半导体工艺用冷却装置的制作方法

本发明涉及一种半导体工艺用冷却装置，尤其涉及一种在按各个通道而控制箱的液位平衡时也能够最小化温度控制的影响的技术。

背景技术：

正在积极进行半导体市场的3d存储器相关技术的开发。3d存储器技术是一种由于在现有的2d存储器制造中的微处理技术的局限性而将半导体元件在垂直方向上堆叠多层的元件的方法。

这种3d存储器工艺是要求大容量和高速处理的第四工业时代必要的技术，并且其市场规模正在快速增长。为了在执行3d存储器工艺时确保高生产率和效率，需要具有比现有工艺更宽的温度范围和更快的响应性。

半导体用冷却装置是用于维持静电吸盘(escchuck)的精确温度控制的装置，所述静电吸盘控制进行如上所述的工艺的腔室的内部温度和晶圆表面的温度。

例如，由本申请人提交的韩国授权专利第2070455号公开了“半导体工艺用冷却装置及其温度控制方法”。

近来，为了对以往的在工艺温度范围(例如，-20℃～90℃)下根据所需的设定值来提高或降低系统的温度时消耗较多时间的工艺进行改善，利用热区(hotzone)和冷区(coldzone)的两个通道进行混合或切换而进行快速的温度响应的工艺逐渐增加。

但是，在进行混合或切换工艺时，两个温度区域混合而温度波动的部分成为问题。

并且，由于在进行混合或切换工艺时所产生的箱之间的制冷剂的偏移，即，制冷剂流量的不均衡，对冷却装置的温度控制性造成不良影响。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种能够快速响应工艺温度变化的冷却装置。

本发明的另一目的在于提供一种按各个通道而控制箱的液位平衡时也能够最小化温度控制的影响的冷却装置。

本发明的另一目的在于提供一种能够通过瞬间加热来提高温度响应性的冷却装置。

上述的目的借由如下的半导体工艺用冷却装置而达成，其特征在于，配备有设置于制冷循环与工艺腔室之间的温度控制模块，所述温度控制模块与连接于所述工艺腔室的热区(hotzone)和冷区(coldzone)的两个通道对应地构成，在连接于所述冷区的第一通道中，设置成从回收线到供应线依次布置有箱、循环泵、结合于所述制冷循环的蒸发器以及线加热器，在连接于所述热区的第二通道中，设置成从回收线到供应线依次布置有箱、循环泵、冷却水热交换器以及线加热器，流过各个通道的制冷剂在所述第一通道的蒸发器和所述第二通道的冷却水热交换器中被冷却控制，并且在所述第一通道及所述第二通道的线加热器中被加热控制。

优选地，在各个通道的线加热器的后端可以设置有进一步连接于各个通道的回收线的三通阀，从而调节各个通道的供应线的流量。

优选地，所述冷区和热区执行通过三通阀的轨道调节的混合(mixing)控制或者通过双向电磁阀的打开/关闭控制的切换(switching)控制。

根据本发明，由于在循环过程中在各个通道的箱的后端控制温度，因此在控制箱之间的平衡时也可以最小化温度控制的影响，并且会提高控制响应性。

其结果，在循环过程中，通过制冷剂的温度控制(即，冷却控制和加热控制)，冷却装置内的热区和冷区能够始终维持恒定的温度，并且当由于发生外部的流量分配问题而控制冷却装置的箱之间的液位平衡时，也不会对温度控制造成影响。

并且，通过在循环过程中在排管内应用线加热器而不在箱内执行加热器加热，可以瞬间加热更小的体积，因此其温度响应性也优异。

附图说明

图1示出根据本发明的实施例的冷却装置的系统图。

图2示出温度控制模块的构成。

附图标记说明：

10：制冷循环

20：工艺腔室

100：温度控制模块

110、210：回收线

112、212：供应线

120、220：箱

130、230：循环泵

140：蒸发器

150、250：线加热器(lineheater)

160、260：三通阀

240：冷却水热交换器

具体实施方式

本发明中使用的技术性术语仅是用于说明特定实施例而使用的，并不旨在限定本发明。并且，只要没有在本发明中特别定义为其他含义，本发明中使用的技术性术语应当被解释为本领域技术人员通常理解的含义，不应被解释为过度概括的含义或者过度局限的含义。并且，当本发明中使用的技术性术语是不能准确表达本发明的思想的错误的技术性术语时，应该由本领域技术人员能够准确理解的技术性术语代替并理解。并且，本发明中使用的通用术语应该根据词典中所定义的内容或者根据上下文来解释，而不是以过度局限的含义解释。

以下，参照附图对本发明进行详细说明。

图1示出根据本发明的实施例的冷却装置的系统图，图2示出温度控制模块的构成。

冷却装置包括配备于具备压缩机和冷凝器的制冷循环10与工艺腔室20之间的温度控制模块100。

温度控制模块100构成为与连接于工艺腔室20的静电吸盘的热区(hotzone)和冷区(coldzone)的两个通道相对应。

换言之，对半导体工艺用冷却装置而言，为了缩短工艺温度变换时冷却装置内的温度上升及下降的时间和稳定化后到工艺开始进行为止所需的时间，引入了通过调节三通阀的轨道的混合控制或通过双向电磁阀的开/关控制的切换控制。

与此对应地，本发明的温度控制模块100始终准备控制例如-40℃的冷区和 90℃的热区的各个通道，并通过预定的流量控制来供应各自的温度，如果这样，则能够在工艺腔室20中将工艺所需的温度调节在-30℃至 80℃之间。

参照图1，连接到工艺腔室20的冷区的第一通道包括回收线110和供应线112而构成循环线，连接到热区的第二通道包括回收线210和供应线212而构成循环线。

在第一通道中，设置成依次布置有箱120、循环泵130、蒸发器140及线加热器150，并且第一通道构成制冷循环而在蒸发器140中被冷却控制，并在线加热器150中被加热控制。

在第二通道中，设置成依次布置有箱220、循环泵230、冷却水热交换器240及线加热器250，并且第二通道构成冷却水冷却循环而在冷却水热交换器240中被冷却控制，并在线加热器250中被加热控制。

因此，制冷剂的流动以工艺腔室20的吸盘→第一通道箱120→第一通道循环泵130→蒸发器140→第一通道线加热器150→吸盘→第二通道箱220→第二通道循环泵230→冷却水热交换器240→第二通道线加热器250的顺序进行。

在此过程中，制冷剂在第一通道的蒸发器140和第二通道的冷却水热交换器240中被冷却控制，在第一通道的线加热器150和第二通道的线加热器250中被加热控制。

通常，由于按各个通道而供应到吸盘的制冷剂的流量根据温度而不同，因此最终从吸盘回收的制冷剂的流量也只能会不同，其结果，各个通道的箱120、220的水位变得不同。为了防止这种情况，通过箱120、220之间的连接阀170来调节水位，此时，各个通道的以不同温度控制中的制冷剂相混合而发生温度控制波动。

然而，如本发明，由于在各个通道的箱120、220的后端控制循环过程中的温度，因此在控制箱之间的平衡时也能够最小化温度控制的影响，并且可以提高控制响应性。

如上所述，在循环过程中，通过制冷剂的温度控制(即，冷却控制和加热控制)，冷却装置内的热区和冷区能够始终维持恒定的温度，并且当由于发生外部的流量分配问题而进行冷却装置的箱之间的平衡的控制时，也不会对温度控制产生影响。

并且，在循环过程中在排管内应用线加热器150、250，而不是在箱内执行加热器加热，从而可以瞬间加热更小的体积，因此其温度响应性也优异。

再次参照图2，设置有连接到每个通道的回收线110、210和箱120、220的缓冲箱320，在排放到排管内时可以用于收集水。

并且，在各个通道的线加热器150、250的后端设置有进一步连接于回收线110、210的三通阀160、260，从而可以控制供应线112、212的流量。

虽然以上以本发明的实施例为中心进行了说明，但是显然可以在本领域技术人员的水准上进行多样的变更。因此，本发明的权利范围不应局限于所述实施例而被解释，应当根据权利要求书的范围而被解释。