配管系统和处理装置的制作方法

1.本公开涉及配管系统和处理装置。


背景技术：

2.在使用等离子体对半导体晶圆等被处理体进行规定的处理的处理装置中，将被处理体控制为规定的温度。由于被处理体被等离子体加热，因此，为了将使用等离子体的工艺中的被处理体的温度维持在规定温度，重要的是对被处理体进行冷却。例如，通过使比室温低温的冷却介质向载置被处理体的载置台的内部流通，从而借助载置台对被处理体进行冷却。
3.专利文献1：日本特开2016
‑
207840号公报


技术实现要素：

4.发明要解决的问题
5.本公开提供能够抑制因绝热材料彼此的接触而产生结露的技术。
6.用于解决问题的方案
7.本公开的一技术方案的配管系统具有：多个配管，其分别被绝热材料覆盖，在该配管的内部流通冷却介质；以及传热构件，其配置在互相相邻的所述配管的两个所述绝热材料之间，所述传热构件具有：接触部，其与两个所述绝热材料接触；以及受热部，其形成有与所述配管的外部空气接触的受热面，将在所述受热面自所述外部空气接收的热量传递至所述接触部。
8.发明的效果
9.根据本公开，起到能够抑制因绝热材料彼此的接触而产生结露的效果。
附图说明
10.图1是表示本公开的第1实施方式的处理装置的一例的概略剖视图。
11.图2是示意地表示在互相相邻的配管分开地配置的情况的配管附近的各位置处的温度分布的一例的图。
12.图3是示意地表示在互相相邻的配管靠近地配置的情况的配管附近的各位置处的温度分布的一例的图。
13.图4是表示第1实施方式的配管和传热构件的一例的剖视图。
14.图5是示意地表示在互相相邻的配管的两个绝热材料之间配置传热构件的情况的配管附近的各位置处的温度分布的一例的图。
15.图6是表示利用受热部局部地覆盖两个绝热材料这两者的外周的一例的图。
16.图7是表示利用受热部局部地覆盖两个绝热材料这两者的外周的一例的图。
17.图8是表示利用受热部局部地覆盖两个绝热材料中的一者的外周的一例的图。
18.图9是表示呈板状延伸的受热部的一例的图。
19.图10是表示在受热部的受热面形成有翅片的一例的图。
20.图11是表示对受热部的受热面施加了粗糙面加工或点加工的一例的图。
21.图12是表示第2实施方式的配管和传热构件的一例的剖视图。
22.图13是表示在接触部以及受热部与两个绝热材料的外周面之间夹着空气层来配置接触部和受热部的一例的图。
具体实施方式
23.以下，参照附图对本技术所公开的配管系统和处理装置的实施方式详细地进行说明。另外，在各附图中对相同或相当的部分标注相同的附图标记。此外，并不是根据本实施方式限定所公开的处理装置。
24.然而，在利用冷却介质控制载置台上的被处理体的温度的情况下，在用于控制冷却介质的温度的温度控制装置(例如，冷却器)和载置台之间使用供冷却介质流动的多个配管。而且，为了防止产生结露，利用绝热材料分别覆盖多个配管。在处理装置中，在使用分别被绝热材料覆盖的多个配管的情况下，若互相相邻的配管的绝热材料彼此接触，则在绝热材料彼此的接触部分，没有传递来自外部空气的热量，热量被冷却介质带走。作为结果，存在在绝热材料彼此的接触部分附近产生结露的情况。在处理装置中，若在绝热材料彼此的接触部分附近产生结露，则有可能由于因结露而产生的水分导致配管的周围的电子部件等发生故障。
25.因此，期待抑制因绝热材料彼此的接触而产生结露。
26.(第1实施方式)
27.[处理装置1的结构]
[0028]
图1是表示本公开的第1实施方式的处理装置1的一例的概略剖视图。在本实施方式中，处理装置1是例如包括平行平板的电极的等离子体蚀刻装置。处理装置1包括装置主体10和控制装置11。装置主体10例如由铝等材料构成，例如包括具有大致圆筒形状的形状的处理容器12。处理容器12的内壁面被施加阳极氧化处理。此外，处理容器12保安接地。
[0029]
