JP5571472B2 - Heater unit with shaft and heater unit manufacturing method with shaft - Google Patents

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Description

本発明は、半導体基板を支持しながら加熱するシャフト付きヒータユニットおよびシャフト付きヒータユニット製造方法に関する。   The present invention relates to a heater unit with a shaft for heating while supporting a semiconductor substrate, and a method for manufacturing a heater unit with a shaft.

半導体基板の製造プロセス、例えばアニール処理等において、真空チャンバ内で半導体基板を加熱処理しているが、半導体基板を均一に加熱し、温度分布を少なくすることは歩留まりに大きな影響を及ぼすものであり、近年、より厳密な温度制御が望まれている。   In a semiconductor substrate manufacturing process, such as annealing, the semiconductor substrate is heat-treated in a vacuum chamber. Evenly heating the semiconductor substrate and reducing the temperature distribution has a large effect on the yield. In recent years, more precise temperature control has been desired.

この半導体基板の加熱処理において、半導体基板を支持しながら加熱するシャフト付きヒータが知られている。シャフト付きヒータは、被加熱物である半導体基板を載置し、内部にシースヒータが埋め込まれたヒータプレートと、該ヒータプレートを支持するシャフトから構成されている。シャフト付きヒータにおいては、シースヒータ線の引き回しの制約からシャフト中心部に入熱しづらく、さらにシャフトを介した放熱が起こりやすいため、プレート中心部の温度が低下してしまうという問題を有していた。   In this heat treatment of a semiconductor substrate, a heater with a shaft for heating while supporting the semiconductor substrate is known. A heater with a shaft is composed of a heater plate on which a semiconductor substrate as an object to be heated is placed, a sheath heater embedded therein, and a shaft that supports the heater plate. The heater with a shaft has a problem that it is difficult to input heat to the center portion of the shaft due to restrictions on the routing of the sheath heater wire, and heat is easily radiated through the shaft, so that the temperature at the center portion of the plate is lowered.

これに対して、ヒータプレートに使用される材料を複合化することによりヒータプレートの温度分布を改善し、これに載置される半導体基板の温度分布を均一にする技術が提案されている。   On the other hand, a technique has been proposed in which the temperature distribution of the heater plate is improved by combining the materials used for the heater plate, and the temperature distribution of the semiconductor substrate placed thereon is made uniform.

また、ヒータプレートがセラミックス焼結体であるセラミックスヒータにおいて、該ヒータプレートを支持するシャフト部が、ヒータプレートと同一組成のセラミックス焼結体からなる第1部材と、ヒータプレートより熱伝導率が低いセラミックス焼結体からなる第2部材とを備えることにより、放熱を防止する技術が開示されている(特許文献1を参照)。   Further, in the ceramic heater in which the heater plate is a ceramic sintered body, the shaft portion that supports the heater plate has a first member made of a ceramic sintered body having the same composition as the heater plate, and has a lower thermal conductivity than the heater plate. A technique for preventing heat dissipation by providing a second member made of a ceramic sintered body is disclosed (see Patent Document 1).

特開2009−176569号公報JP 2009-176469 A

しかしながら、異なる材料をろう付けなどで複合化してヒータの温度分布を改善するためには、材料の形状が複雑なため接合が難しく、また接合温度が高いため熱膨張差によるひずみを異なる材料間で蓄積させてしまうといった問題があった。さらに、材料の融点や接合温度などの関係で選択できる材料に制約があり、所望する程度までの温度分布の改善が困難であった。   However, in order to improve the temperature distribution of the heater by combining different materials by brazing etc., joining is difficult due to the complicated shape of the material, and strain due to the difference in thermal expansion is different between different materials because the joining temperature is high. There was a problem of accumulating. Furthermore, there are restrictions on the materials that can be selected due to the relationship between the melting point of the materials and the bonding temperature, and it has been difficult to improve the temperature distribution to a desired extent.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異なる材料を複合化することによりヒータの温度分布を改善するとともに、異なる材料を接合する際のひずみを解消するシャフト付きヒータユニットおよびシャフト付きヒータユニット製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and has a heater unit with a shaft and a shaft that improve the temperature distribution of the heater by combining different materials and eliminate distortion when joining different materials. An object is to provide a heater unit manufacturing method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るシャフト付きヒータユニットは、被加熱物を載置して加熱するヒータプレートと、該ヒータプレートを支持するシャフトを有するシャフト付きヒータユニットであって、前記ヒータプレートは、前記シャフトと接合される平板状のベース部と、前記ベース部の外周部上に積層される第1プレート部と、前記第1プレート部を構成する材料より熱伝導率が高い材料から選択され、前記第1プレート部の内周側を埋めるように積層される第2プレート部と、を備え、前記第1プレート部および前記第2プレート部は、前記第1プレート部および前記第2プレート部をそれぞれ構成する固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース部にそれぞれ吹き付けることにより形成されたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a heater unit with a shaft according to the present invention includes a heater plate that places and heats an object to be heated, and a heater with a shaft that has a shaft that supports the heater plate. The heater plate includes a flat base portion joined to the shaft, a first plate portion laminated on an outer peripheral portion of the base portion, and a material constituting the first plate portion. A second plate part selected from a material having a high thermal conductivity and stacked so as to fill an inner peripheral side of the first plate part, and the first plate part and the second plate part include the first plate part and the second plate part. The solid-state material powder constituting each of the first plate portion and the second plate portion is applied to the base portion at a temperature lower than the melting point of the material powder by a heated compressed gas. Characterized in that it is formed by blowing, respectively.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニットは、上記発明において、前記ヒータプレートは、前記第1プレート部および前記第2プレート部上に設けられ、被加熱物を載置する載置部を備え、前記載置部は、前記載置部を構成する固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記第1プレート部および前記第2プレート部に吹き付けることによって形成されたことを特徴とする。   Moreover, the heater unit with a shaft according to the present invention is the above-described invention, wherein the heater plate includes a mounting portion that is provided on the first plate portion and the second plate portion and mounts an object to be heated. The placement unit is configured to spray the solid-state material powder constituting the placement unit on the first plate unit and the second plate unit with a heated compressed gas at a temperature lower than the melting point of the material powder. It is formed.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニットは、上記発明において、前記ベース部および前記載置部は、前記第1プレート部と同一の材料で構成されることを特徴とする。   Moreover, the heater unit with a shaft according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the base portion and the placement portion are made of the same material as the first plate portion.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニットは、上記発明において、前記ヒータプレートは、前記ベース部と前記第2プレート部との間に、前記第1プレート部を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択される第3プレート部を備え、前記第3プレート部は、前記第3プレート部を構成する固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース部に吹き付けることによって形成されたことを特徴とする。   In the heater unit with a shaft according to the present invention, in the above invention, the heater plate has a lower thermal conductivity than a material constituting the first plate portion between the base portion and the second plate portion. A third plate portion selected from a material, wherein the third plate portion is a material powder in a solid state constituting the third plate portion at a temperature lower than the melting point of the material powder by a heated compressed gas. It is formed by spraying on a base part.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニットは、上記発明において、前記ヒータプレートは、前記第1プレート部および前記第2プレート部中にシースヒータを配置することを特徴とする。   Moreover, the heater unit with a shaft according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the heater plate includes a sheath heater disposed in the first plate portion and the second plate portion.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニットは、上記発明において、前記第1プレート部はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記第2プレート部は銅または銅合金からなることを特徴とする。   In the heater unit with a shaft according to the present invention, the first plate portion is made of aluminum or an aluminum alloy, and the second plate portion is made of copper or a copper alloy.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニットは、上記発明において、前記第3プレート部はチタンまたはチタン合金からなることを特徴とする。   The heater unit with a shaft according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the third plate portion is made of titanium or a titanium alloy.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニットは、上記発明において、前記第1プレート部はステンレスからなり、前記第2プレート部はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする。   Moreover, the heater unit with a shaft according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the first plate portion is made of stainless steel and the second plate portion is made of aluminum or an aluminum alloy.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニットは、被加熱物を載置して加熱するヒータプレートと、該ヒータプレートを支持するシャフトを有するシャフト付きヒータユニットであって、前記ヒータプレートは、前記シャフトと接合される平板状のベース部と、前記ベース部を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択され、前記ベース部の中心部に積層される第3プレート部と、前記ベース部を構成する材料と同一の材料から構成され、前記ベース部および前記第3プレート部上に積層される被加熱物を載置する載置部と、を備え、前記第3プレート部および前記載置部は、前記第3プレート部および前記載置部をそれぞれ構成する固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース部にそれぞれ吹き付けることにより形成されたことを特徴とする。   A heater unit with a shaft according to the present invention is a heater unit with a shaft having a heater plate for placing and heating an object to be heated and a shaft for supporting the heater plate, wherein the heater plate includes the shaft. A plate-like base portion joined to the base portion, a third plate portion selected from a material having a lower thermal conductivity than the material constituting the base portion, and laminated at the center of the base portion; and the base portion A mounting portion on which the object to be heated stacked on the base portion and the third plate portion is placed, wherein the third plate portion and the placement portion are The solid-state material powder constituting each of the third plate portion and the placement portion is placed on the base portion at a temperature lower than the melting point of the material powder by a heated compressed gas. Characterized in that it is formed by blowing, respectively.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニット製造方法は、被加熱物を載置して加熱するヒータプレートと、該ヒータプレートを支持するシャフトを有するシャフト付きヒータユニットの製造方法であって、前記シャフトと接合される平板状のベース部に、シースヒータを配置する配置工程と、前記ベース部の外周部上に、固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース上に吹き付けることにより、第1プレート部を形成する第1プレート部積層工程と、前記第1プレート部の内周側を埋めるように、前記第1プレート部を構成する材料より熱伝導率が高い材料から選択された固相状態の該材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース上に吹き付けることにより、前記第2プレート部を形成する第2プレート部積層工程と、を含むことを特徴とする。   A method for manufacturing a heater unit with a shaft according to the present invention is a method for manufacturing a heater unit with a shaft having a heater plate for placing and heating an object to be heated, and a shaft for supporting the heater plate, wherein the shaft An arrangement step in which a sheath heater is disposed on a flat base portion to be joined to the outer peripheral portion of the base portion, and a solid-state material powder is heated at a temperature lower than the melting point of the material powder by a heated compressed gas. The first plate portion stacking step for forming the first plate portion by spraying on the base, and the thermal conductivity of the material constituting the first plate portion so as to fill the inner peripheral side of the first plate portion. Spraying the material powder in a solid state selected from materials having a high content on the base with a heated compressed gas at a temperature lower than the melting point of the material powder. More, characterized in that it comprises a second plate portion laminating step of forming the second plate portion.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニット製造方法は、上記発明において、前記第2プレート部積層工程が、前記第1プレート部積層工程より先に行なわれることを特徴とする。   The method for manufacturing a shaft-equipped heater unit according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the second plate portion laminating step is performed prior to the first plate portion laminating step.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニット製造方法は、上記発明において、前記第1プレート部および前記第2プレート部の積層工程の後、固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記第1プレート部および前記第2プレート部に吹き付けることにより、載置部を形成する載置部積層工程を含み、前記ベース部、前記第1プレート部および前記載置部は、同一の材料で構成されることを特徴とする。   Further, the method for manufacturing a heater unit with a shaft according to the present invention is the above-described invention, wherein the material powder in a solid phase is heated with compressed gas after the laminating step of the first plate portion and the second plate portion. Including a placement portion stacking step of forming a placement portion by spraying the first plate portion and the second plate portion at a temperature lower than the melting point of the powder, the base portion, the first plate portion, The parts are made of the same material.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニット製造方法は、上記発明において、前記第1プレート部および前記第2プレート部の積層工程前に、前記第1プレート部を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択された固相状態の該材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース部上に吹き付けることにより、前記ベース上に第3プレート部を形成する第3プレート部積層工程を含むことを特徴とする。   Moreover, the heater unit manufacturing method with a shaft which concerns on this invention is lower in heat conductivity than the material which comprises the said 1st plate part in the said invention before the lamination process of the said 1st plate part and the said 2nd plate part. A third plate part is formed on the base by spraying the material powder in a solid phase selected from the material onto the base part with a heated compressed gas at a temperature lower than the melting point of the material powder. A plate portion laminating step is included.

また、本発明に係るシャフト付きヒータユニット製造方法は、被加熱物を載置して加熱するヒータプレートと、該ヒータプレートを支持するシャフトを有するシャフト付きヒータユニットの製造方法であって、前記シャフトと接合される平板状のベース部の中心部に穿説された溝部に、前記ベース部を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択された固相状態の該材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で吹き付けることにより、前記ベース上に第3プレート部を形成する第3プレート部積層工程と、前記ベース部および前記第3プレート部上にシースヒータを配置する配置工程と、前記シースヒータが配置された前記ベース部および前記第3プレート部上に、前記ベース部を構成する材料と同一の材料からなる該材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で吹き付けることにより、前記ベース部および前記第3プレート部上に被加熱物を載置する載置部を形成する載置部積層工程と、を含むことを特徴とする。   A method for manufacturing a heater unit with a shaft according to the present invention is a method for manufacturing a heater unit with a shaft having a heater plate for placing and heating an object to be heated, and a shaft for supporting the heater plate, wherein the shaft The material powder in a solid phase selected from a material having a lower thermal conductivity than the material constituting the base part is heated and compressed in a groove formed in the center part of a flat base part joined to the base part. A third plate portion stacking step for forming a third plate portion on the base by spraying with a gas at a temperature lower than the melting point of the material powder, and an arrangement in which a sheath heater is disposed on the base portion and the third plate portion And the same material as that constituting the base portion on the base portion and the third plate portion where the sheath heater is disposed. The material powder is sprayed with a heated compressed gas at a temperature lower than the melting point of the material powder, thereby forming a placement part for placing an object to be heated on the base part and the third plate part. And a partial lamination step.

本発明のシャフト付きヒータユニットは、被加熱物を載置するヒータプレートの中心部の第2プレート部を、ベース部および第1プレート部を構成する材料より熱伝導率が高い材料とし、第1プレート部および第2プレート部を、固相の粉末材料を融点以下の圧縮ガスでそれぞれ溶射し積層する、いわゆるコールドスプレー法で形成することにより、ヒータの温度分布を改善し、かつ熱疲労によるヒータプレートの異材界面における剥がれ、ひび割れ等を効果的に防止しうるという効果を奏する。   In the heater unit with a shaft of the present invention, the second plate portion at the center of the heater plate on which the object to be heated is placed is made of a material having a higher thermal conductivity than the material constituting the base portion and the first plate portion. The plate portion and the second plate portion are formed by the so-called cold spray method in which a solid phase powder material is sprayed and laminated with a compressed gas having a melting point or less to improve the temperature distribution of the heater and the heater due to thermal fatigue. There is an effect that it is possible to effectively prevent peeling, cracking and the like at the interface between different materials of the plate.

図1は、本発明の実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニットの構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a heater unit with a shaft according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニットの製造方法を説明するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the heater unit with a shaft according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニットの製造に使用される溶射装置の概要を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing an outline of a thermal spraying apparatus used for manufacturing the heater unit with a shaft according to the first embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニットの製造工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the heater unit with a shaft according to the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明の実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニットの製造工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the heater unit with a shaft according to the first embodiment of the present invention. 図6は、本発明の実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニットの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the heater unit with a shaft according to the first embodiment of the present invention. 図7は、本発明の実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニットの製造工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the heater unit with a shaft according to the first embodiment of the present invention. 図8は、本発明の実施の形態1の変形例1に係るシャフト付きヒータユニットの構成を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the heater unit with a shaft according to the first modification of the first embodiment of the present invention. 図9は、本発明の実施の形態1の変形例2に係るシャフト付きヒータユニットの構成を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a heater unit with a shaft according to the second modification of the first embodiment of the present invention. 図10は、本発明の実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニットの構成を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the heater unit with a shaft according to the second embodiment of the present invention. 図11は、本発明の実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニットの製造方法を説明するフローチャートであるFIG. 11 is a flowchart illustrating a method for manufacturing the heater unit with a shaft according to the second embodiment of the present invention. 図12は、本発明の実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニットの製造工程を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the heater unit with a shaft according to the second embodiment of the present invention. 図13は、本発明の実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニットの製造工程を示す断面図である。FIG. 13: is sectional drawing which shows the manufacturing process of the heater unit with a shaft which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図14は、本発明の実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニットの製造工程を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the heater unit with a shaft according to the second embodiment of the present invention. 図15は、本発明の実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニットの製造工程を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the heater unit with a shaft according to the second embodiment of the present invention. 図16は、本発明の実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニットの製造工程を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the heater unit with a shaft according to the second embodiment of the present invention. 図17は、本発明の実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニットの製造工程を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the heater unit with a shaft according to the second embodiment of the present invention. 図18は、本発明の実施の形態2の変形例1に係るシャフト付きヒータユニットの構成を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of a heater unit with a shaft according to the first modification of the second embodiment of the present invention. 図19は、本発明の実施の形態2の変形例2に係るシャフト付きヒータユニットの構成を示す断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing a configuration of a heater unit with a shaft according to the second modification of the second embodiment of the present invention. 図20は、本発明の実施の形態3に係るシャフト付きヒータユニットの構成を示す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration of a heater unit with a shaft according to Embodiment 3 of the present invention. 図21は、本発明の実施の形態3に係るシャフト付きヒータユニットの製造方法を説明するフローチャートであるFIG. 21 is a flowchart illustrating a method for manufacturing the heater unit with a shaft according to the third embodiment of the present invention. 図22は、本発明の実施の形態3の変形例1に係るシャフト付きヒータユニットの構成を示す断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view showing a configuration of a heater unit with a shaft according to the first modification of the third embodiment of the present invention. 図23は、本発明の実施の形態3の変形例2に係るシャフト付きヒータユニットの構成を示す断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a heater unit with a shaft according to the second modification of the third embodiment of the present invention.

以下に、本発明にかかるシャフト付きヒータユニットおよびシャフト付きヒータユニット製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。   Embodiments of a heater unit with a shaft and a method for manufacturing a heater unit with a shaft according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニット100の構成を示す断面図である。シャフト付きヒータユニット100は、略円板状のヒータプレート1と、ヒータプレート1を支持するシャフト部2と、を備える。シャフト付きヒータユニット100は、通常、半導体製造装置の反応室であるプロセスチャンバ内の箱状のハウジング内に設置される。該ハウジング内は真空状態となるよう気密性を有している。本実施の形態1では、円板状のヒータプレート1を使用するが、これに限定されるものではなく、被加熱物の形状等を考慮した形状であればよく、例えば矩形状であってもよい。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a heater unit 100 with a shaft according to Embodiment 1 of the present invention. The shaft-equipped heater unit 100 includes a substantially disc-shaped heater plate 1 and a shaft portion 2 that supports the heater plate 1. The heater unit with shaft 100 is usually installed in a box-shaped housing in a process chamber which is a reaction chamber of a semiconductor manufacturing apparatus. The inside of the housing is airtight so as to be in a vacuum state. In the first embodiment, the disk-shaped heater plate 1 is used. However, the present invention is not limited to this, and may be any shape that takes into consideration the shape of the object to be heated. Good.

