JP6162558B2 - Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP6162558B2 JP6162558B2 JP2013197025A JP2013197025A JP6162558B2 JP 6162558 B2 JP6162558 B2 JP 6162558B2 JP 2013197025 A JP2013197025 A JP 2013197025A JP 2013197025 A JP2013197025 A JP 2013197025A JP 6162558 B2 JP6162558 B2 JP 6162558B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- side wall
- path member
- lid
- bottom plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
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。 The present invention relates to a flow path member, a heat exchanger using the same, and a semiconductor manufacturing apparatus.
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。 The flow path member having the flow path inside allows heat exchange between the flow path member and another member in contact with the flow path member by flowing a fluid through the flow path, thereby contacting the flow path member. The temperature of other members can be adjusted.
例えば、特許文献１には、ウェハを固定して、ドライエッチングやＣＶＤ処理を行なうために用いられる静電チャックとして、複数のセラミック層からなり、前記複数のセラミック層のうち中間のセラミック層に冷媒流路が形成されており、また前記中間のセラミック層よりも下方のセラミック層に前記冷媒流路に冷媒を送る供給流路及び前記冷媒流路から冷媒を排出する戻し流路が形成されている冷媒流路を備えた静電チャックが開示されている。
For example,
しかしながら、特許文献１に記載された構成の静電チャックでは、プラズマや電子ビームの照射によってウェハが急激に温度上昇したとき、ウェハを載置している部位における温度も上昇し、このウェハを載置している部位とその下層との接続部分には熱が籠りやすくなる傾向がある。そして、この籠った熱が高いときには、冷媒流路を流れる冷媒との温度差によって熱応力が生じて接続部分が破壊するという問題があった。そのため、熱応力に対する信頼性の向上した流路部材が求められている。
However, in the electrostatic chuck having the configuration described in
それゆえ本発明は、熱応力に対する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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a flow path member with improved reliability against thermal stress, a heat exchanger using the same, and a semiconductor manufacturing apparatus.
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狭くなっている第１の側壁部とされていることを特徴とするものである。 The flow path member of the present invention includes a lid body portion on which an object to be processed is placed, a bottom plate portion, and a plurality of side wall portions connected to the lid body portion and the bottom plate portion. A flow channel member having a flow channel, wherein at least one of the plurality of side wall portions narrows in a stepwise manner from the bottom plate portion to the lid body portion in a cross-sectional view orthogonal to the direction in which the fluid flows. It is the 1st side wall part which has become, It is characterized by the above-mentioned.
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。 The heat exchanger according to the present invention is characterized in that a metal member is provided on the surface or inside of the lid portion of the flow path member having the above-described configuration.
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ることを特徴とするものである。 Moreover, the semiconductor manufacturing apparatus of this invention is equipped with the heat exchanger by which the metal member is provided in the inside of the cover body part of the flow-path member of the said structure, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の流路部材によれば、第１の側壁部における蓋体部と接する幅が狭いことによって、蓋体部側での熱交換効率を向上でき、熱の籠りを抑制できる。それにより、蓋体部と
側壁部との接続部が破壊されることが抑制できるので、熱応力に対する信頼性の向上した流路部材とすることができる。
According to the flow path member of the present invention, since the width of the first side wall portion in contact with the lid body portion is narrow, the heat exchange efficiency on the lid body side can be improved, and the heat generation can be suppressed. Thereby, since it can suppress that the connection part of a cover body part and a side wall part is destroyed, it can be set as the flow-path member which improved the reliability with respect to a thermal stress.
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。 Moreover, according to the heat exchanger of this invention, it can be set as the heat exchanger with improved reliability.
また、本発明の半導体製造装置によれば、上記構成の熱交換器を備えることから、熱応力に対する信頼性の向上した半導体製造装置とすることができる。 Moreover, according to the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, since the heat exchanger having the above configuration is provided, a semiconductor manufacturing apparatus with improved reliability against thermal stress can be obtained.
以下、本発明の流路部材の実施の形態の例を説明する。 Hereinafter, examples of embodiments of the flow path member of the present invention will be described.
