JP6154248B2 - 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体製造装置に関する。

内部に流路を有する流路部材は、流路に流体を流すことによって、流路部材と流路部材に接する他の部材とで熱交換を行なうことができ、それにより、流路部材に接する他の部材の温度を調節することができる。

例えば、特許文献１には、少なくとも１つの半導体素子と、該半導体素子を挟む一対のリードフレームとを有し、該リードフレームの外側表面を露出して、樹脂によりモールドされた半導体コンポーネントと、一対のリードフレームの外側表面にそれぞれ接合用金属で接合された、冷媒通路を有するセラミックチューブとを備え、セラミックチューブのリードフレームに接合される側の冷媒通路の第１の壁の肉厚は、第１の壁に対向する冷媒通路の第２の壁の肉厚より小さい半導体装置が開示されている。

特開2008−103623号公報

しかしながら、特許文献１の半導体装置は、第１の壁の肉厚が、この第１の壁に対向する冷媒通路の第２の壁の肉厚より小さいことによって、熱交換効率を向上できたものの、熱交換効率を上げるために、流路を流れる流体の圧力を高めに設定した場合、特に第１の壁が流体からの圧力によって破損しやすいという課題があった。

それゆえ本発明は、信頼性の向上した流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体製造装置を提供することを目的とするものである。

本発明の流路部材は、被処理物が載置される蓋体部と、底板部と、前記蓋体部と前記底板部とに接続された複数の側壁部とを備え、内部に流体が流れる流路を有する流路部材であって、前記流体が流れる方向に直交する断面視において、前記複数の側壁部のうち少なくとも１つが、前記底板部から前記蓋体部にかけて幅が段階的に広くなっている第１の側壁部とされていることを特徴とするものである。
また、被処理物が載置される蓋体部と、底板部と、前記蓋体部と前記底板部とに接続された複数の側壁部とを備え、内部に流体が流れる流路を有する流路部材であって、前記流体が流れる方向に直交する断面視において複数の流路口を有し、該流路口に挟まれた前記側壁部のうち、少なくとも供給口側に位置する側壁部が、前記底板部から前記蓋体部にかけて幅が広くなっている第１の側壁部とされており、該第１の側壁部は、排出口側に位置する側壁部よりも前記蓋体部と接する部位の幅が広いことを特徴とするものである。

また、本発明の熱交換器は、上記構成の流路部材の蓋体部の表面または内部に金属部材が設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の半導体製造装置は、上記構成の流路部材の蓋体部の内部に金属部材が設けられている熱交換器を備えていることを特徴とするものである。

本発明の流路部材によれば、蓋体部が破損しにくいことから、信頼性の向上した流路部材とすることができる。

また、本発明の熱交換器によれば、信頼性の向上した熱交換器とすることができる。

また、本発明の半導体製造装置によれば、信頼性の向上した半導体製造装置とすることができる。

本実施形態の流路部材の一例を示す、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図である。 本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図である。 本実施形態の流路部材のさらに他の一例を示す、（ａ）は供給口側における断面図であり、（ｂ）は排出口側における断面図である。 本実施形態の流路部材のさらに他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図である。 本実施形態の流路部材のさらに他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図である。 本実施形態の流路部材のさらに他の例として、流体が流れる方向に対して水平な断面を示す断面図であり、（ａ）は蛇行状の流路、（ｂ）はスパイラル状の流路である。 本実施形態の熱交換器を備える半導体製造装置の一例を示す概略図である。

以下、本発明の流路部材の実施の形態の例を説明する。

図１は、本実施形態の流路部材の一例を示す、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図である。なお、以降の図において同一の構成は、同一の符号を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態の流路部材10は、被処理物が載置される蓋体部１と、底板部３と、蓋体部１と底板部３とに接続された複数の側壁部２を備え、内部に流体が流れる流路４（図１（ｂ）における断面図では、流路４の断面を示す流路口４ａとして示す。）を有しており、流体が流れる方向に直交する断面視において、複数の側壁部２のうち少なくとも１つが、底板部３から蓋体部１にかけて幅が広くなっている第１の側壁部２ａとされている。なお、図１を含め、図２〜図５においては、５本の側壁部２のうち、外壁を除く３本が第１の側壁部２ａとされている例を示している。

