TWI469246B - Substrate temperature control device platform - Google Patents

Description

基板溫度控制裝置用平台

本發明是關於在處理半導體晶圓或液晶面板等的基板之際來控制基板的溫度的基板溫度控制裝置，為了載置基板所使用的平台。

近年來，在半導體晶圓或液晶面板等的基板的處理工程，須精密地控制基板的溫度成為更加重要。例如在半導體裝置的製程中，將光阻塗佈於晶圓之後，為了除去光阻溶媒進行加熱晶圓，之後冷卻晶圓的方式，頻繁地進行晶圓的加熱與冷卻。這時候，為了適當地控制基板的溫度，使用著基板溫度控制裝置。

基板溫度控制裝置是包括為了載置基板具有平坦上面的平台，在該平台的內部或下部，配置有用於加熱或冷卻基板所用的加熱元件或冷卻元件。一般，作為加熱元件，使用著電熱線，紅外線燈或是作動流體，而作為冷卻元件，使用著泊耳帖(peltier)元件或作動流體。

作為關連的技術，在國際公開WO－A1－99/41778，揭示著在半導體晶圓或液晶面板等的基板的處理工程中，被使用於加熱或冷卻基板而被使用於為了控制基板的溫度的基板溫度控制裝置。在該基板溫度控制裝置中，裝載半導體晶圓的平台是具有：熱傳導性優異的金屬製的薄平板狀容器，及黏貼於該容器的上面與下面的薄膜加熱器所成的 上下對稱的構造。依照該對稱構造，可防止依平台的熱脹所產生的撓曲，而可提高均熱性。

又，在日本國專利申請公開JP－A－9－134776，揭示著被適用於半導體或液晶面板的烘烤處理，及成膜工程的晶圓及基板的燒成的加熱裝置。該加熱裝置是包括：底板，及設於該底板的一方面上的板狀發熱體，及設於該板狀發熱體的一方面上的面板，該面板是藉由來自板狀發熱體的熱傳導來加熱被裝載於面板與板表面的被加熱物者，而在面板與板狀發熱體之間設置導熱係數比面板還大的熱傳導體，為其特徵者。具體上，面板是藉由鋁材所製作，而在面板的表面，施以耐酸鋁加工。熱傳導體是以銅或銅合金所製作。

鋁材是比陶瓷還柔軟，惟便宜且導熱係數也高之故因而若使用薄鋁材可製作平台的面板，就可實現低成本又響應性優異的基板溫度控制裝置。然而，若為了防止平台的熱變形而將平台作成上下對稱的構造，會把構造變成複雜。

如此，鑑於上述事項，本發明是在於提供作為板的材料雖然使用陶瓷以外的材料，藉由防止板的熱變形，低成本又響應性優異的基板溫度控制裝置用平台，作為目的。

為了解決上述課題，本發明的一個觀點的基板溫度控制裝置用平台，是在控制基板的溫度的基板溫度控制裝置 ，為了載置基板所使用的平台，其特徵為：具備：備有與基板相對向的第1面，及與該第1面相反側的第2面的板，及接著於板的第2面的面狀加熱器，在板的第1面，以第1厚度施以表面處理，而在板的第2面的所定領域，以比第1厚度還薄的第2厚度施以表面處理，或是未施以表面處理。

依照本發明的一個觀點，藉由在板的第1面，以第1厚度施以表面處理，而在板的第2面的所定領域，以比第1厚度還薄的第2厚度施以表面，或是未施以表面處理，可提供防止板的熱變形，低成本又響應性優異的基板溫度控制裝置用平台。

以下，針對於用於實施本發明的最佳形態，一面參照圖式一面進行詳細說明。又，在相同構成要素附於相同參照號碼，而省略說明。

第1圖是表示本發明的一實施形態的基板溫度控制裝置用平台的俯視圖，第2圖是表示圖示於第1圖的一點鏈線II－II的斷面圖。基板溫度控制裝置是半導體晶圓或液晶面板等的基板的處理工程中來控制基板的溫度的裝置，具有為了載置基板所使用的平台1。在以下，針對於直徑300mm的半導體晶圓被載置於平台1上的情形加以說明。

如第1圖及第2圖所示地，基板溫度控制裝置的平台 1是包括圓盤形狀的板10，而在板10，設有高約100μm的複數個突起11。在晶圓被載置於平台1上時，此些突起11支撐著晶圓，而在晶圓與板10之間形成約100μm的間隙，以防止晶圓接觸於板10的情形。藉由此，從附著於板10的污染物保護著晶圓。在板10的周邊部，設有不會把晶圓的位置偏離所用的複數晶圓導件12，俾規定被載置於平台1上的晶圓位置。

參照第2圖，在板10，安裝有用於加熱晶圓的圓形面狀的加熱器20，而為了加熱器20的配線設有接頭板30。板10及加熱器20是藉由板固定螺絲41，經由樹脂環42及板支柱43而被固定於底板50。藉由使用樹脂環42，在板10與底板50之間可得到隔熱，而且藉由板10滑在樹脂環42上，而對於底板50成為某種程度可移動。在底板50的周圍，安裝有外周蓋60。平台1是被收納於基板溫度控制裝置的殼內。

第3圖是概略地表示本發明的一實施形態的基板溫度控制裝置用平台的板及加熱器的斷面圖。

板10是由薄鋁材(A5052)所製作，具有長直徑為340mm，短直徑為330mm的圓錐台的形狀。為了防止熱變形，除了接著有加熱器20的部分以外，在板10施以表面處理(在本實施形態中，為耐酸鋁處理)，藉由此形成有耐酸鋁層10a。在本實施形態中，對於具有厚度6mm的板10，形成有15μm至30μm，較佳為具有20μm厚度的耐酸鋁層10a。

加熱器20是藉由聚醯亞胺的絕緣膜21，及被圖案形成在絕緣膜21上的不鏽鋼鋼材(SUS304)的薄膜電熱線22，及被覆電熱線22的聚醯亞胺的絕緣膜23所構成。在此，絕緣膜21的厚度是50μm，而電熱線22的厚度是20μm，絕緣膜23的厚度是薄部分為25μm。絕緣膜21及23的聚醯亞胺的表面，是若被加熱至300℃以上，則改質成與其他構件接著(熱融接)，藉由熱壓機板10與絕緣膜21及絕緣膜23，使得此些互相地接著。

鋁是較柔軟，線膨脹係數比不鏽鋼或聚醯亞胺還大之故，因而在沒有耐酸鋁層10a時，若板10藉由加熱器20被加熱，則板10的圖中上方發生成為凸的變形。該變形量在250℃約大至200μm，而會超過晶圓與板10之間的間隙(約100μm)。對於此問題，藉由在板10上面形成具有所定的厚度的耐酸鋁層10a，鋁的熱脹被抑制，成為與聚醯亞胺的絕緣膜21或不鏽鋼薄膜的電熱線22的熱脹抗衡，會減低依加熱的板10的變形。又，在藉由熱壓機進行熱融接板10與絕緣膜21及絕緣膜23的工程，因線膨脹係數不相同所產生的製造時的熱變形，也藉由上述構造可減低。

第4圖是概略地表示本發明的一實施形態的變形例的基板溫度控制裝置用平台的平板及加熱器的斷面圖。

在該例子中，藉由在板10全面施以耐酸鋁處理而形成有耐酸鋁層10a及10b，惟形成於板10下面的耐酸鋁層10b的厚度，比形成於板10上面的耐酸鋁層10a的厚 度還小。亦即，板10上面的耐酸鋁層10a形成比板10下面的耐酸鋁層10b還厚。在本例子中，板10的厚度是6mm，惟將板10上面的耐酸鋁層10a的厚度，也比板10下面的耐酸鋁層10b的厚度還大15μm至30μm，較佳為僅大約20μm，就可抑制板10上側的膨脹。

以下，針對於藉由測定及解析來求出依板的溫度變化的變形量的結果加以說明。

第5圖是表示依板的溫度變化的變形量的測定結果的圖式。在第5圖中，橫軸(x軸)是表示板的溫度(℃)，而縱軸(y軸)是表示板中心的相對位置變化(μm)。在板中心的相對位置變化成為正的數值時，則表示於第3圖或第4圖的板10的圖中上側發生變形成為凸狀，在板中心的相對位置變化成為負的數值時，則板10的圖中上側發生變形成為凹狀。

