JP2001043957A - Heating device - Google Patents

Heating device

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JP2001043957A
JP2001043957A JP11217415A JP21741599A JP2001043957A JP 2001043957 A JP2001043957 A JP 2001043957A JP 11217415 A JP11217415 A JP 11217415A JP 21741599 A JP21741599 A JP 21741599A JP 2001043957 A JP2001043957 A JP 2001043957A
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JP
Japan
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heater element
electrodes
heating device
shaped heater
disk
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Application number
JP11217415A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Murakami
嘉彦 村上
Kazunori Shibukawa
和典 渋川
Tsuyoshi Watanabe
剛志 渡辺
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Application filed by Sumitomo Osaka Cement Co Ltd filed Critical Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating device superior in the soaking characteristic, and capable of preventing the electric short caused by the attachment of a reaction product, and easily cleaning an attached matter by comprising a plurality of electrodes for supplying the electric power to a disc-shaped heater element, and approximately equally distributing the electrodes within a specific area of the heater element. SOLUTION: Electrodes 2 are approximately equally distributed on an area defined by a concentric circle satisfying that a distance R2 from a center of a disc-shaped heater element 1 is 0.5 R1 when a radius of the disc-shaped heater element 1 is R1, and a concentric circle satisfying that a distance R3 from the center of the heater element 1 is 0.95 R1. For example, four electrodes 2 are mounted, they are arranged at intervals of 90 deg., and two electrodes not adjacent to each other, are connected by a lead wire to be paired to form two pairs of electrodes. The soaking characteristic is ensured by supplying the electric power with the approximately uniform density of current. A groove 3 is formed on an upper surface of the disc-shaped element 1 to increase a value of resistance of the area, whereby a heating value is controlled to improve the soaking characteristic.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程の
ウェハー加熱装置等に用いて好適な均熱性に優れた加熱
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating apparatus having excellent heat uniformity and suitable for use in a wafer heating apparatus in a semiconductor manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体製造工程のウェハー加熱装
置等には、例えば、黒鉛、黒鉛−炭素繊維複合材、炭化
珪素等を用いた渦巻き状のパターンヒータエレメントが
使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a spiral pattern heater element using graphite, a graphite-carbon fiber composite material, silicon carbide, or the like has been used for a wafer heating device or the like in a semiconductor manufacturing process.

【0003】〔問題点〕しかしながら、このパターンヒ
ータエレメントは、形状が複雑で製造容易でない上に、
隣接するヒータエレメント間に各種付着物、例えばCV
D装置に組み込まれる加熱装置にあっては、反応性ガス
との反応により生成した反応生成物が付着して電気的に
短絡するおそれがあり、この付着物をクリーニングする
のが困難であるなどの不都合があった。
[Problems] However, this pattern heater element has a complicated shape and is not easy to manufacture, and
Various deposits between adjacent heater elements, for example, CV
In the heating device incorporated in the D device, there is a possibility that a reaction product generated by a reaction with the reactive gas may adhere to the device and cause an electrical short circuit, and it is difficult to clean the attached material. There was an inconvenience.

【0004】一方、最近、導電性炭化珪素焼結体で形成
された板状ヒータエレメントが注目されているが、この
板状ヒータエレメントにあっては均熱性を確保するのが
困難であるため、小型のヒータエレメント、例えば 30
mm× 30 mm程度のものしか知られておらず、均熱性
が要求されない加熱装置においてのみ使用され、高度の
均熱性が要求される半導体製造装置には使用できず、し
かも所定の発熱量を得るためには大電流を流す必要があ
り、そのためには高価な電源回路を使用する必要がある
という問題点があった。
On the other hand, recently, a plate-like heater element formed of a conductive silicon carbide sintered body has attracted attention. However, it is difficult to secure uniform heat in this plate-like heater element. Small heater elements, for example 30
It is only used in heating equipment that does not require heat uniformity, and is only used for heating equipment that does not require heat uniformity, and cannot be used in semiconductor manufacturing equipment that requires a high degree of heat uniformity. For this purpose, it is necessary to flow a large current, which requires the use of an expensive power supply circuit.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
技術が有する問題点に鑑みてなされたものであり、その
解決のために具体的に設定した技術的な課題は、均熱性
に優れ、各種付着物が付着して電気的に短絡するおそれ
がなく、この付着物をクリーニングするのが容易であ
り、しかも、所定の発熱量を得るために大電流を流す必
要がなく、もって安価な電源回路を使用することが可能
な、大型の、例えば半導体製造装置用の加熱装置として
好適に使用し得る加熱装置を提供することにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and a technical problem set specifically for solving the problem is that it has excellent heat uniformity. There is no danger of various types of deposits adhering to cause an electrical short circuit, it is easy to clean the deposits, and there is no need to apply a large current to obtain a predetermined heat generation, thereby reducing costs. An object of the present invention is to provide a large-sized heating device which can use a power supply circuit and can be suitably used as a heating device for a semiconductor manufacturing apparatus, for example.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
したところ、ウェハーを載置して加熱する円盤状または
多角盤状に形成した大型の板状ヒータエレメントを形成
し、これら板状ヒータエレメントの所定位置に複数個の
電力供給用電極を配設することにより、上記課題を効果
的に解決し得ることを知見し、本発明を完成するに至っ
た。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies, and have formed a large plate-like heater element formed in a disc shape or a polygon shape in which a wafer is placed and heated, and these plate-like heater elements are formed. The inventors have found that the above-mentioned problems can be effectively solved by disposing a plurality of power supply electrodes at predetermined positions of the heater element, and have completed the present invention.

【0007】すなわち、本発明の請求項1に係る加熱装
置は、半径R1の円盤状のヒータエレメントと該ヒータ
エレメントに電力を供給する複数個の電極とを少なくと
も備え、前記電極は、前記ヒータエレメントの中心から
の距離R2 がR2 ≒ 0.5R1である同心円と、同じく中
心からの距離R3 がR3 ≒ 0.95 R1 である同心円とで
形成される領域内に、その分布が略均等となるよう配設
されたことを特徴とするものである。
That is, a heating device according to a first aspect of the present invention includes at least a disk-shaped heater element having a radius R1 and a plurality of electrodes for supplying electric power to the heater element, wherein the electrode includes the heater element. concentric distance R 2 from the center of a R 2 ≒ 0.5 R 1, also the distance R 3 from the center in the area formed by the concentric circles is R 3 ≒ 0.95 R 1, substantially uniform is the distribution of It is characterized by having been arranged so that it might become.

【0008】また、本発明の請求項2に係る加熱装置
は、各一辺の長さがR4i(i= 1,2,…,n) の多角盤状のヒ
ータエレメントと該多角盤状のヒータエレメントに電力
を供給する複数個の電極とを少なくとも備え、該各電極
は、前記多角盤状のヒータエレメントと同心かつ相似で
あって各一辺の長さR5i(i= 1,2,…,n) がR5i(i= 1,2,
…,n) ≒ 0.5R4i(i= 1,2,…,n) である多角形と、同じ
く一辺の長さR6i(i= 1,2,…,n) がR6i(i= 1,2,…,n)
≒ 0.95 R4i(i= 1,2,…,n) である多角形とで形成され
る領域内に、その分布が略均等となるよう配設されたこ
とを特徴とするものである。
A heating device according to a second aspect of the present invention is a polygonal disk-shaped heater element having a length of each side R 4i (i = 1, 2,..., N) and the polygonal disk-shaped heater. At least a plurality of electrodes for supplying power to the element, each of which is concentric and similar to the polygonal heater element and has a length R 5i (i = 1, 2,... n) is R 5i (i = 1,2,
…, N) ≒ 0.5R 4i (i = 1,2,…, n) and the length of one side R 6i (i = 1,2,…, n) is also R 6i (i = 1 , 2,…, n)
分布 0.95 R 4i (i = 1, 2,..., N), wherein the distribution is substantially uniform within a region formed by the polygon.

【0009】そして、請求項3に係る加熱装置は、前記
ヒータエレメントの上面及び/または下面には発熱量制
御用の溝が刻設されていることを特徴とする。
The heating device according to a third aspect of the present invention is characterized in that a groove for controlling a calorific value is formed on an upper surface and / or a lower surface of the heater element.

