(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の絶縁基板と、該絶縁基板のそれぞれに巻着した発熱線とを有するプレート状発熱体において、複数枚の前記絶縁基板は、これらが一面に平行な方向でかつ内側と外側との関係で相互に組み合わされており、少なくとも隣合う前記絶縁基板間に介在した絶縁板を有し、前記絶縁基板及び前記絶縁板には、これらの周縁部に凹部と凸部とが相互に切り欠き状に形成されているものであり、前記絶縁基板及び前記絶縁板は凹凸関係で相互に係合していることを特徴とするプレート状発熱体。
【請求項２】
請求項１記載のプレート状発熱体において、前記外側及び前記内側の関係に組み合わされた複数枚の前記絶縁基板及び前記絶縁板は、これらがドーナツ形状を呈しておりかつ同心円状に組み合わされていることを特徴とするプレート状発熱体。
【請求項３】
請求項１記載のプレート状発熱体において、前記内側の前記絶縁基板は複数枚に分割されている状態で組み合わされていることを特徴とするプレート状発熱体。
【請求項４】
請求項１記載のプレート状発熱体において、前記凹部に前記発熱線が掛け止められていることを特徴とするプレート状発熱体。
【請求項５】
請求項１記載の前記複数枚の絶縁基板及び前記絶縁板はマイカ板であることを特徴とするプレート状発熱体。
【請求項６】
請求項１記載のプレート状発熱体において、複数枚の前記絶縁基板の表裏面に巻着した前記発熱線は、これらが直列に接続されていることを特徴とするプレート状発熱体。
【請求項７】
請求項１記載のプレート状発熱体を含む加熱装置において、前記プレート状発熱体の一方面上に設けたベースプレートと前記プレート状発熱体のもう一方面上に設けたフェースプレートとを有し、
前記ベースプレートと前記プレート状発熱体との間に配置した第２の絶縁保護板とを有し、前記プレート状発熱体が前記ベースプレートと前記フェースプレートとの間に挟まれて配設されており、前記フェースプレートと前記プレート状発熱体との間に第１の絶縁保護板が配設され、前記ベースプレーと杜前記プレーと状発熱体との間に第２の絶縁保護板が配設されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項８】
請求項７記載の加熱装置において、前記プレート状発熱体が前記ベースプレートから前記フェースプレートに挿通されている第１のネジと第２のネジとによって前記ベースプレートと前記フェースプレートとの間に締め付け固定されており、前記第１のネジは前記フェースプレートの中央部分をネジ締めしており、前記第２のネジは前記フェースプレートの周縁近傍をネジ締めしており、前記フェースプレートの表面が凹面形状に形成されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項９】
請求項８記載の加熱装置において、前記第１のネジの締め付け力によって前記フェースプレートの前記中央部分を前記ベースプレート側に引き付け前記表面の凹面形状を維持させていることを特徴とする加熱装置。
【請求項１０】
請求項８記載の加熱装置において、前記フェースプレートは、アルミニウム材、銅もしくは銅合金によって作られており、前記ベースプレートは前記フェースプレートよりも硬質な金属材によって作られていることを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体等の製造におけるベーキング処理及び成膜工程等におけるウエハ及び基板等の焼成等の加熱処理に適用されるプレート状発熱体、及び加熱装置に属する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶、半導体等の製造におけるベーキング処理及び成膜工程等には加熱処理を必要とする工程がある。半導体製造におけるフォトマスクを例として説明する。
