JP2002151237A - カーボンヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均熱性及びフレキシビリティーに優れ、急昇
降温が可能であり低コストで製造できるカーボンヒータ
を提供する。 【解決手段】 複数本のカーボンファイバーを束ねたカ
ーボンファイバー束を複数本用いてワイヤー状もしくは
テープ形状の長細形状に編み込んだヒータ部材であっ
て、かつ、含有不純物量が灰分で１０ｐｐｍ以下である
ヒータ部材を具備するカーボンヒータ。カーボンファイ
バーを複数本束ねたカーボンファイバー束を複数本用い
てワイヤー形状やテープ形状の縦長形状に編み込んだヒ
ータ部材が、石英ガラス支持体からなる密封形部材内に
支持され封入されているカーボンヒータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カーボンヒータ
に関し、特に半導体製造装置に用いるのに好適なカーボ
ンヒータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造工程では、例えばシリコン
ウエハの種々の加熱処理が行われる。このように何かし
らの加熱を伴う半導体の製造工程では、厳密な温度管理
が求められる。また、加熱処理雰囲気をクリーンに保つ
ことも重要である。

【０００３】このため、均熱性及び昇温・降温性に優
れ、汚染物質を放出しない高性能の半導体製造装置用ヒ
ータの開発、製品化が強く望まれている。

【０００４】特開平７−１６１７２５号公報は、ウエハ
加熱装置において樹脂を用いて固化し、一体化した黒鉛
−炭素繊維複合材（以下Ｃ／Ｃと記す）をヒーター部材
に用いた電極構造を開示している。

【０００５】また、従来より同装置において平板状渦巻
き型のＳｉＣヒータ部材もしくは溶接処理を行なった複
雑形状のＭｏ−Ｓｉヒータ部材などが用いられてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Ｃ
／Ｃヒーター部材においては、その構造上薄肉でも２次
元において各々の長さが充分に採れる形状であれば、極
めて高い機械的強度を有するが、例えば１次元の長さつ
まり幅が５ｍｍ以下の縦長形状とした場合には、充分な
機械的強度が得られず、また、半導体製造装置用のヒー
タとして用いた場合には長さ方向の両端を端子に固定す
ると、Ｃ／Ｃの熱膨張に伴い、特にこの端子固定部近傍
において、熱的負荷が生じ破損し易いといった問題があ
った。

【０００７】そこで、前記幅を広くとると、今度は抵抗
値が小さくなり、所定の発熱を行うためには、電流値を
大幅にアップしなければならず、また、熱容量が大きく
なり急速加熱が困難であった。

【０００８】また、前記特開平７−１６１７２５号公報
図３の如き略渦巻き形状のような複雑形状を得ようとす
ると、均熱構造とするためのスリット加工が難しく、ま
た上述のように高抵抗とするためには、同部材の幅を狭
くする必要があるが、このような加工が難しく、コスト
の増大をまねき、もしくはコストにみあう加工を行う
と、均熱性がけっして充分なものとはなっていないのが
現状であった。

【０００９】また、前記ＳｉＣヒーター部材やＭｏ−Ｓ
ｉヒーター部材においては昇華に伴う劣化を抑制するた
めに電気負荷密度を約２０Ｗ／ｃｍ² 程度とすることし
かできず、その結果、昇温速度の短縮化に限界があっ
た。また、これらのヒーター部材においても、屈曲部を
要するような複雑形状においては充分な耐熱強度が得ら
れていなかった。

【００１０】また、従来、半導体熱処理装置用ヒータと
しては、金属ヒータが用いられることもあった。しか
し、金属ヒータは金属汚染を生じ易く、また、品質が不
安定になり易い問題があった。

【００１１】半導体の熱処理効率を向上するためには、
急速昇降温の可能なヒータが必要となる。しかし、金属
ヒータは熱容量が大きいため、昇降温特性の向上には限
界があった。

【００１２】また、一般に、金属ヒータは断熱材等の付
帯設備や金属ヒータ自体の熱容量が大きいので、急速昇
降温が難しいという不具合もあった。

【００１３】そこで、熱容量が小さく、非酸化性雰囲気
での耐高温性に優れるカーボン材がヒータとして利用さ
れるようになってきた。

【００１４】しかしながら、通常の電極材等を用いるカ
ーボン材は、柔軟性の面で問題があり、形状設計のネッ
クとなっていた。

【００１５】また、一般に、カーボンワイヤを発熱体と
して用いるカーボンヒータでは、酸化防止のため、非酸
化性雰囲気に保った容器内にカーボンワイヤを配置す
る。そして、カーボンワイヤは発熱時に非常に高温にな
るため、カーボンワイヤを複数本束ねたものを端子線と
して用いている。

【００１６】従来、カーボンワイヤは、カーボンペース
トによる含浸＋焼成によって固定していた。また、比較
的細いカーボンワイヤの場合には、ねじ止めによって固
定することもあった。

【００１７】しかしながら、カーボンペーストを用いる
固定法では、カーボンペースト焼成体が剥離し、ダスト
発生の原因となることがあった。

【００１８】一方、ねじ止め式の固定法では、カーボン
ワイヤ束のワイヤ本数が多い場合にねじ止め作業が繁雑
であった。また、太めのカーボンワイヤの場合には、し
っかりと固定できないこともあった。

【００１９】また、カーボンワイヤを発熱体として用い
るヒータでは、カーボンヒータ束からなる端子線と金属
製の端子線とを接続するための端子装置も必要となる。

【００２０】しかしながら、両方の端子線を確実且つ容
易に接続できる端子装置は未だ提供されていない。

【００２１】また、一般に、カーボン発熱体の周辺雰囲
気を非酸化性雰囲気に保つためには、カーボン発熱体の
封着技術が重要となる。

【００２２】ところが、カーボン発熱体を２枚の石英ガ
ラス板で挟み、外周を溶接する従来の封着方式では、部
分的な加熱により接触面に歪みや変形が生じ、溶接固定
部に応力が集中して石英ガラス板が破損する恐れが大で
あった。

【００２３】本発明は、均熱性及びフレキシビリティー
に優れ、急昇降温が可能であり低コストで製造できるカ
ーボンヒータを提供することを目的としている。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数本のカー
ボンファイバーを束ねたカーボンファイバー束を複数本
用いてワイヤー状もしくはテープ形状の長細形状に編み
込んだヒータ部材であって、かつ、含有不純物量が灰分
で１０ｐｐｍ以下であるヒータ部材を具備するカーボン
ヒータを１つの好適な解決手段としている。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明のカーボンヒータは、直径
が５〜１５μｍであるカーボンファイバーを複数本束ね
たカーボンファイバー束を複数本用いてワイヤー形状や
テープ形状のような縦長形状に編み込み，その含有不純
物量を灰分で１０ｐｐｍ以下としたヒータ部材を具備す
る。

【００２６】上記ヒータ部材は、１本もしくは複数本を
石英ガラス製もしくはアルミナ製の密封形部材内に封入
することができる。

【００２７】上記ヒータ部材の１０００℃での抵抗値
は、好ましくは１〜２０Ω／ｍ・本である。

【００２８】上記密封形部材は、二重管形状、直管形
状、環状管形状から選んだ形状であり、複数個組み合わ
せて所定形状のヒーティングゾーンを形成することがで
きる。上記密封形部材内に形成される空間には、非酸化
性ガスを流入させる構成とすることができる。

【００２９】上記密封形部材内に形成される空間を２０
ｔｏｒｒ以下の真空にすることができる。

【００３０】上記密封形部材は、板状の石英ガラス支持
体によって実質的に一体化されており、この石英ガラス
支持体中の上記ヒータ部材の周辺部には、中空の空間が
形成されている構成にすることができる。

【００３１】上記石英ガラス支持体が複数枚の石英ガラ
ス板の各々の接合面全体を融着により一体化したもので
あり、少なくとも一枚の石英ガラス板の接合面に配線用
溝を形成し、そこに上記ヒータ部材を配置した構成にす
ることができる。

【００３２】上記石英ガラス支持体が２枚の石英ガラス
板を融着したものであり、少なくとも１枚の石英ガラス
板の接合面に所定深さの配線用溝が形成されており、上
記深さ分を含まない各々の石英ガラス板の厚さが略同一
である構成にすることができる。

【００３３】上記石英ガラス支持体が厚さの異なる２枚
の石英ガラス板を融着したものであり、少なくとも１枚
の石英ガラス板の接合面に所定深さの配線用溝が形成さ
れており、上記深さ分を含まない一方の石英ガラス板の
厚さを他方の厚さの１／２以下にすることができる。

【００３４】上記配線用溝は、その長さ方向に垂直な断
面形状の少なくとも下方側に湾曲形状を有し、かつ、つ
や出し処理されていることが好ましい。

【００３５】上記配線用溝は、その長さ方向に垂直な断
面形状が全体的に「凸」の字状に形成できる。

【００３６】第１の石英ガラス板に配線用溝を形成し、
第２の石英ガラス板に配線用溝と対になる幅狭の挿入用
溝もしくは貫通スリットを形成し、第１・第２石英ガラ
ス板を溝同士が対向するように接合し、第２石英ガラス
板の表面を研磨又は研削して挿入用溝もしくは貫通スリ
ットの底部を削除することによりこれを挿入用窓として
露出させ、そこから第１の石英ガラス板の配線用溝内に
ヒータ部材を押し込み、研磨面又は研削面に第３の石英
ガラス板を合わせ、しかる後に３枚の石英ガラス板を融
着させ溝以外の部分全面を実質的に一体化させることに
より、上記配線用溝を、その長さ方向に垂直な断面形状
が全体的に「凸」の字状にすることができる。さらに、
第１の石英ガラス板に凸形状の溝加工をほどこし、第３
の石英を融着しても同様の構造を得ることが出来る。

【００３７】上記配線用構内部を減圧又は非酸化性ガス
雰囲気に保った状態で融着させたものであることが好ま
しい。

【００３８】石英ガラス支持体は、不透明石英ガラス層
を備えていても良い。

【００３９】複数枚の石英ガラス板のうちの１枚を、不
透明石英ガラス板にすることができる。

【００４０】上記ヒータ部材と、少なくとも片面が鏡面
のカーボン製反射板とが、板状の石英ガラス支持体に封
入されている構成にすることができる。

【００４１】３枚の石英ガラス板を用い、いずれかの石
英ガラス板の２つの接合面に設けた配線用溝と反射板設
定座ぐりに、それぞれヒータ部材と少なくとも片面が鏡
面のカーボン製反射板を配置し、各石英ガラス板の接合
部を融着により一体化することができる。

【００４２】全体的に板状の石英ガラス支持体に、少な
くとも片面が鏡面のカーボン製反射板が封入されて反射
板状体を上記密封形部材に隣接配置することができる。

【００４３】板状の石英ガラス支持体の少なくとも一つ
の外表面に、断面半円状もしくは台形状の凸部が形成さ
れており、この外表面がつや出し処理された構成にする
ことができる。

【００４４】上記密閉形部材が配線用溝を有する石英ガ
ラス製の設定部材及び石英ガラス製の蓋部材からなり、
上記配線溝に上記ヒータ部材を配置することができる。

【００４５】上記の設定部材及び蓋部材のいずれかもし
くは両者の外周部に防炎堤を形成し、この防炎堤以外の
対向面が０．２〜１．０ｍｍの間隔において配置され、
両部材を石英ガラスの肉盛り法によって、一体化するこ
とができる。

【００４６】上記ヒータ部材の両端にカーボンターミナ
ルを配置し、カーボンターミナルに電極を接続し、この
電極のカーボンターミナル側の部分に石英ガラスパイプ
を被せた構成にすることができる。

【００４７】ヒータ部材が封入された空間内に非酸化性
ガスを導入し、電極に被せた石英ガラスパイプからガス
を排出することができる。

【００４８】上記カーボンターミナルの不純物濃度に灰
分で１０ｐｐｍ以下にすることが好ましい。

【００４９】配置用溝にアルミナ粉を配置し、アルミナ
粉の焼結体によってヒータ部材を支持することができ
る。

【００５０】上記アルミナ粉の鉄不純物濃度が５ｐｐｍ
以下であることが好ましい。

【００５１】上記ヒータ部材もしくはヒータ部材の両端
に接続された端子部が、ヒータ部材の形成するヒータ面
に対して実質的に垂直に引き出される構成にすることが
できる。

【００５２】ヒータ部材の両端をヒータ面の反対側に突
出させ、突出したヒータ部材を石英ガラス支持板に当接
する石英ガラス筒内に配列された複数のもしくは少なく
とも一方の端部が複数に分割されたワイヤー状カーボン
により固定し、上記石英ガラス筒に石英ガラス管を被せ
て上記密閉形部材を密封することができる。

【００５３】上記ワイヤー状カーボンの他端側を、中空
部が形成されその内側に中子部材を有する第２のワイヤ
ー状カーボン接続部材に、この中子部材での押圧によっ
て接続し、割型中子を利用する金属線接続部材により金
属製の内接線を接続し、両接続部材を任意の接続部材に
よって接続することができる。

【００５４】上記割型中子の外側にテーパ面を形成し、
端子部本体にテーパ面と係合するテーパ部を形成し、割
型中子に形成した支持部で金属製の内接線を挟み込み、
これを押圧しつつ任意の接続部材に接続することができ
る。

【００５５】上記密閉形部材内でヒータ部材を線対称に
配置し、その対称軸上にガス導入・排出口を形成し、容
器の溶接時にガス導入・排出口から非酸化性ガスを導入
し、容器の封着時にガス導入・排出口から排気を行う構
成にすることができる。

【００５６】カーボンワイヤからなるヒータ部材とワイ
ヤー状カーボンを石英ガラス筒内に配列された複数のも
しくは少なくとも端部が複数に分割されたワイヤー状カ
ーボンにより固定し、前記ワイヤー状カーボンと電源側
の金属製の内接線を第２の端子装置で接続する構成に
し、第２の端子装置が、複数のもしくは端部が複数に分
割されたワイヤー状カーボンを接続するための第２のワ
イヤー状カーボン接続部材を備え、割型中子を利用して
金属製の内接線を接続する構成の金属線接続部材を備
え、第２のワイヤー状カーボン接続部材と金属線接続部
材を接続するための端子部本体を備え、両接続部材を端
子部本体の一端側と他端側に接続する構成にすることが
できる。

【００５７】上記ヒータ部材が複数のもしくは少なくと
も端部が複数に分割されたワイヤー状カーボンが内部に
配列された石英ガラス筒及び第２端子装置が石英ガラス
管内に封入された構成にすることができる。

【００５８】上記石英ガラス管の内側に配置された金属
製の内接線と電源側の外接線をＭｏ箔を介して接続し、
Ｍｏ箔を石英ガラス製のピンチシール部で封着した構成
の第３の端子装置を有するようにすることがより好まし
い。

【００５９】ヒータ部材の両端に端子部材を接続してヒ
ータ面の反対側に突出させ、端子部材に石英ガラス管を
被せて石英ガラス部材を密封した構成にすることができ
る。上記石英ガラス管の自由端側に端子部本体を配置
し、端子部材と端子部本体を複数本のもしくは少なくと
も一方の端部が複数に分割されたワイヤー状カーボンで
接続した構成にすることができる。

【００６０】上記密閉形部材内でヒータ部材を線対称に
配置し、その対称軸上にガス導入・排出口を形成し、容
器の溶接時にガス導入・排出口から非酸化性ガスを導入
し、容器の封着時にガス導入・排出口から排気を行う構
成にすることができる。

【００６１】上記密閉形部材が、全体的に平板半円形状
で中心部に切欠きを有する割型になっており、これを２
個組み合わせて円形平板ヒータを形成して、その中心部
に治具を貫通できる構成にすることが好しい。

【００６２】上記端子部材が上記ヒータ部材と上記複数
本のワイヤー状カーボンを接続するものであり、その一
端側にヒータ部材接続部を形成してヒータ部材を接続
し、複数のもしくは端部が複数に分割されたワイヤー状
カーボンを一括して接続するための第１のワイヤー状カ
ーボン接続部材を設け、端子部材の他端側に第１のワイ
ヤー状カーボン接続部材を接続する構成にし、第１のワ
イヤー状カーボン接続部材を中空に形成してその内側に
中子部材を配置し、上記複数のワイヤー状カーボンを中
子部材で押圧して接続することが好しい。

【００６３】上記端子部材と第１のワイヤー状カーボン
接続部材の相方の接続端側に夫々めねじ部を形成し、中
間部材に各めねじ部に対応するおねじ部を形成し、中間
部材を介して両部材を接続することが好しい。

【００６４】上記ワイヤー状カーボンの他端側を、中空
部が形成されその内側に中子部材を有する第２のワイヤ
ー状カーボン接続部材に、この中子部材での押圧によっ
て接続し、割型中子を利用する金属線接続部材により金
属製の内接線を接続し、両接続部材をこの中間に位置す
る端子部本体によって接続することが好しい。

【００６５】上記割型中子の外側にテーパ面を形成し、
端子部本体にテーパ面と係合するテーパ部を形成し、割
型中子に形成した支持部で金属製の内接線を挟み込
み、、これを押圧しつつ端子部本体に接続することが好
しい。

【００６６】上記金属製の内接線をＭｏ製金属棒にする
ことが好しい。

【００６７】上記ワイヤー状カーボン接続部材と端子部
本体、及び、端子部本体と金属線接続部材を、それぞれ
ネジ式で接続することが好しい。

【００６８】カーボンワイヤからなるヒータ部材とワイ
ヤー状カーボンを第１の端子装置で接続し、前記ワイヤ
ー状カーボンと電源側の金属製の内接線を第２の端子装
置で接続する構成にし、第１の端子装置が、端子部材を
備え、その一端側に形成したヒータ部材接続部にヒータ
部材を接続するようになっており、複数のもしくは端部
が複数に分割されたワイヤー状カーボンを接続するため
の第１のワイヤー状カーボン接続部材を備え、端子部材
の他端側に第１のワイヤー状カーボン接続部材を接続す
るようになっており、第１のワイヤー状カーボン接続部
材を中空に形成してその内側に中子部材を配置し、分割
したワイヤー状カーボンを中子部材で押圧して接続する
構成になっており、第２の端子装置が、複数のもしくは
端部が複数に分割されたワイヤー状カーボンを接続する
ための第２のワイヤー状カーボン接続部材を備え、割型
中子を利用して金属製の内接線を接続する構成の金属線
接続部材を備え、第２のワイヤー状カーボン接続部材と
金属線接続部材を接続するための端子部本体を備え、両
接続部材を端子部本体の一端側と他端側に接続する構成
にすることができる。

【００６９】上記ヒータ部材と上記第１及び第２の端子
装置が石英ガラス管内に封入され、石英ガラス管の内側
に配置された金属製の内接線と電源側の外接線をＭｏ箔
を介して接続し、Ｍｏ箔を石英ガラス製のピンチシール
部で封着した構成の第３の端子装置を備えることがより
好ましい。

【００７０】上記ヒータ部材を封入した密閉形部材は、
石英ガラス製もしくはアルミナ製平板状容器で形成でき
る。

【００７１】上記ヒータ部材を複数の端子部材及びワイ
ヤー支え治具によって上記平板状容器内に非接触で支持
されて封入した構成にできる。

【００７２】上記端子部材の長さ方向に、ボルト差し込
み用の略円筒状の穴部が形成されており、かつ少なくと
もこの穴部を貫通する略円筒状横穴が形成されており、
該横穴に上記ヒータ部材を差し込み、該穴部に少なくと
も該横穴の下端に達する長さを有するボルトを回転挿入
する構造にすることができる。

【００７３】上記ボルト差し込み用の略円筒状穴部の径
を上記略円筒状横穴の径より大きくし、該横穴に差し込
まれた上記ヒータ部材が、上記ボルトによって加圧さ
れ、該穴部に達するように偏平に変形された構成にする
ことが好しい。

【００７４】上記ボルトと上記ヒータ部材の間に、膨張
黒鉛シートを介在させることが好しい。

【００７５】上記ワイヤー支え治具が透光性アルミナ単
体もしくは、高純度カーボン及び透光性アルミナの組立
部材から成ることが好ましい。

【００７６】上記組立部材の、ヒータ部材に接する部分
が、高純度カーボン材料から成り、上記組立部材の、平
板状容器に配置接続する部分が、透光性アルミナ材料か
ら成ることが好ましい。

【００７７】上記ヒータ部材の下側にカーボン製反射板
を配置することができる。

【００７８】上記平板状容器の発熱面に、断面半円状も
しくは台形状の凸部が形成されており、この表面につや
出し処理を施すことができる。

【００７９】上記ヒータ部材を封入した密閉形部材は、
湾曲形であっても良い。

【００８０】上記板状の石英ガラス支持体に上記ヒータ
部材を封入し、ヒータ部材の周辺部以外の石英ガラス支
持体を実質的に一体化した板状のカーボンヒータを、所
定形状の断面を有するカーボン製下型と、それと対にな
るカーボン製上型との間で押圧して、板状のカーボンヒ
ータを所定形状に湾曲させることができる。

【００８１】上記カーボン製上型・下型が半円形の断面
形状を有しており、実質的に半円筒形のカーボンヒータ
にすることができる。

【００８２】上記板状の石英ガラス支持体に少なくとも
一面が鏡面のカーボン製反射板を、上記ヒータ部材とは
独立して封入することができる。

【００８３】第１グループの発明の要約を以下に述べ
る。

【００８４】第１グループの発明は、均熱性及びフレキ
シビリティーに優れ、低コストで製造できる特に半導体
製造装置用として有効なカーボンヒータを提供すること
を目的としている。

【００８５】第１グループの発明のカーボンヒータは、
直径が５〜１５μｍであるカーボンファイバーを複数本
束ねたカーボンファイバー束を複数本用いてワイヤー形
状やテープ形状のような縦長形状に編み込み、その含有
不純物量を灰分で１０ｐｐｍ以下としたヒータ部材を具
備している。

【００８６】これによって、ヒータ部材としての高温時
の引張強度が確保され、またカーボンファイバーの密着
性がその長さ方向において均一になり、よって長さ方向
での発熱ムラが低減される。

【００８７】ここで、複数本束ねるカーボンファイバー
の各々の直径を５〜１５μｍとしたのは、５μｍ未満で
は１本１本のファイバーが弱く、これを束ねて所定の縦
長形状に編み込んだヒータ部材とすることが困難とな
る。また、ファイバーが細いため、所定の抵抗値を得る
ためのファイバー本数が多くなり実用的でない。また、
１５μｍを超える場合には、柔軟性が悪く複数本束ねた
カーボンファイバー束を編み込むことが困難なばかり
か、カーボンファイバーが切断され、強度が著しく低下
する、といった不具合が生ずるためである。

【００８８】また、カーボンヒータの不純物を灰分で１
０ｐｐｍ以下に制限したのは、不純物が１０ｐｐｍを超
えると、微量の酸素でも酸化され易くなり、このために
異常発熱を起し易くなるからである。

【００８９】実際、不純物が灰分で１０ｐｐｍを超える
場合には、８００℃の大気中で１０分間で異常発熱を起
こし、窒素中に１００ｐｐｍの酸素が存在する雰囲気に
おいては８００℃で１０時間使用すると異常発熱を起こ
すことが確認されている。

【００９０】一方、不純物が灰分で１０ｐｐｍ以下の場
合には、窒素中に１００ｐｐｍの酸素が存在する雰囲気
において８００℃で５０時間以上使用しても異常発熱を
起こさないこと、及び、８００℃の大気中においては１
０分未満であれば異常発熱を起こさないことが確認され
ている。

