成を示す図である。 配管系の状態を例示する図である。 配管系の状態を例示する図である。 配管系の状態を例示する図である。 配管系の状態を例示する図である。 配管系の状態を例示する図である。 配管系の状態を例示する図である。 配管系の状態を例示する図である。 配管系の状態を例示する図である。 配管系の状態を例示する図である。 静電チャックの温度分布を例示する図である。 静電チャックの温度分布を例示する図である。 静電チャックの温度分布を例示する図である。 静電チャックの温度分布を例示する図である。 静電チャックの温度分布を例示する図である。 静電チャックの温度の時間変化を例示する図である。 別の実施形態に係る配管系の構成を示す図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一実施形態に係る処理装置を概略的に示す図である。図１に示す処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置である。処理装置１０は、チャンバ本体１２及び載置台１４を備えている。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有しており、その内部空間としてチャンバＳを提供している。チャンバ本体１２は、例えば、アルミニウムから構成されている。チャンバ本体１２の内部空間側の表面には、アルマイト膜、及び／又は、酸化イットリウムといった耐プラズマ性を有するセラミックス製の皮膜が形成されている。このチャンバ本体１２は接地されている。また、チャンバ本体１２の側壁には、被加工物ＷをチャンバＳに搬入し、また、チャンバＳから搬出するための開口１２ｐが形成されている。この開口１２ｐは、ゲートバルブＧＶによって開閉することが可能となっている。なお、被加工物Ｗは、ウエハのように円盤形状を有している。
載置台１４は、被加工物ＷをチャンバＳ内で支持するよう構成されている。載置台１４は、被加工物Ｗを吸着する機能、被加工物Ｗの温度を調整する機能、及び、静電チャックの基台に高周波を伝送する構造を有している。この載置台１４の詳細については、後述する。
処理装置１０は、上部電極１６を更に備えている。上部電極１６は、チャンバ本体１２の上部開口内に配置されており、後述する載置台１４の下部電極と略平行に配置されている。上部電極１６とチャンバ本体１２との間には、絶縁性の支持部材１８が介在している。
上部電極１６は、天板２０及び支持体２２を有している。天板２０は、略円盤状形状を有している。天板２０は、導電性を有し得る。天板２０は、例えば、シリコンから形成されている。或いは、天板２０は、アルミニウムから形成されており、その表面には、耐プラズマ性のセラミックス皮膜が形成されている。この天板２０には、多数のガス吐出孔２０ａが形成されている。ガス吐出孔２０ａは、略鉛直方向に延びている。
支持体２２は、天板２０を着脱自在に支持している。支持体２２は、例えば、アルミニウムから形成されている。支持体２２には、ガス拡散室２２ｂが形成されている。このガス拡散室２２ｂからは、ガス吐出孔２０ａにそれぞれ連通する多数の連通孔２２ａが延びている。また、ガス拡散室２２ｂには、ポート２２ｃを介して配管２４が接続している。この配管２４には、ガスソース２６が接続されている。また、配管２４の途中には、マスフローコントローラといった流量制御器２８及びバルブ３０が設けられている。なお、ガスソース２６、流量制御器２８、及び、バルブ３０は、一実施形態においてガス供給部を構成している。
処理装置１０は、排気装置３２を更に備えている。排気装置３２は、ターボ分子ポンプ、ドライポンプといった一以上のポンプ、及び、圧力調整弁を含んでいる。この排気装置３２は、チャンバ本体１２に形成された排気口に接続されている。
処理装置１０は、制御部ＭＣＵを更に備えている。制御部ＭＣＵは、処理装置１０の各部を制御するよう、構成されている。例えば、制御部ＭＣＵは、プロセッサ、及び、メモリといった記憶装置を備えるコンピュータ装置であり得る。制御部ＭＣＵは、記憶装置に記憶されたプログラム及びレシピに従って動作することにより、処理装置１０の各部を制御することができる。
この処理装置１０の使用時には、被加工物Ｗが、載置台１４上に載置されて、当該載置台１４によって保持される。また、ガスソース２６からの処理ガスがチャンバ本体１２内に供給され、排気装置３２が作動されて、チャンバ本体１２内の空間の圧力が減圧される。また、上部電極１６と載置台１４の下部電極の間に高周波電界が形成される。これにより、処理ガスが解離し、処理ガス中の分子及び／又は原子の活性種によって被加工物Ｗが処理される。このような処理において、処理装置１０の各部は、制御部ＭＣＵによる制御される。
以下、図１に加えて、図２及び図３を参照し、載置台１４、及び、当該載置台１４に付随する処理装置１０の構成要素について詳細に説明する。図２は、図１に示す処理装置の載置台の一部を拡大して示す断面図である。図３は、図１に示す処理装置の載置台の別の一部を拡大して示す断面図である。
載置台１４は、冷却台３４及び静電チャック３６を有している。冷却台３４は、チャンバ本体１２の底部から上方に延びる支持部材３８によって支持されている。この支持部材３８は、絶縁性の部材であり、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）から形成されている。また、支持部材３８は、略円筒形状を有している。
冷却台３４は、導電性を有する金属、例えば、アルミニウムから形成されている。冷却台３４は、略円盤形状を有している。冷却台３４は、中央部３４ａ及び周縁部３４ｂを有している。中央部３４ａは、略円盤形状を有している。中央部３４ａは、冷却台３４の第１上面３４ｃを提供している。第１上面３４ｃは、略円形の面である。
周縁部３４ｂは、中央部３４ａに連続しており、径方向（鉛直方向に延びる軸線Ｚに対して放射方向）において中央部３４ａの外側で、周方向（軸線Ｚに対して周方向）に延在している。一実施形態では、周縁部３４ｂは、中央部３４ａと共に、冷却台３４の下面３４ｄを提供している。また、周縁部３４ｂは、第２上面３４ｅを提供している。第２上面３４ｅは、帯状の面であり、径方向において第１上面３４ｃの外側にあり、且つ、周方向に延びている。また、第２上面３４ｅは、鉛直方向において、第１上面３４ｃよりも下面３４ｄの近くにある。
冷却台３４には、給電体４０が接続されている。給電体４０は、例えば給電棒であり、冷却台３４の下面３４ｄに接続されている。給電体４０は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成されている。
給電体４０は、チャンバ本体１２の外部に設けられた高周波電源４２及び高周波電源４４に電気的に接続されている。高周波電源４２は、プラズマ生成用の第１の高周波を発生する電源である。第１の高周波の周波数は、例えば、４０ＭＨｚである。高周波電源４４は、イオン引き込み用の第２の高周波を発生する電源である。第２の高周波の周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚである。
