FR2836595A1 - Substrate manufacture electrostatic maintenance having homogeneous surface with microchannels passing thermal conducting fluid with microchannels layer printing formed. - Google Patents
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Abstract
Description
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SYSTEME DE REPARTITION HOMOGENE DE LA TEMPERATURE A LA SURFACE DUNE SEMELLE SUR LAQUELLE EST DISPOSE UN ELEMENT. SYSTEM FOR HOMOGENEOUS DISTRIBUTION OF THE TEMPERATURE ON THE SURFACE OF A SOLE ON WHICH AN ELEMENT IS PROVIDED.
La présente invention concerne un système de répartition homogène de la température à la surface d'une semelle sur laquelle un élément est disposé. The present invention relates to a system for uniform distribution of the temperature on the surface of a sole on which an element is disposed.
L'invention est notamment applicable au domaine des dispositifs de maintien électrostatiques. Les dispositifs de maintien électrostatiques servent en particulier à maintenir des plaquettes de matériau semi-conducteur lorsqu'elles subissent des traitements ou des usinages Le principe des systèmes de maintien électrostatique est de placer la plaquette de matériau semi-conducteur sur une surface isolante et de disposer deux électrodes sous cette surface. Les deux électrodes sont soumises à une différence de potentiel. Le champ électrique crée par ces deux électrodes engendre alors un phénomène appelé collage électrostatique . The invention is particularly applicable to the field of electrostatic holding devices. The electrostatic holding devices are used in particular to hold wafers of semiconductor material when they are undergoing treatments or machining The principle of electrostatic holding systems is to place the wafer of semiconductor material on an insulating surface and to have two electrodes under this surface. The two electrodes are subjected to a potential difference. The electric field created by these two electrodes then generates a phenomenon called electrostatic bonding.
Lors du traitement de la plaquette par plasma par exemple, celle-ci est soumise à une élévation conséquente de température. Il est alors très important que la température de la semelle ne dépasse pas un certain seuil En effet, certaines substances sont sensibles à la température comme les résines de masquage permettant de protéger une zone de la plaquette ne nécessitant pas de traitement. Si la température est excessive, la substance se dégrade et le traitement est imparfait
Un autre exemple d'application de l'invention peut être de réaliser l'uniformité de la température d'éléments posés sur chaufferette
Il est connu de disposer des conduites d'eau sous la surface de la semelle pour dissiper la chaleur, mais ces mesures sont insuffisantes car certaines zones ne sont pas uniformément refroidies, notamment lorsque la semelle est constituée d'un matériau thermiquement mauvais conducteur. Dans le cas des dispositifs de maintien électrostatique, la surface de la semelle est généralement réalisée en matériau à base de céramique afin d'assurer l'isolation électrique. Ces matériaux présentent une très mauvaise conductivité thermique ce qui rend plus difficile la répartition homogène de la température et le refroidissement de la plaquette. During the treatment of the wafer by plasma for example, it is subjected to a consequent rise in temperature. It is therefore very important that the temperature of the soleplate does not exceed a certain threshold. Indeed, certain substances are sensitive to temperature such as masking resins making it possible to protect an area of the wafer which does not require treatment. If the temperature is excessive, the substance degrades and the treatment is imperfect
Another example of application of the invention may be to achieve the uniformity of the temperature of elements placed on a heater.
It is known to have water pipes under the surface of the soleplate to dissipate heat, but these measures are insufficient because certain zones are not uniformly cooled, in particular when the soleplate is made of a thermally bad conductive material. In the case of electrostatic holding devices, the surface of the sole is generally made of ceramic-based material in order to provide electrical insulation. These materials have very poor thermal conductivity, which makes it more difficult to distribute temperature uniformly and cool the wafer.
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L'invention propose un système de répartition de la température à la surface d'une semelle sur laquelle un élément à traiter est disposé, permettant une répartition homogène sur toute la surface de la semelle et permettant une parfaite régulation de la température de la surface de l'élément en contact avec la semelle. Ce système de répartition homogène de la température est caractérisé en ce qu'il comporte des micro-canaux creusés dans la semelle depuis la surface de contact de ladite semelle et s'étendant parallèlement à cette dernière et qu'un fluide possédant des propriétés de conduction thermique circule dans lesdits micro-canaux, ledit fluide étant au contact de l'élément à traiter. The invention provides a system for distributing the temperature on the surface of a sole on which an element to be treated is placed, allowing a homogeneous distribution over the entire surface of the sole and allowing perfect regulation of the temperature of the surface of the sole. the element in contact with the sole. This homogeneous temperature distribution system is characterized in that it comprises micro-channels dug into the sole from the contact surface of said sole and extending parallel to the latter and that a fluid having conduction properties thermal circulates in said micro-channels, said fluid being in contact with the element to be treated.
