TWI628408B - 包含可控制溫度之載台之系統、半導體製造裝置及載台之溫度控制方法 - Google Patents

包含可控制溫度之載台之系統、半導體製造裝置及載台之溫度控制方法 Download PDF

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TWI628408B
TWI628408B TW104119467A TW104119467A TWI628408B TW I628408 B TWI628408 B TW I628408B TW 104119467 A TW104119467 A TW 104119467A TW 104119467 A TW104119467 A TW 104119467A TW I628408 B TWI628408 B TW I628408B
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廣木勤
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明精密地控制載置台之溫度。
一實施形態之包含可控制溫度之載台之系統包括：圓盤狀之平板，其具有載置基板之表面側與背面側；熱交換器，其以如下方式而構成，即，對在平板之背面側二維地排列之複數個區域、即於平板之背面側分割複數個區之各者而成之上述複數個區域個別地供給熱交換媒體，且個別地回收已供給至上述複數個區域之熱交換媒體；及閥單元，其針對每一區控制利用熱交換器對複數個區域之熱交換媒體之供給或阻斷。

Description

包含可控制溫度之載台之系統、半導體製造裝置及載台之溫度控制方法
本發明之實施形態係關於一種包含可控制溫度之載台之系統、半導體製造裝置及載台之溫度控制方法。
於電子器件之製造中，對被處理體實施電漿蝕刻等之電漿處理。於此種電漿處理中，對於對被處理體進行之處理要求面內均勻性。為了實現處理之面內均勻性，要求精密地控制被處理體之溫度分佈。
已知有為了控制被處理體之溫度分佈而調整載置台之溫度之系統。例如於專利文獻1及2中，記載有如下系統：藉由對在載置台之內部沿該載置台之周向形成之調溫部供給高溫流體及低溫流體，控制載置台之靜電吸盤之溫度。該等系統包括：旁通流路，其連接於調溫部之入口及出口，使流體於該入口與出口之間循環；低溫流路，其連接於旁通流路，將來自低溫溫度調節單元之低溫流體供給至旁通流路；及高溫流路，其連接於旁通流路，將來自高溫溫度調節單元之高溫流體供給至旁通流路。於旁通流路、低溫流路、及高溫流路分別連接有閥開度相互連動地變化之閥。
又，於專利文獻3中記載有一種包括載置台、冷卻單元、加熱單元、流路切換單元、及控制器等之溫度控制裝置。於該載置台形成有於載置台之中心部區域沿該載置台之周向延伸之第1冷媒通路、及於 載置台之周邊部區域沿該載置台之周向延伸之第2冷媒通路。專利文獻3所記載之裝置藉由利用控制器之控制切換加熱單元之動作及流路切換單元之開閉閥之開啟及關閉，使用單個冷卻單元個別地控制於載置台之第1冷媒通路及第2冷媒通路流通之冷媒之溫度。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2014-21828號公報
[專利文獻2]日本專利特開2013-105359號公報
[專利文獻3]日本專利特開2006-286733號公報
於上述專利文獻1~3所記載之裝置中，使熱交換媒體流通之流路係沿載置台之周向而形成。於該裝置中，由於熱交換媒體於該流路內流通之過程中會受到來自基板之熱，故而流通之熱交換媒體之溫度會因周向之路徑上之位置而產生差異。其結果，於載置台之溫度分佈產生差異，而難以精密地控制載置台之溫度。因此，於本技術領域中，要求一種可精密地控制載置台之溫度之系統、半導體製造裝置及載台之溫度控制方法。
一方面，提供一種包含可控制溫度之載台之系統。該系統包括：圓盤狀之平板，其具有載置基板之表面側與背面側；熱交換器，其以如下方式而構成，即，對在平板之背面側二維地排列之複數個區域、即於平板之背面側分割複數個區(zone)之各者而成之該複數個區域個別地供給熱交換媒體，且個別地回收已供給至該複數個區域之熱交換媒體；及複數個閥單元，其等針對複數個區之每個區控制利用熱交換器對複數個區域之熱交換媒體之供給或阻斷。
於該系統中，對在平板之背面側二維地排列之複數個區域個別地供給熱交換媒體，且回收所供給之熱交換媒體。藉此，可防止因平板之位置而於所供給之熱交換媒體之溫度產生差異，因此，可於平板使溫度分佈均勻化。又，由於係針對每一區控制熱交換媒體之供給或阻斷，故而能夠以區為單位控制平板之溫度分佈。因此，根據該系統，可精密地控制載置基板之平板之溫度。
於一形態中，熱交換器可包括：複數個第1管，其等在平板之下方二維地排列，朝平板之背面向上方延伸，提供與複數個區域之各者相對向之開口端；間隔壁，其劃分形成分別包圍複數個第1管之複數個空間；及複數個第2管，其等以分別連通於複數個空間之方式與間隔壁連接。
於本形態中，自於平板之下方朝上方延伸之複數個第1管對平板之上述複數個區域個別地供給熱交換媒體。自該複數個第1管供給之熱交換媒體自分別連通於複數個空間之複數個第2管被回收。如此，根據本形態之系統，藉由對平板之複數個區域個別地供給熱交換媒體，且個別地回收所供給之熱交換媒體，可精密地控制載置台之溫度。
於一形態之系統中，複數個閥單元之各者亦可配置於第1熱交換媒體供給裝置及第2熱交換媒體供給裝置與熱交換器之間，且包括：共通管線，其具有連接於提供與同一區相對向之開口端之複數個第1管之一端部及另一端部；第1管線及第2管線，其連接於共通管線之另一端部；第1熱交換媒體供給管線，其可連接於第1熱交換媒體供給裝置；第2熱交換媒體供給管線，其可連接於第2熱交換媒體供給裝置；第1閥，其配置於第1管線與第1熱交換媒體供給管線之間；及第2閥，其配置於第2管線與第2熱交換媒體供給管線之間；第1閥及第2閥可相互獨立地開啟及關閉。
於本形態中，於開啟第1閥之情形時，來自第1熱交換媒體供給裝置之熱交換媒體經由第1熱交換媒體供給管線及共通管線被供給至與同一區相對向之複數個第1管。另一方面，於開啟第2閥之情形時，來自第2熱交換媒體供給裝置之熱交換媒體經由第2熱交換媒體供給管線及共通管線被供給至與同一區相對向之複數個第1管。如此，根據本形態之系統，藉由開啟及關閉第1閥及第2閥，可將熱交換媒體之供給源切換成第1熱交換媒體供給裝置或第2熱交換媒體供給裝置。
於一形態中，亦可為第1熱交換媒體供給裝置供給調整為第1溫度之熱交換媒體，且第2熱交換媒體供給裝置供給調整為較第1溫度高之第2溫度之熱交換媒體。根據本形態之系統，藉由開啟及關閉第1閥及第2閥，可將供給至熱交換器之熱交換媒體之溫度切換成第1溫度或第2溫度，因此，可提高利用熱交換媒體之溫度控制之響應性。
於一形態中，複數個閥單元之各者亦可構成為：能夠將調整為第1溫度之熱交換媒體及調整為第2溫度之熱交換媒體不相互混合地對複數個區域進行供給。又，於一形態中，亦可構成為：於第1閥開啟之情形時，關閉第2閥，於第2閥開啟之情形時，關閉第1閥。
於一形態中，亦可使複數個區於平板之背面側由複數個同心圓劃分邊界，複數個區域沿平板之周向分割複數個區之各者。根據本形態，可防止因平板之周向之位置而於所供給之熱交換媒體之溫度產生差異，因此，可使平板之周向上之溫度分佈均勻化。
又，於一形態中，熱交換器亦可對平板之背面側垂直地供給熱交換媒體。於本形態中，可提高利用熱交換媒體之熱交換效率。於一形態中，平板亦可不具備加熱元件。於一形態中，連接複數個閥單元之各者與熱交換器之流路之長度亦可為2m以下。進而，於一形態中，亦可具有n個閥單元、分割成n個之區、及m個區域，且n<m(其中，n及m為2以上之整數)。
