(57)【要約】【課題】半導体製造装置のホットプレ−トユニットにおいて、小型化、薄型化、設定温度の応答性と精度を改善すること。【解決手段】半導体ウェハを均一に加熱・冷却するための均熱板と、該均熱板の温度を検出するための温度センサーと、前記均熱板を加熱するための発熱体と、該発熱体を押さえるための押さえ板と、前記均熱板を冷却するために前記押さえ板を冷却する水ジャケットと、該水ジャケットを前記押さえ板に真空吸着或いは分離させるための駆動手段とから構成する。加熱冷却を効率よく行うため均熱板を発熱体で加熱する時は水ジャケット駆動手段により水ジャケットを押さえ板から空気層で分離し冷却する時は水ジャケットを押さえ板に真空吸着して冷却するので装置を小型・薄型化、設定温度への応答を早く、しかも精度を良くできるという効果がある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを均一に加熱・冷却するための均熱板と、該均熱板の温度を検出するための温度センサーと、前記均熱板を加熱するための発熱体と、該発熱体を押さえるための押さえ板と、前記均熱板を冷却するために前記押さえ板を冷却する水ジャケットと、該水ジャケットを前記押さえ板に真空吸着或いは分離させるための駆動手段とからなるホットプレ−トユニット。
【請求項２】
水ジャケットの一部をベロ−ズ構造或いは水ジャケットの外周面と押さえ板の接触面をＯリング等のシ−ル構造とした請求項１のホットプレ−トユニット。
【請求項３】
水ジャケットと押さえ板のシ−ル構造を上下方向シ−ル材と左右方向シ−ル材とした請求項２のホットプレ−トユニット
【請求項４】
水ジャケットを前記押さえ板に真空吸着した後、分離させる時に空気を入れすぎないように安全機構を設けた請求項１、２または３のホットプレ−トユニット。
【請求項５】
発熱体の端子を外周面側に設けた請求項１，２、３または４記載のホットプレ−トユニット。
【請求項６】
発熱体をエッチングヒ−タ−等の平板ヒ−タ−とした請求項１，２，３、４または５のホットプレ−トユニット。
【請求項７】
温度センサーの取り出しを均熱板の側面にした請求項１，２、３、４、５または６記載のホットプレ−トユニット。
【請求項８】
駆動手段を空気の吸引、送り込みとした請求項１ないし７のいずれか１項記載のホットプレ−トユニット。
【請求項９】
水ジャケット支持部材を押さえ板よりも熱伝導の悪い構成とした請求項１ないし８のいずれか１項記載のホットプレ−トユニット
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、半導体製造装置、特にホットプレ−トユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のホットプレ−トユニットに関し、特開平５−２９４１９号公開公報（特許文献１）が公知である。公知の該ホットプレ−トユニットは、図６に示すように、液体を設定温度に昇降温し維持する加熱冷却機３０により一定温度に維持された液体３１ａと、該液体３１ａを包み込む薄膜３１ｂからなるヒートブロック３１を、ＩＣ３２およびＩＣ収納ボード３３に接触させるようにしたものである。上記構成によりＩＣ収納ボード３３が一定温度で加熱・冷却されるようになっていた。ここで、ＩＣ収納ボード３３の代わりに半導体ウェハでも同一のことが言える。図６において、３４は昇降支持機である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２９４１９号公開公報
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら公知の前記ホットプレ−トユニットでは、液体を設定温度に昇降温し維持することから装置が大型となり、設定温度の応答性と精度に問題があった。よって、本願発明は装置の小型化、薄型化、設定温度の応答性と精度を改善することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上記課題を解決するため、加熱時水ジャケットは押さえ板から空気層で分離されており水ジャケットに奪われる熱が少なく、発熱体が均熱板を効率よく均一に加熱し、冷却時に水ジャケットが駆動手段により押さえ板に真空吸着されて押さえ板を通して効率よく均熱板を冷却するものである。
本願発明によれば、均熱板が半導体ウェハを均一に加熱・冷却するための装置を、小型・薄型化し、温度設定への応答を早くしかも精度を良くすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本願発明の半導体製造装置のホットプレ−トユニットは、半導体ウェハを均一に加熱・冷却するための均熱板と、該均熱板の温度を検出するための温度センサーと、前記均熱板を加熱するための発熱体と、該発熱体を押さえるための押さえ板と、前記均熱板を冷却するために前記押さえ板を冷却する水ジャケットと、該水ジャケットを前記押さえ板に真空吸着或いは分離させるための駆動手段とを有するものである。そして、加熱冷却を効率よく行うため、均熱板を発熱体で加熱する時は水ジャケット駆動手段により水ジャケットを押さえ板から空気層で分離し、冷却する時は水ジャケットを押さえ板に真空吸着して冷却するので、装置を小型・薄型化、設定温度への応答を早く、しかも精度良くできる。
【０００７】
そして、水ジャケットの一部をベロ−ズ構造或いは水ジャケットと押さえ板の接触面をＯリング等のシ−ル構造とすることにより、水ジャケット駆動手段を簡略化して薄型化・小型化できる。
そして、水ジャケットと押さえ板のシ−ル構造を上下方向と左右方向にすることにより水ジャケットの上下移動に対するシ−ルは上下方向シ−ル材により確保し、押さえ板と水ジャケットの温度差による熱膨張の差があっても左右方向のシ−ルを確保するために左右方向シ−ル材を設けている。
また、前記水ジャケットを前記押さえ板に真空吸着した後、分離させる時に空気が入りすぎないように安全機構を設けている。
また、前記発熱体の端子を外周面側に設けたので発熱体を均一に配置することができ、設定温度への応答を早く、しかも精度良くできるとともに端子が下面にないためより薄型化できる。
【０００８】
また、前記発熱体をエッチングヒ−タ−等の平板ヒ−タ−とすることにより発熱体を薄く全面に構成でき、ホットプレ−トそのものを薄型化できると共に温度をより均一化できる。
そして、前記温度センサーの取り出しを均熱板の側面にすることにより、発熱体を均一に配置することができ設定温度への応答を早く、しかも精度良くできるとともに取り出しが下面にないためより薄型化できる。
また、駆動手段を空気の吸引、送り込みとしたものであり少しの空気の移動で大きな力で水ジャケットを押さえ板に押し付けたり分離することができ、簡単な構成で薄型化・小型化を可能にした。
また、水ジャケット支持部材を押さえ板よりも熱伝導の悪い構成とすることにより設定温度への応答を早くすることができる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１０】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の半導体製造装置のホットプレ−トユニットの正面図であり、図２は同じく底面図、図３は同じく側面図である。
【００１１】
図１ないし図３において、均熱板２に発熱体（本実施例１ではエッチングヒ−タ−等の平板ヒーター）４を押え板５で押え、ビス１９でビス締めし、一体化している。押さえ板５は内部に水通路１７，１８を有する水ジャケット６を板バネ１５で止めている。
また、水ジャケット６の外周部や半導体ウェハ１を持ち上げるリフトピン２０の外周部はベロ−ズ構造８になっており、水ジャケット６が押さえ板５の方に移動可能となっている。図示している状態では水ジャケット６と押さえ板５の間には約２ｍｍ程度の空気層１６があり、ベロ−ズ構造８の上下方向は押さえ板５または水ジャケット６にシ−ル材で固定されており空気吸引・送り込み管継ぎ手７を介して空気を吸引或いは送り込みをする。空気を送り込み過ぎ、板バネ１５が破壊するのを防止するためにバネ、ピン、封止構造からなる安全機構１３を設けている。
また、発熱体の端子１４は外周面側に設けている。
また、温度センサー３の取り出し３−１を均熱板の側面に設けている。
【００１２】
次に動作、作用について説明する。
図１の図示状態が半導体ウェハを均一に加熱するために均熱板２を発熱体４で加熱し温度的に安定状態にあるとする。例えば１５０℃で安定していたとすれば、このとき水ジャケット６は押さえ板５と離れており空気層１６が存在する。この空気層１６が断熱材として働くので加熱時に熱の損失が少なくて済む。この時水ジャケット６の水通路１７，１８に水を流しておいても、流さなくても良い。また、水ジャケット６の押さえ板５側の表面処理を鏡面仕上げにしておけば輻射熱による熱移動が少なくて済む。
次に、１５０℃から１００℃に均熱板温度を下げる時は空気吸引・送り込み管継ぎ手７を介して前記空気層１６の空気を吸引し、真空状態にする。大気圧で水ジャケット６を押さえ板５に押し付ける。この時、発熱体４への通電は停止し、給水管継ぎ手９、１１より冷却水を給水し、水通路１７，１８を通した後、排水管継ぎ手１０，１２より排水する。これにより、押さえ板５が急速に冷却され均熱板２も急速に冷却される。１００℃前後に均熱板２の温度が達したことを温度センサ−３が検知して発熱体４への通電を開始するとともに空気吸引・送り込み管継ぎ手７を介して空気を押さえ板５と水ジャケット６の間に送り込み、空気層１６を形成する。これと前後して発熱体４への通電を開始することにより早く１００℃に安定する。
本実施例では水通路を１７と１８の２通路としたが１通路でも３通路以上でもよい。
【００１３】
（実施例２）
図４は本発明の実施例２の半導体製造装置のホットプレ−トユニットの正面図である。
【００１４】
図４において、実施例１と同一番号のものは同一のものである。但し、シ−ル材２１は実施例１のベロ−ズ構造８とその
一端をシ−ル材で固定しているのを置き換えたＯリング等のシ−ル材である。
【００１５】
次に動作、作用について説明する。実施例１と殆んど同一であるが、シ−ル材２１はこれ１個でベロ−ズ構造８とその一端を固定しているシ−ル材を兼用する作用を果たしている。水ジャケット６が移動する時シ−ル材２１の上を滑りながら移動する。
【００１６】
（実施例３）
図５は本発明の実施例３の半導体製造装置のホットプレ−トユニットの正面図である。
