温度変更システム
【課題】ベークプレート部の温度変更に要する時間を短くすることができる温度変更システムを提供する。
【解決手段】高速温度変更（ＲＴＣ）システムは、熱拡散部２２２、熱拡散部２２２に連結されたヒータ基台２２６、および、ヒータ基台２２６に連結されたヒータ層２２４、を備えたベークプレート部２０５を備える。また、高速温度変更システムは、ベークプレート部２０５に近接配置された受動冷却機構を含む。受動冷却機構は、ヒータ層２２４と物理的に接触するように移動可能である。受動冷却機構は、冷却プレート２４０および冷却プレート２４０に連結されたサーマルパッド２１０を備える。さらに、高速温度変更システムは、受動冷却機構に近接配置された能動冷却機構を備える。受動冷却機構は、能動冷却機構と物理的に接触するように移動可能である。
【解決手段】高速温度変更（ＲＴＣ）システムは、熱拡散部２２２、熱拡散部２２２に連結されたヒータ基台２２６、および、ヒータ基台２２６に連結されたヒータ層２２４、を備えたベークプレート部２０５を備える。また、高速温度変更システムは、ベークプレート部２０５に近接配置された受動冷却機構を含む。受動冷却機構は、ヒータ層２２４と物理的に接触するように移動可能である。受動冷却機構は、冷却プレート２４０および冷却プレート２４０に連結されたサーマルパッド２１０を備える。さらに、高速温度変更システムは、受動冷却機構に近接配置された能動冷却機構を備える。受動冷却機構は、能動冷却機構と物理的に接触するように移動可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハーなどの基板を加熱するベークプレートの温度を変更する高速温度変更システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理技術は種々の半導体デバイスやシステムの製造に用いられている。ある種の半導体処理技術は、半導体ウェハーなどの基板をプレートに載置して処理を行う。このような処理には、化学処理、プラズマ誘導処理、エッチング処理、蒸着処理などが含まれる。一般にこれらの諸処理は温度に依存するものであり、処理中に基板の加熱および冷却が行われる。例えば、特許文献１には、プレートに基板を載置して加熱および冷却を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４１１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体処理のスループットを高めるためには、基板の加熱および／または冷却を短くするとともに、プレートなどの装置の温度変更をも短時間で行うことが望まれる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ベークプレート部の温度変更に要する時間を短くすることができる温度変更システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、温度変更システムにおいて、熱拡散部、前記熱拡散部に連結されたヒータ基台、および、前記ヒータ基台に連結されたヒータ層、を備えたベークプレート部と、冷却プレートおよび前記冷却プレートに連結されたサーマルパッドを備えて前記ベークプレート部に近接配置された受動冷却機構と、前記受動冷却機構に近接配置された能動冷却機構と、を備え、前記受動冷却機構は前記ヒータ層と物理的に接触するように移動可能であるとともに、前記能動冷却機構と物理的に接触するように移動可能であることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記ベークプレート部は、前記熱拡散部に連結された吸着パッドをさらに備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る温度変更システムにおいて、前記吸着パッドは前記熱拡散部に真空吸着によって連結されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記熱拡散部は、少なくとも銅またはアルミニウムを含む厚さ５ｍｍ以上１０ｍｍ以下のプレートを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記ヒータ基台は、アルミナを含む厚さ２ｍｍ以上５ｍｍ以下のプレートを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、ベークプレート真空吸着機構をさらに備え、前記熱拡散部と前記ヒータ基台とは前記ベークプレート真空吸着機構を用いて連結されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記サーマルパッドは前記冷却プレートに真空吸着によって連結されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記サーマルパッドは前記冷却プレートに結合材を用いて連結されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記受動冷却機構は前記能動冷却機構と前記ベークプレート部との間に配置されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記ヒータ層は複数の独立して制御されるゾーンを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係る温度変更システムにおいて、前記複数の独立して制御されるゾーンのうちの１つのゾーンは他のゾーンと重なり合うことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２の発明は、請求項１１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記複数の独立して制御されるゾーンのうちの前記１つのゾーンは前記他のゾーンよりも熱出力が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、基板加熱装置（例えば、ベークプレート部）の温度を第１の設定温度から第２の設定温度に短時間で昇温または降温することができる高速温度変更（ＲＴＣ：Rapid temperatuer change）が可能となる。例えば、±５０℃の温度変更を行うのに要する時間は１分未満とすることができる。
【００１９】
また、本発明によれば、高速温度変更システムが提供される。本発明に係る高速温度変更システムは、熱拡散部、前記熱拡散部に連結されたヒータ基台、および、前記ヒータ基台に連結されたヒータ層、を備えたベークプレート部と、冷却プレートおよび前記冷却プレートに連結されたサーマルパッドを備えて前記ベークプレート部に近接配置された受動冷却機構と、前記受動冷却機構に近接配置された能動冷却機構と、を備え、前記受動冷却機構は前記ヒータ層と物理的に接触するように移動可能であるとともに、前記能動冷却機構と物理的に接触するように移動可能である。
【００２０】
本発明によれば、多くの利点を得ることができる。そのような利点として、受動冷却機構とヒータ層との間の熱的接触を均一にすることができるとともに、ヒータ層に与える機械的衝撃を軽減することができる。また、受動冷却機構と能動冷却機構とを高速で熱的に接触させることでき、冷却水温度の影響を少なくして熱的な不均一性を低減することができる。さらに、電気配線等を少なくしてベークプレート部の組み立てを容易なものとすることができる。
【００２１】
以下、多くの利点および特徴をともなう本発明の実施形態について、図面を参照しつつより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】基板の温度変化を示す図である。
【図２】本発明に係る高速温度変更システムの概略構成を示す図である。
【図３】本実施形態の熱拡散部およびヒータ基台の上方からの斜視図である。
【図４】熱拡散部およびヒータ基台の下方からの斜視図である。
【図５】本実施形態のマルチゾーンベークプレートのゾーン毎のＲＴＤ温度変化を示す図である。
【図６】受動冷却プレートを示す図である。
【図７】ヒータシールドを示す図である。
【図８】サーマルパッドに形成された吸着チャネルを示す図である。
【図９】本実施形態の真空吸着機構の連結構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、基板の温度変化を示す図である。図１に示すように、基板の中央部の冷却速度は端縁部や中間部よりも遅い。複数のゾーンを備えたマルチゾーンベークプレートであれば、ゾーンごとに異なる冷却速度で冷却することができる。ベークプレートの底部の平坦度やベークプレートの冷却に使用された熱をどのように取り扱うかによって、異なるゾーンの温度が異なる降温挙動を示す。よって、あるゾーンについては、設定温度をオーバーシュートしてその設定温度以下にまで降温するように温度コントローラがパワーを増加する必要がある。また、別のゾーンについては、緩やかに設定温度に降温するように温度コントローラがパワーをより少なくする必要がある。本発明によれば、そのような繁雑な温度制御の負担を軽減することができる。以下、本発明に係る高速温度変更（ＲＴＣ：Rapid temperatuer change）システムについて詳細に説明する。
【００２４】
図２は、本発明に係る高速温度変更システムの概略構成を示す図である。この高速温度変更システムは、ベークプレート部２０５および冷却プレート部２０７を備え、ベークプレート部２０５の温度を短時間のうちに高速温度変更することができる。サーマルパッド２１０は、ベークプレート部２０５と冷却プレート部２０７との間の柔軟性を有する層であり、それらの間の熱伝導の均一性を増す機能を有する。サーマルパッド２１０としては、例えば３Ｍ製の製品型名「５５０６Ｓ」の熱伝導パッドを用いることができる。サーマルパッド２１０の厚さは例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍとすれば良い。
【００２５】
ベークプレート部２０５は、熱拡散部２２２に真空吸着された吸着パッド２２０を備える。吸着パッド２２０の上面にはプロキシミティピンを設けるようにしても良い。熱拡散部２２２には真空源２２５からベークプレート用真空吸着機構２３２を介して負圧が与えられる。図２では、真空吸着機構を簡略化して描いているが、このような機構としては種々の組み合わせが考えられる。すなわち、１つまたは複数の真空システムを単独でまたは組み合わせて用いることができる。例えば、サーマルパッド２１０を受動冷却プレート２４０に吸着するための冷却プレート用真空吸着機構２３０のみを採用するようにしても良い。また、別の例では、サーマルパッド２１０を平坦にする吸着機構および／または基板吸着機構と組み合わせて冷却プレート用真空吸着機構２３０を用いることができる。さらに別の例では、本実施形態のように、これらの真空吸着機構をベークプレート用真空吸着機構２３２と組み合わせて用いることができる。これらについては、当業者であれば種々の変形やバリエーションを理解することができる。
【００２６】
熱拡散部２２２は吸着パッド２２０とヒータ層２２４との間に高い熱伝導性を与える。ヒータ層２２４は、７個のゾーンヒータと１個のブースターヒータとを備える。このような複数のゾーンのそれぞれにヒータを設けたマルチゾーンベークプレートについては、例えば米国特許第７４２７７２８号明細書に記載している技術を適用することができる。本実施形態では、独立して制御される７個の通常ゾーンにブースターゾーンを重ね合わせてヒータ層２２４を構成している。７個の通常ゾーンのそれぞれには個別にゾーンヒータが設けられる。ブースターゾーンにはブースターヒータが設けられる。複数の通常ゾーンおよびブースターゾーンはそれぞれ個別に独立して制御される。また、ブースターゾーンは他の通常ゾーンよりも熱出力が大きい。本実施形態におけるヒータ層２２４の通常ゾーン数は典型的には７個であるが、これに限定されるものではなく、例えば６個であっても良い。ある例では、７個の通常ゾーンとして、１つの中央ゾーン、４つの周辺ゾーンおよび当該中央ゾーンを囲む２つの中間ゾーンを含む。また別の例では、２つの中間ゾーンを中央ゾーンを囲む２つの同心円としても良い。
【００２７】
熱拡散部２２２は、高い熱伝導率を有する好適な材料（例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）など）にて形成されたプレートであり、少なくともアルミニウムまたは銅のいずれかを含む。ヒータ基台２２６は熱拡散部２２２とヒータ層２２４との間に挟み込まれたプレートである。ヒータ基台２２６は機械的にベークプレート部２０５をサポートする。このため、ヒータ基台２２６には、高い強度を有する材料（例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）など）を含ませるのが好ましい。例えば、アルミニウムは熱伝導の観点からは良好な材料であるが強度に乏しい。一方、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）は高い強度を有するものの熱伝導率が低い。本実施形態では、これら双方の材料の長所を利用し、熱拡散部２２２をアルミニウムなどで形成して高い熱伝導率を与えるとともに、ヒータ基台２２６をアルミナで形成して高強度を付与している。
【００２８】
ヒータ基台２２６の厚さは、低い熱伝導率にもかかわらずより高速での温度変更を可能にするために、薄い方が好ましい。同時に、ヒータ基台２２６の強度は機械的な剛性を確保するのに十分なものでなければならない。例えば、吸着パッド２２０の材質としてはカプトン（登録商標）などのポリイミドフィルムが用いられる。また、典型的には、マスク技術およびエッチング技術を用いて上面にプロキシミティピンを形成した吸着パッド２２０の初期厚は１００μｍである。
【００２９】
典型的には、プレート状の熱拡散部２２２の厚さは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下（例えば、６ｍｍ）とすれば良い。また、典型的には、プレート状のヒータ基台２２６の厚さは２ｍｍ以上５ｍｍ以下とすれば良い。その結果、ベークプレート部２０５の全体の厚さは１０ｍｍ程度となる。
【００３０】
半導体処理への許容度が大きくなれば、新しい設定温度に到達するのに要する時間は短くなる。ベークプレートを設定温度に加熱するために、マルチゾーンベークプレートの複数ゾーンから供給される出力は限定される。ゾーン間の変動を小さくするためには、各ゾーンの精細な制御が好ましい。本実施形態では、ベークプレートの温度を急速に上昇させるために、全てのゾーンについて温度上昇を増加させることができるブースターゾーンを設けている。ブースターゾーンは複数の通常ゾーンと重ね合わせて配置され、全て通常ゾーンと同時に加熱する。このように、ブースターゾーンを設けることにより、各ゾーンを精密に制御しつつベークプレートの全体を急速に加熱することができる。
【００３１】
図２を参照し、冷却プレート部２０７の受動ＲＴＣプレート（受動冷却プレート）２４０は鉛直方向に沿って昇降移動可能にエアシリンダ２４８に接続されている。受動冷却プレートを昇降移動させる他の他の機構を用いることもできる。受動冷却プレート２４０の最上部にはサーマルパッド２１０が設けられており、これを介してベークプレート部２０５の底部を構成するヒータ層２２４と受動冷却プレート２４０とが接触することができる。このように、受動冷却プレート２４０は上下に移動してベークプレート部２０５と熱的接触が出来るように構成されている。受動冷却プレート２４０は、アルミニウムまたはニッケルメッキされた銅合金を用いて作成することができ、その厚さは約１０ｍｍである。
【００３２】
このような受動冷却プレート２４０がベークプレート部２０５に接触することによる熱移動については、例えば米国特許第７２７４００５号明細書に記載されている技術を用いることができる。すなわち、冷却された受動冷却プレート２４０がエアシリンダ２４８によって上昇し、ベークプレート部２０５の底部を構成するヒータ層２２４とサーマルパッド２１０とが接触することにより、ベークプレート部２０５の熱がサーマルパッド２１０を介して受動冷却プレート２４０に伝わり、ベークプレート部２０５の温度が急速に降温する。
【００３３】
システムの各要素間（基板２０１、ベークプレート部２０５の要素および冷却プレート部２０７の要素を含む）の熱伝導を高めるとともに、熱的接触における表面平坦度を増すために、真空吸着機構が幾つかの段階にて設けられている。ベークプレート用真空吸着機構２３２は熱拡散部２２２とヒータ基台２２６との間に継続的に負圧を与えるために設けられている。ベークプレート用真空吸着機構２３２が負圧を与えることによって、熱拡散部２２２とヒータ基台２２６とを真空吸着により連結することができる。また、真空吸着によってベークプレート部２０５の要素の平坦度を改善できるとともに、ベークプレート部２０５と受動冷却プレート２４０との間の平坦度および／または熱伝導率を高くすることもできる。その結果、異なるゾーン間での熱伝導の程度の相違は図１に示した例よりも小さくなる。
【００３４】
ベークプレート部２０５は、吸着パッド２２０に対して基板２０１を真空吸着するための基板吸着ポート２３４を備えている。例えば、基板吸着ポート２３４は約７ｋＰａの圧力を与える。約７ｋＰａ程度での動作であれば、吸着パッド２２０の長寿命を保証することができる。また、例えば、熱拡散部２２２に対して吸着パッド２２０を真空吸着するためのパッド吸着ポート２３６は約１４ｋＰａの圧力を与える。なお、他の負圧を与えることも可能である。パッド吸着ポート２３６によって熱拡散部２２２に吸着パッド２２０を真空吸着することにより、吸着パッド２２０が熱拡散部２２２に連結される。
【００３５】
冷却プレート用真空吸着機構２３０はサーマルパッド２１０と受動冷却プレート２４０との間の平坦度および／または熱伝導率を高めるために設けられている。冷却プレート用真空吸着機構２３０が負圧を与えることによって、サーマルパッド２１０は受動冷却プレート２４０に真空吸着により連結される。図２では、ベークプレート用真空吸着機構２３２および冷却プレート用真空吸着機構２３０の双方が真空源２２５に連通接続されているが、異なる真空源を用いるようにしても良い。また、サーマルパッド２１０には吸着チャネル２１２が形成されてサーマルパッド２１０とヒータ層２２４との間に良好なシール性を与える。なお、サーマルパッド２１０を受動冷却プレート２４０に結合材を用いて連結するようにしても良い。
【００３６】
受動冷却プレート２４０は上下に移動して能動ＲＴＣプレート（能動冷却プレート）２４２とも接触する。すなわち、受動冷却プレート２４０は、能動冷却プレート２４２とベークプレート部２０５との間に配置されており、エアシリンダ２４８によって上昇されてベークプレート部２０５と接触するとともに、下降されて能動冷却プレート２４２と接触する。能動冷却プレート２４２は、冷却水供給口２４４と冷却水排出口２４６とを備えた水冷式の冷却プレートである。なお、図２では図示を省略しているが、ヒータ層２２４のクローズループ制御を行うためのＲＴＤ（測温抵抗体）センサーおよびヒータ層２２４の複数のゾーンに通電するための開口が受動冷却プレート２４０および能動冷却プレート２４２に形成されている。
【００３７】
システムの動作中において、基板２０１を加熱するときには、受動冷却プレート２４０が能動冷却プレート２４２と熱的に接触している。図２の例では、受動冷却プレート２４０が降下して能動冷却プレート２４２と物理的に接触する。これにより、冷却水によって強制的に冷却されている能動冷却プレート２４２と同じ温度に受動冷却プレート２４０も冷却されることとなる。
【００３８】
ベークプレート部２０５の設定温度を高温から低温に下げるために、受動冷却プレート２４０がエアシリンダ２４８によって上昇してベークプレート部２０５の下面と係合する。上昇した受動冷却プレート２４０はサーマルパッド２１０を挟み込むようにしてベークプレート部２０５の下面のヒータ層２２４と接触する。これにより、ベークプレート部２０５のヒータ層２２４からサーマルパッド２１０を介して受動冷却プレート２４０への熱伝導が生じ、ベークプレート部２０５が急速に冷却される。上述したように、ヒータ層２２４および受動冷却プレート２４０の平坦度の変動はサーマルパッド２１０によって補償されている。ヒータ層２２４についての電極およびカバーがサーマルパッド２１０による補償の対象となる平坦度の変動の要因である。ヒータ層２２４の形状に追従するようにサーマルパッド２１０が変形することにより、ベークプレート部２０５と受動冷却プレート２４０との密着性が高まり、ベークプレート部２０５の冷却に要する時間が短くなる。サーマルパッド２１０の圧縮性は典型的には材料の特性によって制限される。材料の柔軟性を増すためには、サーマルパッド２１０を構成する微粒子（例えば、グラファイト）の密度を低くすれば良いのであるが、そうすると熱伝導率も低下する。このように、高い柔軟性と高い熱伝導率との間にはバランスの問題が生じる。
【００３９】
本実施形態においては、ベークプレート部２０５に基板２０１を加熱するときには、受動冷却プレート２４０を下降させて能動冷却プレート２４２と物理的に接触させることにより、能動冷却プレート２４２によって受動冷却プレート２４０を強制的に冷却している。そして、ベークプレート部２０５の設定温度を高温から低温に変更するときに、冷却されていた受動冷却プレート２４０を上昇させてベークプレート部２０５のヒータ層２２４と物理的に接触させることにより、ベークプレート部２０５の熱を受動冷却プレート２４０に移動させて、ベークプレート部２０５の温度変更に要する時間を短くしているのである。
【００４０】
本発明の実施形態は、ベークプレート部２０５の形状に追従するようにサーマルパッド２１０の形状を変形されるために真空吸着を用いる点において従来技術とは異なる。本明細書の全体にわたって述べているように、吸着パッド２２０の形状をベークプレート部２０５に接触させて変形させるために真空吸着機構を用いている。真空吸着は受動冷却プレート２４０に連結されたサーマルパッド２１０の表面プロファイルを変形させるためにも用いられる。典型的には、真空吸着は真空吸着チャックから分離された対象物（例えば、基板）の形状を変えるために用いられる。ここでは、チャックから分離された何かの形状を変えるためにチャックに負圧を作用させるのに代えて、サーマルパッド２１０の形状を変形するために受動冷却プレート２４０に負圧を作用させている。受動冷却プレート２４０には吸着孔が形成されており、吸着チャネル２１２はその吸着孔に適合する位置に形成されている。
【００４１】
サーマルパッド２１０に吸着チャネル２１２を形成するに際しては、吸着チャネル２１２内の減圧を維持するためにサーマルパッド２１０を十分厚くするということと良好な熱伝導を維持するためにサーマルパッド２１０を十分薄くするという２つの対立する設計上の制約がある。本発明者等は接触領域を改善することによって、冷却による温度不均一性を１２℃から２℃未満に低減できるとともに、冷却時間も４５％低減できることを究明した。例えば、一般には１４０℃から９０℃に降温するのに要する時間は約１５０秒（冷却１００秒＋安定化５０秒）である。本発明に係る技術によれば、５０℃降温するのに要していた時間が９３秒からわずか５０秒とすることができる（すなわち、４５％向上）。加えて、安定化に要する時間も７０％程度低減できることが期待される。
【００４２】
集約すると、図２に示したベークプレート部２０５には幾つかの真空吸着機構が適用されている。すなわち、吸着パッド２２０が熱拡散部２２２に真空吸着され、また基板２０１を真っ直ぐにするために真空吸着が用いられ、さらにはヒータ基台２２６も熱拡散部２２２に真空吸着される。チャックの吸着は、チャックの端部に設けられ、チャックの上面に形成されたチャネルに繋がる吸着ポート（基板吸着ポート２３４と連通接続されている）によって実現される。本実施形態では、基板２０１を真空吸着するために６個の吸着ポートが設けられている。熱拡散部２２２は、その上面および下面の双方に吸着チャネルを備える。上面の吸着チャネルは吸着パッド２２０を吸着するためのものであり、下面の吸着チャネルはヒータ基台２３６を吸着するためのものである。吸着パッド２２０、熱拡散部２２２およびヒータ基台２２６を熱的に接触させるために真空吸着を用いると、従来技術に比較して平坦度を高めるとともにコスト削減もできるという利益を享受することができる。また、これらの要素を互いにネジ止めする従来の技術に比較して、真空吸着は機械的な締結による湾曲を低減することができる。
【００４３】
図３は、本実施形態の熱拡散部２２２およびヒータ基台２２６の上方からの斜視図である。図４は、熱拡散部２２２およびヒータ基台２２６の下方からの斜視図である。図３および図４に示すように、吸着チャネル３１０，３１２が熱拡散部２２２の上面および下面にそれぞれ形成されている。
【００４４】
図５は、本実施形態のマルチゾーンベークプレートのゾーン毎のＲＴＤ温度変化を示す図である。図５に示すように、ベークプレートの温度を第１の設定温度から第２の設定温度に降温するのに必要な時間が９３秒から５０秒に短くなっている。加えて、ゾーン間の均一性も著しく改善されている。図５に示すように、ヒータゾーン間の温度差は２℃未満であり、冷却時間は４５％向上している。
【００４５】
図６は、受動冷却プレート２４０を示す図である。図７は、ヒータシールド５１０を示す図である。なお、ヒータシールド５１０は必須の要素ではない。受動冷却プレート２４０にはリフトピンや電気配線が通るための通過孔が設けられている。ヒータシールド５１０はステンレススチール製であり、その内面は研磨されている。
【００４６】
図８は、サーマルパッド２１０に形成された吸着チャネル２１２を示す図である。図９は、本実施形態の真空吸着機構の連結構造を示す図である。
【００４７】
本発明は上記の例や実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
２０１ 基板
２０５ ベークプレート部
２０７ 冷却プレート部
２１０ サーマルパッド
２１２ 吸着チャネル
２２０ 吸着パッド
２２２ 熱拡散部
２２４ ヒータ層
２２５ 真空源
２２６ ヒータ基台
２３０ 冷却プレート用真空吸着機構
２３２ ベークプレート用真空吸着機構
２３４ 真空吸着ポート
２３６ パッド吸着ポート
２４０ 受動冷却プレート
２４２ 能動冷却プレート
２４８ エアシリンダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハーなどの基板を加熱するベークプレートの温度を変更する高速温度変更システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理技術は種々の半導体デバイスやシステムの製造に用いられている。ある種の半導体処理技術は、半導体ウェハーなどの基板をプレートに載置して処理を行う。このような処理には、化学処理、プラズマ誘導処理、エッチング処理、蒸着処理などが含まれる。一般にこれらの諸処理は温度に依存するものであり、処理中に基板の加熱および冷却が行われる。例えば、特許文献１には、プレートに基板を載置して加熱および冷却を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４１１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体処理のスループットを高めるためには、基板の加熱および／または冷却を短くするとともに、プレートなどの装置の温度変更をも短時間で行うことが望まれる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ベークプレート部の温度変更に要する時間を短くすることができる温度変更システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、温度変更システムにおいて、熱拡散部、前記熱拡散部に連結されたヒータ基台、および、前記ヒータ基台に連結されたヒータ層、を備えたベークプレート部と、冷却プレートおよび前記冷却プレートに連結されたサーマルパッドを備えて前記ベークプレート部に近接配置された受動冷却機構と、前記受動冷却機構に近接配置された能動冷却機構と、を備え、前記受動冷却機構は前記ヒータ層と物理的に接触するように移動可能であるとともに、前記能動冷却機構と物理的に接触するように移動可能であることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記ベークプレート部は、前記熱拡散部に連結された吸着パッドをさらに備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る温度変更システムにおいて、前記吸着パッドは前記熱拡散部に真空吸着によって連結されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記熱拡散部は、少なくとも銅またはアルミニウムを含む厚さ５ｍｍ以上１０ｍｍ以下のプレートを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記ヒータ基台は、アルミナを含む厚さ２ｍｍ以上５ｍｍ以下のプレートを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、ベークプレート真空吸着機構をさらに備え、前記熱拡散部と前記ヒータ基台とは前記ベークプレート真空吸着機構を用いて連結されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記サーマルパッドは前記冷却プレートに真空吸着によって連結されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記サーマルパッドは前記冷却プレートに結合材を用いて連結されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記受動冷却機構は前記能動冷却機構と前記ベークプレート部との間に配置されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０の発明は、請求項１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記ヒータ層は複数の独立して制御されるゾーンを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１の発明は、請求項１０の発明に係る温度変更システムにおいて、前記複数の独立して制御されるゾーンのうちの１つのゾーンは他のゾーンと重なり合うことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２の発明は、請求項１１の発明に係る温度変更システムにおいて、前記複数の独立して制御されるゾーンのうちの前記１つのゾーンは前記他のゾーンよりも熱出力が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、基板加熱装置（例えば、ベークプレート部）の温度を第１の設定温度から第２の設定温度に短時間で昇温または降温することができる高速温度変更（ＲＴＣ：Rapid temperatuer change）が可能となる。例えば、±５０℃の温度変更を行うのに要する時間は１分未満とすることができる。
【００１９】
また、本発明によれば、高速温度変更システムが提供される。本発明に係る高速温度変更システムは、熱拡散部、前記熱拡散部に連結されたヒータ基台、および、前記ヒータ基台に連結されたヒータ層、を備えたベークプレート部と、冷却プレートおよび前記冷却プレートに連結されたサーマルパッドを備えて前記ベークプレート部に近接配置された受動冷却機構と、前記受動冷却機構に近接配置された能動冷却機構と、を備え、前記受動冷却機構は前記ヒータ層と物理的に接触するように移動可能であるとともに、前記能動冷却機構と物理的に接触するように移動可能である。
【００２０】
本発明によれば、多くの利点を得ることができる。そのような利点として、受動冷却機構とヒータ層との間の熱的接触を均一にすることができるとともに、ヒータ層に与える機械的衝撃を軽減することができる。また、受動冷却機構と能動冷却機構とを高速で熱的に接触させることでき、冷却水温度の影響を少なくして熱的な不均一性を低減することができる。さらに、電気配線等を少なくしてベークプレート部の組み立てを容易なものとすることができる。
【００２１】
以下、多くの利点および特徴をともなう本発明の実施形態について、図面を参照しつつより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】基板の温度変化を示す図である。
【図２】本発明に係る高速温度変更システムの概略構成を示す図である。
【図３】本実施形態の熱拡散部およびヒータ基台の上方からの斜視図である。
【図４】熱拡散部およびヒータ基台の下方からの斜視図である。
【図５】本実施形態のマルチゾーンベークプレートのゾーン毎のＲＴＤ温度変化を示す図である。
【図６】受動冷却プレートを示す図である。
【図７】ヒータシールドを示す図である。
【図８】サーマルパッドに形成された吸着チャネルを示す図である。
【図９】本実施形態の真空吸着機構の連結構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、基板の温度変化を示す図である。図１に示すように、基板の中央部の冷却速度は端縁部や中間部よりも遅い。複数のゾーンを備えたマルチゾーンベークプレートであれば、ゾーンごとに異なる冷却速度で冷却することができる。ベークプレートの底部の平坦度やベークプレートの冷却に使用された熱をどのように取り扱うかによって、異なるゾーンの温度が異なる降温挙動を示す。よって、あるゾーンについては、設定温度をオーバーシュートしてその設定温度以下にまで降温するように温度コントローラがパワーを増加する必要がある。また、別のゾーンについては、緩やかに設定温度に降温するように温度コントローラがパワーをより少なくする必要がある。本発明によれば、そのような繁雑な温度制御の負担を軽減することができる。以下、本発明に係る高速温度変更（ＲＴＣ：Rapid temperatuer change）システムについて詳細に説明する。
【００２４】
図２は、本発明に係る高速温度変更システムの概略構成を示す図である。この高速温度変更システムは、ベークプレート部２０５および冷却プレート部２０７を備え、ベークプレート部２０５の温度を短時間のうちに高速温度変更することができる。サーマルパッド２１０は、ベークプレート部２０５と冷却プレート部２０７との間の柔軟性を有する層であり、それらの間の熱伝導の均一性を増す機能を有する。サーマルパッド２１０としては、例えば３Ｍ製の製品型名「５５０６Ｓ」の熱伝導パッドを用いることができる。サーマルパッド２１０の厚さは例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍとすれば良い。
【００２５】
ベークプレート部２０５は、熱拡散部２２２に真空吸着された吸着パッド２２０を備える。吸着パッド２２０の上面にはプロキシミティピンを設けるようにしても良い。熱拡散部２２２には真空源２２５からベークプレート用真空吸着機構２３２を介して負圧が与えられる。図２では、真空吸着機構を簡略化して描いているが、このような機構としては種々の組み合わせが考えられる。すなわち、１つまたは複数の真空システムを単独でまたは組み合わせて用いることができる。例えば、サーマルパッド２１０を受動冷却プレート２４０に吸着するための冷却プレート用真空吸着機構２３０のみを採用するようにしても良い。また、別の例では、サーマルパッド２１０を平坦にする吸着機構および／または基板吸着機構と組み合わせて冷却プレート用真空吸着機構２３０を用いることができる。さらに別の例では、本実施形態のように、これらの真空吸着機構をベークプレート用真空吸着機構２３２と組み合わせて用いることができる。これらについては、当業者であれば種々の変形やバリエーションを理解することができる。
【００２６】
熱拡散部２２２は吸着パッド２２０とヒータ層２２４との間に高い熱伝導性を与える。ヒータ層２２４は、７個のゾーンヒータと１個のブースターヒータとを備える。このような複数のゾーンのそれぞれにヒータを設けたマルチゾーンベークプレートについては、例えば米国特許第７４２７７２８号明細書に記載している技術を適用することができる。本実施形態では、独立して制御される７個の通常ゾーンにブースターゾーンを重ね合わせてヒータ層２２４を構成している。７個の通常ゾーンのそれぞれには個別にゾーンヒータが設けられる。ブースターゾーンにはブースターヒータが設けられる。複数の通常ゾーンおよびブースターゾーンはそれぞれ個別に独立して制御される。また、ブースターゾーンは他の通常ゾーンよりも熱出力が大きい。本実施形態におけるヒータ層２２４の通常ゾーン数は典型的には７個であるが、これに限定されるものではなく、例えば６個であっても良い。ある例では、７個の通常ゾーンとして、１つの中央ゾーン、４つの周辺ゾーンおよび当該中央ゾーンを囲む２つの中間ゾーンを含む。また別の例では、２つの中間ゾーンを中央ゾーンを囲む２つの同心円としても良い。
【００２７】
熱拡散部２２２は、高い熱伝導率を有する好適な材料（例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）など）にて形成されたプレートであり、少なくともアルミニウムまたは銅のいずれかを含む。ヒータ基台２２６は熱拡散部２２２とヒータ層２２４との間に挟み込まれたプレートである。ヒータ基台２２６は機械的にベークプレート部２０５をサポートする。このため、ヒータ基台２２６には、高い強度を有する材料（例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）など）を含ませるのが好ましい。例えば、アルミニウムは熱伝導の観点からは良好な材料であるが強度に乏しい。一方、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）は高い強度を有するものの熱伝導率が低い。本実施形態では、これら双方の材料の長所を利用し、熱拡散部２２２をアルミニウムなどで形成して高い熱伝導率を与えるとともに、ヒータ基台２２６をアルミナで形成して高強度を付与している。
【００２８】
ヒータ基台２２６の厚さは、低い熱伝導率にもかかわらずより高速での温度変更を可能にするために、薄い方が好ましい。同時に、ヒータ基台２２６の強度は機械的な剛性を確保するのに十分なものでなければならない。例えば、吸着パッド２２０の材質としてはカプトン（登録商標）などのポリイミドフィルムが用いられる。また、典型的には、マスク技術およびエッチング技術を用いて上面にプロキシミティピンを形成した吸着パッド２２０の初期厚は１００μｍである。
【００２９】
典型的には、プレート状の熱拡散部２２２の厚さは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下（例えば、６ｍｍ）とすれば良い。また、典型的には、プレート状のヒータ基台２２６の厚さは２ｍｍ以上５ｍｍ以下とすれば良い。その結果、ベークプレート部２０５の全体の厚さは１０ｍｍ程度となる。
【００３０】
半導体処理への許容度が大きくなれば、新しい設定温度に到達するのに要する時間は短くなる。ベークプレートを設定温度に加熱するために、マルチゾーンベークプレートの複数ゾーンから供給される出力は限定される。ゾーン間の変動を小さくするためには、各ゾーンの精細な制御が好ましい。本実施形態では、ベークプレートの温度を急速に上昇させるために、全てのゾーンについて温度上昇を増加させることができるブースターゾーンを設けている。ブースターゾーンは複数の通常ゾーンと重ね合わせて配置され、全て通常ゾーンと同時に加熱する。このように、ブースターゾーンを設けることにより、各ゾーンを精密に制御しつつベークプレートの全体を急速に加熱することができる。
【００３１】
図２を参照し、冷却プレート部２０７の受動ＲＴＣプレート（受動冷却プレート）２４０は鉛直方向に沿って昇降移動可能にエアシリンダ２４８に接続されている。受動冷却プレートを昇降移動させる他の他の機構を用いることもできる。受動冷却プレート２４０の最上部にはサーマルパッド２１０が設けられており、これを介してベークプレート部２０５の底部を構成するヒータ層２２４と受動冷却プレート２４０とが接触することができる。このように、受動冷却プレート２４０は上下に移動してベークプレート部２０５と熱的接触が出来るように構成されている。受動冷却プレート２４０は、アルミニウムまたはニッケルメッキされた銅合金を用いて作成することができ、その厚さは約１０ｍｍである。
【００３２】
このような受動冷却プレート２４０がベークプレート部２０５に接触することによる熱移動については、例えば米国特許第７２７４００５号明細書に記載されている技術を用いることができる。すなわち、冷却された受動冷却プレート２４０がエアシリンダ２４８によって上昇し、ベークプレート部２０５の底部を構成するヒータ層２２４とサーマルパッド２１０とが接触することにより、ベークプレート部２０５の熱がサーマルパッド２１０を介して受動冷却プレート２４０に伝わり、ベークプレート部２０５の温度が急速に降温する。
【００３３】
システムの各要素間（基板２０１、ベークプレート部２０５の要素および冷却プレート部２０７の要素を含む）の熱伝導を高めるとともに、熱的接触における表面平坦度を増すために、真空吸着機構が幾つかの段階にて設けられている。ベークプレート用真空吸着機構２３２は熱拡散部２２２とヒータ基台２２６との間に継続的に負圧を与えるために設けられている。ベークプレート用真空吸着機構２３２が負圧を与えることによって、熱拡散部２２２とヒータ基台２２６とを真空吸着により連結することができる。また、真空吸着によってベークプレート部２０５の要素の平坦度を改善できるとともに、ベークプレート部２０５と受動冷却プレート２４０との間の平坦度および／または熱伝導率を高くすることもできる。その結果、異なるゾーン間での熱伝導の程度の相違は図１に示した例よりも小さくなる。
【００３４】
ベークプレート部２０５は、吸着パッド２２０に対して基板２０１を真空吸着するための基板吸着ポート２３４を備えている。例えば、基板吸着ポート２３４は約７ｋＰａの圧力を与える。約７ｋＰａ程度での動作であれば、吸着パッド２２０の長寿命を保証することができる。また、例えば、熱拡散部２２２に対して吸着パッド２２０を真空吸着するためのパッド吸着ポート２３６は約１４ｋＰａの圧力を与える。なお、他の負圧を与えることも可能である。パッド吸着ポート２３６によって熱拡散部２２２に吸着パッド２２０を真空吸着することにより、吸着パッド２２０が熱拡散部２２２に連結される。
【００３５】
冷却プレート用真空吸着機構２３０はサーマルパッド２１０と受動冷却プレート２４０との間の平坦度および／または熱伝導率を高めるために設けられている。冷却プレート用真空吸着機構２３０が負圧を与えることによって、サーマルパッド２１０は受動冷却プレート２４０に真空吸着により連結される。図２では、ベークプレート用真空吸着機構２３２および冷却プレート用真空吸着機構２３０の双方が真空源２２５に連通接続されているが、異なる真空源を用いるようにしても良い。また、サーマルパッド２１０には吸着チャネル２１２が形成されてサーマルパッド２１０とヒータ層２２４との間に良好なシール性を与える。なお、サーマルパッド２１０を受動冷却プレート２４０に結合材を用いて連結するようにしても良い。
【００３６】
受動冷却プレート２４０は上下に移動して能動ＲＴＣプレート（能動冷却プレート）２４２とも接触する。すなわち、受動冷却プレート２４０は、能動冷却プレート２４２とベークプレート部２０５との間に配置されており、エアシリンダ２４８によって上昇されてベークプレート部２０５と接触するとともに、下降されて能動冷却プレート２４２と接触する。能動冷却プレート２４２は、冷却水供給口２４４と冷却水排出口２４６とを備えた水冷式の冷却プレートである。なお、図２では図示を省略しているが、ヒータ層２２４のクローズループ制御を行うためのＲＴＤ（測温抵抗体）センサーおよびヒータ層２２４の複数のゾーンに通電するための開口が受動冷却プレート２４０および能動冷却プレート２４２に形成されている。
【００３７】
システムの動作中において、基板２０１を加熱するときには、受動冷却プレート２４０が能動冷却プレート２４２と熱的に接触している。図２の例では、受動冷却プレート２４０が降下して能動冷却プレート２４２と物理的に接触する。これにより、冷却水によって強制的に冷却されている能動冷却プレート２４２と同じ温度に受動冷却プレート２４０も冷却されることとなる。
【００３８】
ベークプレート部２０５の設定温度を高温から低温に下げるために、受動冷却プレート２４０がエアシリンダ２４８によって上昇してベークプレート部２０５の下面と係合する。上昇した受動冷却プレート２４０はサーマルパッド２１０を挟み込むようにしてベークプレート部２０５の下面のヒータ層２２４と接触する。これにより、ベークプレート部２０５のヒータ層２２４からサーマルパッド２１０を介して受動冷却プレート２４０への熱伝導が生じ、ベークプレート部２０５が急速に冷却される。上述したように、ヒータ層２２４および受動冷却プレート２４０の平坦度の変動はサーマルパッド２１０によって補償されている。ヒータ層２２４についての電極およびカバーがサーマルパッド２１０による補償の対象となる平坦度の変動の要因である。ヒータ層２２４の形状に追従するようにサーマルパッド２１０が変形することにより、ベークプレート部２０５と受動冷却プレート２４０との密着性が高まり、ベークプレート部２０５の冷却に要する時間が短くなる。サーマルパッド２１０の圧縮性は典型的には材料の特性によって制限される。材料の柔軟性を増すためには、サーマルパッド２１０を構成する微粒子（例えば、グラファイト）の密度を低くすれば良いのであるが、そうすると熱伝導率も低下する。このように、高い柔軟性と高い熱伝導率との間にはバランスの問題が生じる。
【００３９】
本実施形態においては、ベークプレート部２０５に基板２０１を加熱するときには、受動冷却プレート２４０を下降させて能動冷却プレート２４２と物理的に接触させることにより、能動冷却プレート２４２によって受動冷却プレート２４０を強制的に冷却している。そして、ベークプレート部２０５の設定温度を高温から低温に変更するときに、冷却されていた受動冷却プレート２４０を上昇させてベークプレート部２０５のヒータ層２２４と物理的に接触させることにより、ベークプレート部２０５の熱を受動冷却プレート２４０に移動させて、ベークプレート部２０５の温度変更に要する時間を短くしているのである。
【００４０】
本発明の実施形態は、ベークプレート部２０５の形状に追従するようにサーマルパッド２１０の形状を変形されるために真空吸着を用いる点において従来技術とは異なる。本明細書の全体にわたって述べているように、吸着パッド２２０の形状をベークプレート部２０５に接触させて変形させるために真空吸着機構を用いている。真空吸着は受動冷却プレート２４０に連結されたサーマルパッド２１０の表面プロファイルを変形させるためにも用いられる。典型的には、真空吸着は真空吸着チャックから分離された対象物（例えば、基板）の形状を変えるために用いられる。ここでは、チャックから分離された何かの形状を変えるためにチャックに負圧を作用させるのに代えて、サーマルパッド２１０の形状を変形するために受動冷却プレート２４０に負圧を作用させている。受動冷却プレート２４０には吸着孔が形成されており、吸着チャネル２１２はその吸着孔に適合する位置に形成されている。
【００４１】
サーマルパッド２１０に吸着チャネル２１２を形成するに際しては、吸着チャネル２１２内の減圧を維持するためにサーマルパッド２１０を十分厚くするということと良好な熱伝導を維持するためにサーマルパッド２１０を十分薄くするという２つの対立する設計上の制約がある。本発明者等は接触領域を改善することによって、冷却による温度不均一性を１２℃から２℃未満に低減できるとともに、冷却時間も４５％低減できることを究明した。例えば、一般には１４０℃から９０℃に降温するのに要する時間は約１５０秒（冷却１００秒＋安定化５０秒）である。本発明に係る技術によれば、５０℃降温するのに要していた時間が９３秒からわずか５０秒とすることができる（すなわち、４５％向上）。加えて、安定化に要する時間も７０％程度低減できることが期待される。
【００４２】
集約すると、図２に示したベークプレート部２０５には幾つかの真空吸着機構が適用されている。すなわち、吸着パッド２２０が熱拡散部２２２に真空吸着され、また基板２０１を真っ直ぐにするために真空吸着が用いられ、さらにはヒータ基台２２６も熱拡散部２２２に真空吸着される。チャックの吸着は、チャックの端部に設けられ、チャックの上面に形成されたチャネルに繋がる吸着ポート（基板吸着ポート２３４と連通接続されている）によって実現される。本実施形態では、基板２０１を真空吸着するために６個の吸着ポートが設けられている。熱拡散部２２２は、その上面および下面の双方に吸着チャネルを備える。上面の吸着チャネルは吸着パッド２２０を吸着するためのものであり、下面の吸着チャネルはヒータ基台２３６を吸着するためのものである。吸着パッド２２０、熱拡散部２２２およびヒータ基台２２６を熱的に接触させるために真空吸着を用いると、従来技術に比較して平坦度を高めるとともにコスト削減もできるという利益を享受することができる。また、これらの要素を互いにネジ止めする従来の技術に比較して、真空吸着は機械的な締結による湾曲を低減することができる。
【００４３】
図３は、本実施形態の熱拡散部２２２およびヒータ基台２２６の上方からの斜視図である。図４は、熱拡散部２２２およびヒータ基台２２６の下方からの斜視図である。図３および図４に示すように、吸着チャネル３１０，３１２が熱拡散部２２２の上面および下面にそれぞれ形成されている。
【００４４】
図５は、本実施形態のマルチゾーンベークプレートのゾーン毎のＲＴＤ温度変化を示す図である。図５に示すように、ベークプレートの温度を第１の設定温度から第２の設定温度に降温するのに必要な時間が９３秒から５０秒に短くなっている。加えて、ゾーン間の均一性も著しく改善されている。図５に示すように、ヒータゾーン間の温度差は２℃未満であり、冷却時間は４５％向上している。
【００４５】
図６は、受動冷却プレート２４０を示す図である。図７は、ヒータシールド５１０を示す図である。なお、ヒータシールド５１０は必須の要素ではない。受動冷却プレート２４０にはリフトピンや電気配線が通るための通過孔が設けられている。ヒータシールド５１０はステンレススチール製であり、その内面は研磨されている。
【００４６】
図８は、サーマルパッド２１０に形成された吸着チャネル２１２を示す図である。図９は、本実施形態の真空吸着機構の連結構造を示す図である。
【００４７】
本発明は上記の例や実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
２０１ 基板
２０５ ベークプレート部
２０７ 冷却プレート部
２１０ サーマルパッド
２１２ 吸着チャネル
２２０ 吸着パッド
２２２ 熱拡散部
２２４ ヒータ層
２２５ 真空源
２２６ ヒータ基台
２３０ 冷却プレート用真空吸着機構
２３２ ベークプレート用真空吸着機構
２３４ 真空吸着ポート
２３６ パッド吸着ポート
２４０ 受動冷却プレート
２４２ 能動冷却プレート
２４８ エアシリンダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱拡散部、前記熱拡散部に連結されたヒータ基台、および、前記ヒータ基台に連結されたヒータ層、を備えたベークプレート部と、
冷却プレートおよび前記冷却プレートに連結されたサーマルパッドを備えて前記ベークプレート部に近接配置された受動冷却機構と、
前記受動冷却機構に近接配置された能動冷却機構と、
を備え、
前記受動冷却機構は前記ヒータ層と物理的に接触するように移動可能であるとともに、前記能動冷却機構と物理的に接触するように移動可能であることを特徴とする温度変更システム。
【請求項２】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記ベークプレート部は、前記熱拡散部に連結された吸着パッドをさらに備えることを特徴とする温度変更システム。
【請求項３】
請求項２記載の温度変更システムにおいて、
前記吸着パッドは前記熱拡散部に真空吸着によって連結されていることを特徴とする温度変更システム。
【請求項４】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記熱拡散部は、少なくとも銅またはアルミニウムを含む厚さ５ｍｍ以上１０ｍｍ以下のプレートを備えることを特徴とする温度変更システム。
【請求項５】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記ヒータ基台は、アルミナを含む厚さ２ｍｍ以上５ｍｍ以下のプレートを備えることを特徴とする温度変更システム。
【請求項６】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
ベークプレート真空吸着機構をさらに備え、
前記熱拡散部と前記ヒータ基台とは前記ベークプレート真空吸着機構を用いて連結されることを特徴とする温度変更システム。
【請求項７】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記サーマルパッドは前記冷却プレートに真空吸着によって連結されていることを特徴とする温度変更システム。
【請求項８】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記サーマルパッドは前記冷却プレートに結合材を用いて連結されていることを特徴とする温度変更システム。
【請求項９】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記受動冷却機構は前記能動冷却機構と前記ベークプレート部との間に配置されることを特徴とする温度変更システム。
【請求項１０】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記ヒータ層は複数の独立して制御されるゾーンを備えることを特徴とする温度変更システム。
【請求項１１】
請求項１０記載の温度変更システムにおいて、
前記複数の独立して制御されるゾーンのうちの１つのゾーンは他のゾーンと重なり合うことを特徴とする温度変更システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の温度変更システムにおいて、
前記複数の独立して制御されるゾーンのうちの前記１つのゾーンは前記他のゾーンよりも熱出力が大きいことを特徴とする温度変更システム。
【請求項１】
熱拡散部、前記熱拡散部に連結されたヒータ基台、および、前記ヒータ基台に連結されたヒータ層、を備えたベークプレート部と、
冷却プレートおよび前記冷却プレートに連結されたサーマルパッドを備えて前記ベークプレート部に近接配置された受動冷却機構と、
前記受動冷却機構に近接配置された能動冷却機構と、
を備え、
前記受動冷却機構は前記ヒータ層と物理的に接触するように移動可能であるとともに、前記能動冷却機構と物理的に接触するように移動可能であることを特徴とする温度変更システム。
【請求項２】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記ベークプレート部は、前記熱拡散部に連結された吸着パッドをさらに備えることを特徴とする温度変更システム。
【請求項３】
請求項２記載の温度変更システムにおいて、
前記吸着パッドは前記熱拡散部に真空吸着によって連結されていることを特徴とする温度変更システム。
【請求項４】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記熱拡散部は、少なくとも銅またはアルミニウムを含む厚さ５ｍｍ以上１０ｍｍ以下のプレートを備えることを特徴とする温度変更システム。
【請求項５】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記ヒータ基台は、アルミナを含む厚さ２ｍｍ以上５ｍｍ以下のプレートを備えることを特徴とする温度変更システム。
【請求項６】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
ベークプレート真空吸着機構をさらに備え、
前記熱拡散部と前記ヒータ基台とは前記ベークプレート真空吸着機構を用いて連結されることを特徴とする温度変更システム。
【請求項７】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記サーマルパッドは前記冷却プレートに真空吸着によって連結されていることを特徴とする温度変更システム。
【請求項８】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記サーマルパッドは前記冷却プレートに結合材を用いて連結されていることを特徴とする温度変更システム。
【請求項９】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記受動冷却機構は前記能動冷却機構と前記ベークプレート部との間に配置されることを特徴とする温度変更システム。
【請求項１０】
請求項１記載の温度変更システムにおいて、
前記ヒータ層は複数の独立して制御されるゾーンを備えることを特徴とする温度変更システム。
【請求項１１】
請求項１０記載の温度変更システムにおいて、
前記複数の独立して制御されるゾーンのうちの１つのゾーンは他のゾーンと重なり合うことを特徴とする温度変更システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の温度変更システムにおいて、
前記複数の独立して制御されるゾーンのうちの前記１つのゾーンは前記他のゾーンよりも熱出力が大きいことを特徴とする温度変更システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２３８６９０（Ｐ２０１２−２３８６９０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０６０９０（Ｐ２０１１−１０６０９０）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（５０６３２２６８４）株式会社ＳＯＫＵＤＯ (158)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（５０６３２２６８４）株式会社ＳＯＫＵＤＯ (158)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]