JPS58213440A - Surface profile adapted for transferring heat from thin and soft product - Google Patents

Surface profile adapted for transferring heat from thin and soft product

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JPS58213440A
JPS58213440A JP9083983A JP9083983A JPS58213440A JP S58213440 A JPS58213440 A JP S58213440A JP 9083983 A JP9083983 A JP 9083983A JP 9083983 A JP9083983 A JP 9083983A JP S58213440 A JPS58213440 A JP S58213440A
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workpiece
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platen
heat
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は目的物及び熱針1N、器を含む熱移送装置に関
するもので、特に、イオン注入、スバツーリング等によ
って処理される半導体ウェーハの冷却KIAするもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a heat transfer apparatus including an object, a hot needle 1N, and a device, particularly for cooling KIA of semiconductor wafers processed by ion implantation, subtooling, etc. be.

発明の背景 加工品が高放射流束を受ける処理工l!において、その
加工品内に出る熱はその処理に対して限界を与える因子
となるものであろう。特に、半導体材料のイオン注入に
対して、加工品のmatch:限があることがいくつか
の理由のために鉋められている。ウェーハがリソグラフ
錫塩の一部としてレジスト鳩でコートされるとζろでは
、そ(DMは、100℃をかなp越えて上昇した温厩で
は劣化又は変質するであろう。111Iに形成された半
導体ウェーハ内の1明確に変化した特性を有する餉域は
、そのウェーハが長く、放射線を受けると不所鎚の拡散
受けか、又は前に注入などを受は九領域は焼なましを早
く受けろことになるであろう。
BACKGROUND OF THE INVENTION A processing technology in which the processed product is subjected to a high radiant flux! In this case, the heat released into the processed product may be a limiting factor for the processing. In particular, ion implantation of semiconductor materials has been shown to have limited workpiece match for several reasons. If the wafer is coated with a resist layer as part of a lithographic tin salt, then the DM will degrade or deteriorate in warm temperatures raised well above 100°C. One area in a semiconductor wafer that has distinctly changed characteristics is that the wafer is long and exposed to radiation and is not well-diffused, or has been previously implanted, etc.; It will probably happen.

従って、イオン注入処理等の結果によって中−に発生す
る熱を半導体ウェーハから除去することが重質なことで
ある。
Therefore, it is critical to remove the heat generated in semiconductor wafers as a result of ion implantation processes and the like.

イオン注入の間、半導体ウェーハを凸状に曲かつ九プ2
テ/に締め+1けることによって半導体ウェーハを能動
的に冷却することは、従来技術において知られている。
During ion implantation, the semiconductor wafer is bent into a convex shape and
It is known in the prior art to actively cool semiconductor wafers by tightening them.

そのプラテンは、その表面上に柔軟な熱伝導性材料のコ
ーティングを有している。そのグラテンと協働する締付
はリングが、凸状に曲りたプラテンの適合的(c、om
plimnt)な表面に対して半導体ウェーハをしりか
シと押し付けるように配置され、その締付けで、ウェー
ハからプラテン内に設けられ九能動的冷MJ+段への熱
エネルギーの移動が一段と訃こなわれる。このような装
置は、本発明と共にIf&された米国特許第一212.
9211号に記載されている。
The platen has a coating of flexible thermally conductive material on its surface. The clamping ring cooperates with the grating to ensure that the convexly curved platen is compliant (c, om).
The semiconductor wafer is positioned to press firmly against a surface (plimnt), and its clamping further enhances the transfer of thermal energy from the wafer to the active cold MJ+ stage provided within the platen. Such a device is disclosed in US Pat. No. 2,212.
No. 9211.

前述の技術は伝導機構に基づいて熱移送をおζなうもの
である。熱エネルギーは、ウェーハに吸収される入射ビ
ームの運動エネルギーによってウェー−の外表面の近傍
で生じる。従って、熱移送をウェーハ材料を介しておこ
なう必要があるので、ウェーハ材料の熱伝S特性の中に
慴在的に熱伝導性の/Al成分が存在する。(簡単化の
ために熱がウエーノ・の岸さを通して通過すると仮定し
ている。)同様に、ウェー/1とウェー/1接触するプ
ラテン表面の間で、医に循環冷却流体用の冷却チャネル
が配賦され九プラテンの内S領域を通りズ熱移動をおこ
なI)せる丸めに、プラテン社熱伝導特性の特徴を有す
る材料から成る。ワエーノ1とグラブ/との闇の中閣做
触領域において、熱移g!l藷往への明確な寄与か4)
任する。cの領域の熱伝導は、ウェーハとプラテンとの
間の冥際の接触面積にほぼ比例し、2つの材料の平均熱
伝導率に反比例する。
The aforementioned technology is based on a conduction mechanism for heat transfer. Thermal energy is generated near the outer surface of the wafer by the kinetic energy of the incident beam absorbed by the wafer. Therefore, since heat transfer needs to take place through the wafer material, a thermally conductive /Al component is present throughout in the heat transfer S properties of the wafer material. (It is assumed for simplicity that the heat passes through the walls of the pipe.) Similarly, between the way/1 and way/1 contacting platen surfaces, there are cooling channels for circulating cooling fluid. The platen is made of a material having thermal conductive properties characterized by roundings which are distributed to allow heat transfer to occur through the S area of the platen. In the realm of darkness between Waeno 1 and Grab/, heat transfer G! Is there a clear contribution to the struggle? 4)
Leave it to me. Thermal conduction in region c is approximately proportional to the area of contact between the wafer and platen and inversely proportional to the average thermal conductivity of the two materials.

