(57)【要約】半導体ウェハなどのワークピースおよびそのウェハを支持するチャックの温度を制御する装置および方法が、説明される。この装置は、温度制御用流体の温度の制御に使用される熱交換器を含む。第１の流体搬送経路により温度制御用流体は、熱交換器から排出口に搬送される。排出口はワークピースチャックに連結されており、温度制御用流体がワークピースチャックに搬送されるようになっている。第２の流体搬送経路により温度制御用流体は、導入口から熱交換器に搬送される。導入口はワークピースチャックに接続されており、温度制御用流体がワークピースチャックから温度制御装置に搬送されるようになっている。二重流量方式を用いて、チャックの温度を変化させているときには、温度制御用流体を相対的に大流量で循環させてチャックの温度変化が高速で行われるようにする。チャックの温度を所定の設定点温度に保持しているときには、流体の流量を減じて、摩擦電気効果等の流体の動きがもたらす電気的ノイズが低減されるようにする。毛細管が、第１および第２の流体搬送経路の間に連結される。第１および第２のバルブを第１および第２の流体搬送経路に連結して、チャックが高温状態のときに流体がチャックに流れ込まないようにすることで流体の沸騰がひき起こす動きを無くしている。
2007512715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースチャックの温度制御システムは、
温度制御用流体の温度を制御する温度制御装置と、
流体導入口および流体排出口であって、前記温度制御用流体は前記流体導入口および前記流体排出口を介して前記チャックに対して搬入および搬出される流体導入口および流体排出口と、
前記温度制御装置を制御するコントローラと、
を含み、
前記コントローラは、前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量を制御して、前記チャックの前記温度を変化させている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の前記流量が、前記チャックの前記温度がある設定点温度に保たれている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の前記流量よりも大であるようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の温度制御システムであって、さらに
前記温度制御用流体の前記流量を変化させるように制御可能な流量制御装置を含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に連結された第１の流体搬送経路と、
前記導入口および前記排出口の他方に連結された第２の流体搬送経路と、
を含み、
前記流量制御装置は、前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに連結されることを特徴とする温度制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載の温度制御システムであって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに存在する固定開口式の流量減衰装置と、
前記固定開口式流量減衰装置に並列に存在する制御可能なバルブとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項５】
請求項４に記載の温度制御システムであって、
前記コントローラは、前記制御可能なバルブを制御して、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの温度を所望の設定点に保つ場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項６】
請求項３に記載の温度制御システムであって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路の一方に連結された第１の制御可能なバルブと、
前記第１の制御可能なバルブと並列に第１および第２の流体搬送経路の前記一方に連結された第２の制御可能なバルブとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項７】
請求項６に記載の温度制御システムであって、
前記コントローラは、前記第１および第２の制御可能なバルブを制御して、前記第１および第２の制御可能なバルブの一方が、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの前記温度を所望の設定点に保つ場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項８】
請求項１に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に連結された第１の流体搬送経路と、
前記導入口および前記排出口の他方に連結された第２の流体搬送経路と、
前記第１および第２の流体搬送経路の間に連結された毛細管とを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項９】
請求項８に記載の温度制御システムであって、
前記毛細管は、前記第１および第２の流体搬送経路の圧力をバランスさせるように構成されることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記第１の流体搬送経路における第１のバルブと、前記第２の流体搬送経路における第２のバルブとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の温度制御システムであって、
前記第１および第２のバルブは、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に閉じて前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の温度制御システムであって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に連結された第１の流体搬送経路と、
前記導入口および前記排出口の他方に連結された第２の流体搬送経路と、
前記第１の流体搬送経路における第１のバルブと、
前記第２の流体搬送経路における第２のバルブとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の温度制御システムであって、
前記第１および第２のバルブは、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に閉じて前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の温度制御システムであって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１６】
