(57)【要約】本発明は、ウェーハ製造システム内でウェーハ温度を上昇させるために用いられるベークプレートユニットに関する。本発明によるベークプレートは、銅ディスクから一体に形成される。銅ディスクの下面は、導電性抵抗材料を充填した所望のヒーターエレメントチャネルを有する。銅による汚染は、構造体をコーティングすることにより阻止する。チャネルパターン及び充填材料は、ベークプレート表面全体の熱的一様性を最適化するように、また、一様且つ再現可能な熱的性質を備えたベークプレートを大量生産できるように適応可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ生産製造現場で用いられるベークプレートであって、
上面及び下面を備えた熱伝導性材料のディスクを有し、
前記下面は、導電性抵抗材料で充填可能な少なくとも１つの連続チャネルパターンを備え、
更に、前記下面の前記チャネルパターンを充填するように配置された導電性抵抗材料を有し、
前記導電性抵抗材料を電力源に結合するとき、前記導電性抵抗材料は熱を発生させ、前記上面と接触したウェーハを、前記上面にわたって実質的に一様に加熱することを特徴とするベークプレート。
【請求項２】
前記熱伝導性材料は銅である、請求項１に記載のベークプレート。
【請求項３】
前記導電性抵抗材料は、前記チャネルパターンの連続した長さにわたって一様な抵抗率を有する抵抗ペーストである、請求項１に記載のベークプレート。
【請求項４】
前記導電性抵抗材料は、前記チャネルパターンの連続長さにわたって変化する抵抗率を有するように選択された抵抗ペーストである、請求項１に記載のベークプレート。
【請求項５】
前記チャネルパターンは、前記上面と直交する平面で見て、一様な面積及び一様な深さの少なくとも一方を有する、請求項１に記載のベークプレート。
【請求項６】
前記チャネルパターンは、前記上面と直交する平面で見て、非一様な面積及び非一様な深さのうちの少なくとも一方を有する、請求項１に記載のベークプレート。
【請求項７】
前記熱伝導性材料は銅であり、この銅の表面は、電気めっき法及びスパッタリング法の少なくとも一方によって形成されたニッケル層を有する、請求項１に記載のベークプレート。
【請求項８】
前記ベークプレートの最も外側の表面は、化学気相成長法によるダイヤモンド状フィルムでコーティングされる、請求項１に記載のベークプレート。
【請求項９】
更に、第２の表面と接触して配置された、前記ベークプレートの温度を減少させるための手段を有する、請求項１に記載のベークプレート。
【請求項１０】
ウェーハ生産生産現場で用いられるベークプレートであって、
上面及び下面を備えた熱伝導性材料のディスクを有し、
前記下面は、導電性抵抗材料で充填可能な少なくとも１つの連続チャネルパターンを備え、
更に、前記下面の前記チャネルパターンを充填するように配置された導電性抵抗材料を有し、
前記導電性抵抗材料を電力源に結合するとき、前記導電性抵抗材料は熱を発生させ、前記上面と接触したウェーハを、前記上面にわたって実質的に一様に加熱することを特徴とするベークプレート。
前記パターンの形状及び前記抵抗材料の抵抗率のうちの少なくとも一方は、前記上面にわたる熱的変化を最小にするように選択され、
前記導電性抵抗材料は、電力源に結合されると、熱を発生させて前記上面と接触状態にあるウェーハが前記上面全体にわたり実質的に一様に加熱されるようになっていることを特徴とするベークプレート。
【請求項１１】
前記導電性抵抗材料は、この導電性抵抗材料がワイヤであること、前記導電性抵抗材料が前記チャネルパターンの連続長さにわたって一様な抵抗率を有する抵抗ペーストであること、及び、前記導電性抵抗材料が前記チャネルパターンの連続長さにわたって非一様な抵抗率を有する抵抗ペーストであること、から成るグループから少なくとも１つ選択される性質を有する、請求項１０に記載のベークプレート。
【請求項１２】
前記チャネルパターンは、前記上面と直交する平面で見て，一様な面積、非一様な面積、一様な深さ、非一様な深さから成るグループから少なくとも１つ選択される性質を有する、請求項１０に記載のベークプレート。
【請求項１３】
前記ディスクの表面は、電気めっき法及びスパッタリング法のうちの少なくとも一方により形成されたニッケル層を有する、請求項１０に記載のベークプレート。
【請求項１４】
前記ベークプレートの最も外側の表面は、化学気相成長法によるダイヤモンド状フィルムでコーティングされる、請求項１０に記載のベークプレート。
【請求項１５】
更に、第２の表面と接触して配置された、前記ベークプレートの温度を減少させるための手段を有する、請求項１０に記載のベークプレート。
【請求項１６】
ウェーハ生産現場で用いられるベークプレートを製造する方法であって、
ウェーハを加熱するように寸法決めされ且つ上面及び下面を有する熱伝導性材料のディスクを用意する工程と、
電圧源に結合したときに熱を発生させる１本の導電性材料を前記下面と面一に配置する工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記導電性材料を配置する工程は、少なくとも１つ長さのチャネルパターンを前記下面に形成する工程と、前記チャネルパターンを前記導電性材料で充填する工程と、を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記導電性材料を配置する工程は、（ｉ）前記チャネルパターンの形状を最適化すること、（ｉｉ）前記チャネルパターンの深さを最適化すること、及び（ｉｉｉ）前記チャネルパターン内の前記導電性材料の抵抗率を変化させることのうち少なくとも１つを実施することによって、熱的な一致性を第１の表面にわたって最適化する工程を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記導電性材料は銅であり、前記方法は、更に、前記銅の表面をニッケル層でコーティングする工程を有する、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
更に、前記ベークプレートの少なくとも１つの最も外側の層をダイヤモンド状材料のフィルムで被覆する工程を有する、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には、ウェーハ製造システム内でウェーハ温度を上昇させるために用いられるベークプレートユニットに関し、更に詳細には、特に露光後ベークモジュールにおいて、いくつかのベークプレートユニットの熱的特性の一致性、再現性、並びに、耐用寿命を向上させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
最新型の集積回路（ＩＣ）が、製造現場で大量生産される半導体ウェーハ上に実装される。製造現場（即ち、「ファブ」）は、非常に正確に且つ注意深く制御される動作パラメータに合わせて機能させなければならない種々のタイプの自動設備を用いている。図１は、実施されるプロセス工程のうちの幾つかを示している。
【０００３】
図１の左上部分では、一連のウェーハが、いわゆるウェーハ軌道システム１０に入る。典型的には、チルプレートを用いて、ウェーハ温度を室温に対し±約０．２℃の状態に安定させた後、ウェーハをスピンコータ３０に入れ、スピンコータ３０において、ポリマーフォトレジストのフィルムをウェーハの上面に配置する。ある方法では、工程３０のところで、最初に反射防止コーティングをウェーハ上面に堆積させ、次いで、ウェーハをベークし（例えば、工程４０）、次いで、ウェーハをフォトレジストの堆積のためにスピンコータ３０内に配置する。また、ある方法では、反射防止フィルムの追加の最上層を工程３０において追加してもよい。現在、フォトリソグラフィは、より短い波長の光を用いて一層小さい特徴サイズを構成することを求め、紫外線反射率がより大きな問題となっており、かくして、反射防止層が用いられている。
【０００４】
最終的には、ウェーハをロボット操作によりベークプレート４０に移し、ここで、フォトレジストのフィルムを硬化させ、過剰の溶剤を熱でウェーハから追い出す。引き続いて、チルプレートプロセス５０は、ウェーハを安定化された室温まで冷却し、その後、ウェーハを露光ツール６０に送り、この露光ツールは、典型的には、ステッパ及びスキャナ機能を有している。工程７０において、露光後ベーク（ＰＥＢ）用ベークプレートを用いて、ウェーハに露光後ベークを施し、次いで、チルプレート８０に送り、このチルプレート８０は、ウェーハを安定化された周囲室温に戻す。次に、典型的には、現像機モジュール工程９０を行い、その間、露光ツール工程６０中に形成されたリソグラフィ潜像を今やウェーハ上面のポリマーフィルムに現像させる。ポジの色調像では、露光されたフォトレジストの部分は、可溶性になり、溶液中に溶解して、ウェーハ構造の所望の領域を露出させる。乾燥に続いて、ベークプレート工程１００を行い、ウェーハ表面を硬化させる。次に、エッチャー工程１１０を行い、引き続いて、処理済みのウェーハのカセットを、チルプレート、例えば工程２０に戻す。図１に示す種々の工程を、ウェーハの処理仕様に応じて、同一のウェーハについて幾度も繰り返す場合がある。
【０００５】
いずれの製造現場でも、目的は、可能な限り小さい特徴サイズを有し且つ８０％を超える高い生産歩留りでウェーハを生産することにある。この目的を満足させるには、製造現場内の汚染要因物を制御すること、及び、生産パラメータを相当数のウェーハが仕様を完全に満たすところまで制御することが必要である。
【０００６】
リソグラフィに起因する製造上のばらつきは、一つにはウェーハ製造の露光ツール段階中、短い波長の光源を用いることにより最近の数年間で減少した。２４８ｎｍのレーザ光を用いると、製造中、小さな要素の鮮明度が促進されるけれども、かかる光源の強度の減少により、必要な露光時間が長くなるので、システム処理能力を増大させる。かかるレーザ波長を用いると、システム処理能力が１時間当たり１０個〜恐らくは１６０個のウェーハに減少する。その結果、先行技術において、促進された（又は、化学的に触媒された）フォトレジストの開発を含むフォトレジストの改良に、相当な労力が向けられていた。本質的には、かかるフォトレジストにより、光源エネルギの１つの光子がフォトレジスト材料中の多数の分子に影響を及ぼすことを可能にし、かくして、システム処理時間を減少させる。露光ツール工程６０による性能向上の１つの結果として、露光後ベーク工程７０が、ウェーハパターンを定める際の臨界寸法に関する仕様を達成する際の相当重要な要因になった。一般的に言って、露光後ベーク工程は今や、ウェーハ製造の際の臨界寸法を達成する上で、システム１０による誤差の恐らくは５０％〜６０％を占め、恐らくは残りの誤差の２５％は、現像機モジュール９０と関連し、恐らくは１５％はスピンコータ３０に起因している。
【０００７】
ＰＥＢベークプレートを設計する際の課題は、所望の且つ再現可能なＰＥＢ温度を仕様の範囲内で所与の期間にわたって達成且つ維持する性能において、高度な一様性を達成することにある。スピンコータ３０が、各々互いに異なるＰＢＥベークプレート温度及び時間方式を必要とする多種多様なフォトレジストに対応できることが典型的であるという事実、前述した設計上の目的を困難にする。システム１０のユーザは、互いに異なるフォトレジストのための互いに異なる温度設定値に対応するよう迅速にプログラムできるＰＥＢユニット７０を望んでいる。
【０００８】
直径が恐らくは１３インチ（３３ｃｍ）であるＰＥＢベークプレートにおいて良好な熱的一様性を達成することは、先行技術においては困難な課題であった。ＰＥＢベークプレートは、典型的には、真空システムにより排気できるエンクロージャ内で機能する。ＰＥＢベークプレート面における温度の一様性は、±０．１℃以内であることが必要であり、この仕様は、業界で満たされていない場合が多い。この一様性に関する仕様を満たすことは困難であるが、ベークプレート面における一様性は、理想的には、±０．０５℃以内であることが必要であり、この目的は、先行技術においては達成可能ではないように思われる。
【０００９】
図２Ａは、図１のＰＥＢモジュール７０、及び／又は、任意又はすべてのベークプレートモジュール４０，１００の中で用いることができる先行技術のベークプレート１５０を示す。ベークプレート１５０は、熱伝導性材料、典型的にはアルミニウムのディスク１６０を有し、その下面は、抵抗線又はワイヤのコイル１８０が挿入された溝又は凹部１７０を備えている。次に、アルミニウムのディスク１９０をディスク１６０の下面に結合する。電力源Ｖｓが、ワイヤ１８０の各端部に結合されている。ワイヤ１８０を通して流れる電流は、キッチントースタの動作と同様に熱を発生させ、このようにして、ベークプレート１５０を加熱することができる。ロボット制御式プラットホーム２００が、複数のリフトピン２１０に結合され、これらリフトピンは、ベークプレート１６０に設けられた開口部２２０を上下方向に通ることが可能である。ウェーハ２３０をピン２１０のてっぺんにロボット操作で配置し、機構２００を下方に移動させることによって、ウェーハをベークプレート１５０の上面と熱的接触状態となるよう下降させる。例えば、全体を図２Ａに示す非一体形構造のベークプレートは、イリノイ州シカゴ所在のワットロー社によって製造されている。
【００１０】
抵抗線ヒータ１８０が、アルミニウムの鋳造中、アルミニウム要素１６０，１９０の間に本質的に永続的に包囲される。熱ペースト又は熱接着剤（図示せず）がヒータワイヤとの接合を助けるようキャビティ１７０内に用いられるが、ワイヤの部分とキャビティ１７０の内部との間に一貫した熱的インタフェースを維持することは困難である。或る領域では、インタフェースは、比較的良好であるが、他の領域では良好ではない場合があり、これは恐らくは、ワイヤ又は溝の物理的寸法形状のばらつきに起因している。さらに、初期の良好な熱的接触状態は、時間の経過につれて劣化し、その結果、ベークプレート１６０の長期間安定性及び予測性が疑わしくなる。
【００１１】
図２Ｂは、上記ベークプレートと幾分類似しているが、ミンコ社（ミネソタ州の企業）及びジョーウンテクノロジー社（韓国の企業）によって製造された形式のベークプレート２５０を示す。ベークプレート２５０は、アルミニウムディスク２６０を有し、このアルミニウムディスク２６０は、熱伝導率の低いポリイミドシート２９０内に封入された抵抗性薄膜ヒーターエレメント２７０を備えている。ヒーターエレメントは、電圧源Ｖｓに結合されると熱を発生させる。残念なことに、ベークプレート２５０は貼り合わされており、使用中、シート２９０は、剥がれが生じ、例えば、ディスク２６０から失われることがあり、ベークプレートはウェーハ製造用途として使い物にならなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、例えば図２Ａ及び図２Ｂに示す先行技術のベークプレートは、現在の±０．１℃設計仕様を満たすことが困難であり、将来予想される±０．０５℃の仕様を満たすことが困難であることはいうまでもない。さらに、かかるベークプレートの熱的性質の一致性及び再現性は、ベークプレートの耐用寿命が長いので必要になる。
【００１３】
本発明は、向上した熱的特性、向上した熱的一致性及び再現性並びに向上した耐用年数を有する一体成形ベークプレートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ウェーハに接触してこれを加熱する上面を有し且つ機械加工された好ましくは銅製のプレートの下面に所望のヒーターエレメントパターンをエッチングすることによって一体形成されたベークプレートを提供する。ヒーターエレメント構造が設けられる溝又はチャネル領域を構成するプレート下面に、パターンが形成される。リフトピンの貫通穴が機械加工され、プレート表面は、好ましくは、電気めっきニッケル及びＣＶＤダイヤモンド状フィルムで被覆され、それにより、銅のマイグレーションと関連した問題を回避する。ワイヤ等の電気抵抗材料又は導電性ペースト等のその他の導電性材料を、例えばペーストについては厚膜印刷法を使用することによって、下面に設けられた溝内に配置する。プレートの側面及び下面をポリイミドの保護フィルムで覆うのがよく、次いで、それを硬化させる。好ましくは、迅速な温度設定値の変更のために、冷却用管を収容した背面材（バックプレーン）を形成し、それをプレートの下面と接触させて配置する。
【００１５】
アルミニウムと比べた場合の銅の優れた熱伝導性により、ベークプレートの効率が高くなる。プレートの互いに異なる領域は、所望ならば、寸法又は形状が互いに異なる溝、及び／又は、互いに異なる抵抗特性を備えた導電性ペーストを有しているのがよい。このようにすると、ベークプレートの熱的性質を極めて一様に作ることができ、再現可能な熱的性質を備えたベークプレートを比較的経済的に大量生産できる。
【００１６】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面と関連して好ましい実施形態を詳細に記載する以下の説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図３は、本発明による一体形成型ベークプレート３００を示す。図２Ａ及び図２Ｂから繰り返して使用される参照符号は、図２Ａ及び図２Ｂと同様の要素を示すことを理解すべきである。かくして、図３の要素２３０は、リフトピン２１０をロボット機構２００によって鉛直方向に下降させたときに加熱すべきウェーハである。図４は、開放可能なチャンバ３７０を示し、このチャンバ３７０の中に、本発明によるベークプレート３００が位置している。図５は、本発明によるベークプレートを製造する際に関係する主な工程を示す。
【００１８】
銅がアルミニウムの約２倍の熱伝導率であるので、図３において及び図５のプロセス工程４００のところにおいて、アルミニウムではなく好ましくは銅を用いて、プレートディスク３１０を仕様に合わせて形成する。優れた熱的性質を持つ銅を用いる利点は、露光後ベーク（ＰＥＢ）モジュール７０内のベークプレート３００（又はその他のベークプレートユニット）が所望の温度をより容易に達成し且つ維持することができるという点において、図１に示すシステム１０の性能を向上させ得ることにある。もちろん、銅以外の他の熱伝導性材料を用いてもよく、かかる材料は、コストに問題がなければ銀を含む。典型的には、銅は、銅マイグレーション(migration)と関連した汚染の問題のため、製造現場内では一般的には見受けられない。しかしながら、銅ディスク３１０（直径が約３３ｃｍ、厚さが約１５ｍｍ以上）を、好ましくは、電気めっきされた又はスパッタリングで形成されたニッケル層及びＣＶＤによるダイヤモンド状フィルム３２０でコーティングする。図３では簡便な図示のために示していないけども、ニッケル層を銅材料の側面にも形成する。変形例として、タングステン又はモリブデンを、銅ディスクを包むスパッタ材料として用いてもよい。
【００１９】
図５を参照すると、工程４１０において、好ましくは。フォトレジストを銅ディスク３１０の下面に付け、ヒーターエレメントを設けるべき場所を定めるパターンを形成し、次いで、現像する。図３では、チャネル領域３３０，３３０−１は、エッチング後の構造を示す。好ましくは、ドライフィルムホトレジスト、例えば、デュポン社のRiston（登録商標）を用いる。この材料は、透明な薄いプラスチックフィルムでフォトレジスト表面を覆ってからプラスチックフィルムをパターンの現像前に剥ぎ取る密着プリント法を推奨する。もちろん、別のフォトレジスト法を利用してもよい。
【００２０】
次いで、図５のプロセス工程４２０において、銅ディスク３１０の一番上の面及び側面に保護用エッチング阻止剤を付け、例えばエッチング法を用いて、所望のパターンを銅下面に物理的に形成する。ヒーターエレメントパターンのレイアウト設計は、仕上げ後のベークプレート３００の上面にわたって高い温度一様性を促進するよう選択される。以下に説明するように、設計レイアウトは、コンピュータによる熱的モデルに基づき、好ましくは、２ゾーン又は３ゾーン加熱を可能にする。いったんチャネル領域３３０，３３０−１等のエッチングを完了させ、エッチングしたパターンを点検したら、全てのレジスト及びエッチング阻止剤を構造体から除去する。チャネル領域３３０，３３０−１等の寸法及び形状形態は、設計仕様により定められるが、恐らくは、３ｍｍ〜６ｍｍの範囲の横断方向寸法が典型的である。ベークプレートの上面にわたる熱分布は、リフトピンのための貫通開口の箇所、プレートの外周部に対する近接程度等によって影響を受けることを理解すべきである。かくして、平面図においては、チャネル領域のパターンは、典型的には、完全に対称の螺旋形ではなく、例えば、蛇行パターンの形態をなしていてもよい。
【００２１】
図３の断面図は、ディスク３１０の下面から内方に延び且つ符号３３０で指示する溝付きチャネルを示す。平面図で見れば、チャネルは、好ましくは、導電性材料が配置された連続経路、恐らくは、蛇行経路を構成する。チャネル３３０のパターン及びエッチング形成の利点は、高い柔軟性が得られるということを理解すべきである。例えば熱伝導率を考慮に入れ、例えば、所望ならば、全てのチャネル領域の形状が同一である必要はないということに注目すべきである。例示として、チャネル３３０よりも大きいチャネル領域３３０−１を示す。
【００２２】
次いで、図５のプロセス工程４３０において、リフトピン２１０を通過させるよう寸法決めされた貫通開口２２０、並びに、その他の適当な特徴部、凹部等をディスク３１０に機械加工する。プロセス工程４４０において、ディスク構造体をクリーニングし、電気めっきニッケル層３２０を付ける。ニッケルは、非常に良好なバリヤフィルムを銅の上に形成すると共に、電気めっきするのに特に容易な材料である。エッチングされたチャネル領域３３０，３３０−１等において、プレート表面のところの電界形態に起因して生じる電気めっき力学は、有利なことには、チャネル領域の側壁を一層直立させる傾向がある。
【００２３】
さらに、プロセス工程４４０において、例えば化学気相成長法（ＣＶＤ）を用いて、ダイヤモンド状層３２５をディスクの上面に堆積させて、ディスクの上面をコーティングする。図３には簡単な図示のために示していないが、ディスク３１０の側面も薄い厚さでダイヤモンド状層３２５でコーティングする。
【００２４】
有利には、ＣＶＤによるダイヤモンド状フィルムは、硬度が非常に高く、減摩性がテフロン（登録商標）の減摩性とほぼ等しく、熱伝導率が銅の２．５６倍であり、ＣＶＤによるダイヤモンド状フィルム堆積材料は、例えば、ペンシルベニア州アレーンタウン所在のダイヤモネックス・インコーポレイテッドから商業的に入手可能である。
【００２５】
この時点で、チャネル３３０を、電流を電力源Ｖｓから伝え且つ電流の流れに応答して抵抗加熱する材料で充填する。この場合、いくつかの異なる種類の方法を利用でき、図５のプロセス工程４５０は、以下の技術を含むことを理解すべきである。
【００２６】
エッチングにより形成されたチャネル溝を充填する１つの方法では、ベークプレートディスクの上面をＣＶＤによりダイヤモンド状フィルム３２５でコーティングする前、ベークプレートディスクの底面を、ＣＶＤによるダイヤモンド状フィルムの堆積によって、又は、スパッタリングによる酸化アルミニウムの堆積によってコーティングする。この実施形態では、次に、ニクロムヒーター線をディスク下面の、エッチングにより形成された凹部経路３３０に手作業で押し込む。この実施形態では、図３の符号３４０は、かかるヒーター線である。次に、非導電性ポリイミドの一様なフィルムを、ニクロムヒーター線３４０の上に且つエッチングにより形成された凹部３３０内に形成し、プレートを高温状態に加熱することによって硬化させる。非導電性ポリイミドフィルムは、レジストブロッキング非エッチング領域を備えた目の細かいステンレス鋼スクリーン及びスキージー（squeegee）を採用する厚膜印刷法を用いて付けられる。図３の層３６０は、このポリイミドフィルムを表す。
【００２７】
エッチングにより形成されたチャネル溝を充填する第２の方法では、厚膜印刷法を使用して、導電性ポリイミド又はろう付け用合金ペーストの一様なフィルムを、エッチングにより形成された凹部内に付け、その後、絶縁ヒーター線をプレートのエッチング凹部経路に手作業で押し込む。ヒーター線は、好ましくは、無機絶縁体で絶縁されている。例示として、アルミニウム及び珪素は、融点が５７７℃であり且つＡｌが８８．３％でＳｉが１１．７％の共晶物を形成する。追加の珪素を添加することにより、Ａｌ／Ｓｉ共晶物中に浮遊状態の珪素結晶粒の沈澱複合体を形成するのがよい。電気抵抗複合体の表面の酸化により、高温炉ライナに用いられるムライトセラミックと幾分類似したアルミニウムシリケート型電気絶縁フィルムの一体化コーティングを形成するのがよい。変形例として、堆積させた無機絶縁体でコーティングされている別の種類の抵抗線を用いてもよい。ポリイミドでコーティングされた抵抗線を導電性ポリイミド接着剤と関連して考慮してもよい。次に、例えばプレートを高温に加熱することによって、スクリーン印刷されたフィルムを硬化させる。
【００２８】
エッチングにより形成されたチャネル溝を充填する第３の方法は、高い柔軟性をもたらす方法であり、一体化された薄膜又は厚膜抵抗ヒーターエレメントを溝の中に堆積させる。エレメント材料をペースト又はスラリーとして付け、エレメント材料は、有利には、チャネル領域３３０の内面との密な接触を形成する。ヒーター線は、ワイヤ長さに沿って一様な断面及び一様な熱的性質を有する傾向があるが、ヒーター材料３４０は、ペーストから作られ、高い柔軟性が得られる。チャネル領域３３０−１内のヒーター材料３４０によって示すように、チャネル領域が他のチャネルよりも大きい場合、そのチャネルを充填するためにより多量のヒーター材料３４０が用いられる。ヒーター材料３４０−１によって示すように、所望ならば、ベークプレート３００の加熱上面にわたって一層一様な熱的性質を得ようとする際、ペースト材料の熱的性質を非一様にするのがよい。材料３４０，３４０−１等抵抗率特性は、恐らくは、１００〜５，０００オーム／スクエア(square)の範囲で変化させるのがよい。
【００２９】
絶縁のために、電気絶縁性ＣＶＤダイヤモンド状フィルム又はスパッタリングされた酸化アルミニウムフィルムを用いるのがよい。スパッタリングされた薄膜珪化クロムヒーターエレメントフィルムを、堆積させ、そしてレジスト剥離、エッチング又は研磨によってパターン形成するのがよい。大抵のスクリーン印刷可能な抵抗体及び絶縁体の配合は、典型的には、少なくとも５００℃の温度での焼成が必要であり、これは本発明にとって高い場合がある。ペーストの形態のろう付け合金、例えば、融点が３６０℃であり且つ金が７５重量％でアンチモンが２５重量％である共晶物、又は、融点が４５１℃であり且つ金が７３重量％でインジウムが２７重量％である共晶物を、材料３４０として考慮することができる。引き続いて、電気的絶縁のために、非導電性ポリイミドをろう付け用合金ヒーターエレメントの上にスクリーン印刷する。
【００３０】
スクリーン印刷可能な熱硬化性厚膜ペースト配合物を使用してもよく、かかる配合物は、２つの別々の二成分合金の混合物から成り、これら二成分合金を比較的低温で更に合金化し、結果的に耐熱合金を形成する。例えば、５２インジウム／４８錫の共晶物は、１１８℃で溶融する。かかる低融点はんだペーストを、例えば、５０銅／５２ニッケル（抵抗率５０マイクロオーム・ｃｍ）、３０銅／７０パラジウム（抵抗率４７マイクロオーム・ｃｍ）、４０銀／６０パラジウム（抵抗率４２マイクロオーム−ｃｍ）、ニッケル／銀合金のいずれかと混合する。都合のよい温度での加熱により、溶融したインジウム／錫を高融点合金と合金化し、その結果、抵抗率の高い高融点耐腐食性のはんだ付け可能な複合合金が得られる。引き続いて、非導電性ポリイミド又は低温厚膜グレーズ(glaze)を、電気的絶縁のために、合金化されたヒーターエレメントの上にスクリーン印刷するのがよい。ポリイミドベースの抵抗体ペースト材料が存在するけれども、長期の安定性を欠いたかかる材料の存在により、かかる材料を、本発明で望ましくなくする場合がある。
【００３１】
ベークプレート３チャネル経路３３０の蛇行形状又は他の形状は、典型的には、コンピュータソフトウェアを用いて決定される。ベークプレートの初期設計においては、特定のチャネル経路設計、ベークプレート上の種々の領域でのチャネル経路寸法、及びペースト又は他の材料３４０，３４０−１等の熱的特性を再構成する際、試行錯誤を或る程度するのがよい。しかしながら、設計をいったん微調整すれば、ベークプレート３００を比較的安価（例えば、図２Ａ及び図２Ｂによって例示した従来技術形態１ユニット当たり１０，０００ドル〜４０，０００ドルであるのとは対照的に、１ユニット当たり恐らくは５，０００ドル）で大量生産することができる。
【００３２】
図５を参照すると、工程４６０において、プレート３１０の下面を絶縁性フィルム３５０でコーティングする。プロセス工程４７０において、冷却コイル組立体３６０を追加する。製造中、互いに異なるフォトレジストがウェーハ２３０に使用され、各フォトレジストは、恐らくは、互いに異なる温度を必要とする。ベークプレートは、１つの温度から別の温度に比較的迅速に移行することができ、例えば、３分間で２０℃変化し、更に、ベークプレートの上面にわたって所望の良好な温度一致性を得ることが望ましい。最後に、図５の工程４８０において、冷却組立体と関連したポリイミドフィルムを、或る期間にわたり高温で、恐らくは３５０℃で硬化させる。
【００３３】
ベークプレート３００を形成するための上述した技術及び手順とは独立に、図３に符号３６０で示す冷却用平面状エレメントを形成してもよい。ベークプレート３００はウェーハ２３０の温度を一様に上昇させるようになっているけれども、迅速な温度設定値の変化を行なうことも又望ましい。ウェーハ２３０を冷却する冷却剤（水、冷却用ガス等）が通る適当な長さの管材料を平らな螺旋体の状態に巻回することにより、平らな螺旋管背面材を形成するのがよい。管材料は、好ましくは、耐腐食性であり、とりわけ、ニッケル管材料、ステンレス鋼管材料及びアルミニウム／珪素共晶合金からなる。平らな螺旋管材料を、リフトピン及び他の特徴部の配置場所と正確に一致するように且つ円筒形本体が平らなプレート貫いて緩く上方に延びるように、平らなプレートの上に配置する。次に、第２の平らなプレートを組立体の上に配置し、液圧プレスを用いて平らな螺旋管材料を部分的に平らにする。平らにすることにより、好ましくは、長軸が短軸の長さの約２倍である楕円形断面が形成し、それにより、コンパクトな形状係数を生じさせながら熱的結合を促進する。平らな螺旋管状背面材を平らにする間にそれをサンドイッチするために用いられるプレートは、中心をずらして設けられた開口部を有し、それにより、平らな螺旋管状背面材の内端部がプレートを貫通することを可能にする。
【００３４】
平らな螺旋管背面材３６０は、製造現場における製造方法の一部が変化したときに、温度設定値の変更による急激なベークプレート冷却を行なうように、熱的に結合されたエレメントを構成するのに役立つ。有利には、この背面材は、ベークプレート３００の下面のための或る程度の断熱及び物理的保護を行い、本質的に互いに異なる熱膨張と熱収縮に順応するのに役立ち得る。
【００３５】
次に、ベークプレート３００それ自体の製造方法に戻ると、好ましくは、目の細かいステンレス鋼スクリーン及びスキージーを用いる厚膜印刷法を用いて、導電性ポリイミドの一様なフィルム３６０を、機械加工された貫通穴としての開口部を覆わないように、ベークプレート３００の裏面、即ち、下面に付ける。説明の容易のために図３には示していないが、裏面のコーティング前、ベークプレートの垂直方向側面をポリイミドフィルムでコーティングする。次に、平らな螺旋管背面材を、リフトピンのための開口部の配設場所を整列させるよう気を付けた状態で、ヒータプレート上に押し付ける。次に、好ましくはベークプレート３００の組立体を高温に加熱してポリイミドを硬化させる。
【００３６】
特許請求の範囲に記載された本発明の内容及び精神から逸脱しないで開示した実施形態の改造例及び変形例を想到できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】先行技術の一般的なウェーハプロセス工程及びモジュールを示すブロック図である。
【図２Ａ】先行技術の非一体形成ベークプレートユニットの断面図である。
【図２Ｂ】先行技術の非一体形成ベークプレートユニットの断面図である。
【図３】本発明の一体形成形ベークプレートユニットの断面図である。
【図４】本発明のベークプレートを収容した開放可能なチャンバを示す図である。
【図５】本発明のベークプレートを製造するために用いられる例示のプロセス工程を示す図である。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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