TWI819089B - 溫度調節系統 - Google Patents

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山口伸
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Abstract

例示性實施形態之溫度調節系統之熱交換部進行利用冷媒之熱交換，設置於載置台內，且具備複數個熱交換室，複數個熱交換室之各者配置於載置台中所設定之複數個區域之各者，複數個區域係沿載置台之載置面設定，冷卻裝置使冷媒在其與複數個熱交換室之間循環，溫度檢測裝置具備複數個溫度檢測器，複數個溫度檢測器之各者配置於複數個區域之各者，且配置於複數個熱交換室之各者與載置面之間。控制裝置於藉由控制冷卻裝置而以載置台之溫度達到第1溫度範圍之方式調節冷媒之壓力之後，以複數個溫度檢測器全部之檢測溫度達到第1溫度範圍之方式個別地調節供給至複數個熱交換室各者之冷媒之流量。

Description

溫度調節系統
本發明之例示性實施形態係關於一種溫度調節系統。
藉由電漿處理裝置等，使用半導體製造裝置進行成膜及蝕刻等加工之情形時，於加工時要調節被處理體之溫度。例如，於專利文獻1及專利文獻2中，揭示有關於熱控制方法及其系統之技術。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特表2008-501927號公報 專利文獻1：日本專利特表2011-501092號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明提供一種減少載置被處理體之載置台之溫度不均之技術。 [解決問題之技術手段]
根據一例示性實施形態，提供一種溫度調節系統。溫度調節系統具備熱交換部、冷卻裝置、加熱裝置、溫度檢測裝置及控制裝置。熱交換部進行利用冷媒之熱交換，設置於載置被處理體之載置台內，且具備複數個熱交換室。複數個熱交換室之各者配置於載置台中所設定之複數個區域之各者。複數個區域係沿載置台之載置面設定。冷卻裝置使冷媒在其與複數個熱交換室之間循環。溫度檢測裝置具備複數個溫度檢測器。複數個溫度檢測器之各者配置於複數個區域之各者，且配置於複數個熱交換室之各者與載置面之間。控制裝置藉由控制冷卻裝置而以載置台之溫度達到第1溫度範圍之方式調節冷媒之壓力。其後，控制裝置藉由控制冷卻裝置而以複數個溫度檢測器全部之檢測溫度達到第1溫度範圍之方式個別地調節供給至複數個熱交換室各者之冷媒之流量。 [發明之效果]
根據一例示性實施形態之溫度調節系統，可減少載置被處理體之載置台之溫度不均。
(本發明之例示性實施形態之說明) 首先列舉本發明之各種例示性實施形態進行說明。根據一例示性實施形態，提供一種溫度調節系統。溫度調節系統具備熱交換部、冷卻裝置、加熱裝置、溫度檢測裝置及控制裝置。熱交換部進行利用冷媒之熱交換，設置於載置被處理體之載置台內，且具備複數個熱交換室。複數個熱交換室之各者配置於載置台中所設定之複數個區域之各者。複數個區域係沿載置台之載置面設定。冷卻裝置使冷媒在其與複數個熱交換室之間循環。溫度檢測裝置具備複數個溫度檢測器。複數個溫度檢測器之各者配置於複數個區域之各者，且配置於複數個熱交換室之各者與載置面之間。控制裝置藉由控制冷卻裝置，而以載置台之溫度達到第1溫度範圍之方式調節冷媒之壓力。其後，控制裝置藉由控制冷卻裝置，而以複數個溫度檢測器全部之檢測溫度達到第1溫度範圍之方式個別地調節供給至複數個熱交換室各者之冷媒之流量。如此，首先，以載置台之溫度成為第1溫度範圍之方式遍及載置台整體地調節冷媒之壓力，其後，以載置台之全部區域成為第1溫度範圍之方式針對每個區域調節冷媒之流量。因此，可高效率地減少載置台之溫度不均。
於一例示性實施形態中，控制裝置於複數個溫度檢測器全部之檢測溫度達到第1溫度範圍之後，藉由控制冷卻裝置，而以載置台之溫度達到與第1溫度範圍不同之第2溫度範圍之方式調節冷媒之壓力。如此，於以載置台之全部區域成為第1溫度範圍之方式針對每個區域進行調節之後，藉由調節冷媒之壓力而將載置台之溫度設為第2溫度範圍之操作可相對較容易地進行。
於一例示性實施形態中，加熱裝置進而具備複數個加熱器。複數個加熱器之各者配置於複數個區域之各者，且配置於複數個熱交換室之各者與載置面之間。控制裝置於調節冷媒之壓力之情形時，基於溫度檢測器之檢測溫度進一步進行藉由控制複數個加熱器之各者所進行之複數個加熱器之各者之發熱量調節、及藉由控制冷卻裝置所進行之冷媒之乾度調節中之至少一者。如此，於調節冷媒之壓力之情形時，例如使載置台之溫度升溫之情形時，藉由調節冷媒之壓力之同時調節冷媒之乾度及加熱器之發熱量中之至少一者，可使載置台更快速地升溫。
於一例示性實施形態中，加熱裝置進而具備複數個加熱器。複數個加熱器之各者配置於複數個區域之各者，且配置於複數個熱交換室之各者與載置面之間。控制裝置於調節冷媒之流量之情形時，藉由基於溫度檢測器之檢測溫度控制加熱器而針對每個加熱器進一步調節加熱器之發熱量。如此，於調節冷媒之流量之情形時，例如使載置台之溫度升溫之情形時，藉由調節每個區域之冷媒之流量之同時調節每個區域之加熱器之發熱量，可使載置台之每個區域更準確且快速地升溫。
於一例示性實施形態中，冷卻裝置具備複數個冷卻單元，複數個冷卻單元之各者使冷媒在其等與複數個熱交換室之各者之間循環。
於一例示性實施形態中，載置台設置於電漿處理裝置之處理容器內。
(本發明之例示性實施形態之詳細情況) 以下，參照圖式對各種例示性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之符號。
參照圖式，對一例示性實施形態之溫度調節系統及溫度調節方法進行說明。本發明之一例示性實施形態之溫度調節系統CS之構成係示於圖1中。該溫度調節系統CS可用於圖2所示之溫度調節系統CS及圖3所示之電漿處理裝置10。
首先，對圖2及圖3之各者所示之構成進行說明。圖2所示之溫度調節系統CS具備載置台PD、供給管線SL、排出管線DLd、氣體管線AL1及氣體管線AL2。溫度調節系統CS具備熱交換部HE、冷卻裝置ChA、加熱裝置AH、溫度檢測裝置TDA及控制裝置Cnt。
載置台PD具備載置面FA，載置晶圓W。晶圓W被載置於載置面FA。載置台PD具備熱交換部HE、加熱裝置AH及溫度檢測裝置TDA。
熱交換部HE具備複數個熱交換室HR。複數個熱交換室HR之各者配置於載置台PD中所設定之複數個區域ER之各者。熱交換室HR對應於圖1、圖10、圖12之各者所示之包含分室VP-k及分室RT-k之構成(k為1以上n以下之整數)。
載置台PD被劃分成複數個區域ER。複數個區域ER係沿載置台PD之載置面FA設定。複數個熱交換室HR之各者配置於複數個區域ER之各者。
加熱裝置AH具備複數個加熱器HT。複數個加熱器HT之各者配置於複數個區域ER之各者。複數個加熱器HT之各者配置於複數個熱交換室HR之各者與載置面FA之間。加熱器HT於配置有該加熱器HT之區域ER內沿著載置面FA延伸。加熱器HT於自載置面FA之上觀察時，覆蓋配置有該加熱器HT之區域ER。
溫度檢測裝置TDA具備複數個溫度檢測器TC。複數個溫度檢測器TC之各者配置於複數個區域ER之各者。複數個溫度檢測器TC之各者配置於複數個熱交換室HR之各者與載置面FA之間。例如，複數個溫度檢測器TC之各者可配置於複數個熱交換室HR之各者與複數個加熱器HT之各者之間。
冷卻裝置ChA具備冷凝裝置CD及壓縮器CM。冷卻裝置ChA使冷媒在其與複數個熱交換室HR之間循環。冷凝裝置CD具備冷凝器CDa、膨脹閥EV1及分流閥EV2。
