KR101513605B1 - 샤프트 부착 히터 유닛 및 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법 - Google Patents

샤프트 부착 히터 유닛 및 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101513605B1
KR101513605B1 KR1020137031704A KR20137031704A KR101513605B1 KR 101513605 B1 KR101513605 B1 KR 101513605B1 KR 1020137031704 A KR1020137031704 A KR 1020137031704A KR 20137031704 A KR20137031704 A KR 20137031704A KR 101513605 B1 KR101513605 B1 KR 101513605B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shaft
heater plate
heater
heater unit
material powder
Prior art date
Application number
KR1020137031704A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140005350A (ko
Inventor
고우 다카하라
도시히로 다치카와
준이치 미야하라
Original Assignee
니혼 하츠쵸 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 니혼 하츠쵸 가부시키가이샤 filed Critical 니혼 하츠쵸 가부시키가이샤
Publication of KR20140005350A publication Critical patent/KR20140005350A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101513605B1 publication Critical patent/KR101513605B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68792—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the construction of the shaft
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/18—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor the conductor being embedded in an insulating material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/283—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an inorganic material, e.g. ceramic
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/688—Fabrication of the plates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/014—Heaters using resistive wires or cables not provided for in H05B3/54

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Details Of Valves (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)

Abstract

열전도율이 다른 재료를 복합화함으로써, 히터의 온도 분포를 개선하는 샤프트 부착 히터 유닛을 제공한다.
본 발명은, 피가열물을 재치하여 가열하는 히터 플레이트(1)와, 히터 플레이트(1)를 지지하는 샤프트부(2)를 가지는 샤프트 부착 히터 유닛(100)이며, 샤프트부(2)는, 샤프트부(2)를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 히터 플레이트(1)에 분사함으로써 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

샤프트 부착 히터 유닛 및 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법{SHAFT-EQUIPPED HEATER UNIT, AND METHOD FOR PRODUCING SHAFT-EQUIPPED HEATER UNIT}
본 발명은, 반도체 기판을 지지하면서 가열하는 샤프트 부착 히터 유닛 및 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 기판의 제조 프로세스, 예를 들면 어닐 처리 등에 있어서, 진공 챔버 내에서 반도체 기판을 가열 처리하고 있다. 이와 같은 프로세스에 있어서 반도체 기판을 균일하게 가열하고, 온도 분포를 적게 하는 것은 수율에 큰 영향을 미치는 것이며, 보다 정밀한 온도 제어가 요망되고 있다.
이 반도체 기판의 가열 처리를 할 때에는, 반도체 기판을 지지하면서 가열하는 샤프트 부착 히터가 사용된다. 샤프트 부착 히터는, 피가열물인 반도체 기판을 재치하고, 내부에 시스 히터(sheath heater)가 매립된 히터 플레이트와, 당해 히터 플레이트를 지지하는 샤프트로 구성되어 있다. 이와 같은 구성을 가지는 샤프트 부착 히터는, 시스 히터선을 둘러치는 것에 대한 제약으로부터 샤프트 중심부에 입열(heat input)하기 어렵고, 또한 샤프트를 통한 방열이 일어나기 쉽기 때문에, 플레이트 중심부의 온도가 저하되어버린다는 문제를 가지고 있었다.
이에 대하여, 열전도율이 높은 금속 또는 금속 합금으로 이루어지는 히터 플레이트와, 열전도율이 히터 플레이트 재료보다 낮은 금속 또는 금속 합금으로 이루어지는 샤프트를 납땜 등으로 접합함으로써, 샤프트로의 열전도를 억제하여, 히터 플레이트의 온도 분포를 개선하는 기술이 제안되어 있다.
또한, 히터 플레이트가 세라믹스 소결체인 세라믹스 히터에 있어서, 히터 플레이트부보다 열전도율이 낮은 재료로 형성된 샤프트부와, 히터 플레이트부를 접합한 세라믹스 히터가 제안되어 있다(특허문헌 1을 참조).
일본 공개특허 특개2005-166368호 공보
그러나, 다른 재료를 납땜 등으로 접합하는 경우, 접합 온도가 높기 때문에 다른 재료 간의 열팽창차에 의한 변형이 축적되어 버린다고 한 문제가 생기기도 하고, 재료의 융점이나 접합 온도 등의 관계에서 선택할 수 있는 재료에 제약이 있어, 온도 분포의 개선을 행하는 것이 곤란하였다.
본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 히터의 온도 분포를 개선함과 함께, 다른 재료를 접합할 때의 변형이나 계면 간에서의 박리, 크랙을 해소하는 샤프트 부착 히터 유닛 및 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛은, 피가열물을 재치하여 가열하는 히터 플레이트와, 당해 히터 플레이트를 지지하는 샤프트를 가지는 샤프트 부착 히터 유닛으로서, 상기 샤프트는, 당해 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 상기 히터 플레이트에 분사함으로써 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛은, 상기 발명이 있어서, 상기 히터 플레이트는, 열전도율이 높은 금속 또는 합금으로 이루어지고, 상기 샤프트는, 상기 히터 플레이트를 구성하는 재료보다 열전도율이 낮은 금속 또는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛은, 상기 발명에 있어서, 상기 샤프트는, 통 형상 본체부에 상기 히터 플레이트로부터 당해 샤프트로의 열전도를 억제하는 열전도 억제 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛은, 상기 발명에 있어서, 상기 열전도 억제 수단은, 단열용 홈인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛은, 상기 발명에 있어서, 상기 열전도 억제 수단은, 냉각 매체용 유로인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛은, 상기 발명에 있어서, 상기 샤프트는, 상기 히터 플레이트를 구성하는 재료와 동일한 제 1 재료와, 열전도율이 상기 히터 플레이트를 구성하는 재료보다 낮은 제 2 재료로 형성되고, 상기 히터 플레이트에 접하는 측의 상기 샤프트의 단부는, 상기 제 1 재료를 주성분으로 하여 형성되며, 상기 샤프트를 구성하는 상기 제 1 재료의 비율은, 상기 히터 플레이트 측의 단부로부터 타단부에 걸쳐 서서히 감소하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법은, 피가열물을 재치하여 가열하는 히터 플레이트와, 당해 히터 플레이트를 지지하는 샤프트를 가지는 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법으로서, 상기 히터 플레이트에, 상기 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 상기 히터 플레이트에 분사함으로써 상기 샤프트를 형성하는 샤프트 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 샤프트 형성 단계는, 상기 히터 플레이트에, 상기 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 상기 히터 플레이트에 분사하는 제 1 분사 단계와, 상기 제 1 분사 단계에서 형성된 상기 샤프트에 단열용 홈을 형성하는 홈 형성 단계와, 상기 홈 형성 단계 후, 상기 단열용 홈을 형성한 상기 샤프트에, 상기 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 더 분사하는 제 2 분사 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 샤프트 형성 단계는, 상기 히터 플레이트에, 상기 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 상기 히터 플레이트에 분사하는 제 1 분사 단계와, 상기 제 1 분사 단계에서 형성된 상기 샤프트에 냉각 매체용 파이프를 재치하는 파이프 재치 단계와, 상기 파이프 재치 단계 후, 상기 파이프를 재치한 상기 샤프트에, 상기 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 더 분사하는 제 2 분사 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 샤프트는, 상기 히터 플레이트를 구성하는 재료와 동일한 제 1 재료와, 열전도율이 상기 히터 플레이트를 구성하는 재료보다 낮은 제 2 재료로 형성되며, 상기 히터 플레이트에 접하는 측의 상기 샤프트의 단부는, 상기 제 1 재료를 주성분으로 하여 형성되고, 상기 샤프트를 구성하는 상기 제 1 재료의 비율은, 상기 히터 플레이트 측의 단부로부터 타단부에 걸쳐 서서히 감소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 샤프트 부착 히터 유닛 및 그 제조 방법은, 히터 플레이트에, 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 직접 분사함으로써 샤프트를 형성하기 때문에, 납땜에 의해 히터 플레이트에 접합하기 어려운 재료를 샤프트의 재료로서 선택할 수 있음과 함께, 열 피로에 의한 히터 플레이트와 샤프트의 사이의 이재(異材) 계면에 있어서의 박리, 균열 등을 효과적으로 방지할 수 있다는 효과를 나타낸다.