【０００３】
フォトマスクは、ガラスやシリコンウエハ等の基板上にクロミウムやアルミニウム等をスパッタリングさせ金属薄膜を形成させるメタライジング、その薄膜上にフォトレジストと呼ばれる感光樹脂を被覆させる塗布、例えば、遮光作用のあるフォトマスクを用いて紫外線照射してパターン焼き付けをする露光、露光部を溶剤処理で除去してパターンに応じた樹脂被覆のマスクを残させる現像、さらに酸処理で樹脂被覆のない金属薄膜部分を除去するエッチング、最後にマスクに残ったフォトレジストを剥離、の各工程を経て完了する。
【０００４】
露光工程において、フォトレジスト被覆を施した基板を加熱装置の上に搭載して加熱させると露光を促進させることができる。これは、感光剤が紫外線照射により重合又は分解する反応を露光というが、加熱により反応速度が早くなるためである。したがって、加熱装置を使用するならば、感光剤の露光感度は基板温度に左右されるため、加熱装置の表面温度分布は均一でなければならない。
【０００５】
従来の加熱装置は、図５に示すように、ベースプレート１０１と、ベースプレート１０１の一方面上に設けたプレート状発熱体１０２と、プレート状発熱体の一方面上に設けたフェースプレート１０３とを有している。
【０００６】
プレート状発熱体１０２には、発熱線１０４が設けられており、発熱線１０４の両端部はリード線１０５に接続され、リード線１０５をベースプレート１０１の外に引き出している。
【０００７】
プレート状発熱体１０２は、ベースプレート１０１及びフェースプレート１０３の周縁部の近傍で、ベースプレート１０１からプレート状発熱体１０２に挿通されているネジ１０６によってベースプレート１０１とフェースプレート１０３との間で締め付け固定されている。さらにプレート状発熱体１０２は、絶縁板に発熱線１０４を巻着し、両面に絶縁板を設けたものを採用している。
【０００８】
この加熱装置では、プレート状発熱体１０２からの熱伝導によってフェースプレート１０３の表面に搭載される被加熱物（図示せず）を加熱するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フェースプレート１０３の表面温度は、フェースプレート１０３の中央部分よりも周縁部分に近付くにしたがって低くなる。その理由は、プレート状発熱体１０２において、発熱線１０４が絶縁板上に中央部から周縁部分にかけて放射状に沿わせてあるので、その巻着状態は中央部は密に、周縁部は中央部に比べて粗になっているため熱の放散が他の部分よりも大きいことにある。
【００１０】
したがって、フェースプレート１０３は、熱膨脹によって中央部分が、図５の二点鎖線で示すように、２ミクロン程度盛り上がってしまう。例えば、フェースプレート１０３の表面に被加熱物としてウエハを乗せて加熱する場合には、ウエハが不安定な状態で乗せられるため、均一な加熱処理ができないという問題がある。
【００１１】
また、フェースプレート１０３の表面温度は、フェースプレート１０３の中央部分よりも周縁部分に近付くにしたがって低くなることから、プレート状発熱体１０２は、単に、絶縁板に発熱線を巻着したものではフェースプレート１０３の表面の均一な温度分布が得られない。このため、フェースプレート１０３の中央部分及び周囲部分を加熱するように二枚のプレート状発熱体１０２を設ける構成が提案されているが、所定位置に二枚のプレート状発熱体１０２を位置付けする作業は極めて困難なものとなっている。
【００１２】
それ故に本発明の課題は、フェースプレートの温度分布を向上し、被加熱物を均一に加熱できるプレート状発熱体及び加熱装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数枚の絶縁基板と、該絶縁基板のそれぞれに巻着した発熱線とを有するプレート状発熱体において、複数枚の前記絶縁基板は、これらが一面に平行な方向でかつ内側と外側との関係で相互に組み合わされており、少なくとも隣合う前記絶縁基板間に介在した絶縁板を有し、前記絶縁基板及び前記絶縁板には、これらの周縁部に凹部と凸部とが相互に切り欠き状に形成されているものであり、前記絶縁基板及び前記絶縁板は凹凸関係で相互に係合していることを特徴とするプレート状発熱体が得られる。