冷卻裝置ChA可具備圖1、圖10之各者所示之冷卻單元CH。冷卻裝置ChA可具備圖12所示之冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n之各者。冷卻裝置ChA可進而具備圖1、圖10之各者所示之流量調整閥FCV、以及圖1、圖10、圖12之各者所示之流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n及壓力計PRC-1～壓力計PRC-n。
溫度調節系統CS可用於例如圖3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3所示之電漿處理裝置10之冷卻單元。
圖1及圖2所示之溫度調節系統CS對應於圖10、圖12之各者所示之溫度調節系統。圖1及圖2所示之冷凝裝置CD對應於圖10所示之冷凝裝置CD、及圖12所示之冷凝裝置CD-1～冷凝裝置CD-n之各者。
圖2所示之壓縮器CM對應於圖1所示之壓縮器CMd-1～壓縮器CMd-n之各者、圖10所示之壓縮器CMd-1～壓縮器CMd-n、壓縮器CMu之各者、及圖12所示之壓縮器CMd-1～壓縮器CMd-n之各者。
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而冷凝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中膨脹閥EV1與熱交換部HE之間之區域、和氣體管線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調節自壓縮器CM經由氣體管線AL2直接供給至熱交換部HE之冷媒之流量。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中膨脹閥EV1與熱交換部HE之間之區域。
溫度調節系統CS調節載置台PD之溫度。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FA)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，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使經壓縮器CM壓縮後之冷媒冷凝。
溫度檢測裝置TDA檢測載置台PD之溫度，並將檢測結果發送至控制裝置Cnt。溫度檢測裝置TDA所具備之溫度檢測器TC為熱敏電阻(thermistor)等，設置於載置台PD內。
控制裝置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。控制裝置Cnt利用CPU執行記錄於ROM、RAM等記錄裝置之電腦程式。該電腦程式包含用以使該CPU執行總括地控制電漿處理裝置10之動作之功能的程式。該電腦程式尤其包含用以使控制裝置Cnt之CPU執行溫度調節處理之程式，該溫度調節處理係使用溫度調節系統CS來調節載置台PD之溫度。
控制裝置Cnt基於藉由溫度檢測裝置TDA檢測出之載置台PD之溫度，調節對載置台PD之熱輸入、以及膨脹閥EV1及分流閥EV2各者之開度。更具體而言，於控制裝置Cnt一面將膨脹閥EV1設為開且將分流閥EV2設為關，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，可認為係使載置台PD之溫度升溫之情形。於此種情形時，控制裝置Cnt對載置台PD進行熱輸入，並且一面使分流閥EV2進一步打開，一面以載置台PD之溫度達到高於第1溫度之第2溫度之方式調節分流閥EV2之開度。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。
控制裝置Cnt當載置台PD之溫度達到第2溫度時，結束對載置台PD之熱輸入，並且將分流閥EV2設為關。控制裝置Cnt藉由調節分流閥EV2之開度，而調節載置台PD之溫度達到第2溫度為止之時間。
圖1及圖2所示之溫度調節系統CS可應用於圖3所示之電漿處理裝置10。圖1及圖2所示之溫度調節系統CS之冷凝裝置CD可應用於圖5、圖10之各者所示之冷凝裝置CD、及圖12所示之冷凝裝置CD-1～冷凝裝置CD-n。
以下，說明圖2所示之可應用冷凝裝置CD之溫度調節系統CS。溫度調節系統CS可用於圖3所示之電漿處理裝置10。首先，參照圖3，說明可使用溫度調節系統CS之電漿處理裝置10之構成。
圖3所示之電漿處理裝置10係具備平行板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例如具有鋁材料，於處理容器12之內壁面實施了陽極氧化處理。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含有氧。支持部14於處理容器12內自處理容器12之底部於鉛直方向上(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材之間而成之構造。於靜電吸盤ESC之電極經由開關23電性連接有直流電源22。靜電吸盤ESC利用藉由來自直流電源22之直流電壓所產生之庫倫力等靜電力而吸附晶圓W。藉此，靜電吸盤ESC可保持晶圓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1、圖10、圖12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，而降低處於蒸發室VP之傳熱壁SF上之靜電吸盤ESC之溫度，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1、圖10、圖12所示之分室RT-1～分室RT-n。貯存室RT貯存要供給至蒸發室VP之冷媒。
再者，於本說明書中，不管是自固體還是自液體相變為氣體之現象均稱為「汽化」，將僅固體或液體之表面產生汽化之情況稱為「蒸發」。將進一步自液體之內部產生汽化之情況稱為「沸騰」。於冷媒噴出並接觸傳熱壁時，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移動至冷媒。
電漿處理裝置10具備圖1、圖10所示之冷卻單元CH(或者圖12所示之冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n)。冷卻單元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等使冷媒循環而降低靜電吸盤ESC之溫度，從而將載置於靜電吸盤ESC之晶圓W冷卻。
冷卻單元CH等包含圖1、圖3、圖10之各者所示之冷卻單元CH、及圖12所示之冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n。供給管線SL等包含圖2、圖3之各者所示之供給管線SL、及圖1、圖10、圖12之各者所示之分支管線SL-1～分支管線SL-n。貯存室RT等包含圖3所示之貯存室RT、及圖1、圖10、圖12之各者所示之分室RT-1～分室RT-n。蒸發室VP等包含圖3所示之蒸發室VP、及圖1、圖10、圖12之各者所示之分室VP-1～分室VP-n。排出管線DLd等包含圖2、圖3之各者所示之排出管線DLd、圖1、圖10、圖12之各者所示之分支管線DLd-1～分支管線DLd-n、及圖10所示之排出管線DLu。
冷媒經由供給管線SL等自冷卻單元CH等被供給至貯存室RT等。冷媒經由排出管線DLd等自蒸發室VP等被排出至冷卻單元CH等。
電漿處理裝置10具備具有上述蒸發室VP等、貯存室RT等、冷卻單元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He氣體供給至靜電吸盤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係於載置台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，提供有用以對晶圓W進行電漿處理之處理空間S。
