JPH1068381A - 半導体処理装置のゲートバルブをベークアウトする方法と装置 - Google Patents

半導体処理装置のゲートバルブをベークアウトする方法と装置

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JPH1068381A
JPH1068381A JP9100206A JP10020697A JPH1068381A JP H1068381 A JPH1068381 A JP H1068381A JP 9100206 A JP9100206 A JP 9100206A JP 10020697 A JP10020697 A JP 10020697A JP H1068381 A JPH1068381 A JP H1068381A
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gate valve
heater
heating
outer shell
semiconductor processing
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JP9100206A
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Timothy Joseph Franklin
ジョセフ フランクリン ティモシー
David Datong Huo
ダートン ヒュオ ディヴィッド
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Applied Materials Inc
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    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体処理室の低圧条件をより速く達成する
ためのゲートバルブのベークアウト装置とその方法。 【解決手段】 真空ポンプ(4) 、ゲートバルブ(6) 、室
(2) を有する半導体処理装置の真空条件をより迅速に達
成する装置は、ゲートバルブの表面に接触する加熱要素
(40,42) を含む剛体本体部分(22,24) を備える。この装
置は、装置をゲートバルブに保持するためのＵ形保持ク
リップ(26)を備える。汚染物質を蒸発させるためゲート
バルブを加熱する方法は、ゲートバルブの下側部分を加
熱し、汚染物質を真空ポンプに向かって真空引きするス
テップを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に半導体処理
装置に関し、より詳しくは真空室特に半導体処理室の低
圧条件をより速く達成するためのゲートバルブのベーク
アウト（焼出し）装置とその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】堆積中におけるパネル、半導体ウェハ又
は他の試料等の基板へのフィルム層の付着力は、堆積前
の試料表面の清浄度に大きく影響される。物理蒸着（Ｐ
ＶＤ）等の多くの半導体処理は、最良の処理状態と性能
を得るため超高真空（ＵＨＶ）室で行う。基板と反応し
又は基板上に堆積して汚染膜を形成する酸素等の材料
は、ＵＨＶ中では非常に少量しか存在しないので、超高
真空では、堆積前のウェハ表面上への汚染膜の成長が遅
れる。一般に、ＰＶＤに使用するＵＨＶ室は、約１０-8
トル(torr)より低い圧力で作動させるのがよい。このよ
うな低圧を達成するため、極低温ポンプ（クライオポン
プ）を使用することができる。ＰＶＤ装置は、１つ以上
の真空ポンプ、例えば約１０-2トルを達成する粗引きポ
ンプとこれより低圧を達成するクライオポンプを使用す
ることができる。高真空を達成することができるクライ
オポンプは、例えばCTI Cryogenicsで製造されている。
【０００３】室とクライオポンプの間には、一般に室を
クライオポンプに連結する通路を有するゲートバルブが
設けられる。室からクライオポンプを開閉するため、ゲ
ートバルブの通路は、開閉することができる。このよう
なゲートバルブは、例えばマサチューセッツ州Woburnの
VAT Incorporatedで製造されている。
【０００４】開かれ又は清掃後等に真空室が最初に真空
に引かれるとき、真空室表面上又は内部に付着する材料
は、真空が達成されるにつれてそこから分離される。多
くの場合、水蒸気等のこれらの材料は連続的に室内に漏
れて入り、そのため室をＵＨＶにするのを困難にするか
不可能にする。それゆえ、室を加熱し次に真空引きする
ことにより、反応室が加熱され汚染物が室表面から脱着
される即ち蒸発されるベークアウトのステップもまた、
利用される。汚染物質は、(1) 堆積プロセス、(2) 処理
用具（ターゲットとシールド）又は他の消耗品の交換、
(3) 部品の磨耗、(4) 室が環境に通じ汚染物質が装置に
入る全てのこと等の様々な原因で蓄積する。ポンプのダ
ウンタイムを減少し処理中の生産量を増加させるため、
このような汚染物質の蓄積を防止することが好ましい。
【０００５】半導体ウェハ処理前に汚染物質を除去する
ため、室を真空に引き初期のベークアウトを行うこと
は、時間のかかるステップである。商用使用の前に、Ｐ
ＶＤ装置は、ウェハ処理に必要な真空条件を確実に達成
できることの保証をされる。この保証は、一般に室をベ
ークアウトし真空に引き、適正な真空状態を達成するこ
とにより行われる。さらに、室が環境と通じ曝されると
きはいつも、室をベークアウトしなければならない。室
のベークアウト時間とポンプのダウンタイムは、様々な
要因により影響される。例えば、真空引き速度とクライ
オポンプの効率、クライオポンプのポートにガスが流入
できる表面積、室内の汚染物質の量と室の内部表面から
汚染物質が離れる速度等である。
【０００６】室は、ベークアウトのステップで使用する
ため、内部に加熱要素を有するようにすることもでき
る。ベークアウトし汚染物質の堆積を防止するため、室
の内部ヒーターに加えて、室への入口パイプ等の外部部
品の周りに巻回すことのできる可撓性外部加熱ジャケッ
トも存在する。このような可撓性加熱ジャケットは、一
般に部品の外側表面に巻回される可撓性加熱パッドを有
する。可撓性加熱ジャケットは、MKS Instruments,Inc.
のHPS 部で製造されている。可撓性加熱ジャケットは、
装置の全表面をジャケットで覆うことができるように一
般に丸い表面又は滑らかな表面を有する製品用に設計さ
れている。従って、加熱ジャケットは、一般に丸いパイ
プと部品等の比較的小さな部品の周りを巻回すのに使わ
れる。大きな部品は、加熱する体積が大きくジャケット
自体からの熱のロスがあるので、加熱ジャケットを使用
して十分に加熱するのは困難である。さらに、可撓性加
熱ジャケットは、ジャケット表面が高温なので、ユーザ
ーを危険にさらす。
【０００７】さらに、可撓性加熱ジャケットは、比較的
寿命が短く、繰り返し使用中に磨耗する。ＰＶＤ装置で
使用する部品は、粒子がはげ落ち装置を汚染する可能性
を最小にするように設計しなければならない。可撓性加
熱ジャケットが磨耗すると、粒子がはげ落ち装置が汚染
される危険性が増加する。これらの公知の内部と外部の
ヒーターを使用しても、ベークアウトとポンプで真空引
きすることは大変時間がかかる。その結果、処理が遅
れ、処理機械の全体の生産性が減少する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特に
比較的単純な電気機械的装置を要するような上述の制限
を回避する半導体処理装置の改善したヒーターを提供す
ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の１態様では、加
熱要素を内部に有する少なくとも１つの外部剛体部分を
有するゲートバルブのベークアウト装置を提供する。該
加熱要素は、ゲートバルブの外部表面と接触して置かれ
る接触表面に結合される。このような配置は、ポンプの
ダウンタイムを減少させ、しかも反応室とクライオポン
プの間に配置されたゲートバルブ部品を設計し直す必要
がない。さらに、ゲートバルブのヒーターは粒子のはげ
落ちに耐え、組み込み利用するのが容易である。
【００１０】以下に詳述するように、本発明者は、ゲー
トバルブの内部に蓄積する汚染物質は、長いベークアウ
ト時間とポンプのダウンタイムの重大な原因であること
を認識した。本発明者は、蓄積した汚染物質を蒸発させ
るためゲートバルブを加熱することにより、ベークアウ
ト時間とポンプのダウンタイムはかなり減少できること
を発見した。本発明の例示した実施例では、ゲートバル
ブのヒーターは、ゲートバルブと接触する複数の加熱プ
レートと、ゲートバルブの構造内のリブに適合する２つ
の剛体外側シェルとを備える。他の態様では、本発明の
実施例は、真空ポンプとゲートバルブと室とを有する半
導体処理装置から汚染物質を除去する方法に関する。こ
の方法の実施例は、真空ポンプの性能に影響することな
く、ゲートバルブの一部を加熱することを含む。
【００１１】本発明の目的、態様、利点は、図面を参照
して以下の発明の詳細な説明を読めば、明らかになる。
【００１２】
【発明の実施の形態及び実施例】以下の説明は、本発明
の原理を示すためになされ、本発明をこれに限定する意
味ではない。本発明の半導体処理用ＰＶＤ装置への適用
について以下に詳述する。しかし、本発明の原理は他の
半導体処理装置にも使用することができる。本発明の範
囲は、特許請求の範囲に従って決められる。図面の寸法
は測定するために示されているものではない。半導体処
理装置は、図１に示すように、半導体ウェハを準備する
処理室2 、低圧を達成する極低温真空ポンプ4 、室2 と
クライオポンプ4 の間の配置されたゲートバルブ6 等の
プラズマ真空蒸着を行う部品を備える。ゲートバルブ6
は、室2 をクライオポンプ4 に開閉するように作動す
る。
【００１３】本発明者は、装置が低圧をより迅速に達成
できるように、汚染物質をゲートバルブから真空ポンプ
に追い出すため、ゲートバルブを加熱する装置と方法を
発明した。以下に説明するように、装置の実施例は、ゲ
ートバルブの一部と接触するように配置された熱伝導性
接触プレートを有する剛体ハウジングを備える。このよ
うな実施例は、加熱冷却の多くのサイクルに耐えて堅実
であり、装置の汚染に対して抵抗性があり、組み立てて
利用するのが容易である。方法の実施例は、ゲートバル
ブの下側部分を加熱し、高温により真空ポンプの性能に
悪影響を与えずに汚染物質を真空ポンプに向かって追い
出す。
【００１４】ゲートバルブ6 の概略図を図２、３に示
す。ゲートバルブ6 は、本体部分8 と通路10を備え、通
路10（図３）は真空ポンプと処理室の間に整列される。
ゲートバルブ6 は、ゲートバルブの本体部分8 （図３）
内のスロット13内に配置されたプレート（図示せず）を
含み、これは通路10と交差し、制御器12により上昇下降
させ、通路10の全部又は一部を選択的にブロックし、処
理室とクライオポンプの間の流通を制限するか阻止す
る。ゲートバルブ6 はまた、本体部分に組み込まれそこ
から延び剛性と強度を与える水平リブ14,16,18、及び垂
直リブ20を有する。ゲートバルブの通路10（図２）は、
クライオポンプの作動中とポンプの非作動中、ポンプで
引く必要な条件により完全に開き又は一部開くようにす
ることができる。ゲートバルブが開く量により、ポンプ
で引く速度を調節することができる。クライオポンプに
損傷を与えないように、室が外部と通じているときは、
ゲートバルブの通路10は、一般的には閉じている。クラ
イオポンプの再生中も、再生中のポンプの表面から放出
される汚染物質が室に入らないように、ゲートバルブの
通路10は閉じている。
【００１５】クライオポンプの再生中は、ポンプは温め
られ、蓄積した汚染物質と水分子はそこから放出され
る。これらの汚染物質は、ゲートバルブと室に向かって
移動し、ゲートバルブの冷たい表面に積もる。同様に、
室が環境と通じる即ち曝されているときは、汚染物質は
ゲートバルブに入ることがある。ゲートバルブは、汚染
物質が凝縮し堆積するかなりの内部表面を有する。サイ
ズDN200 （通路の直径200 mm）のVAT シリーズ１０ゲー
トバルブを使用すと、ゲートバルブの内部壁と、室とク
ライオポンプの間の通路をブロックするのに使用するプ
レートの表面積は、ウェハ処理中に真空に曝される合計
表面積の約１／３である。
【００１６】室は、蓄積した汚染物質を蒸発させるため
室の内部をベークアウトするように設計された組み込み
の加熱要素又はランプを備えるようにすることもでき
る。室内の典型的なベークアウト温度は、約100 ℃から
約200 ℃の範囲である。ベークアウト工程により、ベー
クアウトを行わない場合より迅速に低圧に到達すること
ができる。例えば図４では、ベークアウト行った真空引
き工程とベークアウト行わない真空引き工程の圧力と時
間の関係を比較している。図４から分かるように、ある
汚染物質が室内の表面から蒸発するときであろうが、ベ
ークアウトを行うとき短時間圧力が増加する。この短時
間の後、ベークアウトを行ったときは、行わないときよ
り迅速に圧力を減ずることができる。本発明者は、ゲー
トバルブから汚染物質を十分に蒸発させるように設計さ
れたヒーターをゲートバルブに設け、ベークアウトと真
空引きの時間がかなり減少するようにした。１実施例で
は、図５に示すようにゲートバルブヒーター9 は、ゲー
トバルブの本体部分8 の下側部分の上に置かれ、ゲート
バルブの一部の周りに結合された２つの別体の部分即ち
本体部分22と24を備える。図５に示す実施例のゲートバ
ルブヒーター9 は、リブ14と18の間でリブ16と20（図３
に示す）の上に受けられるように設計されている。
【００１７】図６は、図５に示すゲートバルブヒーター
の実施例の前端部のより詳細な端面図である。ゲートバ
ルブの周りに部分22と24を固く保持するのに保持クリッ
プ26を使用することもできる。図７の上面図に良く示す
ように、保持クリップ26は、ゲートバルブヒーターの３
つの面の周りに延びるときほぼＵ形にすることができ
る。保持クリップの端部28は、本体部分22と24の上に設
置し易いようにゲートバルブヒーターから少し開いてい
る。保持クリップ26はまた、組み込みを容易にしまた安
全上の理由からハンドルグリップ部分30を有するように
することもできる。ハンドル部分は本体部分22と24の外
壁より温度が低いからである。保持クリップ26は、柔軟
性で弾性がある熱処理したステンレス鋼又はばね鋼等の
材料で作ることができる。保持クリップ26は、曲げられ
た後記憶性があるように設計され、ヒーターに適用した
後は、ヒーター本体外側に継続的に力をかけ、ゲートバ
ルブヒーターとゲートバルブの表面の間が確実に接触す
るようにする。
【００１８】図６はまた、後述するヒーターの位置をゲ
ートバルブの上に位置を合わせるのに使用される調節ね
じ32を示す。電力供給温度出力等の機能のため、入力出
力ライン34がある。安全のため、歪み除去ライン（例え
ばゴム被覆ワイヤー）を使用することもできる。
【００１９】例示の実施例のゲートバルブヒーターの本
体部分22の主な部品とゲートバルブに対する部品の位置
を、図８の分解斜視図に示す。（他の本体部分24（図示
せず）は同様に構成されている。）これらの部品には、
ゲートバルブ本体8 の対応する平らな外側表面と直接接
触するように置かれる剛体上側、下側接触プレート36,3
8 が含まれる。上側、下側加熱要素40と42は、それぞれ
上側、下側接触プレート36,38 に結合され、熱が加熱要
素から接触プレートに伝えられるようにする。ヒーター
の効率を増加し、ユーザーがヒーターと接触して火傷を
しないように、ゲートバルブヒーターの内側体積の大部
分は断熱材料44を充填されている。断熱材44は、加熱要
素と外側シェル即ちカバー46の間に配置される。
【００２０】ゲートバルブヒーターの外側シェル46は、
ステンレス鋼等の金属から作ることができる。外側シェ
ル46は、ゲートバルブヒーターのそれぞれの本体部分22
と24が堅固であるように箱状の形状とし、本体部分22と
24が保持クリップ26により適所に保持されるようにする
のが好ましい。ゲートバルブヒーターの外側シェルの許
容できる熱レベルにより、断熱材の量を変えることがで
きる。ある好適な実施例では、断熱材44は、ヒーターの
外側シェル46の内側表面全て又は殆ど全てを覆う。断熱
材44は、リブ16と20等のゲートバルブの一部と係合さ
せ、ゲートバルブ上にヒーターを適正に配置しやすいよ
うにしてもよい。断熱材44は、使用中にはげ落ち粒子に
なりにくい材料で作る必要がある。さらに、断熱材44
は、ユーザーが火傷をしないように外側シェル46への熱
伝導が最小になるように選ぶのが好ましい。断熱材44の
好適な材料は、Dow Corning の子会社Bisco Productsが
製造するEXOBLOCK BF-1000シリコンフォームである。EX
OBLOCK BF-1000断熱材は、断熱材44をカバー46の内側に
取り付けられるように一面に接着剤が付いているものも
ある。
【００２１】接触プレート36,38 は、熱エネルギーが効
果的にゲートバルブに伝導するように高熱伝導性の色々
の材料で作ることができる。好適な材料はアルミニウム
である。適当な大きさにした加熱要素40,42 が、接触プ
レート36,38 と接触するように置かれる。好適な加熱要
素は、Minco Product, Inc. で製造するようなシリコン
パッドに埋め込んだ抵抗のある金属ワイヤーである。こ
のような加熱要素は、加熱要素を接触プレートに取り付
けるため一面に接着剤を含む場合がある。ゲートバルブ
を十分に加熱するためには、加熱要素40,42 と接触プレ
ート36,38 は、リブの上まで延びる必要はない。図８に
示すように、例示の実施例の下側接触プレート38と加熱
要素42は、上側接触プレート36と加熱要素40より小さ
い。このような配置は、ゲートバルブに垂直リブ20があ
っても適合する。例示のゲートバルブでは水平リブ14と
16の間に垂直リブがないので、上側接触プレート36と加
熱要素40は、下側接触プレート38と加熱要素42より大き
くてもよい。上側接触プレート36と下側接触プレート38
の間のスペースがあるので、ゲートバルブヒーター本体
内で水平リブ16がこれらのプレートの間に入る。
【００２２】図９に、図６のゲートバルブヒーターの８
−８’線に沿った上断面図を示す。ゲートバルブヒータ
ー内でのゲートバルブ本体部分8 の位置が、前端部48と
後端部49を含んで仮想線で示される。ゲートバルブヒー
ターのそれぞれの本体部分22,24 の外側シェル46は、ゲ
ートバルブの前端部48を超えて延ばし、ゲートバルブの
端部の周りに入力ワイヤーと出力ワイヤーと断熱材を入
れるスペースを与えるようにすることもできる。断熱材
44と加熱要素40の間には間隙50を設け、断熱材44が加熱
要素40と直接接触しないようにし、熱電対等の追加の部
品を取り付けるためのスペースを設けるようにするのが
好ましい。このような配置は、また対流で間隙50を通る
熱伝導の分配を容易にする。
【００２３】それぞれの本体部分22,24 の上側加熱要素
40は、上側接触ブロック36に取り付けられ、それが次に
ゲートバルブの表面に対して配置される。接触ブロック
36,38 （（図９に38は示さず）は、色々の固定具例えば
ボルト60（仮想線で示す）とブッシュスペーサー62（仮
想線で示す）を使用して、それぞれの部分22,24 の外側
シェル46に取り付け、接触ブロック36,38 を部分22,24
の上にしっかり支持し、それぞれの本体部分22,24 の外
側シェル46と接触ブロック36,38 の間に所定の間隔を設
けることができる。
【００２４】ある実施例では、それぞれの接触ブロック
を外側シェルに取り付けるのに２つのボルトとブッシュ
スペーサーを使用することができる。安全のため、図９
に示すような実施例では、外側シェル46の内側表面にス
ポット溶接その他の方法で取り付けたボルト60を使用す
ることができる。他の固定具、例えば外側シェル46のさ
ら穴に埋めたプリムボルトを外側シェル46の内側表面に
取り付け、接触ブロックから外側シェル46の外側表面に
直接接触しないようにすることもできる。外側シェル46
の外側表面を貫通するボルトを使用することもできる
が、内側に取り付けられたボルトが、接触ブロック36,3
8 から固定具を通って外側シェル46の外側表面に直接熱
が流れるのを防止し、ユーザーを保護する。ある実施例
では、ゲートバルブヒーターは、ゲートバルブの周縁部
全体には延びていない。後壁部分を通る熱損失を最小に
することができるので、使用する温度とゲートバルブの
壁の厚さによっては、ゲートバルブを完全に囲むように
ヒーターを延ばすことは、避けることができる。図９に
示す実施例では、ゲートバルブヒーターの後端部47はゲ
ートバルブ本体の１つの側49を横切って延びることはな
い。
【００２５】図９のゲートバルブヒーターの実施例の１
つの部分の側面図が、図１０に示される。ゲートバルブ
ヒーター内の上側、下側接触プレート36と38の位置を仮
想線で示す。プレートの大きさ、形状、位置は、ゲート
バルブ本体の外形に適合するのが好ましい。図２、３に
関連して上述したように、ゲートバルブは垂直リブと水
平リブを有するようにすることもできる。図１０に示す
ゲートバルブヒーターでは、水平リブ16と垂直リブ20
（仮想線で示す）を外側シェル46内で間隔をおいた接触
プレート36と38の間に受け入れることができる。ゲート
バルブヒーターは、また図１０に仮想線で示すように支
持ポスト52を含むようにすることもでき、これらはゲー
トバルブヒーターのそれぞれの外側シェルに支持部材53
により取り付けられるのが好ましい。ゲートバルブヒー
ターのそれぞれの本体部分22,24 は、そこから延びる支
持ポスト52を有する２つの支持部材53を有するようにす
ることができる（図１０）。それぞれのヒーターの本体
部分22,24 は、ゲートバルブ本体8 の一部の上に置か
れ、支持ポスト52はゲートバルブ本体8 の垂直リブ20に
形成された開口部21（図３参照）に挿入され、ゲートバ
ルブヒーターをゲートバルブの適正な位置に支持する。
ゲートバルブヒーターの支持ポスト52は、ゲートバルブ
の垂直リブ20の開口部21に置かれ、支持部材53がゲート
バルブの垂直リブ20に接触するまで押し込まれる。
【００２６】図１２に関連して以下に詳述するように、
調節ネジ32（図６）を回転することにより、ゲートバル
ブヒーターはゲートバルブ上にしっかりと位置する。最
初に、調節ネジ32は先端部をゲートバルブ本体と接触さ
せて位置させる。次に、調節ネジ32をさらにきつく締め
ゲートバルブヒーターに力をかけ、支持部材53を垂直リ
ブ20としっかり接触させる。保持クリップ36をゲートバ
ルブヒーターの本体部分22,24 の上に置き、この部分を
通して接触プレート36,40 に力をかけるようにすること
もできる。この力により、ゲートバルブ表面と十分接触
していることが保証される。保持クリップ36は、それぞ
れの本体部分22,24 の外側シェル46上の位置に２つの本
体部分22,24への摩擦力により保持することができ、又
は保持クリップ36を適所に固定するのにネジ又は固定具
を使用することもできる。
【００２７】ゲートバルブヒーターの色々の実施例で
は、ヒーターに電力が供給された後に適当な温度にする
ために、別体の温度制御器又は内部温度制御器を使用す
ることができる。ゲートバルブヒーターの望ましい制御
の型により、色々のスイッチ例えばサーモスタットスイ
ッチ54、「at」温度スイッチ56、「over」温度スイッチ
58がある。「at」温度スイッチは、適正な温度を達成し
保持するように温度を制御する。「over」温度スイッチ
は、適正な温度をかなり超えることを防止する。もし、
「at」温度をかなり例えば１０℃超えると、電力が切ら
れゲートバルブ表面が隣接する環境に熱伝導し冷却して
から再スタートする。例示の実施例のスイッチは、＋／
−５℃の精度を有する。ある実施例では、好適な目標温
度即ち「at」温度は、ゲートバルブ本体の表面で150 ℃
である。このような温度は、改変したリブ構造を有する
サイズDN200 （通路直径200 mm）のVAT シリーズ１０Ｕ
ＨＶゲートバルブで利用することができる。ゲートバル
ブヒーターの実施例は、１つ又はそれ以上の熱電対又は
他の温度センサーを備えるようにすることができ、接触
プレート、加熱要素、ゲートバルブ表面のうち１つまた
はそれ以上に取り付けられ又は接触するのが好ましい。
【００２８】ゲートバルブ本体108 の上に取り付けられ
たゲートバルブ加熱装置の他の実施例を図１１〜１４に
示す。この実施例は、上述した前の図に示すのと同様で
あり、同様の上側、下側接触プレート136 と138 、上
側、下側加熱要素140 と142 、断熱材144 を備える。ゲ
ートバルブ本体108 は、図２のゲートバルブ本体8 と同
様、水平リブ116 と、垂直リブ120 と、垂直リブ120 の
開口部121 とを有する。後述するように、図１１に示す
実施例では、保持クリップ126 の形状と外側シェル146
の形状が異なる。この実施例のゲートバルブヒーター10
9 も、２つの対向する本体部分122 と124 、ゲートバル
ブと良く接触するように部分122 と124 に圧力をかける
中央ハンドルを持つ保持クリップ126 を有する。図１１
は、温度出力等のための入出力ライン134 を示し、ゲー
トバルブヒーターの前面の下側中央部分135 を通って電
力ライン174 が配置されている。又は、入出力ライン13
4 は、ゲートバルブヒーターの下側中央部分135 を通っ
て延びるようにすることもできる。両方の主電力とそれ
ぞれの部分122 と124 の加熱要素140 と142 を相互に接
続するのに、ネマ型の電力コネクターを使用することが
できる。外側シェル146 を通って延びるボルトが、接触
ブロック136,138 、加熱要素140,142 を含む内側部分を
外側シェル146 に結合するのに使用される。
【００２９】図１２は、図１１に示す実施例の１１−１
１’線に沿った上面断面図である。図１２はまた、ゲー
トバルブ本体108 の外側壁107 を示す（明確にするため
ゲートバルブ本体108 の内側部分111 は省略する）。２
つの部分の外側シェル146 は、ゲートバルブヒーターの
寸法を小さくするため一端部で内側に傾いている。前述
したように、ブッシュスペーサー162 により、外側シェ
ルを接触プレート138から間隔をあけられる。断熱材144
と下側加熱要素142 の間には、間隙150 がある。 図
１４に示すように、支持ポスト152 は、支持部材153 を
通して外側シェル146 に取り付けられる。支持ポスト15
2 は、ゲートバルブ上の垂直リブ120 のほぼ中央に位置
する開口部121 （図１２）内に適合するように配置され
る。ヒーターの外側シェル146 にネジ止めされた調節ネ
ジ132 は、一端部133 をゲートバルブの端部壁48に当接
する。支持ポスト152 がリブの開口部121 と合わされ、
２つの部分122 と124 を保持クリップ126 でクランプさ
れた後、調節ネジ132 を回転することによりヒーター全
体がゲートバルブに対して水平に移動される。その結
果、支持ポスト152 は、ゲートバルブの垂直リブ120 の
開口部121 内に移動して入る。このように、ゲートバル
ブヒーターがゲートバルブ上の適所に配置されることが
保証される。
【００３０】図１３の側面図に示すように、保持クリッ
プ126 は、例えば中央に配置されたハンドル130 、保持
クリップに取り付けられたネジとナットを有していても
よい。ハンドル130 は、保持クリップ126 をゲートバル
ブヒーターにしっかり固定するのに使用される。ゲート
バルブヒーター組立体の内部は、その上にゲートバルブ
