用来加热以及冷却对象物的工作台的制作方法

1.本发明涉及一种用来加热以及冷却对象物的工作台。


背景技术：

2.日本专利第5427367号公报记载有一种矩形基座。基座例如是在制造半导体集成电路、平板显示器面板及太阳光发电用面板时使用作为工作台。基座在制造工序中例如是将基板加热。此时要求迅速且均一地加热基板。又，也期望能冷却基板。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利第5427367号公报


技术实现要素：

6.发明所欲解决的课题
7.本发明的目的在于提供一种不仅是加热基板也可冷却基板的工作台。又，本发明的目的在于提供一种可均一地加热(或冷却)基板的工作台。
8.解决课题的技术方案
9.上述课题通过具备不仅是加热工作台的搭载表面的加热部且还具备冷却部的工作台而可解决。又，上述课题通过在容纳加热部或冷却部的槽的间隙填充热传导介质而可解决。
10.本发明的第1实施例涉及一种工作台，设置于腔室内且用来加热以及冷却对象物。
11.腔室的例子为真空腔室。对象物的例子为半导体集成电路、平板显示器面板及太阳光发电用面板，或为制造这些的中途的基板。此工作台1具有：工作台本体5、6，其具有搭载对象物的搭载表面；加热部7，其用来加热搭载表面；及冷却部8，其用来冷却搭载表面。冷却部8可为冷却搭载于搭载表面的对象物者，也可用于以比加热部7更低的温度加热对象物。加热部7及冷却部8可例如以能均一地加热或冷却工作台的方式而漩涡状地设置。例如在使流体从工作台中央的下方循环于加热部7及冷却部8内的情况下，加热部7及冷却部8优选为以围绕工作台的方式设计。
12.此工作台的优选方案为，工作台本体5、6进一步具有：第1槽10，其供加热部7插入；及第2槽10，其供冷却部8插入。第1槽10及第2槽10优选为设置于工作台本体5、6的内部。此时，第1槽10及第2槽可为容纳加热部7及冷却部8的隧道(穴)状者。第1槽10及第2槽10只要为可容纳加热部7及冷却部8的一部分的大小者即可。又，优选的工作台1是于第1槽与加热部的间隙，及于第2槽与冷却部的间隙具有热传导介质13者。热传导介质13优选为填充于上述间隙。
13.此工作台的优选方案中，热传导介质13为银、润滑脂、金属纤维或气体者。热传导介质13可为稀有气体。稀有气体是压力可为0.1大气压以上且100大气压以下(1大气压以上且100大气压以下、0.1大气压以上且10大气压以下或2大气压以上且10大气压以下)的氦
气。银优选为银膏。润滑脂例如为硅润滑脂。工作台用于加热时，尤其在cvd或etch制程时，使用腐蚀性气体。因此，工作台的材质常使用相对于腐蚀性气体耐性较强的铝。然而，铝在高温中强度会下降，所以当使稀有气体的压力上升时，工作台微观来看会如气球般的膨胀，与基板的距离在端部会变大，于基板的温度均一性上会产生问题。因此，在cvd或etch的加热制程中，通过将稀有气体的压力控制于接近真空的0.1大气压～0.5大气压，而存在可满足加热性能及温度均一性两者的区域。
14.本发明的第2实施例涉及一种真空装置，具有将上述任一工作台作为基座。此真空装置例如为用以制造半导体集成电路、平板显示器面板或太阳能电池板的真空装置。真空装置通常具有腔室及用于使腔室成为真空的真空泵。又，真空装置可具有用于将各种试料导入于腔室内的导入部。又，真空装置可适当地具有用于进行各种测量的传感器或测量设备。腔室的例子为用以制造目的物的制程腔室。平板显示器面板的例子为有机el显示器、等离子体显示器及液晶显示器。
15.本发明的第3实施例涉及一种使用上述真空装置制造半导体集成电路、平板显示器面板或太阳能电池板的方法。半导体集成电路的制造方法为现有，例如日本专利3956697号公报、日本专利3519589号公报及日本专利3064993号公报所记载。平板显示器面板的制造方法为现有，例如日本专利5173757号公报、日本专利5169757号公报及日本专利4604752号公报所记载。太阳能电池板的制造方法为现有，例如日本专利6555964号公报、日本专利6498053号公报及日本专利5386044号公报所记载。
16.发明效果
17.因为本发明不仅具备加热工作台的搭载表面的加热部且还具备冷却部，所以可加热及冷却工作台的搭载表面。又，本发明的优选例中，于容纳加热部或冷却部的槽的间隙具有热传导介质，因此可均一地加热(及冷却)搭载表面。
附图说明
18.图1-1是表示工作台的设置状况的概念图；
19.图1-2是表示工作台用于加热的在cvd或刻蚀(etch)制程时的状态的概念图；
20.图2是表示工作台的构造例的概念图；
21.图3是表示工作台的剖面例的概念图；
22.图4是表示工作台的剖面例的概念图；
23.图5是表示热传导介质的使用例的概念图；
24.图6是表示使用流体作为热传导介质的例子的概念图；
25.图7是表示于构成工作台本体的上表面台及下表面台两者形成槽的工作台的例子的概念图；
26.图8是具有流路的铝板的设计图；
27.图9是表示已安装热电偶的工作台的状态的图；
28.图10是取代表示在工作台各部位中的温度变化的图的图表。
29.附图标记说明
30.1：工作台
31.2：制程腔室
32.3：基板
33.4：制程气体
34.5：上表面台
35.6：下表面台
36.7：加热部
37.8：冷却部
38.9：台支撑体
39.10：槽
40.11：塑性变形部位
41.12：塑性变形部位
42.13：热传导介质
43.14：密封板
44.15：密封部
具体实施方式
45.以下使用附图说明用于实施本发明的实施方式。本发明并不限定于以下说明的方式，亦包含所属技术领域的技术人员由以下的方式在显而易见的范围内进行适当修改者。
46.图1-1为表示工作台的设置状况的概念图。工作台1通常设置于制程腔室2的内部并进行基板3的温度管理。制程腔室2与外气阻绝并保持在所求的真空度。制程腔室2可以制程气体4填满以保持压力。根据相异型态的制程腔室，例如物理气相沉积(pvd)腔室或溅镀腔室、离子金属注入(imp)腔室、化学气相沉积(cvd)腔室、原子层沉积(ald)腔室、等离子刻蚀腔室、退火腔室、其他腔室，制程气体4的压力会不同。图1-2为表示工作台用于加热的在cvd或刻蚀(etch)制程时的状态的概念图。一般基座是在大气中制作，因此在高温区域中拉伸强度或潜变强度会降低，微观来看会膨胀成气球状。尤其将基板加热至摄氏400度时，工作台的翘曲会成为数mm，于温度均一性上会产生问题。
47.图2为表示工作台的构造例的概念图。如图2所示，工作台1通常通过具有搭载对象物的搭载表面的上表面台5及下表面台6而以三明治状夹住加热部7及冷却部8。在下表面台6安装有台支撑体9，加热部7及冷却部8通过台支撑体9的内部而与制程腔室2的外部连通。工作台1的温度例如为室温至摄氏500度左右，温度较低时，可不使用加热部7而于冷却部(以管为例)8流通液体。温度较高时，可不使用冷却部8而仅使用加热部7。工作台1的材质可以是金属、石英、派热克斯(注册商标)：耐热玻璃，及碳纤维等。金属的例子为铝、铜及不锈钢。加热部7可以是收纳于槽内的电阻加热器、加热流体与管的组合、热泵等。冷却部8可以是收纳于槽内的冷却流体与管的组合、热泵等。用于容纳加热部7及冷却部8的槽可分别设置于上表面台5及下表面台6。
48.图3为表示工作台的剖面例的概念图。通常在上表面台5中为了提高接触效率而设置有槽10，并通过下表面台6将收纳于槽内的加热部7及冷却部8以三明治状夹住。
49.图4为表示工作台的剖面例的概念图。为了提升上表面台5与加热部7及冷却部8的接触效率，故利用塑性变形而成为经填隙的构造。加热部7、冷却部8及上表面台5的一部分进行塑性变形，而提高上表面台5与下表面台6的接触效率。以部位11表示上表面台5的塑性
变形。以部位12表示填隙时加热部7及冷却部8的塑性变形。
50.图5为表示热传导介质的使用例的概念图。即使是为了提高接触效率而利用塑性变形填隙的构造，微观来看也会有微小的间隙，真实的接触面积例如仅为数百分比。因此，使用热传导介质13为有效的。热传导介质13可以是碳纤维等固体、润滑脂状物、银之类的液体、氢、氦之类的气体。在润滑脂状物、液体、气体的情况为了防止流出可进行密封。
51.图6为表示使用流体作为热传导介质的例子的概念图。如图6所示，热传导介质13为润滑脂状物、液体、气体等的流体时，期望热传导介质13以填充于间隙且不会泄漏的方式密闭。为了简化图示，图6中，在左半边仅表示加热部7，在右半边仅表示冷却部8。于台支撑体9的端部安装有密封板14，且以密封部15完全密封加热部7及冷却部8。通过密封热传导介质13可由大气阻绝而防止流出。热传导介质13为气体时，通过于间隙压入气体而可大幅提升热传导效率。
52.图7是表示于构成工作台本体的上表面台及下表面台两者形成有槽的工作台的例子的概念图。如图7所示，用于容纳加热部7及冷却部8的槽可分别设置于上表面台5及下表面台6。
53.工作台例如可用以下方式制造。于单边长度为1500～4000mm的矩形(例如正方形)的2片厚度30～100mm的铝板机械加工出槽(流路)。工作台本体的材质不限定于铝，只要是金属即可。于以此方式所得的槽(流路)插入外形的不锈钢制的管。于槽插入管后，重叠2片铝板并将外周摩擦搅拌接合(fsw焊接)。重叠2片铝板时，会在铝板的槽与不锈钢制管产生间隙。若搁置此间隙则会使热传导效率变差。因此，期望为于铝板的槽与不锈钢制管之间插入热传导介质，提高热传导效率。例如可在将管等加热部或冷却部设置于槽之前，先于槽涂布热传导介质的流体，也可在fsw焊接后于槽内填充气体并密封。用如此方式可制造工作台。
54.实施例
55.[实验例1]
[0056]
制造用以控制玻璃基板温度的基座
[0057]
为了控制玻璃基板温度而使用基座。制程的时间会受基座的温度控制时间影响。为了缩短温度控制时间或提高产率而期望具有温度控制功能的基座。
[0058]
用以下方式制造基座。
[0059]
在材质a6061的铝板加工流路，于其中通过加热器或流通热传导介质进行温度控制。图8是具有流路的铝板的设计图。工作台(基座)本来是用于真空装置内，但在此为了测量温度变化而在大气中测量温度变化。
[0060]
热传导介质为固体(金属、金属纤维、水泥、纤维等)、液体(润滑脂、银膏等)、气体(氦等)。
[0061]
通过插入这些而可提高热传导效率。
[0062]
于400mm的正方形、厚度40mm的2片铝板中的一者机械加工出槽，并插入sus管，其后将外周以fsw接合而制作成基板。将氦气压入并填充至sus管与铝板的间隙。又，在铝板中的一者于十八处安装热电偶，且于sus管流入80℃的热水，测量温度变化。图9是表示已安装热电偶的工作台的状态的图。图9的右部为照片。
[0063]
[实验例2]
[0064]
除了不使用热传导介质以外，以与实验例1相同方式制造工作台，并测量温度变化。
[0065]
[实验例3]
[0066]
除了使用硅润滑脂作为热传导介质以外，以与实验例1相同方式制造工作台，并测量温度变化。在将sus管插入槽之前，于槽涂布硅润滑脂。
[0067]
[实验例4]
[0068]
除了使用银膏作为热传导介质以外，以与实验例1相同方式制造工作台，并测量温度变化。在将sus管插入槽之前，于槽涂布银膏。
[0069]
[结果]
[0070]
图10是取代表示在工作台各部位中的温度变化的图的图表。图10表示在实验例2(图10的(a))、实验例3(图10的(b))、实验例4(图10的(c))中的温度变化。纵轴表示温度，横轴为表示经过时间。与无热传导介质的情形相比，硅润滑脂、银膏的热阻为约1/2，可知热传导效率提升。又，氦气的热阻最低，未满1/2，因此可推测热传导效率会提升。
[0071]
产业利用性
[0072]
本发明涉及一种工作台，例如使用作为在真空腔室内所使用的基座，所以可利用于半导体制造产业、面板制造产业及太阳发电面板的制造产业。