高周波電源４２は、整合器４６を介して給電体４０に接続されている。整合器４６は、高周波電源４２の負荷側のインピーダンスを、高周波電源４２の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を有している。高周波電源４４は、整合器４８を介して給電体４０に接続されている。整合器４８は、高周波電源４４の負荷側のインピーダンスを、高周波電源４４の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を有している。
冷却台３４には、冷媒用の流路３４ｆが形成されている。流路３４ｆは、冷却台３４内において、例えば螺旋状に延在している。この流路３４ｆには、チラーユニットＴＵから冷媒が供給される。流路３４ｆに供給される冷媒は、一実施形態では、その気化によって吸熱し、冷却を行う冷媒である。この冷媒は、例えば、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒であり得る。
静電チャック３６は、冷却台３４の上に設けられている。具体的に、静電チャック３６は、冷却台３４の第１上面３４ｃの上に設けられている。静電チャック３６は、基台５０及び吸着部５２を有している。基台５０は、下部電極を構成しており、冷却台３４の上に設けられている。基台５０は、導電性を有している。基台５０は、例えば、窒化アルミニウム又は炭化ケイ素に導電性を付与したセラミックス製であってもよく、或いは、金属（例えば、チタン）製であってもよい。
基台５０は、略円盤形状を有している。基台５０は、中央部５０ａ及び周縁部５０ｂを有している。中央部５０ａは、略円盤形状を有している。中央部５０ａは、基台５０の第１上面５０ｃを提供している。第１上面５０ｃは、略円形の面である。
周縁部５０ｂは、中央部５０ａに連続しており、径方向において中央部５０ａの外側で、周方向に延在している。一実施形態では、周縁部５０ｂは、中央部５０ａと共に、基台５０の下面５０ｄを提供している。また、周縁部５０ｂは、第２上面５０ｅを提供している。この第２上面５０ｅは、帯状の面であり、径方向において第１上面５０ｃの外側で周方向に延びている。また、第２上面５０ｅは、鉛直方向において、第１上面５０ｃよりも下面５０ｄの近くにある。
吸着部５２は、基台５０上に設けられている。吸着部５２は、当該吸着部５２と基台５０との間に介在させた金属を用いた金属接合により、基台５０に結合されている。吸着部５２は、略円盤形状を有しており、セラミックスから形成されている。吸着部５２を構成するセラミックスは、室温（例えば、２０度）以上、４００℃以下の温度範囲において、１×１０１５Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有するセラミックスであり得る。このようなセラミックスとして、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）が用いられ得る。かかる体積抵抗率を有するセラミックス製の吸着部５２によれば、２００℃を超える高温においても、十分な吸着力が発揮される。
静電チャック３６は、軸線Ｚ、即ち静電チャック３６の中心軸線に対して同心の複数の領域ＲＮを含んでいる。一実施形態では、静電チャック３６は、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、及び、第３領域Ｒ３を含んでいる。第１領域Ｒ１は、軸線Ｚに交差しており、第３領域Ｒ３は、静電チャック３６のエッジを含む領域であり、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１と第３領域Ｒ３との間にある。一例では、第１領域Ｒ１は、静電チャック３６の中心から半径１２０ｍｍの領域であり、第２領域Ｒ２は、静電チャック３６において半径１２０ｍｍから半径１３５ｍｍまでの領域であり、第３領域Ｒ３は、静電チャック３６において半径１３５ｍｍから半径１５０ｍｍまでの領域である。なお、静電チャック３６の領域の個数は、二以上の任意の個数であり得る。
静電チャック３６の吸着部５２は、吸着用電極５４を内蔵している。吸着用電極５４は電極膜であり、当該吸着用電極５４には、直流電源６０が電気的に接続されている。直流電源６０からの直流電圧が吸着用電極５４に与えられると、吸着部５２はクーロン力といった静電力を発生し、当該静電力によって被加工物Ｗを保持する。
吸着部５２は、複数のヒータＨＮを更に内蔵している。複数のヒータＨＮは、静電チャックの上記複数の領域ＲＮ内にそれぞれ設けられている。一実施形態では、複数のヒータＨＮは、第１のヒータ５６、第２のヒータ５７、及び、第３のヒータ５８を含んでいる。第１のヒータ５６は第１領域Ｒ１内に設けられており、第２のヒータ５７は第２領域Ｒ２内に設けられており、第３のヒータ５８は第３領域Ｒ３内に設けられている。
複数のヒータＨＮは、ヒータ電源６２に接続されている。一実施形態では、第１のヒータ５６とヒータ電源６２の間には、ヒータ電源６２への高周波の侵入を防止するために、フィルタ６４が設けられている。第２のヒータ５７とヒータ電源６２の間には、ヒータ電源６２への高周波の侵入を防止するために、フィルタ６５が設けられている。また、第３のヒータ５８とヒータ電源６２の間には、ヒータ電源６２への高周波の侵入を防止するために、フィルタ６６が設けられている。
基台５０と冷却台３４の間には、複数の第１の弾性部材ＥＭ１が設けられている。複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、静電チャック３６を冷却台３４から上方に離間させている。複数の第１の弾性部材ＥＭ１の各々は、Ｏリングである。複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、互いに異なる直径を有しており、軸線Ｚに対して同心状に設けられている。また、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、静電チャック３６の隣接する領域の境界及び静電チャック３６のエッジの下方に設けられている。一実施形態では、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、弾性部材６７、弾性部材６８、及び、弾性部材６９を含んでいる。弾性部材６７は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界の下方に設けられており、弾性部材６８は、第２領域Ｒ２と第３領域Ｒ３の境界の下方に設けられており、弾性部材６９は、静電チャック３６のエッジの下方に設けられている。
複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、冷却台３４の第１上面３４ｃによって提供される溝の中に部分的に配置されており、第１上面３４ｃと基台５０の下面５０ｄに接している。複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、冷却台３４と基台５０と共に、冷却台３４の第１上面３４ｃと基台５０の下面５０ｄとの間に、複数の伝熱空間ＤＳＮを画成している。複数の伝熱空間ＤＳＮは、静電チャック３６の複数の領域ＲＮそれぞれの下方において延在しており、互いに分離されている。一実施形態では、複数の伝熱空間ＤＳＮは、第１の伝熱空間ＤＳ１、第２の伝熱空間ＤＳ２、及び、第３の伝熱空間ＤＳ３を含んでいる。第１の伝熱空間ＤＳ１は、弾性部材６７の内側にあり、第２の伝熱空間ＤＳ２は、弾性部材６７と弾性部材６８との間にあり、第３の伝熱空間ＤＳ３は、弾性部材６８と弾性部材６９との間にある。後述するように、複数の伝熱空間ＤＳＮには、配管系ＰＳにより、伝熱ガス（例えば、Ｈｅガス）のガスソースＧＳ、チラーユニットＴＵ、及び、排気装置ＶＵが選択的に接続される。
