專利名稱：半導(dǎo)體晶片的溫度控制裝置及溫度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片的溫度控制裝置及溫度控制方法，尤其是干式工序等中的、將載置于工作臺(tái)上的半導(dǎo)體晶片的溫度控制為目標(biāo)溫度且將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)的溫度分布控制為所期望的溫度分布時(shí)使用的優(yōu)良的裝置及方法。
背景技術(shù)：
在對(duì)硅晶片等半導(dǎo)體晶片實(shí)施處理的工序中，存在必須將硅晶片的溫度控制為目標(biāo)溫度且將硅晶片(或硅晶片上的堆積物)的面內(nèi)的溫度分布控制為所期望的溫度分布的工序。例如在干式工序時(shí)，需要使硅晶片(或硅晶片的堆積層)的面在真空腔室內(nèi)均勻地通過等離子進(jìn)行蝕刻。由此，必須控制使硅晶片的面內(nèi)的溫度分布均勻。不過，存在蝕刻處理中的反應(yīng)生成物再附著在蝕刻面上而使蝕刻比率降低的情況。反應(yīng)生成物在與硅晶片面的外周部相比的內(nèi)周部更容易較多地分布。由此，尋求使等離子體蝕刻中的硅晶片的溫度在面內(nèi)均勻地控制，但基于反應(yīng)生成物的生成，以使反應(yīng)生成物的分布相抵消的方式在硅晶片的面內(nèi)的外周部和內(nèi)周部發(fā)生溫度不同的方式來調(diào)整溫度分布。即，尋求以消除外部干擾的方式來對(duì)硅晶片的面內(nèi)溫度分布進(jìn)行精度良好地調(diào)整。另外，在使半導(dǎo)體設(shè)備的品質(zhì)為高品質(zhì)方面，也尋求使硅晶片的面內(nèi)的溫度分布精度良好地成為所期望的溫度分布(使面內(nèi)均勻或使面內(nèi)溫度分布在各部分不同)。另外，為了在硅晶片蝕刻不同材質(zhì)的膜，在當(dāng)前，在控制為各自的溫度的腔室中進(jìn)行蝕刻，不過，為了在同一腔室中蝕刻不同的膜，需要進(jìn)行使硅晶片的整體的基底溫度上升至各膜的目標(biāo)溫度或下降至目標(biāo)溫度的控制。因此，在這樣的工序執(zhí)行時(shí)，為了使半導(dǎo)體設(shè)備制造時(shí)間縮短，而尋求使硅晶片的基底溫度高速上升為目標(biāo)溫度或下降為目標(biāo)溫度。例舉出將硅晶片等的半導(dǎo)體晶片載置在工作臺(tái)上并進(jìn)行溫度調(diào)整的裝置相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)如下所述。(專利文獻(xiàn)1記載的現(xiàn)有技術(shù))在專利文獻(xiàn)1記載有這樣的發(fā)明使設(shè)于工作臺(tái)內(nèi)的熱電元件工作，從而控制使載置于工作臺(tái)上的硅晶片的面內(nèi)溫度分布均勻或使面內(nèi)溫度在內(nèi)周部和外周部處溫度分布不同。(專利文獻(xiàn)2記載的現(xiàn)有技術(shù))在專利文獻(xiàn)2記載有這樣的發(fā)明通過向工作臺(tái)內(nèi)的各流路供給不同溫度的循環(huán)液，由此控制使被載置在工作臺(tái)上的硅晶片的面內(nèi)溫度分布均勻或使面內(nèi)溫度在內(nèi)周部和外周部處溫度分布不同。(專利文獻(xiàn)3記載的現(xiàn)有技術(shù))在專利文獻(xiàn)3中記載有這樣的發(fā)明通過對(duì)工作臺(tái)內(nèi)的流路有選擇地供給低溫的循環(huán)液或高溫的循環(huán)液，由此將硅晶片的基底溫度控制為低溫的目標(biāo)溫度或高溫的目標(biāo)溫度。
(現(xiàn)有的實(shí)施技術(shù))在工作臺(tái)內(nèi)設(shè)有加熱用的加熱器和流路且將積存有冷卻用的循環(huán)液的低溫槽設(shè)置在工作臺(tái)外，當(dāng)對(duì)工作臺(tái)上的硅晶片加熱時(shí)，從低溫槽向流路供給低溫循環(huán)液同時(shí)對(duì)加熱器供給電力，當(dāng)對(duì)工作臺(tái)上的硅晶片冷卻時(shí)，將對(duì)加熱器供給的電力切斷，而進(jìn)行從低溫槽向流路供給低溫循環(huán)液的控制。專利文獻(xiàn)1 特表2000-508119號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開2003-243371號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 特開平07-240486號(hào)公報(bào)根據(jù)上述專利文獻(xiàn)1記載的發(fā)明，能夠以至少使被載置于工作臺(tái)上的硅晶片的面內(nèi)溫度分布均勻或使面內(nèi)溫度在內(nèi)周部與外周部產(chǎn)生溫度分布不同的方式控制。不過，僅僅通過設(shè)于工作臺(tái)內(nèi)的熱電元件，無法高速地使硅晶片的基底溫度上升至目標(biāo)溫度或下降至目標(biāo)溫度。同樣地，根據(jù)專利文獻(xiàn)2記載的發(fā)明，能夠以至少使被載置于工作臺(tái)上的硅晶片的面內(nèi)溫度分布均勻或使面內(nèi)溫度在內(nèi)周部與外周部處溫度分布不同的方式控制。不過， 僅僅通過向工作臺(tái)內(nèi)的各流路供給不同溫度的循環(huán)液，無法精度良好地調(diào)整為所期望的溫度分布。另外，也不可能高速地使硅晶片的基底溫度上升至目標(biāo)溫度或下降至目標(biāo)溫度。另外，根據(jù)專利文獻(xiàn)3記載的發(fā)明，能夠至少將硅晶片的基底溫度控制為低溫的目標(biāo)溫度或高溫的目標(biāo)溫度。不過，僅僅通過向工作臺(tái)內(nèi)的流路有選擇地供給低溫的循環(huán)液或高溫的循環(huán)液，無法以成為任意的目標(biāo)溫度的方式來進(jìn)行高速調(diào)整。另外，也不可能使硅晶片的面內(nèi)的溫度分布精度良好地成為所期望的溫度分布。根據(jù)上述的現(xiàn)有實(shí)施技術(shù)，能夠至少將硅晶片的基底溫度控制為低溫的目標(biāo)溫度或高溫的目標(biāo)溫度。不過，在基于加熱器的加熱和低溫的循環(huán)液的組合中，無法高速地變更為任意的目標(biāo)溫度。另外，使硅晶片的面內(nèi)的溫度分布精度良好地成為所期望的溫度分布也不可能。進(jìn)而，為了使低溫的循環(huán)液向流路供給同時(shí)進(jìn)行基于加熱器的加熱，需要增大加熱器及低溫槽(冷機(jī))的容量，裝置成本提高且熱能無端消耗，能量效率差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這樣的實(shí)際情況而作出的，其想要解決的課題在于，通過使硅晶片等半導(dǎo)體晶片的基底溫度高速地上升至目標(biāo)溫度或下降至目標(biāo)溫度，而使半導(dǎo)體設(shè)備的制造時(shí)間縮短，且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)的溫度分布精度良好地成為所期望的溫度分布(使面內(nèi)均勻或使面內(nèi)溫度分布在各部分不同)，由此能夠高品質(zhì)地制造半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)而能量效率優(yōu)秀，從而能夠使裝置簡(jiǎn)易構(gòu)成。為此，第一方面為一種半導(dǎo)體晶片的溫度控制裝置，其將載置于工作臺(tái)上的半導(dǎo)體晶片的溫度控制為目標(biāo)溫度，且將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)的溫度分布控制為所期望的溫度分布，其特征在于，具有低溫槽，其積存有循環(huán)液，該循環(huán)液被維持在比目標(biāo)溫度低的低溫；高溫槽，其積存有循環(huán)液，該循環(huán)液被維持在比目標(biāo)溫度高的高溫；多個(gè)區(qū)域，該多個(gè)區(qū)域?yàn)樾纬稍诠ぷ髋_(tái)內(nèi)的各部分且能夠獨(dú)立地進(jìn)行溫度調(diào)整的多個(gè)區(qū)域，并分別配置有熱電元件；
工作臺(tái)內(nèi)流路，其形成在工作臺(tái)內(nèi)并流有循環(huán)液；切換機(jī)構(gòu)，其有選擇地切換低溫槽內(nèi)的低溫循環(huán)液和高溫槽內(nèi)的高溫循環(huán)液并向工作臺(tái)內(nèi)流路供給；控制機(jī)構(gòu)，其在使半導(dǎo)體晶片的溫度上升而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使高溫槽內(nèi)的高溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件，并且在使半導(dǎo)體晶片的溫度下降而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使低溫槽內(nèi)的低溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件。第二方面為第一方面的發(fā)明，其特征在于，在多個(gè)區(qū)域還分別配置有加熱器，控制機(jī)構(gòu)在使半導(dǎo)體晶片的溫度上升而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使高溫槽內(nèi)的高溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件及加熱器，并且在使半導(dǎo)體晶片的溫度下降而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使低溫槽內(nèi)的低溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件及加熱器。第三方面為第一方面或第二方面的發(fā)明，其特征在于，在各區(qū)域中配置有溫度傳感器，并基于溫度傳感器的檢測(cè)溫度來控制區(qū)域的溫度。第四方面為一種半導(dǎo)體晶片的溫度控制方法，該方法將載置于工作臺(tái)上的半導(dǎo)體晶片的溫度控制為目標(biāo)溫度，且將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)的溫度分布控制為所期望的溫度分布，其特征在于，在使半導(dǎo)體晶片的溫度上升而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使高溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件，并且在使半導(dǎo)體晶片的溫度下降而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使低溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件。第五方面為第四方面的發(fā)明，其特征在于，在使半導(dǎo)體晶片的溫度上升而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使高溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件及加熱器，并且在使半導(dǎo)體晶片的溫度下降而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使低溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件及加熱器。第六方面為第一方面的發(fā)明，其特征在于，多個(gè)區(qū)域包括將半導(dǎo)體晶片由同心圓狀的線分割而成的4個(gè)區(qū)域。第七方面為第六方面的發(fā)明，其特征在于，
控制機(jī)構(gòu)以使4個(gè)區(qū)域之中最外周的區(qū)域的熱電元件發(fā)生放熱作用的方式工作， 并以使相對(duì)于所述最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域和與該區(qū)域在更內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生吸熱作用的方式工作。第八方面為第六方面的發(fā)明，其特征在于，控制機(jī)構(gòu)以使4個(gè)區(qū)域之中最外周的區(qū)域和與該最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生吸熱作用的方式工作，并以使和與所述最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域在更內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生放熱作用的方式工作。第九方面為第四方面的發(fā)明，其特征在于，多個(gè)區(qū)域包括將半導(dǎo)體晶片由同心圓狀的線分割而成的4個(gè)區(qū)域。第十方面為第九方面的發(fā)明，其特征在于，以使4個(gè)區(qū)域之中最外周的區(qū)域的熱電元件發(fā)生放熱作用的方式工作，并以使相對(duì)于所述最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域和與該區(qū)域在更內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生吸熱作用的方式工作。第十一方面為第九方面的發(fā)明，其特征在于，以使4個(gè)區(qū)域之中最外周的區(qū)域和與該最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生吸熱作用的方式工作，并以使和與所述最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域在更內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生放熱作用的方式工作。如上所述，在第一方面、第四方面中，除向工作臺(tái)內(nèi)供給高溫循環(huán)液、低溫循環(huán)液以外，還同時(shí)使用基于熱電元件的加熱、吸熱，由此進(jìn)行使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致的控制，并進(jìn)行使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的控制。在第二方面、第五方面中，除了向工作臺(tái)內(nèi)供給高溫循環(huán)液、低溫循環(huán)液以外，還同時(shí)使用基于熱電元件的吸熱(或基于熱電元件的吸熱及加熱)和基于加熱器的加熱，由此進(jìn)行使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致的控制，并進(jìn)行使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的控制。在第六方面 第十一方面中，多個(gè)區(qū)域包括將半導(dǎo)體晶片由同心圓狀的線分割而成的4個(gè)區(qū)域，并對(duì)這4個(gè)區(qū)域的熱電元件進(jìn)行獨(dú)立地控制，由此進(jìn)行將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度設(shè)為所期望的面內(nèi)溫度分布的控制。(發(fā)明的効果)根據(jù)本發(fā)明，使高溫循環(huán)液、低溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)供給而控制半導(dǎo)體晶片的溫度，因此，能夠高速地使半導(dǎo)體晶片的基底溫度上升或下降，從而能夠縮短半導(dǎo)體設(shè)備的制造時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明，除向工作臺(tái)內(nèi)供給高溫循環(huán)液、低溫循環(huán)液以外，通過同時(shí)使用基于熱電元件的加熱、吸熱(第二方面、第五方面時(shí)，還同時(shí)使用基于加熱器的加熱)，從而進(jìn)行使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致的控制，并進(jìn)行使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的控制，因此，能夠?qū)⒐ぷ髋_(tái)的區(qū)域各部分精密且高速地調(diào)整為任意的溫度。由此，能夠?qū)雽?dǎo)體晶片的面內(nèi)的溫度分布精度良好地設(shè)為所期望的溫度分布(使面內(nèi)均勻或使面內(nèi)溫度分布在各部分不同)。由此，能夠高品質(zhì)地制造半導(dǎo)體設(shè)備。另外，熱電元件的加熱能力及冷卻能力(第二方面、第五方面時(shí)還基于加熱器的加熱能力)被附加冷機(jī)的加熱能力及冷卻能力而進(jìn)行加熱及冷卻，因此，能夠減小冷機(jī)的容量，從而使裝置簡(jiǎn)易構(gòu)成。另外，使半導(dǎo)體晶片由同心圓狀的線分割為4個(gè)區(qū)域，并對(duì)這4個(gè)區(qū)域的熱電元件進(jìn)行獨(dú)立控制，因此，能夠使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度非常精度良好地設(shè)為所期望的面內(nèi)溫度分布(第六方面 第十一方面)。
具體實(shí)施例方式以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體晶片的溫度調(diào)整裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1示出了實(shí)施方式的溫度調(diào)整裝置100的結(jié)構(gòu)。實(shí)施方式的溫度調(diào)整裝置100為用于將載置于工作臺(tái)30上的硅晶片1的溫度控制為目標(biāo)溫度且將硅晶片1的面內(nèi)的溫度分布控制為所期望的溫度分布的裝置。該溫度調(diào)整裝置100例如在干式工序中使用。溫度調(diào)整裝置100大致由工作臺(tái)30和冷機(jī)裝置3構(gòu)成。在工作臺(tái)30與冷機(jī)裝置3之間連接有流路51、52。工作臺(tái)30被配置在真空腔室4內(nèi)。在工作臺(tái)30上載置有半導(dǎo)體晶片、例如硅晶片1。硅晶片1借助靜電而被保持在工作臺(tái)30上。其中，為了提高工作臺(tái)30與硅晶片1之間的導(dǎo)熱的效率，也可以在工作臺(tái)30 與硅晶片1之間流有氦氣。在干式工序時(shí)，真空腔室4內(nèi)被真空抽引，而維持在規(guī)定的低壓。在工作臺(tái)30內(nèi)配置有能夠?qū)Ρ惠d置于工作臺(tái)30上的硅晶片1的面內(nèi)溫度分布進(jìn)行調(diào)整的多個(gè)熱電元件32及加熱器33。圖4(a)、(b)為工作臺(tái)30的剖面圖，示出了工作臺(tái)30的剖面中的熱電元件32及加熱器33的兩種實(shí)施例。 在圖4 (a)中，在熱電元件32的上方配置加熱器33，進(jìn)而在其上方配置有載置硅晶片1的平板。在平板內(nèi)配置有溫度傳感器230。在圖4(b)中，在工作臺(tái)30的周向上配置有熱電元件32且在周向上配置有加熱器 33。熱電元件32和加熱器33以沿著工作臺(tái)30的半徑方向互相相鄰的方式排列。在熱電元件32和加熱器33的上方配置有載置硅晶片1的平板。在平板內(nèi)配置有溫度傳感器230。在這兩個(gè)實(shí)施例中，在工作臺(tái)30內(nèi)的各部分獨(dú)立地形成能夠調(diào)整溫度的多個(gè)區(qū)域。在多個(gè)區(qū)域中分別配置有熱電元件32、加熱器33和溫度傳感器230。圖4(c)、(d)為從上面觀察工作臺(tái)30的圖。圖4(c)例示出將工作臺(tái)30進(jìn)行三分割，并在各區(qū)域131、132、133配置了熱電元件32、加熱器33、溫度傳感器230的情況。圖 4(d)例示出將工作臺(tái)30進(jìn)行五分割，并在各區(qū)域131、132、133、134、135配置了熱電元件 32、加熱器33、溫度傳感器230的情況。而且，在圖4(c)、(d)中，省略了斜線部以外的熱電元件32的圖示。當(dāng)對(duì)熱電元件32通電時(shí)，基于其通電方向而在與該熱電元件32對(duì)應(yīng)的工作臺(tái)面上發(fā)生吸熱作用或放熱作用。也就是說，各熱電元件32能夠?qū)ぷ髋_(tái)30的各區(qū)域單獨(dú)地進(jìn)行溫度調(diào)整。因而，通過調(diào)整向各熱電元件32的通電來控制各熱電元件32的吸熱作用及放熱作用，由此能夠?qū)ぷ髋_(tái)30上的硅晶片1的面內(nèi)賦予所期望的溫度梯度，并能夠?qū)⒐杈?的面內(nèi)溫度分布設(shè)為所期望的溫度分布。另外，在各區(qū)域131、132、133……設(shè)有加熱用加熱器33，加熱也可由加熱器33來進(jìn)行。在進(jìn)行加熱的情況下，可以使加熱器33單獨(dú)工作，也可以除使加熱器33工作以外， 使熱電元件32發(fā)生放熱作用地工作。返回圖1進(jìn)行說明。在工作臺(tái)30內(nèi)形成有流有后述的高溫循環(huán)液12、低溫循環(huán)液22的工作臺(tái)內(nèi)流路31。此處，在高溫循環(huán)液12、低溫循環(huán)液22使用例如乙二醇與水的混合物來作為溫度調(diào)整用的導(dǎo)熱介質(zhì)的流體。例如可以使用作為商品名被稱為“Galden(另^ r > )、 Fluorinert ( 7 口丨J f 一卜)”的物質(zhì)。冷機(jī)裝置3由高溫冷機(jī)10、低溫冷機(jī)20、作為切換機(jī)構(gòu)的切換閥61、62、主泵70、 各流路51、52、53構(gòu)成。高溫冷機(jī)10包括高溫槽11、熱交換器13、熱交換用的泵14。泵14使高溫循環(huán)液 12在熱交換器13與高溫槽11之間循環(huán)。熱交換器13和泵14由作為控制機(jī)構(gòu)的控制器 40控制。控制器40以使高溫槽11內(nèi)的高溫循環(huán)液12始終為規(guī)定的恒定的高溫度T3、例如80°C的方式來控制熱交換器13和泵14。該溫度T3設(shè)定為比硅晶片1的目標(biāo)溫度T2高的高溫(T3 > T2)。由此，在高溫槽11中積存有被維持在比目標(biāo)溫度T2高的高溫T3的高溫循環(huán)液12。此處，在硅晶片1的目標(biāo)溫度T2具有面內(nèi)分布時(shí)，示出其平均溫度。例如當(dāng)存在硅晶片的外周部分的區(qū)域的溫度的目標(biāo)值T2_0UT和中央部分的區(qū)域的溫度的目標(biāo)值T2_ Center時(shí)，其平均值為目標(biāo)溫度T2。另一方面，低溫冷機(jī)20包括低溫槽21、熱交換器23、熱交換用的泵M。泵M使低溫循環(huán)液22在熱交換器23與低溫槽21之間循環(huán)。熱交換器23和泵M由作為控制機(jī)構(gòu)的控制器40控制?？刂破?0以使低溫槽21內(nèi)的低溫循環(huán)液22始終為規(guī)定的恒定的低溫度Tl ( < T3)、例如-10°C的方式來控制熱交換器23和泵對(duì)。該溫度Tl設(shè)定為比硅晶片1 的目標(biāo)溫度T2低溫(Tl < T2)的溫度。由此，在低溫槽21中積存有被維持在比目標(biāo)溫度 T2低的低溫Tl的低溫循環(huán)液22。高溫冷機(jī)10的加熱能力及低溫冷機(jī)20的冷卻能力設(shè)定為比埋入工作臺(tái)30內(nèi)的熱電元件32的加熱能力(或加熱器33的加熱能力)及冷卻能力高。作為切換機(jī)構(gòu)的切換閥61、62對(duì)低溫槽21內(nèi)的低溫循環(huán)液22和高溫槽11內(nèi)的高溫循環(huán)液12有選擇地進(jìn)行切換，并向工作臺(tái)內(nèi)流路31供給。S卩，主泵70的排出口 70a經(jīng)由流路53而與切換閥61的入口 61a連通。切換閥61 的各出口 61b、61c分別與高溫槽11的入口 11a、低溫槽21的入口 21a連通。高溫槽11的出口 lib、低溫槽21的出口 21b分別與切換閥62的各入口 6h、62b連通。切換閥62的出口 62c經(jīng)由流路51而與工作臺(tái)內(nèi)流路31連通。工作臺(tái)內(nèi)流路31經(jīng)由流路52而與主泵70 的吸入口 70b連通。在選擇高溫槽11內(nèi)的高溫循環(huán)液12并使其循環(huán)時(shí)，以產(chǎn)生從切換閥61的入口 61a向一出口 61b的流動(dòng)，并產(chǎn)生從切換閥62的一入口 6 向出口 62c的流動(dòng)的方式來切換各切換閥61、62。由此，高溫槽11內(nèi)的高溫循環(huán)液12經(jīng)由流路51而向工作臺(tái)內(nèi)流路31 供給，并經(jīng)由流路52、主泵70、流路53再次返回高溫槽11，從而在各流路51、31、52、53內(nèi)循環(huán)。與其相對(duì)，在選擇低溫槽21內(nèi)的低溫循環(huán)液22并使其循環(huán)時(shí)，以產(chǎn)生從切換閥61 的入口 61a向另一出口 61c的流動(dòng)，并產(chǎn)生從切換閥62的另一入口 62b向出口 62c的流動(dòng)的方式來切換各切換閥61、62。由此，低溫槽21內(nèi)的低溫循環(huán)液22經(jīng)由流路51而向工作臺(tái)內(nèi)流路31供給，并經(jīng)由流路52、主泵70、流路53再次返回低溫槽21，從而在各流路51、 31、52、53內(nèi)循環(huán)。作為控制機(jī)構(gòu)的控制器40在使硅晶片1的溫度上升而控制為目標(biāo)溫度T2時(shí)，切換到使高溫槽11內(nèi)的高溫循環(huán)液12向工作臺(tái)30內(nèi)的流路31供給，并以使硅晶片1的溫度與目標(biāo)溫度T2 —致且使硅晶片1的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制各熱電元件32(或各熱電元件32及各加熱器3 。另外，在使硅晶片1的溫度下降而控制為目標(biāo)溫度T2時(shí)，切換到使低溫槽21內(nèi)的低溫循環(huán)液22向工作臺(tái)30內(nèi)的流路31供給，并以使硅晶片1的溫度與目標(biāo)溫度T2 —致且使硅晶片1的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制各熱電元件32 (各熱電元件32及加熱器33)。以下，對(duì)進(jìn)行基于熱電元件32的冷卻、基于熱電元件32的加熱或基于加熱器33 的加熱的情況進(jìn)行說明。首先，最先對(duì)不使加熱器33工作而只通過由熱電元件32進(jìn)行的冷卻和加熱來控制的情況進(jìn)行說明。以下，參考圖2所示的流程圖進(jìn)行說明。以下，對(duì)溫度的標(biāo)號(hào)作為Tl < T2 < T3 的關(guān)系成立的情況進(jìn)行說明。如同圖2所示，在控制器40中，設(shè)定硅晶片1的高溫的目標(biāo)溫度T2或低溫的目標(biāo)溫度T2。此處，在存在多個(gè)區(qū)域131、132、133……時(shí)，目標(biāo)溫度T2為全區(qū)域131、132、 133……的平均值(步驟101)。接著，檢測(cè)出配置在當(dāng)前的各區(qū)域131、132、133……的各溫度傳感器230的平均溫度TO。TO表示硅晶片1的溫度的平均值。將檢測(cè)溫度TO和目標(biāo)溫度T2(存在多個(gè)區(qū)域131、132、133……時(shí)，全區(qū)域131、 132,133……的平均值)進(jìn)行對(duì)比，來判斷使硅晶片1的溫度上升還是下降(步驟102)。其結(jié)果是，在判斷為使硅晶片1的溫度上升而控制為高溫的目標(biāo)溫度Τ2的情況下 (步驟102的判斷“升溫”)，以產(chǎn)生從切換閥61的入口 61a向一出口 61b的流動(dòng)，并產(chǎn)生從切換閥62的一入口 6 向出口 621c的流動(dòng)的方式來切換各切換閥61、62。由此，高溫槽11內(nèi)的高溫循環(huán)液12向工作臺(tái)30內(nèi)的流路31供給。與其同時(shí)，對(duì)埋入工作臺(tái)30內(nèi)的各部分的多個(gè)熱電元件32通電，以在工作臺(tái)30的上表面發(fā)生放熱作用的方式來控制(步驟10 。由此，工作臺(tái)30的上表面迅速加熱，硅晶片1迅速升溫，并升溫至穩(wěn)定值(步驟 105)。在目標(biāo)溫度T2與當(dāng)前溫度TO之差T2-T0收斂在穩(wěn)定幅度(例如1°C)內(nèi)的情況下 (T2-T0 <穩(wěn)定幅度(1°C ))(步驟105的判斷“是”)，切換到熱電元件32進(jìn)行吸熱作用的方式，來防止過沖(overshoot)(步驟107)。S卩，當(dāng)工作臺(tái)30的上表面達(dá)到一定溫度以上時(shí)， 以使硅晶片1的溫度不超過目標(biāo)溫度T2的方式對(duì)多個(gè)熱電元件32……通以反向的電流。 由此，以在工作臺(tái)30的上表面發(fā)生吸熱作用，工作臺(tái)30的上表面被冷卻，硅晶片1的溫度不超過目標(biāo)溫度T2的方式進(jìn)行溫度調(diào)整(步驟107)。以后，為使硅晶片1的溫度與目標(biāo)溫度T2—致，對(duì)多個(gè)熱電元件32通電而以在工作臺(tái)30的上表面發(fā)生吸熱作用或放熱作用的方式來控制。由此，工作臺(tái)30的上表面被冷卻或加熱，硅晶片1的溫度被維持在目標(biāo)溫度T2。在穩(wěn)定時(shí)為了減少能量消耗，進(jìn)行設(shè)定溫度T2接近Tl或T3的哪一個(gè)的判斷 (T2-T1>T3-T2)(步驟109)，并基于此開關(guān)閥門，進(jìn)行加熱(步驟110)或冷卻(步驟111)。在對(duì)多個(gè)區(qū)域131、132、133……的熱電元件32通以電流之際，控制器40對(duì)目標(biāo)溫度Τ2與中央部分的區(qū)域的目標(biāo)溫度T2_Center進(jìn)行比較(步驟112)，并適當(dāng)調(diào)整對(duì)各熱電元件32通電的電流的方向及大小，而對(duì)工作臺(tái)30上的硅晶片1的面內(nèi)賦予所期望的溫度梯度，并使硅晶片1的面內(nèi)溫度分布為所期望的溫度分布。S卩，判斷中央部分的區(qū)域的目標(biāo)溫度T2_Center是否比目標(biāo)平均溫度T2低(步驟 112)，在低時(shí)，對(duì)于中央的區(qū)域(圖4(c)時(shí)為區(qū)域133，圖4(d)時(shí)為區(qū)域135)通過熱電元件32進(jìn)行冷卻，對(duì)于外周的區(qū)域(圖4(c)時(shí)為區(qū)域131、132，圖4(d)時(shí)為區(qū)域131、132、 133,134)通過熱電元件32進(jìn)行加熱(步驟113)。另外，判斷中央部分的區(qū)域的目標(biāo)溫度T2_Center是否比目標(biāo)平均溫度T2低(步驟11 ，在高時(shí)，中央的區(qū)域通過熱電元件32進(jìn)行加熱，外周的區(qū)域通過熱電元件32進(jìn)行冷卻(步驟114)。如上述那樣，硅晶片1的基底溫度迅速上升到目標(biāo)溫度T2，硅晶片1的面內(nèi)溫度分布成為所期望的溫度分布。在這種情況下，“所期望的溫度分布”是指中央部分的區(qū)域的溫度比外周部分的區(qū)域的溫度變低的溫度分布。與其相對(duì)，在判斷為使硅晶片1的溫度下降而控制為低溫的目標(biāo)溫度T2的情況下 (步驟102的判斷“降溫”)，以產(chǎn)生從切換閥61的入口 61a向另一出口 61c的流動(dòng)，并產(chǎn)生從切換閥62的另一入口 62b向出口 62c的流動(dòng)的方式來切換各切換閥61、62。由此，低溫槽21內(nèi)的低溫循環(huán)液22向工作臺(tái)30內(nèi)的流路31供給。與此同時(shí)，對(duì)埋入工作臺(tái)30內(nèi)的各部分的多個(gè)熱電元件32通電，以在工作臺(tái)30的上表面發(fā)生吸熱作用的方式來控制(步驟104)。由此，工作臺(tái)30的上表面迅速冷卻，硅晶片1迅速降溫，并降溫至穩(wěn)定值(步驟 106)。在目標(biāo)溫度T2與當(dāng)前溫度TO之差T2-T0收斂在穩(wěn)定幅度(例如1°C)內(nèi)的情況下 (T2-T0 <穩(wěn)定幅度(ΓΟ)(步驟106的判斷“是”)，切換到熱電元件32發(fā)生放熱作用，來防止過沖(overshoot)(步驟108)。即，當(dāng)工作臺(tái)30的上表面為一定溫度以下時(shí)，以使硅晶片1的溫度不低于目標(biāo)溫度T2的方式對(duì)多個(gè)熱電元件32……通以反向的電流。由此，以在工作臺(tái)30的上表面發(fā)生放熱作用，工作臺(tái)30的上表面被加熱、且硅晶片1的溫度不低于目標(biāo)溫度T2的方式進(jìn)行溫度調(diào)整(步驟108)。以后，在步驟109至步驟114中進(jìn)行與前述同樣的處理。以上，對(duì)不使加熱器33工作而只通過由熱電元件32進(jìn)行冷卻和加熱來控制的情況進(jìn)行說明。不過，也可以使加熱器33工作來替代使熱電元件32發(fā)生放熱作用。在這種情況下，在圖2的步驟103、108、113、114中，替代熱電元件32放熱作用使加熱器33動(dòng)作， 且對(duì)應(yīng)的區(qū)域被加熱。另外，也可以同時(shí)使用由熱電元件32進(jìn)行的加熱和由加熱器33進(jìn)行的加熱。在這種情況下，在圖2的步驟103、108、113、114中，熱電元件32發(fā)生放熱作用且加熱器33工作，使對(duì)應(yīng)的區(qū)域被加熱。而且，在上述的控制中，在不使加熱器33動(dòng)作而僅通過熱電元件32來進(jìn)行加熱及冷卻的情況下，能夠省略應(yīng)配置在各區(qū)域131、132、133……的加熱器33的配置本身。
