特許 5951384 温度制御システムへの温調流体供給方法及び記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5951384

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月13日

(54)【発明の名称】温度制御システムへの温調流体供給方法及び記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   G05D 23/19 20060101AFI20160630BHJP

【ＦＩ】

   G05D23/19 H

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-161526(P2012-161526)

(22)【出願日】2012年7月20日

(65)【公開番号】特開2014-21828(P2014-21828A)

(43)【公開日】2014年2月3日

【審査請求日】2015年5月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100125254

【弁理士】

【氏名又は名称】別役 重尚

(74)【代理人】

【識別番号】100118278

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 聡

(72)【発明者】

【氏名】田淵 敦彦

【審査官】 青山 純

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０１５５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９４９２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｄ ２３／００ − ２３／３２

Ｇ０５Ｄ １６／００ − １６／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の温度に調温された液体が第１の流体として供給され、前記第１の流体の流量を制御する第１の可変バルブが設けられた第１の流体流路と、前記第１の温度とは異なる第２の温度に調温された液体が第２の流体として供給され、前記第２の流体の流量を制御する第２の可変バルブが設けられた第２の流体流路と、前記第１の流体と前記第２の流体とを合流させ温調対象物へ供給する結合流路と、前記温調対象物へ供給された流体を回収する回収流路と、第３の可変バルブが設けられ、前記回収流路を流れる流体の一部を前記温調対象物へ循環させるバイパス流路と、前記回収流路に設けられた循環ポンプと、前記回収流路において前記循環ポンプの上流側に設けられ、前記流体を貯蔵するタンクと、前記タンクに貯蔵された流体が一定量に到達したことを検出する前記液面センサとを備え、前記温調対象物として半導体製造装置に装備された部材の温度を制御する温度制御システムへの温調流体供給方法であって、
前記第１の可変バルブと前記第３の可変バルブとを所定の弁開度で開き、前記第１の流体を所定時間供給する第１の流体供給ステップと、
前記第１の流体供給ステップの後、前記第２の可変バルブと前記第３の可変バルブとを所定の弁開度で開き、前記第２の流体を所定時間供給する第２の流体供給ステップと、
第２の流体供給ステップの後、前記タンクにおいて前記流体が前記一定量に到達したことを前記液面センサが検出している状態で前記循環ポンプを起動させる起動ステップと、を有することを特徴とする温度制御システムへの温調流体供給方法。

【請求項2】

前記起動ステップの後に実行される、
前記第１の可変バルブのみを開き、前記第１の流体を前記第１の流体流路へ所定時間供給する第３の流体供給ステップと、
前記第３の流体供給ステップの後、前記第２の可変バルブのみを開き、前記第２の流体を前記第２の流体流路へ所定時間供給する第４の流体供給ステップと、を更に有することを特徴とする請求項１記載の温度制御システムへの温調流体供給方法。

【請求項3】

前記第４の流体供給ステップの後に実行される、前記第３の可変バルブのみを開き、前記結合流路、前記回収流路及び前記バイパス流路に流体を循環させる循環ステップを更に有することを特徴とする請求項２に記載の温度制御システムへの温調流体供給方法。

【請求項4】

前記循環ステップの後に実行される、前記第１の可変バルブ、前記第２の可変バルブ及び前記第３の可変バルブの弁開度を調整して、前記第１の流体流路への前記第１の流体の供給量、前記第２の流体流路への前記第２の流体の供給量、前記バイパス流路に供給される流体の流量を制御することにより、前記温調対象物の温度を前記温調対象物の設定温度に制御する制御ステップを更に有することを特徴とする請求項３に記載の温度制御システムへの温調流体供給方法。

【請求項5】

前記第１の流体供給ステップは、前記タンクにおいて前記流体が前記一定量に到達したことを前記液面センサが検出した時点で終了とされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の温度制御システムへの温調流体供給方法。

【請求項6】

前記タンクにおいて前記流体が前記一定量に到達したことを前記液面センサが検出したときには、前記タンクから前記循環ポンプへ前記流体が流出していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の温度制御システムへの温調流体供給方法。

【請求項7】

第１の温度に調温された液体が第１の流体として供給され、前記第１の流体の流量を制御する第１の可変バルブが設けられた第１の流体流路と、前記第１の温度とは異なる第２の温度に調温された液体が第２の流体として供給され、前記第２の流体の流量を制御する第２の可変バルブが設けられた第２の流体流路と、前記第１の流体と前記第２の流体とを合流させ温調対象物へ供給する結合流路と、前記温調対象物へ供給された流体を回収する回収流路と、第３の可変バルブが設けられ、前記回収流路を流れる流体の一部を前記温調対象物へ循環させるバイパス流路と、前記回収流路に設けられた循環ポンプと、前記回収流路において前記循環ポンプの上流側に設けられ、前記流体を貯蔵するタンクと、前記タンクに貯蔵された流体が一定量に到達したことを検出する前記液面センサとを備え、前記温調対象物として半導体製造装置に装備された部材の温度を制御する温度制御システムへの温調流体供給方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータで読み取り可能な記憶媒体であって、
前記温調流体供給方法は、
前記第１の可変バルブと前記第３の可変バルブとを所定の弁開度で開き、前記第１の流体を所定時間供給する第１の流体供給ステップと、
前記第１の流体供給ステップの後、前記第２の可変バルブと前記第３の可変バルブとを所定の弁開度で開き、前記第２の流体を所定時間供給する第２の流体供給ステップと、
第２の流体供給ステップの後、前記タンクにおいて前記流体が前記一定量に到達したことを前記液面センサが検出している状態で前記循環ポンプを起動させる起動ステップと、を有することを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度制御システムへの温調流体供給方法及び記憶媒体に関し、特に、半導体製造装置に適用される温度制御システムの配管部等へ温調流体を充填するための温調流体供給方法及び記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

静電チャックの温度を制御する温度制御装置として、流体を加熱して調温部に循環させる加熱サイクルと、流体を冷却して調温部に循環させる冷却サイクルとを有し、加熱サイクル、冷却サイクル及び循環路の流量分配比率を制御する構成を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この温度制御装置では、加熱サイクルと冷却サイクルはそれぞれ、完全に閉じた別系統の配管を備える。そして、加熱サイクルを循環している高温流体との熱交換２次的に加熱された高温流体と、冷却サイクルを循環している低温流体との熱交換により２次的に冷却された低温流体とを混合させて静電チャックの内部に設けられた管部に流している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−１１７８１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の温度制御装置の温度制御能力は、加熱サイクルと冷却サイクルのそれぞれの流体を貯蔵する蓄熱タンクにどの程度の流体を常時貯蔵していられるかという能力に依存する。したがって、加熱サイクルと冷却サイクルのそれぞれの蓄熱タンクに一定量の流体が、常時、所定の温度で貯蔵されている状態を保つことができないと、温度制御性が低下してしまう。

【0005】

そこで、本発明者は、特願２０１１−２４９３６０において、プラズマエッチング装置等の半導体製造装置に対して設置される温度制御システムを提案している。この温度制御システムには、蓄熱タンクとポンプを備えた複数の温調ユニットからそれぞれ異なる温度の温調流体（液体）が供給される。そして、温度制御システムにおいて、供給される各温調流体の流量を制御して調製した所定温度の温調流体を温調対象物（例えば、静電チャック）へ供給した後、例えば、その一部を温調ユニットから供給される温調流体と混合させて、再度、温調対象物へ供給する。そのため、温度制御システムと温調対象物との間で温調流体を循環させる循環路には、温調流体を循環させるための循環ポンプが配置される。

【0006】

ここで、温調ユニットと温度制御システムを半導体製造装置に取り付けた後、初めて温度制御システムを起動する際には、静電チャック等の温調対象物に設けられた配管や温度制御システム内の配管、各種の接続配管には温調流体は充填されていない。このような状態で循環ポンプを駆動してしまうと、循環ポンプが空運転により破損してしまう。そのため、これらの配管内に温調流体を確実に充填した後に、循環ポンプを起動させる必要がある。

【0007】

本発明の目的は、温度制御システムを支障なく稼働させることができるように、簡便且つ確実に温度制御システムの配管部に温調流体を充填するための温調流体供給方法及び記憶媒体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の温度制御システムへの温調流体供給方法は、第１の温度に調温された液体が第１の流体として供給され、前記第１の流体の流量を制御する第１の可変バルブが設けられた第１の流体流路と、前記第１の温度とは異なる第２の温度に調温された液体が第２の流体として供給され、前記第２の流体の流量を制御する第２の可変バルブが設けられた第２の流体流路と、前記第１の流体と前記第２の流体とを合流させ温調対象物へ供給する結合流路と、前記温調対象物へ供給された流体を回収する回収流路と、第３の可変バルブが設けられ、前記回収流路を流れる流体の一部を前記温調対象物へ循環させるバイパス流路と、前記回収流路に設けられた循環ポンプと、前記回収流路において前記循環ポンプの上流側に設けられ、前記流体を貯蔵するタンクと、前記タンクに貯蔵された流体が一定量に到達したことを検出する前記液面センサとを備え、前記温調対象物として半導体製造装置に装備された部材の温度を制御する温度制御システムへの温調流体供給方法であって、前記第１の可変バルブと前記第３の可変バルブとを所定の弁開度で開き、前記第１の流体を所定時間供給する第１の流体供給ステップと、前記第１の流体供給ステップの後、前記第２の可変バルブと前記第３の可変バルブとを所定の弁開度で開き、前記第２の流体を所定時間供給する第２の流体供給ステップと、第２の流体供給ステップの後、前記タンクにおいて前記流体が前記一定量に到達したことを前記液面センサが検出している状態で前記循環ポンプを起動させる起動ステップと、を有することを特徴とする。

【0015】

上記目的を達成するために、本発明のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体は、第１の温度に調温された液体が第１の流体として供給され、前記第１の流体の流量を制御する第１の可変バルブが設けられた第１の流体流路と、前記第１の温度とは異なる第２の温度に調温された液体が第２の流体として供給され、前記第２の流体の流量を制御する第２の可変バルブが設けられた第２の流体流路と、前記第１の流体と前記第２の流体とを合流させ温調対象物へ供給する結合流路と、前記温調対象物へ供給された流体を回収する回収流路と、第３の可変バルブが設けられ、前記回収流路を流れる流体の一部を前記温調対象物へ循環させるバイパス流路と、前記回収流路に設けられた循環ポンプと、前記回収流路において前記循環ポンプの上流側に設けられ、前記流体を貯蔵するタンクと、前記タンクに貯蔵された流体が一定量に到達したことを検出する前記液面センサとを備え、前記温調対象物として半導体製造装置に装備された部材の温度を制御する温度制御システムへの温調流体供給方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータで読み取り可能な記憶媒体であって、前記温調流体供給方法は、前記第１の可変バルブと前記第３の可変バルブとを所定の弁開度で開き、前記第１の流体を所定時間供給する第１の流体供給ステップと、前記第１の流体供給ステップの後、前記第２の可変バルブと前記第３の可変バルブとを所定の弁開度で開き、前記第２の流体を所定時間供給する第２の流体供給ステップと、第２の流体供給ステップの後、前記タンクにおいて前記流体が前記一定量に到達したことを前記液面センサが検出している状態で前記循環ポンプを起動させる起動ステップと、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、簡便且つ確実に温度制御システムの配管部に温調流体を充填することができ、温度制御システムにおいて流体を循環させる循環ポンプに十分に流体が供給された後に循環ポンプの駆動が開始されるために、循環ポンプの空運転による破損を防止して、温度制御システムを支障なく稼働させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】プラズマ処理装置と温度制御システムの全体構成を示す図である。

【図2】温度制御システムが備えるバルブユニットの概略構造を示す断面図である。

【図3】バルブユニットが有する３つの可変バルブの弁開度の関係を示す図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る、プラズマ処理装置と温度制御システムの配管内に流体を充填する処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る温調流体供給方法を、半導体製造装置の一例であるＲＩＥ型のプラズマ処理装置と温度制御システムとからなるシステムに適用して説明することとする。

【0019】

図１は、プラズマ処理装置１００と温度制御システム１の全体構成を示す図である。

【0020】

プラズマ処理装置１００は、ＲＩＥ型のプラズマ処理装置であり、アルミニウム又はステンレス鋼等の金属製の円筒型の処理容器１０（チャンバ）を備えている。なお、処理容器１０は接地されている。処理容器１０の内部には、半導体ウエハＷ（以下「ウエハＷ」と記す）を載置するための載置台１１が配置されている。載置台１１は、例えば、アルミニウムからなり、絶縁性の筒状保持部（不図示）を介して処理容器１０の底部から垂直に上方に延びる筒状支持部１６に支持されている。

【0021】

載置台１１上の上面には、ウエハＷを静電吸着力で保持する静電チャック１２が配置されている。静電チャック１２は、直流電圧が印加されることによりクーロン力でウエハＷを吸着保持する。本実施の形態では、静電チャック１２を温度制御システム１による温調対象物とし、静電チャック１２を温度制御することによってウエハＷの温度を制御する。載置台１１の内部には、温度制御システム１から供給される温調流体を循環させるための流路である調温部７０が設けられている。

【0022】

処理容器１０の底壁には、側壁と筒状支持部１６との間において、排気路２０が形成されている。排気路２０は、真空ポンプ等の排気装置（不図示）に接続され、排気装置を用いて処理容器１０内の処理空間を所定の圧力（真空度）まで減圧する。処理容器１０の側壁にはウエハＷの搬入出口が形成されており、この搬入出口はゲートバルブ３０により開閉自在となっている。

【0023】

載置台１１には、プラズマ生成用の高周波電源３２が整合器３４を介して接続されている。高周波電源３２は、例えば、６０ＭＨｚの高周波電力を載置台１１に印加する。こうして、載置台１１は下部電極としても機能する。なお、処理容器１０の天井部には、後述するシャワーヘッド３８が設けられており、シャワーヘッド３８が上部電極として用いられる。したがって、高周波電源３２により印加される高周波電圧は、載置台１１とシャワーヘッド３８との間に容量的に印加される。

【0024】

処理容器１０の天井部に配置されたシャワーヘッド３８は、多数のガス通気孔３６ａを有する電極板３６と、電極板３６を着脱可能に支持する電極支持体３７とを備える。電極支持体３７の内部にはバッファ室３５が設けられている。バッファ室３５のガス導入口３５ａには、処理容器１０内に所定のガスを供給する供給ガス供給源４０がガス供給配管４２を介して接続されている。

【0025】

処理容器１０の周囲には、環状又は同心状に延在する磁石４５が配置されている。処理容器１０内において、シャワーヘッド３８と載置台１１との間のプラズマ生成空間には、高周波電源３２により鉛直方向の高周波電界（ＲＦ電界）が形成され、これにより、シャワーヘッド３８から供給されるガスによる高密度プラズマが静電チャック１２の表面近傍に生成される。こうして生成させたプラズマの作用により、所定温度に制御されたウエハＷに対してエッチング処理が施される。

【0026】

温度制御システム１は、概略、２つの温調ユニットのそれぞれから温度の異なる温調流体の供給を受け、その際に、各温調流体の供給量を調節することによって所望温度の温調流体を生成し、生成させた所望温度の温調流体を載置台１１に設けられた調温部７０に供給する。その際、温度制御システム１は、調温部７０を流れた温調流体の一部又は全部を調温部７０に循環供給し、また、調温部７０を流れた温調流体の一部又は全部を各温調ユニットに戻すことができる構成となっている。以下、温度制御システム１の詳細な構成について説明する。

【0027】

温度制御システム１には、温調流体として用いられる所定の液体を第１の温度（例えば、１０℃）に調整して温度制御システム１へ供給する低温温調ユニット７４と、所定の液体を第２の温度（例えば、９０℃）に調整して温度制御システム１へ供給す高温温調ユニット７５とが接続されている。なお、低温温調ユニット７４と高温温調ユニット７５とでは、同じ液体が温調流体として用いられる。以下の説明においては、適宜、低温温調ユニット７４から温度制御システム１へ供給される温調流体を「低温流体」と称呼し、高温温調ユニット７５から温度制御システム１へ供給される温調流体を「高温流体」と称呼することとする。

【0028】

低温温調ユニット７４は、低温温調ユニット７４内を循環する低温流体及び温度制御システム１から戻された流体を熱交換部により第１の温度に調整し、第１の温度に調整された低温流体を低温タンクに貯蔵し、低温タンクに貯蔵された低温流体をポンプにより温度制御システム１へ送出する（矢印Ｌ_１）。温度制御システム１から載置台１１に設けられた調温部７０へ供給された温調流体は（矢印Ｌ_２）、その後、調温部７０から温度制御システム１に戻される（矢印Ｌ_３）。こうして調温部７０から温度制御システム１に戻された流体の一部は、低温循環流路８０と配管８８を通して低温温調ユニット７４に戻される（矢印Ｌ_４）。

【0029】

低温流路７６を通して低温温調ユニット７４から温度制御システム１に供給される低温流体（矢印Ｌ_１）の一部は、配管８８へと流れ込み（矢印Ｌ_５）、温度制御システム１から戻された流体と混合される。これは、温度制御システム１から戻された流体の温度は低温流体の温度よりも高いために、温度制御システム１から戻された流体のみを熱交換により第１の温度にしようとすると、熱交換器の負荷が大きくなってしまうため、温度制御システム１から戻された流体に一定量の低温流体を混ぜることによって熱交換器の負荷を小さくすることを目的としている。なお、配管８８に設けられたバルブ８５の弁開度の調節により配管圧力が調整されることで、低温温調ユニット７４への流体の戻り量を調整することができるようになっている。

【0030】

同様に、高温温調ユニット７５は、低温温調ユニット７４内を循環する低温流体及び温度制御システム１から戻された流体を熱交換部により第２の温度に調整し、第２の温度に調整された高温流体を高温タンクに貯蔵し、高温タンクに貯蔵された高温流体をポンプにより温度制御システム１へ送出する（矢印Ｌ_１１）。調温部７０から温度制御システム１に戻された温調流体の一部は、高温循環流路８１と配管８９を通して高温温調ユニット７５に戻される（矢印Ｌ_１２）。

【0031】

高温流路７７を通して高温温調ユニット７５から温度制御システム１に供給される高温流体（Ｌ_１１）の一部は、配管８９へ流れ込み（矢印Ｌ_１２）、温度制御システム１から戻された流体と混合される（矢印Ｌ_１３）。これは、温度制御システム１から戻された流体の温度は高温流体の温度よりも低いために、温度制御システム１から戻された流体のみを熱交換により第２の温度にしようとすると、熱交換器の負荷が大きくなってしまうため、温度制御システム１から戻された流体に一定量の高温流体を混ぜることによって熱交換器の負荷を小さくすることを目的としている。なお、配管８９に設けられたバルブ８６の弁開度の調節により配管圧力が調整されることで、高温温調ユニット７５への流体の戻り量を調整することができるようになっている。

【0032】

なお、低温温調ユニット７４の低温タンクと高温温調ユニット７５の高温タンクとは、各タンクの液面の高さがほぼ同じとなるように、液面調整用配管６５によって接続されている。また、低温温調ユニット７４及び高温温調ユニット７５には、必要な温調精度を得るために必要とされる量の低温流体と高温流体とを調製し、貯蔵することができるものが用いられる。

【0033】

温度制御システム１は、可変バルブ７９ａ，７９ｂ，７９ｃを有するバルブユニット７９を備える。低温流路７６は可変バルブ７９ａに接続され、高温流路７７は可変バルブ７９ｃに接続されている。温度制御システム１は、調温部７０から温度制御システム１へ戻された流体の一部を調温部７０へ供給するためのバイパス流路７３を備えており、バイパス流路７３は可変バルブ７９ｂに接続されている。以下、バイパス流路７３を流れる流体を「循環流体」と称呼する。

【0034】

可変バルブ７９ａ，７９ｂ，７９ｃを通って調温部７０へと送出される低温流体、循環流体、高温流体は、バルブユニット７９の下流に設けられた合流部ＰＡに到達し、その後、結合流路７１を通して調温部７０へ供給される（矢印Ｌ_２）。なお、バルブユニット７９は、温度制御対象である静電チャック１２の近傍に配置されており、これにより温度制御の応答性を高めることができる。

【0035】

ここで、バルブユニット７９の構造について説明する。図２は、バルブユニット７９の概略構造を示す断面図である。ここでは、３つの状態を例示することとする。すなわち、図２（ａ）は、可変バルブ７９ａの弁開度Ｖａが１００％の状態を示しており、図２（ｂ）は、可変バルブ７９ａの弁開度Ｖａが５０％、可変バルブ７９ｂの弁開度Ｖｂが５０％の状態を示しており、図２（ｃ）は、可変バルブ７９ｂの弁開度Ｖｂが１００％の状態を示している。

【0036】

図３は、可変バルブ７９ａ，７９ｂ，７９ｃのそれぞれの弁開度Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの関係を示す図である。横軸はバルブユニット７９の基本操作量ＭＢの範囲を最小〜ゼロ〜最大で示しており、縦軸は弁開度を全閉〜全開で示している。

【0037】

バルブユニット７９は、低温流体、循環流体及び高温流体のそれぞれの流入口と流出口とを有する円筒状のシリンダ５２内に、軸系の異なる細部と太部とが交互に形成されたスプール５１が挿入され、細部周り（隣接する太部の間の空間）が流体流路となった構造を有する。

【0038】

可変バルブ７９ａの弁開度Ｖａが全開となり、可変バルブ７９ｂ，７９ｃの弁開度Ｖａ，Ｖｂが全閉となる図２（ａ）の状態は、図３において基本操作量ＭＢが最小のときに対応する。この状態では、低温流体の流入口と流出口は開いているために低温流体はバルブユニット７９を通過することができるが、高温流体と循環流体のそれぞれの流入口はスプール５１の太部によって塞がれているため、高温流体と循環流体は流路に流入することができない。

【0039】

図２（ａ）の状態から、スプール５１を矢印Ｇ方向に徐々に移動させると、図２（ｂ）に示されるように、低温流体の流入口が徐々にスプール５１の太部によって閉塞されていく一方で、循環流体の流入口を閉塞していた太部が循環流体の流入口から待避することにより、徐々に循環流体の流入口が開かれていく。これは、図３において基本操作量ＭＢを最小からゼロへ向けて変える操作に相当する。

【0040】

即ち、基本操作量ＭＢを最小からゼロへ向けて大きくすると、可変バルブ７９ａの弁開度Ｖａが単調減少する一方で可変バルブ７９ｂの弁開度Ｖｂが単調増加する。こうして、基本操作量ＭＢが最小より大きくゼロ未満である場合、低温流体と循環流体の混合流体が調温部７０へ供給されることになる。その間、可変バルブ７９ｃの弁開度Ｖｃは全閉の状態に維持される。そして、基本操作量ＭＢがゼロとなる図２（ｃ）の状態では、可変バルブ７９ａ，７９ｃの弁開度Ｖａ，Ｖｃは全閉となり、可変バルブ７９ｂの弁開度Ｖｂは全開となる。よって、循環流体のみがバルブユニット７９を通過することができる。

【0041】

図２（ｃ）の状態からスプール５１を更に矢印Ｇ方向に徐々に移動させると、不図示であるが、高温流体の流入口を閉塞していたスプール５１の太部が高温流体の流入口から待避することにより徐々に高温流体の流入口が開かれていく。このとき、高温流体の流出口は既に開かれているので、高温流体がバルブユニット７９を通過するようになる。これと同時に、循環流体の流出口がスプール５１の太部によって閉塞されていくため、循環流体は、その流入口からバルブユニット７９の内部に流入することはできても、流出することができなくなる。これは、図３において基本操作量ＭＢをゼロから最大へ向けて変えることに相当する。

【0042】

即ち、基本操作量ＭＢをゼロから最大へ向けて大きくすると、可変バルブ７９ｂの弁開度Ｖｂが単調減少する一方で可変バルブ７９ｃの弁開度Ｖｃが単調増加し、可変バルブ７９ａの弁開度Ｖａは全閉の状態が維持されることで、循環流体と高温流体の混合流体が調温部７０へ供給されることになる。基本操作量ＭＢが最大になると、可変バルブ７９ａ，７９ｂの弁開度Ｖａ，Ｖｂは全閉となり、可変バルブ７９ｃの弁開度Ｖｃは全開となり、高温流体のみがバルブユニット７９を通過することができる。

【0043】

このように、温度制御システム１では、低温流体と高温流体とが同時にバルブユニット７９を流れて調温部７０へ供給されることはなく、基本操作量ＭＢが最小から最大に向かうにしたがって、調温部７０へ供給される流体の温度が低温から高温へと変化するようになっている。

【0044】

低温流路７６、バイパス流路７３、高温流路７７にはそれぞれ、可変バルブ７９ｃ，７９ｂ，７９ａの近傍において、圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が設けられている。これらの圧力計Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３により検出される配管内圧力（流体圧力）は、後述する装置制御部９４による流量制御に用いられる。

【0045】

温度制御システム１は、調温部７０へ供給された流体を回収流路７２を通して回収し、一定量の流体を貯蔵するタンク７８を備える。タンク７８には、流体の貯蔵量を検出するセンサの一例として液面センサ７８ａが設けられており、液面センサ７８ａは、タンク７８内の水位が一定高さよりも低い場合にはＯＦＦ信号を、タンク７８内の水位が一定高さ以上の場合にＯＮ信号を装置制御部９４へ送信する。

【0046】

タンク７８の下流には、タンク７８に貯蔵された流体を更に下流（バイパス流路７３、低温循環流路８０及び高温循環流路８１）へと送出するための循環ポンプ８７が設けられている。循環ポンプ８７の下流には、流量センサＦと圧力計Ｐ４とが設けられている。流量センサＦと圧力計Ｐ４によりそれぞれ検出される流体流量及び流体圧力は、装置制御部９４による流量制御に用いられる。

【0047】

温度制御システム１では、流量センサＦの下流に設けられた分岐部ＰＢによって、回収流路７２を流れる流体は、バイパス流路７３、低温循環流路８０及び高温循環流路８１へ分岐される。このとき、どの流路にどの程度の流体が流れるかは、各流路に掛かる圧力関係に依存する。バイパス流路７３、低温循環流路８０及び高温循環流路８１にはそれぞれ、流体の逆流を防止するための逆止弁８２，８３，８４が設けられている。

【0048】

前述の通り、分岐部ＰＢから低温循環流路８０へ送出された流体は、配管８８を通して低温温調ユニット７４に戻され、分岐部ＰＢから高温循環流路８１へ送出された流体は、配管８９を通して高温温調ユニット７５に戻される。また、分岐部ＰＢからバイパス流路７３へ送出された流体（循環流体）は、バルブユニット７９の可変バルブ７９ｂを通して、合流部ＰＡへ導かれる。

【0049】

本実施の形態では、プラズマ処理装置１００と温度制御システム１の動作制御は、制御装置（コンピュータ）９０によって行われる。ここでは、プラズマ処理装置１００の動作制御についての説明は、静電チャック１２の温度制御に関する部分を除いて、省略することとする。

【0050】

制御装置９０は、大略的に、温度制御部９２、装置制御部９４及び記憶部９６を有する。記憶部９６は、プラズマ処理装置１００と温度制御システム１の動作制御を行うための種々のレシピ（プログラム、パラメータ等）を格納しており、また、プラズマ処理装置１００と温度制御システム１において検出される各種の情報をデータとして記憶する。装置制御部９４は、プラズマ処理装置１００と温度制御システム１を統括的に制御する。

【0051】

温度制御部９２は、静電チャック１２の温度を制御するために、静電チャック１２の温度を検出する温度センサＴ１の検出温度Ｔｔと、調温部７０に供給される流体の温度を検出する温度センサＴ２による検出温度Ｔｄとに基づいて、調温部７０に供給される流体流量及び流体温度を制御する。その際に、温度制御部９２は、調温部７０に供給される流体流量が一定となるように、圧力計Ｐ１〜Ｐ３の検出値に基づいて可変バルブ７９ａ、７９ｂ、７９ｃの弁開度Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを制御し、更に、流量センサＦによる検出流量と圧力計Ｐ４の検出値に基づいて循環ポンプ８７の駆動（例えば、インバータの回転速度数）を制御する。

【0052】

また、温度制御部９２は、液面センサ７８ａの検出信号に基づいて、循環ポンプ８７の駆動のＯＮ／ＯＦＦを制御する。即ち、タンク７８内に流体がない状態で循環ポンプ８７を駆動（空運転）させてしまうと循環ポンプ８７が故障する危険性が高くなるため、液面センサ７８ａからＯＦＦ信号が出されているときには、循環ポンプ８７は駆動されないように制御される。

【0053】

なお、温度制御部９２及び装置制御部９４の機能は、制御装置９０が備えるＣＰＵ（不図示）が、記憶部９６に格納されたプログラムをＲＡＭ（不図示）の作業エリアに展開し、実行することにより実現される。

【0054】

以上に説明したように、本実施の形態に係る温度制御システム１では、ヒータを使わずに低温流体、高温流体及び循環流体を用いて所望温度の流体を調整し、調温部７０へ供給することにより、静電チャック１２の温度制御を実現する。その際、低温温調ユニット７４及び高温温調ユニット７５のそれぞれにタンクを設け、そこから所定量の流体を供給する構成となっているため、流体を枯渇させることなく連続して供給することができ、これにより、高速で安定した温度制御が可能になる。

【0055】

プラズマ処理装置１００に、温度制御システム１、低温温調ユニット７４及び高温温調ユニット７５を取り付ける組立作業の終了直後は、プラズマ処理装置１００及び温度制御システム１において流体が流れる配管内には流体が充填されておらず、タンク７８内にも流体は貯蔵されていない。プラズマ処理装置１００及び温度制御システム１の電源をＯＮにしたときに、配管内に流体が充填されていないにもかかわらず循環ポンプ８７を起動してしまうと、循環ポンプ８７が空運転により故障してしまう。そのため、上述の通り、液面センサ７８ａの検出信号に基づいて循環ポンプ８７の起動は制限されている。

【0056】

そこで、プラズマ処理装置１００に対する温度制御システム１の組立作業後に温度制御システム１を支障なく稼働させるために、先ず、プラズマ処理装置１００と温度制御システム１の配管内に流体を充填させる。以下、この流体充填処理（流体充填シーケンス）について詳細に説明する。

【0057】

図４は、プラズマ処理装置１００と温度制御システム１の配管内に流体を充填させる処理の概要を示すフローチャートである。図４のフローチャートに示される一連の処理は、制御装置９０が備えるＣＰＵが、流体充填シーケンスを実行させるためのプログラムを記憶部９６から読み出してＲＡＭの作業領域に展開し、実行し、温度制御システム１の各部の動作を制御することによって実現される。

【0058】

流体充填シーケンスの実行前に、オペレータにより、プラズマ処理装置１００、温度制御システム１、低温温調ユニット７４及び高温温調ユニット７５の電源がＯＮにされる。このとき、低温温調ユニット７４及び高温温調ユニット７５の電源がＯＮになっていない場合には、温度制御システム１の電源がＯＮにならない構成としておいてもよいし、温度制御システム１の電源がＯＮになると、低温温調ユニット７４及び高温温調ユニット７５が稼働しているか否かがチェックされ、稼働していなければ警報が出される構成としておいてもよい。

【0059】

温度制御システム１の電源がＯＮされると、温度制御部９２は、液面センサ７８ａの検出信号をチェックする。ここでは、液面センサ７８ａからはＯＦＦ信号が発せられているため、温度制御部９２は、配管への流体充填シーケンスを起動する（流体充填シーケンス開始）。なお、流体充填シーケンスの開始時には、低温温調ユニット７４及び高温温調ユニット７５が稼働しているため、図１に示す矢印Ｌ_１→Ｌ_５→Ｌ_４で示される配管内には低温流体が充填された状態となっており、また、矢印Ｌ_１１→Ｌ_１３→Ｌ_１２で示される配管内には高温流体が充填された状態となっている。

【0060】

流体充填シーケンスが開始されると、先ず、温度制御部９２は、可変バルブ７９ａ，７９ｂの弁開度Ｖａ，Ｖｂをそれぞれ５０％に設定する（ステップＳ１０１）。これにより、低温温調ユニット７４から低温流体が、図１に示す矢印Ｌ_１→可変バルブ７９ａ→Ｌ_２→Ｌ_３→タンク７８の順に流れることによって、これらの流路に低温流体が充填される。

【0061】

ここで、タンク７８内に一定量の流体が貯蔵された状態になると、液面センサ７８ａがＯＮ信号を発信し、且つ、タンク７８から下流側へと流体が流れ出るようになっているものとする。その場合、液面センサ７８ａの検出信号がＯＦＦ信号からＯＮ信号に変わった時点では、タンク７８の下流側へは低温流体は殆ど流れていないために、液面センサ７８ａの検出信号がＯＮ信号に変わってから、所定時間（例えば、３０秒）、低温流体の温度制御システム１への供給を続ける。

【0062】

これにより、低温流体は、停止状態にある循環ポンプ８７を通って分岐部ＰＢに到達し、その一部がバイパス流路７３へと流れ込むことにより、分岐部ＰＢからバイパス流路７３及び可変バルブ７９ｂを介して合流部ＰＡに至る流路が低温流体で充填されることになる。また、分岐部ＰＢに到達した低温流体の一部は、低温循環流路８０を通して低温温調ユニット７４に戻されることで、低温循環流路８０にも流体が充填される。

【0063】

なお、ステップＳ１０１において低温流体を配管内へ充填するための駆動力は、低温温調ユニット７４が備えるポンプによって与えられる。また、ステップＳ１０１では、高温温調ユニット７５が稼働しており、高温流体が高温流路７７と配管８９とを循環しているために、分岐部ＰＢに到達した低温流体は、高温循環流路８１に掛かる圧力との関係で、高温循環流路８１へは殆ど流れ込むことはない。

【0064】

次に、温度制御部９２は、液面センサ７８ａから検出信号がＯＮ信号に変わってから所定時間（例えば、３０秒）が経過したか否かを判定し（ステップＳ１０２）、所定時間が経過するまで待機する（Ｓ１０２でＮＯ）。所定時間が経過すると（Ｓ１０２でＹＥＳ）、温度制御部９２は、可変バルブ７９ｂ，７９ｃの弁開度Ｖｂ，Ｖｃをそれぞれ５０％に切り替える（ステップＳ１０３）。

【0065】

ステップＳ１０３により、高温温調ユニット７５から高温流体が、図１に示す矢印Ｌ_１１→可変バルブ７９ｃ→Ｌ_２→Ｌ_３→タンク７８の順に流れる。タンク７８には既に低温流体が貯蔵されているので、高温流体はタンク７８内で低温流体と混ざり、タンク７８から下流へと流体が流れ出て分岐部ＰＢに到達し、一部はバイパス流路７３へと流れ込み、一部は高温循環流路８１を通して高温温調ユニット７５に戻される。なお、ステップＳ１０３において流体（高温流体、タンク７８において生成する低温流体と高温流体の混合流体）配管内へ充填するための駆動力は、高温温調ユニット７５が備えるポンプによって与えられる。

【0066】

ステップＳ１０３の終了は、処理時間で判定する。すなわち、ステップＳ１０３が開始されると、温度制御部９２は、予め定められた処理時間（例えば、３０秒）が経過したか否かを判定し（ステップＳ１０４）、処理時間が経過するまで待機する（Ｓ１０４でＮＯ）。処理時間が経過すると（Ｓ１０４でＹＥＳ）、温度制御部９２は、液面センサ７８ａがＯＮになっていること確認し（ステップＳ１０５）、液面センサ７８ａがＯＮになっていない場合には、処理をステップＳ１０４に戻す。なお、不図示であるが、ステップＳ１０５の判定が最初に「ＮＯ」となってから一定時間が経過しても液面センサ７８ａからの検出信号がＯＮ信号に変わらない場合には、警報によりオペレータに注意を促すようにしてもよい。

【0067】

温度制御部９２は、液面センサ７８ａがＯＮであることを確認すると（Ｓ１０５でＹＥＳ）、循環ポンプ８７を起動する（ステップＳ１０６）。このとき、ステップＳ１０５までの処理によって循環ポンプ８７内には流体が充填されており、また、タンク７８に十分な流体が貯蔵されているので、循環ポンプ８７が空運転により破損することはない。

【0068】

その後、温度制御部９２は、可変バルブ７９ａの弁開度を１００％に設定して低温流体を流し（ステップＳ１０７）、予め定められた時間（例えば、３０秒）が経過すると、可変バルブ７９ｃの弁開度を１００％に設定して高温流体を流し（ステップＳ１０８）、予め定められた時間（例えば、３０秒）が経過すると、ステップＳ１０７，Ｓ１０８の処理をそれぞれ所定回数（例えば、２回）行ったか否かを判定する（ステップＳ１０９）。

【0069】

温度制御部９２は、ステップＳ１０７，Ｓ１０８の処理をそれぞれ所定回数だけ行っていない場合（Ｓ１０９でＮＯ）、処理をステップＳ１０７に戻し、所定回数の処理が終了すると（Ｓ１０９でＹＥＳ）、流体充填シーケンスを終了する。こうして、温度制御システム１の配管内からのエアー排除と流体充填が完了すると、温度制御部９２は、静電チャック１２の温度制御が正常に行われるか否かを確認するためのテスト運転を開始する。

【0070】

上記の流体充填シーケンスでは、ステップＳ１０７，Ｓ１０８を実行したが、ステップＳ１０１，Ｓ１０３において、循環ポンプ８７の駆動に支障のないレベルにまで流体充填が可能な条件が設定された場合には、ステップＳ１０４の終了をもって、流体充填シーケンスの終了とすることができる。また、上記の流体充填シーケンスでは、温度制御システム１に低温流体を供給した後に高温流体を供給したが、先に高温流体を供給し、続いて，低温流体を供給するようにしてもよい。

【0071】

更に、上記の流体シーケンスにおけるステップＳ１０１，Ｓ１０３，Ｓ１０７，Ｓ１０８では、処理時間を３０秒としたが、これに限定されるものではない。例えば、低温温調ユニット７４と高温温調ユニット７５がそれぞれ備えるポンプの能力に応じて、処理時間を適切に設定することが好ましい。そして、ステップＳ１０７，１０８の処理回数を２回としたが、温度制御システム１の配管からエアーを抜いて流体を充填することができる限りにおいて、１回としてもよく、逆に、３回以上行ってもよい。更に、ステップＳ１０１，Ｓ１０３での弁開度も、上記の５０％ずつに限定されるものではない。例えば、ステップＳ１０７，１０８の実行を考慮して、ステップＳ１０１，Ｓ１０３では、循環流体の流量を制御する可変バルブ７９ｂの弁開度を、他よりも大きくする等してもよい。

【0072】

上記の流体充填シーケンスでは、循環流体が流れる可変バルブ７９ｂの弁開度を１００％とする処理は行っていない。これは、ステップＳ１０１，Ｓ１０３の２ステップにおいてバイパス流路７３に流体を流しており、仮に、分岐部ＰＢからバイパス流路７３を介して合流部ＰＡに至る流路にエアーが残っていても、そのエアーによってタンク７８から循環ポンプ８７への流体の供給が長時間にわたって完全に途切れてしまうことはなく、よって、循環ポンプ８７が故障する事態には至らないからである。但し、例えば、ステップＳ１０９の終了後からテスト運転開始までの間、可変バルブ７９ｂの弁開度を１００％に設定してバイパス流路７３に流体を流すことにより、分岐部ＰＢからバイパス流路７３を介して合流部ＰＡに至る流路のエアー抜きと流体充填とを促進するようにしてもよい。

【0073】

上記の流体充填シーケンスでは、タンク７８内に一定量の流体が貯蔵された状態になると、液面センサ７８ａがＯＮになり、且つ、タンク７８から下流側へと流体が流れ出るものとした。そのため、ステップＳ１０１では、タンク７８の下流に低温流体を流すために、液面センサ７８ａの検出信号がＯＮになってから所定時間が経過した後に、バルブユニット７９の切り替え操作（Ｓ１０３）を行った。これに対して、液面センサ７８ａの検出信号がＯＮになると、所定時間の経過を待つことなく直ちに、バルブユニット７９の切り替え操作（Ｓ１０３）を行うようにしてもよい。

【0074】

これは、次の理由による。即ち、温度制御システム１への高温流体の供給を開始したときには、必ず、タンク７８には一定量の低温流体が貯蔵されているために、高温流体がタンク７８へ流入すると同時にタンクから高温流体と低温流体とが混合された流体がタンク７８の下流に向かって流れ出す。これにより、循環ポンプ８７に流体が充填され、また、バイパス流路７３と可変バルブ７９ｂとを介して、分岐部ＰＢから合流部ＰＡまでの流路が流体により充填される。一方、低温循環流路８０にはステップＳ１０７での処理によって流体が充填されることになるが、低温循環流路８０にエアーが残っていても、そのエアーは低温温調ユニット７４の低温タンクへ送り出されるため、循環ポンプ８７まで送られてくることはなく、よって、循環ポンプ８７の故障の原因となることはない。

【0075】

更に、タンク７８から流体が流出を開始する貯蔵量よりも多い所定の貯蔵量まで流体が貯蔵されたときに液面センサ７８ａがＯＮする構成としてもよい。この場合、液面センサ７８ａからの検出信号がＯＮ信号に変わった時点で既に一定量の流体がタンク７８の下流に向かって流れているため、液面センサ７８ａがＯＮすると、所定時間の経過を待つことなく直ちに、バルブユニット７９の切り替え操作（Ｓ１０３）を行うようにすることができる。

【0076】

以上に説明したように、上記の温度制御システム１への流体充填シーケンスによれば、循環ポンプ８７に十分に流体が供給された後に、循環ポンプ８７の駆動が開始されるために、空運転されることによる破損（故障）の発生を回避することができる。

【0077】

上述した流体充填シーケンスが完了すると、温度制御部９２は、温度制御システム１が正常に作動するか否かを確認するための温度制御テスト運転を行う。但し、この温度制御テスト運転は必須のものではなく、流体充填シーケンスの完了後、直ちにウエハＷの処理レシピに従って静電チャック１２の温度制御を開始してもよい。

【0078】

温度制御テスト運転では、温度制御部９２は、静電チャック１２の目標温度を設定し、目標温度に到達するように、温度センサＴ１，Ｔ２及び圧力センサＰ１，Ｐ２，Ｐ３をモニターしながら、可変バルブ７９ａ，７９ｂ，７９ｃの開閉をフィードバック制御する。このとき、例えば、可変バルブ７９ａ，７９ｂ，７９ｃの弁開度にかかわらず一定量の流体が調温部７０へ供給されるように、圧力計Ｐ１〜Ｐ３の圧力値を同じとするためにバルブ８５，８６の弁開度が調節されると共に、低温温調ユニット７４と高温温調ユニット７５のそれぞれのポンプの駆動制御（例えば、インバータの回転速度制御）が行われる。

【0079】

温度制御部９２は、静電チャック１２を昇温させたいときは、高温流路７７の可変バルブ７９ｃの弁開度Ｖｃを大きくして主に高温流体を調温部７０へ流入させ、降温させたいときには、低温流路７６の可変バルブ７９ａの弁開度Ｖａを大きくして主に低温流体を調温部７０へ流入させる。結合流路７１に流れる流体の温度を下げる。そして、設定温度と実際の静電チャック１２の温度（温度センサＴ１の検出温度）との差が大きく変化しないときには、温度制御部９２は、バイパス流路７３に流体を流しつつ、低温温調ユニット７４と高温温調ユニット７５の各タンクから供給される低温流体及び高温流体の流量を少なくすることで、エネルギー効率よく静電チャック１２の温度を制御する。

【0080】

温度制御システム１が正常に作動することが確認されると、ウエハＷの処理レシピに従って、静電チャック１２の温度制御が開始される。

【0081】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、半導体製造装置が備える静電チャックに限定されず、上部電極やデポシールド又は処理容器の温度制御に上記温度制御システムが適用された場合に、本発明に係る温調流体供給方法を用いることができる。また、エッチングプロセスを実行するプラズマ処理装置に限られず、アッシングプロセスやスパッタリングプロセス等を実行するプラズマ処理装置に上記温度制御システムが適用された場合にも、本発明に係る温調流体供給方法を用いることができる。更に、平行平板型のエッチング処理装置に限定されず、円筒状のＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna）半導体製造装置、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）半導体製造装置、マイクロ波半導体製造装置等に上記温度制御システムが適用された場合に、本発明に係る温調流体供給方法を用いることができる。

【0082】

本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムを記録した記憶媒体を、コンピュータ（制御装置）等に供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムを読み出して実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラム及びそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

【0083】

また、プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータに供給され
てもよい。

【0084】

また、コンピュータのＣＰＵが読み出したプログラムを実行することにより、上記各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。更に、記憶媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。上記プログラムの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

【符号の説明】

【0085】

１ 温度制御システム
７０ 調温部
７１ 結合流路
７３ バイパス流路
７４ 低温温調ユニット
７５ 高温温調ユニット
７９ａ，７９ｂ，７９ｃ 可変バルブ
７６ 低温流路
７７ 高温流路
７８ タンク
９０ 制御装置
９２ 温度制御部
１００ 半導体製造装置
ＰＡ 合流部
ＰＢ 分岐部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】