於一形態中，上述熱交換器亦能夠以樹脂為主成分而構成。由於樹脂之隔熱性相對較高，故而根據本形態，可抑制於熱交換器內流通之熱交換媒體之散熱。於一形態中，複數個第1管之上述開口端亦可包含含有碳之樹脂。根據本形態，可局部提高開口端之強度。
於一形態中，亦可於平板之背面側形成有供複數個第1管之開口端分別插入之複數個凹部。於本形態中，可增加於複數個空間內流通之熱交換媒體與載台之熱交換面積。其結果，可提高熱交換效率。
一方面之半導體製造裝置具備上述系統。
一方面，提供一種包含具有用以支持基板之表面側及背面側之平板之載台之溫度控制方法。該方法包括：控制分割平板之背面側之複數個區中之第1區之溫度之步驟；以及控制複數個區中之第2區之溫度之步驟；上述控制分割平板之背面側之複數個區中之第1區之溫度之步驟包括如下步驟：使調整為第1溫度之熱交換媒體於第1熱交換媒體供給裝置與第1區之間循環，使調整為較第1溫度高之第2溫度之熱交換媒體於第2熱交換媒體供給裝置與第1區之間循環，以及不使熱交換媒體返回至第1熱交換媒體供給裝置及第2熱交換媒體供給裝置，而使熱交換媒體於第1區與第1泵之間循環；上述控制複數個區中之第2區之溫度之步驟包括如下步驟：使調整為第1溫度之熱交換媒體於第1熱交換媒體供給裝置與第2區之間循環，使調整為第2溫度之熱交換媒體於第2熱交換媒體供給裝置與第2區之間循環，以及不使熱交換媒體返回至第1熱交換媒體供給裝置及第2熱交換媒體供給裝置，而使熱交換媒體於第2區與第2泵之間循環。根據上述方法，能夠以使第1區及第2區之溫度分別成為目標溫度之方式控制載台之溫度。
如以上所說明般，根據本發明之各種方面及各種形態，提供一種可精密地控制載置台之溫度之系統。
2‧‧‧平板
2a‧‧‧表面側
2b‧‧‧背面側
4‧‧‧殼體
4a‧‧‧側壁
4b‧‧‧底壁
4c‧‧‧上端面
6‧‧‧熱交換器
8‧‧‧流路部
8a‧‧‧上表面
8b‧‧‧側面
10‧‧‧O形環
12a‧‧‧供給管
12b‧‧‧供給管
12c‧‧‧供給管
12d‧‧‧供給管
12e‧‧‧供給管
14a‧‧‧回收管
14b‧‧‧回收管
14c‧‧‧回收管
14d‧‧‧回收管
14e‧‧‧回收管
16a‧‧‧第1開口
16b‧‧‧第1開口
16c‧‧‧第1開口
16d‧‧‧第1開口
16e‧‧‧第1開口
18a‧‧‧第2開口
18b‧‧‧第2開口
18c‧‧‧第2開口
18d‧‧‧第2開口
18e‧‧‧第2開口
20‧‧‧間隔壁
22‧‧‧第1管
22a‧‧‧第1開口端
22b‧‧‧第2開口端
24‧‧‧第2管
24a‧‧‧開口
26‧‧‧供給流路
26a‧‧‧供給流路
26a1‧‧‧一端部
26a2‧‧‧另一端部
26b‧‧‧供給流路
26b1‧‧‧一端部
26b2‧‧‧另一端部
26c‧‧‧供給流路
26c1‧‧‧一端部
26c2‧‧‧另一端部
26d‧‧‧供給流路
26d1‧‧‧一端部
26d2‧‧‧另一端部
26e‧‧‧供給流路
26e1‧‧‧一端部
26e2‧‧‧另一端部
28a‧‧‧回收流路
28a1‧‧‧一端部
28a2‧‧‧另一端部
28b‧‧‧回收流路
28b1‧‧‧一端部
28b2‧‧‧另一端部
28c‧‧‧回收流路
28c1‧‧‧一端部
28c2‧‧‧另一端部
28d‧‧‧回收流路
28d1‧‧‧一端部
28d2‧‧‧另一端部
28e‧‧‧回收流路
28e1‧‧‧一端部
28e2‧‧‧另一端部
40a‧‧‧第1配管
40b‧‧‧第1配管
40c‧‧‧第1配管
40d‧‧‧第1配管
40e‧‧‧第1配管
42a‧‧‧第2配管
42b‧‧‧第2配管
42c‧‧‧第2配管
42d‧‧‧第2配管
42e‧‧‧第2配管
44‧‧‧低溫流體供給路
44a‧‧‧低溫流體供給路44之分支端
44b‧‧‧低溫流體供給路44之分支端
44c‧‧‧低溫流體供給路44之分支端
44d‧‧‧低溫流體供給路44之分支端
44e‧‧‧低溫流體供給路44之分支端
45‧‧‧低溫流體回收路
45a‧‧‧低溫流體回收路45之分支端
45b‧‧‧低溫流體回收路45之分支端
45c‧‧‧低溫流體回收路45之分支端
45d‧‧‧低溫流體回收路45之分支端
45e‧‧‧低溫流體回收路45之分支端
46‧‧‧高溫流體供給路
46a‧‧‧高溫流體供給路46之分支端
46b‧‧‧高溫流體供給路46之分支端
46c‧‧‧高溫流體供給路46之分支端
46d‧‧‧高溫流體供給路46之分支端
46e‧‧‧高溫流體供給路46之分支端
47‧‧‧高溫流體回收路
47a‧‧‧高溫流體回收路47之分支端
47b‧‧‧高溫流體回收路47之分支端
47c‧‧‧高溫流體回收路47之分支端
47d‧‧‧高溫流體回收路47之分支端
47e‧‧‧高溫流體回收路47之分支端
50‧‧‧電漿處理裝置
52‧‧‧處理容器
52a‧‧‧接地導體
52e‧‧‧排氣口
52g‧‧‧搬入搬出口
53‧‧‧排氣管
54‧‧‧靜電吸盤
56‧‧‧電極
58‧‧‧直流電源
60‧‧‧上部電極
62‧‧‧絕緣性遮蔽構件
64‧‧‧電極板
64a‧‧‧氣體噴出孔
66‧‧‧電極支持體
66a‧‧‧氣體擴散室
66b‧‧‧氣體流通孔
66c‧‧‧氣體導入口
68‧‧‧氣體供給管
70‧‧‧氣體源
72‧‧‧閥
74‧‧‧質量流量控制器
76‧‧‧堆積物防護罩
78‧‧‧排氣板
80‧‧‧排氣裝置
81‧‧‧閘閥
82‧‧‧凹部
82a‧‧‧上壁
82b‧‧‧側壁面
100a‧‧‧第1熱交換媒體供給裝置
100b‧‧‧第2熱交換媒體供給裝置
102‧‧‧第1閥
102a‧‧‧第1端口
102b‧‧‧第2端口
102c‧‧‧第3端口
104‧‧‧第2閥
104a‧‧‧第1端口
104b‧‧‧第2端口
104c‧‧‧第3端口
106‧‧‧第1供給管線
108‧‧‧第1回收管線
110‧‧‧第2供給管線
112‧‧‧第2回收管線
114‧‧‧第1旁路管線
116‧‧‧第3閥
118‧‧‧第4閥
120‧‧‧共通管線
120a‧‧‧第1管線
120b‧‧‧第2管線
122‧‧‧反饋管線
124‧‧‧第2旁路管線
AS‧‧‧收納空間
B1‧‧‧邊界
B2‧‧‧邊界
B3‧‧‧邊界
B4‧‧‧邊界
C‧‧‧槽部
Cnt‧‧‧控制部
CP‧‧‧連接點
CV‧‧‧止回閥
HFG‧‧‧高頻電源
HL‧‧‧孔
LFG‧‧‧高頻電源
MT‧‧‧溫度控制方法
P‧‧‧泵
PS‧‧‧處理空間
R‧‧‧區域
S‧‧‧空間
S1‧‧‧步驟
S2‧‧‧步驟
S3‧‧‧步驟
S4‧‧‧步驟
S5‧‧‧步驟
S6‧‧‧步驟
S7‧‧‧步驟
S8‧‧‧步驟
ST‧‧‧載台
VU‧‧‧閥單元組
VU1‧‧‧閥單元
VU2‧‧‧閥單元
VU3‧‧‧閥單元
VU4‧‧‧閥單元
VU5‧‧‧閥單元
W‧‧‧基板
Z1‧‧‧區
Z2‧‧‧區
Z3‧‧‧區
Z4‧‧‧區
Z5‧‧‧區
Za1‧‧‧區
Za2‧‧‧區
Za3‧‧‧區
Za4‧‧‧區
Za5‧‧‧區
Za6‧‧‧區
Zb1‧‧‧區
Zb2‧‧‧區
Zb3‧‧‧區
Zb4‧‧‧區
Zb5‧‧‧區
Zb6‧‧‧區
Zb7‧‧‧區
Zb8‧‧‧區
Zb9‧‧‧區
Zb10‧‧‧區
Zb11‧‧‧區
Zb12‧‧‧區
Zb13‧‧‧區
Zb14‧‧‧區
Zb15‧‧‧區
Zb16‧‧‧區
Zb17‧‧‧區
Zb18‧‧‧區
Zn1‧‧‧區
Zn2‧‧‧區
Zn3‧‧‧區
Zn4‧‧‧區
Zn5‧‧‧區
圖1係概略性地表示一實施形態之電漿處理裝置之剖視圖。
圖2係一實施形態之載台之分解立體圖。
圖3係一實施形態之熱交換器之立體圖。
