(57)【要約】【課題】処理装置の部材の結露を防止すると共に、低露点気体の消費量を抑制する。【解決手段】処理装置は、第１の温度測定部と、供給管と、制御部とを備える。第１の温度測定部は、処理装置の第１の閉空間内に露出された第１の部材の表面温度を測定する。供給管は、第１の閉空間内に低露点気体を供給する。制御部は、低露点気体の流量を制御する。また、制御部は、第１の工程と、第２の工程と、第３の工程とを実行する。第１の工程では、低露点気体の流量毎に、第１の部材の表面の位置における第１の閉空間内の気体の水蒸気密度が特定される。第２の工程では、第１の温度測定部によって測定された第１の部材の表面温度における飽和水蒸気密度が特定される。第３の工程では、第１の部材の表面の位置における第１の閉空間内の気体の水蒸気密度と、第１の部材の表面温度における飽和水蒸気密度とに基づいて、低露点気体の流量が制御される。【選択図】図９
2019186361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を処理する処理装置における結露防止方法であって、
前記処理装置は、
前記処理装置に設けられた第１の閉空間内に露出された第１の部材の表面温度を測定する第１の温度測定部と、
前記第１の閉空間内に前記処理装置の外部の空気よりも露点温度が低い気体である低露点気体を供給する供給管と、
前記第１の閉空間内に供給される前記低露点気体の流量を制御する制御部と
を備え、
前記制御部が、
前記低露点気体の流量毎に、前記第１の部材の表面の位置における前記第１の閉空間内の気体の水蒸気密度を特定する第１の工程と、
前記第１の温度測定部によって測定された前記第１の部材の表面温度における飽和水蒸気密度を特定する第２の工程と、
前記第１の部材の表面の位置における前記第１の閉空間内の気体の水蒸気密度と、前記第１の部材の表面温度における飽和水蒸気密度とに基づいて、前記低露点気体の流量を制御する第３の工程と
を実行することを特徴とする結露防止方法。
【請求項２】
前記第３の工程では、
前記第１の部材の表面の位置における前記第１の閉空間内の気体の水蒸気密度が、前記第１の部材の表面温度における飽和水蒸気密度と等しくなる第１の流量より多く、かつ、前記第１の流量との差が所定値以下となるように、前記低露点気体の流量が制御されることを特徴とする請求項１に記載の結露防止方法。
【請求項３】
前記第１の部材は、
前記第１の閉空間内に露出された部材の中で、最も温度が低くなる部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の結露防止方法。
【請求項４】
前記処理装置は、前記処理装置に設けられた第２の閉空間内に露出された第２の部材の表面温度を測定する第２の温度測定部をさらに備え、
前記第１の閉空間と前記第２の閉空間とは連通しており、
前記供給管から前記第１の閉空間内に供給された前記低露点気体は、前記第２の閉空間を介して排出され、
前記制御部が、
前記低露点気体の流量毎に、前記第２の部材の表面の位置における前記第２の閉空間内の気体の水蒸気密度を特定する第４の工程と、
前記第２の温度測定部によって測定された前記第２の部材の表面温度における飽和水蒸気密度を特定する第５の工程と
をさらに実行し、
前記第３の工程では、
前記第１の部材の表面の位置における前記第１の閉空間内の気体の水蒸気密度と、前記第１の部材の表面温度における飽和水蒸気密度と、前記第２の部材の表面の位置における前記第２の閉空間内の気体の水蒸気密度と、前記第２の部材の表面温度における飽和水蒸気密度とに基づいて、前記低露点気体の流量が制御されることを特徴とする請求項１に記載の結露防止方法。
【請求項５】
前記第３の工程では、
前記第１の部材の表面の位置における前記第１の閉空間内の気体の水蒸気密度が、前記第１の部材の表面温度における飽和水蒸気密度と等しくなる第１の流量、および、前記第２の部材の表面の位置における前記第２の閉空間内の気体の水蒸気密度が、前記第２の部材の表面温度における飽和水蒸気密度と等しくなる第２の流量のうち、いずれか多い方の流量よりも多く、かつ、前記多い方の流量との差が所定値以下となるように、前記低露点気体の流量が制御されることを特徴とする請求項４に記載の結露防止方法。
【請求項６】
前記第２の部材は、
前記第２の閉空間内に露出された部材の中で、最も温度が低くなる部材であることを特徴とする請求項４または５に記載の結露防止方法。
【請求項７】
被処理体を処理する処理装置であって、
前記処理装置に設けられた第１の閉空間内に露出された第１の部材の表面温度を測定する第１の温度測定部と、
前記第１の閉空間内に前記処理装置の外部の空気よりも露点温度が低い気体である低露点気体を供給する供給管と、
前記第１の閉空間内に供給される前記低露点気体の流量を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記低露点気体の流量毎に、前記第１の部材の表面の位置における前記第１の閉空間内の気体の水蒸気密度を特定する工程と、
前記第１の温度測定部によって測定された前記第１の部材の表面温度における飽和水蒸気密度を特定する工程と、
前記第１の部材の表面の位置における前記第１の閉空間内の気体の水蒸気密度と、前記第１の部材の表面温度における飽和水蒸気密度とに基づいて、前記低露点気体の流量を制御する工程と
を実行することを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の種々の側面および実施形態は、結露防止方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを用いて半導体ウエハに所定の処理を行う処理装置では、半導体ウエハが所定の温度に制御される。半導体ウエハは、プラズマによって加熱されるため、プラズマを用いたプロセス中の半導体ウエハの温度を所定温度に維持するためには、半導体ウエハを冷却する必要がある。例えば、半導体ウエハが載置される載置台の内部に、室温よりも低温の冷媒を流通させることにより、載置台を介して半導体ウエハが冷却される。
【０００３】
ところで、載置台は、内部を流通する冷媒によって室温よりも低温となるため、外気に接触する部分に結露が発生する場合がある。また、載置台に接触する他の部品においても、載置台によって熱が奪われ、室温よりも低温となる場合があり、そのような部品においても、外気に接触する部分に結露が発生する場合がある。処理システムの部品に結露が発生すると、結露により発生した水分により、電気部品が故障する場合がある。
【０００４】
