JP2002289329A - 加熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱伝導による熱応答性が良く、熱の均一性に
優れ、熱変形、耐腐食性に優れかつ軽量化できる加熱体
を提供すること。 【解決手段】 加熱板１１は熱変形、耐腐食性及び熱伝
導性が異なる複数の金属板を接合したものであり、前記
加熱板１１の一面に付着させた第１の電気絶縁皮膜１３
と、マイカ板１９と、面状発熱体１５とを有し、前記第
１の電気絶縁皮膜１３上に前記面状発熱体１５を設け、
前記押え板１７及び前記面状発熱体１５間に前記マイカ
板１９を設け、前記加熱板１１と前記押え板１７とが相
互に固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱体に属し、特
に、シリコンウエハーの焼成やシリコンレジンの焼成加
工に用いる加熱体に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における加熱体としては、図５
及び図６に示すように、母材であるアルミニウム板４１
の一面に銅板４２、マイカ板４３、金属帯状のリボンヒ
ーター４４、マイカ板４５、ステンレス板である押え板
４６を重ね合わせ、これらをネジ止め固定して構成され
ているものがある。

【０００３】アルミニウム板４１の一面とは厚み方向で
反対面となる表面には、例えばシリコンウエハーが搭載
されて焼成される。この際、リボンヒーター４４に通電
がなされると、リボンヒーター４４が発熱して銅板４２
を介してアルミニウム板４１へ熱を伝導させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術における加熱体では、リボンヒーター４４と銅板４２
との間にマイカ板４３が設けられているので熱伝導によ
る熱応答性に劣るのでアルミニウム板４１における熱均
一性が悪く、シリコンウエハーやレジンを焼成するとき
の焼成効率が低下してしまうという問題がある。

【０００５】それ故に本発明の課題は、熱伝導による熱
応答性が良く、熱変形や熱歪を減少でき、さらに電気絶
縁性、均熱性、対摩耗性、耐腐食性に優れた加熱体を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、金属製
の加熱板と、該加熱板の一面に設けた面状発熱体と、該
面状発熱体を挟むよう前記加熱板に固定した金属製の押
え板とを含む加熱体において、前記加熱板は熱変形、耐
腐食性及び熱伝導性が異なる複数の金属板を積層して接
合したものであり、前記加熱板の一面に付着させた第１
の電気絶縁皮膜と、マイカ板とを有し、前記第１の電気
絶縁皮膜上に前記面状発熱体を設け、前記押え板及び前
記面状発熱体間に前記マイカ板を設け、前記加熱板と前
記押え板とが相互に固定されていることを特徴とする加
熱体が得られる。

【０００７】また、本発明によれば、金属製の加熱板
と、該加熱板の一面に設けた面状発熱体と、該面状発熱
体を挟むよう前記加熱板に固定した金属製の押え板とを
含む加熱体において、前記加熱板は熱変形、耐腐食性及
び熱伝導性が異なる複数の金属板を積層して接合したも
のであり、前記加熱板の一面に付着させた第１の電気絶
縁皮膜と、前記面状発熱体に対向する該押え板の一面に
付着させた第２の電気絶縁皮膜とを有し、前記第１及び
第２の電気絶縁被膜間に前記面状発熱体を設け、前記加
熱板と前記押え板とが相互に固定されていることを特徴
とする加熱体が得られる。

【０００８】

【作用】本発明に係る加熱体では、加熱板の一面に溶射
によって酸化アルミニウム皮膜などを溶射によって付着
させている。さらに、加熱板に付着させた酸化アルミニ
ウム皮膜など被膜上には、シリカ系樹脂皮膜を焼き付け
によってコーティングする。その後、第１の電気絶縁皮
膜及びマイカ板間に面状発熱体を挟み、加熱板と押え板
とをネジによって固定する。

【０００９】また、本発明に係る加熱体は、加熱板の一
面に溶射によって酸化アルミニウム皮膜などの被膜を溶
射によって付着させる。また、押え板の一面には、溶射
によって、酸化アルミニウム皮膜などの被膜を付着させ
る。

【００１０】さらに、加熱板に付着させた被膜上には、
シリカ系樹脂皮膜を焼き付けによってコーティングす
る。その後、第１及び第２の電気絶縁皮膜間に面状発熱
体を挟み、加熱板と押え板とをネジによって固定する。

【００１１】このようにして作られた加熱体は、加熱板
の一面とは厚み方向で反対面となる表面には、例えば被
加熱物としてのシリコンウエハーが搭載されて焼成され
る。この際、面状発熱体に通電がなされると、第１の絶
縁被膜を介して加熱板へ熱を伝導させるので、第１の絶
縁被膜によって絶縁性を保ちつつ熱伝導による熱応答性
が良く、熱の均一性に優れ、耐腐食性及び熱変形を減少
できる構成となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明に
係る加熱体の一実施の形態例を説明する。図１及び図２
は、本発明の第１実施の形態例における加熱体を示して
いる。図１及び図２を参照して、加熱体は、金属製の加
熱板１１と、この加熱板１１の一面に付着されている第
１の電気絶縁皮膜１３と、第１の電気絶縁皮膜１３上に
設けられている面状発熱体１５と、面状発熱体１５を挟
むように加熱板１１に固定した金属製の押え板１７と、
面状発熱体１５及び押え板１７間に介在されているマイ
カ板１９とを有している。

【００１３】この実施の形態例における加熱体では、加
熱板１１の板厚寸法は５ｍｍ程度としている。酸化アル
ミニウム皮膜若しくは酸化マグネシウム皮膜の膜厚寸法
は、２００μｍ〜４００μｍとしている。このように、
加熱板１１の一面に第１の電気絶縁皮膜１３を施すこと
で、面状発熱体１５と加熱板１１との間における絶縁性
を保つ構成としている。

【００１４】さらに、この実施の形態例における加熱体
では、加熱板１１として二枚のステンレス板１１ａ，１
１ｂ間に一枚のアルミニウム板１１ｃを介在した三層板
を採用し、押え板１７にステンレス板を採用している。

【００１５】三層板の他の例としては、二枚のステンレ
ス板間に一枚の銅板を介在した三層板、二枚のチタン板
間に一枚のアルミニウム板１１ｃを介在した三層板、一
枚のステンレス板と一枚のチタン板間に一枚の銅板を介
在した三層板などを採用する。三層板はクラッド接合に
よって一体な構成にできる。

【００１６】銅板やアルミニウム板は、ステンレス板や
チタン板よりも熱伝導性に優れた材料であり、ステンレ
ス板やチタン板は、耐腐食性や歪強度に優れた材料であ
ることから、これらの材料をバランスよく組み合わせて
接合することによって全体の厚み寸法を薄い寸法にも製
作することが可能となる。

【００１７】従って、加熱体の加熱板１１は、金属板を
複数層に構成することによって熱変形、熱歪の発生を極
力減少させることができ、かつ熱伝導性、耐腐食性、対
摩耗性が良好な加熱板１１を製作することが可能であ
る。なお、この実施の形態例では加熱板１１を三層構造
としたが、上述した熱変形や歪の発生、熱伝導性を考慮
して複数の異種金属板を組み合わせて三層以上の複数層
に構成とすることができる。

【００１８】また、面状発熱体１５は、図３に示すマイ
カ基板１５ａに線状の発熱線１５ｂを巻着することによ
って作られている。なお、面状発熱体の他の例として
は、薄い発熱抵抗板をプレスにより打ち抜いたり、エッ
チング加工によって所定のパターンを構成した金属箔ヒ
ーターを採用することができる。また他の例としては、
第１及び第２の電気絶縁皮膜１３，１９上に蒸着、ＣＶ
Ｄ、または発熱素材としてニッケルとクロムのペースト
をスクリーン印刷し発熱パターンを作り、これを焼成す
ることによっても形成できる。

【００１９】加熱体を製作するには、加熱板１１の一面
に溶射によって酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）皮膜、
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）皮膜、酸化ジルコニウム
（ＺｒＯ_２）被膜、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）被膜、酸化
チタン（ＴｉＯ_２）被膜から選択された一種の被膜を、
プラズマ照射、アーク溶射、フレーム溶射などの溶射に
よって付着させる。この際、加熱板１１として二枚のス
テンレス板１１ａ，１１ｂ間に一枚のアルミニウム板１
１ｃを介在した三層板を採用した場合には、一枚のステ
ンレス板１１ｂの一面に酸化アルミニウム皮膜、酸化マ
グネシウム皮膜、酸化ジルコニウム被膜、酸化ケイ素被
膜、酸化チタン被膜から選択された一種の被膜を溶射に
よって付着させる。

【００２０】さらに、加熱板１１に付着させた一種の皮
膜上には、シリカ系樹脂皮膜を焼き付けによってコーテ
ィングする。その後、第１の電気絶縁皮膜１３及び押え
板１７間に面状発熱体１５及びマイカ板１９を挟み、加
熱板１１と押え板１７とをネジ（図示せず）によって相
互に固定する。

【００２１】加熱板１１の一面とは厚み方向で反対面と
なる表面には、例えば被加熱物としてのシリコンウエハ
ーが搭載されて焼成される。この際、面状発熱体１５に
通電がなされると、第１の絶縁被膜１３を介して加熱板
１１へ熱を伝導させるので、第１の絶縁被膜１３によっ
て絶縁性を保ちつつ熱伝導による熱応答性が良く、熱均
一性に優れた構成となる。

【００２２】図４は、加熱体の第２実施の形態例を示し
ている。なお、第１実施の形態例と同じ部分には同じ符
号を付して説明を省略する。

【００２３】図４を参照して、面状発熱体１３に対向す
る押え板１７の一面には、第１実施の形態例におけるマ
イカ板１９に代わり、第２の電気絶縁皮膜２１が付着さ
れている。第１及び第２の電気絶縁皮膜１３，２１は、
加熱板１１の一面に溶射によって形成した加熱板１１の
一面に溶射によって設けた酸化アルミニウム皮膜、酸化
マグネシウム皮膜、酸化ジルコニウム被膜、酸化ケイ素
被膜、酸化チタン被膜から選択された一種の被膜と、こ
の一種の被膜上に焼き付けによってコーティングしたシ
リカ系樹脂皮膜とによって構成されている。

【００２４】加熱体を製作するには、加熱板１１の一面
に溶射によって上述した一種の被膜として酸化アルミニ
ウム皮膜を溶射によって付着させる。また、押え板１７
には、上述した一種の被膜として酸化アルミニウム皮膜
を溶射によって付着させる。

【００２５】さらに、加熱板１１及び押え板１７に付着
させた上述の一種の被膜上には、シリカ系樹脂皮膜を焼
き付けによってコーティングする。シリカ系樹脂皮膜
は、上述の一種の被膜のポーラス部分をも封止するの
で、電気絶縁性や耐腐食性を向上させる役目を果たす。

【００２６】このようにして付着させた第１及び第２の
電気絶縁皮膜１３，２１間には、面状発熱体１５を挟
み、加熱板１１と押え板１７とをネジのような固定部材
（図示せず）によって相互に固定する。

【００２７】加熱板１１の一面とは厚み方向で反対面と
なる表面には、例えばシリコンウエハーが搭載されて焼
成される。この際、面状発熱体１５に通電がなされる
と、第１の絶縁被膜１３を介して加熱板１１へ熱を伝導
させるので、第１の絶縁被膜１３によって絶縁性を保ち
つつ熱伝導による熱応答性が良く、熱均一性に優れた構
成となる。また、面状発熱体１５と押え板１７との間に
は、第２の絶縁被膜２１が介在されているので、絶縁性
を保つことができる。

【００２８】なお、面状発熱体１５の発熱線１５ｂは、
図３に示したように、パターンを所定形状に選択してマ
イカ基板１５ａに巻着される。

【００２９】さらに、第１及び第２実施の形態例におけ
る加熱体では、加熱板１１として三層板を採用し、面状
発熱体１５を金属箔ヒーターとして、押え板１７にステ
ンレス板を採用する。

【００３０】加熱板１１の一面とは厚み方向で反対面と
なる表面には、例えばシリコンウエハーが搭載されて焼
成される。この際、面状発熱体１５に通電がなされる
と、第１の絶縁被膜１３を介して加熱板１１へ熱を伝導
させるので、第１の絶縁被膜１３によって絶縁性を保ち
つつ熱伝導による熱応答性が良く、熱の均一性に優れた
構成となる。また、面状発熱体１５と押え板１７との間
には、第２の絶縁被膜２１が介在されているので、絶縁
性を保つことができる。

【００３１】なお、面状発熱体１５の発熱線１５ｂは、
図３に示したように、発熱線１５ｂのパターンを所定形
状に選択して設計しマイカ基板１５ａに巻着される。

【００３２】以下に、第１及び第２の電気絶縁皮膜１
３，２１として酸化アルミニウムを採用した場合におけ
る具体例を説明する。

【００３３】加熱板１１に設けた第１の電気絶縁皮膜１
３には、面状発熱体１５が直接接触するので、通常、１
５００Ｖ／分の絶縁耐圧を必要とする。さらに高温にお
ける使用において高い電気絶縁性を維持するには、カッ
トオフ電流を５ｍＡとし、２５００Ｖ／分の絶縁耐圧の
性能を維持することが望ましい。

【００３４】酸化アルミニウムは、純度９８％以上のも
のを採用し、溶射としてはプラズマ溶射が最も適してお
り、高温でプラズマ溶射によって酸化アルミニウムを溶
融したときには酸化アルミニウムが微細粉体となること
から、溶射後にピンホールの発生を少なくすることがで
きる。

【００３５】溶射後における酸化アルミニウムの膜厚寸
法は、１００μｍ以下では絶縁耐圧が維持できず、５０
０μｍ以上ではクラックが発生する恐れがあるので、１
００μｍ以上〜５００μｍ以下の範囲の膜厚寸法であっ
て、望ましくは２００μｍ〜４００μｍの膜厚寸法とす
ることが最も絶縁耐圧を維持するのに最も適している。

【００３６】酸化アルミニウム皮膜上にコーティングす
るシリカ系樹脂皮膜は、酸化アルミニウムを溶射後に発
生するピンホールを封止することによって絶縁耐圧を維
持するためにシリカ系樹脂塗料をコーティングする。

【００３７】シリカ系樹脂塗料の一例としては、エチル
シリケート（オルトケイ酸エチルエステル）がある。エ
チルシリケートは溶剤によって溶かし、酸化アルミニウ
ム被膜上に塗布してから焼き付けをすると、シリカ系樹
脂皮膜がコーティングされる。また、シリカ系樹脂皮膜
は、ピンホールを封止する役目を果たすほか、表面を硬
化させる効果もある。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、複数の金属板を接合し
た加熱板に一面に第１の電気絶縁皮膜を付着させ、その
上に直接面状発熱体を設け、マイカ板を介して押え板で
固定する構成、もしくはマイカ板に代えて第２の絶縁皮
膜を押え板に付着して面状発熱体を固定するように構成
したので、熱伝導による熱応答性が良く、熱均一性、電
気絶縁性に優れ、耐摩耗性、熱変形や耐腐食性を減少で
きる加熱体が得られる。

【００３９】また、従来技術のように、多くのマイカ板
や、均熱のための銅板を使用しないことから、軽量化で
きる加熱体が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加熱体の第１実施の形態例を示す
断面図である。

