JP2021533268A - 埋込み型ヒータ付き面板 - Google Patents

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Abstract

処理チャンバ用の面板が開示されている。面板は、本体を通して形成された複数の開孔を備えた本体を有する。フレクシャが本体に形成され、複数の開孔に部分的に外接する。カットアウトが、本体を通してフレクシャと共通の半径に形成される。１又は複数のボアがカットアウトの半径方向内面から本体の外面まで延在する。フレクシャと複数の開孔との間にヒータが配置される。フレクシャとカットアウトは、ヒータからの熱伝達を制限する熱チョークである。【選択図】図２

Description

［０００１］本開示の実施形態は、基板処理チャンバで使用するための面板、より具体的には、加熱された面板で使用するための熱チョークに関する。
［０００２］集積回路の製造では、化学気相堆積（ＣＶＤ）や原子層堆積（ＡＬＤ）等の堆積プロセスを使用して、半導体基板上に様々な材料の膜を堆積させる。他の工程では、エッチング等の層変更プロセスを使用して、さらなる堆積のために堆積層の一部を露出させる。多くの場合、これらの堆積又はエッチングプロセスは、半導体デバイス等の電子デバイスの様々な層を製造するために繰り返し使用される。
［０００３］技術が進歩するにつれて、ますます複雑になる回路と半導体デバイスを製造するために新しい化学とプロセスが用いられる。多くの場合、これらの新しいプロセスには、より高い処理温度が伴う。したがって、プロセスを実施するために使用される処理構成要素は、華氏３５０度を超える等の高温に定期的に暴露される。
［０００４］したがって、高温で用いるための改善された基板プロセスチャンバ構成要素が必要である。
［０００５］一実施形態では、処理チャンバは、側壁と底部とを備えた本体を有する。リッドが本体に結合され、その中の処理領域を画定する。面板がリッドに結合される。面板は、第１の表面、第２の表面、及び第１の表面と第２の表面との間に延在する外面を備えた本体を有する。第１の表面と第２の表面との間で本体を通して複数の開孔が形成される。複数の開孔を取り囲み、複数の開孔に部分的に外接するフレクシャが本体に形成される。カットアウトが本体を通して形成され、フレクシャに当接する。カットアウトはフレクシャと共通の半径を有する。
［０００６］別の実施形態では、処理チャンバ用の面板は、第１の表面、第２の表面、及び第１の表面と第２の表面との間に延在する外面を備えた本体を有する。第１の表面と第２の表面との間で本体を通して複数の開孔が形成される。複数の開孔を取り囲むフレクシャが本体に形成される。フレクシャは、複数の開孔に部分的に外接する。カットアウトが、本体を通して形成され、フレクシャに当接し、その中の半径方向内面及び半径方向外面を画定する。カットアウトはフレクシャと共通の半径を有する。
［０００７］更に別の実施形態では、処理チャンバ用の面板は、第１の表面、第２の表面、及び第１の表面と第２の表面との間に延在する外面を備えた本体を有する。第１の表面と第２の表面との間で本体の中央部分を通して複数の開孔が形成される。複数の開孔に部分的に外接するフレクシャが本体に形成される。本体の第１の表面と第２の表面との間にカットアウトが形成される。カットアウト内に半径方向内面及び半径方向外面が画定される。カットアウトとフレクシャは共通の半径に位置する。本体の外面とカットアウトの半径方向外面との間に１又は複数のボアが延在する。カットアウトの半径方向内面から１又は複数のボアのそれぞれを通してチューブが延在する。１又は複数のボアのそれぞれにキャップが配置され、各チューブの一部を取り囲む。
［０００８］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は例示的な実施形態を単に示すものであり、したがって、実施形態の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
本開示の一実施形態に係る処理チャンバを示す概略断面図である。 本開示の別の実施形態に係る面板を示す上面図である。 図２の面板の一部を示す断面図である。 図２の面板の一部を示す断面図である。 図２の面板の一部を示す斜視図である。
［００１４］理解を容易にするために、可能な場合は、図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号が使用されている。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる列挙なしに他の実施形態に有益に組み込まれ得ると考えられる。
［００１５］本開示は、処理チャンバ用の面板に関する。面板は、本体を通して形成された複数の開孔を備えた本体を有する。複数の開孔に部分的に外接するフレクシャが本体に形成される。カットアウトが、フレクシャと共通の半径に本体を通して形成される。１又は複数のボアがカットアウトの半径方向内面から本体の外面まで延在する。フレクシャと複数の開孔との間にヒータが配置される。複数のシールがフレクシャの半径方向外側に配置され、本体の中央部分の温度よりも低い温度に維持される。
［００１６］図１に、一実施形態に係る処理チャンバ１００の部分断面における概略配置を示す。処理チャンバ１００は、側壁１０４及び底部１０６を有する本体１０２を含む。リッド１０８は本体１０２に結合して、その中のプロセス領域１１０を画定する。一実施形態では、本体１０２は、アルミニウム又はステンレス鋼等の金属から形成されている。しかしながら、プロセスチャンバ１００で実施されるプロセスでの使用に適した任意の材料が用いられ得る。
［００１７］面板１３６は、リッド１０８に結合されている。複数の開孔１５０が面板１３６を通して形成され、リッド１０８に形成された開口部１４６を介してプロセス領域１１０と流体連結している。カバープレート１３２は、面板１３６に結合されて、それらの間にプレナム１４８を画定している。ガスは、ガスパネル１４０からカバープレート１３２に形成された入口ポート１６０を通ってプレナム１４８に流入する。電源１５４は、ヒータの温度を上げるために面板１３６に配置されたヒータ（図示せず）と連絡している。ガスは、プレナム１４８から、加熱された面板１３６の開孔１５０を通って、プロセス領域１１０へ流れる。
［００１８］基板支持体１１５は、その上に基板Ｗを支持するためにプロセス領域１１０内に配置される。基板支持体１１５は、シャフト１１６に結合された支持体１１４を含む。シャフト１１６は、支持体１１４に結合され、底部１０６の開口部１１８を通ってチャンバ本体１０２の外へ延在する。シャフト１１６は、アクチュエータ１２０に結合され、シャフト１１６と、シャフト１１６に結合された支持体１１４とを基板のロード位置と処理位置との間で垂直に作動させる。ベローズ１９０は、底部１０６及びシャフト１１６を取り囲むアクチュエータ１２０に結合され、その中のプロセス領域１１０を密封する。真空システム（図示せず）は、プロセス領域１１０からの流出物を排出するために、開口部１３０を介してプロセス領域１１０に流体的に結合されている。
［００１９］処理チャンバ１００での基板Ｗの処理を容易にするために、基板Ｗは、シャフト１１６の反対側の支持体１１４上に配置される。オプションとして、電極１２６が支持体１１４内に配置され、シャフト１１６を介して電源１２８に電気的に結合される。電極１２６は、電源１２８によって選択的にバイアスされて電磁場を生成し、基板Ｗを支持体１１４に静電的にチャックする。特定の実施形態では、電極１２６は、支持体１１４及びその上に支持された基板Ｗの温度を上昇させることができる加熱電極である。
［００２０］図２は、図１の面板１３６として使用され得る面板２００を示す上面図である。面板２００は円形の本体２０２を有するが、正方形又は卵形等の他の形状も使用可能である。本体２０２は、アルミニウム又はステンレス鋼等の金属から形成されている。一実施形態では、本体２０２は、２つの部分２０２ａ及び２０２ｂ（図３及び図４）から形成され、これらは、他の方法の中でもとりわけ、ろう付け、結合、又は溶接等によって互いに結合される。複数の開孔２０４は、本体２０２の中央部分２５０に本体２０２を通して形成される。
［００２１］フレクシャ２０６は、本体２０２に形成され、複数の開孔２０４に部分的に外接している。シール２１０は、本体２０２の上面３０４（図３及び図４）上のフレクシャ２０６から半径方向外向きに、フレクシャ２０６を取り囲むように配置されている。第２のシール２１２（図３及び図４）も同様に、本体２０２の下面３０６（図３及び図４）に配置される。一実施形態では、シール２１０、２１２は、それぞれのシール溝２２０、２２２に配置される（図３）。この構成では、シール２１０、２１２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ゴム、又はシリコーン等のエラストマ材料から形成されたＯリングである。シートガスケット又はボンド等の他のシール設計も考えられる。
