JPH10321355A

JPH10321355A - 面状加熱装置

Info

Publication number: JPH10321355A
Application number: JP14847497A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Murase; 淳村瀬; Hiroto Sato; 弘人佐藤
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱抵抗体で発生した熱が瞬時に加熱基材に
伝わり、加熱基材が短時間で所定の温度に到達して昇温
スピードを早めることができ、なおかつ、設定温度を迅
速に変更することができ、非加熱物を均一に加熱するこ
とができる面状加熱装置を提供することにある。【解決手段】一方の表面に無機粉体として少なくとも
アルミナを含む樹脂を硬化してなる絶縁膜２２が形成さ
れ、その絶縁膜２２上に発熱抵抗体４が焼成された伝熱
基材３と、少なくとも発熱抵抗体４と対向する表面が絶
縁性をもった基体１と、伝熱基材３の発熱抵抗体４が形
成されていない他方の表面に配置される加熱基材５、よ
りなる３部材を重ね合わせて固定したことを特徴とする
面状加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハや液晶基盤の加熱に用いられる面状加熱装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、半導体ウエハや液晶基盤の製造工
程では、ウエハや液晶基盤にパターンを焼き付け、洗浄
処理を行い、その後、このウエハや液晶基盤を所定の温
度に加熱して次工程に進むようになっている。この時に
使用される従来の加熱装置は、ウエハや液晶基盤のよう
に板状のものを加熱装置の加熱板の上に載置し、その裏
面から加熱するので、面状加熱装置と呼ばれることがあ
る。

【０００３】従来の面状加熱装置について図５を用いて
説明する。アルミニウムよりなる基体６の上面にはマイ
カヒータ７が形成され、このマイカヒータ７を挟むよう
にその上面に加熱板であるアルミニウム製の加熱基材８
が配置されている。そして、ウエハや液晶基盤等の非加
熱物が１枚ずつ加熱基材８上に載置されて、マイカヒー
タ７から発生する熱によって所定の温度に加熱される。

【０００４】マイカヒータについて図６を用いて詳細に
説明する。マイカヒータは、マイカ板７１の一方の面に
エッチングによって凹部が形成され、その凹部内にＳＵ
Ｓ製の薄い金属箔でできた発熱抵抗体ｈが配置され、こ
の発熱抵抗体ｈを挟むように、その上から同一材質の別
のマイカ板７２が配置されている。そして、発熱抵抗体
ｈから発生した熱が、上方のマイカ板７２に伝わり、こ
の熱が更に上方の加熱基材８に伝わり、非加熱物を加熱
するものである。

【０００５】一方、図７に示すように、面状加熱装置の
熱源として、マイカヒータに代えて、導電性発熱ペース
トを加熱板の非処理物が載置される側とは反対側の面に
直接焼成して発熱抵抗体を形成し、この発熱抵抗体を熱
源としたものがある。このような技術は、特開平８−２
２７２４５号に示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マイカヒータを熱源とする面状加熱装置の場合、以下の
ような問題があった。発熱抵抗体ｈを覆う板７１，７２
は高い絶縁性が要求されるので、マイカが使用されてい
るが、マイカは熱伝導率が極めて低く、具体的には０．
５５〜０．７９〔ｋ×（Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1）^-1〕程度であ
るので、発熱抵抗体ｈに電流を流しても、直ぐにはマイ
カヒータ７の温度が上がらず、短時間では発熱抵抗体ｈ
の熱が加熱基材８に伝わらない、という問題があった。

【０００７】また、加熱基材８は、複数の非加熱物を連
続して加熱する場合、大量の熱が奪われるので、加熱基
材８の厚みを厚くして熱容量を大きくし、大量の熱が奪
われても、加熱基材８の温度が極端に下がらないような
構造をとっていた。このような構造では、マイカヒータ
７の昇温スピードが遅い上に、さらに、加熱基材８の熱
容量が大きいので、発熱抵抗体ｈに電流を流しても、直
ぐには加熱基材８が所定の温度に到達しなかった。具体
的には、加熱基材８の表面積が４５０ｃｍ²、発熱抵抗
体ｈが２．５（Ｗ／ｃｍ²）の面状発熱装置では、加熱
基材８の温度が３０℃から１５０℃に上昇するのに、約
３０分かかっていた。

