JP5051573B2 - 急速熱処理のためのガス冷却クランプ - Google Patents
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Description
横断して均一な温度を提供するばかりでなく、処理中、ウエハ温度を容易に調整する能力が技術的に要求される。
本発明の他の例示的特徴によれば、上記谷間あるいは間隙と関連して背圧が制御され、概して、均一な圧力が基板の表面を横断して維持され、上記基板とガードリングは、それらからクランピングプレートへ、自由分子レジームでの熱伝導によって冷却される。
ウエハ基板を急速にかつ均一に冷却する能力を増加させる。したがって、本発明は、図面に関して記載されており、参照番号は、全図にわたって同じ要素を引用するために使用されている。これら特徴の記述は、単に例示的であり、制限的な意味で使用されていないことが理解されるべきである。以下の記載で、説明の目的のために多くの特別な細部は、本発明の完全な理解を提供するために、説明されている。しかしながら、本発明がこれら特別な細部がなくても当業者にとって明らかであろう。
他の実施形態によれば、図4Dに図示される空所199は、概して、突起140を介して冷却ガスが流れるようにし、それによって、さらに基板(未図示)を冷却する早いターンオンを容易にする。
複数のピンはクランピングプレートの頂面から微小距離(例 1mm未満)伸びている。それから行為310で、ピンは低められ、基板はクランピングプレートの頂面から伸びている複数の突起上に置かれるようにされる。そして、ガードリングが、クランピングプレート上の基板の周囲を囲む。本発明の例示的特徴によれば、複数の突起は、クランピングプレートの表面から、10ミクロン未満(例 約1ミクロン)の距離のような、第1距離伸びている。
105 基板
110 ガードリング
115 クランピングプレート
120 中央部
122 周辺部
124 中間部
130 支持プレート
140 突起
148 保護被覆
Claims (29)
- その頂面に複数の突起を有し、基板がその上に置かれる時に、それらの間の複数の間隙と間隙距離とを定めるクランピングプレートを備え、クランピングプレートと基板との間に冷却ガスが配置され、上記間隙距離は、冷却ガスの平均自由行程のオーダーであり、
クランピングプレートは、さらに、
基板が置かれる中央部と、
周辺部と、
上記中央部と周辺部との間に配置され、上記基板の部分と関連する中間部と、を含んでおり、
基板がクランピングプレートの中央部にある時、基板と同一平面で基板を取り囲むとともに、クランピングプレートの周辺部の上に位置し、エッジ効果による基板の熱の非均一性を最小にするように配置されるガードリングと、
クランピングプレートの中間部に位置し、ガードリングと基板間の一様な熱移動を容易にするように操作可能な等温ガスケットと、
複数の間隙内の冷却ガスの背圧を第1圧力と第2圧力の間で制御可能にする圧力制御システムと、を備え、
冷却ガスの熱移動係数は、上記第1圧力と第2圧力間の圧力の関数である、ことを特徴とする基板を冷却するためのガス冷却クランプ。 - 上記間隙距離は、冷却ガスの平均自由行程に等しいか、又は、平均自由行程未満である請求項1に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 冷却ガスの背圧は、自由分子レジームにある冷却ガスを介して、基板とクランピングプレート間の熱伝導を生み出すために所定の範囲内に維持され、そして、冷却ガスの熱移動係数は、圧力の関数であり、間隙距離に独立である請求項1に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- クランピングプレートは、さらにその頂面に形成され、それぞれ1以上の複数の間隙を横切る1以上のガス分配溝を含み、上記1以上のガス分配溝は、そこを通る冷却ガス流が粘性レジームにあるような上記間隙より大きく、それによって基板の冷却が急速に開始されるようにする、請求項1に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 基板表面領域に対する複数の突起の接触領域の比は、0.2以上である請求項1に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記複数の突起は、複数のレールを含み、そして、上記レールは、そこを通る複数の空所とレールを支持する複数の脚構造を設けるように構成されている、請求項1に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記クランピングプレートの下部に、熱的に結合される支持プレートをさらに含む請求項1に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記支持プレートの下部にあるベースプレートを更に含み、該ベースプレートは、ベースプレートと支持プレートの間で、冷却流体が一様に流れるように操作可能な1以上の流体導管を含む、請求項7に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記ベースプレートの下部に、離れて設けられる放散プレートをさらに含み、該放散プレートは、上記ベースプレートの方へ冷却流体の流れを一様に向けるように操作可能な1以上の第2流体導管を含む、請求項8に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記クランピングプレートは、上記支持プレートに面するその底面と関連して1以上のO−リングを含み、該O−リングは上記クランピングプレートが垂直方向に移動するように操作可能である、請求項1に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記中央部、周辺部、および中間部は上記クランピングプレートの分離された部分であり、上記中央部、周辺部、および中間部は、独立に垂直方向に平行移動可能であるように操作可能である、請求項1に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 基板の径より大きい内径を有するガードリングと、
