JP3622126B2 - 冷却機能を備えている加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体、液晶パネルのベーキング処理、及び成膜工程におけるウエハ及び基板の焼成に適用する冷却機能を備えている加熱装置に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のべーキング及び成膜工程は、液晶と半導体との各製造用に分けられる。液晶や半導体などの製造にはこれらの工程中に加熱処理工程と冷却工程がある。
【０００３】
一般に、冷却機能を備えている加熱装置は、図５に示すように、金属板であるベースプレート２と、このベースプレート２の一方面上に設けた金属板であるフェースプレート１とによって作られている。ベースプレート２には、熱源として電気ヒータが設けられるとともに金属製の冷却パイプ３が設けられている。電気ヒータとしては、シーズヒータ４が用いられている。シーズヒータ４はベースプレート２を鋳造するときに冷却パイプ３とともに鋳込みによって設けられる。
【０００４】
さらに、ベースプレート２の中央部には温度検出素子１２が挿入されている。この温度検出素子１２は、フェースプレート１の温度を検出して検出信号を制御回路に送ることによってシーズヒータ４の電源を開閉するものである。
【０００５】
このように、電気ヒータ及び冷却パイプ３が設けられているベースプレート２の一面上にはフェースプレート１が一体にネジ７によって固定される。フェースプレート１の表面は、例えばガラス基板ウエハが置かれてウエハの加熱や冷却が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベースプレート２にシーズヒータ４及び冷却パイプ３を所定の配置で鋳込むものでは、その鋳造工程中で位置ずれが生じたり、巣が発生したりすることから、シーズヒータ４及び冷却パイプ３をベースプレート２の所定位置に収めることができず、フェースプレート１の表面温度にバラツキが生じたり、冷却ムラが生じてしまい、立上がり速度や冷却速度が遅くなってしまうという問題がある。
【０００７】
それ故に、本発明の課題は、温度上昇速度、冷却速度及び温度分布を向上することができる冷却機能を備えている加熱装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ベースプレートと、該ベースプレートの一方面に設けたフェースプレートとを含み、前記ベースプレートは前記一方面に形成した第１の溝部と、前記一方面とは反対の他方面に形成した第２の溝部とを有し、前記第１の溝部には冷却パイプが圧入された状態で嵌め込まれており、前記第２の溝部にはシーズヒータが嵌め込まれており、前記冷却パイプは、前記冷却パイプの外周面の一部が前記ベースプレートの前記一方面に露出しいている第１の当接面と、前記一部を除く前記外周面が前記第１の溝部の内面に当接している第２の当接面とを有し、前記第１の当接面は前記ベースプレートの前記一方面と同一面に位置しておりかつ前記フェースプレートの前記一方面に当接していることを特徴とする冷却機能を備えている加熱装置が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の冷却機能を備えている加熱装置の一実施の形態例を示している。図２は図１の冷却機能を備えている加熱装置を背面から見た状態を示している。
【００１０】
図１及び図２を参照して、冷却機能を備えている加熱装置は、金属製のベースプレート２と、このベースプレート２の一方面上に設けた金属製のフェースプレート１とを備えている。ベースプレート２の一方面には１本の冷却パイプ３を設けるための第１の溝部５が形成されている。ベースプレート２の一方面とは反対の他方面には、２本のシーズヒータ４を設けるための第２の溝部６が形成されている。第１の溝部５には、冷却パイプ３が圧入によって嵌め込まれている。第２の溝部６にはシーズヒータ４が圧入によって嵌め込まれている。第１及び第２の溝部６は、冷却パイプ３及びシーズヒータ４をそれぞれべースプレート２面において大部分が上下に間隔をもって交叉する向きに配されるように蛇行配置されている。
【００１１】
冷却パイプ３は、ベースプレート２の一方面と同一面で、かつ外周面の一部が一方面から露出している当接面３ａ（第１の当接面）を有している。当接面３ａは、図１において寸法Ａで示した部分であり、ベースプレート２の一方面に対向しているフェースプレート１の一方面に当接している。冷却パイプ３の外周面の一部を除く外周面である当接面（第２の当接面）は第１の溝部５の内面に当接している。冷却パイプ３を第１の溝部５に圧入して嵌め込む際には冷却パイプ３の外周面の一部をベースプレートの一方面で露出させた当接面３ａとする。当接面３ａはベースプレート２の一方面と同一面に位置させてフェースプレート１の一方面に当接させる。
【００１２】
また、ベースプレート２の他方面の中央部には、端子導入部１１が設けられている。端子導入部１１には、冷却パイプ３の両端部及び、シーズヒータ４の両端部が導出されている。冷却パイプ３の両端部は水系統に接続される。また、シーズヒータ４の両端部は電源に接続される。さらに、端子導入部１１には、ベースプレート２の中央部付近に形成されている貫通穴からフェースプレート１の穴に温度検出素子１２が挿入されている。この温度検出素子１２は、フェースプレート１の温度を検出して検出信号を制御回路に送ることによってシーズヒータ４の電源を開閉するものであり、冷却水の流量を制御するものである。
【００１３】
ベースプレート２にはネジ７を貫通させる複数のネジ穴８が形成されており、これらのネジ穴８に一対一に対応するようにフェースプレート１にも複数のネジ穴９が形成されている。これらのネジ穴８，９にはネジ７が挿通されてベースプレート２とフェースプレート１とを、相互に締め付けることによって密着させている。
【００１４】
次に、本発明の冷却機能を備えている加熱装置と図５に示した従来品とを製作して、これらを比較した結果を以下に示す。
【００１５】
本発明の実施の態様例では、図１及び図２に示した冷却機能を備えている加熱装置として、縦寸法 ４５４ｍｍ，横寸法 ３５２ｍｍ、厚さ寸法 １１ｍｍのアルミニウム金属のフェースプレート１と、縦寸法５２４ｍｍ，横寸法４２４ｍｍ，厚さ寸法 ２６ｍｍのアルミニウム金属のベースプレート２を作成した。
【００１６】
冷却液として水を用い、アルミニウム金属である冷却パイプ３の管外径寸法を９．５ｍｍとしたものを使用し、シーズヒータ４は管がアルミニウム金属であり、その管外径寸法が８ｍｍ，１．４ｋＷのものを２本使用した。また、比較試料としては、図５に示した構成で従来品を製作した。
【００１７】
上記のような形状に作られた冷却機能を備えている加熱装置を用いて、表面を研磨したフェースプレート１の温度上昇速度と冷却速度とを測定した。
【００１８】
図３はフェースプレート１の温度上昇カーブを示し、図４（Ａ）はウエハ又は基板を加熱するときのフェースプレート１の表面温度を示している。図４（Ｂ）はウエハ又は基板を冷却するときのフェースプレート１の表面温度を示している。
【００１９】
図３、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）によって明らかなように、１２０℃における立上がり温度は従来のものよりも本発明では約２０分短縮され約４０分で温度上昇が完了した。
【００２０】
一方、冷却においては、１２０℃を８０℃に降下するには、従来のものでは約４０秒であったが本発明のものでは２５秒に短縮できた。
【００２１】
また、冷却パイプ３とシーズヒータ４の配置を適選することによってフェースプレート１の温度分布も従来品以上の性能を有することがあきらかとなった。
【００２２】
【発明の効果】
以上、実施の形態例で説明したように、本発明の冷却機能を備えている加熱装置によると、ベースプレートに形成した第１の溝部に冷却パイプを圧入して嵌め込み、第２の溝部にシーズヒータを第２の溝部に圧入して嵌め込み、ベースプレートから露出している冷却パイプの当接面をフェースプレートに当接する構成としたため、ベーキング処理や成膜製造工程における半導体の熱処理や冷却工程における加熱速度及び冷却速度を向上することができるため、製造工程における効率をも向上することができる。
【００２３】
また、冷却パイプ及び機械的強度に優れたシーズヒータをベースプレートの第１及び第２の溝部に圧入して嵌め込むという簡単な作業によって作業性が改善されるとともに良好な温度分布と信頼性の高い冷却機能を備えた加熱装置が製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却機能を備えている加熱装置の一実施の態様例を示す断面図である。
【図２】図１の冷却機能を備えている加熱装置を裏面から見た状態の斜視図である。
【図３】本発明の冷却機能を備えている加熱装置と従来品とのフェースプレートの温度上昇を比較した結果を示すグラフである。
【図４】（Ａ）は本発明の冷却機能を備えている加熱装置と従来品とにおけるウエハ又は基板を加熱するときのフェースプレートの表面温度を比較した結果を示すグラフ、（Ｂ）本発明の冷却機能を備えている加熱装置と従来品とにおけるウエハ又は基板を冷却するときのフェースプレートの表面温度を比較した結果を示すグラフである。
【図５】従来の冷却機能を備えている加熱装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ フェースプレート
２ ベースプレート
３ 冷却パイプ
４ シーズヒータ
５ 第１の溝部
６ 第２の溝部
７ ネジ
８，９ ネジ穴
１１ 端子導入部
１２ 温度検出素子

Claims (2)

1. ベースプレートと、該ベースプレートの一方面に設けたフェースプレートとを含み、
   前記ベースプレートは前記一方面に形成した第１の溝部と、前記一方面とは反対の他方面に形成した第２の溝部とを有し、
   前記第１の溝部には冷却パイプが圧入された状態で嵌め込まれており、前記第２の溝部にはシーズヒータが嵌め込まれており、
   前記冷却パイプは、前記冷却パイプの外周面の一部が前記ベースプレートの前記一方面に露出している第１の当接面と、前記一部を除く前記外周面が前記第１の溝部の内面に当接している第２の当接面とを有し、
   前記第１の当接面は前記ベースプレートの前記一方面と同一面に位置しておりかつ前記フェースプレートの前記一方面に当接している
   ことを特徴とする冷却機能を備えている加熱装置。
2. ベースプレートと、該ベースプレートの一方面に設けたフェースプレートとを含み、
   前記ベースプレートは前記一方面に形成した第１の溝部と、前記一方面とは反対の他方面に形成した第２の溝部とを有し、
   前記第１の溝部に冷却パイプを圧入して嵌め込み、前記第２の溝部にシーズヒータを嵌め込み、
   前記冷却パイプの外周面の一部が前記ベースプレートの前記一方面に露出するように第１の当接面を形成し、前記一部を除く前記外周面が前記第１の溝部の内面に前記冷却パイプを当接させ、
   前記第１の当接面に前記ベースプレートの前記一方面と同一面に位置させかつ前記フェースプレートの前記一方面に当接させる
   ことを特徴とする冷却機能を備えている加熱装置の製造方法。

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