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는, 도 1의 샤프트 부착 히터 유닛의 A-A선의 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태 1에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조에 사용되는 콜드 스프레이 장치의 개요를 나타낸 설명도이다.
도 4는, 본 발명의 실시형태 2에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5는, 도 4의 샤프트 부착 히터 유닛의 B-B선의 단면도이다.
도 6은, 도 4에 나타낸 샤프트 부착 히터 유닛의 단열용 홈 주변의 확대 단면도이다.
도 7a는, 본 발명의 실시형태 2에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 7b는, 본 발명의 실시형태 2에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 7c는, 본 발명의 실시형태 2에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 7d는, 본 발명의 실시형태 2에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 실시형태 3에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 9는, 도 8의 샤프트 부착 히터 유닛의 C-C선의 단면도이다.
도 10은, 도 8에 나타낸 샤프트 부착 히터 유닛의 냉각 매체용 유로 주변의 확대 단면도이다.
도 11a는, 본 발명의 실시형태 3에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 11b는, 본 발명의 실시형태 3에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 11c는, 본 발명의 실시형태 3에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 실시형태 4에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조에 사용되는 콜드 스프레이 장치의 개요를 나타낸 설명도이다.
도 13은, 본 발명의 실시형태 4에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 샤프트부의 확대 단면도이다.
이하에, 본 발명에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛 및 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은, 이들의 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
(실시형태 1)
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100)의 구성을 나타낸 단면도이다. 샤프트 부착 히터 유닛(100)은, 대략 원판 형상으로 재치면(1a)에 피가열물을 재치하는 히터 플레이트(1)와, 히터 플레이트(1)의 이면(1b) 중앙에 접합되어 히터 플레이트(1)를 지지하는 샤프트부(2)를 구비한다. 본 실시형태 1에서는, 원판 형상의 히터 플레이트(1)를 사용하였으나, 이것에 한정되는 것이 아니고, 피가열물의 형상 등을 고려한 형상이면 되고, 예를 들면 직사각형 형상이어도 된다.
도 2는, 도 1의 샤프트 부착 히터 유닛(100)의 A-A선의 단면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 히터 플레이트(1) 내에는 소용돌이 형상으로 시스 히터(3)가 배치된다. 시스 히터(3)는, 내부에, 예를 들면 니크롬선 등의 저항 발열체와, 그 외주부에 마그네시아 등의 분말을 고체화한 절연체를 가지고, 상기 저항 발열체에 전력을 공급하여 발열시키고 있다. 시스 히터(3)의 배치는, 도 2에 나타낸 소용돌이 형상 이외에 원하는 형상을 채용할 수 있다.
히터 플레이트(1)는, 열전도율이 높은 금속 또는 합금으로 형성되며, 샤프트 부착 히터 유닛(100)으로서의 사용 온도 범위에 의거해 적절히 선택된다. 히터 플레이트(1)의 재료로서는, 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금(열전도율:100∼240W/m·K)이 적합하게 사용되나, 이것에 한정되지 않고, 히터 플레이트(1)의 사용 온도 범위에 의해, 철 또는 철 합금(열전도율:10∼80W/m·K), 구리 또는 구리 합금(열전도율:100∼400W/m·K), 니켈 또는 니켈 합금(열전도율:5∼100W/m·K), 티탄 또는 티탄 합금(열전도율:5∼30W/m·K), 인듐(열전도율:82W/m·k, 상온시), 납(열전도율:35W/m·k, 상온시), 마그네슘(열전도율:156W/m·k, 상온시), 주석(열전도율:67W/m·k, 상온시), 은(열전도율:420W/m·k, 상온시), 아연(열전도율:116W/m·k, 상온시) 등으로 선택되어도 된다.
샤프트부(2)는, 히터 플레이트(1)를 지지하고, 외부 전원으로부터 전력을 공급하는 전력 공급선(3a)이 삽입 통과되는 공동(空洞)부(5)를 가지는 원통 형상의 샤프트 본체부(4)로 이루어진다. 샤프트부(2)는, 후술하는 콜드 스프레이 장치에 의해 히터 플레이트(1)의 이면(1b)에 적층 형성된다.
