(57)【要約】半導体ウェーハ等のワークピースを支持するワークピースチャックおよび方法を開示する。ワークピースチャックは、ウェーハを支持する上面と、この上面と熱的に連通してウェーハの温度を制御する温度制御アセンブリとを有する。温度制御アセンブリは、上方層と下方層の間に１個以上の熱電気モジュールを有する。上方層と下方層の間の１個以上のスペーサは、上方層と下方層の間の空間において１個以上の熱電気モジュールが垂直に浮くような空間を作る。つまり、温度制御モジュールの上方層および下方層は、熱電気モジュールを垂直方向に機械的に抑えつけない。この結果、温度効果に起因して熱電気モジュールにかかる機械的なストレスは、実質的に軽減または除去される。その結果、チャックおよび熱電気モジュールの温度に対する信頼性がより高くなる。また、スペーサによってチャックがより機械的に安定するため、チャック上方面の温度に対する平面性が改善される。さらに温度に対する安定させて性能を改善するために、熱電気モジュールの寸法を効果的により小さくする。これは、モジュールを多数の部分に区分するか、複数のサブモジュールを一緒に連結することによって実現できる。
2005533377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースを支持するワークピースチャックであって、
前記ワークピースを装着できる上層と、
前記上層と熱的に連通して、前記ワークピースの温度を制御する温度制御アセンブリと
を有し、
前記温度制御アセンブリは、
上方層と、
下方層と、
前記温度制御アセンブリの前記上方層と前記下方層との間に配置された少なくとも１  つの熱電気モジュールと、
前記温度制御アセンブリの前記上方層と前記下方層とを垂直方向に空間をあけて保つ  少なくとも１つのスペーサと、
を有し、
前記スペーサは、熱電気モジュールが、前記温度制御アセンブリの前記上方層と前記下方層の間の空間において垂直方向に浮くように、前記温度制御アセンブリの前記上方層と前記下方層とを垂直方向に一定の空間をあける、
ワークピースチャック。
【請求項２】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールを前記温度制御アセンブリの前記上方層および前記下方層に熱的に連結する熱伝導媒体を前記空間の中に更に有する、請求項１に記載のワークピースチャック。
【請求項３】
前記熱伝導媒体は熱グリースを有する、請求項２に記載のワークピースチャック。
【請求項４】
前記熱伝導媒体は金属ホイルを有する、請求項２に記載のワークピースチャック。
【請求項５】
前記熱伝導媒体は熱伝導パッドを有する、請求項２に記載のワークピースチャック。
【請求項６】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールはビスマステルル化物を含む、請求項１に記載のワークピースチャック。
【請求項７】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールはペルティエデバイスを有する、請求項１に記載のワークピースチャック。
【請求項８】
前記温度制御アセンブリの前記上方層および前記下方層は、複数のネジによって一緒に固定される、請求項１に記載のワークピースチャック。
【請求項９】
前記少なくとも１つのスペーサは、前記ネジの１本が通過する隙間穴を有する、請求項８に記載のワークピースチャック。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのスペーサは、前記温度制御アセンブリの中心と縁部との間で半径方向に延びる複数のアームを有する、請求項８に記載のワークピースチャック。
【請求項１１】
前記ワークピースは半導体ウェーハである、請求項１に記載のワークピースチャック。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは複数の部分に区分されている、請求項１に記載のワークピースチャック。
【請求項１３】
前記熱電気モジュールの部分は電気的に一緒に接続される、請求項１２に記載のワークピースチャック。
【請求項１４】
前記熱電気モジュールの部分は電気的に一緒に直列に接続される、請求項１２に記載のワークピースチャック。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは上面および底面を有し、前記上部および底面の少なくとも一方が区分されている、請求項１２に記載のワークピースチャック。
【請求項１６】
前記熱電気モジュールの部分は、前記上部および底面の少なくとも一方の上の導体によって、電気的に一緒に接続されている、請求項１５に記載のワークピースチャック。
