JPH11121149A

JPH11121149A - 面状加熱装置

Info

Publication number: JPH11121149A
Application number: JP29176097A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Murase; 淳村瀬
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱抵抗体で発生した熱が瞬時に加熱板に伝
わり、加熱板が短時間で所定の温度に到達して昇温スピ
ードを早めることができるとともに、設定温度を迅速に
変更することができ、なおかつ、加熱板の表面温度を均
一にすることができる面状加熱装置を提供することにあ
る。【解決手段】一方の表面に発熱抵抗体が焼成されたセ
ラミック製の伝熱基材１と、少なくとも前記発熱抵抗体
２と対向する表面が絶縁性をもった基体３と、前記伝熱
基材１の発熱抵抗体２が形成されていない他方の表面に
配置される銅系の金属よりなる熱拡散基材４と、該熱拡
散基材４の伝熱基材１が配置されていない表面に配置さ
れる加熱基材５と、よりなる４部材を重ね合わせて固定
したことを特徴とする面状加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハや液晶基盤の加熱に用いられる面状加熱装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、半導体ウエハや液晶基盤の製造工
程では、ウエハや液晶基盤にパターンを焼き付け、洗浄
処理を行い、その後、このウエハや液晶基盤を所定の温
度に加熱して次工程に進むようになっている。この時に
使用される従来の加熱装置は、ウエハや液晶基盤のよう
に板状のものを加熱装置の加熱板の上に載置し、その裏
面から加熱するので、面状加熱装置と呼ばれることがあ
る。

【０００３】従来の面状加熱装置について図６を用いて
説明する。アルミニウムよりなる基体６の上面にはマイ
カヒータ７が形成され、このマイカヒータ７を挟むよう
にその上面に加熱板であるアルミニウム製の加熱基材８
が配置されている。そして、ウエハや液晶基盤等の非加
熱物が１枚ずつ加熱基材８上に載置されて、マイカヒー
タ７から発生する熱によって所定の温度に加熱される。

【０００４】マイカヒータについて図７を用いて詳細に
説明する。マイカヒータは、マイカ板７１の一方の面に
エッチングによって凹部が形成され、その凹部内にＳＵ
Ｓ製の薄い金属箔でできた発熱抵抗体ｈが配置され、こ
の発熱抵抗体ｈを挟むように、その上から同一材質の別
のマイカ板７２が配置されている。そして、発熱抵抗体
ｈから発生した熱が、上方のマイカ板７２に伝わり、こ
の熱が更に上方の加熱基材８に伝わり、非加熱物を加熱
するものである。

【０００５】一方、図８に示すように、面状加熱装置の
熱源として、マイカヒータに代えて、導電性発熱ペース
トを加熱板の非加熱物が載置される側とは反対側の面に
直接焼成して発熱抵抗体を形成し、この発熱抵抗体を熱
源としたものがある。このような技術は、特開平８−２
２７２４５号に示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マイカヒータを熱源とする面状加熱装置の場合、以下の
ような問題があった。発熱抵抗体ｈを覆う板７１，７２
は高い絶縁性が要求されるので、マイカが使用されてい
るが、マイカは熱伝導率が極めて低く、具体的には０．
５５〜０．７９〔ｋ×（Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1）^-1〕程度であ
るので、発熱抵抗体ｈに電流を流しても、直ぐにはマイ
カヒータ７の温度が上がらず、短時間では発熱抵抗体ｈ
の熱が加熱基材８に伝わらない、という問題があった。

【０００７】また、加熱基材８は、複数の非加熱物を連
続して加熱する場合、大量の熱が奪われるので、加熱基
材８の厚みを厚くして熱容量を大きくし、大量の熱が奪
われても、加熱基材８の温度が極端に下がらないような
構造をとっていた。このような構造では、マイカヒータ
７の昇温スピードが遅い上に、さらに、加熱基材８の熱
容量が大きいので、発熱抵抗体ｈに電流を流しても、直
ぐには加熱基材８が所定の温度に到達しなかった。

【０００８】また、ウエハや液晶基盤等の非加熱物は、
加熱工程において種々の設定温度で加熱されるものであ
り、このような面状加熱装置では、マイカヒータ７の昇
温スピードが遅く、また、加熱基材８の熱容量が大きい
ので、ある一定温度から更に高い温度に設定しようとす
ると、迅速に加熱基材８の温度を上げることができなか
った。反対に、ある一定温度から低い温度に設定しよう
とすると、加熱基材８の熱容量が大きいので、加熱基材
８の放熱に時間がかかり、この場合においても、迅速に
加熱基材８の温度を下げることができなかった。つま
り、マイカヒータを熱源とした従来の面状加熱装置で
は、設定温度が異なる加熱工程に迅速に対応することが
できなった。

【０００９】さらには、前述したようにマイカ板７１，
７２は熱伝導率が極めて低く、加熱基材８の熱容量が大
きいので、加熱基材８の非加熱物を載置する面の温度を
均一にすることは容易ではなかった。

【００１０】また、図８の導電性発熱ペーストを焼成し
て発熱抵抗体を形成し、これを熱源とする従来の面状加
熱装置の場合、以下のような問題があった。導電性発熱
ペーストは約４５０℃という高温で焼成されて発熱抵抗
体となるが、この焼成工程において、加熱板が高熱にな
り歪みが発生し、非加熱物を載置する面が湾曲して平滑
度が悪くなるという問題があった。従って、非加熱物を
この加熱板に載置した場合、非加熱物が加熱板に接触す
る部分と接触しない部分ができてしまい、非加熱物を均
一な温度に加熱することができなくなる、という問題が
あった。

【００１１】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その目的は、発熱抵抗体で発生し
た熱が瞬時に加熱板に伝わり、加熱板が短時間で所定の
温度に到達して昇温スピードを早めることができるとと
もに、設定温度を迅速に変更することができ、なおか
つ、加熱板の表面温度を均一にすることができる面状加
熱装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の面状加熱装置は、一方の表面に発
熱抵抗体が焼成されたセラミック製の伝熱基材と、少な
くとも前記発熱抵抗体と対向する表面が絶縁性をもった
基体と、前記伝熱基材の発熱抵抗体が形成されていない
他方の表面に配置される銅系の金属よりなる熱拡散基材
と、該熱拡散基材の伝熱基材が配置されていない表面に
配置される加熱基材と、よりなる４部材を重ね合わせて
固定したことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は、本発明の面状加熱装置の斜視
図であり、図２は図１におけるＸ−Ｘ方向の断面図であ
る。本発明の面状加熱装置は、一方の表面に発熱抵抗体
２が焼成されたセラミック製の伝熱基材１と、セラミッ
ク製の基体３と、伝熱基材１の発熱抵抗体２が形成され
ていない他方の表面に配置される銅系の金属よりなる熱
拡散基材４と、この熱拡散基材４の伝熱基材１が配置さ
れていない表面に配置される加熱基材５、よりなる４部
材を重ね合わせて固定した構造である。そして、加熱板
である加熱基材５の表面に、ウエハあるいは液晶基盤等
の非加熱物を載置して、加熱するものである。

【００１４】基体３は、面状加熱装置の基体となるもの
であり、直径２０３ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状のセラミ
ック板である。なお、基体３は、発熱抵抗体２と接触す
る表面が絶縁性を有するものであればよく、ＳＵＳ製の
板の上に絶縁膜を形成したものでも良い。絶縁膜の一例
としては、厚さ１５０μｍの無機粉体としてアルミナを
含むオルガノポリシロキサン樹脂を硬化してなる膜であ
る。

【００１５】伝熱基材１は、一方の表面に発熱抵抗体２
が焼成されたセラミック板であり、直径２３０ｍｍ、厚
さ１ｍｍの円盤状のものである。この伝熱基材１は、発
熱抵抗体２で発生した熱を良好に熱拡散基材４に伝える
ものであり、熱伝導率が２１〔ｋ×（Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1）
^-1〕である。すなわち、この伝熱基材１はマイカと比較
して著しく熱伝導率が高いので、発熱抵抗体２で発生し
た熱を良好に熱拡散基材４に伝えるものである。

【００１６】この伝熱基材１の一方の表面上に、熱源と
なる発熱抵抗体２が形成されている。発熱抵抗体２は、
発熱抵抗物質である銀−パラジウム合金を含む導電性発
熱ペーストを伝熱基材１上に焼成し、図３に示すよう
に、任意の幅で螺旋状に形成されている。この発熱抵抗
体２は、温度に対する抵抗値の変化がほとんどなく、通
電開始時直後から所定の発熱が始まるものである。具体
的には、単位面積当たりの発熱量（Ｗ／ｃｍ²）が０．
５〜５．０であり、本実施例では、単位面積当たりの発
熱量（Ｗ／ｃｍ²）が１．４の発熱抵抗体である。そし
て、図３に示すように、外縁部側の発熱抵抗体２ａは内
部側の発熱抵抗体２ｂに比べ幅を狭くしている。これ
は、面状加熱装置の外縁部からの放熱を考慮して、この
部分の熱量を増やすためである。なお、外縁部側の発熱
抵抗体２ａの発熱量を増やす方法は、幅を狭くする以外
に、発熱率の異なる発熱抵抗体を用いても良い。

【００１７】なお、伝熱基材１は、伝熱基材１上に導電
性発熱ペーストを約４５０℃という高温で焼成して発熱
抵抗体２を形成しても歪みや湾曲が発生しにくいものが
望ましく、具体的には、前述したようにセラミック板が
良好である。

【００１８】熱拡散板４は、伝熱基材１によって伝えら
れた発熱抵抗体２の熱を加熱基材５に拡散して伝熱させ
るものであり、熱の拡散性と伝熱性が良好な銅板であ
る。この熱拡散板４は、直径２３０ｍｍ、厚さ４ｍｍで
あり、熱伝導率が４０３〔ｋ×（Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1）^-1〕
の円盤状のものである。

【００１９】加熱板である加熱基材５は、熱伝導率が高
く、非加熱物が載置される表面の平滑度が高いものであ
り、具体的には、熱伝導率２３６〔ｋ×（Ｗ・ｍ^-1・Ｋ
^-1）^-1〕の厚さ２ｍｍのアルミニウム板である。

【００２０】そして、図４に示すように、基体３と伝熱
基材１が、基体３と伝熱基材１に形成された発熱抵抗体
２が向き合うように配置され、また、伝熱基材１の上方
に熱拡散基材４が配置され、熱拡散基材４の上方に加熱
基材５が配置され、それぞれを不図示の熱伝導率が高い
接着剤あるいはネジ等で固定して面状加熱装置となる。

【００２１】本発明の面状加熱装置によれば、伝熱基材
１が熱拡散基材４と直接或いは熱伝導率の高い接着剤に
よって固定されて配置されている構造であり、伝熱基材
１は従来のマイカヒータのマイカ板と比較して熱伝導率
が高いセラミック製であるので、発熱抵抗体２で発生し
た熱が瞬時に伝熱基材１に伝わり、伝熱基材１に伝わっ
た熱が瞬時に熱拡散基材４に伝わる。そして、熱拡散基
材４が加熱基材５と直接或いは熱伝導率の高い接着剤に
よって固定されて配置されている構造であり、この熱拡
散基材４は、熱の拡散性と伝熱性が良好な銅系の金属で
あるので、伝熱基材１から伝わってきた熱を、拡散させ
ながら瞬時に加熱基材５に伝えることができる。

【００２２】この結果、発熱抵抗体２の熱が瞬時に加熱
基材５に伝わり加熱基材５を加熱することができ、従来
のように熱容量の大きな加熱基材を用いていないので、
短時間で加熱基材５が所定の温度に到達して昇温スピー
ドを早めることができるとともに、複数の非加熱物を連
続して加熱しても加熱基材５の温度が低下することがな
い。また、発熱抵抗体２の熱が拡散された状態で加熱基
材５に伝わるので、加熱基材５の非加熱物が載置される
表面の温度を均一にすることできる。

【００２３】さらに、ウエハや液晶基盤等の非加熱物を
種々の設定温度で加熱する場合でも、上述したように、
発熱抵抗体２から発生する熱が瞬時に加熱基材５に伝わ
り、また、加熱基材５の熱容量が小さいので、ある一定
温度から任意の設定温度に、迅速に加熱基材５の温度を
変更することができる。

【００２４】また、発熱抵抗体２は、加熱板である加熱
基材５に直接形成されておらず、伝熱基材１に焼成によ
って形成されているので、加熱基材５に歪みや湾曲が発
生することがなく、加熱基材５の非加熱物が載置される
表面が平滑度の高いものとなる。

【００２５】

【実施例】

＜実施例＞下記に表１に示す仕様に従って、図１および
図２に示す本発明の面状加熱装置を製作した。

【表１】

【００２６】＜比較例＞下記に表２に示す仕様に従っ
て、マイカヒータを熱源とする従来の面状加熱装置を製
作した。

【表２】

【００２７】＜実験例１＞実施例に示される本発明の面
状加熱装置と比較例に示されるマイカヒータを熱源とす
る従来の面状加熱装置を用いて、一定温度から任意の設
定温度になるまでの時間（分）を調べる実験を行った。
実験結果を下記の表３に示す。

【表３】

【００２８】表３に示す実験結果より、本発明の面状加
熱装置は、従来の面状加熱装置と比較して昇温スピード
が早く、短時間で所定の温度に到達するとともに、ある
一定温度から任意の設定温度に迅速に温度を変更するこ
とができることがわかる。

【００２９】＜実験例２＞実施例に示される本発明の面
状加熱装置の加熱基材と比較例に示されるマイカヒータ
を熱源とする従来の面状加熱装置の加熱基材の温度均一
性を調べる実験を行った。実施例に対応する実験結果を
下記の表４に、比較例に対応する実験結果を下記の表５
に示す。なお、それぞれの面状加熱装置の加熱基材にお
ける温度測定は、図５に示されているように加熱基材の
中心を基準位置として、それぞれ基準位置で直交するＸ
方向、Ｙ方向の任意の位置における温度と基準位置の温
度差を測定した。今回の実験では、それぞれの面状加熱
装置の加熱基材の基準位置温度を２００℃に設定した。

【００３０】

【表４】

【００３１】

【表５】

【００３２】表４に示す実験結果から実施例の面状加熱
装置の加熱基材の温度は基準位置の温度に対して０℃か
ら−１．３℃の範囲に入っておりその差は１．３であ
り、表５に示す実験結果から比較例の面状加熱装置の加
熱基材の温度は基準位置の温度に対して−１．０℃から
＋０．５℃の範囲に入っておりその差は１．５である。
従って、本発明の面状加熱装置は、従来の面状加熱装置
と比較して、加熱基材の表面温度が均一になっているこ
とがわかる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の面状加熱装置によれば、伝熱基
材が熱拡散基材と直接或いは熱伝導率の高い接着剤によ
って固定されて配置されている構造であり、伝熱基材は
従来のマイカヒータのマイカ板と比較して熱伝導率が高
いセラミック製であるので、発熱抵抗体で発生した熱が
瞬時に伝熱基材に伝わり、伝熱基材に伝わった熱が瞬時
に熱拡散基材に伝わる。そして、熱拡散基材が加熱基材
と直接或いは熱伝導率の高い接着剤によって固定されて
配置されている構造であり、この熱拡散基材は、熱の拡
散性と伝熱性が良好な銅系の金属であるので、伝熱基材
から伝わってきた熱を、拡散させながら瞬時に加熱基材
に伝えることができる。

【００３４】この結果、本発明の面状加熱装置は、短時
間で所定の温度に到達するとともに、ある一定温度から
任意の設定温度に迅速に温度を変更することができ、面
状加熱装置の加熱基材の表面温度を均一にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面状加熱装置の斜視図である。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ方向の断面図である。

【図３】本発明の面状加熱装置の発熱抵抗体の説明図で
ある。

【図４】本発明の面状加熱装置の基体と伝熱基材と熱拡
散基材と加熱基材との関係を示す説明図である。

【図５】本発明の面状加熱装置および従来の面状加熱装
置の加熱基材の温度を測定する位置を示す説明図であ
る。

【図６】従来の面状加熱装置の断面図である。

【図７】従来の面状加熱装置のマイカヒータの説明図で
ある。

【図８】熱源として発熱抵抗体を用いた従来の面状加熱
装置の説明図である。

【符号の説明】

１伝熱基材２発熱抵抗体３基材４熱拡散基材５加熱基材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の表面に発熱抵抗体が焼成されたセ
ラミック製の伝熱基材と、少なくとも前記発熱抵抗体と対向する表面が絶縁性をも
った基体と、前記伝熱基材の発熱抵抗体が形成されていない他方の表
面に配置される銅系の金属よりなる熱拡散基材と、該熱拡散基材の伝熱基材が配置されていない表面に配置
される加熱基材と、よりなる４部材を重ね合わせて固定
したことを特徴とする面状加熱装置。