JPS58213434A - 半導体ウエーハとプラテンの間に熱伝達を行なうための装置及び方法 - Google Patents

半導体ウエーハとプラテンの間に熱伝達を行なうための装置及び方法

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JPS58213434A JP58074207A JP7420783A JPS58213434A JP S58213434 A JPS58213434 A JP S58213434A JP 58074207 A JP58074207 A JP 58074207A JP 7420783 A JP7420783 A JP 7420783A JP S58213434 A JPS58213434 A JP S58213434A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体ウエーノ）、に関して熱移送を達成
するだめの装置に関し、特に、ウェーハと下方の圧胴と
の間の微細間隙内に熱伝導において補助するためにガス
を導入するところの、半導体ウェーハに関して固体から
固体への熱移送を達成するための装置に関する。
半導体ウェーハの処理において、例えば、集積回路を製
造するために、ウェーハが上昇した温５度にさらされる
ことがときおり生じる。不純物の拡散のために、エピタ
キシャル層の成長、高品質金属膜の適用又は金属半導体
接触部の焼きなまし、及び上昇温度のような同種のもの
が所望される。
これらの状況において、制御され且つ一様な方法におい
て熱エネルギーを加えることが所望される。
イオンイングランチージョン及びエツチングのような他
の適用の場合、熱エネルギーは不要の副産物である。こ
れら他の適用において、ウェーハが上昇した温度のまま
にしておくことは望ましくないであろう。例えば、既定
限界を越える不必要な拡散は、エピタキシャル接触面に
おける不純物の偏析と同様に、望ましくないからである
。さらに、フォトレジスト層に、これら上昇温度は影響
を及ばずであろう。この問題は、大規模集積回路（ＬＳ
　Ｉ　）装置及び超大規模集積回路（ｖＬＳＩ）装置の
製造において高まる。多数の処理工程が連続して用いら
れなければならないからである。すなわち、特に、処理
順次動作の終シ近くに多数のドーピング領域、適所にお
ける伝導層又は絶縁層があって、これらの物理的特色を
熱処理によって妨害する仁とは望ましくない。これら状
況において、半導体ウェーハを制御され且つ一様な方法
において冷却することが要求される。かくして、処理工
程が明らかに温度上昇を必要とするとき半導体ウエーノ
・を上昇温度まで上昇させることが所望されて、反対に
、不要の熱が発生するとき上昇温度に達することを阻む
ために半導体ウェーハを冷却することが所望される。
半導体ウェーハに関して熱移送を達成することへの以前
の方法は、輻射、対流及び伝導手段を有していた。ウエ
ーノ・は露光上方表面の赤外輻射によって加熱されて、
ウエーノ・は輻射的に冷却することが許容されていた。
ウエーノ・は、加熱ガスの流れによって上昇温度まで高
められていた。寸だ、ウェーハは、サセプタ−（５ｕｓ
ｃｅｐｔｏｒ　）上に配置されるとき、誘導的に加熱さ
れていた。さらに、ウエーノ・は、イオンビーム又はウ
エーノ・の何れか一方或いはその両方を断続的に走査す
ること（以て効率を制限すること）によって冷却を持続
されていた。この方法は、有効に冷却されてグリース又
はオイルで被覆された金属グレートを、配置されるべき
半導体ウエーノ・にもたらすこと、又はウェーハを有効
