KR101891379B1 - 온도 제어 가능한 스테이지를 포함하는 시스템, 반도체 제조 장치 및 스테이지의 온도 제어 방법 - Google Patents

온도 제어 가능한 스테이지를 포함하는 시스템, 반도체 제조 장치 및 스테이지의 온도 제어 방법 Download PDF

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Abstract

적재대의 온도를 면밀하게 제어한다. 일 실시 형태의 온도 제어 가능한 스테이지를 포함하는 시스템은, 기판이 적재되는 표면과 이면을 포함하는 원반 형상의 플레이트와, 플레이트의 이면에 2차원적으로 배열되는 복수의 영역으로서, 플레이트의 이면에 있어서 복수의 존의 각각을 분할해서 이루어지는 해당 복수의 영역에 대하여 개별로 열교환 매체를 공급하고, 해당 복수의 영역에 공급된 열교환 매체를 개별로 회수하도록 구성된 열교환기와, 열교환기에 의한 복수의 영역에 대한 열교환 매체의 공급 또는 차단을, 존마다 제어하는 밸브 유닛을 포함한다.

Description

온도 제어 가능한 스테이지를 포함하는 시스템, 반도체 제조 장치 및 스테이지의 온도 제어 방법{SYSTEM INCLUDING TEMPERATURE-CONTROLLABLE STAGE, SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT AND STAGE TEMPERATURE CONTROL METHOD}
본 발명의 실시 형태는, 온도 제어 가능한 스테이지를 포함하는 시스템, 반도체 제조 장치 및 스테이지의 온도 제어 방법에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리체에 대하여 플라즈마 에칭과 같은 플라즈마 처리가 실시된다. 이러한 플라즈마 처리에서는, 피처리체에 대한 처리에 면내 균일성이 요구된다. 처리의 면내 균일성을 실현하기 위해서는, 피처리체의 온도 분포를 면밀하게 제어하는 것이 요구된다.
피처리체의 온도 분포를 제어하기 위해서 적재대의 온도를 조정하는 시스템이 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1 및 2에는, 적재대의 내부에 당해 적재대의 둘레 방향을 따라 형성된 온도 조정부에 대하여 고온 유체 및 저온 유체를 공급함으로써, 적재대의 정전 척의 온도를 제어하는 시스템이 기재되어 있다. 이러한 시스템은, 온도 조정부의 입구 및 출구에 접속되고, 당해 입구와 출구의 사이에서 유체를 순환시키는 바이패스 유로와, 바이패스 유로에 접속되어, 저온 온도 조절 유닛으로부터의 저온 유체를 바이패스 유로에 공급하는 저온 유로와, 바이패스 유로에 접속되어, 고온 온도 조절 유닛으로부터의 고온 유체를 바이패스 유로에 공급하는 고온 유로를 구비하고 있다. 바이패스 유로, 저온 유로 및 고온 유로에는, 서로 밸브 개방도가 연동해서 변화하는 밸브가 각각 접속되어 있다.
또한, 특허문헌 3에는, 적재대, 칠러 유닛, 가열 유닛, 유로 전환 유닛, 컨트롤러 등을 구비하는 온도 제어 장치가 기재되어 있다. 이 적재대에는, 적재대의 중심부 영역에서 당해 적재대의 둘레 방향을 따라 연장하는 제1 냉매 통로와, 적재대의 주변부 영역에서 당해 적재대의 둘레 방향을 따라 연장하는 제2 냉매 통로가 형성되어 있다. 특허문헌 3에 기재된 장치는, 컨트롤러의 제어에 의해 가열 유닛의 작동 및 유로 전환 유닛의 개폐 밸브의 개폐를 전환함으로써, 단일한 칠러 유닛을 사용해서 적재대의 제1 냉매 통로 및 제2 냉매 통로를 유통하는 냉매의 온도를 개별로 제어하고 있다.
일본 특허 공개 제2014-21828호 공보 일본 특허 공개 제2013-105359호 공보 일본 특허 공개 제2006-286733호 공보
상술한 특허문헌 1 내지 3에 기재된 장치나 시스템에서는, 열교환 매체를 유통시키는 유로가 적재대의 둘레 방향을 따라 형성되어 있다. 이러한 장치에서는, 열교환 매체가 당해 유로 내를 유통하는 과정에서 기판으로부터의 열을 수취하므로, 둘레 방향의 경로 상의 위치에 따라 유통하는 열교환 매체의 온도에 차이가 발생해버린다. 그 결과, 적재대의 온도 분포에 차이가 발생해버려, 면밀하게 적재대의 온도를 제어하는 것이 곤란해진다. 따라서, 본 발명에서는, 적재대의 온도를 면밀하게 제어할 수 있는 시스템, 반도체 제조 장치 및 스테이지의 온도 제어 방법을 제공한다.
일 측면에서는, 온도 제어 가능한 스테이지를 포함하는 시스템이 제공된다. 이 시스템은, 기판이 적재되는 표면과 이면을 포함하는 원반 형상의 플레이트와, 상기 플레이트의 이면에 대면하도록 2차원적으로 배열되는 복수의 영역으로서, 상기 플레이트의 이면에 대면하도록 구획 형성된 복수의 존의 각각을 분할해서 이루어지는 상기 복수의 영역에 대하여 개별로 열교환 매체를 공급하고, 상기 복수의 영역에 공급된 열교환 매체를 개별로 회수하도록 구성된 열교환기와, 열교환기에 의한 복수의 영역에 대한 열교환 매체의 공급 또는 차단을, 복수의 존마다 제어 가능한 복수의 밸브 유닛을 포함한다.
일 측면에 관한 반도체 제조 장치는, 상술한 시스템을 포함한다.
일 측면에서는, 기판을 지지하기 위한 표면과 이면을 포함하는 플레이트를 포함하는 스테이지의 온도 제어 방법이 제공된다. 이 방법은, 플레이트의 이면에 대면하도록 구성된 복수의 존 중, 제1 존의 온도를 제어하는 제1 공정으로서, 제1 열교환 매체 공급 장치와 제1 존의 사이에서 제1 온도로 조정된 열교환 매체를 순환시키는 공정과, 제2 열교환 매체 공급 장치와 제1 존의 사이에서 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 조정된 열교환 매체를 순환시키는 공정과, 열교환 매체를 제1 열교환 매체 공급 장치 및 제2 열교환 매체 공급 장치로 되돌리지 않고, 제1 존과 제1 펌프의 사이에서 열교환 매체를 순환시키는 공정을 포함하는, 상기 제1 공정과, 복수의 존 중, 제2 존의 온도를 제어하는 제2 공정으로서, 제1 열교환 매체 공급 장치와 제2 존의 사이에서 제1 온도로 조정된 열교환 매체를 순환시키는 공정과, 제2 열교환 매체 공급 장치와 제2 존의 사이에서 제2 온도로 조정된 열교환 매체를 순환시키는 공정과, 열교환 매체를 제1 열교환 매체 공급 장치 및 제2 열교환 매체 공급 장치로 되돌리지 않고, 제2 존과 제2 펌프의 사이에서 열교환 매체를 순환시키는 공정을 포함하는, 상기 제2 공정을 포함한다. 상기 방법에 의하면, 제1 존 및 제2 존의 온도가 각각 목표 온도가 되도록 스테이지의 온도를 제어하는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 측면 및 다양한 형태에 의하면, 적재대의 온도를 면밀하게 제어할 수 있는 시스템이 제공된다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 스테이지의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시 형태에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 4의 (a)는, 복수의 셀부 중 1개의 셀부의 평면도이며, (b)는 복수의 셀부 중 1개의 셀부의 상방으로부터의 사시도이며, (c)는 복수의 셀부 중 1개의 셀부의 하방으로부터의 사시도이다.
도 5는 일 실시 형태에 따른 열교환기의 평면도이다.
도 6은 유로부의 사시도이다.
도 7은 밸브 유닛 군의 사시도이다.
도 8은 열교환기 내의 열교환 매체의 흐름을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는 플레이트의 이면의 평면도이다.
도 10은 열교환기 내의 열교환 매체의 흐름을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 11은 밸브 유닛 군의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 12는 다른 실시 형태의 플라즈마 처리 장치를 포함하는 반도체 제조 장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 13은 다른 실시 형태의 온도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 열교환기 내의 열교환 매체의 흐름을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 15는 변형예에 관한 열교환기의 평면도이다.
도 16은 변형예에 관한 열교환기의 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일하거나 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하기로 한다.
먼저, 일 실시 형태의 시스템을 구비하는 플라즈마 처리 장치에 대해서 설명한다. 또한, 후술하는 스테이지(ST), 밸브 유닛 군(VU), 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 및 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)는, 일 실시 형태의 온도 제어 가능한 스테이지를 포함하는 시스템을 구성한다.
도 1은, 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(50)를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 플라즈마 처리 장치(50)는, 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치이며, 대략 원통 형상의 처리 용기(52)를 구비하고 있다. 처리 용기(52)는, 예를 들어 그 표면에 양극 산화 처리가 된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 처리 용기(52)는 접지되어 있다.
처리 용기(52)의 저부 위에는, 스테이지(ST)가 배치되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 스테이지(ST)는, 플레이트(2), 케이스(4), 열교환기(6) 및 유로부(8)를 구비하고 있다. 도 2를 참조하여, 스테이지(ST)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2는, 스테이지(ST)의 분해 사시도이다. 도 2에 도시하는 스테이지(ST)는, 처리 용기(52) 내에서 기판(W)을 지지하기 위한 적재대로서 이용된다.
