JP5976501B2 - 流体加熱装置、その運転制御方法、流体加熱装置を備えた基板処理システム、および記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、複数のヒータ要素を備えた流体加熱装置の運転制御技術に関するものである。

半導体装置の製造工程には、ウエット洗浄、ウエットエッチング等の液処理工程が含まれる。このような液処理工程を実行する基板処理システムでは、基板に供給される薬液等の処理液は、処理液の循環経路に介設された流体加熱ユニットにより加熱されて所定の目標温度に維持される。

流体加熱ユニットとして、ハロゲンランプヒータをヒータ要素として有しているものが多く用いられている。流体加熱ユニットは複数のハロゲンランプヒータを有している。このような流体加熱ユニットは例えば特許文献１に記載されている。

一台の流体加熱ユニットに複数のハロゲンランプヒータを設ける理由には、（１）万一のフィラメント断線時にも基板処理システムの稼働を継続することができるようにすること、（２）基板処理システムの休止後の立ち上げ時、或いは処理液の入れ替え時において処理液を迅速に目標温度まで到達可能とするために複数のハロゲンヒータランプを一斉に稼働させる（温度が安定したらランプヒータの稼働数を減らす）ことができるようにすること、等がある。

ハロゲンヒータランプには寿命が存在し、所定の積算稼働時間に到達する前に交換する必要がある。ハロゲンヒータランプの交換のためには流体加熱ユニットを停止してメンテナンスを行う必要がある。複数のハロゲンヒータランプの交換時期がそれぞれ異なっていると、流体加熱ユニットの停止回数が多くなり、このことは基板処理システムのスループットに悪影響を及ぼす。

特開２０１０−０８０８５２号公報

本発明は、流体加熱ユニットのヒータ交換メンテナンスに必要な時間を短縮することができる技術を提供する。

上記目的を達成するため、本発明は、流体の加熱を行う流体加熱装置であって、前記流体が流れる内部空間を持つ容器と、前記容器に設けられ、前記容器の内部区間を流れる前記流体を加熱する複数のヒータ要素と、任意の時点において前記複数のヒータ要素のうちの少なくとも１つが稼働状態でありかつ少なくとも他の１つが休止状態であり、かつ、稼働状態にあるヒータ要素が時間の経過とともに順次変更され、稼働状態に移行した各ヒータ要素が予め設定された目標稼働時間の経過の後に休止状態に移行するように、前記各ヒータの稼働状態及び休止状態を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、さらに、前記各ヒータ要素の実際稼働時間の和である積算稼働時間をカウントする稼働時間カウント部と、前記稼働時間カウント部によりカウントされた各ヒータ要素の積算稼働時間に基づいて、所定のタイミングで、前記複数のヒータ要素間の積算稼働時間の差が小さくなるように、前記各ヒータ要素のその後の目標稼働時間を補正する目標稼働時間補正部と、を有している流体加熱装置を提供する。また、本発明は、上記流体加熱装置と、上記流体加熱装置により加熱された処理液を用いて基板を処理する少なくとも１つの基板処理ユニットと、を備えた基板処理システムを提供する。

また、本発明は、流体が流れる内部空間を持つ容器と、前記容器に設けられ、前記容器の内部区間を流れる前記流体を加熱する複数のヒータ要素と、を備えた流体加熱装置の運転制御方法において、任意の時点において前記複数のヒータ要素のうちの少なくとも１つを稼働状態として少なくとも他の１つを休止状態としつつ、稼働状態にあるヒータ要素を時間の経過とともに順次変更するように、かつ、稼働状態に移行した各ヒータ要素が予め設定された目標稼働時間の経過の後に休止状態に移行するように、前記複数のヒータ要素を動作させることと、前記各ヒータ要素の実際稼働時間の和である積算稼働時間をカウントすることと、カウントした積算稼働時間に基づいて、前記複数のヒータ要素間の積算稼働時間の差が小さくなるように、所定のタイミングで、前記各ヒータ要素のその後の目標稼働時間を補正することと、を備えた運転制御方法を提供する。

さらに、本発明は、流体加熱装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、当該記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータからなる前記流体加熱装置のコントローラで実行することにより、前記コントローラが前記流体加熱装置を制御して上記の運転制御方法を実行する、記憶媒体を提供する。

本発明によれば、各ヒータ要素の積算稼働時間に基づいて、所定のタイミングで、各ヒータ要素のその後の目標稼働時間が補正されるので、ヒータ要素の積算稼働時間に大きなばらつきが生じることが防止される。このため流体加熱装置のヒータ交換のためのメンテナンス作業頻度を低減し、メンテナンス作業の合計時間を短縮することができる。また、流体加熱装置が組み込まれる基板処理システムのスループットを向上させることができる。

流体処理装置及び当該流体処理装置を組み込んだ基板処理システムの構成を示す概略図である。 稼働スケジュールの一例を説明する線図である。

以下に添付図面を参照して、発明の実施形態について説明する。まず、図１を参照して基板処理システムの全体構成について説明する。基板処理システムは、処理液を貯留するタンク１と、タンク１に接続された第１循環管路１０および第２循環管路２０とを有している。タンク１内には、熱電対等の温度センサ２が設けられている。

第１循環管路１０にはポンプ１１が介設されており、ポンプ１１を駆動することにより、タンク１内に貯留された処理液が、排液口１Ａから流出し、第１循環管路１０を通ってタンク１内に再び戻される。第１循環管路１０から、複数（図面には３つだけ示す）の分岐管路１２が分岐しており、各分岐管路が、基板処理ユニット１３に処理液を供給する。具体的には、各分岐管路１２には開閉弁および流量調整弁等からなる流れ制御機構１４が介設されている。各分岐管路１２の終端にはノズル１５が設けられている。各ノズル１５は、スピンチャック１６により保持されて回転する半導体ウエハ等の基板Ｗに向けて処理液を吐出し、これにより基板Ｗに所定の処理が施される。基板Ｗに向けて吐出された後、基板から飛散する処理液は、スピンチャック１６の周囲に設けられたカップ体１７により回収される。カップ体１７に回収された処理液は、図示しない廃液管路を介して工場廃液系に排出することができる。これに代えて、処理の種類によっては、カップ体１７に回収された処理液を、図示しない戻し配管を介して、タンク１に戻すこともできる。第１循環管路１０から処理液の供給を受ける基板処理ユニット１３の台数及び形式については図示例に限定されるものではなく、例えば第１循環管路１０から唯一つのバッチ式の基板処理ユニット（処理槽内で複数の基板を同時に処理するもの）に処理液を供給してもよい。基板Ｗは半導体ウエハに限らず、他の種類の基板、例えばガラス基板、セラミック基板であってもよい。

第２循環管路２０にはポンプ２１及び流体加熱ユニット（流体加熱装置）３０が介設されており、ポンプ２１を駆動することにより、タンク１内に貯留された処理液が、排液口１Ｂから流出し、第２循環管路２０を通ってタンク１内に再び戻される。処理液は、流体加熱ユニット３０を通過する際に加熱される。このように処理液を循環させながら加熱することにより、タンク内にある処理液の温度を目標温度に安定して維持することができる。

流体加熱ユニット３０は、大径の円筒形の容器３１と、当該容器３１に設けられた複数のランプ収容管３２とを有している。容器３１及びランプ収容管３２は、例えば石英から構成されている。各ランプ収容管３２の内部空間は、容器３１の内部空間から分離されている。各ランプ収容管３２内にはそれぞれ、１本のハロゲンランプヒータ３３が収容されている。容器３１には、流入口３１Ａ及び流出口３１Ｂが設けられており、これら流入口３１Ａ及び流出口３１Ｂは第２循環管路２０に接続されている。ポンプ２１を動作させると、流入口３１Ａから容器３１の内部に処理液が流入し、この処理液は、容器３１の内部を螺旋状に流出口３１Ｂに向かって流れ、流出口３１Ｂから流出する。ハロゲンランプヒータ３３のランプ光は、ランプ収容管３２を透過して、容器３１の内部を流れる処理液に照射され、当該処理液に吸収される。これにより、処理液が加熱される。ハロゲンランプヒータ３３は、石英等からなる耐熱性を有するガラスからなる発光管内に、ハロゲン元素またはその化合物を封入するとともにタングステンのフィラメントを配置することにより構成されたランプヒータである。

ハロゲンランプヒータ３３には、電源３４から電力が供給される。電源３４は、コントローラ（制御部）３５により制御される。コントローラ３５は、基板処理システムの全体の動作を制御するシステムコントローラの一部として、あるいはこのようなシステムコントローラの指令を受けて動作する別個の下位コントローラとして構成することができる。

コントローラ３５は、稼働スケジュール記憶部３５Ａと、稼働時間カウント部３５Ｂと、目標稼働時間補正部３５Ｃと、通電制御部３５Ｄと、切替制御部３５Ｅとを有している。これらの各部３５Ａ〜３５Ｅは、ＨＤＤ、メモリ等のコンピュータの技術分野で公知の任意の記憶装置（記憶媒体）及びＭＰＵ等の演算装置等を備えたコンピュータハードウエア、並びに当該ハードウエアにより実行しうるプログラム（ソフトウエア）により実現することができる。このようなプログラムは、前記記憶媒体に記憶させておくことができる。

稼働スケジュール記憶部３５Ａは、各ハロゲンランプヒータ３３（以下、「ヒータ」と呼ぶ）に対して予め定められた稼働スケジュールを記憶する。稼働スケジュールとしては様々なものが考えられるが、そのうちの２つを図２に例示する。ここでは、流体加熱ユニット３０が４本のヒータ３３を有しているものとし、各ヒータ３３のＩＤ符号を３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄと表示している。以下、本明細書において、符号３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄは各ヒータを区別する必要がある場合に用い、各ヒータを区別する必要がない場合には、単に「ヒータ３３」とも表示する。図２に示された線図（タイムチャート）は、各ヒータ３３に供給される電力の経時変化を示しており、パルス状に高くなっている部分はヒータ３３に電力が供給されてヒータ３３が稼働していることを示している。

図２（ａ）に示す稼働スケジュールにおいては、下記のフェーズ１〜４を１サイクルとして当該サイクルが繰り返される。
・ヒータ３３Ａを所定の目標稼働時間（例えば１０時間）だけ稼働（ヒータ３３Ｂ、３３Ｃ，３３Ｄは休止）（フェーズ１）
・ヒータ３３Ｂを所定の目標稼働時間だけ稼働（ヒータ３３Ａ、３３Ｃ，３３Ｄは休止）（フェーズ２）
・ヒータ３３Ｃを所定の目標稼働時間だけ稼働（ヒータ３３Ａ、３３Ｂ，３３Ｄは休止）（フェーズ３）
・ヒータ３３Ｄを所定の目標稼働時間だけ稼働（ヒータ３３Ａ、３３Ｂ，３３Ｃは休止）（フェーズ４）。

図２（ｂ）に示す稼働スケジュールにおいては、下記のフェーズ１〜４を１サイクルとして当該サイクルが繰り返される。
・ヒータ３３Ａ、ヒータ３３Ｂを所定の目標稼働時間（例えば１０時間）だけ稼働（ヒータ３３Ｃ、３３Ｄは休止）（フェーズ１）
・ヒータ３３Ｂ、ヒータ３３Ｃを所定の目標稼働時間だけ稼働（ヒータ３３Ａ、３３Ｄは休止）（フェーズ２）
・ヒータ３３Ｃ、ヒータ３３Ｄを所定の目標稼働時間だけ稼働（ヒータ３３Ａ、３３Ｂは休止）（フェーズ３）
・ヒータ３３Ｄ、ヒータ３３Ａを所定の目標稼働時間だけ稼働（ヒータ３３Ｂ、３３Ｃは休止）（フェーズ４）。

図２（ａ）及び（ｂ）の両方の場合において、あるフェーズから次のフェーズに移行する際には、１つのヒータが稼働状態（通電状態）から休止状態（非通電状態）に移行し、他の１つのヒータが休止状態（非通電状態）から稼働状態（通電状態）に移行する。各フェーズにおける「所定の目標稼働時間」は互いに等しい。言い換えれば、１サイクル中における各ヒータ３３の合計稼働時間が等しくなるように稼働スケジュールが設定されている。なお、図２（ｂ）の場合においては、あるフェーズ及び次のフェーズにおいてともに稼働状態とされるヒータ３３に対しては、フェーズ移行の際にも継続的に通電される。要するに、稼働スケジュールは、（１）各フェーズにおいて少なくとも１つのヒータ３３が稼働状態であり、少なくとも他の１つのヒータ３３が休止状態となるように、かつ、（２）あるフェーズから次のフェーズに移行する際に、少なくとも１つのヒータ３３が稼働状態から休止状態に移行し、それと入れ替わりに少なくとも１つの他のヒータ３３が休止状態から稼働状態に移行するように、決定されている。

なお、稼働スケジュールは、基板処理システムの稼働開始後、すなわち流体加熱装置３０の稼働開始後、温度センサ２により検出されたタンク１内の処理液の温度が目標温度（目標温度範囲内）にある場合に適用されるものであり、冷えた処理液を目標温度近くまで加熱するときには、稼働スケジュールにおいて１フェーズ中に稼働するヒータより多い数のヒータを稼働させてもよい。

通電制御部３５Ｄは、稼働スケジュール記憶部３５Ａに記憶された稼働スケジュールに基づいて電源３４を制御して、各ヒータ３３に通電を行わせる。通電制御部３５Ｄは、タンク１内に設けられた温度センサ２により検出された処理液の温度が目標温度（目標温度範囲内）に維持されるように、供給電力の微調整を行うこともできる。但し、ハロゲンランプヒータにハロゲンサイクル不調が生じない範囲の調整のみである。

稼働時間カウント部３５Ｂは、通電制御部３５Ｄからの出力信号に基づいて、各ヒータ３３への積算通電時間、すなわち各ヒータ３３の積算稼働時間を個別にカウントして記憶する。

切替制御部３５Ｅは、稼働スケジュールにより予定されている前述したサイクルを繰り返すにあたって、あるフェーズから次のフェーズへの移行（すなわち稼働させるヒータ３３の切替え）への２つの切替条件が満足されているか否かを判断する。第１の切替条件は、そのヒータ３３が稼働を開始してから所定の目標稼働時間（例えば１０時間）が経過していることである。なお、目標稼働時間が、後述する目標稼働時間補正部３５Ｃにより補正されている場合には、第１の切替条件は、この補正された目標稼働時間が経過していることである。

第２の切替条件は、処理液の実際温度が所定範囲内にあること、具体的には、例えば、タンク１内処理液の目標温度「Ｔ_Ｔ」とし、温度センサ２により検出されたタンク内処理液の実際温度を「Ｔ_Ａ」としたときに、Ｔ_Ａ＝Ｔ_Ｔ±Ｃの関係が満たされている状態がＤ秒間継続していることである。「Ｃ」は例えば２℃、「Ｄ」は例えば６００秒とすることができるが、これらの数値に限定されるものではない。なお、切替条件２を満足しなくなる状況は、例えば、タンク１内の処理液の補充または部分的交換を行ってから所定期間内に生じうる。なお、切替条件２を設けた理由は、ヒータ３３の切替え時には若干の温度変動が生じるため、温度が不安定なときにヒータ３３の切替えを行うことは、温度の不安定さを拡大するおそれがあり好ましくないからである。

切替制御部３５Ｅは、第１の切替条件が満足されていても第２の切替条件が満足されていない場合には、第２の切替条件が満足されるまで、あるフェーズから次のフェーズへの移行（すなわち稼働させるヒータ３３の切替え）を先延ばしにし（稼働スケジュールに基づく通電制御部３５Ｄによるヒータ３３の切替を禁止する）、第２の切替条件が満足された時に初めて、フェーズの移行を許容する。このため、ヒータ３３の実際稼働時間が目標稼働時間より長くなることがある。サイクルを重ねてゆくと、各ヒータ３３の実際稼働時間の差が積み重なって、各ヒータ３３の積算稼働時間に大きな差が生じることもありうる。このことは、全てのヒータ３３に同時に寿命を全うさせたいという要望に反する。

この問題を解決するため、目標稼働時間補正部３５Ｃは、稼働時間カウント部３５Ｂにてカウントされた各ヒータ３３の積算稼働時間に基づき、稼働スケジュール記憶部３５Ａに記憶された稼働スケジュールにより定義されている各フェーズにおける各ヒータの目標稼働時間を補正し、その補正後の目標稼働時間を稼働スケジュール記憶部３５Ａに記憶させる。従って、通電制御部３５Ｄは、補正後の目標稼働時間に基づいて各ヒータ３３への通電を行う。また、補正後の目標稼働時間は、切替制御部３５Ｅによる第１の切替条件の判定にも用いられる。

以下に、稼働スケジュール記憶部３５Ａに記憶された稼働スケジュールが図２（ａ）で示すようなものであった場合を例にとって、目標稼働時間補正部３５Ｃの作用について説明する。

表１の上段には、第１サイクルにおける各ヒータ３３の実際稼働時間（これは第１サイクルのフェーズ１〜４の実際の時間と同じである）の一例が示されている。この例では、ヒータ３３Ａ、３３Ｄが目標稼働時間の通りに稼働しているのに対して、ヒータ３３Ｂ、３３Ｃが目標稼働時間を超過して稼働している。稼働時間カウント部３５Ｂは、各ヒータ３３の積算稼働時間をカウントしている。第１サイクルの終了時点においては、各ヒータ３３の積算稼働時間は、表１に示されている各ヒータ３３の第１サイクルの実際稼働時間と等しい。目標稼働時間補正部３５Ｃは、各ヒータ３３の積算稼働時間が、次のサイクル（第２サイクル）終了時点で同じになるように、次のサイクルにおける各ヒータ３３のデフォルト（初期値）の目標稼働時間（稼働スケジュール記憶部３５Ａに記憶されている予め定められた目標稼働時間である１０時間）を、表１の下段に示すように補正する。

ここでは、これまでの積算稼働時間（第１サイクルの実際稼働時間と等しい）が最も長かったヒータ３３Ｂを基準とし、このヒータ３３Ｂについては、第２サイクルの目標稼働時間を補正することなくデフォルトの１０時間のままとする。この場合、ヒータ３３Ｂにおいては、第２サイクル終了時点において予定される合計稼働時間（第１サイクルの実際稼働時間＋第２サイクルの目標稼働時間）が２１時間となる。他のヒータ３３Ａ、３３Ｃ、３３Ｄについては、第２サイクル終了時点において予定される合計稼働時間が同じく２１時間となるように、ヒータ３３Ｂの実際稼働時間に対する差分に応じて、第２サイクルの目標稼働時間が補正される。表１の下段には、このようにして補正された第２サイクルの目標稼働時間が記載されている。

更に次のサイクルにおける各ヒータ３３の目標稼働時間の補正方法について以下に説明する。上記の補正した目標稼働時間に従って実行された第２サイクルにおける各ヒータ３３の実際稼働時間を下記の表２の第３段に示す。なお、切替条件１があるため、第２サイクルにおける各ヒータ３３の実際稼働時間が、上記の通り補正された目標稼働時間より短くなることはないことに注意されたい。

第２サイクルの終了時点での稼働時間カウント部３５Ｂにおいてカウントされた各ヒータ３３の積算稼働時間は、ヒータ３３Ａが２２時間、ヒータ３３Ｂが２１時間、ヒータ３３Ｃが２１．５時間、ヒータ３３Ｄが２２時間となる。この積算稼働時間に基づいて、第２サイクルの目標稼働時間補正と同様の考え方により、第３サイクルの各ヒータ３３の目標稼働時間を補正する。すなわち、これまでの積算稼働時間（表２の第４段の「第２サイクルまでの合計」）が最も長かったヒータ３３Ａ、３３Ｄを基準とし、これらのヒータ３３Ａ、３３Ｄについては、第３サイクルの目標稼働時間を補正することなくデフォルトの１０時間のままとする。この場合、ヒータ３３Ａ、３３Ｄにおいては、第２サイクル終了時点において予定される合計稼働時間（第１サイクルの実際稼働時間＋第２サイクルの実際標稼働時間＋第３サイクルの目標稼働時間）が３２時間となる。他のヒータ３３Ｂ、３３Ｃについては、第３サイクル終了時点において予定される合計稼働時間が同じく３２時間となるように、ヒータ３３Ａ、３３Ｄの積算稼働時間に対する差分に応じて、第３サイクルの目標稼働時間が補正される。表２の最下段には、このようにして補正された第２サイクルの各ヒータ３３の目標稼働時間が記載されている。

第４サイクル以降の目標運転時間も、上記と同様の考え方に基づいて補正することができる。

上記においては、それまでの積算稼働時間が最も長いヒータを基準として、次のサイクルにおける各ヒータ３３の目標運転時間を補正した。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、下記に示す方法で補正を行うことができる。

表３に示す方法は、表１及び表２により説明した方法とは逆に、それまでの積算稼働時間の最も短いヒータ（第１サイクル終了時点では３３Ａ、３３Ｄ／第２サイクル終了時点では３３Ｂ、３３Ｃ）を基準として、そのヒータの次のサイクルの目標稼働時間を補正することなくデフォルトの１０時間のままとする。そして他のヒータについては、次のサイクル終了時点において予定される合計稼働時間（これまで実行されたサイクルにおける実際稼働時間の合計＋次のサイクルの目標稼働時間）が、次のサイクル終了時点において予定される前記の基準としたヒータの合計稼働時間と等しくなるように、前記の基準としたヒータの合計稼働時間との差分に応じて、次のサイクルの目標稼働時間を補正する。

なお、表３に示す方法においては、あるヒータ３３の稼働中に切替条件２が長時間にわたって満足できないことにより相当に長い実際運転時間が生じた場合、当該ヒータの次のサイクルの目標稼働時間を相当に短くしなければならない場合が生じうる。しかし、短時間でＯＮ−ＯＦＦ操作をするとハロゲンランプヒータの寿命短縮につながるため好ましくない。この場合に取り得る措置について下記の表４を参照して説明する。

表４では、第１サイクルにおいてヒータ３３Ｃの実際稼働時間が目標稼働時間の１０時間よりも大幅に長い１８時間となっている（表４の第１段を参照）。この場合、表３に示す方法によりヒータ３３Ｃの第２サイクルの目標稼働時間を決めると、２時間になり（表４の第２段を参照）、前述した通り好ましくない。従って、この場合は、ヒータ３３Ｃの第２サイクルの稼働をスキップする。すなわち、第２サイクルにおけるヒータ３３Ｃの目標稼働時間は０時間とする（表４の第３段を参照）。ここで、第２サイクルにおける各ヒータ３３の実際稼働時間が表４の第４段に示した通りであったとする（なお、稼働を「スキップ」するということは、切替条件２が満たされないことを原因として実際稼働時間が目標稼働時間より長くなることはない。）。この場合、第３サイクルの目標稼働時間を比較的長い時間に設定することができる。スキップ操作の発動条件は、補正後の目標稼働時間が所定時間（例えば３時間）未満となった場合、とすることができる。

なお、表１〜表４で示した例においては、目標稼働時間の修正は、１つのサイクルが終了する毎に行っているが、これに限定されるものではない。例えば、表１及び表２により説明した方法を以下のように改変することができる。

表５に示すように、第１サイクルの実行中に、例えばヒータ３３Ａが目標稼働時間の通りに１０時間稼働し、その後にヒータ３３Ｂが１２時間稼働した後にヒータ３３Ｃに切り替えられたものとする。このとき、直ちにヒータ３３Ｃの目標稼働時間を、これまでに稼働したヒータ（３３Ａ、３３Ｂ）の実際稼働時間の最大値である１２時間に変更する。なお、これまでに稼働したヒータ（３３Ａ、３３Ｂ）の実際稼働時間の平均値（この場合１１時間）にヒータ３３Ｃの目標稼働時間を変更してもよい。また、ヒータ３３Ｄへの切替後においても同様に、ヒータ３３Ｄの目標稼働時間を、これまでに稼働したヒータ（３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ）の実際稼働時間の最大値と一致するように切り替える。なお、第２サイクル以降において、当該サイクルにおいてすでに稼働済みの各ヒータの実際稼働時間の積算値の最大値が、現在稼働している（切替直後の）ヒータの当該サイクルにおける目標稼働時間と当該サイクルの前のサイクルまでの実際稼働時間の積算値との和に等しくなるように、現在稼働している当該サイクルにおける目標稼働時間を変更してもよい。なお、表５に示す方法を採用する場合においても、各サイクルの終了時に、表１及び表２で説明した方法に従って、次のサイクルの各ヒータの目標稼働時間を補正することが好ましい。

また、表１〜表４に示した例では、ある１つのサイクルの終了時における実際稼働時間のばらつきが次の１つのサイクルの終了時までに解消されるように、次の１つのサイクルの目標稼働時間を決定していたが、これに限定されるものではない。ある１つのサイクルの終了時における実際稼働時間のばらつきが次の２つ（３つ以上でもよい）のサイクルの終了時までに解消されるように、次の２つのサイクルの目標稼働時間を決定してもよい。そのような例について下記の表６を参照して説明する。

第１サイクルの各ヒータ３３の実際稼働時間が表６の最上段に示した値である場合、表１及び表２に示した手法に従うと、第２サイクルの目標稼働時間が、ヒータ３３Ａで１８時間、ヒータ３３Ｂで１６時間、そしてヒータ３３Ｄで１８時間となる。これに対してこの例では、第１サイクルの実際稼働時間のばらつきを２サイクルの間に解消しようとしているので、１サイクル当たりの補正量は１／２となっている。なお、この例の場合も、第２サイクルの終了時点において、第３サイクル（およびそれ以降のサイクル）の目標稼働時間を再度補正してもよい。なお、実際稼働時間のばらつきを２サイクル（あるいはそれ以上のサイクル）の間に解消する上記の手法は、あるサイクルの終了時間における積算稼働時間のばらつき（最大値−最小値）が所定値以上（例えば８時間以上）の場合のみ適用するものとしてもよい。