上部電極30介隔絕緣性遮蔽構件32支持於處理容器12之上部。絕緣性遮蔽構件32具有絕緣材料，例如可如石英般含有氧。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。電極板34於一例示性實施形態中含有矽。於另一例示性實施形態中，電極板34可含有氧化矽。
電極支持體36支持電極板34並使之裝卸自如，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。
與氣體噴出孔34a連通之複數個氣體流經孔36b自氣體擴散室36a朝下方(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之複數個氣體源之各者經由閥群42之對應之閥及流量控制器群44之對應之流量控制器連接於氣體供給管38。
因此，電漿處理裝置10可將來自氣體源群40之複數個氣體源中所選擇之一個或複數個氣體源的氣體以個別地調整後之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係防止蝕刻副產物(積存物)附著於處理容器12者，可具有於鋁材被覆Y2 O3 等陶瓷而成之構成。積存物遮罩除了具有Y2 O3 以外，例如還可具有如石英般含有氧之材料。
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Y2 O3 等陶瓷而成之構成。於排氣板48之下方、且為處理容器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，可將處理容器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而打開及關閉。
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係產生電漿產生用之第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經由整合器66連接於上部電極30。整合器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)之輸入阻抗整合之電路。再者，第1高頻電源62亦可經由整合器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。第2高頻電源64例如產生400[kHz]～40.68[MHz]之範圍內之頻率、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經由整合器68連接於下部電極LE。整合器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)之輸入阻抗整合之電路。
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對上部電極30施加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。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之正離子碰撞電極板34。藉此，自電極板34釋出二次電子及/或矽。
於一例示性實施形態中，電漿處理裝置10可具備圖2所示之控制裝置Cnt。控制裝置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、整合器66、第2高頻電源64、整合器68、電源70及加熱器電源HP等。控制裝置Cnt進而連接於冷卻單元CH(或者，圖12所示之冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n)等。
控制裝置Cnt可使用控制信號控制自氣體源群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之電力供給等。控制裝置Cnt可進一步使用控制信號控制來自電源70之電壓施加、加熱器電源HP之電力供給、自冷卻單元CH等供給至蒸發室VP等之冷媒之流量等。
控制裝置Cnt藉由CPU執行ROM、RAM等記錄裝置中所記錄之電腦程式。該電腦程式尤其包含用以使控制裝置Cnt之CPU執行電漿處理裝置10中所進行之電漿處理之製程配方的程式。
尤其是，控制裝置Cnt執行圖6所示之溫度調節方法MT。控制裝置Cnt藉由控制冷卻裝置ChA而以載置台PD之溫度達到第1溫度範圍之方式調節冷媒之壓力。其後，控制裝置Cnt藉由控制冷卻裝置ChA而以複數個溫度檢測器TC全部之檢測溫度達到第1溫度範圍之方式個別地調節供給至複數個熱交換室HR各者之冷媒之流量。如此，首先，以載置台PD之溫度成為第1溫度範圍之方式遍及載置台PD整體地(對載置台PD之全部區域ER一次性地)調節冷媒之壓力。其後，以載置台PD之全部區域ER成為第1溫度範圍之方式，針對每個區域ER個別地調節冷媒之流量。因此，可高效率地減少載置台PD之溫度不均。
又，控制裝置Cnt於複數個溫度檢測器TC全部之檢測溫度達到第1溫度範圍之後，控制冷卻裝置ChA，藉此以載置台PD之溫度達到與第1溫度範圍不同之第2溫度範圍之方式調節冷媒之壓力。如此，於以載置台PD之全部區域ER成為第1溫度範圍之方式針對每個區域ER進行調節之後，藉由調節冷媒之壓力而將載置台PD之溫度設為第2溫度範圍之操作可相對較容易地進行。因此，於在製程處理中改變載置台PD之溫度之情形時，可藉由針對每個區域ER調節冷媒之流量而暫時消除載置台PD之溫度不均之後，一次性地(於載置台PD之全部區域ER中一次性地)變更載置台PD之溫度。藉此，可一面將載置台PD之面內溫度維持為均勻之狀態，一面容易地進行載置台PD之溫度調節。
又，控制裝置Cnt有時調節冷媒之壓力。控制裝置Cnt可基於溫度檢測器TC之檢測溫度進一步進行藉由控制複數個加熱器HT之各者所進行之複數個加熱器HT各者之發熱量調節、及藉由控制冷卻裝置ChA所進行之冷媒之乾度調節中之至少一者。如此，於調節冷媒之壓力之情形時，例如使載置台PD之溫度升溫之情形時，可於調節冷媒之壓力之同時一次性地(於載置台PD之全部區域ER中一次性地)調節冷媒之乾度及加熱器HT之發熱量中之至少一者。藉此，可使載置台PD更快速地升溫。
又，控制裝置Cnt於調節冷媒之流量之情形時，藉由基於溫度檢測器TC之檢測溫度控制加熱器HT，而針對每個加熱器HT進一步調節加熱器HT之發熱量。如此，於調節冷媒之流量之情形時，例如使載置台PD之溫度升溫之情形時，針對每個加熱器HT於調節每個區域ER之冷媒之流量之同時，調節每個區域ER之加熱器HT之發熱量。藉此，可使每個區域ER更準確且快速地升溫。
參照圖6，對本發明之例示性實施形態之溫度調節方法MT進行說明。溫度調節方法MT具備步驟PF1(第1步驟)。步驟PF1可於執行製程處理之前、及執行製程處理之過程中，調節載置台PD之溫度。步驟PF1包含步驟PF2(第2步驟)、PF3(第3步驟)及PF4(第4步驟)。
於步驟PF2中，載置台PD之全部區域ER之溫度被一次性調節成第1溫度範圍。溫度調節系統CS中之設定溫度可與冷媒之壓力(蒸發壓力下之蒸發溫度)直接關聯。因此，步驟PF2係以載置台PD之溫度達到第1溫度範圍之方式，對載置台PD之全部區域ER一次性地調節冷媒之壓力。
步驟PF2係藉由使控制裝置Cnt控制膨脹閥EV1之開度，而於供給管線SL整體調節冷媒之壓力。於步驟PF2中使載置台PD之溫度升溫之情形時，增大膨脹閥EV1之開度。藉由膨脹閥EV1之開度增大，冷媒之蒸發壓力亦上升，因而，可提高冷媒之蒸發溫度。於步驟PF2中使載置台PD之溫度降溫之情形時，縮小膨脹閥EV1之開度。藉由膨脹閥EV1之開度縮小，冷媒之蒸發壓力亦下降，因而，可降低冷媒之蒸發溫度。
再者，步驟PF2係於使載置台PD之溫度升溫之情形時，可調節冷媒之壓力(提高壓力)，並且基於溫度檢測器TC之檢測溫度進一步進行冷媒之乾度調節及複數個加熱器HT之發熱量調節中之至少一者。冷媒之乾度調節可藉由控制裝置Cnt調節分流閥EV2之開度，而針對載置台PD之全部區域ER一次性地進行。於使載置台PD之溫度升溫之情形時，增大分流閥EV2之開度，而包含更多之氣體狀態之冷媒，藉此冷媒之乾度增大。於使用冷媒之乾度使載置台PD之溫度升溫之情形時，暫時消除載置台PD之溫度不均，而載置台PD之溫度變得大致均勻，於該狀態下，可一面保持溫度之均勻性，一面一次性容易地變更載置台PD整體之溫度。又，於使載置台PD之溫度下降之情形時，將分流閥EV2設為關，從而儘可能不包含氣體狀態之冷媒，藉此使冷媒之乾度大致為0%。
於藉由步驟PF2以載置台PD之溫度成為第1溫度範圍之方式暫時調整之後，執行步驟PF3。於步驟PF3中，藉由基於溫度檢測器TC之檢測溫度以載置台PD之全部區域ER之溫度達到第1溫度範圍之方式針對每個區域ER調整冷媒之流量，而進行每個區域ER之溫度調節。於該情形時，步驟PF3係於步驟PF2之後，以複數個溫度檢測器TC全部之檢測溫度達到第1溫度範圍之方式調節供給至複數個熱交換室HR各者之冷媒之流量。
冷媒之流量調節可藉由控制裝置Cnt控制與分支管線SL-1～分支管線SL-n之各者相連之流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n之各者，而針對每個區域ER進行。對流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n之各者之控制可為如圖9所示般之開度及時間之控制。於步驟PF3中，可藉由調整分配至每個區域ER之冷媒之流量，而使複數個區域ER之溫度均勻。
再者，步驟PF3係於使載置台PD之溫度升溫之情形時，可針對每個區域ER調節冷媒之流量，並且進一步調節複數個加熱器HT之發熱量。於步驟PF3中進行之複數個加熱器HT之發熱量調節係針對每個區域ER、即針對每個加熱器HT進行。
步驟PF4係於藉由步驟PF2及步驟PF3之一連串步驟於載置台PD之全部區域ER中消除了溫度不均的狀態下，將載置台PD之全部區域ER之溫度一次性調節為第2溫度範圍。第2溫度範圍與第1溫度範圍不同。步驟PF4係與步驟PF2之情形同樣地，以載置台PD之溫度達到第2溫度範圍之方式針對載置台PD之全部區域ER一次性地調節冷媒之壓力。
步驟PF4係藉由控制裝置Cnt控制膨脹閥EV1之開度，而於供給管線SL整體調節冷媒之壓力。於步驟PF4中使載置台PD之溫度升溫之情形時，增大膨脹閥EV1之開度。藉由使膨脹閥EV1之開度增大，冷媒之蒸發壓力亦上升，因而，可提高冷媒之蒸發溫度。於步驟PF4中使載置台PD之溫度降溫之情形時，縮小膨脹閥EV1之開度。藉由使膨脹閥EV1之開度縮小，冷媒之蒸發壓力亦下降，因而，可降低冷媒之蒸發溫度。
再者，步驟PF4係於使載置台PD之溫度升溫之情形時，可與步驟PF2之情形同樣地進行。即，於該情形時，步驟PF4係可調節冷媒之壓力(提高壓力)，並且基於溫度檢測器TC之檢測溫度進一步進行冷媒之乾度調節及複數個加熱器HT之發熱量調節中之至少一者。冷媒之乾度調節可藉由控制裝置Cnt調節分流閥EV2之開度而於載置台PD之全部區域ER中一次性地進行。於使載置台PD之溫度升溫之情形時，增大分流閥EV2之開度，而包含更多之氣體狀態之冷媒，藉此增大冷媒之乾度。於使用冷媒之乾度使載置台PD之溫度升溫之情形時，暫時消除載置台PD之溫度不均，而載置台PD之溫度變得大致均勻，於該狀態下，可一面保持溫度之均勻性，一面一次性容易地變更載置台PD整體之溫度。又，於使載置台PD之溫度下降之情形時，將分流閥EV2設為關，從而儘可能不包含氣體狀態之冷媒，藉此使冷媒之乾度大致為0%。
根據步驟PF2及步驟PF3之一連串步驟，首先，以載置台PD之溫度成為第1溫度範圍之方式遍及載置台PD整體地調節冷媒之壓力，其後，以載置台PD之全部區域成為第1溫度範圍之方式針對每個區域ER調節冷媒之流量。因此，可高效率地減少載置台PD之溫度不均。
又，於步驟PF2中，例如使載置台PD之溫度升溫之情形時，可藉由調節冷媒之壓力之同時調節冷媒之乾度及加熱器HT之發熱量中之至少一者，而使載置台PD更快速地升溫。
又，於步驟PF3中，例如使載置台之溫度升溫之情形時，可藉由調節每個區域ER之冷媒之流量之同時調節每個區域之加熱器HT之發熱量，而使載置台PD之每個區域更準確且快速地升溫。
根據步驟PF4，於藉由步驟PF3以載置台PD之全部區域ER成為第1溫度範圍之方式針對每個區域ER進行調節之後，藉由調節冷媒之壓力而將載置台PD之溫度設為第2溫度範圍之操作可相對較容易地進行。
又，於步驟PF4中，例如使載置台PD之溫度升溫之情形時，可藉由調節冷媒之壓力之同時調節冷媒之乾度及加熱器HT之發熱量中之至少一者，而使載置台PD更快速地升溫。
再者，加熱器HT之加熱解析度ΔX為5[℃]左右，冷卻裝置ChA之冷卻解析度ΔY為-70[℃]左右。ΔX/ΔY之絕對值可為約10～20。
根據以上所說明之溫度調節系統CS，於將晶圓W載置於載置面FA之情形時，即便晶圓W之溫度因電漿熱輸入之不均而變得不均勻，亦可將晶圓W之溫度調節成均勻。又，即便在處理中變更晶圓W之溫度之情形時，亦可一面將晶圓W之溫度於面內維持為均勻之狀態，一面容易地進行。
圖1係詳細地表示本發明之例示性實施形態之溫度調節系統CS之構成的圖。溫度調節系統CS具備冷卻單元CH、供給管線SL、排出管線DLd及熱交換部HE。
熱交換部HE具備蒸發室VP、貯存室RT及複數個管PP。管PP具備噴射口JO。熱交換部HE設置於載置台PD內，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自冷卻單元CH供給之冷媒。貯存室RT經由供給管線SL連接於冷卻單元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連接於冷卻單元CH，且遍及載置台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，以自管PP朝向蒸發室VP之內壁中處於載置面FA之側之傳熱壁SF噴射冷媒之方式配置。
冷卻單元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。冷卻單元CH經由供給管線SL將冷媒供給至熱交換部HE，且經由排出管線DLd將冷媒自熱交換部HE排出。
冷卻單元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及壓力計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連接冷凝裝置CD與貯存室RT。更具體而言，排出管線DLd連接冷凝裝置CD與蒸發室VP。
於冷卻單元CH中，膨脹閥EVC及壓力計PRC係自冷凝裝置CD之側起依序串列地設置於供給管線SL。於冷卻單元CH中，壓縮器CM、調整閥AV、膨脹閥EVLd、止回閥CVLd及壓力計PRLd係自冷凝裝置CD之側起依序串列地設置於排出管線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連接於蒸發室VP中延伸至噴射口JO之下方之液體蓄積區域VPL。液體蓄積區域VPL係自露出於蒸發室VP內之底壁SFa之表面至噴射口JO為止之蒸發室VP內之區域。