【００１４】
また本発明によれば、前記外側及び前記内側の関係に組み合わされた複数枚の前記絶縁基板及び前記絶縁板は、これらがドーナツ形状を呈しておりかつ同心円状に組み合わされていることを特徴とするプレート状発熱体が得られる。
【００１５】
また本発明によれば、前記プレート状発熱体の一方面上に設けたベースプレートと前記プレート状発熱体のもう一方面上に設けたフェースプレートとを有し、前記ベースプレートと前記プレート状発熱体との間に配置した第２の絶縁保護板とを有し、前記プレート状発熱体が前記ベースプレートと前記フェースプレートとの間に挟まれて配設されており、前記フェースプレートと前記プレート状発熱体との間に第１の絶縁保護板が配設され、前記ベースプレーと杜前記プレーと状発熱体との間に第１の絶縁保護板が配設されていることを特徴とする加熱装置が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の加熱装置の一実施の形態例を示している。図１及び図２を参照して、加熱装置は、ベースプレート１と、ベースプレート１の一方面上に設けたプレート状発熱体２と、プレート状発熱体２の一方面上に設けたフェースプレート３とを有している。
【００１７】
フェースプレート３は、プレート状発熱体２からの熱の伝導によってフェースプレート３の表面に搭載される被加熱物（図示せず）を加熱するものである。フェースプレート３は、アルミニウム材、銅もしくは銅合金材によって作られており、ベースプレート１はフェースプレート３よりも硬質な金属材によって作られている。
【００１８】
プレート状発熱体２は、図２に示すように、マイカ板のような絶縁基板２１に帯線状の発熱線（金属抵抗線）４を巻着したものであり、絶縁基板２１及び発熱線４を二枚のマイカ板のような絶縁保護板８ａ，８ｂによって挟み込んだものである。即ち、フェースプレート３とベースプレート１との間に少なくとも２枚の絶縁保護板８ａ，８ｂを配し、絶縁保護板８ａ，８ｂの間にプレート状発熱体２が設けられ、プレート状発熱体２が第１及び第２のネジ１２ａ，１２ｂによって固定されている。なお、プレート状発熱体２の具体的な構成については、後述する。
【００１９】
プレート状発熱体２の下方には保持板９が設けられている。保持板９には反射板を兼ねる熱遮蔽板１０が固定されている。プレート状発熱体２はベースプレート１及びフェースプレート３の間で三本の第１のネジ１２ａと四本の第２のネジ１２ｂによって一体に固着されている。即ち、プレート状発熱体２は、ベースプレート１からフェースプレート３に挿通されている第１のネジ１２ａと、第２のネジ１２ｂとによってベースプレート１とフェースプレート３との間に締め付け固定されている。第１のネジ１２ａはフェースプレート３の中央部分をネジ締めしており、第２のネジ１２ｂはフェースプレート３の周縁近傍をネジ締めしている。
【００２０】
さらに、フェースプレート３の表面は、凹面３ａ形状とし、フェースプレート３の表面の中心部分のへこみを２〜１０マイクロメートルとして形成されている。このフェースプレート３は、第１のネジ１２ａの締め付け力によってフェースプレート３の中央部分をベースプレート１側に引き付けることによってへこみ部３ａのへこみ形状を維持させている。
【００２１】
保持板９とベースプレート１とは複数のスペーサ１１及び複数の第３のネジ１３とを介して一体に固定されている。熱遮蔽板１０は保持板９に複数のスペーサ１５を介して複数の第４のネジ１４によって一体に固着されている。保持板９は加熱装置を保持する保持部材１７によって保持されている。
【００２２】
プレート状発熱体２の発熱線４は、リード線５に接続されて、ベースプレート１に形成されているリード穴１ａから保持板９のリード穴９ａ及び熱遮蔽板１０のリード穴１０ａのそれぞれを通して外に導出されている。また、ベースプレート１の裏面には温度過昇防止器１８が設けられている。さらにフェースプレート３には、ベースプレート１側からフェースプレート３の温度を検出するための温度検出素子１９が挿入されている。温度過昇防止器１８及び温度検出素子１９は図示しない制御装置によってプレート状発熱体２の電源を開閉する役目を果たすものである。
【００２３】
具体的には、フェースプレート３は、直径  ２２０ｍｍ，厚さ寸法  １３ｍｍ、のほぼ平坦な形状のものであって、フェースプレート３の表面にはアルミ酸化膜処理が施されている。ベースプレート１は、フェースプレート３と同じ直径のものであり、厚さ寸法  ４ｍｍの鋼材によって作られている。プレート状発熱体２は、フェースプレート３と同じ直径のものであり、厚さ寸法  ２ｍｍである。
【００２４】
この加熱装置では、プレート状発熱体２から絶縁保護板８ｂを介してフェースプレート３に熱が伝わる。この際、フェースプレート３には凹面３ａが形成されており、フェースプレート３の中央部分が表面上方に膨れるように作用してもフェースプレート３の周縁部分の表面よりも上方へ膨らむことがないため、被加熱物を安定した状態で表面に乗せておくことができる。
【００２５】
次に、実施の形態例に示した加熱装置に用いた上記プレート状発熱体２の第１の実施の形態例を図３によって具体的に説明する。
【００２６】
図３を参照して、プレート状発熱体２は、二枚の絶縁基板２１ａ、２１ｂと、二枚の絶縁基板２１ａ、２１ｂのそれぞれに巻着した発熱線４ａ，４ｂとを有している。発熱線４ａ，４ｂを巻着した二枚の絶縁基板２１ａ、２１ｂは、これらが一面に平行な方向でかつ内側と外側との関係で組み合わされている。隣合う絶縁基板２１ａ、２１ｂの間には第１の絶縁板２２が介在されている。内側の絶縁基板２１ｂの内側には、第２の絶縁板３０が設けられている。絶縁基板２１ａ、２１ｂ、第１及び第２の絶縁板２２、３０には、これらの周縁部に歯車の歯形状に凹部２４ａ〜２４ｅと凸部２５ａ〜２５ｅとが相互に切り欠き形成されている。即ち、絶縁基板２１ａ、２１ｂ，第１及び第２の絶縁板２２、３０は凹凸関係で相互に係合している。
【００２７】
外側及び内側の関係に組み合わされた二枚の絶縁基板２１ａ、２１ｂ及び第１の絶縁板２２は、ドーナツ形状を呈している。即ち、二枚の絶縁基板２１ａ、２１ｂ及び絶縁板２２は同心円状に配置されて組み合わされている。
【００２８】
図３において、外側の絶縁基板２１ａの外側周縁部には、六か所に大きな切り欠き部２８が形成されている。これらの切り欠き部２８の内側には、図２に示した第２のネジ１２ｂが発熱線４ａに離間して挿入される。また、図２にも示したように、第２の絶縁板３０の中央部には第１のネジ１２ａを通すためのネジ穴３１ａが形成されている。さらに発熱線４ａ、４ｂはこれらが直列に接続されて、発熱線４ａ、４ｂの両端が引き出し部３３に収束されている。
【００２９】
図４に示すプレート状発熱体２は、プレート状発熱体２の第１の実施の形態例を変形した第２の実施の形態例を示している。なお、この第２の実施の形態例において第１の実施の形態例と同じ機能を果たす部分に同じ符号を付して説明の一部を省略する。
【００３０】
図４を参照して、プレート状発熱体２は、二枚の絶縁基板２１ａ、２１ｂと、二枚の絶縁基板２１ａ、２１ｂのそれぞれに巻着した発熱線４ａ，４ｂとを有している。発熱線４ａ，４ｂを巻着した二枚の絶縁基板２１ａ、２１ｂは、これらが面方向でかつ内側と外側との関係で組み合わされている。隣合う絶縁基板２１ａ、２１ｂの間には第１の絶縁板２２が介在されている。
【００３１】
絶縁基板２１ａ、２１ｂ、第１の絶縁板２２には、これらの周縁部に歯車の歯形状に凹部２４ａ〜２４ｄと凸部２５ａ〜２５ｄとが相互に切り欠き形成されている。即ち、絶縁基板２１ａ、２１ｂ，第１の絶縁板２２は凹凸関係で相互に係合している。
【００３２】
さらに、外側及び内側の関係に組み合わされた二枚の絶縁基板２１ａ、２１ｂはドーナツ形状を呈している。発熱線４ｂを巻着した内側の絶縁基板２１ｂは、これらが三枚に分割された状態で第１の絶縁板２２の内側に組み合わされている。発熱線４ｂを巻着した内側の絶縁基板２１ｂは、径方向に三分割されているとともに同心円状に組み合わされている。内側の絶縁基板２１ｂは分割縁部分Ａのそれぞれで対向している縁部分のそれぞれに凹部３２ａと凸部３２ｂとが相互に切り欠き形成されている。また、内側の絶縁基板２１ｂの中央部には、三角形状の空間部Ｓが形成されている。この空間部Ｓは、発熱線４ｂを内側の絶縁基板２１ｂに所定方向に巻き付けるときに必要となる縁部分によって形成される。
【００３３】
なお、図２に示した第１のネジ１２ａを挿通するネジ穴３１は、内側の絶縁基板２１ｂの分割縁部分Ａの双方を半円弧に切り欠くことによって形成されている。内側の絶縁基板２１ｂの発熱線４ｂは，これらを直列に接続し、外側の絶縁基板２１ａの発熱線４ａに接続する。
【００３４】
このように、プレート状発熱体２の第１及び第２の実施の形態例では、いずれも凹部２４ａ〜２４ｅ，３２ａに発熱線４ａ，４ｂが掛け止められ、凹部２４ａ〜２４ｅ，２５ａ〜２５ｅを所定位置で組み合わせると、一枚のプレート状発熱体２が完成する。
【００３５】
【発明の効果】
以上、各実施の形態例で説明したように、本発明の加熱装置によると、フェースプレートをネジによって引き付けてフェースプレートの表面にへこみ部を形成するようにしたので、フェースプレートの中央部が膨れることがなくなるため、被加熱物を安定した状態で乗せて加熱処理を行うことができる。
【００３６】
また、プレート状発熱体は、発熱線を巻着した複数の絶縁基板を凹凸関係で組み合わせる構成としたため、各絶縁基板の位置を正確に設置できるとともに、製造工程における効率をも向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の加熱装置の第一の実施の形態例を示す断面図である。
【図２】  図１の加熱装置の分解斜視図である。
【図３】  本発明の加熱装置に用いるプレート状発熱体の第１の実施の形態例を示す平面図である。
【図４】  本発明の加熱装置に用いるプレート状発熱体の第２の実施の形態例を示す平面図である。
【図５】  従来の加熱装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０１    ベースプレート
２、１０２    プレート状発熱体
３、１０３    フェースプレート
３ａ    凹面
４ａ、４ｂ、１０４    発熱線
５、１０５    リード線
８ａ、８ｂ    絶縁保護板
９    保持板
１０    熱遮蔽板
１１、１５    スペーサ
１２ａ    第１のネジ
１２ｂ    第２のネジ
１３    第３のネジ
１４    第４のネジ
１８    温度過昇防止器
１９    温度検出素子
２１ａ    第１の絶縁基板
２１ｂ    第２の絶縁基板
２２    第１の絶縁板
３０    第２の絶縁板
２４ａ〜２４ｅ、３２ａ    凹部
２５ａ〜２５ｅ、３２ｂ    凸部
【図１】
0003717572.tif 000002
【図２】
0003717572.tif 000003
【図３】
0003717572.tif 000004
【図４】
0003717572.tif 000005
【図５】
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