專利名稱：基板載置臺(tái)的溫度控制方法及溫度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一種基板載置臺(tái)的溫度控制方法及溫度控制系統(tǒng)，該基板載置臺(tái)用于 載置被實(shí)施等離子處理的基板。
背景技術(shù)：
用于對(duì)作為基板的晶圓實(shí)施等離子處理的基板處理裝置包括腔室，其作為用 于收容該晶圓的減壓室；簇射頭，其用于向該腔室內(nèi)導(dǎo)入處理氣體；以及基座(載置臺(tái))， 該基座在腔室內(nèi)與簇射頭相對(duì)地配置，其用于載置晶圓并對(duì)腔室內(nèi)施加高頻電力。被導(dǎo) 入到腔室內(nèi)的處理氣體被高頻電力激發(fā)而成為等離子體，該等離子體中的陽離子、自由基 (radical)被用于晶圓的等離子處理。晶圓在被實(shí)施等離子處理的期間內(nèi)，其自該等離子體接受熱量而溫度上升。當(dāng)晶 圓的溫度上升時(shí)，該晶圓上的自由基的分布改變，而且，晶圓上的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度發(fā)生 變化。因而，為了在等離子處理中獲得期望的結(jié)果，需要控制晶圓的溫度、更具體地講是控 制用于載置晶圓的基座自身的溫度。因此，在近年來的基板處理裝置中，為了控制基座的溫度，在基座內(nèi)部具有電熱加 熱器和制冷劑流路。電熱加熱器用于加熱基座，通過在制冷劑流路中流動(dòng)的制冷劑向外部 帶出基座的熱量來冷卻基座。在此，準(zhǔn)確地控制制冷劑的溫度、流量較為困難，但由于能夠 準(zhǔn)確地控制電熱加熱器的發(fā)熱量，因此，在基板處理裝置中，在制冷劑流路中始終流有制冷 齊U，并根據(jù)需要使電熱加熱器發(fā)熱來準(zhǔn)確地調(diào)整基座的溫度(例如參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平7-183276號(hào)公報(bào)但是，在上述基板處理裝置中，由于制冷劑始終在制冷劑流路中流動(dòng)，因此，存在 以下問題在使電熱加熱器發(fā)熱而使基座的溫度上升時(shí)，來自電熱加熱器的熱量的一部分 被在制冷劑流路中流動(dòng)的制冷劑帶出至基座的外部，從而導(dǎo)致基座的溫度上升以及進(jìn)一步 的晶圓的溫度上升需要時(shí)間，另外，來自電熱加熱器的熱量并不是全部用于基座的溫度上 升，因此熱能損失也較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基板載置臺(tái)的溫度控制方法及溫度控制系統(tǒng)，該基板 載置臺(tái)的溫度控制方法及溫度控制系統(tǒng)能夠迅速地使基板的溫度上升、并且能夠降低熱能 損失。為了達(dá)到上述目的，技術(shù)方案1提供了一種基板載置臺(tái)的溫度控制方法，該基板 載置臺(tái)用于載置被實(shí)施規(guī)定處理的基板并內(nèi)置有加熱單元和制冷劑流路，制冷劑在上述制 冷劑流路中流動(dòng)，其特征在于，該基板載置臺(tái)的溫度控制方法具有制冷劑流動(dòng)停止步驟，在 該步驟中，上述加熱單元發(fā)熱時(shí)，上述制冷劑停止流動(dòng)。技術(shù)方案2所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法根據(jù)技術(shù)方案1所述的溫度控制方 法，其特征在于，在上述制冷劑流動(dòng)停止步驟中，使溫度高于上述制冷劑溫度的介質(zhì)流入到上述制冷劑流路。 技術(shù)方案3所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法根據(jù)技術(shù)方案1或2所述的溫度控制方法，其特征在于，在上述基板載置臺(tái)的頂部形成有用于載置上述基板的載置面，上述基 板載置臺(tái)還內(nèi)置有與上述制冷劑流路連通的制冷劑室，上述載置面、上述加熱單元及上述 制冷劑室自上方依次配置，在上述制冷劑流動(dòng)停止步驟中，使氣體流入到上述制冷劑室內(nèi) 而在該制冷劑室內(nèi)的上部形成氣體層。 技術(shù)方案4所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法根據(jù)技術(shù)方案3所述的溫度控制方 法，其特征在于，利用加壓后的高溫氣體形成上述氣體層。技術(shù)方案5所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法根據(jù)技術(shù)方案4所述的溫度控制方 法，其特征在于，上述加壓后的高溫氣體由上述制冷劑的蒸氣構(gòu)成。技術(shù)方案6所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法根據(jù)技術(shù)方案3所述的溫度控制方 法，其特征在于，在上述制冷劑流動(dòng)停止步驟中，通過加熱上述制冷劑室的制冷劑并使其沸 騰而產(chǎn)生上述制冷劑的蒸氣，由該制冷劑的蒸氣形成上述氣體層。技術(shù)方案7所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法根據(jù)技術(shù)方案1所述的溫度控制方 法，其特征在于，在上述基板載置臺(tái)的頂部形成有用于載置上述基板的載置面，上述基板載 置臺(tái)還內(nèi)置有與上述制冷劑流路連通的制冷劑室，上述載置面、上述加熱單元及上述制冷 劑室自上方依次配置，在上述制冷劑流動(dòng)停止步驟中，使多個(gè)絕熱粒狀物流入到上述制冷 劑室內(nèi)而在該制冷劑室內(nèi)的上部形成絕熱層。技術(shù)方案8所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法根據(jù)技術(shù)方案7所述的溫度控制方 法，其特征在于，在將上述多個(gè)絕熱粒狀物加熱之后，利用該被加熱后的高溫的上述絕熱粒 狀物形成上述絕熱層。為了達(dá)到上述目的，技術(shù)方案9所述的基板載置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)，其中，該基板 載置臺(tái)內(nèi)置有加熱單元、制冷劑流路以及與該制冷劑流路連通的制冷劑室，在該基板載置 臺(tái)頂部形成有用于載置被實(shí)施規(guī)定處理的基板的載置面，上述載置面、上述加熱單元以及 上述制冷劑室自上方依次配置，制冷劑在上述制冷劑流路及上述制冷劑室中流動(dòng)，其特征 在于，該基板載置臺(tái)的溫度系統(tǒng)中還包括氣體層形成裝置，該氣體層形成裝置用于在上述 加熱單元發(fā)熱、且上述制冷劑停止流動(dòng)時(shí)、使氣體流入到上述制冷劑室內(nèi)而在該制冷劑室 的上部形成氣體層。技術(shù)方案10所述的基板載置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)根據(jù)技術(shù)方案9所述的溫度控制 系統(tǒng)，其特征在于，上述氣體層形成裝置包括用于加熱上述氣體的加熱裝置，利用該被加熱 后的高溫的上述氣體來形成上述氣體層。為了達(dá)到上述目的，技術(shù)方案11所述的基板載置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)，其中，基板 載置臺(tái)內(nèi)置有加熱單元、制冷劑流路以及與該制冷劑流路連通的制冷劑室，在該基板載置 臺(tái)的頂部形成有用于載置被實(shí)施規(guī)定處理的基板的載置面，上述載置面、上述加熱單元及 上述制冷劑室自上方依次配置，制冷劑在上述制冷劑流路及上述制冷劑室中流動(dòng)，其特征 在于，該基板載置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)中包括絕熱層形成裝置，該絕熱層形成裝置用于在上 述加熱單元發(fā)熱、且上述制冷劑停止流動(dòng)時(shí)、使多個(gè)絕熱粒狀物流入到上述制冷劑室內(nèi)而 在該制冷劑室的上部形成絕熱層。技術(shù)方案12所述的基板載置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)根據(jù)技術(shù)方案11所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，上述絕熱層形成裝置包括用于加熱上述絕熱粒狀物的加熱裝置，利用該 被加熱后的高溫的上述絕熱粒狀物形成上述絕熱層。采用技術(shù)方案1所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，由于在加熱單元發(fā)熱時(shí)制冷 劑停止流動(dòng)，因此，來自加熱單元的熱量的一部分不會(huì)被制冷劑帶出到基板載置臺(tái)的外部。 由此，能夠?qū)碜约訜釂卧臒崃扛咝У赜糜诨遢d置臺(tái)的溫度上升，從而能夠迅速地使 基板的溫度上升，并且，能夠減少熱能損失。采用技術(shù)方案2所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，在加熱單元發(fā)熱、且制冷劑 停止流動(dòng)時(shí)，使溫度高于制冷劑溫度的介質(zhì)流入到制冷劑流路，因此，不僅能夠利用來自加 熱單元的熱量、也能夠利用高溫介質(zhì)的熱量來加熱基板載置臺(tái)，而且，能夠減少被介質(zhì)吸收 的來自加熱單元的熱量，從而將來自加熱單元的熱量更高效地用于基板載置臺(tái)的溫度上 升，因此，能夠更迅速地使基板的溫度上升。采用技術(shù)方案3所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法及技術(shù)方案9所述的基板載置 臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)，在加熱單元發(fā)熱、且制冷劑停止流動(dòng)時(shí)，在制冷劑室內(nèi)的上部形成氣體 層。該氣體層存在于加熱單元與制冷劑室的制冷劑之間，其將加熱單元自制冷劑熱隔離，因 此，能夠?qū)碜约訜釂卧臒崃扛咝У赜糜诨遢d置臺(tái)的溫度上升。采用技術(shù)方案4所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法及技術(shù)方案10所述的基板載 置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)，由于利用高溫氣體形成氣體層，因此，不僅能夠利用來自加熱單元的 熱量、也能夠利用氣體層的熱量來加熱基板載置臺(tái)，而且，能夠降低被氣體層吸收的來自加 熱單元的熱量，從而將來自加熱單元的熱量更高效地用于基板載置臺(tái)的溫度上升，因此，能 夠更迅速地使基板的溫度上升。采用技術(shù)方案5所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，形成氣體層的加壓后的高溫 氣體由制冷劑的蒸汽構(gòu)成。被基板載置臺(tái)吸收熱量而溫度降低了的蒸汽冷凝成為制冷劑， 該冷凝而成的制冷劑與之前存在于制冷劑流路的制冷劑混合。因而，在基板的溫度上升之 后，不必回收蒸氣，能夠節(jié)省操作人員等的勞力和時(shí)間，并且，由于制冷劑的濃度等也不變， 因此，能夠防止制冷劑的冷卻性能發(fā)生變化。采用技術(shù)方案6所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，由于利用使制冷劑室的制冷 劑加熱沸騰而產(chǎn)生的制冷劑的蒸氣來形成氣體層，因此，不必從外部注入蒸氣等。另外，被 基板載置臺(tái)吸收熱量而溫度降低了的蒸氣冷凝而恢復(fù)至原本的制冷劑。因此，在基板的溫 度上升之后，不必回收制冷劑的蒸氣，能夠節(jié)省操作人員等的勞力和時(shí)間，并且，由于制冷 劑的濃度等也不變，因此，能夠防止制冷劑的冷卻性能發(fā)生變化。采用技術(shù)方案7所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法及技術(shù)方案11所述的基板載 置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)，在加熱單元發(fā)熱、且制冷劑停止流動(dòng)時(shí)，在制冷劑室內(nèi)的上部形成由 多個(gè)絕熱粒狀物構(gòu)成的絕熱層。該絕熱層存在于加熱單元與制冷劑室的制冷劑之間，其將 加熱單元自制冷劑熱隔離，因此，能夠?qū)碜约訜釂卧臒崃扛咝У赜糜诨遢d置臺(tái)的 溫度上升。 采用技術(shù)方案8所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法及技術(shù)方案12所述的基板載 置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)，由于由加熱后的高溫的絕熱粒狀物形成絕熱層，因此，不僅能夠利用 來自加熱單元的熱量、也能夠利用絕熱層的熱量來加熱基板載置臺(tái)，而且，能夠減少被絕熱 層吸收的來自加熱單元的熱量，從而將來自加熱單元的熱量更高效地用于基板載置臺(tái)的溫度上升，因此，能夠更迅速地使基板的溫度上升。


圖1是概略地表示應(yīng)用本發(fā)明第1實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的基板處理裝置的構(gòu)造的剖視圖。圖2是表示本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的工序圖。圖3是概略地表示應(yīng)用本發(fā)明第2實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的基板 處理裝置的構(gòu)造的剖視圖。圖4是表示本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的工序圖。圖5是概略地表示應(yīng)用本發(fā)明第3實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的基板 處理裝置的構(gòu)造的剖視圖。圖6是表示本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的工序圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法。圖1是概略地表示應(yīng)用本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的基板處理裝 置的構(gòu)造的剖視圖。本基板處理裝置用于對(duì)作為基板的半導(dǎo)體器件用的晶圓(以下簡稱作 “晶圓”)實(shí)施等離子蝕刻處理。在圖1中，基板處理裝置10具有收容半導(dǎo)體器件用的晶圓W的腔室11，在該腔室 11內(nèi)的下部配置有圓柱狀的基座12 (基板載置臺(tái))，而且，在腔室11內(nèi)的上部，與基座12 相對(duì)地配置有圓板狀的簇射頭13。基座12內(nèi)置有靜電吸盤(未圖示)、加熱器單元14(加熱單元)、制冷劑流路15 以及與該制冷劑流路15相連通的制冷劑室16，在基座12的頂部形成有用于載置晶圓W的 載置面17。在基座12中，載置面17、加熱器單元14及制冷劑室16自上方依次配置。靜電吸盤利用庫倫力等將載置的晶圓W靜電吸附在載置面上。加熱器單元14由 與基座12的載置面的大致整個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)地配置的電阻構(gòu)成，該電阻利用自電源18施加的 電壓而發(fā)熱，從而加熱基座12，并通過該基座12來加熱晶圓W。制冷劑室16也與基座12 的載置面的大致整個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)地配置，該制冷劑室16利用在其內(nèi)部流動(dòng)的制冷劑來吸收 基座12的熱量，且通過該基座12來吸收晶圓W的熱量，并將這些熱量帶出至外部，從而冷 卻基座12、晶圓W。并且，由于在基座12上連接有高頻電源19，因此，該基座12作為對(duì)基座 12和簇射頭13之間的處理空間S施加高頻電力的下部電極發(fā)揮作用。此時(shí)，簇射頭13作 為上部電極發(fā)揮作用，但簇射頭13既可以維持為接地電位，也可以連接其他高頻電源。簇射頭13在其內(nèi)部具有緩沖室20和將該緩沖室20與處理空間S連通的多個(gè)氣 孔21。自外部的處理氣體供給裝置(未圖示)向緩沖室20內(nèi)供給處理氣體，該供給來的處 理氣體經(jīng)由多個(gè)氣孔21被導(dǎo)入至處理空間S。在基板處理裝置10中，由于對(duì)該處理空間S 施加高頻電力，因此，導(dǎo)入至處理空間S的處理氣體被激發(fā)而生成等離子體。然后，使用生 成的等離子體所含有的陽離子、自由基對(duì)晶圓W實(shí)施等離子蝕刻處理。在等離子蝕刻處理過程中，由于晶圓W自等離子體不斷接受熱量，所以擔(dān)心基座12的溫度上升。因此，基板處理裝置10為了防止基座12的溫度上升而包括制冷劑循環(huán)系 統(tǒng)。 制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括制冷劑室16、制冷劑流路15、配置在腔室11之外且與制冷劑 流路15連接的制冷劑配管22、以及設(shè)置在該制冷劑配管22的中途的制冷劑供給裝置23。 在該制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，制冷劑室16位于該制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的最上方。制冷劑供給裝置23作為壓力泵發(fā)揮作用，其沿著途中箭頭的方向經(jīng)由制冷劑配 管22及制冷劑流路15將制冷劑壓力輸送至制冷劑室16。制冷劑供給裝置23還作為換 熱器發(fā)揮作用，其用于對(duì)吸收了基座12的熱量而成為高溫的制冷劑進(jìn)行冷卻，使該制冷劑 的溫度降低至比較低的溫度，具體來說降低至在等離子蝕刻處理過程中維持基座12的溫 度、溫度下降所需的溫度、例如10°C。由此，自制冷劑供給裝置23供給到制冷劑室16的制 冷劑的溫度維持在比較低的溫度。另外，在本實(shí)施方式中，例如采用Galden(注冊(cè)商標(biāo))、 Fluorinert (注冊(cè)商標(biāo))作為制冷劑。但是，在基板處理裝置10中，在對(duì)晶圓W實(shí)施等離子蝕刻處理時(shí)，利用來自加熱器 單元14的熱量使基座12的溫度上升至適于該等離子蝕刻處理的溫度。此時(shí)，來自加熱器 單元14的熱量的一部分有可能被在制冷劑流路15、制冷劑室16中流動(dòng)的制冷劑帶出至基 座12的外部，阻礙基座12的溫度上升。在本實(shí)施方式中，為了應(yīng)對(duì)該問題，在使加熱器單 元14發(fā)熱而使基座12的溫度上升時(shí)，使制冷劑流路15、制冷劑室16的制冷劑停止流動(dòng)。圖2是表示本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的工序圖。在圖2中，首先，在加熱器單元14發(fā)熱之前，制冷劑供給裝置23將制冷劑壓力
輸送至制冷劑室16，因此，制冷劑在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中如圖中箭頭所示那樣循環(huán)(圖2的 ㈧)。其次，在加熱器單元14發(fā)熱時(shí)，制冷劑供給裝置23停止壓力輸送制冷劑(圖2的
(B))。由此，制冷劑在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中停止流動(dòng)。特別是，制冷劑在制冷劑室16中停止 流動(dòng)時(shí)，雖然制冷劑室16的制冷劑吸收來自加熱器單元14的一部分熱量，但其不會(huì)將吸收 的熱量帶出至基座12的外部。另外，由于加熱器單元14位于制冷劑室16的上方，因此，僅 是制冷劑室16內(nèi)的上部制冷劑利用來自加熱器單元14的一部分熱量而溫度上升。由此， 在制冷劑室16中也不會(huì)發(fā)生制冷劑的對(duì)流，因此，來自加熱器單元14的熱量中的極少一部 分被制冷劑室16的制冷劑吸收。其結(jié)果，能夠?qū)碜约訜崞鲉卧?4的熱量高效地用于基 座12的溫度上升。接著，當(dāng)基座12的溫度上升至適于等離子蝕刻處理的溫度時(shí)，制冷劑供給裝置23 再次開始?jí)毫斔椭评鋭?，制冷劑在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中如圖中箭頭所示那樣循環(huán)(圖2的
(C))。由此，能夠?qū)⒒?2的溫度維持在適于等離子蝕刻處理的溫度。采用本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，由于在加熱器單元14發(fā)熱時(shí)制 冷劑停止流動(dòng)，因此，來自加熱器單元14的一部分熱量的不會(huì)被制冷劑帶出至基座12的外 部。由此，能夠?qū)碜约訜崞鲉卧?4的熱量高效地用于基座12的溫度上升，從而能夠迅速 地使晶圓W的溫度上升，并且，能夠減少熱能損失。另外，由于僅停止制冷劑供給裝置23的制冷劑的壓力輸送就能夠使制冷劑停止 流動(dòng)，因此，不必為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法而在基板處理裝置10 的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中配置特殊的裝置等，從而能夠防止成本大幅度上升。
另外，在圖2的溫度控制方法中，在加熱器單元14發(fā)熱、而且制冷劑在制冷劑循環(huán) 系統(tǒng)中停止流動(dòng)時(shí)，也可以使溫度比等離子蝕刻處理過程中的基座12的溫度維持所需的 制冷劑溫度(10°C)更高的介質(zhì)、例如80°C的高溫介質(zhì)直接或者經(jīng)由制冷劑流路15、制冷劑 配管22流入到制冷劑室16。由此，不僅能夠利用來自加熱器單元14的熱量、也利用高溫介 質(zhì)的熱量來加熱基座12，而且，能夠減少被介質(zhì)吸收的來自加熱器單元14的熱量而將來自 加熱器單元14的熱量更高效地用于基座12的溫度上升，從而能夠更迅速地使晶圓W的溫 度上升。在上述本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法中，使制冷劑在制冷劑循環(huán)系統(tǒng) 中停止流動(dòng)，但也可以使制冷劑比通常的狀態(tài)更慢地流動(dòng)。由此，能夠降低由制冷劑帶出至 基座12之外的熱量，從而能夠使晶圓W的溫度比通常的狀態(tài)更快地上升。在上述基板處理裝置10中，基座12具有制冷劑室16，但即使在基座12不具有制 冷劑室16而僅具有制冷劑流路15的情況下，通過在加熱器單元14發(fā)熱時(shí)使制冷劑流路15 中的制冷劑停止流動(dòng)，也能夠起到同樣的效果。接著，說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法及溫度控制系 統(tǒng)。圖3是概略地表示應(yīng)用本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的基板處理裝 置的構(gòu)造的剖視圖。本實(shí)施方式的構(gòu)造、作用與上述第1實(shí)施方式基本相同，因此，對(duì)于重復(fù)的構(gòu)造、 作用省略說明，以下僅對(duì)不同的構(gòu)造、作用進(jìn)行說明。在圖3中，基板處理裝置24在制冷劑配管22的中途設(shè)置有加壓罐25(氣體層形 成裝置)。加壓罐25用于儲(chǔ)藏壓力比較高且溫度比較高的氣體、例如惰性氣體，在規(guī)定的時(shí) 刻使儲(chǔ)藏在加壓罐25中的的惰性氣體經(jīng)由制冷劑配管22及制冷劑流路15流入到制冷劑 室16。在此，惰性氣體的壓力、溫度需要被設(shè)定為當(dāng)該惰性氣體流入到制冷劑配管22時(shí)不 會(huì)冷凝那樣的程度，作為壓力，例如被設(shè)定為0. 2MPa以上，作為溫度，例如被設(shè)定為150°C 以上。另外，加壓罐25為了將儲(chǔ)藏的惰性氣體維持在比較高的溫度而具有加熱器(加熱裝 置)(未圖示)。圖4是表示本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的工序圖。在圖4中，首先，在加熱器單元14發(fā)熱之前，制冷劑供給裝置23將制冷劑壓力
輸送至制冷劑室16，因此，制冷劑在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中如圖中箭頭所示那樣循環(huán)(圖4的 ㈧)。其次，在加熱器單元14發(fā)熱時(shí)，制冷劑供給裝置23停止壓力輸送制冷劑。由此， 制冷劑在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中停止流動(dòng)。此時(shí)，加壓罐25使儲(chǔ)藏的溫度比較高、壓力比較高 的惰性氣體26經(jīng)由制冷劑配管22及制冷劑流路15流入到制冷劑室16 (圖4 (的B))。由 于制冷劑停止流動(dòng)，且制冷劑室16位于制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的最上方，因此，流入到制冷劑室 16的惰性氣體26積存在制冷劑室16內(nèi)的上部。 接著，由積存的惰性氣體26在制冷劑室16內(nèi)的上部形成氣體層27 (氣體層)(圖 4的(C))。氣體層27形成在制冷劑室16內(nèi)的上部整個(gè)表面范圍內(nèi)，當(dāng)制冷劑室16的上部 內(nèi)壁面與制冷劑室16的制冷劑液面分開時(shí)，加壓罐25使惰性氣體26停止流入到制冷劑室 16。此時(shí)，由于氣體層27存在于加熱器單元14與制冷劑室16的制冷劑之間，因此，該氣體層27將加熱器單元14自制冷劑室16的制冷劑熱隔離。由此，來自加熱器單元14的熱量 不會(huì)被制冷劑室16的制冷劑吸收。結(jié)果，能夠?qū)碜约訜崞鲉卧?4的熱量更高效地用于 基座12的溫度上升。接著，在基座12的溫度上升至適于等離子蝕刻處理的溫度時(shí)，制冷劑供給裝置23 再次開始?jí)毫斔椭评鋭?，制冷劑在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中如圖中箭頭所示那樣循環(huán)(圖4的 (D))。此時(shí)，制冷劑室16的惰性氣體26被循環(huán)的制冷劑帶出至制冷劑室16的外部，氣體 層27消失。由此，開始利用循環(huán)的制冷劑調(diào)整基座12的溫度，從而能夠?qū)⒒?2的溫度 維持在適于等離子蝕刻處理的溫度。采用本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，在加熱器單元14發(fā)熱、且制冷劑 制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中停止流動(dòng)時(shí)，在制冷劑室16內(nèi)的上部形成氣體層27。該氣體層27存在 于加熱器單元14與制冷劑室16的制冷劑之間，該氣體層27將加熱器單元14自制冷劑室 16的制冷劑熱隔離，因此，能夠?qū)碜约訜崞鲉卧?4的熱量更高效地用于基座12的溫度上升。在上述本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法中，由于利用壓力比較高、溫度 比較高的惰性氣體26來形成氣體層27，因此，不僅能夠利用來自加熱器單元14的熱量、也 利用氣體層27的熱量來加熱基座12，而且，能夠減少被氣體層27吸收的來自加熱器單元 14的熱量而將來自加熱器單元14的熱量更高效地用于基座12的溫度上升，從而能夠更迅 速地使晶圓W的溫度上升。在生成氣體層27時(shí)，為了將該氣體層27的溫度維持在較高的溫度，優(yōu)選關(guān)閉設(shè)置 在制冷劑配管22的中途的閥28 (參照?qǐng)D3)而將制冷劑室16、制冷劑流路15自外部隔離之 后，對(duì)制冷劑室16等進(jìn)行加壓。此時(shí)，氣體層27被絕熱壓縮而溫度上升，因此，能夠容易地 將該氣體層27的溫度維持在較高的溫度。在上述基板載置臺(tái)的溫度控制方法中，加壓罐25儲(chǔ)藏惰性氣體，惰性氣體流入到 制冷劑室16而形成氣體層27，但也可以是加壓罐25儲(chǔ)藏壓力比較高且溫度比較高的、例如 0. 2MPa以上且例如120°C以上的制冷劑的蒸氣，該制冷劑的蒸氣流入到制冷劑室16而形成 氣體層27。由此，能夠利用壓力比較高、溫度比較高的制冷劑的蒸氣來形成氣體層27。而 且，被基座12吸收熱量而溫度降低了的制冷劑的蒸氣冷凝成為制冷劑，與之前存在于制冷 劑室16和制冷劑流路15的制冷劑混合。因而，在晶圓W的溫度上升之后，不必回收制冷劑 的蒸氣，能夠節(jié)省操作人員等的勞力和時(shí)間，并且，由于制冷劑的濃度等也不變，因此，能夠 防止制冷劑的冷卻性能發(fā)生變化。另外，在形成氣體層27時(shí)，也可以不使惰性氣體26、制冷劑的蒸氣流入到制冷劑 室16，而是利用加熱器單元14或其他的加熱器(未圖示)來加熱制冷劑室16的制冷劑并 使其沸騰從而產(chǎn)生制冷劑的蒸氣，利用在制冷劑室16中產(chǎn)生的制冷劑的蒸氣形成氣體層 27。在這種情況下，能夠不需要在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置使惰性氣體26等流入到制冷劑室 16的裝置(加壓罐25)，從而能夠簡化裝置構(gòu)造。另外，由于被基座12吸收熱量而溫度降 低的制冷劑的蒸氣冷凝而恢復(fù)為原本的制冷劑，因此，能夠起到與使制冷劑的蒸氣流入到 制冷劑室16的情況相同的效果。

接著，說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法及溫度控制系 統(tǒng)。
圖5是概略地表示應(yīng)用本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的基板處理裝置的構(gòu)造的剖視圖。本實(shí)施方式的構(gòu)造、作用與上述第1實(shí)施方式基本相同，因此，對(duì)于重復(fù)的構(gòu)造、 作用省略說明，以下僅對(duì)不同的構(gòu)造、作用進(jìn)行說明。 在圖5中，基板處理裝置29包括絕熱粒子罐30 (絕熱層形成裝置)，該絕熱粒子罐 30設(shè)置在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑室16上游側(cè)的制冷劑配管22的中途。絕熱粒子罐 30儲(chǔ)藏許多密度小于制冷劑密度的絕熱材料，該絕熱材料例如為由耐熱樹脂構(gòu)成的球狀的 絕熱粒子31 (絕熱粒狀物)，在規(guī)定的時(shí)機(jī)使儲(chǔ)藏的許多絕熱粒子31經(jīng)由制冷劑配管22及 制冷劑流路15流入到制冷劑室16。在此，絕熱粒子31被設(shè)定為比較高的溫度、例如90°C 以上。另外，絕熱粒子罐30為了將儲(chǔ)藏的絕熱粒子31維持在比較高的溫度而具有加熱器 (加熱裝置)(未圖示)。基板處理裝置29還包括絕熱粒子回收器32，該絕熱粒子回收器32設(shè)置在制冷劑 循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑室16下游側(cè)的制冷劑配管22的中途。絕熱粒子回收器32在其內(nèi)部 具有規(guī)定容積的空間33、以及配置在該空間33中的回收網(wǎng)34。回收網(wǎng)34在空間33中將 自制冷劑室16流出的包含許多絕熱粒子31的制冷劑過濾，由此，使制冷劑與絕熱粒子31 分離。分離出的許多絕熱粒子31與回收網(wǎng)34 —同自絕熱粒子回收器32被取出，再次儲(chǔ)藏 在絕熱粒子罐30中。圖6是表示本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法的工序圖。在圖6中，首先，在加熱器單元14發(fā)熱之前，制冷劑供給裝置23將制冷劑壓力
輸送到制冷劑室16，因此，制冷劑在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中如圖中箭頭所示那樣循環(huán)(圖6的 ㈧)。接下來，在加熱器單元14發(fā)熱時(shí)，制冷劑供給裝置23停止壓力輸送制冷劑。由此， 制冷劑在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中停止流動(dòng)。此時(shí)，絕熱粒子罐30使儲(chǔ)藏的溫度比較高的絕熱粒 子31經(jīng)由制冷劑配管22及制冷劑流路15流入到制冷劑室16(圖6的(B))。由于制冷劑 停止流動(dòng)，且絕熱粒子31的密度小于制冷劑的密度，因此，流入到制冷劑室16的絕熱粒子 31積存在制冷劑室16內(nèi)的上部。接著，利用積存的絕熱粒子31在制冷劑室16內(nèi)的上部形成絕熱粒子層35(絕熱 層)(圖6的(C))后，絕熱粒子罐30使絕熱粒子31的流入停止。此時(shí)，由于絕熱粒子層35 存在于加熱器單元14與制冷劑室16的制冷劑之間，因此，該絕熱粒子層35將加熱器單元 14自制冷劑室16的制冷劑熱隔離。由此，來自加熱器單元14的熱量不會(huì)被制冷劑室16的 制冷劑吸收。其結(jié)果，能夠?qū)碜约訜崞鲉卧?4的熱量更高效地用于基座12的溫度上升。接著，在基座12的溫度上升至適于等離子蝕刻處理的溫度時(shí)，制冷劑供給裝置23 再次開始?jí)毫斔椭评鋭?，制冷劑在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中如圖中箭頭所示那樣循環(huán)(圖6的 (D))。由此，制冷劑室16的絕熱粒子31被循環(huán)的制冷劑帶出到制冷劑室16的外部，絕熱 粒子層35消失。由此，開始利用循環(huán)的制冷劑來調(diào)整基座12的溫度，能夠?qū)⒒?2的溫 度維持在適于等離子蝕刻處理的溫度。此時(shí)，絕熱粒子回收器32在空間33中利用回收網(wǎng) 34來回收被制冷劑帶出到制冷劑室16外部的許多絕熱粒子31。采用本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，在加熱器單元14發(fā)熱、且制冷劑 在制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中停止流動(dòng)時(shí)，在制冷劑室16內(nèi)的上部形成絕熱粒子層35。該絕熱粒子層35存在于加熱器單元14與制冷劑室16的制冷劑之間，其將加熱器單元14自制冷劑 室16的制冷劑熱隔離，因此，能夠?qū)碜约訜崞鲉卧?4的熱量更高效地用于基座12的溫 度上升。
在上述本實(shí)施方式的基板載置臺(tái)的溫度控制方法中，由于由溫度比較高的絕熱粒 子31形成絕熱粒子層35，因此，不僅能夠利用來自加熱器單元14的熱量、也利用絕熱粒子 層35的熱量來加熱基座12，而且，能夠降低被絕熱粒子層35吸收的來自加熱器單元14的 熱量而將來自加熱器單元14的熱量更高效地用于基座12的溫度上升，從而能夠更迅速地 使晶圓W的溫度上升。
另外，在上述各實(shí)施方式中被實(shí)施等離子蝕刻處理的基板并不限定為半導(dǎo)體 器件用的晶圓，也可以是包括LCD(LiquidCrystal Display)等在內(nèi)的FPD(Flat Panel Display)等所采用的各種基板、光掩模、CD基板、印刷電路板等。
權(quán)利要求
1.一種基板載置臺(tái)的溫度控制方法，該基板載置臺(tái)用于載置被實(shí)施規(guī)定處理的基板并 內(nèi)置有加熱單元和制冷劑流路，制冷劑在上述制冷劑流路中流動(dòng)，其特征在于，該基板載置臺(tái)的溫度控制方法具有制冷劑流動(dòng)停止步驟，在該步驟中，上述加熱單元 發(fā)熱時(shí)，上述制冷劑停止流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，其特征在于，在上述制冷劑流動(dòng)停止步驟中，使溫度高于上述制冷劑溫度的介質(zhì)流入到上述制冷劑 流路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，其特征在于，在上述基板載置臺(tái)的頂部形成有用于載置上述基板的載置面，上述基板載置臺(tái)還內(nèi)置 