JP4551256B2 - Mounting table temperature control device, mounting table temperature control method, processing device, and mounting table temperature control program - Google Patents

Mounting table temperature control device, mounting table temperature control method, processing device, and mounting table temperature control program Download PDF

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Description

本発明は、被処理体を載置する載置台の温度を制御する技術に係り、特に載置台上の温度ないし温度分布を種々選択または制御できるようにした載置台温度制御方法および装置、並びにそれを用いた処理装置に関する。   The present invention relates to a technique for controlling the temperature of a mounting table on which an object to be processed is mounted, and in particular, a mounting table temperature control method and apparatus capable of variously selecting or controlling the temperature or temperature distribution on the mounting table, and the same The present invention relates to a processing apparatus using the.

たとえば、プラズマを用いた半導体基板あるいは液晶パネルの微細加工においては、被処理基板の温度分布、基板上のプラズマ密度分布、および反応生成物の分布等の制御が非常に重要である。これらの分布制御が適正に行われないと、基板表面におけるプロセスの均一性が確保できなくなり、半導体デバイスあるいは表示デバイスの製造歩留まりが低下する。   For example, in microfabrication of a semiconductor substrate or liquid crystal panel using plasma, it is very important to control the temperature distribution of the substrate to be processed, the plasma density distribution on the substrate, the distribution of reaction products, and the like. If these distribution controls are not performed properly, process uniformity on the substrate surface cannot be ensured, and the manufacturing yield of semiconductor devices or display devices decreases.

一般的に、プラズマ処理装置のチャンバ内で被処理基板を載置する載置台または支持台は、プラズマ空間に高周波を印加する高周波電極の機能と、基板を静電吸着等で保持する保持部の機能と、基板を伝熱で所定温度に制御する熱板の機能とを有している。熱板機能に関しては、プラズマやチャンバ壁からの輻射熱の不均一性による基板への入熱特性の分布や、基板支持構造による熱分布を適切に補正できることが望まれている。   In general, a mounting table or a supporting table for mounting a substrate to be processed in a chamber of a plasma processing apparatus includes a function of a high-frequency electrode that applies a high frequency to a plasma space and a holding unit that holds the substrate by electrostatic adsorption or the like. And a function of a hot plate that controls the substrate to a predetermined temperature by heat transfer. Regarding the hot plate function, it is desired that the distribution of heat input characteristics to the substrate due to non-uniformity of radiant heat from plasma and chamber walls and the heat distribution by the substrate support structure can be appropriately corrected.

従来より、この種の載置台の温度を制御するために、載置台の内部に冷媒を流す冷媒流路または通路を設け、チラー装置より温調した冷媒を載置台内部の冷媒通路に循環供給する方法が多用されている。概して、チラー装置は処理装置が設置されるクリーンルームとは別の用力室に配備されるため、チラー装置とチャンバ内の載置台とを接続する配管の長さは少なくとも数メートル以上はあり、10mを超えるものも珍しくない。   Conventionally, in order to control the temperature of this type of mounting table, a refrigerant flow path or passage through which the refrigerant flows is provided inside the mounting table, and the temperature-controlled refrigerant is circulated and supplied to the refrigerant path inside the mounting table. Many methods are used. In general, since the chiller apparatus is installed in a utility room different from the clean room in which the processing apparatus is installed, the length of the pipe connecting the chiller apparatus and the mounting table in the chamber is at least several meters, and 10 m It is not uncommon to exceed.

最近は、プラズマ処理における加工の微細化や多様化に伴い、載置台の温度分布に様々なプロファイルが要求されるようになっている。もっとも、基板上のプロセスの面内均一性を図る観点から、載置台の中心部と周辺部との間で温度制御の適切なバランスが求められるアプリケーションが殆どである。そのような要求に応えるための従来技術として、載置台の中心部と周辺部にそれぞれ独立した冷媒流路を設け、2台のチラー装置よりそれぞれ個別に温調した冷媒を両冷媒流路に循環供給して、載置台の中心部と周辺部とをそれぞれ個別に温度制御するようにした技法(たとえば特許文献1参照)が知られている。
特開平06−37056号公報
Recently, with the miniaturization and diversification of processing in plasma processing, various profiles have been required for the temperature distribution of the mounting table. However, from the viewpoint of achieving in-plane uniformity of the process on the substrate, most applications require an appropriate balance of temperature control between the central portion and the peripheral portion of the mounting table. As a conventional technique for meeting such demands, independent refrigerant flow paths are provided at the center and the peripheral part of the mounting table, respectively, and refrigerants individually controlled by two chiller devices are circulated through both refrigerant flow paths. There is known a technique (see, for example, Patent Document 1) in which the temperature is individually controlled for the central portion and the peripheral portion of the mounting table.
Japanese Patent Laid-Open No. 06-37056

しかしながら、上記のような従来技術は、2台のチラー装置を必要とすることによるコストやスペース効率上の不利点があるばかりでなく、温度制御の応答性が悪いという問題もある。すなわち、チラー装置自体の熱容量が非常に大きいために冷媒の温度を急速に変化させるのが難しいうえ、載置台までの配管(流路)が上記のように相当長いため、高速昇降温を実現することはできない。最近のプロセスたとえばプラズマエッチングの分野では、被処理基板上の多層膜を従来のマルチチャンバ方式に代えて単一のチャンバ内で連続加工する方式が求められている。この単チャンバ方式を実現するうえで、被加工膜の変わり目で基板の温度を短時間に変化させる技術、つまり載置台の高速昇降温を可能とする技術が必須になってきている。   However, the prior art as described above has not only cost and space efficiency disadvantages due to the need for two chiller devices, but also has a problem of poor responsiveness of temperature control. That is, since the heat capacity of the chiller device itself is very large, it is difficult to rapidly change the temperature of the refrigerant, and the piping (flow path) to the mounting table is considerably long as described above, so that high-speed heating / cooling is realized. It is not possible. In the field of recent processes such as plasma etching, a method of continuously processing a multilayer film on a substrate to be processed in a single chamber is required instead of the conventional multi-chamber method. In order to realize this single chamber system, a technique for changing the temperature of the substrate in a short time at the change of the film to be processed, that is, a technique that enables high-speed temperature raising / lowering of the mounting table has become essential.

なお、ヒータや熱電素子等の発熱体を載置台に内臓して載置台上の温度分布を制御する方法も考えられる。しかしながら、この手法は、ランニングコストの増加や、高周波電極機能への影響、さらには載置台内部構造の煩雑化を招くものであり、実用性がない。   A method of controlling the temperature distribution on the mounting table by incorporating a heating element such as a heater or thermoelectric element in the mounting table is also conceivable. However, this method increases the running cost, affects the high-frequency electrode function, and complicates the internal structure of the mounting table, and is not practical.

本発明は、上記のような従来技術の問題点ないし課題に鑑みてなされたもので、比較的小規模かつ簡易な構成でもって載置台の温度ないし温度分布を多種多様または高精度に制御し、さらには載置台の高速昇降温を可能とする実用性の高い載置台温度制御装置も載置台温度制御方法および載置台温度制御プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems or problems of the prior art as described above, and controls the temperature or temperature distribution of the mounting table with a relatively small and simple configuration with various or high precision, It is another object of the present invention to provide a mounting table temperature control method and a mounting table temperature control program that are capable of high-speed raising and lowering the temperature of the mounting table.

本発明の別の目的は、載置台の温度制御を通じて被処理体に対する処理の均一性や多様性を向上させる処理装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a processing apparatus that improves the uniformity and diversity of processing on an object to be processed through temperature control of a mounting table.

上記の目的を達成するために、本発明の載置台温度制御装置は、減圧下で被処理体に所望の処理を施す処理装置のチャンバ内で前記被処理体を載置する載置台の温度を制御するための載置台温度制御装置であって、前記載置台に設けられたそれぞれ個別の入口および出口を有する第1および第2の冷媒通路と、前記第1および第2の冷媒通路に冷媒を循環供給するために、前記第1の冷媒流路の入口に第1の流路を介して接続された送出口と、前記第2の冷媒流路の出口に第2の流路を介して接続された帰還口とを有し、前記帰還口に帰還した冷媒を基準温度に戻して前記送出口より送出する冷媒循環器と、前記第1の流路の途中で冷媒の温度を前記基準温度から所望の設定温度まで上昇または降下させる冷媒温度制御部と、前記第1の冷媒通路の出口に第3の流路を介して接続された第1のポートと、前記第1の流路の前記冷媒温度制御部よりも上流側に設けられた第1の流路分岐点に第4の流路を介して接続された第2のポートと、前記第2の冷媒通路の入口に第5の流路を介して接続された第3のポートと、前記第2の流路に設けられた第2の流路分岐点に第6の流路を介して接続された第4のポートとを有し、前記第1、第2、第3および第4のポートとの間で流路の導通、遮断および変更の可能な流路切換部と、前記流路切換部内の前記流路の導通、遮断または変更を制御する流路制御部とを有する。
In order to achieve the above object, the mounting table temperature control apparatus of the present invention controls the temperature of the mounting table on which the object to be processed is placed in a chamber of a processing apparatus that performs a desired process on the object to be processed under reduced pressure. A mounting table temperature control device for controlling the first and second refrigerant passages having individual inlets and outlets provided in the mounting table, and refrigerant in the first and second refrigerant passages. In order to circulate and supply, the outlet connected to the inlet of the first refrigerant channel via the first channel, and connected to the outlet of the second refrigerant channel via the second channel A refrigerant circulator that returns the refrigerant returned to the return port to a reference temperature and sends it out from the delivery port, and the temperature of the refrigerant in the middle of the first flow path from the reference temperature. A refrigerant temperature control unit for raising or lowering the temperature to a desired set temperature, and the first refrigerant; A first port connected to the outlet of the path via a third flow path, and a first flow path branch point provided upstream of the refrigerant temperature control unit of the first flow path. A second port connected through the fourth flow path, a third port connected to the inlet of the second refrigerant passage through the fifth flow path, and the second flow path. And a fourth port connected to the second flow path branch point via the sixth flow path, and the flow path between the first, second, third and fourth ports A flow path switching unit capable of conducting, blocking, and changing, and a flow path control unit that controls conduction, blocking, or change of the flow path in the flow path switching unit.

上記の構成においては、冷媒循環器により第1および第2の冷媒通路に循環供給される冷媒の温度を基準温度に制御する機能と、第1の流路の途中に設けられた冷媒温度制御部により冷媒を基準温度から昇温または降温する機能と、流路切換部により冷媒循環器に対する第1および第2の冷媒通路の接続関係を切り換える機能とが組み合わさって、第1および第2の冷媒通路にそれぞれ供給される冷媒の温度を種々選択することが可能であり、多様かつ精細に載置台の温度または温度分布を制御することができる。また、冷媒循環器は1台で足りる。   In the above configuration, the function of controlling the temperature of the refrigerant circulated and supplied to the first and second refrigerant passages by the refrigerant circulator to the reference temperature, and the refrigerant temperature control unit provided in the middle of the first flow path The function of raising or lowering the temperature of the refrigerant from the reference temperature by the combination of the function of switching the connection relationship of the first and second refrigerant passages to the refrigerant circulator by the flow path switching unit is combined with the first and second refrigerants. It is possible to select various temperatures of the refrigerant respectively supplied to the passages, and it is possible to control the temperature or temperature distribution of the mounting table in various and precise manners. One refrigerant circulator is sufficient.

本発明の好適な一態様によれば、流路切換部が、上記第1のポートと上記第3のポートとの間に接続された第1の開閉弁と、上記第1のポートと上記第4のポートとの間に接続された第2の開閉弁と、上記第2のポートと上記第3のポートとの間に接続された第3の開閉弁と、上記第2のポートと上記第4のポートとの間に接続された第4の開閉弁とを有し、流路制御部が、第1、第2、第3および第4の開閉弁のオン・オフを制御する。この構成において、各開閉弁のオン・オフは独立して行われてもよく、あるいは他の開閉弁と相補的に行われてもよい。一例として、第1および第3の開閉弁をノーマルオープン・バルブで構成し、第2および第4の開閉弁をノーマルクローズ・バルブで構成することができる。あるいは、流路切換部が、上記第1のポートと上記第3および第4のポートとの間に接続された第1の方向切換弁と、第2のポートと第3および第4のポートとの間に接続された第2の方向切換弁とを有し、流路制御部が、第1および第2の方向切換弁内のそれぞれの流路状態を制御する構成でもよい。   According to a preferred aspect of the present invention, the flow path switching unit includes the first on-off valve connected between the first port and the third port, the first port, and the first port. 4, a second on-off valve connected between the four ports, a third on-off valve connected between the second port and the third port, the second port, and the second And a fourth on-off valve connected between the four ports, and the flow path control unit controls on / off of the first, second, third and fourth on-off valves. In this configuration, each on-off valve may be turned on / off independently, or may be complementarily performed with other on-off valves. As an example, the first and third on-off valves can be configured with normally open valves, and the second and fourth on-off valves can be configured with normally closed valves. Alternatively, the flow path switching unit includes a first directional switching valve connected between the first port and the third and fourth ports, a second port, and the third and fourth ports. And a second direction switching valve connected between them, and the flow path control unit may control the respective flow path states in the first and second direction switching valves.

また、好適な一態様によれば、冷媒温度制御部が、第1の流路に取り付けられたインラインヒータと、このインラインヒータよりも下流側で第1の流路内の冷媒の温度を検出する温度センサと、この度センサによって検出される冷媒温度を設定温度に一致させるようにインラインヒータの発熱量を制御する温度制御部とを有する。かかる構成によれば、第1の流路を流れる冷媒に対する加熱または吸熱を省スペースで効率よく行って、急速昇降温を十分に発揮することができる。また、急速昇降温の効果を高めるため、インラインヒータが、載置台に近い位置で第1の流路内の冷媒を加熱するのが好ましい。   According to a preferred aspect, the refrigerant temperature control unit detects the temperature of the in-line heater attached to the first flow path and the refrigerant in the first flow path downstream of the in-line heater. A temperature sensor and a temperature control unit that controls the amount of heat generated by the in-line heater so that the refrigerant temperature detected by the sensor coincides with the set temperature. According to such a configuration, it is possible to efficiently perform rapid temperature rising and cooling by efficiently performing heating or heat absorption on the refrigerant flowing through the first flow path in a space-saving manner. In order to enhance the effect of rapid temperature increase / decrease, the in-line heater preferably heats the refrigerant in the first flow path at a position close to the mounting table.

また、好適な一態様によれば、第1の配管の第1の流路分岐点よりも下流側に冷媒の流量を可変制御するための流量制御弁が設けられる。この流量制御弁は、たとえば手動操作式または機械操作式の可変絞り弁でよい。一般に、配管を流れる冷媒に対する加熱量または吸熱量を一定に保った場合に流量と冷媒昇降温とは定性的には反比例の関係にあり、流量を小さくする(絞る)ほど、冷媒の温度を大きく昇降温させることができる。これにより、流量制御弁による冷媒流量制御と加熱部または吸熱部による加熱または吸熱制御とを組み合わせることで、冷媒の温度を基準温度から所望の設定値へ高速かつ正確に上昇または降下させることができる。   According to a preferred aspect, the flow rate control valve for variably controlling the flow rate of the refrigerant is provided downstream of the first flow path branch point of the first pipe. This flow control valve may be, for example, a manually operated or machine operated variable throttle valve. In general, when the heating amount or endothermic amount of the refrigerant flowing in the pipe is kept constant, the flow rate and the refrigerant temperature rise and fall are inversely proportional to each other. The smaller the flow rate (throttle), the higher the refrigerant temperature. The temperature can be raised and lowered. Thus, by combining the refrigerant flow control by the flow control valve and the heating or heat absorption control by the heating unit or the heat absorption unit, the temperature of the refrigerant can be increased or decreased from the reference temperature to a desired set value quickly and accurately. .

