JP2004509309A - 液体ガス交換器 - Google Patents
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Abstract
水から液体窒素へ熱を伝達させるために熱交換器が使用される。水から液体窒素へ熱が伝達されると、水の温度が低下し且つ液体窒素がガス状窒素へ変換する。冷却された水及びガス状窒素が半導体製造処理における1個又はそれ以上の半導体製造装置によって使用される。従って、半導体製造処理において使用するために液体窒素をガス状窒素へ変換させるために液体窒素によって水を通過させることにより水を冷却させるので、半導体製造処理の全体的な電力消費は低下される。
【選択図】図2
【選択図】図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造施設用の冷却剤及びガスを発生する方法及びシステムに関するものであって、更に詳細には、水の温度を低下させ且つ半導体製造処理において使用するために液体窒素をガス状窒素へ変換させるために水から液体窒素へ熱を伝達させる熱交換器の使用に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図1は半導体製造施設(クリーンルーム)の典型的なレイアウトを例示している。このクリーンルームは、膜成長、付着、フォトリソグラフィ、エッチング、イオン注入、及びフォトレジスト剥離用の区域を包含している。このクリーンルームにおける処理装置は、CVD(化学的蒸着)システム、PVD(物理的蒸着)システム、注入器、炉、RTP(迅速熱処理(例えばアニール))システム、エッチャー、プラズマCVDシステム、ステッパー、SEM(走査電子顕微鏡)を包含している。処理冷却用水を生成するためにチラー即ち冷却装置が使用され、且つそれらは「ULSI技術(ULSI Technology)」、C.Y. Chang及びS.M. Sze編著、マクグローヒルカンパニィ出版、1996年によれば典型的なクリーンルームの全体的な電力消費の約18%を構成している。
【0003】
処理装置は、又、種々の半導体製造処理におけるキャリアガス、反応ガス、ドーパント、パージガス、希釈ガスとしてガス状窒素を使用する。半導体製造装置における流体圧力装置を動作させるためにも窒素を使用することが可能である。典型的に、窒素は空間を節約するためにその液体の状態でタンク内に保存される。液体窒素をガス状窒素へ変換させるためには、液体窒素は大気へ露呈されているフィンを具備するパイプを介して移動し(例えば、熱交換器)、従って液体窒素は大気条件から熱を吸収することが可能である。半導体製造処理において使用されるその他のガスは酸素及びアルゴンを包含している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術における1つの問題は、冷却剤を冷却するために別個のチラー即ち冷却装置が設けられていることである。このことは空間を占有し且つ電力を消費し、従ってウエハ製造のコストを増加させる。更に、液化されたガスはガスとなるために加熱されねばならず、この場合にも電力を消費し、従って製造処理に対してコストを付加させる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの側面によれば、冷却システムが、半導体製造処理において使用される1個又はそれ以上の装置へ冷却剤及びガスを供給する熱交換器を有している。該熱交換器は、冷却剤(例えば、水)供給源及び液体ガス(例えば液体窒素)供給源へ結合されており、冷却剤から液体ガスへ熱を伝達させ、それにより冷却剤を冷却させ且つ液体ガスをガス化させる。該熱交換器は該冷却剤及びガスを搬送体製造装置の1つ又はそれ以上のユニットへ供給すべく結合されている。実施例に依存して、該熱交換器は冷却剤及びガスを同一又は異なる装置へ供給することが可能である。
【0006】
本発明の別の側面によれば、冷却剤(例えば水)の温度を低下させる方法が、冷却剤供給源から冷却剤を熱交換器へ供給し、液体ガス供給源から液体ガス(例えば液体窒素)を該熱交換器へ供給し、且つ該冷却剤を該熱交換器から半導体製造装置へ供給することを包含している。本方法は、更に、液体ガスをそのガス状態において該熱交換器から同一の半導体製造装置又は異なる半導体製造装置へ供給することを包含することが可能である。
【0007】
本発明は半導体製造のコストにおける実質的な節約を提供している。半導体製造処理において使用される冷却剤は殆ど又は全くチラー即ち冷却装置を使用すること無しに冷却される。その代わりに、冷却剤は半導体製造処理において使用するためにそのガス状態へ変換されねばならない液体ガスを使用して冷却される。従って、冷却装置によるエネルギ消費は最小とされ且つ半導体製造コストが減少される。
【0008】
【発明の実施の形態】
図2は本発明の1つの側面に基づく冷却システム100を例示している。バルブ102が液体ガス供給源104を熱交換器108のインレット106又は熱交換器112のインレット110へ選択的に結合させる。バルブ102は、例えば、コネクチカット州スタンフォードのオメガエンジニアリング、インコーポレイテッドから入手可能な従来のバルブである。1つの例として、液体ガス供給源104は液体窒素を格納し且つ液体ガスを保持する従来のタンクである。
【0009】
インレット106はパイプ114へ結合されており、該パイプは熱交換器108によって画定されるチャンバ113を介して延在している。パイプ114は熱交換器108のアウトレット118へ結合している。バルブ120は熱交換器108のアウトレット118又は熱交換器112のアウトレット122を選択的にガス供給パイプ124へ結合させる。バルブ120はバルブ102と同一のタイプのバルブである。パイプ124はガス状窒素を供給するために従来の半導体製造装置126Aへ結合している。装置126AはCVD(化学的蒸着)システム、PVD(物理的蒸着)システム、注入器、炉、RTP(迅速熱処理(例えばアニール))システム、エッチャー、プラズマCVDシステム、ステッパー、SEM(走査顕微鏡)、空調ユニットのうちのいずれか1つとすることが可能である。
【0010】
熱交換器112はパイプ128を有しており、その外側表面はフィン130が取付けられている。熱交換器112は開放大気に露呈されており、大気中の空気から熱交換器112を介して移動する液体窒素へ熱を伝達させる。
【0011】
バルブ132は冷却剤供給源134を熱交換器108のインレット136又は従来のチラー即ち冷却装置130のインレット138へ選択的に結合させる。バルブ132はバルブ102と同一のタイプのバルブである。冷却剤供給源134内に格納されている冷却剤は、例えば、都市水道線から直接供給される水であるか、又はある場合には、脱イオン化水供給源からの脱イオン化水である。冷却剤供給源134は、又、熱を伝達させる水の能力に悪影響を与えるか又は冷却中の装置における冷却剤通路の内側を腐食させるか又はその上に付着物を形成させる水の中に存在する汚染物を除去する水濾過装置を有することが可能である。
【0012】
図2のシステム100に関連して液体窒素及び水について説明するが、システム100は半導体製造処理において必要とされるその他の液体ガス及び/又は冷却剤を加熱又は冷却するために使用することが可能である。例えば、その他の適切な液体ガスとしては、液体酸素及び液体アルゴン等があり、且つその他の適宜の冷却剤としてはグリコール等がある。
【0013】
インレット136は熱交換器108へ結合しており、従って水が熱交換器108によって画定されているチャンバ113内に流れる。チャンバ113内において、水はパイプ114と接触し且つパイプ114内を流れる窒素に対して熱を失う。液体窒素によって冷却される水はアウトレット142を介して熱交換器108から出る。
【0014】