請求項１に記載の温度制御システムであって、
前記コントローラは、前記温度制御装置を制御して、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に、前記温度制御用流体が前記チャックに入り込まないようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の温度制御システムであって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御システム。
【請求項１８】
ワークピースチャックの温度制御システムは、
温度制御用流体の温度を制御する温度制御装置と、
流体導入口および流体排出口であって、前記温度制御用流体を前記流体導入口および前記流体排出口を介して前記チャックに対して搬入および搬出させる流体導入口および流体排出口と、
前記温度制御装置を制御して、前記チャックの温度が所定の温度より高くなった場合に、前記温度制御用流体が前記チャックに入り込まないようにするコントローラとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の温度制御システムであって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御システム。
【請求項２０】
請求項１８に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に連結された第１の流体搬送経路と、
前記導入口および前記排出口の他方に連結された第２の流体搬送経路と、
前記第１の流体搬送経路における第１のバルブと、
前記第２の流体搬送経路における第２のバルブとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の温度制御システムであって、
前記第１および第２のバルブは、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に閉じて前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の温度制御システムであって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御システム。
【請求項２３】
請求項１８に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に連結された第１の流体搬送経路と、
前記導入口および前記排出口の他方に連結された第２の流体搬送経路と、
前記第１および第２の流体搬送経路の間に連結された毛細管とを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載の温度制御システムであって、
前記毛細管は、前記第１および第２の流体搬送経路の圧力をバランスさせるように構成されることを特徴とする温度制御システム。
【請求項２５】
請求項２３に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記第１の流体搬送経路における第１のバルブと、前記第２の流体搬送経路における第２のバルブとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載の温度制御システムであって、
前記第１および第２のバルブは、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に閉じて前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項２７】
請求項２６に記載の温度制御システムであって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御システム。
【請求項２８】
請求項１に記載の温度制御システムであって、
前記コントローラは、前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量を制御して、前記チャックの温度を変化させている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量が、前記チャックの前記温度がある設定点温度に保たれている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量よりも大であるようにし、
前記システムは、さらに、前記温度制御用流体の前記流量を変化させるように制御可能な流量制御装置を含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項２９】
請求項２８に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に連結された第１の流体搬送経路と、
前記導入口および前記排出口の他方に連結された第２の流体搬送経路と、
を含み、
前記流量制御装置は、前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに連結されることを特徴とする温度制御システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載の温度制御システムであって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに存在する固定開口式の流量減衰装置と、
前記固定開口式流量減衰装置に並列に存在する制御可能なバルブとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項３１】
請求項３０に記載の温度制御システムであって、
前記流量制御装置は、前記制御可能なバルブを制御して、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの前記温度を所望の設定点に保つ場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項３２】
請求項２９に記載の温度制御システムであって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路の一方に連結された第１の制御可能なバルブと、
前記第１の制御可能なバルブと並列に第１および第２の流体搬送経路の前記一方に連結された第２の制御可能なバルブとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項３３】
請求項３２に記載の温度制御システムであって、
前記コントローラは、前記第１および第２の制御可能なバルブを制御して、前記第１および第２の制御可能なバルブの一方が、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの前記温度を所望の設定点に保つようにする場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項３４】
ワークピースチャックの温度制御システムは、
温度制御用流体の温度を制御する温度制御装置と、
流体導入口および流体排出口であって、前記温度制御用流体は前記流体導入口および前記流体排出口を介して前記チャックに対して搬入および搬出される流体導入口および流体排出口と、
前記流体導入口および前記流体排出口の一方に連結された第１の流体搬送経路と、
前記流体導入口および前記流体排出口の他方に連結された第２の流体搬送経路と、
前記温度制御装置を制御するコントローラであって、（１）前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量を制御して、前記チャックの前記温度を変化させている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量が、前記チャックの前記温度がある設定点温度に保たれている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の前記流量よりも大であるようにし、また（２）前記温度制御装置を制御して、前記チャックの温度が所定の温度より高くなった場合に前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにするコントローラと、
前記温度制御用流体の前記流量を変化させるように前記コントローラによって制御可能な流量制御装置とを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項３５】
請求項３４に記載の温度制御システムであって、
前記流量制御装置は、前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに連結されることを特徴とする温度制御システム。
【請求項３６】
請求項３５に記載の温度制御システムであって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに存在する固定開口式の流量減衰装置と、
前記固定開口式流量減衰装置に並列に存在する制御可能なバルブとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項３７】
請求項３６に記載の温度制御システムであって、
前記コントローラは、前記制御可能なバルブを制御して、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの温度を所望の設定点に保つようにする場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項３８】
請求項３５に記載の温度制御システムであって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路の一方に連結された第１の制御可能なバルブと、
前記第１の制御可能なバルブと並列に第１および第２の流体搬送経路の前記一方に連結された第２の制御可能なバルブとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項３９】
請求項３８に記載の温度制御システムであって、
前記コントローラは、前記第１および第２の制御可能なバルブを制御して、前記第１および第２の制御可能なバルブの一方が、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの前記温度を所望の設定点に保つ場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項４０】
請求項３４に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記第１および第２の流体搬送経路の間に連結された毛細管を含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項４１】
請求項４０に記載の温度制御システムであって、
前記毛細管は、前記第１および第２の流体搬送経路の圧力をバランスさせるように構成されることを特徴とする温度制御システム。
【請求項４２】
請求項３４に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記第１の流体搬送経路における第１のバルブと、
前記第２の流体搬送経路における第２のバルブとを含むことを特徴とする温度制御システム。
【請求項４３】
請求項４２に記載の温度制御システムであって、
前記第１および第２のバルブは、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に閉じて前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにすることを特徴とする温度制御システム。
【請求項４４】
請求項４３に記載の温度制御システムであって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御システム。
【請求項４５】
ワークピースチャックの温度制御方法は、
温度制御装置を用いて温度制御用流体の温度を制御するステップと、
流体導入口および流体排出口を介して前記温度制御用流体を前記チャックに対して搬入および搬出させるステップと、
前記温度制御装置を制御するコントローラを設けるステップであって、前記コントローラは前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量を制御して、前記チャックの前記温度を変化させている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の前記流量が、前記チャックの前記温度がある設定点温度に保たれている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の前記流量よりも大であるようにするコントローラを設けるステップとを含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の温度制御方法であって、さらに
前記温度制御用流体の前記流量を変化させるように制御可能な流量制御装置を設けるステップを含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項４７】
請求項４６に記載の温度制御方法であって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に第１の流体搬送経路を連結するステップと、
前記導入口および前記排出口の他方に第２の流体搬送経路を連結するステップと、
前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに前記流量制御装置を連結するステップとを含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項４８】
請求項４７に記載の温度制御方法であって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに存在する固定開口式の流量減衰装置と、
前記固定開口式流量減衰装置に並列に存在する制御可能なバルブとを含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の温度制御方法であって、
前記コントローラは、前記制御可能なバルブを制御して、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの温度を所望の設定点に保つようにする場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項５０】
請求項４７に記載の温度制御方法であって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路の一方に連結された第１の制御可能なバルブと、
前記第１の制御可能なバルブと並列に第１および第２の流体搬送経路の前記一方に連結された第２の制御可能なバルブとを含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の温度制御方法であって、
前記コントローラは、前記第１および第２の制御可能なバルブを制御して、前記第１および第２の制御可能なバルブの一方が、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの前記温度を所望の設定点に保つ場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項５２】
請求項４５に記載の温度制御方法であって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に第１の流体搬送経路を連結するステップと、
前記導入口および前記排出口の他方に第２の流体搬送経路を連結するステップと、
前記第１および第２の流体搬送経路の間に毛細管を連結するステップとを含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項５３】
請求項５２に記載の温度制御方法であって、
前記毛細管は、前記第１および第２の流体搬送経路の圧力をバランスさせるように構成されることを特徴とする温度制御方法。
【請求項５４】
請求項５２に記載の温度制御方法であって、さらに、
前記第１の流体搬送経路における第１のバルブ、および前記第２の流体搬送経路における第２のバルブを供給するステップを含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項５５】
請求項５４に記載の温度制御方法であって、
前記第１および第２のバルブは、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に閉じて前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項５６】
請求項５５に記載の温度制御方法であって、
前記所定の温度は前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御方法。
【請求項５７】
請求項４５に記載の温度制御方法であって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に第１の流体搬送経路を連結するステップと、
前記導入口および前記排出口の他方に第２の流体搬送経路を連結するステップと、
前記第１の流体搬送経路に第１のバルブを設けるステップと、
前記第２の流体搬送経路に第２のバルブを設けるステップとを含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項５８】
請求項５７に記載の温度制御方法であって、
前記第１および第２のバルブは、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に閉じて前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項５９】
請求項５８に記載の温度制御方法であって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御方法。
【請求項６０】
請求項４５に記載の温度制御方法であって、
前記コントローラは、前記温度制御装置を制御して、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に、前記温度制御用流体が前記チャックに入り込まないようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項６１】
請求項６０に記載の温度制御方法であって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御方法。
【請求項６２】
ワークピースチャックの温度制御方法は、
温度制御装置を用いて温度制御用流体の温度を制御するステップと、
流体導入口および流体排出口を介して前記温度制御用流体を前記チャックに対して搬入および搬出させるステップと、
前記温度制御装置を制御して、前記チャックの温度が所定の温度より高くなった場合に前記温度制御用流体が前記チャックに入り込まないようにするコントローラを設けるステップとを含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項６３】
請求項６２に記載の温度制御方法であって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御方法。
【請求項６４】
請求項６２に記載の温度制御方法であって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に第１の流体搬送経路を連結するステップと、
前記導入口および前記排出口の他方に第２の流体搬送経路を連結するステップと、
前記第１の流体搬送経路に第１のバルブを設けるステップと、
前記第２の流体搬送経路に第２のバルブを設けるステップと、を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項６５】
請求項６４に記載の温度制御方法であって、
前記第１および第２のバルブは、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に閉じて前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項６６】
請求項６５に記載の温度制御方法であって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御方法。
【請求項６７】
請求項６２に記載の温度制御方法であって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に第１の流体搬送経路を連結するステップと、
前記導入口および前記排出口の他方に第２の流体搬送経路を連結するステップと、
前記第１および第２の流体搬送経路の間に毛細管を連結するステップと、を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項６８】
請求項６７に記載の温度制御方法であって、
前記毛細管は、前記第１および第２の流体搬送経路の圧力をバランスさせるように構成されることを特徴とする温度制御方法。
【請求項６９】
請求項６７に記載の温度制御方法であって、さらに、
前記第１の流体搬送経路に第１のバルブを設け、前記第２の流体搬送経路に第２のバルブを設けるステップを含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項７０】
請求項６９に記載の温度制御方法であって、
前記第１および第２のバルブは、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に閉じて前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項７１】
請求項７０に記載の温度制御方法であって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御方法。
【請求項７２】
請求項６２に記載の温度制御方法であって、
前記コントローラは、前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量を制御して、前記チャックの温度を変化させている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量が、前記チャックの前記温度がある設定点温度に保たれている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量よりも大であるようにし、
流量制御装置がコントローラによって制御されて前記温度制御用流体の前記流量を変化させることを特徴とする温度制御方法。
【請求項７３】
請求項７２に記載の温度制御方法であって、さらに、
前記導入口および前記排出口の一方に第１の流体搬送経路を連結するステップと、
前記導入口および前記排出口の他方に第２の流体搬送経路を連結するステップと、
を含み、
前記流量制御装置は、前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに連結されることを特徴とする温度制御方法。
【請求項７４】
請求項７３に記載の温度制御方法であって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに存在する固定開口式の流量減衰装置と、
前記固定開口式流量減衰装置に並列に存在する制御可能なバルブと、を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項７５】
請求項７４に記載の温度制御方法であって、
前記流量制御装置は、前記制御可能なバルブを制御して、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの前記温度を所望の設定点に保つ場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項７６】
請求項７３に記載の温度制御方法であって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路の一方に連結された第１の制御可能なバルブと、
前記第１の制御可能なバルブと並列に第１および第２の流体搬送経路の前記一方に連結された第２の制御可能なバルブと、を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項７７】
請求項７６に記載の温度制御方法であって、
前記コントローラは、前記第１および第２の制御可能なバルブを制御して、前記第１および第２の制御可能なバルブの一方が、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの前記温度を所望の設定点に保つ場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項７８】
ワークピースチャックの温度制御方法は、
温度制御装置を用いて温度制御用流体の温度を制御するステップと、
流体導入口および流体排出口を介して前記温度制御用流体を前記チャックに対して搬入および搬出させるステップと、
前記流体導入口および前記流体排出口の一方に第１の流体搬送経路を連結するステップと、
前記流体導入口および前記流体排出口の他方に第２の流体搬送経路を連結するステップと、
前記温度制御装置を制御するコントローラを設けるステップであって、（１）前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量を制御して、前記チャックの前記温度を変化させている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の流量が、前記チャックの前記温度がある設定点温度に保たれている場合に前記チャックを通過する前記温度制御用流体の前記流量よりも大であるようにし、また（２）前記温度制御装置を制御して、前記チャックの温度が所定の温度より高くなった場合に前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにするコントローラを設けるステップと、
前記温度制御用流体の前記流量を変化させるように前記コントローラによって制御可能な流量制御装置を設けるステップと、を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項７９】
請求項７８に記載の温度制御方法であって、
前記流量制御装置は、前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに連結されることを特徴とする温度制御方法。
【請求項８０】
請求項７９に記載の温度制御方法であって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路のいずれかに存在する固定開口式の流量減衰装置と、
前記固定開口式流量減衰装置に並列に存在する制御可能なバルブと、を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項８１】
請求項８０に記載の温度制御方法であって、
前記コントローラは、前記制御可能なバルブを制御して、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの温度を所望の設定点に保つ場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項８２】
請求項７９に記載の温度制御方法であって、
前記流量制御装置は、
前記第１および第２の流体搬送経路の一方に連結された第１の制御可能なバルブと、
前記第１の制御可能なバルブと並列に第１および第２の流体搬送経路の前記一方に連結された第２の制御可能なバルブと、を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項８３】
請求項８２に記載の温度制御方法であって、
前記コントローラは、前記第１および第２の制御可能なバルブを制御して、前記第１および第２の制御可能なバルブの一方が、前記チャックの温度を変化させている場合は開き、前記チャックの前記温度を所望の設定点に保つ場合は閉じるようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項８４】
請求項７８に記載の温度制御方法であって、さらに、
前記第１および第２の流体搬送経路の間に連結された毛細管を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項８５】
請求項８４に記載の温度制御方法であって、
前記毛細管は前記第１および第２の流体搬送経路の圧力をバランスさせるように構成されることを特徴とする温度制御方法。
【請求項８６】
請求項７８に記載の温度制御方法であって、さらに、
前記第１の流体搬送経路に第１のバルブを設けるステップと、
前記第２の流体搬送経路に第２のバルブを設けるステップと、を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項８７】
請求項８６に記載の温度制御方法であって、
前記第１および第２のバルブは、前記チャックの前記温度が所定の温度より高くなった場合に閉じて前記温度制御用流体が前記チャックに流れ込まないようにすることを特徴とする温度制御方法。
【請求項８８】
請求項８７に記載の温度制御方法であって、
前記所定の温度は、前記温度制御用流体の沸点より高い温度であることを特徴とする温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その内容を本願に援用して引用する、２００３年１１月２６日出願の米国仮出願第６０／５２６，０３０号に基づくものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路産業において、個々の集積回路チップダイの価格は、ＩＣパッケージの価格に対して相対的に下がりつつある。このため、多くのＩＣプロセス工程を、相対的に高価なパッケージ工程が行われた後ではなく、ダイが未だウェハ状態の間に実施することがますます重要になりつつある。
【０００３】
一般に、ＩＣプロセスにおいては、半導体ウェハに一連の検査および評価工程が施される。工程毎に、ウェハは、処理が施される処理ステーションにおける所定の固定位置に保持される。例えば、回路プローブ検査は、パッケージにアセンブリされる前のＩＣの温度スクリーニングを行うために、より広い温度範囲に亘って行われるようになってきている。通常ウェハは、ウェハ表面の回路の電気的検査を行う、プローバ装置の真空支持面に対して一定に保持される。プローバは一群の電気的プローブを含み、これらプローブとテスタとの協働によって、ウェハ上の回路の各所定位置に所定の電気的刺激を加えられ、その刺激に対する回路の応答が検出される。
【０００４】
一般にプローバシステムにおいて、ウェハは、底面がプローバの支持機構に保持された、ウェハチャックの上面に搭載される。通常、真空系は、このチャックに連結される。チャックの上面に連通した管路すなわち空間領域によって真空がウェハに導かれてウェハをチャック上面の適所に保持するようになっている。この後、チャック用のプローバ支持機構を用いて必要に応じてウェハをプローブの下に置いてウェハ上の回路の電気的検査を行う。
【０００５】
また、必要に応じてチャックにチャック表面およびウェハの温度を上下させる温度制御装置を設けて所望の温度スクリーニングをウェハに施すこともできる。このような検査を正確に行う上で、ウェハの温度ひいてはチャック表面の温度を極力正確かつ精密に制御することが重要になる。
【０００６】
ウェハ温度の制御法としてこれまで種々の方式が用いられてきた。例えば、チャックに温度制御用流体を循環させる循環系を設けたものがある。流体の温度制御を通じてチャック温度ひいてはウェハ温度の制御が行われる。このような温度制御式チャックとしてチャック内に電気抵抗式ヒータなどのヒータを設けたものもある。抵抗加熱素子に通電することにより、チャック内に熱が誘起される。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，７３４，８７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ウェハが回路プローバ上で検査される場合などの、用途によっては、システム内の電気的ノイズの存在によって検査性能の精度が低下することがある。したがって、システム内に入り込む電気的ノイズを極力低減することが重要になる。電気的ノイズ源の一つにチャック内を循環する温度制御用流体がある。チャックまたはチャックに対して流体を搬入および搬出するライン内の流体の動作およびその他の挙動によって、二つの物体間の摩擦によって電荷が生成される摩擦電気効果による電気的ノイズが発生する。
【０００９】
本発明は、ワークピースすなわちウェハチャックの温度を制御する温度制御システムであって、流体がもたらす電気的ノイズの影響を低減した温度制御システムを提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様において、本発明は、ワークピースチャックの温度を制御する温度制御システムおよび温度制御方法を対象とする。このシステムは、流体導入口および流体排出口を介してチャックに対して搬入および搬出される温度制御用流体の温度を制御する温度制御装置、および該流体導入口および流体排出口を含む。コントローラによって温度制御装置の制御が行われる。この制御は、例えば、チャックの温度を変化させている場合にチャックを通過する温度制御用流体の流量が、チャックの温度がある設定点温度に保たれている場合にチャックを通過する温度制御用流体の流量よりも大であるようにチャックを通過する温度制御用流体の流量を制御することによって、および／またはチャックの温度が例えば温度制御用流体の沸点などの所定の温度より高い場合に温度制御用流体がチャック内に入り込まないように温度制御装置を制御することによって行われる。
【００１１】
一実施形態において、流量制御装置は、温度制御用流体の流量を変化させるように制御可能なものである。
【００１２】
一実施形態において、温度制御システムは、導入口および排出口の一方に連結された第１の流体搬送経路および導入口および排出口の他方に連結された第２の流体搬送経路を含む。流量制御装置は第１および第２の流体搬送経路のいずれかに連結される。また、流量制御装置は、第１および第２の流体搬送経路のいずれかに存在する固定開口式の流量減衰装置、および固定開口式流量減衰装置に並列に存在する制御可能なバルブを含む。コントローラは、制御可能なバルブを制御して、チャックの温度を変化させている場合は開き、チャックの温度を所望の設定点に保つ場合は閉じるようにする。
【００１３】
この他に、流量制御装置が、第１および第２の流体搬送経路の一方に連結された第１の制御可能なバルブ、および第１の制御可能なバルブと並列に第１および第２の流体搬送経路の前記一方に連結された第２の制御可能なバルブを含んだものもある。コントローラは、第１および第２の制御可能なバルブを制御して、該第１および第２の制御可能なバルブの一方がチャックの温度を変化させている場合は開き、チャックの温度を所望の設定点に保つ場合は閉じるようにする。
【００１４】
一実施形態において、第１および第２の流体搬送経路の圧力をバランスさせるために、毛細管が、第１および第２の流体搬送経路の間に連結される。
【００１５】
一実施形態において、第１のバルブが第１の流体搬送経路に連結され、第２のバルブが第２の流体搬送経路に連結される。第１および第２のバルブは、チャックの温度が、例えば、温度制御用流体の沸点などの所定の温度より高くなった場合に閉じて温度制御用流体がチャックに流れ込まないようにする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の種々の技術により、チャックの温度制御に使用される温度制御用流体の流量およびその他の挙動が制御される。その結果、流体がもたらす電気的ノイズが低減される。また、それにより各温度に亘るプローバ検査などのウェハ処理をより正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
上記およびその他の本発明の目的、特徴および効果は、添付図面に示した、以下の本発明の好適な実施形態のより詳細な説明によって明らかにされる。各図を通して、同一の参照符号は同一の部品を指す。図は、必ずしも縮尺されたものでなく、本発明の原理の説明に応じて強調を加えたものである。
【００１８】
図１に、温度制御システムおよび、ワークピースチャックに搭載された半導体ウェハなどのワークピースの温度制御のために連結された、ワークピースチャックのトップレベルの模式的構成図を示す。この温度制御システム９は、温度制御用流体の温度を制御する、チラー１１などの温度制御装置を含む。チラー１１としては、本出願の譲受人であるテンプトロニック  コーポレーション  オブ  シャロン（Temptronic Corporation of Sharon）、マサチューセッツ、から製造販売された種類のものがある。具体的には、該チラーとして、型式番号TP03500Aのアトラス  チラー（Atlas Chiller）または類似の装置があり、このチラーは、ここに述べた電気的ノイズの低減に用いる本発明の特徴を含むように変更されたものである。
【００１９】
温度制御用流体は、ホースまたはパイプ１５に沿って、例えば、ウェハプローバ１３などの検査システムに流入および流出する。ホースまたはパイプ１５としては、全文を本願に援用して引用する、テンプトロニック  コーポレーション  オブ  シャロン（Temptronic Corporation of Sharon）、 マサチューセッツ、に譲渡された米国特許第６，０７０，４１３号に記載の種類のものがある。実際にはホースまたはパイプ１５は二つ以上の流体搬送用ホースまたはパイプを含んでおり、一方は温度制御用流体をチラー１１からプローバ１３に搬送し、他方は該流体プローバ１３からチラー１１に搬送するようになっている。プローバ１３によって検査されるワークピースすなわちウェハ２１はチャック１９に搭載される。チャック１９および／またはチャック１９およびウェハ２１の温度を制御する方式は、いずれもテンプトロニック  コーポレーション  オブ  シャロン（Temptronic Corporation of Sharon） 、マサチューセッツ、に譲渡され、かついずれも全文を本願に援用して引用する、米国特許第４，７３４，８７２号、６，０７３，６８１号、６，５４０，０１４号、６，４１５，８５８号、６，５０５，４７８号、６，８０２，３６８号、６，０９１，０６０号、６，０１９，１６４号、６，３２８，０９６号、６，３７５，１７６号、６，７００，０９９号、６，５５２，５６１号、６，７４４，２７０号および６，７４５，５７５号に開示された特徴を全て含むものである。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態によるワークピースチャックの温度制御に用いる温度制御システムの模式図である。図２を参照すると、温度制御装置すなわちチラー１１が、ホースまたはパイプ１５であって、プローバ１３内のチャック１９に対して温度制御用流体を搬入および搬出させるホースまたはパイプ１５を介してプローバ１３に連結されている。チラー１１は、温度制御用流体の温度制御に用いる熱交換器２３を含む。ポンプ２５により流体は装置内を循環する。流体は、第１の流体搬送経路２７によって熱交換器２３からチラー１１の流体排出口まで搬送される。流体は、チャック１９内を循環した後、ホースまたはパイプ１５を介してチラー１１に戻る。流体は、第２の流体搬送経路２９に沿ってチラー１１の流体導入口から熱交換器２３に圧送されて戻される。チラー１１は、コントローラ７を含んでおり、これにより、例えば、バルブの開閉やバルブの開閉タイミングなどの、温度制御用流体の生成および供給を行うためのチラー１１の諸機能の制御が行われる。
【００２１】
本発明によれば、第１のバルブ１４が第１の流体搬送経路２７に連結され、第２のバルブ１６が第２の流体搬送経路２９に連結される。固定開口式の流量減衰器１２が第１の流体搬送経路２７に連結され、第３のバルブ１０が固定開口式流量減衰器１２に並列に第１の流体搬送経路２７に連結される。毛細管１８が、第１および第２の流体搬送経路間に連結される。図２に示すように、毛細管１８は、チャック１９とバルブ１０，１２，１４および１６との間に位置する。
【００２２】
本発明による一つ以上の方式を本発明のワークチャック用熱制御システムに適用することで、チャックの摩擦電気による電気的ノイズが低減される。これら方式の適用は、チラー制御装置による制御によりその適用がもっとも有効となる適当な温度制御範囲に調整されて行われる。これらの方式は、いずれも種々のモードのシステム操作においてそれぞれ個別の仕方で電気的ノイズを低減するものである。
【００２３】
第１の方式により、チャック１９を通る冷媒の流量が、チャック１９の温度変化に用いる流量よりも著しく減少される。この方式は、バルブ１０および流量減衰器１２を含む。この冷媒流量の減少によって、チャックおよびその他のチャック部品の動き（振動）が低減され、さらにこれによりチャックの電気的ノイズ量が減少する。一実施形態において、この流量減少は、冷媒流を高流量ラインから流量制限部を備えたラインに切り換えることにより達成される。一実施形態において、この流量制限部は、高流量ラインよりも冷媒流面積が著しく小さい開口からなる。
【００２４】
本発明の熱チャックにおいては、検査時に急速に温度変化することが強く望まれる。急速な温度変化を達成する一つの方法として、高流量の温度制御用流体を供給することがある。しかしながら、流量の増大は、チャックの振動および摩擦電気効果に起因する電気的ノイズの増大を招く。本発明によれば、流量減衰器１２とバルブ１０，１４および１６とを用いることで、温度変化の間は流体流量が増大すると共に、チャックおよびウェハの温度を所望の設定点温度に保持する間は相対的に流量が低くなる。温度変化の間は、バルブ１０，１４および１６を開いて、バルブ１０，１４および１６並びに流量減衰器１２内に流体を最大流量で流す。チャック１９の温度が所望の設定点に達すると、バルブ１０を閉じ、バルブ１４および１６は開いたままにしておく。この結果、全流体流量は固定開口式流量減衰器１２によって許容される流量まで低減される。一実施形態において、一定温度における流量は、温度変化時の流量の半分程度である。温度を一定に保持している間の流量を減じることにより電気的ノイズは著しく低減され、これにより所望の設定点温度におけるウェハのプローバ検査の精度が向上する。
【００２５】
第２の方式もバルブ１４および１６の使用に関するものである。この方式により、チャックの温度が冷却用流体の沸点より高くなった後に冷媒流体がチャックに入り込むことが防がれる。冷媒流体の沸点より高い温度のワークチャックに冷媒流体を浸入させると、冷媒は激しく気化して圧力の脈動が生じ、これによりチャックの振動が誘起されて電気的ノイズが発生する。冷媒流体は、ワークチャック用供給および／または帰還ラインを通じて冷媒流体保存容器から周期的に流れることによりワークチャック内に流れ込む。通常この流動は、冷媒流体の沸騰そのもの、またはシステムを通した流体の浮力の相違によって生じる圧力によりひき起こされる。チャックの導入口と排出口との間に設置された毛細管１８も上記ライン間の圧力をバランスさせて、いずれか一方のライン内の冷媒流体が他方のライン内の冷媒流体よりもチャックに近づくことを防いでいる。これにより、流体が高温のチャックに再流入してフラッシュボイル状態になることでノイズを誘起する動きが生み出される可能性が低減する。
【００２６】
図３は、本発明の別の実施形態によるワークピースチャックの温度制御に用いる温度制御装置の模式図である。この実施形態では、図２のバルブ１０および流量減衰器１２が第１の流体搬送経路２７に並列に連結された一対のバルブ４５および４７に置き換えられている。この実施形態では、温度変化の間は、両バルブ４５および４７が開いて最大流量の温度制御用流体を流すようになっている。チャックが設定点温度に達すると、一方のバルブ、例えば、バルブ４５が閉じ、他方のバルブ、例えば、バルブ４７は開いたままになっている。この結果、温度制御用流体は流量を下げた状態で開いているバルブ４７のみを通って流され、相対的に高流量の流体によって生じる電気的ノイズが低減する。注目すべきは、図３の実施形態において、バルブ１４はオプションということである。バルブ４５および４７を用いてバルブ１４の目的を果たすことができるため、バルブ１４は省略可能である。
【００２７】
本発明によれば、温度制御式のワークピースまたはウェハチャックの温度を変化させる際に、高流量の温度制御用流体を用いてチャック中に流すことにより変化速度を速めることができる。チャック温度が所望の設定点温度に達すると、チャック温度はその設定点に保たれる。この定常状態の条件下では、温度制御用流体の流量を減少し、移動流体がもたらす電気的ノイズを低減するようになっている。ここに述べた本発明の実施形態において、この二重流量方式は、温度制御用流体をチャックに対して搬入および搬出する一つ以上のラインに接続された流量制御装置を用いることによって達成される。この流量制御装置は、並列に接続された一対もしくは単一のバルブと固定開口式流量制限器からなっている。少なくとも一つのバルブの開閉制御により、温度変化の間は該バルブが開いて高速の変化が行われ、定常状態の温度を保持している間は該バルブが閉じて電気的ノイズが低減されるようにする。本発明の別の実施形態では、二重流量方式はポンプ２５などの可変速ポンブを用いることで達成される。このポンプは、温度変化の間は相対的に高速に設定されて流体の流量が相対的に高まるようにされる。定常状態で温度設定点を保持している状態では、ポンプは低速で運転されて流体の流量が減じるようにされ、それにより検査時のチャックの電気的ノイズが低減される。
【００２８】
留意すべきは、以上の説明および請求の範囲を通して、本出願は温度制御用流体に言及していることである。温度制御用流体はガス状態のものでもよいし液体状態のものでもよい。ここに言及したように、この流体は液体状態のものと仮定しているが、明らかに該流体は、液体状態の流体がチャック内で沸騰してガス状態になる場合などの、装置内でガス状態になったものでもよい。ここに特定した以外の事象がない限り、本発明の実施形態での流体がチャックに入り込まないようにする場合などの、温度制御用流体について言及する場合は、液体状態の流体について言及しているものとする。例えば、流体すなわち液体状態の流体がチャックに入り込まないようにする場合は、ガス状態の流体がチャック内に存在し得ることは明らかである。
【００２９】
好適な実施形態を参照して本発明を具体的に図示および説明したが、請求範囲に規定した本発明の精神および範囲に逸脱しない範囲で形態および細部における種々の変更が可能なことは当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】温度制御システムおよび、ワークピースチャックに搭載された半導体ウェハなどのワークピースの温度を制御するために連結された、ワークピースチャックのトップレベルの模式的ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による、ワークピースチャックの温度の制御に用いる温度制御装置の模式図である。
【図３】本発明の別の実施形態による、ワークピースチャックの温度の制御に用いる温度制御装置の模式図である。
【図１】
2007512715.tif 000003
【図２】
2007512715.tif 000004
【図３】
2007512715.tif 000005
【国際調査報告】
2007512715.tif 000006
2007512715.tif 000007
2007512715.tif 000008