(57)【要約】      （修正有）【課題】処理装置の冷却システムの冷媒の漏れを検知する。【解決手段】処理装置は、チャンバを提供するチャンバ本体と、その上に載置される被処理体を支持するステージ１６であり、その内部に冷媒用の第１の流路Ｆ１、及び、第１の流路に連通した空間７０が形成されたステージと、空間に挿入され、第１の流路に接続された第１の端部５２ａ、及び冷媒供給機構に接続された第２の端部５２ｂを有する第１の配管５２と、空間を画成する壁面１８ｗと第１の端部との間の間隙Ｇ１を封止するように、間隙に設けられた第１の封止部材６４ａとを備えている。ステージ内には、一端及び他端を有する第２の流路Ｆ２が形成されており、第２の流路の一端は間隙に接続しており、第１の封止部材は、第２の流路に対して第１の流路の側で壁面に接している。この処理装置は、第２の流路の他端に接続する第２の配管５４と、第２の配管に接続された検知装置５５とを更に備える。【選択図】図３
2019020067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体の処理装置であって、
チャンバを提供するチャンバ本体と、
その上に載置される前記被処理体を支持するステージであり、前記チャンバ内に設けられており、その内部に冷媒用の第１の流路、及び、該第１の流路に連通した空間が形成された、該ステージと、
前記空間に挿入され、前記第１の流路に接続された第１の端部、及び、冷媒供給機構に接続された第２の端部を有する第１の配管と、
前記空間を画成する壁面と前記第１の端部との間の間隙を封止するように、該間隙に設けられた第１の封止部材と、
を備え、
前記ステージ内には、一端及び他端を有する第２の流路が形成されており、前記第２の流路の該一端は前記間隙に接続しており、
前記第１の封止部材は、前記第２の流路に対して前記第１の流路の側で前記壁面に接しており、
該処理装置は、
前記第２の流路の前記他端に接続する第２の配管と、
前記第２の配管に接続されており、前記第２の配管内を流れる前記冷媒の量を検知するように構成された検知装置と、
を更に備える、
処理装置。
【請求項２】
前記間隙には、該間隙を封止する第２の封止部材が更に設けられており、
前記第２の流路の前記一端は、前記第１の封止部材と前記第２の封止部材との間で前記間隙に接続されている、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記壁面は、前記第１の封止部材が接している該壁面内の部分に対して前記第１の流路の側に形成された雌ねじ部を有し、
前記第１の端部には、雄ねじ部が形成されており、該雄ねじ部は前記雌ねじ部に螺合されている、
請求項１又は２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記チャンバ本体の底壁には貫通孔が形成され、該貫通孔には前記第１の配管の前記第２の端部が挿入されており、
前記第１の配管は、セラミックスによって構成されている、請求項１〜３の何れか一項記載の処理装置。
【請求項５】
前記冷媒がハイドロフルオロカーボンである、請求項１〜４の何れか一項に記載の処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の処理装置の検査方法であって、
前記検知装置によって検知された前記冷媒の量から、前記ステージの外部に漏れ出した前記冷媒の量の測定値を取得する工程と、
前記測定値が所定の閾値より大きいか否かを判定する工程と、
を含む、検査方法。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか一項に記載の処理装置の検査方法であって、
前記第１の封止部材の材質及び前記冷媒の種類によって定まる透過係数と、前記第１の封止部材の寸法と、前記第１の封止部材と前記第１の流路との間の前記間隙内の第１の領域の圧力と前記第１の封止部材に対して前記第１の領域とは反対側の前記間隙内の第２の領域の圧力の差とに基づいて、前記ステージの外部に漏れ出す冷媒の流量の推定値を求める工程と、
前記検知装置によって検知された前記冷媒の量から、前記ステージの外部に漏れ出す冷媒の流量の測定値を取得する工程と、
前記測定値が前記推定値よりも所定値以上大きいか否かを判定する工程と、
を含む、検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被処理体の処理装置、及び、処理装置の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、被処理体に対しエッチング、成膜といった処理が行われる。このような処理を行う際には、高い応答性で被処理体の温度を制御することが求められる場合がある。高い応答性で被処理体の温度を制御する技術として、直膨式の冷却システムが利用されている。直膨式の冷却システムでは、ステージに形成された流路内で冷媒を気化し、その気化熱によってステージ上に支持された被処理体を冷却する。
【０００３】
例えば、特許文献１及び特許文献２には、直膨式の冷却システムを備えるプラズマ処理装置が記載されている。これらのプラズマ処理装置は、チャンバ本体及びステージを備えている。ステージは、チャンバ本体の内部に設けられている。このステージは、流路が形成された基台部を有している。この流路には、配管を介して圧縮機及び凝縮器が接続されている。圧縮機及び凝縮器は、流路から回収された冷媒を圧縮及び冷却して液化し、液化された冷媒を流路に供給する。流路に供給された冷媒は、流路内で気化され、少なくとも一部が気相になった状態で圧縮機及び凝縮器に戻される。特許文献１及び２に記載のプラズマ処理装置は、上述のように流路内で冷媒を循環させることによってステージ上に設けられた被処理体を冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８６８５６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２８８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような直膨式の冷却システムでは、流路とこの流路に接続する配管との接続部から冷媒が漏れ出すことを防止するために、この接続部にＯリングといった封止部材を設けることが一般的である。しかしながら、配管の内部には高い圧力がかかるので、使用される冷媒によっては、接続部に封止部材を設けたとしても封止部材の内外の圧力差によって配管を流れる冷媒の一部が封止部材を透過することがある。冷媒が封止部材を透過して冷媒が接続部から漏れ出すと、流路を循環する冷媒の量が減少する。流路を循環する冷媒の量の減少は、被処理体の冷却能力の低下を招く。