샤프트부(2)를 구성하는 재료는, 히터 플레이트(1)를 구성하는 재료보다 열전도율이 낮은 금속 또는 합금으로부터 선택된다. 히터 플레이트(1)를 구성하는 재료보다 열전도율이 낮은 금속 또는 합금에 의해 샤프트부(2)를 형성함으로써, 히터 플레이트(1)로부터 샤프트부(2)로의 열전도를 억제할 수 있다. 샤프트부(2)의 재료로서는, 히터 플레이트(1)가 알루미늄 또는 알루미늄 합금(열전도율:100∼240W/m·k)인 경우에는, 이것보다 열전도율이 낮은 금속 또는 합금, 예를 들면, 스테인리스(열전도율:16∼20W/m·k) 등이 적합하게 사용된다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 실시형태 1에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100)의 제조 방법을 설명한다. 도 3은, 본 발명의 실시형태 1에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조에 사용되는 콜드 스프레이 장치(50)의 개요를 나타낸 설명도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 콜드 스프레이 장치(50)는, 가스 공급원으로부터 헬륨(He)이나 질소(N2) 등의 불활성 가스나 공기 등의 가스(작동 가스)를 도입하는 가스 도입관(51)과, 원료인 재료 분말(PM)을 공급하는 분말 공급부(52)와, 가스 도입관(51)으로부터 도입된 가스를 원하는 온도까지 가열하는 히터(53)와, 재료 분말(PM)과 가스를 혼합하여 분사하는 챔버(54)와, 재료 분말(PM)을 분사하는 노즐(55)을 구비하고 있다. 여기에서, 재료 분말(PM)은, 샤프트부(2)를 구성하는 재료의 분말이다.
분체 공급부(52)에는, 미소한 재료 분말(PM)(예를 들면, 입경 10㎛∼100㎛ 정도)이 수용되어 있다. 재료 분말(PM)은, 가스 도입관(51)에 설치된 밸브(51a)를 조작하여 원하는 유량의 가스를 분체 공급부(52)에 도입함으로써, 가스와 함께 분체 공급관(52a)을 통해 챔버(54) 내에 공급된다.
히터(53)는, 도입된 가스를, 예를 들면, 50℃∼700℃ 정도까지 가열한다. 이 가열 온도의 상한은, 재료 분말(PM)을 고상(固相) 상태 그대로 히터 플레이트(1)의 이면(1b)에 분사하기 위해, 재료의 융점 미만으로 한다. 보다 바람직하게는, 상한 온도를, 섭씨에서 융점의 약 60% 이하로 고정시킨다. 이것은, 가열 온도가 높아질수록, 재료 분말(PM)이 산화될 가능성이 높아지기 때문이다.
히터(53)에 있어서 가열된 가스는, 가스용 배관(53a)을 통해 챔버(54)에 도입된다. 또한, 챔버(54)에 도입되는 가스의 유량은, 가스 도입관(51)에 설치한 밸브(5lb)에 의해 조절된다. 가열된 압축 가스는 앞이 좁고 뒤가 넓은 형상의 노즐(55)에 의해 초음속류(약 340m/s 이상)로 되며, 챔버(54)에 공급된 재료 분말(PM)은, 이 가스의 초음속류 중으로의 투입에 의해 가속되어, 고상 상태 그대로 기재, 본 실시형태 1에서는 히터 플레이트(1)에 고속으로 충돌하여 피막을 형성한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 노즐(55)을 도면 중 화살표 X방향 및 화살표 Y방향으로 이동시키면서 재료 분말(PM)을 퇴적시켜, 히터 플레이트(1)의 이면(1b)에 샤프트 본체부(4)를 형성한다. 또한, 재료 분말(PM)을 기재에 고상 상태로 충돌시켜 피막을 형성할 수 있는 장치이면, 본 실시형태 1에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100)의 제조에 사용 가능하며, 도 3의 콜드 스프레이 장치(50)에 한정되는 것은 아니다.
히터 플레이트(1)의 이면(1b)에 원하는 형상의 샤프트부(2)를 상술한 콜드 스프레이 장치(50)에 의해 형성한 후, 불필요한 부분에 부착된 재료 분말(PM)을 제거함과 함께, 샤프트부(2)의 단면이나 측면 등을 연마하여 평활하게 함으로써, 샤프트 부착 히터 유닛(100)이 제조된다.
이와 같이 하여 제조된 샤프트부(2)는, 재료 분체(PM)가 하층(히터 플레이트(1) 이면(1b)이나, 그때까지 퇴적된 샤프트 본체부(4))의 표면에 고속으로 충돌하여 파고듦과 함께, 자신을 변형시켜 하층에 부착되므로, 하층에 강하게 밀착된 금속 피막의 적층체가 된다. 본 실시형태(1)에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100)은, 샤프트 본체부(4)와 히터 플레이트(1)의 이면(1b)의 계면에 있어서, 금속 피막이 이면(1b)으로 파고드는 현상(앵커 효과로 불린다)을 관찰할 수 있으며, 샤프트 본체부(4)는, 이종(異種)의 금속에 의해 형성된 히터 플레이트(1)와 서로 간에 극간을 생기게 하지 않아 조밀하게 접합되어 있다.
샤프트부(2)는, 히터 플레이트(1)의 이면(1b)에 강고하게 고정되기 때문에, 실시형태 1에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100)은, 히터 플레이트(1)와, 히터 플레이트(1)의 재료와 다른 재료(열전도율이 작은 재료 등)로 형성된 샤프트부(2)를, 예를 들면, 납땜으로 접합한 경우에 일어날 수 있는, 히터 플레이트(1)와 샤프트부(2)의 사이에서의 박리나 크랙의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 히터 플레이트(1)가 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 경우에, 스테인리스로 형성된 샤프트부(2)를 납땜에 의해 접합하는 것은 곤란하였으나, 콜드 스프레이 장치(50)에 의하면, 납땜이 곤란한 재료를 샤프트부(2)의 원료로서 선택한 경우이더라도, 히터 플레이트(1)로의 샤프트부(2)의 접합을 강고하게 행하는 것이 가능하기 때문에, 샤프트부(2)의 재료의 선택지를 넓힐 수 있다.
또한, 히터 플레이트(1)를 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성하고, 샤프트부(2)를, 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금보다 열전도율이 낮은 스테인리스에 의해 형성한 경우, 히터 플레이트(1)로부터 샤프트부(2)로의 열전도가 억제되어, 히터 플레이트(1)의 온도 분포를 개선할 수 있다. 이것에 의해, 피가열물의 균일한 가열이 가능해지며, 샤프트 부착 히터 유닛(100)을 사용한 반도체 제조 장치에서는, 품질이 안정된 반도체 기판을 제조할 수 있다.
이상과 같이, 실시형태 1에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100)은, 히터 플레이트(1)의 이면(1b)에, 샤프트부(2)를 구성하는 재료 분말(PM)을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말(PM)의 융점보다 낮은 온도에서 분사함으로써 샤프트부(2)를 형성하므로, 다른 재료를 납땜하는 것에 의한 열팽창차에 의한 변형의 축적이나, 장기간의 사용에 의한 계면 간에서의 박리나 크랙 등의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 샤프트부(2)를 구성하는 재료로서, 히터 플레이트(1)의 재료보다 열전도율이 낮은 금속 또는 합금을 선택함으로써, 히터 플레이트(1)로부터 샤프트부(2)로의 열전도를 억제하여, 히터 플레이트(1)의 온도 분포를 개선할 수 있다.
(실시형태 2)
실시형태 2에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛을, 도면을 참조하여 설명한다. 도 4는, 본 발명의 실시형태 2에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100A)의 구성을 나타낸 단면도이다. 도 5는, 도 4의 샤프트 부착 히터 유닛(100A)의 B-B선의 단면도이다. 도 6은, 도 4에 나타낸 샤프트 부착 히터 유닛(100A)의 단열용 홈(6) 주변의 확대 단면도이다. 실시형태 2에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100A)은, 샤프트 본체부(4)에 단열용 홈(6)을 구비한다.
단열용 홈(6)은, 원통 형상의 샤프트 본체부(4)의 대략 중앙부에 형성되는 단면 직사각형의 홈이며, 도 5에 나타낸 바와 같이, 샤프트 본체부(4)의 단면을 주회하도록 설치된다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 단열용 홈(6)은 덮개부(7)로 덮어지는 구조를 이룬다. 덮개부(7)는, 단열용 홈(6)의 외경보다 직경이 큰 원판형상을 이룬다. 단열용 홈(6) 내에는, 단열재로서 공기(열전도율:0.02W/m·k)가 존재할 수 있는 구조이면, 단면 형상은, 직사각형에 한정되지 않고, 원형 등이어도 된다.
계속하여, 도 7a∼도 7d를 참조하여, 단열용 홈(6)을 구비하는 샤프트부(2A)의 제조 공정에 대하여 설명한다.
먼저, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 히터 플레이트(1)의 이면(1b)에, 샤프트 본체부(4)를 구성하는 재료 분말(PM)을, 콜드 스프레이 장치(50)를 이용하여, 가열한 압축 가스에 의해 재료 분말(PM)의 융점보다 낮은 온도에서 분사하고, 금속 피막을 퇴적 형성한다. 금속 피막의 높이가 소정 높이(h1)가 되었을 때, 일단 금속 피막의 퇴적을 종료한다.
샤프트 본체부(4)의 단면을 평활하게 한 후, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 절삭 가공 등에 의해 단열용 홈(6)을 형성한다. 그 후, 단열용 홈(6)의 개구부의 주변부를 컷 아웃(cut-out)하여 덮개부(7)를 재치하는 덮개 지지부(8)를 형성한다.
그 후, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 덮개 지지부(8)에 덮개부(7)를 재치하고, 다시 콜드 스프레이 장치(50)를 이용하여, 가열한 압축 가스에 의해 재료 분말(PM)의 융점보다 낮은 온도에서 덮개부(7)를 덮도록 샤프트 본체부(4)에 분사하고, 금속 피막의 높이가 소정 높이(h2)가 될 때까지 퇴적 형성한다. 금속 피막의 퇴적 종료 후, 샤프트부(2A)의 단면이나 측면 등을 연마하여 평활하게 함으로써, 샤프트 부착 히터 유닛(100A)을 제조한다.
또한, 덮개부(7)의 직경은, 단열용 홈(6) 내에 재료 분말(PM)이 들어가지 않도록 단열용 홈(6)의 개구부 외경보다 크고, 또한, 덮개 지지부(8)에 의해 지지되도록 덮개 지지부(8)의 직경보다 작게 한다. 또한 덮개부(7)의 높이는, 단열용 홈(6)에 단열재로서의 공기를 밀폐할 수 있으면, 덮개 지지부(8)의 높이와 동일하게 할 필요는 없다.
이상과 같이, 실시형태 2에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100A)은, 히터 플레이트(1)의 이면(1b)에 샤프트부(2A)가 콜드 스프레이 장치(50)에 의해 형성되기 때문에, 히터 플레이트(1)와, 히터 플레이트(1)의 재료와 다른 재료(열전도율이 작은 재료 등)로 형성된 샤프트부(2A)를, 예를 들면 납땜으로 접합한 경우에 일어날 수 있는, 히터 플레이트(1)와 샤프트부(2A)의 사이에서의 열팽창차에 의한 변형의 축적, 박리나 크랙의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 샤프트부(2A)를 히터 플레이트(1)와 동일한 재료, 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 경우이더라도, 단열용 홈(6) 내에 밀봉되는 단열재(공기)에 의해, 히터 플레이트(1)로부터 샤프트부(2A)로의 열전도를 억제할 수 있어, 히터 플레이트(1)의 온도 분포를 개선할 수 있다. 또한, 샤프트부(2A)를 구성하는 재료로서 히터 플레이트(1)의 재료보다 열전도율이 작은 재료를 선택한 경우, 히터 플레이트(1)로부터 샤프트부(2A)로의 열전도를 더 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 히터 플레이트(1)와 접하고 있지 않은 샤프트부(2A)의 단부에 전도하는 열량이 적어지기 때문에, 샤프트 부착 히터 유닛(100A)의 설치에 사용하는 O-링의 열화를 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 2의 샤프트 부착 히터 유닛(100A)에서는, 단열용 홈(6)의 개구부 주변부에 덮개 지지부(8)를 설치하고, 덮개 지지부(8)에 덮개부(7)를 재치하는 구조로 하고 있으나, 덮개 지지부(8)를 형성하지 않고, 덮개부(7)에 의해 단열용 홈(6)을 덮어, 그대로 콜드 스프레이 장치(50)에 의해 샤프트 본체부(4)를 형성하여, 단열용 홈(6) 내에 공기를 밀봉해도 된다.
(실시형태 3)
실시형태 3에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛을, 도면을 참조하여 설명한다. 도 8은, 본 발명의 실시형태 3에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100B)의 구성을 나타낸 단면도이다. 도 9는, 도 8의 샤프트 부착 히터 유닛(100B)의 C-C선의 단면도이다. 도 10은, 도 8에 나타낸 샤프트 부착 히터 유닛(100B)의 냉각 매체용 유로 주변의 확대 단면도이다. 실시형태 3에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100B)은, 샤프트 본체부(4)에 냉각 매체용 유로(9)를 구비한다.
냉각 매체용 유로(9)는, 원통 형상의 샤프트 본체부(4)의 대략 중앙부에 형성되는 단면 직사각형의 유로이며, 도 9에 나타낸 바와 같이, 샤프트 본체부(4)의 단면을 주회하도록 설치된다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 냉각 매체용 유로(9)는, 파이프(13)에 의해 형성되며, 파이프(13)의 단면 형상을 변경함으로써, 냉각 매체용 유로(9)의 단면 형상을 원 형상 또는 삼각 등으로 해도 된다. 파이프(13)를 구성하는 재료는, 냉각 매체의 종류에 의해 선택되며, 시수(市水)를 냉각 매체로 하는 경우에는, 내식성을 가지는 재료, 예를 들면, 구리, 구리 합금, 스테인리스, 니켈, 니켈 합금, 탄탈, 탄탈 합금, 티탄, 티탄 합금 등이 사용된다. 또한, 매체는, 액체에 한하지 않고 기체여도 된다.
냉각 매체용 유로(9)에는, 냉각 파이프(10)와 접속된 유입구(11)로부터 냉각 매체가 도입되어, 냉각 매체용 유로(9)를 냉각 매체가 통과함으로써 샤프트 본체부(4)로부터 흡열(吸熱)하여, 도시하지 않은 냉각 파이프와 접속된 유출구(12)로부터 냉각 매체가 유출하는 구조를 이룬다.
계속하여, 도 11a∼도 11c를 참조하여, 냉각 매체용 유로(9)를 구비하는 샤프트부(2B)의 제조 공정에 대하여 설명한다.
먼저, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 히터 플레이트(1)의 이면(1b)에, 샤프트 본체부(4)를 구성하는 재료 분말(PM)을, 콜드 스프레이 장치(50)를 이용하여, 가열한 압축 가스에 의해 재료 분말(PM)의 융점보다 낮은 온도에서 분사하고, 금속 피막을 퇴적 형성한다. 금속 피막의 높이가 소정 높이(h1)가 되었을 때, 일단 금속 피막의 퇴적을 종료한다.
샤프트 본체부(4)의 단면을 평활하게 한 후, 도 11b에 나타낸 바와 같이, 샤프트 본체부(4)의 단면에 파이프(13)를 재치한다.
그 후, 도 11c에 나타낸 바와 같이, 가열한 압축 가스에 의해 재료 분말(PM)의 융점보다 낮은 온도에서 파이프(13)의 상부로부터 재료 분말(PM)을 샤프트 본체부(4)에 분사하여, 금속 피막의 높이가 소정 높이(h2)가 될 때까지 퇴적 형성한다. 금속 피막의 퇴적 종료 후, 샤프트부(2B)의 단면이나 측면 등을 연마하여 평활하게 함으로써, 샤프트 부착 히터 유닛(100B)을 제조한다.
이상과 같이, 실시형태 3에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛(100B)은, 히터 플레이트(1)의 이면(1b)에 샤프트부(2B)가 콜드 스프레이 장치(50)에 의해 형성되기 때문에, 히터 플레이트(1)와, 히터 플레이트(1)의 재료와 다른 재료(열전도율이 작은 재료 등)로 형성된 샤프트부(2B)를, 예를 들면 납땜으로 접합한 경우에 일어날 수 있는, 히터 플레이트(1)와 샤프트부(2B)의 사이에서의 열팽창차에 의한 변형의 축적, 박리나 크랙의 발생을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 샤프트부(2B)를 히터 플레이트(1)와 동일한 재료, 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 경우이더라도, 냉각 매체용 유로(9)에 도입되는 냉각 매체에 의해, 히터 플레이트(1)로부터 샤프트부(2B)로의 열전도를 억제할 수 있어, 히터 플레이트(1)의 온도분포를 개선할 수 있다. 또한, 샤프트부(2B)를 구성하는 재료로서 히터 플레이트(1)의 재료보다 열전도율이 작은 재료를 선택한 경우, 히터 플레이트(1)로부터 샤프트부(2B)로의 열전도를 더 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 히터 플레이트(1)와 접하고 있지 않은 샤프트부(2B)의 단부에 전도하는 열량이 적어지기 때문에, 샤프트 부착 히터 유닛(100B)의 설치에 사용하는 O-링의 조기의 열화를 방지하는 것이 가능해진다.
(실시형태 4)
실시형태 4에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛을, 도면을 참조하여 설명한다. 도 12는, 본 발명의 실시형태 4에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 제조에 사용되는 콜드 스프레이 장치(50A)의 개요를 나타낸 설명도이다. 도 13은, 본 발명의 실시형태 4에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛의 샤프트부(2C)의 확대 단면도이다.
실시형태 4에 관련된 샤프트부(2C)는, 히터 플레이트(1)를 구성하는 재료와 동일한 제 1 재료와, 열전도율이 상기 히터 플레이트(1)를 구성하는 재료보다 낮은 제 2 재료로 형성된다. 예를 들면, 히터 플레이트(1)를 구성하는 재료가 알루미늄(열전도율:100∼240W/m·k)이며, 히터 플레이트(1)를 구성하는 재료보다 열전도율이 낮은 재료로서 스테인리스(열전도율:16∼20W/m·k)를 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
실시형태 4에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛을 제조하는 콜드 스프레이 장치(50A)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 원료인 제 1 재료인 알루미늄 분말을 저장하여 공급하는 제 1 분말 공급부(52A)와, 제 2 재료인 스테인리스 분말을 저장하여 공급하는 제 2 분말 공급부(52B)를 구비한다.
제 1 재료 분말 및 제 2 재료 분말은, 가스 도입관(51)에 설치된 밸브(51a 및 51c)를 조작하여 원하는 유량의 가스를 제 1 분체 공급부(52A) 및 제 2 분체 공급부(52B)에 도입함으로써, 가스와 함께 분체 공급관(52a 및 52b)을 통해 챔버(54) 내에 공급된다.
본 실시형태 4에서는, 콜드 스프레이 장치(50A)를 사용하여, 샤프트부(2C)를 구성하는 재료의 비율을 변화시킨다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 샤프트부(2C)는, 샤프트 본체부(4A)와, 샤프트 본체부(4B)와, 샤프트 본체부(4C)와, 샤프트 본체부(4D)로 이루어진다. 샤프트 본체부(4A)가 히터 플레이트(1) 측이고, 샤프트(4D)가 장치 하우징 측이다.
