JPH05315293A

JPH05315293A - 被処理体の載置装置

Info

Publication number: JPH05315293A
Application number: JP14013992A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Komino; 光明小美野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1992-05-02
Filing date: 1992-05-02
Publication date: 1993-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ヒートパイプを用いることにより伝熱性を高
める。【構成】被処理体Ｗを載置する載置台１８と冷媒４４
を収容する冷却手段４６との間にヒートパイプ４０を形
成する。これにより、このヒートパイプ４０内の作動流
体４２の作用により上記被処理体Ｗに冷媒４４の冷熱を
応答性良く供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被処理体の載置装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体製造工程の一部の工程を
行う装置として、減圧下において被処理体であるウエハ
等を活性プラズマを利用してエッチングするプラズマエ
ッチング装置が知られている。この種のエッチングは、
ガスプラズマ中のイオンがウエハ表面に垂直に入射する
ことによってマスクに垂直なパターンを加工する方法で
あるが、ガスプラズマ中に任意方向からウエハに入射す
るラジカルも存在するためにサイドエッチングを生ずる
場合がある。このサイドエッチングを防止するために、
これまではエッチング条件を最適化するためにエッチン
グガスの選択、混合ガスの選択、低ガス圧力化等を行っ
てきた。

【０００３】しかし、これらの方法ではラジカル数の減
少とイオンエネルギの増加によっているために、エッチ
ング速度が低下して処理に長時間を要したり、或いはフ
ォトレジストとの選択比が低下して耐ドライエッチング
性マスクを形成する工程が必要となる等の問題が起きて
いる。すなわち、高い異方性と高いエッチング速度と高
い選択性を同時に満たすことは難しく、いずれかを犠牲
にしたエッチングになっていた。このような状況下で、
ウエハ温度を低温に維持した状態でエッチング処理を施
す低温ドライエッチングが登場した。この種の低温ドラ
イエッチングにおいては、被処理体を載置固定する載置
装置に冷却手段を設けておき、載置したウエハを冷却す
るようになっている。現状ではウエハ冷却の設定温度は
−６０℃〜−１００℃程度であるが、今後ますますウエ
ハの低温処理化が進み、例えば−１５０℃もの低温に設
定することも予想されている。このような高冷却を行う
には、熱伝達ロスをも考慮して、例えば−１９６℃の低
温を維持できる液体窒素等を冷却媒体として用いること
が必要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、冷却媒体と
して例えば液体窒素等を用いる場合には、ウエハの載置
台の下方に冷却媒体を収容する収容部を設け、これから
の冷熱によりウエハを冷却するように構成するのが一般
的であるが、ウエハの載置台の下部には、高周波の影響
を断つための絶縁材やウエハの受け渡し等を行うときに
載置台の上下方向へ出没するプッシャピンや各種の測定
系を設ける必要があるために上記冷却媒体の収容部は載
置台から離間させて設置せざるを得ない。この場合、比
較的熱伝導性の良好な材料を載置台と冷却媒体の収容部
との間に介在させてはいるが、それでも上記絶縁材等の
熱抵抗は比較的大きく、ウエハ自体を十分に冷却できな
いのみならず、ウエハ自体の温度制御性も十分ではない
という改善点を有していた。更には、上述のような介在
物が存在するために、ウエハの断面均熱性が良好でない
という改善点も有していた。本発明は、以上のような問
題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもの
である。本発明の目的はヒートパイプを用いることによ
り伝熱性を高めた被処理体の載置装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、被処理体を載置する載置台と、一端が
前記載置台に接触されて、内部に前記被処理体の温熱を
他端に運ぶための作動流体が充填されたヒートパイプ
と、前記ヒートパイプの他端に接触されて、前記運ばれ
た温熱を排出する冷媒を有する冷却手段とを備えるよう
にしたものである。

