CN101689481A - 基板温度控制装置用工作台 - Google Patents
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Abstract
一种使用陶瓷以外的材料作为板片的材料,同时防止板片的热变形,由此低成本且响应性良好的基板温度控制装置用工作台。该基板温度控制装置用工作台是在控制基板温度的基板温度控制装置中用于载置基板的工作台,其特征在于,具备:具有与基板对置的第一面及与该第一面相反侧的第二面的板片;粘接于板片的第二面的面状的加热器,在板片的第一面以第一厚度实施有表面处理,在板片的第二面的规定区域,以比第一厚度薄的第二厚度实施有表面处理或未实施表面处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种在对半导体晶片或液晶面板等基板进行处理时控制基板温度的基板温度控制装置中用于载置基板的工作台。
背景技术
近年来,在半导体晶片或液晶面板等基板的处理工序中,精确控制基板温度变得越来越重要。例如,在半导体装置的制造工序中,在晶片上涂敷抗蚀剂后,为了去除抗蚀剂溶剂而对晶片进行加热,之后,对晶片进行冷却,如此频繁进行晶片的加热和冷却。此时,为了恰当地控制基板温度,采用了基板温度控制装置。
基板温度控制装置包括为了载置基板而具有平坦的上表面的工作台,在该工作台的内部或下部配置有用于对基板进行加热或冷却的加热器件或冷却器件。一般来说,作为加热器件,采用的是电热丝、红外线灯或工作流体,作为冷却器件,采用的是珀耳帖元件或工作流体。
作为相关技术,在国际公开WO-A1-99/41778中,公开了一种基板温度控制装置,其在半导体晶片或液晶面板等基板的处理工序中,用于对基板进行加热或冷却来控制基板的温度。在该基板温度控制装置中,载置半导体晶片的工作台具有上下对称的结构,包括导热性良好的金属制薄平板状的容器和粘贴在该容器的上表面和下表面的薄膜加热器。根据该对称结构,能够防止工作台的热膨胀所造成的挠曲,从而能够提高均热性。
另外,在日本国专利申请公开JP-A-9-134776中,公开了一种加热装置,其应用于半导体或液晶面板的烘焙处理及成膜工序中的晶片及基板的烧成。该加热装置的特征在于,包括底板、在该底板的一个面上设置的板片状发热体、在该板片状发热体的一个面上设置的面板,该面板通过来自板片状发热体的热传导对面板的表面上搭载的被加热物进行加热,在面板和板片状发热体之间设有导热率比面板大的导热体。具体来说,面板由铝材制成,在面板表面实施有防蚀铝加工(アルマイト加工)。导热体由铜或铜合金制成。
由于铝材虽比陶瓷软但廉价且导热率高,所以如果能够利用薄铝材制作工作台的面板,则能够实现低成本且响应性良好的基板温度控制装置。然而,若为了防止工作台的热变形而使工作台形成上下对称的结构,则结构变得复杂。
发明内容
鉴于上述情况,本发明的目的在于提供一种使用陶瓷以外的材料作为板片的材料,同时防止板片的热变形,由此低成本且响应性良好的基板温度控制装置用工作台。
为了解决上述问题,本发明观点之一的基板温度控制装置用工作台是在控制基板温度的基板温度控制装置中用于载置基板的工作台,其特征在于,具备:具有与基板对置的第一面及与该第一面相反侧的第二面的板片;和粘接于板片的第二面的面状的加热器,在板片的第一面以第一厚度实施有表面处理,在板片的第二面的规定区域,以比第一厚度薄的第二厚度实施有表面处理或未实施表面处理。
发明效果
根据本发明观点之一,由于在板片的第一面以第一厚度实施有表面处理,在板片的第二面的规定区域,以比第一厚度薄的第二厚度实施有表面处理或未实施表面处理,所以能够提供防止板片的热变形、低成本且响应性良好的基板温度控制装置用工作台。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的基板温度控制装置用工作台的俯视图。
图2是图1所示的单点划线II-II的剖视图。
图3是示意性表示本发明一实施方式的基板温度控制装置用工作台的板片及加热器的剖视图。
图4是示意性表示本发明一实施方式的变形例的基板温度控制装置用工作台的板片及加热器的剖视图。
图5是表示板片的温度变化所引起的变形量的测定结果的图。
图6是将250℃时的板片的变形量的解析结果与测定结果进行比较而示出的图。
图7是表示在板片的变形量的解析中使用的物性值的图。
具体实施方式
以下,参照附图详细说明用于实施本发明的最佳方式。此外,对同一构成要素赋予同一参照符号,并省略说明。
