(57)【要約】【課題】基板処理装置のチャンバ内で基板の温度の変更を短時間で行うことができ、チャンバ内での基板処理の自由度を高くすることができる基板温調装置を提供する。【解決手段】基板処理装置のチャンバ内で基板Ｓを相対的に低温の第１の温度と相対的に高温の第２の温度に温調可能な基板温調装置１００は、内部に冷媒流路４１が形成された載置台１０と、基板Ｓを、載置台１０上の第１の位置および載置台１０の上方の第２の位置の間で昇降させる基板昇降ユニット２０と、冷媒流路４１に冷媒を供給し、第１の位置で基板Ｓを第１の温度に温調する冷却ユニット４０と、載置台１０側から基板Ｓに吸収可能な波長の光を射出し、第２の位置にある基板Ｓを加熱して第２の温度に温調する加熱ユニット３０と、載置台１０内に設けられ、加熱ユニット３０から射出された光を透過して基板Ｓに導く光透過窓５０とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理装置のチャンバ内で基板を相対的に低温の第１の温度と相対的に高温の第２の温度に温調可能な基板温調装置であって、
内部に温調媒体流路が形成された、基板を載置する載置台と、
基板を、前記載置台上の第１の位置および前記載置台の上方へ離隔した第２の位置の間で昇降させる基板昇降機構と、
前記温調媒体流路に温調媒体を供給し、前記第１の位置において基板を前記第１の温度に温調する第１の温調ユニットと、
前記載置台側から基板に吸収可能な波長の光を射出し、その光で前記第２の位置にある基板を加熱して前記第２の温度に温調する第２の温調ユニットと、
前記載置台に設けられ、前記第２の温調ユニットから射出された光を透過する光透過窓と
を具備することを特徴とする基板温調装置。
【請求項２】
前記第２の温調ユニットは、前記載置台の下方に設けられ、前記光透過窓は、前記載置台の表面から裏面へ貫通する透孔に光透過部材が嵌め込まれて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板温調装置。
【請求項３】
前記光透過窓を構成する光透過部材は、上部側の第１の光透過部材と下部側の第２の光透過部材とを有し、前記第１の光透過部材と前記第２の光透過部材との間の空間が、前記温調媒体流路の一部として機能することを特徴とする請求項２に記載の基板温調装置。
【請求項４】
前記温調媒体は、前記第２の温調ユニットから射出される光を透過する液体であることを特徴とする請求項３に記載の基板温調装置。
【請求項５】
前記温調媒体は、フッ素系冷媒または水であることを特徴とする請求項４に記載の基板温調装置。
【請求項６】
前記第１の光透過部材の表面は、前記載置台の表面と面一に設けられていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の基板温調装置。
【請求項７】
前記第１の光透過部材はサファイアで形成されていることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の基板温調装置。
【請求項８】
前記第２の光透過部材は石英で形成されていることを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の基板温調装置。
【請求項９】
前記載置台は少なくともその表面がアルミニウムで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の基板温調装置。
【請求項１０】
前記第２の温調ユニットは、支持体上に複数の発光素子を搭載した発光素子アレイと、前記発光素子アレイを支持し、前記発光素子を冷却する冷却プレートと、前記発光素子に給電する給電部とを有していることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の基板温調装置。
【請求項１１】
基板に対して相対的に低温の第１の温度での第１の処理と相対的に高温の第２の温度での第２の処理とを行う基板処理装置であって、
基板を収容するチャンバと、
前記チャンバの底部に設けられた、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の基板温調装置と
を具備し、
前記基板温調装置は、前記第１の処理の際に基板を前記第１の温度に温調し、前記第２の処理の際に基板を前記第２の温度に温調することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
前記チャンバに処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記チャンバ内を排気する排気部とをさらに具備することを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記チャンバの上部に設けられた、処理ガスを前記チャンバ内に導入するためのシャワーヘッドをさらに具備することを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記チャンバの上部に設けられた、前記チャンバ内で処理ガスをプラズマ化するプラズマ源をさらに具備することを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の温度を相対的に低温の第１の温度と相対的に高温の第２の温度に調節可能な基板温調装置およびそれを用いた基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の基板の処理には、異なる温度の複数の工程を経るものがある。例えば、低温でエッチングを行った後、高温でエッチング残渣除去を行う処理や、基板上に形成された膜を加熱した後、急速に冷却する処理等が知られている。
【０００３】
このような２種類の温度の工程を経る処理においては、従来、同一のチャンバで行うと温度調整に時間がかかりスループットが低下するため、それぞれの温度に設定された別々のチャンバを用いることが一般的であった。
【０００４】
しかし、このように別々のチャンバを用いる場合には、装置のフットプリントが大きくなり、またコストも高くなってしまう。
【０００５】
このため、昇降温を短時間で行えて同一チャンバで高温工程と低温工程を行える処理装置が検討されている。例えば、特許文献１には、チャンバ内に設けられた冷却機能を有する基板支持台と、チャンバの上方に設けられたハロゲンランプと、チャンバの上部に設けられた石英窓とを有し、基板を加熱する際には、基板を基板支持台から上昇させた加熱位置に静止させ、基板を冷却する際には基板支持台上の冷却位置に静止させる加熱冷却装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１５０５９０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された加熱冷却装置は、チャンバの上部に加熱するための機構が設けられているため、チャンバの上部にガスを導入するためのシャワーヘッドを設けたり、チャンバの上部にプラズマ源を設けたりすることが困難であり、基板処理の自由度が低いものとなる。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、基板処理装置のチャンバ内で基板の温度の変更を短時間で行うことができ、チャンバ内での基板処理の自由度を高くすることができる基板温調装置およびそれを用いた基板処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、基板処理装置のチャンバ内で基板を相対的に低温の第１の温度と相対的に高温の第２の温度に温調可能な基板温調装置であって、内部に温調媒体流路が形成された、基板を載置する載置台と、基板を、前記載置台上の第１の位置および前記載置台の上方へ離隔した第２の位置の間で昇降させる基板昇降機構と、前記温調媒体流路に温調媒体を供給し、前記第１の位置において基板を前記第１の温度に温調する第１の温調ユニットと、前記載置台側から基板に吸収可能な波長の光を射出し、その光で前記第２の位置にある基板を加熱して前記第２の温度に温調する第２の温調ユニットと、前記載置台に設けられ、前記第２の温調ユニットから射出された光を透過する光透過窓とを具備することを特徴とする基板温調装置を提供する。
【００１０】
上記第１の観点に係る基板温調装置において、前記第２の温調ユニットは、前記載置台の下方に設けられ、前記光透過窓は、前記載置台の表面から裏面へ貫通する透孔に光透過部材が嵌め込まれるように構成することができる。この場合に、前記光透過窓を構成する光透過部材は、上部側の第１の光透過部材と下部側の第２の光透過部材とを有し、前記第１の光透過部材と前記第２の光透過部材との間の空間が、前記温調媒体流路の一部として機能する構成とすることができる。このような構成において、前記温調媒体は、前記第２の温調ユニットから射出される光を透過する液体であることが好ましい。このような温調媒体としては、フッ素系冷媒または水を挙げることができる。基板を第１の温度に効果的に温調するためには、前記第１の光透過部材の表面は、前記載置台の表面と面一に設けられていることが好ましく、前記第１の光透過部材はサファイアで形成されていることがより好ましい。一方、第２の光透過部材は石英で形成されていることが好ましい。前記載置台は少なくともその表面がアルミニウムで構成されていることが好ましい。
【００１１】
前記第２の温調ユニットは、支持体上に複数の発光素子を搭載した発光素子アレイと、前記発光素子アレイを支持し、前記発光素子を冷却する冷却プレートと、前記発光素子に給電する給電部とを有している構成とすることができる。
【００１２】
本発明の第２の観点では、基板に対して相対的に低温の第１の温度での第１の処理と相対的に高温の第２の温度での第２の処理とを行う基板処理装置であって、基板を収容するチャンバと、前記チャンバの底部に設けられた、上記第１の観点の基板温調装置とを具備し、前記基板温調装置は、前記第１の処理の際に基板を前記第１の温度に温調し、前記第２の処理の際に基板を前記第２の温度に温調することを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１３】
上記第２の観点の基板処理装置は、前記チャンバに処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記チャンバ内を排気する排気部とをさらに具備するものであってよく、また、このような基板処理装置として、前記チャンバの上部に設けられた、処理ガスを前記チャンバ内に導入するためのシャワーヘッドをさらに具備するもの、または前記チャンバの上部に設けられた、前記チャンバ内で処理ガスをプラズマ化するプラズマ源をさらに具備するものを例示することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板を相対的に低温の第１の温度に温調する際には、基板を載置台上の第１の位置に位置させ、第１の温調ユニットにより、載置台の温調媒体流路に温調媒体を通流させて伝熱により温調し、基板を相対的に高温の第２の温度に温調する際には、基板を載置台の上方へ離隔した第２の位置に位置させ、載置台側の第２の温調ユニットから基板に吸収可能な波長の光を射出し、載置台に設けられた光透過窓を透過させて、その光で基板を加熱する。このため、第１の温調ユニットと第２の温調ユニットとが相互に熱影響を及ぼすことなく基板を温調することができ、一つのチャンバ内で第１の温度と第２の温度との間の温度変更を極めて短時間で行うことができる。このため、処理のスループットを高めることができる。また、第１の温調ユニットおよび第２の温調ユニットをいずれも載置台側に設けることができるため、基板温調装置を処理装置のチャンバに設置した場合に、チャンバの上部を基板処理のために自由に使うことができ、チャンバ内での基板処理の自由度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板温調装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の基板温調装置に用いられる冷却加熱部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１の基板温調装置の分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る基板温調装置の動作を説明するための概略図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る基板温調装置を備えた基板処理装置の第１の例を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る基板温調装置を備えた基板処理装置の第２の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
＜基板温調装置の構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る基板温調装置の概略構成を示す断面図、図２は図１の基板温調装置に用いられる冷却加熱部を拡大して示す断面図、図３は図１の基板温調装置の分解斜視図である。
【００１８】
本実施形態の基板温調装置１００は、基板処理装置のチャンバの底部に設けられ、基板を相対的に低温である第１の温度および相対的に高温である第２の温度に温調するためのものであり、基板処理装置は、第１の温度で第１の処理を行い、第２の温度で第２の処理を行う。基板処理は特に限定されるものではなく、例えば第１の処理であるエッチングを行った後、第２の処理である残渣除去を行うものを例示することができる。また、基板も特に限定されるものではなく、半導体基板（半導体ウエハ）、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）基板、太陽電池用基板等、種々の基板に適用可能である。
