JP3123354U

JP3123354U - 半導体ウエハーにおけるヒーター装置

Info

Publication number: JP3123354U
Application number: JP2006003271U
Authority: JP
Inventors: 賢司百村
Original assignee: 京浜測器株式会社
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2016-04-28

Abstract

【課題】ヒーター装置の面精度を極めて高めることができ、半導体ウエハーの高精度の加熱を正確に行なうことができる半導体ウエハーにおけるヒーター装置を提供する。
【解決手段】一対の熱融着型ポリイミドフィルム２、４間に金属箔のヒーターパターン３をサンドイッチ状に挟持する。各ポリイミドフィルム２、４をホットプレスにて一体化して基板１に固定することで発熱体６を設ける。ポリイミド層５内部に配されたヒーターパターン３を避けて該発熱体６のポリイミド層５の表面から基板１までに至る切込み部７を設ける。切込み部７は、発熱体６の中央部から放射状に延長される縦型切込み７Ａと、発熱体６の中央部から同心円状に延長される横型切込み７Ｂとを組み合わせる。
【選択図】図１

Description

本考案は、半導体ウエハーにおけるヒーター装置に係り、主として半導体製造装置における半導体ウエハーの被処理基盤加熱用として使用される半導体ウエハーにおけるヒーター装置に関する。

一般に半導体製造装置において、半導体ウエハーの被処理基板を加熱する場合に、面状ヒーター装置により行なわれる。従来の面状ヒーター装置として、発熱体としての金属箔をポリイミドフィルムでサンドイッチ状に接着してポリイミドヒーターを形成し、該ポリイミドヒーターをアルミニウム等の金属板等で押え付けて構成した面状ヒーター装置などがある。このような従来の面状ヒーター装置では、面状発熱体を金属板等で押さえ付けて使用するため、ヒーター加熱時において発熱体や金属板の反り等が生じ、これが原因となって発熱体と絶縁体との密着性が劣ることがある。そのため半導体ウエハー加熱面の温度分布にばらつきが生じ、半導体ウエハーのレジスト材に悪影響を与えてしまう不都合があった。

従来の面状ヒーター装置で使用する絶縁体が雲母（マイカ）の場合には約４００μ〜５００μ程度の厚さが要求され、シリコンの場合には約８００μ程度の厚さが要求されている。このような厚みを有するために２０数本のネジ部材を介して絶縁体と発熱体とを金属板で締め付け圧着させる必要があった。しかも、従来のような金属板で締め付け圧着する絶縁体ではその内部に多数の間隙空気層が存在するので、均一な温度分布にならず、熱伝導性も低下するものとなっていた。

このような従来の欠点を改良するヒーター装置およびその製造方法が当出願人により提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１に記載のヒーター装置によると、基板に形成したポリイミド層に、発熱体の金属箔を圧着し、更にポリイミドをオーバーコートすることで、境界層や接着剤層を無くすことに成功している。

また、特許文献２に記載のヒーター装置およびその製造方法によると、熱融着型ポリイミドフィルムの片面にホットプレスで金属箔を貼着し、この金属箔に、エッチング加工で所定のヒーターパターンを形成し、一方、金属基板に熱融着型ポリイミドフィルムを重合し、該金属基板側の熱融着型ポリイミドフィルムに、前記金属箔が貼着された熱融着型ポリイミドフィルムをホットプレスすることで、ポリイミド層内に金属箔を真空封着する製造方法である。この製造方法によると、更に製造工程を簡略化することが可能になり、しかも、半導体ウエハーの加熱を均一にすると共に、最適処理温度に到達する時間が短縮されたものである。
特開２００１−４３９６１号公報特開２００１−１２６８５１号公報

ところが、金属基板上のポリイミドフィルムに、金属箔が貼着された熱融着型ポリイミドフィルムを重合し、２００℃でホットプレスすると、僅かではあるが、ポリイミド層に反り返りが生じることがわかった。すなわち、ポリイミドの熱膨張率が36〜48ppm/℃に対して、基盤に使用するセラミックプレートの熱膨張率は3ppm/℃、アルミプレートの熱膨張率が6〜7ppm/℃であることが原因となっている。

しかも、加熱処理を行う場合、基盤に対して2/100(単位:μ）程度の平面度が要求される極めて高精度の加熱処理もある。そこで本考案は叙上のような課題を解消すべく案出されたもので、ヒーター装置の面精度を極めて高めることができ、半導体ウエハーの高精度の加熱を正確に行なうことができる半導体ウエハーにおけるヒーター装置の提供を目的とする。

上述の目的を達成すべく本考案における第１の手段は、基板１の一側面に配された熱融着型ポリイミドフィルム２と、金属箔にて所定のヒーターパターン３を片面に形成した熱融着型ポリイミドフィルム４とを有し、これら一対の熱融着型ポリイミドフィルム２、４に金属箔のヒーターパターン３をサンドイッチ状に挟持すると共に、各ポリイミドフィルム２、４がホットプレスにて一体化してポリイミド層５となって基板１に固定された発熱体６を備えるヒーター装置において、発熱体６のポリイミド層５に、内部に配されたヒーターパターン３を避けて該ポリイミド層５の表面から基板１に至る切込み部７が設けられているものである。

第２の手段における前記切込み部７は、前記発熱体６の中央部から放射状に適宜延長される縦型切込み７Ａと、前記発熱体６の中央部から同心円状に適宜延長される横型切込み７Ｂと、が組み合わされている。

第３の手段は、基板１側のポリイミドフィルム２は、厚さ５０μ〜１００μの範囲を有するものとし、ヒーターパターンを形成する側のポリイミドフィルム４は、厚さ３０μ程度を有するものとしたものである。

第４の手段は、前記基板１として、セラミックプレート又はアルミプレートが使用され、前記ヒーターパターン３の材質として、ステンレス又はニクロムが使用されていることを課題解消のための手段とする。

本考案の請求項１により、発熱体６内部に配されたヒーターパターン３を避けて該発熱体６のポリイミド層５の表面から基板１までに至る切込み部７を設けたことで、２００℃でのホットプレス時に、ポリイミド層５に生じる反り返りを防止することができた。この結果、基盤に対して2/100(単位:μ）程度の平面度が要求される極めて高精度の加熱処理も可能になり、半導体ウエハーの加熱を極めて均一に行なうことができる。

請求項２により、前記発熱体６の中央部から放射状に適宜延長される縦型切込み７Ａと、前記発熱体６の中央部から同心円状に適宜延長される横型切込み７Ｂとを組み合わせたことで、ホットプレス時に、ポリイミド層５の膨張を均一に防止する。

請求項３により、基板１側のポリイミドフィルム２は、厚さ５０μ〜１００μの範囲を有するものとし、ヒーターパターンを形成する側のポリイミドフィルム４は、厚さ３０μ程度を有するものとしたことで、温度分布にバラ付きの無い熱伝導性の良い絶縁体層を形成させることができる。

請求項４の如く、前記基板１として、セラミックプレート又はアルミプレートを使用し、前記ヒーターパターン３の材質として、ステンレス又はニクロムを使用することで、工業用精密熱処理プロセス用ホットプレートとして好適なヒーター装置を提供することができる。

このように、本考案によると、ヒーター装置の面精度を極めて高めることができ、半導体ウエハーの高精度の加熱を正確に行なうことができるなどといった有益な種々の効果を奏するものである。

本考案ヒーター装置の最良の形態は、基板１の片側板面に配された厚さ５０μ〜１００μの熱融着型ポリイミドフィルム２と、ステンレス又はニクロム製の金属箔にて所定のヒーターパターン３を片面に形成した厚さ３０μ程度の熱融着型ポリイミドフィルム４とを設ける。これら一対の熱融着型ポリイミドフィルム２、４間に金属箔のヒーターパターン３をサンドイッチ状に挟持する。各ポリイミドフィルム２、４をホットプレスにて一体化して基板１に固定することで発熱体６を設ける。ポリイミド層５内部に配されたヒーターパターン３を避けて該発熱体６のポリイミド層５の表面から基板１までに至る切込み部７を設ける。切込み部７は、前記発熱体６の中央部から放射状に適宜延長される縦型切込み７Ａと、前記発熱体６の中央部から同心円状に適宜延長される横型切込み７Ｂとを組み合わせることで、当初の目的を達成するものである。

以下、本考案の一実施例を説明する。本考案は、半導体製造装置における半導体ウエハーの被処理基板加熱用として使用されるヒーター装置であり、このヒーター装置は、図２（イ）に示すように、アルミニウム等の金属材やセラミック等を使用した基板１上に、約５０μ〜１００μの範囲の厚さの熱融着型ポリイミドフィルム２を設けると共に、この上に、所定のヒーターパターン３有する金属箔を貼着した３０μ程度の厚さの熱融着型ポリイミドフィルム４を重合し、約３５０℃（５０ｋｇ／ｃｍ3 ）のホットプレス等での加熱圧着する（図２（ロ）参照）。このように熱融着型ポリイミドフィルム自体の接着効果を利用し、ポリイミド層５内に真空密封されたヒーターパターン３を基板１に固着させるものである。

前記ヒーターパターン３は、熱融着型ポリイミドフィルム４の片面に、３５０℃の加圧ホットロール等のホットプレスで融着したもので、この金属箔に、エッチング加工で所定のヒーターパターン３を形成しておいたものである（図２（イ）参照）。

このようにポリイミドフィルム２、４により上下両側からサンドイッチ状に金属箔４を挟着してホットプレスにて強固に熱圧着させてポリイミド層５を設け、所定のヒーターパターン３を有する発熱体６を薄くて熱伝導性の良好なものとなるように基板１上に形成してある（図２（ロ）参照）。

ポリイミド層５に設ける切込み部７は、ポリイミド層５内部に配されたヒーターパターン３を避けてポリイミド層５の表面から基板１に至るものである。図示の切込み部７は、前記発熱体６の中央部から放射状に適宜延長される縦型切込み７Ａと、前記発熱体６の中央部から同心円状に適宜延長される横型切込み７Ｂとが組み合わされている（図１参照）。

本考案に使用する基板１の好適な例として、厚さ3mmのセラミックプレート又は厚さ5mmのアルミプレートの使用が好ましい。また、ヒーターパターン３を形成する金属箔の材質として、ステンレス又はニクロムが使用されている。

尚、本発明は、図示例に限定されるものではなく、切込み部７の寸法や形状などの変更、あるいは基板１やヒーターパターン３の材質の変更など、本発明の要旨を変更しない範囲において自由に変更できるものである。

本発明の一実施例を示す平面図である。本発明の概略断面図を示し、（イ）はホットプレス前の状態を示し、（ロ）は、ホットプレス後に設けた切込み部を示す断面図である。

符号の説明

１基板
２ポリイミドフィルム
３ヒーターパターン
４ポリイミドフィルム
５ポリイミド層
６発熱体
７切込み部
７Ａ縦型切込み
７Ｂ横型切込み

Claims

基板１の一側面に配された熱融着型ポリイミドフィルムと、金属箔にて所定のヒーターパターンを片面に形成した熱融着型ポリイミドフィルムとを有し、これら一対の熱融着型ポリイミドフィルム間に金属箔のヒーターパターンをサンドイッチ状に挟持すると共に、各ポリイミドフィルムがホットプレスにて一体化してポリイミド層となって基板に固定された発熱体を備えるヒーター装置において、発熱体のポリイミド層に、内部に配されたヒーターパターンを避けて該ポリイミド層の表面から基板に至る切込み部が設けられていることを特徴とする半導体ウエハーにおけるヒーター装置。
前記切込み部は、前記発熱体の中央部から放射状に適宜延長される縦型切込みと、前記発熱体の中央部から同心円状に適宜延長される横型切込みとが組み合わされている請求項１記載の半導体ウエハーにおけるヒーター装置。
前記基板側のポリイミドフィルムは、厚さ５０μ〜１００μの範囲を有するものとし、ヒーターパターンを形成する側のポリイミドフィルムは、厚さ３０μ程度を有するものとした請求項１又は２記載の半導体ウエハーにおけるヒーター装置。
前記基板として、セラミックプレート又はアルミプレートが使用され、前記ヒーターパターンの材質として、ステンレス又はニクロムが使用されている請求項１乃至３いずれか記載の半導体ウエハーにおけるヒーター装置。