【０００６】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、載置台
上に載置固定された被処理体は、内部に作動流体を充填
したヒートパイプの一端に接触されると共にこのヒート
パイプの他端は冷却手段の冷媒に接触されているので、
作動流体の蒸発により上記被処理体の温熱が奪われてこ
れを冷却し、作動流体の蒸気は他端の冷媒により冷却さ
れて再凝縮し、再度液体となる。このように、ヒートパ
イプ中の作動流体が蒸発・凝縮を繰り返して循環するこ
とにより被処理体の温熱が冷却手段側へ運ばれて、被処
理体を効率的に冷却することになる。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明に係る被処理体の載置装置の
一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明
の被処理体の載置装置を適用したプラズマエッチング装
置を示す断面図、図２は図１に示すプラズマエッチング
載置内の被処理体の載置装置を示す断面図である。本実
施例においては、被処理体の載置装置をプラズマエッチ
ング装置へ適用した場合について説明する。

【０００８】まず、プラズマエッチング装置２のウエハ
ローディングポート及びウエハアンローディングポート
（図示せず）はロードロック室（図示せず）に接続され
ており、各ロードロック室との間はゲートバルブ（図示
せず）により開閉可能になされている。そして、各ロー
ドロック室及びゲートバルブを介して被処理体である半
導体ウエハＷをプラズマエッチング装置２の処理室４内
へ導入したり、或いはこれより排出し得るように構成さ
れており、この処理室４内に本発明の特長とする被処理
体の載置装置６が収容されることになる。上記エッチン
グ装置２は、ＲＩＥ型のエッチング装置であり、上記処
理室４は例えば円筒状の上部フレーム８と下部フレーム
１０とにより形成されており、これらフレーム８、１０
は電気的にアースされている。上部フレーム８の上部側
壁には、これを貫通してガス導入路１２が形成されると
共にこの導入路１２は処理ガス源（図示せず）に接続さ
れている。また、上部フレーム８の他の下部側壁には、
図示しない真空ポンプに接続されたガス排出路１４が貫
通して設けられている。

【０００９】処理室４の真上には、例えば永久磁石のよ
うな磁界発生器１６が設けられており、ウエハＷに水平
方向の磁界を印加するように構成されている。また、被
処理体の載置装置６の載置台１８は、ウエハＷを直接載
置する上部サセプタ２０と下部サセプタ２２とにより構
成されている。そして、この上部サセプタ２０と下部サ
セプタ２２との間には、例えばセラミックヒータよりな
るヒータ２４が挿入されており、ウエハＷの温度を制御
し得るように構成されている。ウエハＷは上部サセプタ
２０の上面にロードされてここに強固に保持される。こ
の場合、上部サセプタ１２の上面にウエハＷを強固に保
持するために、例えば静電チャックユニット（図示せ
ず）が設けられている。上部サセプタ２０は、下部サセ
プタ１４に着脱可能にボルト２８により取り付けられて
いる。このように２つのサセプタ２０、２２が分離可能
になされる理由は、上部サセプタ２０が汚染等されたと
きに、高周波電源３０が接続された下部サセプタ２２を
メンテナンスフリーとして上部サセプタ２０のみを時々
交換できるようにするためである。

【００１０】上記ヒータ２４は温度コントローラ３２に
電流調整器（ＳＳＲ）３４を介して接続されている。ヒ
ータ２４と上部サセプタ２０の接触部近傍には、ヒータ
２４の外周を囲むようにＯリング３６を保持する溝３８
が設けられている。そして、この下部サセプタ２２の下
部には、これに面接触させて内部にフレオン等の作動流
体４２の充填されたヒートパイプ４０が設けられると共
にこのヒートパイプ４０の下端には冷媒として例えば液
体窒素４４が収容された冷却手段、例えばクーリングジ
ャケット４６が設けられている。上記ヒートパイプ４０
は、熱伝導性の良好な材料、例えばアルミニウム等より
なり、その上部は例えば中空円板状に成形されて蒸発部
４０Ａを構成し、その上面は下部サセプタ２２の下面と
熱伝導性良好に面接接触されている。この円板状の蒸発
部４０Ａの中心からは蒸発部に連通された中空の円筒体
が下方向に向けて延在されており、その下端部は上記ク
ーリングジャケット４６内に挿入されて凝縮部４０Ｃを
構成している。

【００１１】上部及び下部サセプタ２０、２２の側壁と
ヒートパイプ４０の蒸発部４０Ａの底部と側壁は、絶縁
フレーム２６により完全に被われており、上部サセプタ
２０の上部表面のみを処理雰囲気に曝されるようになっ
ている。この絶縁フレーム２６は、上記各部材の側壁を
被う円筒状の側部絶縁フレーム２６Ａと、蒸発部４０Ａ
の底部を被う底部絶縁フレーム２６Ｂとにより主に構成
されている。この場合、側部絶縁フレーム２６Ａとして
は高周波を絶縁するために低誘電率であって、しかも熱
伝導率を抑制する材料、例えばＳｉＯ₂ 等を用い、ま
た、底部絶縁フレーム２６Ｂとしては、高周波を絶縁す
るために低誘電率であって、しかも上下方向の熱伝導率
を抑制する材料、例えばＳｉＯ₂ 等を用いる。上部サセ
プタ２０と側部絶縁フレーム２６Ａとの間にはＯリング
４８が介在されており、第１の間隙５０がそれらの間に
形成される。また、図１の実施例の場合のように空間５
８を真空状態にすることが可能であれば、クーリングジ
ャケット４６と底部絶縁フレーム２６Ｂは真空断熱され
ており、この場合には低誘電率であることは必須条件で
あるけれども熱伝導率は必ずしも小さくする必要はな
い。上部及び下部サセプタ２０、２２の周辺部の表面及
び側部絶縁フレーム２６Ａの側壁の内側面は、鏡面研磨
されている。第１の間隙５０内は、ほとんど真空になさ
れており、熱抵抗を高く設定している。

【００１２】また、ヒートパイプの蒸発部４０Ａと凝縮
部４０Ｃとの間に、断熱部を形成しないとヒートパイプ
の作動効率が低下してしまうため、底部断熱フレームは
断熱材料で形成するのがよい。また、ヒートパイプの蒸
発部４０Ａと底部絶縁フレーム２６Ｂとの間及びこのフ
レーム２６Ｂとクーリングジャケット４６との間にはそ
れぞれ支持材５１、５６が介設されている。

【００１３】尚、図示されてないが底部絶縁フレーム２
６Ｂの下方にはウエハＷを押し上げるプッシャピンや制
御用計測器等が設けられている。上記クーリングジャケ
ット４６は、底部絶縁フレーム２６Ｂの真下に配置され
ており、その冷媒収容部６０には液体窒素４４が収容さ
れている。上記クーリングジャケット４６と液体窒素源
６２とは導入パイプ６４と排出パイプ６６とにより接続
されており、導入パイプ６４はジャケット２０の底部に
接続されると共に排出パイプ６６の先端は液体窒素４４
の液面よりも上方に突出させて窒素ガスを排出するよう
になっている。主コントローラ６８の出力部は、液体窒
素源６２の流量制御弁（図示せず）に接続されており、
このコントローラ６８からバルブ設定信号を流量制御弁
に向けて出力するようになっている。

【００１４】クーリングジャケット４６の底部の内壁は
ポーラス状になされており、核沸騰が起きるようになさ
れており、その内部の液体窒素を−１９６℃に維持でき
る。クーリングジャケット４６の冷媒収容部６０に液体
窒素を導入するための上記導入パイプ６４は真空断熱管
により構成されており、この真空断熱管は金属により形
成されて接地されている。上記フレーム８も接地され、
反対の極性を有す電極は上部及び下部サセプタ２０、２
２に接続され、高周波電源３０をこれらの間に印加する
ようになっている。

【００１５】また、複数の絶縁部材７０がクーリングジ
ャケット４６と下部フレーム１０の底部１０Ｂとの間に
介在されており、これらの間に第４の間隙７２を形成す
るようになっている。一方、下部フレーム１０の内側シ
リンダ１０Ａは下部フレーム１０の底部１０Ｂから上方
へ延びており、クーリングジャケット４６、側部絶縁フ
レーム２６Ａを囲むと共にこれらが処理雰囲気に曝され
ないように保護している。Ｏリング２６は、側部絶縁フ
レーム２６Ａと内側シリンダ１０Ｂとの間に挿入されて
おり、第５の間隙７８を形成するようになっている。下
部絶縁フレーム２６Ａの周辺部の外側表面と内側シリン
ダ１０Ｂの内側表面とは鏡面研磨されている。各Ｏリン
グ３６、４８、７６はテフロン樹脂或いはメタルシール
等により形成される。また、第５の間隙７８とその内側
の第１の間隙５０とは側部絶縁フレーム２６Ａに形成し
た連通孔７７により連通されている。