基板を支持するための頂面を有するクランピングプレートと、を備え、
クランピングプレートは、さらに、基板を支持する中央部、ガードリングを支持する周辺部、及び、中央部と周辺部の中間に位置し、基板の周囲エッジ部とガードリングの内径部とを支持する中間部を含み、
上記クランピングプレートの中央部の少なくとも頂面に複数の突起を設け、上記複数の突起は、基板がその上に置かれる時に、それらの間の複数の間隙と間隙距離とを定め、クランピングプレートと基板との間に冷却ガスが配置され、上記間隙距離は、冷却ガスの平均自由行程のオーダーであり、
上記複数の突起は、複数のレールを含み、そして、上記レールは、そこを通る複数の空所とレールを支持する複数の脚構造を設けるように構成されており、
複数の間隙内の冷却ガスの背圧を第1圧力と第2圧力の間で制御可能にする圧力制御システムをさらに備え、冷却ガスの熱移動係数は、上記第1圧力と第2圧力間の圧力の関数である、基板を選択的に冷却するガス冷却クランプ。 - 上記間隙距離は、冷却ガスの平均自由行程に等しいか、又は、平均自由行程未満である請求項12に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 冷却ガスの背圧は、自由分子レジームにある冷却ガスを介して、基板とクランピングプレート間の熱伝導を生み出すために所定の範囲内に維持され、そして、冷却ガスの熱移動係数は、圧力の関数であり、間隙距離に独立である請求項12に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- クランピングプレートは、さらにその頂面に形成され、それぞれ1以上の複数の間隙を横切る1以上のガス分配溝を含み、上記1以上のガス分配溝は、そこを通る冷却ガス流が粘性レジームにあるような上記間隙より大きく、それによって基板の冷却が急速に開始されるようにする、請求項12に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 基板表面領域に対する複数の突起の接触領域の比は、0.2以上である請求項12に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記クランピングプレートの中間部に位置する等温ガスケットをさらに含み、ガードリングと基板間の一様な熱移動を容易にするように操作可能な請求項12に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記クランピングプレートの下部に、熱的に結合される支持プレートをさらに含む請求項12に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記支持プレートの下部にあるベースプレートを更に含み、該ベースプレートは、ベースプレートと支持プレートの間で、冷却流体が一様に流れるように操作可能な1以上の流体導管を含む、請求項18に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記ベースプレートの下部に、離れて設けられる放散プレートをさらに含み、該放散プレートは、上記ベースプレートの方へ冷却流体の流れを一様に向けるように操作可能な1以上の第2流体導管を含む、請求項19に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記クランピングプレートは、上記支持プレートに面するその底面と関連して1以上のO−リングを含み、該O−リングは上記クランピングプレートが垂直方向に移動するように操作可能である、請求項12に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記中央部、周辺部、および中間部は、上記クランピングプレートの分離された部分であり、上記中央部、周辺部、および中間部は、独立に垂直方向に平行移動可能であるように操作可能である、請求項12に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 上記複数の突起は、その上に形成される保護層を有するMEMSの配列をさらに含み、保護層はその構造と関連して角部を丸くする、請求項12に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 圧力制御システムと複数の間隙のうちの少なくとも一つとの間に連結される流体導管を更に含み、該流体導管は、複数の間隙内に冷却ガスの背圧の範囲で流体圧力システムに応答するようにする、請求項12に記載の基板を冷却するためのガス冷却クランプ。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載のガス冷却クランプを用いた基板の冷却方法であって、
突起を有する表面に基板を置き、上記基板はその間に間隙を設け、上記基板と、上記間隙内で冷却ガスの平均自由行程と関連する表面との間に、間隙距離を設け、
上記間隙内の冷却ガスの圧力を制御し、上記間隙内の冷却ガスの熱移動係数が圧力の関数であり、実質的に間隙距離に独立である、基板の冷却方法。 - 上記圧力の制御は、第1熱移動係数を得るために、間隙内の冷却ガスの第1圧力を得、第1熱移動係数より大きい第2熱移動係数を得るために、間隙内の第1圧力より大きい冷却ガスの第2圧力を得ることを含む請求項25に記載の方法。
- 上記第1圧力は、0トールであり、上記第1熱移動係数は、0であり、そして、上記第2圧力は、100トールと250トールの間にある請求項26に記載の方法。
- 基板が置かれている表面は、さらに、それぞれ1以上の複数の間隙を横切る1以上のガス分配溝を含み、上記1以上のガス分配溝は、そこを通る冷却ガス流が粘性レジームにあるような上記間隙より実質的に大きく、それによって基板の冷却が急速に開始されるようにする、請求項25に記載の方法。
- 間隙内の圧力制御は、1以上のガス分配溝により、ガスを介して、冷却ガスを流すことを含む請求項28に記載の方法。
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