KR102568025B1 - 온도 조정 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제)
상이한 2 이상의 온도 제어부에 의해 제어되는 매체로 인한 열 부하를 경감하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단)
피처리 기판을 탑재하는 탑재대와, 제 1 온도 조정 매체의 온도를 제 1 온도로 제어하는 제 1 온도 제어부와, 제 2 온도 조정 매체의 온도를 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 제어하는 제 2 온도 제어부와, 상기 탑재대의 내부에 마련되고, 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체가 전환되어 흐르는 탑재대 유로와, 상기 탑재대 유로로부터 유출한 상기 제 1 온도 조정 매체가 흐르는 제 1 유로와, 상기 탑재대 유로로부터 유출한 상기 제 2 온도 조정 매체가 흐르는 제 2 유로와, 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체의 사이의 열의 교환을 행하는 히트 펌프 구조를 갖는 피처리 기판의 온도 조정 장치가 제공된다.

Description

온도 조정 장치 및 기판 처리 장치{TEMPERATURE ADJUSTMENT APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 온도 조정 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
탑재대 상에 탑재된 기판 상의 온도 분포를 균일하게 하기 위해서 가열 기구나 냉각 기구를 마련하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1~4를 참조). 예를 들면, 특허문헌 1에서는, 탑재대를 복수의 존(Zone)으로 구분하고, 존 마다 복수의 냉각조를 마련하고, 탑재대에 놓여진 기판의 온도를 존 마다 제어하는 것이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2에서는, 4개의 온도 조정 유닛(칠러(chiller))의 내부의 매체의 온도를 4 단계의 온도로 제어하고, 4개의 온도 조정 유닛으로부터 출력되는 매체를 밸브로 컨트롤하는 구성이 개시되어 있다.
또, 특허문헌 3에서는, 정전 척의 내부에 설치된 유로를 갖는 상 변화 열 전달 루프가 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창 밸브를 갖고, 냉각 모드 또는 가열 모드 중 어느 것으로 작동하는 것이 개시되어 있다.
또, 특허문헌 4에서는, 탑재대의 내부에 복수의 계통의 유로를 마련하고, 온도 범위가 상이한 유체의 유량을 복수의 밸브를 이용하여 제어함으로써 신속하게 기판의 온도를 균일하게 하는 것이 개시되어 있다.
일본 공개 특허 평5-243191 호 미국 특허 제 8410393호 명세서 일본 공개 특허 공보 제 2007-116098 호 일본 공개 특허 공보 제 2009-117443 호
그렇지만, 상기 특허문헌에서는, 상이한 온도로 매체를 제어하는 복수의 온도 조정 유닛을 갖고, 고온의 매체와 저온의 매체를 전환하여 온도 조정하는 온도 조정 시스템에 있어서, 온도의 전환시에 고온의 매체가 저온 온도 조정 유닛으로 돌아오거나, 저온의 매체가 고온 온도 조정 유닛으로 돌아오는 경우가 있다.
이와 같이 고온의 매체 및 저온의 매체를 전환하여 순환시킬 때에 제어 온도와 상이한 온도의 매체가 온도 조정 유닛으로 돌아오는 것으로 인한 열 부하로부터, 온도 조정 유닛 내의 매체의 온도가 크게 변동한다. 이것에 의해, 각 온도 조정 유닛 내의 매체의 온도를 제어 온도로 하기 위해서 장시간이 소비되어 생산성이 악화되거나, 최종적으로 매체의 온도가 제어 온도에 이르지 못한다고 하는 과제가 생긴다.
이것에 대해서, 온도 조정 유닛이 갖는 열원의 최대 전력량을 크게 하여, 매체의 온도를 제어 온도로 할 때까지의 시간을 단축하는 것이 고려된다. 그렇지만, 이것에 의하면, 온도 조정 유닛이 소비하는 전력량이 증가하여, 전력 비용이 발생한다.
그래서, 온도의 전환시에, 온도 조정 유닛 내의 밸브의 전환 타이밍을 늦춤으로써, 상기 열 부하를 경감하는 것이 고려된다. 그렇지만, 고온측의 온도 조정 유닛의 탱크와 저온측의 온도 조정 유닛의 탱크는 연결되어 있기 때문에, 탱크의 액면 레벨의 조정에 의해 탱크끼리 열의 교환이 일어난다. 이 때문에, 온도 조정 유닛 내의 밸브의 전환 타이밍을 늦추어도 상기 열 부하를 경감하는 것은 어렵다. 더욱이, 저온의 매체와 고온의 매체가 섞여서 생기는 히트 쇼크로 인해, 온도 조정 유닛의 내구성이 나빠진다.
상기 과제에 대해서, 일측면에서는, 본 발명은, 상이한 2 이상의 온도 제어부에 의해 제어되는 매체로 인한 열 부하를 경감하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 하나의 형태에 따르면, 피처리 기판을 탑재하는 탑재대와, 제 1 온도 조정 매체의 온도를 제 1 온도로 제어하는 제 1 온도 제어부와, 제 2 온도 조정 매체의 온도를 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 제어하는 제 2 온도 제어부와, 상기 탑재대의 내부에 마련되어, 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체가 전환하여 흐르는 탑재대 유로와, 상기 탑재대 유로로부터 유출한 상기 제 1 온도 조정 매체가 흐르는 제 1 유로와, 상기 탑재대 유로로부터 유출한 상기 제 2 온도 조정 매체가 흐르는 제 2 유로와, 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체의 사이의 열의 교환을 행하는 히트 펌프 구조를 갖는 피처리 기판의 온도 조정 장치가 제공된다.
일측면에 따르면, 상이한 2 이상의 온도 제어부에 의해 제어되는 매체로 인한 열 부하를 경감할 수 있다.
도 1은 일실시 형태에 따른 온도 조정 장치의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 일실시 형태에 따른 히트 펌프 미사용시의 온도의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 일실시 형태에 따른 히트 펌프 사용시의 온도의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 일실시 형태에 따른 히트 펌프 오프의 전환시(저온→고온)의 온도의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 일실시 형태에 따른 히트 펌프 온의 전환시(저온→고온)의 온도의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 일실시 형태에 따른 히트 펌프 오프의 전환시(고온→저온)의 온도의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 일실시 형태에 따른 히트 펌프 온의 전환시(고온→저온)의 온도의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 일실시 형태에 따른 히트 펌프 온의 전환시(저온→고온)에 있어서의 냉각수와의 열 교환의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 일실시 형태에 따른 히트 펌프 온의 전환시(고온→저온)에 있어서의 냉각수와의 열 교환의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 일실시 형태의 변형예에 따른 온도 조정 장치의 일례를 나타내는 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
[온도 조정 장치의 전체 구성]
(기판 처리 장치)
우선, 본 발명의 일실시 형태에 따른 온도 조정 장치(1)의 일례에 대해, 도 1을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 온도 조정 장치(1)에 의해 기판 처리 장치(100)의 온도 제어가 실행된다.
도 1에 나타낸 기판 처리 장치(100)는, 기판을 처리하는 장치의 일례이며, 예를 들어 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제의 원통형의 처리 용기(110)(챔버)를 가지고 있다. 처리 용기(110)는 접지되어 있다. 처리 용기(110) 내에는, 반도체 웨이퍼(W)(이하, 웨이퍼(W)라 한다)를 탑재하는 탑재대(111)가 마련되어 있다. 탑재대(111)는, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지고, 처리 용기(110)의 바닥으로부터 수직 윗쪽으로 연장하는 통 형상 지지부(116)에 지지되어 있다. 탑재대(111) 상의 상면에는 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 지지하기 위한 정전 척(112)이 마련되어 있다. 정전 척(112)은, 직류 전압이 인가됨으로써 쿨롱력으로 웨이퍼(W)를 척 상에 흡착 지지한다. 정전 척(112) 상에는 웨이퍼(W)가 탑재된다. 본 실시 형태에서는, 탑재대(111)의 내부에 탑재대 유로(170)가 형성되어 있다. 탑재대 유로(170)에 저온 브라인(brine) 또는 고온 브라인을 전환하여 흘림으로써, 탑재대(111)가 온도 제어된다. 이것에 의해 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 제어할 수 있다.
처리 용기(110)의 측벽과 통 형상 지지부(116)의 사이에는 배기로(120)가 형성되어 있다. 배기로(120)는, 도시하지 않는 배기 장치에 접속되고, 진공 펌프를 이용하여 처리 용기(110) 내의 처리 공간을 소정의 진공도까지 감압한다. 처리 용기(110)의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입출구를 개폐하는 반송용의 게이트 밸브(130)가 부착되어 있다.
탑재대(111)에는, 정합기(134)를 통해서 플라즈마 생성용의 고주파 전원(132)이 접속되어 있다. 고주파 전원(132)은, 예를 들어 60 MHz의 고주파 전력을 탑재대(111)에 인가한다. 이와 같이 하여 탑재대(111)는 하부 전극으로서 기능한다. 또, 처리 용기(110)의 천정부에는, 후술하는 샤워 헤드(138)가 접지 전위의 상부 전극으로서 마련되어 있다. 이것에 의해, 고주파 전원(132)으로부터의 고주파 전압은 탑재대(111)와 샤워 헤드(138)의 사이에 용량적으로 인가되고, 그 고주파의 방전에 의해, 정전 척(112)의 표면 근방에 고밀도의 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마의 작용에 의해, 처리 용기(110) 내에서는, 소정의 온도로 제어된 웨이퍼(W)에 에칭 처리 등의 플라즈마 처리가 실시된다.
천정부의 샤워 헤드(138)는, 다수의 가스 통기 구멍(136a)을 갖는 전극판(136)과, 전극판(136)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(137)를 갖는다. 전극 지지체(137)의 내부에는 버퍼실(135)이 마련되고, 버퍼실(135)의 가스 도입구(135a)에는 가스 공급 배관(142)을 통해서 가스 공급원(140)이 연결되어 있다. 이것에 의해, 가스 공급원(140)으로부터 처리 용기(110) 내에 소망의 가스가 공급된다.
(온도 조정 장치)
본 실시 형태에 따른 온도 조정 장치(1)는, 저온 온도 조정 유닛(30) 및 고온 온도 조정 유닛(40)에 접속된다. 저온 온도 조정 유닛(30) 및 고온 온도 조정 유닛(40)은, 유체를 저장 가능한 대형의 탱크와 순환 펌프를 가지며, 각 탱크에 저장되는 유체의 양은, 항상 온도의 안정성을 담보할 수 있는 소정량을 채울 수 있다.
저온 온도 조정 유닛(30)은, 저온 온도 조정 유닛(30)에 마련된 열 교환부(M1)에 의해 제 1 온도로 제어한 제 1 온도 조정 매체(이하, 「저온 브라인」이라 한다.)를 저온 탱크에 저장한다. 열 교환부(M1)는, 히터(31), 열 교환기(H/E)(증발기(32)), 열 교환기(H/E)(응축기(33)), 팽창 밸브(34) 및 압축기(35)를 갖는다. 저온 온도 조정 유닛(30)은, 제 1 온도 조정 매체의 온도를 제 1 온도로 제어하는 제 1 온도 제어부의 일례이다.
고온 온도 조정 유닛(40)은, 고온 온도 조정 유닛(40)에 마련된 열 교환부(M2)에 의해 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 제어한 제 2 온도 조정 매체(이하, 「고온 브라인」이라 한다.)를 고온 탱크에 저장한다. 열 교환부(M2)는, 히터(41) 및 열 교환기(H/E)(42)를 갖는다. 고온 온도 조정 유닛(40)은, 제 2 온도 조정 매체의 온도를 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 제어하는 제 2 온도 제어부의 일례이다. 제 1 온도는 -30℃ 이상으로 제어되고, 제 2 온도는 70℃ 이하로 제어된다. 본 실시 형태에서는, 제 1 온도는 10℃, 제 2 온도는 70℃로 제어된다. 또, 본 실시 형태에서는, 저온 브라인 및 고온 브라인에 불소계 불활성 액체를 사용하지만 다른 액체를 사용해도 좋다.
저온 온도 조정 유닛(30)으로부터 출력된 저온 브라인은 유로(R3)를 흐르고, 고온 온도 조정 유닛(40)으로부터 출력된 고온 브라인은 유로(R4)를 흐른다. 유로(R3), 유로(R4) 및 입구 유로(171)가 교차하는 점에는 3 방향 밸브(21)가 마련되어 있다. 3 방향 밸브(21)는, 유로(R3)를 흐르는 저온 브라인과 유로(R4)를 흐르는 고온 브라인을 전환하여 입구 유로(171)로 흘린다.
탑재대(111)의 내부에는 탑재대 유로(170)가 형성되어 있다. 탑재대 유로(170)에는, 3 방향 밸브(21)에 의한 전환의 타이밍에 따라서 저온 브라인 또는 고온 브라인이 입구 유로(171)로부터 유입되고, 출구 유로(172)로 유출된다. 이와 같이 하여, 3 방향 밸브(21)에 의해 탑재대 유로(170)로 저온 브라인 또는 고온 브라인이 전환하여 흐르게 된다. 이것에 의해, 탑재대 유로(170)가 냉각 모드 및 가열 모드 중 어는 것으로 동작한다. 본 실시 형태에서는, 탑재대 유로(170)는 탑재대(111)의 내부에 형성된 유로이지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 탑재대 유로(170)는 정전 척(112)의 내부에 형성된 유로이어도 좋다.
탑재대 유로(170)는, 저온 브라인 및 고온 브라인을 순환시키는 순환 경로에 마련된다. 순환 경로에는, 히트 펌프 구조(10)와 전환 유닛(20)이 마련된다. 순환 경로는, 저온 온도 조정 유닛(30), 고온 온도 조정 유닛(40)→유로(R3), R4→(3 방향 밸브(21))→입구 유로(171)→탑재대 유로(170)→출구 유로(172)→(3 방향 밸브(22))→유로(R1, R2)→히트 펌프 구조(10)→저온 온도 조정 유닛(30), 고온 온도 조정 유닛(40)으로 나타낸다.
출구 유로(172)로 유출한 저온 브라인 및 고온 브라인은, 3 방향 밸브(22)에 의해 전환되고, 유로(R1) 또는 유로(R2)를 거쳐서 저온 온도 조정 유닛(30) 또는 고온 온도 조정 유닛(40)으로 되돌아온다. 또, 3 방향 밸브(21, 22) 및 유로(R1~R4)의 일부를 형성하는 배관은 전환 유닛을 구성한다. 이와 같이 하여 온도 조정 장치(1)는, 고온 브라인 및 저온 브라인을 전환하여 순환시킴으로써 탑재대(111) 및 웨이퍼(W)의 온도를 조정할 수 있다.
그렇지만, 3 방향 밸브(22)에 의한 전환시에 고온 브라인이 저온 온도 조정 유닛(30) 측의 유로(R1)로 흐르는 경우가 있다. 또, 온도의 전환시에 저온 브라인이 고온 온도 조정 유닛(40) 측의 유로(R2)로 흐르는 경우가 있다. 이 경우, 고온 브라인이 저온 온도 조정 유닛(30)으로 돌아오거나 저온 브라인이 고온 온도 조정 유닛(40)으로 돌아오거나 하는 것으로 인한 열 부하로부터, 저온 온도 조정 유닛(30) 및 고온 온도 조정 유닛(40)의 내부의 브라인의 온도가 크게 변동하는 경우가 있다. 이것에 의해, 각 온도 조정 유닛의 브라인의 온도를 제어 온도로 하기까지 장시간이 걸려 생산성이 악화되거나, 각 온도 조정 유닛의 브라인의 온도가 제어 온도에 이르지 못한다고 하는 과제가 생긴다.
그래서, 본 실시 형태에 따른 온도 조정 장치(1)는 히트 펌프 구조(10)를 갖는다. 히트 펌프 구조(10)는, 저온 브라인이 저온 온도 조정 유닛(30)으로 돌아오는 유로(R1) 및 고온 브라인이 고온 온도 조정 유닛(40)으로 돌아오는 유로(R2)에 접속되고, 저온 브라인과 고온 브라인의 사이에 있어서의 열의 교환을 행한다.
상세하게는, 히트 펌프 구조(10)는, 유로(R1)에 증발기(12)를 가지고, 유로(R2)에 응축기(13)를 가진다. 또, 히트 펌프 구조(10)는, 증발기(12), 응축기(13), 팽창 밸브(14) 및 압축기(15) 및 이들을 연결하는 배관을 갖는다.
증발기(12)는, 외부로부터 열을 흡수하여 프레온을 증발시키는 기능을 갖는 열 교환기이다. 응축기(13)는, 기체의 프레온을 액화시켜서 열을 외부로 방출하는 기능을 갖는 열 교환기이다. 팽창 밸브(14)는, 프레온을 급격히 팽창시킴으로써, 프레온을 저온 및 저압으로 되도록 기능한다. 압축기(15)는, 프레온을 압축하고, 프레온을 고온 및 고압으로 되도록 기능한다.
이와 같이 하여, 유로(R1)를 흐르는 프레온은, 증발기(12)에서 열이 흡수되고, 증발하여 기체로 되어 압축기(15)로 흡입되고, 고온 및 고압의 가스에 압축되어 응축기(13)에 보내진다. 그 프레온은, 응축기(13)에 있어서 열을 방출하여 액체로 되어 팽창 밸브(14)로 감압되어 증발기(12)로 되돌아온다.
히트 펌프 구조(10)를 사용하지 않는 경우, 저온 브라인의 온도 제어를 부드럽게 행하기 위해서는 저온 온도 조정 유닛(30)의 압축기(35)로부터 출력 가능한 최대 전력량을 크게 할 필요가 있다. 또, 고온 브라인의 온도 제어를 부드럽게 행하기 위해서는 고온 온도 조정 유닛(40)의 히터(41)의 용량을 크게 할 필요가 있다. 이 경우, 압축기(35)에서 흡수되는 열은, 냉각수로 방출되고, 이용되지 않는다. 또, 압축기(35)의 최대 전력량 및 히터(41)의 용량을 크게 하면 전력 비용의 상승으로 이어진다.
이것에 대해서, 본 실시 형태에 따른 온도 조정 장치(1)는, 돌아오는 유로(R1, R2)에 히트 펌프 구조(10)를 사용하는 것으로, 증발기(12)에서 흡수한 열을 응축기(13)로 방출함으로써, 저온 브라인과 고온 브라인의 열의 교환을 행할 수 있다.
또, 히트 펌프 구조(10)는 콘트롤러(11)를 갖는다. 콘트롤러(11)는, 유로(R1)에 마련한 온도 센서(S1, S2) 및 유로(R2)에 마련한 온도 센서(S4, S5)로부터 각각 온도(T1, T2, T4, T5)를 취득한다. 또, 콘트롤러(11)는, 유로(R3)에 부착된 온도 센서(S3)로부터 온도(T3)를 취득하고, 유로(R4)에 부착된 온도 센서(S6)로부터 온도(T6)를 취득한다.
콘트롤러(11)는 온도 제어부(11a)를 갖는다. 온도 제어부(11a)는, 프로세서 등으로부터 구성되고, 히트 펌프 구조(10)의 각 부를 제어한다. 구체적으로는, 온도 제어부(11a)는, 저온 브라인의 온도가 10℃로 유지되도록 압축기(15) 및 팽창 밸브(14)의 조절을 행한다. 또, 온도 제어부(11a)는, 고온 브라인의 온도가 70℃로 유지되도록 압축기(15) 및 팽창 밸브(14)의 조절을 행한다. 이 결과, 소비 전력을 억제하고, 또한 부드럽게 저온 브라인 및 고온 브라인의 온도를 제어할 수 있어, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 온도 조정 장치(1)는, 돌아오는 유로(R1, R2)에 히트 펌프 구조(10)를 사용함으로써, 증발기(12)에서 흡수한 열을 응축기(13)로 방출한다. 이것에 의해, 유로(R1)를 흐르는 저온 브라인으로부터 유로(R2)를 흐르는 고온 브라인으로 효율적으로 열의 교환을 행할 수 있다. 이것에 의해, 압축기(15)로 사용되는 소비 전력의 3~7배의 저온 브라인 및 고온 브라인 간의 열의 교환이 가능하게 된다.
예를 들면, 히트 펌프 구조(10)에 있어서 증발 행정→압축 행정→응축 행정→팽창 행정이 행해진다. 이때, 증발 행정에서 작동 매체인 브라인에 흡수되는 열량을 Q1, 응축 행정에서 브라인으로부터 방출되는 열량을 Q2, 압축기로부터의 입력 에너지를 W로 하면, 다음식(1)의 관계가 성립된다.
Q2=Q1＋W…(1)
여기서, 다음식(2)에서 구해지는 값을 성적 계수(COP : Coefficient Of Performance)로 정의한다. 히트 펌프 구조(10)의 COP의 값은 항상 1보다 큰 값으로 된다.
COP=Q2/W=Q2/(Q2-Q1)=T2/(T2-T1)…(2)
여기서, T1는 저온 브라인의 온도, T2는 고온 브라인의 온도이다.
식(2)으로부터 저온 브라인과 고온 브라인의 온도차가 작을수록, COP가 좋은 것을 알 수 있다. 또, 일 W는 열량으로 전환되는 것은 아니라, 열을 옮기기 위해서 이용되기 때문에, COP는 반드시 1보다 크게 되어, 3~7 정도이지만, 10 이상으로 하는 것도 가능하다. 이상으로부터, 본 실시 형태에 따르면, 압축기(15)에서 사용되는 소비 전력의 3~7배의 저온 브라인 및 고온 브라인 간의 열의 교환이 가능하게 된다.
[히트 펌프 구조의 동작과의 브라인 온도]
다음으로, 히트 펌프 구조(10)의 구체적 동작과 브라인 온도의 일례에 대해서, 도 2~도 9를 참조하면서 설명한다. 전제로서, 탑재대(111)의 온도가 10℃로 안정되어 있을 때, 도 1의 유로(R3), 입구 유로(171), 탑재대 유로(170), 출구 유로(172) 및 유로(R3)의 순환 유로에는, 저온 온도 조정 유닛(30)을 거쳐서 저온 브라인이 흐른다. 3 방향 밸브(21, 22)에 의해 유로(R4) 및 유로(R2)에는 고온 브라인이 존재하는 폐회로로 되어 있다.
탑재대(111)의 온도를 10℃에서 70℃로 전환할 때, 전환 유닛(20)의 3 방향 밸브(21, 22)의 개폐를 제어한다. 본 제어에 의해, 유로(R4), 입구 유로(171), 탑재대 유로(170), 출구 유로(172) 및 유로(R2)의 순환 유로에는, 고온 온도 조정 유닛(40)을 거쳐서 고온 브라인이 흐른다. 이때, 유로(R3) 및 유로(R1)에는 저온 브라인이 존재하는 폐회로로 되어 있다.
더욱이, 탑재대(111)의 온도를 70℃에서 10℃로 전환할 때, 전환 유닛(20)의 3 방향 밸브(21, 22)의 개폐를 제어한다. 본 제어에 의해, 다시, 유로(R3), 입구 유로(171), 탑재대 유로(170), 출구 유로(172) 및 유로(R3)의 순환 유로에는, 저온 온도 조정 유닛(30)을 거쳐서 저온 브라인이 흐른다. 이때, 유로(R4) 및 유로(R2)에는 고온 브라인이 존재하는 폐회로로 되어 있다.
(히트 펌프 미사용시의 브라인 온도)
우선, 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 사용하고 있지 않는 경우의 저온 브라인 및 고온 브라인의 온도에 대해 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 사용하지 않는 경우의 온도 센서의 검출치의 일례를 나타낸다. 온도 센서(S3)는 저온 온도 조정 유닛(30)으로부터 출력되고, 나가는 유로(R3)를 흐르는 저온 브라인의 온도(T3)를 검출한다. 저온 온도 조정 유닛(30)은 저온 브라인을 10℃로 제어하고 있다. 온도 센서(S2)는, 저온 온도 조정 유닛(30)으로의 돌아오는 유로(R1)를 흐르는 저온 브라인의 온도(T2)를 검출한다.
온도 센서(S6)는, 고온 온도 조정 유닛(40)으로부터 출력되고, 나가는 유로(R4)를 흐르는 고온 브라인의 온도(T6)를 검출한다. 고온 온도 조정 유닛(40)은 고온 브라인을 70℃로 제어하고 있다. 온도 센서(S5)는, 고온 온도 조정 유닛(40)으로의 돌아오는 유로(R2)를 흐르는 고온 브라인의 온도(T5)를 검출한다.
히트 펌프 미사용시, 도 2의 아래에 나타내는 바와 같이, 시간의 변화에 관계없이, 온도(T3)는, 저온 브라인의 온도가 저온 온도 조정 유닛(30)이 제어하는 10℃을 유지하고 있는 것을 나타내고, 온도(T6)는, 고온 브라인의 온도가 고온 온도 조정 유닛(40)이 제어하는 70℃을 유지하고 있는 것을 나타낸다.
한편, 탑재대 유로(170)를 흐른 후, 저온 온도 조정 유닛(30)으로의 돌아오는 유로(R1)를 흐르는 저온 브라인의 온도(T2)는 12℃를 나타낸다. 이것은, 고온 브라인의 일부가 저온 온도 조정 유닛(30)으로의 돌아오는 유로(R1)로 흘러들어감으로써 저온 온도 조정 유닛(30)으로 돌아오는 저온 브라인의 온도가 제어 온도보다 2℃ 상승한 것을 나타낸다.
마찬가지로, 탑재대 유로(170)를 흐른 후, 고온 온도 조정 유닛(40)으로의 돌아오는 유로(R2)를 흐르는 고온 브라인의 온도(T5)는 68℃을 나타낸다. 이것은, 저온 브라인의 일부가 고온 온도 조정 유닛(40)으로의 돌아오는 유로(R2)에 흘러들어옴으로써 고온 온도 조정 유닛(40)으로 되돌아오는 고온 브라인의 온도가 제어 온도보다 2℃ 저하한 것을 나타낸다.
(히트 펌프 사용시의 브라인 온도)
다음으로, 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 사용하고 있는 경우의 저온 브라인 및 고온 브라인의 온도에 대해 설명한다. 도 3은 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 사용한 경우의 온도 센서의 검출치의 일례를 나타낸다. 히트 펌프 구조(10)를 온(가동)할 때까지, 온도 센서(S2, S3, S5, S6)의 온도는 도 2에 나타내는 온도를 유지한다. 또, 돌아오는 유로(R1)의 증발기(12)의 전후에 마련된 온도 센서(S1, S2)가 검출하는 온도(T1, T2)는, 히트 펌프 구조(10)를 온(가동)할 때까지 동일한 온도이다. 마찬가지로, 돌아오는 유로(R2)의 응축기(13)의 전후에 마련된 온도 센서(S4, S5)가 검출하는 온도(T4, T5)는, 히트 펌프 구조(10)를 온할 때까지 동일한 온도이다.
히트 펌프 구조(10)를 온하면, 압축기(15)가 온(가동)되고, 제 1 밸브(팽창 밸브(14))가 열린다. 이때, 유로(R1)를 흐르는 저온 브라인은, 증발기(12)에서 열을 흡수하고, 증발하여 기체로 되어 압축기(15)로 흡입되어, 고온 및 고압의 가스에 압축되어 응축기(13)에 보내진다. 저온 브라인은, 응축기(13)에 있어서 열을 방출하여 액체로 되어 팽창 밸브(14)에서 감압되어 증발기(12)로 돌아온다.
이것에 의해, 증발기(12)에서 열이 흡수된 저온 브라인의 온도는, 온도 센서(S2)의 검출치가 나타내는 바와 같이, 10℃으로 저하한다. 이것에 의해, 10℃의 저온 브라인이 저온 온도 조정 유닛(30)으로 돌아온다. 이 때문에, 저온 온도 조정 유닛(30)에 있어서의 저온 브라인의 온도 제어를 부드럽게 행할 수 있다.
증발기(12)에서 기체로 된 저온 브라인은, 압축기(15)에서 고온 및 고압의 가스로 압축되어 응축기(13)에서 열을 방출하여 액체로 된다. 방출한 열은, 돌아오는 유로(R2)를 흐르는 고온 브라인의 온도를 상승시킨다. 이것에 의해, 유로(R2)를 흐르는 고온 브라인의 온도(T5)는, 온도 센서(S5)의 검출치가 나타내는 바와 같이, 70℃으로 상승한다. 이것에 의해, 70℃의 고온 브라인이 고온 온도 조정 유닛(40)으로 돌아온다. 이 때문에, 고온 온도 조정 유닛(40)에 있어서의 고온 브라인의 온도 제어를 부드럽게 행할 수 있다.
(전환시(저온→고온)의 브라인 온도)
다음으로, 탑재대(111)의 온도를 저온에서 고온으로 전환할 때의 저온 브라인 및 고온 브라인의 온도에 대해, 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 오프하고 있는 경우와 온하고 있는 경우를 비교하여 설명한다. 도 4는 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 오프하고 있을 때의 전환시(저온→고온)의 온도의 일례를 나타낸다. 도 5는 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 온하고 있을 때의 전환시(저온→고온)의 온도의 일례를 나타낸다.
우선, 도 4를 참조하면, 전환 유닛(20)의 3 방향 밸브(21, 22)를 전환하여 입구 유로(171)를 흐르는 브라인을 10℃의 저온 브라인에서 70℃의 고온 브라인으로 전환했을 때, 고온 브라인이 흐르는 유로(R2, R4)에 저온 브라인의 일부가 유입된다. 히트 펌프 구조(10)가 오프인 경우, 유로(R2)를 흐르는 고온 브라인의 온도(T4, T5)는, 하락폭 ΔT4, ΔT5만큼 저하한 후 서서히 원래의 온도 68℃로 돌아온다. 또, 유로(R4)를 흐르는 고온 브라인의 온도(T6)는, 하락폭 ΔT6만큼 저하한 후 서서히 원래의 온도 70℃로 돌아온다. 이때, 고온 온도 조정 유닛(40)은 고온 브라인을 70℃로 유지하려고 한다. 이 온도 제어의 효과에 의해 고온 온도 조정 유닛(40)으로부터 출력되고, 유로(R4)를 흐르는 고온 브라인의 온도(T6)의 전환시의 하락폭 ΔT6는, 유로(R2)를 흐르는 고온 브라인의 온도(T4, T5)의 전환시의 하락폭 ΔT4, ΔT5보다 작아진다. 즉, ΔT6＜ΔT4, ΔT6＜ΔT5로 된다. 또, 10℃의 저온 브라인에서 70℃의 고온 브라인으로의 전환시에는 유로(R1, R3)에 흐르는 저온 브라인의 온도(T1~T3)에 변동은 없다.
다음으로, 도 5에 나타내는 바와 같이, 전환시(저온→고온)에 히트 펌프 구조(10)가 온인 경우의 저온 브라인 및 고온 브라인의 온도에 대해 설명한다. 전환시, 고온 브라인이 흐르는 유로(R2, R4)에 저온 브라인의 일부가 유입된다.
그렇지만, 도 5에서는, 히트 펌프 구조(10)가 온하고 있기 때문에, 히트 펌프 구조(10)의 열 교환기(13)에 의해 열을 교환한 후의 유로(R2)를 흐르는 고온 브라인의 온도(T5)의 하락폭 ΔT5는, 유로(R2)를 흐르는 고온 브라인의 온도(T4)의 하락폭 ΔT4보다 작아져서, 서서히 원래의 온도로 돌아온다. 즉, 히트 펌프 구조(10)가 온하면, 압축기(C)가 온되어, 팽창 밸브(14)(이하, 「제 1 밸브(14)」라고 한다.) 및 팽창 밸브(16)(이하, 「 제 2 밸브(16)」라 한다.)가 열린다. 유로(R1)를 흐르는 저온 브라인의 열은, 증발기(12)에서 흡수되고, 증발하여 기체로 되어 압축기(15)에 흡입되고, 고온 및 고압의 가스로 압축되어 응축기(13)로 보내진다. 고온 및 고압의 가스는, 응축기(13)에 있어서 열을 방출하여 액체로 되고 제 1 밸브(14) 및 제 2 밸브(16)에서 감압되어 일부는 증발기(12)로 돌아오고, 일부는 압축기(15)로 돌아온다.
이것에 의해, 도 4의 히트 펌프 구조(10)가 오프인 경우보다 온도(T5)의 하락폭 ΔT5가 작아진다. 이것에 의해, 고온 온도 조정 유닛(40)에 걸리는 열 부하가 작아지고, 고온 온도 조정 유닛(40)이 출력하는 고온 브라인의 온도(T6)는 70℃로 유지된다. 이상으로부터, 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 갖는 온도 조정 장치(1)에 따르면, 고온 브라인과 저온 브라인의 열의 교환에 의해 고온 브라인이 가열됨으로써, 고온 온도 조정 유닛(40)으로 돌아오는 브라인으로 인한 열 부하를 경감할 수 있다.
(전환시(고온→저온)의 브라인 온도)
다음으로, 탑재대(111)의 온도를 고온에서 저온으로 전환할 때의 저온 브라인 및 고온 브라인의 온도에 대해, 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 오프하고 있는 경우와 온하고 있는 경우를 비교하여 설명한다. 도 6은 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 오프하고 있을 때의 전환시(고온→저온)의 온도의 일례를 나타낸다. 도 7은 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 온하고 있을 때의 전환시(고온→저온)의 온도의 일례를 나타낸다.
우선, 도 6을 참조하면, 전환 유닛(20)의 3 방향 밸브(21, 22)를 전환하여 입구 유로(171)를 흐르는 브라인을 70℃의 고온 브라인에서 10℃의 저온 브라인으로 전환했을 때, 저온 브라인이 흐르는 유로(R1, R3)에 고온 브라인의 일부가 유입된다. 히트 펌프 구조(10)가 오프인 경우, 유로(R1)를 흐르는 고온 브라인의 온도(T1, T2)는, 상승폭 ΔT1, ΔT2만큼 상승한 후 서서히 원래의 온도 12℃로 돌아온다. 또, 유로(R3)를 흐르는 저온 브라인의 온도(T3)는, 상승폭 ΔT3만큼 상승한 후 서서히 원래의 온도 10℃으로 돌아온다. 이때, 저온 온도 조정 유닛(30)은 저온 브라인을 10℃로 유지하려고 한다. 이 온도 제어의 효과에 의해 저온 온도 조정 유닛(30)으로부터 출력되고, 유로(R3)를 흐르는 저온 브라인의 온도(T3)의 전환시의 상승폭 ΔT3는, 유로(R1)를 흐르는 저온 브라인의 온도(T1, T2)의 전환시의 상승폭 ΔT1, ΔT2보다 작아진다. 즉, ΔT3＜ΔT1, ΔT3＜ΔT2로 된다. 또, 70℃의 고온 브라인으로부터 10℃의 저온 브라인으로의 전환시에는 유로(R2, R4)에 흐르는 저온 브라인의 온도(T4~T6)에 변동은 없다.
다음으로, 도 7에 나타내는 바와 같이, 전환시(고온→저온)에 히트 펌프 구조(10)가 온인 경우의 저온 브라인 및 고온 브라인의 온도에 대해 설명한다. 전환시, 저온 브라인이 흐르는 유로(R1, R3)에 고온 브라인의 일부가 유입된다.
그렇지만, 도 7에서는, 히트 펌프 구조(10)가 온하고 있기 때문에, 히트 펌프 구조(10)의 열 교환기(12)에 의해 열을 교환한 후의 유로(R1)를 흐르는 저온 브라인의 온도(T2)의 상승폭 ΔT2는, 온도 T1의 상승폭 ΔT2보다 작아져서, 서서히 원래의 온도로 돌아온다. 즉, 히트 펌프 구조(10)가 온하면, 압축기(C)가 온되어, 팽창 밸브인 제 1 밸브(14) 및 제 3 밸브(17)가 열린다. 유로(R1)를 흐르는 저온 브라인의 열은, 증발기(12)에서 흡수되고, 증발하여 기체로 되어 압축기(15)에 흡입되어, 고온 및 고압의 가스로 압축되어 응축기(13)에 보내진다. 고온 및 고압의 가스는, 응축기(13)에서 열을 방출하여 액체로 되어 제 1 밸브(14) 및 제 3 밸브(17)에서 감압되어 일부는 증발기(12)로 돌아오고, 일부는 응축기(13)에 흐른다.
이것에 의해, 도 6의 히트 펌프 구조(10)가 오프인 경우보다 온도(T2)의 상승폭 ΔT2가 작아진다. 이것에 의해, 저온 온도 조정 유닛(30)에 걸리는 열 부하가 작아져서, 저온 온도 조정 유닛(30)이 출력하는 저온 브라인의 온도(T3)는 10℃로 유지된다. 이상으로부터, 본 실시 형태에 따른 히트 펌프 구조(10)를 갖는 온도 조정 장치(1)에 따르면, 고온 브라인과 저온 브라인의 열의 교환에 의해 저온 브라인이 냉각됨으로써, 저온 온도 조정 유닛(30)으로 돌아오는 브라인으로 인한 열 부하를 경감할 수 있다.
[냉각수의 이용]
다음으로, 상기에 설명한 히트 펌프 구조(10)에 의해서도, 전환시(저온→고온)의 고온 브라인의 가열 능력, 및 전환시(고온→저온)의 저온 브라인의 냉각 능력이 부족한 경우가 있다. 이 경우, 히트 펌프 구조(10)와 냉각수(예를 들면 수도물)의 열 교환을 행함으로써, 저온 온도 조정 유닛(30) 및 고온 온도 조정 유닛(40)으로 돌아오는 브라인으로 인한 열 부하를 더 저감할 수 있다.
도 8(a)에 나타내는 히트 펌프 구조(10)에서는, 전환시(저온→고온)에 있어서, 고온 브라인과 저온 브라인의 열의 교환에 의해 고온 브라인이 가열된다. 이때, 고온 브라인의 가열이 부족하면, 도 5의 온도(T5)의 하락폭 ΔT5가 커져서, 고온 온도 조정 유닛(40)으로 돌아오는 브라인으로 인한 열 부하를 충분히 경감할 수 없는 상태로 된다.
이 경우, 도 8(b)에 나타내는 히트 펌프 구조(10)에서는, 제 2 밸브(16)에 직렬로 증발기(18)를 마련한다. 증발기(18)는, 증발기(12)에 병렬로 접속되고, 냉각수로부터 열을 흡수한다(흡열).
증발기(12, 18)에서 액체로부터 기체로 되어 압축기(15)에 흡입되고, 압축된 가스는, 응축기(13)로 보내져서 응축기(13)에서 열을 방출하여 액체로 되어 제 1 밸브(14) 및 제 2 밸브(16)에서 감압되어 증발기(12) 또는 증발기(18)로 보내진다.
이상으로 설명한 바와 같이, 일실시 형태에 따른 도 8(b)에 나타내는 히트 펌프 구조(10)에 따르면, 열 교환기(18)에 의해 냉각수로부터 열을 흡수함으로써 가열 능력을 높이고, 고온 온도 조정 유닛(40)으로 돌아오는 브라인으로 인한 열 부하를 더 저감할 수 있다.
마찬가지로 하여, 도 9(a)에 나타내는 히트 펌프 구조(10)에서는, 전환시(고온→저온)에 있어서, 고온 브라인과 저온 브라인의 열의 교환에 의해 저온 브라인이 냉각된다. 이때, 저온 브라인의 냉각이 부족하면, 도 7의 온도(T2)의 상승폭 ΔT2가 커져서, 저온 온도 조정 유닛(30)으로 돌아오는 브라인으로 인한 열 부하를 충분히 경감할 수 없는 상태로 된다.
이 경우, 도 9(b)에 나타내는 히트 펌프 구조(10)에서는, 제 3 밸브(17)에 직렬로 응축기(19)를 마련한다. 응축기(19)는, 응축기(13)에 병렬로 접속되어, 냉각수로 열을 방출한다(배열).
응축기(13, 19)에 보내진 고온 및 고압의 기체는, 응축기(13, 19)에서 열을 방출하여 기체로부터 액체로 되고, 제 1 밸브(14) 및 제 3 밸브(17)에서 감압되어 증발기(12) 또는 응축기(19)에 보내진다.
이상으로 설명한 바와 같이, 일실시 형태에 따른 도 9(b)에 나타내는 히트 펌프 구조(10)에 따르면, 열 교환기(19)에 의해 냉각수로 열을 방출함으로써 냉각 능력을 높이고, 저온 온도 조정 유닛(30)으로 돌아오는 브라인으로 인한 열 부하를 더 저감할 수 있다.
[변형예]
마지막으로, 본 실시 형태의 변형예에 따른 온도 조정 장치(1)에 대해, 도 10을 참조하면서 설명한다. 도 10의 본 실시 형태의 변형예에 따른 온도 조정 장치(1)는, 도 1의 본 실시 형태에 따른 온도 조정 장치(1)와 비교하여, 2 계통의 순환 유로를 갖는다. 하나의 순환 경로는, 저온 온도 조정 유닛(30), 고온 온도 조정 유닛(40)→유로(R3a), R4a→(3 방향 밸브(21a))→입구 유로(171a)→주연부 탑재대 유로(170a)→출구 유로(172a)→(3 방향 밸브(22a))→유로(R1a, R2a)→히트 펌프 구조(10a)→저온 온도 조정 유닛(30), 고온 온도 조정 유닛(40)으로 나타낸다.
다른 순환 경로는, 저온 온도 조정 유닛(30), 고온 온도 조정 유닛(40)→유로(R3b, R4b)→(3 방향 밸브(21b))→입구 유로(171b)→중앙부 탑재대 유로(170b)→출구 유로(172b)→(3 방향 밸브(22b))→유로(R1b, R2b)→히트 펌프 구조(10b)→저온 온도 조정 유닛(30), 고온 온도 조정 유닛(40)으로 나타낸다.
히트 펌프 구조(10a)에 있어서, 배관을 흐르는 프레온은, 증발기(12a)에서 열을 흡수하고, 증발하여 기체로 되어 압축기(15a)로 흡입되고, 고온 및 고압의 가스로 압축되어 응축기(13a)로 보내진다. 그 브라인은, 응축기(13a)에서 열을 방출하여 액체로 되어 팽창 밸브(14a)에서 감압되어 증발기(12a)로 돌아온다.
마찬가지로, 히트 펌프 구조(10b)에 있어서, 배관을 흐르는 프레온은, 증발기(12b)에서 열을 흡수하고, 증발하여 기체로 되어 압축기(15b)에 흡입되고, 고온 및 고압의 가스로 압축되어 응축기(13b)에 보내진다. 그 브라인은, 응축기(13b)에서 열을 방출하여 액체로 되어 팽창 밸브(14b)에서 감압되어 증발기(12b)로 돌아온다.
이와 같이, 변형예에 따른 온도 조정 장치(1)에서는, 복수의 순환 경로를, 탑재대(111)의 내부에 분리되어 복수 마련된 탑재대 유로(170)에 각각 접속한다. 이것에 의해, 변형예에 따른 온도 조정 장치(1)에서는, 탑재대(111)의 주연부와 중앙부를 각각 다른 온도로 제어할 수 있다. 이것에 의해, 웨이퍼(W)의 처리시의 온도 제어성을 높일 수 있다. 또, 변형예에 따른 온도 조정 장치(1)에서는, 2개의 히트 펌프 구조(10a, 10b)가 마련된다. 이것에 의해, 저온 온도 조정 유닛(30) 및 고온 온도 조정 유닛(40)으로 돌아오는 브라인으로 인한 열 부하를 더 경감할 수 있다.
또, 본 변형예에 따른 온도 조정 장치(1)에서는, 2 개의 순환 경로를 나타냈지만, 순환 경로의 수는, 이것에 한정하지 않고, 3 이상이어도 좋다. 또, 이상에서 설명한 유로(R1, R1a, R1b)는 제 1 유로의 일례이다. 유로(R2, R2a, R2b)는 제 2 유로의 일례이다.
이상, 본 실시 형태 및 변형예에 따른 온도 조정 장치(1)에 따르면, 다른 2 이상의 온도 조정 유닛으로 돌아오는 브라인으로 인한 열 부하를 경감할 수 있다. 즉, 본 실시 형태 및 변형예에 따른 온도 조정 장치(1)에 따르면, 전환시에 칠러로 돌아오는 고온 브라인과 저온 브라인의 열의 교환을 행하는 히트 펌프 구조를 마련함으로써, 저온 온도 조정 유닛(30) 및 고온 온도 조정 유닛(40)으로 돌아오는 브라인으로 인한 열 부하를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 저온 온도 조정 유닛(30) 및 고온 온도 조정 유닛(40)으로 돌아오는 브라인으로 인한 열 부하에 있어서의 전력 비용이 비싸지는 것을 회피할 수 있다.
또, 저온 브라인과 고온 브라인이 섞임으로써 생기는 히트 쇼크로 인해, 저온 온도 조정 유닛(30) 및 고온 온도 조정 유닛(40)의 내구성이 나빠지는 것을 회피할 수 있다.
이상, 온도 조정 장치 및 기판 처리 장치를 상기 실시 형태에 따라 설명했지만, 본 발명에 따른 온도 조정 장치 및 기판 처리 장치는 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에서 여러 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예를 들면, 본 발명에 따른 온도 조정 장치 및 기판 처리 장치는, 도 1에 간략하게 나타낸 용량 결합형 플라즈마(CCP : Capacitively Coupled Plasma) 장치뿐만이 아니라, 그 외의 기판 처리 장치에 적용 가능하다. 그 외의 기판 처리 장치로서는, 유도 결합형 플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma), 래디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 플라즈마 처리 장치, 헬리콘파 여기형 플라즈마(HWP : Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 사이클론 공명 플라즈마(ECR : Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치 등이어도 좋다.
본 명세서에서는, 에칭 대상으로서 웨이퍼(W)(반도체)에 대해 설명했지만, 피처리 기판은, 웨이퍼(W)에 한정하지 않고, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat Panel Display) 등에 이용되는 각종 기판이나, 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
1 : 온도 조정 장치 10 : 히트 펌프 구조
12 : 증발기(열 교환기) 13 : 응축기(열 교환기)
14 : 팽창 밸브(제 1 밸브) 15 : 압축기
16 : 팽창 밸브(제 2 밸브) 17 : 팽창 밸브(제 3 밸브)
18 : 증발기(열 교환기) 19 : 응축기(열 교환기)
20 : 전환 유닛 21, 22 : 3 방향 밸브
30 : 저온 온도 조정 유닛 40 : 고온 온도 조정 유닛
100 : 기판 처리 장치 110 : 처리 용기
111 : 탑재대 112 : 정전 척
170 : 탑재대 유로 171 : 입구 유로
172 : 출구 유로 S1~S6 : 온도 센서
R1~R4 : 유로

Claims (8)

  1. 피처리 기판을 탑재하는 탑재대와,
    제 1 온도 조정 매체의 온도를 제 1 온도로 제어하는 제 1 온도 제어부와,
    제 2 온도 조정 매체의 온도를 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 제어하는 제 2 온도 제어부와,
    상기 탑재대의 내부에 마련되고, 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체가 전환되어 흐르게 되는 탑재대 유로와,
    상기 탑재대 유로의 출구에 접속되고, 상기 탑재대 유로로부터 유출한 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체가 흐르는 출구 유로와,
    상기 출구 유로의 하류단(downstream end)과 접속되는 3 방향 밸브와,
    상기 3 방향 밸브와 접속되고, 상기 탑재대 유로로부터 유출한 상기 제 1 온도 조정 매체가 흐르는 제 1 유로와,
    상기 3 방향 밸브와 접속되고, 상기 탑재대 유로로부터 유출한 상기 제 2 온도 조정 매체가 흐르는 제 2 유로와,
    상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체의 흐름 방향을 따라 상기 3 방향 밸브의 하류측에 배치되고, 상기 제 1 유로 및 상기 제 2 유로에 접속된 히트 펌프 구조로서, 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체의 사이에 있어서의 열의 교환을 행하는 상기 히트 펌프 구조
    를 갖는 피처리 기판의 온도 조정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 온도는 -30℃ 이상이며, 상기 제 2 온도는 70℃ 이하인 온도 조정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 펌프 구조는 상기 제 1 유로에 증발기를 가지며, 상기 제 2 유로에 응축기를 갖는 온도 조정 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 히트 펌프 구조는, 상기 제 1 유로 및 상기 제 2 유로의 각각에 마련된 온도 센서에 의해 얻어진 온도에 근거하여 온도 제어를 행하는 온도 제어부를 갖는 온도 조정 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 온도 조정 매체가 흐르는 복수의 상기 제 1 유로와, 상기 제 2 온도 조정 매체가 흐르는 복수의 상기 제 2 유로와, 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체의 사이의 열의 교환을 행하는 복수의 상기 히트 펌프 구조를 가지며,
    복수의 상기 제 1 유로, 복수의 상기 제 2 유로 및 복수의 상기 히트 펌프 구조는 복수의 계통의 유로를 구성하고, 상기 복수의 계통의 유로는, 상기 탑재대의 내부에 분리되어 복수 마련된 탑재대 유로에 접속되는
    온도 조정 장치.
  6. 피처리 기판을 처리하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 내부에 마련되고, 피처리 기판을 탑재하는 탑재대와,
    제 1 열 교환부를 포함하는 제 1 온도 제어부로서, 상기 제 1 열 교환부를 이용하여 제 1 온도 조정 매체의 온도를 제 1 온도로 제어하는 상기 제 1 온도 제어부와,
    제 2 열 교환부를 포함하는 제 2 온도 제어부로서, 상기 제 2 열 교환부를 이용하여 제 2 온도 조정 매체의 온도를 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 제어하는 상기 제 2 온도 제어부와,
    상기 탑재대의 내부에 마련되고, 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체가 전환되어 흐르는 탑재대 유로와,
    상기 탑재대 유로의 출구에 접속되고, 상기 탑재대 유로로부터 유출한 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체가 흐르는 출구 유로와,
    상기 출구 유로의 하류단(downstream end)과 접속되는 3 방향 밸브와,
    상기 3 방향 밸브와 접속되고, 상기 탑재대 유로로부터 유출한 상기 제 1 온도 조정 매체가 흐르는 제 1 유로와,
    상기 3 방향 밸브와 접속되고, 상기 탑재대 유로로부터 유출한 상기 제 2 온도 조정 매체가 흐르는 제 2 유로와,
    상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체의 흐름 방향을 따라 상기 3 방향 밸브의 하류측에 배치되는 히트 펌프 구조와,
    상기 제 1 온도 제어부와 상기 탑재대 유로를 연결하며, 상기 히트 펌프 구조와 별도로 마련되는 제 3 유로와,
    상기 제 2 온도 제어부와 상기 탑재대 유로를 연결하며, 상기 히트 펌프 구조와 별도로 마련되는 제 4 유로를 가지며,
    상기 히트 펌프 구조는 상기 제 1 유로와 직접 접속되는 증발기와, 상기 제 2 유로와 직접 접속되는 응축기를 가지며, 상기 증발기와 상기 응축기를 직접 연결하는 폐회로를 형성하는 순환 유로를 이용하여 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체의 사이의 열의 교환을 행하는,
    기판 처리 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 히트 펌프 구조는 상기 증발기와 상기 응축기를 직접 연결하는 폐회로를 형성하는 순환 유로를 이용하여 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체의 사이의 열의 교환을 행하며,
    상기 히트 펌프 구조는 상기 순환 유로에 있는 상기 증발기와 상기 응축기를 이용하여, 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체 사이의 열을 교환하는,
    온도 조정 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 히트 펌프 구조는 상기 순환 유로에 있는 상기 증발기와 상기 응축기를 이용하여, 상기 제 1 온도 조정 매체와 상기 제 2 온도 조정 매체 사이의 열을 교환하는,
    기판 처리 장치.
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