JP2018125461A - 被加工物の処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入熱量の分布の変化に対応した温調を可能とする技術を提供する。【解決手段】一実施形態の処理装置では、冷媒を流す冷却台は第１の領域〜第３の領域と冷媒の流路群とを備え、第１の領域〜第３の領域は冷却台上の静電チャックの表面に沿って配置され、第１の領域は冷却台の中央に配置され、第２の領域は第１の領域を囲むように配置され、第３の領域は第１の領域および第２の領域を囲むように配置され、流路群は第１の流路〜第３の流路を備え、第１の流路は第１の領域に配置され、第２の流路は第２の領域に配置され、第３の流路は第３の領域に配置され、冷媒の配管系は第１のバルブ群と第２のバルブ群とを備え、第１の流路と第２の流路との間、第２の流路と第３の流路との間の何れも第１のバルブ群を介して接続され、チラーユニットと流路群とは第２のバルブ群を介して接続されている。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、チャンバ内において被加工物を処理するための処理装置に関するものである。

比較的に大きな入熱源が存在する近年のプラズマエッチングプロセスにおいて、ウエハの温度を均一、低温且つ一定に保つために、高熱伝達を期待でき得る直膨式の温調システムが提案されている。特に、ウエハを載置する載置台（蒸発器）に設けられた冷媒の流路形状を段階的に変化させて、蒸発器内の熱伝達を均一にする技術が提案されている。

特許文献１には、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に係る技術が開示されている。特許文献１に開示されている技術では、大入熱エッチング処理時における半導体ウエハの温度を、高速かつ面内均一に制御することを目的としており、試料台に環状の冷媒流路が形成されている。冷媒の熱伝達率は冷媒供給口から冷媒排出口に向けて大きく変化することから、冷媒の熱伝達率を冷媒流路内で一定にするために、冷媒流路の断面積は第一流路から第二流路に向けて断面積が増加する構造となっている。

特許文献２には、プラズマ処理装置に係る技術が開示されている。特許文献２に開示されている技術では、高ウエハバイアス電力の印加による大入熱エッチング時のウエハの温度を、高速、面内均一、かつ広温度範囲にて制御することを目的としており、静電吸着電極に設けられた冷媒流路を蒸発器とし、この冷媒流路と圧縮機、凝縮器、第一の膨張弁を接続することで直膨式の冷凍サイクルが構成されている。さらに、静電吸着電極と圧縮機との間の冷媒流路に第二の膨張弁を設けて冷媒の流量を調節し、冷媒流路を薄肉円筒構造とする。

特開２００８−１８６８５６号公報 特開２０１２−２８８１１号公報

しかしながら、上記した従来の技術では、冷媒の流路の構造が予め定められているので、入熱量の分布の変化に対応した温調の実現が困難となる。従って、入熱量の分布の変化に対応した温調を可能とする技術が必要となる。

一態様においては、被加工物の処理装置が提供される。被加工物の処理装置は、チャンバ本体と、チャンバ本体の内部に設けられ被加工物を載置する載置台と、冷媒を出力するチラーユニットと、チラーユニットに接続され冷媒を流す配管系と、を備える。載置台は、配管系に接続され配管系を介して供給される冷媒を流す冷却台と、冷却台の上に設けられた静電チャックと、を備える。冷却台は、第１の領域、第２の領域、および、第３の領域と、配管系に接続され冷媒を流す流路群とを備え、第１の領域、第２の領域、および、第３の領域は、静電チャックの表面に沿って配置され、第１の領域は、静電チャックの上から見て、冷却台の中央に配置されており、第２の領域は、静電チャックの上から見て、第１の領域を囲むように配置されており、第３の領域は、静電チャックの上から見て、第１の領域および第２の領域を囲むように配置されており、流路群は、第１の流路、第２の流路、および、第３の流路を備え、第１の流路は、第１の領域に配置され、第２の流路は、第２の領域に配置され、第３の流路は、第３の領域に配置され、配管系は、第１のバルブ群と第２のバルブ群とを備え、流路群において、第１の流路と第２の流路との間、および、第２の流路と第３の流路との間の何れの間も第１のバルブ群を介して接続され、チラーユニットと流路群とは、第２のバルブ群を介して接続されている。

上記処理装置において、被加工物が載置される載置台の冷却台には、冷却台の第１〜第３の領域のそれぞれに冷媒を流す流路群の第１の流路〜第３の流路のそれぞれが設けられており、第１の流路と第２の流路との間、および、第２の流路と第３の流路との間が第１のバルブ群によって接続され、チラーユニットと冷却台に設けられた流路群とが第２のバルブ群を介して接続されている。従って、第１のバルブ群の開閉状態と、第２のバルブ群の開閉状態とを調整することによって、冷却台内を流れる冷媒の流路および圧力が、冷却台の第１の領域〜第３の領域ごとに調節可能となるので、冷却台に対する温調が詳細に行える。よって、プラズマの入熱の分布によらずに、冷却台の上に配置される被加工物の温度を略均一とすることが容易に実現され得る。

一実施形態において、第１のバルブ群は、第１のバルブと第２のバルブとを備え、第１の流路と第２の流路とは、第１のバルブを介して接続され、第２の流路と第３の流路とは、第２のバルブを介して接続されている構成であり得る。このように、第１の流路と第２の流路との接続、第２の流路と第３の流路との接続がそれぞれ別々のバルブを介してなされているので、当該各バルブの調節を別々に行って冷却台の第１の領域〜第３の領域のそれぞれに対する温調もそれぞれ別々に行えるので、より詳細な温調が可能となる。

一実施形態において、第１のバルブの開度、および、第２のバルブの開度は、可変である構成であり得る。このように、第１の流路と第２の流路との間に設けられた第１のバルブと、第２の流路と第３の流路との間に設けられた第２のバルブとは、何れも開度が可変なので、第１のバルブおよび第２のバルブの開度を調節することによって、冷却台の第１の領域〜第３の領域のそれぞれに対する温調がよりきめ細かに実現され得る。

一実施形態では、第２のバルブ群の開閉状態の切り替えに応じて、チラーユニットと流路群との間における冷媒の流路が切り替えられる構成であり得る。そして、更に一実施形態において、第２のバルブ群は、第３のバルブ、第４のバルブ、第５のバルブ、および、第６のバルブを備え、チラーユニットと第３の流路とは、第３のバルブを介して接続され、チラーユニットと第１の流路とは、第４のバルブを介して接続され、第３のバルブと第３の流路との間と、第４のバルブとチラーユニットとの間とは、第５のバルブを介して接続され、チラーユニットと第３のバルブとの間と、第４のバルブと第１の流路との間とは、第６のバルブを介して接続される構成であり得る。このように、第２のバルブ群が、第３のバルブ〜第６のバルブを備えるので、チラーユニットと流路群との間における冷媒の流路の変更が確実に可能となる。

一実施形態では、圧力調節装置と伝熱空間とを更に備え、伝熱空間は、静電チャックと冷却台との間に設けられ、静電チャックに沿って延在し、圧力調節装置は、伝熱空間に接続され、伝熱空間内の圧力を調節することができる。従って、静電チャックから伝導され得る冷却台に対する熱量が、伝熱空間内の圧力の調節によって、調節され得る。従って、抜熱の速さ（量と時間）が詳細に調節され得る。

一実施形態では、伝熱空間は、複数の領域に気密に分離され、圧力調節装置は、複数の領域のそれぞれに接続され、複数の領域のそれぞれの内部の圧力を調節することができる。従って、伝熱空間内の圧力が、伝熱空間の領域ごとに調節され得るので、抜熱の速さ（量と時間）が、伝熱空間の領域ごとに詳細に調節され得る。

以上説明したように、入熱量の分布の変化に対応した温調を可能とする技術が提供される。

図１は、一実施形態に係る処理装置を概略的に示す図である。 図２は、一実施形態に係る処理装置の配管系の構成を模式的に示す図である。 図３は、一実施形態に係る処理装置において、チラーユニットから冷却台内の複数の流路に対する冷媒の一の供給順序を説明するための図である。 図４は、一実施形態に係る処理装置において、チラーユニットから冷却台内の複数の流路に対する冷媒の他の供給順序を説明するための図である。 図５は、一実施形態に係る処理装置において、入熱量と温調の温度との関係を示す図である。 図６は、一実施形態に係る処理装置において、入熱量と温調の温度との関係を示す図である。 図７は、一実施形態に係る処理装置の他の例を概略的に示す図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１および図２を参照して、一実施形態に係る処理装置の構成を説明する。図１は、一実施形態に係る処理装置を概略的に示す図である。図２は、一実施形態に係る処理装置の配管系の構成を模式的に示す図である。図１および図２に示す処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置である。処理装置１０は、被加工物（被加工物Ｗという場合がある）を処理する処理装置である。処理装置１０は、チャンバ本体１２、載置台１４、上部電極１６、配管２４、ガスソース２６、流量制御器２８、バルブ３０、排気装置３２、高周波電源４２、高周波電源４４、整合器４６、整合器４８、直流電源６０、ヒータ電源６２、フィルタ６４、制御部ＭＣＵ、配管系ＰＳ、チラーユニットＴＵを備える。チャンバ本体１２は、開口１２ｐ、支持部材１８、天板２０、ガス吐出孔２０ａ、支持体２２、連通孔２２ａ、ガス拡散室２２ｂ、ポート２２ｃ、ゲートバルブＧＶを備える。載置台１４は、冷却台３４、静電チャック３６、支持部材３８、給電体４０、吸着用電極５４、ヒータ５６、フォーカスリング８４、絶縁性部材８６を備える。冷却台３４は、流路群３５を備え、流路群３５は、流路３５ＦＣ（第１の流路）、流路３５ＦＭ（第２の流路）、流路３５ＦＥ（第３の流路）を備える。

配管系ＰＳは、検出器Ｄ１、検出器Ｄ２、バルブ群ＶＶＡ（第１のバルブ群）、バルブ群ＶＶＢ（第２のバルブ群）を備える。バルブ群ＶＶＡは、バルブＶＡ１（第１のバルブ）、バルブＶＡ２（第２のバルブ）を備える。バルブ群ＶＶＢは、バルブＶＢ１（第３のバルブ）、バルブＶＢ２（第４のバルブ）、バルブＶＢ３（第５のバルブ）、バルブＶＢ４（第６のバルブ）を備える。

配管系ＰＳは、更に、流路ＦＬ１、流路ＦＬ２、流路ＦＬ３、流路ＦＬ４、流路ＦＬ５、流路ＦＬ６を備える。流路ＦＬ１は、流路ＦＬ１１、流路ＦＬ１２を備える。流路ＦＬ２は、流路ＦＬ２１、流路ＦＬ２２を備える。流路ＦＬ３は、流路ＦＬ３１、流路ＦＬ３２を備える。流路ＦＬ４は、流路ＦＬ４１、流路ＦＬ４２を備える。

チャンバ本体１２は、略円筒形状を有しており、被加工物Ｗを処理するチャンバ本体１２の内部空間として処理空間Ｓを提供している。チャンバ本体１２は、例えば、アルミニウムから構成されている。チャンバ本体１２の内部空間側の表面には、アルマイト膜、および／または、酸化イットリウムといった耐プラズマ性を有するセラミックス製の皮膜が形成されている。チャンバ本体１２は、電気的に接地されている。チャンバ本体１２の側壁には、被加工物Ｗを処理空間Ｓに搬入し、また、処理空間Ｓから搬出するための開口１２ｐが形成されている。開口１２ｐは、ゲートバルブＧＶによって開閉することが可能となっている。被加工物Ｗは、ウエハのように円盤形状を有している。

載置台１４は、被加工物Ｗを載置する構造を有しており、チャンバ本体１２の内部に設けられている。載置台１４は、被加工物Ｗを処理空間Ｓ内で支持するよう構成されている。載置台１４は、被加工物Ｗを吸着する機能、被加工物Ｗの温度を調節する機能、および、静電チャック３６を搭載する冷却台３４に高周波を伝送する構造を有している。載置台１４の詳細については、後述する。

上部電極１６は、チャンバ本体１２の上部開口内に配置されており、後述する載置台１４の下部電極と略平行に配置されている。上部電極１６とチャンバ本体１２との間には、絶縁性の支持部材１８が介在している。

天板２０は、略円盤状形状を有している。天板２０は、導電性を有し得る。天板２０は、例えば、シリコン、または、アルミニウムから形成されており、天板２０の表面には、耐プラズマ性のセラミックス皮膜が形成されている。天板２０には、多数のガス吐出孔２０ａが形成されている。ガス吐出孔２０ａは、略鉛直方向（天板２０から載置台１４に向かう向き）に延びている。

支持体２２は、天板２０を着脱自在に支持している。支持体２２は、例えば、アルミニウムから形成されている。支持体２２には、ガス拡散室２２ｂが形成されている。ガス拡散室２２ｂからは、ガス吐出孔２０ａにそれぞれ連通する多数の連通孔２２ａが延びている。ガス拡散室２２ｂには、ポート２２ｃを介して配管２４が接続されている。配管２４には、ガスソース２６が接続されている。配管２４の途中には、マスフローコントローラといった流量制御器２８およびバルブ３０が設けられている。ガスソース２６、流量制御器２８、および、バルブ３０は、一実施形態においてガス供給部を構成している。

排気装置３２は、ターボ分子ポンプ、ドライポンプといった一以上のポンプ、および、圧力調節弁を含んでいる。排気装置３２は、チャンバ本体１２に形成された排気口に接続されている。

処理装置１０の使用時には、被加工物Ｗが、載置台１４上に載置されて、載置台１４によって保持される。ガスソース２６からの処理ガスがチャンバ本体１２内に供給され、排気装置３２が作動されて、チャンバ本体１２内の空間の圧力が減圧される。上部電極１６と載置台１４の下部電極の間に高周波電界が形成される。これにより、処理ガスが解離し、処理ガス中の分子および／または原子の活性種によって被加工物Ｗが処理される。このような処理において、処理装置１０の各部は、制御部ＭＣＵにより制御される。

載置台１４は、冷却台３４および静電チャック３６を有している。静電チャック３６は、冷却台３４の上に設けられている。冷却台３４は、チャンバ本体１２の底部から上方に延びる支持部材３８によって支持されている。支持部材３８は、絶縁性の部材であり、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）から形成されている。支持部材３８は、略円筒形状を有している。

給電体４０は、冷却台３４に接続されている。給電体４０は、例えば給電棒であり、冷却台３４の下面に接続されている。給電体４０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。給電体４０は、チャンバ本体１２の外部に設けられた高周波電源４２および高周波電源４４に電気的に接続されている。高周波電源４２は、プラズマ生成用の第１の高周波を発生する電源である。第１の高周波の周波数は、例えば、４０[ＭＨｚ]の程度である。高周波電源４４は、イオン引き込み用の第２の高周波を発生する電源である。第２の高周波の周波数は、例えば、１３．５６[ＭＨｚ]の程度である。

高周波電源４２は、整合器４６を介して給電体４０に接続されている。整合器４６は、高周波電源４２の負荷側のインピーダンスを高周波電源４２の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を有している。高周波電源４４は、整合器４８を介して給電体４０に接続されている。整合器４８は、高周波電源４４の負荷側のインピーダンスを高周波電源４４の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を有している。