ここで、底板部３から蓋体部１にかけて幅が広くなっている第１の側壁部２ａとは、図１（ｂ）に示すように、第１の側壁部２ａの底板部３と接する部位の幅を２ｂ、第１の側壁部２ａの蓋体部１と接する部位の幅を２ｃとしたとき、底板部３に接する部位の幅２ｂに対して蓋体部１に接する部位の幅２ｃが広いものである。このような構成を満たしていることにより、第１の側壁部２ａにおける蓋体部１と接する部位の幅が広く、蓋体部１と第１の側壁部２ａとの接続面積が大きいことから、蓋体部１は破損しにくいため、信頼性の向上した流路部材10とすることができる。特に熱交換効率を向上すべく、蓋体部１の厚みを薄くした流路部材にこの構成を用いると有用てせある。

また、流体と接触する部分の表面積が、底板部３よりも蓋体部１の方が相対的に小さくなるものの、蓋体部１は破損しにくくなっているため、高い圧力の流体を流すことができることから、熱交換効率を維持することができる。それゆえ、熱交換効率を維持しつつ信頼性の向上した流路部材10とすることができる。なお、熱交換効率を維持しつつ信頼性の高い流路部材10とするには、外壁を除く側壁部２が複数あるときには、図１（ｂ）に示す
ように、外壁を除く全ての側壁部２が第１の側壁部２ａとされていることが好適である。なお、外壁が第１の側壁部２ａとされているものであってもよいことはいうまでもない。

また、図１（ｂ）に示すように、流路口４ａの高さの寸法４ｂが、底板部３側の流路口４ａの幅の寸法よりも長く形成されている流路部材10では、被処理物が載置されることとなる蓋体部１に近い第１の側壁部２ａの流体との接触面積を比較的大きくすることができることから、熱交換効率を高く維持できるため好適である。

さらに、流路口４ａの高さの寸法４ｂに対し、第１の側壁部２ａの底板部３と接する部位の幅２ｂの寸法が0.2倍以上の範囲とし、第１の側壁部２ａの底板部３と接する部位の
幅２ｂに対し、第１の側壁部２ａの蓋体部１と接する部位の幅を２ｃの寸法が1.3倍以上3.0倍以下の範囲であれば、熱交換効率を高く維持することができるとともに、蓋体部１が外部からの物理的衝撃にも耐え得る優れた機械的強度をも有する流路部材10とすることができる。

また、被処理物における熱分布に違いがあるときなどは、側壁部２間の間隔を適宜調整するほか、第１の側壁部２ａの幅の広がり具合を適宜調整することで、被処理物の均熱化を図ることができる、例えば、被処理物の中央部の温度が高く、外側が低いときには、流路部材10における中央部の側壁部２の間隔を広くし、外側の間隔を狭くすればよい。

ここで、流路部材10を構成する蓋体部１、側壁部２および底板部３は、金属や樹脂またはセラミックス等で作製することができる。また、蓋体部１、側壁部２および底板部３は、同じ材質で作製されてもよく、他の材質で作製されるものであってもよい。そして、腐食性の高いガスや液体を流路４に流すときには、各部材をセラミックスで作製することが好適であり、セラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、コージェライト、ムライト、炭化硼素、またはこれらの複合物を用いることができる。

特に、本実施形態の流路部材10は、炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体からなることが好ましい。ここで、主成分とは、焼結体を構成する全成分100質量％のうち80質量
％以上の割合で占める成分のことをいう。そして、本実施形態の流路部材10が、炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体からなるときには、優れた耐久性や耐食性に加えて、熱伝導率が高いことから熱交換効率が向上した流路部材10とすることができる。また、炭化珪素質焼結体は、主成分である炭化珪素が、他のセラミックス、例えばアルミナと比べて比重が小さく流路部材10の軽量化が図れるものであることから、大型の流路部材10が必要な場合に有用である。

なお、本実施形態の流路部材10がセラミックスからなるとき、熱交換効率を高く維持若しくはさらに向上させるには、第１の側壁部２ａを含む側壁部２を構成するセラミックスとして熱伝導率の高いセラミックスを用いることが好適である。これは、蓋体部１に伝搬した熱が、効率よく側壁部２に伝搬し、それにより側壁部２と流体とで効率よく熱交換を行なうことができるからである。また、蓋体部１の厚みを薄くして熱交換効率の向上を図っている構成であるときには、蓋体部１よりも熱伝導率の高いセラミックスを用いて側壁部２を作製することが好適である。

例えば、第１の側壁部２ａを含む側壁部２を、炭化珪素を主成分とする炭化珪素質焼結体とし、蓋体部１および底板部３をアルミナを主成分とするアルミナ質焼結体とすれば、熱交換効率に優れた流路部材10とすることができるうえに、蓋体部１と底板部３とを炭化珪素よりも原料価格が低いアルミナで作製することで、流路部材10の製造コストを下げることができる。

なお、流路部材10がセラミックスからなるとき、主成分を含め成分の結晶構造は、流路部材10から所定の大きさの試料を切り出してＸ線回折装置（ＸＲＤ）で測定し、同定することによって確認することができる。また、各成分の元素の含有量については、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に付設のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）で測定することによって確認することができる。また、ＩＣＰ発光分光分析装置または蛍光Ｘ線分析装置を用いて各元素の含有量を求め、結晶構造に基づいて、炭化物、酸化物、窒化物等に換算することによって含有量を確認することができる。

図２は、本実施形態の流路部材の他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図である。

図２に示す本実施形態の流路部材20は、第１の側壁部２ａの幅が、底板部３から蓋体部１にかけて段階的に広くなって配置されている。

このような構成とすれば、流路に流れる流体が乱流を生じやすくなるとともに、蓋体部１側の流路の幅が狭くなることから、流体が流れの早くなり易い蓋体部１側の方に流れるため、上記図１の構成にて得られる効果に加えて、さらに流路部材10の蓋体部１に載置される被処理物と流体との熱交換効率を高くすることができる。あわせて第１の側壁部２ａの表面積を大きくできることからも熱交換効率を向上することができる。

また、図２（ｂ）に示すように、本実施形態の流路部材20は、流路口４ａの高さの寸法４ｂに対して、第１の側壁部２ａの底板部３と接する部位の幅を２ｂの寸法が0.2倍以上
であるとき、第１の側壁部２ａにおける底板部３側の幅が最も狭い部位の高さ２ｄが、30％以上45％以下であることが好ましい。この範囲であれば、流路部材として必要とされる熱交換効率と機械的強度とを備える信頼性の高い流路部材20とすることができる。

図３は、本実施形態の流路部材のその他の一例を示す、（ａ）は供給口側における断面図であり、（ｂ）は排出口側における断面図である。

図３に示す本実施形態の流路部材30は、断面視において複数の流路口４ａを有し、流路口４ａに挟まれた側壁部２のうち、供給口側に位置する側壁部２が第１の側壁部２ａとされておりとともに、第１の側壁部２ａは、排出口側に位置する側壁部２よりも蓋体部１と接する部位の幅が広くなっている。なお、図３のように、流路４を複数有する場合には、蓋体部１と接する部位の幅の比較は、同一の第１の側壁部２ａにおいて行なえばよく、蛇行状やスパイラル状の１つの流路を有する流路部材では、供給口側および排出口側の断面視において流路口４ａに挟まれたそれぞれの側壁部２で比較すればよい。

このような構成とすれば、流路口４ａに挟まれた側壁部２が第１の側壁部２ａとされているとともに、排出口側に位置する側壁部２よりも蓋体部１と接する部位の幅が広いことから、流体が供給されるときに最も大きな圧力がかかり、特に破損しやすい供給口側において、流体の圧力による破損を抑制でき、さらに信頼性を向上することができる。

図４は、本実施形態の流路部材のその他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図である。

図４に示す本実施形態の流路部材40は、断面視において、第１の側壁部２ａが少なくとも底板部３側の１段目と、この１段目の蓋体部１側に接合される２段目とを有し、２段目における１段目側の少なくとも一部が、１段目に向けて突出する凸部２ｅを有している。なお、図４では、段を３段有しており、２段目および３段目のそれぞれの１段目側に凸部
２ｅを有する形状となっている。

