(57)【要約】  本発明は、チャンバ等の温度を降温したい場合には効率よい冷却効果を得て速やかに降温することのできる加熱装置を提供するものである。基板処理装置１は、処理チャンバ１１及び蓋部１２により囲まれたチャンバ内部空間２３に加熱ユニット１００を有する。加熱ユニット１００は、アウターシェル１１１とインナーシェル１１２との間に面状発熱体１１３を挟み込んで接合されたものであり、面状発熱体１１３に通電されることにより発熱してチャンバ内部空間２３を所望の温度に加熱する。加熱ユニット１００のアウターシェル１１１と面状発熱体１１３の境界部には、加熱ユニット１００の周面に沿ってらせん状に配置された冷却媒体流路１１４が具備されている。降温時には、冷却媒体流路１１４に冷却媒体を流すことにより、チャンバ内部空間２３及び基板処理装置１が強制冷却され、迅速に降温される。
2007132824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の処理室、搬送通路又は管の内部に配置される加熱装置であって、
面状発熱部と、
前記面状発熱部の周囲を被覆する金属製の被覆部と
を有し、
前記被覆部の内部に冷却手段が形成されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、前記面状発熱部の表裏いずれか一方の面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記冷却手段は、前記面状発熱部の表裏両面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記冷却手段は、冷却媒体の流路であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項５】
前記冷却媒体の流路に冷却媒体を供給する供給管及び前記冷却媒体の流路から前記冷却媒体を排出する排出管をさらに有し、前記面状発熱部に電力を印加するためのリード線が、前記供給管及び／又は前記排出管を介して導出されていることを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
当該加熱装置に係る所定の箇所の温度を検出するセンサをさらに有し、当該センサのリード線が、前記供給管及び／又は前記排出管を介して導出されていることを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記冷却媒体の流路は、前記被覆部の前記面状発熱部との境界面に形成された溝であることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項８】
前記加熱装置は筒状に形成されており、前記冷却媒体の流路は、前記筒状の前記加熱装置の側壁に沿ってらせん状あるいは一部が連通した複数のリング状に形成されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項９】
前記加熱装置は平板状に形成されており、前記冷却媒体の流路は、前記平板状の前記加熱装置にうず巻き状あるいは一部が連通した複数の円環状に形成されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＣＶＤ装置、エッチング装置等の半導体製造装置に適用して好適な、チャンバ内、容器内、通路内、管内あるいは室内等の実質的に閉じた空間を加熱し、また冷却する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＣＶＤ装置やエッチング装置等の半導体製造装置においては、処理チャンバ内にウェーハを配置し、そのウェーハを高温雰囲気中で反応ガスやプラズマ等に曝すことにより、ウェーハに所望の成膜処理やエッチング処理を施す。このような処理の際、チャンバ内を流れる処理ガスや反応副生成物は、圧力と温度との関係（昇華曲線）によって気体と固体との両相を昇華変化するが、気体から固体へ昇華変化した場合には、副生成物が固体として析出しチャンバ内や排気管等の昇華温度以下の壁面に付着する。その結果、配管が副生成物により閉塞されてしまう場合があり好ましくない。
このような副生成物の析出・堆積を避けるため、あるいは抑制するため、及び、ウェーハに対する成膜処理やエッチング処理を均一に行うため、チャンバや配管等の温度は、比較的均一な高温状態に維持するとともに、これを正確に維持管理する必要がある。【０００３】
従来、チャンバ等の内部を高温に維持するためには、例えばチャンバ等の外側にヒーターを装着する等の方策が採られていた（例えば、日本国特許出願公開２００３−２７２４０号公報（特許文献１）参照）。しかしながら、ヒーターをチャンバの外側に配置した従来の方法では、チャンバの内壁を均一に加熱することが難しく、また、チャンバ内部あるいは内壁の温度を正確に維持管理することは難しかった。
そこで、チャンバや配管の内部に内壁に沿った平板状の加熱ユニットを配置し、これにより均一かつ効率よく、また正確にチャンバ内の温度を制御し管理する方法が提案されている（ＰＣＴ国際公開ＷＯ２００４／１０５１０３（Ａ１）公報（特許文献２）参照）。この装置によれば、チャンバや配管等の温度をある程度高温で均一な状態に維持、管理することができ、それまでの装置と比較して副生成物の析出・堆積を抑制することができる。しかしながら、このような装置においても副生成物の昇華堆積を完全に防止できるものではなく、ある程度の周期でインサイチュークリーニングを実行する必要がある。
【特許文献１】特開２００３−２７２４０号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４／１０５１０３公報
【０００４】
ところで、そのような半導体製造装置においては、半導体デバイスの生産性を向上させる観点から、装置の稼働率を向上させることが要望されている。具体的には、装置の故障発生頻度やメンテナンス頻度を減らし、故障やメンテナンスに要する時間を短縮すること、すなわち、ＭＴＢＦ（Mean Time Between Failure）の長期化、及び、ＭＴＴＲ（Mean Time To Repair）の短縮化が要望されている。
このような要望の中で、特許文献２に開示されているようなチャンバ内部に加熱ユニットを配置した装置を含む従来の半導体製造装置においては、１度のメンテナンスあるいはインサイチュークリーニングに要する時間が長く、これを短縮したいという要望がある。【０００５】
一般的に成膜処理やエッチングを行う時には、チャンバ内は例えば１５０℃以上、場合によっては５００〜６００℃の高温に維持されるが、メンテナンスを行う場合には、これを常温に戻す必要がある。また、インサイチュークリーニングを実行する際には、ＣｌＦ３  ，ＮＦ３  ，Ｆ２  等のガスを使用するが、これらのガスは雰囲気温度に応じて副生成物に対するエッチングレートが大きく変化するため、実際には１００℃以下の温度で使用する必要がある。すなわち、インサイチュークリーニングを実行する際にはチャンバ内の雰囲気温度を１００℃以下に降温させる必要がある。
しかしながらこの種の半導体製造装置は、処理時にチャンバ内を高温に維持するために通常断熱性の高い構造となっており抜熱経路は限定されている。従って、一旦昇温したチャンバ、あるいはチャンバ内に配置した加熱ユニットを降温する場合には、昇温する場合と比較にならないほどの長時間を要する。
その結果、半導体製造装置のダウンタイムは非常に長時間に及ぶことになり、装置の稼働率が低下するとともに、例えば半導体デバイス等の生産性も低下するという問題が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、例えばチャンバ内等の雰囲気の温度を、高温に維持したい場合にはこれを効率よく加熱して高温状態で均一かつ正確に維持管理することができ、降温したい場合には、効率よい冷却効果を得て速やかに降温することのできる加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の加熱装置は、任意の処理室、搬送通路又は管の内部に配置される加熱装置であって、面状発熱部と、前記面状発熱部の周囲を被覆する金属製の被覆部とを有し、前記被覆部の内部に冷却手段が形成されていることを特徴とする。
このような構成の加熱装置においては、チャンバ内等の雰囲気の温度を、高温に維持したい場合にはこれを効率よく加熱して高温状態で均一かつ正確に維持管理することができ、降温したい場合には、効率よい冷却効果を得て速やかに降温することができる。【０００８】
好適な具体例として、本発明の加熱装置において前記冷却手段は、前記面状発熱部の表裏いずれか一方の面に形成される。
このような構成の加熱装置においては、比較的簡単な構成により、チャンバ内等の雰囲気を効率よく強制冷却することができ、その温度を速やかに降温することができる。【０００９】
また好適な他の具体例として、本発明の加熱装置において前記冷却手段は、前記面状発熱部の表裏両面に形成される。
このような構成の加熱装置においては、チャンバ内等の雰囲気をより一層効率よく急速に強制冷却することができる。【００１０】
好適には、本発明の加熱装置において前記冷却手段は、冷却媒体の流路である。
このような構成の加熱装置においては、所望の冷却媒体を用いて、チャンバ内等の雰囲気を効率よく強制冷却することができ、その温度を速やかに降温することができる。【００１１】
本発明の加熱装置は、前記冷却媒体の流路に冷却媒体を供給する供給管及び前記冷却媒体の流路から前記冷却媒体を排出する排出管をさらに有し、前記面状発熱部に電力を印加するためのリード線が、前記供給管及び／又は前記排出管を介して導出されている構成であってもよい。
このような構成の加熱装置によれば、通電用リードを取り出すために新規な部品やポートを設ける必要が無く、構成が複雑になるのを避けることができ好適である。【００１２】
また、本発明の加熱装置は、当該加熱装置に係る所定の箇所の温度を検出するセンサをさらに有し、当該センサのリード線も、前記供給管及び／又は前記排出管を介して導出されている構成であってよい。
このような構成の加熱装置によれば、センサのリード線を取り出すために新規な部品やポートを設ける必要も無く、この点においても構成が複雑になるのを避けることができ好適である。【００１３】
好適な具体例としては、本発明の加熱装置において前記冷却媒体の流路は、前記被覆部の前記面状発熱部との境界面に形成された溝である。
このような構成の加熱装置によれば、冷却媒体の流路を容易かつ効果的に形成することができ、その結果、チャンバ内等の雰囲気を効率よく強制冷却することができ、その温度を速やかに降温することができる。【００１４】
好適な具体例として、本発明の加熱装置は、前記加熱装置が筒状に形成されており、前記冷却媒体の流路は当該筒状の加熱装置の側壁に沿ってらせん状あるいは一部が連通した複数のリング状に形成されているものである。
このような構成の加熱装置によれば、円筒形状の装置において、冷却媒体をその全域に効率よく流すことができ、これによりチャンバ内等の雰囲気を効率よく強制冷却し、その温度を速やかに降温することができ好適である。【００１５】
また好適な他の具体例として、本発明の加熱装置は、前記加熱装置が平板状に形成されており、前記冷却媒体の流路は当該平板状の加熱装置にうず巻き状あるいは一部が連通した複数の円環状に形成されているものである。
このような構成の加熱装置によれば、平板形状の装置において、冷却媒体をその全域に効率よく流すことができ、これによりチャンバ内等の雰囲気を効率よく強制冷却し、その温度を速やかに降温することができ好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の基板処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態の基板処理装置の構成を模式的に示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２に示した基板処理装置の平板状の加熱ユニットのアウターシェルの形状を示す図であり、加熱ユニットに形成される冷却媒体流路の構成を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２に示した基板処理装置の筒状の加熱ユニットのアウターシェルの形状を示す図であり、加熱ユニットに形成される冷却媒体流路の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第３実施形態としての加熱ユニットの構成を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の第４実施形態の基板処理装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１実施形態
本発明の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
本実施形態においては、本発明に係る加熱装置を具備するＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition）等の処理に用いる基板処理装置を例示して本発明を説明する。
図１は、その基板処理装置の要部断面図である。【００１８】
図１に示すように、基板処理装置１は、投入された半導体ウェーハに所望の環境下で所望の処理を施すための空間（チャンバ内部空間）２３を形成する処理チャンバ１１と蓋部１２、チャンバ内部空間２３内において処理対象のウェーハが載置されるサセプタ１４、処理ガス等をチャンバ内部空間２３に供給する給気管１７、チャンバ内部空間２３の気体を排気する排気管１９、及び、チャンバ内部空間２３を加熱する本発明に係る加熱ユニット１００を有する。【００１９】
処理チャンバ１１は、上部が開口された円筒形状の容器である。処理チャンバ１１の底部には、排気管１９が接続される排気口２０、サセプタ１４の支持軸１５が通過するための開口１６、及び、加熱ユニット１００の冷却媒体排出管１３１を通過させるための開口２２が形成されている。また、処理チャンバ１１の円環状側面の上縁面には、シール部材としてのＯリング１３が設置されている。また、処理チャンバ１１の側面には、図示省略するが、処理チャンバ１１内にウェーハを出し入れする搬送通路が形成されている。【００２０】
蓋部１２は、上述のような構成の処理チャンバ１１に対して、処理チャンバ１１の上部開口を開閉自在なように連結されており、蓋部１２が処理チャンバ１１の上縁面に載置されることにより、処理チャンバ１１の上部開口は閉塞され、チャンバ内部空間２３が閉塞される。この際、処理チャンバ１１と蓋部１２との接合部にはＯリング１３が介在されるので、チャンバ内部空間２３は密閉される。蓋部１２には、給気管１７が接続される給気口１８、及び、加熱ユニット１００の冷却媒体供給管１２１を通過させるための開口２１が形成されている。【００２１】
サセプタ１４は、処理チャンバ１１の底部の開口１６を通過した支持軸１５により上下移動及び回転移動可能に支持される。支持軸１５は、図示せぬ外部の駆動機構に連結され、上下移動及び回転移動される。支持軸１５が通過する処理チャンバ１１の底部の開口１６には、例えば磁性流体シール装置等が配設されており、これにより処理チャンバ１１の内部と外部とがシールされている。【００２２】
給気管１７は、蓋部１２に形成された給気口１８に連結されており、所望の反応ガス等をチャンバ内部空間２３に供給する。本実施形態の基板処理装置１において、給気管１７には、その内壁に沿って、本発明に係る給気管加熱ユニット１７２が配設されており、給気管１７の内部を加熱するようになっている。給気管加熱ユニット１７２については、後に説明する。【００２３】
排気管１９は、一方の端部が処理チャンバ１１の底部に形成された排気口２０に連結され、他方の端部が図示しないターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）等の排気手段に接続されており、チャンバ内部空間２３を真空引きする際、あるいは、チャンバ内部空間２３に所望の反応ガスを循環させて所望の処理を行う際に、チャンバ内部空間２３の気体を排気する。本実施形態の基板処理装置１において、排気管１９には、その内壁に沿って、本発明に係る排気管加熱ユニット１９２が配設されており、排気管１９の内部を加熱するようになっている。排気管加熱ユニット１９２については、後に説明する。【００２４】
加熱ユニット１００は、チャンバ内部空間２３を加熱して所定の高温環境とするための加熱装置である。特に本実施形態の加熱ユニット１００は、チャンバ内部空間２３を適切に加熱することに加えて、基板処理装置１の保守等の時に、処理チャンバ１１及びその内部空間２３を短期間に急速に冷却でき、これにより、次の高温処理のための準備や所望のメンテナンス処理を迅速に効率よく行えるようになっているものである。【００２５】
図示のごとく、本実施形態の加熱ユニット１００は、処理チャンバ１１の内壁に沿った円筒形状の装置であり、その上下両端は開口した状態となっている。
加熱ユニット１００は、アウターシェル１１１、インナーシェル１１２及び面状発熱体１１３を有する。【００２６】
アウターシェル１１１及びインナーシェル１１２は、各々円筒形状に形成された一対の金属板である。アウターシェル１１１及びインナーシェル１１２は、面状発熱体１１３を間に介在させた状態で、すなわち面状発熱体を挟み込んだ状態で、上端部及び下端部が各々相互に接合される。これにより、加熱ユニット１００の本体が構成される。この構成により、面状発熱体１１３は、アウターシェル１１１及びインナーシェル１１２により完全に被覆された状態となり、すなわちアウターシェル１１１とインナーシェル１１２とで形成される内部空間に面状発熱体１１３が封入された状態となり、面状発熱体１１３がチャンバ内部空間２３に供給された処理ガス等に曝されることが防止される。【００２７】
このようにアウターシェル１１１とインナーシェル１１２とをその上端部及び下端部において各々接合するために、本実施形態においては、アウターシェル１１１及びインナーシェル１１２は、その上端部及び下端部の各々において、その一方あるいは両方が相手側に突出し、相手側に適切に接触あるいは係合する形状に形成されている。
加熱ユニット１００の上端部及び下端部の各々においてアウターシェル１１１とインナーシェル１１２との間にスペーサ等の部材を介在させてアウターシェル１１１、スペーサ及びインナーシェル１１２をそれぞれ接合することにより、面状発熱体１１３をアウターシェル１１１とインナーシェル１１２との間に挟持するとともに、面状発熱体１１３を加熱ユニット１００の外部雰囲気から隔離するようにしてもよい。【００２８】
加熱ユニット１００は、円筒側面のアウターシェル１１１と面状発熱体１１３との接触面に沿って上端部から下端部までらせん状に連続した冷却媒体流路１１４を有する。本実施形態においては、アウターシェル１１１の内面（面状発熱体１１３と接触する側の面）に溝１１４が、その円筒内周面に沿って上端部から下端部までらせん状に形成されており、このようなアウターシェル１１１を面状発熱体１１３を挟み込んでインナーシェル１１２と接合することにより、アウターシェル１１１と面状発熱体１１３との接触面に、円筒側面に沿って上端部から下端部までらせん状に連続した通路１１４が形成される。【００２９】
冷却媒体流路１１４の上端側の端部は、アウターシェル１１１の上端面において冷却媒体供給管１２１に接続されている。冷却媒体供給管１２１は、取り付け部材１２２により、加熱ユニット１００の本体の上端部において冷却媒体流路１１４と接続される。取り付け部材１２２は、冷却媒体流路１１４及び冷却媒体供給管１２１の内部とチャンバ内部空間２３とをシールするＯリングを有する。【００３０】
また、冷却媒体流路１１４の下端側の端部は、アウターシェル１１１の下端面において冷却媒体排出管１３１に接続されている。冷却媒体排出管１３１は、取り付け部材１３２により、加熱ユニット１００の本体の下端部において冷却媒体流路１１４と接続される。取り付け部材１３２は、冷却媒体流路１１４及び冷却媒体排出管１３１の内部とチャンバ内部空間２３とをシールするＯリングを有する。
なお、これら冷却媒体供給管１２１及び／又は冷却媒体排出管１３１は、チャンバ内部空間２３からチャンバ外部に通電用リード線あるいはセンサのリード線等を取り出すための取り出し部として構成するのが好適である。【００３１】
そして、加熱ユニット１００に接続された冷却媒体供給管１２１は、加熱ユニット１００がチャンバ内部空間２３において処理チャンバ１１に対して固設され蓋部１２が処理チャンバ１１の上部開口を閉塞した状態で、蓋部１２に設けられた冷却媒体供給管用開口２１を通過して処理チャンバ１１の外部に導出され、図示せぬ冷却媒体供給装置等に接続される。この際、冷却媒体供給管１２１は、冷却媒体供給管用開口２１の内部及びチャンバ内部空間２３と基板処理装置１の外部とをシールするＯリングを有する取り付け部材１２３により、蓋部１２に対して設置される。【００３２】
また、加熱ユニット１００に接続された冷却媒体排出管１３１は、加熱ユニット１００がチャンバ内部空間２３において処理チャンバ１１に対して固設された状態で、処理チャンバ１１の底部に設けられた冷却媒体排出管用開口２２を通過して処理チャンバ１１の外部に導出され、図示せぬ排出用ポンプ等に接続される。この際、冷却媒体排出管１３１は、冷却媒体排出管用開口２２の内部及びチャンバ内部空間２３と基板処理装置１の外部とをシールするＯリングを有する取り付け部材１３３により、処理チャンバ１１に対して設置される。【００３３】
なお、加熱ユニット１００は、図示省略するが例えばその円筒形状の上端（具体的には、例えばアウターシェル１１１の上端部）に取り付け部材としてのフランジ等が形成されている。加熱ユニット１００は、例えばこのフランジを処理チャンバ１１と蓋部１２との間に配置して処理チャンバ１１と加熱ユニット１００のフランジと蓋部１２とを一体的に締め付けることにより、処理チャンバ１１に対して固設される。【００３４】
このような構成により、基板処理装置１（チャンバ内部空間２３）の冷却時には、冷却媒体が冷却媒体供給管１２１から加熱ユニット１００の本体に供給される。冷却媒体供給管１２１から供給された冷却媒体は、冷却媒体流路１１４に流入して加熱ユニット１００の内部を通過することにより加熱ユニット１００の熱、すなわちチャンバ内部空間２３の熱を吸熱し、冷却媒体排出管１３１から排出される。
なお、冷却媒体としては、任意の気体あるいは液体を用いてよい。気体としては、例えば空気、あるいは窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスを用いるのが好適であり、また液体としては、フロリナートやＧａｌｄｅｎ（ＳＯＬＶＡＹ社の登録商標）を用いるのが好適である。【００３５】
アウターシェル１１１及びインナーシェル１１２は、伝熱効率が高く、処理ガスに対して耐腐食性を有する材料により形成される。具体的には、例えばステンレス鋼材（例えばＳＵＳ３１６）あるいはアルミニウム板材（例えばＡ５０５２）等が好適であるが、チタン、アルミニウム合金、ニッケルコバルト合金、あるいは、酸化アルミニウム、炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化珪素の何れかからなるセラミックス等であってもよい。また、耐腐食性をコーティングによって確保することも可能であり、その場合のコーティング材料としては、アルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ３  Ｎ４  あるいはＹ２  Ｏ３  等が好ましい。【００３６】
また、面状発熱体１１３は、シリコンラバーヒーター、マイカヒーター、セラミックスヒーターあるいはポリイミドヒーター等の抵抗発熱体により構成される。
また、本実施形態において、面状発熱体１１３の板厚は、１ｍｍ〜２ｍｍである。【００３７】
また、加熱ユニット１００は、その他に、面状発熱体１１３に電流を印加するための通電用リード線を有する。また、必要に応じて、面状発熱体１１３の温度あるいは加熱ユニット１００の表面温度等を検出する例えば熱電対等のセンサ及びそのリード線を有する。これらのリード線は、処理チャンバ１１あるいは蓋部１２に設けられシールされた図示しない貫通孔を介して適宜基板処理装置１の外部に導出される。あるいはまた、冷却媒体供給管１２１及び／又は冷却媒体排出管１３１を、チャンバ内部空間２３から外部に通電用リード線あるいはセンサのリード線等を導出するための取り出し部として構成するのも好適である。【００３８】
なお、処理チャンバ１１には、前述したように、ウェーハを出し入れするための図示せぬ搬送通路が設けられているが、この搬送通路を介して処理チャンバ１１内のさらに加熱ユニット１００で囲まれた空間にウェーハが適切に搬入及び搬出されるように、加熱ユニット１００にも、図示省略するが、処理チャンバ１１の搬送通路に対応する位置に、開口部が設けられている。【００３９】
基板処理装置１の給気管１７及び排気管１９には、前述したように、その内部に給気管加熱ユニット１７２及び排気管加熱ユニット１９２が設けられている。これら給気管加熱ユニット１７２及び排気管加熱ユニット１９２は、円筒断面の径や円筒高さ方向の長さが加熱ユニット１００と異なるのみで、その基本構成は加熱ユニット１００と同じである。
すなわち、給気管加熱ユニット１７２及び排気管加熱ユニット１９２は、各々、図示省略するが、アウターシェルとインナーシェルとの間に面状発熱体を挟み込んで、円筒方向両端部でアウターシェルとインナーシェルとを接合することにより構成され、その内部に、円筒側面に沿ってらせん状に連続した冷却媒体流路が形成されているものである。【００４０】
給気管加熱ユニット１７２及び排気管加熱ユニット１９２は、独立して加熱及び冷却が可能な複数のユニットが適宜接続されて、給気管１７及び排気管１９の必要な部分の加熱を行う。各ユニットに対する通電用リード線、センサリード線、冷却媒体供給管及び冷却媒体排出管等は、適宜給気管１７及び排気管１９の側面から外部に導出される。【００４１】
このような構成の基板処理装置１においては、例えば、排気管１９を介してチャンバ内部空間２３が真空引きされた後、加熱ユニット１００、給気管加熱ユニット１７２及び排気管加熱ユニット１９２に通電が行われて、チャンバ内部空間２３、給気管１７の内部１７３及び排気管１９の内部１９３が加熱される。この際、本実施形態の基板処理装置１においては、チャンバ内部空間２３に配置された加熱ユニット１００によりチャンバ内部空間２３を直接的に加熱しているため、チャンバ内部空間２３を急速に加熱することができ、チャンバ内部空間２３を迅速に目的の温度とすることができる。また、チャンバ内部空間２３を均一に加熱することができ、応答性がよいために温度管理も適切に行うことができる。すなわち、チャンバ内部空間２３の温度を迅速かつ正確に管理することができる。なお、処理チャンバ１１の外部にさらに加熱手段を設け、これにより処理チャンバ１１及び蓋部１２を含む基板処理装置１の本体全体を補助的に加熱するようにしてもよい。【００４２】
チャンバ内部空間２３、給気管１７の内部１７３及び排気管１９の内部１９３が所望の高温状態となったら、基板処理装置１の図示せぬ搬送通路を介して処理対象のウェーハをチャンバ内部空間２３に投入し、給気管１７を介して所望の反応ガスをチャンバ内部空間２３に導入し、また必要に応じて排気管１９からのガスの排出を行い、ＣＶＤによる成膜等の処理を行う。この際、本実施形態の基板処理装置１においては、加熱ユニット１００により、チャンバ内部空間２３の内表面温度が均一かつ高温に保持されるため、副生成物が堆積することを防ぐことができ、また、副生成物が堆積することによるパーティクルの発生を防ぐことができる。また、成膜速度の向上・反応速度の向上を図ることができる。また、給気管加熱ユニット１７２及び排気管加熱ユニット１９２により給気管１７の内部１７３及び排気管１９の内部１９３も適切に高温状態としているため、これら配管部分において、温度の低下により反応ガスの成分が昇華析出することを防ぐことができる。すなわち、これら配管部分に副生成物が発生し付着し堆積することを防止、あるいは抑制することができる。また、その結果、例えば排気口２０が副生成物で閉塞されることを防ぐことができ、あるいは閉塞するまでの時間を十分長くすることができ、装置のＭＴＢＦ（Mean Time Between Failure）を伸ばし、ＭＴＴＲ（Mean Time To Repair）を短縮し、装置の稼働率を向上させることができる。【００４３】
処理対象のウェーハを順次交換しながら上述のような処理を施した後、例えば予定の枚数のウェーハの処理を終了したため、副生成物が発生したため、あるいはチャンバ内部空間２３内の他部品のメンテナンスのため等の理由により、基板処理装置１を停止して調整や洗浄を行うこととなった場合、基板処理装置１においては、加熱ユニット１００、給気管加熱ユニット１７２及び排気管加熱ユニット１９２の発熱を停止させた後、加熱ユニット１００の冷却媒体流路１１４に冷却媒体を循環させる。すなわち、加熱ユニット１００の冷却媒体供給管１２１から冷却媒体流路１１４に冷却媒体を注入するとともに、加熱ユニット１００及びチャンバ内部空間２３の熱を吸熱して高温となった冷却媒体を冷却媒体排出管１３１から排出する。これにより、加熱ユニット１００は強制冷却されることとなり速やかに降温される。また、加熱ユニット１００の冷却、降温によって処理チャンバ１１や蓋部１２等の基板処理装置１の本体及びチャンバ内部空間２３も効率よく冷却されることとなり、通常よりも速やかに降温される。具体的には、例えば基板処理装置１の本体を１５０℃から５０℃に降温する時、このような冷却を行わない場合は約４時間かかるところ、冷却を行うことにより約１時間で降温することができる。
その結果、速やかに例えばインサイチュークリーニング、メンテナンスあるいは修理等を行うことができ、装置のＴＡＴ（Turn Around Time）を短くすることができ、基板処理装置１のいわゆるＣＯＯ（Cost Of Ownership ）を削減することができる。【００４４】
第２実施形態
本発明の第２実施形態について、図２、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。
前述した第１実施形態においては、本発明に係る加熱ユニットとして円筒形状の加熱ユニット１００について説明した。第２実施形態においては、本発明に係る加熱ユニットの他の形態としてさらに平板形状の加熱ユニットについて説明するとともに、本発明に係る加熱ユニットを基板のドライエッチング等の処理に用いる基板処理装置に適用した場合について説明する。【００４５】
図２は、その基板処理装置２の要部断面図である。
図２に示すように、基板処理装置２は、半導体ウェーハＷに所望の環境下で所望の処理を施すための処理チャンバ２０１、及び、処理チャンバ２０１の内部空間２０２においてウェーハＷを保持する基板ステージ２０９を有する。
また、基板処理装置２は、第１実施形態の加熱ユニット１００と同様の構成の筒状の加熱ユニット２７０、その上部開口部に配置される円環形状の上部加熱ユニット２４０、及び、その下部開口に配置される円環形状の下部加熱ユニット３００を有する。【００４６】
処理チャンバ２０１は、例えばアルミニウムよりなり、内部にチャンバ内部空間２０２が形成される密閉容器である。図示しないが、処理チャンバ２０１の側壁面には基板Ｗが通過可能な開口と、この開口を開閉するための蓋からなる開口部が設けられており、この開口部を介して処理対象のＷがチャンバ内部空間２０２に搬入出される。【００４７】
処理チャンバ２０１の上部には、処理ガス等をチャンバ内部空間２０２に供給する給気口２０３が形成されており、これに接続される図示せぬ給気管を介してチャンバ内部空間２０２に所望の処理ガスが供給される。なお、給気口２０３に接続される給気管には第１実施形態と同様に給気管加熱ユニットを配設するのが好適であるが、その構成、作用、効果等は第１実施形態と同じなのでここでは説明を省略する。【００４８】
処理チャンバ２０１の内側上面の給気口２０３が形成されている箇所には、ガス導入シャワーヘッド２１５及び上部電極２１３が配設されている。
ガス導入シャワーヘッド２１５は、基板ステージ２０９に対向する面に多数の小孔が形成された中空部材であり、給気口２０３を介して供給されたガスはガス導入シャワーヘッド２１５の内部に導入されて小孔からチャンバ内部空間２０２に流出する。これにより、処理ガスは、基板ステージ２０９に対向する面から一様にチャンバ内部空間２０２に供給される。【００４９】
上部電極２１３は、ガス導入シャワーヘッド２１５の小孔が形成された面の表面に貼着された電極部材である。上部電極２１３は、図示しない外部の電圧印加装置と電気的に接続されており、この電圧印加装置により、後述する基板ステージ２０９の下部電極との間で所定の電圧が印加される。なお、ガス導入シャワーヘッド２１５から流出するガスが通過可能なように、上部電極２１３にもガス導入シャワーヘッド２１５の表面に形成された小孔に対応して小孔が形成されている。【００５０】
処理チャンバ２０１の上部には、また、加熱ユニット２４０の冷却媒体供給管２５１を通過させるための開口２１７、及び、加熱ユニット２４０の冷却媒体排出管２６１を通過させるための開口２１９が形成されている。【００５１】
処理チャンバ２０１の底部には、チャンバ内部空間２０２の気体を排気する排気口２０５が形成されており、これに接続される図示せぬ排気管を介してチャンバ内部空間２０２のガスが排出される。なお、排気口２０５に接続される排気管にも第１実施形態と同様に排気管加熱ユニットを配設するのが好適であるが、その構成、作用、効果等は第１実施形態と同じなのでここでは説明を省略する。【００５２】
処理チャンバ２０１の底部には、また、基板ステージ２０９の支持軸２１１が通過するための開口２０７、加熱ユニット３００の冷却媒体供給管３１０を通過させるための開口２２１、及び、加熱ユニット３００の冷却媒体排出管３２０を通過させるための開口２２３が形成されている。【００５３】
基板ステージ２０９は、処理チャンバ２０１の底部の開口２０７を通過した支持軸２１１により上下移動及び回転移動可能に支持される。支持軸２１１は、図示せぬ外部の駆動機構に連結され、上下移動及び回転移動される。支持軸２１１が通過する処理チャンバ２０１の底部の開口２０７には、例えば磁性流体シール装置等が配設されており、これにより処理チャンバ２０１の内部と外部とがシールされている。
基板ステージ２０９の内部には、図示しないが、下部電極及び静電チャックが配設されている。下部電極は、図示しない外部の電圧印加装置と電気的に接続されており、この電圧印加装置により上部電極２１３との間に所定の電圧が印加される。また、静電チャックは、例えば誘電体等の基板で形成され、下部電極に印加される電圧による、あるいは別途印加される電圧によるクーロン力によってウェーハＷを静電吸着し、処理対象のウェーハＷを基板ステージ２０９上に保持する。【００５４】
加熱ユニット２４０は、形状が円環形状であること、及び、冷却媒体の流路２４４が同心円状に形成されていることが第１実施形態の加熱ユニット１００とは異なるが、その他の構成は基本的に前述した第１実施形態の加熱ユニット１００と同じである。
すなわち、加熱ユニット２４０は、各々が円環形状のアウターシェル２４１、インナーシェル２４２及び面状発熱体２４３を有し、アウターシェル２４１とインナーシェル２４２との間に面状発熱体２４３を挟み込んでアウターシェル２４１とインナーシェル２４２の外周縁及び内周縁を各々接合することにより構成される。【００５５】
そして、加熱ユニット２４０は、アウターシェル２４１と面状発熱体２４３との接触面に、冷却媒体流路２４４を有する。
冷却媒体流路２４４は、アウターシェル２４１の内面、すなわちアウターシェル２４１の面状発熱体２４３との接触面に溝を形成しておき、この面を面状発熱体２４３に接触するようにして前述したようにインナーシェル２４２との間で面状発熱体２４３を挟み込むことにより形成される。【００５６】
図３Ａは、そのアウターシェル２４１の形状を示す図であり、アウターシェル２４１を下面側（面状発熱体２４３及びインナーシェル２４２に接触する側の面）から見た斜視図である。そして図３Ａは、また、加熱ユニット２４０に形成される冷却媒体流路２４４の構成を示す図である。
図３Ａに示すように、冷却媒体流路２４４は、同心円状（円環状）の流路部分２４４ａと、これを相互に接続する放射方向の流路２４４ｂとにより形成される。なお、この流路部分２４４ａは、たとえば渦巻き状に形成してもよい。また、放射方向の流路２４４ｂは、２個に限られず、３個以上を等間隔で、あるいは任意の間隔で形成するようにしてもよい。【００５７】
冷却媒体流路２４４は、最も外周側の流路の所定の位置において、図２に示すように、アウターシェル２４１の外部に開口した形態となっており（図３Ａでは図示せず）、この開口がアウターシェル２４１の外面において冷却媒体供給管２５１に接続されている。冷却媒体供給管２５１は、冷却媒体流路２４４及び冷却媒体供給管２５１の内部とチャンバ内部空間２０２とをシールするＯリングを有する取り付け部材２５２により、加熱ユニット２４０の上面において冷却媒体流路２４４と接続される。【００５８】
また、冷却媒体流路２４４は、最も外周側の流路の冷却媒体供給管２５１と接続された箇所と反対側の位置においても、アウターシェル２４１の外部に開口した形態となっており、図２に示すように、この開口がアウターシェル２４１の外面において冷却媒体排出管２６１に接続されている。冷却媒体排出管２６１は、冷却媒体流路２４４及び冷却媒体排出管２６１の内部とチャンバ内部空間２０２とをシールするＯリングを有する取り付け部材２６２により、加熱ユニット２４０の上面において冷却媒体流路２４４と接続される。
なお、これら冷却媒体供給管２５１及び／又は冷却媒体排出管２６１は、チャンバ内部空間２０２からチャンバ外部に通電用リード線あるいはセンサのリード線等を取り出すための取り出し部として構成するのが好適である。【００５９】
そして、冷却媒体供給管２５１及び冷却媒体排出管２６１は、処理チャンバ２０１に設けられた冷却媒体供給管用開口２１７及び冷却媒体排出管用開口２１９を通過して、処理チャンバ２０１の外部に導出される。この際、冷却媒体供給管２５１及び冷却媒体排出管２６１は、冷却媒体供給管用開口２１７の内部及びチャンバ内部空間２０２と基板処理装置２の外部、及び、冷却媒体排出管用開口２１９の内部及びチャンバ内部空間２０２と基板処理装置２の外部とを各々シールするＯリングを有する取り付け部材２５３及び２６３により、処理チャンバ２０１に対して設置される。【００６０】
また、加熱ユニット２４０の冷却媒体流路２４４は、最も外周の流路の所定の位置において、面状発熱体２４３及びインナーシェル２４２を貫通して加熱ユニット２４０の下側に開口する部分２４７が形成されている。この開口部分２４７は、後述する加熱ユニット２７０に形成される冷却媒体流路２７４の同様の開口部分２７７と接続されて、加熱ユニット２４０の冷却媒体流路２４４と加熱ユニット２７０の冷却媒体流路２７４とを接続するための構成である。
また、加熱ユニット２４０の冷却媒体流路２４４の最も外周の流路の上述の開口部分２４７の反対側の位置にも、面状発熱体２４３及びインナーシェル２４２を貫通して加熱ユニット２４０の下側に開口する部分２４９が形成されている。この開口部分２４９も、後述する加熱ユニット２７０に形成される冷却媒体流路２７４の同様の開口部分２７９と接続されて、加熱ユニット２４０の冷却媒体流路２４４と加熱ユニット２７０の冷却媒体流路２７４とを接続するための構成である。【００６１】
加熱ユニット２７０は、前述した第１実施形態の加熱ユニット１００とほぼ同じ構成である。すなわち、加熱ユニット２７０は、処理チャンバ２０１の内壁に沿った円筒形状の装置であり、アウターシェル２７１、インナーシェル２７２及び面状発熱体２７３を有する。アウターシェル２７１及びインナーシェル２７２は、各々円筒形状に形成された一対の金属板であり、アウターシェル２７１の内面には冷却媒体流路２７４を形成するための溝が形成されており、これらが面状発熱体１１３を間に介在させた状態で接合されることにより加熱ユニット２７０は構成される。【００６２】
ここで、加熱ユニット２７０においては、内部に形成される冷却媒体流路２７４の形態が、第１実施形態の加熱ユニット１００とは異なる。本実施形態の加熱ユニット２７０の形態について、図３Ｂを参照して説明する。
図３Ｂは、加熱ユニット２７０のアウターシェル２７１の形状を示す一部断面図であり、また、加熱ユニット２７０に形成される冷却媒体流路２７４の構成を示す図である。
図３Ｂに示すように、冷却媒体流路２７４は、同径の円筒状（リング状）の流路が同心で平行に配設された周方向の流路部分２７４ａと、平行に配設された流路を接続する軸心方向に形成された流路部分２７４ｂとを有する。なお、この周方向の流路部分２７４ａは、たとえば螺旋状に形成してもよい。また、軸心方向の流路２７４ｂは、本実施形態においては円筒状の加熱ユニット２７０に２箇所形成するものとするが（図３Ｂにおいては、そのうち１箇所のみを示す）、これに限らず、３箇所以上に等間隔あるいは任意の間隔で形成するようにしてもよい。【００６３】
冷却媒体流路２７４は、加熱ユニット２７０の上端部の所定の位置において、図２に示すように、アウターシェル２７１の外部に開口した部分２７７が形成されている（図３Ｂでは図示せず）。この開口部分２７７は、上部加熱ユニット２４０の対応する位置に形成される開口２４７と連結して、加熱ユニット２４０の冷却媒体流路２４４と加熱ユニット２７０の冷却媒体流路２７４とを接続する流路２７５を形成する。
また、加熱ユニット２７０の上端部の開口部分２７７と周方向反対の位置にも、冷却媒体流路２７４がアウターシェル２７１の外部に開口した部分２７９が形成されている。この開口部分２７９は、加熱ユニット２４０の対応する位置に形成される開口２４９と連結して、加熱ユニット２４０の冷却媒体流路２４４と加熱ユニット２７０の冷却媒体流路２７４とを接続する流路２７６を形成する。【００６４】
なお、加熱ユニット２７０に係る通電用リード線あるいはセンサのリード線等は、これらの流路２７５及び／又は２７６を通過して、さらに、加熱ユニット２４０に接続される冷却媒体供給管２５１及び／又は冷却媒体排出管２６１を通過して、チャンバ内部空間２０２からチャンバ外部に取り出される構成とするのが好適である。【００６５】
加熱ユニット３００は、前述した加熱ユニット２４０を若干径を小さくして上下を反対に配設した構成に相当するものであり、実質的にその構成は加熱ユニット２４０と同じである。
すなわち、加熱ユニット３００は、各々が円環形状のアウターシェル３０１、インナーシェル３０２及び面状発熱体３０３を有し、面状発熱体３０３を挟み込んでアウターシェル３０１とインナーシェル３０２とが接合された構成である。そして、アウターシェル３０１と面状発熱体３０３との接触面に、冷却媒体流路３０４が形成されている。冷却媒体流路３０４の形態は、図３Ａを参照して前述した加熱ユニット２４０の冷却媒体流路２４４と同じである。【００６６】
そして冷却媒体流路３０４は、外周側の流路の所定の位置において冷却媒体流路３０４の外部に開口した形態となっており、図２に示すように、この開口がアウターシェル３０１の外面において冷却媒体供給管３１１に接続されている。冷却媒体供給管３１１は、冷却媒体流路３０４及び冷却媒体供給管３１１の内部とチャンバ内部空間２０２とをシールするＯリングを有する取り付け部材３１２により、加熱ユニット３００の下面において冷却媒体流路３０４と接続される。【００６７】
また、冷却媒体流路３０４は、外周側の流路の冷却媒体供給管３１１と接続された箇所と反対側の位置においても、アウターシェル３０１の外部に開口した形態となっており、図２に示すように、この開口がアウターシェル３０１の外面において冷却媒体排出管３２１に接続されている。冷却媒体排出管３２１は、冷却媒体流路３０４及び冷却媒体排出管３２１の内部とチャンバ内部空間２０２とをシールするＯリングを有する取り付け部材３２２により、加熱ユニット３００の下面において冷却媒体流路３０４と接続される。
なお、これら冷却媒体供給管３１１及び／又は冷却媒体排出管３２１は、チャンバ内部空間２０２からチャンバ外部に加熱ユニット３００に係る通電用リード線あるいはセンサのリード線等を取り出すための取り出し部として構成するのが好適である。【００６８】
そして、冷却媒体供給管３１１及び冷却媒体排出管３２１は、処理チャンバ２０１に設けられた冷却媒体供給管用開口２２１及び冷却媒体排出管用開口２２３を通過して、処理チャンバ２０１の外部に導出される。この際、冷却媒体供給管３１１及び冷却媒体排出管３２１は、冷却媒体供給管用開口２２１の内部及びチャンバ内部空間２０２と基板処理装置２の外部、及び、冷却媒体排出管用開口２２３の内部及びチャンバ内部空間２０２と基板処理装置２の外部とを各々シールするＯリングを有する取り付け部材３１３及び３２３により、処理チャンバ２０１に対して設置される。【００６９】
このような構成の本実施形態の基板処理装置２においては、円筒状の加熱ユニット２７０にさらに上部の加熱ユニット２４０及び下部の加熱ユニット３００を加えた加熱手段によりチャンバ内部空間２０２を加熱するため、チャンバ内部空間２０２を一層急速に加熱することができ、チャンバ内部空間２０２をより一層迅速に目的の温度とすることができる。また、加熱ユニット２４０及び加熱ユニット３００を設けたことにより、チャンバ内部空間２０２をより均一に加熱することができ、より好ましい温度管理を行うことができる。すなわち、チャンバ内部空間２０２の温度をより迅速かつ正確に管理することができる。【００７０】
また、基板処理装置２（チャンバ内部空間２０２）の冷却時には、加熱ユニット２４０及び加熱ユニット２７０に対しては冷却媒体供給管２５１から、また、加熱ユニット３００に対しては冷却媒体供給管３１１から、各々冷却媒体が供給される。そして、加熱ユニット２４０、２７０及び３００に供給された冷却媒体は、冷却媒体流路２４４、２７４及び３０４に各々流入して加熱ユニット２４０、２７０及び３００の内部を通過することにより、加熱ユニット２４０、２７０及び３００の熱、すなわちチャンバ内部空間２０２の熱を吸熱する。そして、吸熱した冷却媒体は、冷却媒体排出管２６１及び冷却媒体排出管３２１から基板処理装置２の外部に排出される。【００７１】
従って、基板処理装置２を停止して調整や洗浄を行うこととなった場合も、円筒状の加熱ユニット２７０に加えて上部の加熱ユニット２４０及び下部の加熱ユニット３００からもチャンバ内部空間２０２を強制冷却することができるので、より効率よい冷却効果を得てより速やかにチャンバ内部空間２０２の降温をすることができる。その結果、より速やかに例えばインサイチュークリーニング工程等に進むことができ、装置のＴＡＴ（Turn Around Time）を一層短くすることができ、基板処理装置２のいわゆるＣＯＯ（Cost Of Ownership ）を一層削減することができる。【００７２】
第３実施形態
本発明の第３実施形態について、図４を参照して説明する。
図４は、本発明の第３実施形態に係る加熱ユニットの構成を示す図である。
図１〜図３Ｂを参照して前述した第１実施形態及び第２実施形態の装置においては、チャンバ内部空間に配置される円筒形状の加熱ユニットは、アウターシェルと面状発熱体との境界にのみ冷却媒体流路が形成された構成であった。しかしながら、インナーシェルと面状発熱体の境界、すなわち、面状発熱体の内側にも冷却媒体流路を形成してもよい。
そのような形態の加熱ユニット１００Ｃについて、第３実施形態として示す。【００７３】
図４に示すように、加熱ユニット１００Ｃは、アウターシェル１１１、インナーシェル１１２Ｃ及び面状発熱体１１３を有し、アウターシェル１１１とインナーシェル１１２Ｃとの間に面状発熱体１１３を挟み込んで上端部及び下端部の各々においてアウターシェル１１１とインナーシェル１１２Ｃとを接合することにより、加熱ユニット１００Ｃの本体が構成される。【００７４】
加熱ユニット１００Ｃは、アウターシェル１１１と面状発熱体１１３との接触面で円筒側面に沿って上端部から下端部までらせん状に連続した冷却媒体流路１１４を有する。また、加熱ユニット１００Ｃは、インナーシェル１１２Ｃと面状発熱体１１３との接触面で円筒側面に沿って上端部から下端部までらせん状に連続した冷却媒体流路１１５を有する。
本実施形態においては、アウターシェル１１１及びインナーシェル１１２Ｃの各内面、すなわち面状発熱体１１３との各接触面に、溝１１４及び１１５が、その円筒側面に沿って上端部から下端部までらせん状に形成されており、このようなアウターシェル１１１及びインナーシェル１１２Ｃを面状発熱体１１３を挟み込んで接合することにより、面状発熱体１１３の両面に円筒側面に沿って上端部から下端部までらせん状に連続した通路１１４及び１１５が形成される。【００７５】
冷却媒体流路１１４の上端側の端部は、アウターシェル１１１の上端面において冷却媒体供給管１２１に接続されている。冷却媒体供給管１２１は、冷却媒体流路１１４及び冷却媒体供給管１２１の内部とチャンバ内部空間２３とをシールするＯリングを有する取り付け部材１２２により、加熱ユニット１００Ｃの本体の上端部において冷却媒体流路１１４と接続される。
また、冷却媒体流路１１４の下端側の端部は、アウターシェル１１１の下端面において冷却媒体排出管１３１に接続されている。冷却媒体排出管１３１は、冷却媒体流路１１４及び冷却媒体排出管１３１の内部とチャンバ内部空間２３とをシールするＯリングを有する取り付け部材１３２により、加熱ユニット１００Ｃの本体の下端部において冷却媒体流路１１４と接続される。【００７６】
また、冷却媒体流路１１５の上端側の端部は、インナーシェル１１２Ｃの上端面において冷却媒体供給管１４１に接続されている。冷却媒体供給管１４１は、冷却媒体流路１１５及び冷却媒体供給管１４１の内部とチャンバ内部空間２３とをシールするＯリングを有する取り付け部材１４２により、加熱ユニット１００Ｃの本体の上端部において冷却媒体流路１１５と接続される。
また、冷却媒体流路１１５の下端側の端部は、インナーシェル１１２Ｃの下端面において冷却媒体排出管１５１に接続されている。冷却媒体排出管１５１は、冷却媒体流路１１５及び冷却媒体排出管１５１の内部とチャンバ内部空間２３とをシールするＯリングを有する取り付け部材１５２により、加熱ユニット１００Ｃの本体の下端部において冷却媒体流路１１５と接続される。【００７７】
これら加熱ユニット１００Ｃに接続された冷却媒体供給管１２１，１４１、及び、冷却媒体排出管１３１，１５１は、処理チャンバ１１及び蓋部１２に設けられた各管に対応する開口を介して基板処理装置１の外部に導出される。【００７８】
このような構成の基板処理装置１Ｃにおいては、装置を停止して調整や洗浄を行うこととなった場合、加熱ユニット１００の冷却媒体供給管１２１及び１４１から冷却媒体流路１１４及び１１５の両方に冷却媒体を注入し、加熱ユニット１００Ｃ及びチャンバ内部空間２３の熱を吸熱して高温となった冷却媒体を冷却媒体排出管１３１及び１５１から排出する。従って、チャンバ内部空間２３、処理チャンバ１１、蓋部１２及び加熱ユニット１００Ｃ等の基板処理装置１ｃの本体に対する強制冷却の能力は、冷却媒体流路が１つのみ形成されている場合と比べては大幅に強くなり、一層効率よい冷却効果を得て速やかに降温される。その結果、速やかに例えばインサイチュークリーニング工程等に進むことができ、装置のＴＡＴ（Turn Around Time）を短くすることができ、基板処理装置１のいわゆるＣＯＯ（Cost Of Ownership ）を一層削減することができる。【００７９】
なお、冷却媒体流路１１４及び冷却媒体流路１１５のらせんの巻き方向は、本実施形態においては図４に示すように逆方向としたが、同じ方向でもよい。
また、本実施形態においては、２本の冷却媒体流路１１４及び１１５に対して、ともに上端側から冷却媒体を供給して下端側から冷却媒体を排出する構成であった。しかしながら、２本の冷却媒体流路で、冷却媒体の流れる向きを反対方向にしてもよい。そのように冷却媒体を流せば、加熱ユニット１００の上端側及び下端側の両方から均一に加熱ユニット１００ｃの温度を下げることができ有効である。【００８０】
第４実施形態
本発明の第４実施形態について、図５を参照して説明する。
図５は、本発明の第４実施形態としての基板処理装置２ｂの構成を示す図である。
本実施形態の基板処理装置２ｂの構成は、図２、図３Ａ及び図３Ｂを参照して前述した第２実施形態の基板処理装置２とほぼ同じであるが、各加熱ユニットにおける冷却媒体流路の構成、及び、それらの冷却媒体流路に対する冷却媒体供給管及び冷却媒体排出管の接続方法が、第２実施形態の基板処理装置２とは異なる。【００８１】
すなわち、第２実施形態の基板処理装置２の加熱ユニット２７０において、加熱ユニット２７０の冷却媒体流路２７４は、上部の円環状の加熱ユニット２４０の冷却媒体流路２４４と接続されて冷却媒体流路２４４と一連の冷却媒体流路を形成し、また、上部加熱ユニット２４０に対して設けられた冷却媒体供給管２５１及び冷却媒体排出管２６１を介して冷却媒体の供給及び排出が行われていた。
しかし、本実施形態の基板処理装置２ｂにおいては、図５に示すように、加熱ユニット２７０ｂに対して処理チャンバ２０１の側面を貫通する冷却媒体供給管２８１及び冷却媒体排出管２９１を設けており、冷却媒体供給管２８１及び冷却媒体排出管２９１から直接的に、加熱ユニット２７０ｂの冷却媒体流路２７４ｂに対して冷却媒体の供給及び排出が行われる構成となっている。【００８２】
冷却媒体供給管２８１及び冷却媒体排出管２９１は、各々Ｏリングを有する取り付け部材２８２、２８３及び２９２、２９３により、冷却媒体流路２７４ｂ、チャンバ内部空間２０２及び処理チャンバ２０１の外部に対して各々適切にシールして配設される。
また、加熱ユニット２７０ｂの冷却媒体流路２７４ｂは、例えば第１実施形態の加熱ユニット１００の冷却媒体流路１１４のようにらせん状に形成し、その上端部に対して冷却媒体供給管２８１を接続し、その下端部に対して冷却媒体排出管２９１を接続するのがさらに好適である。
このような構成の基板処理装置２ｂにおいては、加熱ユニット２４０ｂに対して、冷却媒体流路２４４ｂを加熱ユニット２４０ｂの下側に連通させるための開口（図２における開口２４７及び２４９）を設ける必要がなくなる。また、加熱ユニット２７０ｂにおいても、冷却媒体流路２７４ｂを上側に連通させるための開口（図２における開口２７７及び２７９）は不要となる。【００８３】
また、基板処理装置２ｂにおいては、加熱ユニット２４０ｂの冷却媒体流路２４４ｂは、うず巻き状に形成されており、その最外周部に対して冷却媒体供給管２８１を接続し、その最内周部に対して冷却媒体排出管２６１ｂが接続されている。
さらに、基板処理装置２ｂにおいては、加熱ユニット３００ｂの冷却媒体流路３０４ｂもうず巻き状に形成されており、その最外周部に対して冷却媒体供給管３１１を接続し、その最内周部に対して冷却媒体排出管３２１ｂが接続されている。【００８４】
本発明は、このような形態で実施してもよい。
そして、このような構成の基板処理装置２ｂにおいても、チャンバ内部空間２０２は、円筒状の加熱ユニット２７０ｂ、上部の加熱ユニット２４０ｂ及び下部の加熱ユニット３００ｂにより加熱されるため、急速かつ均一に加熱することができ、好ましい温度管理を行うことができる。
また、基板処理装置２ｂの冷却時には、加熱ユニット２４０ｂ、加熱ユニット２７０ｂ及び加熱ユニット３００ｂに対して各々独立した冷却媒体供給管２５１、２８１、３１１及び冷却媒体排出管２６１ｂ、２９１、３２１ｂを介して、冷却媒体の供給及び排出を行うことができる。従って、基板処理装置２ｂのチャンバ内部空間２０２をより急速に冷却させることができ、より効率よくインサイチュークリーニング工程等に進むことができる。【００８５】
また、加熱ユニット２７０ｂにおいては冷却媒体流路２７４ｂがらせん状に形成されており、上部加熱ユニット２４０ｂ及び下部加熱ユニット３００ｂにおいては冷却媒体流路２４４ｂ及び冷却媒体流路３０４ｂはうず巻き状に形成されており、いずれも冷却媒体の流れる方向が一方向に明確に規定されている。従って、冷却媒体が、スムーズに流れることとなり、加熱ユニット２４０ｂ、加熱ユニット２７０ｂ及び加熱ユニット３００ｂの壁面から効率よく吸熱をすることができ、効率よくチャンバ内部空間２０２の冷却を行うことができる。【００８６】
その他の変形例
なお、前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。【００８７】
例えば、加熱ユニットに設けられた冷却媒体流路に冷却媒体を供給する供給口及び排出口も各々１つに限られるものではなく、複数あってもよい。
また、冷却溝配置のピッチを変更して、部分的に早く冷却したり、早く冷却するために最適な配置にしてもよい。
また、冷却媒体の供給と排出を入れ替えた構成としてもよい。【００８８】
また、前述した実施形態の加熱ユニットにおいて、加熱ユニット及びチャンバ内部空間を冷却する冷却手段は、加熱ユニットに配設された冷却媒体流路に冷却媒体を流すものであった。しかしながら、冷却手段はこれに限られるものでなく、例えば、加熱ユニットにペルチェ素子を配設した方式でもよいし、あるいはまた、加熱ユニットにヒートパイプを配設した方式でもよいし、その他任意の方法でよい。【００８９】
また、前述した実施形態は、基板処理装置あるいはエッチング装置等の半導体製造装置に本発明を適用したものであるが、半導体製造装置に限らず、その他の任意の装置に対しても適用可能である。チャンバ、炉、部屋、容器あるいは管、筒等、実質的にある程度の空間が規定されているような装置、部分等の箇所であって、その箇所を高温環境にする必要のある箇所であれば、任意の箇所に対して本願発明の加熱装置は好適に適用することができる。
【産業上の利用分野】
【００９０】
本発明の加熱装置は、基板処理装置、エッチング装置等の半導体製造装置に適用できる。また、流路あるいは空間を確定する内壁面を内側から直接加熱する必要があるものであれば、その他の装置等においても使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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