【0010】そしてまた、請求項4に係る加熱装置は、
前記ヒータエレメントは、室温下での熱伝導率が 150W
/m・K以上かつ室温下での電気比抵抗が 1〜100 Ωc
mの炭化珪素焼結体により形成されてなることを特徴と
する。
The heating device according to claim 4 is
The heater element has a thermal conductivity of 150 W at room temperature.
/ M · K or more and electrical resistivity at room temperature 1-100Ωc
m of silicon carbide sintered body.

【0011】また、請求項5に係る加熱装置は、前記多
角盤状のヒータエレメントが4角盤状のヒータエレメン
トであることを特徴とする。
The heating device according to claim 5 is characterized in that the polygonal disk-shaped heater element is a square disk-shaped heater element.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明における以下の実施の形態
では、板状ヒータエレメントを有する場合について説明
する。ただし、この実施の形態は、本発明の趣旨をより
良く理解させるため具体的に説明するもので、特に指定
のない限り、発明内容を限定するものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following embodiments of the present invention, a case having a plate-like heater element will be described. However, this embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the present invention, and does not limit the contents of the invention unless otherwise specified.

【0013】〔第1実施形態〕 円盤状のヒータエレメ
ントを備えた加熱装置 第1実施形態の加熱装置に用いる円盤状のヒータエレメ
ントは、図1に示すように、円盤状ヒータエレメント1
に電力を供給する複数個、例えば4個の電極2,…,2
が下記に詳述するようにその分布が略均等となるよう配
設され、この円盤状ヒータエレメント1の上面には、発
熱量を制御して均熱性を確保するための溝3が刻設され
ている。そして、円盤状ヒータエレメント1は、室温下
での熱伝導率が 150W/m・K以上、かつ室温下での電
気比抵抗が 1〜100 Ωcmの炭化珪素焼結体により形成
されている。以下、この第1実施形態の加熱装置につい
て具体的に詳述する。
[First Embodiment] A heating device provided with a disc-shaped heater element A disc-shaped heater element used in the heating device of the first embodiment is, as shown in FIG.
, For example, four electrodes 2,.
As described in detail below, a groove 3 is provided on the upper surface of the disc-shaped heater element 1 for controlling the amount of heat generation and ensuring uniform heat distribution. ing. The disk-shaped heater element 1 is formed of a silicon carbide sintered body having a thermal conductivity of 150 W / m · K or more at room temperature and an electric resistivity at room temperature of 1 to 100 Ωcm. Hereinafter, the heating device of the first embodiment will be specifically described in detail.

【0014】「ヒータエレメント」円盤状ヒータエレメ
ント1は、必ずしも円盤状に限定されるものでなく、例
えば8角盤状、16角盤状、その他の正多角盤状であっ
ても良く、要するに発熱領域が略円形状となるような多
角盤状のものを包含するものであり、パターン状の切り
欠き部が円盤状ヒータエレメントに実質的に形成されて
いない形状のものであり、もって各種付着物に起因した
電気的短絡もなく、この付着物をクリーニングすること
も容易となる。
[Heater Element] The disk-shaped heater element 1 is not necessarily limited to a disk shape, but may be, for example, an octagonal disk shape, a hexagonal disk shape, or another regular polygonal disk shape. Includes a polygonal disk-like shape having a substantially circular shape, in which the pattern-shaped notch is substantially not formed in the disk-like heater element, and is thus caused by various kinds of deposits. There is no electrical short circuit, and it is easy to clean the deposit.

【0015】円盤状ヒータエレメント1に電力を供給す
る電極2は、円盤状ヒータエレメント1の半径をR1
したとき、円盤状ヒータエレメント1の中心からの距離
2がR2 = 0.5R1 である同心円と、同じく中心から
の距離R3 がR3 = 0.95 R 1 である同心円とで形成さ
れる領域内に、その分布が略均等となるよう配設する。
ただし、前記等号は厳密な意味ばかりでなく、近似的に
等しい(≒)範囲であっても良い。
Power is supplied to the disc-shaped heater element 1.
Electrode 2 has a radius of the disc-shaped heater element 1 of R1When
The distance from the center of the disk-shaped heater element 1
RTwoIs RTwo= 0.5R1And also from the center
Distance RThreeIs RThree= 0.95 R 1Is formed by concentric circles
In such a region that the distribution is substantially uniform.
However, the equal sign is not only strictly meaningful, but also approximately
The range may be equal (≒).

【0016】そして、このように複数個、例えば4個の
電極2,…,2はその分布が略均等となるよう配設さ
れ、流れる電流の電流密度が略同一となる、若しくは差
が小さくなるように電力を供給することにより、円盤状
ヒータエレメント1の全域における発熱量に差がない、
若しくは発熱量差が小さくなるようにして均熱性が確保
される構成となっている。
A plurality of, for example, four electrodes 2,..., 2 are arranged so that their distributions are substantially equal, and the current density of the flowing current is substantially the same or the difference is small. By supplying power as described above, there is no difference in the amount of heat generated in the entire area of the disc-shaped heater element 1.
Alternatively, the configuration is such that the difference in calorific value is reduced so as to ensure uniform temperature.

【0017】電極2の配設位置及び電力の供給方法の具
体例としては、例えば図1に示されるように、φ210 m
mの円盤状ヒータエレメントにあっては、φ180 mmの
円周上に、電極2の分布が均等となるよう 90 度の間隔
をもって4カ所に4個の電極2,…,2が設けられ、こ
の4個の電極2,…,2は隣り合っていない2個の電極
同士がリード線で結線されて1対の電極2,2をそれぞ
れ構成し、電気的には計2対の電極2,2を介して単相
交流電源または直流電源に接続される。
As a specific example of an arrangement position of the electrode 2 and a method of supplying electric power, for example, as shown in FIG.
In the case of a disk-shaped heater element having a diameter of m, four electrodes 2,..., 2 are provided at four locations at 90-degree intervals on the circumference of φ180 mm so that the distribution of the electrodes 2 is uniform. The four electrodes 2,..., 2 are connected to each other by a lead wire and are not adjacent to each other to form a pair of electrodes 2, 2, respectively. Connected to a single-phase AC power supply or DC power supply.

【0018】なお、電極2の数は4個に限る必要はな
く、例えば2個、3個、6個等の複数個の構成であって
もよい。すなわち、電極2の数が3個の場合は、図2に
示すように、電極2の分布が均等となるよう120度の
間隔をもって3カ所に3個の電極2,2,2が設けら
れ、この3個の電極2,2,2を介して3相交流電源に
接続すればよい。
The number of electrodes 2 need not be limited to four, but may be a plurality of, for example, two, three, six, or the like. That is, when the number of the electrodes 2 is three, as shown in FIG. 2, three electrodes 2, 2, and 2 are provided at three places at intervals of 120 degrees so that the distribution of the electrodes 2 is uniform, What is necessary is just to connect to a three-phase alternating current power supply via these three electrodes 2,2,2.

【0019】また、電極2の数が6個の場合は、図3に
示されるように、電極2の分布が均等となるよう 60 度
の間隔をもって6カ所に6個の電極2,…,2が設けら
れ、この6個の電極2,…,2は、最大離間距離にある
2個の電極同士がリード線で結線されて1対の電極2,
2をそれぞれ構成し、電気的には計3対の電極2,2を
介して3相交流電源に接続するか、または、図4に示さ
れるように、電極2の分布が均等となるよう 60 度の間
隔をもって6カ所に6個の電極2,…,2が設けられ、
この6個の電極2,…,2は、隣り合っておらず、しか
も最大離間距離にない3個の電極同士がリード線で結線
されて1組の電極2,2,2をそれぞれ構成し、電気的
には計2組の電極を介して単相交流電源または直流電源
に接続してもよい。
When the number of the electrodes 2 is six, as shown in FIG. 3, the six electrodes 2,..., 2 are provided at six places at intervals of 60 degrees so that the distribution of the electrodes 2 becomes uniform. , And two electrodes 2,..., 2 at a maximum separation distance are connected to each other by a lead wire.
2 and electrically connected to a three-phase AC power supply via a total of three pairs of electrodes 2 or 2, or as shown in FIG. Six electrodes 2,..., 2 are provided in six places at intervals of degrees,
The six electrodes 2,..., 2 are not adjacent to each other, and three electrodes that are not at the maximum separation distance are connected to each other by lead wires to form a set of electrodes 2, 2, 2, respectively. It may be electrically connected to a single-phase AC power supply or a DC power supply via a total of two sets of electrodes.

【0020】前記円盤状ヒータエレメント1の上面に
は、発熱量を更に制御してより一層均熱性を高めるため
の溝3が刻設されている。この溝3の配設位置や形状
は、加熱装置が使用されるプロセス環境により決定され
る。すなわち、円盤状ヒータエレメント1の外側方向へ
の熱の逃げが大きい環境下で使用される加熱装置にあっ
ては、前記溝3を外周部に、例えばφ210 mmの円盤状
ヒータエレメント1の場合はφ160 mmの円周上または
φ190 mmの円周上に、例えば幅 2mm、深さ0.2 mm
の円環状の溝3を刻設する。
On the upper surface of the disc-shaped heater element 1, a groove 3 is formed to further control the calorific value to further improve the uniformity of heat. The arrangement position and shape of the groove 3 are determined by the process environment in which the heating device is used. That is, in a heating device used in an environment in which heat escapes to the outside of the disc-shaped heater element 1 is large, the groove 3 is provided on the outer periphery, and for example, in the case of the disc-shaped heater element 1 having a diameter of 210 mm. On a circumference of φ160 mm or a circumference of φ190 mm, for example, a width of 2 mm and a depth of 0.2 mm
The annular groove 3 is engraved.

【0021】一方、円盤状ヒーターエレメント1の上部
が例えば開放系であり、円盤状ヒータエレメント1の中
心部分の温度が下がりやすい環境下で使用される加熱装
置にあっては、前記溝3を内周部に、例えばφ210 mm
の円盤状ヒータエレメント1の場合はφ 50 mmの円周
上に、例えば幅 2mm、深さ 0.2mmの円環状の溝3を
刻設する。
On the other hand, in a heating device used in an environment in which the upper portion of the disc-shaped heater element 1 is, for example, an open system and the temperature of the center portion of the disc-shaped heater element 1 is apt to decrease, the groove 3 is not provided. Around the circumference, for example, φ210 mm
In the case of the disk-shaped heater element 1, an annular groove 3 having a width of 2 mm and a depth of 0.2 mm, for example, is engraved on the circumference of φ 50 mm.

【0022】すなわち、溝3が刻設された部分の抵抗値
が高くなることを利用して、発熱量を制御して均熱性を
更に確保しようとするものであり、円盤状ヒータエレメ
ント1のどの位置に溝3を刻設するかは、円盤状ヒータ
エレメント1の大きさ、加熱装置の使用雰囲気などを考
慮した熱解析を行って決定する。なお、溝3を刻設する
位置は円盤状ヒータエレメント1の上面に限らず、下面
でもよく、更には両面であってもよい。
That is, by utilizing the fact that the resistance value of the portion where the groove 3 is engraved becomes higher, the amount of heat generation is controlled so as to further secure the uniform temperature. Whether the groove 3 is to be formed at the position is determined by performing a thermal analysis in consideration of the size of the disc-shaped heater element 1, the atmosphere in which the heating device is used, and the like. The position at which the groove 3 is cut is not limited to the upper surface of the disk-shaped heater element 1 but may be the lower surface or both surfaces.

【0023】「炭化珪素焼結体」また、更なる均熱性の
向上や、安価な電源回路を使用することを可能とするた
めには、円盤状ヒータエレメント1は、室温下での熱伝
導率が 150W/m・K以上、かつ室温下での電気比抵抗
が 1〜100 Ωcmの炭化珪素焼結体により形成されてい
ることが好ましい。
[Silicon Carbide] In order to further improve the heat uniformity and to use an inexpensive power supply circuit, the disc-shaped heater element 1 must have a thermal conductivity at room temperature. Is preferably formed of a silicon carbide sintered body having a resistivity of 150 W / m · K or more and an electrical resistivity at room temperature of 1 to 100 Ωcm.

【0024】前記の特性を有する炭化珪素焼結体は、例
えば、次の方法にて製造することができる。すなわち、
この炭化珪素焼結体は、平均粒径が 0.1〜1 μmのα型
炭化珪素粉末と、平均粒径が 0.1μm未満のβ型及び/
または非晶質の炭化珪素微粉末とを含有する混合粉を、
焼結助剤や導電性成分(以下、これらを「助剤」と総称
する)を添加することなく焼結してなるものである。
The silicon carbide sintered body having the above characteristics can be manufactured, for example, by the following method. That is,
This silicon carbide sintered body has α-type silicon carbide powder having an average particle size of 0.1 to 1 μm and β-type and / or
Or a mixed powder containing amorphous silicon carbide fine powder,
It is obtained by sintering without adding a sintering aid or a conductive component (hereinafter, these are collectively referred to as "auxiliaries").

【0025】ここに、前記の平均粒径が 0.1〜1 μmの
α型炭化珪素粉末は特に制限されるものでなく、一般に
使用されるものを使用することができ、例えば以下に述
べる方法などによって製造されたものを用いることがで
きる。 (A)黒鉛と珪素を 1150 ℃以上で反応させる方法。 (B)黒鉛と二酸化珪素を 1475 ℃以上で反応させる方
法。 (C)珪砂、コークス、のこくず等を電気炉中にて 220
0 〜 2500 ℃で反応させる方法。
Here, the α-type silicon carbide powder having an average particle size of 0.1 to 1 μm is not particularly limited, and any commonly used α-type silicon carbide powder can be used. Manufactured products can be used. (A) A method in which graphite and silicon are reacted at 1150 ° C. or higher. (B) A method of reacting graphite and silicon dioxide at 1475 ° C or higher. (C) Silica sand, coke, sawdust, etc. in an electric furnace
A method of reacting at 0 to 2500 ° C.

【0026】また、このようにして製造されて用いられ
るα型炭化珪素粉末の平均粒子径としては 0.1〜1 μm
とされる。これは、粒子径が大きいと表面応力が小さく
なり、焼結駆動力が減少して高密度焼結体が得られにく
くなるからである。
The α-type silicon carbide powder thus produced and used has an average particle diameter of 0.1 to 1 μm.
It is said. This is because if the particle size is large, the surface stress is reduced, the sintering driving force is reduced, and it becomes difficult to obtain a high-density sintered body.

【0027】また、前記の平均粒径が 0.1μm未満のβ
型及び/又は非晶質の炭化珪素微粉末も特に制限される
ものではないが、例えば、非酸化性雰囲気のプラズマ中
にシラン化合物またはハロゲン化珪素と炭化水素の原料
ガス、例えばモノシランとエチレンとを導入し、反応系
の圧力を1気圧〜 0.1 Torr の範囲で制御しつつ気相反
応させることによって得られたものを使用するのが好ま
しい。
The average particle diameter of β is less than 0.1 μm.
The type and / or amorphous silicon carbide fine powder is not particularly limited. For example, a raw material gas of a silane compound or a silicon halide and a hydrocarbon, such as monosilane and ethylene, is introduced into plasma in a non-oxidizing atmosphere. It is preferable to use a product obtained by introducing a gas and performing a gas phase reaction while controlling the pressure of the reaction system in the range of 1 atm to 0.1 Torr.

【0028】このようにして得られたβ型及び/又は非
晶質の炭化珪素微粉末は、焼結性が非常に優れているた
め、上記α型炭化珪素粉末と混合するのみで焼結助剤を
添加することなく高密度焼結体を得ることができる。
The β-type and / or amorphous silicon carbide fine powder thus obtained has a very good sintering property. A high-density sintered body can be obtained without adding an agent.

【0029】次いで、上記のα型炭化珪素と、β型及び
/又は非晶質の炭化珪素とを混合して混合物とする。こ
こでα型炭化珪素粉末と、β型及び/又は非晶質の炭化
珪素微粉末とを混合するにあたっては、β型及び/又は
非晶質の炭化珪素微粉末の配合量を 1〜 30 重量%の範
囲とするのが好適とされる。
Next, the above-mentioned α-type silicon carbide and β-type and / or amorphous silicon carbide are mixed to form a mixture. Here, when mixing the α-type silicon carbide powder and the β-type and / or amorphous silicon carbide fine powder, the mixing amount of the β-type and / or amorphous silicon carbide fine powder is 1 to 30% by weight. % Is preferred.

【0030】すなわち、β型及び/又は非晶質の炭化珪
素微粉末の配合量を1重量%未満とすると、このβ型炭
化珪素微粉末を混合した効果が充分発揮されず、また 3
0 重量%以上とすると、室温下での電気比抵抗を 1〜10
0 Ωcmに制御することが困難となり、さらにまたβ型
及び/又は非晶質の炭化珪素微粉末がプラズマCVD法
により気相合成されることからコストが高く、よって、
得られた製品が高価となり、また焼結密度を上げるため
の効果もこれ以上ではほぼ横這いに達するからである。
That is, if the amount of the β-type and / or amorphous silicon carbide fine powder is less than 1% by weight, the effect of mixing the β-type silicon carbide fine powder is not sufficiently exhibited.
0% by weight or more, the electrical resistivity at room temperature is 1 to 10%.
It becomes difficult to control to 0 Ωcm, and the cost is high because β-type and / or amorphous silicon carbide fine powder is synthesized in a gas phase by a plasma CVD method.
This is because the obtained product becomes expensive, and the effect of increasing the sintering density is almost flat at higher than this.

【0031】その後、上記混合物を加熱しさらに焼結し
て目的の炭化珪素焼結体を得る。ここで加熱温度として
は、 1800 ℃から 2400 ℃とするのが好ましい。また焼
結方法としては、常圧焼結、雰囲気加圧焼結、ホットプ
レス焼結、あるいは熱間静水圧焼結(HIP)等の従来
の方法で行うことが可能であるが、より高密度で導電
性、熱伝導性等に優れた炭化珪素焼結を得るためにはホ
ットプレス等の加圧焼結法を使用することが望ましく、
特に焼結雰囲気を真空雰囲気、不活性雰囲気もしくは還
元ガス雰囲気とするのが好ましい。
Thereafter, the mixture is heated and further sintered to obtain a target sintered silicon carbide. Here, the heating temperature is preferably from 1800 ° C. to 2400 ° C. As a sintering method, a conventional method such as normal pressure sintering, atmospheric pressure sintering, hot press sintering, or hot isostatic sintering (HIP) can be used. In order to obtain silicon carbide sintering excellent in conductivity, heat conductivity, etc., it is desirable to use a pressure sintering method such as hot press,
In particular, the sintering atmosphere is preferably a vacuum atmosphere, an inert atmosphere, or a reducing gas atmosphere.

【0032】このようにして得られた炭化珪素焼結体
は、室温下での電気比抵抗が 1〜100Ωcm、室温下に
おける熱伝導率が 150W/m・K以上、しかもグレイン
サイズが 2〜3 μmと小さく均一な微細組織を有して局
所的な発熱のところもないものとなる。
The silicon carbide sintered body thus obtained has an electrical resistivity at room temperature of 1 to 100 Ωcm, a thermal conductivity at room temperature of 150 W / m · K or more, and a grain size of 2 to 3 It has a uniform microstructure as small as μm and has no local heat generation.

【0033】また、この炭化珪素焼結体は助剤を添加す
ることなく焼結されたものであるから、きわめて高純度
で、重金属の含有量が数十ppm以下となり、半導体の
汚染源となることがない優れた特性を有するため特別な
表面処理をしない裸のままでもヒータエレメトとして使
用可能で、電気比抵抗、熱伝導率、密度等の各種特性の
ばらつきも小さいものとなっており、更に放電加工性に
も優れている。
Further, since the silicon carbide sintered body is sintered without adding an auxiliary agent, it has a very high purity and a heavy metal content of several tens ppm or less, which is a source of semiconductor contamination. Because of its excellent properties, it can be used as a heater element even without any special surface treatment, and its characteristics such as electrical resistivity, thermal conductivity and density are small. Also excellent in nature.

【0034】〔第2実施形態〕 多角盤状のヒータエレ
メントを備えた加熱装置 第2実施形態の加熱装置に用いる多角盤状のヒータエレ
メントは、必ずしも厳格な正多角盤状に限定されるもの
でなく、要するに形状が歪な多角形状のものも含む発熱
領域が略多角形状となるような多角盤状のものをすべて
包含するものであり、また、角部が落とされたあるいは
丸められた多角盤形状のものも包含するものとする。そ
して、多角盤状ヒータエレメントに電力を供給する複数
個、例えばn個の電極は、その分布が略均等となるよう
配設され、この多角盤状ヒータエレメントの上面には、
発熱量を制御して均熱性を確保するための溝を刻設し
て、各部の発熱量が均等になるように調節する。さら
に、多角盤状ヒータエレメントは、室温下での熱伝導率
が 150W/m・K以上、かつ室温下での電気比抵抗が 1
〜100 Ωcmの炭化珪素焼結体により形成する。以下、
この第2実施形態の加熱装置を、図5に示すような4角
盤状ヒータエレメントの場合を例として具体的に説明す
る。
[Second Embodiment] A heating device having a polygonal heater element The polygonal heater element used in the heating device of the second embodiment is not necessarily limited to a strict regular polygonal disk shape. In other words, it is intended to include all polygonal discs in which the heat generating region including the polygonal one in which the shape is distorted is substantially polygonal, and a polygonal disc whose corners are dropped or rounded. Shapes are also included. A plurality of, for example, n electrodes for supplying power to the polygonal disk-shaped heater element are arranged so that their distributions are substantially uniform, and on the upper surface of the polygonal disk-shaped heater element,
A groove for controlling the amount of generated heat and ensuring heat uniformity is formed, and adjustment is performed so that the generated amount of heat in each part becomes uniform. Further, the polygonal disk-shaped heater element has a thermal conductivity of 150 W / m · K or more at room temperature and an electrical resistivity of 1 at room temperature.
It is formed of a silicon carbide sintered body of about 100 Ωcm. Less than,
The heating device according to the second embodiment will be specifically described by taking a square disk-shaped heater element as shown in FIG. 5 as an example.

【0035】「ヒータエレメント」4角盤状ヒータエレ
メント4は、必ずしも正4角盤状に限定されるものでな
く、要するに発熱領域が略4角形状となるような形状の
ものも包含するものであり、パターン状の切り欠き部が
4角盤状ヒータエレメント4に実質的に形成されていな
い形状のものであり、もって各種付着物に起因した電気
的短絡もなく、この付着物をクリーニングすることも容
易となる。
"Heater Element" The square-plate-shaped heater element 4 is not necessarily limited to a regular square-plate-like shape, but also includes a shape in which the heat-generating region has a substantially quadrangular shape. The pattern-shaped notch portion has a shape that is not substantially formed in the square disk-shaped heater element 4, so that there is no electrical short circuit caused by various kinds of deposits, and it is easy to clean the deposits. Become.

【0036】4角盤状ヒータエレメント4に電力を供給
する複数個、例えば4個の電極5,…,5が下記に詳述
するようにその分布が略均等となるよう配設され、この
4角盤状ヒータエレメント4の上面には、発熱量を制御
して均熱性を確保するための溝6が刻設されている。そ
して、4角盤状ヒータエレメント4は、室温下での熱伝
導率が 150W/m・K以上、かつ室温下での電気比抵抗
が 1〜100 Ωcmの炭化珪素焼結体により形成されてい
る。
A plurality of, for example, four electrodes 5,..., 5 for supplying electric power to the square-plate-shaped heater element 4 are arranged so that their distributions are substantially uniform, as will be described in detail below. On the upper surface of the heater element 4, a groove 6 is formed to control the amount of heat generated and to secure uniform heat. The square disk heater element 4 is formed of a silicon carbide sintered body having a thermal conductivity at room temperature of 150 W / m · K or more and an electrical resistivity at room temperature of 1 to 100 Ωcm.

【0037】4角盤状ヒータエレメント4に電力を供給
する電極5は、4角盤状ヒータエレメント4の一辺の長
さR4 としたとき、4角盤状ヒータエレメント4と同心
かつ相似であって一辺の長さR5 がR5 = 0.5R4 であ
る4角形と、同じく一辺の長さR6 がR6 = 0.95 R4
である正4角形とで形成される領域内に、その分布が略
均等となるよう配設されている。
The electrode 5 for supplying power to the square-plate-shaped heater element 4 has a length R 4 of one side of the square-plate-shaped heater element 4, is concentric and similar to the square-plate-shaped heater element 4, and has one side. and square length R 5 is R 5 = 0.5 R 4, the length R 6 of the same one side R 6 = 0.95 R 4
Are arranged such that the distribution is substantially uniform in a region formed by a regular square.

【0038】そして、このように複数個、例えば4個の
電極がその分布が略均等となるよう配設され、流れる電
流の電流密度が略同一となる、若しくは差が小さくなる
ように電力を供給することにより、4角盤状ヒータエレ
メント4の全域における発熱量に差がない、若しくは発
熱量差が小さくなるようにして均熱性が確保される構成
となっている。
A plurality of electrodes, for example, four electrodes are arranged so that their distributions are substantially uniform, and power is supplied so that the current density of the flowing currents is substantially the same or the difference is small. By doing so, there is no difference in the calorific value in the entire area of the square disk-shaped heater element 4, or the calorific value is reduced so that the heat uniformity is ensured.

【0039】電極の配設位置及び電力の供給方法の具体
例としては、例えば図5に示されるように、一辺の長さ
が 120mmの4角盤状ヒータエレメント4にあっては、
φ136 mmの円周上に、電極の分布が均等となるよう 9
0 度の間隔をもって4カ所に電極5,…,5が設けら
れ、この4個の電極5,…,5は隣り合っていない2個
の電極同士がリード線で結線されて1対の電極5,5を
それぞれ構成し、電気的には計2対の電極5,5を介し
て単相交流電源または直流電源に接続される。
As a specific example of the arrangement position of the electrodes and the method of supplying power, for example, as shown in FIG. 5, in the case of a square disk-shaped heater element 4 having a side length of 120 mm,
The electrode distribution should be even on the circumference of φ136 mm.
The electrodes 5,..., 5 are provided at four locations at an interval of 0 degrees, and the four electrodes 5,. , 5 are electrically connected to a single-phase AC power supply or a DC power supply via a total of two pairs of electrodes 5, 5.

【0040】なお、電極5の数は4個に限る必要はな
く、例えば2個、6個、8個等の複数個の構成であって
よい。すなわち、例えば、電極5の数が8個の場合は、
図6に示すように、電極の分布が略均等となるよう 45
度の間隔をもって8カ所に8個の電極5,…,5が設け
られ、この8個の電極5,…,5は、隣り合っていない
4個の電極同士がリード線で結線されて1組の電極5,
5をそれぞれ構成し、電気的には計2組の電極5,5を
介して単相交流電源または直流電源に接続されてもよ
い。
The number of the electrodes 5 need not be limited to four, but may be plural, for example, two, six or eight. That is, for example, when the number of the electrodes 5 is eight,
As shown in FIG. 6, the distribution of the electrodes is substantially uniform.
Eight electrodes 5,..., 5 are provided at eight locations with an interval of degrees, and these eight electrodes 5,. Electrode 5,
5 may be configured and electrically connected to a single-phase AC power supply or a DC power supply via a total of two sets of electrodes 5 and 5.

【0041】4角盤状ヒータエレメント4の上面には、
発熱量を更に制御してより一層均熱性を高めるための溝
6が刻設されている。この溝6の配設位置や形状は、加
熱装置が使用されるプロセス環境により決定される。す
なわち、4角盤状ヒータエレメント4の外側方向への熱
の逃げが大きい環境下で使用される加熱装置にあって
は、溝6を外周部に、例えば一辺の長さが 120mmの4
角盤状ヒータエレメント4の場合はφ102 mmの円周上
に、例えば幅 2mm、深さ 0.2mmの円環状の溝を刻設
する。
On the upper surface of the square disk-shaped heater element 4,
Grooves 6 are provided to further control the amount of heat generated to further improve the uniformity of heat. The arrangement position and shape of the groove 6 are determined by the process environment in which the heating device is used. That is, in a heating device used in an environment where the escape of heat to the outside of the quadrangular disk-shaped heater element 4 is large, the groove 6 is formed on the outer peripheral portion, for example, the length of one side is 120 mm.
In the case of the square disk-shaped heater element 4, an annular groove having a width of 2 mm and a depth of 0.2 mm, for example, is formed on the circumference of φ102 mm.

【0042】一方、4角盤状ヒーターエレメント4の上
部が開放系であり、4角盤状ヒータエレメント4の中心
部分の温度が下がりやすい環境下で使用される加熱装置
にあっては、溝6を内周部に、例えば一辺の長さが 120
mmの4角盤状ヒータエレメント4の場合はφ 40 mm
の円周上に、例えば幅 2mm、深さ 0.2mmの円環状の
溝6を刻設する。なお、溝6を刻設する位置は板状ヒー
タエレメントの上面に限らず、下面でもよく、更には両
面であってもよい。
On the other hand, in the heating device used in an environment in which the upper portion of the square disk-shaped heater element 4 is open and the temperature of the central portion of the square disk-shaped heater element 4 tends to decrease, the groove 6 is formed inside. In the periphery, for example, the length of one side is 120
mm 40 mm in the case of a square-plate-shaped heater element 4
An annular groove 6 having a width of 2 mm and a depth of 0.2 mm, for example, is engraved on the circumference of. The position where the groove 6 is cut is not limited to the upper surface of the plate-shaped heater element, but may be the lower surface, or may be both surfaces.

【0043】「炭化珪素焼結体」また、更なる均熱性の
向上や、安価な電源回路を使用することを可能とするた
めに、4角盤状ヒータエレメント4は、室温下での熱伝
導率が 150W/m・K以上、かつ室温下での電気比抵抗
が 1〜100 Ωcmの炭化珪素焼結体により形成されてい
ることが好ましい。炭化珪素焼結体については、第1の
実施の形態に準ずればよい。
[Silicon Carbide] In order to further improve the heat uniformity and to use an inexpensive power supply circuit, the square-plate-shaped heater element 4 has a thermal conductivity at room temperature. Is preferably formed of a silicon carbide sintered body having a resistivity of 150 W / m · K or more and an electrical resistivity at room temperature of 1 to 100 Ωcm. The silicon carbide sintered body may be in accordance with the first embodiment.

【0044】以上のように、4角盤状ヒータエレメント
4に係るこれらの内容は、各一辺の長さについて同心か
つ相似形になるように設定すれば、一般の多角形状のヒ
ータエレメントについても適用できるものであり、4角
盤状ヒータエレメント4の場合と同様の作用効果を得ら
れるものである。。
As described above, these contents relating to the quadrangular disk-shaped heater element 4 can be applied to a general polygonal-shaped heater element if the lengths of the respective sides are set to be concentric and similar. The same operational effects as in the case of the square-plate-shaped heater element 4 can be obtained. .

【0045】[0045]

【実施例】以下、実施例と比較例とを掲げ、更に詳説す
る。 「実施例1」平均粒径 0.5μmのα型炭化珪素粉末(太
平洋ランダム(株)製)と、モノシランとエチレンとを
原料としてプラズマCVD法により気相合成した平均粒
径 0.02 μmの非晶質化珪素微粉末とを重量比で8:2
の割合で混合し、これをメタノール中にて分散せしめ、
さらに遊星ミルで 12 時間混合し、造粒して造粒粉とし
た。
EXAMPLES Examples and comparative examples will be described below in more detail. Example 1 Amorphous silicon carbide powder having an average particle size of 0.02 μm, which was synthesized by a gas phase CVD method using α-type silicon carbide powder (manufactured by Taiheiyo Random Co., Ltd.) having an average particle size of 0.5 μm and monosilane and ethylene as raw materials. 8: 2 by weight ratio with silicon carbide fine powder
, And dispersed in methanol,
The mixture was further mixed by a planetary mill for 12 hours and granulated to obtain granulated powder.

【0046】この造粒粉を金型を用いて円盤形状に予備
成形した後、ホットプレスにてアルゴン雰囲気下、 223
0 ℃の温度下にて 120分間焼結して焼結体を得た。この
焼結体の両面及び側面を研削し、φ210 mm、厚み 3m
mの円盤形状の炭化珪素焼結体を作製した。
After preliminarily forming the granulated powder into a disk shape by using a mold, the granulated powder is subjected to hot pressing under an argon atmosphere under an argon atmosphere.
It was sintered at a temperature of 0 ° C. for 120 minutes to obtain a sintered body. Grind both sides and sides of this sintered body, φ210mm, thickness 3m
A disc-shaped silicon carbide sintered body of m was produced.

【0047】この焼結体の室温下での電気比抵抗を四探
針法にて測定したところ 10 Ωcmであり、また、室温
下の熱伝導率をレーザフラッシュ法によって測定したと
ころ230W/m・Kであった。
The electrical resistivity of this sintered body at room temperature was measured by a four probe method to be 10 Ωcm, and the thermal conductivity at room temperature was measured by a laser flash method to be 230 W / m · It was K.

【0048】次いで、図7に示すように、放電加工法に
より、前記円盤状炭化珪素焼結体7に、φ180 mmの円
周上、かつ、電極分布が均等となるよう 90 度の間隔を
設けた計4カ所の位置に電極2をセットするための4個
の貫通穴8,…,8を放電加工法により開け、円盤状ヒ
ータエレメント1を作製した。
Next, as shown in FIG. 7, the disk-shaped silicon carbide sintered body 7 is provided on the circumference of φ180 mm by an electric discharge machining method at intervals of 90 degrees so that the electrode distribution is uniform. Four through holes 8,..., 8 for setting the electrodes 2 at a total of four positions were formed by an electric discharge machining method, and the disc-shaped heater element 1 was manufactured.

【0049】そして、炭化珪素焼結体製の柱状電極(図
示せず)を前記貫通穴8,…,8に接続した後、円盤状
ヒータエレメント1の上部には窒化アルミニウム焼結体
製のサセプター(図示せず)を、円盤状ヒータエレメン
ト1の下部にはアルミナのリフレクター(図示せず)を
配設し、前記4個の電極は、隣り合っていない2個の電
極同士をブスバー(図示せず)を介してそれぞれリード
線(図示せず)で結線し、電気的には計2対の電極と
し、電源に接続するよう構成された加熱装置を作製し
た。
After connecting a columnar electrode (not shown) made of a silicon carbide sintered body to the through-holes 8,..., A susceptor made of an aluminum nitride sintered body is provided above the disk-shaped heater element 1. (Not shown), an alumina reflector (not shown) is disposed below the disc-shaped heater element 1, and the four electrodes connect two non-adjacent electrodes to a bus bar (not shown). ) Were connected by lead wires (not shown), and electrically connected to a power supply by using two pairs of electrodes in total.

【0050】実施例1に係る加熱装置の均熱性を、前記
サセプター上に熱電対付き8インチSiウエハーを載置
し、 800℃まで加熱して、Siウェハー上の温度分布を
測定することにより試験した。その結果を表1に示し
た。なお、測温位置は図8に示すSiウェハー9上の計
9箇所(測温点1〜9)であり、加熱環境、通電条件は
次のとおりである。
The thermal uniformity of the heating apparatus according to Example 1 was tested by placing an 8-inch Si wafer with a thermocouple on the susceptor, heating the wafer to 800 ° C., and measuring the temperature distribution on the Si wafer. did. The results are shown in Table 1. The temperature measurement positions are a total of nine points (temperature measurement points 1 to 9) on the Si wafer 9 shown in FIG. 8, and the heating environment and the energization conditions are as follows.

【0051】加熱環境:加熱装置が設置されたチャンバ
ー内に雰囲気ガス(N2 、 50 Torr)が3リットル
/分の割合で流され、円盤状ヒータエレメント上部には
天板があり、Siウェハー中央部に熱がこもり、雰囲気
ガスの対流により円盤状ヒータエレメント外周部は熱逃
げが大きい環境。 通電条件:負荷電圧 44.7 V、負荷電流 62.7 A、単相
交流 50 Hz
Heating environment: Atmospheric gas (N 2 , 50 Torr) is flowed at a rate of 3 liter / min into a chamber in which a heating device is installed, and a top plate is provided above the disc-shaped heater element, and a center of the Si wafer is provided. In this environment, heat is trapped in the outer part and the outer periphery of the disk-shaped heater element has a large heat escape due to the convection of the atmospheric gas. Energizing conditions: load voltage 44.7 V, load current 62.7 A, single-phase AC 50 Hz

【0052】「実施例2」発熱量を制御して均熱性を確
保するための溝として、外周部のφ160 mmの円周上に
幅 2mm、深さ 0.2mmの円環状の溝を入れた他は実施
例1に準じて加熱装置を作製した。この加熱装置の均熱
性を、実施例1に準じて測定することにより試験した。
その結果を表1に示した。なお、加熱環境は実施例1と
同一であり、通電条件は次のとおりである。 通電条件:負荷電圧 47.3 V、負荷電流 59.2 A、単相
交流 50 Hz
[Example 2] An annular groove having a width of 2 mm and a depth of 0.2 mm was formed on the outer circumference of φ160 mm as a groove for controlling the amount of heat generation to secure uniform heat. Produced a heating device according to Example 1. The soaking properties of this heating device were tested by measuring according to Example 1.
The results are shown in Table 1. The heating environment is the same as that of the first embodiment, and the energizing conditions are as follows. Energizing conditions: load voltage 47.3 V, load current 59.2 A, single-phase AC 50 Hz

【0053】「実施例3」発熱量を制御して均熱性を確
保する溝を、中心部のφ 50 mmの円周上に幅 2mm、
深さ 0.2mmの円環状の溝を入れた他は実施例1に準じ
て加熱装置を作製した。この加熱装置の均熱性を、実施
例1に準じて測定することにより試験した。その結果を
表1に示した。なお、加熱環境、通電条件は次のとおり
である。 加熱環境:真空中( 2× 10 -4 Torr )。加熱装置が設
置されたがチャンバー上部には石英窓があり、Siウェ
ハー中央部の熱は上方へ逃げる環境。 通電条件:負荷電圧 50.0 V、負荷電流 64.1 A、単相
交流 50 Hz
[Example 3] A groove for controlling the amount of heat generation and ensuring the uniform temperature was formed on the circumference of φ50 mm at the center and 2 mm in width.
A heating device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that an annular groove having a depth of 0.2 mm was formed. The soaking properties of this heating device were tested by measuring according to Example 1. The results are shown in Table 1. The heating environment and energization conditions are as follows. Heating environment: in a vacuum (2 × 10 −4 Torr). An environment in which a heating device is installed, but there is a quartz window at the top of the chamber, and the heat in the center of the Si wafer escapes upward. Energizing conditions: load voltage 50.0 V, load current 64.1 A, single-phase AC 50 Hz

【0054】「実施例4」図9に示すように、一辺の長
さが 120mmの4角盤状ヒータエレメント4であって、
φ136 mmの円周上、かつ 90 度の間隔を設けた計4カ
所の位置に電極5,…,5を設けた他は、実施例1に準
じて加熱装置を作製した。この加熱装置の均熱性を、実
施例1に準じて測定することにより試験した。その結果
を表1に示した。但し、測温位置は図10に示すSiウ
ェハー10上の計9箇所(測温点1〜9)とし、加熱環
境は実施例1と同一であり、通電条件は次のとおりであ
る。 通電条件:負荷電圧 26.5 V、負荷電流 52.9 A、単相
交流 50 Hz
Fourth Embodiment As shown in FIG. 9, a square disk-shaped heater element 4 having a side length of 120 mm,
A heating device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the electrodes 5,..., 5 were provided at a total of four positions on a circumference of φ136 mm and at 90 ° intervals. The soaking properties of this heating device were tested by measuring according to Example 1. The results are shown in Table 1. However, the temperature measurement positions were a total of nine places (temperature measurement points 1 to 9) on the Si wafer 10 shown in FIG. 10, the heating environment was the same as in Example 1, and the energization conditions were as follows. Energizing conditions: load voltage 26.5 V, load current 52.9 A, single-phase AC 50 Hz

【0055】「比較例1」φ 80 mmの円周上、かつ 9
0 度の間隔を設けた計4カ所の位置に電極を設けた他
は、実施例1に準じて加熱装置を作製した。この加熱装
置の均熱性を、実施例1に準じて測定することにより試
験した。その結果を表1に示した。なお、加熱環境は実
施例1と同一であり、通電条件は次のとおりである。 通電条件:負荷電圧 45.4 V、負荷電流 63.9 A、単相
交流 50 Hz
Comparative Example 1 On a circumference of φ80 mm and 9
A heating device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that electrodes were provided at a total of four positions at intervals of 0 degrees. The soaking properties of this heating device were tested by measuring according to Example 1. The results are shown in Table 1. The heating environment is the same as that of the first embodiment, and the energizing conditions are as follows. Energizing conditions: load voltage 45.4 V, load current 63.9 A, single-phase AC 50 Hz

【0056】「比較例2」φ 50 mmの円周上、かつ 9
0 度の間隔を設けた計4カ所の位置に電極を設けた他
は、実施例4に準じて加熱装置を作製した。この加熱装
置の均熱性を、実施例1に準じて測定することにより試
験した。その結果を表1に示した。ただし、測温位置は
図9に示す計9箇所とし、加熱環境は実施例1と同一で
あり、通電条件は次のとおりである。 通電条件:負荷電圧 27.3 V、負荷電流 54.6 A、単相
交流 50 Hz
[Comparative Example 2] On the circumference of φ 50 mm and 9
A heating device was manufactured in the same manner as in Example 4, except that electrodes were provided at a total of four positions at intervals of 0 degrees. The soaking properties of this heating device were tested by measuring according to Example 1. The results are shown in Table 1. However, the temperature measurement positions were nine in total as shown in FIG. 9, the heating environment was the same as in Example 1, and the energization conditions were as follows. Energizing conditions: load voltage 27.3 V, load current 54.6 A, single-phase AC 50 Hz

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】表1の結果より、以下の点が明らかとなっ
た。 (1) 実施例1の加熱装置は比較例1の加熱装置よりも均
熱性が向上し、実施例4の加熱装置は比較例2の加熱装
置よりも均熱性が向上している。 (2) また、外周部の熱逃げが大きい環境で使用される加
熱装置(実施例2)にあっては、円盤状ヒータエレメン
ト1の外周部に円環状の溝を刻設し、外周部の発熱量を
増加させることにより、均熱性が更に向上する。 (3) また、中央部の熱逃げが大きい環境で使用される加
熱装置(実施例3)にあっては、円盤状ヒータエレメン
ト1の内周部に円環状の溝を刻設し、内周部の発熱量を
増加させることにより、均熱性が更に向上する。
From the results in Table 1, the following points became clear. (1) The heating device of Example 1 has better heat uniformity than the heating device of Comparative Example 1, and the heating device of Example 4 has better heat uniformity than the heating device of Comparative Example 2. (2) Further, in the heating device (embodiment 2) used in an environment where the heat escape of the outer peripheral portion is large, an annular groove is engraved on the outer peripheral portion of the disk-shaped heater element 1 and the outer peripheral portion is formed. By increasing the calorific value, the heat uniformity is further improved. (3) Further, in the heating device (embodiment 3) used in an environment where the heat escape at the center is large, an annular groove is engraved on the inner periphery of the disc-shaped heater element 1 and the inner periphery is formed. By increasing the calorific value of the part, the heat uniformity is further improved.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項1
に係る加熱装置では、半径R1 の円盤状のヒータエレメ
ントと該ヒータエレメントに電力を供給する複数個の電
極を少なくとも備えた加熱装置であって、前記電極は、
前記ヒータエレメントの中心からの距離R2 がR2
0.5R1 である同心円と、同じく中心からの距離R3
3 ≒ 0.95 R1 である同心円とで形成される領域内
に、その分布が略均等となるよう配設されているから、
従来に比してはるかに大型に形成することができ、かつ
円盤形状の試料を、その全域に亘って均熱性よく所定温
度に加熱することができ、しかも、反応性ガスとの反応
により生成した反応生成物が付着して電気的に短絡する
おそれがなく、この付着物をクリーニングするのが容易
になるという効果を奏する。このため半導体製造装置用
の加熱装置等として好適に使用することができる。
As described in detail above, claim 1 of the present invention
In the heating device according to the above, the radius R1Disk-shaped heater element
And a plurality of power supplies for supplying power to the heater element.
A heating device comprising at least a pole, wherein the electrode comprises:
Distance R from the center of the heater elementTwoIs RTwo
0.5R1And the distance R from the centerThreeBut
R Three≒ 0.95 R1In the area formed by concentric circles
In addition, since the distribution is arranged to be substantially even,
It can be formed much larger than before, and
A disc-shaped sample is heated at a predetermined temperature with good uniformity over the entire area.
Each time it is heated, and reacts with the reactive gas.
Reaction products generated by the process adhere and short-circuit electrically
Easy to clean this deposit without fear
This has the effect of becoming For semiconductor manufacturing equipment
It can be suitably used as a heating device or the like.

【0060】また、請求項2に係る加熱装置では、各一
辺の長さがR4i(i= 1,2,…,n) の多角盤状のヒータエレ
メントと該多角盤状のヒータエレメントに電力を供給す
る複数個の電極とを少なくとも備え、該各電極は、前記
多角盤状のヒータエレメントと同心かつ相似であって各
一辺の長さR5i(i= 1,2,…,n) がR5i(i= 1,2,…,n)≒
0.5R4i(i= 1,2,…,n) である多角形と、同じく一辺の
長さR6i(i= 1,2,…,n) がR6i(i= 1,2,…,n) ≒ 0.95
4i(i= 1,2,…,n) である多角形とで形成される領域内
に、その分布が略均等となるよう配設されたから、従来
よりも大型に形成することができ、かつ4角形状の試料
をその全域に亘って均熱性よく所定温度に加熱すること
ができ、しかも、反応性ガスとの反応により生成した反
応生成物が付着して電気的に短絡するおそれがなく、こ
の付着物をクリーニングするのが容易なものとなるとい
う効果を奏する。このため半導体製造装置用の加熱装置
等として好適に使用することができる。
Further, in the heating device according to the second aspect, a polygonal disk-shaped heater element whose side length is R 4i (i = 1, 2,..., N) and an electric power are supplied to the polygonal disk-shaped heater element. , And each electrode is concentric and similar to the polygonal heater element, and each side has a length R 5i (i = 1, 2,..., N). R 5i (i = 1,2,…, n) ≒
A polygon having 0.5R 4i (i = 1,2, ..., n) and a side length R 6i (i = 1,2, ..., n) are also R 6i (i = 1,2, ..., n) ≒ 0.95
In a region formed by a polygon having R 4i (i = 1, 2,..., N), the distribution is arranged so as to be substantially uniform, so that it can be formed larger than before. In addition, the quadrangular sample can be heated to a predetermined temperature with good heat uniformity over the entire area, and there is no possibility that the reaction product generated by the reaction with the reactive gas adheres and short-circuits electrically. This has the effect of making it easier to clean the deposits. Therefore, it can be suitably used as a heating device or the like for a semiconductor manufacturing device.

【0061】そして、請求項3に係る加熱装置では、前
記4角盤状のヒータエレメントの上面及び/または下面
に発熱量制御用の溝が刻設されてなるから、加熱装置の
均熱性が更に向上する。
Further, in the heating device according to the third aspect, since the heating element control grooves are formed on the upper surface and / or the lower surface of the square disk-shaped heater element, the uniformity of the heating device is further improved. I do.

【0062】さらに、請求項4に係る加熱装置では、前
記ヒータエレメントは室温下での熱伝導率が 150W/m
・K以上、かつ室温下での電気比抵抗が 1〜100 Ωcm
の炭化珪素焼結体により形成されてなるから、均熱性が
より一層向上し、例えば高度の均熱性が要求される半導
体製造の分野にも好適に適用することができ、しかも、
所定の発熱量を得るために大電流を流す必要がなく、も
って安価な電源回路を使用することが可能な加熱装置を
実現することができる。
Furthermore, in the heating device according to the fourth aspect, the heater element has a thermal conductivity of 150 W / m at room temperature.
・ K or more and electrical resistivity at room temperature is 1-100Ωcm
Since it is formed of a silicon carbide sintered body of, the heat uniformity is further improved, for example, it can be suitably applied to the field of semiconductor manufacturing where high heat uniformity is required, and
It is possible to realize a heating device that does not require a large current to flow to obtain a predetermined heat generation amount, and that can use an inexpensive power supply circuit.

【0063】さらに、請求項5に係る加熱装置では、前
記多角盤状のヒータエレメントが4角盤状のヒータエレ
メントであるから、従来よりも大型に形成することがで
き、かつ4角形状の試料をその全域に亘って均熱性よく
所定温度に加熱することができるとともに反応性ガスと
の反応により生成した反応生成物が付着して電気的に短
絡するおそれもなく、この付着物をクリーニングするこ
とが容易にできる。
Further, in the heating apparatus according to the fifth aspect, since the polygonal disk-shaped heater element is a square disk-shaped heater element, the heater element can be formed larger than in the prior art, and a rectangular sample can be used. The entire area can be heated to a predetermined temperature with good thermal uniformity, and there is no danger of the reaction products generated by the reaction with the reactive gas adhering to cause an electrical short circuit. Easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態における2対の電極を有す
る円盤状ヒータエレメントを備えた加熱装置を示す平面
構成説明図である。
FIG. 1 is an explanatory plan view showing a heating device including a disk-shaped heater element having two pairs of electrodes according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上実施の形態における3つの電極を有する円
盤状ヒータエレメントを備えた加熱装置を示す平面構成
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory plan view showing a heating device including a disk-shaped heater element having three electrodes according to the embodiment.

【図3】同上実施の形態における3対の電極を有する円
盤状ヒータエレメントを備えた加熱装置を示す平面構成
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory plan view showing a heating device having a disk-shaped heater element having three pairs of electrodes according to the embodiment.

【図4】同上実施の形態における3つを1組にして2組
の電極を有する円盤状ヒータエレメントを備えた加熱装
置を示す平面構成説明図である。
FIG. 4 is an explanatory plan view showing a heating device provided with a disk-shaped heater element having two sets of electrodes, with one set of three electrodes in the same embodiment.

【図5】同上実施の形態における2対の電極を有する4
角盤状ヒータエレメントを備えた加熱装置を示す平面構
成説明図である。
FIG. 5 shows 4 having two pairs of electrodes according to the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory plan view illustrating a heating device including a square disk-shaped heater element.

【図6】同上実施の形態における4つを1組にして2組
の電極を有する4角盤状ヒータエレメントを備えた加熱
装置を示す平面構成説明図である。
FIG. 6 is an explanatory plan view showing a heating device provided with a quadrangular disk-shaped heater element having two sets of electrodes in which four are set as one set in the embodiment.

【図7】同上実施例1における円盤状炭化珪素焼結体か
らなる円盤状ヒータエレメントを示す平面構成説明図で
ある。
FIG. 7 is an explanatory plan view showing a disk-shaped heater element made of a disk-shaped silicon carbide sintered body according to the first embodiment.

【図8】同上実施例1における円盤状ヒータエレメント
による均熱性をSiウェハーの温度分布により測定する
ための測定点を示す平面説明図である。
FIG. 8 is an explanatory plan view showing measurement points for measuring the temperature uniformity by the disk-shaped heater element in Example 1 according to the temperature distribution of the Si wafer.

【図9】同上実施例4における4角盤状炭化珪素焼結体
からなる4角盤状ヒータエレメントを示す平面構成説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory plan view showing a square-plate-shaped heater element made of a square-plate-shaped silicon carbide sintered body according to the fourth embodiment.

【図10】同上実施例4における4角盤状ヒータエレメ
ントによる均熱性を4角盤状Siウェハーの温度分布に
より測定するための測定点を示す平面説明図である。
FIG. 10 is an explanatory plan view showing measurement points for measuring the temperature uniformity by the square-plate-shaped heater element in Example 4 according to the temperature distribution of the square-plate-shaped Si wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 円盤状ヒータエレメント 2,5 電極 3,6 溝 4 4角盤状ヒータエレメント 7 円盤状炭化珪素焼結体 8 貫通孔 9 Siウェハー 10 4角盤状Siウェハー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Disc-shaped heater element 2, 5 electrode 3, 6 groove 4 Square-plate-shaped heater element 7 Disc-shaped silicon carbide sintered body 8 Through-hole 9 Si wafer 10 Square-plated Si wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 剛志 千葉県市川市二俣新町22−1 住友大阪セ メント株式会社新材料事業部内 Fターム(参考) 3K092 PP20 QA05 QB09 QB30 QB74 QC13 QC18 QC31 RF03 RF22 VV06 VV22 VV40 4G001 BA22 BB22 BC12 BC13 BC73 BD03 BD22 BE31  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takeshi Watanabe 22-1 Futama Shinmachi, Ichikawa-shi, Chiba F-term in the New Materials Division of Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. (Reference) 3K092 PP20 QA05 QB09 QB30 QB74 QC13 QC18 QC31 RF03 RF22 VV06 VV22 VV40 4G001 BA22 BB22 BC12 BC13 BC73 BD03 BD22 BE31

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半径R1 の円盤状のヒータエレメントと該
ヒータエレメントに電力を供給する複数個の電極とを少
なくとも備え、該各電極は、前記ヒータエレメントの中
心からの距離R2 がR2 ≒ 0.5R1 である同心円と、同
じく前記中心からの距離R3がR3 ≒ 0.95 R1 である
同心円とで形成される領域内に、その分布が略均等とな
るよう配設されたことを特徴とする加熱装置。
1. A heater element comprising a disk-shaped heater element having a radius R 1 and a plurality of electrodes for supplying power to the heater element, wherein each electrode has a distance R 2 from the center of the heater element R 2. concentric is ≒ 0.5 R 1, also the distance R 3 from the center in the area formed by the concentric circles is R 3 ≒ 0.95 R 1, that the distribution is arranged so as to be substantially equal Characteristic heating device.
【請求項2】各一辺の長さがR4i(i= 1,2,…,n) の多角
盤状のヒータエレメントと該多角盤状のヒータエレメン
トに電力を供給する複数個の電極とを少なくとも備え、
該各電極は、前記多角盤状のヒータエレメントと同心か
つ相似であって各一辺の長さR5i(i= 1,2,…,n) がR5i
(i= 1,2,…,n) ≒ 0.5R4i(i= 1,2,…,n) である多角形
と、同じく一辺の長さR6i(i= 1,2,…,n) がR6i(i= 1,
2,…,n) ≒ 0.95 R4i(i= 1,2,…,n) である多角形とで
形成される領域内に、その分布が略均等となるよう配設
されたことを特徴とする加熱装置。
2. A polygonal heater element having a side length R 4i (i = 1, 2,..., N) and a plurality of electrodes for supplying power to the polygonal heater element. At least prepare,
Each of the electrodes is concentric and similar to the polygonal heater element, and each side has a length R 5i (i = 1, 2,..., N) of R 5i.
(i = 1,2,…, n) ≒ 0.5R 4i (i = 1,2,…, n) and the same side length R 6i (i = 1,2,…, n) Is R 6i (i = 1,
2,..., N) 4 0.95 R 4i (i = 1, 2,..., N). Heating equipment.
【請求項3】前記ヒータエレメントの上面及び/または
下面に発熱量制御用の溝が刻設されてなることを特徴と
する請求項1または2記載の加熱装置。
3. The heating device according to claim 1, wherein a groove for controlling a calorific value is formed on an upper surface and / or a lower surface of the heater element.
【請求項4】前記ヒータエレメントは、室温下での熱伝
導率が 150W/m・K以上、かつ室温下での電気比抵抗
が 1〜100 Ωcmの炭化珪素焼結体により形成されてな
ることを特徴とする請求項1または2記載の加熱装置。
4. The heater element is formed of a silicon carbide sintered body having a thermal conductivity at room temperature of 150 W / m · K or more and an electrical resistivity at room temperature of 1 to 100 Ωcm. The heating device according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項5】前記多角盤状のヒータエレメントが4角盤
状のヒータエレメントであることを特徴とする請求項2
〜4のいずれかに記載の加熱装置。
5. The heater element according to claim 2, wherein said polygonal heater element is a square disk heater element.
A heating device according to any one of claims 1 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020119834A (en) * 2019-01-25 2020-08-06 東京エレクトロン株式会社 Heater temperature control method, heater, and mounting table
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