(57)【要約】  極端な温度にさらされる表面上に流体導水管を設けるための方法および装置を説明する。本明細書において説明する実施形態は、極端な温度にさらされる表面が流体導水管の一面を形成する流体導水管を提供する。
2012508361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体導水管を形成するための方法であって、
第１の厚さを有する第１の部材および第２の厚さを有する第２の部材を設けるステップであって、前記第１の部材の前記第１の厚さが前記第２の部材の前記第２の厚さよりも少なくとも約３倍大きいステップと、
前記第１の部材と前記第２の部材との間に溶接部によって周囲を囲まれた初期容積を形成するために、連続溶接部によって前記第２の部材に前記第１の部材を固定するステップと、
前記初期容積を少なくとも３倍だけ膨張させるように、前記第２の部材が恒久的に変形するまで、前記初期容積を加圧するステップと
を備えた、方法。
【請求項２】
前記部材を固定するステップが、
前記連続溶接部を用いて細長いパターンを画定するステップ
をさらに備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記細長いパターンが、「Ｕ」形状の形を定めるための少なくとも１つの１８０度折れ曲がりを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記細長いパターンが、くねくねした形状の形を定める、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記細長いパターンの反対側の端部に前記第２の部材を貫通するポートを形成するステップ
をさらに備えた、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の部材が、初期形状を有し、前記初期形状が、加圧するステップの後で変化しない、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記初期形状が平坦である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記初期形状が弓形である、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の部材が、真空処理チャンバのチャンバ本体の一部である、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
チャンバ用の側壁であって、
第１の厚さを有する第１の部材であって、チャンバ本体の少なくとも一部を包含する、第１の部材と、
第２の厚さを有する第２の部材であって、前記第１の厚さが前記第２の厚さよりも少なくとも約３倍大きい、第２の部材と、
連続溶接溶球によって前記第１の部材と前記第２の部材との間に形成された封じ込め領域であって、前記第１の部材の外側表面および前記連続溶接溶球の内側にある前記第２の部材の一部を包含し、前記第２の部材の前記一部が前記第２の厚さよりも小さい第３の厚さを有する、封じ込め領域と
を備えた、側壁。
【請求項１１】
前記封じ込め領域が、細長いパターンの形を定める、請求項１０に記載の側壁。
【請求項１２】
前記細長いパターンが、「Ｕ」形状の形を定めるための少なくとも１つの１８０度折れ曲がりを含む、請求項１１に記載の側壁。
【請求項１３】
前記細長いパターンが、くねくねした形状の形を定める、請求項１１に記載の側壁。
【請求項１４】
前記第２の部材中に形成された注入ポートおよび排出ポートであって、前記注入ポートおよび前記排出ポートの各々が前記封じ込め領域と流体連通する、注入ポートおよび排出ポート
をさらに備えた、請求項１０に記載の側壁。
【請求項１５】
前記注入ポートおよび前記排出ポートにそれぞれ結合された注入口接続金具および排出口接続金具であって、前記注入口接続金具が冷却流体源に連結される、注入口接続金具および排出口接続金具
をさらに備えた、請求項１４に記載の側壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、熱の伝達流体を流すために使用することができる導水管をチャンバ上に形成するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
極端な温度のプロセスにさらされるチャンバの部分を、多くの場合、特定の温度範囲に調整し維持管理する必要がある。一例では、高温プロセス用に使用するチャンバを、低い温度に冷却する必要がある場合がある。一般に、チャンバは、少なくとも１つの壁を含み、熱の伝達流体が、余分な熱を取り去るためにチャンバ壁内部をまたは壁に隣接して流れる。熱の伝達流体を流すための導管を形成するために様々な従来方法が存在する。一方法は、ガンドリル加工によってチャンバ壁中に導水管を形成することを含み、これは人手を必要とし費用がかかる。別の一方法は、留め具または溶接によってチャンバ壁に管を結合させることを含む。この方法は、やはり、人手を必要とし、管の大部分がチャンバ壁と直接接触していないので、非効率的な熱伝達を有する。
【０００３】
