JP2954908B2 - 基板の温度調整装置 - Google Patents
基板の温度調整装置Info
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Description
却してその温度を所定の温度にする基板の温度調整装置
に関するものである。
用して、プレートに載置した基板を加熱または冷却する
基板の熱処理装置は、特願平9−140492号におい
て提案されている。上記装置は、サーモモジュールを使
用しているので、1個の装置によって基板を加熱したり
或いは冷却したりすることができるが、既存のサーモモ
ジュールは外形が平面視方形でしかもその面積が小さい
ために、基板を加熱または冷却するためには、複数個の
サーモモジュールを使用する必要がある。しかしなが
ら、複数個のサーモモジュールを使用すると、これらを
均等に配置しても、基板を載置するプレートを均等に加
熱することができないために、プレート全体をほぼ均一
の温度にすることは困難である。
する課題は、プレート全体の温度をほぼ均一にすること
ができ、かつプレートの設定温度を速やかに昇降するこ
とができる基板の温度調整装置を提供することにある。
め、本発明は、基板を加熱及び冷却して、その温度を所
定の温度にする基板の温度調整装置であって、上記基板
の温度調整装置が、上方から下方に向けて順次設けた、
基板を加熱及び冷却する上部プレートと、電気ヒータ
と、通電の制御により加熱または冷却に用いられるペル
チェ素子からなる複数個のサーモモジュールと、冷却部
とを備えていることを特徴としている。
板の温度調整装置が、電気ヒータ及び複数個のサーモモ
ジュールの熱を拡散して均一にさせるためのヒータ押え
を備えていることを特徴としている。
するため、これらの基板の温度調整装置が、上部プレー
トの温度を検出して信号を出力する温度センサと、該温
度センサの出力信号によって、電気ヒータ及びサーモモ
ジュールへの通電量を制御するコントローラとを備えて
いることを特徴としている。
ルに所定方向の直流をそれぞれ通電すると、これらが発
熱して上部プレートの温度が上昇するので、このプレー
トに載置した基板を所定の温度に加熱することができ
る。この場合、複数個のサーモモジュールを使用したも
のでありながら、電気ヒータを併用して上部プレートを
加熱するため、速やかにプレートの温度を設定温度にす
ることができ、しかも上部プレートの基板載置面(上
面)の温度をほぼ均一にすることができる。
によって上部プレートの温度を調整できるので、上部プ
レートの温度設定及び調整が容易である。さらに、電気
ヒータと複数個のサーモモジュールとの間にヒータ押え
を設けたことにより、複数個のサーモモジュールや電気
ヒータの発熱をヒータ押えによって拡散して均一にする
ことができ、しかも電気ヒータを上部プレートに密接さ
せることができるので、上部プレートの温度を一層均一
にすることができる。
熱する場合は、電気ヒータの通電を断っても上部プレー
トの温度が低下するまでに時間がかかるが、併用したサ
ーモモジュールに上記方向と逆方向の直流を通電すると
サーモモジュールの上部プレート側が冷却側となるの
で、上部プレートの温度を速やかに低下させることがで
きる。したがって、基板の温度が上部プレートの設定温
度より高いとき、或いは上部プレートによって加熱され
た基板を冷却する場合は、上述のように電気ヒータへの
通電を断つとともに複数個のサーモモジュールへの通電
方向を逆にすると、上部プレートがサーモモジュールに
よって冷却されるので、上部プレートの温度を速やかに
低下させることができる。また、サーモモジュールの加
熱側が冷却部によって放熱されるので、サーモモジュー
ルの熱効率を向上させることができる。
度調整装置に設けた、上部プレートの温度を検出して信
号を出力する温度センサと、この温度センサの信号によ
り電気ヒータと複数個のサーモモジュールへの通電量を
調節するコントローラとによって、上部プレートの基板
載置面の設定温度を精密に制御することができる。
基板の温度調整装置1は、図1における上方から下方に
向けて順次配設された、上部プレート2と、電気ヒータ
3と、ヒータ押え4と、ペルチェ素子からなる複数個
(図示の例は6個)のサーモモジュール5,・・と、冷
却部6とを備えている。上記上部プレート2は、基板
(一例として半導体ウエハ)Wを載置してこれを所定の
設定温度に加熱及び冷却するもので、載置される基板W
より大径(200〜320mm)に形成され、電気ヒー
タ3側の周縁に、内径が基板Wの径よりやや大径の突出
縁2aが形成されている。
置面(上面)の温度を均一にするためのもので、適宜の
パターンに折り曲げて平面視円形とした発熱体と、その
上下面及び外周を覆うシリコンラバー等の耐熱絶縁材と
を備え、基板Wよりやや大径で、かつ上記突出縁2a内
に収容される外径を備えている。また、ヒータ押え4
は、電気ヒータ3及び複数個のサーモモジュール5,・
・の熱を拡散して、上部プレート2の上面の温度を一層
均一にするとともに、電気ヒータ3を上部プレート2に
密接させるためのもので、アルミニウムや銅のような熱
伝導性の良好な素材によって、電気ヒータ3とほぼ同径
で5mm程度の肉厚に形成されている。
と冷却部6との間に、同一円周上に等間隔に配置されて
いる(図3参照)。なお、図示の実施例におけるサーモ
モジュール5は、上下に2枚積み重ねたものとしている
が、これはサーモモジュールの上下両面間の温度差を確
保するためである。また、上記冷却部6は、該冷却部を
冷却する液体(冷却水)を流すための冷却流路6aを備
え、この冷却流路は冷水供給源に接続されている。
温度を検出して信号を出力する温度センサ8と、コント
ローラ9とを備えている。このコントローラ9は、温度
センサ8の出力信号によって、電気ヒータ3とサーモモ
ジュール5,・・への通電量を制御して、上部プレート
2の温度を調節するもので、電気ヒータ3には交流がサ
ーもモジュール5には直流が、それぞれ出力される。
の下面を支持する先端球状の3個のスぺーサ10(2個
図示)が平面視正三角形状に設けられており、これらの
スぺーサ10は、適宜の手段によって上部プレート2の
上面から突出可能とされている。上部プレート2に上記
スぺーサ10を設けると、上部プレート2の上面と基板
Wとの間に僅かな間隙が形成されるために、基板Wへの
熱伝達量は若干減少するが、間隙によって基板の加熱ま
たは冷却をさらに均一にすることができる。
プレート2側が加熱側となる直流を、電気ヒータ3に交
流をそれぞれ通電すると、上部プレート2が設定温度に
速やかに、かつほぼ均一に加熱され、これによって上部
プレート2の上面に直接、またはスぺーサ10,・・を
介して載置した基板Wが均一に加熱される。この場合
は、冷却部6の冷却流路6aには適宜冷却水を流す。そ
して、上部プレート2の温度は、温度センサ8から出力
される信号により、コントローラ9が電気ヒータ3及び
サーモモジュール5,・・への通電量を調節することに
よって、精密に制御される。
ヒータ3と複数個のサーモモジュール5,・・とを併用
したことによって、複数個のサーモモジュール5,・・
による温度むらが解消されるので、複数個のサーモモジ
ュールのみによって加熱する場合に比べて、上部プレー
ト2の上面の温度を均一にすることができる。また、サ
ーモモジュール5,・・への通電量の調整によって、上
部プレート2の温度を調整できるので、電気ヒータ3の
みによって加熱する場合に比べて、上部プレート2の温
度調整が容易である。さらに、サーモモジュール5,・
・に上記方向と逆方向の直流を通電すると、これらのサ
ーモモジュールの電気ヒータ3側が冷却側となるので、
上部プレート2の温度を速やかに低下させることができ
る。
ュール5,・・との間に、伝熱性の良好な素材で肉厚に
形成したヒータ押え4を設けたことにより、複数個のサ
ーモモジュール5,・・と電気ヒータ3の発熱が拡散さ
れるとともに、電気ヒータ2を上部プレート2に密接さ
せることができるので、上部プレート2の温度を一層均
一にすることができる。
に載置した基板を冷却する必要がある。また、基板Wに
施す加工によっては、一旦加熱した基板をその位置にお
いて冷却する必要がある。これらの場合は、上述のよう
にコントローラ9による電気ヒータ3への通電を絶つと
ともに、複数個のサーモモジュール5・・に加熱の場合
と反対方向の直流を通電し、かつ冷却部6の冷却流路6
aに冷却水を供給する。
プレート2側が冷却側となるので、上部プレート2の温
度が速やかに低下するので、上部プレート2に載置した
基板Wを冷却することができる。また、冷却部6の冷却
流路6aを流れる冷却水によって、サーモモジュール5
の発熱側が冷却されるので、サーモモジュールの効率を
向上させることができる。この場合における温度センサ
8とコントローラ9の作用は、基板Wを加熱するときと
同じである。
調整装置1によって、基板Wを加熱したり冷却したりす
ることができ、或いは加熱または冷却した基板Wを、そ
の位置において冷却または加熱することができる。
基板を載置する上部プレートを、電気ヒータと複数個の
サーモモジュールとによって加熱するので、複数個のサ
ーモモジュールを使用するものでありながら、上部プレ
ートの温度を均一にすることができる。また、電気ヒー
タと複数個のサーモモジュールとの間にヒータ押えを設
けたことによって、サーモモジュールの加熱を一層均一
にすることができるとともに、電気ヒータを上部プレー
トに密接させることができる。
逆にすると、上部プレートが冷却されてその温度が速や
かに低下するので、同一の温度調整装置によって基板を
冷却することができ、しかも冷却部によってサーモモジ
ュールの加熱側を放熱するので、サーモモジュールの効
率を向上させることができる。
Claims (3)
- 【請求項1】基板を加熱及び冷却して、その温度を所定
の温度にする基板の温度調整装置であって、 上記基板の温度調整装置が、上方から下方に向けて順次
設けた、基板を加熱及び冷却する上部プレートと、電気
ヒータと、通電の制御により加熱または冷却に用いられ
るペルチェ素子からなる複数個のサーモモジュールと、
冷却部とを備えている、 ことを特徴とする基板の温度調整装置。 - 【請求項2】基板の温度調整装置が、電気ヒータ及び複
数個のサーモモジュールの熱を拡散して均一にさせるた
めのヒータ押えを備えている、ことを特徴とする請求項
1に記載した基板の温度調整装置。 - 【請求項3】基板の温度調整装置が、上部プレートの温
度を検出して信号を出力する温度センサと、該温度セン
サの出力信号によって、電気ヒータ及びサーモモジュー
ルへの通電量を制御するコントローラとを備えている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載した基板の温
度調整装置。
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