图1是表示本发明一实施方式的基板温度控制装置用工作台的俯视图,图2是图1所示的单点划线II-II的剖视图。基板温度控制装置是在半导体晶片或液晶面板等基板的处理工序中控制基板温度的装置,具有用于载置基板的工作台1。以下,对直径300mm的半导体晶片载置在工作台1上的情况进行说明。
如图1及图2所示,基板温度控制装置的工作台1包括圆盘形状的板片10,板片10上设有高度为100μm左右的多个突起11。当晶片载置在工作台1上时,上述突起11支承晶片,在晶片和板片10之间形成100m左右的间隙,防止晶片与板片10接触。由此,保护晶片免受板片10上附着的污染物的影响。在板片10的周边部设有用于防止晶片位置偏移的多个晶片导向件12,对工作台1上载置的晶片的位置进行限定。
参照图2,在板片10上安装有用于加热晶片的圆形片状(面状)的加热器20,为了对加热器20进行布线而设有端子·板片(タ一ミナル·プレ一ト)30。板片10及加热器20通过板片固定螺钉41,借助树脂环42及板片支柱43固定在底板50上。通过采用树脂环42,实现板片10和底板50之间的绝热,并且,板片10通过在树脂环42上滑动,能够相对底板50进行一定程度的移动。在底板50周围安装有外周罩60。工作台1收纳在基板温度控制装置的壳体内。
图3是示意性表示本发明一实施方式的基板温度控制装置用工作台的板片及加热器的剖视图。
板片10由薄铝材(A5052)制作,具有长直径为340mm且短直径为330mm的圆锥台形状。为了防止热变形,除了粘接加热器20的部分以外,对板片10实施表面处理(本实施方式中为防蚀铝处理)而形成防蚀铝层10a。本实施方式中,相对于具有6mm厚度的板片10,形成具有15μm~30μm、优选20μm厚度的防蚀铝层10a。
加热器20由聚酰亚胺的绝缘膜21、在绝缘膜21上图案化而形成的不锈钢钢材(SUS304)薄膜的电热丝22、覆盖电热丝22的聚酰亚胺的绝缘膜23构成。在此,绝缘膜21的厚度为50μm,电热丝22的厚度为20μm,绝缘膜23的厚度在薄的部分为25μm。绝缘膜21及23的聚酰亚胺的表面被改性成在被加热到300℃以上时与其他部件粘接(热熔敷),板片10、绝缘膜21和绝缘膜23通过热压彼此相互粘接。
由于铝比较软,与不锈钢及聚酰亚胺相比线膨胀系数大,所以在没有防蚀铝层10a时,若由加热器20加热板片10,则板片10的图中上侧产生呈凸形的变形。该变形量在250℃时达到200μm左右,超过了晶片和板片10之间的间隙(100μm左右)。针对该问题,通过在板片10的上表面形成具有规定厚度的防蚀铝层10a来抑制铝的热膨胀,抵抗聚酰亚胺的绝缘膜21和不锈钢薄膜的电热丝22的热膨胀,降低加热所引起的板片10的变形。另外,在通过热压使板片10、绝缘膜21和绝缘膜23热熔敷的工序中因线膨胀系数的差异而产生的制造时的热变形,也可通过上述结构减少。
图4是示意性表示本发明一实施方式的变形例的基板温度控制装置用工作台的板片及加热器的剖视图。
该例中,在板片10的整个面上通过实施防蚀铝处理而形成防蚀铝层10a及10b,但在板片10的下表面形成的防蚀铝层10b的厚度比在板片10的上表面形成的防蚀铝层10a的厚度小。即,板片10上表面的防蚀铝层10a形成得比板片10下表面的防蚀铝层10b厚。在该例中,板片10的厚度为6mm,但通过使板片10上表面的防蚀铝层10a的厚度比板片10下表面的防蚀铝层10b的厚度大15μm~30μm、优选大20μm,也能够抑制板片10上侧的膨胀。
接着,对利用测定及解析求得因板片的温度变化而引起的变形量的结果进行说明。
图5是表示板片的温度变化所引起的变形量的测定结果的图。图5中,横轴(x轴)表示板片的温度(℃),纵轴(y轴)表示板片中心的相对位置变化(μm)。当板片中心的相对位置变化取正值时,图3或图4所示的板片10的图中上侧产生呈凸形的变形,当板片中心的相对位置变化取负值时,板片10的图中上侧产生呈凹形的变形。
图5所示的直线A是将图3所示的板片10的上表面没有形成防蚀铝层10a时(防蚀铝层的厚度为0μm)的测定结果线形近似而成的。此外,图4所示的板片10的上表面形成的防蚀铝层10a的厚度与下表面形成的防蚀铝层10b的厚度相等时也是与其相近的结果。
另外,直线B是将图3所示的板片10的上表面形成有厚度15μm的防蚀铝层10a时的测定结果线形近似而成的。此外,图4所示的板片10的上表面形成的防蚀铝层10a比下表面形成的防蚀铝层10b厚15μm时也是与其相近的结果。
再有,直线C是将图3所示的板片10的上表面形成有厚度为30μm的防蚀铝层10a时的测定结果线形近似而成的。此外,图4所示的板片10的上表面形成的防蚀铝层10a比下表面形成的防蚀铝层10b厚30μm时也是与其相近的结果。
图6是将250℃时的板片变形量的解析结果与测定结果作比较而示出的图。图6中,横轴(x轴)表示图3所示的板片10上表面形成的防蚀铝层10a的厚度(μm),纵轴(y轴)表示板片中心的相对位置变化(μm)。在此,黑三角的点表示模拟值,黑圆圈的点表示实测值。
图7是表示在板片变形量的解析中使用的物性值的图。温度变化所引起的板片变形量可根据构成板片及加热器的各材料的线膨胀系数、杨氏模量、(泊松比)及厚度算出。作为解析条件,设置成温度23℃时没有变形,并将温度变化所引起的变形作为2维轴对象在正常状态下求出。另外,作为电热丝的不锈钢薄膜以厚度20μm同样地形成。
从图5及图6可知,当图3所示的板片10的上表面形成的防蚀铝层10a的厚度为15μm~30μm时,板片10的变形量特别小。此时,由于板片10的厚度为6mm,所以防蚀铝层10a的厚度相当于板片10的厚度的0.25%~0.5%。
另外,在将板片10的厚度设为4mm进行模拟时,同样得知,在防蚀铝层10a的厚度为15μm~30μm的情况下,板片10的变形量特别小。此时,防蚀铝层10a的厚度相当于板片10的厚度的0.375%~0.75%。从而,由上述情况可知,若将防蚀铝层10a的厚度设为板片10的厚度的0.25%~0.75%,则能够得到板片10的变形量小的效果。特别是,在防蚀铝层10a的厚度为20μm附近时,板片10的变形量接近零,因此,优选将防蚀铝层10a的厚度设为板片10的厚度的0.33%~0.5%。
同样,在使图4所示的板片10的上表面形成的防蚀铝10a比板片10的下表面形成的防蚀铝10b厚15μm~30μm时,板片10的变形量特别小。当板片10的厚度为6m m时,防蚀铝层的厚度之差相当于板片10的厚度的0.25%~0.5%,当板片10的厚度为4mm时,防蚀铝层的厚度之差相当于板片10的厚度的0.375%~0.75%。从而,由上述情况可知,若将防蚀铝层的厚度之差设为板片10的厚度的0.25%~0.75%,则能够得到板片10的变形量小的效果。特别是,当防蚀铝层的厚度之差为20μm附近时,板片10的变形量接近零,所以优选将防蚀铝层的厚度之差设为板片10厚度的0.33%~0.5%。
以上实施方式中,说明了在母材为铝的板片上作为表面处理实施防蚀铝处理而形成防蚀铝层的情况,但本发明并不限于此。例如,作为母材可以使用硅(Si),作为表面处理可以实施氧化处理来形成硅氧化膜(SiO2),作为表面处理还可以实施氮化处理来形成硅氮化膜(SiN)。当在母材的一面或两面形成上述膜时,通过调节膜的厚度,能够减少板片的热变形。或者,也可以对母材的一面以规定厚度进行喷丸,还可以在对母材的两面进行喷丸时按照面变更处理厚度。另外,也可以在母材的一面以规定厚度实施镀金等镀敷,还可以在对母材的两面实施镀敷时按照面变更镀敷厚度。
产业上的可利用性
本发明可在对半导体晶片或液晶面板等基板进行处理时控制基板温度的基板温度控制装置中利用。
Claims (5)
1.一种基板温度控制装置用工作台,是在控制基板温度的基板温度控制装置中用于载置基板的工作台,其特征在于,具备:
具有与所述基板对置的第一面及与该第一面相反侧的第二面的板片;和
粘接于所述板片的第二面的面状的加热器,
在所述板片的第一面以第一厚度实施有表面处理,在所述板片的第二面的规定区域,以比所述第一厚度薄的第二厚度实施有表面处理或未实施表面处理。
2.根据权利要求1所述的基板温度控制装置用工作台,其特征在于,
所述板片为铝制,所述表面处理为防蚀铝处理。
3.根据权利要求2所述的基板温度控制装置用工作台,其特征在于,
所述加热器包括聚酰亚胺的第一绝缘膜、在所述第一绝缘膜上图案化而形成的不锈钢薄膜的电热丝、覆盖所述电热丝的聚酰亚胺的第二绝缘膜。
4.根据权利要求2或3所述的基板温度控制装置用工作台,其特征在于,
当在所述板片的第二面的规定区域实施有表面处理时,所述第一厚度与所述第二厚度之差为15μm~30μm,当在所述板片的第二面的规定区域未实施表面处理时,所述第一厚度为15μm~30μm。
5.根据权利要求2或3所述的基板温度控制装置用工作台,其特征在于,
当在所述板片的第二面的规定区域实施有表面处理时,所述第一厚度与所述第二厚度之差为所述板片的厚度的0.25%~0.75%,当在所述板片的第二面的规定区域未实施表面处理时,所述第一厚度为所述板片的厚度的0.25%~0.75%。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |