CN102354673A - 控制基板温度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供控制基板温度的方法，其使用基板保持装置，该控制基板温度的方法在工艺开始前具有第1步骤，在第1步骤中，不将封闭气体供给到保持装置和静电吸盘之间的间隙中，用静电吸盘内的加热部件加热基板，使基板升温到设定温度，恒定地保持在设定温度直到工艺开始；在工艺开始后具有第2步骤和第3步骤，在第2步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，将封闭气体供给到保持装置主体和静电吸盘之间的间隙中，将封闭气体的压力维持恒定，使基板的温度下降到设定温度；在第3步骤中，在基板温度成为设定温度之后，对加热部件进行的加热和供给到保持装置主体和静电吸盘之间的间隙中的封闭气体的压力进行调节，将基板温度保持在设定温度。

Description

控制基板温度的方法
本申请是申请日为2009年7月9日、申请号为200910150087.X、发明名称为基板保持装置的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种在等离子处理装置的真空容器内通过静电吸附来保持基板、并能控制基板温度的基板保持装置。
背景技术
在溅射装置、蚀刻装置等等离子处理装置的真空容器内设有用于保持基板(晶圆)的基板保持装置(基板支承装置)，通常能够控制基板的温度。
例如、提出有这样一种基板支承装置：其包括内置有加热器或冷却器的基座构件、以及静电吸盘，该静电吸盘隔着传热用薄片将晶圆吸附保持在其上部(参照专利文献1)。在基座构件上设有用于导入传热用气体的气体导入通路，在基座构件的上表面部形成有与该气体导入通路相连通而使传热用气体静止的气体静止用槽。在将传热用气体供给到气体静止用槽中时，在基座构件与静电吸盘之间的非接触部分中产生传热用气体的热耦合(参照专利文献1)。
另外，提出有一种晶圆处理装置，其具有基板保持装置，该基板保持装置具有加热器功能和静电吸盘功能，该晶圆处理装置借助具有弹性的热传导构件将向基板保持装置上的晶圆的热量输入传递到水冷套(参照专利文献2以及3)。
另外，还提出了一种在基板保持装置上包括加热机构以及冷却机构的蚀刻装置(参照专利文献4)。在该蚀刻装置中，进行控制，使得在蚀刻开始之前为了使基板温度达到工艺温度而预先加热基板保持装置，在蚀刻开始时或开始后停止动作而切换成利用等离子体进行的加热，利用等离子体的加热和冷却这双方使热平衡温度达到工艺温度。
并且，提出了一种等离子处理装置，其在将加热器内置于能产生静电吸附力的载置台的内侧、将下部冷却套和热传导性薄片构件压靠在载置台的背面的状态下供给高频电压(参照专利文献5)。
先行技术文献
专利文献1：日本特开2001-110883号公报
专利文献2：日本特开2004-088063号公报
专利文献3：日本特开2004-087869号公报
专利文献4：日本特开平10-303185号公报
专利文献5：日本特开2000-299288号公报
但是，在专利文献1的技术中，基座构件与静电吸盘之间、静电吸盘与晶圆之间是连通的，导入共用供给源(供给***)的传热气体。因而，无法独立地控制传热气体，从而晶圆的温度根据温度控制条件一次性地决定。例如在200～500℃的高温下控制晶圆温度的情况下，由于由等离子体输入的热能的变化、基座构件的加热器或冷却器的加热或排热，使总能量难以控制且晶圆的温度不稳定。因而，在该温度范围内进行使用的情况下，并未使用传热气体。
另外，关于基座构件与静电吸盘之间、以及静电吸盘与晶圆之间的气体静止用槽，只规定冷却气体的压力为1～30Torr。因而，对于因工艺条件的变更导致的等离子输入热能的变化，很难通过调整传热气体的压力来控制传热率，从而晶圆温度的控制性较差。
在专利文献2的技术中，为了将基板温度控制成设定温度，采用导热系数为0.3～1W/K的构件作为基板保持装置与冷却套之间的热传导构件。例如，在该文献中公开了在冷却套温度为50℃、基板保持装置的温度为200～500℃时、能够控制307W～1168W的热量输入量。采用该控制方法，能够在稳定状态下控制上述热量输入，但是在瞬态地产生等离子体等的热量输入的环境下，由于热传递构件的导热系数小到0.3～1W/K，因此基板的温度暂时上升到接近设定温度的2倍。另外，到稳定地控制成设定温度为止，需要10秒以上的时间。
另外，在该温度控制方法中，存在如下问题：在工艺处理过程中因基板温度改变而无法获得期望的工艺性能。根据借助冷却套排出向基板保持装置输入的热量的能力即基板保持装置与冷却套的热传导率来规定该温度控制性能。因而，由于热传导构件的导热系数0.3～1W/K对排热能力控制速度，所以在热量输入稳定的状态下设定温度的控制响应性很好。但是，在热量输入是瞬态的环境下，由于热传导率很小，因此控制响应性较差，在工艺处理开始时的热量输入为瞬态的状态下，基板温度发生改变。
因而，为了基板保持装置在没有等离子体等的热量输入的状态、或瞬态地产生来自等离子体等的热量输入的状态、热量输入稳定地产生的状态中的任意一种状态下，在10秒以内将基板温度控制为设定温度±10℃，并在100℃以下使用水冷套的循环水温度，必须具有能够改变从基板保持装置到水冷套间的热传导率的功能。
专利文献3的技术用在工艺温度为200℃以下的处理中，并未设想对200～500℃的温度条件下的基板温度进行控制。针对该点，在专利文献4以及专利文献5中，采用了具有能够将基板温度控制为200～500℃的设定温度、借助热交换用的循环介质进行热交换的机构的基板保持装置。由于该种基板保持装置的循环用介质是油性的，因此在维护时容易因泄露、附着等产生污染，不利于洁净室内的操作。该冷却介质(循环介质)多是具有点火性的特性的材料，使用时，有洁净室的安全上的风险。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做成的，目的在于提供一种使没有点火性的冷却介质具有对等离子体等的热量输入的排热功能、并且能在200～500℃的温度范围内高速且高精度地控制基板温度的基板保持装置。
为了达到上述目的而做成的本发明的结构如下所述。
即、一种基板保持装置，其在保持装置主体的基板保持侧具有静电吸盘，用于对基板进行静电吸附，其特征在于，该基板保持装置包括加热部件、循环介质流通路径、热传递能可变部件和气体封闭部件；上述加热部件内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；上述循环介质流通路径形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；上述热传递能可变部件将传热气体封闭在上述保持装置主体与上述静电吸盘的间隙中而形成，并与能够调整封闭压力的传热气体供给***相连接；上述气体封闭部件将传热气体封闭在上述静电吸盘与上述基板的间隙中而形成，并与传热气体供给***相连接。
另外，本发明提供一种基板保持装置，其在保持装置主体的基板保持侧具有静电吸盘，用于对基板进行静电吸附，其特征在于，该基板保持装置包括加热部件、循环介质流通路径和热传递能可变部件；上述加热部件内置在上述静电吸盘中，用于加热上述基板；上述循环介质流通路径形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；上述热传递能可变部件作为传热气体的封闭空间而划分形成在上述保持装置主体的内部的上述循环介质流通路径的上部，并与能够调整封闭压力的传热气体供给***相连接。
采用本发明，具有热传递能可变部件，该热传递能可变部件通过调整传热气体的压力而能够控制传热率。因而，能够在200～500℃的温度范围内高速且高精度地控制基板温度。
另外，由于热传递能可变部件的利用气体封闭而形成的热传递能力是可变的，因此能够在约200℃以下使用冷却介质。因而，能够使没有点火性的冷却介质具有对等离子体等的热量输入进行排热的功能。
附图说明
图1是表示本发明的基板保持装置的第1实施方式的示意图。
图2是利用与以往的温度变化的关系表示本发明的基板保持装置的温度变化的说明图。
图3是表示第2实施方式的基板保持装置的示意图。
图4是表示第2实施方式的热传递能可变部件的横截面构造的剖视图。
图5是表示本发明的基板保持装置的第3实施方式的示意图。
图6是表示第4实施方式的基板保持装置的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式，但是本发明并不限于本实施方式。
第1实施方式
图1是表示本发明的基板保持装置的第1实施方式的示意图。图2是利用与以往的温度变化的关系表示本发明的基板保持装置的温度变化的说明图。
如图1所示，第1实施方式的基板保持装置1设在作为溅射装置的代表装置的等离子处理装置的真空容器(未图示)内。该基板保持装置1通过静电吸附将基板10保持在配置于保持装置主体1A的基板保持侧(上部)的静电吸盘3上。
保持装置主体1A例如是将半导体晶圆作为基板10进行支承的圆板状或圆柱状的支承构件。在保持装置主体1A的内部划分形成有供循环介质(冷却介质)101流动的循环介质流通路径100。用于循环供给循环介质101的循环介质供给部件2与该循环介质流通路径100相连接，通过使循环介质101向循环介质流通路径100内循环，使保持装置主体1A具有热交换功能以及排热功能。在本实施方式中，采用带有温度控制传感器2A的循环冷机为循环介质供给部件2，能够将循环冷机2控制为约200℃以下的温度(具体而言，100～250℃的温度)。作为循环介质101，例如能够采用氟类介质或混合有乙二醇的冷却水、或纯水。
静电吸盘3内置有静电吸附电极，用于对基板10进行静电吸附而保持基板10。在静电吸盘3中内置有用于加热基板10的加热部件4。在本实施方式中，作为加热部件4，例如采用能够升温到200～500℃的带有温度控制传感器4A的加热器。
在保持装置主体1A与静电吸盘3的间隙中形成有热传递能可变部件6，该热传递能可变部件6将传热气体(封闭气体)103封闭在保持装置主体1A与静电吸盘3之间的间隙中，且与能够调整封闭压力的传热气体供给***110相连接。在被划分于保持装置主体1A与静电吸盘3之间的间隙的热传递能可变部件6的周围配置有环状的隔热构件7。作为隔热构件7，能够举出例如氧化铝、不锈钢等传热率在25W/m2·K以下的材料，但更优选利用氧化锆、石英等传热率小于10W/m2·K的材料来形成隔热构件7。该隔热构件7对保持装置主体1A与静电吸盘3进行隔热，能够通过调整气体封闭压力而控制传热率。
根据所使用的气体的平均自由行程、将热传递能可变部件6形成为能使克努森数(Knudsen number)(Ku＝λ/Lλ(m)：分子的平均自由行程L(m)：代表长度)是大于1的值的间隙尺寸，以能够通过调整气体压力来改变传热率。之所以将克努森数形成为比1大很多的值，是因为此时能够忽视分子间碰撞，将流体作为连续体进行处理。
作为传热气体，能够使用例如氩气(Ar)、氦气(He)、或氮气(N2)等惰性气体。在基板设定温度为450℃的条件下采用Ar、He时，将基板保持装置1A与静电吸盘3之间的间隙设定为0.15～0.5mm，将封闭压力设为100Pa、1000Pa，从而能够如下述表1所示那样改变传热率。在没有等离子体11等的热量输入12时等、欲减少基板保持装置1A的循环介质101的排热能时，将封闭压力形成为0Pa而使传热率最小。
表1
Figure BDA0000104618110000071
另外，在静电吸盘3与基板10之间的间隙中还形成有气体封闭部件8，该气体封闭部件8将传热气体(基板背面气体)102封闭在静电吸盘3与基板10之间的间隙中，并与传热气体供给***120相连接。气体封闭部件8用于对基板10的背面进行气体封闭，并进行基板10与静电吸盘3的热传递。作为传热气体，如上所述同样能够使用例如氩气(Ar)、氦气(He)、或氮气(N2)等惰性气体。
在本实施方式中，用于向热传递能可变部件6中供给传热气体的传热气体供给***110、和用于向气体封闭部件8中供给传热气体的传热气体供给***120形成为不同的***，能够分别独立地控制压力。例如，既可以通过将Ar封闭在热传递能可变部件6中、将He封闭在气体封闭部件8中等方式而在两个传热气体供给***中既可以使用不同的传热气体，也可以使用相同的传热气体。
采用上述结构，向基板10的输入热能经由气体封闭部件8、静电吸盘3以及热传递能可变部件6传递给保持装置主体1A。在保持装置主体1A内，将输入热能传热给循环介质101，经过循环冷机2排热。
具体而言，在采用直径为300mm的基板10的溅射装置、蚀刻装置中，在工艺处理时向基板10的热量输入为1000W左右。在热量输入为该值时，被控制成450℃的静电吸盘3将基板背面气体(Ar或He)102封闭为100～1kPa左右。此时的基板10与静电吸盘3的传热率被控制成100～500W/m2·K。在静电吸盘3与保持装置主体1A之间，利用热传递能可变部件6控制封闭气体(He或Ar)103的压力，将传热率改变成10～8000W/m2·K，传热给保持装置主体1A。在保持装置主体1A内，利用冷却介质101进行排热。
即、在采用气体封闭的热传递构造而利用等离子体等瞬态地施加热量输入的状态下，通过调整封闭压力将传热率控制为10～8000W/m2·K。由此，能够在10秒以内将200～500℃的设定温度的变动控制在设定温度±10℃以内。另外，在稳定地产生热量输入的状况下，通过在上述传热率的范围内进行控制，也能够将200～500℃的设定温度的变动控制在设定温度±10℃内。
通过设置热传递能可变部件6，基板10虽然被静电吸盘3的加热器4高效地升温，但也能够向保持装置主体1A侧高效地传热。另外，由于热传递能可变部件6的利用气体封闭而形成的热传递能力是可变的，因此能够控制成在约200℃以下使用循环介质101。因而，作为循环介质101能够采用以往所使用的没有点火性的介质、例如全氟三戊胺(Fluorinert)、全氟聚醚(Galden)等氟类介质。
这样，通过热传递能可变部件6控制封闭气体的压力，能够改变传热率。因而，无需进行静电吸盘3与保持装置主体1A之间的构件的变更、机构性的调整，就能将循环介质101形成为约200℃以下、在200～500℃的范围内对静电吸盘3进行温度控制。
采用第1实施方式的基板保持装置，如图2所示，在200～500℃的范围内设定温度范围中，只是通过热传递能可变部件6调整封闭气体的压力而控制传热率，就能够高速(10秒以内)且高精度(±10℃以内)地控制基板温度。此时，能够利用非油性、没有点火性的循环介质101实现对等离子体等的热量输入的排热功能，从而无需从静电吸盘3到保持装置主体1A进行构件的变更、机构性的调整等。
另外，作为热传递能可变部件6的静电吸盘3与保持装置主体1A之间的间隙即使在静电吸盘3和保持装置主体1A因各材质的热特性差而产生了弯曲等热变形时，也能够吸收变形，利用气体传递来确保稳定的传热率。
另外在本实施方式中，由于热传递能可变部件6的周围只利用隔热构件7封闭，因此在根据使用温度条件更换静电吸盘3时、通过维护而进行交换时，与使用铟等热传递材料的情况相比，也容易进行作业。
第2实施方式
图3是表示第2实施方式的基板保持装置的示意图。图4是表示热传递能可变部件的横截面构造的剖视图。对于与第1实施方式相同的构件标注相同的附图标记来进行说明。
第2实施方式的基板保持装置21是在与第1实施方式相同规格的基板保持装置中改变了划分形成在保持装置主体1A与静电吸盘3之间的间隙中的热传递能可变部件6的构造而成的。
即、第2实施方式中的热传递能可变部件6是将第1板状体16和第2板状体17相对配置而划分形成的，该第1板状体16和第2板状体17分别具有在相对面上竖起而成的圆弧状的散热片16A、17A。上述第1板状体16的散热片16A与第2板状体17的散热片17A在相对配置的状态下交错相邻地配置，空间的纵剖面形状呈波形形状。
第2实施方式基本上起到与第1实施方式相同的作用效果，特别是采用第2实施方式，利用散热片16A、17A将热传递能可变部件6的内部构造形成为波型的空间构造。因而，起到能够增大传热面积、提高保持装置主体与封闭气体间的热移动速度、进一步提高通过调整封闭压力而得到的传热的控制性的这些特有的效果。
第3实施方式
图5是表示本发明的基板保持装置的第3实施方式的示意图。图2是利用与以往的温度变化的关系表示本发明的基板保持装置的温度变化的说明图。
如图5所示，第3实施方式的基板保持装置1设在以作为溅射装置为代表的等离子处理装置的真空容器(未图示)内。该基板保持装置1通过静电吸附将基板10保持在配置于保持装置主体1A的基板保持侧(上部)的静电吸盘3上。
保持装置主体1A例如是将半导体晶圆作为基板10进行支承的圆板状或圆柱状的支承构件。在保持装置主体1A内划分形成有供循环介质(冷却介质)101流动的循环介质流通路径100。用于循环供给冷却介质101的循环介质供给部件2与该冷却介质流通路径100相连接，通过使循环介质101向循环介质流通路径100内循环，使保持装置主体1A具有热交换功能以及排热功能。在本实施方式中，采用带有温度控制传感器2A的循环冷机作为循环介质供给部件2，能够将循环冷机2控制为约200℃以下的温度(具体而言，100～250℃的温度)。作为循环介质101，例如能够采用氟类介质或混合有乙二醇的冷却水、或纯水。
在保持装置主体1A的内部的循环介质流通路径100的上部作为传热气体(封闭气体)103的封闭空间而划分形成有热传递能可变部件6，热传递能可变部件6与能够调整封闭压力的传热气体供给***110相连接。该热传递能可变部件6的周围被环状的隔热构件7划分。作为隔热构件7，能够举出例如氧化铝、不锈钢等传热率为25W/m2·K以下的材料，但更优选利用氧化锆、石英等传热率小于10W/m2·K的材料来形成隔热构件7。该隔热构件7对保持装置主体1A的上部与下部进行隔热，能够通过调整气体封闭压力来控制传热率。
根据所使用的气体的平均自由行程、将热传递能可变部件6形成为能使克努森数(Ku＝λ/Lλ(m)：分子的平均自由行程L(m)：代表长度)是大于1的值的间隙尺寸，以能够通过调整气体压力来改变传热率。之所以将克努森数设为比1大很多的值，是因为此时能够忽视分子间碰撞，将流体作为连续体进行处理。
作为传热气体，能够使用例如氩气(Ar)、氦气(He)、或氮气(N2)等惰性气体。在基板设定温度为450℃的条件下采用Ar、He时，将热传递能可变部件6的间隙(间隔)设定为0.15～0.5mm，将封闭压力形成为100Pa、1000Pa，从而能够如下述表2所示那样改变传热率。在没有等离子体11等的热量输入12时等情况下、欲减少基板保持装置1A的循环介质101的排热能时，将封闭压力形成为0Pa而使传热率最小。
表2
Figure BDA0000104618110000121
静电吸盘3内置有静电吸附电极，用于对基板10进行静电吸附而保持基板10。在静电吸盘3中内置有用于加热基板10的加热部件4。在本实施方式中，作为加热部件4，例如采用能够升温到200～500℃的带有温度控制传感器4A的加热器。
在保持装置主体1A与静电吸盘3之间夹设有片状的热传递构件5。热传递构件5由传热率在10～200W/m2·K的范围内的材料形成，例如由碳片或氮化铝薄片等构成。
在静电吸盘3与基板10的间隙中还形成有传热气体(基板背面气体)102的气体封闭部件8，该气体封闭部件8与传热气体供给***120相连接。该气体封闭部件8用于对基板10的背面进行气体封闭，并进行基板10与静电吸盘3之间的热传递。作为传热气体，如上所述同样能够使用例如氩气(Ar)、氦气(He)、或氮气(N2)等惰性气体。
在本实施方式中，用于向热传递能可变部件6中供给传热气体的传热气体供给***110、和用于向气体封闭部件8中供给传热气体的传热气体供给***120形成为不同的***，能够分别独立地控制压力。例如，既可以通过将Ar封闭在热传递能可变部件6中、将He封闭在气体封闭部件8中等方式而既可以在两个传热气体供给***中使用不同的传热气体，也可以使用相同的传热气体。
采用上述结构，向基板10的输入热能经由气体封闭部件8、静电吸盘3以及热传递部件5传递给保持装置主体1A。在保持装置主体1A内，利用热传递能可变部件6控制传热气体的封闭压力，将热量输入传向在保持装置主体1A的下部流通的循环介质流通路径100的循环介质101中，通过循环冷机2进行排热。
具体而言，在采用直径为300mm的基板10的溅射装置、蚀刻装置中，在工艺处理时向基板10的热量输入为1000W左右。在热量输入为该值时，被控制成450℃的静电吸盘3将基板背面气体(Ar或He)102封闭为100～1kPa左右。此时的基板10与静电吸盘3的传热率被控制成100～500W/m2·K。在静电吸盘3与保持装置主体1A之间，采用氮化铝薄片、以及碳片等作为传热率是10～200W/m2·K的热传递构件5而进行传热。在保持装置主体1A内，利用热传递能可变部件6控制封闭气体(He或Ar)103的压力，将传热率改变成10～8000W/m2·K，传热给在保持装置主体1A中流通的循环介质101而进行排热。
即、在采用气体封闭的热传递构造而利用等离子体等瞬态地施加热量输入的状态下，通过调整封闭压力而将传热率控制为10～8000W/m2·K。由此，能够在10秒以内将200～500℃的设定温度的变动控制在设定温度±10℃以内。另外，在稳定地产生热量输入的状况下，通过在上述传热率的范围内进行控制，也能够将200～500℃的设定温度的变动控制在设定温度±10℃内。
通过设置热传递能可变部件6，基板10被静电吸盘3的加热器4高效地升温，并且能够向在保持装置主体1A的下部流通的循环介质101高效地传递热量。另外，由于热传递能可变部件6的利用气体封闭而形成的热传递能力是可变的，因此能够进行控制，使得能在约200℃以下使用循环介质101。因而，作为循环介质101能够采用以往所使用的没有点火性的介质、例如全氟三戊胺、全氟聚醚等氟类介质。
这样，通过热传递能可变部件6控制封闭气体的压力，能够改变传热率。因而，无需进行静电吸盘3与保持装置主体1A之间的构件的变更、机构性的调整，就能将循环介质101形成为约200℃以下、在200～500℃的范围内对静电吸盘3进行温度控制。
采用第3实施方式的基板保持装置1，如图2所示，在200～500℃的范围内设定温度范围内，只是通过热传递能可变部件6调整封闭气体的压力来控制传热率，就能够高速(10秒以内)且高精度(±10℃以内)地控制基板温度。此时，能够利用非油性、没有点火性的循环介质101的对等离子体等的热量输入的排热功能，从而无需从静电吸盘3到保持装置主体1A进行构件的变更、机构性的调整等。
另外，作为热传递能可变部件6的静电吸盘3与保持装置主体1A之间的间隙即使在静电吸盘3和保持装置主体1A因各材质的热特性差而产生了弯曲等热变形时，也能够吸收变形，利用气体传递来确保稳定的传热率。
另外在本实施方式中，由于热传递能可变部件6的周围只利用隔热构件7封闭，因此在根据使用温度条件更换静电吸盘3时、通过维护而进行交换时，与使用铟等热传递材料的情况相比、也容易进行作业。
第4实施方式
图6是表示第4实施方式的基板保持装置的示意图。图4是表示热传递能可变部件的横截面构造的剖视图。对于与第3实施方式相同的构件标注相同的附图标记来进行说明。
第4实施方式的基板保持装置21是在与第3实施方式相同规格的基板保持装置中改变了划分形成在保持装置主体1A内部的循环介质流通路径100的上部的热传递能可变部件6的构造而成的。
即、第4实施方式中的热传递能可变部件6是将第1板状体16和第2板状体17相对配置而划分形成的，该第1板状体16和第2板状体17分别具有在相对面上竖起而成的圆弧状的散热片16A、17A。上述第1板状体16的散热片16A与第2板状体17的散热片17A在相对配置的状态下交错相邻地配置，空间的纵剖面形状呈波形形状。
第4实施方式基本上起到与第3实施方式相同的作用效果，特别是采用第4实施方式，利用散热片16A、17A将热传递能可变部件6的内部构造形成为波型的空间构造。因而，起到能够增大传热面积、提高保持装置主体与封闭气体间的热移动速度、进一步提高通过调整封闭压力而得到的传热的控制性的这些特有的效果。
第5实施方式
下面，采用本发明的基板保持装置来对控制基板温度的方法进行说明。
(1)控制方法1
工艺开始前
利用静电吸盘3内的加热部件4加热基板10，升温到设定温度，保持恒定直到工艺开始。此时，并未供给热传递能可变部件6的封闭气体103。
工艺开始后
在基板温度(＝静电吸盘温度)因来自等离子体的热量输入而上升时，供给热传递能可变部件6的封闭气体103，恒定地维持封闭气体的压力而将基板温度降低到设定温度。另外，也可以在基板温度接近设定温度的时刻降低封闭气体的压力。在基板温度变成设定温度之后，调节由加热部件4进行的加热和经由热传递能可变部件6进行的排热的平衡，将基板温度保持成设定温度。
(2)控制方法2
工艺开始前
利用静电吸盘3内的加热部件4加热基板10，使基板10升温到设定温度。之后，供给热传递能可变部件6的封闭气体103，将封闭气体的压力维持为预先测定的、能获得排热所需的传热率的压力，并且调整加热部件的加热能力，将基板温度保持为设定温度直到工艺开始。
工艺开始后
在基板温度(＝静电吸盘温度)因来自等离子体的热量输入而上升时，调节由加热部件4进行的加热和经由热传递能可变部件6进行的排热的平衡，将基板温度保持成设定温度。
(3)控制方法3
工艺开始前
与控制方法2相同。
工艺开始后
在基板温度(＝静电吸盘温度)因来自等离子体的热量输入而上升时，使热传递能可变部件6的封闭气体103的压力上升，降低基板温度。在基板温度接近设定温度的时刻，使封闭气体的压力返回到工艺开始前的压力。在基板温度变成设定温度之后，调节由加热部件4进行的加热和经由热传递能可变部件6进行的排热的平衡，将基板温度保持成设定温度。
本发明并不限于上述第1～第5的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。例如，在热传递能可变部件6中的热传递能量不足时，将热传递能可变部件6的上下表面形成为黑色来提高热辐射率和热吸收率，提高由辐射所产生的传递能量即可。
另外，在热传递能可变部件6中，为了提高气体的气密性，也能在隔热构件7的上下位置配置在200～500℃的温度条件下也能使用的密封件、例如碳片等。
工业实用性
本发明的基板保持装置不仅能适用于溅射装置、干蚀刻装置，而且也能适用于等离子灰化(asher)装置、CVD装置及液晶显示器制造装置等具有真空容器的处理装置的基板保持装置。

Claims (16)

1.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其将封闭气体封闭在上述保持装置主体与上述静电吸盘的间隙中而形成，并与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接；
气体封闭部件，其将基板背面气体封闭在上述静电吸盘与上述基板之间的间隙中而形成，并与基板背面气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤，在第1步骤中，不将上述封闭气体供给到上述保持装置主体和上述静电吸盘之间的间隙中，用上述静电吸盘内的加热部件加热上述基板，使上述基板升温到设定温度，恒定地保持在设定温度直到工艺开始；
在工艺开始后具有第2步骤和第3步骤，
在第2步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，将上述封闭气体供给到上述保持装置主体和上述静电吸盘之间的间隙中，将上述封闭气体的压力维持恒定，使上述基板的温度下降到设定温度；
在第3步骤中，在上述基板温度成为设定温度之后，对上述加热部件进行的加热和供给到上述保持装置主体和上述静电吸盘之间的间隙中的上述封闭气体的压力进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。
2.根据权利要求1所述的控制基板温度的方法，其特征在于，
在上述第2步骤和上述第3步骤之间具有如下步骤：在使上述基板温度接近于设定温度的时刻降低封闭气体的压力。
3.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其将封闭气体封闭在上述保持装置主体与上述静电吸盘的间隙中而形成，并与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接；
气体封闭部件，其将基板背面气体封闭在上述静电吸盘与上述基板之间的间隙中而形成，并与基板背面气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤和第2步骤，
在第1步骤中，用上述静电吸盘内的上述加热部件加热上述基板，使上述基板升温到设定温度，
在第2步骤中，将上述封闭气体供给到上述保持装置主体和上述静电吸盘之间的间隙中，将上述封闭气体的压力维持在预先测定的能够获得排热所需的传热率的压力，并且调整上述加热部件的加热能力，将基板温度保持在设定温度直到工艺开始，
在工艺开始后具有第3步骤，
在第3步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，对上述加热部件进行的加热和供给到上述保持装置主体和上述静电吸盘之间的间隙中的上述封闭气体的压力进行调节，将上述基板温度保持为设定温度。
4.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其将封闭气体封闭在上述保持装置主体与上述静电吸盘的间隙中而形成，并与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接；
气体封闭部件，其将基板背面气体封闭在上述静电吸盘与上述基板之间的间隙中而形成，并与基板背面气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤和第2步骤，
在第1步骤中，用上述静电吸盘内的上述加热部件加热上述基板，使上述基板升温到设定温度，
在第2步骤中，将上述封闭气体供给到上述保持装置主体和上述静电吸盘之间的间隙中，将上述封闭气体的压力维持在预先测定的能够获得排热所需的传热率的压力，并且调整上述加热部件的加热能力，将基板温度保持在设定温度直到工艺开始，
在工艺开始后具有第3步骤、第4步骤和第5步骤，
在第3步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，使供给到上述保持装置主体和上述静电吸盘之间的间隙中的上述封闭气体的压力上升，并降低上述基板温度；
在第4步骤中，在上述基板温度接近于设定温度的时刻使上述封闭气体的压力返回到工艺开始前的压力；
在第5步骤中，在上述基板温度成为设定温度之后，对上述加热部件进行的加热和供给到上述保持装置主体和上述静电吸盘之间的间隙中的上述封闭气体的压力进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。
5.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其将封闭气体封闭在上述保持装置主体与上述静电吸盘的间隙中而形成，并与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接；
气体封闭部件，其将基板背面气体封闭在上述静电吸盘与上述基板之间的间隙中而形成，并与基板背面气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤，
在第1步骤中，用上述静电吸盘内的加热部件加热上述基板，使上述基板升温到设定温度，恒定地保持在设定温度直到工艺开始，并且，不供给上述热传递能可变部件的封闭气体，
在工艺开始后具有第2步骤和第3步骤，
在第2步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，供给上述热传递能可变部件的封闭气体，将上述封闭气体的压力维持恒定，使上述基板温度下降到设定温度；
在第3步骤中，在上述基板温度成为设定温度之后，对上述加热部件进行的加热和通过了上述热传递能可变部件的排热的平衡进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。
6.根据权利要求5所述的控制基板温度的方法，其特征在于，
在上述第2步骤和上述第3步骤之间具有在上述基板温度接近于设定温度的时刻使上述封闭气体的压力下降的步骤。
7.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其将封闭气体封闭在上述保持装置主体与上述静电吸盘的间隙中而形成，并与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接；
气体封闭部件，其将基板背面气体封闭在上述静电吸盘与上述基板之间的间隙中而形成，并与基板背面气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤和第2步骤，
在第1步骤中，用上述静电吸盘内的上述加热部件加热上述基板，使上述基板升温到设定温度，
在第2步骤中，供给上述热传递能可变部件的封闭气体，将上述封闭气体的压力维持在预先测定的能够获得排热所需的传热率的压力，并且调整上述加热部件的加热能力，将基板温度保持在设定温度直到工艺开始，
在工艺开始后具有第3步骤，
在第3步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，对上述加热部件进行的加热和通过了上述热传递能可变部件的排热的平衡进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。
8.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其将封闭气体封闭在上述保持装置主体与上述静电吸盘的间隙中而形成，并与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接；
气体封闭部件，其将基板背面气体封闭在上述静电吸盘与上述基板之间的间隙中而形成，并与基板背面气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤和第2步骤，
在第1步骤中，用上述静电吸盘内的上述加热部件加热上述基板，使上述基板升温到设定温度，
在第2步骤中，供给上述热传递能可变部件的封闭气体，将上述封闭气体的压力维持在预先测定的能够获得排热所需的传热率的压力，并且调整上述加热部件的加热能力，将基板温度保持在设定温度直到工艺开始，
在工艺开始后具有第3步骤、第4步骤和第5步骤，
在第3步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，使上述热传递能可变部件的封闭气体的压力上升，并降低上述基板温度；
在第4步骤中，在上述基板温度接近于设定温度的时刻使上述封闭气体的压力返回到工艺开始前的压力；
在第5步骤中，在上述基板温度成为设定温度之后，对上述加热部件进行的加热和通过了上述热传递能可变部件的排热的平衡进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。
9.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其作为封闭气体的封闭空间而划分形成在上述保持装置主体的内部的上述循环介质流通路径的上部，其与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤，
在第1步骤中，不将上述封闭气体供给到被划分形成在上述保持装置主体的内部的封闭空间，用上述静电吸盘内的加热部件将上述基板加热，使上述基板升温到设定温度，恒定地保持在设定温度直到工艺开始；
在工艺开始后具有第2步骤和第3步骤；
在第2步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，将上述封闭气体供给到被划分形成在上述保持装置主体的内部的封闭空间，将上述封闭气体的压力维持恒定，使上述基板温度下降到设定温度；
在第3步骤中，在上述基板温度成为设定温度之后，对上述加热部件进行的加热和供给到被划分形成在上述保持装置主体的内部的封闭空间的上述封闭气体的压力进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。
10.根据权利要求9所述的控制基板温度的方法，其特征在于，
在上述第2步骤和上述第3步骤之间具有在上述基板温度接近于设定温度的时刻使上述封闭气体的压力下降的步骤。
11.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其作为封闭气体的封闭空间而划分形成在上述保持装置主体的内部的上述循环介质流通路径的上部，其与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤和第2步骤，
在第1步骤中，用上述静电吸盘内的上述加热部件将上述基板加热，使上述基板升温到设定温度；
在第2步骤中，将上述封闭气体供给到被划分形成在上述保持装置主体的内部的封闭空间，将上述封闭气体的压力维持在预先测定的能够获得排热所需的传热率的压力，并且调整上述加热部件的加热能力，将基板温度保持在设定温度直到工艺开始，
在工艺开始后具有第3步骤；
在第3步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，对上述加热部件进行的加热和供给到被划分形成在上述保持装置主体的内部的封闭空间的上述封闭气体的压力进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。
12.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其作为封闭气体的封闭空间而划分形成在上述保持装置主体的内部的上述循环介质流通路径的上部，其与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤和第2步骤，
在第1步骤中，用上述静电吸盘内的上述加热部件将上述基板加热，使上述基板升温到设定温度；
在第2步骤中，将上述封闭气体供给到被划分形成在上述保持装置主体的内部的封闭空间，将上述封闭气体的压力维持在预先测定的能够获得排热所需的传热率的压力，并且调整上述加热部件的加热能力，将基板温度保持在设定温度直到工艺开始，
在工艺开始后具有第3步骤、第4步骤和第5步骤，
在第3步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，使供给到被划分形成在上述保持装置主体的内部的封闭空间的上述封闭气体的压力上升，并降低上述基板温度；
在第4步骤中，在上述基板温度接近于设定温度的时刻使上述封闭气体的压力返回到工艺开始前的压力；
在第5步骤中，在上述基板温度成为设定温度之后，对上述加热部件进行的加热和供给到被划分形成在上述保持装置主体的内部的封闭空间的上述封闭气体的压力进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。
13.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其作为封闭气体的封闭空间而划分形成在上述保持装置主体的内部的上述循环介质流通路径的上部，其与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤，
在第1步骤中，用上述静电吸盘内的加热部件将上述基板加热，使上述基板升温到，恒定地保持在设定温度直到工艺开始，并不供给上述热传递能可变部件的封闭气体；
在工艺开始后具有第2步骤和第3步骤，
在第2步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，供给上述热传递能可变部件的封闭气体，将上述封闭气体的压力维持恒定，使上述基板温度降低到设定温度；
在第3步骤中，在上述基板温度成为设定温度之后，对上述加热部件进行的加热和通过了上述热传递能可变部件的排热的平衡进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。
14.根据权利要求13所述的控制基板温度的方法，其特征在于，
在上述第2步骤和上述第3步骤之间具有在上述基板温度接近于设定温度的时刻使上述封闭气体的压力下降的步骤。
15.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其作为封闭气体的封闭空间而划分形成在上述保持装置主体的内部的上述循环介质流通路径的上部，其与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤和第2步骤，
在第1步骤中，用上述静电吸盘内的上述加热部件将上述基板加热，使上述基板升温到设定温度；
在第2步骤中，供给上述热传递能可变部件的封闭气体，将上述封闭气体的压力维持在预先测定的能够获得排热所需的传热率的压力，并且调整上述加热部件的加热能力，将基板温度保持在设定温度直到工艺开始，
在工艺开始后具有第3步骤，
在第3步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，对上述加热部件进行的加热和通过了上述热传递能可变部件的排热的平衡进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。
16.一种控制基板温度的方法，其使用基板保持装置来控制基板温度，该基板保持装置包括：
静电吸盘，其用于对设置在保持装置主体的基板保持侧的基板进行静电吸附，
加热部件，其内置在上述静电吸盘中，用于加热基板；
循环介质流通路径，其形成在上述保持装置主体的内部，与用于循环供给循环介质的循环介质供给部件相连接；
热传递能可变部件，其作为封闭气体的封闭空间而划分形成在上述保持装置主体的内部的上述循环介质流通路径的上部，其与能够调整封闭压力的封闭气体供给***相连接，
该控制基板温度的方法的特征在于，
在工艺开始前具有第1步骤和第2步骤，
在第1步骤中，用上述静电吸盘内的上述加热部件将上述基板加热，使上述基板升温到设定温度；
在第2步骤中，供给上述热传递能可变部件的封闭气体，将上述封闭气体的压力维持在预先测定的能够获得排热所需的传热率的压力，并且调整上述加热部件的加热能力，将基板温度保持在设定温度直到工艺开始，
在工艺开始后具有第3步骤、第4步骤和第5步骤，
在第3步骤中，利用来自等离子体的热量输入使基板温度上升后，使上述热传递能可变部件的封闭气体的压力上升，并降低上述基板温度；
在第4步骤中，在上述基板温度接近于设定温度的时刻使上述封闭气体的压力返回到工艺开始前的压力；
在第5步骤中，在上述基板温度成为设定温度之后，对上述加热部件进行的加热和通过了上述热传递能可变部件的排热的平衡进行调节，将上述基板温度保持在设定温度。
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