JP2018073637A - 加熱装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発熱抵抗体４の数を増加させることなく、基体２の中央部と外側部とで加熱温度の差を設けることができる加熱装置１を提供する。
【解決手段】ウェハＷが載置される載置面２ａ及び載置面２ａとは反対の裏面２ｂを有する基体２と、基体２に埋設される発熱抵抗体４と、基体２の裏面２ｂに接続された一方の端面３ａ及び一方の端面３ａとは反対の他方の端面３ｂを有する筒状支持体３と、筒状支持体３の他方の端面３ｂから一方の端面３ａに向かう方向に延びる部分を含んで筒状支持体３の周壁内に形成された支持体側流路５と、を備え、支持体側流路５は、筒状支持体３の外周面３ｃよりも内側で開口する開口部６を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、半導体素子製造用のウェハまたはガラス基板等の基板を加熱する加熱装置に関する。
従来、半導体素子製造用のウェハを載置する載置面の温度を制御すべく、発熱抵抗体がセラミックス焼結体からなる基体に埋設された加熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４−１７５４９１号公報
従来の加熱装置では、基体の載置面に載置する基板によっては、中央部と外側部とで温度差をつけたい場合がある。基体の中央部と外側部とで温度差をつける場合、複数の発熱抵抗体を設けることが考えられるが、加熱装置の小型化が進む中、基板を支持する筒状支持体内に挿通可能な配線の量には限界があり、複数の発熱抵抗体を設けることは困難であった。
本発明は、以上の点に鑑み、発熱抵抗体の数を増加させることなく、基体の載置面の中央部と外側部とで温度差を調整することができる加熱装置を提供することを目的とする。
［１］上記目的を達成するため、本発明は、
基板が載置される載置面及び前記載置面とは反対の裏面を有する基体と、
前記基体に埋設される発熱抵抗体と、
前記基体の前記裏面に接続された一方の端面及び前記一方の端面とは反対の他方の端面を有する筒状支持体と、
前記筒状支持体の他方の端面から前記一方の端面に向かう方向に延びる部分を含んで前記筒状支持体の周壁内に形成された支持体側流路と、
を備え、
少なくとも前記支持体側流路を含む流路は、前記筒状支持体の外周面よりも内側で開口し、前記筒状支持体の内周面と前記基体の裏面とが画成する空間と連通する開口部を備えることを特徴とする。
本発明によれば、開口部を介した支持体側流路を通過する流体によって、基体の裏面中央部を冷却することができる。これにより、発熱抵抗体の数を増加させることなく、また、発熱抵抗体の出力の調整に頼らずとも中央部と外側部とで加熱温度の差を設けることができる。
［２］また、本発明においては、前記開口部を、少なくとも前記筒状支持体の内周面に形成することができる。開口部を筒状支持体の内周面に設けることにより、開口部を基体に設ける場合と比較して、筒状支持体の設計変更のみで既存の加熱装置に適用可能となる。このため、本発明の加熱装置を容易に製造することが可能となる。
［３］また、本発明においては、前記支持体側流路は、前記筒状支持体の周方向に延びる周方向流路を備え、前記開口部は、前記周方向流路と連通させて複数設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、基体の裏面中央部を万遍なく冷却することができる。
［４］また、本発明においては、前記基体の裏面には、前記支持体側流路と連通し、且つ前記筒状支持体の径方向中央側に延びる溝部が形成され、前記溝部により形成される前記流路の部分が前記開口部を備えるように構成することもできる。
本発明によれば、溝部を形成することにより、支持体側流路を流れる流体と接触する基体の面積をより大きくすることができ、基体中央部の冷却効果を高めることができる。
［５］また、本発明においては、支持体側流路に流体を供給する、又は前記支持体側流路から流体を吸引する流体制御部を備えることが好ましい。かかる構成によれば、支持体側流路に流体を供給し、又は流体を吸引することができる。
本発明の第１実施形態の加熱装置を示す断面図。 第１実施形態の筒状支持体を示す底面図。 本発明の第２実施形態の加熱装置を示す断面図。 本発明の第３実施形態の加熱装置を示す断面図。 第３実施形態の加熱装置を示す斜視図。
［第１実施形態］
図を参照して、本発明の第１実施形態の加熱装置を説明する。図１に示すように、第１実施形態の加熱装置１は、基体２と、筒状支持体３とを備える。基体２は、基板としてのウェハＷが載置される載置面２ａと、載置面２ａとは反対の裏面２ｂとを備える。筒状支持体３は、一方の端面３ａと他方の端面３ｂと平滑な外周面３ｃとを有する円筒形状で構成されている。なお、筒状支持体３を角筒形状としてもよい。
筒状支持体３は中空に形成されており、一方の端面３ａと他方の端面３ｂには開口端８，９が夫々設けられている。筒状支持体３の両端部には、全周に亘って径方向外方へ広がるフランジ３ｄ，３ｅが夫々設けられている。なお、フランジ３ｄ，３ｅは、必ずしも全周に亘って設けられていなくてもよい。筒状支持体３の一方の端面３ａに設けられた開口端８が、基体２の裏面２ｂに接続される。
基体２には、発熱抵抗体４が埋設されている。発熱抵抗体４には、発熱抵抗体４に対して電力を供給するための配線１０が筒状支持体３を通して接続されている。
筒状支持体３の周壁内には、他方の端面３ｂから一方の端面３ａに向かう方向に沿って延びる１つの支持体側流路５が形成されている。なお、支持体側流路５を複数設けてもよい。図２は筒状支持体３を他方の端面３ｂ側から見た底面図である。筒状支持体３の内周面には、基体２の裏面２ｂ及び筒状支持体３の内周面で画成される空間と支持体側流路５とを連通させる開口部６が設けられている。また、開口部６は、一方の端面３ａの近傍に配置されている。従って、開口部６は筒状支持体３の外周面３ｃよりも内側で開口していることとなる。
支持体側流路５には、流体制御部Ｐが接続されている。この流体制御部Ｐによって、支持体側流路５に流体（ガス）が供給され、又は支持体側流路５を介して筒状支持体３内の流体（ガス）が吸引される。
流体制御部Ｐには、例えば、支持体側流路５に接続される上流側配管に圧力制御バルブ及び圧力計を設け、この圧力計の値を圧力制御バルブにフィードバックして流体（ガス）の圧力を制御する構成を採用することができる。
第１実施形態の加熱装置１によれば、筒状支持体３の周壁内に形成された支持体側流路５と、開口部６とを介して流体（ガス）を流すことにより、筒状支持体３の直上に位置する基体２の裏面２ｂの中央部だけを冷却することができる。従って、新たに別の発熱抵抗体を増加させることなく、また発熱抵抗体４の出力調整に頼らずとも基体２の載置面２ａの中央部と外側部とで供給又は吸引する流体（ガス）の量を調整することにより温度差を調整することができる。
また、筒状支持体３の内周面で画成された空間には発熱抵抗体４に電力を供給する配線１０が挿通されており、流体によって配線１０を冷却することができるため、基体２の中央部を効率よく冷却することができる。
また、開口部６を筒状支持体３の内周面に設けることにより、開口部６を基体２に設ける場合と比較して、筒状支持体３の設計変更のみで既存の加熱装置に本発明を適用可能となる。このため、加熱装置１を容易に製造することが可能となる。
なお、開口部６は一方の端面３ａの近傍に限らず、一方の端面３ａにも開口するように形成してもよい。このように開口部６を形成しても基体２の裏面２ｂの中央部を適切に冷却することができる。
また、支持体側流路５は、流体の供給口又は吸引口が他方の端面３ｂに開口しているものを説明したが、支持体側流路５の流体の供給口又は吸引口は、筒状支持体３の外周面３ｃやフランジ３ｅの外周面、筒状支持体３の内周面に開口していてもよい。
［第２実施形態］
図３を参照して、本発明の第２実施形態の加熱装置１を説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。第２実施形態の加熱装置１は、その基体２の裏面２ｂに溝部１１が設けられている点で第１実施形態のものと構成が相違する。
この溝部１１は、支持体側流路５に連通している。また、溝部１１は、筒状支持体３の内周面よりも径方向内方まで延びている。そして、溝部１１の筒状支持体３の内周面で画成された空間に露出する部分が第２実施形態における開口部６となる。換言すると、溝部１１は、筒状支持体３の径方向中央側に延びており、溝部１１により形成される流路の部分が開口部６を備えている。また、溝部１１は、筒状支持体３の直上領域にのみ形成されている。第２実施形態の加熱装置１の他の構成は、第１実施形態と同一に構成されている。
第２実施形態の加熱装置１によれば、基体２の裏面２ｂに溝部１１を形成することにより、支持体側流路５を流れる流体（ガス）と接触する基体２の面積をより大きくすることができ、基体２の中央部の冷却効果を高めることができる。
なお、図３においては、溝部１１に開口部６を設けたものを示したが、本発明の開口部はこれに限らず、例えば、溝部１１の開口部６に加えて、筒状支持体３の内周面に開口する別の開口部を第１実施形態と同様に追加で設けて支持体側流路５と連通させてもよいし、溝部１１に加えて、筒状支持体３の一方の端面３ａにおける溝部１１と重なる部分にも溝部を形成し、基体２の裏面２ｂと筒状支持体３の内周面とに跨って開口する開口部を設けてもよい。
［第３実施形態］
図４，５を参照して、本発明の第３実施形態の加熱装置１を説明する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。第３実施形態の支持体側流路５は、一方の端面３ａ側に位置させて、筒状支持体の周方向に延びる周方向流路１２を備えている。そして、開口部６は、周方向流路１２と連通させて複数設けられている。他の構成は、第１実施形態のものと全て同一に構成されている。
第３実施形態の加熱装置１によっても、第１実施形態と同様に、筒状支持体３の周壁内に形成された支持体側流路５と、開口部６とを介して流体（ガス）を流すことにより、筒状支持体３の直上に位置する基体２の裏面２ｂの中央部だけを冷却することができる。従って、新たに別の発熱抵抗体を増加させることなく、また、発熱抵抗体４の出力の調整に頼らずとも基体２の載置面２ａの中央部と外側部とで流れる流体（ガス）の量を調整することで温度差を調整することができる。
また、周方向流路１２を介して開口部６が周方向に間隔を存して複数設けられているため、複数の開口部６から吐出又は吸引される流体によって基体２の裏面２ｂの中央部を万遍なく冷却することができる。
なお、第３実施形態の加熱装置１においても、第２実施形態と同様に、支持体側流路５に連通する溝部を基体２の裏面２ｂに設けてもよい。
１ 加熱装置
２ 基体
２ａ 載置面
２ｂ 裏面
３ 筒状支持体
３ａ 一方の端面
３ｂ 他方の端面
３ｃ 外周面
４ 発熱抵抗体
５ 支持体側流路
６ 開口部
８ 開口端
９ 開口端
１０ 配線
１１ 溝部
１２ 周方向流路
Ｗ ウェハ（基板）
Ｐ 流体制御部

Claims (5)

  1. 基板が載置される載置面及び前記載置面とは反対の裏面を有する基体と、
    前記基体に埋設される発熱抵抗体と、
    前記基体の前記裏面に接続された一方の端面及び前記一方の端面とは反対の他方の端面を有する筒状支持体と、
    前記筒状支持体の他方の端面から前記一方の端面に向かう方向に延びる部分を含んで前記筒状支持体の周壁内に形成された支持体側流路と、
    を備え、
    少なくとも前記支持体側流路を含む流路は、前記筒状支持体の外周面よりも内側で開口し、前記筒状支持体の内周面と前記基体の裏面とが画成する空間と連通する開口部を備えることを特徴とする加熱装置。
  2. 請求項１記載の加熱装置であって、
    前記開口部は、少なくとも前記筒状支持体の内周面に形成されていることを特徴とする加熱装置。
  3. 請求項２記載の加熱装置であって、
    前記支持体側流路は、前記筒状支持体の周方向に延びる周方向流路を備え、
    前記開口部は、前記周方向流路と連通させて複数設けられていることを特徴とする加熱装置。
  4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の加熱装置であって、
    前記基体の裏面には、前記支持体側流路と連通し、且つ前記筒状支持体の径方向中央側に延びる溝部が形成され、
    前記溝部により形成される前記流路の部分が前記開口部を備えていることを特徴とする加熱装置。
  5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の加熱装置であって、
    前記支持体側流路に流体を供給する、又は前記支持体側流路から流体を吸引する流体制御部を備えることを特徴とする加熱装置。
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