また、好適な一態様によれば、前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とが前記載置台の中心に対して同心円状に配置されており、特に好ましくは第1の冷媒通路が載置台の中心部領域に設けられ、第2の冷媒通路が載置台の周辺部領域に設けられる。また、好適な一態様として、冷媒循環器は、冷媒を循環させるためのポンプと、帰還直後の冷媒を冷凍するための冷凍部と、冷凍後の冷媒を所定の基準温度まで加熱する加熱部とを有する。   According to a preferred aspect, the first refrigerant passage and the second refrigerant passage are disposed concentrically with respect to the center of the mounting table, and the first refrigerant passage is particularly preferably provided. The second refrigerant passage is provided in the peripheral region of the mounting table, and is provided in the central region of the mounting table. Moreover, as a preferable aspect, the refrigerant circulator includes a pump for circulating the refrigerant, a refrigeration unit for freezing the refrigerant immediately after returning, and a heating unit for heating the refrigerant after freezing to a predetermined reference temperature. Have

本発明の第1の観点における載置台温度制御方法は、減圧下で被処理体に所望の処理を施す処理装置のチャンバ内で被処理体を載置する載置台に設けられた第1および第2の冷媒通路に冷媒循環器より冷媒を循環供給させて前記載置台の温度を制御する載置台温度制御方法であって、前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを並列に接続し、前記冷媒循環器より基準温度で送出された冷媒のうち一部を前記基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから前記第1の冷媒通路に流し、残りを実質的に前記基準温度のまま前記第2の冷媒通路に流して前記載置台の温度制御を行う第1の温度制御モードと、前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを並列に接続し、前記冷媒循環器より送出された冷媒のうち一部を実質的に前記基準温度のまま前記第1の冷媒通路に流し、残りを実質的に前記基準温度のまま前記第2の冷媒通路に流して前記載置台の温度制御を行う第2の温度制御モードとを有し、前記被処理体の加工条件に応じて前記第1の温度制御モードと前記第2の温度制御モードとの間で切り換えを行う。
The first stage temperature control method placement in terms of the present invention, first and provided in the mounting table mounting the object to be processed in a chamber of the processing apparatus for performing a desired process on a target object in vacuo 2 is a mounting table temperature control method for controlling the temperature of the mounting table by circulating and supplying a refrigerant from a refrigerant circulator to the refrigerant passage of the first, between the outlet and the return port of the refrigerant circulator. A refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in parallel, and a part of the refrigerant sent out at a reference temperature from the refrigerant circulator is raised or lowered from the reference temperature to a desired set temperature, and then the first A first temperature control mode in which the temperature of the mounting table is controlled by flowing into the first refrigerant passage and the rest flowing through the second refrigerant passage substantially at the reference temperature; and the outlet of the refrigerant circulator; The first refrigerant passage and the second refrigerant between the return port And a part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is allowed to flow through the first refrigerant passage substantially at the reference temperature, and the rest is substantially kept at the reference temperature. A second temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table through the second refrigerant passage, and the first temperature control mode and the second temperature according to the processing conditions of the object to be processed. Switch between control modes.

この方法によれば、第1の温度制御モードでは、冷媒循環器を1台使用して、第2の冷媒通路には基準温度の冷媒を流し、第1の冷媒通路には基準温度と異なる設定温度の冷媒を流すことが可能であり、載置台の温度分布に変化をもたせることができる。しかも、第1の冷媒通路に流す分の冷媒だけを直前に加熱または冷却すればよいので、加熱または冷却効率が高く、急速昇温または急速降温も可能である。
According to this method, in the first temperature control mode, one refrigerant circulator is used, the refrigerant at the reference temperature is caused to flow through the second refrigerant passage, and the first refrigerant passage is set to be different from the reference temperature. It is possible to flow a refrigerant having a temperature and change the temperature distribution of the mounting table. In addition, since only the refrigerant that flows through the first refrigerant passage needs to be heated or cooled immediately before, the heating or cooling efficiency is high, and rapid temperature rise or temperature drop is possible.

上記第2の温度制御モードでは、第1および第2の冷媒通路のいずれにも冷媒循環器からの冷媒を基準温度のまま供給し、載置台上に基準温度に対応したほぼフラットな温度分布を得ることができる。モード切り換えでは、載置台(ひいては被処理体)の温度または温度分布を第1の温度制御モードに対応する第1の定常状態と第2の温度制御モードに対応する第2の定常状態との間で急速昇温または急速降温より短時間で移行させることができる。   In the second temperature control mode, the refrigerant from the refrigerant circulator is supplied to both the first and second refrigerant passages at the reference temperature, and a substantially flat temperature distribution corresponding to the reference temperature is provided on the mounting table. Obtainable. In the mode switching, the temperature or temperature distribution of the mounting table (and thus the object to be processed) is changed between the first steady state corresponding to the first temperature control mode and the second steady state corresponding to the second temperature control mode. Thus, the transition can be made in a shorter time than the rapid temperature increase or the rapid temperature decrease.

また、好適な一態様によれば、冷媒循環器の送出口と帰還口との間で第1の冷媒通路と第2の冷媒通路とを直列に接続し、冷媒循環器の送出された冷媒のうち一部を基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから第1および第2の冷媒通路に順次流し、残りをバイパスさせて載置台の温度制御を行う第3の温度制御モードをさらに有し、被処理体の加工条件に応じて第1の温度制御モードと第2の温度制御モードと第3の温度制御モードとの間で切り換えを行う。   According to a preferred aspect, the first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and the refrigerant circulated by the refrigerant circulator A third temperature control mode is further provided in which a part of the temperature is raised or lowered from the reference temperature to a desired set temperature and then sequentially flowed through the first and second refrigerant passages, and the rest is bypassed to control the temperature of the mounting table. And switching between the first temperature control mode, the second temperature control mode, and the third temperature control mode according to the processing conditions of the object to be processed.

上記第3の温度制御モードでは、第1および第2の冷媒通路のいずれにも基準温度とは異なる設定温度の冷媒を供給し、載置台上に設定温度に対応したほぼフラットな温度分布を得ることができる。モード切り換えでは、載置台(ひいては被処理体)の温度または温度分布を、第1の温度制御モードに対応する第1の定常状態と、第2の温度制御モードに対応する第2の定常状態と、第3の温度制御モードに対応する第3の定常状態との間で急速昇温または急速降温より短時間で移行させることができる。特に、第3の温度制御モードへの切り換えでは、バイパス路の作用により両冷媒通路に対する冷媒の供給流量の可変制御を高速かつ安定に行うことができる。   In the third temperature control mode, a refrigerant having a set temperature different from the reference temperature is supplied to both the first and second refrigerant passages, and a substantially flat temperature distribution corresponding to the set temperature is obtained on the mounting table. be able to. In the mode switching, the temperature or temperature distribution of the mounting table (and thus the object to be processed) is changed between a first steady state corresponding to the first temperature control mode and a second steady state corresponding to the second temperature control mode. The transition to the third steady state corresponding to the third temperature control mode can be made in a shorter time than the rapid temperature increase or the rapid temperature decrease. In particular, in switching to the third temperature control mode, variable control of the refrigerant supply flow rate to both refrigerant passages can be performed at high speed and stably by the action of the bypass passages.

また、好適な一態様によれば、冷媒循環器の送出口と帰還口との間で第1の冷媒通路と第2の冷媒通路とを直列に接続し、冷媒循環器より送出された冷媒の全部を基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから第1および第2の流体通路に順次流して載置台の温度制御を行う第4の温度制御モードをさらに有し、被処理体の加工条件に応じて第1の温度制御モードと第2の温度制御モードと第4の温度制御モードとの間で切り換えを行う。   Further, according to a preferred aspect, the first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and return port of the refrigerant circulator, and the refrigerant sent from the refrigerant circulator is connected. A fourth temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table by sequentially flowing all of them from the reference temperature to a desired set temperature and then flowing them sequentially through the first and second fluid passages; Switching between the first temperature control mode, the second temperature control mode, and the fourth temperature control mode is performed according to the processing conditions.

上記第4の温度制御モードでは、第1および第2の冷媒通路のいずれにも基準温度とは異なる設定温度の冷媒を供給し、載置台上に設定温度に対応したほぼフラットな温度分布を得ることができる。モード切り換えでは、載置台(ひいては被処理体)の温度または温度分布を、第1の温度制御モードに対応する第1の定常状態と、第2の温度制御モードに対応する第2の定常状態と、第4の温度制御モードに対応する第4の定常状態との間で急速昇温または急速降温より短時間で移行させることができる。   In the fourth temperature control mode, a refrigerant having a set temperature different from the reference temperature is supplied to both the first and second refrigerant paths, and a substantially flat temperature distribution corresponding to the set temperature is obtained on the mounting table. be able to. In the mode switching, the temperature or temperature distribution of the mounting table (and thus the object to be processed) is changed between a first steady state corresponding to the first temperature control mode and a second steady state corresponding to the second temperature control mode. The transition to the fourth steady state corresponding to the fourth temperature control mode can be made in a shorter time than the rapid temperature increase or the rapid temperature decrease.

また、好適な一態様によれば、冷媒循環器の送出口と帰還口との間で第1の冷媒通路と第2の冷媒通路とを直列に接続し、冷媒循環器より送出された冷媒のうち一部を実質的に基準温度のまま第1および第2の冷媒通路に順次流し、残りをバイパスさせて載置台の温度制御を行う第5の温度制御モードをさらに有し、被処理体の加工条件に応じて第1の温度制御モードと第2の温度制御モードと第5の温度制御モードとの間で切り換えを行う。
Further, according to a preferred aspect, the first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and return port of the refrigerant circulator, and the refrigerant sent from the refrigerant circulator is connected. A fifth temperature control mode is further provided for controlling the temperature of the mounting table by sequentially flowing a part of the first and second refrigerant passages with the reference temperature substantially unchanged and bypassing the rest, Switching between the first temperature control mode , the second temperature control mode, and the fifth temperature control mode is performed according to the processing conditions.

上記第5の温度制御モードでは、第1および第2の冷媒通路のいずれにも冷媒循環器からの冷媒を基準温度のまま供給し、載置台上に基準温度に対応したほぼフラットな温度分布を得ることができる。また、バイパス路の作用により冷媒の供給流量を高速に可変制御することもできる。モード切り換えでは、載置台(ひいては被処理体)の温度または温度分布を、第1の温度制御モードに対応する第1の定常状態と、第2の温度制御モードに対応する第2の定常状態と、第5の温度制御モードに対応する第5の定常状態との間で急速昇温または急速降温より短時間で移行させることができる。
In the fifth temperature control mode, the refrigerant from the refrigerant circulator is supplied to both the first and second refrigerant passages at the reference temperature, and a substantially flat temperature distribution corresponding to the reference temperature is provided on the mounting table. Obtainable. Further, the supply flow rate of the refrigerant can be variably controlled at high speed by the action of the bypass path. In the mode switching, the temperature or temperature distribution of the mounting table (and thus the object to be processed) is changed between a first steady state corresponding to the first temperature control mode and a second steady state corresponding to the second temperature control mode. it can be transferred in a shorter time than the rapid thermal or fast cooling between the fifth steady state corresponding to the fifth temperature control mode.

また、好適な一態様によれば、冷媒循環器の送出口と帰還口との間で第1の冷媒通路と第2の冷媒通路とを直列に接続し、冷媒循環器の送出された冷媒の全部を実質的に基準温度のまま第1および第2の冷媒通路に順次流して載置台の温度制御を行う第6の温度制御モードをさらに有し、被処理体の加工条件に応じて第1の温度制御モードと第2の温度制御モードと第6の温度制御モードとの間で切り換えを行う。
According to a preferred aspect, the first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and the refrigerant circulated by the refrigerant circulator There is further provided a sixth temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table by sequentially flowing all through the first and second refrigerant passages while maintaining substantially the reference temperature, and the first temperature control mode is provided according to the processing conditions of the object to be processed. The temperature control mode , the second temperature control mode, and the sixth temperature control mode are switched.

上記第6の温度制御モードでは、第1および第2の冷媒通路のいずれにも冷媒循環器からの冷媒を基準温度のまま供給し、載置台上に基準温度に対応したほぼフラットな温度分布を得ることができる。モード切り換えでは、載置台(ひいては被処理体)の温度または温度分布を、第1の温度制御モードに対応する第1の定常状態と、第2の温度制御モードに対応する第2の定常状態と、第6の温度制御モードに対応する第6の定常状態との間で急速昇温または急速降温より短時間で移行させることができる。
In the sixth temperature control mode, the refrigerant from the refrigerant circulator is supplied to both the first and second refrigerant passages at the reference temperature, and a substantially flat temperature distribution corresponding to the reference temperature is provided on the mounting table. Obtainable. In the mode switching, the temperature or temperature distribution of the mounting table (and thus the object to be processed) is changed between a first steady state corresponding to the first temperature control mode and a second steady state corresponding to the second temperature control mode. it can be transferred in a shorter time than the rapid thermal or fast cooling between the sixth steady state corresponding to the sixth temperature control mode.

本発明の第2の観点における載置台温度制御方法は、減圧下で被処理体に所望の処理を施す処理装置のチャンバ内で前記被処理体を載置する載置台に設けられた第1および第2の冷媒通路に冷媒循環器より冷媒を循環供給させて前記載置台の温度を制御する載置台温度制御方法であって、前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを並列に接続し、前記冷媒循環器より基準温度で送出された冷媒のうち一部を前記基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから前記第1の冷媒通路に流し、残りを実質的に前記基準温度のまま前記第2の冷媒通路に流して前記載置台の温度制御を行う第1の温度制御モードと、前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを並列に接続し、前記冷媒循環器より送出された冷媒のうち一部を実質的に前記基準温度のまま前記第1の冷媒通路に流し、残りを実質的に前記基準温度のまま前記第2の冷媒通路に流して前記載置台の温度制御を行う第2の温度制御モードと、前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器の送出された冷媒のうち一部を前記基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから前記第1および第2の冷媒通路に順次流し、残りをバイパスさせて前記載置台の温度制御を行う第3の温度制御モードと、前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器より送出された冷媒の全部を前記基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから前記第1および第2の流体通路に順次流して前記載置台の温度制御を行う第4の温度制御モードと、前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器より送出された冷媒のうち一部を実質的に前記基準温度のまま前記第1および第の冷媒通路に順次流し、残りをバイパスさせて前記載置台の温度制御を行う第5の温度制御モードと、前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器の送出された冷媒の全部を実質的に前記基準温度のまま前記第1および第2の冷媒通路に順次流して前記載置台の温度制御を行う第6の温度制御モードのうち、前記第1のモードまたは前記第2のモードのいずれかと、前記第3のモード、前記第4のモード、前記第5のモードまたは前記第6のモードのいずれかとの間で切り換えを行う。
The second stage temperature control method placement in terms of the present invention, first and provided in the mounting table mounting the object to be processed in a chamber of the processing apparatus for performing a desired process on a target object in vacuo A mounting table temperature control method for controlling the temperature of the mounting table by circulating and supplying a refrigerant from a refrigerant circulator to a second refrigerant passage, wherein the first circulator between the outlet and the return port of the refrigerant circulator. The refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in parallel, and a part of the refrigerant sent out from the refrigerant circulator at a reference temperature is raised or lowered from the reference temperature to a desired set temperature. A first temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table by flowing through the first refrigerant passage and flowing the remainder through the second refrigerant passage substantially at the reference temperature; and an outlet of the refrigerant circulator And the first refrigerant passage and the second refrigerant A medium passage is connected in parallel, a part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is caused to flow to the first refrigerant passage substantially at the reference temperature, and the rest is substantially kept at the reference temperature. A second temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table by flowing through the second refrigerant passage, and the first refrigerant passage and the second between the outlet and the return port of the refrigerant circulator. A refrigerant passage is connected in series, and a part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is raised or lowered from the reference temperature to a desired set temperature, and then sequentially flowed through the first and second refrigerant passages. A third temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table by bypassing the rest, and the first refrigerant passage and the second refrigerant passage between the outlet and the return port of the refrigerant circulator All of the refrigerant sent out from the refrigerant circulator A fourth temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table sequentially poured into the first and second fluid passage from the raised or lowered to a desired set point temperature than the reference temperature, feeding of the coolant circulator The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and the return port, and a part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is substantially kept at the reference temperature. The first and second refrigerant passages are sequentially flowed, and the rest is bypassed to control the temperature of the mounting table, and the first temperature control mode is between the first outlet and the return outlet of the refrigerant circulator. The refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series, and all of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is caused to flow through the first and second refrigerant passages in sequence at substantially the reference temperature. In the sixth temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table, Of these, switching between the first mode or the second mode and the third mode, the fourth mode, the fifth mode, or the sixth mode is performed. Do.

この第2の載置台温度制御方法においても、上記第1の観点における載置台温度制御方法と同様に、載置台の温度分布に多種多様な変化をもたせることができるとともに、急速昇温または急速降温を容易に実現することができる。
Also in the second mounting table temperature control method, as in the mounting table temperature control method in the first aspect , the temperature distribution of the mounting table can be varied in various ways, and the rapid temperature increase or the rapid temperature decrease. Can be easily realized.