【００１７】
図５において、実施例１と同一番号のものは同一のものである。上下方向シ−ル材２１−１と左右方向シ−ル材２２はシ−ル基材２３で保持されている。また、水ジャケット支持部材２４は実施例１の押さえ板５で削り出し等で一体的に構成していたものを分離して構成したものであり、溝２５を有する。
【００１８】
次に動作、作用について説明する。実施例２と殆んど同一であるが、温度上昇時水ジャケット６は低温（約１０℃〜４０℃）のため熱膨張が殆ど無く、押さえ板５は高温（約１００℃〜３００℃）になるため熱膨張が大きくなる。この差を吸収するために左右方向シ−ル材２２を設けている。この時シ−ル基材２３は上下方向シ−ル材２１−１により水ジャケット６方向に押し付けられている。また押さえ板５からの熱伝導を少なくするために水ジャケット支持部材２４を押さえ板とは別物で構成し、その材料をアルミニュウム製の押さえ板５より熱伝導の悪いステンレス等で構成している。そして、溝２５を設けて更に熱伝導が最小となるように構成している。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１にかかる半導体製造装置のホットプレ−トユニットによれば
半導体ウェハを均一に加熱・冷却するための均熱板と、該均熱板の温度を検出するための温度センサーと、前記均熱板を加熱するための発熱体と、該発熱体を押さえるための押さえ板と、前記均熱板を冷却するために前記押さえ板を冷却する水ジャケットと、該水ジャケットを前記押さえ板に真空吸着或いは分離させるための駆動手段とから構成している。加熱冷却を効率よく行うため均熱板を発熱体で加熱する時は水ジャケット駆動手段により水ジャケットを押さえ板から空気層で分離し、冷却する時は水ジャケットを押さえ板に真空吸着して冷却するので装置を小型・薄型化、設定温度への応答を早く、しかも精度を良くできるという効果がある。
【００２０】
また、請求項２にかかる半導体製造装置のホットプレ−トユニットによれば、水ジャケットの一部をベロ−ズ構造或いは水ジャケットと押さえ板の接触面をＯリング等のシ−ル構造としているので、水ジャケット駆動手段を簡略化して薄型化・小型化できるという効果がある。
また、請求項３にかかる半導体製造装置のホットプレ−トユニットによれば、水ジャケットと押さえ板のシ−ル構造を上下方向と左右方向にすることにより水ジャケットの上下移動に対するシ−ルは上下方向シ−ル材により確保され、押さえ板と水ジャケットの温度差による熱膨張の差があっても左右方向のシ−ルは左右方向シ−ル材により確保されるという効果がある。
また、請求項４にかかる半導体製造装置のホットプレ−トユニットによれば、水ジャケットを前記押さえ板に真空吸着した後、分離させる時に空気を入れすぎないように安全機構を設けているので、もし万一空気を入れ過ぎても装置が壊れることがないという効果がある。
また、請求項５にかかる半導体製造装置のホットプレ−トユニットによれば、発熱体の端子を外周面側に設けているので発熱体を均一に配置することができ、設定温度への応答を早く、しかも精度を良くできるとともに端子が下面にないためより薄型化できるという効果がある。
また、請求項６にかかる半導体製造装置のホットプレ−トユニットによれば、発熱体をエッチングヒ−タ−等の平板ヒ−タ−としたので発熱体を薄く全面に構成でき、薄型化できると共により均一化できるという効果がある。
また、請求項７にかかる半導体製造装置のホットプレ−トユニットによれば、温度センサーの取り出しを均熱板の側面にしているので、発熱体を均一に配置することができ設定温度への応答を早く、しかも精度を良くできるとともに取り出しが下面にないためより薄型化できるという効果がある。
また、請求項８にかかる半導体製造装置のホットプレ−トユニットによれば、駆動手段を空気の吸引・送り込みとしているので、少量の空気の移動で大きな力で水ジャケットを押さえ板に押し付けたり分離することができ、簡単な構成で薄型化・小型化を可能にすることができるという効果がある。
また、請求項９にかかる半導体製造装置のホットプレ−トユニットによれば、水ジャケット支持部材を押さえ板よりも熱伝導の悪い構成とすることにより設定温度への応答を早くすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の半導体製造装置のホットプレ−トユニットの正面図
【図２】同じく底面図
【図３】同じく側面図
【図４】本発明の実施例２の半導体製造装置のホットプレ−トユニットの部分正面図
【図５】本発明の実施例３の半導体製造装置のホットプレ−トユニットの正面図
【図６】公知の半導体装置のホットプレ−トユニットの正面図
【符号の説明】
１  半導体ウェハ
２  均熱板
３  温度センサ−
３−１  温度センサ−取り出し
４  発熱体
５  押さえ板
６  水ジャケット
７  空気吸引・送り込み管継ぎ手
８  ベロ−ズ構造
１３  安全機構
１４  発熱体の端子
２４  水ジャケット支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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