液體蓄積區域VPL係可蓄積自噴射口JO噴射之冷媒中之液相狀態之冷媒(作為液體之冷媒)的空間區域(以下，於本發明中相同)。再者，蒸發室VP內之除液體蓄積區域VPL以外之區域包含氣體擴散區域VPA。氣體擴散區域VPA於蒸發室VP中延伸至噴射口JO之上方，且為可供自噴射口JO噴射之冷媒中之氣相狀態之冷媒(作為氣體之冷媒)擴散的空間區域(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及止回閥CVLd係由控制裝置Cnt控制各者之開度[%]。
參照圖4、圖5，對溫度調節系統CS之冷凍循環進行說明。圖4係示出表示溫度調節系統CS之冷凍循環之Ph線圖(莫里爾線圖)之圖。圖5係用以與圖4一併對溫度調節系統CS之冷凍循環進行說明之圖。
首先，自熱交換部HE之蒸發室VP(或者，圖1、圖10、圖12所示之分室VP-1～分室VP-n)排出之冷媒到達圖1、圖10、圖12所示之壓縮器CMd-1～壓縮器CMd-n、及圖10所示之壓縮器CMu之入口，成為狀態ST1。狀態ST1處於過熱蒸汽區域ZN1。冷媒一面藉由壓縮器CM沿著固定之比熵(specific entropy)線被壓縮，一面到達壓縮器CM之出口，成為狀態ST2。狀態ST2處於過熱蒸汽區域ZN1。
自壓縮器CM排出之冷媒一面藉由冷凝裝置CD(或者，圖12所示之冷凝裝置CD-1～冷凝裝置CD-n)沿著等壓線冷凝，一面橫穿飽和蒸汽線LSV及飽和液線LSL，到達冷凝裝置CD之出口，成為狀態ST3。狀態ST3處於過冷區域ZN3。自冷凝裝置CD排出之冷媒一面藉由膨脹閥EVC而沿著固定之比焓(specific enthalpy)線膨脹，一面橫穿飽和液線LSL，到達膨脹閥EVC之出口，成為狀態ST4。狀態ST4處於濕蒸汽區域ZN2。
於圖4所示之Ph線圖中，跨及過冷區域ZN3、濕蒸汽區域ZN2、過熱蒸汽區域ZN1以通常10℃間隔劃出等溫線。圖4中記載之等溫線LST係隨著比焓之增加，於過冷區域ZN3中呈接近垂直之向右下方傾斜之曲線延伸。進而，等溫線LST係隨著比焓之增加，於飽和液線LSL之交點處彎折，且於濕蒸汽區域ZN2中水平地呈直線(呈壓力固定之線)延伸。
進而，等溫線LST係隨著比焓之增加，於飽和蒸汽線LSV之交點處再次彎折，且於過熱蒸汽區域ZN1中呈向右下方傾斜之曲線延伸。圖4中記載之等溫線LST係此種等溫線之一例。濕蒸汽區域ZN2中之冷媒變為蒸發或冷凝過程之中間狀態，飽和液與飽和蒸汽共存。就理論冷凍循環而言，於蒸發或冷凝過程中壓力及溫度固定。
自膨脹閥EVC排出之低壓、低溫之濕蒸汽狀態之冷媒(狀態ST4)藉由蒸發室VP，一面自傳熱壁SF吸收熱並沿著等壓線蒸發，一面橫穿飽和蒸汽線LSV並到達蒸發室VP之出口。就理論冷凍循環而言，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來控制。
於蒸發室VP中，在等溫變化(狀態ST4至狀態ST1)期間，冷媒之比焓自h4增加至h1。將冷媒[kg]自周圍之比冷卻體(傳熱壁)吸收之熱量稱為冷凍效應Wr[kJ/kg]，與冷媒[1 kg]自比冷卻體接收之熱量相等，且與自蒸發室VP入口至出口之冷媒之比焓增加量：h1－h4[kJ/kg]相等。因而，Wr＝h1－h4之關係成立。
冷凍能力ϕ0[kJ/s](或[kW])係如下式般作為冷凍效應Wr[kJ/kg]與冷媒循環量Qmr[kg/s]之乘積被求出。 ϕ0＝Qmr×Wr＝Qmr×(h1－h4)。 其中，Wr、h1、h4之各者如以下般定義。 Wr：冷凍效應[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]。
將可利用溫度調節系統CS使被冷卻體冷卻之能力稱為冷凍能力。因此，冷凍能力與冷媒之冷凍效應、冷媒之循環量成正比關係。又，於蒸發室VP被分割成分室VP-1～分室VP-n之情形時，亦可藉由調整冷媒循環量，而控制分室VP-1～分室VP-n之各者之冷凍能力。
溫度調節系統CS藉由圖4、圖5所示之如上所述之冷凍循環中之冷媒之循環而於蒸發室VP中進行熱交換。圖4、圖5所示之冷凍循環不僅於圖1所示之溫度調節系統CS中實現，而且於以下說明之另一例示性實施例1及另一例示性實施例2之各者之溫度調節系統CS中亦同樣地實現。
再者，溫度調節系統CS之冷凍能力ϕ0與冷媒循環量Qmr成正比。因此，於步驟PF3中，藉由調節供給至複數個熱交換室HR各者之冷媒之流量，可針對複數個區域ER之各者進行溫度調節。
又，冷媒之乾度越高，則蒸發室VP入口之冷媒(濕蒸汽)之比焓h4越大，冷凍效應Wr越小，因而，溫度調節系統CS整體之冷凍能力ϕ0越小。因此，於步驟PF2及步驟PF4中使載置台PD之溫度上升之情形時，提高冷媒之乾度較為有效。
參照圖1對溫度調節系統CS之蒸發室VP及貯存室RT更詳細地進行說明。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，於自載置面FA上觀察時遍及載置面FA內分散地配置。
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之各者連接於蒸發室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之一端連接於冷卻單元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，自冷卻單元CH延伸之供給管線SL被分支為分支管線SL-1～分支管線SL-n。分支管線SL-1～分支管線SL-n之各者連接於貯存室RT之分室RT-1～分室RT-n之各者。
冷卻單元CH具備壓力計PRC及膨脹閥EVC。壓力計PRC及膨脹閥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。
冷卻單元CH具備複數個壓力計PRLd(壓力計PRLd-1～壓力計PRLd-n)及複數個止回閥CVLd(止回閥CVLd-1～止回閥CVLd-n)。冷卻單元CH具備複數個膨脹閥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)及複數個壓縮器CM(壓縮器CMd-1～壓縮器CMd-n)。
壓縮器CMd-1～壓縮器CMd-n之各者設置於分支管線DLd-1～分支管線DLd-n之各者。調整閥AVd-1～調整閥AVd-n之各者設置於分支管線DLd-1～分支管線DLd-n之各者。
膨脹閥EVLd-1～膨脹閥EVLd-n之各者設置於分支管線DLd-1～分支管線DLd-n之各者。止回閥CVLd-1～止回閥CVLd-n之各者設置於分支管線DLd-1～分支管線DLd-n之各者。壓力計PRLd-1～壓力計PRLd-n之各者設置於分支管線DLd-1～分支管線DLd-n之各者。
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之各者連接於調整閥AVd-1～調整閥AVd-n之各者。調整閥AVd-1～調整閥AVd-n之各者連接於膨脹閥EVLd-1～膨脹閥EVLd-n之各者。
膨脹閥EVLd-1～膨脹閥EVLd-n之各者連接於止回閥CVLd-1～止回閥CVLd-n之各者。止回閥CVLd-1～止回閥CVLd-n之各者連接於壓力計PRLd-1～壓力計PRLd-n之各者。壓力計PRLd-1～壓力計PRLd-n之各者連接於分室VP-1～分室VP-n之各者。
於供給管線SL上，冷卻單元CH之壓力計PRC連接於流量調整閥FCV。流量調整閥FCV連接於冷卻單元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之各者設置有流量調整閥(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及壓力計PRC-1，於分支管線SL-n上設置有流量調整閥FCV-n及壓力計PRC-n。
流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n之各者連接於流量調整閥FCV。壓力計PRC-1～壓力計PRC-n之各者連接於流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n之各者。分室RT-1～分室RT-n之各者連接於壓力計PRC-1～壓力計PRC-n之各者。
流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n之各者配置於流量調整閥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之各者配置於流量調整閥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。
自冷卻單元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)之冷媒首先藉由調整流量調整閥FCV之開度[%]而被一次性地調整流量。其後，可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之各者中之流量(供給至分室RT-1～分室RT-n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、及調整閥AVd-1～調整閥AVd-n之各者由控制裝置Cnt控制各者之開度[%]。膨脹閥EVLd-1～膨脹閥EVLd-n、止回閥CVLd-1～止回閥CVLd-n之各者由控制裝置Cnt控制各者之開度[%]。
圖7係例示沿著圖1所示之X1-X1線之下部電極LE之剖面之一態樣的圖。圖8係例示沿著圖1所示之X1-X1線之下部電極LE之剖面之另一態樣的圖。
如圖7所示，分室RT-1～分室RT-n相互分離。於圖7所示之剖面中，自載置面FA上觀察時，分室RT-1～分室RT-n係自第1極板18a之圓形剖面之中心朝向外周沿徑向依序配置。於圖7所示之剖面中，自載置面FA上觀察時，分室RT-1具有圓形剖面，處於分室RT-1外側之分室(例如分室RT-n)具有帶狀剖面。
如圖7所示，自載置面FA上觀察時，複數個管PP(即，複數個噴射口JO)遍及載置面FA內分散地配置。如圖7所示，於複數個管PP各者之附近配置有與管PP連通之連接於分室(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，處於分室RT-1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)並不限於具有圖7所示之帶狀剖面之情形。例如，如圖8所示，可具有該帶狀剖面沿圓周方向進一步分割成複數個且分離之剖面。
圖9係用以例示性地說明圖1所示之溫度調節系統CS之動作的圖。圖9所示之動作(動作PT1～動作PT2)亦可應用於下述圖10及圖12之各者所示之溫度調節系統CS(另一例示性實施例1及另一例示性實施例2)。
圖9所示之動作可由控制裝置Cnt來控制。圖9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，且係根據期間T1、期間T2等期間之經過使流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n之各者之開度[%]變更之動作。例如，期間T2為繼期間T1之後之期間。於期間T1等各期間內，流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n各者之開度[%]之合計為100[%]。
動作PT1係根據期間T1、期間T2等期間之經過使流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n之開度[%]適當地變更之動作。就動作PT1而言，例如於期間T1內，可考慮將流量調整閥FCV-1之開度[%]設定為30[%]，將流量調整閥FCV-n之開度[%]設定為10[%]之狀態。自該狀態，於繼期間T1之後之期間T2內，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係於全部期間(期間T1等)內將流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n之各者之開度[%]固定之動作。就動作PT2而言，例如，於全部期間(期間T1等)內，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，將各流量調整閥之開度固定，並調整冷媒之循環量，藉此，即便於電漿處理中之熱輸入不均勻之情形時，亦可任意地控制各分室之冷凍能力。動作PT2係動作PT1之具體例。
動作PT3係於期間T1、期間T2等期間之各者，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。就動作PT3而言，例如，於期間T1中，將流量調整閥FCV-1之開度[%]設定為100[%]，於繼期間T1之後之期間T2中，將流量調整閥FCV-n之開度[%]設定為100[%]。如此，藉由對欲調節溫度之分室調整冷媒之供給時間，而即便於電漿處理中之熱輸入不均勻之情形時，亦可任意地控制各分室之冷凍能力。動作PT3係動作PT1之具體例。
(另一例示性實施例1) 圖10係表示本發明之例示性實施形態之溫度調節系統CS之另一構成的圖。本例示性實施例1之溫度調節系統CS具有對圖1所示之構成添加排出管線DLu而成之構成。本例示性實施例1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之各者連接於分室VP-1～分室VP-n之各者。於分支管線DLu-1～分支管線DLu-n之各者設置有止回閥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之各者由控制裝置Cnt控制各者之開度[%]。
分室VP-1～分室VP-n之各者經由分支管線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之各者與本例示性實施例1之冷卻單元CH連接。
自分室VP-1～分室VP-n之各者排出之冷媒經由分支管線DLu-1～分支管線DLu-n之各者而貯存於貯存室RK中。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被輸送至冷卻單元CH。
本例示性實施例1之冷卻單元CH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及壓縮器CMu。
本例示性實施例1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連接於貯存室RK。
壓力計PRLu之功能與壓力計PRLd-1～壓力計PRLd-n之各者之功能相同。止回閥CVLu之功能與止回閥CVLd-1～止回閥CVLd-n之各者之功能相同。膨脹閥EVLu之功能與膨脹閥EVLd-1～膨脹閥EVLd-n之各者之功能相同。調整閥AVu之功能與調整閥AVd-1～調整閥AVd-n之各者之功能相同。壓縮器CMu之功能與壓縮器CMd-1～壓縮器CMd-n之各者之功能相同。
調整閥AVu、膨脹閥EVLu及止回閥CVLu之各者由控制裝置Cnt控制各者之開度[%]。
圖11係例示沿著圖10所示之X2-X2線之下部電極LE之剖面之一態樣的圖。如圖11所示，於本例示性實施例1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7所示之情形相同。
如圖11所示，於本例示性實施例1中，於複數個管PP之各者之附近進而配置有與管PP連通之連接於分室(分室VP-1～分室VP-n)之排出管線DLu(分支管線DLu-1-1～分支管線DLu-n)。
(例示性實施例2) 圖12係表示本發明之例示性實施形態之溫度調節系統CS之另一構成的圖。例示性實施例2之溫度調節系統CS具有複數個冷卻單元(冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n)。複數個冷卻單元之各者使冷媒在其等與複數個熱交換室HR之各者之間相互獨立地循環。步驟PF4及步驟PF5中進行之針對複數個區域ER之各者之冷卻係藉由使冷媒相對於複數個熱交換室HR之各者相互獨立地循環而進行。
冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n之各者具有與圖1所示之構成之冷卻單元CH相同之功能。尤其是，冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n之各者對相互連通之一組第2分室及第1分室進行冷媒之供給及排出。例如，冷卻單元CH-1對連接於冷卻單元CH-1之分室RT-1及分室VP-1進行冷媒之供給及排出。
冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n之各者具備冷凝裝置CD-1～冷凝裝置CD-n之各者。本例示性實施例2之冷凝裝置CD-1～冷凝裝置CD-n之各者具有與圖1及圖10之各者所示之冷凝裝置CD相同之功能。
分支管線SL-1～分支管線SL-n之各者與分室RT-1～分室RT-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SL-1連接分室RT-1與冷卻單元CH-1之冷凝裝置CD-1。
分支管線DLd-1～分支管線DLd-n之各者與分室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連接分室VP-1與冷卻單元CH-1之冷凝裝置CD-1。
冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n之各者具備膨脹閥EVC及壓力計PRC。
冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n之各者具備壓縮器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。
冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n之各者具備膨脹閥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之各者連接於膨脹閥EVC，且連接於壓縮器CMd-1～壓縮器CMd-n之各者。
本例示性實施例2之溫度調節系統CS與圖1所示之構成同樣地，具備流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n、及壓力計PRC-1～壓力計PRC-n。流量調整閥FCV-1～流量調整閥FCV-n之各者設置於分支管線SL-1～分支管線SL-n之各者。壓力計PRC-1～壓力計PRC-n之各者設置於分支管線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之各者設置於冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n之各者與壓力計PRC-1之各者之間。壓力計PRC-1～壓力計PRC-n之各者設置於流量調整閥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[%]，可調整自冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n之各者供給至分室RT-1～分室RT-n各者之冷媒之流量。
圖13係表示圖1、圖10、圖12之各者所示之溫度調節系統CS所具備之蒸發室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係與傳熱壁SF一體地設置，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沿噴射方向DR噴射冷媒，從而將冷媒吹送至突部BM。被吹送至突部BM之冷媒可自突部BM及傳熱壁SF接收熱。藉由吹送至突部BM之冷媒，而突部BM及傳熱壁SF之熱移動至該冷媒，故而載置面FA可藉由該冷媒而冷卻。
再者，並非僅有於傳熱壁SF設置突部BM之情形。例如，作為具有與使用突部BM之情形相同之效果者，可利用於傳熱壁SF設置柱狀翼(具有1.0～5.0[mm]之直徑及1.0～5.0[mm]之高度的柱狀翼)之情形。
又，可利用於傳熱壁SF設置小凹坑(具有1.0～5.0[mm]之直徑及1.0～5.0[mm]之深度的小凹坑)之情形。又，可利用使傳熱壁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)、及對傳熱壁SF之表面藉由熔射等施加多孔狀之表面加工之情形等。
於在傳熱壁SF設置柱狀翼之情形、及在傳熱壁SF設置小凹坑之情形時，尤其是被吹送冷媒之部分與突部BM之情形相比進一步縮窄(更細小)，故而空間解析度提高。於使傳熱壁SF之表面粗糙度增加之情形、及對傳熱壁SF之表面藉由熔射等施加多孔狀之表面加工之情形時，尤其是被吹送冷媒之部分之表面積與突部BM之情形相比增加，故而熱導率提高。
根據溫度調節系統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於自載置面FA上觀察時遍及載置面FA內分散地配置。因此，自載置面FA上觀察時冷媒可不論部位地均等地噴射至傳熱壁SF。因此，就對載置於載置面FA之晶圓W之冷卻而言，可減少每個部位之不均。
排出管線DLd(包含分支管線DLd-1～分支管線DLd-n)連接於蒸發室VP(包含分室VP-1～分室VP-n)中延伸至噴射口JO之下方之液體蓄積區域VPL。因此，可高效率地回收蓄積於底壁SFa上之冷媒。
又，由於汽化後之冷媒之熱傳係數下降，基本對熱交換無幫助，故而若為保持滯留之狀態反而會成為阻礙熱交換之主要原因。因此，較理想為將汽化後之冷媒快速排出。因此，將排出管線DLu設置於蒸發室VP(包含分室VP-1～分室VP-n)中延伸至噴射口JO之上方之氣體擴散區域VPA。因此，可快速地回收存在於傳熱壁SF周圍之冷媒之蒸汽。
又，於蒸發室VP及貯存室RT分別被分割成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，複數個分室於自載置面FA上觀察時遍及載置面FA內分散地配置。因此，就對載置於載置面FA之晶圓W之冷卻而言，可進一步減少每個部位之不均。
又，於貯存室RT被分割成相互分離之複數個分室RT-1～分室RT-n之情形時，可調整供給至各分室之冷媒之流量。因此，可針對每個部位精細地控制對晶圓W之冷卻，因而，就對晶圓W之冷卻而言，可進一步減少每個部位之不均。
又，冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n之各者個別地設置於貯存室RT之分室RT-1～分室RT-n之各者。冷媒之循環可藉由個別之冷卻單元CH-1～冷卻單元CH-n之各者相互獨立地進行。因此，可針對每個部位更精細地控制對晶圓W之冷卻。
以上，於較佳之實施形態中圖示並說明了本發明之原理，但業者瞭解本發明可不脫離此種原理地對配置及詳細情況進行變更。本發明並不限定於本實施形態所揭示之特定構成。因此，對於根據申請專利範圍及其精神之範圍得出之全部修正及變更申請權利。
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 28:氣體供給管線 30:上部電極 32:絕緣性遮蔽構件 34:電極板 34a:氣體噴出孔 36:電極支持體 36a:氣體擴散室 36b:氣體流經孔 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:整合器 68:整合器 70:電源 AH:加熱裝置 AL1:氣體管線 AL2:氣體管線 AV:調整閥 AVd:調整閥 AVd-1:調整閥 AVd-n:調整閥 AVu:調整閥 BM:突部 CD:冷凝裝置 CD-1:冷凝裝置 CDa:冷凝器 CD-n:冷凝裝置 CH:冷卻單元 ChA:冷卻裝置 CH-1:冷卻單元 CH-n:冷卻單元 CM:壓縮器 CMd:壓縮器 CMd-1:壓縮器 CMd-n:壓縮器 CMu:壓縮器 Cnt:控制裝置 CS:溫度調節系統 CVLd:止回閥 CVLd-1:止回閥 CVLd-n:止回閥 CVLu:止回閥 CVLu-1:止回閥 CVLu-n:止回閥 DLd:排出管線 DLd-1:分支管線 DLd-n:分支管線 DLu:排出管線 DLu-1:分支管線 DLu-n:分支管線 DR:噴射方向 ER:區域 ESC:靜電吸盤 EV1:膨脹閥 EV2:分流閥 EVC:膨脹閥 EVLd:膨脹閥 EVLd-1:膨脹閥 EVLd-n:膨脹閥 EVLu:膨脹閥 FA:載置面 FCV:流量調整閥 FCV-1:流量調整閥 FCV-n:流量調整閥 FR:聚焦環 HE:熱交換部 HP:加熱器電源 HR:熱交換室 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 PF1:步驟(第1步驟) PF2:步驟(第2步驟) PF3:步驟(第3步驟) PF4:步驟(第4步驟) PP:管 PRC:壓力計 PRC-1:壓力計 PRC-n:壓力計 PRLd:壓力計 PRLd-1:壓力計 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:分室 RT-i:分室 RT-n:分室 S:處理空間 SF:傳熱壁 SFa:底壁 SL:供給管線 SL-1:分支管線 SL-n:分支管線 ST1:狀態 ST2:狀態 ST3:狀態 ST4:狀態 T1:期間 T2:期間 TC:溫度檢測器 TDA:溫度檢測裝置 VP:蒸發室 VP-1:分室 VP-n:分室 VPA:氣體擴散區域 VPL:液體蓄積區域 W:晶圓 ZN1:過熱蒸汽區域 ZN2:濕蒸汽區域 ZN3:過冷區域
圖1係表示本發明之例示性實施形態之溫度調節系統之另一構成的圖。 圖2係表示本發明之例示性實施形態之溫度調節系統之構成之一例的圖。 圖3係概略性地表示使用本發明之例示性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4係示出表示本發明之例示性實施形態之溫度調節系統之冷凍循環之一例之Ph線圖(pressure-enthalpy chart)(莫里爾線圖(Mollier chart))的圖。 圖5係用以與圖4一併說明本發明之例示性實施形態之溫度調節系統之冷凍循環的圖。 圖6係表示本發明之例示性實施形態之溫度調節方法之一例的流程圖。 圖7係例示沿著圖1所示之X1-X1線之下部電極之剖面之一態樣的圖。 圖8係例示沿著圖1所示之X1-X1線之下部電極之剖面之另一態樣的圖。 圖9係用以例示性地說明圖1所示之溫度調節系統之動作之圖。 圖10係表示本發明之例示性實施形態之溫度調節系統之另一構成(另一例示性實施例1)的圖。 圖11係例示沿著圖10所示之X2-X2線之下部電極之剖面之一態樣的圖。 圖12係表示本發明之例示性實施形態之溫度調節系統之另一構成(另一例示性實施例2)的圖。 圖13係表示圖1、圖10、圖12之各者所示之溫度調節系統所具備之蒸發室之主要構成的圖。
18a:第1極板
18b:第2極板
AH:加熱裝置
AVd-1:調整閥
AVd-n:調整閥
CD:冷凝裝置
CH:冷卻單元
ChA:冷卻裝置
CMd-1:壓縮器
CMd-n:壓縮器
CS:溫度調節系統
CVLd-1:止回閥
CVLd-n:止回閥
DLd:排出管線
DLd-1:分支管線
DLd-n:分支管線
ESC:靜電吸盤
EVC:膨脹閥
EVLd-1:膨脹閥
EVLd-n:膨脹閥
FA:載置面
FCV:流量調整閥
FCV-1:流量調整閥
FCV-n:流量調整閥
HE:熱交換部
HT:加熱器
JO:噴射口
LE:下部電極
PP:管
PRC:壓力計
PRC-1:壓力計
PRC-n:壓力計
PRLd-1:壓力計
PRLd-n:壓力計
RT:貯存室
RT-1:分室
RT-i:分室
RT-n:分室
SF:傳熱壁
SFa:底壁
SL:供給管線
SL-1:分支管線
SL-n:支管線
TC:溫度檢測器
TDA:溫度檢測裝置
VP:蒸發室
VP-1:分室
VP-n:分室
VPA:氣體擴散區域
VPL:液體蓄積區域

Claims (6)

  1. 一種溫度調節系統，其具備熱交換部、冷卻裝置、加熱裝置、溫度檢測裝置及控制裝置，且上述熱交換部進行利用冷媒之熱交換，設置於載置被處理體之載置台內，且具備複數個熱交換室，複數個上述熱交換室之各者配置於上述載置台中所設定之複數個區域之各者，複數個上述區域係沿上述載置台之載置面設定，上述冷卻裝置使上述冷媒在其與複數個上述熱交換室之間循環，上述溫度檢測裝置具備複數個溫度檢測器，複數個上述溫度檢測器之各者配置於複數個上述區域之各者，且配置於複數個上述熱交換室之各者與上述載置面之間，上述控制裝置於藉由控制上述冷卻裝置而以上述載置台之溫度達到第1溫度範圍之方式調節上述冷媒之壓力之後，藉由控制該冷卻裝置而以複數個上述溫度檢測器全部之檢測溫度達到該第1溫度範圍之方式個別地調節供給至複數個上述熱交換室各者之上述冷媒之流量。
  2. 如請求項1之溫度調節系統，其中上述控制裝置於複數個上述溫度檢測器全部之檢測溫度達到上述第1溫度範圍之後，藉由控制上述冷卻裝置，而以上述載置台之溫度達到與該第1溫度範圍不同之第2溫度範圍之方式調節上述冷媒之壓力。
  3. 如請求項1或2之溫度調節系統，其中上述加熱裝置進而具備複數個加熱器，複數個上述加熱器之各者配置於複數個上述區域之各者，且配置於複數個上述熱交換室之各者與上述載置面之間，上述控制裝置於調節上述冷媒之壓力之情形時，基於上述溫度檢測器之檢測溫度進一步進行藉由控制複數個上述加熱器之各者所進行之複數個該加熱器之各者之發熱量調節、及藉由控制上述冷卻裝置所進行之該冷媒之乾度調節中之至少一者。
  4. 如請求項1或2之溫度調節系統，其中上述加熱裝置進而具備複數個加熱器，複數個上述加熱器之各者配置於複數個上述區域之各者，且配置於複數個上述熱交換室之各者與上述載置面之間，上述控制裝置於調節上述冷媒之流量之情形時，藉由基於上述溫度檢測器之檢測溫度控制上述加熱器，而針對每個該加熱器進一步調節該加熱器之發熱量。
  5. 如請求項1或2之溫度調節系統，其中上述冷卻裝置具備複數個冷卻單元，複數個上述冷卻單元之各者使上述冷媒在其等與複數個上述熱交換室之各者之間循環。
  6. 如請求項1或2之溫度調節系統，其中上述載置台設置於電漿處理裝置之處理容器內。
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