JP2002198315A - Temperature control system - Google Patents

Temperature control system

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JP2002198315A
JP2002198315A JP2000393984A JP2000393984A JP2002198315A JP 2002198315 A JP2002198315 A JP 2002198315A JP 2000393984 A JP2000393984 A JP 2000393984A JP 2000393984 A JP2000393984 A JP 2000393984A JP 2002198315 A JP2002198315 A JP 2002198315A
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JP
Japan
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temperature
fluid
trichlorosilane
temperature control
tank
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JP2000393984A
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Japanese (ja)
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Yoshio Ogawara
芳男 大河原
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INNOTECH CORP
Original Assignee
INNOTECH CORP
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature control system for highly accurately controling a temperature of a fluid for a temperature control being used in semiconductor manufacturing equipment. SOLUTION: A tank T is provided with a fluid for the temperature control for the semiconductor manufacturing equipment, a reservoir room 19 to keep the fluid for the temperature control, a heat exchanger 20 for circulating the fluid for the temperature control between the reservoir room 19 and the heat exchanger 20, circulation routes 21, 22 for connecting between the reservoir room 19 and the heat exchanger 20, a pump 23 at the circulation routes 21, 22 to circulate the fluid a sensor 10 for measuring the temperature of the fluid in the reservoir room 19, and a temperature controller 25 for connecting the sensor 10 and the heat exchanger 20 electrically. The temperature controller 25 controls the heat exchanger 20 corresponding to the temperature of the sensor 10 and heats up or cools down the fluid to keep the temperature of the fluid fixed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、エピタキシャル
成長やCVD工程などの半導体製造装置に使用する温度
制御用流体の温度を一定に保つための温度制御システム
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature control system for maintaining a constant temperature of a temperature control fluid used in a semiconductor manufacturing apparatus such as an epitaxial growth or a CVD process.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、エピタキシャル成長装置1を示
す図である。このエピタキシャル成長装置1は、半導体
基板2の表面にシリコン結晶を成長させる装置である。
この装置のタンク3には、半導体基板2の表面にシリコ
ン結晶を成長させるための原料となるトリクロロシラン
を液体状にして保存している。そして、このタンク3
は、供給通路5を介して反応室4に接続するとともに、
この供給通路5には、レギュレータ6とマスフローコン
トローラ7とを直列に接続している。上記レギュレータ
6は、タンク3から反応室4へ供給する流体の圧力を一
定に保つためのものである。また、上記マスフローコン
トローラ7は、タンク3から反応室4に供給する流体の
流量を一定に保つためのものである。つまり、これらレ
ギュレータ6およびマスフローコントローラ7で、反応
室4に供給する流体の供給圧と供給流量とを一定に保つ
ようにしている。
FIG. 3 is a view showing an epitaxial growth apparatus 1. As shown in FIG. This epitaxial growth apparatus 1 is an apparatus for growing a silicon crystal on the surface of a semiconductor substrate 2.
In a tank 3 of this apparatus, trichlorosilane as a raw material for growing a silicon crystal on the surface of the semiconductor substrate 2 is stored in a liquid state. And this tank 3
Is connected to the reaction chamber 4 via the supply passage 5,
A regulator 6 and a mass flow controller 7 are connected in series to the supply passage 5. The regulator 6 is for keeping the pressure of the fluid supplied from the tank 3 to the reaction chamber 4 constant. The mass flow controller 7 is for keeping the flow rate of the fluid supplied from the tank 3 to the reaction chamber 4 constant. That is, the regulator 6 and the mass flow controller 7 keep the supply pressure and the supply flow rate of the fluid supplied to the reaction chamber 4 constant.

【0003】また、図中符号14は、トリクロロシラン
のキャリアガスである水素を供給する水素導入路であ
る。この水素を、図に示さないボンベからタンク3に気
体状で供給している。また、図中符号15は、タンク3
内のトリクロロシランの消費量に応じて、トリクロロシ
ランを補充するためのトリクロロシラン導入路である。
そして、供給する水素やトリクロロシランが、タンク3
内の液体状のトリクロロシランに対して±数度の温度差
を持ったまま供給されることがある。このような状況の
基では、供給する水素やトリクロロシランにより、タン
ク3内に温度変化が生じることになる。
[0003] Reference numeral 14 in the figure denotes a hydrogen introduction path for supplying hydrogen as a carrier gas for trichlorosilane. This hydrogen is supplied in gaseous form to the tank 3 from a cylinder not shown. Reference numeral 15 in the figure denotes the tank 3
This is a trichlorosilane introduction path for replenishing trichlorosilane in accordance with the consumption of trichlorosilane in the inside.
Then, the supplied hydrogen and trichlorosilane are stored in the tank 3
It may be supplied with a temperature difference of ± several degrees with respect to the liquid trichlorosilane inside. Under such a situation, the supply of hydrogen or trichlorosilane causes a temperature change in the tank 3.

【0004】タンク3内の液体状のトリクロロシランに
温度変化が生じると、その温度変化に応じて、反応室4
に送る気体状のトリクロロシランの温度も変化する。こ
れに対し、反応室4内でのシリコン結晶の成長を安定し
て行なうためには、反応室4に送る気体状のトリクロロ
シランの温度を一定に保たなければならない。そのため
に従来は、タンク3内の液体状のトリクロロシランの温
度を一定に保つ温度制御システムを次のように構成して
いた。上記のようにしたタンク3の外周にはヒーター8
を設け、さらに、その外側を断熱材9で覆っている。上
記ヒーター8は、タンク3内のトリクロロシランを加熱
するためのものである。そして、断熱材9は、設定温度
になったタンク3内のトリクロロシランからの放熱を防
ぐためのものである。上記のようにして加熱したトリク
ロロシランの温度を測定するために、タンク3に温度セ
ンサ10を取り付けるとともに、この温度センサ10
を、配線11を介して温度調節器12に接続している。
このようにした温度調節器12は、温度センサ10から
の温度信号に応じて、上記ヒーター8の電源をオン・オ
フし、タンク3内のトリクロロシランの温度を設定温度
に保つ。また、温度調節器12には、トリクロロシラン
の設定温度をあらかじめ入力するようにしている。
When the temperature of the liquid trichlorosilane in the tank 3 changes, the reaction chamber 4 changes in accordance with the temperature change.
The temperature of the gaseous trichlorosilane sent to the reactor also changes. On the other hand, to stably grow the silicon crystal in the reaction chamber 4, the temperature of the gaseous trichlorosilane to be sent to the reaction chamber 4 must be kept constant. Therefore, conventionally, a temperature control system for keeping the temperature of the liquid trichlorosilane in the tank 3 constant has been configured as follows. A heater 8 is provided on the outer periphery of the tank 3 as described above.
And the outside thereof is covered with a heat insulating material 9. The heater 8 is for heating trichlorosilane in the tank 3. Then, the heat insulating material 9 is for preventing heat radiation from the trichlorosilane in the tank 3 at the set temperature. In order to measure the temperature of the trichlorosilane heated as described above, a temperature sensor 10 is attached to the tank 3 and the temperature sensor 10
Is connected to a temperature controller 12 via a wiring 11.
The temperature controller 12 configured as described above turns on / off the power of the heater 8 in accordance with the temperature signal from the temperature sensor 10 and maintains the temperature of trichlorosilane in the tank 3 at the set temperature. Further, the set temperature of trichlorosilane is input to the temperature controller 12 in advance.

【0005】そして、温度調節器12は、タンク3内の
トリクロロシランの温度を一定に保つため次のように制
御していた。供給する水素やトリクロロシランが上記設
定温度より低いと、タンク3内のトリクロロシランの温
度が設定温度より低くなる。タンク3内のトリクロロシ
ランの温度が設定温度より低くなれば、温度センサ10
がこの温度を検出し、温度調節器12は、ヒーター8の
電源をオンにして、トリクロロシランの温度が設定温度
になるようにタンク3を暖める。タンク3内のトリクロ
ロシランの温度が設定温度になると、温度調節器12は
ヒーター8の電源をオフにする。
[0005] The temperature controller 12 controls the temperature of the trichlorosilane in the tank 3 in the following manner. If the supplied hydrogen or trichlorosilane is lower than the set temperature, the temperature of trichlorosilane in the tank 3 becomes lower than the set temperature. If the temperature of trichlorosilane in the tank 3 becomes lower than the set temperature, the temperature sensor 10
Detects this temperature, and the temperature controller 12 turns on the power of the heater 8 and warms the tank 3 so that the temperature of trichlorosilane becomes the set temperature. When the temperature of the trichlorosilane in the tank 3 reaches the set temperature, the temperature controller 12 turns off the power of the heater 8.

【0006】反対に、供給する水素やトリクロロシラン
が上記設定温度より高かったり、上記加熱をし過ぎる
と、タンク3内のトリクロロシランの温度が設定温度よ
り高くなる。タンク3内のトリクロロシランの温度が設
定温度より高くなれば、温度センサ10がこの温度を検
出し、温度調節器12は、ヒーター8の電源をオフの状
態にして、タンク3内のトリクロロシランの温度が設定
温度になるまで、自然放熱させる。このようにヒーター
8の電源のオン、オフを繰り返し、タンク3外周を加熱
したり、タンク3外周から放熱したりして、タンク3内
のトリクロロシランの温度を一定に保つように制御して
いた。
On the other hand, if the supplied hydrogen or trichlorosilane is higher than the set temperature or the heating is excessive, the temperature of trichlorosilane in the tank 3 becomes higher than the set temperature. When the temperature of the trichlorosilane in the tank 3 becomes higher than the set temperature, the temperature sensor 10 detects this temperature, and the temperature controller 12 turns off the power of the heater 8 and turns off the trichlorosilane in the tank 3. Dissipate heat naturally until the temperature reaches the set temperature. In this way, the power of the heater 8 is repeatedly turned on and off to heat the outer periphery of the tank 3 and radiate heat from the outer periphery of the tank 3 so as to control the temperature of trichlorosilane in the tank 3 to be constant. .

【0007】上記のように温度を一定に保ったトリクロ
ロシランのガスを水素と共に、供給通路5を通し、前記
したレギュレーター6、マスフローコントローラー7を
経由して、反応室4内に送る。この反応室4内のサセプ
タ16上には、あらかじめ半導体基板2を置いておく。
そして、反応室4外側のコイル17からの高周波によ
り、上記のようにして反応室4内に導かれたトリクロロ
シランと水素とを反応させ、半導体基板2表面にシリコ
ン単結晶を形成する。なお、上記反応により生成した不
要なガスなどを排気通路18から、排気している。
[0007] The trichlorosilane gas kept at a constant temperature as described above is sent into the reaction chamber 4 together with hydrogen through the supply passage 5, via the regulator 6 and the mass flow controller 7. The semiconductor substrate 2 is placed on the susceptor 16 in the reaction chamber 4 in advance.
Then, the trichlorosilane introduced into the reaction chamber 4 and the hydrogen are caused to react with each other by the high frequency from the coil 17 outside the reaction chamber 4 to form a silicon single crystal on the surface of the semiconductor substrate 2. Unnecessary gas generated by the above reaction is exhausted from the exhaust passage 18.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
のシステムでは、供給する水素やトリクロロシランなど
による温度変化に対して、加熱と自然放熱とを繰り返し
ながら、タンク3内のトリクロロシランの温度を一定に
制御するようにしていたが、次のような問題があった。
前記したように、供給する水素やトリクロロシランが、
タンク3内の液体状のトリクロロシランに対して±数度
の温度差を持ったまま供給されることがある。このよう
な状況の基では、供給する水素やトリクロロシランが、
タンク3内に温度変化を生じることになる。
In the conventional system as described above, the temperature of trichlorosilane in the tank 3 is changed while heating and natural heat radiation are repeated in response to a temperature change due to the supplied hydrogen or trichlorosilane. Was controlled to be constant, but there were the following problems.
As mentioned above, the supplied hydrogen and trichlorosilane are
The liquid trichlorosilane in the tank 3 may be supplied with a temperature difference of ± several degrees. Under these circumstances, the supplied hydrogen and trichlorosilane
A temperature change will occur in the tank 3.

【0009】しかしながら、供給する水素などの量に比
べタンク3内のトリクロロシランの量が充分に多い場合
には、タンク3内のトリクロロシランは、その温度変化
をほとんど吸収し、全体として微小な温度変化に抑え
る。つまり、タンク3内のトリクロロシランの量に対し
て供給する水素などの量の比率が充分小さい場合には、
供給する水素などによる温度変化を、タンク3内のトリ
クロロシランがほとんど吸収し、温度変化は微小とな
る。このように温度変化が微小な場合にも、上記システ
ムでは、自然放熱とヒーター8による加熱とにより、タ
ンク3内のトリクロロシランの温度を設定温度に近づけ
るために、設定温度との誤差をできるだけ小さくしよう
としていた。その一方で、温度変化に対する制御の応答
性をよくするために、ヒーター8の能力をある程度高く
しておく必要があった。もし、このように高い能力のヒ
ーター8を使用すれば、タンク3内のトリクロロシラン
の温度が設定温度より低くなったときでも、トリクロロ
シランの温度は設定温度まで早く上昇していた。
However, when the amount of trichlorosilane in the tank 3 is sufficiently larger than the amount of hydrogen or the like to be supplied, the trichlorosilane in the tank 3 absorbs almost the temperature change, and as a whole a very small temperature. Keep to change. That is, when the ratio of the amount of hydrogen or the like supplied to the amount of trichlorosilane in the tank 3 is sufficiently small,
Most of the temperature change due to the supplied hydrogen or the like is absorbed by the trichlorosilane in the tank 3, and the temperature change becomes very small. Even in the case where the temperature change is minute as described above, in the above system, the error from the set temperature is made as small as possible because the temperature of the trichlorosilane in the tank 3 approaches the set temperature by natural heat radiation and heating by the heater 8. I was trying. On the other hand, in order to improve the response of the control to the temperature change, it is necessary to increase the capacity of the heater 8 to some extent. If the heater 8 having such a high capacity is used, even when the temperature of the trichlorosilane in the tank 3 becomes lower than the set temperature, the temperature of the trichlorosilane quickly rises to the set temperature.

【0010】しかし、高い能力のヒーター8を用いる
と、上記のように温度変化が微小である場合には、タン
ク3内のトリクロロシランを加熱し過ぎてしまうことが
あった。トリクロロシランを加熱し過ぎた場合、温度を
下げる必要があるが、タンク3の周囲は断熱材9で覆っ
ているので、自然放熱では、すぐに温度が下がらず、設
定温度になるまで時間がかかっていた。しかも、加熱の
し過ぎと自然放熱とを繰り返してしまうと、設定温度に
なかなか収束しないという問題も起こり得た。そして、
加熱のし過ぎを防止することと制御の応答性がよいこと
との両方の特性を温度制御システムが満足するように、
ヒーターを選択し、タンク3を設計することは困難であ
った。
However, when the heater 8 having a high capacity is used, the trichlorosilane in the tank 3 may be overheated when the temperature change is small as described above. If the trichlorosilane is overheated, the temperature must be lowered. However, since the surroundings of the tank 3 are covered with the heat insulating material 9, the natural heat radiation does not immediately lower the temperature, and it takes time to reach the set temperature. I was In addition, if overheating and natural heat radiation are repeated, a problem that the set temperature is not easily converged may occur. And
As the temperature control system satisfies both characteristics of preventing overheating and good control responsiveness,
It was difficult to select a heater and design the tank 3.

【0011】さらに、上記のように自然放熱で冷却する
と、タンク3内のトリクロロシランが設定温度を保って
いるにもかかわらず、タンク3自体の温度がさらに低い
温度になっていることがある。つまり、この状況の基で
は、タンク3内のトリクロロシランとその外周のタンク
3とに微小な温度差が生じている。そのため、トリクロ
ロシランの温度が設定温度になった後に、熱の移動が起
こり、トリクロロシランの温度が設定温度より微小分下
がってしまう。この温度変化に対して、加熱すると、自
然放熱と加熱を繰り返し、上述した同じ問題が起こり得
る。上記のような加熱と自然放熱とを繰り返す制御で
は、微小な温度変化に対して、トリクロロシランの温度
を高い精度で一定に保つことは難しかった。
Further, when cooling by the natural heat radiation as described above, the temperature of the tank 3 itself may become lower even though the trichlorosilane in the tank 3 maintains the set temperature. That is, under this situation, a small temperature difference occurs between trichlorosilane in the tank 3 and the tank 3 around the trichlorosilane. For this reason, after the temperature of the trichlorosilane reaches the set temperature, heat is transferred, and the temperature of the trichlorosilane drops slightly from the set temperature. When heating is applied to this temperature change, natural heat radiation and heating are repeated, and the same problem as described above may occur. In the control in which the heating and the natural heat radiation are repeated as described above, it has been difficult to keep the temperature of trichlorosilane constant with a high degree of accuracy even for a minute temperature change.

【0012】このようにトリクロロシランの温度を高い
精度で一定に保てないと、反応室4でのエピタキシャル
成長過程で、供給するトリクロロシランの温度にばらつ
きが生じてしまい、均質な成長過程が得られないという
問題もあった。この発明の目的は、半導体製造装置に使
用する温度制御用流体の温度を高い精度で制御する温度
制御システムを提供することである。
If the temperature of trichlorosilane cannot be kept constant with high precision as described above, the temperature of trichlorosilane to be supplied will vary during the epitaxial growth process in the reaction chamber 4, and a uniform growth process will be obtained. There was another problem. An object of the present invention is to provide a temperature control system for controlling the temperature of a temperature control fluid used in a semiconductor manufacturing apparatus with high accuracy.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、タンクに
は、半導体製造装置に使用する温度制御用流体とこの温
度制御用流体を保存する貯留室とを備える一方、上記貯
留室との間で温度制御流体が循環する熱交換装置と、こ
の熱交換装置と上記貯留室との間を接続する循環通路
と、この循環通路にあって上記温度制御流体を循環させ
るポンプと、上記貯留室内の温度制御用流体の温度を測
定するセンサと、このセンサおよび上記熱交換装置を電
気的に接続した温度調節器とを備え、上記センサの温度
に応じて上記温度調節器が、上記熱交換装置を制御し
て、上記温度制御用流体を加熱または冷却し、上記温度
制御用流体の温度を一定に保つように構成した点に特徴
を有する。
According to a first aspect of the present invention, a tank is provided with a temperature control fluid used in a semiconductor manufacturing apparatus and a storage chamber for storing the temperature control fluid, while the tank is provided with a storage chamber for storing the temperature control fluid. A heat exchange device through which a temperature control fluid circulates, a circulation passage connecting the heat exchange device and the storage chamber, a pump in the circulation passage for circulating the temperature control fluid, and a storage chamber A sensor for measuring the temperature of the temperature control fluid, and a temperature controller electrically connected to the sensor and the heat exchange device, wherein the temperature controller is adapted to the heat exchange device according to the temperature of the sensor. Is controlled so that the temperature control fluid is heated or cooled, and the temperature of the temperature control fluid is kept constant.

【0014】第2の発明は、第1の発明を前提にしつ
つ、熱交換装置にペルチェ素子を備えた点に特徴を有す
る。
The second invention is characterized in that the heat exchange device is provided with a Peltier element while premising on the first invention.

【0015】第3の発明は、前記発明を前提にしつつ、
温度制御流体をトリクロロシランにした点に特徴を有す
る。
The third invention is based on the premise of the above invention,
It is characterized in that the temperature control fluid is trichlorosilane.

【0016】第4の発明は、前記発明を前提にしつつ、
タンクにキャリアガスなどの供給流体を供給する導入路
を設け、この導入路に設けた熱交換器と、この熱交換器
を制御する供給流体熱交換装置とを備え、この供給流体
熱交換装置が上記熱交換器で上記供給流体の温度を制御
するとともに、貯留室に備えたセンサの温度に応じて温
度調節器が、熱交換装置を制御して、供給流体が含まれ
る温度制御用流体を加熱または冷却し、この温度制御用
流体の温度を一定に保つように構成した点に特徴を有す
る。
A fourth invention is based on the premise of the above invention,
An introduction path for supplying a supply fluid such as a carrier gas to the tank is provided, a heat exchanger provided in the introduction path, and a supply fluid heat exchange device for controlling the heat exchanger are provided. While controlling the temperature of the supply fluid with the heat exchanger, the temperature controller controls the heat exchange device according to the temperature of the sensor provided in the storage chamber to heat the temperature control fluid including the supply fluid. Alternatively, it is characterized in that it is configured to cool and keep the temperature of the temperature control fluid constant.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1に、この発明の第1実施例を
示すもので、そのタンクTは、その外側を断熱材9で覆
っている。上記のようにしたタンクTには、水素導入路
14とこの発明の温度制御用流体であるトリクロロシラ
ン導入路15とを設けるとともに、このタンクT内の貯
留室19の流体を、図示していないエピタキシャル装置
に導く供給路5を設けている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The outside of a tank T is covered with a heat insulating material 9. The above-described tank T is provided with the hydrogen introduction path 14 and the trichlorosilane introduction path 15 which is the temperature control fluid of the present invention, and the fluid in the storage chamber 19 in the tank T is not shown. A supply path 5 leading to the epitaxial device is provided.

【0018】また、貯留室19にはトリクロロシランを
保存するとともに、この貯留室19を、循環通路を介し
て熱交換装置20に接続している。つまり、貯留室19
には上流側の循環通路21と下流側の循環通路22とを
接続し、これら循環通路21、22との間に上記熱交換
装置20を接続している。なお、図中符号23は上流側
の循環通路21に設けたポンプで、上記貯留室19内の
トリクロロシランを強制的に循環するためのものであ
る。
The storage chamber 19 stores trichlorosilane, and the storage chamber 19 is connected to a heat exchange device 20 via a circulation passage. That is, the storage room 19
Is connected to an upstream circulation passage 21 and a downstream circulation passage 22, and the heat exchange device 20 is connected between the circulation passages 21 and 22. Reference numeral 23 in the figure denotes a pump provided in the upstream circulation passage 21 for forcibly circulating the trichlorosilane in the storage chamber 19.

【0019】上記熱交換装置20は、ペルチェ素子を用
いて貯留室19内のトリクロロシランを直接加熱した
り、冷却したりするものである。つまり、ペルチェ素子
は、電流の方向に応じて、異種金属の接合部で発熱また
は吸熱の作用が生じるもので、一方の接合部でトリクロ
ロシランから吸熱しているときに、他方の接合部が発熱
する。このようなペルチェ素子の発熱、吸熱の作用を利
用して、熱交換装置20は、トリクロロシランを加熱し
たり、冷却したりするが、このことは後で説明する。な
お、熱交換装置20には冷却水を循環させるための通路
24を設けているが、この冷却水によって、発熱した他
方の接合部を冷却し、一方の接合部の吸熱効果を促進さ
せるようにしている。
The heat exchanger 20 directly heats or cools trichlorosilane in the storage chamber 19 using a Peltier device. In other words, the Peltier element generates heat or absorbs heat at the junction of dissimilar metals according to the direction of the current. When one of the junctions absorbs heat from trichlorosilane, the other joint generates heat. I do. The heat exchange device 20 heats or cools trichlorosilane by utilizing the action of heat generation and heat absorption of the Peltier element, which will be described later. The heat exchange device 20 is provided with a passage 24 for circulating cooling water. The cooling water is used to cool the other heated joint and promote the heat absorbing effect of the one joint. ing.

【0020】上記のようにした熱交換装置20には温度
調節器25を配線27で接続している。そして、この温
度調節器25は、上記タンクT内の温度を測定する温度
センサ10と配線26を介して電気的に接続している。
このようにした温度調節器25は、温度センサ10から
タンクT内のトリクロロシランの温度をモニタしてい
る。しかも、この温度調節器25は、温度センサ10の
温度に応じて、熱交換装置20を制御する機能を備えて
いる。
A temperature controller 25 is connected to the heat exchanger 20 as described above via a wiring 27. The temperature controller 25 is electrically connected to the temperature sensor 10 for measuring the temperature in the tank T via a wiring 26.
The temperature controller 25 monitors the temperature of trichlorosilane in the tank T from the temperature sensor 10. In addition, the temperature controller 25 has a function of controlling the heat exchange device 20 according to the temperature of the temperature sensor 10.

【0021】以下には、トリクロロシランの温度を設定
温度に保つための具体的な作用を説明する。まず、温度
調節器25にトリクロロシランの設定温度を入力する。
そして、ポンプ23を駆動して、貯留室19内のトリク
ロロシランを、熱交換装置20を経由して強制的に循環
させる。このときのタンクTにおけるトリクロロシラン
の温度は、温度センサ10で検出され、温度調節器25
にフィードバックされる。
Hereinafter, a specific operation for maintaining the temperature of trichlorosilane at the set temperature will be described. First, the set temperature of trichlorosilane is input to the temperature controller 25.
Then, the pump 23 is driven to forcibly circulate the trichlorosilane in the storage chamber 19 via the heat exchange device 20. The temperature of trichlorosilane in the tank T at this time is detected by the temperature sensor 10 and the temperature controller 25
Will be fed back.

【0022】もし、トリクロロシランの温度が上記設定
温度より低ければ、温度調節器25は、熱交換装置20
のペルチェ素子に電流を流して、一方の接合部を発熱さ
せ、トリクロロシランを加熱する。このようにして加熱
されたトリクロロシランは、貯留室19と熱交換装置2
0との間を循環する。したがって、循環するトリクロロ
シランの温度が上昇するとともに、その熱によってタン
クT内のトリクロロシランの温度も上昇する。このよう
にして、トリクロロシランが設定温度まで上昇すれば、
その温度が温度調節器25にフィードバックされるの
で、温度調節器25は、熱交換装置20のペルチェ素子
への電流の値を停止するか、あるいはその値を小さくす
る。
If the temperature of the trichlorosilane is lower than the set temperature, the temperature controller 25
A current is caused to flow through the Peltier element to generate heat at one of the junctions and heat the trichlorosilane. The trichlorosilane heated in this manner is stored in the storage chamber 19 and the heat exchange device 2.
Cycles between zero. Therefore, the temperature of the circulating trichlorosilane increases, and the temperature of the trichlorosilane in the tank T also increases due to the heat. Thus, when the trichlorosilane rises to the set temperature,
Since the temperature is fed back to the temperature controller 25, the temperature controller 25 stops the current value to the Peltier element of the heat exchange device 20 or reduces the current value.

【0023】上記とは反対に、トリクロロシランの温度
が設定温度より高ければ、温度調節器25は、上記発熱
の場合とは逆方向に電流を流して、一方の接合部を冷却
するとともに、トリクロロシランを冷やす。このように
して冷却されたトリクロロシランは、貯留室19と熱交
換装置20との間を循環する。したがって、循環するト
リクロロシランが冷却されるとともに、タンク3内のト
リクロロシランも冷やされる。このようにして、トリク
ロロシランが設定温度まで冷却されれば、その温度が温
度調節器25にフィードバックされるので、温度調節器
25は、熱交換装置20のペルチェ素子への電流の値を
停止するか、あるいはその値を小さくする。
Contrary to the above, if the temperature of trichlorosilane is higher than the set temperature, the temperature controller 25 supplies a current in the opposite direction to the case of the above-mentioned heat generation, cools one of the joints, and Cool the chlorosilane. The trichlorosilane thus cooled circulates between the storage chamber 19 and the heat exchange device 20. Therefore, the circulating trichlorosilane is cooled and the trichlorosilane in the tank 3 is also cooled. In this manner, when the trichlorosilane is cooled to the set temperature, the temperature is fed back to the temperature controller 25, and the temperature controller 25 stops the current value to the Peltier element of the heat exchange device 20. Or reduce its value.

【0024】なお、ペルチェ素子の一方の接合部が冷却
しているときには、前記したように通路24からの冷却
水によって、他方の接合部が冷やされるので、一方の接
合点の吸熱効果が促進されることになる。
When one of the joints of the Peltier element is being cooled, the other joint is cooled by the cooling water from the passage 24 as described above, so that the heat absorbing effect of one of the joints is promoted. Will be.

【0025】この第1実施例においては、供給する水素
やトリクロロシランなどによりタンクT内の温度が微小
に変化しても、貯留室19内のトリクロロシランを直接
温度制御しているので、トリクロロシランの温度を高い
精度で一定に保つ制御をすることができる。このように
トリクロロシランの温度を高い精度で一定に保てるの
で、エピタキシャル成長過程で、トリクロロシランの温
度のばらつきがほとんどなく、均質なシリコン成長膜を
形成することができる。また、ペルチェ素子を備えた熱
交換装置による冷却機能により、トリクロロシランを直
接冷却できるので、従来の自然放熱に比べ、早く温度を
下げることができる。そのため、温度変化に対して応答
性のよい温度制御が可能となる。
In the first embodiment, even if the temperature in the tank T is slightly changed by the supplied hydrogen or trichlorosilane, etc., the temperature of the trichlorosilane in the storage chamber 19 is directly controlled. Can be controlled so as to keep the temperature constant with high accuracy. As described above, since the temperature of trichlorosilane can be kept constant with high accuracy, a uniform silicon growth film can be formed with little variation in the temperature of trichlorosilane during the epitaxial growth process. In addition, since the trichlorosilane can be directly cooled by the cooling function of the heat exchange device provided with the Peltier element, the temperature can be lowered faster than the conventional natural heat radiation. Therefore, temperature control with good responsiveness to a temperature change can be performed.

【0026】図2に、第2実施例の温度制御システムの
ブロック図を示す。図2に示すように、第2実施例は、
上記第1実施例の温度制御システムに、キャリアガスで
ある水素などの供給流体を、第1熱交換器28を介し
て、温度一定にしてからタンクTに供給するように構成
している。この第1熱交換器28を備えた供給流体熱交
換装置29の構成について、次に説明する。上記第1熱
交換器28を、循環通路を介して第2熱交換器30に接
続している。つまり、第1熱交換器28には上流側の循
環通路31と下流側の循環通路32とを接続し、これら
循環通路31、32との間に上記第2熱交換器30を接
続している。なお、図中符号33は上流側の循環通路3
1に設けたポンプで、上記第1熱交換器28と第2熱交
換器30との間で不活性液体を強制的に循環するための
ものである。
FIG. 2 shows a block diagram of the temperature control system of the second embodiment. As shown in FIG. 2, the second embodiment includes:
In the temperature control system of the first embodiment, a supply fluid such as hydrogen as a carrier gas is supplied to the tank T via the first heat exchanger 28 after the temperature is made constant. Next, the configuration of the supply fluid heat exchange device 29 including the first heat exchanger 28 will be described. The first heat exchanger 28 is connected to the second heat exchanger 30 via a circulation passage. That is, the first heat exchanger 28 is connected with the upstream circulation passage 31 and the downstream circulation passage 32, and the second heat exchanger 30 is connected between the circulation passages 31 and 32. . In the figure, reference numeral 33 denotes the upstream circulation passage 3.
The pump provided in 1 forcibly circulates the inert liquid between the first heat exchanger 28 and the second heat exchanger 30.

【0027】上記第2熱交換器30は、ペルチェ素子を
用いて循環通路31、32を循環する不活性液体を直接
加熱したり、冷却したりするものである。このペルチェ
素子は、上記第1実施例で説明した熱交換装置20と同
様に、発熱、吸熱の作用を生じさせるものである。な
お、上記第2熱交換器30には冷却水を循環させるため
の通路34を設けているが、この冷却水によって、ペル
チェ素子の発熱側を冷却し、吸熱側の効果を促進させる
ようにしている。
The second heat exchanger 30 directly heats or cools the inert liquid circulating in the circulation passages 31 and 32 by using a Peltier element. The Peltier device generates heat and absorbs heat similarly to the heat exchange device 20 described in the first embodiment. The second heat exchanger 30 is provided with a passage 34 for circulating cooling water. The cooling water cools the heat-generating side of the Peltier element and promotes the effect of the heat-absorbing side. I have.

【0028】さらに、図2に示すように、この供給流体
熱交換装置29には、供給流体温度調節器35を備えて
いる。この供給流体温度調節器35は、上記第2熱交換
器30と配線36を介して電気的に接続している。ま
た、図中符号37は上流側循環通路31に設けた温度セ
ンサで、循環する不活性液体の温度をモニタするための
ものである。この温度センサ37を、配線38を介して
供給流体温度調節器35に電気的に接続している。しか
も、この供給流体温度調節器35は、温度センサ37の
温度に応じて、供給する水素の温度を制御する機能を備
えている。なお、図中符号39は水素導入路であり、こ
の水素導入路39を上記供給流体熱交換装置29の第1
熱交換器28を介して、タンクTに接続している。
Further, as shown in FIG. 2, the supply fluid heat exchange device 29 is provided with a supply fluid temperature controller 35. The supply fluid temperature controller 35 is electrically connected to the second heat exchanger 30 via a wiring 36. Reference numeral 37 in the figure denotes a temperature sensor provided in the upstream circulation passage 31 for monitoring the temperature of the circulating inert liquid. This temperature sensor 37 is electrically connected to a supply fluid temperature controller 35 via a wiring 38. Moreover, the supply fluid temperature controller 35 has a function of controlling the temperature of the supplied hydrogen according to the temperature of the temperature sensor 37. Reference numeral 39 in the figure denotes a hydrogen introduction passage, which is connected to the first passage of the supply fluid heat exchange device 29.
It is connected to the tank T via a heat exchanger 28.

【0029】上記供給流体熱交換装置29により、タン
クT内に供給する水素ガスの温度を次のように制御す
る。まず、供給流体温度調節器35に供給する水素の設
定温度を入力する。そして、ポンプ33を駆動して、不
活性液体を循環させる。循環する不活性液体の温度が上
記の供給流体温度調節器35に設定した温度より低けれ
ば、供給流体温度調節器35は、第2熱交換器30のペ
ルチェ素子に電流を流して発熱させ、不活性液体を加熱
する。このようにして加熱された不活性液体は、第1熱
交換器28と第2熱交換器30との間を循環する。した
がって、不活性液体の温度が上昇するとともに、その熱
によって供給する水素の温度も上昇する。このようにし
て、不活性液体が設定温度まで上昇すれば、その温度が
供給流体温度調節器35にフィードバックされるので、
供給流体温度調節器35は、第2熱交換器30のペルチ
ェ素子への電流の値を停止するか、あるいはその値を小
さくする。
The temperature of the hydrogen gas supplied into the tank T is controlled by the supply fluid heat exchange device 29 as follows. First, a set temperature of hydrogen supplied to the supply fluid temperature controller 35 is input. Then, the pump 33 is driven to circulate the inert liquid. If the temperature of the circulating inert liquid is lower than the temperature set in the supply fluid temperature controller 35, the supply fluid temperature controller 35 supplies a current to the Peltier element of the second heat exchanger 30 to generate heat, and Heat the active liquid. The inert liquid thus heated circulates between the first heat exchanger 28 and the second heat exchanger 30. Therefore, as the temperature of the inert liquid increases, the temperature of hydrogen supplied by the heat also increases. In this way, when the inert liquid rises to the set temperature, the temperature is fed back to the supply fluid temperature controller 35,
The supply fluid temperature controller 35 stops the current value to the Peltier element of the second heat exchanger 30 or reduces the current value.

【0030】上記とは反対に、循環する不活性液体の温
度が上記の供給流体温度調節器35に設定した温度より
高ければ、供給流体温度調節器35は、第2熱交換器3
0のペルチェ素子に、上記発熱の場合とは逆方向に電流
を流す。ペルチェ素子に上記加熱の場合と逆方向に電流
を流すことにより、不活性液体を冷やす。このようにし
て冷却された不活性液体は、第1熱交換器28と第2熱
交換器30との間を循環する。したがって、循環する不
活性液体の温度が冷却されるとともに、供給する水素も
冷やされる。このようにして、不活性液体が設定温度ま
で冷却されれば、その温度が供給流体温度調節器35に
フィードバックされるので、供給流体温度調節器35
は、第2熱交換器30のペルチェ素子への電流の値を停
止するか、あるいはその値を小さくする。
On the contrary, if the temperature of the circulating inert liquid is higher than the temperature set in the supply fluid temperature controller 35, the supply fluid temperature controller 35
A current is caused to flow through the 0 Peltier element in a direction opposite to that in the case of the heat generation. The inert liquid is cooled by passing a current through the Peltier element in a direction opposite to that of the heating. The inert liquid thus cooled circulates between the first heat exchanger 28 and the second heat exchanger 30. Therefore, the temperature of the circulating inert liquid is cooled, and the supplied hydrogen is also cooled. In this way, when the inert liquid is cooled to the set temperature, the temperature is fed back to the supply fluid temperature controller 35, so that the supply fluid temperature controller 35
Stops the current value to the Peltier element of the second heat exchanger 30 or reduces the value.

【0031】なお、ペルチェ素子で不活性液体を冷却し
ているときには、この冷却側と反対側は発熱するが、通
路34からの冷却水によって、この発熱側が冷やされる
ので、上記冷却側の吸熱効果が促進されることになる。
When the inert liquid is cooled by the Peltier element, heat is generated on the side opposite to the cooling side. However, since the heat generation side is cooled by the cooling water from the passage 34, the heat absorbing effect on the cooling side is obtained. Will be promoted.

【0032】上記第2実施例においては、供給流体熱交
換装置29を用いて、タンクTに供給する水素ガスにつ
いて、タンクTに供給する前に温度を設定温度に近づけ
るための制御をしている。そのため、水素がタンクT内
の液体状のトリクロロシラン中に含まれても、タンクT
に保存したトリクロロシランの温度に対する影響が上記
第1実施例の場合より小さくなる。したがって、タンク
T内のトリクロロシランの温度をより高い精度で制御す
ることができる。
In the second embodiment, the supply gas heat exchange device 29 is used to control the hydrogen gas supplied to the tank T so that the temperature approaches the set temperature before the hydrogen gas is supplied to the tank T. . Therefore, even if hydrogen is contained in the liquid trichlorosilane in the tank T, the tank T
The effect of the trichlorosilane stored in the first embodiment on the temperature is smaller than that in the first embodiment. Therefore, the temperature of trichlorosilane in the tank T can be controlled with higher accuracy.

【0033】[0033]

【発明の効果】第1、第2の発明によれば、温度制御流
体を保存した貯留室を覆うジャケット内に不活性溶液を
満たし、この不活性溶液を直接温度制御するような構成
にしている。そのため、タンク内の微小な温度変化に対
しても、ジャケット内の不活性液体を直接温度制御でき
るので、温度制御流体の温度を高い精度で一定に制御す
ることができる。
According to the first and second aspects of the present invention, the inert solution is filled in the jacket covering the storage chamber storing the temperature control fluid, and the temperature of the inert solution is directly controlled. . Therefore, even for a minute temperature change in the tank, the temperature of the inert liquid in the jacket can be directly controlled, so that the temperature of the temperature control fluid can be controlled with high accuracy.

【0034】第3の発明によれば、トリクロロシランを
直接温度制御しているので、トリクロロシランの温度を
高い精度で一定に保つ制御をすることができる。そのた
め、エピタキシャル成長過程で、トリクロロシランの温
度のばらつきがほとんどなく、均質なシリコン成長膜を
形成することができる。
According to the third aspect, since the temperature of trichlorosilane is directly controlled, it is possible to control the temperature of trichlorosilane to be constant with high accuracy. Therefore, during the epitaxial growth process, there is almost no variation in the temperature of trichlorosilane, and a uniform silicon growth film can be formed.

【0035】第4の発明によれば、供給する流体の温度
制御を行なっている。そのため、あらかじめタンクに保
存したトリクロロシランや水素などの流体の温度に対す
る影響をさらに小さくすることができる。
According to the fourth aspect, the temperature of the supplied fluid is controlled. Therefore, the influence on the temperature of the fluid such as trichlorosilane and hydrogen stored in the tank in advance can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例の温度制御システムを示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a temperature control system according to a first embodiment.

【図2】第2実施例の温度制御システムを示すブロック
図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a temperature control system according to a second embodiment.

【図3】エピタキシャル成長装置を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an epitaxial growth apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 温度センサ 19 貯留室 20 熱交換装置 21 循環通路(上流側) 22 循環通路(下流側) 23 ポンプ 25 温度調節器 28 第1熱交換器 29 供給流体熱交換装置 39 水素導入路 T タンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Temperature sensor 19 Storage room 20 Heat exchange apparatus 21 Circulation path (upstream side) 22 Circulation path (downstream side) 23 Pump 25 Temperature controller 28 1st heat exchanger 29 Supply fluid heat exchange apparatus 39 Hydrogen introduction path T tank

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タンクには、半導体製造装置に使用する
温度制御用流体とこの温度制御用流体を保存する貯留室
とを備える一方、上記貯留室との間で温度制御流体が循
環する熱交換装置と、この熱交換装置と上記貯留室との
間を接続する循環通路と、この循環通路にあって上記温
度制御流体を循環させるポンプと、上記貯留室内の温度
制御用流体の温度を測定するセンサと、このセンサおよ
び上記熱交換装置を電気的に接続した温度調節器とを備
え、上記センサの温度に応じて上記温度調節器が、上記
熱交換装置を制御して、上記温度制御用流体を加熱また
は冷却し、上記温度制御用流体の温度を一定に保つよう
に構成したことを特徴とする温度制御システム。
The tank includes a temperature control fluid used in a semiconductor manufacturing apparatus and a storage chamber for storing the temperature control fluid, and heat exchange in which the temperature control fluid circulates between the tank and the storage chamber. A device, a circulation passage connecting between the heat exchange device and the storage chamber, a pump in the circulation passage for circulating the temperature control fluid, and measuring a temperature of a temperature control fluid in the storage chamber. A sensor, and a temperature controller electrically connected to the sensor and the heat exchange device, wherein the temperature controller controls the heat exchange device according to the temperature of the sensor, and the temperature control fluid A temperature control system configured to heat or cool the fluid to keep the temperature of the temperature control fluid constant.
【請求項2】 熱交換装置にペルチェ素子を備えたこと
を特徴とする請求項1記載の温度制御システム。
2. The temperature control system according to claim 1, wherein the heat exchange device includes a Peltier element.
【請求項3】 温度制御流体をトリクロロシランにした
ことを特徴とする請求項1または2に記載の温度制御シ
ステム。
3. The temperature control system according to claim 1, wherein the temperature control fluid is trichlorosilane.
【請求項4】 タンクにキャリアガスなどの供給流体を
供給する導入路を設け、この導入路に設けた熱交換器
と、この熱交換器を制御する供給流体熱交換装置とを備
え、この供給流体熱交換装置が上記熱交換器で上記供給
流体の温度を制御するとともに、貯留室に備えたセンサ
の温度に応じて温度調節器が、熱交換装置を制御して、
温度制御用流体を加熱または冷却し、上記供給流体が含
まれる温度制御用流体の温度を一定に保つように構成し
たことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載の
温度制御システム。
4. A supply path for supplying a supply fluid such as a carrier gas to a tank is provided, a heat exchanger provided on the introduction path, and a supply fluid heat exchange device for controlling the heat exchanger. While the fluid heat exchange device controls the temperature of the supply fluid with the heat exchanger, the temperature controller controls the heat exchange device according to the temperature of the sensor provided in the storage chamber,
The temperature control system according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature control fluid is heated or cooled to maintain a constant temperature of the temperature control fluid containing the supply fluid. .
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