TWI814805B - 溫度調節方法 - Google Patents

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TWI814805B
TWI814805B TW108111893A TW108111893A TWI814805B TW I814805 B TWI814805 B TW I814805B TW 108111893 A TW108111893 A TW 108111893A TW 108111893 A TW108111893 A TW 108111893A TW I814805 B TWI814805 B TW I814805B
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三森章祥
山口伸
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明之一實施形態之溫度調節方法係藉由冷媒對載置被處理體之載置台之溫度進行調節的溫度調節方法。該方法包括使載置台之溫度升溫之步驟。該使載置台之溫度升溫之步驟包括以下步驟：一面打開將自設置於載置台之熱交換部排出、壓縮後之冷媒冷凝並供給至熱交換部之冷凝器之輸出端與熱交換部之輸入端之間的膨脹閥，一面調節膨脹閥之開度，藉此將載置台之溫度調節為第1溫度；及一面打開膨脹閥一面對載置台進行熱輸入，並且一面打開將自熱交換部排出之冷媒壓縮並供給至冷凝器之壓縮器之輸出端與熱交換部之輸入端之間的分流閥，一面調節分流閥之開度，藉此將載置台之溫度調節為第2溫度。第2溫度較第1溫度高。

Description

溫度調節方法
本發明之實施形態係關於一種溫度調節方法。
於半導體製造裝置中，藉由電漿處理等對晶圓等被處理體進行成膜及蝕刻等加工之情形時，必須於加工時調節被處理體之溫度。例如，於專利文獻1(日本專利特表2008-501927號公報)及專利文獻2(日本專利特表2011-501092號公報)中揭示有熱控制方法及其系統。
於一態樣中，提供一種藉由冷媒對載置被處理體之載置台之溫度進行調節之溫度調節方法。該方法包括使載置台之溫度升溫之步驟。該使載置台之溫度升溫之步驟包括以下步驟：一面打開將自設置於載置台之熱交換部排出、壓縮後之冷媒冷凝並供給至熱交換部之冷凝器之輸出端與熱交換部之輸入端之間的膨脹閥，一面調節膨脹閥之開度，藉此將載置台之溫度調節為第1溫度；及一面打開膨脹閥一面對載置台進行熱輸入，並且一面打開將自熱交換部排出之冷媒壓縮並供給至冷凝器之壓縮器之輸出端與熱交換部之輸入端之間的分流閥，一面調節分流閥之開度，藉此將載置台之溫度調節為第2溫度。第2溫度較第1溫度高。
10:電漿處理裝置
12:處理容器
12e:排氣口
12g:搬入搬出口
14:支持部
18a:第1極板
18b:第2極板
22:直流電源
23:開關
30:上部電極
32:絕緣性屏蔽構件
34:電極板
34a:氣體噴出孔
36:電極支持體
36a:氣體擴散室
36b:氣體流通孔
36c:氣體導入口
38:氣體供給管
40:氣體源群
42:閥群
44:流量控制器群
46:積存物遮罩
48:排氣板
50:排氣裝置
52:排氣管
54:閘閥
62:第1高頻電源
64:第2高頻電源
66:匹配器
68:匹配器
70:電源
AL1:氣體管線
AL2:氣體管線
AV:調整閥
AVd:調整閥
AVd-1~AVd-n:調整閥
AVu:調整閥
BM:突部
CD:冷凝裝置
CD-1~CD-n:冷凝裝置
CDa:冷凝器
CH:冷卻器單元
CH-1~CH-n:冷卻器單元
CM:壓縮器
CMd:壓縮器
CMd-1~CMd-n:壓縮器
CMu:壓縮器
Cnt:控制部
CS:溫度調節系統
CVLd:止回閥
CVLd-1~CVLd-n:止回閥
CVLu:止回閥
CVLu-1~CVLu-n:止回閥
DLd:排出管線
DLd-1~DLd-n:分支管線
DLu:排出管線
DLu-1~DLu-n:分支管線
DR:噴射方向
ESC:靜電吸盤
ET1:狀態
ET2:狀態
ET3:狀態
ETa4:狀態
ETb4:狀態
EV1:膨脹閥
EV2:分流閥
EVC:膨脹閥
EVLd:膨脹閥
EVLd-1~EVLd-n:膨脹閥
EVLu:膨脹閥
FA:載置面
FCV:流量調整閥
FCV-1~FCV-n:流量調整閥
FR:聚焦環
HE:熱交換部
HP:加熱器電源
HT:加熱器
In1:輸入端
In2:輸入端
In3:輸入端
In4:輸入端
In5:輸入端
JO:噴射口
LE:下部電極
LSL:飽和液體線
LST:等溫線
LSV:飽和蒸汽線
MT:溫度調節方法
Out1:輸出端
Out2:輸出端
Out3:輸出端
Out4:輸出端
Out5:輸出端
PD:載置台
PP:管
PR1:壓力
PR2:壓力
PRC:壓力計
PRC-1~PRC-n:壓力計
PRLd:壓力計
PRLd-1~PRLd-n:壓力計
PRLu:壓力計
PT1:動作
PT2:動作
PT3:動作
RK:貯存室
RT:貯存室
RT-1~RT-n:分室
RT-i:分室
S:處理空間
SA:步驟
SB:步驟
SB1:步驟
SB2:步驟
SF:傳熱壁
SFa:底壁
SL:供給管線
SL-1~SL-n:分支管線
ST1:狀態
ST2:狀態
ST3:狀態
ST4:狀態
T1:期間
T2:期間
TD:檢測裝置
TM1:時間點
TM2:時間點
TM3:時間點
TM4:時間點
TM5:時間點
VP:蒸發室
VP-1~VP-n:分室
VPA:氣體擴散區域
VPL:液體蓄積區域
W:晶圓(被處理體)
ZN1:過熱蒸汽區域
ZN2:濕蒸汽區域
ZN3:過冷卻區域
圖1係表示本發明之一實施形態之溫度調節系統之構成之一例的圖。
圖2係表示圖1所示之溫度調節系統之動作之一例的時序圖。
圖3係表示展現本發明之一實施形態之溫度調節系統之製冷循環之一例之Ph線圖(莫利爾線圖)的圖。
圖4係概略性地表示使用本發明之一實施形態之溫度調節系統之電漿處理裝置之構成之一例的圖。
圖5係表示本發明之一實施形態之溫度調節系統之構成(第1實施例)的圖。
圖6係例示沿著圖5所示之X1-X1線之下部電極之剖面之一態樣的圖。
圖7係表示展現本發明之一實施形態之溫度調節系統之製冷循環之一例之Ph線圖(莫利爾線圖)的圖。
圖8係用以與圖7一同說明本發明之一實施形態之溫度調節系統之製冷循環的圖。
圖9係表示本發明之一實施形態之溫度調節系統之另一構成(第2實施例)的圖。
圖10係例示沿著圖9所示之X2-X2線之下部電極之剖面之一態樣的圖。
圖11係例示沿著圖9所示之X2-X2線之下部電極之剖面之另一態樣的圖。
圖12係用以例示性地說明圖9所示之溫度調節系統之動作之圖。
圖13係表示本發明之一實施形態之溫度調節系統之另一構成(第3實 施例)的圖。
圖14係表示本發明之一實施形態之溫度調節系統之另一構成(第4實施例)的圖。
圖15係例示沿著圖14所示之X3-X3線之下部電極之剖面之一態樣的圖。
圖16係表示本發明之一實施形態之溫度調節系統之另一構成(第5實施例)的圖。
圖17係表示圖5、圖9、圖13、圖14、圖16分別所示之溫度調節系統具備之蒸發室之主要構成的圖。
本發明提供一種使載置被處理體之載置台之溫度適當上升之技術。
(本發明之實施形態之說明)首先，列出本發明之實施態樣來進行說明。本發明之一態樣之溫度調節方法係藉由冷媒對載置被處理體之載置台之溫度進行調節的溫度調節方法。該方法包括使載置台之溫度升溫之步驟。該使載置台之溫度升溫之步驟包括以下步驟：一面打開將自設置於載置台之熱交換部排出、壓縮後之冷媒冷凝並供給至熱交換部之冷凝器之輸出端與熱交換部之輸入端之間的膨脹閥，一面調節膨脹閥之開度，藉此將載置台之溫度調節為第1溫度；及一面打開膨脹閥一面對載置台進行熱輸入，並且一面打開將自熱交換部排出之冷媒壓縮並供給至冷凝器之壓縮器之輸出端與熱交換部之輸入端之間的分流閥，一面調節分流閥之開度，藉此將載置台之溫度調節為第2溫度。第2溫度較第1溫度高。
於本發明之一實施形態中，調節為第2溫度之步驟係當載 置台之溫度達到第2溫度時，關閉分流閥，且於打開分流閥之時點之後且關閉分流閥之時點之前，以於分流閥為關閉狀態之情形時載置台之溫度成為第2溫度之方式開始膨脹閥之開度的調節。
於本發明之一實施形態中，使載置台之溫度升溫之步驟係當載置台之溫度之升溫結束時，結束對載置台之熱輸入。
於本發明之一實施形態中，載置台設置於電漿處理裝置之處理容器內。
於本發明之一實施形態中，對載置台之熱輸入係藉由電漿進行。
於本發明之一實施形態中，載置台具備加熱器，且對載置台之熱輸入係藉由加熱器進行。
(本發明之實施形態之詳情)以下，參照圖式對各種實施形態詳細地進行說明。再者，於各圖式中對相同或相當之部分標註相同符號。
如圖1所示，溫度調節系統CS具備載置台PD、檢測裝置TD、控制部Cnt、供給管線SL、排出管線DLd、氣體管線AL1、氣體管線AL2、冷凝裝置CD、壓縮器CM。載置台PD具備熱交換部HE、加熱器HT。冷凝裝置CD具備冷凝器CDa、膨脹閥EV1(膨脹閥)、分流閥EV2(分流閥)。溫度調節系統CS可用於例如圖4所示之電漿處理裝置10。冷凝裝置CD及壓縮器CM可包含於圖4所示之電漿處理裝置10之冷卻器單元。
圖1所示之溫度調節系統CS與圖5、圖9、圖13、圖14、圖16分別所示之溫度調節系統對應。圖1所示之冷凝裝置CD與圖5、圖9、圖13、圖14分別所示之冷凝裝置CD、及圖16所示之冷凝裝置CD-1~冷凝裝 置CD-n之各者對應。圖1所示之壓縮器CM與圖5所示之壓縮器CM、圖9所示之壓縮器CMd-1~壓縮器CMd-n之各者、圖13所示之壓縮器CMd、壓縮器CMu之各者、圖14所示之壓縮器CMd-1~壓縮器CMd-n、壓縮器CMu之各者、圖16所示之壓縮器CMd-1~壓縮器CMd-n之各者對應。
排出管線DLd設置於熱交換部HE之輸出端Out1與壓縮器CM之輸入端In2之間。排出管線DLd將自熱交換部HE排出之冷媒輸送至壓縮器CM。
供給管線SL設置於熱交換部HE之輸入端In1與冷凝器CDa之輸出端Out3之間。膨脹閥EV1設置於供給管線SL。供給管線SL經由膨脹閥EV1將藉由冷凝器CDa冷凝後之冷媒輸送至熱交換部HE。自膨脹閥EV1輸出之冷媒為液體狀態，自膨脹閥EV1輸出之冷媒之乾燥度為大致0[%]。
氣體管線AL1設置於壓縮器CM之輸出端Out2與冷凝器CDa之輸入端In3之間。氣體管線AL2設置於壓縮器CM之輸出端Out2與膨脹閥EV1之輸出端Out4之間。換言之，氣體管線AL2設置於供給管線SL中之膨脹閥EV1和熱交換部HE之間之區域與氣體管線AL1之間。分流閥EV2設置於氣體管線AL2。
氣體管線AL2將自壓縮器CM輸送至氣體管線AL1之壓縮後之冷媒分流。分流閥EV2對自壓縮器CM經由氣體管線AL2直接供給至熱交換部HE之冷媒之流量進行調節。自分流閥EV2輸出之冷媒為氣體狀態，自分流閥EV2輸出之冷媒之乾燥度為大致100[%]。
膨脹閥EV1之輸入端In4經由供給管線SL連接於冷凝器CDa之輸出端Out3。膨脹閥EV1之輸出端Out4經由供給管線SL連接於熱 交換部HE之輸入端In1。分流閥EV2之輸入端In5經由氣體管線AL2連接於氣體管線AL1。分流閥EV2之輸出端Out5經由氣體管線AL2連接於供給管線SL中之膨脹閥EV1與熱交換部HE之間的區域。
溫度調節系統CS對載置台PD之溫度進行調節。載置台PD之溫度例如可為載置台PD之表面(載置晶圓W之載置面)之溫度。載置台PD設置於電漿處理裝置10之處理容器12內。載置台PD載置晶圓W(被處理體)。熱交換部HE設置於載置台PD內，且進行利用冷媒之熱交換。
壓縮器CM將自熱交換部HE排出之冷媒壓縮。冷凝器CDa將藉由壓縮器CM壓縮後之冷媒冷凝。
檢測裝置TD對載置台PD之溫度進行檢測，並將檢測結果發送至控制部Cnt。檢測裝置TD藉由未圖示之溫度檢測器對載置台PD之溫度進行檢測。該溫度檢測器為熱敏電阻(thermistor)等，設置於載置台PD內。
控制部Cnt具備CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)等。控制部Cnt係藉由CPU執行記錄於ROM、RAM等記錄裝置之電腦程式。該電腦程式包括用以使該CPU執行總括地控制電漿處理裝置10之動作之功能的程式。該電腦程式尤其包括用以使控制部Cnt之CPU執行使用溫度調節系統CS調節載置台PD之溫度之溫度調節處理的程式。
控制部Cnt基於由檢測裝置TD檢測出之載置台PD之溫度，調節對載置台PD之熱輸入及膨脹閥EV1與分流閥EV2之各者之開度。更具體而言，控制部Cnt於在一面打開膨脹閥EV1並關閉分流閥EV2一面以 載置台PD成為第1溫度之方式調節膨脹閥EV1之開度之狀況下使載置台PD之溫度升溫的情形時，對載置台PD進行熱輸入，並且進一步打開分流閥EV2且同時以載置台PD之溫度達到較第1溫度(例如C[℃])高之第2溫度(例如D[℃])之方式調節分流閥EV2之開度(C[℃]<D[℃])。對載置台PD之熱輸入可藉由電漿進行。又，對載置台PD之熱輸入進而亦可藉由加熱器HT進行。
控制部Cnt係當載置台PD之溫度達到第2溫度時，一面打開膨脹閥EV1並關閉分流閥EV2，一面以載置台PD成為第2溫度之方式調節膨脹閥EV1之開度。控制部Cnt係藉由分流閥EV2之開度之調節，而對載置台PD之溫度達到第2溫度之時間進行調節。
參照圖2及圖3，對溫度調節系統CS之動作進行說明。圖2之時序圖所示之溫度調節系統CS之動作(溫度調節方法MT)係藉由控制部Cnt之控制而實現。溫度調節方法MT係藉由冷媒對載置晶圓W之載置台PD之溫度進行調節之溫度調節方法。
溫度調節方法MT包括將載置台PD之溫度維持於C[℃]之步驟SA、及使載置台PD之溫度升溫至較C[℃]高之溫度E[℃](C[℃]<E[℃])之步驟SB。步驟SB包括步驟SB1、步驟SB2。
步驟SA係於到達時點TM1之前，藉由一面打開膨脹閥EV1一面調節膨脹閥EV1之開度，而將載置台PD之溫度調節為C[℃]。於該情形時，不存在對載置台PD之熱輸入，對載置台PD之熱輸入為0[W]。
膨脹閥EV1設置於冷凝器CDa之輸出端Out3與熱交換部HE之輸入端In1之間。冷凝器CDa將自熱交換部HE排出、壓縮後之冷媒冷凝並供給至熱交換部HE。
熱交換部HE設置於載置台PD。於步驟SA中，供給至熱交換部HE之冷媒之壓力成為A[Pa]。供給至熱交換部HE之冷媒之汽化溫度(溫度調節溫度)成為B[℃]。
步驟SB1係使載置台PD之溫度自C[℃]升溫至D[℃]之步驟。步驟SB1於時點TM1一面打開膨脹閥EV1一面對載置台PD熱輸入X[W]之熱量。進而，於時點TM1，藉由一面打開分流閥EV2一面將分流閥EV2之開度調節為未達100[%]之值，而將載置台PD之溫度調節為D[℃]。步驟SB1係當於時點TM2載置台PD之溫度達到D[℃]時關閉分流閥EV2。
於步驟SB1中，對載置台PD熱輸入X[W]之熱量，供給至熱交換部HE之冷媒之乾燥度成為未達100[%]之值。因此，來自載置台PD之散熱量較熱輸入量X[W]少。載置台PD之溫度上升，於時點TM2可成為D[℃]。
於時點TM2，分流閥EV2關閉。分流閥EV2自時點TM2至開始步驟SB2之時點TM3，持續關閉之狀態。因此，於時點TM2之後且時點TM3之前之期間，供給至熱交換部HE之冷媒之乾燥度維持大致0[%]。
步驟SB1可於打開分流閥EV2之時點TM1之後且關閉分流閥EV2之時點TM2之前，開始膨脹閥EV1之開度之調節。於該情形時所調整之膨脹閥EV1之開度係於分流閥EV2為關閉狀態之情形時可使載置台PD之溫度為D[℃](可維持於D[℃])的開度。
於步驟SB1中，供給至熱交換部HE之冷媒之壓力成為較於步驟SA中供給至熱交換部HE之冷媒之壓力(A[Pa])高的壓力。供給至熱交換部HE之冷媒之汽化溫度(溫度調節溫度)成為較於步驟SA中供給至熱交 換部HE之冷媒之汽化溫度(B[℃])高的溫度。
於圖2所示之時序圖中，將膨脹閥EV1打開至在分流閥EV2為關閉狀態之情形時可使載置台PD之溫度為D[℃]之開度的時點係時點TM1。但是，如上所述，將膨脹閥EV1打開至在分流閥EV2為關閉狀態之情形時可使載置台PD之溫度為D[℃]之程度的時點處於時點TM1之後且時點TM2之前之間即可。
再者，對載置台PD之熱輸入量X[W]之熱輸入於步驟SB(步驟SB1~步驟SB2)之間持續。
繼步驟SB1後之步驟SB2係使載置台PD之溫度自D[℃]升溫至E[℃]之步驟(D[℃]<E[℃])。步驟SB2於時點TM1一面打開膨脹閥EV1一面對載置台PD熱輸入X[W]之熱量。進而，於時點TM3，藉由一面打開分流閥EV2一面將分流閥EV2之開度調節為未達100[%]之值，而將載置台PD之溫度調節為E[℃]。步驟SB2係當於時點TM4載置台PD之溫度達到E[℃]時關閉分流閥EV2。
於步驟SB2中，對載置台PD熱輸入X[W]之熱量，供給至熱交換部HE之冷媒之乾燥度成為未達100[%]之值。因此，來自載置台PD之散熱量較熱輸入量X[W]少。載置台PD之溫度上升，於時點TM4可成為E[℃]。
於時點TM4，分流閥EV2關閉。分流閥EV2於時點TM4之後且經過結束步驟SB而結束對載置台PD之熱輸入之時點TM5之後，亦持續關閉之狀態。時點TM4之後，供給至熱交換部HE之冷媒之乾燥度維持大致0[%]。
步驟SB2可於打開分流閥EV2之時點TM3之後且關閉分流 閥EV2之時點TM4之前，開始膨脹閥EV1之開度之調節。於該情形時所調整之膨脹閥EV1之開度係於分流閥EV2為關閉狀態之情形時可使載置台PD之溫度為E[℃](可維持於E[℃])的開度。
於步驟SB2中，供給至熱交換部HE之冷媒之壓力成為較於步驟SB1中供給至熱交換部HE之冷媒之壓力高的壓力。供給至熱交換部HE之冷媒之汽化溫度(溫度調節溫度)成為較於步驟SB1中供給至熱交換部HE之冷媒之溫度高的溫度。
於圖2所示之時序圖中，將膨脹閥EV1打開至在分流閥EV2為關閉狀態之情形時可使載置台PD之溫度為E[℃]之開度的時點係時點TM3。但是，如上所述，將膨脹閥EV1打開至在分流閥EV2為關閉狀態之情形時可使載置台PD之溫度為E[℃]之程度的時點處於時點TM3之後且時點TM4之前之間即可。
使載置台PD之溫度升溫之步驟SB係當載置台PD之溫度之升溫結束時(時點TM5)，結束對載置台PD之熱輸入。對載置台PD之熱輸入於時點TM5結束。於時點TM5之後，對載置台PD之熱輸入結束而維持於對載置台PD之熱輸入量為0[W]之狀態。於時點TM5之後，膨脹閥EV1之開度維持於步驟SA之情形時之開度。於時點TM5之後，分流閥EV2維持於關閉之狀態。
圖3係表示載置台PD之升溫時(步驟SB1或步驟SB2之間)之Ph線圖之圖。於圖3中記載有飽和液體線LSL及飽和蒸汽線LSV。於圖3中示出過熱蒸汽區域ZN1、濕蒸汽區域ZN2、過冷卻區域ZN3。
首先，冷媒自熱交換部HE供給至壓縮器CM(狀態ET1)。其後，冷媒藉由壓縮器CM進行壓縮。壓縮後之冷媒自壓縮器CM分流至 冷凝器CDa與分流閥EV2。
分流至冷凝器CDa之冷媒(狀態ET2)係藉由冷凝器CDa進行冷凝。冷凝後供給至膨脹閥EV1之冷媒係乾燥度為大致0[%]之冷媒(狀態ET3)。以自膨脹閥EV1輸出之冷媒之汽化溫度(壓力)成為預先設定之溫度調節溫度(壓力PR1[MPa])之方式調節膨脹閥EV1的開度。
分流閥EV2對自壓縮器CM輸出之冷媒(乾燥度為大致100[%]之冷媒)向熱交換部HE之流量進行調節。混合有自膨脹閥EV1輸出之冷媒(乾燥度為大致0[%]之冷媒)與自分流閥EV2輸出之冷媒(乾燥度為大致100[%]之冷媒)之冷媒(乾燥度大於0[%]且小於100[%]之冷媒)係於預先設定之溫度調節溫度的狀態下經由供給管線SL供給至熱交換部HE(狀態ETa4)。
考慮如下情形，即，分流閥EV2關閉，且膨脹閥EV1之開度成為膨脹閥EV1可輸出步驟SA之情形時之溫度調節溫度(壓力PR2[MPa])之冷媒之開度。於該情形時，供給至熱交換部HE之冷媒僅成為自膨脹閥EV1輸出且乾燥度為大致0[%]之冷媒，且成為距狀態ET1最遠之位置(焓之值)之狀態ETb4。
分流閥EV2之開度越大，則經由氣體管線AL2自壓縮器CM供給至熱交換部HE且乾燥度為大致100[%]之冷媒之流量越多。分流閥EV2之開度越大，且自膨脹閥EV1輸出之冷媒之溫度調節溫度(壓力)越高(壓力PR1[MPa]相較於壓力PR2[MPa]越大)，則狀態ETa4之位置(焓之值)越是自狀態ETb4之位置向圖3之圖中箭頭的方向移動。關於自膨脹閥EV1輸出之冷媒之溫度調節溫度(壓力PR1[MPa])，步驟SA2之情形較步驟SA1之情形高。
使用混合有來自膨脹閥EV1之冷媒與來自分流閥EV2之冷媒之冷媒(乾燥度大於0[%]且小於100[%]之冷媒)的情形相較於僅使用來自膨脹閥EV1之冷媒之情形，熱交換部HE中之散熱量更少，由此，可將載置台PD之溫度升溫。
圖1所示之溫度調節系統CS可應用於圖4所示之電漿處理裝置10。圖1所示之溫度調節系統CS之冷凝裝置CD可應用於圖5、圖8、圖9、圖13、圖14分別所示之冷凝裝置CD、及圖16所示之冷凝裝置CD-1~冷凝裝置CD-n。
以下，對可應用圖1所示之冷凝裝置CD之第1實施例~第5實施例之各者之溫度調節系統CS進行說明。第1實施例~第5實施例之各者之溫度調節系統CS可於圖4所示之電漿處理裝置10中使用。首先，參照圖4，對可使用第1實施例~第5實施例之各者之溫度調節系統CS之電漿處理裝置10之構成進行說明。
圖4所示之電漿處理裝置10為具備平行平板之電極之電漿蝕刻裝置，且具備處理容器12。處理容器12例如具有大致圓筒形狀。處理容器12例如具有鋁之材料，且對處理容器12之內壁面實施陽極氧化處理。處理容器12安全接地。
於處理容器12之底部上設置有大致圓筒狀之支持部14。支持部14例如具有絕緣材料。構成支持部14之絕緣材料可如石英般包含氧。支持部14於處理容器12內自處理容器12之底部沿鉛直方向(朝向上部電極30)延伸。
於處理容器12內設置有載置台PD。載置台PD係由支持部14支持。載置台PD於載置台PD之上表面保持晶圓W。載置台PD具有下部 電極LE及靜電吸盤ESC。
下部電極LE包含第1極板18a及第2極板18b。第1極板18a及第2極板18b例如具有鋁等金屬材料，且呈大致圓盤形狀。第2極板18b設置於第1極板18a上，且電性連接於第1極板18a。於第2極板18b上設置有靜電吸盤ESC。
靜電吸盤ESC具有將作為導電膜之電極配置於一對絕緣層之間或一對絕緣片之間的構造。於靜電吸盤ESC之電極經由開關23而電性連接有直流電源22。靜電吸盤ESC利用由來自直流電源22之直流電壓所產生之庫倫力等靜電力吸附晶圓W。藉此，靜電吸盤ESC能夠保持晶圓W。
於第2極板18b之周緣部上以包圍晶圓W之邊緣及靜電吸盤ESC之方式配置有聚焦環FR。聚焦環FR係為了提高蝕刻之均勻性而設置。聚焦環FR具有根據蝕刻對象之膜之材料而適當選擇之材料，例如可具有石英。
於第2極板18b之內部設置有圖5、圖13所示之蒸發室VP(或圖9、圖14、圖16所示之分室VP-1~分室VP-n)。蒸發室VP可藉由在蒸發室VP之傳熱壁SF使冷媒蒸發而使位於蒸發室VP之傳熱壁SF上之靜電吸盤ESC的溫度下降，從而將載置於靜電吸盤ESC之晶圓W冷卻。於第1極板18a之內部設置有圖5、圖13所示之貯存室RT(或圖9、圖14、圖16所示之分室RT-1~分室RT-n)。貯存室RT貯存供給至蒸發室VP之冷媒。
再者，於本說明書中，將自固體抑或是自液體相變為氣體之現象均稱為「汽化」，將僅於固體或液體之表面發生汽化之現象稱為「蒸發」。進而，將自液體之內部發生汽化之現象稱為「沸騰」。冷媒噴出並與傳熱壁接觸時，冷媒自液體蒸發成氣體，此時，被稱為潛熱或汽化熱 之熱量自傳熱壁向冷媒移動。
電漿處理裝置10具備圖5、圖9、圖13、圖14所示之冷卻器單元CH(或圖16所示之冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n)。冷卻器單元CH等經由供給管線SL等、貯存室RT等、蒸發室VP等、排出管線DLd等使冷媒循環，使靜電吸盤ESC之溫度下降，從而將載置於靜電吸盤ESC之晶圓W冷卻。
冷媒經由供給管線SL(或圖9、圖14、圖16所示之分支管線SL-1~分支管線SL-n)自冷卻器單元CH等供給至貯存室RT等。冷媒經由排出管線DLd(或圖9、圖14、圖16所示之分支管線DLd-1~分支管線DLd-n、圖13、圖14所示之排出管線DLu)自蒸發室VP等排出至冷卻器單元CH等。
電漿處理裝置10具備上述具有蒸發室VP等、貯存室RT等、冷卻器單元CH等之溫度調節系統CS。關於溫度調節系統CS之具體構成，將於下文進行敍述。
於電漿處理裝置10設置有氣體供給管線28。氣體供給管線28將來自傳熱氣體供給機構之傳熱氣體、例如氦氣供給至靜電吸盤ESC之上表面與晶圓W之背面之間。
於電漿處理裝置10設置有作為加熱元件之加熱器HT。加熱器HT例如嵌埋於第2極板18b內。於加熱器HT連接有加熱器電源HP。
藉由自加熱器電源HP向加熱器HT供給電力，而調整載置台PD之溫度，從而調整載置於載置台PD上之晶圓W之溫度。再者，加熱器HT亦可內置於靜電吸盤ESC。
電漿處理裝置10具備上部電極30。上部電極30於載置台 PD之上方與載置台PD對向配置。下部電極LE與上部電極30相互大致平行地設置。於上部電極30與下部電極LE之間提供用以對晶圓W進行電漿處理之處理空間S。
上部電極30經由絕緣性屏蔽構件32支持於處理容器12之上部。絕緣性屏蔽構件32具有絕緣材料，例如可如石英般包含氧。上部電極30可包含電極板34及電極支持體36。
電極板34面向處理空間S，於該電極板34設置有複數個氣體噴出孔34a。於一實施形態中，電極板34含有矽。於另一實施形態中，電極板34可含有氧化矽。
電極支持體36將電極板34裝卸自如地支持，例如可具有鋁等導電性材料。電極支持體36可具有水冷構造。於電極支持體36之內部設置有氣體擴散室36a。
自氣體擴散室36a，與氣體噴出孔34a連通之複數個氣體流通孔36b向下方(朝向載置台PD)延伸。於電極支持體36形成有將處理氣體引導至氣體擴散室36a之氣體導入口36c，於氣體導入口36c連接有氣體供給管38。
於氣體供給管38經由閥群42及流量控制器群44連接有氣體源群40。氣體源群40具有複數個氣體源。
閥群42包含複數個閥，流量控制器群44包含質量流量控制器等複數個流量控制器。氣體源群40之複數個氣體源分別經由閥群42之對應之閥及流量控制器群44之對應的流量控制器連接於氣體供給管38。
因此，電漿處理裝置10能夠將來自選自氣體源群40之複數個氣體源中之一個或複數個氣體源之氣體以個別地調整後的流量供給至處 理容器12內。
於電漿處理裝置10中，沿著處理容器12之內壁裝卸自如地設置有積存物遮罩46。積存物遮罩46亦設置於支持部14之外周。積存物遮罩46防止蝕刻副產物(積存物)附著於處理容器12，可具有於鋁材被覆有Y2O3等陶瓷之構成。積存物遮罩除了具有Y2O3以外，例如可具有如石英般包含氧之材料。
於處理容器12之底部側(設置有支持部14之側)且支持部14與處理容器12之側壁之間設置有排氣板48。排氣板48例如可具有於鋁材被覆有Y2O3等陶瓷之構成。於排氣板48之下方且處理容器12設置有排氣口12e。於排氣口12e經由排氣管52連接有排氣裝置50。
排氣裝置50具有渦輪分子泵等真空泵，能夠將處理容器12內之空間減壓至所期望之真空度。於處理容器12之側壁設置有晶圓W之搬入搬出口12g，搬入搬出口12g可藉由閘閥54而開閉。
電漿處理裝置10進而具備第1高頻電源62及第2高頻電源64。第1高頻電源62係產生電漿生成用之第1高頻電力之電源，產生27~100[MHz]之頻率、於一例中為60[MHz]之高頻電力。第1高頻電源62經由匹配器66連接於上部電極30。匹配器66係用以使第1高頻電源62之輸出阻抗與負載側(下部電極LE側)之輸入阻抗匹配之電路。再者，第1高頻電源62亦可經由匹配器66連接於下部電極LE。
第2高頻電源64係產生用以將離子引入至晶圓W之第2高頻電力、即高頻偏壓電力之電源，產生400[kHz]~40.68[MHz]之範圍之頻率、於一例中為13.56[MHz]之頻率之高頻偏壓電力。第2高頻電源64經由匹配器68連接於下部電極LE。匹配器68係用以使第2高頻電源64之輸出阻 抗與負載側(下部電極LE側)之輸入阻抗匹配之電路。
電漿處理裝置10進而具備電源70。電源70連接於上部電極30。電源70將用以將存在於處理空間S內之正離子引入至電極板34之電壓施加至上部電極30。於一例中，電源70係產生負直流電壓之直流電源。若將此種電壓自電源70施加至上部電極30，則存在於處理空間S之正離子與電極板34碰撞。藉此，自電極板34發射二次電子及/或矽。
於一實施形態中，電漿處理裝置10可具備圖1所示之控制部Cnt。控制部Cnt連接於閥群42、流量控制器群44、排氣裝置50、第1高頻電源62、匹配器66、第2高頻電源64、匹配器68、電源70、加熱器電源HP、及冷卻器單元CH(或冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n)等。
控制部Cnt可使用控制信號對自氣體源群40供給之氣體之選擇及流量、排氣裝置50之排氣、來自第1高頻電源62及第2高頻電源64之電力供給、來自電源70之電壓施加、來自加熱器電源HP之電力供給、自冷卻器單元CH(或冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n)供給至蒸發室VP等之冷媒之流量等進行控制。
控制部Cnt藉由CPU執行記錄於ROM、RAM等記錄裝置之電腦程式。該電腦程式尤其包括用以使控制部Cnt之CPU執行利用電漿處理裝置10所進行之電漿處理之配方的程式。
(第1實施例)圖5係表示第1實施例之溫度調節系統CS之構成之圖。溫度調節系統CS具備冷卻器單元CH、供給管線SL、排出管線DLd(第1排出管線)、熱交換部HE。
熱交換部HE具備蒸發室VP、貯存室RT、複數個管PP。管PP具備噴射口JO。熱交換部HE設置於載置台PD內，且經由載置台PD之 載置面FA進行利用冷媒之熱交換。
貯存室RT貯存經由供給管線SL自冷卻器單元CH供給之冷媒。貯存室RT經由供給管線SL連接於冷卻器單元CH，且經由複數個管PP與蒸發室VP連通。
蒸發室VP使貯存於貯存室RT之冷媒蒸發。蒸發室VP經由排出管線DLd連接於冷卻器單元CH，且跨及載置台PD之載置面FA延伸，包含複數個噴射口JO。噴射口JO設置於管PP之一端，且以自管PP朝向蒸發室VP之內壁中之位於載置面FA側之傳熱壁SF噴射冷媒之方式配置。
圖6係例示沿著圖5所示之X1-X1線之下部電極LE之剖面之一態樣的圖。於圖6所示之剖面中，自載置面FA上觀察時，複數個管PP(即，複數個噴射口JO)於第1極板18a之圓形狀之剖面之圓周方向及徑向上大致等間隔地配置。如圖6所示，自載置面FA上觀察時，複數個管PP(即，複數個噴射口JO)跨及載置面FA內分散地配置。
返回至圖5進行說明。冷卻器單元CH經由冷媒之供給管線SL及冷媒之排出管線DLd連接於熱交換部HE。冷卻器單元CH經由供給管線SL將冷媒供給至熱交換部HE，並經由排出管線DLd將冷媒自熱交換部HE排出。
冷卻器單元CH具備壓力計PRLd、止回閥CVLd、膨脹閥EVLd、調整閥AV、壓縮器CM、冷凝裝置CD、膨脹閥EVC、壓力計PRC。蒸發室VP設置於第2極板18b，貯存室RT設置於第1極板18a。
更具體而言，供給管線SL將冷凝裝置CD與貯存室RT連接。更具體而言，排出管線DLd將冷凝裝置CD與蒸發室VP連接。
於冷卻器單元CH中，膨脹閥EVC、壓力計PRC自冷凝裝 置CD側起依序串列設置於供給管線SL。於冷卻器單元CH中，壓縮器CM、調整閥AV、膨脹閥EVLd、止回閥CVLd、壓力計PRLd自冷凝裝置CD側起依序串列設置於排出管線DLd。
冷凝裝置CD之出口連接於膨脹閥EVC之入口，膨脹閥EVC之出口連接於壓力計PRC之入口。壓力計PRC之出口連接於貯存室RT。
冷凝裝置CD之入口連接於壓縮器CM之出口，壓縮器CM之入口連接於調整閥AV之出口。調整閥AV之入口連接於膨脹閥EVLd之出口，膨脹閥EVLd之入口連接於止回閥CVLd之出口。
止回閥CVLd之入口連接於壓力計PRLd之出口，壓力計PRLd之入口連接於排出管線DLd。排出管線DLd連接於在蒸發室VP中向噴射口JO之下方延伸之液體蓄積區域VPL。液體蓄積區域VPL係自於蒸發室VP內露出之底壁SFa之表面至噴射口JO之蒸發室VP內之區域，且係可供自噴射口JO噴射之冷媒中之液相狀態之冷媒(以液體之形式之冷媒)蓄積之空間區域(以下，於本說明書之記載中相同)。再者，蒸發室VP內之除液體蓄積區域VPL以外之區域包括氣體擴散區域VPA。氣體擴散區域VPA係於蒸發室VP中向噴射口JO之上方延伸，且可供自噴射口JO噴射之冷媒中之氣相狀態之冷媒(以氣體之形式之冷媒)擴散之空間區域(以下，於本說明書之記載中相同)。
膨脹閥EVC、調整閥AV、膨脹閥EVLd、止回閥CVLd係由控制部Cnt控制各者之開度[%]。
參照圖7、圖8，對溫度調節系統CS之製冷循環進行說明。圖7係表示展現溫度調節系統CS之製冷循環之Ph線圖(莫利爾線圖)之圖。圖8係用以與圖7一同說明溫度調節系統CS之製冷循環之圖。
首先，自熱交換部HE之蒸發室VP(或圖9、圖14、圖16所示之分室VP-1~分室VP-n)排出之冷媒到達壓縮器CM(或圖13所示之壓縮器CMd、圖9、圖14、圖16所示之壓縮器CMd-1~壓縮器CMd-n、圖14所示之壓縮器CMu)之入口，成為狀態ST1。狀態ST1位於過熱蒸汽區域ZN1。冷媒一面藉由壓縮器CM沿著固定之比熵(specific entropy)線進行壓縮，一面到達壓縮器CM之出口，成為狀態ST2。狀態ST2位於過熱蒸汽區域ZN1。
自壓縮器CM排出之冷媒一面藉由冷凝裝置CD(或圖16所示之冷凝裝置CD-1~冷凝裝置CD-n)沿著等壓線進行冷凝，一面橫穿飽和蒸汽線LSV及飽和液體線LSL，到達冷凝裝置CD之出口，成為狀態ST3。狀態ST3位於過冷卻區域ZN3。自冷凝裝置CD排出之冷媒一面藉由膨脹閥EVC沿著固定之比焓(specific enthalpy)線進行膨脹，一面橫穿飽和液體線LSL到達膨脹閥EVC之出口，成為狀態ST4。狀態ST4位於濕蒸汽區域ZN2。
於圖7所示之Ph線圖中，跨及過冷卻區域ZN3、濕蒸汽區域ZN2、過熱蒸汽區域ZN1以常規10℃間隔繪製等溫線。圖7中記載之等溫線LST隨著比焓之增加，於過冷卻區域ZN3中以接近垂直之向右下降之曲線之形式延伸，於飽和液體線LSL之交點處彎折，於濕蒸汽區域ZN2中水平地以直線之形式(以壓力固定之線之形式)延伸，於飽和蒸汽線LSV之交點處再次彎折，於過熱蒸汽區域ZN1中以向右下降之曲線之形式延伸。圖7中記載之等溫線LST為此種等溫線之一例。於濕蒸汽區域ZN2中之冷媒中，成為蒸發或冷凝過程之中間狀態，飽和液體與飽和蒸汽共存。於理論製冷循環中，於蒸發或冷凝過程中，壓力與溫度固定。
自膨脹閥EVC排出之低壓、低溫之濕蒸汽狀態之冷媒(狀態ST4)一面藉由蒸發室VP自傳熱壁SF奪取熱而沿著等壓線進行蒸發，一面橫穿飽和蒸汽線LSV到達蒸發室VP之出口。於理論製冷循環中，於飽和狀態下，若指定冷媒之壓力，則飽和溫度確定，若指定溫度，則飽和壓力確定。因此，冷媒之蒸發溫度可藉由壓力進行控制。
於蒸發室VP中，於等溫變化(自ST4至ST1)之期間，冷媒之比焓自h4增加至h1。將冷媒[1kg]自周圍之被冷卻體(傳熱壁)奪取之熱量Wr[kJ/kg]稱為製冷效果，與冷媒[1kg]自被冷卻體接收之熱量相等，等於自蒸發室VP入口至出口之冷媒之比焓增加量：h1-h4[kJ/kg]。由此，Wr=h1-h4之關係成立。
製冷能力Φ0[kJ/s](或[kW])如下式般，以作為製冷效果之熱量Wr[kJ/kg]與冷媒循環量Qmr[kg/s]之積之形式求出。
Φ0=Qmr×Wr=Qmr×(h1-h4)。
其中，Wr、h1、h4分別定義如下。
Wr：製冷效果[kJ/kg]。
h1：蒸發室VP出口之冷媒(過熱蒸汽)之比焓[kJ/kg]。
h4：蒸發室VP入口之冷媒(濕蒸汽)之比焓[kJ/kg]。
又，將可藉由溫度調節系統CS將被冷卻體冷卻之能力稱為製冷能力。因此，製冷能力與冷媒之製冷效果、冷媒之循環量存在比例關係。又，於將蒸發室VP分割為分室VP-1~分室VP-n之情形時，亦可藉由調整冷媒循環量，而對分室VP-1~分室VP-n之各者之製冷能力進行控制。
溫度調節系統CS係藉由圖7、圖8所示之如上所述之製冷循環中之冷媒之循環而於蒸發室VP中進行熱交換。圖7、圖8所示之製冷循 環不僅於第1實施例中實現，於以下所說明之第2實施例~第5實施例中亦同樣地實現。
(第2實施例)圖9係表示一實施形態之溫度調節系統CS之另一構成(第2實施例)之圖。於第2實施例之溫度調節系統CS中，變更第1實施例之蒸發室VP及貯存室RT。
第2實施例之溫度調節系統CS之蒸發室VP具備複數個第1分室(分室VP-1~分室VP-n)。分室VP-1~分室VP-n於載置台PD之第2極板18b內相互分離。第1分室(分室VP-1~分室VP-n)包含噴射口JO，自載置面FA上觀察時跨及載置面FA內分散地配置。
第2實施例之溫度調節系統CS之貯存室RT具備複數個第2分室(分室RT-1~分室RT-n)。分室RT-1~分室RT-n於載置台PD之第1極板18a內相互分離。第2分室(分室RT-1~分室RT-n)經由管PP與第1分室連通。
排出管線DLd具備複數個第1分支管線(分支管線DLd-1~分支管線DLd-n)。分支管線DLd-1~分支管線DLd-n分別連接於蒸發室VP之分室VP-1~分室VP-n之各者。
供給管線SL具備複數個第2分支管線(分支管線SL-1~分支管線SL-n)。供給管線SL之一端連接於第2實施例之冷卻器單元CH之冷凝裝置CD。供給管線SL之另一端設置有分支管線SL-1~分支管線SL-n。即，自第2實施例之冷卻器單元CH延伸之供給管線SL分支為分支管線SL-1~分支管線SL-n。分支管線SL-1~分支管線SL-n分別連接於貯存室RT之分室RT-1~分室RT-n之各者。
第2實施例之冷卻器單元CH具備壓力計PRC、膨脹閥 EVC。壓力計PRC、膨脹閥EVC設置於供給管線SL上。膨脹閥EVC於供給管線SL上配置於冷凝裝置CD與壓力計PRC之間。
第2實施例之冷卻器單元CH具備複數個壓力計PRLd(壓力計PRLd-1~壓力計PRLd-n)、複數個止回閥CVLd(止回閥CVLd-1~止回閥CVLd-n)、複數個膨脹閥EVLd(膨脹閥EVLd-1~膨脹閥EVLd-n)、複數個調整閥AV(調整閥AVd-1~調整閥AVd-n)、複數個壓縮器CM(壓縮器CMd-1~壓縮器CMd-n)。
壓縮器CMd-1~壓縮器CMd-n分別設置於分支管線DLd-1~分支管線DLd-n之各者。調整閥AVd-1~調整閥AVd-n分別設置於分支管線DLd-1~分支管線DLd-n之各者。
膨脹閥EVLd-1~膨脹閥EVLd-n分別設置於分支管線DLd-1~分支管線DLd-n之各者。止回閥CVLd-1~止回閥CVLd-n分別設置於分支管線DLd-1~分支管線DLd-n之各者。壓力計PRLd-1~壓力計PRLd-n分別設置於分支管線DLd-1~分支管線DLd-n之各者。
第2實施例之冷凝裝置CD連接於壓縮器CMd-1~壓縮器CMd-n之各者。壓縮器CMd-1~壓縮器CMd-n分別連接於調整閥AVd-1~調整閥AVd-n之各者。調整閥AVd-1~調整閥AVd-n分別連接於膨脹閥EVLd-1~膨脹閥EVLd-n之各者。
膨脹閥EVLd-1~膨脹閥EVLd-n分別連接於止回閥CVLd-1~止回閥CVLd-n之各者。止回閥CVLd-1~止回閥CVLd-n分別連接於壓力計PRLd-1~壓力計PRLd-n之各者。壓力計PRLd-1~壓力計PRLd-n分別連接於分室VP-1~分室VP-n之各者。
於供給管線SL上，第2實施例之冷卻器單元CH之壓力計 PRC連接於流量調整閥FCV。流量調整閥FCV連接於第2實施例之冷卻器單元CH、及分支管線SL-1~分支管線SL-n。流量調整閥FCV於供給管線SL上配置於冷卻器單元CH與分支管線SL-1~分支管線SL-n之間。
於分支管線SL-1~分支管線SL-n分別設置有流量調整閥(流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n之各者)、及壓力計(壓力計PRC-1~壓力計PRC-n之各者)。例如，於分支管線SL-1上設置有流量調整閥FCV-1、壓力計PRC-1，於分支管線SL-n上設置有流量調整閥FCV-n、壓力計PRC-n。
流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n分別連接於流量調整閥FCV。壓力計PRC-1~壓力計PRC-n分別連接於流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n之各者。分室RT-1~分室RT-n分別連接於壓力計PRC-1~壓力計PRC-n之各者。
流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n分別配置於流量調整閥FCV與壓力計PRC-1~壓力計PRC-n之各者之間。壓力計PRC-1~壓力計PRC-n分別配置於流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n之各者與分室RT-1~分室RT-n之各者之間。
於第2實施例中，自冷卻器單元CH經由供給管線SL輸出至蒸發室VP(分室VP-1~分室VP-n之各者)之冷媒可首先藉由調整流量調整閥FCV之開度[%]而一次性調整流量，之後藉由調整流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n之各者之開度[%]而個別地調整分支管線SL-1~分支管線SL-n之各者中的流量(供給至分室RT-1~分室RT-n之各者之冷媒之流量)。
流量調整閥FCV、流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV- n、調整閥AVd-1~調整閥AVd-n、膨脹閥EVLd-1~膨脹閥EVLd-n、止回閥CVLd-1~止回閥CVLd-n分別藉由控制部Cnt對各者之開度[%]進行控制。
圖10係例示沿著圖9所示之X2-X2線之下部電極LE之剖面之一態樣的圖。圖11係例示沿著圖9所示之X2-X2線之下部電極LE之剖面之另一態樣的圖。
如圖10所示，分室RT-1~分室RT-n相互分離。於圖10所示之剖面中，自載置面FA上觀察時，分室RT-1~分室RT-n自第1極板18a之圓形狀之剖面之中心朝向外周於徑向上依序配置。於圖10所示之剖面中，自載置面FA上觀察時，分室RT-1具有圓形狀之剖面，位於分室RT-1之外側之分室(例如分室RT-n)具有帶狀之剖面。
如圖10所示，自載置面FA上觀察時，複數個管PP(即，複數個噴射口JO)跨及載置面FA內分散地配置。如圖10所示，於複數個管PP之各者之附近配置有連接於與管PP連通之分室(分室VP-1~分室VP-n)之排出管線DLd(分支管線DLd-1~分支管線DLd-n)。
再者，位於分室RT-1之外側之分室(例如為分室RT-i、分室RT-n，i為處於1<i<N之範圍之整數)不限於具有圖10所示之帶狀之剖面之情形，可如圖11所示般具有將該帶狀之剖面於圓周方向上進一步分割為複數個並分離之剖面。
圖12係用以例示性地說明圖9所示之溫度調節系統CS之動作之圖。圖12所示之動作(動作PT1~動作PT3)亦可應用於下述圖14及圖16分別所示之溫度調節系統CS(第4實施例及第5實施例)中。
圖12所示之動作可藉由控制部Cnt進行控制。圖12所示之 動作係流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n之各者之動作，且係與期間T1、期間T2等期間之經過對應地使流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n之各者之開度[%]變更的動作。例如，期間T2為繼期間T1後之期間。於期間T1等各期間，流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n各者之開度[%]之合計成為100[%]。
動作PT1係與期間T1、期間T2等期間之經過對應地使流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n之開度[%]適當變更之動作。於動作PT1中，例如自於期間T1將流量調整閥FCV-1之開度[%]設定為30[%]且將流量調整閥FCV-n之開度[%]設定為10[%]之狀態，於繼期間T1後之期間T2，將流量調整閥FCV-1之開度[%]變更為20[%]，將流量調整閥FCV-n之開度[%]變更為5[%]。
動作PT2係於所有期間(期間T1等)將流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n之各者之開度[%]固定之動作。於動作PT2中，例如於所有期間(期間T1等)將流量調整閥FCV-1之開度[%]固定為50[%]，將流量調整閥FCV-n之開度[%]固定為20[%]。如此，藉由固定各流量調整閥之開度並對冷媒之循環量進行調整，即便於電漿處理中之熱輸入不均勻之情形時，亦能夠對各分室之製冷能力任意地進行控制。動作PT2為動作PT1之具體例。
動作PT3係於期間T1、期間T2等各期間僅將流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n中之任一流量調整閥設為100[%]之開度之動作。於動作PT3中，例如於期間T1，將流量調整閥FCV-1之開度[%]設定為100[%]，於繼期間T1後之期間T2，將流量調整閥FCV-n之開度[%]設定為100[%]。如此，藉由對欲進行溫度調節之分室調整冷媒之供給時間， 即便於電漿處理中之熱輸入不均勻之情形時，亦能夠對各分室之製冷能力任意地進行控制。動作PT3為動作PT1之具體例。
(第3實施例)圖13係表示一實施形態之溫度調節系統CS之另一構成(第3實施例)的圖。第3實施例之溫度調節系統CS具有對第1實施例添加排出管線DLu(第2排出管線)之構成。
排出管線DLu將蒸發室VP與冷卻器單元CH連接。更具體而言，排出管線DLu將蒸發室VP與冷卻器單元CH之冷凝裝置CD連接，並連接於在蒸發室VP中向噴射口JO之上方延伸之氣體擴散區域VPA。
第3實施例之冷卻器單元CH進而具備壓力計PRLu、止回閥CVLu、膨脹閥EVLu、調整閥AVu、壓縮器CMu。壓縮器CMu、調整閥AVu、膨脹閥EVLu、止回閥CVLu、壓力計PRLu設置於排出管線DLu。
第3實施例之冷凝裝置CD連接於壓縮器CMu。壓縮器CMu連接於調整閥AVu。調整閥AVu連接於膨脹閥EVLu。膨脹閥EVLu連接於止回閥CVLu。止回閥CVLu連接於壓力計PRLu。壓力計PRLu連接於蒸發室VP。
壓力計PRLu、止回閥CVLu、膨脹閥EVLu、調整閥AVu、壓縮器CMu之各者之功能與壓力計PRLd、止回閥CVLd、膨脹閥EVLd、調整閥AVd、壓縮器CMd之各者之功能相同。
調整閥AVu、膨脹閥EVLu、止回閥CVLu分別藉由控制部Cnt對各者之開度[%]進行控制。
(第4實施例)圖14係表示一實施形態之溫度調節系統CS之另一構成(第4實施例)之圖。第4實施例之溫度調節系統CS具有對第2實施例添加排出管線DLu之構成。第4實施例之排出管線DLu具備分支管線 DLu-1~分支管線DLu-n。
分支管線DLu-1~分支管線DLu-n分別連接於分室VP-1~分室VP-n之各者。於分支管線DLu-1~分支管線DLu-n分別設置有止回閥CVLu-1~止回閥CVLu-n。
止回閥CVLu-1~止回閥CVLu-n可設置於第1極板18a之內部，亦可設置於下部電極LE之外部。止回閥CVLu-1~止回閥CVLu-n分別藉由控制部Cnt對各者之開度[%]進行控制。
分室VP-1~分室VP-n分別經由分支管線DLu-1~分支管線DLu-n之各者連接於設置在第1極板18a之貯存室RK，貯存室RK經由排出管線DLu連接於冷卻器單元CH。排出管線DLu(包含分支管線DLu-1~分支管線DLu-n)經由貯存室RK將分室VP-1~分室VP-n之各者與第4實施例之冷卻器單元CH連接。
自分室VP-1~分室VP-n分別排出之冷媒經由分支管線DLu-1~分支管線DLu-n之各者貯存於貯存室RK，貯存於貯存室RK之冷媒自貯存室RK經由連接於貯存室RK之排出管線DLu輸送至冷卻器單元CH。
第4實施例之冷卻器單元CH與第3實施例同樣地進而具備連接於排出管線DLu之壓力計PRLu、止回閥CVLu、膨脹閥EVLu、調整閥AVu、壓縮器CMu。第4實施例之壓力計PRLu、止回閥CVLu、膨脹閥EVLu、調整閥AVu、壓縮器CMu與第3實施例之情形相同。
圖15係例示沿著圖14所示之X3-X3線之下部電極LE之剖面之一態樣的圖。如圖15所示，於第4實施例中，分室RT-1~分室RT-n之形狀及配置、管PP之配置、分支管線DLd-1~分支管線DLd-n之配置與圖10 所示之第2實施例之情形相同。
如圖15所示，於第4實施例中，於複數個管PP之各者之附近，進而配置有連接於與管PP連通之分室(分室VP-1~分室VP-n)之排出管線DLu(分支管線DLu-1~分支管線DLu-n)。
(第5實施例)圖16係表示一實施形態之溫度調節系統CS之另一構成(第5實施例)之圖。第5實施例之溫度調節系統CS具有複數個冷卻器單元(冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n)。冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n分別具有與第2實施例之冷卻器單元CH相同之功能。尤其是，冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n之各者(例如冷卻器單元CH-1)對相互連通之一組第2分室與第1分室(例如對連接於冷卻器單元CH-1之分室RT-1與分室VP-1)進行冷媒之供給及排出。
冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n分別具備冷凝裝置CD-1~冷凝裝置CD-n之各者。第5實施例之冷凝裝置CD-1~冷凝裝置CD-n分別具有與第1實施例~第4實施例之各者之冷凝裝置CD相同之功能。
分支管線SL-1~分支管線SL-n分別與分室RT-1~分室RT-n之各者連接，且將冷凝裝置CD-1~冷凝裝置CD-n之各者連接。例如，分支管線SL-1將分室RT-1與冷卻器單元CH-1之冷凝裝置CD-1連接。
分支管線DLd-1~分支管線DLd-n分別與分室VP-1~分室VP-n之各者連接，且與冷凝裝置CD-1~冷凝裝置CD-n之各者連接。例如，分支管線DLd-1將分室VP-1與冷卻器單元CH-1之冷凝裝置CD-1連接。
冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n分別具備膨脹閥 EVC、壓力計PRC。
冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n分別具備壓縮器CMd-1~壓縮器CMd-n之各者，且具備調整閥AVd-1~調整閥AVd-n之各者。
冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n分別具備膨脹閥EVLd-1~膨脹閥EVLd-n之各者，具備止回閥CVLd-1~止回閥CVLd-n之各者，且具備壓力計PRLd-1~壓力計PRLd-n之各者。
冷凝裝置CD-1~冷凝裝置CD-n分別連接於膨脹閥EVC，且連接於壓縮器CMd-1~壓縮器CMd-n之各者。
第5實施例之溫度調節系統CS與第2實施例同樣地具備流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n、壓力計PRC-1~壓力計PRC-n。流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n分別設置於分支管線SL-1~分支管線SL-n之各者。壓力計PRC-1~壓力計PRC-n分別設置於分支管線SL-1~分支管線SL-n之各者。流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n分別設置於冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n之各者與壓力計PRC-1~壓力計PRC-n之各者之間。壓力計PRC-1~壓力計PRC-n分別設置於流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n之各者與分室RT-1~分室RT-n之各者之間。藉由調整流量調整閥FCV-1~流量調整閥FCV-n之各者之開度[%]，能夠對自冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n分別供給至分室RT-1~分室RT-n之各者之冷媒之流量進行調整。
