JP7450087B2 - 温度制御システム及び基板処理システム - Google Patents

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Description

本開示は、温度制御システム及び基板処理システムに関する。
特許文献1には、複数の処理ユニットと、これらの処理ユニット内の各々の試料台内に配置された冷媒流路と連結されて所望の温度に調節した冷媒を供給して循環させるチラーとを有する真空処理装置が開示されている。この真空処理装置は、一の循環経路と別の経路を備える。一の循環経路は、冷媒がチラーから吐出された後に分岐して複数の試料台の冷媒流路に供給されこれらの試料台の冷媒流路の各々から流出して合流した後チラーに戻る循環の経路である。別の循環経路は、冷媒がチラーから吐出され分岐部及び複数の試料台並びに合流部をバイパスしてチラーに戻る循環の経路である。
特開2016-162794号公報
本開示にかかる技術は、単一のチラーを用いて、複数の処理モジュールの各々に設けられた、複数の温度制御対象部を独立して所望の温度に調整する。
本開示の一態様は、複数の基板処理モジュール内に各々配置される複数の温度制御対象のための温度制御システムであって、第1の温調媒体と第2の温調媒体とを第1の流量と第2の流量とで各々前記複数の温度制御対象に供給するように構成されるチラーと、前記複数の温度制御対象に各々接続される複数の流量調整部であり、各流量調整部は、前記チラーから対応する温度制御対象に供給される前記第1の流量及び前記第2の流量を独立して制御するように構成される、複数の流量調整部と、を有し、前記チラーは、前記第1の温調媒体を第1の温度に調整する第1の温調媒体調整部と、前記第2の温調媒体を前記第1の温度より高い第2の温度に調整する第2の温調媒体調整部とを有し、前記第1の温調媒体調整部は、前記調整された第1の温調媒体を前記複数の温度制御対象に供給する第1の供給口と、前記複数の温度制御対象から前記第1の温調媒体を回収する第1の回収口とを備え、前記第2の温調媒体調整部は、前記調整された第2の温調媒体を前記複数の温度制御対象に供給する第2の供給口と、前記複数の温度制御対象から前記第2の温調媒体を回収する第2の回収口とを備える。
本開示によれば、単一のチラーを用いて、複数の処理モジュールの各々に設けられた、複数の温度制御対象部を独立して所望の温度に調整することができる。
本実施形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す平面図である。 処理モジュールの構成の概略を示す縦断面図である。 チラーモジュールの構成の概略を示す側面図である。 チラーモジュールの構成の概略を示す平面図である。 処理モジュールのチャンバ毎の温度切替タイミングを示す説明図である。
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによって半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)を処理する。具体的には、チャンバの内部に設けられた載置台にウェハが保持された状態で、プラズマ処理が行われる。
プラズマ処理を行う際には、エッチング処理や成膜処理、拡散処理などの目的のプロセスに応じて、ウェハの温度を調整する必要がある。そこで、例えばチラーから載置台に冷却媒体が供給され、当該載置台の温度が調整される。
ここで、半導体デバイスの製造プロセスでは、1つのウェハ処理装置内に複数の処理モジュールを設置し、これら複数の処理モジュールを並行して稼働させることで、半導体デバイスを効率よく製造する。そして従来、複数の処理モジュールにおける載置台の温度を調整するため、各処理モジュールにチラーが設けられている。しかしながら、このように複数のチラーを設けると、設置コストがかかる、ウェハ処理装置のフットプリント(占有面積)が大きくなる、複数のチラーを稼働させることによりエネルギーがかかる、メンテンナンスも煩雑になる等の課題がある。
この点、特許文献1に記載の真空処理装置では、複数の処理ユニット(処理モジュール)に対して、単一のチラーが設けられている。また特許文献1には、複数の処理モジュールにおいて、同一又は実質的に同等の条件で処理を行う場合、複数の処理モジュールの試料台(載置台)を同じ温度に設定することが記載されている。さらに特許文献1には、複数の処理モジュールにおいて、異なる複数の処理を行う場合、短時間で複数の処理モジュールの載置台の温度を調整することが記載されている。
しかしながら、特許文献1に開示のチラーには、いわゆるシングルチラーが用いられており、当該チラーからは単一の温度の冷却媒体のみが供給される。このため、複数の処理モジュールの載置台は同じ温度に調整され、処理に応じて異なる温度に調整することはできない。したがって、従来のウェハ処理装置には改善の余地がある。
本開示にかかる技術は、単一のチラーを用いて、複数の処理モジュールの各々に設けられた、複数の温度制御対象部を独立して所望の温度に調整する。以下、本実施形態にかかる基板処理装置としてのウェハ処理装置及び基板処理方法としてのウェハ処理方法ついて、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
<ウェハ処理装置>
先ず、本実施形態にかかるウェハ処理装置について説明する。図1は、本実施形態にかかるウェハ処理装置1の構成の概略を示す平面図である。ウェハ処理装置1では、基板としてのウェハWに対して、例えばエッチング処理、成膜処理、拡散処理などの処理を行う。