有與上述制冷劑流路連通的制冷劑室，上述載置面、上述加熱單元及上述制冷劑室自上方 依次配置；在上述制冷劑流動(dòng)停止步驟中，使氣體流入到上述制冷劑室內(nèi)而在該制冷劑室內(nèi)的上 部形成氣體層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，其特征在于，利用加壓后的高溫氣體形成上述氣體層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，其特征在于，上述加壓后的高溫氣體由上述制冷劑的蒸氣構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，其特征在于，在上述制冷劑流動(dòng)停止步驟中，利用將上述制冷劑室的制冷劑加熱沸騰而產(chǎn)生的上述 制冷劑的蒸氣來形成上述氣體層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，其特征在于，在上述基板載置臺(tái)的頂部形成有用于載置上述基板的載置面，上述基板載置臺(tái)還內(nèi)置 有與上述制冷劑流路連通的制冷劑室，上述載置面、上述加熱單元及上述制冷劑室自上方 依次配置；在上述制冷劑流動(dòng)停止步驟中，使多個(gè)絕熱粒狀物流入到上述制冷劑室內(nèi)而在該制冷 劑室的上部形成絕熱層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基板載置臺(tái)的溫度控制方法，其特征在于，在將上述多個(gè)絕熱粒狀物加熱之后，利用該加熱后的高溫的上述絕熱粒狀物形成上述 絕熱層。
9.一種基板載置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)，該基板載置臺(tái)內(nèi)置有加熱單元、制冷劑流路以及 與該制冷劑流路連通的制冷劑室，在該基板載置臺(tái)的頂部形成有用于載置被實(shí)施規(guī)定處理 的基板的載置面，上述載置面、上述加熱單元及上述制冷劑室自上方依次配置，上述制冷劑 在上述制冷劑流路及上述制冷劑室中流動(dòng)，其特征在于，該基板載置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)包括氣體層形成裝置，該氣體層形成裝置用于在上述加 熱單元發(fā)熱、且上述制冷劑停止流動(dòng)時(shí)、使氣體流入到上述制冷劑室內(nèi)而在該制冷劑室的 上部形成氣體層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基板載置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，上述氣體層形成裝置包括用于加熱上述氣體的加熱裝置，利用該加熱后的高溫的上述 氣體來形成上述氣體層。
11.一種基板載置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)，該基板載置臺(tái)內(nèi)置有加熱單元、制冷劑流路以及 與該制冷劑流路連通的制冷劑室，在該基板載置臺(tái)的頂部形成有用于載置被實(shí)施規(guī)定處理 的基板的載置面，上述載置面、上述加熱單元及上述制冷劑室自上方依次配置，上述制冷劑 在上述制冷劑流路及上述制冷劑室中流動(dòng)，其特征在于，該基板載置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)包括絕熱層形成裝置，該絕熱層形成裝置用于在上述加 熱單元發(fā)熱、且上述制冷劑停止流動(dòng)時(shí)、使多個(gè)絕熱粒狀物流入到上述制冷劑室內(nèi)而在該 制冷劑室內(nèi)的上部形成絕熱層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基板載置臺(tái)的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，上述絕熱層形成裝置包括用于加熱上述絕熱粒狀物的加熱裝置，利用該加熱后的高溫 的上述絕熱粒狀物來形成上述絕熱層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基板載置臺(tái)的溫度控制方法及溫度控制系統(tǒng)。該基板載置臺(tái)的溫度控制方法及溫度控制系統(tǒng)能夠迅速地使基板的溫度上升，并且能夠減少熱能損失?；?12)內(nèi)置有加熱器單元(14)、制冷劑流路(15)和制冷劑室(16)，其用于載置被實(shí)施等離子蝕刻處理的晶圓(W)，制冷劑在制冷劑流路(15)及制冷劑室(16)的內(nèi)部流動(dòng)，在加熱器單元(14)發(fā)熱時(shí)，制冷劑在制冷劑室(16)中停止流動(dòng)。
文檔編號(hào)C23C16/52GK102031502SQ201010501408
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者佐佐木康晴 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社