專利名稱：被處理基板溫度調(diào)節(jié)裝置和調(diào)節(jié)方法及等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)作為半導(dǎo)體晶片的基板的溫度的裝置等，特別是 涉及將載置被處理基板的載置臺的調(diào)溫部分開到多個區(qū)域，并能夠分 別獨(dú)立地調(diào)節(jié)溫度的被處理基板的溫度調(diào)節(jié)裝置和溫度調(diào)節(jié)方法、以 及具備它們的等離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
在對被處理基板進(jìn)行等離子體蝕刻等的處理的等離子體處理裝置
中，將基板的溫度多階段呈分段狀地改變而進(jìn)行處理的情況不少。圖6 是表示在同一處理室中改變蝕刻條件(氣體的種類、溫度、壓力等) 同時進(jìn)行處理的分段溫度調(diào)節(jié)的圖表。在進(jìn)行這樣的分段溫度調(diào)節(jié)時， 必須高速地進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。例如，轉(zhuǎn)移到各段的時間最長要求在大約 30秒左右。這樣的溫度調(diào)節(jié)時，存在與前一段相比升高基板溫度的情 況和降低基板溫度的情況，但是無論哪種情況都希望縮短基板溫度的 升降所需的時間。
作為這樣的溫度升降的方法，將載置基板的基座用作熱交換用板， 通過加熱 冷卻該基座，進(jìn)行基板的溫度變更?；睦鋮s通過使其 內(nèi)部流通冷卻劑進(jìn)行，基座的加熱通過在基板的正下方配置熱電元件 模塊等的加熱加熱器來進(jìn)行。即，現(xiàn)有技術(shù)中基座的加熱和冷卻大多 分別通過不同的方法進(jìn)行。
但是，在等離子體處理裝置中，由于施加等離子體生成用的高頻 電力，需要防止來自上述的熱電元件模塊(加熱加熱器)的配線線路 的RF (Radio Frequency:射頻)的泄漏。為此，在加熱器的配線系統(tǒng) 中需要設(shè)置RF濾波器，但是設(shè)備變得復(fù)雜、昂貴并不優(yōu)選。另外，即 使附加RF濾波器也不能夠完全抑制RF噪聲、RF功耗。另外，需要 根據(jù)RF頻率、RF功率變更濾波器。并且，作為加熱器的熱源一般使 用陶瓷，但是因為陶瓷由于急速的熱收縮可能被破損壞，所以利用加熱器的急速的溫度升降有限制。
因此，在下述專利文獻(xiàn)中，揭示了通過傳傳熱介質(zhì)體(例如冷水 和熱水)的熱交換進(jìn)行上述的基座(熱交換用板)的冷卻和加熱的技 術(shù)(專利文獻(xiàn)l、 2)。 S卩，設(shè)置傳熱介質(zhì)體的冷卻側(cè)循環(huán)回路和加熱側(cè) 循環(huán)回路，通過調(diào)節(jié)從該兩回路供給基座的傳熱介質(zhì)體的量或者混合 比，能夠不設(shè)置加熱器，而任意地變更基座的溫度。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-134324號公報
專利文獻(xiàn)2:日本特開平7-271452號公報
專利文獻(xiàn)3:日本特開2006-156938號公報
在如上所述的基座中流通傳熱介質(zhì)體進(jìn)行加熱 冷卻的方法中， 由于基座整體成為單一的溫度，所以不能夠依據(jù)基座的部位改變基板 和基座間的傳熱量。
另一方面，伴隨著近年來半導(dǎo)體基板(晶片)的大直徑化，依據(jù) 晶片的部位加熱和散熱的平衡發(fā)生偏差，難以將大型的晶片整個面保 持均勻的溫度。
例如，在等離子體處理裝置中，等離子體的密度分布或在基座內(nèi) 流通的冷卻劑溫度的分布等發(fā)生偏差的情況較多。特別是，難以在晶 片整體上使等離子體的密度分布一樣，在晶片的周邊和中央，加熱和 散熱的平衡發(fā)生差異的情況不少。
一般地，晶片的中央部易于冷卻，晶片的周邊的冷卻較弱。因此， 為了將晶片整體控制在均一 的溫度，在晶片的中央和周邊需要改變冷 卻的程度。
作為對應(yīng)于這樣的根據(jù)晶片的部位改變冷卻的程度的要求的方 法，提出將載置臺分成區(qū)域，針對每個區(qū)域改變基板和載置臺的間隙 中流通的冷卻氣體的量的方法(專利文獻(xiàn)3)。