図１は、本実施形態の流路部材の一例を示す、（ａ）は流体の流れる方向に対して直交する方向に切断した状態の外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）において破線で囲んだ部分を拡大した断面図である。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。 1A and 1B show an example of a flow path member of the present embodiment, in which FIG. 1A is an external perspective view in a state of being cut in a direction orthogonal to a fluid flow direction, and FIG. 1B is a broken line in FIG. It is sectional drawing to which the part enclosed by is expanded. In the following drawings, the same components are described using the same reference numerals.
図１（ａ）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とを備え、蓋体部１、底板部３、側壁部２とで囲まれた空間が流路４とされ、内部に流路４を有する流路部材10とされている。また、本実施形態の流路部材10では、流体が流れる方向に直交する断面視において、複数の測壁部２のうち少なくとも１つが、底板部３から蓋体部１にかけて幅が狭くなっている第１の側壁部２ａとされている。なお、図１（ｂ）においては、流路４
の断面を示す流路口４ａとして示している。また、図１を含め、図２〜図６においては、７本の側壁部２のうち、外壁を除く５本が第１の側壁部２ａとされている例を示している。
As shown in FIG. 1 (a), the
It is shown as a
ここで、底板部３から蓋体部１にかけて幅が狭くなっている第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に接する幅２ｃが狭いものである。このような構成を満たしていることにより、流路４に冷却流体を流すことで、熱が籠りやすい蓋体部１と第１の側壁部２ａとの接続部を効率よく冷却でき、熱応力の発生を抑えることで、蓋体部１と第１の側壁部２ａとの接続部が破壊されることが抑制される。それにより、熱応力に対する信頼性の向上した流路部材10とすることができる。特に、流路部材10の蓋体部１に接するその他の部材との熱交換効率を高くするために、蓋体部１の厚みを底板部３の厚みよりも薄くした場合には、この効果がより発揮されるため有効である。なお、以下の説明において特に断りのない限り、流路４に冷却流体を流す場合について説明する。
Here, as shown in FIG. 1 (b), the first
また、被処理物が温度分布を生じるときは、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における側壁部２の間隔を調整して中央部の側壁部２の間隔を広くし、外側の間隔を狭くすればよい。
Further, when the object to be processed has a temperature distribution, the interval between the
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、それぞれ同じ材質で作製されてもよく、異なる材質で作製されてもよい。なお、流路４に腐食性の高いガスや液体を流すときには、各部材をセラミックスで作製することが好適である。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、炭化硼素、コージェライト、ムライトまたはこれらの複合物を用いることができる。
Here, the
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、優れた機械的特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の向上した流路部材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。
In particular, the
ここで、本実施形態の流路部材10では、少なくとも底板部３から蓋体部１にかけて幅が狭くなっている第１の側壁部２ａを有する構成となっていることから、側壁部２を同じ幅の構成とした場合よりも流路４の体積を大きく（流路４を構成する側壁部２の表面積を広く）することができる。それにより、流路４を流れる冷却流体との熱交換効率の向上を図ることができる。
Here, in the
また、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。
Further, when the
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セラミック焼結体とすれば、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。
For example, the
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（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結晶構造に基づいた含有量を確認することもできる。
When the
図２は、本実施形態の流路部材の他の例を示す、（ａ）は流体の流れる方向に対して直交する方向に切断した状態の外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）において破線で囲んだ部分を拡大した断面図である。 2A and 2B show another example of the flow path member of the present embodiment, in which FIG. 2A is an external perspective view in a state cut in a direction perpendicular to the direction of fluid flow, and FIG. It is sectional drawing to which the part enclosed with the broken line in FIG.
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にかけて段階的に狭くなっている。
In the
このような構成とすれば、流路４に流れる冷却流体が乱流を生じやすくなることから、熱交換効率の向上を図ることができる。また、流路４は、底板部３側が蓋体部１側に比べて幅が狭くなっていることから、底板部３側での流速が早くなり、底板部３側にゴミなどが溜まりにくくなり、冷却流体の流れをスムーズにすることができることから、熱交換効率を高くすることができる。
With such a configuration, the cooling fluid flowing in the
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４ｂに対して、第１の側壁部２ａの蓋体部１と接する幅が最も狭い部位における高さ方向の長さ（以下、単に高さという場合がある。）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。
Further, as shown in FIG. 2B, the
なお、図１（ａ）および図２（ａ）では、７本の側壁部２のうち５本の側壁部を第１の側壁部２ａとして示しており、側壁部２の一部を第１の側壁部２ａとすれば上記のような効果を得られるが、全ての側壁部２が、底板部３から蓋体部１にかけて幅が狭くなった第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。
In FIG. 1A and FIG. 2A, five of the seven
図３は、本実施形態の流路部材のさらに他の例を示す、（ａ）は流体の流れる方向に対して直交する方向に切断した状態の外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）において破線で囲んだ部分を拡大した断面図である。 FIG. 3 shows still another example of the flow path member of the present embodiment, in which (a) is an external perspective view in a state cut in a direction orthogonal to the fluid flow direction, and (b) is (a) ) Is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a broken line.