ヒータプレート1は、シャフト部2と接合されるベース部3と、ベース部3の外周部上に積層される第1プレート部4と、ベース部3の中心部であって、第1プレート部4の内周側を埋めるように積層される第2プレート部5と、被加熱物である半導体基板を載置する載置部7と、を備える。   The heater plate 1 includes a base part 3 joined to the shaft part 2, a first plate part 4 stacked on the outer peripheral part of the base part 3, and a central part of the base part 3, and the first plate part 4 2nd plate part 5 laminated | stacked so that the inner peripheral side may be filled, and the mounting part 7 which mounts the semiconductor substrate which is a to-be-heated material is provided.

ベース部3は、中心部に円盤状の開口部13を有し、ベース部3上には、略一面にシースヒータ6が配置される。シースヒータ6に電力を供給する電力供給線8が、開口部13を介して外部電源と接続される。シースヒータ6は、内部に、例えばニクロム線などの抵抗発熱体と、その外周部にマグネシアなどの粉末を固化した絶縁体とを有し、前記抵抗発熱体に電力を供給して発熱させている。   The base portion 3 has a disk-shaped opening 13 at the center, and the sheath heater 6 is disposed on the base portion 3 on substantially one surface. A power supply line 8 that supplies power to the sheath heater 6 is connected to an external power source via the opening 13. The sheath heater 6 has a resistance heating element such as a nichrome wire inside and an insulator in which powder such as magnesia is solidified on the outer periphery thereof, and supplies power to the resistance heating element to generate heat.

第1プレート部4は、ベース部3の外周部上に積層される。ベース部3、第1プレート部4および後述する載置部7は、通常、同一の材料で構成される。この材料は、ヒータプレート1としての使用温度範囲に基づき適宜選択される。ヒータプレート1の材料として好ましいのは、熱伝導率の高い金属であって、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金(熱伝導率:100〜240W/m・K)が好適に使用されるが、これに限定されず、ヒータプレート1の使用温度範囲によって、鉄または鉄合金(熱伝導率:10〜80W/m・K)、銅または銅合金(熱伝導率:100〜400W/m・K)、ニッケルまたはニッケル合金(熱伝導率:5〜100W/m・K)、チタンまたはチタン合金(熱伝導率:5〜30W/m・K)、インジウム(熱伝導率:82W/m・K、常温時)、鉛(熱伝導率:35W/m・K、常温時)、マグネシウム(熱伝導率:156W/m・K、常温時)、錫(熱伝導率:67W/m・K、常温時)、銀(熱伝導率:420W/m・K、常温時)、亜鉛(熱伝導率:116W/m・K、常温時)等から選択されてもよい。   The first plate portion 4 is stacked on the outer peripheral portion of the base portion 3. The base part 3, the first plate part 4, and the mounting part 7 to be described later are usually made of the same material. This material is appropriately selected based on the operating temperature range as the heater plate 1. The material of the heater plate 1 is preferably a metal having a high thermal conductivity. For example, aluminum or an aluminum alloy (thermal conductivity: 100 to 240 W / m · K) is preferably used, but is not limited thereto. Depending on the operating temperature range of the heater plate 1, iron or iron alloy (thermal conductivity: 10 to 80 W / m · K), copper or copper alloy (thermal conductivity: 100 to 400 W / m · K), nickel or nickel Alloy (thermal conductivity: 5 to 100 W / m · K), titanium or titanium alloy (thermal conductivity: 5 to 30 W / m · K), indium (thermal conductivity: 82 W / m · K, at room temperature), lead (Thermal conductivity: 35 W / m · K, at room temperature), magnesium (thermal conductivity: 156 W / m · K, at room temperature), tin (thermal conductivity: 67 W / m · K, at room temperature), silver (heat Conductivity: 420 W / m · K, normal temperature ), Zinc (thermal conductivity: 116W / m · K, may be selected from normal temperature), and the like.

第2プレート部5は、ベース部3の中心部であって、第1プレート部4の内周側を埋めるように積層される。第2プレート部5は、第1プレート部4を構成する材料より熱伝導率が高い材料から選択され、第1プレート部としてアルミニウムまたはアルミニウム合金が選択される場合は、これより熱伝導率が高い材料、例えば、銅または銅合金が好適に使用される。また、第1プレート部材としてステンレスが使用される場合は、ステンレスより熱伝導率が高い材料、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金が第2プレート部5として好適に使用される。第2プレート部5を第1プレート部4より熱伝導率の高い材料で構成すると、シャフト部2と接するベース部3の中心部からシャフト部2へ放熱がある場合でも、ヒータプレート1の外周部から中心部への熱移動がより容易に行われるため、ヒータプレート1の温度分布を改善することが可能となる。また、第2プレート部5の大きさは、後述するシャフト部2の外径より大きくすることが好ましい。また、第2プレート部の厚さは、ヒータプレート1の径および厚さによっても異なるが、ヒータプレート1の外周部から中心部への熱移動を容易に行うためには、ヒータプレート1の厚さの半分以上であることが好ましい。   The second plate portion 5 is a central portion of the base portion 3 and is laminated so as to fill the inner peripheral side of the first plate portion 4. The second plate portion 5 is selected from a material having a higher thermal conductivity than the material constituting the first plate portion 4. When aluminum or an aluminum alloy is selected as the first plate portion, the second plate portion 5 has a higher thermal conductivity. Materials such as copper or copper alloys are preferably used. When stainless steel is used as the first plate member, a material having higher thermal conductivity than stainless steel, for example, aluminum or an aluminum alloy is preferably used as the second plate portion 5. If the second plate portion 5 is made of a material having a higher thermal conductivity than the first plate portion 4, the outer peripheral portion of the heater plate 1 even when heat is radiated from the center portion of the base portion 3 in contact with the shaft portion 2 to the shaft portion 2. Therefore, the temperature distribution of the heater plate 1 can be improved. Moreover, it is preferable to make the magnitude | size of the 2nd plate part 5 larger than the outer diameter of the shaft part 2 mentioned later. In addition, the thickness of the second plate portion varies depending on the diameter and thickness of the heater plate 1, but in order to easily transfer heat from the outer peripheral portion of the heater plate 1 to the center portion, the thickness of the heater plate 1. It is preferable that it is more than half the length.

載置部7は、第1プレート部4および第2プレート部5上に積層され、被加熱物である半導体基板を載置する。載置部7には、半導体基板とヒータプレート1の表面(載置部7)との接触を低減させるスペーサを設置してもよい。本実施の形態1にかかるシャフト付きヒータプレート100は載置部7を備えるが、必ずしも載置部7を設ける必要はなく、第1プレート部4および第2プレート部5上に被加熱物を載置してもよい。第1プレート部材4としてアルミニウムまたはアルミニウム合金、第2プレート部5として銅または銅合金が使用される場合は、被加熱物への銅汚染を防止するために載置部7を設けることが好ましい。   The mounting unit 7 is stacked on the first plate unit 4 and the second plate unit 5 and mounts a semiconductor substrate which is an object to be heated. A spacer that reduces contact between the semiconductor substrate and the surface of the heater plate 1 (mounting unit 7) may be installed on the mounting unit 7. Although the heater plate 100 with a shaft according to the first embodiment includes the placement portion 7, it is not always necessary to provide the placement portion 7, and an object to be heated is placed on the first plate portion 4 and the second plate portion 5. It may be placed. When aluminum or an aluminum alloy is used as the first plate member 4 and copper or a copper alloy is used as the second plate portion 5, it is preferable to provide the placement portion 7 in order to prevent copper contamination to the object to be heated.

シャフト部2は、ヒータプレート1を支持するシャフト本体部9と、ヒータプレート1と接合するためのフランジ部10とを備える。シャフト本体部9は、中空円筒形状であり、電力供給線8が内部に配置される。フランジ部10は、ヒータプレート1のシャフト側に配置するベース部3と溶接またはろう付け等によって接合される。本実施の形態1にかかるシャフト付きヒータ100は、フランジ部10を介してシャフト部2とヒータプレート1とを接続しているが、フランジ部10を設けることなく、シャフト部2の端部とヒータプレート1とを溶接またはろう付け等によって接合してもよい。なお、シャフト部2及びベース部3についても、後述するコールドスプレー法により積層形成することができる。   The shaft portion 2 includes a shaft main body portion 9 that supports the heater plate 1 and a flange portion 10 that is joined to the heater plate 1. The shaft main body 9 has a hollow cylindrical shape, and the power supply line 8 is disposed inside. The flange portion 10 is joined to the base portion 3 disposed on the shaft side of the heater plate 1 by welding or brazing. Although the shaft-equipped heater 100 according to the first embodiment connects the shaft portion 2 and the heater plate 1 via the flange portion 10, the end portion of the shaft portion 2 and the heater are provided without providing the flange portion 10. The plate 1 may be joined by welding or brazing. Note that the shaft portion 2 and the base portion 3 can also be laminated by a cold spray method described later.

次に、図2〜7を参照して、実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニット100の製造方法を説明する。図2は、本発明の実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニット100の製造方法を説明するフローチャートである。図3は、本発明の実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニットの製造に使用される溶射装置の概要を示す説明図である。図4〜7は、シャフト付きヒータユニット100の製造工程を説明する断面図である。   Next, with reference to FIGS. 2-7, the manufacturing method of the heater unit 100 with a shaft which concerns on Embodiment 1 is demonstrated. FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the heater unit with shaft 100 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is an explanatory view showing an outline of a thermal spraying apparatus used for manufacturing the heater unit with a shaft according to the first embodiment of the present invention. 4-7 is sectional drawing explaining the manufacturing process of the heater unit 100 with a shaft.

図2のフローチャートに示すように、まず、ベース部3の開口部13をマスキング部材11でマスキングする(ステップS101)。ベース部3は、切削や鋳造などにより加工成形したものを使用すればよい。その後、図4に示すように、ベース部3の略一面にシースヒータ6を配置する(ステップS102)。   As shown in the flowchart of FIG. 2, the opening 13 of the base 3 is first masked with the masking member 11 (step S101). The base part 3 may be formed by machining or casting. Thereafter, as shown in FIG. 4, the sheath heater 6 is disposed on substantially one surface of the base portion 3 (step S102).

