JP2021034516A - Heat medium circulation system and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、熱媒体巡回システム及び熱媒体巡回システムの制御方法に関する。 The present disclosure relates to a heat medium patrol system and a control method for the heat medium patrol system.
例えば、ウエハ等の基板に所定の処理を施す基板処理装置が知られている。 For example, a substrate processing apparatus that performs a predetermined process on a substrate such as a wafer is known.
特許文献1には、温度調節用媒体を通流させる流路を内設し、被処理基板を温度制御しつつ載置するための基板載置台が開示されている。
一の側面では、本開示は、基板における処理の均一性を向上させる熱媒体巡回システム及び熱媒体巡回システムの制御方法を提供する。 On the one hand, the present disclosure provides a heat medium circulation system and a control method for the heat medium circulation system that improves the uniformity of processing on the substrate.
上記課題を解決するために、一の態様によれば、基板を載置する載置台に形成される部材流路と、前記部材流路を流れる熱媒体の流れの向きを切り替える切替部と、前記部材流路の一端と前記切替部とを接続する第1流路と、前記部材流路の他端と前記切替部とを接続する第2流路と、前記切替部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1流路、前記部材流路、前記第2流路の順に熱媒体を第1の向きに流す工程と、前記第2流路、前記部材流路、前記第1流路の順に熱媒体を第2の向きに流す工程と、を繰り返す、熱媒体巡回システムが提供される。 In order to solve the above problems, according to one aspect, a member flow path formed on a mounting table on which a substrate is placed, a switching unit for switching the direction of the flow of heat medium flowing through the member flow path, and the above-mentioned A first flow path connecting one end of the member flow path and the switching portion, a second flow path connecting the other end of the member flow path and the switching portion, a control unit for controlling the switching portion, and the like. The control unit includes a step of flowing a heat medium in the first direction in the order of the first flow path, the member flow path, and the second flow path, and the second flow path, the member flow path, and the member flow path. Provided is a heat medium circulation system that repeats a step of flowing a heat medium in a second direction in the order of a first flow path.
一の側面によれば、基板における処理の均一性を向上させる熱媒体巡回システム及び熱媒体巡回システムの制御方法を提供することができる。 According to one aspect, it is possible to provide a heat medium circulation system and a control method of the heat medium circulation system that improve the uniformity of processing on the substrate.
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.
第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSについて、図1を用いて説明する。図1は、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSの構成図の一例であり、(a)は第1の動作モードにおける動作を示し、(b)は第2の動作モードにおける動作を示す。なお、図1において、冷媒の流れる向きを黒塗り矢印で示す。また、後述する開閉弁(切替装置53,54)は、開弁状態を黒塗りで示し、閉弁状態を白抜きで示すものとする。
The heat medium circulation system S according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an example of a configuration diagram of a heat medium circulation system S according to a first embodiment, (a) shows an operation in a first operation mode, and (b) shows an operation in a second operation mode. .. In FIG. 1, the direction in which the refrigerant flows is indicated by a black arrow. Further, in the on-off valves (switching
第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSは、処理装置1と、第1のチラー2と、第2のチラー3と、流路4と、流路4に設けられた切替装置51〜54と、制御装置6と、を備えている。
The heat medium circulation system S according to the first embodiment includes a
処理装置1はウェハWを処理する装置である。ウェハWには、熱処理やプラズマ処理やUV処理やその他の処理が施される。ウェハWの処理には、エッチング処理、成膜処理、クリーニング処理、トリートメント処理、アッシング処理等のあらゆる処理が含まれる。
The
処理装置1は、処理容器10と、ウェハWを載置する載置台11と、を有している。載置台11は、静電チャック12と、接着層13と、基台14と、を有している。静電チャック12は、例えばセラミック等の誘電体で形成され、接着層13を介して、基台14の上に配置されている。静電チャック12は、電極12aと、ヒータ12bと、を有している。電極12aに直流電源からの電圧を印加することで、ウェハWを静電チャック12上に静電吸着させる。ヒータ12bに交流電源からの電圧を印加することで、ウェハWを加温することができる。なお、電極12a及びヒータ12bへの通電は、制御装置6によって制御される。接着層13は、静電チャック12と基台14の間に設けられ、静電チャック12を基台14に固定する。基台14は、例えばアルミニウム等の金属で形成され、支持台15に支持されている。基台14の内部には、一端側を流出入口14aとして他端側を流出入口14bとする部材流路14cがリング状又は渦巻き状に形成されている。支持台15は、処理容器10の内部で基台14を支持する。
