TWI652756B - 半導體製造設備的高科技控溫裝置 - Google Patents

半導體製造設備的高科技控溫裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI652756B
TWI652756B TW106135317A TW106135317A TWI652756B TW I652756 B TWI652756 B TW I652756B TW 106135317 A TW106135317 A TW 106135317A TW 106135317 A TW106135317 A TW 106135317A TW I652756 B TWI652756 B TW I652756B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
heat medium
unit
cooling
semiconductor manufacturing
temperature
Prior art date
Application number
TW106135317A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201834109A (zh
Inventor
金鍾培
梁承珍
許宰碩
崔治源
金濟民
金炯官
崔容豪
Original Assignee
全球標準科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 全球標準科技股份有限公司 filed Critical 全球標準科技股份有限公司
Publication of TW201834109A publication Critical patent/TW201834109A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI652756B publication Critical patent/TWI652756B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833Details of electrostatic chucks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248Temperature monitoring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/01Manufacture or treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

本發明涉及半導體製造設備的高科技控溫裝置,特別是涉及在半導體晶片加工工序中支承晶片並維持溫度的靜電夾頭的高科技控溫裝置。將加熱熱介質和冷卻熱介質的溫度和混合流量維持一定,並調節混合比率,從而可以對靜電夾頭的溫度進行非常精密的控制。另一方面,在加熱及冷卻後回收熱介質重新再利用,從而可以有效利用能源。

Description

半導體製造設備的高科技控溫裝置
本發明涉及半導體製造設備的高科技控溫裝置,尤其是涉及在半導體晶片加工工序中支承晶片並維持溫度的靜電夾頭的高科技控溫裝置。
隨著半導體元件越來越高科技化,製造半導體元件的工序中的要求條件也變得苛刻。特別是,蒸鍍及蝕刻工序中的溫度控制是最基本的事項,也是最重要的工序變量中的一個。最近,半導體製造工序隨著形成多層結構及線寬的微細化,工序變得複雜,為了對應於此,相比任何技術優先需要可以滿足快速變化的靜電夾頭的溫度曲線的控制技術。
專利文獻001:韓國註冊專利第10-1367086號、專利文獻002:韓國註冊專利第10-0817419號及專利文獻003:韓國公開專利第10-2009-0045857號涉及現有的用於製造比較單一結構的半導體的半導體靜電夾頭的控溫裝置。它們使用熱電元件加熱或冷卻供給到半導體夾頭的熱介質,供給到半導體夾頭的熱介質被回收後,重新使用熱電元件冷卻之後循環到儲存庫。
在專利文獻001,使用單獨的三通閥門,分別向混合三通閥供給僅供給各自需要量的加熱熱介質及冷卻熱介質,並將剩餘的熱介質進行分流。上述需要量的熱介質在上述混合三通閥混合之後供給到半導體夾頭。向半導體夾頭供給後回收的熱介質按首次供給的比率分配並運送到各自的加熱/冷卻熱介質存儲庫。但是,發現根據專利文獻001的裝置不能應對要求2℃/秒的溫度變化的最近的半導體製造工序。已知由於反應時間慢而不能應對快速的溫度變化,也不能應對比現有技術變寬的工序溫度範圍。另外,熱介質的回收量比率不適當,發生儲存庫的熱介質減少或增加的問題。由於溫度控制中的小問題對半導體製造工序中的合格率造成很大影響,因此對其精密的控制尤其重要。
有鑑於此,吾等發明人乃潛心進一步研究,並著手進行研發及改良,期以一較佳設作以解決上述問題,且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。
所要解決的技術問題
本發明是為了解決如上所述的問題而提出的,旨在提供一種高科技的控溫裝置,不僅可以適用於急劇變化的溫度曲線,還適用於相比過去變寬的工序溫度範圍,重複利用所使用的熱介質來最小化能耗,在熱介質儲存庫中的熱介質水位可維持一定的水準,因此可以穩定地運轉。
問題解決方案
本發明的第一方式的半導體製造設備控溫裝置,透過調節冷卻及加熱熱介質各自的供給量來控制半導體製造設備的溫度,所述半導體製造設備控溫裝置包括:混合部,調節加熱熱介質及冷卻熱介質各自的混合比後供給到上述半導體製造設備;第二冷卻部,微調供給到上述混合部的上述冷卻熱介質的溫度;流量調節部,位於上述混合部前端部,分別調節上述加熱熱介質及上述冷卻熱介質的流量,以使從上述混合部送出的混合的熱介質的流量維持一定的值;加熱熱介質貯存部及冷卻熱介質貯存部,分別貯存供給到上述流量調節部的上述加熱熱介質及上述冷卻熱介質;第一加熱部和第一冷卻部,分別調節上述加熱熱介質貯存部及上述冷卻熱介質貯存部的熱介質溫度;回收分配部,分開供給從上述半導體製造設備回收的熱介質,以使上述加熱熱介質貯存部及上述冷卻熱介質貯存部的水位維持一定的值;及第三加熱部,將從上述回收分配部供給的熱介質中供給到上述加熱熱介質貯存部的熱介質在供給到上述加熱熱介質供給部之前預先加熱。
根據本發明的第二方式的半導體製造設備控溫裝置,上述混合部由三通閥構成,上述加熱及上述冷卻熱介質的混合比是透過使用比率函數調節上述三通閥的開度來調節;上述流量調節部分別將熱介質的一部分分流而分別回收到加熱熱介質貯存部及冷卻熱介質貯存部,從而調節流量。
根據本發明的第三方式的半導體製造設備控溫裝置,上述混合部由單純混合器構成,上述加熱及上述冷卻熱介質的混合比是透過使用比率函數調節上述流量調節部的二通閥的開度來調節。
根據本發明的第四方式的半導體製造設備控溫裝置,上述第二冷卻部使用熱電元件微調上述冷卻熱介質的溫度。
根據本發明的第五方式的半導體製造設備控溫裝置,上述第一冷卻部設置在與上述半導體製造設備充分隔開的距離,以防從上述第一冷卻部產生的機械性振動影響上述半導體製造設備。
根據本發明的第六方式的半導體製造設備控溫裝置,上述第一冷卻部利用蒸氣壓縮式或吸收式冷凍裝置冷卻熱介質。
根據本發明的第七方式的半導體製造設備控溫裝置,上述回收分配部比較加熱熱介質貯存部和冷卻熱介質貯存部的水位,對三通閥的開度進行PID(比例積分微分),從而調節所回收的熱介質的量。
根據本發明的第八方式的半導體製造設備控溫裝置,上述第一冷卻部、上述第二冷卻部單獨被供給外部的工序冷卻水。
根據本發明的第九方式的半導體製造設備控溫裝置,從上述混合部送出的熱介質的流量維持離基準值上下5%以內的變動值。
根據本發明的第十方式的半導體製造設備控溫裝置,在被供給到上述混合部緊之前,各熱介質的溫度維持離基準值上下0.2度以內的變動值。
根據本發明的第十一方式,提供一種使用上述的半導體製造設備控溫裝置控制所述半導體製造設備的溫度的方法。
根據本發明的第十二方式的半導體製造設備的控溫方法,透過上述第二冷卻部優先調節上述冷卻熱介質的溫度,在上述流量調節部調節上述溫度被調節的冷卻熱介質及上述加熱熱介質的混合比率,在上述混合部混合上述加熱熱介質及上述冷卻熱介質之後供給到上述半導體製造設備,從而控制上述半導體製造設備的溫度;在超出可透過上述第二冷卻部的溫度調節或上述流量調節部的混合比率調節的溫度偏移量範圍的情況下,透過上述第一加熱部或上述第一冷卻部將被貯存在上述加熱熱介質貯存部或上述冷卻熱介質貯存部的上述加熱熱介質或上述冷卻熱介質的溫度調節為其它設定值。
根據本發明的第十三方式的半導體製造設備的控溫方法,透過上述溫度控制,上述半導體製造設備的5℃變化在3秒以內實現,50℃變化在15秒以內實現。
發明效果
本發明可以提供高科技的控溫裝置,該控溫裝置不僅可以適用於急劇變化的溫度曲線,還可以適用於相比過去變寬的工序的溫度範圍,將使用過的熱介質重複利用來最小化能耗,熱介質儲存庫中的熱介質水位可以維持一定的水準,能夠穩定地運轉。具體地,在應用本發明的高科技的控溫裝置的情況下,不僅可以應對最小0℃到最大100℃,5℃變化可在3秒以內進行控制,50℃變化可在15秒以內進行控制,在固定溫度下可以維持上下0.2℃以內的變動值。
關於吾等發明人之技術手段,茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明,俾供 鈞上深入瞭解並認同本發明;下面,透過實施例更詳細地說明本發明。但是,這些實施例是用於示例性地說明本發明的,本發明的範圍並不限定於這些實施例。
根據本發明的控溫裝置具有如下的結構。
半導體製造設備控溫裝置透過調節冷卻及加熱熱介質各自的供給量來控制半導體製造設備的溫度,所述半導體製造設備控溫裝置包括:調節加熱熱介質及冷卻熱介質各自的混合比後供給到上述半導體製造設備的混合部;微調供給到上述混合部的上述冷卻熱介質的溫度的第二冷卻部2;位於上述混合部12前端部的流量調節部,該流量調節部分別調節上述加熱熱介質及上述冷卻熱介質的流量,以使從上述混合部送出的混合的熱介質的流量維持一定的值;分別貯存供給到上述流量調節部的上述加熱熱介質及上述冷卻熱介質的加熱熱介質貯存部4及冷卻熱介質貯存部5;分別調節上述加熱熱介質貯存部4及上述冷卻熱介質貯存部5的熱介質溫度的第一加熱部 6和第一冷卻部7;分開供給從上述半導體製造設備回收的熱介質,以使上述加熱熱介質貯存部4及上述冷卻熱介質貯存部5的水位維持一定的值的回收分配部8;及將從上述回收分配部8供給的熱介質中供給到上述加熱熱介質貯存部4的熱介質在供給到上述加熱熱介質供給部之前預先加熱的第三加熱部9。
上述混合部由三通閥11構成。上述加熱及上述冷卻熱介質的混合比是透過使用比率函數調節上述三通閥11的開度來調節。這時,上述流量調節部包括分別將熱介質的一部分分流而分別回收到加熱熱介質貯存部4及冷卻熱介質貯存部5的加熱熱介質循環調節部32及冷卻熱介質循環調節部31(參照第1圖)。上述三通閥11的開度匹配預先設定的溫度曲線以前饋方式控制。
根據本發明的半導體製造設備控溫裝置的另一實施例中,上述混合部及上述流量調節部構成為不同(參照第2圖)。上述混合部由單純混合器12構成,上述加熱及上述冷卻熱介質的混合比是透過使用比率函數調節構成冷卻熱介質調節部33及加熱熱介質調節部34的二通閥的開度來調節。
上述第二冷卻部2使用熱電元件微調上述冷卻熱介質的溫度。上述第二冷卻部2由熱電元件構成可以冷卻及加熱,從而測定半導體夾頭的溫度,維持上述加熱熱介質及上述冷卻熱介質的流量一定的同時可以一次性地調節溫度。熱電元件使用已知的元件,故省略對其詳細的說明。
上述第一冷卻部7設置在與上述半導體製造設備充分隔開的距離,以防從上述第一冷卻部7產生的機械性振動影響上述半導體製造設備。透過上述第一冷卻部7冷卻的熱介質被貯存到上述冷卻熱介質貯存部5,透過配管供給到上述第二冷卻部2。
為了提供充足的冷卻容量,上述第一冷卻部7利用蒸氣壓縮式或吸收式冷凍裝置。在第1圖和第2圖中,作為一實施例,構成了蒸氣壓縮式冷凍裝置。蒸氣壓縮式冷凍裝置是一般的蒸氣壓縮式冷凍裝置,將內部循環的單獨的冷媒進行壓縮、膨脹來降低上述冷媒的溫度,且透過熱交換機冷卻根據本發明的熱介質。另一方面,第一加熱部6及第二加熱部9只要是可以加熱熱介質的部件均可,可以使用蒸氣、電等一般性的手段。
上述第一加熱部6位於上述加熱熱介質貯存部4內,除上述第一加熱部6之外,配置位於加熱熱介質貯存部4外部的追加的熱交換機。追加的熱交換機用於應對加熱熱介質貯存部4的熱介質溫度上升到設定值以上的情況。
上述回收分配部8透過使用比率函數調節三通閥開度來調節所回收的熱介質的量。尤其是,上述回收分配部8不是與供給到半導體製造設備的上述加熱及上述冷卻熱介質的流量成正比地將熱介質回收到上述加熱熱介質貯存部4、上述冷卻熱介質貯存部5中,而是調節分配比率,以使被貯存在上述加熱熱介質貯存部4、上述冷卻熱介質貯存部5的熱介質的水位可以維持一定的值。由此,可以穩定地運行裝置。
為了提高能效,根據需要向上述第一冷卻部7、上述第二冷卻部2單獨供給外部的工序冷卻水。工序冷卻水是一般的常溫水。
第3圖及第4圖分別是表示第2圖的半導體製造設備控溫裝置中近程控溫裝置POU、遠程控溫裝置RCP的圖。第1圖的半導體製造設備控溫裝置也與此類似地構成近程控溫裝置、遠程控溫裝置。
根據本發明的半導體製造設備控溫裝置,包括:與包括半導體夾頭的半導體製造設備鄰近設置的近程控溫裝置POU;以及包括第一冷卻部7的遠程控溫裝置RCP。如第1圖及第2圖所示,混合部、第二冷卻部2、流量調節部、回收分配部8包含在近程控溫裝置POU,加熱熱介質貯存部4、冷卻熱介質貯存部5、第一加熱部6、第一冷卻部7包含在遠程控溫裝置RCP。第三加熱部9根據需要可以配置在近程控溫裝置POU或遠程控溫裝置RCP。
根據本發明的半導體製造設備控溫裝置如下工作。首先,將在上述遠程控溫裝置RCP中溫度被調節的上述冷卻熱介質及上述加熱熱介質的混合比率在上述流量調節部進行調節,由上述第二冷卻部2微調上述冷卻熱介質的溫度,在上述混合部混合上述加熱熱介質及上述冷卻熱介質之後供給到上述半導體製造設備,從而控制上述半導體製造設備的溫度。上述流量調節部及上述混合部可以採用基於第1圖及第2圖的兩種結構。
作為一種調節溫度的方法,在上述流量調節部不調節流量,僅透過上述第二冷卻部2的溫度調節才可以調節溫度。作為溫度調節的其它方法,不調節上述第二冷卻部2的溫度,可以在上述流量調節部調節冷卻熱介質及加熱熱介質的混合比率來調節溫度。作為調節溫度的另一種方法,是對上述第二冷卻部2的溫度及上述流量調節部中的冷卻熱介質及加熱熱介質的混合比率全部進行調節的方法。
根據本發明的一實施例,在流量調節部使用二通閥的情況下,使用比例函數調節基於此的二通閥的開度。上述比率函數在本發明的半導體製造設備控溫裝置啟動時比較設定溫度、實測溫度、熱介質流量等來自動設定。反饋或前饋方式的控制中設定控制變量是一般的控制技術,故省略對其的詳細說明。
第5圖表示自動設定比率涵數的過程,該比率涵數是關於本發明的二通閥的開度的比率涵數。這時,可知從混合部排出的混合熱介質的流量(綠色)一定。從上述混合部排出的熱介質的流量維持離基準值上下5%以內的變動值。
在超出可透過上述第二冷卻部2的溫度調節或上述流量調節部的混合比率調節的溫度偏移量範圍的情況下,透過上述第一加熱部6或上述第一冷卻部7,將被貯存於上述加熱熱介質貯存部4或上述冷卻熱介質貯存部5的上述加熱熱介質或上述冷卻熱介質的溫度調節為其它設定值來應對大幅度的溫度設定值變化。
為了分別控制被貯存在上述加熱熱介質貯存部4或上述冷卻熱介質貯存部5的熱介質的溫度,具備有二通閥,以使在上述第一加熱部6、第一冷卻部7加熱或冷卻的熱介質持續進行內部循環。
本發明的控溫裝置與現有的裝置相比,使用單獨的大容量蒸氣壓縮式或吸收式冷凍裝置冷卻熱介質,以便在溫度變化大的情況下也可以應對。
第6圖表示變動的設定值在偏移量以內時按時間的設定溫度、從混合部排出的熱介質溫度、二通閥的開度。透過上述溫度控制,本發明的半導體製造設備的5℃變化在3秒以內實現,50℃變化在15秒以內實現。在現有方式的控制方式下50℃變化則需要80多秒。透過這種現有溫度控制,完全不能應對當前高科技的半導體製造,本發明中解決這樣的問題,顯著地改善了控溫性能,以適應於實際工序。第7圖表示對於持續變動的設定溫度的變化,本發明的控溫裝置非常有效地應對。
本發明控溫裝置採用維持排出到混合部的熱介質的整體流量一定的同時調節冷卻熱介質及加熱熱介質的混合比率來調節溫度的方式。現有的控溫裝置則透過混合部及配置在流量調節部的總共3個三通閥進行控制,反而使裝置變得複雜,裝置費用提高,而由於流量和溫度的相關性無法進行精密的溫度控制。
根據本發明的控制裝置,將裝置運行為使得變量之間的相關性成為最小限度,從而可以實現在現有技術中無法實現的半導體夾頭的精密的溫度控制。本發明儘管減少所使用的閥門數量等,簡化了構造,但可以得到現有技術中無法得到的效果。
對本發明所述技術領域中具有通常知識者來說,針對控制信號和反應信號之間必然發生延遲的溫度控制,難以提高該溫度控制的精密度是顯而易見的。在本發明中,將變量之間的相關性最小化,基於此,在流量中使用反饋方式、在溫度中以前饋方式進行控制,從而得到現有技術中無法得到的優異的效果。另外,不僅提供充分的加熱及冷卻容量,而且為了最小化對半導體製造的影響,導入遠程控溫裝置,不僅可以進行溫度控制,還使得對半導體製造工序的干擾也最小化。
本發明的精密的溫度控制,對於競爭激烈的高集成度半導體的生產合格率是關鍵變量,是判斷能否應用於實際工序的重要的變量。
另一方面,本發明的半導體製造設備控溫裝置的能效也出色。分流的各熱介質被混合到從上述回收分配部8回收的各熱介質(參照第1圖)中。由此,可以最小化所回收的熱介質產生的能源損失。
綜上所述,本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題,並達致預期之目的與功效,且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性,誠屬專利法所稱之發明無誤,爰依法提出申請,懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利,至感德馨。
惟以上所述者,僅為本發明之數種較佳實施例,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾,皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
〔本發明〕
11‧‧‧三通閥
12‧‧‧單純混合器
2‧‧‧第二冷卻部
23‧‧‧加熱熱介質調節部
31‧‧‧冷卻熱介質循環調節部
32‧‧‧加熱熱介質循環調節部
33‧‧‧冷卻熱介質調節部
34‧‧‧加熱熱介質調節部
4‧‧‧加熱熱介質貯存部
5‧‧‧冷卻熱介質貯存部
6‧‧‧第一加熱部
7‧‧‧第一冷卻部
8‧‧‧回收分配部
9‧‧‧第三加熱部
RCP‧‧‧遠程控溫裝置
POU‧‧‧近程控溫裝置
ESC‧‧‧半導體製造設備
EVA‧‧‧蒸汽機
COND‧‧‧冷凝機
HEX‧‧‧熱交換機
TEM‧‧‧熱電元件模組
PCW‧‧‧工序冷卻水
Sup T‧‧‧被供給到半導體製造設備的熱介質的溫度
Ret T‧‧‧從半導體製造設備回收的熱介質的溫度
SV‧‧‧期望的設定溫度
C 2Way MV‧‧‧流量調節部冷卻熱介質二通閥開度
H 2Way MV‧‧‧流量調節部加熱熱介質二通閥開度
Mix Flow‧‧‧被供給到半導體製造設備之前在混合部混合的熱介質的流量
第1圖係表示根據本發明的半導體製造設備控溫裝置的一實施例的示意圖。 第2圖係表示根據本發明的半導體製造設備控溫裝置的另一實施例的示意圖。 第3圖係表示根據本發明的半導體製造設備控溫裝置中近程控溫裝置POU的示意圖。 第4圖係表示根據本發明的半導體製造設備控溫裝置中遠程控溫裝置RCP的示意圖。 第5圖係應用根據本發明的半導體製造設備控溫裝置的情況下裝置啟動時加熱熱介質及冷卻熱介質的溫度設定後自動設定對於流量調節部的閥開度的比率函數的過程。 第6圖係應用根據本發明的半導體製造設備控溫裝置的情況下設定溫度從40℃階躍變化為35℃的情況下,按時間表示基於此的流量調節部冷卻熱介質二通閥開度、流量調節部加熱熱介質二通閥開度、供給到半導體製造設備的熱介質的溫度的圖。 第7圖係應用根據本發明的半導體製造設備控溫裝置的情況下針對基於溫度設定值的實際值的變化的實驗結果。

Claims (14)

  1. 一種半導體製造設備控溫裝置,透過調節冷卻及加熱熱介質各自的供給量來控制半導體製造設備的溫度,其特徵在於,包括: 混合部,調節加熱熱介質及冷卻熱介質各自的混合比後供給到上述半導體製造設備; 第二冷卻部,微調供給到上述混合部的上述冷卻熱介質的溫度; 流量調節部,位於上述混合部前端部,分別調節上述加熱熱介質及上述冷卻熱介質的流量,以使從上述混合部送出的混合的熱介質的流量維持一定的值; 加熱熱介質貯存部及冷卻熱介質貯存部,分別貯存供給到上述流量調節部的上述加熱熱介質及上述冷卻熱介質; 第一加熱部和第一冷卻部,分別調節上述加熱熱介質貯存部及上述冷卻熱介質貯存部的熱介質溫度; 回收分配部,分開供給從上述半導體製造設備回收的熱介質,以使上述加熱熱介質貯存部及上述冷卻熱介質貯存部的水位維持一定的值;及 第三加熱部,將從上述回收分配部供給的熱介質中供給到上述加熱熱介質貯存部的熱介質在供給到上述加熱熱介質供給部之前預先加熱。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體製造設備控溫裝置,其中, 上述混合部由三通閥構成,上述加熱及上述冷卻熱介質的混合比是透過使用比率函數調節上述三通閥的開度來調節。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之半導體製造設備控溫裝置,其中, 上述流量調節部分別將熱介質的一部分分流而分別回收到加熱熱介質貯存部及冷卻熱介質貯存部,從而調節流量。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體製造設備控溫裝置,其中, 上述混合部由單純混合器構成,上述加熱及上述冷卻熱介質的混合比是透過使用比率函數調節上述流量調節部的二通閥的開度來調節。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體製造設備控溫裝置,其中, 上述第二冷卻部使用熱電元件微調上述冷卻熱介質的溫度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之半導體製造設備控溫裝置,其中, 上述第一冷卻部設置在與上述半導體製造設備充分隔開的距離,以防從上述第一冷卻部產生的機械性振動影響上述半導體製造設備。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之半導體製造設備控溫裝置,其中, 上述第一冷卻部利用蒸氣壓縮式或吸收式冷凍裝置冷卻熱介質。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之半導體製造設備控溫裝置,其中, 上述回收分配部比較加熱熱介質貯存部和冷卻熱介質貯存部的水位,對三通閥的開度進行比例積分微分控制,從而調節所回收的熱介質的量。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之半導體製造設備控溫裝置,其中, 上述第一冷卻部、上述第二冷卻部單獨被供給外部的工序冷卻水。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之半導體製造設備控溫裝置,其中, 從上述混合部送出的熱介質的流量維持離基準值上下5%以內的變動值。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之半導體製造設備控溫裝置,其中, 在被供給到上述混合部緊之前,各熱介質的溫度維持離基準值上下0.2度以內的變動值。
  12. 一種控制半導製造設備的溫度的方法,其特徵在於, 使用申請專利範圍第1至11項中任一項所述之半導體製造設備控溫裝置,控制所述半導體製造設備的溫度。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之控制半導製造設備的溫度的方法,其中, 透過上述第二冷卻部優先調節上述冷卻熱介質的溫度,在上述流量調節部調節上述溫度被調節的冷卻熱介質及上述加熱熱介質的混合比率,在上述混合部混合上述加熱熱介質及上述冷卻熱介質之後供給到上述半導體製造設備,從而控制上述半導體製造設備的溫度; 在超出可透過上述第二冷卻部的溫度調節或上述流量調節部的混合比率調節的溫度偏移量範圍的情況下,透過上述第一加熱部或上述第一冷卻部將被貯存在上述加熱熱介質貯存部或上述冷卻熱介質貯存部的上述加熱熱介質或上述冷卻熱介質的溫度調節為其它設定值。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之控制半導製造設備的溫度的方法,其特徵在於, 透過上述溫度控制,上述半導體製造設備的5℃變化在3秒以內實現,50℃變化在15秒以內實現。
TW106135317A 2016-12-05 2017-10-16 半導體製造設備的高科技控溫裝置 TWI652756B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160164378A KR101910347B1 (ko) 2016-12-05 2016-12-05 반도체 제조설비의 고도화 온도제어장치
??10-2016-0164378 2016-12-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201834109A TW201834109A (zh) 2018-09-16
TWI652756B true TWI652756B (zh) 2019-03-01

Family

ID=62244130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106135317A TWI652756B (zh) 2016-12-05 2017-10-16 半導體製造設備的高科技控溫裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10692748B2 (zh)
JP (1) JP6546253B2 (zh)
KR (1) KR101910347B1 (zh)
CN (1) CN108155140A (zh)
TW (1) TWI652756B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10692748B2 (en) 2016-12-05 2020-06-23 Global Standard Technology Co., Ltd. High-tech temperature control device for semiconductor manufacturing facility

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101975007B1 (ko) * 2018-09-19 2019-05-07 (주)본씨앤아이 반도체 설비 냉각용 냉각 시스템
KR102179060B1 (ko) * 2019-01-31 2020-11-16 유니셈 주식회사 열 매체의 혼합장치를 적용한 칠러 장치
CN109916758A (zh) * 2019-04-22 2019-06-21 苏州奥德机械有限公司 一种用于快速冷热冲击测试的温控装置
KR102403661B1 (ko) * 2020-02-19 2022-05-31 (주)피티씨 반도체 공정용 칠러 장치
KR102345640B1 (ko) * 2020-02-21 2021-12-31 (주)피티씨 반도체 공정용 칠러 장치
CN111515730B (zh) * 2020-03-26 2022-02-25 汇专科技集团股份有限公司 冰冻夹具系统及其控制方法
KR102538605B1 (ko) * 2022-11-01 2023-06-01 솔리드(주) 냉각액 순환시스템

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0486966B1 (en) 1990-11-17 1995-07-05 Tokyo Electron Limited Electrostatic chuck
US6853533B2 (en) 2000-06-09 2005-02-08 Applied Materials, Inc. Full area temperature controlled electrostatic chuck and method of fabricating same
US7718932B2 (en) 2001-04-30 2010-05-18 Lam Research Corporation Electrostatic chuck having radial temperature control capability
US20140131005A1 (en) 2012-10-25 2014-05-15 Noah Precision, Llc Temperature control system for electrostatic chucks and electrostatic chuck for same
US8941968B2 (en) 2010-06-08 2015-01-27 Axcelis Technologies, Inc. Heated electrostatic chuck including mechanical clamp capability at high temperature
US9269600B2 (en) 2011-04-27 2016-02-23 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Electrostatic chuck device

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008078525A1 (ja) * 2006-12-27 2008-07-03 Orion Machinery Co., Ltd 精密温度調整装置
KR100817419B1 (ko) 2007-04-20 2008-03-27 (주)테키스트 열전소자의 극성전환을 이용한 반도체 제조설비의 온도제어시스템
JP2008292026A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Ats Japan Corp 恒温維持装置。
US8896335B2 (en) * 2007-07-30 2014-11-25 Advantest Corporation Thermal controller for electronic devices
JP5032269B2 (ja) 2007-11-02 2012-09-26 東京エレクトロン株式会社 被処理基板の温度調節装置及び温度調節方法、並びにこれを備えたプラズマ処理装置
US20100116788A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-13 Lam Research Corporation Substrate temperature control by using liquid controlled multizone substrate support
JP5912439B2 (ja) * 2011-11-15 2016-04-27 東京エレクトロン株式会社 温度制御システム、半導体製造装置及び温度制御方法
KR101316001B1 (ko) 2013-03-19 2013-10-08 이순창 전자 제어 믹싱 밸브 및 이를 이용한 반도체 제조 장치
KR101302156B1 (ko) * 2013-05-08 2013-08-30 (주)테키스트 반도체 제조 설비를 위한 실시간 열량 모니터링 기반 열전소자 온도제어 시스템
JP2015001372A (ja) * 2013-06-17 2015-01-05 ファイン セミテック コーポレーション 半導体プロセス用冷却装置
KR101367086B1 (ko) * 2013-10-17 2014-02-24 (주)테키스트 반도체 제조 설비를 위한 온도제어 시스템
JP6018606B2 (ja) * 2014-06-27 2016-11-02 東京エレクトロン株式会社 温度制御可能なステージを含むシステム、半導体製造装置及びステージの温度制御方法
JP6429084B2 (ja) * 2015-03-31 2018-11-28 株式会社東京精密 ウエハ搭載台の温度制御装置及び温度制御方法並びにプローバ
KR101910347B1 (ko) 2016-12-05 2018-10-23 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 반도체 제조설비의 고도화 온도제어장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0486966B1 (en) 1990-11-17 1995-07-05 Tokyo Electron Limited Electrostatic chuck
US6853533B2 (en) 2000-06-09 2005-02-08 Applied Materials, Inc. Full area temperature controlled electrostatic chuck and method of fabricating same
US7718932B2 (en) 2001-04-30 2010-05-18 Lam Research Corporation Electrostatic chuck having radial temperature control capability
US8941968B2 (en) 2010-06-08 2015-01-27 Axcelis Technologies, Inc. Heated electrostatic chuck including mechanical clamp capability at high temperature
US9269600B2 (en) 2011-04-27 2016-02-23 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Electrostatic chuck device
US20140131005A1 (en) 2012-10-25 2014-05-15 Noah Precision, Llc Temperature control system for electrostatic chucks and electrostatic chuck for same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10692748B2 (en) 2016-12-05 2020-06-23 Global Standard Technology Co., Ltd. High-tech temperature control device for semiconductor manufacturing facility

Also Published As

Publication number Publication date
TW201834109A (zh) 2018-09-16
CN108155140A (zh) 2018-06-12
US20180158710A1 (en) 2018-06-07
US10692748B2 (en) 2020-06-23
JP2018093195A (ja) 2018-06-14
JP6546253B2 (ja) 2019-07-17
KR20180064129A (ko) 2018-06-14
KR101910347B1 (ko) 2018-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI652756B (zh) 半導體製造設備的高科技控溫裝置
JP6063895B2 (ja) 半導体製造設備のための温度制御システム
JP7105282B2 (ja) プラズマ処理チャンバ内のウエハキャリアのための高度な温度制御
KR101739369B1 (ko) 반도체 공정 설비용 온도 제어시스템
US8410393B2 (en) Apparatus and method for temperature control of a semiconductor substrate support
US7017658B2 (en) Heat processing device
US20080093057A1 (en) Cooling apparatus having an auxiliary chiller, and an apparatus and method of fabricating a semiconductor device using the same
US20080271471A1 (en) Temperature Controlling Method for Substrate Processing System and Substrate Processing System
KR20090039420A (ko) 반도체 제조 장비의 온도 조절 시스템
KR20110125441A (ko) 반도체 공정용 칠러 장치 및 이의 온도제어 방법
US10910242B2 (en) Temperature controller for manufacturing semiconductor
JP2009177070A (ja) 半導体製造装置
KR101862003B1 (ko) 유닛 분리형 반도체 공정 설비용 칠러 시스템
KR101401350B1 (ko) 반도체 제조설비의 온도제어 장치 및 그 제어방법
JP6320897B2 (ja) 温度制御方法
KR100707976B1 (ko) 냉각수의 유량제어 수단과 냉각제의 가열수단을 구비한반도체 공정용 칠러
KR20170106709A (ko) 반도체 제조 공정용 초절전 항온습 및 항온수 제어 장치
JP2015001372A (ja) 半導体プロセス用冷却装置
KR20150000214U (ko) 반도체 공정용 칠러
KR101462837B1 (ko) 반도체 제조용 척의 냉각시스템
KR102107594B1 (ko) 반도체 공정 설비용 온도 제어시스템
KR101438182B1 (ko) 브라인 온도 및 유량 제어용 부가 장치
KR101254306B1 (ko) 칠러의 고장 여부 판정방법
TWI531305B (zh) 半導體製程之溫控系統
TWM445161U (zh) 溫度調節裝置