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TWI440079B - Temperature control method and processing device of the temperature control device and the stage of the stage and the temperature control program of the stage - Google Patents

Temperature control method and processing device of the temperature control device and the stage of the stage and the temperature control program of the stage Download PDF

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Publication number
TWI440079B
TWI440079B TW095111616A TW95111616A TWI440079B TW I440079 B TWI440079 B TW I440079B TW 095111616 A TW095111616 A TW 095111616A TW 95111616 A TW95111616 A TW 95111616A TW I440079 B TWI440079 B TW I440079B
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TW
Taiwan
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refrigerant
temperature
temperature control
mounting table
stage
Prior art date
Application number
TW095111616A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200703489A (en
Inventor
岩崎征英
Original Assignee
東京威力科創股份有限公司
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Filing date
Publication date
Application filed by 東京威力科創股份有限公司 filed Critical 東京威力科創股份有限公司
Publication of TW200703489A publication Critical patent/TW200703489A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI440079B publication Critical patent/TWI440079B/zh

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    • H10P72/0431—
    • H10P72/0602—
    • H10P72/70—
    • H10P95/90—

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Description

載置台的溫度控制裝置及載置台的溫度控制方法及處理裝置及載置台溫度控制程式
本發明是關於控制載置被處理體的溫度的技術，尤其是關於將載置台上的溫度或溫度分布可作成各種選擇或可加以控制的載置台溫度控制方法及裝置，以及使用它的處理裝置。
例如，在使用電漿的半導體基板或液晶面板的微細加工中，被處理基板的溫度分布，基板上的電漿密度分布，及反應生成物的分布等的控制極重要。若未適當地進行控制此些分布，則無法確保基板表面的處理均勻性，而降低半導體元件或顯示元件的製造良率。
一般，在電漿處理裝置的室內載置被處理基板的載置台或支持台是具有：將高頻施加於電漿空間的高頻電極的功能，及以靜電吸附等保持基板的保持部的功能，及將基板以傳熱控制成所定溫度的熱板功能。有關於熱板功能，期望能適當地修正來自電漿或室壁的輻射熱的不均勻性所造成對於基板的入熱特性分布，或基板支持構造所造成的熱分布。
以往為了控制此種載置台的溫度，大都使用於載置台內部設置流著冷媒流路或通路，而將藉由冷卻裝置經調整溫度的冷媒循環供給於載置台內部的冷媒通路的方法。大體上，冷卻裝置是配置於與設有處理裝置的潔淨室不相同的使用室之故，因而連接冷卻裝置與室內的載置台的配管長度至少有數公尺以上，而超過10公尺者亦不稀奇。
最近，隨著電漿處理的加工微細化或多樣化，於載置台的溫度分布上成為被要求各種各樣的輪廓。尤其是，為了得到基板上的處理的面內均勻性的觀點上，幾乎均為要求在載置台的中心部與周邊部之間控制溫度的適當平衡的應用。作為用以因應此種要求的先前技術，眾如有於載置台的中心部與周邊部設置分別獨立的冷媒流路，藉由兩台冷卻裝置分別個別地調整溫度的冷媒循環供給於兩冷媒流路，而作成能分別個別地控制溫度載置台的中心部與周邊部的手法(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1：日本特開平06－37056號公報
然而，如上述的以往技術，不但有兩台冷卻裝置所需要所造成的成本或空間效率上的不利處，還有控制溫度的應答性不好的問題。亦即，因冷卻裝置本體的熱容量極大，因此很難急速地變更冷媒溫度，還有一直到載置台的配管(流路)如上述地相當長之故，因而無法實現高速昇降溫度。在最近的處理例如電漿蝕刻的領域上，被要求代替以往的多室方式而在單一室內連續加工被處理基板上的多層膜的方式。為了實現該單室方式，成為必須在被加工膜變更處短時間地變化基板溫度的技術，亦即必須作成載置台的高速昇降溫度的技術。
又，也考慮將加熱器或電熱元件等的發熱體內設於載置台來控制載置台上的溫度分布的方法。然而，該方法會導致增加運轉成本，或對高頻電極功能的影響，以及載置台內部構造的煩雜化者，而沒有實用性。
本發明是鑑於如上述的以往技術的問題點乃至課題而創作者，其目的是在於提供以較小規模且簡單構成將載置台的溫度或溫度分布作成多種多樣或高精度地控制，又可作成載置台的高速昇降溫度的高實用性的載置台溫度控制裝置、載置台溫度控制方法及載置台溫度控制程式。
本發明的其他目的，是在於提供經載置台的溫度控制而提高對於被處理體的處理均勻性或多樣性的處理裝置。
為了達成上述目的，本發明的載置台溫度控制裝置，屬於用以控制載置被處理體的載置台溫度的載置台溫度控制裝置，其特徵為具有：具有設置於上述載置台的各該個別入口及出口的第一及第二冷媒通路；為了將冷媒循環供給於上述第一及第二冷媒通路，具有：於上述第一冷媒流路的入口經由第一流路被連接的送出口，及於上述第二冷媒流路的出口經由第二流路被連接的反饋口，將反饋於上述反饋口的冷媒恢復成基準溫度而由上述送出口送出的冷媒循環器；在上述第一流路途中，將冷媒溫度從上述基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度的冷媒溫度控制部；具有：於上述第一冷媒通路出口經由第三流路被連接的第一埠，及於設置於比上述第一流路的上述冷媒溫度控制部還上游側的第一流路分岐點經由第四流路被連接的第二埠，及於上述第二冷媒通路入口經由第五流路被連接的第三埠，及於設置於上述第二流路的第二流路分岐點經由第六流路被連接的第四埠，在上述第一、第二、第三及第四埠之間可執行流路的導通．斷開及變更的流路轉換部；以及控制上述流路轉換部內的上述流路的導通．斷開或變更的流路控制部。
在上述構成中，組合著藉由冷媒循環器將被循環供給於第一及第二冷媒通路的冷媒溫度控制在基準溫度的功能，及藉由設在第一流路途中的冷媒溫度控制部將冷媒由基準溫度施以昇溫或降溫的功能，及藉由流路切換部轉換對於冷媒循環器的第一及第二冷媒通路的連接關係的功能，可將分別供給於第一及第二冷媒通路的冷媒溫度施以各種選擇，而可多樣且精細地控制載置台的溫度或溫度分布。又，冷媒循環器是一台就夠。