図３に示す本実施形態の流路部材30は、断面図において、第１の側壁部２ａが少なくとも蓋体部１側の１段目と、この１段目の底板部３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２ｆを有している。なお、図３では、１段目と、２段目と、２段目の底板部３側に接合される３段目とを有しており、２段目および３段目のそれぞれの１段目側に凸部２ｆを有する形状となっている。
In the cross-sectional view of the
流路部材30は、第１の側壁部２ａの２段目における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２ｆ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、信頼性の向上した流路部材30とすることができる。なお、２段目においても同様の効果を得ることができる。さらに、図３（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２ｆ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の向上を図ることもできる。
The
図４は、本実施形態の流路部材のさらに他の例を示す、（ａ）は流体の流れる方向に対して直交する方向に切断した状態の外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）において破線で囲んだ部分を拡大した断面図である。 FIG. 4 shows still another example of the flow path member of the present embodiment, in which (a) is an external perspective view in a state cut in a direction orthogonal to the fluid flow direction, and (b) is (a). ) Is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a broken line.
図４に示す本実施形態の流路部材40は、蓋体部１のうち流路４を構成する部位が、流路側に向けて湾曲している例を示している。
The
このような構成とすれば、流路４の体積（蓋体部１の流路４側の表面積）を大きくすることができる。それにより、熱交換の対象となる部材と流体との熱交換効率の向上を図ることができる。さらに、流路４に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、蓋体部１と第１の側壁部２ａとの接合部において、第１の側壁部２ａがずれることによる破壊を抑制でき、信頼性の向上した流路部材40とすることができる。
With such a configuration, the volume of the flow path 4 (surface area on the
なお、流路４の破損を抑制するとともに、熱交換効率の減少を抑制するためには、蓋体部１のうち流路４を構成する部位における流路側に向けての湾曲度合が0.01ｍｍ以上であって、流路４の高さ４ｂに対して20％以下であることが好ましい。湾曲度合いとは、例えば、図４に示すＡの部分のように、蓋体部１側の流路口４ａのコーナー同士を結んだ線と、最も流路側に湾曲している部分の垂線の距離で表される。
In addition, in order to suppress the breakage of the
図５は、本実施形態の流路部材のさらに他の例として、流体の流れる方向に対して直交する方向に切断した状態を示す外観斜視図であり、（ａ）は第１の側壁部の幅の最も狭い部位における高さ方向の長さが、中央部側に向けて漸次短くなっている流路部材であり、（ｂ）は第１の側壁部の幅の最も狭い部位における高さ方向の長さが、中央部側に向けて漸次長くなっている流路部材である。 FIG. 5 is an external perspective view showing a state cut in a direction orthogonal to the fluid flow direction as still another example of the flow path member of the present embodiment, and FIG. The length in the height direction at the narrowest portion is a flow path member that gradually becomes shorter toward the center, and (b) is the height direction at the narrowest portion of the first side wall. Is a flow path member whose length gradually increases toward the center side.
流路部材50（50ａ・50ｂ）を、第１の側壁部２ａの最も幅の狭い部位における高さ方向の長さを、両端に位置する第１の側壁部２ａから中央部に位置する第１の側壁部２ａの方に向けて漸次異なっている構成とすることで、中央部側または端部側（外側）に向けて温度勾配が傾斜的になり、熱交換の対象となる部材の温度分布を均一に近づけることができる。
The flow path member 50 (50a, 50b) has a length in the height direction at the narrowest part of the
例えば、熱交換の対象となる被処理物が端部側で温度が高い場合には、図５（ａ）に示す流路部材50ａのような構成とすることで、端部側に位置する流路４の体積を増やすことができ、端部側での熱交換をより有効にできる。
For example, when the object to be heat exchanged has a high temperature on the end side, a
一方、例えば、熱交換の対象となる被処理物が中央部側で温度が高い場合には、図５（ｂ）に示す流路部材50ｂのような構成とすることで、中央部側に位置する流路４の体積を増やすことができ、中央部側での熱交換をより有効にできる。
On the other hand, for example, when the object to be heat-exchanged has a high temperature on the center side, a configuration like the
このように、熱交換の対象となる被処理物の温度分布にあわせて、図５（ａ）または図
５（ｂ）の形態を適宜用いれば、熱交換の対象となる被処理物の温度分布を均一に近づけることができる。
Thus, if the form of FIG. 5 (a) or FIG. 5 (b) is appropriately used in accordance with the temperature distribution of the object to be heat exchanged, the temperature distribution of the object to be heat exchanged is used. Can be made uniform.
図６は、本実施形態の流路部材のさらに他の例として、流体の流れる方向に対して直交する方向に切断した状態を示す外観斜視図であり、（ａ）は第１の側壁部の幅の最も幅の狭い部位における幅が流路部材の中央部側に向けて漸次広くなっている流路部材であり、（ｂ）は第１の側壁部の幅の最も幅の狭い部位における幅が流路部材の中央部側に向けて漸次狭くなっている流路部材である。 FIG. 6 is an external perspective view showing a state cut in a direction orthogonal to the fluid flow direction as still another example of the flow path member of the present embodiment, and FIG. The width of the narrowest width portion of the flow path member is gradually increased toward the central portion of the flow path member, and (b) is the width of the first side wall portion of the narrowest width portion. Is a channel member that gradually becomes narrower toward the center of the channel member.
流路部材60（60ａ・60ｂ）を、第１の側壁部２ａの幅の最も幅の狭い部位における幅が、両端に位置する前記第１の側壁部から中央部に位置する第１の側壁部の方に向けて漸次異なっていること構成とすることで、中央部側または端部側（外側）に向けて温度勾配が傾斜的になり、熱交換の対象となる部材の温度分布を均一に近づけることができる。
The first side wall portion in which the width of the channel member 60 (60a, 60b) in the narrowest part of the width of the first
例えば、熱交換の対象となる被処理物が端部側で温度が高い場合には、図６（ａ）に示す流路部材60ａのような構成とすることで、中央部の流路の体積は小さく、言い換えれば端部側（外側）の流路の体積を中央部に比べて大きくすることができるので、端部側での熱交換をより有効にできる。
For example, when the object to be heat exchanged has a high temperature on the end side, the volume of the flow path at the center can be obtained by adopting a configuration like the
一方、例えば、熱交換の対象となる被処理物が中央部側で温度が高いもしくは低い場合には、図６（ｂ）に示す流路部材60ｂのような構成とすることで、中央部の流路の体積を端部側（外側）の流路の体積に比べ大きくすることができるので、中央部側での熱交換をより有効にできる。
On the other hand, for example, when the temperature of the object to be heat exchanged is high or low on the central side, a configuration like the
このように、熱交換の対象となる被処理物の温度分布に合わせて、図６（ａ）または図６（ｂ）の形態の流路部材60を用いることで、効率よく熱交換の対象となる被処理物の温度分布を均一に近づけることができる。なお、ここまでは、第１の側壁部２ａ最も狭い部分の幅について説明してきたが、図６のように第１の側壁部２ａの幅が３段階に変化した状態の形態の場合、各段ごとに中央部に向けて漸次狭くするものであってもよい。
Thus, by using the
また、ここまでは、第１の側壁部２ａが階段状である場合で説明してきたが、第１の側壁部２ａの形状はこれに限定されるものでもなく、図１のようにテーパーで形成されていてもよく、必要に応じて第１の側壁部２ａの形状を選定すればよい。
In the above description, the
なお、第１の側壁部２ａの形状や蓋体部１の湾曲度合は、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。
In addition, the shape of the 1st
図７は、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。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a horizontal cross section with respect to the direction in which the fluid flows as still another example of the flow path member of the present embodiment, where (a) is a meandering flow path and (b) is a spiral. It is a channel.
図７に示す本実施形態の流路部材70は、流路部材中で一本の流路４として形成された構成とされている。
The
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７に示すように、流路部材中で一本の流路４として形成すれば、流体を流路４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の向上を図ることができる。また、図７（ａ）に示す蛇行状の流路４を有する流路部材70ａや、図７（ｂ）に示すスパイラル状の流路４を有する流路部材70ｂとすることによって、流路部材の内
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できる。
For example, when the supply port is provided at a single location and distributed to the plurality of
また、本実施形態の流路部材10〜70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。
Moreover, it can be set as a heat exchanger by providing a metal member in the
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10〜70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。
In such a heat exchanger, for example, when a metal member is provided on the
図８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。 FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a semiconductor manufacturing apparatus including the heat exchanger according to the present embodiment.
この半導体製造装置80は、ウェハ82のプラズマ処理装置であり、ウェハ82が、本実施形態の流路部材10〜70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81に載置されている例を示している。そして、流路部材10〜70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10〜70の内部に有する流路４に流すことによってウェハ82の加熱または冷却を行なうものである。
The
また、ウェハ82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81を構成する流路部材10〜70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82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81が本実施形態の流路部材10〜70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82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。
Further, an
また、図８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82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82を吸着・保持することもできる。
Although FIG. 8 shows an example in which the
このように、本実施形態の熱交換器81は、信頼性の高い本実施形態の流路部材10〜70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81とすることができる。
Thus, since the
そして、本実施形態の熱交換器81を備える本実施形態の半導体製造装置80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80としては、その一例を示す図８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81を備えることにより、上述した効果を得ることができる。
The
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。なお、以降の説明におい
ては、図１〜図７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。
Hereinafter, an example of the manufacturing method of the flow path member of this embodiment is shown. In the following description, except for the case specialized in the shape shown in FIGS. 1 to 7, the following flow path members will be described without reference numerals.
まず、流路部材の作製にあたって、蓋体部１と、それ以外となる底板部３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、接合剤を用いて蓋体部１と基体とを接合することによって流路部材となる成形体を得る工程について説明する。
First, in the production of the flow path member, the
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。 Prepare a ceramic raw material with a purity of 90% or more and an average particle diameter of about 1 μm, and add a predetermined amount of sintering aid, binder, solvent, dispersant, etc. to this and mix the slurry, then spray granulation method (spray Spray-dried by a dry method) and granulated to be a primary raw material. Next, the spray-dried and granulated primary raw material is put into a rubber mold of a predetermined shape and molded by an isostatic press molding method (rubber press method), and then the molded body is removed from the rubber mold and cut. Apply.
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、外形と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。 In this cutting process, with respect to the molded body serving as the base, the recesses forming the outer shape and the flow path are processed into desired shapes, and a fluid supply port and a discharge port are formed.
次に、流路部材の蓋体部１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。
Next, the
次に、蓋体部１となる成形体と、基体となる成形体とを接合する。接合に用いる接合剤としては、蓋体部１となる成形体および基体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て作製したスラリーからなる接合剤を用いる。そして、蓋体部１となる成形体および底板部３と側壁部２とを構成する基体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、底板部３と側壁部２とを構成する基体となる成形体および蓋体部１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を得ることができる。
Next, the molded body to be the
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となる成形体および基体となる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して、基体および蓋体部１の焼結体を得る。その後、ガラスからなる接合剤を用いて、基体および蓋体部１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。
As another example of the manufacturing method, the molded body to be the
次に、押出し成形法によって流路部材10〜60を作製する方法について説明する。
Next, a method for producing the
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成形体を得た後、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、流路部材10〜60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となる成形体および側壁部２と底板部３とが一体に形成されて基体となる成形体とは、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。
After preparing a mold that has a desired shape and obtaining a molded body by a known extrusion molding method, the molded body for sealing the open part is bonded using a bonding agent made of slurry and fired. Thus, the
さらに、複数の流路が流路部材の中で連結されて、一本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。
Further, in order to form a single flow path by connecting a plurality of flow paths in the flow path member, for example, after processing the
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、レーザー加工や金型により所望形状に加工した成形体を用いて積層するものであってもよい。 As another example, a doctor blade method, which is a general ceramic molding method using slurry, or a slurry after granulating the slurry, a green sheet is formed by roll compaction molding, and the desired shape is obtained by laser processing or mold. Lamination may be performed using the processed molded body.