図1に示すようにウェハ処理装置1は、大気部10と減圧部11がロードロックモジュール20、21を介して一体に接続された構成を有している。大気部10は、大気圧雰囲気下においてウェハWに所望の処理を行う大気モジュールを備える。減圧部11は、減圧雰囲気下においてウェハWに所望の処理を行う減圧モジュールを備える。
ロードロックモジュール20、21は、ゲートバルブ(図示せず)を介して、大気部10の後述するローダモジュール30と、減圧部11の後述するトランスファモジュール50を連結するように設けられている。ロードロックモジュール20、21は、ウェハWを一時的に保持するように構成されている。また、ロードロックモジュール20、21は、内部を大気圧雰囲気と減圧雰囲気(真空状態)とに切り替えられるように構成されている。
大気部10は、後述するウェハ搬送機構40を備えたローダモジュール30と、複数のウェハWを保管可能なフープ31を載置するロードポート32とを有している。なお、ローダモジュール30には、ウェハWの水平方向の向きを調節するオリエンタモジュール(図示せず)や複数のウェハWを格納する格納モジュール(図示せず)などが隣接して設けられていてもよい。
ローダモジュール30は内部が矩形の筐体からなり、筐体の内部は大気圧雰囲気に維持されている。ローダモジュール30の筐体の長辺を構成する一側面には、複数、例えば5つのロードポート32が並設されている。ローダモジュール30の筐体の長辺を構成する他側面には、ロードロックモジュール20、21が並設されている。
ローダモジュール30の内部には、ウェハWを搬送するウェハ搬送機構40が設けられている。ウェハ搬送機構40は、ウェハWを保持して移動する搬送アーム41と、搬送アーム41を回転可能に支持する回転台42と、回転台42を搭載した回転載置台43とを有している。また、ローダモジュール30の内部には、ローダモジュール30の長手方向に延伸するガイドレール44が設けられている。回転載置台43はガイドレール44上に設けられ、ウェハ搬送機構40はガイドレール44に沿って移動可能に構成されている。
減圧部11は、ウェハWを同時に搬送するトランスファモジュール50と、トランスファモジュール50から搬送されたウェハWに所望の処理を行う処理モジュール60を有している。トランスファモジュール50及び処理モジュール60の内部はそれぞれ、減圧雰囲気に維持される。1つのトランスファモジュール50に対し、処理モジュール60は複数、例えば6つ設けられている。以下の説明においては、6つの処理モジュール60をそれぞれ、処理モジュール60a~60fと称する場合がある。なお、処理モジュール60の数や配置は本実施形態に限定されず、任意に設定することができる。
トランスファモジュール50は内部が多角形状(図示の例では五角形状)の筐体からなり、上述したようにロードロックモジュール20、21に接続されている。トランスファモジュール50は、ロードロックモジュール20に搬入されたウェハWを一の処理モジュール60に搬送して所望の処理を施した後、ロードロックモジュール21を介して大気部10に搬出する。
処理モジュール60は、例えばエッチング処理、成膜処理、拡散処理などの処理を行う。処理モジュール60には、ウェハ処理の目的に応じた処理を行うモジュールを任意に選択することができる。また、処理モジュール60は、ゲートバルブ61を介してトランスファモジュール50に接続されている。以下の説明においては、6つのゲートバルブ61を、処理モジュール60a~60fに対してそれぞれ、ゲートバルブ61a~61fと称する場合がある。なお、この処理モジュール60の構成は後述する。
トランスファモジュール50の内部には、ウェハWを搬送するウェハ搬送機構70が設けられている。ウェハ搬送機構70は、ウェハWを保持して移動する搬送アーム71と、搬送アーム71を回転可能に支持する回転台72と、回転台72を搭載した回転載置台73とを有している。また、トランスファモジュール50の内部には、トランスファモジュール50の長手方向に延伸するガイドレール74が設けられている。回転載置台73はガイドレール74上に設けられ、ウェハ搬送機構70はガイドレール74に沿って移動可能に構成されている。
トランスファモジュール50では、ロードロックモジュール20に保持されたウェハWを搬送アーム71で受け取り、処理モジュール60に搬送する。また、所望の処理が施されたウェハWを搬送アーム71が保持し、ロードロックモジュール21に搬出する。
次に、以上のように構成されたウェハ処理装置1を用いて行われるウェハ処理について説明する。
先ず、複数のウェハWを収納したフープ31がロードポート32に載置される。
次に、ウェハ搬送機構40によって、フープ31からウェハWが取り出され、ロードロックモジュール20に搬入される。ロードロックモジュール20にウェハWが搬入されると、ロードロックモジュール20内が密閉され、減圧される。その後、ロードロックモジュール20の内部とトランスファモジュール50の内部が連通される。
次に、ウェハ搬送機構70によってウェハWが保持され、ロードロックモジュール20からトランスファモジュール50に搬送される。
次に、ゲートバルブ61が開放され、ウェハ搬送機構70によって処理モジュール60にウェハWが搬入される。その後、ゲートバルブ61が閉じられ、処理モジュール60においてウェハWに所望の処理が行われる。なお、このウェハWに対する処理については後述する。
次に、ゲートバルブ61が開放され、ウェハ搬送機構70によって処理モジュール60からウェハWが搬出される。その後、ゲートバルブ61が閉じられる。
次に、ウェハ搬送機構70によって、ロードロックモジュール21にウェハWが搬入される。ロードロックモジュール21にウェハWが搬入されると、ロードロックモジュール21内が密閉され、大気開放される。その後、ロードロックモジュール21の内部とローダモジュール30の内部が連通される。