本発明の処理装置は、被処理体を載置する載置台を収容する減圧可能なチャンバと、本発明による載置台温度制御装置と、チャンバ内を排気するための排気部と、前記チャンバ内に処理ガスを供給する処理ガス供給部とを有する。かかる処理装置の構成においては、本発明の載置台温度制御装置により載置台を介して被処理体の温度ないし温度分布を多様または高精度に制御することができる。   A processing apparatus according to the present invention includes a depressurizable chamber that houses a mounting table on which an object to be processed is mounted, a mounting table temperature control apparatus according to the present invention, an exhaust unit for exhausting the inside of the chamber, and the chamber. A processing gas supply unit for supplying the processing gas. In the configuration of such a processing apparatus, the temperature or temperature distribution of the object to be processed can be controlled variously or with high accuracy via the mounting table by the mounting table temperature control apparatus of the present invention.

上記の処理装置において、好適な一態様によれば、チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成または供給するためのプラズマ源や、載置台に第1の高周波を給電するための第1の高周波給電部が設けられる。また、チャンバ内で載置台と対向する対向電極と、この対向電極に第2の高周波を給電するための第2の高周波給電部とを設ける構成も可能である。   In the processing apparatus, according to a preferred aspect, a plasma source for generating or supplying plasma of the processing gas in the chamber, or a first high-frequency power supply for supplying a first high-frequency power to the mounting table. Parts are provided. Further, a configuration in which a counter electrode facing the mounting table in the chamber and a second high-frequency power feeding unit for feeding a second high frequency to the counter electrode is also possible.

さらに、好適な一態様によれば、載置台に、被処理体を静電吸着するための静電チャックと、被処理体の裏面と載置面との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給路とが設けられる。   Further, according to a preferred aspect, the electrostatic chuck for electrostatically attracting the object to be processed to the mounting table, and heat transfer gas supplying heat transfer gas between the back surface of the object to be processed and the mounting surface And a gas supply path.

また、好適な一態様として、上記処理装置は、被処理体に対して所望のプラズマ処理が開始される前に、冷媒温度制御部により第1の流路を流れる冷媒を加熱して被処理体の温度を処理用の設定処理温度まで立ち上げ、プラズマ処理が開始してからそれ以降も処理が終了するまで被処理体の温度が設定処理温度に実質的に保たれるように冷媒温度制御部により第1の流路を流れる冷媒に対する加熱を漸次的に弱める。すなわち、冷媒温度制御部による高速昇降温機能を利用して、プラズマからの入熱による被処理体温度の変動(上昇)を補正することが可能であり、枚葉プラズマ処理の温度管理、再現性、歩留まりを向上させることができる。   As a preferred aspect, the processing apparatus heats the refrigerant flowing through the first flow path by the refrigerant temperature control unit before the desired plasma processing is started on the object to be processed. The coolant temperature control unit raises the temperature of the object to the set processing temperature for processing and keeps the temperature of the object to be processed substantially at the set processing temperature from the start of the plasma processing to the end of the processing thereafter. Thus, the heating of the refrigerant flowing through the first flow path is gradually weakened. In other words, it is possible to correct fluctuation (increase) in the temperature of the workpiece due to heat input from the plasma using the high-speed temperature rising / lowering function by the refrigerant temperature control unit, and temperature management and reproducibility of single wafer plasma processing. Yield can be improved.

なお、本発明において、冷媒循環器より送出される冷媒の基準温度は必ずしも厳密に一定である必要もなければ1つの温度値である必要もなく、ある程度の変動幅または範囲を有するものであってよい。   In the present invention, the reference temperature of the refrigerant sent from the refrigerant circulator does not necessarily have to be strictly constant or need to be one temperature value, and has a certain fluctuation range or range. Good.

本発明の載置台温度制御装置、載置台温度制御方法または載置台温度制御プログラムによれば、上記のような構成と作用により、実用性の高い比較的小規模かつ簡易な構成でもって載置台の温度ないし温度分布を多様または高精度に制御し、さらには載置台の高速昇降温を可能とすることができる。また、本発明の処理装置によれば、上記のような構成と作用により、載置台の温度制御を通じて被処理体に対する処理の均一性や多様性を向上させることができる。   According to the mounting table temperature control device, the mounting table temperature control method, or the mounting table temperature control program of the present invention, the configuration and operation of the mounting table enable the mounting table with a relatively small and simple configuration that is highly practical. It is possible to control the temperature or temperature distribution in various or high accuracy, and to enable the temperature of the mounting table to be raised and lowered quickly. Moreover, according to the processing apparatus of this invention, the uniformity and diversity of the process with respect to a to-be-processed object can be improved through the temperature control of a mounting base by the above structures and effect | actions.

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に、本発明の一実施形態における載置台温度制御装置の構成を示す。この載置台温度制御装置は、典型的には減圧可能なチャンバ10内で処理を受ける被処理基板たとえば半導体ウエハWの温度ないし温度分布を制御することを究極目的として、半導体ウエハWを載置する載置台12の温度ないし温度分布を制御する装置であり、その基本構成として、載置台12内部の冷媒通路、チラーユニット14、加熱ユニット16、流路切換ユニット18、配管類(26,28,30,32,58,60等)およびコントローラ20を有している。   In FIG. 1, the structure of the mounting base temperature control apparatus in one Embodiment of this invention is shown. This mounting table temperature control apparatus typically mounts a semiconductor wafer W for the purpose of controlling the temperature or temperature distribution of a substrate to be processed, such as a semiconductor wafer W, to be processed in a chamber 10 that can be depressurized. It is a device that controls the temperature or temperature distribution of the mounting table 12. As a basic configuration, the refrigerant path, the chiller unit 14, the heating unit 16, the flow path switching unit 18, and the piping (26, 28, 30) inside the mounting table 12. , 32, 58, 60, etc.) and the controller 20.

載置台12の内部には、冷媒を流す通路が複数系統たとえば2系統設けられている。典型的には、載置台12の中心を含む中心部領域とエッジを含む周辺部領域とにそれぞれ個別の入口と出口とを有する冷媒通路22,24が設けられる。これらの冷媒通路22,24は、それぞれの領域に冷媒の温度を隈なく伝達できるように、たとえば同心円状またはスパイラル(渦)状に形成されている。中心部領域の冷媒通路22は、スパイラルの中心部に入口22aを有し、スパイラルの外周部に出口22bを有する構成が好ましい。   Inside the mounting table 12, a plurality of systems, for example two systems, are provided for passage of the refrigerant. Typically, refrigerant passages 22 and 24 having separate inlets and outlets are provided in a central region including the center of the mounting table 12 and a peripheral region including an edge, respectively. These refrigerant passages 22 and 24 are formed in, for example, concentric circles or spirals (vortices) so that the temperature of the refrigerant can be transmitted to the respective regions without any problem. The refrigerant passage 22 in the central region preferably has an inlet 22a at the center of the spiral and an outlet 22b at the outer periphery of the spiral.

冷媒通路22の入口22aはチラーユニット14の送出口14aに配管26を介して接続されており、冷媒通路22の出口22bは流路切換ユニット18のポート(第1の入口)18aに配管28を介して接続されている。一方、冷媒通路24の入口24aは流路切換ユニット18のポート(第1の出口)18cに配管30を介して接続されており、冷媒通路24の出口24bはチラーユニット14の帰還口14bに配管32を介して接続されている。   The inlet 22a of the refrigerant passage 22 is connected to the delivery port 14a of the chiller unit 14 via a pipe 26, and the outlet 22b of the refrigerant passage 22 has a pipe 28 connected to the port (first inlet) 18a of the flow path switching unit 18. Connected through. On the other hand, the inlet 24 a of the refrigerant passage 24 is connected to a port (first outlet) 18 c of the flow path switching unit 18 via a pipe 30, and the outlet 24 b of the refrigerant passage 24 is piped to the return port 14 b of the chiller unit 14. 32 is connected.

チラーユニット14は、載置台12の両冷媒通路22,24に冷媒を循環供給する機能を有しており、たとえば、冷媒を循環させるためのポンプ34と、帰還口14bに帰還した直後の冷媒を冷凍するための冷凍機36と、冷凍後の冷媒を所定のベース温度(基準温度)まで戻すように加熱する加熱機38とを備えている(図5)。一般に、チラーユニット14は載置台12から遠い場所に設置され、両者を結ぶ配管26,32も相当長いもの(たとえば5m以上)になる。チラーユニット14内の各部の動作およびユニット全体の冷媒循環供給動作はコントローラ20によって制御される。   The chiller unit 14 has a function of circulating and supplying the refrigerant to both refrigerant passages 22 and 24 of the mounting table 12. For example, a pump 34 for circulating the refrigerant and the refrigerant immediately after returning to the return port 14 b are used. A refrigerator 36 for freezing and a heater 38 for heating the refrigerant after freezing to a predetermined base temperature (reference temperature) are provided (FIG. 5). In general, the chiller unit 14 is installed at a location far from the mounting table 12, and the pipes 26 and 32 connecting the two are also considerably long (for example, 5 m or more). The operation of each part in the chiller unit 14 and the refrigerant circulation supply operation of the entire unit are controlled by the controller 20.

なお、冷媒循環器より送出される冷媒のベース温度は必ずしも厳密に一定であるとは限らず、1つの温度値に保持されるわけでもなく、許容範囲内で或る程度の変動幅(たとえば5゜C)を有するのが普通である。   Note that the base temperature of the refrigerant sent out from the refrigerant circulator is not necessarily strictly constant, and is not maintained at one temperature value, and has a certain fluctuation range within an allowable range (for example, 5 It is common to have ° C).

加熱ユニット16は、配管26の途中で冷媒を加熱して冷媒温度をベース温度から所望の設定温度まで上昇させる冷媒昇温機能を有しており、載置台12に可及的に近い位置で配管26に取り付けられるインラインヒータ40と、このインラインヒータ40に電力を供給する電源42とを備えている。インラインヒータ40は、高速昇温機能を有するものが好ましいだけでなく、チラーユニット14より配管26内を長距離で圧送されてくる冷媒の圧力に耐えられる物理的強度を有するものが好ましく、たとえば図2に示すような誘導加熱方式のヒータが好ましい。   The heating unit 16 has a refrigerant temperature increasing function that heats the refrigerant in the middle of the pipe 26 and raises the refrigerant temperature from the base temperature to a desired set temperature, and is arranged at a position as close as possible to the mounting table 12. And an in-line heater 40 attached to the in-line heater 40 and a power source 42 for supplying electric power to the in-line heater 40. The in-line heater 40 is preferably not only one having a high temperature heating function, but also preferably one having a physical strength capable of withstanding the pressure of the refrigerant pumped from the chiller unit 14 through the pipe 26 over a long distance. An induction heating type heater as shown in FIG.

図2の構成例において、インラインヒータ40は、絶縁筒46の中に配管26の一部または一区間を形成するコイル状のSUS加熱エレメント管48を収容し、絶縁筒46の回りに導線からなるワークコイル50を嵌合または装着している。電源42よりワークコイル50に高周波の交流電流を流すと、絶縁筒46内に交番磁束が発生し、この交番磁束によりSUS加熱エレメント管48に誘導電圧が発生して誘導電流が流れ、SUS加熱エレメント管48がジュール熱を発生する。このSUS加熱エレメント管48の発熱で管内を流れる冷媒が加熱される。加熱ランプ等のガラス管とは違ってSUS加熱エレメント管48の物理的強度は非常に大きく、媒体の圧力に十分に耐えられる。   In the configuration example of FIG. 2, the in-line heater 40 accommodates a coiled SUS heating element tube 48 that forms part or one section of the pipe 26 in the insulating tube 46, and is composed of a conductive wire around the insulating tube 46. The work coil 50 is fitted or mounted. When a high-frequency alternating current is passed from the power source 42 to the work coil 50, an alternating magnetic flux is generated in the insulating cylinder 46, and this alternating magnetic flux generates an induced voltage in the SUS heating element tube 48 to cause an induced current to flow. Tube 48 generates Joule heat. The refrigerant flowing through the pipe is heated by the heat generated by the SUS heating element pipe 48. Unlike a glass tube such as a heating lamp, the SUS heating element tube 48 has a very high physical strength and can sufficiently withstand the pressure of the medium.

図1において、この実施形態では、加熱ユニット16に、冷媒昇温機能の精度を高めるために、インラインヒータ40の下流側で冷媒の温度を検出する温度センサ52と、この温度センサ52の出力信号(温度検出信号)に応じて冷媒温度を設定値に一致させるように電源42の供給電力ひいてはヒータ40の発熱量を制御するための温調器54とが設けられている。   In FIG. 1, in this embodiment, in order to increase the accuracy of the refrigerant temperature increasing function, the heating unit 16 detects a temperature of the refrigerant downstream of the in-line heater 40, and an output signal of the temperature sensor 52. A temperature controller 54 is provided for controlling the power supplied to the power source 42 and the heat generation amount of the heater 40 so that the refrigerant temperature matches the set value in accordance with the (temperature detection signal).

さらに、急速加熱を一層高めるために、配管26より載置台中心部領域の冷媒通路22に供給される冷媒の流量を可変制御するために、たとえば手動操作式または機械操作式(たとえば、電磁弁式、モータ駆動式、エアオペレート式等)の可変絞り弁からなる流量制御弁44も設けられている。また、流量制御の精度を高めるために、流量測定器または流量センサ56が配管26に取り付けられている。   Further, in order to further increase the rapid heating, for example, a manual operation type or a mechanical operation type (for example, an electromagnetic valve type) is used to variably control the flow rate of the refrigerant supplied from the pipe 26 to the refrigerant passage 22 in the central region of the mounting table. Further, a flow control valve 44 including a variable throttle valve of a motor drive type, an air operated type, or the like is also provided. In addition, a flow rate measuring device or flow rate sensor 56 is attached to the pipe 26 in order to increase the accuracy of flow rate control.

図3に、加熱ユニット16においてインラインヒータ40の発熱量を一定に保った場合の流量と冷媒昇降温との関係(一例)を示す。図示のように、流量と冷媒昇降温とは定性的には反比例の関係にあり、流量を小さくする(絞る)ほど、冷媒の温度を大幅に昇温させることができる。これにより、流量制御弁44による冷媒流量制御とインラインヒータ40による加熱制御とを組み合わせることで、冷媒の温度をベース温度から所望の設定値へ高速かつ正確に上昇または降下させることができる。しかも、インラインヒータ40が載置台12に近い位置に配置されるので、冷媒の急速昇降温を非常に小さい時定数でそのまま載置台12側に伝えることが可能であり、載置台12の各部を短時間で高速に所望の設定値まで昇降温させることができる。加熱ユニット16内の各部の動作およびユニット全体の冷媒昇降温動作はコントローラ20によって制御される。   FIG. 3 shows a relationship (one example) between the flow rate and the refrigerant temperature rise and fall when the heating value of the in-line heater 40 is kept constant in the heating unit 16. As shown in the figure, the flow rate and the refrigerant temperature rise and fall are inversely proportional to each other, and the temperature of the refrigerant can be significantly increased as the flow rate is reduced (squeezed). Thus, by combining the refrigerant flow control by the flow control valve 44 and the heating control by the in-line heater 40, the temperature of the refrigerant can be increased or decreased quickly and accurately from the base temperature to a desired set value. In addition, since the in-line heater 40 is disposed at a position close to the mounting table 12, it is possible to transmit the rapid temperature rise and fall of the refrigerant to the mounting table 12 as it is with a very small time constant. The temperature can be raised and lowered to a desired set value at high speed in time. The operation of each part in the heating unit 16 and the refrigerant raising / lowering temperature operation of the entire unit are controlled by the controller 20.

図1において、流路切換ユニット18は、上記2つのポート(第1の入口および第1の出口)18a,18c以外にも2つのポート(第2の入口および第2の出口)18b,18dを有している。ここで、第2の入口18bは、配管16の加熱ユニット16よりも上流側に設けられた流路分岐点N1に配管58を介して接続されている。また、第2の出口18dは、配管32に設けられた流路分岐点N2に配管60を介して接続されている。 In FIG. 1, the flow path switching unit 18 includes two ports (second inlet and second outlet) 18b and 18d in addition to the two ports (first inlet and first outlet) 18a and 18c. Have. Here, the second inlet 18 b is connected via a pipe 58 to a flow path branch point N 1 provided on the upstream side of the heating unit 16 of the pipe 16. The second outlet 18 d is connected to a flow path branch point N 2 provided in the pipe 32 via the pipe 60.

