JP2000306810A - 温度制御用プレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の課題は、基台に対してヒートシートを十分な強
度で確実に接着することの可能な温度制御用プレートの
製造方法を提供することにある。本発明に関わる温度制
御用プレートの製造方法は、表面にシート状接着材（接
着層）５を介してヒータ３を積層するとともに、該ヒー
タ３の表面にシート状接着材（接着層）５を介してカバ
ーシート４を積層した基台２を、耐熱性および耐通気性
を備えた柔軟なシート１２を要素とする密封された包袋
１０に、上記シート１２を上記カバーシート４の表面に
臨ませた態様で収容するセット工程と、包袋１０の内部
から空気を吸引して該包袋１０の内部を真空とする脱気
工程と、包袋１０を収容したチャンバー２０において所
定の温度に加熱し、かつチャンバー２０内のガス圧によ
って所定の圧力に加圧する加熱／加圧工程とを含んで成
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平板状を呈する基
台の表面にヒートシートを接着して成る温度制御用プレ
ートの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体ウェハの製造工程は、基
板の表面に塗布したフォトレジスト膜(感光膜)に残存す
る溶剤を除去すべく、上記基板を加熱するベーキング処
理工程や、加熱された基板を室温レベルにまで冷却する
ためのクーリング処理工程を含んでおり、上述した半導
体ウェハの製造工程において使用される基板温度制御装
置は、アルミニウム等の高熱伝導性材料から形成された
基台の表面にヒートシートを設けて成る温度制御用プレ
ートを具備している。

【０００３】図１０に示す如く、上記温度制御用プレー
トＡは基台Ｂの表面にヒートシートＣを接着することに
より構成され、基台Ｂの表面に接着材Ｄを介してヒート
シートＣを載置し、加熱しつつメカニカルプレスＰによ
ってヒートシートＣを加圧することにより製造されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した基
板温度制御装置においては、ベーキング処理における加
熱とクーリング処理における冷却とを、ウェハ単位に数
１０秒間隔で繰り返すために、温度制御用プレートＡの
基台Ｂは熱容量を抑えるべく、可及的に肉薄に形成され
ており、その剛性はそれほど高いものではなく、特に内
部に冷却水路を有する中空の基台では更に剛性が低いも
のとなっている。

【０００５】このため、上記温度制御用プレートＡの製
造時、メカニカルプレスＰによってヒートシートＣを加
圧した際、基台Ｂが変形してしまうことが間々ある。

【０００６】このように、基台Ｂが変形した場合には、
剛性が高く平滑なメカニカルプレスＰによって押圧され
ているヒートシートＣの、接着材Ｄを介して基台Ｂに作
用する圧力が不均一となり、圧力が低い部分においては
接着が不十分となり、基台ＢとヒートシートＣとの充分
な接着強度が得られない虞れがあった。

【０００７】本発明の目的は上記実状に鑑みて、基台に
対してヒートシートを十分な強度で確実に接着すること
の可能な温度制御用プレートの製造方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段および効果】請求項１の発
明に関わる温度制御用プレートの製造方法は、平板状を
呈する基台の表面にヒートシートを接着して成る温度制
御用プレートの製造方法であって、表面に接着層を介し
てヒートシートを積層した基台を、耐熱性および耐通気
性を備えた柔軟なシートを要素とする密封された包袋
に、上記シートを上記ヒートシートの表面に臨ませた態
様で収容するセット工程と、上記包袋の内部から空気を
吸引して、上記包袋の内部を真空とする脱気工程と、上
記包袋を収容したチャンバーにおいて所定の温度に加熱
し、かつ上記チャンバー内のガス圧によって所定の圧力
に加圧する加熱／加圧工程とを含んで成る。上記構成に
よれば、チャンバー内での加熱／加圧工程において、チ
ャンバー内のガス圧により、ヒートシートが包袋の柔軟
なシートを介して基台に押圧されるので、基台に変形が
生じた場合であっても、包袋における柔軟なシートが基
台に倣って変形し、ヒートシートは基台に対して均一に
加圧されることとなり、もってヒートシートはその全域
において、基台に対して十分な強度で確実に接着される
こととなる。

