特許 6356091 基板液処理装置、ヒータユニットの制御方法および記憶媒体

(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】6356091

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】基板液処理装置、ヒータユニットの制御方法および記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/10 20060101AFI20180702BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20180702BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/10 Z

   H01L21/304 643A

   H01L21/304 648G

   F24H1/10 302B

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-84298(P2015-84298)

(22)【出願日】2015年4月16日

(65)【公開番号】特開2016-205649(P2016-205649A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2017年6月6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】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100117787

【弁理士】

【氏名又は名称】勝沼 宏仁

(74)【代理人】

【識別番号】100106655

【弁理士】

【氏名又は名称】森 秀行

(72)【発明者】

【氏名】中 山 寿 一

(72)【発明者】

【氏名】尾 嶋 智 明

【審査官】 藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２３９０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０２６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０３２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１０９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３１６８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２２３４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０７２２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５７９０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／１０

Ｆ２４Ｈ ９／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理液供給源から被処理体に処理液を供給する処理液供給ラインと、
前記処理液供給ラインを流れる前記処理液を加熱する加熱部を備えるヒータユニットと、
前記加熱部に供給される電力を制御する制御装置と、
前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の温度を計測する温度検知器と、
を備え、
前記制御装置は、前記温度検知器により計測された前記処理液の実際温度に基づき、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の流れの停止が生じたものと仮定したときに、前記加熱部への電力供給を停止したとしても前記ヒータユニット内にある前記処理液が到達する最高温度が処理液上限温度を上回るという事象が生じるであろうと判断される場合に、前記加熱部に供給される電力を遮断する遮断制御を行い、
前記制御装置は、
前記温度検知器により検出された前記処理液の前記実際温度の目標温度に対する偏差に基づいて、前記実際温度が前記目標温度となるように前記ヒータユニットの加熱部に供給すべき電力を決定する第１制御部と、
前記ヒータユニットの加熱部の実際温度が設定された加熱部上限温度を超えた時に、前記遮断制御として、前記ヒータユニットの加熱部に供給される電力を遮断するとともに、前記ヒータユニットの加熱部の実際温度が前記加熱部上限温度以下の時に、前記第１制御部により決定された電力が前記ヒータユニットの加熱部に供給されることを許容する第２制御部と、
を有し、
前記温度検知器により計測された前記処理液の前記実際温度が高いほど前記加熱部上限温度が段階的に若しくは連続的に低くなるように、前記加熱部上限温度が前記温度検知器により計測された前記処理液の前記実際温度の関数として設定される、液処理装置。

【請求項2】

前記処理液上限温度とは、前記処理液に沸騰が生じる温度である、請求項１記載の液処理装置。

【請求項3】

前記処理液上限温度は、前記処理液の種類に応じて設定される、請求項１または２記載の液処理装置。

【請求項4】

前記温度検知器の検出値に基づいて前記加熱部上限温度が設定される、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の液処理装置。

【請求項5】

前記ヒータユニットの前記加熱部の温度を検出する加熱部温度センサをさらに備えた、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の液処理装置。

【請求項6】

前記処理液がとりうる前記実際温度を複数の温度帯に分割し、前記加熱部上限温度を、前記温度帯ごとに設定する、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の液処理装置。

【請求項7】

前記処理液の前記実際温度を設定温度まで上昇させているときに、前記実際温度が第１処理液温度に至るまでは前記加熱部上限温度を第１加熱部上限温度に設定し、前記実際温度が第１処理液温度より高い第２処理液温度に至るまでは前記加熱部上限温度を第１加熱部上限温度よりも低い第２加熱部上限温度に設定する、請求項６記載の液処理装置。

【請求項8】

前記制御装置は、前記第１制御部としてのＰＩＤ制御部と、前記第２制御部としてのＯＮ／ＯＦＦ制御部と、電力調整部とを含んでおり、前記ＯＮ／ＯＦＦ制御部は、前記ＰＩＤ制御部と電力調整部との間に介在して、前記ＰＩＤ制御部から前記電力調整部に向けて出力された電力指令値をゼロに変更して前記電力調整部に出力するか若しくはそのまま電力調整部に向けて出力する制御、あるいはこれと等価な制御を行う、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載の液処理装置。

【請求項9】

処理液を貯留する前記処理液供給源としてのタンクと、
前記タンクに接続された循環ラインであって、前記タンクから流出した処理液が前記循環ラインを通って流れた後、前記タンクに流入するようになっている、循環ラインと、
前記循環ラインを流れる処理液を用いて前記被処理体に液処理を施す処理ユニットと、
前記循環ラインから分岐し、前記処理ユニットに前記循環ラインを流れる処理液を供給する分岐ラインと、をさらに備え、
前記処理液供給ラインは、前記循環ラインの少なくとも一部と前記分岐ラインとにより構成される、請求項１から８のうちのいずれか一項に記載の液処理装置。

【請求項10】

処理液供給源から処理液供給ラインを介して被処理体に処理液を供給して前記被処理体に液処理を施す液処理工程と、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液を加熱する加熱部を備えるヒータユニットの前記加熱部に供給される電力を制御することにより、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の温度を制御する制御工程と、を備えた液処理方法であって、
前記制御工程は、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の実際温度に基づき、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の流れの停止が生じたものと仮定したときに、前記加熱部への電力供給を停止したとしても前記ヒータユニット内にある前記処理液が到達する最高温度が処理液上限温度を上回るという事象が生じるであろうと判断される場合に、前記加熱部に供給される電力を遮断する遮断制御を行う工程を含み、
前記制御工程は、
前記処理液の前記実際温度の目標温度に対する偏差に基づいて、前記実際温度が前記目標温度となるように前記ヒータユニットの加熱部に供給すべき電力を決定する第１制御部と、
前記ヒータユニットの加熱部の実際温度が設定された加熱部上限温度を超えた時に、前記遮断制御として、前記ヒータユニットの加熱部に供給される電力を遮断するとともに、前記ヒータユニットの加熱部の実際温度が前記加熱部上限温度以下の時に、前記第１制御部により決定された電力が前記ヒータユニットの加熱部に供給されることを許容する第２制御部と、
を有する制御装置を用いて実行され、
前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の前記実際温度が高いほど前記加熱部上限温度が段階的に若しくは連続的に低くなるように、前記加熱部上限温度が前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の前記実際温度の関数として設定される、液処理方法。

【請求項11】

前記処理液上限温度とは、前記処理液に沸騰が生じる温度である、請求項１０記載の液処理方法。

【請求項12】

前記処理液上限温度は、前記処理液の種類に応じて設定される、請求項１０または１１記載の液処理方法。

【請求項13】

前記処理液がとりうる前記実際温度を複数の温度帯に分割し、前記加熱部上限温度を、前記温度帯ごとに設定する、請求項１０から１２のうちのいずれか一項に記載の液処理方法。

【請求項14】

前記処理液の前記実際温度を設定温度まで上昇させているときに、前記実際温度が第１処理液温度に至るまでは前記加熱部上限温度を第１加熱部上限温度に設定し、前記実際温度が第１処理液温度より高い第２処理液温度に至るまでは前記加熱部上限温度を第１加熱部上限温度よりも低い第２加熱部上限温度に設定する、請求項１３記載の液処理方法。

【請求項15】

基板液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理装置を制御して請求項１０から１４のうちのいずれか一項に記載の方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板液処理装置において処理液を加熱するヒータユニットを制御する技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程には、半導体ウエハ等の基板に薬液を供給してエッチングもしくは洗浄を行う液処理工程が含まれる。薬液を常温よりも高い温度で基板に供給する場合には、通常、薬液を貯留するタンクおよびこれに接続された循環ラインを備えた薬液供給系が使用される。循環ラインに設けられたポンプによりタンク内の薬液が循環ラインに送り出され、循環ラインから再びタンクに戻される。循環ラインに設けられたヒータユニットにより薬液が加熱される。循環ラインに分岐ラインが接続されており、分岐ラインを介して液処理ユニットに薬液が供給される。液処理ユニットは、供給された薬液を用いて基板を処理する。

【0003】

温度センサにより検出された循環ライン内の薬液の実際温度と、目標温度との偏差に基づいてヒータユニットの加熱部への供給電力が制御され、この制御により循環ライン内の薬液温度が目標温度に維持される。ヒータユニットの構成部材が過熱すると、ヒータユニットが破損するおそれがある。とりわけヒータユニットの接液部材が破損すると、薬液の漏出が生じ、基板液処理装置およびその周囲に損害が生じることがありうる。ヒータユニットの構成部材の過熱を防止するため、構成部材の温度を検出する温度センサを設け、構成部材の温度が予め定められた上限値を超えると、ヒータユニットの加熱部への電力供給を停止する制御が行われる（例えば特許文献１を参照）。

【0004】

しかし、ヒータユニットの加熱部への電力供給を停止されたときに、加熱部の余熱によってヒータユニットの構成部材の温度が上昇し、ヒータユニットの構成部材が過熱されてしまうという問題が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５３０７７８０号公報（特開２０１２−０５７９０４号公報）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、ヒータユニットを保護することができる技術を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施形態によれば、処理液供給源から被処理体に処理液を供給する処理液供給ラインと、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液を加熱する加熱部を備えるヒータユニットと、前記加熱部に供給される電力を制御する制御装置と、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の温度を計測する温度検知器と、を備え、前記制御装置は、前記温度検知器により計測された前記処理液の実際温度に基づき、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の流れの停止が生じたものと仮定したときに、前記加熱部への電力供給を停止したとしても前記ヒータユニット内にある前記処理液が到達する最高温度が処理液上限温度を上回るという事象が生じるであろうと判断される場合に、前記加熱部に供給される電力を遮断する遮断制御を行う、液処理装置が提供される。

【0008】

本発明の他の実施形態によれば、処理液供給源から処理液供給ラインを介して被処理体に処理液を供給して前記被処理体に液処理を施す液処理工程と、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液を加熱する加熱部を備えるヒータユニットの前記加熱部に供給される電力を制御することにより、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の温度を制御する制御工程と、を備えた液処理方法であって、前記制御工程は、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の実際温度に基づき、前記処理液供給ラインを流れる前記処理液の流れの停止が生じたものと仮定したときに、前記加熱部への電力供給を停止したとしても前記ヒータユニット内にある前記処理液が到達する最高温度が処理液上限温度を上回るという事象が生じるであろうと判断される場合に、前記加熱部に供給される電力を遮断する遮断制御を行う工程を含む、液処理方法が提供される。

【0009】

本発明のさらに他の実施形態によれば、基板液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理装置を制御して上記の方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明の上記の実施形態によれば、処理液の流れが停止したとしても、加熱部およびこれに熱的に結合された部材が持つ熱量（余熱）により、ヒータユニットにダメージが生じることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。

【図2】処理ユニット１６の概略構成を示す図である。

【図3】処理流体供給部（処理液供給部）の構成を示す配管系統図を、ヒータユニットのコントローラの構成を示すブロック図とともに表示した図である。

【図4】加熱部上限温度（第１および第２温度閾値）の決定の根拠を説明するための表である。

【図5】昇温時の温度および供給電力の変遷について説明するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

【0013】

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

【0014】

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

【0015】

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚のウエハＷを水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

【0016】

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。

【0017】

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

【0018】

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。

【0019】

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。

【0020】

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

【0021】

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

【0022】

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

【0023】

処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

【0024】

次に、処理ユニット１６の概略構成について図２を参照して説明する。図２は、処理ユニット１６の概略構成を示す図である。

【0025】

図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

【0026】

チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

【0027】

基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウエハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。

【0028】

処理流体供給部４０は、ウエハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。

【0029】

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

【0030】

次に、図３を参照して、図１に示した複数の処理ユニット１６に処理液を供給する処理流体供給源７０（図２参照）について説明する。複数の処理ユニット１６には共通の処理流体供給源７０により処理液が供給される。

【0031】

基板処理システム１の各処理ユニット１６は、複数種類の処理液をウエハＷに供給するように構成されている。本実施形態に係る処理ユニット１６は、ウエハＷに、処理液として、薬液（例えばＤＨＦ、ＳＣ１等）、リンス液（例えば純水）、乾燥補助流体としてのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等を供給することにより、ウエハＷに液処理を施すように構成されている。従って、基板処理システム１には、処理液毎に専用の処理流体供給源７０が設けられている。以下においては、ＩＰＡ供給用の処理流体供給源７０についてだけ説明する。

【0032】

処理流体供給源７０は、ＩＰＡ（処理液）を貯留するタンク１０２と、タンク１０２から出てタンク１０２に戻る循環ライン１０４とを有している。循環ライン１０４にはポンプ１０６が設けられている。ポンプ１０６は、タンク１０２から出て循環ライン１０４を通りタンク１０２に戻るＩＰＡの循環流を形成する。ポンプ１０６の下流側において循環ライン１０４には、ＩＰＡに含まれるパーティクル等の汚染物質を除去するフィルタ１０８が設けられている。

【0033】

循環ライン１０４に設定された接続領域１１０に、１つまたは複数の分岐ライン１１２が接続されている。各分岐ライン１１２は、循環ライン１０４を流れるＩＰＡを対応する処理ユニット１６に供給する。各分岐ライン１１２には、開閉弁１１２ａが設けられている。各分岐ライン１１２には、必要に応じて、流量制御弁等の流量調整機構、フィルタ等を設けることができる。

【0034】

液処理装置は、タンク１０２に、ＩＰＡを補充するタンク液補充部１１６を有している。なお、処理液がＩＰＡ以外の薬液例えばＤＨＦ（希フッ酸）である場合、タンク液補充部１１６は、薬液構成成分の一部のみ（ＨＦ（フッ酸）または純水）を供給することもある。タンク１０２には、タンク１０２内のＩＰＡを廃棄するためのドレン部１１８が設けられている。

【0035】

フィルタ１０８の下流側において循環ライン１０４には、ＩＰＡを加熱するヒータユニット２００が設けられている。

【0036】

ヒータユニット２００は、内部に循環ライン１０４の一部をなす内部流路２０２を有する。内部流路２０２は、加熱部２０６により囲まれている。加熱部２０６は、例えば、アルミニウム合金等の高熱伝導性部材に形成された穴の中にシースヒータ等の抵抗加熱ヒータからなる発熱要素２０８を配置することにより形成することができる。内部流路２０２の接液面２０４は、内部流路を流れるＩＰＡ（処理液）中に有害な物質の放出（溶出または欠落）が無いような材料により形成されている。このような材料として、（１）石英、（２）ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体）等のフッ素系樹脂等が例示されるが、これらに限定されるものではない。

【0037】

電源装置２１０から電力が供給されることにより発熱要素２０８が発熱する。発熱要素２０８への電力供給は、ヒータコントロールユニット２２０により制御される。ヒータコントロールユニット２２０は、ＰＩＤ制御部２２２と、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４と、電力調整部２２６とを有する。電力調整部２２６は、例えば位相制御、サイクル制御、ＯＮ／ＯＦＦ時分割制御等の公知の制御方法により、電源装置２１０から発熱要素２０８への供給電力を制御する。電力調整部２２６は、例えば半導体リレー（ＳＳＲ）からなる。なお、ヒータコントロールユニット２２０のＰＩＤ制御部２２２およびＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４は、制御装置４の一部として構成することも可能である。

【0038】

ヒータユニット２００の内部流路２０２の出口付近（本実施形態ではヒータユニット２００の内部流路２０２の出口のわずかに下流側の位置）の循環ライン１０４を流れるＩＰＡの実際温度Ｔ１が、温度センサ２２８により検出される。ＰＩＤ制御部２２２は、前述した制御装置４から受け取ったＩＰＡの目標温度Ｔ１ｔ（これはＰＩＤ制御における設定値ＳＶであり、記憶部１９に格納されたプロセスレシピにより予め定められている）と、温度センサ２２８により検出されたＩＰＡの実際温度Ｔ１（ＰＩＤ制御における測定値ＰＶ）との偏差に基づいて、実際温度Ｔ１を目標温度Ｔ１ｔと一致させるために必要な発熱要素２０８への供給電力を演算し、その演算結果に基づく指令値（ＰＩＤ制御における操作量ＭＶ）を電力調整部２２６に送る。具体的には、ＰＩＤ制御部２２２は、電力調整部２２６に向けて、「ヒータユニット２００の定格入力（常用最大入力）のＸ％（Ｘは０〜１００）を発熱要素２０８に送れ」ということを意味するＸという指令値を出力する。この指令値が実現されるように、電力調整部２２６は電源装置２１０から発熱要素２０８への供給電力を制御する。

【0039】

また、ヒータユニット２００の加熱部２０６の実際温度Ｔ２が、温度センサ２３０により検出される。本実施形態では、温度センサ２３０は、発熱要素２０８が内蔵された高熱伝導性部材の温度を検出している。温度センサ２３０は、発熱要素２０８に対する電力供給を遮断した直後における加熱部２０６が持つ熱量（すなわち余熱）と高い相関を有する温度が測定できるならば、ヒータユニット２００の加熱部２０６自体ではなく、加熱部２０６以外の構成要素の温度を測定しても構わない。本実施形態では、発熱要素２０８に対する電力供給を遮断した直後における加熱部２０６が持つ熱量と最も高い相関を持つものと考えられる、高熱伝導性部材の温度を検出している。

【0040】

温度センサ２３０により検出された温度に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４は、ＰＩＤ制御部２２２による指令値Ｘがそのまま電力調整部２２６に送られるスルー状態と、ＰＩＤ制御部２２２による指令値Ｘに関わらず電力調整部２２６が受け取る指令値Ｘを０（ゼロ）にする遮断状態とを採る。別の言い方をすれば、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４は、スルー状態にあるときにはＰＩＤ制御部２２２から受け取った指令値Ｘに１を乗じて得られた積を電力調整部２２６に送り、遮断状態にあるときにはＰＩＤ制御部２２２から受け取った指令値Ｘに０を乗じて得られた積を電力調整部２２６に送るように構成されているともいえる。

【0041】

ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４は、温度センサ２２８により検出されたＩＰＡの実際温度Ｔ１に基づいて、上記スルー状態と遮断状態との切替の基準となる第１温度閾値Ｔ２１および第２温度閾値Ｔ２２（但しＴ２１＞Ｔ２２）を設定する（設定方法は後述）。ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４は、これら第１および第２温度閾値Ｔ２１，Ｔ２２と温度センサ２３０により検出された加熱部２０６の実際温度Ｔ２とを常時比較し、その比較結果に基づいてスルー状態と遮断状態を切り替える。すなわち、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４は、閾値（第１および第２温度閾値Ｔ２１，Ｔ２２）を設定する閾値設定部と、閾値設定部が設定した閾値と実際温度Ｔ２との比較結果に基づいてスルー状態と遮断状態を切り替えるＯＮ／ＯＦＦ動作部を有しているとも言える。

【0042】

具体的には、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４は、加熱部２０６の実際温度Ｔ２が第１温度閾値Ｔ２１より高いときに遮断状態となり、実際温度Ｔ２が第２温度閾値Ｔ２２より低いときにスルー状態となる。実際温度Ｔ２が第２温度閾値Ｔ２２以上第１温度閾値Ｔ２１以下の場合には、実際温度Ｔ２が第１温度閾値Ｔ２１より高い状態から下降した結果そのようになったのならばＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４は遮断状態となり、実際温度Ｔ２が第２温度閾値Ｔ２２より低い状態から上昇した結果そのようになったのならばＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４はスルー状態となる。このようなヒステリシスを設けることにより、制御が不安定となることを防止している。

【0043】

次に、処理液として７０℃のＩＰＡを処理ユニット１６に供給する場合を例にとって、ＩＰＡ供給用の処理流体供給源７０の具体的運用について説明する。

【0044】

タンク１０２に予め定められた量の常温（運転時設定温度より低い温度でもよい）のＩＰＡが貯留され、ポンプ１０６により、ＩＰＡが循環ライン１０４を循環している状態を出発点とする。この状態から、タンク１０２および循環ライン１０４からなる循環系内に存在するＩＰＡを、迅速かつ安全に７０℃まで昇温する。ここでは、「安全に」というのは、不測の事態によって突然にＩＰＡの循環が停止したとしても、直ちにヒータユニット２００の加熱部２０６への電力供給を停止しさえすれば、ヒータユニット２００内に存在するＩＰＡが沸騰することが無いようにすることである（以下、これを「安全要件」とも呼ぶ）。ヒータユニット２００内のＩＰＡが沸騰すると、圧力上昇によりヒータユニット２００（特に接液面２０４を構成する石英若しくは樹脂材料）の破損ひいてはＩＰＡの漏出が生じ得る。

【0045】

なお、制御装置４は、ポンプ１０６に意図せぬ停止あるいはこれに準じる不具合が生じたことが検出されると、電源装置２１０内の電流遮断デバイス（例えば電磁接触器）を動作させ、電源装置２１０からヒータユニット２００への電力供給を停止する制御を行うようになっている。また、半導体製造工場に停電が生じた場合にも同様に、ポンプ１０６が停止するともに、ヒータユニット２００への電力供給が停止し、上記と同じ状態になる。従って、上記安全要件を満足するには、ＩＰＡの循環が停止すると同時にヒータユニット２００への電力供給が停止したときに、ヒータユニット２００の加熱部２０６が保持している熱量（余熱）によってヒータユニット２００の内部流路２０２内にあるＩＰＡが沸騰しないような温度に加熱部２０６の温度が常時維持されていればよいことになる。上記の安全要件を満足するために、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４により加熱部２０６の温度が制御される。

【0046】

安全要件を満たす加熱部２０６の温度について、図４の表を参照して説明する。図４の表は、ＩＰＡの循環停止および発熱要素２０８への電力供給停止をした後に、加熱部２０６が持つ熱量（余熱）により昇温するヒータユニット２００の内部流路２０２内のＩＰＡの最高温度Ｔｉmaxを、ＩＰＡの循環停止直前における循環ライン１０４を流れるＩＰＡ温度Ｔｉ（温度センサ２２８により検出可能であり前述したＴ１に等しい）および加熱部２０６の温度Ｔｈ（温度センサ２３０により検出可能であり前述したＴ２に等しい）の組み合わせとの関係で示したものである。例えば、Ｔｉ＝７０℃、Ｔｈ＝１０５℃であるならＴｉmax＝８２．５℃である。

