JPH07147249A - Cooling system of low temperature processor - Google Patents

Cooling system of low temperature processor

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JPH07147249A
JPH07147249A JP31905993A JP31905993A JPH07147249A JP H07147249 A JPH07147249 A JP H07147249A JP 31905993 A JP31905993 A JP 31905993A JP 31905993 A JP31905993 A JP 31905993A JP H07147249 A JPH07147249 A JP H07147249A
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cooling
refrigerant
susceptor
temperature
inert gas
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昌英 渡辺
Mitsuaki Komino
光明 小美野
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Abstract

PURPOSE:To provide a cooling system of low temperature processor capable of effectively using a refrigent and the cold heat thereof. CONSTITUTION:A refrigerant fed to the first processor and exhausted after cooling down a susceptor 7 thereof is reused as the cooling source of a subcooling circuit 24 for cooling down another susceptor 7' of the second processor for processing it at higher temperature than the first processor while the evaporated refrigerant is reused as the purging gas source for the other chamber such as a cassette chamber, etc., so that the refrigerant and the cold heat thereof may be effectively reused thereby enabling the running cost of the title system to be cut down.

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 semiconductor processing equipment,
In order to obtain a vertical pattern shape and a high selection ratio, a low temperature processing method is known in which the temperature of the reaction surface of an object to be processed, for example, a semiconductor wafer, is lowered. In such low temperature treatment,
Accurately maintaining the temperature of the reaction surface of the object to be processed within the allowable processing temperature range is important for improving the yield of products and performing delicate surface processing. Particularly in recent years, 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, so that the processing temperature is being extremely lowered.

【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 heat of vaporization is sent. Then, the susceptor was cooled, and the reaction surface of the object to be processed was made extremely cold by the cooling heat transferred from the cooled susceptor to the object to be processed. At that time, since the refrigerant recovered from the cooling jacket is composed of a mixture of vaporized nitrogen gas and liquid nitrogen, the vaporizer 10
It was completely vaporized by 2 and then evacuated.

【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, the temperature is extremely low, for example, -150 ° C.
The refrigerant used to cool the susceptor in order to process the object to be processed is exhausted while having a cooling capacity that requires heat exchange processing by a vaporizer, resulting in large energy loss and It was a cause of pushing up the running cost. Further, when a liquefied inert gas such as liquid nitrogen is used as the refrigerant, the exhaust gas has a high purity, and therefore it has been necessary to search for its effective use 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。
The present invention has been made in view of the above problems of the conventional low temperature processing apparatus, and an object of the present invention is to effectively use the recovered refrigerant used in the ultra low temperature processing apparatus. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a new and improved cooling system for a low-temperature treatment device that can be achieved and therefore contributes to a reduction in the running cost of the device and also meets the viewpoint of 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のサセプタ内に冷媒を循環させて
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、
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 problems, a cooling medium is circulated in a first susceptor for mounting and fixing an object to be processed in a processing chamber of a first processing apparatus according to claim 1 for cooling. In the cooling system of the low-temperature processing device including the first cooling circuit for, the refrigerant return path of the first cooling circuit is
It is characterized in that it is connected to a second cooling circuit for circulating and cooling a refrigerant in a second susceptor of a second processing apparatus that processes an object to be processed at a temperature higher than that of the first processing apparatus. There is.

【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。
According to a second aspect of the present invention, the liquefied inert gas is circulated in the susceptor for mounting and fixing the object to be processed in the processing chamber of the processing apparatus, and the susceptor is heated by the heat of vaporization of the liquefied inert gas. The cooling system of the low-temperature processing device having a cooling circuit for cooling the, the refrigerant return path of the cooling circuit is connected to the purge inert gas source through a recovery circuit for recovering the vaporized inert gas. It is characterized by being.

【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。
Furthermore, the liquefied inert gas is circulated in the first susceptor for mounting and fixing the object to be processed in the processing chamber of the first processing apparatus. In a cooling system of a low temperature processing apparatus having a first cooling circuit for cooling the first susceptor by heat of vaporization of gas, a return path of the first cooling circuit is connected to a heat exchanger, The primary side of the exchanger is connected to a purging inert gas source through a recovery circuit for recovering the heat-exchanged inert gas, and the secondary side of the heat exchanger has a higher temperature than that of the first processing device. Is connected to a second cooling circuit for circulating and cooling the refrigerant in the second susceptor of the second processing apparatus that processes the object.

【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冷媒
を、第1の処理装置よりも処理温度が高い第2の処理装
置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 second treatment, which has a higher treatment temperature than the first treatment device, treats the refrigerant having a still high cooling capacity, which is recovered from the refrigerant return passage of the first cooling circuit. Since it can be used to cool the device, it is possible to effectively use the refrigerant, and it is possible to construct a cooling system with low running cost and energy saving.

【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 from the processing apparatus and vaporized is sent to the purge gas source to thereby supply the inert gas. Can be used for purging various chambers such as cassette chambers and load lock chambers, so that it is possible to effectively use the refrigerant and to construct a cooling system with low running cost and energy saving. Is possible.

【0011】請求項3に記載の発明によれば、請求項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 invention of claim 3, claim 2
Similarly to the invention described in 1, the liquefied inert gas is used as a refrigerant, is sent from the processing device to the heat exchanger, and the cooling circuit of the second processing device in which the processing temperature is higher than that of the first processing device in the heat exchanger. In addition to being used to cool the refrigerant that circulates, the inert gas that has been heat-exchanged and vaporized in the heat exchanger can be used as the purge gas, so that it is possible to further effectively use the refrigerant, and running. A lower cost and more energy efficient 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 for a low temperature processing apparatus constructed 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 figure, the etching apparatus 1 has a substantially cylindrical airtight processing chamber 2 made of a conductive material such as aluminum, and an exhaust port 3 is provided near the bottom of the processing chamber 2. It is provided so that the inside of the processing chamber 2 can be evacuated to a desired depressurized atmosphere via an exhaust means (not shown) such as 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 column-shaped mounting table 4 is housed in substantially the center of the processing chamber 2 so as to maintain an electrically insulated 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 is composed of, for example, a substantially columnar susceptor support 5 made of aluminum, and a susceptor 7 made of aluminum, which is detachably provided on the support 5 with bolts 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 coolant container, for example, a cooling jacket 8 for circulating and circulating a coolant, for example, liquid nitrogen. The cooling jacket 8 is provided with a refrigerant supply path 9 and a refrigerant discharge path 10, and a refrigerant, for example liquid nitrogen, is supplied from the cooling circuit 11 configured as described later via the refrigerant supply path 9 to the cooling jacket. It is possible to effectively use the refrigerant as will be described later, by introducing the refrigerant into the inside of the jacket 8, circulating the inside of the jacket, discharging it through the refrigerant discharge path 10 and returning it to the cooling circuit 11 again.

【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 is in the shape of a disk having a convex portion in the center thereof, and a fixing means for mounting and fixing the semiconductor wafer W on the mounting surface of the central convex portion, for example, electrostatic. 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.
By applying a high voltage from the DC high voltage source 14 to
It is possible to generate a Coulomb force on the chuck surface and suck and 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 surfaces of the respective constituent members of the mounting table 4, the back surface of the mounted semiconductor wafer W and the chuck surface of the electrostatic chuck 12, respectively.
It is possible to supply a heat transfer medium, for example, helium gas or the like via 5, and the cold heat can be quickly transferred from the cooling jacket 8 in the susceptor 7 to the semiconductor wafer W. There is.

【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, on 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 the reactive ions, and the reactive ions are incident only on the semiconductor wafer W placed inside to improve 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 source 18 is connected to the susceptor 7 via a matching capacitor 17, and 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 capable of etching the object to be processed by the plasma flow. There is.

【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 adjustment heater 29 is provided between the susceptor 7 and the susceptor support 5, and electric power is applied to the temperature adjustment heater 29 from a power source 30 via a filter 31 to generate a heating source. By acting as
It is possible to optimally adjust the amount of cold heat transferred to the semiconductor wafer W from the cooling jacket 8 provided in the susceptor support 5.

【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. A processing gas sent through a mass flow controller (not shown), for example, an etching gas such as CF 4 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 constructed according to the present invention can be applied is constructed.

【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, with reference to FIG. 1, a cooling system connected to the ultra low temperature processing apparatus 1 configured as described above will be described. As illustrated, the cooling jacket 8 in the susceptor 7 can be supplied with a refrigerant such as liquid nitrogen through a refrigerant supply passage 9. The liquid nitrogen cools the susceptor 7 to, for example, −150 ° C.,
By transferring the cold heat 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 a mixture of nitrogen gas and liquid nitrogen, which is the refrigerant discharge path 10.
And is sent to the primary side of the heat exchanger 23. The refrigerant discharge path 10 and the refrigerant supply path 9 are communicated with each other by a bypass path 25 in which an electromagnetic valve 24 is inserted.
By controlling the opening degree of the solenoid valve 24 in accordance with the signal from 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, there is a sub-device for cooling the susceptor 7'of the low temperature or room temperature processing apparatus 1'for processing an object at a temperature higher than that of the ultra low temperature processing apparatus 1. The cooling circuit 24 is connected. The sub-cooling circuit 24 includes a temperature adjusting means 25 for adjusting the temperature of the refrigerant cooled by the heat exchanger 23, and a refrigerant, which has been adjusted to an appropriate temperature by the temperature adjusting means, through the refrigerant supply path 9'to the susceptor 7 '. Pump 26 for sending to'inside refrigerant passage 8 '
And a refrigerant discharge path 10 'for recovering the refrigerant after the susceptor 7'has been heat-exchanged in the refrigerant supply path 9'and cooled 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。
As described above, according to the present invention, for example,
The first to process the object by cooling it to an ultra low temperature of 150 ℃
Since the refrigerant used in the treatment apparatus of 1, that is, the ultra-low temperature treatment apparatus 1, for example, liquid nitrogen at -196 ° C is still present as nitrogen gas at -50 ° C, for example, even after being recovered from the first treatment apparatus 1. For example, the second processing apparatus that cools the object to be processed at a low temperature of 0 ° C., that is, the low-temperature processing apparatus 1 ′ has a sufficient cooling capacity, and the cooling heat of the exhaust gas is heat-exchanged. The refrigerant can be effectively used by transmitting it to the sub-cooling circuit 24 of the second processing apparatus 1 ′ via the container 23.

【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。
Further, in the heat exchanger 23, the nitrogen gas deprived of the cold heat by the secondary cooling circuit 24 on the secondary side is sent to the evaporator 28 via the nitrogen gas recovery pipe 27, and the remaining liquid nitrogen content is completely vaporized. Then, it is sent to the accumulator 30 via the booster pump 29 and stored in the accumulator 30. Since the stored nitrogen gas has a high purity, it is possible to supply the nitrogen gas for purging the cassette chamber, the load lock chamber, or the 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。
When the cooling circuit as shown in FIG. 1 is constructed based on the present invention as described above, the first processing device,
That is, the refrigerant used for cooling the ultra low temperature processing device is
It can be used to cool down the processing equipment, that is, the low temperature or room temperature processing equipment, and the vaporized refrigerant can be used as the purging gas, so the refrigerant can be used much more effectively than the conventional system. It is possible to construct a system with low running cost and energy saving.

【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 the multi-chamber type processing apparatus 50 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, this multi-chamber type processing apparatus 50 has a load lock chamber 53 in which a transfer arm 51 and an alignment table 52 are installed, with a loading cassette chamber 54 and an unloading cassette chamber 5 as the center.
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 transferred to the gate valve 60.
After being introduced into the load lock chamber 53 by the transfer arm 51 via the and aligned, the gate valve 6
1 through the susceptor 62 in the ultra-low temperature etching apparatus 56.
Placed on. Liquid nitrogen is supplied from a cooling circuit 11 to a coolant reservoir (not shown) in the susceptor 62 via a supply passage 63, and the susceptor 62 is treated at a predetermined processing temperature, for example, −.
It is possible to cool the semiconductor wafer to 150 ° C., and heat transfer from the semiconductor wafer enables highly anisotropic etching of the semiconductor wafer in an ultralow temperature state.

【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 the discharge passage 64, and the liquid nitrogen recovered therein is returned to the cassette chambers 54, 55 via the purge gas supply pipes 65, 66. And is used to purge the interior of the chamber, which is repeatedly depressurized and released to the atmosphere. On the other hand, the refrigerant returned from the ultra-low temperature etching device 56 but still having a sufficient cooling capacity is used to cool the secondary refrigerant circulating in the sub-cooling circuit in the heat exchanger, and is cooled here. The next refrigerant passes through the pipes 67 and 68, and the room temperature CVD device 57
It is sent to the susceptor 69 inside or the susceptor 70 inside the natural oxide film removing device 58 and used to cool each susceptor 69, 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 by the transfer arm 51 through the gate valve 61, and then transferred into the other processing chambers 57 and 58 through the gate valves 71 and 72. After performing a predetermined process in a predetermined temperature atmosphere, the gate valve 73
After being sent to the unloading cassette chamber 55 via the pressure riser, it is further discharged into the atmosphere through 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 constructed according to the present invention is applied to the multi-chamber type processing apparatus as shown in FIG. 3 so that the refrigerant and its cooling capacity can be used efficiently. Therefore, it is possible to construct a system with low running cost and excellent energy saving. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the multi-chamber type processing apparatus and 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 in which the cooling system constructed according to the present invention is applied to a low temperature plasma etching apparatus is shown as an example, but the method of the present invention is not limited to such an apparatus, and a CVD apparatus, Ashing device,
When inspecting a sputtering device or an object to be processed at a low temperature, for example, it can be applied to 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 equipment can be used as a cold heat source of the cooling circuit of other processing equipment that processes the object at a higher temperature than the processing equipment, and also the cassette chamber etc. Since it can also be used as a gas source of the purging gas for other chambers, the refrigerant and its cold heat can be remarkably effectively used as compared with the conventional system. As a result, it becomes possible to construct a low-temperature processing system with low running cost and energy saving.

【図面の簡単な説明】[Brief description of 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 showing an outline of a cooling system of a low-temperature treatment apparatus configured according to 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 type 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 showing an outline of 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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing apparatus 2 Processing chamber 4 Mounting table 5 Susceptor support 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 Boost pump 30 accumulator

Claims (3)

【特許請求の範囲】[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のサセプタ内に冷媒を循
環させて冷却するための第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、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
置の冷却回路。
1. A low-temperature processing apparatus comprising a first cooling circuit for circulating and cooling a refrigerant in a first susceptor for mounting and fixing an object to be processed in a processing chamber of the first processing apparatus. In the cooling system, the refrigerant return path of the first cooling circuit circulates the refrigerant in the second susceptor of the second processing device that processes the object to be processed at a temperature higher than that of the first processing device to cool the object. A cooling circuit for a low-temperature processing device, which is connected to a second cooling circuit for operating the 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 for cooling a susceptor by 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 heat of vaporization of the liquefied inert gas. In a cooling system for a low-temperature processing apparatus having a circuit, the refrigerant return path of the cooling circuit is connected to a purging inert gas source through a recovery circuit for recovering 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 mounting and fixing an object to be processed in a processing chamber of a first processing apparatus, and the liquefied inert gas heats vaporization of the liquefied inert gas. In a cooling system for a low-temperature processing apparatus including a first cooling circuit for cooling a first susceptor, a return path of the first cooling circuit is connected to a heat exchanger, and a primary side of the heat exchanger is a heat exchanger. It is connected to a purging inert gas source through a recovery circuit for recovering the exchanged inert gas, and the secondary side of the heat exchanger processes the object at a higher temperature than that of the first processing device. 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 the second susceptor of the second processing device.
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