(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を支持するステージであり、一端及び他端を有し、該一端から該他端に熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路がその内部に形成された該ステージと、
第１のバルブと、
第２のバルブと、
第１の温度に調整された第１の熱交換媒体を供給する供給口及び回収口を有する第１の熱交換媒体供給装置であり、前記供給口が前記第１のバルブを介して前記熱交換媒体流路の一端に接続される、該第１の熱交換媒体供給装置と、
前記第１の温度よりも高い第２の温度に調整された第２の熱交換媒体を供給する供給口及び回収口を有する第２の熱交換媒体供給装置であり、前記供給口が前記第２のバルブを介して前記熱交換媒体流路の一端に接続される、該第２の熱交換媒体供給装置と、
前記第１の熱交換媒体及び前記第２の熱交換媒体が前記熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように前記第１のバルブの開閉及び前記第２のバルブの開閉を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記ステージの温度を目標温度にするために必要な熱量を取得する熱量取得部と、
前記必要な熱量に基づいて、前記熱交換媒体流路に対して交互に供給される第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体の供給時間をそれぞれ算出する供給時間算出部と、
前記供給時間算出部によって算出された前記供給時間で、前記第１の熱交換媒体及び前記第２の熱交換媒体が前記熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように、前記第１のバルブの開閉及び前記第２のバルブの開閉を制御するバルブ制御部と、
を含む、
温度制御システム。
【請求項２】
前記第１の熱交換媒体供給装置の回収口は、第３のバルブを介して前記熱交換媒体流路の他端に接続されており、
前記第２の熱交換媒体供給装置の回収口は、第４のバルブを介して前記熱交換媒体流路の他端に接続されている、
請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項３】
前記熱交換媒体流路の他端から排出された前記熱交換媒体の温度を計測する温度センサを更に備える、
請求項２に記載の温度制御システム。
【請求項４】
前記熱交換媒体流路の他端から排出された前記熱交換媒体を前記熱交換媒体流路の一端に導入するための循環流路を更に備え、
前記バルブ制御部は、前記目標温度と前記温度センサによって計測された前記熱交換媒体の温度との差異が所定の閾値よりも小さい場合には、前記熱交換媒体流路の他端から排出された前記熱交換媒体が前記循環流路を介して前記熱交換媒体流路の一端に再び導入されるように、前記第１のバルブの開閉、前記第２のバルブの開閉、前記第３のバルブの開閉、及び前記第４のバルブの開閉を制御する、
請求項３に記載の温度制御システム。
【請求項５】
前記バルブ制御部は、前記温度センサによって計測された前記熱交換媒体の温度に基づいて、前記熱交換媒体流路の一端から供給された前記第１の熱交換媒体が前記熱交換媒体流路の他端を介して前記第１の熱交換媒体供給装置の回収口に導入され、且つ、前記熱交換媒体流路の一端から供給された前記第２の熱交換媒体が前記熱交換媒体流路の他端を介して前記第２の熱交換媒体供給装置の回収口に導入されるように、前記第３のバルブの開閉及び前記第４のバルブの開閉を制御する、
請求項３又は４に記載の温度制御システム。
【請求項６】
前記バルブ制御部は、
前記第１の熱交換媒体及び前記第２の熱交換媒体が前記熱交換媒体流路に交互に供給されるように、前記第１のバルブの開閉及び前記第２のバルブの開閉を制御するよりも前に、
前記第１の熱交換媒体及び前記第２の熱交換媒体のうち、前記ステージの温度を前記目標温度に近づけるための一方の熱交換媒体が前記熱交換媒体流路の一端に連続的に供給されるように、前記第１のバルブの開閉及び前記第２のバルブの開閉を制御し、且つ、
前記一方の熱交換媒体の供給によって前記ステージの温度と前記目標温度との差異が所定の範囲内になった後に、前記第１の熱交換媒体及び前記第２の熱交換媒体のうち他方の熱交換媒体が前記熱交換媒体流路の一端に供給されるように、前記第１のバルブの開閉及び前記第２のバルブの開閉を制御する、
請求項１〜５の何れか一項に記載の温度制御システム。
【請求項７】
被処理体を支持するステージであり、一端及び他端を有し、該一端から該他端に熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路がその内部に形成された該ステージと、
第１のバルブと、
第２のバルブと、
第１の温度に調整された第１の熱交換媒体を供給する供給口及び回収口を有する第１の熱交換媒体供給装置であり、前記供給口が前記第１のバルブを介して前記熱交換媒体流路の一端に接続される、該第１の熱交換媒体供給装置と、
前記第１の温度よりも高い第２の温度に調整された第２の熱交換媒体を供給する供給口及び回収口を有する第２の熱交換媒体供給装置であり、前記供給口が前記第２のバルブを介して前記熱交換媒体流路の一端に接続される、該第２の熱交換媒体供給装置と、
前記第１の熱交換媒体及び前記第２の熱交換媒体が前記熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように前記第１のバルブの開閉及び前記第２のバルブの開閉を制御する制御装置と、
を備える温度制御システムを用いた温度制御方法であって、
前記ステージの温度を目標温度にするために必要な熱量を取得する工程と、
前記必要な熱量に基づいて、前記熱交換媒体流路に対して交互に供給される前記第１の熱交換媒体及び前記第２の熱交換媒体の供給時間をそれぞれ算出する工程と、
前記第１の熱交換媒体及び前記第２の熱交換媒体の供給時間をそれぞれ算出する工程において算出された前記供給時間で、前記第１の熱交換媒体及び前記第２の熱交換媒体が前記熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように、前記第１のバルブの開閉及び前記第２のバルブの開閉を制御する工程と、
を含む、
温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、温度制御システム及び温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造においては、被処理体に対してプラズマエッチングやプラズマＣＶＤといったプラズマ処理が施される。このようなプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置としては、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の装置は、処理容器と、処理容器内で被処理体を支持するステージと、このステージの温度を制御する温度制御システムとを備えている。このステージの内部には、当該ステージの周方向に沿って形成された調温部が設けられている。温度制御システムは、バイパス流路、低温流路及び高温流路を有している。バイパス流路は、温調部の入口及び出口に接続され、当該入口と出口との間で流体を循環させる。低温流路は、バイパス流路に接続して低温温調ユニットからの低温流体をバイパス流路に供給する。高温流路は、バイパス流路に接続して高温温調ユニットからの高温流体をバイパス流路に供給する。バイパス流路、低温流路、及び高温流路には、互いに弁開度が連動して変化するバルブがそれぞれ接続されている。この温度制御システムは、これらのバルブの弁開度をそれぞれ制御することにより、調温部に供給される流体流量を一定にしつつ調温部に供給される流体の温度を制御している。
【０００４】
また、特許文献２には、反応器内の温度を目標温度に制御する装置が記載されている。この装置は、循環配管、温水供給配管及び冷水供給配管を有している。循環配管は、反応器の冷却ジャケットに供給される水を循環させる。温水供給配管は、その内部に温水を循環させる。冷水供給配管は、その内部に冷水を循環させる。温水供給配管及び冷水供給配管は、開度を調整可能なコントロール弁を介して冷却水循環配管に接続されている。この装置では、制御装置が反応器の内部温度を一定に制御するための熱交換量を算出し、コントロール弁の開度を調整することよって算出された熱交換量を達成できるような混合比で循環配管内の水と、温水供給配管内の温水、或いは、冷水循環配管内の冷水とを混合する。そして、混合した水を一定の流量で反応器に供給することによって反応器内の温度が目標温度になるように制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１８２８号公報
【特許文献２】特開平１０−２９６０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２では、異なる温度の熱交換媒体を混合することで目標温度に設定された熱交換媒体を温度制御対象物に供給している。よって、これらの装置では、異なる温度の熱交換媒体を所望の混合比で混合するために高温の熱交換媒体及び低温の熱交換媒体の流量を制御する機構が必要となる。したがって、特許文献１及び２に記載の装置では、温度制御のために必要な部品数が増加し、システムの構成が複雑になるという問題が生じていた。
【０００７】
したがって、本技術分野では、簡易な構成でステージの温度を制御することできる温度制御システム及び温度制御方法を提供することが要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一側面に係る温度制御システムは、被処理体を支持するステージであり、一端及び他端を有し、該一端から該他端に熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路がその内部に形成された該ステージと、第１のバルブと、第２のバルブと、第１の温度に調整された第１の熱交換媒体を供給する供給口及び回収口を有する第１の熱交換媒体供給装置であり、供給口が第１のバルブを介して熱交換媒体流路の一端に接続される、該第１の熱交換媒体供給装置と、第１の温度よりも高い第２の温度に調整された第２の熱交換媒体を供給する供給口及び回収口を有する第２の熱交換媒体供給装置であり、供給口が第２のバルブを介して熱交換媒体流路の一端に接続される、該第２の熱交換媒体供給装置と、第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体が熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように第１のバルブ及び第２のバルブを制御する制御装置と、を備える。この制御装置は、ステージの温度を目標温度にするために必要な熱量を取得する熱量取得部と、必要な熱量に基づいて、熱交換媒体流路に対して交互に供給される第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体の供給時間をそれぞれ算出する供給時間算出部と、供給時間算出部によって算出された供給時間で、第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体が熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように、第１のバルブ及び第２のバルブを制御するバルブ制御部と、を含む。
【０００９】
一側面に係る温度制御システムでは、ステージの温度を目標温度にするために必要な熱量に基づいて、熱交換媒体流路に対して交互に供給される第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体の供給時間がそれぞれ算出される。そして、算出された供給時間で第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体が熱交換媒体流路に交互に供給されるように、第１のバルブ及び第２のバルブが制御される。すなわち、この温度制御システムでは、第１のバルブ及び第２のバルブの開放時間を制御することによって、ステージの温度を制御している。したがって、本温度制御システムによれば、熱交換媒体の流量調整機構を用いることなくステージの温度を制御することができる。よって、一側面に係る温度制御システムでは、簡易な構成でステージの温度を制御することが可能となる。
【００１０】
一形態では、第１の熱交換媒体供給装置の回収口は、開閉自在の第３のバルブを介して熱交換媒体流路の他端に接続されており、第２の熱交換媒体供給装置の回収口は、開閉自在の第４のバルブを介して熱交換媒体流路の他端に接続されていてもよい。このような形態によれば、第３のバルブ及び第４のバルブを制御することで、熱交換媒体流路の他端から排出された熱交換媒体を第１の熱交換媒体供給装置及び第２の熱交換媒体供給装置のどちらに導入するかを選択することが可能となる。また、一形態では、熱交換媒体流路の他端から排出された熱交換媒体の温度を計測する温度センサを更に備えていてもよい。
【００１１】
一形態では、熱交換媒体流路の他端から排出された熱交換媒体を熱交換媒体流路の一端に導入するための循環流路を更に備え、バルブ制御部は、目標温度と温度センサによって計測された熱交換媒体の温度との差異が所定の閾値よりも小さい場合には、熱交換媒体流路の他端から排出された熱交換媒体が循環流路を介して熱交換媒体流路の一端に再び導入されるように、第１のバルブ、第２のバルブ、第３のバルブ、及び第４のバルブを制御してもよい。本形態によれば、熱交換媒体流路の他端から排出された熱交換媒体が熱交換媒体流路の一端に導入されるので、熱交換媒体流路に新たに熱交換媒体を供給することなく、ステージの温度を略一定に維持することができる。
【００１２】
一形態では、バルブ制御部は、温度センサによって計測された熱交換媒体の温度に基づいて、熱交換媒体流路の一端から供給された第１の熱交換媒体が熱交換媒体流路の他端を介して第１の熱交換媒体供給装置の回収口に導入され、且つ、熱交換媒体流路の一端から供給された第２の熱交換媒体が熱交換媒体流路の他端を介して第２の熱交換媒体供給装置の回収口に導入されるように、第３のバルブ及び第４のバルブを制御してもよい。このような形態によれば、第１の熱交換媒体を第１の熱交換媒体供給装置で回収し、第２の熱交換媒体を第２の熱交換媒体供給装置で回収することができるので、第１の熱交換媒体供給装置及び第２の熱交換媒体供給装置の温度調整のための負荷を低減することが可能となる。
【００１３】
一形態では、バルブ制御部は、第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体が熱交換媒体流路に交互に供給されるように、第１のバルブ及び第２のバルブの開閉を制御するよりも前に、第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体のうち、ステージの温度を目標温度に近づけるための一方の熱交換媒体が熱交換媒体流路の一端に連続的に供給されるように、第１のバルブ及び第２のバルブを制御し、且つ、一方の熱交換媒体の供給によってステージの温度と目標温度との差異が所定の範囲内になった後に、第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体のうち他方の熱交換媒体が熱交換媒体流路の一端に供給されるように、第１のバルブ及び第２のバルブを制御してもよい。この形態によれば、一方の熱交換媒体が熱交換媒体流路に連続的に供給されることでステージ温度を目標温度に急速に近づけることができる。また、ステージの温度と目標温度との差異が所定の範囲内になった後には、他方の熱交換媒体が供給されるので、ステージが過剰に冷却又は加熱されることを防止することができる。
【００１４】
一側面においては、被処理体を支持するステージであり、一端及び他端を有し、該一端から該他端に熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路がその内部に形成された該ステージと、第１のバルブと、第２のバルブと、第１の温度に調整された第１の熱交換媒体を供給する供給口及び回収口を有する第１の熱交換媒体供給装置であり、供給口が第１のバルブを介して熱交換媒体流路の一端に接続される、該第１の熱交換媒体供給装置と、第１の温度よりも高い第２の温度に調整された第２の熱交換媒体を供給する供給口及び回収口を有する第２の熱交換媒体供給装置であり、供給口が第２のバルブを介して熱交換媒体流路の一端に接続される、該第２の熱交換媒体供給装置と、第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体が熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように第１のバルブ及び第２のバルブを制御する制御装置と、を備える温度制御システムを用いた温度制御方法が提供される。この方法は、ステージの温度を目標温度にするために必要な熱量を取得する工程と、必要な熱量に基づいて、熱交換媒体流路に対して交互に供給される第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体の供給時間をそれぞれ算出する工程と、第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体の供給時間をそれぞれ算出する工程において算出された供給時間で、第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体が熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように、第１のバルブ及び第２のバルブを制御する工程と、を含む。
【００１５】
一側面に係る温度制御方法では、ステージの温度を目標温度にするために必要な熱量に基づいて、熱交換媒体流路に対して交互に供給される第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体の供給時間をそれぞれ算出する。そして、算出された供給時間で第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体が熱交換媒体流路に交互に供給されるように、第１のバルブ及び第２のバルブを制御する。すなわち、上記温度制御方法では、第１のバルブ及び第２のバルブの開放時間を制御することによって、ステージの温度を制御している。したがって、上記温度制御方法によれば、熱交換媒体の流量調整機構を用いることなくステージの温度を制御することができる。よって、一側面に係る温度制御方法では、簡易な構成でステージの温度を制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一側面及び実施形態によれば、簡易な構成でステージの温度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
【図２】一実施形態に係るステージの分解斜視図である。
【図３】一実施形態に係る熱交換器の斜視図である。
【図４】（ａ）は複数のセル部のうち１つのセル部の平面図であり、（ｂ）は複数のセル部のうち１つのセル部の上方からの斜視図であり、（ｃ）は複数のセル部のうち１つのセル部の下方からの斜視図である。
【図５】一実施形態に係る熱交換器の平面図である。
【図６】流路部の斜視図である。
【図７】バルブユニット群の斜視図である。
【図８】熱交換器内の熱交換媒体の流れを模式的に示す断面図である。
【図９】バルブユニット群の内部構成を概略的に示す図である。
【図１０】制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１１】一実施形態の温度制御方法を示すフローチャートである。
【図１２】第１のバルブ及び第２のバルブの開閉状態、及び、熱交換媒体流路に供給される熱交換媒体の経時的変化を示す図である。
【図１３】第１のバルブ及び第２のバルブの開閉状態、及び、熱交換媒体流路に供給される熱交換媒体の経時的変化を示す図である。
【図１４】第１のバルブ及び第２のバルブの開閉状態、及び、熱交換媒体流路に供給される熱交換媒体の経時的変化を示す図である。
【図１５】別の一実施形態の温度制御方法を示すフローチャートである。
【図１６】第１のバルブ及び第２のバルブの開閉状態、及び、熱交換媒体流路に供給される熱交換媒体の経時的変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととし、同一又は相当の部分に対する重複した説明は省略する。また、各図面の寸法比率は、必ずしも実際の寸法比率とは一致していない。
【００１９】
まず、一実施形態のシステムを備えるプラズマ処理装置について説明する。なお、後述するステージＳＴ、バルブユニット群ＶＵ、第１の熱交換媒体供給装置１００ａ及び第２の熱交換媒体供給装置１００ｂは、一実施形態の温度制御システムとして利用される。
【００２０】
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置５０を概略的に示す断面図である。プラズマ処理装置５０は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置であり、略円筒状の処理容器５２を備えている。処理容器５２は、例えば、その表面に陽極酸化処理がされたアルミニウムから構成されている。この処理容器５２は接地されている。
【００２１】
処理容器５２の底部上には、一例に係るステージＳＴが配置されている。図１に示すように、このステージＳＴは、プレート２、ケース４、熱交換器６及び流路部８を備えている。図２を参照して、ステージＳＴについて詳細に説明する。図２は、ステージＳＴの分解斜視図である。図２に示すステージＳＴは、処理容器５２内で被処理体（以下、「基板」という。）を支持可能であり、熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路がその内部に形成されている。
【００２２】
プレート２は、円盤形状を有しており、例えばアルミニウムといった金属によって構成されている。プレート２は、表面側２ａと裏面側２ｂを有している。プレート２の表面側２ａの上には、基板Ｗが載置され得る。
【００２３】
ケース４は、例えばステンレスといった金属によって構成されており、側壁４ａと底壁４ｂとを有している。側壁４ａは、円筒形状を有しており、その内部に収容空間ＡＳを画成している。側壁４ａは、円筒軸線方向に沿って延びており、その上端面４ｃにおいてプレート２を下方から支持する。底壁４ｂは、側壁４ａの下端部に接続されている。側壁４ａの上端面４ｃには、該上端面４ｃに沿って環状に延在するＯリング１０が設けられ得る。この上端面４ｃには、例えばねじ止めによってＯリング１０を介してプレート２が気密に固定される。これにより、収容空間ＡＳがステージよって上方から画成される。
【００２４】
側壁４ａには、複数の供給管１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、及び、複数の回収管１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅが設けられている。複数の供給管１２ａ〜１２ｅは、側壁４ａの径方向に沿って延びており、それぞれ第１の開口１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ（特に区別する必要がないときには、単に「第１の開口１６」という）を介して収容空間ＡＳに連通している。回収管１４ａ〜１４ｅは、側壁４ａの径方向に沿って延びており、それぞれ第２の開口１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ（特に区別する必要がないときには、単に「第２の開口１８」という））を介して収容空間ＡＳに連通している。
【００２５】
熱交換器６及び流路部８は、ケース４の収容空間ＡＳ内に収容される。図３〜５を参照して、熱交換器６について詳細に説明する。図３は、熱交換器６の斜視図である。図３に示すように、熱交換器６は、隔壁２０、複数の第１の管２２及び複数の第２の管２４を含んでいる。熱交換器６は、プレート２の裏面側２ｂに２次元的に配列される複数の領域であり、プレート２の裏面側２ｂにおいて複数の同心円によって境界付けられる複数のゾーンの各々を周方向に分割してなる複数の領域に対して個別に熱交換媒体を供給して、供給された熱交換媒体を個別に回収するように構成されている。
【００２６】
隔壁２０は、全体として円盤形状又は円柱形状の外郭を有しており、複数のセル部Ｃが形成されている。複数のセル部Ｃは、熱交換器６の径方向及び周方向に沿って２次元的に配列されている。複数のセル部Ｃの各々は、上方からの平面視において熱交換器６の外側に向かうにつれて幅が広くなる略矩形状の平面形状を有している。複数のセル部Ｃは、断面が略四角形状の複数の空間Ｓをそれぞれ画成している。即ち、隔壁２０は、プレート２の下方において２次元的に配列され、且つ互いに内包しない複数の空間Ｓを形成する。複数のセル部Ｃのうち１つのセル部Ｃを図４に示す。図４（ａ）はセル部Ｃの平面図であり、図４（ｂ）はセル部の上方からの斜視図であり、図４（ｃ）はセル部の下方からの斜視図である。これらのセル部Ｃは、上方からの平面視においてハニカム構造を形成するように互いに結合されていてもよい。
【００２７】
複数の第１の管２２はそれぞれ、平面視において対応の空間Ｓの略中心位置を通って延在している。これら複数の第１の管２２は、プレート２の裏面側２ｂ（図２）に向けて互いに略平行に延びている。複数の第１の管２２の各々は、その周囲の空間を画成する隔壁２０によって囲まれている。複数の第１の管２２の各々は、第１の開口端２２ａ及び第２の開口端２２ｂを有している。第１の開口端２２ａは、プレート２の裏面側２ｂに対面するように配置されている。第２の開口端２２ｂは、第１の開口端２２ａの反対側に位置しており、空間Ｓの下方に位置している。複数の第１の管２２は、後述する第１の熱交換媒体供給装置１００ａ又は第２の熱交換媒体供給装置１００ｂから熱交換媒体を受けて第１の開口端２２ａからプレート２の裏面側２ｂに向けて吐出する管として機能する。
【００２８】
複数の第２の管２４は、複数の空間Ｓにそれぞれ連通するよう隔壁２０に接続されている。複数の第２の管２４の各々の下端部には、開口２４ａが設けられている。複数の第２の管２４は、複数の第１の管２２の第１の開口端２２ａから吐出され当該第１の管２２を囲む空間Ｓ内に回収された熱交換媒体を外部に排出する管として機能する。かかる熱交換器６においては、第１の管２２、当該第１の管を囲む空間Ｓを画成する隔壁２０、及び、当該空間Ｓに連通する第２の管２４は、ステージＳＴ内において一端から他端に熱交換媒体を流通させる熱交換媒体流路を提供している。第１の管２２の第２の開口端２２ｂは熱交換媒体流路の一端を構成し、第２の管２４の開口２４ａは熱交換媒体流路の他端を構成している。
【００２９】
一実施形態では、熱交換器６は、樹脂、セラミック、又は金属を主成分として構成され得る。なお、隣り合うセル部Ｃの影響を抑制するため熱伝導率が低い材料、例えば、セラミックや樹脂を用いることが望ましく、特に樹脂であることが好ましい。なお、強度や熱伝導率を変更するために熱交換器６を構成する材料を部分的に変更してもよい。例えば、複数の第１の管２２の第１の開口端２２ａが炭素、セラミック粉、ガラス繊維、金属粉などを含有する樹脂によって構成されてもよい。これにより、第１の開口端２２ａの強度を局所的に高めることができる。また、熱交換器６は、例えば３Ｄプリンタを用いて形成することができる。
【００３０】
図５は、熱交換器６の平面図を示している。熱交換器６は、その中心軸線を中心とした複数の同心円によって境界付けられる複数のゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、及びＺ５に分割されている。即ち、複数のゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、及びＺ５は、それぞれ複数の同心円状の境界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４によって互いに区画されている。ゾーンＺ１は、熱交換器６の中心軸線を中心とする環状の領域であり、熱交換器６の外縁部に位置している。ゾーンＺ２、Ｚ３、Ｚ４は、ゾーンＺ１と同心の環状の領域であり、それぞれゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３の内側に位置している。ゾーンＺ５は、ゾーンＺ４の内側に位置する円形の領域であり、熱交換器６の中心部に位置している。これらのゾーンＺ１〜Ｚ５の各々の内部には、複数のセル部Ｃが周方向に沿って配列されている。また、境界Ｂ３上において四方のセル部Ｃの隔壁２０が交差する位置には、熱交換器６の中心軸線方向に沿って延びる３つの孔ＨＬが形成されている。これらの孔ＨＬは、基板を被載置面から持ち上げるために利用されるリフトアップピンを挿通するための孔として利用される。
【００３１】
次に、流路部８について説明する。図６は、流路部８の斜視図である。流路部８は、熱交換器６の下方に配置されており、熱交換器６に熱交換媒体を供給するための流路、及び、熱交換器６から熱交換媒体を回収するための流路を提供する。
【００３２】
図６に示すように、流路部８は、略円柱形のブロック体であり、上面８ａ及び側面８ｂを有している。流路部８には、その内部を貫通する複数の供給流路２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ（特に区別する必要がないときには、単に「供給流路２６」という）、及び、複数の回収流路２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ（特に区別する必要がないときには、単に「回収流路２８」という）が形成されている。流路部８には、その側面８ｂから上面８ａに向けて流路部８の内部を貫通する小径の空洞が複数形成されており、これらの空洞が複数の供給流路２６及び複数の回収流路２８を構成している。
【００３３】
供給流路２６ａは、その途中位置で分岐されており、複数の一端部２６ａ１及び１つの他端部２６ａ２を有している。複数の一端部２６ａ１は、流路部８の上面８ａにおいて、ゾーンＺ１内に配列される複数の第１の管２２にそれぞれ対応する位置に形成されており、ゾーンＺ１内に配列される複数の第１の管２２における第２の開口端２２ｂにそれぞれ接続される。他端部２６ａ２は、流路部８の側面８ｂに形成されている。他端部２６ａ２は、ケース４の第１の開口１６ａに対応する位置に形成されており、流路部８がケース４内に収容された状態において第１の開口１６ａに対面する。供給流路２６ａは、第１の開口１６ａを介して流入した熱交換媒体を、熱交換器６のゾーンＺ１内に配列された複数の第１の管２２に供給するための流路として利用される。
【００３４】
回収流路２８ａは、その途中位置で分岐されており、複数の一端部２８ａ１及び１つの他端部２８ａ２を有している。複数の一端部２８ａ１は、流路部８の上面８ａにおいて、ゾーンＺ１内に配列される複数の第２の管２４にそれぞれ対応する位置に形成されており、ゾーンＺ１内に配列される複数の第２の管２４における開口２４ａにそれぞれ接続される。他端部２８ａ２は、流路部８の側面８ｂに形成されている。他端部２８ａ２は、ケース４の第２の開口１８ａに対応する位置に形成されており、流路部８がケース４内に収容された状態において第２の開口１８ａに対面する。回収流路２８ａは、熱交換器６のゾーンＺ１内に配列された複数の第２の管２４を介して熱交換器６から回収された熱交換媒体を、第２の開口１８ａを介してステージＳＴの外部に排出するための流路として利用される。
【００３５】
供給流路２６ａと同様に、供給流路２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅは、それぞれ複数の一端部２６ｂ１、２６ｃ１、２６ｄ１、２６ｅ１、及び、１つの他端部２６ｂ２、２６ｃ２、２６ｄ２、２６ｅ２を有している。複数の一端部２６ｂ１、２６ｃ１、２６ｄ１、２６ｅ１は、流路部８の上面８ａにおいて、それぞれゾーンＺ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５内に配列される複数の第１の管２２に対応する位置に形成されており、それぞれゾーンＺ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５内に配列される複数の第１の管２２における第２の開口端２２ｂに接続される。他端部２６ｂ２、２６ｃ２、２６ｄ２、２６ｅ２は、流路部８の側面８ｂに形成されている。他端部２６ｂ２、２６ｃ２、２６ｄ２、２６ｅ２は、ケース４の第１の開口１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅに対応する位置にそれぞれ形成されており、流路部８がケース４内に収容された状態において第１の開口１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅに対面する。供給流路２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅは、それぞれ第１の開口１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅを介して流入した熱交換媒体を、それぞれ熱交換器６のゾーンＺ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５内に配列された複数の第１の管２２に供給するための流路として利用される。
【００３６】
また、回収流路２８ａと同様に、回収流路２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅは、それぞれ複数の一端部２８ｂ１、２８ｃ１、２８ｄ１、２８ｅ１、及び、１つの他端部２８ｂ２、２８ｃ２、２８ｄ２、２８ｅ２を有している。複数の一端部２８ｂ１、２８ｃ１、２８ｄ１、２８ｅ１は、流路部８の上面８ａにおいて、それぞれゾーンＺ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５内に配列される複数の第２の管２４に対応する位置に形成されており、それぞれゾーンＺ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５内に配列される第２の管２４における開口２４ａに接続される。他端部２８ａ２は、流路部８の側面８ｂに形成されている。他端部２８ｂ２、２８ｃ２、２８ｄ２、２８ｅ２は、ケース４の第２の開口１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅに対応する位置に形成されており、ケース４内に収容された状態において第２の開口１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅに対面する。回収流路２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅは、それぞれ熱交換器６のゾーンＺ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５内に配列された複数の第２の管２４を介して熱交換器６から回収された熱交換媒体を、それぞれ第２の開口１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅを介してステージＳＴの外部に排出するための流路として利用される。
【００３７】
これらの複数の供給流路２６及び複数の回収流路２８は、互いに連通しない独立した流路として形成されている。一実施形態では、複数の供給流路２６は互いに等しいコンダクタンスを有しており、複数の回収流路２８は互いに等しいコンダクタンスを有している。ここで、コンダクタンスとは、流体の流れやすさを示す指標であり、流路の径、長さ及び屈曲率によって定まる値である。例えば、複数の供給流路２６及び複数の回収流路２８は、流路の長さに応じて流路の径及び屈曲率を調整することにより、互いのコンダクタンスが均一化される。なお、一実施形態では、流路部８は、隣り合う流路間の影響を抑制するために熱伝導率が低い材料、例えば、セラミックや樹脂を主成分として構成され得る。特に樹脂であることが好ましい。このような流路部８は、例えば３Ｄプリンタを用いて形成することができる。特に、１００〜１０００本の多数の流路を設ける際には、３Ｄプリンタを用いて形成することにより、流路の配置を三次元的に配置することが可能となるため、設計の自由度が増し、コンダクタンスの均一化に有効である。
【００３８】
図１の説明に戻り、プラズマ処理装置５０について説明する。ステージＳＴのプレート２の表面側２ａには、静電チャック５４が設けられている。静電チャック５４は、導電膜である電極５６を一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。電極５６には、直流電源５８が電気的に接続されている。この静電チャック５４は、直流電源５８からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力により基板Ｗを静電吸着保持することができる。
【００３９】
プラズマ処理装置５０は、処理容器５２の外部に配置されるバルブユニット群ＶＵを更に備えている。バルブユニット群ＶＵは、熱交換器６に対する熱交換媒体の供給又は遮断を、ゾーン毎に制御可能に構成されている。バルブユニット群ＶＵは、バルブユニットＶＵ１、ＶＵ２、ＶＵ３、ＶＵ４、ＶＵ５を含んでいる（図７）。なお、熱交換媒体とは、プレート２との熱の交換を目的としてステージＳＴ内を流通する流体であり、プレート２から熱を吸収する冷媒、及び、プレート２に熱を与える熱媒を含む概念である。熱交換媒体としては、例えば水、フッ素系液体等が用いられる。
【００４０】
バルブユニット群ＶＵは、低温流体供給路４４を介して第１の熱交換媒体供給装置１００ａの供給口Ｐ１に接続されている。また、バルブユニット群ＶＵは、低温流体回収路４５を介して第１の熱交換媒体供給装置１００ａの回収口Ｒ１に接続されている。低温流体供給路４４は、一端部と他端部を有しており、当該一端部と他端部との間で分岐端４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅに分岐されている。図７に示すように、これらの分岐端４４ａ〜４４ｅは、バルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５にそれぞれ接続されている。また、低温流体回収路４５は、一端部と他端部を有しており、当該一端部と他端部との間で分岐端４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅに分岐されている。これらの分岐端４５ａ〜４５ｅは、バルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５にそれぞれ接続されている。
【００４１】
第１の熱交換媒体供給装置１００ａは、第１の温度に調整された熱交換媒体（以下、「低温流体」ともいう）を循環供給する装置である。第１の熱交換媒体供給装置１００ａは、低温流体回収路４５を介して複数のバルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５からの熱交換媒体を回収口Ｒ１で回収し、回収した熱交換媒体を第１の温度に冷却する。そして、供給口Ｐ１から、第１の温度の熱交換媒体を低温流体供給路４４を介して複数のバルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５のそれぞれに供給する。第１の温度は、例えば摂氏３０度とすることができる。
【００４２】
更に、バルブユニット群ＶＵは、高温流体供給路４６を介して第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの供給口Ｐ２に接続されている。また、バルブユニット群ＶＵは、高温流体回収路４７を介して第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの回収口Ｒ２に接続されている。高温流体供給路４６は、一端部と他端部を有しており、当該一端部と他端部との間で分岐端４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅに分岐されている。図７に示すように、これらの分岐端４６ａ〜４６ｅは、バルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５にそれぞれ接続されている。また、高温流体回収路４７は、一端部と他端部を有しており、当該一端部と他端部との間で分岐端４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４７ｅに分岐されている。これらの分岐端４７ａ〜４７ｅは、バルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５にそれぞれ接続されている。
【００４３】
第２の熱交換媒体供給装置１００ｂは、第１の温度よりも高い第２の温度に調整された熱交換媒体（以下、「高温流体」ともいう）を循環供給する装置である。第２の熱交換媒体供給装置１００ｂは、例えば、高温流体回収路４７を介して複数のバルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５からの熱交換媒体を回収口Ｒ２で回収し、回収した熱交換媒体を第２の温度に加熱する。第２の温度の熱交換媒体を高温流体供給路４６を介して複数のバルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５のそれぞれに供給する。第２の温度は、目標温度よりも高い温度であり、例えば摂氏９０度とすることができる。
【００４４】
次に、バルブユニット群ＶＵのバルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５について説明する。図７に示すように、バルブユニットＶＵ１は、第１の配管４０ａを介して供給流路２６ａに接続されている。更に、バルブユニットＶＵ１は第２の配管４２ａを介して回収流路２８ａに接続されている。一例では、第１の配管４０ａ及び第２の配管４２ａは、それぞれケース４の供給管１２ａ及び回収管１４ａに挿入されることにより、供給流路２６ａ及び回収流路２８ａに接続され得る。バルブユニットＶＵ１は、第１の熱交換媒体供給装置１００ａ又は第２の熱交換媒体供給装置１００ｂからゾーンＺ１内に配列される複数の第１の管２２に対する熱交換媒体の供給を許容又は遮断する機能を有する。また、バルブユニットＶＵ１は、低温流体供給路４４を介して供給される低温流体と高温流体供給路４６を介して供給される高温流体とから、ゾーンＺ１内に配列される複数の第１の管２２に供給される熱交換媒体を選択的に切り替える機能を有している。
【００４５】
バルブユニットＶＵ１と同様に、バルブユニットＶＵ２、ＶＵ３、ＶＵ４、及びＶＵ５は、第１の配管４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅを介して供給流路２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅにそれぞれ接続されている。バルブユニットＶＵ２、ＶＵ３、ＶＵ４、及びＶＵ５は、第２の配管４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅを介して回収流路２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅにそれぞれ接続されている。バルブユニットＶＵ２、ＶＵ３、ＶＵ４、及びＶＵ５は、第１の熱交換媒体供給装置１００ａ又は第２の熱交換媒体供給装置１００ｂから、それぞれゾーンＺ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５内に配列される複数の第１の管２２に対する熱交換媒体の供給を許容又は遮断する機能を有する。また、バルブユニットＶＵ２、ＶＵ３、ＶＵ４、及びＶＵ５は、低温流体供給路４４を介して供給される低温流体と高温流体供給路４６を介して供給される高温流体とから、ゾーンＺ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５内に配列される複数の第１の管２２に供給される熱交換媒体をそれぞれ選択的に切り替える機能を有している。
【００４６】
また、一実施形態では、温度制御システム１は、熱交換媒体流路の他端、即ち、第２の管２４の開口２４ａから排出された熱交換媒体の温度を計測する温度センサを更に備え得る。一実施形態では、第２の配管４２ａ〜４２ｅに、その内部を流通する熱交換媒体の温度を計測する温度センサＴＳを設けてもよい（図９参照）。この温度センサＴＳによれば、第２の管２４を介して排出された熱交換媒体の温度を計測することにより、ステージＳＴの温度を算出することができる。
【００４７】
再び図１に戻り、処理容器５２内には、上部電極６０が設けられている。この上部電極６０は、下部電極として機能するプレート２の上方において、当該プレート２と対向配置されており、プレート２と上部電極６０とは、互いに略平行に設けられている。これら上部電極６０とプレート２との間には、例えば基板Ｗにプラズマエッチングを行うための処理空間ＰＳが画成されている。
【００４８】
上部電極６０は、絶縁性遮蔽部材６２を介して、処理容器５２の上部に支持されている。上部電極６０は、電極板６４及び電極支持体６６を含み得る。電極板６４は、処理空間ＰＳに面しており、複数のガス吐出孔６４ａを画成している。この電極板６４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から構成され得る。電極板６４は、接地されている。
【００４９】
電極支持体６６は、電極板６４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。この電極支持体６６は、水冷構造を有し得る。電極支持体６６の内部には、ガス拡散室６６ａが設けられている。このガス拡散室６６ａからは、ガス吐出孔６４ａに連通する複数のガス通流孔６６ｂが下方に延びている。また、電極支持体６６にはガス拡散室６６ａに処理ガスを導くガス導入口６６ｃが形成されており、このガス導入口６６ｃには、ガス供給管６８が接続されている。
【００５０】
ガス供給管６８には、バルブ７２及びマスフローコントローラ（ＭＦＣ）７４を介して、ガス源７０が接続されている。なお、ＭＦＣの代わりにＦＣＳが設けられていてもよい。ガス源７０は、処理ガスのガス源である。このガス源７０からの処理ガスは、ガス供給管６８からガス拡散室６６ａに至り、ガス通流孔６６ｂ及びガス吐出孔６４ａを介して処理空間ＰＳに吐出される。
【００５１】
また、プラズマ処理装置５０は、接地導体５２ａを更に備え得る。接地導体５２ａは、略円筒状の接地導体であり、処理容器５２の側壁から上部電極６０の高さ位置よりも上方に延びるように設けられている。
【００５２】
また、プラズマ処理装置５０では、処理容器５２の内壁に沿ってデポシールド７６が着脱自在に設けられている。また、デポシールド７６は、ステージＳＴの外周にも設けられている。デポシールド７６は、処理容器５２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
【００５３】
処理容器５２の底部側においては、ステージＳＴと処理容器５２の内壁との間に排気プレート７８が設けられている。排気プレート７８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。この排気プレート７８の下方において処理容器５２には、排気口５２ｅが設けられている。排気口５２ｅには、排気管５３を介して排気装置８０が接続されている。排気装置８０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５２内を所望の真空度まで減圧することができる。また、処理容器５２の側壁には基板Ｗの搬入出口５２ｇが設けられており、この搬入出口５２ｇはゲートバルブ８１により開閉可能となっている。
【００５４】
一実施形態においては、プラズマ処理装置５０は、高周波電源ＨＦＧ、高周波電源ＬＦＧ、整合器ＭＵ１、及び、整合器ＭＵ２を更に備えている。高周波電源ＨＦＧは、プラズマ生成用の高周波電力を発生するものであり、２７ＭＨｚ以上の周波数、例えば、４０ＭＨｚの高周波電力を整合器ＭＵ１を介して、プレート２に供給する。整合器ＭＵ１は、高周波電源ＨＦＧの内部（又は出力）インピーダンスを負荷インピーダンスに整合させる回路を有している。また、高周波電源ＬＦＧは、イオン引き込み用の高周波バイアス電力を発生するものであり、１３．５６ＭＨｚ以下の周波数、例えば、３ＭＨｚの高周波バイアス電力を、整合器ＭＵ２を介してプレート２に供給する。整合器ＭＵ２は、高周波電源ＬＦＧの内部（又は出力）インピーダンスを負荷インピーダンスに整合させる回路を有している。なお、下部電極はプレート２と別体として設けられても良い。
【００５５】
また、一実施形態においては、プラズマ処理装置５０は、制御装置Ｃｎｔを更に備えている。この制御装置Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置５０の各部、例えば電源系やガス供給系、駆動系等を制御する。また、制御装置Ｃｎｔは、複数のバルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５を個別に制御可能である。この制御装置Ｃｎｔでは、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置５０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができ、また、表示装置により、プラズマ処理装置５０の稼働状況を可視化して表示すことができる。さらに、制御装置Ｃｎｔの記憶部には、プラズマ処理装置５０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置５０の各構成部に処理を実行させるためのプログラム、即ち、処理レシピが格納される。
【００５６】
次に、ステージＳＴ内部の熱交換媒体の流れについて説明する。図８は、熱交換器６内の熱交換媒体の流れを模式的に示す断面図である。
【００５７】
第１の熱交換媒体供給装置１００ａ又は第２の熱交換媒体供給装置１００ｂによって第１の開口１６からステージＳＴ内に供給された熱交換媒体は、流路部８の複数の供給流路２６を通過し、第２の開口端２２ｂを介して複数の第１の管２２にそれぞれ流入する。第２の開口端２２ｂから流入した熱交換媒体は、複数の第１の管２２に沿って上方に移動し、第１の開口端２２ａからプレート２の裏面側２ｂに向けて吐出される。第１の開口端２２ａから吐出された熱交換媒体は、第１の開口端２２ａに対面するプレート２の裏面側２ｂに接触することでプレート２との間で熱交換を行う。熱交換を行った熱交換媒体は、隔壁２０に沿って下方に移動し、複数の第２の管２４の開口２４ａから空間Ｓの外部に排出される。空間Ｓから排出された熱交換媒体は、開口２４ａに接続された複数の回収流路２８、第２の配管４２ａ〜４２ｅ、第２の開口１８を介して第１の熱交換媒体供給装置１００ａ又は第２の熱交換媒体供給装置１００ｂに戻される。
【００５８】
上記のように、熱交換器６は、複数の第１の管２２から個別に熱交換媒体が吐出され、吐出された熱交換媒体が対応の空間Ｓを介して第２の管２４によって回収されるように構成されている。即ち、複数の第１の管２２、複数の空間Ｓを画成する隔壁２０、及び複数の第２の管２４は、ステージＳＴの内部において熱交換媒体を流通させる複数の熱交換媒体流路ＦＣをそれぞれ提供している。これらの熱交換媒体流路ＦＣは、互いに独立した熱交換媒体の流路であり、上方からの平面視において２次元的に並ぶように設けられている。かかる複数の熱交換媒体流路ＦＣによれば、プレート２の裏面側２ｂに２次元的に配列される複数の領域に対して個別に熱交換媒体が供給される。したがって、複数の第１の管２２からプレート２の裏面側２ｂに２次元状に配列された複数の領域に供給される熱交換媒体の温度に差異が生じることが抑制される。
【００５９】
次に、図９を参照して複数のバルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５について詳細に説明する。図９に示すように、複数のバルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５は、互いに同じ構成を有しているので、以下では、主にバルブユニットＶＵ１について説明する。バルブユニットＶＵ１は、第１の熱交換媒体供給装置１００ａ及び第２の熱交換媒体供給装置１００ｂと熱交換器６との間に配置される。
【００６０】
バルブユニットＶＵ１は、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４を備えている。第１のバルブ１０２は、第１ポート１０２ａ、第２ポート１０２ｂ、第３ポート１０２ｃを有する三方弁である。第２のバルブ１０４は、第１ポート１０４ａ、第２ポート１０４ｂ、第３ポート１０４ｃを有する三方弁である。第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４は、互いに独立して各弁を開閉可能に構成されている。
【００６１】
第１のバルブ１０２の第１ポート１０２ａには、第１の供給ライン１０６の一端が接続されている。第１の供給ライン１０６の他端は、低温流体供給路４４の分岐端４４ａを介して第１の熱交換媒体供給装置１００ａの供給口Ｐ１に接続されている。第１のバルブ１０２の第２ポート１０２ｂには、第１の回収ライン１０８の一端が接続されている。第１の回収ライン１０８の他端は、低温流体回収路４５の分岐端４５ａを介して第１の熱交換媒体供給装置１００ａの回収口Ｒ１に接続されている。
【００６２】
また、第２のバルブ１０４の第１ポート１０４ａには、第２の供給ライン１１０の一端が接続されている。第２の供給ライン１１０の他端は、高温流体供給路４６の分岐端４６ａを介して第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの供給口Ｐ２に接続されている。第２のバルブ１０４の第２ポート１０４ｂには、第２の回収ライン１１２の一端が接続されている。第２の回収ライン１１２の他端は、高温流体回収路４７の分岐端４７ａを介して第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの回収口Ｒ２に接続されている。
【００６３】
また、第１の回収ライン１０８の途中位置には、第２の回収ライン１１２に並列に接続された第１のバイパスライン１１４が接続されている。第１のバイパスライン１１４上には第３のバルブ１１６及び第４のバルブ１１８が直列に接続されている。第３のバルブ１１６及び第４のバルブ１１８は、互いに独立して開閉を制御可能な二方弁である。
【００６４】
第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃ及び第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃは、それぞれ第１のライン１２０ａ及び第２のライン１２０ｂを介して共通ライン１２０に接続されている。共通ライン１２０の他端部は、第１のライン１２０ａ及び第２のライン１２０ｂに接続されている。第１のライン１２０ａは第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃに接続され、第２のライン１２０ｂは第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃに接続されている。共通ライン１２０の一端部は、第１の配管４０ａ、供給流路２６ａを介して熱交換器６のゾーンＺ１内に配列された複数の第１の管２２に接続されている。
【００６５】
また、バルブユニットＶＵ１には、一端が第２の配管４２ａに接続され、他端が第１のバイパスライン１１４における第３のバルブ１１６及び第４のバルブ１１８の間の位置に接続される帰還ライン１２２が設けられている。帰還ライン１２２の途中位置及び共通ライン１２０の途中位置に設けられる接続点ＣＰには、第２のバイパスライン１２４の両端がそれぞれ接続されている。第２のバイパスライン１２４上にはポンプＰ及び逆止弁ＣＶが接続されている。この第２のバイパスライン１２４は、第２の管２４を介して排出された熱交換媒体を第１の管２２に再び導入するための循環流路の一部を構成する。
【００６６】
上記のように、第１の熱交換媒体供給装置１００ａの供給口Ｐ１は、第１のバルブ１０２を介して熱交換媒体流路の一端、即ち、第１の管２２の第２の開口端２２ｂに接続されており、第１の熱交換媒体供給装置１００ａの回収口Ｒ１は、第３のバルブ１１６を介して熱交換媒体流路の他端、即ち、第２の管２４の開口２４ａに接続されている。また、第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの供給口Ｐ２は、第２のバルブ１０４を介して熱交換媒体流路の一端、即ち、第１の管２２の第２の開口端２２ｂに接続されており、第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの回収口Ｒ２は、第４のバルブ１１８を介して熱交換媒体流路の他端、即ち、第２の管２４の開口２４ａに接続されている。
【００６７】
バルブユニットＶＵ２〜ＶＵ５は、バルブユニットＶＵ１と同様の構成を有しているが、バルブユニットＶＵ２〜ＶＵ５の共通ライン１２０の一端部は、供給流路２６ｂ〜２６ｅを介して、それぞれゾーンＺ２〜Ｚ５内に配列された複数の第１の管２２に接続されている。なお、バルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５の第１のバルブ１０２、第２のバルブ１０４、第３のバルブ１１６及び第４のバルブ１１８は、互いに独立して開閉を制御可能に構成されている。
【００６８】
次に、熱交換媒体の流通経路について説明する。一実施形態のシステムは、制御装置Ｃｎｔからの制御信号を用いてバルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５内の各バルブの開閉を制御することにより、熱交換媒体の流通状態を第１の流通状態、第２の流通状態、第３の流通状態に切り替えることが可能である。第１の流通状態では、低温流体が熱交換器６の各ゾーンに供給される。第２の流通状態では、高温流体が熱交換器６の各ゾーンに供給される。第３の流通状態では、熱交換器６に対する低温流体および高温流体の供給が遮断され、第２の管２４の開口２４ａから排出された熱交換媒体が第２のバイパスライン１２４を介して第１の管２２の第２の開口端２２ｂに循環供給される。
【００６９】
［第１の流通状態］
まず、第１の流通状態について説明する。第１の流通状態とする場合には、第１のバルブ１０２は、第１ポート１０２ａと第２ポート１０２ｂとの接続が遮断され、第１ポート１０２ａと第３ポート１０２ｃとの接続が許容されるように制御される。第２のバルブ１０４は、第１ポート１０４ａと第２ポート１０４ｂとの接続が許容され、第１ポート１０４ａと第３ポート１０４ｃとの接続が遮断されるように制御される。また、第３のバルブ１１６は開放され、第４のバルブ１１８は閉鎖される。
【００７０】
第１の流通状態では、第１の熱交換媒体供給装置１００ａの供給口Ｐ１から低温流体供給路４４の分岐端４４ａを介して流入した低温流体が、第１の供給ライン１０６、第１のライン１２０ａ、及び共通ライン１２０を経由し、第１の配管４０ａ及び供給流路２６ａを介して、ゾーンＺ１内に配列された複数の第１の管２２に供給される。ゾーンＺ１内に配列された複数の第２の管２４からそれぞれ回収された熱交換媒体は、回収流路２８ａ及び第２の配管４２ａを介してバルブユニットＶＵ１に流入する。バルブユニットＶＵ１に流入した熱交換媒体は、帰還ライン１２２、第１のバイパスライン１１４上の第３のバルブ１１６、第１の回収ライン１０８を経由し、低温流体回収路４５の分岐端４５ａを介して第１の熱交換媒体供給装置１００ａの回収口Ｒ１に戻される。
【００７１】
一方、第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの供給口Ｐ２から高温流体供給路４６の分岐端４６ａを介して流入した高温流体は、第２の供給ライン１１０及び第２の回収ライン１１２を経由し、共通ライン１２０に流入することなく、第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの回収口Ｒ２に戻される。このように、第１の流通状態では、熱交換器６のゾーンＺ１内に配列された複数の第１の管２２に対して低温流体が供給され、熱交換器６のゾーンＺ１内に配列された複数の第１の管２２に対する高温流体の供給が遮断される。
【００７２】
［第２の流通状態］
次に、第２の流通状態について説明する。第２の流通状態とする場合には、第１のバルブ１０２は、第１ポート１０２ａと第２ポート１０２ｂとの接続が許容され、第１ポート１０２ａと第３ポート１０２ｃとの接続が遮断されるように制御される。第２のバルブ１０４は、第１ポート１０４ａと第２ポート１０４ｂとの接続が遮断され、第１ポート１０４ａと第３ポート１０４ｃとの接続が許容されるように制御される。また、第３のバルブ１１６は閉鎖され、第４のバルブ１１８は開放される。
【００７３】
第２の流通状態においては、第１の熱交換媒体供給装置１００ａの供給口Ｐ１から低温流体供給路４４の分岐端４４ａを介して流入した低温流体は、第１の供給ライン１０６及び第１の回収ライン１０８を経由し、共通ライン１２０に流入することなく、第１の熱交換媒体供給装置１００ａの回収口Ｒ１に戻される。
【００７４】
一方、第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの供給口Ｐ２から高温流体供給路４６の分岐端４６ａを介して流入した高温流体は、第２の供給ライン１１０、第２のライン１２０ｂ及び共通ライン１２０を経由し、第１の配管４０ａ及び供給流路２６を介してゾーンＺ１内の複数の第１の管２２に供給される。ゾーンＺ１内の複数の第２の管２４から回収された熱交換媒体は、回収流路２８及び第２の配管４２ａを介してバルブユニットＶＵ１に流入する。バルブユニットＶＵ１に流入した熱交換媒体は、帰還ライン１２２、第１のバイパスライン１１４上の第４のバルブ１１８、第２の回収ライン１１２を経由し、高温流体回収路４７の分岐端４７ａを介して第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの回収口Ｒ２に戻される。このように、第２の流通状態では、熱交換器６のゾーンＺ１内の複数の第１の管２２に対して高温流体が供給され、当該複数の第１の管２２に対する低温流体の供給が遮断される。
【００７５】
［第３の流通状態］
次に、第３の流通状態について説明する。第３の流通状態とする場合には、第１のバルブ１０２は、第１ポート１０２ａと第２ポート１０２ｂとの接続が許容され、第１ポート１０２ａと第３ポート１０２ｃと接続が遮断されるように制御される。第２のバルブ１０４は、第１ポート１０４ａと第２ポート１０４ｂとの接続が許容され、第１ポート１０４ａと第３ポート１０４ｃと接続が遮断されるように制御される。また、第３のバルブ１１６及び第４のバルブ１１８は閉鎖される。
【００７６】
第３の流通状態においては、第１の熱交換媒体供給装置１００ａの供給口Ｐ１から低温流体供給路４４の分岐端４４ａを介して流入した低温流体は、第１の供給ライン１０６及び第１の回収ライン１０８を流通し、共通ライン１２０に流入することなく、第１の熱交換媒体供給装置１００ａの回収口Ｒ１に戻される。第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの供給口Ｐ２から高温流体供給路４６の分岐端４６ａを介して流入した高温流体は、第２の供給ライン１１０及び第２の回収ライン１１２を流通し、共通ライン１２０に流入することなく、第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの回収口Ｒ２に戻される。即ち、第３の流通状態では、熱交換器６に対する低温流体および高温流体の供給が停止される。
【００７７】
また、過去に第１の流通状態又は第２の流通状態とされることで、熱交換器６の内部に熱交換媒体が残されている場合には、第２のバイパスライン１２４に設けられたポンプＰの動作により、当該熱交換媒体は流路内を循環する。具体的に、熱交換器６の内部の熱交換媒体は、回収流路２８及び第２の配管４２ａを介してバルブユニットＶＵ１に流入し、帰還ライン１２２の一部、第２のバイパスライン１２４、共通ライン１２０の一部を経由し、第１の配管４０ａ及び供給流路２６を介してゾーンＺ１内に配列された複数の第１の管２２に循環供給される。以下では、この流路、即ち、帰還ライン１２２の一部、第２のバイパスライン１２４、共通ライン１２０の一部、第１の配管４０ａ、供給流路２６、第１の管２２、空間Ｓを画成する隔壁２０、第２の管２４、回収流路２８及び第２の配管４２ａによって構成される流路を「循環流路」と称する。かかる第３の流通状態によれば、第１の熱交換媒体供給装置１００ａからの低温流体、及び、第２の熱交換媒体供給装置１００ｂからの高温流体の熱交換器６に対する供給が停止されると共に、第２の管２４の開口２４ａから排出された熱交換媒体が循環流路を介して第１の管２２の第２の開口端２２ｂに循環供給される。
【００７８】
上記のように、バルブユニットＶＵ１は、各ポートの開閉を独立して制御することにより、低温流体及び高温流体を、互いに混合することなく複数の領域に対して供給可能に構成されている。すなわち、バルブユニットＶＵ１によれば、ゾーンＺ１内の複数の第１の管２２に供給される熱交換媒体を、低温流体又は高温流体に瞬時に切り替えることができる。なお、バルブユニットＶＵ２、ＶＵ３、ＶＵ４、ＶＵ５においても、複数の第１の管２２に供給される熱交換媒体を、低温流体又は高温流体に瞬時に切り替えることができる。
【００７９】
次に、制御装置Ｃｎｔについて詳細に説明する。この制御装置Ｃｎｔは、低温流体及び高温流体が熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４を制御する。図１０は、制御装置Ｃｎｔの機能構成を示すブロック図である。図１０に示すように、制御装置Ｃｎｔは、熱量取得部２０２、供給時間算出部２０４及びバルブ制御部２０６を有している。熱量取得部２０２は、ステージＳＴの温度を目標温度にするために必要な熱量を取得する機能要素である。供給時間算出部２０４は、熱量取得部２０２によって取得された必要熱量に基づいて、熱交換媒体流路に対して交互に供給される低温流体及び高温流体の供給時間をそれぞれ算出する機能要素である。バルブ制御部２０６は、低温流体及び高温流体が熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように第１のバルブ及び第２のバルブを制御する機能要素である。
【００８０】
図１１は、一実施形態の温度制御方法を示すフローチャートである。図１２は、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４の開閉状態、及び、熱交換媒体流路に供給される熱交換媒体の温度の経時的変化を示す図である。以下では、図１１及び図１２を参照して、制御装置Ｃｎｔの制御内容について説明すると共に、一実施形態の温度制御方法について説明する。
【００８１】
まず工程ＳＴ１０では、制御装置Ｃｎｔが、温度センサＴＳの測定値からステージＳＴの温度を取得し、ステージＳＴの温度と目標温度とを比較する。ステージＳＴの温度は、例えば第２の配管４２ａ〜４２ｅに設けられた温度センサＴＳによって第２の管２４の開口２４ａから排出された熱交換媒体の温度を計測することによって間接的に取得される。例えば、制御装置Ｃｎｔは、第１の管２２に供給された熱交換媒体の温度と第２の管２４の開口２４ａから排出された熱交換媒体の温度との差異からステージＳＴ内で奪われた熱量を算出し、算出された当該熱量に基づいてステージＳＴの温度を取得してもよい。また、目標温度は、制御装置Ｃｎｔの記憶部に記憶されている制御レシピから取得される。次いで、工程ＳＴ１２では、バルブ制御部２０６が、低温流体及び高温流体のうち一方の熱交換媒体が熱交換媒体流路の一端、即ち、第１の管２２の第２の開口端２２ｂに連続的に供給されるように、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４を制御する。この一方の熱交換媒体とは、低温流体及び高温流体のうちステージＳＴの温度を目標温度に近づけるための熱交換媒体である。例えば、ステージＳＴの目標温度が６０℃であり、ステージＳＴの温度が２５℃である場合には、バルブ制御部２０６は、例えば９０℃に設定された高温流体が第１の管２２に連続的に供給されるように、第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃを閉鎖させ、第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃを開放させる。この工程ＳＴ１２により、図１２の期間τ１に示すようにステージＳＴの温度が目標温度に向かって急速に上昇する。
【００８２】
次いで、工程ＳＴ１４では、制御装置Ｃｎｔが、ステージＳＴの温度と目標温度との差異が所定の範囲内になったか否かを判定する。ステージＳＴの温度と目標温度との差異が所定の範囲内ではない場合には、ステージＳＴの温度と目標温度との差異が所定の範囲内になるまで工程ＳＴ１４の判定が繰り返される。ステージの温度と目標温度との差異が所定の範囲内となった場合には、工程ＳＴ１６が行われる。工程ＳＴ１６では、バルブ制御部２０６が、低温流体及び高温流体のうち工程ＳＴ１２で供給された熱交換媒体とは異なる他方の熱交換媒体が熱交換媒体流路の一端、即ち、第１の管２２の第２の開口端２２ｂに供給されるように、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４を制御する。例えば、第１の管２２に対する高温流体の供給によってステージＳＴの温度が目標温度に近づくと、バルブ制御部２０６は、第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃを開放し、第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃを閉鎖する。これにより、低温流体が第１の管２２から吐出される。その結果、図１２の期間τ２に示すように、ステージＳＴの温度上昇が停止し、ステージＳＴが過剰に加熱されることが防止される。
【００８３】
次いで、工程ＳＴ１８では、熱量取得部２０２が、ステージＳＴの温度を目標温度にするために必要な熱量を取得する。一実施形態では、制御装置Ｃｎｔの記憶部には、ステージＳＴの目標温度と、この目標温度にするために必要な熱量とが関連付けられたテーブルが予め記憶されている。この目標温度と当該目標温度にするために必要な熱量との関係は、ステージＳＴの熱伝導率、放熱量等のステージＳＴの仕様によって定まるものであり、予めステージＳＴを用いた実測値から求められる。熱量取得部２０２は、記憶部に記憶された当該テーブルを参照することで目標温度にするために必要な熱量を取得する。
【００８４】
次いで、工程ＳＴ２０では、供給時間算出部２０４が、熱量取得部２０２によって取得された必要な熱量に基づいて、熱交換媒体流路に対して交互に供給される低温流体及び高温流体の供給時間をそれぞれ算出する。ここで、交互に供給される低温流体及び高温流体の供給時間とは、熱交換媒体が循環流路内を一周するのに掛かる時間（以下、「循環周期」という。）当たりの低温流体の供給時間、及び、循環周期当たりの高温流体の供給時間をそれぞれ示している。言い換えれば、交互に供給される低温流体及び高温流体の供給時間とは、低温流体及び高温流体が交互に、且つ、循環周期で周期的に熱交換媒体流路ＦＣに供給されるとした場合に、１周期当たりの低温流体の供給時間、及び、１周期当たりの高温流体の供給時間であるともいえる。以下、交互に供給される低温流体及び高温流体の供給時間の算出手法の一例について説明するが、低温流体及び高温流体の供給時間の算出手法は、以下の手法に限定されるものではない。
【００８５】
［低温流体及び高温流体の供給時間の算出手法の一例］
以下では、循環流路の流路長Ｌ、循環流路の径Ｄ、循環流路内を流通する熱交換媒体の流量Ｆ、高温流体の温度Ｔ１、低温流体の温度Ｔ２、高温流体及び低温流体の比熱Ｃ、及び、ステージＳＴの目標温度を次のように仮定して低温流体及び高温流体の供給時間の算出手法を説明する。
・循環流路の流路長Ｌ：６［ｍ］
・循環流路の径Ｄ：６．３５［ｍｍ］
・熱交換媒体の流量Ｆ：３［ｌ／ｍｉｎ］
・高温流体の温度Ｔ１：９０［℃］
・低温流体の温度Ｔ２：３０［℃］
・高温流体及び低温流体の比熱Ｃ：１［Ｊ／ｇ・Ｋ］
・目標温度：６０［℃］
【００８６】
まず供給時間算出部２０４は、循環流路の流路長Ｌ及び循環流路の径Ｄに基づいて、循環流路内を流通する熱交換媒体の総量Ｍを算出する。熱交換媒体の総量Ｍは、下記式（１）により算出される。
【００８７】
Ｍ＝π／４・Ｄ２・Ｌ＝０．１９（ｌ）≒０．２０（ｌ）      ・・・（１）
【００８８】
次いで、供給時間算出部２０４は、循環流路内を熱交換媒体が一周するのに掛かる時間、即ち循環周期Ｐを算出する。循環周期Ｐは、下記式（２）により算出される。
【００８９】
Ｐ＝Ｍ／Ｆ・６０＝３．８（ｓ）≒４．０（ｓ）      ・・・（２）
【００９０】
次いで、供給時間算出部２０４は、下記式（３）に示す関係式から循環周期Ｐ当たりの高温流体の供給量ｍ１を算出する。ここで、熱量取得部２０２によって取得されたステージＳＴを目標温度である６０℃にするために必要な熱量Ｑが７［ｃａｌ］であるとすると、高温流体の供給量ｍ１は、下記式（４）のように算出される。
【００９１】
Ｑ＝ｍ１・Ｃ・（Ｔ１―Ｔ０）＋ｍ２・Ｃ・（Ｔ２−Ｔ０）＝６０ｍ１＋１      ・・・（３）
【００９２】
ｍ１＝０．１［ｌ］      ・・・（４）
【００９３】
次いで、下記式（５）により、低温流体の供給量ｍ２が算出される。
【００９４】
ｍ２＝Ｍ−ｍ１＝０．１［ｌ］      ・・・（５）
【００９５】
次いで、供給時間算出部２０４は、循環周期Ｐ当たりの高温流体の供給量ｍ１及び低温流体の供給量ｍ２に基づいて、循環周期Ｐ当たりの高温流体の供給時間ｔ１及び循環周期Ｐ当たりの低温流体の供給時間ｔ２を算出する。上記の例では、高温流体の供給量ｍ１と低温流体の供給量ｍ２との比は１：１であるので、供給時間算出部２０４は、循環周期Ｐを高温流体の供給時間ｔ１、及び、低温流体の供給時間ｔ２に１：１で配分する。即ち、供給時間算出部２０４は、高温流体の供給時間ｔ１を２．０［ｓ］と算出し、低温流体の供給時間ｔ２を２．０［ｓ］と算出する。
【００９６】
次いで、工程ＳＴ２２では、バルブ制御部２０６が、供給時間算出部２０４によって算出された高温流体の供給時間ｔ１及び低温流体の供給時間ｔ２で、低温流体及び高温流体が熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４を制御する。具体的に、供給時間算出部２０４は、図１２の期間τ３で示すように、循環周期Ｐの間に第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃを低温流体の供給時間ｔ２だけ開放すると共に、第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃを高温流体の供給時間ｔ１だけ開放する制御を繰り返す。上記の例では、４秒のうち、第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃを２秒間開放し、第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃを２秒間開放する制御を繰り返す。なお、バルブ制御部２０６は、第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃを１秒間開放し、第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃを１秒間開放する制御を、循環周期中に２回繰り返してもよい。このような制御により、高温流体及び低温流体は互いに混ざることなく、プレート２の裏面側２ｂに向けて第１の管２２から交互に吐出される。交互に吐出される高温流体及び低温流体がプレート２に与える熱量は、熱量取得部２０２によって取得されたステージＳＴの温度を目標温度にするために必要な熱量である。したがって、かかる制御により、ステージＳＴの温度が目標温度に安定的に維持される。
【００９７】
なお、バルブ制御部２０６は、上述した第１〜第３の流通状態とは異なる流通態様となるように、バルブユニットＶＵ１〜ＶＵ５の各バルブを制御することも可能である。例えば、バルブ制御部２０６は、第１の管２２に対して低温流体を供給しつつ、第２の管を介して回収された熱交換媒体を第２の熱交換媒体供給装置１００ｂに戻すように各バルブを制御することができる。更に、バルブ制御部２０６は、第１の管２２に対して高温流体を供給しつつ第２の管を介して回収された熱交換媒体を第１の熱交換媒体供給装置１００ａに戻すように、各バルブを制御することもできる。一例では、バルブ制御部２０６は、第２の管２４から回収された熱交換後の低温流体が第１の熱交換媒体供給装置１００ａの回収口Ｒ１に導入され、第２の管２４から回収された熱交換後の高温流体が第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの回収口Ｒ２に導入されるように第３のバルブ１１６及び第４のバルブ１１８を制御してもよい。これにより、熱交換後の低温流体が第１の熱交換媒体供給装置１００ａで回収され、熱交換後の高温流体が第２の熱交換媒体供給装置１００ｂで回収されることになる。よって、供給される熱交換媒体と回収される熱交換媒体との温度差を小さくすることができるので、第１の熱交換媒体供給装置１００ａ及び第２の熱交換媒体供給装置１００ｂの負荷を低減することが可能となる。
【００９８】
以上説明した温度制御システムでは、ステージＳＴの温度を目標温度にするために必要な熱量Ｑに基づいて、熱交換媒体流路ＦＣに対して交互に供給される第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体の供給時間をそれぞれ算出する。そして、算出された供給時間で第１の熱交換媒体及び第２の熱交換媒体が熱交換媒体流路に交互に供給されるように、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４の開閉を制御する。すなわち、温度制御システム１では、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４の開放時間を制御することによって、ステージの温度を制御している。したがって、温度制御システム１によれば、熱交換媒体の流量調整機構を用いることなくステージの温度を制御することができる。また、本温度制御システムでは、設定温度の異なる二つの熱交換媒体を予め混合して一定の目標温度にするためのタンクや攪拌部を設ける必要がない。よって、温度制御システム１では、簡易な構成でステージの温度を制御することが可能となる。
【００９９】
次に、別の実施形態に係る温度制御方法について説明する。図１５は、別の実施形態に係る温度制御方法を示すフローチャートである。図１５に示す温度制御方法では、ステージの温度を第１の目標温度にする制御、及び、ステージの温度を第２の目標温度にする制御が交互に行われる。第１の目標温度は、第２の目標温度よりも高い温度であり、例えば１５０℃である。第２の目標温度は、第１の目標温度よりも低い温度であり、例えば２５℃である。図１５に示す温度制御方法では、高温流体の温度が第１の目標温度よりも高い温度に調整され、低温流体の温度が第２の目標温度よりも低い温度に調整される。
【０１００】
図１５に示す温度制御方法では、まずステージＳＴの温度が第１の温度になるように制御される。このために、工程ＳＴ３０では、高温流体が熱交換媒体流路の一端、即ち、第１の管２２の第２の開口端２２ｂに連続的に供給されるように、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４が制御される。具体的には、第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃが閉鎖され、第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃが開放される。この工程ＳＴ３０により、図１６の期間τ１に示すようにステージＳＴの温度が第１の目標温度に向かって急速に上昇する。
【０１０１】
次いで、工程ＳＴ３１では、制御装置Ｃｎｔが、ステージＳＴの温度と第１の目標温度との差異が所定の範囲内になったか否かを判定する。ステージＳＴの温度と第１の目標温度との差異が所定の範囲内ではない場合には、ステージＳＴの温度と第１の目標温度との差異が所定の範囲内になるまで工程ＳＴ３１の判定が繰り返される。ステージＳＴの温度と第１の目標温度との差異が所定の範囲内となった場合には、工程ＳＴ３２が行われる。
【０１０２】
工程ＳＴ３２では、バルブ制御部２０６が、低温流体が熱交換媒体流路の一端、即ち、第１の管２２の第２の開口端２２ｂに供給されるように、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４を制御する。具体的には、高温流体の供給によってステージＳＴの温度が第１の目標温度に近づくと、バルブ制御部２０６は、第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃを開放し、第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃを閉鎖する。これにより、低温流体が第１の管２２から吐出される。その結果、図１６の期間τ２に示すように、ステージＳＴの温度上昇が停止し、ステージＳＴが過剰に加熱されることが防止される。
【０１０３】
次いで、工程ＳＴ３３では、熱量取得部２０２が、ステージＳＴの温度を第１の目標温度にするために必要な熱量を取得する。次いで、工程ＳＴ３４では、供給時間算出部２０４が、熱量取得部２０２によって取得された必要な熱量に基づいて、熱交換媒体流路に対して交互に供給される低温流体及び高温流体の供給時間をそれぞれ算出する。次いで、工程ＳＴ３５では、バルブ制御部２０６が、供給時間算出部２０４によって算出された高温流体の供給時間及び低温流体の供給時間で、低温流体及び高温流体が熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４を制御する。これら工程ＳＴ３３、ＳＴ３４、ＳＴ３５において行われる演算及び制御は、図１１に示す工程ＳＴ１８、ＳＴ２０、ＳＴ２２において行われる演算及び制御と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。このように低温流体及び高温流体が交互に供給されることによって、図１６の期間τ３に示すように、ステージＳＴの温度が第１の目標温度に安定的に維持される。
【０１０４】
次いで、ステージＳＴの温度を第２の目標温度にするために工程ＳＴ３６が行われる。工程ＳＴ３６では、低温流体が熱交換媒体流路の一端、即ち、第１の管２２の第２の開口端２２ｂに連続的に供給されるように、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４が制御される。具体的には、第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃが開放され、第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃが閉鎖される。この工程ＳＴ３６により、図１６の期間τ４に示すようにステージＳＴの温度が第２の目標温度に向かって急速に低下する。
【０１０５】
次いで、工程ＳＴ３７では、制御装置Ｃｎｔが、ステージＳＴの温度と第２の目標温度との差異が所定の範囲内になったか否かを判定する。ステージＳＴの温度と第２の目標温度との差異が所定の範囲内ではない場合には、ステージＳＴの温度と第２の目標温度との差異が所定の範囲内になるまで工程ＳＴ３７の判定が繰り返される。ステージＳＴの温度と第２の目標温度との差異が所定の範囲内となった場合には、工程ＳＴ３８が行われる。
【０１０６】
工程ＳＴ３８では、バルブ制御部２０６が、高温流体が熱交換媒体流路の一端、即ち、第１の管２２の第２の開口端２２ｂに供給されるように、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４を制御する。具体的には、バルブ制御部２０６は、第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃを閉鎖し、第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃを開放する。これにより、高温流体が第１の管２２から吐出される。その結果、図１６の期間τ５に示すように、ステージＳＴの温度低下が停止し、ステージＳＴが過剰に冷却されることが防止される。
【０１０７】
次いで、工程ＳＴ３９では、熱量取得部２０２が、ステージＳＴの温度を第２の目標温度にするために必要な熱量を取得する。次いで、工程ＳＴ４０では、供給時間算出部２０４が、熱量取得部２０２によって取得された必要な熱量に基づいて、熱交換媒体流路に対して交互に供給される低温流体及び高温流体の供給時間をそれぞれ算出する。次いで、工程ＳＴ４１では、バルブ制御部２０６が、供給時間算出部２０４によって算出された高温流体の供給時間及び低温流体の供給時間で、低温流体及び高温流体が熱交換媒体流路の一端に交互に供給されるように、第１のバルブ１０２及び第２のバルブ１０４を制御する。これら工程ＳＴ３９、ＳＴ４０、ＳＴ４１において行われる演算及び制御は、図１１に示す工程ＳＴ１８、ＳＴ２０、ＳＴ２２において行われる演算及び制御と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。このように低温流体及び高温流体が交互に供給されることによって、図１６の期間τ６で示すように、ステージＳＴの温度が第２の目標温度に安定的に維持される。
【０１０８】
次いで、工程ＳＴ４２が行われる。工程ＳＴ４２では、終了条件を満たすか否かが判定される。終了条件を満たすか否かは、例えばステージＳＴの温度を第１の目標温度及び第２の目標温度に切り替えた回数が予め設定された回数に達したか否かによって判断されてもよい。工程ＳＴ４２において終了条件を満たすと判定された場合には、図１５に示す温度制御方法を終了する。一方、工程ＳＴ４２において終了条件を満たさないと判定された場合には、終了条件を満たすまで工程ＳＴ３０〜工程４１が繰り返し行われる。
【０１０９】
図１５に示す温度制御方法では、第１のバルブ１０２の第３ポート１０２ｃ及び第２のバルブ１０４の第３ポート１０４ｃの開放時間を制御することによって、ステージＳＴの温度を目標温度に維持している。よって、かかる方法では、熱交換媒体の流量調整機構を用いることなくステージＳＴの温度を安定させることができる。また、図１５に示す温度制御方法では、ステージＳＴの目標温度が第１の目標温度から第２の目標温度に切り替わる際に、第２の目標温度よりも低温の低温流体を連続的に熱交換媒体流路に供給している。したがって、ステージの温度を第２の目標温度に短時間で近づけることができる。このように図１５に示す方法によれば、温度制御の応答性を向上することができる。
【０１１０】
以上、実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、基板Ｗの処理中にステージＳＴに対して外部から熱が加えられる期間がある場合には、外部から熱が加えられる期間中は外部から加えられる熱を考慮した熱量Ｑを用いて、高温流体の供給時間ｔ１及び低温流体の供給時間ｔ２を算出してもよい。例えば、ステージＳＴに対してプラズマによる熱が加えられる場合には、テーブルに記憶されている必要熱量からプラズマによってステージＳＴに加えられる熱量を減算したものを必要な熱量Ｑとしてもよい。かかる構成では、図１３に示すように、プラズマが発生する期間ｔｐ中は高温流体の供給時間ｔ１が短くなり、低温流体の供給時間ｔ２が長くなる。これにより、プラズマによってステージＳＴに入力される熱量の分だけ、熱交換媒体からステージＳＴに供給される熱量を減らすことができる。故に、ステージＳＴに外部から熱が入力された場合であっても、ステージＳＴの温度を目標温度に安定的に維持することが可能となる。
【０１１１】
また、一実施形態では、バルブ制御部２０６は、目標温度と温度センサＴＳによって計測された熱交換媒体の温度との差異が所定の閾値よりも小さい場合には、熱交換媒体流路の他端、即ち、第２の管２４の開口２４ａから排出された熱交換媒体が循環流路を介して第１の管２２の第２の開口端２２ｂに再び導入されるように、第１のバルブ１０２、第２のバルブ１０４、第３のバルブ１１６、第４のバルブ１１８の開閉を制御してもよい。これにより、図１４に示すように、熱交換媒体流路内に新たな熱交換媒体を供給することなく、ステージの温度を略一定に維持することができる。また、熱交換媒体流路に熱交換媒体の供給を停止している間は、第１のバルブ１０２、第２のバルブ１０４、第３のバルブ１１６、第４のバルブ１１８の開閉を行う必要がないので、各種バルブの寿命を長期化することができる。なお、熱交換媒体を循環流路中で循環させ続けると、循環流路中に設けられた駆動部の動作によるエネルギー交換や循環流路中の熱損失等により、ステージＳＴの温度と目標温度との間にずれ（差異）が生じる場合がある。目標温度と熱交換媒体による温調温度との差異が所定の閾値よりも大きくなった場合には、再び低温流体及び高温流体を交互にステージＳＴに供給することで、ステージＳＴの温度を目標温度に維持することも可能である。
【０１１２】
なお、上述の実施形態では、熱交換器６の第１の管２２、当該第１の管を囲む空間Ｓを画成する隔壁２０、及び、当該空間Ｓに連通する第２の管２４が熱交換流路を提供するステージＳＴの温度を制御するシステムについて説明したが、温度制御システム１が提供されるステージは上述のステージＳＴに限定されない。例えば、周方向に沿って１以上の熱交換媒体流路が形成されたステージにおいて、当該熱交換媒体流路に対して低温流体及び高温流体を交互に供給することによって、当該ステージの温度を制御してもよい。また、上述の実施形態では、温度センサＴＳにおいて第２の管２４の開口２４ａから排出された熱交換媒体の温度を計測することによってステージＳＴの温度を間接的に取得しているが、ステージＳＴの温度を測定する温度センサをステージＳＴに設けることによって、直接的にステージＳＴの温度を測定してもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
２…プレート、４…ケース、６…熱交換器、８…流路部、２０…隔壁、２２…第１の管、２２ａ…第１の開口端、２２ｂ…第２の開口端、２４…第２の管、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ…供給流路、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ…回収流路、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ…第１の配管、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ…第２の配管、４４…低温流体供給路、４５…低温流体回収路、４６…高温流体供給路、４７…高温流体回収路、５０…プラズマ処理装置、５２…処理容器、１００ａ…第１の熱交換媒体供給装置、１００ｂ…第２の熱交換媒体供給装置、１０２…第１のバルブ、１０４…第２のバルブ、１０６…第１の供給ライン、１０８…第１の回収ライン、１１０…第２の供給ライン、１１２…第２の回収ライン、１１４…第１のバイパスライン、１１６…第３のバルブ、１１８…第４のバルブ、１２０…共通ライン、１２０ａ…第１のライン、１２０ｂ…第２のライン、１２２…帰還ライン、１２４…第２のバイパスライン、２０２…熱量取得部、２０４…供給時間算出部、２０６…バルブ制御部、ＡＳ…収容空間、Ｃｎｔ…制御装置、ＰＳ…処理空間、Ｓ…空間、ＳＴ…ステージ、ＴＳ…温度センサ、ＶＵ１，ＶＵ２，ＶＵ３，ＶＵ４，ＶＵ５…バルブユニット、Ｗ…基板。
【図１】
0005970040.tif 000002
【図２】
0005970040.tif 000003
【図３】
0005970040.tif 000004
【図４】
0005970040.tif 000005
【図５】
0005970040.tif 000006
【図６】
0005970040.tif 000007
【図７】
0005970040.tif 000008
【図８】
0005970040.tif 000009
【図９】
0005970040.tif 000010
【図１０】
0005970040.tif 000011
【図１１】
0005970040.tif 000012
【図１２】
0005970040.tif 000013
【図１３】
0005970040.tif 000014
【図１４】
0005970040.tif 000015
【図１５】
0005970040.tif 000016
【図１６】
0005970040.tif 000017