次に、ウェハ搬送機構40によってウェハWが保持され、ロードロックモジュール21からローダモジュール30を介してフープ31に戻されて収容される。こうして、ウェハ処理装置1における一連のウェハ処理が終了する。
<処理モジュール>
次に、上述した処理モジュール60について説明する。図2は、処理モジュール60の構成の概略を示す縦断面図である。
図2に示すように処理モジュール60は、プラズマ処理装置100及び制御部101を含む。プラズマ処理装置100は、プラズマ処理チャンバ110、ガス供給部120、RF(Radio Frequency:高周波)電力供給部130及び排気システム140を含む。また、プラズマ処理装置100は、載置台111及び上部電極シャワーヘッド112を含む。載置台111は、プラズマ処理チャンバ110内のプラズマ処理空間110sの下部領域に配置される。上部電極シャワーヘッド112は、載置台111の上方に配置され、プラズマ処理チャンバ110の天部(ceiling)の一部として機能し得る。
載置台111は、プラズマ処理空間110sにおいてウェハWを支持するように構成される。一実施形態において、載置台111は、基台113、下部電極114、静電チャック115、及びエッジリング116を含む。下部電極114は、基台113上に配置される。静電チャック115は、下部電極114上に配置され、静電チャック115の上面でウェハWを支持するように構成される。エッジリング116は、下部電極114の周縁部上面においてウェハWを囲むように配置される。また、図示は省略するが、一実施形態において、載置台111は、当該載置台111を貫通し、ウェハWの下面に当接して昇降自在に構成されたリフタピンを含んでいてもよい。
基台113の内部には、冷媒流路150が形成されている。冷媒流路150には、プラズマ処理チャンバ110の外部に設けられたチラーモジュール200から冷媒供給配管151を介して冷却媒体(以下、「冷媒」という。)が供給される。なお、冷媒は温調媒体の一例である。温調媒体には、冷媒のほか、熱媒体も含まれる。冷媒流路150に供給された冷媒は、冷媒回収配管152を介してチラーモジュール200に戻るようになっている。以下の説明においては、後述する第1の冷媒及び第2の冷媒と区別するため、冷媒流路150、冷媒供給配管151及び冷媒回収配管152を流れる冷媒を「循環冷媒」という場合がある。また、6本の冷媒供給配管151と冷媒回収配管152を、処理モジュール60a~60fに対してそれぞれ、冷媒供給配管151a~151fと冷媒回収配管152a~152fと称する場合がある。そして、冷媒流路150の中に冷媒を循環させることにより、載置台111及び載置台111に載置されたウェハWを所望の温度に調整することができる。すなわち、本実施形態では、載置台111が本開示における温度制御対象部である。なお、チラーモジュール200の構成は後述する。
なお、図示は省略するが、一実施形態において、載置台111は、静電チャック115及びウェハWのうち少なくとも1つを所望の温度に調節するように構成される他の温調モジュールを含んでもよい。他の温調モジュールは、ヒータ、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、伝熱ガスのような温調流体が流れる。
上部電極シャワーヘッド112は、ガス供給部120からの1又はそれ以上の処理ガスをプラズマ処理空間110sに供給するように構成される。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド112は、ガス入口112a、ガス拡散室112b、及び複数のガス出口112cを有する。ガス入口112aは、ガス供給部120及びガス拡散室112bと流体連通している。複数のガス出口112cは、ガス拡散室112b及びプラズマ処理空間110sと流体連通している。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド112は、1又はそれ以上の処理ガスをガス入口112aからガス拡散室112b及び複数のガス出口112cを介してプラズマ処理空間110sに供給するように構成される。
ガス供給部120は、1又はそれ以上のガスソース121及び1又はそれ以上の流量制御器122を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部120は、1又はそれ以上の処理ガスを、それぞれに対応のガスソース121からそれぞれに対応の流量制御器122を介してガス入口112aに供給するように構成される。各流量制御器122は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部120は、1又はそれ以上の処理ガスの流量を変調又はパルス化する1又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
RF電力供給部130は、RF電力、例えば1又はそれ以上のRF信号を、下部電極114、上部電極シャワーヘッド112、又は、下部電極114及び上部電極シャワーヘッド112の双方のような1又はそれ以上の電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間110sに供給された1又はそれ以上の処理ガスからプラズマが生成される。したがって、RF電力供給部130は、プラズマ処理チャンバにおいて1又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。一実施形態において、RF電力供給部130は、2つのRF生成部131a、131b及び2つの整合回路132a、132bを含む。一実施形態において、RF電力供給部130は、第1のRF信号を第1のRF生成部131aから第1の整合回路132aを介して下部電極114に供給するように構成される。例えば、第1のRF信号は、27MHz~100MHzの範囲内の周波数を有してもよい。
また、一実施形態において、RF電力供給部130は、第2のRF信号を第2のRF生成部131bから第2の整合回路132bを介して下部電極114に供給するように構成される。例えば、第2のRF信号は、400kHz~13.56MHzの範囲内の周波数を有してもよい。代わりに、第2のRF生成部131bに代えて、DC(Direct Current)パルス生成部を用いてもよい。
さらに、図示は省略するが、本開示においては他の実施形態が考えられる。例えば、代替実施形態において、RF電力供給部130は、第1のRF信号をRF生成部から下部電極114に供給し、第2のRF信号を他のRF生成部から下部電極114に供給し、第3のRF信号をさらに他のRF生成部から下部電極114に供給するように構成されてもよい。加えて、他の代替実施形態において、DC電圧が上部電極シャワーヘッド112に印加されてもよい。
またさらに、種々の実施形態において、1又はそれ以上のRF信号(すなわち、第1のRF信号、第2のRF信号等)の振幅がパルス化又は変調されてもよい。振幅変調は、オン状態とオフ状態との間、あるいは、2又はそれ以上の異なるオン状態の間でRF信号振幅をパルス化することを含んでもよい。
排気システム140は、例えばプラズマ処理チャンバ110の底部に設けられた排気口110eに接続され得る。排気システム140は、圧力弁及び真空ポンプを含んでもよい。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、粗引きポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
一実施形態において、制御部101は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置100に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部101は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置100の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部101の一部又は全てがプラズマ処理装置100に含まれてもよい。制御部101は、例えばコンピュータ160を含んでもよい。コンピュータ160は、例えば、処理部(CPU:Central Processing Unit)161、記憶部162、及び通信インターフェース163を含んでもよい。処理部161は、記憶部162に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部162は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース163は、LAN(Local Area Network)等の通信回線を介してプラズマ処理装置100との間で通信してもよい。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
次に、以上のように構成された処理モジュール60を用いて行われるウェハ処理について説明する。なお、処理モジュール60では、ウェハWに対して、例えばエッチング処理、成膜処理、拡散処理などの処理を行う。
先ず、プラズマ処理チャンバ110の内部にウェハWを搬入し、リフタピンの昇降により静電チャック115上にウェハWを載置する。その後、静電チャック115の電極に直流電圧を印加することにより、ウェハWはクーロン力によって静電チャック115に静電吸着され、保持される。また、ウェハWの搬入後、排気システム140によってプラズマ処理チャンバ110の内部を所定の真空度まで減圧する。
次に、ガス供給部120から上部電極シャワーヘッド112を介してプラズマ処理空間110sに処理ガスを供給する。また、RF電力供給部130によりプラズマ生成用の高周波電力HFを下部電極114に供給し、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、RF電力供給部130によりイオン引き込み用の高周波電力LFを供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、ウェハWにプラズマ処理が施される。
なお、プラズマ処理中、チラーモジュール200によって、静電チャック115に吸着保持されたウェハWの温度を調整する。この際、ウェハWに熱を効率よく伝達させるために、静電チャック115の上面に吸着されたウェハWの裏面に向けて、HeガスやArガス等の伝熱ガスを供給する。
プラズマ処理を終了する際には、先ず、RF電力供給部130からの高周波電力HFの供給およびガス供給部120による処理ガスの供給を停止する。また、プラズマ処理中に高周波電力LFを供給していた場合には、当該高周波電力LFの供給も停止する。次いで、ウェハWの裏面への伝熱ガスの供給を停止し、静電チャック115によるウェハWの吸着保持を停止する。
その後、リフタピンによりウェハWを上昇させ、静電チャック115からウェハWを離脱させる。この離脱の際には、ウェハWの除電処理を行ってもよい。そして、プラズマ処理チャンバ110からウェハWを搬出して、ウェハWに対する一連のプラズマ処理が終了する。
<チラーモジュール>
次に、上述したチラーモジュール200について説明する。図3は、チラーモジュール200の構成の概略を示す側面図である。図4は、チラーモジュール200の構成の概略を示す平面図である。なお、図3及び図4におけるチラーモジュール200の各要素は、技術の理解を容易にするため、模式的に示されており、その配置や寸法は必ずしも実際とは一致しない。
図3及び図4に示すようにチラーモジュール200は、デュアルチラー210及び複数の流量調整部220を含む。チラーモジュール200は、トランスファモジュール50の下方に存在する空間50sに配置されている。
デュアルチラー210は、チラーモジュール200において単一に設けられ、6つの処理モジュール60a~60fに共通に設けられる。すなわち、デュアルチラー210は、6つの処理モジュール60a~60fに対して冷媒を供給することができる。デュアルチラー210は、2つの異なる温度の温調媒体である冷媒を供給し、第1の温調媒体調整部としての第1の冷媒調整部211と、第2の温調媒体調整部としての第2の冷媒調整部212とを有している。
第1の冷媒調整部211は、第1の温度(低温)を有する第1の冷媒を供給する。第1の冷媒調整部211は、低温の第1の冷媒を供給するため、例えばコンプレッサ等を有している。第1の冷媒調整部211の下面には、第1の冷媒を供給する第1の供給口211aが形成され、循環冷媒が流入する第1の回収口211bが形成されている。第1の供給口211aと第1の回収口211bはそれぞれ、第1の冷媒調整部211の略中心に形成されている。
第2の冷媒調整部212は、第1の温度より高い第2の温度(高温)を有する第2の冷媒を供給する。第2の冷媒調整部212は、高温の第2の冷媒を供給するため、例えばヒータ等を有している。第2の冷媒調整部212の上面には、第2の冷媒を供給する第2の供給口212aが形成され、循環冷媒が流入する第2の回収口212bが形成されている。第2の供給口212aと第2の回収口212bはそれぞれ、第2の冷媒調整部212の略中心に形成されている。
第1の冷媒調整部211は、第2の冷媒調整部212の下方に配置されている。なお、第1の冷媒調整部211と第2の冷媒調整部212の上下配置は、本実施形態の反対でも良い。但し、第1の冷媒調整部211は、例えば冷媒を圧縮して圧力と温度を変えて、上述したように低温の第1の冷媒を供給するため、重量の大きいコンプレッサをはじめ、必要な機器を多数要する。かかる場合、本実施形態のように第1の冷媒調整部211を下方に配置した方が、デュアルチラー210が安定して設置されるため、好ましい。
第1の冷媒調整部211は、プラズマ処理装置100(処理モジュール60のプラズマ処理チャンバ110)が設置される床面Fの下方に配置される。第2の冷媒調整部212は、床面Fの上方に配置される。ここで、トランスファモジュール50の下方の空間50sは限られたスペース、例えば高さが1mのスペースであり、本実施形態のように第2の冷媒調整部212を床下に配置することで、チラーモジュール200を空間50sに配置できる。また、このように第2の冷媒調整部212を床下に配置して空間50sを有効利用することで、従来のようにウェハ処理装置1の外部にチラーを設ける場合に比べて、ウェハ処理装置1のフットプリントを低減することも可能となる。
流量調整部220は、処理モジュール60a~60fに対応して6つ設けられている。以下の説明においては、6つの流量調整部220を、処理モジュール60a~60fに対してそれぞれ、流量調整部220a~220fと称する場合がある。流量調整部220a~220fにはそれぞれ、冷媒供給配管151a~151fと冷媒回収配管152a~152fが接続されている。
流量調整部220は、いわゆるバルブボックスであり、例えば流量調整バルブ等の複数のバルブ(図示せず)を含む。流量調整部220は、第1の冷媒調整部211から供給された第1の冷媒と、第2の冷媒調整部212から供給された第2の冷媒との流量比を調整可能に構成されている。流量調整部220では、所望の流量比で第1の冷媒と第2の冷媒を混合して循環冷媒を生成し、冷媒供給配管151に供給する。そして、流量調整部220a~220fのそれぞれにおいて、所望の流量比の循環冷媒を生成することで、異なる温度の循環冷媒を生成することができ、処理モジュール60a~60fの載置台111毎に独立して温度を調整することができる。
また、流量調整部220は、載置台111の温度調整した後に冷媒回収配管152から流入する循環冷媒を、第1の冷媒調整部211と第2の冷媒調整部212に分配する流量比を調整可能に構成されている。
第1の冷媒調整部211の第1の供給口211aと流量調整部220は第1の供給路230で接続されている。第1の供給路230には、例えば配管やホースが用いられる。第1の供給口211aに接続された第1の供給路230は、平面視において六角形状を有する第1の供給マニホールド231を介して、第1の供給路230a~230fに分岐している。第1の供給路230a~230fはそれぞれ、流量調整部220a~220fに接続されている。また、第1の供給路230a~230fのそれぞれの長さは略等しい。
第1の冷媒調整部211の第1の回収口211bと流量調整部220は第1の回収路232で接続されている。第1の回収路232には、例えば配管やホースが用いられる。第1の回収口211bに接続された第1の回収路232は、平面視において六角形状を有する第1の回収マニホールド233を介して、第1の回収路232a~232fに分岐している。第1の回収路232a~232fはそれぞれ、流量調整部220a~220fに接続されている。また、第1の回収路232a~232fのそれぞれの長さは略等しい。
第1の供給路230(230a~230f)、第1の供給マニホールド231、第1の回収路232(232a~232f)、及び第1の回収マニホールド233はそれぞれ、床面Fの下方に配置されている。第1の供給マニホールド231と第1の回収マニホールド233は、平面視において重なる位置であって、異なる高さに設けられている。本実施形態では、第1の供給マニホールド231は、第1の回収マニホールド233の上方に配置されている。このため、第1の供給口211aと第1の回収口211bはそれぞれ、第1の冷媒調整部211の略中心に形成される。またこれに伴い、第1の供給路230a~230fと第1の回収路232a~232fもそれぞれ異なる高さに配設されている。
第2の冷媒調整部212の第2の供給口212aと流量調整部220は第2の供給路234で接続されている。第2の供給路234には、例えば配管やホースが用いられる。第2の供給口212aに接続された第2の供給路234は、平面視において六角形状を有する第2の供給マニホールド235を介して、第2の供給路234a~234fに分岐している。第2の供給路234a~234fはそれぞれ、流量調整部220a~220fに接続されている。また、第2の供給路234a~234fのそれぞれの長さは略等しい。
第2の冷媒調整部212の第2の回収口212bと流量調整部220は第2の回収路236で接続されている。第2の回収路236には、例えば配管やホースが用いられる。第2の回収口212bに接続された第2の回収路236は、平面視において六角形状を有する第2の回収マニホールド237を介して、第2の回収路236a~236fに分岐している。第2の回収路236a~236fはそれぞれ、流量調整部220a~220fに接続されている。また、第2の回収路236a~236fのそれぞれの長さは略等しい。
第2の供給路234(234a~234f)、第2の供給マニホールド235、第2の回収路236(236a~236f)、及び第2の回収マニホールド237はそれぞれ、床面Fの上方に配置されている。第2の供給マニホールド235と第2の回収マニホールド237は、平面視において重なる位置であって、異なる高さに設けられている。本実施形態では、第2の供給マニホールド235は、第2の回収マニホールド237の下方に配置されている。このため、第2の供給口212aと第2の回収口212bはそれぞれ、第2の冷媒調整部212の略中心に形成される。またこれに伴い、第2の供給路234a~234fと第2の回収路236a~236fもそれぞれ異なる高さに配設されている。
また、第1の供給路230(230a~230fを含む)、第1の回収路232(232a~232fを含む)、第2の供給路234(234a~234fを含む)、及び第2の回収路236(236a~236fを含む)の長さはそれぞれ等しい。
なお、以上のように構成されたチラーモジュール200の上面、すなわちデュアルチラー210や流量調整部220a~220f、第2の供給路234、第2の供給マニホールド235、第2の回収路236、第2の回収マニホールド237等を収容した筐体(図示せず)の上面は、平坦形状を有する。このため、上述したようにトランスファモジュール50の下方にチラーモジュール200を配置することができる。
また、チラーモジュール200は、第1の冷媒、第2の冷媒、及び循環冷媒を流すためのポンプ(図示せず)を有している。ポンプは、処理モジュール60a~60fの各々に対して6つ設けられていてもよいし、処理モジュール60a~60fに共通に1つ設けられていてもよい。
また、本実施形態において上述した制御部101は、チラーモジュール200の各要素も制御するように構成される。
かかる場合、デュアルチラー210の第1の冷媒調整部211から供給された低温の第1の冷媒は、第1の供給路230を介し、さらに第1の供給マニホールド231で分配されて、流量調整部220a~220fに流入する。また、第2の冷媒調整部212から供給された高温の第2の冷媒は、第2の供給路234を介し、第2の供給マニホールド235で分配されて、流量調整部220a~220fに流入する。そして、流量調整部220a~220fにおいて、第1の冷媒と第2の冷媒の流量比を調整し、所望の温度の循環冷媒が生成される。
流量調整部220a~220fで生成された循環冷媒は、冷媒供給配管151a~151fを介して、冷媒流路150に供給される。そして、処理モジュール60a~60fの載置台111のそれぞれが所望の温度に調整される。その後、温調後の循環冷媒は、冷媒回収配管152a~152fを介して、流量調整部220a~220fに流入する。
流量調整部220a~220fでは、循環冷媒を所望の流量比で第1の冷媒調整部211と第2の冷媒調整部212に分配する。一方の分配された循環冷媒は、第1の回収路232を介し、第1の回収マニホールド233で終結して、第1の冷媒調整部211に流入する。他方の分配された循環冷媒は、第2の回収路236を介し、第2の回収マニホールド237で終結して、第2の冷媒調整部212に流入する。こうしてチラーモジュール200では、冷媒を循環させて、処理モジュール60a~60fの載置台111の各々を独立して温度調整する。
本実施形態によれば、チラーモジュール200は、単一のデュアルチラー210と6つの流量調整部220a~220fを有しているので、流量調整部220a~220fで第1の冷媒と第2の冷媒の流量比を調整することで、所望の温度の循環冷媒を生成できる。その結果、6つの処理モジュール60a~60fの載置台111毎に独立して温度を調整することができる。例えば、処理モジュール60a~60fが異なる処理条件で処理を行う場合には、載置台111の温度を異なる温度に調整することができ、同じ処理条件で処理を行う場合には、載置台111の温度を同じ温度に調整することもできる。
また、チラーモジュール200の上面は平坦形状を有する。さらに、第1の冷媒調整部211、第1の供給路230、第1の供給マニホールド231、第1の回収路232、及び第1の回収マニホールド233はそれぞれ、床面Fの下方に配置される。このため、チラーモジュール200を、トランスファモジュール50の下方の空間50sに配置することができ、空間50sの有効利用が可能となる。またその結果、ウェハ処理装置1のフットプリントを低減することもできる。
また、チラーモジュール200を空間50sに配置することで、その周囲に配置された処理モジュール60a~60fに対して、冷媒供給配管151a~151f及び冷媒回収配管152a~152fの長さを最短にすることができる。
また、マニホールド231、233、235、237は六角形状を有するため、当該マニホールド231、233、235、237と流量調整部220a~220fを接続する流路230a~230f、232a~232f、234a~234f、236a~236fをそれぞれ、均等な長さ、且つ最短の長さにすることができる。
また、第1の供給マニホールド231と第1の回収マニホールド233を異なる高さに設けるので、第1の供給口211aと第1の回収口211bを第1の冷媒調整部211の略中心に形成することができる。同様に、第2の供給口212aと第2の回収口212bも第2の冷媒調整部212の略中心に形成することができる。このため、流路230a~230f、232a~232f、234a~234f、236a~236fをそれぞれ、均等な長さ、且つ最短の長さにすることができる。
さらに、流路230a~230f、232a~232f、234a~234f、236a~236fの長さはそれぞれ均等にできる。
以上のように、流路230a~230f、232a~232f、234a~234f、236a~236fの長さが均等且つ最短になるので、チラーモジュール200と処理モジュール60a~60fとの間の冷媒流路を最短長さにすることができる。またこれに伴い、冷媒(第1の冷媒、第2の冷媒及び循環冷媒)の供給量を従来よりも低減することができる。また、このように冷媒流路を最短長さし、冷媒の供給量を低減できるので、ランニングコストを削減することができる。さらに、チラーモジュール200と処理モジュール60a~60fとの間で冷媒(第1の冷媒、第2の冷媒及び循環冷媒)を循環させるためのポンプの用力(電力、冷却水等)を低減することも可能となる。また、冷媒を循環させる時間を短縮できるので、熱応答が向上し、載置台111を昇温又は降温するのにかかる時間を短縮することができる。さらに、装置の立ち上げを短時間で行うことができるので、メンテナンスにかかる時間も短縮することもできる。
また、6つの処理モジュール60a~60fに対して、単一のデュアルチラー210を用いるので、従来のように複数のチラーを設ける場合に比べて、設置コストを削減することができる。また、単一のデュアルチラー210を稼働させるエネルギーを、従来のように複数のチラーを設ける場合に比べて、低減することもできる。さらに、デュアルチラー210が1つのみであるため、メンテナンス工数を低減することも可能となる。
ここで、チラーは、温度制御対象部の温度を切り替えるときに、出力(冷却能力)が最大となる。このため、従来技術のように処理モジュールのチャンバ毎にチラーを接続する場合、各チラーは、通常操業時(温度制御対象部の温度を切り替えない場合)に要する冷却能力に、温度切替時に要する冷却能力(余剰能力)を加えた冷却能力を有する必要がある。
これに対して、本実施形態は、複数の処理モジュール60a~60fのチャンバで1台のデュアルチラー210を共有化するため、チャンバ毎に温度制御対象部(本実施形態では載置台111)の温度切替時のタイミングをずらすことで、上述した余剰能力を共有化することができる。例えば、6チャンバで1台のデュアルチラー210を共有化する場合、図5に示すように、制御部101は、時刻t1において第1の温度制御対象部の温度を低温から高温に切り替え、Δt1後の時刻t2において第2の温度制御対象部の温度を低温から高温に切り替える。以後、同様にして、制御部101が、所定の間隔で残りの温度制御対象部の温度を切り替えることで、余剰能力を共有化することができる。この結果、6チャンバで1台のデュアルチラー210を共有する場合であっても、比較的小型のチラーを使用することができるため、省エネ・省フットプリントを実現できる。
<他の実施形態>
以上の実施形態では、温度制御対象部が載置台111である場合について説明したが、当該温度制御対象部はこれに限定されない。例えば、プラズマ処理チャンバ110の側壁の温度や上部電極シャワーヘッド112の温度を制御する場合にも、本実施形態のチラーモジュール200を用いることができる。
以上の実施形態のウェハ処理装置1において、載置台111には、当該載置台111の温度を測定する温度センサ(図示せず)が設けられていてもよい。温度センサによる測定結果は、制御部101に出力される。制御部101では、温度センサの結果に基づいて、載置台111の温度が目標温度になるように、流量調整部220において第1の冷媒と第2の冷媒の流量比を調整して、循環冷媒の温度を調整する。このように温度センサを用いた場合、リアルタイム制御を実現することが可能となる。
以上の実施形態のウェハ処理装置1では、第1の冷媒調整部211、第1の供給路230、第1の供給マニホールド231、第1の回収路232、及び第1の回収マニホールド233はそれぞれ、床面Fの下方に配置されていた。この点、空間50sに十分なスペースがある場合には、これらを床面Fの上方に配置してもよい。
以上の実施形態のチラーモジュール200は、単一のデュアルチラー210を有していたが、バックアップ用に同じデュアルチラー210をさらに有していてもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
1 ウェハ処理装置
101 制御部
110 プラズマ処理チャンバ
