JP7017967B2

JP7017967B2 - Heater and heater system

Info

Publication number: JP7017967B2
Application number: JP2018061455A
Authority: JP
Inventors: 保典川邊; 善裕大川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2022-02-09
Anticipated expiration: 2038-03-28
Also published as: JP2019175641A

Description

本開示は、ヒータ及びヒータシステムに関する。 The present disclosure relates to heaters and heater systems.

半導体製造装置などに用いられるヒータが知られている（例えば特許文献１又は２）。このようなヒータは、例えば、上面にウェハが載置されるヒータプレートと、ヒータプレートから下方に延びるパイプ（シャフト）とを有している。ヒータプレートは、絶縁性の基体と、当該基体に埋設された抵抗発熱体とを有しており、ウェハの加熱に直接的に寄与する。パイプは、例えば、ヒータプレートの支持及び／又は抵抗発熱体に電力を供給する配線部材の保護に寄与する。 Heaters used in semiconductor manufacturing equipment and the like are known (for example, Patent Document 1 or 2). Such a heater has, for example, a heater plate on which a wafer is placed on the upper surface, and a pipe (shaft) extending downward from the heater plate. The heater plate has an insulating substrate and a resistance heating element embedded in the substrate, and directly contributes to heating the wafer. The pipe contributes, for example, to the support of the heater plate and / or the protection of the wiring member that powers the resistance heating element.

特許文献１及び２は、パイプの上部（ヒータプレート側部分）と下部とを別の材料乃至は別の部材によって構成することを提案している。さらに、特許文献１及び２は、冷却媒体が流れる流路をパイプに形成することも提案している。 Patent Documents 1 and 2 propose that the upper part (heater plate side portion) and the lower part of the pipe are made of different materials or different members. Further, Patent Documents 1 and 2 also propose that a flow path through which a cooling medium flows is formed in a pipe.

特開２０１２－２５２７９０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-252790 特表２０１７－５１１９８０号公報Special Table 2017-511980

設計の自由度を向上させることができるヒータ及びヒータシステムが提供されることが望まれる。 It is desired to provide heaters and heater systems that can improve the degree of freedom in design.

本開示の一態様に係るヒータは、第１主面及びその背面の第２主面を有している絶縁性の基体と、前記基体内で前記第１主面及び前記第２主面に沿って延びている抵抗発熱体と、前記第２主面から当該第２主面が面している方向へ延びている第１パイプと、前記第１パイプの前記第２主面とは反対側の端部から、前記第２主面が面している方向へ延びている第２パイプと、を有しており、前記第１パイプは、絶縁性の第１材料からなり、前記第２パイプは、前記第１材料よりも線膨張係数が高く、かつ前記基体の材料との線膨張係数の差が、前記第１材料と前記基体との線膨張係数の差よりも大きい、絶縁性の第２材料からなり、前記第２パイプには、流路が形成されている。 The heater according to one aspect of the present disclosure includes an insulating substrate having a first main surface and a second main surface on the back surface thereof, and along the first main surface and the second main surface in the substrate. The resistance heating element extending from the second main surface, the first pipe extending from the second main surface in the direction facing the second main surface, and the side opposite to the second main surface of the first pipe. It has a second pipe extending from the end in a direction facing the second main surface, the first pipe being made of an insulating first material, and the second pipe being The second insulating property has a higher linear expansion coefficient than the first material and the difference in the linear expansion coefficient from the material of the substrate is larger than the difference in the linear expansion coefficient between the first material and the substrate. It is made of a material, and a flow path is formed in the second pipe.

本開示の一態様に係るヒータシステムは、上記のヒータと、前記抵抗発熱体に電力を供給する電力供給部と、前記流路に冷媒を供給する冷媒供給部と、を有している。 The heater system according to one aspect of the present disclosure includes the above heater, a power supply unit for supplying electric power to the resistance heating element, and a refrigerant supply unit for supplying a refrigerant to the flow path.

上記の構成によれば、設計の自由度を向上させることができる。 According to the above configuration, the degree of freedom in design can be improved.

実施形態に係るヒータの構成を示す模式的な分解斜視図。The schematic disassembled perspective view which shows the structure of the heater which concerns on embodiment. 図１のII－II線における断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 図２のIII－III線における断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）及び図４（ｅ）は図１のヒータの第１パイプと第２パイプとの接続に関して種々の例を示す模式的な断面図。4 (a), 4 (b), 4 (c), 4 (d) and 4 (e) show various examples of the connection between the first pipe and the second pipe of the heater of FIG. Schematic cross-sectional view shown.

以下、本開示の実施形態に係るヒータについて、図面を参照しつつ説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上の模式的なものである。従って、細部は省略されていることがあり、また、寸法比率は必ずしも現実のものとは一致していない。また、ヒータは、各図に示されていない周知の構成要素をさらに備えていても構わない。 Hereinafter, the heater according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. However, the figures referred to below are schematic for convenience of explanation. Therefore, details may be omitted, and the dimensional ratios do not always match the actual ones. Further, the heater may further include well-known components not shown in each figure.

（ヒータシステム）
図１は、実施形態に係るヒータ１の構成を示す模式的な分解斜視図である。図２は、図１のヒータ１を含むヒータシステム１０１の構成を示す模式図である。図２において、ヒータ１については、図１のII－II線断面図が示されている。図１は、ヒータ１の構造を示すために便宜的にヒータ１を分解して示しており、実際の完成後のヒータ１は、図１の分解斜視図のように分解可能である必要はない。 (Heater system)
FIG. 1 is a schematic exploded perspective view showing the configuration of the heater 1 according to the embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the heater system 101 including the heater 1 of FIG. In FIG. 2, for the heater 1, a sectional view taken along line II-II of FIG. 1 is shown. FIG. 1 shows the heater 1 disassembled for convenience in order to show the structure of the heater 1, and the heater 1 after the actual completion does not need to be disassembled as in the disassembled perspective view of FIG. ..

なお、ヒータ１は、必ずしも図１及び図２の紙面上方を実際の上方として利用される必要はない。以下では、便宜上、図１及び図２の紙面上方が実際の上方であるものとして、上面及び下面等の用語を用いることがある。また、特に断りがない限り、単に平面視という場合、図１及び図２の紙面上方から見ることを指すものとする。 It should be noted that the heater 1 does not necessarily have to be used with the upper part of the paper surface of FIGS. 1 and 2 as the actual upper part. In the following, for convenience, terms such as upper surface and lower surface may be used assuming that the upper surface of the paper surface of FIGS. 1 and 2 is the actual upper surface. Further, unless otherwise specified, the term "planar view" refers to viewing from above the paper surface of FIGS. 1 and 2.

ヒータシステム１０１は、ヒータ１と、ヒータ１に電力を供給する電力供給部３（図２）と、ヒータ１に冷媒を供給する冷媒供給部５（図２）と、これらを制御する制御部６（図２）と、を有している。ヒータ１と電力供給部３とは配線部材７（図２）によって接続されている。 The heater system 101 includes a heater 1, a power supply unit 3 (FIG. 2) that supplies electric power to the heater 1, a refrigerant supply unit 5 (FIG. 2) that supplies a refrigerant to the heater 1, and a control unit 6 that controls these. (Fig. 2) and. The heater 1 and the power supply unit 3 are connected by a wiring member 7 (FIG. 2).

（ヒータ）
ヒータ１は、例えば、概略板状（図示の例では円盤状）のヒータプレート９と、ヒータプレート９から下方へ延びているパイプ１１とを有している。パイプ１１は、第１パイプ１３及び第２パイプ１５が直列に接続されて構成されている。 (heater)
The heater 1 has, for example, a substantially plate-shaped (disk-shaped in the illustrated example) heater plate 9 and a pipe 11 extending downward from the heater plate 9. The pipe 11 is configured by connecting the first pipe 13 and the second pipe 15 in series.

ヒータプレート９は、その上面９ａに加熱対象物の一例としてのウェハ（不図示）が載置され（重ねられ）、ウェハの加熱に直接に寄与する。パイプ１１は、例えば、ヒータプレート９の支持及び配線部材７の保護に寄与する。 A wafer (not shown) as an example of an object to be heated is placed (stacked) on the upper surface 9a of the heater plate 9 and directly contributes to heating the wafer. The pipe 11 contributes to, for example, supporting the heater plate 9 and protecting the wiring member 7.

（ヒータプレート）
ヒータプレート９の上面９ａ及び下面９ｂは、例えば、概ね平面である。ヒータプレート９の平面形状及び各種の寸法は、加熱対象物の形状及び寸法等を考慮して適宜に設定されてよい。例えば、平面形状は、円形（図示の例）又は多角形（例えば矩形）である。寸法の一例を示すと、直径は２０ｃｍ以上３５ｃｍ以下、厚さは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。 (Heater plate)
The upper surface 9a and the lower surface 9b of the heater plate 9 are, for example, generally flat. The planar shape and various dimensions of the heater plate 9 may be appropriately set in consideration of the shape and dimensions of the object to be heated. For example, the planar shape is circular (illustrated example) or polygonal (eg rectangular). As an example of the dimensions, the diameter is 20 cm or more and 35 cm or less, and the thickness is 5 mm or more and 30 mm or less.

ヒータプレート９は、例えば、絶縁性の基体１７と、基体１７に埋設されている抵抗発熱体１９と、抵抗発熱体１９に電力を供給するための端子２１とを備えている。抵抗発熱体１９に電流が流れることによって、ジュールの法則に従って熱が発生し、ひいては、基体１７の上面９ａに載置されているウェハが加熱される。 The heater plate 9 includes, for example, an insulating substrate 17, a resistance heating element 19 embedded in the substrate 17, and a terminal 21 for supplying electric power to the resistance heating element 19. When a current flows through the resistance heating element 19, heat is generated according to Joule's law, and the wafer placed on the upper surface 9a of the substrate 17 is heated.

基体１７の外形は、ヒータプレート９の外形を構成している。従って、上述のヒータプレート９の形状及び寸法に係る説明は、そのまま基体１７の外形及び寸法の説明と捉えられてよい。基体１７の材料は、例えば、セラミックスである。セラミックスは、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３、アルミナ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、及び窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等を主成分とする焼結体である。なお、主成分は、例えば、その材料の５０質量％以上又は８０質量％以上を占める材料である（以下、同様。）。 The outer shape of the substrate 17 constitutes the outer shape of the heater plate 9. Therefore, the above description of the shape and dimensions of the heater plate 9 can be regarded as the description of the outer shape and dimensions of the substrate 17 as it is. The material of the substrate 17 is, for example, ceramics. The ceramics are, for example, a sintered body containing aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (Al ₂ O ₃ , alumina), silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) and the like as main components. The main component is, for example, a material that occupies 50% by mass or more or 80% by mass or more of the material (hereinafter, the same applies).

図１では、基体１７は、第１絶縁層１７ａ及び第２絶縁層１７ｂによって構成されている。なお、基体１７は、第１絶縁層１７ａ及び第２絶縁層１７ｂとなる材料（例えばセラミックグリーンシート）が積層されて作製されてもよいし、そのような方法とは異なる方法によって作製され、完成後に抵抗発熱体２等の存在によって概念的に第１絶縁層１７ａ及び第２絶縁層１７ｂによって構成されていると捉えることができるだけであってもよい。 In FIG. 1, the substrate 17 is composed of a first insulating layer 17a and a second insulating layer 17b. The substrate 17 may be manufactured by laminating materials (for example, ceramic green sheets) to be the first insulating layer 17a and the second insulating layer 17b, or may be manufactured by a method different from such a method and completed. Later, it may only be possible to conceptually consider that the first insulating layer 17a and the second insulating layer 17b are composed of the first insulating layer 17a and the second insulating layer 17b due to the presence of the resistance heating element 2 and the like.

抵抗発熱体１９は、基体１７の上面９ａ及び下面９ｂに沿って（例えば平行に）延びている。また、抵抗発熱体１９は、平面視において、例えば、基体１７の概ね全面に亘って延びている。図１では、抵抗発熱体１９は、第１絶縁層１７ａ及び第２絶縁層１７ｂとの間に位置している。 The resistance heating element 19 extends (eg, in parallel) along the upper surface 9a and the lower surface 9b of the substrate 17. Further, the resistance heating element 19 extends over substantially the entire surface of the substrate 17, for example, in a plan view. In FIG. 1, the resistance heating element 19 is located between the first insulating layer 17a and the second insulating layer 17b.

平面視における抵抗発熱体１９の具体的なパターン（経路）は適宜なものとされてよい。例えば、抵抗発熱体１９は、ヒータプレート９において１本のみ設けられており、その一端から他端まで自己に対して交差することなく延びている。また、図示の例では、抵抗発熱体１９は、ヒータプレート９を２分割した各領域において、円周方向に往復するように（ミアンダ状に）延びている。この他、例えば、抵抗発熱体１９は、渦巻状に延びていたり、一の半径方向において直線状に往復するように延びていたりしてよい。 The specific pattern (path) of the resistance heating element 19 in a plan view may be appropriate. For example, only one resistance heating element 19 is provided in the heater plate 9, and extends from one end to the other end of the heater plate 9 without intersecting with itself. Further, in the illustrated example, the resistance heating element 19 extends (in a miander shape) so as to reciprocate in the circumferential direction in each region of the heater plate 9 divided into two. In addition, for example, the resistance heating element 19 may extend in a spiral shape or may extend in a linear reciprocating manner in one radial direction.

抵抗発熱体１９を局部的に見たときの形状も適宜なものとされてよい。例えば、抵抗発熱体１９は、上面９ａ及び下面９ｂに平行な層状導体であってもよいし、上記の経路を軸として巻かれたコイル状（スプリング状）であってもよいし、メッシュ状に形成されているものであってもよい。各種の形状における寸法も適宜に設定されてよい。 The shape of the resistance heating element 19 when viewed locally may also be appropriate. For example, the resistance heating element 19 may be a layered conductor parallel to the upper surface 9a and the lower surface 9b, may be a coil shape (spring shape) wound around the above path as an axis, or may be a mesh shape. It may be formed. Dimensions in various shapes may also be set as appropriate.

抵抗発熱体１９の材料は、電流が流れることによって熱を生じる導体（例えば金属）である。導体は、適宜に選択されてよく、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、プラチナ（Ｐｔ）若しくはインジウム（Ｉｎ）又はこれらを主成分とする合金である。また、抵抗発熱体１９の材料は、前記のような金属を含む導電ペーストを焼成して得られるものであってもよい。すなわち、抵抗発熱体１９の材料は、ガラス粉末及び／又はセラミック粉末等の添加剤（別の観点では無機絶縁物）を含むものであってもよい。 The material of the resistance heating element 19 is a conductor (for example, metal) that generates heat by flowing an electric current. The conductor may be appropriately selected and is, for example, tungsten (W), molybdenum (Mo), platinum (Pt) or indium (In) or an alloy containing these as a main component. Further, the material of the resistance heating element 19 may be obtained by firing a conductive paste containing a metal as described above. That is, the material of the resistance heating element 19 may include an additive (inorganic insulating material from another viewpoint) such as glass powder and / or ceramic powder.

端子２１は、例えば、抵抗発熱体１９の長さ方向両端に接続されているとともに、当該両端の位置にて、基体１７のうちの下面９ｂ側の部分を貫通して下面９ｂから露出している。これにより、ヒータプレート９の外部から抵抗発熱体１９へ電力を供給可能になっている。１対の端子２１（抵抗発熱体１９の両端）は、例えば、ヒータプレート９の中央側に位置している。 The terminals 21 are connected to both ends of the resistance heating element 19 in the length direction, and at the positions of both ends, the terminals 21 penetrate the lower surface 9b side portion of the substrate 17 and are exposed from the lower surface 9b. .. This makes it possible to supply electric power to the resistance heating element 19 from the outside of the heater plate 9. The pair of terminals 21 (both ends of the resistance heating element 19) are located, for example, on the center side of the heater plate 9.

（パイプ）
パイプ１１は、上下（軸方向両側）が開口している中空状である。別の観点では、パイプ１１は、上下に貫通する空間１１ｓを有している。パイプ１１の横断面（軸方向に直交する断面）及び縦断面（軸方向に平行な断面。図２に示す断面）の形状は適宜に設定されてよい。図示の例では、パイプ１１は、軸方向の位置に対して径が一定の円筒形状である。もちろん、パイプ１１は、高さ方向の位置によって径が異なっていてもよい。また、パイプ１１の寸法の具体的な値は適宜に設定されてよい。 (pipe)
The pipe 11 is hollow with openings at the top and bottom (both sides in the axial direction). From another point of view, the pipe 11 has a space 11s that penetrates vertically. The shapes of the cross section (cross section orthogonal to the axial direction) and the vertical cross section (cross section parallel to the axial direction; the cross section shown in FIG. 2) of the pipe 11 may be appropriately set. In the illustrated example, the pipe 11 has a cylindrical shape having a constant diameter with respect to the position in the axial direction. Of course, the pipe 11 may have a different diameter depending on the position in the height direction. Further, specific values of the dimensions of the pipe 11 may be appropriately set.

第１パイプ１３は、パイプ１１の上部（ヒータプレート９側部分）を構成している。第２パイプ１５は、パイプ１１の下部を構成している。第１パイプ１３及び第２パイプ１５それぞれの形状及び大きさは適宜に設定されてよい。図示の例では、これらのパイプの横断面（軸に直交する断面）の形状は、円形とされているが、多角形等の他の形状であってもよい。また、第１パイプ１３及び第２パイプ１５の横断面又は縦断面の形状及び寸法は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。ただし、両者は互いに連結されるものであるから、第１パイプ１３の下端及び第２パイプ１５の上端において、両者の横断面は、概略、同様の形状及び大きさとされてよい。 The first pipe 13 constitutes an upper portion (a portion on the heater plate 9 side) of the pipe 11. The second pipe 15 constitutes the lower part of the pipe 11. The shapes and sizes of the first pipe 13 and the second pipe 15 may be appropriately set. In the illustrated example, the shape of the cross section (cross section orthogonal to the axis) of these pipes is circular, but it may be another shape such as a polygon. Further, the shapes and dimensions of the cross section or the vertical cross section of the first pipe 13 and the second pipe 15 may be the same as each other or may be different from each other. However, since both are connected to each other, the cross sections of both may have substantially the same shape and size at the lower end of the first pipe 13 and the upper end of the second pipe 15.

また、第２パイプ１５は、第１パイプ１３に比較して長くされてもよい。例えば、第２パイプ１５の長さは、第１パイプ１３の長さに対して、１倍超、３倍以上又は５倍以上とされてよい。なお、ここでいう第１パイプ１３又は第２パイプ１５の長さは、両者の連結部において、両者が長さ方向に関して重複する部分がある場合は、当該重複する部分を除くものとする。 Further, the second pipe 15 may be longer than the first pipe 13. For example, the length of the second pipe 15 may be more than 1 times, 3 times or more, or 5 times or more the length of the first pipe 13. The length of the first pipe 13 or the second pipe 15 referred to here shall exclude the overlapping portion when there is an overlapping portion in the connecting portion between the two in the length direction.

（パイプの材料）
＜第１条件＞
第１パイプ１３を構成する材料（以下、「第１材料」ということがある。）、及び第２パイプ１５を構成する材料（以下、「第２材料」ということがある。）は、いずれも絶縁材料であり、また、互いに異なる材料とされている。また、第１材料と基体１７の材料との線膨張係数の差（０であってもよい。）は、第２材料と基体１７の材料との線膨張係数の差よりも小さい。また、第２材料は、第１材料よりも線膨張係数が高い。 (Pipe material)
<First condition>
The material constituting the first pipe 13 (hereinafter, may be referred to as "first material") and the material constituting the second pipe 15 (hereinafter, may be referred to as "second material") are both. It is an insulating material and is different from each other. Further, the difference in linear expansion coefficient (which may be 0) between the first material and the material of the substrate 17 is smaller than the difference in the linear expansion coefficient between the second material and the material of the substrate 17. Further, the second material has a higher linear expansion coefficient than the first material.

上記の条件（「第１条件」というものとする。）を満たす基体１７の材料、第１材料及び第２材料の組み合わせは、種々可能である。例えば、基体１７の材料及び第１材料は同じものとし（又は主成分を同じものとし）、第２材料を前者よりも線膨張係数が高いものとしてよい。 Various combinations of the material, the first material, and the second material of the substrate 17 satisfying the above conditions (referred to as “first condition”) are possible. For example, the material of the substrate 17 and the first material may be the same (or the main components may be the same), and the second material may have a higher linear expansion coefficient than the former.

基体１７の材料及び第１材料を同じものとする場合について、セラミックを例にとり、かつ主成分のみに着目して、第１条件を満たす具体例を挙げる。焼結の態様等にもよるが、線膨張係数が低い順に代表的なセラミックを挙げると、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）及び酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を挙げることができる。従って、例えば、基体１７及び第１材料が窒化珪素である場合は、上記において炭化珪素以降の３つの材料のいずれかが第２材料として用いられてよい。同様に、基体１７及び第１材料が炭化珪素であれば、第２材料として窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムが用いられてよいし、基体１７及び第１材料が窒化アルミニウムであれば、第２材料として酸化アルミニウムが用いられてよい。 Regarding the case where the material of the substrate 17 and the first material are the same, a specific example in which the first condition is satisfied will be given by taking ceramic as an example and focusing only on the main component. Although it depends on the mode of sintering, the representative ceramics in ascending order of linear expansion coefficient are silicon nitride (Si _{3N 4} ₎ , silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN) and aluminum oxide (Al ₂ ). O ₃ ) can be mentioned. Therefore, for example, when the substrate 17 and the first material are silicon nitride, any of the three materials after silicon carbide in the above may be used as the second material. Similarly, if the substrate 17 and the first material are silicon carbide, aluminum nitride or aluminum oxide may be used as the second material, and if the substrate 17 and the first material are aluminum nitride, the second material is oxidized. Aluminum may be used.

もちろん、基体１７の材料及び第１材料を互いに異なる材料にしつつ、上記第１条件が満たされてもよい。この場合、基体１７の材料及び第１材料は、いずれが他方よりも線膨張係数が大きくされてもよい。また、基体１７の材料及び第１材料は、主成分が同一とされつつ、副成分及び／又は焼結態様が異なる材料とされてもよい。 Of course, the above-mentioned first condition may be satisfied while making the material of the substrate 17 and the first material different from each other. In this case, either the material of the substrate 17 or the first material may have a larger linear expansion coefficient than the other. Further, the material of the substrate 17 and the first material may be materials having the same main component but different sub-components and / or sintering modes.

基体１７の材料及び第１材料を異なるものとする場合について、セラミックを例にとり、かつ主成分のみに着目して、第１条件を満たす具体例を挙げる。例えば、基体１７は、窒化珪素、炭化珪素及び窒化アルミニウムのうちの１つとされ、第１材料は前記３つのうちの他の１つとされ、第２材料は、酸化アルミニウムとされてよい。また、例えば、基体１７は、窒化珪素及び炭化珪素の一方とされ、第１材料は前記２つのうちの他方とされ、第２材料は、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムとされてよい。 Regarding the case where the material of the substrate 17 and the first material are different, a specific example in which the first condition is satisfied will be given by taking ceramic as an example and focusing only on the main component. For example, the substrate 17 may be one of silicon nitride, silicon carbide and aluminum nitride, the first material may be the other one of the three, and the second material may be aluminum oxide. Further, for example, the substrate 17 may be one of silicon nitride and silicon carbide, the first material may be the other of the two, and the second material may be aluminum nitride or aluminum oxide.

＜第２条件＞
また、上記の第１条件に加えて、第２材料の熱伝導率が第１材料の熱伝導率よりも低いという条件（「第２条件」というものとする。）が満たされてもよい。なお、このとき、基体１７の材料及び第１材料は、同じものであってもよいし（又は主成分が同じものであってもよいし）、異なるものであってもよい。 <Second condition>
Further, in addition to the above-mentioned first condition, the condition that the thermal conductivity of the second material is lower than the thermal conductivity of the first material (referred to as "second condition") may be satisfied. At this time, the material of the substrate 17 and the first material may be the same (or may have the same main components) or may be different.

第１条件に加えて、第２条件が満たされる場合について、セラミックを例にとり、かつ主成分のみに着目して、具体例を挙げる。焼結の態様等にもよるが、例えば、上述した代表的なセラミックでは、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）及び酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）は、炭化珪素（ＳｉＣ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に比較して熱伝導率が低い。従って、例えば、基体１７の材料が窒化珪素、炭化珪素及び窒化アルミニウムのいずれか１つとされ、第１材料が炭化珪素又は窒化アルミニウム（基体１７の材料と同じであっても、異なっていてもよい。）とされ、第２材料が酸化アルミニウムとされてよい。 In addition to the first condition, when the second condition is satisfied, a specific example will be given by taking ceramic as an example and focusing only on the main component. Although it depends on the mode of sintering and the like, for example, in the above-mentioned typical ceramics, silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) and aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) are silicon carbide (SiC) and aluminum nitride (Al N). The thermal conductivity is low compared to. Therefore, for example, the material of the substrate 17 may be any one of silicon nitride, silicon carbide and aluminum nitride, and the first material may be silicon carbide or aluminum nitride (same as or different from the material of the substrate 17). ), And the second material may be aluminum oxide.

＜第３条件＞
第１材料の熱伝導率は、基体１７の材料の熱伝導率に対して同等以下とされてよい（「第３条件」というものとする。）。 <Third condition>
The thermal conductivity of the first material may be equal to or less than the thermal conductivity of the material of the substrate 17 (referred to as "third condition").

第１条件及び第２条件に加えて、第３条件が満たされる場合について、セラミックを例にとり、かつ主成分のみに着目して、具体例を挙げる。例えば、基体１７の材料が炭化珪素又は窒化アルミニウムとされ、第１材料が炭化珪素又は窒化アルミニウム（基体１７の材料と同じであっても、異なっていてもよい。）とされ、第２材料が酸化アルミニウムとされてよい。 In addition to the first condition and the second condition, when the third condition is satisfied, a specific example will be given by taking ceramic as an example and focusing only on the main component. For example, the material of the substrate 17 is silicon carbide or aluminum nitride, the first material is silicon carbide or aluminum nitride (which may be the same as or different from the material of the substrate 17), and the second material is. It may be aluminum oxide.

第１材料の熱伝導率が基体１７の材料の熱伝導率よりも低くされる場合、基体１７の材料及び第１材料は、主成分（例えば炭化珪素又は窒化アルミニウム）が同じで、かつ副成分及び／又は焼結態様が異なるものとされてもよい。 When the thermal conductivity of the first material is lower than the thermal conductivity of the material of the substrate 17, the material of the substrate 17 and the first material have the same main component (for example, silicon carbide or aluminum nitride), and the auxiliary components and / Or the sintering mode may be different.

例えば、基体１７は、液相焼結によって形成される一方で、第１パイプ１３は、固相焼結によって形成されてよい。別の観点では、第１材料は、基体１７の材料に比較して、主成分よりも融点が低い副成分（助剤）の質量％が低くされてよい（第１材料が副成分を含まない場合を含む。）。液相焼結によって形成されたセラミック材料は、固相焼結によって形成されたセラミック材料に比較して、緻密化されるとともに熱伝導率が高くされる。 For example, the substrate 17 may be formed by liquid phase sintering, while the first pipe 13 may be formed by solid phase sintering. From another point of view, the first material may have a lower mass% of an auxiliary component (auxiliary agent) having a melting point lower than that of the main component (the first material does not contain the auxiliary component) as compared with the material of the substrate 17. Including cases.). The ceramic material formed by liquid phase sintering is densified and has a higher thermal conductivity than the ceramic material formed by solid phase sintering.

上記のような場合において、副成分は、適宜なものとされてよい。例えば、副成分は、アルカリ土類金属又は希土類から選択される１種類以上の元素を含むものとされてよい。添加される際には、上記元素の酸化物が添加されてよい。例えば、Ｙ_２Ｏ_３又はＣａＯが添加されてよい。上記元素の、質量％又は酸化物換算の質量％は、適宜に設定されてよいが、例えば１０質量％以下である。 In the above cases, the sub-ingredients may be appropriate. For example, the subcomponent may contain one or more elements selected from alkaline earth metals or rare earths. When added, oxides of the above elements may be added. For example _, _Y2O3 or CaO may be added. The mass% of the above elements or the mass% in terms of oxide may be appropriately set, but is, for example, 10% by mass or less.

なお、以上のパイプ１１（及び基体１７）の材料の説明では、限られた種類のセラミックを例にとったが、当然に、例示したものに限定されない。例えば、基体１７及びパイプ１１の材料としては、耐熱性に優れた有機材料が用いられたり、焼結されていない無機材料が用いられたりしてもよい。また、セラミックとして、例示したもの以外に、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ：ケイ素、アルミニウム、酸素及び窒素）、コージライト、ムライト、イットリア、サーメット、サファイア、ステアタイト、フォルステライト又はジルコニアが用いられてもよい。第１～第３条件を満たす材料の組み合わせは、副成分の種類及び質量％等も含めて考えれば、無数に存在する。 In the above description of the material of the pipe 11 (and the substrate 17), a limited type of ceramic is taken as an example, but of course, the material is not limited to the illustrated one. For example, as the material of the substrate 17 and the pipe 11, an organic material having excellent heat resistance may be used, or an inorganic material that has not been sintered may be used. Further, as the ceramic, in addition to those exemplified, sialon (SiAlON: silicon, aluminum, oxygen and nitrogen), cozilite, mullite, ytria, cermet, sapphire, steatite, forsterite or zirconia may be used. There are innumerable combinations of materials that satisfy the first to third conditions, considering the types of subcomponents, mass%, and the like.

（第２パイプの流路）
図３は、図２のIII－III線における断面図である。 (Flow path of the second pipe)
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG.

図２及び図３に示すように、第２パイプ１５には、流路１５ｐが設けられている。この流路１５ｐには、例えば、冷媒が流される。ここで、第２パイプ１５は、上述のように、第１パイプ１３よりも線膨張係数が高い（第１条件）。従って、例えば、第２パイプ１５が冷却されることによって、両者の間の熱応力が緩和される。 As shown in FIGS. 2 and 3, the second pipe 15 is provided with a flow path 15p. For example, a refrigerant is flowed through the flow path 15p. Here, as described above, the second pipe 15 has a higher linear expansion coefficient than the first pipe 13 (first condition). Therefore, for example, by cooling the second pipe 15, the thermal stress between the two is relaxed.

流路１５ｐの位置、形状及び寸法は適宜に設定されてよい。図示の例では、流路１５ｐは、第２パイプ１５の軸方向（高さ方向）の所定の位置（一の位置）にて、第２パイプ１５の軸回りに延びる主流路１５ｐａを含んでいる。主流路１５ｐａは、第２パイプ１５を略１周するＣ字状である。なお、略１周は、例えば、３６０°×８割以上である。なお、主流路１５ｐａは、Ｃ字状ではなく、環状であってもよい（３６０°に亘って延びていてもよい。）。 The position, shape and dimensions of the flow path 15p may be appropriately set. In the illustrated example, the flow path 15p includes a main flow path 15pa extending around the axis of the second pipe 15 at a predetermined position (one position) in the axial direction (height direction) of the second pipe 15. .. The main flow path 15pa is C-shaped so as to go around the second pipe 15 substantially once. It should be noted that approximately one lap is, for example, 360 ° × 80% or more. The main flow path 15pa may be annular rather than C-shaped (may extend over 360 °).

第２パイプ１５の軸方向において、主流路１５ｐａの位置は、例えば、第１パイプ１３寄りとされている。例えば、主流路１５ｐａの全体又は主流路１５ｐａの上面（第１パイプ１３側の面）は、第２パイプ１５の上端からの距離が、第２パイプ１５の長さの１／２、１／５又は１／１０となる位置よりも上に位置している。なお、ここでいう第２パイプ１５の上端及び長さは、第１パイプ１３と第２パイプ１５との連結部において両者が長さ方向に関して重複する部分がある場合は、当該重複する部分を除くものとする。 In the axial direction of the second pipe 15, the position of the main flow path 15pa is, for example, closer to the first pipe 13. For example, the entire main flow path 15pa or the upper surface of the main flow path 15pa (the surface on the first pipe 13 side) has a distance from the upper end of the second pipe 15 of 1/2 or 1/5 of the length of the second pipe 15. Or it is located above the position that becomes 1/10. The upper end and length of the second pipe 15 referred to here exclude the overlapping portion when there is an overlapping portion in the length direction at the connecting portion between the first pipe 13 and the second pipe 15. It shall be.

主流路１５ｐａの横断面（図２に示す断面）の形状及び寸法は適宜に設定されてよい。図示の例では、主流路１５ｐａの横断面の形状は、矩形とされている。また、図示の例では、主流路１５ｐａは、高さ（第２パイプ１５の軸方向の大きさ。高さが幅方向において一定でない場合は例えば最大高さ）が幅（第２パイプ１５の内面から外面への方向（径方向）の大きさ。幅が高さ方向において一定でない場合は例えば最大幅）よりも大きい。なお、図示の例とは異なり、主流路１５ｐａの横断面は、円形であったり、矩形以外の多角形であったり、幅が高さよりも大きくされていたりしてもよい。 The shape and dimensions of the cross section (cross section shown in FIG. 2) of the main flow path 15pa may be appropriately set. In the illustrated example, the shape of the cross section of the main flow path 15pa is rectangular. Further, in the illustrated example, the height (the size in the axial direction of the second pipe 15; for example, the maximum height when the height is not constant in the width direction) is the width (inner surface of the second pipe 15) of the main flow path 15pa. The size in the direction from the outer surface (diameter direction). It is larger than the maximum width when the width is not constant in the height direction. Note that, unlike the illustrated example, the cross section of the main flow path 15pa may be circular, polygonal other than a rectangle, or may have a width larger than the height.

流路１５ｐ（主流路１５ｐａ）を流れる流体の供給及び排出は適宜になされてよい。図示の例では、流路１５ｐは、第２パイプ１５内を主流路１５ｐａから下方へ延び、第２パイプ１５の下端に開口する２本の副流路１５ｐｂを含んでいる。２本の副流路１５ｐｂは、主流路１５ｐａの両端に開口している。従って、一方の副流路１５ｐｂに流体を供給することによって、主流路１５ｐａに流体を流し、当該流体を他方の副流路１５ｐｂから排出することができる。 The supply and discharge of the fluid flowing through the flow path 15p (main flow path 15pa) may be appropriately performed. In the illustrated example, the flow path 15p includes two sub-flow paths 15pb that extend downward from the main flow path 15pa in the second pipe 15 and open at the lower end of the second pipe 15. The two sub-flow paths 15pb are open at both ends of the main flow path 15pa. Therefore, by supplying the fluid to one sub-flow path 15pb, the fluid can flow in the main flow path 15pa and the fluid can be discharged from the other sub-flow path 15pb.

なお、図示の例とは異なり、副流路１５ｐｂを設けずに、主流路１５ｐａとその外部とを通じさせる開口を第２パイプ１５の内面又は外面に形成して、流体の供給及び排出を行ってもよい。また、主流路１５ｐａがＣ字状ではなく、環状の場合においては、例えば、第２パイプ１５の軸を挟んで互いに反対側に２本の副流路１５ｐｂ（又は２つの開口）を通じさせて、流体の供給及び排出を行ってもよい。 In addition, unlike the example shown in the figure, an opening for passing the main flow path 15pa and the outside thereof is formed on the inner surface or the outer surface of the second pipe 15 without providing the sub flow path 15pb, and the fluid is supplied and discharged. May be good. When the main flow path 15pa is not C-shaped but is annular, for example, two sub-flow paths 15pb (or two openings) are passed on opposite sides of the axis of the second pipe 15. The fluid may be supplied and discharged.

以上の流路１５ｐの位置、形状及び寸法は一例であり、上記以外に種々の態様が可能である。例えば、流路１５ｐは、高さ方向の複数の位置に、第２パイプ１５の軸回りに延びる主流路１５ｐａを有し、この複数の主流路１５ｐａが副流路１５ｐｂによって互いに接続されていてもよい。また、例えば、流路１５ｐは、螺旋状に延びていてもよい。なお、螺旋状の流路も、Ｃ字状又は環状の流路と同様に、第２パイプ１５の軸回りに延びている流路の一例である。また、第２パイプ１５の軸方向に延びる流路が、第２パイプ１５の軸回りに複数（例えば多数）設けられたり、第２パイプ１５内に網目状に張り巡らされた流路が設けられたりしてもよい。 The above-mentioned position, shape and size of the flow path 15p are examples, and various aspects other than the above are possible. For example, even if the flow path 15p has a main flow path 15pa extending around the axis of the second pipe 15 at a plurality of positions in the height direction, and the plurality of main flow paths 15pa are connected to each other by the sub-flow path 15pb. good. Further, for example, the flow path 15p may extend in a spiral shape. The spiral flow path is also an example of a flow path extending around the axis of the second pipe 15, similar to the C-shaped or annular flow path. Further, a plurality (for example, a large number) of flow paths extending in the axial direction of the second pipe 15 are provided around the axis of the second pipe 15, or flow paths stretched in a mesh pattern are provided in the second pipe 15. You may do it.

（配線部材）
図２に示す配線部材７は、パイプ１１の空間１１ｓ内に挿通されている。平面透視において、ヒータプレート９のうちパイプ１１の空間１１ｓ内に露出する領域では、複数の端子２１が基体１７から露出している。そして、配線部材７は、その一端が複数の端子２１に接続されており、これにより、抵抗発熱体１９と電力供給部３とを接続している。 (Wiring member)
The wiring member 7 shown in FIG. 2 is inserted into the space 11s of the pipe 11. In the planar perspective, a plurality of terminals 21 are exposed from the substrate 17 in the region of the heater plate 9 exposed in the space 11s of the pipe 11. One end of the wiring member 7 is connected to a plurality of terminals 21, thereby connecting the resistance heating element 19 and the power supply unit 3.

複数の配線部材７は、可撓性の電線であってもよいし、可撓性を有さないロッド状のものであってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。また、複数の可撓性の電線は、纏められて１本のケーブルのようになっていてもよいし、纏められていなくてもよい。また、配線部材７と端子２１との接続も適宜なものとされてよい。例えば、両者は、導電性の接合材によって接合されてよい。また、例えば、両者は、一方に雄ねじ部が形成され、他方に雌ねじ部が形成されることにより、螺合されていてもよい。 The plurality of wiring members 7 may be flexible electric wires, rod-shaped ones having no flexibility, or a combination thereof. Further, the plurality of flexible electric wires may or may not be bundled together to form a single cable. Further, the connection between the wiring member 7 and the terminal 21 may be appropriate. For example, the two may be joined by a conductive joining material. Further, for example, both may be screwed together by forming a male threaded portion on one side and a female threaded portion on the other side.

（電力供給部、冷媒供給部及び制御部）
電力供給部３は、例えば、特に図示しないが、電源回路及びコンピュータ等を含んで構成されており、商用電源からの電力を適宜な電圧の交流電力及び／又は直流電力に変換してヒータ１（複数の端子２１）に供給する。電力供給部３（の制御部）は、ヒータ１に設けられた不図示の温度センサが検出する温度に基づいてヒータ１の温度のフィードバック制御をしてもよい。 (Power supply unit, refrigerant supply unit and control unit)
Although not shown in particular, the power supply unit 3 includes, for example, a power supply circuit, a computer, and the like, and converts power from a commercial power source into AC power and / or DC power of an appropriate voltage to be converted into a heater 1 ( Supply to a plurality of terminals 21). The power supply unit 3 (control unit) may perform feedback control of the temperature of the heater 1 based on the temperature detected by a temperature sensor (not shown) provided in the heater 1.

なお、温度センサは、例えば、熱電対又はサーミスタである。抵抗発熱体１９がサーミスタとして用いられてもよい。温度センサの位置は適宜な位置とされてよい。例えば、熱電対は、パイプ１１の空間１１ｓ内に配置され、その少なくとも先端がヒータプレート９に埋設されていてもよい。 The temperature sensor is, for example, a thermocouple or a thermistor. The resistance heating element 19 may be used as a thermistor. The position of the temperature sensor may be an appropriate position. For example, the thermocouple may be arranged in the space 11s of the pipe 11 and at least its tip may be embedded in the heater plate 9.

冷媒供給部５は、例えば、冷媒（流体）を流路１５ｐに供給する。冷媒の状態は適宜なものとされてよい。例えば、冷媒は、液体であってもよいし、気体であってもよいし、流路１５ｐ内で気化したり、流路１５ｐ内で液体と気体との比率が変化したりしてもよい。別の観点では、冷媒は、顕熱、潜熱及びこれらの組み合わせのいずれが利用されてもよい。また、冷媒の成分も適宜なものとされてよい。例えば、冷媒は、水又は空気であってもよいし、窒素、フロン、アルゴン若しくはクリプトン又はこれらの組み合わせであってもよい。 The refrigerant supply unit 5 supplies, for example, a refrigerant (fluid) to the flow path 15p. The state of the refrigerant may be appropriate. For example, the refrigerant may be a liquid, a gas, vaporized in the flow path 15p, or the ratio of the liquid to the gas may change in the flow path 15p. In another aspect, the refrigerant may utilize sensible heat, latent heat or any combination thereof. Further, the components of the refrigerant may be appropriate. For example, the refrigerant may be water or air, or may be nitrogen, chlorofluorocarbons, argon or krypton, or a combination thereof.

冷媒供給部５の構成は、適宜なものとされてよい。例えば、多くの工場は、冷却水を供給する設備を有している。この設備が冷媒供給部５とされてもよいし、当該設備からの冷却水の流量を制御する装置によって冷媒供給部５が構成されてもよい。また、冷媒供給部５は、冷媒の経路上に順に圧縮機、凝縮器及び膨張弁を有し、流路１５ｐを含んで循環路を構成しているものであってもよい。また、冷媒供給部５は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有し、流路１５ｐを流れる冷媒を蒸発器によって冷却するものであってもよい。冷媒の流量は、例えば、ポンプ及び／又はバルブによって適宜に制御されてよい。 The configuration of the refrigerant supply unit 5 may be appropriate. For example, many factories have equipment to supply cooling water. This equipment may be the refrigerant supply unit 5, or the refrigerant supply unit 5 may be configured by a device that controls the flow rate of the cooling water from the equipment. Further, the refrigerant supply unit 5 may have a compressor, a condenser and an expansion valve in this order on the refrigerant path, and may include a flow path 15p to form a circulation path. Further, the refrigerant supply unit 5 may have a compressor, a condenser, an expansion valve and an evaporator, and may cool the refrigerant flowing in the flow path 15p by the evaporator. The flow rate of the refrigerant may be appropriately controlled by, for example, a pump and / or a valve.

制御部６は、冷媒供給部５を制御する。具体的には、例えば、制御部６は、冷媒供給部５から流路１５ｐへ供給される冷媒の流量を制御する。この流量の制御は、冷媒の供給及びその停止を含むものとする。また、制御部６は、冷媒の流量の制御に加えて、又は代えて、冷媒の温度を制御してもよい。 The control unit 6 controls the refrigerant supply unit 5. Specifically, for example, the control unit 6 controls the flow rate of the refrigerant supplied from the refrigerant supply unit 5 to the flow path 15p. This flow rate control shall include the supply of refrigerant and its shutdown. Further, the control unit 6 may control the temperature of the refrigerant in addition to or instead of controlling the flow rate of the refrigerant.

また、制御部６は、例えば、第１パイプ１３及び第２パイプ１５（特にその連結部）の熱膨張差を小さくするように、冷媒供給部５を制御してよい。この制御は、例えば、単に、第２パイプ１５の温度が予め定められた目標温度になるように冷媒供給部５を制御するオープン制御又はフィードバック制御であってもよいし、第１パイプ１３及び第２パイプ１５の線膨張係数と、第１パイプ１３の検出温度とから、熱膨張差が小さくなる第２パイプ１５の目標温度を特定し、その目標温度に第２パイプ１５の温度が至るように冷媒供給部５を制御するオープン制御又はフィードバック制御であってもよい。 Further, the control unit 6 may control the refrigerant supply unit 5 so as to reduce the difference in thermal expansion between the first pipe 13 and the second pipe 15 (particularly the connecting portion thereof), for example. This control may be, for example, simply an open control or a feedback control that controls the refrigerant supply unit 5 so that the temperature of the second pipe 15 becomes a predetermined target temperature, or the first pipe 13 and the first pipe. From the linear expansion coefficient of the 2 pipes 15 and the detected temperature of the 1st pipe 13, the target temperature of the 2nd pipe 15 in which the thermal expansion difference becomes small is specified, and the temperature of the 2nd pipe 15 reaches the target temperature. It may be an open control or a feedback control for controlling the refrigerant supply unit 5.

なお、第１パイプ１３と第２パイプ１５との間に生じる熱応力は、両者の連結部で最も大きいと考えられ、また、連結部において両者の温度は近い。従って、上記の制御において、第１パイプ１３の温度と第２パイプ１５の温度とは同一視されてもよい。また、上記の説明から理解されるように、第１パイプ１３及び第２パイプ１５の一方又は双方には、又は両者の連結部には、温度センサ（不図示）が設けられてもよいし、設けられなくてもよい。また、制御部６は、電力供給部３の制御装置と統合されていてもよい。 The thermal stress generated between the first pipe 13 and the second pipe 15 is considered to be the largest at the connecting portion of both, and the temperatures of both are close to each other at the connecting portion. Therefore, in the above control, the temperature of the first pipe 13 and the temperature of the second pipe 15 may be equated. Further, as understood from the above description, a temperature sensor (not shown) may be provided on one or both of the first pipe 13 and the second pipe 15, or at the connecting portion between the two. It does not have to be provided. Further, the control unit 6 may be integrated with the control device of the power supply unit 3.

（ヒータの製造方法）
ヒータ１の製造方法においては、例えば、ヒータプレート９、第１パイプ１３及び第２パイプ１５が互いに別個に作製される。その後、これらの部材が互いに固定される。これにより、ヒータ１が作製される。なお、ヒータプレート９及び第１パイプ１３は共に作製されてもよい。第１パイプ１３及び第２パイプ１５も、焼成が共に行われるなど、一部の工程が共に行われてもよい。 (Manufacturing method of heater)
In the method for manufacturing the heater 1, for example, the heater plate 9, the first pipe 13, and the second pipe 15 are manufactured separately from each other. After that, these members are fixed to each other. As a result, the heater 1 is manufactured. The heater plate 9 and the first pipe 13 may be manufactured together. The first pipe 13 and the second pipe 15 may also be subjected to some steps together, such as firing together.

ヒータプレート９の作製方法は、例えば、公知の種々の方法と同様とされてよい。例えば、ヒータプレート９の作製方法においては、まず、ドクターブレード法等により、基体１７を構成する複数のセラミックグリーンシートを用意する。次に、必要に応じて、抵抗発熱体１９及び端子２１等が配置される溝又は孔を形成する加工（例えば切削加工又はプレス加工）を行う。次に、いずれかのセラミックグリーンシートに抵抗発熱体１９となる材料（例えば導電ペースト）を配置する。そして、複数のセラミックグリーンシートを積層して焼成する。この他、例えば、ヒータプレート９は、ホットプレス法によって形成されてもよい。 The method for producing the heater plate 9 may be, for example, the same as various known methods. For example, in the method for manufacturing the heater plate 9, first, a plurality of ceramic green sheets constituting the substrate 17 are prepared by a doctor blade method or the like. Next, if necessary, processing (for example, cutting or pressing) is performed to form a groove or a hole in which the resistance heating element 19 and the terminal 21 and the like are arranged. Next, a material (for example, a conductive paste) to be a resistance heating element 19 is placed on one of the ceramic green sheets. Then, a plurality of ceramic green sheets are laminated and fired. In addition, for example, the heater plate 9 may be formed by a hot press method.

第１パイプ１３の作製方法も、例えば、具体的な寸法等を除いて、公知の種々の方法と同様とされてよい。例えば、セラミックの第１パイプ１３は、押出成形法、射出成形法又はホットプレス法によって作製されてよい。また、ドクターブレード法等によって形成したセラミックグリーンシートを軸状部材に巻き付けて焼成してもよい。 The method for manufacturing the first pipe 13 may be the same as various known methods except, for example, specific dimensions and the like. For example, the ceramic first pipe 13 may be manufactured by an extrusion molding method, an injection molding method, or a hot press method. Further, a ceramic green sheet formed by a doctor blade method or the like may be wound around a shaft-shaped member and fired.

第２パイプ１５の作製方法も、ヒータプレート９及び第１パイプ１３の作製方法に倣って作製されてよい。例えば、第２パイプ１５がセラミックの場合は、上記の第１パイプ１３と同様に、材料をパイプ状に成形する。その後、パイプの上端面に主流路１５ｐａとなる凹溝を形成し、この凹溝を塞ぐセラミックグリーンシートを被せて焼成したり、又は凹溝を塞ぐ部材を接着剤又は固相接合により接合したりする。 The method for manufacturing the second pipe 15 may also be manufactured following the method for manufacturing the heater plate 9 and the first pipe 13. For example, when the second pipe 15 is ceramic, the material is formed into a pipe shape in the same manner as the first pipe 13 described above. After that, a concave groove serving as a main flow path 15pa is formed on the upper end surface of the pipe, and a ceramic green sheet that closes the concave groove is covered and fired, or a member that closes the concave groove is joined by an adhesive or solid phase bonding. do.

ドクターブレード法等によって形成したセラミックグリーンシートを軸状部材に巻き付けて焼成する場合においては、第２パイプ１５の内面側部分を構成するセラミックグリーンシート及び第２パイプ１５の外面側部分を構成するセラミックグリーンシートの一方又は双方に流路１５ｐとなる凹溝を形成してもよい。あるいは、第２パイプ１５となるセラミックグリーンシートの、流路１５ｐとなる部分に、焼成によって消失する材料を埋設しておくことによって、流路１５ｐを形成してもよい。 When the ceramic green sheet formed by the doctor blade method or the like is wound around a shaft-shaped member and fired, the ceramic green sheet constituting the inner surface side portion of the second pipe 15 and the ceramic constituting the outer surface side portion of the second pipe 15 are formed. A concave groove serving as a flow path 15p may be formed on one or both of the green sheets. Alternatively, the flow path 15p may be formed by embedding a material that disappears by firing in the portion of the ceramic green sheet that becomes the second pipe 15 that becomes the flow path 15p.

また、副流路１５ｐｂは、空間１１ｓと共に型によって形成されてもよいし、パイプ１１の成形後にドリル等を用いた切削加工によって形成されてもよい。 Further, the subchannel 15pb may be formed by a mold together with the space 11s, or may be formed by cutting with a drill or the like after forming the pipe 11.

（部材同士の固定）
図４（ａ）～図４（ｅ）は、第１パイプ１３と第２パイプ１５との接続に関して種々の例を示す模式的な断面図である。なお、図４（ａ）～図４（ｃ）においては、例えば、紙面左側がヒータ１の中心側である。図４（ｄ）及び図４（ｅ）は、基体１７と第１パイプ１３との接続に関しての例を示す断面図として捉えられてもよく、この場合の符号も括弧内に付している。 (Fixing between members)
4 (a) to 4 (e) are schematic cross-sectional views showing various examples of the connection between the first pipe 13 and the second pipe 15. In FIGS. 4A to 4C, for example, the left side of the paper surface is the center side of the heater 1. 4 (d) and 4 (e) may be taken as a cross-sectional view showing an example of the connection between the substrate 17 and the first pipe 13, and the reference numerals in this case are also shown in parentheses.

図４（ａ）の例では、第２パイプ１５の上端面に凹溝１５ｒが形成されている。凹溝１５ｒは、例えば、第２パイプ１５の軸回りに１周している。そして、第１パイプ１３の下端がこの凹溝１５ｒに嵌合されていることによって、第１パイプ１３と第２パイプ１５とは連結されている。なお、両者は、着脱可能に嵌合しているだけであってもよいし、後述する図４（ｄ）及び図４（ｅ）のように接着剤又は固相接合によって接合されていてもよい。また、図示の例では、凹溝１５ｒの１対の内壁面が、第１パイプ１３の内面と外面とに接しているが、一方のみが接して嵌合していてもよい。凹溝１５ｒは、１周していなくてもよく、また、周方向において複数に分割されていてもよい。 In the example of FIG. 4A, a concave groove 15r is formed on the upper end surface of the second pipe 15. The concave groove 15r makes one revolution around the axis of the second pipe 15, for example. The lower end of the first pipe 13 is fitted into the concave groove 15r, so that the first pipe 13 and the second pipe 15 are connected to each other. It should be noted that both may be simply detachably fitted, or may be bonded by an adhesive or solid phase bonding as shown in FIGS. 4 (d) and 4 (e) described later. .. Further, in the illustrated example, the pair of inner wall surfaces of the concave groove 15r are in contact with the inner surface and the outer surface of the first pipe 13, but only one of them may be in contact with each other to be fitted. The concave groove 15r may not make one round, or may be divided into a plurality of portions in the circumferential direction.

第１パイプ１３と凹溝１５ｒとの嵌合には、第２パイプ１５の収縮を利用してもよい。具体的には、例えば、第１パイプ１３及び第２パイプ１５（いずれも焼結後）のうち、第２パイプ１５のみを適宜な温度まで加熱する。そして、凹溝１５ｒに第１パイプ１３の下端を挿入し、第２パイプ１５の加熱を停止する（積極的に冷却してもよい。）。その結果、第２パイプ１５は収縮し、第１パイプ１３は、凹溝１５ｒの１対の内壁面に締め付けられ、及び／又は１対の内壁面のうち外側の内壁面が第１パイプ１３の外面を締め付ける（押圧する）。これにより、両者の間の摩擦力が増加し、第１パイプ１３が凹溝１５ｒから抜けにくくなる。 The contraction of the second pipe 15 may be used for fitting the first pipe 13 and the concave groove 15r. Specifically, for example, of the first pipe 13 and the second pipe 15 (both after sintering), only the second pipe 15 is heated to an appropriate temperature. Then, the lower end of the first pipe 13 is inserted into the concave groove 15r to stop the heating of the second pipe 15 (may be positively cooled). As a result, the second pipe 15 contracts, the first pipe 13 is fastened to a pair of inner wall surfaces of the concave groove 15r, and / or the outer inner wall surface of the pair of inner wall surfaces is the first pipe 13. Tighten (press) the outer surface. As a result, the frictional force between the two increases, and the first pipe 13 is less likely to come out of the concave groove 15r.

上記のように第２パイプ１５の収縮を利用する場合、第２パイプ１５を加熱するときの温度よりも低い温度範囲で、第１パイプ１３及び第２パイプ１５が同一の温度である状態においては、例えば、凹溝１５ｒの幅は第１パイプ１３の下端の厚さよりも小さくされ、及び／又は外側の内壁面は第１パイプ１３の下端の外面よりも内側に位置している。上記の嵌合のために第２パイプ１５を加熱したときの第２パイプ１５の温度は、例えば、ヒータ１の使用温度（例えば３５０℃以下）よりも高くされる。一例として、第２パイプ１５の温度は、４００℃以上８００℃以下である。凹溝１５ｒへの挿入時の第１パイプ１３の温度は、上記の加熱温度よりも低い温度であればよく、例えば、室温（５℃以上３５℃以下）又はヒータ１の使用温度以下（例えば３５０℃以下）である。 When the contraction of the second pipe 15 is used as described above, in a temperature range lower than the temperature at which the second pipe 15 is heated, in a state where the first pipe 13 and the second pipe 15 have the same temperature. For example, the width of the concave groove 15r is made smaller than the thickness of the lower end of the first pipe 13, and / or the outer inner wall surface is located inside the outer surface of the lower end of the first pipe 13. The temperature of the second pipe 15 when the second pipe 15 is heated for the above fitting is, for example, higher than the operating temperature of the heater 1 (for example, 350 ° C. or lower). As an example, the temperature of the second pipe 15 is 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. The temperature of the first pipe 13 at the time of insertion into the concave groove 15r may be a temperature lower than the above heating temperature, for example, room temperature (5 ° C. or higher and 35 ° C. or lower) or the operating temperature of the heater 1 or lower (for example, 350). ℃ or less).

なお、製造方法の観点から説明したが、完成後のヒータ１の観点からは、例えば、第１パイプ１３及び第２パイプ１５は、所定の温度範囲で同一の温度とされた場合に凹溝１５ｒの壁面が第１パイプ１３の外周面（又は、外周面及び内周面）に圧縮方向の応力を付与する寸法を有しているということができる。なお、上記の温度範囲は、例えば、２５℃以上３００℃以下である。 Although described from the viewpoint of the manufacturing method, from the viewpoint of the heater 1 after completion, for example, when the first pipe 13 and the second pipe 15 have the same temperature within a predetermined temperature range, the concave groove 15r It can be said that the wall surface of the first pipe 13 has a dimension that applies stress in the compression direction to the outer peripheral surface (or the outer peripheral surface and the inner peripheral surface) of the first pipe 13. The above temperature range is, for example, 25 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.

図４（ｂ）の例では、第１パイプ１３及び第２パイプ１５は、着脱可能に連結されている。また、第１パイプ１３と前記第２パイプ１５とは、両者の連結部において、所定の遊びの範囲内で径方向において相対変位可能に連結されている。 In the example of FIG. 4B, the first pipe 13 and the second pipe 15 are detachably connected to each other. Further, the first pipe 13 and the second pipe 15 are connected so as to be relatively displaceable in the radial direction within a predetermined play range at the connecting portion between the first pipe 13 and the second pipe 15.

具体的には、例えば、第１パイプ１３の下端及び第２パイプ１５の上端は、概略Ｌ字に構成されており、前者が後者に載置されているとともに、両者は径方向において互いに対向する第１対向部１３ｆ及び第２対向部１５ｆを有している。この対向部には、ボルト２３が挿通され、ナット２５に螺合している。ボルト２３のボルト頭２３ａとナット２５との距離は、第１対向部１３ｆ及び第２対向部１５ｆの合計の厚さよりも所定の差（遊び）で大きくされている。これにより、第１パイプ１３と前記第２パイプ１５とは、上記の遊びの範囲内で相対変位可能に連結されている。 Specifically, for example, the lower end of the first pipe 13 and the upper end of the second pipe 15 are substantially L-shaped, the former is placed on the latter, and both face each other in the radial direction. It has a first facing portion 13f and a second facing portion 15f. A bolt 23 is inserted through the facing portion and screwed into the nut 25. The distance between the bolt head 23a of the bolt 23 and the nut 25 is made larger by a predetermined difference (play) than the total thickness of the first facing portion 13f and the second facing portion 15f. As a result, the first pipe 13 and the second pipe 15 are connected so as to be relatively displaceable within the range of the play.

なお、遊びの大きさは、第１パイプ１３が第２パイプ１５から脱落してしまわない範囲で適宜に設定されてよい。図示の例では、第２対向部１５ｆが第１対向部１３ｆの外側に位置しているが、両者の位置関係は逆であってもよい。ボルト２３の挿通方向も図示とは逆であってもよい。また、ボルト２３及びナット２５は、例えば、適宜な数で、パイプ１１の軸回りに配置されてよい。 The size of the play may be appropriately set within a range in which the first pipe 13 does not fall off from the second pipe 15. In the illustrated example, the second facing portion 15f is located outside the first facing portion 13f, but the positional relationship between the two may be reversed. The insertion direction of the bolt 23 may be opposite to that shown in the drawing. Further, the bolts 23 and the nuts 25 may be arranged around the axis of the pipe 11 in an appropriate number, for example.

図４（ｃ）の例では、第１パイプ１３及び第２パイプ１５は接着剤２７によって接合されている。具体的には、接着剤２７は、第１パイプ１３と第２パイプ１５とのつなぎ目に対して、内面側及び外面側の少なくとも一方（図示の例では双方）から接着されている。接着剤２７は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよいし、導電材料であってもよいし、絶縁材料であってもよい。例えば、接着剤２７は、セラミックを溶射することによって形成されてよい。 In the example of FIG. 4C, the first pipe 13 and the second pipe 15 are joined by an adhesive 27. Specifically, the adhesive 27 is adhered to the joint between the first pipe 13 and the second pipe 15 from at least one of the inner surface side and the outer surface side (both in the illustrated example). The adhesive 27 may be an organic material, an inorganic material, a conductive material, or an insulating material. For example, the adhesive 27 may be formed by spraying a ceramic.

図４（ｃ）の例では、第１パイプ１３の下端及び第２パイプ１５の上端は、図４（ｂ）の例と同様に、概略Ｌ字に構成されており、前者が後者に載置されているとともに、径方向において互いに対向する第１対向部１３ｆ及び第２対向部１５ｆを有している。ただし、これらの互いに対向する面は、第１対向部１３ｆ及び第２対向部１５ｆの先端ほど薄くなるようにパイプ１１の軸方向に対して傾斜している。図４（ｂ）及び図４（ｃ）の例において、このような傾斜の有無及び角度は適宜に設定されてよい。図４（ｃ）においても、第２対向部１５ｆが第１対向部１３ｆの外側に位置しているが、両者の位置関係は逆であってもよい。 In the example of FIG. 4 (c), the lower end of the first pipe 13 and the upper end of the second pipe 15 are substantially L-shaped as in the example of FIG. 4 (b), and the former is placed on the latter. In addition, it has a first facing portion 13f and a second facing portion 15f facing each other in the radial direction. However, these facing surfaces are inclined with respect to the axial direction of the pipe 11 so as to be thinner toward the tips of the first facing portion 13f and the second facing portion 15f. In the examples of FIGS. 4 (b) and 4 (c), the presence / absence and angle of such inclination may be appropriately set. Also in FIG. 4C, the second facing portion 15f is located outside the first facing portion 13f, but the positional relationship between the two may be reversed.

図４（ｄ）の例では、第１パイプ１３及び第２パイプ１５は接着剤２９（接着層）によって接合されている。具体的には、接着剤２９は、第１パイプ１３と第２パイプ１５との間に介在している。接着剤２９は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよいし、導電材料であってもよいし、絶縁材料であってもよい。具体的には、接着剤２９としては、例えば、ガラス系のものが用いられてよい。すなわち、第１パイプ１３と第２パイプ１５とはガラス接合されてよい。 In the example of FIG. 4D, the first pipe 13 and the second pipe 15 are joined by an adhesive 29 (adhesive layer). Specifically, the adhesive 29 is interposed between the first pipe 13 and the second pipe 15. The adhesive 29 may be an organic material, an inorganic material, a conductive material, or an insulating material. Specifically, as the adhesive 29, for example, a glass-based adhesive may be used. That is, the first pipe 13 and the second pipe 15 may be glass-bonded.

図４（ｅ）の例では、第１パイプ１３及び第２パイプ１５は、互いに対向する面が、その間に接着材を介在させずに直接に接合されている。この接合には、例えば、固相接合が利用されてよい。固相接合としては、例えば、拡散接合が利用されてよい。拡散接合では、第１パイプ１３と第２パイプ１５とが加熱加圧されることによって接合される。図４（ｅ）では、多角形によってセラミックの粒子が模式的に示されている。なお、拡散接合は、第１パイプ１３及び第２パイプ１５を直接に当接させるものだけでなく、両者の間に接合を促進するための材料が配置されるものも含むものとする。当該材料は、接合に際して、固相状態のままであってもよいし、液相状態となってもよい。 In the example of FIG. 4 (e), the surfaces of the first pipe 13 and the second pipe 15 facing each other are directly joined without any adhesive intervening between them. For this bonding, for example, solid phase bonding may be used. As the solid phase bonding, for example, diffusion bonding may be used. In the diffusion joining, the first pipe 13 and the second pipe 15 are joined by heating and pressurizing. In FIG. 4 (e), the ceramic particles are schematically shown by polygons. In addition, the diffusion joining includes not only the one in which the first pipe 13 and the second pipe 15 are directly brought into contact with each other, but also the one in which a material for promoting the joining is arranged between the two. The material may remain in a solid phase state or may be in a liquid phase state at the time of joining.

なお、図４（ｄ）及び図４（ｅ）では、上下方向に互いに対向する面同士の接合を示しているが、当該面に加えて、又は代えて、図４（ｂ）又は図４（ｃ）のように第１対向部１３ｆ及び第２対向部１５ｆの互いに対向する面同士が、接着剤２９又は固相接合によって接合されてよい。 Although FIGS. 4 (d) and 4 (e) show joining of surfaces facing each other in the vertical direction, in addition to or in place of the surfaces, FIGS. 4 (b) or 4 (e) As in c), the facing surfaces of the first facing portion 13f and the second facing portion 15f may be bonded to each other by an adhesive 29 or a solid phase bonding.

第１パイプ１３と第２パイプ１５との固定について述べたが、ヒータプレート９（基体１７）と第１パイプ１３との固定も、適宜な方法によって実現されてよい。例えば、両者は、図４（ｄ）に示すように、両者の間に介在する接着剤２９によって接合されてもよいし、図４（ｅ）に示すように、固相接合（拡散接合）によって接合されてもよいし、ボルト及びナット等を用いた機械的結合によって固定されてもよい。 Although the fixing of the first pipe 13 and the second pipe 15 has been described, the fixing of the heater plate 9 (base 17) and the first pipe 13 may be realized by an appropriate method. For example, both may be bonded by an adhesive 29 interposed between the two as shown in FIG. 4 (d), or by solid phase bonding (diffusion bonding) as shown in FIG. 4 (e). It may be joined, or it may be fixed by mechanical connection using bolts, nuts, or the like.

以上のとおり、本実施形態では、ヒータ１は、絶縁性の基体１７と、抵抗発熱体１９と、第１パイプ１３と、第２パイプ１５とを有している。基体１７は、上面９ａ及びその背面の下面９ｂを有している。抵抗発熱体１９は、基体１７内で上面９ａ及び下面９ｂに沿って延びている。第１パイプ１３は、下面９ｂから下方（下面９ｂが面している方向）へ延びている。第２パイプ１５は、第１パイプ１３の下端（下面９ｂとは反対側の端部）から下方（下面９ｂが面している方向）へ延びている。第１パイプ１３は、絶縁性の第１材料からなる。第２パイプ１５は、第１材料よりも線膨張係数が高く、かつ基体１７の材料との線膨張係数の差が、第１材料と基体１７との線膨張係数の差よりも大きい、絶縁性の第２材料からなる（すなわち、第１条件が満たされる。）。第２パイプ１５には、流路１５ｐが形成されている。 As described above, in the present embodiment, the heater 1 has an insulating substrate 17, a resistance heating element 19, a first pipe 13, and a second pipe 15. The substrate 17 has an upper surface 9a and a lower surface 9b on the back surface thereof. The resistance heating element 19 extends in the substrate 17 along the upper surface 9a and the lower surface 9b. The first pipe 13 extends downward from the lower surface 9b (in the direction facing the lower surface 9b). The second pipe 15 extends downward (in the direction facing the lower surface 9b) from the lower end of the first pipe 13 (the end opposite to the lower surface 9b). The first pipe 13 is made of an insulating first material. The second pipe 15 has a higher linear expansion coefficient than the first material, and the difference in the linear expansion coefficient from the material of the substrate 17 is larger than the difference in the linear expansion coefficient between the first material and the substrate 17. (That is, the first condition is satisfied). A flow path 15p is formed in the second pipe 15.

従って、例えば、第１パイプ１３及び第２パイプ１５のいずれも絶縁材料から構成されていることから、これらが抵抗発熱体１９若しくは配線部材７、又はウェハに対する加工（例えばプラズマ処理）に干渉するおそれが低減される。また、例えば、第２材料によってパイプ１１の全体が形成されたと仮定した場合に比較して、基体１７とパイプ１１（第１パイプ１３）との間の熱応力を低減することができる。また、例えば、第１材料によってパイプ１１の全体が形成されたと仮定した場合に比較して、設計の自由度が高くなる。例えば、第２材料として、伝熱性が低いもの、安価なもの等を選択することができる。その一方で、例えば、第１材料及び第２材料の２種類を用いることから、１種類の材料でパイプ１１を形成したと仮定した場合に比較して、パイプ１１内（第１パイプ１３と第２パイプ１５との間）の熱応力が大きくなるおそれがある。しかし、第１パイプ１３よりも線膨張係数が大きい第２パイプ１５に流路１５ｐを形成し、冷媒を流すことによって、熱応力を緩和することができる。 Therefore, for example, since both the first pipe 13 and the second pipe 15 are made of an insulating material, they may interfere with the processing (for example, plasma processing) of the resistance heating element 19, the wiring member 7, or the wafer. Is reduced. Further, for example, the thermal stress between the substrate 17 and the pipe 11 (first pipe 13) can be reduced as compared with the case where the entire pipe 11 is formed by the second material. Further, for example, the degree of freedom in design is increased as compared with the case where the entire pipe 11 is formed by the first material. For example, as the second material, a material having low heat conductivity, an inexpensive material, or the like can be selected. On the other hand, for example, since two types of the first material and the second material are used, the inside of the pipe 11 (the first pipe 13 and the first pipe 13 and the first pipe 13) is compared with the case where the pipe 11 is formed by one type of material. The thermal stress between the two pipes 15) may increase. However, the thermal stress can be relaxed by forming the flow path 15p in the second pipe 15 having a linear expansion coefficient larger than that of the first pipe 13 and allowing the refrigerant to flow.

また、本実施形態では、第２材料は、第１材料よりも熱伝導率が低くされてよい（第２条件が満たされてよい。）。 Further, in the present embodiment, the second material may have a lower thermal conductivity than the first material (the second condition may be satisfied).

この場合、例えば、基体１７からパイプ１１へ逃げる熱を低減できる。その結果、例えば、ヒータプレート９のパイプ１１との接続位置において温度が低下するおそれが低減され、ヒータプレート９の温度を均一化することが容易化される。ひいては、ウェハの加工精度が向上する。また、第２材料の熱伝導率が低いことから、第２パイプ１５を冷却するための流路１５ｐの冷媒によってヒータプレート９まで冷却されてしまうおそれが低減される。ただし、流路１５ｐの冷媒は、ヒータプレート９の温度を積極的に下げることに利用されても構わない。 In this case, for example, the heat escaping from the substrate 17 to the pipe 11 can be reduced. As a result, for example, the possibility that the temperature drops at the connection position of the heater plate 9 with the pipe 11 is reduced, and it becomes easy to make the temperature of the heater plate 9 uniform. As a result, the processing accuracy of the wafer is improved. Further, since the thermal conductivity of the second material is low, the possibility that the heater plate 9 is cooled by the refrigerant in the flow path 15p for cooling the second pipe 15 is reduced. However, the refrigerant in the flow path 15p may be used to positively lower the temperature of the heater plate 9.

また、本実施形態では、第１材料の主成分は、基体１７の材料の主成分と同一とされてよい。そして、第２材料の主成分は、基体１７の材料の主成分及び第１材料の主成分と異なっていてよい。 Further, in the present embodiment, the main component of the first material may be the same as the main component of the material of the substrate 17. The main component of the second material may be different from the main component of the material of the substrate 17 and the main component of the first material.

この場合、例えば、基体１７の線膨張係数と第１パイプ１３の線膨張係数とを近づけやすい。その一方で、例えば、基体１７及び第１パイプ１３とは特性等が大きく異なる第２パイプ１５を構成することができる。例えば、既述のように、第２パイプ１５の熱伝導率を低くしたり、パイプ１１全体として材料費を低減したりすることができる。 In this case, for example, the linear expansion coefficient of the substrate 17 and the linear expansion coefficient of the first pipe 13 can be easily brought close to each other. On the other hand, for example, the second pipe 15 having characteristics and the like significantly different from those of the substrate 17 and the first pipe 13 can be configured. For example, as described above, the thermal conductivity of the second pipe 15 can be lowered, or the material cost of the pipe 11 as a whole can be reduced.

また、本実施形態では、第２材料は、主成分よりも融点が低い成分の質量％が基体１７の材料よりも低くてもよい。なお、この場合には、既述のように、第１材料にそのような副成分が含まれていない場合も含む。別の観点では、基体１７が液相焼結体とされる一方で、第１パイプ１３が固相焼結体とされてよい。 Further, in the present embodiment, in the second material, the mass% of the component having a melting point lower than that of the main component may be lower than that of the material of the substrate 17. In this case, as described above, the case where the first material does not contain such an auxiliary component is also included. From another point of view, the substrate 17 may be a liquid phase sintered body, while the first pipe 13 may be a solid phase sintered body.

この場合、基体１７及び第１パイプ１３の主成分が同じであることにより、両者の線膨張係数の差を小さくすることが容易である。その一方で、第１パイプ１３の熱伝導率を下げて、基体１７からパイプ１１へ逃げる熱を低減できる。 In this case, since the main components of the substrate 17 and the first pipe 13 are the same, it is easy to reduce the difference in the linear expansion coefficients between the two. On the other hand, the thermal conductivity of the first pipe 13 can be lowered to reduce the heat escaping from the substrate 17 to the pipe 11.

また、本実施形態では、第１材料は、窒化アルミニウムを主成分として含んでよく、また、第２材料は、酸化アルミニウム（アルミナ）を主成分として含んでよい。 Further, in the present embodiment, the first material may contain aluminum nitride as a main component, and the second material may contain aluminum oxide (alumina) as a main component.

この場合、窒化アルミニウムは耐食性がよく、酸化アルミニウムは窒化アルミニウムよりも断熱性が高いことから、パイプ１１全体として耐久性及び断熱性が向上する。なお、この場合において、基体１７の主成分と第１材料の主成分とが同じ窒化アルミニウムの場合においては、ヒータ１全体としての耐久性等が向上する。 In this case, aluminum nitride has good corrosion resistance, and aluminum oxide has higher heat insulating properties than aluminum nitride, so that the durability and heat insulating properties of the pipe 11 as a whole are improved. In this case, when the main component of the substrate 17 and the main component of the first material are the same aluminum nitride, the durability of the heater 1 as a whole is improved.

また、本実施形態では、基体１７と第１パイプ１３とは固相接合又は接着剤（２７及び／又は２９）により固定されてよく、また、第１パイプ１３と第２パイプ１５とは着脱可能に連結されてよい。 Further, in the present embodiment, the substrate 17 and the first pipe 13 may be fixed by solid phase bonding or an adhesive (27 and / or 29), and the first pipe 13 and the second pipe 15 can be attached and detached. May be linked to.

この場合、例えば、ヒータプレート９及び第１パイプ１３は汎用のものにして、第２パイプ１５をヒータ１が組み込まれるシステムに応じたものにできる。その逆に、第２パイプ１５を汎用のものとして、ヒータプレート９及び第１パイプ１３はシステムに応じたものにすることもできる。すなわち、ウェハ付近の設計と、ウェハから離れた部分の設計との独立性が向上する。その結果、設計が容易化される。別の観点では、ヒータプレート９及び第２パイプ１５の組み合わせの変更により、ヒータの種々のバリエーションを低コストで実現可能である。設計段階ではなく、販売直前又は使用直前に、システムに応じた組み合わせを実現したり、適宜な時期にヒータ１の一部を交換したりすることも可能である。 In this case, for example, the heater plate 9 and the first pipe 13 may be general-purpose, and the second pipe 15 may be adapted to the system in which the heater 1 is incorporated. On the contrary, the second pipe 15 can be used for general purposes, and the heater plate 9 and the first pipe 13 can be made according to the system. That is, the independence between the design near the wafer and the design of the portion away from the wafer is improved. As a result, the design is facilitated. From another point of view, various variations of the heater can be realized at low cost by changing the combination of the heater plate 9 and the second pipe 15. It is also possible to realize a combination according to the system or to replace a part of the heater 1 at an appropriate time, not at the design stage but immediately before sale or just before use.

また、本実施形態では、基体１７と第１パイプ１３とは固相接合又は接着剤により固定されてよく、第１パイプ１３と第２パイプ１５とは、両者の連結部において、所定の遊びの範囲内で径方向において相対変位可能であってもよい。 Further, in the present embodiment, the substrate 17 and the first pipe 13 may be fixed by solid phase bonding or an adhesive, and the first pipe 13 and the second pipe 15 have a predetermined play in the connecting portion between the two. Relative displacement may be possible in the radial direction within the range.

この場合、第１パイプ１３と第２パイプ１５との熱膨張差の大きさに対して、両者の間に生じる熱応力を小さくすることができる（熱応力を無くす場合を含む。）。その結果、第２パイプ１５を構成する第２材料の選択の自由度が向上する。ひいては、パイプ１１全体として、耐久性及び／又は断熱性等の特性を向上させることが容易化される。また、遊びによって第１パイプ１３と第２パイプ１５との間の断熱がなされ、ヒータプレート９の熱が第２パイプ１５へ逃げるおそれを低減できる。 In this case, the thermal stress generated between the first pipe 13 and the second pipe 15 can be reduced with respect to the magnitude of the difference in thermal expansion (including the case where the thermal stress is eliminated). As a result, the degree of freedom in selecting the second material constituting the second pipe 15 is improved. As a result, it is facilitated to improve the durability and / or the heat insulating property of the pipe 11 as a whole. Further, the play heats the space between the first pipe 13 and the second pipe 15, and the possibility that the heat of the heater plate 9 escapes to the second pipe 15 can be reduced.

また、本実施形態では、第２パイプ１５は、第１パイプ１３側の端部に、第１パイプ１３の第２パイプ１５側の端部が嵌合する凹溝１５ｒを有していてもよい。 Further, in the present embodiment, the second pipe 15 may have a recessed groove 15r at the end on the first pipe 13 side to which the end on the second pipe 15 side of the first pipe 13 fits. ..

この場合、例えば、第１パイプ１３の第２パイプ１５からの脱落のおそれを低減できる。また、第１パイプ１３を凹溝１５ｒに差し込むだけでよいので、第１パイプ１３と第２パイプ１５との連結作業も簡素化される。 In this case, for example, the risk of the first pipe 13 falling off from the second pipe 15 can be reduced. Further, since it is only necessary to insert the first pipe 13 into the concave groove 15r, the work of connecting the first pipe 13 and the second pipe 15 is also simplified.

また、本実施形態では、第１パイプ１３及び第２パイプ１５は、２５℃以上３００℃以下の範囲で同一の温度とされた場合に凹溝１５ｒの壁面が第１パイプ１３の外周面に圧縮方向の応力を付与する寸法を有していてもよい。 Further, in the present embodiment, when the first pipe 13 and the second pipe 15 have the same temperature in the range of 25 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, the wall surface of the concave groove 15r is compressed to the outer peripheral surface of the first pipe 13. It may have dimensions that apply directional stress.

この場合、例えば、上記の温度範囲よりも高い温度まで第２パイプ１５を加熱することによって第１パイプ１３及び第２パイプ１５の着脱を行うことができる。また、ボルトを用いた場合のように局所に力が加えられるのではないことから、第１パイプ１３及び第２パイプ１５に生じる応力を分散させやすい。 In this case, for example, the first pipe 13 and the second pipe 15 can be attached and detached by heating the second pipe 15 to a temperature higher than the above temperature range. Further, since the force is not applied locally as in the case of using bolts, it is easy to disperse the stress generated in the first pipe 13 and the second pipe 15.

また、本実施形態では、流路１５ｐは、第２パイプ１５の軸回りに延びる部分（主流路１５ｐａ）を有し、当該部分は、第２パイプ１５の内面から外面への方向における幅よりも、第２パイプ１５の軸方向における深さの方が大きい。 Further, in the present embodiment, the flow path 15p has a portion extending around the axis of the second pipe 15 (main flow path 15pa), and the portion is wider than the width in the direction from the inner surface to the outer surface of the second pipe 15. , The depth of the second pipe 15 in the axial direction is larger.

この場合、流路１５ｐの第１パイプ１３に対して対向する面積を相対的に小さくしつつ、流路１５ｐの流体が第２パイプ１５に接触する面積を大きくできる。すなわち、第１パイプ１３が冷却されるおそれを低減しつつ、第２パイプ１５を効率的に冷却することができる。その結果、第１パイプ１３と第２パイプ１５との間に生じる熱応力を低減する効果が向上する。 In this case, the area of the flow path 15p facing the first pipe 13 can be made relatively small, while the area of the flow path 15p in contact with the second pipe 15 can be increased. That is, the second pipe 15 can be efficiently cooled while reducing the possibility that the first pipe 13 is cooled. As a result, the effect of reducing the thermal stress generated between the first pipe 13 and the second pipe 15 is improved.

本開示に係るヒータは、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The heater according to the present disclosure is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various embodiments.

ヒータは、ヒータとしての機能以外の機能を有していてもよい。例えば、基体内には、抵抗発熱体以外に、ヒータプレートを静電チャックとして機能させるための電極、及び／又はプラズマを発生させるための電極等が設けられていてもよい。このような電極は、例えば、抵抗発熱体に対して第１主面（上面）側に位置してよい。 The heater may have a function other than the function as a heater. For example, in addition to the resistance heating element, an electrode for making the heater plate function as an electrostatic chuck and / or an electrode for generating plasma may be provided in the substrate. Such an electrode may be located, for example, on the first main surface (upper surface) side with respect to the resistance heating element.

また、例えば、ヒータは、抵抗発熱体を１層のみ有するものに限定されず、２層以上の抵抗発熱体を有していてもよい。また、１層の抵抗発熱体は、複数に分割されて、又は１本の抵抗発熱体の複数個所に給電点が設けられて、個別に発熱量を制御可能とされていてよい。ヒータは、抵抗発熱体及び端子に加えて、端子と抵抗発熱体とを接続する配線パターンを抵抗発熱体の層とは別個の層に有していてもよい。上記の説明からも理解されるように、抵抗発熱体が埋設された基体は、２層の絶縁層によって構成されるものに限定されず、適宜な枚数の絶縁層によって構成されてよい。 Further, for example, the heater is not limited to having only one layer of resistance heating elements, and may have two or more layers of resistance heating elements. Further, the one-layer resistance heating element may be divided into a plurality of parts, or feeding points may be provided at a plurality of locations of one resistance heating element so that the amount of heat generated can be individually controlled. In addition to the resistance heating element and the terminal, the heater may have a wiring pattern connecting the terminal and the resistance heating element in a layer separate from the layer of the resistance heating element. As can be understood from the above description, the substrate in which the resistance heating element is embedded is not limited to the one composed of two insulating layers, and may be composed of an appropriate number of insulating layers.

１…ヒータ、９…ヒータプレート、９ａ…上面（第１主面）、９ｂ…下面（第２主面）、１３…第１パイプ、１５…第２パイプ、１５ｐ…流路、１７…基体、１９…抵抗発熱体。 1 ... heater, 9 ... heater plate, 9a ... top surface (first main surface), 9b ... bottom surface (second main surface), 13 ... first pipe, 15 ... second pipe, 15p ... flow path, 17 ... substrate, 19 ... Resistance heating element.

Claims

An insulating substrate having a first main surface and a second main surface on the back surface thereof,
A resistance heating element extending along the first main surface and the second main surface in the substrate,
A first pipe extending from the second main surface in the direction facing the second main surface, and
A second pipe extending from the end of the first pipe opposite to the second main surface in the direction facing the second main surface, and
Have and
The first pipe is made of an insulating first material.
The second pipe has a higher linear expansion coefficient than the first material, and the difference in the linear expansion coefficient from the material of the substrate is larger than the difference in the linear expansion coefficient between the first material and the substrate. It is made of an insulating second material having a lower thermal conductivity than the first material .
A heater having a flow path formed in the second pipe.

The main component of the first material is the same as the main component of the material of the substrate.
The heater according to claim 1 , wherein the main component of the second material is different from the main component of the material of the substrate and the main component of the first material.

The heater according to claim 2 , wherein the first material has a mass% of a component having a melting point lower than that of the main component, which is lower than that of the material of the substrate.

The first material contains aluminum nitride as a main component and contains aluminum nitride as a main component.
The heater according to any one of claims 1 to 3 , wherein the second material contains aluminum oxide as a main component.

The substrate and the first pipe are fixed by solid phase bonding or an adhesive, and are fixed to each other.
The heater according to any one of claims 1 to 4 , wherein the first pipe and the second pipe are detachably connected to each other.

The substrate and the first pipe are fixed by solid phase bonding or an adhesive, and are fixed to each other.
The heater according to any one of claims 1 to 5 , wherein the first pipe and the second pipe can be relatively displaced in the radial direction within a predetermined play range at the connecting portion between the two pipes.

Any one of claims 1 to 5 , wherein the second pipe has a recessed groove at the end on the first pipe side to which the end on the second pipe side of the first pipe fits. The heater described in.

The dimensions of the first pipe and the second pipe are such that the wall surface of the concave groove applies stress in the compression direction to the outer peripheral surface of the first pipe when the temperature is the same in the range of 25 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. The heater according to claim 7 .

The flow path has a portion extending around the axis of the second pipe, and the portion has a depth in the axial direction of the second pipe rather than a width in the direction from the inner surface to the outer surface of the second pipe. The heater according to any one of claims 1 to 8 , wherein the heater is larger.

The heater according to any one of claims 1 to 9 , and the heater.
A power supply unit that supplies power to the resistance heating element and
A refrigerant supply unit that supplies refrigerant to the flow path and
Has a heater system.

The heater system according to claim 10 , further comprising a control unit that controls the refrigerant supply unit so as to reduce the difference in thermal expansion between the first pipe and the second pipe.