JP2014082168A - Heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はヒーターに関し、例えば半導体製品の製造工程における熱処理に用いられるヒーターに関する。 The present invention relates to a heater, for example, a heater used for heat treatment in a manufacturing process of a semiconductor product.
半導体製品の製造工程においては、一般的に、ウエハを加熱して行う熱処理工程がなされる。例えば、半田バンプ同士を接合させる接合工程では、真空雰囲気においてウエハを４００℃程度まで昇温させる必要があり、熱酸化工程では、酸化雰囲気においてウエハを１１００℃程度まで昇温させる必要がある。 In the manufacturing process of a semiconductor product, a heat treatment process is generally performed by heating a wafer. For example, in the bonding process for bonding solder bumps, the wafer needs to be heated to about 400 ° C. in a vacuum atmosphere, and in the thermal oxidation process, the wafer needs to be heated to about 1100 ° C. in an oxidizing atmosphere.
ウエハの昇温に用いられるヒーターは、工程時間短縮のために昇温レートの増大が要求されるとともに、コスト低減のために長寿命化が要求される。さらに、製品歩留を向上させるためにヒーター表面における温度バラツキの低減が要求される。 A heater used for raising the temperature of the wafer is required to increase the temperature raising rate in order to shorten the process time, and to have a longer life to reduce the cost. Furthermore, a reduction in temperature variation on the heater surface is required in order to improve the product yield.
ヒーターの昇温レートの増大とともに長寿命化を実現する従来技術としては、下記特許文献に記載されたものがある。すなわち、金属製のプレート本体に矩形断面の溝を設け、当該溝の断面形状と同一の断面形状を有するカートリッジヒーターを当該溝に収納し、プレート本体とカートリッジヒーターとに密着するように金属製の蓋板により蓋をすることによりヒーターを構成する。これにより、通常円柱形状を有するカートリッジヒーターをプレート本体に埋没させることによる加工上の困難性を回避し、カートリッジヒーターとプレート本体とを面接触させることで熱伝導性を向上させ、ヒーターの寿命を向上させるというものがある。 As a conventional technique for realizing a longer life with an increase in the temperature rise rate of the heater, there are those described in the following patent documents. In other words, a rectangular plate-shaped groove is provided in the metal plate body, a cartridge heater having the same cross-sectional shape as the groove is housed in the groove, and the metal plate body and the cartridge heater are in close contact with each other. A heater is configured by covering with a cover plate. This avoids the processing difficulties associated with immersing a cartridge heater, which has a generally cylindrical shape, in the plate body, improves the thermal conductivity by bringing the cartridge heater and the plate body into surface contact, and increases the life of the heater. There is something to improve.
しかし、上記従来技術は、カートリッジヒーターとプレート本体を面接触させるため、カートリッジヒーター表面の凹凸や製造バラツキに起因してカートリッジヒーターとプレート本体との間の局所的な隙間が生じる。そのため、当該局所的な隙間において熱伝導がなされないことでカートリッジヒーターの温度が当該隙間において局所的に上昇しヒーターの寿命が低下するとともに、ヒーター表面における温度バラツキを増大させる。この場合に、ヒーターの寿命を向上させようとすると、ヒーターのワット密度を低下させなければならず、ヒーターの温度の増大および昇温レートの向上が困難になるという問題がある。 However, since the above-described conventional technology brings the cartridge heater and the plate main body into surface contact, a local gap is generated between the cartridge heater and the plate main body due to irregularities on the surface of the cartridge heater and manufacturing variations. For this reason, the heat conduction is not performed in the local gap, so that the temperature of the cartridge heater rises locally in the gap to reduce the life of the heater and increase the temperature variation on the heater surface. In this case, if it is attempted to improve the life of the heater, the watt density of the heater must be reduced, and there is a problem that it is difficult to increase the temperature of the heater and improve the temperature rising rate.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。すなわち、熱板に対し発熱体を熱板との間で空隙が保たれるように配置し、発熱体に電力が印加されることで発生する熱放射により熱板を昇温することによりヒーターを構成する。これにより、熱板の昇温に寄与する熱放射の割合を増大させることができるため、ヒーターの目標温度によらず、ヒーター表面における温度バラツキを低減することができる。 The present invention has been made to solve the above problems. That is, the heating element is arranged with respect to the heating plate so that a gap is maintained between the heating plate and the heating plate is heated by the heat radiation generated by applying electric power to the heating element. Configure. Thereby, since the ratio of the thermal radiation that contributes to the temperature rise of the hot plate can be increased, the temperature variation on the heater surface can be reduced irrespective of the target temperature of the heater.
上記課題を解決するために、本発明に係るヒーターは、電力が印加されることにより熱放射を発生する長尺状の発熱体と、発熱体との間で空隙が保たれ、当該空隙を介して発熱体が発生する熱放射により昇温される熱板と、を有する。 In order to solve the above problems, a heater according to the present invention maintains a gap between a long heating element that generates thermal radiation when electric power is applied and the heating element, and the gap is interposed through the gap. And a hot plate heated by the heat radiation generated by the heating element.
本発明に係るヒーターによれば、熱板に対し発熱体を熱板との間で空隙が保たれるように配置し、発熱体に電力が印加されることで発生する熱放射により熱板を昇温する。これにより、熱板の昇温に寄与する熱放射の割合を増大させることができるため、ヒーターの目標温度によらず、ヒーター表面における温度バラツキを低減することができる。 According to the heater of the present invention, the heating element is arranged with respect to the heating plate so that a gap is maintained between the heating plate and the heating plate is formed by heat radiation generated by applying electric power to the heating element. Raise the temperature. Thereby, since the ratio of the thermal radiation that contributes to the temperature rise of the hot plate can be increased, the temperature variation on the heater surface can be reduced irrespective of the target temperature of the heater.
以下、添付した図面を参照して、本発明に係るヒーターについて詳細に説明する。 Hereinafter, a heater according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るヒーターの正面図である。図２は、図１のＡＡ’における断面図である。図３は、図１のＢＢ’における断面図である。図４は、ヒーターの上面図である。図５は、ヒーターの側面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a front view of the heater according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along AA ′ in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. FIG. 4 is a top view of the heater. FIG. 5 is a side view of the heater.
なお、図１においては、ヒーターを設置するための基準板２００、絶縁シール２１０、２１１、支柱２２０、およびヒーターにより加熱処理されるウエハ３００も併せて図示されている。また、図５においては、第１電極板１３０、第２電極板１３１、第１電極１４０、および第２電極１４１は省略されている。 FIG. 1 also shows a reference plate 200 for installing a heater, insulating seals 210 and 211, a support 220, and a wafer 300 that is heat-treated by the heater. In FIG. 5, the first electrode plate 130, the second electrode plate 131, the first electrode 140, and the second electrode 141 are omitted.
図１〜５を参照して本実施形態に係るヒーター１０の構成について説明する。 With reference to FIGS. 1-5, the structure of the heater 10 which concerns on this embodiment is demonstrated.
ヒーター１０は、カーボンロッド１５０、熱板１００、保温板１１０、１１１、第１ヒーター電極１２０、第２ヒーター電極１２１、第１電極板１３０、第２電極板１３１、第１電極１４０、および第２電極１４１を有する。 The heater 10 includes a carbon rod 150, a heat plate 100, heat insulating plates 110 and 111, a first heater electrode 120, a second heater electrode 121, a first electrode plate 130, a second electrode plate 131, a first electrode 140, and a second electrode. An electrode 141 is included.
熱板１００は、互いに対応する位置に半円柱状の窪みを複数有する上熱板１００ａと下熱板１００ｂとが重ね合わされることにより構成される。対応する窪み同士が互いに対面するように上熱板１００ａと下熱板１００ｂとが重ね合わさることにより、熱板１００には複数の円柱状の穴１０１が設けられる。上熱板１００ａと下熱板１００ｂとは、重ね合わされた状態で複数のネジ１０２により固定される。 The hot plate 100 is configured by overlapping an upper hot plate 100a and a lower hot plate 100b having a plurality of semi-cylindrical depressions at positions corresponding to each other. A plurality of cylindrical holes 101 are provided in the hot plate 100 by overlapping the upper hot plate 100a and the lower hot plate 100b so that the corresponding recesses face each other. The upper heating plate 100a and the lower heating plate 100b are fixed by a plurality of screws 102 in an overlapped state.
なお、熱板１００は、一枚の板に当該穴を貫通する複数の円柱状の穴１０１が設けられることにより構成されてもよい。 The hot plate 100 may be configured by providing a plurality of columnar holes 101 penetrating the hole in a single plate.
熱板１００は、基準板２００に複数の支柱２２０により固定される。各支柱２２０は、一端が熱板１００の底面に、他端が基準板に固定されることにより、基準板２００を基準として熱板１００を支持することができる。各支柱２２０は、例えば、ネジにより一端が熱板１００の底面に、他端が基準板に固定されることができる。 The hot plate 100 is fixed to the reference plate 200 by a plurality of columns 220. Each column 220 can support the hot plate 100 with the reference plate 200 as a reference by fixing one end to the bottom surface of the hot plate 100 and the other end to the reference plate. Each strut 220 can be fixed to the bottom surface of the hot plate 100 and the other end to the reference plate by screws, for example.
熱板１００に設けられた円柱状の各穴１０１には円柱状のカーボンロッド１５０がそれぞれ貫通される。これにより、熱板１００にはカーボンロッド１５０が互いに平行に複数貫通される。この際、カーボンロッド１５０は、熱板１００との間で空隙１０３が保たれるように熱板１００を貫通する。このため、熱板１００の円柱状の穴１０１の直径は、円柱状のカーボンロッド１５０の直径より大きくなるように設けられる。なお、熱板１００にはカーボンロッド１５０が互いに前記熱板１００を介して交差するように複数貫通されてもよい。 A cylindrical carbon rod 150 passes through each cylindrical hole 101 provided in the hot plate 100. Accordingly, a plurality of carbon rods 150 are penetrated through the hot plate 100 in parallel with each other. At this time, the carbon rod 150 penetrates the hot plate 100 such that the gap 103 is maintained between the carbon rod 150 and the hot plate 100. For this reason, the diameter of the cylindrical hole 101 of the hot plate 100 is provided to be larger than the diameter of the cylindrical carbon rod 150. A plurality of carbon rods 150 may be penetrated through the hot plate 100 so as to intersect with each other via the hot plate 100.
熱板１００はモリブデン（Ｍｏ）により構成されることが望ましい。ウエハ３００の接合工程によってはウエハ３００を加熱しつつ加圧する場合があり、熱板１００の素材として高融点で高い硬度を有するモリブデンを用いることにより、長時間にわたる高温高圧条件により生じ得る熱板１００の変形を防止することができる。なお、熱板１００は、ニッケル（Ｎｉ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、カーボン、ステンレス、銅、アルミニウム、および鉄の少なくともいずれかにより構成されてもよい。また、熱板１００は、モリブデン、ニッケル、窒化アルミ、アルミナ、タングステン、タンタル、チタン、カーボン、ステンレス、銅、アルミニウム、または鉄の少なくともいずれかを主要材料とすればよく、他の材料が含まれていてもよい。すなわち、これらの材料が５０重量％以上含まれていればよい。 The hot plate 100 is preferably made of molybdenum (Mo). Depending on the bonding process of the wafer 300, the wafer 300 may be pressurized while being heated. By using molybdenum having a high melting point and high hardness as the material of the hot plate 100, the hot plate 100 that can be generated under high temperature and high pressure conditions for a long time. Can be prevented from being deformed. The hot plate 100 is made of nickel (Ni), aluminum nitride (AlN), alumina (Al 2 O 3 ), tungsten (W), tantalum (Ta), titanium (Ti), carbon, stainless steel, copper, aluminum, and You may be comprised with at least any one of iron. The hot plate 100 may be made mainly of at least one of molybdenum, nickel, aluminum nitride, alumina, tungsten, tantalum, titanium, carbon, stainless steel, copper, aluminum, and iron, and includes other materials. It may be. That is, it is sufficient that these materials are contained in an amount of 50% by weight or more.
カーボンロッド１５０は、固体の炭素からなる円柱状の発熱体であり、電力が供給されることにより熱を発生させる。なお、カーボンロッド１５０は、例えば、グラファイトまたはカーボンの焼結体により構成されることができ、炭素以外の元素が含まれてもよい。なお、カーボンロッドの形状は長尺状であればよく、円柱状に限定されない。 The carbon rod 150 is a columnar heating element made of solid carbon, and generates heat when electric power is supplied. The carbon rod 150 can be made of, for example, graphite or a carbon sintered body, and may contain elements other than carbon. In addition, the shape of a carbon rod should just be elongate, and is not limited to a column shape.
なお、カーボンロッド１５０は、絶縁材により被覆されることにより、カーボンロッド１５０と熱板１００との間で空隙１０３が保たれるようにしてもよい。これにより、カーボンロッド１５０と熱板１００との位置関係がずれてもカーボンロッド１５０と熱板１００との間に絶縁材が存在することでカーボンロッド１５０と熱板１００との間で空隙１０３が保たれることができる。絶縁材としては、例えば、石英、サファイア、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ホウケイ酸ガラス、または耐熱ガラスを用いることができる。絶縁材として放射熱の透過率が高い石英を用いることにより、カーボンロッド１５０が発生する放射熱の強度が絶縁材により減衰されることを防止することができる。 The carbon rod 150 may be covered with an insulating material so that the gap 103 is maintained between the carbon rod 150 and the hot plate 100. Thereby, even if the positional relationship between the carbon rod 150 and the hot plate 100 is deviated, the gap 103 is formed between the carbon rod 150 and the hot plate 100 due to the presence of an insulating material between the carbon rod 150 and the hot plate 100. Can be kept. As the insulating material, for example, quartz, sapphire, alumina (Al 2 O 3 ), borosilicate glass, or heat-resistant glass can be used. By using quartz having a high radiant heat transmittance as the insulating material, the intensity of the radiant heat generated by the carbon rod 150 can be prevented from being attenuated by the insulating material.
なお、カーボンロッド１５０が絶縁材により被覆される場合は、絶縁材と熱板１００との間で空隙が保たれるようにしてもよいことは勿論である。 Of course, when the carbon rod 150 is covered with an insulating material, a gap may be maintained between the insulating material and the heat plate 100.
カーボンロッド１５０は、タングステン、モリブデン、ＢＮコンポジット、ニクロム線、および、カンタル線の少なくともいずれかの発熱体と代替されることができる。カーボンロッド１５０は、酸素雰囲気中での熱処理を行う場合、１０００℃に達すると燃焼するため、１０００℃を超える昇温には用いることができない。しかし、例えば、発熱体としてカンタル線を用いることにより、酸素雰囲気中でも少なくとも１４００℃まで昇温することができる。 The carbon rod 150 can be replaced with a heating element of at least one of tungsten, molybdenum, BN composite, nichrome wire, and Kanthal wire. When the heat treatment in an oxygen atmosphere is performed, the carbon rod 150 burns when it reaches 1000 ° C., and therefore cannot be used for a temperature increase exceeding 1000 ° C. However, for example, by using a Kanthal wire as a heating element, the temperature can be raised to at least 1400 ° C. even in an oxygen atmosphere.
また、カーボンロッド１５０は、炭素以外の材料を含んでもよい。例えば、炭素以外の材料としてセラミックを含ませることによりコスト低減を実現できる。ただし、発熱効率を向上させるためにカーボンロッド１５０における炭素の比率を５０重量％以上とすることが望ましい。同様に、タングステン、モリブデン、ＢＮコンポジット、ニクロム線、または、カンタル線を発熱体とする場合も、発熱効率の観点から、これらの材料の比率を５０重量％以上とすることが望ましい。 Moreover, the carbon rod 150 may contain materials other than carbon. For example, the cost can be reduced by including ceramic as a material other than carbon. However, in order to improve the heat generation efficiency, the carbon ratio in the carbon rod 150 is desirably 50% by weight or more. Similarly, when tungsten, molybdenum, BN composite, nichrome wire, or Kanthal wire is used as a heating element, the ratio of these materials is preferably 50% by weight or more from the viewpoint of heat generation efficiency.
第１ヒーター電極１２０は、互いに対応する位置に半円柱状の窪みを複数有する上ヒーター電極板１２０ａと下ヒーター電極板１２０ｂとが重ね合わされることにより構成される。対応する窪み同士が互いに対面するように上ヒーター電極板１２０ａと下ヒーター電極板１２０ｂとが重ね合わさることにより、第１ヒーター電極１２０には複数の円柱状の穴１２０ｈが設けられる。第１ヒーター電極１２０に設けられる円柱状の穴１２０ｈの中心は熱板１００に設けられる円柱状の穴１０１の中心と一致している。上ヒーター電極板１２０ａと下ヒーター電極板１２０ｂとは、互いに重ね合わされた状態で複数のネジ１２０ｓにより固定される。 The first heater electrode 120 is configured by overlapping an upper heater electrode plate 120a and a lower heater electrode plate 120b having a plurality of semi-cylindrical depressions at positions corresponding to each other. The upper heater electrode plate 120a and the lower heater electrode plate 120b are overlapped so that corresponding recesses face each other, whereby a plurality of cylindrical holes 120h are provided in the first heater electrode 120. The center of the cylindrical hole 120 h provided in the first heater electrode 120 coincides with the center of the cylindrical hole 101 provided in the hot plate 100. The upper heater electrode plate 120a and the lower heater electrode plate 120b are fixed by a plurality of screws 120s in a state of being overlapped with each other.
第１ヒーター電極１２０は、第１ヒーター電極１２０に設けられた円柱状の穴１２０ｈにおいて円柱状のカーボンロッド１５０の一端部１５０ｅｐにより貫通される。この際、カーボンロッド１５０の一端部１５０ｅｐは、熱板１００との間で隙間が空かないように熱板１００を貫通する。このため、第１ヒーター電極１２０に設けられる円柱状の穴１２１の直径は、円柱状のカーボンロッド１５０の直径と略同一となるように設けられている。カーボンロッド１５０の一端部１５０ｅｐを、熱板１００との間で隙間が空かないように熱板１００を貫通させるのは、カーボンロッド１５０と第１ヒーター電極１２０との接触面積を大きくして電気的な接続性を向上させるためである。カーボンロッド１５０の一端部１０５ｅｐを上ヒーター電極板１２０ａと下ヒーター電極板１２０ｂとで挟み込んだ状態で上ヒーター電極板１２０ａと下ヒーター電極板１２０ｂとをネジ１２０ｓにより固定する。これにより、第１ヒーター電極１２０は、カーボンロッド１５０と第１ヒーター電極１２０との間で隙間が生じないようにカーボンロッド１５０の一端部１５０ｅｐを支持することができる。 The first heater electrode 120 is penetrated by one end portion 150ep of the cylindrical carbon rod 150 in a cylindrical hole 120h provided in the first heater electrode 120. At this time, one end 150ep of the carbon rod 150 penetrates the hot plate 100 so that no gap is left between the hot rod 100 and the one end portion 150ep. For this reason, the diameter of the columnar hole 121 provided in the first heater electrode 120 is provided to be substantially the same as the diameter of the columnar carbon rod 150. The one end 150ep of the carbon rod 150 is penetrated through the heat plate 100 so that there is no gap between the carbon plate 150 and the heat plate 100 by increasing the contact area between the carbon rod 150 and the first heater electrode 120. This is for improving the connectivity. The upper heater electrode plate 120a and the lower heater electrode plate 120b are fixed with screws 120s in a state where one end portion 105ep of the carbon rod 150 is sandwiched between the upper heater electrode plate 120a and the lower heater electrode plate 120b. Thus, the first heater electrode 120 can support the one end portion 150ep of the carbon rod 150 so that no gap is generated between the carbon rod 150 and the first heater electrode 120.
第１ヒーター電極１２０は、例えば銅により構成されることができる。 The first heater electrode 120 can be made of copper, for example.
第２ヒーター電極１２１も第１ヒーター電極１２０と同様な構成を有する。すなわち、第２ヒーター電極１２１は、第２ヒーター電極１２１に設けられた円柱状の穴１２１ｈにおいて、円柱状のカーボンロッド１５０の他端部１５０ｅｍにより、第２ヒーター電極１２１との間で隙間が空かないように貫通されている。 The second heater electrode 121 has the same configuration as the first heater electrode 120. That is, the second heater electrode 121 has a gap between the second heater electrode 121 and the other end 150em of the cylindrical carbon rod 150 in the cylindrical hole 121h provided in the second heater electrode 121. It is penetrated so that there is no.
熱板１００と第１ヒーター電極１２０との間には保温板１１０が設けられる。保温板１１０は断熱性と絶縁性を有し、第１ヒーター電極１２０に印加される電力が熱板１００に伝わることを防止するとともに、カーボンロッド１５０を覆うことでカーボンロッド１５０の温度低下を防止する。保温板１１０は、例えばセラミックにより構成されることができる。なお、保温板１１０を省略し、熱板１００と第１ヒーター電極１２０との間に空隙を設けるようにしてもよい。 A heat insulating plate 110 is provided between the hot plate 100 and the first heater electrode 120. The heat insulating plate 110 has a heat insulating property and an insulating property, and prevents the electric power applied to the first heater electrode 120 from being transmitted to the heat plate 100 and prevents the temperature of the carbon rod 150 from being lowered by covering the carbon rod 150. To do. The heat insulating plate 110 can be made of ceramic, for example. Note that the heat insulating plate 110 may be omitted, and a gap may be provided between the heat plate 100 and the first heater electrode 120.
熱板１００と第２ヒーター電極１２１との間にも、熱板１００と第１ヒーター電極１２０との間に設けられる保温板１１０と同様の構成で保温板１１１が設けられる。なお、保温板１１１を省略し、熱板１００と第２ヒーター電極１２０との間に空隙を設けるようにしてもよい。 A heat insulating plate 111 is provided between the heat plate 100 and the second heater electrode 121 with the same configuration as the heat insulating plate 110 provided between the heat plate 100 and the first heater electrode 120. Note that the heat retaining plate 111 may be omitted, and a gap may be provided between the heat plate 100 and the second heater electrode 120.
第１電極板１３０は、第１ヒーター電極１２０の、保温板１１０が設けられる側と反対側の側面を覆うように、当該側面に固定される。第１電極板１３０は、例えばネジにより第１ヒーター電極１２０の側面に固定されることができる。 The first electrode plate 130 is fixed to the side surface so as to cover the side surface of the first heater electrode 120 opposite to the side on which the heat retaining plate 110 is provided. The first electrode plate 130 can be fixed to the side surface of the first heater electrode 120 by screws, for example.
第１電極板１３０は、第１ヒーター電極１２０の側面を覆うことにより、第１電極１４０から供給される電力を均一に第１ヒーター電極１２０に伝達することができる。 The first electrode plate 130 covers the side surface of the first heater electrode 120 so that the power supplied from the first electrode 140 can be uniformly transmitted to the first heater electrode 120.
第１電極板１３０は、例えば銅により構成されることができる。 The first electrode plate 130 can be made of copper, for example.
第２電極板１３１も第１電極板１３０と同様な構成を有する。すなわち、第２ヒーター電極１２１の、保温板１１１が設けられる側と反対側の側面を覆うように、当該側面に固定される。 The second electrode plate 131 has the same configuration as the first electrode plate 130. That is, the second heater electrode 121 is fixed to the side surface so as to cover the side surface opposite to the side on which the heat retaining plate 111 is provided.
第１電極１４０は、基準板２００に設けられた貫通穴２０１を通って延伸され、ヒーター１０に供給される電力Ｐを発生する電源回路に電源導入材料を介して接続される。 The first electrode 140 extends through a through hole 201 provided in the reference plate 200 and is connected to a power supply circuit that generates power P supplied to the heater 10 via a power supply introducing material.
第１電極１４０は、基準板２００の貫通穴２０１において、基準板２００との間に絶縁シール２０１が充填されることにより基準板２００との絶縁が保たれつつ基準板２００に固定される。 The first electrode 140 is fixed to the reference plate 200 while being insulated from the reference plate 200 by filling the insulating plate 201 with the reference plate 200 in the through hole 201 of the reference plate 200.
第１電極１４０は、例えば銅により構成されることができる。 The first electrode 140 can be made of copper, for example.
第２電極１４１も第１電極１４０と同様な構成を有する。すなわち、第２電極１４１は、基準板２００に設けられた貫通穴２０２を通って延伸され、ヒーター１０に供給される電力Ｐを発生する電源回路に電源導入材料を介して接続される。また、第２電極１４１は、基準板２００の貫通穴２０２において、基準板２００との間に絶縁シール２１１が充填されることにより基準板２００との絶縁が保たれつつ基準板２００に固定される。 The second electrode 141 has the same configuration as the first electrode 140. That is, the second electrode 141 extends through a through hole 202 provided in the reference plate 200 and is connected to a power supply circuit that generates power P supplied to the heater 10 via a power supply introducing material. In addition, the second electrode 141 is fixed to the reference plate 200 while maintaining insulation from the reference plate 200 by filling the insulating plate 211 with the reference plate 200 in the through hole 202 of the reference plate 200. .
絶縁シール２１０、２１１は、例えば絶縁セラミックにより構成されることができる。 The insulating seals 210 and 211 can be made of, for example, insulating ceramic.
なお、ヒーター１０には、熱板１００の適当な位置にヒーター温度を外部でモニタリングするための図示しない温度センサーが設けられる。温度センサーは、例えば、熱電対により構成されることができる。 The heater 10 is provided with a temperature sensor (not shown) for externally monitoring the heater temperature at an appropriate position on the hot plate 100. The temperature sensor can be constituted by a thermocouple, for example.
上述したように、ヒーター１０は基準板２００に設置されるが、その際、カーボンロッド１５０が熱板１００との間で空隙が保たれつつ熱板１００を貫通するように、熱板１００とカーボンロッド１５０との位置関係が調整される。 As described above, the heater 10 is installed on the reference plate 200. At this time, the carbon plate 150 and the carbon plate 150 are carbonized so that the carbon rod 150 penetrates the heat plate 100 while maintaining a gap with the heat plate 100. The positional relationship with the rod 150 is adjusted.
第１電極板１３０および第２電極板１３１は、それぞれ第１ヒーター電極１２０および第２ヒーター電極１２１に固定され、第１ヒーター電極１２０および第２ヒーター電極１２１は、それぞれカーボンロッド１５０の一端部１５０ｅｐおよび他端部１５０ｅｍを支持する。また、第１電極板１３０および第２電極板１３１は、それぞれ第１電極１４０および第２電極１４１に固定され、第１電極１４０および第２電極１４０は基準板２００に固定される。従って、カーボンロッド１５０の位置は、第１電極１４０および第２電極１４１が基準板２００に固定される位置を調整することにより調整されることができる。 The first electrode plate 130 and the second electrode plate 131 are fixed to the first heater electrode 120 and the second heater electrode 121, respectively. The first heater electrode 120 and the second heater electrode 121 are respectively connected to one end 150ep of the carbon rod 150. And supports the other end 150em. The first electrode plate 130 and the second electrode plate 131 are fixed to the first electrode 140 and the second electrode 141, respectively. The first electrode 140 and the second electrode 140 are fixed to the reference plate 200. Therefore, the position of the carbon rod 150 can be adjusted by adjusting the position at which the first electrode 140 and the second electrode 141 are fixed to the reference plate 200.
また、熱板１００の位置は、熱板１００を支持する支柱２２０の基準板２００に固定される位置を調整することにより調整される。 Further, the position of the hot plate 100 is adjusted by adjusting the position where the hot plate 100 is fixed to the reference plate 200 of the support column 220 that supports the hot plate 100.
従って、第１電極１４０および第２電極１４０が基準板２００に固定される位置、および熱板１００を支持する支柱２２０の基準板２００に固定される位置の少なくとも一方を調整することにより、熱板１００とカーボンロッド１５０との相対的な位置関係が調整される。このため、熱板１００との間で空隙が保たれつつカーボンロッド１５０が熱板１００を貫通するように、熱板１００とカーボンロッド１５０との位置関係を調整することができる。 Therefore, by adjusting at least one of the position where the first electrode 140 and the second electrode 140 are fixed to the reference plate 200 and the position where the first electrode 140 and the second electrode 140 are fixed to the reference plate 200 of the support column 220 supporting the hot plate 100, The relative positional relationship between 100 and the carbon rod 150 is adjusted. For this reason, the positional relationship between the hot plate 100 and the carbon rod 150 can be adjusted so that the carbon rod 150 penetrates the hot plate 100 while maintaining a gap with the hot plate 100.