【００１６】クーリングジャケット４６を支持する複数
の絶縁部材７０は相互に離間されている。従って、第４
の間隙７２と第５の間隙７８は相互に連通されている。
第５の間隙７８は側部絶縁フレーム２６Ａとクーリング
ジャケット４６が内側シリンダ１０Ｂに接触しない限
り、望ましくはできるだけ狭い方がよい。ガス排気路８
０は下部フレーム１０の底部１０Ｂを貫通して設けら
れ、この排気路８０を介して第４及び第５の間隙７２、
７８内を排気し得るように構成される。上部及び下部サ
セプタ２０、２２間には微小間隙（図示せず）が形成さ
れており、この部分には自動圧力コントローラ（ＡＰ
Ｃ）８２からガスを供給して熱抵抗を減少させている。
ここで使用される熱伝達ガスは例えばヘリウムが使用さ
れるが、化学的腐食を部材に生ぜしめず良好な熱伝導性
を保持できる限り、ヘリウムに代えて例えばアルゴンガ
ス、キセノンガス、窒素ガス、二酸化炭素等でもよい。
ヘリウムガスの供給圧はＡＰＣ８２により制御され、そ
の圧力は０〜７６０Ｔｏｒｒ内に設定される。

【００１７】実験によると、ガス圧力と熱抵抗との関係
は、ガス圧が０〜３０Ｔｏｒｒの間においては熱抵抗は
直線的に変化する。ヘリウムガスは、ＡＰＣ９０からウ
エハＷと上部サセプタ２０の上部表面との間の間隙に供
給し得るようになっている。上部及び下部サセプタ２
０、２２及びクーリングジャケット４６、下部フレーム
１０はアルミニウム合金により形成される。絶縁フレー
ム２６はテフロン樹脂に代えてアルミナやＡｌＮ、窒化
シリコン等により構成してもよい。

【００１８】また、温度センサ９４がウエハ温度を検出
するために上部サセプタ２０の上端部に埋め込まれ、セ
ンサ９４により検出された温度を示す信号が温度コント
ローラ３２へ供給される。この温度コントローラ３２の
出力ターミナルは電流調整器（ＳＳＲ）３４へ接続され
ている。このＳＳＲ３４はヒータ２４へ接続されてお
り、ヒータ２４へ供給する電流を制御する。温度コント
ローラ３２の出力ターミナルは主コントローラ６８の入
力ターミナルへ接続されている。この温度コントローラ
３２は主コントローラ６８を補助するように動作する補
助コントローラとして動作する。

【００１９】一方、図２にも示すように上記ヒートパイ
プ４０の内壁面の全面には、海綿のように作動流体４２
をよく吸収して毛細管現象を生ぜしめる例えば金網のよ
うなウィック９６が形成されており、凝縮部４０Ｃに貯
留する作動流体４２を毛細管現象により断熱部４０Ｂを
介して上方の蒸発部４０Ａへ供給するように構成されて
いる。従って、ヒートパイプ４０の下部の凝縮部４０Ｃ
をクーリングジャケット４６内の液体窒素４４に浸漬さ
せておくことにより、ウエハＷ側からの温熱により蒸発
部４０Ａにて蒸発した作動流体４２のガスはヒートパイ
プ４０内を蒸気流となって流下して凝縮部４０Ｃにて液
体窒素４４の冷熱により冷やされて再度凝縮液化するよ
うになっている。ここで作動流体４２としては、例えば
作動温度範囲が−２７３〜−７０℃の場合にはＨｅ、Ａ
ｒ、クリプトン、Ｎ₂ 、メタン等を使用し、作動温度範
囲が−７０〜＋２００℃の場合には、フレオン、ＮＨ
₄ 、アセトン、メタノール、エタノール、ヘプタン、水
等を使用する。

【００２０】また、ウィック９６としては、ステンレス
鋼金網、発泡ニッケル、メタルウール、グラス繊維、炭
素繊維、セラミック繊維等を使用することができる。こ
のヒートパイプ４０の材料としては、例えばアルミニウ
ム、ステンレス、銅等を用い、特に、外部との熱の授受
を行う上下端の作動部９８、１００は熱伝導性の良好な
材料により構成する。更に、クーリングジャケット４６
の液体窒素４４と直接接触することになる凝縮部４０Ｃ
の外周壁１０２には、表面熱伝導率を向上させて核沸騰
を促進するように図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すよう
に核沸騰促進伝熱面１０４が形成される。この核沸騰促
進伝熱面は、非常に温度差が小さくても熱流速を大きく
とれ、その形成方法は、例えば図３（Ａ）に示すように
凝縮部４０の外周壁１０２である液体窒素との接触面１
０２に、アルミニウムやジュラルミン等の粉末をプラズ
マ溶射して溶融粒子１０６を形成することにより行う。
この場合、溶融粒子の径を０．２〜１．５ｍｍに設定
し、溶射層の厚さを０．３〜１．０ｍｍに、気孔率を５
〜２５％程度に設定するのが好ましい。

【００２１】また、他の形成方法としては、図３（Ｂ）
に示すように外周壁１０２の液体窒素接触面１０３に旋
盤加工等の機械加工により多数のフィン１０８を形成
し、このフィン１０８を機械的に屈曲させてその先端部
を隣接するフィン１０８に接触させることにより内部に
空洞１１０を形成するようにしてもよい。核沸騰促進伝
熱面１０４の形成方法としては、上記したものに限定さ
れず、他の方法、例えばポーラスメッキ法、エッチング
侵食法、ブラスト形成法等どのような方法を採用しても
よい。ヒートパイプ自体は非常に熱応答性が良好である
が、上述のように核沸騰促進伝熱面１０２を形成するこ
とによりその熱応答性を一層大きくすることができ、ウ
エハＷをより低温まで冷却することが可能となる。

【００２２】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。本実施例では、上部フレーム８
を接地し、上部及び下部のサセプタ２０、２２にＲＦ電
源を供給することにより対向電極を構成し、ＲＩＥ方式
のプラズマエッチング装置を構成している。また、前記
ウエハＷと対向する位置であって、前記処理室４の上方
にて永久磁石を回転し、ウエハＷの近傍にその面と平行
な磁場を形成することで、マグネトロンエッチング装置
を構成している。そして、処理室４内を真空引きした状
態にて、エッチングガスを導入し、上記対向電極間にエ
ッチングガスによるプラズマを生成している。更に、ウ
エハＷの近傍に水平磁場を形成することで、イオンの飛
翔方向がウエハＷ表面に垂直となり、異方性の高いエッ
チングが実現できる。この場合、処理室４内はガス排出
路１４を介して真空引きされ、例えば１０^-2〜１０^-3Ｔ
ｏｒｒ程度の圧力に維持される。

【００２３】ここで、上記のマグネトロンプラズマエッ
チングを行うに際して、被処理体であるウエハＷはクー
リングジャケット４６の−１９６℃の液体窒素４４の冷
却により、ヒートパイプ４０、下部サセプタ２２及び上
部サセプタ２０を介して冷却されている。また、この時
のウエハ温度は温度センサ９４により検出されて温度圧
力コントローラ８２へ入力されており、電流調整器３４
を介して設定値、例えば−１５６℃を維持すべくヒータ
２４の加熱量を調整する。

【００２４】エッチング処理の間において、ウエハＷは
高周波エネルギをプラズマから受けて加熱されるが、こ
の温熱は上部サセプタ２０、下部サセプタ２２を介して
ヒートパイプ４０の蒸発部４０Ａへ伝達される。一方、
このヒートパイプ４０内の凝縮部４０Ｃの液状の作動流
体４２は毛細管現象によってウィック９６に沿って液流
となって上昇して蒸発部４０Ａに至る。この蒸発部４０
Ａにて下部サセプタ２２から温熱を受けて液状の作動流
体４２は蒸発して気化し、蒸気流１１２となって下方に
流下して行き、凝縮部４０Ｃにて冷熱を受けて再度凝縮
し液化される。このように、蒸発・凝縮を循環する作動
流体４２の作用によりクーリングジャケット４６内の液
体窒素４４の冷却が上部及び下部サセプタ２０、２２、
ウエハＷ側へ供給され、最終的にウエハＷを所定の温度
まで冷却することができる。