それゆえ、熱の伝達流体導水管を形成するための改善した方法および装置に対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書において説明する実施形態は、極端な温度にさらされる表面上に流体導水管を設けるための方法および装置を提供する。一実施形態では、流体導水管を形成するための方法を説明する。本方法は、第１の厚さを有する第１の部材および第２の厚さを有する第２の部材を設けるステップであって、第１の部材の第１の厚さが第２の部材の第２の厚さよりも少なくとも約３倍厚いステップと、第１の部材と第２の部材との間に溶接部によって周囲を囲まれた初期容積を形成するために、連続溶接部によって第２の部材に第１の部材を固定するステップと、初期容積を少なくとも３倍だけ膨張させるように、第２の部材が恒久的に変形するまで、初期容積を加圧するステップとを含む。
【０００５】
別の一実施形態では、半導体処理チャンバを形成するための方法を説明する。本方法は、第１の厚さを有する第１の部材および第２の厚さを有する第２の部材を設けるステップであって、第１の部材の第１の厚さが第２の部材の第２の厚さよりも少なくとも約３倍厚いステップと、連続溶接部によって第２の部材に第１の部材を固定するステップであって、溶接部が第１の容積を画定する、固定するステップと、円柱の形を定めるように第１の部材および第２の部材を成形するステップと、第１の容積よりも少なくとも３倍大きい第２の容積を含むように、第２の部材が第１の部材に対して恒久的に変形するまで、第１の容積を加圧するステップとを含む。
【０００６】
別の一実施形態では、チャンバ用の側壁を説明する。本装置は、第１の厚さを有する第１の部材であって、第１の部材がチャンバ本体の少なくとも一部を包含する、第１の部材と、第２の厚さを有する第２の部材であって、第１の厚さが第２の厚さよりも少なくとも約３倍厚い、第２の部材と、連続溶接溶球によって第１の部材と第２の部材との間に形成された封じ込め領域であって、封じ込め領域が第１の部材の外側表面および連続溶接溶球の内側にある第２の部材の一部を包含し、第２の部材の一部が第２の厚さよりも薄い第３の厚さを有する、封じ込め領域とを含む。
【０００７】
従って、本発明の上に記述したフィーチャを詳細に理解することが可能な方式で、上に簡潔に要約されている本発明のより明細な説明を、その一部が添付した図面に例示されている実施形態を参照することによって知ることができる。しかしながら、添付した図面が本発明の典型的な実施形態だけを例示し、それゆえ、本発明に関して他の同様に有効な実施形態を許容することができる本発明の範囲を限定するようには見なされないことに、留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】極端な温度のプロセスに適合したチャンバの等角投影図である。
【図１Ｂ】図１Ａのチャンバの側壁上に配置した冷却導水管の一実施形態の断面図である。
【図２Ａ】最初の組立て部分の一実施形態の等角投影図である。
【図２Ｂ】図２Ａの２番目の組立て部分の等角投影図である。
【図２Ｃ】図２Ａの３番目の組立て部分の等角投影図である。
【図２Ｄ】図２Ｂに示した２番目の組立て部分の第１の流体導水管プロファイルの断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｂに示した２番目の組立て部分の第１の流体導水管プロファイルの断面図である。
【図３Ａ】図２Ｃに示した３番目の組立て部分の第２の流体導水管プロファイルの断面図である。
【図３Ｂ】図２Ｃに示した３番目の組立て部分の第２の流体導水管プロファイルの断面図である。
【図４】真空処理チャンバの概略的断面図である。
【図５Ａ】最初の組立て部分の別の一実施形態の等角投影図である。
【図５Ｂ】図５Ａの２番目の組立て部分の等角投影図である。
【図５Ｃ】図５Ａの３番目の組立て部分の等角投影図である。
【図６】図５Ｂに示した２番目の組立て部分の第１の流体導水管プロファイルの断面図である。
【図７】図５Ｃに示した２番目の組立て部分の第２の流体導水管プロファイルの断面図である。
【図８】流体導水管を形成するための方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
理解を容易にするために、可能である場合には、複数の図に共通な同一の要素を示すために、同一の参照番号を使用している。一実施形態において開示した要素を、具体的な記述がなくとも別の実施形態において利益をもたらすように利用することができることが予想される。
【００１０】
本明細書において説明する実施形態は、一般に、ユーザが熱的に制御することまたは熱的に調整することを望む表面上に流体導水管を設けるための方法および装置を提供する。本明細書において説明する実施形態は、熱的に調整すべき表面が導水管の一面を形成する導水管を提供する。冷却流体または加熱流体などの、熱の伝達流体を流すために、本明細書において説明するような導水管を使用することができる。本明細書において説明するような導水管は、熱の伝達流体との接触のための表面積の増加をもたらし、熱の伝達流体が熱的に調整すべき表面と直接接触する。説明を容易にするために、本明細書において説明する実施形態を、表面から熱を取り去るために、高温にさらされる表面に隣接して冷却流体を流すことを参照して説明する。しかしながら、本発明の実施形態は、余分な熱を取り除くことに限定されず、表面の温度を上昇させるためまたは維持するために加熱流体を流すことに同じように適用可能であることがある。
【００１１】
ある実施形態では、流体導水管を、半導体基板プロセスチャンバ上に形成するまたは結合させることができる。例えば、適切なプロセスチャンバは、真空処理チャンバか、熱的な処理チャンバか、プラズマ処理チャンバか、アニーリングチャンバか、堆積チャンバか、エッチチャンバか、注入チャンバか、その他を含むことができる。本明細書において説明する実施形態から利益を受けることができる適したチャンバの例は、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＱＵＡＮＴＵＭ（登録商標）Ｘ注入チャンバおよびＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）ＲＰ  ＥＰＩチャンバ、ならびに他のチャンバを含む。本明細書において説明する実施形態は、同様に他の製造業者から入手可能なチャンバにおいて利益をもたらすように利用することができる。
【００１２】
図１Ａは、室内容積３を画定する側壁２を含む本体を有する筐体またはチャンバ１の等角投影図である。一実施形態では、室内容積は、高温プロセスを閉じ込めるために構成される。チャンバ１は、高温プロセス用に構成された室内容積３を画定する側壁２を有する本体を含む。高温プロセスを、堆積プロセスか、アニーリングプロセスか、または高温を発生するまたは維持する他のプロセスとすることができる。室内容積内部での高温プロセスは、側壁２へ熱を伝達する。
【００１３】
プロセス制御のためにおよび／または動作限度内に側壁２の温度を維持管理するために、側壁２へと伝達する熱を調整することができる。側壁２の温度を調整するために、冷却剤源４から側壁２上に配置された冷却導水管５を介して冷却流体を流すことによって、側壁２からの熱を伝達する。冷却流体を、水か、脱イオン水（ＤＩＷ）か、エチレングリコールか、ヘリウム（Ｈｅ）か、窒素（Ｎ２）か、アルゴン（Ａｒ）か、または液相もしくは気相の他の冷却流体とすることができる。
【００１４】
図１Ｂは、図１Ａのチャンバの側壁２上に配置された冷却導水管５の一実施形態の断面図である。冷却導水管５は、側壁２の表面７および凸型部材８によって形成された空洞６を含む。凸型部材８を連続溶接溶球９によって側壁２に固定し、空洞６が連続溶接溶球９の間に配置される。本明細書中で使用するように連続溶接溶球は、溶接デバイスの１回または複数回の通過によって生成されるフィラー金属の堆積物および／または溶融域を呼ぶ。冷却剤源４からの冷却流体は、側壁２からの熱を伝達させるために、表面７と直接接触している空洞６中を流れる。
【００１５】
図２Ａは、冷却導水管５（図１Ａおよび図１Ｂ）を形成するための初期製造ステップを例示する最初の組立て部分１０Ａの一実施形態の等角投影図である。最初の組立て部分１０Ａは、チャンバに接合するまたはチャンバ１（図１Ａ）の側壁２を形成することができる基部または第１のプレート２０を含む。第１のプレート２０は、熱的に伝導性であり、筐体内部の極端な温度を熱的に伝える表面７を含む。第１のプレート２０が、図示したように長方形であり平らな表面または平坦な表面７を含むが、第１のプレート２０を任意の不規則な形状とすることができ、表面７を非平面とすることができる。一実施形態では、チャンバまたは筐体を形成するためにさらに製造した後でまたは他の側壁と結合させた後では、表面７は、第１のプレート２０の外表面を形成する。この実施形態では、第１のプレート２０の表面７は、チャンバの室内に露出した表面とは反対である。あるいは、さらに製造した後では、表面７をチャンバの室内表面とすることができる。
【００１６】
第１のプレート２０を、任意の熱的に伝導性の材料から作ることができる。例は、鉄鋼か、ステンレス鋼か、アルミニウムか、または他の導電性材料を含む。一実施形態では、プレート２０の材料は、摂氏１００度を超える温度に耐えることに適する。一実施形態では、第１のプレート２０を、他の溶接方法の中でとりわけ、電子ビーム溶接またはレーザ溶接などの溶接プロセスによって溶接することが可能である任意の材料から作ることができる。
【００１７】
冷却導水管の初期製造における最初のステップでは、最初の組立て部分１０Ａは、第１のプレート２０の表面７に近接させた第２のプレート３０を含む。第２のプレート３０を、表面７と接触するように第１のプレート上に設置することができる。望まれるように第２のプレート３０を設置した後で、第１のプレート２０および第２のプレート３０を、留め具または第２のプレート３０の周辺部２７に沿って溶接した留め金によって一緒に保持することができる。留め具で留めることおよび／または留め金で溶接することは、第１のプレート２０と第２のプレート３０との間の接触を確実にし、第１のプレート２０に対して第２のプレート３０が動くことを防止する。
【００１８】
