JP2681672B2 - 板状体を媒介とする熱エネルギ伝達方法及び装置 - Google Patents
板状体を媒介とする熱エネルギ伝達方法及び装置Info
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- JP2681672B2 JP2681672B2 JP63289016A JP28901688A JP2681672B2 JP 2681672 B2 JP2681672 B2 JP 2681672B2 JP 63289016 A JP63289016 A JP 63289016A JP 28901688 A JP28901688 A JP 28901688A JP 2681672 B2 JP2681672 B2 JP 2681672B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は板状体と支持装置との間で熱を伝達するため
の装置に関する。
の装置に関する。
特に支持体と板状体との間で熱伝達を行う装置に関
し、当該装置では熱伝達性を改善するために板状体との
支持装置との間に導入するガスが、同時に板状体を支持
装置に押しつけるのにも役立つ。
し、当該装置では熱伝達性を改善するために板状体との
支持装置との間に導入するガスが、同時に板状体を支持
装置に押しつけるのにも役立つ。
例えば真空技術において、板状体等に半導体板状体を
処理する場合には、板状体をしばしば高温に加熱する。
その際熱エネルギーを、均一な制御した形で与えること
が望ましい。さもなければ板状体を制御した方法で均等
に冷却する必要がある。
処理する場合には、板状体をしばしば高温に加熱する。
その際熱エネルギーを、均一な制御した形で与えること
が望ましい。さもなければ板状体を制御した方法で均等
に冷却する必要がある。
従来の技術 技術的現況としては、輻射、対流及び伝導による方法
で熱伝達性を改善する試みがなされている。米国特許第
4282924号は、凸面上に曲げた固定板上に半導体板状体
を保持するものを示している。当該装置の冷却及び加熱
能率は、実際に熱伝導面に接触している板状体の裏面の
範囲により制限される。これは顕微鏡的なレベルでは関
与する表面の僅かな領域のみ（典型的には５％未満）が
実際に相互接触しているに過ぎないからである。
で熱伝達性を改善する試みがなされている。米国特許第
4282924号は、凸面上に曲げた固定板上に半導体板状体
を保持するものを示している。当該装置の冷却及び加熱
能率は、実際に熱伝導面に接触している板状体の裏面の
範囲により制限される。これは顕微鏡的なレベルでは関
与する表面の僅かな領域のみ（典型的には５％未満）が
実際に相互接触しているに過ぎないからである。
ガス送管技術により、互いに近接した表面間ではいわ
ゆる熱結合が可能であることが分っている。米国特許第
4457359号（西独特許第3317967号）では、このガス送管
により熱伝達の長所と固体接触による熱伝達の長所とを
組合せている。この目的を達成するために、半導体板状
体を湾曲させることなく高ガス圧力を使えるように、凸
面の後板を用いると共に後板の縁に設けた締付け装置に
より半導体板状体に圧縮応力を与えている。
ゆる熱結合が可能であることが分っている。米国特許第
4457359号（西独特許第3317967号）では、このガス送管
により熱伝達の長所と固体接触による熱伝達の長所とを
組合せている。この目的を達成するために、半導体板状
体を湾曲させることなく高ガス圧力を使えるように、凸
面の後板を用いると共に後板の縁に設けた締付け装置に
より半導体板状体に圧縮応力を与えている。
これにより適当なガス圧の設定にかかわりなく、この
湾曲により板状体と後板との間隙を最小に保つ。この発
明の欠点は、湾曲によって破損の危険、層の応力状態及
び既製品の微細構造上の公差問題などを生じるので、例
えば直径10cm（４インチ）を越える珪素ウエーファに対
してこの種の湾曲が受け入れられないことである。
湾曲により板状体と後板との間隙を最小に保つ。この発
明の欠点は、湾曲によって破損の危険、層の応力状態及
び既製品の微細構造上の公差問題などを生じるので、例
えば直径10cm（４インチ）を越える珪素ウエーファに対
してこの種の湾曲が受け入れられないことである。
発明が解決しようとする問題点 それ故、本発明の課題は後板、板状体間の熱伝達に対
しガス送管による熱伝達の利点を十分に利用し、更に予
め板状体に与える湾曲及び圧縮応力に起因する機械的負
荷の欠点を緩和することである。
しガス送管による熱伝達の利点を十分に利用し、更に予
め板状体に与える湾曲及び圧縮応力に起因する機械的負
荷の欠点を緩和することである。
問題点を解決するための手段 前記課題は特許請求の範囲に記載した特徴を備えた装
置により解決できる。
置により解決できる。
従って本発明では、板状体、後板間の熱伝達性を改善
するためにいゆるガスクッションとして導入したガス
が、板状体自体の負荷を低下させる一方、これを後板に
