JPH113893A - 半導体基板の温度調節装置 - Google Patents
半導体基板の温度調節装置Info
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- JPH113893A JPH113893A JP15644797A JP15644797A JPH113893A JP H113893 A JPH113893 A JP H113893A JP 15644797 A JP15644797 A JP 15644797A JP 15644797 A JP15644797 A JP 15644797A JP H113893 A JPH113893 A JP H113893A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウェーハを、場所によって、及び中心からの
距離によって温度の不均一がなく、かつ、均一に温度を
保ったまま、急速冷却を可能とする。 【構成】 熱良導性素材からなり半導体基板を接触若し
くは近接させて載置可能な一面を備え、他面には熱電変
換素子がその一側において熱交換自在に接触する温度調
節プレートと、前記熱電変換素子の他側には、内部に熱
媒体流路が形成されている熱交換器が熱授受可能に接触
している温度調節器において、前記温度調節プレート
に、平板型ヒートパイプを備えたことを特徴とする半導
体基板の温度調節器である。
距離によって温度の不均一がなく、かつ、均一に温度を
保ったまま、急速冷却を可能とする。 【構成】 熱良導性素材からなり半導体基板を接触若し
くは近接させて載置可能な一面を備え、他面には熱電変
換素子がその一側において熱交換自在に接触する温度調
節プレートと、前記熱電変換素子の他側には、内部に熱
媒体流路が形成されている熱交換器が熱授受可能に接触
している温度調節器において、前記温度調節プレート
に、平板型ヒートパイプを備えたことを特徴とする半導
体基板の温度調節器である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として半導体素子の
製造過程において、高温に加熱された半導体ウェーハを
均一な温度分布を保って冷却或いは保温するのに適した
装置に関するものである。
製造過程において、高温に加熱された半導体ウェーハを
均一な温度分布を保って冷却或いは保温するのに適した
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】このような半導体素子の製造工程では、
高温（１２０〜１５０℃）に加熱処理されたウェーハを
急速に冷却する工程を何度も繰り返す必要があるため、
製造効率の面から、冷却速度のスピードアップが求めら
れており、また、歩留まり向上の面から、熱歪みを出来
得る限り小さく抑えるために、冷却工程におけるウェー
ハの温度分布の均一性が厳しく求められている。
高温（１２０〜１５０℃）に加熱処理されたウェーハを
急速に冷却する工程を何度も繰り返す必要があるため、
製造効率の面から、冷却速度のスピードアップが求めら
れており、また、歩留まり向上の面から、熱歪みを出来
得る限り小さく抑えるために、冷却工程におけるウェー
ハの温度分布の均一性が厳しく求められている。
【０００３】この種の装置としては、図３に示すよう
に、ウェーハを載置するための基板載置板１００の下面
に、適当数の熱電変換素子１１４の一面を接触させ、該
熱電変換素子１１４の他側の面には、内部に冷却水が流
れる熱交換器１１０を接触させ、基板載置板１００に内
蔵させた温度検出器１１５の検出信号を、マイクロコン
ピュータ１１７に入力し、制御器１１６を通して、熱電
変換素子へ、ウェーハが高温のときは、大きな電流を流
して急冷し、ウェーハが目標温度に近づいたら、急冷信
号を停止して、ウェーハが過冷却にならないように、冷
却するものが、知られている。（特開平６−２８３４９
３号公報参照）。１１１は、熱交換器１１０への給水
管、１１２は、配水管である。
に、ウェーハを載置するための基板載置板１００の下面
に、適当数の熱電変換素子１１４の一面を接触させ、該
熱電変換素子１１４の他側の面には、内部に冷却水が流
れる熱交換器１１０を接触させ、基板載置板１００に内
蔵させた温度検出器１１５の検出信号を、マイクロコン
ピュータ１１７に入力し、制御器１１６を通して、熱電
変換素子へ、ウェーハが高温のときは、大きな電流を流
して急冷し、ウェーハが目標温度に近づいたら、急冷信
号を停止して、ウェーハが過冷却にならないように、冷
却するものが、知られている。（特開平６−２８３４９
３号公報参照）。１１１は、熱交換器１１０への給水
管、１１２は、配水管である。
【０００４】ウェーハは、基板載置板に直接接触するよ
うに、置かれたり、或いは、温度調節プレート（前記基
板載置板に相当する）の温度が不均一な場合は、該温度
調節プレートとウェーハとの間に、数百ミクロンのオー
ダーの微小透き間を空けて、温度調節プレートに装着
し、主としてウェーハからの輻射熱を温度調節プレート
が吸収するようにして、放射冷却させることも行われ
る。
うに、置かれたり、或いは、温度調節プレート（前記基
板載置板に相当する）の温度が不均一な場合は、該温度
調節プレートとウェーハとの間に、数百ミクロンのオー
ダーの微小透き間を空けて、温度調節プレートに装着
し、主としてウェーハからの輻射熱を温度調節プレート
が吸収するようにして、放射冷却させることも行われ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、実際の冷却
工程においては、温度調節プレートは、周囲の温度の影
響を受けやすく、周囲雰囲気から熱を吸収し易いプレー
ト周縁部の温度は高くなり、温度調節プレートの中心部
の温度は、周囲雰囲気の影響を受けにくいため、その温
度は低く保たれる。従って、冷却過程におけるウェーハ
温度を測定すると、例えば、１２０℃に加熱されたウェ
ーハを、略４０秒程度で、室温（２３℃）に、冷却する
場合、ウェーハ周縁部とウェーハ中心部との温度差は、
冷却開始からほぼ１０秒後当たりから出現し、２０秒を
経過するまでに３０〜５０℃となる。この傾向は、特
に、微小透き間を置いて、ウェーハを温度調節プレート
に装着した場合に著しい。
工程においては、温度調節プレートは、周囲の温度の影
響を受けやすく、周囲雰囲気から熱を吸収し易いプレー
ト周縁部の温度は高くなり、温度調節プレートの中心部
の温度は、周囲雰囲気の影響を受けにくいため、その温
度は低く保たれる。従って、冷却過程におけるウェーハ
温度を測定すると、例えば、１２０℃に加熱されたウェ
ーハを、略４０秒程度で、室温（２３℃）に、冷却する
場合、ウェーハ周縁部とウェーハ中心部との温度差は、
冷却開始からほぼ１０秒後当たりから出現し、２０秒を
経過するまでに３０〜５０℃となる。この傾向は、特
に、微小透き間を置いて、ウェーハを温度調節プレート
に装着した場合に著しい。
【０００６】これは、従来の温度調節プレートが、この
ような現象に気づいておらず、熱電変換素子（ペルチェ
素子）を、温度調節プレートの裏面に、ほぼ均一に分布
するように配設しており、温度調節プレートの１ヵ所に
設けられた温度検出器による温度検出信号により、これ
らのペルチェ素子の駆動を制御しているので、ともすれ
ば、ウェーハ周辺部の冷却不足や、或いは、中心部の過
冷却を招く恐れがあった。
ような現象に気づいておらず、熱電変換素子（ペルチェ
素子）を、温度調節プレートの裏面に、ほぼ均一に分布
するように配設しており、温度調節プレートの１ヵ所に
設けられた温度検出器による温度検出信号により、これ
らのペルチェ素子の駆動を制御しているので、ともすれ
ば、ウェーハ周辺部の冷却不足や、或いは、中心部の過
冷却を招く恐れがあった。
【０００７】本発明の第１の目的は、ウェーハを、場所
による温度分布の不均一がなく、均一温度を保って、急
速に冷却できる温度調節器を開示することにある。
による温度分布の不均一がなく、均一温度を保って、急
速に冷却できる温度調節器を開示することにある。
【０００８】本発明の第２の目的は、ウェーハを、中心
からの距離による温度の不均一がなく、所定の温度に保
持することができる温度調節器を開示することにある。
からの距離による温度の不均一がなく、所定の温度に保
持することができる温度調節器を開示することにある。
【０００９】本発明の第３の目的は、ウェーハを、均一
に温度を保ったまま、急速冷却をする方法を開示するこ
とにある。
に温度を保ったまま、急速冷却をする方法を開示するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述のような
目的を達成するために、熱良導性素材からなり半導体基
板を接触若しくは近接させて載置可能な一面を備え、他
面には熱電変換素子がその一側において熱交換自在に接
触する温度調節プレートと、前記熱電変換素子の他側に
は、内部に熱媒体流路が形成されている熱交換器が熱授
受可能に接触している温度調節器において、前記温度調
節プレートに、平板型ヒートパイプを備えたことを特徴
とする半導体基板の温度調節器である。
目的を達成するために、熱良導性素材からなり半導体基
板を接触若しくは近接させて載置可能な一面を備え、他
面には熱電変換素子がその一側において熱交換自在に接
触する温度調節プレートと、前記熱電変換素子の他側に
は、内部に熱媒体流路が形成されている熱交換器が熱授
受可能に接触している温度調節器において、前記温度調
節プレートに、平板型ヒートパイプを備えたことを特徴
とする半導体基板の温度調節器である。
【００１１】
【発明の構成】上記において、温度調節プレートは、ア
ルミニウム、銅、それらの合金などから構成される。熱
交換器としては、同様の素材から成る伝熱ブロック中
に、水やブラインなどの熱媒体の流路を渦巻き状や蛇行
配設したものなどが挙げられる。このような温度調節プ
レートは、ウェーハの載置面側と熱電変換素子との接触
面側との間に平板型ヒートパイプを熱授受可能に設け
る。
ルミニウム、銅、それらの合金などから構成される。熱
交換器としては、同様の素材から成る伝熱ブロック中
に、水やブラインなどの熱媒体の流路を渦巻き状や蛇行
配設したものなどが挙げられる。このような温度調節プ
レートは、ウェーハの載置面側と熱電変換素子との接触
面側との間に平板型ヒートパイプを熱授受可能に設け
る。
【００１２】平板型ヒートパイプは内部に、上面が高温
の時でも作動液を還流させるように、同一面内及び他面
間にもあまねく作動液を行き渡らせるウィック構造をも
つ。
の時でも作動液を還流させるように、同一面内及び他面
間にもあまねく作動液を行き渡らせるウィック構造をも
つ。
【００１３】
【作用】本発明は、ウェーハの載置面側と熱電変換素子
接触面側との間に平板型ヒートパイプを熱授受可能に設
けており、高温のウェーハを冷却する際、熱電変換素子
と接触する部分が特に冷却され面内温度が不均一になる
が、平板型ヒートパイプを介すことによりウェーハ載置