第２のプレート３０を、第１のプレート２０の材料と同じことも異なることもある任意の熱的に伝導性の材料から作ることができる。例は、鉄鋼か、ステンレス鋼か、アルミニウムか、または摂氏１００度を超える温度に耐えることに適した他の導電性材料を含む。一実施形態では、第２のプレート３０を、他の溶接方法の中でとりわけ、電子ビーム溶接またはレーザ溶接によって溶接することができる金属材料から作ることができる。同じように、第２のプレート３０を第１のプレート２０の形状と同様な形にすることができる。あるいは、第２のプレート３０の形状を、第１のプレート２０の形状とは違うようにすることができる。加えて、第１のプレート２０が、開口部か、切り抜きか、または表面７から突起している構造物（図示せず）を含む場合には、第２のプレート３０は、第１のプレート２０上に配置された開口部か、切り抜きか、または構造物にぴったりと合うようにまたはアクセスを与えるように構成され、それ自体の中に形成された開口部か、スロットか、面取りか、または切り抜き（図示せず）を含むことができる。
【００１９】
この実施形態では、第２のプレート３０は、第１のプレート２０よりもわずかに小さな大きさにした材料の薄板である。他の実施形態では、第２のプレート３０が第１のプレート２０よりも大きい場合がある。第２のプレート３０は、長方形であり、第１のプレート２０の長さおよび幅よりもわずかに小さな長さおよび幅を含む。第２のプレート３０は、第１のプレート２０よりも薄い。一実施形態では、第１のプレート２０の厚さは、第２のプレート３０の厚さの少なくとも３倍厚い。
【００２０】
図２Ｂは、最初の組立て部分１０Ａから作られる２番目の組立て部分１０Ｂの等角投影図であり、図１Ａに示したような冷却導水管５を形成するための中間の製造ステップを例示する。第２のプレート３０を表面７に近接させ、表面７に少なくとも一部を接触させた後で、第１のプレート２０および第２のプレート３０を接合させるために、連続溶接溶球９を細長いパターン３５に並べる。パターン３５を、第１のプレート２０および第２のプレート３０の両者の上に所望の第１の流体導水管プロファイル３７を容易に作る任意の所望のパターンとすることができる。パターン３５を、表面７からの効率的な熱伝達を与えるように構成した適切な形状とすることができる。例えば、パターン３５は、「Ｃ」形状または「Ｕ」形状を形成するため、くねくねした形状またはジグザグパターンを形成するため、およびこれらの組み合わせを形成するために、少なくとも１つの１８０度の湾曲または折り曲げを含むことができる。
【００２１】
一実施形態では、第１の流体導水管プロファイル３７を、連続溶接溶球９の隣接する部分間の幅として規定する。一例では、幅Ｗは、溶球断片４２Ａ、４２Ｂなどの隣接する溶球断片間の区域である。一実施形態では、溶球断片４２Ａと４２Ｂとの間の区域、ならびに接合されていない表面７および第２のプレート３０の任意の部分が、封じ込め領域（図２Ｄに６６として示される）である。２番目の組立て部分１０Ｂは、やはり、第２のプレート３０中に形成されたそれぞれの穴４５の中に配置される注入口接続金具５０および排出口接続金具５５のためのレイアウトを示す。注入口接続金具５０および排出口接続金具５５は、第１の流体導水管プロファイル３７によって形を定められるような冷却導水管を形成するために、第１のプレート２０と第２のプレート３０との間に流体を供給する。
【００２２】
図２Ｃは、２番目の組立て部分１０Ｂから作られる３番目の組立て部分１０Ｃの等角投影図であり、図１Ａに示したような冷却導水管５を形成するための最終の製造ステップを例示する。この実施形態では、注入口接続金具５０および排出口接続金具５５を、（図２Ｃには示されていない）穴４５に結合する。注入口接続金具５０を、ポンプ５７に接続し、排出口接続金具５５を、流体貯水槽５８に連結する。弁５９を、排出口接続金具５５と流体貯水槽５８との間に配置する。水などの流体は、連続溶接溶球９によって周囲を囲まれ第１のプレート２０と第２のプレート３０との間に画定される内部空間４４（図２Ｄ）中へと流体貯水槽５８から注入口接続金具５０を通ってポンプで送り出される。第１のプレート２０と第２のプレート３０との間に画定される内部空間４４内に圧力を与えるために、弁５９および／またはポンプ５７を調節することができる。第１のプレート２０に対して第２のプレート３０を変形させるために、十分な圧力を与え、第２の流体導水管プロファイル６０を形成する。
【００２３】
図２Ｄおよび図２Ｅは、第１のプレート２０および第２のプレート３０上に配置された第１の流体導水管プロファイル３７の断面図である。第２のプレート３０が連続溶接溶球９によって第１のプレート２０に溶接されているが、連続溶接溶球９と接合されていない表面７と第２のプレート３０の部分との間に、封じ込め領域６６が形成される。封じ込め領域６６は、第１のプレート２０の表面７と第２のプレート３０の内表面との間に残るギャップまたは内部空間４４を含む。内部空間４４は、流体がそれ自体の中を流れることを可能にし、その後で第２のプレート３０の一部を曲げて、その間に空洞を形成することを可能にする。図２Ｅは、図３Ｂに示したように穴４５に結合される排出口接続金具５５のレイアウトを示す。排出口接続金具５５を第２のプレート３０に嵌め込むまたは溶接することができる。排出口接続金具５５が第２のプレート３０に溶接される場合には、第１のプレート２０への溶接部の侵入を防止するために、座ぐり６２を表面７内に形成することができる。第２のプレート３０を第１のプレート２０と接合する前に、穴４５および座ぐり６２の一方または両方を、それぞれ第２のプレート３０および第１のプレート２０中に形成することができる。図示していないが、注入口接続金具５０を排出口接続金具５５と同じ方式で第２のプレート３０に結合させることができる。
【００２４】
図３Ａおよび図３Ｂは、第１のプレート２０および第２のプレート３０の上に配置された第２の流体導水管プロファイル６０の断面図である。図２Ｃにおいて説明したように内部空間４４の加圧中に、第２のプレート３０が曲がり、第２のプレート３０の内表面６５と第１のプレート２０の表面７との間に、空洞６が形成される。所望の容積を有する空洞６を形成するために第２のプレート３０を曲げた後では、流体導水管５が、第１のプレート２０の表面７上に形成される。第１のプレート２０の表面７は、曲げられない場合があり、第１のプレート２０の厚さのために同じ形状のままで留まる場合がある。第２のプレート３０は、初期の第１の厚さＴ’を含むが、連続溶接溶球９間で第１の厚さＴ’よりも薄い第２の厚さＴ”へと曲げの間に伸びることがある。図３Ｂは、溶接部６８によって穴４５に結合された排出口接続金具５５を示す。
【００２５】
一実施形態では、連続溶接溶球９の内側の区域であり、連続溶接溶球９間で接合されていない表面７および第２のプレート３０の一部である内部空間４４は、第１の容積または断面積を含み、形成される空洞６は、第１の容積よりも少なくとも２倍大きい第２の容積または断面積を含む。例えば、内部空間４４は、約０．１ｃｍ２などの０よりもわずかに大きい最小の断面積を画定する第２のプレート３０と表面７との間のわずかなギャップを含むことができ、その後に形成される空洞６は、少なくとも２００倍以上、例えば、約２０ｃｍ２である第２の断面積を含むことができる。ある実施形態では、形成される空洞６は、第１の容積または断面積よりも少なくとも３００倍大きい第２の容積または断面積を含む。
【００２６】
上に説明した実施形態が、長方形および／または平坦な側壁を具備する図１Ａに示したような長方形または立方体形状をしたチャンバ１に向けられているが、他の形状を有するチャンバまたは筐体中に流体導水管を形成するために、代替の実施形態を利用することができる。例えば、第１のプレート２０を第２のプレート３０と接合する前に、チャンバまたは筐体の曲がり角または角度に実質的に一致する曲がり角または角度を第２のプレート３０中に形成するために、金属薄板ブレーキ加工を使用して、第２のプレート３０を折り曲げることができる。加えて、チャンバまたは筐体が、直線でないまたは弓形の側壁を含む場合には、第２のプレートを第１のプレート２０に接合する前に、側壁の曲がりと実質的に一致するように、第２のプレートをロールさせることができる。あるいは、第１のプレート２０から形成されるチャンバまたは筐体が最終形状で円柱形になる場合には、平坦な第２のプレート３０を、平坦な第１のプレート２０に接合させることができ、プレート２０および３０の両者が平らである間に、第１の流体導水管プロファイル３７を、連続溶接溶球によって形成することができる。その後で、第１のプレート２０および第２のプレート３０の両者を、所望の半径にロールさせることができ、第１のプレート２０をシーム溶接することができる。両方のプレート２０および３０をロールさせた後で、注入口接続金具および排出口接続金具を封じ込め領域に結合させることができ、流体導水管を形成するために曲げることができる。
【００２７】
図４は、基板４１４上での堆積プロセスまたはエッチプロセス用に構成することができる真空処理チャンバ４０２の概略的断面図である。一実施形態では、真空処理チャンバ４０２は、直線でないまたは弓形の部分を含む導電性チャンバ側壁４３０を有するチャンバ本体４１０を含む。本明細書において説明する実施形態を利益をもたらすように利用することができる真空処理チャンバ４０２の一例は、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＥＮＡＢＬＥＲ（登録商標）処理チャンバである。本明細書において説明するある実施形態を、他の製造業者からの処理チャンバを含む、他のプロセス用に構成された他の処理チャンバに役立つように使用することができることが、やはり予想される。
【００２８】
チャンバ本体４１０は、チャンバ本体４１０内に画定される室内容積４７８を囲むように導電性チャンバ側壁４３０に結合された蓋４７０および底部９８を含む。導電性チャンバ側壁４３０を電気的接地部４３４に接続し、少なくとも１つのソレノイドセグメント４１２を導電性チャンバ側壁４３０の外に設置する。真空処理チャンバ４０２内部に形成されるプラズマプロセス用の制御計測基準を与えるために少なくとも５Ｖを生成することが可能であるＤＣ電源４５４によって、（１つまたは複数の）ソレノイドセグメント４１２を選択的に作動させることができる。チャンバ４０２のクリーニングを容易にするために、セラミックライナ４３１を室内容積４７８内に配置する。堆積プロセスまたはエッチプロセスの副生成物および残渣を、選択した間隔でライナ４３１から容易に除去することができる。
【００２９】
