JP2001297977A - 急速加熱・冷却板 - Google Patents
急速加熱・冷却板Info
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 4
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D2400/00—General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
- F25D2400/28—Quick cooling
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体のような精密加工材料を加熱加
工、あるいは冷却するときに、材料を移動させずに短時
間で目的とする温度に加熱・冷却できる装置を提供する
こと。 【構成】 セラミック板１および３に発熱体２を設
けたセラミックヒーター８とペルチェ素子４を備えたペ
ルチェ素子用セラミック基板１０（冷却板）とを積層し
た急速加熱・冷却板。
工、あるいは冷却するときに、材料を移動させずに短時
間で目的とする温度に加熱・冷却できる装置を提供する
こと。 【構成】 セラミック板１および３に発熱体２を設
けたセラミックヒーター８とペルチェ素子４を備えたペ
ルチェ素子用セラミック基板１０（冷却板）とを積層し
た急速加熱・冷却板。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、加熱・冷却を急
速に行うことができる冷却板であって、例えば半導体装
置のウェーハーの加熱・冷却装置として適したものであ
る。
速に行うことができる冷却板であって、例えば半導体装
置のウェーハーの加熱・冷却装置として適したものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置のウェーハーの加工の
際にそれを加熱するときに、通常は発熱体を備えたセラ
ミック板の上に載せて加熱していた。高温での加工、例
えばウエハー表面への薄膜焼成終了後は放冷による冷
却、あるいは冷却装置による冷却が行われていたが、放
冷により冷却するには時間がかかるのが問題であり、冷
却装置を用いる場合は加熱された物品を例えばペルチェ
素子を備えた冷却装置に移動させる手間が必要であっ
た。
際にそれを加熱するときに、通常は発熱体を備えたセラ
ミック板の上に載せて加熱していた。高温での加工、例
えばウエハー表面への薄膜焼成終了後は放冷による冷
却、あるいは冷却装置による冷却が行われていたが、放
冷により冷却するには時間がかかるのが問題であり、冷
却装置を用いる場合は加熱された物品を例えばペルチェ
素子を備えた冷却装置に移動させる手間が必要であっ
た。
【０００３】ペルチェ素子を備えた冷却装置（Ｔｈｅｒ
ｍｏ Ｍｏｄｕｌｅ）に供給する電流の方向を変えて加
熱装置としても用いることが提案されているが、このよ
うな加熱装置は価格が高くなるので一般的でなかった。
ｍｏ Ｍｏｄｕｌｅ）に供給する電流の方向を変えて加
熱装置としても用いることが提案されているが、このよ
うな加熱装置は価格が高くなるので一般的でなかった。
【０００４】また、従来用いられていた加熱装置と冷却
装置を積層することも考えられたが、それぞれの装置が
大きな熱容量を持っているのと伝熱抵抗も大きくなるの
で実用的な装置は存在しなかった。
装置を積層することも考えられたが、それぞれの装置が
大きな熱容量を持っているのと伝熱抵抗も大きくなるの
で実用的な装置は存在しなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、加熱と冷
却を同じ装置で行うことができ、かつ、冷却が急速に行
えるような装置を提供しようとするものである。
却を同じ装置で行うことができ、かつ、冷却が急速に行
えるような装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
のこの発明の構成は、特許請求の範囲に記載のとおりの
急速加熱・冷却板である。
のこの発明の構成は、特許請求の範囲に記載のとおりの
急速加熱・冷却板である。
【０００７】（１）セラミック板に発熱体を備えた加熱
板とセラミック板に冷却のためのペルチェ素子を備えた
冷却板とを積層した急速加熱・冷却板。
板とセラミック板に冷却のためのペルチェ素子を備えた
冷却板とを積層した急速加熱・冷却板。
【０００８】（２）発熱体を二枚のセラミック板の間に
挟んだ状態で焼結することによって、一体化し発熱体を
内臓した一枚の加熱板になっているものと、ペルチェ素
子を備えた冷却板とを積層した急速加熱・冷却板。
挟んだ状態で焼結することによって、一体化し発熱体を
内臓した一枚の加熱板になっているものと、ペルチェ素
子を備えた冷却板とを積層した急速加熱・冷却板。
【０００９】（３）セラミック板の一面に備えられたペ
ルチェ素子とセラミック板の一面に設けられた発熱体と
が対向するように積層された急速加熱・冷却板であっ
て、ペルチェ素子が発熱体と接触し易いような位置に配
置されている急速加熱・冷却板。
ルチェ素子とセラミック板の一面に設けられた発熱体と
が対向するように積層された急速加熱・冷却板であっ
て、ペルチェ素子が発熱体と接触し易いような位置に配
置されている急速加熱・冷却板。
【００１０】（４）発熱体がペルチェ素子と同じような
形状になっている発熱体（ヒーター素子）を一面に備え
たセラミック板とペルチェ素子を一面に備えたセラミッ
ク板とが積層された急速加熱・冷却板であって、発熱体
と冷却用ペルチェ素子とが互いに接触しないように配置
されている急速加熱・冷却板。
形状になっている発熱体（ヒーター素子）を一面に備え
たセラミック板とペルチェ素子を一面に備えたセラミッ
ク板とが積層された急速加熱・冷却板であって、発熱体
と冷却用ペルチェ素子とが互いに接触しないように配置
されている急速加熱・冷却板。
【００１１】
【発明の実施の形態】図面を参照して、この発明の具体
的構成を説明する。図面はこの発明の急速加熱・冷却板
の各構成部材とその配列を斜視図で示したものである。
的構成を説明する。図面はこの発明の急速加熱・冷却板
の各構成部材とその配列を斜視図で示したものである。
【００１２】図１は、発熱体を内蔵した加熱板として、
従来、公知のセラミックヒーター８を用いたものであ
る。
従来、公知のセラミックヒーター８を用いたものであ
る。
【００１３】セラミックヒーター８は上部セラミック板
１と下部セラミック板３との間に発熱材を挟んだものを
焼成することによって上下のセラミック板と発熱材２と
が一体になったものである。この例では、セラミックヒ
ーター８とペルチェ素子用セラミック基板５の上にペル
チェ素子４を備えた冷却装置を積層したものである。
１と下部セラミック板３との間に発熱材を挟んだものを
焼成することによって上下のセラミック板と発熱材２と
が一体になったものである。この例では、セラミックヒ
ーター８とペルチェ素子用セラミック基板５の上にペル
チェ素子４を備えた冷却装置を積層したものである。
【００１４】このペルチェ素子用セラミック基板５は装
置が作動中に生じる熱応力を分散させるために小さな基
板に分割した形状のものでもよい。
置が作動中に生じる熱応力を分散させるために小さな基
板に分割した形状のものでもよい。
【００１５】ペルチェ素子用セラミック基板５の表面に
は、ペルチェ素子を形成するための銅電極（ペルチェパ
ターン１０）が形成されており、また、このパターン１
０はペルチェ素子４の上部に接する下部セラミックプレ
ート３の裏面にも存在する。
は、ペルチェ素子を形成するための銅電極（ペルチェパ
ターン１０）が形成されており、また、このパターン１
０はペルチェ素子４の上部に接する下部セラミックプレ
ート３の裏面にも存在する。
【００１６】この構造のものは、セラミック基板５に配
置するペルチェ素子４の配列位置を発熱材２形状とは関
係なく自由に設計できるのが利点である。
置するペルチェ素子４の配列位置を発熱材２形状とは関
係なく自由に設計できるのが利点である。
【００１７】図２はセラミック板６の裏面に発熱材２を
形成した加熱板とセラミックプレート５（図１に示した
ペルチェペターンの図示は省略した）の上にペルチェ素
子４を設けた冷却装置を積層した急速加熱・冷却装置で
ある。
形成した加熱板とセラミックプレート５（図１に示した
ペルチェペターンの図示は省略した）の上にペルチェ素
子４を設けた冷却装置を積層した急速加熱・冷却装置で
ある。
【００１８】上記加熱板のセラミック板６は絶縁性セラ
ミック材料に限らず導電性材料（セラミック、金属）で
あってもよい。その場合は、セラミック板の裏面に絶縁
層を形成してから発熱材２を形成すればよい。
ミック材料に限らず導電性材料（セラミック、金属）で
あってもよい。その場合は、セラミック板の裏面に絶縁
層を形成してから発熱材２を形成すればよい。
【００１９】また、セラミック板５も図１のものと同じ
く、熱応力を分散させるために小さな板に分割した形状
の板でもよい。
く、熱応力を分散させるために小さな板に分割した形状
の板でもよい。
【００２０】この図２に示した急速加熱・冷却装置で
は、発熱材２とペルチェ素子４とが同一面に存在するの
で、図３に示すようにペルチェ素子４の配列（ペルチェ
パターン１０）は発熱材２の位置（ヒーターパターン
９）を避けるように配列しなくてはならないので、図１
の装置に比較して必然的に装置設計上の制約があるが、
下部セラミック板３がないので熱伝導もよく、装置の効
率も良い。
は、発熱材２とペルチェ素子４とが同一面に存在するの
で、図３に示すようにペルチェ素子４の配列（ペルチェ
パターン１０）は発熱材２の位置（ヒーターパターン
９）を避けるように配列しなくてはならないので、図１
の装置に比較して必然的に装置設計上の制約があるが、
下部セラミック板３がないので熱伝導もよく、装置の効
率も良い。
【００２１】図４に示した装置は、加熱材がペルチェ素
子４と類似の形状をしたヒーター素子７になっている例
である。この例の場合も、上部セラミック板１は図２の
場合と同じく導電性材料であってもよく、その場合は絶
縁層を形成してから発熱材を設ける。
子４と類似の形状をしたヒーター素子７になっている例
である。この例の場合も、上部セラミック板１は図２の
場合と同じく導電性材料であってもよく、その場合は絶
縁層を形成してから発熱材を設ける。
【００２２】ペルチェ素子用セラミック基板５（図２と
同じくペルチェパターンの図示は省略した）は熱応力を
分散させるために小さな板に分割した形状でもよい。図
５はペルチェ素子用セラミック基板５の上面から見たペ
ルチェ素子４とヒーター素子７の配置例である。
同じくペルチェパターンの図示は省略した）は熱応力を
分散させるために小さな板に分割した形状でもよい。図
５はペルチェ素子用セラミック基板５の上面から見たペ
ルチェ素子４とヒーター素子７の配置例である。
【００２３】この装置では発熱材が小さなヒーター素子
なので、セラミック板に配置するペルチェ素子４とヒー
ター素子７の配列はかなり自由であるのが利点である。
なので、セラミック板に配置するペルチェ素子４とヒー
ター素子７の配列はかなり自由であるのが利点である。
【００２４】このペルチェ素子に似た形状のヒーター素
子は任意に抵抗値を調整できる焼結構造の発熱体が最も
適している。このヒーター素子はチップ状に成形するの
で発熱体の質量が大きくなる問題があるが、上部セラミ
ック板１に及ぼす熱応力は小さいのが利点である。
子は任意に抵抗値を調整できる焼結構造の発熱体が最も
適している。このヒーター素子はチップ状に成形するの
で発熱体の質量が大きくなる問題があるが、上部セラミ
ック板１に及ぼす熱応力は小さいのが利点である。
【００２５】ところで、冷却のためのペルチェ素子の材
料とその許容温度は、ビスマス−テルルの場合は低温
（約２００℃以下）、鉛−テルルでは中温（４００〜５
００℃）、シリコン−ゲルマニウムでは高温（８００℃
まで）が可能である。
料とその許容温度は、ビスマス−テルルの場合は低温
（約２００℃以下）、鉛−テルルでは中温（４００〜５
００℃）、シリコン−ゲルマニウムでは高温（８００℃
まで）が可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の急速加
熱・冷却板は加工される材料を移動させずに加熱下の加
工および冷却ができるので、半導体製造装置、特にスピ
ナー焼成装置で使用するのに適している。
熱・冷却板は加工される材料を移動させずに加熱下の加
工および冷却ができるので、半導体製造装置、特にスピ
ナー焼成装置で使用するのに適している。
【図１】加熱板が、発熱体を内蔵した構造を有する形式
である具体例の各部材の配列を示す斜視図。
である具体例の各部材の配列を示す斜視図。
【図２】発熱材とペルチェ素子とが同一面に存在する形
式である具体例の各部材の配列を示す斜視図。
式である具体例の各部材の配列を示す斜視図。
【図３】上記図２の具体例における発熱体とペルチェ素
子が存在する面の平面図。
子が存在する面の平面図。
【図４】発熱材がヒーター素子である形式の具体例の各
部材の配列を示す斜視図。
部材の配列を示す斜視図。
【図５】ペルチェ素子とヒーター素子とが存在する面の
平面図。
平面図。
１ 上部セラミック板 ２ 発熱体 ３ 下部セラミック板 ４ ペルチェ素子 ５ ペルチェ素子用セラミック基板 ６ セラミック板 ７ ヒーター素子 ８ セラミックヒーター ９ 上部セラミック板に示したヒーターパターン １０ 上部セラミック板に示したペルチェパターン １１ ペルチェ素子用リード線 １２ ヒーター素子用リード線 １３ シックフィルムヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 35/16 Ｈ０１Ｌ 35/32 Ｚ 35/32 21/30 ５６７
Claims (4)
- 【請求項１】 セラミック板（導電性の板でも絶縁層を
形成すれば同様に使用できる）に発熱体を備えた加熱板
とセラミック板にペルチェ素子を備えた冷却板とが積層
されていることを特徴とする急速加熱・冷却板。 - 【請求項２】 加熱板が二枚のセラミック板の間に発熱
体を備えた板状体を焼結して一体化したものであること
を特徴とする請求項１記載の急速加熱・冷却板。 - 【請求項３】 冷却板の構成部材であるセラミック板の
一面に備えられたペルチェ素子の位置が、加熱板の発熱
体と対向したとき、発熱体に接触しない位置にあること
を特徴とする請求項１記載の急速加熱・冷却板。 - 【請求項４】 セラミック板の一面に備えられた発熱体
がヒーター素子であることを特徴とする請求項３記載の
急速加熱・冷却板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000114833A JP2001297977A (ja) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | 急速加熱・冷却板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000114833A JP2001297977A (ja) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | 急速加熱・冷却板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001297977A true JP2001297977A (ja) | 2001-10-26 |
Family
ID=18626571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000114833A Pending JP2001297977A (ja) | 2000-04-17 | 2000-04-17 | 急速加熱・冷却板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001297977A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006286625A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Antig Technology Co Ltd | 燃料電池加熱成形装置 |
| JP2008235535A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Sokudo:Kk | 基板搬送装置および熱処理装置 |
| JP2009065033A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Sei Hybrid Kk | ウエハ保持体及びそれを搭載した半導体製造装置 |
| US8051904B1 (en) * | 2007-05-23 | 2011-11-08 | Michael Whiting | Vehicular temperature control device |
| US8109328B2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-02-07 | Kelk Ltd. | Fluid temperature control device |
| JP2018113296A (ja) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | テンソー電磁技術工業株式会社 | 吸／放熱半導体モジュール、解凍装置及び融雪装置 |
-
2000
- 2000-04-17 JP JP2000114833A patent/JP2001297977A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006286625A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Antig Technology Co Ltd | 燃料電池加熱成形装置 |
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| JP2009065033A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Sei Hybrid Kk | ウエハ保持体及びそれを搭載した半導体製造装置 |
| JP2018113296A (ja) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | テンソー電磁技術工業株式会社 | 吸／放熱半導体モジュール、解凍装置及び融雪装置 |
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