に冷却された！レート上のわずかに圧縮可能な表面に対
して保持するために静電力を印加することによる。例え
ば、エル書デー・ダウリンゴ−（Ｌ、Ｄ、Ｂｏｌｌｉｎ
ｇｅｒ　）の「半導体生産処理のためのネオンミリング
」（固体状態テクノロジー、１９７７年１１月）を参照
されたい。これらの従来技術方法及び装置は、高イオン
フラックス又は高エネルギーレ（ルを受けるとき、冷却
半導体ウェーハにおいて完全には効力のないことが肛明
された。半導体ウェーハがフランジ固定されている凸状
湾曲圧胴が、アールφニー・ファレトラ（Ｒ。
Ａ、Ｆａｒｅｔｒａ　）の米国特許４，２８２，９２４
号、「半導体ウェーハを柔軟な熱伝導表面に対して機械
的フランジ固定するだめの装置」において開示されてい
る。
この装置の冷却効率は、ウエーノ・の裏面が実際に熱伝
導表面に接触する程度によって限定される。
微細レベルにおいて、２つの表面の小面積（代表的に５
％以下）しか、実際に接触しないからである。
ガス伝導の方法は、２つの対向表面の間で熱カッｆ　リ
ングを許容することが知られている。その方法は、広く
使用されてきた。例えば、オー・イー・アンドラスの「
層の間に配置された熱移送物質を有する多層容器」、米
国特許３，０６２，５０７号において、ガス（又は液体
）が、最適熱移送を得るために容器の層の間に配置され
る。低温ボンダにおいてスイッチングを生じるためのガ
ス伝導熱移送が、例えば、ピーΦニス・デンホイ（Ｂ、
Ｓ、Ｄｅｎｈｏｙ）の米国特許３，５２５，２２９号、
「低温ポンダのためのオンメツ熱移送」；チー・ぎ−・
ホスマー（Ｔ、Ｐ。
１（ｏ　ｓｍｅ　ｒ　）の米国特許３，７１７，２０１
号、「低温熱スイッチ」；アール・ダブリュ・スチュア
ート（Ｒ，Ｗ。
５ｔｕａｒｔ　）等の米国特許３，４３０，４５５号、
「低温装置用熱スィッチ」及びダプリュ・エイチ・ヒガ
（Ｗ。
Ｈ，Ｈｌｇａ　）の米国特許３，４２１，３３１号、「
冷凍装置」において開示されている。各々の場合におい
て、対向表面間の熱移送は、ガス伝導によって得られる
。
アール・シイ・スチュアート（Ｒ，Ｖ、５ｔｕａｒｔ　
）の米国特許３，５６６，９６０号、［真空チャン）４
−用冷却装置］において、固体表面間の不十分接触の問
題が論議され（３欄、２行目以下参照）て、真空チャン
バーにおいて製品を冷却するための循環ガス媒体又は循
環液体媒体が、開示されている。同一の状態において、
真空中の製品、好適には半導体ウェーハのガス伝導冷却
が、エム・キ、、、ング（Ｍ。
Ｋｌｎｇ　）及びピー・エイチ・ローズ（Ｐ、Ｈ，Ｒｏ
ｓｅ　）の［ウェーハのガス冷却についての実験」（会
報、イオンイングランチージョン設備及び方法について
の第三回国際会議、クイーン大学、キングストン、オ／
タリオ、１９８０年５月）及びエム・キングの米国特許
４，２６４，７６２号、「真空下で処理されている物品
へ又は物品から熱を伝導する方法」において示されてい
る。この装置において、がスは、半導体ウエーノ・の裏
側の凹部の中央内に導入される。支持板とウェーハとの
間の熱カッシリングは、ガス伝導技術で代表的に遂行き
れるようにガスを通じて達成される。しかしながら、実
際上、不完全な気密によって有限漏出速度があるので、
圧力勾配が凹部の中央と周囲との間に存在する。
ガスにおける熱伝導率は圧力に比例するので、より多く
の熱は、より高い圧力が存在し且つ温度勾配がウェーハ
に亘って存在する中心において移送される。金属コーテ
ィングのような一定の処理の場合、この温度勾配は、望
ましくない一様でない処理に導く。加えて、ウエーノ・
は、圧胴に対して圧縮されないので、有意な圧力が支持
板とウェーハとの間の間隙内に導入されるたびに薄膜と
じて移動することが自由である。ウェーハ薄膜の゛外方
移動は間隙を増加させるので、熱伝導は減少して、以て
ガス圧力の増加によって伝導におけるすべての利得を失
う。
従って、本発明の目的は、半導体ウエーノ・に関してガ
ス補助の固体から固体への熱移送を達成するための装置
及び方法を提供することである。
本発明の他の目的は、固体接触熱移送の利点及びガス伝
導による熱移送の利点を結合する装置及び方法を提供す
ることである。。
本発明の他の目的は、半導体ウエーノ・に関してガス補
助の固体から固体への熱移送を達成するだめの装置及び
方法であって、ウェーハが、成形圧胴に予荷重を加えら
れて、ウェーハが湾曲することなく高いガス圧力を使用
することを可能にして、以て熱移送のガス補助成分を最
適化する装置及び方法を提供することである。
発明の概要 装置及び方法が、半導体ウェーハを有してガス補助の固
体から固体への熱移送を達成するために提供される。半
導体ウェー！・が、その周囲において成形圧胴上に荷重
を加えられる。荷重からの十分な接触圧力がウエーノ・
に亘って生じるので、初期荷重の太きさまでのガス圧力
が、ウエーノ・を圧胴から持ち上げることなくウエーノ
・の裏面に対して印加され得る。十分な圧力下のガスが
ウエーノ・と圧胴との間の微細空隙内に導入されるが、
間隙ははｔ丁一定のままである。間隙は狭いままである
ので、予荷重レベルまでの高い圧力においてさえ、熱抵
抗を縮小して熱移送を高める。
好適実施例の説明 一つの固体から他の固体への熱伝導は、基本的熱移送現
象である。使用する専門用語は慣習に従うが、そのよう
な伝導は何れかの方向における移送を含む。すなわち、
その伝導は、加熱及び冷却の両方を含む。例えば、エイ
チ・グロー／Ｊ　−（Ｈ。
Ｇｒｏｂｅｒ　）等の熱移送の基礎１部「固体における
熱伝導Ｊ（１９６１）　　を参照されたい。
理論上、接触するそれぞれの固体の２つの表面は、それ
らの面積の全体に亘って完全な接触を保つ。しかしなが
ら、実用的な装置において：圧胴の表面に対して圧縮さ
れる半導体ウエーノ・のように、微細規模で２つの表面
内に凹凸がある。結果として、半導体生成物設備の分野
において、たとえ半導体ウエーノ・が圧胴に対してしっ
かりと圧縮されても、微細規模で接触する実際の面積は
、実質的に全表面積の１０％以下である。このだめ、固
体から固体への熱移送を最適値以下で行なう３、殊に移
送への対流的又は伝導的寄与が生じない真空条件下で代
表的に処理される半導体′ウエーノ・の場合に、最適値
以下で熱移送を行なう。真空中の固体から固体への熱移
送の効果を決定する因子は、エム・シー争り−ノｅ　　
（Ｍ、Ｇ、Ｃｏｏｐｓｒ　）等の［熱接触伝導力Ｊ　（
Ｉｎｔ、　Ｊ、　Ｈｅａｔ　Ｍａｓｓ　Ｔｒａｎｓｆｅ
ｒ　、　ｖ、１２．２７９頁（１９６９））で記述され
ている。
半導体ウエーノ・に応用されるようなガス伝導の技術ハ
、エム・キング（Ｍ、　Ｋｉｎｇ　）及びピー・エイチ
・ローズ（Ｐ、Ｈ，Ｒｏｓｅ　）による［ウエーノ・の
がス冷却についての実験」（会報、イオンインプランテ
ーション設備及び方法についての第三回国際会議、クイ
ーン大学、キングストン、オンタリオ、１９８０年５月
）の装置及び処理方法によって実証され且つＭ、　Ｋｉ
ｎｇによる「真空下で処理される物品へ又は物品から熱
を伝導する方法」、米国特許第４，２６４，７６２号に
おいて実証される。半導体ウェーハが、ガスを中へ導入
される間隙中間物を有する支持板の上に配置される。熱
は、ウェーハと支持板との間のガスを通して伝導される
。ガスの圧力は必然的に支持板からウェーハを排除する
圧力以下であり、以て熱移送の基本的目的を損なう。
ウェーハが支持板にしっかりとフランジ固定されるとし
ても、許容される最大ガス圧力は、薄膜のようなウェー
ハが支持板から離れて実質的に変形し始めるところのガ
ス圧力である。第６図で図示されるように、１００闘ウ
エーハにおけるこの変形は、Ｉ　Ｔｏｒｒの圧力で重要
になる。従って、熱移送が支持板とウェーハとの間の間
隙の増加につれて激しく低下するとき、そのような弯、
形は許容できないであろう。このことは、熱移送が第６
図の変形ウェーハについての圧力の関数としてグロット
される第７図における曲線ｒａＪによって示される。ウ
ェー・・が中央において変形し始めるとき、ウェーハに
ついての熱伝導率は急速−に低下する。
かくして、純ガス伝導技術の熱移送性能は、約２Ｔｏｒ
ｒ以下の圧力で達成できる性能に制限される。
第３図の断面図及び第４図の平面図で示される本発明の
装置の実施例において、がスは、導管４４を通って成形
圧胴表面３６を取り囲む環状凹所３７内に導入される。
環状凹所３７は、ウェーハが上側にフランジ固定され且
つアイテム４５によって下方から構成される装置に隣接
したウェーハの周囲周辺ガスを導入する。成形圧胴表面
３６とウェーハ４１の背面との間の接触圧力は、手段４
２からのクランビングカの印加によって生じるであろう
。この圧力は、ウェーハ４１を破損する圧力以下である
べく選択されるが、ウェーハの裏側の有意のガス圧力を
受容可能にするのに十分に有意である。がスがガス源４
３からの圧力をもってパルプ４０及び経路４４を通って
環状経路３７へ導入されるとき、がスはウェーハ４１の
底部と圧胴表面３６との間の接触面における微細空隙を
満たす。
ガスが導入されるとき、ウェーハの曲線輪郭においてウ
ェーハを保持する圧力の一部はガスによってもたらされ
る。その圧力が増加するとき、ウェーハに加えられるよ
シ多くの力は微細空隙内のガスによって寄与され、より
少ない力がウエーノ・と圧胴の表面との固体接触によっ
て寄与される。ガス圧力が増加してさえ、ウェーハは適
所において且つガス圧力が予荷重圧力に等しくなるまで
とどまる。そこで、ウェーハはウェーハによって固体的
に支持されることを終えて、ウェーハは固体表面の凸端
から持ち上げられる。ウェーハは、加えられるガスによ
シ曲げにさらされる薄膜として作用し始める。基本的に
、ガス圧力は手段４２によって印加される力を補償して
、ウェーハは圧胴の表面よシ上に浮上する。このレベル
より上の圧力における如何なる増加も、予荷重を加えら
れないウェーハへの増加と同様の印加に匹敵するであろ
う。かくして、第６図によって示されるように、圧力に
亘って等しい１−２　Ｔｏｒｒの印加のもとで、ウェー
ハは変形し始めて、熱伝導率は激しく低下するであろう
。この仁とは、圧力が予荷重接触圧力を越えるとき本発
明の装置による線熱伝導ｆ急速に衰えるところの第８図
の部分［ｃＪによって指示される。
圧胴３５の熱移送性能の最終決定は、経路３８を通って
循環する加熱液又は冷却液の熱容量に基づく。圧胴３５
の熱容量は十分に大きいので、圧胴３５はウェーハ４１
の大熱源又は火熱だめとして働く（代表的にウェーハは
、約４グラムの質量を有する）。
本発明の装置及び方法は、固体から固体への熱移送の利
点とガス伝導からの熱移送補助とを結合する。ガス伝導
からの補助は、非常に有意のガス圧力が達成されるので
、有意であろう。第８図で図示されるように、３５　Ｔ
ｏｒｒの予荷重圧力について、ウェーハ裏面の圧力は、
ウェーハを持ち上げることなく　ｔ”ｓは３５　Ｔｏｒ
ｒに到達し得る。本発明の装置は、ウェーハに亘って有
意の、好適には一様な接触圧力を達成するために圧胴に
対するウェーハに予荷重を加えることによって、半導体
ウェーハと圧胴との間に固体対同体の接触を生ずる。代
表的に、この圧力は、３０乃至５０　Ｔａｒｔのオーダ
ーであるが、より低くても又はより高くても良い。
そのような予荷重の上限は、幾つかのウェーハが破損す
る圧力であろう。外部視覚検査からウェーハは、圧胴上
にしつかシとフランジ固定されることが観察されるであ
ろう。しかしながら、微細レベルにおいて接触する面積
は、依然として顕著に、利用できる総面積の１０ノぐ−
セント（イ）以下である。
このことは、圧胴が金属性又は弾力性ポリマーの表面を
有するかどうかの問題である。これら微細空隙中にガス
は、圧力をもって導入される。空隙内のガスの圧力は圧
胴の表面上の凸端によシもたらされる持ち上げ力の代り
をするので、圧力は予荷重のレベルまで増加するであろ
う。本質的にガス圧力は、圧胴からウェーハまでの間隙
が＃１は一定のままである間増加し、以て有意なガス圧
力がウェーハを曲げたり又は持ち上げたりすることなく
得られる。
本発明のハイブリッド特性（ガス伝導と結合した固体か
ら固体への熱移送）を十分に理解するために、ガス伝導
による熱移送の機構を検査することが役に立つ。第５図
において示されるように、低い圧力においてガス伝導に
よる熱移送の速度は、圧力とともに直線的に増加する。
ここで、ガスの密度は圧力の増加とともに増加して、平
均自由行程は、ガス衝突の優勢が半導体ウェーハ又は圧
胴の何れかとともに起こるのに十分に長い状態である。
本質的に、ガス分子は、ウェーハと圧胴との間で前後に
運行する。この圧力状態は、分子流れと呼ばれる。この
領域において、圧力がより大きくなるにつれて、半導体
ウェーハと圧胴との間の熱移送の速度はより大きくなる
。半導体生産環境において重要な大部分のガスの場合、
分子流れ領域は、約Ｉ　Ｔｏｒｒ以下に亘る。圧力が十
分に高く又は半導体ウェーハと圧胴との間の間隔が十分
に大きいとき、ガス衝突の優勢は、半導体ウェーハ又は
圧胴との衝突−よりむしろガス分子間で生じ始める。こ
の条件は、層流領域として説明される。分子流れと層流
領域との中間において、両方の領域の特性が存在する遷
移領域がある。いくつかの層流特性が存在する領域は、
半導体生産環境において重要な大部分のガスにつ２いて
約５　Ｔｏｒｒ以上にある。この領域においてガスは、
少なくとも熱伝導率が圧力から独立している液体状部分
で作用し始める。かくして、一度この状態が達成される
と、圧力を特定の間隙について増加することによって利
点は全く得られない。熱抵抗は、半導体ウェーハと圧胴
との間の間隙を縮小することによってのみ減少させられ
る。分子から層流への遷移は、緩やかであって装置にお
ける圧胴からウェーハまでの間隙によシ決まる異なる点
において生じるであろう。
層流領域において熱伝導率への抵抗は、圧力から独立し
ていて、間隙に依存している。第７図は、この依存を示
す。層流領域又は層流成分を有する遷移領域は、熱移送
容量が圧力から独立している水平曲線を生じる。ここで
、遷移領域（第５図参照）は、純粋層流領域へと曲げら
れる。遷移領域又は純粋層流領域に到達するとき、熱移
送容量は、半導体ウェーハと圧胴との間の特定の間隔に
ついて一定になる。この関係は、熱移送分野において十
□分に確立されている。例えば、エイチ・グローパー（
Ｈ，Ｇｒｏｂｅｒ　）等の「熱移送の基本」（「希薄ガ
スにおける伝導」、７章、１５０頁以下参照、１９６１
年）及びニス・ダシュマン（Ｓ　、　Ｄｕｓｈｍａｎ　
）の［真空技術の科学的基礎」第２版、４３頁、１９６
２年）を参照されたい。本発明の装置及び方法は、層流
が存在するこの圧力条件において動作する。
この条件下で動作を得るために、半導体ウエーノ・は、
第３図で概略的に図示されるように周囲のクランクピン
グ力をウエーノ・周辺上において加えられる。このクラ
ンピングは第１図の従来技術クランピング固定装置１０
に類似するが、追加的目的を提供する。従来技術におい
て、ウエーノ・１３は、ウェーハの面積に亘って良好な
固体対固体接触を得るために周囲のクランぎングリング
３６によって凸状湾曲圧胴に対して保持される。本発明
を用いて固体対固体接触は得られるが、加えて、荷重は
圧胴からウェーハまでの狭い間隙を平均して生じるので
、ガス伝導からの補助は最適化される。
かくして、固体から固体への熱移送成分は、ガス補助成
分と同様に存在する。これら成分の結合は、第９図にお
いて図示される。第９図において、曲線ｒａＪは圧胴対
ウェーハの接触による伝導成分を示し、曲線ｒｂＪはが
メ伝導による寄与を示し、曲線「ｃ」は正味の伝導を示
す。圧力が予荷重圧力まで増加するにつれ、ウェーハが
圧胴から持ち上がって離れ又は圧胴との接触を失するま
で、固体接触成分は減少される。ガス伝導成分、曲線「
ｂ」は、純粋層流領域に到達するまで圧力とともに増加
して、次に本質的に圧力とともに一定になる。
本発明の装置を用いて３５　Ｔｏｒｒ又はより高い予荷
重接触圧力が容易に達成できることがわかっているので
、相当するガス圧力は狭い間隙を保持する間得られ得る
。これらの圧力は、いくつかの層流特性を確立するのに
十分で優に高い（第５図参照）。荷重が十分に高いガス
圧力を許容すると同時に、荷重は半導体ウェーハと圧胴
との間の間隔を最小にして、以て圧胴と半導体ウェーハ
との間の微細空隙内のガスの熱移送容量を高める。一般
に、圧胴は凸形状を有する。圧胴は、好適には滑らかに
仕上げられた金属表面、例えば柔らかなアルミニウム表
面を有する。そのような固体金属表面は、好適な固体対
固体熱接触を生じること、すなわち、弾力性ポリマーコ
ーティングよりも良好に生じることがわかっている。熱
接触の質は、金属の伝導率に正比例し、硬度に反比例し
て、表面の凹凸のうち上に高い方の凸端の頻度に比例す
る。
エム・ノー・クー／９−　（Ｍ、Ｇ、　Ｃｏｏｐｅｒ　
）等の［熱接触伝導力Ｊ　（Ｉｎｔ、　Ｊ、　Ｈｅａｔ
　Ｍａｓｓ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ、　ｖ。
１２．２７９頁（１９６９））における論議を参照され
たい。柔軟な熱伝導性ポリマーが、用いられてもよいが
、概して高い水性数を有しない。好適実施例において、
圧胴の湾曲は、ウェーハが予荷重を加えられるとき、ウ
ェーハに亘る一様な接触圧力を生じるべく選択される。
この好適な湾曲は、本出願と同日に出願されたニス・ホ
ールデン（Ｓ。
Ｈｏ１ｄｅｎ　）の同時係属出願［薄い可撓性製品から
の伝導性熱移送のだめの最適表面輪郭」において記述さ
れている。従来技術の純粋ガス伝導熱移送に対比される
ところの本発明の装置の動作は、第８図を参照すること
によって理解されるであろう。
第２図で示される従来技術の在来ガス伝導冷却装置は、
ウェーハ２０と支持板２３との間に有限間隙２１を有す
る。成形圧胴への予荷重はないので、数Ｔｏｒ、ｒでウ
ェーハは変形し始めて、以て間隙を増加する。熱伝導率
は、曲線「ｂ」によって図示されるように急激に衰える
。対比して、本発明の装置についての熱伝導率は、層流
領域が到達されるまで、曲線ｒａＪで示されるように上
昇する。３５Ｔｏｒｒの予荷重圧力を越えるとき、ウェ
ーハは変形し始めて、さらに、熱伝導率は曲線「ｃ」で
示されるように急激に衰える。
本発明の方法によシ達成できる性能は、３インチ（約７
．６２　ｏｎ　）の７オトレジスト被覆シリコンウエー
ハに２ｍＡＡｓ＋イオンビームを１８０　Ｋｅｙ、で注
入することによって証明された。シリコンウェーハは、
本発明の装置にフラング固定された。空気が、圧胴とウ
ェーハとの間に３　Ｑ　Ｔｏｒｒ以下の圧力で導入され
た。５１−の表面積が、注入された。
放射電力密度は、６ワツト／−以上であった。フォトレ
ジストの低下は、ウェーハの表面全体に亘って全く観察
されなかった。
【図面の簡単な説明】
第１図は、半導体熱移送に関する固体接触熱移送のだめ
の従来技術の装置を図示する。 第２図は、ガス伝導冷却のための従来技術の装置を図示
する。 第３図は、本発明の装置の断面図である。 第４図は、第３図の装置の平面図である。 第５図は、種々のガス圧力領域における熱移送を示す図
表である。 第６図は、シリコンウェーハについての中心点ゆがみを
ガス圧力の関数として示す図表である。 第７図は、ガス圧力の影響下でゆがむことを許容される
代表的半導体ウェーハについて、窒素ガスの熱移送容量
をガス圧力の関数として示す図表である。 第８図は、本発明の装置を用いた熱移送をガス圧力の関
数として示す図表である。 第９図は、固体から固体への熱移送成分及びガス伝導成
分によって行なわれた、半導体ウェーハに関する純熱伝
導への寄与を示す図表である。 〔主要符号の説明〕 ３５・・・圧胴　　　　　３６・・・圧胴表面３７・・
・環状凹所　　　３８・・・経路４０・・・バルブ　　
　　４１・・・ウェーハ４２・・・手段　　　　　４３
・・・がス源４４・・・経路　　　　　４５・・・アイ
テム特許出願人　　パリアンΦアソシェイッ・インコー
ホレイテッド ＦＩＧ、５ 分子　　　　　：Ｊ１羊５　　　　　　４力“λ圧ｈ　
（ＴＯＲＲ） ＦＩＧ、６ 一／−＋”スｒ３１．ｆ］　（ＴＯＲＲ）ＬＬ　　　　
　　廖参豐塀 室渉　社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ウェーハに関して熱移送を達成するための装
    置であって： ａ）前記ウェーハを受は取って前記ウェーハの裏面との
    固体対固体接触を形成するための圧胴； ｂ）、前記ウェーハに該ウェーハの周囲において前記圧
    胴に抗して十分な力を加えて、圧胴対ウェーハ予荷重接
    触の圧力を生じ、該圧力の大きさは、該圧力が圧胴とウ
    ェーハとの間の微細空隙におけるガスの圧力により実質
    的に取って代わられるとき、前記ガスが少なくとも幾分
    層流特性を有するようにもたらす大きさであるところの
    手段； Ｃ）圧力下のガス源；並びに ｄ）圧力下の前記がス源と前記圧胴対ウェーハ予荷重接
    触の面積の領域との間で接続されて、以てガスが前記圧
    胴と前記ウェー・・との間の前記微細空隙に導入され、
    前記ガスは少なくとも幾分層流特性を有するところの手
    段；から成る装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された熱移送を達成す
    るだめの装置であって： 前記圧胴が凸状湾曲表面を有するところの装置。 ３、特許請求の範囲第２項に記載された熱移送を達成す
    るための装置であって： 前記圧胴の前記凸状湾曲表面が前記半導体ウェーハを受
    は取るための仕上げられた金属表面を有するところの装
    置。 ４、特許請求の範囲第３項に記載された熱移送を達成す
    るだめの装置であって： 前記仕上げられた金属表面がアルミニウムの仕上げられ
    た金属表面であるところの装置。 ５、特許請求の範囲第２項に記載された熱移送を達成す
    るための装置であって： 前記凸状湾曲圧胴が前記半導体ウェーハを受は取るため
    に該圧胴に固着された弾力性熱伝導ポリマー表面を有す
    るところの装置１゜６、特許請求の範囲第１項に記載さ
    れた熱移送を達成するための装置であって： 圧力下の前記ガス源と前記固体対固体接触の前記微細空
    隙の領域との間で接続される前記手段が、前記ガス源に
    外部から接続されている前記圧胴内の経路から成って、
    前記圧胴の表面内の開放循環経路において終結して、前
    記圧胴上へ荷重を加えられる前記ウェーハの半径よりも
    わずかに小さい半径を有するところの装置。 ７、　特許請求の範囲第６項に記載された熱移送を達成
    するための装置であって： 前記開放循環経路の外部の前記圧胴の表面中に埋め込ま
    れた気密手段と結合して、ガスが処理チャンバーに入る
    ことを阻むところの装置。 ８、特許請求の範囲第７項に記載された熱移送を達成す
    るだめの装置であって： 前記圧胴が更に、熱移送液体を循環させるための網状経
    路を含むところの装置。 ９、％許請求の範囲第１項に記載された熱移送を達成す
    るだめの装置であって： 前記ウェーハに荷重を加えるだめの前記手段が予荷重力
    を印加して、前記ウェーハが、持ち上がったシ又は湾曲
    することなく　５　Ｔｏｒｒから１００　Ｔｏｒｒまで
    の範囲において該ウェーハの裏面に亘ってガス圧力の受
    容が可能であるところの装置。 １０、半導体ウェーハと圧胴との間で熱移送を達成する
    だめの方法であって： ａ）凸状に成形された輪郭を有する圧胴を提供する工程
    ； ｂ）前記ウェーハの周囲に前記圧胴に抗して力を加えて
    、圧胴対ウェーハ接触圧カを生じ、該圧力の大きさは、
    該圧力が圧胴とウェーハとの間の微細空隙におけるガス
    の圧力にょシ実質的に取って代わられるとき、前記ガス
    が少なくとも幾分層流特性を有する。ようにもたらす大
    きさであるところの工程； Ｃ）圧力下のガスを生じる工程；並びにｄ）前記圧胴と
    前記半導体との間の前記微細空隙の領域内に圧力下の前
    記ガスを導入する工程であって、前記ガスは少なくとも
    幾分層流特性を有するところの工程； から成る方法。 １１、特許請求の範囲第１０項に記載された熱移送を達
    成するだめの方法であって： 前記微細空隙の領域内に圧力下の前記ガスを導入する前
    記工程が、繭記圧胴内の経路を通して前記圧胴の表面に
    前記ガスを流す工程によって達成されるところの方法。 １２、特許請求の範囲第１１項に記載された熱移送を達
    成するための方法であって： 前記圧胴内の経路を通して前記圧胴の表面に前記ガスを
    流す前記工程が、前記圧胴内の経路を通して前記圧胴の
    表面内の環状開口に前記ガスを流す工程によって達成さ
    れる工程であって、前記環状開口は前記ウェーハの半径
    よりわずかに小さい半径を有するところの工程。
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