The
また、処理装置1は、プラズマ処理装置として構成されていてもよい。基台14には、整合器(図示せず)を介してプラズマ生成用の高周波電力を印加する高周波電源(図示せず)が接続される。かかる構成により、載置台11は下部電極としての機能を有する。また、処理容器10には、処理容器10内に所望のガスを供給するガス供給源(図示せず)と、処理容器10内を減圧する真空ポンプ(図示せず)と、が接続される。また、処理容器10内で、載置台11の上方には、載置台11に対向して上部電極として機能するシャワーヘッド(図示せず)が設けられている。上部電極としてのシャワーヘッドと下部電極としての載置台11との間にプラズマが生成される。
Further, the
なお、部材流路14cを流れる冷媒(熱媒体)は、例えば、冷却水、ブライン等の液体であってもよく、例えば、冷媒ガス等の気体であってもよい。
The refrigerant (heat medium) flowing through the
第1のチラー2は、冷媒の温度を所定の温度に調整する。第1のチラー2は、冷媒の温度を調整する温度調整部(不図示)と、冷媒を貯溜するタンク(不図示)と、冷媒を吐出するポンプ21と、を有している。第1のチラー2に流入した冷媒は、熱交換器等の温度調整部で所定の温度に調整され、タンクに貯留される。ポンプ21は、所定の温度に調整された冷媒を吐出する。
The
第2のチラー3は、冷媒の温度を所定の温度に調整する。第2のチラー3は、冷媒の温度を調整する温度調整部(不図示)と、冷媒を貯溜するタンク(不図示)と、冷媒を吐出するポンプ31と、を有している。第2のチラー3に流入した冷媒は、熱交換器等の温度調整部で所定の温度に調整され、タンクに貯留される。なお、第2のチラー3における所定の温度と、第1のチラー2における所定の温度とは、同じ温度であってもよく、異なる温度であってもよい。ポンプ31は、所定の温度に調整された冷媒を吐出する。
The
なお、第1のチラー2のタンクと、第2のチラー3のタンクとの間には、冷媒の量を調整する調整機構(不図示)を有していてもよい。例えば、調整機構は、一方のタンクの貯溜量が所定量を超えると、一方のタンクから他方のタンクに冷媒を流入させることができる。
An adjusting mechanism (not shown) for adjusting the amount of refrigerant may be provided between the tank of the
流路4は、載置台11の部材流路14c、第1のチラー2、第2のチラー3を接続し、冷媒が通流可能に構成されている。流路4は、流路4a〜4hを有する。なお、流路4に含まれる各流路4a〜4hは、配管により形成される。
The flow path 4 connects the
流路4aは、第1のチラー2の吐出側と切替装置51の第1ポートとを接続する。流路4bは、切替装置51の共通ポートと基台14の流出入口14aとを接続する。流路4cは、基台14の流出入口14bと切替装置52の共通ポートとを接続する。流路4dは、切替装置52の第1ポートと第1のチラー2の流入側とを接続する。流路4eは、第2のチラー3の吐出側と切替装置52の第2ポートとを接続する。流路4fは、切替装置51の第2ポートと第2のチラー3の流入側とを接続する。流路4gは、流路4aと流路4dとの間をバイパスラインとして連通する。流路4gには、切替装置53が設けられている。流路4hは、流路4eと流路4fとの間をバイパスラインとして連通する。流路4hには、切替装置54が設けられている。
The
切替装置51は、共通ポート、第1ポート、第2ポートを有する三方弁である。切替装置51は、共通ポートと第1ポートとが連通する第1の状態(図1(a)参照)と、共通ポートと第2ポートとが連通する第2の状態(図1(b)参照)と、を切り替えることができるように構成されている。なお、切替装置51は、後述する制御装置6によって、状態が制御される。
The switching
切替装置52は、共通ポート、第1ポート、第2ポートを有する三方弁である。切替装置52は、共通ポートと第1ポートとが連通する第1の状態(図1(a)参照)と、共通ポートと第2ポートとが連通する第2の状態(図1(b)参照)と、を切り替えることができるように構成されている。なお、切替装置52は、後述する制御装置6によって、状態が制御される。
The switching
切替装置53は、流路4gの開閉を切り替える開閉弁である。なお、切替装置53は、後述する制御装置6によって、開閉が制御される。
The switching
切替装置54は、流路4hの開閉を切り替える開閉弁である。なお、切替装置54は、後述する制御装置6によって、開閉が制御される。
The switching
制御装置6は、ポンプ21,31の動作及び切替装置51〜54の切り替えを制御することにより、熱媒体巡回システムSのモードを切り替える。
The control device 6 switches the mode of the heat medium circulation system S by controlling the operation of the
図1(a)に示すように、第1の動作モードにおいて、制御装置6は、切替装置51を共通ポートと第1ポートとが連通する第1の状態に切り替え、切替装置52を共通ポートと第1ポートとが連通する第1の状態に切り替え、切替装置53を閉じ、切替装置54を開く。また、制御装置6は、ポンプ21,31を動作させる。これにより、第1のチラー2から吐出された冷媒は、流路4a、切替装置51、流路4bを介して、基台14の流出入口14aに供給される。基台14の部材流路14cにおいて、冷媒は流出入口14aから流出入口14bに向かって流れ、冷媒と基台14との間で熱交換される。流出入口14bから吐出された冷媒は、流路4c、切替装置52、流路4dを介して、第1のチラー2の流入側に供給される。また、第2のチラー3から吐出された冷媒は、流路4e、流路4h、流路4fを流れ、第2のチラー3の流入側に供給される。
As shown in FIG. 1A, in the first operation mode, the control device 6 switches the
図1(b)に示すように、第2の動作モードにおいて、制御装置6は、切替装置51を共通ポートと第2ポートとが連通する第2の状態に切り替え、切替装置52を共通ポートと第2ポートとが連通する第2の状態に切り替え、切替装置53を開き、切替装置54を閉じる。また、制御装置6は、ポンプ21,31を動作させる。これにより、第2のチラー3から吐出された冷媒は、流路4e、切替装置52、流路4cを介して、基台14の流出入口14bに供給される。基台14の部材流路14cにおいて、冷媒は流出入口14bから流出入口14aに向かって流れ、冷媒と基台14との間で熱交換される。流出入口14aから吐出された冷媒は、流路4b、切替装置51、流路4fを介して、第2のチラー3の流入側に供給される。また、第1のチラー2から吐出された冷媒は、流路4a、流路4g、流路4dを流れ、第1のチラー2の流入側に供給される。
As shown in FIG. 1 (b), in the second operation mode, the control device 6 switches the
このように、図1に示す熱媒体巡回システムSは、制御装置6が切替装置51〜54を制御することにより、ポンプ21,31を止めることなく、基台14の部材流路14cを流れる冷媒の向きを切り替えることができる。
As described above, in the heat medium circulation system S shown in FIG. 1, the control device 6 controls the