流路切換ユニット18内には、複数個の弁たとえば4つの開閉弁62,64,66,68が設けられている。詳細には、第1の開閉弁62は第1の入口18aと第1の出口18cとの間に設けられ、第2の開閉弁64は第1の入口18aと第2の出口18dとの間に設けられ、第3の開閉弁66は第2の入口18bと第1の出口18cとの間に設けられ、第4の開閉弁68は第2の入口18bと第2の出口18dとの間に設けられている。流路切換ユニット18は任意の場所に設置可能であるが、少なくとも冷媒通路22の出口22bと冷媒通路24の入口24aとを選択的に接続するための開閉弁62は載置台12の近くに配置されるのが好ましい。   In the flow path switching unit 18, a plurality of valves, for example, four on-off valves 62, 64, 66, and 68 are provided. Specifically, the first on-off valve 62 is provided between the first inlet 18a and the first outlet 18c, and the second on-off valve 64 is provided between the first inlet 18a and the second outlet 18d. The third on-off valve 66 is provided between the second inlet 18b and the first outlet 18c, and the fourth on-off valve 68 is provided between the second inlet 18b and the second outlet 18d. Is provided. The flow path switching unit 18 can be installed at an arbitrary place, but the opening / closing valve 62 for selectively connecting at least the outlet 22 b of the refrigerant passage 22 and the inlet 24 a of the refrigerant passage 24 is disposed near the mounting table 12. Preferably it is done.

これらの開閉弁62,64,66,68は、一定の関係で相補的にオン・オフするものであってもよい。一例として、第1および第3の開閉弁64,66をノーマルオープン・バルブで構成し、第2および第4の開閉弁62,68をノーマルクローズ・バルブで構成することができる。もっとも、流路切換モードの種類を増やす観点からは、各開閉弁62,64,66,68のオン・オフを独立して行える構成とするのが好ましい。流路切換ユニット18内の各部の動作(開閉弁62〜68のオン・オフ動作)およびユニット全体の流路切換動作はコントローラ20によって制御される。   These on-off valves 62, 64, 66, and 68 may be turned on and off complementarily in a fixed relationship. As an example, the first and third on-off valves 64 and 66 can be configured by normally open valves, and the second and fourth on-off valves 62 and 68 can be configured by normally closed valves. However, from the viewpoint of increasing the types of flow path switching modes, it is preferable that each on-off valve 62, 64, 66, 68 can be turned on and off independently. The operation of each part in the flow path switching unit 18 (on / off operation of the on-off valves 62 to 68) and the flow path switching operation of the entire unit are controlled by the controller 20.

コントローラ20は、CPUやメモリ等を含むコンピュータシステムからなり、上記のようにこの基板温度制御装置内の各部、特にチラーユニット14,加熱ユニット16,流路切換ユニット18の個々の動作と全体の動作(シーケンス)を制御する。コントローラ20(制御部140)内の構成は図23につき後に説明する。 The controller 20 is composed of a computer system including a CPU, a memory, and the like. As described above, the individual operations and overall operations of each part in the substrate temperature control device, particularly the chiller unit 14, the heating unit 16, and the flow path switching unit 18. (Sequence) is controlled. The configuration in the controller 20 (control unit 140) will be described later with reference to FIG.

次に、この実施形態の載置台温度制御装置における温度制御機能について説明する。この載置台温度制御装置では、コントローラ20の制御により加熱ユニット16における加熱動作のオン・オフ状態と流路切換ユニット18における開閉弁62,64,66,68のオン・オフ状態とを組み合わせることで、載置台12に対する温度制御について6種類のモード(A),(B)(C),(D)(E),(F)が得られる。   Next, the temperature control function in the mounting table temperature control apparatus of this embodiment will be described. In this mounting table temperature control device, the controller 20 controls to combine the on / off state of the heating operation in the heating unit 16 and the on / off state of the on-off valves 62, 64, 66, 68 in the flow path switching unit 18. Six types of modes (A), (B), (C), (D), (E), and (F) are obtained for temperature control on the mounting table 12.

モード(A)は、図4に示すように、加熱ユニット16において加熱動作をオン状態にするとともに、流路切換ユニット18において開閉弁64,66をそれぞれオン状態にし、開閉弁62,68をそれぞれオフ状態にする。この流路切換ユニット18内の流路切換によって、図5に示すように、チラーユニット14の送出口14aと帰還口14bとの間で中心部領域の冷媒通路22と周辺部領域の冷媒通路24とが並列に接続される。   In mode (A), as shown in FIG. 4, the heating operation is turned on in the heating unit 16, the on-off valves 64 and 66 are turned on in the flow path switching unit 18, and the on-off valves 62 and 68 are turned on, respectively. Turn off. By switching the flow path in the flow path switching unit 18, as shown in FIG. 5, a refrigerant passage 22 in the central region and a refrigerant passage 24 in the peripheral region between the outlet 14a and the return port 14b of the chiller unit 14. Are connected in parallel.

すなわち、チラーユニット14よりベース温度で送出された冷媒のうち一部、つまり流路分岐点N1をまっすぐ通過して配管26を流れる冷媒は、途中の加熱ユニット16で冷媒温度をベース温度より所望の設定温度まで昇温してから冷媒通路22に入る。そして、冷媒通路22から配管28を通って流路切換ユニット18に入ると、冷媒通路24に向わずに、オン状態の開閉弁64を通って配管60側に抜け、流路分岐点N2から配管32を通ってチラーユニット14へ帰還する。また、流路分岐点N1から配管58側に分流した冷媒はベース温度のまま流路切換ユニット18(オン状態の開閉弁66)および配管30を通って周辺部領域の冷媒通路24に入る。そして、冷媒通路24から出た後は、まっすぐ配管32を通ってチラーユニット14へ帰還する。 That is, a part of the refrigerant sent from the chiller unit 14 at the base temperature, that is, the refrigerant flowing straight through the pipe branching point N 1 and flowing through the pipe 26 is desired to have the refrigerant temperature higher than the base temperature by the heating unit 16 on the way. Then, the refrigerant passage 22 is entered. Then, when entering the flow path switching unit 18 from the refrigerant passage 22 through the pipe 28, the refrigerant passes through the on-off valve 64 to the pipe 60 side without going to the refrigerant path 24, and passes through the flow path branch point N 2. Return to the chiller unit 14 through the pipe 32. In addition, the refrigerant branched from the flow path branch point N 1 to the pipe 58 side enters the refrigerant passage 24 in the peripheral region through the flow path switching unit 18 (the on-off on-off valve 66) and the pipe 30 while maintaining the base temperature. Then, after leaving the refrigerant passage 24, it returns straight to the chiller unit 14 through the pipe 32.

このように、モード(A)によれば、載置台12の周辺部領域がベース温度の冷媒で温調されるとともに、載置台12の中心部領域がベース温度よりも一段高い設定温度の冷媒で温調される。これにより、載置台12において中心部領域が周辺部領域よりも相対的に高くなるような山形ないし台形状の温度分布特性が得られ、両者間の高低差(温度差)も任意に制御することができる。しかも、上記のような加熱ユニット16の急速昇温機能により、そのような温度分布特性を短時間で確立することができる。   Thus, according to the mode (A), the temperature of the peripheral region of the mounting table 12 is controlled by the refrigerant having the base temperature, and the central region of the mounting table 12 is set by the refrigerant having the set temperature that is one step higher than the base temperature. The temperature is adjusted. As a result, a mountain-shaped or trapezoidal temperature distribution characteristic is obtained in the mounting table 12 such that the central region is relatively higher than the peripheral region, and the height difference (temperature difference) between the two is arbitrarily controlled. Can do. Moreover, such a temperature distribution characteristic can be established in a short time by the rapid heating function of the heating unit 16 as described above.

モード(B)は、図6に示すように、加熱ユニット16において加熱動作をオン状態にするとともに、流路切換ユニット18において開閉弁62,68をそれぞれオン状態にし、開閉弁64,66をそれぞれオフ状態にする。この流路切換ユニット18内の流路切換によって、図7に示すように、チラーユニット14の送出口14aと帰還口14bとの間で、中心部領域の冷媒通路22と周辺部領域の冷媒通路24とが直列に接続されるとともに、配管58、流路切換ユニット18および配管60からなるバイパス路70も形成される。   In mode (B), as shown in FIG. 6, the heating operation is turned on in the heating unit 16, the on-off valves 62 and 68 are turned on in the flow path switching unit 18, and the on-off valves 64 and 66 are turned on, respectively. Turn off. By switching the flow path in the flow path switching unit 18, as shown in FIG. 7, a refrigerant passage 22 in the central region and a refrigerant passage in the peripheral region are provided between the outlet 14a and the return port 14b of the chiller unit 14. 24 is connected in series, and a bypass path 70 including a pipe 58, a flow path switching unit 18 and a pipe 60 is also formed.

詳細には、チラーユニット14よりベース温度で送出された冷媒のうち一部、つまり流路分岐点N1をまっすぐ通過して配管26を流れる冷媒は、途中の加熱ユニット16で冷媒温度をベース温度より所望の設定温度まで昇温してから冷媒通路22に入る。そして、冷媒通路22から出ると、配管28、流路切換ユニット18(オン状態の開閉弁62)および配管30を通って冷媒通路24に入り、冷媒通路24から出た後はまっすぐ配管32を通ってチラーユニット14へ帰還する。一方、流路分岐点N1から配管58側に分流した冷媒は、ベース温度のまま流路切換ユニット18(オン状態の開閉弁68)および配管60を通り抜けて流路分岐点N2から配管32に流入し、冷媒通路24側からの冷媒と合流してチラーユニット14へ帰還する。 Specifically, a part of the refrigerant sent out from the chiller unit 14 at the base temperature, that is, the refrigerant flowing straight through the flow path branching point N 1 and flowing through the pipe 26 is changed to the base temperature by the heating unit 16 on the way. After the temperature is further increased to a desired set temperature, the refrigerant passage 22 is entered. When exiting the refrigerant passage 22, the refrigerant enters the refrigerant passage 24 through the pipe 28, the flow path switching unit 18 (on-off valve 62) and the pipe 30, and after exiting the refrigerant passage 24, passes straight through the pipe 32. Return to the chiller unit 14. On the other hand, the refrigerant branched from the flow path branch point N 1 to the pipe 58 side passes through the flow path switching unit 18 (on-off valve 68) and the pipe 60 while maintaining the base temperature, and passes from the flow path branch point N 2 to the pipe 32. , And merges with the refrigerant from the refrigerant passage 24 side and returns to the chiller unit 14.

このように、このモード(B)によれば、載置台12の中心部領域および周辺部領域の双方をベース温度よりも高温の冷媒で温調し、載置台12の全体をほぼ一様またはフラットな温度分布でベース温度よりも高い所望の設定温度に制御することができ、加熱ユニット16による急速昇温も可能である。ここで、加熱ユニット16において流量制御弁44により冷媒の流量を任意に絞っても、余分の冷媒がバイパス流路70を流れるので、チラーユニット14の冷媒循環能力(冷媒送出圧力)を一定に保ったまま加熱ユニット16側で所望の急速昇温を即時かつ安定に行うことができる。   Thus, according to this mode (B), the temperature of both the central region and the peripheral region of the mounting table 12 is controlled with the refrigerant having a temperature higher than the base temperature, and the entire mounting table 12 is substantially uniform or flat. It can be controlled to a desired set temperature higher than the base temperature with a simple temperature distribution, and rapid heating by the heating unit 16 is also possible. Here, even if the flow rate of the refrigerant is arbitrarily reduced by the flow rate control valve 44 in the heating unit 16, excess refrigerant flows through the bypass flow path 70, so that the refrigerant circulation capacity (refrigerant delivery pressure) of the chiller unit 14 is kept constant. The desired rapid temperature increase can be immediately and stably performed on the heating unit 16 side.

モード(C)は、バイパス流路70を形成しない点を除いて上記した第2のモード(B)と同じ冷媒供給形態をとる。つまり、図8に示すように、加熱ユニット16において加熱動作をオン状態にするとともに、流路切換ユニット18において開閉弁62のみをオン状態にし、他の開閉弁64,66,68を全てオフ状態にする。この流路切換ユニット18内の流路切換によって、図9に示すように、チラーユニット14の送出口14aと帰還口14bとの間で、中心部領域の冷媒通路22と周辺部領域の冷媒通路24とが直列に接続されるものの、配管58と配管60との間で(流路切換ユニット18で)流路が遮断されるためバイパス流路70は形成されない。   The mode (C) takes the same refrigerant supply form as the second mode (B) described above except that the bypass channel 70 is not formed. That is, as shown in FIG. 8, the heating operation is turned on in the heating unit 16, only the on-off valve 62 is turned on in the flow path switching unit 18, and all the other on-off valves 64, 66, 68 are turned off. To. By switching the flow path in the flow path switching unit 18, as shown in FIG. 9, between the outlet 14a and the return port 14b of the chiller unit 14, the refrigerant passage 22 in the central region and the refrigerant passage in the peripheral region. 24 are connected in series, but the flow path is blocked between the pipe 58 and the pipe 60 (by the flow path switching unit 18), so the bypass flow path 70 is not formed.

この場合、チラーユニット14よりベース温度で送出された冷媒の全部が流路分岐点N1をまっすぐ通過して配管26を流れ、途中の加熱ユニット16で冷媒温度をベース温度より所望の設定温度まで昇温してから冷媒通路22に入る。そして、冷媒通路22から出ると、配管28、流路切換ユニット18(オン状態の開閉弁62)および配管30を通って冷媒通路24に入り、冷媒通路24から出た後はまっすぐ配管32を通ってチラーユニット14へ帰還する。 In this case, all of the refrigerant sent from the chiller unit 14 at the base temperature passes straight through the flow path branch point N 1 and flows through the pipe 26, and the intermediate heating unit 16 changes the refrigerant temperature from the base temperature to the desired set temperature. After the temperature rises, the refrigerant passage 22 is entered. When exiting the refrigerant passage 22, the refrigerant enters the refrigerant passage 24 through the pipe 28, the flow path switching unit 18 (on-off valve 62) and the pipe 30, and after exiting the refrigerant passage 24, passes straight through the pipe 32. Return to the chiller unit 14.

このモード(C)は、上記モード(B)ほどの高速かつ効率的な急速昇温を奏しえないが、載置台12の全体をほぼフラット(一様)な温度分布でベース温度よりも高い所望の設定温度にすることができる。   In this mode (C), the temperature cannot be increased as quickly and efficiently as the above mode (B), but the entire mounting table 12 is desired to be higher than the base temperature with a substantially flat (uniform) temperature distribution. Can be set to the set temperature.

モード(D)は、加熱ユニット16の加熱動作を止めて(オフ状態にして)、流路切換ユニット18内の流路状態を上述したモード(A)と同じ形態にする。すなわち、図10に示すように、開閉弁64,66をそれぞれオン状態にし、開閉弁62,68をそれぞれオフ状態にする。これによって、図11に示すように、チラーユニット14の送出口14aと帰還口14bとの間で中心部領域の冷媒通路22と周辺部領域の冷媒通路24とが並列に接続される。   In the mode (D), the heating operation of the heating unit 16 is stopped (turned off), and the flow path state in the flow path switching unit 18 is set to the same form as the mode (A) described above. That is, as shown in FIG. 10, the on-off valves 64 and 66 are turned on, and the on-off valves 62 and 68 are turned off. As a result, as shown in FIG. 11, the refrigerant passage 22 in the central region and the refrigerant passage 24 in the peripheral region are connected in parallel between the outlet 14 a and the return port 14 b of the chiller unit 14.

したがって、チラーユニット14よりベース温度で送出された冷媒のうち一部、つまり流路分岐点N1をまっすぐ通過して配管26を流れる冷媒は、途中の加熱ユニット16で加熱されることなくベース温度のまま冷媒通路22に入る。そして、冷媒通路22から出て配管28から流路切換ユニット18に入ると、冷媒通路24に向わずに、オン状態の開閉弁64を通って配管60側に抜け、流路分岐点N2から配管32を通ってチラーユニット14へ帰還する。また、流路分岐点N1から配管58側に分流した冷媒もベース温度のまま流路切換ユニット18(オン状態の開閉弁66)および配管30を通って周辺部領域の冷媒通路24に入る。そして、冷媒通路24から出た後は、まっすぐ配管32を通ってチラーユニット14へ帰還する。 Therefore, a part of the refrigerant sent from the chiller unit 14 at the base temperature, that is, the refrigerant flowing straight through the flow path branch point N 1 and flowing through the pipe 26 is not heated by the heating unit 16 in the middle. The refrigerant enters the refrigerant passage 22 as it is. Then, when the refrigerant exits from the refrigerant passage 22 and enters the flow path switching unit 18 through the pipe 28, the refrigerant passes through the on-off valve 64 to the pipe 60 side without going to the refrigerant passage 24, and passes through the flow path branch point N 2. Return to the chiller unit 14 through the pipe 32. In addition, the refrigerant that has been diverted from the flow path branching point N 1 to the pipe 58 side also enters the refrigerant passage 24 in the peripheral region through the flow path switching unit 18 (on-off valve 66) and the pipe 30 while maintaining the base temperature. Then, after leaving the refrigerant passage 24, it returns straight to the chiller unit 14 through the pipe 32.