【請求項１７】
前記熱電気モジュールの部分は、前記上部および底面の少なくとも一方の上の導体によって、電気的に一緒に直列に接続されている、請求項１５に記載のワークピースチャック。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは、複数の熱電気サブモジュールを有する、請求項１に記載のワークピースチャック。
【請求項１９】
前記サブモジュールは電気的に一緒に接続されている、請求項１８に記載のワークピースチャック。
【請求項２０】
前記サブモジュールは電気的に一緒に直列に接続されている、請求項１８に記載のワークピースチャック。
【請求項２１】
前記サブモジュールの各々は上面および底面を有する、請求項１８に記載のワークピースチャック。
【請求項２２】
前記サブモジュールは、前記上部および底面の少なくとも一方の上の導体によって電気的に一緒に接続されている、請求項２１に記載のワークピースチャック。
【請求項２３】
前記サブモジュールは、前記上部および底面の少なくとも一方の上の導体によって電気的に一緒に直列に接続されている、請求項２１に記載のワークピースチャック。
【請求項２４】
ワークピースチャックでワークピースを支持する方法あって、
前記ワークピースを装着できる、前記ワークピースチャックの上層を設け、
前記上層と熱的に連通して、前記ワークピース内の温度を制御する温度制御アセンブリを設け、
前記温度制御アセンブリは、
上方層と、
下方層と、
前記上方層と前記下方層との間に配置された少なくとも１つの熱電気モジュールと、
前記温度制御アセンブリの前記上方層と前記下方層との間のに配置された少なくとも  １つのスペーサと、
を有し、
前記少なくとも１つのスペーサは、少なくとも１つの熱電気モジュールが、前記温度制御アセンブリの前記上方層と前記下方層の間の空間において垂直方向に浮くように、前記温度制御アセンブリの前記上方層と前記下方層とを垂直方向に一定の空間をあける、
方法。
【請求項２５】
前記空間の中に、前記少なくとも１つの熱電気モジュールを前記温度制御アセンブリの前記上方層および前記下方層に熱的に連結する熱伝導媒体を更に有する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記熱伝導媒体は熱グリースを有する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記熱伝導媒体は金属ホイルを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記熱伝導媒体は熱伝導パッドを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールはビスマステルル化物を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールはペルティエデバイスを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記温度制御アセンブリの前記上方層および前記下方層は、複数のネジによって一緒に固定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
前記少なくとも１つのスペーサは、前記ネジの１本が通過する隙間穴を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも１つのスペーサは、前記温度制御アセンブリの中心と縁部の間で半径方向に延びる複数のアームを有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記ワークピースは半導体ウェーハである、請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは、複数の部分に区分されている、請求項２４に記載の方法。
【請求項３６】
前記熱電気モジュールの部分は電気的に一緒に接続されている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記熱電気モジュールの部分は電気的に一緒に直列に接続されている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは、上面と、底面とを有し、前記上面と前記底面の少なくとも一方が区分されている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記熱電気モジュールの部分は、前記上面および前記底面の少なくとも一方の上にある導体によって電気的に一緒に接続されている、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記熱電気モジュールの部分は、前記上部および前記底面の少なくとも一方の上にある導体によって電気的に一緒に直列に接続されている、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは、複数の熱電気サブモジュールを有する、請求項２４に記載の方法。
