KR100683322B1

KR100683322B1 - 온도제어용 플레이트의 제조방법

Info

Publication number: KR100683322B1
Application number: KR1020000079465A
Authority: KR
Inventors: 구리야마가즈야; 기하라도오루; 요시미쓰도시오
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2007-02-15
Also published as: KR20010062569A; US20010054469A1; JP2001185333A; TW472501B; US20030106638A1

Abstract

온도제어용 플레이트를 박형화함과 동시에, 고성능화한다. 또, 전열플레이트와 필름히터를 충분한 강도로 확실하게 접착한다. 필름히터(3)를 평판형상의 전열플에이트(1)의 표면에 접착할 때에, 우선 전열 플레이트(1)의 표면에 도포한 액상수지를 건조·고화시키어 접착층(2)을 형성한다(S1). 다음으로, 이 접착층(2)을 개재(介在)하여 상기 필름히터(3)와 상기 전열플레이트(1)가 대면하도록 배치한다 (S2). 이어서, 소정의 온도로 가열함과 동시에, 소정의 압력으로 가압하여 상기 필름히터 (3)와 상기 전열 플레이트(1)를 접착한다(S3). 그 후, 필름히터(3)에 코팅을 한다 (S4).

전열 플레이트, 접착층, 필름히터, 절연필름, 히터회로, 절연층

Description

온도제어용 플레이트의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING PLATE FOR THERMO CONTROL}

도1은 본 발명의 온도제어용 플레이트의 제조방법의 실시형태를 나타내는 공정도이다.
도2는 상기 제조방법을 나타내는 측면도이다.
도3은 접착제의 고온강도를 나타내는 그래프이다.
도4는 종래의 온도제어용 플레이트의 다른 구조를 나타내는 측면도이다.
도5는 종래의 온도제어용 플레이트의 제조방법을 나타내는 측면도이다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
1 : 전열 플레이트 2 : 접착층 3 : 필름히터
4 : 절연필름 5 : 히터회로 6 : 절연층
21 : 온도제어용 플레이트(plate) 22 : 전열 플레이트
23 : 히터 24 : 커버시트
25 : 시트형상 접착재 26 : 필름히터

삭제

본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼(wafer)의 제조공정에 있어서 기판(基板)의 온도제어에 사용되는 온도제어용 플레이트의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세히 말하면, 수지필름의 표면에 흡방열부(吸放熱部)를 형성하여 이루어진 필름히터(film heater)를 평판형상의 전열(傳熱) 플레이트의 표면에 접착하여 구성되는 온도제어용 플레이트의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 제조공정은, 기판의 표면에 도포한 포토리지스트(photo- resist)막(감광막)에 잔존하는 용제(溶劑)를 제거하기 위한, 상기 기판을 가열하는 소성(baking) 처리공정과 가열된 기판을 실온(室溫)레벨까지 냉각하기 위한 냉각 (cooling)처리공정 등과 같이 기판의 온도를 제어하는 처리공정을 포함하고 있다. 그 때문에, 이들 처리공정에서 사용되는 기판온도 제어장치는, 알루미늄 등의 고열전도성(高熱傳導性)재료로 형성된 전열(傳熱) 플레이트의 표면에 필름히터를 접착하여 구성된 온도제어용 플레이트를 구비하고 있다.
도4는, 종래의 온도제어용 플레이트(21)의 구조를 나타내는 측면도이다. 온도제어용 플레이트(21)는, 알루미늄이나 동(銅) 등의 고열전도성 재료로 형성된 평판형상의 전열 플레이트(22)를 구비하고 있다. 이 전열 플레이트(22)의 표면에는, 필름형상의 히터(23)가 시트형상 접착재(접착층)(25)를 통하여 접착되어 있다. 히터(23)는, 수지필름에 열압착(熱壓着)한 스테인레스필름에 에칭(etching)을 하여 소정의 히터회로를 형태화(patterning)하여 형성된 것이다. 또한, 전열 플레이트 (22)에 접착된 히터(23)의 표면에는, 상기한 바와 같은 시트형상 접착재(접착층) (25)를 통하여 수지제(樹脂製)의 커버시트(24)가 접착되어 있다. 또한, 시트형상 접착재(25)를 통하여 서로 접착된 히터(23)와 커버시트(24)에 의하여 필름히터(26)가 구성되어 있다.
도5는, 온도제어용 플레이트(21)의 제조방법을 나타내는 측면도이다. 온도제어용 플레이트(21)는, 전열 플레이트(22)의 표면에 시트형상 접착재(25), 히터 (23), 시트형상 접착재(25), 커버시트(24)를 이 순서대로 겹쳐 배치하여, 소정의 온도까지 가열함과 동시에, 소정의 압력을 가하여, 각 재료를 접착하여 구성된다 (일본국 특허출원공보 헤이세이 11-113975호를 참조).