【００２５】また、凝縮部４０Ｃの周囲に貯留する液体
窒素４４と接する外側壁１０２は、図３に示すように核
沸騰促進伝熱面１０４として構成されているのでこの部
分における温度差が僅かであっても液体窒素４４の冷却
を効率的にヒートパイプ４０の作動流体４２に伝えるこ
とができ、この部分における熱抵抗を小さくすることが
できる。従って、熱応答性が良好で熱伝達効率の良好な
ヒートパイプ４０を使用して液体窒素４４の冷却をウエ
ハＷ側まで伝達して、ウエハＷを冷却するようにしたの
で、従来装置では熱抵抗が大き過ぎて実現し得なかった
冷却温度、例えば−１５６℃程度までウエハＷを冷却す
ることができる。例えば従来装置においては、−１９６
℃の液体窒素を冷却媒体として使用した場合には、ウエ
ハＷを−１１０℃程度までしか冷却し得なかったが、本
発明のように熱応答性の良好なヒートパイプ４０を用い
た場合には−１６０℃程度まで冷却することができた。
従って、半導体デバイスの集積度が１６Ｍ、３２Ｍ、６
４Ｍと微細化されるにつれ、配線部（Ａｌ）も微細とな
るが、これに対応したプラズマエッチング処理が可能と
なる。

【００２６】また、上述のようにヒートパイプ４０の熱
応答性が良好なことから、上部サセプタ２０の上部平面
における断面均熱性が良好となり、ウエハＷの面内を均
一に冷却することができ、しかも温度制御性、特にダイ
ナミック特性も改善することができる。また、作動流体
４２を冷却することにより気化した冷却収容部６０内の
窒素ガスは、排出パイプ６６を介して液体窒素源６２へ
送出され、大気中に放出されるか或いは再液化されて使
用される。

【００２７】また、ヘリウムガス等の熱伝導媒体は上部
及び下部サセプタ２０、２２の接合部に形成した溝３８
及びウエハＷのチャック部にも供給されており、その圧
力はＡＰＣ８２、９０により制御されて所望の熱抵抗値
が選択される。そして、サセプタ２０、２２、側部絶縁
フレーム２６Ａ、内側シリンダ１０Ｂ相互間に形成され
た第１の間隙５０、第５の間隙７８及びクーリングジャ
ケット４６の下部に形成された第４の間隙７２内はガス
排気路を介して真空引きされているので熱抵抗は高くな
っている。また、第２及び第３の間隙５２、５８も同様
に真空排気されて真空断熱が図られている。また、上部
サセプタ２０及び下部サセプタ２２間の熱抵抗を変化さ
せるには、これらの間を締め付けるボルト２８の締め付
け力を調整するか、これらの間隙に特定の熱伝導率を持
った物質（個体）を挿入してこれらの接触状態を変化さ
せるようにしてもよい。

【００２８】また、エッチング処理すべき対象がＳｉＯ
₂ 層、ポリシリコン等のように異なることに対応して冷
却温度を変えるが、クーリングジャケット４６による冷
却力が強過ぎる場合或いは冷却温度を調整する場合に
は、ヒータ２４を適宜駆動することによりウエハＷを所
定の冷却温度に設定する。更に、下部サセプタ２２とヒ
ートパイプ４０との間の熱抵抗を小さくするために、こ
れらの接触面の機械加工精度を高くしてその表面に例え
ば数μｍ以上の金メッキ等を施すようにしてもよいし、
或いはこれらの接合面間にインジウム等の箔を介在させ
て密着性を良好にするようにしてもよい。

