JP7407529B2 - 基板載置台、基板処理装置及び温度制御方法 - Google Patents

基板載置台、基板処理装置及び温度制御方法 Download PDF

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Description

以下の開示は、基板載置台、基板処理装置及び温度制御方法に関する。
基板載置側の表面に円形の仕切り壁が設けられ、基板の下側部分に熱伝達用ガスが流通するように構成された基板載置台が記載されている（特許文献１）。
特開２０１２－１２９５４７号公報
本開示は、基板の温度分布が隔壁の内側と外側とで急峻に変化するように制御することができる技術を提供する。
本開示の一態様による基板載置台は、基板が載置される載置面を有する基部と、基部に設けられ、基板の外周側に沿って基板を支持する環状の支持部材と、載置面上に設けられ、載置面に載置される基板の径方向において載置面を外側領域と内側領域とを隔てる環状の隔壁と、外側領域及び内側領域における載置面上に設けられ、隔壁の上端面と基板との間に空隙をあけて基板を支持する複数の突起と、外側領域と連通して基部に設けられ、基板と載置面との間の空間に供給される伝熱ガスが流れる外側流路と、内側領域と連通して基部に設けられ、伝熱ガスが流れる内側流路と、基部に設けられ、伝熱ガスを隔壁の周方向に沿って拡散させる環状の拡散部と、を備える。
本開示によれば、基板の温度分布が隔壁の内側と外側とで急峻に変化するように制御することができる。
図１は、第１実施形態に係る基板処理装置全体を示す模式図である。 図２は、第１実施形態に係る基板処理装置における伝熱ガスの流れを説明するための模式図である。 図３は、第１実施形態に係る基板載置台を示す平面図である。 図４は、第１実施形態に係る基板載置台を示す縦断面図である。 図５は、第１実施形態に係る基板載置台の要部を拡大して示す縦断面図である。 図６は、第２実施形態に係る基板載置台を示す平面図である。 図７は、第２実施形態に係る基板載置台を示す縦断面図である。 図８は、第２実施形態に係る基板載置台の要部を示す横断面図である。 図９は、第２実施形態に係る基板載置台の要部を拡大して示す断面図である。
以下に、開示する実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態は限定的なものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、本明細書および図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。なお、以下の説明中、基板処理装置の基板載置台上に基板としてのウエハを載置した場合に、ウエハから見て載置台側を下、反対側を上と称する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る基板処理装置全体を示す模式図である。図１に示すように、基板処理装置１は、基板３が載置される基板載置台５と、基板載置台５が設けられた処理室６と、基板３を処理するための処理ガスを処理室６に供給する処理ガス供給部７と、基板３と基板載置台５との間の閉空間（伝熱ガス空間）に伝熱ガスとしての伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給部８と、処理室６内から処理ガスを排出するための処理ガス排出部９と、を備える。
処理室６の上部には、処理ガス供給部７と接続されるガス供給管６ａが設けられており、ガス供給管６ａに対向する位置に、複数のガス供給孔１０ａを有するシャワープレート１０が設けられている。処理室６の下部には、処理ガス排出部９と接続されるガス排出管６ｂが設けられている。処理ガスは、例えば、フッ素含有ガス、酸素含有ガスが用いられており、水素、窒素、塩素等を含有する化合物が添加されてもよい。
図２は、第１実施形態に係る基板処理装置１における伝熱ガスの流れを説明するための模式図である。図２に示すように、基板処理装置１の基板載置台５は、伝熱ガス供給部８と接続されている。伝熱ガス供給部８は、伝熱ガス供給源１１と、真空ポンプ１２と、伝熱ガス供給源１１と真空ポンプ１２とを並列に接続する第１配管１３及び第２配管１４と、を有する。第１配管１３側には、伝熱ガスを基板載置台５の載置面２１ａの内側領域Ｆ２に供給する内側伝熱ガス供給部８ａが設けられている。第２配管１４側には、伝熱ガスを基板載置台５の載置面２１ａの外側領域Ｆ１に供給する外側伝熱ガス供給部８ｂが設けられている。
第１配管１３及び第２配管１４の各々には、伝熱ガス供給源１１側からガス圧力制御部１５、ガス流量制御部１６、供給バルブＶ１の順に設けられている。第１配管１３及び第２配管１４の各々には、真空ポンプ１２側に、排気バルブＶ３が設けられると共に、バイパス管１７を介して、排気バルブＶ２及びオリフィス１８が、排気バルブＶ３と並列して設けられている。第１配管１３は、接続管１３ａを介して、後述する基板載置台５に載置された基板３の径方向における載置面２１ａの内側領域Ｆ２に接続されている。第２配管１４は、接続管１４ａを介して、基板載置台５の載置面２１ａに載置された基板３の径方向における載置面２１ａの外側領域Ｆ１に接続されている。伝熱ガスは、基板載置５台に載置された基板３の温度を制御するために用いるものであり、例えば、ヘリウムガスやアルゴンガスが用いられている。