【図２】図１に示した加熱体を分解して示した断面図で
ある。

【図３】図１に示した加熱体に使用した面状発熱体を拡
大して示した平面図である。

【図４】本発明に係る加熱体の第２実施の形態例におけ
る状態を分解して示した断面図である。

【図５】従来技術における加熱体を示した断面図であ
る。

【図６】図５に示した加熱体を分解して示した断面図で
ある。

【符号の説明】

１１ 加熱板 １３ 第１の電気絶縁皮膜 １５ 面状発熱体 １５ａ マイカ基板 １５ｂ 発熱線 １７，４６ 押え板 １９ マイカ板 ２１ 第２の電気絶縁皮膜 ４１ アルミニウム板 ４３，４５ マイカ板 ４４ リボンヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉沢 玄秀 長野県南安曇郡豊科町大字豊科500番地 日本電熱株式会社内 Ｆターム(参考） 3K034 AA19 BA02 BB02 BB07 BB12 BC06 BC12 FA13 HA10 JA02 JA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の加熱板と、該加熱板の一面に設
   けた面状発熱体と、該面状発熱体を挟むよう前記加熱板
   に固定した金属製の押え板とを含む加熱体において、 前記加熱板は熱変形、耐腐食性及び熱伝導性が異なる複
   数枚の金属板を積層して接合したものであり、前記加熱
   板の一面に付着させた第１の電気絶縁皮膜と、マイカ板
   とを有し、前記第１の電気絶縁皮膜上に前記面状発熱体
   を設け、前記押え板及び前記面状発熱体間に前記マイカ
   板を設け、前記加熱板と前記押え板とが相互に固定され
   ていることを特徴とする加熱体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の加熱体において、前記第
   １の電気絶縁皮膜は前記加熱板の一面に溶射によって設
   けた酸化アルミニウム皮膜、酸化マグネシウム皮膜、酸
   化ジルコニウム被膜、酸化ケイ素被膜、酸化チタン被膜
   から選択された一種の被膜と、該一種の皮膜上に焼き付
   けによってコーティングしたシリカ系樹脂皮膜とを有し
   ていることを特徴とする加熱体。
3. 【請求項３】 金属製の加熱板と、該加熱板の一面に設
   けた面状発熱体と、該面状発熱体を挟むよう前記加熱板
   に固定した金属性の押え板とを含む加熱体において、 前記加熱板は熱変形、耐腐食性及び熱伝導性が異なる複
   数枚の金属板を積層して接合したものであり、前記加熱
   板の一面に付着させた第１の電気絶縁皮膜と、前記面状
   発熱体に対向する該押え板の一面に付着させた第２の電
   気絶縁皮膜とを有し、前記第１及び第２の電気絶縁被膜
   間に前記面状発熱体を設け、前記加熱板と前記押え板と
   が相互に固定されていることを特徴とする加熱体。
4. 【請求項４】 請求項３記載の加熱体において、前記第
   １及び第２の電気絶縁皮膜は前記加熱板の一面に溶射に
   よって設けた酸化アルミニウム皮膜、酸化マグネシウム
   皮膜、酸化ジルコニウム被膜、酸化ケイ素被膜、酸化チ
   タン被膜から選択された一種の被膜と、該一種の被膜膜
   上に焼き付けによってコーティングしたシリカ系樹脂皮
   膜とを有していることを特徴とする加熱体。
5. 【請求項５】 請求項１又は３記載の加熱体において、
   前記加熱板は二枚のステンレス板間に一枚のアルミニウ
   ム板を介在した三層板、二枚のステンレス板間に一枚の
   銅板を介在した三層板、二枚のチタン板間に一枚のアル
   ミニウム板を介在した三層板、一枚のステンレス板と一
   枚のチタン板間に一枚の銅板を介在した三層板のうちの
   いずれか一種であることを特徴とする加熱体。