6529512 ステージ及び基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6529512

(24)【登録日】2019年5月24日

(45)【発行日】2019年6月12日

(54)【発明の名称】ステージ及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20190531BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20190531BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

   H01L21/302 101G

【請求項の数】6

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-559009(P2016-559009)

(86)(22)【出願日】2015年11月5日

(86)【国際出願番号】JP2015081187

(87)【国際公開番号】WO2016076201

(87)【国際公開日】20160519

【審査請求日】2018年8月30日

(31)【優先権主張番号】特願2014-229995(P2014-229995)

(32)【優先日】2014年11月12日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(72)【発明者】

【氏名】廣木 勤

【審査官】 杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０５４４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−０４５９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０１３３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２２４３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２１２９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１８２９５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板が載置される表面と裏面とを有するプレートと、
各々が前記裏面の異なる領域に向けて延びて、前記裏面に対面する開口端を提供する複数の第１の管と、
前記複数の第１の管をそれぞれ囲む複数の空間を画成する隔壁であり、該複数の空間がそれぞれ前記複数の第１の管から吐出される熱交換媒体が流れる複数の流路を構成する、該隔壁と、
前記複数の流路にそれぞれ連通するよう前記隔壁に接続された複数の第２の管と、
前記複数の流路内にそれぞれ設けられた複数の調整機構であり、各々が対応の流路の熱交換媒体の温度に応じて変形して該流路のコンダクタンスを該温度に応じて調整するように構成された該複数の調整機構と、
を備えるステージ。

【請求項2】

前記複数の調整機構の各々は、少なくともその一部が熱膨張率の異なる２枚の板材を貼り合わせたバイメタル構造体から構成されている、
請求項１に記載のステージ。

【請求項3】

前記複数の調整機構の各々は、
前記第１の管の中心軸線を中心に回転可能なように、前記第１の管と前記隔壁との間に設けられた第１の環状板であり、前記中心軸線から所定の距離だけ離間した径方向の位置に板厚方向に貫通する第１の貫通孔が形成された該第１の環状板と、
前記第１の環状板に対面するように固定配置された第２の環状板であり、前記中心軸線から前記所定の距離だけ離間した径方向の位置に板厚方向に貫通する第２の貫通孔が形成された該第２の環状板と、
前記熱交換媒体の温度に応じて変形して、前記中心軸線に対して周方向における前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔との相対的距離が変化するように、前記第１の環状板を前記中心軸線を中心に回転させる変形部と、
を含む、請求項１又は２に記載のステージ。

【請求項4】

前記第２の環状板には、前記中心軸線から前記所定の距離だけ離間した径方向の位置に板厚方向に貫通する第３の貫通孔が更に形成されており、
前記第２の貫通孔は、基準温度において前記第１の貫通孔が配置される前記周方向の位置に対して該周方向において一方側の位置に配置されており、
前記第３の貫通孔は、基準温度において前記第１の貫通孔が配置される前記周方向の位置に対して該周方向において他方側の位置に配置されている、
請求項３に記載のステージ。

【請求項5】

前記調整機構の各々は、前記第１の管の外側面に沿って設けられた板状体であり、
前記板状体は、前記第１の管の外側面に固定された一端部と、前記第１の管の外側面に対して固定されていない他端部と、を有し、前記熱交換媒体の温度に応じて該他端部と前記第１の管との距離が変化するように構成されている、
請求項１又は２に記載のステージ。

【請求項6】

処理容器と、
前記処理容器内に設けられた、請求項１〜５の何れか一項に記載のステージと、
を備える基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ステージ及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板処理装置は、減圧可能な処理容器内において基板を支持するためのステージを有している。ステージは、基板の温度を制御する機能を有していることがある。このようなステージの一例は、特許文献１に記載されている。

【0003】

この特許文献１には、載置台、チラーユニット、加熱ユニット、流路切り替えユニット、及びコントローラを備える温度制御装置が記載されている。この載置台には、載置台の中心部領域において当該載置台の周方向に沿って延在する第１の冷媒通路と、載置台の周辺部領域において当該載置台の周方向に沿って延在する第２の冷媒通路が形成されている。チラーユニットは、送出口及び帰還口を有しており、当該送出口は、第１の流路を介して第１の冷媒通路の入口に接続されている。チラーユニットの帰還口は、第２の流路を介して第２の冷媒通路の出口に接続されている。

【0004】

また、第１の流路の途中位置には第１の流路を流れる冷媒を加熱する加熱ユニットが接続されている。第２の流路の途中位置には、流路切り替えユニットが接続されている。この流路切り替えユニットは第１の冷媒通路と第２の冷媒通路との接続関係を切り替えるための複数の弁を有している。この装置では、コントローラが加熱ユニットの作動、及び流路切り替えユニットの弁の開閉を制御することにより、第１の冷媒通路及び第２の冷媒通路に供給される冷媒の温度が個別に調整される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−２８６７３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１に記載の装置では、プラズマからの入熱といった外乱によって基板の温度が目標温度から変化したときに、第１の冷媒通路及び第２の冷媒通路に供給される冷媒の温度を個別に調整することによって、基板の温度変化を補正している。しかしながら、この装置では、冷媒を加熱する加熱ユニットが載置台の外部に設けられているので、加熱ユニットの動作タイミングと温度調整された冷媒が載置台に供給されるタイミングとの間には差異が生じる。したがって、特許文献１に記載の装置では、外乱による温度変化が補正されるまでに長い時間がかかる恐れがある。

【0007】

したがって、本技術分野では、外乱に起因する温度変化を短時間で補正することができるステージ及び基板処理装置が要請されている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係るステージは、基板が載置される表面と裏面とを有するプレートと、各々が裏面の異なる領域に向けて延びて、裏面に対面する開口端を提供する複数の第１の管と、複数の第１の管をそれぞれ囲む複数の空間を画成する隔壁であり、該複数の空間がそれぞれ複数の第１の管から吐出される熱交換媒体が流れる複数の流路を構成する、該隔壁と、複数の流路にそれぞれ連通するよう隔壁に接続された複数の第２の管と、複数の流路内にそれぞれ設けられた複数の調整機構であり、各々が対応の流路の熱交換媒体の温度に応じて変形して該流路のコンダクタンスを該温度に応じて調整するように構成された該複数の調整機構と、を備える。

【0009】

本発明の一態様では、調整機構が変形することによって、複数の流路のコンダクタンスが当該複数の流路内を流れる熱交換媒体の温度に応じたコンダクタンスに調整される。調整機構により流路のコンダクタンスが変化されると、流路内を流れる熱交換媒体の流量が変化する。そして、熱交換媒体の流量が変化すると、プレートと熱交換媒体との間で交換される熱量が変化する。したがって、複数の流路のコンダクタンスを熱交換媒体の温度に応じたコンダクタンスに調整することにより、ステージの温度を補正することが可能になる。また、本ステージでは、調整機構が流路内に配置されているので、外乱によって熱交換媒体の温度が変化したときにステージ温度を短時間で補正することができる。

【0010】

一実施形態では、複数の調整機構の各々は、少なくともその一部が熱膨張率の異なる２枚の板材を貼り合わせたバイメタル構造体から構成されていてもよい。本実施形態では、流路の熱交換媒体の温度に応じて当該バイメタル構造体が変形することによって、複数の流路のコンダクタンスを熱交換媒体の温度に応じたコンダクタンスに調整することができる。

【0011】

一実施形態では、複数の調整機構の各々は、第１の管の中心軸線を中心に回転可能なように、第１の管と隔壁との間に設けられた第１の環状板であり、中心軸線から所定の距離だけ離間した径方向の位置に板厚方向に貫通する第１の貫通孔が形成された該第１の環状板と、第１の環状板に対面するように固定配置された第２の環状板であり、中心軸線から所定の距離だけ離間した径方向の位置に板厚方向に貫通する第２の貫通孔が形成された該第２の環状板と、熱交換媒体の温度に応じて変形して、中心軸線に対して周方向における第１の貫通孔と第２の貫通孔との相対的距離が変化するように、第１の環状板を中心軸線を中心に回転させる変形部と、を含んでもよい。

【0012】

上記実施形態では、熱交換媒体の温度に応じて中心軸線に対して周方向における第１の貫通孔と第２の貫通孔との相対的距離が変化される。そして、相対的距離が最も小さくなったとき、即ち、第１の貫通孔が第２の貫通孔上に配置されたときに、開口端から吐出された熱交換媒体が第１の貫通孔及び第２の貫通孔を通過可能となり、流路のコンダクタンスが高くなる。一方、相対的距離が大きくなったとき、即ち、第１の貫通孔が第２の貫通孔上に位置しないときには、第１の環状板によって熱交換媒体の流れが遮られ、流路のコンダクタンスが低くなる。このように、上記実施形態では、熱交換媒体の温度の変化に応じて流路のコンダクタンスを変化させることができる。

【0013】

一実施形態では、第２の環状板には、中心軸線から所定の距離だけ離間した径方向の位置に板厚方向に貫通する第３の貫通孔が更に形成されており、第２の貫通孔は、基準温度において第１の貫通孔が配置される周方向の位置に対して該周方向において一方側の位置に配置されており、第３の貫通孔は、基準温度において第１の貫通孔が配置される周方向の位置に対して該周方向において他方側の位置に配置されていてもよい。

【0014】

上記実施形態では、熱交換媒体の温度が基準温度からずれたときに、第１の貫通孔が第２の貫通孔上又は第３の貫通孔上に配置される。このため、上記実施形態では、外乱によってステージの温度が基準温度から上昇した場合、或いは下降した場合に流路のコンダクタンスが大きくなるように調整される。よって、上記実施形態によれば、ステージの温度を基準温度に補正することが可能になる。

【0015】

一実施形態では、調整機構の各々は、第１の管の外側面に沿って設けられた板状体であり、板状体は、第１の管の外側面に固定された一端部と、第１の管の外側面に対して固定されていない他端部と、を有し、熱交換媒体の温度に応じて該他端部と第１の管との距離が変化するように構成されていてもよい。

【0016】

上記実施形態では、熱交換媒体の温度に応じて該他端部と第１の管との距離が変化するように構成されているので、熱交換媒体の温度に応じて流路の断面積を変化させることができる。したがって、上記実施形態によれば、熱交換媒体の温度に応じて流路のコンダクタンスを変化させることが可能となる。

【0017】

本発明の別の一態様に係る基板処理装置は、処理容器と、処理容器内に設けられた、上述のステージと、を備える。

【発明の効果】

【0018】

以上説明したように、本発明の種々の態様及び種々の形態によれば、外乱に起因する温度変化を短時間で補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。

【図2】一実施形態に係るステージを概略的に示す分解斜視図である。

【図3】図３（ａ）は一実施形態に係る熱交換器の上方からの斜視図であり、（ｂ）は一実施形態に係る熱交換器の下方からの斜視図である。

【図4】複数のセル部のうち１つのセル部の斜視図である。

【図5】流路部の斜視図である。

【図6】（ａ）は一実施形態の調整機構の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）を上方から見た平面図である。

【図7】（ａ）は一実施形態の調整機構の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）を上方から見た平面図である。

【図8】熱交換器内の熱交換媒体の流れを模式的に示す断面図である。

【図9】熱交換器内の熱交換媒体の流れを模式的に示す断面図である。

【図10】（ａ）は別の一実施形態の調整機構の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）を上方から見た平面図である。

【図11】（ａ）は別の一実施形態の調整機構の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）を上方から見た平面図である。

【図12】（ａ）は別の一実施形態の調整機構の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）を上方から見た平面図である。

【図13】更に別の実施形態に係る調整機構を示す斜視図である。

【図14】熱交換器内の熱交換媒体の流れを模式的に示す断面図である。

【図15】更に別の実施形態に係る調整機構を示す斜視図である。

【図16】更に別の実施形態に係る調整機構を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、各図面の寸法比率は、必ずしも実際の寸法比率とは一致していない。

【0021】

まず、一実施形態のステージを備える基板処理装置について説明する。図１は、基板処理装置の一例であるプラズマ処理装置５０を概略的に示す断面図である。プラズマ処理装置５０は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置であり、略円筒状の処理容器５２を備えている。処理容器５２は、例えば、その表面に陽極酸化処理がされたアルミニウムから構成されている。この処理容器５２は接地されている。

【0022】

処理容器５２の底部上には、ステージＳＴが配置されている。図１に示すように、ステージＳＴは、プレート２、ケース４、熱交換器６及び流路部８を備えている。図２を参照して、ステージＳＴについて詳細に説明する。図２は、ステージＳＴの分解斜視図である。図２に示すステージＳＴは、処理容器５２内で基板を支持するための載置台として利用される。

【0023】

プレート２は、円盤形状を有しており、例えばアルミニウムといった金属によって構成されている。プレート２は、表面２ａと裏面２ｂを有している。プレート２の表面２ａの上には、基板Ｗが載置され得る。

【0024】

ケース４は、例えばステンレスといった金属によって構成されており、側壁４ａと底壁４ｂとを有している。側壁４ａは、円筒形状を有しており、その内部に収容空間ＡＳを画成している。側壁４ａは、円筒軸線方向に沿って延びており、プレート２を下方から支持する。底壁４ｂは、側壁４ａの下端部に接続されている。側壁４ａの上端面４ｃには、該上端面４ｃに沿って環状に延在するＯリング１０が設けられ得る。この上端面４ｃには、例えばねじ止めによってＯリング１０を介してプレート２が気密に固定される。これにより、収容空間ＡＳがステージよって上方から画成される。側壁４ａには、供給管１２及び回収管１４が設けられている。供給管１２は、側壁４ａの径方向に沿って延びており、第１の開口１６を介して収容空間ＡＳに連通している。回収管１４は、側壁４ａの径方向に沿って延びており、第２の開口１８を介して収容空間ＡＳに連通している。

【0025】

熱交換器６及び流路部８は、ケース４の収容空間ＡＳ内に収容される。図３及び図４を参照して、熱交換器６について詳細に説明する。図３（ａ）は熱交換器６の上方からの斜視図であり、図３（ｂ）は下方からの斜視図である。図３に示すように、熱交換器６は、隔壁２０、複数の第１の管２２及び複数の第２の管２４を含んでいる。熱交換器６は、プレート２の裏面２ｂの複数の領域であり、２次元的に分布し、且つ互いに内包しない該複数の領域に対して個別に熱交換媒体を供給して、供給した熱交換媒体を回収するように構成されている。

【0026】

隔壁２０は、全体として略円柱形状をなしており、略円柱柱状のセル部Ｃを複数有している。これらのセル部Ｃは互いに結合されている。複数のセル部Ｃは、円形の断面形状を有する複数の空間Ｓをそれぞれ画成している。即ち、隔壁２０は、プレート２の下方において２次元的に分布し、且つ互いに内包しない複数の空間Ｓを形成する。複数のセル部Ｃのうち１つのセル部Ｃを図４に示す。図４はセル部Ｃの上方からの斜視図である。

【0027】

複数の第１の管２２はそれぞれ、平面視において対応の空間Ｓの略中心位置を通って延在している。これら複数の第１の管２２は、プレート２の裏面２ｂ（図２参照）に向けて互いに略平行に延びている。複数の第１の管２２の各々は、その周囲の空間を画成する隔壁２０によって囲まれている。また、複数の第１の管２２の各々は、第１の開口端２２ａ及び第２の開口端２２ｂを有している。第１の開口端２２ａは、裏面２ｂに対面するように配置されている。第２の開口端２２ｂは、第１の開口端２２ａの反対側に位置しており、空間Ｓの下方に位置している。複数の第１の管２２は、後述する熱交換媒体供給装置４２から熱交換媒体を受けて第１の開口端２２ａから吐出する管として機能する。

【0028】

複数の第２の管２４は、複数の空間Ｓにそれぞれ連通するよう隔壁２０に接続されている。複数の第２の管２４の各々の下端部には、開口２４ａが設けられている。複数の第２の管２４は、複数の第１の管２２の第１の開口端２２ａから吐出され、当該第１の管２２を囲む空間Ｓ内に回収された熱交換媒体を外部に排出される管として機能する。

【0029】

また、複数の第１の管２２の周囲を囲む空間Ｓは、複数の第１の開口端２２ａから吐出された熱交換媒体をそれぞれ対応する第２の管２４に導くための複数の流路ＦＣを構成している。この熱交換器６においては、第１の管２２、当該第１の管を囲む空間Ｓを画成する隔壁２０、及び、当該空間Ｓに連通する第２の管２４は、熱交換部を構成している。よって、熱交換器６は、互いに内包しないように二次元的に並べられた複数の熱交換部を有している。このような熱交換器６は、樹脂を主成分として構成され得る。一実施形態では、熱交換器６は、３Ｄプリンタを用いて形成される。

【0030】

また、複数の空間Ｓの内部には、複数の調整機構１００がそれぞれ設けられている。これら調整機構１００の各々は、流路ＦＣのコンダクタンスが当該流路ＦＣ内を流れる熱交換媒体の温度に応じたコンダクタンスになるように、熱交換媒体の温度によって変形する。調整機構１００の詳細については、後述する。

【0031】

次に、流路部８について説明する。図５は、流路部８の斜視図である。流路部８は、熱交換器６の下方に配置されており、熱交換器６に熱交換媒体を供給するための流路、及び、熱交換器６から熱交換媒体を回収するための流路を提供する。

【0032】

図５に示すように、流路部８は、略円柱形のブロック体であり、上面８ａ及び側面８ｂを有している。また、流路部８は、側面８ｂから突出する第１の集合部２９及び第２の集合部３０を有している。この流路部８には、その内部を貫通する複数の第１の流路２６、及び複数の第２の流路２８が形成されている。即ち、流路部８には、その上面８ａから第１の集合部２９又は第２の集合部３０に向けて当該流路部８の内部を貫通する小径の空洞が複数形成されており、これらの空洞が複数の第１の流路２６及び複数の第２の流路２８を構成している。複数の第１の流路２６は、一端部２６ａ及び他端部２６ｂをそれぞれ有している。これらの一端部２６ａは、流路部８の上面８ａにおいて熱交換器６の複数の第１の管２２にそれぞれ対応する位置に形成されており、複数の第１の管２２の第２の開口端２２ｂにそれぞれ接続される。複数の第１の流路２６の他端部２６ｂは、第１の集合部２９に局所的に集められている。第１の集合部２９は、ケース４の第１の開口１６に対応する位置に形成されており、ケース４内に収容された状態において第１の開口１６に対面する。

【0033】

複数の第２の流路２８は、一端部２８ａ及び他端部２８ｂをそれぞれ有している。複数の第２の流路２８の一端部２８ａは、流路部８の上面８ａにおいて熱交換器６の複数の第２の管２４の開口２４ａにそれぞれ対応する位置に形成されており、複数の第２の管２４の開口２４ａにそれぞれ接続される。複数の第２の流路２８の他端部２８ｂは、第２の集合部３０に局所的に集められている。第２の集合部３０は、ケース４の第２の開口１８に対応する位置に形成されており、ケース４内に収容された状態において第２の開口１８に対面する。なお、一実施形態では、流路部８は、樹脂を主成分として構成され得る。

【0034】

図１の説明に戻り、プラズマ処理装置５０について説明する。ステージＳＴのプレート２の表面２ａには、静電チャック５４が設けられている。静電チャック５４は、導電膜である電極５６を一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。電極５６には、直流電源５８が電気的に接続されている。この静電チャック５４は、直流電源５８からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力により基板Ｗを静電吸着保持することができる。

【0035】

ケース４の供給管１２及び回収管１４には（図２参照）、第１の配管４０ａ及び第２の配管４０ｂの一端がそれぞれ接続されている。第１の配管４０ａ及び第２の配管４０ｂの他端は、処理容器５２の外部に設けられた熱交換媒体供給装置４２の供給口及び回収口にそれぞれ接続されている。熱交換媒体供給装置４２は、第２の配管４０ｂから回収口を介して回収した熱交換媒体の温度をステージＳＴの目標温度に調整し、ステージＳＴの目標温度に調整された熱交換媒体を供給口を介して第１の配管４０ａに供給する。例えば、ステージＳＴの目標温度が５０℃である場合には、第１の配管４０ａ及び第２の配管４０ｂを介して５０℃に調整された熱交換媒体がステージＳＴに循環供給される。なお、熱交換媒体とは、プレート２との熱の交換を目的としてステージＳＴ内を流通する流体であり、プレート２から熱を吸収する冷媒、及び、プレート２に熱を与える熱媒を含む概念である。熱交換媒体としては、例えば水、フッ素系液体等が用いられる。

【0036】

熱交換媒体供給装置４２から供給された熱交換媒体は、第１の配管４０ａ、供給管１２、複数の第１の流路２６を経て複数の第１の管２２の第１の開口端２２ａからプレート２の裏面２ｂに向けて吐出される。そして、複数の第２の管２４において回収された熱交換媒体は、複数の第２の流路２８、回収管１４、第２の配管４０ｂを経て熱交換媒体供給装置４２に戻される。このように熱交換媒体供給装置４２とステージＳＴとの間で熱交換媒体が循環することにより、静電チャック５４上に載置された基板Ｗの温度が目標温度になるように制御される。なお、熱交換媒体供給装置４２から供給される熱交換媒体の温度は、後述の制御部Ｃｎｔによって制御され得る。

【0037】

また、処理容器５２内には、上部電極６０が設けられている。この上部電極６０は、下部電極として機能するプレート２の上方において、当該プレート２と対向配置されており、プレート２と上部電極６０とは、互いに略平行に設けられている。この上部電極６０は、下部電極と共にプラズマを発生する手段として機能する。これら上部電極６０とプレート２との間には、例えば基板Ｗにプラズマエッチングを行うための処理空間ＰＳが画成されている。

【0038】

上部電極６０は、絶縁性遮蔽部材６２を介して、処理容器５２の上部に支持されている。上部電極６０は、電極板６４及び電極支持体６６を含み得る。電極板６４は、処理空間ＰＳに面しており、複数のガス吐出孔６４ａを画成している。この電極板６４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から構成され得る。電極板６４は、接地されている。

【0039】

電極支持体６６は、電極板６４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。この電極支持体６６は、水冷構造を有し得る。電極支持体６６の内部には、ガス拡散室６６ａが設けられている。このガス拡散室６６ａからは、ガス吐出孔６４ａに連通する複数のガス通流孔６６ｂが下方に延びている。また、電極支持体６６にはガス拡散室６６ａに処理ガスを導くガス導入口６６ｃが形成されており、このガス導入口６６ｃには、ガス供給管６８が接続されている。

【0040】

ガス供給管６８には、バルブ７２及びマスフローコントローラ（ＭＦＣ）７４を介して、ガス源７０が接続されている。なお、ＭＦＣの代わりにＦＣＳが設けられていてもよい。ガス源７０は、処理ガスのガス源である。このガス源７０からの処理ガスは、ガス供給管６８からガス拡散室６６ａに至り、ガス通流孔６６ｂ及びガス吐出孔６４ａを介して処理空間ＰＳに吐出される。ガス供給管６８及びガス源７０は、ガスを供給する手段として機能する。

【0041】

また、プラズマ処理装置５０は、接地導体５２ａを更に備え得る。接地導体５２ａは、略円筒状の接地導体であり、処理容器５２の側壁から上部電極６０の高さ位置よりも上方に延びるように設けられている。

【0042】

また、プラズマ処理装置５０では、処理容器５２の内壁に沿ってデポシールド７６が着脱自在に設けられている。また、デポシールド７６は、ステージＳＴの外周にも設けられている。デポシールド７６は、処理容器５２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にＹ_２Ｏ_３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。

【0043】

処理容器５２の底部側においては、ステージＳＴと処理容器５２の内壁との間に排気プレート７８が設けられている。排気プレート７８は、例えば、アルミニウム材にＹ_２Ｏ_３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。この排気プレート７８の下方において処理容器５２には、排気口５２ｅが設けられている。排気口５２ｅには、排気管５３を介して排気装置８０が接続されている。排気装置８０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器５２内を所望の真空度まで減圧することができる。また、処理容器５２の側壁には基板Ｗの搬入出口５２ｇが設けられており、この搬入出口５２ｇはゲートバルブ８１により開閉可能となっている。

【0044】

一実施形態においては、プラズマ処理装置５０は、高周波電源ＨＦＧ、高周波電源ＬＦＧ、整合器ＭＵ１、及び、整合器ＭＵ２を更に備えている。高周波電源ＨＦＧは、プラズマ生成用の高周波電力を発生するものであり、２７ＭＨｚ以上の周波数、例えば、４０ＭＨｚの高周波電力を整合器ＭＵ１を介して、プレート２に供給する。整合器ＭＵ１は、高周波電源ＨＦＧの内部（又は出力）インピーダンスを負荷インピーダンスに整合させる回路を有している。また、高周波電源ＬＦＧは、イオン引き込み用の高周波バイアス電力を発生するものであり、１３．５６ＭＨｚ以下の周波数、例えば、３ＭＨｚの高周波バイアス電力を、整合器ＭＵ２を介してプレート２に供給する。整合器ＭＵ２は、高周波電源ＬＦＧの内部（又は出力）インピーダンスを負荷インピーダンスに整合させる回路を有している。なお、下部電極はプレート２と別体として設けられても良い。

【0045】

また、一実施形態においては、プラズマ処理装置５０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。この制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置５０の各部、例えば電源系やガス供給系、駆動系等を制御する。この制御部Ｃｎｔでは、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置５０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができ、また、表示装置により、プラズマ処理装置５０の稼働状況を可視化して表示すことができる。さらに、制御部Ｃｎｔの記憶部には、プラズマ処理装置５０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置５０の各構成部に処理を実行させるためのプログラム、即ち、処理レシピが格納される。

【0046】

次に、一実施形態の調整機構について説明する。図６（ａ）は、一実施形態の調整機構１００の斜視図である。なお、図６（ａ）では、熱交換器６の隔壁２０の一部を破断して示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）を上方から見た平面図である。

【0047】

調整機構１００は、図６（ａ）に示すように、隔壁２０と第１の管２２との間に形成された流路ＦＣ内に配置されている。この調整機構１００は、流路ＦＣ内を流れる熱交換媒体の温度に応じて変形することで流路ＦＣのコンダクタンスを熱交換媒体の温度に応じたコンダクタンスに調整する。より詳細には、調整機構１００は、流路ＦＣ内を流れる熱交換媒体の温度に応じて、流路ＦＣのコンダクタンスを互い異なるものとする定常モード及び第１の補正モードの何れかで動作する。

【0048】

まず、調整機構１００の構成について説明する。調整機構１００は、第１の環状板１０２、第２の環状板１０４、及び変形部１０６を有している。第１の環状板１０２及び第２の環状板１０４は、中心孔が形成された環状の板材であり、当該中心孔に第１の管２２が挿入された状態で第１の管２２と隔壁２０との間に設けられている。第１の環状板１０２及び第２の環状板１０４は、樹脂、金属等の任意の材料から構成され得る。

【0049】

第１の環状板１０２は、第１の管２２の中心軸線Ｚを中心に回転可能なように第１の管２２と隔壁２０との間に配置されている。第１の環状板１０２の中心軸線Ｚから所定の距離ｄだけ離間した径方向の位置には、板厚方向に貫通する第１の貫通孔１０２ａが形成されている。この第１の貫通孔１０２ａは、直径Ｄの円形を呈している。

【0050】

第１の環状板１０２の下方には、第２の環状板１０４が設けられている。第２の環状板１０４は、第１の環状板１０２と同径の環状の板材であり、第１の環状板１０２と同軸に固定配置されている。第２の環状板１０４の中心軸線Ｚから所定の距離ｄだけ離間した径方向の位置には、板厚方向に貫通する第２の貫通孔１０４ａが形成されている。即ち、第２の貫通孔１０４ａは、第１の環状板１０２が中心軸線Ｚを中心に回転したときに、中心軸線Ｚ方向から見て第１の貫通孔１０２ａが通過する位置に形成されている。この第２の貫通孔１０４ａは、第１の貫通孔１０２ａと同径、即ち直径Ｄの円形を呈している。

【0051】

これら第１の環状板１０２及び第２の環状板１０４は、隙間ＣＬを介して互いに対面している。第１の環状板１０２と第２の環状板１０４との間の距離、即ち、隙間ＣＬの幅ｗは、第１の貫通孔１０２ａ及び第２の貫通孔１０４ａの直径Ｄよりも小さくなっている。

【0052】

第１の環状板１０２の上方には、変形部１０６が設けられている。この変形部１０６は、温度によって変形して、中心軸線Ｚに対して周方向における第１の貫通孔１０２ａと第２の貫通孔１０４ａとの相対的距離が変化するように、第１の環状板１０２を中心軸線Ｚを中心に回転させる機能を有している。

【0053】

変形部１０６は、相対的に熱膨張率の高い湾曲板材と相対的に熱膨張率の低い湾曲板材とが貼り合わされて形成された帯状体であり、相対的に熱膨張率の高い湾曲板材が外側に面するように第１の管２２の周囲に螺旋状に巻かれている。即ち、変形部１０６は熱膨張率の異なる２枚の板材を貼り合わせたバイメタル構造体から構成されている。

【0054】

変形部１０６は、一端及び他端を有している。変形部１０６の一端は、第１の管２２の外側面に固定されている。変形部１０６の他端は、連結部１０６Ｃを介して第１の環状板１０２に接続されている。

【0055】

変形部１０６は、温度が高くなると当該変形部１０６の外側の湾曲板材が内側の湾曲板材に比べて膨張して、曲率が大きくなるように変形する。即ち、変形部１０６の温度が高くなると、当該変形部１０６は中心軸線Ｚ方向から見て内側に縮むように変形する。反対に、変形部１０６は、温度が低くなると変形部１０６の外側の湾曲板材が内側の湾曲板材と比べて収縮して、曲率が小さくなるように変形する。即ち、変形部１０６の温度が低くなると、変形部１０６は中心軸線Ｚから見て外側に広がるように変形する。

【0056】

次に、調整機構の定常モードについて説明する。定常モードは、ステージＳＴの温度を維持するための動作モードである。調整機構１００は、変形部１０６が定常状態であるときに定常モードとして動作する。変形部１０６は、当該変形部１０６の温度がステージＳＴの目標温度（基準温度）と一致しているときに定常状態となる。この定常モードでは、第１の貫通孔１０２ａが、中心軸線Ｚ方向から見て第２の貫通孔１０４ａと重ならない位置に配置される。

【0057】

調整機構１００が定常モードで動作しているときには、第１の管２２の第１の開口端２２ａから吐出されて流路ＦＣを流れる熱交換媒体は、第１の貫通孔１０２ａ、隙間ＣＬ、第２の貫通孔１０４ａを通って第２の管２４に回収される。第１の環状板１０２と第２の環状板１０４との隙間ＣＬの幅ｗは、第１の貫通孔１０２ａ及び第２の貫通孔１０４ａの直径Ｄよりも小さいので、第１の貫通孔１０２ａが、中心軸線Ｚ方向から見て第２の貫通孔１０４ａと重ならない位置に配置されているときには熱交換媒体の流路の断面積が小さなものとなる。したがって、調整機構１００が定常モードで動作しているときには、調整機構１００が後述の第１の補正モードに設定されているときよりも熱交換媒体の流路ＦＣのコンダクタンスが小さくなる。

【0058】

次に、図７（ａ）、（ｂ）を参照して調整機構１００の第１の補正モードについて説明する。図７（ａ）は第１の補正モードで動作する調整機構１００の斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）を上方から見た平面図である。第１の補正モードは、ステージＳＴの温度を当該ステージＳＴの目標温度よりも低い第１の温度から当該目標温度に戻すための動作モードである。調整機構１００は、変形部１０６の温度がステージＳＴの目標温度よりも低い第１の温度になったときに第１の動作モードで動作する。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の補正モードでは、第１の貫通孔１０２ａが、中心軸線Ｚ方向から見て第２の貫通孔１０４ａと重なる位置に配置される。

【0059】

変形部１０６の温度がステージＳＴの目標温度よりも低い第１の温度になると、変形部１０６は中心軸線Ｚを中心として外側に広がるように変形する。このような変形により、変形部１０６の端部に接続される連結部１０６Ｃの位置は、第１の環状板１０２の周方向において変形部１０６の巻き方向と反対方向（即ち、図７（ｂ）の時計回り方向）に移動する。これに伴い、第１の環状板１０２が変形部１０６の巻き方向と反対方向に回転し、第１の貫通孔１０２ａが第２の貫通孔１０４ａに対して近づく方向に移動する。その結果、中心軸線Ｚ方向から見て第１の貫通孔１０２ａが第２の貫通孔１０４ａと重なる位置に配置される。

【0060】

調整機構１００が第１の補正モードで動作しているときには、第１の管２２の第１の開口端２２ａから吐出されて流路ＦＣを流れる熱交換媒体は、第１の環状板１０２と第２の環状板１０４との間の隙間ＣＬを通過することなく、第１の貫通孔１０２ａ及び第２の貫通孔１０４ａを通って第２の管２４に回収される。したがって、第１の貫通孔１０２ａが第２の貫通孔１０４ａ上に配置されているときには、熱交換媒体の流路の断面積が大きくなる。よって、調整機構１００が第１の補正モードで動作しているときには、調整機構１００が定常モードで動作しているときよりも熱交換媒体の流路ＦＣのコンダクタンスが大きくなる。

【0061】

次に、ステージＳＴ内部の熱交換媒体の流れについて説明する。図８は、調整機構１００が定常モードで動作しているときの熱交換器６内の熱交換媒体の流れを模式的に示す断面図である。

【0062】

熱交換媒体供給装置４２によって第１の開口１６からステージＳＴ内に供給された熱交換媒体は、流路部８の複数の第１の流路２６を通過し、第２の開口端２２ｂを介して複数の第１の管２２にそれぞれ流入する。第２の開口端２２ｂから流入した熱交換媒体は、複数の第１の管２２に沿って上方に移動し、第１の開口端２２ａからプレート２の裏面２ｂに向けて放出される。第１の開口端２２ａから放出された熱交換媒体は、第１の開口端２２ａに対面するプレート２の裏面２ｂに接触することでプレート２との間で熱交換を行う。

【0063】

プレート２と熱交換を行った熱交換媒体は、流路ＦＣを通って下方に移動する。そして、流路ＦＣを流れる熱交換媒体は、第１の貫通孔１０２ａ、第１の環状板１０２と第２の環状板１０４との間の隙間ＣＬ、第２の貫通孔１０４ａを通って第２の管２４に流入する。第２の管２４に流入した熱交換媒体は、第２の管２４の開口２４ａから空間Ｓの外部に排出される。空間Ｓから排出された熱交換媒体は、開口２４ａに接続された複数の第２の流路２８、第２の開口１８を介して熱交換媒体供給装置４２に戻される。

【0064】

次に、図９を参照してステージＳＴの温度が外乱によって低下したときのステージＳＴ内部の熱交換媒体の流れについて説明する。図９は、調整機構１００が第１の補正モードで動作しているときの熱交換器６内の熱交換媒体の流れを模式的に示す断面図である。

【0065】

図９に示すように、ステージＳＴ上に当該ステージＳＴの目標温度よりも低温の基板Ｗが載置され、ステージＳＴの温度が低下したケースについて説明する。ステージＳＴ上に低温の基板Ｗが載置されると、プレート２の温度が低下する。これに伴い、プレート２に向けて吐出された熱交換媒体はプレート２によって熱が奪われることとなり、流路ＦＣを流れる熱交換媒体の温度がステージＳＴの目標温度よりも低くなる。これにより、流路ＦＣ内に配置された変形部１０６の温度が熱交換媒体によって冷却され、変形部１０６が定常状態と比べて中心軸線Ｚから見て外側に広がるように変形する。そして、変形部１０６の温度が第１の温度に達すると、第１の貫通孔１０２ａが中心軸線Ｚ方向から見て第２の貫通孔１０４ａと重なる位置に配置される。即ち、調整機構１００が第１の補正モードに設定される。

【0066】

図９に示すように、調整機構１００が第１の補正モードで動作している場合には、流路ＦＣを流れる熱交換媒体が、第１の環状板１０２と第２の環状板１０４との間の隙間ＣＬを通過することなく、第１の貫通孔１０２ａ及び第２の貫通孔１０４ａを通って第２の管２４まで流れることとなる。したがって、流路ＦＣのコンダクタンスが高くなり、流路ＦＣを流れる熱交換媒体の流量が増加する。流路ＦＣを流れる熱交換媒体の流量が増加すると、熱交換媒体とステージＳＴとの間の熱交換量が増加する。ステージＳＴの目標温度に設定された熱交換媒体は、第１の温度であるステージＳＴに熱を与えることになるが、流路ＦＣ内の熱交換媒体の流量が増加されると熱交換媒体からステージＳＴに与えられる熱量が増加することになる。即ち、調整機構１００が第１の補正モードで動作することにより、ステージＳＴの温度を目標温度に戻すような加熱が行われることとなる。この加熱によって、ステージＳＴの温度が目標温度に戻されると、変形部１０６が定常状態に戻り、再び調整機構１００が定常モードで動作することになる。

【0067】

以上説明したように、このように、ステージＳＴでは、ステージＳＴの温度が外乱によって低下したときには、ステージＳＴの温度を目標温度に戻すように調整機構１００が熱交換媒体の流量を調整する。この調整は、熱交換器６の流路ＦＣの内部で行われることになるので、外乱によってステージＳＴの温度が低下した場合であっても、短時間でステージＳＴの温度を目標温度に補正することが可能となる。さらに、上述のステージＳＴでは、調整機構１００が流路ＦＣの内部を流れる熱交換媒体の温度に応じて変形することによって流路ＦＣのコンダクタンスが調整されるので、外部からの制御によることなく、自律的にステージＳＴの温度を制御することが可能となる。

【0068】

次に、別の実施形態に係る調整機構について説明する。図１０（ａ）は、別の実施形態に係る調整機構１１０を示す斜視図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の上方からの平面図である。なお、以下では、上述の調整機構１００と同一の説明は省略し、異なる点について主に説明する。

【0069】

まず調整機構１１０の構成について説明する。調整機構１１０は、第２の環状板１０４に代えて、第２の環状板１１４を備えている。第２の環状板１１４の中心軸線Ｚから所定の距離ｄだけ離間した径方向の位置には、第２の貫通孔１１４ａ及び第３の貫通孔１１４ｂが形成されている。即ち、第２の貫通孔１１４ａ及び第３の貫通孔１１４ｂは、第１の環状板１０２が中心軸線Ｚを中心に回転したときに、中心軸線Ｚから見て第１の貫通孔１０２ａが通過する位置に形成されている。第２の貫通孔１１４ａ及び第３の貫通孔１１４ｂは、第１の貫通孔１０２ａと同径、即ち直径Ｄの円形を呈している。

【0070】

調整機構１１０は、流路ＦＣ内を流れる熱交換媒体の温度に応じて、流路ＦＣのコンダクタンスを互いに異なるものとする定常モード、第１の補正モード、及び第２の補正モードの何れかの動作モードで動作する。調整機構１１０は、変形部１０６が定常状態であるときに定常モードとして動作する。また、調整機構１１０は、変形部１０６がステージＳＴの目標温度よりも低い第１の温度になったときに第１の補正モードで動作し、変形部１０６がステージＳＴの目標温度よりも高い第２の温度になったときに第２の補正モードで動作する。

【0071】

まず定常モードで動作する調整機構１１０について説明する。定常モードは、ステージＳＴの温度を維持するための動作モードである。図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、調整機構１１０が定常モードで動作しているときには、第１の貫通孔１０２ａが、中心軸線Ｚ方向から見て第２の貫通孔１１４ａ及び第３の貫通孔１１４ｂとの間の位置に配置される。言い換えれば、第２の貫通孔１１４ａは、目標温度（基準温度）において第１の貫通孔１０２ａが配置される周方向の位置に対して当該周方向において一方側の位置に配置されており、第３の貫通孔１１４ｂは、目標温度において第１の貫通孔１０２ａが配置される周方向の位置に対して周方向において他方側の位置に配置されている。

【0072】

第１の貫通孔１０２ａが、中心軸線Ｚ方向から見て第２の貫通孔１０４ａと重ならない位置に配置されているときには、第１の管２２の第１の開口端２２ａから吐出されて流路ＦＣを流れる熱交換媒体は、第１の貫通孔１０２ａ、隙間ＣＬを経て、第２の貫通孔１１４ａ又は第３の貫通孔１１４ｂを通って第２の管２４に回収される。ここで、第１の環状板１０２と第２の環状板１０４との隙間ＣＬの幅ｗは、第１の貫通孔１０２ａ及び第２の貫通孔１０４ａの直径Ｄよりも小さいので、第１の貫通孔１０２ａが、中心軸線Ｚ方向から見て第２の貫通孔１０４ａと重ならない位置に配置されているときには熱交換媒体の流路の断面積が小さなものとなる。したがって、調整機構１１０が定常モードで動作しているときには、調整機構１１０が後述の第１又は第２の補正モードに設定されているときよりも熱交換媒体の流路ＦＣのコンダクタンスが小さくなる。

【0073】

次に、図１１（ａ）、（ｂ）を参照して、調整機構１１０の第１の補正モードについて説明する。図１１（ａ）は第１の補正モードで動作する調整機構１００の斜視図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）を上方から見た平面図である。第１の補正モードは、ステージＳＴの温度を当該ステージＳＴの目標温度よりも低い第１の温度から当該目標温度に戻すための動作モードである。第１の補正モードでは、第１の貫通孔１０２ａが、中心軸線Ｚ方向から見て第２の貫通孔１１４ａと重なる位置に配置される。

【0074】

例えば、ステージＳＴ上に低温の基板Ｗが載置されることによって熱交換媒体の温度がステージＳＴの目標温度よりも低い第１の温度になると、変形部１０６は中心軸線Ｚから見て外側に広がるように変形する。このような変形により、変形部１０６の端部に接続される連結部１０６Ｃの位置は、第１の環状板１０２の周方向において変形部１０６の巻き方向と反対方向（即ち、図１１（ｂ）の時計回り方向）に移動する。これに伴い、第１の環状板１０２が変形部１０６の巻き方向と反対方向に回転し、第１の貫通孔１０２ａが第２の貫通孔１０４ａに対して近づく方向に移動する。その結果、中心軸線Ｚ方向から見て第１の貫通孔１０２ａが第２の貫通孔１１４ａと重なる位置に配置される。

【0075】

調整機構１１０が第１の補正モードで動作しているときには、第１の管２２の第１の開口端２２ａから吐出されて流路ＦＣを流れる熱交換媒体は、第１の環状板１０２と第２の環状板１０４との間の隙間ＣＬを通過することなく、第１の貫通孔１０２ａ及び第２の貫通孔１１４ａを通って第２の管２４に回収される。したがって、第１の貫通孔１０２ａが第２の貫通孔１１４ａ上に配置されているときには熱交換媒体の流路の断面積が大きくなる。よって、調整機構１１０が第１の補正モードで動作しているときには、調整機構１１０が定常モードで動作しているときよりも、熱交換媒体の流路ＦＣのコンダクタンスが大きくなる。

【0076】

このように熱交換媒体のコンダクタンスが大きくなると、流路ＦＣを流れる熱交換媒体の流量が増加する。流路ＦＣを流れる熱交換媒体の流量が増加すると、熱交換媒体とステージＳＴとの間の熱交換量が増加する。ステージＳＴの目標温度に設定された熱交換媒体は、第１の温度であるステージＳＴに熱を与えることになるが、流路ＦＣ内の熱交換媒体の流量が増加されると熱交換媒体からステージＳＴに与えられる熱量が増加することになる。即ち、調整機構１１０が第１の補正モードで動作した場合には、ステージＳＴの温度が目標温度に戻るようにステージＳＴが加熱されることとなる。この加熱によって、ステージＳＴの温度は目標温度に近づくように補正される。この温度補正によって、ステージＳＴの温度が目標温度に戻されると、変形部１０６が定常状態に戻り、再び調整機構１１０が再び定常モードで動作することになる。

【0077】

次に、図１２（ａ）、（ｂ）を参照して調整機構１１０の第２の補正モードについて説明する。図１２（ａ）は第２の補正モードで動作する調整機構１１０の斜視図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）を上方から見た平面図である。第２の補正モードは、ステージＳＴの温度を当該ステージＳＴの目標温度よりも高い第２の温度から当該目標温度に戻すための動作モードである。第２の補正モードでは、第１の貫通孔１０２ａが、中心軸線Ｚ方向から見て第３の貫通孔１１４ｂと重なる位置に配置される。

【0078】

例えば処理容器５２内に生成されたガスのプラズマによって、ステージＳＴに熱量が加えられると流路ＦＣ内を流れる熱交換媒体の温度が上昇する。そして、熱交換媒体の温度がステージＳＴの目標温度よりも高い第２の温度になると、変形部１０６は中心軸線Ｚから見て内側に縮まるように変形する。このような変形により、変形部１０６の端部に接続される連結部１０６Ｃの位置は、第１の環状板１０２の周方向において変形部１０６の巻き方向（即ち、図１２（ｂ）の反時計回り方向）に移動する。これに伴い、第１の環状板１０２が変形部１０６の巻き方向と同じ方向に回転し、第１の貫通孔１０２ａが中心軸線Ｚを中心とした周方向において第３の貫通孔１１４ｂに対して近づく方向に移動する。その結果、第１の貫通孔１０２ａが第３の貫通孔１１４ｂ上に配置される。

【0079】

調整機構１１０が第２の補正モードで動作しているときには、第１の管２２の第１の開口端２２ａから吐出されて流路ＦＣを流れる熱交換媒体は、第１の環状板１０２と第２の環状板１０４との間の隙間ＣＬを通過することなく、第１の貫通孔１０２ａ及び第３の貫通孔１１４ｂを通って第２の管２４に回収される。したがって、第１の貫通孔１０２ａが第３の貫通孔１１４ｂ上に配置されているときには、熱交換媒体の流路の断面積が大きくなる。よって、調整機構１１０が第２の補正モードで動作しているときには、調整機構１１０が定常モードで動作しているときよりも熱交換媒体の流路ＦＣのコンダクタンスが大きくなる。

【0080】

このように熱交換媒体のコンダクタンスが大きくなると、流路ＦＣを流れる熱交換媒体の流量が増加する。流路ＦＣを流れる熱交換媒体の流量が増加すると、熱交換媒体とステージＳＴとの間の熱交換量が増加する。ステージＳＴの目標温度に設定された熱交換媒体は、第２の温度であるステージＳＴから熱を奪うことになるが、流路ＦＣ内の熱交換媒体の流量が増加されると熱交換媒体がステージＳＴから奪う熱量が増加することになる。即ち、調整機構１１０が第２の補正モードで動作した場合には、ステージＳＴの温度を目標温度に戻すようにステージＳＴが冷却されることとなる。この冷却によって、ステージＳＴの温度は目標温度に近づくように補正される。この温度補正によって、ステージＳＴの温度が目標温度に戻されると、変形部１０６が定常状態に戻り、再び調整機構１１０が再び定常モードで動作する。

【0081】

以上のように、調整機構１１０を備えるステージＳＴにおいても、ステージの温度が外乱によって目標温度からずれた場合に、熱交換媒体の流量を増加させることによって短時間でステージＳＴの温度を目標温度に補正することが可能となる。さらに、調整機構１１０によれば、ステージＳＴの温度が目標温度よりも低い第１の温度になった場合、及び、ステージＳＴの温度が目標温度よりも高い第２の温度になった場合の双方でステージＳＴの温度を目標温度に補正することが可能である。

【0082】

次に、更に別の実施形態に係る調整機構について説明する。図１３は、更に別の実施形態に係る調整機構１２０を示す斜視図である。本実施形態では、図１３に示すように、第１の管２２の外縁が矩形の断面形状を有し得る。さらに、隔壁２０は、その内部に第１の管２２との間に矩形の断面形状を有する空間を画成し得る。

【0083】

図１３に示すように、調整機構１２０は複数の板状体１２４によって構成されている。図１３に示す実施形態では、第１の管２２の４面の外側面に沿って４つの板状体１２４がそれぞれ設けられている。板状体１２４は、熱交換媒体の温度に応じて後述する他端部１２４ｂと第１の管２２との距離が変化するように構成されている。

【0084】

これらの板状体１２４は、相対的に熱膨張率の高い板材と相対的に熱膨張率の低い板材とを貼り合わせた板状の部材であり、相対的に熱膨張率の高い板材が第１の管２２の外側面に対面するように配置されている。即ち、板状体１２４は熱膨張率の異なる２枚の板材を貼り合わせたバイメタル構造体から構成されている。

【0085】

複数の板状体１２４の各々は、一端部１２４ａ及び他端部１２４ｂを有している。板状体１２４の一端部１２４ａは、第１の管２２の外側面の上部に固定されている。板状体１２４の他端部１２４ｂは、一端部１２４ａの下方に位置している。この他端部１２４ｂは第１の管２２の外側面に対して固定されずに遊離している。これらの板状体１２４は、その温度がステージＳＴの目標温度と一致しているときに定常状態となる。この定常状態では、複数の板状体１２４の各々は、図１３に示すように、一端部１２４ａから他端部１２４ｂに近づくにつれて徐々に隔壁２０に近づくように湾曲している。

【0086】

また、板状体１２４は、温度が高くなると当該板状体１２４の第１の管２２側に設けられた板材が隔壁２０側に設けられた板材に比べて膨張することによって湾曲が大きくなるように変形する。反対に、板状体１２４は、温度が高くなると当該板状体１２４の第１の管２２側に設けられた板材が隔壁２０側に設けられた板材に比べて収縮することによって湾曲が小さくなるように変形する。

【0087】

次に、板状体１２４が定常状態であるときのステージＳＴ内部の熱交換媒体の流れについて説明する。図１４（ａ）に示すように、板状体１２４が定常状態であるときには、板状体１２４は一端部１２４ａから他端部１２４ｂに近づくにつれて徐々に隔壁２０に近づくように湾曲している。したがって、他端部１２４ｂと第１の管２２との距離が大きくなっており、流路ＦＣの断面積が小さくなっている。このため、板状体１２４が定常状態であるときには、熱交換媒体の流路ＦＣのコンダクタンスは比較的小さなものとなる。

【0088】

次に、図１４（ｂ）を参照して、ステージＳＴの温度が外乱によって低下したときのステージＳＴ内部の熱交換媒体の流れについて説明する。例えば、図１４（ｂ）に示すように、ステージＳＴ上に当該ステージＳＴの目標温度よりも低温の基板ＷがステージＳＴ上に載置されると、プレート２の温度が低下する。これに伴い、プレート２に向けて吐出された熱交換媒体の熱がプレート２に奪われることになり、流路ＦＣを流れる熱交換媒体の温度がステージＳＴの目標温度よりも低くなる。これにより、流路ＦＣ内に配置された板状体１２４が熱交換媒体によって冷却される。板状体１２４が冷却されると、板状体１２４は隔壁２０側への湾曲が小さくなるように変形する。このような変形により、板状体１２４の他端部１２４ｂと隔壁２０との距離が大きくなり、板状体１２４が定常状態であるときに比べて熱交換媒体の流路の断面積が大きくなる。よって、熱交換媒体の流路ＦＣのコンダクタンスが大きくなる。

【0089】

このように熱交換媒体の流路ＦＣのコンダクタンスが大きくなることにより、流路ＦＣを流れる熱交換媒体の流量が増加する。流路ＦＣを流れる熱交換媒体の流量が増加すると、熱交換媒体からステージＳＴに与えられる熱量が増加することになる。これにより、故に、ステージＳＴの温度が目標温度よりも低くなると、ステージＳＴの温度が目標温度に近づくように補正されることとなる。この温度補正によって、ステージＳＴの温度が目標温度に戻されると、板状体１２４が定常状態に戻り、再び熱交換媒体の流量が小さくなる。

【0090】

以上のように、調整機構１２０を備えるステージＳＴにおいても、ステージの温度が外乱によって目標温度からずれた場合に、熱交換媒体の流量を増加させることによって短時間でステージＳＴの温度を目標温度に補正することが可能となる。

【0091】

次に、更に別の実施形態に係る調整機構について説明する。図１５は、更に別の実施形態に係る調整機構１３０を示す斜視図である。なお、以下では、上述の調整機構１００と同一の説明は省略し、異なる点について主に説明する。

【0092】

まず調整機構１３０の構成について説明する。調整機構１３０は第１の環状板１０２、第２の環状板１０４、及び変形部１０６に代えて、変形部１３２を備えている。変形部１３２は、相対的に熱膨張率の高い湾曲板材と相対的に熱膨張率の低い湾曲板材とが貼り合わされた帯状の板材であり、相対的に熱膨張率の高い湾曲板材が内側に面するように第１の管２２の周囲に螺旋状に巻かれている。即ち、変形部１３２は熱膨張率の異なる２枚の板材を貼り合わせたバイメタル構造を有している。

【0093】

変形部１３２は、一端及び他端を有している。変形部１３２の一端は、第１の管２２の外側面に固定されている。さらに、変形部１３２には、隔壁２０に向けて突出するように設けられた第１の突出板部１３２ａ、第２の突出板部１３２ｂ、及び第３の突出板部１３２ｃが設けられている。第１の突出板部１３２ａは変形部１３２の一端の近傍に設けられており、第３の突出板部１３２ｃは変形部１３２の他端に設けられている。第２の突出板部１３２ｂは、変形部１３２の長さ方向において第１の突出板部１３２ａと第３の突出板部１３２ｃとの間に設けられている。また、第１の突出板部１３２ａ、第２の突出板部１３２ｂ、及び第３の突出板部１３２ｃは、高さ方向において互いに異なる位置に設けられている。

【0094】

調整機構１３０は、流路ＦＣ内を流れる熱交換媒体の温度に応じて、定常モード及び第１の補正モード何れか一方の動作モードで動作する。調整機構１３０は、変形部１３２が定常状態であるときに定常モードとして動作する。また、調整機構１３０は、変形部１３２がステージＳＴの目標温度よりも低い第１の温度になったときに第１の補正モードで動作する。

【0095】

まず定常モードで動作する調整機構１３０について説明する。定常モードは、ステージＳＴの温度を維持するための動作モードである。図１５に示すように、定常モードでは、中心軸線Ｚ方向から見て、第１の突出板部１３２ａ、第２の突出板部１３２ｂ、及び第３の突出板部１３２ｃが互いに重ならない位置に配置される。この定常モードでは、流路ＦＣ内の熱交換媒体の流れが第１の突出板部１３２ａ、第２の突出板部１３２ｂ、及び第３の突出板部１３２ｃのそれぞれによって阻害されることになるので、流路ＦＣのコンダクタンスは後述の第１の補正モードよりも小さくなる。

【0096】

次に、図１６を参照して、調整機構１３０の第１の補正モードについて説明する。図１６は第１の補正モードで動作する調整機構１００の斜視図である。第１の補正モードは、ステージＳＴの温度を当該ステージＳＴの目標温度よりも低い第１の温度から当該目標温度に戻すための動作モードである。第１の補正モードでは、中心軸線Ｚ方向から見て、第１の突出板部１３２ａ、第２の突出板部１３２ｂ、及び第３の突出板部１３２ｃが互いに重なる位置に配置される。

【0097】

例えば、ステージＳＴ上に低温の基板Ｗが載置されることによって熱交換媒体の温度がステージＳＴの目標温度よりも低い第１の温度になると、変形部１３２は中心軸線Ｚ方向から見て内側に縮まるように変形する。このような変形により、図１６に示すように、中心軸線Ｚ方向から見て、第１の突出板部１３２ａ、第２の突出板部１３２ｂ、及び第３の突出板部１３２ｃが互いに重なる位置に配置される。

【0098】

この第１の補正モードでは、流路ＦＣ内の熱交換媒体の流れが第１の突出板部１３２ａのみよって阻害されることになるので、定常モードに比べて熱交換媒体の流路ＦＣのコンダクタンスが大きくなる。このように熱交換媒体のコンダクタンスが大きくなると、流路ＦＣを流れる熱交換媒体の流量が増加する。流路ＦＣを流れる熱交換媒体の流量が増加すると、熱交換媒体とステージＳＴとの間の熱交換量が増加する。したがって、調整機構１１０が第１の補正モードで動作した場合には、ステージＳＴの温度が目標温度に戻るようにステージＳＴが加熱されることとなる。この加熱によって、ステージＳＴの温度は目標温度に近づくように補正される。この温度補正によって、ステージＳＴの温度が目標温度に戻されると、変形部１３２が定常状態に戻り、再び調整機構１３０が再び定常モードで動作することになる。

【0099】

以上のように、調整機構１２０を備えるステージＳＴにおいても、ステージの温度が外乱によって目標温度からずれた場合に、熱交換媒体の流量を増加させることによって短時間でステージＳＴの温度を目標温度に補正することが可能となる。

【0100】

以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した実施形態では、種々の実施形態のステージをプラズマ処理装置に適用したが、ステージが適用される対象は、プラズマ処理装置に限定されず、任意の基板処理装置に適用することができる。

【0101】

また、上述の調整機構１００、１２０、１３０は、熱交換媒体の温度がステージＳＴの温度よりも低いときに流路ＦＣのコンダクタンスを大きくするように構成されているが、熱交換媒体の温度がステージＳＴの温度よりも高いときに流路ＦＣのコンダクタンスを大きくするように構成されてもよい。このような構成は、例えば温度変化に応じた変形方向が上述の実施形態と反対方向になるようにバイメタル構造体を設計することによって実現することができる。

【符号の説明】

【0102】

２…プレート、２ａ…表面、２ｂ…裏面、４…ケース、６…熱交換器、８…流路部、２０…隔壁、２２…第１の管、２２ａ…第１の開口端、２４…第２の管、４２…熱交換媒体供給装置、５０…プラズマ処理装置、５２…処理容器、６０…上部電極、７０…ガス源、１００…調整機構、１０２…第１の環状板、１０２ａ…第１の貫通孔、１０４…第２の環状板、１０４ａ…第２の貫通孔、１０６…変形部、１０６Ｃ…連結部、１１０…調整機構、１１４…第２の環状板、１１４ａ…第２の貫通孔、１１４ｂ…第３の貫通孔、１２０…調整機構、１２４…板状体、１２４ａ…一端部、１２４ｂ…他端部、１３０…調整機構、１３２…変形部、１３２ａ…第１の突出板部、１３２ｂ…第２の突出板部、１３２ｃ…第３の突出板部、Ｃｎｔ…制御部、ＦＣ…流路、ＰＳ…処理空間、Ｓ…空間、ＳＴ…ステージ、Ｗ…基板、Ｚ…中心軸線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】