Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6546253B2 - 半導体製造設備のハイテク温度制御装置 - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6546253B2 - 半導体製造設備のハイテク温度制御装置 - Google Patents

半導体製造設備のハイテク温度制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6546253B2
JP6546253B2 JP2017228684A JP2017228684A JP6546253B2 JP 6546253 B2 JP6546253 B2 JP 6546253B2 JP 2017228684 A JP2017228684 A JP 2017228684A JP 2017228684 A JP2017228684 A JP 2017228684A JP 6546253 B2 JP6546253 B2 JP 6546253B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat medium
unit
cooling
semiconductor manufacturing
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017228684A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018093195A (ja
Inventor
キム、ジョンベ
ヤン、スンジン
ホ、ジェソク
チェ、シウォン
キム、ジェミン
キム、ヒョンカン
チェ、ヨンホ
Original Assignee
グローバル スタンダード テクノロジー カンパニー リミテッド
グローバル スタンダード テクノロジー カンパニー リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by グローバル スタンダード テクノロジー カンパニー リミテッド, グローバル スタンダード テクノロジー カンパニー リミテッド filed Critical グローバル スタンダード テクノロジー カンパニー リミテッド
Publication of JP2018093195A publication Critical patent/JP2018093195A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6546253B2 publication Critical patent/JP6546253B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
    • H10P72/72Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H10P72/722Details of electrostatic chucks
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
    • H10P72/72Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0431Apparatus for thermal treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00Etching of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P50/20Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H10P50/24Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
    • H10P50/242Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04Apparatus for manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0402Apparatus for fluid treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0431Apparatus for thermal treatment
    • H10P72/0432Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0431Apparatus for thermal treatment
    • H10P72/0434Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0451Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H10P72/0468Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/06Apparatus for monitoring, sorting, marking, testing or measuring
    • H10P72/0602Temperature monitoring
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P95/00Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
    • H10P95/90Thermal treatments, e.g. annealing or sintering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

本発明は、半導体製造設備のハイテク温度制御装置に関し、特に半導体ウェハー加工工程でウェハーを支持し、且つ温度を維持する静電チャックのハイテク温度制御装置に関する。
半導体素子の更なるハイテク化に従い、それを製造する工程での要求条件も厳しくなりつつある。特に蒸着及び食刻工程における温度制御は、最も基本的な事項でありながらも最も重要な工程変数の中の一つである。最近では、多層構造の形成及び線幅の微細化によって半導体製造工程が複雑になっており、それに対応するため、刻々と変化する静電チャックの温度プロファイルを満たせる制御技術が何よりも優先して必要とされている。
特許文献1乃至3は、従来の比較的単純な構造の半導体を製造するために用いる半導体静電チャックの温度制御装置に関するものである。これらは熱電素子を用いて半導体チャックに供給される熱媒体を加熱又は冷却する。半導体チャックに供給された熱媒体は、回収した後に再び熱電素子を用いて冷却してから、貯蔵庫に循環する構造からなっている。
特許文献1では、各加熱熱媒体及び冷却熱媒体を別途の三方弁を用いてそれぞれ必要な量のみ混合三方弁に供給し、残りの熱媒体はバイパスする。前記必要な量のみの熱媒体は、前記混合三方弁で混合された後、半導体チャックに供給される。半導体チャックに供給してから回収される熱媒体は、最初の供給割合で分配され、それぞれの加熱/冷却熱媒体貯蔵庫に移送される。しかしながら、特許文献1による装置は、2℃/秒の温度変化が求められる近年の半導体製造工程に対応できないことが明かになった。反応時間が遅いので迅速な温度変化に対応することができないばかりか、従来よりも広くなった工程の温度範囲にも対応できないことが知られている。また、熱媒体の回収量の割合が適正でないため、貯蔵庫の熱媒体が減少するか又は増加するといった問題が生じる。温度制御における些細な問題点は、半導体製造工程での収率に多大な影響を与えているため、それに対する精密な制御が何よりも重要である。
韓国登録特許第10−1367086号公報 韓国登録特許第10−0817419号公報 韓国公開特許第10−2009−0045857号公報
本発明は、以上のような課題を解決するため、急激に変化する温度プロファイルは勿論のこと、従来よりも広くなった工程の温度範囲にも適用可能であり、用いられた熱媒体を再使用することで消費されるエネルギーを最小限に抑え、熱媒体貯蔵庫での熱媒体水位が所定の水準を維持することができるので、安定的な運転が可能なハイテク温度制御装置を提供するためのものである。
本発明の第1の様態は、冷却及び加熱熱媒体それぞれの供給量を調整することで、半導体製造設備の温度を制御する半導体製造設備の温度制御装置において、それぞれの加熱熱媒体及び冷却熱媒体の混合比を調整して前記半導体製造設備に供給する混合部と、前記混合部に供給される前記冷却熱媒体の温度を微調整する第2の冷却部と、前記混合部から送り出される混合された熱媒体の流量が所定の値を維持できるように、前記加熱熱媒体及び前記冷却熱媒体の流量をそれぞれ調整すると共に、前記混合部の前段部に位置する流量調整部と、前記流量調整部に供給される前記加熱熱媒体及び前記冷却熱媒体をそれぞれ保管する加熱熱媒体保管部及び冷却熱媒体保管部と、前記加熱熱媒体保管部及び前記冷却熱媒体保管部の熱媒体温度をそれぞれ調整する第1の加熱部及び第1の冷却部と、前記加熱熱媒体保管部及び前記冷却熱媒体保管部の水位が所定の値を維持できるように、前記半導体製造設備から回収される熱媒体を分けて供給する回収分配部と、前記回収分配部から供給される熱媒体の中で、前記加熱熱媒体保管部に供給される熱媒体を前記加熱熱媒体供給部に供給する前にあらかじめ加熱する第3の加熱部とを含むことを特徴とする、半導体製造設備の温度制御装置を提供する。
本発明の第2の様態において、前記混合部は、三方弁からなり、前記加熱及び前記冷却熱媒体の混合比は、前記三方弁の開度程度を比例関数を用いて調整し、前記流量調整部は、各熱媒体の一部をバイパスしてそれぞれの加熱熱媒体保管部及び冷却熱媒体保管部へ回収させることで流量を調整することを特徴とする、半導体製造設備の温度制御装置を提供する。
本発明の第3の様態において、前記混合部は、単純ミキサーからなり、前記加熱及び前記冷却熱媒体の混合比は、前記流量調整部の二方弁の開度程度を比例関数を用いて調整することを特徴とする、半導体製造設備の温度制御装置を提供する。
本発明の第4の様態において、前記第2の冷却部は、熱電素子を用いて前記冷却熱媒体の温度を微調整することを特徴とする、半導体製造設備の温度制御装置を提供する。
本発明の第5の様態において、前記第1の冷却部は、第1の冷却部から発生する機械的な振動が前記半導体製造設備に影響しないように、前記半導体製造設備とは十分離隔された距離に設置されることを特徴とする、半導体製造設備の温度制御装置を提供する。
本発明の第6の様態において、前記第1の冷却部は、蒸気圧縮式又は吸収式の冷凍装置を利用して熱媒体を冷却することを特徴とする、半導体製造設備の温度制御装置を提供する。
本発明の第7の様態において、前記回収分配部は、加熱熱媒体保管部及び冷却熱媒体保管部の水位を比べて三方弁の開度をPID制御することで、回収される熱媒体の量を調整することを特徴とする、半導体製造設備の温度制御装置を提供する。
本発明の第8の様態において、前記第1の冷却部、前記第2の冷却部は、外部の工程冷却水が別途供給されることを特徴とする、半導体製造設備の温度制御装置を提供する。
本発明の第9の様態において、前記混合部から送り出される熱媒体の流量は、基準値から上下5%以内の変動値を維持することを特徴とする、半導体製造設備の温度制御装置を提供する。
本発明の第10の様態において、前記混合部に供給される直前のそれぞれの熱媒体の温度は、基準値から上下0.2℃以内の変動値を維持することを特徴とする、半導体製造設備の温度制御装置を提供する。
本発明の第11の様態は、前記半導体製造設備の温度制御装置を用い、前記半導体製造設備の温度を制御する方法を提供する。
本発明の第12の様態は、前記第2の冷却部によって前記冷却熱媒体の温度を優先的に調整し、前記温度が調整された冷却熱媒体及び前記加熱熱媒体の混合割合を前記流量調整部で調整し、前記混合部で前記加熱熱媒体及び前記冷却熱媒体を混合して前記半導体製造設備に供給することで、前記半導体製造設備の温度を制御し、前記第2の冷却部による温度調整又は前記流量調整部の混合割合によって調整することができるオフセット温度範囲を超える場合には、前記第1の加熱部又は前記第1の冷却部を通じ、前記加熱熱媒体保管部又は前記冷却熱媒体保管部に保管された前記加熱熱媒体又は前記冷却熱媒体の温度を他の設定値に調整することを特徴とする、半導体製造設備の温度を制御する方法を提供する。
本発明の第13の様態は、前記温度制御により、前記半導体製造設備の5℃変化は3秒以内で、50℃変化は15秒以内で行われることを特徴とする、半導体製造設備の温度を制御する方法を提供する。
本発明は、急激に変化する温度プロファイルは勿論のこと、従来よりも広くなった工程の温度範囲に適用可能であり、用いられた熱媒体を再使用することで消費されるエネルギーを最小限に抑え、熱媒体貯蔵庫における熱媒体水位が所定の水準を維持することができるので、安定的な運転が可能なハイテク温度制御装置を提供することができる。具体的に、本発明に係るハイテク温度制御装置を適用する場合、最小0℃から最大100℃まで対応できるのみならず、5℃変化は3秒以内に、50℃変化は15秒以内に制御することができ、固定温度では上下0.2℃以内の変動値を維持することができる。
本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置に対する一実施形態を示す概路図である。 本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置に対するその他の実施形態を示す概路図である。 本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置の中で近接温度制御装置(POU)を示す概路図である。 本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置の中で遠隔温度制御装置(RCP)を示す概路図である。 本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置を適用した場合、装置を起動する際に加熱熱媒体及び冷却熱媒体の温度を設定した後、流量調整部のバルブ開度率に対する比例関数を自動的に設定する過程である。 本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置を適用した場合、設定温度が40℃から35℃にステップ変更された時、それによる流量調整部冷却熱媒体の二方弁の開放程度、流量調整部加熱熱媒体の二方弁の解放程度、半導体製造設備に供給される熱媒体の温度を時間に応じて示したものである。 本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置を適用した場合、温度設定値に応じた実際値の変化に対する実験結果である。
以下、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。しかしながら、これら実施形態は、本発明を例示的に説明するためのものであって、本発明の範囲がこれら実施形態に限定されるものではない。
本発明に係る温度制御装置は、次のような構成からなる。
冷却及び加熱熱媒体それぞれの供給量を調整することで、半導体製造設備の温度を制御する半導体製造設備の温度制御装置において、それぞれの加熱熱媒体及び冷却熱媒体の混合比を調整して前記半導体製造設備に供給する混合部と、前記混合部に供給される前記冷却熱媒体の温度を微調整する第2の冷却部2と、前記混合部から送り出される混合された熱媒体の流量が所定の値を維持できるように、前記加熱熱媒体及び前記冷却熱媒体の流量をそれぞれ調整すると共に、前記混合部12の前段部に位置する流量調整部と、前記流量調整部に供給される前記加熱熱媒体及び前記冷却熱媒体をそれぞれ保管する加熱熱媒体保管部4及び冷却熱媒体保管部5と、前記加熱熱媒体保管部4及び前記冷却熱媒体保管部5の熱媒体温度をそれぞれ調整する第1の加熱部6及び第1の冷却部7と、前記加熱熱媒体保管部4及び前記冷却熱媒体保管部5の水位が所定の値を維持できるように、前記半導体製造設備から回収される熱媒体を分けて供給する回収分配部8と、前記回収分配部8から供給される熱媒体の中で、前記加熱熱媒体保管部4に供給される熱媒体を前記加熱熱媒体供給部に供給する前にあらかじめ加熱する第3の加熱部9とを含む。
前記混合部は、三方弁11からなり、前記加熱及び前記冷却熱媒体の混合比は、前記三方弁11の開度程度を比例関数を用いて調整し、この時、前記流量調整部は、各熱媒体の一部をバイパスしてそれぞれの加熱熱媒体保管部4及び冷却熱媒体保管部5へ回収させる加熱熱媒体循環調整部32及び冷却熱媒体循環調整部31で構成されている(図1を参照)。前記三方弁11の開度程度は、あらかじめ設定された温度プロファイルに合わせてフィードフォワード方式で制御した。
本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置のまた他の実施形態は、前記混合部及び前記流量調整部が異なる構成となっている(図2を参照)。前記混合部は、単純ミキサー12からなり、前記加熱及び前記冷却熱媒体の混合比は、冷却熱媒体調整部33及び加熱熱媒体調整部34を成す二方弁の開度程度を比例関数を用いて調整する。
前記第2の冷却部2は、熱電素子を用いて前記冷却熱媒体の温度を微調整する。前記第2の冷却部2は熱電素子からなり、冷却及び加熱が可能であるので、半導体チャックの温度を測定して前記加熱熱媒体及び前記冷却熱媒体の流量を一定に維持しながらも一次的に温度を調整することができる。熱電素子は公知の物を用いるため、それに対する詳しい説明は省略する。
前記第1の冷却部7は、前記第1の冷却部7から発生する機械的な振動が前記半導体製造設備に影響しないように、前記半導体製造設備とは十分離隔された距離に設置されている。前記第1の冷却部7によって冷却された熱媒体は、前記冷却熱媒体保管部5に保管されてから配管を介して前記第2の冷却部2に供給される。
充分な冷却容量を供給するために、前記第1の冷却部7は、蒸気圧縮式又は吸収式の冷凍装置を利用した。図1及び図2には、一実施の一例として蒸気圧縮式の冷凍装置を構成した。蒸気圧縮式の冷凍装置は、従来の蒸気圧縮式の冷凍装置であって、内部循環する別途の冷媒を圧縮、膨脹させて前記冷媒の温度を下げ、熱交換器を通じて本発明に係る熱媒体を冷却する。一方、第1の加熱部6及び第3の加熱部9は、熱媒体を加熱することができる手段であれば全て可能であり、スチーム、電気などの通常的な手段を用いることができる。
前記第1の加熱部6は、前記加熱熱媒体保管部4内に位置し、前記第1の加熱部6の他に加熱熱媒体保管部4の外部に位置する追加の熱交換器が配置される。追加の熱交換器は、加熱熱媒体保管部4の熱媒体温度が設定値以上に上昇する場合に備えたものである。
前記回収分配部8は、比例関数を用いた三方弁の開度程度により、回収される熱媒体の量を調整する。特に前記回収分配部8は、半導体製造設備に供給された前記加熱及び前記冷却熱媒体の流量に比例して前記加熱熱媒体保管部4、前記冷却熱媒体保管部5に熱媒体を回収するのではなく、前記加熱熱媒体保管部4、前記冷却熱媒体保管部5に保管されている熱媒体の水位が所定の値を維持できるように、分配割合を調整する。それによって安定的に装置を運転することができる。
前記第1の冷却部7、前記第2の冷却部2は、エネルギー効率を高めるために、必要に応じて外部の工程冷却水が別途供給される。工程冷却水は通常的な常温の水である。
図3及び図4は、図2の半導体製造設備の温度制御装置の中で、それぞれ近接温度制御装置POU、遠隔温度制御装置RCPを示すものである。図1による半導体製造設備の温度制御装置もそれに類似の近接温度制御装置、遠隔温度制御装置を構成する。
本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置は、半導体チャックを含む半導体製造設備に近接するように位置した近接温度制御装置POU、第1の冷却部7を含む遠隔温度制御装置RCPで構成されている。図1及び図2に示されたように、混合部、第2の冷却部2、流量調整部、及び回収分配部8は、近接温度制御装置POUに含まれ、加熱熱媒体保管部4、冷却熱媒体保管部5、第1の加熱部6、及び第1の冷却部7は、遠隔温度制御装置RCPに含まれる。第3の加熱部9は、必要に応じて近接温度制御装置POU又は遠隔温度制御装置RCPに配置されてもよい。
本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置は、次のように作動する。まずは、前記遠隔温度制御装置RCPで温度が調整された前記冷却熱媒体及び前記加熱熱媒体の混合割合を前記流量調整部で調整し、前記第2の冷却部2によって前記冷却熱媒体の温度を微調整し、前記混合部で前記加熱熱媒体及び前記冷却熱媒体を混合して前記半導体製造設備に供給することで、前記半導体製造設備の温度を制御する。前記流量調整部及び前記混合部は、図1及び図2による2つの構成が可能である。
温度調整の一方法として、前記流量調整部で流量を調整することなく、前記第2の冷却部2の温度調整のみで温度を調整してもよい。温度調整の他の方法として、前記第2の冷却部2の温度は調整することなく、前記流量調整部で冷却熱媒体及び加熱熱媒体の混合割合を調整して温度を調整してもよい。温度調整のまた他の方法としては、前記第2の冷却部2の温度及び前記流量調整部で冷却熱媒体及び加熱熱媒体の混合割合を全て調整する方法がある。
本発明に係る一実施形態として、流量調整部で二方弁33、34を用いる場合、これによる二方弁33、34の開度程度は比例関数を用いて調整する。前記比例関数は、本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置を起動させた時、設定温度、実測温度、熱媒体流量などを比較して自動的に設定される。フィードバック又はフィードフォワード方式の制御で制御変数を設定することは通常的な制御の技術であるので、それに対する詳しい説明は省略する。
図5は、本発明に係る二方弁33、34の開度程度に対する比例関数を自動的に設定する過程を示すものである。この時にも、混合部から排出される混合熱媒体の流量(緑色)が一定であることが分かる。前記混合部から排出される熱媒体の流量は、基準値から上下5%以内の変動値を維持する。
前記第2の冷却部2による温度調整又は前記流量調整部の混合割合によって調整することができるオフセット温度範囲を超える場合には、前記第1の加熱部6又は前記第1の冷却部7を通じ、前記加熱熱媒体保管部4又は前記冷却熱媒体保管部5に保管された前記加熱熱媒体又は前記冷却熱媒体の温度を他の設定値に調整することで、大幅の温度設定値変化に対応する。
前記第1の加熱部6、第1の冷却部7で加熱されるか或いは冷却される熱媒体は、それぞれ前記加熱熱媒体保管部4又は前記冷却熱媒体保管部5に保管される熱媒体の温度を制御するための内部循環が続行されるように、二方弁を具備した。
本発明に係る温度制御装置は、従来の装置に比べて温度変化の幅が大きい場合でも対応できるように、別途の大容量蒸気圧縮式又は吸収式の冷凍装置を用いて熱媒体を冷却させる。
図6は、変動された設定値がオフセット以内に属する場合、時間に応じた設定温度、混合部から排出される熱媒体温度、二方弁33、34の開放程度を示すものである。前記温度制御により、本発明に係る半導体製造設備の5℃変化は3秒以内で、50℃変化は15秒以内で行われる。従来の方式による制御方式では、50℃変化に約80秒が必要であった。このような従来の温度制御では、ハイテク化が進んだ現在の半導体製造に全く対応することができず、本発明では、このような課題を解決し、実際の工程に適用できる程度に温度制御の性能を画期的に改善した。図7は、刻々と変動する設定温度の変化に対して、本発明に係る温度制御装置が非常に効果的に対応していることが示されている。
本発明に係る温度制御装置は、混合部に排出される熱媒体の全体流量を一定に維持しながら、冷却熱媒体及び加熱熱媒体の混合割合を調整することで温度を調整する方式である。従来の温度制御装置は、混合部及び流量調整部に配置された全3つの三方弁によって制御されることから、却って装置が複雑になり、また装置費用が高くなるにもかかわらず、流量及び温度の相関性によって精密な温度制御が行われなかった。
本発明に係る制御装置は、変数間の相関性を最小限に抑えられるように装置を運営することで、従来の技術では成すことができなかった半導体チャックの精密な温度制御を行うことができた。本発明は、用いるバルブ数を低減するなど、むしろ構成を単純化したにも関わらず、従来の技術では得られなかった効果を奏することができた。
制御信号と反応信号との間で必然的に遅延が発生する温度制御の精度を高める技術が容易でないことは、当業者であれば自明である。本発明では、変数間の相関性を最小限に抑え、それに基づいて流量ではフィードバックで、温度ではフィードフォワード方式で制御することで、従来技術では得られなかった優れた効果を奏することができた。また、充分な加熱及び冷却容量を提供するのは勿論のこと、半導体製造への影響を最小限に抑えるために遠隔温度制御装置を取り入れることで、温度制御ばかりか、半導体製造工程に対する干渉を最小限に抑えた。
本発明に係る精密な温度制御は、競争の激しい高集積度半導体の生産収率における致命的な変数であって、実際工程に適用することができるか否かを判断するための重要な変数である。
一方、本発明に係る半導体製造設備の温度制御装置は、エネルギー効率にも優れる。バイパスされるそれぞれの熱媒体は、前記回収分配部8から回収されるそれぞれの熱媒体に混合される(図1を参照)。そのことから、回収される熱媒体によって生じ兼ねないエネルギー損失を最小限に抑えられる。
11:方弁
12:純ミキサー
2 第2の冷却部
31:冷却熱媒体循環調整部
32:加熱熱媒体循環調整部
33:冷却熱媒体調整部
34:加熱熱媒体調整部
4:加熱熱媒体保管部
5:冷却熱媒体保管部
6:第1の加熱部
7:第1の冷却部
8:回収分配部
9:第3の加熱部
RCP:遠隔温度制御装置
POU:近接温度制御装置
ESC:半導体製造設備
EVA:蒸発機
COND:凝縮器
HEX:熱交換器
TEM:熱電素子モジュール
PCW:工程冷却水
Sup T:半導体製造設備に供給される熱媒体の温度
Ret T:半導体製造設備から回収される熱媒体の温度
SV:所望の設定温度
C 2Way MV:流量調整部冷却熱媒体の二方弁の開放程度
H 2Way MV:流量調整部熱熱媒体の二方弁の解放程度
Mix Flow:半導体製造設備に供給される前の混合部で混合された熱媒体の流量

Claims (10)

  1. 冷却及び加熱熱媒体それぞれの供給量を調整することで、半導体製造設備の温度を制御する半導体製造設備の温度制御装置において、
    それぞれの加熱熱媒体及び冷却熱媒体の混合比を調整して前記半導体製造設備に供給する混合部と、
    前記混合部に供給される前記冷却熱媒体の温度を微調整する第2の冷却部と、
    前記混合部から送り出される混合された熱媒体の流量が所定の値を維持できるように、前記加熱熱媒体及び前記冷却熱媒体の流量をそれぞれ調整すると共に、前記混合部の前段部に位置する流量調整部と、
    前記流量調整部に供給される前記加熱熱媒体及び前記冷却熱媒体をそれぞれ保管する加熱熱媒体保管部及び冷却熱媒体保管部と、
    前記加熱熱媒体保管部及び前記冷却熱媒体保管部の熱媒体温度をそれぞれ調整する第1の加熱部及び第1の冷却部と、
    前記加熱熱媒体保管部及び前記冷却熱媒体保管部の水位が所定の値を維持できるように、前記半導体製造設備から回収される熱媒体を分けて供給する回収分配部と、
    前記回収分配部から供給される熱媒体の中で、前記加熱熱媒体保管部に供給される熱媒体を加熱熱媒体供給部に供給する前にあらかじめ加熱する第3の加熱部と、を含むことを特徴とする、半導体製造設備の温度制御装置において、
    前記第2の冷却部は、熱電素子を用いて前記冷却熱媒体の温度を微調整することを特徴とし、
    前記第1の冷却部は、蒸気圧縮式又は吸収式の冷凍装置を利用して熱媒体を冷却することを特徴とし、
    前記回収分配部は、加熱熱媒体保管部及び冷却熱媒体保管部の水位を比べて三方弁の開度をPID制御することで、回収される熱媒体の量を調整することを特徴し、
    前記混合部、前記第2の冷却部、前記流量調整部、前記回収分配部は半導体チャックを含む半導体製造設備に近接するように位置した近接温度制御装置POUに配置され、
    前記加熱熱媒体保管部、前記冷却熱媒体保管部、前記第1の加熱部、前記第1の冷却部は前記第1の冷却部から発生する機械的な振動が前記半導体製造設備に影響しないように、前記半導体製造設備とは十分離隔された距離に設置される遠隔温度制御装置RCPに配置されることを特徴とする、
    半導体製造設備の温度制御装置。
  2. 前記混合部は、三方弁からなり、前記加熱及び前記冷却熱媒体の混合比は、前記三方弁の開度程度を比例関数を用いて調整することを特徴とする、請求項1に記載の半導体製造設備の温度制御装置。
  3. 前記流量調整部は、各熱媒体の一部をバイパスしてそれぞれの加熱熱媒体保管部及び冷却熱媒体保管部へ回収させることで流量を調整することを特徴とする、請求項2に記載の半導体製造設備の温度制御装置。
  4. 前記混合部は、単純ミキサーからなり、前記加熱及び前記冷却熱媒体の混合比は、前記流量調整部の二方弁の開度程度を比例関数を用いて調整することを特徴とする、請求項1に記載の半導体製造設備の温度制御装置。
  5. 前記第1の冷却部、前記第2の冷却部は、外部の工程冷却水が別途供給されることを特徴とする、請求項に記載の半導体製造設備の温度制御装置。
  6. 前記混合部から送り出される熱媒体の流量は、基準値から上下5%以内の変動値を維持することを特徴とする、請求項1に記載の半導体製造設備の温度制御装置。
  7. 前記混合部に供給される直前のそれぞれの熱媒体の温度は、基準値から上下0.2℃以内の変動値を維持することを特徴とする、請求項1に記載の半導体製造設備の温度制御装置。
  8. 請求項1乃至のいずれか一項に記載の半導体製造設備の温度制御装置を用い、前記半導体製造設備の温度を制御する方法。
  9. 請求項に記載の半導体製造設備の温度を制御する方法において、
    前記第2の冷却部によって前記冷却熱媒体の温度を優先的に調整し、前記温度が調整された冷却熱媒体及び前記加熱熱媒体の混合割合を前記流量調整部で調整し、前記混合部で前記加熱熱媒体及び前記冷却熱媒体を混合して前記半導体製造設備に供給することで、前記半導体製造設備の温度を制御し、
    前記第2の冷却部による温度調整又は前記流量調整部の混合割合によって調整することができるオフセット温度範囲を超える場合には、前記第1の加熱部又は前記第1の冷却部を通じ、前記加熱熱媒体保管部又は前記冷却熱媒体保管部に保管された前記加熱熱媒体又は前記冷却熱媒体の温度を他の設定値に調整することを特徴とする、半導体製造設備の温度を制御する方法。
  10. 前記温度の制御により、前記半導体製造設備の5℃変化は3秒以内で、50℃変化は15秒以内で行われることを特徴とする、請求項に記載の半導体製造設備の温度を制御する方法。
JP2017228684A 2016-12-05 2017-11-29 半導体製造設備のハイテク温度制御装置 Active JP6546253B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0164378 2016-12-05
KR1020160164378A KR101910347B1 (ko) 2016-12-05 2016-12-05 반도체 제조설비의 고도화 온도제어장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018093195A JP2018093195A (ja) 2018-06-14
JP6546253B2 true JP6546253B2 (ja) 2019-07-17

Family

ID=62244130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017228684A Active JP6546253B2 (ja) 2016-12-05 2017-11-29 半導体製造設備のハイテク温度制御装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10692748B2 (ja)
JP (1) JP6546253B2 (ja)
KR (1) KR101910347B1 (ja)
CN (1) CN108155140A (ja)
TW (1) TWI652756B (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101910347B1 (ko) 2016-12-05 2018-10-23 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 반도체 제조설비의 고도화 온도제어장치
KR101975007B1 (ko) * 2018-09-19 2019-05-07 (주)본씨앤아이 반도체 설비 냉각용 냉각 시스템
KR102179060B1 (ko) * 2019-01-31 2020-11-16 유니셈 주식회사 열 매체의 혼합장치를 적용한 칠러 장치
CN109916758A (zh) * 2019-04-22 2019-06-21 苏州奥德机械有限公司 一种用于快速冷热冲击测试的温控装置
KR102403661B1 (ko) * 2020-02-19 2022-05-31 (주)피티씨 반도체 공정용 칠러 장치
KR102345640B1 (ko) * 2020-02-21 2021-12-31 (주)피티씨 반도체 공정용 칠러 장치
CN111515730B (zh) * 2020-03-26 2022-02-25 汇专科技集团股份有限公司 冰冻夹具系统及其控制方法
KR102538605B1 (ko) * 2022-11-01 2023-06-01 솔리드(주) 냉각액 순환시스템
KR102952769B1 (ko) 2022-12-07 2026-04-15 삼성전자주식회사 반도체 공정 설비용 온도 제어 시스템 및 온도 제어 방법
WO2025095729A1 (ko) * 2023-11-03 2025-05-08 주식회사 엘지에너지솔루션 싸이클링 테스트 장치

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3238925B2 (ja) 1990-11-17 2001-12-17 株式会社東芝 静電チャック
KR20010111058A (ko) 2000-06-09 2001-12-15 조셉 제이. 스위니 전체 영역 온도 제어 정전기 척 및 그 제조방법
US7161121B1 (en) 2001-04-30 2007-01-09 Lam Research Corporation Electrostatic chuck having radial temperature control capability
KR101453924B1 (ko) * 2006-12-27 2014-10-23 오리온 기까이 가부시끼가이샤 정밀 온도 조정 장치
KR100817419B1 (ko) 2007-04-20 2008-03-27 (주)테키스트 열전소자의 극성전환을 이용한 반도체 제조설비의 온도제어시스템
JP2008292026A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Ats Japan Corp 恒温維持装置。
KR101047832B1 (ko) * 2007-07-30 2011-07-08 가부시키가이샤 아드반테스트 전자 디바이스의 온도제어장치 및 온도제어방법
JP5032269B2 (ja) 2007-11-02 2012-09-26 東京エレクトロン株式会社 被処理基板の温度調節装置及び温度調節方法、並びにこれを備えたプラズマ処理装置
US20100116788A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-13 Lam Research Corporation Substrate temperature control by using liquid controlled multizone substrate support
US8941968B2 (en) 2010-06-08 2015-01-27 Axcelis Technologies, Inc. Heated electrostatic chuck including mechanical clamp capability at high temperature
WO2012147931A1 (ja) 2011-04-27 2012-11-01 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
JP5912439B2 (ja) * 2011-11-15 2016-04-27 東京エレクトロン株式会社 温度制御システム、半導体製造装置及び温度制御方法
US9679792B2 (en) 2012-10-25 2017-06-13 Noah Precision, Llc Temperature control system for electrostatic chucks and electrostatic chuck for same
KR101316001B1 (ko) 2013-03-19 2013-10-08 이순창 전자 제어 믹싱 밸브 및 이를 이용한 반도체 제조 장치
KR101302156B1 (ko) * 2013-05-08 2013-08-30 (주)테키스트 반도체 제조 설비를 위한 실시간 열량 모니터링 기반 열전소자 온도제어 시스템
JP2015001372A (ja) * 2013-06-17 2015-01-05 ファイン セミテック コーポレーション 半導体プロセス用冷却装置
KR101367086B1 (ko) * 2013-10-17 2014-02-24 (주)테키스트 반도체 제조 설비를 위한 온도제어 시스템
JP6018606B2 (ja) * 2014-06-27 2016-11-02 東京エレクトロン株式会社 温度制御可能なステージを含むシステム、半導体製造装置及びステージの温度制御方法
JP6429084B2 (ja) * 2015-03-31 2018-11-28 株式会社東京精密 ウエハ搭載台の温度制御装置及び温度制御方法並びにプローバ
KR101910347B1 (ko) 2016-12-05 2018-10-23 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 반도체 제조설비의 고도화 온도제어장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20180158710A1 (en) 2018-06-07
KR101910347B1 (ko) 2018-10-23
CN108155140A (zh) 2018-06-12
JP2018093195A (ja) 2018-06-14
TWI652756B (zh) 2019-03-01
TW201834109A (zh) 2018-09-16
US10692748B2 (en) 2020-06-23
KR20180064129A (ko) 2018-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6546253B2 (ja) 半導体製造設備のハイテク温度制御装置
JP6063895B2 (ja) 半導体製造設備のための温度制御システム
KR100925236B1 (ko) 반도체 제조 장비의 온도 조절 시스템
US20080093057A1 (en) Cooling apparatus having an auxiliary chiller, and an apparatus and method of fabricating a semiconductor device using the same
JP2008292026A (ja) 恒温維持装置。
KR101940287B1 (ko) 반도체 제조용 온도 조절 장치
JP4815295B2 (ja) プラズマ処理装置
JP4916349B2 (ja) 精密空気温度制御装置
CN101533282B (zh) 一种多路温控通道控制系统及控制方法
JP2009177070A (ja) 半導体製造装置
JP7707119B2 (ja) 半導体製造装置のための温度調節装置、および半導体製造システム
KR101501176B1 (ko) 반도체 공정용 칠러
KR20100063680A (ko) 흡수 냉각기에서 온도를 제어하기 위한 방법 및 시스템
JP2015001372A (ja) 半導体プロセス用冷却装置
KR102107594B1 (ko) 반도체 공정 설비용 온도 제어시스템
KR20020068749A (ko) 반도체 제조 설비용 냉각장치
KR20020066358A (ko) 반도체 제조 장치에 사용되는 다채널 온도 조절 장치
KR101120251B1 (ko) 흡수 냉각기에서 방열하기 위한 방법 및 시스템
JP2006317148A (ja) 水冷却機システムのコントロールシステム
CN214249761U (zh) 余热回收利用系统
KR101254306B1 (ko) 칠러의 고장 여부 판정방법
JP2018100780A (ja) 温調用熱媒体の温度制御方法、及びその方法を用いた温調用熱媒体の供給装置
JP2004193307A (ja) 薄膜製造装置
CN119446957B (zh) 一种基座温度控制系统、控制方法及半导体处理设备
JP2002289241A (ja) 燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180918

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180925

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181225

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190604

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190620

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6546253

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250