【０００９】請求項２の発明に関わる温度制御用プレー
トの製造方法は、請求項１の発明に関わる温度制御用プ
レートの製造方法において、基台は内部に冷却水路を備
えた中空の基台であり、セット工程において基台の内部
と包袋の外部とを連通する通気管を取付けることを特徴
としている。上記構成によれば、通気管を介して基台の
内部とチャンバーとの圧力を等しくすることで、チャン
バー内での加圧時に中空の基台が不用意に変形すること
を未然に防止することが可能となる。

【００１０】請求項３の発明に関わる温度制御用プレー
トの製造方法は、請求項１の発明に関わる温度制御用プ
レートの製造方法において、ヒートシートをヒータとカ
バーシートとから構成することを特徴としている。上記
構成によれば、ヒータとカバーシートとから成るヒート
シートが、その全域において基台に対して十分な強度で
確実に接着されることとなる。

【００１１】請求項４の発明に関わる温度制御用プレー
トの製造方法は、請求項３の発明に関わる温度制御用プ
レートの製造方法において、基台とヒータとの間、およ
び該ヒータとカバーシートとの間における接着層を、全
てシート状を呈する接着材としたことを特徴としてい
る。上記構成によれば、温度制御用プレートの製造時に
おいて基台に積層される要素が全てシート状の材料とな
ることで、製造時における作業性が良好なものとなる。
また、例えばペースト状の接着材を塗布した場合にヒー
トシートのカールに起因して皺が生じる等の不都合がな
く、もって精度の良好な温度制御用プレートを製造する
ことが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、実施例を示す図面に基づい
て、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明によって
製造された温度制御用プレートを示しており、この温度
制御用プレート１は、アルミニウムや銅等の高熱伝導性
材料により形成された平板状の基台２を有している。

【００１３】上記基台２の表面には、シート状のヒータ
３が、ポリイミド系のシート状接着材（接着層）５を介
して接着されている。なお、上記ヒータ３は、ポリイミ
ドフィルムに熱圧着したステンレスフィルムに、エッチ
ングによってヒータ回路をパターニングして成るもので
ある。

【００１４】さらに、基台２に接着されたヒータ３の表
面には、同じくポリイミド系のシート状接着材（接着
層）５を介して、ポリイミドフィルムから成るカバーシ
ート４が接着されており、上記シート状接着材５を介し
て互いに接着されたヒータ３とカバーシート４とによっ
てシートヒータ６が構成されている。なお、ヒータ３の
厚さは６５μｍ、カバーシート４およびシート状接着材
５の厚さは２５μｍである。

【００１５】ここで、実施例におけるシートヒータ６
は、上述の如くシート状接着材５を介して接着されたヒ
ータ３とカバーシート４とから構成されているが、シー
ト状のヒータに接着性を備えたカバーシートを直接に接
着したものや、ヒータの表面を絶縁処理することによっ
てカバーシートを不要としたもの等、シートシートの構
成には種々の態様があることは言うまでもない。

【００１６】上述した構成の温度制御用プレート１は、
図２のフローチャートに示す如く、基台２にシート状接
着材５、ヒータ３、シート状接着材５およびカバーシー
ト４を積層して後述する包袋１０(図３，４参照)に収容
するセット工程Ｓ１と、上記包袋１０の内部から空気を
吸引して真空とする脱気工程Ｓ２と、後述するチャンバ
ー２０(図５参照)による加熱／加圧工程Ｓ３とを経て製
造される。

【００１７】以下では、上述したセット工程Ｓ１、脱気
工程Ｓ２、および加熱／加圧工程Ｓ３を含む、温度制御
用プレート１の製造方法について詳細に説明する。

【００１８】先ず、セット工程Ｓ１において、図３およ
び図４に示す如く、基台２の表面にシート状接着材５、
ヒータ３、シート状接着材５およびカバーシート４を順
次積層した状態で、上記基台２を包袋１０の内部に収容
する。

【００１９】なお、このセット工程Ｓ１においては、予
め別工程でヒータ３とカバーシート４とをシート状接着
材５により接着して製造しておいたヒートシート６、あ
るいは市販されているシートシート６を、基台２の表面
にシート状接着材５を介して積層することも可能であ
る。

【００２０】一方、上記包袋１０は、耐熱性および耐通
気性を備えたベースシート１１と、耐熱性および耐通気
性を備えた柔軟なシート１２とから構成され、ベースシ
ート１１の周囲には封止用のシール１１ａが設けられ、
シート１２にはバキュームポート１２ａが設けられてお
り、ベースシート１１にシート１２を重ね合わせて、バ
キュームポート１２ａから空気を吸引し、シート１２を
シール１１ａに圧接することによって密封される。

【００２１】なお、図３および図４に示す如く、基板２
に積層されたカバーシート４の表面には、包袋１０にお
けるシート１２とカバーシート４との付着を防止する等
の目的から、薄い(約 0.1mm)ガラスクロス１３とフェル
ト状の厚いガラスクロス１４とが積層されている。

【００２２】ヒータ３等の積層された基台２を包袋１０
に収容した後、この包袋１０を図５に示す如くチャンバ
ー２０の内部に収容設置し、脱気工程Ｓ２において、バ
キュームポート１２ａに接続したバキュームパイプ１５
を介して、包袋１０の内部から空気を吸引(矢印Ｖ)して
該包袋１０の内部を真空とする。

【００２３】なお、包袋１０の内部の真空状態を維持す
るために、後の加熱／加圧工程Ｓ３においても、包袋１
０の内部から空気を吸引し続けることが好ましい。

【００２４】次いで、加熱／加圧工程において、チャン
バー２０における加熱ヒータＨ，Ｈによって、シート状
接着材５，５を所定の温度に加熱するとともに、チャン
バー２０の内部に供給(矢印Ｇ)されるガス(窒素ガス)の
圧力により、包袋１０における柔軟なシート１２を介し
て、カバーシート４をシート状接着材５を介してヒータ
３に押圧するとともに、該ヒータ３をシート状接着材５
を介して基台２の表面に押圧する。

【００２５】なお、上述した実施例において、チャンバ
ー２０の内部の温度は約２００℃、チャンバー２０の内
部のガス圧は約２０ｋｇ／平方ｃｍに設定されている。

【００２６】上述した如く、チャンバー２０においてシ
ート状接着材５，５を所定の温度に加熱することで、カ
バーシート４がシート状接着材５を介してヒータ３に接
着されるとともに、このヒータ３がシート状接着材５を
介して基台２の表面に接着されることとなる。

【００２７】また、上述した如く、チャンバー２０の内
部のガス圧により、包袋１０の柔軟なシート１２を介し
て、カバーシート４およびヒータ３を押圧しているの
で、基台２に変形が生じた場合であっても、基台２に対
してヒータ３が均一に加圧されるとともに、ヒータ３に
対してカバーシート４が均一に加圧されることとなる。

【００２８】かくして、ヒータ３がその全域において、
基台２の表面に十分な強度で確実に接着され、またカバ
ーシート４がその全域において、ヒータ３に対して十分
な強度で確実に接着されることとなる。

【００２９】すなわち、ヒータ３とカバーシート４とが
シート状接着材５により接着されて成るヒートシート６
が、その全域において基台２の表面に十分な強度で確実
に接着されることとなる。

【００３０】また、上述した温度制御用プレートの製造
方法では、従来のホットプレスによる製造方法に比較し
て、温度制御用プレートの表面を高い平坦度とすること
ができる。

【００３１】下記の表は、基台にヒートシートを接着す
る処理前と処理後とにおける、温度制御用プレートの表
面の平均平坦度(mm)を、本発明の製造方法と従来の製造
方法とで比較した結果を示すものである。

【００３２】 上記の表から明らかな如く、従来の製造方法では処理前
と処理後とで平均平坦度が３倍以上も悪化しているのに
対し、本発明の製造方法では処理前と処理後とで平均平
坦度は殆ど変わることがない。

【００３３】このように平均平坦度を小さく抑え得るこ
とにより、言い換えれば温度制御用プレートの表面を高
い平坦度とし得ることにより、温度制御用プレートに載
置される基板(半導体ウェハ)等の被加熱物を均等に加熱
して、上記被加熱物の面内温度分布を均一なものとする
ことができる。

【００３４】また、上述した温度制御用プレートの製造
方法では、ヒータ３およびカバーシート４、さらにヒー
タ３等を接着するシート状接着材５，５が、言い換えれ
ば基台に積層される要素が、全てシート状を呈している
ことにより、上述した各要素を同一態様で取扱うことが
でき、もって温度制御用プレートの製造時における作業
性が良好なものとなる。

【００３５】また、例えばペースト状の接着材を採用し
て、これをヒータに塗布した場合、該ヒータがカールし
易く、カールしたヒータを基台に接着した際に、皺や気
泡が生じる虞れがあるのに対して、上述した温度制御用
プレートの製造方法では、シート状接着材５を採用して
いることにより、例えばヒータのカールに起因して皺が
生じる等の不都合がなく、もって精度の良好な温度制御
用プレートを製造することが可能となる。

【００３６】なお、上述した実施例において、接着層を
構成するシート状接着材５には、熱硬化性接着材あるい
は熱可塑性接着材の何れをも採用することが可能であ
る。

【００３７】また、シート状接着材５が、接着過程にお
いてガスの発生を伴う場合には、シート状接着材５から
上層の要素、すなわち実施例におけるヒータ３、カバー
シート４、および各シート状接着材５，５には、ガスを
逃がすための微細な開口を全面に形成しておくことが好
ましく、かくすることによってボイドによる未接着部の
発生を未然に防止することができる。

【００３８】なお、実施例に示したシート状接着材５に
換えて、ペースト状の接着材を採用することも可能であ
り、この場合においても熱硬化性接着材あるいは熱可塑
性接着材の何れをも採用し得ることは言うまでもない。

【００３９】図６は、本発明によって製造された温度制
御用プレートの他の実施例を示しており、この温度制御
用プレート１′は、アルミニウムや銅等の高熱伝導性材
料により形成された平板状の基台２′を有しており、該
基台２′の内部には冷却水通路２ａ′が形成されてい
る。

【００４０】この基台２′における上方側の表面には、
シート状のヒータ３′がシート状接着材５′を介して接
着され、上記ヒータ３′の表面にはシート状接着材５′
を介してカバーシート４′が接着されており、上記シー
ト状接着材５′を介して互いに接着されたヒータ３′と
カバーシート４′とによってシートヒータ６′が構成さ
れている。

【００４１】また、基台２′における下方側の表面に
は、シート状のヒータ３′がシート状接着材５′を介し
て接着され、ヒータ３′の表面にはシート状接着材５′
を介してカバーシート４′が接着されており、上記シー
ト状接着材５′を介して互いに接着されたヒータ３′と
カバーシート４′とによってシートヒータ６′が構成さ
れている。

【００４２】なお、上述した温度制御用プレート１′
は、基台２′の構造、および基台２′の上下にヒータ
３′およびカバーシート４′を設置した構成以外、図１
に示した温度制御用プレート１と同一なので、該温度制
御用プレート１と同一の作用を成す要素に、図１と同一
の符号に′(ダッシュ)を附して説明を省略する。

【００４３】また、上述した温度制御用プレート１′
は、図１に示した温度制御用プレート１と同じく、セッ
ト工程(図２中のＳ１)と、脱気工程(図２中のＳ２)と、
加熱／加圧工程(図２中のＳ３)とを経て製造される。

【００４４】セット工程において、図７に示す如く、基
台２′の上方側の表面と下方側の表面とに、それぞれシ
ート状接着材５′、ヒータ３′、シート状接着材５′お
よびカバーシート４′を順次積層した状態で、上記基台
２′を包袋１０′の内部に収容する。

【００４５】なお、図７に示す如く、各カバーシート
４′，４′の表面には、薄いガラスクロス１３′とフェ
ルト状の厚いガラスクロス１４′とが積層されている。

【００４６】上記包袋１０′は、ともに耐熱性および耐
通気性を備えた柔軟なシート１１′とシート１２′とか
ら構成され、これらシート１１′，１２′をシール１
５′を介して重ね合わせ、シート１２′に設けられたバ
キュームポート１２ａ′から空気を吸引することで密封
される。

【００４７】また、中空の基台２′には、該基台２′の
内部と包袋１０′の外部とを連通する通気管２Ａ′が取
付けられている。この通気管２Ａ′は、図８(ａ)に示す
ように、各々のシール１５′に設けられたパッキングを
兼ねる粘着テープ１５ａ′１５ａ′に挟まれ、これによ
って包袋１０′における内部と外部との密封が図られて
いる。

【００４８】因みに、図１に示した基台２が内部に冷却
水通路を有し、この基台２に通気管を取り付けた場合に
は、図８(ｂ)に示す如くベースシート１１上のシール１
１ａに設けたパッキングを兼ねる粘着テープ１１ｂ、１
１ｂを介して、シール１１ａに通気管２Ａを貫通させる
ことによって、包袋１０における内部と外部との密封が
図られている。

【００４９】また、図７に示した温度制御用プレート
１′を製造する際においても、シート１１′あるいはシ
ート１２′における一方のシール１５′に、図８(ｂ)に
示した構成と同じく、パッキングを兼ねる粘着テープを
介して通気管２Ａ′を貫通させるよう構成しても良い。
なお、上記通気管２Ａ′は、基台２′に対して各ヒータ
３′およびカバーシート４′が接着された後、基台２′
から取り外されることは勿論である。

【００５０】上述したセット工程ののち、図９に示す如
く包袋１０′をチャンバー２０′の内部に収容設置し、
バキュームパイプ１５′を介して、包袋１０′の内部か
ら空気を吸引(矢印Ｖ)して該包袋１０′の内部を真空と
する(脱気工程)。

【００５１】次いで、チャンバー２０′の加熱ヒータ
Ｈ′，Ｈ′により、各シート状接着材５′を加熱すると
ともに、チャンバー２０′の内部に供給(矢印Ｇ)される
ガスの圧力により、包袋１０′のシート１１′およびシ
ート１２′を介して、各カバーシート４′をシート状接
着材５′を介してヒータ３′に押圧するとともに、該ヒ
ータ３′をシート状接着材５′を介して基台２′の表面
に押圧する（加熱／加圧工程）。

【００５２】このとき、基台２′に取付けられた通気管
２Ａ′により、基台２′の内部とチャンバー２０′とが
連通しているため、基台２′の内部とチャンバー２０′
の内部の圧力とが等しくなり、もってチャンバー２０′
の内部圧力により中空の基台２′が変形することを未然
に防止できる。

【００５３】上述した如く、チャンバー２０′において
各シート状接着材５を所定の温度に加熱することで、各
カバーシート４′がシート状接着材５′を介して各ヒー
タ３′に接着されるとともに、各ヒータ３′がシート状
接着材５′を介して基台２′の表面に接着されることと
なる。

【００５４】また、上述した如く、チャンバー２０′の
内部のガス圧により、包袋１０′の柔軟なシート１
１′，１２′を介して、各カバーシート４′および各ヒ
ータ３′を押圧しているので、基台２′に変形が生じた
場合であっても、基台２′に対して各ヒータ３′が均一
に加圧されるとともに、各ヒータ３′に対して各カバー
シート４′が均一に加圧されることとなる。

【００５５】かくして、各ヒータ３′がその全域におい
て、基台２′の表面に十分な強度で確実に接着され、ま
た各カバーシート４′がその全域において、各ヒータ
３′に対して十分な強度で確実に接着されることとな
る。

【００５６】すなわち、ヒータ３′とカバーシート４′
とがシート状接着材５′により接着されて成るヒートシ
ート６′が、その全域において基台２′の表面に十分な
強度で確実に接着されることとなる。

【００５７】このように、上述した温度制御用プレート
１′の製造方法においては、先に説明した温度制御用プ
レート１の製造方法と同様の作用効果を得ることがで
き、かつ上述した作用効果以外の作用効果に関しても、
温度制御用プレート１の製造方法と同様に奏し得ること
は勿論である。

【００５８】また、上述した温度制御用プレート１′の
製造方法においても、先に詳述した温度制御用プレート
１の製造方法と同じく、様々な実施態様を採り得ること
は言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる温度制御用
プレートの製造方法によって製造された温度制御用プレ
ートを示す斜視図および側面図。

【図２】本発明に関わる温度制御用プレートの製造方法
を示すフローチャート。

【図３】本発明に関わる温度制御用プレートの製造方法
におけるセット工程での基台等の設置態様を示す斜視
図。

【図４】本発明に関わる温度制御用プレートの製造方法
におけるセット工程での基台等の設置態様を示す概念的
な側面図。

【図５】本発明に関わる温度制御用プレートの製造方法
における脱気工程および加熱／加圧工程を示す概念図。

【図６】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる製造方法に
よって製造された温度制御用プレートの他の実施例を示
す斜視図および要部破断側面図。

【図７】本発明に関わる温度制御用プレートの製造方法
におけるセット工程での基台等の設置態様を示す概念的
な側面図。

【図８】(ａ)および(ｂ)は、本発明に関わる温度制御用
プレートの製造方法における通気管の設置態様を示す包
袋の要部断面図。

【図９】本発明に関わる温度制御用プレートの製造方法
における脱気工程および加熱／加圧工程を示す概念図。

【図１０】(ａ)および(ｂ)は、従来の温度制御用プレー
トの製造方法を示す概念図。

【符号の説明】 １…温度制御用プレート、 ２…基台、 ３…ヒータ、 ４…カバーシート、 ５…シート状接着材、 ６…ヒートシート、 １０…包袋、 １２…シート、 ２０…チャンバー、 １′…温度制御用プレート、 ２′…基台、 ２ａ′…冷却水路、 ２Ａ′…通気管、 ３′…ヒータ、 ４′…カバーシート、 ５′…シート状接着材、 ６′…ヒートシート、 １０′…包袋、 １２′…シート、 ２０′…チャンバー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉光 利男 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 諏訪 正登 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA15 AA33 BA08 BA13 BB02 BB14 BC01 BC03 BC12 GA03 GA04 GA05 GA08 HA01 HA10 JA01 5F046 KA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状を呈する基台の表面にヒートシー
   トを接着して成る温度制御用プレートの製造方法であっ
   て、 表面に接着層を介してヒートシートを積層した基台を、
   耐熱性および耐通気性を備えた柔軟なシートを要素とす
   る密封された包袋に、上記シートを上記ヒートシートの
   表面に臨ませた態様で収容するセット工程と、 上記包袋の内部から空気を吸引し、上記包袋の内部を真
   空とする脱気工程と、 上記包袋を収容したチャンバーにおいて所定の温度に加
   熱し、かつ上記チャンバー内のガス圧によって所定の圧
   力に加圧する加熱／加圧工程と、 を含んで成ることを特徴とする温度制御用プレートの製
   造方法。
2. 【請求項２】 上記基台は、内部に冷却水路を備えた中
   空の基台であって、上記セット工程において、上記基台
   の内部と上記包袋の外部とを連通する通気管を取付ける
   ことを特徴とする請求項２記載の温度制御用プレートの
   製造方法。
3. 【請求項３】 上記ヒートシートは、ヒータとカバーシ
   ートとを備えて成ることを特徴とする請求項１記載の温
   度制御用プレートの製造方法。
4. 【請求項４】 上記基台と上記ヒータとの間、および該
   ヒータと上記カバーシートとの間における接着層を、全
   てシート状を呈する接着材としたことを特徴とする請求
   項３記載の温度制御用プレートの製造方法。