JP3058392B2 - Cooling system for low temperature processing equipment - Google Patents

Cooling system for low temperature processing equipment

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JP3058392B2
JP3058392B2 JP5319059A JP31905993A JP3058392B2 JP 3058392 B2 JP3058392 B2 JP 3058392B2 JP 5319059 A JP5319059 A JP 5319059A JP 31905993 A JP31905993 A JP 31905993A JP 3058392 B2 JP3058392 B2 JP 3058392B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は低温処理装置に係り、特
に低温処理装置の冷却システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-temperature processing apparatus, and more particularly to a cooling system for a low-temperature processing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体処理装置においては、
垂直なパターン形状と高い選択比を得るために、被処理
体、たとえば半導体ウェハの反応表面を低温化する低温
処理方法が知られている。かかる低温処理においては、
被処理体の反応表面の温度を許容処理温度範囲内に正確
に保持することが、製品の歩留まりを向上させ、かつ繊
細な表面加工を行う上で重要である。特に最近では、被
処理体の反応表面温度を低温に制御すればするほど、製
品の加工精度が向上するため、処理の極低温化が進めら
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor processing apparatus,
In order to obtain a vertical pattern shape and a high selectivity, a low-temperature processing method for lowering the temperature of a reaction surface of an object to be processed, for example, a semiconductor wafer, is known. In such low-temperature processing,
It is important to accurately maintain the temperature of the reaction surface of the object within the allowable processing temperature range in order to improve the yield of products and perform delicate surface processing. In particular, recently, as the reaction surface temperature of the object to be processed is controlled to a lower temperature, the processing accuracy of the product is improved.

【0003】上記のような安定した極低温環境を得るた
めに、従来では図4に示すように、冷媒源100より冷
媒、たとえば液体窒素をモータ101によりサセプタ内
の冷却ジャケットに送り、その気化熱にてサセプタを冷
却し、冷却されたサセプタから被処理体に伝達される冷
却熱により被処理体の反応表面を極低温化していた。そ
の際、冷却ジャケットから回収される冷媒は、気化した
窒素ガスと液体窒素の混合体から成るため、気化器10
2により完全に気化した後排気していた。
In order to obtain a stable cryogenic environment as described above, conventionally, as shown in FIG. 4, a refrigerant, for example, liquid nitrogen, is sent from a refrigerant source 100 to a cooling jacket in a susceptor by a motor 101, and its vaporization heat is The susceptor is cooled by the cooling method, and the reaction surface of the object to be processed is extremely cooled by the cooling heat transmitted from the cooled susceptor to the object. At this time, the refrigerant recovered from the cooling jacket is composed of a mixture of vaporized nitrogen gas and liquid nitrogen.
After completely vaporized by 2, exhaust was performed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
低温処理装置においては、超低温、たとえば−150℃
程度で被処理体を処理するべくサセプタを冷却するため
に使用された冷媒を、気化器により熱交換処理をせねば
ならないほど冷却能力がありながら、排気していたた
め、エネルギーロスが大きく、装置のランニングコスト
を押し上げる原因となっていた。また冷媒として液体窒
素などの液化された不活性ガスを使用する場合には、そ
の排気ガスは純度が高いため、省エネルギーの観点から
その有効利用を模索する必要があった。
However, in the conventional low-temperature processing apparatus, an extremely low temperature, for example, -150 ° C.
Since the refrigerant used to cool the susceptor to process the object to be processed was exhausted while having a cooling capacity enough to perform a heat exchange treatment by a vaporizer, the energy loss was large, so that This was causing the running cost to rise. Further, when a liquefied inert gas such as liquid nitrogen is used as a refrigerant, the exhaust gas has a high purity, so that it is necessary to find effective use of the exhaust gas from the viewpoint of energy saving.

【0005】本発明は従来の低温処理装置の有する上記
のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的
とするところは、超低温処理装置に利用され、回収され
た冷媒の有効利用を図ることが可能であり、したがって
装置のランニングコストの低減に寄与し、省エネルギー
の観点にも合致するような新規かつ改良された低温処理
装置の冷却システムを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional low-temperature processing apparatus, and has as its object to make effective use of the recovered refrigerant used in the ultra-low-temperature processing apparatus. It is an object of the present invention to provide a new and improved cooling system for a low-temperature processing apparatus, which can reduce the running cost of the apparatus and also contributes to energy saving.

