JPH05166597A - 半導体製造装置における液体窒素を使用した真空装置の電極の低温温度コントロールシステム - Google Patents

半導体製造装置における液体窒素を使用した真空装置の電極の低温温度コントロールシステム

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JPH05166597A
JPH05166597A JP3327777A JP32777791A JPH05166597A JP H05166597 A JPH05166597 A JP H05166597A JP 3327777 A JP3327777 A JP 3327777A JP 32777791 A JP32777791 A JP 32777791A JP H05166597 A JPH05166597 A JP H05166597A
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JP
Japan
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liquid nitrogen
nitrogen
electrode
valve
liquid
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Withdrawn
Application number
JP3327777A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Fukuyama
敏彦 福山
Takashi Tsuji
隆志 辻
Masanori Ono
真徳 小野
Akira Suzuki
彰 鈴木
Hiroshi Yano
弘 矢野
Satoshi Mihara
智 三原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Japan Inc
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Applied Materials Japan Inc
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により、半導体製造装置における
液体窒素を使用した真空装置の電極の低温温度コントロ
ールシステムである。 【構成】 図1に示すように窒素再液化用冷凍機3と温
度制御されるべき電極2とこの電極に液体窒素を供給す
る二つの液体窒素タンク4、5をパイプにより連結して
窒素を循環させ、タンク内の液体窒素の液面を感知する
センサ7、8及び圧力を感知するセンサ14、15から
の入力信号により、窒素再液化用冷凍機3を制御し、且
つ二つの液体窒素タンク4、5を切り換えて使用するよ
うに、バルブを制御する制御回路11を設けたもので、
液体窒素の消費量を少なくすることができる結果、コス
トを低く抑えることが可能であり、高精度の温度コント
ロールが行える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置におけ
る液体窒素を使用した真空装置の電極の低温温度コント
ロールシステムに関する。
【0002】
【従来技術】半導体製造装置の電極として高周波電極を
用いたエッチング装置は、図2に示すように、アースに
接続した真空チャンバ(アノード)1内を真空排気し、
その中にエッチングを目的としたガスをチャンバ内が一
定圧力になるように流量を制御して導入する。真空チャ
ンバ1と電気的に絶縁されたカソード部に高周波を印加
すると真空チャンバ内にプラズマ放電が発生する。プラ
ズマ内で導入されたガスがイオンとなって電極(カソー
ド)2に引きつけられ、電極2上に置かれたウエハー1
3に超高温のイオンが衝突してウエハーをエッチングす
る。この時、超高温のイオンの衝突とウエハー上での化
学反応によりウエハーの温度が上昇するため、温度制御
をする必要がある。
【0003】従来、半導体製造装置における液体窒素を
使用した低温温度コントロールシステムは(1)液体窒
素を流すか又は溜め込み、加熱用ヒーターで温度をコン
トロールするシステム(図3参照)、(2)液体窒素の
流量を空圧作動バルブで開閉することによって液体窒素
を供給→供給停止→再供給の繰り返しで温度を制御する
システム(図4参照)等がある。
【0004】しかしながら、前者は液体窒素単独で温度
制御するのではなく、加熱ヒーターを用いた複式温度コ
ントロールシステムで極めて複雑であり、そして後者は
バルブが開もしくは閉の2動作制御のため、温度コント
ロールしたい電極の温度制御精度が悪く、またいずれも
気化した窒素ガスを大気放出するなど液体窒素の消費量
が多く、頻繁に液体窒素タンクの交換や工場施設の液体
窒素タンクからの配管が必要である等の欠点がある。
【0005】これらの従来装置は、1988年2月15日財団
法人電気学会の電子デバイス研究資料(資料番号EDD-88
-42 )に「Low-Temperature Reactive Ion Etching and
Microwave Plasma Etching 」として記載されている。
【0006】
【発明の解決すべき課題】従って、本発明は簡単な構成
により、従来装置のもつ欠点を除去し、液体窒素の消費
量を少なくすることができる結果、コストを低く抑える
ことが可能であり、また高精度の温度コントロールが行
える半導体製造装置における液体窒素を使用した真空装
置の電極の低温温度コントロールシステムを提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、窒素再液化用
冷凍機と温度制御されるべき電極とこの電極に液体窒素
を供給する二つの液体窒素タンクをパイプにより連結し
て窒素を循環させ、タンク内の液体窒素の液面及び圧力
を感知するセンサからの入力信号により、窒素再液化用
冷凍機を制御し、且つ二つの液体窒素タンクを切り換え
て使用するように、バルブを制御する制御回路を設けた
ものである。
【0008】
【実施例】本発明は、図1に示すように、真空チァンバ
(アノード)1内に設けられた電極(カソード)2と窒
素再液化用冷凍機3と二つの併設した第1及び第2の液
体窒素タンク4、5を配管し、液体窒素が第1の液体窒
素タンク4又は第2の液体窒素タンク5から電極2に流
れ込み、電極から吐出した窒素ガス又は液体窒素が窒素
再液化用冷凍機3に送りこまれ、そして送りこまれた窒
素ガスはそこで再び液体窒素となって、第1の液体窒素
タンク4又は第2の液体窒素タンク5に戻るように循環
する。そして電極2の入力側には温度調節用電動バルブ
1 を、液体窒素タンク4と5には吐出側にそれぞれ液
体窒素供給バルブV2 とV3 、加圧用窒素バルブV4
5 、吸入側には液体窒素貯蔵用バルブV6 とV7 及び
圧力調整バルブV8 とV9 を、窒素再液化用冷凍機3の
吸入側には再液化バルブV11を、そして再液化バルブV
11の電極側に窒素ガス放出バルブV10と再液化バルブV
11の冷凍機3側に液化用窒素ガス供給バルブV12をそれ
ぞれ設ける。また第1及び第2の液体窒素タンク4、5
には液体窒素制御回路6に接続された液体窒素液面セン
サ7と8及び圧力センサ14と15が設けられている。
更に、電極2には温度センサ9があり、これと温度調節
計10及びバルブコントローラ11によって温度調節用
電動バルブV1 を制御するようになっている。
【0009】本発明は、以上のような構成において、全
てのバルブV2 〜V12を全閉状態とし、次に、加圧用窒
素バルブV4 を開いて窒素ガスを液体窒素で満たされた
液体窒素タンク4へ供給すると共に液体窒素供給バルブ
2 を開く。液体窒素タンク4は窒素ガスの過圧を避け
るため、圧力センサでタンク内の圧力を測定し過圧の場
合は圧力調整バルブV8 を開き、タンク内の圧力をある
程度一定に保つ。液体窒素供給バルブV2 を開くことに
より、電極2へ液体窒素が供給されるが、温度調節用電
動バルブV1 によって、液体窒素の流量を0〜100%
(Max)の範囲内で可変にする制御法により電極2を
冷却する。
【0010】電極より吐出した窒素ガス又は液体窒素は
再液化バルブV11を開いて窒素再液化用冷凍機3に送ら
れることによって液化され、更に、液体窒素貯蔵用バル
ブV7 を開くことによって液体窒素が空になっている第
2の液体窒素タンク5へ貯蔵される。そして第1の液体
窒素タンク4の液体窒素の残量が少なくなった場合は、
液体窒素供給バルブV2 、加圧用窒素バルブV4 、液体
窒素貯蔵用バルブV7 が、それぞれ閉じると共に、液体
窒素供給バルブV3 加圧用窒素バルブV5 、液体窒素貯
蔵用バルブV6 がそれぞれ開いて、温度コントロール用
の液体窒素が第2の液体窒素タンク5から電極2へ供給
されるように切り換えられると共に、液体窒素が不足し
ている第1の液体窒素タンク4は窒素再液化用冷凍機3
より液体窒素が補充される。同様にして、第2の液体窒
素タンク5の液体窒素の残量が少なくなった場合は、第
1の液体窒素タンク4に切り換えられる。
【0011】2つの液体窒素タンク内は液面センサ7、
8により監視され、第1及び第2の液体窒素タンク4及
び5が液体窒素で満たされた時は再液化バルブV11を閉
じ、放出バルブV10を開にして電極2から吐出した窒素
ガス又は液体窒素は大気に放出される。この間、2つの
液体窒素タンク4、5は各圧力センサ14、15と圧力
調整バルブV8 、V9 によってタンク内の圧力を一定に
保つ。また2つの液体窒素タンク4、5の液体窒素の量
が同時に不足した場合は、液化用窒素ガス供給バルブV
12よりDry 窒素ガスを導入し窒素の液化を促進し補充す
る。
【0012】これらの各バルブV2 〜V12及び窒素再液
化用冷凍機3は液体窒素用液面センサ7、8及び圧力セ
ンサ14、15からの入力信号に基づいて液体窒素制御
回路6によって直接制御される。そして温度調節用電動
バルブV1 は電極2に設けられた温度センサ9でバルブ
コントローラ11を介した温度調節計10のPID制御
により直接制御されるが、制御回路6は温度調節計10
へも信号をおくり、温度調節用電動バルブを間接的に制
御している。従って、温度調節用電動バルブV1 は電極
2に流れる液体窒素の流量を瞬時に可変にし電極の温度
を正確にかつ高精度でコントロールをすることができる
ものである。
【0013】
【発明の効果】本発明は、以上の構成を有し、また動作
することにより、(1)液体窒素は循環して使用される
ため消費量が低減され、コストを低く抑えることができ
る、(2)大型の液体窒素タンクの設置、そこからの配
管の設置の必要がなく、小型の液体窒素タンク及び短い
配管でシステムを組むことができる、(3)液体窒素タ
ンク内の圧力を一定にした状態で温度調節用電動バルブ
を使用することにより高精度な温度コントロールが行え
る、(4)本システムは自動制御であるため、人の作業
が極端に少なく、単純な作業で稼働でき、稼働中は人が
装置に付く必要がない等の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシステム構成図
【図2】真空チャンバの説明図
【図3】従来装置の構成図
【図4】従来装置の他の構成図
【符号の説明】
1 真空チャンバ 2 電極 3 窒素再液化用冷凍機 4 第1の液体窒素タンク 5 第2の液体窒素タンク 6 液体窒素制御回路 7、8 液体窒素用液面センサ 9 温度センサ 10 温度調節計 11 バルブコントローラ 12 絶縁パイプ 13 ウエハ 14、15 圧力センサ 16 ヒーター 17 絶縁性断熱材 25 液体窒素配管 26 ヒーターコントローラ 27 高周波電源 28 窒素ガス配管 V1 温度調節用電動バルブ V2 、V3 液体窒素供給バルブ V4 、V5 加圧用窒素バルブ V6 、V7 液体窒素貯蔵用バルブ V8 、V9 圧力調整バルブ V10 窒素ガス放出バルブ V11 再液化バルブ V12 液化用窒素ガス供給バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 真徳 千葉県山武郡山武町木原2568−5 (72)発明者 鈴木 彰 千葉県成田市新泉14−3 (72)発明者 矢野 弘 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 三原 智 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体製造装置における液体窒素を使用
    した真空装置の電極の低温温度コントロールシステムに
    おいて、 電極に液体窒素を供給する少なくとも2つの液体窒素タ
    ンクと気化した窒素ガスを液化するための窒素再液化用
    冷凍機と、 前記少なくとも2つの液体窒素タンクを切り換える液体
    窒素供給バルブと、 前記窒素再液化用冷凍機において再液化した液体窒素を
    前記液体窒素タンクへ送る液体窒素貯蔵用バルブと、 前記液体窒素タンク内の液体窒素の量を測定する液面セ
    ンサと過圧を防止する圧力センサ及び前記圧力センサと
    前記液面センサからの入力信号により、前記各バルブと
    前記再液化冷凍機を制御する制御回路、とから成ること
    を特徴とするシステム。
JP3327777A 1991-12-11 1991-12-11 半導体製造装置における液体窒素を使用した真空装置の電極の低温温度コントロールシステム Withdrawn JPH05166597A (ja)

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JP3327777A JPH05166597A (ja) 1991-12-11 1991-12-11 半導体製造装置における液体窒素を使用した真空装置の電極の低温温度コントロールシステム

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107726039A (zh) * 2017-10-20 2018-02-23 广东锐捷安全技术股份有限公司 一种用于液态气体低温储存的容器组
CN110146438A (zh) * 2019-07-05 2019-08-20 宁夏大学 一种实时监测工业废水排放管动态腐蚀的装置
CN113406129A (zh) * 2021-07-28 2021-09-17 重庆大学 一种用于x射线单晶体衍射仪的液氮蒸发器

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Effective date: 19990311