JP2008252102A - 基板熱管理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本熱管理システムは、熱源、熱シンク、及び、熱拡散器を統合する。本発明によると、該熱拡散器は、ウェーハ表面に対して静止して置かれ、ウェーハ表面に対して同じく静止している熱源及び熱シンクと結合される。該熱源は、異なる熱量を供給して熱拡散器に隣接する表面に亘って制御可能な温度場を形成するようになっている複数の区域を含む。該熱シンクは、温度制御可能な熱搬送媒体を含む。
【選択図】図2
Description
Claims (56)
- ウェーハ表面に対して静止して置かれ、拡散器熱質量Mdと前記ウェーハ表面を加熱する加熱表面上に温度場Tdとを有する熱拡散器と、
前記ウェーハ表面に対して静止して置かれ、Mdに等しいか又はそれ以下の熱源熱質量Msと前記熱拡散器に隣接する表面上にTdと異なる温度場Tsとを有する熱源と、
前記ウェーハ表面に対して静止して置かれ、制御可能な温度Tskを有する熱搬送媒体を含み、固体材料に亘る又は液体材料及び固体材料に亘る熱伝達によって前記熱源及び熱拡散器に熱的に結合された熱シンクと、
前記熱源に接続された少なくとも1つの制御可能な電源と、
を含むことを特徴とするウェーハ熱管理装置。 - ウェーハ表面に対して静止して置かれ、リザーバ熱質量Mrを有し、熱搬送能力を備えた媒体を内部に包含する熱リザーバと、
前記熱リザーバ及びウェーハ表面に対して静止して置かれ、Mr未満の拡散器熱質量Mdと前記ウェーハ表面を加熱する加熱表面上に温度場Tdとを有する熱拡散器と、
前記熱拡散器と前記熱リザーバとの間に挿入され、Mdに等しいか又はそれ以下の熱源熱質量Msと前記熱拡散器に隣接する表面上にTdと異なる温度場Tsとを有する熱源と、
制御可能な温度Tskを有する熱搬送媒体を含み、前記熱リザーバにより実質的に包含され、固体材料に亘る又は液体材料及び固体材料に亘る熱伝達によって前記熱源、熱リザーバ、及び、熱拡散器と熱的に結合された熱シンクと、
前記熱源に接続された少なくとも1つの制御可能な電源と、 を含むことを特徴とするウェーハ熱管理装置。 - ウェーハ表面に対して静止して置かれ、拡散器熱質量Mdと前記ウェーハ表面を加熱する加熱表面上に温度場Tdとを有する熱拡散器と、
異なる熱量を与えるようになっている複数の区域を含み、前記ウェーハ表面に対して静止して置かれ、Mdに等しいか又はそれ以下の熱源熱質量Msと前記熱拡散器に隣接する表面上にTdと異なる制御可能な温度場Tsとを有する熱源と、
処理を受けているウェーハに対して静止して置かれ、制御可能な温度Tskを有する熱搬送媒体から成り、固体材料に亘る又は液体材料及び固体材料に亘る熱伝達によって前記熱源及び熱拡散器と熱的に結合された熱シンクと、
前記熱源に接続された少なくとも1つの制御可能な電源と、
を含むことを特徴とするウェーハ熱管理装置。 - 前記熱源と前記熱シンクとの間に挿入された少なくとも1つの断熱材を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源と前記ウェーハとの間に挿入された少なくとも1つの断熱材を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源と前記ウェーハとの間に挿入された少なくとも1つの断熱材と、前記熱源と前記熱シンクとの間に挿入された少なくとも1つの断熱材とを更に含むことを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記断熱材は、実質的にKapton(登録商標)材料から作られることを特徴とする請求項4又は請求項5のいずれか1項に記載のウェーハ熱管理装置。
- Md/Msk<0.1であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- Md/Msk<0.01であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- Md/Msk<0.001であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱拡散器は、等方性熱伝導率を有する材料から作られることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱拡散器は、実質的にAl又はCuから作られることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱拡散器は、非等方性熱伝導率を有する材料から作られることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱拡散器の前記ウェーハ表面に垂直な方向の厚さは、0.100インチ未満であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱拡散器の前記ウェーハ表面に垂直な方向の厚さは、0.050インチ未満であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱拡散器の前記ウェーハ表面に垂直な方向の厚さは、0.025インチ未満であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱拡散器の厚さは、0.100インチ未満であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、前記熱源内に埋め込まれた少なくとも1つの温度センサを含むことを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、金属電気抵抗素子を含むことを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、50ワット/平方インチ未満の定格を有する熱源であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、40ワット/平方インチ未満の定格を有する熱源であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、20ワット/平方インチ未満の定格を有する熱源であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、10ワット/平方インチ未満の定格を有する熱源であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、区域に分配された複数の独立制御可能な電気抵抗加熱素子を含むことを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記区域は、不揃いの温度場を有することを特徴とする請求項24に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、ポリマー材料から成ることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、前記ウェーハと垂直な方向に0.040インチ未満の厚みを有することを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、前記ウェーハと垂直な方向に0.030インチ未満の厚みを有することを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、前記ウェーハと垂直な方向に0.020インチ未満の厚みを有することを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- Ms/Mdが約0.1以下であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- Ms/Mdが約0.01以下であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- Ms/Mdが約0.001以下であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱シンクは、半導体熱シンクであることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記半導体熱シンクは、熱電チップであることを特徴とする請求項33に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱シンクは、液体熱シンクであることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱シンクは、水であることを特徴とする請求項35に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱シンクは、ガス状熱シンクであることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱シンクは、約0℃を超える温度を有することを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱シンクは、約−30℃を超える温度を有することを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱拡散器と前記ウェーハとの間の隙間は、空気を含有することを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱拡散器と前記ウェーハとの間の隙間は、類似の熱力学的条件での空気の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する気体を含有することを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記ウェーハを囲む大気圧以上のチャンバを更に含むことを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記ウェーハを囲む大気圧以下のチャンバを更に含むことを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 請求項1に記載のウェーハ熱管理装置を少なくとも1つ含むことを特徴とするウェーハ処理システム。
- 室内条件の開放環境で作動するようになっている、請求項1に記載のウェーハ熱管理装置を少なくとも1つ含むことを特徴とするウェーハ処理システム。
- 前記熱シンクは、流体媒体を含み、
前記流体媒体は、前記熱リザーバの少なくとも1つの通路を通って流れる、
ことを特徴とする請求項2に記載のウェーハ熱管理装置。 - 前記熱リザーバは、前記流体媒体のためのプレナムと複数の入口オリフィスとを含むことを特徴とする請求項46に記載のウェーハ熱管理装置。
- 流体通路の断面積は、その通路に沿って変化することを特徴とする請求項46に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源と前記熱リザーバとの間に挿入された第2の熱拡散器を更に含むことを特徴とする請求項2に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱シンクの温度は、制御可能かつ実質的に一定の温度であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源は、1℃未満の範囲内で空間的に一様な熱源であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱源温度場Tsは、非一様であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 熱源及び熱シンク間の温度差は、約200℃であることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ熱管理装置。
- 前記熱シンク温度及び熱源温度により制限される範囲のウェーハ温度は、約60秒以下の時間間隔で達成されることを特徴とする請求項53に記載のウェーハ熱管理装置。
- ウェーハ温度は、約5秒以下の時間間隔で約21℃から約25℃まで変化することを特徴とする請求項53に記載のウェーハ熱管理装置。
- ウェーハ温度は、約1℃/秒の割合で変化することを特徴とする請求項8に記載のウェーハ熱管理装置。
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