【0006】上記課題を解決するために,請求項1に記
載の,第1の処理装置の処理室内において被処理体を載
置固定するための第1のサセプタ内に液化不活性ガス
循環させて,その液化不活性ガスの気化熱によりその第
1のサセプタを冷却するための第1の冷却回路を備えた
低温処理装置の冷却システムは,前記第1の冷却回路の
冷媒戻り路が熱交換器の一次側に接続され前記熱交換
器の二次側は第1の処理装置よりも高温で被処理体を処
理する第2の処理装置の第2のサセプタ内に冷媒を循環
させて冷却するための第2の冷却回路に接続されている
ことを特徴としている。
In order to solve the above problem, a liquefied inert gas is circulated in a first susceptor for mounting and fixing an object to be processed in a processing chamber of a first processing apparatus. And the heat of vaporization of the liquefied inert gas
A cooling system for the low-temperature processing apparatus including a first cooling circuit for cooling the first susceptor , wherein a refrigerant return path of the first cooling circuit is connected to a primary side of a heat exchanger;
The secondary side of the vessel is connected to a second cooling circuit for circulating and cooling a refrigerant in a second susceptor of a second processing apparatus for processing an object to be processed at a higher temperature than the first processing apparatus. It is characterized by having.

【0007】また請求項2に記載の、処理装置の処理室
内において被処理体を載置固定するためのサセプタ内に
液化不活性ガスを循環させて、その液化不活性ガスの気
化熱によりそのサセプタを冷却するための冷却回路を備
えた低温処理装置の冷却システムは、前記冷却回路の冷
媒戻り路が気化不活性ガスを回収するための回収回路を
介してパージ用不活性ガス源に接続されていることを特
徴としている。
Further, a liquefied inert gas is circulated in a susceptor for mounting and fixing an object to be processed in a processing chamber of the processing apparatus, and the susceptor is heated by heat of vaporization of the liquefied inert gas. In the cooling system of the low-temperature processing apparatus provided with a cooling circuit for cooling the cooling system, the refrigerant return path of the cooling circuit is connected to a purge inert gas source via a recovery circuit for recovering the vaporized inert gas. It is characterized by having.

【0008】さらにまた請求項3に記載の、第1の処理
装置の処理室内において被処理体を載置固定するための
第1のサセプタ内に液化不活性ガスを循環させて、その
液化不活性ガスの気化熱によりその第1のサセプタを冷
却するための第1の冷却回路を備えた低温処理装置の冷
却システムは、前記第1の冷却回路の戻り路が熱交換器
に接続され、その熱交換器の一次側は熱交換された不活
性ガスを回収するための回収回路を介してパージ用不活
性ガス源に接続され、その熱交換器の二次側は第1の処
理装置よりも高温で被処理体を処理する第2の処理装置
の第2のサセプタ内に冷媒を循環させて冷却するための
第2の冷却回路に接続されていることを特徴としてい
る。
Further, a liquefied inert gas is circulated in a first susceptor for mounting and fixing an object to be processed in a processing chamber of the first processing apparatus. A cooling system for a low-temperature processing apparatus including a first cooling circuit for cooling a first susceptor by heat of vaporization of a gas includes a return path of the first cooling circuit connected to a heat exchanger, The primary side of the exchanger is connected to a purge inert gas source via a recovery circuit for recovering the heat-exchanged inert gas, and the secondary side of the heat exchanger has a higher temperature than the first processing apparatus. And a second cooling circuit for circulating and cooling the refrigerant in the second susceptor of the second processing apparatus for processing the object to be processed.

【0009】[0009]

【作用】請求項1に記載の発明によれば,第1の冷却回
路の冷媒戻り路から回収されたまだ冷却能力の高い液化
不活性ガス処理装置から熱交換器に送り,熱交換器に
おいて第1の処理装置よりも処理温度が高い第2の処理
装置の冷却回路を循環する冷媒を冷却するために使用す
ることが可能なので,冷媒を有効利用することが可能で
あり,ランニングコストが低く,省エネルギーの冷却シ
ステムを構築することが可能である。
According to the first aspect of the present invention, the liquefaction recovered from the refrigerant return path of the first cooling circuit and still having a high cooling capacity is achieved.
Inert gas is sent from the processing unit to the heat exchanger and sent to the heat exchanger.
Since it is possible to use the refrigerant circulating in the cooling circuit of Oite first processing device processing temperature is higher second processing unit than to cool, it is possible to effectively use the refrigerant, running costs And a low-energy cooling system can be constructed.

【0010】請求項2に記載の発明によれば、特に液化
不活性ガスを冷媒として使用する場合に、処理装置から
回収されて気化した不活性ガスをパージガス源に送るこ
とにより、その不活性ガスをたとえばカセット室やロー
ドロック室などの各種チャンバ内をパージ処理するため
に使用することができるので、冷媒を有効利用すること
が可能であり、ランニングコストが低く、省エネルギー
の冷却システムを構築することが可能である。
According to the second aspect of the present invention, particularly when the liquefied inert gas is used as the refrigerant, the inert gas recovered and vaporized from the processing apparatus is sent to the purge gas source, thereby the inert gas is removed. Can be used for purging various chambers such as a cassette chamber and a load lock chamber, so that a refrigerant can be used effectively, a running cost is low, and an energy-saving cooling system is constructed. Is possible.

【0011】 請求項3に記載の発明によれば,請求項
1および2に記載の発明と同様に,液化不活性ガスを冷
媒として使用し,処理装置から熱交換器に送り,熱交換
器において第1の処理装置よりも処理温度が高い第2の
処理装置の冷却回路を循環する冷媒を冷却するために用
いるとともに,熱交換器において熱交換され気化した不
活性ガスをパージガスとして使用することが可能なの
で,冷媒のより一層の有効利用を図ることが可能であ
り,ランニングコストがより低く,より省エネルギーの
冷却システムを構築することができる。
According to the third aspect of the present invention,
Similarly to the inventions described in 1 and 2, the second processing apparatus uses a liquefied inert gas as a refrigerant and sends it from the processing apparatus to the heat exchanger, where the processing temperature of the heat exchanger is higher than that of the first processing apparatus. It can be used to cool the refrigerant circulating in the cooling circuit of the above, and the inert gas vaporized by heat exchange in the heat exchanger can be used as a purge gas, so that the refrigerant can be used more effectively. In addition, a running system with lower running cost and a more energy-saving cooling system can be constructed.

【0012】[0012]

【実施例】以下に、本発明に基づいて構成された低温処
理装置の冷却回路をプラズマエッチング装置に適用した
場合について、添付図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A case where a cooling circuit of a low-temperature processing apparatus according to the present invention is applied to a plasma etching apparatus will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0013】まず図2を参照しながら本発明方法を適用
可能なエッチング装置1について簡単に説明する。図示
のように、このエッチング装置1は、導電性材料、例え
ばアルミニウム製の略円筒形状の気密に構成された処理
室2を有しており、この処理室2の底部付近には排気口
3が設けられており、図示しない排気手段、例えば真空
ポンプを介して処理室2内を所望の減圧雰囲気に真空引
き可能なように構成されている。
First, an etching apparatus 1 to which the method of the present invention can be applied will be briefly described with reference to FIG. As shown in the drawing, the etching apparatus 1 has a substantially cylindrical airtight processing chamber 2 made of a conductive material, for example, aluminum, and an exhaust port 3 is provided near the bottom of the processing chamber 2. The processing chamber 2 is configured to be evacuated to a desired reduced-pressure atmosphere via an exhaust unit (not shown), for example, a vacuum pump.

【0014】さらに、この処理室2のほぼ中央に処理室
2の底部から電気的に絶縁状態を保持するように略円柱
形状の載置台4が収容されている。この載置台4の上面
に被処理体、例えば半導体ウェハWを載置することが可
能である。この載置台4は、例えばアルミニウム製の略
円柱形状のサセプタ支持台5と、その支持台5の上にボ
ルト6により着脱自在に設けられた、例えばアルミニウ
ム製のサセプタ7より構成されている。
Further, a substantially columnar mounting table 4 is accommodated at substantially the center of the processing chamber 2 so as to maintain an electrically insulating state from the bottom of the processing chamber 2. An object to be processed, for example, a semiconductor wafer W can be mounted on the upper surface of the mounting table 4. The mounting table 4 includes a substantially cylindrical susceptor support 5 made of, for example, aluminum and a susceptor 7 made of, for example, aluminum, which is detachably provided on the support 5 with a bolt 6.

【0015】上記サセプタ支持台5には、冷媒、例えば
液体窒素を流通循環させるための冷媒収容部、例えば冷
却ジャケット8が設けられている。この冷却ジャケット
8には、冷媒供給路9および冷媒排出路10が設けられ
ており、後述するように構成された冷却回路11から冷
媒、例えば液体窒素を上記冷媒供給路9を介して上記冷
却ジャケット8内に導入し、そのジャケット内部を循環
させ、上記冷媒排出路10を介して排出させ、再び冷却
回路11に戻すことにより、後述するように冷媒の有効
利用を図ることが可能である。
The susceptor support 5 is provided with a refrigerant storage section, for example, a cooling jacket 8 for circulating a refrigerant, for example, liquid nitrogen. The cooling jacket 8 is provided with a coolant supply passage 9 and a coolant discharge passage 10. A coolant, for example, liquid nitrogen is supplied from a cooling circuit 11 configured as described later through the coolant supply passage 9 to the cooling jacket 8. 8, the refrigerant is circulated through the jacket, discharged through the refrigerant discharge path 10, and returned to the cooling circuit 11, so that the refrigerant can be effectively used as described later.

【0016】上記サセプタ7は、中央部に凸部を有する
円板形状をしており、その中央凸部の載置面には、半導
体ウェハWを載置固定するための固定手段、例えば静電
チャック12が設けられている。この静電チャック12
は、例えば2枚のポリイミドフィルム間に銅箔等の導電
膜13を挟持することにより構成され、この導電膜13
に直流高電圧源14から高電圧を印加することにより、
チャック面にクーロン力を発生させ、半導体ウェハWを
載置面に吸着保持することが可能である。
The susceptor 7 has a disk shape having a convex portion at the center, and a fixing means for mounting and fixing the semiconductor wafer W on the mounting surface of the central convex portion, for example, an electrostatic device. A chuck 12 is provided. This electrostatic chuck 12
Is formed by sandwiching a conductive film 13 such as a copper foil between two polyimide films, for example.
By applying a high voltage from the DC high voltage source 14 to
By generating Coulomb force on the chuck surface, it is possible to suction-hold the semiconductor wafer W on the mounting surface.

【0017】さらに上記載置台4の各構成部材の接続面
および、載置された半導体ウェハWの裏面と静電チャッ
ク12のチャック面には、それぞれ伝熱ガス供給手段1
5を介して、伝熱媒体、例えばヘリウムガスなどを供給
することが可能であり、サセプタ7内の冷却ジャケット
8から冷熱が速やかに半導体ウェハWにまで伝達するこ
とが可能なように構成されている。
Further, the heat transfer gas supply means 1 is provided on the connection surface of each component of the mounting table 4, the back surface of the mounted semiconductor wafer W and the chuck surface of the electrostatic chuck 12, respectively.
5, it is possible to supply a heat transfer medium, for example, helium gas, etc., so that cold heat can be quickly transmitted from the cooling jacket 8 in the susceptor 7 to the semiconductor wafer W. I have.

【0018】さらに上記サセプタ7の上端周縁部には、
半導体ウェハWを囲むように環状のフォーカスリング1
6が配置されている。このフォーカスリング16は反応
性イオンを引き寄せない絶縁材料からなり、反応性イオ
ンを内側に設置された半導体ウェハWに対してのみ入射
させ、エッチング処理の効率化を図っている。
Further, at the peripheral edge of the upper end of the susceptor 7,
An annular focus ring 1 surrounding the semiconductor wafer W
6 are arranged. The focus ring 16 is made of an insulating material that does not attract reactive ions, and makes the reactive ions incident only on the semiconductor wafer W installed inside, thereby improving the efficiency of the etching process.

【0019】また上記サセプタ7には、マッチング用コ
ンデンサ17を介して高周波電源18が接続されてお
り、処理時にはたとえば13.56MHzの高周波をサ
セプタに印加することが可能であり、かかる構成により
サセプタ7は下部電極として作用し、上部電極との間に
グロー放電を生じさせ、反応性プラズマを処理室内に形
成し、そのプラズマ流にて被処理体をエッチング処理す
ることが可能なように構成されている。
A high-frequency power supply 18 is connected to the susceptor 7 via a matching capacitor 17 so that a high frequency of, for example, 13.56 MHz can be applied to the susceptor during processing. Acts as a lower electrode, generates a glow discharge with the upper electrode, forms a reactive plasma in the processing chamber, and is configured to be capable of etching the object to be processed with the plasma flow. I have.

【0020】また上記サセプタ7と上記サセプタ支持台
5との間には、温調用ヒータ29が設けられており、こ
の温調用ヒータ29に電源30よりフィルタ31を介し
て電力を印加して加熱源として作用させることにより、
上記サセプタ支持台5内に設けられた上記冷却ジャケッ
ト8から半導体ウェハWに伝達される冷熱量を最適に調
整することが可能である。
A temperature control heater 29 is provided between the susceptor 7 and the susceptor support 5, and power is applied to the temperature control heater 29 from a power supply 30 via a filter 31 to supply a heating source. By acting as
The amount of cold transmitted to the semiconductor wafer W from the cooling jacket 8 provided in the susceptor support 5 can be adjusted optimally.

【0021】上記サセプタ7の上方には、接地された上
部電極20が設けられている。この上部電極20の内部
は中空に構成され、被処理体である半導体ウェハWへの
対向面には多数の小孔21が穿設されており、図示しな
い処理ガス源からガス供給管路22により図示しないマ
スフローコントローラを介して送られた処理ガス、例え
ばCF4などのエッチングガスを処理室内に均一に導入
することができるように構成されている。
A grounded upper electrode 20 is provided above the susceptor 7. The inside of the upper electrode 20 is hollow, and a large number of small holes 21 are formed in the surface facing the semiconductor wafer W, which is the object to be processed. The processing gas, for example, an etching gas such as CF 4 sent through a mass flow controller (not shown) can be uniformly introduced into the processing chamber.

【0022】以上のように本発明に基づいて構成された
低温処理装置の冷却システムを適用可能なプラズマエッ
チング装置1は構成されている。
As described above, the plasma etching apparatus 1 to which the cooling system of the low-temperature processing apparatus configured according to the present invention can be applied.

【0023】次に、図1を参照しながら、上記のように
構成された超低温処理装置1に接続される冷却システム
について説明する。図示のように、サセプタ7内の冷却
ジャケット8には冷媒供給路9を介して液体窒素などの
冷媒を供給することが可能である。この液体窒素によ
り、サセプタ7はたとえば−150℃にまで冷却され、
その冷熱を半導体ウェハにまで伝達させることにより、
被処理体の超低温処理を実現することが可能である。ま
たこの冷却ジャケット8内にて熱交換された液体窒素
は、窒素ガスと液体窒素の混合体として冷媒排出路10
から回収されて、熱交換器23の一次側に送られる。な
お冷媒排出路10と冷媒供給路9とは電磁弁24が介挿
されたバイパス路25により連通されており、制御器2
6からの信号に応じて電磁弁24の開度を制御すること
により、冷却ジャケット8への冷媒供給量を調整するこ
とができる。
Next, a cooling system connected to the ultra-low temperature processing apparatus 1 configured as described above will be described with reference to FIG. As shown in the figure, a coolant such as liquid nitrogen can be supplied to a cooling jacket 8 in the susceptor 7 through a coolant supply passage 9. The susceptor 7 is cooled to, for example, -150 ° C. by the liquid nitrogen,
By transmitting the cold to the semiconductor wafer,
It is possible to realize ultra-low temperature processing of the object to be processed. The liquid nitrogen that has been heat-exchanged in the cooling jacket 8 is converted into a mixture of nitrogen gas and liquid nitrogen as a refrigerant discharge passage 10.
And sent to the primary side of the heat exchanger 23. The refrigerant discharge path 10 and the refrigerant supply path 9 are connected by a bypass path 25 in which an electromagnetic valve 24 is inserted.
By controlling the opening of the solenoid valve 24 in accordance with the signal from the controller 6, the amount of refrigerant supplied to the cooling jacket 8 can be adjusted.

【0024】この熱交換器23の二次側には、上記超低
温処理装置1よりも高温で被処理体を処理するためのた
とえば低温あるいは常温処理装置1’のサセプタ7’を
冷却するためのサブ冷却回路24が接続されている。こ
のサブ冷却回路24は、熱交換器23により冷却された
冷媒の温度を調整するための温調手段25と、その温調
手段により適温にされた冷媒を冷媒供給路9’を介して
サセプタ7’内の冷媒路8’に送るためのポンプ26
と、冷媒供給路9’において熱交換されサセプタ7’を
たとえば0℃の常温にまで冷却した後の冷媒を回収する
ための冷媒排出路10’とから構成されている。
On the secondary side of the heat exchanger 23, for example, a sub-cooler for cooling the susceptor 7 'of the low-temperature or normal-temperature processing apparatus 1' for processing an object to be processed at a higher temperature than the ultra-low temperature processing apparatus 1 is provided. A cooling circuit 24 is connected. The sub-cooling circuit 24 includes a temperature control unit 25 for controlling the temperature of the refrigerant cooled by the heat exchanger 23, and the susceptor 7 that supplies the refrigerant, which has been adjusted to an appropriate temperature by the temperature control unit, through the refrigerant supply path 9 '. Pump 26 for sending to 'inside refrigerant passage 8'
And a refrigerant discharge path 10 'for recovering the refrigerant after heat exchange in the refrigerant supply path 9' and cooling the susceptor 7 'to, for example, room temperature of 0 ° C.

【0025】このように、本発明によれば、たとえば−
150℃の超低温に被処理体を冷却して処理を行う第1
の処理装置、すなわち超低温処理装置1において使用さ
れた冷媒、たとえば−196℃の液体窒素は第1の処理
装置1から回収された後も、たとえば−50℃の窒素ガ
スとして存在しているので、たとえば0℃の低温に被処
理体を冷却して処理を行う第2の処理装置、すなわち低
温処理装置1’に対しては十分な冷却能力を有してお
り、その排ガスの冷却熱を熱交換器23を介して第2の
処理装置1’のサブ冷却回路24に伝達することによ
り、冷媒の有効利用を図ることができる。
Thus, according to the present invention, for example,
The first method for processing by cooling an object to be processed to an extremely low temperature of 150 ° C.
, The refrigerant used in the ultra-low temperature processing apparatus 1, for example, liquid nitrogen at −196 ° C. is present as nitrogen gas at −50 ° C. even after being recovered from the first processing apparatus 1. For example, the second processing apparatus that cools the object to be processed at a low temperature of 0 ° C. to perform the processing, that is, the low-temperature processing apparatus 1 ′ has a sufficient cooling capacity, and the cooling heat of the exhaust gas is subjected to heat exchange. By transmitting the refrigerant to the sub-cooling circuit 24 of the second processing apparatus 1 'via the vessel 23, the refrigerant can be effectively used.

【0026】また熱交換器23において二次側のサブ冷
却回路24に冷熱を奪われた窒素ガスは窒素ガス回収管
27を介して蒸発器28に送られ、残存する液体窒素分
が完全に気化された後、昇圧ポンプ29を介してアキュ
ムレータ30に送られ、そのアキュムレータ30内に蓄
えられる。そして、蓄えられた窒素ガスが純度が高いの
で、必要に応じて窒素ガスをたとえばカセット室やロー
ドロック室内、あるいはポンプ内のパージ用に供給する
ことができる。
The nitrogen gas deprived of heat by the secondary side sub-cooling circuit 24 in the heat exchanger 23 is sent to an evaporator 28 via a nitrogen gas recovery pipe 27, and the remaining liquid nitrogen is completely vaporized. After that, it is sent to the accumulator 30 via the boosting pump 29 and is stored in the accumulator 30. Since the stored nitrogen gas has a high purity, the nitrogen gas can be supplied to a cassette chamber, a load lock chamber, or a purge in a pump as needed.

【0027】以上のように本発明に基づいて図1に示す
ような冷却回路を構成した場合には、第1の処理装置、
すなわち超低温処理装置の冷却に使用した冷媒を、第2
の処理装置、すなわち低温あるいは常温処理装置の冷却
に使用することが可能であるとともに、気化した冷媒を
パージ用ガスとして利用することが可能なので、従来の
システムと比較して遥かに冷媒を有効利用することがで
き、低ランニングコスト、省エネルギーのシステムを構
築することができる。
As described above, when the cooling circuit as shown in FIG. 1 is configured based on the present invention, the first processing device,
That is, the refrigerant used for cooling the ultra-low temperature processing device is
It can be used for cooling of processing equipment, that is, low-temperature or normal-temperature processing equipment, and the vaporized refrigerant can be used as a purge gas. And a low running cost, energy saving system can be constructed.

【0028】次に、本発明に基づいて構成した冷却回路
11をマルチチャンバ型処理装置50に適用した実施例
について図3を参照しながら説明する。図示のようにこ
のマルチチャンバ型処理装置50は、搬送アーム51と
アライメント台52が設置されたロードロック室53を
中心に、搬入用カセット室54、搬出用カセット室5
5、超低温エッチング装置56、常温CVD装置57、
自然酸化膜除去装置58が、それぞれゲートバルブを介
して接続される構成となっている。
Next, an embodiment in which the cooling circuit 11 constructed according to the present invention is applied to a multi-chamber type processing apparatus 50 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the multi-chamber processing apparatus 50 includes a load cassette chamber 54 and a load cassette chamber 5 centered on a load lock chamber 53 in which a transfer arm 51 and an alignment table 52 are installed.
5, ultra-low temperature etching device 56, room temperature CVD device 57,
The natural oxide film removing devices 58 are connected to each other via gate valves.

【0029】ゲートバルブ59を介して搬入用カセット
室54に搬入された半導体ウェハは、ゲートバルブ60
を介して搬送アーム51によりロードロック室53内に
導入され、アライメントがとられた後、ゲートバルブ6
1を介して超低温エッチング装置56内のサセプタ62
に載置される。このサセプタ62内の図示しない冷媒溜
めには冷却回路11から供給路63を介して液体窒素が
供給され、サセプタ62を所定の処理温度、たとえば−
150℃に冷却することが可能であり、そこからの伝熱
により半導体ウェハを超低温状態で異方性の高いエッチ
ングを行うことが可能である。
The semiconductor wafer loaded into the loading cassette chamber 54 via the gate valve 59 is
After being introduced into the load lock chamber 53 by the transfer arm 51 through the
1 through the susceptor 62 in the cryogenic etching apparatus 56
Placed on Liquid nitrogen is supplied from the cooling circuit 11 to the coolant reservoir (not shown) in the susceptor 62 via the supply path 63 to cool the susceptor 62 to a predetermined processing temperature, for example, −.
The semiconductor wafer can be cooled to 150 ° C., and the semiconductor wafer can be etched with high anisotropy in an ultra-low temperature state by heat transfer therefrom.

【0030】冷媒溜にて一部気化した液体窒素は、排出
路64を介して冷却回路11に戻され、そこで回収され
た液体窒素はパージガス供給管路65、66を介してカ
セット室54、55に送られ、減圧−大気開放を繰り返
す室内をパージするために用いられる。他方、超低温エ
ッチング装置56から戻されたが未だ十分に冷却能力を
有する冷媒は、熱交換器にてサブ冷却回路内を循環する
二次冷媒を冷却するために用いられ、ここで冷却された
二次冷媒が管路67、68を介して常温CVD装置57
内のサセプタ69や、自然酸化膜除去装置58内のサセ
プタ70に送られ、各サセプタ69、70を所望の温度
に冷却するために使用される。
The liquid nitrogen partially vaporized in the refrigerant reservoir is returned to the cooling circuit 11 via a discharge path 64, and the liquid nitrogen recovered there is supplied to cassette chambers 54, 55 via purge gas supply pipes 65, 66. And used to purge the interior of the room where pressure reduction and release to the atmosphere are repeated. On the other hand, the refrigerant returned from the ultra-low temperature etching apparatus 56 but still having a sufficient cooling capacity is used for cooling the secondary refrigerant circulating in the sub-cooling circuit by the heat exchanger, and the cooled secondary refrigerant is used here. The next refrigerant is supplied to the room temperature CVD device 57 through the pipes 67 and 68.
The susceptors 69 and 70 are sent to the susceptor 69 and the susceptor 70 in the natural oxide film removing device 58, and are used to cool the susceptors 69 and 70 to a desired temperature.

【0031】超低温エッチング装置56において処理が
終了した被処理体は、再び搬送アーム51にてゲートバ
ルブ61を介して搬出され、ゲートバルブ71、72を
介して他の処理室57、58に搬入されて、所定の温度
雰囲気にて所定の処理が施された後、ゲートバルブ73
を介して搬出用カセット室55に送られ昇圧後、さらに
ゲートバルブ74を介して大気中に搬出される。
The object to be processed, which has been processed in the ultra-low temperature etching apparatus 56, is carried out again through the gate valve 61 by the transfer arm 51 and is carried into the other processing chambers 57, 58 through the gate valves 71, 72. After a predetermined process is performed in a predetermined temperature atmosphere, the gate valve 73
After being pressurized and sent to the unloading cassette chamber 55 via the gate valve 74, it is further discharged to the atmosphere via the gate valve 74.

【0032】以上のように、本発明に基づいて構成され
た冷却システムは、図3に示すようなマルチチャンバ型
処理装置に適用することにより、冷媒およびその冷却能
力を効率的に利用することができ、したがって低ランニ
ングコスト、省エネルギーに優れたシステムを構築する
ことができる。ただし、本発明はマルチチャンバ型処理
装置に限定されず、複数の個別型処理装置から構成され
るシステムにも適用できることは言うまでもない。
As described above, the cooling system configured according to the present invention can efficiently utilize the refrigerant and its cooling capacity by applying to the multi-chamber type processing apparatus as shown in FIG. Therefore, a system excellent in low running cost and energy saving can be constructed. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the multi-chamber type processing apparatus, but can be applied to a system including a plurality of individual type processing apparatuses.

【0033】上記実施例では、一例として本発明に基づ
いて構成された冷却システムを低温プラズマエッチング
装置に適用した例を示したが、本発明方法はかかる装置
に限定されることなく、CVD装置、アッシング装置、
スパッタ装置、あるいは被処理体を低温で検査等する場
合、例えば電子顕微鏡の試料載置台や半導体材料、素子
の評価を行う試料載置台の冷却機構にも適用することが
できる。
In the above embodiment, an example is shown in which the cooling system constructed according to the present invention is applied to a low-temperature plasma etching apparatus as an example. However, the method of the present invention is not limited to such an apparatus, but includes a CVD apparatus, Ashing device,
In the case of inspecting a sputter apparatus or an object to be processed at a low temperature, the present invention can be applied to, for example, a sample mounting table of an electron microscope or a cooling mechanism of a sample mounting table for evaluating semiconductor materials and elements.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超低温処理装置のサセプタを冷却するために使用した液
体窒素を、その処理装置よりも高温で被処理体を処理す
る他の処理装置の冷却回路の冷熱源として使用すること
ができるとともに、カセット室などの他のチャンバのパ
ージ用ガスのガス源としても使用することができるの
で、冷媒およびその冷熱を従来のシステムに比較して飛
躍的に有効利用することが可能である。その結果、低ラ
ンニングコスト、省エネルギーの低温処理システムを構
築することが可能となる。
As described above, according to the present invention,
The liquid nitrogen used to cool the susceptor of the ultra-low temperature processing device can be used as a cooling source for the cooling circuit of another processing device that processes the object to be processed at a higher temperature than the processing device, and a cassette chamber. Since it can also be used as a gas source for purging gas in other chambers, it is possible to use the refrigerant and its cold heat significantly more effectively than the conventional system. As a result, a low-temperature processing system with low running cost and energy saving can be constructed.

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

【図1】本発明に基づいて構成された低温処理装置の冷
却システムの概略を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically illustrating a cooling system of a low-temperature processing device configured based on the present invention.

【図2】本発明を適用可能な低温エッチング装置の概略
的な断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a low-temperature etching apparatus to which the present invention can be applied.

【図3】本発明を適用可能なマルチチャンバ型処理装置
の概略的な構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a multi-chamber processing apparatus to which the present invention can be applied.

【図4】従来の低温処理装置の冷却システムの概略を示
す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram schematically illustrating a cooling system of a conventional low-temperature processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 処理装置 2 処理室 4 載置台 5 サセプタ支持台 7 サセプタ 8 冷却ジャケット 9 冷媒供給路 10 冷媒排出路 11 冷却回路 23 熱交換器 24 サブ冷却回路 24 温調器 26 ポンプ 28 蒸発器 29 昇圧ポンプ 30 アキュムレータ Reference Signs List 1 processing apparatus 2 processing chamber 4 mounting table 5 susceptor support base 7 susceptor 8 cooling jacket 9 refrigerant supply path 10 refrigerant discharge path 11 cooling circuit 23 heat exchanger 24 sub-cooling circuit 24 temperature controller 26 pump 28 evaporator 29 booster pump 30 accumulator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/205 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 H01L 21/205

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の処理装置の処理室内において被処
理体を載置固定するための第1のサセプタ内に液化不活
性ガスを循環させて,その液化不活性ガスの気化熱によ
りその第1のサセプタを冷却するための第1の冷却回路
を備えた低温処理装置の冷却システムにおいて, 前記第1の冷却回路の冷媒戻り路が熱交換器の一次側に
接続され前記熱交換器の二次側は第1の処理装置より
も高温で被処理体を処理する第2の処理装置の第2のサ
セプタ内に冷媒を循環させて冷却するための第2の冷却
回路に接続されていることを特徴とする,低温処理装置
の冷却システム
1. A first liquefied inert in the susceptor for placing fixing the object to be processed in a processing chamber of the first processing unit
By circulating sex gas, the heat of vaporization of the liquefied inert gas
In a cooling system for a low-temperature processing apparatus having a first cooling circuit for cooling a first susceptor, a refrigerant return path of the first cooling circuit is provided on a primary side of a heat exchanger.
The second side of the heat exchanger is connected to a second susceptor of a second processing apparatus for processing an object to be processed at a higher temperature than the first processing apparatus. A cooling system for a low-temperature processing device, wherein the cooling system is connected to a cooling circuit.
【請求項2】 処理装置の処理室内において被処理体を
載置固定するためのサセプタ内に液化不活性ガスを循環
させて、その液化不活性ガスの気化熱によりそのサセプ
タを冷却するための冷却回路を備えた低温処理装置の冷
却システムにおいて、 前記冷却回路の冷媒戻り路が気化不活性ガスを回収する
ための回収回路を介してパージ用不活性ガス源に接続さ
れていることを特徴とする、低温処理装置の冷却システ
ム。
2. A cooling system for circulating a liquefied inert gas in a susceptor for mounting and fixing an object to be processed in a processing chamber of a processing apparatus, and cooling the susceptor by heat of vaporization of the liquefied inert gas. In a cooling system of a low-temperature processing device provided with a circuit, a refrigerant return path of the cooling circuit is connected to a purge inert gas source via a recovery circuit for recovering a vaporized inert gas. , Low-temperature processing equipment cooling system.
【請求項3】 第1の処理装置の処理室内において被処
理体を載置固定するための第1のサセプタ内に液化不活
性ガスを循環させて、その液化不活性ガスの気化熱によ
りその第1のサセプタを冷却するための第1の冷却回路
を備えた低温処理装置の冷却システムにおいて、 前記第1の冷却回路の戻り路が熱交換器に接続され、そ
の熱交換器の一次側は熱交換された不活性ガスを回収す
るための回収回路を介してパージ用不活性ガス源に接続
され、その熱交換器の二次側は第1の処理装置よりも高
温で被処理体を処理する第2の処理装置の第2のサセプ
タ内に冷媒を循環させて冷却するための第2の冷却回路
に接続されていることを特徴とする、低温処理装置の冷
却システム。
3. A liquefied inert gas is circulated in a first susceptor for placing and fixing an object to be processed in a processing chamber of a first processing apparatus, and the liquefied inert gas is circulated by heat of vaporization of the liquefied inert gas. In a cooling system for a low-temperature processing apparatus provided with a first cooling circuit for cooling one susceptor, a return path of the first cooling circuit is connected to a heat exchanger, and a primary side of the heat exchanger has heat. It is connected to a purge inert gas source via a recovery circuit for recovering the exchanged inert gas, and the secondary side of the heat exchanger processes the workpiece at a higher temperature than the first processing apparatus. A cooling system for a low-temperature processing device, wherein the cooling system is connected to a second cooling circuit for circulating and cooling a refrigerant in a second susceptor of the second processing device.
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