基板処理装置及び温度調節方法
【課題】設置スペースが少なくて済み、装置構成を簡素化することができる温度調節手段を備えた基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板にプラズマ処理を施すチャンバ１１と、チャンバ１１内で、基板を載置するサセプタ１２と、サセプタ１２と処理空間Ｓを隔てて対向するように設けられたシャワーヘッド１４と、処理空間Ｓに高周波電力を印加してプラズマを発生させる高周波電源１５と、温度調節面としてのサセプタ１２の表面１２ａの裏面１２ｂに水の濡れ面を形成する水吹きつけ装置１６と、水の濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室１７と、蒸発室１７内の圧力を調整する圧力調整装置１８、１９とを備えた基板処理装置において、圧力調整装置１８、１９によって蒸発室１７内の圧力を調整して濡れ面を形成する水を蒸発させ、水の蒸発潜熱を利用してサセプタ１２の表面１２ａの温度を制御する。
【解決手段】基板にプラズマ処理を施すチャンバ１１と、チャンバ１１内で、基板を載置するサセプタ１２と、サセプタ１２と処理空間Ｓを隔てて対向するように設けられたシャワーヘッド１４と、処理空間Ｓに高周波電力を印加してプラズマを発生させる高周波電源１５と、温度調節面としてのサセプタ１２の表面１２ａの裏面１２ｂに水の濡れ面を形成する水吹きつけ装置１６と、水の濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室１７と、蒸発室１７内の圧力を調整する圧力調整装置１８、１９とを備えた基板処理装置において、圧力調整装置１８、１９によって蒸発室１７内の圧力を調整して濡れ面を形成する水を蒸発させ、水の蒸発潜熱を利用してサセプタ１２の表面１２ａの温度を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理室内の構成部材の表面温度を調節する温度調節手段を備えた基板処理装置及び該基板処理装置の処理室内構成部材の表面温度を調節する温度調節方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハをはじめとする各種基板に所定の処理を施す基板処理装置は、例えば、真空排気可能な処理室と、処理室内で基板を載置する基板載置台（サセプタ）と、基板載置台とは処理空間を隔てて対向配置されたシャワーヘッドとを備え、サセプタ及びシャワーヘッドのいずれかに印加される高周波電力によって処理ガスのプラズマを発生させ、発生したプラズマによって基板に対してエッチング、成膜等のプラズマ処理を施すものである。
【０００３】
このような基板処理装置において、基板及び該基板を載置するサセプタの温度制御は、例えば、以下のように行われていた。すなわち、サセプタの内部に、例えば、円周方向に延在する環状の冷却媒体流路を設け、この冷却媒体流路に、例えばチラーユニットから冷却媒体用配管を介して低温の冷却媒体を循環供給させ、循環する冷却媒体によって冷却されたサセプタが、例えば静電チャック（ＥＳＣ）を介して基板を冷却し、これによって、プラズマの入熱等を処理していた。
【０００４】
また、最近では、冷却媒体流路を循環させる冷却媒体を、該冷却媒体の気化熱（以下、「蒸発潜熱」という。）を利用して冷却する基板処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０７９５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、冷却媒体を循環させる温度調節方法を採用した基板処理装置においては、プラズマ等による入熱量が大きい場合には、冷却媒体温度をより低温化し、かつ循環量を増大させなければならず、冷却能力の高い温度調節手段を設置するための広い設置スペースが必要となるだけでなく、サセプタ内部の下部スペースが限られているために、基板処理装置によっては、温度調節手段を設置できない場合もあった。
【０００７】
また、冷却媒体の蒸発潜熱を利用する冷却手段を備えた基板処理装置においては、冷却手段専用の循環ライン、圧縮機、凝縮器、膨張弁等が必要となり装置構成が複雑になるという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、設置スペースが少なくて済み、装置構成を簡素化することができる温度調節手段を備えた基板処理装置及び該基板処理装置における処理室内構成部材の温度調節方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の基板処理装置は、基板に所定の処理を施す真空排気可能な処理室と、前記処理室内の構成部材における温度調節面の裏面に冷却媒体の濡れ面を形成する濡れ面形成装置と、前記濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室と、該蒸発室内の圧力を調整する圧力調整装置とを備え、前記圧力調整装置によって前記蒸発室内の圧力を調整して前記濡れ面を形成する冷媒媒体を蒸発させ、該冷却媒体の蒸発潜熱によって前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記温度調節面は、前記構成部材の表面において複数箇所に存在し、前記温度調節面毎に前記濡れ面形成装置、蒸発室、及び圧力調整装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の基板処理装置は、請求項１又は２記載の基板処理装置において、前記圧力調整装置は、前記蒸発室内の圧力を前記冷却媒体の飽和蒸気圧よりも低い圧力に調整することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の基板処理装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記蒸発室には前記冷却媒体が蒸発した蒸気を蒸発室外に排出する蒸気排出流路が連結されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を吹き付けて前記濡れ面を形成する冷却媒体吹き付け装置であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面の少なくとも一部を前記冷却媒体に浸漬させる冷却媒体槽を有し、前記冷却媒体を、該冷却媒体の表面張力によって前記温度調節面の裏面に供給して前記濡れ面を形成するものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を噴射して前記濡れ面を形成するシャワー装置であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に設けられたた多孔質膜を有し、該多孔質膜を介して前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を供給して前記濡れ面を形成するものであることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の基板処理装置は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記処理室内の構成部材は、前記基板を載置する基板載置台又は該基板載置台と処理空間を隔てて対向するように設けられたシャワーヘッドであることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の基板処理装置は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記冷却媒体は、水であることを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決するために、請求項１１記載の温度調節方法は、基板に所定の処理を施す真空排気可能な処理室を有する基板処理装置の前記処理室内の構成部品の温度調節面の裏面に冷却媒体を供給して該冷却媒体の濡れ面を形成する濡れ面形成ステップと、前記濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室内の圧力を調整して前記濡れ面を形成する冷却媒体を蒸発させ、該冷却媒体の蒸発潜熱によって前記温度調節面の温度を調節する減圧ステップと、を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の温度調節方法は、請求項１１記載の温度調節方法において、前記濡れ面形成ステップにおける前記冷却媒体の供給量及び／又は前記蒸発室内の圧力に基づいて前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の温度調節方法は、請求項１２記載の温度調節方法において、前記蒸発室内の圧力を前記冷却媒体の飽和蒸気圧以下に設定した後、前記濡れ面へ供給する前記冷却媒体の供給量を調整して前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、設置スペースが少なくて済み、装置構成を簡素化した温度調節手段を実現することができ、これによって、処理室内の構成部材の温度調整面の温度を効率よく任意の温度に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【図２】本実施の形態における蒸発室内の圧力と温度調節面の温度との関係を示す図である。
【図３】本実施の形態における処理熱量と温度調整手段への冷却媒体の供給量との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第１の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第１の変形例における処理熱量と水槽への水の供給量との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第２の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第３の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【００２６】
図１において、この基板処理装置１０は、基板に対してエッチング、成膜等の所定のプラズマ処理を施す真空排気可能な処理室（チャンバ）１１を有する。チャンバ１１内の下部中央部には、基板載置台（サセプタ）１２が設けられている。サセプタ１２は、その上部表面１２ａに基板を載置する。サセプタ１２には、第１の高周波電源１３が第１の整合器（図示省略）を介して接続されており、第１の高周波電源１３は比較的低い周波数、例えば２ＭＨｚのバイアス用の高周波電力をサセプタ１２に印加する。サセプタ１２は下部電極として機能する。
【００２７】
サセプタ１２とは処理空間Ｓを介して対向する天井部分にシャワーヘッド１４が配置されている。シャワーヘッド１４には、第２の高周波電源１５が第２の整合器（図示省略）を介して接続されており、第２の高周波電源１５は比較的高い周波数、例えば６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力をシャワーヘッド１４に印加する。シャワーヘッド１４は上部電極として機能する。
【００２８】
基板処理装置１０において、チャンバ内構成部材としてのサセプタ１２の上部表面１２ａは温度調節面である。すなわち、チャンバ１１内において、図示省略した基板に対して所定のプラズマ処理を施す際、基板はプラズマからの入熱によって、例えば３００℃以上に加熱される。プラズマエッチング時における基板の最適処理温度は、例えば４０℃程度である。従って、基板温度を最適処理温度まで冷却するために、サセプタ１２の上部平面１２ａは温度調節手段によって冷却する必要がある温度調節面である。
【００２９】
ここで、温度調節面とは、基板の処理目的に応じて表面温度を任意の温度に調節する必要があるチャンバ内構成部材の表面である。また、チャンバ内構成部材とは、チャンバ１１の内壁構成部材をも含む広い概念である。
【００３０】
温度調節面の温度を調節する温度調節装置は、サセプタ１２の上部表面（以下、「サセプタの表面」という。）１２ａの直近面である裏面（以下、「サセプタの裏面」という。）１２ｂに冷却媒体、例えば水の濡れ面を形成する複数の水吹きつけ装置１６と、サセプタ１２の裏面１２ｂに形成された濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室１７と、蒸発室１７内の圧力を監視する圧力計２０と、蒸発室１７内の圧力を調整する圧力調整装置とから主として構成される。圧力調整装置は、蒸発室１７に接続された排気管１８、該排気管１８に接続された排気ポンプ（図示省略）及び蒸発室１７内の圧力を制御するＡＰＣバルブ１９とを有する。
【００３１】
このような構成の基板処理装置１０において、温度調節面としてのサセプタ１２の表面１２ａの温度は、以下のように調節される。
【００３２】
すなわち、まず、水を貯留する貯水タンクから、水供給配管（共に図示省略）を介して冷却媒体としての水を水吹きつけ装置１６に供給し、該水吹きつけ装置１６から図１の部分拡大図Ｉに示したように、上方に向かって水を吹きつけ、サセプタ１２の裏面１２ｂに冷却媒体である水の濡れ面を形成する。
【００３３】
このとき、水の吹きつけ量は、例えば、サセプタ１２の裏面１２ｂ全体に均等な水の薄膜が形成される程度とする。また、このとき排気ポンプによって蒸発室１７内が減圧され、ＡＰＣバルブ１９によって、蒸発室１７内の圧力が水の飽和蒸気圧よりも若干低くなるように調整される。蒸発室１７内の圧力を水の飽和水蒸気圧よりも若干低い圧力に調整することにより、サセプタ１２の裏面１２ｂに形成された濡れ面における水が水蒸気となって蒸発し、このとき水の蒸発潜熱に相当する熱が奪われ、サセプタ１２の裏面１２ｂ及び温度調節面であるサセプタ１２の表面１２ａが、所定温度まで冷却される。
【００３４】
基板処理装置１０の各構成部材の動作は、基板処理装置１０が備える制御部（図示省略）のＣＰＵが温度調節処理に対応するプログラムに応じて制御する。
【００３５】
本実施の形態によれば、温度調節面としてのサセプタ１２の表面１２ａの裏面１２ｂに冷却媒体としての水の濡れ面を形成し、該濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室１７内の圧力を調整して濡れ面を形成する水を蒸発させ、水の蒸発潜熱を利用してサセプタ１２の裏面１２ｂひいてはサセプタ１２の表面１２ａを冷却するようにしたので、冷却媒体を循環させる従来の温度調節装置に比べて装置構成を簡素化して、設置スペースを少なくすることができる。
【００３６】
すなわち、本実施の形態によれば、冷却媒体としての水の供給配管は必要であるが、供給した水を水蒸気として排気管１８を介して蒸発室外に排出するので、排水用配管が不要になる。また、従来必要であったチラーの温度制御装置及び冷媒配管の断熱構造も不要となる。従って、設置スペースが少ない小さい基板処理装置から、大面積構成部材の表面温度を調整する必要がある大型基板処理装置にまで幅広く適用することができる。特に、冷却媒体の循環流路を確保し難い基板処理装置には最適である。
【００３７】
本実施の形態において、温度調節面であるサセプタ１２の表面１２ａの温度は、吹きつけ装置１６への水の供給量と蒸発室１７内の圧力に基づいて制御する。水の蒸発潜熱は、圧力によってほとんど変化しないので、蒸発室１７内の圧力を主制御条件とし、水吹きつけ装置１６への水の供給量を副制御条件とすることが好ましい。
【００３８】
すなわち、サセプタ１２の表面１２ａの温度が所望温度となるような水の飽和蒸気圧を求め、蒸発室１７内の圧力を当該飽和蒸気圧に維持し、プラズマの入熱等、比較的小さな変動を伴う入熱に対しては水の供給量を調整することによって対処し、これによって、なるべく飽和蒸気圧を維持するように制御することが好ましい。そして、急激な入熱に対しては、蒸発室１７内の圧力を急降下させ、これによって水の蒸発量を増大させることによって対処することが好ましい。
【００３９】
本実施の形態において、サセプタ１２におけるプラズマからの入熱を温度調節手段によって処理、回収する場合、水の蒸発潜熱を、例えば２２５７（ｋＪ／ｋｇ）、プラズマからの入熱をＡ（ｋＪ／ｓｅｃ）とすると、Ａ／２２５７（ｋｇ／ｓｅｃ）の水が蒸発するように制御することによって、プラズマからの入熱を回収、処理することができる。
【００４０】
本実施の形態において、冷却媒体として常温の水を使用して、温度調節面であるサセプタ１２の表面１２ａの温度を、例えば０℃〜８０℃の範囲で調整することができる。
【００４１】
図２は、本実施の形態における蒸発室１７内の圧力と、サセプタ１２の表面１２ａの温度との関係を示すグラフである。
【００４２】
図２において、蒸発室１７内の圧力が５００００Ｐａの時、サセプタ１２の表面１２ａの温度が８０℃となるように調整し、この状態で、蒸発室１７内の圧力を１２３０Ｐａまで下げると、サセプタ１２の表面１２ａの温度は１０℃程度となり、蒸発室１７内の圧力を６１０Ｐａまで下げると、サセプタ１２の表面１２ａの温度は０℃程度となることが分かる。なお、サセプタ１２の表面１２ａの温度は、各条件を選定することによって、例えば、−１０℃程度まで冷却することができる。この場合、水の供給流路が凍結する虞があるので、凍結防止用のヒータを水の供給流路に設けるのが好ましい。
【００４３】
本実施の形態において、水吹きつけ装置１６に供給する水の流量、換言すると水の蒸発量に従って処理可能な熱量が変化する。
【００４４】
図３は、本実施の形態における水吹きつけ装置１６に対する水の供給流量と処理熱量との関係を示すグラフである。なお、図３は、蒸発室１７内の圧力が５０００Ｐａである場合の水供給流量と処理熱量との関係を示すグラフであり、処理熱量は水の流量（水の蒸発量）に比例して増大することが分かる。
【００４５】
本実施の形態において、サセプタ１２の表面温度を部分的に調節することもできる。すなわち、サセプタ１２の表面１２ａの中央部と周辺部を異なる温度に調整することができる。この場合、サセプタ１２の表面１２ａの中央部に対応するサセプタの裏面１２ｂと、サセプタ１２の表面１２ａの周辺部に対応するサセプタ１２の裏面１２ｂとに、それぞれ濡れ面形成装置としての、例えば水吹きつけ装置１６、蒸発室１７及び圧力調整装置１８、１９を設け、それぞれを別個独立に制御してサセプタ１２の表面１２ａの温度を部分的に調節する。温度調節面である所定の部分は１箇所だけでなく、２箇所又はそれ以上であってもよく、温度調節部分ごとに濡れ面形成装置、圧力調整装置が設けられる。なお、本実施の形態において、温度調整面内で水吹きつけ装置からの水吹きつけ時間を変えることにより、サセプタ１２の表面温度分布も調整することができる。
【００４６】
本実施の形態において、チャンバ内構成部品としては、サセプタ１２の他、シャワーヘッド１４、図示省略したデポシールド、フォーカスリング、シールドリングをはじめ各種部材が挙げられ、これらの部材の表面が温度調節面となり得る。
【００４７】
本実施の形態において、温度調節面であるサセプタ１２の表面１２ａの裏面１２ｂに水の濡れ面を形成したが、構成部材によっては、裏面に濡れ面を形成し難い場合が考えられる。この場合は、温度調節面の直近の面として、例えば、温度調節面の裏面に隣接する側面等に水の濡れ面を形成するようにしてもよい。
【００４８】
本実施の形態において、冷却媒体として最適な水を用いたが、水以外にメタノール、アンモニア等、大きな蒸発潜熱を有する液体を用いることができる。
【００４９】
次に、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の変形例について説明する。
【００５０】
図４は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第１の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【００５１】
図４において、この基板処理装置は、サセプタ２２の表面２２ａに対向する裏面２２ｂを多数の凸状部が形成された凹凸面とし、該凹凸面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室２４と、該蒸発室２４内に配置された水槽２３を設け、該水槽２３にサセプタ２２の裏面２２ｂの凸状部の一部を浸漬させ、図４の部分拡大図IVに示したように、表面張力を利用して冷却媒体として水をサセプタ２２の裏面２２ｂに供給して濡れ面を形成するものである。そして、上記実施の形態と同様、濡れ面を形成する水が蒸発する際の蒸発潜熱を利用してサセプタ２２の表面２２ａが冷却される。
【００５２】
本実施の形態の第１の変形例においても、上記実施の形態と同様、設置スペースが少なくて済み、装置構成を簡素化した温度調節装置を実現することができ、これによって、温度調整面の温度を効率よく任意の温度に調節することができる。また、本実施の形態の第１の変形例において、温度調整面内で凹凸面の疎密を変えることにより、サセプタ２２の表面温度分布を調整することができる。