圖4(a)係複數個槽(cell)部中之一個槽部之俯視圖，圖4(b)係自上方觀察複數個槽部中之一個槽部之立體圖，圖4(c)係自下方觀察複數個槽部中之一個槽部之立體圖。
圖5係一實施形態之熱交換器之俯視圖。
圖6係流路部之立體圖。
圖7係閥單元組之立體圖。
圖8係模式性地表示熱交換器內之熱交換媒體之流動之剖視圖。
圖9係平板之背面側之俯視圖。
圖10係模式性地表示熱交換器內之熱交換媒體之流動之剖視圖。
圖11係概略性地表示閥單元組之內部構成之圖。
圖12係概略性地表示一實施形態之包含電漿處理裝置之半導體製造系統之立體圖。
圖13係表示一實施形態之溫度控制方法之流程圖。
圖14係模式性地表示熱交換器內之熱交換媒體之流動之剖視圖。
圖15係變化例之熱交換器之俯視圖。
圖16係變化例之熱交換器之俯視圖。
以下，參照圖式對各種實施形態進行詳細說明。再者，於各圖式中對同一或相當之部分標註同一符號。
首先，對一實施形態之具備系統之電漿處理裝置進行說明。再 者，將下述載台ST、閥單元組VU、第1熱交換媒體供給裝置100a、及第2熱交換媒體供給裝置100b用作一實施形態之包含可控制溫度之載台之系統。
圖1係概略性地表示一實施形態之電漿處理裝置50之剖視圖。電漿處理裝置50係電容耦合型平行板電漿蝕刻裝置，具備大致圓筒狀之處理容器52。處理容器52例如包含對其表面進行陽極氧化處理後之鋁。該處理容器52接地。
於處理容器52之底部上配置有載台ST。如圖1所示，載台ST具備平板2、殼體4、熱交換器6、及流路部8。參照圖2，對載台ST進行詳細說明。圖2係載台ST之分解立體圖。圖2所示之載台ST用作用以於處理容器52內支持基板之載置台。
平板2具有圓盤形狀，例如包含鋁等金屬。平板2具有表面側2a及背面側2b。可於平板2之表面側2a上載置基板W。
殼體4例如包含不鏽鋼等金屬，具有側壁4a及底壁4b。側壁4a具有圓筒形狀，於其內部劃分形成收納空間AS。側壁4a沿圓筒軸線方向延伸，自下方支持平板2。底壁4b連接於側壁4a之下端部。可於側壁4a之上端面4c設置沿該上端面4c環狀地延伸之O形環10。於該上端面4c，例如利用緊固螺釘(fastening screw)隔著O形環10氣密地固定有平板2。藉此，利用載台自上方劃分形成收納空間AS。於側壁4a設置有複數個供給管12a、12b、12c、12d、12e、及複數個回收管14a、14b、14c、14d、14e。複數個供給管12a、12b、12c、12d、12e沿側壁4a之徑向延伸，分別經由第1開口16a、16b、16c、16d、16e(當無需特別加以區分時，簡稱為「第1開口16」)而與收納空間AS連通。回收管14a、14b、14c、14d、14e沿側壁4a之徑向延伸，分別經由第2開口18a、18b、18c、18d、18e(當無需特別加以區分時，簡稱為「第2開口18」)而與收納空間AS連通。
熱交換器6及流路部8收納於殼體4之收納空間AS內。參照圖3~5，對熱交換器6進行詳細說明。圖3係熱交換器6之立體圖。如圖3所示，熱交換器6包含間隔壁20、複數個第1管22、及複數個第2管24。熱交換器6係於平板2之背面側2b二維地排列之複數個區域，且以如下方式而構成：對在平板2之背面側2b由複數個同心圓劃分邊界而成之複數個區之各者沿周向分割而成之複數個區域個別地供給熱交換媒體，並且個別地回收所供給之熱交換媒體。
間隔壁20整體呈圓盤形狀或圓柱形狀，具有複數個沿該間隔壁20之中心軸方向延伸之槽部C。複數個槽部C沿熱交換器6之徑向及周向二維地排列。複數個槽部C之各者具有於俯視下寬度隨著朝向熱交換器6之外側而變寬之大致矩形狀之平面形狀。複數個槽部C分別劃分形成截面大致四邊形狀之複數個空間S。即，間隔壁20於平板2之下方形成二維地排列、且不相互內包之複數個空間S。將複數個槽部C中之一個槽部C示於圖4。圖4(a)係槽部C之俯視圖，圖4(b)係自上方觀察槽部之立體圖，圖4(c)係自下方觀察槽部之立體圖。該等槽部C亦能以自上方觀察之俯視下形成蜂窩結構之方式相互結合。
複數個第1管22分別於俯視下通過對應之空間S之大致中心位置而延伸。該等複數個第1管22朝平板2之背面側2b(圖2)相互大致平行地延伸。複數個第1管22之各者由劃分形成其周圍之空間之間隔壁20包圍。複數個第1管22之各者具有第1開口端22a及第2開口端22b。第1開口端22a以與背面側2b相對向之方式而配置。第2開口端22b位於第1開口端22a之相反側，且位於空間S之下方。複數個第1管22作為自下述第1熱交換媒體供給裝置100a或第2熱交換媒體供給裝置100b接受熱交換媒體並自第1開口端22a噴出之管而發揮功能。
複數個第2管24以分別連通於複數個空間S之方式連接於間隔壁20。於複數個第2管24之各自之下端部設置有開口24a。複數個第2管 24作為將自複數個第1管22之第1開口端22a噴出且被回收至包圍該第1管22之空間S內之熱交換媒體排出至外部之管而發揮功能。於該熱交換器6中，第1管22、劃分形成包圍該第1管之空間S之間隔壁20、及連通於該空間S之第2管24構成熱交換部。因此，熱交換器6具有以不相互內包之方式二維地排列之複數個熱交換部。
於一實施形態中，熱交換器6能夠以樹脂、陶瓷、或金屬為主成分而構成。再者，為了抑制相鄰之熱交換器6之影響，較理想為使用導熱率較低之材料，例如陶瓷或樹脂，尤其是較佳為樹脂。再者，為了改變強度或導熱率，亦可局部改變構成熱交換器6之材料。例如亦可使複數個第1管22之第1開口端22a包含含有碳、陶瓷粉、玻璃纖維、金屬粉等之樹脂。藉此，可局部提高第1開口端22a之強度。又，例如可使用3D印表機形成熱交換器6。
圖5係表示熱交換器6之俯視圖。熱交換器6被分割成由以其中心軸線為中心之複數個同心圓劃分邊界而成之複數個區Z1、Z2、Z3、Z4、及Z5。即，區Z1、Z2、Z3、Z4及Z5由複數個同心圓狀之邊界B1、B2、B3、B4而相互劃分。區Z1係以熱交換器6之中心軸線為中心之環狀區域，位於熱交換器6之外緣部。區Z2、Z3、Z4係與區Z1同心之環狀區域，分別位於區Z1、Z2、Z3之內側。區Z5係位於區Z4之內側之圓形區域，位於熱交換器6之中心部。於該等區Z1、Z2、Z3、Z4、Z5之各自之內部，沿周向排列有複數個槽部C。又，於邊界B3上，於四方之槽部C之間隔壁20所交叉之位置，形成有沿熱交換器6之中心軸線方向延伸之三個孔HL。該等孔HL被用作用於供提昇銷插通之孔，上述提昇銷用來將基板自被載置面提昇。
繼而，對流路部8進行說明。圖6係流路部8之立體圖。流路部8配置於熱交換器6之下方，提供用以對熱交換器6供給熱交換媒體之流路、及用以自熱交換器6回收熱交換媒體之流路。
如圖6所示，流路部8為大致圓柱形之塊體，具有上表面8a及側面8b。於流路部8形成有貫通其內部之複數個供給流路26a、26b、26c、26d、26e(當無需特別加以區分時，簡稱為「供給流路26」)、及複數個回收流路28a、28b、28c、28d、28e(當無需特別加以區分時，簡稱為「回收流路28」)。於流路部8形成有複數個自其側面8b朝上表面8a貫通流路部8之內部之小徑之空腔，該等空腔構成複數個供給流路26及複數個回收流路28。
供給流路26a於其中途位置分支，具有複數個一端部26a1及一個另一端部26a2。複數個一端部26a1形成於在流路部8之上表面8a分別對應於在區Z1內排列之複數個第1管22之位置，分別連接於在區Z1內排列之複數個第1管22之第2開口端22b。另一端部26a2形成於流路部8之側面8b。另一端部26a2形成於對應於殼體4之第1開口16a之位置，於收納至殼體4內之狀態下與第1開口16a相對向。供給流路26a被用作如下流路，即，用以將經由第1開口16a流入之熱交換媒體供給至於熱交換器6之區Z1內排列之複數個第1管22。
回收流路28a於其中途位置分支，具有複數個一端部28a1及一個另一端部28a2。複數個一端部28a1形成於在流路部8之上表面8a分別對應於在區Z1內排列之複數個第2管24之位置，分別連接於在區Z1內排列之複數個第2管24之開口24a。另一端部28a2形成於流路部8之側面8b。另一端部28a2形成於對應於殼體4之第2開口18a之位置，於收納至殼體4內之狀態下與第2開口18a相對向。回收流路28a被用作如下流路，即，用以將經由於熱交換器6之區Z1內排列之複數個第2管24自熱交換器6回收之熱交換媒體經由第2開口18a排出至載台ST之外部。
與供給流路26a同樣地，供給流路26b、26c、26d、26e分別具有複數個一端部26b1、26c1、26d1、26e1、及一個另一端部26b2、26c2、26d2、26e2。複數個一端部26b1、26c1、26d1、26e1形成於在 流路部8之上表面8a分別對應於在區Z2、Z3、Z4、Z5內排列之複數個第1管22之位置，分別連接於在區Z2、Z3、Z4、Z5內排列之複數個第1管22之第2開口端22b。另一端部26b2、26c2、26d2、26e2形成於流路部8之側面8b。另一端部26b2、26c2、26d2、26e2分別形成於對應於殼體4之第1開口16b、16c、16d、16e之位置，於收納至殼體4內之狀態下與第1開口16b、16c、16d、16e相對向。供給流路26b、26c、26d、26e被用作如下流路，即，用以將分別經由第1開口16b、16c、16d、16e流入之熱交換媒體供給至分別於熱交換器6之區Z2、Z3、Z4、Z5內排列之複數個第1管22。
又，與回收流路28a同樣地，回收流路28b、28c、28d、28e分別具有複數個一端部28b1、28c1、28d1、28e1、及一個另一端部28b2、28c2、28d2、28e2。複數個一端部28b1、28c1、28d1、28e1形成於在流路部8之上表面8a分別對應於在區Z2、Z3、Z4、Z5內排列之複數個第2管24之位置，分別連接於在區Z2、Z3、Z4、Z5內排列之第2管24之開口24a。另一端部28a2形成於流路部8之側面8b。另一端部28b2、28c2、28d2、28e2形成於對應於殼體4之第2開口18b、18c、18d、18e之位置，於收納至殼體4內之狀態下與第2開口18b、18c、18d、18e相對向。回收流路28b、28c、28d、28e被用作如下流路，即，用以將分別經由於熱交換器6之區Z2、Z3、Z4、Z5內排列之複數個第2管24自熱交換器6回收之熱交換媒體分別經由第2開口18b、18c、18d、18e排出至載台ST之外部。
該等複數個供給流路26及複數個回收流路28形成為不相互連通且獨立之流路。於一實施形態中，複數個供給流路26具有彼此相等之流導(conductance)，複數個回收流路28具有彼此相等之流導。此處，所謂流導，係指表示流體之流動容易程度之指標，係由流路之直徑、長度、及彎曲率決定之值。例如，複數個供給流路26及複數個回收流 路28藉由根據流路之長度來調整流路之直徑及彎曲率，而使相互之流導均勻化。再者，於一實施形態中，為了抑制相鄰流路之間之影響，流路部8能夠以導熱率較低之材料例如陶瓷或樹脂為主成分而構成。尤其是較佳為樹脂。此種流路部8例如可使用3D印表機形成。尤其是當設置100~1000條之許多個流路時，藉由使用3D印表機形成流路部，可三維地配置流路之配置，因此，設計之自由度增加，對流導之均勻化有效。
回到圖1之說明，對電漿處理裝置50進行說明。於載台ST之平板2之表面側2a設置有靜電吸盤54。靜電吸盤54具有將作為導電膜之電極56配置於一對絕緣層或絕緣片材之間之結構。於電極56電性連接有直流電源58。該靜電吸盤54可利用因來自直流電源58之直流電壓而產生之庫倫力等靜電力來靜電吸附保持基板W。
電漿處理裝置50進而具備配置於處理容器52之外部之閥單元組VU。閥單元組VU構成為可針對每一區控制對熱交換器6之熱交換媒體之供給或阻斷。閥單元組VU包含閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5(圖7)。再者，熱交換媒體係以與平板2之熱交換為目的而於載台ST內流通之流體，且係包含自平板2吸收熱之冷媒、及對平板2賦予熱之熱媒之概念。作為用作冷媒之熱交換媒體，例如使用冷卻水、氟系液體。又，熱交換媒體並不限於液體，亦可為利用汽化熱之相變冷卻、或使用氣體之氣體冷卻。
閥單元組VU經由低溫流體供給路44連接於第1熱交換媒體供給裝置100a之供給口。又，閥單元組VU經由低溫流體回收路45連接於第1熱交換媒體供給裝置100a之回收口。低溫流體供給路44具有一端部及另一端部，另一端部分支成分支端44a、44b、44c、44d、44e。如圖7所示，該等分支端44a、44b、44c、44d、44e分別連接於閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5。又，低溫流體回收路45具有一端部 及另一端部，另一端部分支成分支端45a、45b、45c、45d、45e。該等分支端45a、45b、45c、45d、45e分別連接於閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5。
第1熱交換媒體供給裝置100a係供給調整為第1溫度之熱交換媒體(以下亦稱為「低溫流體」)之裝置。第1熱交換媒體供給裝置100a例如將經由低溫流體回收路45自複數個閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5之各者回收之熱交換媒體冷卻至第1溫度，將具有第1溫度之熱交換媒體經由低溫流體供給路44供給至複數個閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5之各者。第1溫度為較目標溫度低之溫度，例如可設為攝氏-30度。
又，閥單元組VU經由高溫流體供給路46連接於第2熱交換媒體供給裝置100b之供給口(圖1)。又，閥單元組VU經由高溫流體回收路47連接於第2熱交換媒體供給裝置100b之回收口。高溫流體供給路46具有一端部及另一端部，另一端部分支成分支端46a、46b、46c、46d、46e。如圖7所示，該等分支端46a、46b、46c、46d、46e分別連接於閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5。又，高溫流體回收路47具有一端部及另一端部，另一端部分支成分支端47a、47b、47c、47d、47e。該等分支端47a、47b、47c、47d、47e分別連接於閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5。
第2熱交換媒體供給裝置100b係供給調整為較第1溫度高之第2溫度之熱交換媒體(以下亦稱為「高溫流體」)之裝置。第2熱交換媒體供給裝置100b例如將經由高溫流體回收路47自複數個閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5之各者回收之熱交換媒體加熱至第2溫度，將具有第2溫度之熱交換媒體經由高溫流體供給路46供給至複數個閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5之各者。第2溫度為較目標溫度高之溫度，例如可設為攝氏90度。
繼而，對閥單元組VU之閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5進行說明。如圖7所示，閥單元VU1經由第1配管40a連接於供給流路26a。進而，閥單元VU1經由第2配管42a連接於回收流路28a。於一例中，第1配管40a及第2配管42a可藉由分別插入至殼體4之供給管12a及回收管14a，連接於供給流路26a及回收流路28a。閥單元VU1具有如下功能，即，容許或阻斷自第1熱交換媒體供給裝置100a或第2熱交換媒體供給裝置100b對在區Z1內排列之複數個第1管22之熱交換媒體之供給。又，閥單元VU1具有如下功能，即，根據經由低溫流體供給路44供給之低溫流體與經由高溫流體供給路46供給之高溫流體，選擇性地切換供給至於區Z1內排列之複數個第1管22之熱交換媒體。
與閥單元VU1同樣地，閥單元VU2、VU3、VU4、及VU5經由第1配管40b、40c、40d、40e分別連接於供給流路26b、26c、26d、26e。閥單元VU2、VU3、VU4、及VU5經由第2配管42b、42c、42d、42e分別連接於回收流路28b、28c、28d、28e。閥單元VU2、VU3、VU4、及VU5具有如下功能，即，容許或阻斷自第1熱交換媒體供給裝置100a或第2熱交換媒體供給裝置100b對分別於區Z2、Z3、Z4、Z5內排列之複數個第1管22之熱交換媒體之供給。又，閥單元VU2、VU3、VU4、及VU5具有如下功能，即，根據經由低溫流體供給路44供給之低溫流體與經由高溫流體供給路46供給之高溫流體，分別選擇性地切換供給至於區Z2、Z3、Z4、Z5內排列之複數個第1管22之熱交換媒體。
再次回到圖1，於處理容器52內設置有上部電極60。該上部電極60於作為下部電極而發揮功能之平板2之上方與該平板2對向配置，平板2與上部電極60相互大致平行地設置。於該等上部電極60與平板2之間劃分形成有例如用以對基板W進行電漿蝕刻之處理空間PS。
上部電極60經由絕緣性遮蔽構件62支持於處理容器52之上部。 上部電極60可包含電極板64及電極支持體66。電極板64面向處理空間PS，劃分形成複數個氣體噴出孔64a。該電極板64可包含焦耳熱較少之低電阻之導電體或半導體。電極板64接地。
電極支持體66將電極板64裝卸自如地加以支持，例如可包含鋁等導電性材料。該電極支持體66可具有水冷結構。於電極支持體66之內部設置有氣體擴散室66a。連通於氣體噴出孔64a之複數個氣體流通孔66b自該氣體擴散室66a朝下方延伸。又，於電極支持體66形成有對氣體擴散室66a導入處理氣體之氣體導入口66c，於該氣體導入口66c連接有氣體供給管68。
於氣體供給管68，經由閥72及質量流量控制器(MFC，mass flow controller)74連接有氣體源70。再者，亦可設置FCS(Flow Control System，流量控制系統)來代替MFC。氣體源70係處理氣體之氣體源。來自該氣體源70之處理氣體自氣體供給管68供給至氣體擴散室66a，經由氣體流通孔66b及氣體噴出孔64a噴出至處理空間PS。
又，電漿處理裝置50可進而具備接地導體52a。接地導體52a係大致圓筒狀之接地導體，以自處理容器52之側壁延伸至較上部電極60之高度位置更靠上方之方式而設置。
又，於電漿處理裝置50，沿處理容器52之內壁裝卸自如地設置有堆積物防護罩76。又，堆積物防護罩76亦可設置於載台ST之外周。堆積物防護罩76防止蝕刻副產物(堆積物)附著至處理容器52，可藉由對鋁材被覆Y2O3等陶瓷而構成。
於處理容器52之底部側，於載台ST與處理容器52之內壁之間設置有排氣板78。排氣板78例如可藉由對鋁材被覆Y2O3等陶瓷而構成。於該排氣板78之下方，於處理容器52設置有排氣口52e。於排氣口52e經由排氣管53連接有排氣裝置80。排氣裝置80具有渦輪分子泵等真空泵，可將處理容器52內減壓至所需之真空度。又，於處理容器52之側 壁設置有基板W之搬入搬出口52g，該搬入搬出口52g可利用閘閥81而開啟及關閉。
於一實施形態中，電漿處理裝置50進而具備高頻電源HFG、高頻電源LFG、整合器MU1、及整合器MU2。高頻電源HFG產生電漿生成用高頻電力，將27MHz以上之頻率、例如40MHz之高頻電力經由整合器MU1供給至平板2。整合器MU1具有使高頻電源HFG之內部(或輸出)阻抗與負載阻抗整合之電路。又，高頻電源LFG產生離子提取(ion extraction)用高頻偏壓電力，將13.56MHz以下之頻率、例如3MHz之高頻偏壓電力經由整合器MU2供給至平板2。整合器MU2具有使高頻電源LFG之內部(或輸出)阻抗與負載阻抗整合之電路。再者，下部電極亦可與平板2分開設置。
又，於一實施形態中，電漿處理裝置50可進而具備控制部Cnt。該控制部Cnt係具備處理器、記憶部、輸入裝置、顯示裝置等之電腦，控制電漿處理裝置50之各部例如電源系統或氣體供給系統、驅動系統等。於該控制部Cnt，操作員可使用輸入裝置，為了管理電漿處理裝置50而進行指令之輸入操作等，又，可利用顯示裝置，將電漿處理裝置50之工作狀況可視化地顯示。進而，於控制部Cnt之記憶部中儲存有：用以藉由處理器來控制利用電漿處理裝置50執行之各種處理之控制程式、用以根據處理條件使電漿處理裝置50之各構成部執行處理之程式、即處理方案。
繼而，對載台ST內部之熱交換媒體之流動進行說明。圖8係模式性地表示熱交換器6內之熱交換媒體之流動之剖視圖。
藉由第1熱交換媒體供給裝置100a或第2熱交換媒體供給裝置100b自第1開口16供給至載台ST內之熱交換媒體通過流路部8之複數個供給流路26，經由第2開口端22b而分別流入至複數個第1管22。自第2開口端22b流入之熱交換媒體沿複數個第1管22朝上方移動，自第1開口 端22a朝平板2之背面側2b釋出。自第1開口端22a釋出之熱交換媒體藉由和與第1開口端22a相對向之平板2之背面側2b接觸，而與平板2之間進行熱交換。進行熱交換後之熱交換媒體沿間隔壁20朝下方移動，自複數個第2管24之開口24a排出至空間S之外部。自空間S排出之熱交換媒體經由連接於開口24a之複數個回收流路28、第2開口18而返回至第1熱交換媒體供給裝置100a或第2熱交換媒體供給裝置100b。
如上所述，熱交換器6係以如下方式而構成：自以相互平行地延伸之方式二維地排列之第1管22個別地噴出熱交換媒體，噴出之熱交換媒體經由對應之空間S由第2管24回收。即，於熱交換器6設置有二維地排列之複數個空間S，該等空間S作為提供相互獨立之熱交換媒體之流路之熱交換部而發揮功能。根據該空間S，自與平板2之背面側2b相對向之第1開口端22a個別地釋出熱交換媒體，如圖9所示，對在平板2之背面側2b二維地排列之複數個區域R個別地供給熱交換媒體。 因此，可抑制自複數個第1管22供給至複數個區域R之熱交換媒體之溫度產生差異。又，由於自空間S排出之熱交換媒體係沿與平板2垂直之方向(點狀)地供給，故而與熱交換媒體沿與平板2水平之方向(線狀)地供給相比，於被供給熱交換媒體之一個單位內，可均勻且控制性良好地供給熱交換媒體。
又，複數個閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5構成為可針對複數個區Z1、Z2、Z3、Z4、Z5之每一個控制針對複數個第1管22之熱交換媒體之供給或阻斷。根據該複數個閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5，可分別控制對分佈於平板2之背面側2b之複數個區Zn1、Zn2、Zn3、Zn4、Zn5之熱交換媒體之供給或阻斷。因此，根據該系統，可精密地控制平板2之背面側2b之溫度。例如藉由特意使複數個區Zn1、Zn2、Zn3、Zn4、Zn5之溫度不均勻，即便於在基板上方生成之電漿不均勻之情形時，亦可實現處理之面內均勻性。再者，該等平 板2之區Zn1、Zn2、Zn3、Zn4、Zn5係分別與熱交換器6之區Z1、Z2、Z3、Z4、Z5相對向之區域，且係由複數個同心圓劃分邊界而成之區域。即，可以說於區Z1、Z2、Z3、Z4、Z5內排列之複數個第1管22係分別與平板2之區Zn1、Zn2、Zn3、Zn4、Zn5相對向之複數個第1管22。於一實施形態中，亦可於平板2設置測量各區之溫度之溫度測量機構。
