JP2008235743A - サセプタ - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱プレートと押さえ板の接合面の気密性を向上したサセプタを提供する。
【解決手段】サセプタ１の第１プレート２の接合面に先割れ状の先端部を有する環状突起部８を設けると共に、第２プレート３の接合面の環状突起部８に対向する位置に断面が逆台形状の環状溝部９を設けて、環状突起部８を環状溝部９に嵌入させ圧力を加えてかしめる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を加熱又は冷却処理するサセプタに関し、詳しくは半導体素子や液晶パネルの製造工程において、半導体ウェハや液晶用ガラスなどの基板を加熱又は冷却処理する基板熱処理装置に用いられるサセプタに関する。

半導体素子や液晶パネルの製造工程においては、図１２に示すような基板熱処理装置３０を用いて、半導体ウェハや液晶用ガラスなどの基板３１の加熱処理や冷却処理が行われている。この基板熱処理装置３０において、基板３１を加熱又は冷却するサセプタ３２は、加熱源又は冷却源３３を上下から伝熱プレート３４と押え板３５により挟み込んで接合した構造を有しており、伝熱プレート３４及び押え板３５の材料には、熱伝導性に優れたアルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金などが用いられている。

それら伝熱プレート３４と押さえ板３５は、外周部を溶接又はろう付けすることにより接合されるが、その際にピンホールやガスの巻き込みが発生するため、接合部の強度が低下するという問題があった。また、基板熱処理装置内部を真空状態にしたときに、ピンホールからガス等が漏れ出て真空度を低下させてしまい、基板の熱処理に悪影響を与えるという問題もあった。

これらの問題を解決するため、特許文献１は、伝熱プレートと押さえ板の接合面の対向位置に環状突出部と環状溝部を設け、それらを組み合わせて鍛圧圧縮して締結したサセプタを提案している。

しかし、特許文献１に記載の発明では、環状突出部と環状溝部の形状が単純であるため、接合面の気密性を高真空度や液体中での熱処理に対応できる程度にまで向上するのは困難であるという問題があった。また、ヒータープレートとして使用される加熱領域の温度近傍（例えば、４００℃）まで昇温して鍛圧するので、伝熱プレートと押さえ板の材質によっては変形したり組織変化して特性が変化してしまう可能性があると共に、特別な設備と作業が必要となるため、製造コストが高くなってしまうという問題もあった。
特開２００２−２７０３４７号公報

本発明の目的は、接合面の気密性を向上すると共に、変形や特性変化することなく低コストでかつ製造が容易なサセプタを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、基板加熱手段を挟持して第１プレートと第２プレートとを接合してなるサセプタであって、第１プレートの接合面に先割れ状の先端部を有する環状突起部を設けると共に、第２プレートの接合面の環状突起部に対向する位置に断面が逆台形状の環状溝部を設け、環状突起部を環状溝部に嵌入させ圧力を加えてかしめることにより前記第１のプレートと前記第２のプレートとを接合してなることを特徴とするサセプタである。

この環状溝部の底面には、凸部を形成する。また、先割れ状の先端部の根元と同じ高さの環状突起部の側面には切欠き部を形成する。環状突起部と環状溝部との間にシール材を介在し、そのシール材にはＯリング又はメタルシールが好ましく用いられる。

基板加熱手段は、金属箔ヒーター、マイカ巻付ヒーター又はシーズヒーターを用いる。
また、基板加熱手段に代えて基板冷却手段を用いることもできる。
基板冷却手段は、内部を冷却材が流れるパイプ材又は空隙から構成される。

本発明によれば、サセプタの伝熱プレートと押さえ板を、一方の接合面に設けた先割れ状の先端部を有する環状突起部を、他方の接合面に設けた断面が逆台形状の溝部に嵌入してかしめることにより接合したため、環状突起部が溝部内で塑性変形すると共に先割れ部分が拡開して溝部の斜面に密着するので、接合面の気密性を向上することができる。また、かしめは一般的なプレス機を用いて室温で行うことができるため、サセプタが変形したりその特性が変化することなく、また製造コストを低くでき、かつ製造を容易なものとすることができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態からなるサセプタの組立断面図を示す。
このサセプタ１は、基板加熱源である面状ヒーター２を上下からそれぞれ伝熱プレート３と押さえ板４により挟み込んで、接合部Ａにおいて接合することにより製造される。半導体ウェハや液晶用ガラスなどの基板は、伝熱プレート３上に直接に又は複数のプロキシミティピン（図示せず）を介して載置され、面状ヒーター２により伝熱プレート３を通じて加熱処理される。なお、サセプタ１の平面形状は、基板が半導体ウェハの場合には円形となり、液晶用ガラスの場合には矩形となる。

面状ヒーター２は、金属箔ヒーター又はマイカ巻付ヒーターが用いられ、伝熱プレート３の下面７に熱遮へい板５とともにネジ等により固定される。伝熱プレート３及び押さえ板４の材料には、熱伝導性に優れたアルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金などが用いられる。

伝熱プレート３と押さえ板４の接合部Ａは、押さえ板４の接合面である上面６に、外周に沿って環状に設けられた突起部８と、その突起部８に対向するように伝熱プレート３の接合面である下面７に環状に設けられた溝部９から構成される。図２に示すように、押さえ板４の突起部８の先端部は二股の先割れ部分８ａを有しており、伝熱プレート３の溝部９は断面が逆台形状となっている。

サセプタ１は、押さえ板４の突起部８を伝熱プレート３の溝部９に嵌入させ、垂直方向の圧力を加えてかしめることにより、図３に示すように伝熱プレート３と押さえ板４を接合して製造される。

このとき、図４（ａ）のように溝部９内に嵌入された突起部８は、図４（ｂ）のように溝部９の底面９ａで圧縮されて塑性変形すると共に先割れ部分８ａが拡開して溝部９の斜面９ｂの一部と密着するため、従来よりも接合面の気密性を向上することができる。また、かしめは一般的なプレス機を用いて室温で行うことができるため、サセプタが変形したりその特性が変化することがなく、また製造コストを低くすることができ、かつその製造を容易なものとすることができる。

図５に示す突起部８の幅Ｗ１及び高さＨ１と溝部９の開口幅Ｗ２及び深さＨ２については、かしめを確実かつ強固なものにするために、幅Ｗ１を開口幅Ｗ２よりもわずかに小さくすると共に、かしめ後に溝部９の容積の６０〜８０％が突起部８により埋められるように寸法設定するのがよい。また、この突起部８の先割れ部分８ａと溝部９の斜面９ｂの密着性を高めるため、先割れ部分８ａの内側斜面８ｂが垂直方向となす角度αは、溝部９の斜面９ｂが垂直方向となす角度βよりも小さくすることが好ましく、具体的には角度αが１０〜４５°、角度βが２０〜４５°の範囲とするのがよい。

図６は、本発明の第２の実施形態からなるサセプタの接合部を示す。
この実施形態では、溝部９の底面９ａの一部に凸部１０を設けている。この凸部１０の端部にはテーパー１０ａが形成され、かしめる際に突起部８の先割れ部分８ａの先端が当たるようにしている。

このように溝部９の底面９ａに凸部１０を設けることにより、突起部８の先割れ部分８ａを凸部１０のテーパー１０ａに沿うようにして確実に拡開させることができるため、伝熱プレート３と押さえ板４の接合面の気密性を向上できると共に、製造作業を容易なものとすることができる。

図７は、本発明の第３の実施形態からなるサセプタの接合部を示す。
この実施形態では、突起部８の先割れ部分８ａの根元位置に相当する突起部８の外周に切欠き１１を設けている。

このように切欠き１１を設けることにより、かしめる際に突起部８の先割れ部分８ａが切欠き１１を境として外側へ折れ曲がることで拡開しやすくなるため、伝熱プレート３と押さえ板４の接合面の気密性を向上できると共に、製造作業を更に容易なものとすることができる。

図８は、本発明の第４の実施形態からなるサセプタの接合部を示す。
この実施形態では、図８（ａ）に示すように、突起部８の先割れ部分８ａの間にシール材１２を載置又は固定している。シール材１２は、天然ゴム、フッ素ゴム又はシリコンゴム製のＯリングや、インコネル又はステンレス製のメタルシールを用いることができる。

このようにシール材１２を用いることにより、かしめ時にシール材が図８（ｂ）のように拡開した先割れ部分８ａと溝部９の底面９ａとの間に介在するため、接合面の気密性を更に向上することができる。なお、このときの突起部８の高さＨ１と溝部９の深さＨ２は、かしめ後に溝部９の容積の７０〜９０％が突起部８とシール材１２により埋められるように設定するのがよい。

また、この実施形態の別の例として、図９に示すように、シール材１２を外径が溝部９の開口部よりもわずかに小さい中空の薄肉パイプから構成することにより、かしめる際に突起部８の先割れ部分８ａを開口しやすくして、シール材としての機能を更に向上することもできる。この中空の薄肉パイプの材質は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金などの硬度が低い金属を用いることが好ましい。

以上に説明した全ての実施形態においては、突起部８を伝熱プレート３に、溝部９を押さえ板４に、それぞれ設けるようにしてもよいことは勿論である。また、伝熱プレート３及び押さえ板４の外周部に突起部８と溝部９を設けているが、サセプタの大きさや形状に応じて他の適当な箇所にも設けることができる。

例えば直径が１２インチ以上となるような大型の半導体ウェハ用サセプタの場合には、図１０のように中央部付近にも突起部８と溝部９を設けることにより、サセプタが大型化しても接合面の気密性を一層向上することができる。また、別の例として、基板をサセプタと搬送治具との間で移し替えるリフタピンを設置する場合には、サセプタに形成されるリフタピンの挿通孔の周囲に、突起部８と溝部９を設けることにより、接合面の気密性を向上することができる。

伝熱プレート３と押さえ板４の間に配置する基板加熱源としては、面状ヒーターの他に、図１１に示すように接合面を蛇行状又は同心円状に走る取付け溝１３を形成してシーズヒーター１４を埋め込んでもよい。また、このような取付け溝１３内に直接に又は冷却パイプを設置してその内部に、空気、水、冷媒などの冷却媒体を流すことにより、基板加熱源に代えて基板冷却源とすることもできる。

本発明の第１実施形態からなるサセプタの組立断面図である。 図１におけるＡ部の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態からなるサセプタである 接合部の作用を説明する説明図である。 接合部の形状を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態からなるサセプタの接合部である。 本発明の第３の実施形態からなるサセプタの接合部である。 本発明の第４の実施形態からなるサセプタの接合部である。 本発明の第４の実施形態の別の例からなるサセプタの接合部である。 本発明の第１実施形態からなるサセプタの一例である。 本発明の基板加熱手段としてシーズヒーターを用いた一例である。 サセプタを内蔵した基板熱処理装置の一例である。

符号の説明

１ サセプタ
２ 面状ヒーター
３ 伝熱プレート
４ 押さえ板
５ 熱遮へい板
６ 押さえ板の上面
７ 伝熱プレートの下面
８ 突起部
９ 溝部
１０ 凸部
１１ 切欠き
１２ シール材
１３ 取付け溝
１４ シーズヒーター

Claims (8)

1. 基板加熱手段を挟持して第１プレートと第２プレートとを接合してなるサセプタであって、
   第１プレートの接合面に先割れ状の先端部を有する環状突起部を設けると共に、第２プレートの接合面の前記環状突起部に対向する位置に断面が逆台形状の環状溝部を設け、環状突起部を環状溝部に嵌入させ圧力を加えてかしめることにより第１のプレートと第２のプレートとを接合してなるサセプタ。
2. 環状溝部の底面に凸部を形成した請求項１に記載のサセプタ。
3. 先割れ状の先端部の根元と同じ高さの前記環状突起部の側面に切欠き部を形成した請求項１又は２に記載のサセプタ。
4. 環状突起部と環状溝部との間にシール材を介在した請求項１〜３のいずれかに記載のサセプタ。
5. シール材が、Ｏリング又はメタルシールである請求項４に記載のサセプタ。
6. 基板加熱手段が、金属箔ヒーター、マイカ巻付ヒーター又はシーズヒーターである請求項１〜５のいずれかに記載のサセプタ。
7. 基板加熱手段に代えて基板冷却手段を前記第１プレートと前記第２プレートとの間に挟持した請求項１〜５のいずれかに記載のサセプタ。
8. 基板冷却手段が、内部を冷却材が流れるパイプ材又は空隙である請求項７に記載のサセプタ。

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