JP7232651B2 - 熱媒体の制御方法および熱媒体制御装置 - Google Patents

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Description

本開示の種々の側面および実施形態は、熱媒体の制御方法に関する。
例えば、下記特許文献１には、プラズマ室で処理される基板を載せる基板サポートに組み込まれた流路を通して、温度制御された液体を循環させることにより、基板温度を迅速に変化させることができる再循環システムが開示されている。この再循環システムには、２つの（例えば、冷液と温液の）再循環装置が設けられており、一方の再循環装置がプレチャージ加熱ユニットとして用いられ、別の再循環装置がプレチャージ冷却ユニットとして用いられる。
特表２０１３－５３４７１６号公報
本開示は、熱媒体の供給停止に伴う水撃を抑制することができる熱媒体の制御方法および熱媒体制御装置を提供する。
本開示の一側面は、熱媒体の制御方法であって、流量制御工程と、供給停止工程とを含む。流量制御工程では、温度制御された熱媒体を供給する温度制御部から、温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材に形成された流路内に熱媒体が供給されている状態で、熱媒体の流量が下げられる。供給停止工程では、温度制御部と熱交換部材の流路とを接続する供給配管に設けられた供給弁を制御することにより、流路内への熱媒体の供給が停止される。
本開示の種々の側面および実施形態によれば、熱媒体の供給停止に伴う水撃を抑制することができる。
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。 図２は、本開示の第１の実施形態における温度制御装置の一例を示す図である。 図３は、本開示の第１の実施形態における温度制御装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図４は、初期状態における温度制御装置の一例を示す図である。 図５は、第１のバイパス弁が開けられた状態の温度制御装置の一例を示す図である。 図６は、第１の供給弁が閉められた状態の温度制御装置の一例を示す図である。 図７は、第１の熱媒体の流れが遮断された場合に第１の供給弁にかかる圧力の変化の一例を示す図である。 図８は、第２の供給弁が開けられた状態の温度制御装置の一例を示す図である。 図９は、第２の戻り弁が開けられた状態の温度制御装置の一例を示す図である。 図１０は、第１の戻り弁が閉められた状態の温度制御装置の一例を示す図である。 図１１は、第２のバイパス弁が閉められた状態の温度制御装置の一例を示す図である。 図１２は、本開示の第１の実施形態における熱媒体の制御方法の一例を示すフローチャートである。 図１３は、本開示の第２の実施形態における熱媒体の制御方法の一例を示すタイミングチャートである。 図１４は、本開示の第３の実施形態における温度制御装置の一例を示す図である。 図１５は、本開示の第３の実施形態における熱媒体の制御方法の一例を示すフローチャートである。
以下に、開示される熱媒体の制御方法および熱媒体制御装置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、開示される熱媒体の制御方法および熱媒体制御装置が限定されるものではない。
ところで、温度制御対象の設定温度を切り替える場合、温度制御対象との間で熱交換を行う熱交換部材の流路に流れる熱媒体が、異なる温度の熱媒体に切り替えられる。その場合、熱交換部材に供給されていた一方の熱媒体の供給が停止され、他方の熱媒体の供給が開始される。
一方の熱媒体の供給を停止するために、一方の熱媒体の流路に設けられた弁が閉められると、熱媒体の慣性力により、弁に水撃と呼ばれる圧力が加わる。弁に加わる水撃の圧力が大きい場合、弁が破損し、熱媒体の漏洩や逆流等が発生する場合がある。そのため、耐圧の大きい弁を用いることが考えられるが、耐圧の大きい弁は、小型化および軽量化が難しい。そのため、熱媒体を制御する装置が大型化および重量化し、取り扱いが難しくなる場合がある。
そこで、本開示は、熱媒体の供給停止に伴う水撃を抑制することができる技術を提供する。
（第１の実施形態）
［プラズマ処理装置１の構成］
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置１の一例を示す概略断面図である。本実施形態において、プラズマ処理装置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。プラズマ処理装置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。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、第１の温度の熱媒体および第２の温度の熱媒体を切り替えて、下部電極ＬＥの流路１５内に供給する。第１の温度の熱媒体および第２の温度の熱媒体が切り替えられて下部電極ＬＥの流路１５内に供給されることにより、下部電極ＬＥの温度が第１の温度および第２の温度に切り替えられる。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、本開示の第１の実施形態における温度制御装置２０の一例を示す図である。温度制御装置２０は、第１の切替部２００、第２の切替部２０１、第１のバイパス弁２０４、第２のバイパス弁２０５、第１の温度制御部２０６、および第２の温度制御部２０７を有する。
第１の温度制御部２０６は、配管２２１および配管２２０を介して配管１６ａに接続されている。また、第１の温度制御部２０６は、配管２２３および配管２２２を介して配管１６ｂに接続されている。本実施形態において、第１の温度制御部２０６は、第１の熱媒体の温度を制御する。第１の温度制御部２０６は、配管２２１、配管２２０、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、配管２２２、および配管２２３を介して、第１の温度制御部２０６に戻される。配管２２１、配管２２０、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２２２、および配管２２３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の温度制御部２０７は、配管２２８および配管２２７を介して、接続位置Ａにおいて配管１６ａおよび配管２２０に接続されている。また、第２の温度制御部２０７は、配管２２６および配管２２５を介して、接続位置Ｂにおいて配管１６ｂおよび配管２２２に接続されている。本実施形態において、第２の温度制御部２０７は、第２の熱媒体の温度を制御する。第２の温度制御部２０７は、配管２２８、配管２２７、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、配管２２５、および配管２２６を介して、第２の温度制御部２０７に戻される。配管２２８および配管２２７で構成される配管は、第２の供給配管の一例である。また、配管２２５および配管２２６で構成される配管は、第２の戻り配管の一例である。
第１の温度制御部２０６と第２の温度制御部２０７とは、配管２０８で接続されている。配管２０８は、第１の熱媒体を貯留する第１の温度制御部２０６内のタンクの液面と、第２の熱媒体を貯留する第２の温度制御部２０７内のタンクの液面とを調整する。これにより、熱媒体の漏洩が防止される。
第１の切替部２００は、配管１６ａおよび配管２２０と、配管２２７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。第１の切替部２００は、第１の供給弁２０００および第２の供給弁２００１を有する。第１の供給弁２０００は、供給弁の一例である。
第２の切替部２０１は、配管１６ｂおよび配管２２２と、配管２２５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の温度制御部２０６または第２の温度制御部２０７に切り替える。第２の切替部２０１は、第１の戻り弁２０１０および第２の戻り弁２０１１を有する。本実施形態において、第１の供給弁２０００、第２の供給弁２００１、第１の戻り弁２０１０、および第２の戻り弁２０１１は、いずれも二方弁である。
配管２２０と配管２２１の接続位置Ｃと、配管２２２と配管２２３の接続位置Ｄとの間には、配管２２４が設けられている。配管２２４は、バイパス配管の一例である。配管２２４には、第１のバイパス弁２０４が設けられている。第１のバイパス弁２０４と接続位置Ｃとの間の配管２２４には、第１のバイパス弁２０４と接続位置Ｃとの間の配管２２４内の熱媒体の圧力を測定する圧力計２１０が設けられている。また、第１のバイパス弁２０４と接続位置Ｄとの間の配管２２４には、第１のバイパス弁２０４と接続位置Ｄとの間の配管２２４内の熱媒体の圧力を測定する圧力計２１１が設けられている。
配管２２７と配管２２８の接続位置Ｅと、配管２２５と配管２２６の接続位置Ｆとの間には、配管２２９が設けられている。配管２２９には、第２のバイパス弁２０５が設けられている。第２のバイパス弁２０５と接続位置Ｅとの間の配管２２９には、第２のバイパス弁２０５と接続位置Ｅとの間の配管２２９内の熱媒体の圧力を測定する圧力計２１２が設けられている。また、第２のバイパス弁２０５と接続位置Ｆとの間の配管２２９には、第２のバイパス弁２０５と接続位置Ｆとの間の配管２２９内の熱媒体の圧力を測定する圧力計２１３が設けられている。
第１の供給弁２０００、第２の供給弁２００１、第１の戻り弁２０１０、第２の戻り弁２０１１、第１のバイパス弁２０４、および第２のバイパス弁２０５の開閉は、制御装置１１によってそれぞれ制御される。
［温度制御装置２０の動作］
図３は、本開示の第１の実施形態における温度制御装置２０の動作の一例を示すタイミングチャートである。図３のタイミングチャートでは、下部電極ＬＥの流路１５内に第１の熱媒体が流れている状態（初期状態）で、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第１の熱媒体を、第２の熱媒体に切り替える場合の温度制御装置２０の動作が例示されている。なお、下部電極ＬＥの流路１５内に第２の熱媒体が流れている状態で、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第２の熱媒体を、第１の熱媒体に切り替える場合についても、同様の手順で実現される。
図４は、初期状態における温度制御装置２０の一例を示す図である。例えば図４に示されるように、初期状態では、第１の供給弁２０００、第１の戻り弁２０１０、および第２のバイパス弁２０５は開けられており、第２の供給弁２００１、第２の戻り弁２０１１、第１のバイパス弁２０４は閉められている。なお、以下の図では、開けられている弁が白抜きで描かれており、閉められている弁が黒塗りで描かれている。
これにより、初期状態では、流量ＱAの第１の熱媒体が第１の温度制御部２０６から出力され、配管２２１、配管２２０、第１の供給弁２０００、および配管１６ａを介して下部電極ＬＥの流路１５内に供給されている。また、下部電極ＬＥの流路１５内に供給された第１の熱媒体は、配管１６ｂ、第１の戻り弁２０１０、配管２２２、および配管２２３を介して、第１の温度制御部２０６に戻されている。これにより、下部電極ＬＥは、第１の温度に制御されている。また、流量ＱBの第２の熱媒体は、第２の温度制御部２０７から出力され、配管２２８、配管２２９、第２のバイパス弁２０５、および配管２２６を介して第２の温度制御部２０７に戻されている。
図３に戻って説明を続ける。制御装置１１は、時刻ｔ1において、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第１の熱媒体を第２の熱媒体に切り替えることを検出する。そして、時刻ｔ2において、制御装置１１は、第１のバイパス弁２０４を制御して、第１のバイパス弁２０４を開ける。これにより、温度制御装置２０は、例えば図５のような状態になる。図５は、第１のバイパス弁２０４が開けられた状態の温度制御装置２０の一例を示す図である。
なお、制御装置１１は、第１のバイパス弁２０４を開けるように制御した後、圧力計２１０および圧力計２１１によって測定された圧力の測定値を取得する。そして、制御装置１１は、取得した圧力の測定値に基づいて、第１のバイパス弁２０４が実際に開いているか否かを判定する。制御装置１１は、例えば、圧力計２１０によって測定された圧力と圧力計２１１によって測定された圧力との差分が所定値未満である場合に、第１のバイパス弁２０４が実際に開いていると判定する。一方、制御装置１１は、例えば、圧力計２１０によって測定された圧力と圧力計２１１によって測定された圧力の差分が所定値以上である場合に、第１のバイパス弁２０４が開いていないと判定する。
第１のバイパス弁２０４が開いていないと判定された場合、制御装置１１は、プラズマ処理装置１のユーザにエラーを通知し、熱媒体の切り替えを中止する。配管２２９に設けられた圧力計２１２および圧力計２１３は、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第２の熱媒体を第１の熱媒体に切り替える際の第２のバイパス弁２０５の状態判定に用いられる。圧力計２１０、圧力計２１１、圧力計２１２、および圧力計２１３は、センサの一例である。なお、配管２２４および配管２２９に流量計がそれぞれ設けられ、流量計の測定値に基づいて、第１のバイパス弁２０４および第２のバイパス弁２０５が実際に開いているか否かが判定されてもよい。
第１のバイパス弁２０４が開けられることにより、第１の温度制御部２０６から出力された流量ＱAの第１の熱媒体は、接続位置Ｃにおいて、配管２２０と配管２２４に分岐し、配管２２４には、流量ＱA2の第１の熱媒体が流れる。これにより、配管２２０には、流量ＱAから流量ＱA2を引いた残りの流量ＱA1の第１の熱媒体が流れ、下部電極ＬＥの流路１５内には、流量ＱA1の第１の熱媒体が供給される。
下部電極ＬＥの流路１５内に供給された流量ＱA1の第１の熱媒体は、配管１６ｂ、第１の戻り弁２０１０、および配管２２２を介して戻される。そして、流量ＱA1の第１の熱媒体は、接続位置Ｄにおいて、配管２２４を流れている流量ＱA2の第１の熱媒体に合流し、流量ＱAの第１の熱媒体となって第１の温度制御部２０６に戻される。
図３に戻って説明を続ける。次に、時刻ｔ3において、制御装置１１は、第１の供給弁２０００を制御して、第１の供給弁２０００を閉める。これにより、温度制御装置２０は、例えば図６のような状態になる。図６は、第１の供給弁２０００が閉められた状態の温度制御装置２０の一例を示す図である。第１の供給弁２０００が閉められることにより、第１の温度制御部２０６から出力された流量ＱAの第１の熱媒体は、第２の切替部２０１、配管２２４、第１のバイパス弁２０４、および配管２２３を介して第１の温度制御部２０６に戻される。
ここで、第１のバイパス弁２０４が開けられることなく第１の供給弁２０００が閉められた場合、第１の供給弁２０００には、流量ＱAの第１の熱媒体による水撃が加わる。図７は、第１の熱媒体の流れが遮断された場合に第１の供給弁２０００にかかる圧力の変化の一例を示す図である。図７において、圧力Ｐ0は、第１の供給弁２０００が開けられており第１の熱媒体が流れている状態における第１の供給弁２０００内の圧力である。
第１の熱媒体が流れている状態で、時刻ｔ0において第１の供給弁２０００が閉められると、第１の供給弁２０００にかかる圧力は、ΔＰ上昇する。圧力ΔＰの大きさによっては、第１の供給弁２０００や配管２２０と第１の供給弁２０００との接続部分の耐圧を超えてしまい、第１の供給弁２０００が破損したり、熱媒体が配管２２０の外部へ漏洩する場合がある。
第１の供給弁２０００の破損や熱媒体の漏洩を防止するためには、上昇する圧力ΔＰが以下の式（１）を満たす必要がある。
Figure 0007232651000001
 式（１）において、圧力Ｐ1は、熱媒体が流れる経路の構造的な耐圧（許容上限値）であり、例えば、第１の供給弁２０００の耐圧および配管２２０と第１の供給弁２０００との接続部分の耐圧のうち、いずれか小さい方の耐圧である。
ここで、水撃によって上昇する圧力ΔＰは、例えば以下の式（２）のように表される。
Figure 0007232651000002
 式（２）において、ρは熱媒体の密度、ａは音速、ｕは熱媒体の流速、Ｓは熱媒体の流路の断面積である。
上記式（１）および（２）より、第１の供給弁２０００の破損や熱媒体の漏洩を防止するためには、第１の供給弁２０００を閉める際の第１の熱媒体の流量Ｑが、下記の式（３）の関係を満たす必要がある。
Figure 0007232651000003
本実施形態では、第１の供給弁２０００を閉める際の第１の熱媒体の流量ＱA1が、上記した式（３）の関係を満たす流量となるように、配管２２０を含む流路および配管２２４を含む流路のコンダクタンスが予め調整されている。そして、第１の供給弁２０００が閉められる前に、第１のバイパス弁２０４が開けられることにより、第１の供給弁２０００内を流れる第１の熱媒体の流量がＱAからＱA1に減少する。これにより、第１の供給弁２０００が閉められた際の第１の供給弁２０００の破損や第１の熱媒体の漏洩が抑制される。
なお、第１の供給弁２０００が閉められる時刻ｔ3は、第１のバイパス弁２０４が開けられた時刻ｔ2から第１の供給弁２０００を流れる第１の熱媒体が流量ＱA1で安定するまでに要する時間が経過した後であることが好ましい。
図３に戻って説明を続ける。次に、時刻ｔ4において、制御装置１１は、第２の供給弁２００１を制御して、第２の供給弁２００１を開ける。これにより、温度制御装置２０は、例えば図８のような状態になる。図８は、第２の供給弁２００１が開けられた状態の温度制御装置２０の一例を示す図である。
第２の供給弁２００１が開けられることにより、第２の温度制御部２０７から出力された流量ＱBの第２の熱媒体は、接続位置Ｅにおいて、配管２２７と配管２２９に分岐し、配管２２９には、流量ＱB2の第２の熱媒体が流れる。これにより、配管２２７には、流量ＱBから流量ＱB2を引いた残りの流量ＱB1の第２の熱媒体が流れ、下部電極ＬＥの流路１５内には、流量ＱB1の第２の熱媒体が供給される。
流路１５内からは、下部電極ＬＥの流路１５内に供給された流量ＱB1の第２の熱媒体に応じて、流量ＱB1の熱媒体が排出される。そして、排出された流量ＱB1の熱媒体は、配管１６ｂ、第１の戻り弁２０１０、および配管２２２を介して、接続位置Ｄにおいて、配管２２４を流れている流量ＱAの第１の熱媒体に合流し、流量ＱA3の熱媒体となって第１の温度制御部２０６に戻される。流量ＱA3は、第１の温度制御部２０６から出力される流量ＱAよりも多いため、第１の熱媒体を貯留する第１の温度制御部２０６内のタンクの液面が上昇する。しかし、第１の熱媒体を貯留する第１の温度制御部２０６内のタンクと、第２の熱媒体を貯留する第２の温度制御部２０７内のタンクとは、配管２０８を介して接続されているため、熱媒体の漏洩は発生しない。
なお、第２の供給弁２００１が開けられる時刻ｔ4は、第１の供給弁２０００が閉められた時刻ｔ3以降であれば、同じタイミングであってもよく、ずれたタイミングであってもよい。これにより、第１の供給弁２０００および第２の供給弁２００１が両方開けられることにより、配管１６ａ、流路１５、および配管１６ｂ等の内部の熱媒体の圧力の過剰な上昇を回避することができる。
図３に戻って説明を続ける。次に、時刻ｔ5において、制御装置１１は、第２の戻り弁２０１１を制御して、第２の戻り弁２０１１を開ける。これにより、温度制御装置２０は、例えば図９のような状態になる。図９は、第２の戻り弁２０１１が開けられた状態の温度制御装置２０の一例を示す図である。
第２の戻り弁２０１１が開けられることにより、下部電極ＬＥの流路１５内から配管１６ｂへ排出された流量ＱB1の熱媒体は、接続位置Ｂにおいて、配管２２２と配管２２５に分岐し、配管２２２には、流量ＱB3の熱媒体が流れる。流量ＱB3の熱媒体は、接続位置Ｄにおいて、配管２２４を流れている流量ＱAの第１の熱媒体に合流し、流量ＱA4の熱媒体となって第１の温度制御部２０６に戻される。
一方、配管２２５には、流量ＱB1から流量ＱB3を引いた残りの流量ＱB4の熱媒体が流れる。流量ＱB4の熱媒体は、接続位置Ｆにおいて、配管２２９を流れている流量ＱB2の第２の熱媒体に合流し、流量ＱB5の熱媒体となって第２の温度制御部２０７に戻される。
図３に戻って説明を続ける。次に、時刻ｔ6において、制御装置１１は、第１の戻り弁２０１０を制御して、第１の戻り弁２０１０を閉める。これにより、温度制御装置２０は、例えば図１０のような状態になる。図１０は、第１の戻り弁２０１０が閉められた状態の温度制御装置２０の一例を示す図である。
第１の戻り弁２０１０が閉められることにより、下部電極ＬＥの流路１５内から配管１６ｂへ排出された流量ＱB1の熱媒体は、接続位置Ｂにおいて配管２２５へ流れる。そして、流量ＱB1の熱媒体は、接続位置Ｆにおいて、配管２２９を流れている流量ＱB2の第２の熱媒体に合流し、流量ＱBの熱媒体となって第２の温度制御部２０７に戻される。
本実施形態において、第１の戻り弁２０１０が閉められる前に、第２のバイパス弁２０５および第２の戻り弁２０１１が開けられることにより、第１の戻り弁２０１０内を流れる熱媒体の流量がＱB3に減少する（図９参照）。本実施形態では、熱媒体の流量ＱB3が前述の式（３）を満たすように、配管２２２を含む流路および配管２２５を含む流路のコンダクタンスが予め調整されている。これにより、第１の戻り弁２０１０が閉められる際に第１の戻り弁２０１０にかかる水撃が抑制され、第１の戻り弁２０１０の破損や熱媒体の漏洩が抑制される。
なお、第１の戻り弁２０１０が閉められる時刻ｔ6は、第２の戻り弁２０１１が開けられた時刻ｔ5から第１の戻り弁２０１０を流れる熱媒体の流量が安定するまでに要する時間が経過した後であることが好ましい。ただし、下部電極ＬＥの流路１５内から配管１６ｂへ排出された熱媒体の流量ＱB1が、第１の戻り弁２０１０について前述の式（３）を既に満たす場合には、時刻ｔ6と時刻ｔ5とは同じ時刻であってもよい。また、熱媒体の流量ＱB1が十分に小さく、第１の戻り弁２０１０が閉められても、配管１６ａ、流路１５、および配管１６ｂ等の内部の熱媒体の圧力がそれほど上昇しない場合には、第１の戻り弁２０１０が閉められた後に第２の戻り弁２０１１が開けられてもよい。
また、時刻ｔ4において第２の供給弁２００１が開けられた直後は、下部電極ＬＥの流路１５内は、第１の熱媒体で満たされている。そのため、第２の供給弁２００１が開けられてからしばらくの間は、下部電極ＬＥの流路１５内に残留した第１の熱媒体が配管１６ｂを介して排出される。従って、時刻ｔ4から時刻ｔ5までの期間が短いと、下部電極ＬＥの流路１５内に残留した第１の熱媒体が第２の温度制御部２０７のタンクに戻されてしまう。第１の熱媒体が第２の温度制御部２０７に戻されてしまうと、第２の温度制御部２０７のタンク内の熱媒体の温度が上昇してしまう。これにより、タンク内の熱媒体の温度を第２の温度に維持するために、第２の温度制御部２０７の消費電力が増大してしまう。
また、第２の供給弁２００１が開けられてから、第２の供給弁２００１を通過した第２の熱媒体が、下部電極ＬＥの流路１５および配管１６ｂを介して第１の戻り弁２０１０に至るまでの間は、第１の戻り弁２０１０を流れる熱媒体は、第１の熱媒体である。そのため、第２の供給弁２００１が開けられてから、第２の供給弁２００１を通過した第２の熱媒体が第１の戻り弁２０１０に至るまでの間は、下部電極ＬＥの流路１５内から排出された熱媒体は、第１の温度制御部２０６に戻すことが好ましい。
従って、時刻ｔ4から、第２の供給弁２００１を通過した第２の熱媒体が第１の戻り弁２０１０に至るまでの間は、第２の戻り弁２０１１を閉じたままにし、第１の戻り弁２０１０を開けたままにすることが好ましい。即ち、第２の供給弁２００１が開けられてから、第２の供給弁２００１を通過した第２の熱媒体が第１の戻り弁２０１０に至るまでに要する時間が経過した後に、第２の戻り弁２０１１が開けられることが好ましい。これにより、第２の温度制御部２０７に温度が高い熱媒体が流入することを抑制することができ、第２の温度制御部２０７の消費電力の増大を抑えることができる。第２の供給弁２００１が開けられた時刻ｔ4から、第２の供給弁２００１を通過した第２の熱媒体が下部電極ＬＥの流路１５および配管１６ｂを介して第１の戻り弁２０１０に至るまでに要する時間は、所定時間の一例である。
また、例えば図４の状態になる前に、下部電極ＬＥの流路１５内に第２の熱媒体が供給されていた場合、接続位置Ｅと第２の供給弁２００１との間の配管２２７内には、第２の熱媒体が残留している。図４の状態では、配管２２７内に残留する第２の熱媒体は第２の温度制御部２０７に戻されない。そのため、図４の状態が継続すると、配管２２７内に残留する第２の熱媒体の温度は、温度制御装置２０内の温度（例えば室温）まで上昇する場合がある。
また、図８において、第２の供給弁２００１が開けられた直後は、下部電極ＬＥの温度が第１の温度であるため、下部電極ＬＥの流路１５内に第２の熱媒体が供給されたとしても、第２の熱媒体は下部電極ＬＥによって加熱される。そのため、第２の供給弁２００１が開けられてからしばらくの間は、下部電極ＬＥの流路１５内から排出される熱媒体の温度は、第２の熱媒体の温度よりも高くなる。
特に、第２の供給弁２００１が開けられた直後は、配管２２７内に残留する熱媒体が下部電極ＬＥの流路１５内に供給されるため、下部電極ＬＥの流路１５内から排出される熱媒体の温度は、第２の熱媒体の温度よりもずっと高くなる。従って、時刻ｔ4において第２の供給弁２００１が開けられてから、配管２２７内に残留する熱媒体が第１の戻り弁２０１０を通過するまでは、第２の戻り弁２０１１を閉じたままにし、第１の戻り弁２０１０を開けたままにすることが好ましい。これにより、より高い温度の熱媒体が第１の温度制御部２０６の方に戻されるため、第１の温度制御部２０６および第２の温度制御部２０７の消費電力の増加を抑えることができる。
図３に戻って説明を続ける。次に、時刻ｔ7において、制御装置１１は、第２のバイパス弁２０５を制御して、第２のバイパス弁２０５を閉める。これにより、温度制御装置２０は、例えば図１１のような状態になる。図１１は、第２のバイパス弁２０５が閉められた状態の温度制御装置２０の一例を示す図である。
第２のバイパス弁２０５が閉められることにより、第２の温度制御部２０７から出力された流量ＱBの第２の熱媒体は、接続位置Ｅにおいて、全て配管２２７へ流れ、第２の供給弁２００１および配管１６ａを介して、下部電極ＬＥの流路１５内に供給される。下部電極ＬＥの流路１５内に供給された流量ＱBの第２の熱媒体は、配管１６ｂ、第２の戻り弁２０１１、配管２２５、および配管２２６を介して第２の温度制御部２０７に戻される。これにより、下部電極ＬＥの温度が、第１の温度から第２の温度に切り替えられる。
本実施形態において、第２のバイパス弁２０５が閉められる際、第２のバイパス弁２０５には、流量ＱB2の熱媒体が流れていた（図１０参照）。本実施形態では、熱媒体の流量ＱB3が前述の式（３）を満たすように、配管２２７を含む流路および配管２２９を含む流路のコンダクタンスが予め調整されている。これにより、第２のバイパス弁２０５が閉められる際に第２のバイパス弁２０５にかかる水撃が抑制され、第２のバイパス弁２０５の破損や熱媒体の漏洩が抑制される。
［熱媒体の制御方法］
図１２は、本開示の第１の実施形態における熱媒体の制御方法の一例を示すフローチャートである。図１２に例示された熱媒体の制御方法は、主に制御装置１１が装置本体１０の各部を制御することによって実現される。制御装置１１は、例えば、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第１の熱媒体を第２の熱媒体に切り替えることを検出した場合に、図１２に例示された処理を開始する。
なお、図１２のフローチャートでは、下部電極ＬＥの流路１５内に第１の熱媒体が流れている状態（図４参照）で、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第１の熱媒体を第２の熱媒体に切り替える場合の手順が例示されている。また、下部電極ＬＥの流路１５内に第２の熱媒体が流れている状態で、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第２の熱媒体を第１の熱媒体に切り替える場合についても、同様の手順で実現される。
まず、制御装置１１は、第１のバイパス弁２０４を制御して、第１のバイパス弁２０４を開ける（Ｓ１０）。第１のバイパス弁２０４が開いた場合、第１の供給弁２０００を流れる第１の熱媒体の流量が下がる。ステップＳ１０は、流量制御工程の一例である。
次に、制御装置１１は、圧力計２１０および圧力計２１１によって測定された圧力の測定値に基づいて、第１のバイパス弁２０４が開いたか否かを判定する（Ｓ１１）。ステップＳ１１は、判定工程の一例である。第１のバイパス弁２０４が開いていないと判定された場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、制御装置１１は、プラズマ処理装置１のユーザにエラーを通知し（Ｓ１８）、本フローチャートに示された熱媒体の制御方法を終了する。
一方、第１のバイパス弁２０４が開いたと判定された場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、制御装置１１は、第１の供給弁２０００を制御して、第１の供給弁２０００を閉める（Ｓ１２）。これにより、下部電極ＬＥの流路１５内への第１の熱媒体の供給が停止される。ステップＳ１２は、供給停止工程の一例である。そして、制御装置１１は、第２の供給弁２００１を制御して、第２の供給弁２００１を開ける（Ｓ１３）。
次に、制御装置１１は、所定時間待機する（Ｓ１４）。所定時間は、例えば、ステップＳ１３において第２の供給弁２００１が開けられてから、第２の供給弁２００１を通過した第２の熱媒体が下部電極ＬＥの流路１５および配管１６ｂを介して第１の戻り弁２０１０に至るまでに要する時間である。
次に、制御装置１１は、第２の戻り弁２０１１を制御して、第２の戻り弁２０１１を開ける（Ｓ１５）。そして、制御装置１１は、第１の戻り弁２０１０を制御して、第１の戻り弁２０１０を閉める（Ｓ１６）。そして、制御装置１１は、第２のバイパス弁２０５を制御して、第２のバイパス弁２０５を閉める（Ｓ１７）。そして、制御装置１１は、本フローチャートに示された熱媒体の制御方法を終了する。ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１５およびＳ１６は、切替工程の一例である。
以上、第１の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態の熱媒体の制御方法は、流量制御工程と、供給停止工程とを含む。流量制御工程では、温度制御された熱媒体を供給する第１の温度制御部２０６から、ウエハＷと熱交換を行う下部電極ＬＥ内に形成された流路１５内に熱媒体が供給されている状態で、熱媒体の流量が下げられる。供給停止工程では、第１の温度制御部２０６と下部電極ＬＥ内の流路１５とを接続する供給配管に設けられた第１の供給弁２０００を制御することにより、下部電極ＬＥの流路１５内への熱媒体の供給が停止される。これにより、熱媒体の供給停止に伴う水撃を抑制することができる。
また、上記した実施形態における流量制御工程では、配管２２４に設けられた第１のバイパス弁２０４が開けられることにより、下部電極ＬＥの流路１５内に供給される熱媒体の流量が下げられる。配管２２４は、供給配管と、第１の温度制御部２０６と下部電極ＬＥ内の流路１５とを接続する戻り配管であって、供給配管を介して下部電極ＬＥ内の流路１５に供給された熱媒体を第１の温度制御部２０６に戻すための戻り配管との間に設けられる。これにより、熱媒体の供給停止に伴う水撃を抑制することができる。
また、上記した実施形態における熱媒体の制御方法は、圧力計２１０および圧力計２１１を用いて、第１のバイパス弁２０４が開いているか否かを判定する判定工程をさらに含む。また、供給停止工程は、判定工程において、第１のバイパス弁２０４が開いていることが検出された後に実行される。これにより、熱媒体の供給停止に伴う水撃を抑制することができる。
また、上記した実施形態は、熱媒体制御装置における熱媒体の制御方法であって、流量制御工程と、供給停止工程とを含む。熱媒体制御装置は、第１の供給配管と、第１の戻り配管と、第２の供給配管と、第２の戻り配管と、第１の切替部２００と、第２の切替部２０１とを備える。第１の供給配管は、第１の温度に温度制御された流体である第１の熱媒体を供給する第１の温度制御部２０６から、ウエハＷと熱交換を行う下部電極ＬＥに形成された流路１５内に第１の熱媒体を供給するための配管である。第２の戻り配管は、下部電極ＬＥの流路１５内を流れた熱媒体を第１の温度制御部２０６に戻すための配管である。第２の供給配管は、第１の供給配管に接続され、第１の温度とは異なる第２の温度に温度制御された流体である第２の熱媒体を供給する第２の温度制御部２０７から、下部電極ＬＥに形成された流路１５内に第２の熱媒体を供給するための配管である。第２の戻り配管は、第１の戻り配管に接続され、下部電極ＬＥの流路１５内を流れた熱媒体を第２の温度制御部２０７に戻すための配管である。第１の切替部２００は、第１の供給配管と第２の供給配管の接続部分に設けられ、下部電極ＬＥの流路１５内に供給される熱媒体を第１の熱媒体または第２の熱媒体に切り替える。第２の切替部２０１は、第１の戻り配管と第２の戻り配管の接続部分に設けられ、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の温度制御部２０６または第２の温度制御部２０７に切り替える。また、流量制御工程では、第１の温度制御部２０６から下部電極ＬＥの流路１５内に第１の熱媒体が供給されている状態で、第１の熱媒体の流量が下げられる。切替工程では、第１の切替部２００および第２の切替部２０１により、下部電極ＬＥの流路１５内を流れる熱媒体が第１の熱媒体から第２の熱媒体に切り替えられる。これにより、熱媒体の切り替えに伴う水撃を抑制することができる。
また、上記した実施形態において、熱媒体制御装置は、配管２２４および第１のバイパス弁２０４をさらに備える。配管２２４は、第１の供給配管と第２の供給配管の接続部分よりも第１の温度制御部２０６側の第１の供給配管と、第１の戻り配管と第２の戻り配管の接続部分よりも第１の温度制御部２０６側の第１の戻り配管とを接続する配管である。第１のバイパス弁２０４は、配管２２４に設けられる。また、流量制御工程では、第１のバイパス弁２０４が開けられることにより、下部電極ＬＥの流路１５内に供給される第１の熱媒体の流量が下げられる。これにより、熱媒体の切り替えに伴う水撃を抑制することができる。
また、上記した実施形態における熱媒体の制御方法は、圧力計２１０および圧力計２１１の測定値を用いて、第１のバイパス弁２０４が開いているか否かを判定する判定工程をさらに含む。また、切替工程は、判定工程において、第１のバイパス弁２０４が開いていることが検出された後に実行される。これにより、熱媒体の切り替えに伴う水撃を抑制することができる。
また、上記した実施形態において、第１の切替部２００は、第１の供給弁２０００および第２の供給弁２００１を有する。第１の供給弁２０００は、二方弁であって、第１の供給配管と第２の供給配管の接続位置よりも第１の温度制御部２０６側の第１の供給配管に設けられる。第２の供給弁２００１は、二方弁であって、第１の供給配管と第２の供給配管の接続位置よりも第２の温度制御部２０７側の第２の供給配管に設けられる。また、切替工程では、第１の供給弁２０００が閉まったタイミング以降に、第２の供給弁２００１が開けられる。これにより、熱媒体の漏洩が防止される。
また、上記した実施形態において、第２の切替部２０１は、第１の戻り弁２０１０および第２の戻り弁２０１１を有する。第１の戻り弁２０１０は、二方弁であって、第１の戻り配管と第２の戻り配管の接続位置よりも第１の温度制御部２０６側の第１の戻り配管に設けられる。第２の戻り弁２０１１は、二方弁であって、第１の戻り配管と第２の戻り配管の接続位置よりも第２の温度制御部２０７側の第２の戻り配管に設けられる。また、切替工程では、第２の供給弁２００１が開けられたタイミングから所定時間が経過したタイミングで、第２の戻り弁２０１１が開けられ、第１の戻り弁２０１０弁が閉められる。これにより、第１の温度制御部２０６および第２の温度制御部２０７の消費電力の増大を抑えることができる。
また、上記した実施形態において、所定時間は、第２の供給弁２００１から第２の熱媒体が下部電極ＬＥの流路１５内を流れて第１の戻り弁２０１０に至るまでに要する時間以上の時間である。これにより、第１の温度制御部２０６および第２の温度制御部２０７の消費電力の増大を抑えることができる。
また、上記した実施形態における熱媒体制御装置は、第１の供給配管と、第１の戻り配管と、第２の供給配管と、第２の戻り配管と、第１の切替部２００と、第２の切替部２０１と、制御装置１１とを備える。第１の供給配管は、第１の温度に温度制御された流体である第１の熱媒体を供給する第１の温度制御部２０６から、ウエハＷと熱交換を行う下部電極ＬＥに形成された流路１５内に第１の熱媒体を供給するための配管である。第２の戻り配管は、下部電極ＬＥの流路１５内を流れた熱媒体を第１の温度制御部２０６に戻すための配管である。第２の供給配管は、第１の供給配管に接続され、第１の温度とは異なる第２の温度に温度制御された流体である第２の熱媒体を供給する第２の温度制御部２０７から、下部電極ＬＥに形成された流路１５内に第２の熱媒体を供給するための配管である。第２の戻り配管は、第１の戻り配管に接続され、下部電極ＬＥの流路１５内を流れた熱媒体を第２の温度制御部２０７に戻すための配管である。第１の切替部２００は、第１の供給配管と第２の供給配管の接続部分に設けられ、下部電極ＬＥの流路１５内に供給される熱媒体を第１の熱媒体または第２の熱媒体に切り替える。第２の切替部２０１は、第１の戻り配管と第２の戻り配管の接続部分に設けられ、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の温度制御部２０６または第２の温度制御部２０７に切り替える。制御装置１１は、第１の温度制御部２０６から下部電極ＬＥの流路１５内に第１の熱媒体が供給されている状態で、第１の熱媒体の流量を下げる処理を行った後、第１の切替部２００および第２の切替部２０１を制御することにより、下部電極ＬＥの流路１５内を流れる熱媒体を第１の熱媒体から第２の熱媒体に切り替える処理を実行する。これにより、熱媒体の切り替えに伴う水撃を抑制することができる。
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、第１の供給弁２０００が閉められる前に、第１のバイパス弁２０４が開けられることにより、第１の供給弁２０００内を流れる第１の熱媒体の流量が下げられた。本実施形態では、さらに、熱媒体の切り替えを開始する前に、第１の温度制御部２０６を制御することにより、第１の温度制御部２０６から出力される熱媒体の流量が下げられる。
［温度制御装置２０の動作］
図１３は、本開示の第２の実施形態における温度制御装置２０の動作の一例を示すタイミングチャートである。図１３のタイミングチャートでは、下部電極ＬＥの流路１５内に第１の熱媒体が流れている状態（初期状態）で、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第１の熱媒体を第２の熱媒体に切り替える場合の温度制御装置２０の動作が例示されている。初期状態における温度制御装置２０の状態は、例えば図４と同様である。ただし、第２の温度制御部２０７から出力される第２の熱媒体の流量は、流量ＱBよりも小さい流量ＱB’となっている。なお、下部電極ＬＥの流路１５内に第２の熱媒体が流れている状態で、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第２の熱媒体を第１の熱媒体に切り替える場合についても、同様の手順で実現される。
まず、制御装置１１は、時刻ｔ1において、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第１の熱媒体を第２の熱媒体に切り替えることを検出する。そして、時刻ｔaにおいて、制御装置１１は、第１の温度制御部２０６を制御することにより、第１の温度制御部２０６から出力される第１の熱媒体の流量ＱAを、流量ＱAよりも小さい流量ＱA’に下げる。第１の温度制御部２０６から出力される第１の熱媒体の流量ＱAを流量ＱA’に下げる工程は、流量制御工程の一例に含まれる。
次に、時刻ｔ2において、制御装置１１は、第１のバイパス弁２０４を開ける。そして、制御装置１１は、時刻ｔ3において第１の供給弁２０００を閉め、時刻ｔ4において第２の供給弁２００１を開ける。そして、制御装置１１は、第２の供給弁２００１が開けられた時刻ｔ4から所定時間が経過した時刻ｔ5において第２の戻り弁２０１１を開け、時刻ｔ6において第１の戻り弁２０１０を閉める。これにより、第１の温度制御部２０６から出力される第１の熱媒体は、流量ＱA’で配管２２１、配管２２４、および配管２２３を循環する。これにより、第１の温度制御部２０６内のポンプの出力を下げることができ、第１の温度制御部２０６の消費電力を削減することができる。
次に、制御装置１１は、時刻ｔ7において第２のバイパス弁２０５を閉める。そして、制御装置１１は、時刻ｔbにおいて、第２の温度制御部２０７を制御することにより、第２の温度制御部２０７から出力される第２の熱媒体の流量ＱB’を、流量ＱBに上げる。これにより、温度制御装置２０は、例えば図１１に示されたような状態になる。ただし、第１の温度制御部２０６から出力される第１の熱媒体の流量はＱA’である。
以上、第２の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態の熱媒体の制御方法において、流量制御工程では、第１の温度制御部２０６から出力される熱媒体の流量が下げられることにより、下部電極ＬＥの流路１５内に供給される熱媒体の流量が下げられる。これにより、第１の温度制御部２０６の消費電力を削減することができる。
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、第１の切替部２００が二方弁である第１の供給弁２０００および第２の供給弁２００１により実現され、第２の切替部２０１が二方弁である第１の戻り弁２０１０および第２の戻り弁２０１１により実現された。これに対し、本実施形態では、第１の切替部２００および第２の切替部２０１が、それぞれ三方弁で実現される。以下では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
［温度制御装置２０の構成］
図１４は、本開示の第３の実施形態における温度制御装置２０の一例を示す図である。なお、以下に説明する点を除き、図１４において、図２と同じ符号を付した構成は、図２における構成と同一または同様の機能を有するため説明を省略する。本実施形態において、第１の切替部２００は、三方弁である供給弁２００２により実現され、第２の切替部２０１は、三方弁である戻り弁２０１２により実現される。
三方弁においても、下部電極ＬＥの流路１５内を流れる第１の熱媒体を第２の熱媒体に切り替える場合、第１の熱媒体側の弁を閉めることになり、当該弁に水撃が加わる。そのため、本実施形態では、第１の熱媒体側の弁を閉める前に、第１のバイパス弁２０４を開けることにより、三方弁内を流れる第１の熱媒体の流量を下げる。これにより、熱媒体の切り替えに伴う水撃を抑制することができる。下部電極ＬＥの流路１５内を流れる第２の熱媒体を第１の熱媒体に切り替える場合も同様である。
［熱媒体の制御方法］
図１５は、本開示の第３の実施形態における熱媒体の制御方法の一例を示すフローチャートである。図１５に例示された熱媒体の制御方法は、主に制御装置１１が装置本体１０の各部を制御することによって実現される。制御装置１１は、例えば、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第１の熱媒体を第２の熱媒体に切り替えることを検出した場合に、図１５に例示された処理を開始する。
なお、図１５のフローチャートでは、下部電極ＬＥの流路１５内に第１の熱媒体が流れている状態で、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第１の熱媒体を第２の熱媒体に切り替える場合の手順が例示されている。また、下部電極ＬＥの流路１５内に第２の熱媒体が流れている状態で、下部電極ＬＥの流路１５内に流れている第２の熱媒体を第１の熱媒体に切り替える場合についても、同様の手順で実現される。
まず、制御装置１１は、第１のバイパス弁２０４を制御して、第１のバイパス弁２０４を開ける（Ｓ１０）。そして、制御装置１１は、圧力計２１０および圧力計２１１によって測定された圧力の測定値に基づいて、第１のバイパス弁２０４が開いたか否かを判定する（Ｓ１１）。第１のバイパス弁２０４が開いていないと判定された場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、制御装置１１は、プラズマ処理装置１のユーザにエラーを通知し（Ｓ１８）、本フローチャートに示された熱媒体の制御方法を終了する。
一方、第１のバイパス弁２０４が開いたと判定された場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、制御装置１１は、供給弁２００２を制御することにより、下部電極ＬＥの流路１５内に供給される第１の熱媒体を第２の熱媒体に切り替える（Ｓ２０）。
次に、制御装置１１は、所定時間待機する（Ｓ１４）。本実施形態のステップＳ１４における所定時間は、例えば、ステップＳ２０において供給弁２００２が下部電極ＬＥの流路１５内に供給される第１の熱媒体が第２の熱媒体に切り替えられてから、供給弁２００２を通過した第２の熱媒体が下部電極ＬＥの流路１５および配管１６ｂを介して戻り弁２０１２に至るまでに要する時間である。
次に、制御装置１１は、戻り弁２０１２を制御することにより、下部電極ＬＥの流路１５内から排出される熱媒体の出力先を、第１の温度制御部２０６から第２の温度制御部２０７に切り替える（Ｓ２１）。そして、制御装置１１は、第２のバイパス弁２０５を閉める（Ｓ１７）。そして、制御装置１１は、本フローチャートに示された熱媒体の制御方法を終了する。
以上、第３の実施形態について説明した。本実施形態においても、熱媒体の切り替えに伴う水撃を抑制することができる。
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記した第２の実施形態では、第１の供給弁２０００が閉められる前に、第１の温度制御部２０６から出力される熱媒体の流量が下げられ、第１のバイパス弁２０４が開けられる。これにより、第１の供給弁２０００が閉められる前に、第１の供給弁２０００内を流れる第１の熱媒体の流量が下げられた。しかし、開示の技術はこれに限られない。例えば、第１の供給弁２０００が閉められる前に、前述の式（３）を満たす流量まで第１の温度制御部２０６から出力される熱媒体の流量を下げることが可能であれば、第１のバイパス弁２０４は開けられなくてもよい。この場合、配管２２４および第１のバイパス弁２０４は温度制御装置２０内に設けられなくてもよい。配管２２９および第２のバイパス弁２０５についても、同様である。
また、上記した各実施形態では、温度が異なる第１の熱媒体と第２の熱媒体を切り替えて下部電極ＬＥの温度を制御するが、開示の技術はこれに限られない。例えば、１種類の熱媒体を用いて下部電極ＬＥの温度を制御する装置においても、熱媒体の供給を停止する前に熱媒体の流量を下げるという技術思想を適用することができる。
また、上記した各実施形態では、供給および供給停止が繰り返される流体として熱媒体を例に説明した。しかし、開示の技術はこれに限られず、供給および供給停止が繰り返される流体の制御であれば、開示の技術を適用することができる。
また、上記した第２の実施形態と第３の実施形態とは、組み合わせることが可能である。即ち、供給弁２００２によって下部電極ＬＥの流路１５内を流れる第１の熱媒体が第２の熱媒体に切り替えられる前に、第１の温度制御部２０６を制御することにより、第１の温度制御部２０６から出力される熱媒体の流量が下げられてもよい。
また、上記した各実施形態では、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、上記した各実施形態では、プラズマ処理装置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。
なお、今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
ＬＥ 下部電極
Ｗ ウエハ
１ プラズマ処理装置
１０ 装置本体
１１ 制御装置
１２ 処理容器
１５ 流路
１６ａ 配管
１６ｂ 配管
２０ 温度制御装置
２００ 第１の切替部
２０００ 第１の供給弁
２００１ 第２の供給弁
２００２ 供給弁
２０１０ 第１の戻り弁
２０１１ 第２の戻り弁
２０１２ 戻り弁
２０１ 第２の切替部
２０４ 第１のバイパス弁
２０５ 第２のバイパス弁
２０６ 第１の温度制御部
２０７ 第２の温度制御部
２０８ 配管
２１０ 圧力計
２１１ 圧力計
２１２ 圧力計
２１３ 圧力計
２２０ 配管
２２１ 配管
２２２ 配管
２２３ 配管
２２４ 配管
２２５ 配管
２２６ 配管
２２７ 配管
２２８ 配管
２２９ 配管

Claims (18)

  1. 温度制御された熱媒体を供給する温度制御部から、温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材に形成された流路内に前記熱媒体が供給されている状態で、前記温度制御部と前記熱交換部材の前記流路とを接続する供給配管と、前記温度制御部と前記熱交換部材の前記流路とを接続する戻り配管であって、前記供給配管を介して前記熱交換部材の前記流路に供給された前記熱媒体を前記温度制御部に戻すための戻り配管との間に設けられたバイパス配管に設けられたバイパス弁を開けることにより、前記流路内に供給される前記熱媒体の流量を下げる流量制御工程と、
    前記バイパス弁が開いていることを検出するセンサを用いて、前記バイパス弁が開いているか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程において、前記バイパス弁が開いていることが検出された後に、前記供給配管に設けられた供給弁を制御することにより、前記流路内への前記熱媒体の供給を停止する供給停止工程と
    を含む熱媒体の制御方法。
  2. 前記流量制御工程では、
    前記温度制御部から出力される前記熱媒体の流量が下げられることにより、前記流路内に供給される前記熱媒体の流量が下げられる請求項１に記載の熱媒体の制御方法。
  3. 第１の温度に温度制御された流体である第１の熱媒体を供給する第１の温度制御部から、温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材に形成された流路内に前記第１の熱媒体を供給するための第１の供給配管と、
    前記流路内を流れた熱媒体を前記第１の温度制御部に戻すための第１の戻り配管と、
    前記第１の供給配管に接続され、前記第１の温度とは異なる第２の温度に温度制御された流体である第２の熱媒体を供給する第２の温度制御部から、前記熱交換部材に形成された前記流路内に前記第２の熱媒体を供給するための第２の供給配管と、
    前記第１の戻り配管に接続され、前記流路内を流れた熱媒体を前記第２の温度制御部に戻すための第２の戻り配管と、
    前記第１の供給配管と前記第２の供給配管の接続部分に設けられ、前記流路内に供給される熱媒体を前記第１の熱媒体または前記第２の熱媒体に切り替える第１の切替部と、
    前記第１の戻り配管と前記第２の戻り配管の接続部分に設けられ、前記流路内から流れ出た熱媒体の出力先を、前記第１の温度制御部または前記第２の温度制御部に切り替える第２の切替部と、
    前記第１の供給配管と前記第２の供給配管の接続部分よりも前記第１の温度制御部側の前記第１の供給配管と、前記第１の戻り配管と前記第２の戻り配管の接続部分よりも前記第１の温度制御部側の前記第１の戻り配管とを接続するバイパス配管と、
    前記バイパス配管に設けられたバイパス弁と
    を備える熱媒体制御装置における熱媒体の制御方法において、
    前記第１の温度制御部から前記流路内に前記第１の熱媒体が供給されている状態で、前記第１の熱媒体の流量を下げる流量制御工程と、
    前記バイパス弁が開いていることを検出するセンサを用いて、前記バイパス弁が開いているか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程において、前記バイパス弁が開いていることが検出された後に、前記第１の切替部および前記第２の切替部により、前記流路内を流れる熱媒体を前記第１の熱媒体から前記第２の熱媒体に切り替える切替工程と
    を含み、
    前記流量制御工程では、
    前記バイパス弁が開けられることにより、前記流路内に供給される前記第１の熱媒体の流量が下げられる熱媒体の制御方法。
  4. 前記流量制御工程では、
    前記第１の温度制御部から出力される第１の熱媒体の流量が下げられることにより、前記流路内に供給される前記第１の熱媒体の流量が下げられる請求項３に記載の熱媒体の制御方法。
  5. 前記第１の切替部は、
    二方弁であって、前記第１の供給配管と前記第２の供給配管の接続位置よりも前記第１の温度制御部側の前記第１の供給配管に設けられた第１の供給弁と、
    二方弁であって、前記第１の供給配管と前記第２の供給配管の接続位置よりも前記第２の温度制御部側の前記第２の供給配管に設けられた第２の供給弁と
    を有し、
    前記切替工程では、
    前記第１の供給弁が閉まったタイミング以降に、前記第２の供給弁が開けられる請求項３または４に記載の熱媒体の制御方法。
  6. 前記第２の切替部は、
    二方弁であって、前記第１の戻り配管と前記第２の戻り配管の接続位置よりも前記第１の温度制御部側の前記第１の戻り配管に設けられた第１の戻り弁と、
    二方弁であって、前記第１の戻り配管と前記第２の戻り配管の接続位置よりも前記第２の温度制御部側の前記第２の戻り配管に設けられた第２の戻り弁と
    を有し、
    前記切替工程では、
    前記第２の供給弁が開けられたタイミングから所定時間が経過したタイミングで、前記第２の戻り弁が開けられ、前記第１の戻り弁が閉められる請求項５に記載の熱媒体の制御方法。
  7. 前記所定時間は、前記第２の供給弁から前記第２の熱媒体が前記流路内を流れて前記第１の戻り弁に至るまでに要する時間以上の時間である請求項６に記載の熱媒体の制御方法。
  8. 前記切替工程では、
    前記第１の切替部が前記流路内に供給される熱媒体を前記第１の熱媒体から前記第２の熱媒体に切り替えたタイミングから所定時間が経過したタイミングで、前記第２の切替部が前記流路内から流れ出た熱媒体の出力先を、前記第１の温度制御部から前記第２の温度制御部に切り替える請求項３または４に記載の熱媒体の制御方法。
  9. 前記所定時間は、前記第１の切替部から前記第２の熱媒体が前記流路内を流れて前記第２の切替部に至るまでに要する時間以上の時間である請求項８に記載の熱媒体の制御方法。
  10. 第１の温度に温度制御された流体である第１の熱媒体を供給する第１の温度制御部から、温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材に形成された流路内に前記第１の熱媒体を供給するための第１の供給配管と、
    前記流路内を流れた熱媒体を前記第１の温度制御部に戻すための第１の戻り配管と、
    前記第１の供給配管に接続され、前記第１の温度とは異なる第２の温度に温度制御された流体である第２の熱媒体を供給する第２の温度制御部から、前記熱交換部材に形成された前記流路内に前記第２の熱媒体を供給するための第２の供給配管と、
    前記第１の戻り配管に接続され、前記流路内を流れた熱媒体を前記第２の温度制御部に戻すための第２の戻り配管と、
    前記第１の供給配管と前記第２の供給配管の接続部分に設けられ、前記流路内に供給される熱媒体を前記第１の熱媒体または前記第２の熱媒体に切り替える第１の切替部と、
    前記第１の戻り配管と前記第２の戻り配管の接続部分に設けられ、前記流路内から流れ出た熱媒体の出力先を、前記第１の温度制御部または前記第２の温度制御部に切り替える第２の切替部と
    を備え、
    前記第１の切替部は、
    二方弁であって、前記第１の供給配管と前記第２の供給配管の接続位置よりも前記第１の温度制御部側の前記第１の供給配管に設けられた第１の供給弁と、
    二方弁であって、前記第１の供給配管と前記第２の供給配管の接続位置よりも前記第２の温度制御部側の前記第２の供給配管に設けられた第２の供給弁と
    を有する熱媒体制御装置における熱媒体の制御方法において、
    前記第１の温度制御部から前記流路内に前記第１の熱媒体が供給されている状態で、前記第１の熱媒体の流量を下げる流量制御工程と、
    前記第１の切替部および前記第２の切替部により、前記流路内を流れる熱媒体を前記第１の熱媒体から前記第２の熱媒体に切り替える切替工程と
    を含み、
    前記切替工程では、
    前記第１の供給弁が閉まったタイミング以降に、前記第２の供給弁が開けられる熱媒体の制御方法。
  11. 前記第２の切替部は、
    二方弁であって、前記第１の戻り配管と前記第２の戻り配管の接続位置よりも前記第１の温度制御部側の前記第１の戻り配管に設けられた第１の戻り弁と、
    二方弁であって、前記第１の戻り配管と前記第２の戻り配管の接続位置よりも前記第２の温度制御部側の前記第２の戻り配管に設けられた第２の戻り弁と
    を有し、
    前記切替工程では、
    前記第２の供給弁が開けられたタイミングから所定時間が経過したタイミングで、前記第２の戻り弁が開けられ、前記第１の戻り弁が閉められる請求項１０に記載の熱媒体の制御方法。
  12. 前記所定時間は、前記第２の供給弁から前記第２の熱媒体が前記流路内を流れて前記第１の戻り弁に至るまでに要する時間以上の時間である請求項１１に記載の熱媒体の制御方法。
  13. 第１の温度に温度制御された流体である第１の熱媒体を供給する第１の温度制御部から、温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材に形成された流路内に前記第１の熱媒体を供給するための第１の供給配管と、
    前記流路内を流れた熱媒体を前記第１の温度制御部に戻すための第１の戻り配管と、
    前記第１の供給配管に接続され、前記第１の温度とは異なる第２の温度に温度制御された流体である第２の熱媒体を供給する第２の温度制御部から、前記熱交換部材に形成された前記流路内に前記第２の熱媒体を供給するための第２の供給配管と、
    前記第１の戻り配管に接続され、前記流路内を流れた熱媒体を前記第２の温度制御部に戻すための第２の戻り配管と、
    前記第１の供給配管と前記第２の供給配管の接続部分に設けられ、前記流路内に供給される熱媒体を前記第１の熱媒体または前記第２の熱媒体に切り替える第１の切替部と、
    前記第１の戻り配管と前記第２の戻り配管の接続部分に設けられ、前記流路内から流れ出た熱媒体の出力先を、前記第１の温度制御部または前記第２の温度制御部に切り替える第２の切替部と
    を備える熱媒体制御装置における熱媒体の制御方法において、
    前記第１の温度制御部から前記流路内に前記第１の熱媒体が供給されている状態で、前記第１の熱媒体の流量を下げる流量制御工程と、
    前記第１の切替部および前記第２の切替部により、前記流路内を流れる熱媒体を前記第１の熱媒体から前記第２の熱媒体に切り替える切替工程と
    を含み、
    前記切替工程では、
    前記第１の切替部が前記流路内に供給される熱媒体を前記第１の熱媒体から前記第２の熱媒体に切り替えたタイミングから所定時間が経過したタイミングで、前記第２の切替部が前記流路内から流れ出た熱媒体の出力先を、前記第１の温度制御部から前記第２の温度制御部に切り替える熱媒体の制御方法。
  14. 前記熱媒体制御装置は、
    前記第１の供給配管と前記第２の供給配管の接続部分よりも前記第１の温度制御部側の前記第１の供給配管と、前記第１の戻り配管と前記第２の戻り配管の接続部分よりも前記第１の温度制御部側の前記第１の戻り配管とを接続するバイパス配管と、
    前記バイパス配管に設けられたバイパス弁と
    を備え、
    前記流量制御工程では、
    前記バイパス弁が開けられることにより、前記流路内に供給される前記第１の熱媒体の流量が下げられる請求項１３に記載の熱媒体の制御方法。
  15. 前記バイパス弁が開いていることを検出するセンサを用いて、前記バイパス弁が開いているか否かを判定する判定工程をさらに含み、
    前記切替工程は、前記判定工程において、前記バイパス弁が開いていることが検出された後に実行される請求項１４に記載の熱媒体の制御方法。
  16. 前記流量制御工程では、
    前記第１の温度制御部から出力される第１の熱媒体の流量が下げられることにより、前記流路内に供給される前記第１の熱媒体の流量が下げられる請求項１３から１５のいずれか一項に記載の熱媒体の制御方法。
  17. 前記所定時間は、前記第１の切替部から前記第２の熱媒体が前記流路内を流れて前記第２の切替部に至るまでに要する時間以上の時間である請求項１３に記載の熱媒体の制御方法。
  18. 第１の温度に温度制御された流体である第１の熱媒体を供給する第１の温度制御部から、温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材に形成された流路内に前記第１の熱媒体を供給するための第１の供給配管と、
    前記流路内を流れた熱媒体を前記第１の温度制御部に戻すための第１の戻り配管と、
    前記第１の供給配管に接続され、前記第１の温度とは異なる第２の温度に温度制御された流体である第２の熱媒体を供給する第２の温度制御部から、前記熱交換部材に形成された前記流路内に前記第２の熱媒体を供給するための第２の供給配管と、
    前記第１の戻り配管に接続され、前記流路内を流れた熱媒体を前記第２の温度制御部に戻すための第２の戻り配管と、
    前記第１の供給配管と前記第２の供給配管の接続部分に設けられ、前記流路内に供給される熱媒体を前記第１の熱媒体または前記第２の熱媒体に切り替える第１の切替部と、
    前記第１の戻り配管と前記第２の戻り配管の接続部分に設けられ、前記流路内から流れ出た熱媒体の出力先を、前記第１の温度制御部または前記第２の温度制御部に切り替える第２の切替部と、
    前記第１の供給配管と前記第２の供給配管の接続部分よりも前記第１の温度制御部側の前記第１の供給配管と、前記第１の戻り配管と前記第２の戻り配管の接続部分よりも前記第１の温度制御部側の前記第１の戻り配管とを接続するバイパス配管と、
    前記バイパス配管に設けられたバイパス弁と、
    前記第１の温度制御部から前記流路内に前記第１の熱媒体が供給されている状態で、前記バイパス弁が開けられることにより前記第１の熱媒体の流量を下げる処理を行い、前記バイパス弁が開いていることを検出するセンサを用いて前記バイパス弁が開いているか否かを判定し、前記バイパス弁が開いていることが検出された後、前記第１の切替部および前記第２の切替部を制御することにより、前記流路内を流れる熱媒体を前記第１の熱媒体から前記第２の熱媒体に切り替える処理を実行する制御部と
    を備える熱媒体制御装置。
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