Warning: copy(.htaccess): failed to open stream: Permission denied in /home/jp321/public_html/header.php on line 8
半導体製造・検査装置用セラミック基板、ホットプレート、半導体製造・検査装置 - イビデン株式会社
米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 電気素子 -> イビデン株式会社

発明の名称 半導体製造・検査装置用セラミック基板、ホットプレート、半導体製造・検査装置
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2001−189189(P2001−189189A)
公開日 平成13年7月10日(2001.7.10)
出願番号 特願2000−316490(P2000−316490)
出願日 平成12年10月17日(2000.10.17)
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
3K058
3K092
【Fターム(参考)】
3K034 AA02 AA03 AA04 AA16 AA19 AA20 AA21 AA34 BB06 BB14 BC04 BC12 CA02 CA14 CA22 EA18 GA08 
3K058 AA83 CA52 CA78 CE12 CE19 GA04
3K092 PP20 QA05 QB02 QB04 QB33 QB44 QB48 QB61 QB69 QB76 QC02 RF03 RF11 RF19 RF22 TT27 TT30 UC08 VV03
発明者 平松 靖二
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】セラミック焼結体製基板本体の下面側に、付属部品がシリコーン系接着剤を適用して接着固定されていることを特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基板。
【請求項2】シリコーン系接着剤がシリコーンゴムであることを特徴とする請求項1に記載の半導体製造・検査装置用セラミック基板。
【請求項3】付属部品が、電気的加熱手段の電気系統内に組み込まれた温度ヒューズであり、温度ヒューズがセラミック基板の下面側に、直接またはホルダーを介してシリコーン系接着剤を適用して接着固定されてなる請求項1または2に記載の半導体製造・検査装置用セラミック基板。
【請求項4】セラミック基板が、真空吸引孔を備え、付属部品が、上記真空吸引孔を真空発生装置に接続するためのバキュームコネクタであり、該コネクタがセラミック基板の下側面に、直接またはホルダーを介して、シリコーン系接着剤を適用して接着固定されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体製造・検査装置用セラミック基板。
【請求項5】電気的加熱手段を備えたセラミック焼結体製ホットプレート本体の下面側に、付属部品がシリコーン系接着剤を適用して接着固定されていることを特徴とするホットプレート。
【請求項6】シリコーン系接着剤がシリコーンゴムであることを特徴とする請求項5に記載のホットプレート。
【請求項7】付属部品が電気的加熱手段の電気系統内に組み込まれた温度ヒューズであり、該温度ヒューズがホットプレートの下面側に、直接またはホルダーを介し、シリコーン系接着剤を適用して接着固定されていることを特徴とする請求項5または6に記載のホットプレート。
【請求項8】ホットプレート本体が、該本体上で加熱される被加熱体の定着固定手段としての少なくとも1つの真空吸引孔を備え、付属部品が、上記真空吸引孔を真空発生装置に接続するためのバキュームコネクタであり、該コネクタがホットプレート本体の下面側に、直接またはホルダーを介し、シリコーン系接着剤を適用して接着固定されていることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載のホットプレート。
【請求項9】セラミック焼結体製基板とケーシングとからなり、ケーシング内に、付属部品がシリコーン系接着剤を適用して接着固定されていることを特徴とする半導体製造・検査装置。
【請求項10】前記セラミック焼結体製基板はホットプレートである請求項9に記載の半導体製造・検査装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造・検査装置及びそれに用いられるセラミック基板、ホットプレート、詳しくは半導体産業において使用されるウエハプローバ、静電チャックや、半導体製造プロセスにおいて使用されるホットプレートユニット等に好適なホットプレートに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて、例えばスパッタリング工程においてシリコンウエハを加熱乾燥させる場合、通常、ホットプレートユニットと呼ばれる装置が用いられている。
【0003】図5には従来の装置の一例が示されている。このホットプレートユニット10は、無蓋有底状のケーシング11と、該ケーシング11の上端開口部12に設置されたセラミック焼結体製のホットプレート13とを備えている。ホットプレート13の下面側には、所定パターンの抵抗体14が加熱手段として設けられている。ホットプレート13の上面側には、被加熱物であるシリコンウエハ15が載置されるようになっている。ホットプレート13の下面側には、加熱状態に至った電気系統を自動的に切るための電気ヒューズ16(図6参照)等の付属部品が取り付け固定されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、一般的には、ホットプレート13の下面に対する上記付属部品、例えば電気ヒューズ16の取り付け固定手段として、図6に示されるような止め金具17が用いられている。そして、この止め金具17を電気ヒューズ16に被せた状態でホットプレート13の下面にネジ18止めすることにより、電気ヒューズ16が固定されるようになっている。
【0005】しかし、ホットプレート13の本体部を構成しているセラミック焼結体は、高硬度であり、それに対するネジ穴19の加工も容易なことではない。ゆえに、このことがホットプレート13の加工コスト高の原因になっていた。
【0006】また、止め金具17は通常ステンレス製であり、ホットプレート13の本体部を構成しているセラミック焼結体との間には熱膨張係数差がある。ゆえに、繰り返し使用している間に、熱膨張係数差に起因してネジ穴19のネジ部が漸進的に損壊され、いずれはネジ18が効かなくなるおそれがあった。この場合、止め金具17ひいては電気ヒューズ16がホットプレート13の下面から次第に離れていき、電気ヒューズ16が設定通りに働かなくなる危険性があった。そして、このことはホットプレート13の品質性能を低下させる原因となっていた。このような問題点は、ウエハプローバや静電チャックに適応されるホットプレートにおいても共通し、同様のことが言える。
【0007】本発明は、上記従来装置の問題点を一掃し、品質、性能が良くてしかも低コストの半導体製造・検査装置用セラミック基板、ホットプレート、半導体製造・検査装置を提供することを目的としてなされたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ネジ止め手段に代え、接着剤を接着固定手段として採用すれば上記問題を解決できるのではないかという着想のもとに、熱的、機械的特性に優れることでよく知られているエポキシ樹脂を主材料とするエポキシ樹脂系接着剤の使用を試みた。その結果、短期的には耐熱性、耐熱衝撃性等について好結果が得られたが、接着固定部において経時的な劣化が起こったり、真空下での残留溶剤の揮発により接着剤層が破壊される傾向があり、接着固定の持続性に問題があることが判明した。本発明者等は、上記接着剤の問題点を克服するべくさらに鋭意研究を重ねた結果、シリコーン系接着剤を使用すれば、耐熱性、耐熱衝撃性はもとより接着固定部の接着状態を長期間安定して持続保持できることを見い出し、ついに本発明に完成するに至ったものである。
【0009】即ち本発明は、「セラミック焼結体製基板本体の下面側に、付属部品がシリコーン系接着剤を適用して接着固定されていることを特徴とする半導体製造・検査装置用セラミック基板」、「セラミック焼結体製基板とケーシングとからなり、ケーシング内に、付属部品がシリコーン系接着剤を適用して接着固定されていることを特徴とする半導体製造・検査装置」及び「電気的加熱手段を備えたセラミック焼結体製ホットプレート本体の下面側に、付属部品がシリコーン系接着剤を適用して接着固定されていることを特徴とするホットプレート」に係る。
【0010】本発明において、シリコーン系接着剤は、シリコーンゴム、好ましくはシリコーンRTVを主材料としているものが適当である。また、付属部品の例としては、電気的加熱手段の電気系統内に組み込まれた温度ヒューズが挙げられる。該温度ヒューズは、セラミック基板やホットプレートの下面側に、直接またはホルダーを介し、シリコーン系接着剤を適用して接着固定される。
【0011】また、本発明においては、セラミック基板やホットプレート本体が、該基板や本体上で加熱される被加熱体の定着固定手段として少なくとも1つの真空吸引孔を備え、付属部品が、上記真空吸引孔を真空発生装置に接続するためのバキュームコネクタであり、該コネクタが基板や本体の下面側に、直接またはホルダーを介し、シリコーン系接着剤を適用して接着固定されていることがよい。
【0012】また、本発明の半導体製造・検査装置(ホットプレート、静電チャック、ウエハプローバ、サセプタ等)は、上記のごとく、セラミック焼結体製基板とケーシングとからなり、ケーシング内に、付属部品がシリコーン系接着剤を適用して接着固定されていることを特徴とする。シリコーン系接着剤は経時的な熱劣化の問題がないため、これを用いることにより長時間安定して接着状態を維持することができる。
【0013】ケーシングは、図4の断面図に示されるように、例えば板状体(図4では底板)と枠状体とからなる。具体的にいうと同図では、断熱リングを介して枠状体にセラミック基板を支持させたものが例示されている。シリコーン系接着剤を用いた場合には、例えば温度ヒューズ23やサーモスタット22等の付属部品をセラミック基板の裏面側やケーシングの内部に対して接着することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明を具体化した一実施形態を図1〜図4に基づき説明する。図1は、半導体製造・検査装置の一種である実施形態のホットプレートにおいて、ホットプレート本体1の下面側への電気ヒューズ2の取り付け固定状況を示している。このホットプレートでは、取り付け固定手段として特にシリコーン系接着剤3を適用したことを特徴としている。
【0015】ちなみに、ホットプレートの基本的構成は、図5,図6において述べた従来品と実質的に異なるところがない。従って、本実施形態のホットプレートにおいて図5の従来品と共通している構成に関しては、図4にて同じ部材番号を付す程度に止め、その詳細な説明を省略する。
【0016】接着剤の適用による取り付け固定手段によれば、セラミック焼結体製のホットプレート本体1、即ち該本体1を構成している高硬度のセラミック焼結体に穴あけ加工を施す必要がなくなる。よって、ホットプレートの加工コストの引き下げが可能になる。
【0017】さらに、シリコーン系接着剤3は、硬化状態においても弾性を有している。ゆえに、ホットプレート本体1と電気ヒューズ2との間に生ずる熱膨張係数差を吸収・緩和することができる。このことに加え、シリコーン系接着剤3は材質的に耐熱性及び熱衝撃性に優れている。ゆえに、ホットプレートを繰り返し使用する間に該ホットプレートから繰り返し加熱や衝撃を受けたとしても、シリコーン接着剤3であればこれに耐えることができ、好適な接着固定状態を長期間安定して持続保持することができる。
【0018】よって、本実施形態によれば、品質、性能のよいホットプレートを安価に提供することが可能になる。図2は、実施形態の変形例を示している。本例におけるホットプレート本体1は、該本体1上に載置されるシリコンウエハ15を定着固定するための手段である真空吸引孔4を備えている。さらに、このホットプレート本体1は、該真空吸引孔4を真空発生装置(図示せず)に接続するためのバキュームコネクタ5を備えている。バキュームコネクタ5における上端には、外方へ延出する取り付けフランジ5aが設けられている。そして、この取り付けフランジ5aは、シリコーン系接着剤3を適用してホットプレート本体1の下面側に接着固定されている。取り付けフランジ5aは、同図に示されるように、本体部5bの少なくとも両側2箇所に形成されていればよいほか、もちろん全周に亘って形成されていてもよい。
【0019】本例においても、ホットプレート本体1の下面に対するバキュームコネクタ5の接着固定にシリコーン系接着剤3を適用しているので、図1の場合と同様に、品質、性能の良いホットプレートを安価に提供することが可能になる。
【0020】また、図1,図2のものにおいては、ホットプレート本体1に対し、電気ヒューズ2、バキュームコネクタ5等の付属部品を直接取り付けている。これに代えて、特に電気ヒューズ2等のような小さい付属部品については、図3に示すように、電気ヒューズ2に止め金具6を被せ、該止め金具6を取り付けフランジ部6aにおいてホットプレート本体1の下面側に接着固定するようにしてもよい。つまり、小さな付属部品については、ホットプレート本体1の下面側に対して直接的にではなく、別の部品を介して間接的に取り付けてもよい。
【0021】本実施形態においては、電気ヒューズ2、バキュームコネクタ5等をシリコーン系接着剤3により所定部位に接着固定した後、例えば市販のディスペンサを用いてその周囲にシリコーン系接着剤3を供給してもよい。このようにすれば、電気ヒューズ2、バキュームコネクタ5等をホットプレート本体1に対してより強固に接着固定することができる。
【0022】本実施形態において接着固定手段として適用されるシリコーン系接着剤3は、シリコーン樹脂、シリコーンゴム(RTV)等を主材料として含み、加熱下(例えば100℃程度)または常温下で硬化し、硬化後は弾性接着層を構成する。特にシリコーンRTVは常温で硬化するので、加熱を必要とせず、熱経済性に優れ好適である。
【0023】好適なシリコーン系接着剤3としては、例えば、KE1830、KE3417(いずれも商品名、信越化学社製)、SE9142、CY52−221(いずれも商品名、東レシリコーン社製)、TSE384、BTSE3843W(いずれも商品名、東芝シリコーン社製)等が挙げられる。このような市販品のうちから、ホットプレート本体1及び付属部品(電気ヒューズ2、バキュームコネクタ5、止め金具6)等との接着適性等を考慮し、最適のシリコーン系接着剤3を適宜選択すればよい。
【0024】シリコーン系接着剤3の膜厚(塗布硬化後における膜厚)は、特に限定されることはなく広い範囲から選択することが可能である。ただし、あまり薄すぎると熱膨張係数差の吸収緩和性能を十分に発揮できなくなるおそれがあるので、少なくとも0.005mm程度の膜厚が必要である。なお、膜厚は最大でも0.1mm程度あれば充分である。
【0025】
【実施例及び比較例】(実施例)
ヒータ付きウエハプローバ(ウェハプローバヒータ)の製造(1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径0.4μm)4重量部、非晶質カーボン0.9重量部、並びに1−ブタノール及びエタノールからなるアルコール53重量部を混合した。このようにして得た混合組成物をドクターブレード法を用いて成形し、厚さ0.47mmのグリーンシートを得た。
【0026】(2)次に、このグリーンシートを80℃で5時間乾燥させた後、発熱体と外部端子ピンと接続するためのスルーホール用の貫通孔をパンチングによって設けた。
【0027】(3)平均粒子径1μmのタングステンカーバイド粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量、分散剤0.3重量部を混合して導電性ペーストAとした。
【0028】また、平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオール溶媒を3.7重量部、分散剤0.2重量部を混合して導電性ペーストBとした。
【0029】次に、この導電性ペーストAを用いたスクリーン印刷により、グリーンシートに格子状のガード電極用印刷体及びグランド電極用印刷体を印刷した。また、端子ピンと接続するためのスルーホール用の貫通孔に導電性ペーストBを充填した。
【0030】さらに、印刷されたグリーンシート及び印刷がされていないグリーンシートを50枚積層し、130℃、80kg/cm2の圧力で一体化することにより、積層体を作製した。
【0031】(4)次に、この積層体を窒素ガス中にて600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150kg/cm2で3時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒化アルミニウム板状体を得た。得られた板状体を直径300mmの円形状に切り出して基板とした。スルーホール16の寸法は、直径0.2mm、深さ0.2mmであった。
【0032】また、ガード電極及びグランド電極の厚さは10μm、ガード電極の形成位置はウエハ処理面から1mm、グランド電極の形成位置はウエハ処理面から1.2mmであった。また、ガード電極及びグランド電極の導体非形成領域の1辺の大きさは、0.5mmであった。
【0033】(5)上記(4)で得た基板をダイアモンド砥石で研磨した後、研磨された面にマスクを載置し、SiC等によるブラスト処理で当該面に熱電対の取付けのための凹部及びウエハ吸着用溝(幅0.5mm、深さ0.5mm)を設けた。
【0034】(6)さらに、基板において凹部や溝等が形成されていない側の面に、発熱体14を形成するための層を印刷した。印刷には導電性ペーストを用いた。ここでは導電性ペーストとして、プリント配線板のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究所製の「ソルベストPS603D」を使用した。
【0035】この導電性ペーストは、銀/鉛ペーストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素、アルミナからなる金属酸化物(それぞれの重量比率は、5/55/10/25/5)を銀100重量部に対して7.5重量部含むものであった。前記ペーストに含まれる銀粒子は、平均粒径4.5μmかつリン片状であった。
【0036】(7)導電ペーストを印刷した基板を780℃で加熱焼成して、導電性ペースト中の銀、鉛を焼結させるとともに当該基板に焼き付けた。さらに硫酸ニッケル30g/l、ほう酸30g/l、塩化アンモニウム30g/l及びロッシェル塩60g/lを含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に基板を浸漬して、銀の焼結体の表面に厚さ1μm、ホウ素の含有量が1重量%以下のニッケル層(図示せず)を析出させた。この後、基板に対して、120℃,3時間のアニーリング処理を施した。
【0037】銀の焼結体からなる発熱体14は、厚さが5μm、幅2.4mmであり、面積抵抗率が7.7mΩ/□であった。
(8)前記基板において溝が形成された面(ウェハ処理面)に、スパッタリング法により、順次、チタン層、モリブデン層、ニッケル層を形成した。スパッタリングのための装置としては、日本真空技術株式会社製の「SV−4540」を使用した。スパッタリングの条件として、気圧を0.6Paに、温度を100℃に、電力を200Wに設定した。スパッタリングを行う時間は、金属の種類に応じて30秒〜1分の範囲内で調整した。蛍光X線分析計の画像によると、チタン層の膜厚は0.3μm、モリブデン層の膜厚は2μm、ニッケル層の膜厚は1μmであった。
【0038】(9)硫酸ニッケル30g/l、ほう酸30g/l、塩化アンモニウム30g/l及びロッシェル塩60g/lを含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に、上記(8)で得られた基板を浸漬した。その結果、スパッタリングにより形成された前記金属層の表面に、厚さが7μmであってホウ素含有量が1重量%以下のニッケル層を析出させた。この後、120℃,3時間のアニーリングを行った。
【0039】さらに、表面にシアン化金カリウム2g/l、塩化アンモニウム75g/l、クエン酸ナトリウム50g/l及び次亜リン酸ナトリウム10g/lを含む無電解金めっき液に、前記セラミック板を93℃,1分間の条件で浸漬した。その結果、ニッケルめっき層上に厚さ1μmの金めっき層を形成した。
【0040】(10)溝から裏面側に抜ける真空吸引孔4をドリル加工により形成し、さらにスルーホールを露出させるための袋孔を設けた。そして、Ni−Au合金(Au81.5重量%、Ni18.4重量%、不純物0.1重量%)からなる金ろうを用いて、970℃で加熱リフローすることにより、袋孔にコバール製の外部端子ピンを接合した。また、半田(スズ90重量%/鉛10重量%)を介して、発熱体14にコバール製の外部端子ピンを接合した。
【0041】(11)次に、温度制御を行うための複数の熱電対24を凹部に埋め込み、所望のウエハプローバヒータを得た。
(12)このウエハプローバヒータにおいて真空吸引孔4がある箇所に、シリコーン系接着剤3(信越化学工業製、商品名SE9142)を用いてバキュームコネクタ5を接着した(図2参照)。また、セラミック基板の下面に、シリコーン系接着剤3(信越化学工業製、商品名SE9142)を用いて温度ヒューズ23を接着した。
(比較例)基本的には上記実施例と同様であるが、先ほどのシリコーン系接着剤3を用いる代わりにエポキシ樹脂を用いて部品の接着を行った。
(比較結果)実施例及び比較例について、それぞれ200℃で5000時間加熱した後、バキュームコネクタ5及び温度ヒューズ23の脱落の有無を確認した。
【0042】その結果、実施例では、加熱後においても特に脱落は見られなかった。従って、実施例については部品の接着固定状況が極めて優れていることがわかった。これに対して比較例では、加熱後においてバキュームコネクタ5や温度ヒューズ23の脱落が見られた。
【0043】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。即ち、ホットプレート本体1の下面に対する付属部品の接着固定に特にシリコーン系接着剤3を適用したので、ネジ止め手段を用いた場合やエポキシ系接着剤を適用した場合にみられる問題点を一掃でき、品質、性能のよいホットプレートを安価に提供することができる。
【0044】なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ セラミック焼結体製基板は、必ずしも電気的加熱手段を持つものでなくてもよい。別の言いかたをすると、セラミック焼結体製基板に形成されるパターンは、必ずしも発熱体14でなくてもよい。
【0045】・ セラミック焼結体製基板を形成するセラミック材料としては、上記実施形態にて例示したような窒化アルミニウムのみに限定されることはなく、例えばアルミナや窒化珪素等を用いることも可能である。
【0046】・ セラミック焼結体製基板は、ドクターブレード装置を利用したシート成形法を経て製造されたものに限定されることはなく、例えばプレス成形法を経て製造されたものでもよい。
【0047】・ セラミック基板に対して導電性ペーストを塗布する方法としては、スクリーン印刷法のみならず、例えば捺印法などのその他の手法もある。
・ 被加熱物はシリコンウェハ15のみに限定されることはなく、それ以外のものであってもよい。
【0048】・ ケーシング11は、実施形態のような「無蓋有底」状のもののみに限定されることはなく、例えば「無蓋無底」状であってその内部に中底板を備えるようなもの等であってもよい。
【0049】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10において、前記半導体製造・検査装置は、ウエハプローバ、静電チャック、ホットプレートユニット、サセプタであること。
【0050】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1〜4に記載の発明によれば、セラミック焼結体製基板本体の下面に対する付属部品の接着固定に特にシリコーン系接着剤を適用したので、ネジ止め手段を用いた場合やエポキシ系接着剤を適用した場合にみられる問題点を一掃でき、品質、性能のよいセラミック焼結体製基板を安価に提供することができる。また、このような構成のセラミック焼結体製基板は、特にウエハプローバ、静電チャックや、半導体プロセスにおいて適用されるホットプレートユニットに好適なものとなる。
【0051】請求項5〜8に記載の発明によれば、ホットプレート本体の下面に対する付属部品の接着固定に特にシリコーン系接着剤を適用したので、ネジ止め手段を用いた場合やエポキシ系接着剤を適用した場合にみられる問題点を一掃でき、品質、性能のよいホットプレートを安価に提供することができる。また、このような構成のホットプレートは、特にウエハプローバ、静電チャックや、半導体プロセスにおいて適用されるホットプレートユニットに好適なものとなる。
【0052】請求項9,10に記載の発明によれば、品質、性能のよい装置を安価に提供することができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013