複数の伝熱空間ＤＳＮの各々の鉛直方向における長さは、処理装置１０の使用時における静電チャック３６の設定温度範囲に依存するが、例えば、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の長さに設定される。一例として、静電チャック３６の設定温度範囲が８０℃以上、２５０℃以下である場合には、複数の伝熱空間ＤＳＮの各々の鉛直方向における長さは、０．５ｍｍに設定される。また、静電チャック３６の設定温度範囲の下限値が８０℃よりも低い温度である場合には、複数の伝熱空間ＤＳＮの各々の鉛直方向における長さは０．５ｍｍよりも短い長さに設定される。
一実施形態では、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、Ｈｅガスが供給されている複数の伝熱空間ＤＳＮの各々の熱抵抗よりも高い熱抵抗を有するように構成される。複数の伝熱空間ＤＳＮの熱抵抗は、伝熱ガスの熱伝導率、その鉛直方向の長さ、及びその面積に依存する。また、複数の第１の弾性部材ＥＭ１の各々の熱抵抗は、その熱伝導率、その鉛直方向における厚さ、及び、その面積に依存する。したがって、複数の第１の弾性部材ＥＭ１の各々の材料、厚さ、及び、面積は、複数の伝熱空間ＤＳＮの各々の熱抵抗に応じて、決定される。なお、複数の第１の弾性部材ＥＭ１には、低い熱伝導率及び高い耐熱性が要求される。したがって、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、例えば、パーフロロエラストマーから形成され得る。
載置台１４は、締付部材７０を更に備えている。締付部材７０は、金属から形成されており、基台５０及び複数の第１の弾性部材ＥＭ１を、当該締付部材７０と冷却台３４との間に挟持するように構成されている。締付部材７０は、基台５０と冷却台３４との間の当該締付部材７０を介した熱伝導を抑制するために、低い熱伝導率を有する材料、例えば、チタンから形成される。
一実施形態において、締付部材７０は、筒状部７０ａ及び環状部７０ｂを有している。筒状部７０ａは、略円筒形状を有しており、その下端において第１下面７０ｃを提供している。第１下面７０ｃは、周方向に延びる帯状の面である。
環状部７０ｂは、略環状板形状を有しており、筒状部７０ａの上側部分の内縁に連続して、当該筒状部７０ａから径方向内側に延びている。この環状部７０ｂは、第２下面７０ｄを提供している。第２下面７０ｄは、周方向に延びる帯状の面である。
締付部材７０は、第１下面７０ｃが冷却台３４の第２上面３４ｅに接し、第２下面７０ｄが基台５０の第２上面５０ｅに接するように配置される。また、締付部材７０は、冷却台３４の周縁部３４ｂに対してねじ７２によって固定される。このねじ７２の締付部材７０に対する螺合を調整することにより、複数の第１の弾性部材ＥＭ１の潰し量が調整される。これにより、複数の伝熱空間ＤＳＮの鉛直方向における長さが調整される。
一実施形態では、締付部材７０の環状部７０ｂの内縁部下面と基台５０の第２上面５０ｅとの間には、第２の弾性部材７４が設けられている。第２の弾性部材７４は、Ｏリングであり、締付部材７０の第２下面７０ｄと基台５０の第２上面５０ｅとの摩擦により生じ得るパーティクル（例えば、金属粉）が、吸着部５２側に移動することを抑制する。
また、第２の弾性部材７４は、複数の第１の弾性部材ＥＭ１が発生する反力よりも小さい反力を発生する。換言すると、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、当該複数の第１の弾性部材ＥＭ１が発生する反力が第２の弾性部材７４が発生する反力よりも大きくなるように構成される。さらに、この第２の弾性部材７４は、高い耐熱性を有し、且つ、低い熱伝導率を有する材料として、パーフロロエラストマーから形成され得る。
締付部材７０の上には、ヒータ７６が設けられている。このヒータ７６は、周方向に延在しており、フィルタ７８を介してヒータ電源６２に接続されている。フィルタ７８は、高周波がヒータ電源６２に侵入することを防止するために、設けられている。
ヒータ７６は、第１の膜８０と第２の膜８２の間に設けられている。第１の膜８０は、第２の膜８２に対して締付部材７０側に設けられている。第１の膜８０は、第２の膜８２の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有している。例えば、第１の膜８０は、ジルコニア製の溶射膜であり、第２の膜８２は酸化イットリウム（イットリア）製の溶射膜であり得る。また、ヒータ７６は、タングステンの溶射膜であり得る。
第２の膜８２上には、フォーカスリング８４が設けられている。このフォーカスリング８４は、ヒータ７６からの熱によって加熱される。また、ヒータ７６からの熱流束の多くは、第１の膜８０よりも第２の膜８２に向かい、当該第２の膜８２を介してフォーカスリング８４に向かう。したがって、フォーカスリング８４が効率的に加熱される。
また、載置台１４の冷却台３４、締付部材７０等は、それらの外周側において一以上の絶縁性部材８６によって覆われている。一以上の絶縁性部材８６は、例えば、酸化アルミニウム又は石英から形成されている。
さらに、図３に示すように、載置台１４の冷却台３４及び静電チャック３６には、被加工物Ｗと吸着部５２との間に伝熱ガス（例えば、Ｈｅガス）を供給するためのガスライン９０が提供されている。このガスライン９０は、伝熱ガスの供給部９１に接続されている。
図３に示すように、ガスライン９０は、ガスライン９０ａ、ガスライン９０ｂ、及びガスライン９０ｃを含んでいる。ガスライン９０ａは、吸着部５２に形成されている。また、ガスライン９０ｃは、冷却台３４に形成されている。ガスライン９０ａとガスライン９０ｃはガスライン９０ｂを介して接続されている。このガスライン９０ｂは、スリーブ９２によって提供されている。このスリーブ９２は、略筒状の部材であり、少なくともその表面において絶縁性を有しており、当該表面はセラミックスから形成されている。一例において、スリーブ９２は、絶縁性のセラミックスから形成されている。例えば、スリーブ９２は、酸化アルミニウム（アルミナ）から形成されている。別の例において、スリーブ９２は、表面に絶縁処理を施した金属製の部材であってもよい。例えば、スリーブ９２は、アルミニウム製の本体と当該本体の表面に設けられたアルマイト皮膜とを有していてもよい。
基台５０と冷却台３４は、スリーブ９２を収容するための収容空間を提供している。この収容空間を画成する基台５０の面５０ｆには、絶縁性セラミックスの皮膜９４が形成されている。皮膜９４は、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）の溶射膜であり得る。