플레이트(2)는, 원반 형상을 갖고 있으며, 예를 들어 알루미늄과 같은 금속에 의해 구성되어 있다. 플레이트(2)는, 표면(2a)과 이면(2b)을 갖고 있다. 플레이트(2)의 표면(2a)의 위에는, 기판(W)이 적재될 수 있다.
케이스(4)는, 예를 들어 스테인리스와 같은 금속에 의해 구성되어 있고, 측벽(4a)과 저벽(4b)을 갖고 있다. 측벽(4a)은, 원통 형상을 갖고 있으며, 그 내부에 수용 공간(AS)을 구획 형성하고 있다. 측벽(4a)은, 원통 축선 방향을 따라서 연장되어 있고, 플레이트(2)를 하방으로부터 지지한다. 저벽(4b)은, 측벽(4a)의 하단부에 접속되어 있다. 측벽(4a)의 상단면(4c)에는, 해당 상단면(4c)을 따라 환상으로 연장되는 O링(10)이 설치될 수 있다. 이 상단면(4c)에는, 예를 들어 나사 고정(SC)에 의해 O링(10)을 개재해서 플레이트(2)가 기밀하게 고정된다. 이에 의해, 수용 공간(AS)이 스테이지(ST)에 서 형성된다. 측벽(4a)에는, 복수의 공급관(12a, 12b, 12c, 12d, 12e) 및 복수의 회수관(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)이 설치되어 있다. 복수의 공급관(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)은, 측벽(4a)의 직경 방향을 따라서 연장되어 있고, 각각 제1 개구(16a, 16b, 16c, 16d, 16e)(특별히 구별할 필요가 없을 때에는, 간단히 「제1 개구(16)」라고 함)를 통해서 수용 공간(AS)에 연통되어 있다. 회수관(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)은, 측벽(4a)의 직경 방향을 따라서 연장되어 있고, 각각 제2 개구(18a, 18b, 18c, 18d, 18e)(특별히 구별할 필요가 없을 때에는, 간단히 「제2 개구(18)」라고 함)를 통해서 수용 공간(AS)에 연통되어 있다.
열교환기(6) 및 유로부(8)는, 케이스(4)의 수용 공간(AS) 내에 수용된다. 도 3 내지 도 5를 참조하여, 열교환기(6)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은, 열교환기(6)의 사시도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 열교환기(6)는, 복수의 격벽(20), 복수의 제1 관(22) 및 복수의 제2 관(24)을 포함하고 있다. 열교환기(6)는, 플레이트(2)의 이면(2b)에 2차원적으로 배열되는 복수의 영역으로서, 플레이트(2)의 이면(2b)에서 복수의 동심원에 의해 경계지어지는 복수의 존의 각각을 둘레 방향으로 분할해서 이루어지는 복수의 영역에 대하여 개별로 열교환 매체를 공급하고, 공급된 열교환 매체를 개별로 회수하도록 구성되어 있다.
격벽(20)은, 전체적으로 원반 형상 또는 원기둥 형상을 이루고 있고, 당해 격벽(20)의 중심축을 따라 연장되는 셀부(C)를 복수 갖고 있다. 복수의 셀부(C)는, 열교환기(6)의 직경 방향 및 둘레 방향을 따라 2차원적으로 배열되어 있다. 복수의 셀부(C)의 각각은, 평면에서 보아 열교환기(6)의 외측을 향함에 따라서 폭이 넓게 된 대략 사각 형상의 평면 형상을 갖고 있다. 복수의 셀부(C)는, 단면이 대략 사각 형상의 복수의 공간(S)을 각각 구획 형성하고 있다. 즉, 격벽(20)은, 플레이트(2)의 하방에서 2차원적으로 배열되고, 또한 서로 내포하지 않는 복수의 공간(S)을 형성한다. 복수의 셀부(C) 중 1개의 셀부(C)를 도 4에 도시한다. 도 4의 (a)는 셀부(C)의 평면도이며, 도 4의 (b)는 셀부의 상방으로부터의 사시도이며, 도 4의 (c)는 셀부의 하방으로부터의 사시도이다. 이 셀부(C)는, 상방으로부터의 평면에서 보아 허니컴 구조를 형성하도록 서로 결합되어 있어도 좋다.
복수의 제1 관(22)은 각각, 평면에서 보아 대응하는 공간(S)의 대략 중심 위치를 지나서 연장되어 있다. 이들 복수의 제1 관(22)은, 플레이트(2)의 이면(2b)(도 2)을 향해서 서로 대략 평행하게 연장되어 있다. 복수의 제1 관(22)의 각각은, 그 주위의 공간을 구획 형성하는 격벽(20)에 의해 둘러싸여 있다. 복수의 제1 관(22)의 각각은, 제1 개구단(22a) 및 제2 개구단(22b)을 갖고 있다. 제1 개구단(22a)은, 이면(2b)에 대면하도록 배치되어 있다. 제2 개구단(22b)은, 제1 개구단(22a)의 반대측에 위치하고 있고, 공간(S)의 하방에 위치하고 있다. 복수의 제1 관(22)은, 후술하는 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 또는 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로부터 열교환 매체를 받아서 제1 개구단(22a)으로부터 토출하는 관으로서 기능한다.
복수의 제2 관(24)은, 복수의 공간(S)에 각각 연통하도록 격벽(20)에 접속되어 있다. 복수의 제2 관(24)의 각각의 하단부에는, 개구(24a)가 형성되어 있다. 복수의 제2 관(24)은, 복수의 제1 관(22)의 제1 개구단(22a)으로부터 토출되어 당해 제1 관(22)을 둘러싸는 공간(S) 내에 회수된 열교환 매체를 외부로 배출하는 관으로서 기능한다. 이러한 열교환기(6)에 있어서는, 제1 관(22), 당해 제1 관을 둘러싸는 공간(S)을 구획 형성하는 격벽(20) 및 당해 공간(S)에 연통하는 제2 관(24)은, 열교환부를 구성하고 있다. 따라서, 열교환기(6)는, 서로 내포하지 않도록 이차원적으로 배열된 복수의 열교환부를 갖고 있다.
일 실시 형태에서는, 열교환기(6)는, 수지, 세라믹, 또는 금속을 주성분으로 해서 구성될 수 있다. 또한, 인접하는 열교환부 사이의 영향을 억제하기 위해서 열전도율이 낮은 재료, 예를 들어 세라믹이나 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 수지인 것이 바람직하다. 또한, 강도나 열전도율을 변경하기 위해서 열교환기(6)를 구성하는 재료를 부분적으로 변경해도 좋다. 예를 들어, 복수의 제1 관(22)의 제1 개구단(22a)이 탄소, 세라믹분, 유리 섬유, 금속분 등을 함유하는 수지에 의해 구성되어도 좋다. 이에 의해, 제1 개구단(22a)의 강도를 국소적으로 높일 수 있다. 또한, 열교환기(6)는, 예를 들어 3D 프린터를 사용해서 형성할 수 있다.
도 5는, 열교환기(6)의 평면도를 나타내고 있다. 열교환기(6)는, 그 중심 축선을 중심으로 한 복수의 동심원에 의해 경계지어지는 복수의 존(Z1, Z2, Z3, Z4 및 Z5)으로 분할되어 있다. 즉, 존(Z1, Z2, Z3, Z4 및 Z5)은, 복수의 동심원 형상의 경계(B1, B2, B3, B4)에 의해 서로 구획되어 있다. 존(Z1)은, 열교환기(6)의 중심 축선을 중심으로 하는 환상의 영역이며, 열교환기(6)의 외측 테두리부에 위치하고 있다. 존(Z2, Z3, Z4)은, 존(Z1)과 동심의 환상 영역이며, 각각 존(Z1, Z2, Z3)의 내측에 위치하고 있다. 존(Z5)은, 존(Z4)의 내측에 위치하는 원형의 영역이며, 열교환기(6)의 중심부에 위치하고 있다. 이들 존(Z1, Z2, Z3, Z4, Z5)의 각각 내부에는, 복수의 셀부(C)가 둘레 방향을 따라 배열되어 있다. 또한, 경계(B3) 상에서 사방의 셀부(C)의 4개의 격벽(20)에 의해 둘러싸인 영역에는, 열교환기(6)를 수직으로 관통하는 3개의 구멍(HL)이 형성되어 있다. 이 구멍(HL)은, 기판(W)을 피적재면으로부터 들어올리기 위해 이용되는 리프트 업 핀을 삽입 관통하기 위한 구멍으로서 이용된다.
이어서, 유로부(8)에 대해서 설명한다. 도 6은, 유로부(8)의 사시도이다. 유로부(8)는, 열교환기(6)의 하방에 배치되어 있고, 열교환기(6)에 열교환 매체를 공급하기 위한 유로 및 열교환기(6)로부터 열교환 매체를 회수하기 위한 유로를 제공한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 유로부(8)는, 대략 원기둥형의 블럭체이며, 상면(8a) 및 측면(8b)을 갖고 있다. 유로부(8)에는, 그 내부를 관통하는 복수의 공급 유로(26a, 26b, 26c, 26d, 26e)(특별히 구별할 필요가 없을 때에는, 간단히 「공급 유로(26)」라고 함) 및 복수의 회수 유로(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)(특별히 구별할 필요가 없을 때에는, 간단히 「회수 유로(28)」라고 함)가 형성되어 있다. 유로부(8)에는, 그 측면(8b)으로부터 상면(8a)을 향해서 유로부(8)의 내부를 관통하는 소직경의 공동이 복수 형성되어 있고, 이들 공동이 복수의 공급 유로(26) 및 복수의 회수 유로(28)를 구성하고 있다.