在处理容器12的底部上设有例如由石英等绝缘材料构成的大致圆筒状的支承部14。支承部14在处理容器12内自处理容器12的底部沿铅垂方向(例如朝向上部电极30的方向)延伸。
[0030]
在处理容器12内设有载置台pd。载置台pd由支承部14支承。载置台pd在载置台pd的上表面保持作为被处理体的晶圆w。载置台pd具有静电卡盘esc和下部电极le。下部电极le例如由铝等金属材料构成，具有大致圆盘形状的形状。静电卡盘esc配置在下部电极le上。
[0031]
静电卡盘esc具有在一对绝缘层之间或一对绝缘片之间配置作为导电膜的电极el而成的构造。在电极el经由开关sw电连接有直流电源17。静电卡盘esc利用由自直流电源17供给来的直流电压产生的库仑力等静电力使晶圆w吸附于静电卡盘esc的上表面。由此，静电卡盘esc能够保持晶圆w。
[0032]
经由配管19向静电卡盘esc供给例如he气体等传热气体。经由配管19供给来的传热气体向静电卡盘esc和晶圆w之间供给。通过调整供给至静电卡盘esc和晶圆w之间的传热气体的压力，从而能够调整静电卡盘esc和晶圆w之间的导热率。
[0033]
此外，在静电卡盘esc的内部设有作为加热元件的发热器ht。在发热器ht连接有发热器电源hp。通过自发热器电源hp向发热器ht供电，从而能够借助静电卡盘esc对静电卡盘esc上的晶圆w进行加热。利用下部电极le和发热器ht来调整载置在静电卡盘esc上的晶圆w的温度。另外，也可以是，发热器ht配置在静电卡盘esc和下部电极le之间。
[0034]
在静电卡盘esc的周围以包围晶圆w的边缘和静电卡盘esc的方式配置有边缘环er。边缘环er有时也被称为聚焦环。利用边缘环er，能够提高对晶圆w的处理的面内均匀性。边缘环er例如由石英等根据蚀刻对象的膜的材料适当选择的材料构成。
[0035]
在下部电极le的内部形成有供冷却介质流动的流路15。作为冷却介质，例如使用盐水等。在流路15经由配管16a和配管16b连接有冷却器20。冷却器20经由配管16a和配管16b向下部电极le的内部的流路15循环供给控制为规定的温度的冷却介质。即，利用冷却器20进行了温度控制的冷却介质经由配管16a向下部电极le的内部的流路15供给。在流路15流动的冷却介质经由配管16b返回至冷却器20。由此，载置于下部电极le上的晶圆w的温度被控制为规定的温度。下部电极le是在冷却介质和被处理体之间进行热交换的热交换构件的一例，该冷却介质在该热交换构件的内部流通。冷却器20是供给装置的一例。
[0036]
配管16a、16b分别被绝热材料覆盖。通过配管16a、16b分别被绝热材料覆盖，从而在配管16a、16b的外部空气和绝热材料的表面之间进行热交换，使绝热材料的表面维持在比露点温度高的温度。由此，抑制在绝热材料的表面产生结露。
[0037]
在下部电极le的下表面电连接有用于向下部电极le供给高频电力的供电管69。供电管69由金属构成。此外，虽然在图1中省略了图示，但在下部电极le和处理容器12的底部之间的空间内配置有用于进行静电卡盘esc上的晶圆w的交接的升降销、其驱动机构等。
[0038]
在供电管69经由匹配器68连接有第1高频电源64。第1高频电源64是产生用于向晶圆w引入离子的高频电力即高频偏置电力的电源，例如产生400khz～40.68mhz的频率、在一例中为13.56mhz的频率的高频偏置电力。匹配器68是用于使第1高频电源64的输出阻抗和负载(下部电极le)侧的输入阻抗匹配的电路。利用第1高频电源64产生的高频偏置电力经由匹配器68和供电管69向下部电极le供给。
[0039]
在载置台pd的上方且与载置台pd相对的位置设有上部电极30。下部电极le和上部电极30配置为互相大致平行。在上部电极30和下部电极le之间的空间生成等离子体，利用生成的等离子体，对保持于静电卡盘esc的上表面的晶圆w进行蚀刻等等离子体处理。上部电极30和下部电极le之间的空间为处理空间ps。
[0040]
上部电极30借助例如由石英等构成的绝缘性遮蔽构件32支承于处理容器12的上部。上部电极30具有电极板34和电极支承体36。电极板34的下表面与处理空间ps相面对。在电极板34形成有多个气体喷出口34a。电极板34例如由包含硅的材料构成。
[0041]
电极支承体36例如由铝等导电性材料构成，自上方将电极板34支承为拆卸自如。电极支承体36可以具有未图示的水冷构造。在电极支承体36的内部形成有扩散室36a。与电极板34的气体喷出口34a连通的多个气体流通口36b自扩散室36a向下方(朝向载置台pd)延伸。在电极支承体36设有向扩散室36a引导处理气体的气体导入口36c，在气体导入口36c连接有配管38。
[0042]
在配管38经由阀组42和流量控制器组44连接有气体源组40。气体源组40具有多个气体源。在阀组42包含多个阀，在流量控制器组44包含质量流量控制器等多个流量控制器。
气体源组40分别经由阀组42中的对应的阀和流量控制器组44中的对应的流量控制器而与配管38连接。
[0043]
由此，装置主体10能够将来自在气体源组40中选择的一个或多个气体源的处理气体以独立调整后的流量向电极支承体36内的扩散室36a供给。供给至扩散室36a的处理气体在扩散室36a内扩散，分别经由气体流通口36b和气体喷出口34a呈喷淋状向处理空间ps内供给。
[0044]
在电极支承体36经由匹配器66连接有第2高频电源62。第2高频电源62是产生等离子体生成用的高频电力的电源，例如产生27mhz～100mhz的频率、在一例中为60mhz的频率的高频电力。匹配器66是用于使第2高频电源62的输出阻抗和负载(上部电极30)侧的输入阻抗匹配的电路。利用第2高频电源62产生的高频电力经由匹配器66向上部电极30供给。另外，也可以是，第2高频电源62经由匹配器66与下部电极le连接。
[0045]
在处理容器12的内壁面和支承部14的外侧面拆卸自如地设有表面被y2o3、石英等涂覆的由铝等构成的沉积物屏蔽件46。利用沉积物屏蔽件46，能够防止在处理容器12和支承部14附着蚀刻副产物(沉积物)。
[0046]
在支承部14的外侧壁和处理容器12的内侧壁之间且处理容器12的底部侧(设置有支承部14的一侧)设有表面被y2o3、石英等涂覆的由铝等构成的排气板48。在排气板48的下方设有排气口12e。在排气口12e经由排气管52连接有排气装置50。
[0047]
排气装置50具有涡轮分子泵等真空泵，能够将处理容器12内的空间减压至期望的真空度。在处理容器12的侧壁设有用于送入或送出晶圆w的开口12g，开口12g能够利用闸阀54进行开闭。
[0048]
控制装置11具有处理器、存储器以及输入输出接口。在存储器存储有由处理器执行的程序以及包含各处理的条件等的制程。处理器执行自存储器读出的程序，基于存储在存储器内的制程，经由输入输出接口控制装置主体10的各部，从而对晶圆w执行蚀刻等规定的处理。
[0049]
然而，在使用在内部流通冷却介质的多个配管的处理装置1中，存在互相相邻的配管的绝热材料接触的情况。若互相相邻的配管的绝热材料彼此接触，则在绝热材料彼此的接触部分，没有传递来自外部空气的热量，热量被冷却介质带走。作为结果，存在在绝热材料彼此的接触部分附近产生结露的情况。例如，在处理装置1中，配管16a、16b互相相邻，若配管16a、16b的绝热材料彼此接触，则存在在配管16a、16b的绝热材料彼此的接触部分附近产生结露的可能性。
[0050]
在此，参照图2和图3，对互相相邻的配管的绝热材料彼此的接触部分附近的结露产生的机理进行说明。图2是示意地表示互相相邻的配管16a、16b分开地配置的情况的配管16a、16b附近的在各位置处的温度分布的一例的图。在图2中分别示出互相相邻的配管16a、16b的截面。如图2所示，配管16a被绝热材料161覆盖，配管16b被绝热材料162覆盖。在配管16a的内部流通有自冷却器20向下部电极le的内部的流路15供给的冷却介质，在配管16b的内部流通有自下部电极le的内部的流路15向冷却器20返回的冷却介质。在配管16a、16b互相分开的状态下，配管16a、16b的绝热材料161、162的整周与配管16a、16b的外部空气接触。因此，配管16a、16b的绝热材料161、162的整周接收来自外部空气的热量而维持在外部空气的温度tair附近的温度。由此，配管16a、16b的绝热材料161、162的表面的温度比露点温度
高，配管16a、16b的绝热材料161、162的表面不结露。
[0051]
与此相对，对互相相邻的配管16a、16b靠近地配置的情况进行说明。图3是示意地表示互相相邻的配管16a、16b靠近地配置的情况的配管16a、16b附近的在各位置处的温度分布的一例的图。在处理装置1中，若配管16a、16b互相靠近，则存在覆盖配管16a的绝热材料161和覆盖配管16b的绝热材料162接触的情况。在图3中，将绝热材料161、162彼此的接触部分示为接触部分a。在接触部分a，没有传递来自外部空气的热量，热量被冷却介质带走，因此，接触部分a附近的温度降低。而且，在处理装置1中，若接触部分a附近的温度降低至露点温度以下，则接触部分a结露。
[0052]
因此，在处理装置1中，在互相相邻的配管16a、16b的两个绝热材料161、162之间配置传热构件。
[0053]
图4是表示第1实施方式的配管16a、16b和传热构件170的一例的剖视图。对于处理装置1，在覆盖配管16a的绝热材料161和覆盖配管16b的绝热材料162之间配置有传热构件170。传热构件170由导热率比绝热材料161、162的导热率高的材料形成，具有接触部171和受热部172。作为导热率比绝热材料161、162的导热率高的材料，例如，例举出铝(al)等金属。虽然接触部171和受热部172一体地形成，但在图4中，为了便于说明，以虚线示出接触部171和受热部172的分界线。
[0054]
接触部171与两个绝热材料161、162接触。即，接触部171以被两个绝热材料161、162夹入的状态与两个绝热材料161、162接触。
[0055]
受热部172是形成有与配管16a、16b的外部空气接触的受热面172a的部分。受热部172将在受热面172a自外部空气接收的热量传递至接触部171。
[0056]
在此，使用图5，说明由于在互相相邻的配管16a、16b的两个绝热材料161、162之间配置有传热构件170而产生的、配管16a、16b附近的在各位置处的温度分布的变化。图5是示意地表示在互相相邻的配管16a、16b的两个绝热材料161、162之间配置有传热构件170的情况的配管16a、16b附近的在各位置处的温度分布的一例的图。在图5中分别示出互相相邻的配管16a、16b的截面。如图5所示，配管16a被绝热材料161覆盖，配管16b被绝热材料162覆盖。在配管16a的内部流通有自冷却器20向下部电极le的内部的流路15供给的冷却介质，在配管16b的内部流通有自下部电极le的内部的流路15向冷却器20返回的冷却介质。在两个绝热材料161、162之间配置有传热构件170。传热构件170具有接触部171和受热部172。如图5所示，形成于受热部172的受热面172a与配管16a、16b的外部空气接触，接收来自外部空气的热量。在受热面172a接收到的热量传递至接触部171。在图5中以虚线的箭头示出了自配管16a、16b的外部空气传递至接触部171的热量的路径。若在受热面172a接收到的热量传递至接触部171，则接触部171的温度维持在外部空气的温度tair附近的温度。由此，能够将接触部171和两个绝热材料161、162之间的接触部分的温度维持在比露点温度高的温度。即，接触部171和受热部172(也就是传热构件170)能够抑制接触部171和两个绝热材料161、162之间的接触部分的温度降低。作为结果，能够抑制因绝热材料161、162彼此的接触而产生结露。
[0057]
返回图4的说明。受热部172配置为局部地覆盖两个绝热材料161、162这两者的外周。例如，在两个绝热材料161、162各自的截面形状为圆筒形状的情况下，受热部172配置为，覆盖两个绝热材料161、162这两者的外周中的、自接触部171的两端部侧起的与圆周的
大致一半对应的范围。
[0058]
另外，受热部172只要是局部地覆盖两个绝热材料161、162这两者的外周的配置形态，也可以是以如图6和图7那样的配置形态进行配置。例如，也可以是，如图6所示，受热部172配置为，将被两个绝热材料161、162这两者的外周夹着的空间全部填充。此外，也可以是，如图7所示，受热部172配置为，覆盖两个绝热材料161、162这两者的外周中的、自接触部171的一端部侧起的与圆周的大致1/4对应的范围。图6和图7是表示利用受热部172局部地覆盖两个绝热材料161、162这两者的外周的一例的图。
[0059]
此外，也可以是，受热部172配置为局部地覆盖两个绝热材料161、162中的一者的外周。图8是表示利用受热部172局部地覆盖两个绝热材料161、162中的一者的外周的一例的图。图8所示的受热部172配置为覆盖绝热材料162的外周中的、自接触部171的两端部侧起的与圆周的大致一半对应的范围。
[0060]
此外，也可以是，受热部172构成为不与两个绝热材料161、162这两者的外周接触。即，也可以是，如图9所示，受热部172配置为自接触部171的端部朝向配管16a、16b的外部空气呈板状延伸。图9是表示呈板状延伸的受热部172的一例的图。
[0061]
此外，也可以是，为了促进相对于配管16a、16b的外部空气的受热，受热部172构成为包含用于使受热面172a增加表面积的部分。即，也可以是，如图10所示，受热部172在受热面172a形成有翅片172b。图10是表示在受热部172的受热面172a形成有翅片172b的一例的图。此外，也可以是，如图11所示，对受热部172的受热面172a施加粗糙面加工或点加工。在图11中，示出了对上侧的受热部172的受热面172a施加粗糙面加工并对下侧的受热部172的受热面172a施加点加工的状态。图11是表示对受热部172的受热面172a施加粗糙面加工或点加工的一例的图。
[0062]
如以上所述，第1实施方式的处理装置1具有在互相相邻的配管16a、16b的两个绝热材料161、162之间配置的传热构件170。传热构件170具有：接触部171，其与两个绝热材料161、162接触，以及受热部172，其形成有与配管16a、16b的外部空气接触的受热面172a，将在受热面172a接收的热量传递至接触部171。由此，处理装置1能够抑制因绝热材料161、162彼此的接触而产生结露。
[0063]
(第2实施方式)
[0064]
接着，对第2实施方式进行说明。第2实施方式涉及第1实施方式的受热部172的配置形态的变形。
[0065]
图12是表示第2实施方式的配管16a、16b和传热构件170的一例的剖视图。对于处理装置1，在覆盖配管16a的绝热材料161和覆盖配管16b的绝热材料162之间配置有传热构件170。传热构件170配置在包围两个绝热材料161、162这两者的整周的范围。
[0066]
传热构件170具有一体地形成的接触部171和受热部172。接触部171与两个绝热材料161、162接触。受热部172配置为与接触部171一起呈环状覆盖两个绝热材料161、162这两者的整周。而且，接触部171的与两个绝热材料161、162中的一者接触的部分和与两个绝热材料161、162中的另一者接触的部分分离地形成。即，接触部171和受热部172形成分别覆盖两个绝热材料161、162这两者的整周的两个罩。
[0067]
与第1实施方式的传热构件170同样地，接触部171和受热部172(也就是传热构件170)能够抑制接触部171和两个绝热材料161、162之间的接触部分的温度降低。而且，通过
接触部171和受热部172形成分别覆盖两个绝热材料161、162这两者的整周的两个罩，从而即使在绝热材料161、162沿周向扭曲的情况下，也利用各罩避免两个绝热材料161、162彼此的接触。
[0068]
另外，也可以是，接触部171和受热部172配置为与两个绝热材料161、162的外周面之间空开间隙。即，也可以是，接触部171和受热部172配置为与两个绝热材料161、162的外周面之间夹着由间隙形成的空气层。图13是表示以在接触部171以及受热部172与两个绝热材料161、162的外周面之间夹着空气层的方式配置有接触部171和受热部172的一例的图。图13所示的接触部171和受热部172配置为与两个绝热材料161、162的外周面之间夹着由间隙形成的空气层180。通过以在接触部171以及受热部172与两个绝热材料161、162的外周面之间夹着空气层180的方式配置，从而能够提高配管16a、16b的绝热性能。
[0069]
如以上所述，在第2实施方式的处理装置1中，受热部172配置为与接触部171一起呈环状覆盖两个绝热材料161、162这两者的整周。由此，即使在两个绝热材料161、162产生扭曲的情况下，处理装置1也能够抑制因绝热材料161、162彼此的接触而产生结露。
[0070]
此外，在第2实施方式的处理装置1，也可以是，受热部172配置为与接触部171一起沿着配管16a、16b的长度方向呈筒状覆盖两个绝热材料161、162这两者的整周。由此，即使两个绝热材料161、162在沿着配管16a、16b的长度方向的任意的位置产生扭曲的情况下，处理装置1也能够抑制因绝热材料161、162彼此的接触而产生结露。
[0071]
另外，应该认为此次所公开的实施方式在全部的点均是例示，并非限制性的。上述的实施方式也可以在不脱离所附的权利要求书及其主旨的情况下以各种形态省略、置换、变更。
[0072]
例如，在上述的第2实施方式中，以受热部172与接触部171一起以呈环状覆盖两个绝热材料161、162这两者的整周的方式配置受热部172的情况为例进行说明，但公开的技术不限于此。例如，也可以是，受热部172与接触部171一起以呈环状覆盖两个绝热材料161、162中的一者的整周的方式配置。在该情况下，由于接触部171与两个绝热材料161、162中的一者接触，因此不会分开。
[0073]
此外，在上述的各实施方式中，以两个绝热材料161、162各自的截面形状为圆筒形状的情况为例进行了说明，但公开的技术不限于此。例如，也可以是，两个绝热材料161、162各自的截面形状为除了圆筒以外的筒形状。作为除了圆筒以外的筒形状，例如，可以列举出四方筒形状、三角筒形状。在两个绝热材料161、162各自的截面形状为除了圆筒以外的筒形状的情况下，也可以是，受热部172配置为适当地覆盖与两个绝热材料161、162各自的截面形状对应的范围。
[0074]
此外，在上述的各实施方式中，作为等离子体源的一例使用了电容耦合型等离子体(ccp)，但公开的技术不限于此。作为等离子体源，例如，也可以使用电感耦合等离子体(icp)、微波激发表面波等离子体(swp)、电子回旋共振等离子体(ecp)或螺旋波激发等离子体(hwp)等。
[0075]
此外，在上述的各实施方式中，作为处理装置1，以等离子体蚀刻装置为例进行了说明，但公开的技术不限于此。只要是使用分别被绝热材料覆盖且在内部流通冷却介质的多个配管的处理装置，除了蚀刻装置以外，对于成膜装置、改性装置或清洗装置等，也能够应用公开的技术。