CN101271832B - 基座 - Google Patents

Abstract

在按压板(4)的接合面上设置突起部(8)，并且，在传热板(3)的接合面的与突起部(8)相对置的位置上设置由榫槽形成的槽部(9)，将突起部(8)嵌入铆接至槽部(9)中，由此来接合传热板(3)和按压板(4)从而制造基座(1)。

Description

基座

技术领域

本发明涉及加热或冷却处理基板的基座，更详细而言，涉及在半导体元件及液晶面板的制造工序中对半导体晶片或液晶用玻璃等的基板进行加热或冷却处理的基板加热装置中使用的基座。

背景技术

在半导体元件及液晶面板的制造工序中，如图33所示，使用基板热处理装置30来进行半导体晶片或液晶用玻璃等的基板31的加热处理或冷却处理。在该基板热处理装置30中，加热或冷却基板31的基座32具有从上下由传热板34和按压板35夹入加热源或冷却源33而接合的结构，传热板34和按压板35的材料可以使用热传导性优良的铝、铝合金、铜或铜合金等。该传热板34和按压板35通过将外周部熔接或焊接而被接合，但此时产生气孔或气体的卷入，因此有接合部的强度低下的问题。并且，使基板热处理装置30内部为真空状态时，气体等从气孔漏出而使真空度降低，有给基板31的热处理带来不良影响的问题。

为了解决这些问题，专利文献1提出了在传热板和按压板的接合面的对置位置上设置环状突出部和槽部、将它们组合并进行锻压压缩而连接的基座。

但是，该基座由于环状突出部和槽部的形状简单，存在难以将基座的气密性提高至能与高真空中或液体中的加热的热处理相对应的程度的问题。并且，由于升温到作为加热板被使用的加热区域的温度附近(例如400℃)而进行锻压，因此存在根据传热板和按压板的材质组织变化而造成基座的特性变化和变形的可能性，并且需要特别的设备和操作，因此存在制造成本升高的问题。

专利文献1：日本国专利公开公报2002-270347号

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高气密性、并且没有制造时的变形或特性变化且使制造成本降低的基座。

本发明是金属制的第1板和第2板之间夹持基板加热装置或基板冷却装置而形成的基座，在上述第1板的接合面上设置上表面上具有凹部的突起部，并且在上述第2板的接合面上以与上述突起部相对置的方式设置由榫槽构成的槽部，通过将上述突起部嵌入并铆接于上述槽部，将上述第1板和第2板接合。

根据本发明的基座，突起部塑性变形而填充在槽部内从而被相互固定，并且，该凹部的两壁部扩开而进入槽部的底面的宽阔部而形成迷宫式密封，因此能够提高基座的气密性。并且，铆接能够使用一般的冲压机在室温下进行，因此制造时的基座不会变形或特性变化，且能够降低制造成本。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的基座的安装端面图。

图2是图1所示的接合部A的放大端面图。

图3是本发明的第1实施方式的基座的剖视图。

图4是说明图1所示的接合部A的作用的说明图。

图5是说明本发明的第1实施方式的基座的突起部的形状尺寸的说明图。

图6是说明本发明的第1实施方式的基座的突起部的变形例的形状尺寸的说明图。

图7是说明本发明的第1实施方式的基座的槽部的形状尺寸的说明图。

图8是本发明的第2实施方式的基座的接合部的放大端面图。

图9是说明本发明的第2实施方式的基座的突起部和槽部的形状尺寸的说明图。

图10是本发明的第2实施方式的基座的槽部的变形例的剖视图。

图11是本发明的第1实施方式的基座的突起部的变形例的剖视图。

图12是本发明的第1实施方式的基座的接合部的变形例的放大端面图。

图13是图12所示的接合部的变形例。

图14是本发明的第2实施方式的基座的接合部的变形例的放大端面图。

图15是本发明的第1实施方式的基座中的基板加热装置的第1例的剖视图。

图16是本发明的第1实施方式的基座中的基板冷却装置的第1例的剖视图。

图17是本发明的第1实施方式的基座中的基板冷却装置的第2例的剖视图。

图18是图17所示的B部的放大图的例子。

图19是将本发明的第1实施方式的基座大型化的例子的安装端面图。

图20是本发明的第3实施方式的基座的安装端面图。

图21是图20所示的接合部C的放大端面图。

图22是图20所示的接合部C的变形例的放大端面图。

图23是图20所示的接合部C的其他变形例的放大端面图。

图24是图22所示变形例的铆接后的放大端面图的例子。

图25是图20所示的D-D方向的俯视图。

图26是图20的基座为矩形的情况下的D-D方向的俯视图。

图27是图23的变形例的俯视图。

图28是将本发明的第3实施方式的基座大型化的例子的安装端面图。

图29是本发明的第3实施方式的基座的变形例的剖视图。

图30是将本发明的第1和第3实施方式的基座组合后的例子的安装端面图。

图31是将本发明的第1和第3实施方式的基座层叠后的例子的安装端面图。

图32是将本发明的第3实施方式的基座层叠后的例子的安装端面图。

图33是内置基座的基板热处理装置的例子的剖视图。

具体实施方式

图1示出本发明的第1实施方式的基座的安装端面图。

该基座1如下地构成，即从上下分别由作为第2板的传热板3和作为第1板的按压板4夹持作为基板加热源的面状加热器2，在接合部A接合。面状加热器2可以使用金属箔加热器或云母卷绕加热器，与隔热板5一起由未图示的螺钉等固定在加热板3的接合面7上。传热板3和按压板4的材料可以使用热传导性优良的铝、铝合金、铜或铜合金等。半导体晶片或液晶用玻璃等的基板直接或经由多个趋近销(未图示)而被载置在传热板3上，由面状加热器2通过传热板3进行加热处理。由此，基座1的平面形状在基板为半导体晶片的情况下为圆形，在液晶用玻璃的情况下为矩形。

这样的基座1中，接合部A由沿着按压板4的接合面6的外周而环状设置的突起部8、与该突起部8相对置地环状地设置在传热板3的接合面7上的槽部9构成。

如图2所示，按压板4的突起部8的截面成为由于在上表面形成的凹部8a而形成的具有两个壁部8b的顶部裂开状，并且，传热板3的槽部9是截面为底面9a具有宽阔部9b的大致T字状的榫槽。将该突起部8嵌入槽部9，在垂直方向上加压而进行铆接，由此将传热板3和按压板4接合，如图3所示地制造基座1。

若详细地说明该接合工序，则如图4(a)那样，在将彼此对位后将突起部8嵌入槽部9中并施加压力，则如图4(b)那样，突起部8与槽部9的底面9a碰撞而被压缩而塑性变形，并且壁部8b扩开而进入到槽部9的宽阔部9b内，如图4(c)那样，槽部9被突起部8填充而相互接合，并且向着基座径方向的气体的通路的形状成为凹凸状，形成所谓的迷宫式密封10。

这样，将上表面上形成有凹部8a的突起部8嵌入并铆接在由榫槽形成的槽部9中，由此将传热板3和按压板4接合，从而制造基座1，因此突起部8塑性变形而填充槽部9而相互被固定，并且在径方向上形成有迷宫式密封10，因此能够提高基座1的气密性。并且，铆接能够使用一般的冲压机在室温下进行，因此基座1不变形、其特性也不会变化，且能够降低制造成本。并且，由于接合部A上形成有迷宫式密封，所以即使减小突起部8的高度和槽部9的深度，也能够得到高的气密性，由此突起部8和槽部9的加工变得容易，并且在狭小的空间中也能够进行基座1的制造，因此能够更加降低制造成本。

关于突起部8，如图5所示，最好凹部8a的底面宽度W2相对于整体宽度W1为0.4～0.8倍的大小。若不足0.4倍则壁部8b的宽度变宽而难以扩开，若超过0.8则壁部8b的宽度变细而折损的可能变大。并且，为了降低壁部8b折损的可能，且令其容易进入槽部9的宽阔部9b内，壁部8b的内侧形成锥面8c而成为顶端细的形状，锥面8c的相对于垂直方向的角度α最好为5～45°，更好的是5～30°。此外，底面宽度W2相对于整体宽度W1超过0.8时，如图6所示，仅在壁部8b的顶端形成锥面8c即可，锥面8c的从垂直方向的角度β最好为10～80°，更好的是15～60°。

并且，关于槽部9，为了突起部8能够嵌入，最好使图7所示的开口宽度W3比突起部8的整体宽度W1稍大。并且，最好以铆接后槽部9的内容积的至少90％被突起部8填充的方式来设置突起部8的整体高度H1和凹部8a的深度H2、以及槽部9的开口宽度W3和整体深度H3。特别是，最好以槽部9的宽阔部9b由突起部8的壁部8b填充的方式设定宽阔部9b的高度H4以及进深W4。

图8示出本发明的第2实施方式的基座的接合部。

在该实施方式中，将槽部9的截面做成倒梯形状，并且使突起部8的壁部8b的高度增高。

如图9所示，关于突起部8的宽度W1及整体高度H1、和槽部9的开口宽度W3及整体深度H3，为了使铆接可靠且牢固，可以使宽度W1比开口宽度W3稍小，并且以铆接后槽部9的容积的60～80％由突起部8填充的方式来设定尺寸。并且，为了提高该突起部8的壁部8b和槽部9的斜面9b的密接性，壁部8b的锥面8c与垂直方向所成的角度γ最好比槽部9的斜面9b与垂直方向所成的角度λ小，具体地，可以使角度γ在10～45°、角度λ在20～45°的范围。

在该实施方式中，如图10所示，期望在槽部9的底面9a的一部分上设置凸部11。并且，在凸部11的端部上形成锥面11a，铆接时，最好突起部8的壁部8b的顶端抵在该锥面11a上。这样，通过在槽部9的底面9a上设置凸部11，能够使突起部8的顶部裂开部分8a沿着凸部11的锥面11a可靠地扩开，由此能够提高传热板3和按压板4的接合面的气密性，并且能够使接合操作变得容易。这样的凸部11能够在通过车床加工来形成倒梯形状的槽部9时方便地设置。

上述第1和第2实施方式中，如图11所示，期望在相当于突起部8的壁部8b的根部位置的突起部8的外周上设置切口12。通过设置这样的切口12，在铆接时突起部8的壁部8b容易以切口12为界而向外侧折曲而扩开，由此能够提高传热板3和按压板4的接合面的气密性，并且能够使接合操作变得更为容易。

并且，期望在突起部8和槽部9之间夹有密封材料。在第1实施方式的情况下，如图12所示，可以在突起部8的凹部8a的底面的一部分上形成方槽8d，在其中载置密封材料13，但也可以如图13所示，在槽部9的底面9a上形成方槽9c，载置密封材料13。并且，在第2实施方式的情况下，如图14所示，可以在突起部8的壁部8b之间载置密封材料13。

作为密封材料13，举例示出天然橡胶、氟橡胶或硅橡胶制的O形环、铝(铝合金)、镍镉铁耐热耐蚀合金或不锈钢制等的金属密封件。并且，作为金属密封件的一种，可以使用中空的薄壁管或实心棒材。通过这样地载置密封材料13，铆接后突起部8和槽部9之间夹有密封材料11，间隙被填充，由此能够进一步提高基座1的气密性，并且突起部8和槽部9的尺寸精度可以有余量，因此能够降低基座的制造成本。

上述的第1和第2实施方式的基板加热源并不限于面状加热器2，也可以如图15所示那样，是在形成在接合面上的槽部内设置的套管加热器14。该套管加热器14贯通传热板3或按压板4，与未图示的外部电源等连接作为管的材料，举例示出铜合金、镍镉铁耐热耐蚀或不锈钢制。

并且，可以代替基板加热源，将基板冷却源夹持在传热板3和按压板4之间。作为基板冷却源，可以使用如图16所示的在传热板3和按压板4的至少一方的接合面上形成的截面为大致矩形的槽15a、大致半圆形的槽15b或大致U字状的槽15c等的流路用槽15，或如图17所示的在那些槽内设置的内部流过冷却材料的管16。作为冷却材料，可以例示氟利昂气体、氨气、氮气等的气体，或水、氟类液体(3M公司制造的Fluorinates、Ausimont公司制的Galden等)等的液体。作为管的材料，举例示出铜合金、镍镉铁耐热耐蚀或不锈钢制。此外，这些流路用槽15或管16也可以代替冷却剂而使加热后的气体(空气、氮气等)或液体(水、油等)流过而作为基板加热源来使用。

图17举例示出了在形成在两接合面的对置位置的截面为大致半圆形的槽15b、及仅形成在传热板3的接合面上的截面为大致U字状的槽15c内，分别设置管16的情况。关于截面为大致U字状的槽15c，形成在传热板3或按压板4的任意一方即可，由此与截面为大致半圆形的槽15b相比，能够限制基座的制造成本。并且，关于截面为大致U字状的槽15c的深度，最好比管16的外径小。由此一来，如图18所示，铆接时管16压溃，以铆接前管16的上表面与传热板3的上表面变为同一个面的方式将其载置(压入)在槽15c内，由此，与按压板4的接触面积变大，从而能够提高基座的性能。此外，这些流路用槽15和管16贯通传热板3或按压板4，与未图示的外部冷却材料供给装置等连接。

突起部8和槽部9并不限于一个，例如在直径为12英寸以上的大型的半导体晶片用基座的情况下，最好如图19所示地在中心部附近也环状地设置突起部8和槽部9。特别地，在设置在基座1和搬运夹具之间移动交换基板的提升销的情况下，最好在设置在基座1上的提升销的插通孔的周围设置突起部8和槽部9。

图20示出本发明的第3实施方式的基座的安装端面图。

该实施方式如图21所示，在接合部B的突起部8的凹部8a的底面和槽部9的底面9a上，形成截面大致半圆状或截面大致U字状的安装槽17，将作为基板加热源的套管加热器14、或作为基板加热源或基板冷却源的管16载置在安装槽17内。安装槽17可以如图22所示仅在突起部8的凹部8a的底面形成，或可以如图23所示，仅在槽部9的底面9a形成。此外，图22和图23的安装槽17中，因与上述相同的理由，收纳管16的槽部分的深度H4，例如如图24所示，最好比管16的外径d小，使得管16铆接后与按压板4的接触面积变大。这样的突起部8和槽部9沿着套管加热源14或管16的配置，如图25所示，被设置为从一端到另一端连续的圆心状、或如图26所示那样的连续的弯折状。此外，套管加热源14或管16的外部连接部18也可以如图27所示，在与接合面6平行的方向上延伸。

这样，通过将套管加热源14或管16夹持在突起部8和槽部9之间，能够同时进行利用铆接的传热板3和按压板4的接合、以及套管加热源14或管16的气密性的提高和安装，由此能够令基座1的制造工序简单化并且进一步降低制作成本。

此外，在本实施方式中，在适用于大型半导体晶片用基座的情况下，为了提高气密性，最好如图28所示，在中心部附近设置第1或第2实施方式中的突起部8和槽部9。

作为本实施方式的变形例，可以构成同时具有基板加热源和基板冷却源的基座1。图29示出了在突起部8和槽部9之间夹持套管加热源14、并且在径方向内侧的接合面上形成槽15并设置管16而构成的基座1。这样，在将基板加热源和基板冷却源组合时，为了提高热效率，最好将热能损失大的基板加热源配置在传热板3的径方向外侧，将基板冷却源配置在径方向内侧。

在以上说明的第1～第3实施方式中，当然也可以分别将突起部8设置在传热板3上，将槽部9设置在按压板4上。

并且，可以组合各个的实施方式来构成一台基座。例如，如图30所示，在传热板3的径方向外侧配置具有面状加热器2的第1实施方式，在径方向内侧配置具有管16的第3实施方式，由此来构成基座1。

并且，可以将第1～第3实施方式组合并层叠而构成基座。例如图31示出了共有按压板4、并从上方依次层叠具有面状加热器2的第1实施方式、及具有管16的第3实施方式的基座1的例子。并且，图32示出了同样地依次层叠了具有套管加热器14的第3实施方式、具有管16的第3实施方式的基座1的例子。这种情况下，为了提高加工性，最好在共有的按压板4上仅形成槽部9(或者突起部8)、且使基座1整体的厚度变薄，为此，夹持套管加热器14或管16的槽部9在径方向的位置最好不相同。

通过构成这样的层叠结构的基座，能够进行宽温度范围的热处理，能够用一台的基座来进行加热处理和冷却处理，因此能够实现基座的性能提高。

Claims (12)

1.一种基座，是在金属制的第1板和第2板之间夹持基板加热装置或基板冷却装置而形成的基座，其特征在于，

在上述第1板的接合面上设置有上表面上具有两个壁部与凹部的突起部，并且在上述第2板的接合面上以与上述突起部相对置的方式设置截面为T字状或倒梯形状的的槽部，将上述突起部嵌入上述槽部而施加压力进行铆接，上述突起部被上述槽部的底面压缩而塑性变形，同时使上述两个壁部扩开而紧贴上述槽部的内表面，由此将上述第1板和第2板接合。

2.如权利要求1所述的基座，其特征在于，在上述槽部的底面上形成凸部。

3.如权利要求1所述的基座，其特征在于，在相当于上述凹部的底面的高度的上述突起部的侧面处形成切口部。

4.如权利要求1所述的基座，其特征在于，在上述突起部和上述槽部之间夹有密封材料。

5.如权利要求1所述的基座，其特征在于，将上述槽部环状地设置在上述接合面上，且上述基板加热装置是被设置在上述突起部的内侧的金属箔加热器、云母卷绕加热器或套管加热器。

6.如权利要求1所述的基座，其特征在于，将上述槽部环状地设置在上述接合面上，且上述基板加热装置是形成在上述突起部的内侧的上述第1板和第2板的至少一方的接合面上的截面为矩形、半圆形或U字状的槽、或设置在该槽内的管。

7.如权利要求1所述的基座，其特征在于，将上述槽部环状地设置在上述接合面上，且上述基板冷却装置是形成在上述突起部的内侧的上述第1板和第2板的至少一方的接合面上的截面为矩形、半圆形或U字状的槽、或设置在该槽内的管。

8.如权利要求1所述的基座，其特征在于，在上述突起部的凹部的底面及/或上述槽部的底面上形成截面为半圆形或截面为U字状的槽，在该槽内设置基板加热装置或基板冷却装置。

9.如权利要求8所述的基座，其特征在于，将上述形成在突起部的凹部的底面及/或上述槽部的底面上的截面为半圆形或截面为U字状的槽设置为从一端向另一端连续的弯折状。

10.如权利要求8所述的基座，其特征在于，上述基板加热装置为套管加热器或管。

11.如权利要求8所述的基座，其特征在于，上述基板冷却装置为管。

12.一种基座，将从如权利要求1所述的基座选出的多个基座层叠而形成。

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