その後、ベース部3上に、第2プレート部5の粉末材料を、図3に示すような溶射装置50を用いてコールドスプレーする(ステップS103)。溶射装置50は、圧縮ガスを融点以下に加熱するガス加熱器40と、被溶射物に溶射する粉末材料を収容し、スプレーガン44に供給する粉末供給装置41と、スプレーガン44で加熱された圧縮ガスと混合された材料粉末を基材に噴射するガスノズル45とを備えている。   Then, the powder material of the 2nd plate part 5 is cold-sprayed on the base part 3 using the thermal spray apparatus 50 as shown in FIG. 3 (step S103). The thermal spraying device 50 is heated by the gas heater 40 that heats the compressed gas below the melting point, the powder material that sprays the sprayed material, and is supplied to the spray gun 44, and the spray gun 44. A gas nozzle 45 for injecting the material powder mixed with the compressed gas onto the substrate.

圧縮ガスとしては、ヘリウム、窒素、空気などが使用される。供給された圧縮ガスは、バルブ42および43により、ガス加熱器40と粉末供給装置41にそれぞれ供給される。ガス加熱器40に供給された圧縮ガスは、例えば50〜700℃に加熱された後、スプレーガン44に供給される。より好ましくは、圧縮ガスにより加熱された溶射材料粉末の上限温度は、材料の融点以下に留める。粉末加熱温度を材料の融点以下に留めることにより、材料の酸化を抑制できるためである。粉末供給装置41に供給された圧縮ガスは、粉末供給装置41内の、例えば、粒径が10〜100μm程度の材料粉末をスプレーガン44に所定の吐出量となるように供給する。加熱された圧縮ガスは先細末広形状のガスノズル45により超音速流(約340m/s以上)にされる。スプレーガン44に供給された粉末材料は、この圧縮ガスの超音速流の中への投入により加速され、固相状態のまま基材に高速で衝突して皮膜を形成する。材料粉末を基材に固相状態で衝突させて皮膜を形成できる装置であれば、本実施の形態1に係るシャフト付きヒータユニット100の製造に使用可能であり、図3の溶射装置50に限定されるものではない。   As the compressed gas, helium, nitrogen, air or the like is used. The supplied compressed gas is supplied to the gas heater 40 and the powder supply device 41 by valves 42 and 43, respectively. The compressed gas supplied to the gas heater 40 is heated to, for example, 50 to 700 ° C. and then supplied to the spray gun 44. More preferably, the upper limit temperature of the thermal spray material powder heated by the compressed gas is kept below the melting point of the material. This is because the oxidation of the material can be suppressed by keeping the powder heating temperature below the melting point of the material. The compressed gas supplied to the powder supply device 41 supplies, for example, material powder having a particle size of about 10 to 100 μm in the powder supply device 41 to the spray gun 44 so as to have a predetermined discharge amount. The heated compressed gas is converted into a supersonic flow (about 340 m / s or more) by a gas nozzle 45 having a tapered tapered shape. The powder material supplied to the spray gun 44 is accelerated by the injection of the compressed gas into the supersonic flow, and collides with the substrate at a high speed in the solid state to form a film. Any apparatus capable of forming a film by colliding material powder against a substrate in a solid phase can be used for manufacturing the heater unit 100 with a shaft according to the first embodiment, and is limited to the thermal spraying apparatus 50 of FIG. Is not to be done.

図5に示すように、第2プレート部5の粉末材料をコールドスプレーにより積層して、ベース部3の中央部に第2プレート部5を形成後(ステップS103)、第1プレート部4の粉末材料を、第2プレート部5の外部であってベース部3の外周部上にコールドスプレーにより積層して、第1プレート部4を形成する(ステップS104、図6参照)。積層された第1プレート部4と第2プレート部5の上面は面一な水平面を形成する。なお、第2プレート部5の積層工程(ステップS103)と第1プレート部4の積層工程(ステップS104)とは、各工程を前後して行ってもよい。   As shown in FIG. 5, the powder material of the second plate portion 5 is laminated by cold spray to form the second plate portion 5 at the center of the base portion 3 (step S <b> 103), and then the powder of the first plate portion 4. The material is laminated by cold spraying on the outer periphery of the base portion 3 outside the second plate portion 5 to form the first plate portion 4 (see step S104, FIG. 6). The upper surfaces of the laminated first plate portion 4 and second plate portion 5 form a flush horizontal surface. In addition, you may perform the lamination process (step S103) of the 2nd plate part 5, and the lamination process (step S104) of the 1st plate part 4 before and after each process.

その後、図7に示すように、載置部7の粉末材料を、第1プレート部4および第2プレート部5上にコールドスプレーにより積層して、所望の厚さ分の載置部7を形成する(ステップS105)。   Then, as shown in FIG. 7, the powder material of the mounting part 7 is laminated | stacked by the cold spray on the 1st plate part 4 and the 2nd plate part 5, and the mounting part 7 for desired thickness is formed. (Step S105).

すべての材料の積層終了後、マスキング部材11を除去し(ステップS106)、シャフト部2のフランジ部10とヒータプレート1のベース部3とを、溶接またはろう付けにより接合する(ステップS107)。続いて、シャフト部2およびベース部3の開口部13を介して、電力供給線8とシースヒータ6とを接続する(ステップS108)。なお、シースヒータ6がシャフト部2から飛び出す程度に長い場合は電力供給線8の接続が不要な場合もある。   After all the materials are laminated, the masking member 11 is removed (step S106), and the flange portion 10 of the shaft portion 2 and the base portion 3 of the heater plate 1 are joined by welding or brazing (step S107). Subsequently, the power supply line 8 and the sheath heater 6 are connected via the shaft portion 2 and the opening portion 13 of the base portion 3 (step S108). When the sheath heater 6 is long enough to protrude from the shaft portion 2, the connection of the power supply line 8 may be unnecessary.

上述した製造工程において、切削、鋳造などにより予め所定形状に成形されたベース部3を使用してシャフト付きヒータユニット100を製造しているが、ベース部3ならびにシャフト部2も、第1プレート部4、第2プレート部5および載置部7と同様に、コールドスプレー法により成形してもよい。   In the manufacturing process described above, the heater unit 100 with a shaft is manufactured by using the base part 3 that has been previously formed into a predetermined shape by cutting, casting, or the like, but the base part 3 and the shaft part 2 are also the first plate part. 4. Similarly to the second plate portion 5 and the placement portion 7, it may be formed by a cold spray method.

上記のように、異なる材料を用いてコールドスプレー法によりヒータプレート1を製造した場合、圧縮ガス温度が低いため、使用する材料の酸化や熱変質がほとんどなく、緻密で密着力が高い皮膜を形成することが出来る。また、コールドスプレー法によれば、任意の箇所に必要な材料を積層し一体化できるため、ヒータプレート1の温度分布を効果的に改善できる。さらに接合時の温度を低くできるため、材料間に熱膨張差によるひずみの蓄積がなく、材料界面での剥がれ、ひび割れを防止できるという優れた効果を有する。上述した製造方法により、第1プレート部4をアルミニウムで、第2プレート部5を銅で、載置部7をアルミニウムで積層形成してシャフト付きヒータユニット100を製造したところ、ヒータプレートをアルミニウムのみで形成したシャフト付きヒータユニットに比べて、ヒータプレート1の中心部分の温度低下を抑制し、ヒータプレート1全体の温度分布が効果的に改善された。   As described above, when the heater plate 1 is manufactured by the cold spray method using different materials, since the compressed gas temperature is low, there is almost no oxidation or thermal alteration of the material used, and a dense and highly adhesive film is formed. I can do it. Further, according to the cold spray method, necessary materials can be laminated and integrated at an arbitrary location, so that the temperature distribution of the heater plate 1 can be effectively improved. Furthermore, since the temperature at the time of joining can be lowered, there is no accumulation of strain due to a difference in thermal expansion between materials, and there is an excellent effect that peeling and cracking at the material interface can be prevented. According to the manufacturing method described above, the heater unit 100 with a shaft was manufactured by stacking and forming the first plate part 4 with aluminum, the second plate part 5 with copper, and the mounting part 7 with aluminum. Compared with the heater unit with a shaft formed in (1), the temperature drop of the central portion of the heater plate 1 is suppressed, and the temperature distribution of the entire heater plate 1 is effectively improved.

なお、実施の形態1にかかるシャフト付きヒータユニット100の変形例1として、図8に示すシャフト付きヒータユニット100Aが例示される。シャフト付きヒータユニット100Aは、ベース部3Aの中心部に開口部を有していない。したがって、第1プレート部4、第2プレート部5等をコールドスプレー法により積層形成する場合に、マスキングする必要がなく、工程を短縮して製造することができる。   In addition, as a modification 1 of the heater unit 100 with a shaft according to the first embodiment, a heater unit 100A with a shaft illustrated in FIG. 8 is illustrated. The heater unit with shaft 100A does not have an opening at the center of the base portion 3A. Accordingly, when the first plate portion 4 and the second plate portion 5 are laminated by the cold spray method, masking is not necessary, and the manufacturing process can be shortened.

また、実施の形態1にかかるシャフト付きヒータユニット100の変形例2として、図9に示すシャフト付きヒータユニット100Bが例示される。シャフト付きヒータユニット100Bにおいて、第1プレート部4Bと第2プレート部5Bとの界面は、実施の形態1のシャフト付きヒータユニット100と異なりテーパ状の断面を有する。第1プレート部4Bと第2プレート部5Bとの界面をテーパ状に形成することにより、より精密にプレートヒータ1Bの温度分布を改善することが可能になる。   Moreover, as a modification 2 of the heater unit 100 with a shaft according to the first embodiment, a heater unit 100B with a shaft shown in FIG. 9 is illustrated. In the heater unit with shaft 100B, the interface between the first plate portion 4B and the second plate portion 5B has a tapered cross section unlike the heater unit with shaft 100 of the first embodiment. By forming the interface between the first plate portion 4B and the second plate portion 5B in a tapered shape, the temperature distribution of the plate heater 1B can be improved more precisely.