なお、第1の動作モードから第2の動作モードに切り替える際、制御装置6は、最初に切替装置53を開き、次に切替装置51,52を第2の状態に切り替え、その後に切替装置54を閉じる。また、第2の動作モードから第1の動作モードに切り替える際、制御装置6は、最初に切替装置54を開いた後に、次に切替装置51,52を第1の状態に切り替え、最後に切替装置53を閉じる。これにより、ポンプ21,31の吐出側から流入側までの流路が閉塞することなく、切替装置51〜54を切り替えることができる。
When switching from the first operation mode to the second operation mode, the control device 6 first opens the
次に、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSにおける基台14への熱媒体供給制御について、図2を用いて説明する。図2は、基台14への熱媒体供給制御を説明するフローチャートの一例である。
Next, the heat medium supply control to the base 14 in the heat medium circulation system S according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an example of a flowchart for explaining the heat medium supply control to the
ステップS101において、制御装置6は、基台14の部材流路14cに第1の向きに冷媒を流す。ここで、第1の向きとは、例えば、流出入口14aを流入口とし、流出入口14bを流出口とし、部材流路14cにおいて流出入口14aから流出入口14bに向かって冷媒を流す向きである。具体的には、制御装置6は、ポンプ21,31、切替装置51〜54を制御して、図1(a)に示す第1の動作モードとする。
In step S101, the control device 6 flows the refrigerant in the first direction through the
ステップS102において、制御装置6は、所定のスイッチング時間が経過したか否かを判定する。所定のスイッチング時間が経過していない場合(S102・No)、制御装置6の処理は、ステップS102を繰り返す。即ち、第1の向きに冷媒を流す動作を継続する。所定のスイッチング時間が経過した場合(S102・Yes)、制御装置6の処理は、ステップS103に進む。 In step S102, the control device 6 determines whether or not a predetermined switching time has elapsed. If the predetermined switching time has not elapsed (S102 / No), the process of the control device 6 repeats step S102. That is, the operation of flowing the refrigerant in the first direction is continued. When the predetermined switching time has elapsed (S102 · Yes), the process of the control device 6 proceeds to step S103.
ここで、スイッチング時間は、冷媒が切替装置51から流路4b、部材流路14c、流路4cを通流して切替装置52まで流れるのに要する時間以上に設定されることが好ましい。また、スイッチング時間は、第1のチラー2または第2のチラー3から吐出された冷媒が部材流路14cを通流して再び第1のチラー2または第2のチラー3に戻るまでの時間以上に設定されていもよい。これにより、部材流路14c内の冷媒が第1のチラー2または第2のチラー3に戻ることなく往復し続けることを防止することができる。なお、冷媒が切替装置51から流路4b、部材流路14c、流路4cを通流して切替装置52まで流れるのに要する時間は、装置構成にもよるが、例えば1〜2秒程である。
Here, the switching time is preferably set to be longer than the time required for the refrigerant to flow from the switching
また、スイッチング時間は、静電チャック12のウェハWを載置する載置面の表面温度の時定数RC以下に設定されることが好ましい。ここで、時定数RCとは、静電チャック12の表面温度が過渡状態であることを示す定数であり、具体的には、合成熱抵抗Rと合成熱容量Cとの積である。
Further, the switching time is preferably set to be equal to or less than the time constant RC of the surface temperature of the mounting surface on which the wafer W of the
合成熱抵抗Rは、例えば、静電チャック12による熱抵抗R1、接着層13による熱抵抗R2、部材流路14cの流路壁(基台14)による熱抵抗R3、流路壁(基台14)から冷媒への伝熱による熱抵抗R4の合計(R=R1+R2+R3+R4)である。
Synthetic thermal resistance R is, for example, heat resistance due to the
また、合成熱容量Cは、例えば、静電チャック12による熱容量C1、接着層13による熱容量C2、部材流路14cの流路壁(基台14)による熱容量C3の合計(C=C1+C2+C3)である。
The combined heat capacity C is, for example, the total of the heat capacity C 1 by the electrostatic chuck 12, the heat capacity C 2 by the
ステップS103において、制御装置6は、基台14の部材流路14cに第2の向きに冷媒を流す。ここで、第2の向きとは、第1の向きとは逆向きであり、例えば、流出入口14bを流入口とし、流出入口14aを流出口とし、部材流路14cにおいて流出入口14bから流出入口14aに向かって冷媒を流す向きである。具体的には、制御装置6は、ポンプ21,31、切替装置51〜54を制御して、図1(b)に示す第2の動作モードとする。
In step S103, the control device 6 causes the refrigerant to flow in the second direction through the
ステップS104において、制御装置6は、所定のスイッチング時間が経過したか否かを判定する。所定のスイッチング時間が経過していない場合(S104・No)、制御装置6の処理は、ステップS104を繰り返す。即ち、第2の向きに冷媒を流す動作を継続する。所定のスイッチング時間が経過した場合(S104・Yes)、制御装置6の処理は、ステップS101に進む。 In step S104, the control device 6 determines whether or not a predetermined switching time has elapsed. If the predetermined switching time has not elapsed (S104 / No), the process of the control device 6 repeats step S104. That is, the operation of flowing the refrigerant in the second direction is continued. When the predetermined switching time has elapsed (S104 · Yes), the process of the control device 6 proceeds to step S101.
ここで、ステップS104におけるスイッチング時間は、ステップS102におけるスイッチング時間と同様に、冷媒が切替装置52から流路4c、部材流路14c、流路4bを通流して切替装置51まで流れるのに要する時間以上に設定されることが好ましい。また、ステップS104におけるスイッチング時間は、ステップS102におけるスイッチング時間と同様に、静電チャック12のウェハWを載置する載置面の表面温度の時定数RC以下に設定されることが好ましい。なお、ステップS104におけるスイッチング時間は、ステップS102におけるスイッチング時間と同じでもよく、異なっていてもよい。
Here, the switching time in step S104 is the time required for the refrigerant to flow from the switching
このように、制御装置6は、スイッチング時間ごとに部材流路14c内を流れる冷媒の向きを交互に切り替える。
In this way, the control device 6 alternately switches the direction of the refrigerant flowing in the
次に、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSにおける部材流路14cの各ポイント1〜3の温度変化の一例について、図3に示す参考例と対比しつつ、図4から図7を用いて説明する。
Next, with respect to an example of the temperature change at each
ここでは、部材流路14cを1本の流路としてシミュレーションを行った。ポイント1は部材流路14cの一方の流出入口14a付近の点の上方に位置する静電チャック12の表面温度を示し、ポイント2は部材流路14cの一方の流出入口14aと他方の流出入口14bとの中間点の上方に位置する静電チャック12の表面温度を示し、ポイント3は部材流路14cの他方の流出入口14b付近の点の上方に位置する静電チャック12の表面温度を示す。また、図3から図6において、横軸は時間を示し、縦軸は静電チャック12の表面の各ポイント1〜3における温度を示す。
Here, the simulation was performed using the
図3は、参考例に係る熱媒体巡回システムにおける部材流路14cの各ポイントの温度変化の一例を示すグラフである。また、図3(a)は、入熱開始からの温度変化を示し、図3(b)は、範囲Aで示す範囲の拡大図である。
FIG. 3 is a graph showing an example of a temperature change at each point of the
ここで、参考例に係る熱媒体巡回システムは、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSと同様の処理装置1を備えている。また、参考例に係る熱媒体巡回システムは、チラーと、載置台11の部材流路14cとチラーとを冷媒が通流可能に接続する流路と、を備えている。即ち、参考例に係る熱媒体巡回システムは、部材流路14c内を流れる冷媒の向きを切り替えず、部材流路14c内を一方向に冷媒が流れる点で、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSと相違する。ここでは、ポイント1からポイント3に向かって冷媒が流れているものとする。換言すれば、流出入口14aから流出入口14bに向かって冷媒が流れているものとする。
Here, the heat medium circulation system according to the reference example includes the
プラズマ生成による入熱の開始前において、冷媒により基台14が冷却されることにより、各ポイント1〜3の温度は略等しくなっている。プラズマ生成を開始すると、プラズマの熱がウェハWを介して静電チャック12の表面の各ポイント1〜3に入熱するとともに、基台14の部材流路14cを流れる冷媒により冷却され、各ポイント1〜3における温度は定常状態に向かって温度が上昇する。ここで、冷媒は、流出入口14aから流出入口14bに向かって流れながら基台14から吸熱し、冷媒温度が上昇する。このため、定常状態において、静電チャック12の表面の各ポイント1〜3における温度も、ポイント1からポイント3に向かって高くなる。
Before the start of heat input by plasma generation, the temperature of each of the
図4は、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSの第1動作例における部材流路14cの各ポイントの温度変化の一例を示すグラフである。また、図4(a)は、入熱開始からの温度変化を示し、図4(b)は、範囲Bで示す範囲の拡大図である。第1動作例では、入熱開始(プラズマ生成開始)からスイッチング時間を時定数RCよりも十分に長い時間である160秒として、部材流路14c内を流れる冷媒の向きを交互に切り替える。また、ステップS102のスイッチング時間及びステップS104のスイッチング時間は、同じとする。
FIG. 4 is a graph showing an example of a temperature change at each point of the
入熱開始前において、ポイント1からポイント3に向かって冷媒が流れているものとする。入熱開始(プラズマ生成開始)すると、冷媒は、流出入口14aから流出入口14bに向かって吸熱しながら部材流路14c内を流れる。このため、静電チャック12の表面の各ポイント1〜3における温度は、ポイント1からポイント3に向かって高くなる。
It is assumed that the refrigerant is flowing from
入熱開始から160秒が経過すると、制御装置6は、部材流路14c内を流れる冷媒の向きを切り替える(スイッチングS1)。冷媒は、流出入口14bから流出入口14aに向かって吸熱しながら部材流路14c内を流れる。これにより、ポイント3側から冷媒が供給されるので、ポイント3の温度が減少する。一方、ポイント1側には部材流路14c内を流れながら吸熱した冷媒が供給されるので、ポイント1の温度が上昇する。
When 160 seconds have passed from the start of heat input, the control device 6 switches the direction of the refrigerant flowing in the
前回のスイッチングから更に160秒が経過すると、制御装置6は、部材流路14c内を流れる冷媒の向きを切り替える(スイッチングS2)。冷媒は、流出入口14aから流出入口14bに向かって吸熱しながら部材流路14c内を流れる。これにより、ポイント1側から冷媒が供給されるので、ポイント1の温度が減少する。一方、ポイント3側には部材流路14c内を流れながら吸熱した冷媒が供給されるので、ポイント3の温度が上昇する。
When 160 seconds have passed since the previous switching, the control device 6 switches the direction of the refrigerant flowing in the
前回のスイッチングから更に160秒が経過すると、制御装置6は、部材流路14c内を流れる冷媒の向きを切り替える(スイッチングS3)。以降、制御装置6は、スイッチング時間が経過する毎に部材流路14c内を流れる冷媒の向きを切り替える。
When 160 seconds have passed since the previous switching, the control device 6 switches the direction of the refrigerant flowing in the
図5は、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSの第2動作例における部材流路14cの各ポイントの温度変化の一例を示すグラフである。第2動作例では、入熱開始(プラズマ生成開始)からスイッチング時間を時定数RCである26秒として、部材流路14c内を流れる冷媒の向きを交互に切り替える。また、ステップS102のスイッチング時間及びステップS104のスイッチング時間は、同じとする。なお、第2動作例においては、各ポイント1〜3の温度が定常状態となる前の過渡状態において、スイッチングが行われる。制御装置6の処理は、スイッチング時間が異なる点を除けば、第1動作例と同様であり、重複する説明を省略する。
FIG. 5 is a graph showing an example of a temperature change at each point of the
図6は、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSの第3動作例における部材流路14cの各ポイントの温度変化の一例を示すグラフである。また、図6(a)は、入熱開始からの温度変化を示し、図6(b)は、範囲Cで示す範囲の拡大図である。第3動作例では、入熱開始(プラズマ生成開始)からスイッチング時間を時定数RCよりも十分に短い時間である5秒として、部材流路14c内を流れる冷媒の向きを交互に切り替える。また、ステップS102のスイッチング時間及びステップS104のスイッチング時間は、同じとする。なお、第3動作例においては、各ポイント1〜3の温度が定常状態となる前の過渡状態において、スイッチングが行われる。また、スイッチング時間は、冷媒が切替装置51から流路4b、部材流路14c、流路4cを通流して切替装置52まで流れるのに要する時間(例えば1〜2秒程)よりも長い時間である。制御装置6の処理は、スイッチング時間が異なる点を除けば、第1動作例と同様であり、重複する説明を省略する。
FIG. 6 is a graph showing an example of a temperature change at each point of the
なお、第3動作例においては、中間点のポイント2の温度が両端側のポイント1,3の温度よりも高くなっている。ここで、冷媒の流れる向きを切り替えた後の序盤は、入口側の基台14の温度が高く、出口側の基台14の温度が低くなっている。部材流路14cに供給された冷媒は、中間点における吸熱量よりも入口付近の吸熱量が多くなる。このため、交互に入口となることで低温の冷媒が供給されるポイント1,3と比較して、高温の入口付近を通過した後の冷媒が供給されるポイント2の温度が高くなる。
In the third operation example, the temperature at the
図7は、参考例及び各動作例における各ポイント1〜3の温度を示す表の一例である。ここでは、スイッチング1周期における温度平均値を±の前に記載し、スイッチング1周期における温度変動(半値)を±の後ろに記載する。
FIG. 7 is an example of a table showing the temperatures at
ここで、ある時間における各ポイント1〜3の温度のうち、最大温度と最小温度との差を瞬時的な温度差とする。そして、瞬時的な温度差の最大値をΔTmaxとする。参考例及び各動作例において、最大値ΔTmaxを図3(b)、図4(b)、図5、図6(b)に示す。
Here, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature among the temperatures at
また、各ポイント1〜3における温度平均値のうち、最大温度と最小温度との差を、各ポイント1〜3における温度平均値のバラつきとする。
Further, among the temperature average values at
図3(b)に示す参考例(定常状態)において、ポイント1の温度は82.3℃、ポイント2の温度は85.2℃、ポイント3の温度は87.7℃となっている。また、各ポイント1〜3間における瞬時的な温度差の最大値ΔTmaxは、図3(b)に示すように、5.4℃となる。また、各ポイント1〜3における温度平均値のバラつきは、5.4℃(=87.7−82.3)となる。
In the reference example (steady state) shown in FIG. 3B, the temperature at
図4(b)に示す第1動作例(スイッチング時間:160秒)において、ポイント1の温度は84.8±2.7℃、ポイント2の温度は85.4±0.4℃、ポイント3の温度は84.8±2.7℃となっている。また、各ポイント1〜3間における瞬時的な温度差の最大値ΔTmaxは、図4(b)に示すように、5.4℃となる。また、各ポイント1〜3における温度平均値のバラつきは、0.6℃(=85.4−84.8)となる。
In the first operation example (switching time: 160 seconds) shown in FIG. 4 (b), the temperature at
図5に示す第2動作例(スイッチング時間:26秒)において、ポイント1の温度は85.2±1.3℃、ポイント2の温度は85.4±0.1℃、ポイント3の温度は85.2±1.3℃となっている。また、各ポイント1〜3間における瞬時的な温度差の最大値ΔTmaxは、図5に示すように、2.6℃となる。また、各ポイント1〜3における温度平均値のバラつきは、0.2℃(=85.4−85.2)となる。
In the second operation example (switching time: 26 seconds) shown in FIG. 5, the temperature at
図6(b)に示す第3動作例(スイッチング時間:5秒)において、ポイント1の温度は85.0±0.1℃、ポイント2の温度は85.7±0.1℃、ポイント3の温度は85.0±0.1℃となっている。また、各ポイント1〜3間における瞬時的な温度差の最大値ΔTmaxは、図6(b)に示すように、0.9℃となる。また、各ポイント1〜3における温度平均値のバラつきは、0.7℃(=85.7−85.0)となる。
In the third operation example (switching time: 5 seconds) shown in FIG. 6B, the temperature at
以上のように、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSによれば、部材流路14cを流れる冷媒の向きを交互に切り替えることにより、静電チャック12の表面の各ポイントにおける温度の平均値を均一化することができる。即ち、参考例と第1〜第3動作例を対比して示すように、各ポイント1〜3における温度平均値のバラつきを小さくすることができる。これにより、載置台11(静電チャック12)に載置されるウェハWの表面の各ポイントにおける温度の平均値を均一化することができる。ここで、ウェハWに施される処理は、ウェハWの表面温度に依存する。このため、ウェハWの表面の各ポイントにおける温度の平均値を均一化することで、ウェハWに施される処理の面内均一性を向上させることができる。
As described above, according to the heat medium circulation system S according to the first embodiment, the average value of the temperatures at each point on the surface of the
また、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSによれば、ステップS102のスイッチング時間とステップS104のスイッチング時間とを同じとすることにより、各ポイント1〜3における温度平均値のバラつきを小さくすることができる。これにより、載置台11(静電チャック12)に載置されるウェハWの表面の各ポイントにおける温度の平均値を均一化することができ、ウェハWに施される処理の面内均一性を向上させることができる。
Further, according to the heat medium circulation system S according to the first embodiment, by making the switching time in step S102 and the switching time in step S104 the same, the variation in the temperature average value at each of the
また、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSによれば、冷媒の向きを切り替えるスイッチング時間を時定数RC以下とすることにより、各ポイント1〜3の温度が定常状態となる前の過渡状態を保つことができ、各ポイント1〜3間における温度差を低減することができる。即ち、参考例と第2〜第3動作例を対比して示すように、各ポイント1〜3間における瞬時的な温度差の最大値ΔTmaxを小さくすることができる。これにより、載置台11(静電チャック12)に載置されるウェハWの表面の温度の面内均一性を向上させることができる。
Further, according to the heat medium circulation system S according to the first embodiment, by setting the switching time for switching the direction of the refrigerant to the time constant RC or less, the transient state before the temperature at each
また、第3実施例に示すように、スイッチング時間を5秒とすることにより、各ポイント1〜3におけるスイッチング1周期における温度変動(第3動作例では±0.1℃)を第1〜第2動作例よりも更に小さくすることができる。また、瞬時的な温度差の最大値ΔTmaxを更に小さくすることができる。
Further, as shown in the third embodiment, by setting the switching time to 5 seconds, the temperature fluctuation (± 0.1 ° C. in the third operation example) in one switching cycle at each of the
なお、熱媒体巡回システムSは、載置台11(基台14)の部材流路14cを流れる冷媒の向きを切り替える機能を有していればよく、チラー2,3の数、流路4の構成、切替装置51〜54の構成等は、図1に示す構成に限られるものではない。
The heat medium circulation system S only needs to have a function of switching the direction of the refrigerant flowing through the
熱媒体巡回システムSは、第1の動作モードにおいて、ポンプ21,31を共に動作させるものとして説明したが、これに限られるものではなく、ポンプ31を停止させてもよい。この構成において、熱媒体巡回システムSは、流路4h及び切替装置54を有していなくてもよい。また、熱媒体巡回システムSは、第2の動作モードにおいて、ポンプ21,31を共に動作させるものとして説明したが、これに限られるものではなく、ポンプ21を停止させてもよい。この構成において、熱媒体巡回システムSは、流路4g及び切替装置53を有していなくてもよい。このように、熱媒体巡回システムSは、制御装置6が切替装置51,52及びポンプ21,31を制御することにより、基台14の部材流路14cを流れる冷媒の向きを変更することができる。
The heat medium circulation system S has been described as operating the
第2実施形態に係る熱媒体巡回システムSについて、図8を用いて説明する。図8は、第2実施形態に係る熱媒体巡回システムSの構成図の一例であり、(a)は第1の動作モードにおける動作を示し、(b)は第2の動作モードにおける動作を示す。なお、図8において、冷媒の流れる向きを黒塗り矢印で示す。 The heat medium circulation system S according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an example of a configuration diagram of the heat medium circulation system S according to the second embodiment, (a) shows the operation in the first operation mode, and (b) shows the operation in the second operation mode. .. In FIG. 8, the direction in which the refrigerant flows is indicated by a black arrow.
第2実施形態に係る熱媒体巡回システムSは、処理装置1と、1つのチラー2と、流路4と、流路4に設けられた切替装置55〜58と、制御装置6と、を備えている。
The heat medium circulation system S according to the second embodiment includes a
流路4は、載置台11の部材流路14c、チラー2を接続し、冷媒が通流可能に構成されている。流路4は、流路4i〜4pを有する。なお、流路4に含まれる各流路4i〜4pは、配管により形成される。
The flow path 4 is configured to connect the
流路4iは、チラー2の吐出側と切替装置55の共通ポートとを接続する。流路4jは、切替装置55の第1ポートと切替装置56の第1ポートとを接続する。流路4kは、切替装置56の共通ポートと基台14の流出入口14aとを接続する。流路4lは、基台14の流出入口14bと切替装置57の共通ポートとを接続する。流路4mは、切替装置57の第1ポートと切替装置58の第1ポートとを接続する。流路4nは、切替装置58の共通ポートとチラー2の流入側とを接続する。流路4oは、切替装置55の第2ポートと切替装置57の第2ポートとを接続する。流路4pは、切替装置56の第2ポートと切替装置58の第2ポートとを接続する。
The
切替装置55〜58は、共通ポート、第1ポート、第2ポートを有する。切替装置51は、共通ポートと第1ポートとが連通する第1の状態(図8(a)参照)と、共通ポートと第2ポートとが連通する第2の状態(図8(b)参照)と、を切り替えることができるように構成されている。なお、切替装置55〜58は、制御装置6によって、状態が制御される。
The
制御装置6は、切替装置55〜58の切り替えを制御することにより、熱媒体巡回システムSのモードを切り替える。
The control device 6 switches the mode of the heat medium circulation system S by controlling the switching of the
図8(a)に示すように、第1の動作モードにおいて、制御装置6は、切替装置55〜58を共通ポートと第1ポートとが連通する第1の状態に切り替え、ポンプ21を動作させる。これにより、チラー2から吐出された冷媒は、流路4i、切替装置55、流路4j、切替装置56、流路4kを介して、基台14の流出入口14aに供給される。基台14の部材流路14cにおいて、冷媒は流出入口14aから流出入口14bに向かって流れ、冷媒と基台14との間で熱交換される。流出入口14bから吐出された冷媒は、流路4l、切替装置57、流路4m、切替装置58、流路4nを介して、第1のチラー2の流入側に供給される。
As shown in FIG. 8A, in the first operation mode, the control device 6 switches the
図1(b)に示すように、第2の動作モードにおいて、制御装置6は、切替装置55〜58を共通ポートと第2ポートとが連通する第2の状態に切り替え、ポンプ21を動作させる。これにより、チラー2から吐出された冷媒は、流路4i、切替装置55、流路4o、切替装置57、流路4lを介して、基台14の流出入口14bに供給される。基台14の部材流路14cにおいて、冷媒は流出入口14bから流出入口14aに向かって流れ、冷媒と基台14との間で熱交換される。流出入口14aから吐出された冷媒は、流路4k、切替装置56、流路4p、切替装置58、流路4nを介して、チラー2の流入側に供給される。
As shown in FIG. 1 (b), in the second operation mode, the control device 6 switches the
このような第2実施形態に係る熱媒体巡回システムSにおいても、第1実施形態に係る熱媒体巡回システムSと同様に、温度の平均値を均一化することにより、ウェハWに施される処理の面内均一性を向上させることができる。 In the heat medium circulation system S according to the second embodiment as well, the treatment applied to the wafer W is performed by making the average temperature value uniform, as in the heat medium circulation system S according to the first embodiment. In-plane uniformity can be improved.
以上、熱媒体巡回システムSについて説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。 Although the heat medium patrol system S has been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment and the like, and various modifications and improvements can be made within the scope of the gist of the present disclosure described in the claims. It is possible.
本開示の処理装置1は、CVD(Chemical Vapor Deposition)装置、ALD(Atomic Layer Deposition )装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP),Inductively Coupled Plasma(ICP),Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR),Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
The
また、プラズマを生成する処理装置1に限られるものではなく、ウエハWの処理にプラズマを用いない基板処理装置(例えば、熱CVD装置等)に適用してもよい。
Further, the present invention is not limited to the
また、部材流路14cを流れる冷媒(熱媒体)は、液体や気体などの単相状態に限られるものではなく、有機溶剤やCO2等が気体と液体の混合状態である気液二相状態であってもよい。なお、冷媒が気液二相状態である場合、熱媒体巡回システムSのチラー2,3は圧縮機、凝縮器、膨張弁を有し、部材流路14cを蒸発器とするヒートポンプサイクルを形成してもよい。
Further, the refrigerant (heat medium) flowing through the
S 熱媒体巡回システム
1 処理装置
10 処理容器
11 載置台
12 静電チャック
12a 電極
12b ヒータ
13 接着層
14 基台
14a,14b 流出入口
14c 部材流路
15 支持台
2,3 チラー
21,31 ポンプ
4,4a〜4p 流路
4b 流路(第1流路)
4c 流路(第2流路)
51〜58 切替装置(切替部)
6 制御装置(制御部)
W ウェハ
S Heat
4c flow path (second flow path)
51-58 switching device (switching unit)
6 Control device (control unit)
W wafer
Claims (8)
前記部材流路を流れる熱媒体の流れの向きを切り替える切替部と、
前記部材流路の一端と前記切替部とを接続する第1流路と、
前記部材流路の他端と前記切替部とを接続する第2流路と、
前記切替部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1流路、前記部材流路、前記第2流路の順に熱媒体を第1の向きに流す工程と、
前記第2流路、前記部材流路、前記第1流路の順に熱媒体を第2の向きに流す工程と、を繰り返す、
熱媒体巡回システム。 A member flow path formed on a mounting table on which a substrate is mounted, and
A switching unit that switches the direction of the flow of the heat medium flowing through the member flow path, and
A first flow path connecting one end of the member flow path and the switching portion,
A second flow path connecting the other end of the member flow path and the switching portion,
A control unit that controls the switching unit is provided.
The control unit
A step of flowing the heat medium in the first direction in the order of the first flow path, the member flow path, and the second flow path,
The step of flowing the heat medium in the second direction in the order of the second flow path, the member flow path, and the first flow path is repeated.
Thermal medium patrol system.
前記載置台の表面温度が過渡状態において行われる、
請求項1に記載の熱媒体巡回システム。 Switching from the step of flowing in the first direction to the step of flowing in the second direction and / or switching from the step of flowing in the second direction to the step of flowing in the first direction is performed.
The surface temperature of the above-mentioned stand is transient.
The heat medium circulation system according to claim 1.
前記載置台の表面から前記部材流路を流れる熱媒体までの熱抵抗及び熱容量の積に基づいて求められる時定数以下である、
請求項1または請求項2に記載の熱媒体巡回システム。 The switching time for switching from the step of flowing in the first direction to the step of flowing in the second direction and / or switching from the step of flowing in the second direction to the step of flowing in the first direction is
It is equal to or less than the time constant obtained based on the product of the thermal resistance and the heat capacity from the surface of the above-mentioned stand to the heat medium flowing through the member flow path.
The heat medium circulation system according to claim 1 or 2.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の熱媒体巡回システム。 The switching time for switching from the step of flowing in the first direction to the step of flowing in the second direction and the switching time for switching from the step of flowing in the second direction to the step of flowing in the first direction are the same. ,
The heat medium circulation system according to any one of claims 1 to 3.
前記切替部から前記部材流路を流れ、再び前記切替部に熱媒体が流れる時間よりも長い、
請求項3または請求項4に記載の熱媒体巡回システム。 The switching time is
It is longer than the time for the heat medium to flow from the switching portion through the member flow path and again to the switching portion.
The heat medium circulation system according to claim 3 or 4.
前記部材流路を流れる熱媒体の流れの向きを切り替えて過渡状態とする工程と、
前記第1の向きに流す工程と前記第2の向きに流す工程とを繰り返す工程と、を実行する、
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の熱媒体巡回システム。 The control unit
A process of switching the direction of the flow of the heat medium flowing through the member flow path to a transient state, and
The step of repeating the step of flowing in the first direction and the step of flowing in the second direction are executed.
The heat medium circulation system according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載の熱媒体巡回システム。 When the temperature difference on the surface of the table described above becomes less than a predetermined threshold value, a step of repeating the step of flowing in the first direction and the step of flowing in the second direction is started.
The heat medium circulation system according to claim 6.
前記部材流路を流れる熱媒体の流れの向きを切り替える切替部と、
前記部材流路の一端と前記切替部とを接続する第1流路と、
前記部材流路の他端と前記切替部とを接続する第2流路と、
前記切替部を制御する制御部と、を備える熱媒体巡回システムの制御方法であって、
前記第1流路、前記部材流路、前記第2流路の順に熱媒体を流す工程と、
前記第2流路、前記部材流路、前記第1流路の順に熱媒体を流す工程と、を繰り返す、
熱媒体巡回システムの制御方法。 A member flow path formed on a mounting table on which a substrate is mounted, and
A switching unit that switches the direction of the flow of the heat medium flowing through the member flow path, and
A first flow path connecting one end of the member flow path and the switching portion,
A second flow path connecting the other end of the member flow path and the switching portion,
A control method for a heat medium circulation system including a control unit for controlling the switching unit.
A step of flowing a heat medium in the order of the first flow path, the member flow path, and the second flow path,
The step of flowing the heat medium in the order of the second flow path, the member flow path, and the first flow path is repeated.
Control method of heat medium circulation system.
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