このように、モード(D)によれば、載置台12の中心部領域および周辺部領域の双方をベース温度の冷媒で温調し、載置台12の全体をほぼフラット(一様)な温度分布でベース温度付近の温度に制御することができる。ここで重要なことは、モード(A)からモード(D)への移行は、加熱ユニット16をオン状態からオフ状態へ切り換えるだけでよく、しかも高速に行えるということである。つまり、加熱ユニット16による急速昇温を停止させることで設定温度からベース温度への急速降温を実現することができる。モード(B)あるいはモード(C)からモード(D)への移行も、流路切換ユニット18の切り換え動作が増えるだけで、同様に高速に行える。   Thus, according to the mode (D), both the central region and the peripheral region of the mounting table 12 are temperature-controlled with the base temperature refrigerant, and the entire mounting table 12 has a substantially flat (uniform) temperature distribution. Thus, the temperature can be controlled near the base temperature. What is important here is that the transition from the mode (A) to the mode (D) only needs to be performed by switching the heating unit 16 from the on state to the off state, and can be performed at high speed. That is, the rapid temperature decrease from the set temperature to the base temperature can be realized by stopping the rapid temperature increase by the heating unit 16. Transition from the mode (B) or the mode (C) to the mode (D) can be similarly performed at high speed only by increasing the switching operation of the flow path switching unit 18.

モード(E)は、加熱ユニット16の加熱動作を止めて(オフ状態にして)、流路切換ユニット18内の流路状態を上記したモード(B)と同じ形態にする。すなわち、図12に示すように、開閉弁62,68をそれぞれオン状態にし、開閉弁64,66をそれぞれオフ状態にする。これによって、図13に示すように、チラーユニット14の送出口14aと帰還口14bとの間で中心部領域の冷媒通路22と周辺部領域の冷媒通路24とが直列に接続されるとともに、配管58、流路切換ユニット18および配管60からなるバイパス路70も形成される。   In the mode (E), the heating operation of the heating unit 16 is stopped (turned off), and the flow path state in the flow path switching unit 18 is changed to the same mode as the mode (B) described above. That is, as shown in FIG. 12, the on-off valves 62 and 68 are turned on, and the on-off valves 64 and 66 are turned off. Accordingly, as shown in FIG. 13, the refrigerant passage 22 in the central region and the refrigerant passage 24 in the peripheral region are connected in series between the outlet 14a and the return port 14b of the chiller unit 14, and the piping 58, a bypass path 70 including a flow path switching unit 18 and a pipe 60 is also formed.

この場合、チラーユニット14よりベース温度で送出された冷媒のうち一部、つまり流路分岐点N1をまっすぐ通過して配管26を流れる冷媒は、途中の加熱ユニット16で昇温することなくベース温度のままで冷媒通路22に入る。そして、冷媒通路22から出ると、配管28、流路切換ユニット18(オン状態の開閉弁62)および配管30を通って冷媒通路24に入り、冷媒通路24から出た後はまっすぐ配管32を通ってチラーユニット14へ帰還する。一方、流路分岐点N1から配管28側に分流した冷媒は、ベース温度のまま流路切換ユニット18(オン状態の開閉弁68)および配管60を通り抜けて流路分岐点N2から配管32に流入し、冷媒通路24側からの冷媒と合流してチラーユニット14へ帰還する。 In this case, a part of the refrigerant sent from the chiller unit 14 at the base temperature, that is, the refrigerant flowing straight through the flow path branch point N 1 and flowing through the pipe 26 is not heated by the heating unit 16 in the middle. The refrigerant enters the refrigerant passage 22 while maintaining the temperature. When exiting the refrigerant passage 22, the refrigerant enters the refrigerant passage 24 through the pipe 28, the flow path switching unit 18 (on-off valve 62) and the pipe 30, and after exiting the refrigerant passage 24, passes straight through the pipe 32. Return to the chiller unit 14. On the other hand, the refrigerant branched to the pipe 28 side from the flow path branch point N 1 passes through the flow path switching unit 18 (on-off valve 68) and the pipe 60 while maintaining the base temperature, and passes from the flow path branch point N 2 to the pipe 32. , And merges with the refrigerant from the refrigerant passage 24 side and returns to the chiller unit 14.

このモード(E)においても、載置台12の中心部領域および周辺部領域の双方をベース温度の冷媒で温調し、載置台12の全体をほぼフラットな温度分布でベース温度付近の温度に制御することができる。また、モード(A)、モード(B)あるいはモード(C)からモード(E)への移行も簡単かつ高速に行える。   Also in this mode (E), the temperature of both the central region and the peripheral region of the mounting table 12 is controlled with the base temperature refrigerant, and the entire mounting table 12 is controlled to a temperature near the base temperature with a substantially flat temperature distribution. can do. In addition, the mode (A), mode (B), or mode (C) to mode (E) can be changed easily and at high speed.

もっとも、厳密には、モード(E)とモード(D)とは載置台12の温度分布が微妙に異なる。すなわち、モード(D)では、チラーユニット14よりベース温度で送出された冷媒が配管26の流路分岐点N1で2つに分かれて載置台12の中心部領域の冷媒通路22および周辺部領域の冷媒通路24にパラレルに供給されるため、載置台12の中心部領域と周辺部領域とがほぼ同一の冷媒温度で温調されることになり、載置台12全体における温度分布の平坦性(均一性)は高い。これに対して、モード(E)では、チラーユニット14よりベース温度で送出された冷媒の全部が最初に載置台12の中心部領域の冷媒通路22を流れ、その後さらに載置台12の周辺部領域の冷媒通路24を流れるため、前者(中心部領域)よりも後者(周辺部領域)の方で冷却能力が若干弱く、載置台12全体における温度分布が厳密に平坦ではなく中心部が周辺部よりも少し高くなる傾向がある。 Strictly speaking, the temperature distribution of the mounting table 12 is slightly different between the mode (E) and the mode (D). That is, in the mode (D), the refrigerant sent from the chiller unit 14 at the base temperature is divided into two at the flow path branch point N 1 of the pipe 26, and the refrigerant passage 22 and the peripheral area in the central area of the mounting table 12. Therefore, the central region and the peripheral region of the mounting table 12 are temperature-controlled at substantially the same refrigerant temperature, and the flatness of the temperature distribution in the entire mounting table 12 ( Uniformity) is high. On the other hand, in the mode (E), all of the refrigerant delivered from the chiller unit 14 at the base temperature first flows through the refrigerant passage 22 in the central region of the mounting table 12 and then further in the peripheral region of the mounting table 12. Therefore, the cooling capacity is slightly weaker in the latter (peripheral region) than in the former (central region), and the temperature distribution in the entire mounting table 12 is not strictly flat, and the central portion is closer to the peripheral portion. Tend to be a little higher.

最後に、6つ目のモード(F)は、加熱ユニット16の加熱動作を止めて(オフ状態にして)、流路切換ユニット18内の流路状態を上記のモード(C)と同じ形態にする。すなわち、図14に示すように、開閉弁62だけをオン状態にし、他の開閉弁64,66,68を全てオフ状態にする。図15に示すように、チラーユニット14の送出口14aと帰還口14bとの間で、中心部領域の冷媒通路22と周辺部領域の冷媒通路24とが直列に接続されるものの、配管58と配管60との間で(流路切換ユニット18で)流路が遮断されるためバイパス流路70は形成されない。   Finally, in the sixth mode (F), the heating operation of the heating unit 16 is stopped (turned off), and the flow path state in the flow path switching unit 18 is changed to the same mode as the above mode (C). To do. That is, as shown in FIG. 14, only the on-off valve 62 is turned on, and the other on-off valves 64, 66, 68 are all turned off. As shown in FIG. 15, the refrigerant passage 22 in the central region and the refrigerant passage 24 in the peripheral region are connected in series between the outlet 14 a and the return port 14 b of the chiller unit 14. Since the flow path is shut off from the pipe 60 (by the flow path switching unit 18), the bypass flow path 70 is not formed.

この場合、チラーユニット14よりベース温度で送出された冷媒の全部が流路分岐点N1をまっすぐ通過して配管26を流れ、途中の加熱ユニット16で昇温することなくベース温度のままで冷媒通路22に入る。そして、冷媒通路22から出ると、配管28、流路切換ユニット18(オン状態の開閉弁62)および配管30を通って冷媒通路24に入り、冷媒通路24から出た後はまっすぐ配管32を通ってチラーユニット14へ帰還する。 In this case, all of the refrigerant sent from the chiller unit 14 at the base temperature passes straight through the flow path branch point N 1 and flows through the pipe 26, and remains at the base temperature without being heated by the heating unit 16 in the middle. Enter passage 22. When exiting the refrigerant passage 22, the refrigerant enters the refrigerant passage 24 through the pipe 28, the flow path switching unit 18 (on-off valve 62) and the pipe 30, and after exiting the refrigerant passage 24, passes straight through the pipe 32. Return to the chiller unit 14.

このモード(F)においても、載置台12の中心部領域および周辺部領域の双方をベース温度の冷媒で温調し、載置台12の全体をほぼフラットな温度分布でベース温度付近の温度に制御することができる。また、モード(A)、モード(B)あるいはモード(C)からモード(F)への移行も簡単かつ高速に行える。   Also in this mode (F), both the central region and the peripheral region of the mounting table 12 are temperature-controlled with the base temperature refrigerant, and the entire mounting table 12 is controlled to a temperature near the base temperature with a substantially flat temperature distribution. can do. In addition, the mode (A), mode (B), or mode (C) to mode (F) can be easily and quickly transferred.

もっとも、厳密には、モード(F)も、モード(D)およびモード(E)との作用上の相違点がある。モード(D)との相違点は、モード(E)について上述したのと同じことがあてはまる。また、モード(E)と比較すると、モード(F)では、バイパス流路70を形成しないため、チラーユニット14より送出された冷媒の全部を載置台12の冷媒通路22,24に流すことができ、チラーユニット14による温度制御機能をより十全に奏することができる。   Strictly speaking, mode (F) also has operational differences from mode (D) and mode (E). The difference from mode (D) is the same as described above for mode (E). Further, in comparison with mode (E), in mode (F), the bypass flow path 70 is not formed, so that all of the refrigerant sent from the chiller unit 14 can flow to the refrigerant passages 22 and 24 of the mounting table 12. Further, the temperature control function by the chiller unit 14 can be more fully exhibited.

上記したように、この実施形態においては、1台のチラーユニット14と、インラインヒータ40を用いる加熱ユニット16と、4個の開閉弁62,64,66,68からなる流路切換ユニット18と、各ユニット14,16,18の動作または状態を制御するコントローラ20とを有する低コストで簡易な構成の載置台温度制御装置によって、載置台12の温度ないし温度分布を多種類の設定値あるいはプロファイルに高速昇降温で高精度に制御することができる。   As described above, in this embodiment, one chiller unit 14, the heating unit 16 using the in-line heater 40, the flow path switching unit 18 composed of four on-off valves 62, 64, 66, and 68, The temperature or temperature distribution of the mounting table 12 can be converted into various kinds of set values or profiles by a mounting table temperature control device having a low-cost and simple configuration having a controller 20 that controls the operation or state of each unit 14, 16, 18. It can be controlled with high accuracy at high speed.

図16に、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。このプラズマ処理装置には、上記した第1の実施形態による載置台温度制御装置が組み込まれている。   FIG. 16 shows a configuration of a plasma processing apparatus in one embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus incorporates the mounting table temperature control apparatus according to the first embodiment.

図16に示すように、このプラズマ処理装置は、平行平板型のプラズマエッチング装置して構成されており、内壁の表面がアルマイト処理されたアルミナ膜、イットリウム酸化(Y23)膜、セラミックコーティングあるいは石英で覆われたアルミニウムまたはステンレス鋼等からなる円筒形のチャンバ(処理容器)90を有している。このチャンバ90は、図1のチャンバ10に相当するものである。なお、チャンバ90は保安接地されている。 As shown in FIG. 16, this plasma processing apparatus is configured as a parallel plate type plasma etching apparatus, and has an alumina film, an yttrium oxide (Y 2 O 3 ) film, a ceramic coating whose inner wall surface is anodized. Alternatively, a cylindrical chamber (processing vessel) 90 made of aluminum or stainless steel covered with quartz is provided. This chamber 90 corresponds to the chamber 10 of FIG. The chamber 90 is grounded for safety.

チャンバ90内には、被処理基板としてたとえば半導体ウエハWを載置する円板状の載置台12が下部電極またはサセプタとして設けられている。この載置台12は、たとえばアルミニウムからなり、絶縁性の筒状保持部92を介してチャンバ90の底から垂直方向に延びる筒状支持部94に支持されている。筒状保持部92の上面には、載置台12の上面を環状に囲むたとえば石英から成るフォーカスリング96が配置されている。   In the chamber 90, for example, a disk-shaped mounting table 12 on which a semiconductor wafer W is mounted as a substrate to be processed is provided as a lower electrode or a susceptor. The mounting table 12 is made of aluminum, for example, and is supported by a cylindrical support portion 94 that extends in the vertical direction from the bottom of the chamber 90 via an insulating cylindrical holding portion 92. On the upper surface of the cylindrical holding portion 92, a focus ring 96 made of quartz, for example, surrounding the upper surface of the mounting table 12 in an annular shape is disposed.

チャンバ90の側壁と筒状支持部94との間には排気路98が形成され、この排気路98の入口または途中に環状のバッフル板100が取り付けられるとともに底部に排気口102が設けられている。この排気口102に排気管104を介して排気装置106が接続されている。排気装置106は、真空ポンプを有しており、チャンバ90内の処理空間を所定の真空度まで減圧することができる。チャンバ90の側壁には、半導体ウエハWの搬入出口を開閉するゲートバルブ108が取り付けられている。   An exhaust path 98 is formed between the side wall of the chamber 90 and the cylindrical support portion 94, and an annular baffle plate 100 is attached to the exhaust path 98 or in the middle of the exhaust path 98, and an exhaust port 102 is provided at the bottom. . An exhaust device 106 is connected to the exhaust port 102 via an exhaust pipe 104. The exhaust device 106 includes a vacuum pump, and can reduce the processing space in the chamber 90 to a predetermined degree of vacuum. A gate valve 108 that opens and closes the loading / unloading port of the semiconductor wafer W is attached to the side wall of the chamber 90.

載置台12には、プラズマ生成用の高周波電源110が整合器112および給電棒114を介して電気的に接続されている。この高周波電源110は、所望の高周波数たとえば27MHz以上(たとえば60MHz)の高周波を下部電極すなわち載置台12に印加する。載置台12と平行に向かい合って、チャンバ90の天井部には、シャワーヘッド116が接地電位の上部電極として設けられている。高周波電源110からの高周波によって載置台12とシャワーヘッド116との間の空間つまりプラズマ生成空間PSに高周波電界が形成される。   A high-frequency power source 110 for generating plasma is electrically connected to the mounting table 12 via a matching unit 112 and a power feed rod 114. The high frequency power supply 110 applies a desired high frequency, for example, a high frequency of 27 MHz or more (for example, 60 MHz) to the lower electrode, that is, the mounting table 12. Facing the mounting table 12 in parallel, a shower head 116 is provided on the ceiling of the chamber 90 as an upper electrode of the ground potential. A high frequency electric field is formed in the space between the mounting table 12 and the shower head 116, that is, the plasma generation space PS by the high frequency from the high frequency power supply 110.

上記シャワーヘッド116は、多数のガス通気孔118aを有する電極板118と、この電極板118を着脱可能に支持する電極支持体120とを有する。電極支持体120の内部にバッファ室122が設けられ、このバッファ室122のガス導入口122aには処理ガス供給部124からのガス供給配管126が接続されている。   The shower head 116 includes an electrode plate 118 having a large number of gas vent holes 118a, and an electrode support 120 that detachably supports the electrode plate 118. A buffer chamber 122 is provided inside the electrode support 120, and a gas supply pipe 126 from the processing gas supply unit 124 is connected to the gas inlet 122 a of the buffer chamber 122.