圖17係表示圖5、圖9、圖13、圖14、圖16分別所示之溫度調節系統CS具備之蒸發室VP(進而分室VP-1~分室VP-n)之主要構成的圖。於蒸發室VP之傳熱壁SF設置有複數個突部BM。於分室VP-1~分室VP-n之各者之傳熱壁SF設置有突部BM。突部BM與傳熱壁SF一體地設 置，且與傳熱壁SF同樣地具有相對較高之導熱性。
於突部BM，以與突部BM對向之方式配置有管PP之噴射口JO。自噴射口JO將冷媒沿噴射方向DR噴射，並將冷媒吹送至突部BM。吹送至突部BM之冷媒可自突部BM及傳熱壁SF接收熱。突部BM及傳熱壁SF之熱藉由吹送至突部BM之冷媒而向該冷媒移動，因此載置面FA可藉由該冷媒而散熱。
再者，不僅可利用於傳熱壁SF設置突部BM之情形，作為具有與使用突部BM之情形相同之效果者，還可利用於傳熱壁SF設置柱狀散熱片(具有1.0~5.0[mm]之直徑及1.0~5.0[mm]之高度之柱狀散熱片)的情形、於傳熱壁SF設置小凹坑(具有1.0~5.0[mm]之直徑及1.0~5.0[mm]之深度之小凹坑)之情形、使傳熱壁SF之表面粗糙度增加之情形(具有6.3[μm]之Ra及25[μm]之Rz之表面粗糙度)、藉由噴塗等對傳熱壁SF之表面施加多孔狀之表面加工之情形等。
於在傳熱壁SF設置柱狀散熱片之情形時及於傳熱壁SF設置小凹坑之情形時，尤其是，吹送冷媒之部分與突部BM之情形相比較進一步縮窄(變得更詳細)，因此空間解析度得到提高。於使傳熱壁SF之表面粗糙度增加之情形時、藉由噴塗等對傳熱壁SF之表面施加多孔狀之表面加工之情形時，尤其是，吹送冷媒之部分之表面積與突部BM之情形相比較有所增加，因此導熱率得到提高。
根據第1實施例~第5實施例之各者之溫度調節系統CS之構成，向熱交換部HE之傳熱壁SF噴射冷媒之複數個噴射口JO自載置面FA上觀察時跨及載置面FA內分散地配置，因此，自載置面FA上觀察時能夠無關於位置而將冷媒均等地噴射至傳熱壁SF。因此，能夠於對載置於載置 面FA之晶圓W之散熱中減小各位置之不均。
排出管線DLd(包含分支管線DLd-1~分支管線DLd-n)連接於在蒸發室VP(包含分室VP-1~分室VP-n)中向噴射口JO之下方延伸之液體蓄積區域VPL，因此，能夠效率良好地回收蓄積於底壁SFa上之冷媒。
又，汽化後之冷媒由於熱傳係數降低而基本上無助於熱交換，故而於維持滯留之狀態下反而成為妨礙熱交換之因素。因此，汽化後之冷媒理想的是快速進行排出。因此，將排出管線DLu設置於在蒸發室VP(包含分室VP-1~分室VP-n)中向噴射口JO之上方延伸之氣體擴散區域VPA，因此能夠快速回收存在於傳熱壁SF之周圍之冷媒之蒸汽。
又，於如第2實施例、第4實施例、第5實施例般，將蒸發室VP及貯存室RT分別分割為相互分離之複數個分室(分室VP-1~分室VP-n、分室RT-1~分室RT-n)之情形時，複數個分室自載置面FA上觀察時跨及載置面FA內分散地配置，因此，能夠於對載置於載置面FA之晶圓W之散熱中進一步減小各位置之不均。
又，於如第2實施例、第4實施例、第5實施例般，將貯存室RT分割為相互分離之複數個分室RT-1~分室RT-n之情形時，能夠對供給至各分室之冷媒之流量進行調整，因此，於各位置精細地控制對晶圓W之散熱，由此能夠於對晶圓W之散熱中更進一步地減小各位置之不均。
又，於如第2實施例、第4實施例、第5實施例般，將蒸發室VP及貯存室RT分別分割為相互分離之複數個分室(分室VP-1~分室VP-n、分室RT-1~分室RT-n)之情形時，對貯存室RT之分室RT-1~分室RT-n分別個別地設置冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n之各者，可藉由個別之冷卻器單元CH-1~冷卻器單元CH-n分別相互獨立地進行冷媒之循環， 因此，能夠於各位置更精細地控制對晶圓W之散熱。
如以上所說明般，提供一種使載置被處理體之載置台之溫度適當上升之技術。
以上，於較佳之實施形態中，已圖示本發明之原理並對其進行了說明，但業者應意識到本發明能夠不脫離此種原理而於配置及詳情方面進行變更。本發明並不限定於本實施形態中所揭示之特定之構成。因此，對源自申請專利範圍及其精神範圍之所有修正及變更申請權利。

Claims (11)

  1. 一種溫度調節方法，其係藉由冷媒對載置被處理體之載置台之溫度進行調節者，且包括使上述載置台之溫度升溫之步驟，使上述載置台之溫度升溫之上述步驟包括以下步驟：一面打開將自設置於上述載置台之熱交換部排出、壓縮後之冷媒冷凝並供給至該熱交換部之冷凝器之輸出端與該熱交換部之輸入端之間的膨脹閥，一面調節該膨脹閥之開度，藉此將上述載置台之溫度調節為第1溫度；及一面打開上述膨脹閥一面對上述載置台進行熱輸入，並且一面打開將自上述熱交換部排出之上述冷媒壓縮並供給至上述冷凝器之壓縮器之輸出端與該熱交換部之輸入端之間的分流閥，一面調節該分流閥之開度，藉此將該載置台之溫度調節為第2溫度；上述第2溫度較上述第1溫度高；且調節為上述第2溫度之上述步驟係當上述載置台之溫度達到上述第2溫度時，關閉上述分流閥，於打開上述分流閥之時點之後且於關閉上述分流閥之時點之前，以於上述分流閥為關閉狀態之情形時上述載置台之溫度成為第2溫度之方式開始上述膨脹閥之開度的調節。
  2. 如請求項1之溫度調節方法，其中使上述載置台之溫度升溫之上述步驟係 當上述載置台之溫度之升溫結束時，結束對該載置台之熱輸入。
  3. 如請求項1之溫度調節方法，其中上述載置台設置於電漿處理裝置之處理容器內。
  4. 如請求項3之溫度調節方法，其中對上述載置台之熱輸入係藉由電漿進行。
  5. 如請求項1之溫度調節方法，其中上述載置台具備加熱器，且對上述載置台之熱輸入係藉由上述加熱器進行。
  6. 如請求項1之溫度調節方法，其中上述熱交換部包括面向上述載置台之表面、以及自上述表面朝上述載置台延伸之至少一個噴射口。
  7. 如請求項6之溫度調節方法，其中上述熱交換部具有包含液體蓄積區域之蒸發室；上述液體蓄積區域位於上述蒸發室內，自於上述蒸發室內露出之底壁之表面延伸至上述至少一個噴射口，且位於上述至少一個噴射口之下方；上述液體蓄積區域與排出管線連接。
  8. 如請求項7之溫度調節方法，其中包括自上述液體蓄積區域經由上述排出管線將上述冷媒排出，將自上述熱交換部排出之上述冷媒輸送至上述壓縮器之步驟。
  9. 如請求項6之溫度調節方法，其中上述熱交換部包括複數之噴射口自上述表面朝上述載置台延伸。
  10. 如請求項7之溫度調節方法，其中上述熱交換部之上述噴射口及上述表面至少部分地定義上述液體蓄積區域，上述液體蓄積區域係以包含一部分上述冷媒之方式配置。
  11. 如請求項8之溫度調節方法，其進而包括以下步驟：自上述液體蓄積區域排出上述冷媒，將上述液體蓄積區域內之部分上述冷媒透過設置於上述熱交換部之輸出端與上述壓縮器之輸入端之間的上述排出管線輸送至上述壓縮器。
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