專利名稱：半導體基板的溫度調節(jié)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體基板的溫度調節(jié)裝置，更詳細地是涉及具有用于對半導體基板進行加熱和冷卻的傳熱板的溫度調節(jié)裝置。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，廣泛利用著用于將半導體基板加熱和冷卻到規(guī)定溫度的溫度調節(jié)裝置。
這種溫度調節(jié)裝置，由載置半導體基板的傳熱性優(yōu)良的鋁或銅系的材料構成的傳熱板和其里面組裝進珀爾帖元件等的熱源部構成(例如，參照特開2000-306984)。
但是，近年來，為了廉價制造半導體，將切取半導體晶片的半導體基板的直徑盡可能做大，從一個半導體基板至少要切取多個半導體晶片。另外，近年來，在其制造過程中，對將半導體基板加熱到更高溫度、或將已加熱到高溫的半導體基板高速且高精度地冷卻提出了更高的要求。作為措施之一，考慮了降低將一高溫半導體基板載置于調溫到規(guī)定溫度的溫度調節(jié)裝置的傳熱板上時的間隙形成用部件，但是，在這種情況下，由于冷卻速度高而引起的基板厚度方向的溫度變化速度不同，因此，半導體基板的下面與上面之間產生很大的溫度差，因此，該基板上產生翹曲，由于這種翹曲，存在溫度分布的均一性降低，半導體基板的冷卻變慢的問題。特別是，這種翹曲在大直徑的半導體基板上尤為顯著，在半導體基板大直徑化的最近的制造工程中成了很大的問題。
另外，當與上述這樣半導體基板變大的同時、與載置它的傳熱板間的間隙變小時，當該傳熱板上載置半導體基板時，該基板與傳熱板間的空氣不能順利逸出，其結果，將產生載置于傳熱板上的半導體基板轉動或橫向滑動地錯動的問題，對此問題也必須采取措施。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決上述課題而做成的，其基本的技術課題是，盡可能地抑制半導體基板加熱或冷卻時厚度方向溫度變化速度不同所引起的翹曲，其結果，提供可降低接近間隙而可使半導體基板的加熱或冷卻迅速化、高精度化的溫度調節(jié)裝置。
本發(fā)明的另一個技術課題是，在載置半導體基板時，能解決該基板與傳熱板間的空氣順利逸出的問題，提供載置于傳熱板上的半導體基板不轉動、不橫向滑動地錯動的半導體基板的溫度調節(jié)裝置。
用于解決上述課題的本發(fā)明的半導體基板的溫度調節(jié)裝置，其特征在于，在載置且加熱或冷卻半導體基板的溫度調節(jié)裝置的傳熱板的間隙形成用部件或其近旁具有與真空源連接而用于吸附上述半導體基板的吸附孔。
上述本發(fā)明的溫度調節(jié)裝置構成為，使上述吸附孔貫通間隙形成用部件的中心設于該間隙形成用部件本身上，通過傳熱板內的流路與真空源連接，或者也可構成為，將上述吸附孔設于間隙形成用部件的周圍的傳熱板，通過該傳熱板內的流路與真空源連接。在后一種情況下，最好將上述吸附孔以上述間隙形成用部件為中心對稱地設置。
另外，在本發(fā)明的最佳實施形態(tài)中，上述吸附孔的多數(shù)繞傳熱板中心同心圓狀地設置。
在本發(fā)明的半導體基板的溫度調節(jié)裝置中，除了上述吸附孔之外，還設有沿傳熱板的間隙形成用部件的排列設置方向的吸附用溝，可將該吸附用溝與空源連接，在這種情況下，最好將該吸附用溝繞傳熱板中心設置成同心圓狀。
在具有上述構成的溫度調節(jié)裝置中，由于在離散地設于傳熱板上的間隙形成用部件本身上、或在間隙形成用部件近旁設吸附孔，且通過傳熱板內的流路將其連接于真空源，由通過上述吸附孔的真空吸附將半導體基板保持于許多間隙形成用部件上，可抑制該半導體基板加熱或冷卻時由于厚度方向上的溫度變化不同引起的翹曲。
由于通過上述吸附孔抽吸半導體基板與傳熱板間的空氣，在將半導體基板載置于傳熱板上時，傳熱板與半導體基板之間的空氣可以順利地逸出，可抑制載置于傳熱板上的半導體基板轉動或橫向滑動地錯動。
除了上述吸附孔之外，如還設沿傳熱板的間隙形成用部件的排列設置方向的吸附用溝，則能更有效地抑制上述翹曲與半導體基板的轉動或橫向錯動。
根據(jù)本發(fā)明的溫度調節(jié)裝置，可盡可能地抑制由半導體基板加熱或冷卻時厚度方向的溫度變化速度不同引起的翹曲，同時可抑制半導體板的轉動與橫向錯動，其結果，可降低間隙形成用部件且可實現(xiàn)半導體基板加熱或冷卻的快速化與高精度化。


圖1是本發(fā)明第一實施例的構成圖。
圖2是圖1的A-A剖面圖。
圖3是圖1的B-B剖面圖。
圖4是表示吸附孔的變形例的俯視圖。
圖5是表示本發(fā)明第二實施例的傳熱板的吸附孔的排列狀態(tài)的局部俯視圖。
圖6是上述第二實施例的傳熱板的間隙形成用部件的放大剖面圖。
圖7是圖6的間隙形成用部件的俯視圖。
圖8是表示用第一實施例的具有吸附孔的傳熱板冷卻硅片情況下的多點溫度變化數(shù)據(jù)的圖。
圖9是表示不具有上述吸附孔的情況下的溫度變化數(shù)據(jù)的圖。
具體實施例方式
下邊參照附圖詳細說明本發(fā)明的溫度調節(jié)裝置的實施例。
圖1-圖3是示意地表示將本發(fā)明應用于硅片調溫用的溫度調節(jié)裝置的第一實施例的圖。該溫度調節(jié)裝置中的傳熱板1，如圖2與圖3所示，在其上載置硅片2，用于將其加熱或冷卻到規(guī)定的溫度，它還具有調溫部，該調溫部在由熱良導體鋁或銅系材料構成的表面板的里面?zhèn)冉M裝進珀爾帖元件等。
在上述傳熱板1的表面上，為防止在上述硅片2上附著微粒子，離散狀設置多個頂部呈半球形的小塊狀的、由陶瓷做成的間隙形成用部件3。該間隙形成用部件3通過嵌裝于設在傳熱板1的表面上的小孔中，其頂面從傳熱板1的表面突出若干，硅片2離開傳熱板1的表面為規(guī)定間隙t地載置其上，在圖1的實施例中，將該間隙形成用部件3配置于傳熱板1的中心部，并在其周圍成同心圓狀地配置多個，其一部分配置于從中心向放射方向延伸的直線上。
在該傳熱板1的一部分間隙形成用部件3的近旁的傳熱板1上具有與真空源連接且吸附載置于其上的硅片2的吸附孔5。也可在全部間隙形成用部件3近旁設吸附孔5。
圖2是圖1的A-A剖面圖，圖3是圖1的B-B剖面圖，在這種情況下，將上述吸附孔5設在間隙形成用部件3的周圍接近位置的傳熱板上、具體而言，設在間隙形成用部件3的放射方向兩側，通過在該傳熱板內向著放射方向形成的真空壓的流路11和在傳熱板1的周邊連接于該流路11的真空用撓性管15連接于真空源。
上述吸附孔5，最好以上述間隙形成用部件3為中心設于其周圍的對稱位置，但也不局限于上述圖1與圖2所示的對稱2位置，例如也可設在圖4所示的間隙形成用部件3周圍的對稱4位置。在這種情況下，當然也必須使各吸附孔5在傳熱板1內連通連接于真空源的流路。
另外，在上述傳熱板1上，除了上述吸附孔5之外，還設有沿傳熱板的間隙形成用部件3的排列設置方向的同心圓狀的吸附用溝8。該吸附用溝8也是通過上述流路11和在傳熱板1的周邊連接該流路11的真空用撓性管15與真空源連接。通過對其溝寬的調整可適當設定上述吸附用溝8的吸附力。
該吸附用溝8，最好成繞傳熱板1的中心同心圓狀地設置，但也未必如此，也可設置成部分圓弧狀、或設置成沿任意方向任意長。
上述傳熱板1內的流路11，如圖1所示，由前述管15通過壓力計(或流量計)21連接于設在外部的真空噴射器20，由在該真空噴射器20產生的真空壓通過吸附孔5與吸附用溝8抽吸傳熱板上的空氣。
通過減壓閥23將產生真空用的壓力流體供給上述真空噴射器20，可由該壓力調整真空壓力。圖中的24是壓力計。
而且，真空源不限于上述構成。
圖5-圖7是表示本發(fā)明的傳熱板1的第二實施例的圖，在該第二實施例中，將吸附孔6設于間隙形成用部件4本身上、并設置成貫穿該間隙形成用部件4中心在其頂部開口。該吸附孔6通過設于傳熱板1上的、開口于設在收容間隙形成用部件4的小孔7內部的通孔12與該傳熱板1內的流路11連通，與第一實施例一樣連接真空源。關于流路11的開設方向沒有明確的圖示，但可成放射方向設于傳熱板1、或向其他適宜的方向設置。
該吸附孔6也可設置成在必要數(shù)量或全部間隙形成用部件4上吸附硅片2。在圖5中只在配置于一個圓上的多個間隙形成用部件4上設吸附孔6的狀態(tài)，但也可以與第一實施例一樣，呈同心圓狀配置間隙形成用部件4。
在該實施例情況下也可以和前述第一實施例一樣，設置吸附用溝8(參照圖5)。當然，該吸附用溝8也通過流路11連接真空源。
在具有上述構成的第一與第二實施例的溫度調節(jié)裝置中，在離散地設于傳熱板1的間隙形成用部件近旁或其間隙形成用部件自身上設置吸附孔5、6，由于通過傳熱板1內的流路11將吸附孔5、6連接于真空源，由通過上述吸附孔5、6的真空吸引將硅片2保持于多個間隙形成用部件3、4上，可抑制加熱或冷卻該硅片2時厚度方向上的溫度變化速度不同所引起的翹曲。因此，硅片2其整面與傳熱扳1之間的間隙變得均勻，由此可均勻冷卻。而且，由于硅片2與傳熱板1間的空氣不斷地通過吸附孔5、6或吸附用溝8的吸引排出到外部，可更有效地冷卻硅片2。
另外，由于通過上述吸附孔5、6與吸附用溝8抽吸硅片2與傳熱板1間的空氣，當將硅片2載置于傳熱板1上時，硅片2與傳熱板1之間的空氣可順利逸出，可有效抑制載置于傳熱板1上的轉動或橫向滑動地錯動。
除上述吸附孔5、6之外，當還設有沿傳熱板1的接近問隔2的排設方向的吸附用溝8時，可更有效地抑制上述翹曲和硅片的轉動或橫向錯動。
在冷卻硅片2的情況下，由于硅片2由表背面?zhèn)鹊臏囟炔钜鸬南蛏戏酵蛊鸬穆N曲，在翹曲量大的中心部近旁的吸附孔5、6與吸附用溝8應作用以比周邊部更強的吸引力才是更加合適的。
在以上的說明與以下的實驗例中，主要說明了由傳熱板冷卻硅片的情況，對于由傳熱板加熱硅片的情況，雖然加熱與冷卻的一部分作用反過來，但與上述冷卻情況下大致相同，可達到本發(fā)明的目的，可達到期望的效果。
下邊來說明使用上述第一實施例的傳熱板的試驗結果。
圖8示出了使用具有第一實施例的吸附孔5的傳熱板1冷卻硅片情況下的多點溫度變化數(shù)據(jù)，圖9示出了不具備上述吸附孔5情況下冷卻硅片時的溫度變化數(shù)據(jù)。
在兩圖中，縱軸是硅片的溫度，橫軸是經過時間，一同記取了在各硅片對應的多點以溫度傳感器測量的溫度變化數(shù)據(jù)。
這些圖中所示的測量，是測量了將在前工序中加熱到350℃的硅片載置于調溫到23℃的傳熱板上進行冷卻時所測定的溫度變化，在將上述加熱到350℃的硅片載置于傳熱板上約8秒鐘時，硅片的溫度約降低到310-320℃。圖中取該時刻為測量開始時刻(0秒)。
如比較兩圖的溫度測量結果，圖9中載置于不具有吸附孔的傳熱板上的硅片，在載置后不久即產生上凸翹曲，從約250℃開始在硅片多點間顯著出現(xiàn)由翹曲引起的溫度變化，在中央附近，傳熱板與硅片的間距變大，冷卻速度降低，在其他部位也由于翹曲程度產生冷卻速度差，將整個冷卻到23℃約需80秒鐘。
針對于此，載置于上述第一實施例的傳熱板上的硅片，由于與傳熱板間的間距保持均一，故在各部位可快速且大致均勻被冷卻，約30-40秒后全體被冷卻到23℃。
這是在上述第一實施例的傳熱板中，由硅片與傳熱板間賦予的真空壓，可防止硅片的上凸翹曲，可確保平面性的結果。另外，是因為由于硅片與傳熱扳間的吸引，其間的熱量得以排出。
權利要求
1.一種半導體基板的溫度調節(jié)裝置，其特征在于，在用于載置且加熱或冷卻半導體基板的溫度調節(jié)裝置的傳熱板上的間隙形成用部件上或該間隙形成用部件的近旁，設置與真空源連接而吸附上述半導體基板的吸附孔。
2.按權利要求1所述的半導體基板的溫度調節(jié)裝置，其特征在于，將上述吸附孔以貫通間隙形成用部件的中心的方式設在間隙形成用部件自身上、并且該吸附孔通過傳熱板內的流路與真空源連接。
3.按權利要求1所述的半導體基板的溫度調節(jié)裝置，其特征在于，將上述吸附孔設于間隙形成用部件周圍的傳熱板上，并且將上述吸附孔通過該傳熱板內的流路與真空源連接。
4.按權利要求3所述時半導體基板的溫度調節(jié)裝置，其特征在于，將上述吸附孔以上述間隙形成用部件為中心對稱地設置。
5.按權利要求1-3中任一項所述的半導體基板的溫度調節(jié)裝置，其特征在于，繞傳熱板的中心同心圓狀地設置上述吸附孔的多數(shù)。
6.按權利要求1-3中任一項所述的半導體基板的溫度調節(jié)裝置，其特征在于，除了上述吸附孔之外，還設有沿傳熱板上的間隙形成用部件的排列設置方向的吸附用溝，并將該吸附用溝與真空源連接。
7.按權利要求6所述的半導體基板的溫度調節(jié)裝置，其特征在于，將上述吸附用溝繞傳熱板的中心同心圓狀地設置。
全文摘要
為提供加熱與冷卻過程中半導體基板不產生翹曲、并可迅速冷卻半導體基板的溫度調節(jié)裝置的傳熱板，在用于加熱或冷卻硅片(2)的溫度調節(jié)裝置的傳熱板(1)的間隙形成用部件(3)的近旁，設置與真空源連接而吸附上述硅片(2)的吸附孔(5)，通過由真空源通過上述吸附孔進行吸引，以微小間隙將硅片(2)吸附于傳熱板(1)上，因此可抑制由急速加熱或冷卻引起的翹曲，可短時間均勻被冷卻。
文檔編號H01L21/683GK1601732SQ20041008013
公開日2005年3月30日 申請日期2004年9月23日 優(yōu)先權日2003年9月25日
發(fā)明者財賀正生, 小野貴弘 申請人:Smc株式會社