以上のように構成された伝熱ガス供給部８は、基板載置台５の載置面２１ａの外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２とに意図せずに生じる温度分布を補正する場合や、外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２とに温度分布を生じさせる場合、例えば、外側領域Ｆ１よりも内側領域Ｆ２を高圧にする。これにより、高圧の伝熱ガスによって載置面２１ａの内側領域Ｆ２の熱が相対的に大きく奪われるので、外側領域Ｆ１よりも内側領域Ｆ２が冷却される。載置面２１ａの外側領域Ｆ１よりも内側領域Ｆ２を冷却する場合には、伝熱ガス供給源１１から第１配管１３を通って接続管１３ａから内側領域Ｆ２に供給される伝熱ガスの圧力を高圧、例えば、５０［Ｔｏｒｒ］程度とし、伝熱ガス供給源１１から第２配管１４を通って接続管１４ａから外側領域Ｆ１に供給される伝熱ガスの圧力を低圧、例えば、４０［Ｔｏｒｒ］程度とする。外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２との圧力差により、伝熱ガスは、高圧の内側領域Ｆ２から低圧の外側領域Ｆ１に向かって、後述するコンダクタンスバンド２３と基板３との間の空隙Ｇを通って流れる。低圧の外側領域Ｆ１側に流れた伝熱ガスは、接続管１４ａを介して第２配管１４を通り、第２配管１４における排気バルブＶ２、オリフィス１８を通って真空ポンプ１２によって排出される。このとき、第２配管１４における排気バルブＶ２が開かれ、排気バルブＶ３が閉じられている。このように載置面２１ａの内側領域Ｆ２を高圧とし、外側領域Ｆ１を低圧とした場合、第１配管１３における排気バルブＶ２、Ｖ３は閉じられており、伝熱ガスが第１配管１３における排気バルブＶ２、Ｖ３を通って排出されない。
一方で、基板載置台５の載置面２１ａの内側領域Ｆ２よりも外側領域Ｆ１を冷却する場合には、上述とは高圧側と低圧側を逆にする。この場合、伝熱ガス供給源１１から第１配管１３を通って接続管１３ａから内側領域Ｆ２に供給される伝熱ガスの圧力を低圧、例えば、４０［Ｔｏｒｒ］程度とし、伝熱ガス供給源１１から第２配管１４を通って接続管１４ａから外側領域Ｆ１に供給される伝熱ガスの圧力を高圧、例えば、５０［Ｔｏｒｒ］程度とする。外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２との圧力差により、伝熱ガスは、高圧の外側領域Ｆ１から低圧の内側領域Ｆ２に向かって、後述するコンダクタンスバンド２３と基板３との間の空隙Ｇを通って流れる。低圧の内側領域Ｆ２側から、伝熱ガスが、接続管１３ａを介して第１配管１３を通り、第１配管１３における排気バルブＶ２、オリフィス１８を通って真空ポンプ１２によって排出される。このとき、第１配管１３における排気バルブＶ２が開かれ、排気バルブＶ３が閉じられている。このように載置面２１ａの外側領域Ｆ１を高圧とし、内側領域Ｆ２を低圧とした場合、第２配管１４における排気バルブＶ２、Ｖ３は閉じられており、伝熱ガスが第２配管１４における排気バルブＶ２、Ｖ３を通って排出されない。
ところで、圧力の高い場所から低い場所に流体が流れるとき、その流体経路の各点では、流体経路のコンダクタンスに反比例した圧力差が生じる。コンダクタンスが異なる流体経路の部位が直列に接続されている場合、全体の圧力差がそれぞれの部位のコンダクタンスの逆数の比になるように分配される。この原理を本実施形態における基板載置台５の載置面２１ａに適用し、外側流路２６から外側領域Ｆ１に供給された伝熱ガスが、内側領域Ｆ２の内側流路２７までに至る流体流路を考える。この場合、
１）外側領域Ｆ１内の外側流路２６の穴から、コンダクタンスバンド２３までの経路
２）コンダクタンスバンド２３と基板３との間の空隙Ｇを通る経路
３）コンダクタンスバンド２３から、内側領域Ｆ２内の内側流路２７の穴までの経路
が直列につながった流体経路と見なす。各部位のコンダクタンスを計算すると、
１）６×１０－６［ｍ３／ｓｅｃ］、２）１×１０－６［ｍ３／ｓｅｃ］、３）１×１０－４［ｍ３／ｓｅｃ］となる。全体の圧力差は、５０［Ｔｏｒｒ］－４０［Ｔｏｒｒ］＝１０［Ｔｏｒｒ］である。この圧力差は、コンダクタンスの逆数の比になるように分配されるので、本実施形態のコンダクタンスバンド２３の外周と内周では全体の圧力差の８５［％］に相当する８．５［Ｔｏｒｒ］の圧力差が生じることとなる。このとき、全体の圧力差である１０［Ｔｏｒｒ］によって生じる伝熱ガスの流量は、標準大気圧下において毎分０．６７［ｃｃ］である。
例えば、コンダクタンスバンド２３で隔てられた内側領域Ｆ２内における伝熱ガスの圧力が、外側領域Ｆ１内よりも高くなることにより、伝熱ガスによって基板３の中心部を、外周部よりも強く冷却することができる。本実施形態では、一例として、内側領域Ｆ２における伝熱ガスの圧力を、外側領域Ｆ１よりも１０［Ｔｏｒｒ］高圧にしたが、圧力差、圧力の範囲等を限定するものではなく、伝熱ガス供給部８を設定することで可変であり、コンダクタンスバンド２３を境として、基板３の冷却効率の分布を制御することができる。これにより、基板３の温度に依存するプロセス特性、例えば、基板３の表面上におけるエッチング速度の分布を制御することができる。
（基板載置台の構造）
図３は、第１実施形態に係る基板載置台５を示す平面図である。図４は、第１実施形態に係る基板載置台５を示す縦断面図であり、図３におけるＡ－Ａ線に沿う縦断面図である。図３及び図４に示すように、基板載置台５は、基板３が載置される載置面２１ａを有する基部２１と、基板３の外周側に沿って基板３を支持する環状の支持部材としてのシールバンド２２と、載置面２１ａに載置される基板３の径方向（以下、単に基板３の径方向とも称する。）において載置面２１ａを外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２とを隔てる環状の隔壁としてのコンダクタンスバンド２３と、を備える。また、基板載置台５は、コンダクタンスバンド２３の上端面２３ａと基板３との間に空隙Ｇをあけて基板３を支持する複数の第１突起２４及び複数の第２突起２５と、を備える。