삭제

상술한 바와 같이 종래의 제조방법에서는, 시트형상 접착재(25)를 사용하여 각 부재(部材)끼리 접착하고 있지만, 이 시트형상 접착재(25)로서는, 그 접착성을 확보하기 위하여, 어느 정도의 두께를 가진 것, 예를 들어 25μm정도의 두께를 가진 것을 사용할 필요가 있다. 그 때문에 온도제어용 플레이트를 박형화(薄型化)하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다. 또, 이러한 두꺼운 시트형상 접착재(25)를 사용한 결과, 이 부분에서 열전도의 저하를 초래하여, 온도제어용 플레이트의 성능에도 악영향을 미치게 된다. 또한 그 접착강도가 충분하지 않다는 문제점도 있다.
이 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 온도제어용 플레이트를 박형화(薄型化)함과 동시에, 고성능화(高性能化)하는 것이 가능하며, 또한 전열 플레이트와 필름히터를 충분한 강도로 확실하게 접착할 수 있는 온도제어용 플레이트의 제조방법을 제공함에 있다.

삭제

본 발명 첨부된 도면에 따라 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명 청구항 1에 따른 온도제어용 플레이트의 제조방법은, 수지필름(4)의 표면에 흡방열부(5)를 형성하여 이루어진 필름히터(3)를, 평판형상의 전열 플레이트(1)의 표면에 접착하여 구성되는 온도제어용 플레이트의 제조방법에 있어서, 상기 전열 플레이트(1)의 표면에 도포한 액상수지(液狀樹脂)를 건조 ·고화(固化)시키어 접착층(2)을 형성하며, 이 접착층(2)을 사이에 놓고 상기 필름히터(3)와 상기 전열(傳熱)플레이트(1)가 대면하도록 배치하여, 소정의 온도로 가열함과 동시에, 소정의 압력으로 가압(加壓)하여 상기 필름히터(3)와 상기 전열 플레이트(1)를 접착하는 것을 특징으로 한다.
상기 청구항 1의 온도제어용 플레이트의 제조방법에서는, 액상수지를 건조·고화(固化)시키어 형성된 접착층(2)을 사용하고 있으므로, 종래와 같이 시트형상 접착재를 사용하는 경우에 비하여 접착층(2)과 전열 플레이트(1) 사이의 접착상태가 향상하며, 또한 접착층(2)과 필름히터(3)의 수지필름(4)과는 물성(物性)이 유사하므로, 접착층(2)과 수지필름(4)의 접착상태는 양호하다. 따라서, 전열 플레이트(1)와 필름히터(3)를 충분한 강도로 확실하게 접착시킬 수 있다.
또, 액상수지는 시트형상 수지(시트형상 접착재)에 비하여 값이 싸므로, 적은 비용으로 온도제어용 플레이트를 제조할 수 있다. 또한, 액상수지를 사용한 것으로 하여 시트형상 접착재 보다도 얇은 접착층(2)을 형성할 수 있으므로, 온도제어용 플레이트의 박형화를 꾀할 수 있다. 또한 접착층(2)이 종래보다도 얇게 되므로, 그 부분만큼 열전도가 좋아지며, 그 결과 온도제어용 플레이트를 고성능화 할 수 있게 된다.
또한, 필름히터(3)측에 접착층(2)를 형성하면, 건조 ·고화(固化) 시에 필름히터에 주름이나 휨이 발생할 우려가 있지만, 본 발명에서는 전열 플레이트(1)의 표면에 접착층(2)을 형성하고 있으므로, 필름히터(3)의 주름이나 휨이 발생하는 일 없이, 평탄한 온도제어용 플레이트를 제조할 수 있다.
