特開 2023-54774 冷却された化学物質キャビネットのための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023054774

(43)【公開日】2023-04-14

(54)【発明の名称】冷却された化学物質キャビネットのための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20230407BHJP

【ＦＩ】

H05K7/20 G

H05K7/20 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022158616

(22)【出願日】2022-09-30

(31)【優先権主張番号】63/252,051

(32)【優先日】2021-10-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519237203

【氏名又は名称】エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】アンドリュー・マイケル・イェドナック・ザ・サード

(72)【発明者】

【氏名】ジョセフ・グアルディオラ

【テーマコード（参考）】

5E322

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322BA01

5E322BA03

5E322BA04

5E322BB03

(57)【要約】

【課題】冷却された化学物質キャビネットのための方法および装置を提供する。
【解決手段】冷却された化学物質キャビネットのための方法および装置は、熱電モジュール（ＴＥＭ）に連結されたヒートシンクを冷却するように構成された冷却ダクトを含む。冷却ダクトは、空気を入口ダクトの中へと、かつヒートシンクの上へと引くように構成されたファンを含む。ファンによって中へ引かれた空気は、ヒートシンクから熱を吸収する。冷却ダクトは、ファンに接続され、かつ加熱された空気を排出するように構成される排気ダクトをさらに含む。排気ダクトは、加熱された空気を化学物質キャビネットの外側に、かつＴＥＭから離れるように排出するように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置であって、
複数の側壁、底部プレート、および上部プレートを備えるキャビネットであって、前記複数の側壁、前記底部プレート、および前記上部プレートが前記キャビネットの内部空間を画定する、キャビネットと、
前記内部空間内に位置付けられ、かつ液体化学物質を収容するように構成された容器アセンブリと、
前記内部空間内に位置付けられ、かつ前記容器アセンブリに当接する熱電モジュールと、
前記熱電モジュールに当接するヒートシンクと、
前記複数の側壁のうちの第一の側壁内に位置付けられ、かつ前記ヒートシンクに隣接する冷却ダクトと、を備える、装置。

【請求項2】

前記冷却ダクトが、前記第一の側壁内の第一の開口部に位置付けられた入口空気ダクトと、前記入口空気ダクト内に位置するファンと、を備え、ファンが、前記入口空気ダクトを経由して前記ヒートシンクに向かって空気を引くように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記冷却ダクトが、前記入口空気ダクトに接続され、かつ前記ファンおよび前記ヒートシンクに隣接して位置付けられる排気ダクトをさらに備える、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記排気ダクトが、前記キャビネットの外側に空気を排気するように形作られた、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記排気ダクトが、前記入口空気ダクトおよびファンの上方に位置付けられ、かつ前記第一の側壁内の第二の開口部を通して空気を排気するように構成される、請求項２に記載の装置。

【請求項6】

前記ファンが前記ヒートシンクに隣接している、請求項２に記載の装置。

【請求項7】

前記排気ダクトが、前記入口空気ダクトおよびファンの下方に位置付けられ、かつ前記第一の側壁内の第二の開口部を通して空気を排気するように構成される、請求項２に記載の装置。

【請求項8】

前記熱電モジュールが、
前記容器アセンブリに当接する、第一のプレートと、
前記第一のプレートと平行な第二のプレートであって、前記第二のプレートが前記ヒートシンクに当接する、第二のプレートと、を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項9】

前記熱電モジュールを囲む絶縁体をさらに備える、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記底部プレート上で、かつ前記内部空間内に位置付けられた液体センサをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記キャビネットの前記内部空間が、陰圧に保持されるように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項12】

前記冷却ダクトが少なくとも大気圧にある、請求項１０に記載の装置。

【請求項13】

装置であって、
複数の側壁、底部プレート、および上部プレートを備えるキャビネットであって、前記複数の側壁、前記底部プレート、および前記上部プレートが前記キャビネットの内部空間を画定し、前記内部空間が陰圧に保持されるように構成される、キャビネットと、
前記内部空間内に位置付けられ、かつ化学物質を収容するように構成された容器アセンブリと、
前記内部空間内に位置付けられ、かつ前記容器アセンブリに当接する第一のプレートと、前記第一のプレートと平行な第二のプレートとを備える、熱電モジュールと、
前記第二のプレートと直接接触するヒートシンクと、
大気圧における冷却ダクトであって、
前記第一の側壁内の第一の開口部に位置付けられた入口空気ダクトと、
前記入口空気ダクト内に位置し、また前記ヒートシンクに隣接し、かつ前記ヒートシンクから離隔して位置付けられたファンと、
前記入口空気ダクトに接続され、かつ前記ファンおよび前記ヒートシンクに隣接して位置付けられた排気ダクトと、を備える冷却ダクトと、を備える、装置。

【請求項14】

前記排気ダクトが、前記キャビネットの外側に空気を排気するように形作られた、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

前記ファンが、前記入口空気ダクトを経由して前記ヒートシンクに向かって空気を引くように構成される、請求項１３に記載の装置。

【請求項16】

前記排気ダクトが、前記入口空気ダクトおよびファンの上方に位置付けられ、かつ前記第一の側壁内の第二の開口部を通して空気を排気するように構成される、請求項１３に記載の装置。

【請求項17】

システムであって、
反応チャンバと、
前記反応チャンバに連結され、かつ前記反応チャンバに化学物質を送達するように構成されたアセンブリであって、前記アセンブリが、
複数の側壁、底部プレート、および上部プレートを備えるキャビネットであって、前記複数の側壁、前記底部プレート、および前記上部プレートが前記キャビネットの内部空間を画定する、キャビネットと、
前記内部空間内に位置付けられ、かつ前記化学物質を収容するように構成された容器アセンブリと、
前記容器アセンブリに隣接して位置付けられたヒートシンクと、
前記容器アセンブリと前記ヒートシンクとの間に配置された熱電モジュールと、
前記複数の側壁のうちの第一の側壁内に位置付けられ、かつ前記ヒートシンクに隣接する冷却ダクトと、を備えるアセンブリと、を備える、システム。

【請求項18】

前記キャビネットの前記内部空間が、陰圧に保持されるように構成され、かつ前記冷却ダクトが少なくとも大気圧にある、請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記ファンが、前記入口空気ダクトを経由して前記ヒートシンクに向かって空気を引くように構成される、請求項１７に記載のシステム。

【請求項20】

前記排気ダクトが、前記入口空気ダクトおよびファンの上方に位置付けられ、かつ前記第一の側壁内の第二の開口部を通して前記キャビネットの外側に空気を排気するように構成される、請求項１７に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、冷却された化学物質キャビネットのための方法および装置に関する。より具体的には、本開示は、半導体デバイスの製作中に使用される冷却された化学物質キャビネットに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造プロセス中に使用されるシステムは、１つのキャビネット内に収容されてもよく、ここで１つのキャビネットは、化学物質を収容してもよく、また１つのキャビネットは、反応チャンバを収容してもよい。一部の事例では、化学物質を冷却し、かつキャビネット内の特定の気圧を維持することが望ましい場合がある。従来のシステムは、キャビネット内の気圧を増加させる冷却システムを利用し、および／または冷却システムの冷却能力に望ましくない影響を有する。その結果、所望の温度を化学物質および／またはキャビネットに提供する一方で、同時にキャビネットを所望の気圧に維持することを可能にする、冷却システムを有することが望ましい。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

冷却された化学物質キャビネットのための方法および装置は、熱電モジュール（ＴＥＭ）に連結されたヒートシンクを冷却するように構成された冷却ダクトを含む。冷却ダクトは、空気を化学物質キャビネットの中へと、かつヒートシンクの上へと引くように構成されたファンを含む。ファンによって中へ引かれた空気は、ヒートシンクから熱を吸収する。冷却ダクトは、ファンに接続され、かつ加熱された空気を排出するように構成される排気ダクトをさらに含む。排気ダクトは、加熱された空気を化学物質キャビネットの外側に、かつＴＥＭから離れるように排出するように構成される。

【0004】

一態様では、装置は、複数の側壁、底部プレート、および上部プレートを備えるキャビネットであって、複数の側壁、底部プレート、および上部プレートがキャビネットの内部空間を画定する、キャビネットと、内部空間内に位置付けられ、かつ液体化学物質を収容するように構成された、容器アセンブリと、内部空間内に位置付けられ、かつ容器アセンブリに当接する熱電モジュールと、熱電モジュールに当接するヒートシンクと、複数の側壁のうちの第一の側壁内に位置付けられ、かつヒートシンクに隣接する冷却ダクトと、を備える。

【0005】

別の態様では、装置は、複数の側壁、底部プレート、および上部プレートを備えるキャビネットであって、複数の側壁、底部プレート、および上部プレートがキャビネットの内部空間を画定し、内部空間が陰圧に保持されるように構成される、キャビネットと、内部空間内に位置付けられ、かつ化学物質を収容するように構成された容器アセンブリと、内部空間内に位置付けられ、かつ容器アセンブリに当接する第一のプレート、および第一のプレートと平行な第二のプレートを備える熱電モジュールと、第二のプレートと直接接触しているヒートシンクと、大気圧における冷却ダクトであって、かつ、第一の側壁内の第一の開口部に位置付けられた空気ダクトと、空気ダクト内に位置し、またヒートシンクに隣接し、かつヒートシンクから離隔して位置付けられたファンと、空気ダクトに接続され、かつファンおよびヒートシンクに隣接して位置付けられた排気ダクトと、を備える冷却ダクトと、を備える。

【0006】

また別の態様では、システムは、反応チャンバと、反応チャンバに連結され、かつ反応チャンバに化学物質を送達するように構成されたアセンブリであって、アセンブリが、複数の側壁、底部プレート、および上部プレートを備えるキャビネットであって、複数の側壁、底部プレート、および上部プレートがキャビネットの内部空間を画定するキャビネットと、内部空間内に位置付けられ、かつ化学物質を収容するように構成された容器アセンブリと、容器アセンブリに隣接して位置付けられたヒートシンクと、容器アセンブリとヒートシンクとの間に配置された熱電モジュールと、複数の側壁のうちの第一の側壁内に位置付けられ、かつヒートシンクに隣接する冷却ダクトと、を備える、アセンブリと、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本明細書で開示される本発明のこれらおよび他の特徴、態様、ならびに利点は、ある特定の実施形態の図面を参照しながら以下に記述され、これらは本発明を図示することを意図しており、本発明を限定することを意図してはいない。

【0008】

【図1】図１は、本技術の一実施形態による、システムを代表的に図示する。

【図2】図２は、本技術の一実施形態による、化学物質キャビネット内の内部構成要素を代表的に図示する。

【図3】図３は、本技術の一実施形態による、化学物質キャビネット内の内部構成要素の側面図を代表的に図示する。

【図4A】図４Ａは、本技術の一実施形態による、化学物質キャビネット内の正面図を代表的に図示する。

【図4B】図４Ｂは、本技術の一実施形態による、冷却ダクトの正面図を代表的に図示する。

【図5】図５は、本技術の実施形態による、化学物質キャビネット内の冷却ダクトの上面切り欠き図を代表的に図示する。

【図6】図６は、本技術の実施形態による、トレイの上面図を代表的に図示する。

【0009】

当然のことながら、図内の要素は単純化および明瞭化のために図示されており、必ずしも原寸に比例して描かれていない。例えば、図内の要素のうちの一部の相対サイズは、本開示の例示された実施形態の理解の向上を助けるために他の要素に対して相対的に誇張されている場合がある。

【発明を実施するための形態】

【0010】

ここで、同様の参照番号が、本開示の類似の構造特徴または態様を特定する図面を参照する。

【0011】

下記に提供される例示的な実施形態の記述は、単に例示的なものであり、また図示の目的のために提供することのみが意図され、以下の記述は本開示の範囲または特許請求の範囲を限定することを意図しない。さらに、述べられた特徴を有する複数の実施形態の列挙は、追加的な特徴を有する他の実施形態、または述べられた特徴の異なる組み合わせを組み込む他の実施形態を除外することを意図しない。

【0012】

本開示は、半導体デバイスの製作中に使用される冷却された化学物質キャビネットに関する。

【0013】

図１～図５を参照すると、システム１００は、反応チャンバ１６５を封入するように構成された第一のキャビネット１０５と、化学物質を収容するように構成された第二のキャビネット１１０（すなわち、化学物質キャビネット）とを備えてもよい。第二のキャビネット１１０は、ガスライン１１５を用いて第一のキャビネット１０５に接続されてもよく、第二のキャビネット１１０からの化学物質は、ガスライン１１５を経由して第一のキャビネット１０５および／または反応チャンバ１６５へと流される。

【0014】

様々な実施形態では、第二のキャビネット１１０は、底部パネル、側面パネル（すなわち、側壁）、および上部パネルを備え、底部パネル、側面パネル、および上部パネルは、様々な構成要素を収容する、または別の方法で囲む内部空間１７０を画定する。例示的な実施形態では、第二のキャビネット１１０は、内部空間１７０内の陰圧を維持するように構成されてもよい。

【0015】

例示的な実施形態では、第二のキャビネット１１０は、容器クランプ２００および化学物質を収容するように構成された容器２０５を含む容器アセンブリ１３０を収納するように構成される。例示的な実施形態では、化学物質は、摂氏１５度～摂氏１２０度の範囲の温度に冷却される、自然発火性化学物質（例えば、トリメチルアルミニウム）などの液体化学物質であってもよい。様々な実施形態では、容器クランプ２００は、第二のキャビネット１１０内に容器２０５を固定し、かつ容器２０５および化学物質に対する熱的分配／調整を提供する。例えば、容器２０５の外部側壁は、容器クランプ２００の内部側壁と直接接触してもよい。

【0016】

例示的な実施形態では、第二のキャビネット１１０は、入口空気ダクト１２０および出口空気ダクト１２５（すなわち、排気空気ダクト）を含む冷却ダクトをさらに収納するように構成される。様々な実施形態では、入口空気ダクト１２０および出口空気ダクト１２５は、空気が入口空気ダクト１２０の中へと流れ、かつ出口空気ダクト１２５から出ることができるように接続される。様々な実施形態では、気流は、任意の所望の方向を取ってもよい。例えば、出口空気ダクト１２５は、空気が上向きに（例えば、図１に図示するように）流れるように、入口空気ダクト１２０の上方に取り付けられてもよい。別の方法として、出口空気ダクト１２５は、空気が下向きに流れるように、入口空気ダクト１２０の下方に取り付けられてもよい。別の方法として、出口空気ダクト１２５は、空気が横向きに流れるように、入口空気ダクト１２０のいずれかの側面に取り付けられてもよい。

【0017】

様々な実施形態では、システム１００は、入口空気ダクト１２０内に配置されたファン１３５をさらに備えてもよい。ファン１３５は、入口空気ダクト１２０の中へと空気を引き込み、ファン１３５が動作している時に入口空気ダクト１２０内に陽圧を作り出すように構成されてもよい。入口空気ダクト１２０は、ファン１３５が動作していない時、大気圧であってもよい。

【0018】

様々な実施形態では、システム１００は、容器アセンブリ１３０および化学物質を所望の温度へと冷却するために、熱電モジュール（ＴＥＭ）１５０をさらに備えてもよい。ＴＥＭ１５０は、容器アセンブリ１３０の外部側壁に当接してもよい。例えば、ＴＥＭ１５０は、容器クランプ２００に当接してもよい。ＴＥＭ１５０は、従来のＴＥＭを備えてもよい。例えば、ＴＥＭは、容器クランプ２００および容器２０５を冷却するための容器クランプ２００の外部側壁に隣接する第一のプレートと、熱を回収するための第一のプレートと平行な第二のプレートとを備えてもよい。例示的な実施形態では、ＴＥＭ１５０は、冷却ダクトと容器クランプ２００との間に配置されてもよい。

【0019】

様々な実施形態では、システム１００は、ＴＥＭ１５０の第二のプレートから熱を除去し、かつ熱を放出するために使用されるヒートシンク１４０をさらに備えてもよい。ヒートシンク１４０は、冷却ダクトとＴＥＭ１５０との間に位置付けられてもよい。例えば、ヒートシンク１４０は、入口空気ダクト１２０に取り付けられてもよく、またファン１３５に隣接して位置付けられてもよい。様々な実施形態では、ファン１３５およびヒートシンクは、間隙１６０によって分離されてもよい。間隙１６０は、ファン１３５から、ヒートシンク１４０を横切って、そして出口空気ダクト１２５を通して外へ空気が流れることを可能にする、任意の好適な距離であってもよい。例えば、間隙１６０は、０．５インチ～２フィートの範囲内であってもよい。例示的な実施形態では、ヒートシンク１４０の第一の側面は、ＴＥＭ１５０の第二のプレートに当接し、またヒートシンク１４０の第二の反対側の側面は、ファン１３５から直接的に空気を受容する。

【0020】

様々な実施形態では、また図１および図４Ａ～図４Ｂを参照すると、冷却ダクトは、第二のキャビネット１１０の側壁に、またはその近くに位置してもよい。例えば、入口空気ダクト１２０は、第二のキャビネット１１０の側壁内の第一の開口部４００に直ぐ隣接して位置付けられてもよく、また出口空気ダクト１２５は、第二のキャビネット１１０の側壁内の第二の開口部４０５に直ぐ隣接して位置付けられてもよい。さらに、出口空気ダクト１２５は、第二のキャビネット１１０の外部に排気空気を方向付けるように構成されてもよく、これにより排気空気は、第二のキャビネット１１０の内部空間１７０に入らない、または別の方法でＴＥＭ１５０の動作と干渉しない。

【0021】

一部の事例では、加熱された排気空気が第二のキャビネット１１０の内部空間１７０の中へと排出される場合、ＴＥＭ１５０は効率的に動作しない場合がある。したがって、ＴＥＭ１５０の効率的な動作を改善する、または別の方法で維持するために、加熱された排気空気は、第二のキャビネット１００の外側に、かつＴＥＭ１５０から離れるように排出される。様々な実施形態では、ファン１３５によって入口空気ダクト１２０の中へと引かれた空気、および出口空気ダクト１２５を通して流れる加熱された排気空気は、分離される、または別の方法で冷却ダクト内に包含される。その結果、冷却ダクトを通して流れる空気は、第二のキャビネット１１０の内部空間１７０には入らない。この分離は、ＴＥＭ１５０がいずれかの加熱された排気空気によって影響を受けることを防止し、また第二のキャビネット１１０の内部空間１７０が陰圧に留まることを可能にする。

【0022】

様々な実施形態では、また図１、図２、図３、および図５を参照すると、システム１００は、ＴＥＭ１５０を絶縁するための絶縁体１４５をさらに備えてもよい。例示的な実施形態では、絶縁体１４５は、ＴＥＭ１５０を取り囲んでもよく、これにより、容器アセンブリ１３０またはヒートシンク１４０に当接しないＴＥＭ１５０の任意のエリアは、絶縁体１４５と直接接触する。絶縁体１４５は、任意の好適な絶縁材料を含んでもよく、また第二のキャビネット１１０の内側の特定の温度条件、所望の熱的な制御、およびこれに類するものに基づいて選択されてもよい。

【0023】

様々な実施形態では、また図２および図６を参照すると、システム１００は、第二のキャビネット１１０の内部空間１７０内に配置されたトレイ２１０をさらに備えてもよい。トレイ２１０は、容器２０５から漏れる場合があるあらゆる化学物質を捕捉するように構成されてもよい。例示的な実施形態では、トレイ２１０は、容器アセンブリ１３０および冷却ダクトの下方に位置付けられてもよい。トレイ２１０は、第二のキャビネット１１０の底部パネルの上に置かれてもよい。

【0024】

様々な実施形態では、システム１００は、容器２０５の外へと漏れた液体化学物質などの液体を検出するために、センサ６００をさらに備えてもよい。例示的な実施形態では、センサ６００は、トレイ２１０の中に位置し、また容器アセンブリ１３０の下方に位置付けられる。センサ６００は、液体を検出するために好適な任意のセンサを備えてもよく、またこれは第二のキャビネット１１０の内部空間１７０内の温度および圧力条件に耐えることができる（図１）。

【0025】

様々な実施形態では、システム１００は、排気空気を上向き方向に、または別の方法で第一の開口部４００および／または入口空気ダクト１２０から離れるように偏向するために、第二の開口部４０５の下方の第二のキャビネット１１０の外側壁に取り付けられたシールド（図示せず）をさらに備えてもよい。

【0026】

動作時に、ＴＥＭ１５０は、ペルチェ効果によって容器アセンブリ１３０を冷却するように動作する。ヒートシンク１４０は、ＴＥＭ１５０からのさらなる熱放散を容易にするために使用される。加えて、ファン１３５は、熱放散を促進するために、空気がヒートシンク１４０を横切って流れるように入口空気ダクト１２０の中へと空気を引く。ヒートシンクに達した空気は、ヒートシンクからの熱を吸収し、次いで、加熱された空気は、排気ダクト１２５によって第二のキャビネット１１０の外側に排出される。冷却ダクト内の空気は、第二のキャビネット１１０の内部空間１７０内の空気から分離される。

【0027】

本開示はある特定の実施形態および実施例の文脈で提供されてきたが、本開示は、具体的に記述される実施形態を超えて、本実施形態の他の代替的な実施形態および／または使用および明白な修正ならびにそれらの均等物にまで延長されることを当業者は理解するであろう。加えて、本開示の実施形態のいくつかの変形が示され、かつ詳細に記述されているが、本開示の範囲内にある他の修正は、本開示に基づいて当業者に対して容易に明らかとなるであろう。実施形態の特定の特徴および態様の様々な組み合わせまたは部分組み合わせが作製されてもよく、また依然として本開示の範囲に含まれてもよいこともまた企図される。当然のことながら、開示された実施形態の様々な特徴および態様は、本開示の実施形態の変化するモードを形成するために、互いに組み合わせる、または置き換えることができる。それ故に、本開示の範囲は、上述の特定の実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2022-12-19

【手続補正1】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【外国語明細書】