基部２１の載置面２１ａは、基板３に対向する表面であり、シールバンド２２と、コンダクタンスバンド２３上の複数の第１突起２４と、載置面２１ａ上の複数の第２突起２５とを介して、基板３が載置される面である。シールバンド２２は、基部２１の載置面２１ａに設けられており、載置面２１ａからの高さが１５［μｍ］に形成されている。コンダクタンスバンド２３は、基部２１の載置面２１ａ上に設けられており、シールバンド２２と同心円状に配置されている。
コンダクタンスバンド２３は、載置面２１ａからの高さが１２［μｍ］が形成されており、シールバンド２２に支持された基板３とコンダクタンスバンド２３の上端面２３ａとの間に３［μｍ］の空隙Ｇが確保されている。また、コンダクタンスバンド２３は、基板３の径方向、すなわちコンダクタンスバンド２３の径方向における幅が１０［ｍｍ］に形成されている。コンダクタンスバンド２３は、基部２１の載置面２１ａの外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２との間において伝熱ガスの流れの抵抗となる構造部分である。
複数の第１突起２４は、円柱状に形成されており、コンダクタンスバンド２３の上端面２３ａ上に設けられている。複数の第１突起２４は、コンダクタンスバンド２３の上端面２３ａからの高さが３［μｍ］に形成されている。複数の第１突起２４は、コンダクタンスバンド２３の周方向に沿って所定の間隔をあけて配置されており、基板３の中心に対して同心円状に２列配置されている。各列の第１突起２４は、コンダクタンスバンド２３の周方向に対して交互に位置をずらして、千鳥状に配置されてもよい。
複数の第２突起２５は、円柱状に形成されており、外側領域Ｆ１及び内側領域Ｆ２における載置面２１ａ上に設けられている。複数の第２突起２５は、載置面２１ａからの高さが１５［μｍ］に形成されており、シールバンド２２の高さと等しくされている。複数の第２突起２５は、図３に示すように、載置面２１ａの中心から放射状に配列されている。
載置面２１ａに載置された基板３は、シールバンド２２と、複数の第１突起２４及び複数の第２突起２５とによって支持される。このとき、基部２１の上下方向、すなわち基板３の厚み方向において、コンダクタンスバンド２３の上端面２３ａと基板３との間に、３［μｍ］の空隙Ｇが確保されている。このように空隙Ｇが確保されることでコンダクタンスバンド２３の上端面２３ａと基板３とが接触しないので、基板３とコンダクタンスバンド２３との間での伝熱が抑えられる。このため、基板３のコンダクタンスバンド２３の直上部分に、局所的に温度が低くなる温度特異点が発生することを防止することができる。
また、基板載置台５は、基板３と載置面２１ａとの間の閉空間に供給される伝熱ガスが流れる外側流路２６と、伝熱ガスが流れる内側流路２７と、載置面２１ａに載置された基板３を保持する静電チャック（図示せず）と、を備える。また、基板載置台５は、基板載置台５の内部に冷媒を循環させるための冷媒流路（図示しない）を備える。冷媒流路は、冷媒を供給するためのホースを介して外部のチラー（図示せず）に接続される。基板３及び基板載置台５には、基板３の処理中に処理室６内に発生するプラズマからの熱が流入するが、基板載置台５の内部に冷媒を流通させることにより、プラズマから流入した熱を除去し、処理中の基板３及び基板載置台５の温度を所定の温度に制御する。
外側流路２６は、外側領域Ｆ１と連通して基部２１に設けられており、基部２１の上下方向に沿って基部２１を貫通している。外側流路２６は、コンダクタンスバンド２３の周方向に所定の間隔をあけて複数配置されており、例えば、載置面２１ａの中心回りの回転角度が６０度の間隔をあけ６つ設けられている。外側流路２６は、伝熱ガス供給部８の接続管１４ａと接続されている（図２参照）。
内側流路２７は、内側領域Ｆ２と連通して基部２１に設けられ、基部２１の上下方向に沿って基部２１を貫通している。内側流路２７は、コンダクタンスバンド２３の周方向に所定の間隔をあけて複数配置されており、例えば、載置面２１ａの中心回りの回転角度が６０度の間隔をあけて６つ設けられている。内側流路２７は、図３に示すように、コンダクタンスバンド２３の周方向における位置が外側流路２６と同一である。内側流路２７は、伝熱ガス供給部４の接続管１３ａと接続されている（図２参照）。
図示しないが、静電チャックは、絶縁体と電極を有しており、基部２１に配置されている。静電チャックは、電極に電圧が加えられることで、載置面２１ａに載置された基板３を保持する。基板３を基板載置台５に保持するためのチャックとしては、静電チャックに限定されず、基板３を機械的に保持するチャックが用いられてもよい。
（拡散部の構造）
そして、基板載置台５は、図３及び図４に示すように、伝熱ガスをコンダクタンスバンド２３の周方向に沿って拡散させる環状の拡散部２８を備える。拡散部２８は、基部２１の載置面２１ａに開口する凹部として設けられており、断面形状が角溝状に形成されている。拡散部２８は、外側領域Ｆ１と連通して設けられた外側拡散部２８ａと、内側領域Ｆ２と連通して設けられた内側拡散部２８ｂと、を含む。
外側拡散部２８ａは、外側流路２６から外側領域Ｆ１に流入する伝熱ガスを、コンダクタンスバンド２３の外周側の周方向に沿って拡散させる。内側拡散部２８ｂは、内側流路２７から内側領域Ｆ２に流入する伝熱ガスを、コンダクタンスバンド２３の内周側の周方向に沿って拡散させる。
図５は、第１実施形態に係る基板載置台５の要部を拡大して示す縦断面図である。図４及び図５に示すように、外側拡散部２８ａは、載置面２１ａに開口してコンダクタンスバンド２３の外周面に沿って設けられた第１外側拡散部２８ａ１と、載置面２１ａに開口して外側流路２６の端部に設けられた第２外側拡散部２８ａ２と、を含む。第２外側拡散部２８ａ２は、図３に示すように、基板３の径方向において、シールバンド２２の内周面から間隔をあけて配置されている。
図４及び図５に示すように、内側拡散部２８ｂは、載置面２１ａに開口してコンダクタンスバンド２３の内周面に沿って設けられた第１内側拡散部２８ｂ１と、載置面２１ａに開口して内側流路２７の端部に設けられた第２内側拡散部２８ｂ２と、を含む。第２内側拡散部２８ｂ２は、図３に示すように、基板３の径方向において、載置面２１ａの中心とコンダクタンスバンド２３の内周面との間のほぼ中間に配置されている。
基部２１には、第１外側拡散部２８ａ１と第２外側拡散部２８ａ２とを連通する連結路２９ａが、載置面２１ａに載置される基板３の径方向に沿って設けられている。連結路２９ａは、載置面２１ａに開口する凹部として設けられている。第１外側拡散部２８ａ１と第２外側拡散部２８ａ２に沿って流れる伝熱ガスは、連結路２９ａを通って第１外側拡散部２８ａ１と第２外側拡散部２８ａ２に相互に流れ込む。第１外側拡散部２８ａ１、第２外側拡散部２８ａ２、及び連結路２９ａは、外側領域Ｆ１を取り囲むように配置されているので、結果として、外側領域Ｆ１全体のコンダクタンスが向上することとなり、外側領域Ｆ１内での圧力が均一化される。
また、基部２１には、第１内側拡散部２８ｂ１と第２内側拡散部２８ｂ２とを連通する連結路２９ｂが、載置面２１ａに載置される基板３の径方向に沿って設けられている。連結路２９ｂは、載置面２１ａに開口する凹部として設けられており、断面形状が角溝状に形成されている。第１内側拡散部２８ｂ１と第２内側拡散部２８ｂ２に沿って流れる伝熱ガスは、連結路２９ｂを通って第１内側拡散部２８ｂ１と第２内側拡散部２８ｂ２に相互に流れ込む。第１内側拡散部２８ｂ１、第２内側拡散部２８ｂ２、及び連結路２９ｂは、内側領域Ｆ２を取り囲むように配置されているので、結果として、内側領域Ｆ２全体のコンダクタンスが向上することとなり、内側領域Ｆ２内での圧力が均一化される。
また、図３に示すように、連結路２９ａ、２９ｂ内の底面上には、基板３を支持する複数の第３突起３１が設けられている。複数の第３突起３１は、連結路２９ａ、２９ｂの底面からの高さが６５［μｍ］に形成されており、第３突起３１の先端の位置が、シールバンド２２の上端面、第１突起２４及び第２突起２５の各先端と揃えられている。なお、基板載置台５は、第３突起３１を有する構造に限定されるものではない。
なお、拡散部２８の断面形状は、角溝状に限定されず、例えば、Ｖ溝状や、基板３の径方向の幅が載置面２１ａ側に向かって徐々に拡がるテーパ面を有する断面形状に形成されてもよい。また、連結路２９ａ、２９ｂは、載置面２１ａに開口して形成されたが、基部２１の内部空間として設けられてもよい。
また、基部２１の外周部には、図３及び図４に示すように、フランジ状の固定部３０が形成されており、ボルト等の固定部材（図示せず）が通される複数の固定穴３０ａが、固定部３０の周方向に間隔をあけて設けられている。
（拡散部による拡散作用）
上述したように、第１外側拡散部２８ａ１、第２外側拡散部２８ａ２、及び連結路２９ａにより、外側領域Ｆ１内のコンダクタンスが向上する。このため、外側領域Ｆ１内において伝熱ガスの圧力勾配が生じることが抑えられ、外側領域Ｆ１内における伝熱ガスの圧力が均一化される。これと同様に、第１内側拡散部２８ｂ１、第２内側拡散部２８ｂ２、及び連結路２９ｂにより、内側領域Ｆ２内のコンダクタンスが向上する。このため、内側領域Ｆ２内において伝熱ガスの圧力勾配が生じることが抑えられ、内側領域Ｆ２内における伝熱ガスの圧力が均一化される。
また、基板載置台５の製造上の誤差や経時的な摩耗等により、コンダクタンスバンド２３の周方向においてコンダクタンスバンド２３の上端面２３ａの高さにバラツキが生じる場合がある。この場合、コンダクタンスバンド２３の周方向において、基板３とコンダクタンスバンド２３の上端面２３ａとの間の空隙Ｇが相対的に大きい位置（コンダクタンスバンド２３の高さが低い位置）から、伝熱ガスが流れ込み易くなるので、コンダクタンスバンド２３以外の部分（外側領域Ｆ１内や内側領域Ｆ２内）においても、コンダクタンスバンド２３の周方向に伝熱ガスの圧力勾配が生じるおそれがある。したがって、コンダクタンスバンド２３の周方向において伝熱ガスが流れ込み易くなる位置に向かって圧力勾配が生じたとき、基板３の中心軸に対して軸非対称な圧力分布になるので、エッチング特性にも軸非対称な分布が発生してしまう。
この場合であっても、コンダクタンスバンド２３の周方向における一部分から局所的に流れ込んだ伝熱ガスが、コンダクタンスバンド２３の外周面に沿う第１外側拡散部２８ａ１と、コンダクタンスバンド２３の内周面に沿う第１内側拡散部２８ｂ１を通って、コンダクタンスバンド２３の周方向に沿って流れる。このため、仮にコンダクタンスバンド２３上で流量集中が発生したとしても、コンダクタンスバンド２３以外の部分には、伝熱ガスの圧力勾配がコンダクタンスバンド２３の周方向に生じることが抑制される。また、この場合にも、コンダクタンスバンド２３の周方向における一部分から局所的に流れ込んだ伝熱ガスが、第２外側拡散部２８ａ２及び第２内側拡散部２８ｂ２を通って、コンダクタンスバンド２３の周方向に沿って流れる。このため、コンダクタンスバンド２３の周方向に伝熱ガスの圧力勾配が生じることが更に抑制される。
（温度制御方法）
実施形態に係る温度制御方法は、基板３が載置される載置面２１ａを有する基部２１に設けられた環状のシールバンド２２に、基板３の外周側に沿って基板３を支持することと、載置面２１ａ上に設けられた環状のコンダクタンスバンド２３によって、載置面２１ａに載置される基板３の径方向において載置面２１ａを外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２とを隔てると共に、コンダクタンスバンド２３に設けられた第１突起２４によって、コンダクタンスバンド２３の上端面２３ａと基板３との間に空隙Ｇをあけて基板３を支持することと、を有する。そして、温度制御方法は、外側領域Ｆ１及び内側領域Ｆ２とそれぞれ連通して基部２１に設けられた外側領域Ｆ１及び内側領域Ｆ２を介して基板３と載置面２１ａとの間の空間に供給される伝熱ガスを、基部２１に設けられた環状の拡散部２８によってコンダクタンスバンド２３の周方向に沿って拡散させることと、を有する。
（第１実施形態の効果）
第１実施形態に係る基板載置台５は、基板３を支持するシールバンド２２と、載置面２１ａを外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２とを隔てるコンダクタンスバンド２３と、コンダクタンスバンド２３と基板３との間に空隙Ｇをあけて基板３を支持する複数の第２突起２５と、伝熱ガスが流れる外側流路２６及び内側流路２７と、伝熱ガスをコンダクタンスバンド２３の周方向に沿って拡散させる環状の拡散部２８と、を備える。拡散部２８によって、伝熱ガスがコンダクタンスバンド２３の周方向にスムーズに拡散されることにより、外側領域Ｆ１及び内側領域Ｆ２のコンダクタンスが向上し、コンダクタンスバンド２３と相対的に大きなコンダクタンス比になるので、コンダクタンスバンド２３によって隔てられる外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２との圧力差を大きく確保することができる。これにより、伝熱ガスによって温度が制御される基板３の温度分布（圧力分布）を、外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２とで急峻に変化するように制御することができる。したがって、伝熱ガスを用いて基板３の温度を制御する精度を高めることができる。特に、基板３のプロセス特性の制御では、基板３の局所的な温度分布に対して制御することが必要な場合があるので、コンダクタンスバンドを境として急峻な圧力差を与えることができることによって、プロセス特性の制御の範囲を広げることができる。
また、第１実施形態に係る基板載置台５の拡散部２８は、外側領域Ｆ１と連通して設けられて伝熱ガスをコンダクタンスバンド２３の外周側の周方向に沿って拡散させる外側拡散部２８ａと、内側領域Ｆ２と連通して設けられて伝熱ガスをコンダクタンスバンド２３の内周側の周方向に沿って拡散させる内側拡散部２８ｂと、を含む。コンダクタンスバンド２３と基板３との間の空隙Ｇを通る伝熱ガスが、コンダクタンスバンド２３の周方向における一部分から局所的に大きく流れた場合、外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２のいずれかが低圧側であっても、外側拡散部２８ａと内側拡散部２８ｂのいずれかによって、伝熱ガスをコンダクタンスバンド２３の周方向に沿って流すことができる。このため、外側領域Ｆ１内及び内側領域Ｆ２内に伝熱ガスの圧力勾配が生じることを抑えることができる。
また、第１実施形態に係る基板載置台５の外側拡散部２８ａは、載置面２１ａに開口してコンダクタンスバンド２３の外周面に沿って設けられた第１外側拡散部２８ａ１と、載置面２１ａに開口して外側流路２６の端部に設けられた第２外側拡散部２８ａ２と、を含む。これにより、第１外側拡散部２８ａ１と第２外側拡散部２８ａ２によって、外側領域Ｆ１内における伝熱ガスを、コンダクタンスバンド２３の周方向にスムーズに拡散させることができる。このため、外側領域Ｆ１内における伝熱ガスの圧力を更に均一化し、基板３の温度分布の制御の精度を高めることができる。また、第１外側拡散部２８ａ１と第２外側拡散部２８ａ２が載置面２１ａに開口されているので、第１外側拡散部２８ａ１と第２外側拡散部２８ａ２の加工性を良好に確保することができる。
また、第１実施形態に係る基板載置台５の内側拡散部２８ｂは、載置面２１ａに開口してコンダクタンスバンド２３の内周面に沿って設けられた第１内側拡散部２８ｂ１と、載置面２１ａに開口して内側流路２７の端部に設けられた第２内側拡散部２８ｂ２と、を含む。これにより、第１内側拡散部２８ｂ１と第２内側拡散部２８ｂ２によって、内側領域Ｆ２内における伝熱ガスを、コンダクタンスバンド２３の周方向にスムーズに拡散させることができる。このため、内側領域Ｆ２内における伝熱ガスの圧力を更に均一化し、基板３の温度分布の制御の精度を高めることができる。また、第１内側拡散部２８ｂ１と第２内側拡散部２８ｂ２が載置面２１ａに開口されているので、第１内側拡散部２８ｂ１と第２内側拡散部２８ｂ２の加工性を良好に確保することができる。
また、第１実施形態に係る基板載置台５の基部２１には、第１外側拡散部２８ａ１と第２外側拡散部２８ａ２とを連通する連結路２９ａが設けられている。これにより、外側領域Ｆ１内において、第１外側拡散部２８ａ１と第２外側拡散部２８ａ２を流れる伝熱ガスが、連結路２９ａを介して、第１外側拡散部２８ａ１と第２外側拡散部２８ａ２に相互に流れることが可能になる。このため、外側領域Ｆ１内における伝熱ガスの圧力を更に均一化し、基板３の温度分布の制御の精度を高めることができる。
また、第１実施形態に係る基板載置台５の基部２１には、第１内側拡散部２８ｂ１と第２内側拡散部２８ｂ２とを連通する連結路２９ｂが設けられている。これにより、内側領域Ｆ２内において、第１内側拡散部２８ｂ１と第２内側拡散部２８ｂ２を流れる伝熱ガスが、連結路２９ｂを介して、第１内側拡散部２８ｂ１と第２内側拡散部２８ｂ２に相互に流れることが可能になる。このため、内側領域Ｆ２内における伝熱ガスの圧力を更に均一化し、基板３の温度分布の制御の精度を高めることができる。
また、第１実施形態に係る基板載置台５において、コンダクタンスバンド２３には、コンダクタンスバンド２３と基板３との間に空隙Ｇをあけて基板３を支持する複数の第１突起２４が設けられている。このように複数の第１突起２４によって基板３が支持されることにより、載置面２１ａに載置された基板３の支持状態の安定性を高めることができる。
なお、第１実施形態は、外側拡散部２８ａ及び内側拡散部２８ｂの両方を備えるものに限定されず、外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２のうち、相対的に低圧（高温）となる領域側のみに拡散部２８が設けられてもよい。例えば、内側領域Ｆ２を低温とし、外側領域Ｆ１を高温とする温度分布に制御するために用いる基板載置台５の場合には、外側拡散部２８ａのみを備えることにより、内側拡散部２８ｂを省いて構造を簡素化し、基板載置台５の製造コストを低減することが可能になる。
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る基板載置台を示す平面図である。図７は、第２実施形態に係る基板載置台を示す縦断面図であり、図６におけるＢ－Ｂ線に沿う縦断面図である。第２実施形態は、拡散部が基部２１の内部に設けられた点が、第１実施形態における拡散部２８と異なる。
図６及び図７に示すように、基板載置台３５は、伝熱ガスをコンダクタンスバンド２３の周方向に沿って拡散させる環状の拡散部３８を備える。拡散部３８は、基部２１の内部空間として設けられており、断面形状が四角形状に形成されている。拡散部３８は、例えば、断面形状が円形状に形成されてもよい。拡散部３８は、外側領域Ｆ１と連通して設けられた外側拡散部３８ａと、内側領域Ｆ２と連通して設けられた内側拡散部３８ｂと、を含む。
（拡散部の構造）
図８は、第２実施形態に係る基板載置台の要部を示す横断面図であり、図７におけるＣ－Ｃ線に沿う横断面図である。図９は、第２実施形態に係る基板載置台の要部を拡大して示す断面図である。図７及び図９に示すように、外側拡散部３８ａは、外側流路２６と連通して基部２１の内部に設けられている。また、内側拡散部３８ｂは、内側流路２７と連通して基部２１の内部に設けられている。
図７及び図８に示すように、外側流路２６は、外側拡散部３８ａから基部２１の底面まで延びる主流路２６ａを有しており、主流路２６ａが、伝熱ガス供給部８の接続管１４ａと接続されている（図２参照）。内側流路２７は、内側拡散部３８ｂから基部２１の底面まで延びる主流路２７ａを有しており、主流路２７ａが、伝熱ガス供給部８の接続管１３ａと接続されている（図２参照）。外側流路２６の主流路２６ａは、コンダクタンスバンド２３の周方向における所定の位置に１つ設けられている。同様に、内側流路２７の主流路２７ａは、コンダクタンスバンド２３の周方向における所定の位置に１つ設けられている。
また、外側流路２６は、載置面２１ａに載置される基板３の径方向において、外側拡散部３８ａの外周側から載置面２１ａまで延びる外側分岐流路２６ｂと、外側拡散部３８ａの内周側から載置面２１ａまで延びる内側分岐流路２６ｃと、を有する。外側流路２６の内側分岐流路２６ｃは、コンダクタンスバンド２３の外周面に隣接して設けられており、コンダクタンスバンド２３の上端面２３ａ側から外側領域Ｆ１内に流れ込んだ伝熱ガスを、内側分岐流路２６ｃを通して外側拡散部３８ａ内にスムーズに導く。このため、内側分岐流路２６ｃから外側拡散部３８ａに流れ込んだ伝熱ガスは、外側拡散部３８ａ内を通ってコンダクタンスバンド２３の周方向に沿ってスムーズに流れる。
また、内側流路２７は、載置面２１ａに載置される基板３の径方向において、内側拡散部３８ｂの外周側から載置面２１ａまで延びる外側分岐流路２７ｂと、内側拡散部３８ｂの内周側から載置面２１ａまで延びる内側分岐流路２７ｃと、を有する。内側流路２７の外側分岐流路２７ｂは、コンダクタンスバンド２３の内周面に隣接して設けられており、コンダクタンスバンド２３の上端面２３ａ側から内側領域Ｆ２内に流れ込んだ伝熱ガスを、外側分岐流路２７ｂを通して内側拡散部３８ｂ内にスムーズに導く。このため、外側分岐流路２７ｂから内側拡散部３８ｂに流れ込んだ伝熱ガスは、内側拡散部３８ｂ内を通ってコンダクタンスバンド２３の周方向に沿ってスムーズに流れる。
（拡散部による拡散作用）
第２実施形態においても、第１実施形態の拡散部２８と同様に、外側拡散部３８ａがコンダクタンスバンド２３の周方向に沿って形成されているので、外側流路２６を通って外側領域Ｆ１に供給される伝熱ガスが、外側拡散部３８ａを通ってコンダクタンスバンド２３の周方向に流れて、外側分岐流路２６ｂ及び内側分岐流路２６ｃを介して、外側領域Ｆ１内にスムーズに行き渡る。このため、外側領域Ｆ１内において伝熱ガスの圧力勾配が生じることが抑えられ、外側領域Ｆ１内における伝熱ガスの圧力が均一化される。これと同様に、内側拡散部３８ｂがコンダクタンスバンド２３の周方向に沿って形成されているので、内側流路２７を通って内側領域Ｆ２に供給される伝熱ガスが、内側拡散部３８ｂを通ってコンダクタンスバンド２３の周方向に流れて、外側分岐流路２７ｂ及び内側分岐流路２７ｃを介して、内側領域Ｆ２内にスムーズに行き渡る。このため、内側領域Ｆ２内において伝熱ガスの圧力勾配が生じることが抑えられ、内側領域Ｆ２内における伝熱ガスの圧力が均一化される。
また、コンダクタンスバンド２３の周方向においてコンダクタンスバンド２３の高さにバラツキが生じた場合であっても、コンダクタンスバンド２３の周方向における一部分から局所的に流れ込んだ伝熱ガスが、外側領域Ｆ１に連通する外側拡散部３８ａと、内側領域Ｆ２に連通する内側拡散部３８ｂを通って、コンダクタンスバンド２３の周方向に沿って流れる。このため、コンダクタンスバンド２３の周方向に伝熱ガスの圧力勾配が生じることが抑えられ、外側領域Ｆ１及び内側領域Ｆ２における伝熱ガスの圧力が均一化される。
（第２実施形態の効果）
第２実施形態に係る基板載置台３５は、拡散部３８を備えることにより、第１実施形態と同様に、コンダクタンスバンド２３によって隔てられる外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２との圧力差を大きく確保することができるので、基板３の温度分布を、外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２とで急峻に変化するように制御することができる。したがって、伝熱ガスを用いて基板３の温度を制御する精度を高めることができる。
加えて、基板載置台３５における拡散部３８は、載置面２１ａに開口せずに基部２１の内部に設けられているので、処理ガスで基板３を処理する際のプロセス特性に、拡散部３８が影響を及ぼすことを抑えることができる。載置面２１ａに開口する凹部の存在は、凹部の幅、深さによっては、基板３を処理する際のプロセス特性に影響を与える場合があるが、第２実施形態によれば、載置面２１ａに影響を与えることなく外側領域Ｆ１内や内側領域Ｆ２内の圧力勾配を抑えることができる点で有利である。
また、基板載置台３５は、拡散部３８として機能する空間を、第１実施形態における拡散部２８と比べて大きく確保することができるので、コンダクタンスバンド２３の周方向に対する伝熱ガスの流動性が高められる。このため、例えば、コンダクタンスバンド２３の製造バラツキによってコンダクタンスバンド２３の周方向における一部分から、外側領域Ｆ１と内側領域Ｆ２との間で伝熱ガスが局所的に流れた場合であっても、コンダクタンスバンド２３の周方向に伝熱ガスの圧力勾配が生じることが抑えられ、外側領域Ｆ１及び内側領域Ｆ２における伝熱ガスの圧力が均一化される。
なお、第１実施形態及び第２実施形態に係る基板載置台５は、１つのコンダクタンスバンド２３を備えるが、複数のコンダクタンスバンドを備えてもよい。この場合、複数のコンダクタンスバンドは、載置面２１ａの中心に対して同心円状に配置される。また、必要に応じて、第１実施形態と第２実施形態とが組み合わされて構成されてもよい。例えば、基板載置台は、第２実施形態における外側拡散部３８ａ及び内側拡散部３８ｂと、第１実施形態における第２外側拡散部２８ａ２及び第２内側拡散部２８ｂ２と、を備えてもよい。
１ 基板処理装置
３ 基板
５ 基板載置台
６ 処理室
７ 処理ガス供給部
８ 伝熱ガス供給部
２１ 基部
２１ａ 載置面
２２ シールバンド（支持部材）
２３ コンダクタンスバンド（隔壁）
２３ａ 上端面
２４ 第１突起（突起）
２５ 第２突起（突起）
２６ 外側流路
２６ａ 主流路
２６ｂ 外側分岐流路
２６ｃ 内側分岐流路
２７ 内側流路
２７ａ 主流路
２７ｂ 外側分岐流路
２７ｃ 内側分岐流路
２８ 拡散部
２８ａ 外側拡散部
２８ｂ 内側拡散部
２８ａ１ 第１外側拡散部
２８ａ２ 第２外側拡散部
２８ｂ１ 第１内側拡散部
２８ｂ２ 第２内側拡散部
２９ａ、２９ｂ 連結路
３８ 拡散部
３８ａ 外側拡散部
３８ｂ 内側拡散部
Ｆ１ 外側領域
Ｆ２ 内側領域
Ｇ 空隙

Claims (11)

  1. 基板が載置される基板載置台と、
    伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給部と、
    ガスを排気する排気機構と、
    前記伝熱ガス供給部と前記排気機構とを接続する第１配管と、
    前記伝熱ガス供給部と前記排気機構とを接続する第２配管と、
    前記第１配管に設けられた第１バルブと、
    前記第２配管に設けられた第２バルブと
    を備え、
    前記基板載置台は、
    基板が載置される載置面を有する基部と、
    前記基部に設けられ、前記基板の外周側に沿って前記基板を支持する環状の支持部材と、
    前記載置面上に設けられ、前記載置面に載置される前記基板の径方向において前記載置面を外側領域と内側領域とを隔てる環状の隔壁と、
    前記外側領域及び前記内側領域における前記載置面上に設けられ、前記隔壁の上端面と前記基板との間に空隙をあけて前記基板を支持する複数の突起と、
    前記外側領域と連通して前記基部に設けられ、前記基板と前記載置面との間の空間に、前記第２配管に接続された第２接続管を介して前記伝熱ガス供給部から供給される伝熱ガスが流れる外側流路と、
    前記内側領域と連通して前記基部に設けられ、前記第１配管に接続された第１接続管を介して前記伝熱ガス供給部から供給される前記伝熱ガスが流れる内側流路と、
    前記基部に設けられ、前記伝熱ガスを前記隔壁の周方向に沿って拡散させる環状の拡散部と、
    を備え、
    前記第１バルブは、前記第１配管と前記第１接続管との接続部と前記排気機構との間の前記第１配管に設けられ、
    前記第２バルブは、前記第２配管と前記第２接続管との接続部と前記排気機構との間の前記第２配管に設けられ、
    前記第１配管と前記第１接続管との接続部と前記第１バルブとの間の前記第１配管と、前記第１バルブと前記排気機構との間の前記第１配管とを接続する第３配管と、
    前記第３配管に設けられた第３バルブと、