面は等温化され、ウェーハの面内温度を均一に冷却す
る。
接触面側との間に平板型ヒートパイプを熱授受可能に設
けており、高温のウェーハを冷却する際、熱電変換素子
と接触する部分が特に冷却され面内温度が不均一になる
が、平板型ヒートパイプを介すことによりウェーハ載置
面は等温化され、ウェーハの面内温度を均一に冷却す
る。
【００１４】また、周囲雰囲気から熱を吸収しやすい温
度調節プレートの周縁部の温度は高くなろうとするが、
平板型ヒートパイプにより温度調節プレートは等温化さ
れ、ウェーハの面内温度を均一に冷却する。
度調節プレートの周縁部の温度は高くなろうとするが、
平板型ヒートパイプにより温度調節プレートは等温化さ
れ、ウェーハの面内温度を均一に冷却する。
【００１５】さらに、ヒートパイプにより熱電変換素子
とウェーハの載置面との熱の授受が大量に迅速に行なわ
れ、面内温度を均一に保ったまま急速に冷却する。
とウェーハの載置面との熱の授受が大量に迅速に行なわ
れ、面内温度を均一に保ったまま急速に冷却する。
【００１６】
【発明の実施形態】図１及び図２は、本発明に係る温度
調節器の一実施態様の要部を示すものである。円形アル
ミニウム厚板から成る温度調節プレート２は、表面と裏
面とは、平滑面をなし、裏面には、熱電変換素子４、
４、…が、その吸放熱面の一側において、密接してい
る。熱電変換素子４は、図示しない制御器により、温度
調節プレートに埋設された温度センサ６の検出信号を受
け入れて、その作動が制御され、温度調節プレート２を
冷却する。
調節器の一実施態様の要部を示すものである。円形アル
ミニウム厚板から成る温度調節プレート２は、表面と裏
面とは、平滑面をなし、裏面には、熱電変換素子４、
４、…が、その吸放熱面の一側において、密接してい
る。熱電変換素子４は、図示しない制御器により、温度
調節プレートに埋設された温度センサ６の検出信号を受
け入れて、その作動が制御され、温度調節プレート２を
冷却する。
【００１７】温度調節プレート２の冷却プレート２ａと
ベースプレート２ｂとで、円盤状の平板型ヒートパイプ
を挟み込んで熱的に密接させている。その際に互いの接
する面を平滑にするとともに伝熱グリースを介すること
によって、熱の移動を妨げないようにしている。平板型
ヒートパイプ５は、内部空間に熱媒としてフロンやアル
コールを封入し、作動液を行き渡らせるためにメッシュ
状ウィック５ａを全面に設け、またトップヒートモード
時にも上の面に還流させるために、多孔質の金属焼結体
から成るウィック５ｂを対向面間に設けている。
ベースプレート２ｂとで、円盤状の平板型ヒートパイプ
を挟み込んで熱的に密接させている。その際に互いの接
する面を平滑にするとともに伝熱グリースを介すること
によって、熱の移動を妨げないようにしている。平板型
ヒートパイプ５は、内部空間に熱媒としてフロンやアル
コールを封入し、作動液を行き渡らせるためにメッシュ
状ウィック５ａを全面に設け、またトップヒートモード
時にも上の面に還流させるために、多孔質の金属焼結体
から成るウィック５ｂを対向面間に設けている。
【００１８】ベースプレート２ｂ表面上に熱伝変換素子
による局所的な冷却や加熱があっても、ヒートパイプが
持つ等温性により、ヒートパイプ表面上では殆ど等温度
となって、冷却プレート２の温度分布を均一にするとと
もに、見かけ上、熱伝導率が非常に高いため、素早く大
量の熱伝達を可能としている。
による局所的な冷却や加熱があっても、ヒートパイプが
持つ等温性により、ヒートパイプ表面上では殆ど等温度
となって、冷却プレート２の温度分布を均一にするとと
もに、見かけ上、熱伝導率が非常に高いため、素早く大
量の熱伝達を可能としている。
【００１９】３は、熱伝変換素子４、４、…の放熱側に
密接して、これを冷却する放熱器で、アルミニウム製の
厚板中に熱媒体の流路を蛇行配設したものから成る。
密接して、これを冷却する放熱器で、アルミニウム製の
厚板中に熱媒体の流路を蛇行配設したものから成る。
【００２０】
【効果】冷却プレートとベースプレート間に平板型ヒー
トパイプを備えることによって、温度調節プレート面内
の温度は、場所によるものや、中心からの距離による不
均一がなくなり、ウェーハの面内温度分布も均一に保た
れるため、熱歪も少なく半導体成膜パターンの歩留まり
が向上する。
トパイプを備えることによって、温度調節プレート面内
の温度は、場所によるものや、中心からの距離による不
均一がなくなり、ウェーハの面内温度分布も均一に保た
れるため、熱歪も少なく半導体成膜パターンの歩留まり
が向上する。
【００２１】また、大径のウェーハに対応するように
（例えばウェーハ直径３００ｍｍ）、温度調節プレート
を大型化しても、従来の小型（１５０ｍｍ程度）のもの
と同等以上の面内温度分布の均一性が確保できる。更
に、冷却プレート内に平板型ヒートパイプを備えること
によって、温度調節プレート全体としても見かけ上の熱
伝導率が向上し、面内温度分布を均一に保ったまま、ウ
ェーハを急速に冷却できる。
（例えばウェーハ直径３００ｍｍ）、温度調節プレート
を大型化しても、従来の小型（１５０ｍｍ程度）のもの
と同等以上の面内温度分布の均一性が確保できる。更
に、冷却プレート内に平板型ヒートパイプを備えること
によって、温度調節プレート全体としても見かけ上の熱
伝導率が向上し、面内温度分布を均一に保ったまま、ウ
ェーハを急速に冷却できる。
【図１】本発明の実施例を示す平面概略図である。
【図２】本発明の実施例を示すＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来技術の一例を示す説明図である。
１ 温度調節器 ２ 温度調節プレート ２ａ 冷却プレート ２ｂ ベースプレート ３ 放熱器 ４ 熱電変換素子 ５ 平板型ヒートパイプ ５ａ ウイック（メッシュ） ５ｂ ウイック（焼結金属体） ６ 温度センサ
Claims (1)
- 【請求項１】熱良導性素材からなり半導体基板を接触若
しくは近接させて載置可能な一面を備え、他面には熱電
変換素子がその一側において熱交換自在に接触する温度
調節プレートと、前記熱電変換素子の他側には、内部に
熱媒体流路が形成されている熱交換器が熱授受可能に接
触している温度調節器において、前記温度調節プレート
に、平板型ヒートパイプを備えていることを特徴とする
半導体基板の温度調節器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15644797A JPH113893A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 半導体基板の温度調節装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15644797A JPH113893A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 半導体基板の温度調節装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH113893A true JPH113893A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15627957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15644797A Pending JPH113893A (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 半導体基板の温度調節装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH113893A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4857764A (en) * | 1988-06-30 | 1989-08-15 | Harris Corporation | Current compensated precharged bus |
| JP2001307978A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-11-02 | Tokyo Electron Ltd | 基板載置台 |
| JP2001355072A (ja) * | 2000-06-13 | 2001-12-25 | Anelva Corp | 基板処理装置 |
| KR100886023B1 (ko) * | 2001-01-04 | 2009-03-03 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 가열처리장치 |
| KR100916186B1 (ko) * | 2008-05-14 | 2009-09-08 | 주식회사 템네스트 | 온도균일화 수단이 내장되어 있는 정전척 |
| WO2010039358A3 (en) * | 2008-09-30 | 2010-05-27 | Osram Sylvania Inc. 1/6 | Ceramic heat pipe with porous ceramic wick |
| US7913752B2 (en) * | 2003-02-17 | 2011-03-29 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Cooling device for vacuum treatment device |
| KR101095052B1 (ko) | 2007-12-26 | 2011-12-20 | 주식회사 하이닉스반도체 | 나노 임프린트용 장치 및 이를 이용한 반도체 소자의 형성방법 |
-
1997
- 1997-06-13 JP JP15644797A patent/JPH113893A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4857764A (en) * | 1988-06-30 | 1989-08-15 | Harris Corporation | Current compensated precharged bus |
| JP2001307978A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-11-02 | Tokyo Electron Ltd | 基板載置台 |
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| CN102171819A (zh) * | 2008-09-30 | 2011-08-31 | 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 | 具有多孔陶瓷芯的陶瓷热管 |
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