【００１９】
基板温調装置１００は、基板Ｓを載置する載置台１０と、基板Ｓを載置台上の第１の位置とその上方へ離隔した第２の位置との間で昇降させる基板昇降ユニット２０と、載置台１０の下方に設けられ、基板Ｓを光により加熱する加熱ユニット３０と、載置台１０内に冷媒を流して基板を冷却する冷却ユニット４０と、載置台１０に設けられ、加熱ユニット３０からの光を透過する複数の光透過窓５０とを有する。載置台１０は、円筒状の支持部材６０によりチャンバの底部に支持されるようになっている。
【００２０】
載置台１０は、基板Ｓの載置面を有する上部プレート１１と、その下に配置された下部プレート１２との二層構造となっている。上部プレート１１は熱伝導性が良好な金属材料、例えばアルミニウムで構成されており、下部プレート１２は、例えばステンレス鋼で構成されている。載置台１０の内部には、冷媒流路４１および光透過窓５０に対応する位置に設けられた透孔５１とが形成されている。
【００２１】
基板昇降ユニット２０は、載置台１０に形成された孔１３に挿通され、基板Ｓを支持する３本（図１では２本のみ図示）の支持ピン２１と、３本の支持ピンを支持する支持プレート２２と、支持プレート２２を介して支持ピン２１を昇降駆動する駆動機構２３とを有する。そして、駆動機構２３により支持ピン２１を載置台１０内に没した状態にすることにより基板Ｓが載置台１０上の第１の位置に位置され、駆動機構２３により支持ピン２１を突出することにより基板Ｓが載置台１０から上方へ離隔した第２の位置に位置される。また、支持ピン２１は基板Ｓの受け渡しの際にも用いられる。なお、支持ピン２１は３本に限らず、基板Ｓの大きさに応じて必要な数設ければよい。
【００２２】
加熱ユニット３０は、発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）から放射する光により基板Ｓを加熱するものであり、複数のＬＥＤが搭載された複数のＬＥＤアレイ３１と、これら複数のＬＥＤアレイ３１を支持するとともにＬＥＤを冷却する冷却プレート３２と、各ＬＥＤアレイ３１に給電する給電部３３とを有する。ＬＥＤに限らず他の発光素子、例えば半導体レーザー等を用いてもよい。ＬＥＤのような発光素子による光加熱は、加熱源の黒体輻射ではなく、電子とホールの再結合による電磁輻射を利用しているため、その波長の光を吸収する物質のみを加熱することができ、また、基板を加熱する際に昇温および降温速度が速い。ＬＥＤとしては、射出される光の波長が紫外光〜近赤外光の範囲、例えば０．３６〜１．０μｍの範囲のものを用いることができ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ等をベースとした化合物半導体を挙げることができる。このような波長の範囲から、基板Ｓを透過しない波長のものが選択される。このような観点からは、０．８〜１．０μｍの近赤外光のものが好ましい。特に、基板Ｓがシリコン製の場合には、このような近赤外光により効率良く加熱することができる。
【００２３】
複数のＬＥＤアレイ３１は、それぞれ載置台１０の光透過窓５０と対応する位置に設けられており、ＬＥＤアレイ３１から射出された光が光透過窓５０を透過して基板Ｓに照射され、第２の位置にある基板Ｓを相対的に高温である第２の温度、例えば２００℃程度に加熱するようになっている。
【００２４】
ＬＥＤアレイ３１は、絶縁性を有する高熱伝導性材料、例えばＡｌＮセラミックスからなる支持体上に多数のＬＥＤが搭載されており、支持体は熱伝導性の高い接合材を介して全面が冷却プレート３２に接触するようになっている。冷却プレート３２は高熱伝導性を有する金属材料、例えば銅またはアルミニウムにより構成され、内部に冷媒流路３４が設けられている。冷媒流路３４には冷媒供給配管３５および冷媒排出配管３６が接続されており、図示しない冷媒循環機構により冷媒流路３４に、例えば、水またはフッ素系液体（商品名フロリナート、ガルデン等）からなる冷媒が通流されて冷却プレート３２が冷却され、その冷熱によりＬＥＤアレイ３１の支持体を介してそこに搭載されたＬＥＤを冷却するようになっている。これにより、ＬＥＤ自体の温度上昇による発光量の低下を抑制する。
【００２５】
冷却プレート３２と載置台１０との間には、例えばＰＴＦＥのような樹脂からなる断熱プレート３８が設けられており、冷却プレート３２および載置台１０と断熱プレート３８との間は密着されている。断熱プレート３８には、ＬＥＤアレイ３１に対応する領域に穴３８ａが形成されている。
【００２６】
冷却ユニット４０は、載置台１０内に形成された冷媒流路４１に接続された冷媒供給配管４２および冷媒排出配管４３と、冷媒供給配管４２および冷媒排出配管４３を介して冷媒流路４１に冷媒を循環供給する冷媒循環機構４４とを有している。冷媒としては、例えば、フッ素系液体（商品名フロリナート、ガルデン等）や、水等の、ＬＥＤが射出する波長の光が透過するものが好ましい。このように載置台１０内の冷媒流路４１に冷媒が供給されることにより、載置台１０を相対的に低温である第１の温度、例えば２５℃程度に保って、基板Ｓが載置台１０上の第１の位置に位置された際に基板をその温度に保持するようになっている。
【００２７】
光透過窓５０は、載置台１０のＬＥＤアレイ３１に対応する位置に設けられ、載置台１０の表面から裏面へ貫通する透孔５１と、透孔５１に嵌め込まれた第１の光透過部材５２および第２の光透過部材５３とを有している。透孔５１は、上部プレート１１に形成された上部孔５１ａと、下部プレート１２に形成された下部孔５１ｂとからなっており、第１の光透過部材５２は、上部孔５１ａの上部に、その表面が上部プレート１１の表面と面一になるように嵌め込まれており、第２の光透過部材５３は下部孔５１ｂに嵌め込まれている。透孔５１の第１の光透過部材５２と第２の光透過部材５３との間には空間５４が形成されており、この空間５４は冷媒流路４１の一部として機能する。冷媒流路４１は、この空間５４を含めて一筆書き上に構成されており、その中を通流する冷媒の冷熱は、空間５４では第１の光透過部材５２を介して基板Ｓに供給され、空間５４以外の部分では上部プレート１１を介して基板Ｓに供給される。
【００２８】
第１の光透過部材５２の表面および上部プレート１１の表面の温度を冷媒温度に近付けて基板Ｓの温度を高精度で制御するためには、第１の光透過部材５２および上部プレート１１として熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。このため、第１の光透過部材５２としては、可視光領域から赤外領域までの広い範囲で透過率が高く、熱伝導率が４２Ｗ／ｍ・Ｋのサファイアを好適に用いることができ、上部プレート１１として、上述したように、アルミニウムを好適に用いることができる。
【００２９】
一方、第２の光透過部材５３および下部プレート１２は、下方の加熱ユニット３０と冷媒流路４１（空間５４）内の冷媒とを極力断熱する観点から、熱伝導率が比較的低い材料を用いることが好ましい。このため第２の光透過部材５３としては、同じく可視光領域から赤外領域までの広い範囲で透過率が高いが、熱伝導率が１．４Ｗ／ｍ・Ｋとサファイアよりも低い石英を好適に用いることができ、下部プレート１２として、上述したように、ステンレス鋼を好適に用いることができる。また、第２の光透過部材５３として石英を用いることにより、コストの点からも有利である。
【００３０】
図２に拡大して示すように、第１の光透過部材５２は上面側が小径で底面側が大径となるテーパ５２ａを有しており、上部孔５１ａもテーパ５２ａに対応した形状の周面５１ｃが形成されている。周面５１ｃにはシールリング５５が嵌め込まれており、上部プレート１１と第１の光透過部材５２とは気密にシールされるようになっている。第１の光透過部材５２は、上部孔５１ａに嵌め込まれた状態で、ストッパ５６により位置決めされている。また、下部孔５１ｂは円周状の段部５９を有しており、段部５９により第２の光透過部材５３が下部孔５１ｂ内で位置決めされる。第２の光透過部材５３はその上面の周縁に円周状の切り欠き部５３ａを有し、切欠部５３ａにはシールリング５８が嵌め込まれており、さらに、下部プレート１２における下部孔５１ｂ上部の外周部分に対応する部分には、シールリング５８を押さえつけるための押圧部材５７がねじ止めされるようになっている。これにより、下部プレート１２と第２の光透過部材５３が、気密にシールされるようになっている。
【００３１】
本実施形態の基板温調装置１００においては、例えば図３の分解斜視図に示すように、加熱ユニット３０のＬＥＤアレイ３１は六角状をなしており、７個設けられている。その内の６個は冷却プレート３２上に円周状に配置され、他の１個は冷却プレート３２の中央に配置されている。そして、載置台１０を構成する上部プレート１１および下部プレート１２には、それぞれ７つの上部孔５１ａおよび下部孔５１ｂがＬＥＤアレイ３１に対応するように設けられている。組み立てに際しては、上部プレート１１の上部孔５１ａに第１の光透過部材５２を下方から嵌め込み、下部プレート１２の下部孔５１ｂに第２の光透過部材５３を上方から嵌め込み、その後、上部プレート１１と下部プレート１２とを一体化させて、載置台１０を構成するとともに、載置台１０に７つの光透過窓５０を形成し、載置台１０の下方から断熱部材３８を介して加熱ユニット３０を取り付ける。
【００３２】
＜基板温調装置の動作＞
次に、以上のように構成される基板温調装置の動作について図４の概略図を参照して説明する。
基板処理装置の処理チャンバ内で基板Ｓを低温である第１の温度（例えば２５℃）に温調して第１の処理を行う場合には、基板昇降ユニット２０の支持ピン２１を上昇させて図示しない搬送装置から基板Ｓを支持ピン２１上に受け取った後、支持ピン２１を下降させて、図４（ａ）に示すように、基板Ｓを第１の位置である載置台１０上に載置する。このとき、載置台１０の温度は、冷却ユニット４０により第１の温度の近傍温度に調節されている。具体的には、載置台１０内の冷媒流路４１に常時冷媒が循環供給されており、これにより光透過窓５０の第１の光透過部材５２、および上部プレート１１を介して、基板Ｓが第１の温度に温調される。
【００３３】
第１の温度による第１の処理が終了後、図４（ｂ）に示すように、支持ピン２１を上昇させて基板Ｓを載置台１０から離隔した第２の位置に位置させ、加熱ユニット３０の給電部３３から、ＬＥＤアレイ３１に搭載されたＬＥＤに給電してＬＥＤからの光照射を開始する。ＬＥＤとしては光透過窓５０の第１の光透過部材５２および第２の光透過部材５３を透過し、基板Ｓには吸収される波長、例えば０．８〜１．０μｍの近赤外光を射出するものが用いられ、ＬＥＤから射出された光は、光透過窓５０を透過して基板Ｓに照射され、基板Ｓが急速に加熱される。そして、極めて短時間で第２の温度、例えば２００℃に達し、その温度で第２の処理が行われる。このとき、載置台１０の冷媒流路４１を流れる冷媒は、光透過窓５０内の空間５４にも流れ、そこに流れる冷媒にＬＥＤからの光が照射されるが、冷媒としてＬＥＤから射出される光の波長を透過する液体、例えばフッ素系液体（商品名フロリナート、ガルデン等）や、水等を用いることにより、光照射による冷媒の温度変化は生じない。
【００３４】
このようにして基板Ｓを第２の温度に保持して第２の処理を行った後、図４（ｃ）に示すように、給電部３３によりＬＥＤへの給電をオフにし、基板Ｓの加熱を停止し、支持ピン２１を下降させて基板Ｓを第１の位置である載置台１０上に位置させ、基板Ｓを第１の温度に温調する。その後、図示しない搬送機構により、基板Ｓをチャンバ外へ搬出する。このとき、基板Ｓは電磁輻射を利用して加熱されていたため、このようにＬＥＤへの給電をオフにすることにより急速に冷却され、基板Ｓを載置台１０上に載置した時点で速やかに第１の温度に温調される。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、基板Ｓを相対的に低温の第１の温度に温調する場合には、基板Ｓを載置台１０に載置する第１の位置に位置させ、載置台１０内に冷媒を通流させて、冷媒の冷熱を基板Ｓに伝熱させることにより行い、相対的に高温の第２の温度に温調する場合には、基板Ｓを載置台１０から離隔した第２の位置に位置させて、載置台１０に熱影響を及ぼすことなく、基板Ｓのみを載置台１０側からのＬＥＤの光により電磁輻射を利用して加熱する。このため、冷却ユニット４０および加熱ユニット３０が相互に熱影響をおよぼすことなく温調することができ、一つのチャンバ内で第１の温度と第２の温度との間の温度変更を極めて短時間で行うことができる。このため、処理のスループットを高めることができる。
【００３６】
また、基板Ｓを第１の温度に温調する冷却ユニット４０および第２の温度に温調する加熱ユニット３０がいずれも載置台１０側にあるため、基板温調装置１００を処理装置のチャンバに設置した場合に、チャンバの上部を基板処理のために自由に使うことができる。例えば、チャンバの上部にガスを導入するためのシャワーヘッドを設けたり、チャンバの上部にプラズマ源を設けたりすることが可能となる。つまり、チャンバ内での基板処理の自由度を高くすることができる。
【００３７】
＜基板温調装置を備えた基板処理装置の例＞
次に、本実施形態に係る基板温調装置を備えた基板処理装置の例について説明する。
【００３８】
（第１の例）
まず、第１の例では、基板Ｓにノンプラズマエッチングを施した後、基板Ｓを加熱して基板に存在する残渣除去を行う基板処理装置について説明する。
【００３９】
図５は、本実施形態に係る基板温調装置を備えた基板処理装置の第１の例を示す断面図である。本例の基板処理装置２００は、真空排気可能なチャンバ１１０を有し、チャンバ１１０の底部に前述した構成を有する基板温調装置１００を有している。さらに、基板処理装置２００は、チャンバ１１０の底部に設けられた排気部１２０と、チャンバ１１０の上部に設けられたシャワーヘッド１３０と、シャワーヘッド１３０に処理ガスを供給する処理ガス供給系１４０とを有する。チャンバ１１０の側壁には、基板Ｓを搬入出するための搬入出口１１１が設けられており、搬入出口１１１はゲートバルブ１１２により開閉されるようになっている。また、基板温調装置１００の支持部材６０は、シールリング６１を介してチャンバ１１０の底部に取り付けられている。
【００４０】
排気部１２０は、チャンバ１１０の底部に接続された排気管１２１と、排気管１２１に設けられた圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１２２と、排気管１２１を介してチャンバ１１０内を排気するための真空ポンプ１２３とを有している。
【００４１】
シャワーヘッド１３０は、チャンバ１１０の天壁に取り付けられており、その上部にガス導入口１３１を有し、その内部にガス拡散空間１３２が形成されており、その底面には多数のガス吐出孔１３３が形成されている。
【００４２】
また、処理ガス供給系１４０は、基板Ｓ上の所定の膜にノンプラズマエッチングを施すためのエッチングガス、ならびに熱により残渣除去を行う際、およびチャンバ１１０内のパージに用いる不活性ガスを、配管１４１を介してガス導入口１３１からシャワーヘッド１３０内へ供給するようになっている。エッチングガスとしては、例えばＨＦガス、Ｆ２ガス、ＮＨ３ガス等を挙げることができ、不活性ガスとしてはＮ２ガスやＡｒガスを挙げることができる。
【００４３】
このように構成される基板処理装置２００においては、ゲートバルブ１１２を開けて、図示しない搬送装置により搬入出口１１１を介して基板Ｓを搬入し、上述したように、基板温調装置１００の載置台１０の上（第１の位置）に載置した後、排気部１２０によりチャンバ１１０内を所定の真空度に調整する。載置台１０上の基板Ｓは、冷却ユニット４０に通流された冷媒により、第１の温度、例えば２５℃に温調される。
【００４４】
この状態で、処理ガス供給系１４０からシャワーヘッド１３０へ、所定のエッチングガスを供給し、シャワーヘッド１３０を介してチャンバ１１０内に導入する。これにより、基板Ｓの所定の膜がエッチングされる。
【００４５】
エッチング終了後、シャワーヘッド１３０を介してチャンバ１１０内に不活性ガスを導入してパージした後、さらに不活性ガスの導入を継続してチャンバ１１０内を不活性ガス雰囲気とした後、上述したように、基板温調装置１００における基板昇降ユニット２０の支持ピン２１を上昇させて、基板Ｓを第２の位置に位置させ、加熱ユニット３０におけるＬＥＤアレイ３１のＬＥＤから光を照射し、基板Ｓを第２の温度、例えば２００℃に加熱し、エッチング後の残渣除去を行う。
【００４６】
残渣除去終了後、基板Ｓを第１の位置である載置台１０上に戻して冷却し、その後、ゲートバルブ１１２を開けて、図示しない搬送装置により冷却された基板を搬入出口１１１から搬出する。
【００４７】
このように、基板処理装置２００においては、上述した基板温調装置１００を用いるので、ノンプラズマエッチングと残渣除去の温度の切替を極めて短時間で行って、処理のスループットを高めることができる。また、基板温調装置１００がチャンバ１１０内の底部に収まっており、チャンバ１１０の上部には基板温調装置１００の構成部は存在しないので、チャンバ１１０の上部にシャワーヘッド１３０を設けることができ、処理ガスの均一供給が可能となる。
【００４８】
（第２の例）
次に、第２の例として、基板Ｓにノンプラズマエッチングを施した後、基板Ｓを加熱するとともにプラズマを生成して基板のアッシングを行う基板処理装置について説明する。
【００４９】
図６は、本実施形態に係る基板温調装置を備えた基板処理装置の第２の例を示す断面図である。本例の基板処理装置３００は、基本構成は基板処理装置２００と共通であるため、基板処理装置２００と同じ部分には同じ符号を付して説明を簡略化する。
【００５０】
本例では、シャワーヘッドを設けず、チャンバ１１０の上部に、プラズマ源として複数のマイクロ波放射機構２１０を設けるとともに、チャンバ１１０の側壁上部にリング状のガス導入部２２０を設け、処理ガス供給系１４０からの処理ガスがガス導入部２２０を介してチャンバ１１０内に導入されるようになっている点が図５の基板処理装置２００とは異なっている。
【００５１】
マイクロ波照射機構２１０は、図示しないマイクロ波生成部からのマイクロ波を伝送する筒状の同軸構造からなる導波管と、その先端に設けられた平面アンテナと、導波管を移動可能に設けられたチューナとを有し、平面アンテナの先端側に設けられた誘電体窓からマイクロ波を放射し、チャンバ内にマイクロ波プラズマを生成するようになっている。
【００５２】
このように構成される基板処理装置３００においては、基板処理装置２００と同様、基板温調装置１００の上に基板Ｓを載置し、基板Ｓを第１の温度、例えば２５℃に温調した状態で、処理ガス供給系１４０から所定のエッチングガスをガス導入部２２０を介してチャンバ１１０内に導入し、基板Ｓの所定の膜をエッチングする。
【００５３】
その後、チャンバ１１０内をパージした後、基板Ｓを第２の位置に上昇させ、加熱ユニット３０におけるＬＥＤアレイ３１のＬＥＤから光を照射し、基板Ｓを第２の温度、例えば２００℃に加熱するともに、処理ガス供給系１４０からガス導入部２２０を介してチャンバ１１０内にプラズマガスとして例えばＡｒガスを導入しつつ、マイクロ波放射機構２１０からチャンバ１１０内にマイクロ波を照射してチャンバ１１０内にマイクロ波プラズマを生成する。これにより、基板Ｓに存在するフォトレジストおよびエッチング残渣がアッシング除去される。
【００５４】
アッシング終了後、マイクロ波の照射を停止し、基板Ｓを第１の位置である載置台１０上に戻して冷却し、その後、ゲートバルブ１１２を開けて、図示しない搬送装置により冷却された基板を搬入出口１１１から搬出する。
【００５５】
基板処理装置３００においても、基板温調装置１００により、ノンプラズマエッチングとアッシングの残渣除去の温度の切替を極めて短時間で行って、処理のスループットを高めることができる。また、基板温調装置１００がチャンバ１１０内の底部に収まっており、チャンバ１１０の上部には基板温調装置１００の構成部は存在しないので、チャンバ１１０の上部にマイクロ波放射機構２１０を設けることができ、効果的にアッシング処理を行うことができる。なお、マイクロ波放射機構２１０は１つであってもよく、また、プラズマ源としては、このようなマイクロ波放射機構２１０に限らず他のプラズマ源であってもよい。
【００５６】
＜他の適用＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内において種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、第１の温度および第２の温度として２５℃および２００℃の例を示したが、これに限らず、種々の温度とすることができる。したがって、上記実施形態では、第１の温度に制御する場合に冷媒を用いたが、第１の温度が常温よりも高い場合は、冷媒の代わりに加熱媒体を用いることができる。つまり第１の温度に応じて適宜の温調媒体を用いることができる。
【００５７】
また、光透過窓やＬＥＤアレイの数についても、特に限定されるものではなく、基板の大きさ等に応じて、適宜設定することができる。また、加熱ユニットの構成も上記実施形態に限らず、基板を加熱することができる波長の光を照射できるものであればよい。
【００５８】
さらに、上記実施形態では、基板処理装置のチャンバの上部にシャワーヘッドを設けた例、およびプラズマ源を設けた例を示したが、これに限らず、処理に応じて、種々の部材をチャンバの上部に設けることができる。
【００５９】
さらにまた、上記実施形態では、基板処理装置として相対的に低温の第１の温度でエッチングを行った後に、相対的に高温の第２の温度で残渣除去またはアッシングを行う処理を行うものを例示したが、これに限らず、基板に対して相対的に低温の第１の温度での第１の処理と相対的に高温の第２の温度での第２の処理とを行うものであればこれに限定されるものではなく、また、最初に第２の温度で第２の処理を行った後に、第１の温度で第１の処理を行うものであってもよい。
【００６０】
さらにまた、上記実施形態では、基板を第１の温度に温調する際に、基板を載置台に載置する例を示したが、基板を載置台に近接させてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０；載置台
１１；上部プレート
１２；下部プレート
２０；基板昇降ユニット
２１；支持ピン
２３；駆動機構
３０；加熱ユニット
３１；ＬＥＤアレイ
３２；冷却プレート
３３；給電部
４０；冷却ユニット
４１；冷媒流路
４４；冷媒循環機構
５０；光透過窓
５１；透孔
５２；第１の光透過部材
５３；第２の光透過部材
５４；空間
６０；支持部材
１１０；チャンバ
１２０；排気部
１３０；シャワーヘッド
１４０；処理ガス供給系
２００，３００；基板処理装置
２１０；マイクロ波放射機構
２２０；ガス導入部
Ｓ；基板
【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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