JP2008103519A

JP2008103519A - 基板冷却装置

Info

Publication number: JP2008103519A
Application number: JP2006284582A
Authority: JP
Inventors: Koichi Harada; 浩一原田; Mitsuhiro Tanaka; 三博田中
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】基板載置プレートを薄肉化しても変形が有効に防止でき、各熱電モジュールの不用意な移動を有効に規制できる基板冷却装置を提供する。
【解決手段】基板を載置状態で支持する基板載置プレート２と、水冷ジャケット４との互いの対向面２ａ，４ｃ間に複数の熱電モジュール３を挟み込んだ状態で、基板載置プレート２と水冷ジャケット４とが互いに連結される。基板載置プレート２の対向面２ａに、かつそれぞれの熱電モジュール３の配置位置を避けた部分に、リブ突条６が備えられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板のリソグラフィー工程等で用いられる基板冷却装置に関するものである。

従来、半導体ウエハ等の基板のリソグラフィー工程において、フォトレジスト液塗布や現像工程の前後において高温に加熱処理された基板を常温付近の目標温度に冷却制御するための基板冷却装置があり、例えば、図６および図７に示されるように、基板１を僅かの間隙を有した載置状態で支持する基板載置プレート２と、基板載置プレート２の下面側に接触状態で配置されると共に適宜間隔を有して分散配置された複数の熱電モジュール３と、各熱電モジュール３の下面側に接触状態で配置された冷却体としての水冷式熱交換器である水冷ジャケット４とを備えた構造とされていた（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。

また、水冷ジャケット４には、冷媒としての冷却水を送給・排出するための送給口４ａや排出口４ｂが備えられ、このような構造の基板冷却装置５の基板載置プレート２上に載置状態で支持された高温の半導体ウエハ等の基板１は、基板載置プレート２を介して下面側から各熱電モジュール３によって吸熱され、各熱電モジュール３の放熱面が水冷ジャケット４によって冷却され、ここに、制御装置による各熱電モジュール３の制御により、半導体ウエハ等の基板１の温度を所望の温度に制御する構造とされていた。

特開平６−２８３４９３号公報特開平７−１２１２４６号公報

そして、この種の従来の基板冷却装置５においては、基板載置プレート２と水冷ジャケット４との互いの対向面２ａ，４ｃ間に各熱電モジュール３をそれぞれ所定の位置に分散配置した状態で、基板載置プレート２と水冷ジャケット４とを互いにネジ締結することにより、基板載置プレート２と水冷ジャケット４間に各熱電モジュール３を挟み込んだ状態で連結して固定する構造とされていた。

しかしながら、ネジ締結に際して、各熱電モジュール３が基板載置プレート２と水冷ジャケット４から受ける締め付け力の不均一により、締め付け時に熱電モジュール３が所望の配置位置から動いて移動するおそれがあり、この熱電モジュール３の位置ズレにより、冷却制御時における基板載置プレート２上面における温度の均一性が悪くなり、温度ムラを招くおそれがあった。

また、基板１の冷却制御時における基板載置プレート２上面の温度の応答性の向上を図るべく、基板載置プレート２の厚みを薄く構成した場合、前記ネジ締結等により変形するおそれがあり、基板載置プレート２に変形が生じた場合には、基板載置プレート２上面の平面度を確保することができず、基板１の良好な冷却制御を行うことができないおそれがあった。

そこで、本発明の解決しようとする課題は、基板載置プレートを薄肉化しても変形が有効に防止でき、各熱電モジュールの不用意な移動を有効に規制できる基板冷却装置を提供することにある。

前記課題を解決するための技術的手段は、基板を載置状態で支持する基板載置プレートと、冷却体との互いの対向面間に複数の熱電モジュールを挟み込んだ状態で、基板載置プレートと冷却体とが互いに連結された基板冷却装置において、前記基板載置プレートの前記対向面に、かつそれぞれの前記熱電モジュールの配置位置を避けた部分に、リブ突条が備えられている点にある。

また、前記リブ突条が、前記熱電モジュールのそれぞれの周囲を囲繞するように備えられている構造としてもよい。

さらに、前記リブ突条は、前記基板載置プレートと別体に形成されると共に、基板載置プレートの材料よりも高剛性の材料で形成され、基板載置プレートの前記対向面にリブ突条が固定されている構造としてもよい。

本発明の基板冷却装置によれば、基板載置プレートの対向面に、かつそれぞれの熱電モジュールの配置位置を避けた部分に、リブ突条が備えられている構造とされているため、基板載置プレートを薄肉化しても、リブ突条により基板載置プレートの剛性向上が図れ、基板載置プレートの変形を有効に防止でき、さらには、リブ突条によって各熱電モジュールの移動を有効に規制できる利点もある。

また、リブ突条が、熱電モジュールのそれぞれの周囲を囲繞するように備えられている構造とすれば、リブ突条によって各熱電モジュールの移動をより確実に規制できる利点がある。

