KR20160043903A - 온도 제어 시스템 및 온도 제어 방법 - Google Patents

온도 제어 시스템 및 온도 제어 방법 Download PDF

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Abstract

간이한 구성으로 스테이지의 온도를 제어한다. 일 실시 형태의 온도 제어 시스템은, 일단 및 타단을 갖는 열교환 매체를 유통시키는 열교환 매체 유로가 그 내부에 형성된 스테이지와, 제1 밸브와, 제2 밸브와, 제1 밸브를 통하여 열교환 매체 유로에 접속되는 제1 열교환 매체 공급 장치와, 제2 밸브를 통하여 열교환 매체 유로에 접속되는 제2 열교환 매체 공급 장치와, 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체가 열교환 매체 유로의 일단에 교대로 공급되도록 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하는 제어 장치를 포함한다. 제어 장치는, 스테이지의 온도를 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량을 취득하는 열량 취득부와, 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체의 공급 시간을 각각 산출하는 공급 시간 산출부와, 당해 공급 시간에서, 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체가 열교환 매체 유로의 일단에 교대로 공급되도록, 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 포함한다.

Description

온도 제어 시스템 및 온도 제어 방법{TEMPERATURE CONTROL SYSTEM AND TEMPERATURE CONTROL METHOD}
본 발명의 실시 형태는, 온도 제어 시스템 및 온도 제어 방법에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리체에 대하여 플라즈마 에칭이나 플라즈마 CVD와 같은 플라즈마 처리가 실시된다. 이러한 플라즈마 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 장치가 알려져 있다.
특허문헌 1에 기재된 장치는, 처리 용기와, 처리 용기 내에서 피처리체를 지지하는 스테이지와, 이 스테이지의 온도를 제어하는 온도 제어 시스템을 구비하고 있다. 이 스테이지의 내부에는, 당해 스테이지의 둘레 방향을 따라 형성된 온도 조정부가 설치되어 있다. 온도 제어 시스템은, 바이패스 유로, 저온 유로 및 고온 유로를 갖고 있다. 바이패스 유로는, 온도 조절부의 입구 및 출구에 접속되어, 당해 입구와 출구의 사이에서 유체를 순환시킨다. 저온 유로는, 바이패스 유로에 접속해서 저온 온도 조절 유닛으로부터의 저온 유체를 바이패스 유로에 공급한다. 고온 유로는, 바이패스 유로에 접속해서 고온 온도 조절 유닛으로부터의 고온 유체를 바이패스 유로에 공급한다. 바이패스 유로, 저온 유로 및 고온 유로에는, 서로 밸브 개방도가 연동해서 변화하는 밸브가 각각 접속되어 있다. 이 온도 제어 시스템은, 이들 밸브의 밸브 개방도를 각각 제어함으로써, 온도 조정부에 공급되는 유체 유량을 일정하게 하면서 온도 조정부에 공급되는 유체의 온도를 제어하고 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 반응기 내의 온도를 목표 온도로 제어하는 장치가 기재되어 있다. 이 장치는, 순환 배관, 온수 공급 배관 및 냉수 공급 배관을 갖고 있다. 순환 배관은, 반응기의 냉각 재킷에 공급되는 물을 순환시킨다. 온수 공급 배관은, 그 내부에 온수를 순환시킨다. 냉수 공급 배관은, 그 내부에 냉수를 순환시킨다. 온수 공급 배관 및 냉수 공급 배관은, 개방도를 조정 가능한 컨트롤 밸브를 통하여 냉각수 순환 배관에 접속되어 있다. 이 장치에서는, 제어 장치가 반응기의 내부 온도를 일정하게 제어하기 위한 열 교환량을 산출하여, 컨트롤 밸브의 개방도를 조정함으로써 산출된 열 교환량을 달성할 수 있는 혼합비로 순환 배관 내의 물과, 온수 공급 배관 내의 온수, 또는, 냉수 순환 배관 내의 냉수를 혼합한다. 그리고, 혼합된 물을 일정한 유량으로 반응기에 공급함으로써 반응기 내의 온도가 목표 온도로 되도록 제어하고 있다.
일본 특허 공개 제2014-21828호 공보 일본 특허 공개 평 10-296075호 공보
특허문헌 1 및 2에서는, 상이한 온도의 열교환 매체를 혼합함으로써 목표 온도로 설정된 열교환 매체를 온도 제어 대상물에 공급하고 있다. 따라서, 이러한 장치에서는, 상이한 온도의 열교환 매체를 원하는 혼합비로 혼합하기 위해 고온의 열교환 매체 및 저온의 열교환 매체의 유량을 제어하는 기구가 필요해진다. 따라서, 특허문헌 1 및 2에 기재된 장치에서는, 온도 제어를 위해 필요한 부품수가 증가하여, 온도 제어 시스템의 구성이 복잡해진다는 문제가 발생하고 있었다.
따라서, 본 발명에서는, 간이한 구성으로 스테이지의 온도를 제어할 수 있는 온도 제어 시스템 및 온도 제어 방법을 제공한다.
일 측면에 관한 온도 제어 시스템은, 피처리체를 지지하는 스테이지로서, 일단 및 타단을 갖고, 상기 일단으로부터 상기 타단에 열교환 매체를 유통시키는 열교환 매체 유로가 그 내부에 형성된 상기 스테이지와, 제1 밸브와, 제2 밸브와, 제1 온도로 조정된 제1 열교환 매체를 공급하는 공급구 및 회수구를 갖는 제1 열교환 매체 공급 장치로서, 공급구가 제1 밸브를 통하여 열교환 매체 유로의 일단에 접속되는, 상기 제1 열교환 매체 공급 장치와, 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 조정된 제2 열교환 매체를 공급하는 공급구 및 회수구를 갖는 제2 열교환 매체 공급 장치로서, 상기 제2 열교환 매체 공급 장치의 공급구가 제2 밸브를 통하여 열교환 매체 유로의 일단에 접속되는, 상기 제2 열교환 매체 공급 장치와, 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체가 열교환 매체 유로의 일단에 교대로 공급되도록 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 이 제어 장치는, 스테이지의 온도를 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량을 취득하는 열량 취득부와, 필요한 열량에 기초하여, 열교환 매체 유로에 대하여 교대로 공급되는 상기 제1 열교환 매체 및 상기 제2 열교환 매체의 공급 시간을 각각 산출하는 공급 시간 산출부와, 공급 시간 산출부에 의해 산출된 공급 시간에서, 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체가 열교환 매체 유로의 일단에 교대로 공급되도록, 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 포함한다.
일 측면에 관한 온도 제어 시스템에서는, 스테이지의 온도를 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량에 기초하여, 열교환 매체 유로에 대해 교대로 공급되는 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체의 공급 시간이 각각 산출된다. 그리고, 산출된 공급 시간에서 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체가 열교환 매체 유로에 교대로 공급되도록, 제1 밸브 및 제2 밸브가 제어된다. 즉, 이 온도 제어 시스템에서는, 제1 밸브 및 제2 밸브의 개방 시간을 제어함으로써, 스테이지의 온도를 제어하고 있다. 따라서, 본 온도 제어 시스템에 의하면, 열교환 매체의 유량 조정 기구를 사용하지 않고 스테이지의 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 일 측면에 관한 온도 제어 시스템에서는, 간이한 구성으로 스테이지의 온도를 제어하는 것이 가능하게 된다.
일 형태에서는, 제1 열교환 매체 공급 장치의 회수구는, 개폐 가능한 제3 밸브를 통하여 열교환 매체 유로의 타단에 접속되어 있고, 제2 열교환 매체 공급 장치의 회수구는, 개폐 가능한 제4 밸브를 통하여 열교환 매체 유로의 타단에 접속되어 있어도 좋다. 이와 같은 형태에 의하면, 제3 밸브 및 제4 밸브를 제어함으로써, 열교환 매체 유로의 타단으로부터 배출된 열교환 매체를 제1 열교환 매체 공급 장치 및 제2 열교환 매체 공급 장치 중 어느 쪽에 도입할지를 선택하는 것이 가능하게 된다. 또한, 일 형태에서는, 열교환 매체 유로의 타단으로부터 배출된 열교환 매체의 온도를 계측하는 온도 센서를 더 구비하고 있어도 좋다.
일 형태에서는, 열교환 매체 유로의 타단으로부터 배출된 열교환 매체를 열교환 매체 유로의 일단에 도입하기 위한 순환 유로를 더 구비하고, 밸브 제어부는, 목표 온도와 온도 센서에 의해 계측된 열교환 매체의 온도의 차이가 소정의 역치보다도 작은 경우에는, 열교환 매체 유로의 타단으로부터 배출된 열교환 매체가 순환 유로를 통하여 열교환 매체 유로의 일단에 다시 도입되도록, 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제4 밸브를 제어해도 좋다. 본 형태에 의하면, 열교환 매체 유로의 타단으로부터 배출된 열교환 매체가 열교환 매체 유로의 일단에 도입되므로, 열교환 매체 유로에 새롭게 열교환 매체를 공급하지 않고, 스테이지의 온도를 대략 일정하게 유지할 수 있다.
일 형태에서는, 밸브 제어부는, 온도 센서에 의해 계측된 열교환 매체의 온도에 기초하여, 열교환 매체 유로의 일단으로부터 공급된 제1 열교환 매체가 열교환 매체 유로의 타단을 통하여 제1 열교환 매체 공급 장치의 회수구에 도입되고, 또한 열교환 매체 유로의 일단으로부터 공급된 제2 열교환 매체가 열교환 매체 유로의 타단을 통하여 제2 열교환 매체 공급 장치의 회수구에 도입되도록, 제3 밸브 및 제4 밸브를 제어해도 좋다. 이와 같은 형태에 의하면, 제1 열교환 매체를 제1 열교환 매체 공급 장치에서 회수하고, 제2 열교환 매체를 제2 열교환 매체 공급 장치에서 회수할 수 있으므로, 제1 열교환 매체 공급 장치 및 제2 열교환 매체 공급 장치의 온도 조정을 위한 부하를 저감하는 것이 가능하게 된다.
일 형태에서는, 밸브 제어부는, 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체가 열교환 매체 유로에 교대로 공급되도록, 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐를 제어하기 전에, 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체 중, 스테이지의 온도를 목표 온도에 근접시키기 위한 한쪽의 열교환 매체가 열교환 매체 유로의 일단에 연속적으로 공급되도록, 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하고, 또한 한쪽의 열교환 매체의 공급에 의해 스테이지의 온도와 목표 온도와의 차이가 소정의 범위 내로 된 후에, 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체 중 다른 쪽의 열교환 매체가 열교환 매체 유로의 일단에 공급되도록, 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어해도 좋다. 이 형태에 의하면, 한쪽의 열교환 매체가 열교환 매체 유로에 연속적으로 공급됨으로써 스테이지 온도를 목표 온도에 급속하게 근접시킬 수 있다. 또한, 스테이지의 온도와 목표 온도와의 차이가 소정의 범위 내로 된 후에는, 다른 쪽의 열교환 매체가 공급되므로, 스테이지가 과잉으로 냉각 또는 가열되는 것을 방지할 수 있다.
일 측면에 있어서는, 피처리체를 지지하는 스테이지로서, 일단 및 타단을 갖고, 상기 일단으로부터 상기 타단에 열교환 매체를 유통시키는 열교환 매체 유로가 그 내부에 형성된 상기 스테이지와, 제1 밸브와, 제2 밸브와, 제1 온도로 조정된 제1 열교환 매체를 공급하는 공급구 및 회수구를 갖는 제1 열교환 매체 공급 장치로서, 공급구가 제1 밸브를 통하여 열교환 매체 유로의 일단에 접속되는, 상기 제1 열교환 매체 공급 장치와, 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 조정된 제2 열교환 매체를 공급하는 공급구 및 회수구를 갖는 제2 열교환 매체 공급 장치로서, 상기 제2 열교환 매체 공급 장치의 공급구가 제2 밸브를 통하여 열교환 매체 유로의 일단에 접속되는, 상기 제2 열교환 매체 공급 장치와, 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체가 열교환 매체 유로의 일단에 교대로 공급되도록 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하는 온도 제어 시스템을 사용한 온도 제어 방법이 제공된다. 이 방법은, 스테이지의 온도를 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량을 취득하는 공정과, 필요한 열량에 기초하여, 열교환 매체 유로에 대해 교대로 공급되는 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체의 공급 시간을 각각 산출하는 공정과, 상기 산출된 공급 시간에서, 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체가 열교환 매체 유로의 일단에 교대로 공급되도록, 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하는 공정을 포함한다.
일 측면에 관한 온도 제어 방법에서는, 스테이지의 온도를 목표 온도로 하기 위해 필요한 열량에 기초하여, 열교환 매체 유로에 대해 교대로 공급되는 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체의 공급 시간을 각각 산출한다. 그리고, 산출된 공급 시간에서 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체가 열교환 매체 유로에 교대로 공급되도록, 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어한다. 즉, 상기 온도 제어 방법에서는, 제1 밸브 및 제2 밸브의 개방 시간을 제어함으로써, 스테이지의 온도를 제어하고 있다. 따라서, 상기 온도 제어 방법에 의하면, 열교환 매체의 유량 조정 기구를 사용하지 않고 스테이지의 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 일 측면에 관한 온도 제어 방법에서는, 간이한 구성으로 스테이지의 온도를 제어하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 일 측면 및 실시 형태에 따르면, 간이한 구성으로 스테이지의 온도를 제어할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 일 실시 형태에 따른 스테이지의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시 형태에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 4의 (a)는, 복수의 셀부 중 1개의 셀부의 평면도이다.
도 4의 (b)는 복수의 셀부 중 1개의 셀부의 상방으로부터의 사시도이다.
도 4의 (c)는 복수의 셀부 중 1개의 셀부의 하방으로부터의 사시도이다.
도 5는 일 실시 형태에 따른 열교환기의 평면도이다.
도 6은 유로부의 사시도이다.
도 7은 밸브 유닛 군의 사시도이다.
도 8은 열교환기 내의 열교환 매체의 흐름을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는 밸브 유닛 군의 내부 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 10은 제어 장치의 기능 구성을 도시하는 블록도이다.
도 11은 일 실시 형태의 온도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐 상태 및 열교환 매체 유로에 공급되는 열교환 매체의 경시적 변화를 도시하는 도면이다.
도 13은 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐 상태 및 열교환 매체 유로에 공급되는 열교환 매체의 경시적 변화를 도시하는 도면이다.
도 14는 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐 상태 및 열교환 매체 유로에 공급되는 열교환 매체의 경시적 변화를 도시하는 도면이다.
도 15는 다른 일 실시 형태의 온도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐 상태 및 열교환 매체 유로에 공급되는 열교환 매체의 경시적 변화를 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일하거나 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 하고, 동일하거나 또는 상당하는 부분에 대한 중복된 설명은 생략한다. 또한, 각 도면의 치수 비율은, 반드시 실제의 치수 비율과 일치하는 것은 아니다.
먼저, 일 실시 형태의 시스템을 구비하는 플라즈마 처리 장치에 대해서 설명한다. 또한, 후술하는 스테이지(ST), 밸브 유닛 군(VU), 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 및 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)는, 일 실시 형태의 온도 제어 시스템(1)으로서 이용된다.
도 1은, 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(50)를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 플라즈마 처리 장치(50)는, 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치로서, 대략 원통 형상의 처리 용기(52)를 구비하고 있다. 처리 용기(52)는, 예를 들어 그 표면에 양극 산화 처리가 된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 처리 용기(52)는 접지되어 있다.
처리 용기(52)의 저부 위에는, 일례에 따른 스테이지(ST)가 배치되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이 스테이지(ST)는, 플레이트(2), 케이스(4), 열교환기(6) 및 유로부(8)를 구비하고 있다. 도 2를 참조하여, 스테이지(ST)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2는, 스테이지(ST)의 분해 사시도이다. 도 2에 도시하는 스테이지(ST)는, 처리 용기(52) 내에서 피처리체(이하, 「기판」이라고 함)(W)를 지지 가능하고, 열교환 매체를 유통시키는 열교환 매체 유로(FC)(후술)가 그 내부에 형성되어 있다.
플레이트(2)는, 원반 형상을 갖고 있으며, 예를 들어 알루미늄과 같은 금속에 의해 구성되어 있다. 플레이트(2)는, 표면(2a)과 이면(2b)을 갖고 있다. 플레이트(2)의 표면(2a)의 위에는, 기판(W)이 적재될 수 있다.
케이스(4)는, 예를 들어 스테인리스와 같은 금속에 의해 구성되어 있고, 측벽(4a)과 저벽(4b)을 갖고 있다. 측벽(4a)은, 원통 형상을 갖고 있으며, 그 내부에 수용 공간(AS)을 구획 형성하고 있다. 측벽(4a)은, 원통 축선 방향을 따라서 연장되어 있고, 그 상단면(4c)에 있어서 플레이트(2)를 하방으로부터 지지한다. 저벽(4b)은, 측벽(4a)의 하단부에 접속되어 있다. 측벽(4a)의 상단면(4c)에는, 해당 상단면(4c)을 따라 환상으로 연장되는 O링(10)이 설치될 수 있다. 이 상단면(4c)에는, 예를 들어 나사 고정(SC)에 의해 O링(10)을 개재해서 플레이트(2)가 기밀하게 고정된다. 이에 의해, 수용 공간(AS)이 스테이지(ST)에 따라서 상방으로부터 구획 형성된다.
측벽(4a)에는, 복수의 공급관(12a, 12b, 12c, 12d, 12e) 및 복수의 회수관(14a, 14b, 14c, 14d, 14e)이 설치되어 있다. 복수의 공급관(12a 내지 12e)은, 측벽(4a)의 직경 방향을 따라서 연장되어 있고, 각각 제1 개구(16a, 16b, 16c, 16d, 16e)(특별히 구별할 필요가 없을 때에는, 간단히 「제1 개구(16)」라고 함)를 통해서 수용 공간(AS)에 연통되어 있다. 회수관(14a 내지 14e)은, 측벽(4a)의 직경 방향을 따라서 연장되어 있고, 각각 제2 개구(18a, 18b, 18c, 18d, 18e)(특별히 구별할 필요가 없을 때에는, 간단히 「제2 개구(18)」라고 함)를 통해서 수용 공간(AS)에 연통되어 있다.
열교환기(6) 및 유로부(8)는, 케이스(4)의 수용 공간(AS) 내에 수용된다. 도 3 내지 도 5를 참조하여, 열교환기(6)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은, 열교환기(6)의 사시도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 열교환기(6)는, 복수의 격벽(20), 복수의 제1 관(22) 및 복수의 제2 관(24)을 포함하고 있다. 열교환기(6)는, 플레이트(2)의 이면(2b)에 2차원적으로 배열되는 복수의 영역으로서, 플레이트(2)의 이면(2b)에서 복수의 동심원에 의해 경계지어지는 복수의 존의 각각을 둘레 방향으로 분할해서 이루어지는 복수의 영역에 대하여 개별로 열교환 매체를 공급하고, 공급된 열교환 매체를 개별로 회수하도록 구성되어 있다.
격벽(20)은, 전체적으로 원반 형상 또는 원기둥 형상의 외곽을 갖고 있으며, 복수의 셀부(C)가 형성되어 있다. 복수의 셀부(C)는, 열교환기(6)의 직경 방향 및 둘레 방향을 따라 2차원적으로 배열되어 있다. 복수의 셀부(C)의 각각은, 상방으로부터의 평면에서 보아 열교환기(6)의 외측을 향함에 따라서 폭이 넓어지는 대략 사각 형상의 평면 형상을 갖고 있다. 복수의 셀부(C)는, 단면이 대략 사각 형상의 복수의 공간(S)을 각각 구획 형성하고 있다. 즉, 격벽(20)은, 플레이트(2)의 하방에서 2차원적으로 배열되고, 또한 서로 내포하지 않는 복수의 공간(S)을 형성한다. 복수의 셀부(C) 중 1개의 셀부(C)를 도 4에 도시한다. 도 4의 (a)는 셀부(C)의 평면도이며, 도 4의 (b)는 셀부의 상방으로부터의 사시도이며, 도 4의 (c)는 셀부의 하방으로부터의 사시도이다. 이 셀부(C)는, 상방으로부터의 평면에서 보아 하니컴 구조를 형성하도록 서로 결합되어 있어도 좋다.
복수의 제1 관(22)은 각각, 평면에서 보아 대응하는 공간(S)의 대략 중심 위치를 지나서 연장되어 있다. 이들 복수의 제1 관(22)은, 플레이트(2)의 이면(2b)(도 2)을 향해서 서로 대략 평행하게 연장되어 있다. 복수의 제1 관(22)의 각각은, 그 주위의 공간을 구획 형성하는 격벽(20)에 의해 둘러싸여 있다. 복수의 제1 관(22)의 각각은, 제1 개구단(22a) 및 제2 개구단(22b)을 갖고 있다. 제1 개구단(22a)은, 플레이트(2)의 이면(2b)에 대면하도록 배치되어 있다. 제2 개구단(22b)은, 제1 개구단(22a)의 반대측에 위치하고 있고, 공간(S)의 하방에 위치하고 있다. 복수의 제1 관(22)은, 후술하는 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 또는 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로부터 열교환 매체를 받아서 제1 개구단(22a)으로부터 플레이트(2)의 이면(2b)을 향해 토출하는 관으로서 기능한다.
복수의 제2 관(24)은, 복수의 공간(S)에 각각 연통하도록 격벽(20)에 접속되어 있다. 복수의 제2 관(24)의 각각의 하단부에는, 개구(24a)가 형성되어 있다. 복수의 제2 관(24)은, 복수의 제1 관(22)의 제1 개구단(22a)으로부터 토출되어 당해 제1 관(22)을 둘러싸는 공간(S) 내에 회수된 열교환 매체를 외부로 배출하는 관으로서 기능한다. 이러한 열교환기(6)에 있어서는, 제1 관(22), 당해 제1 관을 둘러싸는 공간(S)을 구획 형성하는 격벽(20) 및 당해 공간(S)에 연통하는 제2 관(24)은, 스테이지(ST) 내에서 일단으로부터 타단으로 열교환 매체를 유통시키는 열교환 매체 유로(FC)를 제공하고 있다. 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)은, 열교환 매체 유로(FC)의 일단을 구성하고, 제2 관(24)의 개구(24a)는, 열교환 매체 유로(FC)의 타단을 구성하고 있다.
일 실시 형태에서는, 열교환기(6)는, 수지, 세라믹, 또는 금속을 주성분으로 해서 구성될 수 있다. 또한, 인접하는 셀부(C)간의 영향을 억제하기 위해서 열전도율이 낮은 재료, 예를 들어 세라믹이나 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 수지인 것이 바람직하다. 또한, 강도나 열전도율을 변경하기 위해서 열교환기(6)를 구성하는 재료를 부분적으로 변경해도 좋다. 예를 들어, 복수의 제1 관(22)의 제1 개구단(22a)이 탄소, 세라믹분, 유리 섬유, 금속분 등을 함유하는 수지에 의해 구성되어도 좋다. 이에 의해, 제1 개구단(22a)의 강도를 국소적으로 높일 수 있다. 또한, 열교환기(6)는, 예를 들어 3D 프린터를 사용해서 형성할 수 있다.
도 5는, 열교환기(6)의 평면도를 나타내고 있다. 열교환기(6)는, 그 중심 축선을 중심으로 한 복수의 동심원에 의해 경계지어지는 복수의 존(Z1, Z2, Z3, Z4 및 Z5)으로 분할되어 있다. 즉, 복수의 존(Z1, Z2, Z3, Z4, 및 Z5)은, 각각 복수의 동심원 형상의 경계(B1, B2, B3, B4)에 의해 서로 구획되어 있다. 존(Z1)은, 열교환기(6)의 중심 축선을 중심으로 하는 환상의 영역이며, 열교환기(6)의 외측 테두리부를 따라서 위치하고 있다. 존(Z2, Z3, Z4)은, 존(Z1)과 동심의 환상 영역이며, 각각 존(Z1, Z2, Z3)의 내측에 위치하고 있다. 존(Z5)은, 존(Z4)의 내측에 위치하는 원형의 영역이며, 열교환기(6)의 중심부에 위치하고 있다. 이들 존(Z1 내지 Z5)의 각각의 내부에는, 복수의 셀부(C)가 둘레 방향을 따라 배열되어 있다. 또한, 경계(B3) 상에서 사방의 셀부(C)의 4개의 격벽(20)에 의해 둘러싸인 영역에는, 열교환기(6)을 수직으로 관통하는 3개의 구멍(HL)이 형성되어 있다. 이 구멍(HL)은, 기판(W)을 피적재면으로부터 들어올리기 위해 이용되는 리프트 업 핀을 삽입 관통하기 위한 구멍으로서 이용된다.
이어서, 유로부(8)에 대해서 설명한다. 도 6은, 유로부(8)의 사시도이다. 유로부(8)는, 열교환기(6)의 하방에 배치되어 있고, 열교환기(6)에 열교환 매체를 공급하기 위한 유로 및 열교환기(6)로부터 열교환 매체를 회수하기 위한 유로를 제공한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 유로부(8)는, 대략 원기둥형의 블럭체이며, 상면(8a) 및 측면(8b)을 갖고 있다. 유로부(8)에는, 그 내부를 관통하는 복수의 공급 유로(26a, 26b, 26c, 26d, 26e)(특별히 구별할 필요가 없을 때에는, 간단히 「공급 유로(26)」라고 함) 및 복수의 회수 유로(28a, 28b, 28c, 28d, 28e)(특별히 구별할 필요가 없을 때에는, 간단히 「회수 유로(28)」라고 함)가 형성되어 있다. 유로부(8)에는, 그 측면(8b)으로부터 상면(8a)을 향해서 유로부(8)의 내부를 관통하는 소직경의 공동이 복수 형성되어 있고, 이들 공동이 복수의 공급 유로(26) 및 복수의 회수 유로(28)를 구성하고 있다.
공급 유로(26a)는, 그 도중 위치에서 분기되어 있고, 복수(예를 들어, 3개)의 일단부(26a1) 및 1개의 타단부(26a2)를 갖고 있다. 복수의 일단부(26a1)는, 유로부(8)의 상면(8a)에 있어서, 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 각각 대응하는 위치에 형성되어 있고, 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에서의 제2 개구단(22b)에 각각 접속된다. 타단부(26a2)는, 유로부(8)의 측면(8b)에 형성되어 있다. 타단부(26a2)는, 케이스(4)의 제1 개구(16a)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 유로부(8)가 케이스(4) 내에 수용된 상태에서 제1 개구(16a)에 대면한다. 공급 유로(26a)는, 제1 개구(16a)를 통해서 유입된 열교환 매체를, 열교환기(6)의 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 공급하기 위한 유로로서 이용된다.
회수 유로(28a)는, 그 도중 위치에서 분기되어 있고, 복수(예를 들어, 3개)의 일단부(28a1) 및 1개의 타단부(28a2)를 갖고 있다. 복수의 일단부(28a1)는, 유로부(8)의 상면(8a)에 있어서, 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제2 관(24)에 각각 대응하는 위치에 형성되어 있고, 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제2 관(24)에서의 개구(24a)에 각각 접속된다. 타단부(28a2)는, 유로부(8)의 측면(8b)에 형성되어 있다. 타단부(28a2)는, 케이스(4)의 제2 개구(18a)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 유로부(8)가 케이스(4) 내에 수용된 상태에서 제2 개구(18a)에 대면한다. 회수 유로(28a)는, 열교환기(6)의 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제2 관(24)을 통해서 열교환기(6)로부터 회수된 열교환 매체를, 제2 개구(18a)를 통해서 스테이지(ST)의 외부로 배출하기 위한 유로로서 이용된다.
공급 유로(26a)와 마찬가지로, 공급 유로(26b, 26c, (26d, 26e)는, 각각 복수의 일단부(26b1, 26c1, 26d1, 26e1) 및 1개의 타단부(26b2, 26c2, 26d2, 26e2)를 갖고 있다. 복수의 일단부(26b1, 26c1, 26d1, 26e1)는, 유로부(8)의 상면(8a)에 있어서, 각각 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 각각 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에서의 제2 개구단(22b)에 접속된다. 타단부(26b2, 26c2, 26d2, 26e2)는, 유로부(8)의 측면(8b)에 형성되어 있다. 타단부(26b2, 26c2, 26d2, 26e2)는, 케이스(4)의 제1 개구(16b, 16c, 16d, 16e)에 대응하는 위치에 각각 형성되어 있고, 유로부(8)가 케이스(4) 내에 수용된 상태에서 제1 개구(16b, 16c, 16d, 16e)에 대면한다. 공급 유로(26b, 26c, 26d, 26e)는, 각각 제1 개구(16b, 16c, 16d, 16e)를 통해서 유입된 열교환 매체를, 각각 열교환기(6)의 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 공급하기 위한 유로로서 이용된다.
또한, 회수 유로(28a)와 마찬가지로, 회수 유로(28b, 28c, 28d, 28e)는, 각각 복수의 일단부(28b1, 28c1, 28d1, 28e1) 및 1개의 타단부(28b2, 28c2, 28d2, 28e2)를 갖고 있다. 복수의 일단부(28b1, 28c1, 28d1, 28e1)는, 유로부(8)의 상면(8a)에 있어서, 각각 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 복수의 제2 관(24)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 각각 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 제2 관(24)에서의 개구(24a)에 접속된다. 타단부(28a2)는, 유로부(8)의 측면(8b)에 형성되어 있다. 타단부(28b2, 28c2, 28d2, 28e2)는, 케이스(4)의 제2 개구(18b, 18c, 18d, 18e)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 케이스(4) 내에 수용된 상태에서 제2 개구(18b, 18c, 18d, 18e)에 대면한다. 회수 유로(28b, 28c, 28d, 28e)는, 각각 열교환기(6)의 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열된 복수의 제2 관(24)을 통해서 열교환기(6)로부터 회수된 열교환 매체를, 각각 제2 개구(18b, 18c, 18d, 18e)를 통해서 스테이지(ST)의 외부로 배출하기 위한 유로로서 이용된다.
이들 복수의 공급 유로(26) 및 복수의 회수 유로(28)는, 서로 연통되지 않는 독립된 유로로서 형성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 복수의 공급 유로(26)는, 서로 동등한 컨덕턴스를 갖고 있으며, 복수의 회수 유로(28)는, 서로 동등한 컨덕턴스를 갖고 있다. 여기서, 컨덕턴스란, 유체의 흐름의 용이함을 나타내는 지표로서, 유로의 직경, 길이 및 굴곡율에 의해 정해지는 값이다. 예를 들어, 복수의 공급 유로(26) 및 복수의 회수 유로(28)는, 유로의 길이에 따라서 유로의 직경 및 굴곡율을 조정함으로써, 서로의 컨덕턴스가 균일화된다. 또한, 일 실시 형태에서는, 유로부(8)는, 인접하는 유로간의 영향을 억제하기 위해서 열전도율이 낮은 재료, 예를 들어 세라믹이나 수지를 주성분으로 해서 구성될 수 있다. 특히 수지인 것이 바람직하다. 이러한 유로부(8)는, 예를 들어 3D 프린터를 사용해서 형성할 수 있다. 특히, 100 내지 1000개의 다수의 유로를 설치할 때는, 3D 프린터를 사용해서 형성함으로써, 유로의 배치를 3차원적으로 배치하는 것이 가능하게 되기 때문에, 설계의 자유도가 증가하여, 컨덕턴스의 균일화에 유효하다.
도 1의 설명으로 돌아가서, 플라즈마 처리 장치(50)에 대해서 설명한다. 스테이지(ST)의 플레이트(2)의 표면(2a)에는, 정전 척(54)이 설치되어 있다. 정전 척(54)은, 도전막인 전극(56)을 한 쌍의 절연층 또는 절연 시트간에 배치한 구조를 갖고 있다. 전극(56)에는, 직류 전원(58)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 정전 척(54)은, 직류 전원(58)으로부터의 직류 전압에 의해 발생한 쿨롬력 등의 정전기의 힘에 의해 기판(W)을 정전 흡착 유지할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(50)는, 처리 용기(52)의 외부에 배치되는 밸브 유닛 군(VU)을 더 구비하고 있다. 밸브 유닛 군(VU)은, 열교환기(6)에 대한 열교환 매체의 공급 또는 차단을, 존마다 제어 가능하게 구성되어 있다. 밸브 유닛 군(VU)은, 밸브 유닛(VU1, VU2, VU3, VU4, VU5)을 포함하고 있다(도 7). 또한, 열교환 매체란, 플레이트(2)와의 열의 교환을 목적으로 스테이지(ST) 내를 유통하는 유체로서, 플레이트(2)로부터 열을 흡수하는 냉매 및 플레이트(2)에 열을 부여하는 열매를 포함하는 개념이다. 열교환 매체로서는, 예를 들어 물, 불소계 액체 등이 사용된다.
밸브 유닛 군(VU)은, 저온 유체 공급로(44)를 통하여 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 공급구(P1)에 접속되어 있다. 또한, 밸브 유닛 군(VU)은, 저온 유체 회수로(45)를 통하여 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 회수구(R1)에 접속되어 있다. 저온 유체 공급로(44)는, 일단와 타단을 갖고 있으며, 당해 일단과 타단의 사이에서 분기단(44a, 44b, 44c, 44d, 44e)으로 분기되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 이들 분기단(44a 내지 44e)은, 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)에 각각 접속되어 있다. 또한, 저온 유체 회수로(45)는, 일단와 타단을 갖고 있으며, 당해 일단과 타단의 사이에서 분기단(45a, 45b, 45c, 45d, 45e)으로 분기되어 있다. 이들 분기단(45a 내지 45e)은, 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)에 각각 접속되어 있다.
제1 열교환 매체 공급 장치(100a)는, 제1 온도로 조정된 열교환 매체(이하, 「저온 유체」라고도 함)를 순환 공급하는 장치이다. 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)는, 저온 유체 회수로(45)를 통하여 복수의 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)으로부터의 열교환 매체를 회수구(R1)에서 회수하고, 회수한 열교환 매체를 제1 온도로 냉각한다. 그리고, 공급구(P1)로부터, 제1 온도의 열교환 매체를 저온 유체 공급로(44)를 통하여 복수의 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)의 각각에 공급한다. 제1 온도는, 예를 들어 섭씨 30℃로 할 수 있다.
또한, 밸브 유닛 군(VU)은, 고온 유체 공급로(46)를 통하여 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 공급구(P2)에 접속되어 있다. 또한, 밸브 유닛 군(VU)은, 고온 유체 회수로(47)를 통하여 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 회수구(R2)에 접속되어 있다. 고온 유체 공급로(46)는, 일단와 타단을 갖고 있으며, 당해 일단와 타단의 사이에서 분기단(46a, 46b, 46c, 46d, 46e)으로 분기되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 이들 분기단(46a 내지 46e)은, 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)에 각각 접속되어 있다. 또한, 고온 유체 회수로(47)는, 일단와 타단을 갖고 있으며, 당해 일단과 타단의 사이에서 분기단(47a, 47b, 47c, 47d, 47e)으로 분기되어 있다. 이들 분기단(47a 내지 47e)은, 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)에 각각 접속되어 있다.
제2 열교환 매체 공급 장치(100b)는, 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 조정된 열교환 매체(이하, 「고온 유체」라고도 함)를 순환 공급하는 장치이다. 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)는, 예를 들어 고온 유체 회수로(47)를 통하여 복수의 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)으로부터의 열교환 매체를 회수구(R2)에서 회수하고, 회수한 열교환 매체를 제2 온도로 가열한다. 제2 온도의 열교환 매체를 고온 유체 공급로(46)를 통하여 복수의 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)의 각각에 공급한다. 제2 온도는, 목표 온도보다도 높은 온도이며, 예를 들어 섭씨 90℃로 할 수 있다.
이어서, 밸브 유닛 군(VU)의 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)에 대해서 설명한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 밸브 유닛(VU1)은, 제1 배관(40a)을 통하여 공급 유로(26a)에 접속되어 있다. 또한, 밸브 유닛(VU1)은, 제2 배관(42a)을 통하여 회수 유로(28a)에 접속되어 있다. 일례에서는, 제1 배관(40a) 및 제2 배관(42a)은, 각각 케이스(4)의 공급관(12a) 및 회수관(14a)에 삽입됨으로써, 공급 유로(26a) 및 회수 유로(28a)에 접속될 수 있다. 밸브 유닛(VU1)은, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 또는 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로부터 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 대한 열교환 매체의 공급을 허용 또는 차단하는 기능을 갖는다. 또한, 밸브 유닛(VU1)은, 저온 유체 공급로(44)를 통하여 공급되는 저온 유체와 고온 유체 공급로(46)를 통하여 공급되는 고온 유체로부터, 존(Z1) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 공급되는 열교환 매체를 선택적으로 전환하는 기능을 갖고 있다.
밸브 유닛(VU1)과 마찬가지로, 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4 및 VU5)은, 제1 배관(40b, 40c, 40d, 40e)을 통하여 공급 유로(26b, 26c, 26d, 26e)에 각각 접속되어 있다. 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4 및 VU5)은, 제2 배관(42b, 42c, 42d, 42e)을 통하여 회수 유로(28b, 28c, 28d, 28e)에 각각 접속되어 있다. 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4 및 VU5)은, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 또는 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로부터, 각각 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 대한 열교환 매체의 공급을 허용 또는 차단하는 기능을 갖는다. 또한, 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4 및 VU5)은, 저온 유체 공급로(44)를 통하여 공급되는 저온 유체와 고온 유체 공급로(46)를 통하여 공급되는 고온 유체로부터, 존(Z2, Z3, Z4, Z5) 내에 배열되는 복수의 제1 관(22)에 공급되는 열교환 매체를 각각 선택적으로 전환하는 기능을 갖고 있다.
또한, 일 실시 형태에서는, 온도 제어 시스템(1)은, 열교환 매체 유로(FC)의 타단, 즉, 제2 관(24)의 개구(24a)로부터 배출된 열교환 매체의 온도를 계측하는 온도 센서를 더 구비할 수 있다. 일 실시 형태에서는, 제2 배관(42a 내지 42e)에, 그 내부를 유통하는 열교환 매체의 온도를 계측하는 온도 센서(TS)를 설치해도 좋다(도 9 참조). 이 온도 센서(TS)에 의하면, 제2 관(24)을 통해서 배출된 열교환 매체의 온도를 계측함으로써, 스테이지(ST)의 온도를 산출할 수 있다.
다시 도 1로 돌아와서, 처리 용기(52) 내에는, 상부 전극(60)이 설치되어 있다. 이 상부 전극(60)은, 하부 전극으로서 기능하는 플레이트(2)의 상방에 있어서, 당해 플레이트(2)와 대향 배치되어 있고, 플레이트(2)와 상부 전극(60)은, 서로 대략 평행하게 설치되어 있다. 이들 상부 전극(60)과 플레이트(2)의 사이에는, 예를 들어 기판(W)에 플라즈마 에칭을 행하기 위한 처리 공간(PS)이 구획 형성되어 있다.
상부 전극(60)은, 절연성 차폐 부재(62)를 개재하여, 처리 용기(52)의 상부에 지지되어 있다. 상부 전극(60)은, 전극판(64) 및 전극 지지체(66)를 포함할 수 있다. 전극판(64)은, 처리 공간(PS)에 면하고 있으며, 복수의 가스 토출 구멍(64a)을 구획 형성하고 있다. 이 전극판(64)은, 줄 열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체로 구성될 수 있다. 전극판(64)은 접지되어 있다.
전극 지지체(66)는, 전극판(64)을 착탈 가능하게 지지하는 것으로, 예를 들어 알루미늄과 같은 도전성 재료로 구성될 수 있다. 이 전극 지지체(66)는, 수냉 구조를 가질 수 있다. 전극 지지체(66)의 내부에는, 가스 확산실(66a)이 설치되어 있다. 이 가스 확산실(66a)로부터는, 가스 토출 구멍(64a)에 연통하는 복수의 가스 통류 구멍(66b)이 하방으로 연장되어 있다. 또한, 전극 지지체(66)에는 가스 확산실(66a)에 처리 가스를 유도하는 가스 도입구(66c)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(66c)에는, 가스 공급관(68)이 접속되어 있다.
가스 공급관(68)에는, 밸브(72) 및 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(74)를 개재하여, 가스원(70)이 접속되어 있다. 또한, MFC(74) 대신에 FCS(Flow Control System)가 설치되어 있어도 좋다. 가스원(70)은, 처리 가스의 가스원이다. 이 가스원(70)으로부터의 처리 가스는, 가스 공급관(68)으로부터 가스 확산실(66a)에 이르고, 가스 통류 구멍(66b) 및 가스 토출 구멍(64a)을 통해서 처리 공간(PS)에 토출된다.
또한, 플라즈마 처리 장치(50)는, 접지 도체(52a)를 더 구비할 수 있다. 접지 도체(52a)는, 대략 원통 형상의 접지 도체이며, 처리 용기(52)의 측벽으로부터 상부 전극(60)의 높이 위치보다도 상방으로 연장되도록 설치되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(50)에서는, 처리 용기(52)의 내벽을 따라 데포지션 실드(76)가 착탈 가능하게 설치되어 있다. 또한, 데포지션 실드(76)는, 스테이지(ST)의 외주에도 설치되어 있다. 데포지션 실드(76)는, 처리 용기(52)에 에칭 부생물(데포지션)이 부착되는 것을 방지하는 것으로, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다.
처리 용기(52)의 저부측에 있어서는, 스테이지(ST)와 처리 용기(52)의 내벽과의 사이에 배기 플레이트(78)가 설치되어 있다. 배기 플레이트(78)는, 예를 들어 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성될 수 있다. 이 배기 플레이트(78)의 하방에서 처리 용기(52)에는, 배기구(52e)가 형성되어 있다. 배기구(52e)에는, 배기관(53)을 통하여 배기 장치(80)가 접속되어 있다. 배기 장치(80)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있어, 처리 용기(52) 내를 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 처리 용기(52)의 측벽에는 기판(W)의 반입출구(52g)가 형성되어 있고, 이 반입출구(52g)는 게이트 밸브(81)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
일 실시 형태에서는, 플라즈마 처리 장치(50)는, 고주파 전원(HFG), 고주파 전원(LFG), 정합기(MU1) 및 정합기(MU2)를 더 구비하고 있다. 고주파 전원(HFG)은, 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 발생하는 것으로, 27MHz 이상의 주파수, 예를 들어 40MHz의 고주파 전력을 정합기(MU1)를 개재하여 플레이트(2)에 공급한다. 정합기(MU1)는, 고주파 전원(HFG)의 내부(또는 출력) 임피던스를 부하 임피던스에 정합시키는 회로를 갖고 있다. 또한, 고주파 전원(LFG)은, 이온 인입용의 고주파 바이어스 전력을 발생하는 것으로, 13.56MHz 이하의 주파수, 예를 들어 3MHz의 고주파 바이어스 전력을, 정합기(MU2)를 통하여 플레이트(2)에 공급한다. 정합기(MU2)는, 고주파 전원(LFG)의 내부(또는 출력) 임피던스를 부하 임피던스에 정합시키는 회로를 갖고 있다. 또한, 하부 전극은 플레이트(2)와 별체로서 설치되어도 좋다.
또한, 일 실시 형태에서는, 플라즈마 처리 장치(50)는, 제어 장치(Cnt)를 더 구비하고 있다. 이 제어 장치(Cnt)는, 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터로서, 플라즈마 처리 장치(50)의 각 부, 예를 들어 전원계나 가스 공급계, 구동계 등을 제어한다. 또한, 제어 장치(Cnt)는, 복수의 밸브 유닛(VU)을 개별로 제어 가능하다. 이 제어 장치(Cnt)에서는, 입력 장치를 사용하여, 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치(50)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행할 수 있고, 또한 표시 장치에 의해, 플라즈마 처리 장치(50)의 가동 상황을 가시화해서 표시할 수 있다. 또한, 제어 장치(Cnt)의 기억부에는, 플라즈마 처리 장치(50)에서 실행되는 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라서 플라즈마 처리 장치(50)의 각 부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉, 처리 레시피가 저장된다.
이어서, 스테이지(ST) 내부의 열교환 매체의 흐름에 대해서 설명한다. 도 8은, 열교환기(6) 내의 열교환 매체의 흐름을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 또는 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)에 의해 제1 개구(16)로부터 스테이지(ST) 내에 공급된 열교환 매체는, 유로부(8)의 복수의 공급 유로(26)를 통과하여, 제2 개구단(22b)을 통하여 복수의 제1 관(22)에 각각 유입된다. 제2 개구단(22b)으로부터 유입된 열교환 매체는, 복수의 제1 관(22)을 따라 상방으로 이동하여, 제1 개구단(22a)으로부터 플레이트(2)의 이면(2b)을 향해서 토출된다. 제1 개구단(22a)으로부터 토출된 열교환 매체는, 제1 개구단(22a)에 대면하는 플레이트(2)의 이면(2b)에 접촉함으로써 플레이트(2)와의 사이에서 열교환을 행한다. 열교환을 행한 열교환 매체는, 격벽(20)을 따라 하방으로 이동하여, 복수의 제2 관(24)의 개구(24a)로부터 공간(S)의 외부로 배출된다. 공간(S)으로부터 배출된 열교환 매체는, 개구(24a)에 접속된 복수의 회수 유로(28), 제2 배관(42a 내지 42e), 제2 개구(18)를 통해서 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 또는 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로 되돌려진다.
상기한 바와 같이 열교환기(6)는, 복수의 제1 관(22)으로부터 개별로 열교환 매체가 토출되고, 토출된 열교환 매체가 대응하는 공간(S)을 통해서 제2 관(24)에 의해 회수되도록 구성되어 있다. 즉, 복수의 제1 관(22), 복수의 공간(S)을 구획 형성하는 격벽(20) 및 복수의 제2 관(24)은, 스테이지(ST)의 내부에서 열교환 매체를 유통시키는 복수의 열교환 매체 유로(FC)를 각각 제공하고 있다. 이들 열교환 매체 유로(FC)는, 서로 독립된 열교환 매체의 유로로서, 상방으로부터의 평면에서 보아 2차원적으로 배열하도록 설치되어 있다. 이러한 복수의 열교환 매체 유로(FC)에 의하면, 플레이트(2)의 이면(2b)에 2차원적으로 배열되는 복수의 영역에 대하여 개별로 열교환 매체가 공급된다. 따라서, 복수의 제1 관(22)으로부터 플레이트(2)의 이면(2b)에 2차원 형상으로 배열된 복수의 영역에 공급되는 열교환 매체의 온도에 차이가 발생하는 것이 억제된다.
이어서, 도 9를 참조하여 복수의 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 복수의 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)은, 서로 동일한 구성을 갖고 있으므로, 이하에서는, 주로 밸브 유닛(VU1)에 대해서 설명한다. 밸브 유닛(VU1)은, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 및 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)와 열교환기(6)와의 사이에 배치된다.
밸브 유닛(VU1)은, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 구비하고 있다. 제1 밸브(102)는, 제1 포트(102a), 제2 포트(102b), 제3 포트(102c)를 갖는 3방 밸브이다. 제2 밸브(104)는, 제1 포트(104a), 제2 포트(104b), 제3 포트(104c)를 갖는 3방 밸브이다. 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)는, 서로 독립하여 각 밸브를 개폐 가능하게 구성되어 있다.
제1 밸브(102)의 제1 포트(102a)에는, 제1 공급 라인(106)의 일단이 접속되어 있다. 제1 공급 라인(106)의 타단은, 저온 유체 공급로(44)의 분기단(44a)을 통하여 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 공급구(P1)에 접속되어 있다. 제1 밸브(102)의 제2 포트(102b)에는, 제1 회수 라인(108)의 일단이 접속되어 있다. 제1 회수 라인(108)의 타단은, 저온 유체 회수로(45)의 분기단(45a)을 통하여 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 회수구(R1)에 접속되어 있다.
또한, 제2 밸브(104)의 제1 포트(104a)에는, 제2 공급 라인(110)의 일단이 접속되어 있다. 제2 공급 라인(110)의 타단은, 고온 유체 공급로(46)의 분기단(46a)을 통하여 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 공급구(P2)에 접속되어 있다. 제2 밸브(104)의 제2 포트(104b)에는, 제2 회수 라인(112)의 일단이 접속되어 있다. 제2 회수 라인(112)의 타단은, 고온 유체 회수로(47)의 분기단(47a)을 통하여 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 회수구(R2)에 접속되어 있다.
또한, 제1 회수 라인(108)의 도중 위치에는, 제2 회수 라인(112)에 병렬로 접속된 제1 바이패스 라인(114)이 접속되어 있다. 제1 바이패스 라인(114) 위에는 제3 밸브(116) 및 제4 밸브(118)가 직렬로 접속되어 있다. 제3 밸브(116) 및 제4 밸브(118)는, 서로 독립하여 개폐를 제어 가능한 2방 밸브이다.
제1 밸브(102)의 제3 포트(102c) 및 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)는, 각각 제1 라인(120a) 및 제2 라인(120b)을 통하여 공통 라인(120)의 일단에 접속되어 있다. 제1 라인(120a)은 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)에 접속되고, 제2 라인(120b)은 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)에 접속되어 있다. 공통 라인(120)의 타단은, 제1 배관(40a), 공급 유로(26a)를 통하여 열교환기(6)의 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 접속되어 있다.
또한, 밸브 유닛(VU1)에는, 일단이 제2 배관(42a)에 접속되고, 타단이 제1 바이패스 라인(114)에서의 제3 밸브(116) 및 제4 밸브(118)의 사이의 위치에 접속되는 귀환 라인(122)이 설치되어 있다. 귀환 라인(122)의 도중 위치 및 공통 라인(120)의 도중 위치에 설정되는 접속점(CP)에는, 제2 바이패스 라인(124)의 양단이 각각 접속되어 있다. 제2 바이패스 라인(124) 상에는 펌프(P) 및 역류 방지 밸브(CV)가 접속되어 있다. 이 제2 바이패스 라인(124)은, 제2 관(24)을 통해서 배출된 열교환 매체를 제1 관(22)에 다시 도입하기 위한 순환 유로의 일부를 구성한다.
상기한 바와 같이 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 공급구(P1)는, 제1 밸브(102)를 통하여 열교환 매체 유로(FC)의 일단, 즉, 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)에 접속되어 있고, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 회수구(R1)는, 제3 밸브(116)를 통하여 열교환 매체 유로(FC)의 타단, 즉, 제2 관(24)의 개구(24a)에 접속되어 있다. 또한, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 공급구(P2)는, 제2 밸브(104)를 통하여 열교환 매체 유로(FC)의 일단, 즉, 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)에 접속되어 있고, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 회수구(R2)는, 제4 밸브(118)를 통하여 열교환 매체 유로(FC)의 타단, 즉, 제2 관(24)의 개구(24a)에 접속되어 있다.
밸브 유닛(VU2 내지 VU5)은, 밸브 유닛(VU1)과 마찬가지의 구성을 갖고 있지만, 밸브 유닛(VU2 내지 VU5)의 공통 라인(120)의 일단부는, 공급 유로(26b 내지 26e)를 개재하여, 각각 존(Z2 내지 Z5) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 접속되어 있다. 또한, 밸브 유닛(VU2 내지 VU5)의 제1 밸브(102), 제2 밸브(104), 제3 밸브(116) 및 제4 밸브(118)는, 서로 독립하여 개폐를 제어 가능하게 구성되어 있다.
이어서, 열교환 매체의 유통 경로에 대해 설명한다. 일 실시 형태의 시스템은, 제어 장치(Cnt)로부터의 제어 신호를 사용해서 밸브 유닛(VU1 내지 VU5) 내의 각 밸브의 개폐를 제어함으로써, 열교환 매체의 유통 상태를 제1 유통 상태, 제2 유통 상태, 제3 유통 상태로 전환하는 것이 가능하다. 제1 유통 상태에서는, 저온 유체가 열교환기(6)의 각 존에 공급된다. 제2 유통 상태에서는, 고온 유체가 열교환기(6)의 각 존에 공급된다. 제3 유통 상태에서는, 열교환기(6)에 대한 저온 유체 및 고온 유체의 공급이 차단되고, 제2 관(24)의 개구(24a)로부터 배출된 열공급 매체가 제2 바이패스 라인(124)을 통하여 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)에 순환 공급된다.
[제1 유통 상태]
먼저, 제1 유통 상태에 대해서 설명한다. 제1 유통 상태로 하는 경우에는, 제1 밸브(102)는, 제1 포트(102a)와 제2 포트(102b)의 접속이 차단되고, 제1 포트(102a)와 제3 포트(102c)의 접속이 허용되도록 제어된다. 제2 밸브(104)는, 제1 포트(104a)와 제2 포트(104b)의 접속이 허용되고, 제1 포트(104a)와 제3 포트(104c)의 접속이 차단되도록 제어된다. 또한, 제3 밸브(116)는 개방되고, 제4 밸브(118)는 폐쇄된다.
제1 유통 상태에서는, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 공급구(P1)로부터 저온 유체 공급로(44)의 분기단(44a)을 통해서 유입된 저온 유체가, 제1 공급 라인(106), 제1 라인(120a) 및 공통 라인(120)을 경유하여, 제1 배관(40a) 및 공급 유로(26a)를 통해, 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 공급된다. 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제2 관(24)으로부터 각각 회수된 열교환 매체는, 회수 유로(28a) 및 제2 배관(42a)을 통해서 밸브 유닛(VU1)에 유입된다. 밸브 유닛(VU1)에 유입된 열교환 매체는, 귀환 라인(122), 제1 바이패스 라인(114) 상의 제3 밸브(116), 제1 회수 라인(108)을 경유하여, 저온 유체 회수로(45)의 분기단(45a)을 통해서 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 회수구(R1)로 되돌려진다.
한편, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 공급구(P2)로부터 고온 유체 공급로(46)의 분기단(46a)을 통해서 유입된 고온 유체는, 제2 공급 라인(110) 및 제2 회수 라인(112)을 경유하여, 공통 라인(120)에 유입되지 않고, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 회수구(R2)로 되돌려진다. 이와 같이, 제1 유통 상태에서는, 열교환기(6)의 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 대하여 저온 유체가 공급되고, 열교환기(6)의 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 대한 고온 유체의 공급이 차단된다.
[제2 유통 상태]
이어서, 제2 유통 상태에 대해서 설명한다. 제2 유통 상태로 하는 경우에는, 제1 밸브(102)는, 제1 포트(102a)와 제2 포트(102b)의 접속이 허용되고, 제1 포트(102a)와 제3 포트(102c)의 접속이 차단되도록 제어된다. 제2 밸브(104)는, 제1 포트(104a)와 제2 포트(104b)의 접속이 차단되고, 제1 포트(104a)와 제3 포트(104c)의 접속이 허용되도록 제어된다. 또한, 제3 밸브(116)는 폐쇄되고, 제4 밸브(118)는 개방된다.
제2 유통 상태에 있어서는, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 공급구(P1)로부터 저온 유체 공급로(44)의 분기단(44a)을 통해서 유입된 저온 유체는, 제1 공급 라인(106) 및 제1 회수 라인(108)을 경유하여, 공통 라인(120)에 유입되지 않고, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 회수구(R1)로 되돌려진다.
한편, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 공급구(P2)로부터 고온 유체 공급로(46)의 분기단(46a)을 통해서 유입된 고온 유체는, 제2 공급 라인(110), 제2 라인(120b) 및 공통 라인(120)을 경유하여, 제1 배관(40a) 및 공급 유로(26a)를 통해서 존(Z1) 내의 복수의 제1 관(22)에 공급된다. 존(Z1) 내의 복수의 제2 관(24)으로부터 회수된 열교환 매체는, 회수 유로(28a) 및 제2 배관(42a)을 통해서 밸브 유닛(VU1)에 유입된다. 밸브 유닛(VU1)에 유입된 열교환 매체는, 귀환 라인(122), 제1 바이패스 라인(114) 상의 제4 밸브(118), 제2 회수 라인(112)을 경유하여, 고온 유체 회수로(47)의 분기단(47a)을 통해서 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 회수구(R2)로 되돌려진다. 이와 같이, 제2 유통 상태에서는, 열교환기(6)의 존(Z1) 내의 복수의 제1 관(22)에 대하여 고온 유체가 공급되고, 당해 복수의 제1 관(22)에 대한 저온 유체의 공급이 차단된다.
[제3 유통 상태]
이어서, 제3 유통 상태에 대해서 설명한다. 제3 유통 상태로 하는 경우에는, 제1 밸브(102)는, 제1 포트(102a)와 제2 포트(102b)의 접속이 허용되고, 제1 포트(102a)와 제3 포트(102c)의 접속이 차단되도록 제어된다. 제2 밸브(104)는, 제1 포트(104a)와 제2 포트(104b)의 접속이 허용되고, 제1 포트(104a)와 제3 포트(104c)의 접속이 차단되도록 제어된다. 또한, 제3 밸브(116) 및 제4 밸브(118)는 폐쇄된다.
제3 유통 상태에 있어서는, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 공급구(P1)로부터 저온 유체 공급로(44)의 분기단(44a)을 통해서 유입된 저온 유체는, 제1 공급 라인(106) 및 제1 회수 라인(108)을 유통하여, 공통 라인(120)에 유입되지 않고, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 회수구(R1)로 되돌려진다. 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 공급구(P2)로부터 고온 유체 공급로(46)의 분기단(46a)을 통해서 유입된 고온 유체는, 제2 공급 라인(110) 및 제2 회수 라인(112)을 유통하여, 공통 라인(120)에 유입되지 않고, 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 회수구(R2)로 되돌려진다. 즉, 제3 유통 상태에서는, 열교환기(6)에 대한 저온 유체 및 고온 유체의 공급이 정지된다.
또한, 과거에 제1 유통 상태 또는 제2 유통 상태로 됨으로써, 열교환기(6)의 내부에 열교환 매체가 남겨져 있는 경우에는, 제2 바이패스 라인(124)에 설치된 펌프(P)의 동작에 의해, 당해 열교환 매체는 유로 내를 순환한다. 구체적으로, 열교환기(6)의 내부의 열교환 매체는, 회수 유로(28a) 및 제2 배관(42a)을 통해서 밸브 유닛(VU1)에 유입되고, 귀환 라인(122)의 일부, 제2 바이패스 라인(124), 공통 라인(120)의 일부를 경유하여, 제1 배관(40a) 및 공급 유로(26a)를 통해서 존(Z1) 내에 배열된 복수의 제1 관(22)에 순환 공급된다. 이하에서는, 이 유로, 즉, 귀환 라인(122)의 일부, 제2 바이패스 라인(124), 공통 라인(120)의 일부, 제1 배관(40a), 공급 유로(26), 제1 관(22), 공간(S)을 구획 형성하는 격벽(20), 제2 관(24), 회수 유로(28) 및 제2 배관(42a)에 의해 구성되는 유로를 「순환 유로」라고 한다. 이러한 제3 유통 상태에 의하면, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)로부터의 저온 유체 및 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로부터의 고온 유체의 열교환기(6)에 대한 공급이 정지됨과 함께, 제2 관(24)의 개구(24a)로부터 배출된 열공급 매체가 순환 유로를 통해서 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)에 순환 공급된다.
상기한 바와 같이 밸브 유닛(VU1)은, 각 포트의 개폐를 독립적으로 제어함으로써, 저온 유체 및 고온 유체를, 서로 혼합하지 않고 복수의 영역에 대하여 공급 가능하게 구성되어 있다. 즉, 밸브 유닛(VU1)에 의하면, 존(Z1) 내의 복수의 제1 관(22)에 공급되는 열교환 매체를, 저온 유체 또는 고온 유체로 순시(瞬時)로 전환할 수 있다. 또한, 밸브 유닛(VU2, VU3, VU4, VU5)에 있어서도, 복수의 제1 관(22)에 공급되는 열교환 매체를, 저온 유체 또는 고온 유체에 순시로 전환할 수 있다.
이어서, 제어 장치(Cnt)에 대해서 상세하게 설명한다. 이 제어 장치(Cnt)는, 저온 유체 및 고온 유체가 열교환 매체 유로(FC)의 일단에 교대로 공급되도록 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 제어한다. 도 10은, 제어 장치(Cnt)의 기능 구성을 도시하는 블록도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 제어 장치(Cnt)는, 열량 취득부(202), 공급 시간 산출부(204) 및 밸브 제어부(206)를 갖고 있다. 열량 취득부(202)는, 스테이지(ST)의 온도를 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량을 취득하는 기능 요소이다. 공급 시간 산출부(204)는, 열량 취득부(202)에 의해 취득된 필요 열량에 기초하여, 열교환 매체 유로(FC)에 대하여 교대로 공급되는 저온 유체 및 고온 유체의 공급 시간을 각각 산출하는 기능 요소이다. 밸브 제어부(206)는, 저온 유체 및 고온 유체가 열교환 매체 유로(FC)의 일단에 교대로 공급되도록 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 제어하는 기능 요소이다.
도 11은, 일 실시 형태의 온도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 12는, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)의 개폐 상태 및 열교환 매체 유로(FC)에 공급되는 열교환 매체의 온도의 경시적 변화를 도시하는 도면이다. 이하에서는, 도 11 및 도 12를 참조하여, 제어 장치(Cnt)의 제어 내용에 대해서 설명함과 함께, 일 실시 형태의 온도 제어 방법에 대해서 설명한다.
먼저 공정 ST10에서는, 제어 장치(Cnt)가, 온도 센서(TS)의 측정값으로부터 스테이지(ST)의 온도를 취득하여, 스테이지(ST)의 온도와 목표 온도를 비교한다. 스테이지(ST)의 온도는, 예를 들어 제2 배관(42a 내지 42e)에 설치된 온도 센서(TS)에 의해 제2 관(24)의 개구(24a)로부터 배출된 열교환 매체의 온도를 계측함으로써 간접적으로 취득된다. 예를 들어, 제어 장치(Cnt)는, 제1 관(22)에 공급된 열교환 매체의 온도와 제2 관(24)의 개구(24a)로부터 배출된 열교환 매체의 온도와의 차이로부터 스테이지(ST) 내에서 빼앗긴 열량을 산출하고, 산출된 당해 열량에 기초하여 스테이지(ST)의 온도를 취득해도 좋다. 또한, 목표 온도는, 제어 장치(Cnt)의 기억부에 기억되어 있는 제어 레시피로부터 취득된다. 계속해서, 공정 ST12에서는, 밸브 제어부(206)가, 저온 유체 및 고온 유체 중 한쪽의 열교환 매체가 열교환 매체 유로(FC)의 일단, 즉, 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)에 연속적으로 공급되도록, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 제어한다. 이 한쪽의 열교환 매체란, 저온 유체 및 고온 유체 중 스테이지(ST)의 온도를 목표 온도에 근접시키기 위한 열교환 매체이다. 예를 들어, 스테이지(ST)의 목표 온도가 60℃이고, 스테이지(ST)의 온도가 25℃인 경우에는, 밸브 제어부(206)는, 예를 들어 90℃로 설정된 고온 유체가 제1 관(22)에 연속적으로 공급되도록, 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)를 폐쇄시키고, 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)를 개방시킨다. 이 공정 ST12에 의해, 도 12의 기간(τ1)로 나타낸 바와 같이 스테이지(ST)의 온도가 목표 온도를 향해서 급속하게 상승한다.
계속해서, 공정 ST14에서는, 제어 장치(Cnt)가, 스테이지(ST)의 온도와 목표 온도의 차이가 소정의 범위 내로 되었는지 여부를 판정한다. 스테이지(ST)의 온도와 목표 온도의 차이가 소정의 범위가 아닌 경우에는, 스테이지(ST)의 온도와 목표 온도의 차이가 소정의 범위 내로 될 때까지 공정 ST14의 판정이 반복된다. 스테이지의 온도와 목표 온도의 차이가 소정의 범위 내로 되었을 경우에는, 공정 ST16이 행하여진다. 공정 ST16에서는, 밸브 제어부(206)가, 저온 유체 및 고온 유체 중 공정 ST12에서 공급된 열교환 매체와는 상이한 다른 쪽의 열교환 매체가 열교환 매체 유로(FC)의 일단, 즉, 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)에 공급되도록, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 제어한다. 예를 들어, 제1 관(22)에 대한 고온 유체의 공급에 의해 스테이지(ST)의 온도가 목표 온도에 가까워지면, 밸브 제어부(206)는, 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)를 개방하고, 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)를 폐쇄한다. 이에 의해, 저온 유체가 제1 관(22)으로부터 토출된다. 그 결과, 도 12의 기간(τ2)로 나타낸 바와 같이, 스테이지(ST)의 온도 상승이 정지하여, 스테이지(ST)가 과잉으로 가열되는 것이 방지된다.
계속해서, 공정 ST18에서는, 열량 취득부(202)가, 스테이지(ST)의 온도를 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량을 취득한다. 일 실시 형태에서는, 제어 장치(Cnt)의 기억부에는, 스테이지(ST)의 목표 온도와, 이 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량이 관련지어진 테이블이 미리 기억되어 있다. 이 목표 온도와 당해 목표 온도로 하기 위해 필요한 열량과의 관계는, 스테이지(ST)의 열전도율, 방열량 등의 스테이지(ST)의 사양에 따라 정해지는 것으로, 미리 스테이지(ST)를 사용한 실측값으로부터 구해진다. 열량 취득부(202)는, 기억부에 기억된 당해 테이블을 참조함으로써 목표 온도로 하기 위해 필요한 열량을 취득한다.
계속해서, 공정 ST20에서는, 공급 시간 산출부(204)가, 열량 취득부(202)에 의해 취득된 필요한 열량에 기초하여, 열교환 매체 유로(FC)에 대해 교대로 공급되는 저온 유체 및 고온 유체의 공급 시간을 각각 산출한다. 여기서, 교대로 공급되는 저온 유체 및 고온 유체의 공급 시간이란, 열교환 매체가 순환 유로 내를 일주하는데 걸리는 시간(이하, 「순환 주기」라고 함)당의 고온 유체의 공급 시간 및 순환 주기당의 저온 유체의 공급 시간을 각각 나타내고 있다. 바꿔 말하면, 교대로 공급되는 저온 유체 및 고온 유체의 공급 시간이란, 저온 유체 및 고온 유체가 교대로, 또한 순환 주기로 주기적으로 열교환 매체 유로(FC)에 공급된다고 했을 경우에, 1 주기당의 저온 유체의 공급 시간 및 1 주기당의 고온 유체의 공급 시간이라고도 할 수 있다. 이하, 교대로 공급되는 저온 유체 및 고온 유체의 공급 시간의 산출 방법의 일례에 대해서 설명하는데, 저온 유체 및 고온 유체의 공급 시간의 산출 방법은, 이하의 방법에 한정되는 것은 아니다.
[저온 유체 및 고온 유체의 공급 시간의 산출 방법의 일례]
이하에서는, 순환 유로의 유로 길이(L), 순환 유로의 직경(D), 순환 유로 내를 유통하는 열교환 매체의 유량(F), 고온 유체의 온도(T1), 저온 유체의 온도(T2), 고온 유체 및 저온 유체의 비열(C) 및 스테이지(ST)의 목표 온도를 다음과 같이 가정해서 저온 유체 및 고온 유체의 공급 시간의 산출 방법을 설명한다.
·순환 유로의 유로 길이(L): 6[m]
·순환 유로의 직경(D): 6.35[mm]
·열교환 매체의 유량(F): 3[l/min]
·고온 유체의 온도(T1): 90[℃]
·저온 유체의 온도(T2): 30[℃]
·고온 유체 및 저온 유체의 비열(C): 1[J/g·K]
·목표 온도: 60[℃]
먼저 공급 시간 산출부(204)는, 순환 유로의 유로 길이(L) 및 순환 유로의 직경(D)에 기초하여, 순환 유로 내를 유통하는 열교환 매체의 총량(M)을 산출한다. 열교환 매체의 총량(M)은, 하기 식 (1)에 의해 산출된다.
M=π/4·D2·L=0.19(l)≒0.20(l) … (1)
계속해서, 공급 시간 산출부(204)는, 순환 유로 내를 열교환 매체가 일주하는데 걸리는 시간, 즉 순환 주기(P)를 산출한다. 순환 주기(P)는, 하기 식 (2)에 의해 산출된다.
P=M/F·60=3.8(s)≒4.0(s) … (2)
계속해서, 공급 시간 산출부(204)는, 하기 식 (3)에 나타내는 관계식으로부터 순환 주기(P)당의 고온 유체의 공급량(m1)을 산출한다. 여기서, 열량 취득부(202)에 의해 취득된 스테이지(ST)를 목표 온도인 60℃로 하기 위해서 필요한 열량(Q)이 7[cal]라고 하면, 고온 유체의 공급량(m1)은, 하기 식 (4)와 같이 산출된다.
Q=m1·C·(T1-T0)+m2·C·(T2-T0)=60m1+1 … (3)
m1=0.1[l] … (4)
계속해서, 하기 식 (5)에 의해, 저온 유체의 공급량(m2)이 산출된다.
m2=M-m1=0.1[l] … (5)
계속해서, 공급 시간 산출부(204)는, 순환 주기(P)당의 고온 유체의 공급량(m1) 및 저온 유체의 공급량(m2)에 기초하여, 순환 주기(P)당의 고온 유체의 공급 시간(t1) 및 순환 주기(P)당의 저온 유체의 공급 시간(t2)을 산출한다. 상기의 예에서는, 고온 유체의 공급량(m1)과 저온 유체의 공급량(m2)의 비는 1:1이므로, 공급 시간 산출부(204)는, 순환 주기(P)를 고온 유체의 공급 시간(t1) 및 저온 유체의 공급 시간(t2)으로 1:1로 배분한다. 즉, 공급 시간 산출부(204)는, 고온 유체의 공급 시간(t1)을 2.0[s]로 산출하고, 저온 유체의 공급 시간(t2)을 2.0[s]으로 산출한다.
계속해서, 공정 ST22에서는, 밸브 제어부(206)가, 공급 시간 산출부(204)에 의해 산출된 고온 유체의 공급 시간(t1) 및 저온 유체의 공급 시간(t2)에서, 저온 유체 및 고온 유체가 열교환 매체 유로(FC)의 일단에 교대로 공급되도록, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 제어한다. 구체적으로, 밸브 제어부(206)는, 도 12의 기간(τ3)으로 나타내는 바와 같이, 순환 주기(P)의 동안에 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)를 저온 유체의 공급 시간(t2)만큼 개방함과 함께, 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)를 고온 유체의 공급 시간(t1)만큼 개방하는 제어를 반복한다. 상기의 예에서는, 4초의 순환 주기(P) 중, 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)를 2초간 개방하고, 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)를 2초간 개방하는 제어를 반복한다. 또한, 밸브 제어부(206)는, 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)를 1초간 개방하고, 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)를 1초간 개방하는 제어를, 4초의 순환 주기(P) 중에 2회 반복해도 좋다. 이러한 제어에 의해, 고온 유체 및 저온 유체는 서로 혼합되지 않고, 플레이트(2)의 이면(2b)을 향해서 제1 관(22)으로부터 교대로 토출된다. 교대로 토출되는 고온 유체 및 저온 유체가 플레이트(2)에 부여하는 열량은, 열량 취득부(202)에 의해 취득된 스테이지(ST)의 온도를 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량이다. 따라서, 이러한 제어에 의해, 스테이지(ST)의 온도가 목표 온도로 안정적으로 유지된다.
또한, 밸브 제어부(206)는, 상술한 제1 내지 제3 유통 상태와는 다른 유통 형태가 되도록, 밸브 유닛(VU1 내지 VU5)의 각 밸브를 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어, 밸브 제어부(206)는, 제1 관(22)에 대하여 저온 유체를 공급하면서, 제2 관을 통해서 회수된 열교환 매체를 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)로 되돌리도록 각 밸브를 제어할 수 있다. 또한, 밸브 제어부(206)는, 제1 관(22)에 대하여 고온 유체를 공급하면서 제2 관을 통해서 회수된 열교환 매체를 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)로 되돌리도록, 각 밸브를 제어할 수도 있다. 일례에서는, 밸브 제어부(206)는, 제2 관(24)으로부터 회수된 열교환 후의 저온 유체가 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)의 회수구(R1)에 도입되고, 제2 관(24)으로부터 회수된 열교환 후의 고온 유체가 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 회수구(R2)에 도입되도록 제3 밸브(116) 및 제4 밸브(118)를 제어해도 좋다. 이에 의해, 열교환 후의 저온 유체가 제1 열교환 매체 공급 장치(100a)에서 회수되고, 열교환 후의 고온 유체가 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)에서 회수되게 된다. 따라서, 공급되는 열교환 매체와 회수되는 열교환 매체의 온도 차를 작게 할 수 있으므로, 제1 열교환 매체 공급 장치(100a) 및 제2 열교환 매체 공급 장치(100b)의 부하를 저감하는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 온도 제어 시스템(1)에서는, 스테이지(ST)의 온도를 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량(Q)에 기초하여, 열교환 매체 유로(FC)에 대하여 교대로 공급되는 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체의 공급 시간을 각각 산출한다. 그리고, 산출된 공급 시간에서 제1 열교환 매체 및 제2 열교환 매체가 열교환 매체 유로(FC)에 교대로 공급되도록, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)의 개폐를 제어한다. 즉, 온도 제어 시스템(1)에서는, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)의 개방 시간을 제어함으로써, 스테이지의 온도를 제어하고 있다. 따라서, 온도 제어 시스템(1)에 의하면, 열교환 매체의 유량 조정 기구를 사용하지 않고 스테이지의 온도를 제어할 수 있다. 또한, 본 온도 제어 시스템(1)에서는, 설정 온도가 상이한 2개의 열교환 매체를 미리 혼합해서 일정한 목표 온도로 하기 위한 탱크나 교반부를 설치할 필요가 없다. 따라서, 온도 제어 시스템(1)에서는, 간이한 구성으로 스테이지의 온도를 제어하는 것이 가능하게 된다.
이어서, 다른 실시 형태에 따른 온도 제어 방법에 대해서 설명한다. 도 15는, 다른 실시 형태에 따른 온도 제어 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 15에 도시하는 온도 제어 방법에서는, 스테이지의 온도를 제1 목표 온도로 하는 제어, 및 스테이지의 온도를 제2 목표 온도로 하는 제어가 교대로 행하여진다. 제1 목표 온도는, 제2 목표 온도보다도 높은 온도로서, 예를 들어 150℃이다. 제2 목표 온도는, 제1 목표 온도보다도 낮은 온도로서, 예를 들어 25℃이다. 도 15에 도시하는 온도 제어 방법에서는, 고온 유체의 온도가 제1 목표 온도보다도 높은 온도로 조정되고, 저온 유체의 온도가 제2 목표 온도보다도 낮은 온도로 조정된다.
도 15에 도시하는 온도 제어 방법에서는, 먼저 스테이지(ST)의 온도가 제1 목표 온도로 되도록 제어된다. 이를 위해, 공정 ST30에서는, 고온 유체가 열교환 매체 유로(FC)의 일단, 즉, 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)에 연속적으로 공급되도록, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)가 제어된다. 구체적으로는, 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)가 폐쇄되고, 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)가 개방된다. 이 공정 ST30에 의해, 도 16의 기간(τ1)로 나타낸 바와 같이 스테이지(ST)의 온도가 제1 목표 온도를 향해서 급속하게 상승한다.
계속해서, 공정 ST31에서는, 제어 장치(Cnt)가, 스테이지(ST)의 온도와 제1 목표 온도와의 차이가 소정의 제1 범위 내로 되었는지 여부를 판정한다. 스테이지(ST)의 온도와 제1 목표 온도의 차이가 소정의 제1 범위 내가 아닌 경우에는, 스테이지(ST)의 온도와 제1 목표 온도의 차이가 소정의 제1 범위 내로 될 때까지 공정 ST31의 판정이 반복된다. 스테이지(ST)의 온도와 제1 목표 온도의 차이가 소정의 제1 범위 내로 되었을 경우에는, 공정 ST32가 행하여진다.
공정 ST32에서는, 밸브 제어부(206)가, 저온 유체가 열교환 매체 유로(FC)의 일단, 즉, 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)에 공급되도록, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 제어한다. 구체적으로는, 고온 유체의 공급에 의해 스테이지(ST)의 온도가 제1 목표 온도에 가까워지면, 밸브 제어부(206)는, 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)를 개방하고, 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)를 폐쇄한다. 이에 의해, 저온 유체가 제1 관(22)으로부터 토출된다. 그 결과, 도 16의 기간(τ2)로 나타낸 바와 같이, 스테이지(ST)의 온도 상승이 정지하여, 스테이지(ST)가 과잉으로 가열되는 것이 방지된다.
계속해서, 공정 ST33에서는, 열량 취득부(202)가, 스테이지(ST)의 온도를 제1 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량을 취득한다. 계속해서, 공정 ST34에서는, 공급 시간 산출부(204)가, 열량 취득부(202)에 의해 취득된 필요한 열량에 기초하여, 열교환 매체 유로(FC)에 대하여 교대로 공급되는 저온 유체 및 고온 유체의 공급 시간을 각각 산출한다. 계속해서, 공정 ST35에서는, 밸브 제어부(206)가, 공급 시간 산출부(204)에 의해 산출된 고온 유체의 공급 시간 및 저온 유체의 공급 시간에서, 저온 유체 및 고온 유체가 열교환 매체 유로(FC)의 일단에 교대로 공급되도록, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 제어한다. 이들 공정 ST33, ST34, ST35에서 행하여지는 연산 및 제어는, 도 11에 도시하는 공정 ST18, ST20, ST22에서 행하여지는 연산 및 제어와 마찬가지이므로, 여기서는 상세한 설명은 생략한다. 이렇게 저온 유체 및 고온 유체가 교대로 공급됨으로써, 도 16의 기간(τ3)으로 나타낸 바와 같이, 스테이지(ST)의 온도가 제1 목표 온도로 안정적으로 유지된다.
계속해서, 스테이지(ST)의 온도를 제2 목표 온도로 하기 위해서 공정 ST36이 행하여진다. 공정 ST36에서는, 저온 유체가 열교환 매체 유로(FC)의 일단, 즉, 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)에 연속적으로 공급되도록, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)가 제어된다. 구체적으로는, 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)가 개방되고, 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)가 폐쇄된다. 이 공정 ST36에 의해, 도 16의 기간(τ4)로 나타낸 바와 같이 스테이지(ST)의 온도가 제2 목표 온도를 향해서 급속하게 저하된다.
계속해서, 공정 ST37에서는, 제어 장치(Cnt)가, 스테이지(ST)의 온도와 제2 목표 온도의 차이가 소정의 제2 범위 내로 되었는지 여부를 판정한다. 스테이지(ST)의 온도와 제2 목표 온도의 차이가 소정의 제2 범위 내가 아닌 경우에는, 스테이지(ST)의 온도와 제2 목표 온도의 차이가 소정의 제2 범위 내로 될 때까지 공정 ST37의 판정이 반복된다. 스테이지(ST)의 온도와 제2 목표 온도의 차이가 소정의 제2 범위 내로 되었을 경우에는, 공정 ST38이 행하여진다.
공정 ST38에서는, 밸브 제어부(206)가, 고온 유체가 열교환 매체 유로(FC)의 일단, 즉, 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)에 공급되도록, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 제어한다. 구체적으로는, 밸브 제어부(206)는, 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c)를 폐쇄하고, 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)를 개방한다. 이에 의해, 고온 유체가 제1 관(22)으로부터 토출된다. 그 결과, 도 16의 기간(τ5)로 나타낸 바와 같이, 스테이지(ST)의 온도 저하가 정지하여, 스테이지(ST)가 과잉으로 냉각되는 것이 방지된다.
계속해서, 공정 ST39에서는, 열량 취득부(202)가, 스테이지(ST)의 온도를 제2 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량을 취득한다. 계속해서, 공정 ST40에서는, 공급 시간 산출부(204)가, 열량 취득부(202)에 의해 취득된 필요한 열량에 기초하여, 열교환 매체 유로(FC)에 대해 교대로 공급되는 저온 유체 및 고온 유체의 공급 시간을 각각 산출한다. 계속해서, 공정 ST41에서는, 밸브 제어부(206)가, 공급 시간 산출부(204)에 의해 산출된 고온 유체의 공급 시간 및 저온 유체의 공급 시간에서, 저온 유체 및 고온 유체가 열교환 매체 유로(FC)의 일단에 교대로 공급되도록, 제1 밸브(102) 및 제2 밸브(104)를 제어한다. 이들 공정 ST39, ST40, ST41에서 행하여지는 연산 및 제어는, 도 11에 도시하는 공정 ST18, ST20, ST22에서 행하여지는 연산 및 제어와 마찬가지이므로, 여기서는 상세한 설명은 생략한다. 이렇게 저온 유체 및 고온 유체가 교대로 공급됨으로써, 도 16의 기간(τ6)으로 나타내는 바와 같이, 스테이지(ST)의 온도가 제2 목표 온도로 안정적으로 유지된다.
계속해서, 공정 ST42가 행하여진다. 공정 ST42에서는, 종료 조건을 만족하는지 여부가 판정된다. 종료 조건을 만족하는지 여부는, 예를 들어 스테이지(ST)의 온도를 제1 목표 온도 및 제2 목표 온도로 전환한 횟수가 미리 설정된 횟수에 도달했는지 여부에 의해 판단되어도 좋다. 공정 ST42에서 종료 조건을 만족한다고 판정된 경우에는, 도 15에 도시하는 온도 제어 방법을 종료한다. 한편, 공정 ST42에서 종료 조건을 만족하지 않는다고 판정되었을 경우에는, 종료 조건을 만족할 때까지 공정 ST30 내지 공정 ST41이 반복해서 행하여진다.
도 15에 도시하는 온도 제어 방법에서는, 제1 밸브(102)의 제3 포트(102c) 및 제2 밸브(104)의 제3 포트(104c)의 개방 시간을 제어함으로써, 스테이지(ST)의 온도를 목표 온도로 유지하고 있다. 따라서, 이러한 방법에서는, 열교환 매체의 유량 조정 기구를 사용하지 않고 스테이지(ST)의 온도를 안정시킬 수 있다. 또한, 도 15에 도시하는 온도 제어 방법에서는, 스테이지(ST)의 목표 온도가 제1 목표 온도로부터 제2 목표 온도로 전환될 때, 제2 목표 온도보다도 저온인 저온 유체를 연속적으로 열교환 매체 유로(FC)에 공급하고 있다. 따라서, 스테이지(ST)의 온도를 제2 목표 온도에 단시간에 근접시킬 수 있다. 이렇게 도 15에 도시하는 방법에 의하면, 온도 제어의 응답성을 향상시킬 수 있다.
이상, 실시 형태에 대해서 설명하였지만, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고 다양한 변형 형태를 구성 가능하다. 예를 들어, 기판(W)의 처리 중에 스테이지(ST)에 대하여 외부로부터 열이 가해지는 기간이 있는 경우에는, 외부로부터 열이 가해지는 기간 중에는 외부로부터 가해지는 열을 고려한 열량(Q)을 사용하여, 고온 유체의 공급 시간(t1) 및 저온 유체의 공급 시간(t2)을 산출해도 좋다. 예를 들어, 스테이지(ST)에 대하여 플라즈마에 의한 열이 가해지는 경우에는, 테이블에 기억되어 있는 필요 열량으로부터 플라즈마에 의해 스테이지(ST)에 가해지는 열량을 감산한 것을 필요한 열량(Q)으로 해도 좋다. 이러한 구성에서는, 도 13에 도시한 바와 같이, 플라즈마가 발생하는 기간(τp) 중에는 고온 유체의 공급 시간(t1)이 짧아지고, 저온 유체의 공급 시간(t2)이 길어진다. 이에 의해, 플라즈마에 의해 스테이지(ST)에 입력되는 열량의 분만큼, 열교환 매체로부터 스테이지(ST)에 공급되는 열량을 저감시킬 수 있다. 그러므로, 스테이지(ST)에 외부로부터 열이 입력된 경우에도, 스테이지(ST)의 온도를 목표 온도로 안정적으로 유지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 일 실시 형태에서는, 밸브 제어부(206)는, 목표 온도와 온도 센서(TS)에 의해 계측된 열교환 매체의 온도와의 차이가 소정의 역치보다도 작은 경우에는, 열교환 매체 유로(FC)의 타단, 즉, 제2 관(24)의 개구(24a)로부터 배출된 열교환 매체가 순환 유로를 통해서 제1 관(22)의 제2 개구단(22b)에 다시 도입되도록, 제1 밸브(102), 제2 밸브(104), 제3 밸브(116), 제4 밸브(118)의 개폐를 제어해도 좋다. 이에 의해, 도 14에 도시한 바와 같이, 열교환 매체 유로(FC) 내에 새로운 열교환 매체를 공급하지 않고, 스테이지의 온도를 대략 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 열교환 매체 유로(FC)에 열교환 매체의 공급을 정지하고 있는 동안에는, 제1 밸브(102), 제2 밸브(104), 제3 밸브(116), 제4 밸브(118)의 개폐를 행할 필요가 없으므로, 각종 밸브의 수명을 장기화할 수 있다. 또한, 열교환 매체를 순환 유로 중에서 계속해서 순환시키면, 순환 유로 중에 설치된 구동부의 동작에 의한 에너지 교환이나 순환 유로 중의 열손실 등에 의해, 스테이지(ST)의 온도와 목표 온도의 사이에 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 목표 온도와 열교환 매체에 의한 온도 조절 온도의 차이가 소정의 역치보다도 커진 경우에는, 다시 저온 유체 및 고온 유체를 교대로 스테이지(ST)에 공급함으로써, 스테이지(ST)의 온도를 목표 온도로 유지하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 열교환기(6)의 제1 관(22), 당해 제1 관(22)을 둘러싸는 공간(S)을 구획 형성하는 격벽(20), 및 당해 공간(S)에 연통하는 제2 관(24)이 열교환 매체 유로를 제공하는 스테이지(ST)의 온도를 제어하는 시스템(1)에 대해서 설명했지만, 온도 제어 시스템(1)이 제공되는 스테이지는 상술한 스테이지(ST)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 둘레 방향을 따라 1 이상의 열교환 매체 유로가 형성된 스테이지에 있어서, 당해 열교환 매체 유로에 대하여 저온 유체 및 고온 유체를 교대로 공급함으로써, 당해 스테이지의 온도를 제어해도 좋다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 온도 센서(TS)에 있어서 제2 관(24)의 개구(24a)로부터 배출된 열교환 매체의 온도를 계측함으로써 스테이지(ST)의 온도를 간접적으로 취득하고 있지만, 스테이지(ST)의 온도를 측정하는 온도 센서를 스테이지(ST)에 설치함으로써, 직접 스테이지(ST)의 온도를 측정해도 좋다.
2 : 플레이트 4 : 케이스
6 : 열교환기 8 : 유로부
20 : 격벽 22 : 제1 관
22a : 제1 개구단 22b : 제2 개구단
24 : 제2 관
26a, 26b, 26c, 26d, 26e : 공급 유로
28a, 28b, 28c, 28d, 28e : 회수 유로
40a, 40b, 40c, 40d, 40e : 제1 배관
42a, 42b, 42c, 42d, 42e : 제2 배관
44 : 저온 유체 공급로 45 : 저온 유체 회수로
46 : 고온 유체 공급로 47 : 고온 유체 회수로
50 : 플라즈마 처리 장치 52 : 처리 용기
100a : 제1 열교환 매체 공급 장치
100b : 제2 열교환 매체 공급 장치
102 : 제1 밸브 104 : 제2 밸브
106 : 제1 공급 라인 108 : 제1 회수 라인
110 : 제2 공급 라인 112 : 제2 회수 라인
114 : 제1 바이패스 라인 116 : 제3 밸브
118 : 제4 밸브 120 : 공통 라인
120a : 제1 라인 120b : 제2 라인
122 : 귀환 라인 124 : 제2 바이패스 라인
202 : 열량 취득부 204 : 공급 시간 산출부
206 : 밸브 제어부 AS : 수용 공간
Cnt : 제어 장치 PS : 처리 공간
S : 공간 ST : 스테이지
TS : 온도 센서
VU1, VU2, VU3, VU4, VU5 : 밸브 유닛
W : 기판

Claims (7)

  1. 피처리체를 지지하는 스테이지로서, 일단 및 타단을 갖고, 상기 일단으로부터 상기 타단에 열교환 매체를 유통시키는 열교환 매체 유로가 그 내부에 형성된 상기 스테이지와,
    제1 밸브와,
    제2 밸브와,
    제1 온도로 조정된 제1 열교환 매체를 공급하는 공급구 및 회수구를 갖는 제1 열교환 매체 공급 장치로서, 상기 공급구가 상기 제1 밸브를 통하여 상기 열교환 매체 유로의 일단에 접속되는, 상기 제1 열교환 매체 공급 장치와,
    상기 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 조정된 제2 열교환 매체를 공급하는 공급구 및 회수구를 갖는 제2 열교환 매체 공급 장치로서, 상기 제2 열교환 매체 공급 장치의 상기 공급구가 상기 제2 밸브를 통하여 상기 열교환 매체 유로의 일단에 접속되는, 상기 제2 열교환 매체 공급 장치와,
    상기 제1 열교환 매체 및 상기 제2 열교환 매체가 상기 열교환 매체 유로의 일단에 교대로 공급되도록 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 스테이지의 온도를 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량을 취득하는 열량 취득부와,
    상기 필요한 열량에 기초하여, 상기 열교환 매체 유로에 대하여 교대로 공급되는 상기 제1 열교환 매체 및 상기 제2 열교환 매체의 공급 시간을 각각 산출하는 공급 시간 산출부와,
    상기 공급 시간 산출부에 의해 산출된 상기 공급 시간에서, 상기 제1 열교환 매체 및 상기 제2 열교환 매체가 상기 열교환 매체 유로의 일단에 교대로 공급되도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는 밸브 제어부,
    를 포함하는,
    온도 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열교환 매체 공급 장치의 회수구는, 제3 밸브를 통하여 상기 열교환 매체 유로의 타단에 접속되어 있고,
    상기 제2 열교환 매체 공급 장치의 회수구는, 제4 밸브를 통하여 상기 열교환 매체 유로의 타단에 접속되어 있는, 온도 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열교환 매체 유로의 타단으로부터 배출된 상기 열교환 매체의 온도를 계측하는 온도 센서를 더 구비하는, 온도 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열교환 매체 유로의 타단으로부터 배출된 상기 열교환 매체를 상기 열교환 매체 유로의 일단에 도입하기 위한 순환 유로를 더 구비하고,
    상기 밸브 제어부는, 상기 목표 온도와 상기 온도 센서에 의해 계측된 상기 열교환 매체의 온도의 차이가 소정의 역치보다도 작은 경우에는, 상기 열교환 매체 유로의 타단으로부터 배출된 상기 열교환 매체가 상기 순환 유로를 통해서 상기 열교환 매체 유로의 일단에 다시 도입되도록, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 제어하는, 온도 제어 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 밸브 제어부는, 상기 온도 센서에 의해 계측된 상기 열교환 매체의 온도에 기초하여, 상기 열교환 매체 유로의 일단으로부터 공급된 상기 제1 열교환 매체가 상기 열교환 매체 유로의 타단을 통하여 상기 제1 열교환 매체 공급 장치의 회수구에 도입되고, 또한 상기 열교환 매체 유로의 일단으로부터 공급된 상기 제2 열교환 매체가 상기 열교환 매체 유로의 타단을 통하여 상기 제2 열교환 매체 공급 장치의 회수구에 도입되도록, 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 제어하는, 온도 제어 시스템.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 제어부는,
    상기 제1 열교환 매체 및 상기 제2 열교환 매체가 상기 열교환 매체 유로에 교대로 공급되도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 개폐를 제어하기 전에,
    상기 제1 열교환 매체 및 상기 제2 열교환 매체 중, 상기 스테이지의 온도를 상기 목표 온도에 근접시키기 위한 한쪽의 열교환 매체가 상기 열교환 매체 유로의 일단에 연속적으로 공급되도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하고, 또한
    상기 한쪽의 열교환 매체의 공급에 의해 상기 스테이지의 온도와 상기 목표 온도와의 차이가 소정의 범위 내로 된 후에, 상기 제1 열교환 매체 및 상기 제2 열교환 매체 중 다른 쪽의 열교환 매체가 상기 열교환 매체 유로의 일단에 공급되도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는, 온도 제어 시스템.
  7. 피처리체를 지지하는 스테이지로서, 일단 및 타단을 갖고, 상기 일단으로부터 상기 타단에 열교환 매체를 유통시키는 열교환 매체 유로가 그 내부에 형성된 상기 스테이지와,
    제1 밸브와,
    제2 밸브와,
    제1 온도로 조정된 제1 열교환 매체를 공급하는 공급구 및 회수구를 갖는 제1 열교환 매체 공급 장치로서, 상기 공급구가 상기 제1 밸브를 통하여 상기 열교환 매체 유로의 일단에 접속되는, 상기 제1 열교환 매체 공급 장치와,
    상기 제1 온도보다도 높은 제2 온도로 조정된 제2 열교환 매체를 공급하는 공급구 및 회수구를 갖는 제2 열교환 매체 공급 장치로서, 상기 제2 열교환 매체 공급 장치의 상기 공급구가 상기 제2 밸브를 통하여 상기 열교환 매체 유로의 일단에 접속되는, 상기 제2 열교환 매체 공급 장치와,
    상기 제1 열교환 매체 및 상기 제2 열교환 매체가 상기 열교환 매체 유로의 일단에 교대로 공급되도록 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는 제어 장치를 구비하는 온도 제어 시스템을 사용한 온도 제어 방법으로서,
    상기 스테이지의 온도를 목표 온도로 하기 위해서 필요한 열량을 취득하는 공정과,
    상기 필요한 열량에 기초하여, 상기 열교환 매체 유로에 대하여 교대로 공급되는 상기 제1 열교환 매체 및 상기 제2 열교환 매체의 공급 시간을 각각 산출하는 공정과,
    상기 산출된 공급 시간에서, 상기 제1 열교환 매체 및 상기 제2 열교환 매체가 상기 열교환 매체 유로의 일단에 교대로 공급되도록, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는 공정
    을 포함하는,
    온도 제어 방법.
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