押しつける役割も果たしている。その際板状体と後板と
の間隙を小さく保つているので、熱抵抗が下り、熱伝達
性は向上する。
するためにいゆるガスクッションとして導入したガス
が、板状体自体の負荷を低下させる一方、これを後板に
押しつける役割も果たしている。その際板状体と後板と
の間隙を小さく保つているので、熱抵抗が下り、熱伝達
性は向上する。
本発明の更に有利な細目につき図示した実施例に基づ
き以下に詳述する。しかしながら本発明をこの特別な実
施例に限定するものではない。
き以下に詳述する。しかしながら本発明をこの特別な実
施例に限定するものではない。
実施例 第１図の実施例では、後板（１）を基礎板（２）上に
固定する。この後板は例えばシリコンウエーファの板状
体（５）とは異なる温度を有し、言い換えれば与えられ
た仕事に応じて加熱板又は冷却板として構成できる。こ
の後板（１）上に板状体（５）を配置する。その際シリ
コンウエーファにおいては、両材料の粒度に基づいて、
実際両表面のごく僅かな範囲（典型的には５％未満）で
互いに接触するに過ぎず、両者間には間隙が生ずる。こ
の間隙には穴（３）を通してガスを導入することができ
る。その場合、この間隙には、少なくとも部分的に相応
するガス圧力においてガスの分子流が生ずる。即ち、ガ
ス粒子の自由な飛程は幾何学的環境と比べて大きく、従
って優先的に板状体（５）と後板（１）の表面に衝突す
るが、他のガス粒子には衝突しない。好ましくは板状体
（５）をセンタリング・ピン（４）により予め定めた位
置に設ける。
固定する。この後板は例えばシリコンウエーファの板状
体（５）とは異なる温度を有し、言い換えれば与えられ
た仕事に応じて加熱板又は冷却板として構成できる。こ
の後板（１）上に板状体（５）を配置する。その際シリ
コンウエーファにおいては、両材料の粒度に基づいて、
実際両表面のごく僅かな範囲（典型的には５％未満）で
互いに接触するに過ぎず、両者間には間隙が生ずる。こ
の間隙には穴（３）を通してガスを導入することができ
る。その場合、この間隙には、少なくとも部分的に相応
するガス圧力においてガスの分子流が生ずる。即ち、ガ
ス粒子の自由な飛程は幾何学的環境と比べて大きく、従
って優先的に板状体（５）と後板（１）の表面に衝突す
るが、他のガス粒子には衝突しない。好ましくは板状体
（５）をセンタリング・ピン（４）により予め定めた位
置に設ける。
カバー（６）を基礎板上に機械的に押しつけ、周辺領
域に対し板状体（５）及び後板（１）を密閉する。その
際典型的なガス圧力は10-3−10-4ミリバールになる。多
くの場合、カバー（６）と基礎板（２）との間にいわゆ
る拡散スリットを形成するにはこの圧力で十分である。
このカバー（６）は回転アーム（７）により垂直、水平
方向に移動することができる。この回転アーム（７）自
体を管路（10）により第２の基盤（９）に固定し、且つ
一体化した回転巻上げ体（11,12）に連結する。巻上げ
部（11）を操作することによりカバーを垂直方向に移動
できる。即ち、基礎板（２）から取り外すことができ
る。回転部（12）により長軸の回りに回転させることに
よって、カバーを水平方向即ち、当該板状体（５）を越
えて移動できる。
域に対し板状体（５）及び後板（１）を密閉する。その
際典型的なガス圧力は10-3−10-4ミリバールになる。多
くの場合、カバー（６）と基礎板（２）との間にいわゆ
る拡散スリットを形成するにはこの圧力で十分である。
このカバー（６）は回転アーム（７）により垂直、水平
方向に移動することができる。この回転アーム（７）自
体を管路（10）により第２の基盤（９）に固定し、且つ
一体化した回転巻上げ体（11,12）に連結する。巻上げ
部（11）を操作することによりカバーを垂直方向に移動
できる。即ち、基礎板（２）から取り外すことができ
る。回転部（12）により長軸の回りに回転させることに
よって、カバーを水平方向即ち、当該板状体（５）を越
えて移動できる。
ガスを導入するために、回転アーム（７）には適切な
流路（８）を設け、カバー（６）には適切な穴を設け
る。
流路（８）を設け、カバー（６）には適切な穴を設け
る。
第２図に両者間で熱伝達が起こる板状体（５）および
後板（１）の周辺を詳示する。よく知られている方式の
適量吐出装置により、位置Ａ、Ｂにおいてガスを同時に
導入し、カバー（６）、板状体（５）間の圧力が後板
（１）、板状体間の圧力の数倍になるように、ガス圧力
を調整する。そのためには板状体表面に好ましくは50ミ
リバールの高圧力が、また「ガスクッション」の圧力と
して好ましくは15ミリバールの押圧力が掛かるように、
板状体の表側及び板状体の裏側と後板との間の空間に対
するガス送管のコンダクタンスを設定しなければならな
い。それによって、板状体（５）が最適状態で後板
（１）と接触し、板状体（５）に対する機械的負荷は生
じない。その場合未研磨の標準シリコンウエーファの表
面には、直径約10μｍ、深さ５μｍのクレータがあり、
大きな押圧力を掛けても後板と直接接触させることがで