冷却台３４は、導電性を有する金属、例えば、アルミニウムから形成されている。冷却台３４は、略円盤形状を有している。冷却台３４は、領域ＲＣ（第１の領域）、領域ＲＭ（第２の領域）、領域ＲＥ（第３の領域）を備える。領域ＲＣ、領域ＲＭ、領域ＲＥは、冷却台３４の上に設けられた静電チャック３６の表面に沿って配置されている。領域ＲＣは、静電チャック３６の当該表面の上から見て、平面視で、冷却台３４の中央に配置されている。領域ＲＭは、静電チャック３６の当該表面の上から見て、平面視で、領域ＲＣを囲むように配置されている。領域ＲＥは、静電チャック３６の当該表面の上から見て、平面視で、領域ＲＣおよび領域ＲＭを囲むように配置されている。領域ＲＭは、領域ＲＣと領域ＲＥとの間に配置されている。静電チャック３６の当該表面の中央を含む領域は、冷却台３４の領域ＲＣ上に配置され、静電チャック３６の当該表面のうち静電チャック３６の中央を含む領域と静電チャック３６の外縁を含む領域との間の領域は、領域ＲＭ上に配置され、静電チャック３６の当該表面のうち静電チャック３６の外縁を含む領域は、領域ＲＥ上に配置される。

冷却台３４は、配管系ＰＳに接続され配管系ＰＳを介して供給される冷媒（チラーユニットＴＵから出力される冷媒）を流す。冷却台３４には、冷媒用の流路群３５が形成されている。流路群３５は、配管系ＰＳに接続されており、チラーユニットＴＵからの冷媒を流す。流路３５ＦＣ、流路３５ＦＭ、流路３５ＦＥは、静電チャック３６の表面に沿って配置されている。流路３５ＦＣは、領域ＲＣに配置されている。流路３５ＦＭは、領域ＲＭに配置されている。流路３５ＦＥは、領域ＲＥに配置されている。流路３５ＦＣは、静電チャック３６の表面の上から見て、平面視で、冷却台３４の中央に配置されている。流路３５ＦＭは、静電チャック３６の当該表面の上から見て、平面視で、流路３５ＦＣを囲むように配置されている。流路３５ＦＥは、静電チャック３６の当該表面の上から見て、平面視で、流路３５ＦＭおよび流路３５ＦＣを囲むように配置されている。静電チャック３６の表面の中央を含む領域は、流路３５ＦＣ上に配置され、静電チャック３６の当該表面のうち静電チャック３６の中央を含む領域と静電チャック３６の外縁を含む領域との間の領域は、流路３５ＦＭ上に配置され、静電チャック３６の当該表面のうち静電チャック３６の外縁を含む領域は、流路３５ＦＥ上に配置される。

流路群３５には、チラーユニットＴＵから冷媒が供給される。チラーユニットＴＵは、冷媒を出力する。流路群３５に供給される冷媒は、一実施形態では、その気化によって吸熱し、冷却を行う冷媒である。この冷媒は、例えば、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒であり得る。

静電チャック３６は、冷却台３４の上に設けられている。冷却台３４は、下部電極を構成している。冷却台３４は、導電性を有している。冷却台３４は、例えば、窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素に導電性を付与したセラミックス製であることができ、または、金属（例えば、チタン）製であることができる。

静電チャック３６は、冷却台３４上に設けられている。静電チャック３６は、静電チャック３６と冷却台３４との間に介在させた金属を用いた金属接合により、冷却台３４に結合されている。静電チャック３６は、略円盤形状を有しており、酸化アルミニウム（アルミナ）等のセラミックスから形成されている。

静電チャック３６は、吸着用電極５４を内蔵している。吸着用電極５４は電極膜であり、吸着用電極５４には、直流電源６０が電気的に接続されている。直流電源６０からの直流電圧が吸着用電極５４に与えられると、静電チャック３６はクーロン力といった静電力を発生し、当該静電力によって被加工物Ｗを保持する。静電チャック３６は、ヒータ５６を更に内蔵している。ヒータ５６は、静電チャックに設けられている。ヒータ５６は、ヒータ電源６２に接続されている。一実施形態では、ヒータ５６とヒータ電源６２の間には、ヒータ電源６２への高周波の侵入を防止するために、フィルタ６４が設けられている。

フォーカスリング８４は、静電チャック３６を囲むように設けられている。フォーカスリング８４は、静電チャック３６の表面（被加工物Ｗの表面）に沿って、延在している。

載置台１４の冷却台３４等は、外周側において一以上の絶縁性部材８６によって覆われている。一以上の絶縁性部材８６は、例えば、酸化アルミニウムまたは石英から形成されている。

制御部ＭＣＵは、処理装置１０の各部を制御するよう、構成されている。例えば、制御部ＭＣＵは、プロセッサ、および、メモリといった記憶装置を備えるコンピュータ装置であり得る。制御部ＭＣＵは、記憶装置に記憶されたプログラムおよびレシピに従って動作することにより、処理装置１０の各部を制御することができる。

以下、処理装置１０に採用され得る配管系ＰＳについて詳細に説明する。図２は、一実施形態に係る配管系の構成を示す図である。図２に示す配管系ＰＳは、複数のバルブ（バルブ群ＶＶＡのバルブＶＡ１、バルブＶＡ２と、バルブ群ＶＶＢのバルブＶＢ１、バルブＶＢ２、バルブＶＢ３、バルブＶＢ４）を備える。配管系ＰＳは、チラーユニットＴＵに接続されて、チラーユニットＴＵから出力される冷媒を流す。配管系ＰＳでは、流路３５ＦＣ、流路３５ＦＭ、流路３５ＦＥの各々にチラーユニットＴＵが接続されている。チラーユニットＴＵから、流路３５ＦＣ、流路３５ＦＭ、流路３５ＦＥの各々に冷媒が供給される。バルブ群ＶＶＢの開閉状態の切り替えに応じて、チラーユニットＴＵと流路群３５との間における冷媒の流路が切り替えられる。配管系ＰＳは、上記の複数のバルブの開閉を制御部ＭＣＵが制御することによって、流路３５ＦＣ、流路３５ＦＭ、流路３５ＦＥに対する冷媒の供給順序を変更できるように構成されている。具体的には、配管系ＰＳでは、制御部ＭＣＵの制御のもとで、流路３５ＦＣ、流路３５ＦＭ、流路３５ＦＥの各々にチラーユニットＴＵからの冷媒を供給する順序として、後述する二つの供給モード（第１の供給モード、第２の供給モード）が実現され得る。