【００５３】
以下に、本実施の形態の第１の変形例を用いた実験例について説明する。
【００５４】
図４の基板処理装置を用い、サセプタ２２の表面２２ａからの入熱がある場合（図示省略）に、水の蒸発潜熱を利用してサセプタ２２の表面２２ａの温度を２５℃に保持するために必要な水槽２３に供給する水の供給量を調査したところ、サセプタ２２の表面２２ａへの入熱量と水槽２３への水供給量は、良好な相関関係を示した。
【００５５】
図５は、チャンバ内圧力が６７０Ｐａにおけるサセプタ２２の表面２２ａへの入熱量と水槽２３への水の供給量との関係を示す図である。
【００５６】
図５において、入熱量が大きくなるに従って水槽２３への必要な水供給量は順次増大している。このような基板処理装置において、サセプタ２２の表面２２ａへの入熱量に変動がなく、水槽２３に供給される水の供給量も一定に保持されれば、サセプタ２２の表面２２ａの温度を半永久的に２５℃に保持し続けることができる。
【００５７】
次に、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の他の変形例について説明する。
【００５８】
図６は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第２の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【００５９】
図６において、この基板処理装置は、サセプタ３２の裏面３２ｂを囲む蒸発室３４内に多数のシャワー装置３３を配設し、該シャワー装置３３によって図６の部分拡大図VIに示したように、サセプタ３２の裏面３２ｂに水の濡れ面を形成し、蒸発室３４内の圧力を調整して濡れ面を形成する冷却媒体としての水を蒸発させるようにしたものである。
【００６０】
本実施の形態の第２の変形例においても、上記実施の形態と同様、設置スペースが少なくて済み、装置構成を簡素化した温度調節装置によって、温度調整面の温度を効率よく調節することができる。
【００６１】
次に、本発明の実施の形態に係る基板処理装置のさらに他の変形例について説明する。
【００６２】
図７は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第３の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【００６３】
図７において、この基板処理装置は、サセプタ４２の裏面４２ｂにポーラスな多孔質層４３を当接するように配置し、該多孔質層４３に図示省略した水供給源から冷却媒体としての水を供給して多孔質層４３の蒸発室４４側の表面から水をしみ出させ、これによって多孔質層４３の表面に水の濡れ面を形成するようにしたものである。
【００６４】
そして、上記実施の形態と同様、圧力調整装置（図示省略）によって蒸発室４４内の圧力を調整することによって、濡れ面を形成する水が蒸発し、蒸発潜熱を利用してサセプタ４２の表面４２ａの温度が調節される。
【００６５】
本実施の形態の第３の変形例においても、上記実施の形態と同様、設置スペースが少なくて済み、装置構成を簡素化した温度調節装置を実現することができ、これによって、温度調整面の温度を効率よく調節することができる。
【００６６】
また、本発明の実施の形態全般において、基板が大口径化された場合の冷却媒体流路長の増加に伴う冷却媒体入口と冷却媒体出口の温度勾配も、一様に濡れ面を形成しておくだけで簡単に抑制することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 基板処理装置
１１ 処理室（チャンバ）
１２、２２、３２、４２ 基板載置台（サセプタ）
１４ シャワーヘッド
１６ 水吹きつけ装置
１８ 排気管
１９ ＡＰＣバルブ
２３ 水槽
３３ シャワー装置
４３ 多孔質層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理室内の構成部材の表面温度を調節する温度調節手段を備えた基板処理装置及び該基板処理装置の処理室内構成部材の表面温度を調節する温度調節方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハをはじめとする各種基板に所定の処理を施す基板処理装置は、例えば、真空排気可能な処理室と、処理室内で基板を載置する基板載置台（サセプタ）と、基板載置台とは処理空間を隔てて対向配置されたシャワーヘッドとを備え、サセプタ及びシャワーヘッドのいずれかに印加される高周波電力によって処理ガスのプラズマを発生させ、発生したプラズマによって基板に対してエッチング、成膜等のプラズマ処理を施すものである。
【０００３】
このような基板処理装置において、基板及び該基板を載置するサセプタの温度制御は、例えば、以下のように行われていた。すなわち、サセプタの内部に、例えば、円周方向に延在する環状の冷却媒体流路を設け、この冷却媒体流路に、例えばチラーユニットから冷却媒体用配管を介して低温の冷却媒体を循環供給させ、循環する冷却媒体によって冷却されたサセプタが、例えば静電チャック（ＥＳＣ）を介して基板を冷却し、これによって、プラズマの入熱等を処理していた。
【０００４】
また、最近では、冷却媒体流路を循環させる冷却媒体を、該冷却媒体の気化熱（以下、「蒸発潜熱」という。）を利用して冷却する基板処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０７９５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、冷却媒体を循環させる温度調節方法を採用した基板処理装置においては、プラズマ等による入熱量が大きい場合には、冷却媒体温度をより低温化し、かつ循環量を増大させなければならず、冷却能力の高い温度調節手段を設置するための広い設置スペースが必要となるだけでなく、サセプタ内部の下部スペースが限られているために、基板処理装置によっては、温度調節手段を設置できない場合もあった。
【０００７】
また、冷却媒体の蒸発潜熱を利用する冷却手段を備えた基板処理装置においては、冷却手段専用の循環ライン、圧縮機、凝縮器、膨張弁等が必要となり装置構成が複雑になるという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、設置スペースが少なくて済み、装置構成を簡素化することができる温度調節手段を備えた基板処理装置及び該基板処理装置における処理室内構成部材の温度調節方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の基板処理装置は、基板に所定の処理を施す真空排気可能な処理室と、前記処理室内の構成部材における温度調節面の裏面に冷却媒体の濡れ面を形成する濡れ面形成装置と、前記濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室と、該蒸発室内の圧力を調整する圧力調整装置とを備え、前記圧力調整装置によって前記蒸発室内の圧力を調整して前記濡れ面を形成する冷媒媒体を蒸発させ、該冷却媒体の蒸発潜熱によって前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記温度調節面は、前記構成部材の表面において複数箇所に存在し、前記温度調節面毎に前記濡れ面形成装置、蒸発室、及び圧力調整装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の基板処理装置は、請求項１又は２記載の基板処理装置において、前記圧力調整装置は、前記蒸発室内の圧力を前記冷却媒体の飽和蒸気圧よりも低い圧力に調整することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の基板処理装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記蒸発室には前記冷却媒体が蒸発した蒸気を蒸発室外に排出する蒸気排出流路が連結されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を吹き付けて前記濡れ面を形成する冷却媒体吹き付け装置であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面の少なくとも一部を前記冷却媒体に浸漬させる冷却媒体槽を有し、前記冷却媒体を、該冷却媒体の表面張力によって前記温度調節面の裏面に供給して前記濡れ面を形成するものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を噴射して前記濡れ面を形成するシャワー装置であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に設けられたた多孔質膜を有し、該多孔質膜を介して前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を供給して前記濡れ面を形成するものであることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の基板処理装置は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記処理室内の構成部材は、前記基板を載置する基板載置台又は該基板載置台と処理空間を隔てて対向するように設けられたシャワーヘッドであることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の基板処理装置は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記冷却媒体は、水であることを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決するために、請求項１１記載の温度調節方法は、基板に所定の処理を施す真空排気可能な処理室を有する基板処理装置の前記処理室内の構成部品の温度調節面の裏面に冷却媒体を供給して該冷却媒体の濡れ面を形成する濡れ面形成ステップと、前記濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室内の圧力を調整して前記濡れ面を形成する冷却媒体を蒸発させ、該冷却媒体の蒸発潜熱によって前記温度調節面の温度を調節する減圧ステップと、を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の温度調節方法は、請求項１１記載の温度調節方法において、前記濡れ面形成ステップにおける前記冷却媒体の供給量及び／又は前記蒸発室内の圧力に基づいて前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の温度調節方法は、請求項１２記載の温度調節方法において、前記蒸発室内の圧力を前記冷却媒体の飽和蒸気圧以下に設定した後、前記濡れ面へ供給する前記冷却媒体の供給量を調整して前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、設置スペースが少なくて済み、装置構成を簡素化した温度調節手段を実現することができ、これによって、処理室内の構成部材の温度調整面の温度を効率よく任意の温度に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【図２】本実施の形態における蒸発室内の圧力と温度調節面の温度との関係を示す図である。
【図３】本実施の形態における処理熱量と温度調整手段への冷却媒体の供給量との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第１の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第１の変形例における処理熱量と水槽への水の供給量との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第２の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第３の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【００２６】
図１において、この基板処理装置１０は、基板に対してエッチング、成膜等の所定のプラズマ処理を施す真空排気可能な処理室（チャンバ）１１を有する。チャンバ１１内の下部中央部には、基板載置台（サセプタ）１２が設けられている。サセプタ１２は、その上部表面１２ａに基板を載置する。サセプタ１２には、第１の高周波電源１３が第１の整合器（図示省略）を介して接続されており、第１の高周波電源１３は比較的低い周波数、例えば２ＭＨｚのバイアス用の高周波電力をサセプタ１２に印加する。サセプタ１２は下部電極として機能する。
【００２７】
サセプタ１２とは処理空間Ｓを介して対向する天井部分にシャワーヘッド１４が配置されている。シャワーヘッド１４には、第２の高周波電源１５が第２の整合器（図示省略）を介して接続されており、第２の高周波電源１５は比較的高い周波数、例えば６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力をシャワーヘッド１４に印加する。シャワーヘッド１４は上部電極として機能する。
【００２８】
基板処理装置１０において、チャンバ内構成部材としてのサセプタ１２の上部表面１２ａは温度調節面である。すなわち、チャンバ１１内において、図示省略した基板に対して所定のプラズマ処理を施す際、基板はプラズマからの入熱によって、例えば３００℃以上に加熱される。プラズマエッチング時における基板の最適処理温度は、例えば４０℃程度である。従って、基板温度を最適処理温度まで冷却するために、サセプタ１２の上部平面１２ａは温度調節手段によって冷却する必要がある温度調節面である。
【００２９】