依照本發明的最佳形態，流路轉換部具有：被連接於上述第一埠與上述第三埠之間的第一開關閥，及被連接於上述第一埠與上述第四埠之間的第二開關閥，及被連接於上述第二埠與上述第三埠之間的第三開關閥，及被連接於上述第二埠與上述第四埠之間的第四開關閥；上述流路控制部控制上述第一、 第二、 第三及第四開關閥的導通．斷開。在該構成中，各開關閥之導通．斷開是獨立地進行也可以，或是和其他的開關閥相互補助進行亦可。作為一例，可將第1及第3之開關閥以常開閥構成，而將第2及第4之開關閥以常閉閥構成。或是流路轉換部具有：被連接於上述第一埠與上述第三及第四埠之間的第一方向轉換閥，及被連接於第二埠與第三及第四埠之間的第二方向轉換閥；流路控制部控制第一及第二方向轉換閥內的各該流路狀態的構成也可以。
又，依照最適當的一形態，冷媒溫度控制部具有：安裝於第一流路的線內加熱器；在比線內加熱器還下游側檢測第一流路內的冷媒溫度的溫度感測器；以及控制線內加熱器的發熱量成為使得藉由溫度感測器所檢測的冷媒溫度一致於設定溫度的溫度的溫度控制部。依照該構成，以省空間有效率地進行對於流在第一流路的冷媒的加熱或吸熱，而可充分地發揮急速昇降溫度。又，為了提高急速昇降溫度的效果，線內加熱器在接近於載置台的位置來加熱第一流路內的冷媒較理想。
又，依照最佳一形態，於第一配管的第一流路分岐點還下游側設有用以可變控制冷媒流量的流量控制閥。該流量控制閥，是例如手動操作式或機械操作式的可動節流閥。一般欲將對於流在配管的冷媒的加熱量或吸熱量保持在一定時，則流量與冷媒昇降溫度是在定性上具有反比例關係，愈縮小流量，則愈增大冷媒溫度的昇降溫度。藉由此，組合基於流量控制閥的冷媒流量控制及基於加熱部或吸熱部的加熱或吸熱控制，則可將冷媒溫度從基準溫度高速且正確地上昇或下降至所期望的設定值。
又，依照最適當的形態，上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，是對於上述載置台的中心配置成同心圓狀， 最理想是第一冷媒通路設在載置台的中心部領域；第二冷媒通路設在載置台的周邊部領域。又，作為最適當的一形態，冷媒循環器具有：用以循環冷媒的泵，及用以冷凍剛反饋之後的冷媒的冷凍部，及將冷凍後的冷媒加熱至所定基準溫度的加熱部。
本發明的第一載置台溫度控制方法，屬於藉由冷媒循環器將冷媒循環供給於設置在載置被處理體的載置台的第一及第二冷媒通路，並控制上述載置台的溫度的載置台溫度控制方法，其特徵為具有：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間並聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器以基準溫度所送出的冷媒中一部分由上述基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度之後，流進上述第一冷媒通路，並將剩餘之冷媒實質上仍以上述基準溫度流進上述第二冷媒通路而進行上述載置台的溫度控制的第一溫度控制模式。
依照該方法，使用一台冷媒循環器，則在第二冷媒通路可流著基準溫度的冷媒，而在第一冷媒通路可流著與基準溫度不相同的設定溫度，俾在載置台的溫度分布可帶來變化，而且，僅對於流在第一冷媒通路的份量的冷媒在剛實施之前施以加熱或冷卻就可以，因此加熱或冷卻效率高，也可施以急速昇溫或急速降溫。
依照本發明的一形態，又具有：在冷媒循環器的送出口與反饋口之間並聯地連接第一冷媒通路與第二冷媒通路，將由冷媒循環器所送出的冷媒中一部分實質上仍以基準溫度流進第一冷媒通路，並將剩餘之冷媒實質上仍以基準溫度流進第二冷媒通路而進行載置台的溫度控制的第二溫度控制模式；因應於被處理體的加工條件而在第一溫度控制模式與第二溫度控制模式之間進行轉換。
在上述第二溫度控制模式中，將來自冷媒循環器的冷媒仍以基準溫度都供給至第一及第二冷媒通路，而於載置台上可得到對應於基準溫度的大約平坦的溫度分布。在轉換模式中，可將載置台(或被處理體)的溫度或溫度分布比對應於第一溫度控制模式的第一穩定狀態與對應於第二溫度控制模式的第二穩定狀態之間急速昇溫或急速降溫以更短時間地移行。
又，依照最適當的一形態，又具有：在冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接第一冷媒通路與第二冷媒通路，將冷媒循環器所送出的冷媒中一部分由基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度以後依序流進第一及第二冷媒通路，並將剩餘之冷媒予以旁通而進行上述載置台的溫度控制的第三溫度控制模式；因應於被處理體的加工條件而在第一溫度控制模式與第二溫度控制模式及第三溫度控制模式之間進行轉換。
在上述第三溫度控制模式中，將與基準溫度不同的設定溫度的冷媒都供給至第一及第二冷媒通路，而於載置台上可得到對應於基準溫度的大約平坦的溫度分布。在轉換模式中，可將載置台(或被處理體)的溫度或溫度分布比對應於第一溫度控制模式的第一穩定狀態，及對應於第二溫度控制模式的第二穩定狀態，及對應於第三溫度控制模式的第三穩定狀態之間急速昇溫或急速降溫還以短時間地移行。尤其是，在轉換至第三溫度控制模式中，藉由旁通的作用，可高速且穩定地進行對於兩冷媒通路的冷媒供給流量的可變控制。
又，依照最適當的一形態，又具有：在冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接第一冷媒通路與第二冷媒通路，將由冷媒循環器所送出的冷媒全部由基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度之後依序流進第一及第二冷媒通路而進行載置台的溫度控制的第四溫度控制模式；因應於被處理體的加工條件而在第一溫度控制模式與第二溫度控制模式及第四溫度控制模式之間進行轉換。
在上述第四溫度控制模式中，將與基準溫度不同的設定溫度的冷媒都供給至第一及第二冷媒通路，而於載置台上可得到對應於基準溫度的大約平坦的溫度分布。在轉換模式中，可將載置台(或被處理體)的溫度或溫度分布比對應於第一溫度控制模式的第一穩定狀態，及對應於第二溫度控制模式的第二穩定狀態，及對應於第四溫度控制模式的第四穩定狀態之間急速昇溫或急速降溫還以短時間地移行。
又，依照最適當的一形態，又具有：在冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接第一冷媒通路與第二冷媒通路，將由冷媒循環器所送出的冷媒一部份實質上仍以基準溫度依序流進第一及第二冷媒通路，並將剩餘之冷媒予以旁通而進行載置台的溫度控制的第五溫度控制模式；因應於被處理體的加工條件而在第一溫度控制模式與第三溫度控制模式或是第四溫度控制模式及第五溫度控制模式之間進行轉換。
在上述第五溫度控制模式中，將來自冷媒循環器的冷媒仍以基準溫度都供給至第一及第二冷媒通路，而於載置台上可得到對應於基準溫度的大約平坦的溫度分布。又，藉由旁通的作用也可高速地可變控制冷媒的供給流量。在轉換模式中，可將載置台(或被處理體)的溫度或溫度分布比對應於第一溫度控制模式的第一穩定狀態，及對應於第三溫度控制模式的第三穩定狀態，及對應於第四溫度控制模式的第四穩定狀態，及對應於第五溫度控制模式的第五穩定狀態之間急速昇溫或急速降溫還以短時間地移行。
又，依照最適當的一形態，又具有：在冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接第一冷媒通路與第二冷媒通路，將由冷媒循環器所送出的冷媒全部實質上仍以基準溫度依序流進第一及第二冷媒通路而進行載置台的溫度控制的第六溫度控制模式；因應於被處理體的加工條件而在第一溫度控制模式與第三溫度控制模式或是第四溫度控制模式及第六溫度控制模式之間進行轉換。
在上述第六溫度控制模式中，將來自冷媒循環器的冷媒仍以基準溫度都可供給至第一及第二冷媒通路，而於載置台上可得到對應於基準溫度的大約平坦的溫度分布。在轉換模式中，可將載置台(或被處理體)的溫度或溫度分布比對應於第一溫度控制模式的第一穩定狀態，及對應於第三溫度控制模式的第三穩定狀態，及對應於第四溫度控制模式的第四穩定狀態，及對應於第六溫度控制模式的第六穩定狀態之間急速昇溫或急速降溫還以短時間地移行。