チャンバ90の天井部において、プラズマ生成空間PS周辺の上方(好ましくはシャワーヘッド116の周囲)には、環状または同心状に延在する磁場形成機構128が設けられている。この磁場形成機構128は、チャンバ90内のプラズマ生成空間PSにおける高周波放電の開始(プラズマ着火)を容易にし放電を安定に維持するために機能する。   In the ceiling portion of the chamber 90, a magnetic field forming mechanism 128 extending annularly or concentrically is provided above the periphery of the plasma generation space PS (preferably around the shower head 116). The magnetic field forming mechanism 128 functions to facilitate the start of high-frequency discharge (plasma ignition) in the plasma generation space PS in the chamber 90 and maintain the discharge stably.

載置台12の上面には半導体ウエハWを静電吸着力で保持するための静電チャック130が設けられている。この静電チャック130は導電膜から成る電極130aを一対の絶縁膜130b、130cの間に挟み込んだものであり、電極130aには直流電源132がスイッチ134を介して電気的に接続されている。直流電源132からの直流電圧により、クーロン力で半導体ウエハWをチャック上に吸着保持できるようになっている。   An electrostatic chuck 130 for holding the semiconductor wafer W with an electrostatic attraction force is provided on the upper surface of the mounting table 12. The electrostatic chuck 130 has an electrode 130a made of a conductive film sandwiched between a pair of insulating films 130b and 130c, and a DC power source 132 is electrically connected to the electrode 130a via a switch 134. The semiconductor wafer W can be attracted and held on the chuck by a Coulomb force by a DC voltage from the DC power source 132.

載置台12の内部には、上記した第1の実施形態と同様に、中心部領域に環状またはスパイラル状に延在する第1の冷媒通路22が設けられ、周辺部領域に環状またはスパイラル状に延在する第2の冷媒通路24が設けられている。そして、これらの冷媒通路22,24には、チラーユニット12、加熱ユニット16および流路切換ユニット18を有する上記第1の実施形態と同様の載置台温度制御装置より所定温度の冷媒が循環供給される。   Similar to the first embodiment described above, the mounting table 12 is provided with a first refrigerant passage 22 extending annularly or spirally in the central region, and annularly or spirally in the peripheral region. An extended second refrigerant passage 24 is provided. A refrigerant having a predetermined temperature is circulated and supplied to the refrigerant passages 22 and 24 from a mounting table temperature control apparatus similar to that of the first embodiment having the chiller unit 12, the heating unit 16, and the flow path switching unit 18. The

さらに、伝熱ガス供給部136からの伝熱ガスたとえばHeガスがガス供給ライン138を介して静電チャック130の上面と半導体ウエハWの裏面との間に供給される。   Further, a heat transfer gas such as He gas from the heat transfer gas supply unit 136 is supplied between the upper surface of the electrostatic chuck 130 and the back surface of the semiconductor wafer W via the gas supply line 138.

制御部140は、このプラズマエッチング装置内の各部を個別に制御し、全体のシーケンスも統括制御するもので、載置台温度制御装置のコントローラ20(図1)も兼ねている。   The control unit 140 individually controls each part in the plasma etching apparatus and controls the entire sequence as a whole, and also serves as the controller 20 (FIG. 1) of the mounting table temperature control apparatus.

このプラズマ処理装置においては、図示省略するが、上部電極であるシャワーヘッド116に27MHz以上の周波数たとえば60MHzの高周波電源を接続し、下部電極である載置台12に2MHz〜27MHzの範囲内の周波数たとえば2MHzの高周波電源を接続する構成にしてもよい。この場合には、載置台12にシャワーヘッド116側からの高周波(60MHz)をグランドへ通すためのハイパスフィルタ(HPF)が電気的に接続され、シャワーヘッド116に載置台12側からの高周波(2MHz)をグランドに通すためのローパスフィルタ(LPF)が電気的に接続されると好適である。   In this plasma processing apparatus, although not shown in the figure, a high frequency power source having a frequency of 27 MHz or more, for example, 60 MHz, is connected to the shower head 116 as an upper electrode, and a frequency within a range of 2 MHz to 27 MHz, for example, to the mounting table 12 as a lower electrode. You may make it the structure which connects a 2 MHz high frequency power supply. In this case, a high pass filter (HPF) for passing a high frequency (60 MHz) from the shower head 116 side to the ground is electrically connected to the mounting table 12, and a high frequency (2 MHz from the mounting table 12 side is connected to the shower head 116. ) Is preferably electrically connected to a low pass filter (LPF) for passing through the ground.

このプラズマ処理装置において、エッチングを行うには、先ずゲートバルブ108を開状態にして加工対象の半導体ウエハWをチャンバ90内に搬入し、載置台12の上に載置する。次いで、直流電源134より直流電圧を静電チャック130の電極130aに印加して、半導体ウエハWを静電チャック130上に固定する。そして、後述するように載置台12の温度制御を行い、更に伝熱ガス供給部136からの伝熱ガスを静電チャック130の上面と半導体ウエハWの裏面に供給する。その後、処理ガス供給部124よりエッチングガス(一般に混合ガス)を所定の流量および流量比でチャンバ90内に導入し、排気装置106によりチャンバ90内の圧力を設定値にしたうえで、高周波電源110より所定のパワーで高周波を載置台12に供給する。シャワーヘッド116より吐出されたエッチングガスはプラズマ生成空間PS内で放電してプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハWの主面がエッチングされる。   In order to perform etching in this plasma processing apparatus, first, the gate valve 108 is opened, and the semiconductor wafer W to be processed is loaded into the chamber 90 and mounted on the mounting table 12. Next, a DC voltage is applied from the DC power source 134 to the electrode 130 a of the electrostatic chuck 130 to fix the semiconductor wafer W on the electrostatic chuck 130. Then, the temperature of the mounting table 12 is controlled as will be described later, and the heat transfer gas from the heat transfer gas supply unit 136 is supplied to the upper surface of the electrostatic chuck 130 and the back surface of the semiconductor wafer W. Thereafter, an etching gas (generally a mixed gas) is introduced into the chamber 90 from the processing gas supply unit 124 at a predetermined flow rate and flow rate ratio, the pressure in the chamber 90 is set to a set value by the exhaust device 106, and the high-frequency power source 110. A high frequency is supplied to the mounting table 12 with a predetermined power. The etching gas discharged from the shower head 116 is discharged into plasma in the plasma generation space PS, and the main surface of the semiconductor wafer W is etched by radicals and ions generated by the plasma.

上記のようなプラズマエッチングにおいて、この実施形態における載置台温度制御技術を用いてエッチング特性を制御する方法の例を幾つか説明する。   In the plasma etching as described above, some examples of methods for controlling etching characteristics using the mounting table temperature control technique in this embodiment will be described.

プラズマ処理装置においては、プロセスの種類や装置構造により、載置台上で被処理基板の温度分布が様々な影響を受ける。一般的には、プラズマやチャンバ壁からの熱輻射あるいは高密度電子等により、基板上の温度はエッジ部の方が中心部領域よりも高くなる傾向がある。上記のように、本発明によれば、温度制御モード(A)を適用することによって、半導体ウエハW表面の温度を均一にすることができるようになる。   In the plasma processing apparatus, the temperature distribution of the substrate to be processed is affected variously on the mounting table by the type of process and the apparatus structure. Generally, the temperature on the substrate tends to be higher at the edge portion than at the central portion due to plasma, thermal radiation from the chamber wall, high density electrons, or the like. As described above, according to the present invention, the temperature of the surface of the semiconductor wafer W can be made uniform by applying the temperature control mode (A).

すなわち、上記のように、載置台12の温度制御においてモード(A)(図4および図5)を選択することで、載置台12において周辺部よりも内側(中心部領域)の温度を高くすることができる。これによって、図17に示すように、載置台12上の半導体ウエハWにおいては、中心部領域と周辺部領域とでほぼ均一(フラット)な温度分布を得ることができる。因みに、載置台12の流体通路22,24にほぼ等しい温度の冷媒を流すと、図18に示すように、載置台12において中心部領域と周辺部領域とがほぼ均一(フラット)な温度分布になり、それによって載置台12上の半導体ウエハWにおいてはプラズマやチャンバ壁からの熱輻射等により中心部領域よりも周辺部領域が高くなりやすい。   That is, as described above, by selecting the mode (A) (FIGS. 4 and 5) in the temperature control of the mounting table 12, the temperature on the inner side (center region) of the mounting table 12 is increased. be able to. Accordingly, as shown in FIG. 17, in the semiconductor wafer W on the mounting table 12, a substantially uniform (flat) temperature distribution can be obtained in the central region and the peripheral region. Incidentally, when a refrigerant having a temperature substantially equal to the fluid passages 22 and 24 of the mounting table 12 is flowed, the central region and the peripheral region of the mounting table 12 have a substantially uniform (flat) temperature distribution as shown in FIG. As a result, in the semiconductor wafer W on the mounting table 12, the peripheral region tends to be higher than the central region due to plasma, thermal radiation from the chamber wall, or the like.

次に、図19を参照して第2の例について説明する。この例は、半導体ウエハWの主面に形成された多層膜、たとえば2層構造の導電層を加工して微細幅の配線を形成する場合である。この場合には、温度制御モードをモード(B)(図6、図7)からモード(D)(図10、図11)に切り換えるシーケンスが有効である。   Next, a second example will be described with reference to FIG. In this example, a multilayer film formed on the main surface of the semiconductor wafer W, for example, a conductive layer having a two-layer structure is processed to form a fine width wiring. In this case, a sequence for switching the temperature control mode from mode (B) (FIGS. 6 and 7) to mode (D) (FIGS. 10 and 11) is effective.

この導電層のエッチングでは、エッチングガスとしてたとえば塩素系のハロゲン化物を含む混合ガスを使用する。そして、載置台12の温度制御においては、図19に示すように、最初はモード(B)により半導体ウエハW全体を所望の設定温度でほぼ均一な温度分布にする。その場合、高速昇温機能により、半導体ウエハWを高い応答速度で第1の設定温度(たとえば60゜C)まで昇温させることができる。この状態で、エッチングガスをチャンバ90内に導入し、高周波によりプラズマ励起し、上層の導電層を加工する。   In this conductive layer etching, a mixed gas containing, for example, a chlorine-based halide is used as an etching gas. In the temperature control of the mounting table 12, as shown in FIG. 19, first, the entire semiconductor wafer W is made to have a substantially uniform temperature distribution at a desired set temperature by the mode (B). In that case, the semiconductor wafer W can be raised to the first set temperature (for example, 60 ° C.) at a high response speed by the high-speed temperature raising function. In this state, an etching gas is introduced into the chamber 90 and plasma excitation is performed by high frequency to process the upper conductive layer.

続いて、エッチングガスの導入を一時止め、今度は、載置台12の温度制御をモード(B)からモード(D)に切り換える。この場合も、高速降温機能により、載置台12全体の温度をベース温度に相当する第2の設定温度(たとえば30℃)まで高速に降下させることができる。   Subsequently, the introduction of the etching gas is temporarily stopped, and this time the temperature control of the mounting table 12 is switched from the mode (B) to the mode (D). Also in this case, the temperature of the entire mounting table 12 can be lowered at a high speed to a second set temperature (for example, 30 ° C.) corresponding to the base temperature by the high speed temperature decreasing function.

このようにして、図19に示すように、モード(B)からモード(D)への切り換えにより半導体ウエハW全体も高速で降温する。この状態で、再度エッチングガスをチャンバ90内に導入しプラズマ励起して下層の導電層を加工する。こうして、高精度に寸法制御された積層配線を加工形成することができる。   In this way, as shown in FIG. 19, the temperature of the entire semiconductor wafer W is also lowered at a high speed by switching from the mode (B) to the mode (D). In this state, an etching gas is again introduced into the chamber 90 and plasma excitation is performed to process the lower conductive layer. In this way, a laminated wiring whose dimensions are controlled with high accuracy can be formed.

この他にも、プラズマ処理において種々の温度制御シーケンスが可能である。図20は、図19とは逆のシーケンスであり、最初にモード(D)の下で多層膜の一層目を加工し、次いでモード(B)の下で下層膜を加工する。この場合も、載置台12の温度をモード(D)における設定温度(たとえば30℃)からモード(B)における設定温度(たとえば60℃)まで高速に切り換えることができる。   In addition, various temperature control sequences are possible in the plasma processing. FIG. 20 shows a sequence reverse to that in FIG. 19. First, the first layer of the multilayer film is processed under mode (D), and then the lower layer film is processed under mode (B). Also in this case, the temperature of the mounting table 12 can be switched at high speed from the set temperature (for example, 30 ° C.) in the mode (D) to the set temperature (for example, 60 ° C.) in the mode (B).

図21に第3の例を示す。プラズマ処理装置においては、上記のように、載置台上の被処理基板は、プラズマ処理中にプラズマやチャンバ壁からの熱輻射あるいは高密度電子の入射を受ける。このことは、プラズマ処理の開始とともに、つまり高周波電極に対して高周波(RF)の給電を開始すると、図21の一点鎖線144で示すように基板の温度が上昇する方向に変動することを意味する。もっとも、載置台による温調も作用するため、一定の時定数の時間πが経過すれば基板の温度上昇(変動)は飽和して平衡温度TWに到達する。しかし、これでは、プラズマ処理の全期間を通じて基板の温度を設定処理温度(レシピの温度条件)に保つことはできず、プラズマ処理の再現性や歩留まりの点で信頼性は低い。 FIG. 21 shows a third example. In the plasma processing apparatus, as described above, the substrate to be processed on the mounting table receives plasma, thermal radiation from the chamber wall, or high-density electron incidence during the plasma processing. This means that when the plasma processing is started, that is, when high-frequency (RF) power supply is started with respect to the high-frequency electrode, the substrate temperature fluctuates in the direction of increasing as shown by a one-dot chain line 144 in FIG. . However, in order to act also temperature control by mounting table, the temperature rise of the substrate if the time π is the lapse of a certain time constant (variation) reaches the equilibrium temperature T W is saturated. However, in this case, the temperature of the substrate cannot be maintained at the set processing temperature (recipe temperature condition) throughout the plasma processing period, and the reliability is low in terms of reproducibility and yield of the plasma processing.

この点、本発明によれば、加熱ユニット16の急速昇降温機能を利用し、チャンバ10内に搬入された半導体ウエハWが載置台12の上に載置されてから所望のプラズマ処理が開始される前に、図21の実線148a,146で示すように加熱ユニット16の急速昇温機能により配管26を流れる冷媒を加熱して各半導体ウエハWnの温度を処理用の設定処理温度(TW)まで急速に立ち上げる。そして、プラズマ処理が開始してからそれ以降も処理が終了するまで半導体ウエハWnの温度が設定処理温度(TW)に実質的に保たれるように加熱ユニット16により配管26を流れる冷媒に対する加熱を図21の実線148bで示すように漸次的に弱める。こうして、プラズマ等からの入熱によるウエハ温度の変動(上昇)を補正することが可能であり、枚葉プラズマ処理の温度管理、再現性、歩留まりを向上させることができる。 In this regard, according to the present invention, a desired plasma process is started after the semiconductor wafer W carried into the chamber 10 is placed on the mounting table 12 by using the rapid temperature raising / lowering function of the heating unit 16. 21, the refrigerant flowing through the pipe 26 is heated by the rapid temperature raising function of the heating unit 16 as indicated by solid lines 148a and 146 in FIG. 21 to set the temperature of each semiconductor wafer Wn to the set processing temperature (T W ) for processing. Get up quickly. Then, the heating unit 16 heats the refrigerant flowing through the pipe 26 so that the temperature of the semiconductor wafer Wn is substantially maintained at the set processing temperature (T W ) until the processing is completed after the plasma processing is started. Is gradually weakened as shown by the solid line 148b in FIG. In this way, it is possible to correct wafer temperature fluctuation (rise) due to heat input from plasma or the like, and to improve the temperature management, reproducibility, and yield of the single wafer plasma processing.

上述した実施形態において温度制御モードを切り替えるシーケンスではチラーユニット14における冷媒のベース温度を一定に維持したが、本発明はベース温度を一定に保持する態様に限定されるものではない。チラーユニット14の加熱機38でベース温度を任意に変えることも可能であり、ベース温度の可変制御と加熱ユニット16の昇降温機能とを併用することで一層多様な温度制御を実現することができる。   In the above-described embodiment, the base temperature of the refrigerant in the chiller unit 14 is kept constant in the sequence for switching the temperature control mode. However, the present invention is not limited to an aspect in which the base temperature is kept constant. It is also possible to arbitrarily change the base temperature with the heater 38 of the chiller unit 14, and by using the variable control of the base temperature in combination with the temperature raising / lowering function of the heating unit 16, more various temperature controls can be realized. .