皮膜９４と冷却台３４との間には、スリーブ９２の収容空間を封止する第３の弾性部材９６が設けられている。第３の弾性部材９６は、Ｏリングであり、絶縁性を有する。第３の弾性部材９６は、例えば、パーフロロエラストマーから形成されている。また、第３の弾性部材９６の外側には、第４の弾性部材９８が設けられている。第４の弾性部材９８は、Ｏリングであり、冷却台３４の第１上面３４ｃと基台５０の下面５０ｄに接しており、伝熱空間（例えば、第１の伝熱空間ＤＳ１）を封止している。第４の弾性部材９８は、例えば、パーフロロエラストマーから形成されている。
以上説明したように、載置台１４では、複数の第１の弾性部材ＥＭ１によって冷却台３４と基台５０とが互いに離間されている。また、この載置台１４では、基台５０と吸着部５２との接合に、接着剤が用いられていない。したがって、静電チャック３６の温度を、２５０℃といった２００℃を超える高温に設定することが可能である。また、複数の伝熱空間ＤＳＮに供給される伝熱ガスを介して静電チャック３６と冷却台３４との間の熱交換がなされ得るので、静電チャック３６の温度を低温に設定することも可能である。また、この載置台１４では、給電体４０、冷却台３４、及び締付部材７０により、静電チャック３６の基台５０に対する高周波の給電ルートが確保されている。さらに、給電体４０が、静電チャック３６の基台５０に直接接続されるのではなく、冷却台３４に接続されるので、当該給電体４０の構成材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を採用することができる。したがって、１３．５６ＭＨｚ以上の高い周波数の高周波が用いられる場合であっても、給電体４０における高周波の損失が抑制される。
また、上述したように、一実施形態では、締付部材７０の環状部７０ｂの内縁部下面と基台５０の第２上面５０ｅとの間には、第２の弾性部材７４が設けられている。基台５０の周縁部５０ｂの第２上面５０ｅと締付部材７０の第２下面７０ｄは、互いに接しているので、それらの接触箇所において摩擦が生じ、パーティクル（例えば、金属粉）が発生することがある。第２の弾性部材７４は、このようなパーティクルが発生しても、吸着部５２及び当該吸着部５２上に載置される被加工物Ｗに、パーティクルが付着することを抑制し得る。
また、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、これら複数の第１の弾性部材ＥＭ１が発生する反力が第２の弾性部材７４が発生する反力よりも大きくなるように構成される。これにより、静電チャック３６を冷却台３４から確実に離間させることができる。
また、一実施形態では、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、複数の伝熱空間ＤＳＮにＨｅガスが供給されているときの当該複数の伝熱空間ＤＳＮの熱抵抗よりも高い熱抵抗を有するように構成される。また、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、例えば、パーフロロエラストマーから形成される。これら複数の第１の弾性部材ＥＭ１によれば、静電チャック３６と冷却台３４との間では、複数の第１の弾性部材ＥＭ１を介した熱伝導よりも複数の伝熱空間ＤＳＮを介した熱伝導が優位となる。したがって、静電チャック３６の温度分布が均一化され得る。
また、一実施形態では、被加工物Ｗと吸着部５２との間に供給される伝熱ガス用のガスライン９０が接着剤を用いずに形成されている。また、このガスライン９０を部分的に構成するスリーブ９２が配置される収容空間を画成する基台５０の面５０ｆが皮膜９４で覆われており、且つ、当該収容空間を封止するように皮膜９４と冷却台３４との間において絶縁性の第３の弾性部材９６が設けられている。これにより、プラズマが基台５０と冷却台３４との間に侵入すること、及び、それに伴う基台５０の絶縁破壊が抑制される。
また、上述した載置台１４を有する処理装置１０によれば、８０℃以下といった低い温度から、２５０℃といった２００℃を超える高い温度までの温度帯において、被加工物Ｗに対するプラズマ処理を行うことができる。
以下、処理装置１０に採用され得る配管系ＰＳについて説明する。図４は、一実施形態に係る配管系の構成を示す図である。図４に示す配管系ＰＳは、複数のバルブを有している。配管系ＰＳは、複数の伝熱空間ＤＳＮの各々に、ガスソースＧＳ、チラーユニットＴＵ、及び、排気装置ＶＵを選択的に接続し、チラーユニットＴＵと流路３４ｆとの接続と切断とを切り替えるように構成されている。以下、複数の伝熱空間ＤＳＮが、三つの伝熱空間（第１の伝熱空間ＤＳ１、第２の伝熱空間ＤＳ２、及び、第３の伝熱空間ＤＳ３）からなる実施形態について説明する。しかしながら、複数の伝熱空間ＤＳＮの個数は、静電チャック３６の複数の領域ＲＮの個数に対応した個数であれば、任意の個数であり得る。
配管系ＰＳは、配管Ｌ２１、配管Ｌ２２、バルブＶ２１、及び、バルブＶ２１を有している。配管Ｌ２１の一端は、チラーユニットＴＵに接続されており、配管Ｌ２１の他端は、流路３４ｆに接続されている。配管Ｌ２１の途中にはバルブＶ２１が設けられている。配管Ｌ２２の一端は、チラーユニットＴＵに接続されており、配管Ｌ２２の他端は、流路３４ｆに接続されている。配管Ｌ２２の途中にはバルブＶ２２が設けられている。バルブＶ２１及びバルブＶ２２が開かれると、チラーユニットＴＵから配管Ｌ２１を介して流路３４ｆに冷媒が供給される。流路３４ｆに供給された冷媒は、配管Ｌ２２を介してチラーユニットＴＵに戻される。
また、配管系ＰＳは、圧力調整器１０４ａ、配管Ｌ１１ａ、配管Ｌ１２ａ、配管Ｌ１３ａ、配管Ｌ１４ａ、配管Ｌ１５ａ、配管Ｌ１７ａ、配管Ｌ３１ａ、配管Ｌ３２ａ、バルブＶ１１ａ、バルブＶ１２ａ、バルブＶ１３ａ、バルブＶ１４ａ、バルブＶ１５ａ、バルブＶ３１ａ、及び、バルブＶ３２ａを更に有している。
圧力調整器１０４ａは、ガスソースＧＳに接続されている。圧力調整器１０４ａには配管Ｌ１１ａの一端が接続されている。配管Ｌ１１ａの途中にはバルブＶ１１ａが設けられている。配管Ｌ１５ａの一端は、第１の伝熱空間ＤＳ１に接続されている。配管Ｌ１５ａの他端は、排気装置ＶＵに接続されている。また、配管Ｌ１５ａの途中にはバルブＶ１５ａが設けられている。
配管Ｌ１１ａの他端には、配管Ｌ１２ａの一端が接続されている。配管Ｌ１２ａの他端は、バルブＶ１５ａに対して第１の伝熱空間ＤＳ１の側で配管Ｌ１５ａに接続されている。配管Ｌ１２ａの途中には、バルブＶ１２ａが設けられている。配管Ｌ１１ａの他端には、配管Ｌ１３ａの一端及び配管Ｌ１４ａの一端が接続されている。配管Ｌ１３ａの途中にはバルブＶ１３ａが設けられており、配管Ｌ１４ａの途中にはバルブＶ１４ａが設けられている。配管Ｌ１３ａの他端及び配管Ｌ１４ａの他端は互いに接続している。配管Ｌ１３ａの他端と配管Ｌ１４ａの他端との接続点には、配管Ｌ１７ａの一端が接続している。配管Ｌ１７ａの他端は、配管Ｌ１２ａの他端よりもバルブＶ１５ａの近くで配管Ｌ１５ａに接続している。
配管Ｌ３１ａの一端は、バルブＶ２１に対してチラーユニットＴＵの側において配管Ｌ２１に接続している。配管Ｌ３１ａの他端は第１の伝熱空間ＤＳ１に接続している。配管Ｌ３１ａの途中には、バルブＶ３１ａが設けられている。配管Ｌ３２ａの一端は、バルブＶ２２に対してチラーユニットＴＵの側で配管Ｌ２２に接続している。配管Ｌ３２ａの他端は第１の伝熱空間ＤＳ１に接続している。配管Ｌ３２ａの途中には、バルブＶ３２ａが設けられている。
また、配管系ＰＳは、圧力調整器１０４ｂ、配管Ｌ１１ｂ、配管Ｌ１２ｂ、配管Ｌ１３ｂ、配管Ｌ１４ｂ、配管Ｌ１５ｂ、配管Ｌ１７ｂ、配管Ｌ３１ｂ、配管Ｌ３２ｂ、バルブＶ１１ｂ、バルブＶ１２ｂ、バルブＶ１３ｂ、バルブＶ１４ｂ、バルブＶ１５ｂ、バルブＶ３１ｂ、及び、バルブＶ３２ｂを更に有している。
圧力調整器１０４ｂは、ガスソースＧＳに接続されている。圧力調整器１０４ｂには配管Ｌ１１ｂの一端が接続されている。配管Ｌ１１ｂの途中にはバルブＶ１１ｂが設けられている。配管Ｌ１５ｂの一端は、第２の伝熱空間ＤＳ２に接続されている。配管Ｌ１５ｂの他端は、排気装置ＶＵに接続されている。また、配管Ｌ１５ｂの途中にはバルブＶ１５ｂが設けられている。
配管Ｌ１１ｂの他端には、配管Ｌ１２ｂの一端が接続されている。配管Ｌ１２ｂの他端は、バルブＶ１５ｂに対して第２の伝熱空間ＤＳ２の側で配管Ｌ１５ｂに接続されている。配管Ｌ１２ｂの途中には、バルブＶ１２ｂが設けられている。配管Ｌ１１ｂの他端には、配管Ｌ１３ｂの一端及び配管Ｌ１４ｂの一端が接続されている。配管Ｌ１３ｂの途中にはバルブＶ１３ｂが設けられており、配管Ｌ１４ｂの途中にはバルブＶ１４ｂが設けられている。配管Ｌ１３ｂの他端及び配管Ｌ１４ｂの他端は互いに接続している。配管Ｌ１３ｂの他端と配管Ｌ１４ｂの他端の接続点には、配管Ｌ１７ｂの一端が接続している。配管Ｌ１７ｂの他端は、配管Ｌ１２ｂの他端よりもバルブＶ１５ｂの近くで配管Ｌ１５ｂに接続している。
配管Ｌ３１ｂの一端は、バルブＶ２１に対してチラーユニットＴＵの側において配管Ｌ２１に接続している。配管Ｌ３１ｂの他端は第２の伝熱空間ＤＳ２に接続している。配管Ｌ３１ｂの途中には、バルブＶ３１ｂが設けられている。配管Ｌ３２ｂの一端は、バルブＶ２２に対してチラーユニットＴＵの側において配管Ｌ２２に接続している。配管Ｌ３２ｂの他端は第２の伝熱空間ＤＳ２に接続している。配管Ｌ３２ｂの途中には、バルブＶ３２ｂが設けられている。
また、配管系ＰＳは、圧力調整器１０４ｃ、配管Ｌ１１ｃ、配管Ｌ１２ｃ、配管Ｌ１３ｃ、配管Ｌ１４ｃ、配管Ｌ１５ｃ、配管Ｌ１７ｃ、配管Ｌ３１ｃ、配管Ｌ３２ｃ、バルブＶ１１ｃ、バルブＶ１２ｃ、バルブＶ１３ｃ、バルブＶ１４ｃ、バルブＶ１５ｃ、バルブＶ３１ｃ、及び、バルブＶ３２ｃを更に有している。
圧力調整器１０４ｃは、ガスソースＧＳに接続されている。圧力調整器１０４ｃには配管Ｌ１１ｃの一端が接続されている。配管Ｌ１１ｃの途中にはバルブＶ１１ｃが設けられている。配管Ｌ１５ｃの一端は、第３の伝熱空間ＤＳ３に接続されている。配管Ｌ１５ｃの他端は、排気装置ＶＵに接続されている。また、配管Ｌ１５ｃの途中にはバルブＶ１５ｃが設けられている。
配管Ｌ１１ｃの他端には、配管Ｌ１２ｃの一端が接続されている。配管Ｌ１２ｃの他端は、バルブＶ１５ｃに対して第３の伝熱空間ＤＳ３の側で配管Ｌ１５ｃに接続されている。配管Ｌ１２ｃの途中には、バルブＶ１２ｃが設けられている。配管Ｌ１１ｃの他端には、配管Ｌ１３ｃの一端及び配管Ｌ１４ｃの一端が接続されている。配管Ｌ１３ｃの途中にはバルブＶ１３ｃが設けられており、配管Ｌ１４ｃの途中にはバルブＶ１４ｃが設けられている。配管Ｌ１３ｃの他端及び配管Ｌ１４ｃの他端は互いに接続している。配管Ｌ１３ｃの他端と配管Ｌ１４ｃの他端の接続点には、配管Ｌ１７ｃの一端が接続している。配管Ｌ１７ｃの他端は、配管Ｌ１２ｃの他端よりもバルブＶ１５ｃの近くで配管Ｌ１５ｃに接続している。
配管Ｌ３１ｃの一端は、バルブＶ２１に対してチラーユニットＴＵの側において配管Ｌ２１に接続している。配管Ｌ３１ｃの他端は第３の伝熱空間ＤＳ３に接続している。配管Ｌ３１ｃの途中には、バルブＶ３１ｃが設けられている。配管Ｌ３２ｃの一端は、バルブＶ２２に対してチラーユニットＴＵの側において配管Ｌ２２に接続している。配管Ｌ３２ｃの他端は第３の伝熱空間ＤＳ３に接続している。配管Ｌ３２ｃの途中には、バルブＶ３２ｃが設けられている。
配管系ＰＳの複数のバルブの開閉は、制御部ＭＣＵによって制御される。また、上述したようにヒータ電源６２も、制御部ＭＣＵによって制御される。制御部ＭＣＵによる配管系ＰＳの複数のバルブ及びヒータ電源６２の制御には、複数のモードがある。以下、図５〜図１３を参照して、複数のモードそれぞれにおける配管系ＰＳの複数のバルブの制御及びヒータ電源６２の制御について説明する。図５〜図１３は、複数のモードそれぞれにおける配管系の状態を例示する図である。図５〜図１３においてバルブを示す黒塗りの図形は、そのバルブが閉じられていることを示しており、バルブを示す白抜きの図形は、そのバルブが開かれていることを示している。また、以下の説明では図１４〜図１９も参照する。図１４〜図１８は、静電チャックの温度分布を例示する図である。図１９は、静電チャックの温度の時間変化を例示する図である。図１４〜図１８において、横軸は、静電チャック３６の吸着部５２の半径上の各位置と当該吸着部５２との間の距離を示しており、縦軸は吸着部５２の各位置の温度を示している。なお、図１４〜図１８では、被加工物Ｗの直径が３００ｍｍであることを想定し、吸着部５２の中心を基準とした半径上で１５０ｍｍまでの間の各位置の温度が示されている。また、図１９において、横軸は時間であり、縦軸は吸着部５２の温度を示している。図１９には、静電チャック３６の吸着部５２の中心の温度の時間変化とエッジの温度の時間変化が示されている。
図５に示すように、第１のモードでは、複数のヒータＨＮに電力を供給するよう、ヒータ電源６２が制御される。なお、第１のモードでは、複数のヒータＨＮには、当該複数のヒータＨＮが略同等の発熱量で発熱するように、電力が供給され得る。また、第１のモードでは、流路３４ｆとチラーユニットＴＵとの間で冷媒を循環し、複数の伝熱空間ＤＳＮをガスソースＧＳに接続するよう、配管系ＰＳの複数のバルブが制御される。図５に示す配管系ＰＳの例では、第１のモードにおいて、バルブＶ１１ａ、バルブＶ１２ａ、バルブＶ１４ａ、バルブＶ１１ｂ、バルブＶ１２ｂ、バルブＶ１４ｂ、バルブＶ１１ｃ、バルブＶ１２ｃ、バルブＶ１４ｃ、バルブＶ２１、及び、バルブＶ２２が開かれ、配管系ＰＳの複数のバルブのうち他のバルブは閉じられる。第１のモードの制御によれば、複数のヒータＨＮが発熱し、複数の伝熱空間ＤＳＮに伝熱ガスが供給され、流路３４ｆに冷媒が供給される。これにより、図１４に示すように、静電チャック３６の吸着部５２の温度は比較的高温になり、また、静電チャック３６の径方向における温度分布は略一定になる。
