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発明の名称 ホットプレートユニット
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−52985(P2001−52985A)
公開日 平成13年2月23日(2001.2.23)
出願番号 特願平11−225335
出願日 平成11年8月9日(1999.8.9)
代理人 【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣 (外1名)
【テーマコード(参考)】
3K034
5F046
【Fターム(参考)】
3K034 AA02 AA03 AA08 AA10 AA21 AA34 AA37 BB06 BB14 BC12 BC29 CA15 CA26 EA06 EA07 FA03 FA04 FA05 FA26 FA27 GA02 HA01 HA10 
5F046 KA04 KA10
発明者 古川 正和 / 伊藤 康隆
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】有底状をしたケーシングの開口部に、抵抗体を有するホットプレートを設置してなるホットプレートユニットであって、前記ケーシングには、その内外を連通させる流体供給ポートが形成されていることを特徴とするホットプレートユニット。
【請求項2】前記流体供給ポートは、前記ケーシングの底部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のホットプレートユニット。
【請求項3】前記流体供給ポートは、複数個形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のホットプレートユニット。
【請求項4】前記ケーシングの開口部の上縁と前記ホットプレートの下面外周部との間には、シール構造が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のホットプレートユニット。
【請求項5】前記ケーシングにおける配線引き出し部には、シール構造が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のホットプレートユニット。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホットプレートユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて、例えば感光性樹脂塗布工程を経たシリコンウェハを加熱乾燥させる場合、通常、ホットプレートと呼ばれる加熱装置が用いられる。
【0003】この種の装置の従来例としては、例えば特公平4−13873号公報に開示されたもの等がある。同公報における装置は、電熱部材としての窒化アルミニウム焼結体製のホットプレートと、そのプレートに設けられるホットプレートとしての抵抗体とからなる。抵抗体はホットプレートを構成するセラミック基材間に挟持されている。プレートの側方に突出している抵抗体の両端部は、それぞれ配線を介して電源に接続される。
【0004】そして、ホットプレートの上面側に被加熱物であるシリコンウェハを載置し、この状態で抵抗体に通電することにより、シリコンウェハが数百℃に加熱されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、抵抗体への通電により所定時間の加熱を行なって感光性樹脂を乾燥させた場合には、まずホットプレートをある程度低い温度まで放冷し、その後でシリコンウェハを取り外す必要がある。しかしながら、放冷にはある程度の時間を要するので、このことが生産性の向上を図るうえで障害となっていた。
【0006】そこで、例えば特公平8−8246号公報では、放熱フィン型の冷却体をホットプレートに取り付ける技術が記載されている。しかし、この冷却体では、ホットプレートを局所的に冷却させることはできるものの、全体を均一に冷却させることができなかった。
【0007】本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホットプレート全体を短時間で均一に冷却することができるホットプレートユニットを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、有底状をしたケーシングの開口部に、抵抗体を有するホットプレートを設置してなるホットプレートユニットであって、前記ケーシングには、その内外を連通させる流体供給ポートが形成されていることを要旨とする。
【0009】請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のホットプレートユニットにおいて、前記流体供給ポートは、前記ケーシングの底部に形成されていることを要旨とする。
【0010】請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載のホットプレートユニットにおいて、前記流体供給ポートは、複数個形成されていることを要旨とする。
【0011】請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のホットプレートユニットにおいて、前記ケーシングの開口の上縁と前記ホットプレートの下面外周部との間には、シール構造が設けられていることを要旨とする。
【0012】請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載のホットプレートユニットにおいて、前記ケーシングにおける配線引き出し部には、シール構造が設けられていることを要旨とする。
【0013】以下、本発明の「作用」について説明する。請求項1に記載の発明によると、ケーシングにはその内外を連通させる流体供給ポートが形成されている。このため、該ポートからケーシング内に流体を流通させることにより、該流体をホットプレートの全体に均一に吹き付けることができる。このため、ホットプレートを強制的に冷却することが可能となり、放冷に比べて短時間で済むようになる。したがって、ホットプレート全体を短時間で均一に冷却することができる。
【0014】請求項2に記載の発明によると、流体供給ポートをケーシングの底部に形成することにより、同ポートからケーシング内に流通された流体を、ホットプレート面に対して垂直に吹き付けることができる。このため、比較的短時間にホットプレートを冷却させることができる。
【0015】請求項3に記載の発明によると、流体供給ポートを複数形成することにより、より短時間かつ均一にホットプレートを冷却させることができる。請求項4に記載の発明によると、ケーシングの開口部の上縁とホットプレートの下面外周部との間がシールされることで、ケーシングとホットプレートとの間に密閉した閉空間が形成される。このため、ケーシング内に流通された流体が外部に漏れ出すことを防止することができる。
【0016】請求項5に記載の発明によると、ケーシングにおける配線引き出し部がシールされることで、当該部分を介した装置外部への流体の漏れ出しが防止される。よって、ケーシングとホットプレートとの間に形成された空間により高い密閉性が確保される。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施形態のホットプレートユニット1を図1,図2に基づき詳細に説明する。
【0018】図1,図2に示されるホットプレートユニット1は、ケーシング2及びホットプレート3を主要な構成要素として備えている。ケーシング2は有底状の金属製部材(ここではアルミニウム製部材)であって、断面円形状の開口部4をその上部側に備えている。このケーシング2の底部2aの中心部における3箇所には、図示しないリフトピンが挿通されるピン挿通スリーブ5が設けられている。これらのリフトピンは、シリコンウェハW1を3点で支持した状態で同シリコンウェハW1を昇降させる。底部2aの外周部には、ホットプレート3に電流を供給するリード線6を挿通するためのリード線引出用孔7が形成されている。
【0019】本実施形態のホットプレート3は、感光性樹脂が塗布されたシリコンウェハW1を200〜300℃にて乾燥させるための低温用ホットプレート3である。このホットプレート3は、セラミック焼結体からなる板状基材9に、抵抗体としての抵抗パターン10を設けることにより構成されている。この板状基材9は、後述するシールリング14を介して、ケーシング2の開口部4に設置される。これを設置することにより、ケーシング2の内面側とホットプレート3の下面側との間には、略密閉された空間S1が形成される。
【0020】図1に示されるように、ホットプレート3を構成する板状基材9は円形状であって、ケーシング2の外形寸法より若干小径となるように設計されている。抵抗パターン10は、板状基材9の下面側において同心円状ないし渦巻き状に形成されている。ホットプレート3の中心部には、各リフトピンに対応した3箇所にそれぞれピン挿通孔11が透設されている。
【0021】板状基材9を構成するセラミック焼結体としては、耐熱性に優れかつ熱伝導率が高いという性質を有する窒化物セラミック焼結体を選択することがよい。窒化物セラミックとしては、例えば窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等のような金属窒化物セラミックの焼結体が好ましく、なかでも窒化アルミニウム焼結体が望ましい。その理由は、上記の焼結体中で熱伝導率が最も高いからである。なおこれらの他に、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等のような金属炭化物セラミックの焼結体を選択してもよい。
【0022】本実施形態の抵抗パターン10は、焼結体である板状基材9に対して導電ペーストを焼き付けることにより形成されたものである。導電ペーストとしては、金属粒子、金属酸化物、樹脂、溶剤などを含むものが一般的に使用される。導電ペーストに使用される好適な金属粒子としては、例えば、金、銀、白金、パラジウム、鉛、タングステン、ニッケル等が挙げられる。これらの金属は高温に晒されても比較的酸化しにくく、通電により発熱させるにあたって充分な抵抗値を有するからである。導電ペーストに使用される好適な金属酸化物としては、例えば、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素、アルミナ、イットリア、チタニア等が挙げられる。
【0023】図2に示されるように、抵抗パターン10の端部には、外部接続端子としてのパッド10aが形成されている。これらのパッド10aには、導電性材料からなる端子ピン12の基端部がはんだ付けされている。その結果、各端子ピン12と抵抗パターン10との電気的な導通が図られている。一方、各端子ピン12の先端部には、リード線6の先端部にあるソケット6aが嵌着されている。従って、リード線6及び端子ピン12を介して抵抗パターン10に電流が供給される結果、抵抗パターン10の温度が上昇し、ホットプレート3全体が加熱される。
【0024】図2に示されるように、ケーシング2の開口部4の上縁には、複数のねじ孔13が等間隔に透設されている。同じく前記開口部4の上縁には、シール構造としてのシールリング14が配設されている。同シールリング14は、環状をなしかつ開口部4の大きさとほぼ等しくなっている。シールリング14の形成用材料としては、例えば樹脂や、ゴム等のような弾性体などが好ましい。シールリング14において各ねじ孔13に対応する箇所には、複数のねじ孔15が透設されている。シールリング14の内周面には、ホットプレート3の下面側外周部を水平に支持するための支持段部16がその全周にわたって形成されている。なお、支持段部16にホットプレート3を支持させたとき、シールリング14の上端面の高さとホットプレート3の上面の高さとがほぼ同一になる。
【0025】そして、本実施形態におけるシールリング14は、ケーシング2の開口部4の上縁とホットプレート3の下面外周部とがなす隙間をシールすることで、当該隙間を介したエアの流通を防止する役割を担っている。
【0026】図1,図2に示されるように、シールリング14の上面には、係止リング21がねじ25により固定されている。この係止リング21は、環状の本体22と、複数のねじ孔23と、複数の係止片24とを有する。支持段部16にセットされたホットプレート3は、各係止片24によって板厚方向から押圧されることにより、シールリング14に挟持固定される。
【0027】図1に示されるように、ケーシング2の底部2aには、流体供給ポート17及び流体排出ポート18がそれぞれボルト等を用いて設置されている。両ポート17,18は、それぞれ2個ずつ形成されている。本実施形態において流体供給ポート17は、底部2aの略中央に並設されている。また、各流体排出ポート18は、各流体供給ポート17を挟んで、同供給ポート17から離間した位置に配設されている。すなわち、各流体排出ポート18は、各流体供給ポート17よりも、底部2aの両端方向にそれぞれ離間した位置に配設されている。両ポート17,18は、内端面及び外端面の両方において開口する流路を備えている。このため、その流路を介してケーシング2の内外が連通されている。
【0028】流体供給ポート17の外端面側の開口部の内周面には雌ねじ溝が形成されていて、当該開口部には図示しない流体供給用の配管の一端が着脱可能となっている。この配管の他端は気体圧送ポンプに接続されているため、同配管を介して冷却用流体としてのエアが供給されるようになっている。一方、流体排出ポート18の外端面側の開口部の内周面にも雌ねじ溝が形成されていて、当該開口部には図示しない流体排出用の配管の一端が着脱可能となっている。ケーシング2内のエアは、この配管を介して外部に排出される。なお、前記配管の他端は装置からいくぶん離れた箇所にて開放されている。
【0029】図2に示されるように、上記のリード線引出用孔7には、シール構造としてのシールパッキング8が装着されている。このシールパッキング8は環状をなしており、ゴム等のような好適な弾性体によって形成されている。各リード線6は、このシールパッキング8の貫通孔に挿通されたうえでケーシング2の外部に引き出されている。即ち、本実施形態におけるシールパッキング8は、各リード線6とリード線引出用孔7とがなす隙間をシールすることで、当該隙間を介したエアの流通を防止する役割を担っている。
【0030】さて、次にこのホットプレートユニット1の使用方法について説明する。感光性樹脂が塗布されたシリコンウェハW1をホットプレート3上に載置し、この状態で抵抗パターン10に通電する。すると、加熱されたホットプレート3との接触によって、シリコンウェハW1の温度が次第に上昇する。所定時間のあいだ加熱を行なうことにより感光性樹脂が充分に乾燥したら、抵抗パターン10への通電を止める。
【0031】ここで、気体圧送ポンプを駆動して流体供給ポート17側に冷却用のエアを供給し、同ポート17を介してエアを密閉空間S1内に導入する。流体供給ポート17を経て吐出されたエアは、密閉空間S1内にてホットプレート3の下面側に垂直に吹き付けられる。そして、該エアは、ホットプレート3の下面側全体に接触しながら、流体排出ポート18のほうに向かって流れる。その際、同エアによってホットプレート3の熱が全体的にほぼ均一に奪われる。熱を奪って温度が上昇したエアは、さらに流体排出ポート18を経て再び空間の外に流出し、汚染の心配のない別の空間にて放出される。なお、一連のエアの流れは、図1における太線矢印により概略的に示されている。そして、ホットプレート3がある程度低い温度まで冷やされたら、シリコンウェハW1をホットプレート3から取り外す。
【0032】従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
(1)このホットプレートユニット1では、ケーシング2の底部2aに2個の流体供給ポート17が形成されている。このため、同ポート17からケーシング2内の密閉空間S1内に冷却用のエアを流通させることができる。そして、今おエアをホットプレート3の下面側全体に接触させることにより、同プレート3を強制的に冷却することができる。このため、ホットプレート3を強制的に冷却することが可能となり、放冷に比べて短時間で済むようになる。したがって、ホットプレート3全体を短時間で均一に冷却することができる。
【0033】(2)このホットプレートユニット1では、各流体供給ポート17がケーシング2の底部2aに形成されている。このため、同ポート17からケーシング2内に流通されたエアを、ホットプレート3の下面に対して垂直に吹き付けることができる。このため、比較的短時間にホットプレート3を冷却させることができる。
【0034】(3)流体供給ポート17は2個形成されているため、該エアをホットプレート3全体に均一に接触させることができ、同プレート3を均一に冷却することができる。
【0035】(4)このホットプレートユニット1では、上記のごとく略密閉された空間S1がケーシング2とホットプレート3との間に形成されている。ホットプレート3の下面側には端子ピン12等の突起物が存在するものの、それらはケーシング2とホットプレート3と間に形成された空間S1内に配置されている。即ち、前記突起物は装置の外部に非露出となり、いわば保護された状態となる。従って、突起物の存在如何に関係なく、ケーシング2の底面を図示しない支持ステージに対して、困難なく取付ることができる。
【0036】(5)また、ケーシング2とホットプレート3との間に形成された空間S1は、略密閉されていることから、エアを流通可能なものとなっている。このため、空間S1内へのエアの流通によってホットプレート3を強制的に冷却することが可能となり、放冷に比べて冷却に要する時間が短くて済むようになる。ゆえに、このホットプレートユニット1を用いれば、1回の乾燥処理に要する時間が確実に短縮され、もって生産性の向上を図ることができる。なお、空間S1は開放状態ではなく略密閉状態であることから、装置の外部にエアが漏れ出しにくく、それによって周囲を汚染する心配もない。
【0037】(6)本実施形態では、ケーシング2にその内外を連通させる流体供給ポート17と流体排出ポート18とがそれぞれ設けられている。従って、両ポート17,18を介して密閉空間S1内にエアを効率よく循環することにより、ホットプレート3を強制冷却し、比較的短時間のうちに低い温度に戻すことができる。
【0038】(7)このホットプレートユニット1では、ケーシング2の開口部4の上縁とホットプレート3の下面外周部との間にシールリング14を設け、当該部分における隙間のシールを図っている。よって、ケーシング2−ホットプレート3間の隙間を介した装置外部へのエア漏れが防止され、空間S1により高い密閉性を確保できる。このことはエア排出による周囲の汚染防止の確実化に貢献する。
【0039】(8)また、このホットプレートユニット1では、さらに底部2aの配線引出用孔7にシールパッキング8を設け、その貫通孔にリード線7を挿通させている。従って、配線引出用孔7を介した装置外部へのエア漏れが防止され、空間S1により高い密閉性を確保できる。このこともエア排出による周囲の汚染防止の確実化に貢献する。
【0040】なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 密閉性がある程度確保されるのであれば、シールリング14を省略するとともに、ケーシング2の開口部4の上面に直かに係止リング21をねじ止めし、この状態で開口部4にホットプレート3を取り付けてもよい。即ち、ホットプレート3はケーシング2に対して直接取り付けられることができる。
【0041】・ 前記実施形態では、ケーシング2とホットプレート3との間の空間が、密閉空間S1となっている。しかし、この空間は、必ずしも密閉されている必要はない。この場合、各流体供給ポート17から供給されたエアは、自ずと外部に排出されるため、各流体排出ポート18を省略することができる。例えば、図3に示すように、各流体排出ポート18を省略するとともに、底部2aに開口部31を設けてもよい。このようにすれば、ホットプレートユニット1の構造を簡単化することができ、製造コストを低減することができる。
【0042】・ 前記実施形態では、ケーシング2の底部2aに、2個の流体供給ポート17を配設している。しかし、これら各ポート17を、3個またはそれ以上に増設してもよい。このようにすれば、各ポート17の数を増やすほど、ホットプレート3をより短時間に冷却できるとともに、ホットプレート3をより均一に冷却することができる。なお、流体排出ポート18の数についても同様に、3個以上配設してもよい。
【0043】・ 例えば、図4(a)に示すように、前記抵抗パターン10として、三分割された各抵抗部32〜34を用い、各抵抗部32〜34に対して、それぞれ独立した電力供給を行うように変更する。すなわち、抵抗パターン10を三分割することにより、該抵抗パターン10を発熱させるための回路を3個に分割する。この場合、図4(b)にそれぞれ斜線で示すように、ホットプレート3には三つの発熱領域A1〜A3ができる。
【0044】そして、図4(b)に示すように、各発熱領域A1〜A3毎に複数(本実施形態では3個)の流体供給ポート17及び流体排出ポート18を配設する。なお、同図において、同一の領域A1〜A3に配設された各流体供給ポート17及び各流体排出ポート18は、それぞれ正三角形の頂点となる位置に配置されている。
【0045】このようにすれば、各回路のON・OFF動作によって温度制御を行うことができるようになる。また、各発熱領域A1〜A3毎に冷却用のエアを吹き付けて冷却させることができるため、ホットプレート3をより均一に冷却することができる。
【0046】なお、各流体供給ポート17及び各流体排出ポート18は、正三角形の頂点となる位置に限らず、任意の位置に配設されてもよい。また、同一の領域における各ポート17,18の配設個数は、3個に限らず、少なくとも1個あればよい。すなわち、各ポート17,18は、各発熱領域A1〜A3毎にそれぞれ1個以上配設されていればよい。
【0047】さらに、回路の分割個数は、三つに限らず、二つまたは四つ以上であってもよい。そしてこの場合、各流体供給ポート17の配設総数は、分割された回路の総数の70パーセント以上であればよく、必ずしも一回路に対して1個以上の流体供給ポート17を配設する必要はない。すなわち、流体供給ポート17は、回路数が4個のときには3個以上配設されていればよく、回路数が10個のときには7個以上配設されていればよい。
【0048】・ 配線引き出し部である配線引出用孔7を、ケーシング2の底部2a以外の場所、例えばケーシング2の側壁部に配設してもよい。
・ ケーシング2に区画された密閉空間S1内には、エア(空気)以外の気体、例えば炭酸ガスや窒素等の不活性ガスを冷却用流体として流通することも可能である。また、電気的構成に悪影響を与えないものであれば、液体を冷却用流体として流通させることも許容されうる。
【0049】・ 上記のホットプレート3を構成する板状基材9に、必要に応じて熱電対を埋め込んでおいてもよい。熱電対によりホットプレート3の温度を測定し、そのデータをもとに電圧値や電流値を変えることで、温度制御をすることができるからである。この場合、熱電対のリード線も同じくシールパッキング8を介して外部に引き出しておくことがよい。
【0050】次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
(1) 請求項4または請求項5に記載のホットプレートユニットにおいて、ケーシング−ホットプレート間に設けられるシール構造は、内周縁にプレート支持段部を有するシールリングであり、前記シールリングは前記ケーシングの開口部上面に対してねじ止めされていること。
【0051】(2) 請求項5または技術的思想1に記載のホットプレートユニットにおいて、前記配線引き出し部に設けられたシール構造は、弾性体からなる環状のシールパッキングであること。従って、この技術的思想2に記載の発明によれば、シールパッキングに挿通された配線と配線引き出し部との間に隙間ができにくくなり、装置外部への流体の漏れ出しがより確実に防止され、密閉性が向上する。
【0052】(3) 請求項1〜5、技術的思想1,2のいずれか1つにおいて、前記流体はエア(空気)であること。従って、この技術的思想3に記載の発明によれば、低反応性であり抵抗体間ショートの心配がなく、かつ低コスト化にも有利である。
【0053】(4) 請求項1〜5、技術的思想1〜3のいずれか1項に記載のホットプレートユニットにおいて、前記ケーシングには、ケーシング内の流体を外部へ排出する流体排出ポートが形成されていること。従って、この技術的思想4に記載の発明によれば、ケーシング内に供給された流体を流体排出ポートから外部に流出させることができる。このため、ホットプレートをより短時間のうちに冷却させることができる。
【0054】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、ホットプレート全体を短時間で均一に冷却することができる。
【0055】請求項4,5に記載の発明によれば、ケーシング内を密閉空間とすることができる。よって、装置外部への流体の漏れ出しが防止され、前記空間により高い密閉性を確保することができる。




 

 


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