微視的なスケールでは、それらの表印は、完全く平りで
tユなく、不規則な方向を鳴している。材料の硬度及び
各々の接触表面の表向地彫分布における仮定に晶づ(こ
とにより、接触IMi執は拉視的測定で財界することが
できるが、しかし、実際には巨視的な面積のほんの一部
にすぎない。X空中における固体間の伝導熱移動理論は
クーツク−、マイキック及びヤパノビツクによって展開
されている(Int、J、 Heat and Mas
s Transfer、  12%。
On a microscopic scale, their markings are completely flat and uneven, pointing in irregular directions. Due to the assumptions made in the hardness of the material and the surface roughness distribution of each contact surface, the contact IMi can be estimated by optical measurements, but in reality only a fraction of the macroscopic area This is only a part of the theory of conductive heat transfer between solids in the air.
s Transfer, 12%.

219−500員(196う))。そζでは、接触熱伝
導が、伝導性及び実際の接触面積に依存することが示さ
れている。その実際の接触面積は、接合しあう表面にお
ける平らでない部分の表面密度及びその材料の弾性又可
塑性適合性(canpl 1ance)K1−に依存す
るものである。上に働く押し付けられた力により、不規
則性はまず相互に接触するように、又ははは合致するよ
うに変形鳩れ、より多くの接Pj!1−I(Jilが生
成されるであろう。よp多くの接触面租による15r 
Mの効果は、ウェーハによって支え得る敞大応力によっ
て駆足される・米国竹許第鵬282,924号において
、プラテンは、晶熱容量金属体で偶成され、竹に特定し
ないが凸状に曲がっている、ウェーハと接触する熱伝導
適合  。
219-500 members (196 u)). It has been shown that the contact heat transfer depends on the conductivity and the actual contact area. The actual contact area depends on the surface density of the uneven portions of the mating surfaces and the elastic or plastic compatibility (K1) of the materials. Due to the pressing force acting on the top, the irregularities first deform into contact with each other, or into conformity, and more contact Pj! 1-I (Jil will be generated. 15r due to more contact surface area)
The effect of M is driven by the large stress that can be supported by the wafer. In US Pat. Heat conduction fit in contact with wafer.

(compliant)材料外層が接合され1いる。従
って、ウェーハの小さな不規則性のある部を収容すべく
変形する表面層を備えている。この例では、その適合(
compl Iant)材料を通過する熱通路の長さに
おいてj!に幾何学的な層性が存在する。その長さは、
接触圧力の増加とと4に比例して短くなるものである。
An outer layer of (compatible) material is bonded. Therefore, it is provided with a surface layer that deforms to accommodate small irregularities in the wafer. In this example, its adaptation (
compl Iant) in the length of the thermal path through the material j! There is a geometric layering in. Its length is
It becomes shorter in proportion to the increase in contact pressure.

この効果は最初に現れるが、しかし、通常生ずる僅かな
変形では全く小さな%Oである。
This effect is initially visible, but the small deformations that usually occur are quite small in %O.

境界面の熱インピーダンスに影畳を与えるいろいろな効
果は、熱シ/りに関して所定のウェーハ温度t−保つこ
とが4ましい所で選択的に制a可能な熱イ/ビーダ/ス
を与える仁とで認められ九。
The various effects that affect the thermal impedance of the interface include the ability to provide selectively controllable thermal impedance where it is desirable to maintain a predetermined wafer temperature t with respect to thermal radiation. 9.

この属性の例が、これと共に譲渡された出願中の米国出
願第28鵬915号で線−され1いる。
An example of this attribute is provided in copending U.S. Application No. 28,915, hereinafter assigned.

従りて、本A明の目的は、イオン注入の藺、牟導体りエ
ーハを効果的に冷却すh九めの改JILされ九装置、%
に一様に+このような冷却をお仁なう装置tl−提供す
ることである。
Therefore, the purpose of this invention is to effectively cool the conductive wafer during ion implantation.
The objective is to provide a device that can uniformly provide such cooling.

発明の概要 放射流束を受ける中導体つエーノ1用の改良された熱移
動装置は、9エーハをその周囲で好適に締め付けろプラ
テン表面含んでいゐ。そのプラテンは、ウェーハの表面
上の場l對に依存しないで、熱をウェーハを通してプツ
チyに移動させることを最−にすゐ輪郭を有している。
SUMMARY OF THE INVENTION An improved heat transfer device for a medium conductor tube 1 subjected to a radiant flux includes a platen surface having nine wafers preferably clamped about its circumference. The platen has a profile that maximizes the transfer of heat through the wafer to the tip, independent of the field on the surface of the wafer.

ウェーハとプラテンとの間の接触圧力分布が、ウェーハ
をプラテンに締めイ・1ける締付は手段によってI長足
された境界条件に対して、ウェーハのnDの表向全体に
わたって一様であるところの表面に対応するように、ウ
ェーハと合致する輪郭が計算される。接触圧力の大きさ
は、ウェーハが後で割れることなく許容し得る大きさま
で蚊大化される。
The contact pressure distribution between the wafer and the platen is such that the clamping of the wafer to the platen is uniform over the entire nD surface of the wafer, with respect to the boundary conditions added by means. A contour matching the wafer is calculated to correspond to the surface. The amount of contact pressure is scaled up to an amount that can be tolerated without the wafer subsequently cracking.

1つの実施例において、/W)テンは剛直な金属部伺及
びその上に接合される適合(compliantJ層か
ら成る。その連合層の特性及び接合表面でのその部材の
内偵輪郭によって、上述した必要条件を満す外@−郭1
よ制御される。
In one embodiment, the tensile structure consists of a rigid metal member and a compliant layer bonded thereon. The properties of the bonded layer and the internal profile of the member at the bonding surface meet the above requirements. Outside that satisfies the conditions @ - Guo 1
well controlled.

どちらのアプローチにおいても、プラテンは、七〇から
p6を効果11’Jに除去するための14@ *b的な
冷却手段を好適に含んでいる。
In either approach, the platen preferably includes cooling means for removing p6 from 70 to effect 11'J.

好適実施例 本発明の概要は、典型的なイオン注入1+!!置七囚示
して−る縞1図に良く示されている。高電圧り−電ナル
2が、アースに閾1−て典型的に+10keマから+2
00 k@マまでの?択可能な電圧に保たれている。タ
ーζナル2内に、イオン源8及びそれと組み合9i!源
lOが配置され、本発明の目的に関してht帆する必決
のない抽出、グループ及び集束域圧が俯見られている。
Preferred Embodiment A summary of the present invention describes a typical ion implantation 1+! ! This is clearly shown in Figure 1, which shows the 7th prisoner. The high voltage voltage terminal 2 is typically +10 to +2 with a threshold of 1- to ground.
00 k@ma? The voltage is maintained at a selectable voltage. In the terminal 2, an ion source 8 and its combination 9i! The source IO is located and the extraction, group and focus area pressures are overlooked for purposes of the present invention.

典屋的に、イオン源はガス状バ^科を必賛とするガス取
扱製鑵で作動し、そのA−はいくつかのガスシリンダの
間で選択するため及び選択されたガスを制御して漏出す
ることによりイオン源に供給す6ために使用されてもよ
いものである。イオン源8から発散する高流束イオンビ
ームlFiが分析磁石20でJ!勅量分析され、七の磁
石から流出し、穴22によって成形され、更に可変なス
リットシスツ゛ム24によって限定される。そのビーム
は次に、加速前26内のアース電位へ加速される。四爪
極子二麺し/ズのような光学的要素28は、9開業束を
ターゲツト面56又はう8に生じさせるためにビームに
作用する。141図の典型的な:4!!甑は静電偏向装
置を利用し【いる。その静′l!偏向装置は、選択され
たターゲット園全体にビーム111を向けるためのY偏
向板40及び翼偏向板蔓2を含んでいる。所望の走査パ
ターンを形成するために板40及び−2に印加される波
形が走査装置で形成される。二重チャネルターゲットチ
ェンバー6は、処理される製品上棟う丸めに備えられて
いる。各々の処理チャネルに対してビーム形成スリット
略8及び49が、そして電萄収県及び集成に対してファ
2ディケージ50及びう1が、そのターゲツトチユンバ
の中に含まれている。供給チャネルラ2及び54t−含
む@動つェーハ取扱装置が作動すると、2つの処理チャ
ネルには、時間をずらしてターゲットチェンバ内に導入
するための2つの真空ロックの各々を通って1度に1つ
半導体ウェーハか導入される。
In general, the ion source operates on a gas-handling device that requires a gaseous gas, and its A- is used to select between several gas cylinders and to control the selected gas. It may also be used to feed the ion source by leakage. The high flux ion beam lFi diverging from the ion source 8 is J! The volume is analyzed and flows out of the seven magnets, shaped by holes 22 and further defined by a variable slit system 24. The beam is then accelerated to ground potential in pre-acceleration 26. An optical element 28, such as a four-pronged pole/shaft, acts on the beam to produce a nine-opening beam at the target surface 56 or 8. Typical of 141 figures: 4! ! The koshiki uses an electrostatic deflection device. That stillness! The deflection device includes a Y deflection plate 40 and a wing deflection plate vine 2 for directing the beam 111 over a selected target field. The waveforms applied to plates 40 and -2 to form the desired scan pattern are created by the scanning device. A dual channel target chamber 6 is provided for rounding the product to be processed. Beamforming slits approximately 8 and 49 for each processing channel, and a radial cage 50 and another for the power collection and assembly are included in the target chamber. When the moving wafer handling equipment containing supply channels 2 and 54t is activated, the two processing channels are filled, one at a time, through each of two vacuum locks for staggered introduction into the target chamber. Semiconductor wafers are introduced.

そのウェーハ取扱装置は、錫塩の間にウェーハを適切に
位置付けし、揃え、冷却し、処塊終了倣−チェンパから
処理されたウェーハt−Mi1.b除く。そのウェーハ
取扱装置は、これと−緒にお仁なりた一連の出Azうの
中に記載されている。
The wafer handling equipment properly positions, aligns, and cools the wafer between the tin salts and processes the wafer t-Mi1. Excluding b. The wafer handling equipment is described in a series of accompanying publications.

イオンビームが慣切る全領域が高^空に、例えば、典型
的にはtow、htのオーダの圧力に保たれることは理
解されよう。
It will be appreciated that the entire area traversed by the ion beam is kept at high pressure, eg, typically on the order of tow, ht.

第2A図に示されてbるように、ウェーハ62の周囲に
加えられろ締伺は力りがウェーハ表面全体にわたって不
一様な分布の接触力となることがわかるであろう。この
ことはウェーハに不一様な荷重を生じさせる。そこにお
ける小一様な荷重は、任慧の凸面外形65t*するプラ
テン611によって形成される。局部の応力は、ベクト
ル成分66により記号にして示されている。ウェーハ6
2とプラテン6NとO境界の熱伝導性は、グラテンに向
けてウェーハ上に加えられる接触ツバ並ひにそ゛の材料
の熱的及び機緘的喘性の関数でりる。上述したように、
このことは−綿に1ユウエーハとプラテンの両方の(i
&視的な杓科の1時機である錬視的な表面の荒さ及び圧
縮率並びに印加力に比例して変化し得る各々の材料にお
ける接触面積のためである。#2A図のような、典壓的
に周囲で締め(=jけられたウェーハを冷却する凸状の
球面形のプラテンにおいて、比較的諷度上昇した領域が
、局部的な接触圧力の減少のために、処理の間ウェーI
・の中心領域において広く進んでいくことがわかってい
る。
As shown in FIG. 2A, it will be seen that the clamping force applied around the wafer 62 results in a contact force that is unevenly distributed across the wafer surface. This creates uneven loading on the wafer. The small uniform load therein is created by the platen 611, which has a convex profile 65t*. Local stresses are symbolized by vector components 66. wafer 6
The thermal conductivity of the 2 and platen 6N and 0 interfaces is a function of the thermal and mechanical properties of the material as well as the contact collar applied on the wafer towards the graten. As mentioned above,
This means that - cotton has 1 wafer and platen (i
This is because of the visual surface roughness and compressibility, which is a factor in the visual field, and the contact area in each material, which can vary in proportion to the applied force. In a convex spherical platen that typically cools a peripherally clamped wafer, as shown in Fig. Therefore, during processing
・It is known that it progresses widely in the central area of ・.

最適なプラテンの輪郭は、周囲にそって支持されている
一様に荷重された薄いディスクを記述する微分方程式に
よって描ける。この問題は、!ルガリーとクオール/ル
(Margu@rreとWoernle)によ′)CW
a論されている(0弾性*”第11草。
The optimal platen profile can be described by a differential equation that describes a uniformly loaded thin disk supported along its periphery. This problem,! By Margu@rre and Woernle') CW
It has been argued that (0 elasticity*” No. 11).

プライスデル出版社、ウオルサム、マサチ瓢−セツツI
l′11.1969)。これを参照すると、一様に荷重
され九MI#BAで支持されていゐ薄い柔軟なディスク
に対する偏差(de (lee t 5on) 7 (
r)はである。ここで r口動径位置 1) m 2 y、 (ウェーハ直径)t−ウェーハの
厚さ pmウェーハに印加される力 B−弾性係数 シ膳ポアノン比 上記式(1)Kよって記述されゐ偏差線、処理中に感知
される最適な接触冷却に対する規準、例えば、ウェーハ
に印加される一様な接触圧力分布を満す。
Price Dell Publishing, Waltham, Masachi Hyoro-Setsutsu I
l'11.1969). With reference to this, the deviation for a thin flexible disk uniformly loaded and supported by 9 MI#BA (de (lee t 5 on) 7 (
r) is. Here, r radial position 1) m 2 y, (wafer diameter) t - wafer thickness pm force applied to the wafer B - elastic modulus Poynnon's ratio Described by the above equation (1) K , satisfying criteria for optimal contact cooling as perceived during processing, such as a uniform contact pressure distribution applied to the wafer.

ウェーハからグツテンへの熱移動t−最大にする丸めに
、ウェーハとプツチ/の閣の接触力を最大にすることが
WAK望まし仏。最大の接触力には、そのクエーハ材料
O特注によって1[11jPftを受ける。ウェーハが
凸状−の九めに変形されるので、L力の帰線方向成分(
法線方向O鐙触力に関して41#方向成分)は、曲げが
強制され、それによ1Pf)工−ハの内側面近傍を圧縮
し、その外@(凸状)面近傍t−緊俵させる。各々の表
面における応力の帰線方向成分は、設計上のパラメータ
に範Ilを与える大きさく特に、外9Ailuにおける
%1i儀応力)上表している。
It is desirable to maximize the contact force between the wafer and the wafer during rounding to maximize the heat transfer from the wafer to the surface. The maximum contact force is 1[11jPft due to its Quafer material O customization. Since the wafer is deformed into a convex shape, the retrace direction component of the L force (
The 41# direction component with respect to the normal stirrup contact force forces bending, thereby compressing the vicinity of the inner surface of the workpiece and tightening the vicinity of its outer (convex) surface. The retrace direction component of the stress on each surface is expressed above as a magnitude that gives a range of design parameters (in particular, the %1i force stress at the outer 9Ailu).

一様に荷重され丸薄い県歌、桑ディスクに対して、この
ように形成−れた@差から生ずる最大の表面圧力は、 g=p (−!!り” 〔′−(3+ν))     
 (2)s で与えられ、その最大圧力は、以下の式のように9エー
ハが安全である最大緊張圧力によって制限を受ける。
For a uniformly loaded, round and thin disk, the maximum surface pressure resulting from the difference formed in this way is g=p (-!!ri) ['-(3+ν)]
(2) is given by s, the maximum pressure of which is limited by the maximum tension pressure at which 9A is safe, as in the following equation:

ζζで、 p二接触カ シ詭ポアソン比 σに外91面における緊張迅力 ’dX−’@−を与えたときに耐え得る最大緊張圧力 式(2)に従う一様に#重された薄い柔軟なディスクに
対して、最大偏差が以下のように与えられる。
In ζζ, the maximum tension pressure that can be withstood when the tension force 'd For a disk, the maximum deviation is given as:

’maxkl史うと、 となる。'maxkl history, becomes.

デイメンジ曹ンをなくし九式が、プラテンに対すhがF
−の外形′に記述する式(5)で式(1)を割ることに
よって与えられる。
Type 9 eliminates the Damenge cylinder, and H against the platen is F.
It is given by dividing Equation (1) by Equation (5) described in the outer shape of -.

従って、式(4)は、ウェーハの表面全体にわたって一
神な熱移動忙お仁ない且つウェーハからの最大熱移動r
おζなう共同条件を表しているう式(II)がヤング率
に依存しlよいこと、ポアソン比がいろいろな材料にほ
とんど変化しないことに注意すべきである。式(りは提
唱した目的に対して一伸に応用nj能な一郭を表わし1
いる。実際の使用において、’nIRK  の値は曲縁
の太き4 (mmpHtude)又はスケールに拘束r
与えるが、しかし、いろいろ異なった9エーハ祠が熱移
動時性に泉實的な犠牲を強いることなく収納し得ること
も注意すべきである。
Therefore, equation (4) shows that there is no single heat transfer over the entire surface of the wafer and that the maximum heat transfer r from the wafer is
It should be noted that Equation (II) expressing the joint condition ζ depends on Young's modulus and that Poisson's ratio hardly changes for various materials. The formula (ri) expresses a scheme that can be applied to the proposed purpose.
There is. In actual use, the value of 'nIRK is constrained to the thickness of the curved edge 4 (mmpHtude) or the scale r
However, it should also be noted that a variety of different 9Ah shrines can be accommodated without making any real sacrifices to heat transfer characteristics.

従って、J2B図において、本発明のプラテン70は、
式(駒によって記述される表面の輪郭を有する。ウェー
ハ12は、周囲の締付はリング7萼 ゛によっで締付は
力Lt−もってプラテン70に押し付けられている。冷
却チャネルT(aFL、熱を一墳除去するためにプラテ
ンに備えられている。ベクトル成分7gによって象徴的
に表わされた応力分布は、周囲の締付けの境界条件及び
ウェーハ72と輪郭71とを合致させることによって課
せられる一轡な一定力の荷車の九め孤、ウェーハ全体に
わ九って一様である仁とがわかる。全ウェーフル表囲#
体にわl仁って做触をおζなうための一定力一の大きさ
に対して、接触圧力は、LO更なる増加゛に対して変化
しない値と仮定している。I接触力の更なる増加71.
は、荷重分布に影41t−与えることなくウェーハt−
通過して基板に単に移される。
Therefore, in the J2B diagram, the platen 70 of the present invention is
The wafer 12 is pressed against the platen 70 with a circumferential clamping by a ring 7 and with a force Lt. A stress distribution symbolically represented by the vector component 7g is imposed by the boundary conditions of the surrounding clamping and by matching the wafer 72 and the contour 71. It can be seen that the force of a cart with a uniform constant force is uniform across the entire wafer.The entire wafer surface #
For a constant amount of force for touching the body, the contact pressure is assumed to be a value that does not change with respect to further increases in LO. Further increase in I contact force71.
is applied to the wafer t- without affecting the load distribution 41t-
It is simply passed through and transferred to the substrate.

他の夾り例(第20図)として、プラテン組立体は、剛
直な部材で心るプラテンIOと適切な熱伝導コーティン
グ82とから形成されてもよい。
As another example (FIG. 20), the platen assembly may be formed from a rigid member platen IO and a suitable thermally conductive coating 82.

プラテン60の中間の輪郭90は、ウェーハ86が受け
る荷油及び調合材料82の時性會考慮に入れて決定され
る。その荷重祉、設計荷重条件の下でのウェーハ86と
プラテン80との間の境界の輪νμ8棒を、ウェーハを
プラテンに締付けることによって決定される境界条件に
対してグラテy−ウェーハ境界の面全体°にわたって一
様な接触圧力分布を形成する所望の輪郭と合致させるた
めに課せられるものである。最も簡単なアブ四−チとし
ては、一様な厚さの適合材料の屑を、境界の輪郭84と
中間の輪郭9GがS!4質的に]1リーとなるようにそ
の中間の輪郭90に接合させることである。
The intermediate profile 90 of the platen 60 is determined to take into account the timing of the cargo oil and compounded material 82 that the wafer 86 receives. The load force, the boundary ring νμ8 bar between the wafer 86 and the platen 80 under the design load conditions, for the boundary condition determined by clamping the wafer to the platen, the entire surface of the grating-wafer boundary. It is imposed to match the desired contour to create a uniform contact pressure distribution over . The simplest ab 4-chi is a scrap of conforming material of uniform thickness, with a boundary contour 84 and an intermediate contour 9G S! 4 qualitatively] to the intermediate contour 90 so as to form one li.

一般的な場合において、圧縮された適合材料が、増加す
る周囲の荷重のために径方向の厚さの分布を示すことに
なるであろうし、複雑な設計上の手順な必要となるで壱
ろう。そのようなksrl!+は=7ビニータモデルで
練返し手順により移易に成し遂けられる。そのaノビエ
−タモデルIC2いて―、@1’)f7(D中間Wa郭
90 tHtWAayt (r、 ’)は、適合材層8
2の偏差1−**に入れて、所望の外面輪郭を形成する
ために変化されるf、連続した周回の締付けによって定
められた曳界桑件(対して、θ依存性はなくなシ、これ
らの関数は放射相称となる。
In the general case, a compressed conformal material would exhibit a radial thickness distribution due to increasing circumferential loads and a complex design procedure would be required. . Such a ksrl! + can be easily accomplished by practicing the =7 Vinita model. The a noviator model IC2 is, @1') f7 (D intermediate Wa section 90 tHtWAayt (r, ') is the compatible material layer 8
2 deviation 1-**, f is varied to form the desired outer surface contour, the pulling field defined by successive rounds of tightening (whereas there is no θ dependence, These functions are radially symmetric.

加J6品の大t1さを有する。典型的なシリーンウエー
ハ(直yklooa、Jlさ525電り四〕)に対して
、562.ζ6す7m(gooopst)O緊張メ二l
ディング応力が許容できる。式(りによって与えられる
輪郭の大きさとして、最大偏差α1511cm(QO5
291nch)が取られる。α* ? l K#/Cm
(0,6T psl )の一定圧力がそのように輪郭付
けされたアルミニウム(6061−T6)製の熱タンク
に向けて保たれている。そのか接触抵抗は真空中で約6
5 C/ watt /aIであるとわかっている。1
つの具体例において、アル々ニウム製プラテン体、適合
基板及び典型的なウェーノ1は、それぞれ0.)1.2
.11、αう5−へ071℃/W鳳11/dとなる。全
熱インピーダンスへの主紮な寄与は接触インピーダンス
と予懇されるか、しかし、熱接触抵抗の業際の値は、熱
シンク及びウェーノーの両表面特性に完全に依存す46
軟質なアルミニウム又はインジウλは、この目的に対し
て優れ九特性を肩するものと16しられている。柔軟な
材料け、S闇値粒子を許dする可能な利点を有するとい
う良い特性を与える・ 本発明の関連した態様としでは、ガスがウェーハーグツ
テン境界量域内に導入され、熱移動を強めるための接触
圧力とほぼ等しい圧力にすゐことである。この問題の材
料線これと一連の出願に記載されている。
It has a large t1 thickness of the J6 product. For a typical silicone wafer (direct yklooa, Jl 525 electric 4), 562. ζ6s7m (gooopst) O tension menu
ding stress is acceptable. The maximum deviation α1511cm (QO5
291nch) is taken. α*? l K#/Cm
A constant pressure of (0,6 T psl ) is maintained onto a thermal tank made of aluminum (6061-T6) so contoured. The contact resistance is about 6 in vacuum.
5 C/ watt /aI. 1
In one embodiment, the Aluminum platen, the compatible substrate, and the typical Waeno 1 each have a 0.0. )1.2
.. 11, αU5-071°C/W Otori 11/d. The main contribution to the total thermal impedance is predicted to be the contact impedance, but the practical value of the thermal contact resistance depends entirely on the surface properties of both the heat sink and the waveform46.
Soft aluminum or indium λ is known to have excellent properties for this purpose. A related aspect of the invention is that a gas is introduced within the wafer mass boundary region to enhance the heat transfer. The pressure should be approximately equal to the contact pressure of The material line in question is described in this and a series of applications.

他の締付は装゛賀、もまた考えられイ0る。他の1つの
このような締(すは装r#、 tit 、対称的に離散
した点で、すなわち第5図の例に示されているように、
ウェーハの8囲にそって等しく間隔おい九)点で等しい
締付は方りをウェーハに加えておこなうものである。こ
のような場合、複雑なサドル形の輪郭が結果的に生じる
。すなわち、そのウェー/Sは、0がその周囲のまわり
の方位角であると仁ろの表IiI′1y(rel’)に
変形されるだろう−0のような表聞け、前11dしたマ
ルガリーとウオールンルを参照すれば財界できる。プラ
テン108は、最大側lの染付によって更に強要される
このようなサドル形−郭に与えられる。必要で複扛1−
郭を形成することは、多重軸機械^11り技術を用いる
ことによj)1iIIJmに得ることが可能である。他
の例としては、プラテン1081feJ述した実施例の
ような適合材層を有するものに形成してもよく、必歎と
するより複雑な計算で輪郭を望ましいものKしてもよい
。このset、、九締付は実施例において得られる利点
は、付加的なウエーノSg域がつ壜−ハ上におけるデバ
イスの製aに対して接近−1能となることであ、6゜I
!ωの連続し九周囲の4付は部と全表面との分数をとる
と、 2Kr@III   m 2πre    re となp、これは典型的な、、(2ms)及゛びr、の値
の数パーセントのオーダーである。この実施例は、これ
と−遍になされた出願の目的とするとζろである。
Other fastenings, such as locking, are also conceivable. Another such tightening is at symmetrically discrete points, i.e., as shown in the example of FIG.
Equal tightening is performed by applying a swivel to the wafer at equally spaced points along the circumference of the wafer. In such cases, a complex saddle-shaped profile results. That is, the way/S will be transformed into the table IiI'1y(rel') of Niro, where 0 is the azimuthal angle around its surroundings. If you refer to wallunle, you can do business. The platen 108 is given such a saddle-shape which is further enforced by the staining of the largest side l. Necessary and multiple 1-
Forming the shell can be obtained by using multi-axis mechanical techniques. As another example, the platen 1081feJ may be formed with a layer of compatible material as in the embodiment described above, or the desired contour may be determined by more complex calculations than required. The advantage obtained in this set of embodiments is that the additional wafer Sg area is accessible to the fabrication of the device on the bottle, and the 6°I
! If we take the fraction of the continuous 9th circumference of ω and the total surface, we get 2Kr@III m 2πre re p, which is the typical number of values of (2ms) and r. It is on the order of a percentage. This embodiment is a complete example of the object of the application filed herewith.

説明がウェーノーと熱シンク部材との間の一橡な接触圧
力t−得る仁とに向けられているけれども、   □他
の屑繭の分布が同様にして得ることができること%1j
QIIRに4解されよう。例えは、温度勾配が、iJi
論された例よりも他のを別の処理工程に対して必要とな
るであろうし、対応した接触力分布は接触輪郭を滴肖に
設計することKよって得られよう。
Although the explanation is directed to the uniform contact pressure between the wafer and the heat sink member, other cocoon distributions can be obtained in a similar manner.
QIIR will explain this in 4 ways. For example, if the temperature gradient is iJi
Other processing steps than those in the example discussed may be required, and a corresponding contact force distribution may be obtained by designing the contact profile in a gradual manner.

説明は、イオン注入の闇に、半導体ウェーノ・から熱を
除去することを内容として構成されてきた。
The explanation has focused on the secret of ion implantation and the removal of heat from semiconductor wafers.

イオン注入が、本発明が適する放射処理の単なる一例で
あることはすぐにわかるであろう。舅に、薄い柔軟なデ
ィスクからの熱伝導移動は、このよりなI科への熱伝導
IfIp動に!接KpA遅している。
It will be readily appreciated that ion implantation is just one example of a radiation process for which the present invention is suitable. To the father-in-law, the heat conduction transfer from the thin flexible disk is to this more I-family heat conduction IfIp movement! The contact KpA is slow.

従って、薄い柔軟な加工品を加熱するような処理もまた
、本発明による同様の利点を費けるであろうつ説明しイ
きた例は薄い柔軟なディスクを用いているけれども、本
発明は、円形に対称でなく、又は一様な厚さでなく若し
くは平でない表面輪郭の加工品にも適用することができ
る。轟弁省であれば、特定の形状及び材料の薄い柔軟な
加工品とその特定の境界条件が本発明と矛盾しない加工
品の所望の荷m条件に対して輪郭を得るために必要なこ
とのすべてであることがわかるであろう。いろいろな変
形、変更が、特許請求の範囲に記載され′#:、発明事
項においてお仁なえることもわかあであろう。
Thus, processes such as heating thin flexible workpieces would also benefit from similar benefits of the present invention.Although the examples described use thin flexible disks, the present invention It can also be applied to workpieces that are not symmetrical or have surface contours that are not uniformly thick or flat. If it is a question of what is necessary to obtain a contour for a thin flexible workpiece of a particular shape and material and the desired load conditions of the workpiece whose particular boundary conditions are consistent with the present invention, You will find that everything is. It will be appreciated that various modifications and changes may be made within the scope of the claims.

〔主側符号の説明〕[Explanation of main side code]

62−−ウェーハ    611−−プラテン65−一
輪lls       66−−ベクトル成分70−−
プツテン    71−一輸祁72−一ウエーハ   
 7 * −−M付はリング76−一冷却チヤネル  
80−−プラテン82−一適合材1@     H*−
一輪言6−一ウエーハ    88−一締付はリング9
0−一輪郭     108−−プツチ/同一   弁
理士 富 1)修 自 、σ:l抛1/2
62--Wafer 611--Platen 65-One wheel lls 66--Vector component 70--
Pututen 71-1 72-1 wafer
7 * --M type is ring 76-1 cooling channel
80--Platen 82--Compatible material 1@H*-
One word 6-1 wafer 88-1 tightening is ring 9
0-One contour 108--Putuchi/same Patent attorney Tomi 1) Shu self, σ:l抛1/2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 放射流束の下において、平らな物品から熱を除去す
る装置であって、 −)前記物品全体にわたって放射流束を向ける放射源と
、 b)入射してくる熱を除去する熱シンク手段と、 C)前記平らな物品の周囲部分を前記熱シンクの平らで
ない凸状の輪郭表面に締め付けることで、前記平らな物
品を変形させ、前記輪郭付けされた表面と合致させるた
めの締付は手段と、 から成り、 前記輪郭によって、一様な接触圧力が前記輪郭伺けられ
た表面と接触する前記ウェーハ表面全体にわたって押し
付けられるところの装置。 と 特許請求の範囲第1項に記載された装置であって、 前記周囲部分が、前記加工品の前記輪郭付けられた表面
の周囲の狭い連続した領域であるところの装置。 ′5.  %許請求の範囲第2項に記載された装置であ
って、 前記加工品が半径r。、厚さtの薄い平らなディスクで
あり、 前記輪郭の一般的な数式が、 y(r)−ぺ(r′−βr) であり、ここでα、βは定数で、 yが半径座標rでの基面からの垂直成分であるところの
装置。 狐 特許請求の範囲第2項に記載された装置であって、 前記締付は手段が、前記ディスクの外面凸状表面で弾性
限界に近い緊張応力成分を生成するために、前記輪郭付
された表面と協働するとζろの装置。 −特許請求の範囲第4項に記載された装置であって、 1+ν αが(■〒7)で与えられ、 βが2(3+sz)で与えられ、 1+し νが前把手らな加工品に対するポアソン比であるところ
の装置。 & 薄い変形可能な加工品と熱シンク表面との間におい
て伝導による熱移動を最適化する方法であって、 a)前記加工品の周囲部分を前記熱シンク表面の一部に
締め付ける工程と、 b)前記加工品を前記熱シンク表面に向けて変形する工
程と、 C)前記加工品と前記熱シンク表面との間で) 一様な接触圧力を保持する工程と、 から成る方法。 7、 %許請求の範囲第6項に記載された方法であって
、 前記変形する工程が、前記加工品にその上で限界弾性応
力に近づけるために応力をかける工程であるところの方
法。 (以下余白)
Claims: 1. An apparatus for removing heat from a flat article under a radiant flux, comprising: -) a radiation source that directs the radiant flux across the article; and b) an apparatus for removing incoming heat from a flat article. C) tightening a peripheral portion of the flat article to a non-flat, convex contoured surface of the heat sink, thereby deforming the flat article to conform to the contoured surface; The apparatus comprises means for clamping, and wherein the contour imposes a uniform contact pressure over the entire surface of the wafer in contact with the contoured surface. and the apparatus of claim 1, wherein the peripheral portion is a narrow continuous area around the contoured surface of the workpiece. '5. % The apparatus according to claim 2, wherein the workpiece has a radius r. , is a thin flat disk of thickness t, and the general formula for the contour is y(r)-pe(r'-βr), where α, β are constants, and y is the radial coordinate r The device where is the vertical component from the base plane. FOX Apparatus according to claim 2, characterized in that the tightening means are adapted to produce a tension stress component near the elastic limit on the outer convex surface of the disc. When working with the surface, the device of zeta-filament. - The device according to claim 4, in which 1+ν α is given by (■〒7), β is given by 2(3+sz), and 1++ν is for a front-handled workpiece. A device that is Poisson's ratio. & A method for optimizing conductive heat transfer between a thin deformable workpiece and a heat sink surface, comprising: a) clamping a peripheral portion of the workpiece to a portion of the heat sink surface; b) ) deforming the workpiece toward the heat sink surface; and C) maintaining a uniform contact pressure between the workpiece and the heat sink surface. 7. The method according to claim 6, wherein the step of deforming is a step of applying a stress to the workpiece in order to approach the critical elastic stress thereon. (Margin below)
JP58090839A 1982-05-25 1983-05-25 Device for removing heat from thin and flexible articles Expired - Lifetime JPH0670897B2 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0297035A (en) * 1988-05-24 1990-04-09 Balzers Ag Vacuum apparatus

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5582771A (en) * 1978-12-20 1980-06-21 Toshiba Corp Ion implanting device
JPS55127034A (en) * 1979-03-16 1980-10-01 Varian Associates Device for mechanically urging semiconductor wafer to soft thermoconductive surface

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