加熱平臺的製作方法
2023-10-19 13:58:02 4
專利名稱：加熱平臺的製作方法
技術領域：
本發明，涉及加熱平臺，更詳細的說，涉及構成半導體晶片或玻璃基板的加熱裝置的室的加熱部的加熱平臺。
背景技術：
在半導體晶片或液晶基板或是電路基板等的晶片上形成半導體薄膜，或將塗抹於晶片上的保護層液乾燥燒接而形成保護層膜時，使用加熱平臺。通常，設置於此加熱平臺的加熱裝置，利用電阻加熱方式較多，例如，使用如碳化矽(SiC)加熱器的陶瓷加熱器。在日本特開平2002-329566號公報中公開了使用碳化矽加熱器的晶片加熱裝置。且，日本特開2004-6242號公報中公開了電阻發熱體使用鉭或鎢、鉬等高融點金屬，基體陶瓷使用氮化鋁、氮化矽、氮化硼、賽隆(SIALON)等的陶瓷加熱器。圖6表示由陶瓷加熱器構成的加熱平臺的概略圖。加熱平臺200是在陶瓷基體43中例如一體燒結電阻發熱體42，通過從供電線41的供電使電阻發熱體發熱，來加熱被加熱物WF。
特開平2002-329566號公報[專利文獻2]特開平2004-6242號公報發明內容但是，陶瓷加熱器，在如半導體工序中要求高清潔度的過程下，存在如下問題。即，陶瓷加熱器被加熱至如700℃-800℃的高溫的狀態的話，會放出被吸著於陶瓷的微小凹凸或間隙的不純物，其會吸著於晶片而造成汙染或不良。這種晶片的汙染通稱為沾染。
此外，現有的加熱平臺，因加熱後的加熱平臺降溫慢，所以加熱過程的交換被加熱物的生產節拍時間長。
本發明的目的是鑑於上述的問題點提供一種加熱平臺，可取代現有的陶瓷加熱器，可以高溫加熱晶片等被加熱物，並且在加熱中可防止因不純物的發生所產生的被加熱物的汙染，進一步改善降溫性能。
本發明為了解決上述的課題，採用以下的技術方案。
技術方案1是一種加熱平臺，其特徵在於，具備載置被加熱物的平坦的平臺部，具有與該平臺部連續、在其內部收納有作為加熱裝置的多個燈泡的圓筒部的玻璃制部件；以及具有圓筒部及底面部，與玻璃制部件一體化而形成減壓狀態或是充填有惰性氣體的內部空間的金屬制部件。
技術方案2如技術方案1的加熱平臺，其中，所述燈泡在兩端具有密封部，並且在管型封體的內部具有燈泡絲，該燈泡的密封部朝向與具有支撐上述被加熱物的區域的表面相反的方向彎曲。
技術方案3如技術方案1的加熱平臺，其中，在所述燈泡的背面具備由陶瓷纖維構成的板作為反射部件。
技術方案4如技術方案1的加熱平臺，其中，在前述平臺部設置有冷卻裝置。
技術方案5如技術方案4的加熱平臺，其中，所述冷卻裝置由設置在平臺部下方的冷卻氣體吹出管構成。
技術方案6如技術方案4的加熱平臺，將所述平臺部形成中空結構，使冷卻氣體流動於該中空結構的間隙。
根據技術方案1的發明，載置被加熱物的平臺部由玻璃製成，所以不會吸著不純物，即使加熱高溫，也無不純物的發生，就無汙染晶片等被加熱物的問題。且，配置有燈泡的平臺部的內部空間，與外部遮斷，所以也無來自燈泡或燈泡的配線的汙染。
根據技術方案2的發明，減少燈泡的非發光部面對於平臺部的上面的比率，所以可將被加熱物均一地加熱。且，因為可以配置成接近相鄰接的燈泡的發光部，所以可減少非發光部面對於平臺部表面的比率，可將被加熱物均一地加熱。進一步，因為容易對齊從燈泡朝設在與平臺部的上面相反側的連接器部的方向配置的配線，所以束線或連接等的處理作業容易。
根據技術方案3的發明，在燈泡的背面具備由陶瓷纖維組成的板作為反射部件，所以成為耐熱衝擊及絕熱性優秀的反射部件。
根據技術方案4的發明，通過在平臺部設置冷卻裝置，能夠急速降溫，並能夠縮短加熱過程的生產節拍時間。
根據技術方案5的發明，冷卻裝置是通過設在平臺部下方的冷卻氣體吹出管，冷卻裝置的配置簡單，可有效地進行冷卻。
根據技術方案6的發明，將平臺部形成中空結構，使冷卻氣體流動於該中空結構的間隙，能夠節省空間，可有效地進行冷卻。
圖1是本發明的加熱平臺的概略剖面圖。
圖2是表示本發明所使用的燈泡結構的透視圖。
圖3是將本發明所使用的燈泡結構的圖與現有的燈泡結構的圖對比的圖。
圖4是表示將本發明的加熱平臺從上表兩側所見的燈泡配置的圖。
圖5是說明利用本發明的加熱平臺加熱晶片時的實驗結果的圖。
圖6是由現有的陶瓷加熱器構成的加熱平臺的概略圖。
圖7表示本發明的加熱平臺中，將冷卻氣體吹出管設在玻璃平臺部下方的結構。
圖8是表示冷卻氣體吹出管的概略圖。
圖9是本發明的加熱平臺中，將玻璃平臺部由多個支柱形成具有間隙的中空結構的例。
圖10表示可了解本發明的降溫效果的溫度測量結果。
具體實施例方式
利用圖1至圖4說明本發明的一實施方式。圖1是表示晶片加熱等所使用的本發明的加熱平臺的概要的剖面圖。圖中標號100指加熱平臺整體。標號50是其材質由石英玻璃等構成，在上部載置晶片等被加熱物平坦的平面的玻璃平臺部。玻璃制部件100A具有與玻璃平臺部50連續形成的圓筒部51、在其內部收納了作為加熱裝置的可高效放射紅外線的多個燈泡3，和形成於圓筒部51端部的凸緣部52。金屬制部件100B具有與凸緣部52氣密地面接觸的金屬制凸緣部25；與金屬制凸緣部25連續的圓筒狀的金屬框體部20及底面部26，並可與玻璃制部件100A組裝成一體而構成可形成減壓狀態或是可充填不活性氣體的內部空間。金屬制部件是例如由不誘鋼組成。
O形環24a位於玻璃制的凸緣部52及金屬制凸緣部25之間，通過標號21的挾持部件A及標號22的挾持部件B挾入而固定。挾持部件A及挾持部件B是通過螺栓23a旋緊固定，進一步通過螺栓23b與加熱平臺外的部件固定。挾持部件A22及玻璃制的凸緣部52之間設有O形環24c，挾持部件A22及加熱平臺外的部件之間設有O形環24b。
光反射板5、燈泡3、均熱板4如圖是通過支撐柱部件14從金屬制部件100B的底面部26被支撐，通過將玻璃制部件100A往上方取下，就可容易進行光反射板5、燈泡3、均熱板4的維修。然而，光反射板5、燈泡3、均熱板4的支撐方法不限定於此例。
雖未圖示，但是為了O形環24a、24b、24c的耐熱保護，而利用水冷卻金屬制凸緣部25的周圍。
標號4是由設置於玻璃平臺部50內部的上部及燈泡3間的碳等構成的均熱板，5設置於燈泡3的下部，是將燈泡3放射的光朝均熱板4側反射的反射光板，由陶瓷纖維構成。標號6是燈泡導線，標號12是連接外部電源的外部供電線，標號8是電流導入端子，WF是晶片等被加熱物，標號13是設在光反射板5、貫通燈泡密封部31的貫通孔。
本發明的加熱平臺100的內部空間，在本實施例是利用氮在13.3kPa的壓力下被駁運(バ一ジ)，由此，即使加熱中燈泡3的溫度上升，也可防止用於燈泡3的燈泡密封部31的密封箔32氧化。氮是在圖1中從氣體導入口10在燈泡3的密封部31附近被放出，加熱平臺100內部空間內的金屬制部件100B的底部26附近的氣體從氣體排出口9排出，在燈泡3的密封部31附近可保持充分的氮環境，所以密封部31的金屬箔無氧化的可能。
此外，玻璃平臺部50是由玻璃製成，所以不會吸著不純物，即使高溫加熱，也不會發生不純物，就無汙染晶片的問題。此外，燈泡3配置於加熱平臺100的內部空間，與外部遮斷，所以也無來自燈泡或燈泡的配線的汙染。
圖2，是表示燈泡3的結構的透視圖。
圖中，31通過密封箔32連接燈泡絲34及燈泡導線6，並且朝對於管型封體延伸方向的直角方向彎曲，配置於與玻璃平臺部50的上部表面相反側延伸方向的燈泡密封部，32是由鉬箔等構成的密封箔，33是由玻璃制的筒構成的閥或是封體，34是插入於閥33內的燈絲，35是支架。
在閥33內封入滷素氣體，且，這種在管型封體兩端具有密封部的燈泡是被稱為雙端部型。
如果燈泡3兩端的燈泡導線6通電，則燈泡絲34會變紅熱並放射紅外線。從燈泡絲34放射的紅外線，照射在被設置於玻璃平臺部50上部表面的均熱板4，進一步從均熱板4均一地加熱晶片等被加熱物WF。
