JP4321213B2 - 加熱ユニット - Google Patents
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Description
均熱板とワークとの間隔が一定でないと、均熱板からワークに伝熱される熱量が場所により異なることとなり、ワークを均一な温度分布で加熱することができないことになる。
第1の手段は、光源により伝熱板を照射し、上記照射された伝熱板からの伝熱により被加熱物を加熱する加熱ユニットにおいて、上記伝熱板は、光透過性を有する保持体と、該保持体の表面に設けられ、上記光源からの上記保持体を透過した光を吸収して発熱する伝熱層とからなり、上記保持体の厚みの一部を変化させたことを特徴とする。
図1は、本実施形態の発明に係る加熱ユニットの構成を示す正面断面図である。
同図において、1は後述する保持体2を透過する波長の光を出す、例えば、ハロゲンランプ等の白熱ランプ、キセノンランプやセラミックメタルハライドランプ等の放電ランプからなる光源、2は、石英ガラス,硼珪酸ガラス,焼結石英ガラス,ソーダ石灰ガラス等のガラス、ガラスセラミック、透光性アルミナ、サファイア等からなる保持体、3は、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、酸化クロム等の金属酸化物、窒化アルミニウム,窒化ボロン等の窒化物、炭化珪素、銀や金ペースト等の金属、珪化モリブデン等のシリサイド等からなり、保持体2を透過した光を受光して発熱する、例えば、40〜100μmの厚さを有する伝熱層、4は保持体2および伝熱層3から構成される伝熱板、5は光源1および伝熱板4を支持する加熱ユニット本体、6は伝熱板4の伝熱層3の発熱によって加熱されるウエハやガラス基板等からなる被加熱物である。
保持体2への上記伝熱層3のコーティングは、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)の場合はCVDにより、また、酸化クロム等の金属酸化物、窒化アルミニウム,窒化ボロン等の窒化物、炭化珪素等はスパッタ、銀や金ペースト等の金属はスクリーン印刷、珪化モリブデン等のシリサイドはCVD、スパッタ、または蒸着後加熱して形成する。CVD、スパッタ、蒸着、印刷を利用すれば、保持体の表面に多少の凹凸があった場合でも、伝熱層の厚さを所望の厚さに制御して形成することができる。
同図に示すように、光源1から出た光の大部分は、保持体2を透過し、伝熱層3に吸収される。伝熱層3に光が吸収されると、発熱し、伝熱板で熱伝導を起す。この作用により温度分布を緩和しながら昇温し、伝熱する。
なお、本発明も従来技術の場合も、光源として、消費電力55Wのハロゲンランプ5個をピッチ56mmで一列に並べ、フィラメント中心から50mmの位置に70mm×260mmの大きさの伝熱板または均熱板を配置し、中央部分φ50の範囲の昇温特性を測定したものである。
さらに、本発明の伝熱板は、加工後に反りが発生することはなく、また、加熱処理の前後においても変形を発生しなかった。その理由として、伝熱板の保持体は、光が透過するために発熱が少ないことに加え、金属やカーボングラファイトに比べて熱膨張係数が小さいためと考えられる。
同図に示すように、光源からの放射強度は、中央部程強く、端部程低下し、全体として中心から回転軸対称の分布となる。従って、保持体を加工する際には、保持体の厚さを変化させることによって伝熱板の熱容量を部分的に変化させることが可能である。
同図に示すように、伝熱板4の保持体2を中央部分から端部に向かって徐々に薄くなる形状に加工すれば、光源1からの放射強度の分布に若干不均一がある場合でも、伝熱層3からの温度分布をより均一な分布に近づけることが可能となる。
保持体2の厚さを薄くすると、熱容量が小さくなるので、伝熱層3の昇温速度は速くなるが、機械的強度は低下することになる。保持体2は容易に機械加工ができるため、光源1に近く、主に伝熱に寄与する部分の保持体2を薄くする。一方、光源1から比較的遠い部分の保持体2を厚くして、主として機械的強度をこの部分で持たせる構造にすれば、機械的に強く伝熱層3の昇温も速い伝熱板4が加工できる。
図9(b)に示すように、伝熱板3の表面を図中矢印方向に気体が移動するような条件下においては、これによって伝熱板4の風を受け始める部分(同図伝熱板4の左端)が冷やされる。この気体は、図中右方向に移動しながら伝熱板4から熱を受けるため、徐々に温度が上昇し、風が流れ終わる部分(同図伝熱板4の右側)では、高温の気体は伝熱板4に対して熱を与えるようになる。従って、風を受け始める部分の伝熱層3と、風が流れ終わる部分の伝熱層3とでは、後者の方が温度が高くなる。このとき、保持体2の厚さを図示するように、風下に向かって、保持体2の厚さを厚くなるように加工すれば、風が流れ終わる部分の伝熱板4の熱容量が大きくなり、従って、風が流れ終わる部分の伝熱層3の温度が低下するので、伝熱層3の温度分布をより均一な分布に近づけることが可能となる。
2 保持体
3 伝熱層
4 伝熱板
5 加熱ユニット本体
6 被加熱物
Claims (3)
- 光源により伝熱板を照射し、上記照射された伝熱板からの伝熱により被加熱物を加熱する加熱ユニットにおいて、
上記伝熱板は、光透過性を有する保持体と、該保持体の表面に設けられ、上記光源からの上記保持体を透過した光を吸収して発熱する伝熱層とからなり、上記保持体の厚みの一部を変化させたことを特徴とする加熱ユニット。 - 上記伝熱層は、ダイヤモンドライクカーボン、酸化クロム等の金属酸化物、窒化アルミニウムや窒化ボロン等の窒化物、炭化珪素、銀や金ペースト等の金属、珪化モリブデン等のシリサイドのいずれか1つからなることを特徴とする請求項1に記載の加熱ユニット。
- 上記保持体は、石英ガラス,硼珪酸ガラス,焼結石英ガラス,ソーダ石灰ガラス等のガラス、ガラスセラミック、透光性アルミナ、サファイアのいずれか1つからなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加熱ユニット。
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