チラー即ち冷却装置140は水の温度を低下させるために使用される従来の冷却装置である。水はインレット138から冷却装置140内へ流れ且つアウトレット146を介して出る。バルブ144は熱交換器108のアウトレット142又は冷却装置140のアウトレット146を選択的に冷却剤供給パイプ148へ結合させる。パイプ148は冷却剤水を供給するために装置126Aへ結合している。1実施例においては、装置126Aは、更に、半導体製造施設のために冷却された空気を発生するために冷却剤水(又は別の適宜の空調用冷却剤)を使用する空調ユニットを構成することが可能である。パイプ124及び148は夫々同一の装置126Aに対してガス状窒素及び冷却された水を供給するものとして例示されているが、パイプ124及び148は、夫々、同一又は異なる半導体製造装置(例えば装置126B及び126C)の1つ又はそれ以上へガス状窒素及び冷却された水を供給することが可能である。
【0015】
制御ユニット150はバルブ102,120,132,144を制御する。制御ユニット150は、例えば、オメガエンジニアリング、インコーポレイテッドから入手可能な従来の温度制御ユニットである。通常動作においては、制御ユニット150は(1)バルブ102をして供給源104をインレット106へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット118をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして供給源134をインレット136へ結合させ、(4)バルブ144をしてアウトレット142をパイプ148へ結合させる。熱交換器108のチャンバ113内において、水がパイプ114と接触し且つ熱が水からパイプ114へ及びパイプ114から窒素へ伝達される。窒素はアウトレット118を介して熱交換器108から出る前に液体からガスへ変化する。水は、パイプ114に対して熱を喪失して低温となり且つアウトレット142を介して熱交換器108から出る前に所望の温度に到達する。ガス状窒素及び冷却された水は半導体製造処理において使用するために装置126Aによって受取られる。
【0016】
熱交換器108から出る水が温度が高過ぎる場合には、制御ユニット150が熱交換器108をバイパスし且つ冷却装置140を使用することが可能である。熱交換器108から出る水が冷た過ぎる場合には、熱交換器108から出る水が所望の温度に復帰するまで、制御ユニット150は液体窒素を熱交換器108から熱交換器112へ逸らすことが可能である。これらの動作については後に図4を参照して説明する。
【0017】
図3A及び3Bは熱交換器108の概略平面図、側面図、正面図を示している。図3Aに示したように、チャンバ103は幅W、長さL、高さHを有している。当業者によって理解されるように、W,L,Hの実際の寸法はクリーンルームの冷却された水及び/又はガス状窒素に対する要求に依存する。
【0018】
パイプ114は連結部154−i、真っ直ぐなパイプ156−j、連結部158−k、真っ直ぐなパイプ160−l、U形状パイプ162−mの組合わせを有している。注意すべきことであるが、i,j,k,l,mはパイプ154,156,158,160,162の数を表わす整数であり、且つそれらの値はパイプ114のレベル数に従って変化する。平面図(図3Aの上側)を参照すると、パイプ114はインレット106をパイプ156−1へ結合する連結部154−1で開始している。次に、連結部158−1はパイプ156−1をパイプ160−1と結合している。次いで、別の連結部158−2がパイプ160−1をパイプ162−1と結合している。パイプ162−1は前に説明したパイプが位置されている面(第一面)上においてパイプ114の180度の回転を行わせるために使用される。
【0019】
次に、連結部158−3がパイプ162−1を真っ直ぐなパイプ160−2と結合させる。次いで、連結部158−4が真っ直ぐなパイプ160−2をパイプ162−2と結合させる。パイプ162−2は第一面に対して垂直な面内においてパイプ114の180度の回転を行わせ且つパイプ160−2と整合させるために使用される。側面図(図3Aの底部)を参照すると、前に説明したパイプの組合わせがパイプ114の付加的なレベルに対して繰返される。最後のレベルにおいて、連結部154−2がパイプ156−2(パイプ114の端部)をアウトレット118へ結合させる。
【0020】
当業者によって理解されるように、パイプ114は、別法として、その他のパイプの組合わせ又は図3Aに示した構造を形成すべく屈曲された単一のパイプから構成することが可能である。注意すべきことであるが、単一のパイプを使用することは熱交換器108内部における周期的な加熱及び冷却条件の下での時間にわたってのリークを減少させる。
【0021】
正面図(図3B)を参照すると、パイプ114の外側表面にフィン164が取付けられており、チャンバ103を充填する水とパイプ114内の窒素との間の伝熱を増加させている。例えば、パイプ114の外側表面の周りに8個のフィン164が等間隔に設けられている。この正面図は、又、同一のレベル上の隣接するパイプ160−1がそれらの中心から距離Sだけ離隔されていることを示している。隣接するレベル上の隣接するパイプ160−1も距離Sだけそれらの中心から離隔されている。当業者によって理解されるように、S、パイプのサイズ及び長さの実際の寸法はクリーンルームの冷却される水及び/又はガス状窒素に対する要求に依存する。更に、パイプ160−1が距離Sだけ等間隔に離隔して示されているが、パイプ160−1は異なる距離だけ離隔させることが可能である。
【0022】
図4は、システム100がT1とT2との温度範囲内に熱交換器108から出る水の温度を維持する方法200を示しており、尚T1はT2よりも一層高い。方法200はアクション202において開始する。アクション202において、オペレータが制御ユニット150を所望の温度T1及びT2で初期化する。アクション204において、制御ユニット150はチャンバ113を水で充填させ始め且つ液体窒素がパイプ114を介して流れることを許容する。従って、制御ユニット150は(1)バルブ102をして窒素供給源104をインレット106へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット118をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして水供給源134をインレット136へ結合させ、(4)バルブ144をして水がアウトレット142を介してチャンバ113から出ることを許容することのない閉じた位置に止まらせる。
【0023】
アクション206において(チャンバ113が水で充填された場合)、制御ユニット150は温度センサー152を使用してアウトレット142近くの水の温度が温度T1よりも高いか否か、即ちその水の温度が高過ぎるか否かを判別する。アウトレット142近くの水の温度が高過ぎる場合には、アクション206の後にアクション208が続く。そうでない場合には、アクション206の後にアクション210が続く。
【0024】
注意すべきことであるが、アウトレット142近くの水の温度はチャンバ113内において水がパイプ114と形成する接触の量に依存して時間と共に変化する場合がある。当業者によって理解されるように、アウトレット142近くの一貫性のある水の温度を確保するためには、チャンバ113内の水は均一に分布されており、従って水がアウトレット142に向かってチャンバ113の下方へ移動する場合にパイプ114と一様に接触するものでなければならない。当業者によって理解されるように、典型的な半導体製造処理は冷却剤水温度(例えば30℃)に対して高いトリランス(例えば、±10乃至20℃)を有しており、且つ水は良好な熱伝導体であって、従って水の温度は通常均一に分布されている。一方、チャンバ113全体にわたっての一様な水の温度を確保するために、チャンバ113内の水を撹拌するために機械的な撹拌器を使用することが可能である。
【0025】
アクション208において、制御ユニット150は熱交換器108をバイパスし且つ冷却装置140を使用して水を所望の温度へ冷却させる。従って、制御ユニット150は(1)バルブ102をして窒素供給源104をインレット106へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット118をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして水供給源134をインレット138へ結合させ、(4)バルブ144をしてアウトレット146を装置126Aへ結合させる。注意すべきことであるが、熱交換器108は装置126Aへガス状窒素を供給するために未だに使用することが可能である。アクション208の後にアクション206が続き且つアウトレット142近くの水の温度が温度T1未満となるまで方法200が繰返す。
【0026】
アクション210において、制御ユニット150は熱交換器108を使用して冷却された水及び/又はガス状窒素を装置126Aへ供給する。従って、制御ユニット150は(1)バルブ102をして窒素供給源104をインレット106へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット118をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして水供給源134をインレット136へ結合させ、(4)バルブ144をしてアウトレット142を装置126Aへ結合させる。アクション208の後にアクション210が続く。
【0027】
アクション212において、制御ユニット150は温度センサー152を使用して、アウトレット142近くの水の温度が温度T2未満であるか否か、即ちその水の温度が低過ぎる(例えば、水が凍結し始める)か否かを判別する。熱交換器108を出る水の温度が低過ぎる場合には、アクション212の後にアクション214が続く。そうでない場合には、アクション212の後にアクション216が続く。
【0028】
アクション214において、制御ユニット150は熱交換器108をバイパスさせ且つ熱交換器112を使用して液体窒素をガス状窒素へ変換させ、それにより熱交換器108内の水がT2より高い温度へ上昇することを許容する。従って、制御ユニット150は(1)バルブ102をして窒素供給源104をインレット110へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット122をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして水供給源134をインレット136へ結合させ、(4)バルブ144をしてアウトレット142を装置126Aへ結合させる。注意すべきことであるが、熱交換器108は、装置126Aへ冷却した水を供給するために未だに使用することが可能である。アクション214の後にアクション212が続き、且つアウトレット142近くの水の温度が温度T2より高くなるまで方法200は繰返す。
【0029】
アクション216において、制御ユニット150は冷却した水及び/又はガス状窒素を装置126Aへ供給するために熱交換器108を使用する。従って、制御ユニット150は(1)バルブ102をして窒素供給源104をインレット106へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット118をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして水供給源134をインレット136へ結合させ、(4)バルブ144をしてアウトレット142を装置126Aへ結合させる。アクション216の後にアクション206が続き、且つ前述したステップが繰返されて熱交換器108から出る水の温度を維持する。
【0030】
図5は、システム100が熱交換器108から出る水の温度をT1とT2との間の温度範囲に維持する方法500を例示しており、尚T1はT2よりも高い。方法500は、アクション508がアクション208を置換しており且つアクション514がアクション214を置換している点を除いて方法200と同じである。
【0031】
アクション508は、制御ユニット150がバルブ132を熱交換器108と冷却装置140の両方へ水を供給する位置に設定する点を除いてアクション208と同じである。1実施例においては、バルブ132は水を2つの宛先へ同時的に供給するセッティングを有している。アクション508において、熱交換器108は、熱交換器108から出る水の温度が高過ぎるものとなる場合に冷却装置140と関連して使用される。熱交換器108から幾らかの水を逸らせることは、より少ない量の水が液体窒素に対して熱を失うことを可能とさせ、それにより熱交換器108から出る水の温度を減少させる。
【0032】
アクション514は、制御ユニット150が熱交換器108及び112の両方へ液体窒素を供給する位置にバルブ102を設定する点を除いてアクション214と同じである。1実施例においては、バルブ102は2つの宛先へ水を同時的に供給するセッティングを有している。アクション514において、熱交換器108は、熱交換器108から出る水の温度が低過ぎるものとなる場合に熱交換器112と関連して使用される。熱交換器108から幾らかの液体窒素を逸らさせることは、より小さな量の液体窒素がチャンバ113内の水から熱を吸収することを可能とさせ、それにより熱交換器108から出る水の温度を増加させる。
【0033】
図6は本発明の別の側面に基づく冷却システム600を示している。システム600は、バルブ132の下流側で且つインレット136から上流側にバルブ602が付加されており、且つバルブ102の下流側で且つインレット106から上流側にバルブ604が付加されている点を除いてシステム100と同じである。制御ユニット150は熱交換器108から出る水の温度を制御するための手段の1つとして熱交換器108内への夫々の水及び窒素の流量を制御するためにバルブ602及び604を使用する(方法700に関連して説明する)。冷却装置140、熱交換器112及びそれらと関連するパイプ及びバルブはシステム600の1実施例においてオプションであり、尚バルブ602及び604は、それによって制御ユニット150が熱交換器108から出る水の温度を制御する唯一の手段である。
【0034】
図7は、システム600が熱交換器108から出る水の温度をT1乃至T2の温度範囲の間に維持する方法700を示している。方法700は、アクション708がアクション208を置換しており、アクション714がアクション214を置換しており、且つ制御ユニット150が熱交換器108の通常動作期間中(アクション210及び216)バルブ602及び604を第一位置(例えば開放の50%)へ開放させる点を除いて方法200と同じである。
【0035】
アクション708は、制御ユニット150が冷却装置140で熱交換器108をバイパスする代わりに熱交換器108の水の流量を減少させ及び/又は窒素の流量を増加させる点を除いてアクション210と同じである。水の流量を減少させることはより小さな量の水が液体窒素に対して熱を喪失することを許容し、それにより水の温度を減少させる。窒素の流量を増加させることはより大きな量の液体窒素がチャンバ113内の水から熱を吸収することを許容し、それにより水の温度を減少させる。水の流量を減少させるために、制御ユニット150はバルブ602を第二位置(例えば、開放の25%)へ閉じる。窒素の流量を増加させるために、制御ユニット150はバルブ604を第三位置(例えば、開放の75%)へ開かせる。
【0036】
アクション714は、熱交換器108を熱交換器112でバイパスさせる代わりに、制御ユニット150が熱交換器108の水の流量を増加させ及び/又は窒素の流量を減少させる点を除いてアクション216と同じである。水の流量を増加させることはより大きな量の水が液体窒素へ熱を喪失することを許容し、それにより水の温度を増加させる。窒素の流量を減少させることは、より小さな量の液体窒素がチャンバ113内の水から熱を吸収することを許容し、それにより熱交換器から出る水の温度を増加させる。水の流量を増加させるためには、制御ユニット150がバルブ602を第三位置(例えば、開放の75%)へ開放させる。窒素の流量を減少させるためには、制御ユニット150はバルブ604を第二位置(例えば、開放の25%)へ閉じさせる。
【0037】
熱交換器108から出る冷却された水の使用のうちの1つは、例えば、半導体製造施設内に位置されている多くの半導体製造装置のトリランス内に温度を維持するために使用される空調ユニットの冷媒(冷却剤)を冷却するためである。図8はシステム100及び600と関連して使用される空調システム800の1実施例を示している。空調システム800は空調ユニット850の冷媒を冷却するために使用される熱交換器(冷却剤槽)808を有している。該冷媒は空調ユニットから出てインレットパイプ806を介して冷却剤槽808のチャンバ813へ入る。インレットパイプ806がチャンバ813内を延在するパイプ814の一端に結合されている。パイプ814の別の端部は空調ユニット850へ冷媒を帰還させるアウトレットパイプ818へ結合している。冷却剤槽808及びパイプ814は、例えば、熱交換器108及びパイプ114と夫々類似した構成である。熱交換器108からの冷却された水はパイプ148(それは熱交換器108へのインレットとして作用する)を介してチャンバ813へ入り、且つアウトレットパイプ842を介してチャンバ813から出る。チャンバ813内において、冷却された水はパイプ814と接触し且つその中の冷媒を冷却する。
【0038】
別の実施例においては、熱交換器108は冷却剤槽としても作用する。図9に示したように、冷媒がパイプ806を介して熱交換器108のチャンバ113に入る。パイプ806がチャンバ113内を延在するパイプ814の一端部に結合されている。パイプ814の別の端部は空調ユニット850へ冷媒を帰還させるパイプ818へ結合している。
【0039】
本発明を特定の実施例を参照して説明したが、その説明は本発明の適用例の1つの例に過ぎず且つ限定として解釈すべきではない。例えば、実際の適用例に依存して、熱交換器108の代わりにその他のタイプの熱交換器を使用することが可能である。又、熱交換器108の能力が不充分である場合には、熱交換器108を熱交換器112及び冷却装置140と同時的に使用して必要な量の冷却された水及び/又はガス状窒素を生成することが可能である。更に、液体窒素又は水の流れが減少する上の動作のうちのいずれかにおいて、半導体製造装置の需要を満足するためにシステム100及び600と関連して従来の装置を使用することが可能である。ここに開示した実施例の特徴の種々のその他の適合及び結合は特許請求の範囲に記載した本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のクリーンルームレイアウトを示した概略図。
【図2】本発明の1つの側面に基づく冷却システムのブロック図。
【図3A】本発明の1実施例に基づく図2及び6の熱交換器を示した平面図及び側面図。
【図3B】本発明の1実施例に基づく図2及び6の熱交換器を示した正面図。
【図4】図2及び6の冷却システムの動作方法を示したフローチャート。
【図5】図2及び6の冷却システムの動作方法を示したフローチャート。
【図6】本発明の1つの側面に基づく冷却システムのブロック図。
【図7】図2及び6の冷却システムの動作方法を示したフローチャート。
【図8】図2及び6の冷却システムと共に使用することが可能な空調ユニットのブロック図。
【図9】図2及び6の冷却システムと共に使用することが可能な空調ユニットのブロック図。
【符号の説明】
100 冷却システム
102 バルブ
104 液体ガス供給源
106 インレット
108 熱交換器
110 インレット
112 熱交換器
113 チャンバ
114 パイプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造施設用の冷却剤及びガスを発生する方法及びシステムに関するものであって、更に詳細には、水の温度を低下させ且つ半導体製造処理において使用するために液体窒素をガス状窒素へ変換させるために水から液体窒素へ熱を伝達させる熱交換器の使用に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図1は半導体製造施設(クリーンルーム)の典型的なレイアウトを例示している。このクリーンルームは、膜成長、付着、フォトリソグラフィ、エッチング、イオン注入、及びフォトレジスト剥離用の区域を包含している。このクリーンルームにおける処理装置は、CVD(化学的蒸着)システム、PVD(物理的蒸着)システム、注入器、炉、RTP(迅速熱処理(例えばアニール))システム、エッチャー、プラズマCVDシステム、ステッパー、SEM(走査電子顕微鏡)を包含している。処理冷却用水を生成するためにチラー即ち冷却装置が使用され、且つそれらは「ULSI技術(ULSI Technology)」、C.Y. Chang及びS.M. Sze編著、マクグローヒルカンパニィ出版、1996年によれば典型的なクリーンルームの全体的な電力消費の約18%を構成している。
【0003】
処理装置は、又、種々の半導体製造処理におけるキャリアガス、反応ガス、ドーパント、パージガス、希釈ガスとしてガス状窒素を使用する。半導体製造装置における流体圧力装置を動作させるためにも窒素を使用することが可能である。典型的に、窒素は空間を節約するためにその液体の状態でタンク内に保存される。液体窒素をガス状窒素へ変換させるためには、液体窒素は大気へ露呈されているフィンを具備するパイプを介して移動し(例えば、熱交換器)、従って液体窒素は大気条件から熱を吸収することが可能である。半導体製造処理において使用されるその他のガスは酸素及びアルゴンを包含している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術における1つの問題は、冷却剤を冷却するために別個のチラー即ち冷却装置が設けられていることである。このことは空間を占有し且つ電力を消費し、従ってウエハ製造のコストを増加させる。更に、液化されたガスはガスとなるために加熱されねばならず、この場合にも電力を消費し、従って製造処理に対してコストを付加させる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの側面によれば、冷却システムが、半導体製造処理において使用される1個又はそれ以上の装置へ冷却剤及びガスを供給する熱交換器を有している。該熱交換器は、冷却剤(例えば、水)供給源及び液体ガス(例えば液体窒素)供給源へ結合されており、冷却剤から液体ガスへ熱を伝達させ、それにより冷却剤を冷却させ且つ液体ガスをガス化させる。該熱交換器は該冷却剤及びガスを搬送体製造装置の1つ又はそれ以上のユニットへ供給すべく結合されている。実施例に依存して、該熱交換器は冷却剤及びガスを同一又は異なる装置へ供給することが可能である。
【0006】
本発明の別の側面によれば、冷却剤(例えば水)の温度を低下させる方法が、冷却剤供給源から冷却剤を熱交換器へ供給し、液体ガス供給源から液体ガス(例えば液体窒素)を該熱交換器へ供給し、且つ該冷却剤を該熱交換器から半導体製造装置へ供給することを包含している。本方法は、更に、液体ガスをそのガス状態において該熱交換器から同一の半導体製造装置又は異なる半導体製造装置へ供給することを包含することが可能である。
【0007】
本発明は半導体製造のコストにおける実質的な節約を提供している。半導体製造処理において使用される冷却剤は殆ど又は全くチラー即ち冷却装置を使用すること無しに冷却される。その代わりに、冷却剤は半導体製造処理において使用するためにそのガス状態へ変換されねばならない液体ガスを使用して冷却される。従って、冷却装置によるエネルギ消費は最小とされ且つ半導体製造コストが減少される。
【0008】
【発明の実施の形態】
図2は本発明の1つの側面に基づく冷却システム100を例示している。バルブ102が液体ガス供給源104を熱交換器108のインレット106又は熱交換器112のインレット110へ選択的に結合させる。バルブ102は、例えば、コネクチカット州スタンフォードのオメガエンジニアリング、インコーポレイテッドから入手可能な従来のバルブである。1つの例として、液体ガス供給源104は液体窒素を格納し且つ液体ガスを保持する従来のタンクである。
【0009】
インレット106はパイプ114へ結合されており、該パイプは熱交換器108によって画定されるチャンバ113を介して延在している。パイプ114は熱交換器108のアウトレット118へ結合している。バルブ120は熱交換器108のアウトレット118又は熱交換器112のアウトレット122を選択的にガス供給パイプ124へ結合させる。バルブ120はバルブ102と同一のタイプのバルブである。パイプ124はガス状窒素を供給するために従来の半導体製造装置126Aへ結合している。装置126AはCVD(化学的蒸着)システム、PVD(物理的蒸着)システム、注入器、炉、RTP(迅速熱処理(例えばアニール))システム、エッチャー、プラズマCVDシステム、ステッパー、SEM(走査顕微鏡)、空調ユニットのうちのいずれか1つとすることが可能である。
【0010】
熱交換器112はパイプ128を有しており、その外側表面はフィン130が取付けられている。熱交換器112は開放大気に露呈されており、大気中の空気から熱交換器112を介して移動する液体窒素へ熱を伝達させる。
【0011】
バルブ132は冷却剤供給源134を熱交換器108のインレット136又は従来のチラー即ち冷却装置130のインレット138へ選択的に結合させる。バルブ132はバルブ102と同一のタイプのバルブである。冷却剤供給源134内に格納されている冷却剤は、例えば、都市水道線から直接供給される水であるか、又はある場合には、脱イオン化水供給源からの脱イオン化水である。冷却剤供給源134は、又、熱を伝達させる水の能力に悪影響を与えるか又は冷却中の装置における冷却剤通路の内側を腐食させるか又はその上に付着物を形成させる水の中に存在する汚染物を除去する水濾過装置を有することが可能である。
【0012】
図2のシステム100に関連して液体窒素及び水について説明するが、システム100は半導体製造処理において必要とされるその他の液体ガス及び/又は冷却剤を加熱又は冷却するために使用することが可能である。例えば、その他の適切な液体ガスとしては、液体酸素及び液体アルゴン等があり、且つその他の適宜の冷却剤としてはグリコール等がある。
【0013】
インレット136は熱交換器108へ結合しており、従って水が熱交換器108によって画定されているチャンバ113内に流れる。チャンバ113内において、水はパイプ114と接触し且つパイプ114内を流れる窒素に対して熱を失う。液体窒素によって冷却される水はアウトレット142を介して熱交換器108から出る。
【0014】
チラー即ち冷却装置140は水の温度を低下させるために使用される従来の冷却装置である。水はインレット138から冷却装置140内へ流れ且つアウトレット146を介して出る。バルブ144は熱交換器108のアウトレット142又は冷却装置140のアウトレット146を選択的に冷却剤供給パイプ148へ結合させる。パイプ148は冷却剤水を供給するために装置126Aへ結合している。1実施例においては、装置126Aは、更に、半導体製造施設のために冷却された空気を発生するために冷却剤水(又は別の適宜の空調用冷却剤)を使用する空調ユニットを構成することが可能である。パイプ124及び148は夫々同一の装置126Aに対してガス状窒素及び冷却された水を供給するものとして例示されているが、パイプ124及び148は、夫々、同一又は異なる半導体製造装置(例えば装置126B及び126C)の1つ又はそれ以上へガス状窒素及び冷却された水を供給することが可能である。
【0015】
制御ユニット150はバルブ102,120,132,144を制御する。制御ユニット150は、例えば、オメガエンジニアリング、インコーポレイテッドから入手可能な従来の温度制御ユニットである。通常動作においては、制御ユニット150は(1)バルブ102をして供給源104をインレット106へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット118をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして供給源134をインレット136へ結合させ、(4)バルブ144をしてアウトレット142をパイプ148へ結合させる。熱交換器108のチャンバ113内において、水がパイプ114と接触し且つ熱が水からパイプ114へ及びパイプ114から窒素へ伝達される。窒素はアウトレット118を介して熱交換器108から出る前に液体からガスへ変化する。水は、パイプ114に対して熱を喪失して低温となり且つアウトレット142を介して熱交換器108から出る前に所望の温度に到達する。ガス状窒素及び冷却された水は半導体製造処理において使用するために装置126Aによって受取られる。
【0016】
熱交換器108から出る水が温度が高過ぎる場合には、制御ユニット150が熱交換器108をバイパスし且つ冷却装置140を使用することが可能である。熱交換器108から出る水が冷た過ぎる場合には、熱交換器108から出る水が所望の温度に復帰するまで、制御ユニット150は液体窒素を熱交換器108から熱交換器112へ逸らすことが可能である。これらの動作については後に図4を参照して説明する。
【0017】
図3A及び3Bは熱交換器108の概略平面図、側面図、正面図を示している。図3Aに示したように、チャンバ103は幅W、長さL、高さHを有している。当業者によって理解されるように、W,L,Hの実際の寸法はクリーンルームの冷却された水及び/又はガス状窒素に対する要求に依存する。
【0018】
パイプ114は連結部154−i、真っ直ぐなパイプ156−j、連結部158−k、真っ直ぐなパイプ160−l、U形状パイプ162−mの組合わせを有している。注意すべきことであるが、i,j,k,l,mはパイプ154,156,158,160,162の数を表わす整数であり、且つそれらの値はパイプ114のレベル数に従って変化する。平面図(図3Aの上側)を参照すると、パイプ114はインレット106をパイプ156−1へ結合する連結部154−1で開始している。次に、連結部158−1はパイプ156−1をパイプ160−1と結合している。次いで、別の連結部158−2がパイプ160−1をパイプ162−1と結合している。パイプ162−1は前に説明したパイプが位置されている面(第一面)上においてパイプ114の180度の回転を行わせるために使用される。
【0019】
次に、連結部158−3がパイプ162−1を真っ直ぐなパイプ160−2と結合させる。次いで、連結部158−4が真っ直ぐなパイプ160−2をパイプ162−2と結合させる。パイプ162−2は第一面に対して垂直な面内においてパイプ114の180度の回転を行わせ且つパイプ160−2と整合させるために使用される。側面図(図3Aの底部)を参照すると、前に説明したパイプの組合わせがパイプ114の付加的なレベルに対して繰返される。最後のレベルにおいて、連結部154−2がパイプ156−2(パイプ114の端部)をアウトレット118へ結合させる。
【0020】
当業者によって理解されるように、パイプ114は、別法として、その他のパイプの組合わせ又は図3Aに示した構造を形成すべく屈曲された単一のパイプから構成することが可能である。注意すべきことであるが、単一のパイプを使用することは熱交換器108内部における周期的な加熱及び冷却条件の下での時間にわたってのリークを減少させる。
【0021】
正面図(図3B)を参照すると、パイプ114の外側表面にフィン164が取付けられており、チャンバ103を充填する水とパイプ114内の窒素との間の伝熱を増加させている。例えば、パイプ114の外側表面の周りに8個のフィン164が等間隔に設けられている。この正面図は、又、同一のレベル上の隣接するパイプ160−1がそれらの中心から距離Sだけ離隔されていることを示している。隣接するレベル上の隣接するパイプ160−1も距離Sだけそれらの中心から離隔されている。当業者によって理解されるように、S、パイプのサイズ及び長さの実際の寸法はクリーンルームの冷却される水及び/又はガス状窒素に対する要求に依存する。更に、パイプ160−1が距離Sだけ等間隔に離隔して示されているが、パイプ160−1は異なる距離だけ離隔させることが可能である。
【0022】
図4は、システム100がT1とT2との温度範囲内に熱交換器108から出る水の温度を維持する方法200を示しており、尚T1はT2よりも一層高い。方法200はアクション202において開始する。アクション202において、オペレータが制御ユニット150を所望の温度T1及びT2で初期化する。アクション204において、制御ユニット150はチャンバ113を水で充填させ始め且つ液体窒素がパイプ114を介して流れることを許容する。従って、制御ユニット150は(1)バルブ102をして窒素供給源104をインレット106へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット118をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして水供給源134をインレット136へ結合させ、(4)バルブ144をして水がアウトレット142を介してチャンバ113から出ることを許容することのない閉じた位置に止まらせる。
【0023】
アクション206において(チャンバ113が水で充填された場合)、制御ユニット150は温度センサー152を使用してアウトレット142近くの水の温度が温度T1よりも高いか否か、即ちその水の温度が高過ぎるか否かを判別する。アウトレット142近くの水の温度が高過ぎる場合には、アクション206の後にアクション208が続く。そうでない場合には、アクション206の後にアクション210が続く。
【0024】
注意すべきことであるが、アウトレット142近くの水の温度はチャンバ113内において水がパイプ114と形成する接触の量に依存して時間と共に変化する場合がある。当業者によって理解されるように、アウトレット142近くの一貫性のある水の温度を確保するためには、チャンバ113内の水は均一に分布されており、従って水がアウトレット142に向かってチャンバ113の下方へ移動する場合にパイプ114と一様に接触するものでなければならない。当業者によって理解されるように、典型的な半導体製造処理は冷却剤水温度(例えば30℃)に対して高いトリランス(例えば、±10乃至20℃)を有しており、且つ水は良好な熱伝導体であって、従って水の温度は通常均一に分布されている。一方、チャンバ113全体にわたっての一様な水の温度を確保するために、チャンバ113内の水を撹拌するために機械的な撹拌器を使用することが可能である。
【0025】
アクション208において、制御ユニット150は熱交換器108をバイパスし且つ冷却装置140を使用して水を所望の温度へ冷却させる。従って、制御ユニット150は(1)バルブ102をして窒素供給源104をインレット106へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット118をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして水供給源134をインレット138へ結合させ、(4)バルブ144をしてアウトレット146を装置126Aへ結合させる。注意すべきことであるが、熱交換器108は装置126Aへガス状窒素を供給するために未だに使用することが可能である。アクション208の後にアクション206が続き且つアウトレット142近くの水の温度が温度T1未満となるまで方法200が繰返す。
【0026】
アクション210において、制御ユニット150は熱交換器108を使用して冷却された水及び/又はガス状窒素を装置126Aへ供給する。従って、制御ユニット150は(1)バルブ102をして窒素供給源104をインレット106へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット118をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして水供給源134をインレット136へ結合させ、(4)バルブ144をしてアウトレット142を装置126Aへ結合させる。アクション208の後にアクション210が続く。
【0027】
アクション212において、制御ユニット150は温度センサー152を使用して、アウトレット142近くの水の温度が温度T2未満であるか否か、即ちその水の温度が低過ぎる(例えば、水が凍結し始める)か否かを判別する。熱交換器108を出る水の温度が低過ぎる場合には、アクション212の後にアクション214が続く。そうでない場合には、アクション212の後にアクション216が続く。
【0028】
アクション214において、制御ユニット150は熱交換器108をバイパスさせ且つ熱交換器112を使用して液体窒素をガス状窒素へ変換させ、それにより熱交換器108内の水がT2より高い温度へ上昇することを許容する。従って、制御ユニット150は(1)バルブ102をして窒素供給源104をインレット110へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット122をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして水供給源134をインレット136へ結合させ、(4)バルブ144をしてアウトレット142を装置126Aへ結合させる。注意すべきことであるが、熱交換器108は、装置126Aへ冷却した水を供給するために未だに使用することが可能である。アクション214の後にアクション212が続き、且つアウトレット142近くの水の温度が温度T2より高くなるまで方法200は繰返す。
【0029】
アクション216において、制御ユニット150は冷却した水及び/又はガス状窒素を装置126Aへ供給するために熱交換器108を使用する。従って、制御ユニット150は(1)バルブ102をして窒素供給源104をインレット106へ結合させ、(2)バルブ120をしてアウトレット118をパイプ124へ結合させ、(3)バルブ132をして水供給源134をインレット136へ結合させ、(4)バルブ144をしてアウトレット142を装置126Aへ結合させる。アクション216の後にアクション206が続き、且つ前述したステップが繰返されて熱交換器108から出る水の温度を維持する。
【0030】
図5は、システム100が熱交換器108から出る水の温度をT1とT2との間の温度範囲に維持する方法500を例示しており、尚T1はT2よりも高い。方法500は、アクション508がアクション208を置換しており且つアクション514がアクション214を置換している点を除いて方法200と同じである。
【0031】
アクション508は、制御ユニット150がバルブ132を熱交換器108と冷却装置140の両方へ水を供給する位置に設定する点を除いてアクション208と同じである。1実施例においては、バルブ132は水を2つの宛先へ同時的に供給するセッティングを有している。アクション508において、熱交換器108は、熱交換器108から出る水の温度が高過ぎるものとなる場合に冷却装置140と関連して使用される。熱交換器108から幾らかの水を逸らせることは、より少ない量の水が液体窒素に対して熱を失うことを可能とさせ、それにより熱交換器108から出る水の温度を減少させる。
【0032】
アクション514は、制御ユニット150が熱交換器108及び112の両方へ液体窒素を供給する位置にバルブ102を設定する点を除いてアクション214と同じである。1実施例においては、バルブ102は2つの宛先へ水を同時的に供給するセッティングを有している。アクション514において、熱交換器108は、熱交換器108から出る水の温度が低過ぎるものとなる場合に熱交換器112と関連して使用される。熱交換器108から幾らかの液体窒素を逸らさせることは、より小さな量の液体窒素がチャンバ113内の水から熱を吸収することを可能とさせ、それにより熱交換器108から出る水の温度を増加させる。
【0033】
図6は本発明の別の側面に基づく冷却システム600を示している。システム600は、バルブ132の下流側で且つインレット136から上流側にバルブ602が付加されており、且つバルブ102の下流側で且つインレット106から上流側にバルブ604が付加されている点を除いてシステム100と同じである。制御ユニット150は熱交換器108から出る水の温度を制御するための手段の1つとして熱交換器108内への夫々の水及び窒素の流量を制御するためにバルブ602及び604を使用する(方法700に関連して説明する)。冷却装置140、熱交換器112及びそれらと関連するパイプ及びバルブはシステム600の1実施例においてオプションであり、尚バルブ602及び604は、それによって制御ユニット150が熱交換器108から出る水の温度を制御する唯一の手段である。
【0034】
図7は、システム600が熱交換器108から出る水の温度をT1乃至T2の温度範囲の間に維持する方法700を示している。方法700は、アクション708がアクション208を置換しており、アクション714がアクション214を置換しており、且つ制御ユニット150が熱交換器108の通常動作期間中(アクション210及び216)バルブ602及び604を第一位置(例えば開放の50%)へ開放させる点を除いて方法200と同じである。
【0035】
アクション708は、制御ユニット150が冷却装置140で熱交換器108をバイパスする代わりに熱交換器108の水の流量を減少させ及び/又は窒素の流量を増加させる点を除いてアクション210と同じである。水の流量を減少させることはより小さな量の水が液体窒素に対して熱を喪失することを許容し、それにより水の温度を減少させる。窒素の流量を増加させることはより大きな量の液体窒素がチャンバ113内の水から熱を吸収することを許容し、それにより水の温度を減少させる。水の流量を減少させるために、制御ユニット150はバルブ602を第二位置(例えば、開放の25%)へ閉じる。窒素の流量を増加させるために、制御ユニット150はバルブ604を第三位置(例えば、開放の75%)へ開かせる。
【0036】
アクション714は、熱交換器108を熱交換器112でバイパスさせる代わりに、制御ユニット150が熱交換器108の水の流量を増加させ及び/又は窒素の流量を減少させる点を除いてアクション216と同じである。水の流量を増加させることはより大きな量の水が液体窒素へ熱を喪失することを許容し、それにより水の温度を増加させる。窒素の流量を減少させることは、より小さな量の液体窒素がチャンバ113内の水から熱を吸収することを許容し、それにより熱交換器から出る水の温度を増加させる。水の流量を増加させるためには、制御ユニット150がバルブ602を第三位置(例えば、開放の75%)へ開放させる。窒素の流量を減少させるためには、制御ユニット150はバルブ604を第二位置(例えば、開放の25%)へ閉じさせる。
【0037】
熱交換器108から出る冷却された水の使用のうちの1つは、例えば、半導体製造施設内に位置されている多くの半導体製造装置のトリランス内に温度を維持するために使用される空調ユニットの冷媒(冷却剤)を冷却するためである。図8はシステム100及び600と関連して使用される空調システム800の1実施例を示している。空調システム800は空調ユニット850の冷媒を冷却するために使用される熱交換器(冷却剤槽)808を有している。該冷媒は空調ユニットから出てインレットパイプ806を介して冷却剤槽808のチャンバ813へ入る。インレットパイプ806がチャンバ813内を延在するパイプ814の一端に結合されている。パイプ814の別の端部は空調ユニット850へ冷媒を帰還させるアウトレットパイプ818へ結合している。冷却剤槽808及びパイプ814は、例えば、熱交換器108及びパイプ114と夫々類似した構成である。熱交換器108からの冷却された水はパイプ148(それは熱交換器108へのインレットとして作用する)を介してチャンバ813へ入り、且つアウトレットパイプ842を介してチャンバ813から出る。チャンバ813内において、冷却された水はパイプ814と接触し且つその中の冷媒を冷却する。
【0038】
別の実施例においては、熱交換器108は冷却剤槽としても作用する。図9に示したように、冷媒がパイプ806を介して熱交換器108のチャンバ113に入る。パイプ806がチャンバ113内を延在するパイプ814の一端部に結合されている。パイプ814の別の端部は空調ユニット850へ冷媒を帰還させるパイプ818へ結合している。
【0039】
本発明を特定の実施例を参照して説明したが、その説明は本発明の適用例の1つの例に過ぎず且つ限定として解釈すべきではない。例えば、実際の適用例に依存して、熱交換器108の代わりにその他のタイプの熱交換器を使用することが可能である。又、熱交換器108の能力が不充分である場合には、熱交換器108を熱交換器112及び冷却装置140と同時的に使用して必要な量の冷却された水及び/又はガス状窒素を生成することが可能である。更に、液体窒素又は水の流れが減少する上の動作のうちのいずれかにおいて、半導体製造装置の需要を満足するためにシステム100及び600と関連して従来の装置を使用することが可能である。ここに開示した実施例の特徴の種々のその他の適合及び結合は特許請求の範囲に記載した本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のクリーンルームレイアウトを示した概略図。
【図2】本発明の1つの側面に基づく冷却システムのブロック図。
【図3A】本発明の1実施例に基づく図2及び6の熱交換器を示した平面図及び側面図。
【図3B】本発明の1実施例に基づく図2及び6の熱交換器を示した正面図。
【図4】図2及び6の冷却システムの動作方法を示したフローチャート。
【図5】図2及び6の冷却システムの動作方法を示したフローチャート。
【図6】本発明の1つの側面に基づく冷却システムのブロック図。
【図7】図2及び6の冷却システムの動作方法を示したフローチャート。
【図8】図2及び6の冷却システムと共に使用することが可能な空調ユニットのブロック図。
【図9】図2及び6の冷却システムと共に使用することが可能な空調ユニットのブロック図。
【符号の説明】
100 冷却システム
102 バルブ
104 液体ガス供給源
106 インレット
108 熱交換器
110 インレット
112 熱交換器
113 チャンバ
114 パイプ
Claims (38)
- 液体ガス供給源、
冷却剤供給源、
第一半導体製造装置、
第一熱交換器、
を有するシステムであって、前記第一熱交換器が、
前記冷却剤供給源へ結合されており、前記冷却剤供給源がそれを介して前記第一熱交換器へ冷却剤を供給する第一インレット、
前記第一半導体製造装置へ結合されており、前記第一熱交換器がそれを介して前記第一半導体製造装置へ前記冷却剤を供給する第一アウトレット、
前記液体ガス供給源へ結合されており、前記液体ガス供給源がそれを介して前記第一熱交換器へ液体ガスを供給する第二インレット、
半導体製造プロセスにおいて使用するために前記液体ガスをそのガス状態で供給する第二アウトレット、
を有しているシステム。 - 請求項1において、前記冷却剤が水及びグリコールを有しているシステム。
- 請求項1において、前記液体ガスが液体窒素、液体酸素、液体アルゴンを有しているシステム。
- 請求項1において、前記第二アウトレットが前記第一半導体製造装置へ結合しており、前記第一熱交換器が前記液体ガスをそのガス状態において前記第二アウトレットを介して前記第一半導体製造装置へ供給するシステム。
- 請求項1において、更に、第二半導体製造装置を有しており、前記第二アウトレットが前記第二半導体製造装置へ結合しており、前記第一熱交換器が前記液体ガスをそのガス状態で前記第二アウトレットを介して前記第二半導体製造装置へ供給するシステム。
- 請求項5において、更に、第二熱交換器を有しており、前記第二熱交換器が、第三インレット及び前記第二半導体製造装置へ結合されている第三アウトレットを有しているシステム。
- 請求項6において、更に、前記第二インレットと、前記液体ガス供給源と、前記第三インレットとを結合する第一バルブを有しており、前記第一バルブは前記液体ガス供給源から前記液体ガスが前記第二インレット又は前記第三インレットへ流れることを選択的に許容するシステム。
- 請求項6において、更に、前記第二インレットと、前記液体ガス供給源と、前記第三インレットとを結合する第一バルブを有しており、前記第一バルブは前記液体ガスが前記液体窒素供給源から前記第二インレット及び前記第三インレットの両方へ流れることを許容するシステム。
- 請求項7において、更に、前記第二アウトレットと、前記第三アウトレットと、前記第二半導体製造装置とを結合する第二バルブを有しており、前記第二バルブは前記液体ガスが前記第二アウトレット又は前記第三アウトレットから前記第二半導体製造装置へ流れることを選択的に許容するシステム。
- 請求項6において、前記第二熱交換器は、更に、前記第三インレットへ結合した第一端部と前記第三アウトレットへ結合した第二端部とを具備している第二パイプを有しており、前記第二パイプは大気条件へ露呈されるシステム。
- 請求項6において、更に、冷却装置を有しており、前記冷却装置は第四インレット及び前記第一半導体製造装置へ結合している第四アウトレットを有しているシステム。
- 請求項11において、更に、前記冷却剤供給源と、前記第一インレットと、前記第四アウトレットとを結合する第三バルブを有しており、前記第三バルブは前記冷却剤が前記冷却剤供給源から前記第一インレット又は前記第四インレットへ流れることを選択的に許容するシステム。
- 請求項11において、更に、前記冷却剤供給源と、前記第一インレットと、前記第四インレットとを結合する第三バルブを有しており、前記第三バルブは前記冷却剤が前記冷却剤供給源から前記第一インレット及び前記第四インレットの両方へ流れることを許容するシステム。
- 請求項11において、更に、前記第一アウトレットと、前記第四アウトレットと、前記第一半導体製造装置とを結合する第四バルブを有しており、前記第四バルブは、前記冷却剤が前記第一アウトレット又は前記第四アウトレットから前記第一半導体製造装置へ流れることを選択することを許容するシステム。
- 請求項14において、更に、前記第一アウトレット近くに位置されている温度センサーを有しているシステム。
- 請求項15において、更に、前記温度センサー、前記第一バルブ、前記第三バルブ、前記第四バルブ、前記第二バルブのうちの少なくとも1つへ結合されている制御ユニットを有しているシステム。
- 請求項1において、前記第一半導体製造装置がCVD(化学的蒸着)システム、PVD(物理的蒸着)システム、注入器、炉、RTP(迅速熱処理)システム、エッチャ−、プラズマCVDシステム、ステッパー、SEM(走査電子顕微鏡)、及び空調ユニットを包含しているシステム。
- 請求項1において、更に、前記第一インレット及び前記冷却剤供給源を結合している第五バルブを有しており、前記第五バルブは前記冷却剤が選択した流量で流れることを許容するシステム。
- 請求項18において、更に、前記第二インレットを前記液体ガス供給源へ結合させる第六バルブを有しており、前記第六バルブは前記液体ガスが選択した流量で前記第二インレットへ流れることを許容するシステム。
- 請求項19において、更に、前記第一アウトレットに位置されている温度センサーを有しているシステム。
- 請求項20において、更に、前記温度センサー、前記第五バルブ、前記第六バルブのうちの少なくとも1つへ結合されている制御ユニットを有しているシステム。
- 請求項1において、前記熱交換器が、更に、
空調ユニットへ結合されており、前記空調ユニットがそれを介して前記第一熱交換器へ冷媒を供給する第五インレット、
前記空調ユニットへ前記冷媒を供給する第五アウトレット、
を有しているシステム。 - 請求項1において、更に第三熱交換器を有しており、前記第三熱交換器は、
空調ユニットへ結合されており前記空調ユニットがそれを介して前記第三熱交換器へ冷媒を供給する第五インレット、
前記冷媒を前記空調ユニットへ供給する第五アウトレット、
前記第一アウトレットへ結合されており、前記第一アウトレットがそれを介して前記冷却剤を前記第三熱交換器へ供給する第六インレット、
前記冷却剤が前記第三熱交換器から出ることを許容する第六アウトレット、
を有しているシステム。 - 半導体製造においてエネルギを節約する方法において、
冷却剤供給源から第一熱交換器へ冷却剤を供給し、
液体ガス供給源から液体ガスを熱交換器へ供給してそこで前記液体ガスはそのガス状態へ変化し且つ前記冷却剤が冷却を行い、
冷却された冷却剤を前記第一熱交換器から第一半導体製造装置へ供給し、
前記液体ガスをそのガス状態において半導体製造プロセスにおいて使用するために供給する、
ことを包含している方法。 - 請求項24において、更に、
前記第一熱交換器から前記第一半導体製造装置へ供給された前記冷却された冷却剤が所定の温度よりも高い場合には、
前記冷却剤を前記冷却剤供給源から冷却装置へ供給し、
冷却剤を前記冷却装置から前記第一半導体製造装置へ供給する、
ことを包含している方法。 - 請求項24において、前記液体ガスをそのガス状態において供給する場合に、前記液体ガスをそのガス状態において前記第一半導体製造装置へ送給することを包含している方法。
- 請求項24において、前記液体ガスをその状態において供給する場合に、前記液体ガスをそのガス状態において第二半導体製造装置へ送給することを包含している方法。
- 請求項27において、更に、前記熱交換器から前記第一半導体製造装置へ供給される冷却剤が所定の温度未満である場合には、
前記液体ガスを前記液体ガス供給源から第二熱交換器へ供給し、
前記液体ガスをそのガス状態において前記第二熱交換器から前記第二半導体製造装置へ供給する、
ことを包含している方法。 - 請求項24において、前記冷却剤が水及びグリコールを包含している方法。
- 請求項24において、前記液体ガスが液体窒素、液体酸素、液体アルゴンを包含している方法。
- 請求項24において、更に、前記第一熱交換器から前記第一半導体製造装置へ供給される前記冷却された冷却剤が所定の温度を超えている場合には、前記冷却剤供給源からの冷却剤を前記第一熱交換器及び冷却装置へ供給することを包含している方法。
- 請求項31において、更に、前記冷却装置から前記第一半導体製造装置へ冷却剤を供給することを包含している方法。
- 請求項24において、更に、前記熱交換器から前記第一半導体製造装置へ供給される冷却剤が所定の温度未満である場合には、前記液体ガス供給源から前記第一熱交換器及び第二熱交換器へ液体ガスを供給することを包含している方法。
- 請求項33において、更に、前記液体ガスをそのガス状態において前記第二熱交換器から第二半導体製造装置へ供給することを包含している方法。
- 請求項24において、更に、前記第一熱交換器から前記第一半導体製造装置へ供給される冷却された冷却剤が所定の温度を超えている場合には、
前記冷却剤供給源から前記第一熱交換器への冷却剤の流量を減少させ、
前記液体ガス供給源から前記第一熱交換器への液体ガスの流量を増加させ、又は
前記冷却剤供給源から前記第一熱交換器への冷却剤の流量を減少させ且つ前記液体ガス供給源から前記第一熱交換器への液体ガスの流量を増加させる、
ことを包含している方法。 - 請求項24において、更に、前記熱交換器から前記第一半導体製造装置へ供給される冷却剤が所定の温度未満である場合には、
前記液体ガス供給源から前記第一熱交換器へ供給される液体ガスの流量を減少させ、
前記冷却剤供給源から前記第一熱交換器へ供給される冷却剤の流量を増加させ、又は
前記液体ガス供給源から前記第一熱交換器へ供給される液体ガスの流量を減少させ且つ前記冷却剤供給源から前記第一熱交換器へ供給される冷却剤の流量を増加させる、
ことを包含している方法。 - 請求項24において、更に、
空調ユニットから冷媒を前記第一熱交換器へ供給しそこで前記冷媒が冷却され、
冷却された冷媒を前記第一熱交換器から前記空調ユニットへ供給する、
ことを包含している方法。 - 請求項24において、更に、
前記第一熱交換器から第三熱交換器へ冷却された冷却剤を供給し、
空調ユニットから冷媒を前記第三熱交換器へ供給し、そこで前記冷媒が冷却され、
冷却された冷媒を前記第三熱交換器から前記空調ユニットへ供給する、
ことを包含している方法。
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