次に、本実施形態に係るヒーター１０の作用について説明する。 Next, the operation of the heater 10 according to this embodiment will be described.
ヒーター１０に供給される交流電力Ｐは、温度センサーによりモニタリングされたヒーター１０の温度が一定の目標温度に保たれるようにフィードバック制御がなされる。 The AC power P supplied to the heater 10 is feedback-controlled so that the temperature of the heater 10 monitored by the temperature sensor is maintained at a constant target temperature.
図６はヒーターに供給される交流電力を発生する電源回路を示す図である。図６には電源回路６０とともにヒーター１０が併せて示されている。 FIG. 6 is a diagram showing a power supply circuit that generates AC power supplied to the heater. FIG. 6 shows the heater 10 together with the power supply circuit 60.
電源装置６００は、交流電力Ｐｉｎを出力する。 Power supply 600 outputs an AC power P in.
電力調整器６０１は、コントローラー６０３から受信した制御信号に基づいて電力Ｐｉｎを調整し調整後の電力Ｐ’をトランス６０２に出力する。電力調整器６０１は、例えば、サイリスタまたはＳＳＲ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｒｅｌａｙ）により構成されることができる。 Power regulator 601 outputs a power P 'after adjustment adjusts the power P in, based on the control signal received from the controller 603 to the transformer 602. The power regulator 601 can be configured by, for example, a thyristor or an SSR (Solid State Relay).
トランス６０２は、サイリスタ６０１により入力された電力Ｐ’を適当な電圧値を有するように変圧し、変圧後の電力Ｐをヒーター１０に供給する。トランス６０２は、例えば、真空チャンバにおけるウエハ３００に対する熱処理において、放電が発生しない電圧となるように変圧を行うことができる。なお、本実施形態に係るヒーター１０は、真空中での使用に限定されないことは勿論である。 The transformer 602 transforms the electric power P ′ input by the thyristor 601 so as to have an appropriate voltage value, and supplies the electric power P after the transformation to the heater 10. For example, the transformer 602 can perform voltage transformation so as to be a voltage at which no discharge occurs in the heat treatment of the wafer 300 in the vacuum chamber. Of course, the heater 10 according to the present embodiment is not limited to use in a vacuum.
ヒーター１０は、供給された電力Ｐを複数のカーボンロッド１５０に並列に印加する。ヒーター１０は、電力Ｐを熱放射に変換し熱板１００を熱放射により昇温させる。 The heater 10 applies the supplied power P to the plurality of carbon rods 150 in parallel. The heater 10 converts the electric power P into thermal radiation and raises the temperature of the hot plate 100 by thermal radiation.
温度センサー１１は、ヒーター１０の熱板１００の適当な場所に設けられ、ヒーター１０の温度をモニタリングする。温度センサー１１は、モニタリングした温度を電流信号、または、電圧信号としてコントローラー６０３に出力する。 The temperature sensor 11 is provided at an appropriate location on the hot plate 100 of the heater 10 and monitors the temperature of the heater 10. The temperature sensor 11 outputs the monitored temperature to the controller 603 as a current signal or a voltage signal.
コントローラー６０３は、温度センサー１１から受信した電圧信号に基づいて、ヒーター１０の温度が一定の目標温度に保たれるように、サイリスタ６０１に電力Ｐｉｎを調整させるための制御信号を生成し、生成した制御信号をサイリスタ６０１に出力する。コントローラー６０３は、例えば、交流電力の位相角によりサイリスタ６０１の導通を制御する位相制御を行うための制御信号を生成することができる。 The controller 603, based on the voltage signal received from the temperature sensor 11, so that the temperature of the heater 10 is maintained at a constant target temperature, and generates a control signal for adjusting the power P in the thyristor 601, generated The control signal is output to the thyristor 601. For example, the controller 603 can generate a control signal for performing phase control for controlling conduction of the thyristor 601 based on the phase angle of AC power.
ヒーター１０の第１電極１４０および第２電源１４１には電源回路６０から交流電力Ｐが供給され、それぞれ第１電極板１３０および第２電極板１３１を介して交流電力Ｐが伝達され、第１ヒーター電極１２０と第２ヒーター電極１２１との間に交流電力Ｐが供給される。 The AC power P is supplied from the power supply circuit 60 to the first electrode 140 and the second power supply 141 of the heater 10, and the AC power P is transmitted through the first electrode plate 130 and the second electrode plate 131, respectively. AC power P is supplied between the electrode 120 and the second heater electrode 121.
カーボンロッド１５０には、第１ヒーター電極１２０および第２ヒーター電極１２１を介して交流電力Ｐが並列に印加される。カーボンロッド１５０は交流電力Ｐが印加されることにより放射熱を発生させる。 AC power P is applied to the carbon rod 150 in parallel via the first heater electrode 120 and the second heater electrode 121. The carbon rod 150 generates radiant heat when AC power P is applied.
カーボンロッド１５０と熱板１００との間には空隙１０３が保たれているため、ヒーター１０の目標温度の高低によらず、熱板１００はカーボンロッド１５０が発生する熱放射により昇温される。すなわち、ヒーター１０の目標温度によらず、熱伝導による熱板１００の昇温の割合を低下させ、熱放射による熱板１００の昇温の割合を増大させることができる。このように、熱板１００が熱放射により昇温されることにより、熱板１００に供給される熱エネルギーの面内分布が均一化される。従って、目標温度によらず、ヒーター１０の面内温度バラツキを低減することができる。 Since the gap 103 is maintained between the carbon rod 150 and the hot plate 100, the hot plate 100 is heated by the heat radiation generated by the carbon rod 150 regardless of the target temperature of the heater 10. That is, regardless of the target temperature of the heater 10, the rate of temperature rise of the hot plate 100 due to heat conduction can be reduced and the rate of temperature rise of the hot plate 100 due to thermal radiation can be increased. As described above, the temperature of the hot plate 100 is increased by heat radiation, so that the in-plane distribution of the thermal energy supplied to the hot plate 100 is made uniform. Therefore, the in-plane temperature variation of the heater 10 can be reduced regardless of the target temperature.
また、カーボンロッド１５０と熱板１００との間には空隙１０３が保たれる一方、カーボンロッド１５０は高融点かつ低蒸気圧という特性を有する。従って、クリアランスが問題となることがなく、熱放射体であるカーボンロッドのワット密度を増大させてヒーターの温度範囲を拡大することができるとともに、高寿命化を実現できる。 In addition, a gap 103 is maintained between the carbon rod 150 and the hot plate 100, while the carbon rod 150 has characteristics of a high melting point and a low vapor pressure. Therefore, the clearance does not become a problem, and the watt density of the carbon rod, which is a heat radiator, can be increased to extend the temperature range of the heater, and a longer life can be realized.
ここで、クリアランスとは、製造バラツキを考慮したときの発熱体と熱板との距離の最大値をいい、発熱体と熱板との密着度を示す値である。一般的に、例えば、シースヒーターでは、クリアランスが大きくなると、発熱体と熱板との距離が最も大きい箇所において熱伝導が妨げられることにより温度が上昇し、その箇所において発熱体が溶融等により破損する可能性が生じる。従って、ヒーターの寿命を維持するためには、クリアランスが大きくなるに従い発熱体に印加されるワット密度を小さくしなければならない。 Here, the clearance refers to the maximum value of the distance between the heating element and the hot plate when considering manufacturing variations, and is a value indicating the degree of adhesion between the heating element and the hot plate. In general, for example, in a sheath heater, when the clearance becomes large, the temperature rises due to the heat conduction being hindered at the place where the distance between the heating element and the hot plate is the largest, and the heating element is damaged by melting or the like at that place. The possibility to do. Therefore, in order to maintain the life of the heater, the watt density applied to the heating element must be reduced as the clearance increases.
しかし、本実施形態においては、カーボンロッド１５０と熱板１００との間で空隙１０３が保たれることによりカーボンロッド１５０からの熱伝導は全体的に妨げられるが、カーボンロッド１５０は高融点かつ低蒸気圧という特性を有するため、温度上昇による溶融や昇華による破損が問題となることはほとんどない。 However, in the present embodiment, the gap 103 is maintained between the carbon rod 150 and the hot plate 100 to prevent heat conduction from the carbon rod 150 as a whole, but the carbon rod 150 has a high melting point and a low melting point. Due to the property of vapor pressure, there is almost no problem with melting due to temperature rise or damage due to sublimation.
（実施例）
本実施形態の実施例について説明する。
(Example)
Examples of the present embodiment will be described.
ヒーターの熱板の複数個所における温度、および最大温度差の時間依存性を測定し、ヒーターの昇温レートおよび温度バラツキについて、本実施形態による実施例と従来例との比較を行った。 The temperature at a plurality of locations on the hot plate of the heater and the time dependence of the maximum temperature difference were measured, and the temperature increase rate and temperature variation of the heater were compared between the example according to this embodiment and the conventional example.
[条件と方法]
本実施例および従来例のヒーターの実施条件および方法は、次の通りである。
１．本実施例の実施条件および方法
・ヒーターの発熱体として直径３．８ｍｍのカーボンの焼結体からなる円柱状のカーボンロッドを２６本用いた。
・カーボンロッドを１．１ｍｍ厚の石英で被覆した。
・一辺の長さが３２０ｍｍの略正方形の上面を有し、厚さが１０ｍｍの銅製の熱板に直径６．５ｍｍの円柱状の穴を設け、熱板とカーボンロッドを被覆している石英の表面との間に０．２５ｍｍの空隙を有するように、当該穴をカーボンロッドにより貫通させた。
・図６の電源回路により、目標温度を２６０℃として、カーボンロッドに最大値２５．３ｋＶＡの交流電力を印加した。
・熱板の均等に離隔した１７箇所における温度および最大温度差の時間依存性を測定した。
２．従来例の実施条件
・ヒーターの発熱体として直径６．５ｍｍの円柱状のシースヒーターを２６本用いた。
・一辺の長さが３２０ｍｍの略正方形の上面を有し、厚さが１０ｍｍの銅製の熱板に直径６．５ｍｍの円柱状の穴を設け、熱板とシースヒーターの表面とが密着するように、当該穴をシースヒーターにより貫通させた。
・図６の電源回路により、目標温度を２６０℃として、シースヒーターに最大値１ｋＶＡの交流電力を印加した。なお、シースヒーターへの印加電力を１ｋＶＡとしたのは、シースヒーターに信頼性の面から許容されているワット密度は４Ｗ／ｃｍ２であり、これを超えるワット密度となる電力をシースヒーターに印加することができないからである。
・熱板の均等に離隔した４箇所における温度および最大温度差の時間依存性を測定した。
[Conditions and methods]
The implementation conditions and methods of the heaters of this example and the conventional example are as follows.
1. Implementation conditions and method of the present embodiment 26 columnar carbon rods made of a carbon sintered body having a diameter of 3.8 mm were used as a heating element of the heater.
The carbon rod was covered with 1.1 mm thick quartz.
A quartz plate having a substantially square upper surface with a side length of 320 mm, a copper hot plate with a thickness of 10 mm, and a cylindrical hole with a diameter of 6.5 mm, which covers the hot plate and the carbon rod. The hole was penetrated with a carbon rod so as to have a gap of 0.25 mm between the surface and the surface.
-With the power supply circuit of FIG. 6, the target temperature was set to 260 ° C., and AC power having a maximum value of 25.3 kVA was applied to the carbon rod.
-The time dependence of the temperature and the maximum temperature difference at 17 locations equally spaced on the hot plate was measured.
2. Implementation conditions of the conventional example 26 columnar sheath heaters having a diameter of 6.5 mm were used as heaters.
-A copper plate with a side of 320 mm and a copper plate with a thickness of 10 mm is provided with a cylindrical hole with a diameter of 6.5 mm so that the plate and the surface of the sheath heater are in close contact with each other. The hole was penetrated by a sheath heater.
-AC power with a maximum value of 1 kVA was applied to the sheath heater at a target temperature of 260 ° C with the power supply circuit of FIG. The reason why the power applied to the sheath heater is 1 kVA is that the watt density allowed for the sheath heater from the viewpoint of reliability is 4 W / cm 2 , and the watt density exceeding this is applied to the sheath heater. Because you can't.
-The time dependence of the temperature and the maximum temperature difference at four equally spaced locations on the hot plate was measured.
[結果]
図７は、本発明の実施例によるヒーターの温度、および最大温度差の時間依存性の測定結果を、比較例と比較して示す図である。図７のＡは比較例による測定結果を示し、図７のＢは実施例による測定結果を示している。
[result]
FIG. 7 is a diagram showing the measurement results of the time dependency of the temperature of the heater and the maximum temperature difference according to the embodiment of the present invention, in comparison with the comparative example. 7A shows the measurement results of the comparative example, and FIG. 7B shows the measurement results of the example.
図７から判るように、比較例においては、目標温度である２６０℃に至るまでに１８〜３０分以上の時間を要している。一方、実施例においては、２．５〜２．７分程度の時間で目標温度である２６０℃に至っている。従って、実施例の昇温レートは比較例よりも少なくとも６倍の昇温レートであり、本実施形態により昇温レートの向上を実現できることが実証された。 As can be seen from FIG. 7, in the comparative example, it takes 18 to 30 minutes or more to reach the target temperature of 260 ° C. On the other hand, in the example, the target temperature reaches 260 ° C. in about 2.5 to 2.7 minutes. Therefore, the temperature rising rate of the example is at least 6 times that of the comparative example, and it was proved that the temperature rising rate can be improved by this embodiment.
また、図７から判るように、比較例においては、昇温時の最大温度差が４０℃で、均熱時の最大温度差が２２℃程度である。一方、実施例においては、比較例の４倍以上の測定箇所における測定にもかかわらず、昇温時の最大温度差が１０℃で、均熱時の最大温度差が４℃程度である。従って、実施例の温度バラツキは、比較例よりも、昇温時で２５％に低減され、均熱時で１８％に低減されており、本実施形態により温度バラツキの低減を実現できることが実証された。 Further, as can be seen from FIG. 7, in the comparative example, the maximum temperature difference at the time of temperature increase is 40 ° C., and the maximum temperature difference at the time of soaking is about 22 ° C. On the other hand, in the examples, the maximum temperature difference at the time of temperature rise is 10 ° C. and the maximum temperature difference at the time of soaking is about 4 ° C., despite the measurement at the measurement points four times or more of the comparative example. Therefore, the temperature variation of the example is reduced to 25% at the time of temperature rise and 18% at the time of soaking than the comparative example, and it is demonstrated that the temperature variation can be reduced by this embodiment. It was.
なお、本実施例においては、カーボンロッドに最大値２５．３ｋＶＡの交流電力を印加したが、最大値４０ｋＶＡの交流電力を印加することによりさらに昇温レートの向上を実現できることを確認している。 In the present example, AC power having a maximum value of 25.3 kVA was applied to the carbon rod, but it was confirmed that a temperature increase rate could be further improved by applying AC power having a maximum value of 40 kVA.
以上、本発明の第１実施形態に係るヒーターについて説明したが、本実施形態は以下の効果を奏する。 As mentioned above, although the heater concerning 1st Embodiment of this invention was demonstrated, this embodiment has the following effects.
熱板に対し発熱体を熱板との間で空隙が保たれるように貫通させ、発熱体に電力が印加されることで発生する熱放射により熱板を昇温する。これにより、熱板の昇温に寄与する熱放射の割合を増大させることができるため、ヒーターの目標温度によらず、ヒーター表面における温度バラツキを低減することができる。 The heating plate is passed through the heating plate so that a gap is maintained between the heating plate and the heating plate is heated by heat radiation generated when electric power is applied to the heating plate. Thereby, since the ratio of the thermal radiation that contributes to the temperature rise of the hot plate can be increased, the temperature variation on the heater surface can be reduced irrespective of the target temperature of the heater.
また、発熱体としてカーボンロッドを使用することにより、カーボンロッドの高融点かつ低蒸気圧という特性を利用することで、熱放射体であるカーボンロッドのワット密度を増大させてヒーターの温度範囲を拡大し、昇温レートを向上させ、かつ、寿命を向上させることができる。 In addition, by using the carbon rod as a heating element, the watt density of the carbon rod, which is a heat radiator, is increased and the heater temperature range is expanded by utilizing the high melting point and low vapor pressure characteristics of the carbon rod. In addition, the temperature rise rate can be improved and the life can be improved.
また、熱板に複数のカーボンロッドを互いに平行に貫通させることにより、ヒーター表面における温度バラツキをより低減することができるとともに、ヒーター表面積を増大させることができる。 Further, by allowing a plurality of carbon rods to pass through the hot plate in parallel with each other, temperature variations on the heater surface can be further reduced, and the heater surface area can be increased.
また、発熱体が絶縁材により被覆されることにより、発熱体と熱板との位置関係がずれても発熱体と熱板との間に絶縁材が存在することで発熱体と熱板との間で空隙が保たれることができる。 In addition, since the heating element is covered with the insulating material, even if the positional relationship between the heating element and the hot plate is shifted, the insulating material exists between the heating element and the hot plate, thereby Gaps can be maintained between them.
また、熱板をモリブデンにより構成することにより、熱処理工程においてウエハが加圧される場合であっても熱板が変形することを防止することができる。 Further, by constituting the hot plate with molybdenum, it is possible to prevent the hot plate from being deformed even when the wafer is pressurized in the heat treatment step.
また、発熱体を被覆する絶縁材に石英を用いることにより、発熱体が発生する放射熱の強度が絶縁材により減衰されることを防止することができる。 In addition, by using quartz as the insulating material that covers the heating element, the intensity of the radiant heat generated by the heating element can be prevented from being attenuated by the insulating material.
以上、本発明の第１実施形態に係るヒーターについて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although the heater concerning 1st Embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited to embodiment mentioned above.
図８は、第１実施形態に係るヒーターに対し上熱板および下熱板の構成を変えた第１実施形態の変形例を示す断面図である。図８は、図３の断面図と対応する図面である。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification of the first embodiment in which the configurations of the upper heating plate and the lower heating plate are changed with respect to the heater according to the first embodiment. FIG. 8 is a drawing corresponding to the cross-sectional view of FIG.
図８に示すように、熱板１００は、Ｕ字状の溝を複数有する上熱板１００ａ’と平板状の下熱板１００ｂ’とが重ね合わされることにより構成されてもよい。上熱板１００ａ’のＵ字状の溝の上に平板状の下熱板１００ｂが重ね合わさることにより、熱板１００には複数の柱状の穴１０１’が設けられる。 As shown in FIG. 8, the hot plate 100 may be configured by overlapping an upper hot plate 100 a ′ having a plurality of U-shaped grooves and a flat lower heat plate 100 b ′. A plurality of columnar holes 101 ′ are provided in the hot plate 100 by overlapping the flat plate-like lower heat plate 100 b on the U-shaped groove of the upper hot plate 100 a ′.
熱板１００をこのような構成としても、カーボンロッド１５０と熱板１００との間で空隙１０３を保つことができる。従って、本変形例も第１実施形態と同様の効果を奏する。 Even if the hot plate 100 has such a configuration, the gap 103 can be maintained between the carbon rod 150 and the hot plate 100. Therefore, this modification also has the same effect as the first embodiment.
さらに、本変形例によれば、下熱板１００ｂ’に対する加工が簡易化されるため、コスト低減を実現することができる。 Furthermore, according to the present modification, the processing on the lower heating plate 100b 'is simplified, so that cost reduction can be realized.
また、上記実施形態においては、カーボンロッドが長尺状の形状を有するものとして説明したが、カーボンロッドは板状の形状を有してもよい。 In the above embodiment, the carbon rod has been described as having a long shape, but the carbon rod may have a plate shape.
また、上記実施形態においては、熱板に対しカーボンロッドを熱板との間で空隙が保たれるように貫通させ、当該空隙を介してカーボンロッドが発生する熱放射により熱板を昇温している。しかし、例えば、熱板の底面との間で空隙が保たれるように熱板の下方にカーボンロッドを配置し、当該空隙を介してカーボンロッドが発生する熱放射により熱板を昇温してもよい。 In the above embodiment, the carbon rod is passed through the hot plate so that a gap is maintained between the hot plate and the hot plate is heated by heat radiation generated by the carbon rod through the gap. ing. However, for example, a carbon rod is arranged below the hot plate so that a gap is maintained between the bottom of the hot plate, and the temperature of the hot plate is increased by heat radiation generated by the carbon rod through the gap. Also good.
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係るヒーターについて説明する。本実施形態と第１実施形態とで異なる点は、第１実施形態におけるカーボンロッドは断面積が一定の円柱状を有するのに対し、本実施形態におけるカーボンロッドは、両端部の断面積が熱板との間で空隙が保たれている部分の断面積より大きい点である。これ以外の点については、本実施形態は第１実施形態と同様であるので重複となる説明は省略する。
(Second Embodiment)
A heater according to a second embodiment of the present invention will be described. The difference between this embodiment and the first embodiment is that the carbon rod in the first embodiment has a columnar shape with a constant cross-sectional area, whereas the carbon rod in this embodiment has a heat-resistant cross-sectional area at both ends. It is a point larger than the cross-sectional area of the portion where the gap is maintained between the plates. Since the present embodiment is the same as the first embodiment with respect to other points, redundant description is omitted.
図９は、本発明の第２実施形態に係るヒーターの第１実施形態の図２に対応する断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of the first embodiment of the heater according to the second embodiment of the present invention.
図９に示すように、本実施形態においては、カーボンロッド１５０は、両端部１５０ｅｐ、１５０ｅｍの断面積が熱板との間で空隙が保たれている部分より大きくなるように構成される。すなわち、第１ヒーター電極１２０および第２ヒーター電極１２１と接触して電力Ｐが印加される部分におけるカーボンロッド１５０の断面積は、熱板１００を貫通している部分におけるカーボンロッド１５０の断面積より大きくされる。 As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the carbon rod 150 is configured such that the cross-sectional areas of both end portions 150ep and 150em are larger than the portion where a gap is maintained between the carbon plate 150 and the hot plate. That is, the cross-sectional area of the carbon rod 150 in the portion where the electric power P is applied in contact with the first heater electrode 120 and the second heater electrode 121 is larger than the cross-sectional area of the carbon rod 150 in the portion penetrating the hot plate 100. Increased.
カーボンロッド１５０の両端部である電力Ｐが印加される部分により発生される放射熱は熱板１００の昇温にほとんど寄与しない。従って、電力Ｐのエネルギーをより効率的に熱板１００の昇温に寄与させるためには、当該両端部から発生する放射熱の量を小さくする必要がある。 Radiant heat generated by the portions to which the electric power P, which is both ends of the carbon rod 150, is applied hardly contributes to the temperature increase of the hot plate 100. Therefore, in order to more efficiently contribute the energy of the electric power P to the temperature rise of the hot plate 100, it is necessary to reduce the amount of radiant heat generated from both ends.
また、ヒーターの昇温レートの向上のためには、カーボンロッド１５０とカーボンロッド１５０に電力Ｐを供給する電極との接触抵抗を下げる必要がある。 In addition, in order to improve the heating rate of the heater, it is necessary to reduce the contact resistance between the carbon rod 150 and the electrode that supplies power P to the carbon rod 150.
本実施形態においては、カーボンロッド１５０の両端部である電力Ｐが印加される部分におけるカーボンロッド１５０の断面積を、熱板との間で空隙が保たれている部分におけるカーボンロッド１５０の断面積より大きくする。これによりカーボンロッド１５０の両端部１５０ｅｐ、１５０ｅｍにおけるワット密度を低下させることができるため、当該両端部１５０ｅｐ、１５０ｅｍで発生する放射熱の量を低下させ、ヒーター１０のエネルギー効率を向上させることができる。 In the present embodiment, the cross-sectional area of the carbon rod 150 at the portion to which the electric power P, which is both ends of the carbon rod 150, is applied, and the cross-sectional area of the carbon rod 150 at the portion where the gap is maintained between the heat plate. Make it bigger. As a result, the watt density at both ends 150ep and 150em of the carbon rod 150 can be reduced, so that the amount of radiant heat generated at both ends 150ep and 150em can be reduced and the energy efficiency of the heater 10 can be improved. .
また、カーボンロッド１５０と電極との接触抵抗を下げることができるため、ヒーター１０の昇温レートをさらに向上させることができる。 Moreover, since the contact resistance between the carbon rod 150 and the electrode can be reduced, the temperature increase rate of the heater 10 can be further improved.
以上、本発明の第２実施形態に係るヒーターについて説明したが、本実施形態は第１実施形態が奏する効果に加え以下の効果を奏する。 As mentioned above, although the heater concerning 2nd Embodiment of this invention was demonstrated, this embodiment has the following effects in addition to the effect which 1st Embodiment has.
電力が印加されるカーボンロッドの両端部の断面積を当該両端部以外の部分より大きくする。これにより、当該両端部における電力消費を抑制しヒーターのエネルギー効率を向上させるとともに、電極との接触抵抗を低下させることでヒーターの昇温レートをさらに向上させることができる。 The cross-sectional area of both ends of the carbon rod to which power is applied is made larger than the portions other than the both ends. Thereby, while suppressing the power consumption in the said both ends and improving the energy efficiency of a heater, the temperature increase rate of a heater can further be improved by reducing the contact resistance with an electrode.
１０ ヒーター、
１００ 熱板、
１０３ 空隙、
１１０、１１１ 保温板、
１２０ 第１ヒーター電極、
１２１ 第２ヒーター電極、
１３０ 第１電極板、
１３１ 第２電極板、
１４０ 第１電極、
１４１ 第２電極、
１５０ カーボンロッド、
２００ 基準板、
２１０、２１１ 絶縁シール、
２２０ 支柱、
３００ ウエハ。
10 heaters,
100 hot plate,
103 gap,
110, 111 heat insulation board,
120 first heater electrode,
121 second heater electrode,
130 first electrode plate,
131 second electrode plate,
140 first electrode,
141 second electrode,
150 carbon rods,
200 reference plate,
210, 211 insulation seal,
220 struts,
300 wafers.
Claims (8)
前記発熱体との間で空隙が保たれ、前記空隙を介して前記発熱体が発生する熱放射により昇温される熱板と、
を有することを特徴とするヒーター。 An elongated heating element that generates thermal radiation when electric power is applied;
A hot plate that is maintained between the heating element and heated by heat radiation generated by the heating element through the gap;
The heater characterized by having.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017159490A (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 東レ株式会社 | Apparatus for adjusting lip clearance of sheet molding cap |
| CN111010753A (en) * | 2019-12-11 | 2020-04-14 | 深圳市俊武科技有限公司 | Graphene heating body and impurity removing method |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5797813U (en) * | 1980-12-08 | 1982-06-16 | ||
| JPS6481186A (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-27 | System Kogyo Kk | Honeycomb heater |
| JPH03156875A (en) * | 1989-11-14 | 1991-07-04 | Shinagawa Refract Co Ltd | Structure for nonmetallic heating element |
| US6134386A (en) * | 1996-07-12 | 2000-10-17 | O'donnell; James Martin | Panel heater for animal use |
| JP2001189250A (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Tokyo Electron Ltd | Heat treatment apparatus and method thereof |
| JP2007201037A (en) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Tokyo Electron Ltd | Heat treatment equipment, heat treatment method, control program and computer readable storage medium |
| JP2008102195A (en) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Kowa:Kk | Heat treatment device for glass substrate |
-
2012
- 2012-10-18 JP JP2012231083A patent/JP5914922B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5797813U (en) * | 1980-12-08 | 1982-06-16 | ||
| JPS6481186A (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-27 | System Kogyo Kk | Honeycomb heater |
| JPH03156875A (en) * | 1989-11-14 | 1991-07-04 | Shinagawa Refract Co Ltd | Structure for nonmetallic heating element |
| US6134386A (en) * | 1996-07-12 | 2000-10-17 | O'donnell; James Martin | Panel heater for animal use |
| JP2001189250A (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Tokyo Electron Ltd | Heat treatment apparatus and method thereof |
| JP2007201037A (en) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Tokyo Electron Ltd | Heat treatment equipment, heat treatment method, control program and computer readable storage medium |
| JP2008102195A (en) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Kowa:Kk | Heat treatment device for glass substrate |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017159490A (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 東レ株式会社 | Apparatus for adjusting lip clearance of sheet molding cap |
| CN111010753A (en) * | 2019-12-11 | 2020-04-14 | 深圳市俊武科技有限公司 | Graphene heating body and impurity removing method |
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| Publication number | Publication date |
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