再者，於一實施形態中，如圖10所示，於劃分形成空間S之平板2之背面側2b形成有複數個朝表面側2a延伸之凹部82，亦可將複數個第1開口端22a分別插入至該等複數個凹部82。該凹部82包括：上壁82a，其自上方劃分形成該凹部82；及側壁面82b，其自側方劃分形成該凹部82。凹部82之水平方向之截面形狀可為任意之多邊形或圓形，亦可為與槽部C相同之形狀。於圖10所示之實施形態中，凹部82之上壁82a及側壁面82b成為與熱交換媒體之接觸面，因此，熱交換面積增加。又，可使熱交換位置靠近離熱之發生源近之表面側2a。因此，於該實施形態中，可提高熱交換效率。
繼而，參照圖11，對複數個閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5進行詳細說明。如圖11所示，複數個閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5具有相互相同之構成，因此，以下主要只對閥單元VU1進行說明。閥單元VU1配置於第1熱交換媒體供給裝置100a及第2熱交換媒體供給裝置100b與熱交換器6之間。
閥單元VU1具備第1閥102及第2閥104。第1閥102係具有第1端口102a、第2端口102b、及第3端口102c之三向閥。第2閥104係具有第1端口104a、第2端口104b、及第3端口104c之三向閥。第1閥102及第2閥104構成為可相互獨立地使各閥開啟及關閉。
於第1閥102之第1端口102a連接有第1供給管線106(第1熱交換媒體供給管線)之一端。第1供給管線106之另一端經由低溫流體供給路 44之分支端44a連接於第1熱交換媒體供給裝置100a之供給口。於第1閥102之第2端口102b連接有第1回收管線108之一端。第1回收管線108之另一端經由低溫流體回收路45之分支端45a連接於第1熱交換媒體供給裝置100a之回收口。
又，於第2閥104之第1端口104a連接有第2供給管線110(第2熱交換媒體供給管線)之一端。第2供給管線110之另一端經由高溫流體供給路46之分支端46a連接於第2熱交換媒體供給裝置100b之供給口。於第2閥104之第2端口104b連接有第2回收管線112之一端。第2回收管線112之另一端經由高溫流體回收路47之分支端47a連接於第2熱交換媒體供給裝置100b之回收口。
又，於第1回收管線108之中途位置連接有與第2回收管線112並聯連接之第1旁路管線114。於第1旁路管線114上串聯連接有第3閥116及第4閥118。第3閥116及第4閥118係可相互獨立地控制開啟及關閉之雙向閥。
第1閥102之第3端口102c及第2閥104之第3端口104c分別經由第1管線120a及第2管線120b連接於共通管線120。共通管線120之另一端部連接於第1管線120a及第2管線120b。第1管線120a連接於第1閥102之第3端口102c，第2管線120b連接於第2閥104之第3端口104c。共通管線120之一端部經由第1配管40a、供給流路26a連接於在熱交換器6之區Z1內排列之複數個第1管22。
又，於閥單元VU1設置有反饋管線122，其一端連接於第2配管42a，另一端連接於第1旁路管線114之第3閥116及第4閥118之間之位置。於設置於反饋管線122之中途位置及共通管線120之中途位置之連接點CP分別連接有第2旁路管線124之兩端。於第2旁路管線124上連接有泵P及止回閥CV。
閥單元VU2、VU3、VU4、VU5具有與閥單元VU1相同之構成， 閥單元VU2、VU3、VU4、VU5之共通管線120之一端部經由供給流路26b、26c、26d、26e分別連接於在區Z2、Z3、Z4、Z5內排列之複數個第1管22。又，閥單元VU1、VU2、VU3、VU4、VU5之第1閥102及第2閥104構成為可相互獨立地控制開啟及關閉。
繼而，對熱交換媒體之流通路徑進行說明。一實施形態之系統可藉由使用來自控制部Cnt之控制信號控制閥單元組VU內之各種閥之開啟及關閉，將熱交換媒體之流通狀態切換成第1流通狀態、第2流通狀態、第3流通狀態。於第1流通狀態下，將低溫流體供給至熱交換器6之各區。於第2流通狀態下，將高溫流體供給至熱交換器6之各區。於第3流通狀態下，阻斷對熱交換器6之低溫流體及高溫流體之供給。
[第1流通狀態]
首先，對第1流通狀態進行說明。於設為第1流通狀態之情形時，以如下方式控制第1閥102：阻斷第1端口102a與第2端口102b之連接，容許第1端口102a與第3端口102c之連接。以如下方式控制第2閥104：容許第1端口104a與第2端口104b之連接，阻斷第1端口102a與第3端口102c之連接。又，開啟第3閥116，關閉第4閥118。
於第1流通狀態下，自第1熱交換媒體供給裝置100a經由低溫流體供給路44之分支端44a流入之低溫流體經由第1供給管線106、第1管線120a、及共通管線120，進而經由第1配管40a及供給流路26a，被供給至於區Z1內排列之複數個第1管22。分別自於區Z1內排列之複數個第2管24回收之熱交換媒體經由回收流路28a及第2配管42a流入至閥單元VU1。流入至閥單元VU1之熱交換媒體之一部分經由反饋管線122、第1旁路管線114上之第3閥116、第1回收管線108，進而經由低溫流體回收路45之分支端45a返回至第1熱交換媒體供給裝置100a。流入至閥單元VU1之熱交換媒體之剩餘之一部分經由反饋管線122、第2旁路管線124、共通管線120，進而經由第1配管40a及供給流路26a而被循環 供給至於區Z1內排列之複數個第1管22。
另一方面，自第2熱交換媒體供給裝置100b經由高溫流體供給路46之分支端46a流入之高溫流體經由第2供給管線110及第2回收管線112返回至第2熱交換媒體供給裝置100b，而並不流入至共通管線120。如此，於第1流通狀態下，對在熱交換器6之區Z1內排列之複數個第1管22供給低溫流體，並阻斷對在熱交換器6之區Z1內排列之複數個第1管22之高溫流體之供給。
[第2流通狀態]
繼而，對第2流通狀態進行說明。於設為第2流通狀態之情形時，以如下方式控制第1閥102：容許第1端口102a與第2端口102b之連接，阻斷第1端口102a與第3端口102c之連接。以如下方式控制第2閥104：阻斷第1端口104a與第2端口104b之連接，容許第1端口102a與第3端口102c之連接。又，關閉第3閥116，開啟第4閥118。
於第2流通狀態下，自第1熱交換媒體供給裝置100a經由低溫流體供給路44之分支端44a流入之低溫流體經由第1供給管線106及第1回收管線108返回至第1熱交換媒體供給裝置100a，而並不流入至共通管線120。
