特許 7162499 温調装置

(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】

(24)【登録日】2022-10-20

(45)【発行日】2022-10-28

(54)【発明の名称】温調装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 35/30 20060101AFI20221021BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20221021BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20221021BHJP

   H01L 35/32 20060101ALN20221021BHJP

【ＦＩ】

H01L35/30

H01L21/302 101G

H01L21/68 N

H01L35/32 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018211417

(22)【出願日】2018-11-09

(65)【公開番号】P2020077809

(43)【公開日】2020-05-21

【審査請求日】2021-10-04

(73)【特許権者】

【識別番号】590000835

【氏名又は名称】株式会社ＫＥＬＫ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 敦

(72)【発明者】

【氏名】堀越 真人

(72)【発明者】

【氏名】大久保 英明

(72)【発明者】

【氏名】清澤 航

【審査官】脇水 佳弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－００８２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２２２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１０４１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３５３２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０９４１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８２０７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３５／００－３４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を支持する天板と、
前記天板との間において内部空間を形成するように前記天板に接続されるベース板と、
前記内部空間に配置される熱電モジュール板と、
前記内部空間に配置され、前記熱電モジュール板と熱交換する熱交換板と、
前記熱交換板、前記天板及び前記ベース板のそれぞれに接触するシール部材と、を備える
温調装置。

【請求項2】

前記シール部材は、前記天板と前記ベース板と前記熱交換板とにより規定されるシール空間に配置される、
請求項１に記載の温調装置。

【請求項3】

前記天板は、前記基板を支持する支持面を有する支持部と、前記支持部の周縁部に接続され前記支持部から前記ベース板に突出する周壁部とを有し、
前記ベース板は、前記周壁部の下面に対向する上面を有し、
前記熱交換板は、前記ベース板の上面に向かって前記熱交換板の中心軸側に傾斜するテーパ面を有し、
前記シール空間は、前記天板の周壁部の内面と前記ベース板の上面と前記熱交換板のテーパ面とにより規定される、
請求項２に記載の温調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造工程においては、基板を成膜処理する成膜装置、基板を露光処理する露光装置、及び基板をエッチング処理するエッチング装置のような、様々な半導体処理装置が使用される。半導体処理装置には、基板の温度を調整する温調装置が設けられている場合が多い。例えば基板をドライエッチング処理する場合、エッチング速度は基板の温度の影響を受けるため、温調装置により基板の温度を調整しながらドライエッチング処理が実行される。特許文献１には、半導体処理装置の真空チャンバにおいて基板の温度を調整する基板支持アセンブリが開示されている。特許文献１において、基板支持アセンブリは、温調装置として機能する。基板支持アセンブリは、基板を支持するためのトップ板と、トップ板の下方に配置されるベース板と、トップ板とベース板との間に配置されるカバー板とを有する。カバー板とベース板との間の内部空間に熱電モジュールが配置される。熱電モジュールが配置される内部空間は、大気圧に維持される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－００８２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

温調装置が高温環境下で使用される場合、内部空間を形成する２つの部材が接着剤により接合されていると、２つの部材の熱変形量の差に起因して、接着剤が剥がれてしまう可能性がある。その結果、内部空間から外部空間に気体が流出したり、外部空間から内部空間に気体が流入したりする可能性がある。

【0005】

本発明の態様は、熱電モジュールが配置される内部空間を有する温調装置において、内部空間と外部空間との気体の流通を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に従えば、基板を支持する天板と、前記天板との間において内部空間を形成するように前記天板に接続されるベース板と、前記内部空間に配置される熱電モジュール板と、前記内部空間に配置され、前記熱電モジュール板と熱交換する熱交換板と、前記天板及び前記ベース板のそれぞれに接触するシール部材と、を備える温調装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明の態様によれば、熱電モジュールが配置される内部空間を有する温調装置において、内部空間と外部空間との気体の流通を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る半導体処理装置の一例を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る温調装置の一例を模式的に示す断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る温調装置の一例を示す分解斜視図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る熱電モジュール板の一部を拡大した断面図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る熱電モジュールの一部を示す斜視図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係るシール部材の一例を示す断面図である。

【図7】図７は、第２実施形態に係るシール部材の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0010】

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とする。所定面内においてＸ軸と直交するＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とする。所定面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸及びＹ軸を含むＸＹ平面は、所定面と平行である。Ｙ軸及びＺ軸を含むＹＺ平面は、ＸＹ平面と直交する。Ｘ軸及びＺ軸を含むＸＺ平面は、ＸＹ平面及びＹＺ平面のそれぞれと直交する。本実施形態において、ＸＹ平面は、水平面と平行である。Ｚ軸方向は、鉛直方向である。＋Ｚ方向（＋Ｚ側）は、上方向（上側）である。－Ｚ方向（－Ｚ側）は、下方向（下側）である。なお、ＸＹ平面は、水平面に対して傾斜してもよい。

【0011】

［第１実施形態］
＜半導体処理装置＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る半導体処理装置１の一例を模式的に示す断面図である。図１に示すように、半導体処理装置１は、チャンバ装置２と、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに配置され、内部空間２Ｓにおいて基板Ｗの温度を調整する温調装置３とを備える。

【0012】

本実施形態において、半導体処理装置１は、基板Ｗをドライエッチング処理するドライエッチング装置を含む。基板Ｗは、半導体ウエハを含む。ドライエッチング処理において、チャンバ装置２の内部空間２Ｓの圧力は、大気圧よりも低い圧力になるように調整される。内部空間２Ｓの圧力は、例えば２００［Ｐａ］になるように調整される。ドライエッチング処理において、基板Ｗの温度は、温調装置３により調整される。チャンバ装置２の内部空間２Ｓが減圧され、基板Ｗの温度が調整された状態で、チャンバ装置２の内部空間２Ｓにエッチングガスが供給される。内部空間２Ｓにエッチングガスが供給されることにより、基板Ｗはドライエッチング処理される。

【0013】

温調装置３は、基板Ｗを支持した状態で、基板Ｗの温度を調整する。温調装置３は、基板Ｗの温度を調整して、エッチング速度を調整することができる。また、温調装置３は、基板Ｗの温度分布を調整することができる。

【0014】

チャンバ装置２は、内部空間２Ｓを形成するチャンバ部材２Ｔと、チャンバ部材２Ｔの温度を調整する温度調整装置２Ｕとを有する。温度調整装置２Ｕによりチャンバ部材２Ｔが加熱されると、温調装置３に支持されている基板Ｗの温度が目標温度よりも過度に高くなったり、基板Ｗの温度分布が目標温度分布にならなかったり可能性がある。温調装置３は、チャンバ部材２Ｔが加熱されても、基板Ｗが目標温度になるように、基板Ｗの温度を調整する。温調装置３は、チャンバ部材２Ｔが加熱されても、基板Ｗが目標温度分布になるように、基板Ｗの温度分布を調整する。

【0015】

＜温調装置＞
図２は、本実施形態に係る温調装置３の一例を模式的に示す断面図である。図３は、本実施形態に係る温調装置３の一例を示す分解斜視図である。

【0016】

図１、図２、及び図３に示すように、温調装置３は、基板Ｗを支持する天板４と、天板４との間において内部空間３Ｓを形成するように天板４に接続されるベース板５と、内部空間３Ｓに配置される熱電モジュール板６と、内部空間３Ｓに配置され、熱電モジュール板６と熱交換する熱交換板７と、天板４とベース板５とを結合する結合部材８と、基板Ｗの裏面を支持してＺ軸方向に移動するリフトピン９と、天板４及びベース板５のそれぞれに接触するシール部材１０とを備える。

【0017】

天板４、熱電モジュール板６、熱交換板７、及びベース板５のそれぞれは、実質的に円板状である。天板４、熱電モジュール板６、熱交換板７、及びベース板５は、Ｚ軸方向に積層される。以下の説明において、ＸＹ平面内において温調装置３の中心を通り、Ｚ軸と平行な仮想軸を適宜、温調装置３の中心軸ＡＸ、と称する。

【0018】

天板４は、基板Ｗを支持する支持面４Ａを有する。天板４は、例えばアルミニウム製である。天板４は、ステンレス鋼製でもよい。支持面４Ａは、＋Ｚ方向を向く。天板４は、基板Ｗの表面とＸＹ平面とが平行になるように、基板Ｗを支持する。基板Ｗは、支持面４Ａに載置される。

【0019】

天板４は、支持面４Ａ及び支持面４Ａの反対方向を向く裏面４Ｂを有する円板状の支持部４１と、支持部４１の周縁部に接続され、支持部４１の周縁部からベース板５に突出する周壁部４２とを有する。

【0020】

ベース板５は、天板４を支持する。ベース板５は、例えばアルミニウム製である。ベース板５は、ステンレス鋼製でもよい。ベース板５は、天板４、熱電モジュール板６、及び熱交換板７よりも－Ｚ側に配置される。ベース板５は、天板４の周壁部４２の下面４Ｃに対向する上面５Ａと、熱交換板７の下面７Ｂと間隙を介して対向する対向面５Ｄとを有する。上面５Ａ及び対向面５Ｄのそれぞれは、＋Ｚ方向を向く。対向面５Ｄは、上面５Ａよりも－Ｚ側に配置される。上面５Ａは、円環状である。ＸＹ平面内において、上面５Ａは、対向面５Ｄの周囲に配置される。上面５Ａは、周壁部４２の下面４Ｃに接触する。周壁部４２の下面４Ｃとベース板５の上面５Ａの少なくとも一部とが接触することにより、天板４とベース板５との間に、温調装置３の内部空間３Ｓが形成される。

【0021】

ベース板５は、対向面５Ｄから支持部４１に突出する凸部５Ｔを有する。凸部５Ｔの少なくとも一部は、熱交換板７に設けられている貫通孔７Ｊに配置される。凸部５Ｔの少なくとも一部は、熱電モジュール板６に設けられている貫通孔６Ｊに配置される。凸部５Ｔの上端部は、天板４の支持部４１に接続される。

【0022】

ベース板５は、対向面５Ｄから支持部４１に突出する凸部５Ｕを有する。中心軸ＡＸの放射方向において、凸部５Ｕは、中心軸ＡＸと凸部５Ｔとの間に配置される。凸部５Ｕの少なくとも一部は、熱交換板７に設けられている貫通孔７Ｋに配置される。凸部５Ｕの少なくとも一部は、熱電モジュール板６に設けられている貫通孔６Ｋに配置される。凸部５Ｕの上端部は、天板４の支持部４１に接続される。

【0023】

熱電モジュール板６は、天板４の支持面４Ａに支持されている基板Ｗの温度を調整する。熱電モジュール板６は、電力の供給により吸熱又は発熱する熱電モジュール２０を含む。熱電モジュール板６は、内部空間３Ｓに配置される。熱電モジュール板６は、天板４の支持部４１よりも－Ｚ側に配置される。熱電モジュール板６は、内部空間３Ｓにおいて天板４に隣接するように配置される。熱電モジュール板６の上面６Ａは、支持部４１の裏面４Ｂに対向する。

【0024】

熱電モジュール２０は、ペルチェ効果により、吸熱又は発熱する。熱電モジュール２０は、支持部４１を介して、支持面４Ａに支持されている基板Ｗから熱を奪うことができる。熱電モジュール２０は、支持部４１を介して、支持面４Ａに支持されている基板Ｗに熱を与えることができる。熱電モジュール２０が吸熱又は発熱することにより、支持面４Ａに支持されている基板Ｗの温度が調整される。

【0025】

熱電モジュール板６は、熱電モジュール２０と、熱電モジュール２０の上面に接続される第１絶縁膜２１と、熱電モジュール２０の下面に接続される第２絶縁膜２２と、熱電モジュール２０の周囲に配置される隔壁部材２３とを有する。熱電モジュール２０は、第１絶縁膜２１と第２絶縁膜２２と隔壁部材２３とで規定される空間に配置される。第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２のそれぞれは、例えばポリイミド製の膜を含む。熱電モジュール板６の上面６Ａは、第１絶縁膜２１の上面を含む。熱電モジュール板６の下面６Ｂは、第２絶縁膜２２の下面を含む。

【0026】

図３に示すように、熱電モジュール板６は、第１熱電モジュール板６１と、第２熱電モジュール板６２と、第３熱電モジュール板６３と、第４熱電モジュール板６４と、第５熱電モジュール板６５と、第６熱電モジュール板６６と、第７熱電モジュール板６７とを含む。第１熱電モジュール板６１は、ＸＹ平面内において中央部に配置される円形状の板である。中心軸ＡＸは、第１熱電モジュール板６１を通る。第２熱電モジュール板６２は、第１熱電モジュール板６１の周囲に配置される円環状の板である。第３熱電モジュール板６３は、第２熱電モジュール板６２の周囲に配置される円環状の板である。第４熱電モジュール板６４は、第３熱電モジュール板６３の周囲の一部に配置される円弧状の板である。第５熱電モジュール板６５は、第３熱電モジュール板６３の周囲の一部において第４熱電モジュール板６４の隣に配置される円弧状の板である。第６熱電モジュール板６６は、第３熱電モジュール板６３の周囲の一部において第５熱電モジュール板６５の隣に配置される円弧状の板である。第７熱電モジュール板６７は、第３熱電モジュール板６３の周囲の一部において第４熱電モジュール板６４と第６熱電モジュール板６６との間に配置される円弧状の板である。

【0027】

第１～第７熱電モジュール板６１～６７のそれぞれが、熱電モジュール２０、第１絶縁膜２１、第２絶縁膜２２、及び隔壁部材２３を有する。第１～第７熱電モジュール板６１～６７のそれぞれが、上面６Ａ及び下面６Ｂを有する。

【0028】

熱交換板７は、熱電モジュール板６と熱交換する。熱交換板７は、内部空間３Ｓにおいて、熱電モジュール板６よりも－Ｚ側に配置される。Ｚ軸方向において、熱電モジュール板６は、支持部４１と熱交換板７との間に配置される。Ｚ軸方向において、熱交換板７は、熱電モジュール板６とベース板５との間に配置される。熱交換板７は、内部空間３Ａにおいて熱電モジュール板６に隣接するように配置される。熱交換板７の上面７Ａは、熱電モジュール２０の下面６Ｂに対向する。

【0029】

熱電モジュール２０が支持面４Ａに支持されている基板Ｗから熱を奪う場合、基板Ｗの熱は、支持部４１及び熱電モジュール板６を介して、熱交換板７に移動する。熱交換板７は、温調用流体が流通する内部流路（不図示）を有する。温調用流体は、冷却水のような冷媒を含む。温調用流体は、流体温度調整装置（不図示）により温度調整された後、内部流路の入口を介して内部流路に流入する。温調用流体は、内部流路を流通して、熱交換板７に移動した熱を奪う。熱を奪った温調用流体は、内部流路の出口から流出し、流体温度調整装置に戻される。

【0030】

熱交換板７は、銅製である。銅は、熱伝導率が高い。そのため、熱交換板７は、熱電モジュール板６と効率良く熱交換することができる。

【0031】

結合部材８は、熱電モジュール板６及び熱交換板７を介して、天板４とベース板５とを結合する。結合部材８は、複数設けられる。結合部材８は、ボルトを含む。ベース板５は、結合部材８の頭部が配置される凹部５Ｃを有する。凹部５Ｃは、ベース板５の下面５Ｂに設けられる。

【0032】

ベース板５は、結合部材８の軸部の少なくとも一部が配置される貫通孔５Ｈを有する。熱交換板７は、結合部材８の軸部の少なくとも一部が配置される貫通孔７Ｈを有する。熱電モジュール板６は、結合部材８の軸部の少なくとも一部が配置される貫通孔６Ｈを有する。天板４は、結合部材８の軸部の先端部が挿入されるねじ孔４Ｈを有する。結合部材８は、熱電モジュール板６の貫通孔６Ｈ及び熱交換板７の貫通孔７Ｈを介して、天板４とベース板５とを結合する。

【0033】

結合部材８は、天板４の第１部分Ｐ１に結合される第１結合部材８１と、第１部分Ｐ１の周囲に複数規定された天板４の第２部分Ｐ２に結合される第２結合部材８２とを含む。第１部分Ｐ１は、ＸＹ平面内において、天板４の支持部４１の中央部分に規定される。第２部分Ｐ２は、ＸＹ平面内において、天板４の支持部４１の第１部分Ｐ１の周囲に複数規定される。本実施形態において、第２部分Ｐ２は、第１部分Ｐ１の周囲の６箇所に規定される。なお、第２部分Ｐ２は、第１部分Ｐ１の周囲の少なくとも３箇所に規定されていればよい。第１結合部材８１は、熱電モジュール板６及び熱交換板７を介して、天板４の第１部分Ｐ１とベース板５とを結合する。第２結合部材８２は、熱電モジュール板６及び熱交換板７を介して、天板４の第２部分Ｐ２とベース板５とを結合する。

【0034】

複数の第２結合部材８２のうち、少なくとも１つの第２結合部材８２は、凸部５Ｔに設けられている貫通孔５Ｊに配置される。

【0035】

天板４は、裏面４Ｂからベース板５に突出する凸部４Ｔを有する。第１結合部材８１が挿入されるねじ孔４Ｈは、凸部４Ｔに設けられる。熱交換板７は、第１結合部材８１及び凸部４Ｔが配置される貫通孔７Ｈを有する。熱電モジュール板６は、第１結合部材８１及び凸部４Ｔが配置される貫通孔６Ｈを有する。凸部４Ｔの下端面は、ベース板５に設けられている凸部５Ｓの上端面に、断熱材４０を介して接触する。

【0036】

リフトピン９は、基板Ｗが支持面４Ａに接近したり支持面４Ａから離れたりするように、基板Ｗの裏面を支持してＺ軸方向に移動する。リフトピン９の少なくとも一部は、凸部５Ｕに設けられている貫通孔５Ｗに配置される。リフトピン９の少なくとも一部は、天板４に設けられている貫通孔４Ｗに配置される。貫通孔５Ｗの内側の空間及び貫通孔４Ｗの内側の空間は、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに接続される。

【0037】

内部空間３Ｓは、大気開放される。内部空間３Ｓは、大気圧に維持される。内部空間３Ｓは、通路１１を介して、チャンバ装置２の外部空間（大気空間）に接続される。通路１１の少なくとも一部は、ベース板５に設けられる。図３に示すように、ベース板５は、環状のリム部５１と、リム部５１の内側に配置されるスポーク部５２とを有する。リム部５１とスポーク部５２との間に通路１１が設けられる。天板４の第１部分Ｐ１に結合される結合部材８が配置される貫通孔５Ｈは、スポーク部５２に設けられる。

【0038】

温調装置３の内部空間３Ｓは、大気圧に維持される。温調装置３の周囲のチャンバ装置２の内部空間２Ｓは、大気圧よりも低い圧力に維持される。温調装置３の内部空間３Ｓの圧力がチャンバ装置２の内部空間２Ｓの圧力よりも高いので、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに供給されたエッチングガスが、温調装置３の内部空間３Ｓに流入することが抑制される。これにより、エッチングガスと熱電モジュール２０との接触が抑制される。例えばエッチングガスが腐食性である場合、エッチングガスと熱電モジュール２０とは接触しないことが好ましい。本実施形態においては、温調装置３の内部空間３Ｓの圧力がチャンバ装置２の内部空間２Ｓの圧力よりも高いので、エッチングガスと熱電モジュール２０との接触が抑制される。

【0039】

シール部材１０は、天板４及びベース板５のそれぞれに接触する。シール部材１０は、天板４の周壁部４２とベース板５との境界をシールする。シール部材１０が設けられることにより、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに供給されたエッチングガスが、温調装置３の内部空間３Ｓに流入することが抑制される。また、シール部材１０が設けられることにより、温調装置３の内部空間３Ｓの気体が、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに流出することが抑制される。例えば熱電モジュール板６及び熱交換板７の少なくとも一方から発生した異物が、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに流出することが抑制される。これにより、支持面４Ａに支持されている基板Ｗに異物が付着することが抑制される。本実施形態において、熱交換板７は、銅製である。銅を含む異物が基板Ｗに付着すると、基板Ｗから製造される半導体デバイスの性能が低下する可能性がある。シール部材１０が設けられることにより、温調装置３の内部空間３Ｓで発生した異物が、支持面４Ａに支持されている基板Ｗに付着することが抑制される。

【0040】

＜熱電モジュール＞
図４は、本実施形態に係る熱電モジュール板６の一部を拡大した断面図である。図５は、本実施形態に係る熱電モジュール板６の一部を示す斜視図である。なお、図４は、第１熱電モジュール板６１と第２熱電モジュール板６２との境界を拡大した断面図である。第２熱電モジュール板６２から第７熱電モジュール板６７のそれぞれの境界の構造は、第１熱電モジュール板６１と第２熱電モジュール板６２との境界の構造と同様である。

【0041】

図４及び図５に示すように、熱電モジュール板６は、熱電モジュール２０と、熱電モジュール２０の上面に接続される第１絶縁膜２１と、熱電モジュール２０の下面に接続される第２絶縁膜２２と、熱電モジュール２０の周囲に配置される隔壁部材２３とを有する。熱電モジュール２０は、第１絶縁膜２１と第２絶縁膜２２と隔壁部材２３とで規定される空間に配置される。第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２のそれぞれは、例えばポリイミド製の膜を含む。熱電モジュール板６の上面６Ａは、第１絶縁膜２１の上面を含む。熱電モジュール板６の下面６Ｂは、第２絶縁膜２２の下面を含む。

【0042】

隔壁部材２３は、第１絶縁膜２１と第２絶縁膜２２との間に配置される。隔壁部材２３は、熱電モジュール２０が配置される空間を囲むように設けられた環状の部材である。隔壁部材２３は、セラミックス製である。隔壁部材２３は、酸化アルミニウム製でもよいし、窒化アルミニウム製でもよい。隔壁部材２３は、接着剤により、第１絶縁膜２１及び第２絶縁膜２２のそれぞれに接合される。

【0043】

熱電モジュール２０は、熱電半導体素子２４と、第１電極２５と、第２電極２６とを有する。熱電半導体素子２４は、ｐ型熱電半導体素子２４Ｐと、ｎ型熱電半導体素子２４Ｎとを含む。ＸＹ平面内において、ｐ型熱電半導体素子２４Ｐとｎ型熱電半導体素子２４Ｎとは、交互に配置される。第１電極２５は、ｐ型熱電半導体素子２４Ｐ及びｎ型熱電半導体素子２４Ｎのそれぞれに接続される。第２電極２６は、ｐ型熱電半導体素子２４Ｐ及びｎ型熱電半導体素子２４Ｎのそれぞれに接続される。ｐ型熱電半導体素子２４Ｐの上面及びｎ型熱電半導体素子２４Ｎの上面は、第１電極２５に接続される。ｐ型熱電半導体素子２４Ｐの下面及びｎ型熱電半導体素子２４Ｎの下面は、第２電極２６に接続される。第１電極２５は、第１絶縁膜２１に接続される。第２電極２６は、第２絶縁膜２２に接続される。熱電モジュール２０の上面は、第１電極２５の上面を含む。熱電モジュール２０の下面は、第２電極２６の下面を含む。

【0044】

熱電モジュール２０は、ペルチェ効果により、吸熱又は発熱する。第１電極２５と第２電極２６との間に電位差が与えられると、熱電半導体素子２４において電荷が移動する。電荷の移動により、熱電半導体素子２４において熱が移動する。これにより、熱電モジュール２０は、吸熱又は発熱する。本実施形態においては、熱電半導体素子２４の＋Ｚ側の端部に接続される第１電極２５が吸熱し、熱電半導体素子２４の－Ｚ側の端部に接続される第２電極２６が発熱するように、第１電極２５と第２電極２６との間に電位差が与えられる。第１電極２５が吸熱することにより、支持面４Ａに支持されている基板Ｗは冷却される。なお、第１電極２５が発熱し、第２電極２６が吸熱するように、第１電極２５と第２電極２６との間に電位差が与えられてもよい。第１電極２５が発熱することにより、支持面４Ａに支持されている基板Ｗは加熱される。

【0045】

熱電モジュール板６の第１絶縁膜２１は、天板４の支持部４１に隣接する。天板４の支持部４１と熱電モジュール板６の第１絶縁膜２１との間に粘弾性膜１２が設けられる。粘弾性膜１２は、熱伝導グリスを含む。なお、粘弾性膜１２は、ゲルシートを含んでもよい。第１電極２５が吸熱することにより、支持面４Ａに支持されている基板Ｗの熱は、支持部４１、粘弾性膜１２、及び熱電モジュール板６を介して、熱交換板７に移動する。

【0046】

第２絶縁膜２２は、熱交換板７に接合される。第２絶縁膜２２は、例えば接着剤により、熱交換板７に接合される。

【0047】

＜シール部材＞
図６は、本実施形態に係るシール部材１０の一例を示す断面図である。シール部材１０は、例えばフッ素ゴム製のＯリングである。図６に示すように、シール部材１０は、天板４、ベース板５、及び熱交換板７のそれぞれに接触する。シール部材１０は、天板４とベース板５と熱交換板７とにより規定されるシール空間１３に配置される。シール部材１０は、交換可能である。

【0048】

熱交換板７は、熱電モジュール板６の下面６Ｂに対向する上面７Ａと、ベース板５の上面５Ａに対向する下面７Ｂと、天板４の周壁部４２の内面４Ｄに間隙を介して対向する側面７Ｄとを有する。下面７Ｂは、ＸＹ平面と実質的に平行である。側面７Ｄは、Ｚ軸と実質的に平行である。

【0049】

周壁部４２の内面４Ｄは、熱交換板７の側面７Ｄと実質的に平行である。ベース板５の上面５Ａは、ＸＹ平面と実質的に平行である。Ｚ軸と平行な断面において、内面４Ｄは、直線状である。Ｚ軸と平行な断面において、上面５Ａは、直線状である。

【0050】

熱交換板７は、ベース板５の上面５Ａに向かって熱交換板７の中心軸ＡＸ側に傾斜するテーパ面７Ｃを有する。テーパ面７Ｃは、側面７Ｄと下面７Ｂとを結ぶように形成される。Ｚ軸と平行な断面において、テーパ面７Ｃは、直線状である。テーパ面７Ｃは、熱交換板７の側面７Ｄと下面７Ｂとによって規定される角部を角面取り（Ｃ面取り）することにより形成される。

【0051】

シール部材１０が配置されるシール空間１３は、天板４の周壁部４２の内面４Ｄと、ベース板５の上面５Ａと、熱交換板７のテーパ面７Ｃとにより規定される。シール空間１３に配置されたシール部材１０は、天板４の周壁部４２の内面４Ｄ、ベース板５の上面５Ａ、及び熱交換板７のテーパ面７Ｃのそれぞれに接触する。

【0052】

シール部材１０は、シール空間１３に配置されることにより、天板４の周壁部４２の内面４Ｄ、ベース板５の上面５Ａ、及び熱交換板７のテーパ面７Ｃのそれぞれに押される。上述のように、Ｚ軸と平行な断面において、内面４Ｄ、上面５Ａ、及びテーパ面７Ｃのそれぞれは、直線状である。シール部材１０は、シール空間１３に配置されることにより、Ｚ軸と平行な断面の形状が三角形になるように、天板４の周壁部４２、ベース板５、及び熱交換板７のそれぞれにより押しつぶされる。周壁部４２の下面４Ｃとベース板５の上面５Ａとの境界において、シール部材１０の表面は、内面４Ｄ、上面５Ａ、及びテーパ面７Ｃのそれぞれに密着する。これにより、周壁部４２の下面４Ｃとベース板５の上面５Ａとの境界は、シール部材１０により十分にシールされる。

【0053】

シール部材１０は、中心軸ＡＸの放射方向において、周壁部４２と熱交換板７との間に配置される。また、テーパ面７Ｃが設けられているので、シール部材１０の少なくとも一部は、熱交換板７の下側に潜り込むように配置される。これにより、周壁部４２の厚さＴＨを薄くしても、周壁部４２の下面４Ｃとベース板５の上面５Ａとの境界は、シール部材１０により十分にシールされる。なお、周壁部４２の厚さＴＨとは、中心軸ＡＸの放射方向における周壁部４２の寸法をいう。

【0054】

周壁部４２の厚さＴＨを薄くすることができるので、支持面４Ａの大きさが維持された状態で、ＸＹ平面内における内部空間３Ｓの大きさを大きくすることができる。すなわち、ＸＹ平面内における内部空間３Ｓの大きさを、支持面４Ａの大きさに近付けることができる。

【0055】

また、ＸＹ平面内における内部空間３Ｓの大きさを大きくすることにより、ＸＹ平面内における熱電モジュール板６の大きさを大きくすることができる。すなわち、周壁部４２の厚さＴＨを薄くすることができるので、ＸＹ平面における熱電モジュール板６の大きさを、支持面４Ａの大きさに近付けることができる。熱電モジュール板６の大きさを大きくできるので、支持面４Ａに支持されている基板Ｗのエッジまで、温度調整を十分に行うことができる。

【0056】

＜動作＞
次に、本実施形態に係る温調装置３の動作について説明する。チャンバ装置２の内部空間２Ｓが減圧される。基板Ｗがチャンバ装置２の内部空間２Ｓに搬入される。リフトピン９は、リフトピン９の上端部が支持面４Ａよりも上方に配置されるように上昇する。リフトピン９は、内部空間２Ｓに搬送された基板Ｗの裏面を支持する。基板Ｗの裏面を支持したリフトピン９は下降する。リフトピン９が下降することにより、基板Ｗは天板４の支持面４Ａに支持される。

【0057】

熱電モジュール２０に電位差が与えられることにより、温調装置３は、支持面４Ａに支持されている基板Ｗの温度の調整を開始する。本実施形態において、熱電モジュール板６は、第１～第７熱電モジュール板６１～６７を含む。第１～第７熱電モジュール板６１～６７のそれぞれは、基板Ｗの温度を別々に調整可能である。第１～第７熱電モジュール板６１～６７のそれぞれに与えられる電位差が調整されることにより、温調装置３は、基板Ｗの温度分布を調整することができる。

【0058】

チャンバ装置２の内部空間２Ｓにエッチングガスが供給される。チャンバ部材２Ｔが温度調整装置２Ｕにより加熱される。チャンバ部材２Ｔが加熱されることにより、エッチング処理により生成された異物がチャンバ部材２Ｔの内面に異物が付着することが抑制される。

【0059】

チャンバ部材２Ｔが加熱されると、温調装置３の支持面４Ａに支持されている基板Ｗの温度が目標温度よりも過度に高くなったり、基板Ｗの温度分布が目標温度分布にならなかったり可能性がある。温調装置３は、チャンバ部材２Ｔが加熱されても、基板Ｗが目標温度になるように、基板Ｗの温度を調整する。また、温調装置３は、チャンバ部材２Ｔが加熱されても、基板Ｗが目標温度分布になるように、基板Ｗの温度分布を調整する。

【0060】

支持面４Ａに支持されている基板Ｗの周縁部とチャンバ部材２Ｔとの距離は短い。基板Ｗの周縁部の温度は、チャンバ部材２Ｔの輻射熱により過度に高くなる可能性が高い。

【0061】

本実施形態においては、熱交換板７にテーパ面７Ｃが形成され、周壁部４２の厚さＴＨが十分に薄い。厚さＴＨは、ＸＹ平面内における周壁部４２の寸法である。ＸＹ平面内において、支持面４Ａに支持されている基板Ｗの大きさと熱電モジュール板６の大きさとの差は小さい。ＸＹ平面内において、熱電モジュール２０の少なくとも一部は、基板Ｗの周縁部に近い位置に配置される。これにより、熱電モジュール板６は、支持部４１を介して、基板Ｗの中央部の温度のみならず、基板Ｗの周縁部の温度も十分に調整することができる。

【0062】

シール部材１０は、周壁部４２の下面４Ｃとベース板５の上面５Ａとの境界をシールする。シール部材１０により、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに供給されたエッチングガスが、温調装置３の内部空間３Ｓに流入することが抑制される。また、シール部材１０が設けられることにより、温調装置３の内部空間３Ｓの気体が、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに流出することが抑制される。

【0063】

エッチング処理が終了した後、リフトピン９が上昇する。リフトピン９は、基板Ｗの裏面を支持した状態で上昇する。これにより、基板Ｗの裏面と天板４の支持面４Ａとが離れる。天板４から離れた基板Ｗは、アンロード装置（不図示）により、チャンバ装置２から搬出される。

【0064】

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、天板４と天板４に接続されるベース板５とによって、熱電モジュール板６が配置される内部空間３Ｓが規定される。熱電モジュール板６が配置される内部空間３Ｓを有する温調装置３において、天板４及びベース板５のそれぞれに接触するシール部材１０が設けられる。シール部材１０が設けられることにより、温調装置３の内部空間３Ｓと温調装置３の外部空間（チャンバ装置２の内部空間２Ｓ）との気体の流通が抑制される。

【0065】

チャンバ装置２の内部空間２Ｓに温調装置３が配置される場合、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに供給されたエッチングガスが温調装置３の内部空間３Ｓに流入することが抑制されるように、温調装置３の内部空間３Ｓの圧力は、チャンバ装置２の内部空間２Ｓの圧力よりも高い圧力に維持される。温調装置３の内部空間３Ｓの圧力がチャンバ装置２の内部空間２Ｓの圧力よりも高いので、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに供給されたエッチングガスが温調装置３の内部空間３Ｓに流入することが抑制される。更に、天板４の周壁部４２とベース板５との境界をシールするシール部材１０が設けられることにより、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに供給されたエッチングガスが温調装置３の内部空間３Ｓに流入することがより効果的に抑制される。これにより、エッチングガスと熱電モジュール２０との接触が抑制される。例えばエッチングガスが腐食性である場合、熱電モジュール２０の性能維持の観点から、エッチングガスと熱電モジュール２０は接触しないことが好ましい。本実施形態においては、温調装置３の内部空間３Ｓの圧力がチャンバ装置２の内部空間２Ｓの圧力よりも高いので、エッチングガスと熱電モジュール２０との接触が抑制される。

【0066】

また、シール部材１０が設けられることにより、温調装置３の内部空間３Ｓの気体が、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに流出することが抑制される。例えば、熱電モジュール板６及び熱交換板７の少なくとも一方から発生した異物が、チャンバ装置２の内部空間２Ｓに流出することが抑制される。これにより、支持面４Ａに支持されている基板Ｗに異物が付着することが抑制される。本実施形態において、熱交換板７が銅製である。銅を含む異物が基板Ｗに付着すると、基板Ｗから製造される半導体デバイスの性能が低下する可能性がある。シール部材１０が設けられることにより、温調装置３の内部空間３Ｓで発生した異物が、支持面４Ａに支持されている基板Ｗに付着することが十分に抑制される。

【0067】

チャンバ部材２Ｔが温度調整装置２Ｕにより加熱される。温調装置３は、高温環境下で使用される。温調装置３が高温環境下で使用される場合、内部空間３Ｓを形成する天板４とベース板５とが例えば接着剤を介して接合されていると、天板４とベース板５との熱変形量の差又は熱膨張計数の差に起因して、接着剤が剥がれてしまう可能性がある。接着材が剥がれてしまうと、天板４とベース板５との境界が十分にシールされず、内部空間３Ｓから外部空間に気体が流出したり、外部空間から内部空間３Ｓに気体が流入したりする可能性がある。

【0068】

本実施形態においては、シール部材１０により天板４とベース板５との境界がシールされる。したがって、温調装置３が高温環境下で使用されても、温調装置３の内部空間３Ｓと温調装置３の外部空間との気体の流通が十分に抑制される。

【0069】

シール部材１０は、容易に交換可能である。したがって、例えばシール部材１０が劣化したり汚染されたりした場合、新たなシール部材１０と容易に交換することができる。これにより、メンテナンス費用を削減することができる。また、エッチングガスの種類に基づいて、最適な材料のシール部材１０に容易に交換することができる。

【0070】

シール部材１０は、天板４及びベース板５のみならず、熱交換板７にも接触するように配置される。これにより、シール部材１０の位置が十分に固定され、シール部材１０は、シール機能を十分に発揮することができる。

【0071】

シール部材１０は、天板４とベース板５と熱交換板７とにより規定されるシール空間１３に配置される。これにより、シール部材１０の位置が十分に固定され、シール部材１０は、シール機能を十分に発揮することができる。

【0072】

シール空間１３は、天板４の周壁部４２の内面４Ｄとベース板５の上面５Ａと熱交換板７のテーパ面７Ｃとにより規定される。これにより、周壁部４２の厚さＴＨを薄くすることができ、熱電モジュール板６の大きさと基板Ｗの大きさとの差を小さくすることができる。したがって、温調装置３は、基板Ｗの中央部の温度のみならず、基板Ｗの周縁部の温度まで十分に調整することができる。基板Ｗの周縁部とチャンバ部材２Ｔとの距離は、基板Ｗの中央部とチャンバ部材２Ｔとの距離よりも短い。そのため、基板Ｗの周縁部は、チャンバ部材２Ｔの輻射熱により過度に温度上昇する可能性が高い。本実施形態においては、基板Ｗの周縁部の温度まで十分に調整することができるので、チャンバ部材２Ｔが加熱されても、チャンバ部材２Ｔの輻射熱に起因して基板Ｗの周縁部が過度に温度上昇することが抑制される。基板Ｗの周縁部が過度に温度上昇することが抑制されるので、基板Ｗの周縁部近傍にも高品質な半導体デバイスが製造される。

【0073】

また、周壁部４２の厚さＴＨを薄くすることができるので、熱電モジュール板６を介して熱交換板７に移動した基板Ｗからの熱が、周壁部４２を介して基板Ｗに戻ってしまうことが抑制される。

【0074】

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

【0075】

図７は、本実施形態に係るシール部材１０の一例を示す断面図である。図７に示すように、本実施形態において、シール部材１０は、天板４とベース板５との間に配置される。ベース板５の上面５Ａに凹部５Ｒが形成される。凹部５Ｒは、天板４の周壁部４２の下面４Ｃに対向する。シール部材１０は、凹部５Ｒに配置される。凹部５Ｒに配置されたシール部材１０は、周壁部４２の下面４Ｃに接触する。

【0076】

本実施形態においても、シール部材１０は、内部空間３Ｓを形成する天板４とベース板５との境界を十分にシールすることができる。

【符号の説明】

【0077】

１…半導体処理装置、２…チャンバ装置、２Ｓ…内部空間、２Ｔ…チャンバ部材、２Ｕ…温度調整装置、３…温調装置、３Ｓ…内部空間、４…天板、４Ａ…支持面、４Ｂ…裏面、４Ｃ…下面、４Ｄ…内面、４Ｈ…ねじ孔、４Ｔ…凸部、４Ｗ…貫通孔、５…ベース板、５Ａ…上面、５Ｂ…下面、５Ｃ…凹部、５Ｄ…対向面、５Ｈ…貫通孔、５Ｊ…貫通孔、５Ｒ…凹部、５Ｓ…凸部、５Ｔ…凸部、５Ｕ…凸部、５Ｗ…貫通孔、６…熱電モジュール板、６Ａ…上面、６Ｂ…下面、６Ｈ…貫通孔、６Ｊ…貫通孔、６Ｋ…貫通孔、７…熱交換板、７Ａ…上面、７Ｂ…下面、７Ｃ…テーパ面、７Ｄ…側面、７Ｈ…貫通孔、７Ｊ…貫通孔、７Ｋ…貫通孔、８…結合部材、９…リフトピン、１０…シール部材、１１…通路、１２…粘弾性膜、１３…シール空間、２０…熱電モジュール、２１…第１絶縁膜、２２…第２絶縁膜、２３…隔壁部材、２４Ｐ…ｐ型熱電半導体素子、２４Ｎ…ｎ型熱電半導体素子、２５…第１電極、２６…第２電極、４０…断熱材、４１…支持部、４２…周壁部、５１…リム部、５２…スポーク部、６１…第１熱電モジュール板、６２…第２熱電モジュール板、６３…第３熱電モジュール板、６４…第４熱電モジュール板、６５…第５熱電モジュール板、６６…第６熱電モジュール板、６７…第７熱電モジュール板、８１…第１結合部材、８２…第２結合部材、ＡＸ…中心軸、Ｐ１…第１部分、Ｐ２…第２部分、Ｗ…基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】