圖3是說明彎曲燈泡3的燈泡密封部31的優點的圖。圖3(a)是表示本發明的燈泡3結構的圖，圖3(b)是表示與本發明的燈泡3相比較用的燈泡結構的圖。
在此，放射燈泡3的放射紅外線的部分稱為發光部，實質上不放射光的燈泡密封部31稱為非發光部的話，假設如圖3(b)所示燈泡的非發光部是與玻璃平臺部50的表面相對面的話，對應於被加熱物WF的非發光部的部分不易被加熱，就不易均一地加熱。對於此，如圖3(a)所示，將燈泡密封部31朝與玻璃平臺部50的上面相反側彎曲的話，非發光部面對於玻璃平臺部50的上面的比率會減少，就能夠均一加熱被加熱物WF。且，燈泡密封部31彎曲的話，能夠配置成接近相鄰接燈泡3的發光部，與上述同樣，非發光部面對於玻璃平臺部50表面的比率會減少，就能夠均一加熱被加熱物WF。
圖4是表示將圖1的加熱平臺從上部表面側所見的燈泡3的配置圖。如圖所示，在內側，多個封體是與直管狀的燈泡3並列，在其外側，多個圓環狀的燈泡3配置成同心圓狀。
圓環狀的燈泡3，是組合將圓二分割成半圓形，或者是四分割的形狀，配置成圓環狀。由1個燈泡形成圓也可以，但是徑變大的話，封體的長度變長，製造困難，所以將其分割而變短。當然使用被分割成四分割以上的燈泡也可以。進一步，使配置直管狀的燈泡3的部分與其外側相同，將圓環狀的燈泡3配置成同心圓狀也可以。且，若是徑小面積小的晶片，將1個燈泡的封體形成渦卷狀，只由1個燈泡構成也可以。
且，被加熱物WF，因為加熱中熱是從側面放射，所以相比於中央部，周邊部的溫度容易降低。因此，將用於加熱裝置的多個燈泡3分開成多個區域，並通過未圖示的電力控制裝置進行電控制即可。例如，配置有如圖4的燈泡3的情況時，分別電控制內側的直管狀的燈泡群、及外側的圓環狀的燈泡群。如晶片那樣的被加熱物WF，因為周邊部的溫度容易降低，所以對於中央部其周邊部會下降多少溫度，需預先實驗測量好，依據其結果，控制輸入電力，使外側的圓環狀燈泡群的輸出比內側的直管狀燈泡群的輸出大。各燈泡3是連接成直列，可將多個燈泡作為1個區域進行電控制。
接著，使用圖1詳細說明光反射板5。如圖所示，光反射板5設在燈泡3的玻璃平臺部50上面的相反側，其材質可效率佳地反射紅外區域的光，並且具有700℃以上的耐熱性，因接近燈泡導線6設置，所以考慮無短路的問題，將氧化鋁或是由氧化鋁及二氧化矽構成的陶瓷纖維形成板狀。然而，光反射板5不是使用陶瓷纖維，而是使用通過例如在石英等玻璃板的表面塗抹高純度明礬等而形成也可以。
在光反射板5中，設有供已彎曲的燈泡密封部31通過的貫通孔13。通過將燈泡密封部31通過此貫通孔13，防止來自燈泡3的光照射在燈泡密封部31，能夠抑制燈泡密封部31的溫度上升。通過將陶瓷板作為光反射板，將從燈泡3朝與玻璃平臺部50的上面相反方向放射的光朝玻璃平臺部50的上面方向反射，能夠提高被加熱物WF的加熱效率。
接著，使用圖1詳細說明均熱板4。
如圖所示，在希望均一加熱被加熱物WF的情況下，可以在燈泡3及玻璃平臺部50上面之間設置均熱板4。來自燈泡3的光照射於均熱板4，載置於玻璃平臺部50上面的被加熱物WF，由來自此均熱板4的輻射而加熱。用於均熱板4的碳託板的熱傳導性高，所以熱也能夠傳達至無燈泡3的發光部的部分，可以整體均一地使溫度上升。因此，可以均一地加熱被加熱物WF。
接著，利用圖4說明在本發明的加熱平臺加熱晶片時的實驗結果。加熱平臺1的結構，基本上與如圖1所示的相同，但是燈泡3的數量是33個，使用反射板5，但未使用均熱板4。被加熱物WF是使用Ф200mm的矽晶片，利用設定溫度750℃加熱時的表面9點的溫度以熱電對測量。9點的平均溫度是757℃，溫度分布的寬是+13.5deg～-20.4deg，面內誤差是±2.2％。
接著，表示本發明的加熱平臺的冷卻裝置的結構及其效果。舉例冷卻裝置的結構例的話，如圖7、圖9所示。圖7是將冷卻氣體吹出管設在玻璃平臺部50下方的結構。圖7(a)是表示從加熱平臺100上方看時的冷卻氣體吹出管60的配置圖，因為在平臺部內，所以用虛線表示。60a是氣體吹出口，箭頭是冷卻氣體的吹出方向。冷卻氣體吹出管60例如由石英玻璃制。圖7(b)是加熱平臺100的剖面圖中顯示冷卻氣體吹出管60的配置圖。箭頭表示冷卻氣體的流動方向。在圖7、圖9中，為了方便，燈泡3隻表示1個，但是實際上是配置成如圖4。
從圖7(a)可知，在此例中冷卻氣體吹出管60是環狀，氮氣體等的冷卻氣體是朝向環內部而從在管開口的氣體吹出口60a吹出，從加熱平臺100下方的金屬框體部20的底面部26排出。在圖中，為了方便省略燈泡導線、均熱板及被加熱物。圖8表示冷卻氣體吹出管60的概略圖，但是將圖7(b)的氣體導入口10設在2處，冷卻氣體吹出管60的腳部60b連設於該2個氣體導入口10。
且，圖9表示利用多個支柱50a形成間隙G而使玻璃平臺部50成為中空結構。金屬框體部被省略。冷卻氣體直接流入該中空結構的間隙G。60是冷卻氣體吹出管，朝間隙G開口，冷卻氣體在間隙G內朝箭頭方向流動。
圖10是表示冷卻效果的圖。是使用圖7所示的冷卻氣體吹出管來冷卻玻璃平臺時的石英玻璃的玻璃平臺部及矽晶片的溫度測量結果。測溫是通過埋設於玻璃平臺的表面、及矽晶片上的K型熱電對進行。燈泡的配置如圖4，輸入電壓是，外側一系列的圓環狀的燈泡為200V，直管狀的燈泡為170V，120秒間點燈之後熄滅。冷卻氣體的流量是50升/分。圖中，玻璃平臺部的溫度由虛線表示，冷卻了的情況為(a)，未冷卻的情況為(b)。且，矽晶片的溫度由實線表示，冷卻了的情況為(c)，未冷卻的情況為(d)。
從此測量結果的圖可知，點燈後120秒，石英玻璃的玻璃平臺部的溫度在冷卻了的情況下是升溫至約250℃，在未冷卻的情況下是升溫至約300℃。另一方面，矽晶片的溫度與有無冷卻無關，皆升溫至約420℃，不影響由冷卻所產生的矽晶片的加熱溫度。
而且，在燈泡熄滅後120秒，在未冷卻的情況下，石英玻璃的玻璃平臺部的溫度(圖中(c))降溫至約250℃，在有冷卻的情況下，玻璃平臺部的溫度(圖中(d))降溫至約190℃。且，矽晶片的溫度，在未冷卻的情況下降溫至約210℃，但在有冷卻的情況下降溫至約150℃。
如此，通過將冷卻裝置設在前述平臺部，對於矽晶片等被加熱物的到達溫度就無問題，另一方面降溫也快，即可急速降溫，可短縮加熱過程的生產節拍時間。
權利要求
1.一種加熱平臺，其特徵在於，具備載置被加熱物的平坦的平臺部，具有與該平臺部連續、在其內部收納有作為加熱裝置的多個燈泡的圓筒部的玻璃制部件；以及具有圓筒部及底面部，與玻璃制部件一體化而形成減壓狀態或是充填有惰性氣體的內部空間的金屬制部件。
2.如權利要求1所述的加熱平臺，其中，所述燈泡在兩端具有密封部，並且在管型封體的內部具有燈泡絲，該燈泡的密封部朝向與具有支撐上述被加熱物的區域的表面相反的方向彎曲。
3.如權利要求1所述的加熱平臺，其中，在所述燈泡的背面具備由陶瓷纖維構成的板作為反射部件。
4.如權利要求1所述的加熱平臺，其中，在前述平臺部設置有冷卻裝置。
5.如權利要求4所述的加熱平臺，其中，所述冷卻裝置由設置在平臺部下方的冷卻氣體吹出管構成。
6.如權利要求4所述的加熱平臺，其中，將所述平臺部形成中空結構，使冷卻氣體流動於該中空結構的間隙。
全文摘要
提供一種可以高溫加熱晶片等被加熱物，並且可防止在加熱中因產生不純物而導致的被加熱物汙染的加熱平臺。具備載置被加熱物的平坦的平臺部，具有與該平臺部連續、在其內部收納有作為加熱裝置的多個燈泡的圓筒部的玻璃制部件；以及具有圓筒部及底面部，與玻璃制部件一體化而形成減壓狀態或是充填有惰性氣體的內部空間的金屬制部件。
文檔編號F26B3/30GK1674721SQ20051000368
公開日2005年9月28日 申請日期2005年1月10日 優先權日2004年3月26日
發明者小田垣徹, 水川洋一 申請人:優志旺電機株式會社