ここで、温度調節面とは、基板の処理目的に応じて表面温度を任意の温度に調節する必要があるチャンバ内構成部材の表面である。また、チャンバ内構成部材とは、チャンバ１１の内壁構成部材をも含む広い概念である。
【００３０】
温度調節面の温度を調節する温度調節装置は、サセプタ１２の上部表面（以下、「サセプタの表面」という。）１２ａの直近面である裏面（以下、「サセプタの裏面」という。）１２ｂに冷却媒体、例えば水の濡れ面を形成する複数の水吹きつけ装置１６と、サセプタ１２の裏面１２ｂに形成された濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室１７と、蒸発室１７内の圧力を監視する圧力計２０と、蒸発室１７内の圧力を調整する圧力調整装置とから主として構成される。圧力調整装置は、蒸発室１７に接続された排気管１８、該排気管１８に接続された排気ポンプ（図示省略）及び蒸発室１７内の圧力を制御するＡＰＣバルブ１９とを有する。
【００３１】
このような構成の基板処理装置１０において、温度調節面としてのサセプタ１２の表面１２ａの温度は、以下のように調節される。
【００３２】
すなわち、まず、水を貯留する貯水タンクから、水供給配管（共に図示省略）を介して冷却媒体としての水を水吹きつけ装置１６に供給し、該水吹きつけ装置１６から図１の部分拡大図Ｉに示したように、上方に向かって水を吹きつけ、サセプタ１２の裏面１２ｂに冷却媒体である水の濡れ面を形成する。
【００３３】
このとき、水の吹きつけ量は、例えば、サセプタ１２の裏面１２ｂ全体に均等な水の薄膜が形成される程度とする。また、このとき排気ポンプによって蒸発室１７内が減圧され、ＡＰＣバルブ１９によって、蒸発室１７内の圧力が水の飽和蒸気圧よりも若干低くなるように調整される。蒸発室１７内の圧力を水の飽和水蒸気圧よりも若干低い圧力に調整することにより、サセプタ１２の裏面１２ｂに形成された濡れ面における水が水蒸気となって蒸発し、このとき水の蒸発潜熱に相当する熱が奪われ、サセプタ１２の裏面１２ｂ及び温度調節面であるサセプタ１２の表面１２ａが、所定温度まで冷却される。
【００３４】
基板処理装置１０の各構成部材の動作は、基板処理装置１０が備える制御部（図示省略）のＣＰＵが温度調節処理に対応するプログラムに応じて制御する。
【００３５】
本実施の形態によれば、温度調節面としてのサセプタ１２の表面１２ａの裏面１２ｂに冷却媒体としての水の濡れ面を形成し、該濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室１７内の圧力を調整して濡れ面を形成する水を蒸発させ、水の蒸発潜熱を利用してサセプタ１２の裏面１２ｂひいてはサセプタ１２の表面１２ａを冷却するようにしたので、冷却媒体を循環させる従来の温度調節装置に比べて装置構成を簡素化して、設置スペースを少なくすることができる。
【００３６】
すなわち、本実施の形態によれば、冷却媒体としての水の供給配管は必要であるが、供給した水を水蒸気として排気管１８を介して蒸発室外に排出するので、排水用配管が不要になる。また、従来必要であったチラーの温度制御装置及び冷媒配管の断熱構造も不要となる。従って、設置スペースが少ない小さい基板処理装置から、大面積構成部材の表面温度を調整する必要がある大型基板処理装置にまで幅広く適用することができる。特に、冷却媒体の循環流路を確保し難い基板処理装置には最適である。
【００３７】
本実施の形態において、温度調節面であるサセプタ１２の表面１２ａの温度は、吹きつけ装置１６への水の供給量と蒸発室１７内の圧力に基づいて制御する。水の蒸発潜熱は、圧力によってほとんど変化しないので、蒸発室１７内の圧力を主制御条件とし、水吹きつけ装置１６への水の供給量を副制御条件とすることが好ましい。
【００３８】
すなわち、サセプタ１２の表面１２ａの温度が所望温度となるような水の飽和蒸気圧を求め、蒸発室１７内の圧力を当該飽和蒸気圧に維持し、プラズマの入熱等、比較的小さな変動を伴う入熱に対しては水の供給量を調整することによって対処し、これによって、なるべく飽和蒸気圧を維持するように制御することが好ましい。そして、急激な入熱に対しては、蒸発室１７内の圧力を急降下させ、これによって水の蒸発量を増大させることによって対処することが好ましい。
【００３９】
本実施の形態において、サセプタ１２におけるプラズマからの入熱を温度調節手段によって処理、回収する場合、水の蒸発潜熱を、例えば２２５７（ｋＪ／ｋｇ）、プラズマからの入熱をＡ（ｋＪ／ｓｅｃ）とすると、Ａ／２２５７（ｋｇ／ｓｅｃ）の水が蒸発するように制御することによって、プラズマからの入熱を回収、処理することができる。
【００４０】
本実施の形態において、冷却媒体として常温の水を使用して、温度調節面であるサセプタ１２の表面１２ａの温度を、例えば０℃〜８０℃の範囲で調整することができる。
【００４１】
図２は、本実施の形態における蒸発室１７内の圧力と、サセプタ１２の表面１２ａの温度との関係を示すグラフである。
【００４２】
図２において、蒸発室１７内の圧力が５００００Ｐａの時、サセプタ１２の表面１２ａの温度が８０℃となるように調整し、この状態で、蒸発室１７内の圧力を１２３０Ｐａまで下げると、サセプタ１２の表面１２ａの温度は１０℃程度となり、蒸発室１７内の圧力を６１０Ｐａまで下げると、サセプタ１２の表面１２ａの温度は０℃程度となることが分かる。なお、サセプタ１２の表面１２ａの温度は、各条件を選定することによって、例えば、−１０℃程度まで冷却することができる。この場合、水の供給流路が凍結する虞があるので、凍結防止用のヒータを水の供給流路に設けるのが好ましい。
【００４３】
本実施の形態において、水吹きつけ装置１６に供給する水の流量、換言すると水の蒸発量に従って処理可能な熱量が変化する。
【００４４】
図３は、本実施の形態における水吹きつけ装置１６に対する水の供給流量と処理熱量との関係を示すグラフである。なお、図３は、蒸発室１７内の圧力が５０００Ｐａである場合の水供給流量と処理熱量との関係を示すグラフであり、処理熱量は水の流量（水の蒸発量）に比例して増大することが分かる。
【００４５】
本実施の形態において、サセプタ１２の表面温度を部分的に調節することもできる。すなわち、サセプタ１２の表面１２ａの中央部と周辺部を異なる温度に調整することができる。この場合、サセプタ１２の表面１２ａの中央部に対応するサセプタの裏面１２ｂと、サセプタ１２の表面１２ａの周辺部に対応するサセプタ１２の裏面１２ｂとに、それぞれ濡れ面形成装置としての、例えば水吹きつけ装置１６、蒸発室１７及び圧力調整装置１８、１９を設け、それぞれを別個独立に制御してサセプタ１２の表面１２ａの温度を部分的に調節する。温度調節面である所定の部分は１箇所だけでなく、２箇所又はそれ以上であってもよく、温度調節部分ごとに濡れ面形成装置、圧力調整装置が設けられる。なお、本実施の形態において、温度調整面内で水吹きつけ装置からの水吹きつけ時間を変えることにより、サセプタ１２の表面温度分布も調整することができる。
【００４６】
本実施の形態において、チャンバ内構成部品としては、サセプタ１２の他、シャワーヘッド１４、図示省略したデポシールド、フォーカスリング、シールドリングをはじめ各種部材が挙げられ、これらの部材の表面が温度調節面となり得る。
