JP2015023018A

JP2015023018A - 加熱体

Info

Publication number: JP2015023018A
Application number: JP2013153237A
Authority: JP
Inventors: 孝幸井口; Takayuki Iguchi; 禎子山田; Sadako Yamada; 健一三好; Kenichi Miyoshi; 玄秀吉沢; Haruhide Yoshizawa
Original assignee: Nihon Dennetsu Co Ltd
Current assignee: Nihon Dennetsu Co Ltd
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2015-02-02

Abstract

【課題】加熱面の平面度を損なうことなく、従来よりも急速に昇降温させることができる加熱体を提供する。【解決手段】金属箔ヒータ６の両面をポリイミドで被覆してなる箔ヒータ５を、台座２の上方に固定された内周フレーム３上に載置するとともに、その周縁部５ａを複数の保持ピン９に沿って昇降自在な外周フレーム４上に接着固定し、外周フレーム４を下方に向けてバネ１１で付勢することで、箔ヒータ５の加熱面７を水平方向へ均一に緊張させる。【選択図】図２

Description

本発明は加熱体に関し、更に詳しくは、加熱面の平面度を損なうことなく、従来よりも急速に昇降温させることができる加熱体に関する。

一般に、半導体ウェハや液晶用ガラスなどの基板の加熱処理工程においては、金属プレート型の加熱体が用いられている。この金属プレート型の加熱体は、発熱源である金属箔ヒータをポリイミドなどの耐熱性樹脂フィルムで被覆した箔ヒータを、加熱面を形成する金属製の加熱プレートと高圧で押圧して接着することにより製造される（例えば、特許文献１を参照）。

ところで近年では、生産効率の向上及び省エネルギーの観点から、加熱体をより急速に昇降温することが求められている。そのためには、加熱プレートを薄肉化して熱容量を小さくすることが考えられるが、製造中や使用中に加熱プレートが変形して加熱面の平面度が損なわれてしまい、基板の加熱処理に支障を来すおそれがある。

特開２００３−２１７７９９号公報

本発明の目的は、加熱面の平面度を損なうことなく、従来よりも急速に昇降温させることができる加熱体を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の加熱体は、樹脂フィルムの中央部に金属箔ヒータを埋設してなる箔ヒータの上面を介して加熱処理を行う加熱体において、前記箔ヒータにおける少なくとも前記金属箔ヒータが埋設された部分を緊張させる緊張手段を備えることを特徴とするものである。

上記の加熱体においては、緊張手段を、箔ヒータの周縁部が固定された外周フレームと、金属箔ヒータが埋設された部分を囲むように箔ヒータの下面に接する内周フレームと、外周フレーム及び内周フレームの少なくとも一方を互いの間隔が拡がる方向に付勢する弾性体とから構成する。

また、箔ヒータの上面に、金属製又はカーボン製のシート部材を、望ましくは表面をアルマイト処理及び／又は黒色塗装したアルミニウム製の薄板材を、金属箔ヒータが埋設された部分を覆うように貼り付ける。

更には、内周フレームの内側に位置する箔ヒータの下面に、鏡面処理された金属製のシート部材を、金属箔ヒータが埋設された部分を覆うように貼り付ける。

本発明の加熱体における箔ヒータでは、樹脂フィルムにポリイミドを用いることが望ましい。

本発明の加熱体によれば、樹脂フィルムの中央部に金属箔ヒータを埋設してなる箔ヒータにおける少なくとも金属箔ヒータが埋設された部分を緊張させることにより、従来のように金属製の加熱プレートを用いないので熱容量が小さくなるため、加熱体を急速に昇降温させることができる。また、箔ヒータの加熱面となる金属箔ヒータが埋設された部分が均一に緊張されるため、加熱面の平面度が損なわれることはない。

本発明の第１の実施形態からなる加熱体の平面図である。図１においてＡ−Ａ矢視で示す断面図である。図２におけるＸ部の拡大図である。本発明の第２の実施形態からなる加熱体の平面図である。図４においてＢ−Ｂ矢視で示す断面図である。図５におけるＹ部の拡大図である。内周フレームの近傍部分の拡大断面図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１〜３は、本発明の第１の実施形態からなる加熱体を示す。

この加熱体１Ａは、円盤状の台座２の上方に水平に配置されたリング状の内周フレーム３及び外周フレーム４と、その内周フレーム３上で水平方向に均一に緊張された箔ヒータ５とから主に構成されている。

箔ヒータ５は、被加熱物の加熱処理に適した大きさ及びパターンを有する金属箔ヒータ６の両面を、その金属箔ヒータ６が中央部に位置するようにポリイミド製のフィルムで被覆したものである。この箔ヒータ５は、加熱面７を介して半導体ウェハなどの被加熱物を直接的又は間接的に加熱処理する。なお、ここで加熱面７とは、箔ヒータ５における金属箔ヒータ６が埋設された部分を覆う上面を指すものとする。

内周フレーム３は、箔ヒータ５の加熱面７を囲む大きさを有しており、周方向に等間隔で配置された複数の支柱８（例えば８本）を介して台座２上に固定されている。

外周フレーム４は内周フレーム３よりも大きく、台座２上に立設された複数の保持ピン９（例えば８本）が周方向に等間隔で貫通しており、内周フレーム３と平行かつ同軸の状態で昇降自在に保持されている。それぞれの保持ピン９の上部には太径のヘッド部１０が形成されており、そのヘッド部１０と外周フレーム４の上面との間には圧縮状態のバネ１１が保持ピン９に沿って介設されている。

上記の箔ヒータ５の下面には、加熱面７が内側に位置するように内周フレーム３が接している。また、箔ヒータ５のポリイミドフィルムのみからなる周縁部５ａは、外周フレーム４の上面に接着固定されている。なお、箔ヒータ５の周縁部５ａと外周フレーム４との接着固定を確実にするために、外周フレーム４と同形のフレーム抑え部材で周縁部５ａを上から挟持するようにしてもよい。

そして箔ヒータ５は、外周フレーム４を保持する保持ピン９にそれぞれ介設されたバネ１１が、ヘッド部１０をバネ受けとして外周フレーム４を下方に向けて付勢することで、内周フレーム３と外周フレーム４との間の距離が拡大するため、内周フレーム３上で水平方向に均一に緊張される。

このように加熱体１Ａを構成したので、従来のように金属製の加熱プレートを用いないので熱容量が小さくなるため、加熱体１Ａを急速に昇降温させることができる。また、箔ヒータ５の加熱面７が水平方向に均一に緊張されるため、加熱面７の平面度が損なわれることはない。

図４〜６は、本発明の第２の実施形態からなる加熱体を示す。なお、図１〜３と同じ部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

この加熱体１Ｂは、箔ヒータ５の周縁部５ａが上面に接着固定された薄肉の外周フレーム１２の下方に、台座２上に固定された断面略Ｌ字状の保持フレーム１３を、外周フレーム１２と平行かつ同軸になるように配置したものである。

保持フレーム１３における外周フレーム１２と対向する外周部１３ａには、太径のヘッド部１４を有する複数の保持ピン１５（例えば１２本）が周方向に等間隔で下方から貫通しており、その先端部１５ａは外周フレーム１２の下面に固定されている。また、保持ピン１５のヘッド部１４と保持フレーム１３の下面との間には圧縮状態のバネ１６が保持ピン１５に沿って介設されている。

これらの保持ピン１５のそれぞれのバネ１６が、保持フレーム１３の下面をバネ受けとして、ヘッド部１４及び保持ピン１５を通じて外周フレーム１２を下方へ付勢することで、内周フレーム３と外周フレーム１２との間の距離が拡大するので、箔ヒータ５が内周フレーム３上で水平方向に均一に緊張される。

上記のいずれの実施形態においても、図７に示すように箔ヒータ５の加熱面７に金属シート（例えば、ステンレスシートやアルミニウムシート）やカーボンシートなどの高熱伝導度のシート部材１７を接着等で貼付することにより、被加熱物をより均一に加熱することができる。

特に、上記の金属シートとして、表面をアルマイト処理、好ましくは黒色アルマイト処理したアルミニウムの薄板材や、表面を単に黒色塗装したアルミニウムの薄板材を用いることで、輻射率を増加させて加熱体１Ａ、１Ｂの加熱処理性能を向上させることができる。

また、加熱体１Ａ、１Ｂは、加熱面７の側面からの放熱ロスが非常に少ないという利点を有するが、図７に示すように、箔ヒータ５の加熱面７の裏面１８（下面）に鏡面処理を施された金属シート（例えば、鏡面ステンレスシート）などの低輻射率のシート部材１９を接着等で貼付することにより、裏面１８からの放熱ロスをも低減させて加熱処理性能をより向上することができる。

上述したいずれの実施形態からなる加熱体１Ａ、１Ｂにおいても、内周フレーム３に対して外周フレーム４、１２を下方へ付勢することで箔ヒータ５を緊張させているが、内周フレーム３のみを上方へ付勢する構成や、あるいは内周フレーム３及び外周フレーム４、１２をそれぞれ上方及び下方へ付勢する構成にしてもよい。

また、内周フレーム３や外周フレーム４、１２などのフレーム部材がリング状の形状になっているが、これに限られるものではなく、例えば被加熱物が液晶用ガラスの場合には、矩形状のフレーム部材を用いることができる。

１Ａ、１Ｂ加熱体
３内周フレーム
４、１２外周フレーム
５箔ヒータ
５ａ（箔ヒータの）周縁部
６金属箔ヒータ
７加熱面
１１、１６バネ
１７高熱伝導度のシート部材
１９低輻射率のシート部材

Claims

樹脂フィルムの中央部に金属箔ヒータを埋設してなる箔ヒータの上面を介して加熱処理を行う加熱体において、
前記箔ヒータにおける少なくとも前記金属箔ヒータが埋設された部分を緊張させる緊張手段を備えることを特徴とする加熱体。
前記緊張手段が、前記箔ヒータの周縁部が固定された外周フレームと、前記金属箔ヒータが埋設された部分を囲むように前記箔ヒータの下面に接する内周フレームと、前記外周フレーム及び内周フレームの少なくとも一方を互いの間隔が拡がる方向に付勢する弾性体とからなる請求項１に記載の加熱体。
前記箔ヒータの上面に、金属製又はカーボン製のシート部材を、前記金属箔ヒータが埋設された部分を覆うように貼り付けた請求項１又は２に記載の加熱体。
前記シート部材が、表面をアルマイト処理及び／又は黒色塗装したアルミニウム製の薄板材である請求項３に記載の加熱体。
前記内周フレームの内側に位置する前記箔ヒータの下面に、鏡面処理された金属製のシート部材を、前記金属箔ヒータが埋設された部分を覆うように貼り付けた請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱体。
前記樹脂フィルムがポリイミドからなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱体。