공급 유로(26a)는, 그 도중 위치에서 분기되어 있고, 복수(예를 들어, 3개)의 일단부(26a1) 및 1개의 타단부(26a2)를 갖고 있다. 복수의 일단부(26a1)는, 유로부(8)의 상면(8a)에 있어서, 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 각각 대응하는 위치에 형성되어 있고, 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에서의 제2 개구단(22b)에 각각 접속된다. 타단부(26a2)는, 유로부(8)의 측면(8b)에 형성되어 있다. 타단부(26a2)는, 케이스(4)의 제1 개구(16a)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 유로부(8)가 케이스(4) 내에 수용된 상태에서 제1 개구(16a)에 대면한다. 공급 유로(26a)는, 제1 개구(16a)를 통해서 유입된 열교환 매체를, 열교환기(6)의 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 공급하기 위한 유로로서 이용된다.
회수 유로(28a)는, 그 도중 위치에서 분기되어 있고, 복수의 일단부(28a1) 및 1개의 타단부(28a2)를 갖고 있다. 복수(예를 들어, 3개)의 일단부(28a1)는, 유로부(8)의 상면(8a)에 있어서, 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제2 관(24)에 각각 대응하는 위치에 형성되어 있고, 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제2 관(24)에서의 개구(24a)에 각각 접속된다. 타단부(28a2)는, 유로부(8)의 측면(8b)에 형성되어 있다. 타단부(28a2)는, 케이스(4)의 제2 개구(18a)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 유로부(8)가 케이스(4) 내에 수용된 상태에서 제2 개구(18a)에 대면한다. 회수 유로(28a)는, 열교환기(6)의 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제2 관(24)을 통해서 열교환기(6)로부터 회수된 열교환 매체를, 제2 개구(18a)를 통해서 스테이지(ST)의 외부로 배출하기 위한 유로로서 이용된다.
공급 유로(26a)와 마찬가지로, 공급 유로(26b, 26c, 26d, 26e)는, 각각 복수의 일단부(26b1, 26c1, 26d1, 26e1) 및 1개의 타단부(26b2, 26c2, 26d2, 26e2)를 갖고 있다. 복수의 일단부(26b1, 26c1, 26d1, 26e1)는, 유로부(8)의 상면(8a)에 있어서, 각각 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 각각 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에서의 제2 개구단(22b)에 접속된다. 타단부(26b2, 26c2, 26d2, 26e2)는, 유로부(8)의 측면(8b)에 형성되어 있다. 타단부(26b2, 26c2, 26d2, 26e2)는, 케이스(4)의 제1 개구(16b, 16c, 16d, 16e)에 대응하는 위치에 각각 형성되어 있고, 유로부(8)가 케이스(4) 내에 수용된 상태에서 제1 개구(16b, 16c, 16d, 16e)에 대면한다. 공급 유로(26b, 26c, 26d, 26e)는, 각각 제1 개구(16b, 16c, 16d, 16e)를 통해서 유입된 열교환 매체를, 각각 열교환기(6)의 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 공급하기 위한 유로로서 이용된다.
또한, 회수 유로(28a)와 마찬가지로, 회수 유로(28b, 28c, 28d, 28e)는, 각각 복수의 일단부(28b1, 28c1, 28d1, 28e1) 및 1개의 타단부(28b2, 28c2, 28d2, 28e2)를 갖고 있다. 복수의 일단부(28b1, 28c1, 28d1, 28e1)는, 유로부(8)의 상면(8a)에 있어서, 각각 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 복수의 제2 관(24)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 각각 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 제2 관(24)에서의 개구(24a)에 접속된다. 타단부(28a2)는, 유로부(8)의 측면(8b)에 형성되어 있다. 타단부(28b2, 28c2, 28d2, 28e2)는, 케이스(4)의 제2 개구(18b, 18c, 18d, 18e)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 유로부(8)가 케이스(4) 내에 수용된 상태에서 제2 개구(18b, 18c, 18d, 18e)에 대면한다. 회수 유로(28b, 28c, 28d, 28e)는, 각각 열교환기(6)의 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열된 복수의 제2 관(24)을 통해서 열교환기(6)로부터 회수된 열교환 매체를, 각각 제2 개구(18b, 18c, 18d, 18e)를 통해서 스테이지(ST)의 외부로 배출하기 위한 유로로서 이용된다.
이들 복수의 공급 유로(26) 및 복수의 회수 유로(28)는, 서로 연통되지 않는 독립된 유로로서 형성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 복수의 공급 유로(26)는, 서로 동등한 컨덕턴스를 갖고 있으며, 복수의 회수 유로(28)는, 서로 동등한 컨덕턴스를 갖고 있다. 여기서, 컨덕턴스란, 유체의 흐름의 용이성을 나타내는 지표로서, 유로의 직경, 길이 및 굴곡율에 의해 정해지는 값이다. 예를 들어, 복수의 공급 유로(26) 및 복수의 회수 유로(28)는, 유로의 길이에 따라서 유로의 직경 및 굴곡율을 조정함으로써, 서로의 컨덕턴스가 균일화된다. 또한, 일 실시 형태에서는, 유로부(8)는, 인접하는 유로간의 영향을 억제하기 위해서 열전도율이 낮은 재료, 예를 들어 세라믹이나 수지를 주성분으로 해서 구성될 수 있다. 특히 수지인 것이 바람직하다. 이러한 유로부(8)는, 예를 들어 3D 프린터를 사용해서 형성할 수 있다. 특히, 100 내지 1000개의 다수의 유로를 형성할 때는, 3D 프린터를 사용해서 형성함으로써, 유로의 배치를 3차원적으로 배치하는 것이 가능하게 되기 때문에, 설계의 자유도가 증가하여, 컨덕턴스의 균일화에 유효하다.
도 1의 설명으로 돌아가서, 플라즈마 처리 장치(50)에 대해서 설명한다. 스테이지(ST)의 플레이트(2)의 표면(2a)에는, 정전 척(54)이 설치되어 있다. 정전 척(54)은, 도전막인 전극(56)을 한 쌍의 절연층 또는 절연 시트간에 배치한 구조를 갖고 있다. 전극(56)에는, 직류 전원(58)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 정전 척(54)은, 직류 전원(58)으로부터의 직류 전압에 의해 발생한 쿨롬력 등의 정전기의 힘에 의해 기판(W)을 정전 흡착 유지할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(50)는, 처리 용기(52)의 외부에 배치되는 밸브 유닛 군(VU)을 더 구비하고 있다. 밸브 유닛 군(VU)은, 열교환기(6)에 대한 열교환 매체의 공급 또는 차단을, 존마다 제어 가능하게 구성되어 있다. 밸브 유닛 군(VU)은, 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)을 포함하고 있다(도 7). 또한, 열교환 매체란, 플레이트(2)와의 열의 교환을 목적으로 스테이지(ST) 내를 유통하는 유체로서, 플레이트(2)로부터 열을 흡수하는 냉매 및 플레이트(2)에 열을 부여하는 열매를 포함하는 개념이다. 냉매로서 이용되는 열교환 매체로서는, 예를 들어 냉각수, 불소계 액체가 사용된다. 또한, 열교환 매체는, 액체에 한하지 않고, 기화열을 이용한 상변화 냉각이나, 가스를 사용한 가스 냉각을 행하는 매체이어도 된다.
밸브 유닛 군(VU)은, 저온 유체 공급로(44)를 통하여 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 공급 포트에 접속되어 있다. 또한, 밸브 유닛 군(VU)은, 저온 유체 회수로(45)를 통하여 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 회수 포트에 접속되어 있다. 저온 유체 공급로(44)는, 일단부와 타단부를 갖고 있으며, 타단부가 분기단(44a, 44b, 44c, 44d, 44e)으로 분기되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 이들 분기단(44a, 44b, 44c, 44d, 44e)은, 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)에 각각 접속되어 있다. 또한, 저온 유체 회수로(45)는, 일단부와 타단부를 갖고 있으며, 타단부가 분기단(45a, 45b, 45c, 45d, 45e)으로 분기되어 있다. 이들 분기단(45a, 45b, 45c, 45d, 45e)은, 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)에 각각 접속되어 있다.
제1 열교환 매체 공급 장치(100a)는, 제1 온도로 조정된 열교환 매체(이하, 「저온 유체」라고도 함)를 공급하는 장치다. 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)는, 예를 들어 저온 유체 회수로(45)를 통하여 복수의 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5) 각각으로부터 회수한 열교환 매체를 제1 온도로 냉각하고, 제1 온도를 갖는 열교환 매체를 저온 유체 공급로(44)를 통하여 복수의 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)의 각각에 공급한다. 제1 온도는, 목표 온도보다 낮은 온도이며, 예를 들어 섭씨 -30℃로 할 수 있다.
또한, 밸브 유닛 군(VU)은, 고온 유체 공급로(46)를 통하여 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 공급 포트에 접속되어 있다(도 1). 또한, 밸브 유닛 군(VU)은, 고온 유체 회수로(47)를 통하여 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 회수 포트에 접속되어 있다. 고온 유체 공급로(46)는, 일단부와 타단부를 갖고 있으며, 타단부가 분기단(46a, 46b, 46c, 46d, 46e)으로 분기되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 이들 분기단(46a, 46b, 46c, 46d, 46e)은, 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)에 각각 접속되어 있다. 또한, 고온 유체 회수로(47)는, 일단부와 타단부를 갖고 있으며, 타단부가 분기단(47a, 47b, 47c, 47d, 47e)으로 분기되어 있다. 이들 분기단(47a, 47b, 47c, 47d, 47e)은, 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)에 각각 접속되어 있다.