基板支持ペデスタル４１６を、ガス拡散器またはシャワーヘッド４３２の下方で真空処理チャンバ４０２の底部９８上に配置する。プロセス領域４８０を、基板支持ペデスタル４１６とシャワーヘッド４３２との間の室内容積４７８内に画定する。プロセス領域４８０への基板の搬送を容易にするために、ポート９７を導電性チャンバ側壁４３０中に形成することができる。基板支持ペデスタル４１６は、処理中にシャワーヘッド４３２の下でペデスタル４１６の表面４９上に基板４１４を保持するための静電チャック４２６を含むことができる。静電チャック４２６をＤＣ電源４２０によって制御する。支持ペデスタル４１６を、整合回路網４２４を介して高周波（ＲＦ）バイアス電源４２２に連結することができる。バイアス電源４２２は、一般に５０ｋＨｚから１３．５６ＭＨｚの同調可能な周波数で、０ワットと５０００ワットとの間の出力を有するＲＦ信号を生成することが可能である。任意選択で、バイアス電源４２２を、ＤＣ電源またはパルスＤＣ電源とすることができる。
【００３０】
真空処理チャンバ４０２の室内は、導電性チャンバ側壁４３０および／またはチャンバ底部９８を貫通して形成された排気ポート４３５を介して真空ポンプ４３６に連結された高真空容器である。真空処理チャンバ４０２内部の圧力を制御するために、排気ポート４３５中に配置されたスロットル弁４２７を真空ポンプ４３６とともに使用する。シャワーヘッド４３２は、少なくとも２つのガス分配器４６０、４６２や、取付けプレート４２８や、ガス分配プレート４６４を含む。ガス分配器４６０、４６２を、真空処理チャンバ４０２の蓋４７０を介して１つまたは複数のガスパネル４３８に連結する。ガス分配器４６０、４６２を通るガスの流れを独立に制御することができる。ガス分配器４６０、４６２が１つのガスパネル４３８に連結して示されているが、ガス分配器４６０、４６２を１つまたは複数の共有ガス源および／または別々のガス源に連結させることができることが、予想される。ガスパネル４３８から供給されるガスは、プレート４２８、４６４間に画定される領域４７２中へと配送され、次に、プラズマが形成されるプロセス領域４８０内へと、ガス分配プレート４６４を貫通して形成された複数の穴４６８を通って出る。プラズマ発生位置におけるチャンバコンダクタンスならびに／または処理中に基板の表面へのイオンおよび／もしくは反応性種の配送の非対称な効果をずらせる非対称であるガスを、プロセス領域４８０中へと配送することに、シャワーヘッド４３２は適合している。取付けプレート４２８を、支持ペデスタル４１６の反対側で蓋４７０に結合する。取付けプレート４２８は、ＲＦ導電性材料から製造されるまたはその材料によって覆われる。取付けプレート４２８を、インピーダンス変換器４１９（例えば、四分の１波長整合スタブ）を介してＲＦ電源に連結する。電源４１８は、一般に、約１６２ＭＨｚの同調可能な周波数で、約０ワットと２０００ワットとの間の出力を有するＲＦ信号を生成することが可能である。真空処理チャンバ４０２のプロセス領域４８０内に存在するプロセスガスから形成されるプラズマの活性を高めるためおよび／または維持するために、取付けプレート４２８および／またはガス分配プレート４６４は、ＲＦ電源４１８によって電力を与えられる。
【００３１】
プロセス領域４８０内に形成されるプラズマは、摂氏４００度を超える温度に達することがある。真空処理チャンバ４０２内にまたはその近辺に配置された様々な温度制御デバイスによって、プロセス領域４８０内の温度を制御するまたは補完する。支持ペデスタル４１６およびその上に支持される基板４１４の温度を制御するために、支持ペデスタル４１６は、内側温度調整ゾーンおよび外側温度調整ゾーン４７４、４７６を含むことができる。内側温度調整ゾーンおよび外側温度調整ゾーン４７４、４７６の各々は、抵抗ヒータまたは冷却剤を循環させるための導管などの少なくとも１つの温度調整デバイスを含むことができ、その結果、ペデスタル４１６上に配置された基板の径方向温度勾配を制御することができる。導電性チャンバ側壁４３０から熱を取り除くまたは熱を与えるために、下記に説明するように、流体導水管を導電性チャンバ側壁４３０に結合させることができる。
【００３２】
図５Ａは、図４の真空処理チャンバ４０２上に冷却導水管を形成するための初期製造ステップを例示する最初の組立て部分１５Ａの別の一実施形態の等角投影図である。真空処理チャンバ４０２の導電性チャンバ側壁４３０を形成するための材料が円柱の一般的な形状である第１の部材５２０として図示されるように、最初の組立て部分１５Ａは、真空処理チャンバ４０２の製造の際の初期段階で示される。第１の部材５２０は、流体導水管の一面を形成する表面７を含む。第１の部材５２０の形状と実質的に類似した形状を含む第２の部材５３０を、第１の部材５２０に隣接させて示す。第１の部材を、第１のプレート２０に関連して上に説明したように、アルミニウムまたはステンレス鋼などの導電性金属から作ることができ、第２のプレート３０に関連して上に説明したように、第２の部材５３０を材料の薄板とすることができる。一実施形態では、第２の部材５３０を、表面７の半径と実質的に一致する半径を含むようにロールさせておく。
【００３３】
この実施形態では、複数の座ぐり６２（この図には１つだけを示す）を、第１の部材５２０中に事前に形成させておき、座ぐり６２と位置を合わせた複数の穴４５を、第２の部材５３０中に事前に形成させておく。冷却導水管の初期製造における第１のステップでは、第２の部材５３０を、第１の部材５２０の表面７と近接させる。第２の部材５３０を、表面７と接触するように第１の部材５２０上に設置することができる。第２の部材５３０を第１の部材５２０上に望むように設置した後で、第１の部材５２０および第２の部材５３０を、留め具または第２の部材５３０の周辺部２７に沿って溶接した留め金によって一緒に保持することができる。留め具で留めることおよび／または留め金で溶接することは、第１の部材５２０と第２の部材５３０との間の接触を確実にし、第２の部材５３０が第１の部材５２０に対して動くことを防止する。