グリーンシートを得るためのスラリーの作製方法の一例としては、まず平均粒径が0.5
μｍ以上２μｍ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、焼結助剤を、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する。
As an example of a method for preparing a slurry for obtaining a green sheet, first, the average particle size is 0.5.
A silicon carbide powder having a particle size of not less than μm and not more than 2 μm, and boron carbide and carboxylate powder as a sintering aid are prepared. The sintering aid is, for example, 0.12% by mass to 1.4% by mass of boron carbide powder and 1% by mass to 3.4% by mass of carboxylate powder with respect to 100% by mass of silicon carbide powder. Weigh and mix as above.
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い。このようにして作製さしたスラリーを用いてグリーンシートを作製すればよい。 Next, together with this mixed powder, a binder such as polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, acrylic resin or butyral resin, water, and a dispersing agent are mixed in a ball mill, a rotating mill, a vibration mill or a bead mill. Here, the added amount of the binder may be such that the strength and flexibility of the molded body are good and that the debinding of the molding binder is not insufficient during firing. What is necessary is just to produce a green sheet using the slurry produced in this way.
次に、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よく必要に応じて、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。
Next, a plurality of green sheets produced in this manner are stacked so as to form a desired
また、流路４を形成するための側壁部２を１枚のグリーンシートのみで形成するならば、テーパー形状をした金型を用いてグリーンシートをプレス加工したり、レーザーの出力や焦点を調整したりすることによってグリーンシートの照射部にテーパー形状を施すように加工するレーザー加工をすることによって、第１の側壁部２ａを作るための成形体を得ることができる。
If the
なお、流路部材30を得る場合には、積層する前のグリーンシートの状態で、第１の側壁部２ａとなる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に凸部２ｆとなるように加工したものを用いればよい。
When the
また、流路部材40を得る場合には、積層する前のグリーンシートの状態で、蓋体部１の流路となる部分のグリーンシートを湾曲させておくほか、研削加工やレーザー加工を施すことによって、蓋体部１のうち流路を構成する部位が流路側に向けて湾曲したものとなるように加工したものを用いればよい。
When the
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。 In addition, a slurry similar to that used for producing the green sheet is applied as a bonding agent to the bonding surface of each green sheet, and after the green sheets are laminated, a flat plate-like pressurizing tool is used. A pressure of about 0.5 MPa is applied, followed by drying at room temperature of about 50 to 70 ° C. for about 10 to 15 hours.
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。 Next, the laminated green sheets to be the flow path members are baked in, for example, a known pusher type or roller type continuous tunnel furnace. Although the firing temperature differs depending on the material, for example, if silicon carbide is the main component, after holding in an inert gas atmosphere or vacuum atmosphere at a temperature range of 1800-2200 ° C. for 10 minutes to 10 hours And firing in a temperature range of 2200 to 2350 ° C. for 10 minutes to 20 hours.
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、蓋体部１および底板部３よりも熱伝導率の高いセラミックスにて作製す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。
Next, in the flow path member, the ceramics constituting the side wall part 2 (including the first
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切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。なお、流路となる部分は、公知の切削加工や金型を用いた打ち抜きまたはレーザーにより加工すればよい。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。
The part which comprises the
なお、本実施形態の流路部材の蓋体部の表面１ａに金属部材を形成するためには、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81を得ることができる。
In addition, in order to form a metal member on the
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にかけて幅が狭くなっている第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と接する幅が狭いことによって、蓋体部側での熱交換効率を向上でき、熱の籠りを抑制できる。それにより、蓋体部１と側壁部との接続部に生じる熱応力を軽減でき、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81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81とすることができる。また本実施形態の半導体製造装置80が、流路部材の蓋体部１の内部に金属部材が設けられている本実施形態の熱交換器81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。
The flow path member of the present embodiment obtained as described above includes a first
10，20，30，40，50（50ａ，50ｂ），60（60ａ，60ｂ），70：流路部材
１：蓋体部
２：側壁部
２ａ：第１の側壁部
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
80：半導体製造装置
81：熱交換器
82：ウェハ
10, 20, 30, 40, 50 (50a, 50b), 60 (60a, 60b), 70: flow path member 1: lid part 2:
11: Metal parts
80: Semiconductor manufacturing equipment
81: Heat exchanger
82: Wafer
Claims (7)
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狭くなっている第１の側壁部とされていることを特徴とする流路部材。 A flow path member having a flow path through which a fluid flows, including a lid body portion on which a workpiece is placed, a bottom plate portion, and a plurality of side wall portions connected to the lid body portion and the bottom plate portion. And in a cross-sectional view perpendicular to the direction in which the fluid flows,
The flow path member, wherein at least one of the plurality of side wall portions is a first side wall portion whose width gradually decreases from the bottom plate portion to the lid body portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013197025A JP6162558B2 (en) | 2012-09-27 | 2013-09-24 | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012214488 | 2012-09-27 | ||
| JP2012214488 | 2012-09-27 | ||
| JP2013197025A JP6162558B2 (en) | 2012-09-27 | 2013-09-24 | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014082476A JP2014082476A (en) | 2014-05-08 |
| JP6162558B2 true JP6162558B2 (en) | 2017-07-12 |
Family
ID=50786348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013197025A Active JP6162558B2 (en) | 2012-09-27 | 2013-09-24 | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6162558B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6240028B2 (en) * | 2014-05-20 | 2017-11-29 | 京セラ株式会社 | Sample holder |
| US10410898B2 (en) | 2014-07-22 | 2019-09-10 | Kyocera Corporation | Mounting member |
| JP5936165B2 (en) * | 2014-11-07 | 2016-06-15 | Toto株式会社 | Electrostatic chuck and wafer processing equipment |
| JP7090478B2 (en) * | 2018-06-05 | 2022-06-24 | 東京エレクトロン株式会社 | Board mount and board inspection equipment |
| WO2021201108A1 (en) | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 京セラ株式会社 | Flow path member and method for manufacturing same |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3008204U (en) * | 1994-08-24 | 1995-03-07 | 株式会社吉川金属 | Heat sink for forced air cooling |
| JPH1062572A (en) * | 1996-08-21 | 1998-03-06 | Matsushita Electric Works Ltd | Heat exchanger |
| US20050211427A1 (en) * | 2002-11-01 | 2005-09-29 | Cooligy, Inc. | Method and apparatus for flexible fluid delivery for cooling desired hot spots in a heat producing device |
| JP4403867B2 (en) * | 2004-04-08 | 2010-01-27 | 三菱電機株式会社 | Heat sink for electronic equipment |
| JP2007184479A (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Cooler, and semiconductor device having semiconductor element mounted thereon |
| JP2011171569A (en) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Denso Corp | Cooler |
| JP2012169429A (en) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Denso Corp | Heat exchanger |
-
2013
- 2013-09-24 JP JP2013197025A patent/JP6162558B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014082476A (en) | 2014-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6162558B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
| US9448014B2 (en) | Channel member, and heat exchanger, semiconductor unit, and semiconductor manufacturing apparatus including the same | |
| JP6018196B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
| JP6175437B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
| KR20130036244A (en) | Flow channel member, heat exchanger using same, and electronic component device | |
| JP2016171343A (en) | Passage member, heat exchanger and electronic component device using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
| JPWO2013147037A1 (en) | Channel member, heat exchanger including the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
| JP6215668B2 (en) | Ceramic sintered body, flow path member using the same, semiconductor inspection apparatus and semiconductor manufacturing apparatus | |
| JP6290635B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
| JP6154248B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
| JP2014027220A (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor equipment | |
| JP6437844B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
| CN103443314A (en) | Sintered Mo part for heat sink plate for semiconductor device and semiconductor device including same | |
| JP5969325B2 (en) | Channel member and electronic device using the same | |
| JP6401012B2 (en) | Ceramic substrate | |
| JP6204224B2 (en) | Insulating material | |
| EP3326988B1 (en) | Flow path member | |
| JP6419030B2 (en) | Channel member, heat exchanger using the same, and semiconductor manufacturing apparatus | |
| JP6352773B2 (en) | Heat exchange member and heat exchanger | |
| JP6336779B2 (en) | Insulating material | |
| JP2008238085A (en) | Reactor, container for housing reactor, and reaction apparatus | |
| JP2008155166A (en) | Fluid device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160219 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170113 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170207 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170405 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170516 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170615 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6162558 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |