特許 7394556 載置台及び基板処理装置

(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】

(24)【登録日】2023-11-30

(45)【発行日】2023-12-08

(54)【発明の名称】載置台及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20231201BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20231201BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20231201BHJP

   C23C 14/50 20060101ALI20231201BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/302 101G

H01L21/68 R

C23C16/458

C23C14/50 E

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2019148133

(22)【出願日】2019-08-09

(65)【公開番号】P2021028960

(43)【公開日】2021-02-25

【審査請求日】2022-05-27

(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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】小泉 克之

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 雅典

(72)【発明者】

【氏名】江崎 匠大

【審査官】鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１５０１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－００９３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１８９４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０８８２０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－２０７９７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／４５８

Ｃ２３Ｃ １４／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の外側に位置する第１の面と、基板を載置する第２の面とを有する載置台であって、
前記第１の面に対応して第１の流路が形成され、
前記第１の流路の上面の延長線と、前記第１の流路の上面のうち前記第２の面に近い側の端部と前記第１の面の内端部とを結ぶ線とがなす角度が６０°以下である、
載置台。

【請求項2】

前記第１の面の内端部と前記第２の面の外端部との間では、熱の伝達が可能である、
請求項１に記載の載置台。

【請求項3】

前記角度は、４５°以下である、
請求項１又は２に記載の載置台。

【請求項4】

前記第２の面に対応して第２の流路が形成され、
前記第２の流路の水平方向の幅をｗ１、前記第１の流路の水平方向の幅をｗ２としたとき、ｗ１＞ｗ２である、
請求項１～３のいずれか一項に記載の載置台。

【請求項5】

前記第１の面と前記第２の面との境界面から前記第１の流路までの水平距離をｄ、前記第１の流路から前記第２の流路までの水平距離をｄ’としたとき、ｄ’＞ｄである、
請求項４に記載の載置台。

【請求項6】

前記第１の流路と前記第２の流路とは、前記第１の流路と前記第２の流路とに熱交換媒体を流すことが可能なチラーユニットに並列に接続される、
請求項４又は５に記載の載置台。

【請求項7】

前記第１の流路と前記第２の流路とは、前記第１の流路と前記第２の流路とに熱交換媒体を流すことが可能なチラーユニットに直列に接続される、
請求項４又は５に記載の載置台。

【請求項8】

前記第１の面には、基板の周囲に位置するリング部材が設置される、
請求項１～７のいずれか一項に記載の載置台。

【請求項9】

前記第１の面は、前記リング部材を吸着する静電チャックの外側上面である、
請求項８に記載の載置台。

【請求項10】

前記第２の面は、基板を吸着する前記静電チャックの内側上面である、
請求項９に記載の載置台。

【請求項11】

前記静電チャックは、前記第１の面と前記第１の流路との間に前記リング部材の温度を制御する第１のヒータを有する、
請求項９又は１０に記載の載置台。

【請求項12】

前記静電チャックは、前記第２の面と平行に基板の温度を制御する第２のヒータを有する、
請求項９～１１のいずれか一項に記載の載置台。

【請求項13】

前記第１の流路は、基板の端部よりも外側に形成される、
請求項１～１２のいずれか一項に記載の載置台。

【請求項14】

プラズマ処理又は熱処理が行われるチャンバと、前記チャンバの内部にて静電チャックに基板を載置する載置台と、を有する基板処理装置であって、
前記載置台は、
基板の外側に位置する第１の面と基板を載置する第２の面とを有し、
前記第１の面に対応して第１の流路が形成され、
前記第１の流路の上面の延長線と、前記第１の流路の上面のうち前記第２の面に近い側の端部と前記第１の面の内端部とを結ぶ線とがなす角度が６０°以下である、
基板処理装置。

【請求項15】

前記第１の面の内端部と前記第２の面の外端部との間では、熱の伝達が可能である、
請求項１４に記載の基板処理装置。

【請求項16】

前記角度は、４５°以下である、
請求項１４又は１５に記載の基板処理装置。

【請求項17】

前記第２の面に対応して第２の流路が形成され、
前記第１の流路と前記第２の流路とに熱交換媒体を流すことが可能なチラーユニットを有する、
請求項１４～１６のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、載置台及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板処理装置において、載置台に載置された基板の温度調整を行うために、載置台の内部に設けられた流路に所定の温度に制御された冷媒を流すことによって基板を冷却することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－２６１５４１号公報

【文献】特開２０１１－１５１０５５号公報

【文献】特許第５２１０７０６号明細書

【文献】特許第５４１６７４８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、基板の最外周の温度を制御することが可能な載置台及び基板処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一の態様によれば、基板の外側に位置する第１の面と、基板を載置する第２の面とを有する載置台であって、前記第１の面に対応して第１の流路が形成される載置台が提供される。

【発明の効果】

【0006】

一の側面によれば、基板の最外周の温度を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面模式図。

【図2】一実施形態に係る流路の一例を示す図。

【図3】一実施形態に係る流路の構造と配置条件の一例を示す図。

【図4】一実施形態に係る基板の最外周と熱源との位置関係の一例を示す図。

【図5】一実施形態に係る流路の有無と基板設置領域の温度の実験結果の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0009】

［基板処理装置］
一実施形態に係る基板処理装置１について、図１を用いて説明する。図１は、一実施形態に係る基板処理装置１の一例を示す断面模式図である。基板処理装置１は、チャンバ１０を備える。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供する。チャンバ１０はチャンバ本体１２を含む。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有する。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成される。チャンバ本体１２の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。当該膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどのセラミックスであってよい。

【0010】

チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、通路１２ｐを通して内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送される。通路１２ｐは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられるゲートバルブ１２ｇにより開閉される。

【0011】

チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成される。支持部１３は、略円筒形状を有する。支持部１３は、内部空間１０ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１３は、上部に載置台１４を有する。載置台１４は、内部空間１０ｓの中において、基板Ｗを支持するように構成されている。

【0012】

載置台１４は、基台１８及び静電チャック２０を有する。載置台１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、アルミニウムなどの導体から形成され、略円盤形状を有する。基台１８は、電極プレート１６上に設けられている。基台１８は、アルミニウムなどの導体から形成されて、略円盤形状を有する。基台１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。

【0013】

基台１８の載置面には静電チャック２０が載置され、静電チャック２０の載置面には基板Ｗが載置される。以下、静電チャック２０の載置面を「第２の面２０ｃ」という。静電チャック２０の本体は略円盤形状を有し、誘電体から形成される。静電チャック２０には、第２の面２０ｃに対して平行に電極２０ａが埋め込まれている。静電チャック２０の電極２０ａは、膜状の電極である。静電チャック２０の電極２０ａは、スイッチを介して直流電源２０ｐに接続されている。静電チャック２０の電極２０ａに直流電源２０ｐからの電圧が印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間に静電引力が発生する。その静電引力により、基板Ｗが静電チャック２０に保持される。

【0014】

静電チャック２０は、基板の周囲において段差を有し、段差よりも外側の面がエッジリング２５の載置面となる。これにより、基板Ｗの周囲にてエッジリング２５が配置される。エッジリング２５は、基板Ｗに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させる。エッジリング２５は、シリコン、炭化シリコン、又は石英などから形成され得る。エッジリング２５は、基板の周囲に位置するリング部材の一例であり、フォーカスリングともいう。以下、静電チャック２０の載置面を、基板の外側に位置する「第１の面２０ｄ」という。

【0015】

本実施形態に係る載置台１４は、静電チャック２０を有するが、これに限られない。例えば、載置台１４は静電チャック２０を有しなくてもよい。この場合、基台１８の載置面に基板Ｗが載置され、基台１８の載置面は基板を載置する第２の面２０ｃを構成し、基台１８の基板よりも外周の載置面は、基板の外側に位置する第１の面２０ｄを構成する。

