JP4651372B2 - 熱補償ヒーターモジュールを有するレーザー熱処理用チャック - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係るチャックに使用されるヒーターモジュール10の一実施形態の側面分解図である。チャックについては詳細に後述する。ヒーターモジュール10は、上側及び下側リム22,24と内側及び外側表面26,28(図2)とを有する中空の円筒状部(サイドウォール)20を含む。上側リム22には上部板30が取り付けられ、下側リム24には下部板40が取り付けられている。上部板30は上面32と下面34とを有し、下部板40は上面42と下面44とを有する。サイドウォール20、上部板30、下部板40は、密閉された内部チャンバ50を有する密閉及び密封されたハウジングを構成する。一実施形態では、上部板30と下部板40は、上下のサイドウォールリム22,24に例えば溶接によってそれぞれ密接に取り付けられている。
図3は、上述したヒーターモジュール10を含む、本発明に係るレーザ熱処理用加熱チャック500の側面図である。チャック500は、上面522と下面524とを有する熱絶縁体層520を含む。一実施形態では、絶縁体層520は、絶縁体層とヒーターモジュールが良好に熱的に連結されるように、上面522が下部板40の下面44に隣接して配置されている。一実施形態では、絶縁体層520は下部板40と直接接触し、別の実施形態では、Grafoil(登録商標(カリフォルニア州ファウンテンバレー(Fountain Valley)のアメリカン・シール・パッキング(American Seal and Packing)社から市販されている))などのフレキシブル・グラファイトの薄層が絶縁体層と下部板との間に配置される。一実施形態では、絶縁体層520は溶融シリカまたは石英のプレートである。一実施形態では、絶縁体層520は、オハイオ州ウィロビー(Willoughby)のパイロマティックス(Pyromatics)社から市販されているLD−80を含む。
図3には、基板の上面702に入射するLTPレーザビーム880も示されている。LTPレーザビーム880は、例えば基板の上面またはその近傍における基板内のドーパントを活性化するための基板700のLTPの一部として基板の表面702上を移動させる(「走査する」)。
Claims (20)
- レーザー熱処理用チャックのためのヒーターモジュール装置であって、
平坦な上面と、下面と、チャンバ周囲内面を備えた密閉された内部チャンバと、を有するハウジングと、
前記チャンバ内で±6℃の範囲内で選択されたバックグラウンド温度に保持される液体及び蒸気の金属と、
前記チャンバ内に配置され、前記ハウジング及び前記液体及び蒸気の金属をバックグラウンド温度に加熱する1以上の加熱要素と、
前記チャンバ周囲内面に隣接して配置され、少なくとも前記チャンバ周囲内面の一部に前記液体の金属を供給する1以上のウィックと、
を含み、
前記液体の金属の少なくとも一部は、前記ハウジングの前記上面に供給される空間的に変化する熱負荷から熱を吸収し、前記液体の金属の蒸発及び凝縮によって前記吸収した熱を前記チャンバにわたって再分配することを特徴とする装置。 - 請求項1において、
前記ハウジングは、
前記ハウジングの前記上面を定める上部板と、
前記ハウジングの前記下面を定める平坦な下部板と、
上側及び下側リムを有する環状のサイドウォールと、
を含み、
前記上部板は前記上側リムにおいて前記ハウジングを封止し、前記下部板は前記下側リムにおいて前記ハウジングを封止していることを特徴とする装置。 - 請求項1において、前記金属はアルカリ金属を含むことを特徴とする装置。
- 基板を支持するためのチャック装置であって、
平坦な上面と、下面と、チャンバ周囲内面を備えた密閉された内部チャンバと、を有するハウジングと、前記チャンバ内で±6℃の範囲内で選択されたバックグラウンド温度に保持される液体及び蒸気の金属と、前記チャンバ内に配置され、前記ハウジング及び前記液体及び蒸気の金属をバックグラウンド温度に加熱する1以上の加熱要素と、前記チャンバ周囲内面に隣接して配置され、少なくとも前記チャンバ周囲内面の一部に液体の金属を供給する1以上のウィックと、を含み、前記液体の金属の少なくとも一部は、前記ハウジングの前記上面に供給される空間的に変化する熱負荷から熱を吸収し、前記液体の金属の蒸発及び凝縮によって前記吸収した熱を前記チャンバにわたって再分配するヒーターモジュールと、
ヒートシンクと、
前記ハウジングの前記下面と前記ヒートシンクの上面との間に配置され、前記ヒーターモジュールと前記ヒートシンクとの間で一定の熱勾配を維持する絶縁体層と、
を含むことを特徴とする装置。 - 請求項4において、
前記1以上の加熱要素と動作的に連結され、可変量の電力を前記1以上の加熱要素に供給する電源と、
前記電源と動作的に連結され、前記電源を制御して前記可変量の電力を前記1以上の加熱要素に供給するヒーターコントローラと、
前記チャンバ内に配置され、前記ヒーターコントローラと動作的に連結され、1以上の温度信号を前記ヒーターコントローラに供給する1以上の温度プローブと、
をさらに含むことを特徴とする装置。 - 請求項4において、前記金属はセシウム、ナトリウム、カリウムのいずれかを含むことを特徴とする装置。
- 請求項4において、前記絶縁体層は溶融シリカ及び石英の少なくとも1つを含むことを特徴とする装置。
- 請求項4において、前記ヒートシンクは、内部に形成された冷却路を有する冷却板と、前記冷却路と動作的に連結され、前記冷却路に冷却流体を流す冷却ユニットと、含むことを特徴とする装置。
- 請求項1において、前記一定のバックグラウンド温度は350℃から450℃の範囲であることを特徴とする装置。
- 基板をレーザー熱処理するためのチャック装置であって、
平坦な上面と、下面と、液体及び蒸気の金属を収容する、チャンバ周囲内面を有する密閉された内部チャンバと、を有するハウジングと、
前記チャンバ内に配置され、前記ハウジング及び前記液体及び蒸気の金属をバックグラウンド温度に加熱する1以上の加熱要素と、
前記チャンバ周囲内面に隣接して配置され、少なくとも前記チャンバ周囲内面の大部分または全体に液体の金属を供給する1以上のウィックと、
を含み、
前記基板から前記チャンバに移動した熱によって前記チャンバ内に形成されるホットスポットにおいて液体の金属を蒸発させ、前記ホットスポットから離れた場所で前記蒸気の金属を凝縮させることによって、前記液体及び蒸気の金属の一部を前記チャンバ内で再分配することを特徴とするチャック装置。 - 請求項10において、前記金属はアルカリ金属を含むことを特徴とするチャック装置。
- 請求項10において、前記ハウジングと熱的に連結され、前記チャンバから熱を除去するヒートシンクをさらに含むことを特徴とするチャック装置。
- 基板に対し空間的に変化する熱負荷が与えられたとき、前記基板を±6℃の範囲内で選択されたバックグラウンド温度に維持するための方法であって、
ヒーターモジュールは前記基板を支持する上面と液体及び蒸気の金属を収容する密閉されたチャンバとを有し、前記液体及び蒸気の金属が前記チャンバの周囲内面の大部分または全体に隣接して前記熱負荷を吸収することによって、前記基板から前記ヒーターモジュールへ前記熱負荷の熱を移動し、
前記液体及び蒸気の金属の選択的な蒸発及び凝縮の活動によって前記基板から前記チャンバに移動した熱を前記チャンバ全体へ分配し、
前記チャンバの温度を測定するとともに、前記基板を±6℃の範囲内で選択されたバックグラウンド温度に維持するように、放射及び対流によって前記ヒーターモジュール及び前記基板から失われる量よりも少ない範囲で前記空間的に変化する熱負荷によって供給されるよりも多い量で、前記ヒーターモジュールを選択的に冷却及び加熱することを特徴とする方法。 - 請求項13において、前記基板のレーザー熱処理を行うために、前記基板にレーザービームを照射することによって前記基板に前記変化する熱負荷を与える工程をさらに含むことを特徴とする方法。
- 請求項13において、前記液体及び蒸気の金属として、カリウム、ナトリウム、セシウムの少なくともいずれかを前記チャンバに供給する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
- 請求項13において、前記ヒーターモジュールと熱的に連結されるように冷却板の形態のヒートシンクの上に前記ヒーターモジュールを載置することによって、前記チャンバを含む前記ヒーターモジュールを冷却することを特徴とする方法。
- 請求項16において、前記ヒートシンクと前記ヒーターモジュールとの間で一定の熱勾配を維持するように絶縁体層を形成することをさらに含むことを特徴とする方法。
- 基板に空間的に変化する熱負荷を与えながら、前記基板を±6℃の範囲内で選択されたバックグラウンド温度に維持するための方法であって、
前記空間的に変化する熱負荷による熱を前記基板の部位から前記基板の前記部位と熱的に連結された密閉されたチャンバ内に保持された液体及び蒸気の金属に吸収させ、前記チャンバ内に前記液体及び蒸気の金属の低温領域によって取り囲まれたホットスポットを前記液体及び蒸気の金属内に形成する工程と、
前記ホットスポットにおいて前記液体の金属を蒸発させることによって吸収した熱を再分配し、前記密閉されたチャンバと前記基板の温度を均一化させるために、前記低温領域において前記蒸気の金属を凝縮させる工程と、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項18において、前記密閉されたチャンバ及び前記液体及び蒸気の金属の温度を±6℃の範囲内で選択されたバックグラウンド温度に維持する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
- 請求項18において、前記密閉されたチャンバを、放射及び対流によって前記基板及び前記チャンバから失われる熱の量よりも少ない範囲で前記熱負荷の最大一時的変化と少なくとも等しい一定な量の熱を除去するヒートシンクと熱的に連結させる工程をさらに含むことを特徴とする方法。
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