さらに、実施の形態1にかかるシャフト付きヒータユニット100の変形例3として、第1プレート部4および第2プレート部5内に配置されるシースヒータ6の配置高さを変更して、プレートヒータの温度分布を改善してもよい。   Further, as a third modification of the heater unit 100 with a shaft according to the first embodiment, the arrangement height of the sheath heater 6 arranged in the first plate portion 4 and the second plate portion 5 is changed, and the temperature of the plate heater is changed. Distribution may be improved.

(実施の形態2)
実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニット200は、ベース部30と第2プレート部5との間に、第1プレート部4を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択される第3プレート部12を備える点で、実施の形態1のシャフト付きヒータユニット100と異なる。以下、図面を参照して、実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニット200について説明する。図10は、本発明の実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニット200の構成を示す断面図である。
(Embodiment 2)
In the heater unit with shaft 200 according to the second embodiment, a third plate selected from a material having a lower thermal conductivity than the material constituting the first plate portion 4 between the base portion 30 and the second plate portion 5. It differs from the heater unit 100 with a shaft of Embodiment 1 by the point provided with the part 12. FIG. Hereinafter, the heater unit with shaft 200 according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a heater unit with shaft 200 according to Embodiment 2 of the present invention.

図10に示すように、シャフト付きヒータユニット200のベース部30は、その中心部に穿設された溝部14を有する。第3プレート部12は、溝部14上に積層形成される。第3プレート部12は、第1プレート部4を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択され、第1プレート部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合には、チタンまたはチタン合金が好適に使用される。第3プレート部12として第1プレート部4より熱伝導率が低い材料を使用することにより、ヒータプレート20からのシャフト部2への放熱を低減して、ヒータプレート20の温度分布を効果的に改善できる。   As shown in FIG. 10, the base portion 30 of the shaft-equipped heater unit 200 has a groove portion 14 drilled in the center thereof. The third plate portion 12 is laminated on the groove portion 14. The third plate portion 12 is selected from materials having a lower thermal conductivity than the material constituting the first plate portion 4, and when the first plate member is aluminum or an aluminum alloy, titanium or a titanium alloy is preferably used. Is done. By using a material having a lower thermal conductivity than the first plate portion 4 as the third plate portion 12, heat dissipation from the heater plate 20 to the shaft portion 2 is reduced, and the temperature distribution of the heater plate 20 is effectively reduced. Can improve.

次に、図11〜17を参照して、実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニット200の製造方法を説明する。図11は、本発明の実施の形態2に係るシャフト付きユータユニット200の製造方法を説明するフローチャートである。図12〜17は、シャフト付きヒータユニット200の製造工程を説明する断面図である。図11のフローチャートに示すように、まず、ベース部30の開口部13をマスキング部材11でマスキングする(ステップS201、図12参照)。中心部に開口部13および溝部14を有するベース部30は、切削、または鋳造などにより加工成形すればよい。   Next, with reference to FIGS. 11-17, the manufacturing method of the heater unit 200 with a shaft which concerns on Embodiment 2 is demonstrated. FIG. 11 is a flowchart for explaining a method for manufacturing the shaft-equipped uter unit 200 according to the second embodiment of the present invention. 12-17 is sectional drawing explaining the manufacturing process of the heater unit 200 with a shaft. As shown in the flowchart of FIG. 11, the opening 13 of the base 30 is first masked with the masking member 11 (see step S201, FIG. 12). The base portion 30 having the opening portion 13 and the groove portion 14 in the central portion may be processed and formed by cutting or casting.

続いて、図13に示すように、第3プレート部12の粉末材料を、実施の形態1で説明したような溶射装置50(図3参照)を用いてベース部30の溝部14上にコールドスプレーにより積層して、第3プレート部12を形成する(ステップS202)。溶射装置は、図3に示すものに限定されるものではなく、材料粉末を基材に固相状態で衝突させて皮膜を形成できる装置であれば、いかなる構造のものでも使用できる。積層された第3プレート部12とベース部30の上面は面一な水平面を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 13, the powder material of the third plate portion 12 is cold sprayed on the groove portion 14 of the base portion 30 using the thermal spraying apparatus 50 (see FIG. 3) as described in the first embodiment. Are stacked to form the third plate portion 12 (step S202). The thermal spraying apparatus is not limited to the one shown in FIG. 3, and any structure can be used as long as the apparatus can form a film by colliding the material powder against the base material in a solid state. The upper surfaces of the laminated third plate portion 12 and base portion 30 form a flush horizontal plane.

その後、図14に示すように、ベース部30および第3プレート部12からなる水平面全体にシースヒータ6を配置する(ステップS203)。   Thereafter, as shown in FIG. 14, the sheath heater 6 is disposed on the entire horizontal plane including the base portion 30 and the third plate portion 12 (step S <b> 203).

その後、図15に示すように、第2プレート部5の粉末材料を、溶射装置50等を用いて第3プレート12上にコールドスプレーにより積層して、第2プレート部5を形成する(ステップS204)。   Thereafter, as shown in FIG. 15, the powder material of the second plate portion 5 is laminated on the third plate 12 by cold spray using the thermal spraying device 50 or the like to form the second plate portion 5 (step S204). ).

第2プレート部5積層後、図16に示すように、第1プレート部4の粉末材料を、ベース部30の外周部上で第2プレート部5に接するようにコールドスプレーにより積層して、第1プレート部4を形成する(ステップS205)。積層された第1プレート部4と第2プレート部5の上面は面一な水平面を形成する。なお、第2プレート部5の積層工程(ステップS204)と第1プレート部4の積層工程(ステップS205)とは、各工程を前後して行ってもよい。   After the second plate portion 5 is laminated, the powder material of the first plate portion 4 is laminated by cold spray so as to be in contact with the second plate portion 5 on the outer peripheral portion of the base portion 30, as shown in FIG. One plate portion 4 is formed (step S205). The upper surfaces of the laminated first plate portion 4 and second plate portion 5 form a flush horizontal surface. In addition, the lamination process (step S204) of the 2nd plate part 5 and the lamination process (step S205) of the 1st plate part 4 may be performed before and after each process.

続いて、図17に示すように、載置部7の粉末材料を、第1プレート部4および第2プレート5部上にコールドスプレーして、載置部7を形成する(ステップS206)。   Then, as shown in FIG. 17, the powder material of the mounting part 7 is cold-sprayed on the 1st plate part 4 and the 2nd plate 5 part, and the mounting part 7 is formed (step S206).

すべての材料の積層終了後、マスキング部材11を除去し(ステップS207)、シャフト部2のフランジ部10とヒータプレート20のベース部30とを、溶接またはろう付けにより接合する(ステップS208)。続いて、シャフト部2およびベース部30の開口部13を介して、電力供給線8とシースヒータ6とを接続する(ステップS209)。   After all the materials are laminated, the masking member 11 is removed (step S207), and the flange portion 10 of the shaft portion 2 and the base portion 30 of the heater plate 20 are joined by welding or brazing (step S208). Subsequently, the power supply line 8 and the sheath heater 6 are connected via the shaft portion 2 and the opening portion 13 of the base portion 30 (step S209).

実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニット200は、ベース部30と第2プレート部5との間に、第1プレート部4より熱伝導率が低い材料から選択される第3プレート部12を備えたことにより、ヒータプレート20からシャフト部2への放熱がさらに低減できるため、ヒータプレート20の温度分布をさらに効果的に改善することが出来る。また、異なる材料を用いて、融点以下の圧縮ガスによりコールドスプレーしてヒータプレート20を製造できるため、使用する材料の酸化や熱変質がほとんどなく、緻密で密着力が高い皮膜を形成することが出来る。さらに、コールドスプレー法によれば、任意の箇所に必要な材料を配置し一体化でき、ヒータプレート20の温度分布を効果的に改善できるとともに、接合時の温度を低くできるため、材料間に熱膨張差によるひずみの蓄積がなく、材料界面での剥がれ、ひび割れを防止できるという優れた効果を有する。上述した製造方法により、第3プレート部13をチタンで、第1プレート部4をアルミニウムで、第2プレート部5を銅で、載置部7をアルミニウムで積層形成してシャフト付きヒータユニット200を製造したところ、ヒータプレートをアルミニウムのみで形成したシャフト付きヒータユニットに比べて、ヒータプレート20の中心部分の温度低下を抑制し、ヒータプレート20全体の温度分布が効果的に改善された。   The shaft-equipped heater unit 200 according to the second embodiment includes a third plate portion 12 selected from a material having lower thermal conductivity than the first plate portion 4 between the base portion 30 and the second plate portion 5. As a result, the heat radiation from the heater plate 20 to the shaft portion 2 can be further reduced, and the temperature distribution of the heater plate 20 can be further effectively improved. In addition, since the heater plate 20 can be manufactured by cold spraying with a compressed gas having a melting point or lower using different materials, there is almost no oxidation or thermal alteration of the material used, and a dense and highly adhesive film can be formed. I can do it. Furthermore, according to the cold spray method, necessary materials can be arranged and integrated at arbitrary locations, the temperature distribution of the heater plate 20 can be effectively improved, and the temperature at the time of joining can be lowered, so that heat can be generated between the materials. There is no accumulation of strain due to the difference in expansion, and it has an excellent effect of preventing peeling and cracking at the material interface. According to the manufacturing method described above, the third plate portion 13 is made of titanium, the first plate portion 4 is made of aluminum, the second plate portion 5 is made of copper, and the mounting portion 7 is made of aluminum to form the heater unit 200 with a shaft. As a result of the manufacture, compared to a heater unit with a shaft in which the heater plate is formed only of aluminum, the temperature drop in the central portion of the heater plate 20 is suppressed, and the temperature distribution of the entire heater plate 20 is effectively improved.

なお、実施の形態2にかかるシャフト付きヒータユニット200の変形例1として、図18に示すシャフト付きヒータユニット200Aが例示される。シャフト付きヒータユニット200Aは、第3プレート部12Aの厚さを実施の形態2にかかるシャフト付きヒータユニット200の第3プレート部12の厚さより厚くしたものである。シャフト付きヒータユニット200Aのヒータプレート20Aは、第3プレート部12Aの粉末材料を、ベース部30の溝部14上にコールドスプレーし、第3プレート部12Aとベース部30の上面を面一な水平面となるよう第3プレート部12Aを積層した後、ベース部30および第3プレート部12A上にシースヒータ6を配線し、さらに、第3プレート部12Aの粉末材料をコールドスプレーして所望の厚さに第3プレート部を積層形成すればよい。   As a modification example 1 of the heater unit with shaft 200 according to the second embodiment, a heater unit with shaft 200A shown in FIG. 18 is exemplified. In the heater unit with shaft 200A, the thickness of the third plate portion 12A is made thicker than the thickness of the third plate portion 12 of the heater unit with shaft 200 according to the second embodiment. The heater plate 20A of the heater unit with shaft 200A cold sprays the powder material of the third plate portion 12A onto the groove portion 14 of the base portion 30, and the upper surface of the third plate portion 12A and the base portion 30 is flush with the horizontal plane. After the third plate portion 12A is laminated, the sheath heater 6 is wired on the base portion 30 and the third plate portion 12A, and the powder material of the third plate portion 12A is further cold sprayed to a desired thickness. What is necessary is just to laminate | stack three plate parts.

変形例1では、第3プレート部12Aの厚さを厚くすることにより、ヒータプレート20Aからシャフト部2への放熱を低減する。これに対し、第2プレート部5Aが厚いほど、外周部から中心部に熱移動が速やかに行われヒータプレート20Aの温度分布が改善される。したがって、第3プレート部12Aおよび第2プレート部5Aの厚さを適宜調整して、ヒータプレート20Aの温度分布を改善することが好ましい。   In the modification 1, the heat radiation from the heater plate 20A to the shaft portion 2 is reduced by increasing the thickness of the third plate portion 12A. On the other hand, the thicker the second plate portion 5A, the faster the heat transfer from the outer peripheral portion to the center portion, and the temperature distribution of the heater plate 20A is improved. Therefore, it is preferable to improve the temperature distribution of the heater plate 20A by appropriately adjusting the thicknesses of the third plate portion 12A and the second plate portion 5A.

また、実施の形態2にかかるシャフト付きヒータユニット200の変形例2として、図19に示すシャフト付きヒータユニット200Bが例示される。シャフト付きヒータユニット200Bにおいて、ベース部30Bの中心部に形成される溝部14Bは、シャフト部2のフランジ部10の外径と略同じ大きさとし、第2プレート部5の外径よりも小さい。第2プレート部5の径は、ヒータプレート20Bの外周部から中心部に熱移動を速やかに行わせるために、ある程度の大きさ、たとえばヒータプレート20Bの半径以上であることが望ましい。これに対し、第3プレート部12Bはフランジ部10の外径と同程度の径であれば、ヒータプレート20Bからシャフト部2への放熱を低減できる。したがって、第3プレート部12Bの径を、ヒータプレート20Bからシャフト部2への放熱を最も低減する大きさに調整して、ヒータプレート20Bの温度分布を改善することが好ましい。   Further, as a modified example 2 of the heater unit with shaft 200 according to the second embodiment, a heater unit with shaft 200B illustrated in FIG. 19 is illustrated. In the heater unit with shaft 200 </ b> B, the groove portion 14 </ b> B formed in the center portion of the base portion 30 </ b> B has substantially the same size as the outer diameter of the flange portion 10 of the shaft portion 2 and is smaller than the outer diameter of the second plate portion 5. The diameter of the second plate portion 5 is desirably a certain size, for example, the radius of the heater plate 20B or more, in order to cause heat transfer from the outer peripheral portion of the heater plate 20B to the central portion quickly. On the other hand, if the 3rd plate part 12B is a diameter comparable as the outer diameter of the flange part 10, the thermal radiation from the heater plate 20B to the shaft part 2 can be reduced. Therefore, it is preferable to improve the temperature distribution of the heater plate 20B by adjusting the diameter of the third plate portion 12B to a size that minimizes heat radiation from the heater plate 20B to the shaft portion 2.

(実施の形態3)
実施の形態3に係るシャフト付きヒータユニット300は、第1プレート部および第2プレート部を有さず、ベース部の中心部に穿設された溝部を埋めるように積層される第3プレート部のみを備える点で、実施の形態1のシャフト付きヒータユニット100と異なる。以下、図面を参照して、実施の形態3に係るシャフト付きヒータユニット300について説明する。図20は、本発明の実施の形態2に係るシャフト付きヒータユニット200の構成を示す断面図である。
(Embodiment 3)
The heater unit with shaft 300 according to Embodiment 3 does not have the first plate part and the second plate part, but only the third plate part that is stacked so as to fill the groove part drilled in the center part of the base part. Is different from the heater unit with shaft 100 of the first embodiment. Hereinafter, the heater unit with shaft 300 according to the third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration of a heater unit with shaft 200 according to Embodiment 2 of the present invention.

図20に示すように、シャフト付きヒータユニット300のベース部30は、その中心部に穿設された溝部14を有する。第3プレート部12は、溝部14上に積層形成される。第3プレート部12は、ベース部30を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択され、ベース部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合には、チタンまたはチタン合金が好適に使用される。また、シャフト付きヒータユニット300は、第1プレート部および第2プレート部を有しない。シャフト付きヒータユニット300の載置部70を、たとえば、第1プレート部および第2プレート部を有するシャフト付きヒータユニット100の載置部7等より厚く積層形成させる。載置部70を構成する材料は、通常ベース部30と同一の材料が選択される。載置部70を厚く形成して、ヒータプレート30Bの被加熱物の載置面の温度を制御し、かつ、ベース部30および載置部70より熱伝導率が低い材料を使用する第3プレート部12を設けることにより、ヒータプレート20からのシャフト部2への放熱を低減して、ヒータプレート20の温度分布を改善できる。   As shown in FIG. 20, the base part 30 of the heater unit 300 with a shaft has a groove part 14 drilled in the center part. The third plate portion 12 is laminated on the groove portion 14. The third plate portion 12 is selected from a material having a lower thermal conductivity than the material constituting the base portion 30. When the base member is aluminum or an aluminum alloy, titanium or a titanium alloy is preferably used. Moreover, the heater unit 300 with a shaft does not have a 1st plate part and a 2nd plate part. For example, the mounting portion 70 of the heater unit with shaft 300 is formed to be thicker than the mounting portion 7 of the heater unit 100 with shaft having the first plate portion and the second plate portion. As the material constituting the mounting portion 70, the same material as that of the base portion 30 is usually selected. A third plate that uses a material that has a thicker mounting portion 70, controls the temperature of the mounting surface of the object to be heated of the heater plate 30 </ b> B, and has a lower thermal conductivity than the base portion 30 and the mounting portion 70. By providing the portion 12, heat radiation from the heater plate 20 to the shaft portion 2 can be reduced, and the temperature distribution of the heater plate 20 can be improved.

次に、図21を参照して、実施の形態3に係るシャフト付きヒータユニット300の製造方法を説明する。図21は、本発明の実施の形態3に係るシャフト付きユータユニット300の製造方法を説明するフローチャートである。図21のフローチャートに示すように、まず、ベース部30の開口部13をマスキング部材11でマスキングする(ステップS301)。中心部に開口部13および溝部14を有するベース部30は、切削、または鋳造などにより加工成形すればよい。   Next, with reference to FIG. 21, the manufacturing method of the heater unit 300 with a shaft which concerns on Embodiment 3 is demonstrated. FIG. 21 is a flowchart for explaining a manufacturing method of the shaft-equipped uter unit 300 according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in the flowchart of FIG. 21, the opening 13 of the base 30 is first masked with the masking member 11 (step S301). The base portion 30 having the opening portion 13 and the groove portion 14 in the central portion may be processed and formed by cutting or casting.

続いて、第3プレート部12の粉末材料を、実施の形態1で説明したような溶射装置50(図3参照)を用いてベース部30の溝部14上にコールドスプレーにより積層して、第3プレート部12を形成する(ステップS302)。溶射装置は、図3に示すものに限定されるものではなく、材料粉末を基材に固相状態で衝突させて皮膜を形成できる装置であれば、いかなる構造のものでも使用できる。積層された第3プレート部12とベース部30の上面は面一な水平面を形成する。   Subsequently, the powder material of the third plate portion 12 is laminated on the groove portion 14 of the base portion 30 by cold spray using the thermal spraying apparatus 50 (see FIG. 3) described in the first embodiment, and the third The plate part 12 is formed (step S302). The thermal spraying apparatus is not limited to the one shown in FIG. 3, and any structure can be used as long as the apparatus can form a film by colliding the material powder against the base material in a solid state. The upper surfaces of the laminated third plate portion 12 and base portion 30 form a flush horizontal plane.

その後、ベース部30および第3プレート部12からなる水平面全体にシースヒータ6を配置する(ステップS303)。   Thereafter, the sheath heater 6 is disposed on the entire horizontal plane including the base portion 30 and the third plate portion 12 (step S303).

続いて、載置部70の粉末材料を、ベース部30および第3プレート部12上にコールドスプレーして、載置部70を形成する(ステップS304)。   Subsequently, the powder material of the placement unit 70 is cold sprayed on the base unit 30 and the third plate unit 12 to form the placement unit 70 (step S304).

