JP2022150922A - 温度制御装置、基板処理装置および圧力制御方法 - Google Patents

温度制御装置、基板処理装置および圧力制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】制御対象に対する温度制御性を向上させることができる温度制御装置、基板処理装置および圧力制御方法を提供する。【解決手段】温度制御装置は、制御対象に熱媒体を供給する供給配管と、制御対象から熱媒体を戻す戻り配管と、供給配管に熱媒体を送出するポンプと、ポンプ直後の供給配管の圧力を検出する圧力センサと、制御部と、を有し、制御部は、圧力センサで検出した圧力と、ポンプの送出圧力の設定値との差分に基づいて、ポンプの送出圧力を制御するよう温度制御装置を制御するように構成される。【選択図】図２

Description

本開示は、温度制御装置、基板処理装置および圧力制御方法に関する。
基板処理装置では、熱媒体であるブラインをポンプにより載置台内の流路に循環させることで温度制御が行われている。例えば、載置台内の空洞で温調媒体を気化させて、空洞内の圧力が目標圧力となるように制御することが提案されている（特許文献１）。また、予めウエハ温度対冷却材圧力の参照表を作成し、計測時には参照表を用いてウエハ温度ドリフトに基づいて冷却材圧力を制御することが提案されている（特許文献２）。さらに、高温流体源および低温流体源と３方向バルブを備える温度調整システムや、ポンプにおける冷媒の流量をインバータの動作周波数によって制御することが提案されている（特許文献３，４）。
米国特許出願公開第２０１２／００１６５０８号明細書 米国特許出願公開第２００２／００４８３１１号明細書 米国特許出願公開第２０２０／００５１８３９号明細書 米国特許出願公開第２０１９／０３５５５９８号明細書
本開示は、制御対象に対する温度制御性を向上させることができる温度制御装置、基板処理装置および圧力制御方法を提供する。
本開示の一態様による温度制御装置は、制御対象に熱媒体を供給する供給配管と、制御対象から熱媒体を戻す戻り配管と、供給配管に熱媒体を送出するポンプと、ポンプ直後の供給配管の圧力を検出する圧力センサと、制御部と、を有し、制御部は、圧力センサで検出した圧力と、ポンプの送出圧力の設定値との差分に基づいて、ポンプの送出圧力を制御するよう温度制御装置を制御するように構成される。
本開示によれば、制御対象に対する温度制御性を向上させることができる。
図１は、本開示の一実施形態における基板処理装置の一例を示す概略断面図である。 図２は、本実施形態における温度制御装置の一例を示す図である。 図３は、本実施形態における圧力制御処理の一例を示すフローチャートである。 図４は、実施例における温度特性の一例を示す図である。 図５は、比較例における温度特性の一例を示す図である。 図６は、変形例１における温度制御装置の一例を示す図である。 図７は、変形例２における制御対象の一例を示す図である。 図８は、変形例２における温度制御装置の一例を示す図である。
以下に、開示する温度制御装置、基板処理装置および温度制御方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
熱媒体の循環では、例えば、温度の制御対象である載置台等に対して高温側の熱媒体と低温側の熱媒体の流量を切り替えたり、温度の制御対象である基板処理装置の個数が増減したりする場合がある。この場合、バルブ同士の干渉等により熱媒体を供給する配管内の圧力が大きく変動し、循環制御性が悪化することで、ポンプの動作が不安定となり、温度の制御対象に対する温度制御性が悪化することがある。これに対し、ポンプの循環制御について流量フィードバック制御やポンプのインバータ周波数を固定した制御では、循環制御性の悪化を抑制することが難しい。また、戻り側の配管の切り替えをチェック弁で行う場合、差圧が制御できず、高温側と低温側が同時に開状態となり、同様に温度制御性が悪化することがある。この場合、高温側と低温側のタンク液面の偏りによる液量過多や液量不足によるアラーム停止が発生したり、高温側と低温側のタンクの連通管による液移動が生じて熱損失過多による温度制御性の悪化が発生する。そこで、ポンプの吐出側の圧力が一定となるよう制御することで、制御対象に対する温度制御性を向上させることが期待されている。
［基板処理装置１の構成］
図１は、本開示の一実施形態における基板処理装置の一例を示す概略断面図である。基板処理装置１は、例えば平行平板の電極を備えるプラズマエッチング装置である。基板処理装置１は、装置本体１０および制御装置１１を備える。装置本体１０は、例えばアルミニウム等の材料により構成され、例えば略円筒形状の形状を有する処理容器１２を有する。処理容器１２は、内壁面に陽極酸化処理が施されている。また、処理容器１２は、保安接地されている。
処理容器１２の底部上には、例えば石英等の絶縁材料により構成された略円筒状の支持部１４が設けられている。支持部１４は、処理容器１２内において、処理容器１２の底部から鉛直方向に（例えば上部電極３０の方向に向けて）延在している。
処理容器１２内には、載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持されている。載置台ＰＤは、載置台ＰＤの上面においてウエハＷを保持する。ウエハＷは、温度制御対象物の一例である。載置台ＰＤは、静電チャックＥＳＣおよび下部電極ＬＥを有する。下部電極ＬＥは、例えばアルミニウム等の金属材料により構成され、略円盤形状の形状を有する。静電チャックＥＳＣは、下部電極ＬＥ上に配置されている。下部電極ＬＥは、温度制御対象物と熱交換を行う熱交換部材の一例である。
静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極ＥＬを、一対の絶縁層の間または一対の絶縁シートの間に配置した構造を有する。電極ＥＬには、スイッチＳＷを介して直流電源１７が電気的に接続されている。静電チャックＥＳＣは、直流電源１７から供給された直流電圧により生じるクーロン力等の静電力により静電チャックＥＳＣの上面にウエハＷを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。
静電チャックＥＳＣには、配管１９を介して、例えばＨｅガス等の伝熱ガスが供給される。配管１９を介して供給された伝熱ガスは、静電チャックＥＳＣとウエハＷとの間に供給される。静電チャックＥＳＣとウエハＷとの間に供給される伝熱ガスの圧力を調整することにより、静電チャックＥＳＣとウエハＷとの間の熱伝導率を調整することができる。
また、静電チャックＥＳＣの内部には、加熱素子であるヒータＨＴが設けられている。ヒータＨＴには、ヒータ電源ＨＰが接続されている。ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が供給されることにより、静電チャックＥＳＣを介して静電チャックＥＳＣ上のウエハＷを加熱することができる。下部電極ＬＥおよびヒータＨＴによって、静電チャックＥＳＣ上に載置されたウエハＷの温度が調整される。なお、ヒータＨＴは、静電チャックＥＳＣと下部電極ＬＥの間に配置されていてもよい。
静電チャックＥＳＣの周囲には、ウエハＷのエッジおよび静電チャックＥＳＣを囲むようにエッジリングＥＲが配置されている。エッジリングＥＲは、フォーカスリングと呼ばれることもある。エッジリングＥＲにより、ウエハＷに対する処理の面内均一性を向上させることができる。エッジリングＥＲは、例えば石英等、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料により構成される。
下部電極ＬＥの内部には、ガルデン（登録商標）等の絶縁性の流体である熱媒体が流れる流路１５が形成されている。なお、熱媒体は、ブラインと表現する場合がある。流路１５には、配管１６ａおよび配管１６ｂを介して温度制御装置２０が接続されている。温度制御装置２０は、下部電極ＬＥの流路１５内を流れる熱媒体の温度を制御する。温度制御装置２０によって温度制御された熱媒体は、配管１６ａを介して下部電極ＬＥの流路１５内に供給される。流路１５内を流れた熱媒体は、配管１６ｂを介して温度制御装置２０に戻される。
温度制御装置２０は、下部電極ＬＥの流路１５内を流れる熱媒体を循環させる。また、温度制御装置２０は、第１の温度の熱媒体または第２の温度の熱媒体を循環する熱媒体に混合して、下部電極ＬＥの流路１５内に供給する。第１の温度の熱媒体または第２の温度の熱媒体が循環する熱媒体に混合されて下部電極ＬＥの流路１５内に供給されることにより、下部電極ＬＥの温度が設定温度に制御される。第１の温度は、例えば室温以上の温度であり、第２の温度は、例えば０℃以下の温度である。以下では、第１の温度の熱媒体を第１の熱媒体と記載し、第２の温度の熱媒体を第２の熱媒体と記載する。第１の熱媒体および第２の熱媒体は、温度が異なるが同じ材料の流体である。温度制御装置２０および制御装置１１は、熱媒体制御装置の一例である。
下部電極ＬＥの下面には、下部電極ＬＥに高周波電力を供給するための給電管６９が電気的に接続されている。給電管６９は、金属で構成されている。また、図１では図示が省略されているが、下部電極ＬＥと処理容器１２の底部との間の空間内には、静電チャックＥＳＣ上のウエハＷの受け渡しを行うためのリフターピンやその駆動機構等が配置される。
給電管６９には、整合器６８を介して第１の高周波電源６４が接続されている。第１の高周波電源６４は、ウエハＷにイオンを引き込むための高周波電力、すなわち高周波バイアス電力を発生する電源であり、例えば４００ｋＨｚ～４０．６８ＭＨｚの周波数、一例においては１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波バイアス電力を発生する。整合器６８は、第１の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷（下部電極ＬＥ）側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。第１の高周波電源６４によって発生した高周波バイアス電力は、整合器６８および給電管６９を介して下部電極ＬＥに供給される。
載置台ＰＤの上方であって、載置台ＰＤと対向する位置には、上部電極３０が設けられている。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行となるように配置されている。上部電極３０と下部電極ＬＥとの間の空間では、プラズマが生成され、生成されたプラズマにより、静電チャックＥＳＣの上面に保持されたウエハＷに対してエッチング等のプラズマ処理が行われる。上部電極３０と下部電極ＬＥとの間の空間は、処理空間ＰＳである。
上部電極３０は、例えば石英等により構成された絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持されている。上部電極３０は、電極板３４および電極支持体３６を有する。電極板３４は、下面が処理空間ＰＳに面している。電極板３４には複数のガス吐出口３４ａが形成されている。電極板３４は、例えばシリコンを含む材料により構成される。
電極支持体３６は、例えばアルミニウム等の導電性材料により構成され、電極板３４を上方から着脱自在に支持する。電極支持体３６は、図示しない水冷構造を有し得る。電極支持体３６の内部には、拡散室３６ａが形成されている。拡散室３６ａからは、電極板３４のガス吐出口３４ａに連通する複数のガス流通口３６ｂが下方に（載置台ＰＤに向けて）延びている。電極支持体３６には、拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが設けられており、ガス導入口３６ｃには、配管３８が接続されている。
配管３８には、バルブ群４２および流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを有している。バルブ群４２には複数のバルブが含まれ、流量制御器群４４にはマスフローコントローラ等の複数の流量制御器が含まれる。ガスソース群４０のそれぞれは、バルブ群４２の中の対応するバルブおよび流量制御器群４４の中の対応する流量制御器を介して、配管３８に接続されている。
これにより、装置本体１０は、ガスソース群４０の中で選択された一または複数のガスソースからの処理ガスを、個別に調整された流量で、電極支持体３６内の拡散室３６ａに供給することができる。拡散室３６ａに供給された処理ガスは、拡散室３６ａ内を拡散し、それぞれのガス流通口３６ｂおよびガス吐出口３４ａを介して処理空間ＰＳ内にシャワー状に供給される。
電極支持体３６には、整合器６６を介して第２の高周波電源６２が接続されている。第２の高周波電源６２は、プラズマ生成用の高周波電力を発生する電源であり、例えば２７～１００ＭＨｚの周波数、一例においては６０ＭＨｚの周波数の高周波電力を発生する。整合器６６は、第２の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷（上部電極３０）側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。第２の高周波電源６２によって発生した高周波電力は、整合器６６を介して上部電極３０に供給される。なお、第２の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されてもよい。
処理容器１２の内壁面および支持部１４の外側面には、表面がＹ２Ｏ３や石英等でコーティングされたアルミニウム等により構成されたデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６により、処理容器１２および支持部１４にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止することができる。
支持部１４の外側壁と処理容器１２の内側壁との間であって、処理容器１２の底部側（支持部１４が設置されている側）には、表面がＹ２Ｏ３や石英等でコーティングされたアルミニウム等により構成された排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８の下方には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。
排気装置５０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器１２内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。処理容器１２の側壁にはウエハＷを搬入または搬出するための開口１２ｇが設けられており、開口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
制御装置１１は、プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して装置本体１０の各部を制御することにより、ウエハＷにエッチング等の所定の処理を実行する。制御装置１１は、制御部の一例である。
［温度制御装置２０の構成］
図２は、本実施形態における温度制御装置の一例を示す図である。温度制御装置２０は、循環部２００と、第１温度制御部２２０と、第２温度制御部２４０とを有する。なお、例えば、循環部２００は、処理容器１２が設置される階と同じ階に設置され、第１温度制御部２２０および第２温度制御部２４０は、循環部２００より下の階に設置される。
循環部２００は、バルブ２０１の出口側が配管１６ａに接続されている。また、循環部２００は、下部電極ＬＥの流路１５内を流れる熱媒体を循環させるポンプ２０２が配管１６ｂに接続されている。ポンプ２０２の出口側の配管１６ｂは、接続位置Ａのチェック弁２０６および配管２０７を介してバルブ２０１の入口側に接続されている。配管２０７の圧力は、ポンプ２０２の動作中において、ポンプ２０２の出口側の配管１６ｂの圧力よりも低いので、チェック弁２０６が開く。従って、熱媒体は、ポンプ２０２、配管１６ｂ、チェック弁２０６、配管２０７、バルブ２０１、配管１６ａ、流路１５および配管１６ｂの経路で循環する。なお、配管２０７は、第３の配管の一例である。また、循環部２００内の配管１６ａには、流路１５の入口側の温度を検出する温度センサ２０３が設けられている。なお、温度センサ２０３は、温度制御装置２０の外部に設けてもよい。例えば、温度センサ２０３は、下部電極ＬＥの直下、例えば配管１６ａと流路１５の接続部に設けるようにしてもよく、下部電極ＬＥと温度制御装置２０の中間地点に設けるようにしてもよい。
第１温度制御部２２０は、配管２２９、配管２１０およびバルブ２０１を介して配管１６ａに接続されている。また、第１温度制御部２２０は、配管２３０、配管２１２およびチェック弁２０４を介して配管１６ｂに接続されている。なお、配管２２９と配管２１０との接続位置Ｂと、配管２３０と配管２１２との接続位置Ｃとの間は、バイパス配管である配管２１１により接続されている。なお、接続位置Ｃには、モニタリング用の圧力センサ２０８が設けられている。
本実施形態において、第１温度制御部２２０は、高温側である第１の熱媒体の温度を制御する。第１温度制御部２２０は、温度制御された第１の熱媒体を配管２２９、配管２１０およびバルブ２０１を介して、配管２０７から配管１６ａへ循環する熱媒体に混合して、下部電極ＬＥの流路１５内に供給する。なお、第１の熱媒体の温度は、例えば、９０℃とすることができる。配管２１０～２１２，２２９，２３０内の圧力は、下部電極ＬＥの流路１５内へ第１の熱媒体が供給されることで低下する。そして、流路１５内から排出された熱媒体は、配管１６ｂの接続位置Ａにおいて、一部が圧力が低下したことにより開いたチェック弁２０４を通り、配管２１２および配管２３０を介して、第１温度制御部２２０に戻される。配管２２９、配管２１０、および、配管１６ａで構成される配管は、供給配管または第１の供給配管の一例である。また、配管１６ｂ、配管２１２、および、配管２３０で構成される配管は、戻り配管または第１の戻り配管の一例である。なお、配管２１０～２１２，２２９，２３０で構成される配管は、第１の配管の一例である。
第１温度制御部２２０では、ポンプ２２２によりリザーバタンク２２１内の熱媒体を配管２２９に供給する。また、ポンプ２２２の出口側には、熱交換器２２３、流量センサ２２４、圧力センサ２２５、温度センサ２２６および可変バルブ２２７が設けられている。つまり、熱交換器２２３、流量センサ２２４、圧力センサ２２５、温度センサ２２６および可変バルブ２２７は、ポンプ２２２の直後に設けられている。熱交換器２２３は、配管２２９に供給する熱媒体を設定温度に加熱または冷却する。流量センサ２２４は、ポンプ２２２により供給される熱媒体の配管２２９の送出側における流量を検出する。圧力センサ２２５は、ポンプ２２２により供給される熱媒体の配管２２９の送出側における圧力を検出する。温度センサ２２６は、ポンプ２２２により供給される熱媒体の配管２２９の送出側における温度を検出する。可変バルブ２２７は、戻り配管である配管２３０側の可変バルブ２２８とともに、ポンプ２２２により供給される熱媒体の配管２２９における圧力を調整する。
第２温度制御部２４０は、配管２４９、配管２１３およびバルブ２０１を介して配管１６ａに接続されている。また、第２温度制御部２４０は、配管２５０、配管２１５およびチェック弁２０５を介して配管１６ｂに接続されている。なお、配管２４９と配管２１３との接続位置Ｄと、配管２５０と配管２１５との接続位置Ｅとの間は、バイパス配管である配管２１４により接続されている。なお、接続位置Ｅには、モニタリング用の圧力センサ２０９が設けられている。
本実施形態において、第２温度制御部２４０は、低温側である第２の熱媒体の温度を制御する。第２温度制御部２４０は、温度制御された第２の熱媒体を配管２４９、配管２１３およびバルブ２０１を介して、配管２０７から配管１６ａへ循環する熱媒体に混合して、下部電極ＬＥの流路１５内に供給する。なお、第２の熱媒体の温度は、例えば、－１０℃とすることができる。配管２１３～２１５，２４９，２５０内の圧力は、下部電極ＬＥの流路１５内へ第２の熱媒体が供給されることで低下する。そして、流路１５内から排出された熱媒体は、配管１６ｂの接続位置Ａにおいて、一部が圧力が低下したことにより開いたチェック弁２０５を通り、配管２１５および配管２５０を介して、第２温度制御部２４０に戻される。配管２４９、配管２１３、および、配管１６ａで構成される配管は、供給配管または第２の供給配管の一例である。また、配管１６ｂ、配管２１５、および、配管２５０で構成される配管は、戻り配管または第２の戻り配管の一例である。なお、配管２１３～２１５，２４９，２５０で構成される配管は、第２の配管の一例である。
第２温度制御部２４０では、ポンプ２４２によりリザーバタンク２４１内の熱媒体を配管２４９に供給する。また、ポンプ２４２の出口側には、熱交換器２４３、流量センサ２４４、圧力センサ２４５、温度センサ２４６および可変バルブ２４７が設けられている。つまり、熱交換器２４３、流量センサ２４４、圧力センサ２４５、温度センサ２４６および可変バルブ２４７は、ポンプ２４２の直後に設けられている。熱交換器２４３は、配管２４９に供給する熱媒体を設定温度に加熱または冷却する。流量センサ２４４は、ポンプ２４２により供給される熱媒体の配管２４９の送出側における流量を検出する。圧力センサ２４５は、ポンプ２４２により供給される熱媒体の配管２４９の送出側における圧力を検出する。温度センサ２４６は、ポンプ２４２により供給される熱媒体の配管２４９の送出側における温度を検出する。可変バルブ２４７は、戻り配管である配管２５０側の可変バルブ２４８とともに、ポンプ２４２により供給される熱媒体の配管２４９における圧力を調整する。
第１温度制御部２２０のリザーバタンク２２１と、第２温度制御部２４０のリザーバタンク２４１とは、配管２５１，２５２で接続されている。配管２５１，２５２は、連通管の一例であり、第１の熱媒体を貯留するリザーバタンク２２１の液面と、第２の熱媒体を貯留するリザーバタンク２４１の液面とを調整する。配管２５１は、リザーバタンク２２１，２４１間の気体（空気や蒸発した熱媒体等）が相互に移動するための配管である。配管２５２は、リザーバタンク２２１，２４１間の液体（熱媒体）が相互に移動するための配管である。これにより、熱媒体の漏洩が防止される。
バルブ２０１，２２７，２２８，２４７，２４８の開度、ポンプ２０２，２２２，２４２の送出圧力、および、熱交換器２２３，２４３における温度は、制御装置１１によってそれぞれ制御される。また、ポンプ２０２，２２２，２４２は、インバータ周波数に応じて、送出圧力を制御可能なポンプである。なお、バルブ２０１の開度は、例えば、＋１００％～－１００％の間で調整可能である。バルブ２０１の開度が０％のポジションでは、配管２０７からの熱媒体が全量、配管１６ａに流れ、配管２１０および配管２１３からの熱媒体は配管１６ａに流入しない。また、バルブ２０１の開度が＋１００％のポジションでは、配管２１０からの熱媒体が全量、配管１６ａに流れ、配管２０７および配管２１３からの熱媒体は配管１６ａに流入しない。一方、バルブ２０１の開度が－１００％のポジションでは、配管２１３からの熱媒体が全量、配管１６ａに流れ、配管２０７および配管２１０からの熱媒体は配管１６ａに流入しない。
つまり、高温側の第１の熱媒体を混合して循環する熱媒体の温度を上げたい場合、バルブ２０１の開度を０％のポジションからプラス側に変更する。一方、低温側の第２の熱媒体を混合して循環する熱媒体の温度を下げたい場合、バルブ２０１の開度を０％のポジションからマイナス側に変更する。例えば、処理空間ＰＳでプラズマを点火してプラズマ処理が行われる場合、プラズマから下部電極ＬＥにも入熱される。このため、下部電極ＬＥの温度を一定に保つには、例えば、バルブ２０１の開度を－１０％に設定し、配管２０７を循環する熱媒体の流量を９０％とし、配管２１３の低温側の第２の熱媒体を１０％混合する。
［圧力制御方法］
次に、本実施形態に係る圧力制御方法について説明する。図３は、本実施形態における圧力制御処理の一例を示すフローチャートである。
制御装置１１は、循環部２００のポンプ２０２を動作させ、配管１６ｂ、チェック弁２０６、配管２０７、バルブ２０１、配管１６ａ、流路１５および配管１６ｂの経路で熱媒体の循環を開始させる。制御装置１１は、温度センサ２０３で検出された温度に基づいて、バルブ２０１の開度を制御し、循環する熱媒体の温度を設定温度となるように制御する。
制御装置１１は、配管２２９，２４９の圧力を、それぞれ圧力センサ２２５，２４５で検出する（ステップＳ１）。制御装置１１は、検出した配管２２９，２４９の圧力を、それぞれの設定値と比較する（ステップＳ２）。制御装置１１は、比較結果に基づいて、配管２２９，２４９の圧力を、それぞれの設定値に近付けるように、ポンプ２２２，２４２のインバータ周波数を制御する（ステップＳ３）。すなわち、制御装置１１は、圧力センサ２２５，２４５で検出した圧力と、ポンプ２２２，２４２の送出圧力の設定値とのそれぞれの差分に基づいて、ポンプ２２２，２４２の送出圧力を制御する。これにより、制御対象（下部電極ＬＥ）に対する温度制御性を向上させることができる。
［温度制御装置２０の動作］
続いて、例えば、循環する熱媒体の設定温度、つまり制御対象である下部電極ＬＥの設定温度を３５℃とし、温度センサ２０３で検出された温度が設定温度よりも低い場合と高い場合における温度制御装置２０の動作を説明する。なお、以下の説明では、第１温度制御部２２０における配管２２９の圧力の第１の設定値、および、低温側の第２温度制御部２４０における配管２４９の圧力の第２の設定値、つまりポンプ２２２，２４２の送出圧力の設定値を０．７～１．０ＭＰａとする。また、高温側の配管２１２に接続するチェック弁２０４を０．５８０～０．５９０ＭＰａで開くように調整し、低温側の配管２１５に接続するチェック弁２０５を０．５７０～０．５８０ＭＰａで開くように調整している。つまり、高温側と低温側の差圧を０．０１０ＭＰａ（高温側＞低温側）としている。上記圧力の設定値は一例であり、これらの値に限定されるものではない。
まず、制御装置１１は、温度センサ２０３で検出された温度が設定温度よりも低い場合、バルブ２０１の開度を現在のポジションからプラス側に変更すると、配管２１０から第１の熱媒体が配管１６ａに流入する。配管２１０から第１の熱媒体が配管１６ａに流入すると、配管２１０内の圧力が低下し、配管２１０に接続される配管２１１，２１２，２２９，２３０内の圧力も低下する。つまり、圧力センサ２０８，２２５で検出される圧力が低下する。
このとき、バルブ２０１の開度を変更する前は、低温側の第２の熱媒体が配管１６ａに流入しているとする。この場合、バルブ２０１の開度のポジションがプラス側に変更されると、バルブ２０１の配管２１３側が閉じられることになるので、低温側の配管２１５内の圧力が上昇し、配管２１５に接続されるチェック弁２０５は開いている状態から、閉じた状態となる。一方、高温側では、配管２１２内の圧力が低下することで、チェック弁２０４が開き、配管１６ｂから配管２１２へと流入量に応じた熱媒体が流れる。
制御装置１１は、圧力センサ２２５で検出した配管２２９内の圧力を第１の設定値と比較し、低下した配管２２９内の圧力を設定値に近付けるように、ポンプ２２２のインバータ周波数を制御して送出圧力を上昇させる。つまり、配管２２９内の圧力に基づくフィードバック制御を行う。
ポンプ２２２の送出圧力が上昇すると、配管２２９内の圧力も上昇し、配管２２９に接続される配管２１０～２１２，２３０の圧力も上昇する。制御装置１１は、温度センサ２０３で検出される温度が設定温度に達すると、バルブ２０１の開度を現在のポジションからマイナス側に変更する。バルブ２０１の開度が現在のポジションからマイナス側に変更されると、配管２１０内の圧力が上昇し、配管２１０に接続される配管２１１，２１２，２２９，２３０内の圧力も上昇するので、チェック弁２０４が閉じる。
次に、制御装置１１は、温度センサ２０３で検出された温度が設定温度よりも高い場合、バルブ２０１の開度を現在のポジションからマイナス側に変更すると、配管２１３から第２の熱媒体が配管１６ａに流入する。配管２１３から第２の熱媒体が配管１６ａに流入すると、配管２１３内の圧力が低下し、配管２１３に接続される配管２１４，２１５，２４９，２５０内の圧力も低下する。つまり、圧力センサ２０９，２４５で検出される圧力が低下する。
このとき、バルブ２０１の開度を変更する前は、高温側の第１の熱媒体が配管１６ａに流入しているとする。この場合、バルブ２０１の開度のポジションがマイナス側に変更されると、バルブ２０１の配管２１０側が閉じられることになるので、高温側の配管２１２内の圧力が上昇し、配管２１２に接続されるチェック弁２０４は開いている状態から、閉じた状態となる。一方、低温側では、配管２１５内の圧力が低下することで、チェック弁２０５が開き、配管１６ｂから配管２１５へと流入量に応じた熱媒体が流れる。
制御装置１１は、圧力センサ２４５で検出した配管２４９内の圧力を第２の設定値と比較し、低下した配管２４９内の圧力を設定値に近付けるように、ポンプ２４２のインバータ周波数を制御して送出圧力を上昇させる。つまり、配管２４９内の圧力に基づくフィードバック制御を行う。
ポンプ２４２の送出圧力が上昇すると、配管２４９内の圧力も上昇し、配管２４９に接続される配管２１３～２１５，２５０の圧力も上昇する。制御装置１１は、温度センサ２０３で検出される温度が設定温度に達すると、バルブ２０１の開度を現在のポジションからプラス側に変更する。バルブ２０１の開度が現在のポジションからプラス側に変更されると、配管２１３内の圧力が上昇し、配管２１３に接続される配管２１４，２１５，２４９，２５０内の圧力も上昇するので、チェック弁２０５が閉じる。このように、チェック弁２０４，２０５が同時に開状態となる時間を短縮できるので、制御対象（下部電極ＬＥ）に対する温度制御性を向上させることができる。つまり、チェック弁２０４，２０５の差圧に応じて圧力のフィードバック制御を行うので、応答性がよくなり、圧力変動を抑制することができる。なお、温度制御装置２０内の制御については、温度制御装置２０内に制御部を設けて、制御装置１１からの情報に基づいて、温度制御装置２０内の制御部が行うようにしてもよい。この場合は、圧力センサ２２５，２４５で検出した圧力の代わりに、圧力センサ２０８，２０９で検出した圧力に基づくフィードバック制御を行ってもよい。
［実験結果］
続いて、図４および図５を用いて本実施形態に係る実施例と、ポンプ２２２，２４２のインバータ周波数を固定した比較例との温度特性について説明する。図４は、実施例における温度特性の一例を示す図である。図４のグラフ３００では、高温側のグラフとして、第１の熱媒体の設定温度を示すグラフ３０１と、送出側の熱媒体温度を示す温度センサ２２６のグラフ３０２と、配管の戻り側の熱媒体温度を示すグラフ３０３とを示している。また、グラフ３００では、低温側のグラフとして、第２の熱媒体の設定温度を示すグラフ３０４と、送出側の熱媒体温度を示す温度センサ２４６のグラフ３０５と、配管の戻り側の熱媒体温度を示すグラフ３０６とを示している。また、グラフ３００では、バルブ２０１の開度をグラフ３０７で示している。グラフ３００の縦軸は、温度と開度の両方を示している。
グラフ３００では、極端な例として制御対象の設定温度を低温（１０℃）から高温（７０℃）に変化させ、その後、高温（７０℃）から低温（１０℃）に変化させた場合の温度特性を示している。第１の熱媒体は、グラフ３０１に示すように９０℃に設定され、第２の熱媒体は、グラフ３０４に示すように－１０℃に設定されている。
タイミング３０８で制御対象の設定温度が１０℃から７０℃に変更されると、グラフ３０７に示すようにバルブ２０１の開度がプラス側に大きく変化し、第１の熱媒体が制御対象の流路に流入する。また、第１の熱媒体の戻り側の温度は、グラフ３０２に示すように、タイミング３０８の直後に３９．２℃まで低下するが、流入した第１の熱媒体が戻り側に到達することで、タイミング３０９の時点では９０℃弱まで戻っている。同様に、第１の熱媒体の送出側温度もグラフ３０２に示すように、タイミング３０８の後で一旦低下するが、タイミング３０９の時点では、設定温度の９０℃にほぼ戻っている。
次に、タイミング３０９で制御対象の設定温度が７０℃から１０℃に変更されると、グラフ３０７に示すようにバルブ２０１の開度が、図４では一部省略されているがマイナス側に大きく変化し、第２の熱媒体が制御対象の流路に流入する。また、第２の熱媒体の戻り側の温度は、グラフ３０６に示すように、タイミング３０９の直後に４４．０℃まで上昇するが、流入した第２の熱媒体が戻り側に到達することで、グラフ３００の右端の時点では－５℃前後まで戻っている。同様に、第２の熱媒体の送出側温度もグラフ３０５に示すように、タイミング３０９の後で一旦上昇するが、グラフ３００の右端の時点では、設定温度の－１０℃に戻っている。
図５は、比較例における温度特性の一例を示す図である。図５のグラフ３２０では、高温側のグラフとして、第１の熱媒体の設定温度を示すグラフ３２１と、送出側の熱媒体温度を示すグラフ３２２と、配管の戻り側の熱媒体温度を示すグラフ３２３とを示している。また、グラフ３２０では、低温側のグラフとして、第２の熱媒体の設定温度を示すグラフ３２４と、送出側の熱媒体温度を示すグラフ３２５と、配管の戻り側の熱媒体温度を示すグラフ３２６とを示している。また、グラフ３２０では、バルブ２０１の開度をグラフ３２７で示している。グラフ３２０の縦軸は、温度と開度の両方を示している。
グラフ３２０では、図４のグラフ３００と同様に、制御対象の設定温度を低温（１０℃）から高温（７０℃）に変化させ、その後、高温（７０℃）から低温（１０℃）に変化させた場合の温度特性を示している。第１の熱媒体は、グラフ３２１に示すように９０℃に設定され、第２の熱媒体は、グラフ３２４に示すように－１０℃に設定されている。
タイミング３２８で制御対象の設定温度が１０℃から７０℃に変更されると、グラフ３２７に示すようにバルブ２０１の開度がプラス側に大きく変化し、第１の熱媒体が制御対象の流路に流入する。また、第１の熱媒体の戻り側の温度は、グラフ３２３に示すように、タイミング３２８の直後に５２．７℃まで低下するが、流入した第１の熱媒体が戻り側に到達することで、８０℃前後まで戻る。ところが、タイミング３２９の時点においても８５℃弱であり、設定温度の９０℃まで戻っていない。同様に、第１の熱媒体の送出側温度もグラフ３２２に示すように、タイミング３２８の後で低下し、タイミング３２９の時点でも、８０℃前後と設定温度の９０℃まで戻っていない。一方、タイミング３２８の直後に、グラフ３２６に示すように第２の熱媒体の戻り側の温度が０℃前後まで上昇しており、第２の熱媒体側のチェック弁２０５が第１の熱媒体側のチェック弁２０４と同時に開いていると考えられる。このため、タイミング３２９の時点においても、第１の熱媒体の戻り側の温度と送出側温度が設定温度近傍まで戻っていないことの原因と考えられる。
次に、タイミング３２９で制御対象の設定温度が７０℃から１０℃に変更されると、グラフ３２７に示すようにバルブ２０１の開度が、図５では一部省略されているがマイナス側に大きく変化し、第２の熱媒体が制御対象の流路に流入する。また、第２の熱媒体の戻り側の温度は、グラフ３２６に示すように、タイミング３２９の直後に２８．９℃まで上昇するが、流入した第２の熱媒体が戻り側に到達することで、グラフ３２０の右端の時点では－５℃前後まで戻っている。同様に、第２の熱媒体の送出側温度もグラフ３２５に示すように、タイミング３２９の後で一旦上昇するが、グラフ３００の右端の時点では、設定温度の－１０℃に戻っている。
グラフ３００，３２０の実験結果から、比較例では、低温から高温に変更した場合に、第２の熱媒体の戻り側の温度が高い状態が継続し、チェック弁２０５が開いた状態である。一方、実施例では、第２の熱媒体の戻り側の温度はほぼ変化していないので、チェック弁２０５が閉じた状態であると考えられる。すなわち、実施例では比較例と比べ、温度制御性が向上していることがわかる。
［変形例１］
上記の実施形態では、循環部２００内で熱媒体が循環するタイプの温度制御装置２０について説明したが、下部電極ＬＥ内の流路１５に流れる熱媒体を第１の熱媒体と第２の熱媒体とで切り替えるタイプの温度制御装置を用いてもよく、この場合の実施の形態につき、変形例１として説明する。なお、変形例１における基板処理装置および温度制御装置の一部の構成および圧力制御方法は上述の実施形態と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。
図６は、変形例１における温度制御装置の一例を示す図である。図６に示す温度制御装置２０ａは、上記の実施形態における温度制御装置２０と比較して、循環部２００、第１温度制御部２２０および第２温度制御部２４０に代えて、切替部２６０、第１温度制御部２２０ａおよび第２温度制御部２４０ａを有する。また、切替部２６０は、バルブ２６１～２６４、温度センサ２６５および配管２６６～２７１を有する。
第１温度制御部２２０ａは、配管２７２、配管２６６およびバルブ２６１を介して配管１６ａに接続されている。また、第１温度制御部２２０ａは、配管２７３、配管２６８およびバルブ２６２を介して配管１６ｂに接続されている。変形例１において、第１温度制御部２２０ａは、高温側である第１の熱媒体の温度を制御する。第１温度制御部２２０ａは、配管２７２、配管２６６、バルブ２６１、および、配管１６ａを介して、温度制御された第１の熱媒体を下部電極ＬＥの流路１５内に供給する。そして、下部電極ＬＥの流路１５内に供給された熱媒体は、配管１６ｂ、バルブ２６２、配管２６８、および、配管２７３を介して、第１温度制御部２２０ａに戻される。配管２７２、配管２６６、および、配管１６ａで構成される配管は、供給配管または第１の供給配管の一例である。また、配管１６ｂ、配管２６８、および、配管２７３で構成される配管は、戻り配管または第１の戻り配管の一例である。
第２温度制御部２４０ａは、配管２７４、配管２６９およびバルブ２６１を介して、配管１６ａに接続されている。また、第２温度制御部２４０ａは、配管２７５、配管２７１およびバルブ２６２を介して、配管１６ｂに接続されている。変形例１において、第２温度制御部２４０ａは、低温側である第２の熱媒体の温度を制御する。第２温度制御部２４０ａは、配管２７４、配管２６９、バルブ２６１、および、配管１６ａを介して、温度制御された第２の熱媒体を下部電極ＬＥの流路１５内に供給する。そして、下部電極ＬＥの流路１５内に供給された熱媒体は、配管１６ｂ、バルブ２６２、配管２７１、および、配管２７５を介して、第２温度制御部２４０ａに戻される。配管２７４、配管２６９、および、配管１６ａで構成される配管は、供給配管または第２の供給配管の一例である。また、配管１６ｂ、配管２７１、および、配管２７５で構成される配管は、戻り配管または第２の戻り配管の一例である。
バルブ２６１は、配管１６ａと、配管２６６および配管２６９との接続部分に設けられており、下部電極ＬＥの流路１５内を流れる熱媒体を第１の熱媒体または第２の熱媒体に切り替える。バルブ２６２は、配管１６ｂと、配管２６８および配管２７１との接続部分に設けられており、下部電極ＬＥの流路１５内から流れ出た熱媒体の出力先を、第１温度制御部２２０ａまたは第２温度制御部２４０ａに切り替える。
配管２７２と配管２６６との接続位置Ｆと、配管２７３と配管２６８との接続位置Ｇとの間は、バイパス配管である配管２６７により接続されている。配管２６７には、バイパスバルブ２６３が設けられている。
配管２７４と配管２６９との接続位置Ｈと、配管２７５と配管２７１との接続位置Ｉとの間は、バイパス配管である配管２７０により接続されている。配管２７０には、バイパスバルブ２６４が設けられている。
温度制御装置２０ａ内の配管１６ａには、流路１５の入口側の温度を計測する温度センサ２６５が設けられている。なお、温度センサ２６５は、温度制御装置２０ａの外部に設けてもよい。例えば、温度センサ２６５は、下部電極ＬＥの直下、例えば配管１６ａと流路１５の接続部に設けるようにしてもよく、下部電極ＬＥと温度制御装置２０ａの中間地点に設けるようにしてもよい。
バルブ２６１，２６２、および、バイパスバルブ２６３，２６４の開閉は、制御装置１１によってそれぞれ制御される。なお、第１温度制御部２２０ａおよび第２温度制御部２４０ａは、上記の実施形態に係る第１温度制御部２２０および第２温度制御部２４０と、可変バルブ２２７，２２８、および、可変バルブ２４７，２４８が無い外は同様であるので、その説明を省略する。
温度制御装置２０ａでは、高温側の第１の熱媒体を下部電極ＬＥの流路１５内に供給する場合、バルブ２６１は配管２６６側が開、配管２６９側が閉となり、バルブ２６２は配管２６８側が開、配管２７１側が閉となる。また、バイパスバルブ２６３は閉、バイパスバルブ２６４は開となる。従って、第１温度制御部２２０ａから供給される高温側の第１の熱媒体は、下部電極ＬＥの流路１５内に供給されて第１温度制御部２２０ａへと戻り、第２温度制御部２４０ａから供給される低温側の第２の熱媒体は、バイパスバルブ２６４を介して第２温度制御部２４０ａへと戻る。
一方、温度制御装置２０ａでは、低温側の第２の熱媒体を下部電極ＬＥの流路１５内に供給する場合、バルブ２６１は配管２６６側が閉、配管２６９側が開となり、バルブ２６２は配管２６８側が閉、配管２７１側が開となる。また、バイパスバルブ２６３は開、バイパスバルブ２６４は閉となる。従って、第２温度制御部２４０ａから供給される低温側の第２の熱媒体は、下部電極ＬＥの流路１５内に供給されて第２温度制御部２４０ａへと戻り、第１温度制御部２２０ａから供給される高温側の第１の熱媒体は、バイパスバルブ２６３を介して第１温度制御部２２０ａへと戻る。
［圧力制御方法］
制御装置１１は、温度制御装置２０ａにおいても、上記の実施形態の図３と同様に、圧力制御処理を実行する。すなわち、制御装置１１は、配管２７２，２７４の圧力を、それぞれ圧力センサ２２５，２４５で検出する（ステップＳ１）。制御装置１１は、検出した配管２７２，２７４の圧力を、それぞれの設定値と比較する（ステップＳ２）。制御装置１１は、比較結果に基づいて、配管２７２，２７４の圧力を、それぞれの設定値に近付けるように、ポンプ２２２，２４２のインバータ周波数を制御する（ステップＳ３）。すなわち、制御装置１１は、圧力センサ２２５，２４５で検出した圧力と、ポンプ２２２，２４２の送出圧力の設定値とのそれぞれの差分に基づいて、ポンプ２２２，２４２の送出圧力を制御する。このように、熱媒体を供給する配管２７２，２７４内の圧力が変動することを抑制するので、制御対象（下部電極ＬＥ）に対する温度制御性を向上させることができる。
［変形例２］
上記の実施形態および変形例１では、１つの制御対象に対して熱媒体を供給する温度制御装置２０，２０ａについて説明したが、処理容器の上部に設けられた上部電極等の上部系統の温度を制御する温度制御装置に適用してもよく、この場合の実施の形態につき、変形例２として説明する。なお、変形例２における基板処理装置および温度制御装置の一部の構成および圧力制御方法は上述の実施形態および変形例１と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。
図７は、変形例２における制御対象の一例を示す図である。図２に示す基板処理装置４００は、処理容器４０１の上部に、制御対象であるクーリングプレートが設けられた上部電極を有する基板処理装置の一例である。基板処理装置４００では、処理容器４０１の上部に支持部材を介してクーリングプレート４１０が支持されている。クーリングプレート４１０は、ヒータ４１１および電極板４１２を有する。電極板４１２は、上部電極の一例であって下面が処理空間に面しており、下部電極を有する載置台４１３の上面に対向している。クーリングプレート４１０のさらに上部には、天板４０２が処理容器４０１に支持されている。なお、図７では、処理ガスの供給系統、および、上部電極への高周波電力の供給系統は省略している。
クーリングプレート４１０には、内部に熱媒体を流すための流路４０９が形成されている。処理容器４０１の上部には、内部に熱媒体を流すための流路４０８が形成されている。同様に、天板４０２にも内部に熱媒体を流すための流路４０６が形成されている。流路４０６と流路４０８とは、流路４０７で接続されている。すなわち、処理容器４０１の上部には、処理容器４０１および天板４０２の温度を制御するための流路４０６～４０８と、クーリングプレート４１０の温度を制御するための流路４０９とが設けられている。なお、クーリングプレート４１０は、プラズマ入熱時は例えば３５℃の熱媒体の流量を増加させることで冷却され、アイドル時は熱媒体の流量を減少させるとともにヒータ４１１で加熱されることで、例えば１５０℃に調整される。
温度制御装置２０ｂは、熱媒体を流路４０６に接続された配管４０３から流路４０６～４０８内に供給する。流路４０６～４０８内に供給された熱媒体は、流路４０８に接続された配管４０４を介して、温度制御装置２０ｂに戻される。また、温度制御装置２０ｂは、配管４０３および流量制御バルブ４０５を介して、熱媒体を流路４０９内に供給する。流路４０９内に供給された熱媒体は、流路４０９に接続された配管４０４を介して、温度制御装置２０ｂに戻される。
図８は、変形例２における温度制御装置の一例を示す図である。図８に示す温度制御装置２０ｂは、上記の実施形態における温度制御装置２０と比較して、循環部２００を有さず、第１温度制御部２２０および第２温度制御部２４０に代えて、温度制御部２４０ｂを有する。すなわち、温度制御装置２０ｂは、高温側および低温側といった複数の温度制御部ではなく、１つの設定温度に制御された熱媒体を供給する温度制御部２４０ｂを有する。なお、図８では、流路４０６～４０８内に熱媒体を供給する経路は省略している。また、温度制御装置２０ｂは、内部に制御部２８０を有する。制御部２８０は、基板処理装置４００からの情報に基づいて、温度制御装置２０ｂ内の各部を制御する。
温度制御部２４０ｂは、複数の基板処理装置４００に対して配管４０３，４０４が接続されている。図８では、基板処理装置４００，４００ａの２つを例示している。また、基板処理装置４００，４００ａにそれぞれ対応する流量制御バルブ４０５，４０５ａを例示している。また、図８では、配管４０３について、基板処理装置４００，４００ａに対して分岐後の配管を配管４２２，４２２ａとして表している。また、配管４０４について、合流前の配管を、基板処理装置４００，４００ａに対応する配管４２３，４２３ａとして表している。
温度制御部２４０ｂは、配管４０３、配管４２１、流量制御バルブ４０５および配管４２２を介して基板処理装置４００に接続されている。また、温度制御部２４０ｂは、配管４０４、配管４２４および配管４２３を介して基板処理装置４００に接続されている。変形例２において、温度制御部２４０ｂは、設定温度（例えば３５℃。）に設定された熱媒体の温度を制御する。温度制御部２４０ｂは、流量制御バルブ４０５が開である場合、基板処理装置４００に対して、配管４０３、配管４２１、流量制御バルブ４０５および配管４２２を介して、温度制御された熱媒体を基板処理装置４００の流路４０９内に供給する。そして、流路４０９内に供給された熱媒体は、配管４２３、配管４２４および配管４０４を介して、温度制御部２４０ｂに戻される。配管４０３、配管４２１および配管４２２で構成される配管は、供給配管の一例である。また、配管４２３、配管４２４および配管４０４で構成される配管は、戻り配管の一例である。
同様に、温度制御部２４０ｂは、配管４０３、配管４２１、流量制御バルブ４０５ａおよび配管４２２ａを介して基板処理装置４００ａに接続されている。また、温度制御部２４０ｂは、配管４０４、配管４２４および配管４２３ａを介して基板処理装置４００ａに接続されている。温度制御部２４０ｂは、流量制御バルブ４０５ａが開である場合、基板処理装置４００ａに対して、配管４０３、配管４２１、流量制御バルブ４０５ａおよび配管４２２ａを介して、温度制御された熱媒体を基板処理装置４００ａの流路４０９内に供給する。そして、流路４０９内に供給された熱媒体は、配管４２３ａ、配管４２４および配管４０４を介して、温度制御部２４０ｂに戻される。
配管４０３と配管４２１との接続位置Ｊと、配管４０４と配管４２４との接続位置Ｋとの間は、バイパス配管である配管４２５により接続されている。配管４２５には、バイパスバルブ４２０が設けられている。バイパスバルブ４２０は、下流の流量制御バルブ４０５，４０５ａが全て閉となった場合に開となり、各流路４０９内に流れる分の熱媒体を配管４０３から配管４０４へと戻す。
流量制御バルブ４０５，４０５ａ、および、バイパスバルブ４２０の開閉は、制御部２８０によってそれぞれ制御される。なお、温度制御部２４０ｂは、上記の実施形態に係る第２温度制御部２４０と、可変バルブ２４７，２４８が無い外は同様であるので、その説明を省略する。
流量制御バルブ４０５，４０５ａは、基板処理装置４００，４００ａにおける温度制御に応じて開閉されるため、熱媒体の送出側の配管４０３内の圧力は、流量制御バルブ４０５，４０５ａの開閉に応じて変動する。
［圧力制御方法］
制御部２８０は、上記の実施形態の図３と同様に、圧力制御処理を実行する。すなわち、制御部２８０は、配管４０３の圧力を圧力センサ２４５で検出する（ステップＳ１）。制御部２８０は、検出した配管４０３の圧力を設定値と比較する（ステップＳ２）。制御部２８０は、比較結果に基づいて、配管４０３の圧力を設定値に近付けるように、ポンプ２４２のインバータ周波数を制御する（ステップＳ３）。すなわち、制御部２８０は、圧力センサ２４５で検出した圧力と、ポンプ２４２の送出圧力の設定値との差分に基づいて、ポンプ２４２の送出圧力を制御する。このように、熱媒体を供給する配管内の圧力が変動することを抑制するので、制御対象（クーリングプレート４１０）に対する温度制御性を向上させることができる。
以上、本実施形態および各変形例によれば、温度制御装置（２０，２０ａ，２０ｂ）は、制御対象（下部電極ＬＥ、クーリングプレート４１０）に熱媒体を供給する供給配管（配管２２９，２４９，２７２，２７４，４０３）と、制御対象から熱媒体を戻す戻り配管（配管２３０，２５０，２７３，２７５，４０４）と、供給配管に熱媒体を送出するポンプ（２２２，２４２）と、ポンプ直後の供給配管の圧力を検出する圧力センサ（２２５，２４５）と、制御部（２８０）とを有する。制御部は、圧力センサで検出した圧力と、ポンプの送出圧力の設定値との差分に基づいて、ポンプの送出圧力を制御する。その結果、制御対象に対する温度制御性を向上させることができる。なお、圧力センサ２２５，２４５で検出した圧力の代わりに、圧力センサ２０８，２０９で検出した圧力に基づくフィードバック制御を行ってもよい。また、熱媒体を供給する供給配管（配管２２９，２４９，２７２，２７４，４０３）に追加した圧力センサで検出した圧力に基づくフィードバック制御を行ってもよい。
また、本実施形態および各変形例によれば、ポンプのインバータ周波数を制御することで、送出圧力を制御する。その結果、熱媒体を供給する配管内の圧力の変化を抑制することができる。
また、変形例２によれば、制御対象は、複数である。その結果、熱媒体を供給する配管内の圧力について、複数の制御対象の動作に応じて変化する場合であっても、熱媒体を供給する配管内の圧力の変化を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、基板処理装置１は、処理容器１２内に配置され、基板（ウエハＷ）を載置する載置台ＰＤと、載置台ＰＤの内部に設けられた流路１５に、第１の配管（配管２２９，２１０，１６ａ）を介して第１の温度の熱媒体を供給する第１温度制御部２２０と、流路１５に、第２の配管（配管２４９，２１３，１６ａ）を介して第２の温度の熱媒体を供給する第２温度制御部２４０と、流路１５の出口から流路１５の入口へ接続し、熱媒体を循環させる第３の配管（配管１６ｂ，２０７，１６ａ）と、流路１５の出口に接続されて熱媒体を３方向に分岐する、第１の配管に接続される第１のチェック弁（２０４）、第２の配管に接続される第２のチェック弁（２０５）、および、第３の配管に接続され熱媒体の循環時に開となる第３のチェック弁（２０６）と、制御部（制御装置１１）とを有する。制御部は、第１の配管および第２の配管の圧力を検出する。また、制御部は、検出された第１の配管の圧力を、第１の配管の圧力の第１の設定値と比較し、検出された第２の配管の圧力を、第２の配管の圧力の第２の設定値と比較する。また、制御部は、流路１５の出口側と第１の配管との圧力差により第１のチェック弁が開となると、比較結果に基づいて、第１の配管の圧力を第１の設定値に近付けるように第１温度制御部２２０を制御する。また、制御部は、流路１５の出口側と第２の配管との圧力差により第２のチェック弁が開となると、比較結果に基づいて、第２の配管の圧力を第２の設定値に近付けるように第２温度制御部２４０を制御する。その結果、ポンプ（２２２，２４２）の吐出側の圧力が一定となるように制御することで、制御対象（下部電極ＬＥ）に対する温度制御性を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、流路１５の入口側には、第１の配管、第２の配管および第３の配管を流れる熱媒体の混合割合を制御するバルブ２０１と、混合後の熱媒体の温度を検出する温度センサ２０３とが設けられ、バルブ２０１の開度は、温度センサ２０３で検出された温度に応じて、第３の配管を流れる熱媒体に、第１の配管または第２の配管を流れる熱媒体を混合するように制御される。その結果、制御対象（下部電極ＬＥ）に対する温度制御性を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、第１の配管の圧力は、第１温度制御部２２０のポンプ２２２の直後に設けられた第１の圧力センサ（圧力センサ２２５）で検出され、第２の配管の圧力は、第２温度制御部２４０のポンプ２４２の直後に設けられた第２の圧力センサ（圧力センサ２４５）で検出される。その結果、ポンプの直後の配管の圧力を、ポンプのインバータ周波数にフィードバック制御することができる。
また、本実施形態によれば、ポンプ（２２２，２４２）のインバータ周波数を制御することで、ポンプの送出圧力を制御する。その結果、ポンプの送出圧力を安定させることができる。
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。
また、上記の実施形態では、プラズマ源の一例として容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）が用いられたが、開示の技術はこれに限られない。プラズマ源としては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＰ）、またはヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）等が用いられてもよい。
また、上記の実施形態では、基板処理装置１として、プラズマエッチング処理装置を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。温度制御された熱媒体を用いて、ウエハＷ等の温度制御対象物の温度を制御する装置であれば、エッチング装置以外に、成膜装置、改質装置、または洗浄装置等に対しても、開示の技術を適用することができる。
１，４００ 基板処理装置
１０ 装置本体
１１ 制御装置
１２，４０１ 処理容器
１５，４０６～４０９ 流路
１６ａ，１６ｂ，２０７，２２９，２３０，２４９，２５０，２７２～２７５，４０３，４０４ 配管
２０，２０ａ，２０ｂ 温度制御装置
２００ 循環部
２０１ バルブ
２０３ 温度センサ
２０４～２０６ チェック弁
２２０，２２０ａ 第１温度制御部
２２２，２４２ ポンプ
２２５，２４５ 圧力センサ
２４０，２４０ａ 第２温度制御部
２４０ｂ 温度制御部
２６０ 切替部
２８０ 制御部
４０５，４０５ａ 流量制御バルブ
４１０ クーリングプレート
ＥＳＣ 静電チャック
ＬＥ 下部電極
ＰＤ，４１３ 載置台
Ｗ ウエハ

Claims (8)

  1. 温度制御装置であって、
    制御対象に熱媒体を供給する供給配管と、
    前記制御対象から前記熱媒体を戻す戻り配管と、
    前記供給配管に前記熱媒体を送出するポンプと、
    前記ポンプ直後の前記供給配管の圧力を検出する圧力センサと、
    制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記圧力センサで検出した圧力と、前記ポンプの送出圧力の設定値との差分に基づいて、前記ポンプの送出圧力を制御するよう前記温度制御装置を制御するように構成される、
    温度制御装置。
  2. 前記制御部は、前記ポンプのインバータ周波数を制御することで、前記送出圧力を制御する、
    請求項１に記載の温度制御装置。
  3. 前記制御対象は、複数である、
    請求項１または２に記載の温度制御装置。
  4. 基板処理装置であって、
    処理容器内に配置され、基板を載置する載置台と、
    前記載置台の内部に設けられた流路に、第１の配管を介して第１の温度の熱媒体を供給する第１温度制御部と、
    前記流路に、第２の配管を介して第２の温度の前記熱媒体を供給する第２温度制御部と、
    前記流路の出口から前記流路の入口へ接続し、前記熱媒体を循環させる第３の配管と、
    前記流路の出口に接続されて前記熱媒体を３方向に分岐する、前記第１の配管に接続される第１のチェック弁、前記第２の配管に接続される第２のチェック弁、および、前記第３の配管に接続され前記熱媒体の循環時に開となる第３のチェック弁と、
    制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記第１の配管および前記第２の配管の圧力を検出するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
    前記制御部は、検出された前記第１の配管の圧力を、前記第１の配管の圧力の第１の設定値と比較し、検出された前記第２の配管の圧力を、前記第２の配管の圧力の第２の設定値と比較するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
    前記制御部は、前記流路の出口側と前記第１の配管との圧力差により前記第１のチェック弁が開となると、比較結果に基づいて、前記第１の配管の圧力を前記第１の設定値に近付けるように前記第１温度制御部を制御するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
    前記制御部は、前記流路の出口側と前記第２の配管との圧力差により前記第２のチェック弁が開となると、比較結果に基づいて、前記第２の配管の圧力を前記第２の設定値に近付けるように前記第２温度制御部を制御するよう前記基板処理装置を制御するように構成される、
    基板処理装置。
  5. 前記流路の入口側には、前記第１の配管、前記第２の配管および前記第３の配管を流れる前記熱媒体の混合割合を制御するバルブと、混合後の前記熱媒体の温度を検出する温度センサとが設けられ、
    前記バルブの開度は、前記温度センサで検出された温度に応じて、前記第３の配管を流れる前記熱媒体に、前記第１の配管または前記第２の配管を流れる前記熱媒体を混合するように制御される、
    請求項４に記載の基板処理装置。
  6. 前記第１の配管の圧力は、前記第１温度制御部のポンプの直後に設けられた第１の圧力センサで検出され、
    前記第２の配管の圧力は、前記第２温度制御部のポンプの直後に設けられた第２の圧力センサで検出される、
    請求項４または５に記載の基板処理装置。
  7. 前記制御部は、前記ポンプのインバータ周波数を制御することで、前記ポンプの送出圧力を制御する、
    請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 温度制御装置における圧力制御方法であって、
    前記温度制御装置は、
    制御対象に熱媒体を供給する供給配管と、
    前記制御対象から前記熱媒体を戻す戻り配管と、
    前記供給配管に前記熱媒体を送出するポンプと、
    前記ポンプ直後の前記供給配管の圧力を検出する圧力センサと、を有し、
    前記圧力センサで検出した圧力と、前記ポンプの送出圧力の設定値との差分に基づいて、前記ポンプの送出圧力を制御する、
    圧力制御方法。
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