JP6807217B2 - ステージ及び基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、ステージ及び基板処理装置に関する。
基板処理装置は、減圧可能な処理容器内において基板を支持するためのステージを有している。ステージは、基板の温度を制御する機能を有している。このようなステージの一例は、特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載のステージは、基板を静電吸着する静電チャックを備えている。静電チャックの下面には、接着層を介して冷却プレートが接着されている。冷却プレートには、冷媒を循環させるための流路が形成されている。このステージは、冷却プレート内に形成された流路に冷媒を循環させることで、静電チャック上に支持された基板の温度を制御している。
特開２００４−１０４１１３号公報
しかしながら、一般的に接着層の材料の熱伝導率は低い。したがって、特許文献１に記載のステージのように静電チャックと冷却プレートとの間に接着層が介在していると、静電チャックと冷却プレートとの間の熱交換の効率が低くなる。したがって、本技術分野では、ステージにおける熱交換媒体と静電チャックとの間の熱交換の効率を高めることが要請されている。
一態様に係るステージは、熱交換器と、熱交換器上に設けられ、互いに対向する第１の主面及び第２の主面を有するプレートであり、その板厚方向に延びる複数の貫通孔が形成された、該プレートと、基板が載置される表面及び裏面を有する静電チャックであり、裏面が第１の主面に接着された、該静電チャックと、を備え、熱交換器は、複数の貫通孔に対して露出する裏面の複数の領域に対面する複数の開口端をそれぞれ提供する複数の第１の管と、複数の貫通孔にそれぞれ連通する複数の第２の管と、を含む、該熱交換器と、を備える。
上記一態様に係るステージにおいて複数の第１の管に熱交換媒体が供給された場合には、その熱交換媒体は複数の第１の管の開口端から吐出される。複数の開口端から吐出された熱交換媒体は、当該複数の開口端に対面する静電チャックの裏面の複数の領域に接触する。当該複数の領域に供給された熱交換媒体は、第２の管を介して排出される。このように、本ステージでは、静電チャックの裏面に対して熱交換媒体が直接接触するので、静電チャックと熱交換媒体との間で高い効率で熱交換をすることができる。
一実施形態では、複数の開口端は、複数の貫通孔の内部にそれぞれ配置されていてもよい。
一実施形態では、プレートは、ステンレスから構成されていてもよい。ステンレスは熱伝導率が低いので、この実施形態では、静電チャックの熱がプレートを介して逃げることを抑制することができる。
一実施形態では、プレートは、チタン含有材料から構成されていてもよい。チタン含有材料は熱伝導率及び抵抗率が低いので、この実施形態では、静電チャックの熱がプレートを介して逃げることを抑制することができると共に、プレートを高周波電極として利用するときに電力の損失を小さくすることができる。
一実施形態では、プレートは、アルミニウムから構成されていてもよい。アルミニウムは抵抗率が低いので、この実施形態では、プレートを高周波電極として利用するときに電力の損失を小さくすることができる。
一実施形態では、プレートは、複数の貫通孔が形成された第１の領域と、第１の領域の外周を囲むように第１の領域に連続する第２の領域とを有し、熱交換器は、複数の第１の管及び複数の第２の管が形成された第１の領域と、第１の領域の外周を囲むように第１の領域に連続する第２の領域とを有し、プレートの第２の領域と熱交換器の第２の領域との間には、プレートの第２の領域と熱交換器の第２の領域との間の隙間を封止するＯリングが挟持されていてもよい。この実施形態では、Ｏリングによってプレートの第２の領域と熱交換器の第２の領域との間の隙間が封止されるので、熱交換媒体が当該隙間から漏出することを防止することができる。
一実施形態では、第１の主面におけるプレートの面積は、第１の主面と第２の主面との間の第１の主面に平行な断面におけるプレートの面積より大きくてもよい。この実施形態では、プレートの静電チャックに対する接着領域の面積を大きくできるので、静電チャックをプレート上に安定的に支持することができる。
一実施形態では、複数の貫通孔が第１の主面の側の該複数の貫通孔それぞれの一方の開口と第２の主面の側の該複数の貫通孔それぞれの他方の開口との間の途中から該一方の開口に向かって徐々に狭くなるように、プレートの表面のうち複数の貫通孔を画成するプレートの壁面は、第１の主面と該壁面との境界を含む一部領域において湾曲していてもよい。この実施形態では、複数の貫通孔内を流れる熱交換媒体が湾曲面に沿って流れることになるので、複数の貫通孔内の熱交換媒体の流れを滑らかにすることができる。
一態様に係る基板処理装置は、チャンバを提供するチャンバ本体と、チャンバ内に設けられた、上記ステージであり、媒体温度調節器から供給される熱交換媒体を複数の第１の管から吐出し、該複数の第１の管から吐出された熱交換媒体を複数の第２の管を介して媒体温度調節器に戻すように構成された該ステージと、を備える。この基板処理槽によれば、静電チャックと熱交換媒体との間で高い効率で熱交換をすることができるので、静電チャックの温度制御性を改善することができる。
本発明の一態様及び種々の実施形態によれば、熱交換媒体と静電チャックとの間の熱交換の効率を高めることができる。
一実施形態に係る基板処理装置の縦断面図である。 一実施形態に係るステージを概略的に示す分解斜視図である。 一実施形態に係るステージの一部を拡大して示す断面図である。 一実施形態に係るプレートの斜視図である。 一実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 図６の（ａ）は、熱交換器のセル部の平面図であり、図６の（ｂ）はセル部の斜視図であり、図６の（ｃ）はセル部の別の斜視図である。 一実施形態に係る流路部の斜視図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととし、同一又は相当の部分に対する重複した説明は省略する。また、各図面の寸法比率は、必ずしも実際の寸法比率とは一致していない。
まず、一実施形態の基板処理装置について説明する。図１は、一実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。図１では、一実施形態に係る基板処理装置が、部分的に破断された状態で示されている。図１に示す基板処理装置５０は、容量結合型のプラズマ処理装置である。
基板処理装置５０は、チャンバ本体５２を備えている。チャンバ本体５２は、略円筒形状を有している。チャンバ本体５２は、その内部空間をチャンバ５２ｃとして提供している。チャンバ本体５２は、アルミニウムといった金属から形成されている。チャンバ本体５２のチャンバ５２ｃ側の表面には、耐プラズマ性の膜が形成されている。この膜は、酸化アルミニウム又は酸化イットリウムから形成されている。チャンバ本体５２は接地されている。
チャンバ本体５２の底部上には、ステージＳＴが配置されている。ステージＳＴは、その上に載置された基板Ｗを支持するよう構成されている。ステージＳＴは、静電チャック１０、プレート１２及び熱交換器１６を備えている。なお、ステージＳＴの詳細については、後述する。
基板処理装置５０は、上部電極６０を更に備えている。上部電極６０は、チャンバ５２ｃ内の空間を介してステージＳＴの上方に設けられている。上部電極６０は、部材６２を介して、チャンバ本体５２の上部に支持されている。上部電極６０は、電極板６４及び支持体６６を含み得る。電極板６４は、チャンバ５２ｃに面している。電極板６４には、複数のガス吐出孔６４ａが形成されている。電極板６４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。一実施形態では、電極板６４は、接地されている。なお、電極板６４が接地される場合には、部材６２は導電性を有し、同様に接地される。一方、後述するように上部電極６０に高周波電源が接続される場合には、部材６２として絶縁性を有する部材が用いられる。
支持体６６は、電極板６４を着脱自在に支持する部材である。支持体６６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成され得る。支持体６６は、水冷構造を有し得る。支持体６６の内部には、ガス拡散室６６ａ及び複数の孔６６ｂが設けられている。複数の孔６６ｂは、ガス拡散室６６ａから下方に延びて、複数のガス吐出孔６４ａにそれぞれ接続している。また、支持体６６には、ポート６６ｃが形成されている。ポート６６ｃは、ガス拡散室６６ａに接続されている。ポート６６ｃには、ガス供給管６８が接続されている。
ガス供給管６８には、一以上のバルブ７２及び一以上の流量制御器７４を介して、一以上のガスソース７０が接続されている。なお、一以上の流量制御器７４の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。一以上のガスソース７０は、基板処理装置５０での基板処理に用いられる処理ガスのソースである。一以上のガスソース７０からの処理ガスは、ガス供給管６８、ガス拡散室６６ａ、複数の孔６６ｂ、及び、複数のガス吐出孔６４ａを介してチャンバ５２ｃに吐出される。
チャンバ本体５２の側壁には、基板Ｗをチャンバ５２ｃに搬入し、又は、基板Ｗをチャンバ５２ｃから搬出するための開口５２ｐが形成されている。この開口５２ｐは、ゲートバルブ５２ｇによって開閉可能となっている。また、チャンバ本体５２の側壁とステージＳＴとの間には、排気路が形成されている。排気路の途中には、バッフル板５１が設けられている。バッフル板５１には、その板厚方向に貫通する複数の孔が形成されている。
バッフル板５１の下方においてチャンバ本体５２の底部には、排気口５２ｅが設けられている。排気口５２ｅには、排気管５３を介して排気装置８０が接続されている。排気装置８０は、圧力制御器、及び、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。
基板処理装置５０は、高周波電源４４、整合器４５、高周波電源４６、及び、整合器４７を備えている。高周波電源４４は、プラズマ生成用の高周波を出力する電源である。高周波電源４４によって出力される高周波の周波数は、２７ＭＨｚ以上の周波数であり、例えば４０ＭＨｚである。高周波電源４４は、整合器４５を介してプレート１２に接続されている。高周波電源４４によって出力される高周波は、整合器４５を介してプレート１２に供給される。整合器４５は、高周波電源４４の負荷側のインピーダンスを高周波電源４４の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を含んでいる。なお、高周波電源４４は、整合器４５を介して上部電極６０に接続されていてもよい。
高周波電源４６は、基板Ｗにイオンを引き込むための高周波を出力する電源である。高周波電源４６によって出力される高周波の周波数は、１３．５６ＭＨｚ以下の周波数であり、例えば３ＭＨｚである。高周波電源４６は、整合器４７を介してプレート１２に接続されている。高周波電源４６によって出力される高周波は、整合器４７を介してプレート１２に供給される。整合器４７は、高周波電源４６の負荷側のインピーダンスを高周波電源４６の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を含んでいる。
一実施形態において、基板処理装置５０は、制御装置Ｃｎｔを更に備えている。制御装置Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり得る。制御装置Ｃｎｔは、基板処理装置５０の各部、例えば電源系やガス供給系、駆動系等を制御する。この制御装置Ｃｎｔでは、入力装置を用いて、オペレータが基板処理装置５０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、この制御装置Ｃｎｔでは、表示装置により、基板処理装置５０の稼働状況を可視化して表示すことができる。また、制御装置Ｃｎｔの記憶部には、基板処理装置５０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラム、及び、処理レシピが記憶されている。
図１、図２及び図３を参照して、ステージＳＴについて詳細に説明する。図２は、ステージＳＴの分解斜視図である。図３は、ステージＳＴの一部を拡大して示す断面図である。
静電チャック１０は、略円盤形状を有している。図１に示すように、静電チャック１０は、互いに対向する表面１０ａ及び裏面１０ｂを含んでいる。表面１０ａ上には、基板Ｗが載置される。静電チャック１０は、導電膜である電極１０ｅを一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。この一対の絶縁層又は絶縁シートは、例えばセラミックから構成されている。電極１０ｅには、直流電源５８が電気的に接続されている。静電チャック１０は、直流電源５８からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力により表面１０ａ上の基板Ｗを当該静電チャックに引きつけて基板Ｗを保持することができる。
静電チャック１０の下方には、金属製のプレート１２が設けられている。プレート１２は、略円盤形状をなしており、静電チャック１０を支持する。以下、図３及び図４を参照してプレート１２について詳細に説明する。図４は、プレート１２の斜視図である。図４に示すように、プレート１２は、互いに対向する第１の主面１２ａ及び第２の主面１２ｂを有している。一実施形態では、プレート１２は、主部（第１の領域）１２２とフランジ部（第２の領域）１２４を含み得る。主部１２２は、略円形の平面形状を有する部分である。フランジ部１２４は、環状の平面形状を有する部分であり、主部１２２の外周を囲むように主部１２２に連続している。プレート１２の主部１２２には、第１の主面１２ａと第２の主面１２ｂとの対向方向に平行な方向、即ち、プレート１２の板厚方向に延びる複数の貫通孔１２ｈが形成されている。複数の貫通孔１２ｈの各々は、平面視において、プレート１２の中心から外側に向かうにつれてその幅が広くなる略矩形の平面形状を有し得る。複数の貫通孔１２ｈは、それらが互いに内包しないように静電チャック１０の下方において２次元的に配列されている。複数の貫通孔１２ｈの上部開口（第１の主面１２ａ側の開口）は、静電チャック１０によって閉じられている。複数の貫通孔１２ｈの下部開口（第２の主面１２ｂ側の開口）は、開放されている。なお、複数の貫通孔１２ｈの平面形状は、矩形に限られず、円形又は三角形、六角形といった多角形をなしていてもよい。
図３に示すように、静電チャック１０の裏面１０ｂは、接着層１５を介してプレート１２の第１の主面１２ａに接着されている。即ち、静電チャック１０の裏面１０ｂに対面するプレート１２の表面上の領域であって、複数の貫通孔１２ｈが形成されていない領域が静電チャック１０の裏面１０ｂに対して接着される接着領域となっている。静電チャック１０の裏面１０ｂ上の領域のうちプレート１２の第１の主面１２ａに接着されない複数の領域１１は、複数の貫通孔１２ｈに対して露出している。
なお、一実施形態では、図３に示すように、プレート１２の表面のうち複数の貫通孔１２ｈを画成する壁面１３は、各貫通孔１２ｈの第１の主面１２ａ側の開口の面積が当該第１の主面１２ａ側の開口と第２の主面１２ｂ側の開口との間を通る第１の主面１２ａに平行な断面における各貫通孔１２ｈの断面積よりも小さくなるように、複数の貫通孔１２ｈを画成していてもよい。言い換えれば、第１の主面１２ａにおけるプレート１２の面積、即ち、静電チャック１０に対するプレート１２の接着領域の面積は、第１の主面１２ａと第２の主面１２ｂとの間の位置における第１の主面１２ａに平行な断面におけるプレート１２の主部１２２の面積より大きくなるように設定されている。第１の主面１２ａにおけるプレート１２の面積を大きくすることによって、静電チャック１０とプレート１２との間の接着面積を大きくすることができるので、静電チャック１０をプレート１２上に安定的に支持することができる。
また、一実施形態では、複数の貫通孔１２ｈが当該複数の貫通孔１２ｈの第１の主面１２ａ側の開口（一方の開口）と複数の貫通孔１２ｈの第２の主面１２ｂ側の開口（他方の開口）との途中から第１の主面１２ａ側の開口に向かって徐々に幅が狭くなるように、プレート１２の壁面１３は、第１の主面１２ａと当該壁面１３との境界を含む一部領域において湾曲していてもよい。このように、壁面１３が、第１の主面１２ａと当該壁面１３との境界の近傍で湾曲した形状を有していると、貫通孔１２ｈ内の熱交換媒体が湾曲面に沿って流れることになるので、貫通孔１２ｈ内の熱交換媒体の流れを滑らかにすることができる。
また、一実施形態では、ステージＳＴには接着層１５の外縁を覆うように膜１７が形成されていてもよい。膜１７は、例えば溶射によって形成されたＡｌ２Ｏ３の被膜である。膜１７は、チャンバ５２ｃ内に生成されたプラズマ又はラジカルによって接着層１５が劣化しないように接着層１５を保護する。
プレート１２の材料としては、種々の金属のうち一以上を採用することができる。一実施形態では、プレート１２はステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）から構成されていてもよい。ステンレスは熱伝導率が低いので、プレート１２がステンレスから構成されることにより、静電チャック１０の熱がプレート１２を介して逃げることを抑制することができる。別の実施形態では、プレート１２はアルミニウムから構成されていてもよい。アルミニウムは抵抗率が低いので、プレート１２がアルミニウムから構成されることにより、プレート１２を高周波電極して利用するときに電力の損失を小さくすることができる。別の実施形態では、プレート１２は、チタン含有材料（例えば、シリコン及びチタンを含む化合物）から構成されていてもよい。チタン含有材料は熱伝導率及び抵抗率が低いので、プレート１２がチタン含有材料から構成されることにより、静電チャック１０の熱がプレート１２を介して逃げることを抑制することができると共に、プレート１２を高周波電極して利用するときに電力の損失を小さくすることができる。
プレート１２の下方には、熱交換器１６が配置される。熱交換器１６は、略円盤形状を有しており、その上にプレート１２を支持している。以下、図３、図５及び図６を参照して熱交換器１６について説明する。図５は、熱交換器１６の斜視図である。図６の（ａ）は、図５に示す熱交換器のセル部の平面図であり、図６の（ｂ）はセル部の斜視図であり、図６の（ｃ）はセル部の別の斜視図である。
熱交換器１６は、複数の第１の管２２、複数の第２の管２４、及び、隔壁２０を含んでいる。一実施形態では、熱交換器１６は、主部（第１の領域）１６２とフランジ部（第２の領域）１６４を含み得る。主部１６２は、略円形の平面形状を有する領域である。フランジ部１６４は、環状の平面形状を有する領域であり、主部１６２の外周を囲むように主部１６２に連続している。図３に示すように、熱交換器１６のフランジ部１６４は、プレート１２のフランジ部１２４に対面するように配置されている。フランジ部１６４とフランジ部１２４との間にはＯリング２１が挟持されている。Ｏリング２１は、フランジ部１６４とフランジ部１２４との間で押圧されることで、フランジ部１６４とフランジ部１２４との間の隙間を封止する。
熱交換器１６の主部１６２は、複数のセル部１６ｃを提供している。複数のセル部１６ｃは、プレート１２の複数の貫通孔１２ｈの下方にそれぞれ配置されている。複数のセル部１６ｃの各々は、平面視において、熱交換器１６の中心から外側に向かうにつれてその幅が広くなる略矩形の平面形状を有し得る。複数のセル部１６ｃの各々は、平面視において略矩形の空間１６ｓを提供している。複数のセル部１６ｃによって提供される複数の空間１６ｓは、隔壁２０によって画成されている。複数の空間１６ｓは、複数の貫通孔１２ｈにそれぞれ連通するように、プレート１２の下方において２次元的に配列されている。なお、複数のセル部１６ｃの平面形状は、矩形に限られず、円形又は三角形、六角形といった多角形をなしていてもよい。
図５及び図６に示すように、複数のセル部１６ｃの各々は、複数の第１の管２２のうち一つ、及び、複数の第２の管２４のうち一つを含んでいる。各セル部１６ｃにおいて、第１の管２２は、空間１６ｓの中心線にその中心軸線が一致するように、延在している。複数の第１の管２２は、互いに平行に延在している。複数の第１の管２２の各々は、第１の開口端２２ａ及び第２の開口端２２ｂを有している。複数の第１の管２２の各々は、その第２の開口端２２ｂから第１の開口端２２ａまで、静電チャック１０に向けて延びている。複数の第１の管２２の第１の開口端２２ａは、対応する複数の空間１６ｓの上方にそれぞれ形成された複数の貫通孔１２ｈの内部にそれぞれ配置されている。これら複数の第１の開口端２２ａは、複数の貫通孔１２ｈの内部に露出する裏面１０ｂの複数の領域１１に対面する。
各セル部１６ｃにおいて、隔壁２０は、第１の管２２の外周面の周りに空間１６ｓを提供するよう、当該第１の管２２の外周面を囲んでいる。各セル部１６ｃにおいて、隔壁２０は、第１の開口端２２ａと第２の開口端２２ｂとの間で第１の管２２の外周面に接続して、第１の管２２の周りで空間１６ｓの底部を閉じている。各セル部１６ｃにおいて、隔壁２０は、空間１６ｓの底部と反対側で当該空間１６ｓを開口させている。また、各セル部１６ｃにおいて、第１の管２２の第２の開口端２２ｂは、空間１６ｓの外側に配置されている。複数の第１の管２２の各々は、後述する媒体温度調節器４２から供給される熱交換媒体をステージＳＴの内部において吐出するノズルとして機能する。
複数の第２の管２４の各々は、第１の開口端２４ａ及び第２の開口端２４ｂを有している。各セル部１６ｃにおいて、第２の管２４の第１の開口端２４ａは、当該第２の管２４の流路が空間１６ｓの底部に連通するよう、隔壁２０に接続されている。即ち、複数の第２の管２４は、空間１６ｓを介して複数の貫通孔１２ｈにそれぞれ連通している。各セル部１６ｃにおいて、第２の管２４の第２の開口端２４ｂは、空間１６ｓの外側に配置されている。各セル部１６ｃにおいて、第２の管２４は、第１の管２２から吐出されて空間１６ｓに戻された熱交換媒体を空間１６ｓの外部に排出するための管として機能する。
一実施形態では、熱交換器１６は、樹脂、セラミック、又は、金属を主成分として含む材料から形成され得る。熱交換器１６は、隣り合うセル部１６ｃの影響を抑制するために、低い熱伝導率を有する材料、例えば、セラミック又は樹脂から形成されていてもよい。熱交換器１６は、当該熱交換器１６の強度及び／又は熱伝導率を部分的に変更するために、部分的に異なる材料から形成されていてもよい。熱交換器１６は、例えば３Ｄプリンタを用いて形成され得る。
一実施形態では、図１及び図２に示すように、ステージＳＴは、ケース１４及び流路部１８を更に備えていてもよい。
ケース１４は、例えばステンレスといった金属によって構成されている。ケース１４は、側壁１４ａと底壁１４ｂとを有しており、その内部に収容空間１４ｓを画成している。側壁１４ａは、円筒形状を有しており、その上端面１４ｃでプレート１２を支持する。側壁１４ａには、供給管１４２及び回収管１４４が設けられている。供給管１４２は、側壁１４ａの径方向に沿って延びており、第１の開口１４６を介して収容空間１４ｓに連通している。回収管１４４は、側壁１４ａの径方向に沿って延びており、第２の開口１４８を介して収容空間１４ｓに連通している。収容空間１４ｓ内には、熱交換器１６及び流路部１８が収容される。側壁１４ａの上端面１４ｃには、該上端面１４ｃに沿って環状に延在するＯリング１９が設けられ得る。図３に示すように、Ｏリング１９は、プレート１２のフランジ部１２４とケース１４の上端面１４ｃとの間で挟持される。Ｏリング１９は、プレート１２のフランジ部１２４がケース１４にねじ２３で締結されることよって、フランジ部１２４と上端面１４ｃとの間で押圧され、収容空間１４ｓの内部を封止する。
次に、図７を参照して流路部１８について説明する。図７は、流路部１８の斜視図である。流路部１８は、収容空間１４ｓ内において熱交換器１６の下方に配置されており、熱交換器１６に熱交換媒体を供給するための流路、及び、熱交換器１６から熱交換媒体を回収するための流路を提供する。
図７に示すように、流路部１８は、略円柱形のブロック体であり、上面１８ａ及び側面１８ｂを有している。流路部１８には、複数の第１の流路（供給ライン）２６及び複数の第２の流路２８が形成されている。複数の第１の流路２６及び複数の第２の流路２８は、流路部１８の内部を貫通する小径の空洞によって構成されている。複数の第１の流路２６の各々は、一端部２６ａ及び他端部２６ｂを有しており、当該一端部２６ａと他端部２６ｂとの間で延在している。複数の第１の流路２６の一端部２６ａは、流路部１８の上面１８ａにおいて熱交換器１６の複数の第１の管２２にそれぞれ対応する位置に形成されている。これらの一端部２６ａは、複数の第１の管２２の第２の開口端２２ｂにそれぞれ接続される。複数の第１の流路２６の他端部２６ｂは、側面１８ｂに形成された第１の集合部２９に局所的に集められている。第１の集合部２９は、ケース１４の第１の開口１４６に対応する位置に形成されており、ケース１４内に収容された状態において第１の開口１４６に対面する。
複数の第２の流路２８の各々は、一端部２８ａ及び他端部２８ｂを有しており、当該一端部２８ａと他端部２８ｂとの間で延在している。複数の第２の流路２８の一端部２８ａは、流路部１８の上面１８ａにおいて第２の管２４の第２の開口端２４ｂにそれぞれ対応する位置に形成されている。これらの一端部２８ａは、複数の第２の管２４の第２の開口端２４ｂにそれぞれ接続される。複数の第２の流路２８の他端部２８ｂは、側面１８ｂに形成された第２の集合部３０に局所的に集められている。第２の集合部３０は、ケース１４の第２の開口１４８に対応する位置に形成されており、ケース１４内に収容された状態において第２の開口１４８に対面する。
複数の第１の流路２６及び複数の第２の流路２８は、互いに連通しない独立した流路として形成されている。一実施形態では、複数の第１の流路２６は互いに等しいコンダクタンスを有しており、複数の第２の流路２８は互いに等しいコンダクタンスを有している。ここで、コンダクタンスとは、流体の流れやすさを示す指標であり、流路の径、長さ及び屈曲率によって定まる値である。例えば、複数の第１の流路２６及び複数の第２の流路２８は、流路の長さに応じて流路の径及び屈曲率を調整することにより、互いのコンダクタンスが均一化される。なお、一実施形態では、流路部１８は、樹脂を主成分として構成され得る。このようにブロック状の流路部１８に複数の第１の流路２６及び複数の第２の流路２８を形成することにより、流路の径を最大化することができるので、第１の流路２６及び第２の流路２８のコンダクタンスを大きくすることができる。
図１に示すように、ケース１４の供給管１４２及び回収管１４４には、第１の配管４０ａ及び第２の配管４０ｂの一端がそれぞれ接続されている。第１の配管４０ａ及び第２の配管４０ｂの他端は、チャンバ本体５２の外部に設けられた媒体温度調節器４２の供給ポート及び回収ポートにそれぞれ接続されている。媒体温度調節器４２は、所定の温度に調整された熱交換媒体を供給ポートから出力すると共に、ステージＳＴから戻る熱交換媒体を回収ポートにおいて回収する。ステージＳＴには、第１の配管４０ａ及び第２の配管４０ｂを介して媒体温度調節器４２から所定温度の熱交換媒体が循環供給される。なお、熱交換媒体とは、プレート１２との熱の交換を目的としてステージＳＴ内を流通する流体であり、プレート１２から熱を吸収する冷媒、及び、プレート１２に熱を与える熱媒を含む。冷媒として利用される熱交換媒体としては、例えば冷却水、フッ素系液体が用いられる。また、熱交換媒体は、液体に限らず、気化熱を利用した相変化冷却や、ガスを用いたガス冷却であってよい。
媒体温度調節器４２から供給された熱交換媒体は、第１の配管４０ａ、供給管１４２、複数の第１の流路２６、複数の第１の管２２、複数の第２の管２４、複数の第２の流路２８、回収管１４４、第２の配管４０ｂを経て媒体温度調節器４２の回収ポートに戻される。このように循環される熱交換媒体の温度を制御することにより、静電チャック１０上に載置された基板Ｗの温度が制御される。なお、一実施形態では、媒体温度調節器４２は、互いに独立した複数の配管を介して複数の第１の流路２６と個別に接続されており、複数の第１の流路２６に供給される熱交換媒体の温度を独立して制御可能に構成されていてもよい。同様に、媒体温度調節器４２は、互いに独立した複数の流路を介して複数の第２の流路２８と個別に接続されていてもよい。この実施形態によれば、複数の第１の配管４０ａから吐出する熱交換媒体の温度を個別に制御することができる。
次に、図３を参照して熱交換媒体の流れについて説明する。媒体温度調節器４２によって第１の開口１４６からステージＳＴ内に供給された熱交換媒体は、流路部１８の複数の第１の流路２６を通過し、第２の開口端２２ｂを介して複数の第１の管２２に流入する。第２の開口端２２ｂから流入した熱交換媒体は、複数の第１の管２２に沿って上方に移動し、第１の開口端２２ａから吐出される。第１の開口端２２ａから吐出された熱交換媒体は、静電チャック１０の裏面１０ｂの複数の領域１１に接触する。複数の領域１１に接触した熱交換媒体は、静電チャック１０と熱交換を行う。熱交換を行った熱交換媒体は、壁面１３及び隔壁２０の表面に沿って下方に移動し、複数の第２の管２４の第２の開口端２４ｂから熱交換器１６の外部に排出される。熱交換器１６から排出された熱交換媒体は、複数の第２の流路２８及び第２の開口１４８を介して媒体温度調節器４２に戻される。
上記のように、ステージＳＴでは、第１の管２２から吐出された熱交換媒体が静電チャック１０の裏面１０ｂの複数の領域１１に直接接触するので、静電チャック１０と熱交換媒体との間で高い効率で熱交換が行われる。したがって、ステージＳＴによれば、静電チャック１０の温度を高い精度で制御できると共に、静電チャック１０の温度制御の応答速度を改善することができる。
また、ステージＳＴでは、互いに平行に延在するよう二次元的に並べられた第１の管２２から個別に熱交換媒体が吐出され、吐出された熱交換媒体が第２の管２４によって回収されるように構成されている。即ち、ステージＳＴの熱交換器１６には、複数の熱交換部が設けられており、これら熱交換部は、互いに独立した熱交換媒体の流路を提供している。この熱交換器１６では、静電チャック１０の裏面１０ｂに対面する第１の開口端２２ａから当該裏面１０ｂに熱交換媒体が個別に放出されるので、複数の貫通孔１２ｈ内を流通する熱交換媒体の温度に差異が生じることが抑制される。
以上、実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、静電チャック１０、プレート１２、及び、熱交換器１６の隔壁２０には、リフトピンを挿通するための貫通孔が形成されていてもよい。また、ステージＳＴには、基板Ｗと熱交換するヘリウムガス等の冷却ガスを基板Ｗの裏面側に供給するためのバックサイドガス供給配管が設けられていてもよい。
また、上述した実施形態では、熱交換器１６と流路部１８とを別体としているが、熱交換器１６及び流路部１８は一体の部材として形成されていてもよい。
１０…静電チャック、１０ａ…表面、１０ｂ…裏面、１２…プレート、１２ａ…第１の主面、１２ｂ…第２の主面、１２２…主部、１２４…フランジ部、１２ｈ…貫通孔、１３…壁面、１４…ケース、１５…接着層、１６…熱交換器、１６２…主部、１６４…フランジ部、１６ｃ…セル部、１６ｓ…空間、１７…膜、１８…流路部、２０…隔壁、２１…Ｏリング、２２…第１の管、２２ａ…第１の開口端、２４…第２の管、４２…媒体温度調節器、５０…基板処理装置、５２…チャンバ本体、５２ｃ…チャンバ、Ｃｎｔ…制御装置、ＳＴ…ステージ、Ｗ…基板。

Claims (8)

  1. 熱交換器と、
    前記熱交換器上に設けられ、互いに対向する第１の主面及び第２の主面を有するプレートであり、その板厚方向に延びる複数の貫通孔が形成された、該プレートと、
    基板が載置される表面及び裏面を有する静電チャックであり、前記裏面が前記第１の主面に接着された、該静電チャックと、を備え、
    前記熱交換器は、
    前記複数の貫通孔に対して露出する前記裏面の複数の領域に対面する複数の開口端をそれぞれ提供する複数の第１の管と、
    前記複数の貫通孔にそれぞれ連通する複数の第２の管と、
    を含む、該熱交換器と、を備え、
    前記第１の主面における前記プレートの面積は、前記第１の主面と前記第２の主面との間の前記第１の主面に平行な断面における前記プレートの面積より大きく、
    前記静電チャックの前記裏面は、前記複数の貫通孔に対して露出する前記複数の領域と、前記第１の主面に接着層を介して接着された接着領域とを含む、ステージ。
  2. 前記複数の開口端は、複数の貫通孔の内部にそれぞれ配置されている、請求項１に記載のステージ。
  3. 前記プレートは、ステンレスから構成されている、請求項１又は２に記載のステージ。
  4. 前記プレートは、チタン含有材料から構成されている、請求項１又は２に記載のステージ。
  5. 前記プレートは、アルミニウムから構成されている、請求項１又は２に記載のステージ。
  6. 前記プレートは、前記複数の貫通孔が形成された第１の領域と、前記第１の領域の外周を囲むように前記第１の領域に連続する第２の領域とを有し、
    前記熱交換器は、前記複数の第１の管及び前記複数の第２の管が形成された第１の領域と、前記第１の領域の外周を囲むように前記第１の領域に連続する第２の領域とを有し、
    前記プレートの前記第２の領域と前記熱交換器の前記第２の領域との間には、前記プレートの前記第２の領域と前記熱交換器の前記第２の領域との間の隙間を封止するＯリングが挟持されている、請求項１〜５の何れか一項に記載のステージ。
  7. 前記複数の貫通孔が前記第１の主面の側の該複数の貫通孔それぞれの一方の開口と前記第２の主面の側の該複数の貫通孔それぞれの他方の開口との間の途中から該一方の開口に向かって徐々に狭くなるように、前記プレートの表面のうち前記複数の貫通孔を画成する前記プレートの壁面は、前記第１の主面と該壁面との境界を含む一部領域において湾曲している、請求項１〜６の何れか一項に記載のステージ。
  8. チャンバを提供するチャンバ本体と、
    前記チャンバ内に設けられた、請求項１〜７の何れか一項に記載のステージであり、媒体温度調節器から供給される熱交換媒体を前記複数の第１の管から吐出し、該複数の第１の管から吐出された熱交換媒体を前記複数の第２の管を介して前記媒体温度調節器に戻すように構成された該ステージと、を備える基板処理装置。
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