【００９１】不純物は灰分で３ｐｐｍ以下であることが
より好ましい。この場合には、特に異常発熱を抑える効
果が大きくなり、より長寿命化を達成できる。

【００９２】上記ヒータ部材は、上記５〜１５μｍのカ
ーボンファイバーを１００〜８００本を束ねて、この束
を３本以上、好ましくは６〜１２本束ねてワイヤー形状
やテープ形状のような縦長形状に編み込んだものである
ことが好ましい。

【００９３】カーボンファイバを束ねる本数が１００本
未満では所定の強度と抵抗値を得るために６〜１２束で
は足りなくなり、編み込みが困難である。また、本数が
少ないために部分的な破断に対して編み込みがほぐれ、
形状を維持することが困難となる。また、前記本数が８
００本を超えると、所定の抵抗値を得るために束ねる本
数が少なくなり、編み込みによるワイヤー形状の維持が
困難となる。

【００９４】さらに、上記ヒータ部材は、１０００℃で
の抵抗値を１〜２０Ω／ｍ・本とすることが好ましい。
その理由は、一般的な半導体製造装置用加熱装置におい
て、従来からのトランス容量にマッチングさせる必要が
あるからである。

【００９５】すなわち、抵抗値が２０Ω／ｍ・本を超え
る場合には、抵抗が大きいためヒータ長を長くとること
ができず、端子間で熱が奪われて温度むらが生じ易くな
る。一方、抵抗値が１Ω／ｍ・本未満の場合には、反対
に抵抗が低いためヒータ長を必要以上に長くとらなけれ
ばならず、カーボンワイヤーやカーボンテープのような
細長のヒータ部材の組織むらや雰囲気のむらにより温度
のばらつきが生じる恐れが大きくなる。

【００９６】尚、上記ヒータ部材の１０００℃での電気
抵抗値は、上記特性をより高い信頼性で得るためには、
２〜１０Ω／ｍ・本とすることがより好ましい。

【００９７】また、カーボンファイバー束を編み込むこ
とによって、断面形状がほぼ円形であるヒータ部材の径
を、その長さ方向において一定化することができ、結
果、発熱量を長さ方向で安定化させることができる。さ
らに、この編み込みによって、後述するヒータ部材表面
でのカーボンファイバーによる毛羽立ち状態を形成する
ことを可能せしめる。また、このヒータ部材は、発熱さ
れることによって、これ自身熱膨張を起こし、例えば２
本の端子間に張られた同ヒータ部材は、もし編み込みの
ないものであったとしたら、たれが生じ、発熱むらを起
こすが、編み込まれていることによってこのような問題
が生ずることがない。

【００９８】第１グループの発明において、カーボンヒ
ータ材料となるカーボンファイバーは従来のＣ／Ｃとは
異なり、樹脂で固化し一体化したものでないことが好ま
しい。これはカーボンファイバーのもつフレキシビリテ
ィーが損なわれ、また樹脂の熱収縮に伴い、該ファイバ
ーの切断などが生ずるからである。

【００９９】上記ヒータ部材の１本もしくは複数本を配
置し、石英ガラス製または透光性アルミナ製の密封形部
材に封入し、例えば半導体製造装置用のカーボンヒータ
を構成することが好ましい。

【０１００】これによって、上記ヒータ部材を酸化性雰
囲気、高温雰囲気等の種々の条件での使用可能せしめる
ことができる。

【０１０１】特に、石英ガラス製とすることによって、
より高い高純度化を達成することができ、半導体製造装
置用として有効なものとすることができる。

【０１０２】尚、複数本の上記ヒータ部材を上記密封形
部材内に封入するときには、これらを並列に配置するこ
とが好ましい。この場合、ヒータ部材を複数本並列に配
置するというのは、ヒータ部材の全長に渡って２本以上
が、隣接し略平行して、配置することを意味する。これ
によって、カーボンヒータ全体での電気抵抗値を容易に
調整することができるとともに、複数本のヒータ部材が
隣接している、つまり長さ方向の多数の箇所で接触した
状態が形成されることによって、例え、１本のヒータ部
材が所定の部分で部分的な切断等の不具合が生じた場合
でも、その近傍で、上記接触する部分が存在することで
上記不具合に伴う発熱ムラを防止することができる。

【０１０３】また、ここでいう密封形部材とは、上記ヒ
ータ部材を石英ガラス製または、透光性アルミナ製材料
で物理的に密封する部材を意味することは、もちろんで
あるが、後述するように、同部材内に、窒素等の非酸化
性ガスを流入・流出する構造を付加し、結果、上記ヒー
タ部材が、外気（空気）と接することを防止した実質的
に密封された部材をも意味するものである。

【０１０４】前記密封形部材の形状は、二重管形状、直
管形状、環状管形状等から選ぶことができる。

【０１０５】このような形状の複数個の石英ガラスまた
は透光性アルミナ容器を組み合わせて所定形状のヒーテ
ィングゾーンを形成することにより、その形状に合致し
た被処理物を均一に加熱することができる。

【０１０６】また、上記密封形部材内に窒素等の非酸化
性ガスを流入したり、容器内を２０ｔｏｒｒ以下の真空
にすることが好ましい。これによって、上記カーボンヒ
ータの劣化を防止し、長寿命化及び均熱性の長時間の持
続を可能せしめるからである。

【０１０７】次に第２グループの発明の要約を述べる。

【０１０８】第２グループの発明の目的の１つは発熱ム
ラが少なく、例えば半導体（ウエハ）等の被加熱体を均
一に熱処理することができ、長時間の高温強度を維持で
き、高い耐用寿命が得られるカーボンヒータを提供する
ことである。

【０１０９】第２グループの発明の他の目的は、カーボ
ンファイバーを複数本束ねたカーボンファイバー束を複
数本用いてワイヤー形状やテープ形状のような縦長形状
に編み込んだヒータ部材を支持する密封形部材を構成す
る石英ガラス支持体への応力集中が生じない形態で、封
入を確実に実施でき、しかも、上記ヒータ部材を支持す
る石英ガラス支持体の厚さを自由に設定できるカーボン
ヒータを提供することである。

【０１１０】第２グループの発明のカーボンヒータは、
上記ヒータ部材を１本もしくは複数本封入した密封形部
材が、板状の石英ガラス支持体によって実質的に一体化
されたものであって、この石英ガラス支持体中の上記ヒ
ータ部材の周辺部には中空の空間が形成された構成にな
っている。

【０１１１】ここで、実質的に一体化された構成とは、
後述するように複数の石英ガラス板の接合面を融着させ
て、本発明のカーボンヒータを接合剤を用いないで製造
した場合に、カーボンヒータ内部のヒータ部材を配置し
た溝や端子部などの空間が、外部（大気や炉内雰囲気）
と融着部で縁切られるようにカーボンヒータ周辺部が融
着されており、さらに内部の石英ガラス接触面が全面に
わたり融着されている状態を示す。ただし、融着の効果
に支障のない程度で未融着部が接触面積に対し３０％以
下程度ならば存在してもよい。また、この３０％以下程
度としたのは、ヒーター部材からの放射光が不均一にな
ることを防止するためである。

【０１１２】これによって、上記ヒータ部材を支持する
石英ガラス支持体への応力集中が生じない形態で密着を
確実に実施でき、また厚さが５ｍｍ以下の低強度の石英
ガラス板を用いた場合でも、減圧環境下で石英ガラスに
破損が生ずることがない。

【０１１３】尚、上記のヒータ部材周辺部の中空の空間
は、後述するようなヒータ部材表面に形成されるカーボ
ンファイバーの毛羽立ち部分が存在する空間となる。

【０１１４】第２グループの発明のカーボンヒータは、
上記石英ガラス支持体が複数枚の石英ガラス板の各々の
接合面全体を融着により実質的に一体化したものであ
り、少なくとも一枚の石英ガラス板の接合面に配線用溝
を形成し、そこに上記ヒータ部材を配置することが好ま
しい。

【０１１５】このように、少なくとも一枚の石英ガラス
板の接合面に配線用溝を形成し、この配線用溝内に直径
が５〜１５μｍであるカーボンファイバーを複数本束ね
たカーボンファイバー束を複数本用いてワイヤー形状や
テープ形状のような縦長形状に編み込み、その含有不純
物量を灰分で１０ｐｐｍ以下としたヒータ部材を配置す
る構成とすることによって、このカーボン質のヒータ部
材が、ワイヤー形状やテープ形状のヒータ部材の表面で
毛羽立った多数の直径が５〜１５μｍのカーボンファイ
バーによって、石英ガラス製の密封形部材と接触する構
造となるため、ヒータ部材に通電を行い高温に発熱させ
た状態にしたとしても、カーボンと石英ガラスの反応が
進行し、結果、カーボン質のヒータ部材が劣化するのを
防止することができる。（ヒータ部材の表面に毛羽立っ
たカーボンファイバーは、石英ガラス製の密封形部材と
接触するため、接触した部分から珪化が進むが、この径
が極めて微細であり、体積が小さいことから、この珪化
反応がヒータ部材全体に進行するのを抑制するものと推
測される。）つまり、このことは発熱ムラが生ずること
を防止し、また耐用寿命の長期化を図れることを意味す
る。

【０１１６】尚、このヒータ部材は、発熱量を調整ある
いは品質を安定化するために、１本もしくは２本さらに
それ以上の本数を並列に配置することも可能である。そ
の場合、配線用溝の底部に、この本数に対応する二段溝
をさらに設けることが好ましい。

【０１１７】第２グループの発明のカーボンヒータは、
上記ヒータ部材を１本もしくは複数本封入した密封形部
材が、板状の石英ガラス支持体によって実質的に一体化
されたものであって、この石英ガラス支持体の上記ヒー
タ部材の周辺部には中空の空間が形成された構成になっ
ているカーボンヒータであって、上記石英ガラス支持体
が２枚の石英ガラス板を融着したものであり、少なくと
も１枚の石英ガラス板の接合面に所定深さの配線用溝が
形成されており、上記深さ分を含まない各々の石英ガラ
ス板の厚さが略同一となる構成になっている。これによ
って、均等に放熱することができる。

【０１１８】また、第２グループの発明の他のカーボン
ヒータは、上記ヒータ部材を１本もしくは複数本封入し
た密封形部材が、板状の石英ガラス支持体によって実質
的に一体化されたものであって、この石英ガラス支持体
の上記ヒータ部材の周辺部には中空の空間が形成された
構成になっているカーボンヒータであって、上記石英ガ
ラス支持体が厚さの異なる２枚の石英ガラス板を融着し
たものであり、少なくとも１枚の石英ガラス板の接合面
に所定深さの配線用溝が形成されており、上記深さ分を
含まない一方の石英ガラス板の厚さが他方の厚さの１／
２以下となる構成になっている。これによって、一方に
対しての放熱を大きくすることができる。上記２つの形
態のカーボンヒータは、これを配置する場所によって、
適宜、いずれかを選択することができる。

【０１１９】さらに第２グループの発明のカーボンヒー
タは上記配線用溝が、その長さ方向に垂直な断面形状の
少なくとも下方側に湾曲形状を有し、かつ、つや出し処
理されていることがより好ましい。もちろん、横断面全
体を湾曲形状にしても良い。これにより、複数枚の石英
ガラス板を融着一体化する際に、配線用溝の横断面形状
が熱変形しカーボンワイヤと面接触するのを極力防止す
ることができ、石英ガラスとカーボンの反応に伴うカー
ボンワイヤの劣化を防止することができる。これは、上
記湾曲形状によって、溝内部に湾曲形状の曲率を持つこ
とにより応力を分散することができ、溝内部の変形がお
さえられることに起因する。

【０１２０】また、同熱変形に伴う石英ガラス支持体の
内部歪みの蓄積を抑制することができ、この割れ等の不
具合を防止することができる。さらには、この面接触に
伴うヒータ部材からの発熱量の吸収による、当該カーボ
ンヒータとしての発熱ムラを防止することができる。

【０１２１】尚、上記配線用溝を例えば酸水素バーナー
によって所定時間あぶることによってつや出し処理する
のは、石英ガラス板に配線用溝を機械加工によって形成
したままの多少の凹凸が多数存在する通常の状態では、
当該カーボンヒータを発熱させ配線用溝が加熱された場
合に、上記凹凸のうち、特に凸部において、極部加熱状
態となり、まばらにつや出し処理がなされたような構造
となってしまい、当該カーボンヒータによる加熱ムラが
生じてしまうことから、これを防止することを意図して
いる。

【０１２２】第２グループの発明のカーボンヒータは上
記配線用溝内部を減圧又は非酸化性ガス雰囲気に保った
状態で融着させたものであることが好ましい。これは、
カーボンワイヤの製造時における酸化劣化を防止するた
めである。

【０１２３】第２グループの発明の他のカーボンヒータ
は、上記ヒータ部材を１本もしくは複数本封入した密封
形部材が、板状の石英ガラス支持体によって実質的に一
体化されたものであって、この石英ガラス支持体の上記
ヒータ部材の周辺部には中空の空間が形成された構成に
なっているカーボンヒータであって、上記配線用溝が、
その長さ方向に垂直な断面形状が全体的に「凸」の字状
となる構成になっている。

【０１２４】これにより、カーボンワイヤを配線用溝に
配置する際に、同ワイヤが上方に浮き上がるのを防止す
ることができ、作業性を良好とすることができる。ま
た、溝周囲に、特に溝の上辺（上板）のたわみによる熱
歪を緩和することが可能となる。

【０１２５】尚ここで「凸」の字状とは、横長の長方形
の上辺のほぼ中央部上方に、この上辺よりも一辺の長さ
が短い正方形もしくは、この上辺よりも上辺が短い縦長
の長方形を結合したような形状を意味する。

【０１２６】また、第２グループの発明のカーボンヒー
タは、第１の石英ガラス板に配線用溝を形成し、第２の
石英ガラス板に配線用溝と対になる幅狭の挿入用溝もし
くは貫通スリットを形成し、第１・第２石英ガラス板を
溝同士が対向するように接合し、第２石英ガラス板の表
面を研磨又は研削して挿入用溝もしくは貫通スリットの
底部を削除することによりこれを挿入用窓として露出さ
せ、そこから第１の石英ガラス板の配線用溝内にヒータ
部材を押し込み、研磨面又は研削面に第３の石英ガラス
板を合わせ、しかる後に３枚の石英ガラス板を融着させ
溝以外の部分全面を実質的に一体化させることにより、
上記配線用溝をその長さ方向に垂直な断面形状が全体的
に「凸」の字状にしていることが好ましい。

【０１２７】これによって、上記作業性の良好化及び上
記熱歪の緩和をより確実にせしめることができる。

【０１２８】第２グループの発明の他のカーボンヒータ
は、上記ヒータ部材を１本もしくは複数本封入した密封
形部材が、板状の石英ガラス支持体によって実質的に一
体化されたものであって、この石英ガラス支持体の上記
ヒータ部材の周辺部には中空の空間が形成された構成に
なっているカーボンヒータであって、石英ガラス支持体
が、不透明石英ガラス層を有する構成になっている。

【０１２９】また、上記の複数枚の石英ガラス板のうち
の１枚が不透明石英ガラス板であってもよい。

【０１３０】これによって、カーボンヒータで加熱した
くない側への放熱を上記不透明石英ガラス層によって防
止することができる。

【０１３１】第２グループの発明の他のカーボンヒータ
は、上記ヒータ部材と、少なくとも片面が鏡面のカーボ
ン製反射板とが、板状の石英ガラス支持体に封入されて
いる構成になっている。

【０１３２】尚、上記カーボン製反射板は、上記ヒータ
部材と対向する側の面が鏡面となっていることが好まし
い。

【０１３３】この時、３枚の石英ガラス板を用いる場合
には、石英ガラス板の２つの接合面に設けた配線用溝と
反射板設定座ぐりに、それぞれヒータ部材と少なくとも
片面が鏡面のカーボン製反射板を配置し、石英ガラス板
の接合部を融着により実質的に一体化することが好まし
い。

【０１３４】尚、この場合のより好ましい形態は、次の
とおりである。つまり、第１の石英ガラス板の上面に反
射板設定座ぐりを形成し、この座ぐり部に少なくとも上
面が鏡面のカーボン製反射板を配置し、また第２の石英
ガラス板の上面に上記配線用溝を形成し、この溝部に上
記ヒータ部材を配置し、上記第１の石英ガラス板の上に
上記第２の石英ガラス板を重ね、さらに、その上に第３
の石英ガラス板を重ね合せた後、各々接する部分を融着
により、実質的に一体化させたものである。

【０１３５】これによって、反射板方向への放熱をおさ
え、一方向の面に放熱を多くすることができる。さらに
反射板の存在により放熱される熱が均一に畜熱分散さ
れ、ヒータ面内の温度分布を均一にすることができる。

【０１３６】特にカーボンを選択した理由は、カーボン
材が純化処理が容易であり、その高純度化されたカーボ
ン材を用いることによって不純物の拡散によるヒータ部
材及び被処理物への金属汚染を防止することができるか
らである。

【０１３７】また、第２グループの発明のカーボンヒー
タは、上記ヒータ部材を１本もしくは複数本封入した密
封形部材が、板状の石英ガラス支持体によって実質的に
一体化されたものであって、この石英ガラス支持体の上
記ヒータ部材の周辺部には中空の空間が形成された構成
になっているカーボンヒータであって、全体的に板状の
石英ガラス支持体に少なくとも片面が鏡面のカーボン製
反射板が封入されている反射板状体を、上記密封形部材
に隣接配置する構成になっている。

【０１３８】これによって、上記反射板状体が輻射をさ
えぎり、および反射させることにより加熱させたくない
部分を保護することが極めて容易に達成できる。

【０１３９】第２グループの発明のカーボンヒータにお
いては、上述のいずれの形態においても、板状の石英ガ
ラス支持体の少なくとも一つの外表面に、断面半円状も
しくは台形状の凸部が形成されており、この外表面がつ
や出し処理されていることが好ましい。尚、上記凸部
は、ヒータ面上方から見た場合には、これがストライプ
状もしくは同心部状に形成されているか、あるいは、こ
れが格子状に多数形成された状態となっている。これに
より本発明のヒータ部材の如き線状発熱体によるヒータ
面上方への発熱を、光の散乱によって均一化せしめると
いったプリズム効果が得られる。

【０１４０】通常、同様の効果を得るために、ヒータ面
をサンドブラスト処理する方法が採用されるが、この場
合には、表面が砂目状となっており、この表面からの放
熱が抑制され、石英ガラス自身に熱を蓄積してしまいエ
ネルギー効率が低下してしまう。この意味で、上記つや
出し処理されていることは、重要な事項である。

【０１４１】さらに、第２グループの発明のカーボンヒ
ータにおいては、ヒータ部材もしくはヒータ部材の両端
に接続された端子部が、ヒータ部材の形成するヒータ面
に対して実質的に垂直に引き出すことが好ましい。端子
部をヒータ面と垂直に引き出すことにより、石英ガラス
支持体の融着面を大きくすることができ、強度の点で有
利となる。また、この構成によれば、下方側もしくは上
方側から被処理物である一枚もしくは複数枚の半導体ウ
エハを加熱する半導体製造装置に、上記カーボンヒータ
を容易に配置することができる。尚、この第２グループ
の発明のカーボンヒータの端子部における具体的構成に
ついては、後述する第４グループの発明を適用すること
ができる。

【０１４２】第２グループの発明の他のカーボンヒータ
は、上記ヒータ部材を１本もしくは複数本封入した密封
形部材が、板状の石英ガラス支持体によって実質的に一
体化されたものであって、この石英ガラス支持体の上記
ヒータ部材の周辺部には中空の空間が形成された構成に
なっているカーボンヒータであって、上記密閉形部材
が、湾曲形である構成となっている。

【０１４３】これにより、発熱ムラが少なく、長時間の
高温強度を維持でき、高い耐用寿命が得られ、かつ例え
ば、半導体（ウエハ）等の被加熱体を配列したロッドを
均一に熱処理することのできる例えば円筒の２分割形状
である湾曲形カーボンヒータを提供することができる。

【０１４４】上記湾曲形のカーボンヒータにおいては、
上記板状の石英ガラス支持体に上記ヒータ部材を封入
し、ヒータ部材の周辺部以外の石英ガラス支持体を実質
的に一体化した板状のカーボンヒータを、所定形状の断
面を有するカーボン製下型と、それと対になるカーボン
製上型との間で押圧して、板状のカーボンヒータを所定
形状に湾曲させたものであることが好ましい。

【０１４５】これにより、上記ヒータ部材が石英ガラス
支持体に密封されており、上記ヒータ部材の周辺部以外
の石英ガラス支持体が実質的に一体化した湾曲形カーボ
ンヒータが得られ、これによって、上記ヒータ部材を支
持する石英ガラス支持体への応力集中が生じない形態で
封着を確実に実施でき、また厚さが５ｍｍ以下の低強度
の石英ガラス板を用いた場合でも、減圧環境下で石英ガ
ラスに破損が生ずることがない。

【０１４６】上記カーボン製上型・下型が半円形の断面
形状を有しており、実質的に半円筒形のカーボンヒータ
とすることが好ましく、さらに、上記板状の石英ガラス
支持体に少なくとも一面が鏡面のカーボン製反射板を、
上記ヒータ部材とは独立して封入することがより好まし
い。これは非加熱部を保護するためであり、輻射を食い
止めることができるためである。

【０１４７】なお、第２グループの発明のカーボンヒー
タは、半導体の酸化、拡散、ＣＶＤなどの熱処理装置の
みならず、洗浄装置などにおいても何かしらの加熱を伴
う半導体製造装置であれば、あらゆるものに適応可能で
ある。

【０１４８】次に、第３グループの発明の要約を述べ
る。

【０１４９】前述の第１グループの発明は、カーボンフ
ァイバーを編み込んだ柔軟なカーボンワイヤを用いてカ
ーボンヒータを構成するものである。このように、カー
ボンワイヤを用いることにより、ヒータの形状に自由度
が生れ、設計面や取り扱い上の利点を享受できる。

【０１５０】第３グループの発明は、このような利点を
持つカーボンワイヤ状のヒータ部材を用い、耐用寿命を
大幅に向上でき、また急速昇降温が可能な例えば半導体
製造装置用のカーボンヒータを提供することを目的とし
ている。

【０１５１】第３グループの発明のカーボンヒータは、
直径が５〜１５μｍであるカーボンファイバーを複数本
束ねたカーボンファイバー束を複数本用いてワイヤー形
状やテープ形状のような縦長形状に編み込み、その含有
不純物量を灰分で１０ｐｐｍ以下としたヒータ部材を１
本もしくは複数本封入した密封形部材が、板状の石英ガ
ラス支持体によって実質的に一体化されたものであっ
て、この石英ガラス支持体中の上記ヒータ部材の周辺部
には中空の空間が形成された構成になっているカーボン
ヒータであって、上記密閉形部材が配線用溝を有する石
英ガラス製の設定部材及び石英ガラス製の蓋部材からな
り、上記配線溝に上記ヒータ部材を配置した構成からな
っている。

【０１５２】この構造によって発熱ムラが少なく、つま
り被加熱体である半導体（ウエハ）を均一に熱処理する
ことができ、かつ長時間の高温強度を維持でき、高い耐
用寿命が得られる。

【０１５３】上記する複数本のカーボンファイバーを束
ねたカーボンファイバー束を複数本用いてワイヤー状に
編み込んだヒータ部材の表面を直径５〜１５μｍのカー
ボンファイバーでも毛羽立った構造とすることによっ
て、石英ガラスとカーボンの実質的接触面積が極端に少
なくなり（実質的には、ヒータ部材のうち石英がラスと
接しているのは、この毛羽立ったカーボンファイバー部
分のみである）、その結果１３５０℃程度でも相当長時
間使用できることが確認されている。

【０１５４】第３グループの発明のカーボンヒータは、
上記設定部材及び蓋部材のいずれかもしくは両者の外周
部に防炎堤を形成し、この防炎堤以外の対向面が０．２
〜１．０ｍｍの間隔において配置され、両部材を石英ガ
ラスの肉盛り法によって、一体化していることが好まし
い。

【０１５５】なお、石英ガラス製の設定部材及び蓋部材
の被せにあたっては、両部材を所定の間隔で略平行に離
した状態で石英ガラスの肉盛り溶着法によって隙間のな
いよう固定することが好ましい。これは、両部材を、例
えば略全域で当接させた状態で外周部を溶着もしくは肉
盛り溶着すると、この際の外周部加熱に伴い、両部材も
しくはいずれかの部材に亀裂やクラックが生ずるのに対
し、上記固定によれば、このような問題が生ずることな
く強固な被せが可能となる。これは、加工時の部分加熱
による熱応力の集中及び、設定部材及び蓋部材の温度差
による反り発生を緩和したことによると考えられる。

【０１５６】また、上記好ましい形態によって防炎堤が
存在することで、加熱源である酸水素バーナーの炎が両
部材間に入り込み、内部のカーボンヒータを酸化するの
を極力防止することができる。また、設定部材及び蓋部
材の間隔を全域にわたって均一にすることができ、さら
には設定部材及び蓋部材の外周部にＳｉＯ₂ 微粉による
白色の曇りが発生するのを防止し、本カーボンヒータの
均熱性を向上せしめることができる。

【０１５７】尚、この防炎堤の相手部材と接する面は、
全面において加熱・溶着されていることが重要である。
溶着されないで単に面接触している部分が存在すると上
記のような亀裂やクラックが溶着時に生じてしまうから
である。

【０１５８】この上記防炎堤は、所定形状の両部材を形
成する際に一体的に設けてもよく、各々の外周部に後か
ら溶接して設けてもよい。

【０１５９】そして両部材の溶着されない部分の対向面
は０．２〜１．０ｍｍの間隔において配置されることが
好ましい。これは０．２ｍｍ未満では両部材の亀裂やク
ラックを十分に防止することができず、また１ｍｍを超
える場合には、溶着用火炎が入り込み易くカーボンヒー
タが酸化される恐れが大きくなるからである。

【０１６０】また、第３グループの発明のカーボンヒー
タにおいては、上記ヒータ部材の両端にカーボンターミ
ナルを配置し、カーボンターミナルに電極を接続し、こ
の電極のカーボンターミナル側の部分に石英ガラスパイ
プを被せた構成とすることが好ましい。

【０１６１】カーボンターミナルを設けることにより、
カーボンターミナルをヒータ部材より低温にして、若干
の酸素が入り込んでも、酸化防止することができる。特
に、カーボンターミナルの周辺から非酸化性ガスを導入
すれば、酸化防止をより徹底することができる。

【０１６２】また、上記ヒータ部材と金属電極が直接接
触していると、金属汚染によりヒータ部材のライフが著
しく低下する。カーボンターミナルを介在させること
は、ヒータ部材と金属電極との接触をなくす意味からも
役立つ。

【０１６３】金属電極の少なくともカーボンターミナル
側の部分には、石英ガラスパイプを被せることが好まし
い。そして、金属電極や端子の露出部は、炉外に配置す
る。このように、金属電極の炉内部分を石英ガラスで覆
うことによって、金属電極からのＦｅやＡｌ等の不純物
汚染を低減することができる。

【０１６４】このカーボンターミナルの不純物濃度は、
灰分で１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。これによ
りヒータ部材の劣化をおさえ、長寿命にすることができ
るからである。

【０１６５】ヒータ内に窒素やアルゴンガス等の非酸化
性ガスを導入する構成にすることが好ましい。このよう
に非酸化性ガスを導入することによって、ヒータ部材の
酸化を防止することができる。

【０１６６】カーボンターミナルに接続する金属電極も
高温になると不純物を発生する可能性があるが、金属電
極を収容する石英ガラスパイプから非酸化性ガスを排出
すれば、不純物の発生を防止できる。

【０１６７】更に、また、上記金属電極としてはモリブ
デン（Ｍｏ）を用いることが好ましい。これはＭｏの熱
膨張係数がカーボン材のそれと近似し、カーボンターミ
ルとの良好な接合が高温時でも維持されるからである。

【０１６８】ヒータ部材としては、第１グループの発明
で述べたヒータ部材を用いることが好ましい。

【０１６９】設定部材と蓋部材を平板状にすることが可
能である。

【０１７０】更に、第３グループの発明のカーボンヒー
タにおいては、カーボン製のヒータ部材と石英ガラス製
の設定部材との反応をより確実に抑制するためには、配
置用溝にアルミナ粉を配置し、アルミナ粉の焼結体によ
ってヒータ部材を支持することが好ましい。

【０１７１】これによってカーボンヒータの使用最高温
度をより確実に１３５０℃程度まで引き上げることがで
きる。

【０１７２】上記アルミナ粉の焼結体は、設定凹所にア
ルミナ粉及び上記ヒータ部材を設置した後に１３００℃
程度の熱処理を行うことによって形成される。

【０１７３】また、アルミナ粉の鉄不純物濃度は、鉄汚
染によってカーボン質のヒータ部材のライフが低下しな
いように、５ｐｐｍ以下に抑えることが好ましい。

【０１７４】なお、第３グループの発明のカーボンヒー
タは、半導体の酸化、拡散、ＣＶＤなどの熱処理装置の
みならず、洗浄装置などにおいても何かしらの加熱を伴
う半導体製造装置であれば、あらゆるものに適応可能で
ある。

【０１７５】次に、第４グループの発明の要約を述べ
る。

【０１７６】第４グループの発明は、前述のような利点
を持つカーボンワイヤ状のヒータ部材を用い、耐用寿命
を大幅に向上でき、また急速昇降温が可能な例えば半導
体製造装置用のカーボンヒータを提供することを目的と
している。

【０１７７】また、第４グループの発明は、上記ヒータ
部材とワイヤー状カーボンからなる端子線とを、さらに
は、ワイヤー状カーボンからなる端子線と金属製の端子
線とを確実にかつ容易に接続できるシンプルな構造のカ
ーボンヒータを提供することを目的としている。

【０１７８】第４グループの発明のカーボンヒータは、
上記ヒータ部材を１本もしくは複数本封入した密封形部
材が、板状の石英ガラス支持体によって実質的に一体化
されたものであって、この石英ガラス支持体の上記ヒー
タ部材の周辺部には中空の空間が形成された構成になっ
ているカーボンヒータであって、上記ヒータ部材もしく
はヒータ部材の端子部が、ヒータ部材の形成するヒータ
面に対して実質的に垂直に引き出される構成となってい
る。

【０１７９】このような構成によれば、下方側もしくは
上方側から被処理物である半導体ウエハを加熱する半導
体製造装置に、上記カーボンヒータを容易に配置するこ
とができ、かつ面内均熱性に優れ、耐用寿命が長いヒー
タとすることができる。

【０１８０】上記のヒータ部材の好ましい形態は、第１
グループの発明で述べたとおりである。

【０１８１】上記第４グループの発明のカーボンヒータ
の１つの形態は、上記ヒータ部材自身がヒータ部材の形
成するヒータ面に対して実質的に垂直に引き出される構
造のものである（以下、これを第４−１グループの発明
として詳述する）が、この場合には、ヒータ部材の両端
をヒータ面の反対側に突出させ、突出したヒータ部材を
石英ガラス支持板に当接する石英ガラス筒内に配列され
た複数のもしくは少なくとも端部が複数に分割されたワ
イヤー状カーボンにより固定し、上記石英ガラス筒に石
英ガラス管を被せて上記密閉形部材を密封した構成とす
ることが好ましい。

【０１８２】これにより、ヒータ部材を上記ワイヤー状
カーボンからなる端子線に強固にかつ確実に接線するこ
とができる。また上記ヒータ部材が同種の複数本のワイ
ヤー状カーボンに接し、電気的接触抵抗を下げるため、
スパーク等の不具合を防止することができる。

【０１８３】さらには、このような構成によれば、後述
するようなヒータ部材の端部を上記石英ガラス製密閉形
部材内において端子部材を配置し、端子線に接続する方
法に比べ、同密閉形部材内にヒータ部材以外の異物が存
在しない分だけ、ヒータ面上方への発熱ムラがより低減
される傾向にある。

【０１８４】第４−１グループの発明のカーボンヒータ
においては、端子線となる上記ワイヤー状カーボンの他
端側を、中空部が形成されその内側に中子部材を有する
第２のワイヤー状カーボン接続部材に、この中子部材で
の押圧によって接続し、割型中子を利用する金属線接続
部材により金属製の内接線を接続し、両接続部材を任意
の接続部材によって接続することがより好ましい。

【０１８５】特に、上記中子部材での押圧を利用した複
数のワイヤー状カーボン接続方法によって、電気的接触
抵抗をおさえスパーク発生を防止することができる。ま
た上記割型中子を用いた内接線の接続方法によって、広
い面で金属製内接線とカーボン端子部材を接触させるこ
とができ、スパーク発生を防止することができる。

【０１８６】上記割型中子を利用する金属線接続部材で
の内接線を接続する方法としては、特に、上記割型中子
の外側にテーパ面を形成し、端子部本体にテーパ面と係
合するテーパ部を形成し、割型中子に形成した支持部で
金属製の内接線を挟み込み、これを押圧しつつ任意の接
続部材に接続する構成にすることが好ましい。これによ
り、接触抵抗を押え、スパーク発生を防止することがで
きる。

【０１８７】さらにまた、上記密閉形部材内でヒータ部
材を線対称に配置し、その対称軸上にガス導入・排出口
を形成し、容器の溶接時にガス導入・排出口から非酸化
性ガスを導入し、容器の封着時にガス導入・排出口から
排気を行う構成にすることが好ましい。これにより、ヒ
ータ内部で均一に非酸化ガスを導入することが可能とな
り、カーボンの酸化防止とヒータ面内温度分布を均一に
することができる。

【０１８８】上記の説明から理解されるとおり、第４−
１グループの発明のカーボンヒータにおいては、カーボ
ンワイヤからなるヒータ部材とワイヤー状カーボンを石
英ガラス筒内に配列された複数のもしくは少なくとも端
部が複数に分割されたワイヤー状カーボンにより固定
し、前記ワイヤー状カーボンと電源側の金属製の内接線
を第２の端子装置で接続する構成にし、第２の端子装置
が、複数のもしくは端部が複数に分割されたワイヤー状
カーボンを接続するための第２のワイヤー状カーボン接
続部材を備え、割型中子を利用して金属製の内接線を接
続する構成の金属線接続部材を備え、第２のワイヤー状
カーボン接続部材と金属線接続部材を接続するための端
子部本体を備え、両接続部材を任意の接続部材に接続す
る構成になっていることが、より好ましいことは明らか
である。

【０１８９】そして、このような構成でありかつ、上記
ヒータ部材が複数のもしくは少なくとも端部が複数に分
割されたワイヤー状カーボンが内部に配列された石英ガ
ラス筒及び第２端子装置が石英ガラス管内に封入する構
成によって、石英ガラス密閉形部材に配置されるヒータ
部材から複数のワイヤー状カーボンからなる端子線、第
２のワイヤー状カーボン接続部材・端子部本体・金属線
接続部材及び金属製の内接線を接続する一連の電気的接
続系をすべて、外気から遮断することができ、結果、上
記一連の電気的接続系を構成する部材すべての酸化を防
止でき、長寿命かつ安定した均熱性を確保したカーボン
ヒータとすることができる。

【０１９０】尚、上記任意の接続部材としては、例えば
外周にネジ部を有する円筒中子を採用することができ
る。

【０１９１】そして、第４−１グループの発明のカーボ
ンヒータを最適なものとするためには、さらに、上記石
英ガラス管の内側に配置された金属製の内接線と電源側
の外接線をＭｏ箔を介して接続し、Ｍｏ箔を石英ガラス
製のピンチシール部で封着した構成とすることが重要と
なる。

【０１９２】尚、上記ピンチシール部とは、一端が封じ
られた（キャップ）石英ガラス管のキャップ部を、高温
化でカーボン製平板状治具ではさみ込んで、平板状に密
着・溶接したような構造を意味する。

【０１９３】これに反して、内接線をそのままキャップ
の外に出してピンチした場合には、Ｍｏと石英の熱膨脹
係数差によって石英ガラス製のピンチシールに亀裂等が
発生し、密閉性が阻害されてしまう不具合が生じる。こ
のような不具合を解消するために、Ｍｏの箔体を介在さ
せ、石英ガラスでピンチして密封するのである。

【０１９４】上記第４グループの発明のカーボンヒータ
においては、石英ガラス容器を、中心部に開口を有する
平板ドーナツ形状とすることができ、また、全体的に、
平板半円形状で中心部に切欠きを有する割型にして、こ
れを組み合わせてドーナツ状平板ヒータを形成すること
もできる。これは、ドーナツ形状の中心部開口に被処理
物をささえるための軸を、挿入する構造にするためであ
る。

【０１９５】また、石英ガラス容器内で発熱体を線対称
に配置し、その対称軸上にガス導入・排出口を形成し、
ガス導入・排出口から非酸化性ガスを導入しながら容器
を溶接により組立て、さらに、ガス導入・排出口から排
気しながら容器内を常温で減圧封着することが好まし
い。

【０１９６】石英ガラス容器内を常温で０．２気圧以下
の減圧あるいは非酸化性ガス雰囲気にして封着すること
が好ましい。

【０１９７】第４グループの発明のカーボンヒータの１
つの形態は、上記ヒータ部材の両端に接続された端子部
がヒータ部材の形成するヒータ面に対して垂直に引き出
される構成のものである（以下、これを第４−２グルー
プの発明として、詳述する）が、この場合には、ヒータ
部材の両端に端子部材を接続してヒータ面の反対側に突
出させ、端子部材に石英ガラス管を被せて石英ガラス部
材を密封した構成とすることが好ましい。

【０１９８】第４−２グループの発明のカーボンヒータ
は上記形態にさらに上記石英ガラス管の自由端側に端子
部本体を配置し、端子部材と端子部本体を複数本のもし
くは少なくとも一方の端部が複数に分割されたワイヤー
状カーボンで接続した構成にすることがより好ましい。
これによって、端子線部での電気抵抗を下げ、この部分
の発熱をおさえることができる。また熱伝導が小さいた
めに伝熱により下部封止端子への熱伝達をおさえること
ができる。

【０１９９】さらに、上記密閉形部材内でヒータ部材を
線対称に配置し、その対称軸上にガス導入・排出口を形
成し、容器の溶接時にガス導入・排出口から非酸化性ガ
スを導入し、容器の封着時にガス導入・排出口から排気
を行う構成にすることが好ましい。これにより、ヒータ
内部で均一に非酸化性ガスを導入することが可能とな
り、カーボンの酸化防止とヒータ面内温度分布を均一に
することができる。

【０２００】また、第４−２グループの発明のカーボン
ヒータにおいては、上記端子部材が上記ヒータ部材と上
記複数本のワイヤー状カーボンを接続するものであり、
その一端側にヒータ部材接続部を形成してヒータ部材を
接続し、複数のもしくは一方の端部が複数に分割された
ワイヤー状カーボンを一括して接続するための第１のワ
イヤー状カーボン接続部材を設け、端子部材の他端側に
第１のワイヤー状カーボン接続部材を接続する構成に
し、第１のワイヤー状カーボン接続部材を中空に形成し
てその内側に中子部材を配置し、上記複数のワイヤー状
カーボンを中子部材で押圧して接続する構成にすること
が好ましく、さらに上記端子部材と第１のワイヤー状カ
ーボン接続部材の相方の接続端側に夫々めねじ部を形成
し、中間部材に各めねじ部に対応するおねじ部を形成
し、中間部材を介して両部材を接続する構成にすること
がより好ましい。

【０２０１】そして、さらに好ましい形態としては、上
記ワイヤー状カーボンの他端側を、中空部が形成されそ
の内側に中子部材を有する第２のワイヤー状カーボン接
続部材に、この中子部材での押圧によって接続し、割型
中子を利用する金属線接続部材により金属製の内接線を
接続し、両接続部材をこの中間に位置する端子部本体に
よって接続し、端子部本体にテーパ面と係合するテーパ
部を形成し、割型中子に形成した支持部で金属製の内接
線を挟み込み、これを押圧しつつ端子部本体に接続する
上記金属製の内接線をＭｏ製金属棒とする構成、上記ワ
イヤー状カーボン接続部材と端子部本体及び、端子部本
体と金属線接続部材を、それぞれネジ式で接続する構成
がある。

【０２０２】また、第４−２グループの発明のカーボン
ヒータは、カーボンワイヤからなるヒータ部材とワイヤ
ー状カーボンを第１の端子装置で接続し、前記ワイヤー
状カーボンと電源側の金属製の内接線を第２の端子装置
で接続する構成にし、第１の端子装置が、端子部材を備
え、その一端側に形成したヒータ部材接続部にヒータ部
材を接続するようになっており、複数のもしくは端部が
複数に分割されたワイヤー状カーボンを接続するための
第１のワイヤー状カーボン接続部材を備え、端子部材の
他端側に第１のワイヤー状カーボン接続部材を接続する
ようになっており、第１のワイヤー状カーボン接続部材
を接続するようになっており、第１のワイヤー状カーボ
ン接続部材を中空に形成してその内側に中子部材を配置
し、分割したワイヤー状カーボンを中子部材で押圧して
接続する構成になっており、第２の端子装置が、複数の
もしくは端部が複数に分割されたワイヤー状カーボンを
接続するための第２のワイヤー状カーボン接続部材を備
え、割型中子を利用して金属製の内接線を接続する構成
の金属線接続部材を備え、第２のワイヤー状カーボン接
続部材と金属線接続部材を接続するための端子部本体を
備え、両接続部材を端子部本体の一端側と他端側に接続
する構成になっていることが好ましく、最適例として
は、さらに、上記ヒータ部材と上記第１及び第２の端子
装置が石英ガラス管内に封入され、石英ガラス管の内側
に配置された金属製の内接線と電源側の外接線をＭｏ箔
を介して接続し、Ｍｏ箔を石英ガラス製のピンチシール
部で封着した構成の第３の端子装置を有する構成とした
ものである。なお、上記ピンチシール部とは、上述の第
４−１グループの発明の説明で記載したものと同等のも
のである。

【０２０３】尚、上記第４−２グループの発明のカーボ
ンヒータは、上述の第４−１グループの発明のカーボン
ヒータと、第１のワイヤー状カーボン接続部材が存在す
る点において相違するものであり、その他の構成におい
ては、実質的に同一の作用効果が成り立つ。

【０２０４】次に第５グループの発明の要約を述べる。

【０２０５】第５グループの発明は、均熱性及びフレキ
シビリティーに優れ、低コストで製造できる例えば半導
体製造装置用のカーボンヒータを提供することを目的と
している。

【０２０６】また、他の目的は、発熱ムラをより低減
し、また耐用寿命を向上せしめたカーボンヒータを提供
することにある。

【０２０７】第５グループの発明のカーボンヒータは、
直径が５〜１５μｍであるカーボンファイバーを複数本
束ねたカーボンファイバー束を複数本用いてワイヤー形
状やテープ形状のような縦長形状に編み込み、その含有
不純物量を灰分で１０ｐｐｍ以下としたヒータ部材を１
本もしくは複数本を並列に石英ガラス製の密封形部材内
に封入したカーボンヒータであって上記ヒータ部材を封
入した密閉形部材が、石英ガラス製もしくはアルミナ製
平板状容器である構成となっている。

【０２０８】特に、上記ヒータ部材を複数の端子部材及
びワイヤー支え治具によって上記平板状容器内に非接触
で支持されて封入した構成とすることが好ましい。

【０２０９】これは、上記カーボン質のヒータ部材と石
英ガラス質の平板状容器の高温下での反応に伴うヒータ
部材の劣化を極力防止するためである。

【０２１０】また、さらに上記端子部材の長さ方向に、
ボルト差し込み用の略円筒状の穴部が形成されており、
かつ少なくともこの穴部を貫通する略円筒状横穴が形成
されており、該横穴に上記ヒータ部材を差し込み、該穴
部に少なくとも該横穴の下端に達する長さを有するボル
トを回転挿入する構成とすることが好ましい。これによ
って、前記長細形状のヒータ部材を取付容易にかつ確実
に保持することができる。

【０２１１】また、この構造において、前記ボルト差し
込み用の略円筒状穴部の径を前記略円筒状横穴の幅より
大きくし、該横穴に差し込まれた前記ヒータ部材が、前
記ボルトによって加圧され、該穴部に達するように偏平
に変形されていることが好ましい。これによって、前記
長細形状のヒータ部材を前記棒状端子部材に強固にかつ
電気的ロスのない接続とすることができる。なお、前記
構造において、前記ボルトと前記ヒータ部材の間に膨張
黒鉛シートを介在させることが、より好ましい。これに
よって、前記ボルト締め付け時にヒータ部材を形成する
カーボンファイバーの切断を極力低減できる。

【０２１２】前記ワイヤー支え治具は、透光性アルミナ
単体もしくは、高純度カーボン及び透光性アルミナの組
立部材により形成することが好ましく、更に前記組立部
材においては、ヒータ部材に接する部分を高純度カーボ
ン材料とし、かつ前記組立部材を平板状容器に配置接続
する部分を透光性アルミナ材料とすることがより好まし
い。透光性アルミナによれば、高温カーボン材との非反
応性及び電気的絶縁性が高レベルで達成される。特に後
者の組立部材によれば、前記発熱体の急激な温度変化が
あっても、ワイヤー支え治具にクラックや破損が生ずる
ことなく、部品寿命が拡大される。

【０２１３】より好ましくは、上記ヒータ部材の下側に
カーボン製反射板を配置した構成を付加したものとす
る。

【０２１４】特に、上面を鏡面加工した反射板を設ける
ことによって、該カーボンヒータの下側への熱の放出を
低減し、該カーボンヒータ上方の均熱性及び昇温速度の
大幅なアップを図ることができる。

【０２１５】さらに、前記ヒータ部材、棒状端子部材及
びワイヤー支え治具を密閉形の石英ガラス製容器または
透光性アルミナ製容器に封入することによって、特に半
導体製造装置用としての有効なカーボンヒータを構成す
ることができる。

【０２１６】このとき、上記容器に適宜枝管を取り付
け、枝管から窒素等の非酸化性ガスを流入したり、容器
内を２０ｔｏｒｒ以下の真空にすることが好ましい。こ
れによって、上記ヒータ部材の劣化を防止し、長寿命化
及び均熱性の長時間の持続が可能になるからである。

【０２１７】さらに、第５グループの発明のカーボンヒ
ータは、上記平板状容器のヒータ面に、断面半円状もし
くは台形状の凸部が形成されており、この表面がつや出
し処理されている構成にすることが好ましく、これによ
ってカーボンワイヤの如き線状発熱体によるヒータ面上
方への発熱を、光の散乱によって均一化せしめるといっ
たプリズム効果が得られる。

【０２１８】尚、上記凸部はヒータ面上方から見た場合
には、これがストライプ状もしくは同心部状に形成され
ているか、あるいはこれが格子状に多数形成された状態
となっている。

【０２１９】通常、同様の効果を得るために、ヒータ面
をサンドプラスト処理する方法が採用されるが、この場
合には、表面が砂目状となっており、この表面からの放
熱が抑制され、石英ガラス自身に熱を蓄積してしまいエ
ネルギー効率が低下してしまう。この意味で、上記つや
出し処理されていることは、重要な事項である。

【０２２０】また、カーボンヒータのヒータ面は、被処
理物よりも大径にすることができる。カーボン材は、熱
容量が小さいので、このようにヒータ面を大径にするこ
とによって昇温速度をさらに大きくすることができ、被
処理物への均熱性を向上せしめることができる。

【０２２１】

【実施例】第１グループの発明 以下、図２９〜図４０及び図８８を参照して第１グルー
プの発明の好適な実施例を説明する。

【０２２２】図８８は、第１グループの発明によるカー
ボンヒータの第１実施例を示す立体図である。（同図面
は、編み込んだ状態を最も簡略して記載できるように、
カーボンファイバー束を３本用いた場合を示したもので
ある。）この実施例では、ヒータ部材１１１は直径７μ
ｍのカーボンファイバーを３３０本束ねたカーボンファ
イバー束を３本用いて、ワイヤー形状に編み込んだもの
である。カーボンワイヤーの直径は、約１．２ｍｍであ
る。

【０２２３】このカーボンファイバーをワイヤー形状に
編み込んだヒータ部材は、編み込みスパン（長さ方向
で、１本のワイヤー束が他の２本と規則的にからみ込ん
で、元の位置に戻ってくるまでの距離をいう）が５〜７
ｍｍである。

【０２２４】従って、例え、１本１本のカーボンファイ
バーが途中で切断されたとしても、この切断の影響は、
上記編み込みスパンの５〜７ｍｍの長さのみに制限され
ることとなり、ヒータ部材の全長に影響を及ぼすことが
なく、結果、ヒータ部材の長さ方向での電気抵抗値のバ
ラツキ、ひいては、発熱ムラを生ずることを効果的に抑
制する。

【０２２５】また、上記ヒータ部材によれば、カーボン
ファイバー束を３本編み込む際に、３３０×３本のカー
ボンファイバーのうち、相当数のものが、ところどころ
で切断されることによって、全体的に見た場合、３〜６
ｍｍの多数の毛羽立ち１１５が表面に形成された状態と
なる。

【０２２６】図２９は、第１グループの発明によるカー
ボンヒータの第２実施例を示す斜視図である。

【０２２７】この実施例では、ヒータ部材１１１はカー
ボンワイヤーで形成されている。カーボンワイヤーは、
直径７μｍのカーボンファイバーを３００本束ねたカー
ボンファイバー束を９本用いて、ワイヤー形状に編み込
んだものである。カーボンワイヤーの直径は例えば２ｍ
ｍ程度である。また、上記編み込みスパンは、約３ｍｍ
であり、カーボンファイバーによる毛羽立ちは、各々
０．５〜２．５ｍｍ程度である。

【０２２８】ヒータ部材１１１の両端には、カーボン電
極１１２が接続されている。ヒータ部材１１１は、複数
のアルミナ製支持部材１１３に支持され、同一平面内で
何度も屈曲している。この実施例では、ヒーティング
（均一加熱）ゾーンは面状となる。

【０２２９】ヒータ部材１１１の含有不純物量は、灰分
で１０ｐｐｍ以下である。また、ヒータ部材１１１の１
０００℃での抵抗値は１〜１０Ω／ｍ・本である。

【０２３０】図３０は、カーボンヒータの第３実施例を
示す斜視図である。図３１は、図３０のカーボンヒータ
におけるカーボン電極１２２付近の様子を示す断面図で
ある。

【０２３１】この実施例では、ヒータ部材１２１はカー
ボンテープで形成されている。カーボンテープは複数本
のカーボンファイバーを束ねたカーボンファイバー束を
複数本用いて、テープ形状に編み込んだものである。カ
ーボンテープの幅は例えば１０ｍｍ程度であり、厚さは
例えば１ｍｍ程度である。この場合も、カーボンファイ
バーによる毛羽立ちは、上記カーボンワイヤとした場合
と同等である。

【０２３２】４本のヒータ部材１２１は、支持部材１２
３，１２４を介して直列に連結され、その両端にはカー
ボン電極１２２が配置されている。支持部材１２３，１
２４は２枚の平板であり、ヒータ部材１２１を挟み込ん
で固定する。下側（土台側）の支持部材１２４は石英製
であり、上側の支持部材１２３はカーボン製である。こ
の実施例でもヒーティングゾーンは面状である。

【０２３３】ヒータ部材１２１の含有不純物量は、灰分
で１０ｐｐｍ以下である。また、ヒータ部材１２１の１
０００℃での抵抗値は１〜２０Ω／ｍ・本である。

【０２３４】図３２は、特に半導体製造装置用として有
効なカーボンヒータの第４実施例を示す斜視図である。

【０２３５】この実施例では、ヒータ部材１３１は、石
英ガラス製二重管１３６内に螺旋状に配置されている。

【０２３６】ヒータ部材は酸化消耗を抑え、石英ガラス
の失透を防止するため、不純物濃度が灰分で１０ｐｐｍ
以下になっている。

【０２３７】石英ガラス二重管１３６は内筒、外筒、上
下板から成る密閉構造になっており、内部に窒素ガスを
導入するか又は２０ｔｏｒｒ以下の真空状態にすること
ができる。

【０２３８】ヒータ部材１３１は、内筒に取付けたアル
ミナ製の小さな突起部１３３で支持されている。この突
起部１３３は線状であっても良い。ヒータ部材１３１
は、突起でなく溝で支持することも可能である。

【０２３９】尚、上記アルミナ製の小さな突起部は、高
純度の透光性アルミナにすることが好しく、また透光性
アルミナにおいても、急速昇温の度合いを高めようとす
ると、熱衝撃のため、上記突起部にクラックや破損が生
ずるおそれがあるので、上記突起部を高純度カーボン及
び透光性アルミナの組立部材とすることが好しい。その
場合、ヒータ部材と接する部分は高純度カーボンとす
る。さらには、透光性アルミナにかわって石英ガラスと
してもかまわない。

【０２４０】この実施例では、３本のヒータ部材１３１
が内筒の周りに螺旋状に巻かれており、３つのヒーティ
ングゾーンが連続で形成されている。このように２つ以
上のヒーティングゾーンを形成することによって、加熱
領域の温度バランスをとることが容易となる。ゾーン幅
とゾーンの個数は、任意に決めることができる。ゾーン
の個数は、経済的な観点からは、３〜５個が有利であ
る。

【０２４１】ヒータ部材１３１は金属製の取付部材１３
４を介して外筒を貫通しており、黒鉛電極１３２を経
て、電源１３５に接続されている。

【０２４２】図３３は、特に半導体製造装置用として有
効なカーボンヒータの第５実施例を示す斜視図である。

【０２４３】カーボンヒータ１４０は、多数のヒータユ
ニット１４９で形成されている。

【０２４４】各ヒータユニット１４９は、密封型の石英
ガラス製直管に上述のカーボンワイヤーから成るヒータ
部材１４１を配置した構成になっている。多数のヒータ
ユニット１４９が筒状に配置され、全体として筒型のカ
ーボンヒータ１４０が形成されている。

【０２４５】カーボンヒータ１４０は、筒型のヒーティ
ングゾーンを有している。ウエハの加熱処理にはこのよ
うな円筒形が良いが、被加熱物によっては、もしくは、
加熱条件の認定の観点から、箱形にすることもできる。

【０２４６】カーボンヒータ１４０を用いて炉体を構成
する場合には、炉体上下の温度バランスを良好にするた
めに、カーボンヒータ１４０を複数個（例えば３〜５ゾ
ーン）使用することができる。その際、形状や構成の異
なるカーボンヒータを用いても良い。

【０２４７】尚、上記例は、カーボンヒータの一部とな
るカーボンヒータユニットを管状体とした場合について
記載したが、これに限定されず、カーボンヒータユニッ
トを、ヒータ部材の周辺部以外の石英ガラス部材が実質
的に一体化された棒状体とすることができる。

【０２４８】図３４には、カーボンヒータ１４０の一部
となるヒータユニット１４９の一例が示されている。

【０２４９】ヒータユニット１４９は、石英ガラス製直
管１４６の両端を石英フランジ１６２と金属フランジ１
６１で密封した構成になっている。両フランジ１６１，
１６２を貫通して金属電極１４４が設けられており、そ
の内側には炭素電極１４２が接続されている。２つの炭
素電極１４２の間には、ヒータ部材１４１が張られてい
る。

【０２５０】石英ガラス製直管１４６の両端付近には、
Ｎ₂ 導入及び真空吸引に用いる出入口１４７，１４８が
形成されている。

【０２５１】なお、金属電極１４４はカーボン製電極で
あっても良いが、真空状態を維持するためには金属製で
あることが好ましい。

【０２５２】図３５と図３６には、カーボンヒータ１４
０の一部となるヒータユニット１４９の変形例が示され
ている。

【０２５３】図３５のヒータユニット１４９では、石英
ガラス製直管４６の側面からの突出部に金属電極４４と
炭素電極１４２が挿入されている。

【０２５４】図３６のヒータユニット１４９では、石英
ガラス製直管の端面にワイヤー支持突起１４３が形成さ
れていて、ヒータ部材１４１は支持突起１４３を経て他
端に向う構成になっている。このため、ヒータ長を最大
にすることができ、炉内の均熱性向上に役立てることが
できる。

【０２５５】図３７（Ａ），（Ｂ）は、特に半導体製造
装置用として有効なカーボンヒータの第６実施例を示し
ている。

【０２５６】カーボンヒータ１５０は、多数の環状管形
状ヒータユニット１５９で形成されている。

【０２５７】各ヒータユニット１５９は、密閉型の透光
性アルミナ製の環状管１５６にカーボンワイヤー製のヒ
ータ部材１５１を配置した構成になっている。多数の略
環状ヒータユニット１５０が筒状に重ねられて、全体と
して筒型のヒータ１５０が形成されている。

【０２５８】ヒータユニット１５９の例が図３８
（Ａ），（Ｃ）及び（Ｂ），（Ｄ）に示されている。

【０２５９】図３８（Ａ），（Ｃ）のヒータユニット１
５９は、環の両端が同一面上に配置されている。一方、
図３８（Ｂ），（Ｄ）のヒータユニット１５９は、環の
両端が上下に重ね合わされている。

【０２６０】ヒータユニット１５９は、透光性アルミナ
製環状管１５６の両端をフランジ１６３で密封した構成
になっている。フランジ１６３は透光性アルミナと金属
を張り合わせた構造になっている。フランジ１６３には
金属電極１５４が貫通しており、その内側には炭素電極
１４２が接続されている。２つの炭素電極の間には、ヒ
ータ部材１５１が接続されている。

【０２６１】図３７（Ａ）のカーボンヒータ１５０で
は、電極１５４の位置が縦方向で揃っており、電極端子
位置に位相が生じる。一方、図３７（Ｂ）のカーボンヒ
ータ１５０では、図示のように電極１５４の位置を自由
に設定できる。

【０２６２】ヒータユニット１５９の重ね合わせ個数は
任意に調整可能である。また、各ヒータユニットをパワ
ーコントロールすることで、より一層均熱性を向上する
ことが可能となる。

【０２６３】図３９に示すヒータユニット１５９では、
透光性アルミナ製環状管１５６の両端が当接されてお
り、電極１５４は管の断面中央部から放射方向に突出し
ている。このタイプのヒータユニット１５９では、ヒー
タ長を最大にすることができ、炉体の均熱性を向上でき
る。

【０２６４】図３７〜３９では示していないが、透光性
アルミナ製環状管１５６においても両端部に配管系を設
け、管内に窒素ガスを導入したり、管内を真空にしたり
できる。

【０２６５】尚、図３７〜３９の例は、カーボンヒータ
の一部となるカーボンヒータユニットを環状管形状もし
くは環状の管体とした場合について記載したが、これに
限定されず、いずれもヒータ部材の周辺部以上の石英ガ
ラス部材が実質的に一体化された棒状体とすることがで
きる。また、この例は、環状管１５６として石英ガラス
製のものを用いても同等の作用をなすことができる。

【０２６６】次は、図４０の実施例を説明する。

【０２６７】ヒータ部材１６１は、スパイラル形状に支
持され断熱材容器１６６中に図示されない任意の構成に
よって封入されている。ヒータ部材１６１の両端には、
電極が設置される。

【０２６８】ヒータ部材１６１の電極部は、カーボン材
から成る。支持電極部１６２は、金属製又はカーボン製
のいずれでも良いが、不純物汚染を防ぐために、好まし
くはヒータと接触する先端部は高純度カーボン製とす
る。

【０２６９】ワイヤ支持部材１６３は、たとえばアルミ
ナや石英ガラスのような非導電性物質で構成される。

【０２７０】ヒータ部材が入っている断熱材容器１６６
と炉芯管１６７の空隙は、密閉形であり、内部に窒素を
導入したり、真空状態にすることができ、真空度は例え
ば２０又は１０ｔｏｒｒ以下に設定できる。

【０２７１】ヒータユニットを複数個使用して、長尺円
筒状のヒータヒーティングゾーンを形成とすることがで
きる。

【０２７２】このようにヒータユニットを重ねることに
より、中央部の温度分布の均一性を向上できる。例え
ば、単一ユニットでは、１０００℃で中央ヒータユニッ
トの温度差が５０℃以上あったのに対し、ヒータユニッ
トを三重にした場合には、５℃以下になることが確認で
きた。

【０２７３】カーボンヒーターとして、複数本のカーボ
ンファイバーを束ねたカーボンファイバー束を複数本用
いて編み込んだヒータ部材は、Ｃ／Ｃのものと比べた場
合、熱容量を小さくできるので、急速急冷のスループッ
トを格段に向上できた。

【０２７４】また、上記ヒータ部材を用いることで、カ
ーボンファイバーのみの場合に比べ発熱ムラが削減でき
た。

【０２７５】また、従来のＳｉＣヒーターでは、電気負
荷密度を１０Ｗ／ｃｍ² までしか上げることができなか
ったのに対し、前記カーボンワイヤーを用いた場合には
電気負荷密度を３０Ｗ／ｃｍ² まで上げることができ、
その結果、約３倍の高速昇温が可能となった。

【０２７６】また、各ヒータユニットをパワーコントロ
ールすることでより一層の均熱性を向上することが可能
となる。

【０２７７】第１グループの発明の特に半導体製造装置
用として有効なカーボンヒータは、均熱性及びフレキシ
ビリティーに優れ、低コストで製造できる。

【０２７８】なお、第１グループの発明は前述の実施例
に限定されない。図示したカーボンヒータの形状は、あ
くまで例示的なものであり、様々な変形が可能である。
図３０の第３実施例では、ワイヤー状のヒータ部材の替
わりに、テープ状のヒータ部材を用いることもできる。

【０２７９】第２グループの発明 以下、図１〜図２８を参照して、第２グループの発明の
好適な実施例を説明する。

【０２８０】尚、図１〜２８においては、一部、ヒータ
部材１１と密封形部材１２中の該ヒータ部材の周辺部が
接触した簡略図面となっているが、実際上は、該ヒータ
部材の周辺部には（該ヒータ部材表面に形成されたカー
ボンファイバーの毛羽立ちによって）中空の空間が形成
されているものである。

【０２８１】先ず、図１〜図５を参照して第２グループ
の発明の第１実施例を説明する。

【０２８２】このカーボンヒータ１０は全体的に矩形平
板状のヒータであり、石英ガラス支持体１２にヒータ部
材１１が封入された構造になっている。そして、石英ガ
ラス支持体１２は、図２に示されているように、上記ヒ
ータ部材１１の周辺部に実質的に中空の空間が形成され
ており、この空間部を除いて、実質的に一体化された構
造となっている。

【０２８３】尚、ここで実質的に一体化された構成とし
て最も好ましい形態は、複数枚の石英ガラス板を融着さ
せて本発明のカーボンヒータを製造した場合に、各石英
ガラス板の接合面において、融着されずに離間している
部分や半融着状態で組織的に不均一な部分が存在しない
状態のものである。

【０２８４】ヒータ部材１１としては、複数本のカーボ
ンファイバーを束ねたカーボンファイバー束を複数本用
いてワイヤー形状に編み込んだものを用いる。

【０２８５】ヒータ部材１１は、石英ガラス支持体１２
のほぼ中心面上でジグザグ状に配置されている。配線形
態は、渦巻状やその他の形状でも良い。

【０２８６】ヒータ部材の具体例としては、直径７μｍ
のカーボンファイバーを約３３０本束ねたカーボンファ
イバー束を９本（計２９７０本）用いて、直径約２ｍｍ
のワイヤ形状に編み込んだものである。また、上記編み
込みスパンは、３ｍｍであり、カーボンファイバーによ
る表面の毛羽立ちは、各々０．５〜２．５ｍｍ程度であ
る。このようなヒータ部材を２、３本或いはそれ以上用
いることもできる。複数本用いると、発熱特性に関わる
品質を安定させることができる。

【０２８７】石英ガラス支持体１２は、図３に示すよう
に、ワイヤが中心に位置する厚さの２枚の石英ガラス板
１２ａ、１２ｂを融着して実質的に一体化したものであ
る。一方の石英ガラス板１２ｂの接合面には、ヒータ部
材１１を収容するための配線用溝１４が断面矩形状に形
成されている。配線用溝１４を含まない石英ガラス板１
２ａ、１２ｂの厚さｔ₁ ，ｔ₂ は同一であり、ヒータ部
材１１は支持体１２の中心に位置する。

【０２８８】ヒータ部材１１の端子線は、例えば直径３
ｍｍの穴２１からヒータ面１３と垂直に引き出されてい
る。

【０２８９】図４は融着処理のやり方を示している。カ
ーボン製下部材２７の上に石英ガラス板１２ａ、１２ｂ
を配置し、その上にカーボン製上部材２８を載せさらに
その上にカーボン材からなる重り２９を載せて熱処理炉
内にセッティングする。

【０２９０】下部材２７の上面と、上部材２８の下面に
は、鏡面加工が施されている。また、これらのカーボン
部材は全て、不純物５ｐｐｍ以下の純化品である。

【０２９１】なお、本カーボンヒータの如く、ヒータ部
材の周辺部以外の石英ガラス支持体が実質的に一体化さ
れた構成を採るためには、特に上記カーボン部材の均質
性と石英ガラス支持体と接する部分の表面粗さが重要で
ある。この表面粗さと均質性を適切なものとするために
は、上記カーボン部材として開気孔率を１５％以下と
し、かつ１．８〜２．０ｇ／ｃｍ³ の嵩密度特性を有す
るものを用いこれをバフ研磨ないし鏡面研磨した表面粗
さ状態とすることが重要である。これによってカーボン
部材による石英ガラス支持体全面への均一な加圧が可能
となり、また石英ガラスとカーボンの熱膨脹係数の違い
に伴う製造時の石英ガラス中への熱歪の残留を防止する
ことが可能となる。

【０２９２】炉内を１ｔｏｒｒ以下の真空に保ち、１２
００〜１６００℃で０．５〜５時間熱処理して、２枚の
石英ガラス板１２ａ、１２ｂの接合面を融着する。この
熱処理は、温度が低いときは長く、高いときは短くし、
状況により変更して行う。ヒータ部材１１の雰囲気、す
なわち配線用溝内の雰囲気が、減圧又は非酸化性雰囲気
になるようにして接合する。

【０２９３】冷却に際しては、石英ガラスの歪み点であ
る１１００℃付近での冷却を穏やかに行う。１１００℃
付近での冷却速度は、例えば５０〜１５０℃／時間程度
に設定する。

【０２９４】このような、熱処理によって、石英ガラス
支持体１２、すなわち２枚の石英ガラス板１２ａ、１２
ｂの接合面全体を融着して実質的に一体化することがで
きる。すなわち、上記ヒータ部材１１の周辺部に実質的
に中空の空間が形成されており、この空間部を除いて実
質的に一体化された構造となっている。

【０２９５】なお、上記融着処理は、熱処理炉内で加熱
する方法、つまり、外部からの加熱手段を採用している
が、これのみならず、所定炉内で石英ガラス板をカーボ
ン部材によってはさみ、石英ガラス板中のカーボンワイ
ヤを通電発熱させ、石英ガラス板を融着する方法や、も
しくは、例えばカーボン部材のかわりにＡｌＮ等の部材
によってはさみ、高周波誘導加熱によって石英ガラス板
中のヒータ部材を発熱させる方法を採用することもでき
る。

【０２９６】このような内部からの加熱手段であると石
英ガラス板の外周からではなく、中心側より融着が進む
ため、石英ガラス板間に存在するガスを融着時に内部に
取り込んで、気泡を残存させることが極力少なくなる。

【０２９７】図５はカーボンヒータの使用状況の一例を
示している。ヒータ部材１１の端部が、ヒータ部材１１
からヒータ面１３に対してほぼ垂直に引き出され、カー
ボン端子６１を介してＭｏ端子線６２に接続されてい
る。これらは石英ガラス管内に配置されている。そし
て、Ｍｏ端子線６２は、Ｍｏ箔６３を介して２本のＭｏ
外接線６４に接続されている。Ｍｏ箔６３はピンチシー
ルされている。

【０２９８】次に、図６〜図７を参照して、第２実施例
のカーボンヒータを説明する。これ以降の実施例につい
ては、第１実施例との相違点を中心に説明する。

【０２９９】図７のカーボンヒータ１０では、石英ガラ
ス支持体１２の厚さ方向で見てヒータ面１３に近い側に
ヒータ部材１１が配置されている。

【０３００】このカーボンヒータ１０は、図６に示すよ
うに、厚さの異なる２枚の石英ガラス板１２ｃ、１２ｄ
を用いて形成される。例えば、一方の石英ガラス板１２
ｃの厚さｔ₁ は、他方１２ｄの厚さｔ₂ の１／２以下に
設定することができる。カーボン発熱体１１を収容する
溝１４は、厚い方の石英ガラス板１２ｄに形成される。
ただし、石英ガラス板の厚さとは、配線用溝の部分を含
まない厚さである。

【０３０１】上部の石英ガラス板１２ｃは例えば１００
×１００×３、下部の石英ガラス１２ｄは例えば１００
×１００×７の寸法で形成できる。

【０３０２】次に、図８〜１０図を参照して、第３実施
例のカーボンヒータを説明する。

【０３０３】このカーボンヒータ１０は、多数の微細閉
気孔を有する不透明（又は発泡）石英ガラス層１２ｅを
有している。

【０３０４】不透明石英ガラス層１２ｅはヒータ面の反
対側に配置され、ヒータ下部に輻射熱が伝達するのを防
止する。

【０３０５】図８に示すように、ヒータ部材１１を配線
した石英ガラス板１２ｄの上下に、薄手の石英ガラス板
１２ｃと不透明石英ガラス板１２ｅを配置し、前述の融
着処理を施す。これにより、図９に示すように、不透明
石英ガラス層１２ｅを含み、ヒータ部材１１を１本封入
した板状の石英ガラス支持体１２によって実質的に一体
化されたものであって、この石英ガラス支持体１２中の
上記ヒータ部材の周辺部には中空の空間が形成された構
造を得ることができる。

【０３０６】図１０は、図９のカーボンヒータ１０の変
形例である。このカーボンヒータ１０では、不透明石英
ガラス層１２ｅが、石英ガラス支持体１２の全厚の約１
／２を占めている。また、ヒータ部材１１は、不透明石
英ガラス層１２ｅと透明石英ガラス層の間に跨って配置
されている。

【０３０７】このように、不透明石英ガラス層１２ｅを
厚くすることにより、ヒータ下方への輻射熱の伝達防止
作用を大きくすることができる。

【０３０８】次に、図１１〜図１３を参照して、第４実
施例を説明する。

【０３０９】このカーボンヒータ１０は、カーボンファ
イバーからなるヒータ部材１１と、少なくともヒータ部
材１１と対向する側の片面が鏡面のカーボン製反射板１
５とを板状の石英ガラス支持体１２に封入した構成にな
っている。そして、石英ガラス支持体１２は、上記ヒー
タ部材１１の周辺部には、中空の空間が形成され、それ
以外の部分においては実質的に一体化されている。

【０３１０】石英ガラス上板１２ｃ、石英ガラス中板１
２ｄ、ヒータ部材１１、カーボン反射板１５、及び、石
英ガラス下板１２ｅとを図１１に示すように組み立て、
前述の融着処理を施すことにより、石英ガラス支持体１
２（１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ）を実質的に一体化させ
る。

【０３１１】石英ガラス下板１２ｅにはカーボン反射板
用座ぐり１６が設けられているが、座ぐり１６は熱膨張
差を吸収するために反射板より少し大きめに形成されて
いる。

【０３１２】このように、カーボン発熱体の下方にカー
ボン製反射板を設けることによって、ヒータ下方への輻
射熱の伝達防止作用を大きくすることができ、また、ヒ
ータ上方への熱輻射をより良好なものとすることができ
る。

【０３１３】次に、図１４〜図１６を参照して、第５実
施例を説明する。

【０３１４】この実施例はカーボンヒータ用反射板状体
２０であり、前述の反射板を備えたカーボンヒータ１０
（図１１〜図１３）から、反射板の部分を単独で取り出
したものに相当する。

【０３１５】すなわち、カーボンヒータ用反射板状体２
０は、少なくとも片面が鏡面のカーボン製反射板１５
を、板状の石英ガラス支持体２２に封入した構成になっ
ている。

【０３１６】石英ガラス上板２２ａと、片面が鏡面のカ
ーボン製反射板１５と、反射板用設定座ぐりを有する石
英ガラス下板２２ｂとを、図１４に示す配置で組み立
て、前記融着処理を施すことにより、石英ガラス支持体
２２（２２ａ、２２ｂ）を一体化させる。

【０３１７】このカーボンヒータ用反射板状体２０を封
止した石英ガラス支持体２２は、図１７に示すように例
えば、図７のカーボンヒータの下面に重ねて配置するこ
とによって、本発明のカーボンヒータの一つの形態とす
ることができる。

【０３１８】石英ガラス下板２２ｂの反射板用設定座ぐ
りは、熱膨張差を吸収するために反射板より大きめであ
り、図１５に示すようにそのための空間が形成される。

【０３１９】上述のカーボン製反射板状体１５はいずれ
も熱膨張黒鉛シート、カプトン焼成体シート、ガラス状
カーボンシート等で形成し、厚さは２０〜２０００μｍ
とする。

【０３２０】なお、上記シートは、カーボンヒータをよ
りコンパクト化するために及び、低熱容量化を図るため
に、２０〜２００μｍの薄い厚さの構造とすることが好
ましいが、このようなものをより簡易に低コストで得る
ためには、カプトンシートを焼成することで製造するカ
プトン焼成シートが最も好ましい。

【０３２１】尚、上記カーボン製反射板状体に関する説
明は、本発明で記載するカーボン製反射板状体に共通す
るものである。

【０３２２】このカーボンヒータ用反射板状体２０はク
リーンで耐熱性に優れており、低熱容量であるため、ヒ
ータの下側や外側に配置する熱反射板として好適であ
る。

【０３２３】図１６は、図１５のカーボンヒータ用反射
板状体２０の変形例である。このカーボンヒータ用反射
板状体２０では、石英ガラス支持体２２内に２枚のカー
ボン製反射板１５ａ、１５ｂが封着されている。このよ
うに小面積をもつカーボン製反射板を複数枚並べて構成
することによって、同カーボン材の熱膨脹に伴うクラッ
ク発生をより効果的に抑制することが可能となる。尚、
図１６では、２枚のカーボン製反射板を１部のみを重複
させた構造としているが、上記２枚のカーボン製反射板
を全体を重複させた構造としてもよい。この場合には、
より効果的な断熱性が得られる。

【０３２４】図１８と１９の実施例では、カーボンファ
イバーからなるヒータ部材１１が配線用溝１４内に２本
（３本以上も可）が並列に配置されている。配線用溝１
４の底部には、ヒータ部材の本数に合わせて２本の補助
溝１４ｃが形成されている。これにより、ヒータ部材を
例えば３ヶ所の線接触で支持することができ、面接触に
伴う発熱ムラ等の不具合を解消することができる。

【０３２５】図２０と２１の実施例では、配線用溝の横
断面の底部１４ｄ及び全体１４ｄ，１４ｅが断面湾曲形
状になっている。これにより、複数枚の石英ガラス板を
融着一体化する際に、配線用溝の横断面形状が熱変形し
ヒータ部材と面接触するのを極力防止することができ、
石英ガラスとカーボンの反応に伴うヒータ部材の劣化を
防止することができる。また、同熱変形に伴う石英ガラ
ス支持体の内部歪みの蓄積を抑制することができ、この
割れ等の不具合を防止することができる。さらには、こ
の面接触に伴うヒータ部材からの発熱量の吸収による、
当該ヒータ部材としての発熱ムラを防止することができ
る。

【０３２６】図２２〜２４の実施例では、ヒータ面（外
表面）に断面半円状又は台形状の凸部１３ａ又は１３ｂ
が形成されている。図２２は、ヒータ面上方から見て、
ストライプ状に、また図２３は同心円状に凸部が形成さ
れたものであり、図２４は格子状に多数の凸部が形成さ
れたものである。これらの凸部１３ａ及び１３ｂの表面
は、酸水素バーナでの加熱によるつや出し処理されてい
る。

【０３２７】このような構成を採用することによって、
上記ヒータ部材の如き線状ヒータ部材によるヒータ面上
方への面状発熱を、光の散乱によって均一化せしめると
いったプリズム効果が得られる。

【０３２８】通常、同様の効果を得るために、ヒータ面
をサンドブラスト処理する方法が採用されるが、この場
合には、表面が砂目状となっており、この表面からの放
熱が抑制され、石英ガラス自身に熱を蓄積してしまいエ
ネルギー効率が低下してしまう。この意味で、上記つや
出し処理されていることは、重要な事項である。

【０３２９】さらにまた、同構成によって、ダストの発
生を防止することができる。

【０３３０】凸部１３ａ又は１３ｂの半径又は底部長さ
は、いずれも０．５〜５ｍｍが好ましい。０．５ｍｍ未
満では、微細な加工のため製造コストが多大となる。ま
た、充分なつや出し処理が施せない。さらに、充分なプ
リズム効果も得られない。反対に５ｍｍを超えると、発
熱ムラが生じる恐れがある。

【０３３１】また、２つの凸部の間隔は、０．２〜１ｍ
ｍに設定できる。

【０３３２】次に、図２５（Ａ）→（Ｄ）を参照して、
他のカーボンヒータの製造方法の一例を説明する。

【０３３３】先ず、図２５（Ａ）のように、配線用溝１
４ａ（溝幅：２〜４ｍｍ）を形成しこの溝部を酸水素バ
ーナーにより、所定時間あぶることでつや出し処理した
第１石英ガラス板３２ａと、この溝１４ａと対になる挿
入用溝１４ｂ（溝幅：１４ａの幅より小さく１．５〜
２．５ｍｍ）を形成した第２石英ガラス板３２ｂとを、
溝同士１４ａ、１４ｂが対向（連通）するように接合す
る。この接合は、２枚の石英ガラス板３２ａ、３２ｂを
一体化させる融着でも良いし、次の研磨又は研削工程に
耐え得る程度の固着でも良い。なお、挿入用溝１４ｂ
は、配線用溝の一種と見ることもできる。

【０３３４】そして、図２５（Ｂ）のように、第２石英
ガラス板３２ｂの表層３２ｄを研磨又は研削によって削
除し、挿入用溝１４ｂを露出させる。これにより、挿入
用溝１４ｂは、ヒータ部材１１を挿入するための挿入窓
となる。その挿入窓から、ヒータ部材１１を入れ、内側
の配線用溝１４ａまで押し込む。

【０３３５】溝の断面形状が「凸」の字状であるため、
ヒータ部材１１を挿入した後で、ヒータ部材１１が溝か
ら盛り上がって飛び出すことを確実に防止できる。ま
た、これによって、石英ガラス板の融着を接合面全般に
わたって均一かつ確実に行うことができる。

【０３３６】配線後に、石英ガラス板表面３３のダスト
を除去し、図２５（Ｃ）のように、第２石英ガラス板３
２ｂの研磨面３３の上に第３石英ガラス板３２ｃを載
せ、融着処理を行う。

【０３３７】融着処理により、３枚の石英ガラス板の接
合面が溶接され、図２５（Ｄ）に示すように、溝１４
（１４ａ、１４ｂ）以外の部分が実質的に一体化され
る。

【０３３８】この実施例では、融着前の配線用溝１４
ａ，１４ｂが全体的に「凸」の字状となっている。融着
後には上記「凸」の字状は変形して多少つぶれた形状と
なる。このように融着前の配線用溝を「凸」の字状にす
ることにより、溝周囲部の自重によるたわみなどによる
熱歪を緩和できる。この自重によるたわみは、特に溝の
上辺で大きくなるので、溝を「凸」の字状にすることに
よって、残留する熱歪を少なくできるのである。それゆ
え、本実施例では、使用中の熱履歴によって上板に生じ
る亀裂やクラックの発生確率を大幅に低減できる。

【０３３９】図２５における各部の寸法の一例を挙げる
と、Ｌが０．５〜１．５ｍｍ、Ｍが２ｍｍ程度、Ｎが３
ｍｍ程度である。

【０３４０】また、ヒータ部材としては、その径が２ｍ
ｍ程度のものを平行して１〜３本配線することができ
る。カーボンヒータの全体の厚さは、例えば５〜１０ｍ
ｍにすることができる。

【０３４１】次に、図２６を参照して、円弧形断面を有
するカーボンヒータ又はカーボンヒータ用反射板の製造
方法を説明する。

【０３４２】この製造方法は、前述のカーボンヒータ１
０を所定形状に湾曲させる方法である。

【０３４３】平板状カーボンヒータ１０を、凸型半円断
面を有するカーボン製下型４１と、これと対応した凹型
半円断面を有するカーボン製上型４２の間に挿入する。
上型４２は、カーボン荷重として機能する。もちろん、
上型４２と別体のカーボン荷重を用いても良い。

【０３４４】上下型４１、４２の側部には、ズレ防止用
カーボン型４３が配置される。ズレ防止用型４３は、上
型４２が真下に移動するようにガイドする。

【０３４５】このようにセッティングしたものを、熱処
理炉内に挿入し、１５００〜１６００℃で１〜５時間加
熱することにより、厚さ５〜１５ｍｍ程度の平板状のカ
ーボンヒータ１０を断面円弧状に変形させることができ
る。

【０３４６】断面円弧状の例としては、１／３円弧や１
／２円弧があり、図２７のカーボンヒータ４０は断面半
円形（１／２円弧）である。

【０３４７】図２８に記載のカーボンヒータは、図１９
のカーボンヒータ４０を２個組み合わせた円筒ヒータで
あり、ほぼ円筒形のヒータ面を形成している。端子線に
は、石英ガラス管１９が被せてある。

【０３４８】一方、カーボンヒータ用反射板も、柔軟な
変形をするシート状の上述したようなカーボン製反射板
のものを用いればカーボンヒータと同様にして円弧状に
変形することができる。図２６では、括弧付きの符号で
それを示した。

【０３４９】このような、円弧状に変形させたカーボン
製反射板は、上記の同様に変形させたカーボンヒータ
に、隣接配置して一体的に使用することができる。

【０３５０】エグザンプル２−１ 以下の手順で、図７のカーボンヒータを製造した。

【０３５１】１００×１００×３ｔの上部石英ガラス板
を準備し、融着面に鏡面仕上げを施した。また、ピッチ
ング防止のためＣ０．２の面取りを行った。

【０３５２】また、１００×１００×７ｔの下部石英ガ
ラス板を準備し、深さ４ｍｍ、幅２ｍｍの配線用溝を加
工しその後、この溝部を酸水素バーナーによるつや出し
処理を行った。また、融着面を鏡面加工し、Ｃ０．２の
面取りを行った。

【０３５３】上記鏡面仕上げの替りに、火炎によるつや
出しを行っても良い。

【０３５４】図４と同様にして、熱処理炉内で、カーボ
ンファイバーから成るヒータ部材を下部石英ガラス板の
配線用溝に配置し、この際に下部石英ガラス板表面に付
着したカーボンファイバーくずを完全に除去した後、そ
の上に上部石英ガラス板を載せ、これらをガラス状カー
ボン鏡面板の上にセットした。その上に、１０ｋｇのカ
ーボンブロック重りを置いた。

【０３５５】なお、これらのカーボン部材は全て、不純
物５ｐｐｍ以下の純化品を用いた。カーボン材が未純化
であると、石英ガラス表面が失透する恐れがあり、石英
ガラスに不純物がついて半導体製造装置内で拡散する可
能性があるからである。

【０３５６】そして、炉内を１ｔｏｒｒ以下に減圧し、
１４５０℃で３時間の熱処理を実施した。冷却に際して
は、石英ガラスの歪み点である１１００℃付近では穏や
かに冷却を行った。すなわち、１４５０〜１０００℃で
の冷却速度は１００℃／時間に設定した。それ以外の温
度領域での冷却速度は、特に制御しなかった。

【０３５７】以上の融着処理によって、上下部石英ガラ
ス板の接触部分は、完全に融着され、外観上は一体の石
英ガラス内部に上記ヒータ部材が配線された構造になっ
た。上記ヒータ部材は、荷重により多少圧迫されてい
た。

【０３５８】石英ガラス板に設けた配線用溝も、融着の
際に変形して圧迫され、溝幅と、溝深さが共に小さくな
った。

【０３５９】そして、このカーボンヒータを用い、図５
のように端子部カーボンワイヤを石英ガラスパイプ中に
通して電源に接続し、昇温試験を行った。

【０３６０】その結果、ヒータ温度で１３５０℃まで問
題なく加熱することができた。

【０３６１】また、室温〜１２００℃の間で１００回昇
降温を繰り返したが、クラック発生等の問題はなかっ
た。

【０３６２】尚、同様の製造方法によって両石英ガラス
板の全接触面積中の５％の未融着部を有するものを製造
し、上記評価を行なったが同等の結果であった。（この
未融着部は、ヒータ部材を配線用溝に配置した際に下部
石英ガラス板表面に付着したカーボンファイバーくずの
除去が完全に行なわれない場合に生ずるものである。）
さらにまた、これら２つのカーボンヒータを用いて、各
々についてリング状サセプタにより外周部を支持したφ
２００ｍｍ半導体ウエハを、真空中の炉内で約５０ｍｍ
下方から１０００℃に加熱する試験を行なったが、いず
れの場合においても上記半導体ウエハの上面内の温度ム
ラを±０．５℃の範囲以内に抑制することができた。

【０３６３】他に、大気中の炉内で上記カーボンヒータ
中のヒータ部材の温度を１３００℃に設定し、これを長
時間持続することで、石英ガラスとカーボン製ヒータ部
材との反応評価試験を行なったが、２５００時間経過し
た現在においても、上記いずれのカーボンヒータにおい
て何ら問題が生じていないことが確認されている。

【０３６４】第２グループの発明のカーボンヒータにお
いては、石英ガラス支持体が融着によって一体化されて
いるため、応力集中が生じず、長寿命を享受できる。

【０３６５】しかも、ヒータ部材を支持する石英ガラス
支持体がヒータ部材の周辺以外で一体化されているの
で、石英ガラス支持体を薄くして熱容量を小さくでき
る。それゆえ、急速昇降温に対応できる。

【０３６６】第２グループの発明のカーボンヒータ用反
射板状体は、クリーンで耐熱性に優れているため、ヒー
タの下側や外側に配置する熱反射板として好適である。
また、前述の理由により肉薄化・低熱容量化できるの
で、特に半導体熱処理装置のヒータ用として好適であ
る。

【０３６７】第２グループの発明のカーボンヒータ及び
それ用の反射板の製造方法によれば、前述のような効果
を有する高品質のカーボンヒータ及び反射板を低コスト
で効率良く製造することができる。

【０３６８】なお、第２グループの発明は前述の実施例
に限定されない。例えば、カーボンヒータや反射板の形
状は、矩形に限らず円形や他の様々な形状を採用でき
る。また、ヒータ部材は石英ガラス支持体内において、
２段以上に配置することもできる。

【０３６９】第３グループの発明 以下、図６２〜図６９を参照して第３グループの発明の
好適な実施例を説明する。

【０３７０】図６２は、第３グループの発明の特に半導
体製造装置用として有効なカーボンヒータを示す概略図
である。

【０３７１】カーボンヒータ４１０は全体的に平板形状
に形成されている。

【０３７２】カーボンヒータ４１０は、石英ガラス製の
設定部材４１２の設定凹所４１３に、発熱体としてカー
ボンファイバーからなるヒータ部材４１１を配置し、石
英ガラス製の蓋部材４１４を被せた構成になっている。
従って、ヒータ部材４１１は、石英ガラスに挟み込まれ
る格好となる。

【０３７３】ヒータ部材４１１の具体例としては、直径
７μｍのカーボンファイバーを４００本束ねたカーボン
ファイバー束を９本用いて、直径約２ｍｍのワイヤ形状
に編み込んだものがある。また、上記編み込みのスパン
は約３．２ｍｍであり、カーボンファイバーによる毛羽
立ちは各々１．０〜３．０ｍｍ程度である。

【０３７４】ヒータ部材４１１の配線形態は任意で良
い。図示の例ではジグザグ状であるが、渦巻状やその他
の形状でも良い。また、複数のゾーンに分割することも
可能である。その場合には、端子は複数個必要となる。

【０３７５】図６３、図６４にも示すように、設定部材
４１２は、全体的に矩形の石英ガラス板である。設定部
材４１２には、ヒータ部材４１１の設定凹所となる蛇行
した溝４１３が形成されている。溝４１３の両端には、
幅広のターミナル設定部４２１が設けられている。カー
ボンターミナル設定部４２１からは、金属電極通し溝４
２２が外部まで伸びている。

【０３７６】設定部材４１２には、非酸化性ガスを導入
するためのガス導入溝４２３も形成されている。

【０３７７】金属電極通し溝４２２とガス導入溝４２３
には、それぞれ金属電極用石英ガラス管４２８とガス導
入用石英ガラス管４２９が接続されている。石英ガラス
管４２８、４２９は設定部材４１２に溶接され、溶接後
に、クラック発生を防ぐためのアニール処理が施されて
いる。

【０３７８】これらの石英ガラス管４２８、４２９は、
補強棒４３１によって補強することができる。

【０３７９】溝４１３は、例えば、板状の設定部材４１
２をダイヤモンドドリルを用いた機械加工によって堀削
し、加工表面を平滑化して形成する。切削加工表面には
無数のチッピングが存在するが、これは熱衝撃によるク
ラック発生の原因になるので、鏡面研磨もしくはつや出
し処理での平滑化を行う。特に上述ように発熱ムラを防
止するためには、酸水素バーナでの加熱によるつや出し
処理を行うことが最適である。但し、後述するように、
溝内にアルミナ粉４１５を充填する場合には、上記平滑
化は必ずしも必要ではない。

【０３８０】ここで鏡面とは、表面粗さＲｍａｘ（最大
高さＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２に基づく。）が１μ
ｍ以下の面をいう。

【０３８１】溝４１３の表面の表面粗さＲｍａｘが１μ
ｍより大きい場合には、ヒータ部材との局部的な接触が
生じ、その領域で反応性が高まりヒータ部材の寿命が短
くなる。すなわち、石英ガラスとカーボンがＳｉＯ₂ ＋
３Ｃ→ＳｉＣ＋２ＣＯやＳｉＯ₂ ＋２Ｃ→ＳｉＣ＋ＣＯ
₂ の反応を起し、ヒータ部材４１１がダメージを受ける
ことになる。例えば、１２００℃、３００時間で珪化に
よる１０％抵抗増加が確認された。

【０３８２】溝４１３内には１本または複数本のヒータ
部材４１１を配置することができるが、溝４１３の深さ
はこれらの正味の太さよりも深くすることが好ましい。
また、ヒータ部材４１１と蓋部材４１４が面接触しない
ようにすることも大切である。

【０３８３】図６８、６９に示すように、設定部材４１
２と蓋部材４１４は、酸水素バーナを用いた溶接４２７
によって密封固定されている。設定部材４１２と蓋部材
４１４の対向面はＬの距離をおいて対向している。距離
Ｌは、０．２〜１ｍｍである。

【０３８４】距離Ｌを短め（０．２ｍｍ付近）にする場
合には、設定部材４１２と蓋部材４１４の対向面を鏡面
加工することが好ましい。これは、つや出しで面ダレが
発生した時に、対向面が接してしまい、破損を招く可能
性があるからである。距離Ｌが０．２ｍｍ未満では、破
損の可能性が大きくなる。

【０３８５】距離Ｌを長め（１ｍｍ付近）にとる場合に
は、面接触の恐れがないので鏡面加工の必要はない。距
離Ｌが１ｍｍを超える場合には、溶接用火炎が入り込
み、発熱体４１１が酸化される恐れが大きくなる。

【０３８６】設定部材４１２と蓋部材４１４の周囲に
は、開先が設けてある。これにより、設定部材４１２と
蓋部材４１４の溶接強度を飛躍的に向上できる。開先を
設けずに直角コーナのみを溶接すると、辺溶接となって
十分な溶接強度を得ることができない。

【０３８７】例えば、設定部材４１２と蓋部材４１４の
肉厚が６ｍｍの場合には、開先の面取りをＣ５とする。
一般には、Ｃの幅：ｙは、ｙ≦ｔ−１ｍｍ（ｔは肉厚）
によって選定されることが好ましい。これは設定部材４
１２と蓋部材４１４の上端及び下端を１ｍｍ程残すこと
によって、これらのチッピングを防止するためである。
また、溶接は開先部だけでなく、符号４２７で示すよう
に１ｍｍ程度肉盛り溶接することが好ましく、その場合
にはさらに強度を向上できる。

【０３８８】なお、設定部材４１２と蓋部材４１４の間
隔を開けることは、溶接時の局部的な温度差による破損
を防止するのにも役立つ。

【０３８９】設定部材４１２と蓋部材４１４の間隔を設
けて、これらを溶接するためには、図６９の場合には、
厚さが０．２〜１ｍｍのスペーサを介在させ、設定部材
４１２と蓋部材４１４の外周部を３〜４点肉盛溶接し、
スペーサを取り除いた後に、外周部全域を肉盛り溶接す
ればよい。また、図６８のように蓋部材４１４の外周側
全域にあらかじめ高さ０．２〜１ｍｍで幅０．１〜９ｍ
ｍ程度の防炎堤４３４を蓋部材４１４に一体成形もしく
は溶接により形成したおき、この設定部材４１２と蓋部
材４１４を重ね合わせた後、所定の石英ガラス棒を開先
部にあてがいながら酸水素バーナーで加熱することによ
って防炎堤部を溶着させ、さらに肉盛部４２７を形成し
て溶接することができる。

【０３９０】特に後者の方法によればバーナー加熱に
よるヒータ部材の酸化を極力防止することができ、設
定部材と蓋部材の間隔寸法をより均一化することがで
き、さらに設定部材と蓋部材の外周部にＳｉＯ₂ 微粉
による白色の曇りが発生するのを防止でき、本カーボン
ヒータの均熱性を向上せしめることができる。

【０３９１】尚、防炎堤４３４は、蓋部材４１４に０．
２〜１ｍｍの高さで設けてもよく、さらには、設定部材
４１２及び蓋部材４１４いずれにも、トータル高さが
０．２〜１ｍｍとなるように設けてもよい。

【０３９２】図６５に示すように、設定部４１３にアル
ミナ粉４１５を充填し、そのアルミナ粉４１５でヒータ
部材４１１を支持すると有利である。アルミナ粉４１５
は、設定部４１３にアルミナ粉４１５及びヒータ部材４
１１を配置した後で、１３００℃程度の熱処理を行って
焼結させる。

【０３９３】これによってカーボンヒータの使用最高温
度をより確実に１３５０℃程度まで引き上げることがで
きる。

【０３９４】アルミナ粉末は、例えば、次の手順で配置
する。石英ガラス管４２８、４２９を溶接しアニールし
た後で、設定部材４１２の溝４１３にアルミナ粉末を純
水で解いたペーストを流し込み、ヒータ部材４１１を設
定した後で、ヒータ部材の上部にもアルミナペーストを
流し込む。そして、２００℃、３時間乾燥機で水分を除
去する。

【０３９５】カーボンターミナル設定部４２１にはカー
ボンターミナル４１６が配置してあり、そこにヒータ部
材４１１の両端が各々接続されている。

【０３９６】図６６、図６７に示すように、ヒータ部材
４１１はカーボンターミナル４１６の穴に差し込まれ、
ネジ４２５によって固定されている。

【０３９７】また、カーボンターミナル４１６には、Ｍ
ｏ製の金属電極４１７も接続されている。金属電極４１
７の先端にはネジ４２６が切ってあり、カーボンターミ
ナル４１６のネジ穴にネジ込み固定されている。

【０３９８】金属電極４１７は石英ガラス管４２８を通
って外側に引き出され、電極４３２に接続されている。

【０３９９】そして、前述と同様に設定部材４１２と蓋
部材４１４を溶接し密封固定した後に、石英ガラスの歪
みを１１５０℃の熱処理によって解消する。この熱処理
によって乾燥されたアルミナ粉末は仮焼状態となるが、
これをさらに１３００℃の熱処理を施すことによって焼
結体とすることができる。設定部材４１２と蓋部材４１
４の間には、０．２〜１．０ｍｍの隙間が開いている。

【０４００】ガス導入管４２９にはフレキシブルチュー
ブ４３３が接続され、そこから窒素ガス等の非酸化性ガ
スが吹き込まれる（矢印Ｇ）。吹き込まれたガスは、ガ
ス導入通路４２３を通り、カーボンターミナル周辺部に
流れる。そして、金属電極用石英管４２８を通って排出
される。

【０４０１】また、ヒータ部材４１１にもガスを供給す
るようにできるが、その際には、温度ムラが生じ易くな
るため注意が必要である。

【０４０２】エグザンプル３−１ アルミナ粉を用いずに図６２に示す形態のカーボンヒー
タを作成した。

【０４０３】このカーボンヒータに窒素ガスを導入しな
がら加熱試験を行ったところ、カーボンワイヤヒータ部
の温度が８５０℃で５１Ｖ１０．６Ａであった。１００
時間使用しても抵抗変化はなく、安定した加熱を行うこ
とができた。更に、カーボンヒータの温度を１３００℃
にしても２０００時間以上問題なく使用可能であった。

【０４０４】エグザンプル３−２ アルミナ粉を用いてカーボンワイヤを支持した点以外は
エグザンプル３−１と同様にして、カーボンヒータを作
成した。

【０４０５】窒素ガスを導入しながら加熱試験を行い、
１３５０℃のヒータ温度（アルミナ粉表面温度）で２０
０時間連続使用したが、抵抗増加等の不具合は無かっ
た。その後、さらに温度を上昇させたところ、アルミナ
粉表面が１５５０℃でヒータ部材が断線した。

【０４０６】第３グループの発明の特に半導体製造装置
用として有効なカーボンヒータは、従来のヒータに比べ
て耐用寿命が大幅に長く、また急速昇降温が可能であ
る。

【０４０７】なお、第３グループの発明は前述の実施例
に限定されない。例えば、ヒータの全体的形状は矩形平
板に限らず、円形板や円筒形でも良い。また、設定部材
だけでなく、蓋部材にも溝を形成することができる。

【０４０８】第４−１グループの発明 以下、図８７、図８９〜９２を参照して第４−１グルー
プの発明の好適な実施例を説明する。

【０４０９】図８９は第４−１グループの発明による特
に半導体熱処理装置用として有効なカーボンヒータの使
用状態を示す斜視図である。また、図９０はカーボンヒ
ータの詳細を示す上面図、図９１は一部分を省略した側
面図、また図８７は図９１の一部分の拡大図である。

【０４１０】第４−１グループの発明のカーボンヒータ
６１０では、複数本のカーボンファイバーを束ねたカー
ボンファイバー束を複数本編み込んでワイヤ状にしたヒ
ータ部材６１２を使用する。

【０４１１】ヒータ部材６１２として用いるカーボンワ
イヤの具体例としては、例えば、直径７μｍのカーボン
ファイバーを３００本束ねたカーボンファイバー束を９
本用いて、直径約２ｍｍのワイヤ形状に編み込んだもの
がある。また、上記編み込みのスパンは約３ｍｍであ
り、カーボンファイバーによる表面の毛羽立ちは各々
０．５〜２．５ｍｍ程度である。

【０４１２】ヒータ部材６１２は、石英ガラス支持体１
２のほぼ中心面上で同心円状にジグザグに配置されてい
る。配線形態は、渦巻状やその他の形状でも良い。

【０４１３】ヒータ部材６１２の端子線は、例えば直径
３ｍｍの穴２１からヒータ面１３と垂直に引き出されて
いる。

【０４１４】配線用溝は、「凸」の字状に形成されてい
る。

【０４１５】熱処理によって、石英ガラス支持体６０
２、すなわち２枚の石英ガラス板の接合面全体を融着し
て実質的に一体化されている。すなわち、このカーボン
ヒータはヒータ部材６１２を２本封入した板状の石英ガ
ラス支持体６０２によって実質的に一体化されたもので
あって、この板状の石英ガラス支持体６０２中の上記ヒ
ータ部材６１２の周辺部には、該ヒータ部材６１２の表
面に形成されたカーボンファイバーの毛羽立ちによって
中空の空間が形成された構造となっている。

【０４１６】この実施例の端子部作製方法を説明する。

【０４１７】１）Ｎ₂ を流しながら大径（例えば直径１
９ｍｍ）の石英透明パイプ６０３を平板状石英容器に溶
接する。割れ防止のため適宜アニール処理（例えば１１
５０℃、１ｈｒで除冷）を行う。

【０４１８】２）小径（例えば直径９ｍｍ）の石英パイ
プ６６１中にヒモを用いて複数のワイヤー状カーボンを
引張り込む。そして、この石英パイプを石英容器の設定
穴に挿入する。なお、ワイヤーは小径の石英パイプ６６
１中にきつめに配置される。 ３）各部材を図８７のように配置して、接続部材６４０
を組み立てる。その際、カラ迴り用カーボン材６６２の
作用で、カーボンワイヤの切断を防止できる。 ４）予め溶接により接合されていた不透明パイプ６０３
ａの下部に、透明パイプを溶接する。その際、枝パイプ
６６４からＮ₂ ガスを導入してヒータ部材の酸化を防
ぐ。

【０４１９】５）Ｎ₂ を導入しながら下部透明パイプの
下側に封止端子を取り付ける。

【０４２０】６）枝管６６４から真空引きし、ヒータ内
部を減圧する。その後、技管６６４のつけ根６６４ａを
火炎で丸めて封着し、枝管６６４を取る。

【０４２１】ヒータ部材６１２の端部は、ヒータ部材か
らヒータ面に対してほぼ垂直に引き出され、カーボン端
子を介してＭｏ端子線６４１に接続されている。これら
はガラス管内に配置されている。そして、Ｍｏ端子線６
４１は、Ｍｏ箔６５５を介して２本のＭｏ外接線６５３
に接続されている。Ｍｏ箔６５５はピンチシールされて
いる。

【０４２２】尚、上記第４−１グループの発明のカーボ
ンヒータは、上記の端子部以外は上述の第２グループの
発明のカーボンヒータと同一の構成であり、また同等の
製造方法によって製造される。

【０４２３】また、第４−１グループの発明のカーボン
ヒータは、上記端子部及び石英ガラス支持体（融着方
法）以外の構造は、後述する第４−２グループの発明の
カーボンヒータと同じ構成にすることができる。

【０４２４】このような構成にすることにより、本カー
ボンヒータの上方に約１００ｍｍ離間し配置した半導体
ウエハ面上での温度ムラを±０．５℃以下に保つことが
できる。また、コンパクト化が可能であり、製造が容易
でコスト的にもメリットが大である。

【０４２５】石英透明ガラスパイプ６０３の途中に配置
した不透明石英ガラスパイプ６０３ａは、ヒータ部から
伝わる石英透明ガラスパイプ６０３の内部の熱幅射及び
これ自身による熱伝導を遮断する効果がある。これによ
り、Ｍｏロッド６４１、６５３の酸化を防止でき、さら
に石英ピンチ部６５６の破損を効果的に防止できる。ま
た、この実験例では、中子６３５と円筒中子６４８の間
にカラ迴り用カーボン材６６２を介在させているので、
中子によってワイヤー状カーボンを押圧する際に、中子
が回転してカーボンワイヤが切断される不具合を解消す
ることができる。

【０４２６】第４−２グループの発明 以下、図７０〜図７５を参照して第４−２グループの発
明の好適な実施例を説明する。

【０４２７】図７０は第４−２グループの発明による特
に半導体熱処理装置用として有効なカーボンヒータの使
用状態を示す斜視図、図７１はカーボンヒータ単体を示
す斜視図である。また、図７２は図７１のカーボンヒー
タの詳細を示す上面図、図７３は一部分を省略した側面
図である。

【０４２８】第４−２グループの発明のカーボンヒータ
５１０では、複数本のカーボンファイバーを束ねたカー
ボンファイバー束を複数本編み込んでワイヤ状にしたヒ
ータ部材５１５を使用する。ヒータ部材５１５の断面
は、円形に限らず偏平した形状でも良い。

【０４２９】ヒータ部材５１５の具体例としては、例え
ば、直径７μｍのカーボンファイバーを３００本束ねた
カーボンファイバー束を９本用いて、直径約２ｍｍのワ
イヤ形状に編み込んだものがある。また、上記編み込み
のスパンは約３ｍｍであり、カーボンファイバーによる
表面の毛羽立ちは、各々０．５〜２．５ｍｍ程度であ
る。

【０４３０】このようなヒータ部材５１５を用いること
により、電流負荷密度を従来のＭｏ−Ｓｉ線に比べて
１．５倍程度に向上でき、急速加熱が可能となる。

【０４３１】ヒータ部材５１５は石英ガラス平板容器の
下容器５１１の設定凹所５１６内に配置され、そこに上
容器５１２が被せられる。ヒータ部材５１５は、石英ガ
ラス平板容器の下容器５１１と上容器５１２の間に挟ま
れる格好で、容器内に封じ込まれる。

【０４３２】上容器５１２の上面がヒータ面５１２とな
るが、この実施例ではヒータ面５１２は半円形の平面で
ある。

【０４３３】設定凹所５１６は図７２の平面で左右対称
に配置されており、その対称線上にガスを導くためのガ
ス通路５１７とガス導入・排出口５１８が形成されてい
る。ヒータ部材５１５の配線形態、すなわち設定凹所５
１６の形状は任意で良い。図示の例ではジグザグ状であ
るが、渦巻状やその他の形状でも良い。

【０４３４】石英ガラス容器５１１、５１２は、半円形
状で中心部に半円形の切欠きを有する割型になってい
る。それゆえ、図７０に示すように、２個組み合わせれ
ばドーナツ状ヒータ５２０を形成できる。

【０４３５】設定凹所５１６の両端部には棒状端子挿入
部５１９が形成してあり、棒状端子５２１がヒータ面５
３１と垂直に配置されている。棒状端子５２１には、ヒ
ータ部材５１５の端部が接続されている。上容器５１２
の対応位置にも、棒状端子用の溝が形成されている。

【０４３６】棒状端子挿入部５１９には石英ガラス管５
１３が接続されている。石英ガラス管５１３は、下容器
５１１の下面にヒータ面５３１と垂直に密封固定されて
いる。

【０４３７】石英ガラス管５１３の一部に不透明石英を
使用することができる。この場合、ヒータ側からの光に
よる熱伝達及び熱伝導を抑えることができる。そして、
それより下部に配置する部材の温度上昇を抑制し、当該
部材を保護すると共に熱ロスを防止することができる。

【０４３８】石英ガラス管５１３の内部において端子部
本体５２３と棒状端子５２１は、複数のワイヤー状カー
ボンからなる端子線５２２によって接続されている。端
子部本体５２３からはＭｏ製の内接線５２４が下方に導
き出されている。このように、導電線として複数のワイ
ヤー状カーボンからなる端子線５２２を使用することに
より、電気抵抗を下げ発熱を抑えることができる。

【０４３９】石英ガラス管５１３の下端部には、石英ガ
ラス製のキャップ５２６が接続されている。内接線５２
４はキャップ５２６を通って下方に引き出されている。

【０４４０】引き出された内接線５２４の下端部はＭｏ
製の箔体５２８の上部に接続されている。箔体５２８の
下部にはＭｏ製の外接線５２９が接続されている。外接
線５２９は、図７３では二極であるが一極の場合もあ
る。Ｍｏ製の箔体５２８は石英封止端子５２７によって
密封されている。この石英封止端子５２７は、石英製の
キャップ５２６の先端部を加熱軟化させピンチして（は
さみ込んで）密封している。

【０４４１】ところで、内接線５２４をそのままキャッ
プの外に出してピンチした場合には、Ｍｏと石英の熱膨
張係数差によって石英封止端子５２７に亀裂等が発生
し、密封性が阻害されてしまう不具合が生じる。このよ
うな不具合を解消するために、箔体５２８を介在させ、
石英封止端子５２７でピンチして密封するのである。

【０４４２】図７４、図７５に示すように、上容器５１
２と下容器５１１の対向面はＬの距離をおいて対向して
いる。距離Ｌは、０．２〜１ｍｍである。

【０４４３】距離Ｌを短め（０．２ｍｍ付近）にする場
合には、上下容器５１１、５１２の対向面を鏡面加工す
ることが好ましい。これは、つや出しで面ダレが発生し
た時に、対向面が接してしまい、破損を招く可能性があ
るからである。距離Ｌが０．２ｍｍ未満では、破損の可
能性が大きくなる。

【０４４４】距離Ｌを長め（１ｍｍ付近）にとる場合に
は、面接触の恐れがないので鏡面加工の必要はない。距
離Ｌが１ｍｍを超える場合には、溶接用火炎が入り込
み、発熱体５１５が酸化される恐れが大きくなる。

【０４４５】上下容器５１１、５１２の周囲には、開先
が設けてある。これにより、上下容器５１１、５１２の
溶接強度を飛躍的に向上できる。開先を設けずに直角コ
ーナのみを溶接すると、辺溶接となって十分な溶接強度
を得ることができない。

【０４４６】例えば、上下容器５１１、５１２の肉厚が
６ｍｍの場合には、開先の面取りをＣ５とする。一般に
は、Ｃの幅：ｙは、ｙ≦ｔ−１ｍｍ（ｔは肉厚）によっ
て選定されることが好ましい。これは上下容器５１１、
５１２の上端及び下端を１ｍｍ程残すことによって、こ
れらのチッピングを防止するためである。また、溶接は
開先部だけでなく、符号５３２で示すように１ｍｍ程度
肉盛り溶接することが好ましく、その場合にはさらに強
度を向上できる。

【０４４７】なお、上下容器５１１、５１２の間隔を開
けることは、溶接時の局部的な温度差による破損を防止
するのにも役立つ。

【０４４８】上下容器５１１、５１２の間隔を設けて、
これらを溶接するためには、図７５の場合には、厚さが
０．２〜１ｍｍのスペーサを介在させ、上下容器５１
１、５１２の外周部を３〜４点肉盛溶接し、スペーサを
取り除いた後に、外周部全域を肉盛り溶接すればよい。
また、図７４のように、上容器５１２の外周側全域にあ
らかじめ高さ０．２〜１ｍｍで幅０．１〜９ｍｍ程度の
防炎堤５３４を上容器５１２に一体成形もしくは溶接に
より形成したおき、この上容器５１２と下容器５１１を
重ね合わせた後、所定の石英ガラス棒を開先部にあてが
いながら酸水素バーナーで加熱することによって防炎堤
部を溶着させ、さらに肉盛部５３２を形成して溶接する
ことができる。

【０４４９】特に後者の方法によればバーナー加熱に
よるヒータ部材の酸化を極力防止することができ、上
下容器の間隔寸法をより均一化することができ、さらに
上下容器の外周部にＳｉＯ₂ 微粉による白色の曇りが
発生するのを防止でき、本カーボンヒータの均熱性を向
上せしめることができる。

【０４５０】尚、防炎堤５３４は、下容器５１１に０．
２〜１ｍｍの高さで設けてもよく、さらには、上容器５
１２及び下容器５１１いずれにも、トータル高さが０．
２〜１ｍｍとなるように設けてもよい。

【０４５１】上下容器５１１、５１２の溶接は、ガス導
入・排出口５１８に接続したガス導入用パイプ５１４か
ら、窒素ガスを導入しながら行う。窒素ガスを導入して
窒素ガスを周囲から流れ出させ、溶接用の酸水素火炎を
押し戻すようにして、設定凹所５１６に配置した発熱体
５１５の酸化を防止する。ガス通路５１７は、このよう
な窒素ガスの作用に適するように配置する必要がある。
また、窒素ガスの導入は、石英ガラスパイプ中の端子や
端子線のワイヤー状カーボンの酸化防止にも役立つ。

【０４５２】溶接後に行うアニール工程でも、窒素ガス
を導入しながら作業を進める。

【０４５３】その後で、やはり窒素を導入しながら、ワ
イヤー状カーボン５２２を石英ガラス管５１３にセット
し、封着用端子５２３を取り付ける。

【０４５４】端子部本体設定後のアニール工程も窒素ガ
スを導入しながら行う。

【０４５５】導入ガスとしては、窒素、ヘリウム、アル
ゴン、ネオン等の非酸化性ガスを用いることができる
が、経済性の点からは窒素が妥当である。

【０４５６】石英ガラス容器の組み立てが終わったら、
容器内の排気を行って容器内を所定の圧力に設定する。
これによって、前述の石英ガラス管５１３内も、所定の
減圧状態となる。

【０４５７】一般に、カーボン材は、酸化され易いため
窒素等の非酸化性ガスを容器内に充填するか又は容器内
を真空にする必要がある。しかし、真空状態では、カー
ボン材と石英ガラスとの反応が促進する傾向があるた
め、本発明では容器内に非酸化性ガスを充填する方法を
採用する。

【０４５８】窒素ガスを導入しながらヒータを加熱する
方法では、窒素ガスラインの設置等により熱処理装置の
構造が複雑になるため、本発明の好ましい態様では容器
内部を密閉型にして若干の窒素ガスを内部に封入する。
封入圧力は、以下のようにして定める。

【０４５９】例えば、１０００℃で使用し、熱処理炉内
の圧力が真空と常圧の両方で使用する場合は、ヒータ内
部の圧力は、０〜１ａｔｍの中間をとって０．５ａｔｍ
程度に設定する。１０００℃で０．５ａｔｍにするため
には、室温２０℃では０．５ａｔｍ×２９３Ｋ／１２７
３Ｋ×７６０Ｔｏｒｒ／ａｔｍ＝８７Ｔｏｒｒとなり、
室温で８７Ｔｏｒｒになるようにヒータ内部を減圧して
から封じる。ヒータ内部は、例えば０．１気圧程度に設
定する。

【０４６０】すなわち、窒素ガスを導入しながら組み立
て作業を行い、組み立て終了後にガス導入管５１４から
窒素ガスを抜き、容器内部を所定の圧力に調整する。

【０４６１】容器内を減圧することは、石英ガラス容器
の寿命の点でも有利である。コンピュータシミュレーシ
ョンの結果、ヒータ用の石英ガラス容器では、外部から
の圧力より内部からの圧力に対して破損に弱いとの結果
が得られている。窒素ガスを常温で１気圧に封入する
と、ヒータ加熱時には内部の窒素が膨張し、石英ガラス
容器の内部から圧力が作用することになる。

【０４６２】最後に、ガス導入管５１４は、下容器５１
１の下面に近い位置で火炎により封じて除去する。この
ため、ガス導入管５１４と石英ガラス管５１３は、閉栓
作業ができる程度の間隔をおいて配置する。

【０４６３】なお、本発明の特に半導体処理装置用とし
ての有効なカーボンヒータは上述のような熱処理装置の
みならず、半導体を高温化で洗浄を行う洗浄装置などに
も適用することができる。

【０４６４】エグザンプル４−２−１ 厚さ８．０ｍｍの石英ガラス板に溝加工及び外径加工を
施し、その後、加工表面に酸水素火炎でつや出し処理を
行って外径２４０ｍｍの半円形、石英ガラス製下容器を
得た。また、厚さ８．０ｍｍの石英ガラス板を用いて下
容器に対応する上容器を形成した。

【０４６５】下容器にはガス導入用の石英ガラス管と端
子用の石英ガラス管を下容器に溶接した。前者の外径は
６．５ｍｍ、後者の外径は２５．４ｍｍであった。

【０４６６】下容器の溝内及び端子用ガラス管内にヒー
タ部材と端子一式を配置して上容器を被せ、ガス導入用
ガラス管から窒素ガスを導入しながら、上下容器の外周
を溶接した。なお、開先はＣ５とし、溶接肉盛りは１ｍ
ｍとした。これ以降の工程も、原則として、窒素ガスを
導入しながら行った。

【０４６７】ヒータ部材の他端の端子部本体を石英ガラ
ス管の解放端に配置して封着した。そして、アニール処
理を行った。

【０４６８】最後に、ガス導入用の石英ガラス管から窒
素ガスを排気し、容器内圧力を１８０Ｔｏｒｒに設定し
て、ガス導入用管を封着除去した。

【０４６９】以上の手順で製作した断面Ｔ字形のカーボ
ンヒータを用いて、加熱試験を行った。

【０４７０】発熱体に電流を流し、ヒータ温度が放射温
度計で１１００℃になった時点でヒータ内圧力を測定し
たところ、約１気圧であった。また、複数本のカーボン
ワイヤ束部の温度は、１０５℃であった。

【０４７１】室温からヒータ温度が１１００℃になるま
でに要した時間は、約１０秒であった。

【０４７２】ヒータ温度１１００℃で１０００時間継続
使用したが、異常は認められなかった。

【０４７３】また、ヒータ温度１３００℃の加熱も問題
なく行うことができた。

【０４７４】以下、図７６〜図８６を参照して第４−２
グループの発明のより好適な実施例を説明する。

【０４７５】図７６は、本発明のカーボンヒータ用端子
装置を適用したカーボンヒータを示す斜視図である。図
７７は、その上面図である。

【０４７６】カーボンヒータ６０１は、半ドーナツ形の
石英ガラス製容器６０２を有し、その下部に石英ガラス
管６０３が垂直に接続されている。

【０４７７】石英ガラス製容器６０２は容器本体とフタ
部材から構成され、容器本体にはヒータ部材６１２を配
置するための溝６０４が形成されている。溝６０４の両
端には、端子装置を配置するための端子用凹所６０６が
設けてある。また、容器６０２内を非酸化性雰囲気にす
るためのガス導入・排出口６０８とガス通路６０７も形
成されている。

【０４７８】カーボンヒータ６０１を２個組合わせて円
形のヒータ面を形成し、半導体製造装置用ヒータとして
用いることができる。

【０４７９】端子用凹所６０６及び石英ガラス管６０３
内には、本発明における端子装置が配置される。

【０４８０】本発明の端子装置には、ヒータ部材６１２
と複数のワイヤー状カーボン端子線６１３を接続するた
めの第１の端子装置６１０及び６００、複数のワイヤー
状カーボン端子線６１３と金属製端子線６４１を接続す
るための第２の端子装置６４０、石英ガラス管６０３の
内側の金属端子線（内接線）６４１と電源側の金属製端
子線（外接線）６５３を接続するための第３の端子装置
６５０の３種類がある。

【０４８１】先ず、図７８〜図８３を参照して、第１の
端子装置について説明する。

【０４８２】この端子装置６２０は、中間部材６３４を
用いて端子部材６１１と端子線接続部材６１６を接続す
る構成になっている。

【０４８３】棒状端子部材６１１の外形は、全体的に円
柱棒状である。棒状端子部材６１１の一端側には、ヒー
タ部材６１２を挿入するための貫通穴６１４が端面と平
行に形成されている。この貫通穴６１４に通じるよう
に、ねじ穴６２３が設けてある。貫通穴６１４とねじ穴
６２３は、図８０に示すように、貫通穴６１４の中央で
Ｔ字形に交差している。

【０４８４】貫通穴６１４にヒータ部材６１２を挿入
し、ねじ穴６２３に固定用ねじ６１９をねじ込んで発熱
体６１２を固定する。このようにすれば、確実にしっか
りと固定でき、スパークを発生させずに棒状端子部材６
１１からヒータ部材６１２に電力を供給することができ
る。

【０４８５】棒状端子部材６１１の他端側には、端子線
ガイド部材６１６を接続するための大径のめくらねじ穴
６１５が形成されている。めくらねじ穴は軸線上に配置
される。端子線ガイド部材６１６は、中間部材６３３を
介し、端子部材６１１に連結される。

【０４８６】中間部材６３３は、外周におねじ部６３４
を有する円筒形の部材である。

【０４８７】端子線接続部材６１６は、全体的に円筒状
に形成される。その貫通穴は、下端部付近で円錐状に狭
くなっている。その反対側の接続端側の内周には、中間
部材６３３のおねじ部６３４に対応するめねじ部６２２
が形成されている。

【０４８８】端子線接続部材６１６の貫通穴内には中子
部材６３５が挿入される。中子部材６３５はプレーンな
円筒状であり、端子線側の端部は円錐状に突出してい
る。

【０４８９】中子部材６３５は、その一部分のみが端子
線接続部材６１６の貫通穴内に挿入されるようにするこ
ともできる。そのためには、例えば、中間部材６３３に
凹所を形成すれば良い。

【０４９０】ワイヤー状カーボンからなる端子線６１３
は、端子線接続部材６１６と中子部材６３５の間に挟ま
れて分配された状態で押圧固定される。中子部材６３５
の外側に浅い溝を複数本設けて、分割したワイヤを案内
するようにしても良い。

【０４９１】組み立てに際しては、図７８に示すよう
に、複数のワイヤー状カーボン端子線６１３を複数のワ
イヤ６１３ａに適当に分配して中子部材６３５で軽く押
え、ズレないようにして中間部材６３５のネジ込みを行
う。

【０４９２】このように複数のワイヤー状カーボン端子
線６１３を配置した接続部材６１８と中子部材６３１の
セットを、中間部材６３３を介して端子部材６１１に捩
じ込むことにより、前記溝状領域に配置された端子線６
１３ａを端子部材６１１に強く接続することができる。
従って、良好な導通が保証される。

【０４９３】また、形状柔軟性があるヒータ部材を、熱
膨張や熱変形に対して、カーボンヒータ内で異常な応力
を生じさせずに接続することが可能となる。

【０４９４】上記ワイヤー状カーボン端子線６１３は、
ヒータ部材６１２と同じ材質である方が良い。また、材
質が異なる場合には、複数本のワイヤー状カーボンの端
子線６１３の単位長さ当たりの抵抗値を、ヒータ部材６
１２のそれより相応に小さくして、端子線の発熱を十分
に抑えるようにする。

【０４９５】ワイヤー状カーボン端子線６１３とヒータ
部材６１２の温度は、概ね電気的抵抗値比率となった。
例えば、ヒータ部材６１２の抵抗値が１０Ω／ｍ・本で
端子線６１３が１Ω／ｍ・本の場合には、ヒータ部材６
１２の温度が１０００℃であれば端子線は約１００℃で
あった。

【０４９６】ワイヤー状カーボン端子線６１３とヒータ
部材６１２が同じ材質の場合には、端子線のワイヤ本数
をヒータ本数の５倍以上にすることが好ましい。仮に、
ヒータ１本に対して端子線のワイヤ本数が４本とする
と、通常の半導体処理工程におけるようにヒータ温度が
１１００℃となった場合に、端子線温度は約２７５℃で
あった。２７５℃は、バイトン等の真空シール材が劣化
する温度である。これに対し、ワイヤ本数を５本にする
ことによって、端子線温度が約２２０℃となり、耐熱温
度２３０℃以下にすることができた。

【０４９７】このように、電力を伝達する上記ワイヤー
状カーボン端子線６１３の温度をさげることにより、バ
イトン等の真空シール材の劣化を防止することができ
る。また、ワイヤー状カーボン自体がカーボンファイバ
から構成されているため、ヒータからの熱伝導を抑える
ことができる。例えば、通常の特殊炭素材料の熱伝導率
が１００Ｗ／ｍＫであるのに対し、ワイヤー状カーボン
では１Ｗ／ｍＫ以下である。

【０４９８】次に、図８４と図８５を参照して、第２の
端子装置について説明する。

【０４９９】この端子装置６４０は、ワイヤー状カーボ
ンからなる端子線６１３と金属製の端子線６４１とを、
上記ワイヤー状カーボン接続部材６４３と、端子部本体
６４２と、金属線接続部材６４５を用いて接続する構成
になっている。

【０５００】上記ワイヤー状カーボン接続部材６４３
は、前述した第１の端子装置における端子線接続部材６
１６と大体同じ形状であり、その作用も同様である。

【０５０１】端子部本体６４２は全体的に円筒型の部材
であり、その一端側にはワイヤ束ガイド手段６４３を接
続するための接続部６４４が設けてある。他端側には金
属線接続部材６４５を接続するための接続部６４６が設
けてある。

【０５０２】接続部６４４は、めねじ部を有する大径の
ねじ穴である。

【０５０３】接続部６４６には、中子部材６４７を収容
するためのテーパ部（穴）６４２ｂが形成されている。
このテーパ穴と前記大径ねじ穴は貫通している。また、
接続部６４６の外周には、おねじ部が形成されている。

【０５０４】金属線接続部材６４５はカップ状部材とし
て構成され、端子部本体６４２の接続部４６に被せてね
じ込むようになっている。

【０５０５】図８５に示すように、中子部材６４７は２
つの割型になっており、合わせると円錐台形状となる。
外周のテーパ面は、端子部本体６４２のテーパ部６４２
ｂに対応している。各割型の対向面には、金属線を保持
するための溝状保持部６４７ａが設けてある。

【０５０６】端子部本体６４２の接続部６４４と複数の
ワイヤー状カーボン接続部材６４３の底部（ワイヤ束６
１３の反対側）は、外周にネジ部を有する円筒中子６４
８を介して接続される。

【０５０７】図８４に示すように、金属線６４１を保持
した状態の端子部本体６４２の接続部６４６に、金属線
接続部材６４５をねじ込むことにより、金属線６４１を
確実に端子部本体６４２に接続することができスパーク
発生を防止できる。これは、割型中子６４７と端子部本
体６４２のテーパ穴とのテーパ係合作用による。

【０５０８】金属製端子線６４１としては、Ｍｏ（モリ
ブデン）製金属棒６４１を用いることが好ましいが、タ
ングステンも使用可能である。

【０５０９】Ｍｏは、炭素材料と極めて近い熱膨脹係数
を有するため、炭素製端子本体の熱履歴によりクラック
等の割れを防止できる。

【０５１０】また、Ｍｏは、融点が約２１００℃と高温
であるため、金属不純物の発生を抑えることができる。
それゆえ、Ｍｏ製金属棒は、石英製の封着端子の内接線
（ヒータ側の端子線）として好適である。

【０５１１】端子部本体６４２と中子部材６４７は炭素
材で形成することが好ましい。炭素材は、純化し易く、
３０００℃の高温まで耐え得るので都合が良い。また、
中子部材６４７はモリブデンロッドを支持するので、ク
ラック防止のため、モリブデンと近似の熱膨張係数を有
する炭素材が好適である。なお、Ｍｏと炭素材の熱膨張
係数は、いずれも４．２〜４．８×１０^-6／℃である。

【０５１２】最後に、図８６を参照して、第３の端子装
置の実施例を説明する。図８６は、カーボンヒータの一
部と第１〜第３の端子装置を概略的に示している。

【０５１３】第１の端子装置と第２の端子装置は、ガラ
ス管６０３内で複数のワイヤー状カーボン端子線６１３
によって接続されている。このように導電線として複数
のワイヤー状カーボン端子線６１３を用いることによ
り、電気抵抗を下げ発熱を押さえることができる。ま
た、ワイヤー状カーボンは熱伝導も極めて小さい利点を
有している。

【０５１４】ガラス管６０３内には、窒素あるいはアル
ゴンガスをチャージするのが好ましい。これにより、管
内に配置した端子装置の高温時耐酸化性を向上できる。

【０５１５】第３の端子装置６５０は、石英ガラス管６
０３の内側に配置された内接線６４１と電源側の外接線
６５３を接続するためのものである。

【０５１６】この実施例では、内接線６４１はモリブデ
ン棒６４１である。モリブデン棒６４１の一端は第２の
端子装置６４０に接続され、他端はモリブデン箔６５５
に接続されている。モリブデン棒６４１は、ヒータ部材
６１２とは間接的に接続される。

【０５１７】石英ガラス管６０３の下端部には、石英ガ
ラス製のキャップが接続されており、モリブデン棒６４
１はキャップを通って引き出されている。

【０５１８】モリブデン箔６５５の底部側からは、２本
の外接線６５３が外側に引き出されている。外接線６５
３は一極でも良い。

【０５１９】そして、モリブデン箔６５５全体が包み込
まれるように、ピンチシール部６５６が形成されてい
る。ピンチシール部６５６は、モリブデン箔６５５を、
ガラス管３の内部及び大気から遮断している。ピンチシ
ール部６５６は、石英ガラス製である。

【０５２０】ピンチシール部６５６は、例えば石英製の
キャップの先端部を加熱軟化させピンチして（はさみ込
んで）密封することにより形成できる。

【０５２１】以上のように、カーボンファイバー束を編
み込んだヒータ部材６１２は、内接線６４１に直接接続
せず、間接的に接続される。つまり、上記ヒータ部材を
熱的に遠ざけて配置することが重要である。

【０５２２】外接線６５３としては、直径１．４ｍｍ〜
２．０ｍｍのモリブデンロッド２本を用いることができ
る。

【０５２３】内接線６４１としては、直径１．４ｍｍ〜
２．０ｍｍのモリブデンロッドを使用できる。

【０５２４】石英パイプ６０３としては、外形１５ｍｍ
以上のパイプを使用できる。

【０５２５】モリブデン箔６５５としては、幅が８ｍｍ
以上で、厚さが０．２ｍｍ〜０．５ｍｍのものを使用で
きる。

【０５２６】エグザンプル４−２−２ エグザンプル４−２−２は第１の端子装置に係る。

【０５２７】窒素雰囲気中で純化した端子部材を２個配
置し、その間に純化したヒータ部材２本を１ｍの間隔で
固定した。この時の電気抵抗値は５Ωであった。次に、
中子部材と端子線接続部材を用いて端子部材に１８本の
ヒータ部材を固定し、図７８の端子装置を製作した。そ
して、このヒータ部材からヒータに電力を供給した。１
０分後にヒータの温度が１１００℃になり、電気抵抗値
は２．５Ωになった。また、この時のカーボンワイヤ１
８本の温度を測定したところ１０５℃であった。

【０５２８】この状態で１０００時間使用したが、電気
抵抗の変化は確認されなかった。

【０５２９】使用したカーボンワイヤ、端子部材、及び
他の炭素部材は、灰分で５ｐｐｍ以下に純化したもので
ある。

【０５３０】これに対して、未純化品を使用したとこ
ろ、１６時間で断線した。断線後のカーボンワイヤヒー
タ部をＥＰＭＡで観察したところ、鉄による劣化が認め
られた。

【０５３１】このように、ヒータ部材及びその他の炭素
部材は、配分で５ｐｐｍ以下とするのが好ましい。ま
た、純化した炭素材の鉄濃度は、０．１ｐｐｍ以下とす
るのが良い。

【０５３２】エグザンプル４−２−３ エグザンプル４−２−３は第２の端子装置に係る。

【０５３３】直径２ｍｍのＭｏ製金属棒を用いて、図８
４の端子装置を製作した。石英ガラス製容器にカーボン
ワイヤヒータを配置して容器内を窒素雰囲気に保ち、エ
グザンプル４−２−２の端子装置、及びエグザンプル４
−２−３の端子装置を接続した。

【０５３４】ヒータ部材の長さは１ｍで、２本の配線と
した。ヒータの抵抗値は、室温では５Ωであり、１１０
０℃の加熱時に２．５Ωであった。ヒータが１１００℃
の時、ワイヤー状カーボン端子線（１８本）の温度は、
１０５℃であった。また、Ｍｏ製金属端子部は、５５℃
であった。

【０５３５】このカーボンヒータを１０００時間使用し
た結果、端子本体にクラック等の損傷は発生せず、その
他の問題も生じなかった。

【０５３６】なお、エグザンプル４−２−３における端
子装置の炭素部材も、エグザンプル４−２−２と同様に
純化処理したものを用いた。

【０５３７】エグザンプル４−２−４ エグザンプル４−２−４は第３の端子装置に係る。

【０５３８】直径１．４ｍｍの外接線を２本、外径が１
５ｍｍの石英パイプ、また幅８ｍｍのＭｏ箔を使用し、
図８６に示す第３の端子装置を製作した。この端子装置
に３０Ａの電流を流したところ封着部にクラック等の破
損が生ずることがないことが確認された。

【０５３９】第４−２グループの発明の第１のカーボン
ヒータ用端子装置によれば、ヒータ部材と複数のワイヤ
ー状カーボンからなる端子線とを確実に且つ容易に接続
することができる。また、この端子装置はシンプルな構
造を有し、寿命も充分に良い。

【０５４０】第４−２グループの発明の第２のカーボン
ヒータ用端子装置によれば、複数のワイヤー状カーボン
からなる端子線と金属製の端子線とを確実に且つ容易に
接続することができる。また、この端子装置はシンプル
な構造を有し、寿命も充分に良い。

【０５４１】第４−２グループの発明の第３のカーボン
ヒータ用端子装置によれば、３０Ａ程度の大電流で使用
しても長寿命を享受できる。

【０５４２】なお、第４−２グループの発明は前述の実
施例に限定されない。例えば、各部材のめねじとおねじ
の関係や凹凸の関係を逆にすることは自在にできる。そ
のような設計変更は、本明細書の記載に基づいて当業者
が容易に成し得ることなので、ここでは詳述しない。

【０５４３】第５グループの発明 以下、図４１〜図６１を参照して第５グループの発明の
好適な実施例を説明する。

【０５４４】図４１の（Ａ）及び（Ｂ）は第５グループ
の発明を半導体製造装置に用いた第１実施例と第２実施
例を示す概略図である。

【０５４５】ヒータユニット２１０は円筒形の炉芯筒管
２１１を備え、その外側にヒータ部材２１２が巻かれて
いる。図４１の（Ａ）に示す第１実施例では、ヒータ部
材２１２は縦方向に往復するように巻かれているが、図
４１の（Ｂ）に示す第２実施例では、ヒータ部材２１２
は螺旋状に巻かれている。

【０５４６】また、上記第１実施例及び第２実施例のヒ
ータ部材２１２は、複数のゾーンに分割して別個に制御
すれば、炉内上下の温度分布を均一に制御し易くなる。

【０５４７】ヒータ部材２１２としては、灰分が１０ｐ
ｐｍ以下の高純度カーボンワイヤーが適している。この
ような高純度カーボンワイヤーを用いることによって、
不純物汚染を防止でき、また、熱伝導が小さく熱容量も
少ないので急速昇降温が可能となる。

【０５４８】炉芯筒管２１１の内側下部には、複数本の
カーボンファイバーを束ねたカーボンファイバー束を複
数本用いてワイヤー状の長細形状に編み込んだヒータ部
材２２２とする平板容器状のカーボンヒータ２２０が配
置されている。なお、ヒータ部材２２２としては、長細
形状であれば、テープ形状のようなものでも使用でき
る。また、上記ヒータ部材の具体例としては直径３μｍ
のカーボンファイバーを３３０本束ねたカーボンファイ
バー束を９本用いて、直径約２ｍｍのワイヤー形状に編
み込んだものである。

【０５４９】図４２と図４３はカーボンヒータ２２０を
示す上面図及び断面図である。

【０５５０】カーボンヒータ２２０は、石英ガラス製容
器２２１内で、高純度カーボン製棒状端子部材２２３及
び透光性アルミナ単体からなるワイヤー支え治具２２４
により前記ヒータ部材２２２を支持した構成になってい
る。

【０５５１】石英ガラス製容器２２１は透明石英で構成
でき、容器本体２４７とベース２４８からなる。容器本
体２４７とベース２４８は、磨りガラスによって接合さ
れる。

【０５５２】容器本体２４７の外表面露出部、特に発熱
面となる上面は断面半円状もしくは台形状の凸部が全体
としてストライプ状に、もしくは同心円状に、さらにも
しくは格子状に形成されており、この外表面がつや出し
処理されていることが好ましい。これにより本発明のヒ
ータ部材の如き線状ヒータ部材によるヒータ面上方への
発熱を、光の散乱によって均一化せしめるといったプリ
ズム効果が得られる。通常、同様の効果を得るために、
ヒータ面をサンドプラスト処理する方法が採用される
が、この場合には、表面が砂目状となっており、この表
面からの放熱が抑制され、石英ガラス自身に熱を蓄積し
てしまいエネルギー効率が低下してしまう。この意味
で、上記つや出し処理されていることは、重要な事項で
ある。

【０５５３】また、石英ガラス製容器は、多数の微小閉
気孔が内在する不透明石英で構成することもできる。

【０５５４】ベース２４８には、石英ガラス製の枝管２
３３が接続されている。ヒータ部材であるカーボンの酸
化を防止するために、この枝管２３３から不活性ガスや
窒素ガス等を導入できる。また、容器内の排気を行い、
例えば１０ｔｏｒｒ以下の真空にする場合にも枝管２３
３を利用できる。

【０５５５】ベース２４８の上面には、後述するワイヤ
ー支持部材２２４を設定する多数の挿入穴と、棒状端子
部材２２３を通すための２つの貫通穴が設けてある。

【０５５６】ベース２４８は、カーボンヒータ２２０の
下方への熱の逃げを防止するために、不透明石英ガラス
で構成される。ベースの上面又は上方には、ガラス状カ
ーボンからなるカーボン製反射板２２５が配置される。
このように、ヒータ部材２２２の下方に反射板２２５を
置くことにより、下方への熱放射を低減することができ
る。反射板２２５の表面には中心線平均粗さＲａで０．
１μｍ以下の鏡面加工が施されている。

【０５５７】上述のとおり、第５グループの発明では、
カーボンファイバーを束ねたカーボンファイバー束を複
数本用いてワイヤ状の長細形状に編み込んだヒータ部材
２２２をヒータとして使用し、これを複数のワイヤー支
え治具２２４によって屈曲させ、半導体ウエハのような
略円板状体をその面内温度分布が均一となるように加熱
しようとするものである。

【０５５８】そのためには、このヒータ部材２２２をい
かに均一な張り状態とするかが重要なポイントとなる。

【０５５９】第５グループの発明では、図４２に示す如
く、まずヒータ部材２２２を、すべてのワイヤー支え治
具２２４の貫通孔に通し、また、両端を各々棒状の端子
部材２２３の横穴２３７に挿通した後、一方の棒状端子
部材２２３に、ボルト状の押え部材２２８でヒータ部材
２２２を加圧保持し、他の一方側のヒータ部材２２２を
適度な力で引張りながら、同様にボルト状の押え部材２
２８で加圧保持させるのである。

【０５６０】上記ヒータ部材２２２としては、灰分１０
ｐｐｍ以下のものを用いるのが好ましい。この場合、不
純物汚染を防止でき、また、熱伝導が小さく熱容量も少
ないので急速な昇降温が可能となる。

【０５６１】上記ヒータ部材２２２は、ワイヤー支え治
具２２４にガイドされ、容器２２１の面と平行な面上で
複数の屈曲部を有しジグザグに配置される。ヒータ部材
２２２の両端には、棒状の端子部材２２３が配置されて
おり、これを介して電力が供給される。

【０５６２】図４４は、端子部材２２３の組立図であ
る。端子部材２２３は、端子本体２２３ａと、押え部材
２２８と、キャップ２２９から構成される。端子部材２
２３は、露出部の少なくとも一部、好ましくは露出部全
部がＳｉＣでコーティングされる。このようにＳｉＣコ
ーティングを行えば、大気中でも使用可能となる。

【０５６３】端子本体２２３ａはカーボン製であり、全
体的にボルト型に形成されている。端子本体２２３ａの
軸方向の中間付近には、軸と直交する貫通した横穴２３
７が設けてある。端子本体２２３ａの六角状頭部から貫
通した横穴２３７にかけては、押え部材を収容するため
の軸方向穴２３６が形成されている。軸方向穴２３６の
内壁にはネジが切ってある。端子本体２２３ａの脚部に
もネジが切ってある。図４４では、端子本体２２３の頭
部は六角になっているが、スパナ等の工具で回転できる
形状であれば他の形状でも良い。

【０５６４】押え部材２２８は、端子本体２２３の軸方
向穴２３６に対応したネジ型に形成されている。その頭
部には、マイナスドライバー用の溝２３５が設けてあ
る。押え部材２２８は端子本体２２３の軸方向穴２３６
にねじ込まれ、貫通穴２０３に挿入されたヒータ部材２
２２を押える。このように、押え部材２２８を用いてヒ
ータ部材２２２を端子本体２２３ａにしっかり密着させ
ることにより、ヒータ部材２２２の抜け落ちとスパーク
発生を防止できる。

【０５６５】キャップ２２９は、端子本体２２３ａの脚
部のネジに対応したナット型に形成されている。

【０５６６】端子本体２２３ａ及びキャップ２２９と石
英ガラス表面との接触部に膨張黒鉛シート（図示せず）
を挟むことにより、ヒータ内部への空気漏れやダスト発
生を防止できる。

【０５６７】図４５の（Ａ）は、図４２〜図４３のワイ
ヤー支え治具２２４を示す斜視図であり、（Ｂ）は、ワ
イヤー支え治具の変形例を示す断面図である。

【０５６８】ワイヤー支え治具２２４は、薄肉の円筒型
であり、ヒータ部材２２２を通すための穴２２４ａが開
けられている。ワイヤー支え治具２２４の根元部は、石
英ガラス容器２２１の設定穴内に埋め込まれる。

【０５６９】ワイヤー支え治具２２４でヒータ部材２２
２を支持することによって、ヒータ部材２２２が石英ガ
ラス容器に触れないように保つ。このようにすれば、ワ
イヤーの珪化を防ぎ、電気抵抗の変化を防止できる。

【０５７０】ワイヤー支え治具２２４を薄肉の円筒型つ
まりパイプ状にすると、上方への熱放射を大きくすると
共に、熱容量を小さくできる。熱容量が小さいと、熱応
答が早くなり、サーマルショックに強くなる。

【０５７１】ワイヤー支え治具２２４は、透光性の透明
アルミナで形成することができる。この場合、透明部か
らの熱の輻射が多くなるため、被処理物の温度均熱性を
向上できる。

【０５７２】ワイヤー支え治具２２４に必要とされる特
性は、例えば、１３００℃程度の高温下でのヒータ部材
２２２との非反応性であり、また非導電性である。この
両条件を満足するのが透光性アルミナであり、これなら
ば単体で形成することができる。ただし、透光性アルミ
ナにおいても、急速昇温の度合いを高めようとすると、
熱衝撃のため、ワイヤー支え治具にクラックや破損が生
ずるおそれがある。これを解決する構造として、高純度
カーボン及び透光性アルミナの組立部材からなる。特
に、前記組立部材のヒータ部材に接する部分が、高純度
カーボン材料から成り、前記組立部材の、平板状容器２
２１に配置接続する部分が、透光性アルミナ材料から成
る構成が最適なものとなる。

【０５７３】図４５の（Ｂ）のワイヤー支え治具２４１
は、カーボン部材２４２とアルミナパイプ部材２４３を
接続した構成になっている。カーボン部材２４２には、
ヒータ部材２２２を貫通させるための横穴２４４が形成
されている。

【０５７４】図４６〜６０は、図４２〜４４の実施例に
変更を加えた実施例を示している。図４６はヒータ部材
２２０の主要部を示す断面図である。棒状端子部材や、
これとのヒータ部材との接続構造は、図４２〜４４の実
施例と、図４６〜６０の実施例で、実質的に共通してい
る。以下に、特徴となる構成について説明する。

【０５７５】ヒータ部材２２２は、複数本のカーボンフ
ァイバーを束ねたカーボンファイバー束を複数本用いて
ワイヤー形状に編み込んだものである。このヒータ部材
２２２としては、長細形状であれば、テープ形状のよう
なものでも使用できる。ヒータ部材２２２は、ある厚み
（約２ｍｍ）を有する編み込み式のものが好ましい。ね
じり（捩り）ワイヤーは、ほぐれ易く、温度のバラツキ
があり、均熱性に劣る傾向がある。すると、電気抵抗に
バラツキが生じ、ウエハに対する均熱性が低下する。

【０５７６】上記ヒータ部材２２２としては、灰分３ｐ
ｐｍ以下のカーボンワイヤーを使用するのが好ましい。
この場合、不純物汚染を防止でき、また、熱伝導が小さ
く熱容量も少ないので急速な昇降温が可能となる。

【０５７７】ヒータ部材２２２の両端には、カーボン製
端子部材２２３が配置されており、端子部材２２３を介
して電力が供給される。

【０５７８】図４６〜４８に示されているように、端子
部材２２３は、中間部にフランジ２２３ａを有する。そ
のフランジ２２３ａの一方側にはオネジ２２３ｂが形成
されており、他方側には軸方向の穴２２３ｃと横方向の
穴２２３ｄが形成されている。ワイヤーのヒータ部材２
２２を端子部材２２３の横方向の穴２２３ｄに挿入して
から、カーボン製のボルト状押え部材２２８を端子部材
２２３の軸方向の穴２２３ｃにねじ込んで、ワイヤー２
２３を端子部材２２３に固定する。

【０５７９】アルミナ碍子のリング２６３がワイヤーの
ヒータ部材２２２から下方に離れていて、端子部材２２
３のフランジ２２３ａに接して配置してある。これによ
って、ガラス状カーボンからなるカーボン製反射板２２
５とカーボン製端子部材２２３の電気的絶縁を図ってい
る。

【０５８０】ベース２４８の上側に前述の端子部材２２
３のフランジ２２３ａが設定され、ベース２４８の下側
に炭素と炭素繊維の複合材（Ｃ／Ｃ）で作られたスプリ
ング・ワッシャー２６５が設定されている。ナット２６
６を端子本体２２３のオネジ２２３ｂにねじ込むことに
より、端子部材２２３はベース２４８に固定される。付
加端子２６７はその軸方向の穴２６７ｂに形成したメネ
ジが端子部材２２３のオネジ２２３ｂにねじ結合されて
固定されている。

【０５８１】カーボン製付加端子２６７には、ボルト状
の押え部材２６８がネジ込まれている。付加端子２６７
は、露出部の少なくとも一部、好ましくは露出部全部が
ＳｉＣでコーティングされる。このようにＳｉＣコーテ
ィングを行えば、大気中でも使用可能となる。

【０５８２】付加端子２６７の軸方向の中間付近には、
軸と直交する貫通した横穴２６７ａが設けてある。付加
端子２６７の一端部から穴２６７ａにかけては、押え部
材２６８を収容するための軸方向の穴２６７ｂが形成さ
れている。軸方向の穴２６７ｂの内壁にはネジが切って
ある。付加端子２６７の他端部にもネジが切ってある。

【０５８３】押え部材２６８は、付加端子２６７の軸方
向穴２６７ｂに対応したネジ型に形成されている。押え
部材２６８は付加端子２６７の軸方向穴２６７ｂにねじ
込まれ、横穴２６７ａに挿入されたワイヤー状カーボン
からなる端子線２７０を押える。このように、押え部材
２６８を用いてワイヤー状カーボンからなる端子線２７
０を付加端子２６７にしっかり密着させることにより、
ワイヤー状カーボンからなる端子線２７０の抜け落ちと
スパーク発生を防止できる。

【０５８４】ワイヤー状カーボンからなる端子線２７０
は、複数本のカーボンファイバーを束ねて拠ったカーボ
ンファイバー束を複数本（例えば２０本）編み込んだも
のである。

【０５８５】ワイヤー状カーボンからなる端子線２７０
の他端は、さらに別の付加端子２７２に固定されてい
る。この付加端子２７２の上端には軸方向の穴２７２ａ
が形成されており、そこにメネジが切ってある。その穴
２７２ａの底を貫通するように横方向の穴２７２ｂが付
加端子２７２に形成されている。ワイヤー状カーボンか
らなる端子線２７０の端部をその横方向の穴２７２ｂに
挿入してから、止めネジ２７３を付加端子２７２の軸方
向の穴２７２ａにねじ込んで、ワイヤー状カーボンから
なる端子線２７０を付加端子２７２に固定する。

【０５８６】付加端子２７２の下端部には、オネジ部２
７２ｃが形成してある。そこにナット２７４をねじ込ん
で、金属配線２７５の一端が付加端子２７２に固定され
る。この金属配線２７５の他端は、電源（図示せず）に
接続されている。

【０５８７】通常は、上述のナット２６６に金属配線２
７５を接続するが、この場合には、カーボン製端子本体
２２３の発熱に伴い、金属配線が酸化され劣化するが、
特に上記ワイヤー状カーボンからなる端子線を設けた構
造によって、このような問題が解消される。

【０５８８】図４８〜４９は、図４６の端子部材２３の
具体例を示している。

【０５８９】図５０〜５１は、図４６の付加端子６７の
具体例を示している。

【０５９０】図５２〜５３は、図４６の押え部材２８の
具体例を示している。

【０５９１】図５４〜５５は、図４６の押え部材６８の
具体例を示している。

【０５９２】図５６〜５７は、図４６の付加端子７２の
具体例を示している。

【０５９３】図５８〜５９は、図４６のナット７４の具
体例を示している。

【０５９４】ワイヤー支え治具２２４には、薄肉の円筒
型でありヒータ部材２２２を通すための穴が開けられて
いる。ワイヤー支え治具２２４の根元部は、石英ガラス
容器２２１の設定穴内に埋め込まれる。

【０５９５】ワイヤー支え治具２２４でヒータ部材を支
持することによって、ヒータ部材２２２が石英ガラス容
器に触れないように保つ。このようにすれば、カーボン
製のヒータ部材の珪化をより確実に防ぎ、電気抵抗の変
化を防止できる。

【０５９６】ワイヤー支え治具２２４を薄肉の円筒型つ
まりパイプ状にすることにより、上方への熱放射を大き
くすると共に、熱容量を小さくできる。熱容量が小さい
と、熱応答が早くなり、サーマルショックに強くなる。

【０５９７】ワイヤー支え治具２２４は、透光性の透明
アルミナで形成することができる。この場合、透明部か
らの熱の輻射が多くなるため、被処理物の温度均熱性を
向上できる。

【０５９８】第５グループの発明においては、棒状端子
部材２２３の長さ方向に、ボルト状押え部材２２８差し
込み用の略円筒状の穴２２３ｃが形成されており、か
つ、少なくともこの穴２２３ｃを貫通する略円状横穴２
２３ｄが形成されており、横穴２２３ｄにヒータ部材を
差し込み、穴に少なくとも横穴２２３ｄの下部に達する
長さを有するボルト状押え部材２２８を回転挿入する構
造にしているが、そのとき、図６０の（Ａ）に示すよう
に、ボルト状押え部材２２８差し込み用の略円筒状穴２
２３ｃの径を略円筒状横穴２２３ｄの径より大きくし、
図６０の（Ｂ）に示すように、横穴２２３ｄに差し込ま
れたヒータ部材が、ボルト状押え部材２２８によって加
圧され、穴２２３ｄの底に達するように偏平に変形され
ているのが好ましい。

【０５９９】図６０の如く、ヒータ部材２２２を直接ボ
ルト状押え部材２２８で偏平変形させて保持しようとす
ると、ボルト状押え部材２２８を回転挿入している際
に、ヒータ部材２２２を構成するカーボンファイバーを
少なからず切断してしまい、その結果、保持強度が低下
してしまうおそれがあるが、ボルト状押え部材２２８と
ヒータ部材２２２との間に膨脹黒鉛シート（図示せず）
を介在させる構成とすることによって、このような不具
合を回避することができる。

【０６００】なお、第５グループの発明のカーボンヒー
タは上述の態様のみならず例えば図６１に示すような半
導体ウェハの下方にこれを配置し加熱処理を行う半導体
製造装置に適用できる。

【０６０１】また、第５グループの発明は前述の実施例
に限定されない。例えば、カーボンヒータは円筒形に限
らず、六角形や矩形等でも良い。また、カーボンヒータ
におけるヒータ部材の配置は、渦巻状やその他の形状で
も良い。

【０６０２】第５グループの発明においては、特に半導
体製造装置用として有効なカーボンヒーターを複数本の
カーボンファイバーを束ねたカーボンファイバー束を複
数本用いてワイヤー状の長細形状に編み込んだヒータ部
材を複数の棒状端子部材及びワイヤー支え治具によって
平板状容器内に非接触で支持されて封入した構成にする
ことによって、発熱体の発熱ムラを低減することがで
き、均熱性が向上する。また、急速昇・降温を可能とす
ることができる。

【０６０３】また、本カーボンヒータを簡易構造とする
ことができ、低コスト化が図られ、さらにはその詳細な
構造・材質の選択によって、本カーボンヒータ特有の諸
問題を解決することができ、同ユニットの耐用寿命を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第２グループの発明のカーボンヒータの一実施
例を示す平面図。

【図２】図１のカーボンヒータのＸＸ断面図。

【図３】図１のカーボンヒータを融着処理する前の組み
立て状態を示す断面図。

【図４】図１のカーボンヒータの融着処理方法を示す断
面図。

【図５】図１のカーボンヒータの使用状況を示す側面
図。

【図６】図７のカーボンヒータを融着処理する前の組み
立て状態を示す断面図。

【図７】第２グループの本発明のカーボンヒータの他の
実施例を示す断面図。

【図８】図９のカーボンヒータを融着処理する前の組み
立て状態を示す断面図。

【図９】第２グループの本発明のカーボンヒータのさら
に他の実施例を示す断面図。

【図１０】第２グループの発明のカーボンヒータのさら
に他の実施例を示す断面図。

【図１１】図１２のカーボンヒータの組み立て図。

【図１２】第２グループの発明のカーボンヒータのさら
に他の実施例を示す断面図。

【図１３】図１２のカーボンヒータの平面図。

【図１４】図１５のカーボンヒータ用反射板の組立図。

【図１５】第２グループの発明のカーボンヒータ用反射
板の一実施例を示す断面図。

【図１６】第２グループの発明のカーボンヒータ用反射
板の他の実施例を示す断面図。

【図１７】第２グループの発明のカーボンヒータ用反射
板が隣接配置されたカーボンヒータの実施例を示す断面
図。

【図１８】第２グループの発明のカーボンヒータのさら
に他の実施例における融着処理前の状態を示す断面図。

【図１９】図１８のカーボンヒータの融着処理後の状態
を示す断面図。

【図２０】第２グループの発明のカーボンヒータのさら
に他の実施例における融着処理前の状態を示す断面図。

【図２１】第２グループの発明のカーボンヒータのさら
に他の実施例における融着処理前の状態を示す断面図。

【図２２】第２グループの発明のカーボンヒータのさら
に他の実施例を示す図で、（Ａ）が上面図、（Ｂ）が断
面半円状凸部を有する場合のＸ−Ｘ断面図、（Ｃ）が断
面台形状凸部を有する場合のＸ−Ｘ断面図。

【図２３】第２グループの発明のカーボンヒータのさら
に他の実施例を示す図で、（Ａ）が上面図、（Ｂ）が断
面半円状凸部を有する場合のＹ−Ｙ断面図、（Ｃ）が断
面台形状凸部を有する場合のＹ−Ｙ断面図。

【図２４】第２グループの発明のカーボンヒータのさら
に他の実施例を示す図で、（Ａ）が上面図、（Ｂ）が断
面半円状凸部を有する場合のＺ−Ｚ断面図、（Ｃ）が断
面台形状凸部を有する場合のＺ−Ｚ断面図。

【図２５】第２グループの発明のカーボンヒータの製造
方法の一例を示す工程図。

【図２６】第２グループの発明のカーボンヒータ（又は
カーボンヒータ用反射板）の製造方法の他の例を示す工
程図。

【図２７】図２６の製造方法で製造したカーボンヒータ
（又はカーボンヒータ用反射板）の一例を示す斜視図。

【図２８】図２７のカーボンヒータ（又はカーボンヒー
タ用反射板）の使用状態を示す斜視図。

【図２９】第１グループの発明のカーボンヒータの第１
実施例を示す斜視図。

【図３０】第１グループの発明のカーボンヒータの第２
実施例を示す斜視図。

【図３１】図３０のカーボン電極付近を示す断面図。

【図３２】第１グループの発明のカーボンヒータの第３
実施例を示す斜視図。

【図３３】第１グループの発明のカーボンヒータの第４
実施例を示す斜視図。

【図３４】図３３のカーボンヒータの一部を示す平面
図。

【図３５】図３３のカーボンヒータの変形例を示す平面
図。

【図３６】図３３のカーボンヒータの別の変形例を示す
平面図。

【図３７】第１グループの発明のカーボンヒータの第５
実施例を示す斜視図。

【図３８】（Ａ），（Ｂ）は図３７のカーボンヒータの
一部を示す斜視図、（Ｃ），（Ｄ）はその側面図。

【図３９】図３８のカーボンヒータの変形例を示す斜視
図。

【図４０】第１グループの発明の他の実施例を示してお
り、（Ａ）が横断面図、（Ｂ）が縦断面図。

【図４１】（Ａ）と（Ｂ）は、それぞれ第５グループの
発明を半導体熱処理装置に用いた第１実施例と第２実施
例を示す概略図。

【図４２】図４１のカーボンヒータを示す平面図。

【図４３】図４１のカーボンヒータの断面図。

【図４４】図４１のカーボン製の棒状端子部材の組立
図。

【図４５】（Ａ）は図４１のワイヤー支持治具を示す斜
視図、（Ｂ）はその変形例を示す断面図。

【図４６】第５グループの発明のカーボンヒータの別の
実施例における主要部の概略を示す断面図。

【図４７】図４６の端子部材の一例を示す斜視図。

【図４８】図４６の端子部材の一例を示す正面図。

【図４９】図４６の端子部材の一例を示す上面図。

【図５０】図４６の付加端子の具体例を示す正面図。

【図５１】図４６の付加端子の具体例を示す上面図。

【図５２】図４６の押え部材の具体例を示す正面図。

【図５３】図４６の押え部材の具体例を示す上面図。

【図５４】図４６の押え部材の具体例を示す上面図。

【図５５】図４６の押え部材の具体例を示す上面図。

【図５６】図４６の付加端子の具体例を示す正面図。

【図５７】図４６の付加端子の具体例を示す上面図。

【図５８】図４６のナットの具体例を示す正面図。

【図５９】図４６のナットの具体例を示す上面図。

【図６０】（Ａ）は第５グループの発明の実施例におい
て、端子部材の横方向の穴にワイヤーの発熱体を入れ、
軸方向の穴には押え部材が入っていない状態を示し、
（Ｂ）は、そのあと、押え部材を端子部材の軸方向の穴
に十分にねじ込んだ状態をしており、

【図６１】第５グループの発明のカーボンヒータの１つ
の配置例を示す説明図。

【図６２】第３グループの発明のカーボンヒータを示す
概略図。

【図６３】第３グループの発明のカーボンヒータの設定
部材を示す上面図。

【図６４】図６３の設定部材の端面図。

【図６５】第３グループの発明の実施例におけるヒータ
部材の設定の仕方を示す断面図。

【図６６】第３グループの発明の実施例におけるカーボ
ンターミナルを示す上面図。

【図６７】第３グループの発明の実施例におけるカーボ
ンターミナルを示す断面図。

【図６８】第３グループの発明のカーボンヒータの実施
例における外周部付近を示す断面図。

【図６９】第３グループの発明のカーボンヒータの実施
例における外周部付近の別の態様を示す断面図。

【図７０】第４グループの発明によるカーボンヒータの
使用状態を示す斜視図。

【図７１】第４グループの発明のカーボンヒータ単体を
示す斜視図。

【図７２】第４−２グループの発明のカーボンヒータの
詳細を示す上面図。

【図７３】第４−２グループの発明のカーボンヒータの
一部分を省略した側面図。

【図７４】第４−２グループの発明のカーボンヒータの
外周部を示す部分断面図。

【図７５】第４−２グループの発明のカーボンヒータの
外周部を示す部分断面図。

【図７６】第４−２グループの発明の端子装置を適用し
たカーボンヒータを示す斜視図。

【図７７】図７６のカーボンヒータの上面図。

【図７８】第４−２グループの発明による第１の端子装
置の実施例を示す部分断面図。

【図７９】図７８の端子装置の端子部材を示す側面図。

【図８０】図７９の端子部材Ａ−Ａ断面図。

【図８１】図７８の端子装置に用いるねじを示す側面
図。

【図８２】図８１のねじを示す上面図。

【図８３】図７８の端子装置の組立図。

【図８４】第４−２グループの発明による第２の端子装
置を示す断面図。

【図８５】図８４の端子装置の割型中子部材を示す斜視
図。

【図８６】第４−２グループの発明による第１〜第３の
端子装置とそれを適用したカーボンヒータの一部を示す
概略図。

【図８７】第４−１グループの発明の別の実施例を示す
断面図。

【図８８】第１グループの発明におけるヒータ部材の一
例を示しており、カーボンファイバー束３本を３つ編み
にした状態を示しており、

【図８９】第４−１グループの発明による半導体熱処理
装置用のカーボンヒータの使用状態を示す斜視図。

【図９０】図８９のカーボンヒータの詳細を示す上面
図。

【図９１】図８９のカーボンヒータを概略的に示す側面
図。

【図９２】図９１の符号１００の部分の拡大断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 富雄 山形県西置賜郡小国町大字若山118 (72)発明者 永田 智浩 山形県西置賜郡小国町大字西44−１ (72)発明者 山村 茂 山形県西置賜郡小国町大字小国町390 (72)発明者 齋藤 紀彦 山形県西置賜郡小国町大字西44−１ (72)発明者 寺岡 浩治 埼玉県大宮市堀崎町1661−２−308 (72)発明者 稲葉 毅 山形県西置賜郡小国町大字小国町390 (72)発明者 本間 浩幸 山形県西置賜郡小国町大字若山226 (72)発明者 中尾 賢 神奈川県相模原市田名2954−10 (72)発明者 斎藤 孝規 神奈川県相模原市大島2736 (72)発明者 長内 長栄 神奈川県相模原市清新８−１−14−605 (72)発明者 牧谷 敏幸 東京都昭島市東町２−１−22−101 Ｆターム(参考） 3K034 AA05 AA09 AA25 BB05 BC16 BC17 CA02 HA10 JA10 3K092 PP09 PP20 QA03 QA05 QB16 QB26 QB47 RE10 RF03 RF11 RF19 RF27 VV16 VV22

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本のカーボンファイバーを束ねたカ
   ーボンファイバー束を複数本用いてワイヤー状もしくは
   テープ形状の長細形状に編み込んだヒータ部材であっ
   て、かつ、含有不純物量が灰分で１０ｐｐｍ以下である
   ヒータ部材を具備するカーボンヒータ。
2. 【請求項２】 カーボンファイバーを複数本束ねたカー
   ボンファイバー束を複数本用いてワイヤー形状やテープ
   形状の縦長形状に編み込んだヒータ部材が、石英ガラス
   支持体からなる密封形部材内に支持され封入されている
   カーボンヒータ。
3. 【請求項３】 上記密封形部材は、板状の石英ガラス支
   持体によって実質的に一体化されたものであって、この
   石英ガラス支持体中の上記ヒータ部材の周辺部には中空
   の空間が形成されている請求項２に記載のカーボンヒー
   タ。
4. 【請求項４】 上記石英ガラス支持体が２枚の石英ガラ
   ス板を融着したものであり、少なくとも１枚の石英ガラ
   ス板の接合面に所定深さの配線用溝が形成されており、
   上記深さ分を含まない各々の石英ガラス板の厚さが略同
   一である請求項３に記載のカーボンヒータ。
5. 【請求項５】 上記石英ガラス支持体が厚さの異なる２
   枚の石英ガラス板を融着したものであり、少なくとも１
   枚の石英ガラス板の接合面に所定深さの配線用溝が形成
   されており、上記深さ分を含まない一方の石英ガラス板
   の厚さが他方の厚さの１／２以下になっている請求項３
   に記載のカーボンヒータ。
6. 【請求項６】 上記配線用溝が鏡面研磨もしくはつや出
   し処理されている請求項４もしくは５に記載のカーボン
   ヒータ。
7. 【請求項７】 上記配線用溝が、その長さ方向に垂直な
   断面形状が全体的に「凸」の字状になっている請求項３
   に記載のカーボンヒータ。
8. 【請求項８】 カーボンファイバーを複数本束ねたカー
   ボンファイバー束を用いたカーボンヒータ用のヒータ部
   材において、カーボンファイバーの含有不純物量が灰分
   で１０ｐｐｍ以下であることを特徴とするヒータ部材。
9. 【請求項９】 カーボンファイバーの直径が５〜１５μ
   ｍである請求項８に記載のヒータ部材。