すべての材料の積層終了後、マスキング部材11を除去し(ステップS305)、シャフト部2のフランジ部10とヒータプレート30のベース部30とを、溶接またはろう付けにより接合する(ステップS306)。続いて、シャフト部2およびベース部30の開口部13を介して、電力供給線8とシースヒータ6とを接続する(ステップS307)。   After all the materials are laminated, the masking member 11 is removed (step S305), and the flange portion 10 of the shaft portion 2 and the base portion 30 of the heater plate 30 are joined by welding or brazing (step S306). Subsequently, the power supply line 8 and the sheath heater 6 are connected via the shaft portion 2 and the opening portion 13 of the base portion 30 (step S307).

実施の形態3に係るシャフト付きヒータユニット300は、ベース部30の中心部に穿設された溝部14に、ベース部30および載置部70を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択される第3プレート部12を積層形成したことにより、ヒータプレート30からシャフト部2への放熱が低減できるため、ヒータプレート30の温度分布を効果的に改善することが出来る。また、異なる材料を用いて、融点以下の圧縮ガスによりコールドスプレーしてヒータプレート30を製造できるため、使用する材料の酸化や熱変質がほとんどなく、緻密で密着力が高い皮膜を形成することが出来る。さらに、コールドスプレー法によれば、任意の箇所に必要な材料を配置し一体化でき、ヒータプレート30の温度分布を効果的に改善できるとともに、接合時の温度を低くできるため、材料間に熱膨張差によるひずみの蓄積がなく、材料界面での剥がれ、ひび割れを防止できるという優れた効果を有する。   In the heater unit with shaft 300 according to the third embodiment, the groove portion 14 formed in the center of the base portion 30 is selected from a material having a lower thermal conductivity than the material constituting the base portion 30 and the mounting portion 70. Since the third plate portion 12 is laminated and formed, heat radiation from the heater plate 30 to the shaft portion 2 can be reduced, so that the temperature distribution of the heater plate 30 can be effectively improved. Further, since the heater plate 30 can be manufactured by using different materials and cold spraying with a compressed gas having a melting point or lower, there is almost no oxidation or thermal alteration of the materials used, and a dense and highly adhesive film can be formed. I can do it. Furthermore, according to the cold spray method, necessary materials can be arranged and integrated at arbitrary locations, the temperature distribution of the heater plate 30 can be effectively improved, and the temperature at the time of joining can be lowered, so that heat can be generated between the materials. There is no accumulation of strain due to the difference in expansion, and it has an excellent effect of preventing peeling and cracking at the material interface.

また、実施の形態3にかかるシャフト付きヒータユニット300の変形例1として、図22に示すシャフト付きヒータユニット300Aが例示される。シャフト付きヒータユニット200Aは、第3プレート部12Aの厚さを実施の形態3にかかるシャフト付きヒータユニット300の第3プレート部12の厚さより厚くしたものである。シャフト付きヒータユニット300Aのヒータプレート30Aは、第3プレート部12Aの粉末材料を、ベース部30の溝部14上にコールドスプレーし、第3プレート部12Aとベース部30の上面を面一な水平面となるよう第3プレート部12Aを積層した後、ベース部30および第3プレート部12A上にシースヒータ6を配線し、さらに、第3プレート部12Aの粉末材料をコールドスプレーして所望の厚さに第3プレート部12Aを積層形成すればよい。変形例1では、第3プレート部12Aの厚さを厚くすることにより、ヒータプレート30Aからシャフト部2への放熱をさらに低減する。   Further, as a modified example 1 of the heater unit with shaft 300 according to the third embodiment, a heater unit with shaft 300A illustrated in FIG. 22 is illustrated. The heater unit with shaft 200A is configured such that the thickness of the third plate portion 12A is thicker than the thickness of the third plate portion 12 of the heater unit with shaft 300 according to the third embodiment. The heater plate 30A of the heater unit with shaft 300A cold sprays the powder material of the third plate portion 12A onto the groove portion 14 of the base portion 30, and the third plate portion 12A and the upper surface of the base portion 30 are flush with each other. After the third plate portion 12A is laminated, the sheath heater 6 is wired on the base portion 30 and the third plate portion 12A, and the powder material of the third plate portion 12A is further cold sprayed to a desired thickness. What is necessary is just to laminate | stack the 3 plate part 12A. In the first modification, the heat radiation from the heater plate 30A to the shaft portion 2 is further reduced by increasing the thickness of the third plate portion 12A.

さらに、実施の形態3にかかるシャフト付きヒータユニット300の変形例2として、図23に示すシャフト付きヒータユニット300Bが例示される。シャフト付きヒータユニット300Bのベース部30Cは溝部14を有しない。シャフト部2への放熱を低減する第3プレート部12Cは、ベース部30Cの中央部にコールドスプレーにより積層形成される。第3プレート部12Cの外周側には第1プレート部40がコールドスプレーにより積層される。第1プレート部40と第3プレート部12Cの上面は面一な水平面を形成し、第1プレート部40および第3プレート部12C上にシースヒータ6が配置される。第1プレート部40は、通常ベース部30Cを構成する材料と同一の材料が選択される。シースヒータ6が配置された第1プレート部40と第3プレート部12C上に、載置部70Bがコールドスプレーにより積層形成される。載置部70は、通常ベース部30Cを構成する材料と同一の材料により構成される。変形例3のベース部30Cは、溝部14を有さず、実施の形態3のベース部30より薄く形成される。変形例3にかかるシャフト付きヒータプレート300Bは、ベース部30Cに溝部14を形成する必要がないため加工がより容易になる。   Furthermore, as a second modification of the heater unit 300 with a shaft according to the third embodiment, a heater unit 300B with a shaft shown in FIG. 23 is illustrated. The base portion 30C of the heater unit with shaft 300B does not have the groove portion. The 3rd plate part 12C which reduces the heat dissipation to the shaft part 2 is laminated | stacked and formed by the cold spray in the center part of the base part 30C. The first plate portion 40 is laminated by cold spray on the outer peripheral side of the third plate portion 12C. The upper surfaces of the first plate portion 40 and the third plate portion 12C form a flush horizontal surface, and the sheath heater 6 is disposed on the first plate portion 40 and the third plate portion 12C. For the first plate portion 40, the same material as that constituting the base portion 30C is usually selected. On the first plate portion 40 and the third plate portion 12C where the sheath heater 6 is disposed, the placement portion 70B is laminated and formed by cold spray. The placement unit 70 is generally made of the same material as that of the base unit 30C. The base part 30 </ b> C of the third modification does not have the groove part 14 and is formed thinner than the base part 30 of the third embodiment. The heater plate 300B with a shaft according to the modification 3 is easier to process because it is not necessary to form the groove portion 14 in the base portion 30C.

本発明は、異なる材料を接合してなるシャフト付きヒータユニットおよびシャフト付きヒータユニット製造方法に利用可能であり、特に、半導体製造装置に有用である。   The present invention can be used for a heater unit with a shaft formed by joining different materials and a heater unit manufacturing method with a shaft, and is particularly useful for a semiconductor manufacturing apparatus.

1、1A、1B、20、20A、20B、30A、30B ヒータプレート
2 シャフト部
3、3A、30、30C ベース部
4 第1プレート部
5 第2プレート部
6 シースヒータ
7 載置部
8 電力供給線
9 シャフト本体部
10 フランジ部
11 マスキング部材
12、12A、12B、12C 第3プレート部
13 開口部
14 溝部
40 ガス加熱器
41 粉末供給装置
42、43 バルブ
44 スプレーガン
45 ガスノズル
50 溶射装置
100、100A、100B、200、200A、200B、300、300A、300C シャフト付きヒータユニット
1, 1A, 1B, 20, 20A, 20B, 30A, 30B Heater plate 2 Shaft portion 3, 3A, 30, 30C Base portion 4 First plate portion 5 Second plate portion 6 Sheath heater 7 Placement portion 8 Power supply line 9 Shaft body 10 Flange 11 Masking member 12, 12A, 12B, 12C Third plate 13 Opening 14 Groove 40 Gas heater 41 Powder supply device 42, 43 Valve 44 Spray gun 45 Gas nozzle 50 Thermal spray device 100, 100A, 100B , 200, 200A, 200B, 300, 300A, 300C Heater unit with shaft

Claims (14)

被加熱物を載置して加熱するヒータプレートと、該ヒータプレートを支持するシャフトを有するシャフト付きヒータユニットであって、
前記ヒータプレートは、
前記シャフトと接合される平板状のベース部と、
前記ベース部の外周部上に積層される第1プレート部と、
前記第1プレート部を構成する材料より熱伝導率が高い材料から選択され、前記第1プレート部の内周側を埋めるように積層される第2プレート部と、
を備え、
前記第1プレート部および前記第2プレート部は、前記第1プレート部および前記第2プレート部をそれぞれ構成する固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース部にそれぞれ吹き付けることにより形成されたことを特徴とするシャフト付きヒータユニット。
A heater plate with a shaft having a heater plate for placing and heating an object to be heated, and a shaft for supporting the heater plate,
The heater plate is
A flat base portion joined to the shaft;
A first plate portion laminated on an outer peripheral portion of the base portion;
A second plate portion selected from a material having a higher thermal conductivity than the material constituting the first plate portion, and stacked so as to fill the inner peripheral side of the first plate portion;
With
The first plate portion and the second plate portion are made of a solid-state material powder constituting the first plate portion and the second plate portion, respectively, at a temperature lower than the melting point of the material powder by a heated compressed gas. A heater unit with a shaft, which is formed by spraying each of the base parts.
前記ヒータプレートは、前記第1プレート部および前記第2プレート部上に設けられ、被加熱物を載置する載置部を備え、前記載置部は、前記載置部を構成する固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記第1プレート部および前記第2プレート部に吹き付けることによって形成されたことを特徴とする請求項1に記載のシャフト付きヒータユニット。   The heater plate is provided on the first plate portion and the second plate portion, and includes a placement portion on which an object to be heated is placed. The placement portion is in a solid phase that constitutes the placement portion. 2. The shaft according to claim 1, wherein the material powder is formed by spraying the material powder onto the first plate part and the second plate part at a temperature lower than the melting point of the material powder by a heated compressed gas. Heater unit. 前記ベース部および前記載置部は、前記第1プレート部と同一の材料で構成されることを特徴とする請求項2に記載のシャフト付きヒータユニット。   The heater unit with a shaft according to claim 2, wherein the base portion and the placement portion are made of the same material as the first plate portion. 前記ヒータプレートは、前記ベース部と前記第2プレート部との間に、前記第1プレート部を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択される第3プレート部を備え、
前記第3プレート部は、前記第3プレート部を構成する固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース部に吹き付けることによって形成されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のシャフト付きヒータユニット。
The heater plate includes a third plate portion selected from a material having a lower thermal conductivity than a material constituting the first plate portion between the base portion and the second plate portion,
The third plate portion is formed by spraying the solid state material powder constituting the third plate portion onto the base portion with a heated compressed gas at a temperature lower than the melting point of the material powder. The heater unit with a shaft as described in any one of Claims 1-3.
前記ヒータプレートは、前記第1プレート部および前記第2プレート部中にシースヒータを配置することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のシャフト付きヒータユニット。   The heater unit with a shaft according to any one of claims 1 to 4, wherein a sheath heater is disposed in the first plate portion and the second plate portion of the heater plate. 前記第1プレート部はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記第2プレート部は銅または銅合金からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のシャフト付きヒータユニット。   6. The heater unit with a shaft according to claim 1, wherein the first plate portion is made of aluminum or an aluminum alloy, and the second plate portion is made of copper or a copper alloy. 前記第3プレート部はチタンまたはチタン合金からなることを特徴とする請求項6に記載のシャフト付きヒータユニット。   The heater unit with a shaft according to claim 6, wherein the third plate portion is made of titanium or a titanium alloy. 前記第1プレート部はステンレスからなり、前記第2プレート部はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のシャフト付きヒータユニット。   6. The heater unit with a shaft according to claim 1, wherein the first plate portion is made of stainless steel, and the second plate portion is made of aluminum or an aluminum alloy. 被加熱物を載置して加熱するヒータプレートと、該ヒータプレートを支持するシャフトを有するシャフト付きヒータユニットであって、
前記ヒータプレートは、
前記シャフトと接合される平板状のベース部と、
前記ベース部を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択され、前記ベース部の中心部に積層される第3プレート部と、
前記ベース部を構成する材料と同一の材料から構成され、前記ベース部および前記第3プレート部上に積層される被加熱物を載置する載置部と、
を備え、
前記第3プレート部および前記載置部は、前記第3プレート部および前記載置部をそれぞれ構成する固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース部にそれぞれ吹き付けることにより形成されたことを特徴とするシャフト付きヒータユニット。
A heater plate with a shaft having a heater plate for placing and heating an object to be heated, and a shaft for supporting the heater plate,
The heater plate is
A flat base portion joined to the shaft;
A third plate part selected from a material having a lower thermal conductivity than the material constituting the base part, and laminated at the center of the base part;
A mounting unit that is made of the same material as that forming the base unit, and that mounts an object to be heated that is stacked on the base unit and the third plate unit,
With
The third plate unit and the mounting unit are configured such that the base material powder constituting the third plate unit and the mounting unit is heated at a temperature lower than the melting point of the material powder by a heated compressed gas. A heater unit with a shaft, which is formed by spraying each part.
被加熱物を載置して加熱するヒータプレートと、該ヒータプレートを支持するシャフトを有するシャフト付きヒータユニット製造方法であって、
前記シャフトと接合される平板状のベース部に、シースヒータを配置する配置工程と、
前記ベース部の外周部上に、固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース上に吹き付けることにより、第1プレート部を形成する第1プレート部積層工程と、
前記第1プレート部の内周側を埋めるように、前記第1プレート部を構成する材料より熱伝導率が高い材料から選択された固相状態の該材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース上に吹き付けることにより、前記第2プレート部を形成する第2プレート部積層工程と、
を含むことを特徴とするシャフト付きヒータユニット製造方法。
A heater unit manufacturing method with a shaft having a heater plate for placing and heating an object to be heated, and a shaft for supporting the heater plate,
An arrangement step of arranging a sheath heater on a flat base portion joined to the shaft;
On the outer periphery of the base portion, the material powder of the solid phase, by spraying at a temperature below the melting point of the material powder temperature on the base portion by heating compressed gas, the first plate to form a first plate portion Partial lamination process,
The material powder in a solid state selected from materials having higher thermal conductivity than the material constituting the first plate portion so as to fill the inner peripheral side of the first plate portion is heated with compressed gas. A second plate portion laminating step of forming the second plate portion by spraying on the base portion at a temperature lower than the melting point of the powder;
A method for manufacturing a heater unit with a shaft, comprising:
被加熱物を載置して加熱するヒータプレートと、該ヒータプレートを支持するシャフトを有するシャフト付きヒータユニット製造方法であって、
前記シャフトと接合される平板状のベース部に、シースヒータを配置する配置工程と、
前記ベース部の中心部に、前記第1プレート部を構成する材料より熱伝導率が高い材料から選択された固相状態の該材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース部上に吹き付けることにより、第2プレート部を形成する第2プレート部積層工程と、
前記ベース部の外周部上に、固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記ベース部上に吹き付けることにより、第1プレート部を形成する第1プレート部積層工程と、
を含み、前記第2プレート部積層工程が、前記第1プレート部積層工程より先に行なわれることを特徴とするシャフト付きヒータユニット製造方法。
A heater unit manufacturing method with a shaft having a heater plate for placing and heating an object to be heated, and a shaft for supporting the heater plate,
An arrangement step of arranging a sheath heater on a flat base portion joined to the shaft;
At the center of the base portion, the solid-state powder selected from materials having higher thermal conductivity than the material constituting the first plate portion is heated at a temperature lower than the melting point of the material powder by heated compressed gas. A second plate portion laminating step of forming a second plate portion by spraying on the base portion with
A first plate that forms a first plate portion by spraying material powder in a solid state on the outer peripheral portion of the base portion onto the base portion with a heated compressed gas at a temperature lower than the melting point of the material powder. Partial lamination process,
Hints, the second plate portion laminating step, features and be Resid Yafuto Heater unit manufacturing method to be performed prior to the first plate portion laminating process.
前記第1プレート部および前記第2プレート部の積層工程の後、固相状態の材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で前記第1プレート部および前記第2プレート部に吹き付けることにより、載置部を形成する載置部積層工程を含み、
前記ベース部、前記第1プレート部および前記載置部は、同一の材料で構成されることを特徴とする請求項10または11に記載のシャフト付きヒータユニット製造方法。
After the laminating step of the first plate portion and the second plate portion, the first and second plate portions of the solid-state material powder are heated to a temperature lower than the melting point of the material powder by heated compressed gas. Including a placement portion laminating step of forming a placement portion by spraying
The method for manufacturing a heater unit with a shaft according to claim 10, wherein the base portion, the first plate portion, and the placement portion are made of the same material.
前記ベース部はその前記中心部に溝部を有し、
前記第1プレート部および前記第2プレート部の積層工程前に、前記第1プレート部を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択された固相状態の該材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で、前記ベース部の溝部上に吹き付けることにより、前記ベース上に第3プレート部を形成する第3プレート部積層工程を含むことを特徴とする請求項10〜12のいずれか一つに記載のシャフト付きヒータユニット製造方法。
The base portion has a groove portion in the center portion thereof,
Prior to the laminating step of the first plate part and the second plate part, the compressed material gas is obtained by heating the material powder in a solid phase selected from a material having a lower thermal conductivity than the material constituting the first plate part. The method further comprises a third plate portion laminating step of forming a third plate portion on the base portion by spraying on the groove portion of the base portion at a temperature lower than the melting point of the material powder. The heater unit manufacturing method with a shaft as described in any one of -12.
被加熱物を載置して加熱するヒータプレートと、該ヒータプレートを支持するシャフトを有するシャフト付きヒータユニット製造方法であって、
前記シャフトと接合される平板状のベース部の中心部に穿説された溝部に、前記ベース部を構成する材料より熱伝導率が低い材料から選択された固相状態の該材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で吹き付けることにより、前記ベース上に第3プレート部を形成する第3プレート部積層工程と、
前記ベース部および前記第3プレート部上にシースヒータを配置する配置工程と、
前記シースヒータが配置された前記ベース部および前記第3プレート部上に、前記ベース部を構成する材料と同一の材料からなる該材料粉末を、加熱した圧縮ガスにより該材料粉末の融点より低い温度で吹き付けることにより、前記ベース部および前記第3プレート部上に被加熱物を載置する載置部を形成する載置部積層工程と、
を含むことを特徴とするシャフト付きヒータユニット製造方法。
A heater unit manufacturing method with a shaft having a heater plate for placing and heating an object to be heated, and a shaft for supporting the heater plate,
The material powder in a solid state selected from a material having a lower thermal conductivity than the material constituting the base portion is heated in a groove portion drilled in the center portion of the flat base portion joined to the shaft. A third plate part stacking step of forming a third plate part on the base part by spraying at a temperature lower than the melting point of the material powder with the compressed gas,
An arrangement step of arranging a sheath heater on the base portion and the third plate portion;
The material powder made of the same material as that constituting the base portion is placed on the base portion and the third plate portion where the sheath heater is disposed at a temperature lower than the melting point of the material powder by a heated compressed gas. A mounting unit laminating step for forming a mounting unit for mounting the object to be heated on the base unit and the third plate unit by spraying;
A method for manufacturing a heater unit with a shaft, comprising:
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