接著，參看圖5、圖6，對(duì)將工作臺(tái)30分割為4個(gè)區(qū)域的結(jié)構(gòu)的裝置的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖5(a)為從上面觀察工作臺(tái)30的圖，即示出了工作臺(tái)30的剖面的圖。而且，在圖5 (a)中省略了硅晶片(半導(dǎo)體晶片)1的圖示。如同圖5所示，工作臺(tái)30由載置有硅晶片1的頂板34、形成有流有高溫循環(huán)液12 及低溫循環(huán)液22的工作臺(tái)內(nèi)流路31的水冷板35、由頂板34與水冷板35夾著的熱電元件 32組構(gòu)成。而且，高溫循環(huán)液12、低溫循環(huán)液22能夠使用例如brine ( ” 4 > )(商品名)。熱電元件32組將硅晶片1由同心圓狀的線分割為4個(gè)區(qū)域131、132、133、134。區(qū)域131為相當(dāng)于硅晶片1的最外周的最外周區(qū)域，區(qū)域132為與最外周區(qū)域131在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域，區(qū)域133為與區(qū)域132在更內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域。區(qū)域134為與區(qū)域133在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域即為相當(dāng)于硅晶片1的最內(nèi)側(cè)(中央部分)的區(qū)域。區(qū)域134形成為同心圓狀， 區(qū)域131、132、133形成為圓環(huán)狀。圖6是用于說明將硅晶片1的面內(nèi)溫度分布控制為所期望的溫度分布的圖。圖 6(a)、(b)是用于說明將硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度的目標(biāo)值T2_Center設(shè)定為較低且將外周溫度T2_0UT設(shè)定為較高，并控制形成使硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度降低且使外周部分的區(qū)域的溫度升高的溫度分布的圖。圖6(a)是頂板34的表面溫度(硅晶片 1的溫度)的分布的示意圖，圖6(b)是與圖5(b)對(duì)應(yīng)的工作臺(tái)側(cè)面圖。圖6 (c)、(d)是用于說明將硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度的目標(biāo)值T2_Center 設(shè)定為較高且將外周部分的區(qū)域的溫度T2_0UT設(shè)定為較低，并控制形成使硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度升高且使外周部分的區(qū)域的溫度降低的溫度分布的圖。圖6(c)、(d)分別是與圖6(a)、(b)對(duì)應(yīng)的溫度分布示意圖、工作臺(tái)側(cè)面圖。圖6所示的硅晶片面內(nèi)分布控制能夠與圖2說明的處理順序同樣地進(jìn)行。圖2之中的步驟101 111的處理與前述的說明同樣故省略。以下，對(duì)于與圖2的步驟112 114 對(duì)應(yīng)的處理進(jìn)行說明。在本實(shí)施例中，代替圖2的步驟113、114而進(jìn)行以下的步驟113、114 的處理。(使硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度降低且使外周部分的區(qū)域的溫度升高的溫度分布的控制；圖6(a)、(b))對(duì)于形成使硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度降低且使外周部分的區(qū)域的溫度升高的溫度分布時(shí)的控制進(jìn)行說明。在這種情況下，判斷硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度的目標(biāo)值T2_center是否比目標(biāo)平均溫度T2 (各區(qū)域131、132、133、134的平均溫度)低 (步驟112)，在低時(shí)，也就是說，在欲要獲得圖6(a)所示的溫度分布的情況下，使最外周區(qū)域131的熱電元件32發(fā)生放熱作用地工作，并使在相對(duì)于最外周區(qū)域131在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域132和與該區(qū)域132在更內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域133的熱電元件32發(fā)生吸熱作用地工作。另外，在目標(biāo)平均溫度T2和實(shí)際平均溫度TO之間存在溫度差ΔΤ，在溫度差ΔΤ(Τ2-Τ0)為正而為了達(dá)成目標(biāo)平均溫度Τ2需要加熱的情況下，使最內(nèi)側(cè)(中央部分)的區(qū)域134的熱電元件32發(fā)生放熱作用地工作。另一方面，在溫度差ΔΤ(Τ2-Τ0)為負(fù)而為了達(dá)成目標(biāo)平均溫度Τ2需要冷卻的情況下，使最內(nèi)側(cè)(中央部分)的區(qū)域134的熱電元件32發(fā)生吸熱作用地工作(步驟113)。
(使硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度升高且使外周部分的區(qū)域的溫度降低的溫度分布的控制；圖6(c)、(d))對(duì)于形成使硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度升高且使外周部分的區(qū)域的溫度降低的溫度分布時(shí)的控制進(jìn)行說明。在這種情況下，判斷硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度的目標(biāo)值T2_Center是否比目標(biāo)平均溫度T2(各區(qū)域131、132、133、134的平均溫度) 低(步驟112)，在高時(shí)，也就是說，在欲要獲得圖6(c)所示的溫度分布的情況下，使最外周的區(qū)域131和與該最外周區(qū)域131在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域132的熱電元件32發(fā)生吸熱作用地工作，并使和與最外周區(qū)域131在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域132在更內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域133的熱電元件32發(fā)生放熱作用地工作。另外，在目標(biāo)平均溫度Τ2和實(shí)際平均溫度TO之間存在溫度差ΔΤ，且在溫度差ΔΤ(Τ2-Τ0)為正而為了達(dá)成目標(biāo)平均溫度Τ2需要加熱的情況下，使最內(nèi)側(cè)(中央部分)的區(qū)域134的熱電元件32發(fā)生放熱作用地工作。另一方面，在溫度差 ΔΤ(Τ2-Τ0)為負(fù)而為了達(dá)成目標(biāo)平均溫度Τ2需要冷卻的情況下，使最內(nèi)側(cè)(中央部分)的區(qū)域134的熱電元件32發(fā)生吸熱作用地工作(步驟114)。如上所述，對(duì)4個(gè)區(qū)域131、132、133、134之中最內(nèi)側(cè)(中央部分)的區(qū)域按照與目標(biāo)溫度Τ2的溫度差Δ T來加熱或冷卻，對(duì)剩余的外周側(cè)的3個(gè)區(qū)域131、132、133之中的 1個(gè)區(qū)域加熱，2個(gè)區(qū)域進(jìn)行冷卻，由此，能夠在硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度和外周部分的區(qū)域的溫度之間獲得設(shè)有溫度梯度的面內(nèi)溫度分布。這是利用了通常熱電元件32(珀?duì)栙N元件)相對(duì)于冷卻能力而言加熱能力較高的這種特性。通過分割為4個(gè)區(qū)域，能夠?qū)崿F(xiàn)與特性相吻合的區(qū)域控制(加熱、冷卻)，從而能夠精度良好地獲得所期望的面內(nèi)溫度分布。而且，根據(jù)實(shí)驗(yàn)可得如下結(jié)果，在硅晶片1的直徑為X時(shí)，期望4個(gè)被分割的區(qū)域中最內(nèi)側(cè)的區(qū)域134的直徑為0. 7Χ 0. 95Χ的范圍，最外周區(qū)域131的直徑(區(qū)域全體的直徑)為0.9Χ 1.2Χ的范圍(圖5(b))。根據(jù)以上說明的各實(shí)施例，可獲得以下的效果。a)根據(jù)本實(shí)施例，比目標(biāo)溫度T2高溫的溫度T3的高溫冷機(jī)10內(nèi)的高溫循環(huán)液 12向工作臺(tái)30內(nèi)供給，同時(shí)熱電元件32 (或加熱器33或熱電元件32及加熱器3 發(fā)生放熱作用而將工作臺(tái)30上的硅晶片1加熱。另外，比目標(biāo)溫度T2低溫的溫度Tl的低溫冷機(jī) 20內(nèi)的低溫循環(huán)液22向工作臺(tái)30內(nèi)供給，同時(shí)熱電元件32發(fā)生吸熱作用而將工作臺(tái)30 上的硅晶片1冷卻。由此，能夠使硅晶片1的基底溫度高速上升為目標(biāo)溫度T2或下降為目標(biāo)溫度T2，從而能夠縮短半導(dǎo)體設(shè)備的制造時(shí)間。b)根據(jù)本實(shí)施例，將工作臺(tái)30分割為多個(gè)區(qū)域131、132、133……，且對(duì)在各區(qū)域 131、132、133……配置的熱電元件32 (或熱電元件32及加熱器3 進(jìn)行單獨(dú)控制，因此，能夠?qū)⒐ぷ髋_(tái)30的上表面各部更精密且高速地調(diào)整為任意的溫度。由此，能夠使硅晶片1的面內(nèi)的溫度分布精度良好地成為所期望的溫度分布(使面內(nèi)均勻或使面內(nèi)溫度分布在各部分不同)。由此，能夠高品質(zhì)地制造半導(dǎo)體設(shè)備。c)根據(jù)本實(shí)施例，在使硅晶片1的溫度上升時(shí)，高溫冷機(jī)10工作且熱電元件 32(或加熱器33或熱電元件32及加熱器3 在放熱側(cè)工作，僅在對(duì)溫度微調(diào)整時(shí)，熱電元件32基于需要而向吸熱側(cè)動(dòng)作。同樣地，在使硅晶片1的溫度下降時(shí)，低溫冷機(jī)20工作且熱電元件32在吸熱側(cè)工作，僅在對(duì)溫度微調(diào)整時(shí)，熱電元件32 (或加熱器33或熱電元件32及加熱器33)基于需要在放熱側(cè)工作。由此，抑制加熱時(shí)及冷卻時(shí)熱能的無益消耗，能量效率優(yōu)秀。另外，熱電元件32(或加熱器33)的加熱能力及熱電元件32的冷卻能力被附加到冷機(jī)的加熱能力及冷卻能力而進(jìn)行加熱及冷卻，故能夠減小冷機(jī)的容量，而能夠使裝置簡(jiǎn)易構(gòu)成。d)特別是，根據(jù)通過工作臺(tái)30的熱電元件32將硅晶片1由同心圓狀的線分割為 4個(gè)區(qū)域131、132、133、134，且對(duì)這4個(gè)區(qū)域131、132、133、134的熱電元件32獨(dú)立控制的實(shí)施例，能夠精度非常良好地獲得在硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度和外周部分的區(qū)域的溫度之間設(shè)有溫度梯度的面內(nèi)溫度分布。硅晶片1的中央部分的區(qū)域的溫度T2_Center 和外周部分的區(qū)域的溫度T2_0ut的溫度差能夠設(shè)定為10°C 30°C。而且，在本實(shí)施例中，對(duì)根據(jù)硅晶片1的溫度的檢測(cè)值來控制硅晶片1的溫度的情況進(jìn)行了說明，但通常硅晶片1的溫度無法直接測(cè)定。因而，在通常的情況下，將接近工作臺(tái)30的硅晶片1的部分的溫度作為代替特性來進(jìn)行測(cè)定、控制。


圖1是表示實(shí)施方式的溫度調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示實(shí)施方式的處理順序的流程圖。圖3是表示硅晶片的溫度分布的圖。圖4 (a)、圖4 (b)是表示從剖面方向觀察到的、埋入工作臺(tái)中的熱電元件及加熱器的圖。圖4(c)、圖4(d)是表示從工作臺(tái)上方觀察到的區(qū)域配置的圖。圖5是表示將工作臺(tái)分割為4個(gè)區(qū)域的結(jié)構(gòu)的裝置的實(shí)施例的圖，圖5(a)是從上表面觀察工作臺(tái)的圖，即為表示工作臺(tái)的斷面的圖。圖6(a)、(b)、(C)，、(d)是用于說明將硅晶片的面內(nèi)溫度分布控制為所期望的溫度分布的圖。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體晶片的溫度控制裝置，其將載置于工作臺(tái)上的半導(dǎo)體晶片的溫度控制為目標(biāo)溫度，且將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)的溫度分布控制為所期望的溫度分布，其特征在于，具有低溫槽，其積存有循環(huán)液，該循環(huán)液被維持在比目標(biāo)溫度低的低溫；高溫槽，其積存有循環(huán)液，該循環(huán)液被維持在比目標(biāo)溫度高的高溫；多個(gè)區(qū)域，該多個(gè)區(qū)域?yàn)樾纬稍诠ぷ髋_(tái)內(nèi)的各部分且能夠獨(dú)立地進(jìn)行溫度調(diào)整的多個(gè)區(qū)域，并分別配置有熱電元件；工作臺(tái)內(nèi)流路，其形成在工作臺(tái)內(nèi)并流有循環(huán)液；切換機(jī)構(gòu)，其有選擇地切換低溫槽內(nèi)的低溫循環(huán)液和高溫槽內(nèi)的高溫循環(huán)液并向工作臺(tái)內(nèi)流路供給；控制機(jī)構(gòu)，其在使半導(dǎo)體晶片的溫度上升而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使高溫槽內(nèi)的高溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件，并且在使半導(dǎo)體晶片的溫度下降而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使低溫槽內(nèi)的低溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片的溫度控制裝置，其特征在于，在多個(gè)區(qū)域中還分別配置有加熱器，控制機(jī)構(gòu)在使半導(dǎo)體晶片的溫度上升而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使高溫槽內(nèi)的高溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件及加熱器，并且在使半導(dǎo)體晶片的溫度下降而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使低溫槽內(nèi)的低溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件及加熱器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體晶片的溫度控制裝置，其特征在于，在各區(qū)域中配置有溫度傳感器，并基于溫度傳感器的檢測(cè)溫度來控制區(qū)域的溫度。
4.一種半導(dǎo)體晶片的溫度控制方法，該方法將載置于工作臺(tái)上的半導(dǎo)體晶片的溫度控制為目標(biāo)溫度，且將半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)的溫度分布控制為所期望的溫度分布，其特征在于，在使半導(dǎo)體晶片的溫度上升而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使高溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件，并且在使半導(dǎo)體晶片的溫度下降而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使低溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體晶片的溫度控制方法，其特征在于，在使半導(dǎo)體晶片的溫度上升而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使高溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件及加熱器，并且在使半導(dǎo)體晶片的溫度下降而控制為目標(biāo)溫度的情況下，切換到使低溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)流路供給，并以使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制熱電元件及加熱器。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片的溫度控制裝置，其特征在于，多個(gè)區(qū)域包括將半導(dǎo)體晶片由同心圓狀的線分割而成的4個(gè)區(qū)域。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體晶片的溫度控制裝置，其特征在于，控制機(jī)構(gòu)以使4個(gè)區(qū)域之中最外周的區(qū)域的熱電元件發(fā)生放熱作用的方式工作，并以使相對(duì)于所述最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域和與該區(qū)域在更內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生吸熱作用的方式工作。
8.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體晶片的溫度控制裝置，其特征在于，控制機(jī)構(gòu)以使4個(gè)區(qū)域之中最外周的區(qū)域和與該最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生吸熱作用的方式工作，并以使和與所述最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域在更內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生放熱作用的方式工作。
9.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體晶片的溫度控制方法，其特征在于，多個(gè)區(qū)域包括將半導(dǎo)體晶片由同心圓狀的線分割而成的4個(gè)區(qū)域。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體晶片的溫度控制方法，其特征在于，以使4個(gè)區(qū)域之中最外周的區(qū)域的熱電元件發(fā)生放熱作用的方式工作，并以使相對(duì)于所述最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域和與該區(qū)域在更內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生吸熱作用的方式工作。
11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體晶片的溫度控制方法，其特征在于，以使4個(gè)區(qū)域之中最外周的區(qū)域和與該最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生吸熱作用的方式工作，并以使和與所述最外周區(qū)域在內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域在更內(nèi)側(cè)相鄰的區(qū)域的熱電元件發(fā)生放熱作用的方式工作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體晶片的溫度控制裝置，其通過使硅晶片等半導(dǎo)體晶片的基底溫度高速上升至目標(biāo)溫度或下降至目標(biāo)溫度，由此使半導(dǎo)體設(shè)備的制造時(shí)間縮短，且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)的溫度分布精度良好地為所期望的溫度分布(使面內(nèi)均勻或使面內(nèi)溫度分布在各部分不同)，從而能夠高品質(zhì)地制造半導(dǎo)體設(shè)備，進(jìn)而能量效率優(yōu)秀，從而能夠簡(jiǎn)易地構(gòu)成裝置?？刂茩C(jī)構(gòu)在使半導(dǎo)體晶片的溫度上升而控制為目標(biāo)溫度時(shí)，切換到使比高溫槽內(nèi)的目標(biāo)溫度高的溫度的高溫循環(huán)液向工作臺(tái)內(nèi)的流路供給，并使半導(dǎo)體晶片的溫度與目標(biāo)溫度一致且使半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)溫度分布成為期望溫度分布的方式來控制各多個(gè)區(qū)域的熱電元件。
文檔編號(hào)H01L21/02GK102203905SQ20098014430
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日
發(fā)明者圓山重直, 小宮敦樹, 武知弘明, 清澤航, 高橋典夫 申請(qǐng)人:Kelk株式會(huì)社, 國立大學(xué)法人東北大學(xué)