(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造機器及び該機器のプロセス室の内部表面の動作温度を制御するコントローラ用のコンパクトな交換ができる温度制御モジュールであって、前記機器は、未知の温度の液体を排出し、前記温度制御モジュールは、前記機器に密接して配置できるサイズのハウジングと、ハウジングにより支持され、入口管手段を有すると共に前記機器に結合されるようになっていて、前記機器からの液体を受け入れる液体運搬手段と、該液体を前記機器に戻し、前記機器と協働してプロセス室内の内部表面の動作温度を調節する閉ループ系を構成する、リザーバタンク及び前記機器に結合されるようになっている出口管手段とを有し、該液体運搬手段は、前記未知の温度とは異なる温度状態の中空コア要素を備えた熱電手段及び前記液体を熱電手段の中空コア要素中へ流して該液体の温度が中空コア要素の温度に一層接近するようにする手段を含み、前記温度制御モジュールは更に、前記機器から受け取った液体の温度を検出するための、前記入口管手段に結合された検出手段を有し、それにより中空コア要素の温度が、検出手段により検出された液体の温度に応答してコントローラにより調節されることを特徴とするモジュール。
【請求項２】
前記液体を前記中空コア要素中へ流すための手段は、ポンプである請求項１記載のモジュール。
【請求項３】
中空コア要素は、これを長手方向に貫通して延びる通路及びこれに沿って長手方向に延びる外面を備え、中空コア要素に対して加熱作用又は冷却作用を与える複数の熱電要素が、前記外面に沿って長手方向に互いに間隔を置いて設けられ、各熱電要素は、中空コア要素の外面と形状がほぼ一致する伝熱面を有し、複数の熱電要素を中空コア要素の外面にクランプする手段が設けられ、該手段は、少なくとも1つの伝熱部材を含むことを特徴とする請求項１記載のモジュール。
【請求項４】
前記外面及び前記熱電要素はそれぞれ、全体として平らであり、前記少なくとも1つの伝熱部材は、１つの熱電要素に係合して該熱電要素を中空コア要素の外面に押しつける全体として平らな部分を有していることを特徴とする請求項３記載のモジュール。
【請求項５】
前記少なくとも1つの伝熱部材は、中空コア要素から遠ざかって前記全体として平らな部分から外方に延びる直立部分を有し、前記クランプ手段は、前記少なくとも1つの伝熱部材の直立部分を受け入れる少なくとも1つの開口部を備えた細長いクランプ部材及び該クランプ部材を中空コア要素に取り付ける手段を含むことを特徴とする請求項４記載のモジュール。
【請求項６】
クランプ部材は、これを長手方向に貫通して延びると共に前記少なくとも1つの開口部と連通していて、加熱又は冷却のために熱電要素と熱の授受を行う二次液体を運搬する通路を備えていることを特徴とする請求項５記載のモジュール。
【請求項７】
少なくとも1つの伝熱部材の直立部分は、二次液体の流通する複数の互いに間隔を置いて長手方向に延びるフィンを有することを特徴とする請求項６記載のモジュール。
【請求項８】
中空コア要素は、これに沿って長手方向に延びる別の外面を有し、前記通路は、前記外面と前記別の外面との間で長手方向に延び、複数の別の熱電要素が、前記別の外面に沿って長手方向に問隔を置いて設けられ、前記別の熱電要素は各々、中空コア要素の前記別の外面と形状がほぼ一致した伝熱面を有し、複数の前記別の熱電要素を中空コア要素の前記別の外面にクランプする手段が設けられ、該手段は、少なくとも1つの別の伝熱部材を含むことを特徴とする請求項３記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般に温度制御装置に関し、特に冷媒を用いないで動作する温度制御装置に関する。
温度制御モジュールは、半導体製造業界においてウェーハを処理する数多くの形式の室に用いられている。半導体製造作業の中には、複数のプロセス室又はモジュールを有するクラスタツールを利用するものがある。これらプロセスモジュールは、エッチャ（エッチング装置）及び冷却器を含む。クラスタツールの室は代表的には、互いに異なる内部温度状態で動作し、場合によっては、個々の室が互いに異なる温度状態で動作する２つの内側部分又はモジュールを有している。一般に、別々の温度状態で動作する室の各表面又は各部分について別々の温度制御モジュールが必要である。
現在得られる温度制御モジュールのうち大抵のものは、望ましくない液体、例えばフレオン及びクロロフルオロカーボンを用いるという欠点をもち、さらに比較的大型の圧縮機を必要とする。圧縮機が比較的大型なので、温度制御モジュールを室又はクラスタツールの制御状態にある環境から遠ざけて配置することが必要である。温度制御モジュールを室又はクラスタツールから遠ざけると、これに起因して温度制御モジュールが一段と大型化されることになる。というのは、室と温度制御モジュールとの間の相当長い距離にわたって多量の液体を移動させるために比較的大型のポンプが必要になるからである。さらに、理解できるように、ポンプの電力要件はそのサイズの増大に伴って増す。上記のことから、これらの欠点を解決する新規且つ改良型の温度制御モジュールが要望されている。
一般に、本発明の目的は、半導体製造機器のウェーハ処理室に用いられるコンパクトな温度制御モジュールを提供することにある。
本発明の別の目的は、室に密接して配置できるようにサイズの小さな上記形式の温度制御モジュールを提供することにある。
本発明の別の目的は、クラスタツールのプロセスモジュールに使用できる上記形式の温度制御モジュールを提供することにある。
本発明の別の目的は、プロセスモジュールのフットプリント内に配置できる上記形式の温度制御モジュールを提供することにある。
本発明の別の目的は、サーマルエレクトロニクスを利用して液体の温度を調節する上記形式の温度制御モジュールを提供することにある。
本発明の別の目的は、誘電液の温度を調節するのに使用できる上記形式の温度制御モジュールを提供することにある。
本発明の更に別の目的及び特徴は、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。
図１は、本発明のコンパクトな交換できる温度制御モジュールを組み込んだ５つのプロセスモジュールのうち３つを備えたクラスタツールの概略平面図である。
図２は、図１に示したコンパクトな交換できる温度制御モジュールのうちの一つの等角図である。
図３は、図２のコンパクトな交換できる温度制御モジュールの別の等角図である。
図４は、図２の４−４線における図２のコンパクトな交換できる温度制御モジュールの部分切欠き断面図である。
図５は、図４の５−５線における図２のコンパクトな交換できる温度制御モジュールの断面図である。
図６は、図５の６−６線における図２のコンパクトな交換できる温度制御モジュールの部分断面側面図である。
図７は、図４の７−７線における図２のコンパクトな交換できる温度制御モジュールの部分断面図である。
図８は、図７の８−８線における図２のコンパクトな交換できる温度制御モジュールの断面図である。
図９は、図８の９−９線における図２のコンパクトな交換できる温度制御モジュールの断面図である。
図１０は、図４の１０−１０線における図２のコンパクトな交換できる温度制御モジュールの断面図である。
図１１は、図１０の１１−１１線における図２のコンパクトな交換できる温度制御モジュールの断面図である。
図１２は、第１の位置にある図４のコンパクトな交換できる温度制御モジュールの一部の部分断面拡大部分図である。
図１３は、第２の位置にある図４のコンパクトな交換できる温度制御モジュールの一部の、図１２と類似した拡大部分図である。
概要を述べると、半導体製造機器及び該機器のプロセス室の内部表面の動作温度を制御するコントローラ用のコンパクトな交換できる温度制御モジュールが提供される。半導体製造機器は、内部表面の動作温度を調節する未知の温度の液体を排出する。温度制御モジュールは、半導体製造機器に密接して配置できるサイズのハウジングを有する。液体運搬手段が、ハウジングにより支持されていて、半導体製造機器からの液体を受け入れて該液体を半導体製造機器に戻し、かくして半導体製造機器と協働してプロセス室内の内部表面の動作温度を調節する閉ループ系を構成するよう半導体製造機器に結合されるようになっている。液体運搬手段は、未知の温度とは異なる温度状態の中空コア要素を備えた熱電手段及び上記液体を中空コア要素中へ流して該液体の温度が中空コア要素の温度に一層接近するようにする手段を含む。半導体製造機器から受け取った液体の温度を検出する検出手段が設けられている。コントローラは検出手段により検出された液体の温度に応答して中空コア要素の温度を調節する。
より詳細には、本発明のコンパクトな交換できる温度制御装置又はモジュール１６は、半導体製造の際にウェーハ処理のための室１７の温度を制御する際に用いられる。室１７は例えば、ウェーハ上への物理的蒸着、化学的蒸着又は他方式の蒸着を行い、或いは、ウェーハをエッチングし又は冷却するのに使用できる。内部室１６をそれぞれ備えた複数のプロセスモジュール１８（１つしか示さず）が、クラス１〜１０クリーンルーム２２内に位置した従来型プラズマクラスタツール２１の一部として図１に示されている。一般に、クラスタツール２１は、ウェーハをツール内に積み込むためのカセットモジュール２３を有している。複数の、即ち、図示のように５つのプロセスモジュール１８が、トランスファーモジュール２４を中心としてその周りに配置されており、このトランスファーモジュールは、ウェーハ、例えばウェーハ２６をカセット及びプロセスモジュールの周りに移動させる。プロセスモジュール１８は、例えばアプライド・マテリアルズ（Applied Materials）Ｐ５０００のような従来型プラズマエッチング装置又はエッチャ２７の形態であるのがよく、より詳細には、２つのエッチャ２７、フラットファインダ２９、フォトレジストストリッパ３１及び冷却モジュール又は冷却器３２を有している。
図１では、温度制御モジュール１６が、第１及び第２のエッチャ２７の各々に取り付けられると共にクーラ３２に取り付けられた状態で示されており、したがってこれらプロセスモジュール１８の各々の温度をそれぞれ別々に制御することができるようになっている。温度制御モジュール１６の構造及び作用を、エッチャ２７のうちの１つと関連して必要な場合に以下に説明するが、この温度制御モジュールは図示のように、上面又はチャック面３４を備えたペデスタル３３の形態の内部壁部分を有している。ペデスタル３３は、蛇行状パターンでこれらを通って延びる内部通路（図示せず）を備えている。任意適当な誘電性の液体（以下、「誘電液」という）、例えばスリーエム（３Ｍ）カンパニイによって製造されたフルオリナート（Fluorinert）誘電液が、ペデスタル３３内で通路を通って流れ、エッチャ２７の動作中、表面３４の動作温度を制御するようになっている。誘電液は、クラスタツール２１の動作中、エッチャから未知の温度で連続的に排出される。
温度制御モジュール１６は、図２及び図３の等角図にいっそう詳細に示されており、このモジュールは図示のように、支持構造体又はハウジング３６を有し、このハウジング３６は、これにボルト止めされ又は適当に固定されたブラケット３７によりプロセスモジュール１８に取り付けられるようになっている。ハウジング３６は、長さが約１３インチ（約３３cm）、長い方の横方向寸法が約８インチ（約２０cm）、短い方の横方向寸法が約４インチ（約１０cm）の平行六面体の形をしている。第１の循環系統３８の形態の第１の液体搬送手段が、ハウジング３６によって支持されている。循環系統は、プロセスモジュール１８から排出された誘電液を受け入れるために可撓性の第１又は排出管４２に結合されるようになった入口有刺取付け具又は継手４１及び温度制御モジュール１６上で動作した誘電液をプロセスモジュール１８に戻すために可撓性の第２又は入口管４４に結合されるようになった出口有刺取付け具又は継手４３を有している。
熱電モジュール５１を有するコンパクトな熱交換器が、プロセスモジュール１８からモジュール１６の供給された誘電液の流れの温度を調節するために温度制御モジュール１６内に設けられている。熱電モジュール５１は、任意適当な材料、例えばアルミニウム又は無酸素銅で作られた細長い中空コア要素５２を有している。図５及び図６に示すように、コア要素５２は、第１の半部５２ａ及び第２の半部５２ｂ並びに第１又は頂端部片５２ｃ及び第２又は底端部片５２ｄを有し、これらはすべて、任意適当な手段、例えばろう付けによって互いに固定されている。コア要素５２は、全体が、頂端部５３及び底端部５４を有する細長い平行六面体の形をしている。したがって、コア要素５２は、図５に示すように横断面が全体として矩形であり、互いに間隔を置いて位置していて互いに平行な第１及び第２の外面５６，５７を備え、これら外面は、コア要素の長手方向に延びている。コア要素５２は、長さは約１５インチ（約３８cm）、幅が約４インチ、厚さが約１．５インチ（約３．８cm）である。
少なくとも１つの、図５に示すように、互いに間隔を置いた第１及び第２の内部通路又は内腔６１，６２が、頂端部５３と底端部５４との間で管状コア要素５２の中心を通って長手方向に延びている。複数の互いに間隔を置いて位置した第１及び第２のピン６３，６４が、コア要素５２の第１の半部５２ａ及び第２の半部５２ｂからそれぞれ内腔６１，６２のそれぞれの中に内方に延びている。ピン６３，６４は、通路の長さを貫通して長手方向に延びている。
複数の７つの従来型熱電要素７１、例えばマサチューセッツ州シェルムスフォード所在のインターナショナル・サーマル・エレクトリック・インコーポレイテッドによって製造されたモデル番号９４４５が、コア要素５２に加熱作用又は冷却作用を及ぼすために第１の外面５６及び第２の外面５７のそれぞれに沿って長手方向に互いに間隔を置いて配置されている（図４〜図６参照）。全体として平らな熱電要素７１は各々、平らな外面５６又は５７と形状がほぼ一致した第１又は内側の伝熱面７２及び内面７２が要素７１によって冷却されているときは加熱され、内面７２が要素７１によって加熱されているときには冷却される反対側の第２又は外側伝熱面７３を備えている。
７つの熱電要素７１を第１の外面５６にクランプするためのクランプ手段又は組立体７６が、図５及び図６に示すように、７つの熱電要素７１を第１の外面５６にクランプすると共に別の７つの熱電要素７１を第２の外面５７にクランプするために熱電モジュール５１内に設けられている。クランプ組立体７６は、熱電要素７１の各々をコア要素５２のそれぞれの外面に押しつけた状態にサンドイッチするための伝熱部材７７を有している。伝熱部材７７はそれぞれ、任意適当な材料、例えばＯＨＦＣ銅で作られ、また各伝熱部材７７は、熱電要素７１に係合する第１の又は全体として平らな部分７７ａ及び平らな部分７７ａと一体に形成されると共にコア要素７２から遠ざかるよう平らな部分から外方に延びる第２の又は直立部分７７ｂを備えている。
クランプ組立体７６は、７つの伝熱部材７７及びその下に位置する熱電要素７１を第１の外面５６に取り付けるのに役立つ第１のクランププレート８１及び７つの伝熱部材７７及びこれと関連したその下に位置する熱電要素７１を第２の外面５７に取り付けるよう役立つ第２のクランププレート８２を更に有している（図５及び図６参照）。細長いクランププレート８１，８２はそれぞれ、アルミニウム又は他の任意適当な材料で作られたクランプ本体８３で構成され、第１又は内側の平らな表面８６及びこの内面８６に平行な反対側の第２又は外側の平らな表面８７を備えている。クランプ部材７７の直立部分７７ｂをぴったりと受け入れるよう寸法決めされた複数の７つの正方形の開口部９１が、ほぼ等距離間隔に配置された本体８３の各々に沿って長手方向に間隔を置いて配置されている。開口部９１の周囲を形成する本体８６の部分は、伝熱部材７７の平らな部分７７ａとオーバラップしている。各本体８３の内面８６は、これに形成された各開口部９１の周りに延びると共にこの中に開口した溝９２を備えている。
任意適当なシール可能で且つエラストマーの材料、例えばゴムで作られたＯリング９３が、伝熱部材７７を互いに対し且つクランププレート８１，８２に対して別々に移動させることができるようにするための可撓性手段として役立っている。Ｏリング９３は、各伝熱部材７７の直立部分７７ｂを包囲し、クランププレートを伝熱部材７７及びコア要素５２の周りに配置するとそれぞれの溝９２内に嵌まる。Ｏリング９３及び溝９２は、クランプ本体８３が伝熱部材７７に直接的には係合せず、本体８３の取付け力がＯリングを通って伝熱部材に伝えられるように寸法決めされている。
熱電モジュール５１は、任意適当な材料、互いに間隔を置いて配置された例えばアルミニウム製の第１及び第２の平らな側部プレート９６を更に有し、これら側部プレート９６は、コア要素５２の各側から間隔を置いて配置されたクランププレート８１，８２相互間に延びている。第１のクランププレート８１、第２のクランププレート８２及びサイドプレート９６は、それぞれのクランプ本体８３の内面８６と外面８７との間でそれぞれのボア９８を通って延びるネジ９７により互いに固定されており、サイドプレート９６に設けられたネジボア１０１内に受け入れられる。このように、サイドプレート９６は、熱電モジュール５１のクランププレート８１，８２をコア要素５２に取り付けるための手段内に設けられている。
クランププレート８１，８２はそれぞれ、チャネル１０６を備え、このチャネル１０６は、クランプ本体８３の外面８７上に開口し、クランププレートの中心に沿って長手方向に延びている（図６参照）。開口部９１は、チャネル１０６の底部内へ延びている。互いに間隔を置いて配置されていて、アルミニウム又は他の任意適当な材料で作られた第１及び第２の平らな細長いカバープレート１０７が、クランププレート８１，８２のそれぞれの外面８７を横切って延び、クランププレートと協働して、熱電モジュール５１の第１及び第２のクランプ部材を形成している。カバープレート１０７は、任意適当な手段、例えばカバープレートを通って、ねじ付きボア１１１にねじ込まれるネジ１０８によってクランププレートに固定されており、ねじ付きボア１１１は、クランププレートの外面８７を貫通して延びている。クランププレート８１，８２はそれぞれ、チャネル１０６の周りで外面８７に形成されていて、任意適当な材料、例えばゴムで作られた密封ストランド１１７を受け入れる細長い溝１１６を備えている。
第１のクランププレート８１及びその関連のカバープレート１０７は、コア要素５２内の長手方向に延びる第１の内腔又は通路１１８を形成するのに役立ち、第２のクランププレート８２及びその関連のカバープレート１０７は、コア要素内に長手方向に延びる第２の内腔又は通路１１９を形成するのに役立つ。第１の通路１１８は、クランププレート８１の下端部を貫通して長手方向に延びた下方ボア開口部１１８ａ及びクランププレート８１の上端部を貫通して長手方向に延びる上方ボア開口部１１８ｂを有している。第２の通路１１９が、これと同様に、クランププレート８２の下端部を貫通して長手方向に延びる下方ボア開口部１１９ａ及びクランププレート８２の上端部を貫通して長手方向に延びる上方ボア開口部１１９ｂを有している。通路１１８，１９９は各々、それぞれのクランプ本体８３内の開口部９１と連通している。Ｏリング９３が、クランププレートと伝熱部材７７との間の流体密シールとして別途役立ち、このＯリング９３は開口部９１を貫通して延びている。各伝熱部材７７の直立部分７７ｂは、通路１１８内へ長手方向に延びる互いに間隔を置いて配置された全体として平行なフィン１２１を有している。
第１の内腔６１及び第２の内腔６２が、図４に示すようにコア要素５２の底端部５４及び頂端部５３のところで互いに繋がっている。コア要素の底部端部片５２ｄは、内腔６１，６２と連通した内部室１２２を備えている。長手方向ボア１２３が、室１２２から端部片５２ｄの底端部まで延び、側部ボア１２４がボア１２３から端部片５２ｄの一方の側部に延びている。コア要素の頂部端部片５２ｃは、内腔６１，６２のそれぞれが開口した内部室１２６を備えている。長手方向ボア１２７が、室１２６から端部片５２ｃの頂端部まで上方に延びている。
熱電モジュール５１は、下側エルボ形取付け具１２８を有し、この取付け具１２８は、側部プレート９６を貫通して延び、側部ボア１２４と連通するよう任意適当な手段、例えばネジ１２９により底部端部片５２ｄに固定されたフランジ１２８ａを有している。Ｏリング１３１が、フランジ１２８ａによって支持されていて、フンラジ１２８とコア要素５２との間に流体密シールを構成するようボア１２４の外部開口部を包囲している。外側取付け具４３が、端部片５２ｃの頂部に固定されたフランジ部分４３ａを備え、したがって出口取付け具４３が上方長手方向ボア１２７と流体連通するようになっている。Ｏリング１３２が、ボア１２７の開口部の周りで頂部端部片５２ｃによって支持されていて、これらの間の流体密シールを構成するようフランジ部分４３ａに係合している。従来型圧力逃がし弁１３６が設けられており、この圧力逃がし弁１３６は、長手方向ボア１２３の外部開口部の周りで端部片５２ｄの底部に取り付けられたフランジ部分１３６ａを有している。Ｏリング１３７が、ボア１２３の周りで下が下方端部片５２ｄによって支持されていて、弁１３６と端部片５２ｄとの間に流体密シールを構成するよう弁１３６のフランジ部分１３６ａに係合している。
温度制御モジュール１６は、任意適当な液体、例えば水道水を熱電モジュール５１を通して循環させるための第２の循環系統１３８の形態をした第２の液体搬送手段を有している（図３及び図５〜図９参照）。循環系統１３８は、第１の通路１１８及び第２の通路１１９を有し、通路１１８，１１９と連通した状態の伝熱部材７７から加熱作用又は冷却作用を除くのに役立つ。通路１１８，１１９は、上方流体トランスファープレート部材又はプレート１３９、従来型流量センサ１４１、第１の管状継手１４２及び第２の管状継手１４３、及び管状の垂下部材１４４によって熱電モジュール５１の上端部のところで互いに連結されている。
流体トランスファープレート１３９は、第１又は上方の平らな表面１４６及びこれと反対側の第２又は下方の平らな表面１４７を備え、ボルト１４８又は任意他の適当な手段によって第１及び第２のクランププレート８１，８２の上端部に固定されている（図７〜図９参照）。ボルト１４８はプレート１３９に設けられたそれぞれ対応関係にあるボア（図示せず）を貫通し、クランププレート８１，８２に設けられたそれぞれの対応関係にあるボア（図示せず）にねじ込んで固定されている。互いに間隔を置いて設けられた第１のチャネル１４９と第２のチャネル１５１が上面１４６に設けられている。第１のクランププレート８１の上方ボア開口部１１８ｂと連通状態にあるボア１５２が、下面１４７を貫通して第１のチャネル１４９の一端の底部の中へ延びている。第２のクランププレート８２の上方ボア開口部１１９ｂと連通関係にある別のボア１５３が、下面１４７を貫通して第２のチャネル１５１の一端の底部の中へ延びている。円形の溝が、流体トランスファープレート１３９と第１及び第２のクランププレート８１，８２との間の流体密シールを構成するＯリング１５４を受け入れるためにボア１５２，１５３のそれぞれの周りで下面１４７に形成されている。流体トランスファープレート１３９は、それぞれ下面１４７を貫通して第１及び第２のチャネル１４９，１５１の他端の中へ延びるボア１５６，１５７及び出口取付け具４３を受け入れるために表面１４６，１４７を貫通してボア１５２，１５３相互間に延びる別のボア１５８を更に備えている。
第１の継手１４２が、図９に示すようにボア１５７内にプレス嵌め又は他の方法でしっかりと嵌め込まれた上端部及び流量センサ１４１の入口開口部内にこれと同様に固定された底端部を有している。環状溝が、Ｏリング１６１を受け入れるために第１の継手１４２の上端部内に設けられている。管状垂下部材１４４が、ボルト１６２又は任意他の適当な手段によって下面１４７に固定されている。ボルト１６２が、第１のトランスファープレート１３９の表面１４６，１４７を貫通して延びるボア（図示せず）内に入れられて、垂下部材１４４の頂部を貫通して延びるボア（図示せず）内に螺入されている。流体通路１６２が、垂下部材１４４を貫通して延び、その上端部がプレート１３９のボア１５６と連通している。部材１４４は、Ｏリング１６３を受け入れるために通路１６２の上方開口部の周りに設けられた円形の溝を備えている。第２の継手１４３は、流量センサ１４１の出口開口部内にプレス嵌め又は他の方法で適当に設けられた第１の端部及び流体通路１６２の底部開口部内にこれと同様に設けられた第２の端部を有している。Ｏリング１６４が、継手と垂下部材１４４との間に流体密シールを構成するために継手１４３の第２の端部の周りに同心状に支持されている。
密封プレート１６６が、流体トランスファープレート１３９の上面１４６に固定されている（図７及び図９参照）。第１及び第２の溝が、チャネル１４９，１５１の各々の周りでプレート１６６，１３９相互間に流体密シールを構成するＯリング状の密封要素又はストランド１６７を受け入れるために第１のチャネル１４９及び第２のチャネル１５１の各々の周りで上面１４６に設けられている。頂端部カバープレート１６８が、密封プレート１６６上に延びて任意適当な手段、例えばネジ（図示せず）によってこれに固定されている。プレート１６６，１６８はそれぞれ、出口取付け具４３を挿通状態で受け入れるボアを備えている。
入口管状有刺取付け具１７６及び出口管状有刺取付け具１７７が、図７に示すように熱電モジュール５１の下端部のところに設けられている。入口取付け具１７６は上方フランジ部分又はフランジ１７６ａを備え、このフランジは、第２のクランププレート８２の下端に当接した状態で配置されていて、取付け具１７６の内部通路がクランププレート８２の下方ボア開口部１１９ａと連通するようになっている。フランジ１７６ａは、取付け具１７６とクランププレート８２との間に流体密シールを構成するＯリング１７８を受け入れる円形溝を周囲に備えている。出口取付け具１７７は、これと同様に、Ｏリング１７９を受け入れる円形溝を備えた上方フランジ１７７ａを有している。フランジ１７７ａは、第１のクランププレート８１の底端部に当接した状態で設けられていて、取付け具１７７の通路がクランププレート８１の下方ボア開口部１１８ａと流体連通している。
下方プレート部材又はプレート１８２が、取付け具１７６，１７７をクランププレート８２，８１に固定するのに役立つ。この点に管し、プレート１８２は、取付け具１７６を受け入れる第１のボア１８３を備えている。ボア１８３は、プレート１８２の上面に設けられた拡大環状凹部１８４内へ開口して、これと共同してフランジ１７６ａを受け入れるようになっている。プレート１８２は更に、出口取付け具１７７を受け入れる第２のボア１８６及びこれと共同して取付け具１７７のフランジ１７７ａを受け入れるような寸法形状の第２の環状凹部１８７を更に備えている。下方プレート１８２は、任意適当な手段、例えばボルト（図示せず）によってクランププレート８１，８２に固定されている。下方端プレート１８８が、任意適当な手段、例えばネジ（図示せず）によってプレート１８２の底部に固定されている。下方プレート１８２及び下方端プレート１８８は、逃がし弁１３６を受け入れるボア１９１，１９２をそれぞれ備えている。
カバープレート１０７及びサイドプレート９６は、熱電モジュール５１のためのハウジング１９６の一部を形成するのに役立つ（図２〜図４参照）。ハウジング１５６は、密封プレート１６６及びこの上に位置した頂端プレート１６８並びに下方プレート１８２及びその下に位置する下方端プレート１８８を更に有している。
第１又は一次循環系統３８は、図４、図１０及び図１１に示すようにハウジング３６内に支持されたリザーバタンク２０１を更に有している。タンク２０１は、任意適当な材料、例えばステンレス鋼で作られていて、頂部開口部２０３及び底部開口部２０４を備えた内部室２０２を備えている。一体ハウジング２０６が、タンク２０１の頂部に形成されている。垂直方向ボア２０７が、ハウジング２０６を通って頂部開口部２０３から上方に延びている。シリコンゴム又は任意他の適当な材料で作られた適当な断熱材２０８がタンク２０１の全体を包囲している。
任意適当な材料、例えばステンレス鋼製の垂直方向に配置された入口管２２１が、内部室２０２の頂部開口部２０３から底部まで延びている。入口管２２１の頂端部は、開口部２０３を通って上方に延び、ハウジング２０６の垂直方向ボア２０７内にプレス嵌めされ又は他の適当な手法で固定されている。入口有刺取付け具４１が、頂端部カバープレート１６８に設けられたボア２１２及び密封プレート１６６に設けられたボア２１８を通って下方に延びており、この取付け具４１は、ハウジング２０６のボア２０７内にプレス嵌めされ又は他の適当な手法で固定された下端部４１ａを有している。入口取付け具４１及び入口管２２１を通って下方に延びる連続入口通路２１６が設けられている。入口管２１１は閉鎖下端部を有し、そしてこの入口管は、その底部に複数の円周方向に間隔を置いて配置されたポート２１７を備え、これらポート２１７は、入口通路２１６からリザーバタンク２０１の内部室２０２の底部内へ延びている。
リザーバタンク２０１内の誘電液の少なくとも２つのレベルを検知するためのフロート組立体２２１の形態の手段が、温度制御モジュール１６内に設けられている（図１０及び図１１参照）。フロート組立体２２１は、拡大取付けブロック２２３の下に下方に延びる垂下管状要素又は管２２２を有している。取付けブロック２２３は、リザーバタンク２０１の頂部にこれと協働するよう形成された凹部２２４内に嵌め込まれ、管２２２は、リザーバタンクの頂部に設けられたボア２２６を貫通して内部室２０２内へ延びている。取付けブロック２２３は、任意適当な手段、例えばボルト２２７によって凹部２２４内に固定されている。Ｏリング２２８が、取付けブロックを凹部２２４内へ嵌め込んだときに取付けブロックとタンク２０１との間に流体密シールを構成するために取付けブロック２２３の周囲にぐるりと形成された溝内に配置されている。
例えばジェムズ・センサーズ（Gems Sensors）社によって製造された従来型フロートスイッチが管２２２によって支持され、このフロートスイッチは管２２２の外部に摺動自在に取り付けられたフロート２３１を有している。中央ボアが、フロート組立体２２１の長手方向に沿って取付けブロック２２３及び管２２２を貫通して延びている。第１又は上方の磁石２３３及び第２又は下方の磁石２３４がボア２３２内に設けられており、そして当業者には理解できるように、フロート２３１と協働して、リザーバタンク２０１内の液体レベルが磁石２３３の近くか、或いは磁石２３４の近くに位置しているかどうかを指示するようになっている。Ｃ字形クリップ２３６が、管２２２に取り付けられたフロート２３１の下方行程を制限するために管２２２の底部に取り付けられている。
手動操作式ブリード弁２４１が、入口通路２１６とリザーバタンク２０１内の内部室２０２の頂部とを連通させるためにハウジング２０６によって支持されている（図４、図１２及び図１３参照）。ブリード弁２４１は、図１２及び図１３に示すようにハウジング２０６を貫通して入口通路２１６に至る開口部２４３まで水平方向に延びるボア２４２を有している。垂直方向に設けられたボア２４４が、水平方向ボア２４３からハウジング２０６及びリザーバタンク２０１の頂部を通って内部室２０２内へ下方に延びている。ブリード弁２４１は、水平方向ボア２４２内に摺動自在に支持された弁棒２４６を更に有し、この弁棒２４６は、第１のＯリング２５１及び第２のＯリング２５２をそれぞれ収容する互いに間隔を置いて配置された第１の環状溝２４７及び第２の環状溝２４８を備えている。これらＯリングは各々、弁棒２４６と、水平方向ボア２４２を形成するハウジング２０６の内面との間の流体密シールを構成している。弁棒２４６は水平方向ボア２４２から外方に延び、その一端にはノブ２５３が形成されている。弁棒２４６を挿通させる中央ボア２５７を備えた弁キャップ２５６が、任意適当な手段、例えばボルト（図示せず）によって水平方向ボア２４２の開口部の周りに固定されている。
弁棒２４６は、図１２に示す第１又は閉鎖位置と図１３に示す第２又は開放位置との間で動くことができる。弁棒２４６がその閉鎖又は引っ込み位置にあるとき、第２のＯリング２５２は、開口部２１３と垂直方向ボア２４４との間に位置していて、入口通路２４１と内部室２０２との間で開口部２１３及びボア２４４を通る液体の流れを制限する。第１のＯリング２５１は、液体が水平方向ボア２４２中を更に流れて弁キャップ２５６を通過して流れるということがないようにする。弁棒２４６がその開放又は伸長位置にあるとき、弁棒の末端部及びこれによって支持された第２のＯリング２５２は、垂直方向ボア２４４を通り過ぎて弁キャップ２５６に向かって移動しており、したがって液体は開口部２１３、水平方向ボア２４２及び垂直方向ボア２４４を通って入口通路２１６と内部室２０２の頂部との間で自由に移動できるようになっている。
入口通路２１６を通って流れる液体の温度を検出するための温度センサ２６６の形態の検出手段が、外部ハウジング３６、特にハウジング２０６によって支持されている（図１０参照）。センサ２６６は、任意適当なタイプのもの、例えば１００Ω白金抵抗温度計であるのがよい。ハウジング２０６は、垂直方向ボア２０７内へ延びる第２の水平方向に延びるボア２６７を備え、センサ２６６がボア２６７内に螺入されている。センサ２６６は、入口管２７１に設けられた開口部を貫通して内部通路２１６内へ延びるチップ２６８を有している。
温度制御モジュール１６は、ハウジング３６によって支持されていて、一次循環系統３８を通って流れている液体から空気を除去するためのフィルタ２７１の形態の手段を更に有している（図４及び図１１参照）。フィルタ２７１は、液体を通すことができるが液体内に含まれている空気の凝集を促進させる任意適当な多孔質材料で作られたものであるのがよい。本発明の好ましい一実施形態では、フィルタ２７１は、スポンジの形をしている。任意適当な材料、例えばステンレス鋼で作られたフィルタハウジング２７２が、リザーバ２０１によって支持されている。フィルタハウジング２７２は、フィルタハウジングの開口上端部を貫通して延びる内部室２７３を備えている。フランジ２７６が、フィルタハウジング２７２の上端部の周りに形成されていて、このフランジ２７６は、このフランジを貫通してリザーバタンク２０１の底部に設けられたそれぞれ対応関係にあるボア内に螺入されるボルト２７７と一緒に、フィルタハウジング２７２をリザーバタンク２０１に固定するための手段を構成している。Ｏリング２７８が、フランジ２７６の上面に設けられた溝内に配置されていて、リザーバタンク２０１の底部に密封自在に係合している。フィルタハウジング２７２は、フランジ２７６に平行な平面で見て全体として正方形の横断面の形をしており、全体が断熱材２０８と類似した断熱材２８１内に納められている。
温度制御モジュール１６は、一次循環系統３８内の誘電液を中空コア要素５２の通路６１，６２中へ流して誘電液の温度がコア要素の温度に一層接近するようにするポンプ２８６の形態の手段を有している。ポンプ２８６は好ましくは、電磁結合ポンプであり、任意適当なタイプのもの、例えばワシントン州バンクーバ所在のマイクロポンプ・コーポレイションによって製造されたポンプモデル番号ＥＧ１０１−００２４／Ｆであり、これは約数ｐｓｉで動作する３０ボルトＤＣポンプである。図４及び図１１に示すように、ポンプ２８６は、任意適当な手段、例えばボルト２８８によってフィルタハウジング２７２の底部に固定された入口２８７を有している。開口部２９１が、フィルタハウジング２７２の底部に形成されていて、フィルタの内部室２７３がポンプ入口２８７と連通するようになっている。ポンプ２８６は、底部プレート１８２及び底部端板１８８を貫通して下方に延びてハウジング３６の外部にさらされるようになったファンハウジング２９２を有している。ハウジング２９２は、外側フランジ２９３を有し、この外側フランジは、プレート１８２で支持され、かくしてハウジング３６内のポンプ２８６、フィルタハウジング２７２、リザーバタンク２０１及び入口管２１１を支持している。ポンプ出口２９６は、可撓性ホース２９８を経て熱電モジュール５１の下方取付け具１２８と連通したポンプ出口有刺取付け具２９７を有し、可撓性ホース２９８は、一端がポンプ取付け具２９７に、他端がモジュール取付け具１２８にプレス嵌めされ又は他の手法で適当に固定されている。温度制御モジュール１６の循環系統３８、管４２，４４及び温度制御モジュールにより温度がモニターされているプロセスモジュール１８は、閉ループ系２９９を構成している。
温度制御モジュールのハウジング３６は、アルミニウム又は他の任意適当な材料製のＵ字形パネルで形成されたジャケット３０６を有している。ジャケット３０６は、リザーバタンク２０１、フィルタハウジング２７２及びタンク２８６の周りに延びている。ネジ３０７が、ジャケット３０６を、内部に配置されたサイドプレート９６、頂部プレート１３９及び底部プレート１８２に固定するのに用いられている（図４参照）。ジャケット３０６に加えて、モジュールハウジング３６は更に、カバープレート１０７、外部に設けられたサイドプレート９６、頂部プレート１６８及び底部プレート１８８で構成されていることが分かる。
温度制御モジュール１６に制御信号及び電力を与えることができる手段が温度制御モジュール１６内に設けられており、この手段は、第１又は通信コネクタ３０８及び第２又は電力コネクタ３０９を有している。電気導線３１６，３１７，３１８が、それぞれ流量センサ１４１、フロート組立体２２１の上方磁石２３３及び下方磁石２３４を通信コネクタ３０８に接続するのに役立ち、導線３２１，３２２が、それぞれ温度センサ２６６及びポンプ２８６を通信コネクタ３０８に接続するのに役立つ。単純化のため、図面にはこれら導線のうち一部しか示していない。電力コネクタ３０９が、ポンプ２８６に接続されると共に、電気導線（図示せず）によって熱電モジュール５１内に直列に配線された熱電要素７１に接続されている。
従来型コントローラ及び電源が、温度センサ２６６によって検出された誘電液の温度に応答してコア要素５２の温度を調節するために、本発明の温度制御装置内の温度制御モジュール１６に用いられている。調節自在な電力レベル方式の双方向スイッチング電源を含むコントローラ３１２が、全体を図１に示されており、第１のケーブル３１３によって通信コネクタ３０８に電気的に接続されると共に第２のケーブル３１４によって電力コネクタ３０９に電気的に接続されている。とりわけ、コントローラ３１２は、温度センサ２６６からの電気信号を受け取り、この情報を用いて電源を制御し、かくして熱電モジュール５１の動作を制御する。
作用及び使用法を説明すると、ポイントオブユース（point-of-use）又はユースポイントの温度制御モジュール１６を、誘電液又は他の適当な液体を加熱又は冷却して半導体製造装置、例えばエッチング装置又はクラスタツール２１内の他のプロセスモジュール１８の室の内部温度を調節するために用いることができる。
温度制御モジュール１６及びこの中に設けられている熱電モジュール５１のサイズがコンパクトなので、モジュール１６を、これによって温度が制御されているプロセスモジュール１８に比較的近接して配置できる。図１では、温度制御モジュール１６は、第１及び第２のエッチャ２７の各々及びクラスタツール２１のクーラ３２に取り付けられている。しかしながら、温度制御モジュール１６を、通路２１のプロセスモジュール１８に密接して異なった配置状態にしてもよいことは理解されるべきであり、これは本発明の範囲に属する。例えば、温度制御モジュール１６をプロセスモジュール１８の下に配置してもよく、或いはクラスタツール２１の他の部分で支持してもよい。かくして、コンパクトな温度制御モジュール２２を、クリーンルーム２２内のプロセスモジュール１８及びクラスタツール２１の設置面積（フットプリント）内に支持することができる。温度制御モジュール１６がコンパクトなので、誘電液をエッチャ２７及び他のプロセスモジュール１８の加熱又は冷却に用いることができる。誘電液は、望ましい熱伝達液体である。というのは、これは比較的高い低効率を有し、かくして、プロセスモジュールの蛇行通路を通って流れている間における電流の漏れが比較的少ない。当業者には理解できるように、液体を通る電流の漏れは、プラズマ蒸気エッチング機械では望ましくない。というのは、これはプロセスモジュール内の低電極又は静電チャックのＲＦ電力動作に悪影響を及ぼす場合があり、かくしてこの中のガス及び半導体製造工程に影響を及ぼすので望ましくないからである。誘電液はまた、比較的低い温度でも凍結しないので望ましい。
温度制御モジュール１６の一次循環系統３８は、動作中、約１５００mlの誘電液しか必要としない。温度制御モジュール１６に誘電液を充填すると、排出管４２及び入口管４４をまず最初に関連のプロセスモジュール１８に連結し、圧力逃がし弁１３６を閉じる。誘電液を別個のキャニスタ（図示せず）内に入れ、このキャニスタを加圧し、次に逃がし弁１３６に連結する。弁棒２４６を図１３に示すその開放位置に移動させることによりブリード弁１９６を開く。加圧された誘電液を収容しているキャニスタを開いて液体が圧力逃がし弁１３６を通って循環系統３８内に流入することができるようにする。誘電液は、熱電モジュール５１の第１の内部通路６１及び第２の内部通路６２を通って上方に流れ、そしてポンプ２８６へのコア要素５２の下側取付け具１２８を通り、フィルタハウジング２７２を通って上方に流れ、リザーバタンク２０１の内部室２０２内へ流入する。誘電液は、入口管１７８の底部のポート１９１を通って流れ、入口通路１７６を通って上方に流れる。開放状態のブリード弁１９６により、リザーバタンク２０１内の空気が垂直方向ボア２０１及び水平方向ボア２４２を通って入口通路２１６内へ逃げ込む。１５００ｍｌの誘電液が、温度制御モジュール１６を満たし、かくして一次循環系統３８内の空気の大部分（すべてではないが）を管４２，４４及びプロセスモジュール１８内へ押し込む。この重点手順が完了すると、ブリード弁１９６及び圧力逃がし弁１３６を閉じ、キャニスタをブリード弁１３６から切り離す。
温度制御モジュール１６を、ポンプ２８６を作動させ、それにより誘電液を毎分約２ガロン（約３．８リットル）の状態で閉ループ系２５３を通って循環させることにより稼動状態にする。始動手順の際、スポンジフィルタ２７１は、閉ループ系２５３を通る空気の流れを妨げ、空気が凝集してポート１９１を通ってリザーバタンクの内部室２０２の頂部に上昇させるのに役立つ。リザーバタンク２０１が上記のように誘電液で満たされると、フロートスイッチ１９２は、管２２２に沿って上方磁石２３３に隣接した位置まで動いて温度制御モジュール１６が誘電液で正しく充填されたことをコントローラ３１２に信号で知らせる。
閉ループ系２５３内の空気がいったんリザーバタンク２０１に排出されると、温度センサ２６６を用いて閉ループ系２５３内の誘電液の温度をモニターすることができると共に動作温度が所望の設定温度よりも高いか又は低いかをコントローラ３１２に指示することができる。本発明の温度制御装置の図示の実施形態は、製造中、設定温度を１０℃〜７０℃の範囲に維持するのに利用できる。
温度制御モジュール１６の動作中、コントローラ３１２は、熱電モジュール５１を動作させ、これが、温度制御モジュールの入口取付け具４１によって受け入れられた誘電液を加熱し又は冷却して受け入れられている液体の温度が設定温度にほぼ等しくなるようにする。サーマルエレクトロニクスの当業者には理解できるように、熱電要素７１に供給される電流の方向及び量を調節してその内側伝熱面７２が熱源又はヒートシンクのいずれかとして役立つようにすることができる。例えば、誘電液を熱電モジュール５１によって加熱することが望ましい場合、コントローラ３１２は、電力を熱電要素７１に供給し、それにより内側伝熱面７２がコア要素５２を加熱し、かくしてコア要素の内部通路６１，６２を通って流れている誘電液を加熱するようにする。フィン６３，６４は、通路の内面全体を大きくし、かくして、熱電モジュール５１及びこれを通って流れている誘電液との間の伝熱効率を高める。逆に、誘電液の冷却が必要な場合、熱電要素７１への電力を逆にして、内側伝熱面７２がコア要素５２を冷却するようにする。
もしリザーバタンク２０１内の誘電液のレベルが動作中、下方磁石２３４の高さまで下がった場合、フロート組立体２２１は、信号コントローラ３１２に送り、このコントローラは温度制御モジュール１６の動作を停止させ又は他の適当な動作を取る。
適当な二次液体、例えば水道水を第２の循環系統１３８内へ圧送して、熱電モジュール５１が加熱モードになるときは冷却作用を除き、モジュール５１が冷却モードになるときは加熱作用を除く。水道水は、入口取付け具１７６を通って熱電モジュール５１に入り、通路１１９を通ってモジュール５１の一方の側部を上方に流れ、その後流体トランスファープレート１３９のチャネル１５１を通って流量センサ１４１の位置に至る途中まで流れる。次に、水道水は、プレート１３９のチャネル１４９を通って戻り、通路１１８を経てモジュール５１の他方の側を下って戻り、次に出口取付け具１７７を通って排出される。伝熱部材７７は、冷却作用又は加熱作用を熱電要素７１の外側伝熱面７３から二次循環系統１３８内の水に与える。特に、冷却作用又は加熱作用は、各伝熱部材７７の平らな部分７７ａによってピックアップされ、伝熱部材７７の直立部分７７ｂ上に互いに間隔を置いて形成されたフィン１２１によって二次液体に伝達される。コントローラ３１２は、流量センサ１４１から受け取った信号により二次循環系統１３８が動作可能であるかどうかを確認できる。コントローラは、もし循環系統１３８を通る水の所望の流れが止まれば、温度制御モジュール１６及びクラスタツール２１の動作を停止するようプログラムされている。
本発明の新規なクランプ組立体７６は、熱電モジュール５１の動作中、各熱電要素７１の内側伝熱面７２とコア要素５２の外面５６又は５７とのほぼ完全な係合を容易にする。当業者には理解できるように、コア要素５２は、熱電要素７１及びモジュール５１を通って流れる誘電液により加熱作用又は冷却作用がコア要素に及ぼされるので、動作中、伸縮し、かくして僅かに曲り又は捩じれる傾向がある。コア要素のこの運動により、コア要素と接触状態にある熱電要素上に望ましくないホットスポットが生じる場合がある。
クランプ組立体７６により、伝熱部材７７の各々、かくして伝熱部材によってコア要素５２に取り付けられている熱電要素７１は互いに独立して動くことができ、かくしてコア要素５２の形状のこれらの変化に順応することができる。特に、Ｏリング９３により、伝熱部材７７は、平らな部分７７ａの平面内に位置した種々の垂直な軸線の回りに、コア要素５２によってその下に位置した熱電要素７１に及ぼされる力に応答して僅かに回転することができる。クランププレート８１，８２と伝熱部材７７との全体として非剛性の連結方式により、熱電要素７１は、コア要素の形状変化に合わせてｘ方向、ｙ方向及びｚ方向に順応し、かくして熱電要素の内側伝熱面７２とコア要素の外面５６，５７とのほぼ完全な係合を維持すると共に熱電要素の外側伝熱面７３と伝熱部材の平らな部分７７ａとの間のほぼ完全な係合を維持することができる。このように、コア要素５２と熱電要素７１との間の表面接触及び熱伝達は最適化され、高い動作効率が、コア要素５２の熱膨張又は熱収縮にもかかわらず維持される。
温度制御モジュール１６により、プロセスモジュール１８の内面、例えばエッチャ２７内のチャックの上面３４を比較的迅速に所望温度にすることができる。上述したように、温度制御モジュール１６のサイズが比較的コンパクトなので、これをプロセスモジュール１８に近接して配置することができる。このように近接させたことにより、誘電液が制御モジュール１６とプロセスモジュール１８との間で移動しなければならない距離が短くなり、かくして閉ループ加熱又は冷却系２５３内に必要な誘電液の量が減少する。温度制御モジュール１６が必要とする誘電液の量は約１５００mlに過ぎないので、この僅かな量の液体の温度、かくしてこれによって調節される表面３４の温度は迅速に調節できる。
温度制御モジュール１６を、これと連携するプロセスモジュール１８に比較的近接させることは、温度制御モジュール１６の電力要件を緩和するのにも役立つ。図示の実施形態では、ポンプ２８６の所要電力は１００Ｗに過ぎない。熱電モジュール５１は、最大動作条件のもとでは１．６ｋＷの電力しか必要としない。モジュール１６を各々図示のように関連のプロセスモジュール１８から約４フィート（約１．２ｍ）以下の距離のところに配置してポンプ２８６及び制御モジュール１６内の他の構成要素をこれらの設計公差内で動作させることが好ましい。
温度制御モジュール１６のもう１つの利点は、これにより、プロセスモジュール１８内における被調節内面３４の温度のいっそう正確な測定ができるということである。上述したように、温度センサ２６６は、誘電液が温度制御モジュール１６に流入した直後に誘電液の温度を測定する。したがって、表面３４の温度の変化及びこれと対応した誘電液調節表面３４の温度の変化を温度センサ２６６によって迅速且つ正確にピックアップすることができる。これらの温度の読みは、リザーバタンク２０１内の誘電液の温度を単にモニターする場合に得られる温度の読みよりもいっそう正確である。というのは、タンク２０１内の誘電液の温度は、任意の時点においてはタンクに流入する誘電液の温度に必ずしも等しくないからである。
温度制御モジュール１６及びコントローラ３１２は協働して、内面３４の温度を比較的一定の値に維持できる動的システムを構築する。温度制御モジュール１６をプロセスモジュール１８に比較的近接させたこと、制御モジュール１６内で用いられ誘電液の量が比較的少量であること、制御モジュール１６によってモジュール１８内の表面３４の温度を正確に測定できること、及びオン、オフ又はこれらの間のどこかである双方向スイッチング電源のコントローラ３１２を組み込んだことにより、かかる動的システムの構築が可能になる。表面３４又は制御される物体の温度の変化率がシステムの対応可能なレベルよりも大きいような従来型静的システムとは異なり、本発明の動的システムは、チャック表面３４に加わる負荷に対して迅速に応動でき、かくして表面３４上の温度を一定に保つことができる。このように比較的一定の表面温度を維持できることは、動作の再現性及び予測性のあることが非常に望ましい半導体製造においては有利である。
内部表面３４の温度を比較的容易に変化させることができる共に内部表面３４の温度を変化させることができる速度が高いので、エッチャ２７のクリーニングが容易である。当業者には理解できるように、プロセスモジュールを定期的且つ頻繁にクリーニングすれば、プロセスモジュールの効率が高くなると共にその寿命が伸びる。かかるクリーニング手順では、プロセスモジュールの内部室を約７０℃の温度に上昇させるのがよい。本発明の温度制御装置を用いると、オペレータは、誘電液を、かくしてプロセスモジュールの内部室を、現在利用できる加熱冷却装置と比較して比較的迅速に加熱することができる。予防保全サイクルはデューティサイクルを犠牲にして行われるので、かかる保全サイクルの期間を最短にすることが非常に望ましい。
もし温度制御装置１６により調節されるプロセスモジュール１８に対して保守が必要であれば、ノブ２１１を引っ張ってブリード弁１９６をその開放位置に動作させるだけで誘電液をプロセスモジュールから容易に排出できる。上述のように、誘電液は今や、入口通路２１６の上方部分からボア２４２，２０１を通ってリザーバタンク２１０内に自由に流れることができる。このように、プロセスモジュール１８内の誘電液は、プロセスモジュールの分解又は保守を可能にするよう重力の作用でリザーバタンク内に流れることができる。
本発明の温度制御モジュール又は温度制御装置を、半導体製造工程で利用されるクラスタツールのたった一つのプロセスモジュールの温度を調節する手段として図示し説明したが、２又は３以上のプロセスモジュールを温度調節する温度制御装置が本発明の範囲に含まれることは理解されるべきである。また、上述の温度制御装置を多種多様な半導体製造装置、例えばタングステン又は他のエッチング装置及び化学的蒸着法、真空スパッタリング又は他の物理的蒸着装置に使用できることも理解されるべきである。
上記のことに鑑み、半導体製造装置のウェーハ処理室に用いられる新規且つ改良型のコンパクトな温度制御モジュールが提供されていることは理解できよう。温度制御モジュールは、内部室の内面の動作温度を調節する液体に使用できる。温度制御モジュールは小型なのでこれを内部室に密接して配置できる。この温度制御モジュールは、クラスタツールのプロセスモジュールに使用でき、しかも特にプロセスモジュールのフットプリント内で使用できる。液体の温度を調節するためにサーマルエレクトロニクスが温度制御モジュール内に利用され、この液体は誘電液の形態であるのがよい。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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