上記の説明においては、各ヒータ３３が「順調に」、すなわち切替条件２を満たすか否か以外の理由により目標稼働時間に対して実際稼働時間が変更されることはない場合について説明した。しかしながら、実際には、基板処理システムのメンテナンス、或いは基板処理システムのインターロック作動による非常停止等の理由にともない、各フェーズの途中にランプが消灯される場合もある。この場合の対処について、下記の表７を参照して説明する。

表７は、第２サイクルにおいてヒータ３３Ｂが目標稼働時間に到達する前に基板処理システムが停止し、これに伴いヒータ３３Ｂも休止（停止）した場合を示している。なお。表７に示す例では、通常作動時には表２で説明した方法に基づいてヒータの稼働管理がなされている。ヒータ３３Ｂが停止した後に、基板処理システム及び流体加熱ユニット３０を再稼働させる場合には、ヒータ３３Ｂを再稼働させて残り３時間の稼働を行うのではなく、次のヒータ３３Ｃを稼働させる。これは、前述したように好ましくないハロゲンランプヒータの短時間でのＯＮ−ＯＦＦ操作を避けるためである。但し、ヒータが停止した時点における残稼働時間（目標稼働時間−実際稼働時間）が所定値以上（例えば８時間以上）の場合には、停止したヒータを再稼働させてもよい。

また、再稼働時には、それまでの積算稼働時間が最も短いヒータ（表７の場合はヒータ３３Ｃになる）から稼働を開始してもよい。あるいは、再稼働時には常に同じヒータ（例えば３３Ａ）から稼働を開始してもよい。これらの場合には、制御プログラムを単純化するとともにメモリの負担を低減することができるという利点がある。これらの場合にも、再稼働時に実行されるサイクルにおいて、あるいはその後のサイクルにおいて、ヒータ間の積算稼働時間がそろうように目標稼働時間を補正することができる。

なお、上記の各例においては、４つのヒータ３３Ａ〜３３Ｄが、固定された順序でローテーションして用いられているが、これには限定されない。例えば、第１サイクルＡＢＣＤ、第２サイクルＤＣＢＡ、第３サイクルＡＣＢＤ、第４サイクルＤＡＢＣ、第５サイクルＣＤＡＢ、第６サイクルＢＤＣＡ、第７サイクルＡＢＣＤ・・・（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれヒータ３３の参照符号の末尾のアルファベットを示す）のようにローテーション順序を変更してもよい。言い換えれば、各サイクルにおけるフェーズの順序を変更してもよい。なお、上記のように、各サイクルにおける最後に稼働するヒータ３３と、その次のサイクルにおいて最初に稼働するヒータ３３を一致させることにより、１つのヒータ３３が長時間連続運転される機会が増えるため、ヒータ３３の寿命が縮むリスクを減らすことができる。なお、この場合、サイクルとサイクルの間でヒータ３３の切替えが行われなくなるので、次のサイクルの目標稼働時間の補正は下記のようにして行う。例えば第２サイクルにおいて最後のヒータ３３Ａが第２サイクルにおける目標稼働時間（例えば１０時間）の運転を終了した時点において、第２サイクルが終了したものと見なして、そして次の第３サイクルにおける各ヒータの目標稼働時間の補正を行う。それ以降に継続的に行われるヒータ３３Ａの稼働は、第３サイクルにおける稼働と見なされ、上記の通り補正された第３サイクルの目標稼働時間に従ってヒータ３３Ａが稼働する。

なお、上記の各例においては、ヒータ３３の総数が４本であったが、これには限定されない。複数であれば４本より多くても少なくてもよい。

また、上記の各例では、任意の時点において全ヒータ３３Ａ〜３３Ｄのうちの１本だけが稼働していたがこれに限定されない。任意の時点において全ヒータのうちの少なくとも１本が休止していればよい。例えば図２（ｂ）及び下記の表８に示すように、２本以上を同時に稼働させてもよい。表８において「○」は稼働させるヒータを示す。

図２（ｂ）及び上記の表８の場合には、フェーズ１からフェーズ２への切替えは、ヒータ３３Ａを稼働状態から休止状態に移行させる（ヒータＯＦＦ）とともにヒータ３３Ｃを休止状態から稼働状態に移行させる（ヒータＯＮ）ことにより行われる。フェーズ２からフェーズ３への切替えは、ヒータ３３Ｂを稼働状態から休止状態に移行させるとともにヒータ３３Ｄを休止状態から稼働状態に移行させることにより行われる。フェーズ３からフェーズ４への切替えは、ヒータ３３Ｃを稼働状態から休止状態に移行させるとともにヒータ３３Ａを休止状態から稼働状態に移行させることにより行われる。フェーズ４からフェーーズ１への切替えは、ヒータ３３Ｄを稼働状態から休止状態に移行させるとともにヒータ３３Ｂを休止状態から稼働状態に移行させることにより行われる。上記の場合にも、前述した例と同様の考え方に基づいて、下記の表９に示すように目標稼働時間を補正することができる。

表９の例においても、１つのサイクルの終了時においての積算稼働時間が最長のヒータを基準にして、他のヒータの目標稼働時間を補正する。第１サイクルにおいては、ヒータ３３Ｄの積算稼働時間が最長で２５時間であるから、第２サイクルにおいてのヒータ３３Ｄのフェーズ３及びフェーズ４における目標運転時間をデフォルトと同じ１０時間に定める（補正無し）。フェーズ３でのヒータ３３Ｃ及びフェーズ４でのヒータ３３Ａの目標稼働時間は、ヒータ３３ＤのフェーズＣ及びフェーズＤにおける目標稼働時間と当然に同じでなければならないため、これらの値は自動的に１０時間（補正無し）と定まる。すると、ヒータ３３Ｄの第２サイクル終了時において予定される積算稼働時間は４５時間となるので、他のヒータにおいても、第２サイクル終了時において予定される積算稼働時間が４５時間となるように目標運転時間を補正する。従って、第２サイクルのフェーズ２におけるヒータ３３Ｃの目標稼働時間は１１時間（４５−２４−１０）となる。第２サイクルのフェーズ２におけるヒータ３３Ｂの目標稼働時間はヒータ３３Ｃと当然に同じでなければならないため、１１時間に自動的に定まる。このような考えに従って、表９に示すように、各フェーズにおける各ヒータ３３の目標稼働時間を補正することができる。

なお、仮にある時点において、１つのヒータ３３が断線（故障）した場合には、要求される加熱機能を実現することが可能であるなら、残りの健全なヒータ３３だけを用いて流体加熱ユニット３０の運転を継続することができる。この場合、残りの健全なヒータを用いた稼働スケジュールを組み直す機能を有する稼働スケジュール補正部（図示せず）をコントローラ３５に設けることができる。例えば、図２（ａ）に示す稼働スケジュールでヒータ３３Ａ〜３３Ｄを稼働させていたときにヒータ３３Ｂが故障した場合には、稼働スケジュール補正部は、残りの健全なヒータを用い、「ヒータ３３Ａを稼働（フェーズ１）→ヒータ３３Ｃを稼働（フェーズ２）→ヒータ３３Ｄを稼働（フェーズ３）」を１サイクルとする稼働スケジュールを組み直す。この場合も、コントローラ３５の各部３５Ａ〜３５Ｅは、上記と同様の考え方に基づいて動作させることができる。

以上説明した実施形態によれば、積算稼働時間に応じて目標稼働時間を適宜のタイミングで補正しているので、ヒータの積算稼働時間のばらつきを抑制することができる。このため、各ヒータの寿命の終期を近づけることができ、すなわち各ヒータの交換タイミングをそろえることができ、流体加熱ユニットひいては基板処理システムのメンテナンスの頻度及び負荷を低減することができ、基板処理システムのスループットの向上に寄与することができる。

上記の実施形態においては、流体加熱ユニット３０のヒータ３３が、ハロゲンランプヒータであったが、これに限定されるものではなく、他の形式のヒータ、例えばカーボンヒータなどの赤外線ヒータであってもよい。この場合も、ヒータの寿命の終期を近づけることができる。

１ タンク
２ 温度センサ
１０ 循環路（第１循環路）
１３ 基板処理ユニット
３０ 流体加熱装置（流体加熱ユニット）
３１ 容器
３３ ヒータ要素（ヒータ）
３５ コントローラ

Claims (12)

1. 流体の加熱を行う流体加熱装置であって、
   前記流体が流れる内部空間を持つ容器と、
   前記容器に設けられ、前記容器の内部区間を流れる前記流体を加熱する複数のヒータ要素と、
   複数のフェーズにより構成されたサイクルが繰り返されるように、前記各ヒータの稼働状態及び休止状態を制御するコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、１つのサイクルを構成する複数のフェーズの各々において前記複数のヒータ要素のうちの少なくとも１つが稼働状態でありかつ少なくとも他の１つが休止状態であり、かつ、稼働状態にあるヒータ要素がフェーズの移行とともに順次変更され、かつ、稼働状態に移行した各ヒータ要素が予め設定された目標稼働時間の経過の後に休止状態に移行し、かつ、１つのサイクルを構成する複数のフェーズの各々において、同じ数のヒータ要素が稼働状態にあるとともに同じ数のヒータ要素が休止状態にあり、かつ、互いに異なるフェーズにおいて稼働するヒータ要素の少なくとも１つが互いに異なり、かつ、各ヒータ要素が１つのサイクルを構成する複数のフェーズのうちの少なくとも１つのフェーズで休止状態となるように、前記各ヒータの稼働状態及び休止状態を制御し、
   前記コントローラは、さらに、
   前記各ヒータ要素の実際稼働時間の和である積算稼働時間をカウントする稼働時間カウント部と、
   前記稼働時間カウント部によりカウントされた各ヒータ要素の積算稼働時間に基づいて、所定のタイミングで、前記複数のヒータ要素間の積算稼働時間の差が小さくなるように、前記各ヒータ要素のその後の目標稼働時間を補正する目標稼働時間補正部と、を有している流体加熱装置。
2. 前記目標稼働時間補正部は、１つのサイクルが終了する毎に、前記複数のヒータ要素間の積算稼働時間の差が小さくなるように前記各ヒータ要素の次のサイクルにおける目標稼働時間を補正する、請求項１記載の流体加熱装置。
3. 前記目標稼働時間補正部は、前記１つのサイクルが終了したときにおける積算稼働時間が最も長いヒータ要素の次のサイクルにおける目標稼働時間を補正せずにそのまま維持し、前記積算稼働時間が最も長いヒータ要素よりも積算稼働時間が短いヒータ要素の次のサイクルにおける目標稼働時間を、前記積算稼働時間が最も長いヒータ要素に対する積算稼働時間の差分に応じて延長する、請求項２記載の流体加熱装置。
4. 前記目標稼働時間補正部は、前記１つのサイクルが終了したときにおける積算稼働時間が最も短いヒータ要素の次のサイクルにおける目標稼働時間を補正せずにそのまま維持し、前記積算稼働時間が最も短いヒータ要素よりも積算稼働時間が長いヒータ要素の次のサイクルにおける目標稼働時間を、前記積算稼働時間が最も短いヒータ要素に対する積算稼働時間の差分に応じて短縮する、請求項２記載の流体加熱装置。
5. 前記流体を貯留するタンクと、
   前記容器および前記タンクを含む、前記流体が流れる循環路と、
   前記循環路内を循環する流体の温度を検出する温度センサと、
   を更に備え、
   前記コントローラは、前記目標稼働時間が経過したこと、並びに、前記温度センサにより検出された温度が所定時間続けて所定範囲内にあること、という条件を満たしたときに、１つのフェーズから次のフェーズへの切替えを許可するとともに、前記条件を満たさない場合には、前記条件が満たされるまで前記予定されていた切替えを延期する切替制御部をさらに有している、請求項２〜４のいずれか一項に記載の流体加熱装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体加熱装置と、
   前記流体加熱装置により加熱された処理液を用いて基板を処理する少なくとも１つの基板処理ユニットと、
   を備えた基板処理システム。
7. 流体が流れる内部空間を持つ容器と、前記容器に設けられ、前記容器の内部区間を流れる前記流体を加熱する複数のヒータ要素と、を備えた流体加熱装置の運転制御方法において、
   複数のフェーズにより構成されたサイクルを繰り返すように前記複数のヒータ要素を稼働させることであって、１つのサイクルを構成する複数のフェーズの各々において前記複数のヒータ要素のうちの少なくとも１つを稼働状態として少なくとも他の１つを休止状態としつつ、稼働状態にあるヒータ要素がフェーズの移行とともに順次変更され、かつ、稼働状態に移行した各ヒータ要素が予め設定された目標稼働時間の経過の後に休止状態に移行し、かつ、１つのサイクルを構成する複数のフェーズの各々において、同じ数のヒータ要素が稼働状態にあるとともに同じ数のヒータ要素が休止状態にあり、かつ、互いに異なるフェーズにおいて稼働するヒータ要素の少なくとも１つが互いに異なり、かつ、各ヒータ要素が１つのサイクルを構成する複数のフェーズのうちの少なくとも１つのフェーズで休止状態となるように、前記複数のヒータ要素を稼働させることと、
   前記各ヒータ要素の実際稼働時間の和である積算稼働時間をカウントすることと、
   カウントした積算稼働時間に基づいて、前記複数のヒータ要素間の積算稼働時間の差が小さくなるように、所定のタイミングで、前記各ヒータ要素のその後の目標稼働時間を補正することと、
   を備えた運転制御方法。
8. 前記目標稼働時間を補正することは、１つのサイクルが終了する毎に、前記複数のヒータ要素間の積算稼働時間の差が小さくなるように前記各ヒータ要素の次のサイクルにおける目標稼働時間を補正することを含む、
   請求項７記載の運転制御方法。
9. 前記目標稼働時間を補正することは、前記１つのサイクルが終了したときにおける積算稼働時間が最も長いヒータ要素の次のサイクルにおける目標稼働時間を補正せずにそのまま維持し、前記積算稼働時間が最も長いヒータ要素よりも積算稼働時間が短いヒータ要素の次のサイクルにおける目標稼働時間を、前記積算稼働時間が最も長いヒータ要素に対する積算稼働時間の差分に応じて延長することを含む、請求項８記載の運転制御方法。
10. 前記目標稼働時間を補正することは、前記１つのサイクルが終了したときにおける積算稼働時間が最も短いヒータ要素の次のサイクルにおける目標稼働時間を補正せずにそのまま維持し、前記積算稼働時間が最も短いヒータ要素よりも積算稼働時間が長いヒータ要素の次のサイクルにおける目標稼働時間を、前記積算稼働時間が最も短いヒータ要素に対する積算稼働時間の差分に応じて短縮することを含む、請求項８記載の運転制御方法。
11. 前記流体加熱装置は、前記流体を貯留するタンクと、前記容器および前記タンクを含む、前記流体が流れる循環路と、前記循環路内を循環する流体の温度を検出する温度センサと、を更に備えており、
    前記目標稼働時間が経過したこと、並びに、前記温度センサにより検出された温度が所定時間続けて所定範囲内にあること、という条件を満たしたときに、１つのフェーズから次のフェーズへの切替えが許可され、前記条件を満たさない場合には、前記条件が満たされるまで前記予定されていた切替えが延期される、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の運転制御方法。
12. 流体加熱装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、当該記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピュータからなる前記流体加熱装置のコントローラで実行することにより、前記コントローラが前記流体加熱装置を制御して請求項７〜１１のいずれか一項に記載された運転制御方法を実行する、記憶媒体。

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