【００２９】また、ウエハＷの温度を制御する場合に
は、冷媒収容部６０内に液面検知センサ（図示せず）を
設けておき、このセンサの出力値に基づいて導入パイプ
６４に設けた制御弁１１６の開度調整を行うことにより
クーリングジャケット４６内の液体窒素４４の液面レベ
ルを制御し、凝縮部４０Ｃの浸漬面積を変化させること
により熱流束を変化させるようにしてもよい。尚、上記
実施例にあってはヒートパイプ４０の上部中央部より下
方に向けて流路を形成したが、これに限定されず、例え
ば図４及び図５に示すように構成してもよい。すなわ
ち、図４に示す装置においては下方に延びる流路１２０
の直径を小さくすると共にこの流路１２０を円形蒸発部
４０Ａの周縁部に位置させて蒸発部４０Ａの直下近傍に
測定器等の設置スペース１２２を形成している。そし
て、上記流路１２０の下端に接続される凝縮部４０Ｃの
容積を大きく設定する。そして、蒸発部４０Ａ、凝縮部
４０Ｃ及び断熱部４０Ｂを構成する流路１２０の内壁に
は前記と同様にウィック９６を形成し、蒸発部４０Ａ内
からの蒸気流１１２を上記流路１２０内に沿ってを流下
させる。

【００３０】また、図５に示す装置にあっては蒸発部４
０Ａの両端に複数、例えば２つの流路１２２、１２４を
形成し、これら流路１２２、１２４の下端部を凝縮部４
０Ｃにより連結する。そして、一方の流路１２２、蒸発
部４０Ａ、凝縮部４０Ｃの各内面にウィック９６を形成
し、他方の流路１２４の内面にはウィックを設けないよ
うにする。これによれば、作動流体４２の液流１２６は
ウィック９６を設けた流路１２２内を上昇し、他方、作
動流体の蒸気流１１２は他方の流路１２４内を流下する
ので全体として循環経路が形成されることになる。従っ
て、ウィック９６を設けた流路１２２内を上昇する液流
１２６に蒸気流による逆方向の力が作用せず、ヒートパ
イプの熱応答性を一層向上させることができる。

【００３１】また、上記一方の流路１２４にパイプ１２
８を介してベローズ１３０を接続して、これを図示しな
いアクチュエータにより伸縮させてヒートパイプ内の圧
力を変化させることにより作動流体４２の作動温度範囲
を変化させることができる。尚、上記実施例にあって
は、本発明に係る被処理体の載置装置をプラズマエッチ
ング装置に適用した場合について説明したが、これに限
定されず、被処理体を低温状態で処理乃至観察する必要
のある装置、例えばアッシング装置、ＣＶＤ装置、プロ
ーバ装置、イオン打込み装置、ＳＥＭ装置等の微小試料
観察装置等にも適用し得るのは勿論である。また、被処
理体としてはウエハに限定されず、また冷却媒体として
は液体窒素に限定されないのも勿論である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の被処理体
の載置装置によれば、次のような優れた作用効果を発揮
することができる。熱応答性の良好なヒートパイプを用
いるようにしたので、被処理体を効率的に低温まで冷却
することができる。また、上記した理由により被処理体
の断面均熱性を向上させることができるのみならず、温
度制御性も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の被処理体の載置装置を適用したプラズ
マエッチング装置を示す断面図である。

【図２】図１に示すプラズマエッチング装置内の被処理
体の載置装置を示す断面図である。

【図３】ヒートパイプに施される核沸騰促進伝熱面を形
成する方法を説明する説明図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図５】本発明の更に他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

２プラズマエッチング装置４処理室６被処理体の載置装置１８載置台２０上部サセプタ２２下部サセプタ２６絶縁フレーム３０高周波電源４０ヒートパイプ４０Ａ蒸発部４０Ｂ断熱部４０Ｃ凝縮部４２作動流体４４液体窒素（冷媒）４６クーリングジャケット（冷却手段）９６ウィックＷ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を載置する載置台と、一端が前
記載置台に接触されて、内部に前記被処理体の温熱を他
端に運ぶための作動流体が充填されたヒートパイプと、
前記ヒートパイプの他端に接触されて、前記運ばれた温
熱を排出する冷媒を有する冷却手段とを備えたことを特
徴とする被処理体の載置装置。
【請求項２】前記載置台と前記冷却手段との間には高
周波絶縁部材が形成されることを特徴とする請求項１記
載の被処理体の載置装置。