JP3490360B2 - 温度制御システム - Google Patents

温度制御システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装置
など、精密な温度管理が必要なプロセス装置の冷却や加
熱を行う温度制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】図2に示すのは、チラー装置1によっ
て、半導体プロセス装置2を冷却するシステムの回路で
ある。チラー装置1は、第1温度制御部3を備え、この
第1温度制御部3で、チラー装置1出口1aの温度T
2を制御する。上記第1温度制御部3で温度制御された
流体は、供給通路4を介して、プロセス装置2の図示し
ない流体配管に供給され、戻り通路5を介して、チラー
装置1へ戻る。上記第1温度制御部3は、プロセス装置
2の温度を所定温度に保つために、供給通路4に供給す
る循環流体温度をチラー装置1の出口1aで制御してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】半導体プロセス装置2
のなかには、わずかな温度変化でも製品の品質に大きな
影響を与えるものがある。そのような装置のために、供
給流体の温度は、正確に制御しなければならない。これ
に対し、上記チラー装置1の第1温度制御部3は、出口
温度T2だけを制御している。チラー装置1とプロセス
装置2との間は、離れているので、上記出口1aからプ
ロセス装置2までの間に、流体温度はT2から(T2+
ΔT)に変化してしまう。そのため、上記出口1aの温
度T2は、プロセス装置2までの距離を考慮して設定さ
れる。つまり、プロセス装置2側の要求温度をT3とし
たとき、チラー装置1の出口温度T2=(T3−ΔT)
にしなければならない。
【0004】しかし、通路4,5の設置環境にも温度変
化があるため、上記ΔTを、正確に予測することはでき
ない。このように、供給通路4での温度変化量ΔTが予
測できないとき、プロセス装置2への供給される流体温
度T3を正確に制御することは非常に難しい。
【0005】一方、上記通路4、5を短くしてチラー装
置1とプロセス装置2とを密着させることができれば、
通路中の温度変化の影響を無視できるはずだが、実際に
は、そのようなことは不可能である。なぜなら、プロセ
ス装置2を設置したクリーンルーム内にチラー装置1を
設置したのではクリーンルームが大きくなってしまい、
コストが高くなってしまう。また、半導体プロセス装置
の中には、電磁波の影響を受けやすいものもあり、その
ような装置の近くにコイルを持ったチラー装置1を設置
することは好ましくないからである。
【0006】そこで、現実には、温度制御システムの設
置環境変化にも対応しながら、プロセス装置2へ供給さ
れる流体温度を厳密に制御することは非常にむずかしか
った。あるいは、供給通路中での温度変化ΔTを制御す
るために、複雑な制御機構を設けて、上記供給通路4の
設置環境温度までも厳しく制御しなければならなかっ
た。この発明の目的は、チラー装置から通路を介して供
給される流体のプロセス装置側の温度を厳密に制御でき
るとともに、構成が簡単な温度制御システムを提供する
ことである。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、半導体製
造装置などのプロセス装置とチラー装置とを接続すると
ともに、上記チラー装置からプロセス装置へ流体を供給
する流体供給通路および上記プロセス装置から上記チラ
ー装置へ流体を戻す戻り通路と、チラー装置により流体
を所定の温度に冷却して上記供給通路に供給する第1温
度制御部と、上記供給通路中に設けられた第2温度制御
部とを備え、この第2温度制御部は、プロセス装置側の
要求する流体温度に基づいて、チラー装置の第1温度制
御部に所定の流体温度での流体の供給を要求するととも
に、チラー装置の第1温度制御部が第2温度制御部の要
求する温度に冷却して上記供給通路に供給した流体の流
体温度とプロセス装置の要求する温度との差異に基づい
て、供給された流体の流体温度をプロセス装置の要求す
る温度に適合するように微調整してから上記プロセス装
置へ供給する点に特徴を有する。第2の発明は、第2温
度制御部が、供給された流体温度を微調整する手段とし
ペルチェ素子を備えた点に特徴を有する。
【0008】
【発明の実施の形態】図1に、この発明の実施例を示
す。このシステムは、第1温度制御部を備えたチラー装
置1とプロセス装置2との間を、流体供給通路4と戻り
通路5とで接続している点は従来例と同じである。上記
供給通路4中に、第2温度制御部6を設けている点が従
来例と異なる。この第2温度制御部6は、内部にペルチ
ェ素子を備え、これにより流体を加熱したり冷却したり
する。このペルチェ素子では、±0.001℃の精度
で、加熱および冷却ができる。ただし、一般の金属では
ペルチェ効果は小さいので、第2温度制御部6では、温
度を大きく変化させることはしないで、微調整だけを行
う。そして、上記第2温度制御部6は、プロセス装置2
にできるだけ近づけて設置している。また、上記第2制
御部6は、プロセス装置2側の温度T1を検出し、その
検出温度に応じてチラー装置1の出口温度T2を要求す
る信号を出力する。
【0009】このような温度制御システムによって、プ
ロセス装置2に供給する流体温度T3を、高精度で制御
する方法を説明する。第2温度制御部6は、プロセス装
置2の温度T1を検出する。実際には、プロセス装置2
内の温度を直接測定することはほとんどできないので、
プロセス装置2に隣接する流体配管部分などで測定す
る。そして、プロセス装置2へ温度T3の流体を供給し
なければならないとき、第2温度制御部6は、第1温度
制御部3へ、温度T2を要求する。
【0010】なお、上記第2温度制御部6が第1温度制
御部3へ要求する温度T2は、上記温度T3に近い値で
あるが、チラー装置1から第2温度制御部6までの経路
中での温度変化ΔTも考慮した値である。しかし、この
温度変化ΔTは、上記従来例でも説明したように、供給
通路4の設置環境変化の影響を受けるので、プロセス装
置2側で必要とされる精度ほど正確に予測することはで
きない。このように、供給流路4での温度変化ΔTが正
確に予測できなくても、後で説明するように、第2温度
制御部6において微調整できるのでかまわない。
【0011】第2温度制御部6から、温度T2の要求信
号が入力されると、第1温度制御部3は、温度T2を設
定温度として、チラー装置1の出口1aの温度を制御す
る。第1温度制御部3で制御された出口温度T2の流体
は、供給路4中で変化し、温度(T2+ΔT)となっ
て、第2温度制御部6に到達する。このとき、流体温度
(T2+ΔT)≒T3である。そして、温度(T2+Δ
T)と、プロセス装置2側の必要温度T3との差が所定
の温度範囲を超えている場合には、第2温度制御部6で
微調整する。
【0012】すなわち、第2温度制御部6は、温度(T
2+ΔT)の流体を、±0.001℃という高精度で温
度T3に調整し、出口6aから供給通路4へ供給する。
このとき、第2制御部6をプロセス装置2に近接させて
いるので、第2制御部6の出口6aからプロセス装置2
までの間での温度変動は無視できる。このようにして、
上記実施例のシステムでは、プロセス装置2へ供給する
流体温度を、非常に高精度で制御することができる。
【0013】上記実施例のシステムでは、大まかな温度
制御をチラー装置1の第1温度制御部3で行い、高精度
な微調整を第2温度制御部6で行うようにしている。こ
のように、2つの温度制御部によって、役割を分けたの
で、第1温度制御部3も、第2温度制御部6も、それぞ
れ、単純な構成で実現することができる。第1温度制御
部3は、広範囲での温度制御が必要であるが、それ程高
精度の温度制御は必要とされない。一方、第2温度制御
部6では、予め、大まかに制御された温度を微調整する
だけでよいので、大きな温度変化には追従できなくて
も、小さな範囲内での精密な制御ができる機構を備えれ
ば良い。そして、微調整を行う第2温度制御部6をチラ
ー装置1から分離して、プロセス装置2の近くに設置す
ることにより、微調整後の温度変化を無視できる。
【0014】また、上記実施例では、微調整手段として
ペルチェ素子を用いたが、特にペルチェ効果の大きな素
子を用れば、第2温度制御部が高価なものになってしま
う。しかし、上記微調整手段としては、制御範囲が小さ
くても精度だけが高ければ良いので、その分安価なもの
を利用できる。
【0015】なお、上記実施例では、ペルチェ素子を用
いて、冷却および加熱を行っているが、第2温度制御部
6での微調整手段は、ペルチェ素子に限らない。また、
微調整時の冷却と加熱とを別々の手段でおこなうように
してもかまわない。例えば、加熱用にはヒータを備え、
冷却用には他の冷凍機で冷却した流体を少量混合するよ
うにしても良い。さらに、チラー装置1から第2温度制
御部6に供給される流体温度が常に低めになるように温
度T2を設定すれば、第2温度制御部6には、ヒータな
どの加熱機構だけを備えればよい。
【0016】
【発明の効果】第1の発明によれば、温度調節のために
プロセス装置に供給する流体の温度制御を、チラー装置
の出口で行う第1温度制御部と、供給通路中で行う第2
温度制御部とで行うようにしたため、大まかな温度制御
と、微調整とを別々の温度制御部で行うことができる。
そのため、微調整を行う第2温度制御部では、小さな制
御範囲だけに対応できればよいので、広範囲に高精度で
温度制御するよりも、単純で安価な機構を用いることが
できる。また、第2温度制御部をチラー装置と分離した
ので、プロセス装置に近接させることができる。そのた
め、第2温度制御部で微調整した流体温度が、そのまま
プロセス装置に供給される。つまり、プロセス装置に供
給する流体の温度を高精度で制御できる。このように厳
密な温度制御は、2種類の温度制御部を設けたことによ
り可能となった。第2の発明によれば、ひとつのペルチ
ェ素子によって、微調整のための加熱および冷却の両方
ができる。したがって、加熱手段と冷却手段とを別々に
設ける必要がない。その分、第2温度制御部がコンパク
トになり、設置場所の自由度も増す。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の温度制御システムのブロック図であ
る。
【図2】従来例の温度制御システムのブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 チラー装置 2 プロセス装置 3 第1温度制御部 4 供給通路 5 戻り通路 6 第2温度制御部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体製造装置などのプロセス装置とチ
    ラー装置とを接続するとともに、上記チラー装置からプ
    ロセス装置へ流体を供給する流体供給通路および上記プ
    ロセス装置から上記チラー装置へ流体を戻す戻り通路
    と、チラー装置により流体を所定の温度に冷却して上記
    供給通路に供給する第1温度制御部と、上記供給通路中
    設けられた第2温度制御部とを備え、この第2温度制
    御部は、 プロセス装置側の要求する流体温度に基づいて、チラー
    装置の第1温度制御部に所定の流体温度での流体の供給
    を要求するとともに、チラー装置の第1温度制御部が第
    2温度制御部の要求する温度に冷却して上記供給通路に
    供給した流体の流体温度とプロセス装置の要求する温度
    との差異に基づいて、供給された流体の流体温度をプロ
    セス装置の要求する温度に適合するように微調整してか
    ら上記プロセス装置へ供給するようにしたことを特徴と
    する温度制御システム。
  2. 【請求項2】 第2温度制御部が、供給された流体温度
    を微調整する手段としてペルチェ素子を備えたことを特
    徴とする請求項1に記載の温度制御システム。
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