【００３４】
図５Ｂは、最初の組立て部分１５Ａから作られる２番目の組立て部分１５Ｂの等角投影図であり、冷却導水管を形成するための中間の製造ステップを例示する。第２の部材５３０を表面７に近接させ、接触させた後で、第１の部材５２０および第２の部材５３０を接合させるために、連続溶接溶球９をパターン５３５に並べる。パターン５３５を、望むようにチャンバの温度を調整するために選択したパターンとすることができる。パターン５３５は、第１の部材５２０および第２の部材５３０の両者の上の第１の流体導水管プロファイル５３７の形を定める。２番目の組立て部分１５Ｂは、やはり、第２の部材５３０中に形成されたそれぞれの穴４５の中に配置する注入口接続金具５０および排出口接続金具５５用のレイアウトを示す。第１の流体導水管プロファイル５３７によって形を定められるような冷却導水管を形成するために、注入口接続金具５０および排出口接続金具５５は、第１の部材５２０と第２の部材５３０との間に流体を供給する。一実施形態では、第１の流体導水管プロファイル５３７および連続溶接溶球９の外部の第２の部材５３０の一部を、切り取ることができる。
【００３５】
図５Ｃは、２番目の組立て部分１５Ｂから作られる３番目の組立て部分１５Ｃの等角投影図であり、冷却導水管５を形成するための最終の製造ステップを例示する。この実施形態では、注入口接続金具５０および排出口接続金具５５を、穴４５（この図には示していない）に結合する。注入口接続金具５０をポンプ５７に連結し、排出口接続金具５５を流体貯水槽５８に連結する。弁５９を排出口５５と流体貯水槽５８との間に配置する。水などの流体を、第１の部材５２０と第２の部材５３０との間の内部空間４４（図６）中へと注入口接続金具５０を介して流体貯水槽５８からポンプで送る。内部空間４４内で十分な圧力に達したときに、第２の部材５３０が外に向けて変形し、第２の流体導水管プロファイル５６０を形成する。
【００３６】
図６および図７は、第１の部材５２０および第２の部材５３０上に配置された第１の流体導水管プロファイル５３７および第２の流体導水管プロファイル５６０のそれぞれの断面図である。図５Ｃで説明したように、内部空間４４の加圧中に、第２の部材５３０が曲がり、第２の部材５３０の内表面６５と第１の部材５２０の表面７との間に空洞６が形成される。所望の容積を有する空洞６を作り出すように第２の部材５３０を曲がらせた後では、流体導水管５が第１の部材５２０の表面７上に形成される。第２の部材５３０の厚さと比較して第１の部材５２０の厚さのために、第１の部材５２０の表面７が曲がらないことがあり、同じ弓形形状のままで留まる。従って、第２の部材５３０は、初期の第１の厚さＴ’を含むが、連続溶接溶球９間で第１の厚さＴ’よりも薄い第２の厚さＴ”へと曲げの間に伸びることがある。
【００３７】
第１の部材５２０上に流体導水管５を形成した後で、真空処理チャンバ４０２の次の製造を始めることができる。曲げるために内部空間４４へ流体を供給するために使用した注入口接続金具５０および排出口接続金具５５を、冷却剤源４（図１Ａ）に連結することができ、第１の部材５２０の温度を調整する方式で表面７から熱を伝達させるために流体導水管５に冷却流体を供給することができる。
【００３８】
図８は、流体導水管５を形成するための方法８００の流れ図である。８１０において、第１のプレート２０などの、表面７を有する基材または第１の部材を設ける。ステップ８２０は、連続溶接溶球によって、第２のプレート３０などの第２の部材に第１の部材を結合することを説明する。連続溶接溶球９の溶け込みは、第２の部材の厚さに少なくとも等しいまたはそれよりも厚いはずである。第１の部材および第２の部材の接合を行う連続溶接溶球が、第１の流体導水管プロファイルを形成し、その結果、封じ込め領域６６が連続溶接溶球の内側に形成される。第１の流体導水管プロファイルは、直線的な関係および平行な関係にある対向する溶接溶球を含むことができ、平行な関係は、１つまたは複数の折れ曲がりか、１つまたは複数のＵ−形状の曲がりまたはある角度を付けた曲がりか、連続溶接溶球の内側に封じ込め領域を与える任意のパターンを含む。
【００３９】
８３０において、流体を封じ込め領域中へと注入する。流体は、水であってもよく、第２の部材に結合された注入口接続金具５０に供給され、第２の部材に結合された排出口接続金具５５へ流れる。封じ込め領域６６内に存在することがある空気などのすべてのガスを除去するために、排出口接続金具５５を注入口接続金具５０よりも上方に高くすることができ、流体注入中に排出口接続金具５５を介して空気を逃がすことを可能にする。８４０において、排出口接続金具５５に連結されたポンプおよび／または弁によって封じ込め領域内で流体を加圧する。第２の部材を膨らませるまたは変形させるまで、水の圧力を変えることができる。第２の部材が適切な量に変形するまで、変形を継続して監視することができる。流体注入を、次に中止することができ、ポンプおよび弁を注入口接続金具および排出口接続金具から取り外す。形成した流体導水管に熱伝達流体を供給するために、注入口接続金具および排出口接続金具を、次に利用することができる。
例
【００４０】
本明細書において説明した実施形態によって、流体導水管５を半導体基板処理チャンバ上に形成した。平らな形状または平坦な形状の処理チャンバの側壁である第１の部材を、約０．２５インチ（６．３５ｍｍ）の厚さを有するグレード３０４ステンレス鋼とした。第２の部材を、０．０２９インチ（０．７３６ｍｍ）の厚さを有するグレード３０４ステンレス鋼の薄板とした。約０．０３０インチ（０．７６２ｍｍ）の深さの座ぐりを第１の部材中に形成し、注入口接続金具および排出口接続金具用の穴を第２の部材中に形成した。第１の部材および第２の部材の両者が、実質的に平らである間に、第２の部材を第１の部材に接触させ、第２の部材の周辺部を第１の部材に留め金で留めた。
【００４１】
第１の部材および第２の部材を接合させるために、所望のパターンで連続溶接溶球を並べた。第１の部材および第２の部材を動かして連続溶接溶球を並べるために、Ｘ／Ｙテーブルを使用した。約５０ｍｍの隣接する溶接溶球間の幅を有する連続溶接溶球によって、第１の流体導水管プロファイルを形成した。注入口接続金具および排出口接続金具用に前もって形成した穴は、第１の流体導水管プロファイル内部にあった。第１の流体導水管プロファイルを形成した後で、第１の部材および第２の部材を、所望の半径にロールさせ、円柱状の側壁を形成するためにシーム溶接を行った。
【００４２】
注入口および排出口を、第２の部材中に前もって形成した穴に溶接した。約５ガロンの容量を有する水の流体貯蔵槽を使用した。約２０００ｐｓｉ（１３．８ＭＰａ）の圧力を与えることが可能なポンプを、長い銅管を用いて注入口接続金具に連結した。絞り弁をもう１つの長い銅管によって排出口接続金具に連結し、絞り弁を完全に開いた。排出口接続金具を組立て部分の残りの部分の上方に高くするように、第１の部材および第２の部材を傾けて、水が注入口接続金具を介して流れるにつれて空気を逃がすことを可能にした。排出口接続金具から空気をパージした後で、絞り弁を閉じて、第１の流体導水管プロファイルによって画定される内部空間をポンプが加圧することを可能にした。加圧水によって所望の第２の流体導水管プロファイルが作られるまで、第２の部材の曲がりを監視した。この例では、第２の流体導水管プロファイルの断面積が約１９６ｃｍ２であり、１／２インチ（１２．７ｍｍ）内径を有する管の断面積に実質的に等しいはずである。ポンプを止め、ポンプおよび絞り弁を注入口接続金具および排出口接続金具から取り外した。半導体基板処理チャンバを形成するために、それ自体の中に形成した流体導水管を有する円柱状組立て部を他の構成部品に結合した。注入口接続金具および排出口接続金具を流体源に連結して、流体導水管に冷却流体を供給し、従って、半導体基板処理チャンバから熱を伝達させた。
【００４３】
上に説明した実施形態では、流体導水管５を形成する方法を提供する。上に説明した方法は、チャンバ製造の初期段階の間にチャンバ壁上にその場で形成される流体導水管を提供する。上に説明したように流体導水管を形成することは、従来の導水管を形成するために必要である場合がある特殊な形態か、金型か、またはダイを必要としない。上に説明した流体導水管５は、人手を余り必要とせず、側壁へのガンドリル加工や、配管溶接または配管の留め具固定などの、従来方法よりも短時間で製造することができる。上に説明したような方法は、やはり従来方法よりも費用がかからない。上に説明した例では、溶接配管または留め具付け配管と比較して、５０パーセント以上の節約を実現した。その上、熱的に調整されるべき表面が熱伝達流体と直接接触するので、流体導水管５は、温度制御のための非常に効率的な手段を提供する。
【００４４】
上記は本発明の実施形態に向けられているが、本発明の他の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から乖離せずに考案することができ、本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決められる。
【図１Ａ】
2012508361.tif 000003
【図１Ｂ】
2012508361.tif 000004
【図２Ａ】
2012508361.tif 000005
【図２Ｂ】
2012508361.tif 000006
2012508361.tif 000007
【図２Ｃ】
2012508361.tif 000008
2012508361.tif 000009
【図２Ｄ】
2012508361.tif 000010
【図２Ｅ】
2012508361.tif 000011
【図３Ａ】
2012508361.tif 000012
【図３Ｂ】
2012508361.tif 000013
【図４】
2012508361.tif 000014
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2012508361.tif 000021
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