【請求項４２】
前記サブモジュールは、電気的に一緒に接続されている、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記サブモジュールは、電気的に一緒に直列に接続されている、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記サブモジュールの各々は、上面と、底面とを有する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
前記サブモジュールは、前記上面および前記底面の少なくとも一方の上にある導体によって電気的に一緒に接続されている、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記サブモジュールは、前記上面および前記底面の少なくとも一方の上にある導体によって電気的に一緒に直列に接続されている、請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
ワークピースを支持するワークピースチャックであって、
前記ワークピースを装着できる上層と、
前記上層と熱的に連通して、前記ワークピースの温度を制御する温度制御アセンブリと、
を有し、
前記温度制御アセンブリは、
上方層と、
下方層と、
前記温度制御アセンブリの前記上方層と前記下方層との間に配置された少なくとも１つの熱電気モジュールと、
を有し、
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは、複数の部分に区分されている、ワークピースチャック。
【請求項４８】
前記熱電気モジュールの部分は電気的に一緒に接続されている、請求項４７に記載のワークピースチャック。
【請求項４９】
前記熱電気モジュールの部分は電気的に一緒に直列に接続されている、請求項４７に記載のワークピースチャック。
【請求項５０】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは上面と底面を有し、前記上面および底面の少なくとも一方が区分されている、請求項４７に記載のワークピースチャック。
【請求項５１】
前記部分は、前記上面および底面の少なくとも一方の上の導体によって電気的に一緒に接続されている、請求項５０に記載のワークピースチャック。
【請求項５２】
前記部分は、前記上面および底面の少なくとも一方の上の導体によって電気的に一緒に直列に接続されている、請求項５０に記載のワークピースチャック。
【請求項５３】
ワークピースを支持するワークピースチャックであって、
前記ワークピースを装着できる上層と、
前記上層と熱連通して、前記ワークピースの温度を制御する温度制御アセンブリと、
を有し、
前記温度制御アセンブリは、
上方層と、
下方層と、
前記温度制御アセンブリの前記上方層と前記下方層との間に配置された少なくとも１つの熱電気モジュールと、
を有し、
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは、複数の熱電気サブモジュールを有する、ワークピースチャック。
【請求項５４】
前記サブモジュールは電気的に一緒に接続されている、請求項５３に記載のワークピースチャック。
【請求項５５】
前記サブモジュールは電気的に一緒に直列の接続されている、請求項５３に記載のワークピースチャック。
【請求項５６】
前記サブモジュールの各々は上面および底面を有する、請求項５３に記載のワークピースチャック。
【請求項５７】
前記サブモジュールは、前記上面および底面の少なくとも一方の上にある導体によって電気的に一緒に接続されている、請求項５６に記載のワークピースチャック。
【請求項５８】
前記サブモジュールは、前記上部および底面の少なくとも一方の上にある導体によって電気的に一緒に直列に接続されている、請求項５６に記載のワークピースチャック。
【請求項５９】
ワークピースチャックでワークピースを支持する方法あって、
前記ワークピースを装着できる、前記ワークピースチャックの上層を設け、
前記上層と熱的に連通して、前記ワークピースの温度を制御する温度制御アセンブリを設け、
前記温度制御アセンブリは、
上方層と、
下方層と、
前記温度制御アセンブリの前記上方層と前記下方層との間に配置された少なくとも１つの熱電気モジュールと、
を有し、
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは複数の部分に区分された、方法。
【請求項６０】
前記熱電気モジュールの部分は電気的に一緒に接続されている、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記熱電気モジュールの部分は電気的に一緒に直列に接続されている、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは、上面と、底面とを有し、前記上面および底面の少なくとも一方が区分されている、請求項５９に記載の方法。
【請求項６３】
前記部分は前記上部および底面の少なくとも一方の上にある導体によって電気的に一緒に接続されている、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記部分は、前記上面および底面の少なくとも一方の上にある導体によって電気的に一緒に直列に接続されている、請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
ワークピースチャックでワークピースを支持する方法あって、
前記ワークピースを装着できる、前記ワークピースチャックの上層を設け、
前記上層と熱連通して、前記ワークピースの温度を制御する温度制御アセンブリを設け、
前記温度制御アセンブリは、
上方層と、
下方層と、
前記温度制御アセンブリの前記上方層と前記下方層との間に配置された少なくとも１つの熱電気モジュールと、
を有し、
前記少なくとも１つの熱電気モジュールは複数の熱電気サブモジュールを有する、方法。
【請求項６６】
前記サブモジュールは電気的に一緒に接続されている、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記サブモジュールは電気的に一緒に直列に接続されている、請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
前記サブモジュールの各々は、上面および底面を有する、請求項６５に記載の方法。
【請求項６９】
前記サブモジュールは、前記上面および底面の少なくとも一方の上にある導体によって電気的に一緒に接続されている、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記サブモジュールは、前記上面および底面の少なくとも一方の上にある導体によって電気的に一緒に直列に接続されている、請求項６８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
この出願は、本出願の譲受人と同じ譲受人による、同時係属中の米国特許出願シリアル番号第１０／１９３，３６１号（２００２年７月１１日出願）の一部継続出願である。当該出願の内容をここで言及して援用する。
【０００２】
この出願は、米国特許仮出願シリアル番号第６０／４４８，２０３号（２００３年２月１８日出願）に一部基づく。当該出願の内容をここで言及して援用する。
【背景技術】
【０００３】
半導体ウェーハ処理において、ウェーハを温度を制御して処理したり、温度に関する試験を行うことが求められる場合が多々ある。そのため、試験および／または処理においてウェーハを支持し、ウェーハ温度の上昇下降を繰り返すサイクルを行うために、温度制御されたウェーハチャックが開発された。典型的な温度制御ウェーハチャックでは、チャック内に、ヒータや放熱アセンブリ等の温度制御モジュールが層として設けられている。ウェーハを装着する上面が、ヒータや放熱アセンブリの上に設けられる。また、このチャックをウェーハプローバ等のホスト装置に装着するベースは、ヒータや放熱アセンブリの下に設けられている。ヒータ／放熱アセンブリの中には、ペルティエデバイスとしても周知である熱電気モジュールを使って温度を制御するものもある。ペルティエデバイスは、熱ポンプとして機能する小型の固体装置である。典型的な装置は、２枚のセラミック板の間に小さなビスマステルル化物（Ｂｉ2Ｔｅ3）キューブ列が挟まれたものである。直流電流を流すと、熱は装置の一方から他方に移動し、そこより熱シンクによって除去される。通常、装置の冷たい側を用いてウェーハを冷却する。電流を逆転すれば、熱を反対方向に移動させることによって、装置をヒータとして使用できる。
【０００４】
ペルティエデバイスの欠点の１つは、機械的なストレスに影響され易いことである。こうしたストレスは様々なストレス源から生じる可能性がある。例えば、温度に対してチャックが伸縮することで生じる機械的なストレスによって装置の信頼性が低下したり、やがては故障したりする可能性がある。これは特に、ペルティエデバイスがヒータ／放熱アセンブリの上方層および下方層の一方または両方に強固に固定されているウェーハチャックにおいて顕著である。アセンブリが伸縮すると、ペルティエデバイスは、熱効果によって生じた機械的なストレスのために故障する。
【０００５】
また、装置自身のセラミック製の上層および底層が異なるように膨張することによって生じる機械的なストレスも、装置を信頼できなくしたり、故障させたりする可能性がある。これは、大型のペルティエモジュールの場合に特に顕著である。装置が大きいと、膨張の異なりの程度がより大きいので、より大きな機械的ストレスが生じる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、半導体ウェーハ等のワークピースを支持するワークピースチャックおよび支持する方法に関する。このチャックは、ワークピースを装着できる上層と、この上層と熱的に連通してワークピース内の温度を制御する温度制御アセンブリとを有する。温度制御アセンブリは、上方層と、下方層とを有する。少なくとも１つの熱電気モジュールが上方層と下方層の間に配置され、少なくとも１つのスペーサが上方層と下方層の間に置かれる。このスペーサは、上方層と下方層の間の空間において熱電気モジュールが垂直方向に浮くように、上方層と下方層を垂直方向に離しておく大きさである。つまり、熱電気モジュールは、温度制御アセンブリ内において機械的または強固に抑えつけられていない。１つの実施形態では、チャックの構造において使用できる最も小さなモジュールを用いることで、モジュール自身の内部で生じる異なる膨張を軽減する。この結果、熱効果に因る機械的なストレスが実質的に軽減または除去される。
【０００７】
１つの実施形態では、温度制御アセンブリの上方層と下方層の間の空間に熱伝導媒体が設けられている。この熱伝導媒体によって、１個以上の熱電気モジュールを温度制御アセンブリの上方層および／または下方層に熱的に連結する。１つの実施形態では、熱伝導媒体は放熱グリースを含む。別の実施形態では、熱伝導媒体は金属ホイルを含む。別の実施形態では、熱伝導媒体は熱伝導パッドを含む。これらの任意の実施形態において、熱伝導媒体は弾性であり、熱電気モジュールが上方層と下方層の間において物理的に抑えつけられないけれども上方層および／または下方層に熱的に連結されるように、チャックの動作温度範囲において弾性状態を維持する。
【０００８】
１つの実施形態では、熱電気モジュールはペルティエデバイスである。熱電気モジュールはビスマステルル化物を含むことができ、モジュールの実効寸法を減らすために、部分に区分された表面を有する。
【０００９】
温度制御アセンブリの上方層および下方層を１本以上のネジで一緒に固定できる。１つの実施形態では、スペーサは実際、複数のワッシャまたはブッシング型スペーサである。これらは隙間穴を有し、この穴にネジが挿入される。ネジを締めて上方層と下方層を固定するので、これらのネジによって、層の間にあるスペーサを捕捉しながらも、熱電気モジュールが垂直方向に抑えつけられないように十分な空間を確保できる。別の実施形態では、スペーサは、上記の実施形態のようなワッシャまたはブッシング型装置の代わりに、一体型の装置である。一体型の装置は、多数のスペーシングアームが温度制御アセンブリの中心から外側の縁に向かって半径方向に延びる星形に作ることができる。
【００１０】
本発明は、従来の構成に勝る多数の利点を実現する。温度制御アセンブリの層の間に十分な空間を確保することによって、熱電気モジュールは、熱膨張および収縮効果による機械的なストレスを受けなくなる。さらに、小さなモジュールを使うことで、モジュールのセラミック面の異なる膨張を軽減する。この結果、装置の損傷や故障は大幅に減る。また、スペーサを設けることでウェーハチャックにおける剛性やサポートが増加するので、チャックの上面の平面性が改善し、ウェーハ処理および／またはテスト結果が改善する。
【００１１】
本発明の上記およびその他の目的、特徴、および利点は、以下に記載し、添付の図面に図示する好適な実施形態のより具体的な説明から明らかになるであろう。これらにおいて、同様の参照番号は異なる図面において同じ部分を示す。図面は必ずしも一定の縮尺ではなく、本発明の原理を示すことに重点を置いている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るワークピースチャック１０の概略的な断面図である。図２は、図１に示すチャック１０の概略的な分解図である。図３は、図１および図２に示すワークピースチャック１０の一部の概略的な断面詳細図である。図１から図３を参照する。チャック１０は上面である吸引板１２を有する。処理中、この上面または吸引板１２の上に半導体ウェーハ等のワークピースを装着できる。上部吸引板１２は同心溝を有する。この溝は、上面の隅々まで減圧状態を分配し、ウェーハをそこに保持するためのものである。チャック１０は、熱シンクまたは温度制御装置１４も有する。これは、ネジ２６を含む１個以上のファスナースタックによって上部吸引板１２の下に固定される。空気／流体冷却剤の供給および排出ノズル１６が設けられ、熱シンクアセンブリ１４を通って冷却剤流体を循環させる。真空入口１８は、これを通してチャック１０を減圧してウェーハを上面１２に保持するために設けられる。装着ベース２０を用いて、例えばウェーハプローバ機械等の、ウェーハ処理行うホスト機械にチャック１０を装着できる。
【００１３】
熱電気、この場合はペルティエモジュール２４の列が、上板１２と熱シンク１４の間の空間に設けられる。ペルティエモジュール２４は、ニュージャージー州のＭｅｌｃｏｒ  ｏｆ  Ｔｒｅｎｔｏｎによって販売される種類でもよい。モジュール２４は、上部吸引板１２と熱シンクアセンブリ１４の間に配置された印刷回路基板２５に電気的に接続される。上板１２と熱シンク１４との間の垂直方向の空間は、スペーサ２８の大きさによって制御される。スペーサ２８は、セラミックや同様の非導電性の低熱膨張物質によって形成される。スペーサ２８の垂直方向の寸法は、上板１２と熱シンクアセンブリ１４をネジ２６で一緒に固定した場合に、上板１２と熱シンクアセンブリ１４の間に、ペルティエモジュール２４が自由に横方向に移動するような空間ができるように選択される。つまり、上板１２と熱シンクアセンブリ１４はペルティエモジュール２４を垂直方向に把持したり、機械的に抑えつけたりしない。つまり、制御された寸法は、温度推移の間、ペルティエ列が浮くことによって、ペルティエ構造における機械的なストレスの発生を効果的に制限できるような寸法である。このアプローチは、ペルティエモジュール２４の寿命の見込みを著しく延ばす。電源／センサケーブル２２によってチャック１０内のペルティエモジュール２４や温度その他の検知部に電力を供給する。
【００１４】
ペルティエモジュール２４の列が、モジュール表面上の熱伝導媒体を通して上部吸引板１２および熱シンクアセンブリ１４に熱的に連結される。熱伝導伝達媒体２７は、ペルティエモジュール２４の上面および底面と、それぞれ上板１２および熱シンクアセンブリ１４の間に設けられる。媒体は熱的な非導電性の放熱グリースでもよい。例えば、Ｐｒｅｍｉｕｍ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｐｏｌｙｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｔｈｅｒｍａｌ合成物（Ａｒｃｔｉｃ  Ｓｉｌｖｅｒ，Ｉｎｃ．，（Ｖｉｓｔａｌｉａ、カリフォルニア州）から販売）、金属ホイル、導電パッド、または同様の媒体等である。この媒体は、ペルティエモジュール２４が、温度変化のサイクルに起因する熱膨張および収縮効果に因るストレスに影響されないように、機械的な弾性を有する。
【００１５】
ペルティエモジュール２４が上板１２と熱シンクアセンブリ１４との間の空間で浮くようにすることによって実現できる利点に加えて、スペーサ構造によって熱的に安定したチャック構造体が提供できる。典型的なテスト温度範囲における上面の平面度の変化は、初期状態での平面度に制限される。剛性があることも、テスト接触中に高ウェーハプロービング力によって生じる変形を少なくする。
【００１６】
図３を参照する。上部吸引板１２および熱シンクアセンブリ１４をネジ２６によって一緒に保持する。このネジは、上部吸引板１２内のネジ切り穴３１に挿入される。ナットまたはヘッドが、熱シンクアセンブリ１４の底に形成された凹部またはカウンタボアの中にワッシャ２９を固定する。尚、図３に示す詳細は、本明細書で説明する本発明の全ての実施形態に適用できる。
【００１７】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るワークピースチャック１００の概略的な断面図である。図５は、図４のチャック１００の概略的な分解図である。図６は、図４および図５の掴みに用いられるペルティエモジュール列およびスペーサ構造を示す概略的な平面図である。第１の実施形態の要素と同じ要素の説明は省略する。図４から図６を参照する。上部吸引板１２および熱シンクアセンブリ１４は、上述の実施形態で使用される多数のスペーサの代わりに、一体型スペーサ１２８によって分離されている。一体型の「星形」スペーサ１２８は、セラミックまたは同様の非導電性の低熱膨張物質で作られる。一体型スペーサ１２８は、ペルティエモジュール２４同士の間でスペーサ１２８の中心からチャック１００の縁部に向かって延びる複数の放射状アームを有する。ここでも、上述の実施形態と同様に、スペーサ１２８の厚さによって上面板１２と熱シンクアセンブリ１４の間の空間を規定する。この厚さは、温度推移の間、ペルティエモジュール２４が浮くことで、機械的なストレスを軽減してモジュール２４の寿命や信頼性を増すように選択される。一片からなる一体型スペーサ１２８は薄い垂直部を有し、上部吸引板１２と熱シンクアセンブリ１４の間の熱伝導性を最小にした上で更に、電気的な相互連結クリアランスを提供する切り欠き部を有する。この構成も、熱シンクアセンブリ１４上にピン挿入部１０２が設けられており、温度推移の間にモジュール２４の位置が動き過ぎないようにしている。
【００１８】
１つの実施形態では、ペルティエモジュールの寸法を効果的に小さくしている。１つの実施形態では、物理的に可能な限り小さいモジュールを使用する。これらのモジュールは、寸法を小さくしたものである。小さいおよび／または部分に区分されたモジュールを使うことで、モジュールの大きさを効果的に小さくしながら、便利な電気接続も可能にする。ここに示す１つの特定の実施形態では、モジュールを、その表面を切断することによって４つのより小さなモジュールに区分している。このような区分は、より離散した多くのモジュールを作る方法で行ってもよい。モジュールの寸法を小さくすることで、モジュールの上層と底セラミック層との間で生じる膨張量の差を減らすことによって、モジュール内の機械的ストレスを減らす。
【００１９】
図７は、ワークピースチャック３００の実施形態の概略的な断面図を含む。図８は、図７に示すチャック３００の概略的な分解図を含む。図７および図８のチャック３００では、ほとんどの要素が、図１から図３に関連して上述したチャックの実施形態における要素と同じであるので、これらの要素の説明は繰り返さない。チャック３００では、熱電気モジュール３２４の寸法を効果的に小さくしている。特にチャック３００では、モジュール３２４の上部または底部の何れかの上にあるセラミックに切り込みを設ける等によって熱電気モジュールを部分に区分している。あるいは、部分に区分したモジュールの代わりに、またはこれに加えて、より小さな多数のモジュールを使用してもよい。
【００２０】
図９は、本発明の別の実施形態に係るワークピースチャック４００の概略的な断面図を含む。図１０は、図９のチャック４００の概略的な分解図である。図１１は、図９および図１０のチャックに用いられるペルティエモジュール列およびスペーサ構造の概略的な平面図である。図９から図１１に示すチャック４００において、殆どの要素は、図４から図６に関連して上述したチャックの実施形態の要素と同じなので、これらの要素の説明は繰り返さない。チャック４００では、熱電気モジュール３２４の寸法を効果的に小さくしている。特にチャック４００では、モジュール３２４の上部または底部の何れかの上にあるセラミックに切り込みを設ける等によって、熱電気モジュールを部分に区分している。あるいは、部分に区分したモジュールの代わりに、またはこれに加えて、より小さな多数のモジュールを使用してもよい。
【００２１】
図１２は、図６から図１１のワークピースチャックに使用される熱電気モジュール３２４の２つの実施形態３２４ａ、３２４ｂの概略的な詳細図である。実施形態３２４ａは部分に区分された熱電気モジュールであり、実施形態３２４ｂは多数の小さな熱電気モジュールを含む。実施形態３２４ａでは、シリコンエラストマでシールされた１つの熱電気モジュールが、部分に区分された熱い側のみを有する。これにより、温度推移の間に熱い側の部分が相対的に移動できる。この結果、装置の故障のリスクを減らし、信頼性を改善する。実施形態３２４ｂでは、シリコンエラストマでシールされた多数の熱電気モジュールを用いる。これにより、温度推移の間にモジュールが相対的に移動できる。
【００２２】
図１３は、図１２に示す熱電気モジュール実施形態の概略的な断面図を含む。図１３に示すように、部分に区分されたモジュールは、熱い側のセラミック１５１と、冷たい側のセラミック１５４とを有し、これらのセラミック層の間にペルティエ要素１５３が挟まっている。熱い側のセラミック層１５１はリリーフ切り欠き部１５５を有する。この切り欠き部１５５により、モジュール実施形態３２４ａをより小さな多数のモジュールに区分する。モジュール実施形態３２４ｂは、より小さな多数のモジュール３２４ｂ（１）、３２４ｂ（２）等を有する。モジュール３２４は、このチャックの上面１２と放熱板１４との間に挟まっている。
【００２３】
図１４Ａから図１４Ｅは、本発明に係る、部分に区分された熱電気モジュール３２４ａの１つの実施形態の電気接続を示す詳細図である。図１４Ｂおよび１４Ｅは、モジュール３２４ａの概略的な断面図であり、図１４Ｄは、図１４Ｂおよび１４Ｅの拡大図である。図１４Ａは、図１４Ｂの線Ｂ−Ｂに沿った、冷たい側セラミック層１５４の平面図である。冷たい側のセラミック層１５４は、ペルティエ要素１５３に対する電気接続を行う際に用いる導電パッド１５２のパターンを含む。図１４Ｃは、図１４Ｅの線Ａ−Ａに沿った、熱い側セラミック層１５１の平面図である。図１４Ｃに示すように、熱い側のセラミック層１５１も、ペルティエ要素１５３に対する電気接続を行う際に用いる導電パッド１５２のパターンを含む。冷たい側および熱い側の層を一緒にして、それらの間の要素１５３と共に整列させると、要素１５３は、図１４Ｄにより明確に示すように、電気直列構成に接続される。リードワイヤ１５６によって、モジュール３２４ａへの外部電気接続を提供する。熱い側のセラミック層１５１は、熱い側のセラミック層を多数の部分に機械的に区分しながら、ペルティエ要素の電気的な直列相互接続が干渉されないように導電パッドをそのまま（intact）にするリリーフ切り欠き部１５５を有する。この結果、この構成は、上述のように効果的により小さくしたペルティエモジュールの機械的な利点を実現しながら、依然として、部分に区分されていないより大きな１つのモジュールと同様の電気接続器（interface）を必要とする。
【００２４】
図１５は、本発明に係る、部分に区分された熱電気モジュール３２４ａの概略的な詳細断面図である。図１５の詳細は、熱い側のセラミック層１５１におけるリリーフ切り欠き部１５５を示す。また、熱い側のセラミック層１５１と冷たい側の層１５４との間に位置するペルティエ要素１５３も示す。図示された電気直列接続パッド１５２は、要素が直列電気構成に接続されるように、セラミック層およびペルティエ要素１５３と接触している状態である。
【００２５】
本発明を、その好適な実施形態を参照しながら特に図示し、説明してきたが、以下の請求項に規定する本発明の精神や範囲を逸脱することなく、形式や詳細を多様に変形できることが、当業者には分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る１つの実施形態のワークピースチャック１０の概略的な断面図である。
【図２】図１のワークピースチャック１０の一部の概略的な分解図である。
【図３】図１および図２のワークピースチャック１０の一部の概略的な詳細断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るワークピースチャックの概略的な断面図である。
【図５】図４のワークピースチャックの一部の概略的な分解図である。
【図６】図４および図５のワークピースチャックにおける熱電気モジュール列の概略的な平面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るワークピースチャックの概略的な断面図である。
【図８】図７のワークピースチャックの一部の概略的な分解図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係るワークピースチャックの概略的な断面図である。
【図１０】図９に示すワークピースチャックの一部の概略的な分解図である。
【図１１】図９および図１０のワークピースチャックにおける熱電気モジュール列の概略的な平面図である。
【図１２】図６から図１１のワークピースチャックにおいて使用される熱電気モジュールの２つの実施形態の概略的な詳細図である。
【図１３】図１２に示す熱電気モジュール実施形態の概略的な断面図を含む。
【図１４Ａ】本発明に係る、部分に区分された熱電気モジュールの１つの実施形態の電気接続を示す詳細な図である。
【図１４Ｂ】本発明に係る、部分に区分された熱電気モジュールの１つの実施形態の電気接続を示す詳細な図である。
【図１４Ｃ】本発明に係る、部分に区分された熱電気モジュールの１つの実施形態の電気接続を示す詳細な図である。
【図１４Ｄ】本発明に係る、部分に区分された熱電気モジュールの１つの実施形態の電気接続を示す詳細な図である。
【図１４Ｅ】本発明に係る、部分に区分された熱電気モジュールの１つの実施形態の電気接続を示す詳細な図である。
【図１５】図１５は、本発明に係る、部分に区分された熱電気モジュールの概略的な詳細断面図を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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