表示於第5圖的直線A，是線形近似在表示於第3圖的板10上面未形成有耐酸鋁層10a時(耐酸鋁層的厚度0μm)的測定結果者。又，在形成於表示在第4圖的板10上面的耐酸鋁層10a的厚度與形成於下面的耐酸鋁層10b的厚度相等時，也成為接近於此的結果。

又，直線B是線形近似在表示於第3圖的板10上面形成有厚度15μm的耐酸鋁層10a時的測定結果者。又，在形成於表示在第4圖的板10上面的耐酸鋁層10a比形成於下面的耐酸鋁層10b還厚15μm時，也成為接近於此的結果。

又，直線C是線形近似在表示於第3圖的板10上面形成有厚度30μm的耐酸鋁層10a時的測定結果者。又，在形成於表示在第4圖的板10上面的耐酸鋁層10a比形成於下面的耐酸鋁層10b還厚30μm時，也成為接近於此的結果。

第6圖是表示將250℃的板的變形量的解析結果與測定結果相比較的圖式。在第6圖中，橫軸(x軸)是表示形成於圖示在第3圖的板10上面的耐酸鋁層10a的厚度(μm)，而縱軸(y軸)是表示板中心的相對位置變化(μm)。在此，黑色三角點是表示依模擬的數值，而黑圓點是表示依實測的數值。

第7圖是表示在板的變形量的解析所使用的物性值的圖式。依溫度變化的板的變形量，是依據構成板及加熱器的各材料的線膨脹係數，楊格模量(young’s modulus)。帕松比(Poisson’s ratio)，及厚度可進行算出。作為解析條件，在溫度23℃中作成沒有變形者，而將依溫度變化的變形作為二維軸對象，在穩定狀態下求出。又，成為電熱線的不鏽鋼薄膜，是作為在厚度20μm一樣地形成者。

由第5圖及第6圖可知，形成於表示在第3圖的板10上面的耐酸鋁層10a的厚度為15μm至30μm時，則板10的變形量變成特別小。這時候，板10的厚度是6mm之故，因而耐酸鋁層10a的厚度是相當於板10的厚度的0.25%至0.5%。

又，將板10的厚度作為4mm進行模擬，同樣地，若 耐酸鋁層10a的厚度為15μm至30μm時，則可知板10的變形量成為特別小。這時候，耐酸鋁層10a的厚度是相當於板10的厚度的0.375%至0.75%。因此，從此些事項，若將耐酸鋁層10a的厚度作成板10的厚度的025%至0.75%，則可得到板10的變形量變小的效果。尤其是，耐酸鋁層10a的厚度為20μm附近時，板10的變形量接近於零之故，因而將耐酸鋁層10a的厚度作成板10的厚度的0.33%至0.5%較佳。

同樣地，將形成於表示在第4圖的板10上面的耐酸鋁層10a作成比形成於板10下面的耐酸鋁層10b還厚15μm至30μm時，則板10的變形量變成特別小。在板10的厚度為6mm時，則耐酸鋁層的厚度相差為相當於板10的厚度的0.25%至0.5%，而在板10的厚度為4mm，則耐酸鋁層的厚度相差為相當於板10的厚度的0.375至0.75%。因此，從此些事項，若將耐酸鋁層的厚度相差作成板10的厚度的0.25%至0.75%，則可得到板10的變形量變小的效果。尤其是，耐酸鋁層的厚度相差為20μm附近時，板10的變形量接近於零之故，因而將耐酸鋁層的厚度相差作成板10的厚度的0.33%至0.5%較佳。

在以上的實施形態，針對於在母材為鋁的板，藉由作為表面處理施以耐酸鋁處理來形成耐酸鋁層的情形加以說明，惟本發明是並不被限定於此。例如作為母材使用矽(Si)，而藉由作為表面處理施以氧化處理來形成矽氧化膜(SiO₂ )也可以，而藉由作為表面處理施以氮化處理來形成 矽氮化膜(SiN)也可以。在母材的單面或兩面形成此些膜時，藉由調整膜厚度，可減低板的熱變形。或是，將母材的單面以所定厚度施以珠粒噴擊(shot blast)也可以，將母材的兩面作成珠粒噴擊時，對面別地變更處理厚度也可以。又，在母材的單面以所定厚度施以鍍金等的電鍍也可以，而在母材兩面施以電鍍時，面別地變更鍍厚也可以。

本發明是處理半導體晶圓或液晶面板等的基板之際，可利用在控制基板溫度的基板溫度控制裝置。

1‧‧‧平台

10‧‧‧板

11‧‧‧突起

12‧‧‧晶圓導件

20‧‧‧加熱器

30‧‧‧接頭板

21，23‧‧‧絕緣膜

22‧‧‧電熱線

41‧‧‧板固定螺絲

42‧‧‧樹環

43‧‧‧板支柱

50‧‧‧底板

60‧‧‧外周蓋

10a‧‧‧耐酸鋁層

第1圖是表示本發明的一實施形態的基板溫度控制裝置用平台的俯視圖。

第2圖是表示圖示於第1圖的一點鏈線II－II的斷面圖。

第3圖是概略地表示本發明的一實施形態的基板溫度控制裝置用平台的板及加熱器的斷面圖。

第4圖是概略地表示本發明的一實施形態的變形例的基板溫度控制裝置用平台的板及加熱器的斷面圖。

第5圖是表示依板的溫度變化所產生的變形量的測定結果的圖式。

第6圖是表示將250℃的板的變形量的解析結果與測定結果相比較的圖式。

第7圖是表示在板的變形量的解析使用的物性值的圖式。

10‧‧‧板

10a‧‧‧耐酸鋁層

20‧‧‧加熱器

21‧‧‧絕緣膜

22‧‧‧電熱線

23‧‧‧絕緣膜

Claims (6)

1. 一種基板溫度控制裝置用平台，是在控制基板的溫度的基板溫度控制裝置，為了載置基板所使用的平台，其特徵為：具備：金屬製的板，備有與上述基板相對向的第1面，及與該第1面相反側的第2面，於第1面上施以規定厚度之表面處理，於上述板的第2面相較於第1面所施之表面處理厚度，施以較薄厚度之表面處理；及面狀之加熱器，包含電熱線及包夾該電熱線之絕緣膜，且藉由黏著而固定於上述板的第2面。
2. 如申請專利範圍第1項所述的基板溫度控制裝置用平台，其中，上述加熱器之絕緣膜為聚醯亞胺，上述加熱器藉由熱融接而固定於上述板的第2面。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的基板溫度控制裝置用平台，其中，上述板是鋁製，而上述表面處理是耐酸鋁處理。
4. 一種基板溫度控制裝置用平台，是在控制基板的溫度的基板溫度控制裝置，為了載置基板所使用的平台，其特徵為：具備：金屬製的板，備有與上述基板相對向的第1面，及與該第1面相反側的第2面，至少於第1面上施以規定厚度之表面處理；及 面狀之加熱器，包含電熱線及包夾該電熱線之絕緣膜，且藉由黏著而固定於上述板的第2面，上述板是鋁製，而上述表面處理是耐酸鋁處理。
5. 如申請專利範圍第4項所述的基板溫度控制裝置用平台，其中，在上述板的第2面施以表面處理時，上述板的第1面所施之表面處理厚度與上述板的第2面所施之表面處理厚度的相差，是上述板的厚度的0.25%至0.75%，而在上述板的第2面未施以表面處理時，上述板的第1面所施之表面處理厚度是上述板的厚度的0.25%至0.75%。
6. 如申請專利範圍第4項所述的基板溫度控制裝置用平台，其中，在上述板的第2面施以表面處理時，上述板的第1面所施之表面處理厚度與上述板的第2面所施之表面處理厚度的相差，是15μm至30μm，而在上述板的第2面未施以表面處理時，上述板的第1面所施之表面處理厚度是15μm至30μm。