[发明专利]被处理基板温度调节装置和调节方法及等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及调节作为半导体晶片的基板的温度的装置等，特别是涉及将载置被处理基板的载置台的调温部分开到多个区域，并能够分别独立地调节温度的被处理基板的温度调节装置和温度调节方法、以及具备它们的等离子体处理装置。

背景技术

在对被处理基板进行等离子体蚀刻等的处理的等离子体处理装置中，将基板的温度多阶段呈分段状地改变而进行处理的情况不少。图6是表示在同一处理室中改变蚀刻条件(气体的种类、温度、压力等)同时进行处理的分段温度调节的图表。在进行这样的分段温度调节时，必须高速地进行温度调节。例如，转移到各段的时间最长要求在大约30秒左右。这样的温度调节时，存在与前一段相比升高基板温度的情况和降低基板温度的情况，但是无论哪种情况都希望缩短基板温度的升降所需的时间。

作为这样的温度升降的方法，将载置基板的基座用作热交换用板，通过加热·冷却该基座，进行基板的温度变更。基座的冷却通过使其内部流通冷却剂进行，基座的加热通过在基板的正下方配置热电元件模块等的加热加热器来进行。即，现有技术中基座的加热和冷却大多分别通过不同的方法进行。

但是，在等离子体处理装置中，由于施加等离子体生成用的高频电力，需要防止来自上述的热电元件模块(加热加热器)的配线线路的RF(Radio Frequency：射频)的泄漏。为此，在加热器的配线系统中需要设置RF滤波器，但是设备变得复杂、昂贵并不优选。另外，即使附加RF滤波器也不能够完全抑制RF噪声、RF功耗。另外，需要根据RF频率、RF功率变更滤波器。并且，作为加热器的热源一般使用陶瓷，但是因为陶瓷由于急速的热收缩可能被破损坏，所以利用加热器的急速的温度升降有限制。

因此，在下述专利文献中，揭示了通过传传热介质体(例如冷水和热水)的热交换进行上述的基座(热交换用板)的冷却和加热的技术(专利文献1、2)。即，设置传热介质体的冷却侧循环回路和加热侧循环回路，通过调节从该两回路供给基座的传热介质体的量或者混合比，能够不设置加热器，而任意地变更基座的温度。

专利文献1：日本特开2001-134324号公报

专利文献2：日本特开平7-271452号公报

专利文献3：日本特开2006-156938号公报

在如上所述的基座中流通传热介质体进行加热·冷却的方法中，由于基座整体成为单一的温度，所以不能够依据基座的部位改变基板和基座间的传热量。

另一方面，伴随着近年来半导体基板(晶片)的大直径化，依据晶片的部位加热和散热的平衡发生偏差，难以将大型的晶片整个面保持均匀的温度。

例如，在等离子体处理装置中，等离子体的密度分布或在基座内流通的冷却剂温度的分布等发生偏差的情况较多。特别是，难以在晶片整体上使等离子体的密度分布一样，在晶片的周边和中央，加热和散热的平衡发生差异的情况不少。

一般地，晶片的中央部易于冷却，晶片的周边的冷却较弱。因此，为了将晶片整体控制在均一的温度，在晶片的中央和周边需要改变冷却的程度。

作为对应于这样的根据晶片的部位改变冷却的程度的要求的方法，提出将载置台分成区域，针对每个区域改变基板和载置台的间隙中流通的冷却气体的量的方法(专利文献3)。

但是，在该方法中存在不能够加热基板，并且在区域的边界处，基板的温度特性上产生不规则点的问题，并不优选。为此，如果有能够根据晶片的部位，改变冷却或者加热的程度地基座比较好。

发明内容

因此，本发明的课题是提供一种被处理基板的温度调节装置和温度调节方法，以及具备它们的等离子体处理装置，其在通过使流体在载置被处理基板的载置台的调温部中循环而加热或冷却被处理基板的温度调节装置中，将被处理基板分为多个区域，能够对每个区域控制基板温度。

为了解决上述课题的本发明的被处理基板的温度调节装置的第一方面的特征在于，包括：载置台，其具备多个用于将基板按各区域调节到规定温度的各温度系统的温度调节部；循环流路，通过所述温度系统调节部在各温度系统中循环流通流体；加热流路，流通比在所述循环流路中流通的流体温度高的加热流体；冷却流路，流通比在所述循环流路中流通的流体温度低的冷却流体；合流部，其在所述载置台的附近，使所述循环流路和所述加热流路和所述冷却流路合流于各温度系统，并且包括调节来自输出到所述温度调节部的流体的各流路的流量比的流量调节单元。