JP3901765B2 - Multi-temperature control system and reaction processing apparatus to which the system is applied - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の技術分野】
本発明は、複数の場所の温度を作動流体の循環によって制御するマルチ温度制御システムに関する。本発明の温度制御システムは、例えば、半導体処理装置における複数のプロセスチャンバ(反応処理室)内の諸部分の温度を制御する用途に好適であるが、半導体処理装置のみに限らず、他の種々の反応処理装置にも適用することができる。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体処理装置は例えば図1のように構成されている。即ち、トランスファチャンバ1の周囲に複数のプロセスチャンバ2a、2b、2cが配設されている。トランスファチャンバ1内に設けられた搬送ロボット(図示せず)により、処理対象のウエハ(図示せず)が、トランスチャンバ1を経由してあるプロセスチャンバから別のプロセスチャンバへと搬送される。各プロセスチャンバ2a、2b、2cでは、それぞれに固有の反応処理がウエハに対して行われる。
【0003】
図2は一つのプロセスチャンバの構成を示す。プロセスチャンバは、チャンバ壁3、陽極として機能するチャンバカバー4、及び陰極として機能するウエハ支持台6を備える。チャンバ壁3、チャンバカバー4及びウエハ支持台6の各々は、温度制御用の作動流体が流れる管路7a、7b、7cを有している。そして、各管路7a、7b、7cを流れる流体によって、チャンバ壁3、チャンバカバー4及びウエハ支持台6の各々の温度が、各々に固有の目標温度T1、T2、T3に制御される。
【0004】
この半導体処理装置に適用される温度制御システムは、図1に示すように3台の温度制御機8a、8b、8cを備え、各温度制御機8a、8b、8cに各目標温度T1、T2、T3が設定されている。温度制御機8a、8b、8cの各々は、半導体処理装置内の全てのプロセスチャンバ2a、2b、2cに対し、温度制御された作動流体を供給する。例えば、第1の温度制御機8aは、全てのプロセスチャンバ2a、2b、2cのチャンバ壁3に対し、循環流路9a、9b、9a、9b、9a、9bを通じて作動流体を供給する。同様に、第2の温度制御機8bは全プロセスチャンバ2a、2b、2cのチャンバカバー4に対し、また、第3の温度制御機8cは全プロセスチャンバ2a、2b、2cのウエハ支持台6に対し、それぞれ作動流体を供給する。
【0005】
各温度制御機は例えば図3に示すように、作動流体を冷却するための熱交換器11と、加熱するための加熱装置13と、これらにより温度制御された作動流体を循環流路9a、9bに循環させるポンプ14とを備える。熱交換器11は、冷却水管10を流れる冷却水により作動流体を冷却する。加熱装置13は、タンク13a内に作動流体を溜め、タンク13a内の電熱ヒータ12で作動流体を加熱する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の半導体処理装置用の温度制御システムでは、1台の温度制御機が複数のプロセスチャンバに対し共通に設けられており、その1台の温度制御機が複数のプロセスチャンバの特定部分の温度を集中制御している。
【0007】
そのため、その共通に温度制御される部分の目標温度を個々のプロセスチャンバ毎に異ならせることは、原則としてできない。また逆に、全てのプロセスチャンバのそれらの部分の温度を全く同一且つ正確に制御することも難しい。何故なら、チャンバの形状や作動状態及び各循環流路の長さや圧損などが各チャンバ毎に多少異なるから、チャンバ毎に作動流体の温度が微妙に相違してしまうからである。
【0008】
仮に上記のことを実現しようとするならば、作動流体の流速を各チャンバ毎に制御する方法が考えられるが、それでは構成が相当に複雑になると共に、チャンバ間での流速制御の干渉も生じるであろうから、やはり正確な温度制御は難しい。
【0009】
また、従来システムでは集中制御を行うため必然的に、温度制御機の配置場所は図1に示すように半導体処理装置から適当に離れた場所となる。結果として、循環流路が長くなり、作動流体の使用量が多くなる。作動流体にはガルテン(登録商標)やフロリナート(登録商標)のような非活性な液体を用いることが望ましいが、これらはかなり高価であるから大量使用には適しない。そのため、従来システムでは、特別な事情のない限り、エチレングリコールや水のような安価な液体を使用している。しかし、これら安価な液体は、プロセスチャンバ内のプラズマの影響などにより腐食の原因となるイオンを生じるため、脱イオン装置を別途設ける必要が生じる。この脱イオン装置はかなり大型であり、かつコストもかかる。
【0010】
従来システムでは、流体の循環流路が長いから、循環流路での熱損失が大きい。よって、個々の温度制御機の熱容量もある程度大きい必要がある。このことや、前述した配置場所などの事情から、温度制御システムはかなり大型となる。
【0011】
従って、本発明の目的は、複数場所の温度を作動流体の循環により制御するマルチ温度制御システムにおいて、各場所の温度が正確に制御でき、かつ小型で作動流体の使用量も少なくて済むものを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に従うマルチ温度制御システムは、複数の場所の温度を作動流体の循環により制御するものであって、各場所にそれぞれ局在した複数の温度制御機を備える。そして、その各場所の温度制御機が、各場所に専用の作動流体の循環流路を有し、この専用の循環流路内の作動流体の温度を個別に制御する。
【0013】
このシステムによれば、温度制御すべき各場所に、その場所専用の作動流体を循環させる温度制御機が局在している。必然的に、作動流体の循環流路は短くて済むことになり、作動流体の使用量は少ない。よって、ガルテンやフロリナートのように、高価ではあるが脱イオン装置が不要で性能の良い作動流体が使用できる。
【0014】
また、各温度制御機が各場所専用の作動流体を個別に制御し、かつその作動流体の循環流路は短くて熱損失が小さく、温度制御のレスポンスも速いため、正確な温度制御が可能である。
【0015】
更に、個々の温度制御機は、その熱的な容量が小さくて済み、循環のための動力も小さくて済み、消費電力も小さくできるから、小型に作ることができる。そして、その小型の温度制御機が複数の場所に分散配置され、個々の循環流路が短く、更には、脱イオン装置を不要とすることも容易であるから、システムの全体サイズも容易に小さくできる。
【0016】
温度制御装置が作動流体を冷却するために冷却液を用いる場合には、複数の温度制御装置が同じ冷却液源を共用するようにできる。そのようにすると、冷却液系統の構成が簡単になる。
【0017】
温度制御機の好ましい構成例は、作動流体を流すための内側空間をもつ内側容器と、その内側空間内に配置されたヒータと、内側容器を囲繞して内側容器の外側に冷却水を流すための外側空間を形成した外側容器とを備えたものである。このような温度制御機は、作動流体の加熱と冷却とを共に一つの容器の内部で行えるので、比較的小型である。更に好ましくは、ヒータに赤外線ランプを用いることである。赤外線ランプを利用すると、小型でも多量の加熱量が得られるため、温度制御機を一層小型にし易い。温度制御機が小型であることは、各温度制御機を各場所に局在させるのに好都合である。
【0018】
本発明のシステムは、半導体処理装置のように、複数のプロセスチャンバをもつ反応処理装置に適用することができる。その場合、各プロセスチャンバの近傍に、そのチャンバに専用の温度制御機が配置される。1つのプロセスチャンバが複数の温度制御すべき部分を有する場合、その1つのプロセスチャンバの近傍に、その複数の部分にそれぞれ専用の複数の温度制御機を配置することが望ましい。その場合、各部分に専用の各温度制御機が、各部分に近接した位置に各々配置されることが更に望ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
図4は、半導体処理装置に適用された本発明の一実施形態にかかるマルチ温度制御システムの全体構成を示す。ここで、半導体処理装置それ自体は、図1及び図2に示した従来のそれと実質的に同じ構成であるから、その従来装置と同一の要素には同一の参照符号を付し、重複した説明は省略する。
【0020】
図4に示すように、半導体処理装置のプロセスチャンバ2a、2b、2cの一つ一つに対して、3台の小型の温度制御機15a、15b、15cが設けられている。つまり、第1のプロセスチャンバ2aに対して3台の温度制御機15a、15b、15cが設けられ、第2のプロセスチャンバ2bに対しても3台の温度制御機15a、15b、15cが、また、第3のプロセスチャンバ2cにも3台の温度制御機15a、15b、15cが設けられている。
【0021】
各温度制御機15a、15b、15cは、他の温度制御機から独立した固有の循環流路(図4では図示されていない)を有して、フロリナートのような作動流体を各プロセスチャンバ2a、2b、2cへ独立して供給する。各温度制御機15a、15b、15cは、それが設けられたプロセスチャンバのみに作動流体を供給し、他のプロセスチャンバへは供給しない。そして、1つのチャンバに設けられた3台の温度制御機15a、15b、15cのうち、1台目15aは図2に示したチャンバ壁3の管路7aへ、2台目15bはチャンバカバー4の管路7bへ、また3台目はウエハ支持台6の管路7cへ、それぞれ作動流体を供給する。要するに、半導体処理装置内の各温度制御対象部分に対してぞれそれ1台の温度制御機が専用に割当てられている。
【0022】
これらの温度制御機15a、15b、15cは、プロセスチャンバの例えば外壁面に取付けられるが、必ずしも外壁面である必要はなく、要するにプロセスチャンバに可能な限り近接して循環流路が十分に短くなるような位置に配置されていればよい。同じ観点から、個々の温度制御機15a、15b、15cは、それぞれに割当てられた部分の管路7a、7b、7cに出来るだけ近くで接続できる場所に配置されることが好ましい。
【0023】
これら9台の温度制御機15a、15b、15cは、個別の冷却液循環流路10、10を介して、共通の冷却液源30に接続されている。冷却液には例えば水が使用されるが、勿論それ以外の物質であってもよい。
【0024】
全ての温度制御機15a、15b、15cは実質的に同じ構成を有する。個々の温度制御機は、図5に示すように、作動流体の加熱・冷却装置16と、作動流体を循環流路9a、9bに循環させるポンプ14とを有する。加熱・冷却装置16は、冷却水で作動流体を冷却する冷却部16aと、作動流体を加熱する加熱部16bとを有する。作動流体にエチレングリコールや水を用いる場合には、循環流路の供給管9aと戻り管9bの間に脱イオン装置17が接続される。しかし、フロリナートのような非活性物質の作動流体に用いる場合は、脱イオン装置17は不要である。
【0025】
図6、図7は、図5に示した加熱・冷却装置16の具体的な構成例を示す。図6は加熱・冷却装置の縦断面図であり、図7は図6のA−A線での横断面図である。
【0026】
これらの図に示すように、加熱・冷却装置は同軸に配置された大小2つの円筒形の容器20、22を有する。内側の容器20は内側に空間21を有し、かつ塞がれた両端面を有する。外側の容器22も塞がれた両端面を有し、かつ内側容器20を囲繞して内側容器20の外側に空間23を有している。内側容器20は、その周壁の一端に近い箇所に、作動流体の入口20aを有し、かつ、周壁の他端に近い箇所であって入口20aとは中心軸に対して対称な箇所に、作動流体の出口20bを有する。また、外側容器22は、その周壁の一端に近い箇所に、冷却液の入口22aを有し、かつ、周壁の他端に近い箇所であって入口22aとは中心軸に対して対称な箇所に、冷却液の出口22bを有する。
【0027】
内側容器20は、熱伝導性、耐食性及び成形性の良好な材料、例えばアルミニューム、銅、ステンレススチールなどで作られる。外側容器22も同様な材料で作られてよいし、或は、耐食性及び成形性は良好であるが熱伝導性の高くない別の材料、例えばプラスチックや塩化ビニルやセラミックスなどで作ることもできる。内側容器20と外側容器22との接合部は、溶接やロウ付けやその他の適当な方法により、液を洩らさないようシールされる。
【0028】
内側容器20の内側空間21内には、中心軸に沿って透明筒24が配置され、この透明筒24は内側容器20の両端の壁26、26を貫通している。この透明筒24内に、ヒーティングランプ25が挿入されている。透明筒24は、石英ガラスのような光透過性の極めて高い耐熱性の材料で作られている。ヒーティングランプ25には、赤外線を多く出すものが好ましく、例えばヒータ用のハロゲンランプが用いられる。このランプ25は、ブッシュ29によって透明筒24に接触しないように、透明筒24内の中心軸位置に支持されている。
【0029】
内側容器20の両端の壁26、26は、硬質ゴムやプラスチックや金属のように適度な弾性と十分な耐熱性とをもつ材料によって作られている。端壁26、26と内側容器20及び透明筒24との間の隙間をシールするために、端壁26、26の外周面と内周面にはそれぞれOリングのようなシールリング27が填め込まれている。
【0030】
内側容器20の内周面には、容器20の中心軸に平行に伸びた多数本の内側フィン28aが固定されており、外周面にも中心軸に平行に伸びた多数本の外側フィン28bが固定されている。内側フィン28aは、内側空間21の半径の方向に、つまり、ランプ25からの赤外線の放射方向に、真っ直ぐに立っている。外側フィン28bも同様に、半径の方向に放射状に直立しているが、必ずしもそうである必要はない。内側フィン28aも外側フィン28bも、内側空間21及び外側空間23のほぼ全体領域にわたって分散されて配置されており、且つその全体領域にわたって実質的に一様の密度(つまり、概略的に一様の間隔)で配置されている。これらのフィン28a、28bは、熱伝導率が高く、耐食性及び成形性も良好な、例えばアルミニューム、銅、ステンレススチールのような材料で作られる。更に、赤外線の吸収率も良い材料であることが望ましい。
【0031】
内側フィン28aの先端と透明筒24の外周面との間には僅かな隙間がある。外側フィン28bの先端と外側容器22の内周面との間にも僅かな隙間がある。
【0032】
このように構成された加熱・冷却装置において、作動流体は、入口20aから内側空間21に流入し内側空間21を通って出口20bから流出する。また、冷却液は、入口22aから外側空間23に流入し外側空間23を通って出口22bから流出する。
【0033】
作動流体の入口20aでの温度(例えば25℃)より目標温度が高い(例えば100℃)場合、ランプ25が点灯される。この場合、冷却液の流れは原則として停止される。ランプ25から放射された赤外線は透明筒24を通過して内側空間21に入射する。もし、作動流体が光吸収性の極めて低い物質(例えばフロリナート)であれば、赤外線の大部分はフィン28aに吸収され、そこで生じた放射熱がフィン28aから流体へと伝えられて、作動流体が加熱される。もし、作動流体が光吸収性を適度にもつ物質(例えば水、エチレングリコールなど)であれば、赤外線はフィン28aだけでなく作動流体自体にも直接吸収され、その放射熱で流体の温度が上昇する。
【0034】
加熱量の制御は、出口20bに配置した温度センサとコントローラ(いずれも図示せず)とにより、ランプ25の点灯時間のデューティ比や発光量を調節することにより行われる。例えば、出口温度が目標温度に一致するように、ランプ25への供給電力をフィードバック制御する。過加熱や外的な原因などにより流体の出口温度が目標温度を越えてしまった場合、ランプ25は消灯される。また、ランプ消灯だけでは十分でない場合、冷却液が流される。
【0035】
また、作動流体の入口温度(例えば80℃)より目標温度が低い(例えば30℃)場合には、冷却液が流され、ランプ25は通常は消灯される。作動流体が保有する熱が内側フィン28a、内側容器20及び外側フィン28bを通じて冷却液に伝えられ、流体が冷却される。上述したコントローラが、冷却液の流量の調節を行って、流体の出口温度を目標温度に一致させる。過冷却により流体の出口温度が目標温度を下回った場合は、ランプ25が点灯されたり、冷却液の流量が絞られたりする。
【0036】
このように、コントローラがランプ25の点灯と冷却液の流量とを制御して、加熱と冷却とを使い分けたり併用したりすることにより、作動流体の温度を目標温度に制御する。
【0037】
上の説明から分るように、加熱は主として赤外線の放射熱により行われる。放射熱は、その本来の性質故に、ランプ25からの距離に関わらず内側空間21内のどの場所にある光吸収物質へも平等に供給される。それに加え、内側空間21内でフィン28aがランプ25からの赤外線の放射方向に向いて立っているため、赤外線はフィン28aに遮られずに、内側空間21の全ての場所に平等に入射し得る。結果として、もし流体が水のように光を適度に吸収する物質ならば、内側空間21内の全ての場所でその流体は実質的に平等に放射熱を受けて一様に温度が上昇する。また、流体がフロリナートのように光を殆ど吸収しない物質である場合は、内側空間21の全体領域にほぼ一様密度で存在する多数のフィン28aが、その全ての箇所にて平等に放射熱を受け取ってこれを流体に伝達するから、やはり流体は一様に近い態様で加熱される。
【0038】
上記のようにランプ25の出力の多くは、放射熱として内側空間21内の作動流体全体にほぼ平等に供給されるので、熱が特定の局所に集中することがない。また、ランプ25と透明筒24との間には間隔が空いているため、熱伝導によって透明筒24やその近傍を通る流体だけが特別に高温になることもない。これらのことから、ランプ25の出力熱量をかなり増大させることが可能であり、結果として、サイズは小型でも大きい加熱能力を発揮することができる。
【0039】
また、外側フィン28bと外側容器22との間に隙間があるため、加熱の際に内側容器20内の放射熱が外側フィン28bから直接に外側容器22へと逃げることがない。このことは加熱効率の観点から好ましい。同じ観点から、外側容器22をセラミックスやプラスチックのような熱伝導性の悪い材料で作ることも好ましい。但し、加熱効率に特に問題が無ければ、外側フィン28bと外側容器22とが接触していても、あるいは、外側容器22が熱伝導性の高い材料(例えば内側容器20と同じ材料)で作られていていても構わない。
【0040】
冷却は、フィン28a、28bを通じた熱伝導を利用して行われる。フィン28a、28bが内側及び外側空間21、23の全体領域にわたり概略一様の密度で分散配置されているから、冷却効率が良好であると共に、熱伝導を利用するが故の温度むらも小さい。外側フィン28bと外側容器22との間に隙間があることは、外側フィン28bが外気温度の影響を受けにくいので、冷却効率の観点からも好ましい。
【0041】
この加熱・冷却装置16の組み立て時には、透明筒24が内側空間21内へ挿入される。また、メンテナンス時にも、透明筒24が内側空間21から引出されたり再び挿入されたりする。この挿入・引出し作業では、透明筒24と内側フィン28aとの間の隙間がクリアランスとなって、この作業をスムーズに行わせしめる。勿論、作業に支障が無ければ、内側フィン28aと透明筒24とが接触していても構わない。
【0042】
以上の説明から分るように、この加熱・冷却装置16はサイズの割には大きい加熱及び冷却能力を発揮することができる。そのため、かなり小型のサイズにすることができる。また、作動流体を温度むらなく一様に目標温度にすることができるため、温度制御の精度も高い。結果として、各温度制御機15a、15b、15cもかなり小型になり、且つその温度制御の精度は高い。このような小型の温度制御機15a、15b、15cは、図4に示したように個々のプロセスチャンバ2a、2b、2cに個別に取付けることが容易である。
【0043】
尚、加熱・冷却装置16の具体的構成には上記以外の種々のバリエーションが採用し得る。例えば、フィン28a、28bには、上述のもの以外に、多数の細長いピンを立設したものや、薄板を波形に折り曲げたものなど、公知の様々なフィンが採用できる。但し、薄板を波形に折り曲げたフィンのように赤外線を遮ってしまう形態のフィンは、フロリナートのように光吸収性の極めて低い作動流体を用いる場合にのみ採用すべきであり、水のように光吸収性のある程度高い作動流体を用いる場合には、図6、7に示したフィンやピンを立設したフィンのように、赤外線を余り遮らずに赤外線が内側空間21全体に行き渡れるようなフィンを採用すべきである。また、加熱効率が多少低くても問題無ければ、ヒーティングランプに代えて電気ヒータを用いることもできる。
【0044】
図8は、各温度制御機15a、15b、15cを各プロセスチャンバ2a、2b、2cに取付ける場合の一つの態様を示す。
【0045】
図示のように、各温度制御機15a、15b、15cがプロセスチャンバの側壁の外面に固定されており、各温度制御機15a、15b、15cから出た流体の循環流路9a、9bがプロセスチャンバの側壁内に導かれ、図2に示した管路7a、7b、7cへに接続されている。
【0046】
また、各温度制御機15a、15b、15cから冷却液の循環流路10が出ており、これら各温度制御機毎の冷却液循環流路10は図4に示したように各チャンバ毎に一対の冷却液循環流路10に統合されてから、共通の冷却液源30に接続される。尚、各温度制御機毎の冷却液循環流路10を直接に共通の冷却液源30に接続してもよい。あるいは、例えば、プロセスチャンバ2aにおいて3つの温度制御機15a、15b、15cの目標温度が異なる場合、冷却液源30からの冷却水を最初に最低の目標温度をもつ温度制御機に流し、次に、これを通過した冷却水を中間の目標温度をもつ温度制御機に流し、最後に、これを通過した冷却水を最高の目標温度をもつ温度制御機に与えて冷却水源に戻す、というように温度制御機15a、15b、15cの冷却液循環10を直列に接続して冷却液を順番に巡らせる方法も可能である。
【0047】
このように冷却液を複数の温度制御機15a、15b、15cで共用したとしても、冷却液の流速が遅すぎない限り、冷却液の温度変動は小さく、かつ、冷却液の温度が多少変動しても、それに応じて各温度制御機15a、15b、15c毎にコントローラが最適な制御を行うから、作動流体の温度は正確に制御することができる。
【0048】
尚、温度制御機15a、15b、15cの取付け場所は、プロセスチャンバの側壁だけに限られず、底壁下でも天井壁上でも近くの床上でも、要するに、流体循環流路が十分に短くなるようなチャンバ近傍の適当な場所であればよい。
【0049】
また、上述の実施形態では、全てのプロセスチャンバの全ての部分の温度を作動流体の循環により制御しているが、必ずしもそうする必要はなく、部分的に作動流体を用いない別の原理による温度制御を実施することもできる。例えば、100℃以上のような高温に制御するチャンバ又は部分がある場合に、そのチャンバ又は部分には上記温度制御機に代えて赤外線ランプを設けて、この赤外線ランプによりそのチャンバ又は部分を直接加熱するようにしてもよい。
【0050】
以上の実施形態の説明は本発明の理解のためのものであって、それら実施形態のみに本発明の範囲を限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内で、上記実施形態に変更、修正、改良などを加えた他の種々の形態においても実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の温度制御システムを用いた半導体処理装置用を示す平面図。
【図2】プロセスチャンバの概略構成を示す断面図。
【図3】従来の温度制御機の回路図。
【図4】本発明の一実施形態にかかる温度制御システムを用いた半導体処理装置用を示す平面図。
【図5】同実施形態で用いる温度制御機の回路図。
【図6】図5の温度制御装置で用いる加熱・冷却装置の縦断面図。
【図7】図6のA−A線に沿う断面矢視図。
【図8】同実施形態における温度制御機の取付け態様を示す斜視図。
【符号の説明】
1 トランスファチャンバ
2a、2b、2c プロセスチャンバ
3 チャンバ壁
4 チャンバカバー
5 ウエハ
6 ウエハ支持台
7a、7b、7c 管路
9a、9b 流体の循環流路
10 冷却液の循環流路
15a、15b、15c 温度制御機
16 加熱・冷却装置
20 内側容器
21 内側空間
22 外側容器
25 ヒーティングランプ
24 透明筒
28a 内側フィン
28b 外側フィン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-temperature control system that controls the temperature of a plurality of locations by circulating a working fluid. The temperature control system of the present invention is suitable for, for example, an application for controlling the temperatures of various portions in a plurality of process chambers (reaction processing chambers) in a semiconductor processing apparatus, but is not limited to the semiconductor processing apparatus, and other various types. It can also be applied to the reaction processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
A conventional semiconductor processing apparatus is configured as shown in FIG. 1, for example. That is, a plurality of
[0003]
FIG. 2 shows the configuration of one process chamber. The process chamber includes a
[0004]
As shown in FIG. 1, the temperature control system applied to this semiconductor processing apparatus includes three
[0005]
For example, as shown in FIG. 3, each temperature controller includes a heat exchanger 11 for cooling the working fluid, a
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a conventional temperature control system for a semiconductor processing apparatus, one temperature controller is provided in common for a plurality of process chambers, and the one temperature controller is provided for a plurality of process chambers. Central temperature control of specific parts.
[0007]
For this reason, it is impossible in principle to vary the target temperature of the portion whose temperature is controlled in common for each process chamber. Conversely, it is also difficult to control the temperature of those portions of all process chambers exactly the same and accurately. This is because the shape and operating state of the chamber, the length of each circulation flow path, the pressure loss, etc. are slightly different for each chamber, and the temperature of the working fluid is slightly different for each chamber.
[0008]
If the above is to be realized, a method of controlling the flow rate of the working fluid for each chamber is conceivable. However, this makes the configuration considerably complicated and also causes interference in flow rate control between the chambers. Because of this, accurate temperature control is still difficult.
[0009]
In addition, since the conventional system performs centralized control, the location of the temperature controller is inevitably separated from the semiconductor processing apparatus as shown in FIG. As a result, the circulation flow path becomes longer and the amount of working fluid used increases. It is desirable to use an inert liquid such as Garten (registered trademark) or Florinart (registered trademark) as the working fluid, but these are quite expensive and are not suitable for mass use. Therefore, in the conventional system, unless there is a special circumstance, an inexpensive liquid such as ethylene glycol or water is used. However, since these inexpensive liquids generate ions that cause corrosion due to the influence of plasma in the process chamber, it is necessary to provide a separate deionization apparatus. This deionizer is quite large and costly.
[0010]
In the conventional system, since the fluid circulation channel is long, heat loss in the circulation channel is large. Therefore, the heat capacity of each temperature controller needs to be large to some extent. For this reason, the temperature control system becomes quite large due to circumstances such as the above-described arrangement location.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a multi-temperature control system that controls the temperature of a plurality of locations by circulating the working fluid, that can accurately control the temperature of each location, is small, and requires a small amount of working fluid. It is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The multi-temperature control system according to the present invention controls the temperature at a plurality of locations by circulating a working fluid, and includes a plurality of temperature controllers respectively localized at each location. The temperature controller at each location has a dedicated working fluid circulation channel at each location, and individually controls the temperature of the working fluid in the dedicated circulation channel.
[0013]
According to this system, a temperature controller that circulates a working fluid dedicated to the location is localized at each location where the temperature is to be controlled. Inevitably, the circulation path of the working fluid may be short, and the amount of working fluid used is small. Therefore, it is possible to use a working fluid that is expensive but does not require a deionization device and has good performance, such as Garten and Fluorinert.
[0014]
In addition, each temperature controller individually controls the working fluid dedicated to each location, and the circulation path of the working fluid is short, heat loss is small, and the temperature control response is fast, so accurate temperature control is possible. is there.
[0015]
Furthermore, each temperature controller can be made small because its thermal capacity is small, power for circulation is small, and power consumption can be small. The small temperature controllers are distributed and arranged in a plurality of locations, the individual circulation channels are short, and it is easy to eliminate the deionization device, so the overall system size can be easily reduced. it can.
[0016]
When the temperature control device uses a coolant to cool the working fluid, a plurality of temperature control devices can share the same coolant source. By doing so, the configuration of the coolant system is simplified.
[0017]
A preferable configuration example of the temperature controller includes an inner container having an inner space for flowing a working fluid, a heater disposed in the inner space, and a cooling water flowing around the inner container so as to flow outside the inner container. And an outer container in which an outer space is formed. Such a temperature controller is relatively small because both the heating and cooling of the working fluid can be performed inside one container. More preferably, an infrared lamp is used for the heater. When an infrared lamp is used, a large amount of heat can be obtained even if it is small, and it is easy to make the temperature controller smaller. The small size of the temperature controller is advantageous for localizing each temperature controller at each location.
[0018]
The system of the present invention can be applied to a reaction processing apparatus having a plurality of process chambers such as a semiconductor processing apparatus. In that case, a dedicated temperature controller is disposed in the vicinity of each process chamber. In the case where one process chamber has a plurality of portions to be temperature controlled, it is desirable to arrange a plurality of dedicated temperature controllers in the plurality of portions in the vicinity of the one process chamber. In that case, it is more desirable that each temperature controller dedicated to each part is disposed at a position close to each part.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 4 shows the overall configuration of a multi-temperature control system according to an embodiment of the present invention applied to a semiconductor processing apparatus. Here, since the semiconductor processing apparatus itself has substantially the same configuration as that of the conventional apparatus shown in FIGS. 1 and 2, the same elements as those of the conventional apparatus are denoted by the same reference numerals, and redundant description is given. Is omitted.
[0020]
As shown in FIG. 4, three
[0021]
Each
[0022]
These
[0023]
These nine
[0024]
All the
[0025]
6 and 7 show a specific configuration example of the heating /
[0026]
As shown in these drawings, the heating / cooling device has two
[0027]
The
[0028]
A
[0029]
The
[0030]
A plurality of
[0031]
There is a slight gap between the tip of the
[0032]
In the heating / cooling device configured as described above, the working fluid flows into the
[0033]
When the target temperature is higher (for example, 100 ° C.) than the temperature (for example, 25 ° C.) at the working fluid inlet 20a, the
[0034]
The heating amount is controlled by adjusting the duty ratio of the lighting time of the
[0035]
Further, when the target temperature is lower (for example, 30 ° C.) than the inlet temperature (for example, 80 ° C.) of the working fluid, the cooling liquid is flowed and the
[0036]
As described above, the controller controls the lighting of the
[0037]
As can be seen from the above description, the heating is mainly performed by infrared radiant heat. Due to its inherent nature, radiant heat is evenly supplied to the light absorbing material at any location within the
[0038]
As described above, most of the output of the
[0039]
Further, since there is a gap between the
[0040]
Cooling is performed using heat conduction through the
[0041]
When the heating /
[0042]
As can be seen from the above description, the heating /
[0043]
Various variations other than the above can be adopted for the specific configuration of the heating /
[0044]
FIG. 8 shows one mode in which each
[0045]
As shown in the figure, each
[0046]
Also, a
[0047]
As described above, even if the cooling liquid is shared by the plurality of
[0048]
Note that the
[0049]
In the above-described embodiment, the temperature of all the parts of all the process chambers is controlled by the circulation of the working fluid. However, this is not always necessary, and the temperature according to another principle that does not partially use the working fluid. Control can also be implemented. For example, when there is a chamber or part that is controlled to a high temperature such as 100 ° C. or higher, an infrared lamp is provided in the chamber or part instead of the temperature controller, and the chamber or part is directly heated by the infrared lamp. You may make it do.
[0050]
The above description of the embodiments is for the understanding of the present invention, and is not intended to limit the scope of the present invention to these embodiments alone. The present invention can be implemented in other various forms in which changes, corrections, improvements, and the like are added to the above-described embodiments without departing from the scope of the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor processing apparatus using a conventional temperature control system.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a process chamber.
FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional temperature controller.
FIG. 4 is a plan view showing a semiconductor processing apparatus using a temperature control system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of a temperature controller used in the embodiment.
6 is a longitudinal sectional view of a heating / cooling device used in the temperature control device of FIG.
7 is a cross-sectional arrow view taken along the line AA in FIG. 6;
FIG. 8 is a perspective view showing an attachment mode of the temperature controller in the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
反応処理装置がもつ複数のプロセスチャンバの各々における複数のチャンバ部分に、それぞれ局在した複数の温度制御機を備え、
各温度制御機が、前記複数のプロセスチャンバの各々における各チャンバ部分に専用の作動流体の循環流路を有して、この専用の循環流路内の作動流体の温度を個別に制御することを特徴とするマルチ温度制御システム。In a multi-temperature control system that controls the temperature of multiple locations by circulating a working fluid,
A plurality of temperature controllers located in each of a plurality of chamber portions in each of a plurality of process chambers of the reaction processing apparatus ;
Each temperature controller has a dedicated working fluid circulation channel in each chamber portion of each of the plurality of process chambers, and individually controls the temperature of the working fluid in the dedicated circulation channel. Features a multi-temperature control system.
前記複数の温度制御機が共用する共通の冷却液源を更に備えることを特徴とするマルチ温度制御システム。The system of claim 1, wherein
The multi-temperature control system further comprising a common coolant source shared by the plurality of temperature controllers.
各温度制御機が、
作動流体を流すための内側空間を有する内側容器と、
前記内側空間内に配置されたヒータと、
前記内側容器を囲繞して、前記内側容器の外側に冷却水を流すための外側空間を形成する外側容器とを有する
ことを特徴とするマルチ温度制御システム。The system of claim 1, wherein
Each temperature controller
An inner container having an inner space for flowing a working fluid;
A heater disposed in the inner space;
A multi-temperature control system comprising: an outer container that surrounds the inner container and forms an outer space for allowing cooling water to flow outside the inner container.
前記ヒータが赤外線を放射するランプであることを特徴とするマルチ温度制御システム。The system of claim 3, wherein
The multi-temperature control system, wherein the heater is a lamp that emits infrared rays.
各温度制御機が、前記ヒータを前記内側空間の中心軸に有し、前記ヒータを中心に放射状に配置された複数のフィンを備える
ことを特徴とするマルチ温度制御システム。The system of claim 3 , wherein
The multi-temperature control system , wherein each temperature controller includes a plurality of fins that have the heater on the central axis of the inner space and are arranged radially around the heater .
前記複数のフィンが、実質的に一様の密度で配置されていることを特徴とするマルチ温度制御システム。The system of claim 5 , wherein
The multi-temperature control system, wherein the plurality of fins are arranged at a substantially uniform density .
前記複数のフィンが、前記内側空間と前記外側空間の両方に配置されていることを特徴とするマルチ温度制御システム。The system of claim 5, wherein
The multi-temperature control system , wherein the plurality of fins are arranged in both the inner space and the outer space .
各温度制御機が、個々のチャンバ部分の近傍に配置されていることを特徴とするマルチ温度制御システム。The system of claim 1 , wherein
A multi-temperature control system, wherein each temperature controller is arranged in the vicinity of an individual chamber portion.
各プロセスチャンバにそれぞれ局在した複数の温度制御機を備え、
各温度制御機が、複数のプロセスチャンバの各々が有する各チャンバ部分に専用の作動流体の循環流路を有して、この専用の循環流路内の作動流体の温度を個別に制御することを特徴とするマルチ温度制御システムが適用された反応処理装置。In a reaction processing apparatus comprising a plurality of process chambers, each process chamber having a plurality of chamber portions to be temperature controlled,
A plurality of temperature controllers localized in each process chamber,
Each temperature controller has a dedicated working fluid circulation channel in each chamber portion of each of the plurality of process chambers , and individually controls the temperature of the working fluid in the dedicated circulation channel. A reaction processing apparatus to which the characteristic multi-temperature control system is applied.
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