제2 열교환 매체 공급 장치(100b)는, 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 조정된 열교환 매체(이하, 「고온 유체」라고도 함)를 공급하는 장치이다. 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)는, 예를 들어 고온 유체 회수로(47)를 통하여 복수의 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)의 각각으로부터 회수한 열교환 매체를 제2 온도로 가열하고, 제2 온도를 갖는 열교환 매체를 고온 유체 공급로(46)를 통하여 복수의 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)의 각각에 공급한다. 제2 온도는, 목표 온도보다도 높은 온도이며, 예를 들어 섭씨 90℃로 할 수 있다.
이어서, 밸브 유닛 군(VU)의 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)에 대해서 설명한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 밸브 유닛(VU1)은, 제1 배관(40a)을 통하여 공급 유로(26a)에 접속되어 있다. 또한, 밸브 유닛(VU1)은, 제2 배관(42a)을 통하여 회수 유로(28a)에 접속되어 있다. 일례에서는, 제1 배관(40a) 및 제2 배관(42a)은, 각각 케이스(4)의 공급관(12a) 및 회수관(14a)에 삽입됨으로써, 공급 유로(26a) 및 회수 유로(28a)에 접속될 수 있다. 밸브 유닛(VU1)은, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 또는 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로부터 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 대한 열교환 매체의 공급을 허용 또는 차단하는 기능을 갖는다. 또한, 밸브 유닛(VU1)은, 저온 유체 공급로(44)를 통하여 공급되는 저온 유체와 고온 유체 공급로(46)를 통하여 공급되는 고온 유체로부터, 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 공급되는 열교환 매체를 선택적으로 전환하는 기능을 갖고 있다.
밸브 유닛(VU1)과 마찬가지로, 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4 및 VU5)은, 제1 배관(40b, 40c, 40d, 40e)을 통하여 공급 유로(26b, 26c, 26d, 26e)에 각각 접속되어 있다. 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4 및 VU5)은, 제2 배관(42b, 42c, 42d, 42e)을 통하여 회수 유로(28b, 28c, 28d, 28e)에 각각 접속되어 있다. 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4 및 VU5)은, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 또는 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로부터, 각각 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 대한 열교환 매체의 공급을 허용 또는 차단하는 기능을 갖는다. 또한, 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4 및 VU5)은, 저온 유체 공급로(44)를 개재해서 공급되는 저온 유체와 고온 유체 공급로(46)를 통하여 공급되는 고온 유체로부터, 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 공급되는 열교환 매체를 각각 선택적으로 전환하는 기능을 갖고 있다.
다시 도 1로 돌아와서, 처리 용기(52) 내에는, 상부 전극(60)이 설치되어 있다. 이 상부 전극(60)은, 하부 전극으로서 기능하는 플레이트(2)의 상방에 있어서, 당해 플레이트(2)와 대향 배치되어 있고, 플레이트(2)와 상부 전극(60)은, 서로 대략 평행하게 설치되어 있다. 이들 상부 전극(60)과 플레이트(2)의 사이에는, 예를 들어 기판(W)에 플라즈마 에칭을 행하기 위한 처리 공간(PS)이 구획 형성되어 있다.
상부 전극(60)은, 절연성 차폐 부재(62)를 개재하여, 처리 용기(52)의 상부에 지지되어 있다. 상부 전극(60)은, 전극판(64) 및 전극 지지체(66)를 포함할 수 있다. 전극판(64)은, 처리 공간(PS)에 면하고 있으며, 복수의 가스 토출 구멍(64a)을 구획 형성하고 있다. 이 전극판(64)은, 줄 열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체로 구성될 수 있다. 전극판(64)은 접지되어 있다.
전극 지지체(66)는, 전극판(64)을 착탈 가능하게 지지하는 것으로, 예를 들어 알루미늄과 같은 도전성 재료로 구성될 수 있다. 이 전극 지지체(66)는, 수냉 구조를 가질 수 있다. 전극 지지체(66)의 내부에는, 가스 확산실(66a)이 설치되어 있다. 이 가스 확산실(66a)로부터는, 가스 토출 구멍(64a)에 연통하는 복수의 가스 통류 구멍(66b)이 하방으로 연장되어 있다. 또한, 전극 지지체(66)에는 가스 확산실(66a)에 처리 가스를 유도하는 가스 도입구(66c)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(66c)에는, 가스 공급관(68)이 접속되어 있다.
가스 공급관(68)에는, 밸브(72) 및 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(74)를 통하여, 가스원(70)이 접속되어 있다. 또한, MFC(74) 대신에 FCS(Flow Control System)가 설치되어 있어도 좋다. 가스원(70)은, 처리 가스의 가스원이다. 이 가스원(70)으로부터의 처리 가스는, 가스 공급관(68)으로부터 가스 확산실(66a)에 이르고, 가스 통류 구멍(66b) 및 가스 토출 구멍(64a)을 통해서 처리 공간(PS)에 토출된다.
또한, 플라즈마 처리 장치(50)는, 접지 도체(52a)를 더 구비할 수 있다. 접지 도체(52a)는, 대략 원통 형상의 접지 도체이며, 처리 용기(52)의 측벽으로부터 상부 전극(60)의 높이 위치보다도 상방으로 연장되도록 설치되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(50)에서는, 처리 용기(52)의 내벽을 따라 데포지션 실드(76)가 착탈 가능하게 설치되어 있다. 또한, 데포지션 실드(76)는, 스테이지(ST)의 외주에도 설치되어 있다. 데포지션 실드(76)는, 처리 용기(52)에 에칭 부생물(데포지션)이 부착되는 것을 방지하는 것으로, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다.
처리 용기(52)의 저부측에 있어서는, 스테이지(ST)와 처리 용기(52)의 내벽과의 사이에 배기 플레이트(78)가 설치되어 있다. 배기 플레이트(78)는, 예를 들어 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다. 이 배기 플레이트(78)의 하방에서 처리 용기(52)에는, 배기구(52e)가 형성되어 있다. 배기구(52e)에는, 배기관(53)을 통하여 배기 장치(80)가 접속되어 있다. 배기 장치(80)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있어, 처리 용기(52) 내를 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 처리 용기(52)의 측벽에는 기판(W)의 반출입구(52g)가 형성되어 있고, 이 반출입구(52g)는 게이트 밸브(81)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
일 실시 형태에서는, 플라즈마 처리 장치(50)는, 고주파 전원(HFG), 고주파 전원(LFG), 정합기(MU1) 및 정합기(MU2)를 더 구비하고 있다. 고주파 전원(HFG)은, 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 발생하는 것으로, 27MHz 이상의 주파수, 예를 들어 40MHz의 고주파 전력을 정합기(MU1)를 통하여 플레이트(2)에 공급한다. 정합기(MU1)는, 고주파 전원(HFG)의 내부(또는 출력) 임피던스를 부하 임피던스에 정합시키는 회로를 갖고 있다. 또한, 고주파 전원(LFG)은, 이온 인입용의 고주파 바이어스 전력을 발생하는 것으로, 13.56MHz 이하의 주파수, 예를 들어 3MHz의 고주파 바이어스 전력을, 정합기(MU2)를 통하여 플레이트(2)에 공급한다. 정합기(MU2)는, 고주파 전원(LFG)의 내부(또는 출력) 임피던스를 부하 임피던스에 정합시키는 회로를 갖고 있다. 또한, 하부 전극은 플레이트(2)와 별체로서 설치되어도 좋다.
또한, 일 실시 형태에서는, 플라즈마 처리 장치(50)는, 제어부(Cnt)를 더 구비할 수 있다. 이 제어부(Cnt)는, 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이며, 플라즈마 처리 장치(50)의 각 부, 예를 들어 전원계나 가스 공급계, 구동계 등을 제어한다. 이 제어부(Cnt)에서는, 입력 장치를 사용하여, 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치(50)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행할 수 있고, 또한 표시 장치에 의해, 플라즈마 처리 장치(50)의 가동 상황을 가시화해서 표시할 수 있다. 또한, 제어부(Cnt)의 기억부에는, 플라즈마 처리 장치(50)에서 실행되는 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라서 플라즈마 처리 장치(50)의 각 부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉, 처리 레시피가 저장된다.
이어서, 스테이지(ST) 내부의 열교환 매체의 흐름에 대해서 설명한다. 도 8은, 열교환기(6) 내의 열교환 매체의 흐름을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 또는 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)에 의해 제1 개구(16)로부터 스테이지(ST) 내에 공급된 열교환 매체는, 유로부(8)의 복수의 공급 유로(26)를 통과하여, 제2 개구단(22b)을 통하여 복수의 제1 관(22)에 각각 유입된다. 제2 개구단(22b)으로부터 유입된 열교환 매체는, 복수의 제1 관(22)을 따라 상방으로 이동하여, 제1 개구단(22a)으로부터 플레이트(2)의 이면(2b)을 향해서 방출된다. 제1 개구단(22a)으로부터 방출된 열교환 매체는, 제1 개구단(22a)에 대면하는 플레이트(2)의 이면(2b)에 접촉함으로써 플레이트(2)와의 사이에서 열교환을 행한다. 열교환을 행한 열교환 매체는, 격벽(20)을 따라 하방으로 이동하여, 복수의 제2 관(24)의 개구(24a)로부터 공간(S)의 외부로 배출된다. 공간(S)으로부터 배출된 열교환 매체는, 개구(24a)에 접속된 복수의 회수 유로(28), 제2 개구(18)를 통해서 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 또는 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로 되돌려진다.