111 載置台
210 デュアルチラー
220 流量調整部
W ウェハ

Claims (12)

  1. 複数の基板処理モジュール内に各々配置される複数の温度制御対象のための温度制御システムであって、
    第1の温調媒体と第2の温調媒体とを第1の流量と第2の流量とで各々前記複数の温度制御対象に供給するように構成されるチラーと、
    前記複数の温度制御対象に各々接続される複数の流量調整部であり、各流量調整部は、前記チラーから対応する温度制御対象に供給される前記第1の流量及び前記第2の流量を独立して制御するように構成される、複数の流量調整部と、
    を有し、
    前記チラーは、前記第1の温調媒体を第1の温度に調整する第1の温調媒体調整部と、前記第2の温調媒体を前記第1の温度より高い第2の温度に調整する第2の温調媒体調整部とを有し、
    前記第1の温調媒体調整部は、前記調整された第1の温調媒体を前記複数の温度制御対象に供給する第1の供給口と、前記複数の温度制御対象から前記第1の温調媒体を回収する第1の回収口とを備え、
    前記第2の温調媒体調整部は、前記調整された第2の温調媒体を前記複数の温度制御対象に供給する第2の供給口と、前記複数の温度制御対象から前記第2の温調媒体を回収する第2の回収口とを備える、
    温度制御システム。
  2. 前記第1の供給口と前記複数の流量調整部とを各々接続する複数の第1の供給路と、
    前記第1の回収口と前記複数の流量調整部とを各々接続する複数の第1の回収路と、
    前記第2の供給口と前記複数の流量調整部とを各々接続する複数の第2の供給路と、
    前記第2の回収口と前記複数の流量調整部とを各々接続する複数の第2の回収路と、
    を有する、請求項1に記載の温度制御システム。
  3. 前記第1の供給路の長さ、前記第1の回収路の長さ、前記第2の供給路の長さ、及び前記第2の回収路の長さはそれぞれ等しい、
    請求項2に記載の温度制御システム。
  4. 前記第1の供給口と前記第1の回収口は、前記第1の温調媒体調整部の中心に配置され、
    前記第1の供給路と前記第1の回収路は、異なる高さに配置され、
    前記第2の供給口と前記第2の回収口は、前記第2の温調媒体調整部の中心に配置され、
    前記第2の供給路と前記第2の回収路は、異なる高さに配置される、
    請求項2又は3に記載の温度制御システム。
  5. 前記第1の温調媒体調整部は、平面視において多角形の形状を有する第1の供給マニホールドと、平面視において多角形の形状を有する第1の回収マニホールドとを含み、
    前記第1の供給路は、前記第1の供給口から前記第1の供給マニホールドを介して前記複数の流量調整部に接続され、
    前記第1の回収路は、前記第1の回収口から前記第1の回収マニホールドを介して前記複数の流量調整部に接続され、
    前記第2の温調媒体調整部は、平面視において多角形の形状を有する第2の供給マニホールドと、平面視において多角形の形状を有する第2の回収マニホールドとを含み、
    前記第2の供給路は、前記第2の供給口から前記第2の供給マニホールドを介して前記複数の流量調整部に接続され、
    前記第2の回収路は、前記第2の回収口から前記第2の回収マニホールドを介して前記複数の流量調整部に接続される、
    請求項2~4のいずれか一項に記載の温度制御システム。
  6. 前記第1の供給マニホールドから前記複数の流量調整部に接続される複数の前記第1の供給路の長さは等しく、
    前記第1の回収マニホールドから前記複数の流量調整部に接続される複数の前記第1の回収路の長さは等しく、
    前記第2の供給マニホールドから前記複数の流量調整部に接続される複数の前記第2の供給路の長さは等しく、
    前記第2の回収マニホールドから前記複数の流量調整部に接続される複数の前記第2の回収路の長さは等しい、
    請求項5に記載の温度制御システム。
  7. 前記第1の温調媒体調整部は、前記第2の温調媒体調整部の下方に配置される、
    請求項1~6のいずれか一項に記載の温度制御システム。
  8. 前記第2の温調媒体調整部は、床面の上方に配置され、
    前記第1の温調媒体調整部は、前記床面の下方に配置される、
    請求項7に記載の温度制御システム。
  9. 複数の基板処理モジュールと、
    前記複数の基板処理モジュール内に各々配置される複数の温度制御対象と、
    温調媒体を前記複数の温度制御対象に供給するように構成されるチラーと、
    前記複数の温度制御対象に各々接続される複数の流量調整部であり、各流量調整部は、前記チラーから対応する温度制御対象に供給される温調流体の流量を独立して制御するように構成される、複数の流量調整部と、
    前記複数の基板処理モジュールに接続される基板搬送モジュールと、
    を備え、
    前記チラーは、前記基板搬送モジュールの下方に配置される、
    基板処理システム。
  10. 前記チラー及び複数の流量調整部を収容し、平坦な上面を有するチラーモジュールをさらに備える、
    請求項9に記載の基板処理システム。
  11. 前記温度制御対象は、基板載置台、前記基板載置台の上方に配置される電極、又は、チャンバを構成する側壁である、
    請求項9又は請求項10に記載の基板処理システム。
  12. 前記温度制御対象は、当該温度制御対象の温度を測定する温度センサを含み、
    前記温度センサの測定結果に基づいて、前記流量調整部を制御する制御部をさらに備える、
    請求項9~11のいずれか一項に記載の基板処理システム。
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