JP6704834B2 - 加熱装置 - Google Patents

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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、
前記基体の前記載置面とは反対の裏面に接続された一方の端面を有し、前記一方の端面に開口端を有する筒状支持体と、
前記筒状支持体の周壁内に形成された少なくとも２つの支持体側流路と、
前記基体のうち前記筒状支持体の直上領域のみに設けられ、前記基体内を通過して前記少なくとも２つの支持体側流路を連通させる基体側流路と、
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、筒状支持体の周壁内に形成された２つの支持体側流路と、基体の筒状支持体の直上領域のみに設けられた基体側流路とを介して流体を流すことにより、筒状支持体の直上に位置する基体の中央部だけを冷却することができる。従って、発熱抵抗体を増加させる必要がなく、また、発熱抵抗体の出力の調整に頼らずとも基体中央部の加熱温度を低下させることができる。
［２］また、本発明においては、前記基体側流路は環状に形成されることが好ましい。本発明によれば、筒状支持体に挿入されて基体に埋設された発熱抵抗体に接続される配線を避けるように環状の基体側流路を形成できる。このため、配線の配置が容易となる。また、環状の基体側流路を通過する流体は、基体側流路に沿って環状に流れるため、基体の中央部分を効率良く冷却することができる。
［３］また、本発明においては、前記筒状支持体には、前記発熱抵抗体に接続される配線が挿入されており、前記配線は、前記基体側流路内を通過して配置されることが好ましい。
かかる構成によれば、基体側流路内を通過する配線部分が基体側流路内を流れる流体によって冷却されるため、基体の中央部を効率よく冷却することができる。また、配線の温度が一定となるように、基体側流路内を流れる流体によって直接配線を冷却することができる。その結果、発熱抵抗体の発熱に伴う温度変化によって配線が伸縮することが抑制され、配線の伸縮に起因する発熱抵抗体と配線との接続部分におけるクラックの発生を抑制することができる。
［４］また、本発明においては、前記基体側流路は、前記筒状支持体の内周面が画成する空間と連通する分岐路が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、筒状支持体に挿通される配線を分岐路から吹き出す（又は吸引される）流体によって冷却することができ、基体の中央部を更に効率よく冷却することができる。
本発明の加熱装置の第１実施形態を模式的に示す断面図。 第１実施形態の筒状支持体を示す平面図。 第１実施形態の基板を図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断し、切断した断面を図１の上方から示す断面図。 本発明の加熱装置の第２実施形態の基板を示す断面図。 本発明の加熱装置の第３実施形態の基板を示す断面図。
［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。本実施形態においては、開口端８が本発明の開口端に該当する。筒状支持体３の両端部には、径方向外方へ広がるフランジ３ｄ，３ｅが全周に亘って夫々設けられている。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。基体２には、裏面２ｂから配線１０を発熱抵抗体４まで案内する案内路１１が基体側流路７を横切るように形成されており、配線１０は案内路１１を通って発熱抵抗体４に接続されている。
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（筒状支持体３の軸線方向）に延在する第１と第２の２つの支持体側流路５、６が形成されている。図２は筒状支持体３を上方から示した平面図である。第１と第２の２つの支持体側流路５，６は、筒状支持体３の中心軸線を基準に対称となる位置に配置されている。なお、本発明の支持体側流路は、筒状支持体３の中心軸線を基準に対称に配置されていなくてもよい。
基体２には、第１支持体側流路５と第２支持体側流路６とを第１接続路７ａ及び第２接続路７ｂを介して連通させる基体側流路７が設けられている。基体側流路７は筒状支持体３の直上領域のみ（直上領域の一部のみ及び直上領域の全ての何れも含む。第１実施形態では後述する図３から明らかなように直上領域の一部のみである。）に設けられている。
図３は、第１実施形態の基板を図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断し、切断した断面を図１の上方から示す断面図である。図３に示すように、基体側流路７は円盤形状に形成されている。図３の一点鎖線は、その内側が筒状支持体３の直上領域であることを示している。また、図３の二点鎖線は、筒状支持体３の内周面を示している。円盤形状の基体側流路７には、その中央部に筒状支持体３の内周面が画成する空間と連通する分岐路７ｃが設けられている。なお、分岐路７ｃに配線１０が挿通されていてもよい。この場合、分岐路７ｃが案内路として機能すると共に、分岐路７ｃを配線１０が通過できるように大径に形成するか、又は配線１０の位置に対応させて複数の分岐路を形成すればよい。
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第１と第２の２つの支持体側流路５，６と、基体２の筒状支持体３の直上領域のみに設けられた基体側流路７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の中央部だけを冷却することができる。従って、別箇の発熱抵抗体を増加させることなく、また、発熱抵抗体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、第１実施形態の加熱装置１では、配線１０が基体側流路７を通過している。このため、基体側流路７内を通過する配線１０部分が基体側流路７内を流れる流体（ガス）によって冷却されるため、基体２の載置面２ａの中央部を効率よく冷却することができる。
また、第１実施形態の加熱装置１では、円盤形状の基体側流路７と、筒状支持体３の内周面が画成する内部空間とを連通させる分岐路７ｃが設けられているため、分岐路７ｃから筒状支持体３の内部空間に吹き出す（又は吸引される）流体（ガス）によって、筒状支持体３内に挿入された配線１０を冷却することができ、配線１０と直接的に接している基体２の中央部を更に効率よく冷却することができる。
