JP2022150922A - 温度制御装置、基板処理装置および圧力制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】制御対象に対する温度制御性を向上させることができる温度制御装置、基板処理装置および圧力制御方法を提供する。【解決手段】温度制御装置は、制御対象に熱媒体を供給する供給配管と、制御対象から熱媒体を戻す戻り配管と、供給配管に熱媒体を送出するポンプと、ポンプ直後の供給配管の圧力を検出する圧力センサと、制御部と、を有し、制御部は、圧力センサで検出した圧力と、ポンプの送出圧力の設定値との差分に基づいて、ポンプの送出圧力を制御するよう温度制御装置を制御するように構成される。【選択図】図2
Description
本開示は、温度制御装置、基板処理装置および圧力制御方法に関する。
基板処理装置では、熱媒体であるブラインをポンプにより載置台内の流路に循環させることで温度制御が行われている。例えば、載置台内の空洞で温調媒体を気化させて、空洞内の圧力が目標圧力となるように制御することが提案されている(特許文献1)。また、予めウエハ温度対冷却材圧力の参照表を作成し、計測時には参照表を用いてウエハ温度ドリフトに基づいて冷却材圧力を制御することが提案されている(特許文献2)。さらに、高温流体源および低温流体源と3方向バルブを備える温度調整システムや、ポンプにおける冷媒の流量をインバータの動作周波数によって制御することが提案されている(特許文献3,4)。
本開示は、制御対象に対する温度制御性を向上させることができる温度制御装置、基板処理装置および圧力制御方法を提供する。
本開示の一態様による温度制御装置は、制御対象に熱媒体を供給する供給配管と、制御対象から熱媒体を戻す戻り配管と、供給配管に熱媒体を送出するポンプと、ポンプ直後の供給配管の圧力を検出する圧力センサと、制御部と、を有し、制御部は、圧力センサで検出した圧力と、ポンプの送出圧力の設定値との差分に基づいて、ポンプの送出圧力を制御するよう温度制御装置を制御するように構成される。
本開示によれば、制御対象に対する温度制御性を向上させることができる。
以下に、開示する温度制御装置、基板処理装置および温度制御方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
熱媒体の循環では、例えば、温度の制御対象である載置台等に対して高温側の熱媒体と低温側の熱媒体の流量を切り替えたり、温度の制御対象である基板処理装置の個数が増減したりする場合がある。この場合、バルブ同士の干渉等により熱媒体を供給する配管内の圧力が大きく変動し、循環制御性が悪化することで、ポンプの動作が不安定となり、温度の制御対象に対する温度制御性が悪化することがある。これに対し、ポンプの循環制御について流量フィードバック制御やポンプのインバータ周波数を固定した制御では、循環制御性の悪化を抑制することが難しい。また、戻り側の配管の切り替えをチェック弁で行う場合、差圧が制御できず、高温側と低温側が同時に開状態となり、同様に温度制御性が悪化することがある。この場合、高温側と低温側のタンク液面の偏りによる液量過多や液量不足によるアラーム停止が発生したり、高温側と低温側のタンクの連通管による液移動が生じて熱損失過多による温度制御性の悪化が発生する。そこで、ポンプの吐出側の圧力が一定となるよう制御することで、制御対象に対する温度制御性を向上させることが期待されている。
[基板処理装置1の構成]
図1は、本開示の一実施形態における基板処理装置の一例を示す概略断面図である。基板処理装置1は、例えば平行平板の電極を備えるプラズマエッチング装置である。基板処理装置1は、装置本体10および制御装置11を備える。装置本体10は、例えばアルミニウム等の材料により構成され、例えば略円筒形状の形状を有する処理容器12を有する。処理容器12は、内壁面に陽極酸化処理が施されている。また、処理容器12は、保安接地されている。
図1は、本開示の一実施形態における基板処理装置の一例を示す概略断面図である。基板処理装置1は、例えば平行平板の電極を備えるプラズマエッチング装置である。基板処理装置1は、装置本体10および制御装置11を備える。装置本体10は、例えばアルミニウム等の材料により構成され、例えば略円筒形状の形状を有する処理容器12を有する。処理容器12は、内壁面に陽極酸化処理が施されている。また、処理容器12は、保安接地されている。
処理容器12の底部上には、例えば石英等の絶縁材料により構成された略円筒状の支持部14が設けられている。支持部14は、処理容器12内において、処理容器12の底部から鉛直方向に(例えば上部電極30の方向に向けて)延在している。
処理容器12内には、載置台PDが設けられている。載置台PDは、支持部14によって支持されている。載置台PDは、載置台PDの上面においてウエハWを保持する。ウエハWは、温度制御対象物の一例である。載置台PDは、静電チャックESCおよび下部電極LEを有する。下部電極LEは、例えばアルミニウム等の金属材料により構成され、略円盤形状の形状を有する。静電チャックESCは、下部電極LE上に配置されている。下部電極LEは、温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材の一例である。
静電チャックESCは、導電膜である電極ELを、一対の絶縁層の間または一対の絶縁シートの間に配置した構造を有する。電極ELには、スイッチSWを介して直流電源17が電気的に接続されている。静電チャックESCは、直流電源17から供給された直流電圧により生じるクーロン力等の静電力により静電チャックESCの上面にウエハWを吸着する。これにより、静電チャックESCは、ウエハWを保持することができる。
静電チャックESCには、配管19を介して、例えばHeガス等の伝熱ガスが供給される。配管19を介して供給された伝熱ガスは、静電チャックESCとウエハWとの間に供給される。静電チャックESCとウエハWとの間に供給される伝熱ガスの圧力を調整することにより、静電チャックESCとウエハWとの間の熱伝導率を調整することができる。
また、静電チャックESCの内部には、加熱素子であるヒータHTが設けられている。ヒータHTには、ヒータ電源HPが接続されている。ヒータ電源HPからヒータHTに電力が供給されることにより、静電チャックESCを介して静電チャックESC上のウエハWを加熱することができる。下部電極LEおよびヒータHTによって、静電チャックESC上に載置されたウエハWの温度が調整される。なお、ヒータHTは、静電チャックESCと下部電極LEの間に配置されていてもよい。
静電チャックESCの周囲には、ウエハWのエッジおよび静電チャックESCを囲むようにエッジリングERが配置されている。エッジリングERは、フォーカスリングと呼ばれることもある。エッジリングERにより、ウエハWに対する処理の面内均一性を向上させることができる。エッジリングERは、例えば石英等、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料により構成される。
下部電極LEの内部には、ガルデン(登録商標)等の絶縁性の流体である熱媒体が流れる流路15が形成されている。なお、熱媒体は、ブラインと表現する場合がある。流路15には、配管16aおよび配管16bを介して温度制御装置20が接続されている。温度制御装置20は、下部電極LEの流路15内を流れる熱媒体の温度を制御する。温度制御装置20によって温度制御された熱媒体は、配管16aを介して下部電極LEの流路15内に供給される。流路15内を流れた熱媒体は、配管16bを介して温度制御装置20に戻される。
温度制御装置20は、下部電極LEの流路15内を流れる熱媒体を循環させる。また、温度制御装置20は、第1の温度の熱媒体または第2の温度の熱媒体を循環する熱媒体に混合して、下部電極LEの流路15内に供給する。第1の温度の熱媒体または第2の温度の熱媒体が循環する熱媒体に混合されて下部電極LEの流路15内に供給されることにより、下部電極LEの温度が設定温度に制御される。第1の温度は、例えば室温以上の温度であり、第2の温度は、例えば0℃以下の温度である。以下では、第1の温度の熱媒体を第1の熱媒体と記載し、第2の温度の熱媒体を第2の熱媒体と記載する。第1の熱媒体および第2の熱媒体は、温度が異なるが同じ材料の流体である。温度制御装置20および制御装置11は、熱媒体制御装置の一例である。
下部電極LEの下面には、下部電極LEに高周波電力を供給するための給電管69が電気的に接続されている。給電管69は、金属で構成されている。また、図1では図示が省略されているが、下部電極LEと処理容器12の底部との間の空間内には、静電チャックESC上のウエハWの受け渡しを行うためのリフターピンやその駆動機構等が配置される。
給電管69には、整合器68を介して第1の高周波電源64が接続されている。第1の高周波電源64は、ウエハWにイオンを引き込むための高周波電力、すなわち高周波バイアス電力を発生する電源であり、例えば400kHz~40.68MHzの周波数、一例においては13.56MHzの周波数の高周波バイアス電力を発生する。整合器68は、第1の高周波電源64の出力インピーダンスと負荷(下部電極LE)側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。第1の高周波電源64によって発生した高周波バイアス電力は、整合器68および給電管69を介して下部電極LEに供給される。
載置台PDの上方であって、載置台PDと対向する位置には、上部電極30が設けられている。下部電極LEと上部電極30とは、互いに略平行となるように配置されている。上部電極30と下部電極LEとの間の空間では、プラズマが生成され、生成されたプラズマにより、静電チャックESCの上面に保持されたウエハWに対してエッチング等のプラズマ処理が行われる。上部電極30と下部電極LEとの間の空間は、処理空間PSである。
上部電極30は、例えば石英等により構成された絶縁性遮蔽部材32を介して、処理容器12の上部に支持されている。上部電極30は、電極板34および電極支持体36を有する。電極板34は、下面が処理空間PSに面している。電極板34には複数のガス吐出口34aが形成されている。電極板34は、例えばシリコンを含む材料により構成される。
電極支持体36は、例えばアルミニウム等の導電性材料により構成され、電極板34を上方から着脱自在に支持する。電極支持体36は、図示しない水冷構造を有し得る。電極支持体36の内部には、拡散室36aが形成されている。拡散室36aからは、電極板34のガス吐出口34aに連通する複数のガス流通口36bが下方に(載置台PDに向けて)延びている。電極支持体36には、拡散室36aに処理ガスを導くガス導入口36cが設けられており、ガス導入口36cには、配管38が接続されている。
配管38には、バルブ群42および流量制御器群44を介して、ガスソース群40が接続されている。ガスソース群40は、複数のガスソースを有している。バルブ群42には複数のバルブが含まれ、流量制御器群44にはマスフローコントローラ等の複数の流量制御器が含まれる。ガスソース群40のそれぞれは、バルブ群42の中の対応するバルブおよび流量制御器群44の中の対応する流量制御器を介して、配管38に接続されている。
これにより、装置本体10は、ガスソース群40の中で選択された一または複数のガスソースからの処理ガスを、個別に調整された流量で、電極支持体36内の拡散室36aに供給することができる。拡散室36aに供給された処理ガスは、拡散室36a内を拡散し、それぞれのガス流通口36bおよびガス吐出口34aを介して処理空間PS内にシャワー状に供給される。
電極支持体36には、整合器66を介して第2の高周波電源62が接続されている。第2の高周波電源62は、プラズマ生成用の高周波電力を発生する電源であり、例えば27~100MHzの周波数、一例においては60MHzの周波数の高周波電力を発生する。整合器66は、第2の高周波電源62の出力インピーダンスと負荷(上部電極30)側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。第2の高周波電源62によって発生した高周波電力は、整合器66を介して上部電極30に供給される。なお、第2の高周波電源62は、整合器66を介して下部電極LEに接続されてもよい。
処理容器12の内壁面および支持部14の外側面には、表面がY2O3や石英等でコーティングされたアルミニウム等により構成されたデポシールド46が着脱自在に設けられている。デポシールド46により、処理容器12および支持部14にエッチング副生成物(デポ)が付着することを防止することができる。
支持部14の外側壁と処理容器12の内側壁との間であって、処理容器12の底部側(支持部14が設置されている側)には、表面がY2O3や石英等でコーティングされたアルミニウム等により構成された排気プレート48が設けられている。排気プレート48の下方には、排気口12eが設けられている。排気口12eには、排気管52を介して排気装置50が接続されている。
排気装置50は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器12内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。処理容器12の側壁にはウエハWを搬入または搬出するための開口12gが設けられており、開口12gはゲートバルブ54により開閉可能となっている。
制御装置11は、プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して装置本体10の各部を制御することにより、ウエハWにエッチング等の所定の処理を実行する。制御装置11は、制御部の一例である。
[温度制御装置20の構成]
図2は、本実施形態における温度制御装置の一例を示す図である。温度制御装置20は、循環部200と、第1温度制御部220と、第2温度制御部240とを有する。なお、例えば、循環部200は、処理容器12が設置される階と同じ階に設置され、第1温度制御部220および第2温度制御部240は、循環部200より下の階に設置される。
図2は、本実施形態における温度制御装置の一例を示す図である。温度制御装置20は、循環部200と、第1温度制御部220と、第2温度制御部240とを有する。なお、例えば、循環部200は、処理容器12が設置される階と同じ階に設置され、第1温度制御部220および第2温度制御部240は、循環部200より下の階に設置される。
循環部200は、バルブ201の出口側が配管16aに接続されている。また、循環部200は、下部電極LEの流路15内を流れる熱媒体を循環させるポンプ202が配管16bに接続されている。ポンプ202の出口側の配管16bは、接続位置Aのチェック弁206および配管207を介してバルブ201の入口側に接続されている。配管207の圧力は、ポンプ202の動作中において、ポンプ202の出口側の配管16bの圧力よりも低いので、チェック弁206が開く。従って、熱媒体は、ポンプ202、配管16b、チェック弁206、配管207、バルブ201、配管16a、流路15および配管16bの経路で循環する。なお、配管207は、第3の配管の一例である。また、循環部200内の配管16aには、流路15の入口側の温度を検出する温度センサ203が設けられている。なお、温度センサ203は、温度制御装置20の外部に設けてもよい。例えば、温度センサ203は、下部電極LEの直下、例えば配管16aと流路15の接続部に設けるようにしてもよく、下部電極LEと温度制御装置20の中間地点に設けるようにしてもよい。
第1温度制御部220は、配管229、配管210およびバルブ201を介して配管16aに接続されている。また、第1温度制御部220は、配管230、配管212およびチェック弁204を介して配管16bに接続されている。なお、配管229と配管210との接続位置Bと、配管230と配管212との接続位置Cとの間は、バイパス配管である配管211により接続されている。なお、接続位置Cには、モニタリング用の圧力センサ208が設けられている。
本実施形態において、第1温度制御部220は、高温側である第1の熱媒体の温度を制御する。第1温度制御部220は、温度制御された第1の熱媒体を配管229、配管210およびバルブ201を介して、配管207から配管16aへ循環する熱媒体に混合して、下部電極LEの流路15内に供給する。なお、第1の熱媒体の温度は、例えば、90℃とすることができる。配管210~212,229,230内の圧力は、下部電極LEの流路15内へ第1の熱媒体が供給されることで低下する。そして、流路15内から排出された熱媒体は、配管16bの接続位置Aにおいて、一部が圧力が低下したことにより開いたチェック弁204を通り、配管212および配管230を介して、第1温度制御部220に戻される。配管229、配管210、および、配管16aで構成される配管は、供給配管または第1の供給配管の一例である。また、配管16b、配管212、および、配管230で構成される配管は、戻り配管または第1の戻り配管の一例である。なお、配管210~212,229,230で構成される配管は、第1の配管の一例である。
第1温度制御部220では、ポンプ222によりリザーバタンク221内の熱媒体を配管229に供給する。また、ポンプ222の出口側には、熱交換器223、流量センサ224、圧力センサ225、温度センサ226および可変バルブ227が設けられている。つまり、熱交換器223、流量センサ224、圧力センサ225、温度センサ226および可変バルブ227は、ポンプ222の直後に設けられている。熱交換器223は、配管229に供給する熱媒体を設定温度に加熱または冷却する。流量センサ224は、ポンプ222により供給される熱媒体の配管229の送出側における流量を検出する。圧力センサ225は、ポンプ222により供給される熱媒体の配管229の送出側における圧力を検出する。温度センサ226は、ポンプ222により供給される熱媒体の配管229の送出側における温度を検出する。可変バルブ227は、戻り配管である配管230側の可変バルブ228とともに、ポンプ222により供給される熱媒体の配管229における圧力を調整する。
第2温度制御部240は、配管249、配管213およびバルブ201を介して配管16aに接続されている。また、第2温度制御部240は、配管250、配管215およびチェック弁205を介して配管16bに接続されている。なお、配管249と配管213との接続位置Dと、配管250と配管215との接続位置Eとの間は、バイパス配管である配管214により接続されている。なお、接続位置Eには、モニタリング用の圧力センサ209が設けられている。
本実施形態において、第2温度制御部240は、低温側である第2の熱媒体の温度を制御する。第2温度制御部240は、温度制御された第2の熱媒体を配管249、配管213およびバルブ201を介して、配管207から配管16aへ循環する熱媒体に混合して、下部電極LEの流路15内に供給する。なお、第2の熱媒体の温度は、例えば、-10℃とすることができる。配管213~215,249,250内の圧力は、下部電極LEの流路15内へ第2の熱媒体が供給されることで低下する。そして、流路15内から排出された熱媒体は、配管16bの接続位置Aにおいて、一部が圧力が低下したことにより開いたチェック弁205を通り、配管215および配管250を介して、第2温度制御部240に戻される。配管249、配管213、および、配管16aで構成される配管は、供給配管または第2の供給配管の一例である。また、配管16b、配管215、および、配管250で構成される配管は、戻り配管または第2の戻り配管の一例である。なお、配管213~215,249,250で構成される配管は、第2の配管の一例である。
第2温度制御部240では、ポンプ242によりリザーバタンク241内の熱媒体を配管249に供給する。また、ポンプ242の出口側には、熱交換器243、流量センサ244、圧力センサ245、温度センサ246および可変バルブ247が設けられている。つまり、熱交換器243、流量センサ244、圧力センサ245、温度センサ246および可変バルブ247は、ポンプ242の直後に設けられている。熱交換器243は、配管249に供給する熱媒体を設定温度に加熱または冷却する。流量センサ244は、ポンプ242により供給される熱媒体の配管249の送出側における流量を検出する。圧力センサ245は、ポンプ242により供給される熱媒体の配管249の送出側における圧力を検出する。温度センサ246は、ポンプ242により供給される熱媒体の配管249の送出側における温度を検出する。可変バルブ247は、戻り配管である配管250側の可変バルブ248とともに、ポンプ242により供給される熱媒体の配管249における圧力を調整する。
第1温度制御部220のリザーバタンク221と、第2温度制御部240のリザーバタンク241とは、配管251,252で接続されている。配管251,252は、連通管の一例であり、第1の熱媒体を貯留するリザーバタンク221の液面と、第2の熱媒体を貯留するリザーバタンク241の液面とを調整する。配管251は、リザーバタンク221,241間の気体(空気や蒸発した熱媒体等)が相互に移動するための配管である。配管252は、リザーバタンク221,241間の液体(熱媒体)が相互に移動するための配管である。これにより、熱媒体の漏洩が防止される。
バルブ201,227,228,247,248の開度、ポンプ202,222,242の送出圧力、および、熱交換器223,243における温度は、制御装置11によってそれぞれ制御される。また、ポンプ202,222,242は、インバータ周波数に応じて、送出圧力を制御可能なポンプである。なお、バルブ201の開度は、例えば、+100%~-100%の間で調整可能である。バルブ201の開度が0%のポジションでは、配管207からの熱媒体が全量、配管16aに流れ、配管210および配管213からの熱媒体は配管16aに流入しない。また、バルブ201の開度が+100%のポジションでは、配管210からの熱媒体が全量、配管16aに流れ、配管207および配管213からの熱媒体は配管16aに流入しない。一方、バルブ201の開度が-100%のポジションでは、配管213からの熱媒体が全量、配管16aに流れ、配管207および配管210からの熱媒体は配管16aに流入しない。
つまり、高温側の第1の熱媒体を混合して循環する熱媒体の温度を上げたい場合、バルブ201の開度を0%のポジションからプラス側に変更する。一方、低温側の第2の熱媒体を混合して循環する熱媒体の温度を下げたい場合、バルブ201の開度を0%のポジションからマイナス側に変更する。例えば、処理空間PSでプラズマを点火してプラズマ処理が行われる場合、プラズマから下部電極LEにも入熱される。このため、下部電極LEの温度を一定に保つには、例えば、バルブ201の開度を-10%に設定し、配管207を循環する熱媒体の流量を90%とし、配管213の低温側の第2の熱媒体を10%混合する。
[圧力制御方法]
次に、本実施形態に係る圧力制御方法について説明する。図3は、本実施形態における圧力制御処理の一例を示すフローチャートである。
次に、本実施形態に係る圧力制御方法について説明する。図3は、本実施形態における圧力制御処理の一例を示すフローチャートである。
制御装置11は、循環部200のポンプ202を動作させ、配管16b、チェック弁206、配管207、バルブ201、配管16a、流路15および配管16bの経路で熱媒体の循環を開始させる。制御装置11は、温度センサ203で検出された温度に基づいて、バルブ201の開度を制御し、循環する熱媒体の温度を設定温度となるように制御する。
制御装置11は、配管229,249の圧力を、それぞれ圧力センサ225,245で検出する(ステップS1)。制御装置11は、検出した配管229,249の圧力を、それぞれの設定値と比較する(ステップS2)。制御装置11は、比較結果に基づいて、配管229,249の圧力を、それぞれの設定値に近付けるように、ポンプ222,242のインバータ周波数を制御する(ステップS3)。すなわち、制御装置11は、圧力センサ225,245で検出した圧力と、ポンプ222,242の送出圧力の設定値とのそれぞれの差分に基づいて、ポンプ222,242の送出圧力を制御する。これにより、制御対象(下部電極LE)に対する温度制御性を向上させることができる。
[温度制御装置20の動作]
続いて、例えば、循環する熱媒体の設定温度、つまり制御対象である下部電極LEの設定温度を35℃とし、温度センサ203で検出された温度が設定温度よりも低い場合と高い場合における温度制御装置20の動作を説明する。なお、以下の説明では、第1温度制御部220における配管229の圧力の第1の設定値、および、低温側の第2温度制御部240における配管249の圧力の第2の設定値、つまりポンプ222,242の送出圧力の設定値を0.7~1.0MPaとする。また、高温側の配管212に接続するチェック弁204を0.580~0.590MPaで開くように調整し、低温側の配管215に接続するチェック弁205を0.570~0.580MPaで開くように調整している。つまり、高温側と低温側の差圧を0.010MPa(高温側>低温側)としている。上記圧力の設定値は一例であり、これらの値に限定されるものではない。
続いて、例えば、循環する熱媒体の設定温度、つまり制御対象である下部電極LEの設定温度を35℃とし、温度センサ203で検出された温度が設定温度よりも低い場合と高い場合における温度制御装置20の動作を説明する。なお、以下の説明では、第1温度制御部220における配管229の圧力の第1の設定値、および、低温側の第2温度制御部240における配管249の圧力の第2の設定値、つまりポンプ222,242の送出圧力の設定値を0.7~1.0MPaとする。また、高温側の配管212に接続するチェック弁204を0.580~0.590MPaで開くように調整し、低温側の配管215に接続するチェック弁205を0.570~0.580MPaで開くように調整している。つまり、高温側と低温側の差圧を0.010MPa(高温側>低温側)としている。上記圧力の設定値は一例であり、これらの値に限定されるものではない。
まず、制御装置11は、温度センサ203で検出された温度が設定温度よりも低い場合、バルブ201の開度を現在のポジションからプラス側に変更すると、配管210から第1の熱媒体が配管16aに流入する。配管210から第1の熱媒体が配管16aに流入すると、配管210内の圧力が低下し、配管210に接続される配管211,212,229,230内の圧力も低下する。つまり、圧力センサ208,225で検出される圧力が低下する。
このとき、バルブ201の開度を変更する前は、低温側の第2の熱媒体が配管16aに流入しているとする。この場合、バルブ201の開度のポジションがプラス側に変更されると、バルブ201の配管213側が閉じられることになるので、低温側の配管215内の圧力が上昇し、配管215に接続されるチェック弁205は開いている状態から、閉じた状態となる。一方、高温側では、配管212内の圧力が低下することで、チェック弁204が開き、配管16bから配管212へと流入量に応じた熱媒体が流れる。
制御装置11は、圧力センサ225で検出した配管229内の圧力を第1の設定値と比較し、低下した配管229内の圧力を設定値に近付けるように、ポンプ222のインバータ周波数を制御して送出圧力を上昇させる。つまり、配管229内の圧力に基づくフィードバック制御を行う。
ポンプ222の送出圧力が上昇すると、配管229内の圧力も上昇し、配管229に接続される配管210~212,230の圧力も上昇する。制御装置11は、温度センサ203で検出される温度が設定温度に達すると、バルブ201の開度を現在のポジションからマイナス側に変更する。バルブ201の開度が現在のポジションからマイナス側に変更されると、配管210内の圧力が上昇し、配管210に接続される配管211,212,229,230内の圧力も上昇するので、チェック弁204が閉じる。
次に、制御装置11は、温度センサ203で検出された温度が設定温度よりも高い場合、バルブ201の開度を現在のポジションからマイナス側に変更すると、配管213から第2の熱媒体が配管16aに流入する。配管213から第2の熱媒体が配管16aに流入すると、配管213内の圧力が低下し、配管213に接続される配管214,215,249,250内の圧力も低下する。つまり、圧力センサ209,245で検出される圧力が低下する。
このとき、バルブ201の開度を変更する前は、高温側の第1の熱媒体が配管16aに流入しているとする。この場合、バルブ201の開度のポジションがマイナス側に変更されると、バルブ201の配管210側が閉じられることになるので、高温側の配管212内の圧力が上昇し、配管212に接続されるチェック弁204は開いている状態から、閉じた状態となる。一方、低温側では、配管215内の圧力が低下することで、チェック弁205が開き、配管16bから配管215へと流入量に応じた熱媒体が流れる。
制御装置11は、圧力センサ245で検出した配管249内の圧力を第2の設定値と比較し、低下した配管249内の圧力を設定値に近付けるように、ポンプ242のインバータ周波数を制御して送出圧力を上昇させる。つまり、配管249内の圧力に基づくフィードバック制御を行う。
ポンプ242の送出圧力が上昇すると、配管249内の圧力も上昇し、配管249に接続される配管213~215,250の圧力も上昇する。制御装置11は、温度センサ203で検出される温度が設定温度に達すると、バルブ201の開度を現在のポジションからプラス側に変更する。バルブ201の開度が現在のポジションからプラス側に変更されると、配管213内の圧力が上昇し、配管213に接続される配管214,215,249,250内の圧力も上昇するので、チェック弁205が閉じる。このように、チェック弁204,205が同時に開状態となる時間を短縮できるので、制御対象(下部電極LE)に対する温度制御性を向上させることができる。つまり、チェック弁204,205の差圧に応じて圧力のフィードバック制御を行うので、応答性がよくなり、圧力変動を抑制することができる。なお、温度制御装置20内の制御については、温度制御装置20内に制御部を設けて、制御装置11からの情報に基づいて、温度制御装置20内の制御部が行うようにしてもよい。この場合は、圧力センサ225,245で検出した圧力の代わりに、圧力センサ208,209で検出した圧力に基づくフィードバック制御を行ってもよい。
[実験結果]
続いて、図4および図5を用いて本実施形態に係る実施例と、ポンプ222,242のインバータ周波数を固定した比較例との温度特性について説明する。図4は、実施例における温度特性の一例を示す図である。図4のグラフ300では、高温側のグラフとして、第1の熱媒体の設定温度を示すグラフ301と、送出側の熱媒体温度を示す温度センサ226のグラフ302と、配管の戻り側の熱媒体温度を示すグラフ303とを示している。また、グラフ300では、低温側のグラフとして、第2の熱媒体の設定温度を示すグラフ304と、送出側の熱媒体温度を示す温度センサ246のグラフ305と、配管の戻り側の熱媒体温度を示すグラフ306とを示している。また、グラフ300では、バルブ201の開度をグラフ307で示している。グラフ300の縦軸は、温度と開度の両方を示している。
続いて、図4および図5を用いて本実施形態に係る実施例と、ポンプ222,242のインバータ周波数を固定した比較例との温度特性について説明する。図4は、実施例における温度特性の一例を示す図である。図4のグラフ300では、高温側のグラフとして、第1の熱媒体の設定温度を示すグラフ301と、送出側の熱媒体温度を示す温度センサ226のグラフ302と、配管の戻り側の熱媒体温度を示すグラフ303とを示している。また、グラフ300では、低温側のグラフとして、第2の熱媒体の設定温度を示すグラフ304と、送出側の熱媒体温度を示す温度センサ246のグラフ305と、配管の戻り側の熱媒体温度を示すグラフ306とを示している。また、グラフ300では、バルブ201の開度をグラフ307で示している。グラフ300の縦軸は、温度と開度の両方を示している。
グラフ300では、極端な例として制御対象の設定温度を低温(10℃)から高温(70℃)に変化させ、その後、高温(70℃)から低温(10℃)に変化させた場合の温度特性を示している。第1の熱媒体は、グラフ301に示すように90℃に設定され、第2の熱媒体は、グラフ304に示すように-10℃に設定されている。
タイミング308で制御対象の設定温度が10℃から70℃に変更されると、グラフ307に示すようにバルブ201の開度がプラス側に大きく変化し、第1の熱媒体が制御対象の流路に流入する。また、第1の熱媒体の戻り側の温度は、グラフ302に示すように、タイミング308の直後に39.2℃まで低下するが、流入した第1の熱媒体が戻り側に到達することで、タイミング309の時点では90℃弱まで戻っている。同様に、第1の熱媒体の送出側温度もグラフ302に示すように、タイミング308の後で一旦低下するが、タイミング309の時点では、設定温度の90℃にほぼ戻っている。
次に、タイミング309で制御対象の設定温度が70℃から10℃に変更されると、グラフ307に示すようにバルブ201の開度が、図4では一部省略されているがマイナス側に大きく変化し、第2の熱媒体が制御対象の流路に流入する。また、第2の熱媒体の戻り側の温度は、グラフ306に示すように、タイミング309の直後に44.0℃まで上昇するが、流入した第2の熱媒体が戻り側に到達することで、グラフ300の右端の時点では-5℃前後まで戻っている。同様に、第2の熱媒体の送出側温度もグラフ305に示すように、タイミング309の後で一旦上昇するが、グラフ300の右端の時点では、設定温度の-10℃に戻っている。
図5は、比較例における温度特性の一例を示す図である。図5のグラフ320では、高温側のグラフとして、第1の熱媒体の設定温度を示すグラフ321と、送出側の熱媒体温度を示すグラフ322と、配管の戻り側の熱媒体温度を示すグラフ323とを示している。また、グラフ320では、低温側のグラフとして、第2の熱媒体の設定温度を示すグラフ324と、送出側の熱媒体温度を示すグラフ325と、配管の戻り側の熱媒体温度を示すグラフ326とを示している。また、グラフ320では、バルブ201の開度をグラフ327で示している。グラフ320の縦軸は、温度と開度の両方を示している。
グラフ320では、図4のグラフ300と同様に、制御対象の設定温度を低温(10℃)から高温(70℃)に変化させ、その後、高温(70℃)から低温(10℃)に変化させた場合の温度特性を示している。第1の熱媒体は、グラフ321に示すように90℃に設定され、第2の熱媒体は、グラフ324に示すように-10℃に設定されている。
タイミング328で制御対象の設定温度が10℃から70℃に変更されると、グラフ327に示すようにバルブ201の開度がプラス側に大きく変化し、第1の熱媒体が制御対象の流路に流入する。また、第1の熱媒体の戻り側の温度は、グラフ323に示すように、タイミング328の直後に52.7℃まで低下するが、流入した第1の熱媒体が戻り側に到達することで、80℃前後まで戻る。ところが、タイミング329の時点においても85℃弱であり、設定温度の90℃まで戻っていない。同様に、第1の熱媒体の送出側温度もグラフ322に示すように、タイミング328の後で低下し、タイミング329の時点でも、80℃前後と設定温度の90℃まで戻っていない。一方、タイミング328の直後に、グラフ326に示すように第2の熱媒体の戻り側の温度が0℃前後まで上昇しており、第2の熱媒体側のチェック弁205が第1の熱媒体側のチェック弁204と同時に開いていると考えられる。このため、タイミング329の時点においても、第1の熱媒体の戻り側の温度と送出側温度が設定温度近傍まで戻っていないことの原因と考えられる。
次に、タイミング329で制御対象の設定温度が70℃から10℃に変更されると、グラフ327に示すようにバルブ201の開度が、図5では一部省略されているがマイナス側に大きく変化し、第2の熱媒体が制御対象の流路に流入する。また、第2の熱媒体の戻り側の温度は、グラフ326に示すように、タイミング329の直後に28.9℃まで上昇するが、流入した第2の熱媒体が戻り側に到達することで、グラフ320の右端の時点では-5℃前後まで戻っている。同様に、第2の熱媒体の送出側温度もグラフ325に示すように、タイミング329の後で一旦上昇するが、グラフ300の右端の時点では、設定温度の-10℃に戻っている。
グラフ300,320の実験結果から、比較例では、低温から高温に変更した場合に、第2の熱媒体の戻り側の温度が高い状態が継続し、チェック弁205が開いた状態である。一方、実施例では、第2の熱媒体の戻り側の温度はほぼ変化していないので、チェック弁205が閉じた状態であると考えられる。すなわち、実施例では比較例と比べ、温度制御性が向上していることがわかる。
[変形例1]
上記の実施形態では、循環部200内で熱媒体が循環するタイプの温度制御装置20について説明したが、下部電極LE内の流路15に流れる熱媒体を第1の熱媒体と第2の熱媒体とで切り替えるタイプの温度制御装置を用いてもよく、この場合の実施の形態につき、変形例1として説明する。なお、変形例1における基板処理装置および温度制御装置の一部の構成および圧力制御方法は上述の実施形態と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。
上記の実施形態では、循環部200内で熱媒体が循環するタイプの温度制御装置20について説明したが、下部電極LE内の流路15に流れる熱媒体を第1の熱媒体と第2の熱媒体とで切り替えるタイプの温度制御装置を用いてもよく、この場合の実施の形態につき、変形例1として説明する。なお、変形例1における基板処理装置および温度制御装置の一部の構成および圧力制御方法は上述の実施形態と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。
図6は、変形例1における温度制御装置の一例を示す図である。図6に示す温度制御装置20aは、上記の実施形態における温度制御装置20と比較して、循環部200、第1温度制御部220および第2温度制御部240に代えて、切替部260、第1温度制御部220aおよび第2温度制御部240aを有する。また、切替部260は、バルブ261~264、温度センサ265および配管266~271を有する。
第1温度制御部220aは、配管272、配管266およびバルブ261を介して配管16aに接続されている。また、第1温度制御部220aは、配管273、配管268およびバルブ262を介して配管16bに接続されている。変形例1において、第1温度制御部220aは、高温側である第1の熱媒体の温度を制御する。第1温度制御部220aは、配管272、配管266、バルブ261、および、配管16aを介して、温度制御された第1の熱媒体を下部電極LEの流路15内に供給する。そして、下部電極LEの流路15内に供給された熱媒体は、配管16b、バルブ262、配管268、および、配管273を介して、第1温度制御部220aに戻される。配管272、配管266、および、配管16aで構成される配管は、供給配管または第1の供給配管の一例である。また、配管16b、配管268、および、配管273で構成される配管は、戻り配管または第1の戻り配管の一例である。
第2温度制御部240aは、配管274、配管269およびバルブ261を介して、配管16aに接続されている。また、第2温度制御部240aは、配管275、配管271およびバルブ262を介して、配管16bに接続されている。変形例1において、第2温度制御部240aは、低温側である第2の熱媒体の温度を制御する。第2温度制御部240aは、配管274、配管269、バルブ261、および、配管16aを介して、温度制御された第2の熱媒体を下部電極LEの流路15内に供給する。そして、下部電極LEの流路15内に供給された熱媒体は、配管16b、バルブ262、配管271、および、配管275を介して、第2温度制御部240aに戻される。配管274、配管269、および、配管16aで構成される配管は、供給配管または第2の供給配管の一例である。また、配管16b、配管271、および、配管275で構成される配管は、戻り配管または第2の戻り配管の一例である。
バルブ261は、配管16aと、配管266および配管269との接続部分に設けられており、下部電極LEの流路15内を流れる熱媒体を第1の熱媒体または第2の熱媒体に切り替える。バルブ262は、配管16bと、配管268および配管271との接続部分に設けられており、下部電極LEの流路15内から流れ出た熱媒体の出力先を、第1温度制御部220aまたは第2温度制御部240aに切り替える。
配管272と配管266との接続位置Fと、配管273と配管268との接続位置Gとの間は、バイパス配管である配管267により接続されている。配管267には、バイパスバルブ263が設けられている。
配管274と配管269との接続位置Hと、配管275と配管271との接続位置Iとの間は、バイパス配管である配管270により接続されている。配管270には、バイパスバルブ264が設けられている。
温度制御装置20a内の配管16aには、流路15の入口側の温度を計測する温度センサ265が設けられている。なお、温度センサ265は、温度制御装置20aの外部に設けてもよい。例えば、温度センサ265は、下部電極LEの直下、例えば配管16aと流路15の接続部に設けるようにしてもよく、下部電極LEと温度制御装置20aの中間地点に設けるようにしてもよい。
バルブ261,262、および、バイパスバルブ263,264の開閉は、制御装置11によってそれぞれ制御される。なお、第1温度制御部220aおよび第2温度制御部240aは、上記の実施形態に係る第1温度制御部220および第2温度制御部240と、可変バルブ227,228、および、可変バルブ247,248が無い外は同様であるので、その説明を省略する。
温度制御装置20aでは、高温側の第1の熱媒体を下部電極LEの流路15内に供給する場合、バルブ261は配管266側が開、配管269側が閉となり、バルブ262は配管268側が開、配管271側が閉となる。また、バイパスバルブ263は閉、バイパスバルブ264は開となる。従って、第1温度制御部220aから供給される高温側の第1の熱媒体は、下部電極LEの流路15内に供給されて第1温度制御部220aへと戻り、第2温度制御部240aから供給される低温側の第2の熱媒体は、バイパスバルブ264を介して第2温度制御部240aへと戻る。
一方、温度制御装置20aでは、低温側の第2の熱媒体を下部電極LEの流路15内に供給する場合、バルブ261は配管266側が閉、配管269側が開となり、バルブ262は配管268側が閉、配管271側が開となる。また、バイパスバルブ263は開、バイパスバルブ264は閉となる。従って、第2温度制御部240aから供給される低温側の第2の熱媒体は、下部電極LEの流路15内に供給されて第2温度制御部240aへと戻り、第1温度制御部220aから供給される高温側の第1の熱媒体は、バイパスバルブ263を介して第1温度制御部220aへと戻る。
[圧力制御方法]
制御装置11は、温度制御装置20aにおいても、上記の実施形態の図3と同様に、圧力制御処理を実行する。すなわち、制御装置11は、配管272,274の圧力を、それぞれ圧力センサ225,245で検出する(ステップS1)。制御装置11は、検出した配管272,274の圧力を、それぞれの設定値と比較する(ステップS2)。制御装置11は、比較結果に基づいて、配管272,274の圧力を、それぞれの設定値に近付けるように、ポンプ222,242のインバータ周波数を制御する(ステップS3)。すなわち、制御装置11は、圧力センサ225,245で検出した圧力と、ポンプ222,242の送出圧力の設定値とのそれぞれの差分に基づいて、ポンプ222,242の送出圧力を制御する。このように、熱媒体を供給する配管272,274内の圧力が変動することを抑制するので、制御対象(下部電極LE)に対する温度制御性を向上させることができる。
制御装置11は、温度制御装置20aにおいても、上記の実施形態の図3と同様に、圧力制御処理を実行する。すなわち、制御装置11は、配管272,274の圧力を、それぞれ圧力センサ225,245で検出する(ステップS1)。制御装置11は、検出した配管272,274の圧力を、それぞれの設定値と比較する(ステップS2)。制御装置11は、比較結果に基づいて、配管272,274の圧力を、それぞれの設定値に近付けるように、ポンプ222,242のインバータ周波数を制御する(ステップS3)。すなわち、制御装置11は、圧力センサ225,245で検出した圧力と、ポンプ222,242の送出圧力の設定値とのそれぞれの差分に基づいて、ポンプ222,242の送出圧力を制御する。このように、熱媒体を供給する配管272,274内の圧力が変動することを抑制するので、制御対象(下部電極LE)に対する温度制御性を向上させることができる。
[変形例2]
上記の実施形態および変形例1では、1つの制御対象に対して熱媒体を供給する温度制御装置20,20aについて説明したが、処理容器の上部に設けられた上部電極等の上部系統の温度を制御する温度制御装置に適用してもよく、この場合の実施の形態につき、変形例2として説明する。なお、変形例2における基板処理装置および温度制御装置の一部の構成および圧力制御方法は上述の実施形態および変形例1と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。
上記の実施形態および変形例1では、1つの制御対象に対して熱媒体を供給する温度制御装置20,20aについて説明したが、処理容器の上部に設けられた上部電極等の上部系統の温度を制御する温度制御装置に適用してもよく、この場合の実施の形態につき、変形例2として説明する。なお、変形例2における基板処理装置および温度制御装置の一部の構成および圧力制御方法は上述の実施形態および変形例1と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。
図7は、変形例2における制御対象の一例を示す図である。図2に示す基板処理装置400は、処理容器401の上部に、制御対象であるクーリングプレートが設けられた上部電極を有する基板処理装置の一例である。基板処理装置400では、処理容器401の上部に支持部材を介してクーリングプレート410が支持されている。クーリングプレート410は、ヒータ411および電極板412を有する。電極板412は、上部電極の一例であって下面が処理空間に面しており、下部電極を有する載置台413の上面に対向している。クーリングプレート410のさらに上部には、天板402が処理容器401に支持されている。なお、図7では、処理ガスの供給系統、および、上部電極への高周波電力の供給系統は省略している。
クーリングプレート410には、内部に熱媒体を流すための流路409が形成されている。処理容器401の上部には、内部に熱媒体を流すための流路408が形成されている。同様に、天板402にも内部に熱媒体を流すための流路406が形成されている。流路406と流路408とは、流路407で接続されている。すなわち、処理容器401の上部には、処理容器401および天板402の温度を制御するための流路406~408と、クーリングプレート410の温度を制御するための流路409とが設けられている。なお、クーリングプレート410は、プラズマ入熱時は例えば35℃の熱媒体の流量を増加させることで冷却され、アイドル時は熱媒体の流量を減少させるとともにヒータ411で加熱されることで、例えば150℃に調整される。
温度制御装置20bは、熱媒体を流路406に接続された配管403から流路406~408内に供給する。流路406~408内に供給された熱媒体は、流路408に接続された配管404を介して、温度制御装置20bに戻される。また、温度制御装置20bは、配管403および流量制御バルブ405を介して、熱媒体を流路409内に供給する。流路409内に供給された熱媒体は、流路409に接続された配管404を介して、温度制御装置20bに戻される。
図8は、変形例2における温度制御装置の一例を示す図である。図8に示す温度制御装置20bは、上記の実施形態における温度制御装置20と比較して、循環部200を有さず、第1温度制御部220および第2温度制御部240に代えて、温度制御部240bを有する。すなわち、温度制御装置20bは、高温側および低温側といった複数の温度制御部ではなく、1つの設定温度に制御された熱媒体を供給する温度制御部240bを有する。なお、図8では、流路406~408内に熱媒体を供給する経路は省略している。また、温度制御装置20bは、内部に制御部280を有する。制御部280は、基板処理装置400からの情報に基づいて、温度制御装置20b内の各部を制御する。
温度制御部240bは、複数の基板処理装置400に対して配管403,404が接続されている。図8では、基板処理装置400,400aの2つを例示している。また、基板処理装置400,400aにそれぞれ対応する流量制御バルブ405,405aを例示している。また、図8では、配管403について、基板処理装置400,400aに対して分岐後の配管を配管422,422aとして表している。また、配管404について、合流前の配管を、基板処理装置400,400aに対応する配管423,423aとして表している。
温度制御部240bは、配管403、配管421、流量制御バルブ405および配管422を介して基板処理装置400に接続されている。また、温度制御部240bは、配管404、配管424および配管423を介して基板処理装置400に接続されている。変形例2において、温度制御部240bは、設定温度(例えば35℃。)に設定された熱媒体の温度を制御する。温度制御部240bは、流量制御バルブ405が開である場合、基板処理装置400に対して、配管403、配管421、流量制御バルブ405および配管422を介して、温度制御された熱媒体を基板処理装置400の流路409内に供給する。そして、流路409内に供給された熱媒体は、配管423、配管424および配管404を介して、温度制御部240bに戻される。配管403、配管421および配管422で構成される配管は、供給配管の一例である。また、配管423、配管424および配管404で構成される配管は、戻り配管の一例である。
同様に、温度制御部240bは、配管403、配管421、流量制御バルブ405aおよび配管422aを介して基板処理装置400aに接続されている。また、温度制御部240bは、配管404、配管424および配管423aを介して基板処理装置400aに接続されている。温度制御部240bは、流量制御バルブ405aが開である場合、基板処理装置400aに対して、配管403、配管421、流量制御バルブ405aおよび配管422aを介して、温度制御された熱媒体を基板処理装置400aの流路409内に供給する。そして、流路409内に供給された熱媒体は、配管423a、配管424および配管404を介して、温度制御部240bに戻される。
配管403と配管421との接続位置Jと、配管404と配管424との接続位置Kとの間は、バイパス配管である配管425により接続されている。配管425には、バイパスバルブ420が設けられている。バイパスバルブ420は、下流の流量制御バルブ405,405aが全て閉となった場合に開となり、各流路409内に流れる分の熱媒体を配管403から配管404へと戻す。
流量制御バルブ405,405a、および、バイパスバルブ420の開閉は、制御部280によってそれぞれ制御される。なお、温度制御部240bは、上記の実施形態に係る第2温度制御部240と、可変バルブ247,248が無い外は同様であるので、その説明を省略する。
流量制御バルブ405,405aは、基板処理装置400,400aにおける温度制御に応じて開閉されるため、熱媒体の送出側の配管403内の圧力は、流量制御バルブ405,405aの開閉に応じて変動する。
[圧力制御方法]
制御部280は、上記の実施形態の図3と同様に、圧力制御処理を実行する。すなわち、制御部280は、配管403の圧力を圧力センサ245で検出する(ステップS1)。制御部280は、検出した配管403の圧力を設定値と比較する(ステップS2)。制御部280は、比較結果に基づいて、配管403の圧力を設定値に近付けるように、ポンプ242のインバータ周波数を制御する(ステップS3)。すなわち、制御部280は、圧力センサ245で検出した圧力と、ポンプ242の送出圧力の設定値との差分に基づいて、ポンプ242の送出圧力を制御する。このように、熱媒体を供給する配管内の圧力が変動することを抑制するので、制御対象(クーリングプレート410)に対する温度制御性を向上させることができる。
制御部280は、上記の実施形態の図3と同様に、圧力制御処理を実行する。すなわち、制御部280は、配管403の圧力を圧力センサ245で検出する(ステップS1)。制御部280は、検出した配管403の圧力を設定値と比較する(ステップS2)。制御部280は、比較結果に基づいて、配管403の圧力を設定値に近付けるように、ポンプ242のインバータ周波数を制御する(ステップS3)。すなわち、制御部280は、圧力センサ245で検出した圧力と、ポンプ242の送出圧力の設定値との差分に基づいて、ポンプ242の送出圧力を制御する。このように、熱媒体を供給する配管内の圧力が変動することを抑制するので、制御対象(クーリングプレート410)に対する温度制御性を向上させることができる。
以上、本実施形態および各変形例によれば、温度制御装置(20,20a,20b)は、制御対象(下部電極LE、クーリングプレート410)に熱媒体を供給する供給配管(配管229,249,272,274,403)と、制御対象から熱媒体を戻す戻り配管(配管230,250,273,275,404)と、供給配管に熱媒体を送出するポンプ(222,242)と、ポンプ直後の供給配管の圧力を検出する圧力センサ(225,245)と、制御部(280)とを有する。制御部は、圧力センサで検出した圧力と、ポンプの送出圧力の設定値との差分に基づいて、ポンプの送出圧力を制御する。その結果、制御対象に対する温度制御性を向上させることができる。なお、圧力センサ225,245で検出した圧力の代わりに、圧力センサ208,209で検出した圧力に基づくフィードバック制御を行ってもよい。また、熱媒体を供給する供給配管(配管229,249,272,274,403)に追加した圧力センサで検出した圧力に基づくフィードバック制御を行ってもよい。
また、本実施形態および各変形例によれば、ポンプのインバータ周波数を制御することで、送出圧力を制御する。その結果、熱媒体を供給する配管内の圧力の変化を抑制することができる。
また、変形例2によれば、制御対象は、複数である。その結果、熱媒体を供給する配管内の圧力について、複数の制御対象の動作に応じて変化する場合であっても、熱媒体を供給する配管内の圧力の変化を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、基板処理装置1は、処理容器12内に配置され、基板(ウエハW)を載置する載置台PDと、載置台PDの内部に設けられた流路15に、第1の配管(配管229,210,16a)を介して第1の温度の熱媒体を供給する第1温度制御部220と、流路15に、第2の配管(配管249,213,16a)を介して第2の温度の熱媒体を供給する第2温度制御部240と、流路15の出口から流路15の入口へ接続し、熱媒体を循環させる第3の配管(配管16b,207,16a)と、流路15の出口に接続されて熱媒体を3方向に分岐する、第1の配管に接続される第1のチェック弁(204)、第2の配管に接続される第2のチェック弁(205)、および、第3の配管に接続され熱媒体の循環時に開となる第3のチェック弁(206)と、制御部(制御装置11)とを有する。制御部は、第1の配管および第2の配管の圧力を検出する。また、制御部は、検出された第1の配管の圧力を、第1の配管の圧力の第1の設定値と比較し、検出された第2の配管の圧力を、第2の配管の圧力の第2の設定値と比較する。また、制御部は、流路15の出口側と第1の配管との圧力差により第1のチェック弁が開となると、比較結果に基づいて、第1の配管の圧力を第1の設定値に近付けるように第1温度制御部220を制御する。また、制御部は、流路15の出口側と第2の配管との圧力差により第2のチェック弁が開となると、比較結果に基づいて、第2の配管の圧力を第2の設定値に近付けるように第2温度制御部240を制御する。その結果、ポンプ(222,242)の吐出側の圧力が一定となるように制御することで、制御対象(下部電極LE)に対する温度制御性を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、流路15の入口側には、第1の配管、第2の配管および第3の配管を流れる熱媒体の混合割合を制御するバルブ201と、混合後の熱媒体の温度を検出する温度センサ203とが設けられ、バルブ201の開度は、温度センサ203で検出された温度に応じて、第3の配管を流れる熱媒体に、第1の配管または第2の配管を流れる熱媒体を混合するように制御される。その結果、制御対象(下部電極LE)に対する温度制御性を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、第1の配管の圧力は、第1温度制御部220のポンプ222の直後に設けられた第1の圧力センサ(圧力センサ225)で検出され、第2の配管の圧力は、第2温度制御部240のポンプ242の直後に設けられた第2の圧力センサ(圧力センサ245)で検出される。その結果、ポンプの直後の配管の圧力を、ポンプのインバータ周波数にフィードバック制御することができる。
また、本実施形態によれば、ポンプ(222,242)のインバータ周波数を制御することで、ポンプの送出圧力を制御する。その結果、ポンプの送出圧力を安定させることができる。
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。
また、上記の実施形態では、プラズマ源の一例として容量結合型プラズマ(CCP)が用いられたが、開示の技術はこれに限られない。プラズマ源としては、例えば、誘導結合プラズマ(ICP)、マイクロ波励起表面波プラズマ(SWP)、電子サイクロトロン共鳴プラズマ(ECP)、またはヘリコン波励起プラズマ(HWP)等が用いられてもよい。
また、上記の実施形態では、基板処理装置1として、プラズマエッチング処理装置を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。温度制御された熱媒体を用いて、ウエハW等の温度制御対象物の温度を制御する装置であれば、エッチング装置以外に、成膜装置、改質装置、または洗浄装置等に対しても、開示の技術を適用することができる。
1,400 基板処理装置
10 装置本体
11 制御装置
12,401 処理容器
15,406~409 流路
16a,16b,207,229,230,249,250,272~275,403,404 配管
20,20a,20b 温度制御装置
200 循環部
201 バルブ
203 温度センサ
204~206 チェック弁
220,220a 第1温度制御部
222,242 ポンプ
225,245 圧力センサ
240,240a 第2温度制御部
240b 温度制御部
260 切替部
280 制御部
405,405a 流量制御バルブ
410 クーリングプレート
ESC 静電チャック
LE 下部電極
PD,413 載置台
W ウエハ
10 装置本体
11 制御装置
12,401 処理容器
15,406~409 流路
16a,16b,207,229,230,249,250,272~275,403,404 配管
20,20a,20b 温度制御装置
200 循環部
201 バルブ
203 温度センサ
204~206 チェック弁
220,220a 第1温度制御部
222,242 ポンプ
225,245 圧力センサ
240,240a 第2温度制御部
240b 温度制御部
260 切替部
280 制御部
405,405a 流量制御バルブ
410 クーリングプレート
ESC 静電チャック
LE 下部電極
PD,413 載置台
W ウエハ
Claims (8)
- 温度制御装置であって、
制御対象に熱媒体を供給する供給配管と、
前記制御対象から前記熱媒体を戻す戻り配管と、
前記供給配管に前記熱媒体を送出するポンプと、
前記ポンプ直後の前記供給配管の圧力を検出する圧力センサと、
制御部と、を有し、
前記制御部は、前記圧力センサで検出した圧力と、前記ポンプの送出圧力の設定値との差分に基づいて、前記ポンプの送出圧力を制御するよう前記温度制御装置を制御するように構成される、
温度制御装置。 - 前記制御部は、前記ポンプのインバータ周波数を制御することで、前記送出圧力を制御する、
請求項1に記載の温度制御装置。 - 前記制御対象は、複数である、
請求項1または2に記載の温度制御装置。 - 基板処理装置であって、
処理容器内に配置され、基板を載置する載置台と、
前記載置台の内部に設けられた流路に、第1の配管を介して第1の温度の熱媒体を供給する第1温度制御部と、
前記流路に、第2の配管を介して第2の温度の前記熱媒体を供給する第2温度制御部と、
前記流路の出口から前記流路の入口へ接続し、前記熱媒体を循環させる第3の配管と、
前記流路の出口に接続されて前記熱媒体を3方向に分岐する、前記第1の配管に接続される第1のチェック弁、前記第2の配管に接続される第2のチェック弁、および、前記第3の配管に接続され前記熱媒体の循環時に開となる第3のチェック弁と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、前記第1の配管および前記第2の配管の圧力を検出するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
前記制御部は、検出された前記第1の配管の圧力を、前記第1の配管の圧力の第1の設定値と比較し、検出された前記第2の配管の圧力を、前記第2の配管の圧力の第2の設定値と比較するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
前記制御部は、前記流路の出口側と前記第1の配管との圧力差により前記第1のチェック弁が開となると、比較結果に基づいて、前記第1の配管の圧力を前記第1の設定値に近付けるように前記第1温度制御部を制御するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
前記制御部は、前記流路の出口側と前記第2の配管との圧力差により前記第2のチェック弁が開となると、比較結果に基づいて、前記第2の配管の圧力を前記第2の設定値に近付けるように前記第2温度制御部を制御するよう前記基板処理装置を制御するように構成される、
基板処理装置。 - 前記流路の入口側には、前記第1の配管、前記第2の配管および前記第3の配管を流れる前記熱媒体の混合割合を制御するバルブと、混合後の前記熱媒体の温度を検出する温度センサとが設けられ、
前記バルブの開度は、前記温度センサで検出された温度に応じて、前記第3の配管を流れる前記熱媒体に、前記第1の配管または前記第2の配管を流れる前記熱媒体を混合するように制御される、
請求項4に記載の基板処理装置。 - 前記第1の配管の圧力は、前記第1温度制御部のポンプの直後に設けられた第1の圧力センサで検出され、
前記第2の配管の圧力は、前記第2温度制御部のポンプの直後に設けられた第2の圧力センサで検出される、
請求項4または5に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、前記ポンプのインバータ周波数を制御することで、前記ポンプの送出圧力を制御する、
請求項6に記載の基板処理装置。 - 温度制御装置における圧力制御方法であって、
前記温度制御装置は、
制御対象に熱媒体を供給する供給配管と、
前記制御対象から前記熱媒体を戻す戻り配管と、
前記供給配管に前記熱媒体を送出するポンプと、
前記ポンプ直後の前記供給配管の圧力を検出する圧力センサと、を有し、
前記圧力センサで検出した圧力と、前記ポンプの送出圧力の設定値との差分に基づいて、前記ポンプの送出圧力を制御する、
圧力制御方法。
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