Selon une forme préférée de réalisation, le fluide possédant des propriétés de conduction thermique est un gaz. According to a preferred embodiment, the fluid having thermal conduction properties is a gas.
Les micro-canaux peuvent s'étendre de manière continue d'un bord à l'autre de la semelle et déboucher sur les faces latérales de ladite semelle, mais, préférentiellement, lesdits micro-canaux, par leurs extrémités, sont à écartement de la circonférence de ladite surface de contact. Selon un autre aspect, la face de contact est pourvue d'une bordure périphérique continue formant une barrière périphérique, les micro-canaux étant formés à l'intérieur de la zone délimitée par cette bordure, l'élément à traiter prenant appui également sur ladite bordure. The micro-channels can extend continuously from one edge to the other of the sole and lead to the lateral faces of said sole, but, preferably, said micro-channels, by their ends, are spaced from the circumference of said contact surface. According to another aspect, the contact face is provided with a continuous peripheral border forming a peripheral barrier, the micro-channels being formed inside the zone delimited by this border, the element to be treated also bearing on said border.
Selon un autre aspect, le système de répartition uniforme de la chaleur est constitué par une chambre creusée dans la semelle depuis la surface de contact et délimitée par une bordure continue périphérique, le fond de ladite chambre comportant au moins une saillie venant au contact de l'élément à traiter, le fluide gazeux circulant dans ladite chambre autour de la saillie et l'élément à traiter prenant appui tant sur la bordure que sur la saillie On peut ainsi avoir plusieurs saillies délimitant les micro-canaux. According to another aspect, the uniform heat distribution system consists of a chamber hollowed out in the sole from the contact surface and delimited by a continuous peripheral border, the bottom of said chamber comprising at least one projection coming into contact with the element to be treated, the gaseous fluid circulating in said chamber around the projection and the element to be treated bearing both on the edge and on the projection. It is thus possible to have several projections delimiting the micro-channels.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le mode de réalisation de ces micro-canaux par la technique de sérigraphie de couches épaisses L'intérêt d'une telle technique réside essentiellement dans le fait qu'elle permet une très grande souplesse dans la réalisation, la répartition et la forme des micro-canaux et/ou des saillies délimitant ces derniers Le cas Another characteristic of the invention lies in the embodiment of these micro-channels by the screen printing technique for thick layers. The advantage of such a technique lies essentially in the fact that it allows very great flexibility in the production. , the distribution and the shape of the micro-channels and / or the projections delimiting the latter The case
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échéant on peut avoir des répartitions non uniformes des saillies et des microcanaux à la surface de la semelle ce qui permet d'obtenir dans les zones non occupées par les saillies, des vitesses d'écoulement du fluide caloporteur plus élevées que dans les zones occupées par ces saillies et micro-canaux. En d'autres termes, ces saillies et micro-canaux piègent le fluide caloporteur et ralentissent sa vitesse d'écoulement. Ainsi ce fluide reste plus longtemps au contact de la surface de l'élément à traiter Grâce à la possibilité de répartition des saillies et des micro-canaux, il est possible d'accentuer le refroidissement de certaines zones de la pièce à traiter tout en garantissant un refroidissement approprié des autres zones. if necessary one can have non-uniform distributions of the projections and microchannels on the surface of the soleplate which makes it possible to obtain in the areas not occupied by the projections, flow rates of the heat transfer fluid higher than in the areas occupied by these projections and micro-channels. In other words, these projections and micro-channels trap the heat transfer fluid and slow down its flow speed. Thus this fluid remains longer in contact with the surface of the element to be treated. Thanks to the possibility of distribution of the projections and micro-channels, it is possible to accentuate the cooling of certain zones of the part to be treated while guaranteeing appropriate cooling of other areas.
Enfin une autre caractéristique de l'invention réside dans le principe de mesure de la pression de collage d'une plaquette sur un dispositif de maintien électrostatique. Finally, another characteristic of the invention lies in the principle of measuring the bonding pressure of a wafer on an electrostatic holding device.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après, de formes de réalisation données à titre d'exemple, non limitatifs et illustrés par les dessins joints dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe de la surface d'une semelle sur laquelle est disposée l'élément. Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the following description of non-limiting embodiments given by way of example and illustrated by the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows a view in section of the surface of a sole on which the element is arranged.