図６に示すように、第２のモードでは、第１のヒータ５６の発熱量及び第２のヒータ５７の発熱量が第３のヒータ５８の発熱量よりも大きくなるよう、ヒータ電源６２が制御される。なお、第２のモードでは、第１のヒータ５６には、第１のモードにおいて第１のヒータ５６に供給される電力と同等の電力が供給され、第２のヒータ５７には、第１のモードにおいて第２のヒータ５７に供給される電力と同等の電力が供給され得る。第２のモードでは、第３のヒータ５８に電力が供給されなくてもよい。また、第２のモードでは、流路３４ｆとチラーユニットＴＵとの間で冷媒を循環し、第１の伝熱空間ＤＳ１及び第２の伝熱空間ＤＳ２をガスソースＧＳに接続し、第３の伝熱空間を前記チラーユニットに接続するよう複数のバルブが制御される。図６に示す配管系ＰＳの例では、第２のモードにおいて、バルブＶ１１ａ、バルブＶ１２ａ、バルブＶ１４ａ、バルブＶ１１ｂ、バルブＶ１２ｂ、バルブＶ１４ｂ、バルブＶ２１、バルブＶ２２、バルブＶ３１ｃ、及び、バルブＶ３２ｃが開かれ、配管系ＰＳの複数のバルブのうち他のバルブは閉じられる。第２のモードの制御によれば、第１のヒータ５６の発熱量及び第２のヒータ５７の発熱量が第３のヒータ５８の発熱量よりも大きくなり、第１の伝熱空間ＤＳ１及び第２の伝熱空間ＤＳ２に伝熱ガスが供給され、第３の伝熱空間ＤＳ３及び流路３４ｆに冷媒が供給される。これにより、図１５に示すように、静電チャック３６の吸着部５２の温度は比較的高温になり、また、静電チャック３６の径方向における温度分布は、中心からエッジに近付くにつれて温度が緩やかに低下する温度分布となる。
図７に示すように、第３のモードでは、第２のヒータ５７の発熱量が第１のヒータ５６の発熱量よりも大きくなり、第１のヒータ５６の発熱量が第３のヒータ５８の発熱量よりも大きくなるよう、ヒータ電源６２が制御される。なお、第３のモードでは、第１のヒータ５６には、第１のモードにおいて第１のヒータ５６に供給される電力と同等の電力が供給され得る。第３のモードでは、第３のヒータ５８に電力が供給されなくてもよい。また、第３のモードでは、流路３４ｆとチラーユニットＴＵとの間で冷媒を循環し、第１の伝熱空間ＤＳ１及び第２の伝熱空間ＤＳ２をガスソースＧＳに接続し、第３の伝熱空間ＤＳ３をチラーユニットＴＵに接続するよう、配管系ＰＳの複数のバルブが制御される。図７に示す配管系ＰＳの例では、第３のモードにおいて、バルブＶ１１ａ、バルブＶ１２ａ、バルブＶ１４ａ、バルブＶ１１ｂ、バルブＶ１２ｂ、バルブＶ１４ｂ、バルブＶ２１、バルブＶ２２、バルブＶ３１ｃ、及び、バルブＶ３２ｃが開かれ、配管系ＰＳの複数のバルブのうち他のバルブは閉じられる。第３のモードの制御によれば、第２のヒータ５７の発熱量が第１のヒータ５６の発熱量よりも大きくなり、第１のヒータ５６の発熱量が第３のヒータ５８の発熱量よりも大きくなり、第１の伝熱空間ＤＳ１及び第２の伝熱空間ＤＳ２に伝熱ガスが供給され、第３の伝熱空間ＤＳ３及び流路３４ｆに冷媒が供給される。これにより、図１６に示すように、静電チャック３６の吸着部５２の温度は比較的高温になり、また、静電チャック３６の径方向における温度分布は、エッジを含む領域において急激に温度が低下する温度分布となる。
図８に示すように、第４のモードでは、複数のヒータＨＮに電力を供給するよう、ヒータ電源６２が制御される。なお、第４のモードでは、第１のヒータ５６には、第１のモードにおいて第１のヒータ５６に供給される電力と同等の電力が供給され、第２のヒータ５７には、第１のモードにおいて第２のヒータ５７に供給される電力と同等の電力が供給され、第３のヒータ５８には、第１のモードにおいて第３のヒータ５８に供給される電力と同等の電力が供給され得る。また、第４のモードでは、複数の伝熱空間ＤＳＮをチラーユニットＴＵに接続するよう、配管系ＰＳの複数のバルブが制御される。なお、第４のモードでは、冷媒は、流路３４ｆに供給されなくてもよく、流路３４ｆに供給されてもよい。図８に示す配管系ＰＳの例では、第４のモードにおいて、バルブＶ３１ａ、バルブＶ３２ａ、バルブＶ３１ｂ、バルブＶ３２ｂ、バルブＶ３１ｃ、及び、バルブＶ３２ｃが開かれ、配管系ＰＳの複数のバルブのうち他のバルブは閉じられる。第４のモードの制御によれば、複数のヒータＨＮが発熱し、複数の伝熱空間ＤＳＮに冷媒が供給される。これにより、図１７に示すように、静電チャック３６の吸着部５２の温度は比較的低温になり、また、静電チャック３６の径方向における温度分布は、略一定になる。
図９に示すように、第５のモードでは、第１のヒータ５６の発熱量及び第２のヒータ５７の発熱量が第３のヒータ５８の発熱量よりも大きくなるよう、ヒータ電源６２が制御される。なお、第２のモードでは、第１のヒータ５６には、第１のモードにおいて第１のヒータ５６に供給される電力と同等の電力が供給され、第２のヒータ５７には、第１のモードにおいて第２のヒータ５７に供給される電力と同等の電力が供給され得る。第５のモードでは、第３のヒータ５８に電力が供給されなくてもよい。また、第５のモードでは、複数の伝熱空間ＤＳＮをチラーユニットＴＵに接続するよう、配管系ＰＳの複数のバルブが制御される。なお、第５のモードでは、冷媒は、流路３４ｆに供給されなくてもよく、流路３４ｆに供給されてもよい。図９に示す配管系ＰＳの例では、第５のモードにおいて、バルブＶ３１ａ、バルブＶ３２ａ、バルブＶ３１ｂ、バルブＶ３２ｂ、バルブＶ３１ｃ、及び、バルブＶ３２ｃが開かれ、配管系ＰＳの複数のバルブのうち他のバルブは閉じられる。第５のモードの制御によれば、第１のヒータ５６の発熱量及び第２のヒータ５７の発熱量が第３のヒータ５８の発熱量よりも大きくなり、複数の伝熱空間ＤＳＮに冷媒が供給される。これにより、図１８に示すように、静電チャック３６の吸着部５２の温度は比較的低温になり、また、静電チャック３６の径方向における温度分布は、中心からエッジに近付くにつれて温度が緩やかに低下する温度分布となる。
図１０に示すように、第６のモードでは、複数のヒータＨＮに電力を供給するよう、ヒータ電源６２が制御される。なお、第６のモードでは、複数のヒータＨＮの発熱量が、第１のモードにおける複数のヒータＨＮの発熱量ようも高い発熱量となるようにヒータ電源６２が制御される。また、第６のモードでは、複数のヒータＨＮには、当該複数のヒータＨＮが略同等の発熱量で発熱するように、電力が供給され得る。また、第６のモードでは、流路３４ｆとチラーユニットＴＵとの間で冷媒を循環し、複数の伝熱空間ＤＳＮをガスソースＧＳに接続するよう、配管系ＰＳの複数のバルブが制御される。図１０に示す配管系ＰＳの例では、第６のモードにおいて、バルブＶ１１ａ、バルブＶ１２ａ、バルブＶ１４ａ、バルブＶ１１ｂ、バルブＶ１２ｂ、バルブＶ１４ｂ、バルブＶ１１ｃ、バルブＶ１２ｃ、バルブＶ１４ｃ、バルブＶ２１、及び、バルブＶ２２が開かれ、配管系ＰＳの複数のバルブのうち他のバルブは閉じられる。第６のモードの制御によれば、複数のヒータＨＮが発熱し、複数の伝熱空間ＤＳＮに伝熱ガスが供給され、流路３４ｆに冷媒が供給される。これにより、図１９に示す期間Ｔ１における静電チャック３６の吸着部５２の温度の時間変化のように、静電チャック３６の吸着部５２は比較的低速で昇温される。したがって、第６のモードの制御によれば、比較的低い昇温レートで、静電チャック３６の吸着部５２の温度を上昇させることが可能となる。
図１１に示すように、第７のモードでは、複数のヒータＨＮに電力を供給するよう、ヒータ電源６２が制御される。なお、第７のモードでは、複数のヒータＨＮに、第６のモードにおいて複数のヒータＨＮに供給される電力と略同等の電力が供給される。また、第７のモードでは、流路３４ｆとチラーユニットＴＵとの間で冷媒を循環し、複数の伝熱空間ＤＳＮを排気装置ＶＵに接続するよう、配管系ＰＳの複数のバルブが制御される。図１１に示す配管系ＰＳの例では、第７のモードにおいて、バルブＶ１５ａ、バルブＶ１５ｂ、バルブＶ１５ｃ、バルブＶ２１、及び、バルブＶ２２が開かれ、配管系ＰＳの複数のバルブのうち他のバルブは閉じられる。第７のモードの制御によれば、複数のヒータＨＮが発熱し、複数の伝熱空間ＤＳＮの圧力が減圧され、流路３４ｆに冷媒が供給される。これにより、図１９に示す期間Ｔ４における静電チャック３６の吸着部５２の温度の時間変化のように、静電チャック３６の吸着部５２は比較的高速で昇温される。したがって、第７のモードの制御によれば、比較的高い昇温レートで、静電チャック３６の吸着部５２の温度を上昇させることが可能となる。
図１２に示すように、第８のモードでは、複数のヒータＨＮへの電力の供給を停止するよう、ヒータ電源６２が制御される。また、第８のモードでは、流路３４ｆとチラーユニットＴＵとの間で冷媒を循環し、複数の伝熱空間ＤＳＮをガスソースＧＳに接続するよう、配管系ＰＳの複数のバルブが制御される。図１２に示す配管系ＰＳの例では、第８のモードにおいて、バルブＶ１１ａ、バルブＶ１２ａ、バルブＶ１４ａ、バルブＶ１１ｂ、バルブＶ１２ｂ、バルブＶ１４ｂ、バルブＶ１１ｃ、バルブＶ１２ｃ、バルブＶ１４ｃ、バルブＶ２１、及び、バルブＶ２２が開かれ、配管系ＰＳの複数のバルブのうち他のバルブは閉じられる。第８のモードの制御によれば、複数のヒータＨＮは発熱せず、複数の伝熱空間ＤＳＮに伝熱ガスが供給され、流路３４ｆに冷媒が供給される。これにより、図１９に示す期間Ｔ３における静電チャック３６の吸着部５２の温度の時間変化のように、静電チャック３６の吸着部５２は比較的低速で降温される。したがって、第８のモードの制御によれば、比較的低い降温レートで、静電チャック３６の吸着部５２の温度を低下させることが可能となる。
図１３に示すように、第９のモードでは、複数のヒータＨＮへの電力の供給を停止するよう、ヒータ電源６２が制御される。また、第９のモードでは、流路３４ｆとチラーユニットＴＵとの間で冷媒を循環し、複数の伝熱空間ＤＳＮをチラーユニットＴＵに接続するよう、配管系ＰＳの複数のバルブが制御される。図１１に示す配管系ＰＳの例では、第９のモードにおいて、バルブＶ２１、バルブＶ２２、バルブＶ３１ａ、バルブＶ３２ａ、バルブＶ３１ｂ、バルブＶ３２ｂ、バルブＶ３１ｃ、及び、バルブＶ３２ｃが開かれ、配管系ＰＳの複数のバルブのうち他のバルブは閉じられる。第９のモードの制御によれば、複数のヒータＨＮは発熱せず、複数の伝熱空間ＤＳＮに冷媒が供給され、流路３４ｆにも冷媒が供給される。これにより、図１９に示す期間Ｔ５における静電チャック３６の吸着部５２の温度の時間変化のように、静電チャック３６の吸着部５２は比較的高速で降温される。したがって、第９のモードの制御によれば、比較的高い降温レートで、静電チャック３６の吸着部５２の温度を低下させることが可能となる。
図１９に示す静電チャック３６の吸着部５２の温度の時間変化では、期間Ｔ１と期間Ｔ３との間の期間Ｔ２において、上述した第１のモードの制御が利用されている。また、期間Ｔ６において、上述した第２のモード又は第３のモードの制御が利用されている。また、期間Ｔ７においては上述した第４のモードの制御が利用され、期間Ｔ８においては上述した第５のモードの制御が利用されている。なお、図１９に示した静電チャック３６の吸着部５２の温度の時間変化を得るための制御部ＭＣＵによる制御のモードの系列は単に例示のためのものである。制御部ＭＣＵは、吸着部５２の温度を昇温する際には、第６のモード又は第７のモードを選択し、吸着部５２の温度を降温する際には、第８のモード又は第９のモードを選択することができる。また、制御部ＭＣＵは、吸着部５２の温度が比較的高くなっているときに、第１〜第３のモードのうち何れかを選択することができ、吸着部５２の温度が比較的低くなっているときに、第４のモード又は第５のモードを選択することができる。
以下、別の実施形態に係る配管系のについて説明する。図２０は、別の実施形態に係る配管系の構成を示す図である。図２０に示す配管系ＰＳＡは、配管系ＰＳに代えて処理装置１０に採用することができる配管系である。配管系ＰＳＡは、バルブＶ１８ａ、バルブＶ１８ｂ、バルブＶ１８ｃ、タンクＴａ、タンクＴｂ、タンクＴｃ、配管Ｌ３３、バルブＶ２３，タンクＴｄ、及び、バルブＶ２４を更に備える点において、配管系ＰＳと異なっている。
タンクＴａは、配管Ｌ１７ａと配管Ｌ１５ａの接続点と配管Ｌ１２ａと配管Ｌ１５ａの接続点との間において、配管Ｌ１５ａに設けられている。バルブＶ１８ａは、配管Ｌ１２ａと配管Ｌ１５ａの接続点とタンクＴａとの間において配管Ｌ１５ａに設けられている。タンクＴｂは、配管Ｌ１７ｂと配管Ｌ１５ｂの接続点と配管Ｌ１２ｂと配管Ｌ１５ｂの接続点との間において、配管Ｌ１５ｂに設けられている。バルブＶ１８ｂは、配管Ｌ１２ｂと配管Ｌ１５ｂの接続点とタンクＴｂとの間において配管Ｌ１５ｂに設けられている。タンクＴｃは、配管Ｌ１７ｃと配管Ｌ１５ｃの接続点と配管Ｌ１２ｃと配管Ｌ１５ｃの接続点との間において、配管Ｌ１５ｃに設けられている。バルブＶ１８ｃは、配管Ｌ１２ｃと配管Ｌ１５ｃの接続点とタンクＴｃとの間において配管Ｌ１５ｃに設けられている。
配管Ｌ３３は、配管Ｌ３２ａに接続されている。配管Ｌ３３には、排気装置ＶＵ２が接続されている。バルブ２３及びバルブＶ２４は、配管Ｌ３３に設けられている。タンクＴｄは、バルブＶ２３とバルブＶ２４との間に設けられている。
上述したように、配管系ＰＳでは、その気化によって吸熱し冷却を行う冷媒を使用することが可能である。この冷媒は、複数の伝熱空間ＤＳＮ内において気化するので、排気装置ＶＵによって排気することが可能である。しかしながら、液状冷媒を排気装置ＶＵに流すことはできないので、配管系ＰＳでは液状冷媒を使用することができない。
一方、配管系ＰＳＡでは、処理装置１０の使用温度範囲、例えば２０℃以上２５０℃以下の温度帯域において液体である液状冷媒を使用することが可能である。配管系ＰＳＡでは、バルブＶ１１ａ、バルブＶ１２ａ、バルブＶ１３ａ、及び、バルブＶ１４ａを閉じて、バルブＶ１５ａ及びバルブＶ１８ａを開くことにより、第１の伝熱空間ＤＳ１から排出される液状冷媒を、タンクＴａに溜めることができる。また、バルブＶ１１ｂ、バルブＶ１２ｂ、バルブＶ１３ｂ、及び、バルブＶ１４ｂを閉じて、バルブＶ１５ｂ及びバルブＶ１８ｂを開くことにより、第２の伝熱空間ＤＳ２から排出された液状冷媒を、タンクＴｂに溜めることができる。また、バルブＶ１１ｃ、バルブＶ１２ｃ、バルブＶ１３ｃ、及び、バルブＶ１４ｃを閉じて、バルブＶ１５ｃ及びバルブＶ１８ｃを開くことにより、第３の伝熱空間ＤＳ３から排出された液状冷媒を、タンクＴｃに溜めることができる。さらに、バルブＶ２１、バルブＶ２２、バルブＶ３１ａ、バルブＶ３１ｂ、及び、バルブＶ３１ｃを閉じて、バルブＶ３２ａ、バルブＶ３２ｂ、バルブＶ３２ｃ、バルブＶ２３、及び、バルブＶ２４を開くことにより、第１の伝熱空間ＤＳ１から排出された液状冷媒、第２の伝熱空間ＤＳ２から排出された液状冷媒、及び、第３の伝熱空間ＤＳ３から排出された液状冷媒を、タンクＴｄに溜めることができる。
以上説明した処理装置１０では、複数の伝熱空間ＤＳＮの各々が減圧されるか、複数の伝熱空間ＤＳＮの各々に伝熱ガスが供給されるか、或いは、複数の伝熱空間ＤＳＮの各々にチラーユニットからの冷媒が供給され得る。したがって、冷却台３４と静電チャック３６との間の熱抵抗が変更され得る。故に、静電チャック３６（吸着部５２）に設定可能な温度の範囲が広い。また、設定可能な静電チャック３６（吸着部５２）の昇温レートの範囲、及び、設定可能な静電チャック３６（吸着部５２）の降温レートの範囲も広い。また、複数の伝熱空間ＤＳＮの熱抵抗に差を与えることにより、径方向において大きく変化する温度分布を静電チャック３６（吸着部５２）に設定することが可能となる。また、複数の伝熱空間ＤＳＮそれぞれの熱抵抗を調整することができるので、静電チャック３６（吸着部５２）に種々の温度分布を設定することが可能である。例えば、径方向において急峻に変化する温度分布、径方向において緩やかに変化する温度分布、或いは、径方向において略一定の温度分布を静電チャック３６（吸着部５２）に設けることが可能である。さらに、冷却台３４と静電チャック３６との間の熱抵抗を大きくすることが可能であるので、複数のヒータＨＮに与える電力を低減することが可能である。
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、高周波電源４２は、整合器４６を介して上部電極１６に接続されていてもよい。また、処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置以外の任意のプラズマ処理装置、例えば、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波をプラズマの生成に利用するプラズマ処理装置、或いは、被加工物Ｗを処理する他の処理装置であってもよい。
１０…処理装置、１２…チャンバ本体、１４…載置台、３４…冷却台、３６…静電チャック、５０…基台、５２…吸着部、ＲＮ…領域、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｒ３…第３領域、ＨＮ…ヒータ、５６…第１のヒータ、５７…第２のヒータ、５８…第３のヒータ、６２…ヒータ電源、ＤＳＮ…伝熱空間、ＤＳ１…第１の伝熱空間、ＤＳ２…第２の伝熱空間、ＤＳ３…第３の伝熱空間、ＰＳ…配管系、ＧＳ…ガスソース、ＶＵ…排気装置、ＴＵ…チラーユニット、ＭＣＵ…制御部。

Claims (11)

  1. 被加工物の処理装置であって、
    チャンバ本体と、
    前記チャンバ本体の内部に設けられた載置台と、
    を備え、
    前記載置台は、
    冷媒用の流路が形成された金属製の冷却台と、
    前記冷却台の上に設けられた静電チャックと、
    を有し、
    前記静電チャックは、該静電チャックの中心軸線に対して同心の複数の領域を含んでおり、該複数の領域にそれぞれ設けられた複数のヒータを有しており、
    前記冷却台と前記静電チャックとの間、且つ、前記複数の領域それぞれの下方において延在し互いに分離された複数の伝熱空間が設けられており、
    該処理装置は、
    前記複数のヒータに接続されたヒータ電源と、
    チラーユニット、伝熱ガスのガスソース、及び、排気装置を、前記複数の伝熱空間のそれぞれに選択的に接続し、前記チラーユニットと前記流路との接続と切断とを切り替えるための複数のバルブを有する配管系と、
    を更に備える、
    処理装置。
  2. 前記複数のバルブ及び前記ヒータ電源を制御する制御部を更に備え、
    前記複数の領域は、第１領域、第２領域、及び、第３領域を含み、前記第１領域は、前記中心軸線に交差しており、前記第３領域は、前記静電チャックのエッジを含む領域であり、前記第２領域は、前記第１領域と前記第３領域との間にあり、
    前記複数のヒータは、前記第１領域に設けられた第１のヒータ、前記第２領域に設けられた第２のヒータ、及び、前記第３領域に設けられた第３のヒータを含み、
    前記複数の伝熱空間は、前記第１領域の下方にある第１の伝熱空間、前記第２領域の下方にある第２の伝熱空間、及び、前記第３領域の下方にある第３の伝熱空間を含む、
    請求項１に記載の処理装置。
  3. 前記制御部は、前記複数のヒータに電力を供給するよう前記ヒータ電源を制御し、前記流路と前記チラーユニットとの間で冷媒を循環し、前記複数の伝熱空間を前記ガスソースに接続するよう前記複数のバルブを制御する、請求項２に記載の処理装置。
  4. 前記制御部は、前記第１のヒータの発熱量及び前記第２のヒータの発熱量が前記第３のヒータの発熱量よりも大きくなるよう前記ヒータ電源を制御し、前記流路と前記チラーユニットとの間で冷媒を循環し、前記第１の伝熱空間及び前記第２の伝熱空間を前記ガスソースに接続し、前記第３の伝熱空間を前記チラーユニットに接続するよう前記複数のバルブを制御する、請求項２又は３に記載の処理装置。
  5. 前記制御部は、前記第２のヒータの発熱量が前記第１のヒータの発熱量よりも大きくなり、前記第１のヒータの発熱量が前記第３のヒータの発熱量よりも大きくなるよう前記ヒータ電源を制御し、前記流路と前記チラーユニットとの間で冷媒を循環し、前記第１の伝熱空間及び前記第２の伝熱空間を前記ガスソースに接続し、前記第３の伝熱空間を前記チラーユニットに接続するよう前記複数のバルブを制御する、請求項２〜４の何れか一項に記載の処理装置。
  6. 前記制御部は、前記複数のヒータに電力を供給するよう前記ヒータ電源を制御し、前記複数の伝熱空間を前記チラーユニットに接続するよう前記複数のバルブを制御する、請求項２〜５の何れか一項に記載の処理装置。
  7. 前記制御部は、前記第１のヒータの発熱量及び前記第２のヒータの発熱量が前記第３のヒータの発熱量よりも大きくなるよう前記ヒータ電源を制御し、前記複数の伝熱空間を前記チラーユニットに接続するよう前記複数のバルブを制御する、請求項２〜６の何れか一項に記載の処理装置。
  8. 前記制御部は、前記複数のヒータに電力を供給するよう前記ヒータ電源を制御し、前記流路と前記チラーユニットとの間で冷媒を循環し、前記複数の伝熱空間を前記排気装置に接続するよう前記複数のバルブを制御する、請求項２〜７の何れか一項に記載の処理装置。
  9. 前記制御部は、前記複数のヒータへの電力の供給を停止するよう前記ヒータ電源を制御し、前記流路と前記チラーユニットとの間で冷媒を循環し、前記複数の伝熱空間を前記ガスソースに接続するよう前記複数のバルブを制御する、請求項２〜８の何れか一項に記載の処理装置。
  10. 前記制御部は、前記複数のヒータへの電力の供給を停止するよう前記ヒータ電源を制御し、前記流路と前記チラーユニットとの間で冷媒を循環し、前記複数の伝熱空間を前記チラーユニットに接続するよう前記複数のバルブを制御する、請求項２〜９の何れか一項に記載の処理装置。
  11. 前記静電チャックは、導電性の基台、及び、セラミックス製の吸着部を有し、
    前記吸着部は、前記基台の上に設けられており、前記複数のヒータは、前記吸着部の中に内蔵されており、
    該処理装置は、
    前記基台に電気的に接続された高周波電源と、
    前記チャンバ本体の内部に処理ガスを供給するガス供給部と、
    を更に備える、
    請求項１〜９の何れか一項に記載の処理装置。
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