本發明的第二載置台溫度控制方法，屬於藉由冷媒循環器將冷媒循環供給於設置在載置被處理體的載置台的第一及第二冷媒通路並控制上述載置台的溫度的載置台溫度控制方法，其特徵為：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間並聯地連接上述第一冷媒通路及上述第二冷媒通路，將上述冷媒循環器所送出的冷媒之中一部分由上述基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度後流進上述第一冷媒通路，並將剩餘之冷媒實質上以上述基準溫度流進上述第二冷媒通路而進行上述載置台的溫度控制之第一溫度控制模式；在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間並聯地連接上述第一冷媒通路及第二冷媒通路，將上述冷媒循環器所送出的冷媒之中一部分實質上以上述基準溫度流進上述第一冷媒通路，並將剩餘之冷媒實質上仍以上述基準溫度流進上述第二冷媒通路而進行上述載置台的溫度控制之第二溫度控制模式；在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將上述冷媒循環器所送出的冷媒中一部分由上述基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度之後依序流進上述第一及第二冷媒通路，並將剩餘之冷媒予以旁通而進行上述載置台的溫度控制的第三溫度控制模式；在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器所送出的冷媒中一部分實質上仍以上述基準溫度依序流進上述第一及第二冷媒通路，並將剩餘予以旁通而進行上述載置台的溫度控制的第五溫度控制模式；在上述第一模式，與上述第二、第三、第五模式的至少一種模式之間進行轉換。
在該第二方法中，在由上述第二模式、第三模式及第五模式所構成的群所選擇的一或複數模式與上述第一模式之間進行轉換。在該第二方法，也與上述第一方法同樣地，於載置台的溫度分布也可具有多種多樣的變化，而且可容易地實現急速昇溫或急速降溫。
本發明的處理裝置，其特徵為具有：可減壓之收容載置被處理體的載置台的室；基於本發明的載置台溫度控制裝置；用以排氣室內的排氣部；以及於上述室內供給處理氣體的處理氣體供給部。在該處理裝置的構成中，藉由本發明的載置台溫度控制裝置經由載置台，可多樣或高精度地控制被處理體的溫度乃至溫度分布。
在上述的處理裝置中，依照最適當的一形態，設有於室內用以生成或供給上述處理氣體的電漿的電漿源，或於載置台用以供電第一高頻率的第一高頻率供電部。又，設置在室內與載置台相對的相對電極，及於該相對電極用以供電第二高頻率的第二高頻率供電部的構成也可以。
又，依照最適當的一形態，於載置台設有：用以靜電吸附被處理體的靜電吸盤，及在被處理體的背面與載置面之間供給傳熱氣體的傳熱氣體供給路。
又，作為最適當的一形態，上述處理裝置，是在對於被處理體開始所期望的電漿處理之前，藉由冷媒溫度控制部來加熱流在第一流路的冷媒而使被處理體的溫度上昇至處理用的設定處理溫度；從開始電漿處理一直到其以後也結束處理為止，藉由冷媒溫度控制部逐漸地減弱對於流在第一流路的冷媒之加熱，使上述被處理體的溫度實質上被保持在上述設定處理溫度。亦即，利用基於冷媒溫度控制部的高速昇降溫度功能，可修正基於來自電漿的入熱的被處理體溫度的變動(上昇)，可提高單張電漿處理的溫度管理、再現性、良率。
又，在本發明中，由冷媒循環器被送出的冷媒的基準溫度是並不一定嚴密地成為一定，也不一定為一個溫度值，具有某種程度的變動幅或範圍者也可以。
依照本發明的載置台溫度控制裝置，載置台溫度控制方法或載置台溫度控制程式，藉由如上述的構成與作用，以高實用性，較小規模且簡單構成即可將載置台的溫度分布作成多種多樣或高精度地控制，載置台的溫度或高速昇降溫度。又，依照本發明的處理裝置，藉由如上述構成與作用，經載置台的溫度控制可提高對於被處理體的處理體的處理均勻性或多樣性。
以下，參照所附圖式說明本發明最適當實施形態。
(實施例1)
在第1圖表示本發明的一實施形態的載置台溫度控制裝置的構成。該載置台溫度控制裝置是典型上以控制在可減壓的室10內受到處理的被處理基板例如半導體晶圓W的溫度或溫度分布作為最終目的，控制載置半導體晶圓W的載置台12的溫度或溫度分布的裝置，作為其基本構成，具有：載置台12內部的冷媒通路、冷卻單元14、加熱單元16、流路轉換單元18、配管類(26、28、30、32、58、60等)及控制器20。
在載置台12的內部，設有複數系統例如2系統的流動冷媒的通路。在典型式，分別具有個別的入口與出口的冷媒通路22、24設在包含載置台12中心的中心部領域與包含邊緣的周邊部領域。此些的冷媒通路22、24，是形成如同心圓狀或螺旋狀地形成，使冷媒溫度普遍地可傳輸至各該領域。中心部領域的冷媒通路22是於螺旋的中心部具有入口22a，而於螺旋的外周部具有22b的構成較理想。
冷媒通路22的入口22a是經由配管26被連接於冷卻單元14之送出口14a，而冷媒通路22的出口22b經由配管28被連接於流路轉換單元18的埠(第一入口)18a。另一方面，冷媒通路24的入口24a是經由配管30被連接於流路轉換單元18的埠(第一出口)18c，而冷媒通路24的出口24b是經由配管32被連接於冷卻單元14的反饋口14b。
冷卻單元14是具有將冷媒循環供給於載置台12的兩冷媒通路22、24的功能，例如具備：用以循環冷媒的泵34，及用以冷凍剛反饋至反饋口14b之後的冷媒的冷凍機36，及將冷凍後的冷媒加熱成恢復至所定基準溫度的加熱機38(第5圖)。一般，冷卻單元14是設置在距載置台12較遠場所，連結兩者的配管26、32也成為相當長者(例如5m以上)。冷卻單元14內的各部動作及單元整體的冷媒循環供給動作是藉由控制器20被控制。
又，由冷媒循環器所送出的冷媒基準溫度是並不一定被嚴密地限定在一定，也不是被保持在一個溫度值，通常在容許範圍內具有某一程度的變動寬度(例如5℃)。
加熱單元16是具有在配管26的途中加熱冷媒而將冷媒溫度由基準溫度上昇至所期望的設定溫度的冷媒昇溫功能，具備：在儘可能接近於載置台12的位置被安裝於配管26的線內加熱器40，及將電力供給於該線內加熱器40之電源42。線內加熱器40是不但具有高速昇溫功能者較理想，而且具有耐於由冷卻單元14長距離地被壓送配管26內的冷媒壓力的物理性強度者較理想，例如第2圖所示地，感應加熱方式的加熱器較理想。
在第2圖的構成例中，線內加熱器40，是收容形成絕緣筒46中的配管26的一部分或一區間的線圈狀SUS加熱單元件管48，於絕緣筒46周圍嵌合或裝設導線所成的工件線圈50。由電源42將高頻交流電流流在工件線圈50，則在絕緣筒46產生交流磁通，藉由該交流磁通使得感應電壓產生於SUS加熱元件管48而流動感應電流，而SUS加熱元件管48產生焦耳熱。以該SUS加熱元件管48的發熱來加熱流在管內的冷媒。與加熱燈等的玻璃管不相同而SUS加熱元件管48的物理性強度極大，而充分耐於媒體壓力。
在第1圖中，在該實施形態，於加熱單元16，為了提高冷媒昇溫功能的精度，設有：在線內加熱器40下游側來檢測冷媒溫度的溫度感測器52，及因應於該溫度感測器52的輸出訊號(溫度檢測訊號)用以控制電源42的供給電力甚至於加熱器40的發熱量使冷媒溫度一致於設定值的調溫器54。
又，為了更提高急速加熱，並為了可變控制由配管26供給於載置台中心部領域的冷媒通路22的冷媒流量，也設置例如手動操作式或機械操作式(例如電磁閥式、馬達驅動式、氣動操作式等)的可變節流閥所構成的流量控制閥44。又，為了提高控制流量的精度，流量測定器或流量感測器56被安裝於配管26。
在第3圖表示在加熱單元16中將線內加熱器40的發熱量保持在一定時的流量與冷媒昇降溫度的關係(一例)。如圖示地，流量與冷媒昇降溫度是定性上具反比例的關係，愈縮小流量，愈可大幅地昇溫冷媒的溫度。藉由此，組合基於流量控制閥44的冷媒流量控制與基於線內加熱器40的加熱控制，可將冷媒溫度從基準溫度高速且正確地上昇或下降至所期望的設定值。而且，線內加熱器40配置於接近於載置台12的位置之故，因而可將冷媒的急速昇降溫度以極小時常數仍傳輸至載置台12側，並可將載置台12的各部以短時間高速地昇降溫度至所期望的設定值。加熱單元16內的各部動作及單元整體的冷媒昇降溫動作是藉由控制器20被控制。
在第1圖中，流路轉換單元18是除了上述兩個埠(第一入口及第一出口)18a、18c之外也具有兩個埠(第二入口及第二出口)18b、18d。在此，第二入口18b是經由配管58被連接於設在比配管26的加熱單元16還上游側的流路分岐點N1 。又，第二出口18d是經由配管60被連接於設在配管32的流路分岐點N2 。