상기한 바와 같이 열교환기(6)는, 서로 평행하게 연장되도록 이차원적으로 배열된 제1 관(22)으로부터 개별로 열교환 매체가 토출되고, 토출된 열교환 매체가 대응하는 공간(S)을 통해서 제2 관(24)에 의해 회수되도록 구성되어 있다. 즉, 열교환기(6)에는, 2차원적으로 배열된 복수의 공간(S)이 형성되어 있고, 이들 공간(S)은, 서로 독립된 열교환 매체의 유로를 제공하는 열교환부로서 기능한다. 이러한 공간(S)에 의하면, 플레이트(2)의 이면(2b)에 대면하는 제1 개구단(22a)으로부터 열교환 매체가 개별로 방출되므로, 도 9에 도시한 바와 같이, 플레이트(2)의 이면(2b)에 2차원적으로 배열되는 복수의 영역(R)에 대하여 개별로 열교환 매체가 공급된다. 따라서, 복수의 제1 관(22)으로부터 복수의 영역(R)에 공급되는 열교환 매체의 온도에 차이가 발생하는 것이 억제된다. 또한, 공간(S)으로부터 배출된 열교환 매체는, 플레이트(2)에 대하여 수직 방향(점 형상)으로 공급되기 때문에, 열교환 매체가 플레이트(2)에 대하여 수평 방향(선상)으로 공급하는 것 보다도, 열교환 매체가 공급되는 1개의 단위 내에서, 균일하게 제어성 좋게 열교환 매체를 공급할 수 있다.
또한, 복수의 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)은, 복수의 제1 관(22)에 대한 열교환 매체의 공급 또는 차단을, 복수의 존(Z1, Z2, Z3, Z4, Z5)마다 제어 가능하게 구성되어 있다. 이러한 복수의 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)에 의하면, 플레이트(2)의 이면(2b)에 분포하는 복수의 존(Zn1, Zn2, Zn3, Zn4, Zn5)에 대한 열교환 매체의 공급 또는 차단을 각각 제어할 수 있다(도 9 참조). 따라서, 이 시스템에 의하면, 플레이트(2)의 이면(2b)의 온도를 면밀하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 복수의 존(Zn1, Zn2, Zn3, Zn4, Zn5)의 온도를 굳이 불균일하게 함으로써, 기판(W) 상방에 생성된 플라즈마가 불균일한 경우에도 처리의 면내 균일성을 실현할 수 있다. 또한, 이 플레이트(2)의 존(Zn1, Zn2, Zn3, Zn4, Zn5)은, 각각 열교환기(6)의 존(Z1, Z2, Z3, Z4, Z5)에 대면하는 영역으로서, 복수의 동심원에 의해 경계지어지는 영역이다. 즉, 존(Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)은, 각각 플레이트(2)의 존(Zn1, Zn2, Zn3, Zn4, Zn5)에 대면하는 복수의 제1 관(22)이라고 할 수 있다. 일 실시 형태에서는, 플레이트(2)에는, 각 존의 온도를 계측하는 온도 계측 수단이 설치되어 있어도 좋다.
또한, 일 실시 형태에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 플레이트(2)의 이면(2b)에는, 표면(2a)을 향해서 연장되는 오목부(82)가 복수 형성되고, 공간(S)을 구획 형성한다. 이들 복수의 오목부(82)에 복수의 제1 개구단(22a)이 각각 삽입되어 있어도 좋다. 이 오목부(82)는, 당해 오목부(82)를 상방으로부터 구획 형성하는 상벽(82a) 및 당해 오목부(82)를 측방으로부터 구획 형성하는 측벽면(82b)을 갖고 있다. 오목부(82)는, 수평 방향의 단면 형상이 임의의 다각형이나 원형이어도 좋고, 셀부(C)와 동일 형상이어도 좋다. 도 10에 도시하는 실시 형태에서는, 오목부(82)의 상벽(82a) 및 측벽면(82b)이 열교환 매체와의 접촉면이 되므로, 열교환 면적이 증가된다. 또한, 열교환 위치를 열의 발생원에 가까운 표면(2a)에 가깝게 수 있다. 따라서, 이 실시 형태에서는, 열교환 효율이 향상된다.
이어서, 도 11을 참조하여 복수의 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 11에 도시한 바와 같이, 복수의 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)은, 서로 동일한 구성을 갖고 있으므로, 이하에서는, 주로 밸브 유닛(VU1)에 대해서만 설명한다. 밸브 유닛(VU1)은, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 및 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)와 열교환기(6)와의 사이에 배치된다.
밸브 유닛(VU1)은, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 구비하고 있다. 제1 밸브(102)는, 제1 포트(102a), 제2 포트(102b), 제3 포트(102c)를 갖는 3방 밸브이다. 제2 밸브(104)는, 제1 포트(104a), 제2 포트(104b), 제3 포트(104c)를 갖는 3방 밸브이다. 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)는, 서로 독립하여 각 밸브를 개폐 가능하게 구성되어 있다.
제1 밸브(102)의 제1 포트(102a)에는, 제1 공급 라인(106)(제1 열교환 매체 공급 라인)의 일단이 접속되어 있다. 제1 공급 라인(106)의 타단은, 저온 유체 공급로(44)의 분기단(44a)을 통하여 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 공급 포트에 접속되어 있다. 제1 밸브(102)의 제2 포트(102b)에는, 제1 회수 라인(108)의 일단이 접속되어 있다. 제1 회수 라인(108)의 타단은, 저온 유체 회수로(45)의 분기단(45a)을 통하여 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 회수 포트에 접속되어 있다.
또한, 제2 밸브(104)의 제1 포트(104a)에는, 제2 공급 라인(110)(제2 열교환 매체 공급 라인)의 일단이 접속되어 있다. 제2 공급 라인(110)의 타단은, 고온 유체 공급로(46)의 분기단(46a)을 통하여 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 공급 포트에 접속되어 있다. 제2 밸브(104)의 제2 포트(104b)에는, 제2 회수 라인(112)의 일단이 접속되어 있다. 제2 회수 라인(112)의 타단은, 고온 유체 회수로(47)의 분기단(47a)을 통하여 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 회수 포트에 접속되어 있다.
또한, 제1 회수 라인(108)의 도중 위치에는, 제2 회수 라인(112)에 병렬로 접속된 제1 바이패스 라인(114)이 접속되어 있다. 제1 바이패스 라인(114) 위에는 제3 밸브(116) 및 제4 밸브(118)가 직렬로 접속되어 있다. 제3 밸브(116) 및 제4 밸브(118)는, 서로 독립하여 개폐를 제어 가능한 2방 밸브이다.
제1 밸브(102)의 제3 포트(102c) 및 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)는, 각각 제1 라인(120a) 및 제2 라인(120b)을 통하여 공통 라인(120)의 일단에 접속되어 있다. 제1 라인(120a)은 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)에 접속되고, 제2 라인(120b)은 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)에 접속되어 있다. 공통 라인(120)의 타단은, 제1 배관(40a), 공급 유로(26a)를 통하여 열교환기(6)의 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 접속되어 있다.
또한, 밸브 유닛(VU1)에는, 일단이 제2 배관(42a)에 접속되고, 타단이 제1 바이패스 라인(114)에서의 제3 밸브(116) 및 제4 밸브(118)의 사이의 위치에 접속되는 귀환 라인(122)이 설치되어 있다. 귀환 라인(122)의 도중 위치 및 공통 라인(120)의 도중 위치에 설치되는 접속점(CP)에는, 제2 바이패스 라인(124)의 양단이 각각 접속되어 있다. 제2 바이패스 라인(124) 상에는 펌프(P) 및 역류 방지 밸브(CV)가 접속되어 있다.
밸브 유닛(VU2, VU3, VU4, VU5)은, 밸브 유닛(VU1)과 마찬가지의 구성을 갖고 있지만, 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4, VU5)의 공통 라인(120)의 일단부는, 공급 유로(26b, 26c, 26d, 26e)를 통하여, 각각 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 접속되어 있다. 또한, 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4, VU5)의 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)는, 서로 독립하여 개폐를 제어 가능하게 구성되어 있다.
이어서, 열교환 매체의 유통 경로에 대해 설명한다. 일 실시 형태의 시스템은, 제어부(Cnt)로부터의 제어 신호를 사용해서 밸브 유닛 군(VU) 내의 각종 밸브의 개폐를 제어함으로써, 열교환 매체의 유통 상태를 제1 유통 상태, 제2 유통 상태, 제3 유통 상태로 전환하는 것이 가능하다. 제1 유통 상태에서는, 저온 유체가 열교환기(6)의 각 존에 공급된다. 제2 유통 상태에서는, 고온 유체가 열교환기(6)의 각 존에 공급된다. 제3 유통 상태에서는, 열교환기(6)에 대한 저온 유체 및 고온 유체의 공급이 차단된다.
[제1 유통 상태]
먼저, 제1 유통 상태에 대해서 설명한다. 제1 유통 상태로 하는 경우에는, 제1 밸브(102)는, 제1 포트(102a)와 제2 포트(102b)의 접속이 차단되고, 제1 포트(102a)와 제3 포트(102c)의 접속이 허용되도록 제어된다. 제2 밸브(104)는, 제1 포트(104a)와 제2 포트(104b)의 접속이 허용되고, 제1 포트(104a)와 제3 포트(104c)의 접속이 차단되도록 제어된다. 또한, 제3 밸브(116)는 개방되고, 제4 밸브(118)는 폐쇄된다.
제1 유통 상태에서는, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)로부터 저온 유체 공급로(44)의 분기단(44a)을 통해서 유입된 저온 유체가, 제1 공급 라인(106), 제1 라인(120a) 및 공통 라인(120)을 경유하여, 제1 배관(40a) 및 공급 유로(26a)를 통해, 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 공급된다. 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제2 관(24)으로부터 각각 회수된 열교환 매체는, 회수 유로(28a) 및 제2 배관(42a)을 통해서 밸브 유닛(VU1)에 유입된다. 밸브 유닛(VU1)에 유입된 열교환 매체의 일부는, 귀환 라인(122), 제1 바이패스 라인(114) 상의 제3 밸브(116), 제1 회수 라인(108)을 경유하여, 저온 유체 회수로(45)의 분기단(45a)을 통해서 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)로 되돌려진다. 밸브 유닛(VU1)에 유입된 열교환 매체의 나머지 일부는, 귀환 라인(122), 제2 바이패스 라인(124), 공통 라인(120)을 경유하여, 제1 배관(40a) 및 공급 유로(26a)를 통해서 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 순환 공급된다.
한편, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로부터 고온 유체 공급로(46)의 분기단(46a)을 통해서 유입된 고온 유체는, 제2 공급 라인(110) 및 제2 회수 라인(112)을 경유하여, 공통 라인(120)에 유입되지 않고, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로 되돌려진다. 이와 같이, 제1 유통 상태에서는, 열교환기(6)의 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 대하여 저온 유체가 공급되고, 열교환기(6)의 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 대한 고온 유체의 공급이 차단된다.
[제2 유통 상태]
이어서, 제2 유통 상태에 대해서 설명한다. 제2 유통 상태로 하는 경우에는, 제1 밸브(102)는, 제1 포트(102a)와 제2 포트(102b)의 접속이 허용되고, 제1 포트(102a)와 제3 포트(102c)의 접속이 차단되도록 제어된다. 제2 밸브(104)는, 제1 포트(104a)와 제2 포트(104b)의 접속이 차단되고, 제1 포트(104a)와 제3 포트(104c)의 접속이 허용되도록 제어된다. 또한, 제3 밸브(116)는 폐쇄되고, 제4 밸브(118)는 개방된다.
제2 유통 상태에 있어서는, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)로부터 저온 유체 공급로(44)의 분기단(44a)을 통해서 유입된 저온 유체는, 제1 공급 라인(106) 및 제1 회수 라인(108)을 경유하여, 공통 라인(120)에 유입되지 않고, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)로 되돌려진다.
한편, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로부터 고온 유체 공급로(46)의 분기단(46a)을 통해서 유입된 고온 유체는, 제2 공급 라인(110), 제2 라인(120b) 및 공통 라인(120)을 경유하여, 제1 배관(40a) 및 공급 유로(26a)를 통해서 존(Z1) 내의 복수의 제1 관(22)에 공급된다. 존(Z1) 내의 복수의 제2 관(24)으로부터 회수된 열교환 매체는, 회수 유로(28a) 및 제2 배관(42a)을 통해서 밸브 유닛(VU1)에 유입된다. 밸브 유닛(VU1)에 유입된 열교환 매체의 일부는, 귀환 라인(122), 제1 바이패스 라인(114) 상의 제4 밸브(118), 제2 회수 라인(112)을 경유하여, 고온 유체 회수로(47)의 분기단(47a)을 통해서 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로 되돌려진다. 밸브 유닛(VU1)에 유입된 열교환 매체의 나머지 일부는, 귀환 라인(122), 제2 바이패스 라인(124), 공통 라인(120)을 경유하여, 제1 배관(40a) 및 공급 유로(26a)를 통해서 존(Z1) 내의 복수의 제1 관(22)에 순환 공급된다. 이와 같이, 제2 유통 상태에서는, 열교환기(6)의 존(Z1) 내의 복수의 제1 관(22)에 대하여 고온 유체가 공급되고, 당해 복수의 제1 관(22)에 대한 저온 유체의 공급이 차단된다.
[제3 유통 상태]
이어서, 제3 유통 상태에 대해서 설명한다. 제3 유통 상태로 하는 경우에는, 제1 밸브(102)는, 제1 포트(102a)와 제2 포트(102b)의 접속이 허용되고, 제1 포트(102a)와 제3 포트(102c)의 접속이 차단되도록 제어된다. 제2 밸브(104)는, 제1 포트(104a)와 제2 포트(104b)의 접속이 허용되고, 제1 포트(104a)와 제3 포트(104c)의 접속이 차단되도록 제어된다. 또한, 제3 밸브(116) 및 제4 밸브(118)는 폐쇄된다.
제3 유통 상태에 있어서는, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)로부터 저온 유체 공급로(44)의 분기단(44a)을 통해서 유입된 저온 유체는, 제1 공급 라인(106) 및 제1 회수 라인(108)을 유통하여, 공통 라인(120)에 유입되지 않고, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)로 되돌려진다. 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로부터 고온 유체 공급로(46)의 분기단(46a)을 통해서 유입된 고온 유체는, 제2 공급 라인(110) 및 제2 회수 라인(112)을 유통하여, 공통 라인(120)에 유입되지 않고, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로 되돌려진다. 즉, 제3 유통 상태에서는, 열교환기(6)에 대한 저온 유체 및 고온 유체의 공급이 정지된다.
또한, 과거에 제1 유통 상태 또는 제2 유통 상태로 됨으로써, 열교환기(6)의 내부에 열교환 매체가 남겨져 있으므로, 당해 열교환 매체는 제2 바이패스 라인(124)에 설치된 펌프(P)의 동작에 의해, 유로 내를 순환한다. 구체적으로, 열교환기(6)의 내부의 열교환 매체는, 회수 유로(28a) 및 제2 배관(42a)을 통해서 밸브 유닛(VU1)에 유입되고, 귀환 라인(122), 제2 바이패스 라인(124), 공통 라인(120)을 경유하여, 제1 배관(40a) 및 공급 유로(26a)를 통해서 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 순환 공급된다. 이러한 제3 유통 상태에 의하면, 열교환기(6)의 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 대하여 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 및 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로부터의 열교환 매체의 공급이 차단된다.
상기한 바와 같이 밸브 유닛(VU1)은, 각 포트의 개폐를 독립해서 제어함으로써, 저온 유체 및 고온 유체를, 서로 혼합하지 않고 복수의 영역에 대하여 공급 가능하게 구성되어 있다. 즉, 밸브 유닛(VU1)에 의하면, 존(Z1) 내의 복수의 제1 관(22)에 공급되는 열교환 매체를, 저온 유체 또는 고온 유체로 순시로 전환할 수 있다. 특히, 제어부(Cnt)는, 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)가 개방되어 있는 경우에는 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)가 폐쇄되고, 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)가 개방되어 있는 경우에는 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)가 폐쇄되도록 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 제어한다. 따라서, 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)으로부터 플레이트(2)의 존(Zn1)에 대하여 공급되는 열교환 매체의 온도를 급격하게 변화시킬 수 있고, 그 결과, 플레이트(2)의 온도 제어의 응답성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4, VU5)에 있어서도, 열교환 매체의 유통 상태를 제1 유통 상태, 제2 유통 상태, 제3 유통 상태로 개별로 전환하는 것이 가능하다. 본 실시 형태에서는, 저온 유체, 고온 유체는 일정한 온도로 유지된다. 뿐만 아니라, 공통 라인(120)에 유입되는 유체는, 저온 유체, 고온 유체, 순환 유체 중 어느 하나이다. 따라서, 본 실시예에 의한 온도 제어는, 유체 온도의 제어가 아니라, 복수의 밸브 유닛 군(VU)을 제어함으로써 플레이트(2)의 면 내 온도를 조정함으로써 행하여진다. 바꾸어 말하면, 3개의 온도의 유체를 어느 존에 얼마나 공급하는지에 따라서 온도 제어가 행하여진다. 이렇게 구성하면, 열교환 매체 자체의 온도 변화를 사용해서 온도 제어를 행하는 것보다도 고속으로 온도 제어를 행할 수 있다. 또한, 복수의 존에 대응해서 플레이트(2) 내에 설치된 온도계에 의해 측정된 값을 제어에 사용할 수 있다.
도 12는, 상술한 플라즈마 처리 장치(50)를 포함하는 반도체 제조 시스템을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 통상, 열교환 매체 공급 장치는, 스페이스가 한정된 플라즈마 처리 장치(50)가 배치되는 플로어에는 배치되지 않고, 상이한 플로어에 배치된다. 도 12에 나타내는 반도체 제조 시스템은, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 및 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)를 플라즈마 처리 장치(50)와는 다른 플로어에 배치하고 있지만, 밸브 유닛 군(VU)은, 플라즈마 처리 장치(50)와 동일한 플로어에 배치하고 있다. 이러한 구성에서는, 플라즈마 처리 장치(50)의 근방에 있어서, 열교환기(6)에 공급되는 열교환 매체를 전환할 수 있으므로, 보다 응답성이 높은 온도 제어가 가능하게 된다. 이 경우, 밸브 유닛 군(VU)과, 공급 유로(26) 및 회수 유로(28)의 거리, 즉 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)의 각각과 열교환기(6)를 접속하는 유로의 길이는, 2m 이하로 하는 것이 바람직하다.
이어서, 상술한 시스템을 사용한 일 실시 형태의 스테이지의 온도 제어 방법에 대해서 설명한다. 여기서, 이하에서는 플레이트(2)의 이면(2b)은, 제1 존으로부터 제n 존의 n개의 존으로 분할되어 있고, n개의 존의 각각이 m개의 영역으로 분할되어 있는 것으로서 설명한다(n, m은 2 이상의 정수이며, n<m). 또한, 이 시스템은, 밸브 유닛 군(VU)으로서, 제1 밸브 유닛 내지 제n 밸브 유닛의 n개의 밸브 유닛을 갖고 있는 것으로 한다. 이 제1 내지 제n 밸브 유닛은, 각각 제1 내지 제n 존에 대한 열교환 매체의 공급을 제어하는 것으로 한다.