きないことを考慮すべきである。
後板（１）の周辺を詳示する。よく知られている方式の
適量吐出装置により、位置Ａ、Ｂにおいてガスを同時に
導入し、カバー（６）、板状体（５）間の圧力が後板
（１）、板状体間の圧力の数倍になるように、ガス圧力
を調整する。そのためには板状体表面に好ましくは50ミ
リバールの高圧力が、また「ガスクッション」の圧力と
して好ましくは15ミリバールの押圧力が掛かるように、
板状体の表側及び板状体の裏側と後板との間の空間に対
するガス送管のコンダクタンスを設定しなければならな
い。それによって、板状体（５）が最適状態で後板
（１）と接触し、板状体（５）に対する機械的負荷は生
じない。その場合未研磨の標準シリコンウエーファの表
面には、直径約10μｍ、深さ５μｍのクレータがあり、
大きな押圧力を掛けても後板と直接接触させることがで
きないことを考慮すべきである。
方法の一変形として、ガスをＡのみから導入し、板状
体（５）の周辺を通って後板（１）との中間空隙に入
れ、Ｂから装置外に放出することによって、適合した圧
力比を達成することもできる。
体（５）の周辺を通って後板（１）との中間空隙に入
れ、Ｂから装置外に放出することによって、適合した圧
力比を達成することもできる。
後板を加熱板として設ける場合は、中央部の温度を周
辺部より高く調整することによって、加熱板に温度勾配
を与え得るという利点がある。例えば加熱線を異なった
密度に巻くか若しくは当該加熱板に二つの独立した調節
可能な加熱線系を設けることによってこれを行うことが
できる。
辺部より高く調整することによって、加熱板に温度勾配
を与え得るという利点がある。例えば加熱線を異なった
密度に巻くか若しくは当該加熱板に二つの独立した調節
可能な加熱線系を設けることによってこれを行うことが
できる。
当該装置を設定する典型的な手順、方法は次の通りで
ある。板状体（５）をセンタリング・ピン（４）で後板
（１）上に配置する。カバー（６）を基礎板（２）に対
し機械的に押しつけ、前述の圧力比率（好ましくは３対
１から10対１）になるように、流路（3,8）を介してガ
スを出し入れする。板状体（５）は予め定めた時間、例
えば数秒間、所望の温度になる迄後板（１）上に放置す
る。その後再びカバーを取り外すことにより、周囲との
圧力調整を行う。典型的には10-3−10-5ミリバールにな
る。最後に、既に所望の温度を示す板状体（５）を次の
加工に回す。
ある。板状体（５）をセンタリング・ピン（４）で後板
（１）上に配置する。カバー（６）を基礎板（２）に対
し機械的に押しつけ、前述の圧力比率（好ましくは３対
１から10対１）になるように、流路（3,8）を介してガ
スを出し入れする。板状体（５）は予め定めた時間、例
えば数秒間、所望の温度になる迄後板（１）上に放置す
る。その後再びカバーを取り外すことにより、周囲との
圧力調整を行う。典型的には10-3−10-5ミリバールにな
る。最後に、既に所望の温度を示す板状体（５）を次の
加工に回す。
実例１ 典型的な試験装置において、マイクロプロセッサ製造
用のシリコンウエーファを10−15秒の間隙で500℃に加
熱した。その際カバー、板状体間の圧力は50ミリバール
に、また板状体、後板間の圧力は15ミリバールに達し
た。陰極スパッタを行うために、周囲圧力10-3ミリバー
ルの或る施設内で当該装置を操作した。処理のためには
通常組成のアルゴンガスを用いた。
用のシリコンウエーファを10−15秒の間隙で500℃に加
熱した。その際カバー、板状体間の圧力は50ミリバール
に、また板状体、後板間の圧力は15ミリバールに達し
た。陰極スパッタを行うために、周囲圧力10-3ミリバー
ルの或る施設内で当該装置を操作した。処理のためには
通常組成のアルゴンガスを用いた。
第１図は本発明による装置の断面図、第２図は本発明に
よる装置の拡大断面図である。 １……後板、3,8……流路 ５……板状体、６……カバー ７……回転アーム
よる装置の拡大断面図である。 １……後板、3,8……流路 ５……板状体、６……カバー ７……回転アーム
Claims (15)
- 【請求項１】板状体へ、または、板状体から熱を伝達す
るための装置であって、前記板状体を受容するための表
面を有する装置にして、前記板状体と前記表面との間に
間隙を有し、かつ、前記板状体の加熱と冷却とのいずれ
かのために該板状体とは異なる初期温度を有する支持装
置と、 圧力下にあるガスを供給するガス源と、 前記支持装置の前記表面と該板状体との間の間隙に対し
てガスを導入又は導出できるように該ガス源に連結され
た第一のガス流路手段と、 前記支持装置上の前記板状体を覆うか、前記板状体の覆
いを取るかのいずれかのために、該支持装置に対して移
動できるように設置されたカバーと、 該板状体と前記カバーとの間に空洞を画成するために前
記カバーを該支持装置に一時的に固着させるために前記
カバーとかみ合わすことのできる位置決め手段と、 前記カバーを固着したり外したりできるように前記位置