さらに、リブ突条は、基板載置プレートと別体に形成されると共に、基板載置プレートの材料よりも高剛性の材料で形成され、基板載置プレートの前記対向面にリブ突条が固定されている構造とすれば、高剛性のリブ突条により基板載置プレートの剛性をより大とすることができ、基板載置プレートの変形をより確実に防止できる利点がある。

以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明すると、図６に示される前述基板冷却装置５と同様、半導体ウエハ等の基板１を僅かの間隙を有した載置状態で支持する基板載置プレート２と、該基板載置プレート２の下面側に接触状態で分散配置された複数の熱電モジュール３と、各熱電モジュール３の下面側に接触状態で配置された冷却体としての水冷式熱交換器である水冷ジャケット４とを備えた構造とされている。

前記水冷ジャケット４は、図１に示されるように、アルミニウムやアルミニウム合金等から形成された平面視円形のブロック状とされたジャケット本体を備え、また該ジャケット本体内には蛇行状に配置された冷媒送給パイプとを備え、冷媒送給パイプの一端部である送給口４ａから冷媒としての冷却水を送給し、他端部である排出口４ｂから排出する構造とされている。なお、水冷ジャケット４は冷却対象である基板１よりも一回り大きな円形とされている。

そして、水冷ジャケット４のジャケット本体上面の基板載置プレート２に対向する対向面４ｃに、各熱電モジュール３が適宜間隔を有した所定の位置に分散配置されており、例えば本実施形態では、縦横マトリックス状に９個の熱電モジュール３が配置されている。

また、各熱電モジュール３の上面にまたがってアルミニウムやアルミニウム合金等から形成された基板載置プレート２が配置されており、基板載置プレート２は図３に示されるように、水冷ジャケット４のジャケット本体と同様、平面視円形でジャケット本体と同径のブロック状に形成されている。

そして、平面視で基板載置プレート２と水冷ジャケット４のジャケット本体とが重なり合った状態で、基板載置プレート２と水冷ジャケット４とを各熱電モジュール３を避けた適宜位置で互いにネジ締結する構造とされ、このネジ締結により、基板載置プレート２と水冷ジャケット４との互いの対向面２ａ，４ｃ間に各熱電モジュール３を挟み込んだ状態で連結して固定する構造とされている。

また、基板載置プレート２下面の水冷ジャケット４に対向する対向面２ａには、図１の仮想線や図２および図３に示されるように、各熱電モジュール３の配置位置を避けた部分に、水冷ジャケット４方向に適宜長さ突出するリブ突条６が一体に突設された構造とされている。

この際、リブ突条６は各熱電モジュール３のそれぞれの周囲を僅かな適宜間隔を有して囲繞するように備えられた構造とされており、本実施形態では、基板載置プレート２の対向面２ａにおける周縁部に沿って環状に備えられると共に、各熱電モジュール３間にも備えられた構造とされている。

そして、図１に示されるように、各熱電モジュール３とリブ突条６との相互間の隙間を利用して、各熱電モジュール３が互いに配線７により接続されると共に、互いに接続された各熱電モジュール３における両側の配線７は、水冷ジャケット４のジャケット本体の適宜位置に上下方向貫通状に形成された各配線挿通孔４ｄを通じて水冷ジャケット４の下方に案内され、図示省略の制御装置に配線接続される構造とされている。

また、分散配置された各熱電モジュール３の水冷ジャケット４側の当接面は放熱面とされ、基板載置プレート２側の当接面は吸熱面として機能する構成とされている。

そして、基板載置プレート２の上面には、図６にも示されるように、少なくとも３箇所以上の複数の微小な支持突起が周方向等に適宜間隔を有して備えられており、各支持突起上に基板１が載置されて支持され、ここに、基板載置プレート２の上面と僅かの間隙を有して支持される構造とされている。

また、基板載置プレート２の所望位置には、従来同様、基板載置プレート２の温度を測定するための温度センサ（図示省略）が備えられており、この温度センサによって検出された温度に基づき、制御装置により各熱電モジュール３に与えられる電圧が制御され、基板載置プレート２の、特に上面の温度を所定の温度に制御可能に構成されている。

本実施形態は以上のように構成されており、基板載置プレート２の各支持突起上に載置状態で支持された高温の基板１は、基板載置プレート２を介して下面側から各熱電モジュール３によって吸熱され、各熱電モジュール３の放熱面が水冷ジャケット４によって冷却され、ここに、制御装置による各熱電モジュール３の制御により、基板１の温度を所望の温度に制御することができる。

そして、本実施形態においては、基板載置プレート２下面の対向面２ａに、リブ突条６を備えた構造としているため、リブ突条６によって基板載置プレート２の剛性向上が図れ、各熱電モジュール３による温度制御に際して、基板載置プレート２上面の温度制御における応答性を向上させるべく、基板載置プレート２を薄肉化しても、リブ突条６による補強機能により基板載置プレート２の剛性が有効に確保できる。

従って、ネジ締結等の負荷による基板載置プレート２の変形が有効に防止でき、基板載置プレート２上面の平面度も有効に確保でき、ここに、基板１の冷却時の温度ムラ発生を有効に防止でき、冷却制御を良好に行うことができる利点がある。

また、基板載置プレート２の薄肉化により、基板載置プレート２上面の温度制御における応答性を向上できるため、基板１の冷却制御がより迅速に行え、稼働率向上が図れる利点がある。

さらに、基板載置プレート２と水冷ジャケット４とのネジ締結に際して、各熱電モジュール３が基板載置プレート２と水冷ジャケット４から受ける締め付け力の不均一により、締め付け時に熱電モジュール３が所定の配置位置から不用意に移動しようとしても、基板載置プレート２の対向面２ａにリブ突条６が突設されているため、各熱電モジュール３の移動をリブ突条６によって有効に規制でき、ここに、基板載置プレート２上面における温度の均一性が所望に確保でき、熱電モジュール３の移動に伴う温度ムラの発生を有効に防止できる利点がある。

しかも本実施形態によれば、リブ突条６が基板載置プレート２の対向面２ａにおける外周部全周にわたると共に、各熱電モジュール３のそれぞれの周囲を囲繞するように備えられている構造とされているため、リブ突条６による基板載置プレート２の補強効果がより大きく確保できると共に、リブ突条６による各熱電モジュール３の移動規制効果がより確実に発揮できる利点がある。

図４は第２の実施形態を示しており、前記第１の実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。

即ち、本実施形態においては、リブ突条６が基板載置プレート２と別体に形成されており、対向面２ａの所定位置に固定ネジ９で着脱自在に固定する構造とされている。また、本実施形態におけるリブ突条６は、熱伝導性の観点からアルミニウムやアルミニウム合金等で形成された基板載置プレート２に対して、より高剛性の材料であるステンレスで、第１の実施形態と同様の形状に形成された構造とされている。そして、その他の構成は第１の実施形態と同様に構成されている。

従って、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を有すると共に、特にリブ突条６がステンレスにより形成されており、高剛性のリブ突条６により基板載置プレート２の剛性をより大とすることができるため、基板載置プレート２の変形をより確実に防止できる利点がある。

図５は第３の実施形態を示しており、前記第２の実施形態と同様構成部分は同一符号を付し、その説明を省略する。

即ち、本実施形態においても、リブ突条６が基板載置プレート２と別体に形成されており、対向面２ａの所定位置に接着剤等により接着する構造とされている。また、本実施形態におけるリブ突条６も、アルミニウムやアルミニウム合金等から形成された基板載置プレート２に対して、より高剛性の材料であるステンレスで、第１の実施形態と同様の形状に形成された構造とされている。そして、その他の構成は第１の実施形態と同様に構成されている。

なお、各熱電モジュール３の分散配置位置や個数、配線構造は、何ら上記各実施形態に限られるものでなく、必要に応じて適宜決定すればよい。

また、基板載置プレート２と水冷ジャケット４との相互間に各熱電モジュール３を挟み込んで連結する構造も、ネジ締結に限られず、その他の締結構造であってもよい。

さらに、別体とされたリブ突条６の材料も上記実施形態に何ら限定されず、必要に応じて適宜決定すればよい。

本発明の第１の実施形態にかかり、基板載置プレートを仮想線で示した概略平面図である。図１のII−II線断面拡大矢視図である。基板載置プレートの底面図である。第２の実施形態を示す要部断面図である。第３の実施形態を示す要部断面図である。基板冷却装置における従来構造を示す概略正面図である。同要部断面図である。

符号の説明

１基板
２基板載置プレート
２ａ対向面
３熱電モジュール
４水冷ジャケット
４ｃ対向面
６リブ突条

Claims

基板（１）を載置状態で支持する基板載置プレート（２）と、冷却体（４）との互いの対向面（２ａ）（４ｃ）間に複数の熱電モジュール（３）を挟み込んだ状態で、基板載置プレート（２）と冷却体（４）とが互いに連結された基板冷却装置（５）において、
前記基板載置プレート（２）の前記対向面（２ａ）に、かつそれぞれの前記熱電モジュール（３）の配置位置を避けた部分に、リブ突条（６）が備えられていることを特徴とする基板冷却装置。
請求項１に記載の基板冷却装置において、
前記リブ突条（６）が、前記熱電モジュール（３）のそれぞれの周囲を囲繞するように備えられていることを特徴とする基板冷却装置。
請求項１または請求項２に記載の基板冷却装置において、
前記リブ突条（６）は、前記基板載置プレート（２）と別体に形成されると共に、基板載置プレート（２）の材料よりも高剛性の材料で形成され、基板載置プレート（２）の前記対向面（２ａ）にリブ突条（６）が固定されていることを特徴とする基板冷却装置。