(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被温度制御対象物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、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物への温度流体の供給先を選択する供給選択手段と、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を選択する返送選択手段とを具備し、これら供給選択手段および返送選択手段によって同一の流体循環供給系を選択することにより、前記被温度制御対象物に所望の温度流体を循環供給して該被温度制御対象物の温度制御を行う温度制御装置において、
前記供給選択手段によって流体循環供給系を変更した後に前記被温度制御対象物から返送される温度流体の温度を検出し、該検出温度が予設定した変更温度に達した際に、当該温度流体の返送先を同一の流体循環供給系に変更するべく、前記返送選択手段を作動させる手段を設けたことを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】
被温度制御対象物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、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物への温度流体の供給先を選択する供給選択手段と、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を選択する返送選択手段とを具備し、これら供給選択手段および返送選択手段によって同一の流体循環供給系を選択することにより、前記被温度制御対象物に所望の温度流体を循環供給して該被温度制御対象物の温度制御を行う温度制御装置において、
前記供給選択手段によって流体循環供給系を変更した時点からの経過時間が予設定した時間に達した際に、前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を同一の流体循環供給系に変更するべく、前記返送選択手段を作動させる手段を設けたことを特徴とする温度制御装置。
【請求項３】
被温度制御対象物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、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物への温度流体の供給先を選択する供給選択手段と、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を選択する返送選択手段とを具備し、これら供給選択手段および返送選択手段によって同一の流体循環供給系を選択することにより、前記被温度制御対象物に所望の温度流体を循環供給して該被温度制御対象物の温度制御を行う温度制御方法において、
前記供給選択手段によって流体循環供給系を変更した後に前記被温度制御対象物から返送される温度流体の温度が予設定した変更温度に達した際に、当該温度流体の返送先を同一の流体循環供給系に変更するべく、前記返送選択手段を作動させることを特徴とする温度制御方法。
【請求項４】
被温度制御対象物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、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物への温度流体の供給先を選択する供給選択手段と、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を選択する返送選択手段とを具備し、これら供給選択手段および返送選択手段によって同一の流体循環供給系を選択することにより、前記被温度制御対象物に所望の温度流体を循環供給して該被温度制御対象物の温度制御を行う温度制御方法において、
前記供給選択手段によって流体循環供給系を変更した時点から、予設定した時間遅れをもって、前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を同一の流体循環供給系に変更するべく、前記返送選択手段を作動させることを特徴とする温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハ等の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し、詳しくは、複数の流体循環供給系が選択的に供給する温度流体によって被温度制御対象物を複数の目標温度に制御する温度制御装置および温度制御方法の改良に関する。
【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１１０〜１３０℃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効率よく、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、当該熱板に密着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管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、該冷却流体循環供給系に大きな温度変動を及ぼすことになる。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて、流体循環供給系に大きな温度変動を及ぼすことなく、被温度制御対象物を速やかに複数の目標温度に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。
【０００８】
【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、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物への温度流体の供給先を選択する供給選択手段と、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を選択する返送選択手段とを具備し、これら供給選択手段および返送選択手段によって同一の流体循環供給系を選択することにより、前記被温度制御対象物に所望の温度流体を循環供給して該被温度制御対象物の温度制御を行う温度制御装置において、前記供給選択手段によって流体循環供給系を変更した後に前記被温度制御対象物から返送される温度流体の温度を検出し、該検出温度が予設定した変更温度に達した際に、当該温度流体の返送先を同一の流体循環供給系に変更するべく、前記返送選択手段を作動させる手段を設けるようにしている。
【０００９】
この請求項１に記載の発明によれば、供給選択手段を切り換えた後、被温度制御対象物から返送される温度流体の温度が予設定した変更温度に達した時点で返送選択手段が切り換わるため、これら供給選択手段と返送選択手段との間に残存した温度流体を可及的に該当する流体循環供給系に返送することが可能となり、異なる温度流体が混入することに起因した流体循環供給系の大きな温度変動を防止することができるようになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、被温度制御対象物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、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物への温度流体の供給先を選択する供給選択手段と、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を選択する返送選択手段とを具備し、これら供給選択手段および返送選択手段によって同一の流体循環供給系を選択することにより、前記被温度制御対象物に所望の温度流体を循環供給して該被温度制御対象物の温度制御を行う温度制御装置において、前記供給選択手段によって流体循環供給系を変更した時点からの経過時間が予設定した時間に達した際に、前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を同一の流体循環供給系に変更するべく、前記返送選択手段を作動させる手段を設けるようにしている。
【００１１】
この請求項２に記載の発明によれば、供給選択手段を切り換えた後、予設定時間が経過した時点で返送選択手段が切り換わるため、これら供給選択手段と返送選択手段との間に残存した温度流体を可及的に該当する流体循環供給系に返送することが可能となり、異なる温度流体が混入することに起因した流体循環供給系の大きな温度変動を防止することができるようになる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、被温度制御対象物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、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物への温度流体の供給先を選択する供給選択手段と、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を選択する返送選択手段とを具備し、これら供給選択手段および返送選択手段によって同一の流体循環供給系を選択することにより、前記被温度制御対象物に所望の温度流体を循環供給して該被温度制御対象物の温度制御を行う温度制御方法において、前記供給選択手段によって流体循環供給系を変更した後に前記被温度制御対象物から返送される温度流体の温度が予設定した変更温度に達した際に、当該温度流体の返送先を同一の流体循環供給系に変更するべく、前記返送選択手段を作動させている。
【００１３】
この請求項３に記載の発明によれば、供給選択手段を切り換えた後、被温度制御対象物から返送される温度流体の温度が予設定した変更温度に達した時点で返送選択手段を切り換えているため、これら供給選択手段と返送選択手段との間に残存した温度流体を可及的に該当する流体循環供給系に返送することが可能となり、異なる温度流体が混入することに起因した流体循環供給系の大きな温度変動を防止することができるようになる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、被温度制御対象物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、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物への温度流体の供給先を選択する供給選択手段と、前記複数の流体循環供給系および前記被温度制御対象物の間に介在し、これら複数の流体循環供給系の中から前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を選択する返送選択手段とを具備し、これら供給選択手段および返送選択手段によって同一の流体循環供給系を選択することにより、前記被温度制御対象物に所望の温度流体を循環供給して該被温度制御対象物の温度制御を行う温度制御方法において、前記供給選択手段によって流体循環供給系を変更した時点から、予設定した時間遅れをもって、前記被温度制御対象物に供給した温度流体の返送先を同一の流体循環供給系に変更するべく、前記返送選択手段を作動させている。
【００１５】
この請求項４に記載の発明によれば、供給選択手段を切り換えた後、予設定した時間遅れをもって返送選択手段を切り換えているため、これら供給選択手段と返送選択手段との間に残存した温度流体を可及的に該当する流体循環供給系に返送することが可能となり、異なる温度流体が混入することに起因した流体循環供給系の大きな温度変動を防止することができるようになる。
【００１６】
【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＋クーリング工程、またはポストベーキング＋クーリング工程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（ベーキング工程）、その後このウェハＷを室温まで冷却する（クーリング工程）というサイクルをウェハ単位に数十秒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、加熱の際の第１の目標温度ＴH と、冷却の際の第２の目標温度ＴC 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。
【００１７】
同図１に示すように、この温度制御装置は、室構成部材１を備えている。室構成部材１は、熱伝導率の低い材質によって直方状に構成されており、その内部に複数（図には明示していないが９個）の凹部２を有している。これら凹部２は、それぞれ上面が開口すると共に、各底壁の中心部に装着孔３を有し、さらに各底壁上面がそれぞれ装着孔３に向けて漸次低くなる態様で傾斜したもので、各上面が一枚の基台プレート４によって閉塞されている一方、各装着孔３がそれぞれ流体噴射管５によって閉塞されている。
【００１８】
基台プレート４は、アルミニウムや銅等の熱伝導率の高い材質によって矩形平板状に構成しており、その上面に複数（９個）のペルチェ素子６を介して放吸熱プレート７を保持している。ペルチェ素子６は、周知のように、多数のＰ型半導体ピースとＮ型半導体ピースとを二次元平面上に交互に配列すると共に、これらＰ型半導体ピースとＮ型半導体ピースとを多数の平面電極を用いて電気的に接続し、直流電流を供給した場合にペルチェ効果が生じて一方の面で吸熱を行う一方、他方の面で放熱を行うように動作するもので、基台プレート４の上面における各凹部２に対応する部位に接合している。放吸熱プレート７は、ウェハＷとの熱交換が該ウェハＷの全面に亘って均一となるようにするためのもので、上述した基台プレート４と同様、アルミニウムや銅等の熱伝導率の高い材質によって矩形平板状に構成しており、各ペルチェ素子６の上面に接合され、さらにピン８によって基台プレート４と共に室構成部材１に螺着されている。なお、図には明示していないが、上述したピン８は、それぞれの頭部が放吸熱プレート７の上面から例えば０．１ｍｍ程度突出しており、放吸熱プレート７の上面にウェハＷが載置された場合に、これらの間に極僅かな隙間を形成する作用を成す。また、放吸熱プレート７の代わりに、ヒートパネルを用いても構わない。
【００１９】
流体噴射管５は、個々の先端部に噴射ノズル９を有すると共に、それぞれの外周部に環状の凹所１０を有しており、各凹所１０をそれぞれ対応する凹部２に臨ませ、かつ噴射ノズル９をそれぞれ基台プレート４の下面に近接させた状態で室構成部材１に装着され、該基台プレート４と共に室構成部材１の内部に互いに隔絶した複数（９個）の密閉された流体供給室１１を画成している。図からも明らかなように、これら流体噴射管５には、それぞれの基端部に共通の供給管路１２が接続されている一方、各凹所１０にそれぞれ流体戻り管１３を通じて共通の返送管路１４が接続されている。なお、図中の符号１５は、返送管路１４を通過する温度流体の温度を検出するための温度センサである。
【００２０】
一方、上記温度制御装置は、高温流体循環供給系２０と低温流体循環供給系３０とを備えている。
【００２１】
高温流体循環供給系２０は、高温流体供給バルブ２１を介して上記供給管路１２に接続され、かつ高温流体返送バルブ２２を介して上記返送管路１４に接続されており、これらバルブ２１，２２がＯＮした場合に、高温流体供給ポンプ２３の作動により、上述した複数の流体供給室１１それぞれに対して高温流体用蓄熱タンク２４に貯留した温度流体を循環供給するためのものである。高温流体用蓄熱タンク２４は、図には明示していないが、その内部にヒータ等の加熱手段を具備しており、内部に貯留された温度流体を１５０℃近傍の温度に維持調整する作用を成す。なお、循環供給させる温度流体としては、フロリナート（登録商標）、エチレングリコール、オイル、水等の液体や窒素、空気、ヘリウム等の気体の中から制御すべき目標温度に応じたものを適宜選択することができる。また、図１中の符号２５は、温度流体の供給停止状態、つまり高温流体供給バルブ２１をＯＦＦした状態においてＯＮされ、自己循環供給系２６を通じて高温流体用蓄熱タンク２４内の温度流体を循環させるための高温流体循環バルブである。
【００２２】
低温流体循環供給系３０は、低温流体供給バルブ３１を介して上記供給管路１２に接続され、かつ低温流体返送バルブ３２を介して上記返送管路１４に接続されており、これらバルブ３１，３２がＯＮした場合に、低温流体供給ポンプ３３の作動により、上述した複数の流体供給室１１それぞれに対して低温流体用蓄熱タンク３４に貯留した温度流体を循環供給するためのものである。低温流体用蓄熱タンク３４は、図には明示していないが、その内部にチラー等の冷却手段を具備しており、内部に貯留された温度流体を２０℃近傍の温度に維持調整する作用を成す。なお、循環供給する温度流体としては、高温流体循環供給系２０の場合と同様に、フロリナート（登録商標）、エチレングリコール、オイル、水等の液体や窒素、空気、ヘリウム等の気体の中から制御すべき目標温度に応じたものを適宜選択することが可能であるが、本実施形態では、高温流体循環供給系２０と同一のものを適用している。また、図１中の符号３５は、低温流体供給バルブ３１をＯＦＦした状態においてＯＮされ、自己循環系３６を通じて低温流体用蓄熱タンク３４内の温度流体を循環させるための低温流体循環バルブである。
【００２３】
さらに、上記温度制御装置は、バルブ駆動制御部４０を備えている。バルブ駆動制御部４０は、予め与えられたプログラムデータおよび２つの変更温度に基づいて、高温流体循環供給系２０および低温流体循環供給系３０のそれぞれに設けた流体供給バルブ２１，３１、流体返送バルブ２２，３２、流体循環バルブ２５，３５の駆動を制御するものである。ここで、２つの変更温度とは、それぞれの流体用蓄熱タンク２４，３４が十分に緩和・吸収することのできる変動温度に相当するものであり、高温流体用蓄熱タンク２４のものをＴ1 （以下、単に第１設定温度と称する）、低温流体用蓄熱タンク３４のものをＴ2 （以下、単に第２設定温度と称する）として予め設定している。
【００２４】
以下、このバルブ駆動制御部４０の処理内容を示す図２および図３を参照しながら、上記温度制御装置において、ウェハＷの温度を第１の目標温度ＴH と第２の目標温度ＴC とに数十秒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℃に加熱して行うベーキング工程と、その後ウェハＷの温度を２０℃に冷却するクーリング工程とを交互にＮ回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、上述した高温流体循環供給系２０においては、高温流体循環バルブ２５がＯＮされていると共に、高温流体流体供給バルブ２１および高温流体流体返送バルブ２２がいずれもＯＦＦされており、高温流体供給ポンプ２３の作動によって高温流体用蓄熱タンク２４に貯留された温度流体が自己循環系２６を循環し、その目標温度近傍の温度に調整維持され、一方、低温流体循環供給系３０においては、低温流体供給バルブ３１および低温流体返送バルブ３２がＯＮされていると共に、低温流体循環バルブ３５がＯＦＦされており、低温流体供給ポンプ３３の作動によって流体供給室１１に低温流体が循環供給されているものとする。
【００２５】
まず、上述した初期状態から、レジストを塗布したウェハＷが搬入され、該ウェハＷがピン８を介して放吸熱プレート７に載置されると、上記バルブ駆動制御部４０は、例えば図示していないセンサからの検出信号に基づいて、高温流体供給開始状態であると判断し（ステップ５１）、低温流体供給バルブ３１をＯＦＦする一方、高温流体供給バルブ２１をＯＮし（ステップ５２）、また、図３中のtaに示すように、高温流体循環バルブ２５をＯＦＦする一方、低温流体循環バルブ３５をＯＮし、さらに温度センサ１５の検出温度が第１設定温度Ｔ1 に達したか否かの比較を開始する（ステップ５３）。
【００２６】
この状態においては、高温流体供給ポンプ２３の作動により、高温流体用蓄熱タンク２４に貯留された１５０℃近傍の高温流体が順次流体供給室１１に供給されることになる。
【００２７】
その際、流体供給室１１が温度流体によって充満されることになるものの、流体噴射ノズル９から噴射される温度流体によって流体供給室１１に強制対流が発生し、常に流体噴射ノズル９から噴射された温度流体が基台プレート４の下面に衝突することになるため、該基台プレート４の下面の熱伝達係数が上がることになり、ペルチェ素子６が接合した基台プレート４を高速に温度流体の温度まで加熱することができる。
【００２８】
基台プレート４が加熱されると、その熱がペルチェ素子６および放吸熱プレート７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。この場合、微妙な温度制御は、ペルチェ素子６の駆動によって実行する。すなわち、図示していない温度センサによって基台プレート４、または放吸熱プレート７の温度を検出し、該検出温度に基づいてペルチェ素子６を駆動することにより、ウェハＷの温度を正確に目標温度に制御するようにしている。
【００２９】
この間、温度センサ１５の検出温度が第１設定温度Ｔ1 に達する以前においては、低温流体返送バルブ３２が継続してＯＮ状態にあると共に、高温流体返送バルブ２２が継続してＯＦＦ状態にあるため、流体供給バルブ２１，３１を切り換えた時点で低温流体供給バルブ３１以降、流体供給室１１や返送管路１４に残存していた低温流体、並びに流体供給バルブ２１，３１の切り換え以降においても、高温流体用蓄熱タンク２４で十分に緩和・吸収することができない程度に低温となった温度流体が、いずれも低温流体返送バルブ３２を通じて低温流体用蓄熱タンク３４に返送されることになる。
【００３０】
一方、温度センサ１５の検出温度が第１設定温度Ｔ1 に達すると、バルブ駆動制御部４０は、この時点で低温流体返送バルブ３２をＯＦＦする一方、高温流体返送バルブ２２をＯＮする（ステップ５４および図３中のtb）。
【００３１】
従って、高温流体供給バルブ２１および高温流体返送バルブ２２を通じて流体供給室１１に高温流体循環供給系２０が選択的に接続され、高温流体用蓄熱タンク２４で十分に緩和・吸収することができる程度に高温となった温度流体が当該高温流体用蓄熱タンク２４に返送されることになる。
【００３２】
以上のような動作によってウェハＷを１５０℃に加熱して行うベーキング工程が終了すると、今度はウェハＷの温度を２０℃まで冷却するクーリング工程を実行する。
【００３３】
すなわち、ベーキング工程が終了すると、バルブ駆動制御部４０は、例えば図示していないセンサからの検出信号に基づいて、低温流体供給開始状態であると判断し（ステップ５５）、高温流体供給バルブ２１をＯＦＦする一方、低温流体供給バルブ３１をＯＮし（ステップ５６）、また、図３tcに示すように、高温流体循環バルブ２５をＯＮする一方、低温流体循環バルブ３５をＯＦＦし、さらに温度センサ１５の検出温度が第２設定温度Ｔ2 に達したか否かの比較を開始する（ステップ５７）。
【００３４】
この状態においては、低温流体供給ポンプ３３の作動により、低温流体用蓄熱タンク３４に貯留された２０℃近傍の低温流体が順次流体供給室１１に供給されるため、基台プレート４の下面が速やかに温度流体の温度近くまで冷却され、さらに、ウェハＷの熱が放吸熱プレート７、ペルチェ素子６および基台プレート４を介して放熱されることになり、当該ウェハＷの温度が２０℃に冷却維持されることになる。なお、この冷却の場合においても、微妙な温度制御は、ペルチェ素子６の駆動によって実行する。
【００３５】
この間、温度センサ１５の検出温度が第２設定温度Ｔ2 に達する以前においては、高温流体返送バルブ２２が継続してＯＮ状態にあると共に、低温流体返送バルブ３２が継続してＯＦＦ状態にあるため、流体供給バルブ２１，３１を切り換えた時点で高温流体供給バルブ２１以降、流体供給室１１や返送管路１４に残存していた高温流体、並びに流体供給バルブ２１，３１の切り換え以降においても、低温流体用蓄熱タンク３４で十分に緩和・吸収することができない程度に高温となった温度流体が、いずれも高温流体返送バルブ２２を通じて高温流体用蓄熱タンク２４に返送されることになる。
【００３６】
一方、温度センサ１５の検出温度が第２設定温度Ｔ2 に達すると、バルブ駆動制御部４０は、この時点で高温流体返送バルブ２２をＯＦＦする一方、低温流体返送バルブ３２をＯＮする（ステップ５８および図３中のtd）。
【００３７】
この状態においては、低温流体供給バルブ３１および低温流体返送バルブ３２を通じて流体供給室１１に低温流体循環供給系３０が選択的に接続され、低温流体用蓄熱タンク３４で十分に緩和・吸収することができる程度に低温となった温度流体が当該低温流体用蓄熱タンク３４に返送されることになる。
【００３８】
以上のようにして、ウェハＷのクーリング工程が終了し、当該ウェハＷが新たなウェハＷと交換されると、この新たなウェハＷに対して同様にベーキング工程およびクーリング工程を行うべく手順がステップ５１にリターンされ、上述した動作が合計Ｎ回繰り返し行われた後、手順が終了する（ステップ６０）。
【００３９】
以上のように、上記温度制御装置によれば、流体供給バルブ２１，３１を切り換えた後、流体供給室１１から返送される温度流体の温度がそれぞれの予設定温度Ｔ1 ，Ｔ2 に達した時点で流体返送バルブ２２，３２を切り換えるようにしているため、流体供給バルブ２１，３１を切り換えた時点において該流体供給バルブ２１，３１と流体返送バルブ２２，３２との間に残存した温度流体や緩和・吸収することができない温度変動をもった温度流体が流体用蓄熱タンク２４，３４に混入する虞れがなくなり、異なる温度流体が混入することに起因した流体循環供給系２０，３０の大きな温度変動を防止することができるようになる。
【００４０】
図４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＋クーリング工程、またはポストベーキング＋クーリング工程の際に用いられ、最初にウェハＷを高温に加熱し（ベーキング工程）、その後このウェハＷを室温まで冷却する（クーリング工程）というサイクルをウェハ単位に数十秒間隔で繰り返す制御を行うためのもので、第１実施形態とは、バルブ駆動制御部７０の処理内容が異なっている。
【００４１】
すなわち、第２実施形態のバルブ駆動制御部７０は、予め与えられたプログラムデータおよび予設定された２つの遅延時間に基づいて、高温流体循環供給系２０および低温流体循環供給系３０のそれぞれに設けた流体供給バルブ２１，３１、流体返送バルブ２２，３２、流体循環バルブ２５，３５の駆動を制御するものである。ここで、２つの遅延時間とは、流体供給室１１に供給する温度流体を変更した後、温度センサ１５の検出する温度が、上述した２つの変更温度Ｔ1 ，Ｔ2 に達するまでの時間であり、低温流体から高温流体に変更した時点から温度センサ１５の検出温度が上述した高温流体用蓄熱タンク２４の変更温度Ｔ1 に上昇するまでの時間を第１遅延時間ｔ1 として設定する一方、高温流体から低温流体に変更した時点から温度センサ１５の検出温度が上述した低温流体用蓄熱タンク３４の変更温度Ｔ2 に降下する間での時間を第２遅延時間ｔ2 としてそれぞれ設定している。
【００４２】
以下、このバルブ駆動制御部７０の処理内容を示す図５および図６を参照しながら、上記温度制御装置において、ウェハＷの温度を第１の目標温度ＴH （＝１５０℃）と第２の目標温度ＴC （＝２０℃）とに数十秒間隔で交互に温度制御する場合の動作について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略している。また、初期状態としては、先の第１実施形態と同様、高温流体循環供給系２０において、高温流体循環バルブ２５がＯＮされていると共に、高温流体流体供給バルブ２１および高温流体流体返送バルブ２２がいずれもＯＦＦされており、高温流体供給ポンプ２３の作動によって高温流体用蓄熱タンク２４に貯留された温度流体が自己循環系２６を循環し、その目標温度近傍の温度に調整維持され、一方、低温流体循環供給系３０において、低温流体供給バルブ３１および低温流体返送バルブ３２がＯＮされていると共に、低温流体循環バルブ３５がＯＦＦされており、低温流体供給ポンプ３３の作動によって流体供給室１１に低温流体が循環供給されているものとする。
【００４３】
まず、上述した初期状態から、レジストを塗布したウェハＷが搬入され、該ウェハＷがピン８を介して放吸熱プレート７に載置されると、上記バルブ駆動制御部７０は、例えば図示していないセンサからの検出信号に基づいて、高温流体供給開始状態であると判断し（ステップ８１）、低温流体供給バルブ３１をＯＦＦする一方、高温流体供給バルブ２１をＯＮし（ステップ８２）、また、図６中のta′に示すように、高温流体循環バルブ２５をＯＦＦする一方、低温流体循環バルブ３５をＯＮし、さらに高温流体供給バルブ２１をＯＮした時点からの時間の計測を開始する（ステップ８３）。
【００４４】
この状態においては、高温流体供給ポンプ２３の作動により、高温流体用蓄熱タンク２４に貯留された１５０℃近傍の高温流体が順次流体供給室１１に供給されることになるため、基台プレート４、ペルチェ素子６および放吸熱プレート７を介して速やかにウェハＷが１５０℃の温度に加熱維持されることになる。
【００４５】
この間、高温流体供給バルブ２１をＯＮした時点からの経過時間が第１遅延時間ｔ1 に達する以前においては、低温流体返送バルブ３２が継続してＯＮ状態にあると共に、高温流体返送バルブ２２が継続してＯＦＦ状態にあるため、流体供給バルブ２１，３１を切り換えた時点で低温流体供給バルブ３１以降、流体供給室１１や返送管路１４に残存していた低温流体、並びに流体供給バルブ２１，３１の切り換え以降においても、高温流体用蓄熱タンク２４で十分に緩和・吸収することができない程度に低温となった温度流体が、いずれも低温流体返送バルブ３２を通じて低温流体用蓄熱タンク３４に返送されることになる。
【００４６】
一方、高温流体供給バルブ２１をＯＮした時点からの経過時間が第１遅延時間ｔ1 に達すると、バルブ駆動制御部７０は、この時点で低温流体返送バルブ３２をＯＦＦする一方、高温流体返送バルブ２２をＯＮする（ステップ８４および図６中のtb′）。
【００４７】
従って、高温流体供給バルブ２１および高温流体返送バルブ２２を通じて流体供給室１１に高温流体循環供給系２０が選択的に接続され、高温流体用蓄熱タンク２４で十分に緩和・吸収することができる程度に高温となった温度流体が当該高温流体用蓄熱タンク２４に返送されることになる。
【００４８】
以上のような動作によってウェハＷを１５０℃に加熱して行うベーキング工程が終了すると、今度はウェハＷの温度を２０℃まで冷却するクーリング工程を実行する。
【００４９】
すなわち、ベーキング工程が終了すると、バルブ駆動制御部７０は、例えば図示していないセンサからの検出信号に基づいて、低温流体供給開始状態であると判断し（ステップ８５）、高温流体供給バルブ２１をＯＦＦする一方、低温流体供給バルブ３１をＯＮし（ステップ８６）、また、図６中のtc′に示すように、高温流体循環バルブ２５をＯＮする一方、低温流体循環バルブ３５をＯＦＦし、さらに低温流体供給バルブ３１をＯＮした時点からの時間の計測を開始する（ステップ８７）。
【００５０】
この状態においては、低温流体供給ポンプ３３の作動により、低温流体用蓄熱タンク３４に貯留された２０℃近傍の低温流体が順次流体供給室１１に供給されるため、ウェハＷの熱が放吸熱プレート７、ペルチェ素子６および基台プレート４を介して放熱されることになり、当該ウェハＷの温度が２０℃に冷却維持されることになる。
【００５１】
この間、低温流体供給バルブ３１をＯＮした時点からの経過時間が第２遅延時間ｔ2 に達する以前においては、高温流体返送バルブ２２が継続してＯＮ状態にあると共に、低温流体返送バルブ３２が継続してＯＦＦ状態にあるため、流体供給バルブ２１，３１を切り換えた時点で高温流体供給バルブ２１以降、流体供給室１１や返送管路１４に残存していた高温流体、並びに流体供給バルブ２１，３１の切り換え以降においても、低温流体用蓄熱タンク３４で十分に緩和・吸収することができない程度に高温となった温度流体が、いずれも高温流体返送バルブ２２を通じて高温流体用蓄熱タンク２４に返送されることになる。
【００５２】
一方、低温流体供給バルブ３１をＯＮした時点からの経過時間が第２遅延時間ｔ2 に達すると、バルブ駆動制御部７０は、この時点で高温流体返送バルブ２２をＯＦＦする一方、低温流体返送バルブ３２をＯＮする（ステップ８８および図６中のtd′）。
【００５３】
この状態においては、低温流体供給バルブ３１および低温流体返送バルブ３２を通じて流体供給室１１に低温流体循環供給系３０が選択的に接続され、低温流体用蓄熱タンク３４で十分に緩和・吸収することができる程度に低温となった温度流体が当該低温流体用蓄熱タンク３４に返送されることになる。
【００５４】
以上のようにして、ウェハＷのクーリング工程が終了し、当該ウェハＷが新たなウェハＷと交換されると、この新たなウェハＷに対して同様にベーキング工程およびクーリング工程を行うべく手順がステップ８１にリターンされ、上述した動作が合計Ｎ回繰り返し行われた後、手順が終了する（ステップ９０）。
【００５５】
以上のように、上記温度制御装置によれば、流体供給バルブ２１，３１を切り換えた後、それぞれの予設定遅延時間ｔ1 ，ｔ2 が経過した時点で流体返送バルブ２２，３２を切り換えるようにしているため、流体供給バルブ２１，３１を切り換えた時点において該流体供給バルブ２１，３１と流体返送バルブ２２，３２との間に残存した温度流体や緩和・吸収することができない温度変動をもった温度流体が流体用蓄熱タンク２４，３４に混入する虞れがなくなり、異なる温度流体が混入することに起因した流体循環供給系２０，３０の大きな温度変動を防止することができるようになる。
【００５６】
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Ｗ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。この場合、目標温度は必ずしも２つである必要はなく、すなわち流体循環供給系は必ずしも２つである必要はなく、複数であればいくつであっても構わない。
【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に示したバルブ駆動制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図１に示した回路図におけ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。
【図４】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５】図４に示したバルブ駆動制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図４に示した回路図におけ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】
１１…流体供給室
２０…高温流体循環供給系
２１…高温流体供給バルブ
２２…高温流体返送バルブ
３０…低温流体循環供給系
３１…低温流体供給バルブ
３２…低温流体返送バルブ
４０，７０…バルブ駆動制御部
Ｗ…ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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