在流路轉換單元18內，設有複數個閥例如四個開關閥62、64、66、68。更具體來說，第1開關閥62是被設在第一入口18a與第一出口18c之間；第二開關閥64是被設在第一入口18a與第二出口18d之間；第三開關閥66是被設在第二入口18b與第一出口18c之間；第四開關閥68是被設在第二入口18b與第二出口18d之間。流路轉換單元18是可設置於任意場所，惟至少用以選擇性地連接冷媒通路22的出口22b與冷媒通路24的入口24a的開關閥62是配置在載置台12的附近較理想。
此些開關閥62、64、66、68是以一定關係相輔相成地施以導通．斷開也可以。作為一例，以常開閥構成第二及第三開關閥64、66，而以常閉閥構成第一及第三開關閥62、68也可以。尤其是，由增加流路轉換模式的種類的觀點，作成可獨立各開關閥62、64、66、68的導通．斷開的構成較理想。流路轉換單元18內的各部動作(開關閥62~68的導通．斷開動作)及單元整體的流路轉換動作是藉由控制器20被控制。
控制器20是包含CPU或記憶體等的電腦系統所構成，如上述地，控制該基板溫度控制裝置內的各部，尤其是冷卻單元14、加熱單元16、流路轉換單元18的各該動作與整體動作(順序)。主控制部140內的構成是參照第24圖說明如後。
以下，針對於該實施形態的載置台溫度控制裝置的溫度控制功能加以說明。在該載置台溫度控制裝置中，藉由控制器20的控制來組合加熱單元16的加熱動作的導通．斷開狀態與流路轉換單元18的開關閥62、64、66、68的導通．斷開狀態，而針對於對於載置台12的溫度控制可得到6種類模式(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)。
如第4圖所示地，模式(A)是在加熱單元16將加熱動作作成導通狀態，同時在流路轉換單元18將開關閥64、66分別作成導通狀態，並將開關閥62、68分別作成斷開狀態。如第5圖所示地，藉由該流路轉換單元18內的流路轉換，在冷卻單元14的送出口14a與反饋口14b之間，並聯地連接有中心部領域的冷媒通路22與周邊部領域的冷媒通路24。
亦即，由冷卻單元14以基準溫度所送出的冷媒中的一部分，亦即一直通過流路分岐點N1 而流在配管26的冷媒，是在途中的加熱單元16使冷媒溫度由基準溫度昇溫至所期望的設定溫度之後流進冷媒通路22。然後，當由冷媒通路22經配管28而進入流路轉換單元18，則未朝冷媒通路24，經導通狀態的開關閥64而穿通至配管60側，再由流路分岐點N2 經配管32而反饋至冷卻單元14。又，由流路分岐點N1 分流至配管58側的冷媒，是仍以基準溫度經流路轉換單元18(導通狀態的流路轉換單元66)及配管30而進入周邊部領域的冷媒通路24。又，從冷媒通路24流出之後，直接經配管32而反饋至冷卻單元14。
如此，依照模式(A)則載置台12周邊部領域被以基準溫度的冷媒作調溫，同時以載置台12的中心部領域比基準溫度更高一般的設定溫度的冷媒來進行調溫。藉由此，在載置台12中得到中心部領域比周邊部領域還相對地變高的山形或梯形狀的溫度分布特性，兩者間的高低差(溫度差)也可任意地控制。而且，藉由如上述的加熱單元16的急速昇溫功能，而在短時間可確立此種溫度分布特性。
如第6圖所示地，模式(B)是在加熱單元16中將加熱動作作成導通狀態，同時在流路轉換單元18將開關閥62、68分別作成導通狀態，並將開關閥64、66分別作成斷開狀態。如第7圖所示地，藉由該流路轉換單元18內的流路轉換，在冷卻單元14的送出口14a與反饋口14b之間，串聯地連接有中心部領域的冷媒通路22與周邊部領域的冷媒通路24，而且也形成配管58、流路轉換單元18及配管60所成的旁通70。
更具體來說，由冷卻單元14以基準溫度所送出的冷媒中的一部分，亦即一直通過流路分岐點N1 而流在配管26的冷媒，是在途中的加熱單元16使冷媒溫度由基準溫度昇溫至所期望的設定溫度之後流進冷媒通路22。然後，當由冷媒通路22流出，則經配管28、流路轉換單元18(導通狀態的開關閥62)及配管30進入冷媒通路24，由冷媒通路24流出之後，直接通過配管32而反饋至冷卻單元14。另一方面，由流路分岐點N1 分流至配管58側的冷媒，是仍以基準溫度而貫通流路轉換單元18(導通狀態的流路轉換單元68)及配管60而由流路分岐點N2 流進配管32，之後與來自冷媒通路24側的冷媒合流而反饋至冷卻單元14。
如此地，依照模式(B)，則將載置台12的中心部領域及周邊部領域雙方以比基準溫度還高溫的冷媒調溫，而可將載置台12整體以大約一樣或平坦的溫度分布控制成比基準溫度還高的所期望的設定溫度，也可進行基於加熱單元16的急速昇溫。在此，在加熱單元16中，即使藉由流量控制閥44任意地縮小冷媒流量，也有多餘的冷媒流在旁通70之故，因而在將冷卻單元14的冷媒循環能力(冷媒送出壓力)保持在一定的狀態下仍在加熱單元可即時且穩定地進行急速昇溫。
模式(C)是除了未形成旁通流路70之外，採用與上述的第二模式(B)相同的冷媒供給形態。亦即，如第8圖所示地，在加熱單元16將加熱動作作成導通狀態，同時在流路轉換單元18僅將開關閥62作成導通狀態，而將其他開關閥64、66、68都作成斷開狀態。如第9圖所示地，藉由該流路轉換單元18內的流路轉換，在冷卻單元14的送出口14a與反饋口14b之間，串聯地連接著中心部領域的冷媒通路22與周邊部領域的冷媒通路24，惟在配管58與配管60之間(在流路轉換單元18)，因斷開流路，因此未形成旁通流路70。
這時候，由冷卻單元14以基準溫度被送出的冷媒全部一直通過流路分岐點N1 而流進配管26，在途中的加熱單元16將冷媒溫度由基準溫度昇溫至所期望的設定溫度之後進入冷媒通路22。之後，由冷媒通路22，則通過配管28、流路轉換單元18(導通狀態的開關閥62)及配管30而進入冷媒通路24，由冷媒通路24出來之後直接通過配管32而反饋至冷卻單元14。
該模式(C)是未能發揮如上述模式(B)的高速且有效率的急速昇溫，惟可將載置台12整體作成以大約平坦(一樣)的溫度分布而比基準溫度還高的所期望的設定溫度。
模式(D)，是停止加熱單元16的加熱動作(作成斷開狀態)，而將流路轉換單元18內的流路作成與上述的模式(A)相同形態。亦即，如第10圖所示地，將開關閥64、66分別作成導通狀態，並將開關閥62、68分別作成斷開狀態。藉由此，如第11圖所示地，在冷卻單元14的送出口14a與反饋口14b之間並聯地連接有中心部領域的冷媒通路22與周邊部領域的冷媒通路24。
因此，由冷卻單元14以基準溫度所送出的冷媒中的一部分，亦即一直通過流路分岐點N1 而流在配管26的冷媒，是不會在途中的加熱單元16被加熱而仍以基準溫度進入冷媒通路22。之後，當從冷媒通路22送出而從配管28進入流路轉換單元18，則不向冷媒通路24，而經導通狀態的開關關64貫穿配管60側，再由流路分岐點N2 經配管32反饋至冷卻單元14。又，由流路分岐點N1 被分流至配管58側的冷媒也仍以基準溫度經流路轉換單元18(導通狀態的開關閥66)及配管30而進入周邊部領域的冷媒通路24。又，由冷媒通路24所送出之後，直接經配管32反饋至冷卻單元14。
如此地，依照模式(D)，以基準溫度來調溫載置台12的中心部領域及周邊部領域的雙方，可將載置台12整體以大約平坦(一樣)的溫度分布控制成基準溫度附近的溫度。在此重要事為，由模式(A)移行至模式(D)，是不僅將加熱單元16由導通狀態轉換至斷開狀態，而且也可高速地進行。亦即，停止基於加熱單元16的急速昇溫而可實現由設定溫度急速降溫至基準溫度。即使由模式(B)亦或是模式(C)移行至模式(D)，也僅增加流路轉換單元18的轉換動作，而同樣地高速地進行。
模式(E)是停止加熱單元16的加熱動作(作成斷開狀態)，將流路轉換單元18的流路狀態作成與上述模式(B)相同形態。亦即，如第12圖所示地，將開關閥62、68分別作成導通狀態，並將開關閥64、66分別作成斷開狀態。藉由此，如第13圖所示地，在冷卻單元14的送出口14a與反饋口14b之間，串聯地連接有中心部領域的冷媒通路22與周邊部領域的冷媒通路24，而且也形成配管58、流路轉換單元18及配管60所成的旁通70。
這時候，由冷卻單元14以基準溫度所送出的冷媒中的一部分，亦即一直通過流路分岐點N1 而流在配管26的冷媒，是在途中的加熱單元16不會昇溫而仍以基準溫度進入冷媒通路22。然後，當由冷媒通路22流出，則經配管28、流路轉換單元18(導通狀態的開關閥62)及配管30進入冷媒通路24，由冷媒通路24流出之後，直接通過配管32而反饋至冷卻單元14。另一方面，由流路分岐點N1 分流至配管58側的冷媒，是仍以基準溫度而貫通流路轉換單元18(導通狀態的流路轉換單元68)及配管60而由流路分岐點N2 流進配管32，之後與來自冷媒通路24側的冷媒合流而反饋至冷卻單元14。
在該模式(E)中，以基準溫度的冷媒來調溫載置台12的中心領域及周邊領域的雙方，可將載置台12整體以大約平坦的溫度分布控制成基準溫度附近的溫度。又，也簡單且高速地進行由模式(A)、模式(B)或模式(C)至模式(E)的移行。
可是，嚴密地來說，模式(E)與模式(D)是載置台12的溫度分布微妙地不相同。亦即，在模式(D)中，由冷卻單元14以基準溫度所送出的冷媒在配管26的流路分岐點N1 分成兩部分而並聯地供給於載置台12的中心部領域的冷媒通路22及周邊部領域的冷媒通路24之故，因而成為以大約同一冷媒溫度來調溫載置台12的中心部領域與周邊部領域，而載置台12整體上的溫度分布的平坦性(均勻性)較高。對於此，在模式(E)中，由冷卻單元14以基準溫度所送出的冷媒全部最初流在載置台12的中心部領域的冷媒通路22，之後再流在載置台12的周邊部領域的冷媒通路24之故，因而冷卻能力在前者(中心部領域)比後者(周邊部領域)稍強，而在載置台12整體的溫度分布嚴密地並不是平坦而周邊部有比中心部稍高的趨勢。
最後，第六個模式(F)，是停止加熱單元16的加熱動作(作成斷開狀態)，將流路轉換單元18內的流路狀態作成與上述模式(C)相同形態。亦即，如第14圖所示地，僅將開關閥62作成導通狀態，並將其他開關閥64、66、68都作成斷開狀態。如第15圖所示地，在冷卻單元14的送出口14a與反饋口14b之間，雖串聯地連接有中心部領域的冷媒通路22與周邊部領域的冷媒通路24，惟在配管58與配管60之間(在流路轉換單元18)為了斷開流路而未形成旁通流路70。
這時候，由冷卻單元14以基準溫度所送出的冷媒全部直接通過流路分岐點N1 而流在配管26，不會在途中的加熱單元16昇溫，而仍以基準溫度流進冷媒通路22。然後，當由冷媒通路22流出，則經配管28、流路轉換單元18(導通狀態的開關閥62)及配管30進入冷媒通路24，由冷媒通路24流出之後，直接通過配管32而反饋至冷卻單元14。
在該模式(F)中，也以基準溫度冷媒來調溫載置台12的中心部領域及周邊部領域雙方，而可將載置台12整體以大約平坦的溫度分布控制在基準溫度附近的溫度。又，由模式(A)、模式(B)或模式(C)也可簡單且高速地進行移行至模式(F)。
正確地，嚴密地，模式(F)，也與模式(D)及模式(E)的作用上有所差異。與模式(D)的不同處，是針對於模式(E)符合與上述者相同。又，與模式(E)相比較，則在模式(F)中，未形成旁通流路70之故，因而可將由冷卻單元14所送出的冷媒全部流在載置台12的冷媒通路22、24，並可更充分地發揮基於冷卻單元14的溫度控制功能。
如上所述地，在該實施形態中，藉由具有一台冷卻單元14，及使用線內加熱器40的加熱單元16，及四個開關閥62、64、66、68所構成的流路轉換單元18，及控制各單元14、16、18的動作或狀態的控制器20的以低成本又簡單構成的載置台溫度控制裝置，可將載置台12的溫度或溫度分布以高速昇降溫度高精度地控制成多種類的設定值或輪廓。
(實施例2)
在第16圖，表示本發明的一實施形態的電漿處理裝置的構成。在該電漿處理裝置，組裝有基於上述的第一實施形態的載置台溫度控制裝置。
如第16圖所示地，該電漿處理裝置是由平行平板型電漿蝕刻裝置所構成，具有以內壁表面經防蝕鋁所處理的氧化鋁膜，釔氧化(Y2 O3 )膜，陶瓷或石英所覆蓋的鋁或不銹鋼等所成的圓筒形室(處理容器)90。該室90是相當於第1圖的室10者。又，室90是被保護接地。
在室90內，作為被處理基板，例如載置半導體晶圓W的圓板的載置台12設置作為下部電極或感應器。該載置台12是例如由鋁所構成，經由絕緣性筒狀保持部92被從室90的底部朝垂直方向延伸的筒狀支持94所支持。在筒狀保持部92上面，配置著環狀地圍繞載置台12上面而如石英所成的聚焦環96。
在室90的側壁與筒狀支持部94之間形成有排氣路98，而在該排氣路98的入口或途中安裝有環狀緩衝板100，而且在底部設有排氣口102。在該排氣口102經由排氣管104連接有排氣裝置106。排氣裝置106是具有真空泵，可將室90內的處理室間減壓至所定真空度。在室90的側壁安裝有開關半導體晶圓W的搬進出口的閘閥108。
在載置台12，經由匹配器112及供電棒114電性地連接有電漿生成用的高頻電源110。該高頻電源110是將所期望的高頻率例如27MHz以上(例如60MHz)的高頻施加於下部電極亦即施加於載置台12。與載置台12平行地相對，而在室90的頂部設有蓮蓬頭116作為接地電位之上部電極。藉由來自高頻電源110的高頻而於載置台12與蓮蓬頭116之間的空間亦即電漿生成空間PS形成有高頻電場。
上述蓮蓬頭116是具有：具多數氣體通氣孔118a的電極板118，及可裝卸自如地支持該電極板118的電極支持體120。在電極支持體120的內部設有緩衝室122，而在該緩衝室122的氣體導入口122a連接有來自處理氣體供給部124的氣體供給配管126。
在室90的頂部中，在電漿生成空間PS周邊的上方(較理想是蓮蓬頭116的周圍)，設有環狀或同心狀地延伸的磁場形成機構128。該磁場形成機構128是將開始室90內的電漿生成空間PS的高頻放電(電漿著火)作成容易而其為了安定地維持放電的功能。
在載置台12的上面設有以靜電吸附力保持半導體晶圓W所用的靜電吸盤130。該靜電吸盤130是將導電膜所構成的電極130a夾在一對絕緣膜130b、130c之間者，而在電極130a經由開關134電性地連接有直流電源132。藉由來自直流電源132的直流電壓，成為可將半導體晶圓W以庫侖力吸附保持在吸盤上。
在載置台12的內部，與上述的第1實施形態同樣地，於中心部領域設有環狀或螺旋狀地延伸的第一冷媒通路22，而在周邊部領域設有環狀或螺旋狀地延伸的第二冷媒通路24。又，在此些冷媒通路22、24，由具有冷卻單元14，加熱單元16及流路轉換單元18的與上述第一實施形態同樣的載置台溫度控制裝置循環供給著所定溫度的冷媒。
又，來自傳熱氣體供給部136的例如He氣體的傳熱氣體經由氣體供給線138供給於靜電吸盤130上面與半導體晶圓W背面之間。
控制部140是個別地控制該電漿蝕刻裝置內的各部，也統括控制整體順序者，而也兼具載置台溫度控制裝置的控制器20(第1圖)。
在該電漿處理裝置，雖省略圖示，惟作為上部電極的蓮蓬頭116連接例如60MHz的27MHz以上的高頻的高頻電源，而於下部電源的載置台12連接例如2MHz的2MHz~27MHz的範圍內頻率的高頻電源的構成也可以。在該情形，於載置台12電性地連接有用以將來自蓮蓬頭116側的高頻(60MHz)接通至接地的高通濾波器(HPF)，而於蓮蓬頭116電性地連接有用以將來自載置台12側的高頻(2MHz)接通至接地的低通濾波器(LPF)較理想。
在該電漿處理裝置中，欲進行蝕刻，首先將閘閥108作成開啟狀態而將加工對象的半導體晶圓W搬進室90內，載置於載置台12上。之後藉由直流電源132將直流電壓施加於靜電吸盤130的電極130a，並將半導體晶圓W固定在靜電吸盤130上。然後，如下述地進行載置台12的溫度控制，再將來自傳熱氣體供應部136的傳熱氣體供應於靜電吸盤130上面與半導體晶圓W背面。之後，從處理氣體供應部124將蝕刻氣體(一般為混合氣體)以所定流量及流量比導進室90內，而藉由排氣裝置106將室90內的壓力作成設定值，還由高頻電源110將高頻以所定功率供應於載置台12。由蓮蓬頭116所吐出的蝕刻氣體是在電漿生成空間PS內經放電使之電漿化，而藉由在該電漿所生成的游離基或離子，半導體晶圓W的主面被蝕刻。
在如上述的電漿蝕刻中，將使用該實施形態的載置台溫度控制技術來控制蝕刻特性的方法的幾個例加以說明。
在電漿處理裝置，藉由處理種類或裝置構造，在載置台上被處理基板的溫度分布受到各種影響。一般，藉由來自電漿或室壁的熱輻射或高密度電子等，基板上的溫度是邊緣部的溫度有比中心部領域還高的趨勢。如上述地，依照本發明，藉由適用溫度控制模式(A)，成為可將半導體晶圓W表面的溫度作成均勻。
亦即，如上述地，在載置台12的溫度控制中，選擇模式(A)(第4圖及第5圖)，則在載置台12中，可將內側(中心部領域)的溫度作成比周邊部還高。藉由此，如第17圖所示地，在載置台12上的半導體晶圓W，在中心部領域與周邊部領域可得到大約均勻(平坦)的溫度分布。附帶地說明，如第18圖所示地，當於載置台12的流體通路22、24流著大約相等溫度的冷媒，則在載置台12中作成中心部領域與周邊部領域大約均勻(平坦)的溫度分布，藉由此，在載置台12上的半導體晶圓W中，藉由來自電漿或室壁的熱輻射等使周邊部領域比中心部領域容易變高。
接著，參照第19圖說明第2例。該例子，是加工形成於半導體晶圓W的主面的多層膜，例如加工二層構造的導電層而形成微細寬的配線的情形。在該情形，將溫度控制模式從模式(B)(第6圖、第7圖)轉換成模式(D)(第10圖、第11圖)的順序較有效。
在該導電層的蝕刻中，作為蝕刻氣體使用如含有氯系鹵化物的混合氣體。又，如第19圖所示地，在載置台12的溫度控制中，最初藉由模式(B)將半導體晶圓W整體以所期望的設定溫度作成大約均勻的溫度分布。這時候，藉由高速昇溫功能，可將半導體晶圓W以高應答速度昇溫至第一設定溫度(例如60℃)。在該狀態，將蝕刻氣體導入室90內，而藉由高頻做電漿激勵，來加工上層導電層。
之後，暫時停止蝕刻氣體的導入，這次是將載置台12的溫度控制從模式(B)轉換成模式(D)。這時候，也藉由高速降溫功能，可將載置台12整體的溫度高速地下降至相當於基準溫度的第二設定溫度(例如30℃)。
如第19圖所示地，作成這樣子，藉由從模式(B)轉換至模式(D)，也以高速降溫半導體晶圓W整體。在該狀態下，再將蝕刻氣體導入室90內做電漿激勵來加工下層的導電層。如此，可加工形成高精度地被尺寸控制的層積配線。
其他，在電漿處理中，也可做各種溫度控制順序。第20圖是與第19圖相反的順序，最初在模式(D)下來加工多層模的第一層，之後在模式(B)下來加工下層膜。這時候，也可將載置台12的溫度從模式(D)的設定溫度(例如30℃)高速地轉換至模式(B)的設定溫度(例如60℃)。
在第21圖表示第3例子。在電漿處理裝置中，如上所述地，載置台上的被處理基板，是在電漿處理中受到來自電漿或室壁的熱輻射或高密度電子的射入。此為意味著開始電漿處理之同時，亦即對於高頻電極開始高頻(RF)的供電，則以第21圖的一點鏈線144所示地使基板的溫度朝上昇的方向變動。尤其是，也作用著基於載置台的調溫之故，因而若經過一定時常數的時間π，則基板的溫度上昇(變動)是呈飽和而達到平衡溫度TW 。但是，在這種狀態，並無法在所有電漿處理的全期間內將基板溫度保持在設定處理溫度(製法的溫度條件)，而在電漿處理的再現性或良率上信賴性較低。
對於此，依照本發明，利用加熱單元16的急速昇降溫功能，被搬進室10內的半導體晶圓W被載置在載置台12上而開始所期望的電漿處理之前，以第21圖的實線148a、146所表示地藉由加熱單元16的急速昇溫功能來加熱流在配管26的冷媒而將各半導體晶圓Wn的溫度急速上昇至處理用的設定處理溫度(TW )。之後，開始電漿處理一直到其後的處理也結束為止，半導體晶圓Wn的溫度實質上被保持在設定處理溫度(TW )地藉由加熱單元16將對於流在配線26的冷媒的加熱以第21圖的實線148b所示地逐漸地減弱。如此，可修正基於來自電漿等的加熱的晶圓溫度的變動(上昇)，而可提高單張電漿處理的溫度管理、再現性、良率。
在上述實施形態中，在轉換溫度控制模式的順序，是將冷卻單元14的冷媒基準溫度維持在一定，惟本發明是並不被限定於將基準溫度保持在一定的形態者。以冷卻單元14的加熱機38也可任意地變更基準溫度，而併用基準溫度的可變控制與加熱單元16的昇降溫功能，可實現更多種類的溫度控制。
作為一例，在第22圖表示三階段地降溫半導體晶圓W的例子。如上所述地，冷卻單元14是除了熱容量較大之外被設置在距載置台12相當距離的場所之故，因而在冷卻單元14變更基準溫度之後要追隨載置台12的溫度為止需要相當久的時間(應答速度慢)。
如此，如第22圖所示地，在第一階段中，將基準溫度設定在較高溫度，將加熱單元16作成導通狀態並將冷媒溫度保持在比基準溫度還高的一定溫度。如此，將半導體晶圓W的溫度保持在第一設定溫度。之後，在第二階段，以冷卻單元14將基準溫度轉換成更低的基準溫度。但是，該基準溫度轉換的時常數較大之故，因而被供應於載置台12的冷媒溫度逐漸地降低，隨著此半導體晶圓W的溫度也逐漸地降低，而無法施行高速的溫度轉換。又，在第二階段中，一旦停止加熱單元16的加熱動作，藉由急速降溫將半導體晶圓W的溫度一下子下降至比第一設定溫度還低的第二設定溫度。然後，再開始加熱單元16的加熱動作，經調溫器54而配合基準溫度的時常數緩慢地上昇加熱溫度。如此，第二階段的期間中，半導體晶圓W是被保持在第二設定溫度。接著，在基準溫度安定在新基準值之時點，停止加熱單元16的加熱動作。藉由該急速降溫，可將半導體晶圓W的溫度從第二設定溫度一下子降至對應於新基準溫度的第三設定溫度。
作成如以上地，將半導體晶圓W的溫度在第一階段保持在例如90℃，在第二階段保持在例如60℃，而在第三階段保持在例如30℃，例如高精度地可進行三層膜的蝕刻加工。或是也可將單層膜加工成所期望的斷面形狀。
第23圖是表示與第22圖相反的溫度控制順序，為三階段地昇溫半導體晶圓W的例子。依照該順序，可將半導體晶圓W的溫度在第一階段保持在如30℃，在第二階段保持在如60℃，而在第三階段保持在如90℃，與第22圖的例子同樣地高精度地可進行多層膜的蝕刻加工。
在第24圖，表示控制部140(控制器20)的構成例。該構成例的控制部140(控制器20)是具有：經由匯流排150被連接的處理器(CPU)152、記憶體(RAM)154、程式儲存裝置(HDD)156、軟碟驅動器或光碟等的碟片驅動器(DRV)158、鍵盤或滑鼠等的輸入元件(KEY)160、顯示裝置(DIS)162、網路介面(COM)164，及周邊介面(I/F)166。
處理器(CPU)152，是由被裝填於碟片驅動器(DRV)158的FD或是光碟等的記憶媒體168讀取所需要的程式的碼，而儲存於HDD156。或是，從網路經由網路介面164也可下載所需要的程式。又，處理器(CPU)152是將在各階段或各場面所需要的程式的碼從HDD156展開在暫時記憶體(RAM)154上而實行各步驟，進行所需要的演算處理而經由周邊介面166來控制裝置內的各部(尤其是冷卻單元14、加熱單元16、流路轉換單元18等)。用以實施在上述第一及第二實施形態所說明的載置台溫度控制方法的程式是都在該電腦系統被實行。
以上，說明本發明的最適當實施形態，惟上述的實施形態是並不限定本發明者。在該項技術者，在具體性實施形態中未超越本發明的技術思想及技術範圍下可施以各種變形、變更。
例如，在流路轉換單元18中，也可將一組電磁閥62、64置換成具有被連接於第一入口18a的第一埠，及分別被連接於第一及第二出口18c、18d的第二及第三埠的一個方向轉換閥。又，也可將一組電磁閥66、68置換成具有被連接於第二入口18a的第一埠，及分別被連接於第一及第二出口18c、18d的第二及第三埠的一個方向轉換閥。理所當然，這時候，有無法得到模式(C)、(F)的限制。
又，在上述實施形態中代替加熱單元16，在配管26途中也可使用冷卻冷媒的冷卻單元。在這時候，例如模式(A)對於載置台12上的流路轉換單元W的溫度分布，可得到如上下地反轉第17圖的輪廓。或是，可將由冷卻單元14以基準溫度所送出的冷媒最初流在載置台12的周邊部領域的冷媒通路24，而以串聯地之後流在中心部領域22的方式。又，在載置台12也可將具有個別入口與出口的冷媒通路設置三系統以上的構成。
又，本發明是除了如上述實施形態的平行平板型電漿處裝置之外，還可同樣地適用在螺旋波電漿激勵型處理裝置，ECR(Electron Cyclotron Resonance)電漿激勵型處理裝置，μ波電漿激勵型處理裝置、ICP(Inductively Coupled Plasma)電漿激勵型處理裝置等。又，除了蝕刻裝置之外也可同樣地適用在成膜裝置，例如也可適用化學氣相成長(CVD)裝置。電漿CVD裝置、濺鍍裝置、MBE裝置、蒸鍍裝置等。又，本發明是也可同樣地適用在離子研磨，基於FIB的被處理物的加工，絕緣基板表面的電漿洗淨，或是電漿洗淨等者。
又，本發明的被處理基板是並不被限定於半導體晶圓者，而平面板．顯示器用各種基板、光罩、CD基板等也可以。
10．．．室
12．．．載置台
14．．．冷卻單元
16．．．加熱單元
18．．．流路轉換單元
20．．．控制器
22．．．載置台的中心部領域的冷媒通路
24．．．載置台的周邊部領域的流路轉換單元
26、28、30、32、58、60．．．配管
34．．．泵
36．．．冷凍機
38．．．加熱機
40．．．線內加熱器
42．．．電源
44．．．流量控制閥
54．．．調溫器
62、64、66、68．．．開關閥
90．．．室
110．．．高頻電源
124．．．處理氣體供應部
130．．．靜電吸盤
136．．．傳熱氣體供應部
140．．．控制部
第1圖是表示本發明的一實施形態的載置台溫度控制裝置的構成的方塊圖。
第2圖是表示上述載置台溫度控制裝置的加熱單元的線內加熱器的一例的立體圖。
第3圖是表示上述加熱單元的冷媒昇降溫特性的圖表。
第4圖是表示在上述載置台溫度控制裝置中用以得到溫度控制模式(A)的各部狀態的圖式。
第5圖是模式地表示溫度控制模式(A)的整體流路系統的圖式。
第6圖是表示在上述載置台溫度控制裝置中用以得到溫度控制模式(B)的各部狀態的圖式。
第7圖是模式地表示溫度控制模式(B)的整體流路系統的圖式。
第8圖是表示在上述載置台溫度控制裝置中用以得到溫度控制模式(C)的各部狀態的圖式。
第9圖是模式地表示溫度控制模式(C)的整體流路系統的圖式。
第10圖是表示在上述載置台溫度控制裝置中用以得到溫度控制模式(D)的各部狀態的圖式。
第11圖是模式地表示溫度控制模式(D)的整體流路系統的圖式。
第12圖是表示在上述載置台溫度控制裝置中用以得到溫度控制模式(E)的各部狀態的圖式。
第13圖是模式地表示溫度控制模式(E)的整體流路系統的圖式。
第14圖是表示在上述載置台溫度控制裝置中用以得到溫度控制模式(F)的各部狀態的圖式。
第15圖是模式地表示溫度控制模式(F)的整體流路系統的圖式。
第16圖是表示本發明的一實施形態的電漿蝕刻裝置的構成的斷面圖。
第17圖是表示一實施例的載置台及半導體晶圓的溫度分布圖式。
第18圖是表示一參考例的載置台及半導體晶圓的溫度分布圖式。
第19圖是表示一實施例的溫度控制模式轉換順序的圖式。
第20圖是表示一實施例的溫度控制模式轉換順序的圖式。
第21圖是表示一實施例的被處理體溫度控制方法的圖式。
第22圖是表示一實施例的溫度控制模式轉換順序的圖式。
第23圖是表示一實施例的溫度控制模式轉換順序的圖式。
第24圖是表示實施例的控制部(控制器)的構成的方塊圖。
10．．．室
12．．．載置台
14．．．冷卻單元
14a．．．送出口
14b．．．反饋口
16．．．加熱單元
18．．．流路轉換單元
18a．．．第一入口
18b．．．第二入口
18c．．．第一出口
18d．．．第二出口
20．．．控制器
22．．．載置台的中心部領域的冷媒通路
22a．．．入口
22b．．．出口
24．．．載置台的周邊部領域的流路轉換單元
24a．．．入口
24b．．．出口
26、28、30、32、58、60．．．配管
40．．．線內加熱器
42．．．電源
44．．．流量控制閥
52．．．溫度感測器
54．．．調溫器
56．．．流量感測器
62、64、66、68．．．開關閥
W．．．半導體晶圓
N1 、N2 ．．．流路分岐點

Claims (24)

  1. 一種載置台溫度控制裝置，屬於用以控制載置被處理體的載置台溫度的載置台溫度控制裝置，其特徵為具有：具有設置於上述載置台的各該個別入口及出口的第一及第二冷媒通路；為了將冷媒循環供給於上述第一及第二冷媒通路，具有：於上述第一冷媒通路的入口經由第一流路被連接的送出口，及於上述第二冷媒通路的出口經由第二流路被連接的反饋口，將反饋於上述反饋口的冷媒恢復成基準溫度而由上述送出口送出的冷媒循環器；在上述第一流路途中，將冷媒溫度從上述基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度的冷媒溫度控制部；具有：於上述第一冷媒通路出口經由第三流路被連接的第一埠，及於設置於比上述第一流路的上述冷媒溫度控制部還上游側的第一流路分岐點經由第四流路被連接的第二埠，及於上述第二冷媒通路入口經由第五流路被連接的第三埠，及於設置於上述第二流路的第二流路分岐點經由第六流路被連接的第四埠，在上述第一、第二、第三及第四埠之間可執行流路的導通‧斷開及變更的流路轉換部；以及控制上述流路轉換部內的上述流路的導通‧斷開或變更的流路控制部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的載置台溫度控制裝 置，其中，上述流路轉換部具有：被連接於上述第一埠與上述第三埠之間的第一開關閥，及被連接於上述第一埠與上述第四埠之間的第二開關閥，及被連接於上述第二埠與上述第三埠之間的第三開關閥，及被連接於上述第二埠與上述第四埠之間的第四開關閥；上述流路控制部控制上述第一、第二、第三及第四開關閥的導通‧斷開。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的載置台溫度控制裝置，其中，上述流路轉換部具有：被連接於上述第一埠與上述第三及第四埠之間的第一方向轉換閥，及被連接於上述第二埠與上述第三及第四埠之間的第二方向轉換閥；上述流路控制部控制上述第一及第二方向轉換閥內的各該流路狀態。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的載置台溫度控制裝置，其中，上述冷媒溫度控制部具有：安裝於上述第一流路的線內加熱器；在比上述線內加熱器還下游側檢測上述第一流路內的冷媒溫度的溫度感測器；以及控制上述線內加熱器的發熱量成為使得藉由上述溫度感測器所檢測的冷媒溫度一致於上述設定溫度的溫度控制部。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的載置台溫度控制裝置，其中，上述線內加熱器在接近於上述載置台的位置來加熱上述第一流路內的冷媒。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的載置台溫度控制裝置，其中，於比上述第一流路的上述第一流路分岐點還下游側設有用以可變控制冷媒流量的流量控制閥。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的載置台溫度控制裝置，其中，上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，是對於上述載置台的中心配置成同心圓狀。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的載置台溫度控制裝置，其中，上述第一冷媒通路設在上述載置台的中心部領域；上述第二冷媒通路設在上述載置台的周邊部領域。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的載置台溫度控制裝置，其中，上述冷媒循環器具有：用以循環冷媒的泵，及用以冷凍剛反饋之後的冷媒的冷凍部，及將冷凍後的冷媒加熱至所定基準溫度的加熱部。
  10. 一種載置台溫度控制方法，屬於藉由冷媒循環器將冷媒循環供給於設置在載置被處理體的載置台的第一及第二冷媒通路，並控制上述載置台的溫度的載置台溫度控制方法，其特徵為具有：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間並聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器以基準溫度所送出的冷媒中一部分由上述基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度之後，流進上述第一冷媒通 路，並將剩餘之冷媒實質上仍以上述基準溫度流進上述第二冷媒通路而進行上述載置台的溫度控制的第一溫度控制模式，又具有：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間並聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器所送出的冷媒中一部分實質上仍以上述基準溫度流進上述第一冷媒通路，並將剩餘之冷媒實質上仍以上述基準溫度流進上述第二冷媒通路而進行上述載置台的溫度控制的第二溫度控制模式；因應於上述被處理體的加工條件而在上述第一溫度控制模式與上述第二溫度控制模式之間進行轉換。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的載置台溫度控制方法，其中，又具有：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將上述冷媒循環器所送出的冷媒中一部分由上述基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度之後依序流進上述第一及第二冷媒通路，並將剩餘之冷媒予以旁通而進行上述載置台的溫度控制的第三溫度控制模式；因應於上述被處理體的加工條件而在上述第一溫度控制模式與上述第二溫度控制模式及上述第三溫度控制模式之間進行轉換。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的載置台溫度控制方法，其中， 又具有：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器所送出的冷媒全部由上述基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度之後依序流進上述第一及第二冷媒通路而進行上述載置台的溫度控制的第四溫度控制模式；因應於上述被處理體的加工條件而在上述第一溫度控制模式與上述第二溫度控制模式及上述第四溫度控制模式之間進行轉換。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的載置台溫度控制方法，其中，又具有：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器所送出的冷媒中一部分實質上仍以上述基準溫度依序流進上述第一及第二冷媒通路，並將剩餘之冷媒予以旁通而進行上述載置台的溫度控制的第五溫度控制模式；因應於上述被處理體的加工條件而在上述第一溫度控制模式與上述第三溫度控制模式及上述第五溫度控制模式之間進行轉換。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的載置台溫度控制方法，其中，又具有：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器所送出的冷媒中一部分實質上仍以上述基準 溫度依序流進上述第一及第二冷媒通路，並將剩餘之冷媒予以旁通而進行上述載置台的溫度控制的第五溫度控制模式；因應於上述被處理體的加工條件而在上述第一溫度控制模式與上述第四溫度控制模式及上述第五溫度控制模式之間進行轉換。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的載置台溫度控制方法，其中，又具有：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器所送出的冷媒全部實質上仍以上述基準溫度依序流進上述第一及第二冷媒通路而進行上述載置台的溫度控制的第六溫度控制模式；因應於上述被處理體的加工條件而在上述第一溫度控制模式與上述第三溫度控制模式及上述第六溫度控制模式之間進行轉換。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的載置台溫度控制方法，其中，又具有：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器所送出的冷媒全部實質上仍以上述基準溫度依序流進上述第一及第二冷媒通路而進行上述載置台的溫度控制的第六溫度控制模式；因應於上述被處理體的加工條件而在上述第一溫度控 制模式與上述第四溫度控制模式及上述第六溫度控制模式之間進行轉換。
  17. 一種載置台溫度控制方法，屬於藉由冷媒循環器將冷媒循環供給於設置在載置被處理體的載置台的第一及第二冷媒通路並控制上述載置台的溫度的載置台溫度控制方法，其特徵為：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間並聯地連接於上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器以基準溫度所送出的冷媒中一部分由上述基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度之後流進上述第一冷媒通路，並將剩餘之冷媒實質上仍以上述基準溫度流進上述第二冷媒通路而進行上述載置台的溫度控制的第一溫度控制模式；在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間並聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器所送出的冷媒中一部分實質上仍以上述基準溫度流進上述第一冷媒通路，並將剩餘之冷媒實質上仍以上述基準溫度流進上述第二冷媒通路而進行上述載置台的溫度控制的第二溫度控制模式；在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將上述冷媒循環器所送出的冷媒中一部分由上述基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度之後依序流進上述第一及第二冷媒通路，並將剩餘之冷媒予以旁通而進行上述載置台的溫度控制的 第三溫度控制模式；在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器所送出的冷媒中一部分實質上仍以上述基準溫度依序流進上述第一及第二冷媒通路，並將剩餘之冷媒予以旁通而進行上述載置台的溫度控制的第五溫度控制模式；在上述第一模式，與上述第二、第三、第五模式的至少一種模式之間進行轉換。
  18. 一種處理裝置，其特徵為具有：可減壓之收容載置被處理體的載置台的室；用以控制上述載置台的溫度的如申請專利範圍第1項所述的載置台溫度控制裝置；用以排氣上述室內的排氣部；以及於上述室內供給處理氣體的處理氣體供給部。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的處理裝置，其中，於上述室內具有用以生成或供給上述處理氣體的電漿的電漿源。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的處理裝置，其中，於上述載置台具有用以供電第一高頻率的第一高頻率供電部。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的處理裝置，其中，具有在上述室內與上述載置台相對的相對電極，及於上述相對電極用以供電第二高頻率的第二高頻率供電部。
  22. 如申請專利範圍第18項所述的處理裝置，其中， 上述載置台具有：用以靜電吸附上述被處理體的靜電吸盤，及在上述被處理體的背面與載置面之間供給傳熱氣體的傳熱氣體供給路。
  23. 如申請專利範圍第19項所述的處理裝置，其中，在對於被處理體開始所期望的電漿處理之前，藉由上述冷媒溫度控制部來加熱流在上述第一流路的冷媒而使上述被處理體的溫度上昇至處理用的設定處理溫度；從開始上述電漿處理一直到其以後也結束處理為止，藉由上述冷媒溫度控制部逐漸地減弱對於流在上述第一流路的冷媒之加熱，使上述被處理體的溫度實質上被保持在上述設定處理溫度。
  24. 一種載置台溫度控制程式，屬於藉由冷媒循環器將冷媒循環供給於設置在載置被處理體的載置台的第一及第二冷媒通路並用以控制上述載置台的溫度的載置台溫度控制程式，其特徵為：實行：在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間並聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將由上述冷媒循環器以基準溫度所送出的冷媒中一部分由上述基準溫度上昇或下降至所期望的設定溫度之後流進上述第一冷媒通路，並將剩餘之冷媒實質上仍以上述基準溫度流進上述第二冷媒通路而進行上述載置台的溫度控制的步驟，及在上述冷媒循環器的送出口與反饋口之間串聯地連接上述第一冷媒通路與上述第二冷媒通路，將上述冷媒循環器所送出的冷媒中一部分由上述基準溫度上昇或下降至所 期望的設定溫度之後，或是實質上仍以上述基準溫度依序流進上述第一及第二冷媒通路，並將剩餘之冷媒予以旁通而進行上述載置台的溫度控制的步驟。
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