【0016】

以上に説明したように、第１の面２０ｄには、基板Ｗの周囲に位置するエッジリング２５が設置され、第１の面２０ｄは、エッジリング２５を吸着する静電チャック２０の外側上面である。また、第２の面２０ｃには、基板Ｗが載置され、基板Ｗを吸着する静電チャック２０の内側上面である。

【0017】

以下、熱交換媒体の一例として冷媒を挙げて説明するが、熱交換媒体はこれに限られず、温度調整媒体であってもよい。第１の面２０ｄの下方に位置する基台１８内の外周には、冷媒が通流する第１の流路１９ｂが形成されている。第１の流路１９ｂには、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニット２２から配管２３ａを介して冷媒が供給される。冷媒は、配管２３ａを流れ、冷媒の供給口から第１の流路１９ｂに供給され、排出口まで通流し、配管２３ｂを介してチラーユニット２２に戻される。

【0018】

また、第２の面２０ｃの下方に位置する基台１８内の中央には、内部に冷媒が通流する第２の流路１９ａが形成されている。第２の流路１９ａには、チラーユニット２２から配管２２ａを介して冷媒が供給される。冷媒は、配管２２ａを流れ、冷媒の供給口から第２の流路１９ａに供給され、排出口まで通流し、配管２２ｂを介してチラーユニット２２に戻される。

【0019】

静電チャック２０は、第１のヒータ２０ｅを有する。第１のヒータ２０ｅは、第１の面２０ｄの下であって静電チャック２０の段差の近傍に埋設されている、第１のヒータ２０ｅは、第１の面２０ｄと第１の流路１９ｂとの間に１つ設けられる。第１のヒータ２０ｅには、電源５２が接続され、電源５２からの電圧が印加されると、第１のヒータ２０ｅが加熱される。第１のヒータ２０ｅは、エッジリング２５の温度制御に使用される。また、第１のヒータ２０ｅは、基板の最外周（例えば、基板の端部から２～３ｍｍ程度）の局所的な領域の温度制御に使用される。

【0020】

また、静電チャック２０は、基板Ｗの温度を制御する第２のヒータ２０ｂを有する。第２のヒータ２０ｂは、静電チャック２０内の電極２０ａに平行して埋設されている。第２のヒータ２０ｂには、電源５１が接続され、電源５１からの電圧が印加されると、第２のヒータ２０ｂが加熱される。第２のヒータ２０ｂは、基板Ｗの温度制御に使用される。

【0021】

すなわち、かかる構成の基板処理装置１では、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、各冷媒及び各ヒータと基台１８との熱交換により調整される。なお、第１の流路１９ｂは、第１の面２０ｄに対応して内部に熱交換媒体が通流する流路の一例である。第２の流路１９ａは、第２の面２０ｃに対応して内部に熱交換媒体が通流する流路の一例である。載置台１４には、第１の流路１９ｂが形成されていれば、第２の流路１９ａはなくてもよい。

【0022】

本実施形態では、第１の流路１９ｂと第２の流路１９ａとは、第１の流路１９ｂと第２の流路１９ａとに冷媒を流すことが可能なチラーユニット２２に並列に接続される。しかし、これに限られず、第１の流路１９ｂと第２の流路１９ａとは、第１の流路１９ｂと第２の流路１９ａとに冷媒を流すことが可能なチラーユニット２２に直列に接続されてもよい。本実施形態のように、チラーユニット２２を２個配置し、第１の流路１９ｂと第２の流路１９ａとでそれぞれ別系統の冷媒を循環させてもよいし、チラーユニット２２を１個配置し、第１の流路１９ｂと第２の流路１９ａとで共通して冷媒を循環させてもよい。

【0023】

基板処理装置１には、ガス供給ライン２４が設けられている。ガス供給ライン２４は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス（例えばＨｅガス）を、静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面との間に供給する。

【0024】

基板処理装置１は、上部電極３０を更に備える。上部電極３０は、載置台１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２は、絶縁性を有する材料から形成される。上部電極３０と部材３２は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。

【0025】

上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４の下面は、内部空間１０ｓの側の下面であり、内部空間１０ｓを画成する。天板３４は、発生するジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板３４は、天板３４をその板厚方向に貫通する複数のガス吐出孔３４aを有する。

【0026】

支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、アルミニウムなどの導電性材料から形成される。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６は、ガス拡散室３６ａから下方に延びる複数のガス孔３６ｂを有する。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。

【0027】

ガス供給管３８には、バルブ群４２、流量制御器群４４、及びガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４２、及び流量制御器群４４は、ガス供給部を構成している。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含む。バルブ群４２は、複数の開閉バルブを含む。流量制御器群４４は、複数の流量制御器を含む。流量制御器群４４の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４２の対応の開閉バルブ、及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。

【0028】

基板処理装置１では、チャンバ本体１２の内壁面及び支持部１３の外周に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、チャンバ本体１２に反応副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムなどのセラミックスから形成され得る。

【0029】

支持部１３とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜（酸化イットリウムなどの膜）を形成することにより構成される。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５３を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを含む。

【0030】

基板処理装置１は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を備えている。第１の高周波電源６２は、第１の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。第１の高周波電力の周波数は、例えば２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。第１の高周波電源６２は、整合器６６及び電極プレート１６を介して基台１８に接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（基台１８側）のインピーダンスを整合させるための回路を有する。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、上部電極３０に接続されていてもよい。第１の高周波電源６２は、一例のプラズマ生成部を構成している。

【0031】

第２の高周波電源６４は、第２の高周波電力を発生する電源である。第２の高周波電力は、第１の高周波電力の周波数よりも低い周波数を有する。第１の高周波電力と共に第２の高周波電力が用いられる場合には、第２の高周波電力は基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波電力として用いられる。第２の高周波電力の周波数は、例えば４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。第２の高周波電源６４は、整合器６８及び電極プレート１６を介して基台１８に接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（基台１８側）のインピーダンスを整合させるための回路を有する。

【0032】

なお、第１の高周波電力を用いずに、第２の高周波電力を用いて、即ち、単一の高周波電力のみを用いてプラズマを生成してもよい。この場合には、第２の高周波電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚよりも大きな周波数、例えば４０ＭＨｚであってもよい。基板処理装置１は、第１の高周波電源６２及び整合器６６を備えなくてもよい。第２の高周波電源６４は一例のプラズマ生成部を構成する。

【0033】

基板処理装置１においてガスが、ガス供給部から内部空間１０ｓに供給されて、プラズマを生成する。また、第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力が供給されることにより、上部電極３０と基台１８との間で高周波電界が生成される。生成された高周波電界がプラズマを生成する。

【0034】

基板処理装置１は、制御部８０を更に備え得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリなどの記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部８０は、基板処理装置１の各部を制御する。制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータが基板処理装置１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る。また、制御部８０では、表示装置により、基板処理装置１の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、基板処理装置１で各種処理を実行するために、プロセッサによって実行される。プロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従って基板処理装置１の各部を制御する。

【0035】

［流路］
基台１８の内部に設けられた第２の流路１９ａでは、所定の温度に冷却された冷媒を流すことによって基板Ｗを冷却するが、直径が３００ｍｍ以上の基板の端部から例えば数ｍｍ程度の、基板の最外周の局所的な領域の温度を制御することは難しい。

【0036】

そこで、本実施形態に係る載置台１４では、基板の直径よりも外側に第１の流路１９ｂを設け、第１の流路１９ｂの流路に流す冷媒による温度制御の影響の範囲が小さくなるような位置に第１の流路１９ｂを配置し、基板の最外周を局所的に温度制御する。また、本実施形態では、第１の流路１９ｂの断面積を、第２の流路１９ａの断面積よりも相対的に小さくして流速を上げる。これにより、基板の最外周をより局所的に温度制御することを可能にする。

【0037】

図２は、一実施形態に係る流路の一例を示す図である。図２（ａ）は、基台１８の断面図をしめす。図２（ａ）に示すように基台１８内にて渦巻状に形成される。ただし、第２の流路１９ａの形状はこれに限られず、環状等であってもよいし、他の形状であってもよい。第１の流路１９ｂは、第２の流路１９ａの周囲に略環状に形成される。ただし、第１の流路１９ｂの形状はこれに限られず、２周以上環状又は渦巻状に形成されてもよいし、他の形状であってもよい。

【0038】

図２（ａ）のＡ－Ａ断面を図２（ｂ）に示す。基板Ｗの端部又は静電チャック２０の段差に対して外周側を第１の領域（外周領域）とし、内周側を第２の領域（基板設置領域）とする。本実施形態では、基板Ｗの端部から約２～３ｍｍをターゲットとして、基板の最外周の温度制御を行うために、基台１８の第１の領域に形成された第１の流路１９ｂを必須の構成とする。第２の領域の基台１８内に形成された第２の流路１９ａはなくてもよい。

【0039】

また、第１の領域には、主に第１の面２０ｄに載置されるエッジリング２５の温度を制御するための第１のヒータ２０ｅが設けられている。本実施形態では、第１のヒータ２０ｅは静電チャック２０内に設けられているが、これに限られず、基台１８に設けられてもよい。第１の領域の静電チャック２０内に設けられた第２のヒータ２０ｂはなくてもよい。

【0040】

第１の流路１９ｂの断面積Ｓは、第２の流路１９ａの断面積Ｓ'よりも小さい。これにより、第１の流路１９ｂを通流する冷媒の流速を、第２の流路１９ａを通流する冷媒の流速よりも上げることができ、第１の領域の抜熱効果を高めることができる。

【0041】

更に、第１の流路１９ｂと第１のヒータ２０ｅとの組み合わせにより、基板の最外周である基板の端部から数ｍｍ程度の範囲の温度制御をより精度良く行うことができる。

【0042】

［配置条件］
（条件１）
第１の流路１９ｂは、第１の面２０ｄに載置されるエッジリング２５の温度を制御する。また、第１の流路１９ｂは、基板の最外周の温度を制御する。第１の流路１９ｂの配置条件について、図３を参照して説明する。図３は、一実施形態に係る第１の流路１９ｂ及び第２の流路１９ａの構造と配置条件の一例を示す図である。第１の面２０ｄから第１の流路１９ｂまでの垂直距離をｈとし、第１の面２０ｄと第２の面２０ｃとの境界面から第１の流路１９ｂまでの水平距離をｄとしたとき、ｄ＞ｈの条件１を満たす領域に第１の流路１９ｂを設ける。条件１は、ｔａｎ^－１（ｈ／ｄ）≦４５°と置き換えてもよい。

【0043】

本実施形態では、図３に示す基板の最外周の温度制御対象エリアＴｇの温度制御を行う。温度制御対象エリアＴｇは静電チャック２０の上面である第２の面２０ｃの端部から２～５ｍｍ程度の領域である。構造上、第２の面２０ｃの端部と、第１の面２０ｄ及び第２の面２０ｃの境界面とによりなす角部分は、基板処理時に発生する反応生成物が付き易く、かつ、プラズマ入熱により熱くなり易い。よって、温度制御対象エリアＴｇの温度制御は重要である。また、基板の最外周の領域の温度制御性を高めることで、歩留まりを上げ、生産性を高めることができる。以上の理由から、本実施形態では、第１の領域の第１の流路１９ｂの構造を上記条件１、及び以下の条件を満足するように配置することで、温度制御対象エリアＴｇの温度を制御する。

【0044】

なお、本実施形態では、載置台１４の上面（第１の面２０ｄ及び第２の面２０ｃ）に段差があるが、段差はなくてもよい。段差がない場合には、位置Ｃは、位置Ｂに重なる。また、第１の流路１９ｂからの熱の伝達は、位置Ｃを経由して位置Ｂに伝わる。

【0045】

よって、載置台１４の上面に段差がある場合及び載置台１４の上面に段差がない場合のいずれの場合であっても、第１の流路１９ｂから熱が移動する最短距離である位置Ｃの温度を制御することによって、温度制御対象エリアＴｇにおける局所的な温度制御が可能となる。

【0046】

（条件２）
また、第２の領域において基台１８内に形成される第２の流路１９ａの水平方向の幅をｗ１、第１の領域において基台１８内に形成される第１の流路１９ｂの水平方向の幅をｗ２としたとき、ｗ１＞ｗ２であることが好ましい。第１の流路１９ｂ及び第２の流路１９ａを流れる冷媒の流量が一定であって第１の流路１９ｂの高さ方向の長さが第２の流路１９ａの高さ方向の長さ以下である場合、第１の流路１９ｂの幅が細くなるほど流速が速くなる。この結果、第１の流路１９ｂを通流する冷媒の流速を、第２の流路１９ａを通流する冷媒の流速よりも上げることができる。これにより、第１の領域の抜熱制御を高め、基板の最外周の温度制御をより精度良く行うことができる。

【0047】

（条件３）
また、第１の流路１９ｂから第２の流路１９ａまでの水平距離をｄ'としたとき、ｄ'＞ｄであることが好ましい。これにより、更に第１の領域の抜熱制御を高め、基板の最外周の温度制御性をより高めることができる。

【0048】

（条件４）
さらに、熱源として第１の流路１９ｂを設定したときの角度θの条件について、図４を参照しながら説明する。図４は、一実施形態に係る基板端部周辺の基板の最外周と熱源との位置関係の一例を示す図である。熱源としては、第１の流路１９ｂを例に挙げて説明するが、熱源は第１の領域に設けられた第１のヒータ２０ｅであってもよい。また、図４では、説明の便宜のために、熱源となる第１の流路１９ｂを点で示す。

【0049】

角度θは、図３に示すように、第１の流路１９ｂの上面の延長線と、上面の内側の端部（温度制御対象エリアＴｇの領域に近い側）と位置Ｃとを結ぶ線とがなす角である。図４（ａ）に示すように、角度θが９０°のとき、ΔＴ、すなわち「←」で示す載置台１４における温度影響範囲が図４（ａ）～（ｄ）の中で最も大きい。図４（ｂ）～（ｄ）に示すように、角度θが６０°、４５°、３０°と小さくなる程、ΔＴ、すなわち「←」の長さが短くなり、載置台１４における温度影響範囲が小さくなる。

【0050】

つまり、角度θが小さい程、載置台１４における温度影響範囲が小さくなるため温度の局所制御ができ、好ましい。ただし、角度θが６０°以下では、角度θに対する温度影響範囲の相対的な効果は小さくなる。例えば、角度θが６０°以下であれば温度制御対象エリアＴｇを局所的に制御できると考えられる。

【0051】

［実験］
次に、第１の流路１９ｂがある場合と、第１の流路１９ｂがない場合とで基板の設置領域の温度を測定した結果について、図５を参照しながら説明する。図５は、一実施形態に係る第１の流路１９ｂの有無と基板の設置領域の温度の実験結果の一例を示す図である。基板の設置領域の温度とは、基板が第２の面２０ｃに載置されたときの基板の裏面又は基板が載置された第２の面２０ｃの温度である。

【0052】

図５の（１）は、第１の流路１９ｂがある場合であって、第１の流路１９ｂが細い場合を示す。第１の流路１９ｂが細い場合とは、図３に示す第２の流路１９ａの水平方向の幅ｗ１及び第１の流路１９ｂの水平方向の幅ｗ２の関係が、ｗ１＞ｗ２の条件を満たす場合である。

【0053】

図５の（２）は、第１の流路１９ｂがない場合である。図５の（３）は、基板の最外周制御用の第１の流路１９ｂがある場合であって、第１の流路１９ｂが（１）の場合よりも太い場合を示す。第１の流路１９ｂが太い場合とは、第２の流路１９ａの水平方向の幅ｗ１及び第１の流路１９ｂの水平方向の幅ｗ２の関係が、ｗ１＝ｗ２又はｗ１＜ｗ２の条件を満たす場合である。

【0054】

なお、（１）～（３）のいずれの場合も、第２の領域に第２の流路１９ａ及び第２のヒータ２０ｂがある。

【0055】

図５の横軸は、基板の直径方向の位置を示し、縦軸は、基板の設置領域の温度を示す。図５は、３００ｍｍの基板の中心から１００ｍｍをグラフの左端とし、基板端部１４８ｍｍまでの第２の領域の温度と、基板端部１４８ｍｍから基板外周の１６０ｍｍまでの第１の領域の温度を示す。

【0056】

図５の結果によれば、第１の領域において、（１）の第１の流路１９ｂが細い場合は、（２）の第１の流路１９ｂがない場合及び（３）の第１の流路１９ｂが太い場合と比べて冷媒による冷却効果が高まり、基板の最外周の温度が低下した。つまり、（１）の第１の流路１９ｂが細い場合、（２）及び（３）の場合と比べて基板の最外周の温度制御性を高めることができた。

【0057】

この結果、第１の流路１９ｂを有する（１）及び（２）の場合、第１の流路１９ｂを有しない（３）の場合と比べて基板の設置領域の温度差ΔＴが大きくなった。この結果、基板の最外周（基板端部から２～３ｍｍ程度）の温度を局所的に低下させることができた。さらに、第１の流路１９ｂが細い（１）の場合、第１の流路１９ｂが（１）の場合よりも細い（２）と比べて、基板の最外周の温度を更に低下させることができた。

【0058】

以上、本実施形態に係る載置台１４及び基板処理装置１によれば、基板の最外周の温度を制御することができる。

【0059】

なお、本実施形態では、基板の最外周の温度を制御する構成として、主に第１の流路１９ｂを熱源として挙げて説明したが、これに限られない。例えば、基板の最外周の温度を制御する構成として第１のヒータ２０ｅを用いてもよいし、第１の流路１９ｂと第１のヒータ２０ｅとを組み合わせて用いてもよい。また、熱源は、第１の流路１９ｂ、第１のヒータ２０ｅの他、発熱体、ピエゾ素子を用いてもよい。

【0060】

また、第１のヒータ２０ｅは、第１の面２０ｄと第１の流路１９ｂとの間に１つ設けられる例を挙げて説明したが、これに限られず、複数設けられてもよい。複数の第１のヒータ２０ｅが設けられる場合、複数の第１のヒータ２０ｅの少なくとも一つは、第１の面２０ｄと第１の流路１９ｂとの間に設けられることが好ましい。

【0061】

今回開示された一実施形態に係る載置台及基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

【0062】

本開示の基板処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。

【0063】

また、基板処理装置１の一例としてプラズマ処理装置を挙げて説明したが、基板処理装置は、プラズマ処理装置に限定されるものではない。例えば、基板処理装置１は、プラズマを生成せず、ヒータ等の加熱機構により基板Ｗを熱処理する熱処理装置や、熱ＡＬＤ装置、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置等であってもよい。また、基板処理装置１は、エッチング装置であってもよいし、成膜装置であってもよい。

【符号の説明】

【0064】

１ 基板処理装置
１４ 載置台
１６ 電極プレート
１８ 基台
１９ａ 第２の流路
１９ｂ 第１の流路
２０ 静電チャック
２０ａ 電極
２０ｂ 第２のヒータ
２０ｃ 第２の面
２０ｄ 第１の面
２０ｅ 第１のヒータ
２２ チラーユニット
２２ａ、２２ｂ 配管
３０ 上部電極
３２ 部材
３４ 天板
３６ 支持体
３８ ガス供給管
４０ ガスソース群
４２ バルブ群
４４ 流量制御器群
４６ シールド
４８ バッフルプレート
８０ 制御部
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】