另一方面，自第2熱交換媒體供給裝置100b經由高溫流體供給路46之分支端46a流入之高溫流體經由第2供給管線110、第2管線120b及共通管線120，進而經由第1配管40a及供給流路26被供給至區Z1內之複數個第1管22。自區Z1內之複數個第2管24回收之熱交換媒體經由回收流路28及第2配管42a流入至閥單元VU1。流入至閥單元VU1之熱交換媒體之一部分經由反饋管線122、第1旁路管線114上之第4閥118、第2回收管線112，進而經由高溫流體回收路47之分支端47a返回至第2熱交換媒體供給裝置100b。流入至閥單元VU1之熱交換媒體之剩餘之一部分經由反饋管線122、第2旁路管線124、共通管線120，進而經由 第1配管40a及供給流路26被循環供給至區Z1內之複數個第1管22。如此，於第2流通狀態下，對熱交換器6之區Z1內之複數個第1管22供給高溫流體，並阻斷對該複數個第1管22之低溫流體之供給。
[第3流通狀態]
繼而，對第3流通狀態進行說明。於設為第3流通狀態之情形時，以如下方式控制第1閥102：容許第1端口102a與第2端口102b之連接，阻斷第1端口102a與第3端口102c之連接。以如下方式控制第2閥104：容許第1端口104a與第2端口104b之連接，阻斷第1端口104a與第3端口104c之連接。又，關閉第3閥116及第4閥118。
於第3流通狀態下，自第1熱交換媒體供給裝置100a經由低溫流體供給路44之分支端44a流入之低溫流體於第1供給管線106及第1回收管線108中流通，返回至第1熱交換媒體供給裝置100a，而並不流入至共通管線120。自第2熱交換媒體供給裝置100b經由高溫流體供給路46之分支端46a流入之高溫流體於第2供給管線110及第2回收管線112中流通，返回至第2熱交換媒體供給裝置100b，而並不流入至共通管線120。即，於第3流通狀態下，停止對熱交換器6供給低溫流體及高溫流體。
又，過去因設為第1流通狀態或第2流通狀態，而會於熱交換器6之內部殘留熱交換媒體，因此，利用設置於第2旁路管線124之泵P之工作，使該熱交換媒體於流路內循環。具體而言，熱交換器6之內部之熱交換媒體經由回收流路28及第2配管42a流入至閥單元VU1，經由反饋管線122、第2旁路管線124、共通管線120，進而經由第1配管40a及供給流路26而被循環供給至於區Z1內排列之複數個第1管22。根據該第3流通狀態，阻斷自第1熱交換媒體供給裝置100a及第2熱交換媒體供給裝置100b對在熱交換器6之區Z1內排列之複數個第1管22之熱交換媒體之供給。
如上所述，閥單元VU1構成為：藉由獨立地控制各端口之開啟及關閉，可不將低溫流體及高溫流體相互混合而將低溫流體及高溫流體供給至複數個區域。即，根據閥單元VU1，可將供給至區Z1內之複數個第1管22之熱交換媒體瞬間切換成低溫流體或高溫流體。尤其是，控制部Cnt係以如下方式控制第1閥102及第2閥104：於開啟第1閥102之第3端口102c之情形時，關閉第2閥104之第3端口104c，於開啟第2閥104之第3端口104c之情形時，關閉第1閥102之第3端口102c。因此，可使自於區Z1內排列之複數個第1管22對平板2之區Zn1供給之熱交換媒體之溫度急劇地變化，其結果，可提高平板2之溫度控制之響應性。再者，於閥單元VU2、VU3、VU4、VU5中，亦可將熱交換媒體之流通狀態個別地切換成第1流通狀態、第2流通狀態、第3流通狀態。於本實施形態中，將低溫流體、高溫流體保持為固定之溫度。再者，流入至共通管線120之流體為低溫流體、高溫流體、循環流體中之任一種。因此，本實施例之溫度控制並非藉由控制流體溫度，而係由藉由控制複數個閥單元組VU而調整平板2之面內溫度而進行。換言之，藉由將三種溫度之流體以何種程度供給至哪個區而進行溫度控制。若以此方式而構成，則與使用熱交換媒體本身之溫度變化進行溫度控制相比，可高速地進行溫度控制。再者，可將藉由對應於複數個區設置於平板2內之溫度計所測定之值用於控制。
圖12係概略性地表示包含上述電漿處理裝置50之半導體製造系統之立體圖。通常，熱交換媒體供給裝置並不配置於空間有限之配置有電漿處理裝置50之底板，而係配置於不同之底板。圖12所示之半導體製造系統將第1熱交換媒體供給裝置100a及第2熱交換媒體供給裝置100b配置於與電漿處理裝置50不同之底板，但閥單元組VU配置於與電漿處理裝置50相同之底板。於該構成中，可於電漿處理裝置50之附近切換供給至熱交換器6之熱交換媒體，因此，可實現響應性更高之 溫度控制。於此情形時，閥單元組VU與供給流路26及回收流路28之距離、即連接各個閥單元VU1~VU5與熱交換器6之流路之長度較理想為設為2m以下。
繼而，對使用上述系統之一實施形態之載台之溫度控制方法進行說明。此處，以下，將平板2之背面側2b分割成第1區至第n區之n個區，將n個區分割成m個區域而進行說明(n、m為2以上之整數，且n<m)。又，該系統中，作為閥單元組VU，具有第1閥單元至第n閥單元之n個閥單元。該第1~第n閥單元分別控制對第1~第n區之熱交換媒體之供給。
圖13係表示一實施形態之載台之溫度控制方法MT之流程圖。溫度控制方法MT例如藉由控制部Cnt控制閥單元VU1~VU5而執行。於該方法MT中，首先進行步驟S1。於步驟S1中，將變量p初始化為1。繼而，於步驟S2中，判定第p區之溫度是否較目標溫度高。於判定第p區之溫度較目標溫度高之情形時，執行步驟S3。於步驟S3中，以使第p閥單元成為第1流通狀態之方式控制第p閥單元之閥。即，使低溫流體於第1熱交換媒體供給裝置100a與第p區之間循環。藉由該步驟S3，使平板2之第p區之溫度降低。
於步驟S2中，於判定第p區之溫度為目標溫度以下之情形時，進行步驟S4。於步驟S4中，判定第p區之溫度是否較目標溫度低。於判定第p區之溫度較目標溫度低之情形時，進行步驟S5。於步驟S5中，以使第p閥單元成為第2流通狀態之方式控制第p閥單元之閥。即，使高溫流體於第2熱交換媒體供給裝置100b與第p區之間循環。利用該步驟S5，使平板2之第p區之溫度上升。
於步驟S4中，於判定第p區之溫度為目標溫度以上、即第p區之溫度為目標溫度之情形時，進行步驟S6。於步驟S6中，以使第p閥單元成為第3流通狀態之方式控制第p閥單元之閥。即，不使於第p閥單 元之共通管線120中循環之熱交換媒體返回至第1熱交換媒體供給裝置100a及第2熱交換媒體供給裝置100b，而使該熱交換媒體於第p區與第p閥單元之泵P(第1泵、第2泵)之間循環。
若進行步驟S3、步驟S5或步驟S6，則進行步驟S7。於步驟S7中，對變量p加1。繼而，於步驟S8中，判定變量p是否為區之總數n以下。於變量p為n以下之情形時，反覆執行步驟S3、步驟S5或步驟S6直至變量p超過n。於變量p超過n之情形時，結束處理。再者，步驟S1~S8能夠以指定之時間間隔反覆執行。
如上所述，於方法MT中，對平板2之複數個區之各者進行溫度之控制。即，以藉由執行如下步驟而使第p區之溫度成為目標溫度之方式控制第p區：使低溫流體於第1熱交換媒體供給裝置100a與第p區之間循環；使高溫流體於第2熱交換媒體供給裝置100b與第p區之間循環；不使熱交換媒體返回至第1熱交換媒體供給裝置100a及第2熱交換媒體供給裝置100b，而使上述熱交換媒體於第p區與第p閥單元之泵P之間循環。再者，使低溫流體於第1熱交換媒體供給裝置100a與第p區之間循環之步驟、使高溫流體於第2熱交換媒體供給裝置100b與第p區之間循環之步驟、以及不使熱交換媒體返回至第1熱交換媒體供給裝置100a及第2熱交換媒體供給裝置100b、而使上述熱交換媒體於第p區與第p閥單元之泵P之間循環之步驟能夠以任意之順序執行。
以上，對實施形態進行了說明，但並不限定於上述實施形態，可構成各種變化態樣。例如，由間隔壁20形成之槽部C並不限定於四角柱狀，亦可具有圓柱狀或大致多邊形狀。
又，於上述實施形態中，係將熱交換器6與流路部8分開設置，但亦可一體地構成。又，於上述實施形態中，熱交換器6係設為收納至殼體4內之構成，但亦能以設置於殼體4之上方之方式而構成。於此情形時，熱交換器6由金屬形成。
又，利用載台ST之處理裝置並不限定於電漿處理裝置。載台ST只要為控制基板之溫度且處理該基板之裝置，可用於任意之處理裝置。例如，可較佳地用於塗佈顯影裝置、清洗裝置、成膜裝置、蝕刻裝置、灰化裝置、熱處理裝置等半導體製造裝置或平板顯示器製造裝置。
又，上述實施形態係著眼於均勻地控制基板之溫度分佈而進行了說明，但並不限於此。例如，可藉由特意使基板之溫度分佈變得不均勻而抵消不均勻之電漿之分佈。於此情形時，可藉由流路之流導之調整、朝各個流路之獨立之熱交換媒體之供給實現不均勻之基板之溫度分佈。以此方式，可進行面內均勻之基板處理。又，亦可於處理裝置內設置加熱器，進行加熱器之配置或形狀之調整、加熱器之溫度控制。又，於上述實施形態中，亦可不設置對載台進行加熱之加熱器(加熱元件)。亦即，由於本實施形態中之載台可實現高速之溫度控制，故而即便不同時使用熱交換媒體(主要為冷媒)與加熱器，亦可將晶圓控制為適當之溫度。尤其是，若將加熱器分成區而複數個排列，則因加熱器之斷線等而發生故障之概率會提高，但於本實施形態中可不使用加熱器而實現溫度控制，因此，可使裝置穩定地工作。
又，於一實施形態中，亦可如圖14所示般，於複數個供給流路26之一端部與複數個第1管22之間分別設置複數個流量控制器FC。流量控制器FC例如為針閥或節流孔，控制流入至複數個第1管22之各者之熱交換媒體之流量。再者，流量控制器FC亦可分別設置於第1配管40a、40b、40c、40d、40e與供給流路26a、26b、26c、26d、26e之間。於此情形時，流量控制器FC可針對每一區控制流入至複數個第1管22之熱交換媒體之流量。
又，於上述實施形態中，係將熱交換器6分割成由複數個同心圓劃分邊界而成之區Z1、Z2、Z3、Z4、Z5，但區之形狀並不限定於上 述實施形態。例如，亦可如圖15所示般，將熱交換器6沿周向分割成複數個區。於圖15所示之例中，係將熱交換器6沿徑向分割成6個區Za1~Za6，但可任意地設定分割成之區之數量。又，亦可如圖16所示般，將熱交換器6沿周向及徑向分割成複數個區。於圖16所示之例中，係將熱交換器6沿周向及徑向分割成18個區Zb1~Zb18，但可任意地設定區之數量。於該等情形時，可針對每一沿周向或沿周向及徑向分割之區控制供給至平板2之背面側2b之熱交換媒體之供給或阻斷。
又，熱交換器並不限定於具有圖示之構成，只要為對將由以平板2之中心軸線為中心之複數個同心圓劃分邊界而成之複數個區之各者沿周向分割而成之複數個區域個別地供給熱交換媒體、且個別地回收所供給之熱交換媒體之構成，可具有任意之構成。
又，第1閥102及第2閥104並不限於三向閥。第1閥102及第2閥104只要可個別地控制自第1供給管線106或第2供給管線110朝共通管線120之熱交換媒體之流通，可採用任意之閥。又，上述實施形態可於不矛盾之範圍內進行組合。

Claims (15)

  1. 一種溫度控制系統，其包含可控制溫度之載台，且包括：圓盤狀之平板，其具有載置基板之表面側及背面側；熱交換器，其以如下方式而構成，即，對上述平板之上述背面側二維地排列之複數個區域、即於上述平板之上述背面側分割複數個區之各者而成之該複數個區域個別地供給熱交換媒體，且個別地回收已供給至該複數個區域之上述熱交換媒體；及複數個閥單元，其等可針對上述複數個區之每個區控制利用上述熱交換器對上述複數個區域之上述熱交換媒體之供給或阻斷，上述熱交換器包括：複數個第1管，其等在上述平板之下方二維地排列，朝上述平板之上述背面側向上方延伸，提供與上述複數個區域之各者相對向之開口端；間隔壁，其劃分形成分別包圍上述複數個第1管之複數個空間；及複數個第2管，其等以分別連通於上述複數個空間之方式與上述間隔壁連接，上述複數個空間係以從上述複數個第1管之上述開口端之各者朝上述背面側噴出之熱交換媒體個別地回收於上述複數個第1管之各自之周圍之該複數個空間內之方式，藉由上述間隔壁而劃分形成。
  2. 如請求項1之溫度控制系統，其中上述複數個閥單元之各者配置於第1熱交換媒體供給裝置及第2熱交換媒體供給裝置與上述熱交換器之間，且包括：共通管線，其具有連接於提供與同一上述區相對向之上述開口端之上述複數個第1管之一端部及另一端部；第1管線及第2管線，其連接於上述共通管線之另一端部；第1熱交換媒體供給管線，其可連接於上述第1熱交換媒體供給裝置；第2熱交換媒體供給管線，其可連接於上述第2熱交換媒體供給裝置；第1閥，配置於上述第1管線與上述第1熱交換媒體供給管線之間；及第2閥，配置於上述第2管線與上述第2熱交換媒體供給管線之間；上述第1閥及第2閥可相互獨立地開啟及關閉。
  3. 如請求項2之溫度控制系統，其中上述第1熱交換媒體供給裝置供給調整為第1溫度之上述熱交換媒體，上述第2熱交換媒體供給裝置供給調整為較上述第1溫度高之第2溫度之上述熱交換媒體。
  4. 如請求項3之溫度控制系統，其中上述複數個閥單元之各者構成為：能夠將調整為上述第1溫度之上述熱交換媒體及調整為上述第2溫度之上述熱交換媒體不相互混合地對上述複數個區域進行供給。
  5. 如請求項2至4中任一項之溫度控制系統，其以如下方式而構成：於上述第1閥開啟之情形時，關閉上述第2閥，於上述第2閥開啟之情形時，關閉上述第1閥。
  6. 如請求項1至4中任一項之溫度控制系統，其中上述複數個區於上述平板之背面側由複數個同心圓劃分邊界，上述複數個區域沿上述平板之周向分割上述複數個區之各者。
  7. 如請求項1至4中任一項之溫度控制系統，其中上述熱交換器對上述平板之背面側垂直地供給上述熱交換媒體。
  8. 如請求項1至4中任一項之溫度控制系統，其中上述熱交換器以樹脂為主成分而構成。
  9. 如請求項8之溫度控制系統，其中上述複數個第1管之上述開口端包含含有碳之樹脂。
  10. 如請求項1至4中任一項之溫度控制系統，其中於上述平板之上述背面側形成有供上述複數個第1管之上述開口端分別插入之複數個凹部。
  11. 如請求項1至4中任一項之溫度控制系統，其中上述平板並不具備加熱元件。
  12. 如請求項1至4中任一項之溫度控制系統，其中連接上述複數個閥單元之各者與上述熱交換器之流路之長度為2m以下。
  13. 如請求項1至4中任一項之溫度控制系統，其具有n個上述閥單元、分割成n個之上述區、及m個上述區域，且n<m(其中，n及m為2以上之整數)。
  14. 一種半導體製造裝置，其包括如請求項1至4中任一項之溫度控制系統。
  15. 一種溫度控制方法，其係包含具有用以支持基板之表面側與背面側之平板之載台之溫度控制方法，且包括：控制分割上述平板之背面側之複數個區中之第1區之溫度之步驟；以及控制上述複數個區中之第2區之溫度之步驟；且上述控制分割上述平板之背面側之複數個區中之第1區之溫度之步驟包括如下步驟：使調整為第1溫度之熱交換媒體於第1熱交換媒體供給裝置與上述第1區之間循環，使調整為較上述第1溫度高之第2溫度之上述熱交換媒體於第2熱交換媒體供給裝置與上述第1區之間循環，及不使上述熱交換媒體返回至第1熱交換媒體供給裝置及第2熱交換媒體供給裝置，而使上述熱交換媒體於上述第1區與第1泵之間循環；上述控制上述複數個區中之第2區之溫度之步驟包括如下步驟：使調整為上述第1溫度之熱交換媒體於上述第1熱交換媒體供給裝置與上述第2區之間循環，使調整為上述第2溫度之熱交換媒體於上述第2熱交換媒體供給裝置與第2區之間循環，及不使上述熱交換媒體返回至第1熱交換媒體供給裝置及上述第2熱交換媒體供給裝置，而使上述熱交換媒體於上述第2區與第2泵之間循環。
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