【０００６】
したがって、本技術分野では、冷媒の漏れを検知することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、被処理体の処理装置が提供される。この処理装置は、チャンバを提供するチャンバ本体と、その上に載置される被処理体を支持するステージであり、チャンバ内に設けられており、その内部に冷媒用の第１の流路、及び、該第１の流路に連通した空間が形成された、該ステージと、空間に挿入され、第１の流路に接続された第１の端部、及び、冷媒供給機構に接続された第２の端部を有する第１の配管と、空間を画成する壁面と第１の端部との間の間隙を封止するように、該間隙に設けられた第１の封止部材と、を備えている。ステージ内には、一端及び他端を有する第２の流路が形成されており、第２の流路の該一端は間隙に接続しており、第１の封止部材は、第２の流路に対して第１の流路の側で壁面に接している。この処理装置は、第２の流路の他端に接続する第２の配管と、第２の配管に接続されており、第２の配管内を流れる冷媒の量を検知するように構成された検知装置と、を更に備える。
【０００８】
上記態様では、冷媒が流れる第１の配管内には高い圧力がかかるので、冷媒の一部はステージの壁面と第１の配管との間の間隙に進入する。封止部材の内外の圧力差により、間隙を流れる冷媒の一部は封止部材を透過する。封止部材を透過した冷媒は、第２の流路を介して第２の配管に回収される。第２の配管には、検知装置が接続されているので、この検知装置によって封止部材を透過した冷媒、即ち、ステージの外部に漏れ出した冷媒の量を検知することができる。
【０００９】
一実施形態では、間隙には、該間隙を封止する第２の封止部材が更に設けられており、第２の流路の一端は、第１の封止部材と第２の封止部材との間で間隙に接続されていてもよい。
【００１０】
上記実施形態では、第１の封止部材と第２の封止部材との間の間隙内の領域と、チャンバとの間の圧力差は小さい。したがって、第１の封止部材を透過した冷媒は第２の封止部材をほとんど透過せず、この領域に留まることとなる。この実施形態では、第２の流路の一端がこの領域に接続されているので、第１の封止部材を透過した冷媒の回収効率を高めることができる。したがって、ステージの外部に漏れ出した冷媒の量をより高い精度で検知することができる。
【００１１】
一実施形態では、壁面は、第１の封止部材が接している該壁面内の部分に対して第１の流路の側に形成された雌ねじ部を有し、第１の端部には、雄ねじ部が形成されており、該雄ねじ部は雌ねじ部に螺合されていてもよい。
【００１２】
上記実施形態では、雄ねじ部が雌ねじ部に螺合されているので、第１の配管とステージとの接続部から漏れ出た冷媒は、雄ねじ部及び雌ねじ部のねじ溝によって形成される流路を通ることとなる。この流路は、断面積が小さく且つ経路が長いので、流路を通る冷媒には大きな圧力損失が生じることとなる。この圧力損失によって、第１の封止部材と第１の流路との間の間隙内の領域の圧力と第１の封止部材と第２の流路との間の間隙内の領域の圧力との差異が減少する。よって、上記実施形態によれば、第１の封止部材を透過する冷媒の量を減少させることができる。
【００１３】
一実施形態では、チャンバ本体の底壁には貫通孔が形成され、該貫通孔には第１の配管の第２の端部が挿入されており、第１の配管及び第２の配管は、セラミックスによって構成されていてもよい。この実施形態によれば、ステージと底壁とを電気的に絶縁することができる。また、一実施形態では、冷媒がハイドロフルオロカーボンであってもよい。
【００１４】
別の一態様では、上記処理装置の検査方法が提供される。この方法は、検知装置によって検知された冷媒の量から、ステージの外部に漏れ出した冷媒の量の測定値を取得する工程と、測定値が所定の閾値より大きいか否かを判定する工程と、を含む。
【００１５】
この態様では、測定値が所定の閾値より大きいか否かを判定することによって、流路を循環する冷媒の量の減少を把握することができる。
【００１６】
更に別の一態様では、処理装置の検査方法が提供される。この方法は、第１の封止部材の材質及び冷媒の種類によって定まる透過係数と、第１の封止部材の寸法と、第１の封止部材と第１の流路との間の間隙内の第１の領域の圧力と第１の封止部材に対して第１の領域とは反対側の間隙内の第２の領域の圧力の差とに基づいて、ステージの外部に漏れ出した冷媒の流量の推定値を求める工程と、検知装置によって検知された冷媒の量から、ステージの外部に漏れ出した冷媒の流量の測定値を取得する工程と、測定値が推定値よりも所定値以上大きいか否かを判定する工程と、を含む。
【００１７】
処理装置から流出した冷媒の流量の推定値は、透過係数と、第１の封止部材の寸法と、第１の封止部材と第１の流路との間の間隙内の第１の領域の圧力と第１の封止部材に対して第１の領域とは反対側の間隙内の第２の領域の圧力の差とに基づいて求めることができる。測定値が推定値よりも大きい場合には、封止部材が劣化していることが予測される。この態様では、測定値が推定値よりも所定値以上大きいか否かが判定されるので、封止部材の劣化を検知することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様及び種々の実施形態によれば、冷媒の漏れを検知することができる。