    前記第３バルブと前記排気機構との間の前記第３配管に設けられた第１オリフィスと、
    前記第２配管と前記第２接続管との接続部と前記第２バルブとの間の前記第２配管と、前記第２バルブと前記排気機構との間の前記第２配管とを接続する第４配管と、
    前記第４配管に設けられた第４バルブと、
    前記第４バルブと前記排気機構との間の前記第４配管に設けられた第２オリフィスと
    を備える、基板処理装置。
  2. 前記拡散部は、前記外側領域と連通して設けられて前記伝熱ガスを前記隔壁の外周側の周方向に沿って拡散させる外側拡散部と、前記内側領域と連通して設けられて前記伝熱ガスを前記隔壁の内周側の周方向に沿って拡散させる内側拡散部と、を含む、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記外側拡散部は、前記載置面に開口して前記隔壁の外周面に沿って設けられた第１外側拡散部と、前記載置面に開口して前記外側流路の端部に設けられた第２外側拡散部と、を含む、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記内側拡散部は、前記載置面に開口して前記隔壁の内周面に沿って設けられた第１内側拡散部と、前記載置面に開口して前記内側流路の端部に設けられた第２内側拡散部と、を含む、請求項２に記載の基板処理装置。
  5. 前記基部には、前記第１外側拡散部と前記第２外側拡散部とを連通する連結路が設けられている、請求項３に記載の基板処理装置。
  6. 前記基部には、前記第１内側拡散部と前記第２内側拡散部とを連通する連結路が設けられている、請求項４に記載の基板処理装置。
  7. 前記隔壁には、前記隔壁の上端面と前記基板との間に空隙をあけて前記基板を支持する複数の突起が設けられている、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  8. 基板が載置される載置面を有する基部と、
    前記基部に設けられ、前記基板の外周側に沿って前記基板を支持する環状の支持部材と、
    前記載置面上に設けられ、前記載置面に載置される前記基板の径方向において前記載置面を外側領域と内側領域とを隔てる環状の隔壁と、
    前記外側領域及び前記内側領域における前記載置面上に設けられ、前記隔壁の上端面と前記基板との間に空隙をあけて前記基板を支持する複数の突起と、
    前記外側領域と連通して前記基部に設けられ、前記基板と前記載置面との間の空間に供給される伝熱ガスが流れる外側流路と、
    前記内側領域と連通して前記基部に設けられ、前記伝熱ガスが流れる内側流路と、
    前記基部に設けられ、前記伝熱ガスを前記隔壁の周方向に沿って拡散させる環状の拡散部と、
    を備え、
    前記拡散部は、前記外側流路と前記内側流路のいずれか一方の流路と連通して前記基部の内部に設けられ、
    前記いずれか一方の流路は、前記拡散部の外周側から前記載置面まで延びる外側分岐流路と、前記拡散部の内周側から前記載置面まで延びる内側分岐流路と、を有する、基板載置台。
  9. 前記隔壁には、前記隔壁の上端面と前記基板との間に空隙をあけて前記基板を支持する複数の突起が設けられている、請求項８に記載の基板載置台。
  10. 請求項８または９に記載の基板載置台と、
    前記伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給部と、
    ガスを排気する排気機構と、
    前記伝熱ガス供給部と前記排気機構とを接続する第１配管と、
    前記伝熱ガス供給部と前記排気機構とを接続する第２配管と、
    前記第１配管に設けられた第１バルブと、
    前記第２配管に設けられた第２バルブと
    を備え、
    前記内側流路には、前記第１配管に接続された第１接続管を介して前記伝熱ガス供給部から供給される前記伝熱ガスが流れ、
    前記外側流路には、前記第２配管に接続された第２接続管を介して前記伝熱ガス供給部から供給される前記伝熱ガスが流れ、
    前記第１バルブは、前記第１配管と前記第１接続管との接続部と前記排気機構との間の前記第１配管に設けられ、
    前記第２バルブは、前記第２配管と前記第２接続管との接続部と前記排気機構との間の前記第２配管に設けられる、基板処理装置。
  11. 基板が載置される載置面を有する基部に設けられた環状の支持部材に、前記基板の外周側に沿って前記基板を支持することと、
    前記載置面上に設けられた環状の隔壁によって、前記載置面に載置される前記基板の径方向において前記載置面を外側領域と内側領域とを隔てると共に、前記外側領域及び前記内側領域における前記載置面上に設けられた複数の突起によって、前記隔壁の上端面と前記基板との間に空隙をあけて前記基板を支持することと、
    前記外側領域及び前記内側領域とそれぞれ連通して前記基部に設けられた外側流路及び内側流路を介して前記基板と前記載置面との間の空間に供給される伝熱ガスを、前記基部に設けられた環状の拡散部によって前記隔壁の周方向に沿って拡散させることと、
    前記外側流路及び前記内側流路のいずれか一方の流路に連通して前記基部の内部に設けられた前記拡散部によって、前記伝熱ガスを前記隔壁の周方向に沿って拡散させることと、
    前記拡散部の外周側から前記載置面まで延びる外側分岐流路と、前記拡散部の内周側から前記載置面まで延びる内側分岐流路と、を有する前記いずれか一方の流路によって、前記基板と前記載置面との間の空間に前記伝熱ガスを供給することと、
    を有する、温度制御方法。
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