샤프트부(2C)는, 히터 플레이트(1)에 접하는 측의 샤프트 본체부(4A)는, 제 1 재료인 알루미늄만으로 구성되며, 샤프트 본체부(4B)는, 제 1 재료의 알루미늄과 제 2 재료의 스테인리스가 3:7의 비율로 구성되고, 샤프트 본체부(4C)는, 제 1 재료의 알루미늄과 제 2 재료의 스테인리스가 7:3의 비율로 구성되며, 샤프트 본체부(4D)는, 제 2 재료의 스테인리스만으로 구성되어 있다. 상기의 샤프트 본체부(4A, 4B, 4C 및 4D)의 제 1 재료와 제 2 재료의 비율은 예시이며, 샤프트부(2C)를 구성하는 제 1 재료의 비율이, 히터 플레이트(1) 측의 단부로부터 타단부에 걸쳐 서서히 감소하는 것이면 된다.
샤프트부(2C)의 제조는, 먼저, 히터 플레이트(1)의 이면(1b)에 제 1 재료인 알루미늄 분말만이 챔버(54)에 공급되도록 밸브(51a)를 조작하고, 가열한 압축 가스에 의해 재료 분말(PM)의 융점보다 낮은 온도에서 분사하여, 샤프트 본체부(4A)를 퇴적 형성한다. 금속 피막의 높이가 소정의 높이가 된 후, 제 1 재료의 알루미늄과 제 2 재료의 스테인리스가 3:7의 비율로 공급되도록 밸브(51a 및 51c)를 조작하고, 가열한 압축 가스에 의해 재료 분말(PM)의 융점보다 낮은 온도에서 분사하여, 샤프트 본체부(4B)를 퇴적 형성한다.
그 후, 제 1 재료의 알루미늄과 제 2 재료의 스테인리스가 7:3의 비율로 공급되도록 밸브(51a 및 51c)를 조작하여 샤프트 본체부(4C)를 퇴적 형성하고, 마지막에 제 2 재료인 스테인리스 분말만이 챔버(54)에 공급되도록 밸브(51c)를 조작하여, 샤프트 본체부(4D)를 퇴적 형성하면 된다.
실시형태 4에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛은, 히터 플레이트(1)의 이면(1b)에, 최초로, 히터 플레이트(1)를 구성하는 재료와 동일한 제 1 재료를 주성분으로 하여 샤프트부(2C)를 형성하므로, 히터 플레이트(1)와 샤프트부(2C)의 사이에서의 열팽창차에 의한 변형의 축적이나, 계면 간에서의 박리나 크랙 등의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 샤프트부(2C)를 구성하는 재료 중 하나로서, 히터 플레이트(1)의 재료보다 열전도율이 작은 제 2 재료를 선택하여, 히터 플레이트(1) 측의 단부로부터 타단부에 걸쳐 제 2 재료의 비율을 단계적으로 증가시키고 있기 때문에, 히터 플레이트(1)로부터 샤프트부(2C)로의 열전도를 저감할 수 있다. 또한, 히터 플레이트(1)와 접하고 있지 않은 샤프트부(2C)의 단부는 열전도율이 낮은 재료로 형성되어 있기 때문에, 샤프트부(2C)의 샤프트 본체부(4D)측 단부에 전도하는 열량을 적게 할 수 있어, 샤프트 부착 히터 유닛을 수용하는 하우징으로의 설치에 사용하는 O-링의 조기의 열화를 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 4에서는, 샤프트부(2C)를 구성하는 재료의 비율을 단계적으로 변경하는 경우에 대해 설명하였으나, 2종의 재료의 비율을 점차 변경하여 샤프트부를 형성해도 된다. 또한, 실시형태 4에서는, 제 2 재료가 1종의 금속 또는 합금의 경우에 대해 설명하였으나, 제 2 재료로서, 히터 플레이트(1)의 재료와 동일한 제 1 재료보다 열전도율이 낮은 재료를 2종 이상 사용해도 된다.
또한, 실시형태 4의 변형예로서, 샤프트부를 구성하는 재료가, 열팽창률이 히터 플레이트(1)를 구성하는 재료와 동일한 정도의 제 1 재료와, 열전도율이 히터 플레이트(1)를 구성하는 재료보다 낮은 제 2 재료로 이루어지며, 히터 플레이트(1)에 접하는 측의 샤프트부의 단부를, 열팽창률이 히터 플레이트(1)와 동일한 정도의 제 1 재료를 주성분으로 하여 형성하고, 샤프트부를 구성하는 제 2 재료의 비율을, 히터 플레이트(1) 측으로부터 타단부에 걸쳐 서서히 증가하도록 하여 형성된 샤프트부를 가지는 샤프트 부착 히터 유닛을 예시할 수 있다.
변형예에 관련된 샤프트 부착 히터 유닛은, 샤프트부의 히터 플레이트 측을, 히터 플레이트의 재료와 열팽창률이 동일한 정도의 제 1 재료를 주성분으로 하여 형성함으로써, 실시형태 4와 동일하게, 히터 플레이트(1)와 샤프트부의 사이에서의 열팽창차에 의한 변형의 축적이나, 계면 간에서의 박리나 크랙 등의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 샤프트부를 구성하는 열전도율이 낮은 제 2 재료의 비율을, 히터 플레이트(1) 측으로부터 타단부에 걸쳐 서서히 증가하도록 하여 샤프트부를 형성하므로, 히터 플레이트(1)로부터 샤프트부로의 열전도를 저감할 수 있다. 또한, 히터 플레이트(1)와 접하고 있지 않은 샤프트부의 단부는 열전도율이 낮은 재료로 형성되어 있기 때문에, 샤프트부의 샤프트 본체부측 단부에 전도하는 열량을 적게 할 수 있어, 샤프트 부착 히터 유닛을 수용하는 하우징으로의 설치에 사용하는 O-링의 조기의 열화를 방지하는 것이 가능해진다.
본 발명은, 히터 플레이트의 정밀한 온도 제어를 행하는 샤프트 부착 히터 유닛 및 샤프트 부착 히터 유닛 제조 방법에 이용 가능하며, 특히, 반도체 제조 장치에 유용하다.
1: 히터 플레이트 2, 2A, 2B: 샤프트부
3: 시스 히터 3a: 전력 공급선
4: 샤프트 본체부 5: 공동부
6: 단열용 홈 7: 덮개부
8: 덮개 지지부 9: 냉각 매체용 유로
10: 냉각 파이프 11: 유입구
12: 유출구 13: 파이프
50, 50A: 콜드 스프레이 장치 51: 가스 도입관
51a, 5lb, 51c: 밸브 52: 분체 공급부
53: 히터 54: 챔버
55: 노즐
100, 100A, 100B: 샤프트 부착 히터 유닛

Claims (10)

  1. 피가열물을 재치하여 가열하는 히터 플레이트와, 당해 히터 플레이트를 지지하는 샤프트를 가지는 샤프트 부착 히터 유닛으로서,
    상기 샤프트는, 당해 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 상기 히터 플레이트에 분사함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 샤프트 부착 히터 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히터 플레이트는, 금속 또는 합금으로 이루어지고, 상기 샤프트는, 상기 히터 플레이트를 구성하는 재료보다 열전도율이 낮은 금속 또는 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 샤프트 부착 히터 유닛.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 샤프트는, 통 형상 본체부에 상기 히터 플레이트로부터 당해 샤프트로의 열전도를 억제하는 열전도 억제 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 샤프트 부착 히터 유닛.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 열전도 억제 수단은, 단열용 홈인 것을 특징으로 하는 샤프트 부착 히터 유닛.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 열전도 억제 수단은, 냉각 매체용 유로인 것을 특징으로 하는 샤프트 부착 히터 유닛.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 샤프트는, 상기 히터 플레이트를 구성하는 재료와 동일한 제 1 재료와, 열전도율이 상기 히터 플레이트를 구성하는 재료보다 낮은 제 2 재료로 형성되고,
    상기 히터 플레이트에 접하는 측의 상기 샤프트의 단부는, 상기 제 1 재료를 포함하여 형성되며, 상기 샤프트를 구성하는 상기 제 1 재료의 비율은, 상기 히터 플레이트 측의 단부로부터 타단부에 걸쳐 서서히 감소하는 것을 특징으로 하는 샤프트 부착 히터 유닛.
  7. 피가열물을 재치하여 가열하는 히터 플레이트와, 당해 히터 플레이트를 지지하는 샤프트를 가지는 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법으로서,
    상기 히터 플레이트에, 상기 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 상기 히터 플레이트에 분사함으로써 상기 샤프트를 형성하는 샤프트 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 샤프트 형성 단계는,
    상기 히터 플레이트에, 상기 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 상기 히터 플레이트에 분사하는 제 1 분사 단계와,
    상기 제 1 분사 단계에서 형성된 상기 샤프트에 단열용 홈을 형성하는 홈 형성 단계와,
    상기 홈 형성 단계 후, 상기 단열용 홈을 형성한 상기 샤프트에, 상기 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 더 분사하는 제 2 분사 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 샤프트 형성 단계는,
    상기 히터 플레이트에, 상기 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 상기 히터 플레이트에 분사하는 제 1 분사 단계와,
    상기 제 1 분사 단계에서 형성된 상기 샤프트에 냉각 매체용 파이프를 재치하는 파이프 재치 단계와,
    상기 파이프 재치 단계 후, 상기 파이프를 재치한 상기 샤프트에, 상기 샤프트를 구성하는 재료 분말을, 가열한 압축 가스에 의해 당해 재료 분말의 융점보다 낮은 온도에서 더 분사하는 제 2 분사 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 샤프트는, 상기 히터 플레이트를 구성하는 재료와 동일한 제 1 재료와, 열전도율이 상기 히터 플레이트를 구성하는 재료보다 낮은 제 2 재료로 형성되고,
    상기 히터 플레이트에 접하는 측의 상기 샤프트의 단부는, 상기 제 1 재료를 포함하여 형성되며, 상기 샤프트를 구성하는 상기 제 1 재료의 비율은, 상기 히터 플레이트 측의 단부로부터 타단부에 걸쳐 서서히 감소시키는 것을 특징으로 하는 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법.
KR1020137031704A 2011-05-31 2012-05-29 샤프트 부착 히터 유닛 및 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법 KR101513605B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011122309A JP5712054B2 (ja) 2011-05-31 2011-05-31 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の製造方法
JPJP-P-2011-122309 2011-05-31
PCT/JP2012/063797 WO2012165440A1 (ja) 2011-05-31 2012-05-29 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の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140005350A KR20140005350A (ko) 2014-01-14
KR101513605B1 true KR101513605B1 (ko) 2015-04-20

Family

ID=47259294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137031704A KR101513605B1 (ko) 2011-05-31 2012-05-29 샤프트 부착 히터 유닛 및 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9414441B2 (ko)
EP (1) EP2717650A4 (ko)
JP (1) JP5712054B2 (ko)
KR (1) KR101513605B1 (ko)
CN (1) CN103597908B (ko)
WO (1) WO2012165440A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015214738A (ja) * 2014-05-13 2015-12-03 株式会社東芝 耐食性金属部材、パワーデバイス用ヒートシンク、発電機用回転翼及び耐食性金属部材の製造方法
WO2017003427A1 (en) * 2015-06-29 2017-01-05 Oerlikon Metco (Us) Inc. Cold gas spray coating methods and compositions
DE102016103270B3 (de) * 2016-02-24 2017-05-11 Ev Group E. Thallner Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Halterung, Rotation sowie Heizung und/oder Kühlung eines Substrats
JP6704836B2 (ja) * 2016-10-28 2020-06-03 日本特殊陶業株式会社 加熱装置
JP6704834B2 (ja) * 2016-10-28 2020-06-03 日本特殊陶業株式会社 加熱装置
JP6838136B2 (ja) 2017-02-28 2021-03-03 日本発條株式会社 基板支持ユニット、および基板支持ユニットを有する成膜装置
JP7049818B2 (ja) * 2017-12-13 2022-04-07 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP2020131271A (ja) * 2019-02-25 2020-08-31 株式会社神戸製鋼所 異種金属接合体の製造方法及び異種金属接合体
KR102649715B1 (ko) * 2020-10-30 2024-03-21 세메스 주식회사 표면 처리 장치 및 표면 처리 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005216759A (ja) 2004-01-30 2005-08-11 Nhk Spring Co Ltd ヒータユニット
JP2008016396A (ja) 2006-07-07 2008-01-24 Nhk Spring Co Ltd ヒータユニット