なお、分岐路７ｃは設けなくても、「別箇の発熱抵抗体を増加させることなく、また、発熱抵抗体の出力調整に頼らずとも基体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」という、本発明の作用効果を得ることができる。
また、円盤形状の基体側流路７では内部を流れる流体（ガス）が、基体側流路７の径方向端部まで適切に流れない可能性もある。この場合、円盤形状の基体側流路７でも流体（ガス）が万遍なく流れるようにガイドを設けてもよい。
また、本実施形態においては、２つの支持体側流路５，６を説明したが、本発明の支持体側流路は複数であればよく、例えば３つ以上であってもよい。
［第２実施形態］
図４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。図４は、第２実施形態の基板２を、第１実施形態の図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に対応する位置で切断し、切断した断面を図３と同様に上方から示す断面図である。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、その基体側流路７が環状に形成されている点を除き、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、筒状支持体３に挿入されて基体２に埋設された発熱抵抗体４に接続される配線１０を避けるように環状の基体側流路７を形成できる。このため、配線１０の配置が容易となる。また、環状の基体側流路７を通過する流体（ガス）は、基体側流路７に沿って環状に流れるため、基体２の中央部分を効率良く冷却することができる。
また、第２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第１と第２の２つの支持体側流路５，６と、基体２の筒状支持体３の直上領域のみに設けられた基体側流路７とを介して流体を流すことにより、筒状支持体３の直上に位置する基体２の中央部だけを冷却することができる。従って、別箇の発熱抵抗体を増加させることなく、また、発熱抵抗体の出力調整に頼らずとも基体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。
［第３実施形態］
図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。図５は、第３実施形態の基板２を、第１実施形態の図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に対応する位置で切断し、切断した断面を図３と同様に上方から示す断面図である。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実施形態の基体側流路７は、流路幅が筒状支持体３の直上領域の外縁から筒状支持体３の内周面までの幅となるような、第２実施形態の幅よりも広い幅の環状に形成されている点で第２実施形態の基体側流路７と異なる点を除き、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２実施形態と同様に、筒状支持体３に挿入されて基体２に埋設された発熱抵抗体４に接続される配線１０を避けるように環状の基体側流路７を形成できる。このため、配線１０の配置が容易となる。また、環状の基体側流路７を通過する流体（ガス）は、基体側流路７に沿って環状に流れるため、基体２の中央部分を効率良く冷却することができる。
また、第３実施形態の加熱装置１によっても、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、筒状支持体３の周壁内に形成された第１と第２の２つの支持体側流路５，６と、基体２の筒状支持体３の直上領域のみに設けられた基体側流路７とを介して流体を流すことにより、筒状支持体３の直上に位置する基体２の中央部だけを冷却することができる。従って、別箇の発熱抵抗体を増加させることなく、また、発熱抵抗体の出力調整に頼らずとも基体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。
なお、第３実施形態においては、基体側流路７の流路幅が筒状支持体３の直上領域の外縁から筒状支持体３の内周面までの幅となるような、第２実施形態の幅よりも広い幅の環状に形成されているものを説明したが、本発明の環状の基体側流路はこれに限らず、例えば、案内路１１が環状の基体側流路７を横切るように基体側流路７の流路幅を設定してもよい。この場合には、第１実施形態で説明した分岐路を設けることができる。
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 周面
４ 発熱抵抗体
５ 第１支持体側流路
６ 第２支持体側流路
７ 基体側流路
７ａ 第１接続路
７ｂ 第２接続路
７ｃ 分岐路
８ 開口端（本発明の開口端）
９ 開口端
１０ 配線
１１ 案内路
Ｗ ウェハ（基板）

Claims (4)

  1. 基板が載置される載置面を有する基体と、
    前記基体に埋設される発熱抵抗体と、
    前記基体の前記載置面とは反対の裏面に接続された一方の端面を有し、前記一方の端面に開口端を有する筒状支持体と、
    前記筒状支持体の周壁内に形成された少なくとも２つの支持体側流路と、
    前記基体のうち前記筒状支持体の直上領域のみに設けられ、前記基体内を通過して前記少なくとも２つの支持体側流路を連通させる基体側流路と、
    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、
    前記基体側流路は環状に形成されたことを特徴とする加熱装置。
  3. 請求項１又は請求項２記載の加熱装置であって、
    前記筒状支持体には、前記発熱抵抗体に接続される配線が挿入されており、
    前記配線は、前記基体側流路内を通過して配置され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、
    前記基体側流路は、前記筒状支持体の内周面が画成する空間と連通する分岐路が設けられていることを特徴とする加熱装置。
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