ヒーターを取り付けるために、ゲートバルブの表面から
延びるリブ又は他の突起物に適合するスペースを有する
ように構成されている。例えば、図１４に示すように、
それぞれの部分の外側シェル146 は、開口部172 が形成
された底壁部171 を有し、さらに開口部176 が形成され
た側壁部175 を有する。開口部172 は、ゲートバルブの
垂直リブを受けるように位置し、開口部176 は、ゲート
バルブの水平リブを受けるように位置する。その結果、
２つのヒーター部分の外側シェル146 は、上壁部、底壁
部、側壁部を有し、より完全にヒーターを囲みしかもゲ
ートバルブのリブに適合する。上述したように、支持ポ
スト152 をリブの開口部に付けるため調節ネジ132 を回
転するときに、底壁部の開口部172 は、ヒーターとゲー
トバルブの間の横方向移動に適合する大きさであるのが
好ましい。
【００３１】末端ブロック168 （図１３）と末端コネク
ター170 は、下側接触プレート138と外側シェル146 の
間に配置することができる。（図１３参照）同様に、下
側接触プレート138 と外側シェル146 の間に、熱電対16
4 と熱電対コネクター166 を配置することができ、ま
た、ヒーターの作動のための色々のコネクターとスイッ
チ例えば「at」温度スイッチ156 、「over」温度スイッ
チ158 、リセットスイッチ等を配置することができる。
このようなスイッチが適正な温度を達成するためゲート
バルブヒーターを制御する。温度が高くなりすぎると、
装置は冷却されリセットされる。好適な実施例はまた、
ゲートバルブヒーターの適正に作動していることを示す
ためインジケーターライト178 （図１４）を備える。
【００３２】図５に示すように、ゲートバルブヒーター
の実施例はゲートバルブ本体の下側部分に位置するよう
にすることもできる。ゲートバルブヒーターをこのよう
に配置すると、利点があり装置の効率が向上する。第１
に、ゲートバルブ本体を通ってクライオポンプに行く
と、クライオポンプの効率が悪くなるので、ゲートバル
ブの加熱装置の位置決めと使用温度が重要である。クラ
イオポンプへの影響を最小にするため、ゲートバルブヒ
ーターは、クライオポンプから間隔をおいたゲートバル
ブの下側本体部分に位置するのが好ましい。ゲートバル
ブはまた、上述したように熱が空気を通って移動しクラ
イオポンプを加熱しないように断熱されているのが好ま
しい。第２に、汚染物質はゲートバルブの底部近くに積
もる場合がある。ゲートバルブ本体の下側部分を加熱す
ることにより、これらの汚染物質はゲートバルブの全長
にわたって蒸発し真空ポンプに向かう。ヒーターの位置
の真上に配置されたゲートバルブの領域は、まだヒータ
ーから十分な熱を受けると考えられる。しかし、ヒータ
ーに直接接するゲートバルブの部分は熱がより大きいの
で、加熱したガスが開口部に向かって上昇し真空ポンプ
へ行くとき、汚染物質はゲートバルブの全長にわたって
蒸発する。
【００３３】さらに、ゲートバルブヒーターの実施例の
骨組式構造は、従来の可撓性加熱ジャケットより耐久性
があり、繰り返し使用しても粒子のはげ落ちの影響が少
ないと考えられる。
【００３４】実験で、ゲートバルブヒーターを使用する
と、CTI Cryogenicsの極低温真空ポンプ、モデル８Ｆ搭
載型クライオポンプ、最大通路面積約3.1 ×102 cm2 の
サイズDN200 （改変リブ構造を有する）VAT シリーズ10
ゲートバルブを使用して、約2.6 ×104 cm3 の容積の室
の基礎圧力を達成するのに要するベークアウト時間は、
約５時間短縮された。ヒーターに使用したパラメーター
は、保持温度125 ℃、肱時間31時間、加熱冷却の変化速
度は50℃／時間であった。室とゲートバルブの大きさと
配置、及び装置の中にある汚染物質の種類により、最適
の保持温度と保持時間が変化する。本発明の実施例のゲ
ートバルブヒーターは、特定の構成がゲートバルブ本体
の設計例えばゲートバルブが強化リブを有するかゲート
バルブの壁の厚さ、ゲートバルブの内部の配置等によ
り、上述したのと異なる場合がある。同様に、ゲートバ
ルブ本体の物理的パラメーター、室に対する方向、真空
ポンプ、及びこれに伴うハードウェアにより、ゲートバ
ルブの正確な設計とゲートバルブ上の最適な位置が変わ
る。
【００３５】前述のことから、室と真空ポンプを分離す
るゲートバルブを利用する装置でのプラズマ真空蒸着等
の半導体処理用の適正な室条件を達成するのに必要な時
間を減少する装置と方法が示されていることが明らかで
ある。本発明の実施例は、プラズマ真空蒸着以外の機能
を行う、例えば化学蒸着又は他の低圧を要する処理等に
他の型の半導体処理装置に適用することができる。本発
明の実施例を使用するゲートバルブを使用する商用半導
体装置には、Applied Materials Inc.が製造する半導体
処理装置ENDURA系列、CENTURA 系列がある。最後に、当
業者は、本発明の発明の詳細な説明を読めば、ここに記
述した工程の色々の改変を思いつくことが出来るであろ
う。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＶＤ装置の極低温ポンプ、ゲートバルブ、室
の相対的位置を示す概略図。
【図２】ゲートバルブの端面図。
【図３】図２のゲートバルブの下側本体部の斜視図。
【図４】ベークアウト工程がある場合とない場合の圧力
と時間の図。
【図５】本発明の１実施例のゲートバルブの下側本体部
に配置されるゲートバルブヒーターの前面図。
【図６】図５のゲートバルブヒーターの前面図。
【図７】図６の実施例で使用する保持クリップの上面
図。
【図８】図６のゲートバルブヒーターの一部の分解図。
【図９】図６のゲートバルブヒーターの８−８’線に沿
った断面図。
【図１０】図９のゲートバルブヒーターの側面図。
【図１１】本発明の他の実施例のゲートバルブヒーター
の端面図。
【図１２】図１１の実施例の１１−１１’線に沿った断
面図。
【図１３】図１２のゲートバルブヒーターの側面図。
【図１４】図１３のゲートバルブヒーターの一部の内部
の図。
【符号の説明】
２・・室 ４・・クライオポンプ ６・・ゲートバルブ ８・・ゲートバルブ本体部分 ９・・ゲートバルブヒーター 10・・通路 12・・制御器 14,16,18・・水平リブ 20・・垂直リブ 22,24 ・・本体部分 26・・保持クリップ 28・・端部 30・・ハンドルグリップ部分 32・・調節ネジ 34・・入出力ライン 36,38 ・・接触プレート 40,42 ・・加熱要素 44・・断熱材 46・・外側シェル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディヴィッド ダートン ヒュオ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95008 キャンベル デ カーリー コー ト 519

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体処理装置のゲートバルブをベーク
    アウトする装置において、少なくとも１つの加熱要素を
    内部に有する第１剛体本体部分を備えることを特徴とす
    る装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載したベークアウト装置で
    あって、前記ゲートバルブは、少なくとも１つのリブを
    含み、前記本体部分は内部に間隔をおいた第１、第２接
    触プレートを備え、前記接触プレートは、前記第１、第
    ２接触プレートの間にリブを受けるように配置されたこ
    とを特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載したベークアウト装置で
    あって、前記ゲートバルブは複数のリブを含み、少なく
    とも１つの接触プレートは、前記複数のリブの間に受け
    られるように配置されたことを特徴とする装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載したベークアウト装置で
    あって、 少なくとも１つの加熱要素を内部に有する第２剛体本体
    部分を備え、 前記第１、第２剛体本体部分は、それぞれ内部に少なく
    とも１つの加熱要素に熱的に結合した少なくとも１つの
    熱伝導性加熱表面を有し、 前記第１、第２剛体本体部分内の前記少なくとも１つの
    熱伝導性加熱表面は、前記ゲートバルブの一部に接触す
    る形状の表面を有することを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載したベークアウト装置で
    あって、前記第１、第２剛体本体部分は、それぞれ外側
    シェルを備え、前記加熱要素と前記剛体本体部分の前記
    外側シェルの間に断熱材料が配置されたことを特徴とす
    る装置。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載したベークアウト装置で
    あって、前記熱伝導性加熱表面は、約150 ℃に加熱され
    ることを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】 請求項４に記載したベークアウト装置で
    あって、前記第１、第２剛体本体部分は、それぞれ前記
    剛体本体部分の前記熱伝導性加熱表面を形成する剛体接
    触プレートを備えることを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】 請求項５に記載したベークアウト装置で
    あって、前記ゲートバルブは少なくとも１つのリブを有
    し、前記第１、第２剛体本体部分の少なくとも１つの前
    記外側シェルは、ゲートバルブの少なくとも１つのリブ
    部分を受けるのに適した凹部を形成することを特徴とす
    る装置。
  9. 【請求項９】 請求項４に記載したベークアウト装置で
    あって、前記第１、第２剛体本体部分の上に適合する大
    きさで、前記熱伝導性加熱表面を前記ゲートバルブに係
    合させるように、前記第１、第２剛体本体部分に力をか
    ける形状の保持具を備えることを特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 半導体処理装置において、 真空ポンプ、 室、 前記真空ポンプと前記室の間に配置されたゲートバル
    ブ、及び、 前記ゲートバルブと接触する複数の加熱プレートを有す
    るゲートバルブヒーターを備えることを特徴とする装
    置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載した半導体処理装置
    であって、前記加熱プレートを囲む剛体外側シェルを備
    え、前記加熱プレートは前記外側シェルと前記ゲートバ
    ルブの間に配置され、 断熱材が前記外側シェル内に配置され、前記断熱材の少
    なくとも一部が、前記加熱プレートと前記外側シェルの
    間に配置されたことを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載した半導体処理装置
    であって、前記ゲートバルブヒーターは、第１、第２部
    分を含み、前記第１、第２部分はそれぞれ、少なくとも
    前記外側シェルの一部と前記外側シェル部分内に配置さ
    れた少なくとも１つの加熱プレートを含むことを特徴と
    する装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載した半導体処理装置
    であって、前記第１、第２ゲートバルブヒーター部分を
    前記ゲートバルブ上の適所に保持するほぼＵ形の保持具
    を備えることを特徴とする装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１２に記載した半導体処理装置
    であって、前記ゲートバルブは、外に延びる複数のリブ
    を有する本体部分表面を含み、少なくとも２つの前記リ
    ブはそれぞれ内部に開口部を形成し、 前記第１、第２ゲートバルブヒーター部分は、それぞれ
    内部に少なくとも１つの支持ポストを有し、前記リブの
    前記開口部の１つに受けられるようになったことを特徴
    とする装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１２に記載した半導体処理装置
    であって、前記ゲートバルブは、少なくとも１つの外に
    延びるリブを有する本体部分表面を含み、少なくとも１
    つのリブの少なくとも一部は、前記ゲートバルブヒータ
    ーの前記剛体外側シェル内に配置されたことを特徴とす
    る装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１２に記載した半導体処理装置
    であって、前記真空ポンプは、極低温真空ポンプである
    ことを特徴とする装置。
  17. 【請求項１７】 半導体処理装置から汚染物質を除去す
    る方法において、 処理室と真空ポンプの間に配置されたゲートバルブの下
    側部分を加熱して、前記ゲートバルブから汚染物質を蒸
    発させ、 前記ゲートバルブから汚染物質を真空引きすることを特
    徴とする方法。
  18. 【請求項１８】 半導体処理装置から汚染物質を除去す
    る方法において、 処理室と真空ポンプの間に配置されたゲートバルブへの
    接触プレートを有する外部ヒーターを取り付け、 前記ゲートバルブを加熱して、前記ゲートバルブから汚
    染物質を蒸発させ、 前記ゲートバルブから汚染物質を真空引きすることを特
    徴とする方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１８に記載した汚染物質除去方
    法であって、前記ヒーターを取り付けることは、複数の
    ヒーター部分を前記ゲートバルブの１つまたはそれ以上
    の側に取り付け、前記ヒーター部分を結合することから
    なることを特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１８に記載した汚染物質除去方
    法であって、前記ヒーターを取り付けることは、それぞ
    れ平らな接触プレートを有する２つのヒーター部分を取
    り付け、前記平らな接触プレートが前記ゲートバルブの
    対向する側に接触するように、前記ヒーター部分を共に
    加圧することからなることを特徴とする方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１８に記載した汚染物質除去方
    法であって、前記ヒーターは、前期接触プレートの周り
    に断熱材を、前記断熱材の周りに剛体シェルを備えるこ
    とを特徴とする方法。
  22. 【請求項２２】 請求項１８に記載した汚染物質除去方
    法であって、前記加熱は、前記ゲートバルブを約150 ℃
    に加熱することであることを特徴とする方法。
  23. 【請求項２３】 請求項１８に記載した汚染物質除去方
    法であって、前記加熱は、前記ゲートバルブの下側部分
    を加熱することであることを特徴とする方法。
  24. 【請求項２４】 請求項１８に記載した汚染物質除去方
    法であって、前記真空引きは、極低温ポンプで真空引き
    することであることを特徴とする方法。
  25. 【請求項２５】 請求項２４に記載した汚染物質除去方
    法であって、前記極低温ポンプを前記外部ヒーターから
    遮蔽することを特徴とする方法。
JP9100206A 1996-04-17 1997-04-17 半導体処理装置のゲートバルブをベークアウトする方法と装置 Withdrawn JPH1068381A (ja)

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