JP7145226B2 - ウェハ用部材、ウェハ用システム及びウェハ用部材の製造方法 - Google Patents
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Description
(ヒータシステム)
図1(a)は、第1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1(b)は、図1(a)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1(b)において、ヒータ1については、図1(a)のIb-Ib線断面図が示されている。
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から下方へ突出しているヒータピラー11とを有している。ヒータピラー11は、例えば、ヒータプレート9の下面に固定されている上部ピラー13と、上部ピラー13の下端に固定されている下部ピラー15とによって構成されている。
ヒータプレート9の上面17a及び下面17b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4mm以上30mm以下である。
板状体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、そのまま板状体17の外形及び寸法の説明と捉えられてよい。板状体17の材料は、例えば、セラミックである。セラミックは、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al2O3、アルミナ)、炭化珪素(SiC)、及び窒化珪素(Si3N4)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。)。
抵抗発熱体27(図2参照)は、板状体17の上面17a及び下面17bに沿って(例えば平行に)延びている。また、抵抗発熱体27は、平面視において、例えば、板状体17の概ね全面に亘って延びている。板状体17の内部において、1層の抵抗発熱体27が設けられていてもよいし、2層以上の抵抗発熱体27が設けられていてもよい。換言すれば、抵抗発熱体27は、上下方向の1つの位置のみに設けられていてもよいし、上下方向の2以上の位置に設けられていてもよい。本実施形態では、2層の抵抗発熱体27が設けられている態様を例に取る。
図2は、ヒータピラー11の分解斜視図である。なお、ヒータピラー11は、上部ピラー13と下部ピラー15とを一旦固定した後も、必要に応じて図示のように分解可能であってもよいし、一旦固定した後は、図示のような分解は(破壊無しでは)不可能であってもよい。
柱状体19は、例えば、基本的に(上部流路19c等を除いて)中実の部材である。中実は、ガスが存在する、又は真空とされている空間を有さないという意味である。例えば、柱状体19(又は柱状部25)は、上側(板状体17側)の1/3以上、1/2以上又は2/3以上の範囲において、流路の容積及び導体の体積を除いて、100%又は80%以上の体積が中実である。柱状体19の形状及び寸法は適宜に設定されてよい。柱状体19(又は柱状部25)は、上下方向の長さが径(平面視で非円形の場合は例えば最大径)に対して、大きくてもよいし、同等でもよいし、小さくてもよい。換言すれば、柱状体19(柱状部25)は、上下に細長い形状でなくてもよい。
複数の中継導体29(29A及び29B)は、例えば、柱状体19内を上下方向に平行に直線状に延びる金属によって構成されている。ただし、例えば、中継導体29は、途中で屈曲していたり、途中に水平方向に延びる部分を有していたり、上下方向に対して傾斜して延びていたりしてもよい。中継導体29の柱状体19(又は柱状部25)内に位置する部分の全体を見たときに、抵抗発熱体27に接続される側に対して、下部ピラー15(別の観点では電力供給部3)に接続される側が下方(板状部23から離れる側)に位置している場合、中継導体29は、柱状体19(又は柱状部25)内を上下方向に延びていると捉えてよい。
図2に戻って、下部基体21は、例えば、基本的に(下部流路21c等を除いて)中実の部材である。下部基体21の形状及び寸法は適宜に設定されてよい。下部基体21は、上下方向の長さが径(平面視で非円形の場合は例えば最大径)に対して、大きくてもよいし、同等でもよいし、小さくてもよい。
複数の下部導体31(31A及び31B)は、例えば、下部基体21内を上下方向に平行に直線状に延びる金属によって構成されている。ただし、例えば、下部導体31は、途中で屈曲していたり、途中に水平方向に延びる部分を有していたり、上下方向に対して傾斜して延びていたりしてもよい。
図1(b)に戻って、板状体17と柱状体19とは、例えば、直接に接して接合されている。より詳細には、例えば、後に例示する製造方法から理解されるように、板状体17と柱状体19との境界においては、両者のセラミック粒子が互いに密着しており、これにより、互いに接合されている。柱状体19のうち、板状体17に対して接合されている面は、本実施形態においては、柱本体19dの上面及び突部19eの側面及び上面(大径部19mの側面及び上面並びに小径部19nの側面及び上面)である。板状体17のうち、柱状体19に接合されている面は、本実施形態においては、下面17bのうち凹部17rの周囲の一部及び凹部17rの内面である。
図2及び図4(d)に示すように、中継導体29と内部導体(抵抗発熱体27)との接続は、例えば、中継導体29の側面においてなされている。ただし、両者の接続は、図示の例とは異なり、中継導体29の上端面においてなされていてもよい。また、中継導体29の上端が柱状体19から上方へ突出している場合においては(図4(c))、その上端の側面において接続がなされていてもよい。中継導体29と抵抗発熱体27との接続は、例えば、図4(d)に示すように、両者が直接に当接することによってなされていてよい。
柱状体19と下部基体21とは、適宜な方法によって連結されてよい。例えば、特に図示しないが、両者は、接着剤によって固定されていてもよいし、直接接合(例えば拡散接合)によって固定されていてもよいし、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。また、例えば、後述する中継導体29と下部導体31との接続によって柱状体19と下部基体21との水平方向における位置決めがなされ、上下方向については、単に柱状体19が下部基体21に載置されているだけであってもよい。
図6は、中継導体29と下部導体31との接続方法の一例を示す斜視図である。
図2に戻って、プレート流路17c、上部流路19c及び下部流路21cの形状及び寸法等は、これらの流路に供給される流体の目的等に応じて適宜に設定されてよい。図示の例では、プレート流路17cの一端は、板状体17の下面17dのうち柱本体19dの上面と対向する領域において開口している。上部流路19cは、柱本体19dを上下方向に直線状に延びており、上端は柱本体19dの上面にて開口し、下端は、柱本体19dの下面にて開口している。また、下部流路21cは、下部基体21を上下方向に直線状に延びており、上端は下部基体21の上面にて開口し、下端は、下部基体21の下面にて開口している。
図7は、ヒータ1の製造方法の第1例の手順の概要を示すフローチャートである。
図8は、ヒータ1の製造方法の第2例の手順の概要を示すフローチャートである。
図9は、第2実施形態に係るヒータ201(符号は図10(a))のヒータピラー211の構成を示す分解斜視図であり、第1実施形態の図2に相当する。
図11(a)は、第3実施形態に係るヒータ301(符号は図11(b))のヒータピラー311の構成を示す斜視図である。
(柱状部の変形例)
図14は、ヒータピラー11(より詳細には上部ピラー13)の変形例を示す斜視図であり、図2の一部に相当する。
図12は、上部ピラー13(213でもよい。)及び下部ピラー15の連結構造の変形例を示す断面図である。
図13(a)及び図13(b)は、抵抗発熱体27のパターンの一例を示す平面図である。図13(a)は、中継導体29Aに接続される抵抗発熱体27を示している。図13(b)は、中継導体29Bに接続される抵抗発熱体27を示している。すなわち、図13(a)は、上層の抵抗発熱体27を示し、図13(b)は、下層の抵抗発熱体27を示している。
既述のように、ヒータプレート9の板状体17の材料及び上部ピラー13の柱状体19の材料は、いずれもセラミックとされてよく、また、両者の材料(又はその主成分)は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。ここでは、板状体17の材料及び柱状体19の材料が、成分全体又は主成分が同一のセラミックである場合の一例について述べる。なお、ここでは、第1実施形態の符号を用いるが、ここでの材料の一例は、第2実施形態等の他の実施形態に適用されてもよい。
Claims (19)
- ウェハが重ねられる上面及びその反対側の下面を有している、絶縁性の板状部と、
前記板状部に埋設されている1以上の内部導体と、
前記板状部の下面から下方へ突出している、絶縁性の柱状部と、
前記柱状部内を上下に延びている延在部をそれぞれ有しているとともに前記内部導体に電気的に接続されている複数の中継導体と、
を有しており、
前記複数の中継導体の少なくとも1つは、前記延在部から前記板状部の内部へ延びる接続部を更に有しており、
前記内部導体と前記接続部とが、前記接続部の側面又は端面で接合されており、
平面視において、前記接続部は、
前記柱状部の中心から離れており、
円形から、前記中心に対して反対側の一部が除去された形状を有している
ウェハ用部材。 - 平面視において、前記接続部は、弧を境界として前記円形から前記中心とは反対側の一部が除去された形状を有しており、前記弧は、前記円形の円周よりも曲率が小さく、前記柱状部の中心側を曲率中心側としている
請求項1に記載のウェハ用部材。 - 2つ以上の前記中継導体が前記接続部をそれぞれ有しており、
平面視において、前記2つ以上の中継導体の前記接続部は、前記柱状部の前記中心を中心とする同一の円周上に位置している
請求項1又は2に記載のウェハ用部材。 - 平面視において、前記2つ以上の中継導体の前記接続部は、前記円周の中心に対して点対称に配置されている
請求項3に記載のウェハ用部材。 - 前記板状部は、前記円周上において互いに隣り合う前記接続部の間に位置している空洞を有している
請求項4に記載のウェハ用部材。 - 複数の前記中継導体は、
第1中継導体と、
平面視において前記第1中継導体よりも前記柱状部の中心から離れており、かつ上端が前記第1中継導体の上端よりも下方に位置している第2中継導体と、を含んでいる
請求項1~5のいずれか1項に記載のウェハ用部材。 - 全ての前記複数の中継導体の上端の、上下方向における位置が互いに同一である
請求項1~5のいずれか1項に記載のウェハ用部材。 - 前記柱状部の下部に固定されている絶縁性の下部基体と、
前記下部基体に埋設されており、前記中継導体と電気的に接続されている下部導体と、
を更に有している
請求項1~7のいずれか1項に記載のウェハ用部材。 - 前記中継導体は、前記柱状部の表面のうち前記下部基体によって外部から隠されている領域にて前記柱状部から露出して、これにより前記下部導体と電気的に接続されている
請求項8に記載のウェハ用部材。 - 前記中継導体は、前記柱状部の下面から突出している突出部を有しており、
前記下部導体は、前記下部基体の上面から露出しており、前記突出部が挿入される凹部を有している
請求項9に記載のウェハ用部材。 - 前記板状部は、第1流路を有しており、
前記柱状部は、前記第1流路に通じている第2流路を有している
請求項1~10のいずれか1項に記載のウェハ用部材。 - 前記板状部と前記柱状部との間、及び前記板状部の内部の少なくとも一方に、前記板状部及び前記柱状部のいずれの材料とも異なる材料からなり、前記複数の中継導体の少なくとも一つの、上下方向の所定位置を平面視で囲んでいる封止剤層を更に有している
請求項1~11のいずれか1項に記載のウェハ用部材。 - 前記内部導体と前記中継導体とは、前記板状部の材料と同じ成分と、前記内部導体の材料と同じ成分とを含んでいる材料からなる中間層を介して接続されている
請求項1~12のいずれか1項に記載のウェハ用部材。 - 前記板状部の少なくとも一部を構成している板状体と、
前記柱状部を構成している柱状体と、
を有しており、
前記板状体と前記柱状体とは、互いに主成分が同じセラミックからなり、かつ前記柱状部の平均結晶粒径は、前記板状体の平均結晶粒径よりも大きい
請求項1~13のいずれか1項に記載のウェハ用部材。 - 請求項1~14のいずれか1項に記載のウェハ用部材と、
前記中継導体に電気的に接続されている電力供給部と、
前記電力供給部を制御する制御部と、
を有しているウェハ用システム。 - 請求項1~14のいずれか1項に記載のウェハ用部材の製造方法であって、
セラミックス原料を用いて、前記柱状部を含む第1成形体を作製するステップと、
前記第1成形体に前記中継導体を差し込むステップと、
前記中継導体が差し込まれた前記第1成形体を焼成し、焼結体を得るステップと、
セラミックス原料を用いて、前記板状部の下面に凹部を形成した形状であり、前記内部導体となる導電ペーストが埋設された第2成形体を作製するステップと、
前記第2成形体における前記凹部に前記焼結体の一部を挿入した後に焼成して接合体を得るステップと、
を有しているウェハ用部材の製造方法。 - 請求項1~14のいずれか1項に記載のウェハ用部材の製造方法であって、
セラミックス原料を用いて、前記柱状部を含む第1成形体を作製するステップと、
前記第1成形体に前記中継導体を差し込むステップと、
前記中継導体が差し込まれた前記第1成形体を焼成して第1焼結体を得るステップと、
セラミックス原料を用いて、前記板状部の下面に凹部を形成した形状であり、前記内部導体となる導電ペーストが埋設された第2成形体を作製するステップと、
前記第2成形体を焼成して第2焼結体を得るステップと、
前記第2焼結体における前記凹部に前記第1焼結体の一部を挿入して両者を接合して接合体を得るステップと、
を有しているウェハ用部材の製造方法。 - 前記差し込むステップでは、前記中継導体の一端が前記第1成形体の上面から突出するように前記中継導体を前記第1成形体に差し込み、
前記第2成形体を作製するステップでは、前記凹部内に穴を形成し、
前記接合体を得るステップでは、前記中継導体の前記一端が前記穴に挿入される
請求項16又は17に記載のウェハ用部材の製造方法。 - ウェハが重ねられる上面及びその反対側の下面を有している、絶縁性の板状部と、
前記板状部に埋設されている1以上の内部導体と、
前記板状部の下面から下方へ突出している、絶縁性の柱状部と、
前記柱状部内を上下に延びている延在部をそれぞれ有しているとともに前記内部導体に電気的に接続されている複数の中継導体と、
前記板状部の少なくとも一部を構成している板状体と、
前記柱状部を構成している柱状体と、
を有しており、
前記板状体と前記柱状体とは、互いに主成分が同じセラミックからなり、かつ前記柱状部の平均結晶粒径は、前記板状体の平均結晶粒径よりも大きい
ウェハ用部材。
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