또, 청구항 2의 온도제어용 플레이트의 제조방법은, 상기 필름히터(3)의 흡방열부 (5)는 상기 전열 플레이트(1)와의 접착면과는 반대측으로 형성되어 있고, 이 흡방열부(5)를 덮도록 액상수지를 도포 ·건조 ·고화(固化)시키어 코팅을 하는 것을 특징으로 한다. 상기 청구항1의 제조방법에 있어서는, 전열 플레이트(1)의 표면에 필름히터(3)의 수지필름(4)이 접착되는 경우 뿐만아니라, 전열 플레이트(1)의 표면에 필름히터(3)의 흡방열부(5)가 접착되는 경우도 포함하고 있지만, 이 청구항2에 있어서는, 전열 플레이트(1)의 표면에 필름히터(3)의 수지필름(4)을 접착하고, 외표면에 배치되는 흡방열부(5)를 코팅하고 있다.
상기 청구항 2의 온도제어용 플레이트의 제조방법에서는, 필름히터(3)의 흡방열부 (5)는 코팅되어 있으므로, 흡방열부(5)가 보호됨과 동시에, 열을 균일하게 전달할 수 있다. 또한, 종래와 같이 히터의 표면에 시트형상 접착재를 통하여 커버시트로 덮는 경우에는, 접착시에 히터에 주름이나 휨이 발생할 우려가 있지만, 상기와 같은 액상수지를 도포 ·건조 ·고화(固化)시키어 코팅을 하면, 이와 같은 단점을 해소할 수 있다.
그리고, 청구항 3의 온도제어용 플레이트의 제조방법은, 상기 필름히터(3)의 수지필름(4)은 폴리이미드(polyimide)필름이며, 또 상기 전열 플레이트(1)는, 알루미늄이며, 상기 액상수지는 액상폴리이미드인 것을 특징으로 한다.
상기 청구항 3의 온도제어용 플레이트의 제조방법에서는, 그 실시가 용이하다. 또, 액상폴리이미드로 이루어진 접착층(2)을 사용하였으므로, 접착층(2)의 고온강도가 향상한다. 여기서 말하는 액상폴리이미드란, 구체적으로는, 열가소성 폴리이미드접착제 또는 열경화성(熱硬化性) 폴리이미드접착제이며, 열경화성 폴리이미드접착제로서 일본국 우베고오상(宇部興産)주식회사제 : UP FINE LT, UP VARNISH, 일본국 미쓰이도오아쓰(三井東壓)화학 주식회사제 : LARC-TPI 등을 들수가 있다. 또 열가소성 폴리이미드접착제로서 우베고오상 주식회사제 : UPA를 들 수 있다.
(실시예)
다음으로 이 발명의 온도제어용 플레이트의 제조방법의 구체적인 실시형태에 관해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명하려고 한다. 도1은, 본 발명의 온도제어용 플레이트의 제조방법을 나타내는 공정도이며, 도2는 상기 제조방법을 나타내는 측면도이다.
우선, 제1공정 S1에서는, 전열 플레이트(1)의 표면에 접착층(2)을 형성한다 (도2a참조). 전열 플레이트(1)는, 고열전도성 재료, 예를 들어 알루미늄으로 평판형상으로 형성되어 있다. 접착층(2)은, 액상수지 재료의 도포, 건조, 경화(cure)의 각 처리를 거쳐 형성된다. 본 실시의 형태에서는, 액상수지 재료로서 열경화성 액상폴리이미드(상품명 :UP FINE LT)를 사용한다. 즉, 액상폴리이미드를 전열 플레이트(1)에 도포한 후, 약200℃까지 가열하여 건조시킨다. 이것으로, 액상폴리이미드에서 용제가 제거된다. 이어서, 200℃ ∼ 350℃정도, 바람직하게는, 약 300℃까지 가열하여 경화(硬化)를 행한다. 이것으로 폴리이미드가 되는 반응이 진행됨과 동시에, 수분이 제거된다. 이렇게 하여 두께 10μm의 접착층(2)을 형성한다.
다음으로 제2공정 S2에서는, 전열 플레이트(1)와 필름히터(3)를 위치를 정한후에 서로 겹치어 맞추어 배치한다. 즉, 도2(b)에 나타난 바와 같이, 접착층(2)을 사이에 놓고 전열 플레이트(1)와 필름히터(3)가 대면하도록 서로 겹쳐 배치한다. 여기서, 필름히터(3)는, 절연필름(4)에 열압착(熱壓着)한 금속필름을 에칭함에 의하여, 흡방열부인 히터회로(5)를 형태화하여 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 절연 필름(4)으로서는 폴리이미드필름을, 또 금속필름으로서는 스테인레스박(箔)을 각각 사용한 것(상품명 :UP CELL VT)을 사용하고 있다. 또한, 폴리이미드필름의 두께는 약 10μm이며, 히터회로(5)의 두께는 40μm이다. 그리고 필름히터(3)는, 히터 회로 (5)의 형성면과는 반대측의 표면이 접착층(2)에 대면하도록 전열 플레이트(1)에 겹쳐 맞추어 배치한다.
이어서 제3공정 S3에서는, 전열 플레이트(1)와 필름히터(3)를, 오토클레이브 (autoclave)처리에 의하여, 가열 ·가압하여 양자를 접착한다. 가열온도는 350℃이며, 압력은 약 20kg/㎠ 이다.
마지막으로 제4공정 S4에서는, 히터회로(5)를 덮도록 절연층(6)을 형성하여 코팅을 행한다. 절연층(6)은, 상기 접착층(2)과 같이, 액상수지 재료의 도포, 건조, 경화의 각 처리를 거쳐 형성된다. 즉, 액상폴리이미드(상품명 : UP FINE LT)를 히터회로(5)를 덮도록 절연필름(4)에 도포한 후, 약 200℃까지 가열하여 건조시킨다. 이어서, 200℃ ∼ 350℃ 정도, 바람직하게는, 약 300℃까지 가열하여 경화를 행한다. 이렇게 하여 절연층(6)을 형성하여 코팅을 행한다. 또한, 절연층의 두께는, 두께 40μm의 히터회로(5)를 덮을 필요가 있으므로, 40μm보다 큰 값으로 한다.
이상과 같이 4개의 공정 S 1∼S 4를 거쳐 온도제어용 플레이트가 제조된다. 이 온도제어용 플레이트에서는, 액상폴리이미드를 건조 ·경화하여 형성된 접착층 (2)을 사용하고 있으므로, 시트형상 접착재를 사용하는 경우에 비하여 접착층(2)과 전열 플레이트(1) 사이의 접착상태가 향상하며, 또 접착층(2)과 필름히터(3)의 절연필름 (4)은 물성이 유사하므로, 접착층(2)과 절연필름(4)의 접착상태는 양호하다. 따라서, 전열 플레이트(1)와 필름히터(3)를 충분한 강도로 확실하게 접착시킬 수 있다.
또, 필름히터(3)측에 접착층(2)을 형성하면, 건조, 경화 처리시에 필름히터 (3)에 주름이나 휨이 발생할 우려가 있지만, 본 실시형태에서는 전열 플레이트(1)의 표면에 접착층(2)을 형성하고 있으므로, 필름히터(3)의 주름이나 휨이 발생하는 일 없이 평탄한 온도제어용 플레이트를 제조할 수 있다.
또한, 액상폴리이미드로 이루어진 접착층(2)은, 접착층(2)이 얇아도 시트형상 폴리이미드와 동등한 고온강도를 얻을 수 있다. 도3은, 접착제의 고온강도를 나타내는 그래프이다. 두께 25μm의 시트형상 폴리이미드과 두께 10μm의 액상폴리이미드로 이루어진 접착층은, 상온에서 250℃ 근처까지 거의 일정한 강도이며, 250℃이상이 되면 서서히 강도가 저하한다. 이 때문에, 접착층(2)이 얇아도 고온강도에 영향이 없는 것을 알 수 있다. 또한 1회의 액상폴리이미드의 도포에 의한 접착층 (2)은, 히터회로(5)의 절연과 접착의 기능을 겸하고 있으므로, 얇게 할 수 있다.
또, 액상폴리이미드는 시트형상 폴리이미드(시트형상 접착재)에 비하여 가격이 싸므로 저렴한 비용으로 온도제어용 플레이트를 제조할 수 있다. 또, 액상폴리이미드를 사용함으로써 시트형상 접착재보다도 얇은 접착층(2)을 형성할 수 있으므로, 온도제어용 플레이트의 박형화(薄型化)를 꾀할 수 있다. 또, 접착층(2)이 얇아진 만큼, 열전도가 개선되므로, 온도제어용 플레이트의 고성능화를 꾀할 수 있다. 또한, 필름히터(3)의 히터회로(5)는 절연층(6)에 의하여 덮여 있으므로, 히터회로 (5)가 보호됨과 동시에, 열을 균일하게 전할 수 있다. 또한, 종래와 같이 히터의 표면에 시트형상 접착재를 통하여 커버시트로 덮을 경우에는, 접착시 히터에 주름이나 휨이 발생할 우려가 있지만, 상기와 같이 액상폴리이미드를 도포 ·건조 ·고화시키어 코팅을 하면, 이와 같은 단점을 해소할 수 있다.
이상과 같이 이 발명의 온도제어용 플레이트의 제조방법의 구체적인 실시형태에 관하여 설명했지만, 이 발명의 온도제어용 플레이트의 제조방법은 상기 실시형태에만 한정되는 것이 아니고, 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 도2에 나타내고 있는 온도제어용 플레이트의 구조 외에, 아래와 같은 구조로도 이 발명의 적용이 가능하다. 우선, 첫 번째로 전열 플레이트(1)의 표면에 액상폴리이미드를 도포하여 건조 ·경화하며 접착층(2)을 형성한 후, 또한 그 위에 재차 액상폴리이미드를 도포하여 건조 ·경화하여 접착층(2)를 형성하고, 그 후, 필름히터 (3)의 히터회로(5)를 아래로 하여(도2의 상태와는 반대로 하여), 이 히터회로(5)를 접착층(2)에 접촉시키어, 가열 ·가압처리(오토클레이브 처리)를 함으로써 양자를 접착하여 온도제어용 플레이트를 제조하는 구조이다. 또, 두 번째로는 전열 플레이트(1)의 표면에 액상폴리이미드를 도포하여 건조 ·경화하여 접착층(2)을 형성한 후, 또한 그 위에 재차 액상폴리이미드를 도포하고, 그 후, 필름히터(3)의 히터회로(5)를 아래로 하여(도2의 상태와는 반대로 하여) 이 히터회로(5)를 접착층(2)에 접촉시키어 가열 ·가압처리(오토클레이브 처리)를 함으로써, 액상폴리이미드의 건조 ·경화를 함과 동시에, 양자를 접착하여 온도제어용 플레이트를 제조하는 구조이다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 액상수지 재료로서, 액상폴리이미드를 사용하고 있지만, 액상수지 재료로서는 이것으로만 한정되지 않고, 예를 들어 폴리아믹산용액 등의 다른 종류의 것을 사용하여도 된다.

삭제

본 발명의 청구항 1의 온도제어용 플레이트의 제조방법에서는, 액상수지를 건조·고화(固化)시키어 형성된 접착층(2)을 사용하고 있으므로, 종래와 같이 시트형상 접착재를 사용하는 경우에 비하여 접착층(2)과 전열 플레이트(1)사이의 접착상태가 향상하며, 또한 접착층(2)과 필름히터(3)의 수지필름(4)과는 물성(物性)이 유사하므로, 접착층(2)과 수지필름(4)의 접착상태는 양호하게 되므로 따라서, 전열 플레이트(1)와 필름히터(3)를 충분한 강도로 확실하게 접착시킬 수 있다.
또, 액상수지는 시트형상 수지(시트형상 접착재)에 비하여 값이 싸므로, 적은 비용으로 온도제어용 플레이트를 제조할 수 있다. 또한, 이 액상수지를 사용함으로 시트형상 접착재 보다도 얇은 접착층(2)을 형성할 수 있으므로, 온도제어용 플레이트의 박형화를 꾀할 수 있다. 또한 접착층(2)이 종래보다도 얇게 되므로, 그 부분만큼 열전도가 좋아지며, 그 결과 온도제어용 플레이트를 고성능화 할 수 있게 된다.
또한, 필름히터(3)측에 접착층(2)를 형성하면, 건조 ·고화(固化) 시에 필름히터에 주름이나 휨이 발생할 우려가 있지만, 본 발명에서는 전열 플레이트(1)의 표면에 접착층(2)을 형성하고 있으므로, 필름히터(3)의 주름이나 휨이 발생하는 일 없이, 평탄한 온도제어용 플레이트를 제조할 수가 있다.
또, 청구항 2의 온도제어용 플레이트의 제조방법에서는, 필름히터(3)의 흡방열부 (5)는 코팅되어 있으므로, 흡방열부(5)가 보호됨과 동시에, 열을 균일하게 전달할 수 있다. 또한, 종래와 같이 히터의 표면에 시트형상 접착재를 통하여 커버시트로 덮는 경우에는, 접착시에 히터에 주름이나 휨이 발생할 우려가 있지만, 상기와 같은 액상수지를 도포 ·건조 ·고화(固化)시키어 코팅을 하면, 이와 같은 단점을 해소할 수 있다.
그리고, 청구항 3의 온도제어용 플레이트의 제조방법에서는, 그 실시가 용이하며, 또한, 액상폴리이미드로 이루어진 접착층(2)을 사용하였으므로, 접착층(2)의 고온강도가 향상되는 효과가 있다.

삭제

Claims

수지(樹脂)필름(4)의 표면에 흡방열부(吸放熱部)(5)를 형성하여 이루어지는 필름히터(film heater)(3)를, 평판형상(平板形狀)의 전열 플레이트(1)의 표면에 접착하여 구성되는 온도제어용 플레이트의 제조방법에 있어서, 상기 전열 플레이트 (1)의 표면에 도포한 액상수지(液狀樹脂)를 건조, 고화(固化)시키어, 접착층(2)을 형성하며, 이 접착층(2)을 통하여 상기 필름히터(3)와 상기 전열 플레이트(1)가 대면(對面)하도록 배치하며, 소정의 온도로 가열함과 동시에, 소정의 압력으로 가압 (加壓)하여 상기 필름히터(3)와 상기 전열 플레이트(1)를 접착하는 것을 특징으로 하는 온도제어용 플레이트의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 필름히터(3)의 흡방열부(5)는 상기 전열 플레이트(1)와의 접착면과 반대측에 형성되어 있으며, 이 흡방열부(5)를 덮도록 액상수지를 도포 ·건조 ·고화(固化)시키어 코팅(coating)을 하는 것을 특징으로 하는 온도제어용 플레이트의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필름히터(3)의 수지필름(4)은 폴리이미드 (polyimide)필름이며, 또 상기 전열 플레이트(1)는 알루미늄이며, 상기 액상수지는 액상폴리이미드인 것을 특징으로 하는 온도제어용 플레이트의 제조방법.