도 13은, 일 실시 형태의 스테이지의 온도 제어 방법(MT)을 나타내는 흐름도이다. 온도 제어 방법(MT)은, 예를 들어 제어부(Cnt)가 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)을 제어함으로써 실행된다. 이 방법(MT)에서는, 먼저 공정 S1이 행하여진다. 공정 S1에서는, 변수(p)가 1로 초기화된다. 계속해서, 공정 S2에서는, 제p 존의 온도가 목표 온도보다도 높은지 여부가 판정된다. 제p 존의 온도가 목표 온도보다도 높다고 판정된 경우에는, 공정 S3이 실행된다. 공정 S3에서는, 제p 밸브 유닛이 제1 유통 상태가 되도록 제p 밸브 유닛의 밸브가 제어된다. 즉, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)와 제p 존의 사이에서 저온 유체가 순환한다. 이 공정 S3에 의해, 플레이트(2)의 제p 존의 온도가 저하된다.
공정 S2에서, 제p 존의 온도가 목표 온도 이하라고 판정된 경우에는, 공정 S4가 행하여진다. 공정 S4에서는, 제p 존의 온도가 목표 온도보다도 낮은지 여부가 판정된다. 제p 존의 온도가 목표 온도보다도 낮다고 판정된 경우에는, 공정 S5가 행하여진다. 공정 S5에서는, 제p 밸브 유닛이 제2 유통 상태가 되도록 제p 밸브 유닛의 밸브가 제어된다. 즉, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)와 제p 존의 사이에서 고온 유체가 순환한다. 이 공정 S5에 의해, 플레이트(2)의 제p 존의 온도가 상승한다.
공정 S4에서, 제p 존의 온도가 목표 온도 이상, 즉 제p 존의 온도가 목표 온도라고 판정된 경우에는, 공정 S6이 행하여진다. 공정 S6에서는, 제p 밸브 유닛이 제3 유통 상태가 되도록 제p 밸브 유닛의 밸브가 제어된다. 즉, 제p 밸브 유닛의 공통 라인(120)을 순환하는 열교환 매체를 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 및 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로 되돌리지 않고, 제p 존과 제p 밸브 유닛의 펌프(P)(제1 펌프, 제2 펌프)와의 사이에서 당해 열교환 매체를 순환시킨다.
공정 S3, 공정 S5 또는 공정 S6이 행하여지면, 공정 S7이 행하여진다. 공정 S7에서는, 변수(p)에 1이 가산된다. 계속해서, 공정 S8에서는, 변수(p)가 존의 총 수(n) 이하인지 여부가 판정된다. 변수(p)가 n 이하인 경우에는, 변수(p)가 n을 초과할 때까지 공정 S3, 공정 S5 또는 공정 S6은 반복해서 실행된다. 변수(p)가 n을 초과한 경우에는, 처리를 종료한다. 또한, 공정 S1 내지 S8은, 소정의 시간 간격으로 반복 실행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 방법(MT)에서는, 플레이트(2)의 복수의 존의 각각에 대해서 온도의 제어를 행한다. 즉, 제p 존은, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)와 제p 존의 사이에서 저온 유체를 순환시키는 공정과, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)와 제p 존의 사이에서 고온 유체를 순환시키는 공정과, 열교환 매체를 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 및 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로 되돌리지 않고, 제p 존과 제p 밸브 유닛의 펌프(P)와의 사이에서 상기 열교환 매체를 순환시키는 공정을 실행함으로써, 제p 존의 온도가 목표 온도가 되도록 제어된다. 또한, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)와 제p 존의 사이에서 저온 유체를 순환시키는 공정, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)와 제p 존의 사이에서 고온 유체를 순환시키는 공정, 및 열교환 매체를 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 및 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로 되돌리지 않고, 제p 존과 제p 밸브 유닛의 펌프(P)와의 사이에서 상기 열교환 매체를 순환시키는 공정은, 임의의 순서로 실행될 수 있다.
이상, 실시 형태에 대해서 설명하였지만, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고 다양한 변형 형태를 구성 가능하다. 예를 들어, 격벽(20)에 의해 형성되는 셀부(C)는, 사각 기둥 형상으로 한정되는 것이 아니라, 원기둥 형상 또는 대략 다각 형상을 갖고 있어도 되다.
또한, 상술한 실시 형태는, 열교환기(6)와 유로부(8)를 별체로 했지만, 일체로 구성해도 좋다. 또한, 상술한 실시 형태는, 열교환기(6)는, 케이스(4) 내에 수용되는 구성으로 했지만, 케이스(4)의 상방에 설치하도록 구성해도 좋다. 이 경우, 열교환기(6)는 금속으로 형성된다.
또한, 스테이지(ST)가 이용되는 처리 장치는, 플라즈마 처리 장치에 한정되는 것은 아니다. 스테이지(ST)는, 기판의 온도를 제어하면서, 당해 기판을 처리하는 장치라면, 임의의 처리 장치에 이용될 수 있다. 예를 들어, 도포 현상 장치, 세정 장치, 성막 장치, 에칭 장치, 애싱 장치, 열처리 장치 등의 반도체 제조 장치나 플랫 패널 디스플레이 제조 장치에 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태는, 기판의 온도 분포를 균일하게 제어하는 것에 주목해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 불균일한 플라즈마의 분포를 굳이 기판의 온도 분포를 불균일하게 함으로써 상쇄할 수 있다. 이 경우, 유로의 컨덕턴스의 조정, 개개의 유로에 대한 독립된 열교환 매체의 공급에 의해 불균일한 기판의 온도 분포를 실현할 수 있다. 이렇게 함으로써, 면 내 균일한 기판 처리를 행할 수 있다. 또한, 플라즈마 처리 장치 내에 히터를 설치하여, 히터의 배치나 형상의 조정, 히터의 온도 제어를 행해도 좋다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 스테이지를 가열하는 히터(가열 소자)를 설치하지 않아도 좋다. 즉, 본 실시 형태에서의 스테이지는, 고속의 온도 제어가 가능하기 때문에, 열교환 매체(주로 냉매)와 히터를 병용하지 않아도 웨이퍼를 적절한 온도로 제어할 수 있다. 특히, 히터를 존 단위로 복수 배열하면, 히터의 단선 등에 의해 고장날 확률이 높아지는데, 본 실시 형태에서는 히터를 사용하지 않고 온도 제어가 가능하게 되기 때문에, 장치를 안정적으로 가동시킬 수 있다.
또한, 일 실시 형태에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 복수의 공급 유로(26)의 일단과 복수의 제1 관(22)의 사이에 복수의 유량 제어기(FC)가 각각 설치되어 있어도 좋다. 유량 제어기(FC)는, 예를 들어 니들 밸브 또는 오리피스이며, 복수의 제1 관(22)의 각각에 유입되는 열교환 매체의 유량을 제어한다. 또한, 유량 제어기(FC)는, 제1 배관(40a, 40b, 40c, 40d, 40e)과 공급 유로(26a, 26b, 26c, 26d, 26e)의 사이에 각각 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 유량 제어기(FC)는, 복수의 제1 관(22)에 유입되는 열교환 매체의 유량을 존마다 제어하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 실시 형태는, 열교환기(6)를 복수의 동심원에 의해 경계지어지는 존(Z1, Z2, Z3, Z4, Z5)으로 분할하고 있었지만, 존의 형상은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 열교환기(6)는, 도 15에 도시한 바와 같이, 둘레 방향을 따라 복수의 존으로 분할되어 있어도 된다. 도 15에 도시하는 예에서는, 열교환기(6)가 원주 방향을 따라서 6개의 존(Za1 내지 Za6)으로 분할되어 있지만, 분할하는 존의 수는 임의로 설정할 수 있다. 또한, 열교환기(6)는, 도 16에 도시한 바와 같이, 둘레 방향 및 직경 방향을 따라서 복수의 존으로 분할되어 있어도 좋다. 도 16에 나타내는 예에서는, 열교환기(6)가 둘레 방향 및 직경 방향을 따라서 18개의 존(Zb1 내지 Zb18)으로 분할되어 있지만, 존의 수는 임의로 설정할 수 있다. 이러한 경우에는, 플레이트(2)의 이면(2b)에 공급되는 열교환 매체의 공급 또는 차단을, 둘레 방향, 또는, 둘레 방향 및 직경 방향으로 분할된 존마다 제어할 수 있다.
또한, 열교환기는, 도시한 구성을 갖는 것에 한정되는 것은 아니며, 플레이트(2)의 중심축선을 중심으로 한 복수의 동심원에 의해 경계지어지는 복수의 존의 각각을 둘레 방향으로 분할해서 이루어지는 복수의 영역에 대하여 개별로 열교환 매체를 공급하고, 공급된 열교환 매체를 개별로 회수하는 구성이라면, 임의의 구성을 가질 수 있다.
또한, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)는 3방 밸브에 한정되지 않는다. 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)는, 제1 공급 라인(106) 또는 제2 공급 라인(110)으로부터 공통 라인(120)으로의 열교환 매체의 유통을 개별로 제어할 수 있으면, 임의의 밸브를 채용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태는, 모순이 없는 범위에서 조합할 수 있다.
2 : 플레이트 2a : 표면
2b : 이면 4 : 케이스
6 : 열교환기 8 : 유로부
20 : 격벽 22 : 제1 관
22a : 제1 개구단 22b : 제2 개구단
24 : 제2 관
26a, 26b, 26c, 26d, 26e : 공급 유로
28a, 28b, 28c, 28d, 28e : 회수 유로
40a, 40b, 40c, 40d, 40e : 제1 배관
42a, 42b, 42c, 42d, 42e : 제2 배관
44 : 저온 유체 공급로 45 : 저온 유체 회수로
46 : 고온 유체 공급로 47 : 고온 유체 회수로
50 : 플라즈마 처리 장치 52 : 처리 용기
82 : 오목부
100a : 제1 열교환 매체 공급 장치
100b : 제2 열교환 매체 공급 장치
102 : 제1 밸브 104 : 제2 밸브
106 : 제1 공급 라인 108 : 제1 회수 라인
110 : 제2 공급 라인 112 : 제2 회수 라인
114 : 제1 바이패스 라인 116 : 제3 밸브
118 : 제4 밸브 120 : 공통 라인
120a : 제1 라인 120b : 제2 라인
122 : 귀환 라인 124 : 제2 바이패스 라인
AS : 수용 공간 Cnt : 제어부
PS : 처리 공간 R : 영역
S : 공간 ST : 스테이지
VU1, VU2, VU3, VU4, VU5 : 밸브 유닛
W : 기판
Zn1, Zn2, Zn3, Zn4, Zn5 : 존

Claims (18)

  1. 온도 제어 가능한 스테이지를 포함하는 시스템으로서,
    기판이 적재되는 표면측과 이면측을 포함하는 원반 형상의 플레이트와,
    상기 플레이트의 상기 이면측에 2차원적으로 배열되는 복수의 영역으로서, 상기 원반 형상의 플레이트의 상기 이면측에 있어서 복수의 존의 각각을 분할해서 이루어지는 열교환기의 상기 복수의 영역에 대하여 개별로 열교환 매체를 공급하고, 상기 복수의 영역에 공급된 상기 열교환 매체를 개별로 회수하도록 구성된 열교환기와,
    상기 열교환기에 의한 상기 복수의 영역에 대한 상기 열교환 매체의 공급 또는 차단을, 상기 복수의 존마다 제어 가능한 복수의 밸브 유닛과,
    상기 복수의 밸브 유닛을 통해 상기 열교환기에 상기 열교환 매체를 공급하도록 구성된 제1 열교환 매체 공급 장치 및 제2 열교환 매체 공급 장치와,
    상기 열교환 매체가 상기 제1 열교환 매체 공급 장치로부터 상기 열교환기에 공급되는 제1 유통 상태, 상기 열교환 매체가 상기 제2 열교환 매체 공급 장치로부터 상기 열교환기에 공급되는 제2 유통 상태 및 상기 제1 열교환 매체 공급 장치와 상기 제2 열교환 매체 공급 장치로부터 상기 열교환기로의 상기 열교환 매체의 공급이 차단되고 상기 복수의 밸브 유닛과 상기 열교환기 사이에서 상기 열교환기에 남아있는 상기 열교환 매체를 순환시키는 제3 유통 상태 중 하나로, 상기 복수의 밸브 유닛이 상기 열교환 매체의 유통 상태를 개별 전환할 수 있도록 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 열교환기는,
    상기 원반 형상의 플레이트의 하방에 있어서 2차원적으로 배열되는 복수의 제1 관으로서, 상기 원반 형상의 플레이트의 상기 이면측을 향해서 상방으로 연장되고, 상기 복수의 영역의 각각에 대면하는 개구단을 제공하는, 상기 복수의 제1 관과,
    상기 복수의 제1 관을 각각 둘러싸는 복수의 공간을 구획 형성하는 격벽과,
    상기 복수의 공간에 각각 연통하도록 상기 격벽에 접속하는 복수의 제2 관을 포함하고,
    상기 복수의 공간은, 상기 복수의 제1 관의 상기 개구단의 각각으로부터 상기 이면측을 향해 토출되는 열 교환 매체가 상기 복수의 제1 관의 각각의 주위의 상기 복수의 공간 내로 개별로 회수되도록, 상기 격벽에 의해 구획 형성되어 있는, 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 유닛의 각각은,
    동일한 상기 존에 대면하는 상기 개구단을 제공하는 상기 복수의 제1 관의 상기 개구단에 접속되는 일단부와, 타단부를 포함하는 공통 라인과,
    상기 공통 라인의 타단부에 접속되는 제1 라인 및 제2 라인과,
    상기 제1 열교환 매체 공급 장치에 접속된 제1 열교환 매체 공급 라인과,
    상기 제2 열교환 매체 공급 장치에 접속된 제2 열교환 매체 공급 라인과,
    상기 제1 열교환 매체 공급 장치에 접속된 제1 회수 라인과,
    상기 제2 열교환 매체 공급 장치에 접속된 제2 회수 라인과,
    상기 제1 열교환 매체 공급 라인에 접속된 제1 포트와, 상기 제1 회수 라인에 접속된 제2 포트와, 상기 제1 라인에 접속된 제3 포트를 갖는 3방 밸브인 제1 밸브와,
    상기 제2 열교환 매체 공급 라인에 접속된 제1 포트와, 상기 제2 회수 라인에 접속된 제2 포트와, 상기 제2 라인에 접속된 제3 포트를 갖는 3방 밸브인 제2 밸브와,
    제3 밸브를 통해 상기 제1 회수 라인에 접속되는 일단부와, 제4 밸브를 통해 상기 제2 회수 라인에 접속되는 타단부를 갖는 제1 바이패스 라인과,
    동일한 상기 존의 상기 복수의 공간과 연통하는 상기 제2 관에 접속되는 일단부와, 상기 제3 밸브와 상기 제4 밸브 사이의 위치에서 상기 제1 바이패스 라인에 접속된 타단부를 갖는 귀환 라인,
    상기 귀환 라인의 도중 지점에 접속된 일단부와, 상기 공통 라인의 도중 지점에 접속된 타단부를 갖는 제2 바이패스 라인을 포함하고,
    상기 제1 밸브 및 제2 밸브는, 서로 독립하여 개폐 가능하며, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브는, 서로 독립하여 개폐 가능한, 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 열교환 매체 공급 장치는, 제1 온도로 조정된 상기 열교환 매체를 공급하고,
    상기 제2 열교환 매체 공급 장치는, 상기 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 조정된 상기 열교환 매체를 공급하는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 밸브 유닛의 각각은, 상기 제1 온도로 조정된 상기 열교환 매체 및 상기 제2 온도로 조정된 상기 열교환 매체를, 서로 혼합하지 않고 상기 복수의 영역에 대하여 공급 가능하게 구성되어 있는, 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 밸브가 개방되어 있는 경우에는 상기 제2 밸브가 폐쇄되고, 상기 제2 밸브가 개방되어 있는 경우에는 상기 제1 밸브가 폐쇄되도록 구성되어 있는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 존은, 상기 원반 형상의 플레이트의 이면측에 있어서 복수의 동심원에 의해 경계지어져 있고,
    상기 복수의 영역은, 상기 복수의 존의 각각을 상기 원반 형상의 플레이트의 둘레 방향으로 분할하는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는, 상기 원반 형상의 플레이트의 이면측에 대하여 수직으로 상기 열교환 매체를 공급하는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는, 수지를 포함하여 구성되어 있는, 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 제1 관의 상기 개구단은, 탄소를 함유하는 수지에 의해 구성되어 있는, 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 원반 형상의 플레이트의 상기 이면측에는, 상기 복수의 제1 관의 상기 개구단이 각각 삽입되는 복수의 오목부가 형성되어 있는, 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 밸브 유닛의 각각과 상기 열교환기를 접속하는 유로의 길이가 2m 이하인, 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    n개의 상기 밸브 유닛, n개로 분할된 상기 존 및 m개의 상기 영역을 갖고, n<m인(단, n 및 m은 2 이상의 정수), 시스템.
  14. 제1항에 기재된 시스템을 포함하는, 반도체 제조 장치.
  15. 삭제
  16. 제3항에 있어서,
    상기 제1 유통 상태에서는, 상기 제어부가,
    상기 제1 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제1 밸브의 상기 제2 포트 사이의 접속이 차단되고, 상기 제1 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제1 밸브의 상기 제3 포트 사이의 접속이 허용되도록 하는 제어,
    상기 제2 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제2 밸브의 상기 제3 포트 사이의 접속이 차단되고, 상기 제2 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제2 밸브의 상기 제2 포트의 접속이 허용되도록 하는 제어,
    상기 제3 밸브를 개방하도록 하는 제어, 및
    상기 제4 밸브를 폐쇄하도록 하는 제어
    를 행하는, 시스템.
  17. 제3항에 있어서,
    상기 제2 유통 상태에는, 상기 제어부가
    상기 제1 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제1 밸브의 상기 제3 포트 사이의 접속이 차단되고, 상기 제1 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제1 밸브의 상기 제2 포트의 접속이 허용되도록 하는 제어,
    상기 제2 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제2 밸브의 상기 제2 포트 사이의 접속이 차단되고, 상기 제2 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제2 밸브의 상기 제3 포트의 접속이 허용되도록 하는 제어,
    상기 제3 밸브를 폐쇄하도록 하는 제어, 및
    상기 제4 밸브를 개방하도록 하는 제어
    를 행하는, 시스템.
  18. 제3항에 있어서,
    상기 제3 유통 상태에는, 상기 제어부가
    상기 제1 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제1 밸브의 상기 제3 포트 사이의 접속이 차단되고, 상기 제1 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제1 밸브의 상기 제2 포트의 접속이 허용되도록 하는 제어,
    상기 제2 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제2 밸브의 상기 제3 포트 사이의 접속이 차단되고, 상기 제2 밸브의 상기 제1 포트와 상기 제2 밸브의 상기 제2 포트의 접속이 허용되도록 하는 제어,
    상기 제3 밸브를 폐쇄하도록 하는 제어, 및
    상기 제4 밸브를 개방하도록 하는 제어
    를 행하는, 시스템.
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