專利名稱：基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)及其溫度控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)及其溫度控制方法，該基板載置臺用 于載置被實施等離子處理的基板。
背景技術：
用于對作為基板的晶圓實施等離子處理的基板處理裝置包括作為減壓室的腔 室，其用于收容該晶圓；簇射頭，其用于向該腔室內導入處理氣體；以及基座(載置臺)， 該基座在腔室內與簇射頭相對地配置，其用于載置晶圓并對腔室內施加高頻電力。被導 入到腔室內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。在晶圓被實施等離子處理的期間內，晶圓自該等離子體接受熱量而溫度上升。當 晶圓的溫度上升時，該晶圓上的自由基的分布改變，而且，晶圓上的化學反應的反應速度發(fā) 生變化。因而，為了在等離子處理中獲得期望的結果，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。于是，在近年來的基板處理裝置中，為了控制基座的溫度而在基座的內部設置電 熱式加熱器和制冷劑流路。電熱式加熱器用于加熱基座，在制冷劑流路中流動的制冷劑用 于冷卻基座，但是很難準確地控制制冷劑的溫度、流量。另一方面，由于能夠準確地控制電 熱式加熱器的發(fā)熱量，因此在基板處理裝置中使制冷劑始終在制冷劑流路中流動，依據需 要使電熱式加熱器發(fā)熱從而能夠準確地調整基座的溫度(例如參照專利文獻1)。專利文獻1 日本特開平7-183276號公報但是，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，因此存在如 下問題，即、在電熱式加熱器發(fā)熱而使基座的溫度上升時，自電熱式加熱器發(fā)出的熱量的一 部分被在制冷劑流路中流動的制冷劑吸收，從而導致基座的溫度上升、進而晶圓的溫度上 升需要時間。另外，由于來自電熱式加熱器的熱量并非全部用于提高基座的溫度，因此存在 熱能的損失也很大的問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)及溫度控制方法，該基板 載置臺的溫度控制系統(tǒng)及溫度控制方法能夠迅速地使基板的溫度上升、并且能夠降低熱能 損失。為了達到上述目的，第一技術方案提供一種基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)，該基板 載置臺用于載置被實施規(guī)定處理的基板并內置有加熱單元和熱介質流路，其特征在于，該 溫度控制系統(tǒng)包括熱介質供給裝置，其與上述熱介質流路相連接而將第一溫度的第一熱 介質供給到上述熱介質流路中；熱介質儲存裝置，其配置在上述熱介質流路與上述熱介質 供給裝置之間，用于儲存溫度比上述第一溫度高的第二溫度的第二熱介質；熱介質供給控 制裝置，其配置在上述熱介質供給裝置與上述熱介質流路之間、以及上述熱介質儲存裝置與上述熱介質流路之間，該熱介質供給控制裝置進行如下控制在上述加熱單元發(fā)熱時，停 止自上述熱介質供給控制裝置向上述熱介質流路供給上述第一熱介質、且自上述熱介質儲 存裝置向上述熱介質流路供給上述第二熱介質。第二技術方案的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)根據技術方案1所述的基板載置臺 的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，上述熱介質流路具有入口和出口，兩個上述熱介質儲存裝置 分別配置在上述熱介質流路的入口與上述熱介質供給裝置之間以及上述熱介質流路的出 口與上述熱介質供給裝置之間，上述熱介質供給控制裝置進行如下控制在上述加熱單元 發(fā)熱時，將上述第二熱介質自一個上述熱介質儲存裝置經由上述熱介質流路供給到另一個 上述熱介質儲存裝置中，在上述加熱單元下一次發(fā)熱時，將上述第二熱介質自上述另一個 熱介質儲存裝置經由上述熱介質流路供給到上述一個熱介質儲存裝置中。第3技術方案的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)根據技術方案1或2所述的基板載置 臺的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，上述熱介質儲存裝置具有用于對上述熱介質儲存裝置所 儲存的上述第二熱介質進行加熱的介質加熱單元。第4技術方案的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)根據技術方案1至3中任意一項所述 的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，上述第二溫度為上述規(guī)定處理中的上述基板 載置臺的期望溫度以下的溫度。為了達到上述目的，第5技術方案提供一種基板載置臺的溫度控制方法，該基板 載置臺用于載置被實施規(guī)定處理的基板并內置有加熱單元和熱介質流路，其特征在于，該 方法包括升溫步驟，在該步驟中上述加熱單元發(fā)熱而使上述基板載置臺的溫度上升；溫 度維持步驟，在該步驟中將上述基板載置臺的溫度維持在規(guī)定溫度；降溫步驟，在該步驟中 使上述基板載置臺的溫度下降，在上述溫度維持步驟和上述降溫步驟中，將第一溫度的第 一熱介質供給到上述熱介質流路中，在上述升溫步驟中，停止向上述熱介質流路供給上述 第一熱介質、且向上述熱介質流路供給溫度比第一溫度高的第二溫度的第二熱介質。第6技術方案的基板載置臺的溫度控制方法根據技術方案5所述的基板載置臺的 溫度控制方法，其特征在于，在上述溫度維持步驟和上述降溫步驟中，與上述熱介質流路相 連接的熱介質供給裝置將上述第一熱介質供給到上述熱介質流路中，在上述升溫步驟中， 配置在上述熱介質流路與上述熱介質供給裝置之間且用于儲存上述第二熱介質的熱介質 儲存裝置將上述第二熱介質供給到上述熱介質流路中。第7技術方案的基板載置臺的溫度控制方法根據技術方案6所述的基板載置臺的 溫度控制方法，其特征在于，上述熱介質流路具有入口和出口，兩個上述熱介質儲存裝置分 別配置在上述熱介質流路的入口與上述熱介質供給裝置之間以及上述熱介質流路的出口 與上述熱介質供給裝置之間，在上述升溫步驟中，一個上述熱介質儲存裝置將上述第二熱 介質經由上述熱介質流路而供給到另一個上述熱介質儲存裝置中，在下一次的上述升溫步 驟中，上述另一個熱介質儲存裝置將上述第二熱介質經由上述熱介質流路而供給到上述一 個熱介質儲存裝置中。第8技術方案的基板載置臺的溫度控制方法根據技術方案5至7中任意一項所述 的基板載置臺的溫度控制方法，其特征在于，上述第二溫度為上述規(guī)定處理中的上述基板 載置臺的期望溫度以下的溫度。第9技術方案的基板載置臺的溫度控制方法根據技術方案5至8中任意一項所述的基板載置臺的溫度控制方法，其特征在于，在上述升溫步驟中，在該升溫步驟結束前停止 向上述熱介質流路供給上述第二熱介質、且向上述熱介質流路供給上述第一熱介質。采用第一技術方案所述的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)和第5技術方案所述的基 板載置臺的溫度控制方法，當內置在基板載置臺中的加熱單元發(fā)熱時，停止向內置在基板 載置臺中的熱介質流路供給第一溫度的第一熱介質，而向該熱介質流路中供給溫度比第一 溫度高的第二溫度的第二熱介質。由此，能夠抑制自加熱單元發(fā)出的熱量的一部分被在熱 介質流路中流動的第二熱介質吸收，因此能夠使基板載置臺、乃至基板的溫度快速上升，并 且能夠降低熱能的損失。采用第二技術方案所述的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)和第7技術方案所述的基 板載置臺的溫度控制方法，在加熱單元發(fā)熱時，將第二熱介質自一個熱介質儲存裝置經由 熱介質流路供給到另一個熱介質儲存裝置中，在加熱單元下一次發(fā)熱時，將第二熱介質自 另一個熱介質儲存裝置經由熱介質流路供給到一個熱介質儲存裝置中，因此能夠重復利用 溫度未明顯下降的第二熱介質。其結果，無需使低溫的熱介質上升至第二溫度，因此能夠節(jié) 省熱能。采用第3技術方案所述的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)，由于具有用于對熱介質儲 存裝置所儲存的第二熱介質進行加熱的介質加熱單元，因此能夠在重復利用所儲存的第二 熱介質之前使該第二熱介質的溫度上升至第二溫度，由此，即使重復利用第二熱介質，仍能 夠可靠地抑制自加熱單元發(fā)出的熱量的一部分被在熱介質流路中流動的第二熱介質吸收。采用第4技術方案所述的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)和第8技術方案所述的基 板載置臺的溫度控制方法，由于第二溫度是規(guī)定處理中的基板載置臺的期望溫度以下的溫 度，因此在加熱單元發(fā)熱時，能夠防止基板載置臺被第二熱介質過度加熱，也就防止了該基 板載置臺的溫度超過期望溫度。采用第6技術方案所述的基板載置臺的溫度控制方法，在將基板載置臺的溫度維 持在規(guī)定溫度時、以及在基板載置臺的溫度下降時，自與熱介質流路相連接的熱介質供給 裝置將第一熱介質供給到熱介質流路中，在加熱單元發(fā)熱時，自配置在熱介質流路與熱介 質供給裝置之間的熱介質儲存裝置將第二熱介質供給到熱介質流路中，因此能夠迅速改變 熱介質流路的溫度，由此，能夠抑制自加熱單元發(fā)出的熱量的一部分被在熱介質流路中流 動的第二熱介質吸收。采用第9技術方案所述的基板載置臺的溫度控制方法，在升溫步驟中，在該升溫 步驟結束之前停止向熱介質流路供給第二熱介質，而且向熱介質流路中供給第一熱介質， 因此能夠可靠地防止基板載置臺被過度加熱。
圖1是大概地表示應用了本發(fā)明的實施方式的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)的基 板處理裝置的結構的剖視圖。圖2是表示等離子蝕刻處理中的基座、加熱器單元和熱介質流路的溫度與時間的 關系的圖表。圖3是表示本實施方式的基板載置臺的溫度控制方法的工序圖。圖4是表示在圖3的溫度控制方法之后執(zhí)行的基板載置臺的溫度控制方法的工序圖。圖5是表示采用了本實施方式的基板載置臺的溫度控制方法的模擬結果的圖表。圖6是大概地表示本實施方式的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)的變形例的結構的 剖視圖，圖6的(A)是第一變形例，圖6的(B)是第二變形例。
具體實施例方式下面，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。圖1是大概地表示應用了本實施方式的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)的基板處理 裝置的結構的剖視圖。本基板處理裝置對作為基板的半導體器件用晶圓(以下簡稱“晶 圓”。)實施等離子蝕刻處理。在圖1中，基板處理裝置10具有用于收容半導體器件用晶圓W的腔室11，在該腔 室11內的下部配置有圓柱狀的基座12 (基板載置臺)，而且，在腔室11內的上部，與基座 12相對地配置有圓板狀的簇射頭13。基座12內置有靜電吸盤(未圖示)、加熱器單元14(加熱單元)和熱介質流路 15，該熱介質流路15中流動有作為與等離子蝕刻處理的種類相對應的熱介質的制冷劑，在 基座12的上表面(以下稱作“載置面”。)載置晶圓W。靜電吸盤利用庫侖力等將所載置的 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區(qū)域對應地 配置的電阻構成，該電阻利用自電源Ha施加的電壓而發(fā)熱，從而加熱基座12、并借助于該 基座12加熱晶圓W。熱介質流路15也是與基座12的載置面的大致整個區(qū)域對應地配置， 熱介質流路15利用內部的制冷劑吸收基座12的熱量，并且借助于該基座12吸收晶圓W的 熱量，從而冷卻基座12和晶圓W。另外，由于高頻電源16與基座12相連接，因此該基座12 作為對基座12與簇射頭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。簇射頭13在內部具備緩沖室17和多個氣孔18，該氣孔18將該緩沖室17和處理 空間S連通。自外部的處理氣體供給裝置(未圖示)將處理氣體供給到緩沖室17中，被供 給的該處理氣體經由多個氣體孔18而被導入處理空間S內。在基板處理裝置10中，由于 對該處理空間S施加高頻電力，因此能夠激發(fā)被導入到處理空間S內的處理氣體，從而產生 等離子體。然后，使用所產生的等離子體中所包含的陽離子、自由基對晶圓W實施等離子蝕 刻處理。在等離子蝕刻處理的過程中，由于晶圓W持續(xù)自等離子體接受熱量，因此晶圓W的 溫度可能上升到高于規(guī)定溫度的溫度。由于等離子蝕刻處理是利用蝕刻對象物與處理氣體 (蝕刻氣體)的氣相反應來進行的，因此在基板處理裝置10中，當作為對象物的晶圓W的 溫度超過規(guī)定溫度而過度上升時，會發(fā)生預料之外的過度的氣相反應而無法獲得期望的結 果。因此，基板處理裝置10具有能夠借助基座12來冷卻晶圓W的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)(基板 載置臺的溫度控制系統(tǒng))，以防止晶圓W的溫度上升到高于規(guī)定溫度的溫度。該制冷劑循環(huán) 系統(tǒng)通過控制基座12的溫度而控制晶圓W的溫度。制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括制冷劑配管19和制冷劑供給裝置20 (熱介質供給裝置)，上 述制冷劑配管19用于在腔室11的外部連接熱介質流路15的入口 1 和出口 15b，上述制 冷劑供給裝置20設置在該制冷劑配管19的中途，該制冷劑循環(huán)系統(tǒng)使制冷劑在熱介質流 路15中循環(huán)流動。制冷劑供給裝置20作為壓力泵發(fā)揮作用，其向入口 1 壓力輸送自出口 1 排出到制冷劑配管19中的制冷劑。另外，制冷劑供給裝置20還作為換熱器發(fā)揮作 用，其對吸收基座12的熱量而達到高溫的制冷劑進行冷卻，從而使該制冷劑的溫度下降至 比較低的溫度(第一溫度)、詳細而言，該第一溫度是為了在等離子蝕刻處理中維持基座12 的溫度或使基座12的溫度下降所必需的溫度、例如10°C。由此，能夠將自制冷劑供給裝置 20供給到熱介質流路15中的制冷劑(第一熱介質)的溫度維持在比較低的溫度。另外，制冷劑循環(huán)系統(tǒng)還具備高溫介質儲存罐21 ( 一個熱介質儲存罐)和高溫介 質儲存罐22 (另一個熱介質儲存罐)，上述高溫介質儲存罐21與在熱介質流路15的入口 1 和制冷劑供給裝置20之間自制冷劑配管19分支形成的支管19a相連接，上述高溫介質 儲存罐22與在熱介質流路15的出口 1 和制冷劑供給裝置20之間自制冷劑配管19分支 形成的支管1%相連接，此外在制冷劑配管19上具有第一閥組23 (熱介質供給控制裝置) 和第二閥組M (熱介質供給控制裝置)，上述第一閥組23配置在制冷劑供給裝置20與熱介 質流路15的入口 1 之間、以及高溫介質儲存罐21與該入口 1 之間，上述第二閥組M 配置在制冷劑供給裝置20與熱介質流路15的出口 1 之間、以及高溫介質儲存罐22與該 出口 1 之間。高溫介質儲存罐21儲存溫度比制冷劑供給裝置20供給的制冷劑的溫度(例如 IO0C )高(第二溫度)的高溫介質、例如80°C的高溫介質(第二熱介質)。高溫介質儲存 罐22也能夠儲存相同溫度的高溫介質。另外，高溫介質儲存罐21和高溫介質儲存罐22具 有保溫構造，用于保持所儲存的高溫介質的溫度。此外，高溫介質儲存罐21和高溫介質儲 存罐22具有由壁面加熱器等構成的介質加熱器單元(介質加熱單元)(未圖示)，能夠加熱 所儲存的高溫介質。在本實施方式中，如后所述，為了在高溫介質儲存罐21與高溫介質儲存罐22 之間輸送高溫介質(見后述)，優(yōu)選在進行等離子蝕刻處理之前只在高溫介質儲存罐21 中儲存高溫介質而高溫介質儲存罐22中是空的。另外，例如使用GALDEN(注冊商標)、 Fluorinert (注冊商標)作為本實施方式所用的制冷劑、高溫介質。特別是，由于制冷劑和 高溫介質在制冷劑配管19、熱介質流路15中可能混合，因此優(yōu)選使用相同物性的介質。第一閥組23由配置在制冷劑配管19上的閥23a和配置在支管19a上的閥23b構 成，在閥23a開放且閥2 關閉時，制冷劑供給裝置20與熱介質流路15連通，在閥23a關 閉且閥23b開放時，高溫介質儲存罐21與熱介質流路15連通。另外，第二閥組M由配置 在制冷劑配管19上的閥2 和配置在支管19b上的閥24b構成，在閥2 開放且閥24b關 閉時，制冷劑供給裝置20與熱介質流路15連通，在閥2 關閉且閥24b開放時，高溫介質 儲存罐22與熱介質流路15連通。圖2是表示等離子蝕刻處理中的基座、加熱器單元和熱介質流路的溫度與時間的 關系的圖表。在圖2中，實線表示基座12的溫度，雙點劃線表示加熱器單元14的輸出，點 劃線表示熱介質流路15的溫度。如圖2所示，等離子蝕刻處理通常分為多個處理工序(P1、P2、P3、P4)，在各處理工 序中將晶圓W、基座12維持在期望的溫度(規(guī)定溫度)(溫度維持步驟)。但是，由于各處 理工序的期望的溫度不同，因此需要在兩個連續(xù)的處理工序之間進行使晶圓W、基座12的 溫度上升或下降的工序(Pu、Pdl、Pd2)(升溫步驟、降溫步驟)。當將基座12的溫度維持在期望的溫度時(工序P1、P2、P3、P4)，向加熱器單元14供電，且向熱介質流路15供給制冷劑。此時，調整加熱器單元14的發(fā)熱量，以使來自等離 子體的熱量輸入量和加熱器單元14的熱量發(fā)出量的總和與在熱介質流路15中流動的制冷 劑所吸收的熱量基本相等。例如，在來自等離子體的熱量輸入量過多的情況下，為了使來自 等離子體的熱量輸入量與在熱介質流路15中流動的制冷劑所吸收的熱量基本相等，有時 使加熱器單元14停止工作。在使基座12的溫度下降時(工序Pdl、Pd2)，停止向加熱器單元14供電，并向熱 介質流路15供給作為熱介質的制冷劑。此時，由于加熱器單元14不發(fā)熱，因此在熱介質流 路15中流動的制冷劑能夠高效吸收基座12的熱量而使基座12急速降溫。另一方面，在使基座12的溫度上升時(工序Pu)，向加熱器單元14供電而使加熱 器單元14發(fā)熱。但是，此時若在熱介質流路15內存在制冷劑，則加熱器單元14與熱介質 流路15的溫度差變大，另外由于熱流的大小取決于溫度差，所以在熱介質流路15中流動的 制冷劑所吸收的來自加熱器單元14的熱量變多。其結果，基座12的溫度上升需要時間。在本實施方式中，為了解決上述問題，在使加熱器單元14發(fā)熱而使基座12的溫度 上升時，作為熱介質使高溫介質而非制冷劑存在于熱介質流路15中，從而能夠減小加熱器 單元14與熱介質流路15的溫度差(參照圖2中的箭頭。)。由此，能夠抑制自加熱器單 元14發(fā)出的熱量的一部分被在熱介質流路15中流動的制冷劑吸收，從而能夠將來自加熱 器單元14的熱量高效地用于提高基座12的溫度。其結果，能夠使基座12的溫度快速上升 (參照圖2的粗實線)。另外，由于能夠使基座12的溫度快速上升，因此能夠縮短使加熱器 單元14的輸出增加的時間(參照圖2的粗雙點劃線)，由此能夠節(jié)約相當于圖中的斜線部 分的電力。接下來，說明本實施方式的基板載置臺的溫度控制方法。圖3是表示本實施方式的基板載置臺的溫度控制方法的工序圖。圖1的基板處理 裝置10的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)在圖2中的工序Pl、Pu、P2中執(zhí)行本溫度控制方法。首先，在工序Pl (圖3的(a))中，使第一閥組23的閥23a開放且使閥2 關閉， 并使第二閥組M的閥2 開放且使閥24b關閉。因而，利用制冷劑供給裝置20將冷卻后 的作為熱介質的制冷劑供給到熱介質流路15中(參照圖中的箭頭。)。此時，加熱器單元 14發(fā)熱，但由于來自加熱器單元14的熱量的一部分被在熱介質流路15中流動的制冷劑吸 收，因此基座12的溫度不上升而維持恒定。然后，在開始進行工序Pu時(參照圖3的(b))，使第一閥組23的閥23a關閉且 使閥23b開放，并使第二閥組M的閥2 關閉且使閥24b開放。由此，停止向熱介質流路 15供給制冷劑，儲存在高溫介質儲存罐21中的高溫介質被供給到熱介質流路15中，然后該 高溫介質經由該熱介質流路15而被供給到高溫介質儲存罐22中(參照圖中的箭頭)。此 時，加熱器單元14發(fā)熱，但在高溫介質的作用下加熱器單元14與熱介質流路15的溫度差 減小，因此能夠抑制自加熱器單元14發(fā)出的熱量的一部分被在熱介質流路15中流動的高 溫介質吸收。結果，能夠使基座12的溫度快速上升。然后，在規(guī)定的時間內維持第一閥組23和第二閥組M的狀態(tài)不變，持續(xù)自高溫 介質儲存罐21經由熱介質流路15向高溫介質儲存罐22供給高溫介質(參照圖3的(C)) (參照圖中的箭頭。)。在該期間內，基座12的溫度持續(xù)急速上升。這里，由于高溫介質在 熱介質流路15等構件中流動的期間內放出熱量，因此被供給到高溫介質儲存罐22中而儲存起來的高溫介質的溫度比之前儲存在高溫介質儲存罐21中時的溫度(以下稱作“初期溫 度”)低。于是，高溫介質儲存罐22利用介質加熱器單元加熱所儲存的高溫介質，使該高溫 介質的溫度上升至初期溫度并維持在該初期溫度。然后，在基座12的溫度接近工序P2的期望溫度時，在工序Pu結束之前，使第一閥 組23的閥23a開放且使閥2 關閉，并使第二閥組M的閥2 開放且閥24b關閉。由此， 停止向熱介質流路15供給高溫介質，在制冷劑供給裝置20中冷卻了的制冷劑被供給到熱 介質流路15中(參照圖3的(d))(參照圖中的箭頭。)。此時，由于來自加熱器單元14的 熱量的一部分被在熱介質流路15中流動的制冷劑吸收，因此能夠可靠地防止過度加熱基 座12，從而能夠防止基座12的溫度超過(overshoot)工序P2的期望溫度。然后，在基座12的溫度到達工序P2的期望溫度時，轉向工序P2。圖4是表示在圖3的溫度控制方法之后執(zhí)行的基板載置臺的溫度控制方法的工序 圖。圖1的基板處理裝置10的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)在圖2的工序Pl、Pu、P2中執(zhí)行本溫度控制 方法。首先，在工序Pl (參照圖4的(a))中，使第一閥組23的閥23a開放且使閥2 關 閉，并使第二閥組M的閥2 開放且使閥24b關閉。由此，利用制冷劑供給裝置20將冷卻 后的制冷劑供給到熱介質流路15中(參照圖中的箭頭。)。只是，與圖3的(a)的情況不 同，作為熱介質的制冷劑是在制冷劑供給裝置20的作用下自出口 1 被供給到熱介質流路 15中的，但無論制冷劑的流動方向如何，在熱介質流路15中流動的制冷劑均能吸收自加熱 器單元14發(fā)出的熱量的一部分，因此基座12的溫度不上升而維持恒定。然后，在開始進行工序Pu時(參照圖4的(b))，使第一閥組23的閥23a關閉且使 閥23b開放，并使第二閥組M的閥2 關閉且使閥24b開放。因而，停止向熱介質流路15 供給制冷劑，儲存在高溫介質儲存罐22中的高溫介質經由出口 1 被供給到熱介質流路15 中，然后該高溫介質經由該熱介質流路15而被供給到高溫介質儲存罐21中(參照圖中的 箭頭。)。這里，如上所述，由于利用介質加熱器單元使被儲存在高溫介質儲存罐22中的高 溫介質的溫度提高至初期溫度，因此加熱器單元14與供高溫介質流動的熱介質流路15的 溫度差減小。其結果，能夠使基座12的溫度快速上升。然后，在規(guī)定的時間內維持第一閥組23和第二閥組M的狀態(tài)不變(參照圖4的 (C))，因此基座12的溫度持續(xù)急速上升。此時，利用介質加熱器單元對被供給到高溫介質 儲存罐21并儲存起來的高溫介質進行加熱，從而使該高溫介質的溫度上升至初期溫度并 維持在該初期溫度。然后，在基座12的溫度接近工序P2的期望溫度時，在工序Pu結束之前，使第一閥 組23的閥23a開放且使閥2 關閉，并使第二閥組M的閥2 開放且閥24b關閉。由此， 能夠防止基座12的溫度超過工序P2的期望溫度。然后，在基座12的溫度到達工序P2的期望溫度時，開始執(zhí)行工序P2。另外，在上述圖3和圖4的基板載置臺的溫度控制方法中，假設的是自高溫介質儲 存罐21、22中的一個向另一個高溫介質儲存罐供給高溫介質、直到該一個高溫介質儲存罐 變空為止的情況，但也可以不用持續(xù)地供給高溫介質至高溫介質儲存罐21、22中的一個變 空，例如也可以在高溫介質儲存罐21、22中的一個殘留有規(guī)定量的高溫介質時停止供給高 溫介質。在該情況下，將殘留在高溫介質儲存罐21、22中的一個的高溫介質經由未圖示的10旁路直接輸送到另一個高溫介質儲存罐中。為了確認本發(fā)明的基板載置臺的溫度控制方法的作用、效果，本發(fā)明人在圖3和 圖4的基板載置臺的溫度控制方法中，將基座12的體積設定為0. 00398m3、將比熱設定為 900J/kg · k、將比重設定為2700kg/m3、將熱介質流路15的表面積設定為0. 16m2、將熱介質 流路15中的制冷劑(高溫介質)與基座12的傳熱面的導熱系數設定為4300W/m2 ·Κ、將基 座12的熱容設定為9671. 4J/k，通過每經過比較短的規(guī)定時間就計算出基座12的溫度而對 圖3的基板載置臺的溫度控制方法中的工序Pu中基座12的溫度上升進行模擬，在圖5的 圖表中以“·”表示該結果(實施例)。另外，以同樣的方法對在工序Pu中始終自制冷劑供 給裝置20向熱介質流路15供給制冷劑的情況下的基座12的溫度上升進行模擬，在圖5的 圖表中以“ X ”表示該結果(比較例)。從圖5的圖表可清楚得知，與比較例相比，在實施例中能夠使基座12的溫度更快 速上升。采用圖3和圖4的基板載置臺的溫度控制方法，在加熱器單元14發(fā)熱時(工序 Pu)，停止向熱介質流路15供給制冷劑，而是向熱介質流路15供給高溫介質。由此，能夠抑 制自加熱器單元14發(fā)出的熱量的一部分被在熱介質流路15中流動的制冷劑介質吸收，因 此能夠使基座12、以至晶圓W的溫度快速上升，并且能夠減少熱能的損失。在圖3和圖4的基板載置臺的溫度控制方法中，在工序Pu中，將高溫介質自高溫 介質儲存罐21經由熱介質流路15供給到高溫介質儲存罐22中，然后在下一個工序Pu中， 自在前一個工序Pu中儲存有高溫介質的高溫介質儲存罐22將高溫介質經由熱介質流路15 供給到高溫介質儲存罐21中，因此能夠重復利用溫度未明顯下降的高溫介質。其結果，不 用使低溫的熱介質上升至初期溫度而成為高溫介質，由此，能夠節(jié)約熱能。另外，在圖3和圖4的基板載置臺的溫度控制方法中，依據工序的不同而使用不同 的介質。詳細而言，在將基座12的溫度維持在期望溫度時(工序？1、？21314)、以及使基 座12的溫度下降時(工序Pdl、Pc^)，自制冷劑供給裝置20向熱介質流路15供給制冷劑， 在加熱器單元14發(fā)熱時(工序Pu)，自高溫介質儲存罐21、22向熱介質流路15供給高溫介 質。由此，能夠迅速改變熱介質流路15的溫度。在圖3和圖4的基板載置臺的溫度控制方法中，優(yōu)選在開始進行等離子蝕刻處理 之前將高溫介質儲存在高溫介質儲存罐21中時的該高溫介質溫度、即初期溫度為等離子 蝕刻處理的工序P2中的基座12的期望溫度以下的溫度。由此，能夠可靠地防止在工序Pu 中高溫介質過度加熱基座12而使該基座12的溫度超過上述期望溫度。上述圖1的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括兩個高溫介質儲存罐21、22，但制冷劑循環(huán)系統(tǒng) 只要能向熱介質流路15供給高溫介質即可，其也可以不包括兩個高溫介質儲存罐。例如，如圖6的(a)所示，制冷劑循環(huán)系統(tǒng)也可以只具備與制冷劑配管19的支管 19a相連接的一個高溫介質儲存罐21。在該情況下，在工序Pu中使第一閥組23的閥23a 關閉且使閥2 開放，從而將儲存在高溫介質儲存罐21中的高溫介質供給到熱介質流路15 中，流過熱介質流路15的高溫介質自出口 1 流出到制冷劑配管19中，然后不再流向其他 構件而停留在制冷劑配管19內。之后，在工序P2中使第一閥組23的閥23a、2!3b都開放，從 而在制冷劑供給裝置20中冷卻后的制冷劑不僅被供給到熱介質流路15中、而且還被供給 到高溫介質儲存罐21中。高溫介質儲存罐21儲存被供給的制冷劑，且利用介質加熱器單元加熱所儲存的制冷劑，從而使該制冷劑的溫度上升至初期溫度并維持在該初期溫度。將 溫度上升至初期溫度的制冷劑(高溫介質)在下一個工序Pu中自高溫介質儲存罐21供給 到熱介質流路15中。另外，例如如圖6的(b)所示，制冷劑循環(huán)系統(tǒng)也可以不具有高溫介質儲存罐，而 是只在制冷劑配管19中的熱介質流路15的入口 1 附近具備急速加熱器25。在該情況 下，通過在工序Pu中只使急速加熱器25進行動作，就能急速加熱在制冷劑供給裝置20中 冷卻了的制冷劑而使該制冷機的溫度上升至初期溫度。從而溫度上升至初期溫度的制冷劑 (高溫介質)被供給到熱介質流路15中。另外，在上述實施方式中，被實施等離子蝕刻處理的基板并不限定于半導體器件 用晶圓，也可以是具有LCD (Liquid Crystal Display，液晶顯示器)等的FPD (Flat Panel Display，平板顯示器)等所用的各種基板、光掩膜、CD基板、印刷基板等。
權利要求
1.一種基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)，該基板載置臺用于載置被實施規(guī)定處理的基板且 內置有加熱單元和熱介質流路，其特征在于，該溫度控制系統(tǒng)包括熱介質供給裝置，其與上述熱介質流路相連接而將第一溫度的第一熱介質供給到上述 熱介質流路中；熱介質儲存裝置，其配置在上述熱介質流路與上述熱介質供給裝置之間，用于儲存溫 度比上述第一溫度高的第二溫度的第二熱介質；熱介質供給控制裝置，其配置在上述熱介質供給裝置與上述熱介質流路之間、以及上 述熱介質儲存裝置與上述熱介質流路之間，該熱介質供給控制裝置進行如下控制在上述 加熱單元發(fā)熱時，停止自上述熱介質供給控制裝置向上述熱介質流路供給上述第一熱介 質、且自上述熱介質儲存裝置向上述熱介質流路供給上述第二熱介質。
2.根據權利要求1所述的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于， 上述熱介質流路具有入口和出口；兩個上述熱介質儲存裝置分別配置在上述熱介質流路的入口與上述熱介質供給裝置 之間、以及上述熱介質流路的出口與上述熱介質供給裝置之間；上述熱介質供給控制裝置進行如下控制在上述加熱單元發(fā)熱時，將上述第二熱介質 自一個上述熱介質儲存裝置經由上述熱介質流路供給到另一個上述熱介質儲存裝置中，在 上述加熱單元下一次發(fā)熱時，將上述第二熱介質自上述另一個熱介質儲存裝置經由上述熱 介質流路供給到上述一個熱介質儲存裝置中。
3.根據權利要求1或2所述的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，上述熱介質儲存裝置具有用于對上述熱介質儲存裝置所儲存的上述第二熱介質進行 加熱的介質加熱單元。
4.根據權利要求1 3中任意一項所述的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于， 上述第二溫度為上述規(guī)定處理中的上述基板載置臺的期望溫度以下的溫度。
5.一種基板載置臺的溫度控制方法，該基板載置臺用于載置被實施規(guī)定處理的基板且 內置有加熱單元和熱介質流路，其特征在于，該溫度控制方法包括升溫步驟，在該步驟中使上述加熱單元發(fā)熱而使上述基板載置臺的溫度上升； 溫度維持步驟，在該步驟中使上述基板載置臺的溫度維持在規(guī)定溫度； 降溫步驟，在該步驟中使上述基板載置臺的溫度下降，在上述溫度維持步驟和上述降溫步驟中，將第一溫度的第一熱介質供給到上述熱介質 流路中，在上述升溫步驟中，停止向上述熱介質流路供給上述第一熱介質、且向上述熱介質 流路供給溫度比第一溫度高的第二溫度的第二熱介質。
6.根據權利要求5所述的基板載置臺的溫度控制方法，其特征在于， 在上述溫度維持步驟和上述降溫步驟中，與上述熱介質流路相連接的熱介質供給裝置 將上述第一熱介質供給到上述熱介質流路中；在上述升溫步驟中，配置在上述熱介質流路與上述熱介質供給裝置之間且用于儲存上 述第二熱介質的熱介質儲存裝置將上述第二熱介質供給到上述熱介質流路中。
7.根據權利要求6所述的基板載置臺的溫度控制方法，其特征在于，上述熱介質流路具有入口和出口；兩個上述熱介質儲存裝置分別配置在上述熱介質流路的入口與上述熱介質供給裝置 之間、以及上述熱介質流路的出口與上述熱介質供給裝置之間；在上述升溫步驟中，一個上述熱介質儲存裝置將上述第二熱介質經由上述熱介質流路 而供給到另一個上述熱介質儲存裝置中；在下一次的上述升溫步驟中，上述另一個熱介質儲存裝置將上述第二熱介質經由上述 熱介質流路而供給到上述一個熱介質儲存裝置中。
8.根據權利要求5 7中任意一項所述的基板載置臺的溫度控制方法，其特征在于， 上述第二溫度為上述規(guī)定處理中的上述基板載置臺的期望溫度以下的溫度。
9.根據權利要求5 8中任意一項所述的基板載置臺的溫度控制方法，其特征在于， 在上述升溫步驟中，在該升溫步驟結束前，停止向上述熱介質流路供給上述第二熱介質，而且向上述熱介質流路供給上述第一熱介質。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠使基板的溫度快速上升、并且能夠減少熱能的損失的基板載置臺的溫度控制系統(tǒng)?；闹评鋭┭h(huán)系統(tǒng)包括制冷劑供給裝置、高溫介質儲存罐和第一閥組，該基座內置有加熱器單元和熱介質流路、且載置被實施等離子蝕刻處理的晶圓，上述制冷劑供給裝置與熱介質流路相連接而將溫度比較低的制冷劑供給到熱介質流路中，上述高溫介質儲存罐配置在熱介質流路與制冷劑供給裝置之間且用于儲存溫度比較高的高溫介質，上述第一閥組配置在制冷劑供給裝置與熱介質流路之間、以及高溫介質儲存罐與熱介質流路之間，在使基座的溫度上升時，利用該第一閥組停止自制冷劑供給裝置向熱介質流路供給制冷劑、且自高溫介質儲存罐向熱介質流路供給高溫介質。
文檔編號C23C16/46GK102041487SQ20101050946
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權日2009年10月14日
發(fā)明者佐佐木康晴, 野中龍, 長山將之 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社