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JP6925977B2 - Thermal management systems and methods for bolted wafer chucks for wafer processing systems - Google Patents
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Thermal management systems and methods for bolted wafer chucks for wafer processing systems Download PDF

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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Description

本開示は、処理設備の分野に広く適用される。より具体的には、被加工物に対する空間的に適切化された処理を提供するための、システム及び方法が開示される。 The present disclosure is widely applied in the field of processing equipment. More specifically, systems and methods for providing spatially appropriate treatments for workpieces are disclosed.

集積回路及び他の半導体製品は、「ウエハ(wafer)」と称される基板の表面上に製造されることが多い。キャリアに保持されたウエハ群に対して処理が実施されることもある一方、1つのウエハに対して処理と試験が一度に実施されることもある。単一ウエハの処理又は試験が実施される場合、ウエハはウエハチャック上に位置付けられうる。他の被加工物も、類似のチャック上で処理されうる。処理向けに被加工物の温度を制御するために、チャックは温度制御されうる。 Integrated circuits and other semiconductor products are often manufactured on the surface of a substrate called a "wafer". The processing may be performed on a group of wafers held by the carrier, while the processing and testing may be performed on one wafer at a time. If a single wafer is processed or tested, the wafer may be positioned on the wafer chuck. Other workpieces can also be processed on similar chucks. The chuck can be temperature controlled to control the temperature of the workpiece for processing.

一実施形態では、被加工物ホルダが処理のために被加工物を位置付ける。被加工物ホルダは、実質的に円筒形のパックと、パックの径方向内側部分と熱連通するように配置された、第1加熱デバイスと、パックの径方向外側部分と熱連通するように配置された、第2加熱デバイスと、パックと熱連通するように配置された熱シンクとを、含む。第1と第2の加熱デバイスは、互いに対して個別に制御可能であり、かつ、パックとのそれぞれの熱連通の度合いが、熱シンクとパックとの熱連通の度合いよりも高い。 In one embodiment, the workpiece holder positions the workpiece for processing. The workpiece holder is arranged to communicate heat with the substantially cylindrical pack and the radial inner portion of the pack with the first heating device and the radial outer portion of the pack. Includes a second heating device and a heat sink arranged to communicate heat with the pack. The first and second heating devices can be individually controlled with respect to each other, and the degree of heat communication with the pack is higher than the degree of heat communication between the heat sink and the pack.

一実施形態では、被加工物の空間的な温度分布を制御する方法は、パックと熱連通する熱シンクの中のチャネルを通して制御された温度の熱交換流体を流すことによって、実質的に円筒形のパックに対する基準温度を提供することと、パックの径方向内側部分と熱連通するように配置された第1加熱デバイスを作動させることによって、基準温度よりも高い第1温度まで、パックの径方向内側部分の温度を上昇させることと、パックの径方向外側部分と熱連通するように配置された第2加熱デバイスを作動させることによって、基準温度よりも高い第2温度まで、パックの径方向外側部分の温度を上昇させることと、パック上に被加工物を置くこととを、含む。 In one embodiment, the method of controlling the spatial temperature distribution of the workpiece is substantially cylindrical by flowing a heat exchange fluid at the controlled temperature through a channel in a heat sink that communicates with the pack. By providing a reference temperature for the pack and activating a first heating device arranged to communicate heat with the radial inner portion of the pack, the pack is radially up to a first temperature above the reference temperature. By raising the temperature of the inner part and operating a second heating device arranged to communicate heat with the radial outer part of the pack, the outer part of the pack is radially outer to a second temperature higher than the reference temperature. Includes raising the temperature of the part and placing the workpiece on the pack.

一実施形態では、処理のために被加工物を位置付ける被加工物ホルダは、円筒軸及び実質的に平らな上面によって特徴付けられる、実質的に円筒形のパックを含む。このパックは、2つの径方向熱遮断部を画定する。第1の熱遮断部は、第1半径のところでパックの底面と交わり、かつ、底面からパックの厚さの少なくとも二分の一まで延在する、径方向凹部として特徴付けられる。第2熱遮断部は、第1半径よりも大きい第2半径のところでパックの上面と交わり、かつ、上面からパックの前記厚さの少なくとも二分の一まで延在する、径方向凹部として特徴付けられる。第1及び第2の熱遮断部は、パックの径方向内側部分とパックの径方向外側部分との間の境界を画定する。パックは、パックの径方向内側部分内に埋めこまれた第1加熱デバイスと、パックの径方向外側部分内に埋めこまれた第2加熱デバイスとを含む。被加工物ホルダは、パックの底面の実質的に下方に延在する熱シンクであって、パックの基準温度を維持するために、内部に画定されたチャネルを通して熱交換流体を流す金属プレートを含む、熱シンクも含む。熱シンクは、取り付けポイントにおいてパックの機械的かつ熱的に連結し、この取り付けポイントは、第1及び第2の加熱デバイスの各々とパックとの間の熱連通の度合いを下回る度合いの、熱シンクとパックとの間の熱連通を提供する。 In one embodiment, the workpiece holder that positions the workpiece for processing comprises a substantially cylindrical pack characterized by a cylindrical shaft and a substantially flat top surface. This pack defines two radial heat barriers. The first heat shield is characterized as a radial recess that intersects the bottom of the pack at a first radius and extends from the bottom to at least half the thickness of the pack. The second heat shield is characterized as a radial recess that intersects the top surface of the pack at a second radius greater than the first radius and extends from the top surface to at least half the thickness of the pack. .. The first and second heat shields define a boundary between the radial inner portion of the pack and the radial outer portion of the pack. The pack includes a first heating device embedded within the radial inner portion of the pack and a second heating device embedded within the radial outer portion of the pack. The workpiece holder is a heat sink that extends substantially below the bottom of the pack and includes a metal plate that allows heat exchange fluid to flow through internally defined channels to maintain the pack's reference temperature. , Including heat sink. The thermal sink is mechanically and thermally connected to the pack at the attachment point, where the thermal sink is less than the degree of thermal communication between each of the first and second heating devices and the pack. Provides heat communication between the pack and the pack.

一実施形態による、被加工物ホルダを有する処理システムの主な要素を概略的に示す。The main elements of the processing system having the workpiece holder according to one embodiment are shown schematically. 図1の被加工物ホルダの例示的な構造詳細を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing exemplary structural details of the workpiece holder of FIG. 一実施形態に合致している、図1の被加工物ホルダの一部を形成するパックの内側部分及び外側部分へのヒータ及び熱シンクの組み込みを示す、概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the incorporation of a heater and a heat sink into the inner and outer portions of a pack forming a portion of the workpiece holder of FIG. 1, which conforms to one embodiment. 一実施形態に合致している、ウエハチャックの一部分を示す概略断面図であり、パック、抵抗ヒータ、及び熱シンクの特徴を示している。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a portion of a wafer chuck that conforms to one embodiment and shows the features of a pack, resistance heater, and heat sink. 一実施形態に合致している、ケーブルヒータが内側抵抗ヒータ及び外側抵抗ヒータとして内部に取り付けられているパックの下側を、概略的に示す。The underside of a pack in which cable heaters are internally mounted as inner and outer resistance heaters, conforming to one embodiment, is schematically shown. ファスナ近傍の、図4のパック及びオプションの熱シンクの一部分の詳細図である。FIG. 3 is a detailed view of a portion of the pack and optional heat sink of FIG. 4 near the fastener. 一実施形態に合致している、非圧縮状態の波ワッシャーの一実施形態を概略的に示す。An embodiment of an uncompressed wave washer that conforms to one embodiment is schematically shown. 図6Aに示すパック及びオプションの熱シンクを下から見た底面図である。FIG. 6A is a bottom view of the pack and optional heat sink shown in FIG. 6A as viewed from below. 一実施形態に合致している、熱遮断部の中に配置されたリフトピン機構を概略的に示す。A lift pin mechanism arranged in a heat shield, which conforms to one embodiment, is shown schematically. 一実施形態に合致している、リフトピンが熱遮断部の中に配置される3リフトピン構成の平面図を、概略的に示す。FIG. 5 is a schematic view of a three-lift pin configuration in which the lift pins are arranged in a heat shield, which conforms to one embodiment. 一実施形態に合致している、ウエハ又は他の被加工物を処理するための方法のフロー図である。FIG. 5 is a flow chart of a method for processing a wafer or other workpiece that conforms to one embodiment. 図9の方法の一ステップを含む(ただしそれだけに限定されない)方法のフロー図である。FIG. 5 is a flow chart of a method including, but not limited to, one step of the method of FIG. 図9の方法の別のステップを含む(ただしそれだけに限定されない)方法のフロー図である。FIG. 5 is a flow diagram of a method including, but not limited to, another step of the method of FIG.

本開示は、後述する図面と併せて下記の詳細説明を参照することによって理解されうる。類似した構成要素を表すために、いくつかの図面を通じて類似の参照番号を使用する。図中のある種の要素は、図を分かりやすくするために縮尺通りに描かれていない可能性があることに、留意されたい。アイテムの具体例が、ダッシュの後ろの番号(例えばヒータ220−1、220−2)を使用することによって表されうる一方で、括弧のない番号は任意のかかるアイテムを表す(例えばヒータ220)。アイテムの複数の例が図示されている場合、図を分かりやすくするために、その例の一部のみに表示が付けられることがある。 The present disclosure may be understood by reference to the following detailed description in conjunction with the drawings described below. Similar reference numbers are used throughout some drawings to represent similar components. Note that certain elements in the figure may not be drawn to scale for clarity. Specific examples of items can be represented by using the numbers after the dash (eg heaters 220-1, 220-2), while the unbracketed numbers represent any such item (eg heater 220). If multiple examples of an item are illustrated, only some of the examples may be labeled for clarity.

図1は、ウエハ処理システム100の主な要素を概略的に示している。システム100は、単一ウエハ・半導体ウエハプラズマ処理システムとして描かれているが、本書の技法及び原理が任意の種類のウエハ処理システム(例えば、必ずしもウエハ又は半導体を処理するわけではなく、必ずしも処理にプラズマを利用するわけではないシステム)に適用可能であることが、当業者には明らかになろう。処理システム100は、ウエハインターフェース115、ユーザインターフェース120、プラズマ処理ユニット130、コントローラ140、及び、一又は複数の電源150のための、ハウジング110を含む。処理システム100は、ガス(複数可)155と、外部電力170と、真空160と、オプションでそれ以外も含みうる、様々なユーティリティによってサポートされる。図を分かりやすくするために、処理システム100の中の内部配管及び電気接続は示していない。 FIG. 1 schematically shows the main elements of the wafer processing system 100. The system 100 is depicted as a single wafer / semiconductor wafer plasma processing system, but the techniques and principles of this document apply to any type of wafer processing system (eg, not necessarily processing wafers or semiconductors, but necessarily processing). It will be clear to those skilled in the art that it is applicable to systems that do not utilize plasma). The processing system 100 includes a wafer interface 115, a user interface 120, a plasma processing unit 130, a controller 140, and a housing 110 for one or more power supplies 150. The processing system 100 is supported by a variety of utilities, including gas (s) 155, external power 170, vacuum 160, and optionally others. For the sake of clarity, the internal piping and electrical connections within the processing system 100 are not shown.

処理システム100は、第1の場所においてプラズマを生成し、かつ、このプラズマ及び/又はプラズマ生成物(例えばイオン、分子断片、励起種等)を、処理が行われる第2の場所へと方向付ける、いわゆる間接プラズマ処理システムとして図示されている。ゆえに、図1では、プラズマ処理ユニット130は、処理チャンバ134にプラズマ及び/又はプラズマ生成物を供給する、プラズマ源132を含む。処理チャンバ134は一又は複数の被加工物ホルダ135を含み、この被加工物ホルダ上に、ウエハインターフェース115が、処理のために保持される被加工物50(例えば半導体ウエハであるが、別の種類の被加工物でもありうる)を置く。被加工物50が半導体ウエハである場合、被加工物ホルダ135はウエハチャックと称されることが多い。動作中に、ガス(複数可)155がプラズマ源132内に導入され、高周波発生装置(RF Gen)165が電力を供給して、プラズマ源132の中でプラズマを点弧する。プラズマ及び/又はプラズマ生成物は、プラズマ源132からディフューザープレート137を通り、被加工物50が処理される処理チャンバ134へと移動する。プラズマ源132からのプラズマの代わりに、又はかかるプラズマに加えて、被加工物50の直流プラズマ処理のために処理チャンバ134の中でプラズマが点弧されることもある。 The processing system 100 generates a plasma at a first location and directs the plasma and / or plasma products (eg ions, molecular fragments, excited species, etc.) to a second location where processing takes place. , So-called indirect plasma processing system. Therefore, in FIG. 1, the plasma processing unit 130 includes a plasma source 132 that supplies plasma and / or plasma products to the processing chamber 134. The processing chamber 134 includes one or more workpiece holders 135, on which the wafer interface 115 is held for processing the workpiece 50 (eg, a semiconductor wafer, but another). It can also be a type of workpiece). When the workpiece 50 is a semiconductor wafer, the workpiece holder 135 is often referred to as a wafer chuck. During operation, the gas (s) 155 are introduced into the plasma source 132 and the radio frequency generator (RF Gen) 165 supplies power to ignite the plasma in the plasma source 132. The plasma and / or plasma product travels from the plasma source 132 through the diffuser plate 137 to the processing chamber 134 in which the workpiece 50 is processed. Instead of or in addition to the plasma from the plasma source 132, the plasma may be ignited in the processing chamber 134 due to the DC plasma processing of the workpiece 50.

本書の実施形態は、プラズマ処理システムに新規かつ有用な機能を提供する。過去数年で半導体ウエハのサイズが大きくなった一方、フィーチャのサイズは著しく小さくなったため、処理されるウエハ1枚につき、より高次の機能を有するより多くの集積回路が取得可能になっている。ウエハが大型化していく中でより小さなフィーチャを処理するには、処理均一性の著しい向上が必要になる。化学反応速度は多くの場合、温度に敏感であることから、処理中のウエハ全体での温度制御が、均一な処理のために重要になることが多い。 The embodiments of this document provide new and useful functions for the plasma processing system. While semiconductor wafers have increased in size over the past few years, feature sizes have also decreased significantly, making it possible to obtain more integrated circuits with higher functionality for each wafer processed. .. Processing smaller features as wafers grow in size requires significant improvements in processing uniformity. Since the chemical reaction rate is often temperature sensitive, temperature control over the entire wafer during processing is often important for uniform processing.

また、ある種の処理は径方向作用(radial effect:例えば、ウエハの中心からエッジにかけて変動する処理)を有しうる。ある種の処理設備は、他のものよりも良好に上記作用を制御する。つまり、一部の設備が高い径方向処理均一性を実現する一方、他の設備はそれを実現しない。本書の実施形態は、径方向作用は有利に制御され、かつ、かかる制御を実現し得ない処理を補償するよう適切化されうる径方向処理の提供を可能にすれば、更に有利になるということを、認めるものである。例えば、半導体処理において一般的なことであるが、層がウエハ上に堆積され、次いで選択的にエッチング除去される場合を考えよう。堆積ステップがウエハのエッジにウエハの中心よりも厚い層を堆積させることが既知である場合、エッチングステップを補償すれば、有利には、ウエハのエッジにおいてウエハの中心よりも速いエッチング速度が提供され、それにより、堆積した層のエッチングがウエハのすべての部分で同時に完了する。同様に、エッチングプロセスがセンターツーエッジ変動を有することが既知であるならば、エッチングプロセスに先行する堆積の補償が、対応する変動を提供するよう調整されうる。 Also, certain treatments may have radial effects (eg, treatments that fluctuate from the center to the edges of the wafer). Some processing facilities control the above effects better than others. That is, some equipment achieves high radial processing uniformity, while others do not. Embodiments of this document are further advantageous if the radial action is controlled advantageously and it is possible to provide a radial process that can be optimized to compensate for the process that cannot achieve such control. Is acknowledged. For example, consider the case where layers are deposited on a wafer and then selectively etched off, which is common in semiconductor processing. If it is known that the deposition step deposits a layer thicker than the center of the wafer on the edge of the wafer, compensating for the etching step advantageously provides a faster etching rate at the edge of the wafer than the center of the wafer. , Thereby etching the deposited layer on all parts of the wafer at the same time. Similarly, if the etching process is known to have center-to-edge variation, the deposition compensation preceding the etching process can be adjusted to provide the corresponding variation.

かかる径方向作用を伴う処理は多くの場合、系統立った(explicit)センターツーエッジ温度変動を提供することによって、補償プロセスが提供されうる。温度がプロセスの反応速度に実質的に影響を与えることが多いからである。 Processes with such radial effects can often provide a compensation process by providing systematic center-to-edge temperature fluctuations. This is because temperature often has a substantial effect on the reaction rate of the process.

図2は、図1の被加工物ホルダ135の例示的な構造詳細を示す概略断面図である。図2に示しているように、被加工物ホルダ135は、実質的に円筒形であり、かつ、円筒軸Zから径方向Rにパック半径r1を有するという点で特徴付けられている、パック200を含む。使用中、被加工物50(例えばウエハ)が処理のためにパック200上に置かれうる。パック200の底面204は、パック200の中央値(median)底面高さ、つまり、他のハードウェア向けの取り付けポイントとしてパック200に形成されうる、エッジリング又は他の突起206、或いはくぼみ208といったフィーチャを除いた、Z軸の方向にパック200の典型的な底面高さを画定する平面であると、解釈される。同様に、上面202は、(例えば図4に見られる真空チャネルとして)そこに形成されうる溝、及び/又は、被加工物50を保持する他のフィーチャとは関係なく、被加工物50に適応するよう構成された平らな表面であると、解釈される。かかる突起、くぼみ、溝、リング等はすべて、この明細書の文脈では、パック200の「実質的に円筒形」という特徴付けを損なうものではない。パック200は、図示しているように、底面204と上面202との間に厚さtを有するという点でも、特徴付けられうる。ある種の実施形態では、パック半径r1はパック厚さtの少なくとも4倍であるが、このことは必要条件ではない。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing exemplary structural details of the workpiece holder 135 of FIG. As shown in FIG. 2, the workpiece holder 135 is characterized in that it is substantially cylindrical and has a pack radius r1 in the radial direction R from the cylindrical axis Z. including. During use, the workpiece 50 (eg, wafer) may be placed on the pack 200 for processing. The bottom surface 204 of the pack 200 is the median bottom height of the pack 200, that is, features such as edge rings or other protrusions 206, or recesses 208 that can be formed on the pack 200 as mounting points for other hardware. It is interpreted as a plane defining the typical bottom height of the pack 200 in the Z-axis direction, excluding. Similarly, the top surface 202 adapts to the work piece 50 regardless of the grooves that can be formed there (eg, as the vacuum channel seen in FIG. 4) and / or other features that hold the work piece 50. It is interpreted as a flat surface configured to do so. All such protrusions, indentations, grooves, rings, etc. do not impair the characterization of Pack 200 as "substantially cylindrical" in the context of this specification. The pack 200 can also be characterized in that it has a thickness t between the bottom surface 204 and the top surface 202, as shown. In some embodiments, the pack radius r1 is at least four times the pack thickness t, but this is not a requirement.

パック200は、図示しているように、一又は複数の径方向熱遮断部210を画定する。熱遮断部210は、パック200の上面202と底面204の少なくとも一方と交わる、パック200内に画定された径方向凹部である。熱遮断部210は、文字通りに作用する。つまりそれらは、パック200の径方向内側部分212と径方向外側部分214との間に、熱抵抗を提供する。このことは、パック200の径方向内側部分及び径方向外側部分の系統だった径方向(例えばセンターツーエッジ)の熱制御を容易にし、内側部分と外側部分との精密な熱的マッチングを提供するという点、若しくは、内側部分及び外側部分の全体に意図的な温度変動を提供するという点で、有利である。熱遮断部210は、熱遮断部深さ及び熱遮断部半径を有するという点で、特徴付けられうる。熱遮断部210の深さは、実施形態間で変動しうるが、通常、厚さtの二分の一を超過する。熱遮断部210の径方向の位置付けも、実施形態間で変動しうるが、熱遮断部半径r2は、通常、パック半径r1の少なくとも二分の一であり、他の実施形態では、r2はパック半径r1の四分の三、五分の四、六分の五、又はもっと大きなものになりうる。ある種の実施形態は単一の熱遮断部210を使用しうるが、他の実施形態は2つの熱遮断部210(図2参照)、又は2を上回る数の熱遮断部210を使用しうる。径方向内側部分212と径方向外側部分214との間の境界点は、2つの熱遮断部210の間の径方向の平均位置として図示されているが、単一の熱遮断部210を有する実施形態では、かかる境界点は、この単一の熱遮断部210の径方向中点であると考えられうる。 The pack 200 defines one or more radial heat barriers 210 as shown. The heat shield 210 is a radial recess defined in the pack 200 that intersects at least one of the top surface 202 and the bottom surface 204 of the pack 200. The heat shield 210 acts literally. That is, they provide thermal resistance between the radial inner portion 212 and the radial outer portion 214 of the pack 200. This facilitates systematic radial (eg, center-to-edge) thermal control of the radial inner and radial outer portions of the pack 200 and provides precise thermal matching between the inner and outer portions. It is advantageous in that it provides intentional temperature fluctuations over the inner and outer portions. The heat breaker 210 can be characterized in that it has a heat breaker depth and a heat breaker radius. The depth of the heat shield 210 can vary from embodiment to embodiment, but usually exceeds one half of the thickness t. The radial position of the heat shield 210 may also vary between embodiments, but the heat shield radius r2 is usually at least half the pack radius r1, and in other embodiments r2 is the pack radius. It can be three-quarters, four-fifths, five-sixths, or even larger of r1. Some embodiments may use a single heat barrier 210, while other embodiments may use two heat shields 210 (see FIG. 2), or more than two heat shields 210. .. The boundary point between the radial inner portion 212 and the radial outer portion 214 is shown as the radial average position between the two thermal barriers 210, but has a single thermal barrier 210. In morphology, such a boundary point can be considered to be the radial midpoint of this single thermal barrier 210.

図2に示しているような熱遮断部が有利に使用されうる1つの方法は、パック200の内側部分212及び外側部分214に対して径方向に適用される加熱及び/又は冷却を提供することである。図3は、パック200の内側部分及び外側部分へのヒータ及び熱シンクの組み込みを示す、概略断面図である。パック200の一部の機械的詳細は、図を分かりやすくするために図3には示していない。図3は、パック200によって画定された中央チャネル201と、オプションの熱シンク230とを示している。中央チャネル201については、図4に関連して説明する。内側ヒータ220−1及び外側ヒータ220−2は、パック200と熱連通するように配置される。ヒータ220はパック200内に埋めこまれて図示されているが、このことが必要なわけではない。ヒータ220がパック200の大部分に全体的に配置されることは有利でありうるが、表面204全体でのヒータ220の分布は、実施形態で変動しうる。ヒータ220によって提供された熱が、パック200の内側部分212及び外側部分214の温度を実質的に制御することになる。その熱制御の精度を向上させるために、熱遮断部210が、部分212と214の互いからの熱的な分離を支援する。ヒータ220は、典型的には抵抗ヒータであるが、他の種類のヒータ(例えば強制ガス又は強制液体を利用するもの)も使用されうる。 One method in which a heat shield as shown in FIG. 2 can be advantageously used is to provide heating and / or cooling applied radially to the inner and / outer portions 212 of the pack 200. Is. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the incorporation of the heater and heat sink into the inner and outer portions of the pack 200. Some mechanical details of Pack 200 are not shown in FIG. 3 for clarity. FIG. 3 shows a central channel 201 defined by the pack 200 and an optional thermal sink 230. The central channel 201 will be described in connection with FIG. The inner heater 220-1 and the outer heater 220-2 are arranged so as to communicate heat with the pack 200. The heater 220 is embedded and illustrated in the pack 200, but this is not necessary. Although it may be advantageous for the heater 220 to be entirely located on most of the pack 200, the distribution of the heater 220 over the surface 204 may vary in embodiments. The heat provided by the heater 220 will substantially control the temperature of the inner and outer portions 212 of the pack 200. In order to improve the accuracy of the heat control, the heat blocking unit 210 supports the thermal separation of the portions 212 and 214 from each other. The heater 220 is typically a resistance heater, but other types of heaters (eg, those utilizing a forced gas or forced liquid) may also be used.

オプションの熱シンク230も提供されうる。熱シンク230は、例えば、それを通して制御された温度の熱交換流体流すことによって、又は、ペルチェクーラー(Peltiercooler)などの冷却デバイスを使用することによって、典型的な動作温度よりも低い温度を発生させるよう、制御されうる。熱シンク230は、存在する場合、いくつかの利点を提供する。かかる利点の1つは、ヒータ220によって熱が提供されない状況において、パック200のすべての部分が有することになる基準温度を提供することである。つまり、ヒータ220は熱を提供可能であるが、かかる熱は通常、パック200全体にわたって、すべての方向に伝播していく。ヒータ220がパック200の特定の一部分に配置されている場合に、このヒータによって発生した熱が、単にあらゆる方向にパック200全体にわたって広がるのではなく、パック200の、ヒータ200からの熱がこの熱を除去する熱シンク230の性質を局所的に凌駕している部分を加熱するように、熱シンク230は、パック200の全ての部分をより低い温度にする能力を提供する。熱シンク230は、存在する場合、複数の取り付けポイント222においてパック200に熱的かつ/又は機械的に連結されうる(図3に概略的に示しているが、取り付けポイント222は図3に示すものとは似ていないことがある:図6A、図6B、及び図6C参照)。取り付けポイント222は、有利には、多数であり、パック200の表面204の周辺に均等に分布している。取り付けポイント222は、パック200と熱シンク230との熱連通の実質的に全てを提供し、提供される基準温度が均一に適用されるように、多数かつ均等に分布した取り付けポイント222の配置が提供される。例えば、直径が少なくとも10インチのパック200は、20以上の取り付けポイントを有することがあり、直径が少なくとも12インチのパック200は、少なくとも30、又はそれよりもずっと多い取り付けポイントを有することがある。 An optional heat sink 230 may also be provided. The heat sink 230 produces a temperature below the typical operating temperature, for example, by flowing a heat exchange fluid at a controlled temperature through it, or by using a cooling device such as a Peltier cooler. Can be controlled. The thermal sink 230, if present, offers several advantages. One such advantage is to provide a reference temperature that all parts of the pack 200 will have in situations where heat is not provided by the heater 220. That is, the heater 220 can provide heat, but the heat typically propagates in all directions throughout the pack 200. When the heater 220 is located in a particular part of the pack 200, the heat generated by this heater does not simply spread throughout the pack 200 in all directions, but the heat from the heater 200 of the pack 200 is this heat. The heat sink 230 provides the ability to bring all parts of the pack 200 to a lower temperature, such as heating parts that locally surpass the properties of the heat sink 230. The thermal sink 230, if present, can be thermally and / or mechanically coupled to the pack 200 at multiple attachment points 222 (schematically shown in FIG. 3, but attachment points 222 are those shown in FIG. 3). May not be similar: see FIGS. 6A, 6B, and 6C). The mounting points 222 are advantageously numerous and evenly distributed around the surface 204 of the pack 200. The mounting points 222 provide substantially all of the heat communication between the pack 200 and the heat sink 230, and a large number and evenly distributed mounting points 222 are arranged so that the provided reference temperature is applied uniformly. Provided. For example, a pack 200 with a diameter of at least 10 inches may have 20 or more attachment points, and a pack 200 with a diameter of at least 12 inches may have at least 30 or much more attachment points.

関連する一利点は、熱シンク230が、ヒータ220の温度設定(例えば、抵抗線を通過する電流)が低下した時に、パック200の隣接する部分が比較的急速な温度低下に反応するように、急速熱シンク性能を提供しうることである。このことで、例えば、被加工物50をパック200に載せること、ヒータ220を通じて熱を提供すること、及び、被加工物50での温度の急速安定化を実現することが可能になるため、処理が迅速に開始されてシステムスループットが最大化されうるという、利益がもたらされる。一部の熱が熱シンク230に拡散することを可能にする熱連通がなければ、パック200の各部分の到達温度は、他の熱拡散経路が可能にする早さでしか、低下しない。 A related advantage is that the thermal sink 230 responds to a relatively rapid temperature drop in adjacent parts of the pack 200 when the temperature setting of the heater 220 (eg, the current through the resistance wire) drops. It is possible to provide rapid heat sink performance. This makes it possible, for example, to place the workpiece 50 on the pack 200, to provide heat through the heater 220, and to realize rapid temperature stabilization of the workpiece 50. The benefit is that the system can be started quickly to maximize system throughput. Without heat communication that allows some heat to diffuse into the heat sink 230, the temperature reached at each part of the pack 200 will only drop as quickly as the other heat diffusion paths allow.

ヒータ220及び熱シンク230は、典型的には、パック200と別々の度合いで熱連通するように配置される。例えば、ヒータ220がパック200と直接熱連通すると言える一方で、熱シンクはパック200と間接熱連通する。つまり、ヒータ220は、典型的には、パック200と高い度合いで熱連結するように位置付けられ、熱シンク230は、より低い度合いでパック200と熱連結するように、位置付けられる(少なくとも、パック200との熱連結の度合いがヒータ220を下回る)。また、ヒータ220は、ヒータ220によって付与された熱がパック200と熱シンク230との熱連結を凌駕しうるのに十分な熱発生性能を有するため、ヒータ200によって発生した熱の一部が熱シンク230を通じて拡散している間にも、パック200の内側部分212及び外側部分214の温度を上昇させうる。ゆえに、ヒータ220によって提供された熱は、即座にではないが、熱シンク230を通って拡散しうる。実施形態では、内側212部分と外側部分214の各々における温度均一性、温度安定化の迅速性、製造の複雑性とコスト、及び、全体的なエネルギー消費といった考慮事項のバランスを取るために、パック200とヒータ220と熱シンク230の配置、及びそれらの間の熱連結の度合いが、本書の原理にしたがって調整されうる。 The heater 220 and the heat sink 230 are typically arranged to communicate heat with the pack 200 to a different degree. For example, it can be said that the heater 220 directly communicates with the pack 200, while the heat sink indirectly communicates with the pack 200. That is, the heater 220 is typically positioned to be thermally coupled to the pack 200 to a higher degree, and the heat sink 230 is positioned to be thermally coupled to the pack 200 to a lower degree (at least the pack 200). The degree of thermal connection with the heater 220 is lower than that of the heater 220). Further, since the heater 220 has sufficient heat generation performance so that the heat applied by the heater 220 can surpass the heat connection between the pack 200 and the heat sink 230, a part of the heat generated by the heater 200 is heat. The temperature of the inner portion 212 and the outer portion 214 of the pack 200 can be increased while diffusing through the sink 230. Therefore, the heat provided by the heater 220 can be diffused through the heat sink 230, though not immediately. In embodiments, packs are used to balance considerations such as temperature uniformity at each of the inner 212 and outer parts 214, rapid temperature stabilization, manufacturing complexity and cost, and overall energy consumption. The arrangement of the 200, the heater 220 and the thermal sink 230, and the degree of thermal coupling between them, can be adjusted according to the principles of this document.

熱シンク230の更に別の利点は、ヒータ220によって発生した熱をパック200の近傍に限定することである。つまり、熱シンク230は、近隣のシステム構成要素をパック200で発生した高温から保護するために、かかる構成要素の熱上限を提供しうる。このことで、システムの機械的安定性が向上し、かつ/又は、温度に敏感な構成要素への損傷が防止されうる。 Yet another advantage of the heat sink 230 is that it limits the heat generated by the heater 220 to the vicinity of the pack 200. That is, the thermal sink 230 may provide a thermal upper bound for such components in order to protect neighboring system components from the high temperatures generated by the pack 200. This can improve the mechanical stability of the system and / or prevent damage to temperature sensitive components.

ヒータ220及び熱シンク230は、様々な方法で実装されうる。一実施形態では、パック200に、ひいては(オプションで)熱シンク230に組み込まれてウエハチャックアセンブリを形成する、ケーブルタイプの加熱要素によって、ヒータ220が提供される。本書で開示されている通りに設計され、組み立てられ、動作する実施形態は、被加工物(例えばウエハ)の中心領域に対するエッジ領域の系統だった温度制御を可能にし、典型的には従来技術のシステムでは実現不可能な、系統だったセンターツーエッジ温度制御を用いた処理を容易にする。 The heater 220 and the heat sink 230 can be implemented in various ways. In one embodiment, the heater 220 is provided by a cable-type heating element that is incorporated into the pack 200 and thus (optionally) the heat sink 230 to form a wafer chuck assembly. The embodiments designed, assembled and operated as disclosed herein allow for systematic temperature control of the edge region with respect to the central region of the workpiece (eg wafer) and are typically of the prior art. It facilitates processing using systematic center-to-edge temperature control, which is not feasible in the system.

図4は、ウエハチャックの一部分を示す概略断面図であり、パック200、ヒータ220−1として作用する抵抗ヒータ、及び熱シンク230の特徴を示している。図4は、ウエハチャックの円筒軸Z付近の一部分を表しているが、小型フィーチャを分かりやすく図示するために縮尺通りには描かれていない。パック200は、典型的には、アルミニウム合金(例えば周知の「6061」合金種)で形成される。パック200は、パック200の上面202で、Z軸を中心にセンタリングされている中央チャネル201と接続する、表面の溝又はチャネル205を画定するように、図示されている。大気圧(或いは、例えば約10〜20Torrの、相対的に高圧のプラズマ又は低圧の堆積システムのガス圧)が被加工物50(図1、図2参照)をパック200に当接するよう付勢し、パック200と被加工物50との間に良好な熱連通を提供するように、真空が中央チャネル201に供給され、チャネル205の中の圧力を低減しうる。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a part of the wafer chuck, showing the features of the pack 200, the resistance heater acting as the heater 220-1, and the heat sink 230. FIG. 4 shows a portion of the wafer chuck near the cylindrical axis Z, but is not drawn to scale for easy understanding of the small features. The pack 200 is typically made of an aluminum alloy (eg, a well-known "6061" alloy type). The pack 200 is illustrated on the top surface 202 of the pack 200 so as to define a surface groove or channel 205 that connects to a central channel 201 centered about the Z axis. Atmospheric pressure (or gas pressure in a relatively high pressure plasma or low pressure deposition system, eg, about 10-20 Torr) urges the workpiece 50 (see FIGS. 1 and 2) to abut on the pack 200. A vacuum can be supplied to the central channel 201 to reduce the pressure in the channel 205 so as to provide good heat communication between the pack 200 and the workpiece 50.

内側抵抗ヒータ220−1が図4に示されているが、内側抵抗ヒータ220−1の図及び下記説明は、外側抵抗ヒータ220−2にも等しく適用されることを、理解すべきである。抵抗ヒータ220−1は、パック200内で螺旋パターン又は他のパターンの渦巻き状にされる、ケーブルヒータ264を含む。ケーブルヒータ264は、パック200の溝の中に配置され、この溝に蓋をすることによって、パック200内に組み付けられる(図5参照)。ケーブルヒータ264を内側抵抗ヒータ220−1として(かつ、第2ケーブルヒータを外側抵抗ヒータ200−2として)組み付けた後に、パック200は、ファスナ270を用いて熱シンク230に組み付けられる。パック200と熱シンク230の両方の、ファスナ270向けの取り付けポイントを提供する区域は、より詳細に後述するように(図6A、6B、及び6C参照)、ファスナ270の周囲でパック200と熱シンク230との間の熱伝達特性を管理するよう配置される。 Although the inner resistance heater 220-1 is shown in FIG. 4, it should be understood that the figure of the inner resistance heater 220-1 and the description below apply equally to the outer resistance heater 220-2. The resistance heater 220-1 includes a cable heater 264 that is spiraled in a spiral pattern or other pattern within the pack 200. The cable heater 264 is arranged in the groove of the pack 200, and is assembled in the pack 200 by covering the groove (see FIG. 5). After assembling the cable heater 264 as the inner resistance heater 220-1 (and the second cable heater as the outer resistance heater 200-2), the pack 200 is assembled to the heat sink 230 using the fastener 270. The areas that provide mounting points for the fastener 270, both the pack 200 and the heat sink 230, are described in more detail below (see FIGS. 6A, 6B, and 6C), around the pack 200 and the heat sink. Arranged to control heat transfer characteristics to and from 230.

図5は、ケーブルヒータ264−1及び264−2がそれぞれ内側抵抗ヒータ及び外側抵抗ヒータとして内部に取り付けられているパック200−1の下側を、概略的に示している。熱遮断部210は、パック200−1の底面204に画定された凹部であり、パック200の内側部分212と外側部分214との間の径方向境界を形成する(図2、図3参照)。ケーブルヒータ264−1は、内側部分212の全ての区域に均一に熱伝達するようレイアウトされているほぼ螺旋状の経路に沿って、コネクタ262−1から延在する。ヒータキャップ266−1は、螺旋状の経路の網掛け部分として図示されており、ケーブルヒータ264−1が所定の位置に置かれた後に、定位置に連結される。一実施形態では、ヒータキャップ266−1は、ケーブルヒータ264−1が内部に取り付けられる溝の形状に事前形成されるフィレット(fillet)であり、所定の位置に固定される。ヒータキャップ266−1は、例えば電子ビーム溶接を使用して所定の位置に溶着されうるが、接着剤又はフィラー(例えばエポキシ)で固定されることも可能である。フィレットは、好ましくは、ケーブルヒータの弧長の少なくとも一部に沿って、所定の位置に溶着されるが、その弧長全体に沿って溶着される必要はない(例えば、ケーブルヒータ264−2といった上にある構造物への損傷を避けるために、部分的に溶着されなくてよい)。一実施形態では、ヒータキャップ266−1は、電子ビーム溶接を使用して所定の位置に溶着される。冷熱移行点(cold−to−hot transition point)265−1は、コネクタ262−1から延在し、ヒータキャップ266−1の下に隠されているケーブルヒータ264−1内の導電性ワイヤが、ケーブルヒータ264−1の中の抵抗性材料に接続する場所を示している。ゆえに、コネクタ262−1と移行点265−1との間では熱はほとんど発生しないが、移行点265−1を過ぎたケーブルヒータ264−1では、単位長さあたり均一な熱量が発生する。ケーブルヒータ264−2は、コネクタ262−2から、まず(ウエハチャックのシャフトを通じて接続がなされる)パック200の中央領域から径方向外向きに、次いで、外側部分214に均一に熱伝達するようレイアウトされているほぼ円形の経路に沿って、延在する。ヒータキャップ266−2は、螺旋状の経路の網掛け部分として図示されており、ケーブルヒータ264−2が所定の位置に置かれた後に、定位置に連結される。一実施形態では、ヒータキャップ266−2は、ケーブルヒータ264−2が内部に取り付けられる溝の形状に事前形成されるフィレットであり、電子ビーム溶接を使用して所定の位置に溶着される。ヒータキャップ266−1と同様に、ヒータキャップ266−2を形成するフィレットは、好ましくは、その弧長の少なくとも一部に沿って、所定の位置に溶着されるが、その弧長全体に沿って溶着される必要はない。冷熱移行点265−2は、コネクタ262−2から延在し、ヒータキャップ266−2の下に隠されているケーブルヒータ264−2内の導電性ワイヤが、ケーブルヒータ264−2の中の抵抗性材料に接続する場所を示している。ゆえに、コネクタ262−2と移行点265−2との間では熱はほとんど発生しないが、移行点265−2を過ぎたケーブルヒータ264−2では、単位長さあたり均一な熱量が発生する。図5には突起268の組も示されている。突起268は、(例えば、これらの突起が熱シンク230に対面するように:図3参照)図の平面から飛び出すような、底面204から突起である。突起268は、取り付けポイント222のための場所を形成し、ファスナ270(図4)と協働するが、突起268については、図6A、図6Bに関連してより詳細に後述する。 FIG. 5 schematically shows the lower side of the pack 200-1 in which the cable heaters 264-1 and 264-2 are internally mounted as the inner resistance heater and the outer resistance heater, respectively. The heat blocking portion 210 is a recess defined on the bottom surface 204 of the pack 200-1 and forms a radial boundary between the inner portion 212 and the outer portion 214 of the pack 200 (see FIGS. 2 and 3). The cable heater 264-1 extends from the connector 262-1 along a substantially spiral path laid out to transfer heat uniformly to all areas of the inner portion 212. The heater cap 266-1 is shown as a shaded portion of the spiral path and is connected in place after the cable heater 264-1 is placed in place. In one embodiment, the heater cap 266-1 is a fillet preformed in the shape of a groove into which the cable heater 264-1 is mounted and is fixed in place. The heater cap 266-1 can be welded in place using, for example, electron beam welding, but can also be secured with an adhesive or filler (eg, epoxy). The fillet is preferably welded in place along at least a portion of the arc length of the cable heater, but does not need to be welded along the entire arc length (eg, cable heater 264-2). It does not have to be partially welded to avoid damage to the underlying structure). In one embodiment, the heater cap 266-1 is welded in place using electron beam welding. The cold-to-hot transition point 265-1 is a conductive wire in the cable heater 264-1 that extends from the connector 262-1 and is hidden under the heater cap 266-1. It shows the place to connect to the resistant material in the cable heater 264-1. Therefore, almost no heat is generated between the connector 262-1 and the transition point 265-1, but the cable heater 264-1 past the transition point 265-1 generates a uniform amount of heat per unit length. The cable heater 264-2 is laid out so that heat is uniformly transferred from the connector 262-2 first radially outward from the central region of the pack 200 (which is connected through the shaft of the wafer chuck) and then to the outer portion 214. It extends along a nearly circular path that has been made. The heater cap 266-2 is illustrated as a shaded portion of the spiral path and is connected in place after the cable heater 264-2 has been placed in place. In one embodiment, the heater cap 266-2 is a fillet preformed in the shape of a groove into which the cable heater 264-2 is mounted and is welded in place using electron beam welding. Like the heater cap 266-1, the fillet forming the heater cap 266-1 is preferably welded in place along at least a portion of its arc length, but along its entire arc length. It does not need to be welded. The thermal transition point 265-2 extends from the connector 262-2 and the conductive wire in the cable heater 264-2 hidden under the heater cap 266-2 is a resistor in the cable heater 264-2. Indicates where to connect to the sex material. Therefore, almost no heat is generated between the connector 262-2 and the transition point 265-2, but the cable heater 264-2 past the transition point 265-2 generates a uniform amount of heat per unit length. FIG. 5 also shows a set of protrusions 268. The protrusions 268 are protrusions from the bottom surface 204 such that they protrude from the plane of the figure (eg, so that these protrusions face the heat sink 230: see FIG. 3). The protrusion 268 forms a place for the attachment point 222 and cooperates with the fastener 270 (FIG. 4), but the protrusion 268 will be described in more detail in connection with FIGS. 6A, 6B.

図6Aは、ファスナ近傍の、図4に示すパック200及びオプションの熱シンク230の一部分の詳細図である。パック200は、図5に関連して上述したように、ヒータキャップ266を用いてパック200内に密封されたケーブルヒータ264を含む。上記で更に言及したように、オプションの熱シンク230はパック200の基準温度を提供しうるが、熱シンク230及びパック200は、熱連通の度合いがパック200とヒータ220との間の熱連通の度合いを下回るように、配置されることが望ましい。したがって、熱シンク230とパック200との間の熱連通を可能にする取り付けポイントは、有利には、それらの間の熱伝達特性を管理するよう配置される。例えば、パック200と熱シンク230は、図示しているように、突起268と熱シンク230との間に横方向間隙が存在するように製造されうる。つまり、突起268近傍の薄化領域235では熱シンク230の厚さが減少し、薄化領域235の横方向の広さは突起268の横方向の広さよりも広く、突起268と熱シンク230の全厚部分との間に横方向間隙286が形成される。熱シンク230はファスナ270が通過するための開孔を形成し、突起268は内部ボイドを画定し、この内部ボイドの一部分は、ファスナ270がそこに連結するための雌ねじでありうる。しかし、ボイド275は、パック200から突起268を通る熱伝達を限定するために、例えば図6Aに示しているように、ファスナ270の長さよりも長くてよい。パック200を熱シンク230に取り付ける物理的なポイントは、突起268と、ファスナ270と、一対のワッシャー272とを含む。ファスナ270近傍の主な熱伝達経路を、図6A及び図6Bでは、実線の波型矢印278で示す一方、副次的な(例えば放射的な)熱伝達経路を、点線の波型矢印279として示している。ボイド231については、図6Cに関連して後述する。 FIG. 6A is a detailed view of a portion of the pack 200 and optional thermal sink 230 shown in FIG. 4 near the fastener. The pack 200 includes a cable heater 264 sealed within the pack 200 using a heater cap 266, as described above in connection with FIG. As further mentioned above, the optional heat sink 230 may provide a reference temperature for the pack 200, but the heat sink 230 and the pack 200 have a degree of heat communication between the pack 200 and the heater 220. It is desirable to arrange it so that it is less than the degree. Therefore, mounting points that allow heat communication between the heat sink 230 and the pack 200 are advantageously arranged to manage the heat transfer characteristics between them. For example, the pack 200 and the thermal sink 230 may be manufactured such that there is a lateral gap between the protrusion 268 and the thermal sink 230, as shown. That is, the thickness of the heat sink 230 decreases in the thinning region 235 near the protrusion 268, the lateral width of the thinning region 235 is wider than the lateral width of the protrusion 268, and the protrusion 268 and the heat sink 230 A lateral gap 286 is formed with the entire thickness portion. The heat sink 230 forms an opening for the fastener 270 to pass through, the protrusion 268 defines an internal void, and a portion of this internal void can be a female thread through which the fastener 270 connects. However, the void 275 may be longer than the fastener 270, for example, as shown in FIG. 6A, in order to limit the heat transfer from the pack 200 through the protrusions 268. Physical points for attaching the pack 200 to the heat sink 230 include protrusions 268, fasteners 270, and a pair of washers 272. The main heat transfer path near the fastener 270 is indicated by the solid wavy arrow 278 in FIGS. 6A and 6B, while the secondary (eg, radiative) heat transfer path is designated as the dotted wavy arrow 279. Shown. Void 231 will be described later in relation to FIG. 6C.

図6Bは、非圧縮状態の波ワッシャー272の一実施形態を概略的に示している。ある種の実施形態では平ワッシャーを利用することが可能であるが、他の実施形態では、波ワッシャーが有利である。方位角方向に波形のワッシャー272は、パック200と熱シンク230のいずれに対しても過度に拘束的にならずに、パック200が複数のポイントにおいて熱シンク230に連結しうるという点で、有利である。つまり、数学的な意味では3つの点だけで一平面が形成されることを鑑みると、パック200と熱シンク230との間の取り付けポイントが3を上回ることで、熱シンク230とパック200の突起268との間の取り付けポイントの平面性に非常に厳格な機械的許容範囲を課す、過度に拘束されたシステムが形成される。波ワッシャー272を使用することで、かかるフィーチャにおける平面性の許容範囲が緩くなりうる。ワッシャー272が、対応する構成要素の取り付けポイントが完全に平らな表面に沿って配置されることを必要とするのではなく、圧縮範囲全体を通じての機械的連結を提供することになるからである。同様に、波ワッシャー272の圧縮範囲により、パック200及び/又は熱シンク230における局所的な熱膨張作用が許容される。波ワッシャー272は、ある種の実施形態では、圧縮厚さ274の少なくとも2倍の非圧縮厚さ273を有し、他の実施形態では、圧縮厚さ274の少なくとも5倍の非圧縮厚さ273を有する。ワッシャー272は、図を分かりやすくするために、図6Aでは平らな断面形状で示されているが、本開示を読み、理解すれば、ファスナ270は、波ワッシャー272を完全に平らにするほどには締め付けられないことがあり、それにより、波ワッシャー272が取り付けられた状態で、その全てとは言わないが多くにおいて、波形状の一部が保たれることが、認識されよう。また、波ワッシャー272は、使用時に、突起268からワッシャー272が突起268に接触する局所的な頂点部へと、次いで、ワッシャー272内で横方向に、ワッシャー272が熱シンク230と接触する局所的な谷状部へと、熱を移動させることよって、突起268と熱シンク230との間の熱連通を減少させる。ワッシャー272は、例えばベリリウム銅で形成されうる。ある種の実施形態は、図示しているように、熱シンク230のそれぞれの面に1つずつ、2つのワッシャー272を利用するが、他の実施形態は、典型的には、突起268と熱シンク230との間に単一のワッシャー272だけを利用する。 FIG. 6B schematically illustrates one embodiment of the uncompressed wave washer 272. While it is possible to utilize flat washers in some embodiments, wave washers are advantageous in other embodiments. The azimuthally corrugated washer 272 is advantageous in that the pack 200 can be connected to the heat sink 230 at multiple points without being overly constrained to either the pack 200 and the heat sink 230. Is. That is, in a mathematical sense, considering that a plane is formed by only three points, the number of attachment points between the pack 200 and the heat sink 230 exceeds 3, so that the protrusions of the heat sink 230 and the pack 200 are projected. An overly constrained system is formed that imposes a very strict mechanical tolerance on the flatness of the attachment point between and the 268. The use of wave washers 272 can loosen the tolerance for flatness in such features. This is because the washer 272 does not require the attachment points of the corresponding components to be located along a perfectly flat surface, but rather provides mechanical connectivity throughout the compression range. Similarly, the compression range of the wave washer 272 allows for local thermal expansion in the pack 200 and / or the thermal sink 230. The wave washer 272 has an uncompressed thickness 273 that is at least twice the compressed thickness 274 in some embodiments, and an uncompressed thickness 273 that is at least five times the compressed thickness 274 in other embodiments. Has. The washer 272 is shown in a flat cross-sectional shape in FIG. 6A for the sake of clarity, but upon reading and understanding this disclosure, the Fastener 270 is sufficient to flatten the wave washer 272 completely. It will be appreciated that may not be tightened, thereby preserving some, if not all, of the wave shape with the wave washer 272 attached. Also, the wave washer 272, when in use, is localized from the protrusion 268 to the local apex where the washer 272 contacts the protrusion 268, and then laterally within the washer 272, where the washer 272 contacts the thermal sink 230. By transferring heat to the valleys, the heat transfer between the protrusions 268 and the heat sink 230 is reduced. The washer 272 can be made of, for example, beryllium copper. Some embodiments utilize two washers 272, one on each side of the thermal sink 230, as shown, while other embodiments typically utilize protrusions 268 and heat. Only a single washer 272 with the sink 230 is used.

図6Cは、ファスナ270近傍の、下から見た底面図である。図6Cでは、破線6A−6Aは図6Aに示す断面平面を示している。熱シンク230は、ファスナ270の付近の薄化領域235内に、一又は複数のボイド231を形成する。ボイド231は、パック200と熱シンク230との間の熱連通を更に減少させる。図6Cに示す熱シンク230におけるボイド231の数及び配置が、必要というわけではない。本開示を読み、理解することで、熱シンク230とパック200との間の熱連結特性を調整するために、ボイド231のサイズ、数、及び配置は改変されうることが、認識されよう。例えば、突起268と熱シンク230の本体との間の熱経路を長くするために、図6Cに示すボイド230から径方向外向きにボイド231の第2の組を提供することにより、及び、図示されているボイド231に対して追加の組を互い違いに配置することより、熱シンク230とパック200との間の熱連結をより一層減少させることも可能である。また、図6Cは、薄化領域235の外側エッジをボイド231の外側エッジと一致したものとして示しているが、常にこうなるとは限らない。ある種の実施形態は、十分に薄化領域235のエッジの範囲内にあるか、又は、部分的に薄化領域235の外の熱シンク230に延在する、ボイド231を有しうる。同様に、突起268の数、配置、及び壁厚は、パック200と熱シンク230との間でより高度又は低度の熱伝導を実現するために改変されうる。 FIG. 6C is a bottom view of the vicinity of the fastener 270 as viewed from below. In FIG. 6C, the dashed lines 6A-6A indicate the cross-sectional plane shown in FIG. 6A. The thermal sink 230 forms one or more voids 231 in the thinning region 235 near the fastener 270. The void 231 further reduces the heat communication between the pack 200 and the heat sink 230. The number and arrangement of voids 231 in the thermal sink 230 shown in FIG. 6C is not necessary. It will be appreciated by reading and understanding this disclosure that the size, number and arrangement of voids 231 may be modified to adjust the thermal coupling properties between the thermal sink 230 and the pack 200. For example, by providing a second set of voids 231 radially outward from the voids 230 shown in FIG. 6C to lengthen the thermal path between the protrusions 268 and the body of the thermal sink 230, and illustrated. It is also possible to further reduce the thermal coupling between the thermal sink 230 and the pack 200 by staggering the additional pairs with respect to the voids 231 provided. Further, FIG. 6C shows that the outer edge of the thinning region 235 coincides with the outer edge of the void 231, but this is not always the case. Certain embodiments may have voids 231 well within the edges of the thinning region 235 or partially extending to the heat sink 230 outside the thinning region 235. Similarly, the number, arrangement, and wall thickness of the protrusions 268 can be modified to achieve higher or lower heat conduction between the pack 200 and the heat sink 230.

パック200の上面と交わる少なくとも1つの熱遮断部210を提供することの更なる利点は、ある種の機械的フィーチャがパック200の表面上に熱異常を発生させないように、これらの機械的フィーチャを熱遮断部の中に少なくとも部分的に配置しうることである。例えば、ウエハチャックは一般的に、チャックから少し離れたところまでウエハを上昇させて、ウエハハンドリングツールによるアクセス(典型的には、ウエハが上昇した後にウエハとチャックとの間に挿入される、パドル又は他のデバイスを使用する)を容易にするために使用されうる、リフトピンを提供する。しかし、リフトピンは、典型的には、チャックの穴の中に後退し、かかる穴及びリフトピン構造物は、処理中に、ウエハ温度に局所的に影響を与えうる。熱遮断部がパック200の上面と交わっている場合、かかる機構が熱異常をもたらすことなく配置される場所が、既に存在している。 A further advantage of providing at least one thermal barrier 210 that intersects the top surface of the pack 200 is to prevent certain mechanical features from causing thermal anomalies on the surface of the pack 200. It can be placed at least partially within the heat shield. For example, a wafer chuck generally lifts the wafer a short distance from the chuck and is accessed by a wafer handling tool (typically a paddle that is inserted between the wafer and the chuck after the wafer has been lifted). Or provide a lift pin that can be used to facilitate (using other devices). However, the lift pins typically recede into the holes in the chuck, and such holes and lift pin structures can locally affect the wafer temperature during processing. When the heat shield intersects the top surface of the pack 200, there is already a place where such a mechanism is arranged without causing thermal anomalies.

図7は、熱遮断部210の中に配置された、リフトピン310を制御するリフトピン機構300を有する、ウエハチャックの一部分を概略的に示している。ヒータ220及びオプションの熱シンク230も部分的に図示されている。図7に示している断面平面は機構300の中心を通っており、そのため、機構300の構成要素が一方の熱遮断部210の下部の中にある。パック200、熱遮断部210、及び熱シンク230は、図示している平面の奥と手前に、図3及び図4に示したもののような形状を有しうるため、機構300が内部に配置されている熱遮断部210は、パック200を通るその弧形に沿って続いている(図8参照)。また、リフトピン機構300は、パック200の中心軸に対してかなり狭い方位角度に限定される(同じく図8参照)。つまり、断面平面が図7に示す平面の奥又は手前に一定距離離れたところで切られていたら、パック200の底面は、図7で底面204と図示されている同一平面に沿って連続し、熱シンク230は、パック200の下で連続していたはずである。リフトピン機構300のサイズが小さいことで、リフトピン機構300の区域におけるパック200の熱変動が限定される。図7は、リフトピン310がパック200の表面上に熱異常を引き起こすことがない後退位置にある、リフトピン310を示している。 FIG. 7 schematically shows a part of a wafer chuck having a lift pin mechanism 300 for controlling the lift pin 310, which is arranged in the heat blocking unit 210. The heater 220 and the optional heat sink 230 are also partially illustrated. The cross-sectional plane shown in FIG. 7 passes through the center of the mechanism 300, so that the components of the mechanism 300 are in the lower part of one of the heat blocking portions 210. Since the pack 200, the heat shield 210, and the heat sink 230 may have shapes similar to those shown in FIGS. 3 and 4 at the back and front of the plane shown, the mechanism 300 is arranged inside. The heat shield 210 continues along its arc through the pack 200 (see FIG. 8). Further, the lift pin mechanism 300 is limited to a considerably narrow azimuth angle with respect to the central axis of the pack 200 (also see FIG. 8). That is, if the cross-sectional plane is cut at a certain distance in front of or behind the plane shown in FIG. 7, the bottom surface of the pack 200 is continuous along the same plane shown as the bottom surface 204 in FIG. 7, and heat is generated. The sink 230 should have been contiguous under the pack 200. The small size of the lift pin mechanism 300 limits the thermal variation of the pack 200 in the area of the lift pin mechanism 300. FIG. 7 shows the lift pin 310 in a retracted position where the lift pin 310 does not cause thermal anomalies on the surface of the pack 200.

図8は、熱遮断部210の中にリフトピン310が配置されている、3リフトピン構成の平面図を概略的に示している。図8は縮尺通りではない。特に熱遮断部210は、リフトピン機構300及びリフトピン310を分かりやすく示すため拡大されている。リフトピン310は、熱遮断部210の中の、パック200の平均面のかなり下方に後退することから、処理中に空間的熱異常を発生させない。そのため、被加工物の、リフトピン310の場所において処理されている部分(例えば、半導体ウエハの対応する場所に位置する特定の集積回路)は、被加工物のそれ以外の場所での処理と一致する処理を経る。 FIG. 8 schematically shows a plan view of a three-lift pin configuration in which the lift pin 310 is arranged in the heat blocking portion 210. FIG. 8 is not on scale. In particular, the heat cutoff section 210 has been enlarged to clearly show the lift pin mechanism 300 and the lift pin 310. Since the lift pin 310 recedes considerably below the average surface of the pack 200 in the heat shield 210, it does not cause a spatial thermal anomaly during the process. Therefore, the portion of the work piece being processed at the lift pin 310 (eg, a particular integrated circuit located at the corresponding location on the semiconductor wafer) coincides with the treatment at the other location of the work piece. Go through processing.

図9は、ウエハ又は他の被加工物(以下、便宜のため単に「製品ウエハ」と称するが、この概念はウエハ以外の被加工物にも適用されうるという解釈である)を処理するための方法400のフロー図である。方法400は、系統立ったセンターツーエッジ熱制御(これがひいては系統立ったセンターツーエッジプロセス制御を可能にする)を提供するために使用されうる、図2から図8に関連して説明している熱管理装置によって、独自に可能になりうる。方法400の第1ステップ420は、第1のセンターツーエッジプロセス変動を伴って製品ウエハを処理する。方法400の第2ステップ440は、第1のセンターツーエッジ変動を補償する第2のセンターツーエッジプロセス変動を伴って、製品ウエハを処理する。典型的には、420と440の一方又は他方は、意図せずに又は制御不能に、関連するセンターツーエッジプロセス変動(以下「非制御変動」)を発生させる設備又はプロセス環境において実行されるが、このことが必要なわけではない。また、典型的には、製品ウエハの中心部分及びエッジ部分の系統立った制御を可能にして、対応する逆プロセス変動を提供する、熱管理技法を通じて、別のセンターツーエッジプロセス変動(以下「制御変動」)がもたらされるように、他方のステップが、本書に記載されているような設備において実行される。しかし、非制御変動と制御変動はいずれの順序でも発生しうる。つまり、420が非制御変動と制御変動のいずれかをもたらしてよく、440が非制御変動と制御変動の他方をもたらしうる。図10及び図11は、方法400の有用な運用を可能にするために、当業者に追加的なガイダンスを提供している。 FIG. 9 is for processing a wafer or other workpiece (hereinafter, simply referred to as “product wafer” for convenience, but this concept can be applied to workpieces other than wafers). It is a flow chart of the method 400. Method 400 is described in connection with FIGS. 2-8, which can be used to provide systematic center-to-edge thermal control, which in turn enables systematic center-to-edge process control. Thermal management equipment can make it possible on its own. The first step 420 of method 400 processes the product wafer with a first center-to-edge process variation. The second step 440 of the method 400 processes the product wafer with a second center-to-edge process variation that compensates for the first center-to-edge variation. Typically, one or the other of 420 and 440 is performed in an equipment or process environment that unintentionally or uncontrollably causes the associated center-to-edge process variation (“uncontrolled variation”). , This is not necessary. Also, typically, another center-to-edge process variation (“Control”) is provided through a thermal management technique that allows systematic control of the central and edge portions of the product wafer and provides the corresponding reverse process variation. The other step is performed in equipment as described in this document so that "variation") is introduced. However, uncontrolled variation and controlled variation can occur in any order. That is, 420 may result in either uncontrolled or controlled variation, and 440 may result in the other of uncontrolled and controlled variation. 10 and 11 provide additional guidance to those skilled in the art to enable useful operation of Method 400.

図10は、方法400のステップ420を含む(ただしそれだけに限定されない)、方法401のフロー図である。図10に示す410〜417、及び422の全ては、オプションと見なされるが、実施形態では、方法400の実行において、有用なウエハ処理結果を実現するのに役立ちうる。 FIG. 10 is a flow diagram of Method 401, including (but not limited to) Step 420 of Method 400. All of 410-417, and 422 shown in FIG. 10 are considered optional, but in embodiments they may help to achieve useful wafer processing results in the practice of method 400.

ステップ410は、420で発生する第1のセンターツーエッジプロセス変動に関連する、設備特性を設定する。例えば、420が制御変動をもたらすことが予期されている場合、410は、制御されたセンターツーエッジ温度変動を提供するヒータ設定などの、設備パラメータを提供することを包含しうる。本書の図2から図8で説明しているような設備は、制御されたセンターツーエッジ温度変動を提供するのに役立つ。ステップ412は、第1のセンターツーエッジプロセス変動に関連する設備特性を測定する。どんな設備設定又は測定済設備特性が既知のセンターツーエッジプロセス変動を成功理に発生させる(又は、意図的ではなくとも、少なくとも安定的なプロセス変動を提供する)のかということについて、プロセス知識が経時的に取得されうる。このプロセス知識を考慮して、方法401は、412で測定された設備特性が改善されうると考えられる場合には設備特性を調整するために、オプションで、412から410に戻りうる。ステップ414は、第1のセンターツーエッジプロセス変動を受ける一又は複数の試験ウエハを処理する。ステップ416は、ステップ414で処理される試験ウエハ(複数可)で、第1のセンターツーエッジプロセス変動の一又は複数の特性を測定する。方法401は、416で測定されるセンターツーエッジプロセス特性を踏まえて設備特性を調整するために、オプションで、416から410に戻りうる。試験ウエハが414で処理されれば、418では、第2プロセス(例えば後に440において実行されるプロセス)における試験が、オプションで省略されうる。また、414は420と並行して実施されうる。つまり、プロセス設備が適切に構成されていれば、試験ウエハは製品ウエハと同時に処理されうる(例えば、第1プロセスが、ウエハのカセットを液体槽内に浸すようないわゆる「バッチ(batch)」プロセスである場合、1つのアンプル、拡散炉、又は堆積チャンバなどの中でウエハの組を一度に処理する)。 Step 410 sets the equipment characteristics associated with the first center-to-edge process variation that occurs at 420. For example, if the 420 is expected to result in control variation, the 410 may include providing equipment parameters such as a heater setting that provides controlled center-to-edge temperature variation. Equipment as described in FIGS. 2-8 of this document helps to provide controlled center-to-edge temperature fluctuations. Step 412 measures the equipment characteristics associated with the first center-to-edge process variation. Process knowledge over time as to what equipment settings or measured equipment characteristics successfully generate known center-to-edge process variation (or provide at least stable process variation, if not intentionally). Can be obtained as a target. Taking this process knowledge into account, method 401 can optionally revert from 412 to 410 to adjust the equipment characteristics if it is believed that the equipment characteristics measured at 412 could be improved. Step 414 processes one or more test wafers subject to first center-to-edge process variation. Step 416 is the test wafer (s) processed in step 414 to measure one or more characteristics of the first center-to-edge process variation. Method 401 can optionally return from 416 to 410 to adjust the equipment characteristics in light of the center-to-edge process characteristics measured at 416. If the test wafer is processed at 414, at 418 the test in the second process (eg, the process later performed at 440) may be optionally omitted. Also, 414 can be implemented in parallel with 420. That is, if the process equipment is properly configured, the test wafer can be processed at the same time as the product wafer (eg, a so-called "batch" process in which the first process immerses the wafer cassette in a liquid bath. If so, the wafer set is processed at a time in one ample, diffusion furnace, or deposition chamber, etc.).

ステップ420は、第1のセンターツーエッジプロセス変動を伴って製品ウエハを処理する。ステップ422は、製品ウエハで、一又は複数の第1のセンターツーエッジ特性を測定して、後述するように、設備プロセス制御のため、製品ウエハの収率又は性能との相関のため、及び/又は、ステップ440の周辺の情報との相関における使用のための、データを生成する。 Step 420 processes the product wafer with a first center-to-edge process variation. Step 422 measures one or more first center-to-edge characteristics on the product wafer and, as will be described later, for equipment process control, for correlation with product wafer yield or performance, and /. Alternatively, generate data for use in correlating with information around step 440.

図11は、方法400のステップ440を含む(ただしそれだけに限定されない)、方法402のフロー図である。図11に示す430〜436、及び442の全ては、オプションと見なされるが、実施形態では、方法400の実行において、有用なウエハ処理結果を実現するのに役立ちうる。 FIG. 11 is a flow diagram of method 402, including (but not limited to) step 440 of method 400. All of 430-436, and 442 shown in FIG. 11 are considered optional, but in embodiments they may help to achieve useful wafer processing results in the practice of method 400.

ステップ430は、ステップ440で発生する第2のセンターツーエッジプロセス変動に関連する、設備特性を設定する。例えば、440が制御変動をもたらすことが予期されている場合、430は、制御されたセンターツーエッジ温度変動を提供するヒータ設定などの、設備パラメータを提供することを包含しうる。本書の図2から図8で説明しているような設備は、制御されたセンターツーエッジ温度変動を提供するのに役立つ。ステップ432は、第2のセンターツーエッジプロセス変動に関連する設備特性を測定する。上述のプロセス知識を考慮して、方法402は、432で測定される設備特性を踏まえて設備特性を調整するために、オプションで、432から430に戻りうる。ステップ434は、第2のセンターツーエッジプロセス変動を受ける一又は複数の試験ウエハを処理する。434で処理されるこの試験ウエハ(複数可)は、上記の418の第1プロセスステップを経ていない一又は複数の試験ウエハを含みうる。ステップ436は、434で処理される試験ウエハ(複数可)で、第2のセンターツーエッジプロセス変動の一又は複数の特性を測定する。既に取得されているプロセス知識を考慮して、方法402は、436で測定されるセンターツーエッジプロセス特性を踏まえて設備特性を調整するために、オプションで、436から430に戻りうる。 Step 430 sets the equipment characteristics associated with the second center-to-edge process variation that occurs in step 440. For example, if 440 is expected to result in control variation, 430 may include providing equipment parameters such as heater settings that provide controlled center-to-edge temperature variation. Equipment as described in FIGS. 2-8 of this document helps to provide controlled center-to-edge temperature fluctuations. Step 432 measures the equipment characteristics associated with the second center-to-edge process variation. Taking into account the process knowledge described above, method 402 can optionally revert from 432 to 430 to adjust the equipment characteristics in light of the equipment characteristics measured at 432. Step 434 processes one or more test wafers subject to a second center-to-edge process variation. The test wafer (s) processed in 434 may include one or more test wafers that have not undergone the first process step of 418 above. Step 436 measures one or more characteristics of the second center-to-edge process variation on the test wafer (s) processed in 434. Taking into account the process knowledge already acquired, method 402 can optionally revert from 436 to 430 to adjust the equipment characteristics in light of the center-to-edge process characteristics measured at 436.

ステップ440は、第2のセンターツーエッジプロセス変動を伴って製品ウエハを処理する。また、方法402には示していないが、追加の試験ウエハが製品ウエハと並行して処理されることが可能であるのも確実である。ステップ442は、製品ウエハで、一又は複数の第1のセンターツーエッジ特性を測定して、上述したように、設備プロセス制御のため、製品ウエハの収率又は性能との相関のため、及び/又は、420の周辺の情報との相関における使用のための、データを生成する。かかる測定は、製品ウエハと並行して処理された試験ウエハがあればそれにも実施されうるが、いずれにせよ、442は、概括的に、製品ウエハに存在するいかなる条件も、更に変化させることはない。つまり、更なる試験が行われるかどうかにかかわらず、420及び440の結果は、440の終了時に製品ウエハにおいて確定されることになる。 Step 440 processes the product wafer with a second center-to-edge process variation. Also, although not shown in Method 402, it is certain that additional test wafers can be processed in parallel with the product wafers. Step 442 measures one or more first center-to-edge characteristics on the product wafer and, as described above, for equipment process control, for correlation with product wafer yield or performance, and /. Alternatively, generate data for use in correlation with information around 420. Such measurements can be made on any test wafer that has been processed in parallel with the product wafer, but in any case, 442 generally does not further alter any conditions present on the product wafer. No. That is, the results of 420 and 440 will be finalized on the product wafer at the end of 440, regardless of whether further testing is performed.

いくつかの実施形態を説明したが、本発明の本質から逸脱することなく、様々な修正例、代替構造、及び均等物が使用されうることが、当業者には認識されよう。加えて、本発明を不必要に分かりにくくすることを避けるために、いくつかの周知のプロセス及び要素については説明しなかった。したがって、上記の説明は、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。 Although some embodiments have been described, those skilled in the art will appreciate that various modifications, alternative structures, and equivalents can be used without departing from the essence of the invention. In addition, some well-known processes and elements have not been described in order to avoid unnecessarily obscuring the invention. Therefore, the above description should not be construed as limiting the scope of the invention.

ウエハ以外の被加工物の処理も、処理均一性の向上から利益を得ることができ、本開示の範囲に含まれると見なされる。ゆえに、「ウエハ(wafer)」を保持するための「ウエハチャック(wafer chuck)」としての本書のチャックの特徴付けは、任意の種類の被加工物を保持するためのチャックと同等であり、「ウエハ処理システム(wafer processing system)」は、同様に、処理システムと同等であると、理解すべきである。 Processing of workpieces other than wafers can also benefit from improved processing uniformity and is considered to be within the scope of the present disclosure. Therefore, the characteristics of the chucks in this document as "wafer chucks" for holding "wafers" are equivalent to those for holding any type of workpiece, and " It should be understood that a "wafer processing system" is similarly equivalent to a processing system.

ある範囲の値が提供される場合、その範囲の上限と下限との間の各介在値も、文脈上別途明示されない限り、下限の単位の10分の1まで明確に開示されていることを、理解されたい。ある規定された範囲における任意の規定値又は介在値と、その規定された範囲における他の任意の規定値又は介在値との間の、より狭い範囲の各々は、包含される。これらの狭い方の範囲の上限と下限は、個別にその範囲内に含まれることも、除外されることもあり、限界値のいずれかが狭い方の範囲内に含まれる場合、限界値のいずれも狭い方の範囲内に含まれない場合、又は両方の限界値が狭い方の範囲内に含まれる場合の各範囲も、前記規定された範囲における明確に除外される任意の限界値を条件として、本発明の範囲に包含される。前記規定された範囲が限界値の一方又は両方を含む場合、含まれる限界値の一方又は両方を除外した範囲も含まれる。 When a range of values is provided, each intervening value between the upper and lower bounds of that range is also explicitly disclosed up to one tenth of the lower bound unit, unless otherwise stated in the context. I want to be understood. Each of the narrower ranges between any specified or intervening value in one defined range and any other specified or intervening value in that specified range is included. The upper and lower limits of these narrower ranges may be individually included or excluded, and if any of the limits are within the narrower range, then any of the limits. Each range, if not within the narrower range, or if both limits are within the narrower range, is also subject to any limits explicitly excluded within the defined range. , Is included in the scope of the present invention. When the specified range includes one or both of the limit values, a range excluding one or both of the included limit values is also included.

本書及び付随する特許請求の範囲において、単数形の「1つの(a、an)」、及び「その(the)」は、文脈上別途明示しない限り、複数の指示対象を含む。ゆえに、例えば、「1つのプロセス(a process)」への言及は、複数のかかるプロセスを含み、「その電極(the electrode)」への言及は、一又は複数の電極、及び、当業者には既知であるその同等物への言及を含む、等々である。「備える(comprise/comprising)」、及び「含む(include/including/includes)」という語も、この明細書及び以下の特許請求の範囲において使用する場合、規定された特徴、整数値、構成要素、又はステップの存在を明示するためのものであるが、一又は複数の他の特徴、整数値、構成要素、ステップ、作用、又はグループの存在又は追加を排除するものではない。 In this document and the accompanying claims, the singular "one (a, an)" and "the" include multiple referents unless otherwise specified in the context. Thus, for example, a reference to "a process" includes a plurality of such processes, and a reference to "the electrode" includes one or more electrodes, and to those skilled in the art. Including references to its known equivalents, and so on. The terms "comprise / comprising" and "include / include" are also used in this specification and in the claims below, as defined features, integer values, components, Or, it is intended to clarify the existence of a step, but does not exclude the existence or addition of one or more other features, integer values, components, steps, actions, or groups.

Claims (17)

処理のために被加工物を位置付ける被加工物ホルダであって、
実質的に円筒形のパックであって、円筒軸、前記円筒軸の周囲のパック半径、及び実質的に平らな上面を有することによって特徴付けられ、前記上面に平行な方向が横方向として定義される、パックと、
前記パックの径方向内側部分と熱連通するように配置された、第1加熱デバイスと、
前記パックの径方向外側部分と熱連通するように配置された、第2加熱デバイスであって、前記第1加熱デバイスと前記第2加熱デバイスが、互いに対して個別に制御可能である、第2加熱デバイスと、
前記パックと熱連通するように配置された熱シンクとを備え、
前記第1加熱デバイスと前記第2加熱デバイスは、前記パックとのそれぞれの熱連通の度合いが、前記熱シンクと前記パックとの熱連通の度合いよりも高く、
前記熱シンクと前記パックとの間の複数の取り付けポイントが前記熱シンクと前記パックとの前記熱連通の実質的に全てを提供し、前記取り付けポイントのうちの少なくとも1つについて、
前記パックが、前記熱シンクに対面する突起を形成し、
前記熱シンクが開孔を形成し、
ファスナが、前記開孔を通過し、かつ、前記突起の内部に連結する被加工物ホルダ。
A work piece holder that positions the work piece for processing.
A substantially cylindrical pack , characterized by having a cylindrical shaft, a pack radius around the cylindrical shaft, and a substantially flat top surface, the direction parallel to the top surface is defined as the lateral direction. With a pack ,
A first heating device arranged to communicate heat with the radial inner portion of the pack.
A second heating device arranged to communicate heat with the radial outer portion of the pack, wherein the first heating device and the second heating device can be individually controlled with respect to each other. With a heating device
It has a heat sink arranged to communicate with the pack.
It said second heating device and the first heating device, each degree of thermal communication with the pack, rather higher than the degree of thermal communication with the heat sink and the pack,
A plurality of attachment points between the heat sink and the pack provide substantially all of the heat communication between the heat sink and the pack, and for at least one of the attachment points.
The pack forms a protrusion facing the heat sink,
The heat sink forms an opening and
A workpiece holder through which the fastener passes through the opening and is connected to the inside of the protrusion.
処理のために被加工物を位置付ける被加工物ホルダであって、
円筒軸及び実質的に平らな上面によって特徴付けられる、実質的に円筒形のパックであって、2つの径方向熱遮断部を画定する、パックを備え、
前記熱遮断部のうちの第1のものが、第1半径のところで前記パックの底面と交わり、かつ、前記底面から前記パックの厚さの少なくとも二分の一まで延在する、径方向凹部として特徴付けられ、
前記熱遮断部のうちの第2のものが、前記第1半径よりも大きい第2半径のところで前記パックの前記上面と交わり、かつ、前記上面から前記パックの前記厚さの少なくとも二分の一まで延在する、径方向凹部として特徴付けられ、
前記第1熱遮断部及び前記第2熱遮断部が、前記パックの径方向内側部分と前記パックの径方向外側部分との間の境界を画定し、
前記パックは、
前記パックの前記径方向内側部分内に埋めこまれた、第1加熱デバイスと、
前記パックの前記径方向外側部分内に埋めこまれた、第2加熱デバイスとを備えており、
前記被加工物ホルダは、前記パックの前記底面の実質的に下方に延在する熱シンクであって、前記パックの基準温度を維持するために、内部に画定されたチャネルを通して熱交換流体を流す金属プレートを備える、熱シンクを更に備え、
前記熱シンクは、複数の取り付けポイントにおいて前記パックと機械的かつ熱的に連結し、前記取り付けポイントは、前記第1加熱デバイス及び前記第2加熱デバイスの各々と前記パックとの間の熱連通の度合いを下回る度合いの、前記熱シンクと前記パックとの間の熱連通を提供し、
前記熱シンクと前記パックとの間の前記複数の取り付けポイントが、前記熱シンクと前記パックとの前記熱連通の実質的に全てを提供する、被加工物ホルダ。
A work piece holder that positions the work piece for processing.
A substantially cylindrical pack characterized by a cylindrical shaft and a substantially flat top surface, comprising a pack defining two radial heat barriers.
The first of the heat shields is characterized as a radial recess that intersects the bottom of the pack at a first radius and extends from the bottom to at least half the thickness of the pack. Attached,
The second of the heat shields intersects the top surface of the pack at a second radius greater than the first radius, and from the top surface to at least half the thickness of the pack. Characterized as an extending, radial recess,
The first heat shield and the second heat shield define a boundary between the radial inner portion of the pack and the radial outer portion of the pack.
The pack
A first heating device embedded in the radial inner portion of the pack,
It comprises a second heating device embedded within the radial outer portion of the pack.
The workpiece holder is a heat sink that extends substantially below the bottom surface of the pack, allowing heat exchange fluid to flow through an internally defined channel to maintain a reference temperature for the pack. Equipped with a metal plate, further equipped with a heat sink,
The thermal sink is mechanically and thermally connected to the pack at a plurality of attachment points, which are the thermal communication between each of the first heating device and the second heating device and the pack. To provide less than a degree of heat communication between the heat sink and the pack ,
A workpiece holder in which the plurality of attachment points between the heat sink and the pack provide substantially all of the heat communication between the heat sink and the pack.
前記第1加熱デバイスと前記第2加熱デバイスの少なくとも一方が、前記パックの底面内に画定された溝の中に配置された、ケーブルヒータを備え、
前記ケーブルヒータを所定の位置に保持するために前記溝の中に配置されるヒータキャップであって、前記ケーブルヒータの弧長の少なくとも一部に沿って前記パックに固定される、ヒータキャップを更に備える、請求項1または2に記載の被加工物ホルダ。
At least one of the first heating device and the second heating device comprises a cable heater arranged in a groove defined in the bottom surface of the pack.
Further, a heater cap arranged in the groove to hold the cable heater in place and fixed to the pack along at least a portion of the arc length of the cable heater. The workpiece holder according to claim 1 or 2.
前記パックの直径が少なくとも12インチであり、前記複数の取り付けポイントが少なくとも30の取り付けポイントを含む、請求項またはに記載の被加工物ホルダ。 The workpiece holder according to claim 1 or 2 , wherein the pack has a diameter of at least 12 inches and the plurality of attachment points include at least 30 attachment points. 前記取り付けポイントのうちの前記少なくとも1つにおいて、
前記突起が第1の横方向の広さを画定し、
前記熱シンクが前記パックの底面に面する空洞を画定し、該空洞は部分的に前記熱シンクの薄化部分によって境界とされ、該薄化部分は前記開孔の周囲に、厚さが低減している部分であり、前記突起と前記空洞の側面との間に横方向間隙が存在するように、前記空洞が前記第1の横方向の広さよりも広い第2の横方向の広さを画定する、請求項に記載の被加工物ホルダ。
At at least one of the mounting points
The protrusions define the first lateral width and
The heat sink defines a cavity facing the bottom surface of the pack, the cavity being partially bounded by a thinned portion of the heat sink, which is reduced in thickness around the perforation. to a moiety which, the so lateral clearance between the projection and the side surface of the cavity is present, the size of the cavity of the first lateral wide wide second transverse direction than is to view a constant, workpiece holder according to claim 1.
前記パックから広がり、前記ファスナと前記ファスナを囲む前記熱シンクの材料とを通って前記熱シンクへ到達する熱経路を通る熱伝達を限定するために、前記熱シンクが、前記薄化部分内に、前記開孔に隣接した一又は複数のボイドを画定する、請求項5に記載の被加工物ホルダ。 In order to limit heat transfer through the heat path extending from the pack and reaching the heat sink through the fastener and the material of the heat sink surrounding the fastener, the heat sink is placed in the thinned portion. The workpiece holder according to claim 5, wherein one or a plurality of voids adjacent to the opening are defined. 前記熱シンクと前記突起との間の、前記ファスナの周囲に配置された波ワッシャーをさらに備え、
前記波ワッシャーが、その圧縮厚さの少なくとも2倍の正味非圧縮厚さを有し、前記ファスナが、前記波ワッシャーを完全に平らにすることなく部分的に締め付けられることで局所的な熱膨張作用が許容される、請求項に記載の被加工物ホルダ。
Further provided with a wave washer disposed around the fastener between the heat sink and the protrusion.
The wave washer, have at least 2 times the net uncompressed thickness of the compressed thickness, wherein the fastener, local thermal expansion by being partially tightened without having to completely flatten the wave washer effect its permissible operating, the workpiece holder according to claim 1.
前記熱シンクが、一又は複数の流体チャネルを画定する金属プレートを備え、前記熱シンクの基準温度を定めるために、熱交換流体が、前記流体チャネルを通って流れる、請求項1または2に記載の被加工物ホルダ。 Said heat sink comprises a metal plate defining one or more fluid channels, in order to determine the reference temperature of the heat sink, the heat exchange fluid flows through the pre-Symbol Fluid channels, according to claim 1 or 2 Work piece holder described in. 前記パックが、パック厚さによって特徴付けられ
記実質的に円筒形のパックが、前記パックの前記径方向内側部分と前記径方向外側部分との間に一又は複数の径方向熱遮断部を画定し、
各熱遮断部が、前記実質的に円筒形のパックの前記上面と底面の少なくとも一方と交わる径方向凹部として特徴付けられており、前記径方向凹部が、
前記パックの前記上面又は前記底面から前記パック厚さの少なくとも半分まで延在する、熱遮断部深さと、
前記円筒軸について対称に配置され、かつ、前記パック半径の少なくとも二分の一である、熱遮断部半径とによって特徴付けられる、請求項1に記載の被加工物ホルダ。
The pack, characterized by packs thickness,
Before Symbol substantially cylindrical pack of defining one or more radial heat shield unit between the radially inner portion and said radially outer portion of the pack,
Each heat shield is characterized as a radial recess that intersects at least one of the top and bottom surfaces of the substantially cylindrical pack.
The depth of the heat shield extending from the top or bottom of the pack to at least half the thickness of the pack.
The workpiece holder according to claim 1, which is symmetrically arranged with respect to the cylindrical axis and is characterized by a heat blocking radius, which is at least half of the pack radius.
前記突起が前記パックと一体化されて形成され、前記パックの底面から前記熱シンクへ突出する、請求項1に記載の被加工物ホルダ。The workpiece holder according to claim 1, wherein the protrusion is formed integrally with the pack and protrudes from the bottom surface of the pack to the heat sink. 前記ファスナが前記突起の雌ねじと結合する、請求項1に記載の被加工物ホルダ。The workpiece holder according to claim 1, wherein the fastener is coupled to the female screw of the protrusion. 前記取り付けポイントが前記パックの径方向内側部分及び外側部分のそれぞれにわたって実質的に均等に分布している、請求項1または2に記載の被加工物ホルダ。The workpiece holder according to claim 1 or 2, wherein the mounting points are substantially evenly distributed over the radial inner and outer portions of the pack. 請求項1に記載の被加工物ホルダを用いて被加工物の空間的な温度分布を制御する方法であって、
前記実質的に円筒形のパックと熱連通する前記熱シンク内のチャネルを通して制御された温度の熱交換流体を流すことによって、前記パックに対する基準温度を提供することと、
前記パックの径方向内側部分と熱連通するように配置された前記第1加熱デバイスを作動させることによって、前記基準温度よりも高い第1温度まで、前記パックの前記径方向内側部分の温度を上昇させることと、
前記パックの径方向外側部分と熱連通するように配置された前記第2加熱デバイスを作動させることによって、前記基準温度よりも高い第2温度まで、前記パックの前記径方向外側部分の温度を上昇させることと、
前記パック上に前記被加工物を置くこととを含む、方法。
A method of controlling the spatial temperature distribution of a work piece by using the work piece holder according to claim 1.
By flowing the temperature of the heat exchange fluid is controlled through channels in the heat sink to pack thermal communication of the substantially cylindrical, and providing a reference temperature for said packs,
By actuating the arranged first heating device to thermal communication with the radially inner portion of the pack, the high standards to a first temperature than the temperature, increasing the temperature of said radially inner portion of the pack To let and
By actuating the placed second heating device to thermal communication with the radially outer portion of the pack, the high standards to a second temperature above the temperature, increasing the temperature of said radially outer portion of the pack To let and
A method comprising placing the work piece on the pack.
前記実質的に円筒形のパックに対する前記基準温度を提供することが、前記複数の取り付けポイントにおいて前記実質的に円筒形のパックに前記熱シンクを連結させることを更に含み、
前記実質的に円筒形のパックに対する前記基準温度を提供することが、前記熱シンクと前記パックとの間の熱抵抗を増大させるために、
前記取り付けポイントの各々に隣接して、前記熱シンク内にボイドを提供することと、
前記熱シンクと前記実質的に円筒形のパックとの間に波ワッシャーを配置することの、少なくとも一方を含む、請求項13に記載の方法。
Providing said reference temperature for said substantially cylindrical pack, further comprising linking the said heat sink the substantially cylindrical pack in said plurality of attachment points,
Providing the reference temperature for the substantially cylindrical pack increases the thermal resistance between the heat sink and the pack.
Adjacent to each of the mounting points, providing voids in the heat sink, and
13. The method of claim 13 , comprising at least one of placing a wave washer between the heat sink and the substantially cylindrical pack.
前記パックの前記径方向内側部分の温度を上昇させること、及び、前記パックの前記径方向外側部分の温度を上昇させることが、ケーブルヒータを通して電流を流すことを含む、請求項13に記載の方法。 Raising the temperature of said radially inner portion of the pack, and, raising the temperature of said radially outer portion of the pack comprises passing a current through the cable heater, the method according to claim 13 .. 前記パック内の前記径方向内側部分と前記径方向外側部分との間に一又は複数の熱遮断部を提供することによって、前記パックの前記径方向内側部分と前記パックの前記径方向外側部分との間に熱抵抗を提供することを更に含み、
前記熱遮断部の各々が、前記パックの上面と底面の少なくとも一方と交わる径方向凹部として画定され、
前記径方向凹部が、前記パックの厚さの半分を超過する深さによって特徴付けられる、請求項13に記載の方法。
By providing one or more thermal barriers between the radial inner portion and the radial outer portion in the pack, the radial inner portion of the pack and the radial outer portion of the pack Further includes providing thermal resistance between
Each of the heat shields is defined as a radial recess that intersects at least one of the top and bottom surfaces of the pack.
13. The method of claim 13 , wherein the radial recess is characterized by a depth that exceeds half the thickness of the pack.
前記パック内の前記径方向内側部分と前記径方向外側部分との間に前記一又は複数の熱遮断部を提供することが、前記パックの前記上面と交わる径方向凹部を提供することを含み、
前記パック上に前記被加工物を置くことが、前記パックの前記上面と交わる前記径方向凹部内に前記被加工物を支持する一又は複数のリフトピンを後退させることを含む、請求項16に記載の方法。
Providing the one or more heat barriers between the radial inner portion and the radial outer portion in the pack comprises providing a radial recess that intersects the upper surface of the pack.
16. The 16 . the method of.
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