JP4421799B2 - 直接衝突型温度制御構造 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、温度制御システムに関し、より厳密には、デバイスを位置付け、保持し、その温度を制御するための構造に関する。
【0002】
【従来技術】
当技術分野ではよく知られているように、多くの半導体及び生物学的デバイスでは、加工及び試験中には迅速且つ正確に温度制御する必要がある。このような制御を行うために、デバイスは、通常、温度制御構造内に配置されている。温度制御構造はデバイスの温度を調節する。
【0003】
集積回路のようなデバイスは益々小型化が進んでいるが、同時にデバイスは益々多くの電力を消散するようになっている。その結果、デバイスの熱的質量は比較的小さくなり、作動中に急激に加熱され易くなっている。
【0004】
一方、温度制御構造は、加熱装置と吸熱器を備えていなければならないので、一般的に熱的質量は小さくはない。例えば、米国特許第5,821,505号には、第1及び第2の相対する面を有する電気毛布型加熱器を利用した代表的な温度制御構造が記述されている。吸熱器は電気加熱器の第1面に接し、試験をする電子デバイスは電気加熱器の第2面と接する。このやり方では、加熱器が試験をする電子デバイスと吸熱器との間に配置されている、構成要素を層状に直列に積み上げた構造となる。
【0005】
温度センサーは電子デバイスに連結され、制御回路は温度センサーと加熱器に連結されている。温度センサーがデバイスの温度Tdを感知し、感知された電子デバイスの温度が設定点より上であれば、制御回路は加熱器への電力を下げ、下であれば電力を上げる。加熱器の温度Thがデバイスの温度Tdよりも低ければ、熱は電子デバイスから加熱器を通り吸熱器へと流れ、Td−Thが増加するほど熱流の速度は増す。ThがTdよりも高い場合には、熱は加熱器から電子デバイスへと流れ、Th−Tdが増加するほど熱流の速度は増す。加熱電力だけを電気的に制御することにより、電子デバイスを出入りする熱流を調節することができ、それでデバイスの温度を調整することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
加熱及び冷却されるデバイスは熱的質量が比較的小さく、加工及び/又は試験のためにデバイスを載せる温度制御構造はデバイスの何倍もの熱的質量を有しているので、デバイス自体は、システムの熱力学に大きく影響を及ぼすわけではない。即ち、システムの熱力学は温度制御構造により支配される。従って、デバイスを特定の温度に維持する際の主要な仕事は、デバイスを搭載する温度制御構造の温度をサーボ制御することである。
【0007】
温度制御構造の熱的質量がデバイスの熱的質量よりもはるかに大きいために、デバイスの温度を制御する際には熱応答時間に遅れが生じる。更に、温度制御構造はデバイス自体の何倍もの熱的質量があるので、熱的質量の大きい制御構造を使用して熱的質量の小さいデバイスを加熱及び/又は冷却する際には、多量のエネルギーが浪費されることとなる。
【0008】
更に、加熱器が、両側の誘電体材料の層により周りから隔てられた電気トレースを含んでいる構造である場合、この層状の構成要素を使った様式には、加熱器の誘電体層が金属加熱要素と電気デバイス及び吸熱器との間の熱抵抗になるという別の問題が付きまとう。また、加熱要素の誘電体層は繰り返し加熱、冷却されるので、膨張と収縮を繰り返すことになる。従って、この領域は、温度変化による誘電体の膨張と収縮の繰り返しを原因とする機械的損傷が発生する可能性のある区域である。
【0009】
従って、デバイスの温度を急激に変化させることのできる、熱的質量の比較的小さい温度制御構造及びシステムを提供することが望ましい。また、熱応答は早いが一旦所望の温度に到達すると温度の安定性が良好なシステムを提供することも望ましい。また更に、比較的小さな試験室でも利用でき、試験するデバイスに対して良好に電気的接触を行うことができ、複数のデバイスを同時に試験できる環境でも使用できる、コンパクトな温度制御構造を提供することも望ましい。
【0010】
本発明の目的の1つは、直接衝突型の冷却ジェットとレーザー光線とを使用してデバイスと接する、デバイスの温度を制御するための構造を提供することである。
【0011】
本発明の別の目的は、1つ又はそれ以上のレーザー光線と1つ又はそれ以上の拡張ガス冷却ジェットを同軸に整列させ、レーザー光線と冷却ジェットがデバイスの実質的に同じ領域に衝突するようにさせることである。
【0012】
本発明の更に別の目的は、加熱及び冷却効果がデバイスの表面上で直接生じ、デバイスと温度が制御された表面との間の機械的接触により得られる有効熱伝達係数に比べて相対的に高い有効熱伝達係数を有するシステムを提供することである。
【0013】
本発明の更に別の目的は、デバイスの温度を制御する構造の上にデバイスをしっかりと真空保持できるような真空構造を提供することである。
【0014】
本発明の更に別の目的は、温度制御構造の着座面にデバイスを案内し、配置するのを助けるための案内及び配置用構造を含み、この案内及び配置用構造は比較的軽量な断熱体でもある、温度制御構造を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記及びその他の目的は、デバイスが曝される加熱/冷却領域を有する本体を備え、加熱流路を一方の端が加熱/冷却領域に露出するようにして本体内に配し、冷却流路を一方の端が加熱/冷却領域に露出するようにして本体内に配し、この加熱及び冷却流路が、加熱流路内を伝播するエネルギーが冷却流路を伝播するガスと混ぜ合わせられ、加熱エネルギーと冷却ガスがデバイスの表面に直接衝突するように本体内に配設されている、デバイスの温度を制御するための構造を提供することにより達成される。この特定の配置により、デバイスの温度を制御するための構造が提供される。加熱流路は、光学的に透明な流路として設け、加熱源は、レーザー光を発生させるレーザー源として設けることができ、このレーザー光は光学的に透明な流路を通過して直接デバイスに衝突する。冷却流路はガス流路として設けられ、冷却源は、このガス流路内を通る加圧ガスを提供するガス源として設けることができる。ガスは、ノズル構造を経てジェット流となり、加熱/冷却領域に入る。ガスジェット流がノズルを出ると、ガスは急速に膨張する。このように、ガスはガス流路で急激に膨張するガス流となることによって冷却作用を生じ、デバイスに直接衝突する。レーザー光とガスは、加熱源の衝突帯と冷却源の衝突帯が混ざり合うように、実質的にデバイスの同一領域に焦点が合わせられている。ある好適な実施例では、ガスジェット流が、加熱源(例えば、レーザー光)の中心に配置されており、従って、加熱流と冷却流とが同軸流になると考えられる。加熱源及び冷却源が直接デバイスに衝突するので、温度制御システムのシステム質量と熱応答時間が最小化される。本発明の技術では、加熱器と吸熱器を効果的に一体の混合源へと合体させることにより、先行技術によるシステムでは必ず発生した加熱器対吸熱器の熱抵抗は完全に排除される。温度制御構造が使用される具体的なシステムと、システムの作動要件次第ではあるが、ミリ秒レベルの熱応答時間が可能になる。更には、加熱源と冷却源が直接デバイスに衝突するので、デバイスを保持する温度制御構造は吸熱器の機能を果たす必要がなくなる。その結果、温度制御構造は比較的質量の小さいどのような金属からでも製作することができるようになる。従って、温度制御構造の質量を、実際に、デバイスの質量よりも小さくできる。
【0016】
なお、迅速且つ正確な温度制御は、半導体加工、プリント回路板製作、及び薬品処理などをはじめ、但しこれらに限定せず、多種多様な用途に使用できる。化学反応は、温度及び温度速度の変化に比較的敏感であるため、ある実施例では、温度制御構造内に配置されているデバイスは、組み合わせ化学チップとなっており、このチップには別々の試験が含まれている。
【0017】
温度制御構造は更に、本体を通り加熱/冷却領域に突き出たチューブを含んでいてもよい。このチューブの第1端は着座面の下方で終わり、このチューブの第2端は真空源に連結されるようになっている。チューブを通して真空引きされると、デバイスを着座面上に保持する真空力が生まれる。また、真空チューブの最上面を着座面の高さよりやや下に配することにより、真空チューブは、ガス流路を経て加熱/冷却領域に入ってくる膨張冷却ガスに対するドレインとしての役目も果たす。
【0018】
更に、温度制御構造は、温度制御構造の着座面上の特定の位置にデバイスを正確に案内するためのガイド構造を備えていてもよい。ある好適な実施例では、ガイド構造は、1つ又はそれ以上のテーパの付いた本体の上面部から構成されており、それらは温度制御構造の着座面上で終わっている。このように、本発明の温度制御構造は、試験及び/又は加工中に温度制御すべきデバイスを、位置付け保持するために、配置と真空挟持の双方の構造を備えることができる。
【0019】
【実施例】
本発明の以上の特徴、並びに本発明自体は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば深く理解頂けるであろう。
【0020】
図1に示すように、デバイスの温度を制御するための温度制御システム10には、複数のレーザーポート12a−12hが底部に設けられ、複数のガスポート13a−13dが1つ又はそれ以上の側面に設けられた温度制御構造12が備えられている。図面理解と説明に明瞭さを期すために、図1では3個のレーザーポート12a、12e及び12fしか示していない。レーザー源14は各レーザー光ポート12a−12hに連結され、ガス源16は各ガスポート13a−13dに連結されている。なお、ある実施例では、レーザー源14を、エネルギーの集束ビームを発生させる別の型式のエネルギー発生装置と取り替えた方が望ましい場合もある。
【0021】
光学的に透明なポート12a−12h及びガスポート13a−13dは、それぞれ、光学的に透明な流路及びガス流路につながっているが、これについては図2に関連付けて後に説明する。ここでは、光源14及びガス源16は、構造12内に配置されたデバイスを加熱及び/又は冷却するために光とガスを構造12に送る、と言うだけで十分である。これを実現する具体的な方法については図2に関連付けて後に説明する。
【0022】
温度制御構造12は、総称的に参照番号20で示す複数の孔20a−20hが設けられた底面18を備えている。構造12は、ここでは8個のレーザーポート12a−12hと、4個のガスポート13a−13dと、8個の孔20c−20hを有するものとして示しているが、構造12に設けられるレーザーポート12a−12h、ガスポート13a−13d、又は孔20c−20hの数はいくつであってもよい。何らかの特定の用途に使用されるポート12a−12h、13a−13d、及び孔20c−20hの数は、限定するわけではないが、利用可能な空間、加熱及び冷却の要件などを含む様々な要因に従って選択される。
【0023】
側壁22は底面18の上方に突き出している。ガスポート13bは支持構造12の側壁22に設けられ、構造12内に設けられた流路につながっている。構造12は、上に載せられたデバイスを支えるのに十分な強度を有し、熱伝動特性が比較的低ければ、どのような材料で製造してもよい。構造12は、例えばプラスチックや磁器などの材料から作ることができるが、これらに限定されるわけではない。中には、構造全体を光学的に透き通った即ち透明な材料から製造することが望ましいか、或いは必要である実施例もある。図1に示す特定の実施例では、側壁22には、側面25aと頂面26を有するボス25上で終わっているテーパの付いた上面24が設けられている。頂面26は着座面26を画定している。
【0024】
図2に関連して以下に説明するが、テーパの付いた側壁面24は、着座面26へデバイスを正確に案内するのに役立つ。着座面26は、デバイスの底面が着座面26上で平らになるように、幅Wが選択されている。ある実施例では、デバイスと面26との間の密着性を改善するために、着座面26上にガスケット又はシーラント材を配設している。実施例の中には、導電性材料で作られたガスケットを設けるのが望ましいものもあれば、ガスケットを非導電性材料で作るものもある。底部18及びボス側部25aは加熱/冷却領域29を画定している。
【0025】
構造12は、更に、デバイス保持構造30を備えている。この特定の実施例では、保持構造30は、中心縦軸に沿って真空孔34を有する真空チューブ32で構成されている。真空チューブ32は、底部18を貫通して設置されており、真空チューブの頂面36がデバイスの面の僅かに下方となるように、底部18の上方にある距離だけ突き出している。この特定の実施例では、頂面36は、着座面26で画定される面の下方にある。この構造により、真空孔34は、デバイスを着座面26に対して保持できると同時に、孔20a−20hを通って領域29に入ってくる膨張/冷却ガスのドレインとしての役目も果たすが、そのやり方については後に説明する。保持構造30を真空構造として説明してきたが、当業者には他の保持構造も使用できることがお分かり頂けるであろう。なお、図2に示すように、ガスの衝突ジェット流の力によって試験中のデバイスが制御構造12から吹き飛ばされないように、通常、デバイスは電気プローブのアレイと接している。当業者には無論お分かりのように、クランプのような他の技法又は保持構造を使用することもできる。
【0026】
また、底部18には、構造12内に伸張する光学的に透明な流路40a−40h(図2)に続くポート13aも含まれている。1つ又はそれ以上の流路40a−40hは、それぞれ、構造12の加熱/冷却領域29内の対応する孔20a−20hで終わっている第1端を有する。各流路40a−40hの第2端は、それぞれ、レーザー源14からのレーザー信号を受けるようになっている対応するポート12a−12hで終わっている。レーザー源14は、レーザー光線又は光を提供するが、そのレーザー光線又は光の大きさ及び形状は、実質的に流路40a−40hの大きさ及び形状を満たすがそれより大きくないことが望ましい。例えば、流路40a−40hがある特定の直径を有する円形断面形状流路として設けられている場合、レーザー源14は、流路40a−40hの直径と実質的に同一直径を有する円形断面形状を有するレーザー光線を提供するのが望ましい。
【0027】
なお、各流路40a−40hは、大きさ及び/又は形状が同じである必要はない。例えば、ある特定の用途では、流路40a−40hの大きさ及び/又は形状をまちまちにすることにより有効な温度制御特性が実現できる。この場合、各レーザー光線の大きさ及び形状は、レーザー光線が伝播する流路40a−40hの大きさ及び/又は形状と実質的に整合するように選択されるものとする。
【0028】
孔20は、底部18の第1面上に、底部18の随意的な窪み領域44に開口している。孔20はここでは窪み領域内に設けられているとして示しているが、開口は単純に底部18と面一にしてもよいし、或いは底部18の上方に隆起した構造体(たとえば、柱や他の隆起構造物)内に孔20を設けてもよい。窪み領域は必要とは言えないが、開口が面一である必要もない。なお、図1では孔20の大きさ及び/又は形状は全て同じように示されているが、各孔の大きさ及び形状は同じでなくともよい。
【0029】
図2では、図1の温度制御構造システム12の類似要素には同様の参照番号を付しており、構造12にはその着座面26に試験中のデバイス50が置かれている。デバイスを定位置に置いた状態では、加熱/冷却領域29は密閉された空洞となり、その中にガス及び光(例えば、レーザー光線)が孔20を介して導入される。この特定の例では、デバイス50は、複数のボール51をデバイス50の表面上に配置して構成されるボール格子アレイ状の接点を含んでおり、それらを介してデバイス50内の電気デバイス及び構成要素への電気的接続が形成されている。
【0030】
デバイス50を覆うように、複数のテストプローブ54を有するテスター52が配置されている。明瞭さを期すために、図2ではテスター52の一部しか示していない。テストプローブ54は、デバイス50の電気的接点51と物理的及び電気的に接している。テスタープローブ54は、膨張するガスが加熱/冷却領域29に曝されているデバイス50の面に衝突しても、デバイス50を着座面26上に保持するのに十分な力を、接点51を介してデバイス50に提供している。なお、この設計では、プローブ54又は他の比較的短い電気リード線を使ってボール51への接点を設けるようにしている。
【0031】
側壁22のテーパの付いた上面24は、デバイスの下面50aの部分が着座面26に対して平らになるように、着座面26上にデバイス50を案内し、位置付けるのを助ける。こうして、真空チューブ32を通して真空引きすると、真空力が発生して、デバイス50を着座面26上に付勢又は保持することができる。更に、真空チューブ32の頂面36を着座面26の高さの僅かに下側に設けることにより、真空孔32は、孔20を介して領域29に入ってくる膨張冷却ガスに対するドレインとしても働く。代わりに、真空チューブ32が膨張するガスのためのドレインとして働かない場合(例えば、チューブ32が着座面26により画定される面の下にない場合)は、1つ又はそれ以上の逃し経路33を構造12の側壁22に設けて、ガスを領域29から逃がせるようにしてもよい。ここでは、2本の逃し経路33を示しているが、当業者には、ガスを領域29から逃すのに十分であれば使用される経路の数は幾つでもよいことがお分かり頂けよう。
【0032】
光学的に透明なポート12a−12hは、それぞれ、対応する流路40a−40hの第1端に開口が設けられている。各流路40a−40hの第1端には、透明な密封ウインドウ52a−52hが配設され、各流路40a−40hの第2端には透明な密封ウインドウ57a−57hが配設されている。ウインドウ57a−57hの頂面は窪み領域44(図1)の底面を形成している。この特定の例では、レーザー源14(図1)は、光を外部レーザー源から流路40a−40hに向かわせているので、各透明密封ウインドウ52は、流路40a−40hの第1端に気密シールを提供する光学的に透明なプラグとして設けられている。流路40a−40hの第2端に配置されている透明なウインドウ57a−57hは、孔20a−20hにつながる開口部56a−56hを有している。なお、図2では2本の流路40a、40eしか示していない。
【0033】
図2を見ると分かるように、光学的に透明なプラグ57a−57hの開口部56a−56hは、寸法が小さくなった経路59に続く、狭くなっていく領域58を備え、一体としてノズル構造60を形成している。ノズル構造60はガスをジェット流に形成し、このジェット流が孔20a−20hを出て加熱/冷却領域29に入る。こうして、ガスのジェット流は、膨張オリフィス56a−56hを通り穴20a−20hを出る。
【0034】
各ガスポート12a−12hは、対応するガス流路54a−54dの第1端に開口部を設けている。各ガス流路は、所定の各孔20a−20hに通じる経路を含んでいる。なお、図2ではガス流路54a、54eしか示していない。
【0035】
なお、流路54a−54hの大きさ及び/又は形状は、図1、2では全て同じように示しているが、各流路54a−54hの大きさ及び形状は同じである必要はない。例えば、ある特定の用途では、流路54a−54hの大きさをまちまちにすることにより有効な温度制御特性が実現される。その場合、各ノズル60の大きさ、形状、及び/又は指す方向は、特定の冷却特性を提供するように選択することができる。
【0036】
1つ又はそれ以上の流路40a−40hそれぞれの少なくとも一部は、ガス流路54a−54dのうちの1つの少なくとも一部と交差している。図2に示すように、例えば、流路40aと40eは、それぞれガス流路54a、54dと交差し、ガス流路13c、13dの第1ポートを通って供給されるガスが、透明ウインドウ57a−57hの開口部56a−56hを通って移動し、加熱/冷却領域29に露出されている膨張ガス孔20a、20eを抜け出るようになっている。通路又は流路40の端に配置された透明なプラグ52a−52hは、ガスが流路40a−40hの第2端から出て行くのを阻止する。
【0037】
ポート12a−12h、13a−13d、流路40a−40h、ガス流路41a−41、及び孔20a−20hの直径は、以下に限定するわけではないが、デバイスの具体的な寸法、デバイスが曝される温度の範囲、デバイスを温度範囲内の特定の温度に保持すべき精度、システムへ供給される利用可能なガス流量と圧力、及び利用可能なレーザー出力を始めとする各種要因に従って選択される。真空ポート32の大きさと形状も、例えば、デバイスがロボットアームによりある場所から別の場所へと移動されることから、限定するわけではないが、デバイスを表面26に対して保持するのに必要な力を始めとする各種要因により選択される。このような移動では、ロボットアーム又は他の移送構造の加速と減速によりデバイスに大きな力が掛ることになる。
【0038】
ガス源16(図1)は、ガスポート13a、13b、13c、及び13dを通してデバイスを冷却するに十分な圧力でガスを供給する。ガスは、ガス流路54a−54h(図2では流路54aと54dしか示していない)を通って上向きに移動するが、図1ではこのような流路が合計4本(ガスポート毎に1本)存在する。ガス流路54に導入されたガスは、光学的に透明なプラグ52a−52hがあるので流路40の底部からは脱出できない。
【0039】
ガスは、孔20a−20hを出ると、領域29で膨張し、デバイス50の表面に直接衝突する間に急速に冷却する。これにより、結果的に、先行技術で実施されている固体又は液体を介した伝導により実現可能な熱伝達係数に比較すると、相対的に高いと考えられる熱伝達係数が得られる。
【0040】
冷却を調節するため、又は加熱を提供するために、レーザー源14(図1)はレーザー光線を発生させ、この光線は光学的に透明なウインドウ52a−52hと光学的に透明な膨張オリフィス56a−56hを通過して、デバイス50の表面50a上の膨張するガスと実質的に同じ領域に衝突する。この結果が、混合型又は同軸の加熱及び冷却源の直接衝突である。
【0041】
衝突するガスジェット流を使用することにより、熱伝達係数は、デバイス50の下側と平行な流れにより得られるものよりも高くなる。更に、膨張するガスの熱力学的特性を利用した膨張オリフィスを使用することにより、局所的な冷却効果が得られる。これは、熱応答が迅速になるという結果をもたらす。なお、ガス源16(図1)により供給されるガスは、室温で送出してもよいし、或いは、ガスを室温より低い温度(例えば、相対的に冷たい温度)まで冷却してからガスポート13a−13h(図1)に送出してもよい。
【0042】
本発明の直接衝突設計により、加熱源と冷却源の間の軸方向に向いた熱抵抗経路を排除することができる。加熱源と冷却源の間に軸方向に向いた熱抵抗経路が存在しないので、比較的迅速な熱応答時間を有し、どの領域にも機械的構造の加熱と冷却の繰り返しに起因する熱疲労が発生する可能性の無い、システムを提供することができる。
【0043】
ここでは、ノズル/ジェット構造を温度制御構造12の底部に設けるものとして示したが、実施例の中には、ノズル/ジェット構造をここに示すものとは異なるように配置するのが望ましいか、又は必要である場合もあることをご理解頂きたい。ノズル/ジェット構造は、混合された加熱及び冷却源の衝突が提供されるのであれば、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、如何様にもに配置することができる。
【0044】
ここに引用した全ての参考文献は、その全体を参考文献として本願に明示的に援用する。
【0045】
以上、本発明の好適な実施例について説明してきたが、それらの原理を組み入れた他の実施例も使用できるであろうことは当業者には自明であろう。
例えば、ある用途では、デバイスが真空チューブ32の頂面36上に配置されるように、真空構造32の高さを着座面26の上方に延ばすのが望ましい場合もある。この場合、真空逃がしチューブ33は必要ではなく、デバイスは、温度制御構造にピックアップされテスターに接して配置される前に正しく整列されることになる。代わりに、デバイスが確実にテスターに対して正しく整列されるようにするために、テスターが整列構造を有していてもよい。
【0046】
また、着座面26は、異なる形状を有していてもよい。例えば、テストをするデバイスの周囲縁が特定の熱発生又は熱変動の領域に対応している場合は、着座面は、テストするデバイスが大体において又は完全にその中心領域で支持され、従ってデバイスの周囲領域を露出したままにできるような形状を有するようにしてもよい。このようにすると、膨張するガスとレーザーのエネルギーは、テスト中のデバイスの熱発生又は温度変動の領域に対応しているデバイスの周囲領域に直接衝突することができる。こうすると、冷却ガスと加熱レーザーを、対象領域に向け、従ってデバイスの温度をより良好に制御することができる。
【0047】
同様に、デバイス自体が温度極値の特定領域(いわゆる、ホットスポット又はコールドスポット)を有することもあるので、ガスジェットストリーム及びレーザービームの方向を、膨張するガス及び/又はレーザービームがデバイスの特定の領域に衝突するように、選択することもできる。ガスジェット及びレーザービームの方向を変えことができる1つの方法は、流路40又は領域29に開口している流路40の一部を、デバイスの表面に対して垂直でない角度に設けることである。
【0048】
従って、これら実施例は、開示された実施例にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲に述べる精神及び範囲によってのみ限定されるものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 温度制御システムの斜視図である。
【図2】 図1の2−2線に沿った温度制御構造の横断面図であり、デバイスを上に載せた状態を示している。
Claims (21)
- デバイスを配置することのできる温度制御構造において、
前記デバイスを受ける着座面と加熱/冷却領域とを有する本体と、
前記本体内に伸張する1つ又はそれ以上のガス流路であって、ガス源を受けるようになっている第1のポートをそれぞれに有するガス流路と、
前記本体内に伸張する1つ又はそれ以上の光学的に透明な流路であって、前記本体の加熱/冷却領域内の孔で終わる第1端と、レーザー光を受けるようになっている第2端とを有する流路と、を備え、
前記1つ又はそれ以上の光学的に透明な各流路の少なくとも一部分は、前記ガス流路の内の1つの少なくとも一部分と交差していて、前記ガス流路の前記第1のポートを通して供給されるガスが、オリフィスを抜け出て膨張し、加熱/冷却領域に入るガスを冷やせるようになっており、一方で、前記1つ又はそれ以上の光学的に透明な各流路は、前記レーザー光が通過できるようになっていることを特徴とする温度制御構造。 - 前記本体が透明な材料から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の温度制御構造。
- 前記デバイスを前記本体の前記着座面に保持するための保持構造を更に備えていることを特徴とする請求項1に記載の温度制御構造。
- 前記保持構造は真空構造として設けられていることを特徴とする請求項3に記載の温度制御構造。
- 前記真空構造は、
前記本体を貫通して突き出しているチューブであって、前記着座面の下方に表面がある第1端と、前記真空源に連結されるようになっている第2端とを有するチューブを、備えていることを特徴とする請求項4に記載の温度制御構造。 - 前記本体は、前記デバイスを前記着座面の特定の個所に正確に案内するためのテーパを付けたガイド構造を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の温度制御構造。
- 前記ガイド構造は、前記着座面で終わっている、前記本体の1つ又はそれ以上のテーパの付いた上面から構成されていることを特徴とする請求項6に記載の温度制御構造。
- 前記光学的に透明な流路は、それぞれノズルを形成する領域を有しており、膨張するガスのジェットストリームが前記加熱/冷却領域の前記孔を出て行くようになっていることを特徴とする請求項1に記載の温度制御構造。
- 前記光学的に透明な各流路は円錐形部分を有していることを特徴とする請求項8に記載の温度制御構造。
- 前記加熱/冷却領域は、複数の側壁と底部により画定される前記本体の窪み部に対応しており、前記光学的に透明な流路の前記孔は前記底部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の温度制御構造。
- 前記底部は、前記光学的に透明な流路の前記孔が設けられている、複数の窪み領域を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の温度制御構造。
- 前記着座面は前記本体の側壁から突き出しているボスにより画定されていることを特徴とする請求項1に記載の温度制御構造。
- 前記着座面は、前記孔を通って伝播するレーザー光線とガスが前記デバイスの同じ領域において前記デバイスに衝突するように、前記加熱/冷却領域の孔の上方に設置されていることを特徴とする請求項1に記載の温度制御構造。
- 前記光学的に透明な各流路の前記第2端に連結されたレーザー源と、
前記各ガス流路の前記第1端に連結されたガス源と、を更に備えていることを特徴とする請求項1に記載の温度制御構造。 - デバイスの温度を制御するための温度制御構造において、
(a)加熱/冷却領域を有する本体と、
(b)一端が、前記本体の前記加熱/冷却領域に露出された状態で、前記本体内に配置されている加熱流路と、
(c)一端が、前記本体の前記加熱/冷却領域に露出された状態で、前記本体内に配置されている冷却流路と、を備え、
前記加熱流路と前記冷却流路は、前記加熱流路内を伝播するレーザー光と前記冷却流路内を伝播するガスとが前記デバイスの同じ領域に直接衝突するように配置されることを特徴とする温度制御構造。 - 前記光学的に透明な各流路は、ガスのジェット流が前記加熱/冷却領域内の孔を出て行くような形状を有していることを特徴とする請求項15に記載の温度制御構造。
- 前記光学的に透明な各流路は、前記ガスを膨張させそのガスが室を冷却できるようにするノズルを形成する、狭くなっていく領域を有していることを特徴とする請求項15に記載の温度制御構造。
- 前記加熱/冷却領域は、複数の側壁と底部により画定される前記本体の窪み部に対応しており、前記光学的に透明な流路の前記孔は前記底部に設けられていることを特徴とする請求項16に記載の温度制御構造。
- 前記底部は、前記光学的に透明な流路の前記孔が設けられている複数の窪み領域を含んでいることを特徴とする請求項18に記載の温度制御構造。
- デバイスの温度を制御するための温度制御システムにおいて、
加熱/冷却領域と、レーザー流路と、ガス流路が設けられている構造と、
光を伝送するために、レーザー源からの光が前記デバイスに直接衝突するように設置されているレーザー流路に連結されているレーザー源と、
前記構造内にガスを導入するために、ガス流路に連結されているガス源と、を備え、
前記レーザー流路とガス流路は、前記レーザー流路内を伝播するレーザー光と前記ガス流路内を伝播するガス流とが前記デバイスの同じ領域に直接衝突するように配置されていることを特徴とする温度制御システム。 - ガスは冷却領域に入るときに膨張し、それにより断熱膨張によって冷却することを特徴とする請求項20に記載のシステム。
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