これを回避するため、結露が生じる恐れがある部品の表面を断熱材で保護したり、ヒータ等の加熱装置で加熱することにより、結露の発生を防止する技術が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１６９７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、室温よりも低温となった部品を加熱すると、その熱が部品を介して冷媒に伝達され、冷媒による冷却性能が低下する場合がある。また、断熱材や加熱装置によって結露を防止する場合、断熱材や加熱装置を配置するスペースが必要になる。そのため、処理装置の小型化が難しくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面は、被処理体を処理する処理装置における結露防止方法である。処理装置は、第１の温度測定部と、供給管と、制御部とを備える。第１の温度測定部は、処理装置に設けられた第１の閉空間内に露出された第１の部材の表面温度を測定する。供給管は、第１の閉空間内に処理装置の外部の空気よりも露点温度が低い気体である低露点気体を供給する。制御部は、第１の閉空間内に供給される低露点気体の流量を制御する。また、制御部は、第１の工程と、第２の工程と、第３の工程とを実行する。第１の工程では、低露点気体の流量毎に、第１の部材の表面の位置における第１の閉空間内の気体の水蒸気密度が特定される。第２の工程では、第１の温度測定部によって測定された第１の部材の表面温度における飽和水蒸気密度が特定される。第３の工程では、第１の部材の表面の位置における第１の閉空間内の気体の水蒸気密度と、第１の部材の表面温度における飽和水蒸気密度とに基づいて、低露点気体の流量が制御される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の種々の側面および実施形態によれば、処理装置の部材の結露を防止することができると共に、低露点気体の消費量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の一実施形態における処理装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、チャンバと載置台の位置関係の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示したチャンバのＡ−Ａ断面の一例を示す断面図である。
【図４】図４は、図２に示したチャンバのＢ−Ｂ断面の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、水蒸気密度の分布を計算する際に使用されるモデルの一例を説明するための図である。
【図６】図６は、水蒸気密度の計算結果の一例を示す図である。
【図７】図７は、水蒸気密度の計算結果の一例を示す図である。
【図８】図８は、ドライエアの流量に対する水蒸気密度の変化の一例を示す図である。
【図９】図９は、ドライエアの流量制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、開示される結露防止方法および処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される結露防止方法および処理装置が限定されるものではない。
【００１１】
［処理装置１０の構成］
図１は、処理装置１０の一例を示す概略断面図である。本実施形態における処理装置１０は、例えば容量結合型平行平板プラズマエッチング装置である。処理装置１０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムによって形成され、内部に略円筒形状の空間が形成されたチャンバ１を有する。チャンバ１は保安接地されている。チャンバ１の内側壁によって形成された略円筒形状の空間の中心軸を、Ｚ軸と定義する。
【００１２】
チャンバ１の底部には、略円筒形状の排気口８３が形成されている。排気口８３の上方には、載置台２を下方から支持する台座１００が設けられている。台座１００は、チャンバ１の内側壁からＺ軸に近づく方向に延伸する複数の支持梁１０１によって支持されている。本実施形態において、それぞれの支持梁１０１は、チャンバ１の内側壁から、Ｚ軸へ向かってＺ軸と直交する方向に延伸している。また、台座１００およびそれぞれの支持梁１０１は、チャンバ１と同一の材料により構成されている。
【００１３】
図２は、チャンバ１と載置台２の位置関係の一例を模式的に示す図である。図３は、図２に示したチャンバ１のＡ−Ａ断面の一例を示す断面図である。図４は、図２に示したチャンバ１のＢ−Ｂ断面の一例を示す断面図である。図３および図４に示したチャンバ１のＣ−Ｃ断面が図２に示された断面図に対応している。
【００１４】
例えば図２に示すように、本実施形態の処理装置１０では、載置台２に載置された半導体ウエハＷの中心軸と、チャンバ１の内側壁の中心軸と、載置台２の外側壁の中心軸と、排気口８３の中心軸とは略一致している。載置台２は、台座１００によって下方から支持されており、台座１００は、例えば図３および図４に示すように、チャンバ１の内側壁からＺ軸に近づく方向に延伸する複数の支持梁１０１によって支持されている。本実施形態において、複数の支持梁１０１は、チャンバ１の内側壁から、Ｚ軸に直交する方向に延伸している。複数の支持梁１０１は、例えば図３および図４に示すように、Ｚ軸に対して軸対称に配置されている。即ち、複数の支持梁１０１の配置の中心を通る線は、Ｚ軸と一致している。また、本実施形態において、台座１００は、例えば図３および図４に示すように、３つの支持梁１０１によって支持されている。３つの支持梁１０１は、Ｚ軸に対して軸対称に配置されているため、Ｚ軸に沿う方向から見た場合、隣り合う２つの支持梁１０１は、Ｚ軸を中心として１２０度の角度をなしている。
【００１５】
載置台２の周辺に形成された排気路８６は、隣り合う２つの支持梁１０１の間の空間を介して台座１００の下方の排気空間８５に連通している。複数の支持梁１０１は、Ｚ軸に対して軸対称に配置されているため、隣り合う２つの支持梁１０１の間の空間も、例えば図３および図４に示すように、Ｚ軸に対して軸対称に形成されている。
【００１６】
本実施形態において、載置台２は、略円筒形状を有しており、載置台２の外側壁の中心軸がＺ軸に一致するようにチャンバ１内に配置されている。載置台２は、下部電極２ａ、フォーカスリング（ＦＲ）５、および静電チャック（ＥＳＣ）６を有する。下部電極２ａは、例えばアルミニウム等により略円筒状に形成されている。
【００１７】
下部電極２ａの上面には、被処理体の一例である半導体ウエハＷを静電気力で吸着保持するＥＳＣ６が設けられている。ＥＳＣ６は、導電膜で形成された電極６ａが一対の絶縁層または絶縁シートで挟まれた構造を有する。電極６ａには電源回路１１が電気的に接続されている。半導体ウエハＷは、略円形の板状の形状を有し、中心軸がＺ軸に一致するようにＥＳＣ６の上面６ｂに載置される。そして、半導体ウエハＷは、電源回路１１から供給された直流電圧によって生じた静電気力によりＥＳＣ６の上面６ｂに吸着保持される。
【００１８】
ＥＳＣ６の周囲であって、下部電極２ａの上面には、ＥＳＣ６上の半導体ウエハＷを囲むように、例えば単結晶シリコン等で形成された導電性のＦＲ５が設けられる。ＦＲ５により、半導体ウエハＷの表面において、エッチング等のプラズマ処理の均一性が向上する。下部電極２ａおよびＦＲ５は、例えば石英等で構成された略円筒形状の内壁部材３ａによって支持されている。また、下部電極２ａの外側壁は、内壁部材３ａによって覆われている。
【００１９】
下部電極２ａの内部には、例えば環状の流路２ｂが形成されている。流路２ｂには、外部に設けられた図示しないチラーユニットから、配管２ｃおよび２ｄを介して、室温よりも低温の冷媒が循環供給される。流路２ｂ内を循環する冷媒によって、下部電極２ａ、ＦＲ５、およびＥＳＣ６の温度が制御され、ＥＳＣ６上の半導体ウエハＷが所定温度に制御される。チラーユニットから供給される冷媒の温度は、例えば０℃以下である。チラーユニットから供給される冷媒の温度は、例えば−７０℃であってもよい。また、制御される半導体ウエハＷの温度は、処理条件によって選択され、処理中のステップ毎に異なる温度が選択される場合がある。すなわち、チラーユニットから供給される冷媒の温度は、ステップ毎、あるいは、ステップ中に変更されてもよい。
【００２０】
ＥＳＣ６の上面６ｂと半導体ウエハＷの下面との間には、図示しないガス供給機構から、例えばＨｅガス等の伝熱ガスが、配管１７を介して供給される。
【００２１】
電源回路１１は、直流電源、第１の高周波電源、第１の整合器、第２の高周波電源、および第２の整合器を有する。直流電源から供給された直流電圧は、ＥＳＣ６の電極６ａに印加される。第１の高周波電源は、プラズマの発生に用いられる所定の周波数（例えば１００ＭＨｚ）の高周波電力を発生させる。また、第２の高周波電源は、イオンの引き込み（バイアス）に用いられる所定の周波数の高周波電力であって、第１の高周波電源が発生させる高周波電力の周波数よりも低い周波数（例えば１３ＭＨｚ）の高周波電力を発生させる。第１の高周波電源が発生させた高周波電力は、第１の整合器を介して下部電極２ａに印加され、第２の高周波電源が発生させた高周波電力は、第２の整合器を介して下部電極２ａに印加される。
【００２２】
載置台２の周囲には、載置台２を囲むように排気路８６が設けられている。排気路８６内には、複数の貫通孔を有するバッフル板７２が、載置台２を囲むように載置台２の周囲に設けられている。バッフル板７２は、排気路８６において、ＥＳＣ６より下方であって、支持梁１０１より上方の位置に配置されている。排気路８６は、隣り合う支持梁１０１の間の空間において、台座１００の下方に形成された排気空間８５に連通している。
【００２３】
排気口８３は、チャンバ１の底面に略円形状に形成され、排気口８３の中心軸はＺ軸と一致している。排気口８３には、排気装置８４が接続されている。排気装置８４は、例えばターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有しており、チャンバ１内を所望の真空度まで減圧することができる。また、排気口８３には、ＡＰＣ（Automatic  Pressure  Control）８０が設けられている。ＡＰＣ８０は、蓋体８１および支持棒８２を有する。蓋体８１は、略円形の板状体であり、蓋体８１の中心軸がＺ軸と一致するように排気口８３の上方に配置されている。また、蓋体８１は、排気口８３の開口面と略平行となるように配置されている。蓋体８１の直径は、排気口８３の開口の直径よりも長い。
【００２４】
支持棒８２は、蓋体８１の高さを制御することにより、蓋体８１と排気口８３の周囲のチャンバ１の面との間に形成される隙間の排気コンダクタンスを制御することができる。図１には、支持棒８２が２つ示されているが、支持棒８２は、排気口８３を囲むように排気口８３の周囲に３つ以上設けられていてもよい。支持棒８２によって蓋体８１の高さを制御することにより、ＡＰＣ８０は、チャンバ１内の圧力を所定範囲の圧力に制御することができる。
【００２５】
下部電極２ａの下方には、内壁部材３ａ、および台座１００で囲まれた第１の閉空間４ａが形成されている。第１の閉空間４ａには、配管２ｃ、配管２ｄ、配管１７、電源回路１１と下部電極２ａおよびＥＳＣ６とを接続する配線等が配置される。また、第１の閉空間４ａ内には、これ以外にも、電源回路１１から下部電極２ａおよびＥＳＣ６へ供給される電力において不要な周波数の成分を除去するためのフィルタ等が配置される。また、第１の閉空間４ａは、半導体ウエハＷの搬出および搬入に用いられるプッシャーピンの退避空間としても使用される。
【００２６】
また、第１の閉空間４ａ内には、温度センサ２４ａが設けられている。温度センサ２４ａは、第１の温度測定部の一例である。温度センサ２４ａは、第１の閉空間４ａに露出している部材の中で最も温度が低くなる部材の表面温度を測定する。本実施形態において、温度センサ２４ａは、下部電極２ａに冷媒を供給する配管２ｃの表面温度を測定する。第１の閉空間４ａ内には、様々な部材が配置されるため、室温よりも低温の冷媒が流れる配管２ｃおよび２ｄに断熱材を巻くための空間の確保が難しい場合がある。
【００２７】
また、配管２ｃおよび２ｄを真空二重配管とすることも考えられるが、真空二重配管は通常の配管よりも太くなるため、配管２ｃおよび２ｄを配置するスペースが限られた第１の閉空間４ａ内では、配管２ｃおよび２ｄを真空二重配管とすることも難しい。そのため、配管２ｃおよび２ｄは通常の金属配管等で構成される。そのため、冷媒の温度に応じて、配管２ｃおよび２ｄの表面は室温よりも低温となる。
【００２８】
また、配管２ｄ内には、下部電極２ａとの熱交換により、配管２ｃ内を流れる冷媒よりも多少温度が上昇した冷媒が流れる。そのため、配管２ｄの表面温度は、配管２ｃの表面温度よりも多少高い。そのため、本実施形態における温度センサ２４ａは、第１の閉空間４ａに露出している部材の中で最も温度が低くなる部材の表面温度として、下部電極２ａに冷媒を供給する配管２ｃの表面温度を測定する。配管２ｃは、第１の部材の一例である。
【００２９】
また、第１の閉空間４ａ内には、供給管２０を介してドライエアが供給される。ドライエアは、処理装置１０の外部の空気よりも露点温度が低い低露点気体の一例である。供給管２０を介して第１の閉空間４ａ内に供給されるドライエアは、ドライヤ２２によって生成される。ドライヤ２２は、例えば中空糸膜等を用いて、処理装置１０が設置された部屋（例えばクリーンルーム）内に供給された空気から水分を除去することにより、ドライエアを生成する。センサ２３は、ドライヤ２２によって生成されたドライエアの温度および湿度を測定する。ドライヤ２２によって生成され供給管２０を介して第１の閉空間４ａ内に供給されるドライエアの流量Ｑは、流量制御器２１によって制御される。流量制御器２１は、後述する制御部６０によって制御される。なお、ドライヤ２２を介さずに、工場の設備やボンベから既に水分が除去された後の空気がドライエアとして供給されもよい。ドライエアが工場設備から供給される場合、ドライエアの温度および湿度は、センサ２３を用いずに、工場設備から提供されるドライエアの温度および湿度に関する情報を用いてもよい。また、結露防止が目的である場合、水分と気体との混合比が低ければ、気体は空気に限定されるものではなく、酸素や窒素、希ガスなどの不活性ガスであってもよい。ただし、人体への影響の観点から、ドライエア、もしくは、処理装置１０が設置された部屋（例えばクリーンルーム）内に供給された空気に含まれる成分のうち水分を除いた気体の成分の比率がほぼ同じになる混合比の気体（例えば窒素：約８０％、酸素：約２０％）であることが望ましい。
【００３０】
台座１００および支持梁１０１には、内部に第２の閉空間４ｂが形成されている。第２の閉空間４ｂは、チャンバ１の側壁に形成された開口に連通している。また、第２の閉空間４ｂは、台座１００の上部に形成された開口部２５を介して、第１の閉空間４ａと連通している。そのため、供給管２０を介して第１の閉空間４ａに供給されたドライエアは、開口部２５を介して第２の閉空間４ｂ内に流れ、チャンバ１の側壁に形成された開口から処理装置１０の外部に排出される。
【００３１】
配管２ｃおよび２ｄの一部は、第２の閉空間４ｂ内に配置されている。配管２ｃおよび２ｄの一端は、処理装置１０の外部のチラーユニットに接続され、配管２ｃおよび２ｄの他端は、接続部２６を介して台座１００の上部に接続されている。接続部２６は、例えば配管のフランジである。配管１７の一部も、第２の閉空間４ｂ内に配置されている。配管１７の一端は、処理装置１０の外部のガス供給源に接続され、配管１７の他端は、接続部２６を介して台座１００の上部に接続されている。図１の例では、配管２ｃ、配管２ｄ、および配管１７は、３つの支持梁１０１の中の１つの支持梁１０１を介してチャンバ１の外部の装置に接続されているが、それぞれがいずれかの支持梁１０１を介してチャンバ１の外部の装置に接続されてもよい。
【００３２】
また、第２の閉空間４ｂ内には、電源回路１１が配置される。第２の閉空間４ｂ内には、電源回路１１以外にも、プッシャーピンの駆動機構、電源回路１１から下部電極２ａおよびＥＳＣ６へ供給される電力において不要な周波数の成分を除去するためのフィルタ等が配置される。また、第２の閉空間４ｂ内には、温度センサ２４ｂが設けられている。温度センサ２４ｂは、第２の温度測定部の一例である。温度センサ２４ｂは、第２の閉空間４ｂに露出している部材の中で最も温度が低くなる部材の表面温度を測定する。本実施形態において、温度センサ２４ｂは、配管２ｃの接続部２６の表面温度を測定する。
【００３３】
ここで、第２の閉空間４ｂは、第１の閉空間４ａよりも広いため、配管２ｃおよび２ｄとして真空二重配管を用いることができる。しかし、配管２ｃおよび２ｄにおいて、台座１００の上部に接続される接続部２６においては、断熱効果が低くなる。そのため、配管２ｃおよび２ｄにおいて、接続部２６の表面は、冷媒の温度に応じて室温よりも低温となる。そのため、本実施形態における温度センサ２４ｂは、第２の閉空間４ｂに露出している部材の中で最も温度が低くなる部材の表面温度として、配管２ｃの接続部２６の表面温度を測定する。配管２ｃの接続部２６は、第２の部材の一例である。
【００３４】
ＥＳＣ６より上方のチャンバ１の側壁には、開口７４が形成されており、開口７４は、ゲートバルブＧによって開閉される。また、チャンバ１の内側壁および載置台２の外側壁には、デポシールド７６および７７が着脱自在に設けられている。デポシールド７６および７７は、チャンバ１の内側壁にデポが付着することを防止する。ＥＳＣ６上に吸着保持された半導体ウエハＷと略同じ高さのデポシールド７６の位置には、直流的にグランドに接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）７９が設けられている。ＧＮＤブロック７９により、チャンバ１内の異常放電が抑制される。
【００３５】
下部電極２ａの上方には、載置台２と対向するように上部電極１６が設けられている。下部電極２ａと上部電極１６とは、互いに略平行となるようにチャンバ１内に設けられている。以下では、ＥＳＣ６上に載置された半導体ウエハＷと、上部電極１６の下面との間の空間を処理空間Ｓと呼ぶ。
【００３６】
上部電極１６は、絶縁性部材４５を介して、チャンバ１の上部に支持されている。上部電極１６は、天板支持部１６ａおよび上部天板１６ｂを有する。天板支持部１６ａは、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等により形成され、その下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持する。上部天板１６ｂは、例えば石英等のシリコン含有物質で形成される。
【００３７】
天板支持部１６ａの内部には、ガス拡散室１６ｃが設けられている。なお、ガス拡散室１６ｃは略円筒形状であり、その中心軸はＺ軸に一致していることが好ましい。天板支持部１６ａの底部には、ガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、複数のガス流通口１６ｅが形成されている。複数のガス流通口１６ｅは、Ｚ軸を中心として同心円状に略均等な間隔でガス拡散室１６ｃの下部に形成されている。
【００３８】
上部天板１６ｂには、上部天板１６ｂを厚さ方向に貫通するように複数のガス流通口１６ｆが設けられている。複数のガス流通口１６ｆは、Ｚ軸を中心として同心円状に略均等な間隔で上部天板１６ｂに形成されている。１つのガス流通口１６ｆは、上記したガス流通口１６ｅの中の１つに連通している。ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、複数のガス流通口１６ｅおよび１６ｆを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。また、複数のガス流通口１６ｅおよび１６ｆは、Ｚ軸を中心として同心円状に略均等な間隔で配置されている。そのため、複数のガス流通口１６ｅおよび１６ｆを介してチャンバ１内に供給される処理ガスは、Ｚ軸を中心として周方向に略均一な流量で処理空間Ｓ内に供給される。
【００３９】
なお、天板支持部１６ａ等には、図示しないヒータや、冷媒を循環させるための図示しない配管等の温度調整機構が設けられており、半導体ウエハＷの処理中に上部電極１６を所望の範囲内の温度に制御できるようになっている。
【００４０】
上部電極１６の天板支持部１６ａには、ガス拡散室１６ｃに処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが設けられている。なお、ガス導入口１６ｇは、Ｚ軸がガス導入口１６ｇの中心軸を通るように配置されることが好ましい。ガス導入口１６ｇには、配管１５ｂの一端が接続されている。配管１５ｂの他端は、バルブＶおよびマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ａを介して、半導体ウエハＷの処理に用いられる処理ガスを供給するガス供給源１５に接続されている。ガス供給源１５から供給された処理ガスは、配管１５ｂを介してガス拡散室１６ｃに供給され、ガス流通口１６ｅおよび１６ｆを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。
【００４１】
本実施形態において、処理ガスは、載置台２上に載置された半導体ウエハＷの中心を通るＺ軸を中心として同心円状に略均等な間隔で上部電極１６に形成された複数のガス流通口１６ｅおよび１６ｆを介してチャンバ１内に供給される。また、チャンバ１の内側壁によって形成された略円筒形状の空間の中心軸と、載置台２の中心軸と、排気口８３の中心軸と、複数の支持梁１０１の配置の中心を通る線とは、Ｚ軸に略一致している。また、載置台２の周辺に形成された排気路８６は、隣り合う２つの支持梁１０１の間にＺ軸に対して軸対称に形成された空間を介して排気空間８５に連通している。そのため、上部電極１６から供給されて排気口８３から排気されるガスの流れは、載置台２上に載置された半導体ウエハＷの中心を通るＺ軸に対して軸対称となる。これにより、載置台２上に載置された半導体ウエハＷの周方向において、チャンバ１内のガスの流れの偏りを少なくすることができ、半導体ウエハＷに対する処理の面内均一性を向上させることができる。
【００４２】
上部電極１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４０およびスイッチ４１を介して負の直流電圧を出力する可変直流電源４２が電気的に接続されている。スイッチ４１は、可変直流電源４２から上部電極１６への直流電圧の印加および遮断を制御する。例えば、電源回路１１から高周波電力が下部電極２ａに印加され、チャンバ１内の処理空間Ｓにプラズマが生成される際には、必要に応じてスイッチ４１がオンとされ、上部電極１６に所定の大きさの負の直流電圧が印加される。
【００４３】
また、チャンバ１の周囲には、同心円状にリング磁石９０が配置されている。リング磁石９０は、上部電極１６と載置台２との間の処理空間Ｓ内に磁場を形成する。リング磁石９０は、図示しない回転機構により回転自在に保持されている。また、処理装置１０の外部には、処理装置１０が設置された部屋（例えばクリーンルーム）内の空気の温度および湿度を測定するセンサ２７が設けられている。
【００４４】
上記のように構成された処理装置１０は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。制御部６０は、プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して処理装置１０の各部を制御する。処理装置１０は、例えば、電源回路１１、スイッチ４１、可変直流電源４２、バルブＶ、ＭＦＣ１５ａ、およびチラーユニット等を制御する。また、処理装置１０は、例えば、温度の情報を温度センサ２４ａおよび温度センサ２４ｂからそれぞれ取得し、温度および湿度の情報をセンサ２３およびセンサ２７からそれぞれ取得する。そして、制御部６０は、取得した情報に基づいて、流量制御器２１を制御することにより、供給管２０を介して第１の閉空間４ａ内に供給されるドライエアの流量を制御する。
【００４５】
処理装置１０において半導体ウエハＷにプラズマを用いた処理を行う場合、制御部６０は、処理装置１０に対して以下の制御を行う。まず、制御部６０は、ＥＳＣ６上に半導体ウエハＷが載置された状態で、バルブＶおよびＭＦＣ１５ａを制御して、ガス拡散室１６ｃ内に所定の流量の処理ガスを供給する。ガス拡散室１６ｃ内に供給された処理ガスは、複数のガス流通口１６ｅおよび１６ｆを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。また、制御部６０は、排気装置８４を稼働させる。そして、制御部６０は、ＡＰＣ８０を制御して排気コンダクタンスを制御することにより、チャンバ１内を所定の圧力に制御する。
【００４６】
そして、制御部６０は、電源回路１１に所定の周波数の高周波電力を発生させ、下部電極２ａに印加させると共に、スイッチ４１をオンに制御し、上部電極１６に直流電圧を印加する。これにより、ＥＳＣ６上の半導体ウエハＷと上部電極１６との間の処理空間Ｓに、処理ガスのプラズマが生成される。そして、処理空間Ｓに生成されたプラズマに含まれるイオンやラジカルにより、ＥＳＣ６上の半導体ウエハＷにエッチング等の処理が行われる。
【００４７】
［計算モデル］
次に、第１の閉空間４ａ内にドライエアが供給された場合の第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂ内の水蒸気密度の分布の計算方法の一例について説明する。図５は、水蒸気密度の分布を計算する際に使用されるモデルの一例を説明するための図である。
【００４８】
図５に示されたモデルでは、第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂを筒状の空間に近似した。また、第２の閉空間４ｂと処理装置１０の外部の空間との境界を基準（ｘ＝０）として、ドライエアが流れる方向をｘ軸と定義した。また、ｘ軸方向における第１の閉空間４ａの長さを（ｌ1−ｌ2）、ｘ軸方向における第２の閉空間４ｂの長さをｌ2と定義した。第１の閉空間４ａと第２の閉空間４ｂとは、ｘ＝ｌ2の位置に形成された開口部２５を介して連通している。
【００４９】
図５において、Ｓ1は、ｘ軸方向における第１の閉空間４ａの断面積を表し、Ｓ2は、ｘ軸方向における第２の閉空間４ｂの断面積を表す。また、ｌLt1は、第１の閉空間４ａ内で最も温度が低くなる部材２００のｘ座標を表し、ｌLt2は、第２の閉空間４ｂ内で最も温度が低くなる部材２０１のｘ座標を表す。また、ｔ1は、ｘ＝ｌLt1における部材２００の温度を表し、ｔ2は、ｘ＝ｌLt2における部材２０１の温度を表す。また、ｕDは、ドライエアの水蒸気密度を表し、ｕRは、処理装置１０の外部の空気の水蒸気密度を表す。また、ｖ1は、第１の閉空間４ａ内を流れるドライエアの流速を表し、ｖ2は、第２の閉空間４ｂ内を流れるドライエアの流速を表す。第１の閉空間４ａ内に供給されるドライエアの流量Ｑは、Ｑ＝Ｓ1ｖ1＝Ｓ2ｖ2と表すことができる。
【００５０】
位置ｘにおける水蒸気密度をｕ（ｘ）で表し、第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂのそれぞれに含まれる水蒸気は、ドライエアの流れによる移流と空間内の拡散により移動するものと仮定する。これにより、空間内の水蒸気密度ｕ（ｘ）は、移送拡散方程式（定常解）を用いて、例えば以下の式（１）のように表すことができる。
【数１】
2019186361.tif 000003
上記の式（１）において、ｖは、ドライエアの流速であり、Ｄは、水蒸気の拡散係数である。
【００５１】
また、第１の閉空間４ａと第２の閉空間４ｂとは、ｘ＝ｌ2における開口部２５を介して連通している。そのため、第１の閉空間４ａ内の水蒸気密度をｕ1（ｘ）、第２の閉空間４ｂ内の水蒸気密度をｕ2（ｘ）と定義すると、下記の式（２）に示される境界条件が満たされる。
【数２】
2019186361.tif 000004
【００５２】
さらに、断面積が変化する位置（ｘ＝ｌ2）において、水蒸気密度の変化が連続で微分可能（滑らか）であるため、下記の式（３）に示される連続条件が満たされる。
【数３】
2019186361.tif 000005
【００５３】
式（２）の境界条件と、式（３）の連続条件とに基づいて、上記の式（１）の移送拡散方程式は、以下の式（４）のように解くことができる。
【数４】
2019186361.tif 000006
【００５４】
上記の式（４）において、第１の閉空間４ａのペクレ数Ｐｅ1、第２の閉空間４ｂのペクレ数Ｐｅ2、および流速比ηは、下記の式（５）のように定義される。
【数５】
2019186361.tif 000007
【００５５】
図６および図７は、水蒸気密度ｕ（ｘ）の計算結果の一例を示す図である。図６は、ｖ1／ｖ2＝Ｓ2／Ｓ1＝１０の場合における水蒸気密度ｕ（ｘ）の計算結果である。また、図７は、ｖ1／ｖ2＝Ｓ2／Ｓ1＝１００の場合における水蒸気密度ｕ（ｘ）の計算結果である。図６および図７において、ｕt1は、ｘ＝ｌLt1における部材２００の表面温度ｔ1から求まる飽和水蒸気密度を表し、ｕt2は、ｘ＝ｌLt2における部材２０１の表面温度ｔ2から求まる飽和水蒸気密度を表す。また、図６および図７では、ｌLt2＝−０．２、ｌ2＝−０．４、ｌLt1＝−０．６、ｌ1＝−１である。
【００５６】
例えば図６に示されるように、ｖ1／ｖ2＝Ｓ2／Ｓ1＝１０の場合において、Ｑ＝０．００１、Ｐｅ1＝−３、Ｐｅ2＝−０．２である場合、ｘ＜ｌLt1における水蒸気密度ｕ（ｘ）は、飽和水蒸気密度ｕt1よりも低い。そのため、部材２００において結露は発生しない。一方、ｘ＝ｌLt2における水蒸気密度ｕ（ｌLt2）は、飽和水蒸気密度ｕt2よりも高い。図６の例では、部材２０１のいずれの位置においても、水蒸気密度ｕ（ｘ）は、飽和水蒸気密度ｕt2よりも高くなっている。そのため、ｖ1／ｖ2＝Ｓ2／Ｓ1＝１０の場合において、Ｑ＝０．００１、Ｐｅ1＝−３、Ｐｅ2＝−０．２である場合、部材２００では結露が発生しないものの、部材２０１では結露が発生することになる。
【００５７】
また、例えば、ｖ1／ｖ2＝Ｓ2／Ｓ1＝１０の場合において、ドライエアの流量Ｑを増加させ、Ｑ＝０．０１、Ｐｅ1＝−３０、Ｐｅ2＝−２とした場合、ｘ＜ｌLt2における水蒸気密度ｕ（ｘ）は、飽和水蒸気密度ｕt1およびｕt2のいずれよりも低くなっている。そのため、部材２００および部材２０１のいずれにおいても結露は発生しない。さらにドライエアの流量Ｑを増加させ、Ｑ＝０．１、Ｐｅ1＝−３００、Ｐｅ2＝−２０とした場合、ｘ＜ｌLt2における水蒸気密度ｕ（ｘ）は、飽和水蒸気密度ｕt2よりもさらに低くなり、部材２００および部材２０１のいずれにおいても結露は発生しない。
【００５８】
このように、ｖ1／ｖ2＝Ｓ2／Ｓ1＝１０の場合、部材２００および部材２０１のいずれにおいても結露の発生を防止するためには、ドライエアの流量ＱをＱ＝０．０１以上とすることが好ましい。
【００５９】
また、例えば図７に示されるように、ｖ1／ｖ2＝Ｓ2／Ｓ1＝１００の場合において、Ｑ＝０．００１、Ｐｅ1＝−３、Ｐｅ2＝−０．０２である場合、ｘ＜ｌLt1における水蒸気密度ｕ（ｘ）は、飽和水蒸気密度ｕt1よりも低い。そのため、部材２００において結露は発生しない。一方、ｘ＝ｌLt2における水蒸気密度ｕ（ｌLt2）は、飽和水蒸気密度ｕt2よりも高い。図７の例では、部材２０１のいずれの位置においても、水蒸気密度ｕ（ｘ）は、飽和水蒸気密度ｕt2よりも高くなっている。そのため、ｖ1／ｖ2＝Ｓ2／Ｓ1＝１００の場合において、Ｑ＝０．００１、Ｐｅ1＝−３、Ｐｅ2＝−０．０２である場合、部材２００では結露が発生しないものの、部材２０１では結露が発生することになる。
【００６０】
また、例えば、ｖ1／ｖ2＝Ｓ2／Ｓ1＝１００の場合において、ドライエアの流量Ｑを増加させ、Ｑ＝０．０１、Ｐｅ1＝−３０、Ｐｅ2＝−０．２とした場合、少なくともｘ＝ｌLt2における水蒸気密度ｕ（ｘ）は、飽和水蒸気密度ｕt2よりも高い。そのため、部材２０１の少なくとも一部において結露が発生することになる。さらにドライエアの流量Ｑを増加させ、Ｑ＝０．１、Ｐｅ1＝−３００、Ｐｅ2＝−２とした場合、ｘ＜ｌLt2における水蒸気密度ｕ（ｘ）は、部材２０１のいずれの位置においても飽和水蒸気密度ｕt2よりも低くなる。そのため、部材２００および部材２０１のいずれにおいても結露は発生しなくなる。
【００６１】
図６および図７から明らかなように、ｘ＝ｌLt1において水蒸気密度ｕ（ｘ）が飽和水蒸気密度ｕt1より低く、かつ、ｘ＝ｌLt2において水蒸気密度ｕ（ｘ）が飽和水蒸気密度ｕt2より低ければ、部材２００および部材２０１のいずれにおいても結露は発生しない。
【００６２】
ここで、ドライエアの生成には、コストがかかるため、ドライエアの消費量は極力少なくすることが好ましい。図６の例では、ドライエアの流量Ｑは、Ｑ＝０．０１であれば、部材２００および部材２０１のいずれにおいても結露が発生しない。そのため、ドライエアの流量Ｑは、Ｑ＝０．０１であれば十分であり、それ以上の流量では、ドライエアの無駄な消費が発生することになる。そこで、本実施形態では、第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂにおいて結露が発生しない範囲で、ドライエアの流量が極力少なくなるように、ドライエアの流量Ｑが制御される。
【００６３】
［ドライエアの流量Ｑの特定方法］
制御部６０は、前述の式（４）に基づいて、ドライエアの流量Ｑを変えた場合のｘ＝ｌLt1における第１の閉空間４ａ内の水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）と、ｘ＝ｌLt2における第２の閉空間４ｂ内の水蒸気密度ｕ2（ｌLt2）とをそれぞれ算出する。ドライエアの流量Ｑに対する水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）およびｕ2（ｌLt2）の変化を図示すると、例えば図８のようになる。図８は、ドライエアの流量Ｑに対する水蒸気密度の変化の一例を示す図である。
【００６４】
制御部６０は、第１の閉空間４ａ内に設けられた温度センサ２４ａによって測定された温度に基づいて、測定された温度における飽和水蒸気密度ｕt1を算出する。そして、制御部６０は、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値と飽和水蒸気密度ｕt1の値とが等しくなるドライエアの流量Ｑ１を特定する。図８の例では、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値と、飽和水蒸気密度ｕt1の値とが等しくなるドライエアの流量Ｑ１は、約０．０００９である。
【００６５】
また、制御部６０は、第２の閉空間４ｂ内に設けられた温度センサ２４ｂによって測定された温度に基づいて、測定された温度における飽和水蒸気密度ｕt2を算出する。そして、制御部６０は、水蒸気密度ｕ2（ｌLt2）の値と飽和水蒸気密度ｕt2の値とが等しくなるドライエアの流量Ｑ２を特定する。図８の例では、水蒸気密度ｕ2（ｌLt2）の値と、飽和水蒸気密度ｕt2の値とが等しくなるドライエアの流量Ｑ２は、約０．０５５である。
【００６６】
そして、制御部６０は、流量Ｑ１およびＱ２のうち、流量が多い方を、ドライエアの流量Ｑとして特定する。図８の例では、流量Ｑ２がドライエアの流量Ｑとして特定される。そして、制御部６０は、特定された流量Ｑに基づいて、流量制御器２１を制御する。これにより、処理装置１０は、第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂ内での結露の発生を抑制すると共に、ドライエアの消費量を削減することができる。
【００６７】
［ドライエアの流量制御］
図９は、ドライエアの流量制御の一例を示すフローチャートである。チラーユニットの稼働が開始された場合に、処理装置１０は、図９のフローチャートに示された処理を開始する。なお、図９に示されたフローチャートは、主に制御部６０によって実行される。
【００６８】
まず、制御部６０は、各センサによって測定された測定データを取得する（Ｓ１００）。具体的には、制御部６０は、温度センサ２４ａによって測定された第１の閉空間４ａ内の部材の表面温度、および、温度センサ２４ｂによって測定された第２の閉空間４ｂ内の部材の表面温度の測定データを取得する。また、制御部６０は、センサ２３によって測定されたドライエアの温度および湿度、ならびに、センサ２７によって測定された処理装置１０の外部の空気の温度および湿度の測定データを取得する。
【００６９】
次に、制御部６０は、センサ２３によって測定されたドライエアの温度および湿度の測定データに基づいて、ドライエアの水蒸気密度ｕDを算出する（Ｓ１０１）。また、制御部６０は、センサ２７によって測定された処理装置１０の外部の空気の温度および湿度の測定データに基づいて、処理装置１０の外部の空気の水蒸気密度ｕRを算出する（Ｓ１０１）。
【００７０】
次に、制御部６０は、前述の式（４）に基づいて、ドライエアの流量Ｑ毎に、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）およびｕ2（ｌLt2）を算出する（Ｓ１０２）。ドライエアの流量Ｑに対する水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）およびｕ2（ｌLt2）の変化は、例えば図８に示したようになる。ステップＳ１０２は、第１の工程および第４の工程の一例である。
【００７１】
次に、制御部６０は、温度センサ２４ａによって測定された第１の閉空間４ａ内の部材の表面温度における飽和水蒸気密度ｕt1を算出する（Ｓ１０３）。また、制御部６０は、温度センサ２４ｂによって測定された第２の閉空間４ｂ内の部材の表面温度における飽和水蒸気密度ｕt2を算出する（Ｓ１０３）。ステップＳ１０３は、第２の工程および第５の工程の一例である。
【００７２】
次に、制御部６０は、第１の閉空間４ａについて、ステップＳ１０２で求めた水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）とステップＳ１０３で求めた飽和水蒸気密度ｕt1とに基づき、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値と飽和水蒸気密度ｕt1の値とが等しくなるドライエアの流量Ｑ１を特定する。しかし、ドライエアのいずれの流量Ｑにおいても、飽和水蒸気密度ｕt1の値が水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値よりも大きい場合、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値と飽和水蒸気密度ｕt1の値とが等しくなるドライエアの流量Ｑ１は特定されない。同様に、ドライエアのいずれの流量Ｑにおいても、飽和水蒸気密度ｕt1の値が水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値よりも小さい場合、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値と飽和水蒸気密度ｕt1の値とが等しくなるドライエアの流量Ｑ１は特定されない。特に、ドライエアのいずれの流量Ｑにおいても、飽和水蒸気密度ｕt1の値が水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値よりも小さい場合、ドライエアの流量Ｑを増加させたとしても、第１の閉空間４ａ内での結露を抑制することが困難である。この場合、制御部６０は、処理装置１０の管理者等にエラーを通知する。ドライエアのいずれの流量Ｑにおいても、飽和水蒸気密度ｕt1の値が水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値よりも小さくなる場合としては、例えばドライヤ２２の故障等が考えられる。第２の閉空間４ｂについても同様である。
【００７３】
即ち、制御部６０は、ドライエアのいずれの流量Ｑに対しても、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）＞飽和水蒸気密度ｕt1が満たされるか否かを判定する（Ｓ１０４）。ドライエアのいずれの流量Ｑに対しても、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）＞飽和水蒸気密度ｕt1が満たされる場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、ドライエアをいずれの流量Ｑに制御したとしても、第１の閉空間４ａ内には結露が発生してしまう。そのため、制御部６０は、処理装置１０の管理者等にエラーを通知し（Ｓ１０５）、本フローチャートに示された処理が終了する。
【００７４】
一方、ドライエアの少なくともいずれかの流量Ｑに対して、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）＞飽和水蒸気密度ｕt1が満たされない場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、制御部６０は、ドライエアのいずれの流量Ｑに対しても、水蒸気密度ｕ2（ｌLt2）＞飽和水蒸気密度ｕt2が満たされるか否かを判定する（Ｓ１０６）。ドライエアのいずれの流量Ｑに対しても、水蒸気密度ｕ2（ｌLt2）＞飽和水蒸気密度ｕt2が満たされる場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、ドライエアをいずれの流量Ｑに制御したとしても、第２の閉空間４ｂ内には結露が発生してしまうため、ステップＳ１０５に示された処理が実行される。
【００７５】
一方、ドライエアの少なくともいずれかの流量Ｑに対して、水蒸気密度ｕ2（ｌLt2）＞飽和水蒸気密度ｕt2が満たされない場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、制御部６０は、ステップＳ１０７に示される処理を実行する。即ち、制御部６０は、ドライエアのいずれの流量Ｑに対しても、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）＜飽和水蒸気密度ｕt1、かつ、水蒸気密度ｕ2（ｌLt2）＜飽和水蒸気密度ｕt2が満たされるか否かを判定する（Ｓ１０７）。ドライエアのいずれの流量Ｑに対しても、飽和水蒸気密度ｕt1の値が水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値よりも大きい場合には、第１の閉空間４ａ内で結露は発生しないため、ドライエアの流量Ｑ１を０とすることができる。また、ドライエアのいずれの流量Ｑに対しても、飽和水蒸気密度ｕt2の値が水蒸気密度ｕ2（ｌLt2）の値よりも大きい場合には、第２の閉空間４ｂ内で結露は発生しないため、ドライエアの流量Ｑ２を０とすることができる。
【００７６】
ドライエアのいずれの流量Ｑに対しても、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）＜飽和水蒸気密度ｕt1、かつ、水蒸気密度ｕ2（ｌLt2）＜飽和水蒸気密度ｕt2が満たされる場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、制御部６０は、ステップＳ１０８に示される処理を実行する。即ち、制御部６０は、ドライエアの供給を停止するように流量制御器２１を制御する（Ｓ１０８）。そして、ステップＳ１１６に示される処理が実行される。
【００７７】
なお、ステップＳ１０８では、ドライエアの流量を０にせず、わずかな流量でドライエアを第１の閉空間４ａ内に供給するようにしてもよい。これにより、次にドライエアの流量を増加させる場合、第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂ内の気体をより迅速に排出することができ、第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂ内の気体の水蒸気密度をより迅速に低下させることができる。
【００７８】
ドライエアのいずれかの流量Ｑに対して、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）＜飽和水蒸気密度ｕt1、または、水蒸気密度ｕ2（ｌLt2）＜飽和水蒸気密度ｕt2が満たされない場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、制御部６０は、ステップＳ１０９に示される処理を実行する。ステップＳ１０７でＮｏと判定された場合、ドライエアの流量Ｑ１またはＱ２の少なくともいずれかは特定されている。
【００７９】
次に、制御部６０は、ドライエアの流量Ｑ１が特定されたか否かを判定する（Ｓ１０９）。ドライエアの流量Ｑ１が特定されていない場合（Ｓ１０９：Ｎｏ）、第１の閉空間４ａ内ではドライエアがいずれの流量であっても結露が発生しない。また、この場合には、ドライエアの流量Ｑ２が特定されている。そのため、ドライエアの流量Ｑが流量Ｑ２以上であれば、第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂのいずれにおいても結露は発生しない。制御部６０は、流量Ｑ２をドライエアの変更後の流量Ｑaとして特定する（Ｓ１１０）。そして、ステップＳ１１４に示される処理が実行される。
【００８０】
ドライエアの流量Ｑ１が特定された場合（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、制御部６０は、ドライエアの流量Ｑ２が特定されたか否かを判定する（Ｓ１１１）。ドライエアの流量Ｑ２が特定されていない場合（Ｓ１１１：Ｎｏ）、第２の閉空間４ｂ内ではドライエアがいずれの流量であっても結露が発生しない。そのため、ドライエアの流量Ｑが流量Ｑ１以上であれば、第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂのいずれにおいても結露は発生しない。制御部６０は、流量Ｑ１をドライエアの変更後の流量Ｑaとして特定する（Ｓ１１２）。そして、ステップＳ１１４に示される処理が実行される。
【００８１】
ドライエアの流量Ｑ２が特定された場合（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、制御部６０は、ドライエアの流量Ｑ１および流量Ｑ２のうち、大きい方をドライエアの変更後の流量Ｑaとして特定する（Ｓ１１３）。そして、制御部６０は、ドライエアの変更後の流量Ｑaが、現在の流量Ｑcよりも多いか否かを判定する（Ｓ１１４）。
【００８２】
ドライエアの変更後の流量Ｑaが現在の流量Ｑcよりも多い場合（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、制御部６０は、ドライエアの現在の流量Ｑcを、変更後の流量Ｑaに変更するように、流量制御器２１を制御する（Ｓ１１５）。ステップＳ１１５は、第３の工程の一例である。そして、制御部６０は、第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂ内の気体の流れが安定するまで所定時間（例えば数秒間）待機し（Ｓ１１６）、再びステップＳ１００に示された処理を実行する。
【００８３】
一方、ドライエアの変更後の流量Ｑaが現在の流量Ｑc以下である場合（Ｓ１１４：Ｎｏ）、制御部６０は、ドライエアの現在の流量Ｑcと変更後の流量Ｑaとの差分が、所定の閾値ΔＱより大きいか否かを判定する（Ｓ１１７）。ドライエアの現在の流量Ｑcと変更後の流量Ｑaとの差分が閾値ΔＱより大きい場合（Ｓ１１７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１５に示された処理が実行される。一方、ドライエアの現在の流量Ｑcと変更後の流量Ｑaとの差分が閾値ΔＱ以下である場合（Ｓ１１７：Ｎｏ）、ステップＳ１１６に示された処理が実行される。
【００８４】
このように、ドライエアの変更後の流量Ｑaが、現在の流量Ｑcよりも大きい場合に、ドライエアの現在の流量Ｑcが、変更後の流量Ｑaに即座に変更されることにより、第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂ内での結露の発生が抑制される。また、ドライエアの変更後の流量Ｑaが、現在の流量Ｑc以下である場合であっても、現在の流量Ｑcと変更後の流量Ｑaとの差が閾値ΔＱ以下である場合には、ドライエアの流量が変更されない。これにより、各センサの測定誤差によってドライエアの流量が減少しすぎることによる結露の発生が抑制される。なお、ドライエアの変更後の流量Ｑaが、現在の流量Ｑc以下である場合に、現在の流量Ｑcが、変更後の流量Ｑaに即座に変更されるようにしてもよい。
【００８５】
なお、ドライエアのいずれの流量Ｑにおいても、ステップＳ１０３で算出された飽和水蒸気密度ｕt1の値が、ステップＳ１０２で算出された水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値より大きい場合、流量Ｑ１が特定されないとして説明した。しかし、開示の技術はこれに限られない。ドライエアのいずれの流量Ｑにおいても、飽和水蒸気密度ｕt1の値が水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）の値より大きい場合、第１の閉空間４ａ内で結露は発生しないため、制御部６０は、流量Ｑ１＝０が特定されたものとして処理を進めてもよい。この場合、ステップＳ１０７およびＳ１０８の処理が省略されてもよい。同様に、ドライエアのいずれの流量Ｑにおいても、ステップＳ１０３で算出された飽和水蒸気密度ｕt2の値が、ステップＳ１０２で算出された水蒸気密度ｕ2（ｌLt2）の値より大きい場合、流量Ｑ２＝０が特定されたものとして処理を進めてもよい。
【００８６】
以上、一実施形態について説明した。本実施形態の処理装置１０によれば、処理装置１０の部材の結露を防止することができると共に、ドライエアの消費量を抑制することができる。特に、半導体ウエハＷの処理条件における設定温度が可変である場合、設定温度の変更による部材の温度変化に追従してドライエアの流量を適切に設定できるため、ドライエアの消費量を最小限に抑えることができる。
【００８７】
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００８８】
例えば、上記した実施形態において、制御部６０は、流量Ｑ毎に、水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）およびｕ2（ｌLt2）を、ステップＳ１０２において毎回算出するが、開示の技術はこれに限られない。例えば、水蒸気密度ｕDおよびｕRの値の組合せ毎に、予め計算された流量Ｑ毎の水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）およびｕ2（ｌLt2）の値が、制御部６０内のメモリに予め保持されていてもよい。この場合、制御部６０は、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で算出された水蒸気密度ｕDおよびｕRの値の組合せに対応する流量Ｑ毎の水蒸気密度ｕ1（ｌLt1）およびｕ2（ｌLt2）の値をメモリから読み出す。これにより、制御部６０の処理負荷を低減することができる。
【００８９】
また、上記した実施形態では、第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂにおいて結露が発生しないように、ドライエアの流量Ｑが制御されたが、開示の技術はこれに限られない。例えば、第２の閉空間４ｂは、第１の閉空間４ａよりも比較的広いため、第２の閉空間４ｂ内で低温となる部材については、断熱材で覆うなどの対策を行うことができる場合がある。そのため、第１の閉空間４ａにおいて結露が発生しないようにドライエアの流量Ｑが制御されるようにしてもよい。即ち、１つの閉空間について、結露が発生しないようにドライエアの流量Ｑが制御されるようにしてもよい。
【００９０】
また、上記した実施形態では、連通する２つの閉空間である第１の閉空間４ａおよび第２の閉空間４ｂにおいて、それぞれの閉空間内の部材の結露を抑制するように、ドライエアの流量が制御されるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、連通する３つ以上の閉空間においても、開示の技術を適用することができる。
【００９１】
また、上記した実施形態では、処理ガスの流れが半導体ウエハＷの中心軸に対して軸対称となる構造のチャンバ１を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。例えば、半導体の処理に用いられる一般的なチャンバであって、室温よりも低温となる部材が露出した閉空間を有するチャンバにおいても、開示の技術を適用することができる。
【００９２】
また、上記した実施形態では、予め設計されたチャンバ１の各部の寸法を前提に、ドライエアの流量を制御するが、開示の技術はこれに限られない。例えば、閉空間内に供給されるドライエアの流量を固定値として、与えられたドライエアの流量において結露が発生しない範囲の閉空間を有するチャンバ１が設計されてもよい。
【００９３】
なお、今回開示された実施形態は全ての点で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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求お範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００９４】
４ａ  第１の閉空間
１０  処理装置
２０  供給管
２４ａ  温度センサ
６０  制御部
２００  部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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