決め手段とかみ合わされた前記カバーを移動させるため
に前記カバーと連結された移動手段と、 前記位置決め手段に前記カバーがかみ合わされたときに
該板状体と前記カバーとの間の空洞にガスを導入できる
ように前記ガス源に連結された第二のガス流路手段と、 前記空洞のガス圧力と前記空隙のガス圧力との間に圧力
差を形成するために前記ガス源と前記第一および第二の
ガス流路手段とに連結された装置にして、前記板状体を
前記支持装置の表面に押さえつけるように前記空洞のガ
ス圧力が前記空隙のガス圧力を上回るように調節し得る
ことを特徴とする熱伝達装置。 - 【請求項２】前記支持装置が平坦な金属表面を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項３】前記第二のガス流路手段が前記カバーを介
して前記板状体と前記カバーとの間の空洞と連通する穴
を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項４】前記支持装置が前記板状体を受容する前記
表面を有する後板を有し、前記第一のガス流路手段が、
前記後板を介して前記板状体と前記後板の該表面との間
の空隙と連結する流路を含むことを特徴とする請求項１
記載の装置。 - 【請求項５】前記圧力調節手段が前記板状体と前記カバ
ーとの間の前記空洞に加圧されたガスを導入するための
前記第二のガス流路手段に前記ガス源からガスを導入
し、且つ前記圧力調節手段が前記空洞と前記空隙との中
のガスに圧力差を形成するように制御された割合で前記
第一のガス流路手段を介して前記空隙からガスを導出す
ることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項６】前記支持装置が前記表面に受容された前記
板状体を加熱するために前記表面を加熱するように前記
支持装置に連結された加熱手段を更に含むことを特徴と
する請求項１記載の装置。 - 【請求項７】前記支持装置が前記表面に受容された前記
板状体を冷却するために前記表面を冷却するように前記
支持装置に連結された冷却手段を更に含むことを特徴と
する請求項１記載の装置。 - 【請求項８】前記位置決め手段が、前記カバーとかみ合
う基礎板を有し、前記支持装置が前記基礎板に連結さ
れ、かつ、前記カバーにより覆われるように配置された
後板を有し、前記支持装置の表面が前記カバーと前記基
礎板とがかみ合わされたときに前記カバーで覆うことが
できる前記後板の平坦な金属表面で画成されていること
を特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項９】前記位置決め手段が、前記板状体を前記後
板に配置し、かつ、前記カバーを前記基礎板に配置する
ために前記後板の周囲に前記基礎板から伸びた複数のセ
ンタリング・ピンを含むことを特徴とする請求項８記載
の装置。 - 【請求項１０】前記移動手段が第２の基盤と、回転運動
と平行運動ができるように前記第２の基盤に搭載された
回転アームと、前記回転アームを持ち上げ回転させるた
めに前記回転アームに連結された回転巻き上げ体とを有
し、前記カバーが前記回転アームに固定されていること
を特徴とする請求項８記載の装置。 - 【請求項１１】前記第二のガス流路手段が、前記回転ア
ームを介して前記カバーの内部と連通する流路を含むこ
とを特徴とする請求項10記載の装置。 - 【請求項１２】板状体への、あるいは、板状体からの熱
の伝達方法であって、前記板状体を前記支持装置の表面
に配置し、 前記板状体をカバーで覆い、前記板状体と前記カバーと
の間の空洞と閉鎖するために、前記支持装置に連結され
た基礎板に前記カバーを機械的に押しつけ、 前記カバーと前記板状体との間の空洞にガスを導入し
て、 前記ガスを更に前記板状体の周辺を通して前記支持装置
との間隙に導入し、 前記支持体の表面に前記板状体を押し付けるように前記
カバーと前記板状体との間の空洞内の圧力が前記板状体
と前記支持装置との間の間隙内の圧力を上回るように前
記ガス圧力を調節し、 前記板状体の温度を予め定めた値まで変えるために前記
支持装置の温度を制御し、 前記板状体の温度が変化するまで予め定めた時間に亘っ
て前記板状体を前記位置に放置し、 前前記板状体を次の行程に送り込むために前記カバーの
内側と外側との間の圧力を平衡化するために前記基礎板
から前記カバーを取り外すことを特徴とする熱の伝達方
法。 - 【請求項１３】前記空洞のガス圧力が、前記空隙のガス
圧力の３倍から10倍であることを特徴とする請求項12記
載の熱の伝達方法。 - 【請求項１４】前記空洞のガス圧力が、前記空隙のガス
圧力よりも15から50ミリバール高く、かつ、前記板状体
を加熱する時間が10から20秒であることを特徴とする請
求項12記載の熱の伝達方法。 - 【請求項１５】前記熱の伝達方法が更に前記空洞のガス
圧力と前記空隙のガス圧力との圧力差を維持するために
制御された割合で前記空隙からガスを導出することを含
むことを特徴とする請求項12記載の熱の伝達方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH04747/87-7 | 1987-12-03 | ||
| CH474787 | 1987-12-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01169293A JPH01169293A (ja) | 1989-07-04 |
| JP2681672B2 true JP2681672B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=4281819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63289016A Expired - Lifetime JP2681672B2 (ja) | 1987-12-03 | 1988-11-17 | 板状体を媒介とする熱エネルギ伝達方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4903754A (ja) |
| EP (1) | EP0318641B1 (ja) |
| JP (1) | JP2681672B2 (ja) |
| AT (1) | ATE96576T1 (ja) |
| DE (1) | DE3885240D1 (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE208961T1 (de) * | 1988-05-24 | 2001-11-15 | Unaxis Balzers Ag | Vakuumanlage |
| JP2504607B2 (ja) * | 1990-06-14 | 1996-06-05 | 株式会社東芝 | 半導体製造装置及び製造方法 |
| EP0491503A3 (en) * | 1990-12-19 | 1992-07-22 | AT&T Corp. | Method for depositing metal |
| KR100188454B1 (ko) * | 1991-05-28 | 1999-06-01 | 이노우에 아키라 | 기판 처리 장치 |
| US5424097A (en) * | 1993-09-30 | 1995-06-13 | Specialty Coating Systems, Inc. | Continuous vapor deposition apparatus |
| JPH09506744A (ja) * | 1993-12-17 | 1997-06-30 | ブルックス オートメーション インコーポレイテッド | ウェハの加熱冷却装置 |
| US5471033A (en) * | 1994-04-15 | 1995-11-28 | International Business Machines Corporation | Process and apparatus for contamination-free processing of semiconductor parts |
| US5605600A (en) * | 1995-03-13 | 1997-02-25 | International Business Machines Corporation | Etch profile shaping through wafer temperature control |
| US5879808A (en) * | 1995-10-27 | 1999-03-09 | Alpha Metals, Inc. | Parylene polymer layers |
| US5709753A (en) * | 1995-10-27 | 1998-01-20 | Specialty Coating Sysetms, Inc. | Parylene deposition apparatus including a heated and cooled dimer crucible |
| JPH09326385A (ja) * | 1996-06-04 | 1997-12-16 | Tokyo Electron Ltd | 基板冷却方法 |
| US6001183A (en) * | 1996-06-10 | 1999-12-14 | Emcore Corporation | Wafer carriers for epitaxial growth processes |
| US6183565B1 (en) | 1997-07-08 | 2001-02-06 | Asm International N.V | Method and apparatus for supporting a semiconductor wafer during processing |
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