流路部材40は、第１の側壁部２ａの２段目おける１段目側の少なくとも一部に、１段目に向けて突出する凸部２ｅを有していることによって、高い圧力の流体を流したときや蓋体部１が物理的衝撃を受けたとき等に、第１の側壁部２ａの１段目と２段目との接合部において、１段目がずれることによる破壊を抑制でき、信頼性が向上した流路部材40とすることができる。なお、２段目と３段目とにおいても同様の効果を得ることができる。さらに、図４（ｂ）に示すように２段目および３段目のそれぞれの１段目側に凸部２ｅを有する形状とすることによって、第１の側壁部２ａの表面積を広くすることができるとともに、流路４を流れる流体が乱流を発生し易くなることから、第１の側壁部２ａと流体との熱交換効率を向上することもできる。

図５は、本実施形態の流路部材のその他の一例を示す、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線の断面図である。

図５に示す本実施形態の流路部材50は、断面視において、第１の側壁部２ａの少なくとも一部が蓋体部１との接合部２ｆにおいて、蓋体部１側に向けて内側に湾曲している。このような構成とすれば、流路の表面積を広くすることができる。それにより、第１の側壁部２ａおよび蓋体部１と流体との熱交換効率を向上することができる。さらに、例えば、図５において、流路における第１の側壁部２ａと蓋体部１とで構成されるコーナー部の角度を鋭角とすることができる。蓋体部１と側壁部２との接合部において、蓋体部１側へクラックを生じる場合があるものの、流路４を構成する第１の側壁部２の少なくとも一部が蓋体部１との接合部において蓋体部１に向けて内側に湾曲していることで、コーナー部に生じる応力の向きを傾けることができ、クラックの進展距離を長くすることができる。それにより、流路部材50の破損を抑制できることから信頼性を向上させることができる。

なお、ここまでに説明してきた第１の側壁部２ａの形状等は、各流路部材の切断面を公知の光学顕微鏡やマイクロスコープなどを用いて確認することができる。

図６は、本実施形態の流路部材のさらに他の例として、蓋体部および底板部に対して水平な断面を示す断面図であり、（ａ）は蛇行状の流路、（ｂ）はスパイラル状の流路である。

図６に示す本実施形態の流路部材60は、流路が流路部材60中で連結されて一本の流路４として形成されている例を示している。

例えば、供給口が１箇所であり複数の流路４に分配されるときには、流体が、流体にかかる圧力が低い流路に流れやすく、熱交換にバラツキが生じる傾向があるが、図６に示すように、流路部材60中で連結された一本の流路４として形成されていれば、流体を流路の全体に効率よく流すことができる。それゆえ、熱交換の対象となる部材と流体との熱交換効率を向上することができる。また、図６（ａ）に示す蛇行状の流路４を有する流路部材60ａや、図６（ｂ）に示すスパイラル状の流路４を有する流路部材60ｂとすることによって、流路部材60の内部に流体を長く留まらせることができるので、熱交換を効率よく行なうことがきる。

また、本実施形態の流路部材10，20，30，40，50，60の蓋体部の表面１ａまたは内部に金属部材を設けることにより、熱交換器とすることができる。

このような熱交換器において、例えば、蓋体部１の表面１ａに金属部材を設け、さらに金属部材の表面に発熱部材を配置したときには、発熱部材により生じた熱が、金属部材に
効率良く伝達され、その伝達された熱が蓋体部１を介してさらに各側壁部２に伝達される。それにより、流路を流れる流体と効率よく熱交換することができる。さらに、本実施形態の流路部材10，20，30，40，50，60が、信頼性の高いものであることから、熱交換器についても信頼性の高いものとなる。なお、本実施形態の熱交換器においては、発熱部材としてＬＥＤ素子やパワー半導体などの発熱を生じる電子部品を配置する場合に、特に有効である。

図７は、本実施形態の熱交換器を備える半導体製造装置の一例を示す概略図である。

この半導体製造装置70は、ウェハ72のプラズマ処理装置であり、ウェハ72が、本実施形態の流路部材10，20，30，40，50，60の蓋体部１の内部に金属部材11が設けられてなる熱交換器71に載置されている例を示している。そして、流路部材10，20，30，40，50，60は、供給口５に供給チューブ７が、排出口６に排出チューブ８が接続され、高温もしくは低温の気体または液体等の流体を、流路部材10，20，30，40，50，60の内部に有する流路４に流すことによってウェハ72の加熱または冷却を行なうものである。

また、ウェハ72の上方にはプラズマを発生させるための上部電極12を備えるとともに、熱交換器71を構成する流路部材10，20，30，40，50，60の蓋体部１の内部にある金属部材11を、プラズマを発生させるための下部電極として利用し、この下部電極である金属部材11と上部電極12との間に電圧を印加することにより、下部電極である金属部材11と上部電極12と間に生じさせたプラズマをウェハ72に当てることができるようになっている。そして、熱交換器71が本実施形態の流路部材10，20，30，40，50，60を備えていることから、プラズマ処理する際に高温となる下部電極としての金属部材11を安定した温度に維持することができる。また、ウェハ72の温度も制御されることから、寸法精度の高い加工ができる。

また、図７では金属部材11をプラズマ発生用の下部電極として用いた例を示したが、金属部材11に電流を流すことによって加熱すれば、流体の温度調整を行なうこともできる。さらに、蓋体部１を誘電体材料により形成し、金属部材11を静電吸着用の電極として用い、金属部材11に電圧を印加すれば、ウェハ72と誘電体層との間に生じるクローン力やジョンソン・ラーベック力などの静電吸着力によってウェハ72を吸着・保持することもできる。

このように、本実施形態の熱交換器71は、信頼性の高い本実施形態の流路部材10，20，30，40，50，60の蓋体部１の内部に金属部材11が設けられていることから、熱交換効率が高く、長期間の使用に耐え得る信頼性の高い熱交換器71とすることができる。

そして、本実施形態の熱交換器71を備える本実施形態の半導体製造装置70は、半導体素子の製造や検査に支障をきたすことの少ない信頼性の高い半導体製造装置とすることができる。また、本実施形態の半導体製造装置70としては、その一例を示す図７のプラズマ処理装置の他にスパッタ装置、レジスト塗布装置、ＣＶＤ装置やエッチング処理装置等があり、これらの装置においても本実施形態の熱交換器71を備えることにより、上述した効果を得ることができる。

以下、本実施形態の流路部材の製造方法の一例について示す（以降の説明においては、図１〜図６に示す形状に特化した場合を除き、以降の流路部材には符号を付さずに説明する。）。

まず、流路部材10，20，30，40および60の作製にあたって、底板部３と、それ以外となる蓋体部１と側壁部２とが一体に形成された凹部を有する基体（以下、単に基体とも記載
する。）との成形体を得た後、接合剤を用いて底板部３と基体とを接合することによって流路部材10，20，30，40および60となる成形体を得た後焼結体を得る工程について説明する。

純度が90％以上であり平均粒径が１μｍ程度のセラミック原料を用意し、これに焼結助剤、バインダ、溶媒および分散剤等を所定量添加して混合したスラリーを噴霧造粒法（スプレードライ法）により噴霧乾燥して造粒し、１次原料とする。次に、噴霧乾燥して造粒した１次原料を所定形状のゴム型内へ投入し、静水圧プレス成形法（ラバープレス法）により成形し、その後、成形体をゴム型から取り外し、切削加工を施す。

なお、この切削加工において、基体となる成形体については、外形や流路を構成する凹部を所望の形状に加工するとともに、流体の供給口および排出口を形成する。

次に、流路部材10，20，30，40および60の底板部は、静水圧プレス法やスラリーを用いてセラミックスの一般的な成形法であるドクターブレード法やスラリーを造粒した後にロールコンパクション成形法によって作製したグリーンシートによって得られた成形体を形成する。

次に、基体となる成形体および底板部３となる成形体を接合する。接合に用いる接合剤としては、基体となる成形体および底板部３となる成形体の作製に用いたセラミック原料、焼結助剤、バインダ、分散剤および溶媒を所定量秤量して混合したスラリーからなる接合剤を用いる。そして、蓋体部１と側壁部２とを構成する基体となる成形体および底板部３となる成形体の少なくとも一方の接合部にこの接合剤を塗布し、基体となる成形体および底板部３となる成形体とが一体化した接合成形体を得る。そして、この接合成形体をセラミック原料に応じた雰囲気中において焼成することにより、本実施形態の流路部材10，20，30，40および60を得ることができる。

また、製造方法の他の例としては、上記と同様の方法で蓋体部１と側壁部２とを構成する基体となる成形体および底板部３となる成形体を作製した後、セラミック原料に応じた雰囲気中において焼成して、基体および底板部３の焼結体を得る。その後、ガラスからなる接合剤を用いて、基体および底板部３の焼結体の少なくとも一方の接合部にこの接合剤を塗布して一体化させ、熱処理することにより本実施形態の流路部材を得ることができる。

次に、押出し成形法を用いた流路部材10，20，40および50を作製する方法について説明する。

所望の形状になるような金型を準備し、公知の押出し成形法によって基体の成形体を得た後、焼成することによって、流路部材10，20，40および50とすることができる。なお、押出し成型法によって得られた蓋体部１と側壁部２と底板部３とが一体に形成されて基体となる成形体は、金型内において坏土が接合されてなるものであり、本実施形態の流路部材の製造方法に該当する。

さらに、複数の流路が流路部材の中で連結されて、一つの流路として形成するためには、例えば、押出し成形法で得られた成形体の側壁部２を切削によって加工した後、開放部を密閉するための成形体をスラリーからなる接合剤を用いて接合し、焼成することによって得ることができる。

また、他の例として、スラリーを用いてセラミックスの一般的な成形法であるドクターブレード法やスラリーを造粒した後にロールコンパクション成形法によってグリーンシー
トを形成し、金型により所望形状に打ち抜いた成形体を用いて積層するものであってもよい。

例えばその一例として、スラリーの作製方法としては、まず平均粒径が0.5μｍ以上２
μｍ以下である炭化珪素粉末と、焼結助剤として、炭化硼素およびカルボン酸塩の粉末とを準備する。そして、各粉末を、例えば、炭化珪素粉末100質量％に対して、炭化硼素に
粉末を0.12質量％以上1.4質量％以下、カルボン酸塩の粉末を１質量％以上3.4質量％以下となるように秤量して混合して混合粉末を得る。

次に、この混合粉末とともに、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、アクリル樹脂またはブチラール樹脂等のバインダと、水と、分散剤とを、ボールミル、回転ミル、振動ミルまたはビーズミル等に入れて混合する。ここで、バインダの添加量としては、成形体の強度や可撓性が良好で、また、焼成時に成形用バインダの脱脂が不十分とならないようにすればよく、このようにして作製されたスラリーを用いればよい。

このようにして作製した複数のグリーンシートを所望の流路４となるように積層するが、流路部材の第１の側壁部２ａを形成するようにして積層するのが良く、必要に応じて、各グリーンシートの厚みを変更したり、積層するグリーンシートの枚数を変更してもよい。なお、流路部材40および50を得る場合には、積層する前のグリーンシートの状態で、グリーンシートに研削加工やレーザー加工を施して、第１の側壁部２ａに有する凸部２ｅや、側壁部の少なくとも一部が、蓋体部との接合部において、蓋体部に向けて内側に湾曲している形状となるように加工したものを用いればよい。

また、それぞれのグリーンシートの接合面には、グリーンシートを作製するときに用いたものと同様のスラリーを接合剤として塗布し、グリーンシートを積層したあとに、平板状の加圧具を介して約0.5ＭＰａ程度の加圧を加え、そのあとに、約50〜70℃の室温で約10〜15時間乾燥させる。

次に、流路部材となる積層したグリーンシートを、例えば公知のプッシャー方式やローラー方式の連続トンネル炉で焼成する。それぞれの材質により焼成温度は異なるが、例えば、炭化珪素が主成分の材料であれば、不活性ガスの雰囲気中または真空雰囲気中、1800〜2200℃の温度範囲で10分〜10時間保持した後、2200〜2350℃の温度範囲で10分〜20時間にて焼成すればよい。

次に、流路部材において、側壁部２（第１の側壁部２ａを含む）を構成するセラミックスを、熱伝導率の高いセラミックスを用いる場合の製造方法について説明する。なお、ここでの説明においては、蓋体部１と底板部３とをセラミックスにて作製する場合について説明する。

蓋体部１，第１の側壁部２ａ、第１の側壁部２ａを除く側壁部２、底板部３を構成する部位を、公知のプレス法やグリーンシートを必要に応じて研削加工やレーザー加工を施した後に積層することによって成形体を作製し、それぞれのセラミック原料に応じた雰囲気中において焼成することによってセラミック焼結体を作製する。例えば、側壁部２（第１の側壁部２ａを含む）を炭化珪素を主成分とする原料を用いて成形体を作製後に、不活性ガスの雰囲気中または真空雰囲気中で焼成し、また、蓋体部１および底板部３はアルミナを主成分とする原料を用いて成形体を作製後に大気雰囲気中で焼成することによって焼結体を得ることができる。その後、ガラスからなる接合剤を用いて、蓋体部１，第１の側壁部２ａ、第１の側壁部２ａを除く側壁部２、底板部３のそれぞれの焼結体の少なくとも一方の接合部にこの接合剤を塗布して一体化させ、熱処理することにより本実施形態の流路部材を得ることができる。

ここで、例えば、本実施形態の流路部材の蓋体部１の表面１ａに金属部材11を設けるためには、タングステン、モリブデン、銀、銅やアルミニウムを公知の印刷法で形成するか、活性金属法やロウ付け法を用いて接合すればよい。さらに、蓋体部１の内部に金属部材11を設けるには、蓋体部１の内部に孔等を形成し、形成された孔等に、タングステン、モリブデン、銀、銅やアルミニウムを充填すればよい。このように形成することによって熱交換器71を得ることができる。

以上のようにして得られた本実施形態の流路部材は、複数の側壁部２のうち少なくとも１つが、底板部３から蓋体部１にかけて幅が広くなっている第１の側壁部２ａとされていることにより、第１の側壁部２ａにおける蓋体部１と接する部位の幅が広いことによって蓋体部１が破損しにくいことから、信頼性の向上した流路部材とすることができる。また本実施形態の熱交換器71が本実施形態の流路部材の蓋体部１の表面または内部に金属部材が設けられていることにより、信頼性の向上した熱交換器71とすることができる。特に半導体製造装置70が本実施形態の熱交換器71を備えることにより、信頼性の高い半導体素子の製造や検査を行なうことができる。

10，20，30，40，50，60：流路部材
１：蓋体部
２：側壁部
２ａ：第１の側壁部
２ｅ：凸部
２ｆ：接合部
３：底板部
４：流路
４ａ：流路口
５：供給口
６：排出口
７：供給チューブ
８：排出チューブ
11：金属部材
12：電極
70：半導体製造装置
71：熱交換器
72：ウェハ

Claims (7)

1. 被処理物が載置される蓋体部と、底板部と、前記蓋体部と前記底板部とに接続された複数の側壁部とを備え、内部に流体が流れる流路を有する流路部材であって、前記流体が流れる方向に直交する断面視において、
   前記複数の側壁部のうち少なくとも１つが、前記底板部から前記蓋体部にかけて幅が段階的に広くなっている第１の側壁部とされていることを特徴とする流路部材。
2. 被処理物が載置される蓋体部と、底板部と、前記蓋体部と前記底板部とに接続された複数の側壁部とを備え、内部に流体が流れる流路を有する流路部材であって、前記流体が流れる方向に直交する断面視において複数の流路口を有し、
   該流路口に挟まれた前記側壁部のうち、少なくとも供給口側に位置する側壁部が、前記底板部から前記蓋体部にかけて幅が広くなっている第１の側壁部とされており、該第１の側壁部は、排出口側に位置する側壁部よりも前記蓋体部と接する部位の幅が広いことを特徴とする流路部材。
3. 前記断面視において複数の流路口を有し、該流路口に挟まれた前記側壁部のうち、供給口側に位置する側壁部が前記第１の側壁部とされているとともに、該第１の側壁部は、排出口側に位置する側壁部よりも前記蓋体部と接する部位の幅が広いことを特徴とする請求項１に記載の流路部材。
4. 前記断面視において、前記第１の側壁部が、少なくとも前記底板部側の１段目と、該１段目の前記蓋体部側に接合される２段目とを有し、該２段目における前記１段目側の少なくとも一部が、前記１段目に向けて突出する凸部を有していることを特徴とする請求項１または３に記載の流路部材。
5. 前記断面視において、前記第１の側壁部の少なくとも一部が、前記蓋体部との接合部において、前記蓋体部に向けて内側に湾曲していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の流路部材。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流路部材の前記蓋体部の表面または内部に金属部材が設けられていることを特徴とする熱交換器。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の流路部材の前記蓋体部の内部に金属部材が設けられている熱交換器を備えていることを特徴とする半導体製造装置。

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