JP3413791B2 - 温度制御装置および温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基台に配置した被
温度制御対象物の温度制御を行う温度制御装置および温
度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造工程においては、塗布した
レジスト膜に残存する溶剤を取り除くためにウェハを１
１０〜１３０℃に加熱するプリベーク工程や、エッチン
グ前にレジストと基板との密着を容易にするためにウェ
ハを１２０〜１５０℃に加熱するポストベーク工程等の
加熱工程が含まれているとともに、加熱したウェハを都
度室温レベル（２０℃程度）まで冷却するクーリング工
程等の冷却工程が含まれており、これら各工程の際にウ
ェハをより高速、かつ高精度に温度制御することがスル
ープットを向上させる上で重要となる。

【０００３】この種の従来技術としては、例えば特公平
７−１１１９４８号公報に示されたものがある。この従
来技術では、半導体ウェハを密着載置させる熱板に流体
通路を設けるとともに、この流体通路に対してそれぞれ
加熱流体を循環供給するための系と冷却流体を循環供給
するための系とを用意し、さらに流体通路の入出口と２
つの流体循環供給系との間に流体循環供給系を選択する
ための供給弁および排出弁を介在させるように構成して
おり、該供給弁および排出弁を同時に切り換えることに
よって、当該流体通路に循環供給する温度流体を選択
し、該選択した温度流体によって半導体ウェハの加熱、
もしくは冷却を行うようにしている。

【０００４】この従来技術によれば、供給弁および排出
弁の作動によって熱板の流体通路に供給する温度流体を
瞬時に変更することが可能となり、当該熱板に載置させ
た半導体ウェハを速やかに所望の温度に制御することが
可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の温
度制御装置にあっては、供給弁と排出弁との間に流体通
路等の容積が存在するため、流体循環供給系を変更する
べく供給弁および排出弁を作動させた場合、これら供給
弁と排出弁との間の容積分だけ変更以前の温度流体が、
異なる流体循環供給系に混入することになる。

【０００６】例えば、加熱された半導体ウェハの冷却を
行うべく供給弁および排出弁をそれぞれ加熱流体循環供
給系から冷却流体循環供給系へ切り換えた場合、これら
供給弁から排出弁に至る経路内に残存した加熱流体が冷
却流体循環供給系に混入してしまうため、冷却流体タン
クに接続した冷却器に対して多大な熱負荷を与えるとと
もに、冷却流体循環供給系に大きな温度変動を来たし、
著しいエネルギロスを招来することになるばかりか、半
導体ウェハに対する温度制御を正確に実施できない虞れ
さえある。

【０００７】一方、この種の温度制御装置には、熱板の
上面に面状のヒータを配設し、該熱板の流体通路に対し
ては、冷却流体のみを循環供給させるように構成したも
のもある。

【０００８】この温度制御装置では、温度流体の混入と
いう事態が発生し得ないため、上述した温度流体の混入
に起因する種々の問題は生じない。

【０００９】しかしながら、この温度制御装置にあって
は、面状ヒータを作動させる際に流体通路の内部に残存
した温度流体が熱板の熱容量を増大させることになるた
め、該面状ヒータにおいてエネルギロスを招来すること
になるばかりか、半導体ウェハに対する熱応答性の点で
極めて不利となる。

【００１０】本発明は、上記実情に鑑みて、エネルギロ
スを可及的に防止し、かつ被温度制御対象物を高速、か
つ高精度に温度制御することのできる温度制御装置およ
び温度制御方法を提供することを解決課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段および作用効果】請求項１
に記載の発明では、被温度制御対象物を配置させる基台
と、この基台に設けた流体通路に対して所定の温度に調
整された温度流体を循環供給する流体循環供給系と、前
記基台に配設し、前記被温度制御対象物を高温度状態に
調整維持する加熱手段とを具備し、これら流体循環供給
系および加熱手段を択一的に作動させることにより、前
記被温度制御対象物を互いに異なる目標温度に調整維持
するようにした温度制御装置において、前記流体循環供
給系を停止させた後、前記加熱手段を作動させるまでの
間に作動し、前記基台の流体通路にガスを供給すること
によって該流体通路の内部に残存する温度流体を外部に
排除させるガス供給手段を設けるようにしている。

【００１２】この請求項１に記載の発明によれば、加熱
手段を作動させる以前にガス供給手段から供給されたガ
スによって基台の流体通路に残存する温度流体が外部に
排除され、該基台の熱容量を増大させる要因がなくなる
ため、加熱手段でのエネルギロスが防止され、被温度制
御対象物を高速、かつ高精度に温度制御することが可能
となる。

【００１３】請求項２に記載の発明では、被温度制御対
象物を配置させる基台と、この基台に設けた流体通路に
対して所定の温度に調整された温度流体を循環供給する
流体循環供給系と、前記基台に配設し、前記被温度制御
対象物を高温度状態に調整維持する加熱手段とを具備
し、これら流体循環供給系および加熱手段を択一的に作
動させることにより、前記被温度制御対象物を互いに異
なる目標温度に調整維持する温度制御方法において、前
記流体循環供給系を停止させた後、前記加熱手段を作動
させるまでの間に前記流体通路の内部に残存する温度流
体を外部に排除している。

【００１４】この請求項２に記載の発明によれば、加熱
手段を作動させる以前に基台の流体通路に残存する温度
流体を外部に排除し、該基台の熱容量を増大させる要因
がなくなるため、加熱手段でのエネルギロスが防止さ
れ、被温度制御対象物を高速、かつ高精度に温度制御す
ることが可能となる。

【００１５】請求項３に記載の発明では、被温度制御対
象物を配置させる基台と、この基台に設けた流体通路に
対して互いに異なる温度に調整された温度流体を循環供
給する複数の流体循環供給系とを具備し、前記流体通路
に対してこれら複数の流体循環供給系から択一的に温度
流体を供給することにより、前記基台を介して前記被温
度制御対象物を複数の目標温度に調整維持するようにし
た温度制御装置において、一の流体循環供給系からの前
記流体通路に対する温度流体の供給を停止させた後、他
の流体循環供給系から前記流体通路に対して温度流体を
供給するまでの間に作動し、前記流体通路にガスを供給
することによって該流体通路の内部に残存する温度流体
を外部に排除させるガス供給手段を設けるようにしてい
る。

【００１６】この請求項３に記載の発明によれば、新た
な流体循環供給系から温度流体を供給する以前にガス供
給手段から供給されたガスによって基台の流体通路に残
存する温度流体が外部に排除され、温度流体が異なる流
体循環供給系に混入する事態が発生しないため、各流体
循環供給系でのエネルギロスが防止され、被温度制御対
象物を高速、かつ高精度に温度制御することが可能とな
る。

【００１７】請求項４に記載の発明では、被温度制御対
象物を配置させる基台と、この基台に形成した流体通路
に対して互いに設定温度の異なる温度流体を循環供給す
る複数の流体循環供給系とを具備し、前記流体通路に対
してこれら複数の流体循環供給系から択一的に温度流体
を供給することにより、前記基台を介して前記被温度制
御対象物を複数の目標温度に調整維持する温度制御方法
において、一の流体循環供給系からの前記流体通路に対
する温度流体の供給を停止させた後、他の流体循環供給
系から前記流体通路に対して温度流体を供給するまでの
間に前記流体通路の内部に残存する温度流体を排除して
いる。

【００１８】この請求項４に記載の発明によれば、新た
な流体循環供給系から温度流体を供給する以前に基台の
流体通路に残存する温度流体が外部に排除され、温度流
体が異なる流体循環供給系に混入する事態が発生しない
ため、各流体循環供給系でのエネルギロスが防止され、
被温度制御対象物を高速、かつ高精度に温度制御するこ
とが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、一実施の形態を示す図面に
基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係
る温度制御装置の第１実施形態を示したものである。こ
こで例示する温度制御装置は、 （１）ウェハ洗浄 （２）レジストコーティング （３）プリベーキング（１１０〜１３０℃）＋クーリン
グ（２０℃） （４）露光 （５）現像 （６）リンス （７）ポストベーキング（１２０〜１５０℃）＋クーリ
ング（２０℃） （８）エッチング というプロセスを経てレジスト膜を成膜する半導体製造
工程において、上述したプリベーキング＋クーリング、
またはポストベーキング＋クーリングの際に用いられる
もので、最初に被温度制御対象物であるウェハＷを高温
に加熱し（ベーキング）、その後このウェハＷを室温ま
で冷却する（クーリング）というサイクルをウェハ単位
に１分間隔で繰り返す制御を行う。すなわち、上記温度
制御装置は、加熱の際の目標温度と、冷却の際の目標温
度という２つの目標温度をもっており、加熱冷却を交互
に繰り返す制御を行うものである。

【００２０】同図に示すように、この温度制御装置は、
チャンバＣの内部にヒートプレート（基台）１０を備え
ている。ヒートプレート１０は、アルミニウムや銅等の
熱伝導率の高い材質によって円形の薄板状に成形したも
ので、その内部に密閉の流体通路１１を有しているとと
もに、その上面に薄膜ヒータ（加熱手段）２０を備えて
いる。

【００２１】流体通路１１は、ヒートプレート１０のほ
ぼ全域に亘る部位に設けたもので、その底壁に流体排出
口１１ａおよび流体流入口１１ｂを有しており、この流
体排出口１１ａが流体返送通路（流体循環供給系）１２
を通じて蓄熱タンク（流体循環供給系）１３の返入口１
３ａに接続されている一方、上記流体流入口１１ｂが流
体供給バルブ１４（流体循環供給系）および流体供給ポ
ンプ（流体循環供給系）１５を備えた流体供給通路（流
体循環供給系）１６を通じて上記蓄熱タンク１３の吐出
口１３ｂに接続されている。蓄熱タンク１３は、その内
部に温度流体、具体的には、フッ化炭素液（＝フロリナ
ート：登録商標）、エチレングリコール、オイル、水等
の液体の中から制御すべき目標温度に応じて適宜選択し
たものを貯留し、かつチラータンク１７との間において
この温度流体を循環させることにより、当該温度流体を
２０℃近傍の温度に調整維持するものである。なお、図
には明示していないが、この流体通路１１は、その内部
に多数のフィンを配設し、あるいはユニフォーム材を充
填することにより、表面積の増大が図られている。ま
た、図中の符号１９は、流体返送通路１２中に介在させ
たエアセパレータである。

【００２２】薄膜ヒータ２０は、図には明示していない
が、ポリイミド樹脂等のように耐熱応力性を有した樹脂
の内部に発熱抵抗線を適宜形状、具体的にはその全領域
が等発熱密度となる形状に敷設したもので、加熱すべき
ウェハＷよりも大きな直径を有した薄膜円板状を成して
おり、溶着シート等の接着手段によって上記ヒートプレ
ート１０に接着されている。なお、この薄膜ヒータ２０
の上面には、適宜箇所に０．１ｍｍ程度突出するシム
（図示せず）を設けている。

【００２３】また、この温度制御装置は、ガス供給通路
（ガス供給手段）３０を有している。ガス供給通路３０
は、その経路中にガス供給バルブ（ガス供給手段）３１
を備えるもので、その先端を上記流体供給通路１６にお
ける流体供給バルブ１４からヒートプレート１０の流体
通路１１に至る部位に接続させる一方、その基端をガス
供給源（ガス供給手段）３２に接続している。このガス
供給源３２は、本来、チャンバＣの内部に常時不活性ガ
ス、例えば窒素ガスを供給することにより、該チャンバ
Ｃの内部雰囲気がウェハＷの処理に最適となるように維
持するために設けられたもので、上述したガス供給バル
ブ３１がＯＮされた場合にガス供給通路３０を通じてヒ
ートプレート１０の流体通路１１に対しても窒素ガスを
供給する作用を成す。

【００２４】さらに、上記温度制御装置は、バルブ制御
部４０およびヒータ制御部５０を備えている。バルブ制
御部４０は、予め与えられたプログラムデータに基づい
て上述した流体供給バルブ１４およびガス供給バルブ３
１のＯＮ／ＯＦＦを個別に制御するものであり、一方、
ヒータ制御部５０は、予め与えられたプログラムデータ
に基づいて薄膜ヒータ２０の駆動をＯＮ／ＯＦＦ制御す
るものである。

【００２５】以下、図２に示したタイミングチャートを
参照しながら、上記温度制御装置において、ウェハＷの
温度を１５０℃と２０℃とに１分間隔で交互に温度制御
する場合の動作、すなわち、ウェハＷの温度を１５０℃
にして行うベーキングと、その後ウェハＷの温度を２０
℃に冷却するクーリングとを交互に実行する場合の動作
について説明する。なお、初期状態としては、上述した
バルブ制御部４０によって流体供給バルブ１４およびガ
ス供給バルブ３１のそれぞれがＯＦＦされ、流体供給ポ
ンプ１５の作動によって蓄熱タンク１３に貯留された温
度流体が自己循環系１８を循環しており、また上述した
ヒータ制御部５０によって薄膜ヒータ２０がＯＦＦされ
ているものとする。

【００２６】上述した初期状態からレジストを塗布した
ウェハＷがチャンバＣの内部に搬入され、該ウェハＷが
シム（図示せず）を介してヒートプレート１０に載置さ
れると、ヒータ制御部５０によって薄膜ヒータ２０がＯ
Ｎされる（ｔ0 ）。

【００２７】この状態においては、薄膜ヒータ２０の熱
がウェハＷとの間に介在する空気層を介してウェハＷに
伝達され、該ウェハＷが直ちに１５０℃の温度に加熱維
持されることになり、当該ウェハＷに対するベーキング
を良好に行うことが可能となる。

【００２８】上述したベーキングが終了すると、今度
は、ヒータ制御部５０によって薄膜ヒータ２０がＯＦＦ
されるとともに、バルブ制御部４０によって流体供給バ
ルブ１４がＯＮされ（ｔ1 ）、流体供給ポンプ１５の作
動により、蓄熱タンク１３に貯留された２０℃近傍の温
度流体が流体供給通路１６および流体返送通路１２を通
じてヒートプレート１０の流体通路１１に循環供給され
ることになる。

【００２９】この状態においては、流体通路１１に供給
された低温流体によってヒートプレート１０が直ちに２
０℃程度まで冷却されることになり、さらにウェハＷの
熱が上述した空気層、薄膜ヒータ２０およびヒートプレ
ート１０を介して温度流体に放熱され、該ウェハＷが速
やかに２０℃の温度に冷却維持されることになるため、
当該ウェハＷに対するクーリングを良好に行うことが可
能となる。

【００３０】以上のようにして、クーリングが終了する
と、処理の終了したウェハＷが新たなウェハＷと交換さ
れ、この新たなウェハＷがシム（図示せず）を介してヒ
ートプレート１０に載置される。

【００３１】この間、上記温度制御装置においては、バ
ルブ制御部４０によって流体供給バルブ１４がＯＦＦさ
れる一方、ガス供給バルブ３１がＯＮされ（ｔ2 ）、流
体通路１１に対する温度流体の供給を停止した状態で、
上述したガス供給源３２からガス供給通路３０を通じて
ヒートプレート１０の流体通路１１に窒素ガスが供給さ
れる。

【００３２】この状態においては、ヒートプレート１０
の流体通路１１に残存していた温度流体が、ガス供給源
３２から供給される窒素ガスの圧力によって当該流体通
路１１から強制的に流体返送通路１２およびエアセパレ
ータ１９を通じて蓄熱タンク１３に順次返送され、やが
て温度流体が流体通路１１から完全に排除されることに
なる。

【００３３】上述した状態が所定の時間継続すると、バ
ルブ制御部４０によってガス供給バルブ３１がＯＦＦさ
れるとともに、ヒータ制御部５０によって薄膜ヒータ２
０がＯＮされ（ｔ3 ）、新たなウェハＷに対するベーキ
ングが開始される。

【００３４】このとき、この温度制御装置によれば、上
述したように、ガス供給源３２から供給した窒素ガスの
圧力によってヒートプレート１０の流体通路１１から温
度流体が完全に排除されているため、つまりヒートプレ
ート１０の熱容量を増大させる要因がなくなるため、該
熱容量の増大に起因した薄膜ヒータ２０のエネルギロス
が招来されることもなく、新たなウェハＷを高速、かつ
高精度に１５０℃の温度に加熱維持することが可能とな
る。

【００３５】以下、上述した動作が繰り返し行われ、ウ
ェハＷに対してベーキングおよびクーリングが繰り返し
施されることになる。

【００３６】図３は、本発明に係る温度制御装置の第２
実施形態を示したものである。この第２実施形態に示す
温度制御装置も、先に示した第１実施形態と同様に、上
述した（１）乃至（８）というプロセスを経てレジスト
膜を成膜する半導体製造工程において、プリベーキング
＋クーリング、またはポストベーキング＋クーリングの
際に用いられ、最初に被温度制御対象物であるウェハＷ
を高温に加熱し（ベーキング）、その後このウェハＷを
室温まで冷却する（クーリング）というサイクルをウェ
ハ単位に１分間隔で繰り返す制御を行うためのもので、
チャンバＣの内部にヒートプレート（基台）６０を備え
ている。ヒートプレート６０は、第１実施形態と同様
に、アルミニウムや銅等の熱伝導率の高い材質によって
円形の薄板状に成形したもので、その内部に密閉の流体
通路６１を有している。

【００３７】流体通路６１は、ヒートプレート６０のほ
ぼ全域に亘る部位に設けたもので、その底壁に流体排出
管路６２および流体供給管路６３を有している。なお、
上記ヒートプレート６０の上面には、適宜箇所に０．１
ｍｍ程度突出するシム（図示せず）を設けている。ま
た、図には明示していないが、上記流体通路６１は、そ
の内部に多数のフィンを配設し、あるいはユニフォーム
材を充填することにより、表面積の増大が図られてい
る。

【００３８】一方、上記温度制御装置は、高温流体循環
供給系７０と低温流体循環供給系８０とを備えている。

【００３９】高温流体循環供給系７０は、高温流体用蓄
熱タンク７１と、この高温流体用蓄熱タンク７１の吐出
口７１ａに接続し、経路中に高温流体供給ポンプ７２を
備えた高温流体供給通路７３と、高温流体用蓄熱タンク
７１の返入口７１ｂに接続した高温流体返送通路７４と
を有したもので、高温流体供給通路７３が高温流体供給
バルブ７５を介して上述した流体供給管路６３に接続さ
れ、かつ高温流体返送通路７４が高温流体返送バルブ７
６を介して上述した流体排出管路６２に接続されてい
る。高温流体用蓄熱タンク７１は、その内部に温度流
体、具体的には、フッ化炭素液（＝フロリナート：登録
商標）、エチレングリコール、オイル、水等の液体の中
から制御すべき目標温度に応じて適宜選択したもの貯留
し、かつ内蔵するヒータ７７によって当該温度流体を例
えば１５０℃近傍の温度に維持調整する作用を成す。

【００４０】低温流体循環供給系８０は、低温流体用蓄
熱タンク８１と、この低温流体用蓄熱タンク８１の吐出
口８１ａに接続し、経路中に低温流体供給ポンプ８２を
備えた低温流体供給通路８３と、低温流体用蓄熱タンク
８１の返入口８１ｂに接続した低温流体返送通路８４と
を有したもので、低温流体供給通路８３が低温流体供給
バルブ８５を介して上述した流体供給管路６３に接続さ
れ、かつ低温流体返送通路８４が低温流体返送バルブ８
６を介して上述した流体排出管路６２に接続されてい
る。低温流体用蓄熱タンク８１は、その内部に上述した
高温流体用蓄熱タンク７１と同じ温度流体を貯留し、か
つチラータンク８７との間においてこの温度流体を循環
させることにより、当該温度流体を２０℃近傍の温度に
調整維持するものである。

【００４１】また、この温度制御装置は、ガス供給通路
（ガス供給手段）９０を有している。ガス供給通路９０
は、その経路中にガス供給バルブ（ガス供給手段）９１
を備えるもので、その先端を上記流体供給管路６３にお
ける高温流体供給通路７３と低温流体供給通路８３との
接続部に接続させる一方、その基端をガス供給源（ガス
供給手段）９２に接続している。このガス供給源９２
は、第１実施形態と同様に、本来、チャンバＣの内部に
常時不活性ガス、例えば窒素ガスを供給することによ
り、該チャンバＣの内部雰囲気がウェハＷの処理に最適
となるように維持するために設けられたもので、上述し
たガス供給バルブ９１がＯＮされた場合にガス供給通路
９０を通じてヒートプレート６０の流体通路６１に対し
ても窒素ガスを供給する作用を成す。

【００４２】さらに、上記温度制御装置は、バルブ制御
部１００を備えている。バルブ制御部１００は、予め与
えられたプログラムデータに基づいて、上述した高温流
体供給バルブ７５、高温流体返送バルブ７６、低温流体
供給バルブ８５、低温流体返送バルブ８６およびガス供
給バルブ９１のＯＮ／ＯＦＦを個別に制御するものであ
る。

【００４３】以下、図４に示したタイミングチャートを
参照しながら、上記温度制御装置において、ウェハＷの
温度を１５０℃にして行うベーキングと、その後ウェハ
Ｗの温度を２０℃に冷却するクーリングとを１分間隔で
交互に実行する場合の動作について説明する。なお、初
期状態としては、高温流体供給バルブ７５、高温流体返
送バルブ７６、低温流体供給バルブ８５、低温流体返送
バルブ８６およびガス供給バルブ９１のそれぞれがいず
れもＯＦＦされ、高温流体供給ポンプ７２の作動によっ
て高温流体用蓄熱タンク７１に貯留された温度流体（以
下、単に高温流体と称する）が自己循環系７８を循環し
ているとともに、低温流体供給ポンプ８２の作動によっ
て低温流体用蓄熱タンク８１に貯留された温度流体（以
下、単に低温流体と称する）が自己循環系８８を循環し
ているものとする。

【００４４】上述した初期状態からレジストを塗布した
ウェハＷがチャンバＣの内部に搬入され、該ウェハＷが
シム（図示せず）を介してヒートプレート６０に載置さ
れると、バルブ制御部１００によって高温流体供給バル
ブ７５および高温流体返送バルブ７６がＯＮされ（ｔ0
0）、高温流体供給ポンプ７２の作動により、高温流体
用蓄熱タンク７１に貯留された高温流体が、高温流体供
給通路７３および流体供給管路６３、並びに流体排出管
路６２および高温流体返送通路７４を通じてヒートプレ
ート６０の流体通路６１に循環供給される。

【００４５】この状態においては、流体通路６１に供給
された高温流体によってヒートプレート６０が直ちに１
５０℃まで加熱されることになり、さらにこのヒートプ
レート６０の熱がウェハＷとの間に介在する空気層を介
して速やかにウェハＷに伝達され、当該ウェハＷの温度
が１５０℃に加熱維持されることになるため、当該ウェ
ハＷに対するベーキングを良好に行うことが可能とな
る。

【００４６】上述したベーキングが終了すると、まず、
バルブ制御部１００によって高温流体供給バルブ７５が
ＯＦＦされるとともに、ガス供給バルブ９１がＯＮされ
（ｔ01）、流体通路６１に対する高温流体の供給を停止
した状態で、上述したガス供給源９２からガス供給通路
９０および流体供給管路６３を通じてヒートプレート６
０の流体通路６１に窒素ガスが供給される。

【００４７】この状態においては、ヒートプレート６０
の流体通路６１に残存していた高温流体が、ガス供給源
９２から供給される窒素ガスの圧力によって当該流体通
路６１から強制的に流体排出管路６２および高温流体返
送通路７４を通じて高温流体用蓄熱タンク７１に順次返
送され、やがて高温流体が流体通路６１から完全に排除
されることになる。

【００４８】上述した状態が所定の時間継続すると、バ
ルブ制御部１００によってガス供給バルブ９１および高
温流体返送バルブ７６がＯＦＦされるとともに、低温流
体供給バルブ８５および低温流体返送バルブ８６がそれ
ぞれＯＮされ（ｔ02）、低温流体供給ポンプ８２の作動
により、低温流体用蓄熱タンク８１に貯留された低温流
体が、低温流体供給通路８３および流体供給管路６３、
並びに流体排出管路６２および低温流体返送通路８４を
通じてヒートプレート６０の流体通路６１に循環供給さ
れる。

【００４９】この状態においては、流体通路６１に供給
された低温流体によってヒートプレート６０が直ちに２
０℃まで冷却されることになり、さらにウェハＷの熱が
上述した空気層およびヒートプレート６０を介して温度
流体に放熱され、該ウェハＷが速やかに２０℃の温度に
冷却維持されることになるため、当該ウェハＷに対する
クーリングを良好に行うことが可能となる。

【００５０】しかも、この温度制御装置では、低温流体
供給バルブ８５および低温流体返送バルブ８６をＯＮす
る際には、上述したように、ガス供給源９２から供給し
た窒素ガスの圧力によってヒートプレート６０の流体通
路６１から高温流体が完全に排除されているため、この
高温流体が低温流体循環供給系８０に混入する事態が発
生することはなく、低温流体循環供給系８０に接続した
チラータンク８７等の冷却設備に対して多大な熱負荷を
与えたり、低温流体用蓄熱タンク８１に大きな温度変動
を招来する虞れもない。

【００５１】したがって、上記温度制御装置によれば、
低温流体循環供給系８０に著しいエネルギロスを招来す
ることになく、ウェハＷを高速、かつ高精度に２０℃の
温度に冷却維持することが可能となる。

【００５２】以上のようにして、クーリングが終了する
と、処理の終了したウェハＷが新たなウェハＷと交換さ
れ、この新たなウェハＷがシム（図示せず）を介してヒ
ートプレート６０に載置される。

【００５３】この間、上記温度制御装置においては、バ
ルブ制御部１００によって低温流体供給バルブ８５がＯ
ＦＦされるとともに、ガス供給バルブ９１がＯＮされ
（ｔ03）、流体通路６１に対する低温流体の供給を停止
した状態で、上述したガス供給源９２からガス供給通路
９０および流体供給管路６３を通じてヒートプレート６
０の流体通路６１に窒素ガスが供給される。

【００５４】この状態においては、ヒートプレート６０
の流体通路６１に残存していた低温流体が、ガス供給源
９２から供給される窒素ガスの圧力によって当該流体通
路６１から強制的に流体排出管路６２および低温流体返
送通路８４を通じて低温流体用蓄熱タンク８１に順次返
送され、やがて低温流体が流体通路６１から完全に排除
されることになる。

【００５５】上述した状態が所定の時間継続すると、新
たなウェハＷに対してベーキングを行うべく、バルブ制
御部１００によってガス供給バルブ９１および低温流体
返送バルブ８６がＯＦＦされるとともに、高温流体供給
バルブ７５および高温流体返送バルブ７６がそれぞれＯ
Ｎされ（ｔ04）、高温流体供給ポンプ７２の作動によ
り、高温流体用蓄熱タンク７１に貯留された高温流体
が、高温流体供給通路７３および流体供給管路６３、並
びに流体排出管路６２および高温流体返送通路７４を通
じてヒートプレート６０の流体通路６１に循環供給され
る。

【００５６】このとき、この温度制御装置では、高温流
体供給バルブ７５および高温流体返送バルブ７６をＯＮ
する際には、上述したように、ガス供給源９２から供給
した窒素ガスの圧力によってヒートプレート６０の流体
通路６１から低温流体が完全に排除されているため、こ
の低温流体が高温流体循環供給系７０に混入する事態が
発生することはなく、高温流体循環供給系７０に配置し
たヒータ７７に対して多大な熱負荷を与えたり、高温流
体用蓄熱タンク７１に大きな温度変動を招来する虞れも
ない。

【００５７】したがって、上記温度制御装置によれば、
高温流体循環供給系７０に著しいエネルギロスを招来す
ることになく、新たなウェハＷをも高速、かつ高精度に
１５０℃の温度に加熱維持することが可能となる。

【００５８】以下、上述した動作が繰り返し行われ、ウ
ェハＷに対してベーキングおよびクーリングが繰り返し
施されることになる。

【００５９】なお、上述した実施の形態では、いずれも
半導体製造工程においてウェハの温度制御を行う温度制
御装置を例示しているが、その他の温度制御対象物の温
度制御を行う場合にも適用することができるのはもちろ
んである。

【００６０】また、上述した実施の形態では、いずれも
チャンバにガスを供給する手段を利用して基台の流体通
路にガスを供給するようにしているため、大幅なコスト
の増大を招来することなく既存の設備に対して発明を適
用することが可能となるものの、必ずしもこれに限定さ
れず、個別のガス供給源を設けるようにしてもよい。こ
の場合、流体通路に供給するガスの種類としては、流体
通路に残存する温度流体を外部に排除することができる
ものであれば、空気等、その他のガスを適用しても構わ
ない。

【００６１】さらに、流体通路にガスを供給する場合に
上述した実施の形態では、いずれも温度流体を供給する
ための通路を介して行うようにしているが、基台の流体
通路に直接ガス供給通路を連通させ、このガス供給通路
を通じて流体通路にガスを供給することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度制御装置の第１実施形態を示
した回路図である。

【図２】図１に示した温度制御装置に適用する各バルブ
およびヒータの動作タイミングを示すタイミングチャー
トである。

【図３】本発明に係る温度制御装置の第２実施形態を示
した回路図である。

【図４】図３に示した温度制御装置に適用する各バルブ
の動作タイミングを示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０，６０…ヒートプレート、１１，６１…流体通路、
１２…流体返送通路、１３…蓄熱タンク、１４…流体供
給バルブ、１５…流体供給ポンプ、１６…流体供給通
路、２０…薄膜ヒータ、３０，９０…ガス供給通路、３
１，９１…ガス供給バルブ、３２，９２…ガス供給源、
７０…高温流体循環供給系、８０…低温流体循環供給
系、Ｗ…ウェハ。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被温度制御対象物を配置させる基台と、
   この基台に設けた流体通路に対して所定の温度に調整さ
   れた温度流体を循環供給する流体循環供給系と、前記基
   台に配設し、前記被温度制御対象物を高温度状態に調整
   維持する加熱手段とを具備し、これら流体循環供給系お
   よび加熱手段を択一的に作動させることにより、前記被
   温度制御対象物を互いに異なる目標温度に調整維持する
   ようにした温度制御装置において、 前記流体循環供給系を停止させた後、前記加熱手段を作
   動させるまでの間に作動し、前記基台の流体通路にガス
   を供給することによって該流体通路の内部に残存する温
   度流体を外部に排除させるガス供給手段を設けたことを
   特徴とする温度制御装置。
2. 【請求項２】 被温度制御対象物を配置させる基台と、
   この基台に設けた流体通路に対して所定の温度に調整さ
   れた温度流体を循環供給する流体循環供給系と、前記基
   台に配設し、前記被温度制御対象物を高温度状態に調整
   維持する加熱手段とを具備し、これら流体循環供給系お
   よび加熱手段を択一的に作動させることにより、前記被
   温度制御対象物を互いに異なる目標温度に調整維持する
   温度制御方法において、 前記流体循環供給系を停止させた後、前記加熱手段を作
   動させるまでの間に前記流体通路の内部に残存する温度
   流体を外部に排除することを特徴とする温度制御方法。
3. 【請求項３】 被温度制御対象物を配置させる基台と、
   この基台に設けた流体通路に対して互いに異なる温度に
   調整された温度流体を循環供給する複数の流体循環供給
   系とを具備し、前記流体通路に対してこれら複数の流体
   循環供給系から択一的に温度流体を供給することによ
   り、前記基台を介して前記被温度制御対象物を複数の目
   標温度に調整維持するようにした温度制御装置におい
   て、 一の流体循環供給系からの前記流体通路に対する温度流
   体の供給を停止させた後、他の流体循環供給系から前記
   流体通路に対して温度流体を供給するまでの間に作動
   し、前記流体通路にガスを供給することによって該流体
   通路の内部に残存する温度流体を外部に排除させるガス
   供給手段を設けたことを特徴とする温度制御装置。
4. 【請求項４】 被温度制御対象物を配置させる基台と、
   この基台に形成した流体通路に対して互いに設定温度の
   異なる温度流体を循環供給する複数の流体循環供給系と
   を具備し、前記流体通路に対してこれら複数の流体循環
   供給系から択一的に温度流体を供給することにより、前
   記基台を介して前記被温度制御対象物を複数の目標温度
   に調整維持する温度制御方法において、 一の流体循環供給系からの前記流体通路に対する温度流
   体の供給を停止させた後、他の流体循環供給系から前記
   流体通路に対して温度流体を供給するまでの間に前記流
   体通路の内部に残存する温度流体を排除することを特徴
   とする温度制御方法。