- la figure 2 représente la surface de la semelle en vue de dessus. - Figure 2 shows the surface of the sole seen from above.
- la figure 3 montre un exemple de répartition non homogène des saillies. - Figure 3 shows an example of non-homogeneous distribution of the projections.
Comme on peut le voir sur la figure 1, l'élément 1 est posé sur une semelle 2. L'élément 1 peut par exemple être une plaquette de matériau semiconducteur maintenu sur la semelle par un dispositif de collage électrostatique. As can be seen in Figure 1, the element 1 is placed on a sole 2. The element 1 can for example be a wafer of semiconductor material held on the sole by an electrostatic bonding device.
Cette application de l'invention est donnée à titre d'exemple illustratif dans la description qui suit mais n'est en aucun cas limitatif. La présente invention peut être adaptée par exemple à des dispositifs de chauffage d'un élément pour lequel une parfaite répartition de la température est requise. This application of the invention is given by way of illustrative example in the description which follows, but is in no way limiting. The present invention can be adapted for example to devices for heating an element for which a perfect distribution of the temperature is required.
La plaquette de matériau semi-conducteur 1 est par exemple recouverte d'une résine de masquage 3 dont la tenue en température est limitée. The wafer of semiconductor material 1 is for example covered with a masking resin 3 whose temperature resistance is limited.
Lorsqu'une zone 4 de la plaquette subit un traitement provoquant une élévation de la température, il est nécessaire que cette chaleur soit dissipée. À cet effet, la surface 4 de la semelle est pourvue de micro-canaux 5 dans lesquels un When a zone 4 of the wafer undergoes a treatment causing a rise in temperature, it is necessary that this heat is dissipated. For this purpose, the surface 4 of the sole is provided with micro-channels 5 in which a
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fluide caloporteur circule. On entend par fluide caloporteur tout fluide possédant une bonne conductivité thermique. Préférentiellement le fluide caloporteur est un gaz caloporteur. Pourront être employés l'hélium et l'argon qui possèdent cette caractéristique de très bonne conductivité thermique. heat transfer fluid circulates. The term heat transfer fluid means any fluid having good thermal conductivity. Preferably, the heat transfer fluid is a heat transfer gas. Can be used helium and argon which have this characteristic of very good thermal conductivity.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les micro-canaux 5 sont préférentiellement réalisés dans la semelle 2 par la technologie connue de sérigraphies de couches épaisses de diélectriques céramiques. According to a particular embodiment of the invention, the micro-channels 5 are preferably produced in the sole 2 by the known technology of screen printing of thick layers of ceramic dielectrics.
Les micro-canaux (5) sont réalisés selon plusieurs axes dans le plan de la surface (4) afin de former au moins une trame (6) telle que représentée sur la figure 2. Comme on peut le voir cette trame est entourée de toute part d'une bordure lisse formant plan de jointoiement presque étanche avec l'élément à traiter. Entre l'élément à traiter et cette bordure demeure une fuite de gaz de l'ordre de 3 cm3/mn maximum. The micro-channels (5) are produced along several axes in the plane of the surface (4) in order to form at least one frame (6) as shown in FIG. 2. As can be seen, this frame is surrounded by all part of a smooth border forming an almost watertight jointing plane with the element to be treated. Between the element to be treated and this border remains a gas leak of the order of 3 cm3 / min maximum.
À titre d'exemple, la profondeur des micro-canaux peut être de l'ordre de 10 à 20 micromètres. Préférentiellement, la trame (6) peut être de même géométrie que l'élément disposé sur la semelle afin de couvrir toute la surface dudit élément. Cependant, l'élément (1) doit être de dimensions légèrement supérieures à cette trame afin de limiter la fuite du gaz. For example, the depth of the micro-channels can be of the order of 10 to 20 micrometers. Preferably, the frame (6) can be of the same geometry as the element placed on the sole in order to cover the entire surface of said element. However, the element (1) must be of dimensions slightly greater than this frame in order to limit the leakage of the gas.
L'élément 1 doit posséder une surface inférieure lisse qui vienne en recouvrement parfait de la surface 4 sur laquelle est disposée la trame 6 de micro-canaux. La surface inférieure de l'élément 1 et la surface 4 de la semelle peuvent être planes mais il est également possible d'imaginer des formes courbes sans que cela ne modifie le principe de l'invention. The element 1 must have a smooth lower surface which comes into perfect overlap with the surface 4 on which the frame 6 of micro-channels is arranged. The lower surface of the element 1 and the surface 4 of the sole can be flat but it is also possible to imagine curved shapes without this modifying the principle of the invention.
Le gaz est introduit dans les micro-canaux 5 par des perçages 7 traversant la semelle 2 et débouchant dans les micro-canaux. Les embouchures des perçages traversants, sont judicieusement réparties de manière à ce que le gaz remplisse tous les micro-canaux 5 formant la trame 6. The gas is introduced into the micro-channels 5 by holes 7 passing through the sole 2 and opening into the micro-channels. The mouths of the through holes are judiciously distributed so that the gas fills all the micro-channels 5 forming the frame 6.
La semelle 2 peut également être pourvue d'un circuit d'évacuation de la chaleur réalisé par des conduites d'eau 8 traversant semelle 2 parallèlement à la surface de contact et à écartement de cette dernière. Ainsi, lors du traitement par plasma par exemple d'une zone précise de la plaquette 1, la chaleur sera immédiatement transférée à la semelle puis uniformément répartie par le gaz sur The sole 2 can also be provided with a heat dissipation circuit produced by water pipes 8 passing through sole 2 parallel to the contact surface and at a distance from the latter. Thus, during the plasma treatment for example of a specific area of the wafer 1, the heat will be immediately transferred to the sole and then uniformly distributed by the gas over
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toute la surface 4 grâce aux micro-canaux, puis sera évacuée par les conduites d'eau 8. Il n'y aura ainsi aucune élévation de température ponctuelle pouvant endommager la plaquette. the entire surface 4 thanks to the micro-channels, then will be evacuated by the water pipes 8. There will thus be no point temperature rise which could damage the wafer.
Les micro-canaux sont délimités par des saillies réparties uniformément sur la surface de la semelle ou bien de manière non uniforme, par zones comme on peut le voir sur la figure 3. Sur cette figure on aperçoit plusieurs zones de la semelle occupées par des saillies et donc des micro-canaux et d'autres zones en dépression par rapport à la bordure périphérique, exempte de ces saillies. The micro-channels are delimited by projections distributed uniformly over the surface of the sole or non-uniformly, by zones as can be seen in FIG. 3. In this figure we see several zones of the sole occupied by projections and therefore micro-channels and other areas in depression relative to the peripheral border, free of these projections.
Ces saillies, préférentiellement prismatiques pourront présenter des sections droites de différentes formes. Ainsi la section droite de ces saillies pourra être circulaire ou bien hexagonale octogonale ou autre. On voit donc tout l'intérêt d'utiliser la technique de sérigraphie des couches épaisses puisqu'elle permet à partir d'un dessin aisément réalisable de parvenir à des formes complexes réalisées par les techniques d'usinage connues. These projections, preferably prismatic, may have cross sections of different shapes. Thus the cross section of these projections may be circular or hexagonal octagonal or other. We therefore see the advantage of using the screen printing technique of thick layers since it allows from an easily achievable drawing to achieve complex shapes made by known machining techniques.
Les embouchures des perçages traversant dans la surface de la trame 6 peuvent être équiréparties. The mouths of the holes passing through in the surface of the frame 6 can be evenly distributed.
Les micro canaux 5 sont réalisés dans la semelle 2 par la sérigraphie de couche épaisse de tout type de matériau sérigraphiable. The micro channels 5 are produced in the sole 2 by the screen printing of a thick layer of any type of screen printing material.
Une autre caractéristique avantageuse de l'invention est de pouvoir mesurer la pression de collage électrostatique de la plaquette en fonction de la pression du gaz envoyé. En effet, lorsque l'on augmente la pression de gaz envoyé, si cette pression dépasse la pression de collage de la plaquette, le gaz tend à s'échapper et les pressions s'équilibrent. Quand les pressions s'équilibrent, la pression maximum de gaz envoyée correspond à la pression de collage. Another advantageous characteristic of the invention is to be able to measure the electrostatic bonding pressure of the wafer as a function of the pressure of the gas sent. In fact, when the pressure of the gas sent is increased, if this pressure exceeds the bonding pressure of the wafer, the gas tends to escape and the pressures balance. When the pressures balance, the maximum gas pressure sent corresponds to the bonding pressure.
Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et variantes sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. It goes without saying that the present invention can receive all arrangements and variants without departing from the scope of this patent.
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- 2002-02-27 FR FR0203083A patent/FR2836595B1/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20141031 |