【0047】

この表を参照して、ＴｉmaxがＩＰＡの沸点である８３℃を超えないように、つまり、ヒータユニット２００の損傷が生じうるＩＰＡ温度であるＩＰＡ上限温度（処理液上限温度）を超えないように、各ＩＰＡ温度Ｔｉに対して加熱部上限温度Ｔｈmaxを定める。加熱部上限温度Ｔｈmaxとは、加熱部２０６に許容される最高温度であり、温度センサ２３０により検出される加熱部２０６の実際温度Ｔ２がこの加熱部上限温度Ｔｈmaxを超えたときには、加熱部２０６への電力供給が遮断される。前述した第１および第２温度閾値Ｔ２１，Ｔ２２は、加熱部上限温度Ｔｈmaxに基づいて決定される。加熱部上限温度Ｔｈmaxは、ＩＰＡの沸騰回避のために設定される温度であるから、ＩＰＡ温度Ｔｉが高いほど低い値に設定される。一例として、Ｔｈmaxは、Ｔｉ≦５０℃のときに１３０℃、５０℃＜Ｔｉ≦６０℃のときに１２０℃、６０℃＜Ｔｉ≦６５℃のときに１１０℃、６５℃＜Ｔｉ≦７０℃のときに１０５℃に設定される。

【0048】

Ｔｈmaxは、ある程度の安全マージンを考慮して決定される。例えば、図４の表を見ると、Ｔｈmax＝１３０℃の列を見ると、Ｔｉ＝６０℃のときでもＴｉmax＝８０℃でありＩＰＡの沸点８３℃より低いことがわかる。このため、Ｔｉ＝６０℃まではＴｈmax＝１３０℃としても構わないとも考えられる。しかし、このようにすると、Ｔｉが６０℃を超えてＴｈmaxを１２０℃に切り替えた直後（このとき加熱部２０６はＴｈmax＝１３０℃に相当する余熱を持っている）に、ＩＰＡの循環が不意に停止すると、ＴｉmaxがＩＰＡの沸点の８３℃を上回る可能性がある。このような事態が生じることを余裕を持って回避するため、Ｔｈmax＝１３０℃に対応するＩＰＡ温度Ｔｉの範囲は、低めに設定している。つまり、上述したように、Ｔｉ≦５０℃のときにＴｈmaxを１３０℃と設定している。Ｔｈmax＝１２０℃に対応するＩＰＡ温度Ｔｉの範囲も同様に低めに設定している。なお、実際のＩＰＡ温度Ｔｉが最終目標温度である７０℃に近いときには、ヒータユニット２００への供給電力は小さくなるため（これはＰＩＤ制御を行っているため当然である）、上述したような事態が生じる可能性は低くなる。このため、例えば、上述したように６０℃＜Ｔｉ≦６５℃のときにはＴｈmaxを１１０℃に設定している。

【0049】

先に説明した制御ヒステリシスを設けるために、各加熱部上限温度Ｔｈmaxに対応する第１温度閾値Ｔ２１および第２温度閾値Ｔ２２が決定される。一例として、第１温度閾値Ｔ２１＝加熱部上限温度Ｔｈmax、第２温度閾値Ｔ２２＝加熱部上限温度Ｔｈmax−０．５℃とされる。例えば、加熱部上限温度Ｔｈmax＝１０５℃ならば、これに対応する第１温度閾値Ｔ２１＝１０５℃、第２温度閾値Ｔ２２＝１０４．５℃である。

【0050】

上記設定の下で、タンク１０２および循環ライン１０４からなる循環系内を循環している常温のＩＰＡを７０℃に昇温する過程について、図５のグラフを参照して説明する。

【0051】

図５のグラフの上段は、温度センサ２２８により検出されるＩＰＡの実際温度Ｔ１、温度センサ２３０により検出される加熱部２０６の実際温度Ｔ２、及び加熱部上限温度Ｔｈmaxの各々の経時変化を示している。図５のグラフの下段は、上から順に、ＰＩＤ制御部２２２の出力（指令値）、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４の出力（指令値）、そして、最終的に電力調整部２２６が受け取る指令値の経時変化をそれぞれ示している。

【0052】

図５に示すように、加熱開始時点ｔ０以降、加熱部２０６の実際温度Ｔ１が上昇してゆき、これに伴いＩＰＡの実際温度Ｔ１も上昇してゆく。時点ｔ１よりやや前の時点において、加熱部２０６の実際温度Ｔ２が１２０℃を超えるが、この時点では加熱部上限温度Ｔｈmaxが１３０℃であるため、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４はスルー状態であり、ＰＩＤ制御部２２２から送信された指令値Ｘが電力調整部２２６にそのまま入力される。従って、このとき、加熱部２０６への供給電力は通常のＰＩＤ制御により制御される。

【0053】

時点ｔ１において、ＩＰＡの実際温度Ｔ１が５０℃を超える。すると、加熱部上限温度Ｔｈmaxが１３０℃から１２０℃に切り替わる。すると、加熱部２０６の実際温度Ｔ２が加熱部上限温度Ｔｈmaxよりも高くなるため、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４はＰＩＤ制御部２２２から電力調整部２２６に向けて送信された指令値Ｘを遮断する。その後、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４は、加熱部上限温度Ｔｈmaxに応じて決定された第１温度閾値Ｔ２１（例えば１２０℃）および第２温度閾値Ｔ２２（例えば１１９．５℃）を用いてヒステリシスを持ったＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。一方、ＰＩＤ制御部２２２は、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４の状態を全く考慮することなく、ＩＰＡの目標温度７０℃に対するＩＰＡの実際温度Ｔ１との偏差に基づいて指令値Ｘを生成し続けている。つまり、ＰＩＤ制御部２２２にて生成された指令値Ｘ（時間とともに変化する）にＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４で０（ゼロ）または１を乗じた指令値が電力調整部２２６に送られることになる。

【0054】

時点ｔ２において、ＩＰＡの実際温度Ｔ１が６０℃を超える。すると、加熱部上限温度Ｔｈmaxが１２０℃から１１０℃に切り替わる。時点ｔ３において、ＩＰＡの実際温度Ｔ１が６５℃を超える。すると、加熱部上限温度Ｔｈmaxが１１０℃から１０５℃に切り替わる。時点ｔ２から時点ｔ３までの間、及び時点ｔ３以降におけるＰＩＤ制御部２２２およびＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４の動作は、先に説明した時点ｔ１から時点ｔ２までの動作と同じである。なお、ＩＰＡの実際温度Ｔ１が目標温度である７０℃に近づいてくると、ＰＩＤ制御部２２２が大きな指令値を出力することはなくなるので、加熱部２０６の実際温度Ｔ２が大きく上昇することがなくなる。従って、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４はほぼスルー状態を維持するようになる（時点ｔ４以降）。

【0055】

上記実施形態によれば、加熱部上限温度ＴｈmaxをＩＰＡの実際温度Ｔ１と関連付けて変化させているため、不意のＩＰＡ循環停止が生じたとしてもヒータユニット２００内のＩＰＡの沸騰が生じることを防止できることを保証しつつ、ヒータユニット２００の加熱能力を最大限に活用することができる。このため、ＩＰＡの昇温を迅速に行うことができる。この効果について図５に併記された比較例の作用を参照して説明する。

【0056】

比較例では、加熱部上限温度Ｔｈmaxを１０５℃に固定している。つまり、想定しうる全てのＩＰＡの実際温度Ｔ１においてＩＰＡの循環が突然停止されたとしてもヒータユニット２００内でＩＰＡの沸騰が生じないように加熱部上限温度Ｔｈmaxが設定されている。この場合、加熱部２０６の実際温度Ｔ２が早期に加熱部上限温度Ｔｈmaxに達し、その後、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４によるＯＮ／ＯＦＦの繰り返しが長期にわたって継続する。このため、ヒータユニット２００の発熱要素２０８へのトータルの供給電力が減少し、ＩＰＡの昇温は先に説明した実施例と比較して大幅に遅れる。比較例におけるＩＰＡの実際温度Ｔ１’および加熱部２０６の実際温度Ｔ２’が図５のグラフにおいて破線で示されている。つまり、比較例においては、時点ｔ１のやや前の時点から時点ｔ５に至るまでの間、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４によるＯＮ／ＯＦＦが繰り返されており、これに伴い、ＩＰＡの実際温度Ｔ１’が目標温度である７０℃に到達するまでの時間が実施形態と比較して大幅に遅れている。

【0057】

これに対して前述した実施形態では、ＩＰＡの循環が突然停止されたときのヒータユニット２００内におけるＩＰＡ沸騰の可能性を考慮して決定された可変の加熱部上限温度Ｔｈmaxに基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４によるＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。つまり、上記実施形態では、発熱要素２０８への通電が停止された後の加熱部２０６の余熱によりヒータユニット２００内のＩＰＡが加熱されたとしても、ＩＰＡの実際温度Ｔ１が低いときにはＩＰＡの沸騰が容易には生じないことに着目して、ＩＰＡの実際温度Ｔ１が低いときには加熱部上限温度Ｔｈmaxを高めに設定している。このため、ＩＰＡの実際温度Ｔ１が低いときには発熱要素２０８への供給電力を大きくすることができ、ＩＰＡの昇温を迅速に行うことができる。

【0058】

また、上述の説明より理解できるように、ＩＰＡの実際温度Ｔ１が目標温度（Ｔ１ｔ）付近となった後は、異常が生じ無い限り、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４が遮断状態となることは殆ど無い（但し、タンク液補充部１１６によるＩＰＡの補充時を除く）。このため、ＰＩＤ制御部２２２によるＰＩＤ制御により（ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４の動作により妨げられることなく）ＩＰＡの実際温度Ｔ１を目標温度付近に安定的に維持することができる。

【0059】

上記のＰＩＤ制御部２２２およびＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４は、別個の独立した部品として認識することができるハードウエア（電子的デバイス）として構成されていてもよいし、一体化された電子的デバイスとして構成されていてもよい。これに代えて、ＰＩＤ制御部２２２およびＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４を、コンピュータで実行されるプログラムにより実現してもよい。上述した実施形態と同様の機能が実現できるのであれば、その具体的構成は任意である。

【0060】

上記実施形態においては、ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４はＰＩＤ制御部２２２から電力制御デバイス（電力制御素子）である電力調整部２２６に送られる制御信号に介入する（制御信号をそのまま通すか無効化する（ゼロにする））ものであったが、これには限定されない。ＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４は、電源装置２１０に設けられた電流遮断装置例えば電磁接触器（図示せず）を動作させることにより、ヒータユニット２００への供給電力を遮断する制御を行うものであってもよい。この場合、ＰＩＤ制御部２２２の出力は常時そのまま電力調整部２２６に送られる。もっとも、電力調整部２２６が半導体リレーのようなスイッチング素子を用いたものである場合には、上述した実施形態のようにＯＮ／ＯＦＦ制御部２２４を設けた方が装置コストの観点から有利である。

【0061】

上記実施形態では、処理流体供給源７０で取り扱われる処理液がＩＰＡであったが、これには限定されず、酸性薬液、アルカリ性薬液、有機薬液、純水等任意の処理液であってもよい。

【0062】

上記実施形態では、ＩＰＡがとり得る実際温度Ｔ１を複数の温度帯に分割し、各温度帯に対して不変の加熱部上限温度Ｔｈmaxを定めており、このため、ＩＰＡの実際温度Ｔ１の上昇に応じて加熱部上限温度Ｔｈmaxが段階的（階段状）に変化するようになっている。しかしながら、これに限定されるものではなく、加熱部上限温度Ｔｈmaxが連続的に変化するようになっていてもよい。すなわち、例えば、加熱部上限温度Ｔｈmaxを一次関数Ｔｈmax＝ａ・Ｔ１＋ｂ（ａ，ｂは定数）に基づいて設定してもよい。

【0063】

上記実施形態では、加熱部上限温度Ｔｈmaxを、循環ライン１０４内のＩＰＡ（処理液）の流れが停止しかつヒータユニット２００の発熱要素２０８への電力供給が停止されたときに、加熱部２０６が持つ熱量によりヒータユニット２００の内部流路２０２内にあるＩＰＡが沸騰しないことが保証されるような温度に設定したが、これには限定されない。加熱部上限温度Ｔｈmaxを、ヒータユニット２００の損傷に関連しうる沸騰以外の事象（例えばヒータユニット２００を構成する樹脂材料の変形または耐熱温度）と関連付けて決定してもよい。

【0064】

上記実施形態では、処理ユニット１６（ウエハＷ）に処理液を供給する処理流体供給源７０が、タンク１０２、循環ライン１０４および１つ以上の分岐ライン１１２を有していた。つまり、分岐ライン１１２、並びにタンク１０２から分岐ライン１１２に至るまでの循環ライン１０４の部分が処理液供給ラインを構成していた。しかしながら、これに限定されるものではなく、循環ラインを設けずに、処理液を貯留するタンク１０２と処理ユニット１６とを連結する処理液供給ライン（図示せず）を設け、この処理液供給ラインにヒータユニット２００を設けてもよい。

【0065】

上記実施形態では、ヒータユニット２００が発熱要素として抵抗加熱ヒータを利用したものであったが、これには限定されない。ヒータユニット２００が発熱要素としてハロゲンランプを持つものであってもよい。

【0066】

処理ユニット１６により処理される被処理体は、半導体ウエハＷに限定されるものではなく、例えばガラス基板、セラミック基板等の他の種類の基板であってもよい。

【符号の説明】

【0067】

４，２２０ 制御装置
１６ 処理ユニット
１０２ タンク
１０４ 循環ライン
２００ ヒータユニット
２０６ 加熱部
２２２ 第１制御部
２２４ 第２制御部
２２６ 電力調整部
２２８ 処理液温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】