JP2008527746A (ja) 2005-01-13 2008-07-24 ワトロウ エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー ウエーハ加工用ヒーターと該ヒーターの操作及び製造の方法
JP2008297615A (ja) 2007-06-01 2008-12-11 Tokyo Electron Ltd 基板載置機構及び該基板載置機構を備えた基板処理装置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0484533B1 (en) 1990-05-19 1995-01-25 Anatoly Nikiforovich Papyrin Method and device for coating
US6617553B2 (en) * 1999-05-19 2003-09-09 Applied Materials, Inc. Multi-zone resistive heater
JP2001298020A (ja) 2000-04-18 2001-10-26 Nhk Spring Co Ltd セラミックヒータ及びそれを用いた成膜処理装置
US7201940B1 (en) * 2001-06-12 2007-04-10 Advanced Cardiovascular Systems, Inc. Method and apparatus for thermal spray processing of medical devices
JP3888531B2 (ja) * 2002-03-27 2007-03-07 日本碍子株式会社 セラミックヒーター、セラミックヒーターの製造方法、および金属部材の埋設品
US7476422B2 (en) * 2002-05-23 2009-01-13 Delphi Technologies, Inc. Copper circuit formed by kinetic spray
JP2004296254A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Sumitomo Electric Ind Ltd セラミックスヒータおよびそれを搭載した半導体あるいは液晶製造装置
JP4008401B2 (ja) 2003-09-22 2007-11-14 日本碍子株式会社 基板載置台の製造方法
JP2005109169A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Ngk Insulators Ltd 基板加熱装置とその製造方法
JP2005166368A (ja) * 2003-12-01 2005-06-23 Ngk Insulators Ltd 加熱装置
JP4515755B2 (ja) * 2003-12-24 2010-08-04 東京エレクトロン株式会社 処理装置
JP2005285355A (ja) * 2004-03-26 2005-10-13 Ngk Insulators Ltd 加熱装置
DE502006001063D1 (de) * 2006-01-10 2008-08-21 Siemens Ag Kaltspritzanlage und Kaltspritzverfahren mit moduliertem Gasstrom
US8168926B2 (en) * 2007-03-26 2012-05-01 Ngk Insulators, Ltd. Heating device
JP4586823B2 (ja) * 2007-06-21 2010-11-24 トヨタ自動車株式会社 成膜方法、伝熱部材、パワーモジュール、車両用インバータ、及び車両
JP4241859B2 (ja) * 2007-07-19 2009-03-18 トヨタ自動車株式会社 パワーモジュールの製造方法、パワーモジュール、車両用インバータ、及び車両
US7763325B1 (en) * 2007-09-28 2010-07-27 The United States Of America As Represented By The National Aeronautics And Space Administration Method and apparatus for thermal spraying of metal coatings using pulsejet resonant pulsed combustion
JP2009127086A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Toyota Motor Corp 伝熱部材及びその製造方法
JP5080954B2 (ja) * 2007-12-17 2012-11-21 日本発條株式会社 ヒータユニットとその製造方法
JP5087416B2 (ja) 2008-01-24 2012-12-05 日本碍子株式会社 セラミックスヒータ及びその製造方法
JP5186528B2 (ja) * 2010-04-23 2013-04-17 日本発條株式会社 導電部材及びその製造方法
JP5162621B2 (ja) * 2010-05-07 2013-03-13 日本発條株式会社 温度調節装置、冷却装置、及び温度調節装置の製造方法
JP5666167B2 (ja) * 2010-05-07 2015-02-12 日本発條株式会社 ステージヒータ及びシャフトの製造方法
JP5449045B2 (ja) 2010-06-15 2014-03-19 日本発條株式会社 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
JP5463224B2 (ja) * 2010-07-09 2014-04-09 日本発條株式会社 流路付きプレートの製造方法、流路付きプレート、温度調節プレート、コールドプレート、及びシャワープレート
JP5484360B2 (ja) * 2011-01-07 2014-05-07 日本発條株式会社 導電部材
JP5730089B2 (ja) * 2011-03-23 2015-06-03 日本発條株式会社 導電材料、積層体および導電材料の製造方法
JP5386616B1 (ja) * 2012-07-03 2014-01-15 日本発條株式会社 パイプ埋設構造体及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005216759A (ja) 2004-01-30 2005-08-11 Nhk Spring Co Ltd ヒータユニット
JP2008527746A (ja) 2005-01-13 2008-07-24 ワトロウ エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー ウエーハ加工用ヒーターと該ヒーターの操作及び製造の方法
JP2008016396A (ja) 2006-07-07 2008-01-24 Nhk Spring Co Ltd ヒータユニット
JP2008297615A (ja) 2007-06-01 2008-12-11 Tokyo Electron Ltd 基板載置機構及び該基板載置機構を備えた基板処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012252790A (ja) 2012-12-20
EP2717650A1 (en) 2014-04-09
EP2717650A4 (en) 2014-12-31
WO2012165440A1 (ja) 2012-12-06
JP5712054B2 (ja) 2015-05-07
US9414441B2 (en) 2016-08-09
CN103597908A (zh) 2014-02-19
CN103597908B (zh) 2016-02-10
KR20140005350A (ko) 2014-01-14
US20140083995A1 (en) 2014-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101513605B1 (ko) 샤프트 부착 히터 유닛 및 샤프트 부착 히터 유닛의 제조 방법
TW492075B (en) Electrode, wafer stage, plasma device, method of manufacturing electrode and wafer stage
KR101410340B1 (ko) 온도 조절 장치, 냉각 장치, 및 온도 조절 장치의 제조 방법
KR101831665B1 (ko) 금속 본딩된 보호 층을 갖는 기판 지지 조립체
JP3159306U (ja) シーリングアセンブリを有する着脱式静電チャック
JP6333285B2 (ja) 基板処理チャンバ構成要素用の熱放射バリア
JP2008085283A (ja) 熱均一性が強化された加熱装置及びその製造方法
JPH11204238A (ja) セラミックスヒーター
EP2568062B1 (en) Stage heater and method for producing shaft
JP6296770B2 (ja) 基板載置装置
JP2010045170A (ja) 試料載置電極
KR101088124B1 (ko) 스퍼터링용 타겟 및 그 제조방법
WO2018064308A1 (en) Heating apparatus with controlled thermal contact
JP2793499B2 (ja) 被保持体の保持構造
JP2023512448A (ja) 熱酸化物スプレーコートとの熱膨張整合を改善するための混合金属ベースプレート
JP5449045B2 (ja) 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
JP2005260251A (ja) 載置台、プラズマ処理装置、および載置台の製造方法
JP5571472B2 (ja) 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
US20190320501A1 (en) All aluminum heater
JP2004312025A (ja) 半導体製造装置用ウェハ保持体

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant