JPH11255242A - 板状物品の収納凹部への密閉溶着方法及びそれを利用して溶着した樹脂製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 自動溶着機により簡単且つ短時間に、しか
も、溶着部の仕上がりが極めてきれいな板状物品の収納
凹部への密閉溶着方法及びそれを利用して溶着した樹脂
製品を提供する。 【解決手段】 樹脂製品に収納凹部を形成する工程（ス
テップ１）と、板状物品と樹脂製品とを平行に保持する
工程（ステップ２）と、両面ヒータを、平行に保持され
た該板状物品と樹脂製品との中間に挿入して加熱する工
程（ステップ３）と、そして、両面ヒータを除去して該
板状物品を樹脂製品の収納凹部に嵌合し溶着する工程
（ステップ４）とを含んで構成されている。さらに、熱
による内部応力を除去する工程（ステップ５）及び溶着
部にひび割れなどの瑕疵が存在していないか否かを検査
するする工程（ステップ６）を加えることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状物品の収納凹部へ
の密閉溶着方法及びそれを利用して溶着した樹脂製品に
係り、特に、バーコード付きプレートをシリコンウエハ
用キャリアに形成した収納凹部に密閉溶着する方法及び
その密閉溶着方法によって溶着されたバーコード付きシ
リコンウエハ用キャリアに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造工場では、シリコンウエハ
をテフロン製のキャリアに入れて各種の処理工程を行
い、あるいは、各処理工程間の移動を行っている。キャ
リアとしてテフロンを用いるのは、シリコンウエハをキ
ャリアごと強酸等の薬品に漬ける場合があるからであ
る。

【０００３】かかるシリコンウエハ用キャリアには、そ
の中に収納されるシリコンウエハを特定するためバーコ
ードが付けられている。そして、各種処理工程を実行す
るに際してバーコード読取器を設置しておき、どのキャ
リアであるかを特定しつつ当該処理工程を実施してい
た。

【０００４】かかるシリコンウエハ用キャリアにバーコ
ードを付ける方法としては、種々の方法がある。例え
ば、バーコードを印刷した白色のプレートを弗素樹脂製
の板に封じ込め、この板をキャリアに形成した収納凹部
に嵌め込んだ後、四周を人手により溶着していた。ある
いは、バーコードを印刷した白色のプレートを弗素樹脂
製の板に封じ込めることなくキャリアに形成した収納凹
部に入れ、その上に弗素樹脂製プレートを載せて四周を
人手により溶着していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】四周を人手により溶着
する場合、細い棒状の弗素樹脂を溶かしながら溶着部に
載せていく。この場合、溶着部が凸凹して見栄えが悪い
上、溶けた弗素樹脂が単にキャリア又はバーコード付き
白色プレートを封じ込めた弗素樹脂製板若しくは弗素樹
脂製プレートに載っているだけで溶着していない場合が
多々存在していた。後者の場合、隙間を通って硫酸等の
処理液が収納凹部に入り込みバーコードを読取り不可能
な状態に腐食させ、あるいは、後に入り込む他の処理液
と化学反応を起こして、シリコンウエハを損傷させる事
故も発生していた。

【０００６】また、人手により溶着は、綺麗に溶着する
のに熟練を要すると共に、１つのキャリアを仕上げるの
に多大な時間を要しており、生産性の観点からも、ま
た、コスト的にも問題となっていた。

【０００７】本発明は、上述したような従来技術の課題
に鑑みてなされたものであり、自動溶着機により簡単且
つ短時間に、しかも、溶着部の仕上がりが極めてきれい
な板状物品の収納凹部への密閉溶着方法及びそれを利用
して溶着した樹脂製品を提供することを目的とする。

【０００８】本発明は、また、溶着すべき樹脂製品の吸
収スペクトルの中で比較的吸収率の高い波長領域を含む
遠赤外線を放射し得る材料を放射体として選択すること
で、短時間且つ低温度で樹脂製品の端面を軟化すること
ができ、従って、それに要するエネルギ消費量を小さく
することができる板状物品の収納凹部への密閉溶着方法
及びそれを利用して溶着した樹脂製品を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、樹脂製品の所
定平面に板状物品と補合する形状の収納凹部を形成する
工程と、板状物品を収納凹部の対向位置に且つ樹脂製品
の所定平面に対して平行に保持する工程と、板状物品よ
りも広く且つ相互に平行なヒータ面を有する両面ヒータ
を、平行に保持された該板状物品と樹脂製品の所定平面
との中間に該板状物品及び該樹脂製品の収納凹部の全体
を覆うようにして挿入して加熱する工程と、そして、板
状物品の角部及び樹脂製品の収納凹部の角部より、それ
ぞれ、内側に向って所定の深さまで軟化した後、両面ヒ
ータを除去して該板状物品を樹脂製品の収納凹部に嵌合
し、該板状物品の角部と該樹脂製品の収納凹部の角部と
を全周にわたって同時に溶着する工程とを含み構成され
る板状物品の収納凹部への密閉溶着方法を提供する。

【００１０】初に、溶着しようとする板状物品と、その
ような板状物品と補合する形状の収納凹部を所定平面に
形成した樹脂製品とを用意する。これら板状物品と樹脂
製品とを、板状物品が収納凹部の対向する位置に且つ樹
脂製品の所定平面に対して平行となるように保持する。
一方、ヒータ装置としては、板状物品よりも広く且つ相
互に平行なヒータ面を有する両面ヒータが用いられる。
板状物品が収納凹部の対向する位置に保持される場合
が、ヒータ面の面積が最小となる。かかる両面ヒータ
を、平行に保持された該板状物品と樹脂製品の所定平面
との中間に該板状物品及び該樹脂製品の収納凹部の全体
を覆うようにして挿入する。所定時間が経過すると板状
物品の角部及び樹脂製品の収納凹部の角部より、それぞ
れ、内側に向って所定の深さまで軟化する。そこで、両
面ヒータを除去して板状物品を樹脂製品の収納凹部に嵌
合する。樹脂は、加熱すると膨脹するため、板状物品の
角部及び樹脂製品の収納凹部の角部は連続的に接触しあ
い、押し込まれるに従って密閉した状態で一体化する。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の板状物品の収納凹部への密閉溶着方法において、樹脂
製品が、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦ
Ｅ、ＰＶＤＦ等の弗素系樹脂から作られたシリコンウエ
ハ用キャリアであり、板状物品が同じ材料から作られた
バーコード付きプレートであることを特徴とする。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の板状物品の収納凹部への密閉溶着方法におい
て、両面ヒータは、製造すべき樹脂製品の吸収スペクト
ルの中で比較的吸収率の高い波長領域を含む遠赤外線を
高放射率で放射し得る材料からなる放射体と、放射体を
加熱し、所定の遠赤外線を放射させる発熱体とを備えて
構成されてなることを特徴とする。

【００１３】発熱体を加熱し、それにより、放射体を所
定の温度に加熱すると、接続すべき樹脂製品の吸収スペ
クトルの中で比較的吸収率の高い波長領域を含む遠赤外
線を高放射率で放射する。樹脂製品、特に、溶着面に形
成される凸部は、吸収率の高い波長領域を含む遠赤外線
により加熱されるため、放射体の温度が従来の加熱装置
に比較して低い温度であっても短時間に軟化温度に達し
軟化し始める。また、一旦、放射体が所定の温度に達し
てしまえば、発熱体により加熱し続けなくても所定の遠
赤外線を放射し続ける。これらの性質と放射体の温度が
従来のものに比較して低くても良いことにより、樹脂製
品の収納凹部の角部及び板状物品の角部を軟化するのに
必要とされるエネルギは小さくて済む。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の板状物品の収納凹部への密閉溶着方法において、発熱
体は、放射体の表面を２５０℃から５８０℃未満に加熱
することを特徴とする。

【００１５】放射体の加熱温度を低い温度に抑えること
により、樹脂の過熱による有毒ガス等の発生、溶着部の
気泡発生を防止する。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか１項に記載の板状物品の収納凹部への密閉溶着
方法において、樹脂製品への板状物品の溶着後、熱によ
る内部応力を除去することを特徴とする。

【００１７】樹脂製品の収納凹部に板状物品を溶着して
完成品とするため、完成品内部には熱による内部応力が
生じる。これを除去することにより、完成品である樹脂
製品のねじれ、変形等を取り除く。

【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれか１項に記載の板状物品の収納凹部への密閉溶着
方法において、樹脂製品への板状物品の溶着後、溶着部
にひび割れなどの瑕疵が存在していないか否かを検査す
ることを特徴とする。

【００１９】一旦、溶着されてしまうと溶着部における
ひび割れなどの瑕疵は外部からは見え難く、そのまま使
用すると後に大きな事故を引き起こす原因ともなる。そ
こで、完成品である樹脂製品の溶着部を簡単且つ信頼性
の高い方法で検査を行う。

【００２０】本発明の第二の態様は、請求項１〜６のい
ずれか１項に記載の板状物品の収納凹部への密閉溶着方
法によって板状物品を収納凹部に密閉溶着した樹脂製品
を提供する。

【００２１】

【実施の形態】以下、図面を用いて本発明に係る板状物
品の収納凹部への密閉溶着方法及びその密閉溶着方法に
よって板状物品を収納凹部に密閉溶着した樹脂製品につ
いて詳細に説明する。

【００２２】図１に示されているように、本発明に係る
板状物品の収納凹部への密閉溶着方法は、概略的に、樹
脂製品に収納凹部を形成する工程（ステップ１）と、板
状物品と樹脂製品とを平行に保持する工程（ステップ
２）と、両面ヒータを、平行に保持された該板状物品と
樹脂製品との中間に挿入して加熱する工程（ステップ
３）と、そして、両面ヒータを除去して該板状物品を樹
脂製品の収納凹部に嵌合し溶着する工程（ステップ４）
とを含んで構成されている。さらに、熱による内部応力
を除去する工程（ステップ５）及び溶着部にひび割れな
どの瑕疵が存在していないか否かを検査する工程（ステ
ップ６）を加えることもできる。

【００２３】上述した本発明に係る密閉溶着方法を、図
２に示されたＰＴＦＥ製のシリコンウエハ用キャリア１
０を例にして説明する。

【００２４】ステップ１の収納凹部形成工程において、
キャリア１０の所定平面にバーコード付きプレート１２
と補合する形状の収納凹部１０ａを形成する。ここで、
プレート１２の縦Ｌ１、横Ｗ１及び深さＤ１は、収納凹
部１０ａの縦Ｌ２、横Ｗ２及び深さＤ２とほぼ等しく設
定される。ここで、「ほぼ等しい」とは、加熱してプレ
ート１２の角部及び収納凹部１０ａの角部より、それぞ
れ、内側に向って所定の深さまで軟化させた後両者を嵌
合した際、それぞれの膨脹により両者が全周にわたって
連続的に接触し得る範囲内で等しいという意味である。

【００２５】ステップ２の平行保持工程において、プレ
ート１２は、例えば、一対の吸盤１４によって、キャリ
ア１０の収納凹部１０ａに対向する位置に且つキャリア
１０の所定平面に対して平行に保持される（図３（ａ）
参照）。

【００２６】ステップ３の両面ヒータの挿入加熱工程に
おいて、使用されるヒータは、プレート１２よりも少な
くとも一回り大きく且つ相互に平行なヒータ面３０ａを
有する両面ヒータ３０とされる。キャリア１０の収納凹
部１０ａの角部及びプレート１２とを同時に且つ同じ程
度に軟化させる必要があるからである。かかる両面ヒー
タ３０を、平行に保持されたプレート１２とキャリア１
０の所定平面との中間に且つプレート１２及びキャリア
１０の収納凹部１０ａの全体を覆うようにして挿入する
（図３（ｂ）参照）。所定時間が経過するとプレート１
２の角部及び収納凹部１０ａの角部より、それぞれ、内
側に向って所定の深さまで軟化する。ポリ四フッ化エチ
レン等の弗素樹脂は、一般に熱伝導性が悪く熱は角部
（コーナ部）に集中する。従って、両面ヒータ３０をプ
レート１２とキャリア１０の所定平面との中間に置くだ
けで、プレート１２の角部及び収納凹部１０ａの角部を
先行して軟化させることができる。

【００２７】図５及び図６に示されているように、両面
ヒータ３０は、概略的に、第一及び第二の平坦な赤外線
透過性のガラス板３０ｃ、３０ｄと、第一及び第二のガ
ラス板３０ｃ、３０ｄの外面にそれぞれ積層された薄い
セラミック層３０ｅ、３０ｆと、両ガラス板の間に間挿
された電気的に加熱可能な板状タングステン３０ｇと、
そして、両ガラス板の少なくとも板状タングステン３０
ｇを取り囲む位置に且つ板状タングステン３０ｇの厚さ
よりも僅かに高い高さだけ肉盛りされた該ガラス板に接
着可能な石英ガラスからなる肉盛り部３０ｂとを備えて
構成されている。

【００２８】両面ヒータ３０は、加熱位置に挿入する前
に所定の温度まで予熱しておくことができ、加熱位置に
挿入した時には、電源からの電気の供給は停止させてお
くことができる。例えば、板状タングステン３０ｇは、
セラミック層３０ｅ、３０ｆの表面を２５０℃から５８
０℃未満とするように加熱する。セラミック層３０ｅ、
３０ｆは、接続すべき樹脂製品の吸収スペクトルの中で
比較的吸収率の高い波長領域を含む遠赤外線を高放射率
で放射し得る材料からなる。

【００２９】本発明では、溶着すべき樹脂製品の吸収ス
ペクトルの中で比較的吸収率の高い波長領域を含む遠赤
外線を高放射率で放射し得る材料を放射体として選択す
ることにより、低温で且つ短時間に樹脂製品の収納凹部
の角部及び板状物品の角部を軟化させている。このよう
に、放射体の加熱温度を低い温度に抑えることにより、
樹脂の過熱による有毒ガス等の発生、溶着部の気泡発生
を防止する。

【００３０】なお、プレート１２が収納凹部１０ａの対
向する位置に保持される場合が、ヒータ面３０ａの面積
が最小となる。図示された本発明の好ましい実施例にお
いて、赤外線透過性のガラス板は、石英ガラスを用いた
が、赤外線透過性のガラス板であればどのようなもので
も良く、例えば、アルミン酸カルシウム、ゲルマニウム
酸塩ガラス及び硫化ヒ素ガラスとすることもできる。両
面ヒータ３０の中央部には、熱電対などの温度センサ３
２が配設されている。軟化時における板状タングステン
３０ｇの温度は、この温度センサ３２により適正な温度
に制御設定される。

【００３１】ヒータ３０におけるセラミック層３０ｅ、
３０ｆとキャリア１０又はプレート１２とは非接触であ
り、ほぼ１〜１０ｍｍ好ましくは１．５〜２．５ｍｍの
間隔をあける事が最適である。近すぎると、加熱時の樹
脂の膨脹によりその端面がヒータ３０に接触する虞があ
り、一方、遠くなるとヒータ３０の温度を高くしなけれ
ばならないからである。この時の時間は、ほぼ５〜１５
０秒で、安定した放射熱でプレート１２及び収納凹部１
０ａの角部から均一に軟化される。

【００３２】所定の深さまで軟化した後、両面ヒータ３
０を除去してプレート１２をキャリア１０の収納凹部１
０ａに嵌合する。本発明の最大の特徴は、加熱すると樹
脂が膨脹し、従って、加熱後のプレート１２をキャリア
１０の収納凹部１０ａに嵌合すると、プレート１２の角
部と収納凹部１０ａの角部同志が全周にわたって連続的
に接触し合い、押し込まれるに従って密閉した状態で一
体化する点にある。これにより、収納凹部１０ａ内部を
完全に外部から隔離することができる利点を有する。図
４に、加熱された結果プレート１２の角部及びキャリア
１０の収納凹部１０ａの角部がそれぞれ膨脹した様子を
誇張して描いた（図４の一点鎖線）。

【００３３】熱による内部応力の除去工程（ステップ
５）では、溶着を通じて樹脂製品内部、特に、溶着部及
びその付近に加えられた熱によって発生する内部応力を
除去するものである。例えば、溶着を終えた樹脂製品を
温水中に浸漬して暖めると、樹脂が軟化して内部応力を
消滅させ、次に室温に戻したときには内部応力がない状
態になる。

【００３４】尚、溶着部の検査工程（ステップ６）は、
樹脂製品を液中に浸漬して暖めるか、外部を真空引きす
るかして行われる。いずれの場合も、溶着部に閉じ込め
た空間部の空気を膨脹させ、その膨脹圧力により気泡が
割れ目から出てくるのを利用して溶着の瑕疵を発見する
ことができる。前者の方法を採用すると、実質的に、内
部応力の除去工程（ステップ５）と検査工程（ステップ
６）とを同時に行う事ができる利点を有している。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る板状物品の収納凹部への密
閉溶着方法は、樹脂製品の所定平面に板状物品と補合す
る形状の収納凹部を形成する工程と、板状物品を収納凹
部の対向位置に且つ樹脂製品の所定平面に対して平行に
保持する工程と、板状物品よりも広く且つ相互に平行な
ヒータ面を有する両面ヒータを、平行に保持された該板
状物品と樹脂製品の所定平面との中間に該板状物品及び
該樹脂製品の収納凹部の全体を覆うようにして挿入して
加熱する工程と、そして、板状物品の角部及び樹脂製品
の収納凹部の角部より、それぞれ、内側に向って所定の
深さまで軟化した後、両面ヒータを除去して該板状物品
を樹脂製品の収納凹部に嵌合する工程とを含み構成され
るため、両面ヒータを除去して板状物品を樹脂製品の収
納凹部に嵌合した際、樹脂は加熱すると膨脹することに
より、板状物品の角部及び樹脂製品の収納凹部の角部が
連続的に接触し合い、押し込まれるに従って密閉した状
態で一体化する。これにより、該板状物品の角部と該樹
脂製品の収納凹部の角部とを全周にわたって同時に密閉
状態で溶着することができ、バーコードを読取り不可能
な状態に腐食させたり、浸入した処理液同志の化学反応
によりシリコンウエハを損傷させる等の事故を完全に防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る板状物品の収納凹部への密閉溶
着方法の一実施例の手順を示すフローチャートである。

【図２】 シリコンウエハ用キャリアとバーコード付き
プレートとの関係を示す斜視図である。

【図３】 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、板状物品の収
納凹部への密閉溶着方法の各工程を説明するための概略
斜視図である。

【図４】 板状物品を樹脂製品の収納凹部に嵌合する直
前の状態の断面図である。

【図５】 本発明に係る溶着可能な樹脂製品の製造方法
に使用されるヒータの一実施例の横断面図である。

【図６】 図５の両面ヒータの縦断面図である。

【符号の説明】

１０ キャリア １０ａ 収納凹部 １２ プレート １４ 吸盤 ３０ 両面ヒータ ３２ 温度センサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂製品の所定平面に板状物品と補合
   する形状の収納凹部を形成する工程と、 板状物品を収納凹部の対向位置に且つ樹脂製品の所定平
   面に対して平行に保持する工程と、 板状物品よりも広く且つ相互に平行なヒータ面を有する
   両面ヒータを、平行に保持された該板状物品と前記樹脂
   製品の所定平面との中間に該板状物品及び該樹脂製品の
   収納凹部の全体を覆うようにして挿入して加熱する工程
   と、そして、 前記板状物品の角部及び前記樹脂製品の収納凹部の角部
   より、それぞれ、内側に向って所定の深さまで軟化した
   後、前記両面ヒータを除去して該板状物品を樹脂製品の
   収納凹部に嵌合し、該板状物品の角部と該樹脂製品の収
   納凹部の角部とを全周にわたって同時に溶着する工程
   と、 を含み構成される板状物品の収納凹部への密閉溶着方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の板状物品の収納凹部へ
   の密閉溶着方法において、 前記樹脂製品が、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦ
   Ｅ、ＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ等の弗素系樹脂から作られたシ
   リコンウエハ用キャリアであり、前記板状物品が同じ材
   料から作られたバーコード付きプレートであることを特
   徴とする板状物品の収納凹部への密閉溶着方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の板状物品の収納
   凹部への密閉溶着方法において、 前記両面ヒータは、製造すべき樹脂製品の吸収スペクト
   ルの中で比較的吸収率の高い波長領域を含む遠赤外線を
   高放射率で放射し得る材料からなる放射体と、前記放射
   体を加熱し、所定の遠赤外線を放射させる発熱体と、 を備えて構成されてなることを特徴とする板状物品の収
   納凹部への密閉溶着方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の板状物品の収納凹部へ
   の密閉溶着方法において、 前記発熱体は、前記放射体の表面を２５０℃から５８０
   ℃未満に加熱することを特徴とする板状物品の収納凹部
   への密閉溶着方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の板
   状物品の収納凹部への密閉溶着方法において、 樹脂製品への板状物品の溶着後、熱による内部応力を除
   去することを特徴とする板状物品の収納凹部への密閉溶
   着方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の板
   状物品の収納凹部への密閉溶着方法において、 樹脂製品への板状物品の溶着後、溶着部にひび割れなど
   の瑕疵が存在していないか否かを検査することを特徴と
   する板状物品の収納凹部への密閉溶着方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の板
   状物品の収納凹部への密閉溶着方法によって板状物品を
   収納凹部に密閉溶着した樹脂製品。