(57)【要約】【課題】流路に金属以外の材料を用いた場合でも流路のシール性を確保すると共に、装置の組み立ての作業効率を向上させる。【解決手段】温度制御装置は、第１のシール材と、第２のシール材と、流体制御装置とを備える。第１のシール材は、流体の流路を構成する第１の部材と第２の部材との接合部において、流路を囲むように第１の部材と第２の部材との間に配置される。第２のシール材は、接合部において、流路に対して第１のシール材より外側に配置される。流体制御装置は、流体の温度および圧力を制御する。また、第１のシール材は、第２のシール材よりも低温弾性特性がよい材料により構成され、第２のシール材は、第１のシール材よりも流体に含まれるガス透過性が低い材料により構成される。また、流体制御装置は、流体の温度を、−７０℃以上＋５０℃以下の範囲内の温度に制御し、流体の圧力を、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲内の圧力に制御する。【選択図】図３
2019176018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを含む流体を用いて温度制御対象物の温度を制御する温度制御装置において、
第１の部材内の第１の流路と第２の部材内の第２の流路とが連通するように前記第１の部材と前記第２の部材とが接合されている接合部において、前記第１の流路および前記第２の流路により構成される第３の流路を囲むように前記第１の部材と前記第２の部材との間に配置された第１のシール材と、
前記接合部において、前記第３の流路を囲むように前記第１の部材と前記第２の部材との間に配置され、前記第３の流路に対して前記第１のシール材より外側に配置された第２のシール材と、
前記第３の流路を流れる前記流体の温度および圧力を制御する流体制御装置と
を備え、
前記第１のシール材は、
前記第２のシール材よりも低温弾性特性がよい材料により構成されており、
前記第２のシール材は、
前記第１のシール材よりも前記流体に含まれるガスの透過性が低い材料により構成されており、
前記流体制御装置は、
前記流体の温度を、−７０℃以上＋５０℃以下の範囲内の温度に制御し、
前記流体の圧力を、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲内の圧力に制御する温度制御装置。
【請求項２】
前記第１のシール材は、ビニルメチルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、フルオロプロピルメチルビニルシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、またはパーフルオロエーテル（ＰＦＥ）により構成されており、
前記第２のシール材は、ビニリデンフルオライド系フッ素ゴム（ＦＫＭ）、パーフルオロエラストマー（ＦＦＫＭ）、またはアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）により構成されている請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項３】
前記第１の部材は、少なくとも前記第２の部材と接する部分が、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、ステンレス、または、セラミックスで構成されており、
前記第２の部材は、少なくとも前記第１の部材と接する部分が、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セラミックス、石英、または、金属との複合材料で構成されている請求項１または２に記載の温度制御装置。
【請求項４】
前記流体には、Ｒ１３４ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ５０７Ａ、Ｒ５０８Ｂ、またはＲ７４４の代替フロンガスが含まれる請求項１から３のいずれか一項に記載の温度制御装置。
【請求項５】
前記流体制御装置は、
前記流体を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮された前記流体を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器によって凝縮された前記流体を膨張させる膨張弁と
を有し、
前記膨張弁によって膨張された前記流体が、前記温度制御対象物との接触面において蒸発することにより、前記温度制御対象物の温度が制御される請求項１から４のいずれか一項に記載の温度制御装置。
【請求項６】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、被処理体が載置される載置台と、
前記載置台の内部にガスを含む流体を循環させて前記載置台を介して前記被処理体の温度を制御する温度制御装置と
を備え、
前記温度制御装置は、
前記載置台内の第１の流路と配管内の第２の流路とが連通するように前記載置台と前記配管とが接合されている接合部において、前記第１の流路および前記第２の流路により構成される第３の流路を囲むように前記載置台と前記配管との間に配置された第１のシール材と、
前記接合部において、前記第３の流路を囲むように前記載置台と前記配管との間に配置され、前記第３の流路に対して前記第１のシール材より外側に配置された第２のシール材と、
前記第３の流路を流れる前記流体の温度および圧力を制御する流体制御装置と
を備え、
前記第１のシール材は、
前記第２のシール材よりも低温弾性特性がよい材料により構成されており、
前記第２のシール材は、
前記第１のシール材よりも前記流体に含まれるガスの透過性が低い材料により構成されており、
前記流体制御装置は、
前記流体の温度を、−７０℃以上＋５０℃以下の範囲内の温度に制御し、
前記流体の圧力を、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲内の圧力に制御する処理装置。
【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、温度制御装置および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスにおいて、処理中の基板の温度は、処理の精度や半導体装置の特性に影響を与える。そのため、製造プロセスでは、基板の温度が所定の温度に制御される。基板の温度は、例えば、基板が載置される載置台の温度を制御することにより、載置台を介して制御される。載置台の温度は、例えば、載置台の内部に形成された流路内に、温度制御された流体を流すことにより制御される。
【０００３】
流体としては、例えば、液体、ガス、または液体とガスの混合物等が用いられる。流体に含まれるガスが流路の連結部等からリークするのを防止するために、流路の連結部等にはＯリング等のシール材が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７０６５６号公報
【特許文献２】特開２００９−２５２６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、載置台の設定温度は、製造工程に応じて異なる場合が多い。製造工程によっては、載置台の温度が−７０℃から＋５０℃の範囲内のいずれかの温度に設定される場合がある。そのため、載置台の温度を制御するための流体の温度も−７０℃から＋５０℃の範囲内のいずれかの温度に設定されることになる。流体がこのような広い温度範囲内のいずれかの温度に設定されることになると、流体をシールするシール材としても、このような広い温度範囲において、所望のシール性能を維持することが求められる。
【０００６】
このような広い温度範囲において所望のシール性能を維持することが可能なシール材としては、例えばメタルシールが考えられる。メタルシールは、金属製のシール材が押しつぶされることにより、所望のシール性能を発揮する。そのため、装置の組み立て時やメンテナンス時には、シール材を押しつぶすための力を加える必要があり、装置の組み立ておよびメンテナンスにおける作業効率が低い。また、装置が大型化する場合には、シール材の配置領域も広くなるため、装置の組み立てやメンテナンスにおける作業効率はさらに低くなる。また、金属以外のセラミックスや樹脂等で構成された部品が流路に用いられる場合には、シール材が十分につぶれない場合がある。また、メタルシールを押しつぶすための力が加えられることにより、セラミックスや樹脂等で構成される部品が破損する場合もある。そのため、メタルシールを用いることが難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面は、ガスを含む流体を用いて温度制御対象物の温度を制御する温度制御装置であって、第１のシール材と、第２のシール材と、流体制御装置とを備える。第１のシール材は、第１の部材内の第１の流路と第２の部材内の第２の流路とが連通するように第１の部材と第２の部材とが接合されている接合部において、第１の流路および第２の流路により構成される第３の流路を囲むように第１の部材と第２の部材との間に配置される。第２のシール材は、接合部において、第３の流路を囲むように第１の部材と第２の部材との間に配置され、第３の流路に対して第１のシール材より外側に配置される。流体制御装置は、第３の流路を流れる流体の温度および圧力を制御する。また、第１のシール材は、第２のシール材よりも低温弾性特性がよい材料により構成されており、第２のシール材は、第１のシール材よりも流体に含まれるガス透過性が低い材料により構成されている。また、流体制御装置は、流体の温度を、−７０℃以上＋５０℃以下の範囲内の温度に制御し、流体の圧力を、０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲内の圧力に制御する。
【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、流路に金属以外の材料を用いた場合でも流路のシール性を確保できると共に、装置の組み立ておよびメンテナンスの作業効率を向上させることができる。
【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システムの一例を示すシステム構成図である。
【図２】図２は、下部電極と配管との接合部の一例を示す拡大断面図である。
【図３】図３は、内側シールの材料の低温弾性特性の一例をまとめた図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、開示される温度制御装置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、開示される温度制御装置および処理装置が限定されるものではない。
【００１１】
［処理システム１の構成］
図１は、本開示の一実施形態における処理システム１の一例を示す図である。処理システム１は、処理装置１０および制御装置１１を備える。本実施形態における処理装置１０は、平行平板の電極を備えるプラズマエッチング装置である。処理装置１０は、略円筒形状を有する処理チャンバ１２を備える。処理チャンバ１２は、例えばアルミニウム等で構成されており、その内壁面には陽極酸化処理が施されている。処理チャンバ１２は保安接地されている。
【００１２】
処理チャンバ１２の底部上には、例えば石英等の絶縁材料で構成された略円筒状の第２の支持部材１５が設けられている。第２の支持部材１５は、処理チャンバ１２内において、処理チャンバ１２の底部から鉛直方向に延在している。処理チャンバ１２内には、載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、第２の支持部材１５によって支持されている。
【００１３】
載置台ＰＤは、カバーリングＣＲ、フォーカスリングＦＲ、静電チャックＥＳＣ、下部電極ＬＥ、および第１の支持部材１４を有する。下部電極ＬＥは、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、もしくはステンレス等の金属、または、セラミックス等の材料により略円盤状に形成されている。下部電極ＬＥの周囲には、下部電極ＬＥを囲むように第１の支持部材１４が設けられている。
【００１４】
下部電極ＬＥ上には、静電チャックＥＳＣが設けられている。静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極を、一対の絶縁層の間または一対の絶縁シートの間に配置した構造を有する。静電チャックＥＳＣの電極には、スイッチ２３を介して直流電源２２が電気的に接続されている。静電チャックＥＳＣは、スイッチ２３を介して直流電源２２から印加された直流電圧により生じるクーロン力等の静電力により、静電チャックＥＳＣの上面において、略円形の板状の基板Ｗを吸着する。基板Ｗは、被処理体の一例である。これにより、静電チャックＥＳＣは、静電チャックＥＳＣの上面において基板Ｗを保持することができる。
【００１５】
下部電極ＬＥの周縁部上には、基板Ｗのエッジおよび静電チャックＥＳＣを囲むようにフォーカスリングＦＲが設けられている。フォーカスリングＦＲにより、エッチング等の基板Ｗに対する処理の均一性が向上する。フォーカスリングＦＲは、処理対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、例えばシリコンやシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の導電体から構成され得る。
【００１６】
また、第１の支持部材１４上であって、フォーカスリングＦＲの外周側には、フォーカスリングＦＲを囲むようにカバーリングＣＲが設けられている。カバーリングＣＲは、例えば石英等の絶縁体により構成される。カバーリングＣＲは、第１の支持部材１４の上面をプラズマから保護する。
【００１７】
下部電極ＬＥの内部には、冷媒を循環させるための流路２４が設けられている。流路２４には、処理チャンバ１２の外部に設けられたチラーユニット８０から配管２６ａを介して冷媒が供給される。配管２６ａを介して流路２４に供給された冷媒は、流路２４内を流れ、配管２６ｂを介してチラーユニット８０に戻される。冷媒は、ガスを含む流体である。本実施形態において、冷媒は、例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ５０７Ａ、Ｒ５０８Ｂ、またはＲ７４４等の代替フロンガスである。
【００１８】
チラーユニット８０は、圧縮機８１、凝縮器８２、および膨張弁８３を有する。チラーユニット８０は、流体制御装置の一例である。圧縮機８１は、配管２６ｂを介して下部電極ＬＥから戻された冷媒を圧縮する。凝縮器８２は、圧縮機８１によって圧縮された冷媒から熱を放出させて冷媒の温度を下げる。膨張弁８３は、凝縮器８２によって温度が下がった冷媒を細孔に通すことにより、冷媒の圧力を下げる。チラーユニット８０によって温度および圧力が下げられた冷媒は、配管２６ａを介して、再び下部電極ＬＥ内の流路２４に供給される。下部電極ＬＥ内の流路２４に供給された冷媒は、流路２４の内壁に接触して蒸発することにより下部電極ＬＥから熱を奪う。これにより、下部電極ＬＥが冷却される。下部電極ＬＥは、温度制御対象物の一例である。
【００１９】
圧縮機８１の回転数を制御することにより、冷媒の流量が制御され、冷媒の温度が制御される。また、膨張弁８３の開度を調整することにより、冷媒の圧力が調整される。冷媒の温度および圧力を制御することにより、下部電極ＬＥを所定の温度に冷却することができる。本実施形態において、チラーユニット８０は、冷媒の温度を−７０℃以上＋５０℃以下の範囲内の温度に制御し、冷媒の圧力を０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲内の圧力に制御する。
【００２０】
また、静電チャックＥＳＣの内部には、加熱素子であるヒータＨＴが設けられている。ヒータＨＴには、ヒータ電源ＨＰが接続されている。ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が供給されることにより、静電チャックＥＳＣが加熱される。下部電極ＬＥの流路２４内を循環する冷媒による冷却と、静電チャックＥＳＣ内部のヒータＨＴによる加熱とにより、静電チャックＥＳＣ上の基板Ｗの温度が所定温度に制御される。なお、ヒータＨＴは、下部電極ＬＥ内に設けられてもよい。
【００２１】
処理装置１０には、例えばＨｅガス等の伝熱ガスが供給される配管２７が設けられている。配管２７を介して供給された伝熱ガスは、静電チャックＥＳＣの上面と基板Ｗの裏面との間に供給される。制御装置１１は、静電チャックＥＳＣの上面と基板Ｗの裏面との間に供給される伝熱ガスの圧力を制御することにより、静電チャックＥＳＣと基板Ｗとの間の熱伝導率を制御することができる。
【００２２】
処理装置１０は、上部電極３０を備える。上部電極３０は、載置台ＰＤの上方において、載置台ＰＤと対向する位置に配置されている。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行に設けられている。上部電極３０と下部電極ＬＥとの間は、基板Ｗにプラズマ処理を行うためのプラズマが生成される処理空間Ｓである。
【００２３】
上部電極３０は、例えば石英等の絶縁部材３２を介して、処理チャンバ１２の上部に支持されている。上部電極３０は、電極板３４および電極支持体３６を含む。電極板３４は、例えばシリコンを含む材料により構成され、電極板３４の下面は処理空間Ｓに面している。電極板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。
【００２４】
電極支持体３６は、例えばアルミニウム等の導電性材料で構成され、電極板３４を着脱自在に支持する。電極支持体３６は、水冷構造を有していてもよい。電極支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス流通孔３６ｂが下方に延びている。電極支持体３６には、ガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、ガス導入口３６ｃには、配管３８の第１端が接続されている。
【００２５】
配管３８の第２端には、バルブ群４２および流量制御器群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、バルブ群４２、および流量制御器群４４は、供給部の一例である。ガスソース群４０は、複数のガスソースを有している。複数のガスソースには、Ｈ２ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＮＦ３ガス、ＨＢｒガス、およびＣｘＦｙガス（ｘおよびｙは自然数）等が含まれ得る。また、複数のガスソースには、ＨｅガスやＡｒガス等の希ガスが含まれ得る。
【００２６】
バルブ群４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４はマスフローコントローラ等の複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースのそれぞれは、バルブ群４２の中の対応するバルブおよび流量制御器群４４の中の対応する流量制御器を介して、配管３８に接続されている。従って、処理装置１０は、ガスソース群４０の中のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、処理チャンバ１２内に供給することが可能である。
【００２７】
処理チャンバ１２内には、処理チャンバ１２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６は、第１の支持部材１４および第２の支持部材１５の外周にも設けられている。デポシールド４６は、例えばアルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
【００２８】
処理チャンバ１２の底部側、かつ、第２の支持部材１５と処理チャンバ１２の内側壁との間には排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。処理チャンバ１２内の排気プレート４８の下方には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理チャンバ１２内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。処理チャンバ１２の側壁には基板Ｗを搬入または搬出するための開口１２ｇが設けられており、開口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
【００２９】
処理装置１０は、第１の高周波電源６２および第２の高周波電源６４を備える。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電源６２は、２７〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数、一例においては４０ＭＨｚの周波数の高周波電力を発生する。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥ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（下部電極ＬＥ）側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。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および下部電極ＬＥは、プラズマ生成部の一例である。
【００３０】
第２の高周波電源６４は、基板Ｗにイオンを引き込むための第２の高周波電力、即ち、高周波バイアス電力を発生する電源である。第２の高周波電源６４は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数、一例においては４００ｋＨｚの周波数の高周波バイアス電力を発生する。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥ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（下部電極ＬＥ）側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。
【００３１】
処理装置１０は、電源７０を備える。電源７０は、上部電極３０に接続されている。電源７０は、処理空間Ｓ内に存在する正イオンを電極板３４に引き込むための電圧を、上部電極３０に印加する。一例においては、電源７０は、負の直流電圧を発生する直流電源である。このような電圧が電源７０から上部電極３０に印加されることにより、処理空間Ｓに存在する正イオンが電極板３４に衝突する。これにより、電極板３４から二次電子、シリコン原子、またはその両方が放出される。
【００３２】
制御装置１１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。具体的には、制御装置１１は、スイッチ２３、排気装置５０、第１の高周波電源６２、整合器６６、第２の高周波電源６４、整合器６８、電源７０、チラーユニット８０、およびヒータ電源ＨＰ等を制御する。
【００３３】
具体的には、制御装置１１は、例えば下記の処理条件で基板Ｗのエッチングが行われるように、処理装置１０の各部を制御する。
処理チャンバ１２内の圧力：３．３３３Ｐａ（２５ｍＴｏｒｒ）
処理ガス：Ｈ２、ＣＨ２Ｆ２、ＮＦ３、ＨＢｒ、ＣｘＦｙ等を含むガス
基板Ｗの温度：０℃
第１の高周波電力（４０ＭＨｚ）：４．５ｋＷ
第２の高周波電力（４００ｋＨｚ）：７ｋＷ
【００３４】
［下部電極ＬＥと配管２６との接続］
図２は、下部電極ＬＥと配管２６ａとの接合部２６０の一例を示す拡大断面図である。なお、以下では、下部電極ＬＥと配管２６ａとの間の接続について説明するが、下部電極ＬＥと配管２６ｂとの間の接続についても同様である。
【００３５】
下部電極ＬＥと配管２６ａとは、接合部２６０において、下部電極ＬＥ内の流路２４と配管２６ａ内の流路２６１とが連通するように接合される。下部電極ＬＥと配管２６ａとが接合された状態において、下部電極ＬＥ内の流路２４と配管２６ａ内の流路２６１とは、流路８５を構成する。
【００３６】
本実施形態において、下部電極ＬＥのうち少なくとも配管２６ａと接する部分は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、もしくはステンレス等の金属、または、セラミックス等で構成されている。また、配管２６ａのうち少なくとも下部電極ＬＥと接する部分は、ポリイミドもしくはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の各種樹脂、セラミックス、石英、または金属との複合材料（例えば金属セラミックス）等で構成されている。下部電極ＬＥは、第１の部材の一例であり、下部電極ＬＥ内の流路２４は、第１の流路の一例である。また、配管２６ａは、第２の部材の一例であり、配管２６ａ内の流路２６１は、第２の流路の一例である。また、流路８５は、第３の流路の一例である。
【００３７】
下部電極ＬＥと配管２６ａとの間には、流路８５を囲むように内側シール２６３および外側シール２６４が配置されている。外側シール２６４は、流路８５に対して内側シール２６３より外側に配置されている。内側シール２６３は、第１のシール材の一例であり、外側シール２６４は、第２のシール材の一例である。また、内側シール２６３、外側シール２６４、およびチラーユニット８０は、温度制御装置の一例である。配管２６ａのフランジ２６２の下部電極ＬＥ側の面には、流路８５を囲むように環状の溝が設けられており、内側シール２６３および外側シール２６４は、当該溝にそれぞれ配置される。内側シール２６３および外側シール２６４は、例えばＯリングである。配管２６ａは、下部電極ＬＥの下に配置される。
【００３８】
本実施形態において、内側シール２６３は、外側シール２６４よりも低温弾性特性がよい材料により構成されている。内側シール２６３は、例えばビニルメチルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、フルオロプロピルメチルビニルシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、またはパーフルオロエーテル（ＰＦＥ）により構成されている。
【００３９】
また、外側シール２６４は、内側シール２６３よりも、流路８５を流れる冷媒に含まれるガスの透過性が低い材料により構成されている。外側シール２６４は、例えばビニリデンフルオライド系フッ素ゴム（ＦＫＭ）、パーフルオロエラストマー（ＦＦＫＭ）、またはアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等により構成されている。外側シール２６４におけるガスの透過性は、冷媒に含まれるガスの成分毎に異なる。そのため、外側シール２６４には、流路８５を流れる冷媒に含まれるガスの成分に対して透過性が低い材料が用いられる。
【００４０】
図３は、内側シール２６３に好適な材料の低温弾性特性の一例をまとめた図表である。図３では、低温弾性特性一例として、予め与えられた歪が１０％回復した時の温度を示すＴＲ（Temperature  Retraction）−１０の値が例示されている。ＴＲ−１０は、ＴＲ−１０の温度の値が低いほど、低温弾性特性がよいことを表す。なお、本実施形態では、低温弾性特性を示す指標の一例としてＴＲ−１０が用いられるが、低温弾性特性を示す指標であればＴＲ−１０以外の指標が用いられてもよい。図３に示されるように、内側シール２６３は、いずれの材料により構成された場合でも、ＴＲ−１０の温度が−５０℃以下である。なお、外側シール２６４に用いられるＦＫＭ、ＦＦＫＭ、またはＮＢＲ等のゴムにおけるＴＲ−１０の温度は、−１０℃程度であるため、内側シール２６３は、外側シール２６４よりも低温弾性特性がよい材料により構成されている。従って、流路８５内を流れる冷媒の温度が−５０℃となっても、内側シール２６３は十分な弾性を有し、冷媒のリークを防止することができる。なお、−７０℃以下の冷媒を用いる場合には、内側シール２６３には、ＴＲ−１０の温度が−８０℃であるＶＭＱが用いられる。
【００４１】
冷媒の温度および圧力は、処理のレシピに応じて、チラーユニット８０によって制御される。例えば、流路８５を流れる冷媒が低温（例えば−７０℃）かつ低圧（例えば０．１Ｍｐａ）に制御された場合、内側シール２６３がメインシールとして機能する。一方、例えば、流路８５を流れる冷媒が高温（例えば＋５０℃）かつ高圧（例えば２Ｍｐａ）に制御された場合、外側シール２６４がメインシールとして機能し、内側シール２６３がサポートシールとして機能する。なお、冷媒を入れ替える際には、流路８５内の圧力が低圧（例えば１０Ｐａ）となる場合があり、その場合には、外側シール２６４がメインシールとして機能し、内側シール２６３がサポートシールとして機能する。
【００４２】
メインシールとは、冷媒を主に封止して外部へのリークを防止するシールである。また、サポートシールとは、メインシールのシール性をサポートするシールであり、メインシールよりも透過等により冷媒が極微量にリークするシールである。サポートシールは、冷媒と外部空間との差圧を低減する機能も有する。
【００４３】
ここで、内側シール２６３は、外側シール２６４よりも低温弾性特性が優れているため、流路８５を流れる冷媒が低温かつ低圧に制御された場合においても弾性を維持することができる。これにより、内側シール２６３は、振動等によりシール面が変位した場合でも、シール面の変位に追従して弾性変形することができ、低温かつ低圧時においても、冷媒のシール性を良好に保つことができる。なお、本実施形態において、低圧時の冷媒の圧力は大気圧に近い０．１ＭＰａであるため、冷媒の圧力と大気圧との差圧が小さく、冷媒は内側シール２６３をほとんど透過しない。そのため、冷媒に含まれるガスの透過性が外側シール２６４よりも大きい内側シール２６３であっても、外部空間への冷媒のリークを防止することができる。
【００４４】
また、流路８５を流れる冷媒が高温かつ高圧に制御された場合、内側シール２６３では、冷媒に含まれるガスの透過性が増して極微量の透過リークが発生する。また、内側シール２６３に用いられるＶＭＱ等は機械強度が低い材質であるため、内側シール２６３は流路８５内を流れる冷媒からの圧力を受けて外側シール２６４の方向に変位する。その際、内側シール２６３とシール面との界面において冷媒の界面リークが発生する。
【００４５】
一方、外側シール２６４は、冷媒に含まれるガスの透過性が内側シール２６３よりも低い。そのため、外側シール２６４は、内側シール２６３を透過した極微量の冷媒、および、内側シール２６３の変位によりリークした冷媒の外部空間へのリークを防止する。これにより、高温かつ高圧時においても、冷媒のシール性を良好に保つことができる。
【００４６】
また、本実施形態の処理装置１０において、冷媒の温度および圧力を、それぞれ、Ｔ１およびＰ１からＴ２およびＰ２に急激に変化させ、その後、Ｔ２およびＰ２からＴ１およびＰ１に急激に変化させた場合の冷媒のリークの有無を確認する実験を行った。Ｔ１は−７０℃、Ｔ２は＋５０℃、Ｐ１は０．１ＭＰａ、Ｐ２は２ＭＰａである。実験では、冷媒の温度を、−７０℃から、０．３２℃／１００ｍｓｅｃの上昇率で＋５０℃まで上昇させ、その後、０．３２℃／１００ｍｓｅｃの下降率で−７０℃まで下降させた。また、実験では、冷媒の圧力を、０．１ＭＰａから、０．４２ＭＰａ／１００ｍｓｅｃの上昇率で２ＭＰａまで上昇させ、その後、０．２２ＭＰａ／１００ｍｓｅｃの下降率で０．１ＭＰａまで下降させた。なお、実験では、内側シール２６３の一例としてＶＭＱが用いられ、外側シール２６４の一例としてＦＫＭが用いられ、冷媒の一例としてＲ５０８Ｂが用いられた。
【００４７】
実験の結果、冷媒の温度および圧力が、低温かつ低圧の状態、高温かつ高圧の状態、および低温かつ低圧の状態と高温かつ高圧の状態との間で変化する途中の状態のいずれの状態においても、冷媒のリークは確認されなかった。従って、本実施形態の処理装置１０は、冷媒の温度および圧力の制御範囲が広範囲であっても、冷媒のリークを防止することができる。また、本実施形態の処理装置１０は、冷媒の温度および圧力が急激に変化した場合であっても、冷媒のリークを防止することができる。
【００４８】
［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。
【００４９】
例えば、上記した実施形態では、例えば図２に示されたように、配管２６ａのフランジ２６２の下部電極ＬＥ側の面に設けられた２つの環状の溝のそれぞれに、内側シール２６３および外側シール２６４が配置される。しかし、開示の技術はこれに限られない。例えば、配管２６ａのフランジ２６２の下部電極ＬＥ側の面に設けられた１つの環状の溝に、内側シール２６３および外側シール２６４が配置されてもよい。即ち、内側シール２６３と外側シール２６４との間には、隔壁が設けられていなくてもよい。この場合、フランジ２６２の溝内において、流路８５側の位置に内側シール２６３が配置され、内側シール２６３よりも流路８５から離れた位置に外側シール２６４が配置される。また、内側シール２６３および外側シール２６４が配置される溝は、下部電極ＬＥの配管２６ａ側の面に形成されていてもよい。
【００５０】
また、上記した実施形態では、プラズマ源として容量結合型プラズマを用いて基板Ｗに対してエッチング等の処理を行う処理装置１０を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて基板Ｗに対して処理を行う装置であれば、プラズマ源は容量結合プラズマに限られず、例えば、誘導結合プラズマ、マイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマ等、任意のプラズマ源を用いることができる。
【００５１】
また、上記した実施形態では、プラズマを用いて基板Ｗを処理する処理装置１０を例に説明したが、開示の技術はこれに限られず、プラズマを用いることなく基板Ｗに対して成膜やエッチング等の処理を行う装置に対しても開示の技術を適用することが可能である。
【００５２】
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】
【００５３】
ＣＲ  カバーリング
ＥＳＣ  静電チャック
ＦＲ  フォーカスリング
ＨＰ  ヒータ電源
ＨＴ  ヒータ
ＬＥ  下部電極
ＰＤ  載置台
Ｓ  処理空間
Ｗ  基板
１  処理システム
１０  処理装置
１１  制御装置
１２  処理チャンバ
１２ｅ  排気口
１２ｇ  開口
１４  第１の支持部材
１５  第２の支持部材
２２  直流電源
２３  スイッチ
２４  流路
２６  配管
２６０  接合部
２６１  流路
２６２  フランジ
２６３  内側シール
２６４  外側シール
２７  配管
３０  上部電極
３２  絶縁部材
３４  電極板
３４ａ  ガス吐出孔
３６  電極支持体
３６ａ  ガス拡散室
３６ｂ  ガス流通孔
３６ｃ  ガス導入口
３８  配管
４０  ガスソース群
４２  バルブ群
４４  流量制御器群
４６  デポシールド
４８  排気プレート
５０  排気装置
５２  排気管
５４  ゲートバルブ
６２  第１の高周波電源
６４  第２の高周波電源
６６  整合器
６８  整合器
７０  電源
８０  チラーユニット
８１  圧縮機
８２  凝縮器
８３  膨張弁
８５  流路
【図１】
2019176018.tif 000003
【図２】
2019176018.tif 000004
【図３】
2019176018.tif 000005