【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の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】冷媒供給機構の一例である。
【図３】一実施形態に係るプラズマ処理装置の接続機構近傍の構造を拡大して示す図である。
【図４】別の実施形態に係るプラズマ処理装置の接続機構近傍の構造を拡大して示す図である。
【図５】一実施形態のプラズマ処理装置の検査方法を示す流れ図である。
【図６】冷媒の流出量の一例を示すグラフである。
【図７】冷媒の流出量の別の一例を示すグラフである。
【図８】別の実施形態のプラズマ処理装置の検査方法を示す流れ図である。
【図９】冷媒の濃度及び流出流量の一例を示すグラフである。
【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し、同一又は相当の部分に対する重複した説明は省略する。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】
図１は、一実施形態の被処理体の処理装置の一例であるプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。一実施形態では、チャンバ本体１２は、側壁１２ｓ及び底壁１２ｂを含んでいる。側壁１２ｓは、略円筒形状を有している。底壁１２ｂは、側壁１２ｓの下端に接続されている。チャンバ本体１２は、その内部空間をチャンバ１２ｃとして提供している。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムといった金属から形成されている。チャンバ本体１２の内壁面には、耐プラズマ性を有する被膜、例えば酸化イットリウム膜が形成されている。チャンバ本体１２は、接地されている。
【００２２】
チャンバ１２ｃ内、且つ、チャンバ本体１２の底壁１２ｂ上には、支持部１４が設けられている。支持部１４は、絶縁材料から構成されている。支持部１４は、略円筒形状を有している。支持部１４は、チャンバ１２ｃ内において、チャンバ本体１２の底壁１２ｂから上方に延在している。支持部１４は、その上側部分においてステージ１６を支持している。
【００２３】
ステージ１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を含んでいる。下部電極１８は、第１の部材１８ａ及び第２の部材１８ｂを含んでいる。第１の部材１８ａ及び第２の部材１８ｂは、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。第２の部材１８ｂは、第１の部材１８ａ上に設けられており、第１の部材１８ａに電気的に接続されている。この下部電極１８上には静電チャック２０が設けられている。
【００２４】
静電チャック２０は、その上に載置された被処理体Ｗを保持するように構成されている。静電チャック２０は、略円盤形状を有する絶縁層、及び、絶縁層内に設けられた膜状の電極を有している。静電チャック２０の電極には、直流電源２２がスイッチ２３を介して電気的に接続されている。静電チャック２０は、直流電源２２からの直流電圧により生じた静電力により被処理体Ｗを静電チャック２０に引き付け、被処理体Ｗを保持する。この静電チャック２０の内部には、ヒータが設けられていてもよい。
【００２５】
下部電極１８の周縁部上には、被処理体Ｗのエッジ及び静電チャック２０のエッジを囲むようにフォーカスリングＦＲが配置されている。フォーカスリングＦＲは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、エッチング対象の材料によって適宜選択される材料から構成されている。
【００２６】
下部電極１８の第２の部材１８ｂには、冷媒用の第１の流路Ｆ１が形成されている。第１の流路Ｆ１の入口側の端部は、接続機構Ｃ１及び配管２５ａを介して、冷媒供給機構２４の供給ポート２４ｐに接続されている。第１の流路Ｆ１の出口側の端部は、接続機構Ｃ２及び配管２５ｂを介して、冷媒供給機構２４の回収ポート２４ｉに接続されている。冷媒供給機構２４は、チャンバ本体１２の外部に設けられており、第１の流路Ｆ１に冷媒を供給する装置である。冷媒供給機構２４が供給する冷媒は、例えばフロンである。フロンとしては、フルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボンが例示される。
【００２７】
図２は、冷媒供給機構２４の一例である。冷媒供給機構２４は、ステージ１６と共に直膨式の冷却システムを構成する。図２に示す冷媒供給機構２４は、圧縮機２４ａ、凝縮器２４ｂ及び膨張弁２４ｃを含んでいる。圧縮機２４ａは、第１の流路Ｆ１内で気化された低温・低圧の冷媒を高温・高圧に圧縮する。凝縮器２４ｂは、圧縮機２４ａにより圧縮された高温・高圧の冷媒を冷却して液化する。膨張弁２４ｃは、凝縮器２４ｂにより液化された冷媒を減圧して低温・低圧の液体にする。
【００２８】
冷媒供給機構２４は、膨張弁２４ｃにより減圧された低温・低圧の冷媒を配管２５ａ及び接続機構Ｃ１を介して第１の流路Ｆ１に供給する。第１の流路Ｆ１に供給された冷媒は、第１の流路Ｆ１内で蒸発し、気化熱によってステージ１６を冷却する。第１の流路Ｆ１内で気化した冷媒は、接続機構Ｃ２及び配管２５ｂを介して冷媒供給機構２４に戻される。すなわち、冷媒供給機構２４と第１の流路Ｆ１との間では、冷媒が循環される。このように、冷媒供給機構２４と第１の流路Ｆ１との間で、冷媒が循環されることにより、ステージ１６、ひいては被処理体Ｗが冷却される。
【００２９】
プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８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の上面と被処理体Ｗの裏面との間に供給する。
【００３０】
プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、ステージ１６の上方において、当該ステージ１６と対面するように配置されている。上部電極３０は、絶縁性の部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。この上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４は、チャンバ１２ｃに面している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。この天板３４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。
【００３１】
支持体３６は、天板３４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体から形成されている。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。このガス拡散室３６ａからは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通する複数の孔３６ｂが下方に延びている。また、支持体３６には、ガス拡散室３６ａにガスを導くポート３６ｃが形成されている。ポート３６ｃには、配管３８が接続されている。
【００３２】
配管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、処理ガスをチャンバ１２ｃに供給するために、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４２は複数のバルブを有しており、流量制御器群４４は複数の流量制御器を有している。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はそれぞれ、流量制御器群４４の対応の流量制御器及びバルブ群４２の対応のバルブを介して、配管３８に接続されている。
【００３３】
ステージ１６とチャンバ本体１２の側壁との間には、平面視において環状の排気路が形成されている。この排気路の鉛直方向における途中には、バッフル板４８が設けられている。バッフル板４８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３といったセラミックスを被覆することにより構成され得る。このバッフル板４８の下方においてチャンバ本体１２には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管６２を介して排気装置６０が接続されている。排気装置６０は、圧力調整器、及び、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。排気装置６０は、チャンバ１２ｃを指定された圧力に減圧することができる。また、チャンバ本体１２の側壁には、被処理体Ｗの搬入又は搬出のための開口１２ｐが設けられている。この開口１２ｐは、ゲートバルブＧＶにより開閉可能となっている。
【００３４】
プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源７２及び第２の高周波電源７４を更に備えている。第１の高周波電源７２は、プラズマ生成用の第１の高周波を発生する電源である。第１の高周波の周波数は、２７〜１００ＭＨｚの周波数であり、一例においては１００ＭＨｚである。第１の高周波電源７２は、整合器７６を介して下部電極１８に接続されている。整合器７６は、第１の高周波電源７２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源７２は、整合器７６を介して、上部電極３０に接続されていてもよい。
【００３５】
第２の高周波電源７４は、被処理体Ｗにイオンを引き込むための第２の高周波を発生する電源である。第２の高周波の周波数は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり、一例においては３ＭＨｚである。第２の高周波電源７４は、整合器７８を介して下部電極１８に接続されている。整合器７８は、第２の高周波電源７４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
【００３６】
プラズマ処理装置１０は、制御部ＣＵを更に備え得る。この制御部ＣＵ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る。制御部ＣＵは、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。この制御部ＣＵでは、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１０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、表示装置により、プラズマ処理装置１０の稼働状況を表示することができる。さらに、制御部ＣＵの記憶部には、プラズマ処理装置１０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、及び、レシピデータが格納されている。例えば、制御部ＣＵの記憶部には、後述する方法ＭＴ１及びＭＴ２をプラズマ処理装置１０で実行するための制御プログラムが記憶されている。
【００３７】
以下、図３を参照して接続機構Ｃ１について詳細に説明する。なお、接続機構Ｃ２は、接続機構Ｃ１と同様の構成を備えているので詳細な説明を省略する。
【００３８】
図３は、接続機構Ｃ１近傍の構造を拡大して示す図である。図３に示すように、接続機構Ｃ１は、第１の配管５２及び第２の配管５４を有している。第１の配管５２は、配管２５ａとステージ１６との間に設けられている。第１の配管５２は、第１の端部５２ａ及び第２の端部５２ｂを有している。第１の配管５２は、セラミックスといった絶縁材料によって構成されている。
【００３９】
また、下部電極１８には、第１の流路Ｆ１に連通する空間７０が形成されている。空間７０は、第１の空間７０ａ及び第２の空間７０ｂを含んでいる。第１の空間７０ａは、第１の部材１８ａに形成され、第２の空間７０ｂに連続している。第２の空間７０ｂは、第２の部材１８ｂに形成され、第１の流路Ｆ１に連通している。
【００４０】
この空間７０内には、第１の配管５２の第１の端部５２ａが挿入されている。これにより、第１の配管５２の第１の端部５２ａは、第１の流路Ｆ１に接続されている。空間７０を画成する下部電極１８の壁面１８ｗと第１の配管５２の第１の端部５２ａとの間には間隙Ｇ１が形成されている。この間隙Ｇ１には、第１の配管５２を流れる冷媒が当該間隙Ｇ１から漏れ出すことを防ぐために封止部材（第１の封止部材）６４ａが設けられている。この封止部材６４ａは、第１の配管５２及び下部電極１８に接触することで間隙Ｇ１を封止する。
【００４１】
一実施形態では、間隙Ｇ１には、封止部材６４ａとは別の封止部材（第２の封止部材）６４ｂが設けられ得る。封止部材６４ｂは、封止部材６４ａによって第１の流路Ｆ１に対して隔てられた位置に設けられている。図３に示す実施形態では、封止部材６４ｂは、封止部材６４ａよりも第２の端部５２ｂに近い位置において第１の配管５２に接している。この封止部材６４ｂは、封止部材６４ａを透過した冷媒が間隙Ｇ１のうち封止部材６４ａと封止部材６４ｂとの間の領域に留まるように当該間隙Ｇ１を封止する。なお、第１の部材１８ａと第２の部材１８ｂとの間には、封止部材６４ｃが設けられていてもよい。これらの封止部材６４ａ、６４ｂ、６４ｃは、エラストマーといった弾性材料によって構成されている。エラストマーとしては、シリコーンゴムが例示される。
【００４２】
また、第１の部材１８ａには、空間７０に連通する第２の流路Ｆ２が更に形成されている。第２の流路Ｆ２の一端は、封止部材６４ａと封止部材６４ｂとの間で間隙Ｇ１に接続されている。すなわち、封止部材６４ａは、第２の流路Ｆ２に対して第１の流路Ｆ１の側で壁面１８ｗに接している。
【００４３】
底壁１２ｂには、貫通孔１２ｈが形成されている。この貫通孔１２ｈは、空間７０に対向する位置に形成されている。この貫通孔１２ｈには、第１の配管５２の第２の端部５２ｂが挿入されている。これにより、第１の配管５２の第２の端部５２ｂは、配管２５ａに接続されている。第２の端部５２ｂと配管２５ａとの間には、封止部材６６ａが設けられている。この封止部材６６ａは、第２の端部５２ｂ及び配管２５ａに接触することで、第２の端部５２ｂと配管２５ａと間を封止する。また、配管２５ａと底壁１２ｂとの間には、封止部材６６ｃが設けられている。この封止部材６６ｃは封止部材６６ａを囲むように配置されている。
【００４４】
第１の配管５２と貫通孔１２ｈを画成する底壁１２ｂの壁面１２ｗとの間には間隙Ｇ２が形成されている。間隙Ｇ２は、封止部材６６ａと封止部材６６ｃとの間の空間に連続している。この間隙Ｇ２には、当該間隙Ｇ２を封止する封止部材６６ｂが設けられている。これらの封止部材６６ａ、６６ｂは、エラストマーといった弾性材料によって構成されている。エラストマーとしては、シリコーンゴムが例示される。
【００４５】
第２の配管５４は、ステージ１６と底壁１２ｂとの間に設けられており、第１の配管５２と略平行に延在している。第２の配管５４は、セラミックスといった絶縁材料によって構成されている。第２の配管５４は、第１の端部５４ａ及び第２の端部５４ｂを有している。第１の端部５４ａには、第２の流路Ｆ２の他端が接続されている。また、下部電極１８と第１の端部５４ａとの間、及び、第２の端部５４ｂと底壁１２ｂとの間にはＯリングといった封止部材が設けられている。
【００４６】
一実施形態では、底壁１２ｂには、第３の流路Ｆ３及び第４の流路Ｆ４が形成され得る。第３の流路Ｆ３の一端は、封止部材６６ａと封止部材６６ｂとの間で間隙Ｇ２に接続されている。第３の流路Ｆ３の他端は第４の流路Ｆ４に接続されている。第４の流路Ｆ４の一端は第２の配管５４の第２の端部５４ｂに接続されている。第４の流路Ｆ４の他端は検知装置５５に接続されている。すなわち、第２の配管５４の第２の端部５４ｂには、第４の流路Ｆ４を介して検知装置５５に接続されている。検知装置５５は、第２の配管５４を流れる冷媒の量を検知するための装置である。一実施形態では、検知装置５５は、容器５５ａ及び検知器５５ｂを含んでいる。検知器５５ｂは、容器５５ａ内に収容されており、容器５５ａ内の冷媒の濃度を検出し、その濃度から第２の配管５４を介して容器５５ａに漏れ出た冷媒の量を検知する。
【００４７】
次に、接続機構Ｃ１における冷媒の流れについて説明する。図３に示すように、冷媒供給機構２４から配管２５ａを介して供給された冷媒は、第１の配管５２を流れ、第１の流路Ｆ１に供給される。ここで、第１の配管５２内の圧力と、間隙Ｇ１のうち封止部材６４ａと封止部材６４ｂとの間の領域内の圧力との差異が大きいので、第１の配管５２を流れる冷媒の一部は封止部材６４ａを透過する。一方、間隙Ｇ１のうち封止部材６４ａと封止部材６４ｂとに囲まれた領域内の圧力とチャンバ１２ｃ内の圧力との差異は小さいので、封止部材６４ａを透過した冷媒は封止部材６４ｂをほとんど透過しない。したがって、封止部材６４ａを透過した冷媒の大部分は、第２の流路Ｆ２に向けて流れ、第２の配管５４及び第４の流路Ｆ４を介して検知装置５５に回収される。これにより、検知装置５５によってステージ１６と第１の配管５２との接続部から漏れた冷媒の量が検知される。
【００４８】
同様に、冷媒供給機構２４から配管２５ａを介して供給された冷媒の一部は、配管２５ａと第１の配管５２との接続部において封止部材６６ａを透過する。封止部材６６ａを透過した冷媒の大部分は、第３の流路Ｆ３及び第４の流路Ｆ４を介して検知装置５５に回収される。検知装置５５は、配管２５ａと第１の配管５２との接続部から漏れた冷媒の量を検知する。したがって、プラズマ処理装置１０では、ステージ１６と第１の配管５２との接続部、及び、配管２５ａと第１の配管５２との接続部において漏れ出した冷媒の量を検知することができる。
【００４９】
従来のプラズマ処理装置では、窒素ガスを用いて冷媒流路を加圧し、一定時間内における冷媒流路内の圧力の減少量に応じてステージ１６と第１の配管５２との接続部からの冷媒の漏れを検査することが一般的である。しかしながら、冷媒の種類によってステージ１６から漏れ出す冷媒の量は異なるので、加圧試験の際にステージ１６から漏れ出す窒素の量はステージ１６から漏れ出す冷媒の量と一致しない場合がある。よって、このようなプラズマ処理装置では、ステージ１６から漏れ出す冷媒の量を正確に把握することが困難である。これに対し、一実施形態のプラズマ処理装置１０では、検知装置５５によってステージ１６から漏れ出した冷媒の量を測定することができるので、冷却システムの冷媒流路の健全性を検査することができると共に、ステージ１６を循環する冷媒量の減少を検出することができる。
【００５０】
次に、図４を参照して、別の実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。以下では、上記実施形態に係るプラズマ処理装置１０との相違点について主に説明する。別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、接続機構Ｃ１に代えて接続機構Ｃ３を備えている。図４は、接続機構Ｃ３近傍の構造を拡大して示す図である。
【００５１】
図４に示すように、接続機構Ｃ３は第１の配管９２を有している。第１の配管９２は、第１の端部９２ａ及び第２の端部９２ｂを有している。第１の端部９２ａには、雄ねじ部９２ｍが形成されている。
【００５２】
下部電極１８には、第１の流路Ｆ１に連通する空間１００が形成されている。空間１００は、第１の空間１００ａ及び第２の空間１００ｂを含んでいる。第１の空間１００ａは、第１の部材１８ａに形成され、第２の空間１００ｂに連続している。第２の空間１００ｂは、第２の部材１８ｂに形成され、第１の流路Ｆ１に連通している。この第２の空間１００ｂを画成する第２の部材１８ｂの壁面には、雌ねじ部１８ｆが形成されている。
【００５３】
この空間１００には、第１の配管９２の第１の端部９２ａが挿入されている。第１の配管９２は、その第１の端部９２ａに形成された雄ねじ部９２ｍが雌ねじ部１８ｆに螺合することで第２の部材１８ｂに接合されている。これにより、第１の配管９２の第１の端部９２ａが第１の流路Ｆ１に接続されている。第１の配管９２と空間１００を画成する下部電極１８の壁面１８ｗとの間には間隙Ｇ３が形成されている。この間隙Ｇ３には、第１の配管９２を流れる冷媒が当該間隙Ｇ３から漏れ出すことを防ぐために封止部材（第１の封止部材）６８ａが設けられている。この封止部材６８ａは、第１の配管９２及び下部電極１８に接触することで間隙Ｇ３を封止する。この封止部材６８ａは、雄ねじ部９２ｍと第２の流路Ｆ２の一端と間で間隙Ｇ３に設けられている。言い換えれば、壁面１８ｗには、封止部材６８ａが接している壁面１８ｗ内の部分に対して第１の流路Ｆ１の側に雌ねじ部１８ｆが形成されている。
【００５４】
一実施形態では、間隙Ｇ３には、封止部材６８ａとは別の封止部材６８ｂが設けられ得る。封止部材６８ｂは、封止部材６８ａによって第１の流路Ｆ１に対して隔てられた位置に設けられている。図４に示す実施形態では、封止部材６８ｂは、封止部材６８ａよりも第２の端部９２ｂに近い位置において第１の配管９２に接している。この封止部材６８ｂは、封止部材６８ａを透過した冷媒が間隙Ｇ３のうち封止部材６８ａと封止部材６８ｂとの間の領域に留まるように当該間隙Ｇ３を封止する。なお、第１の部材１８ａと第２の部材１８ｂとの間には、封止部材６８ｃが設けられていてもよい。
【００５５】
接続機構Ｃ３では、第２の流路Ｆ２の一端は、封止部材６８ａと封止部材６８ｂとの間で間隙Ｇ３に接続されている。すなわち、封止部材６８ａは、第２の流路Ｆ２に対して第１の流路Ｆ１の側で壁面１８ｗに接している。第２の流路Ｆ２の他端は、第２の配管５４の第１の端部５４ａに接続されている。
【００５６】
次に、接続機構Ｃ３における冷媒の流れについて説明する。冷媒供給機構２４から配管２５ａを介して供給された冷媒は、第１の配管９２を流れ、第１の流路Ｆ１に供給される。ここで、第１の配管９２の内部は高い圧力を有しているので、第１の配管５２を流れる冷媒の一部は、雄ねじ部９２ｍ及び雌ねじ部１８ｆのねじ溝によって形成される流路を通ることとなる。この流路は、断面積が小さく且つ経路が長いので、当該流路を通る冷媒には大きな圧力損失が生じる。この圧力損失によって、間隙Ｇ３のうち封止部材６８ａの内側の領域の圧力と間隙Ｇ３のうち封止部材６８ａの外側の領域の圧力との差が減少する。したがって、接続機構Ｃ３では、接続機構Ｃ１に比べて封止部材６８ａを透過する冷媒の量が減少する。それでもなお封止部材６８ａを透過した冷媒は、第２の流路Ｆ２へ流れ、第２の配管５４及び第４の流路Ｆ４を介して検知装置５５に回収される。これにより、検知装置５５によってステージ１６と第１の配管９２との接続部から漏れた冷媒の量が検知される。
【００５７】
次いで、一実施形態の処理装置の検査方法について説明する。図５は、一実施形態の処理装置の検査方法を示す流れ図である。図５に示す方法ＭＴ１の各工程は、例えば制御部ＣＵが、プラズマ処理装置１０の各部に制御信号を送出することによって実行される。
【００５８】
方法ＭＴ１では、まず工程ＳＴ１において、検知装置５５の検知器５５ｂによって、容器５５ａ内の冷媒の濃度が検知され、その濃度からステージ１６の外部に漏れ出した冷媒の量、すなわち冷媒の流出量の測定値が取得される。例えば、工程ＳＴ１では、検知器５５ｂによって検知された冷媒の濃度から第２の配管５４を流れる冷媒の量の累計を求め、その累計をステージ１６の外部に漏れ出した冷媒の量として取得してもよい。
【００５９】
以下、工程ＳＴ１の具体例について説明する。ここでは、プラズマ処理装置１０の運転中に容器５５ａ内の冷媒の濃度が１時間あたり１０［ｐｐｍ］ずつ上昇していることが検知器５５ｂにより検知されている場合について検討する。ステージ１６を循環する冷媒はＲ１３４ａであり、検知装置５５の容器５５ａは１０［Ｌ］の容積を有しているとする。この例では、容器５５ａ内の冷媒の１時間あたりの濃度上昇レートは１０［ｐｐｍ／ｈ］であるので、１秒間あたりの濃度上昇レートは０．００２７８×１０−６［１／ｓ］となる。したがって、容器５５ａ内に流入している冷媒の体積は、１０×０．００２７８×１０−６／（１−０．００２７８×１０−６）から２．７８×１０−８［Ｌ／ｓｅｃ］と求められる。
【００６０】
Ｒ１３４ａのモル質量は１０２．０３［ｇ／ｍｏｌ］である。温度０［℃］、１気圧のときに、１［ｍｏｌ］あたりの体積は２２．４［Ｌ］であるので、Ｒ１３４ａのモル質量を体積に換算すると２１９．５［ｍｌ／ｇ］となる。気体の体積は１℃あたり１／２７３ずつ増加するので、２０［℃］のときのＲ１３４ａの体積は０．２３５６３［Ｌ／ｇ］となる。上記例では、２．７８×１０−８［Ｌ／ｓｅｃ］の冷媒が容器５５ａ内に流入しているので、その流入する冷媒の流量は１．１７９８２×１０−７［ｇ／ｓｅｃ］となる。一実施形態の工程ＳＴ１では、求められた冷媒の流量にプラズマ処理装置１０の運転時間を乗じることで冷媒の流出量の測定値が求められる。図６は、時間に対する冷媒の流出量の一例を示すグラフである。図６に示すように、プラズマ処理装置１０の通常運転時には、冷媒の流出量は時間に対して線形で増加する。
【００６１】
方法ＭＴ１では、次いで工程ＳＴ２が行われる。工程ＳＴ２では、工程ＳＴ１において取得された冷媒の流出量が閾値ＴＨより大きいか否かが判定される。閾値ＴＨは、ステージ１６の外部に漏れ出す冷媒の量の許容値であり、例えば設計値である。冷媒の流出量が閾値ＴＨ以内である場合には、方法ＭＴ１の処理が終了される。一方、冷媒の流出量が閾値ＴＨより大きい場合には、工程ＳＴ３においてアラームが出力される。図６に示す例では、冷媒の流出量が閾値ＴＨを超えた時刻ｔ１においてアラームが出力される。冷媒の流出量が閾値ＴＨより大きい場合には、ステージ１６を循環する冷媒の量が減少していることが予測される。方法ＭＴ１では、冷媒の量の減少が予測される場合にアラームを出力することで、プラズマ処理装置１０に冷媒の補充を行うことをオペレータに促すことができる。
【００６２】
なお、別の実施形態では、工程ＳＴ１において、プラズマ処理装置１０のメンテナンスの際に当該ステージ１６の外部に漏れ出した冷媒の量を取得し、その量と、通常運転時に封止部材６４ａを透過して検知装置５５によって検知された冷媒の量との合計値をステージ１６の外部に漏れ出した冷媒の量として取得してもよい。図７は、時間に対するステージ１６の外部に漏れ出した冷媒の量（流出量）の別の一例を示すグラフである。図７に示すように、プラズマ処理装置１０の通常運転時には、冷媒の流出量は時間に対して線形で増加する。これは、通常運転時には、第１の配管５２を流れる冷媒が略一定の流量で封止部材６４ａ及び封止部材６６ａを透過するためである。一方、プラズマ処理装置１０のメンテナンス時には、第２の部材１８ｂが第１の部材１８ａから取り外されるので、第１の流路Ｆ１、接続機構Ｃ１及びＣ２、配管２５ａ及び２５ｂ内の冷媒が外部に放出されることとなり、冷媒の流出量が急激に増加する。このメンテナンス時に流出する冷媒の量は、第１の流路Ｆ１、接続機構Ｃ１及びＣ２、配管２５ａ及び２５ｂ内の容積に依存するので、予め予測することができる。したがって、工程ＳＴ１では、プラズマ処理装置１０を使用時間とメンテナンス回数から当該ステージ１６の外部に漏れ出した冷媒の量を求めることができる。
【００６３】
次に、別の実施形態のプラズマ処理装置の検査方法について説明する。図８は、別の実施形態のプラズマ処理装置の検査方法を示す流れ図である。図８に示す方法ＭＴ２の各工程は、例えば制御部ＣＵが、プラズマ処理装置１０の各部に制御信号を送出することによって実行される。
【００６４】
方法ＭＴ２では、まず工程ＳＴ１１において、ステージ１６の外部に漏れ出した冷媒の流量（流出流量）の推定値が求められる。一実施形態では、封止部材６４ａを透過する冷媒の流量の推定値が冷媒の流出流量の推定値となる。封止部材６４ａを透過する冷媒の流量の推定値（以下、「推定透過流量」という。）は、封止部材６４ａの透過係数、封止部材６４ａの寸法、及び、封止部材６４ａと第１の流路Ｆ１との間の間隙Ｇ１内の第１の領域Ｒ１（図３参照）の圧力と封止部材６４ａに対して第１の領域Ｒ１とは反対側の間隙Ｇ１内の第２の領域Ｒ２の圧力との差とに基づいて求められる。具体的には、工程ＳＴ１１では、下記式（１）に従って、推定透過流量Ｑｐが求められる。
【００６５】
Ｑｐ＝Ｋ・（Ａ／ｌ）・（Ｐｏ−Ｐｉ）      ・・・（１）
【００６６】
式（１）において、Ｋは封止部材６４ａの透過係数を表している。透過係数Ｋは、冷媒の種類と封止部材６４ａの材質とによって定まる値である。式（１）のＡは封止部材６４ａのうち冷媒が透過する領域の断面積を表し、ｌは冷媒の透過距離を表している。例えば、封止部材６４ａがＯリングである場合には、Ｏリングの内径及び太さから（Ａ／ｌ）を推定することができる。式（１）のＰｏは第１の領域Ｒ１の圧力を表し、Ｐｉは第２の領域Ｒ２の圧力を表している。
【００６７】
以下、工程ＳＴ１１の具体例について説明する。一例として、冷媒がＲ１３４ａであり、封止部材６４ａが内径０．０２［ｍ］、太さ０．００５［ｍ］、透過係数３．２×１０−１２のＯリングであるとする。また、圧力Ｐｏが２．５［ＭＰａ］であり、圧力Ｐｉが０．１［ＭＰａ］であるとする。この場合には、（Ａ／ｌ）は０．２４６７４［ｍ２］と推定されるので、式（１）から求められる冷媒の推定透過流量Ｑｐは、２×１０−６［Ｐａ・ｍ−３／ｓｅｃ］となる。プラズマ処理装置１０では、接続機構Ｃ１に２つの封止部材６４ａ、６６ａが設けられており、接続機構Ｃ２にも同様に２つの封止部材が設けられているので、これらの封止部材から同じ流量の冷媒が透過すると仮定した場合には、プラズマ処理装置１０の運転中にステージ１６の外部に漏れ出す冷媒の流量の推定値は、Ｑｐの４倍である８×１０−６［Ｐａ・ｍ−３／ｓｅｃ］と求められる。
【００６８】
次いで、方法ＭＴ２では工程ＳＴ１２が行われる。工程ＳＴ１２では、ステージ１６の外部に漏れ出す冷媒の流量の測定値が取得される。この測定値は、検知装置５５によって検知された冷媒の濃度から求められる。
【００６９】
以下、工程ＳＴ１２の具体例について説明する。ここでは、図９（ａ）に示すように、期間Ｔ１では、容器５５ａ内の冷媒の濃度が１時間あたり１０［ｐｐｍ］ずつ上昇し、期間Ｔ１よりも後の期間Ｔ２では、容器５５ａ内の冷媒の濃度が１時間あたり３０［ｐｐｍ］ずつ上昇していることが検知器５５ｂにより検知されている場合について検討する。ステージ１６を循環する冷媒はＲ１３４ａであり、検知装置５５の容器５５ａは１０［Ｌ］の容積を有しているとする。１０［ｐｐｍ／ｈ］は０．００２７８×１０−６［１／ｓ］であるので、期間Ｔ１において第２の配管５４から容器５５ａ内に流入する冷媒の体積は、１０×０．００２７８×１０−６／（１−０．００２７８×１０−６）から２．７８×１０−８［Ｌ／ｓ］と求められる。同様に、３０［ｐｐｍ／ｈ］は０．００８３３×１０−６［１／ｓ］であるので、期間Ｔ２において第２の配管５４から容器５５ａ内に流入する冷媒の体積は、１０×０．００８３３×１０−６／（１−０．００８３３×１０−６）から８．３３×１０−８［Ｌ／ｓ］と求められる。
【００７０】
また、１［ｓｃｃｍ］＝１．６６７×１０−５［Ｌ／ｓ］であり、１［ｓｃｃｍ］＝１．６９×１０−３［Ｐａ・ｍ３／ｓ］である。よって、工程ＳＴ１２では、期間Ｔ１における冷媒の流出流量の測定値は２．８２×１０−６［Ｐａ・ｍ３／ｓ］と求められ、期間Ｔ２における冷媒の流出流量の測定値は８．４３×１０−６［Ｐａ・ｍ３／ｓ］と求められる。
【００７１】
次いで、工程ＳＴ１３が行われる。工程ＳＴ１３では、工程ＳＴ１２において取得された冷媒の流出流量の測定値が工程ＳＴ１１において求められた冷媒の流出流量の推定値よりも所定値α以上大きいか否かが判定される。工程ＳＴ１３において、測定値が推定値よりも所定値α以上大きくないと判定された場合には、方法ＭＴ２の処理が終了される。一方、工程ＳＴ１３において測定値が推定値よりも所定値以上大きい判定された場合には、工程ＳＴ１４においてアラームが出力される。なお、この所定値αは、例えば設計値である。
【００７２】
上述の具体例では、冷媒の流量の推定値が８×１０−６［Ｐａ・ｍ−３／ｓｅｃ］と求められ、期間Ｔ１での冷媒の流出流量の測定値が２．８２×１０−６［Ｐａ・ｍ３／ｓ］、期間Ｔ２での冷媒の流出流量の測定値が８．４３×１０−６［Ｐａ・ｍ３／ｓ］と求められている。ここで、所定値αを０．３×１０−６とした場合には、図９（ｂ）に示すように、期間Ｔ１と期間Ｔ２との間の時刻ｔ２において冷媒の流出流量の測定値が冷媒の流出流量の推定値よりも所定値α以上大きくなる。したがって、この例では、時刻ｔ２においてアラームが出力される。測定値が推定値よりも所定値α以上大きい場合には封止部材が劣化していることが予測されるので、このようにアラームを出力することにより、封止部材の劣化を検知することができる。
【００７３】
以上、種々の実施形態に係るプラズマ処理装置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発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。例えば、プラズマ処理装置１０においてメンテナンスの際に第１の配管５２と配管２５ａとの接続を解除する必要が無い場合には、第１の配管５２と配管２５ａとがメタルチャック等により完全に封止される場合がある。この場合には、間隙Ｇ２から流出する冷媒の量を検知する必要はないので、第３の流路Ｆ３を形成せず、第２の流路Ｆ２を介して間隙Ｇ１のみから流出した冷媒の量を検知装置５５によって検知するように構成されてもよい。同様に、図４に示す実施形態においても、間隙Ｇ３から流出した冷媒の量を検知し、間隙Ｇ２から流出した冷媒の量を検知しないように構成されてもよい。
【００７４】
また、上記した被処理体Ｗの処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置であったが、基板処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波を利用するプラズマ処理装置といった任意の処理装置であってもよい。また、プラズマ処理装置は被処理体Ｗの処理装置の一例に過ぎず、一実施形態の処理装置は直膨式の冷却システムを備える他の任意の処理装置であってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０…プラズマ処理装置、１２…チャンバ本体、１２ｂ…底壁、１２ｃ…チャンバ、１２ｈ…貫通孔、１２ｗ…壁面、１６…ステージ、１８…下部電極、１８ｆ…雌ねじ部、１８ｗ…壁面、２０…静電チャック、２４…冷媒供給機構、２８…ガス供給ライン、５２…第１の配管、５２ａ…第１の端部、５２ｂ…第２の端部、５４…第２の配管、５４ａ…第１の端部、５４ｂ…第２の端部、５５…検知器、６４ａ…封止部材、６４ｂ…封止部材、６８ａ…封止部材、７０…空間、９２…第１の配管、９２ａ…第１の端部、９２ｂ…第２の端部、９２ｍ…雄ねじ部、１００…空間、Ｃ１,Ｃ２,Ｃ３…接続機構、ＣＵ…制御部、Ｆ１…第１の流路、Ｆ２…第２の流路、Ｇ１,Ｇ２,Ｇ３…間隙、ＧＶ…ゲートバルブ、Ｗ…被処理体。
【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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