特許ウォッチ

公開番号2025100209
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023217408
出願日2023-12-22
発明の名称冷却システム
出願人エドワーズ株式会社
代理人個人
主分類H01L 21/02 20060101AFI20250626BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体ウェハを加工する際に、静電チャックの冷却を省電力、省スペースで効率よく行なえる冷却システムを提供する。
【解決手段】基台11A1にはガス配管15Aの一端が取り付けられ、ガス配管15Aの他端にはチラー13Aが取り付けられている。チラー13Aからは、冷媒ガスが供給され基台11A1の内部のガス通路を通過することにより、基台11A1を冷却するようになっている。そして、この基台11A1が冷却されることで、静電チャック3が冷却され、ウェハの冷却をすることができるようになっている。一方、基台11A2にはガス分岐配管17Aの一端が取り付けられ、ガス分岐配管17Aの他端はガス合流配管21を介して兼用チラーに相当するチラー23に接続されている。ガス分岐配管17Aの途中にはバルブ19Aが配設されている。静電チャック3の温度を下げることで、消費電力を抑えつつ、ウェハの温度も下げることができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のチャンバ内にそれぞれ配設された静電チャックと、
前記複数のチャンバに対応してそれぞれ配設され、前記静電チャックを冷却する専用チラーと、
前記複数のチャンバの静電チャックを一台で冷却する兼用チラーと、
前記複数のチャンバの運用を制御する制御装置を備え、
該制御装置からの制御指令に基づき前記専用チラーと前記兼用チラーとを併せて運転することで、前記静電チャックの冷却に必要な最大出力をカバー可能であることを特徴とする冷却システム。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記制御装置より送られた冷却用の制御指令に基づき、該制御指令に含まれる冷却に必要な出力の大きさに応じて、前記専用チラーを前記兼用チラーよりも先行して運転、若しくは前記専用チラーの出力の不足分を前記兼用チラーで補って運転することを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項３】
前記専用チラーと前記兼用チラーによる冷却はそれぞれ冷媒を介して行なわれ、
前記制御装置の制御指令には冷却用の出力を増加若しくは減少させる予定時刻が含まれ、
前記専用チラー及び前記兼用チラーの少なくとも一つによる冷却は、前記冷媒の前記静電チャックに到達するまでの遅延時間を考慮して、前記予定時刻よりも前記遅延時間分先行して冷却用の出力の増加若しくは減少が行なわれることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷却システム。
【請求項４】
前記専用チラーと前記複数のチャンバとの間に配設された第１の配管と、
一端が前記兼用チラーに接続され、他端が前記複数のチャンバとそれぞれ接続された分岐配管とを備え、
該分岐配管には前記複数のチャンバに対応してバルブが配設されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷却システム。
【請求項５】
前記専用チラーと前記兼用チラーとを収納する気密性を有する筐体と、
前記冷媒はガスであり、前記筐体には前記ガスが漏れたことを検知するガス漏れ検知器を備えたことを特徴とする請求項３記載の冷却システム。
【請求項６】
前記静電チャックの下部には、前記専用チラーと接続した第１の基台と、
前記兼用チラーと接続した第２の基台を少なくとも一式備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷却システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却システムに係わり、特に、半導体ウェハを加工する際に、静電チャックの冷却を省電力、省スペースで効率よく行なえる冷却システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
昨今、高度情報化社会が進展しており、メモリの積層数の増加や加工精度の高精度化が求められている。このような背景があり、シリコン等の半導体ウェハを加工するとき、プラズマエッチングによるプラズマ加工が広く行なわれている。プラズマエッチングでは、プラズマ加工によってウェハの表面を深堀りした場合でも、高熱になるウェハを冷却することでエッチングレイトを高くできる。特に、最近では、極低温領域で行う絶縁膜エッチング技術（Cryo Etch)が注目されている。このCryo Etchによれば、エッチング速度を格段に増加させ、地球温暖化係数を大幅に削減できる画期的な技術と言われている。
そして、このCryo Etchを実現するため、冷却構造を持たせたチャックテーブルの保持面にウェハを密着させてプラズマ加工が行なわれている。
【０００３】
図６を基にCryo Etchの冷却構造の例を説明する。
図６において、チャンバ１内には、静電チャック３が配設され、この静電チャック３の上に図示しないウェハが載置されている。そして、ウェハはこの静電チャック３により電気的な力により吸着されるようになっている。チャンバ１内は、半導体の処理スケジュールに基づき、真空ポンプ５により真空引きがされたり、プロセスガス７が投入される。そして、チャンバ１内にプラズマを発生させるために、高周波（RF）電力９がかけられている。
【０００４】
プラズマ加工中にウェハの温度が高くなるとエッチングレイトが下がるため、静電チャック３の下面には内部に冷媒ガスを通すためのガス通路の形成された基台１１が配設され、この基台１１に対してチラー１３から冷媒ガスが供給されるようになっている（例えば特許文献１を参照）。チラー１３自体の冷却は例えば水冷により行われている。
また、エッチングレイトを高くするため、高周波（RF）電力９についてもその消費電力は増加する傾向にある。このため、電力増加により発生する熱量も更に増え、チラー１３による一層の放熱と制御が必要となっている。
こうした状況からチラーに要求される冷却能力は次第に大きくなり、大型のチラーが要望される傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－３６８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、チラーを大型化する場合には、定格出力付近の運転は高効率に構成されるものの、定格出力よりも低い出力での運転では、冷媒ガスの出力が低くなればなる程、運転効率が急激に下がってしまう。このため、電力の損失を生じたり、その損失に応じたチラーを冷やすための冷却水が余計に必要となる等のユーティリティ低下の恐れがある。また、チラーを大型化した場合には、チラーの冷却水の必要容量も大きく要求される等で、その配置スペースも大きくなる恐れがある。
【０００７】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、半導体ウェハを加工する際に、静電チャックの冷却を省電力、省スペースで効率よく行なえる冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため本発明（請求項１）は冷却システムの発明であって、複数のチャンバ内にそれぞれ配設された静電チャックと、前記複数のチャンバに対応してそれぞれ配設され、前記静電チャックを冷却する専用チラーと、前記複数のチャンバの静電チャックを一台で冷却する兼用チラーと、前記複数のチャンバの運用を制御する制御装置を備え、該制御装置からの制御指令に基づき前記専用チラーと前記兼用チラーとを併せて運転することで、前記静電チャックの冷却に必要な最大出力をカバー可能であることを特徴とする。
【０００９】
１台の大型のチラーで静電チャックの冷却に必要な最大出力をカバーする場合、出力の低い部分では冷却の効率が悪くなる恐れがある。しかし、専用チラーと兼用チラーとを併せて運転することで、出力の低い部分でも効率のよい運転ができる。チャンバ側から冷却電力を低く要求されている場合には、専用チラーで対応しながら兼用チラーを停止等できるので、省電力である。兼用チラーは一台で複数の静電チャックに対して冷却を行なう。このため、省スペースに構成できる。
【００１０】
また、本発明（請求項２）は冷却システムの発明であって、前記制御装置より送られた冷却用の制御指令に基づき、該制御指令に含まれる冷却に必要な出力の大きさに応じて、前記専用チラーを前記兼用チラーよりも先行して運転、若しくは前記専用チラーの出力の不足分を前記兼用チラーで補って運転することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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