【００４７】
本実施の形態において、温度調節面であるサセプタ１２の表面１２ａの裏面１２ｂに水の濡れ面を形成したが、構成部材によっては、裏面に濡れ面を形成し難い場合が考えられる。この場合は、温度調節面の直近の面として、例えば、温度調節面の裏面に隣接する側面等に水の濡れ面を形成するようにしてもよい。
【００４８】
本実施の形態において、冷却媒体として最適な水を用いたが、水以外にメタノール、アンモニア等、大きな蒸発潜熱を有する液体を用いることができる。
【００４９】
次に、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の変形例について説明する。
【００５０】
図４は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第１の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【００５１】
図４において、この基板処理装置は、サセプタ２２の表面２２ａに対向する裏面２２ｂを多数の凸状部が形成された凹凸面とし、該凹凸面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室２４と、該蒸発室２４内に配置された水槽２３を設け、該水槽２３にサセプタ２２の裏面２２ｂの凸状部の一部を浸漬させ、図４の部分拡大図IVに示したように、表面張力を利用して冷却媒体として水をサセプタ２２の裏面２２ｂに供給して濡れ面を形成するものである。そして、上記実施の形態と同様、濡れ面を形成する水が蒸発する際の蒸発潜熱を利用してサセプタ２２の表面２２ａが冷却される。
【００５２】
本実施の形態の第１の変形例においても、上記実施の形態と同様、設置スペースが少なくて済み、装置構成を簡素化した温度調節装置を実現することができ、これによって、温度調整面の温度を効率よく任意の温度に調節することができる。また、本実施の形態の第１の変形例において、温度調整面内で凹凸面の疎密を変えることにより、サセプタ２２の表面温度分布を調整することができる。
【００５３】
以下に、本実施の形態の第１の変形例を用いた実験例について説明する。
【００５４】
図４の基板処理装置を用い、サセプタ２２の表面２２ａからの入熱がある場合（図示省略）に、水の蒸発潜熱を利用してサセプタ２２の表面２２ａの温度を２５℃に保持するために必要な水槽２３に供給する水の供給量を調査したところ、サセプタ２２の表面２２ａへの入熱量と水槽２３への水供給量は、良好な相関関係を示した。
【００５５】
図５は、チャンバ内圧力が６７０Ｐａにおけるサセプタ２２の表面２２ａへの入熱量と水槽２３への水の供給量との関係を示す図である。
【００５６】
図５において、入熱量が大きくなるに従って水槽２３への必要な水供給量は順次増大している。このような基板処理装置において、サセプタ２２の表面２２ａへの入熱量に変動がなく、水槽２３に供給される水の供給量も一定に保持されれば、サセプタ２２の表面２２ａの温度を半永久的に２５℃に保持し続けることができる。
【００５７】
次に、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の他の変形例について説明する。
【００５８】
図６は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第２の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【００５９】
図６において、この基板処理装置は、サセプタ３２の裏面３２ｂを囲む蒸発室３４内に多数のシャワー装置３３を配設し、該シャワー装置３３によって図６の部分拡大図VIに示したように、サセプタ３２の裏面３２ｂに水の濡れ面を形成し、蒸発室３４内の圧力を調整して濡れ面を形成する冷却媒体としての水を蒸発させるようにしたものである。
【００６０】
本実施の形態の第２の変形例においても、上記実施の形態と同様、設置スペースが少なくて済み、装置構成を簡素化した温度調節装置によって、温度調整面の温度を効率よく調節することができる。
【００６１】
次に、本発明の実施の形態に係る基板処理装置のさらに他の変形例について説明する。
【００６２】
図７は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の第３の変形例の要部を示す断面図、及びその部分拡大図である。
【００６３】
図７において、この基板処理装置は、サセプタ４２の裏面４２ｂにポーラスな多孔質層４３を当接するように配置し、該多孔質層４３に図示省略した水供給源から冷却媒体としての水を供給して多孔質層４３の蒸発室４４側の表面から水をしみ出させ、これによって多孔質層４３の表面に水の濡れ面を形成するようにしたものである。
【００６４】
そして、上記実施の形態と同様、圧力調整装置（図示省略）によって蒸発室４４内の圧力を調整することによって、濡れ面を形成する水が蒸発し、蒸発潜熱を利用してサセプタ４２の表面４２ａの温度が調節される。
【００６５】
本実施の形態の第３の変形例においても、上記実施の形態と同様、設置スペースが少なくて済み、装置構成を簡素化した温度調節装置を実現することができ、これによって、温度調整面の温度を効率よく調節することができる。
【００６６】
また、本発明の実施の形態全般において、基板が大口径化された場合の冷却媒体流路長の増加に伴う冷却媒体入口と冷却媒体出口の温度勾配も、一様に濡れ面を形成しておくだけで簡単に抑制することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 基板処理装置
１１ 処理室（チャンバ）
１２、２２、３２、４２ 基板載置台（サセプタ）
１４ シャワーヘッド
１６ 水吹きつけ装置
１８ 排気管
１９ ＡＰＣバルブ
２３ 水槽
３３ シャワー装置
４３ 多孔質層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に所定の処理を施す真空排気可能な処理室と、前記処理室内の構成部材における温度調節面の裏面に冷却媒体の濡れ面を形成する濡れ面形成装置と、前記濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室と、該蒸発室内の圧力を調整する圧力調整装置とを備え、
前記圧力調整装置によって前記蒸発室内の圧力を調整して前記濡れ面を形成する冷媒媒体を蒸発させ、該冷却媒体の蒸発潜熱によって前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記温度調節面は、前記構成部材の表面において複数箇所に存在し、前記温度調節面毎に前記濡れ面形成装置、蒸発室、及び圧力調整装置を備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記圧力調整装置は、前記蒸発室内の圧力を前記冷却媒体の飽和蒸気圧よりも低い圧力に調整することを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記蒸発室には前記冷却媒体が蒸発した蒸気を蒸発室外に排出する蒸気排出流路が連結されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を吹き付けて前記濡れ面を形成する冷却媒体吹き付け装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面の少なくとも一部を前記冷却媒体に浸漬させる冷却媒体槽を有し、前記冷却媒体を、該冷却媒体の表面張力によって前記温度調節面の裏面に供給して前記濡れ面を形成するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を噴射して前記濡れ面を形成するシャワー装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に設けられた多孔質膜を有し、該多孔質膜を介して前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を供給して前記濡れ面を形成するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記処理室内の構成部材は、前記基板を載置する基板載置台又は該基板載置台と処理空間を隔てて対向するように設けられたシャワーヘッドであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記冷却媒体は、水であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
基板に所定の処理を施す真空排気可能な処理室を有する基板処理装置の前記処理室内の構成部品の温度調節面の裏面に冷却媒体を供給して該冷却媒体の濡れ面を形成する濡れ面形成ステップと、
前記濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室内の圧力を調整して前記濡れ面を形成する冷却媒体を蒸発させ、該冷却媒体の蒸発潜熱によって前記温度調節面の温度を調節する減圧ステップと、
を有することを特徴とする温度調節方法。
【請求項１２】
前記濡れ面形成ステップにおける前記冷却媒体の供給量及び／又は前記蒸発室内の圧力に基づいて前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする請求項１１記載の温度調節方法。
【請求項１３】
前記蒸発室内の圧力を前記冷却媒体の飽和蒸気圧以下に設定した後、前記濡れ面へ供給する前記冷却媒体の供給量を調整して前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする請求項１２記載の温度調節方法。
【請求項１】
基板に所定の処理を施す真空排気可能な処理室と、前記処理室内の構成部材における温度調節面の裏面に冷却媒体の濡れ面を形成する濡れ面形成装置と、前記濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室と、該蒸発室内の圧力を調整する圧力調整装置とを備え、
前記圧力調整装置によって前記蒸発室内の圧力を調整して前記濡れ面を形成する冷媒媒体を蒸発させ、該冷却媒体の蒸発潜熱によって前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記温度調節面は、前記構成部材の表面において複数箇所に存在し、前記温度調節面毎に前記濡れ面形成装置、蒸発室、及び圧力調整装置を備えることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記圧力調整装置は、前記蒸発室内の圧力を前記冷却媒体の飽和蒸気圧よりも低い圧力に調整することを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記蒸発室には前記冷却媒体が蒸発した蒸気を蒸発室外に排出する蒸気排出流路が連結されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を吹き付けて前記濡れ面を形成する冷却媒体吹き付け装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面の少なくとも一部を前記冷却媒体に浸漬させる冷却媒体槽を有し、前記冷却媒体を、該冷却媒体の表面張力によって前記温度調節面の裏面に供給して前記濡れ面を形成するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を噴射して前記濡れ面を形成するシャワー装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記濡れ面形成装置は、前記温度調節面の裏面に設けられた多孔質膜を有し、該多孔質膜を介して前記温度調節面の裏面に前記冷却媒体を供給して前記濡れ面を形成するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記処理室内の構成部材は、前記基板を載置する基板載置台又は該基板載置台と処理空間を隔てて対向するように設けられたシャワーヘッドであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記冷却媒体は、水であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
基板に所定の処理を施す真空排気可能な処理室を有する基板処理装置の前記処理室内の構成部品の温度調節面の裏面に冷却媒体を供給して該冷却媒体の濡れ面を形成する濡れ面形成ステップと、
前記濡れ面を周囲の雰囲気から隔離する蒸発室内の圧力を調整して前記濡れ面を形成する冷却媒体を蒸発させ、該冷却媒体の蒸発潜熱によって前記温度調節面の温度を調節する減圧ステップと、
を有することを特徴とする温度調節方法。
【請求項１２】
前記濡れ面形成ステップにおける前記冷却媒体の供給量及び／又は前記蒸発室内の圧力に基づいて前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする請求項１１記載の温度調節方法。
【請求項１３】
前記蒸発室内の圧力を前記冷却媒体の飽和蒸気圧以下に設定した後、前記濡れ面へ供給する前記冷却媒体の供給量を調整して前記温度調節面の温度を制御することを特徴とする請求項１２記載の温度調節方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４４０４１（Ｐ２０１２−４４０４１Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８４９９６（Ｐ２０１０−１８４９９６）
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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