［００２２］図３は、フレクシャ２０６を示す面板２００の一部を示す断面図である。フレクシャ２０６は、部分的に本体２０２を通して形成された一連のインターリーブされたチャネル３００ａ、３００ｂ、３００ｃから形成されている。チャネル３００ａ、３００ｂ、及び３００ｃはそれぞれ、その端部と本体２０２のそれぞれの対向する表面との間に薄いブリッジを形成している。例えば、チャネル３００ａ及び３００ｂは、本体部分２０２ａの上面３０４から本体部分２０２ａを通って本体部分２０２ｂ内に延在している。この実施形態では、チャネル３００ａ及び３００ｂは、本体部分２０２ｂ内に延在しているが、本体部分２０２ｂ全体の厚さを通して延在してはいない。したがって、チャネル３００ａ及び３００ｂは、上面３０４から本体部分２０２ａ全体及び本体部分２０２ｂの一部を通って、下面３０６の手前まで延在している。チャネル３００ｃは、本体部分２０２ｂの下面３０６から本体部分２０２ｂを通って本体部分２０２ａ内に延在する。この実施形態では、チャネル３００ｃは、本体部分２０２ａ内に延在するが、本体部分２０２ａの全体の厚さよりも短い。チャネル３００ｃは、下面３０６から本体部分２０２ｂ全体及び上面３０４の手前の本体部分２０２ａの一部を通って延在する。一実施形態では、チャネル３００ａ、３００ｂ、及び３００ｃは、チャネル３００ｃがチャネル３００ａと３００ｂとの間に配置されるようにインターリーブされる。図示した実施形態では、３つのチャネル３００ａ、３００ｂ、及び３００ｃがフレクシャ２０６を形成しているが、他の数のチャネル、例えば、１、２、４、５、又はそれよりも多い数のチャネルが用いられ得る。
［００２３］ヒータ３０２は、本体２０２の部分２０２ｂに形成された溝３１０内に配置されている。ヒータ３０２は、その中にヒータリード３０２ａを有する。フレクシャ２０６は、中央部分２５０（図２）等のヒータ３０２に近接する領域からシール２１０、２１２に近接する熱チョークの半径方向外側の領域への熱伝達を制限する熱チョークとして機能する。フレクシャ２０６全体の温度差は、例えば、華氏５０度、華氏１００度、華氏１５０度、又はそれ以上であり得る。したがって、面板２００の中央部分２５０がヒータ３０２によって華氏３５０度、華氏４００度、華氏５００度、又はそれ以上等の高温に加熱される一方で、シール２１０、２１２に近接するフレクシャ２０全体の領域は、シール２１０、２１２の熱劣化温度よりも低い温度に維持される。シールの例示的な温度は、華氏２５０度未満、例えば華氏約２００度、又は例えば華氏約１５０度である。
［００２４］熱劣化温度は、シール２１０、２１２を形成するために使用される材料が熱劣化し始める温度であると見なされる。したがって、シール２１０、２１２によって分離が得られ、プレナム１４８（図１）及びプロセス領域１１０（図１）の真空が維持されやすくなる。シール２１０、２１２は、リッド１０８の表面又は面板２００に対向するカバープレート１３２等の他の場所に配置され得ることが理解される。
［００２５］更に、面板２００は、その温度が上昇すると膨張する。この熱膨張は、装着ハードウェアによる制約等、熱膨張の余地が不十分なため、従来の面板設計に超過応力を与え得る。フレクシャ２０６は熱膨張を吸収し、ヒータ３０２によって加熱されたときに超過応力なしに面板２００が熱膨張し得る。
［００２６］図２を参照すると、フレクシャ２０６は、複数の開孔２０４に部分的に外接している。カットアウト２４０は、フレクシャ２０６において本体２０２を通して形成される。すなわち、フレクシャ２０６の第１の端部２０６ａは、カットアウト２４０で始まり、フレクシャ２０６の第２の端部２０６ｂは、面板２００の弧を横切った後にカットアウト２４０で終わっている。図４の影に示すように、カットアウト２４０は、フレクシャ２０６の幅よりも広い幅を有し、その結果、チャネル３００ａ、３００ｂ、３００ｃは、第１の端部２０６ａ及び第２の端部２０６ｂでカットアウト２４０に開口している。
［００２７］フレクシャ２０６及びカットアウト２４０は、開孔２０４を取り囲む円周を有するリングを形成している。一例では、フレクシャ２０６は、リングの円周の７５％を上回る、例えば約８５％を形成し、一方、カットアウト２４０は、円周の残りの部分を形成している。別の例では、フレクシャ２０６はリングの円周の約９５％を形成し、カットアウト２４０はリングの円周の約５％を形成している。カットアウト２４０及びフレクシャ２０６は、共通の半径上に配置されている。すなわち、カットアウト２４０及びフレクシャ２０６は、本体２０２の中心点から共通の半径方向距離に位置している。
［００２８］図４は、カットアウト２４０を示す面板２００の一部を示す断面図である。図示したように、カットアウト２４０は、本体２０２の部分２０２ａ、２０２ｂの両方を通って延在し、カットアウト２４０内の半径方向内面４０２及び半径方向外面４０４を画定する。ボア４０８は、本体２０２の外面４０６とカットアウト２４０の半径方向外面４０４との間に形成される。チューブ４１０は、カットアウト２４０の半径方向内面４０２からボア４０８を通って延在する。ヒータ３０２のヒータリード３０２ａは、チューブ４１０内に配置され、本体２０２内に配置されたヒータ３０２の一部と、図１の電源１５４等の外部電源との間の連絡を可能にする。図４では、ヒータ３０２及びヒータリード３０２ａは、明確にするために単純な形状として示されている。
［００２９］キャップ４２０は、ボア４０８内のチューブ４１０の一部を取り囲むように配置される。キャップ４２０は、ボア４０８内に適合するサイズの第１の直径を有する管状延長部４２４を有する。キャップ４２０はまた、管状延長部４２４の第１の直径よりも大きい第２の直径を有する肩部４２２を有する。肩部４２２は、本体２０２の外面４０６に当接するように据え付けられている。開口部４２６は、キャップ４２０を通して形成され、チューブ４１０の一部がその中に配置されるようにサイズ設定されている。キャップ４２０は、ボア４０８とチューブ４１０との間に画定された空間を占めている。
［００３０］シール４３０は、肩部４２２に形成されたシール溝４３０ａに配置され、外面４０６と肩部４２２との間で圧縮される。同様に、シール４３２は、管状延長部４２４のシール溝４３２ａに配置され、管状延長部４２４とチューブ４１０との間で圧縮される。シール４３０、４３２は、キャップ４２０と本体２０２との間の流体の漏れを防ぎ、したがって、プレナム１４８（図１）及びプロセス領域１１０（図１）の真空が維持されやすくなる。カットアウト２４０は、ヒータ３０２からキャップ４２０に配置されたシール４３０、４３２への熱伝達を防止するための熱チョークとして機能する。したがって、ヒータ３０２が面板２００の中央部分を高温に加熱する一方で、シール４３０、４３２は熱劣化温度未満に維持され得る。シール４３０、４３２は、例えばキャップ４２０に対向する本体２０２の表面等の、他の場所に配置され得ることが理解される。
［００３１］更に、チューブ４１０により、ヒータ３０２のリード３０２ａが、プレナム１４８（図１）及びプロセス領域１１０（図１）内の真空から分離される。したがって、ヒータ３０２は、プロセス領域１１０の外部にあるが、プロセス領域１１０に露出している面板２００の一部を加熱し得る電源１５４（図１）等の電源に結合され得る。上述したように、フレクシャ２０６により、ヒータ３０２によって加熱されたときに、本体２０２に超過応力がかかることなく、本体２０２の熱膨張が可能になる。ボア４０８を形成することにより、チューブ４１０も超過応力なしに熱膨張することが可能になる。キャップ４２０がチューブ４１０の熱膨張を吸収する一方、チューブ４１０と本体２０２との間のシールは維持される。
［００３２］図５は、キャップ４２０が取り外されたチューブ４１０を示す面板２００を示す側面図である。図示したように、２つのチューブ４１０は、本体２０２に形成されたそれぞれのボア４０８を通って延在する。ボア４０８は、カットアウト２４０（影で示す）内に配置されている。他の数のチューブ４１０を、他の数のボア４０８とともに使用できることが理解される。例えば、２つのチューブ４１０は、単一のボア４０８を通して配置され得る。
［００３３］本明細書に記載の実施形態は、華氏３５０度を上回る等の高温処理で用いられ得る面板を有利に提供する。本明細書に記載のフレクシャを用いることにより、面板が、高度なプロセスによって用いられる高温に到達することができる。フレクシャにより、超過応力がかかることなく面板の熱膨張が可能になる。更に、フレクシャは、面板の中央で加熱された部分と、フレクシャの半径方向外側に配置されたシールとの間に熱チョークを提供する。シールは、シールを形成するために使用される材料の熱劣化温度を下回る温度に維持される。本明細書に記載のチューブ及びキャップは、ヒータのリードを収容し、ヒータを処理チャンバ内の真空から分離させるために用いられる。キャップは、チューブに超過応力をかけることなくチューブの熱膨張を有利に可能にし、処理チャンバ内の真空を維持するのに役立つ。
［００３４］上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の他のさらなる実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

  1. 処理チャンバであって、
    側壁と底部とを有する本体と、
    前記本体に結合され、その中の処理領域を画定するリッドと、
    前記リッドに結合された面板であって、
    第１の表面、第２の表面、及び前記第１の表面と前記第２の表面との間に延在する外面を有する本体と、
    前記第１の表面と前記第２の表面との間で前記本体を通して形成された複数の開孔と、
    前記複数の開孔を取り囲むフレクシャであって、前記複数の開孔に部分的に外接するフレクシャと、
    前記本体を通して形成され、前記フレクシャに当接するカットアウトであって、前記フレクシャと共通の半径を有する、カットアウトと
    を含む面板と
    を備える処理チャンバ。
  2. 前記カットアウト及び前記フレクシャは前記複数の開孔を取り囲むリングを形成し、前記フレクシャは前記リングの円周の約９５％を形成し、前記カットアウトは前記リングの円周の約５％を形成する、請求項１に記載の処理チャンバ。
  3. 前記フレクシャが複数のインターリーブされたチャネルを含み、前記チャネルがそれぞれ、前記フレクシャの第１の端部及び第２の端部で前記カットアウトに開口する、請求項１に記載の処理チャンバ。
  4. 前記フレクシャが前記面板の熱膨張を吸収するように構成される、請求項１に記載の処理チャンバ。
  5. 前記面板の前記本体は、互いに結合されて前記本体を形成する第１の本体部分及び第２の本体部分を含む、請求項１に記載の処理チャンバ。
  6. 第１の表面、第２の表面、及び前記第１の表面と前記第２の表面との間に延在する外面を有する本体と、
    前記第１の表面と前記第２の表面との間で前記本体を通して形成された複数の開孔と、
    前記複数の開孔を取り囲むフレクシャであって、前記複数の開孔に部分的に外接するフレクシャと、
    前記本体を通して形成され、前記フレクシャに当接するカットアウトであって、その中の半径方向内面及び半径方向外面を画定し、前記フレクシャと共通の半径を有する、カットアウトと
    を含む面板。
  7. 前記カットアウト及び前記フレクシャは前記複数の開孔を取り囲むリングを形成し、前記フレクシャは前記リングの円周の約９５％を形成し、前記カットアウトは前記リングの円周の約５％を形成する、請求項６に記載の面板。
  8. 前記フレクシャが複数のインターリーブされたチャネルを含み、前記チャネルがそれぞれ、前記フレクシャの第１の端部及び第２の端部でカットアウトに開口する、請求項６に記載の面板。
  9. 前記フレクシャが前記面板の熱膨張を吸収するように構成される、請求項６に記載の面板。
  10. 前記面板の前記本体は、互いに結合して前記本体を形成する第１の本体部分及び第２の本体部分を含む、請求項６に記載の面板。
  11. 前記第１の表面に形成された第１のシール溝及び前記第２の表面に形成された第２のシール溝を更に含み、前記第１のシール溝及び前記第２のシール溝は前記フレクシャ及び前記カットアウトに外接する、請求項６に記載の面板。
  12. 第１の表面、第２の表面、及び前記第１の表面と前記第２の表面との間に延在する外面を有する本体と、
    前記第１の表面と前記第２の表面との間で前記本体の中央部分を通して形成された複数の開孔と、
    前記複数の開孔に部分的に外接するフレクシャと、
    前記本体の前記第１の表面と前記第２の表面との間に形成されたカットアウトであって、その中の半径方向内面及び半径方向外面を画定し、前記フレクシャと共通の半径を有し、前記複数の開孔を取り囲むリングを前記フレクシャと共に形成する、カットアウトと、
    前記本体の前記外面と前記カットアウトの前記半径方向外面との間に延在する１又は複数のボアと、
    前記カットアウトの前記半径方向内面から前記１又は複数のボアのそれぞれを通して延在するチューブと、
    前記１又は複数のボアのそれぞれに配置されて各チューブの一部を取り囲むキャップであって、それぞれが肩部及び管状延長部を含む、キャップと
    を含む面板。
  13. 前記複数の開孔を取り囲み、前記本体の前記中央部分を加熱するように構成されたヒータであって、前記ヒータのリードが前記チューブ内に配置されるヒータを更に含む、請求項１２に記載の面板。
  14. 前記第１の表面に形成された第１のシール溝及び前記第２の表面に形成された第２のシール溝を更に含み、前記第１のシール溝及び前記第２のシール溝は前記フレクシャ及び前記カットアウトに外接する、請求項１２に記載の面板。
  15. 前記フレクシャが複数のインターリーブされたチャネルを含み、前記チャネルがそれぞれ、前記フレクシャの第１の端部及び第２の端部で前記カットアウトに開口する、請求項１２に記載の面板。
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