但是，在該方法中存在不能夠加熱基板，并且在區(qū)域的邊界處， 基板的溫度特性上產(chǎn)生不規(guī)則點(diǎn)的問題，并不優(yōu)選。為此，如果有能 夠根據(jù)晶片的部位，改變冷卻或者加熱的程度地基座比較好。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題是提供一種被處理基板的溫度調(diào)節(jié)裝置和溫度調(diào)節(jié)方法，以及具備它們的等離子體處理裝置，其在通過使流體在 載置被處理基板的載置臺的調(diào)溫部中循環(huán)而加熱或冷卻被處理基板的 溫度調(diào)節(jié)裝置中，將被處理基板分為多個區(qū)域，能夠?qū)γ總€區(qū)域控制 基板溫度。
為了解決上述課題的本發(fā)明的被處理基板的溫度調(diào)節(jié)裝置的第一 方面的特征在于，包括載置臺，其具備多個用于將基板按各區(qū)域調(diào) 節(jié)到規(guī)定溫度的各溫度系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)部；循環(huán)流路，通過所述溫度 系統(tǒng)調(diào)節(jié)部在各溫度系統(tǒng)中循環(huán)流通流體；加熱流路，流通比在所述 循環(huán)流路中流通的流體溫度高的加熱流體；冷卻流路，流通比在所述 循環(huán)流路中流通的流體溫度低的冷卻流體；合流部，其在所述載置臺 的附近，使所述循環(huán)流路和所述加熱流路和所述冷卻流路合流于各溫 度系統(tǒng)，并且包括調(diào)節(jié)來自輸出到所述溫度調(diào)節(jié)部的流體的各流路的 流量比的流量調(diào)節(jié)單元。
依據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過在溫度調(diào)節(jié)部中在各區(qū)域中流通溫度不同的 流體，能夠任意地調(diào)節(jié)在各區(qū)域向基板的傳熱量或者來自它們的吸熱 量。例如，根據(jù)基板的部位在加熱和散熱的平衡上有所不同，在基板 溫度不均勻的情況下，通過加強(qiáng)基板溫度高的區(qū)域的冷卻，或者減弱 溫度低的區(qū)域的冷卻能夠使基板溫度達(dá)到均勻。
該溫度調(diào)節(jié)裝置，在各溫度系統(tǒng)具備吸引所述溫度調(diào)節(jié)部的下流 側(cè)的流體并向所述循環(huán)流路、所述加熱流路、和所述冷卻流路噴出的 泵。
另外，優(yōu)選該溫度調(diào)節(jié)裝置的所述流量調(diào)節(jié)單元是進(jìn)行反饋控制 的單元，其使基于用于檢測所述溫度調(diào)節(jié)部中流通的流體的溫度的溫 度檢測單元的檢測值成為所述規(guī)定的溫度的值。由此能夠縮短溫度控 制所需要的時間。
本發(fā)明的被處理基板的溫度調(diào)節(jié)裝置的第二方面，其特征在于， 包括載置臺，其具備多個用于將基板按各區(qū)域調(diào)節(jié)到規(guī)定溫度的各 溫度系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)部；循環(huán)流路，通過所述溫度系統(tǒng)調(diào)節(jié)部在各溫 度系統(tǒng)中循環(huán)流通流體；加熱流路，流通比在所述循環(huán)流路中流通的 流體溫度高的加熱流體；冷卻流路，流通比在所述循環(huán)流路中流通的 流體溫度低的冷卻流體；第一合流部，其在所述載置臺的附近，使所
7述循環(huán)流路和所述加熱流路和所述冷卻流路合流于各溫度系統(tǒng)，并且 包括調(diào)節(jié)來自輸出到所述溫度調(diào)節(jié)部的流體的各流路的流量比的流量 調(diào)節(jié)單元；第二合流部，其在所述溫度調(diào)節(jié)部的下流側(cè)，使各所述溫 度系統(tǒng)的循環(huán)流路合流；和泵。其吸引來自所述第二合流部的流體， 并向所述循環(huán)流路、所述加熱流路、和所述冷卻流路噴出。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，能夠減少泵的數(shù)目，同時簡化循環(huán)流路的配管 結(jié)構(gòu)。
在該第二發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)裝置中，所述合流部與所述泵構(gòu)成為一 體。另外，所述流量調(diào)節(jié)單元是進(jìn)行反饋控制的單元，其使得基于用 于檢測所述溫度調(diào)節(jié)部中流通的流體的溫度的溫度檢測單元的檢測值 成為所述規(guī)定的溫度的值。
本發(fā)明的被處理基板的溫度調(diào)節(jié)方法，其用于將載置在載置臺的 被處理基板按各區(qū)域調(diào)節(jié)為規(guī)定的溫度，其特征在于將按各區(qū)域?qū)?所述被處理基板進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的多個溫度調(diào)節(jié)部設(shè)置在各溫度系統(tǒng)的 所述載置臺內(nèi)部，在各溫度系統(tǒng)中對在所述溫度調(diào)節(jié)部中流通的流體 的目標(biāo)溫度和所述流體的溫度進(jìn)行比較并計算出其溫度差，使比所述 流體的溫度高溫度的加熱流體、和/或者比所述流體的溫度低溫度的冷 卻流體，在所述流體即將流入所述溫度調(diào)節(jié)部之前在各溫度系統(tǒng)中與 所述流體合流，并且調(diào)節(jié)所述流體與所述加熱流體、和/或者冷卻流體 的流量比，在各溫度系統(tǒng)中調(diào)節(jié)所述溫度調(diào)節(jié)部中流通的流體的溫度。
上述的溫度調(diào)節(jié)方法，優(yōu)選在各溫度系統(tǒng)中檢測出所述溫度調(diào)節(jié) 部中流通的流體的溫度，通過以使所述流體的溫度成為目標(biāo)溫度的方 式進(jìn)行反饋控制調(diào)節(jié)所述流量比。
本發(fā)明包括具備上述第一發(fā)明和第二發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)裝置的等離 子體處理裝置。
利用本發(fā)明，當(dāng)通過使流體在載置被處理基板的載置臺的調(diào)溫部 循環(huán)而加熱或冷卻被處理基板時，將被處理基板分為多個區(qū)域，能夠 針對每個區(qū)域控制基板溫度。另外，依據(jù)本發(fā)明，通過僅調(diào)節(jié)循環(huán)流 體和加熱流體以及/或者冷卻流體的流量比，能夠簡便地進(jìn)行基板溫度 的控制。另外，由于能夠使流體溫度分段狀急劇變化，所以能夠縮短 基板的溫度調(diào)節(jié)時所需要的時間。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的等離子體處理裝置的大致結(jié)構(gòu) 的圖。
圖2是表示熱交換板的結(jié)構(gòu)的例子的圖。
圖3是表示溫度調(diào)節(jié)單元中的傳熱介質(zhì)的循環(huán)流路的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖4是表示傳熱介質(zhì)的溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖5是表示本發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)法的操作順序的例子的流程圖。
圖6是表示等離子體處理裝置中的分段溫度調(diào)節(jié)的例子的流程圖。
符號說明
1腔室
2基座(下部電極) 15噴淋頭(上部電極) 18傳熱介質(zhì)流路 19溫度調(diào)節(jié)單元 20配管
21溫度控制裝置 W半導(dǎo)體晶片 35隔離壁 36外側(cè)流路 37內(nèi)側(cè)流路 38a、 38b流入口 39a、 39b流出口 40、 40a、 40b泵 41a、 41b旁路流路 42加熱部 43冷卻部 44流量調(diào)節(jié)閥
具體實施例方式
以下，參照實施例的附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。圖1是表示在本發(fā)明的實施中使用的等離子體處理裝置(等離子體蝕刻裝置)的整體的 大致結(jié)構(gòu)的圖。在圖1中，腔室1例如由鋁、不銹鋼等的材質(zhì)構(gòu)成， 內(nèi)部為能夠氣密地密閉的圓筒形。該腔室1被接地。
在腔室1的內(nèi)部，設(shè)置有載置作為被處理基板例如半導(dǎo)體晶片W 的載置臺(以下，基座)。圖1中所示的基座2通過與半導(dǎo)體晶片W接
觸進(jìn)行熱交換，而用作調(diào)節(jié)半導(dǎo)體晶片W的溫度的熱交換板?；?
由鋁等的導(dǎo)電性和熱傳導(dǎo)性良好的材質(zhì)構(gòu)成，兼用作下部電極。
基座2被支撐在陶瓷等的絕緣性的筒狀保持部3上。筒狀保持部3 被支撐在腔室1的筒狀支撐部4上。在筒狀保持部3的上表面，配置 有環(huán)狀地包圍基座2的上表面的由石英等構(gòu)成的聚焦環(huán)5。
在腔室1的側(cè)壁與筒狀支撐部4之間，形成有環(huán)狀的排氣通路6。 在該排氣通路6的入口或者中途安裝有環(huán)狀的阻擋板7。排氣通路6 的底部通過排氣管8與排氣裝置9連接。排氣裝置9具有真空泵，將 腔室1內(nèi)的空間減壓至規(guī)定的真空度。在腔室1的側(cè)壁，安裝有開閉 半導(dǎo)體晶片W的搬入搬出口 IO的閘閥11。
在基座2上，等離子體生成用的高頻電源12通過匹配器13和供 電棒14被電連接。高頻電源12將例如40MHz的高頻率的高頻電力供 給到基座2兼作的下部電極。在腔室1的頂部，噴淋頭15作為上部電 極被設(shè)置。通過來自高頻電源12的高頻電力，在基座2和噴淋頭15 之間生成等離子體。
另外在基座2中，通過匹配器32和供電棒33連接有用于將等離 子體中的離子引到半導(dǎo)體晶片W的偏壓用的高頻電源31。高頻電源 31將例如12.88MHz、 3.2MHz等的稍低的頻率的高頻電力供給基座2。
在基座2的上表面，為了通過靜電吸附力保持半導(dǎo)體晶片，而設(shè) 置有由陶瓷等的電介質(zhì)構(gòu)成的靜電卡盤16。在靜電卡盤16的內(nèi)部，埋 入有導(dǎo)電體例如銅、鎢等的導(dǎo)電膜構(gòu)成的內(nèi)部電極17。在內(nèi)部電極17 通過開關(guān)電連接例如2500V、 3000V等的直流電源(未圖示)。從直流 電源對內(nèi)部電極17施加直流電壓時，通過庫侖力或者Johnson—Rahbek 力將半導(dǎo)體晶片W吸附保持在靜電卡盤16。
在基座2的內(nèi)部，設(shè)置有傳熱介質(zhì)(流體)流路18。在該傳熱介 質(zhì)流路18中，從溫度調(diào)節(jié)單元19通過配管20循環(huán)供給規(guī)定溫度的傳熱介質(zhì)、例如熱水或者冷水。從溫度調(diào)節(jié)單元19對基座2供給的傳熱 介質(zhì)的溫度，通過溫度控制裝置21控制為規(guī)定的溫度。
在靜電卡盤16和半導(dǎo)體晶片W的背面之間，通過氣體供給管23 被供給來自傳熱氣體供給部22的傳熱氣體、例如He氣體，該傳熱氣 體促進(jìn)靜電卡盤16即基座2和半導(dǎo)體晶片W之間的熱傳導(dǎo)。
頂部的噴淋頭15包括，具有大量的氣體通氣孔的下表面電極板 24、和可裝卸地支撐該下表面電極板24的電極支撐體25。在電極支撐 體25的內(nèi)部設(shè)置有緩沖室26，在該緩沖室26的氣體導(dǎo)入口 27連接有 來自處理氣體供給部28的氣體導(dǎo)入管29。
噴淋頭15與基座2平行地相對設(shè)置，作為一對電極即上部電極和 下部電極發(fā)揮功能。在噴淋頭15和載置半導(dǎo)體晶片W的基座2之間 的空間中，通過高頻電力形成有鉛直方向的高頻電場，通過高頻率的 放電，在半導(dǎo)體晶片W的表面附近生成高密度的等離子體。另外，在 噴淋頭1的周圍，與腔室1同心圓狀地配置有環(huán)磁鐵30，在噴淋頭15 和基座2之間的處理空間中形成磁場。
圖2是表示熱交換板的結(jié)構(gòu)的例子的圖。該基座2是內(nèi)部為空洞 的圓板型的部件，由熱傳導(dǎo)性良好的材料、例如鋁等的金屬形成。內(nèi) 部的空洞為流體(以下，傳熱介質(zhì))的流路，在圖2的例子中，通過 與基座2同心圓狀的隔離壁35分割為兩部分，分為環(huán)狀的外側(cè)流路36 和圓板狀的內(nèi)側(cè)流路37。
在該兩流路中分別流通不同系統(tǒng)的傳熱介質(zhì)。g卩，外側(cè)流路36用 的傳熱介質(zhì)從流入口 38a流入從流出口 39a流出，通過圖1所示的溫 度調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)溫度并循環(huán)。同樣地內(nèi)側(cè)流路37用的傳熱介質(zhì)從流入 口 38b流入從流出口 39b流出，由溫度調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)溫度并循環(huán)。
像這樣將基座2的內(nèi)部分割為多個區(qū)域，使獨(dú)立地進(jìn)行溫度控制 的傳熱介質(zhì)在各個區(qū)域流通是本發(fā)明的特征。由此，能夠?qū)γ總€區(qū)域 改變傳熱介質(zhì)的溫度，能夠使基座2和半導(dǎo)體晶片W之間的熱的傳遞 量在每個區(qū)域不同。
在圖2的例子中，通過改變內(nèi)側(cè)流路37和外側(cè)流路36的傳熱介 質(zhì)溫度，例如能夠改變半導(dǎo)體晶片W的周邊部和中央部的冷卻的程度。 通常，半導(dǎo)體晶片W的周邊比中央部溫度易于升高，所以通過使外側(cè)流路36的傳熱介質(zhì)溫度比內(nèi)側(cè)流路37的傳熱介質(zhì)溫度低，能夠保持
處理中的半導(dǎo)體晶片w整體的溫度均勻。
在本實施例中，外側(cè)流路36、內(nèi)側(cè)流路37都是內(nèi)部沒有障礙物的 流路，但是它們也可以是蜿蜒的蛇管狀的流路，也可以是通過沖撞板 等的障礙物使其彎曲的流路。通過形成為這樣的流路，能夠防淤流的 產(chǎn)生迅速地使各區(qū)域整體的溫度均勻。另外，各流路的流入口或流出 口的數(shù)目可以分別為兩個以上。
另外，在本發(fā)明中，基座2的分割方法并不需要局限于圖2的例 子那樣的同心圓狀。分割數(shù)也不局限于2分割，也可以分割為3部分 以上。此外，在分割為3部分以上的情況下，使溫度調(diào)節(jié)單元的循環(huán) 系統(tǒng)的數(shù)目與區(qū)域分割數(shù)目相同是恰當(dāng)?shù)?，另外，也可以根?jù)各個等 離子體處理裝置的特性、溫度調(diào)節(jié)的目的，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮^(qū)域分割。
圖3是表示溫度調(diào)節(jié)單元的傳熱介質(zhì)的循環(huán)流路為兩個系統(tǒng)的情 況的結(jié)構(gòu)圖。圖3 (a)表示兩個系統(tǒng)的傳熱介質(zhì)分別進(jìn)行循環(huán)的分割 循環(huán)型的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，圖3 (b)表示兩個系統(tǒng)的傳熱介質(zhì)合流進(jìn)行 循環(huán)的集合循環(huán)型的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
在圖3 (a)中，配置有兩臺泵40a、 40b，從外側(cè)流出口39a流出 的傳熱介質(zhì)通過泵40a升壓，在分支點(diǎn)Pa向三個方向分流，流入旁路 流路41a、加熱部42、和冷卻部43。另一方面，從內(nèi)側(cè)流出口39b流 出的傳熱介質(zhì)通過泵40b升壓，在分支點(diǎn)Pb向旁路流路41b、加熱部 42和冷卻部43分流。
加熱部42，在高溫的傳熱介質(zhì)的儲藏罐中通過安裝在內(nèi)部的加熱 器能夠?qū)鳠峤橘|(zhì)保持在規(guī)定的溫度(高溫側(cè))范圍。冷卻部43，在 低溫的傳熱介質(zhì)的儲藏罐中通過安裝在內(nèi)部的冷卻器能夠?qū)鳠峤橘|(zhì) 保持在規(guī)定的溫度(低溫側(cè))范圍。從加熱部42和冷卻部43起，分 別設(shè)置兩個系統(tǒng)的流出路，并在旁路流路41a和41b合流。在合流點(diǎn) Qa合流的傳熱介質(zhì)從流入口 38a流入圖2所示的外側(cè)流路36，在合流 點(diǎn)Qb合流的傳熱介質(zhì)從流入口 38b流入圖2所示的內(nèi)側(cè)流路37。流 入各合流點(diǎn)的旁路流路41a或者41b、加熱部42和冷卻部43的傳熱介 質(zhì)的流量，分別通過設(shè)置的3個流量調(diào)節(jié)閥44調(diào)節(jié)。因此，能夠通過 改變該流量的比例，獨(dú)立地控制流入外側(cè)流入口 38a和內(nèi)側(cè)流入口 38b的傳熱介質(zhì)溫度。
在圖3 (b)中，配置有1臺泵40，從外側(cè)流出口39a和從內(nèi)側(cè)流 出口 3%流出的傳熱介質(zhì)在O點(diǎn)合流，通過泵40被升壓并循環(huán)。通過 泵40被升壓的傳熱介質(zhì)在分支點(diǎn)Pl分為旁路流路41a和41b的2支 流路。并且在各旁路流路上設(shè)置有分支點(diǎn)P2，將旁路流路41a或41b 三分割為直線前進(jìn)的部分、流入加熱部42以及冷卻部43的部分。圖3 (b)的情況中，加熱部42和冷卻部43的結(jié)構(gòu)也與圖3 (a)相同。另 外，流入合流點(diǎn)Qa、 Qb的各3系統(tǒng)的傳熱介質(zhì)的流量通過三個流量 調(diào)節(jié)閥44調(diào)節(jié)，獨(dú)立控制流入外側(cè)流入口 38a和內(nèi)側(cè)流入口 38b的傳 熱介質(zhì)溫度的情況也與圖3 (a)相同。
通過構(gòu)成為圖3 (b)的集合循環(huán)型的結(jié)構(gòu)，能夠獲得減低泵設(shè)備 費(fèi)用或勞動力費(fèi)用，減少出口側(cè)傳熱介質(zhì)的溫度檢測點(diǎn)數(shù)等的優(yōu)點(diǎn)。
圖4是表示傳熱介質(zhì)的溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例的示意圖，為了簡 化其動作說明，對循環(huán)流路為1系統(tǒng)的情況進(jìn)行圖示。因此，關(guān)于各 系統(tǒng)，設(shè)置與圖4同樣的系統(tǒng)。但是，也可以使加熱部42和冷卻部43 與其周邊機(jī)器為兩個系統(tǒng)，作為一組共有它們。
為了進(jìn)行傳熱介質(zhì)的溫度控制所必要的信息為，進(jìn)行循環(huán)的傳熱 介質(zhì)的溫度，即流出口 39的出口溫度To和流入口 38的入口溫度Ti、 加熱部42和冷卻部43的出口溫度Th和Tc。成為控制的對象的一般是 流入口 38的入口溫度Ti。為了控制Ti，調(diào)節(jié)旁路流量qb、加熱部側(cè) 流量Qh和冷卻部側(cè)流量Qc，只要是該三者成為規(guī)定的比例即可。此 外，也可以在Ti〉To的情況下使QfO，在T^To的情況下使QfO。
艮口，對控制裝置45輸入To、 T" Th和Tc的信息，計算成為目標(biāo) 入口溫度T^的Qb、 Qh和Qc (或Qb和Qh或者Qc)的值，只要調(diào)節(jié) 流量控制陶Vb、 Vh和Vc的幵口度即可。
另外，當(dāng)將加熱部42和冷卻部43的出口溫度Th和Tc控制為規(guī) 定的值時，得到Th和Tc的信息利用加熱電力控制裝置46或者冷卻劑 流量控制裝置47進(jìn)行控制使得它們與目標(biāo)值一致即可。
圖5是表示本發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)法的順序的例子的流程圖。如從圖5 所見，首先設(shè)定等離子體處理等的基板加熱條件、和根據(jù)與此對應(yīng)的 基板目標(biāo)溫度設(shè)定流入基座2的傳熱介質(zhì)的目標(biāo)入口溫度。該設(shè)定，由于各個加熱條件的基板溫度和入口溫度Ti的關(guān)系的數(shù)據(jù)被積攢，所 以能夠基于該數(shù)據(jù)根據(jù)經(jīng)驗決定。
在本發(fā)明中，針對基座2的被分割的每個區(qū)域改變目標(biāo)入口溫度
T 進(jìn)行設(shè)定。圖5所示的溫度調(diào)節(jié)的順序中，在以使各區(qū)域的入口溫 度Ti與目標(biāo)溫度T,一致的方式進(jìn)行控制的情況下，與其他區(qū)域的入口 溫度無關(guān)，能夠分別獨(dú)立地進(jìn)行控制。因此，雖然圖5表示1系統(tǒng)中 的控制順序，但是在兩個以上系統(tǒng)的情況下，關(guān)于各個系統(tǒng)，可以與 此相同的順序進(jìn)行控制。
首先，如上所述設(shè)定目標(biāo)入口溫度1 (S-l)。由于控制是按時間 序列地進(jìn)行，所以以時刻t為ti (i=l， 2，……)，測定ti的入口溫度 Ti (S-2)。如果Ti〉Ti*，則不改變加熱側(cè)流量，增加冷卻側(cè)流量Qc， 旁路流量Qb減少相同的量即可。冷卻側(cè)流量的增加量AQc按照如下 所示進(jìn)行計算。
傳熱介質(zhì)的比熱為C，基于冷卻側(cè)流量的增量的入口傳熱介質(zhì)的 熱函的變化量AHi為，冷卻側(cè)傳熱介質(zhì)的顯熱變化AHC和旁路傳熱介 質(zhì)的顯熱變化AHB的和。即
A Hi= A Hc+ A HB=C ( A Qc Tc_ △ Qc TB)
=0 AQC (Tc- TB) 這是僅僅使全入口流量QT (=Qb+Qh+Qc)變化(T一-Ti)的熱函C *QT (L*-Ti)即可。因此，形成
C AQC (Tc- TB) =C QT (Ti*-Ti)
△Qc= QT (L*-Ti) / (Tc-Tb) ............ (1)
根據(jù)公式(1)提供AQc。
因此，測定冷卻側(cè)溫度Tc和出口溫度T0 (旁路溫度Tb幾乎與To 一致)(S-3)，通過公式(1)計算冷卻側(cè)流量變化量AQc (S-4)，基 于其結(jié)果，通過流量控制閥進(jìn)行冷卻側(cè)流量Qc和旁路流量QB的調(diào)節(jié)即 可(S-5)。
另一方面如果TK L*,則不改變冷卻側(cè)流量，增加加熱側(cè)流量QH， 使旁路流量Qb減少相同的量即可。與上述同樣地加熱側(cè)流量的增加量 AQH通過以下公式(2)計算。
AQC=QT (Ti氺-Ti) / (TH-TB) ……(2)這種情況下，從(S-l)到(S-5)的順序也相同。
接下來，設(shè)i一+l，進(jìn)行下一時刻的控制，在成為Ti《^的時刻結(jié)
束。在多個系統(tǒng)的情況下，針對每個系統(tǒng)進(jìn)行該操作。
依據(jù)上述操作順序，僅按照必要的熱函的變化量，增加加熱側(cè)或 者冷卻側(cè)流量即可，能夠使控制的操作變得簡明，而且能夠減少投入 加熱部或者從冷卻部除去的能量，從能量經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)出發(fā)是有利的。
權(quán)利要求
1、一種被處理基板的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括載置臺，其具備多個用于將基板的各區(qū)域調(diào)節(jié)到規(guī)定溫度的各溫度系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)部；循環(huán)流路，其中，流體通過所述溫度調(diào)節(jié)部在各溫度系統(tǒng)中循環(huán)流通；加熱流路，流通比在所述循環(huán)流路中流通的流體溫度高的加熱流體；冷卻流路，流通比在所述循環(huán)流路中流通的流體溫度低的冷卻流體；合流部，其在所述載置臺的附近，在各溫度系統(tǒng)使所述循環(huán)流路和所述加熱流路和所述冷卻流路合流，并且包流量括調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)來自輸出到所述溫度調(diào)節(jié)部的流體的各流路的流量比。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的被處理基板的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于在各溫度系統(tǒng)具備泵，其吸引所述溫度調(diào)節(jié)部的下流側(cè)的流體向 所述循環(huán)流路、所述加熱流路、和所述冷卻流路噴出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的被處理基板的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特 征在于所述流量調(diào)節(jié)單元是進(jìn)行反饋控制的單元，其使用于檢測在所述 溫度調(diào)節(jié)部中流通的流體的溫度的溫度檢測單元的檢測值成為所述規(guī) 定的溫度值。
4、 一種被處理基板的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括載置臺，其具備多個用于將基板的各區(qū)域調(diào)節(jié)到規(guī)定溫度的各溫度系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)部；循環(huán)流路，其中，流體通過所述溫度調(diào)節(jié)部在各溫度系統(tǒng)中循環(huán) 流通；加熱流路，流通比在所述循環(huán)流路中流通的流體溫度高的加熱流體；冷卻流路，流通比在所述循環(huán)流路中流通的流體溫度低的冷卻流體；第一合流部，其在所述載置臺的附近，在各溫度系統(tǒng)使所述循環(huán) 流路和所述加熱流路和所述冷卻流路合流，并且包括流量調(diào)節(jié)單元， 用于調(diào)節(jié)來自輸出到所述溫度調(diào)節(jié)部的流體的各流路的流量比；第二合流部，在所述溫度調(diào)節(jié)部的下流側(cè)，使各所述溫度系統(tǒng)的 循環(huán)流路合流；和泵，吸引來自所述第二合流部的流體，向所述循環(huán)流路、所述加 熱流路、和所述冷卻流路噴出。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的被處理基板的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述合流部與所述泵構(gòu)成為一體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的被處理基板的溫度調(diào)節(jié)裝置，其特 征在于所述流量調(diào)節(jié)單元是進(jìn)行反饋控制的單元，其使得用于檢測所述 溫度調(diào)節(jié)部中流通的流體的溫度的溫度檢測單元的檢測值成為所述規(guī) 定的溫度值。
7、 一種被處理基板的溫度調(diào)節(jié)方法，其用于將載置在載置臺的被 處理基板的各區(qū)域調(diào)節(jié)為規(guī)定的溫度，其特征在于將對所述被處理基板的各區(qū)域進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的多個溫度調(diào)節(jié)部設(shè) 置在各溫度系統(tǒng)的所述載置臺內(nèi)部，在各溫度系統(tǒng)中對在所述溫度調(diào)節(jié)部中流通的流體的目標(biāo)溫度和 所述流體的溫度進(jìn)行比較并計算出其溫度差，使比所述流體的溫度高溫度的加熱流體、和/或者比所述流體的溫 度低溫度的冷卻流體，在所述流體即將流入所述溫度調(diào)節(jié)部之前在各 溫度系統(tǒng)中與所述流體合流，并且調(diào)節(jié)所述流體與所述加熱流體、和/或者冷卻流體的流量比，在各溫度系統(tǒng)中調(diào)節(jié)所述溫度調(diào)節(jié)部中流通的流體的溫度。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的被處理基板的溫度調(diào)節(jié)方法，其特征在于在各溫度系統(tǒng)中檢測出所述溫度調(diào)節(jié)部中流通的流體的溫度，通 過反饋控制調(diào)節(jié)所述流量比，以使所述流體的溫度成為目標(biāo)溫度。
9、 一種等離子體處理裝置，其特征在于 具備權(quán)利要求1 6中任一項的溫度調(diào)節(jié)裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將載置在載置臺上的被處理基板分為多個區(qū)域，改變在各區(qū)域的載置臺與基板間的熱的傳遞量，針對每個區(qū)域調(diào)節(jié)基板的溫度的被處理基板的溫度調(diào)節(jié)裝置。其設(shè)置有載置臺，其具備多個用于將基板按各區(qū)域調(diào)節(jié)到規(guī)定溫度的各溫度系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)部；循環(huán)流路，通過溫度系統(tǒng)調(diào)節(jié)部在各溫度系統(tǒng)中循環(huán)流通流體；加熱流路，流通比在循環(huán)流路中流通的流體溫度高的加熱流體；冷卻流路，流通比在循環(huán)流路中流通的流體溫度低的冷卻流體，并且具備合流部，其在載置臺的附近，使循環(huán)流路和加熱流路和冷卻流路合流于各溫度系統(tǒng)，并且包括調(diào)節(jié)來自輸出到所述溫度調(diào)節(jié)部的流體的各流路的流量比的流量調(diào)節(jié)單元。
文檔編號H01L21/683GK101424950SQ20081016836
公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者村上幸一, 野中龍 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社