流路群３５において、流路３５ＦＣと流路３５ＦＭとの間、および、流路３５ＦＭと流路３５ＦＣとの間は、何れもバルブ群ＶＶＡを介して接続されている。流路３５ＦＣと流路３５ＦＭとは、バルブＶＡ１を介して接続されている。流路３５ＦＭと流路３５ＦＥとは、バルブＶＡ２を介して接続されている。流路３５ＦＣと流路３５ＦＭとは、流路ＦＬ１を介して接続されている。流路ＦＬ１にはバルブＶＡ１が設けられている。流路３５ＦＣとバルブＶＡ１とは、流路ＦＬ１１を介して接続されている。バルブＶＡ１と流路３５ＦＭとは、流路ＦＬ１２を介して接続されている。流路３５ＦＭと流路３５ＦＥとは、流路ＦＬ２を介して接続されている。流路ＦＬ２にはバルブＶＡ２が設けられている。流路３５ＦＭとバルブＶＡ２とは、流路ＦＬ２１を介して接続されている。バルブＶＡ２と流路３５ＦＥとは、流路ＦＬ２２を介して接続されている。

バルブＶＡ１の開度、および、バルブＶＡ２の開度は、可変であり得る。バルブＶＡ１、バルブＶＡ２は、例えば、ストレートタイプの金属製ダイヤフラムを有し空気圧によって開度の調節が可能なバルブであり得る。バルブＶＡ１、バルブＶＡ２にこの種のバルブが用いられることによって、圧損を低減し得る。

バルブＶＡ１には、検出器Ｄ１が設けられている。検出器Ｄ１は、バルブＶＡ１の二つの端部のうち何れか一の端部（流路ＦＬ１１に接続されている端部、流路ＦＬ１２に接続されている端部の何れか一方）に配置され得る。検出器Ｄ１は、バルブＶＡ１を通過する冷媒の圧力または温度を検出し、検出結果を制御部ＭＣＵに送信する。バルブＶＡ２には、検出器Ｄ２が設けられている。検出器Ｄ２は、バルブＶＡ２の二つの端部のうち何れか一の端部（流路ＦＬ２１に接続されている端部、流路ＦＬ２２に接続されている端部の何れか一方）に配置され得る。検出器Ｄ２は、バルブＶＡ２を通過する冷媒の圧力または温度を検出し、検出結果を制御部ＭＣＵに送信する。

配管系ＰＳにおいて、チラーユニットＴＵと流路３５ＦＥとは、バルブＶＢ１を介して接続されている。配管系ＰＳにおいて、チラーユニットＴＵと流路３５ＦＣとは、バルブＶＢ２を介して接続されている。配管系ＰＳにおいて、バルブＶＢ１と流路３５ＦＥとの間と、バルブＶＢ２とチラーユニットＴＵとの間とは、バルブＶＢ３を介して接続されている。配管系ＰＳにおいて、チラーユニットＴＵとバルブＶＢ１との間と、バルブＶＢ２と流路３５ＦＣとの間とは、バルブＶＢ４を介して接続されている。

より具体的には、チラーユニットＴＵと流路群３５とは、バルブ群ＶＶＢを介して接続されている。チラーユニットＴＵと流路３５ＦＥとは、流路ＦＬ３を介して接続されている。流路ＦＬ３にはバルブＶＢ１が設けられている。チラーユニットＴＵとバルブＶＢ１とは、流路ＦＬ３１を介して接続されている。バルブＶＢ１と流路３５ＦＥとは、流路ＦＬ３２を介して接続されている。チラーユニットＴＵと流路３５ＦＣとは、流路ＦＬ４を介して接続されている。流路ＦＬ４にはバルブＶＢ２が設けられている。チラーユニットＴＵとバルブＶＢ２とは、流路ＦＬ４１を介して接続されている。バルブＶＢ２と流路群３５Ｃとは、流路ＦＬ４２を介して接続されている。流路ＦＬ３２と、流路ＦＬ４１とは、流路ＦＬ５を介して接続されている。流路ＦＬ５にはバルブＶＢ３が設けられている。流路ＦＬ３１と、流路ＦＬ４２とは、流路ＦＬ６を介して接続されている。流路ＦＬ６にはバルブＶＢ４が設けられている。

図３および図５を参照して、第１の供給モードについて説明する。図３は、一実施形態に係る処理装置において、チラーユニットから冷却台内の複数の流路に対する冷媒の一の供給順序を説明するための図である。図５は、一実施形態に係る処理装置において、入熱量と温調の温度との関係を示す図である。図５の横軸は、冷却台３４内の位置（領域ＲＣ、領域ＲＭ、領域ＲＥ）を示しており、図５の二つの縦軸のそれぞれは、入熱量、温調の温度のそれぞれを示している。第１の供給モードでは、バルブＶＢ３、バルブＶＢ４は閉じられ（図３においてバルブＶＢ３およびバルブＶＢ４は黒塗りされている）、且つ、バルブＶＡ１、バルブＶＡ２、バルブＶＢ１、バルブＶＢ２は開かれている状態である。バルブＶＡ１、バルブＶＡ２の開度（０％（完全に閉じられている状態）〜１００％（全開の状態））は、制御部ＭＣＵによって（または、手動によって）調節可能である。バルブＶＡ１、バルブＶＡ２の開度を調節することによって、流路３５ＦＭにおける冷媒の圧力、流路３５ＦＣにおける冷媒の圧力のそれぞれを詳細に調節することができるので、冷媒による温調の温度の分布を詳細に調節できる。

第１の供給モードにおいて、チラーユニットＴＵから出力される冷媒は、バルブＶＢ１を介して流路３５ＦＥに至り、さらに流路３５ＦＥからバルブＶＡ２を介して流路３５ＦＭに至り、さらに流路３５ＦＭからバルブＶＡ１を介して流路３５ＦＣに至り、さらに流路３５ＦＣからバルブＶＢ２を介してチラーユニットＴＵに至る。すなわち、チラーユニットＴＵから出力される冷媒は、流路３５ＦＥ、流路３５ＦＭ、流路３５ＦＣの順に流れる。配管系ＰＳの冷媒の流路内において、冷媒の圧力（気化（温調）温度）は、冷媒の上流側の圧力のほうが冷媒の下流側の圧力よりも大きく、冷媒の圧力が大きいほど、高温の温調となる。第１の供給モードでは、流路３５ＦＥ、流路３５ＦＭ、流路３５ＦＣの順に冷媒の圧力が大きいので、流路３５ＦＥ（領域ＲＥ）、流路３５ＦＭ（領域ＲＭ）、流路３５ＦＣ（領域ＲＣ）の順に温調の温度が高い。したがって、冷却台３４に対するプラズマの入熱量の分布が、図５のグラフＧＲＡ１に示すように、領域ＲＣ、領域ＲＭ、領域ＲＥの順に多い場合には、第１の供給モードが実行されることによって、図５のグラフＧＲＡ２に示すように、冷媒による冷却台３４に対する温調の温度の分布がプラズマの入熱量の分布の逆の分布となる得るので、領域ＲＣ上にある被加工物Ｗの領域の温度、領域ＲＭ上にある被加工物Ｗの領域の温度、領域ＲＥ上にある被加工物Ｗの領域の温度は、プラズマの入熱量の分布にかかわらずに、略同様となり得る。

図４および図６を参照して、第２の供給モードについて説明する。図４は、一実施形態に係る処理装置において、チラーユニットから冷却台内の複数の流路に対する冷媒の他の供給順序を説明するための図である。図６は、一実施形態に係る処理装置において、入熱量と温調の温度との関係を示す図である。図６の横軸は、冷却台３４内の位置（領域ＲＣ、領域ＲＭ、領域ＲＥ）を示しており、図６の二つの縦軸のそれぞれは、入熱量、温調の温度のそれぞれを示している。第２の供給モードでは、バルブＶＢ１、バルブＶＢ２は閉じられ（図４においてバルブＶＢ１およびバルブＶＢ２は黒塗りされている）、且つ、バルブＶＡ１、バルブＶＡ２、バルブＶＢ３、バルブＶＢ４は開かれている状態である。バルブＶＡ１、バルブＶＡ２の開度（０％（完全に閉じられている状態）〜１００％（全開の状態））は、制御部ＭＣＵによって（または、手動によって）調節可能である。バルブＶＡ１、バルブＶＡ２の開度を調節することによって、流路３５ＦＭにおける冷媒の圧力、流路３５ＦＥにおける冷媒の圧力のそれぞれを詳細に調節することができるので、冷媒による温調の温度の分布を詳細に調節できる。

第２の供給モードにおいて、チラーユニットＴＵから出力される冷媒は、バルブＶＢ４を介して流路３５ＦＣに至り、さらに流路３５ＦＣからバルブＶＡ１を介して流路３５ＦＭに至り、さらに流路３５ＦＭからバルブＶＡ２を介して流路３５ＦＥに至り、さらに流路３５ＦＥからバルブＶＢ３を介してチラーユニットＴＵに至る。すなわち、チラーユニットＴＵから出力される冷媒は、流路３５ＦＣ、流路３５ＦＭ、流路３５ＦＥの順に流れる。配管系ＰＳの冷媒の流路内において、冷媒の圧力（気化（温調）温度）は、冷媒の上流側の圧力のほうが冷媒の下流側の圧力よりも大きく、冷媒の圧力が大きいほど、高温の温調となる。第２の供給モードでは、流路３５ＦＣ、流路３５ＦＭ、流路３５ＦＥの順に冷媒の圧力が大きいので、流路３５ＦＣ（領域ＲＣ）、流路３５ＦＭ（領域ＲＭ）、流路３５ＦＥ（領域ＲＥ）の順に温調の温度が高い。したがって、冷却台３４に対するプラズマの入熱量の分布が、図６のグラフＧＲＢ１に示すように、領域ＲＥ、領域ＲＭ、領域ＲＣの順に多い場合には、第２の供給モードが実行されることによって、図６のグラフＧＲＢ２に示すように、冷媒による冷却台３４に対する温調の温度の分布がプラズマの入熱量の分布の逆の分布となる得るので、領域ＲＥ上にある被加工物Ｗの領域の温度、領域ＲＭ上にある被加工物Ｗの領域の温度、領域ＲＣ上にある被加工物Ｗの領域の温度は、プラズマの入熱量の分布にかかわらずに、略同様となり得る。

以上説明したように、上記した第１の供給モードおよび第２の供給モードを用い、さらに、バルブＶＡ１およびバルブＶＡ２のそれぞれの開度を詳細に調整することによって、被加工物Ｗに対する入熱量の分布および当該分布の変化によらずに、被加工物Ｗの温度を略均一にし得る。

一実施形態の処理装置１０において、被加工物Ｗが載置される載置台１４の冷却台３４には、冷却台３４の領域ＲＣ、領域ＲＭ、領域ＲＥのそれぞれに冷媒を流す流路群の流路３５ＦＣ、流路３５ＦＭ、流路３５ＦＥのそれぞれが設けられており、流路３５ＦＣと流路３５ＦＭとの間、および、流路３５ＦＭと流路３５ＦＥとの間がバルブ群ＶＶＡによって接続され、チラーユニットＴＵと冷却台３４に設けられた流路群３５とがバルブ群ＶＶＢを介して接続されている。従って、バルブ群ＶＶＡの開閉状態と、バルブ群ＶＶＢの開閉状態とを調整することによって、冷却台３４内を流れる冷媒の流路および圧力が、冷却台３４の領域ＲＣ、領域ＲＭ、領域ＲＥごとに調節可能となるので、冷却台３４に対する温調が詳細に行える。よって、プラズマの入熱の分布によらずに、冷却台３４の上に配置される被加工物Ｗの温度を略均一とすることが容易に実現され得る。

さらに、流路３５ＦＣと流路３５ＦＭとの接続、流路３５ＦＭと流路３５ＦＥとの接続がそれぞれ別々のバルブのバルブＶＡ１、バルブＶＡ２を介してなされているので、当該各バルブの調節を別々に行って冷却台３４の領域ＲＣ、領域ＲＭ、領域ＲＥのそれぞれに対する温調もそれぞれ別々に行えるので、より詳細な温調が可能となる。

さらに、流路３５ＦＣと流路３５ＦＭとの間に設けられたバルブＶＡ１と、流路３５ＦＭと流路３５ＦＥとの間に設けられたバルブＶＡ２とは、何れも開度が可変なので、バルブＶＡ１およびバルブＶＡ２の開度を調節することによって、冷却台３４の領域ＲＣ、領域ＲＭ、領域ＲＥのそれぞれに対する温調がよりきめ細かに実現され得る。

さらに、バルブ群ＶＶＢが、バルブＶＢ１〜ＶＢ４を備えるので、チラーユニットＴＵと流路群３５との間における冷媒の流路の変更が確実に可能となる。

以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。従って、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

例えば、図７に示すように、一実施形態に係る処理装置１０では、冷却台３４と静電チャック３６との間に伝熱空間ＴＬが設けられた構成も可能である。図７は、一実施形態に係る処理装置１０の他の例を概略的に示す図である。図７に示す処理装置１０は、伝熱空間ＴＬと、圧力調節装置ＧＵと、複数の弾性部材ＬＮＧとを更に備える。伝熱空間ＴＬは、静電チャック３６と冷却台３４との間に設けられ、静電チャック３６に沿って延在する。

更に、図７に示す処理装置１０は複数の弾性部材ＬＮＧを更に備え、図７に示す処理装置１０の伝熱空間ＴＬは、複数の弾性部材ＬＮＧによって、複数の領域ＤＳに気密に分離される。伝熱空間ＴＬ内において、複数の領域ＤＳのそれぞれは、複数の弾性部材ＬＮＧによって画定される。弾性部材ＬＮＧは、Ｏリングである。伝熱空間ＴＬ内における領域ＤＳの数や形状は、種々の条件等に応じて自在に設けられ得る。圧力調節装置ＧＵは、複数の領域ＤＳのそれぞれに接続され、複数の領域ＤＳのそれぞれに対するガスの供給・吸引によって、複数の領域ＤＳ内のそれぞれの圧力を調節する。

伝熱空間ＴＬ内（具体的には、複数の領域ＤＳ内のそれぞれ）における断熱性能は、圧力が低いほど、高い。従って、冷却台３４上の被加工物Ｗに対する急激な抜熱を行う場合には、伝熱空間ＴＬ内（具体的には、複数の領域ＤＳ内のそれぞれ）の圧力を比較的に高くして断熱性能を下げ、冷却台３４上の被加工物Ｗの温度をプラズマ入熱によって上昇させる場合には、伝熱空間ＴＬ内（具体的には、複数の領域ＤＳ内のそれぞれ）の圧力を比較的に低くして断熱性能を上げる。

このように、図７に示す処理装置１０の場合、静電チャック３６から伝導され得る冷却台３４に対する熱量が、伝熱空間ＴＬ内の圧力の調節によって調節され得る。従って、抜熱の速さ（量と時間）が詳細に調節され得る。さらに、伝熱空間ＴＬ内の圧力が、伝熱空間ＴＬの領域ＤＳごとに調節され得るので、抜熱の速さ（量と時間）が、伝熱空間ＴＬの領域ＤＳごとに詳細に調節され得る。

１０…処理装置、１２…チャンバ本体、１２ｐ…開口、１４…載置台、１６…上部電極、１８…支持部材、２０…天板、２０ａ…ガス吐出孔、２２…支持体、２２ａ…連通孔、２２ｂ…ガス拡散室、２２ｃ…ポート、２４…配管、２６…ガスソース、２８…流量制御器、３０…バルブ、３２…排気装置、３４…冷却台、３５…流路群、３５ＦＣ…流路、３５ＦＥ…流路、３５ＦＭ…流路、３６…静電チャック、３８…支持部材、４０…給電体、４２…高周波電源、４４…高周波電源、４６…整合器、４８…整合器、５４…吸着用電極、５６…ヒータ、６０…直流電源、６２…ヒータ電源、６４…フィルタ、８４…フォーカスリング、８６…絶縁性部材、Ｄ１…検出器、Ｄ２…検出器、ＤＳ…領域、ＦＬ１…流路、ＦＬ１１…流路、ＦＬ１２…流路、ＦＬ２…流路、ＦＬ２１…流路、ＦＬ２２…流路、ＦＬ３…流路、ＦＬ３１…流路、ＦＬ３２…流路、ＦＬ４…流路、ＦＬ４１…流路、ＦＬ４２…流路、ＦＬ５…流路、ＦＬ６…流路、ＧＲＡ１…グラフ、ＧＲＡ２…グラフ、ＧＲＢ１…グラフ、ＧＲＢ２…グラフ、ＧＵ…圧力調節装置、ＧＶ…ゲートバルブ、ＬＮＧ…弾性部材、ＭＣＵ…制御部、ＰＳ…配管系、ＲＣ…領域、ＲＥ…領域、ＲＭ…領域、Ｓ…処理空間、ＴＬ…伝熱空間、ＴＵ…チラーユニット、ＶＡ１…バルブ、ＶＡ２…バルブ、ＶＢ１…バルブ、ＶＢ２…バルブ、ＶＢ３…バルブ、ＶＢ４…バルブ、ＶＶＡ…バルブ群、ＶＶＢ…バルブ群、Ｗ…被加工物。

Claims (7)

1. 被加工物の処理装置であって、
   チャンバ本体と、
   前記チャンバ本体の内部に設けられ前記被加工物を載置する載置台と、
   冷媒を出力するチラーユニットと、
   前記チラーユニットに接続され前記冷媒を流す配管系と、
   を備え、
   前記載置台は、
   前記配管系に接続され該配管系を介して供給される前記冷媒を流す冷却台と、
   前記冷却台の上に設けられた静電チャックと、
   を備え、
   前記冷却台は、第１の領域、第２の領域、および、第３の領域と、前記配管系に接続され前記冷媒を流す流路群とを備え、
   前記第１の領域、前記第２の領域、および、前記第３の領域は、前記静電チャックの表面に沿って配置され、
   前記第１の領域は、前記静電チャックの上から見て、前記冷却台の中央に配置されており、
   前記第２の領域は、前記静電チャックの上から見て、前記第１の領域を囲むように配置されており、
   前記第３の領域は、前記静電チャックの上から見て、前記第１の領域および前記第２の領域を囲むように配置されており、
   前記流路群は、第１の流路、第２の流路、および、第３の流路を備え、
   前記第１の流路は、前記第１の領域に配置され、
   前記第２の流路は、前記第２の領域に配置され、
   前記第３の流路は、前記第３の領域に配置され、
   前記配管系は、第１のバルブ群と第２のバルブ群とを備え、
   前記流路群において、前記第１の流路と前記第２の流路との間、および、該第２の流路と前記第３の流路との間の何れの間も前記第１のバルブ群を介して接続され、
   前記チラーユニットと前記流路群とは、前記第２のバルブ群を介して接続されている、
   処理装置。
2. 前記第１のバルブ群は、第１のバルブと第２のバルブとを備え、
   前記第１の流路と前記第２の流路とは、前記第１のバルブを介して接続され、
   前記第２の流路と前記第３の流路とは、前記第２のバルブを介して接続されている、
   請求項１に記載の処理装置。
3. 前記第１のバルブの開度、および、前記第２のバルブの開度は、可変である、
   請求項２に記載の処理装置。
4. 前記第２のバルブ群の開閉状態の切り替えに応じて、前記チラーユニットと前記流路群との間における冷媒の流路が切り替えられる、
   請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の処理装置。
5. 前記第２のバルブ群は、第３のバルブ、第４のバルブ、第５のバルブ、および、第６のバルブを備え、
   前記チラーユニットと前記第３の流路とは、前記第３のバルブを介して接続され、
   前記チラーユニットと前記第１の流路とは、前記第４のバルブを介して接続され、
   前記第３のバルブと前記第３の流路との間と、前記第４のバルブと前記チラーユニットとの間とは、前記第５のバルブを介して接続され、
   前記チラーユニットと前記第３のバルブとの間と、前記第４のバルブと前記第１の流路との間とは、前記第６のバルブを介して接続される、
   請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の処理装置。
6. 圧力調節装置と伝熱空間とを更に備え、
   前記伝熱空間は、前記静電チャックと前記冷却台との間に設けられ、前記静電チャックに沿って延在し、
   前記圧力調節装置は、前記伝熱空間に接続され、該伝熱空間内の圧力を調節する、
   請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の処理装置。
7. 前記伝熱空間は、複数の領域に気密に分離され、
   前記圧力調節装置は、前記複数の領域のそれぞれに接続され、該複数の領域のそれぞれの内部の圧力を調節する、
   請求項６に記載の処理装置。

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