一例として、図22に、半導体ウエハWを3段階に降温させる例を示す。上記したように、チラーユニット14は熱容量が大きいうえ載置台12から相当離れた場所に配置されるため、チラーユニット14でベース温度を変更してから載置台12の温度が追従するまでに相当長い時間を要する(応答速度が遅い)。   As an example, FIG. 22 shows an example in which the temperature of the semiconductor wafer W is lowered in three stages. As described above, since the chiller unit 14 has a large heat capacity and is disposed at a position that is considerably away from the mounting table 12, it is considerably long after the base temperature is changed by the chiller unit 14 until the temperature of the mounting table 12 follows. It takes time (response speed is slow).

そこで、図22に示すように、第1段階では、ベース温度を比較的高い温度に設定し、加熱ユニット16をオン状態にして冷媒の温度をベース温度よりもさらに高い一定温度に保持する。こうして、半導体ウエハWの温度を第1の設定温度に保持する。次に、第2段階で、チラーユニット14でベース温度を一段低い基準温度に切り換える。しかし、このベース温度切り換えの時定数が大きいため、載置台12に供給される冷媒の温度が漸次的に低下し、それに伴い半導体ウエハWの温度も漸次的に低下してしまい、高速の温度切り換えはできない。そこで、第2段階では、加熱ユニット16の加熱動作をいったん止めて急速降温により半導体ウエハWの温度を第1の設定温度よりも低い第2の設定温度まで一気に下げる。それから、加熱ユニット16の加熱動作を再開させ、温調器54を通じて加熱温度をベース温度の時定数に合わせて緩やかに上昇させる。こうして、第2段階の期間中、半導体ウエハWは第2の設定温度に保持される。次に、ベース温度が新たな基準値に安定したところで、加熱ユニット16の加熱動作を止める。この急速降温により、半導体ウエハWの温度を第2の設定温度から新規ベース温度に対応した第3の設定温度まで一気に下げることができる。   Therefore, as shown in FIG. 22, in the first stage, the base temperature is set to a relatively high temperature, the heating unit 16 is turned on, and the temperature of the refrigerant is maintained at a constant temperature higher than the base temperature. Thus, the temperature of the semiconductor wafer W is maintained at the first set temperature. Next, in the second stage, the chiller unit 14 switches the base temperature to a lower reference temperature. However, since the time constant for switching the base temperature is large, the temperature of the refrigerant supplied to the mounting table 12 gradually decreases, and the temperature of the semiconductor wafer W also gradually decreases accordingly. I can't. Therefore, in the second stage, the heating operation of the heating unit 16 is temporarily stopped, and the temperature of the semiconductor wafer W is rapidly lowered to a second set temperature lower than the first set temperature by rapid temperature drop. Then, the heating operation of the heating unit 16 is restarted, and the heating temperature is gradually increased through the temperature controller 54 in accordance with the time constant of the base temperature. Thus, the semiconductor wafer W is held at the second set temperature during the second stage. Next, when the base temperature is stabilized at the new reference value, the heating operation of the heating unit 16 is stopped. By this rapid temperature decrease, the temperature of the semiconductor wafer W can be lowered at a stretch from the second set temperature to the third set temperature corresponding to the new base temperature.

以上のようにして、半導体ウエハWの温度を、第1段階ではたとえば90℃に、第2段階ではたとえば60℃に、第3段階ではたとえば30℃にそれぞれ保持して、たとえば3層膜のエッチング加工を高精度に行うことができる。あるいは、単層膜を所望の断面形状に加工することも可能になる。   As described above, the temperature of the semiconductor wafer W is maintained at, for example, 90 ° C. in the first stage, 60 ° C. in the second stage, and 30 ° C. in the third stage. Processing can be performed with high accuracy. Alternatively, the single layer film can be processed into a desired cross-sectional shape.

図23は、図22とは逆の温度制御シーケンスであり、半導体ウエハWを3段階に昇温させる例である。このシーケンスによれば、半導体ウエハWの温度を、第1段階ではたとえば30℃に、第2段階ではたとえば60℃に、第3段階ではたとえば90℃に保持することができ、図22の例と同様に多層膜のエッチング加工を高精度に行うことができる。   FIG. 23 shows a temperature control sequence opposite to that shown in FIG. 22, and shows an example in which the temperature of the semiconductor wafer W is raised in three stages. According to this sequence, the temperature of the semiconductor wafer W can be maintained, for example, at 30 ° C. in the first stage, 60 ° C. in the second stage, and 90 ° C. in the third stage. Similarly, the multilayer film can be etched with high accuracy.

図24に、制御部140(コントローラ20)の構成例を示す。この構成例の制御部140(コントローラ20)は、バス150を介して接続されたプロセッサ(CPU)152、メモリ(RAM)154、プログラム格納装置(HDD)156、フロッピドライブあるいは光ディスクなどのディスクドライブ(DRV)158、キーボードやマウスなどの入力デバイス(KEY)160、表示装置(DIS)162、ネットワーク・インタフェース(COM)164、および周辺インタフェース(I/F)166を有する。   FIG. 24 shows a configuration example of the control unit 140 (controller 20). The controller 140 (controller 20) of this configuration example includes a processor (CPU) 152, a memory (RAM) 154, a program storage device (HDD) 156, a disk drive such as a floppy drive or an optical disk connected via a bus 150 ( DRV) 158, an input device (KEY) 160 such as a keyboard and a mouse, a display device (DIS) 162, a network interface (COM) 164, and a peripheral interface (I / F) 166.

プロセッサ(CPU)152は、ディスクドライブ(DRV)158に装填されたFDあるいは光ディスクなどの記憶媒体168から所要のプログラムのコードを読み取って、HDD156に格納する。あるいは、所要のプログラムをネットワークからネットワーク・インタフェース164を介してダウンロードすることも可能である。そして、プロセッサ(CPU)152は、各段階または各場面で必要なプログラムのコードをHDD156からワーキングメモリ(RAM)154上に展開して各ステップを実行し、所要の演算処理を行って周辺インタフェース166を介して装置内の各部(特にチラーユニット14、加熱ユニット16、流路切換ユニット18等)を制御する。上記第1および第2の実施形態で説明した載置台温度制御方法を実施するためのプログラムは全てこのコンピュータシステムで実行される。   The processor (CPU) 152 reads a code of a required program from a storage medium 168 such as an FD or an optical disk loaded in the disk drive (DRV) 158 and stores it in the HDD 156. Alternatively, a required program can be downloaded from the network via the network interface 164. Then, the processor (CPU) 152 develops the code of the program necessary for each stage or each scene from the HDD 156 onto the working memory (RAM) 154, executes each step, performs necessary arithmetic processing, and performs the peripheral interface 166. Each part (especially chiller unit 14, heating unit 16, flow path switching unit 18 etc.) in the apparatus is controlled via All programs for executing the mounting table temperature control method described in the first and second embodiments are executed by this computer system.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments do not limit the present invention. Those skilled in the art can make various modifications and changes in specific embodiments without departing from the technical idea and technical scope of the present invention.

たとえば、流路切換ユニット18において、一組の電磁弁62,64を、第1の入口18aに接続された第1のポートと、第1および第2の出口18c,18dにそれぞれ接続された第2および第3のポートとを有する1つの方向切換弁に置き換えることもできる。また、一組の電磁弁66,68を、第2の入口18aに接続された第1のポートと、第1および第2の出口18c,18dにそれぞれ接続された第2および第3のポートとを有する1つの方向切換弁に置き換えることもできる。もっとも、その場合は、モード(C)、(F)を得ることはできないという制約がある。   For example, in the flow path switching unit 18, a pair of solenoid valves 62 and 64 are connected to a first port connected to the first inlet 18a and first and second outlets 18c and 18d, respectively. A single directional valve with two and third ports can be substituted. The set of solenoid valves 66 and 68 includes a first port connected to the second inlet 18a, and second and third ports connected to the first and second outlets 18c and 18d, respectively. It can also be replaced with one directional control valve having However, in that case, there is a restriction that the modes (C) and (F) cannot be obtained.

また、上記実施形態において加熱ユニット16に代えて、配管26の途中で冷媒を冷却する冷却ユニットを用いることも可能である。その場合には、たとえば、モード(A)によって載置台12上の半導体ウエハWの温度分布につき、図17のプロファイルを上下に反転させたようなプロファイルを得ることができる。あるいは、チラーユニット14よりベース温度で送出された冷媒を最初に載置台12の周辺部領域の冷媒通路24に流し、シリアルでその後に中心部領域22に流す方式も可能である。さらには、載置台12に、個別の入口と出口を有する冷媒通路を3系統以上設ける構成も可能である。   In the above embodiment, a cooling unit that cools the refrigerant in the middle of the pipe 26 can be used instead of the heating unit 16. In that case, for example, a profile in which the profile of FIG. 17 is inverted up and down can be obtained for the temperature distribution of the semiconductor wafer W on the mounting table 12 by the mode (A). Alternatively, it is also possible to use a system in which the refrigerant sent from the chiller unit 14 at the base temperature is first flowed to the refrigerant passage 24 in the peripheral region of the mounting table 12 and then serially flows to the central region 22. Furthermore, a configuration in which three or more refrigerant passages having individual inlets and outlets are provided on the mounting table 12 is also possible.

また、本発明は、上記実施形態におけるような平行平板型プラズマ処理装置以外にも、ヘリコン波プラズマ励起型の処理装置、ECR(Electron Cyclotron Resonance)プラズマ励起型の処理装置、μ波プラズマ励起型の処理装置、ICP(Inductively Coupled Plasma)プラズマ励起型の処理装置等にも同様に適用できる。また、エッチング装置以外に成膜装置などにも同様に適用でき、たとえば化学気相成長(CVD)装置、プラズマCVD装置、スパッタリング装置、MBE装置、蒸着装置等にも適用できる。さらに、本発明は、イオンミリング、FIBによる被処理物の加工、絶縁基板表面のプラズマ洗浄、あるいはプラズマクリーニング等にも同様に適用できるものである。   In addition to the parallel plate type plasma processing apparatus as in the above embodiment, the present invention includes a helicon wave plasma excitation type processing apparatus, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma excitation type processing apparatus, a μ wave plasma excitation type processing apparatus. The present invention can be similarly applied to a processing apparatus, an ICP (Inductively Coupled Plasma) plasma excitation type processing apparatus, and the like. In addition to the etching apparatus, the present invention can be similarly applied to a film forming apparatus, for example, a chemical vapor deposition (CVD) apparatus, a plasma CVD apparatus, a sputtering apparatus, an MBE apparatus, and a vapor deposition apparatus. Furthermore, the present invention can be similarly applied to ion milling, processing of an object to be processed by FIB, plasma cleaning of an insulating substrate surface, plasma cleaning, and the like.

また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るもではなく、フラツトパネル・ディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、CD基板などであってもよい。   In addition, the substrate to be processed in the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be various substrates for flat panel displays, photomasks, CD substrates, and the like.

本発明の一実施形態における載置台温度制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the mounting base temperature control apparatus in one Embodiment of this invention. 上記載置台温度制御装置の加熱ユニットにおけるインラインヒータの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the in-line heater in the heating unit of the said mounting base temperature control apparatus. 上記加熱ユニットにおける冷媒昇降温特性を示すグラフである。It is a graph which shows the refrigerant temperature raising / lowering characteristic in the said heating unit. 上記載置台温度制御装置において温度制御モード(A)を得るための各部の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of each part for obtaining temperature control mode (A) in the mounting base temperature control apparatus. 温度制御モード(A)における全体の流路系統を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the whole flow-path type | system | group in temperature control mode (A). 上記載置台温度制御装置において温度制御モード(B)を得るための各部の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of each part for obtaining the temperature control mode (B) in the above-mentioned pedestal temperature control apparatus. 温度制御モード(B)における全体の流路系統を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the whole flow-path type | system | group in temperature control mode (B). 上記載置台温度制御装置において温度制御モード(C)を得るための各部の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of each part for obtaining temperature control mode (C) in the said mounting base temperature control apparatus. 温度制御モード(C)における全体の流路系統を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the whole flow-path type | system | group in temperature control mode (C). 上記載置台温度制御装置において温度制御モード(D)を得るための各部の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of each part for obtaining temperature control mode (D) in the said mounting base temperature control apparatus. 温度制御モード(D)における全体の流路系統を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the whole flow-path type | system | group in temperature control mode (D). 上記載置台温度制御装置において温度制御モード(E)を得るための各部の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of each part for obtaining temperature control mode (E) in the above-mentioned pedestal temperature control apparatus. 温度制御モード(E)における全体の流路系統を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the whole flow-path type | system | group in temperature control mode (E). 上記載置台温度制御装置において温度制御モード(F)を得るための各部の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of each part for obtaining temperature control mode (F) in the above-mentioned pedestal temperature control apparatus. 温度制御モード(F)における全体の流路系統を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the whole flow-path type | system | group in temperature control mode (F). 本発明の一実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the plasma etching apparatus in one Embodiment of this invention. 一実施例における載置台および半導体ウエハの温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the mounting base and semiconductor wafer in one Example. 参考例における載置台および半導体ウエハの温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the mounting base in a reference example, and a semiconductor wafer. 一実施例における温度制御モード切り換えのシーケンスを示す図である。It is a figure which shows the sequence of the temperature control mode switching in one Example. 一実施例における温度制御モード切り換えのシーケンスを示す図である。It is a figure which shows the sequence of the temperature control mode switching in one Example. 一実施例における被処理体温度制御方法を示す図である。It is a figure which shows the to-be-processed object temperature control method in one Example. 一実施例における温度制御モード切り換えのシーケンスを示す図である。It is a figure which shows the sequence of the temperature control mode switching in one Example. 一実施例における温度制御モード切り換えのシーケンスを示す図である。It is a figure which shows the sequence of the temperature control mode switching in one Example. 実施例における制御部(コントローラ)の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part (controller) in an Example.

符号の説明Explanation of symbols

10 チャンバ
12 載置台
14 チラーユニット
16 加熱ユニット
18 流路切換ユニット
20 コントローラ
22 載置台の中心部領域の冷媒通路
24 載置台の周辺部領域の冷媒通路 温調器
26,28,30,32,58,60 配管
34 ポンプ
36 冷凍機
38 加熱機
40 インラインヒータ
42 電源
44 流量制御弁
54 温調器
62,64,66,68 開閉弁
90 チャンバ
110 高周波電源
124 処理ガス供給部
130 静電チャック
136 伝熱ガス供給部
140 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Chamber 12 Mounting stand 14 Chiller unit 16 Heating unit 18 Flow path switching unit 20 Controller 22 Refrigerant passage of central region of mounting base 24 Refrigerant passage of peripheral portion region of mounting base Temperature controller 26, 28, 30, 32, 58 , 60 Piping 34 Pump 36 Refrigerator 38 Heater 40 Inline heater 42 Power supply 44 Flow rate control valve 54 Temperature controller 62, 64, 66, 68 Open / close valve 90 Chamber 110 High frequency power supply 124 Processing gas supply unit 130 Electrostatic chuck 136 Heat transfer Gas supply unit 140 Control unit

Claims (22)

