專利名稱：加熱單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加熱處理晶片或顯示器面板等的基板的光照射式的加熱單元。
背景技術(shù)：
以往，在處理半導(dǎo)體晶片的過程中，使用退火處理或成膜處理、濺鍍處理等各種加熱處理。另外，不單是晶片的處理，在制造顯示器面板用的玻璃基板處理過程中，也會進行加熱處理。
作為進行此種加熱處理的裝置的加熱單元，使用將護套式加熱器或碳管加熱器作為加熱部分而使用的加熱單元。另外，加熱部分也有使用高效地放射紅外線的鹵素?zé)舻墓庹丈涫降募訜釂卧Ｔ诩訜岵ＡЩ宓募訜嵫b置中加熱部分使用燈管的，以日本專利特開平6-260422號公報所揭示的為所公知。使用燈管作為加熱部分時，具有通過使燈管的輸出改變，可在短時間內(nèi)控制晶片或玻璃基板的溫度的優(yōu)點。
另外，在加熱晶片或玻璃基板(以下，合并兩者而稱為工件)時，必須使工件表面的溫度分布變得很均勻而加熱。其理由是，例如，在進行成膜處理時，溫度分布一不均勻，所形成的膜厚也隨之不均勻，這會成為不良的原因。
其對策一般是，在工件和加熱部分(光照射式加熱單元時，則為燈管)之間設(shè)置所謂均熱板的構(gòu)件。均熱板是由加熱部分所傳遞的熱傳遞給均熱板整體而成為均勻的分布，在加熱工件時，可使工件的溫度分布變得均勻的構(gòu)件。作為均熱板，周知的是用熱傳導(dǎo)性良好的金屬制成或碳制成。在日本專利特開平7-172996號公報中，則公開了使用不銹鋼板作為均熱板。
日本專利特開平6-260422號公報[專利文獻2]日本專利特開平7-172996號公報發(fā)明內(nèi)容通常，均熱板為了使其在加熱中不易受到干擾的影響，以熱傳導(dǎo)率高、尺寸大且厚、熱容量大的均熱板為佳，但是在光照射式加熱單元的情況下，如果使均熱板的熱容量變大，則均熱板的溫度變化對于加熱部分的燈管的輸出變化的對應(yīng)時間變長，很難在短時間內(nèi)做工件的溫度控制。因此，為了加熱處理，室溫工件被搬入處理裝置而加熱時，為了盡快上升到所期望的設(shè)定溫度，期望均熱板的熱容量小，對應(yīng)燈管的輸出變化，溫度可短時間地追隨其而改變。
因此，加熱單元所使用的均熱板，在不對工件的溫度分布產(chǎn)生影響下，期望熱容量小，但是，為了使均熱板的熱容量小，由于面積無法比工件面積小，所以除了使其變薄之外，并無其他辦法。
以往，周知的是均熱板以金屬或石墨制成，但是，使用這些要制作例如厚度3mm那么薄的均熱板而使用時，則會產(chǎn)生以下的問題。
當(dāng)使用金屬板作為均熱板時，在使用當(dāng)中會產(chǎn)生變形。這被認為是因為在加熱中，加熱部分(燈管)側(cè)的表面溫度容易比工件側(cè)的表面溫度高，產(chǎn)生熱變形，由于厚度薄，耐不住該熱變形的力所引起。
另外，當(dāng)使用碳板作為均熱板時，在加工成形后，稍微放置時，會有對于長度300mm產(chǎn)生1mm程度的變形的情況。這被認為是隨著加工時高溫的碳板冷卻，加工時的殘留應(yīng)變漸漸被解放所產(chǎn)生。
由此，均熱板一有彎曲或變形，則均熱板和工件的間隔變得不均勻。例如，在對于碳板的長度300mm有1mm程度變形的情況下，則成為對于φ300mm的晶片，在直徑方向的兩端產(chǎn)生1mm的間隔差。
如果均熱板和工件的間隔不一定，會變成由均熱板傳遞給工件的熱量因位置不同而不同，變成無法以均勻的溫度分布來加熱工件。
本發(fā)明鑒于上述的問題點，目的在于提供一種加熱單元，在光照射式加熱處理單元中，代替現(xiàn)有的均熱板，具備變形少，并且對應(yīng)燈管的輸出變化溫度可迅速變化的傳熱板。
本發(fā)明為了解決上述課題，采用如下方案。
第1方案是一種加熱單元，利用光源照射傳熱板，通過所述被照射的傳熱板的傳熱來加熱被加熱物，其特征在于所述傳熱板由具有透光性的保持體，和設(shè)置在該保持體的表面、吸收由所述光源透過所述保持體的光而發(fā)熱的傳熱層構(gòu)成。
第2方案是如第1方案所述，其中，所述傳熱層由類金剛石碳、氧化鉻等金屬氧化物、氮化鋁或氮化硼等氮化物、碳化硅、銀或金糊等金屬、硅化鉬等金屬硅化物中的任一種構(gòu)成。
第3方案是如第1方案或第2方案所述，其中，所述保持體由石英玻璃、硼硅酸玻璃、燒結(jié)石英玻璃、碳酸鈉石灰玻璃等玻璃、玻璃陶瓷、透光性氧化鋁、藍寶石中的任一種構(gòu)成。
第4方案是如第1方案至第3方案中任一方案所述，其中，使所述保持體的厚度的一部份改變。
根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)明，是一種利用光源照射傳熱板，通過自上述被照射的傳熱板的傳熱來加熱被加熱物的加熱單元，上述傳熱板是由因光透過而發(fā)熱少的保持體，和設(shè)置于該保持體的表面、吸收自上述光源所透過前述保持體的光而發(fā)熱的薄傳熱層所構(gòu)成，因此傳熱板變形少，可使傳熱板對燈管的輸出變化的溫度改變變得迅速。
根據(jù)技術(shù)方案2所述的發(fā)明，作為傳熱層可以由類金剛石碳、氧化鉻等金屬氧化物、氮化鋁或氮化硼等氮化物、碳化硅、銀或金糊等金屬、硅化鉬等金屬硅化物中的任一種構(gòu)成，因此，化學(xué)結(jié)構(gòu)堅固、污染少，耐熱性或熱傳導(dǎo)性優(yōu)異，可由紫外線區(qū)域遮斷可見光區(qū)域的光，能利用CVD(化學(xué)氣相沉積法)或濺鍍法將發(fā)熱的傳熱層控制在所期望的厚度而予以形成。
根據(jù)技術(shù)方案3所述的發(fā)明，作為保持體可以由石英玻璃、硼硅酸玻璃、燒結(jié)石英玻璃、碳酸鈉石灰玻璃等玻璃、玻璃陶瓷、透光性氧化鋁、藍寶石中的任一種構(gòu)成，因此，可以容易地形成與金屬或石墨相比，熱膨脹系數(shù)小，所以是不易產(chǎn)生變形，化學(xué)結(jié)構(gòu)堅固、耐熱性優(yōu)異，主要使紫外線區(qū)域至可見光區(qū)域的光透過，發(fā)熱少的保持體。
根據(jù)技術(shù)方案4所述的發(fā)明，通過使保持體的厚度的一部份改變，即使自光源的放射強度分布有若干不均勻的情況，也可使傳熱層的溫度分布更接近均勻的分布。另外，考慮到氣體的移動方向，通過使保持體的一端側(cè)比另一端側(cè)形成得更厚，也可使傳熱層的溫度分布更接近均勻的分布。


圖1是表示本發(fā)明的加熱單元的結(jié)構(gòu)的正面剖視圖。
圖2是說明傳熱層3的作用的圖。
圖3是表示保持體使用石英玻璃(厚度1mm)、傳熱層為涂布類金剛石碳(厚度100μm)的本發(fā)明的傳熱板，和使用石墨(厚度1mm)的現(xiàn)有技術(shù)的均熱板的升溫速度的對比結(jié)果的圖。
圖4是表示圖3所示曲線的各經(jīng)過時間中本發(fā)明的燈管正上方的傳熱層的溫度和燈管間的傳熱層的溫度之差(ΔTDLC℃)，以及圖3所示曲線的各經(jīng)過時間中現(xiàn)有技術(shù)的燈管正上方的均傳熱板的溫度和燈管間的均熱板的溫度之差(ΔTC℃)的表。
圖5是表示通常的加熱單元的燈管的照射強度分布的圖。
圖6是使傳熱板的保持體的中央部變厚的加熱單元的俯視圖及正視圖。
圖7是表示增強了傳熱板的機械強度的保持體的結(jié)構(gòu)的加熱單元的俯視圖及正視圖。
圖8是表示增強了傳熱板的機械強度的保持體的結(jié)構(gòu)的加熱單元的俯視圖及正視圖。
圖9是表示使傳熱板的一端側(cè)比另一端側(cè)厚的保持體的結(jié)構(gòu)的加熱單元的俯視圖及正視圖。
具體實施例方式
利用圖1至圖9說明本發(fā)明的一個實施方式。
圖1是表示本實施方式的發(fā)明的加熱單元的結(jié)構(gòu)的正面剖視圖。
同圖中，1是發(fā)出透過后述的保持體2的波長的光，例如由鹵素?zé)舻劝谉釤艄?、氙燈或陶瓷金屬鹵化物燈等放電燈管構(gòu)成的光源，2是由石英玻璃、硼硅酸玻璃、燒結(jié)石英玻璃、碳酸鈉石灰玻璃等玻璃、玻璃陶瓷、透光性氧化鋁、藍寶石等構(gòu)成的保持體，3是由類金剛石碳(DLC)、氧化鉻等金屬氧化物、氮化鋁或氮化硼等氮化物、碳化硅、銀或金糊等金屬、硅化鉬等金屬硅化物等構(gòu)成，吸收透過保持體2的光而發(fā)熱，例如，具有40-100μm厚度的傳熱層，4是由保持體2及傳熱層3構(gòu)成的傳熱板，5是支撐光源1及傳熱板4的加熱單元主體，6是通過傳熱板4的傳熱層3的發(fā)熱而被加熱的晶片或玻璃基板等構(gòu)成的被加熱物。
作為傳熱層所選擇的類金剛石碳(DLC)、氧化鉻等金屬氧化物、氮化鋁或氮化硼等氮化物、碳化硅、銀或金糊等金屬、硅化鉬等金屬硅化物是化學(xué)結(jié)構(gòu)堅固、耐熱性優(yōu)異，另外，可由紫外線區(qū)域遮斷可見光區(qū)域的光而發(fā)熱，熱傳導(dǎo)率高。
前述傳熱層3對于保持體2的涂布，在類金剛石碳(DLC)的情況下，是利用CVD法，另外，氧化鉻等金屬氧化物、氮化鋁或氮化硼等氮化物、碳化硅等是利用濺鍍法，銀或金糊等金屬是利用網(wǎng)版印刷法，硅化鉬等金屬硅化物是利用CVD、濺鍍法、或蒸鍍后予以加熱而形成。如利用CVD、濺鍍法、蒸鍍、印刷時，則即使在保持體的表面有些許凹凸的情況下，也可將傳熱層的厚度控制在所期望厚度而予以形成。
另外，作為保持體所選擇的石英玻璃、硼硅酸玻璃、燒結(jié)石英玻璃、碳酸鈉石灰玻璃等玻璃、玻璃陶瓷、透光性氧化鋁、藍寶石和金屬或石墨相比，熱膨脹系數(shù)小，所以不易產(chǎn)生變形，化學(xué)結(jié)構(gòu)堅固、耐熱性優(yōu)異，另外，主要由紫外線區(qū)域透過可見光區(qū)域的光，發(fā)熱少。
根據(jù)本發(fā)明的加熱單元，由光源1放射的光照射到傳熱板4，所照射的光透過保持體2，照射到設(shè)置在保持體2的被加熱物6側(cè)的傳熱層3。光一照射傳熱層3，則傳熱層3發(fā)熱，該熱會傳遞給晶片和玻璃等被加熱物6，能夠同樣加熱被加熱物6。
圖2是說明傳熱層3的作用的圖。另外，圖中的符號與圖1所示的相同符號相對應(yīng)。
如圖2所示，從光源1所發(fā)射的光的大部分透過保持體2，由傳熱層3吸收。傳熱層3一吸收光則發(fā)熱，在傳熱板引起熱傳導(dǎo)。通過該作用，一邊緩和溫度分布一邊升溫而傳熱。
圖3是表示保持體使用石英玻璃(厚度1mm)、傳熱層為涂布了類金剛石碳(厚度100μm)的本發(fā)明的傳熱板，和使用石墨(厚度1mm)的現(xiàn)有技術(shù)的均熱板的升溫速度的對比結(jié)果的圖。
另外，在本發(fā)明或是現(xiàn)有技術(shù)的情況下，作為光源，都是消耗功率為55W的鹵素?zé)?個以56mm的間距排成一列，在距燈絲中心50mm的位置處設(shè)置70mm×260mm大小的傳熱板和均熱板，測量中央部分φ50的范圍的升溫特性。
測量結(jié)果如圖3所示，在本發(fā)明的傳熱板的情況下，升溫需要約13秒，但是，在現(xiàn)有技術(shù)的傳熱板的情況下，升溫需要22秒，兩者比較，可知升溫速度獲得了大幅改善。這表示本發(fā)明的傳熱板通過使燈管的輸出改變，可以使溫度迅速改變，通過使用本傳熱板，可在短時間內(nèi)使被加熱物升溫。
圖4是表示圖3所示曲線的各經(jīng)過時間中本發(fā)明的燈管正上方的傳熱層的溫度和燈管間的傳熱層的溫度之差(ΔTDLC℃)，以及圖3所示曲線的各經(jīng)過時間中現(xiàn)有技術(shù)的燈管正上方的均傳熱板的溫度和燈管間的均熱板的溫度之差(ΔTC℃)的表。
如圖4所示，在經(jīng)過10秒后的A點，在本發(fā)明中，燈管正上方的傳熱層的溫度和燈管間的傳熱層的溫度之差為0.8℃，在經(jīng)過25秒后的C點，燈管正上方的傳熱層的溫度和燈管間的傳熱層的溫度之差變成0.1℃，可以知道與現(xiàn)有技術(shù)燈管正上方的均熱板的溫度和燈管間的均熱板的溫度之差0.1℃成為略相同程度。
因此，通過使用本發(fā)明的傳熱板，能夠以和現(xiàn)有的均熱板相同性能而以均勻的溫度分布來加熱保持被加熱物。
進而，本發(fā)明的傳熱板在加工后不會產(chǎn)生變形，另外，在加熱處理前后也不產(chǎn)生變形。其理由認為是，傳熱板的保持體由于光透過的原因，發(fā)熱少之外，與金屬和石墨相比，熱膨脹系數(shù)小所致。
圖5是表示通常的加熱單元的燈管的照射強度分布的圖。
如圖5所示，來自光源的放射強度是中央部強、端部低，整體是由中心起旋轉(zhuǎn)軸對稱的分布。因此，在加工保持體時，通過使保持體的厚度改變，可使傳熱板的熱容量部份地變化。
圖6(a)是使傳熱板的保持體的中央部變厚的加熱單元的俯視圖，圖6(b)是它的正視圖。
如圖所示，如果加工傳熱板4的保持體2成為由中央部份向端部逐漸變薄的形狀，則即使來自光源1的放射強度的分布有少許不均勻的情況，也可使自傳熱層3的溫度分布更接近均勻的分布。
圖7(a)及圖8(a)分別是表示增強了傳熱板的機械強度的保持體的結(jié)構(gòu)的加熱單元的俯視圖，圖7(b)及圖8(b)是它們的正視圖。
如果使保持體2的厚度變薄，則熱容量變小，因此傳熱層3的升溫速度變快，但是機械強度降低。由于保持體2可以容易地做機械加工，如果做成使接近光源1而主要有助于傳熱的部份的保持體2變?。涣硪环矫?，使比較遠離光源1的部份的保持體2變厚，機械強度主要由該部份所持有的結(jié)構(gòu)，則可以加工機械強度高、傳熱層3的升溫也快速的傳熱板4。
圖9(a)是表示使傳熱板的一端側(cè)比另一端側(cè)厚的保持體的結(jié)構(gòu)的加熱單元的俯視圖，圖9(b)是其正視圖。
如圖9(b)所示，在傳熱層3的表面為可使氣體沿圖中箭頭方向移動的條件下，由此，開始接受傳熱板4的風(fēng)的部份(同圖傳熱板4的左端)被冷卻。此氣體一面往圖中右邊方向移動，一面接受來自傳熱板4的熱，所以溫度逐漸上升，在風(fēng)流動結(jié)束的部份(同圖傳熱板4的右側(cè))中，高溫的氣體對于傳熱板4給予熱量。因此，在開始接受風(fēng)的部份的傳熱層3和風(fēng)流動結(jié)束部份的傳熱層3中，后者溫度變高。此時，如圖所示，如果將保持體2的厚度加工為朝下風(fēng)方向使保持體2的厚度變厚，則風(fēng)流動結(jié)束部份的傳熱板4的熱容量變大，因此，風(fēng)流動結(jié)束部份的傳熱層3的溫度降低，因此可使傳熱層3的溫度分布更接近均勻的分布。
在本發(fā)明的實施例中，雖表示對于光源1，傳熱板4是成為上側(cè)的結(jié)構(gòu)例，但是，在對于光源1，傳熱板4設(shè)置于下側(cè)、或者側(cè)面的結(jié)構(gòu)中，也可以期待同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種加熱單元，利用光源照射傳熱板，通過所述被照射的傳熱板的傳熱來加熱被加熱物，其特征在于所述傳熱板由具有透光性的保持體，和設(shè)置在該保持體的表面、吸收由所述光源透過所述保持體的光而發(fā)熱的傳熱層構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱單元，其中，所述傳熱層由類金剛石碳、氧化鉻等金屬氧化物、氮化鋁或氮化硼等氮化物、碳化硅、銀或金糊等金屬、硅化鉬等金屬硅化物中的任一種構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的加熱單元，其中，所述保持體由石英玻璃、硼硅酸玻璃、燒結(jié)石英玻璃、碳酸鈉石灰玻璃等玻璃、玻璃陶瓷、透光性氧化鋁、藍寶石中的任一種構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的加熱單元，其中，使所述保持體的厚度的一部份改變。
全文摘要
提供具有代替現(xiàn)有的均熱板而不變形、可迅速做溫度改變的傳熱板的加熱單元。該加熱單元中，通過光源(1)照射傳熱板(4)，利用由所述被照射的傳熱板(4)的傳熱來加熱被加熱物(6)，其特征在于，所述傳熱板(4)由具有透光性的保持體(2)，和設(shè)置在該保持體(2)的表面、吸收由所述光源(1)透過所述保持體(2)的光而發(fā)熱的傳熱層(3)構(gòu)成。
文檔編號H05B3/10GK1610081SQ20041008703
公開日2005年4月27日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者水川洋一, 宮宇地浩二 申請人:優(yōu)志旺電機株式會社