(57)【要約】【課題】【解決手段】高圧および高温を必要とする自動工業プロセスを実行するための逆圧容器システムは、底面の装填ポートを開閉するための垂直可動式のペデスタルを有し、そのペデスタルの最上部の下方であってチャンバの開口部から隔離された位置にペデスタル駆動システムとロックメカニズムとを設けられている。チャンバは、圧力制御およびプロセス流体供給のシステムに接続することが可能であり、温度制御のために外部のソースに接続された熱交換器を有する。プロセス流体は、分岐流入プロセス流体チャネルおよび収束流出プロセス流体チャネルを通って中央処理キャビティ全体に分配される。【選択図】図１
2004506313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧および高温のもとで自動工業プロセスを実行するための遮断密閉メカニズムを有した逆圧容器システムであって、
底面の装填ポートを有した圧力チャンバと、
前記装填ポートを開閉するために前記圧力チャンバの直下に設けられた垂直可動式のペデスタルであって、前記ペデスタルの最上部は、前記ペデスタルが閉位置まで上がったときは前記圧力チャンバの床として機能し、前記ペデスタルが開位置まで下がったときは装填プラットフォームとして機能する、垂直可動式のペデスタルと、
前記ペデスタルを前記開位置と前記閉位置との間で移動させるための手段と、
前記圧力容器が密閉されるように前記ペデスタルをロックし、前記ペデスタルが前記閉位置にあるときに内部でプロセスが実行されるプロセス空間を規定するための手段と、
前記移動のための手段および前記ロックのための手段を、前記ペデスタルの前記最上部および前記圧力チャンバから遮断するための手段と、
閉じられ密閉されている前記圧力チャンバの中の圧力を制御するための手段と、
閉じられ密閉されている前記圧力チャンバの中の温度を制御するための手段とを備える逆圧容器システム。
【請求項２】
請求項１に記載の逆圧容器システムであって、
前記圧力を制御するための手段は、前記プロセス空間に通じたインレットマニホールドとアウトレットマニホールドとを含み、前記マニホールドは、制御圧のもとで前記プロセス空間にプロセス流体を供給し、そこから副産物を取り除くために、プロセス流体制御源に接続することができる、逆圧容器システム。
【請求項３】
請求項２に記載の逆圧容器システムであって、
前記温度を制御するための手段は、前記プロセス空間の天辺に設けられ、流体管路によって外部の流体温度制御システムに接続することが可能である熱交換プラテンと、前記ペデスタルの上に組み込まれ、同様に流体管路によって前記外部の流体温度制御システムに接続することが可能である熱交換プラテンと、前記プロセス空間内の温度を感知するように構成され、前記外部の流体温度制御システムに通じるように接続することが可能である熱電対センサとを含む、逆圧容器システム。
【請求項４】
請求項１に記載の逆圧容器システムであって、
前記プロセス空間は、中央キャビティと、前記インレットマニホールドを前記キャビティに接続する分岐流入チャネルと、前記キャビティを前記アウトレットマニホールドに接続する収束流出チャネルとを含む、逆圧容器システム。
【請求項５】
請求項１に記載の逆圧容器システムであって、
前記移動のための手段は、前記ペデスタルの下方に前記ペデスタルに接続された状態で設けられたモータおよび垂直駆動メカニズムと、前記ペデスタルに水平サポートを提供するための手段とを含み、前記ロックのための手段は、前記閉位置にあるときに前記ペデスタルの下に少なくとも１つのウェッジ構造を挿入するためのモータおよび水平駆動メカニズムを含む、逆圧容器システム。
【請求項６】
請求項５に記載の逆圧容器システムであって、
前記ウェッジ構造は、下方サポートプレート上にスライド可能な形で搭載され対峙してインターロックされたロックブロック対を含み、前記ブロックは、相隔たった、前記ペデスタルの運動範囲から外れたアンロック位置と、前記ペデスタルの下方の隣接するロック位置との間で、連帯して水平方向に移動することが可能であり、前記ブロックの最上面は、前記ペデスタルの底部にウェッジ角度で滑り係合することが可能である、逆圧容器システム。
【請求項７】
請求項５に記載の逆圧容器システムであって、
前記ウェッジ構造は、等間隔で内向きに突出したウェッジラグを有し且つ下方サポートプレート上に搭載された回動ロッキングクラグリングを含み、前記ロッキングラグリングは、部分的に回転することによって、前記内向きに突出したラグを前記ペデスタルの基部から外向きに突出した等間隔のロックラグセットの下に前記ウェッジ角度で滑り係合させる、逆圧容器システム。
【請求項８】
請求項５に記載の逆圧容器システムであって、さらに、
前記ペデスタルの前記最上部の垂直下方であって且つ前記移動のための手段および前記ロックのための手段の上方に配置された水平シェルフ構造を備え、前記シェルフは、前記ペデスタルが通って動作するセンタ穴を有し、前記水平サポートを提供するための手段は、前記シェルフに取り付けられている、逆圧容器システム。
【請求項９】
請求項８に記載の逆圧容器システムであって、
前記遮断のための手段は、垂直方向に折り畳み式のベローズを含み、前記ベローズの上端は、上方ベローズフランジによって前記ペデスタルの前記最上部の周りに取り付けられ、前記ベローズの下端は、下方ベローズフランジによって前記シェルフに取り付けられ、これによって、前記ペデスタルと前記水平サポートを提供するための手段とを取り囲む、逆圧容器システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の逆圧容器システムであって、
前記遮断のための手段は、前記ペデスタルの前記最上部を前記シェルフに密着させるように構成された垂直可動式のピストンダイヤフラムを含む、逆圧容器システム。
【請求項１１】
請求項８に記載の逆圧容器システムであって、
前記水平サポートを提供するための手段は、前記ペデスタルの対峙した側面上に２つの平面を有し、その中に垂直のガイドチャネルを構成されており、前記ガイドチャネルは、前記シェルフに取り付けられたガイドバーホルダに密着して搭載された固定式のガイドバーに係合されている、逆圧容器システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の逆圧容器システムであって、
前記遮断のための手段は、
前記底面のポートを取り囲む囲いであって、処理のために物品を挿入するおよび取り出すための搬送メカニズムに通じており、前記ペデスタルが通って動作するセンタ穴を底部に有している、囲いと、
中心部分が前記ペデスタルの前記最上部に密着され、フランジ部分が前記センタ穴の縁に密着された、ペデスタルスカートダイヤフラムと
を含む、逆圧容器システム。
【請求項１３】
高圧および高温のもとで自動工業プロセスを実行するための遮断密閉メカニズムを有した逆圧容器システムであって、
底面の装填ポートを有した圧力チャンバと、
前記装填ポートを開閉するために前記圧力チャンバの真下に設けられた垂直可動式のペデスタルであって、前記ペデスタルの最上部は、前記ペデスタルが閉位置まで上がったときは前記圧力チャンバの床として機能し、前記ペデスタルが開位置まで下がったときは装填プラットフォームとして機能する、垂直可動式のペデスタルと、
前記ペデスタルの前記最上部の垂直下方に配置され、前記ペデスタルが通って動作するセンタ穴を有した、水平シェルフ構造と、
前記シェルフの下方に配置され、前記ペデスタルに接続された、モータおよび垂直駆動メカニズムと、
前記ペデスタルに水平サポートを提供するための手段であって、前記ペデスタルの対峙した側面上に２つの平面を有し、その中に垂直のガイドチャネルを構成され、前記ガイドチャネルは、前記シェルフに取り付けられたガイドバーホルダに密着して搭載された固定式のガイドバーに係合されている、手段と、
前記シェルフの下方に設けられたロッキングメカニズムであって、前記閉位置にあるときの前記ペデスタルの下に少なくとも１つのウェッジ構造を挿入し、前記プロセスが内部で実行される密閉されたプロセス空間を規定するための、モータおよび水平駆動メカニズムからなる、ロッキングメカニズムと、
垂直方向に折り畳み式のベローズであって、その上端は、上方ベローズフランジによって前記ペデスタルの前記最上部の周りに取り付けられ、その下端は、下方ベローズフランジによって前記シェルフに取り付けられ、これによって、前記ペデスタルと前記水平サポートを提供するための手段とを取り囲む、ベローズと、
前記プロセス空間に通じたインレットマニホールドおよびアウトレットマニホールドであって、制御圧のもとで前記プロセス空間にプロセス流体を供給し、そこから副産物を取り除くための、プロセス流体制御源に接続することが可能である、マニホールドと、
前記プロセス空間の天辺に設けられ、流体管路によって外部の流体温度制御システムに接続することが可能である、熱交換プラテンと、
前記ペデスタルの上に組み込まれ、同様に流体管路によって前記外部の流体温度制御システムに接続することが可能である、熱交換プラテンと、
前記プロセス空間内の温度を感知するように構成され、前記外部の流体温度制御システムと通じるように接続することが可能である熱電対センサであって、前記プロセス空間は、さらに、中央キャビティと、前記インレットマニホールドを前記キャビティに接続する分岐流入チャネルと、前記キャビティを前記アウトレットマニホールドに接続する収束流出チャネルとを含む、熱電対センサと
を備える逆圧容器システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の逆圧容器システムであって、
前記ウェッジ構造は、下方サポートプレート上にスライド可能な形で搭載され対峙してインターロックされたロックブロック対を含み、前記ブロックは、相隔たった、前記ペデスタルの運動範囲から外れたアンロック位置と、前記ペデスタルの下方の隣接するロック位置との間で、連帯して水平方向に移動することが可能であり、前記ブロックの最上面は、前記ペデスタルの底部にウェッジ角度で滑り係合することが可能である、逆圧容器システム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の逆圧容器システムであって、
前記プロセスは、半導体ウエハを超臨界流体で処理することを含む、逆圧容器システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の逆圧容器システムであって、
前記超臨界流体は二酸化炭素を含む、逆圧容器システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の逆圧容器システムであって、
半導体ウエハを処理するために自動生産システムに組み込まれた逆圧容器システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極度の清浄度を必要とするプロセス動作で使用され、高圧および高温で動作する圧力容器に関し、特に、生産環境にある自動ウエハ処理プロセスにおいて使用される圧力容器の装填および閉鎖を容易に且つ清浄にスムーズに行わせる圧力容器設計および遮断密閉メカニズムに関する。
【０００２】
【背景となる技術】
半導体産業においても、医療産業などの他の産業においても、処理したいウエハまたは他の目的物を装填でき、プロセスで必要とされるプロセス流体またはプロセス材料を囲いの密閉後に受け容れるおよび取り除くことができ、圧力および温度を上昇させるおよび変動させることができる、囲いすなわち圧力容器を必要とするプロセスを実施することが、一般に、必要とされている。なかには、汚染が大きく影響するプロセスもあり、この場合は、温度および圧力、ならびにプロセス流体を圧力容器に導入する体積およびタイミングを、即時に且つ厳密に制御する必要がある。加えて、これらのプロセスを生産モードで実施することに対する需要と、プロセス自体の複雑化とから、圧力容器の改善が必要とされていることは、十分に明らかである。
【０００３】
この開示内容は、具体的には、極度の清浄度が必要とされる動作で使用され、最大で１０，０００ｐｓｉ（ポンド平方インチ）またはそれ以上に達する高圧で動作する圧力容器に関し、さらに、生産環境にある自動ウエハ処理プロセスで使用される圧力容器の装填およびロックが容易に且つ清浄にスムーズに行われる圧力容器設計および隔離蓋ロッキングメカニズムに関する。
【０００４】
これらの基準が適用されるプロセスの一例として、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）デバイスの製造が挙げられる。このとき、プロセスエージェントは二酸化炭素であり、液体状態および超臨界状態の両方で使用される。超臨界状態で動作する他のプロセスエージェントは、実在するものも予想されるものも、二酸化炭素よりもさらに高温および高圧を必要とする。フォトレジストの剥離、ウエハの洗浄、微粒子の除去、乾式のレジスト現像、および材料の堆積など、清浄度の要件が厳しい他の半導体関連の用途は、いずれも、同じ圧力容器の欠点に直面している。これらの欠点としては、汚染を引き起こす微粒子が閉鎖時に生成されること、閉鎖のメカニズムが即時の自動的な閉鎖に適していないこと、容器の自動装填および自動取り出しの問題、生産ラインにおける装置の統合の問題などが、含まれる。
【０００５】
現在使用されている実験体制および生産体制の多くにおいて、圧力容器は、処理されているウエハと同じかまたはそれより大きい直径を有した開放型のトップポートを経て垂直配置によって装填され、逆の動作によって取り出される。容器は、プロセス容器のフランジとそのカバーフランジとを円周に沿って手動でまたは機械で締め合わせ、圧力シールを形成することによって閉じられるのが通常である。この装置および方法は、いずれも低速であり、合わせ面のメカニカルインターフェースおよび常に存在する磨耗が原因で、微粒子汚染を引き起こす傾向がある。微粒子は、装填および処理の環境において直ちに生成されるので、処理されている材料がある程度汚染されることは、避けられない。
【０００６】
これらの汚染物質は、微量でも製品品質および生産効率を十分に損ない得るので、半導体産業において特に懸念されている。密封または生産の高速化を目的として、これらの周辺フランジラッチメカニズムが半自動化されると、汚染の問題は単に自走モードになるだけであり、無人状態においてますます深刻化する。
【０００７】
従来の技術では、多くの実例が挙げられている。このような実例の１つが、即開ドアアセンブリをともなったオートクレーブである。これは、主として、チャンバフランジと、回転ロッキングリングと、ドアフランジとからなる。ドアと容器とは、ロッキングリングの回転のみによって、締められたり外されたりする。リングの回転にともなって、合わせウェッジの表面がチャンバフランジをガスケットにきつく押し付け、これによって、耐漏洩性の固定シールが提供される。これらのウェッジの滑り接触によって、微粒子が生成されてかけらが活動を開始し、最終的には許容誤差を超えてプロセスを汚染する結果となる。
【０００８】
生産環境にある従来の圧力容器に関連するさらなる問題は、これらの容器が、半導体産業において標準的なウエハ処理ロボットに適用することが困難な点にある。処理されている材料の装填および抽出を自動化するためには、処理ステーション間においてウエハを水平移送と垂直移送との間で複合的に移行させることを含む、複雑な運搬システムがしばしば必要とされる。新しい業界標準は、接続されたウエハ処理マシン間において回転移送システムによってウエハを移動させるクラスタツール構成を想定して規定されている。以下の開示内容は、このような必要性およびこのような環境を扱ったものである。
【０００９】
【発明の概要】
本発明の目的は、高圧および高温のもとで自動工業プロセスを実施するための遮断密閉メカニズムを有した逆圧容器システムを提供することである。したがって、ここでは、底面の装填ポートと、装填ポートを開閉するために圧力チャンバの真下に設けられた垂直可動式のペデスタルと、を有した圧力チャンバが開示される。ペデスタルの最上部は、ペデスタルが閉位置まで上がったときは圧力チャンバの床として、そしてペデスタルが開位置まで下がったときは装填プラットフォームとして機能する。
【００１０】
また、ペデスタルを開位置と閉位置との間で移動させるためのモータおよび垂直駆動システムと、別のモータおよび水平駆動システムからなり、圧力チャンバが密閉されるようにペデスタルをウェッジロックし、プロセスが実施されるプロセス空間を規定するためのペデスタルロックシステムと、が含まれている。
【００１１】
また、もう１つの目的は、閉鎖およびロッキングのシステムによって生じる遊離微粒子および活動デブリによる処理環境の汚染を回避することである。したがって、ペデスタル最上部および圧力チャンバを包含した装填および取り出しの領域と、ペデスタル水平サポート構造とが遮断され、さらに、垂直駆動および閉位置ロッキングのメカニズムが提供される。
【００１２】
さらなる目的は、チャンバ内の圧力および温度を制御する必要がある取り扱いプロセスを提供することである。したがって、チャンバ内のプロセス空間プロセス空間に通じているインレットマニホールドとアウトレットマニホールドとが提供される。これらのマニホールドは、制御圧のもとでプロセス流体をプロセス空間へと供給し、そこから副産物を取り除くために、プロセス流体制御源に接続することが可能である。また、プロセス空間の天辺に設けられ、流体管路によって外部の流体温度制御システムに接続することが可能である熱交換プラテンと、ペデスタル上に組み込まれ、やはり同様に流体管路によって外部の流体温度制御システムに接続することが可能である熱交換プラテンと、プロセス空間内の温度を感知するように構成され、外部の流体温度制御システムに通じるように接続することが可能である熱電対センサとが提供される。
【００１３】
また、本発明のもう１つの目的は、圧力チャンバの中央処理キャビティを通るプロセス流体の流れおよび分布を最適化することである。これを受けて、インレットマニホールドを中央処理キャビティに接続する分岐流入チャネルと、同キャビティをアウトレットマニホールドに接続する収束流出チャネルとが提供される。
【００１４】
プロセス汚染を低減させるという目的にさらに対応するために、ペデスタルの最上部の垂直下方に設けられ、ペデスタルが通って動作するセンタ穴を有し、ペデスタルのための水平サポートが取り付けられた、水平シェルフ構造が提供される。また、上端が上方ベローズフランジによってペデスタルの最上部の周りに取り付けられ、下端が下方ベローズフランジによってシェルフの穴の周上に取り付けられた、垂直方向に折り畳み式のベローズが提供される。これによって、ペデスタルが取り囲まれ、水平サポート構造と、駆動およびロックのメカニズムとが、上方の装填および処理の環境から隔離される。
【００１５】
当業者ならば、以下の詳細な説明から、本発明によるさらに別の目的および利点が容易に明らかである。以下の詳細な説明では、発明実施の最良の形態を例として、本発明による好ましい１実施形態のみが取り上げられている。本発明は、当然ながら、他の異なる実施形態で実現することも可能であり、その詳細に関しては、本発明の範囲から逸脱することなく様々な自明な変更を加えられる。
【００１６】
【好ましい実施の形態】
本発明は、当業者にとっては多くの変形形態の余地がある。以下に続くのは、好ましい実施形態の説明であるが、これは、添付の特許請求の範囲の範囲を限定するものとして解釈されないことが望ましい。
【００１７】
ここで説明される好ましい実施形態は、半導体ウエハの生産処理、または他の小物品について圧力および温度に影響を受けやすい処理を行うためのクラスタツール構成の構成要素の１つである。これは、隔離ドア閉鎖メカニズムと、厳密に制御された温度・圧力サイクル環境においてプロセス流体の貫流を扱うように特別に構成されたプロセス空間と、を有した逆圧容器である。これは、ＳＥＭＩ／ＭＥＳＣ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ／Ｍｏｄｕｌａｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）によるクラスタツールジオメトリの規格に適合している。これは、４，５００ｐｓｉ（ポンド平方インチ）前後の最大作動圧を想定しているので、この構造は、キャビティの設計サイズが直径２００ミリメータであって、プロセス空間の合計が約４分の３リットルであるような実施形態において、プロセス空間の中からの最大で約４００，０００ポンドの力に抵抗できることが求められる。好ましい実施形態の温度範囲は、摂氏−２０度から＋１５０度である。プロセスによっては、さらに高圧・高温が望ましい場合もあり、これは、単純に設計上の関数である。本発明による生産設計、材料、および使用は、実際には差があるので、この開示内容は、どの特定の試験片に関しても、その実際の安全度、セキュリティ度、またはサポート度の全部または一部に関して何の保障も表現または示唆していない。
【００１８】
本発明による圧力容器は、プロセスによって要求される制御圧のもとでプロセス流体を供給し、熱交換器を介してプロセス空間内の温度を制御し、リサイクルまたは他の適切な処分のためにプロセスからの流出副産物を除外し、必要なコンピュータ制御およびオペレータインターフェースを製造プロセスの中に組み込む、適切で動的なプロセス供給および制御のシステムに、接続されるものと想定される。圧力容器および関連のシステムは、プロセス条件に適した工業基準のインターロックおよび安全機能を有するように構成される。
【００１９】
好ましい実施形態は、後述するように、半導体ウエハを処理する自動生産システムの一環としてのクラスタツール構成を構成する。これは、水平なパススルーコンベヤシステム、ウエハ取扱いロボットシステム、もしくは圧力下で処理される物品をペデスタルの開放された最上部に移送するおよび装填するための任意の他の取扱いシステムに組み込まれた、または同システムと組み合わされた自動システムにおいて、他の高圧／高温処理を行うために、他のシステムに適用することもできる。垂直作動式のペデスタルは、ウエハカセット、単一のウエハ、または処理される他の物品を、処理のために圧力容器の中に運び入れ、再び取り上げ、さらに搬送することができる。ペデスタルを動作させるためのリフトおよびロックのメカニズムは、完全に遮断されているので、リフトおよびロックのメカニズムによって生成された任意の粒状物質および同メカニズムによって活動を開始された任意のデブリは、装填および処理の環境から隔離される。
【００２０】
図を参照すると、底面の装填ポートを有した逆転プロセスチャンバ１０は、前方のタイプレート３および後方のタイプレート４にボルトで固定されており、これらのプレートは、下方サポートプレート２にボルトで固定されている。この組立品は、フレーム１によってサポートされている。この組立品の内部には、垂直可動式のペデスタル５０が設けられている。これは、上端が大きな円形のフラットトップすなわち装填プラットフォームである円柱状の構造であり、同面は、底面の装填ポートを閉じるときは逆圧チャンバ１０の床面として機能する。ペデスタル５０は、プロセスチャンバ１０を基準とし、上方の閉位置と下方の開位置とのあいだで垂直方向に移動することが可能である。この運動は、フレーム１の中に搭載されたペデスタル駆動モータおよびギアボックス５２が、リフトナットの中に垂直配置されたペデスタル駆動ネジ５４をペデスタル５０の基部の中で回転させることによって達成される。
【００２１】
プロセスチャンバ１０は、その内部に、一般には、単一ウエハの直径および厚さに適応できるようにサイズが決められた最終ウエハキャビティ８を有するように、機械加工され構成される。特に図６を参照すると、ベーン７によって分割された流路６は、ウエハキャビティ８に出入りするプロセス流体をインレットマニホールド１４とアウトレットマニホールド１８との間でスムーズに均一に分布させる。流入路および流出路６と、ウエハキャビティ８との組み合わせによって、圧力チャンバの内部プロセス空間が形成される。
【００２２】
特に図７を参照すると、ペデスタル５０は、対峙した２枚の平面を垂直側壁上に有するように構成され、そのそれぞれの中に垂直チャネルすなわち溝５５を機械加工されている。ペデスタル５０は、溝５５の断面に密着して対峙するブロンズ製のペデスタルガイドバー５６によって、ペデスタル５０の垂直運動の全範囲にわたって水平に指示され位置合わせされている。これらのガイドバー５６は、シェルフ５に搭載された可調整ガイドバーホルダ５８にそれぞれ取り付けられている。これらのガイドバーは、潤滑されており、滑り境界面を呈している。
【００２３】
シェルフ５は、プロセスチャンバ１０と下方サポートプレート２との間の領域を、上方の部屋と下方の部屋とに区切っている。上方の部屋は、プロセスチャンバの装填および取り出しが行われる領域であり、ここでは、チャンバの装填および取り出しの最中にプロセスが汚染されないように、極度の実用清浄度を維持することが重要である。これを受けて、ベローズフランジ６２，６４によってシェルフ５とペデスタル５０とにベローズ６０が取り付けられ、ペデスタルおよびロックブロック駆動システムを上方の部屋から隔離している。
【００２４】
再び図１，２，５を参照すると、プロセス流体インレット管路１２は、インレットマニホールド１４を介してチャンバ１０の前面に接続され、プロセス空間およびウエハキャビティ８へのプロセス流体の流入経路を提供する。プロセス流体アウトレット管路１６は、アウトレットマニホールド１８を介してプロセスチャンバ１０の後面に接続され、プロセス空間およびウエハキャビティ８からのプロセス副産物の流出経路を提供する。流体の引出し管路およびアウトレット管路は、超高圧のもとでプロセス流体を制御供給するのに適したプロセス流体供給源に接続されている。図示された実施形態の流体管路１２，１６は、内径が４分の１インチであるが、これらの管路の一方または双方は、特定のプロセス要求と、管路体積および制御弁の位置が圧力チャンバ内のプロセス空間に及ぼす影響とに応じて、４分の１インチよりも大きくても小さくても良い。また、マニホールド１４，１８の一方または両方が、プロセス制御システムに駆動部を接続された制御弁を内蔵するように変更されて良い。
【００２５】
この好ましい実施形態は、ある形態または別の形態をとったウェッジ構造を閉位置にあるペデスタルの下に挿入するために、モータおよび水平駆動メカニズムを利用している。特に図８〜１０を参照すると、ロックブロック対９０は、ペデスタル５０基部の対峙した側面からの閉鎖を目的として、ロックブロックネジ９２によってインターロック（結合）される。ロックブロックネジ９２は、下方サポートプレート２に取り付けられたネジブロックの中において、下方サポートプレート２に嵌めこまれた硬質サポートプレート２上にロックブロック９０が載荷されてその上を滑ることを可能にする高さでサポートされる。ロックブロック９０は、ロックブロック９０が運動している際に硬質サポートプレート２Ａ上に載荷されてその上を滑る、硬質ボトムプレート９１を有するように構成されている。上述したように、ロックブロック９０は、ネジ９２によってインターロックされており、ペデスタルが垂直運動を行わない位置である引込み位置と、ペデスタルが圧力チャンバ１０に向かって閉位置まで上がったときにペデスタル５０基部の下にくる位置であるロック位置とのあいだで、連帯して移動することが可能である。
【００２６】
２度のランプ角すなわちウェッジ角を有したスチール製の硬質ロックウェッジ要素１０１，１０２は、ロックブロック９０の最上部とペデスタル５０の基部とにそれぞれ搭載されている。これらは、ギアボックス９６に設けられたロックブロックネジモータ９８によって低速／高トルクでロックブロック９０に加えられる水平方向の閉鎖力に応じて超高の垂直分力を有する滑り境界面を提供する。ウェッジ要素１０１と１０２との間の滑り境界面は、開位置とロック位置との間のロックブロック９０の運動範囲によって提供される、約３インチの水平ストロークを有する。どの滑り境界面にも、適切な潤滑剤を加えることができる。
【００２７】
その結果、ウェッジ要素１０１，１０２の２度の傾斜ウェッジ角は、１／８インチ前後の垂直範囲を有するので、ペデスタル５０は、ロックブロック９０の作動に先立って、モータおよびギアボックス５２によってネジ５４の上で最大で１／８インチだけ持ち上げられ、チャンバ１０を完全に閉鎖しなければならない。さらに大きいロック力を得るためには、さらに小さい傾斜角を使用すれば良く、ロッキングメカニズムの垂直運動成分は、これに応じて小さくなる。
【００２８】
ペデスタルの端を感知する目的で、シェルフ５の上にペデスタル５０に隣接するように搭載された垂直ロッドに取り付けられた、上方および下方の近接センサ５７，５８は、ペデスタル５０がモータおよびギアボックス５２によって駆動される範囲を制御する。ペデスタル５０が上端にあることが感知されると、モータおよびギアボックス５２は停止し、ロックブロック９０は、ペデスタル５０をロセスチャンバ１０に密着させるように作動することができる。リフトナット５９は、ロックブロック９０が係合されたときにペデスタル駆動ネジが伸張されるのを回避するために、ペデスタル５０の基部の中でいくらかの垂直方向の遊びを有するように構成される。
【００２９】
図８を参照すると、ロックブロック９０の制御メカニズムは、ロックブロック９０の位置を正常な運動範囲内でモニタするように構成されたＬＶＤＴ（線形可変差動変換器）センサ９１を含んでいる。ロックブロック駆動モータ９８は、２速式のブラシレス直流モータである。ロックブロック９０は、ＬＶＤＴセンサ９１による感知にもとづいて、ウェッジ要素１０１，１０２が係合される寸前の所定の位置まで高速／低トルクで駆動される。モータ９８は、次いで低速／高トルクに切り換えられ、再びＬＶＤＴセンサ９１による感知にもとづいて、所定の最終的なロック位置まで駆動される。空気圧インターロック弁９３は、ロックブロック９０が完全にロック位置まで閉じられた時点で係合され、閉じられロックされた圧力チャンバ内でのプロセスの開始を許可する。
【００３０】
図５を参照すると、ペデスタル５０の最上部に埋め込まれた浮動シール５１は、ペデスタルが閉位置まで持ち上げられロックブロック９０がロック位置に達したときに、プロセス空間に対して超高圧の密閉機能を発揮する。浮動シールは、当該分野において、高圧処理チャンバの周辺密閉問題に対応した適切な密閉特性を有することが知られている。
【００３１】
ペデスタルが閉じられロックされたときにプロセス空間を素早く温度制御するため、ウエハキャビティ８の天辺には加熱プラテン２０が取り付けられ、ペデスタル５０には同様な加熱プラテン８０が組み込まれる。プラテン８０上のウエハクリブ９は、自動プロセスによって移送されたウエハを受け取り、処理のためにチャンバが閉じられたときに２つのプラテン間でウエハを持ち上げて保持し、プロセスサイクルが完了してペデスタルが下げられたときに処理済みウエハを自動取り上げのために差し出す。所望のプロセスにしたがった温度制御およびサイクルで必要とされるプラテン２０，８０に対する熱エネルギの出入りは、適切な温度制御システムに接続されたそれぞれの管路セット２２，８２を通して過熱／冷却流体を循環させることによって達成される。プロセスチャンバ熱電対３０は、アウトレットマニホールド１８の上に搭載され、チャンバ１０のプロセス空間の中の温度を感知するように構成され、プロセス制御システムに繋がっている。
【００３２】
当業者ならば容易に明らかなように、本発明の範囲内には多くの有用な実施形態が存在する。例えば、ペデスタルは、下方サポートプレート上に搭載された回動ロッキングラグリングによって閉位置にロックされて良い。このラグリングは、部分的に回転することによって、好ましい実施形態でのリニアスライドブロックメカニズムに代わり、内向きに突出したそのウェッジラグを、ペデスタルの柱の周囲から外向きに突出した等間隔のロッキングウェッジラグセットと滑り係合させる。リングおよびペデスタルウェッジラグは、好ましい実施形態によるロックブロックウェッジ要素と同様に、ランプされたすなわち僅かに傾斜した境界面を有する。この回転−ロックメカニズムは、好ましい実施形態と同様に、シェルフおよびベローズ構成によって装填および取り出しの部屋から遮断される。
【００３３】
もう１つの実施例として、ペデスタルは、正方形、溝形、またはＩ字形を含む他の様々な断面を有して良い。ペデスタルは、中空であっても良いし、あるいは、硬いスカートで覆われたコア要素を有していても良い。このとき、スカートは、シェルフに密着するフランジを有した可撓性のローリングウォールダイヤフラム形の構造を有することによって、好ましい実施形態におけるベローズによる隔離機能を実施するように構成されて良い。もう１つの実施形態は、垂直作動式のピストンダイヤフラムを有して良い。これは、ここではより正確にはペデスタルスカートダイヤフラムとして説明されており、ペデスタルの最上部をシェルフに密着させることによって、水平サポートと駆動メカニズムとを同様な方法で遮断する、すなわち隔離する。シェルフの実施形態は、圧力チャンバの口部分すなわち底部ポートの一部または全部を囲い込むように広がっており、処理されている物品またはウエハを処理サイクルの合間に搬送メカニズムによって開放型ペデスタルの最上部から挿入することおよび取り出すことを可能にするためのドアすなわち開口部と、ペデスタルが通って動作するために囲いの底部に設けられたセンタ穴と、装填および取り出しの環境が囲いの内部に完全に含まれるようにセンタ穴の縁に密着されたペデスタルスカートダイヤフラムとを有する。
【００３４】
ペデスタルの水平サポート構造は、垂直可動式のペデスタル構造を継続的に水平サポートできさえすれば、様々な構成をとることができる。ガイドバーも、チャネルも、リニアベアリングも、垂直駆動およびロックのメカニズムと同様に、開放型の圧力チャンバの装填環境から遮断されてさえいれば、全て、本発明の範囲に含まれる。
【００３５】
さらにもう１つの実施例としては、好ましい実施形態によるタイプレート構成を、ペデスタルが下がっていて圧力容器が開いているときに装填プラットフォームおよびウエハクリブに双方向アクセスまたはパススルーアクセスできるように構成し、これによって、水平型のウエハパススルーコンベヤシステムまたはロボットによる反対側からのウエハの配置および取り出しに対応することができる。また、さらに高圧のシステムに特に適しているように、タイプレートおよびボルトシステムを大型の閉ヨーク構造で置き換え、その中に逆圧チャンバとペデスタルおよび運動システムとを配置することができる。こうすると、ヨークによって、ペデスタルと圧力チャンバとのあいだで閉鎖圧を維持する構造的な連結が提供される。
【００３６】
さらにもう１つの実施例としては、圧力容器のコンピュータ制御システムによる補助を得て、ペデスタルと圧力容器との間の閉鎖力を、長期生産サイクルの間中ずっと許容範囲内に維持するために、ペデスタル背圧、ロックブロックモータトルク、およびロックブロック閉鎖圧などのデータを、適切なセンサを使用して継続的にモニタし、オンザフライ調整を行うために使用できる、ロックブロック運動を開始する、停止する、およびペデスタルの高さ位置をギアシフトするなどの傾向情報を、得ることができる。追加の実施例として、ペデスタルのリフトメカニズムは、ペデスタルの重量をプレロック閉じ高さまで持ち上げるのに十分な堅牢さを有し、且つ追加で生じるロック動作による小垂直運動に耐えられるように設計された、水圧式、ネジ式、または任意の他の方式のジャッキングすなわち牽引のメカニズムであって良い。
【００３７】
本発明の目的および長所は、添付の特許請求の範囲で詳しく取り上げられた手段および組み合わせによって、さらに実現することが可能である。したがって、図面および説明は、例示を目的としたものであって限定を目的としたものではないと解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
閉位置およびロック位置にあるペデスタルおよびロックブロックを有した好ましい実施形態の主要構成要素を示した側断面図である。
【図２】
開位置および引込み位置にあるペデスタルおよびロックブロックを有した好ましい実施形態の側断面図である。
【図３】
開位置にあるペデスタルを示すために部分的に切り取られた状態で示された好ましい実施形態の正面図である。
【図４】
タイプレートのボルトヘッドと、マシンの後方に設けられたロックブロック駆動ネジモータおよびギアボックスと、を示した好ましい実施形態の平面図である。
【図５】
プロセス流体および加熱流体の供給管路を有したプロセスチャンバが、開位置と閉位置との間の中間域にあるペデスタルおよびベローズとともに示されている好ましい実施形態の上方の部屋をクローズアップして示した側断面図である。
【図６】
プロセス空間を通る流体の流れに影響を及ぼす翼および流路が示されている好ましい実施形態のプロセスチャンバの平断面図である。
【図７】
柱の各側面に設けられたペデスタルガイドバーおよびガイドバーホルダが示されている好ましい実施形態のタイプレートおよびペデスタル柱の平断面図である。
【図８】
ロックブロック駆動システムと、ＬＶＤＴセンサと、空気圧位置センサ／インターロックとが示されている好ましい実施形態のタイプレートおよびロックブロックの平断面図である。
【図９】
好ましい実施形態のロックブロックおよびペデスタル基部をクローズアップして示した側断面図である。
【図１０】
好ましい実施形態のペデスタルロッキングウェッジ要素の側面および正面を示したマルチビューである。
【符号の説明】
１…フレーム
２…下方のサポートプレート
２Ａ…サポートプレート
３…前方のタイプレート
４…後方のタイプレート
５…シェルフ
６…流路
７…ベーン
８…ウエハキャビティ
９…ウエハクリブ
１０…逆圧チャンバ
１２…プロセス流体インレット管路
１４…インレットマニホールド
１６…プロセス流体アウトレット管路
１８…アウトレットマニホールド
２０…加熱プラテン
２２…管路セット
３０…プロセスチャンバ熱電対
５０…垂直可動式のペデスタル
５２…モータおよびギアボックス
５４…ペデスタル駆動ネジ
５５…溝
５６…ガイドバー
５７，５８…近接センサ
５８…可調整ガイドバーホルダ
５９…リフトナット
６０…ベローズ
６２，６４…ベローズフランジ
８０…加熱プラテン
８２…管路セット
９０…ロックブロック
９１…ボトムプレート
９１…ＬＶＤＴセンサ
９２…ロックブロックネジ
９３…空気圧インターロック弁
９６…ギアボックス
９８…ロックブロック駆動モータ
１０１，１０２…ロックウェッジ要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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