減圧下で被処理体に所望の処理を施す処理装置のチャンバ内で前記被処理体を載置する載置台の温度を制御するための載置台温度制御装置であって、
前記載置台に設けられたそれぞれ個別の入口および出口を有する第1および第2の冷媒通路と、
前記第1および第2の冷媒通路に冷媒を循環供給するために、前記第1の冷媒流路の入口に第1の流路を介して接続された送出口と、前記第2の冷媒流路の出口に第2の流路を介して接続された帰還口とを有し、前記帰還口に帰還した冷媒を基準温度に戻して前記送出口より送出する冷媒循環器と、
前記第1の流路の途中で冷媒の温度を前記基準温度から所望の設定温度まで上昇または降下させる冷媒温度制御部と、
前記第1の冷媒通路の出口に第3の流路を介して接続された第1のポートと、前記第1の流路の前記冷媒温度制御部よりも上流側に設けられた第1の流路分岐点に第4の流路を介して接続された第2のポートと、前記第2の冷媒通路の入口に第5の流路を介して接続された第3のポートと、前記第2の流路に設けられた第2の流路分岐点に第6の流路を介して接続された第4のポートとを有し、前記第1、第2、第3および第4のポートとの間で流路の導通、遮断および変更の可能な流路切換部と、
前記流路切換部内の前記流路の導通、遮断または変更を制御する流路制御部と
を有する載置台温度制御装置。
A mounting table temperature control device for controlling the temperature of a mounting table for mounting the object to be processed in a chamber of a processing apparatus that performs a desired process on the object to be processed under reduced pressure ,
First and second refrigerant passages each having a separate inlet and outlet provided in the mounting table;
In order to circulate and supply the refrigerant to the first and second refrigerant passages, the outlet connected to the inlet of the first refrigerant passage via the first passage, and the second refrigerant passage A refrigerant circulator having a return port connected to the outlet of the refrigerant through a second flow path, returning the refrigerant returned to the return port to a reference temperature and sending the refrigerant from the outlet.
A refrigerant temperature controller that raises or lowers the temperature of the refrigerant from the reference temperature to a desired set temperature in the middle of the first flow path;
A first port connected to an outlet of the first refrigerant passage via a third flow path, and a first flow provided upstream of the refrigerant temperature control unit of the first flow path. A second port connected to a road branch point via a fourth flow path, a third port connected to an inlet of the second refrigerant path via a fifth flow path, and the second port A fourth port connected to a second flow path branch point provided in the flow path via a sixth flow path, and the first, second, third and fourth ports, A flow path switching unit capable of conducting, blocking and changing the flow path between,
A mounting table temperature control device comprising: a channel control unit that controls conduction, blocking, or change of the channel in the channel switching unit.
前記流路切換部が、前記第1のポートと前記第3のポートとの間に接続された第1の開閉弁と、前記第1のポートと前記第4のポートとの間に接続された第2の開閉弁と、前記第2のポートと前記第3のポートとの間に接続された第3の開閉弁と、前記第2のポートと前記第4のポートとの間に接続された第4の開閉弁とを有し、
前記流路制御部が、前記第1、第2、第3および第4の開閉弁のオン・オフを制御する
請求項1に記載の載置台温度制御装置。
The flow path switching unit is connected between the first on-off valve connected between the first port and the third port, and between the first port and the fourth port. A second on-off valve, a third on-off valve connected between the second port and the third port, and a connection between the second port and the fourth port; A fourth on-off valve;
The flow path control unit controls on / off of the first, second, third and fourth on-off valves ;
The mounting table temperature control apparatus according to claim 1.
前記流路切換部が、前記第1のポートと前記第3および第4のポートとの間に接続された第1の方向切換弁と、前記第2のポートと前記第3および第4のポートとの間に接続された第2の方向切換弁とを有し、
前記流路制御部が、前記第1および第2の方向切換弁内のそれぞれの流路状態を制御する
請求項1に記載の載置台温度制御装置。
The flow path switching unit includes a first direction switching valve connected between the first port and the third and fourth ports, the second port, and the third and fourth ports. A second directional control valve connected between
The flow path control unit controls respective flow path states in the first and second directional control valves ;
The mounting table temperature control apparatus according to claim 1.
前記冷媒温度制御部が
前記第1の流路に取り付けられたインラインヒータと、
前記インラインヒータよりも下流側で前記第1の流路内の冷媒の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサによって検出される冷媒温度を前記設定温度に一致させるように前記インラインヒータの発熱量を制御する温度制御部と
を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の載置台温度制御装置。
The refrigerant temperature control unit,
An in-line heater attached to the first flow path;
A temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant in the first flow path downstream of the in-line heater;
And a temperature control unit for controlling the heating value of the in-line heater to match the refrigerant temperature detected in the setting temperature by the temperature sensor, the mounting table temperature according to any one of claims 1 to 3 Control device.
前記インラインヒータが、前記載置台に近い位置で前記第1の流路内の冷媒を加熱する請求項4に記載の載置台温度制御装置。 The in-line heater to heat the refrigerant in the first flow path at a position close to the mounting table, the mounting table temperature control device according to claim 4. 前記第1の流路の前記第1の流路分岐点よりも下流側に冷媒の流量を可変制御するための流量制御弁が設けられる請求項1〜5のいずれか一項に記載の載置台温度制御装置。 6. The mounting according to claim 1 , wherein a flow rate control valve for variably controlling the flow rate of the refrigerant is provided downstream of the first flow channel from the first flow channel branch point. Station temperature control device. 前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路は、前記載置台の中心に対して同心円状に配置されている請求項1〜6のいずれか一項に記載の載置台温度制御装置。 Wherein the first refrigerant passage second coolant passage is arranged concentrically with respect to the center of the mounting table, the mounting table temperature control device according to any one of claims 1 to 6. 前記第1の冷媒通路が前記載置台の中心部領域に設けられ、前記第2の冷媒通路が前記載置台の周辺部領域に設けられる請求項1〜7のいずれか一項に記載の載置台温度制御装置。 The first refrigerant passage is provided in the central region of the mounting table, wherein the second refrigerant passage provided in the peripheral region of the mounting table, the mounting according to any one of claims 1 to 7 Station temperature control device. 前記冷媒循環器が、冷媒を循環させるためのポンプと、帰還直後の冷媒を冷凍するための冷凍部と、冷凍後の冷媒を所定の基準温度まで加熱する加熱部とを有する請求項1〜8のいずれか一項に記載の載置台温度制御装置。 The refrigerant circulator has a pump for circulating a refrigerant, and a refrigeration unit for freezing the refrigerant immediately after feedback, and a heating unit for heating the refrigerant after the refrigeration to a predetermined reference temperature, claim 1 The mounting table temperature control device according to claim 8. 減圧下で被処理体に所望の処理を施す処理装置のチャンバ内で被処理体を載置する載置台に設けられた第1および第2の冷媒通路に冷媒循環器より冷媒を循環供給させて前記載置台の温度を制御する載置台温度制御方法であって、
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを並列に接続し、前記冷媒循環器より基準温度で送出された冷媒のうち一部を前記基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから前記第1の冷媒通路に流し、残りを実質的に前記基準温度のまま前記第2の冷媒通路に流して前記載置台の温度制御を行う第1の温度制御モードと
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを並列に接続し、前記冷媒循環器より送出された冷媒のうち一部を実質的に前記基準温度のまま前記第1の冷媒通路に流し、残りを実質的に前記基準温度のまま前記第2の冷媒通路に流して前記載置台の温度制御を行う第2の温度制御モードとを有し、
前記被処理体の加工条件に応じて前記第1の温度制御モードと前記第2の温度制御モードとの間で切り換えを行う
載置台温度制御方法。
Refrigerant is circulated and supplied from a refrigerant circulator to first and second refrigerant passages provided on a mounting table for mounting the object to be processed in a chamber of a processing apparatus that performs a desired process on the object to be processed under reduced pressure. A mounting table temperature control method for controlling the temperature of the mounting table described above,
A part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator at a reference temperature by connecting the first refrigerant passage and the second refrigerant passage in parallel between the outlet and the return outlet of the refrigerant circulator. The temperature is raised or lowered from the reference temperature to a desired set temperature and then flowed to the first refrigerant passage, and the rest is caused to flow to the second refrigerant passage substantially at the reference temperature to control the temperature of the mounting table. a first temperature control mode of performing,
The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in parallel between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and a part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is substantially And the second temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table by flowing the remaining temperature in the first refrigerant passage at the reference temperature and flowing the remaining flow in the second refrigerant passage at the reference temperature substantially. Have
Switching between the first temperature control mode and the second temperature control mode according to the processing conditions of the object to be processed ,
Mounting table temperature control method.
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器の送出された冷媒のうち一部を前記基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから前記第1および第2の冷媒通路に順次流し、残りをバイパスさせて前記載置台の温度制御を行う第3の温度制御モードをさらに有し、
前記被処理体の加工条件に応じて前記第1の温度制御モードと前記第2の温度制御モードと前記第3の温度制御モードとの間で切り換えを行う
請求項10に記載の載置台温度制御方法。
The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and a part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is used as the reference. A third temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table by further flowing the first and second refrigerant passages sequentially after raising or lowering the temperature to a desired set temperature and bypassing the rest;
Switching between the first temperature control mode, the second temperature control mode, and the third temperature control mode according to the processing conditions of the object to be processed .
The mounting table temperature control method according to claim 10 .
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器より送出された冷媒の全部を前記基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから前記第1および第2の流体通路に順次流して前記載置台の温度制御を行う第4の温度制御モードをさらに有し、
前記被処理体の加工条件に応じて前記第1の温度制御モードと前記第2の温度制御モードと前記第4の温度制御モードとの間で切り換えを行う
請求項10に記載の載置台温度制御方法。
The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and all of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is reduced from the reference temperature. A fourth temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table by sequentially flowing through the first and second fluid passages after raising or lowering the temperature to a desired set temperature;
Switching between the first temperature control mode, the second temperature control mode, and the fourth temperature control mode according to the processing conditions of the object to be processed .
The mounting table temperature control method according to claim 10 .
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器より送出された冷媒のうち一部を実質的に前記基準温度のまま前記第1および第の冷媒通路に順次流し、残りをバイパスさせて前記載置台の温度制御を行う第5の温度制御モードをさらに有し、
前記被処理体の加工条件に応じて前記第1の温度制御モードと前記第2の温度制御モードと前記第5の温度制御モードとの間で切り換えを行う
請求項10に記載の載置台温度制御方法。
The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and a part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is substantially A fifth temperature control mode for sequentially flowing the first and second refrigerant passages at the reference temperature and bypassing the rest to control the temperature of the mounting table,
Switching between the first temperature control mode , the second temperature control mode, and the fifth temperature control mode according to the processing conditions of the object to be processed .
The mounting table temperature control method according to claim 10 .
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器の送出された冷媒の全部を実質的に前記基準温度のまま前記第1および第2の冷媒通路に順次流して前記載置台の温度制御を行う第6の温度制御モードをさらに有し、
前記被処理体の加工条件に応じて前記第1の温度制御モードと前記第2の温度制御モードと前記第6の温度制御モードとの間で切り換えを行う
請求項10に記載の載置台温度制御方法。
The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and substantially all of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is substantially A sixth temperature control mode for sequentially controlling the temperature of the mounting table by sequentially flowing the first and second refrigerant passages at a reference temperature;
Switching between the first temperature control mode, the second temperature control mode, and the sixth temperature control mode according to the processing conditions of the object to be processed .
The mounting table temperature control method according to claim 10 .
減圧下で被処理体に所望の処理を施す処理装置のチャンバ内で前記被処理体を載置する載置台に設けられた第1および第2の冷媒通路に冷媒循環器より冷媒を循環供給させて前記載置台の温度を制御する載置台温度制御方法であって、
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを並列に接続し、前記冷媒循環器より基準温度で送出された冷媒のうち一部を前記基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから前記第1の冷媒通路に流し、残りを実質的に前記基準温度のまま前記第2の冷媒通路に流して前記載置台の温度制御を行う第1の温度制御モードと、
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを並列に接続し、前記冷媒循環器より送出された冷媒のうち一部を実質的に前記基準温度のまま前記第1の冷媒通路に流し、残りを実質的に前記基準温度のまま前記第2の冷媒通路に流して前記載置台の温度制御を行う第2の温度制御モードと、
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器の送出された冷媒のうち一部を前記基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから前記第1および第2の冷媒通路に順次流し、残りをバイパスさせて前記載置台の温度制御を行う第3の温度制御モードと、
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器より送出された冷媒の全部を前記基準温度より所望の設定温度まで上昇または降下させてから前記第1および第2の流体通路に順次流して前記載置台の温度制御を行う第4の温度制御モードと、
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器より送出された冷媒のうち一部を実質的に前記基準温度のまま前記第1および第の冷媒通路に順次流し、残りをバイパスさせて前記載置台の温度制御を行う第5の温度制御モードと
前記冷媒循環器の送出口と帰還口との間で前記第1の冷媒通路と前記第2の冷媒通路とを直列に接続し、前記冷媒循環器の送出された冷媒の全部を実質的に前記基準温度のまま前記第1および第2の冷媒通路に順次流して前記載置台の温度制御を行う第6の温度制御モードのうち、
前記第1のモードまたは前記第2のモードのいずれかと、前記第3のモード、前記第4のモード、前記第5のモードまたは前記第6のモードのいずれかとの間で切り換えを行う載置台温度制御方法。
Refrigerant is circulated and supplied from a refrigerant circulator to first and second refrigerant passages provided on a mounting table for mounting the object to be processed in a chamber of a processing apparatus that performs a desired process on the object to be processed under reduced pressure. A mounting table temperature control method for controlling the temperature of the mounting table described above,
A part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator at a reference temperature by connecting the first refrigerant passage and the second refrigerant passage in parallel between the outlet and the return outlet of the refrigerant circulator. The temperature is raised or lowered from the reference temperature to a desired set temperature and then flowed to the first refrigerant passage, and the rest is caused to flow to the second refrigerant passage substantially at the reference temperature to control the temperature of the mounting table. A first temperature control mode for performing
The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in parallel between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and a part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is substantially A second temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table by flowing the remaining temperature in the first refrigerant passage at the reference temperature and flowing the remainder in the second refrigerant passage at the reference temperature substantially;
The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and a part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is used as the reference. A third temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table described above by sequentially flowing the first and second refrigerant passages after raising or lowering the temperature to a desired set temperature and bypassing the rest;
The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and all of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is reduced from the reference temperature. A fourth temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table by sequentially flowing through the first and second fluid passages after raising or lowering to a desired set temperature;
The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and a part of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is substantially A fifth temperature control mode for controlling the temperature of the mounting table by sequentially flowing the first and second refrigerant passages at the reference temperature and bypassing the rest ,
The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are connected in series between the outlet and the return port of the refrigerant circulator, and substantially all of the refrigerant sent from the refrigerant circulator is substantially Among the sixth temperature control modes for controlling the temperature of the mounting table by sequentially flowing the first and second refrigerant passages while maintaining the reference temperature,
Switching between either the first mode or the second mode and any of the third mode, the fourth mode, the fifth mode, or the sixth mode ; Mounting table temperature control method.
被処理体を載置する載置台を収容する減圧可能なチャンバと、
前記載置台の温度を制御するための請求項1〜9のいずれか一項に記載の載置台温度制御装置と、
前記チャンバ内を排気するための排気部と、
前記チャンバ内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と
を有する処理装置。
A chamber capable of depressurization for accommodating a mounting table for mounting the object to be processed;
The mounting table temperature control device according to any one of claims 1 to 9 for controlling the temperature of the mounting table,
An exhaust section for exhausting the chamber;
A processing gas supply unit configured to supply a processing gas into the chamber.
前記チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成または供給するためのプラズマ源を有する請求項16に記載の処理装置。 Having a plasma source for generating or supplying a plasma of the process gas into said chamber, the processing apparatus according to claim 16. 前記載置台に第1の高周波を給電するための第1の高周波給電部を有する請求項17に記載の処理装置。 The processing apparatus of Claim 17 which has a 1st high frequency electric power feeding part for electrically feeding a 1st high frequency to the mounting table. 前記チャンバ内で前記載置台と対向する対向電極と、前記対向電極に第2の高周波を給電するための第2の高周波給電部を有する請求項17または請求項18に記載の処理装置。 A counter electrode facing the mounting table in said chamber, said counter electrode having a second high-frequency power supply portion for supplying the second high-frequency, processing apparatus according to claim 17 or claim 18. 前記載置台が、前記被処理体を静電吸着するための静電チャックと、前記被処理体の裏面と載置面との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給路とを有する請求項1619のいずれか一項に記載の処理装置。 The mounting table includes an electrostatic chuck for electrostatically adsorbing the object to be processed, and a heat transfer gas supply path for supplying a heat transfer gas between a back surface and a mounting surface of the object to be processed . processing apparatus according to any one of claims 16-19. 被処理体に対して所望のプラズマ処理が開始される前に、前記冷媒温度制御部により前記第1の流路を流れる冷媒を加熱して前記被処理体の温度を処理用の設定処理温度まで立ち上げ、
前記プラズマ処理が開始してからそれ以降も処理が終了するまで前記被処理体の温度が前記設定処理温度に実質的に保たれるように前記冷媒温度制御部により前記第1の流路を流れる冷媒に対する加熱を漸次的に弱める
請求項1720のいずれか一項に記載の処理装置。
Before a desired plasma process is started on the object to be processed, the refrigerant flowing through the first flow path is heated by the refrigerant temperature control unit to bring the temperature of the object to be processed to a set processing temperature for processing. Launch,
The coolant temperature control section causes the first flow path to flow so that the temperature of the object to be processed is substantially maintained at the set processing temperature from the start of the plasma processing to the end of the processing thereafter. Gradually reduce heating to the refrigerant ,
Processing apparatus according to any one of claims 17-20.
コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項10〜15のいずれか一項に記載の載置台温度制御方法が行われるように、コンピュータに載置台温度制御装置を制御させることを特徴とする制御プログラム。A control program that operates on a computer and causes the computer to control the mounting table temperature control device so that the mounting table temperature control method according to any one of claims 10 to 15 is performed at the time of execution. .
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