【０００８】また、ウエハや液晶基盤等の非加熱物は、
加熱工程において種々の設定温度で加熱されるものであ
り、このような面状加熱装置では、マイカヒータ７の昇
温スピードが遅く、また、加熱基材８の熱容量が大きい
ので、ある一定温度から更に高い温度に設定しようとす
ると、迅速に加熱基材８の温度を上げることができなか
った。反対に、ある一定温度から低い温度に設定しよう
とすると、加熱基材８の熱容量が大きいので、加熱基材
８の放熱に時間がかかり、この場合においても、迅速に
加熱基材８の温度を下げることができなかった。つま
り、マイカヒータを熱源とした従来の面状加熱装置で
は、設定温度が異なる加熱工程に迅速に対応することが
できなった。

【０００９】さらには、前述したようにマイカ板７１，
７２は熱伝導率が極めて低く、加熱基材８の熱容量が大
きいので、加熱基材８の非加熱物を載置する面の温度を
均一にすることは容易ではなかった。

【００１０】また、図７の導電性発熱ペーストを焼成し
て発熱抵抗体を形成し、これを熱源とする従来の面状加
熱装置の場合、以下のような問題があった。導電性発熱
ペーストは約４５０℃という高温で焼成されて発熱抵抗
体となるが、この焼成工程において、加熱板が高熱にな
り歪みが発生し、非加熱物を載置する面が湾曲し、非加
熱物をこの加熱板に載置した場合、非加熱物が加熱板に
接触する部分と接触しない部分ができてしまい、結果的
に、非加熱物を均一な温度に加熱することができなくな
る、という問題があった。

【００１１】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その目的は、発熱抵抗体で発生し
た熱が瞬時に加熱板に伝わり、加熱板が短時間で所定の
温度に到達して昇温スピードを早めることができ、なお
かつ、設定温度を迅速に変更することができ、非加熱物
を均一に加熱することができる面状加熱装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の面状加熱装置は、一方の表面に無
機粉体として少なくともアルミナを含む樹脂を硬化して
なる絶縁膜が形成され、その絶縁膜上に発熱抵抗体が焼
成された伝熱基材と、少なくとも前記発熱抵抗体と対向
する表面が絶縁性をもった基体と、前記伝熱基材の発熱
抵抗体が形成されていない他方の表面に配置される加熱
基材と、よりなる３部材を重ね合わせて固定したことを
特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は、本発明の面状加熱装置の斜視
図であり、図２は図１におけるＸ−Ｘ方向の断面図であ
る。本発明の面状加熱装置は、一方の表面に無機粉体と
して少なくともアルミナを含む樹脂を硬化してなる絶縁
膜２２が形成され、その絶縁膜２２上に発熱抵抗体４が
焼成された伝熱基材３と、この発熱抵抗体４と対向する
表面に絶縁膜２１が形成された基体１と、伝熱基材３の
発熱抵抗体４が形成されていない他方の表面に配置され
る加熱基材５と、よりなる３部材を重ね合わせて固定し
た構造である。そして、加熱板である加熱基材５の表面
に、ウエハあるいは液晶基盤等の非加熱物を載置して、
加熱するものである。

【００１４】基体１は、面状加熱装置の基体となるもの
であり、本実施例では、厚さ１ｍｍのＳＵＳ板であり、
発熱抵抗体４と接触する一方の表面に絶縁膜２１が形成
されている。この絶縁膜２１は発熱抵抗体４と基体１と
の絶縁性を確保するものであればよく、具体的には、厚
さ１５０μｍの無機粉体としてアルミナを含むオルガノ
ポリシロキサン樹脂を硬化してなる膜である。なお、本
実施例では、基体１は金属製のＳＵＳ板を用いたが、少
なくとも発熱抵抗体４と接触する表面が絶縁物であれば
よく、基体１全体が絶縁性のセラミック板であっても良
い。

【００１５】伝熱基材３は、一方の表面に絶縁膜２２が
形成されており、この絶縁膜２２の表面に発熱抵抗体４
が形成されている。この絶縁膜２２は発熱抵抗体４と伝
熱基材３との絶縁性を確保するとともに、発熱抵抗体４
で発生した熱を良好に伝熱基材３に伝えるものであり、
具体的には、熱伝導率が２１〔ｋ×（Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1）
^-1〕の厚さ１５０μｍの無機粉体としてアルミナを含む
オルガノポリシロキサン樹脂を硬化してなる膜である。
すなわち、絶縁膜２２に分散されたアルミナがマイカと
比較して著しく熱伝導率が高いので、発熱抵抗体４で発
生した熱を良好に伝熱基材３に伝えるものである。ま
た、伝熱基材３は、発熱抵抗体４で発生した熱を良好に
上方の加熱基材５に伝えるものであり、具体的には、厚
さ０．５ｍｍのＳＵＳ板である。

【００１６】この伝熱基材３の絶縁膜２２上には、熱源
となる発熱抵抗体４が形成されている。発熱抵抗体４
は、発熱抵抗物質である銀−パラジウム合金を含む導電
性発熱ペーストを絶縁膜２２上に焼成し、図３に示すよ
うに、任意の幅で螺旋状に形成されている。この発熱抵
抗体４は、温度に対する抵抗値の変化がほとんどなく、
通電開始時直後から所定の発熱が始まるものである。具
体的には、単位面積当たりの発熱量（Ｗ／ｃｍ²）が
０．５〜５．０であり、本実施例では、単位面積当たり
の発熱量（Ｗ／ｃｍ²）が２．２の発熱抵抗体である。
そして、図３に示すように、外縁部側の発熱抵抗体４ａ
は内部側の発熱抵抗体４ｂに比べ幅を広くしている。こ
れは、面状加熱装置の外縁部からの放熱を考慮して、こ
の部分の熱量を増やすためである。なお、外縁部側の発
熱抵抗体４ａの発熱量を増やす方法は、幅を広くする以
外に、発熱率の異なる発熱抵抗体を用いても良い。

【００１７】なお、伝熱基材３は、伝熱基材３上に導電
性発熱ペーストを約４５０℃という高温で焼成して発熱
抵抗体４を形成しても歪みや湾曲が発生しにくいものが
望ましく、具体的には、ＳＵＳ板やセラミック板であ
る。

【００１８】加熱板である加熱基材５は、熱伝導率が高
く、非加熱物が載置される表面の平面度が高いものであ
り、具体的には、熱伝導率２３６〔ｋ×（Ｗ・ｍ^-1・Ｋ
^-1）^-1〕の厚さ２ｍｍのアルミニウム板である。

【００１９】そして、図４に示すように、基体１と伝熱
基材３が、基体１に形成された絶縁膜２１と伝熱基材３
に形成された発熱抵抗体４が向き合うように配置され、
また、伝熱基材３の上方に加熱基材５が配置され、それ
ぞれを不図示の熱伝導率が高い接着剤あるいはネジ等で
固定して面状加熱装置となる。

【００２０】本発明の面状加熱装置によれば、伝熱基材
３に形成された絶縁膜２２は、絶縁膜２２中にアルミナ
が分散しているので、従来のマイカヒータのマイカ板と
比較して熱伝導率が４０倍も高く、発熱抵抗体４で発生
した熱が瞬時に伝熱基材３に伝わり、加熱基材５が伝熱
基材３と直接或いは熱伝導率の高い接着剤によって固定
されて配置されているので、伝熱基材３に伝わった熱が
瞬時に加熱基材５に伝わり、よって、発熱抵抗体４に電
流を流すと瞬時に加熱基材５に熱を伝えることができ
る。

【００２１】また、発熱抵抗体４から発生する熱が瞬時
に加熱基材５に伝わり加熱することができるので、複数
の非加熱物を連続して加熱しても加熱基材５の温度低下
がなく、従来のように熱容量の大きな加熱基材を用いる
必要がなく、よって、短時間で加熱基材５が所定の温度
に到達し、昇温スピードを早めることができる。

【００２２】具体的には、加熱基材５の表面積が４５０
ｃｍ²、発熱抵抗体４の単位面積当たりの発熱量（Ｗ／
ｃｍ²）が２．２の本実施例の面状発熱装置では、加熱
基材の温度が３０℃から１５０℃に上昇するのに、約５
分となり、マイカヒータを熱源とする従来の面状加熱装
置と比べ、昇温スピードを２５分も短縮することができ
た。

【００２３】さらに、ウエハや液晶基盤等の非加熱物を
種々の設定温度で加熱する場合でも、上述したように、
発熱抵抗体４から発生する熱が瞬時に加熱基材５に伝わ
り昇温スピードが早く、また、加熱基材５の熱容量が小
さいので、ある一定温度から任意の設定温度に、迅速に
加熱基材３の温度を変更することがことができる。

【００２４】また、伝熱基材３は発熱抵抗体４で発生し
た熱を拡散して上方の加熱基材５に伝える作用を有する
ものであり、加熱基材５の温度を均一にすることができ
る。

【００２５】また、発熱抵抗体４は加熱板である加熱基
材５に直接形成されておらず、伝熱基材３に焼成によっ
て形成され、その後、加熱基材５と伝熱基材３を重ね合
わせて面状加熱装置としているので、焼成時に加熱基材
５に歪みや湾曲が発生することがなく、さらに、発熱抵
抗体を形成するために導電性発熱ペーストを焼成すると
いう高温状況下では歪みや湾曲が発生してしまい従来で
は用いることのできなかった銅や真鍮を加熱基材５とし
て使用できるようになり、加熱基材５が熱伝導率の高い
ものとなり、発熱抵抗体４で発生した熱をさらに効率良
く非加熱物の加熱に利用できるようになった。

【００２６】

【発明の効果】本発明の面状加熱装置によれば、伝熱基
材上に形成された無機粉体としてアルミナを含む樹脂を
硬化してなる絶縁膜上に発熱抵抗体が形成されているの
で、発熱抵抗体で発生した熱が瞬時に伝熱基材に伝わ
り、また、加熱基材が伝熱基材上に配置されているので
伝熱基材に伝わった熱が瞬時に加熱基材に伝わる。さら
に、従来のように熱容量の大きな加熱基材を用いる必要
がないので、短時間で加熱基材が所定の温度に到達し、
昇温スピードを早めることができる。そして、非加熱部
材を種々の設定温度で加熱する場合でも、発熱抵抗体で
発生した熱が瞬時に加熱基材に伝わり、また、加熱基材
の熱容量が小さいので、ある一定温度から任意の設定温
度に迅速に加熱基材の温度を変更することができる。

【００２７】また、伝熱基材は発熱抵抗体で発生した熱
を拡散する効果があり、この結果、金属基材の温度を均
一にすることができる。

【００２８】さらに、発熱抵抗体が直接加熱基材に形成
されないので、加熱基材に歪み湾曲が発生せず、また、
加熱基材として、銅や真鍮などの熱伝導率の高い物質を
選択することができ効率良く非加熱物を加熱することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面状加熱装置の斜視図である。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ方向の断面図である。

【図３】本発明の面状加熱装置の発熱抵抗体の説明図で
ある。

【図４】本発明の面状加熱装置の基体と伝熱基材と加熱
基材との関係を示す説明図である。

【図５】従来の面状加熱装置の断面図である。

【図６】従来の面状加熱装置のマイカヒータの説明図で
ある。

【図７】熱源として発熱抵抗体を用いた従来の面状加熱
装置の説明図である。

【符号の説明】

１基体２１絶縁膜２２絶縁膜３伝熱基材４発熱抵抗体５加熱基材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の表面に無機粉体として少なくとも
アルミナを含む樹脂を硬化してなる絶縁膜が形成され、
その絶縁膜上に発熱抵抗体が焼成された伝熱基材と、少なくとも前記発熱抵抗体と対向する表面が絶縁性をも
った基体と、前記伝熱基材の発熱抵抗体が形成されていない他方の表
面に配置される加熱基材と、よりなる３部材を重ね合わせて固定したことを特徴とす
る面状加熱装置。