(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットプレート組立体であって、この組立体が、
ベースプレートと、
蓋と、
ベースプレートと蓋との間に配置されたハウジングであって、ハウジングの蓋とベースプレートとがプロセスチャンバを形成するような上記ハウジングと、
プロセスチャンバ内のベースプレートに隣接して配置された断熱材であって、断熱材の底面とベースプレートの上面との間に少なくとも部分的に空気ギャップを形成するような上記断熱材と、
プロセスチャンバ内の断熱材に隣接して配置されたホットプレートと、
ホットプレートと断熱材との間に配置された少なくとも第１の反射部材と、
を備え、
前記蓋は、前記チャンバの前記蓋以外の部分から容易に分離可能であり、前記チャンバの内部へのアクセスを容易にし、
前記第１の反射部材の少なくとも一部は、前記断熱材と前記第１の反射部材との間に空気ギャップを形成するのに十分に前記断熱材から距離を隔てる、
ことを特徴とする組立体。
【請求項２】
組立体がさらに、
蓋に結合されてなる第１の流体配送部材であって、蓋がハウジングに密閉されたときにプロセスチャンバ内に配置されるような上記第１の流体配送部材を備えていることを特徴とする請求項１記載の組立体。
【請求項３】
第１の流体配送部材はシャワーヘッドであることを特徴とする請求項２記載の組立体。
【請求項４】
組立体がさらに、
前記蓋の外部から延在して第１の流体配送部材に結合されている可撓性の第２の流体配送部材を備えていることを特徴とする請求項２記載の組立体。
【請求項５】
可撓性の第２の流体配送部材が柔軟な材料で作られていることを特徴とする請求項４記載の組立体。
【請求項６】
断熱材の少なくとも一部分がベースプレートから間隔を隔てられて、プロセスチャンバ内に第１の空気ギャップを作っていることを特徴とする請求項１記載の組立体。
【請求項７】
断熱材の少なくとも一部分はベースプレートから十分に間隔を隔てられて、ベースプレートとホットプレートとの間に伝達抵抗層を作っていることを特徴とする請求項１記載の組立体。
【請求項８】
第１の空気ギャップの直径が断熱材の直径よりも小さいことを特徴とする請求項６記載の組立体。
【請求項９】
ホットプレート組立体であって、この組立体が、
ベースプレートと、
蓋と、
ベースプレートと蓋との間に配置されたハウジングであって、ハウジングの蓋とベースプレートとがプロセスチャンバを形成するような上記ハウジングと、
プロセスチャンバ内のベースプレートに隣接して配置された断熱材であって、断熱材の底面とベースプレートの上面との間に少なくとも部分的に空気ギャップを形成するような上記断熱材と、
プロセスチャンバ内の断熱材に隣接して配置されたホットプレートと、
ホットプレートと断熱材との間に配置された少なくとも第１の反射部材と、
を備え、
断熱材の上面が、凹部を含んでいることを特徴とするホットプレート組立体。
【請求項１０】
凹部内に少なくとも部分的に第１の反射部材が配置されていることを特徴とする請求項９記載の組立体。
【請求項１１】
第１の反射部材の少なくとも一部分は断熱材から十分に間隔を隔てられて、第１の反射部材と断熱材との間に伝達抵抗層を作っていることを特徴とする請求項１記載の組立体。
【請求項１２】
組立体がさらに、
第１の反射部材に隣接して配置された第２の反射部材を備えていることを特徴とする請求項１記載の組立体。
【請求項１３】
第１及び第２の反射部材の少なくとも一部分は十分に間隔を隔てられて、第１と第２の反射部材の間に空気ギャップを作っていることを特徴とする請求項１２記載の組立体。
【請求項１４】
第１及び第２の反射部材のそれぞれが、蓋に面している上面と、ベースプレートに面している底面とを有していることを特徴とする請求項１２記載の組立体。
【請求項１５】
第１及び第２の反射部材のそれぞれの上面が高い熱反射率を有していることを特徴とする請求項１４記載の組立体。
【請求項１６】
第１及び第２の反射部材のそれぞれの上面が低い熱吸収特性を有していることを特徴とする請求項１５記載の組立体。
【請求項１７】
第１及び第２の反射部材のそれぞれがホットプレートの直径よりも小さい直径を有していることを特徴とする請求項１２記載の組立体。
【請求項１８】
組立体がさらに、
ハウジングと蓋との間を密閉するＯリングを備えていることを特徴とする請求項１記載の組立体。
【請求項１９】
プロセスモジュール組立体であって、この組立体が、
ベースプレートと、
蓋と、
ベースプレートと蓋との間に配置されたハウジングであって、ハウジングの蓋とベースプレートとがプロセスチャンバを形成するような上記ハウジングと、
プロセスチャンバ内のベースプレートに隣接して配置された断熱材であって、断熱材の底面とベースプレートの上面との間に少なくとも部分的に空気ギャップを形成するような上記断熱材と、
プロセスチャンバ内の断熱材に隣接して配置されたホットプレートと、
ホットプレートと断熱材との間に配置された少なくとも第１の反射部材と、
ハウジングと蓋との間に配置されてなる蓋密閉部材と、
ベースプレートから蓋へ延在するような長手軸線を有してなる単一の蓋支持体であって、長手軸線を中心として蓋が十分に回転可能であり、単一の蓋支持体から蓋を取外すことなしに、蓋の内面にアクセスできるような上記蓋支持体と、
を備えていることを特徴とする組立体。
【請求項２０】
単一の蓋支持体は細長いガイドとベアリング部材とを含んでいることを特徴とする請求項１９記載の組立体。
【請求項２１】
ベアリング部材は少なくともひとつのブッシングを含んでいることを特徴とする請求項２０記載の組立体。
【請求項２２】
細長いガイドはベースプレートに堅固に結合されていることを特徴とする請求項２０記載の組立体。
【請求項２３】
単一の蓋支持体は空気圧シリンダを含んでいることを特徴とする請求項１９記載の組立体。
【請求項２４】
組立体がさらに、
蓋拘束部材であって、蓋の回転動作を最小にするような上記蓋拘束部材を備えていることを特徴とする請求項１９記載の組立体。
【請求項２５】
蓋拘束部材はベアリング部材に結合された引込み式のスプリングプランジャを含んでいることを特徴とする請求項２４記載の組立体。
【請求項２６】
組立体がさらに、
蓋に結合されてなる第１の流体配送部材であって、蓋がハウジングに密閉されたときにプロセスチャンバ内に配置されるような上記第１の流体配送部材を備えていることを特徴とする請求項１９記載の組立体。
【請求項２７】
第１の流体配送部材はシャワーヘッドであることを特徴とする請求項２６記載の組立体。
【請求項２８】
組立体がさらに、
リードの外部から延在して第１の流体配送部材に結合されている可撓性の第２の流体配送部材を備えていることを特徴とする請求項２６記載の組立体。
【請求項２９】
可撓性の第２の流体配送部材が柔軟な材料で作られていることを特徴とする請求項２８記載の組立体。
【請求項３０】
断熱材の少なくとも一部分がベースプレートから間隔を隔てられて、プロセスチャンバ内に第１の空気ギャップを作っていることを特徴とする請求項１９記載の組立体。
【請求項３１】
断熱材の少なくとも一部分はベースプレートから十分に間隔を隔てられて、ベースプレートとホットプレートとの間に伝達抵抗層を作っていることを特徴とする請求項１９記載の組立体。
【請求項３２】
第１の空気ギャップの直径が断熱材の直径よりも小さいことを特徴とする請求項３０記載の組立体。
【請求項３３】
断熱材の上面が凹部を含んでいることを特徴とする請求項１９記載の組立体。
【請求項３４】
凹部内に少なくとも部分的に第１の反射部材が配置されていることを特徴とする請求項３３記載の組立体。
【請求項３５】
第１の反射部材の少なくとも一部分は断熱材から十分に間隔を隔てられて、断熱材と第１の反射部材との間に空気ギャップを作っていることを特徴とする請求項１９記載の組立体。
【請求項３６】
第１の反射部材の少なくとも一部分は断熱材から十分に間隔を隔てられて、第１の反射部材と断熱材との間に伝達抵抗層を作っていることを特徴とする請求項１９記載の組立体。
【請求項３７】
組立体がさらに、
第１の反射部材に隣接して配置された第２の反射部材を備えていることを特徴とする請求項１９記載の組立体。
【請求項３８】
第１及び第２の反射部材の少なくとも一部分は十分に間隔を隔てられて、第１と第２の反射部材の間に空気ギャップを作っていることを特徴とする請求項３７記載の組立体。
【請求項３９】
第１及び第２の反射部材のそれぞれが、蓋に面している上面と、ベースプレートに面している底面とを有していることを特徴とする請求項３７記載の組立体。
【請求項４０】
第１及び第２の反射部材のそれぞれの上面が高い熱反射率を有していることを特徴とする請求項３９記載の組立体。
【請求項４１】
第１及び第２の反射部材のそれぞれの上面が低い熱吸収特性を有していることを特徴とする請求項４０記載の組立体。
【請求項４２】
第１及び第２の反射部材のそれぞれがホットプレートの直径よりも小さい直径を有していることを特徴とする請求項３７記載の組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にウエハ処理機器の分野に関し、特にベークモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエハ表面上にわたる温度均一性は、製造に用いられるプロセス速度が一般的に温度依存するために、多くの集積回路の製造段階において重要な要因である。特定のプロセスでは、熱的な不均一が悪影響をもたらして、回路要素の限界寸法サイズをデザイン目標よりも大きくする。従って、集積回路の限界寸法が小さくなる傾向が続くと、ウエハの熱管理装置に対する温度均一性の要求もますます厳しくなる。
【０００３】
例えば、従前の基準と比較すると、数百ミリメートルの直径のウエハにわたって０．１℃という現在の温度均一性の要求では、温度均一性が５０％増加する。ウエハ加熱ユニットは、代表的には約９０℃から数百℃という広範囲のプロセス操作温度にわたって、それぞれのウエハについて一貫したやり方で、そのような温度均一性の数値の長所を達成できなければならない
従って、関連する技術の制限のために、効率的で、迅速で、制御可能で、均一な熱管理を広い温度範囲にわたって行なうような方法に対する要求が存在する。さらに、安定状態と過渡状態との双方で所望の高いパフォーマンスを提供するような、また、製造設備中で容易に使用するのに特に適しているような、装置に対する要求が存在する。さらに、蓋を備えたプロセスモジュール組立体であって、プロセスモジュールから蓋を取外すことなく回転させることができ、蓋の内面にアクセスできるような上記組立体に対する要求が存在する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、半導体製造機器のプロセスモジュールで利用されるホットプレートであって、ホットプレートの表面の近くに配置されたウエハにわたって熱的均一性を作り出すようなホットプレートを提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、半導体製造機器のプロセスモジュールで利用されるホットプレートであって、その上面にわたって熱的均一性を有するようなホットプレートを提供することにある。
【０００６】
本発明のさらに他の目的は、ベークモジュールのためのホットプレート組立体であって、周辺環境への熱的汚染を最小にするような上記組立体を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、蓋とベースプレートとホットプレートと断熱材と反射表面とを含むような、ベークモジュールのためのホットプレート組立体を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、ホットプレートであって関連するベースプレートに対する熱的汚染を最小にするようなホットプレートを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、ベークモジュールの保守のためのダウンタイムを最小にするようなホットプレート組立体を提供することにある。
【００１０】
本発明の目的は、ホットプレートからの放射熱損失を抑える反射表面を含むようなホットプレート組立体を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、ホットプレートからの対流熱損失を抑える空気ギャップを含むようなホットプレート組立体を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、蓋とベースプレートとホットプレートと断熱材と反射表面と空気ギャップとを含むような、ベークモジュールのためのホットプレート組立体を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、断熱材とホットプレートとの間に、及び、ホットプレートと蓋との間に、空気ギャップを備えているようなホットプレート組立体を提供することにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、蓋を備えたプロセスモジュール組立体であって、プロセスモジュールから取外すことなく蓋を回転できて、蓋の内面にアクセスできるような上記組立体を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、蓋を備えたプロセスモジュール組立体であって、プロセスモジュール組立体から蓋を取外すことなく、蓋の内面をクリーニングできるような上記組立体を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、単一のピボット点にて支持された蓋を含んでいるようなプロセスモジュール組立体を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のこれらの及び他の目的は、ベースプレートと蓋とベースプレート及び蓋の間に配置されたハウジングとを含んでなるようなホットプレート組立体によって達成される。ハウジングと蓋とベースプレートとがプロセスチャンバを形成する。プロセスチャンバ内にはベースプレートに隣接して断熱材が配置される。断熱材の底面とベースプレートの上面との間には少なくとも部分的に空気ギャップが形成される。プロセスチャンバ内には断熱材に隣接してホットプレートが配置される。ホットプレートと断熱材との間には少なくとも第１の反射部材が配置される。
【００１８】
他の実施形態では、本発明のプロセスモジュール組立体は、ベースプレートと蓋とベースプレート及び蓋の間に配置されてなるハウジングとを含む。ハウジングと蓋とベースプレートとはプロセスチャンバを形成する。ハウジングと蓋との間には蓋密閉部材が配置される。ベースプレートから蓋へ延在する長手軸線を備えた単一の蓋支持体が備えられる。蓋は長手軸線を中心として十分に回転可能であって、単一の蓋支持体から蓋を取外すこと無しに、蓋の内面にアクセスすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のひとつの実施形態は、半導体製造機器に使用されるプロセスモジュール組立体１０である。好適なプロセスモジュールにはベークモジュールが含まれるがこれに限定はされない。図１に示すように、組立体１０は、蓋１２と、ベースプレート１４と、ハウジング１６とを含む。蓋１２とベースプレート１４とハウジング１６とがプロセスチャンバを形成する。
【００２０】
次に図２及び図３を参照すると、蓋１２は、水平ガイド１８と、蓋のピボット点２２の垂直シャフト２０とによって水平平面に支持される。シャフト２０は、２つのブッシングを用いてベアリングブロック２２内に支持される。ガイド２２とブッシング２４とが共に蓋１２のための支持を提供する。ガイド２２は、ベースプレート１４上に配置された取付ブロック２６に堅固に取付けられる。
【００２１】
蓋１２の開閉動作は、ベアリングブロック２２とベースプレート１４との間に取付けられた空気圧シリンダ２８又は他の適当な機械的構造によって成し遂げられる。通常の動作中には、蓋１２は適当な装置によって回転しないように抑制され、それにはベアリングブロック２２に配置された引込み式のスプリングプランジャ３０を含むがこれに限定はされない。上昇位置では、シリンダ２８は完全に伸張した位置にある。蓋１２は、水平なガイド２２とブッシング２４との反力によって水平平面に支持される。蓋１２は、“上昇”ないし開いた位置においてクリーニングないし保守される。蓋１２を回転させるために、スプリングプランジャ３０は引込められる。スプリングプランジャ３０が引込められたときには、蓋１２を回転させて内部の蓋の表面３２をクリーニングすべくアクセスできるような位置にすることができて、この内部の表面には、チャンバに流体の媒体を配送するシャワーヘッド又は他の組立体などを含む。
【００２２】
ブッシング２４によって、蓋１２は垂直なピボット軸線を中心として回転できる。実質的に一定した水平ガイド２２との接触によって蓋１２を水平平面に維持する。スプリングプランジャ３０を引込めることと、蓋１２の回転とは、組立体１２を取除いたり分解したりすることなしに成し遂げられる。可撓性のプロセスガス配管３４は、反対側の端部を固定（結合）されたままで、蓋１２と共に動くことができる。“下降”ないし閉じた位置では、Ｏリング３６などのチャンバ真空シールによって、真空に対して密閉された境界とプロセスチャンバの密閉表面とが提供される。蓋の支持シャフトとブッシングとの間のクリアランスが制御されているために、蓋の密閉表面はハウジング１６の上部と平行に位置する。さらに、このデザインにより、空気圧シリンダのストローク長さの変化や真空シールの圧縮に起因するような、蓋の支持シャフトとベアリングブロックとの間での垂直軸線の小さな量の相対的な動きが許容される。
【００２３】
次に図４及び図５を参照すると、プロセスモジュール組立体１０はベークモジュールであって、断熱材３８と、１又は複数の反射部材４０と、ホットプレート４２と、ハウジング１６とを含む。反射部材４０はプレートタイプの幾何学形状に構成される。ハウジング１６は、ホットプレート４２及び断熱材３８の直径よりも大きい直径を有すると共に、断熱材３８及びホットプレート４２の高さと概略等しい高さを有する。蓋１２はシャワーヘッド４４を含む。ベースプレート１４は、図２及び図３に示すように、排気ポートと蓋１２を動かすための組立体とを含む。断熱材３８は、第１の空気ギャップ４６を作るようにして、ベースプレート１４の上に配置される。第１の空気ギャップ４６は、ベースプレート１４と組立体１０の残りの要素との間に熱的な抵抗層を作る。第１の空気ギャップ４６の直径は、断熱材３８の直径よりも小さくても良い。
【００２４】
断熱材３８の上面には凹部４８が設けられる。凹部４８の寸法は、１又は複数の反射部材４０を受入れるように定められる。図４に示すように、３枚の反射部材４０が含まれる。本発明では、１枚の反射部材４０を含んでも良いし、いかなる数の反射部材４０を含んでも良いことがわかるだろう。断熱材３８の上面と最も下側の反射部材４０との間には空気ギャップ５０が形成される。空気ギャップ５０は伝導抵抗層を作る。また、隣接する反射部材４０の間にも空気ギャップが形成されて、ここでも再び伝導抵抗層を作る。
【００２５】
反射部材４０の上面は高い熱反射性と低い熱吸収率との特性を有する。反射部材４０の直径は、ホットプレート４２の直径よりもわずかに小さい。
【００２６】
ハウジング１６と断熱材３８とホットプレート４２との間には空気ギャップ５２が形成される。ホットプレート４２を取巻く高温の気体は、ギャップ５２を通って、断熱材３８に形成されている排気ポート５４を通ることで取除かれる。
【００２７】
溝５６と５８とは、ハウジング１６の上面と底面とに形成される。Ｏリング６０及び３６は溝６２及び６４に受入れられる。Ｏリング６０は、ハウジング１６とベースプレート１４との間にシールを提供し、一方、Ｏリング３６はハウジング１６と蓋１２との間のシールを作る。
【００２８】
プロセスガスは、ガス導管６６を通して組立体１０に導入される。シャワーヘッド４４は、ガス導管６６からガスを受入れて、ホットプレート４２に隣接配置されているウエハの上面にガスを注入する。
【００２９】
本発明が上述の実施形態に限定されないことは当業者には容易に明らかであろう。本発明の範囲から逸脱せずに異なった形態及び具体化を開発することができ、それらは特許請求の範囲に含まれることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の１の実施形態によるプロセスモジュールを示す斜視図であって、このモジュールは単一のピボット点を中心として回転可能であるような蓋を備えている。
【図２】  図２は、図１のプロセスモジュールの横断面図を示している。
【図３】  図３は、図１のプロセスモジュールを示す平面図であって、蓋の内面をクリーニングできるようにするために、チャンバの蓋のピボット点を中心として蓋を回動させている。
【図４】  図４は、図１の実施形態のプロセスモジュールを示す分解斜視図である。
【図５】  図５は、図４のプロセスモジュールの一部を示す横断面図である。
【図６】  図６は、図４のプロセスモジュールの全体を示す横断面図である。
【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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