JP2002367754A - 給電用電極棒と給電用端子との連結構造、ヒータエレメント、加熱装置及び基板加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給電用電極棒と給電用端子との連結部分の破
損を防ぐことができ、優れた耐久性が得られる連結構造
を提供すること。 【解決手段】 通電により発熱する発熱体素子２に一端
４ａが連結された導電性セラミックス焼結体製の給電用
電極棒４と、前記給電用電極棒４の他端４ｂに連結され
た金属製の給電用端子７との連結構造であって、前記給
電用端子７には凹状部７ａが形成され、前記凹状部７ａ
の内部に前記給電用電極棒４の他端４ｂが挿入され、前
記給電用端子７は前記給電用電極棒４に嵌着されて嵌着
部５を形成し、前記嵌着部５は機械的固定手段２５によ
り固定されている給電用電極棒と給電用端子との連結構
造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給電用電極棒と給
電用端子との連結構造、この連結構造を有するヒータエ
レメント、加熱装置並びに基板加熱装置に関し、特に、
給電用電極棒と給電用端子との連結部分の破損を防ぐこ
とができ、優れた耐久性が得られる連結構造と、前記連
結構造を有するヒータエレメント、および前記ヒータエ
レメントを用いた加熱装置並びに基板加熱装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、高温での使用に耐え、酸化性
雰囲気下をはじめとするあらゆる使用雰囲気下において
使用されている基板加熱装置として、例えば、図６に示
すような基板加熱装置が知られている。図６は、従来の
基板加熱装置の一例を示した概略断面図である。この基
板加熱装置３１は、チャンバー１と、導電性セラミック
ス焼結体からなり、通電により発熱する発熱体素子２
と、この発熱体素子２に一端が連結された導電性セラミ
ックス焼結体製の給電用電極棒５４，５４と、給電用電
極棒５４、５４の他端に連結された給電用端子５７、５
７と、給電用端子５７、５７に連結されたリード線５
９、５９と、チャンバー１の壁面を貫通してリード線５
９、５９に電流を導入する電流導入端子１０１，１０１
と、基板支持台１０と、熱電対１５とを備えている。

【０００３】この基板加熱装置３１では、基板支持板１
０の上面１０ａにシリコンウエハ基板８が載置され、リ
ード線５９、１０３と、電流導入端子１０１と、給電用
端子５７と、給電用電極棒５４とを介して、基板支持板
１０の下面に配置されている発熱体素子２に電力を供給
することにより、発熱体素子２が昇温して基板支持台１
０を介してシリコンウエハ基板８が加熱されるようにな
っている。

【０００４】この基板加熱装置３１では、酸化性雰囲気
下においても使用できるように、給電用端子５７とし
て、耐熱性および耐酸化性に優れる金属である例えば、
Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、インコネル合
金、モネル合金等からなる金属薄板によって形成された
ものを使用している。また、この基板加熱装置３１にお
いて、給電用電極棒５４と給電用端子５７とは、図７に
示すような連結構造を有している。

【０００５】図７は、図６に示した基板加熱装置におけ
る給電用電極棒とリード線との連結構造の一例を示した
図であり、図７（ａ）は、側面図であり、図７（ｂ）
は、給電用電極棒におけるリード線が連結される側の端
部から見た図である。図７において、符号５１は、給電
用電極棒５４とリード線５９との連結部を示している。
連結部５１において、給電用電極棒５４とリード線５９
とは、給電用電極棒５４の端部に巻き付けられた給電用
端子５７の貫通孔５８に、金属製のボルト５２を挿入し
て、金属製のナットおよびワッシャーを用いて固定し、
給電用端子５７が固定されている部分にリード線５９を
連結することによって連結されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示した給電用電極棒５４とリード線５９との連結構造で
は、金属からなる給電用端子５７と導電性セラミックス
焼結体からなる給電用電極棒５４との接触面積が、給電
用端子５７と給電用電極棒５４との熱膨張係数の差に起
因して低下し、給電用端子５７と給電用電極棒５４との
間に隙間が形成されてしまうことによる異常放電が発生
しやすい。このため、発熱体素子２に通電することによ
って、給電用電極棒５４とリード線５９との連結部分が
破損しやすく、耐久性が充分でないという問題点があっ
た。

【０００７】また、リード線５９が給電用端子５７の軸
の中心部に連結されていないため、基板加熱装置３１を
昇温させた際に、リード線５９の熱膨張による連結部５
１への不均一な応力が発生してしまう。このリード線５
９の熱膨張による不均一な応力が、基板加熱装置３１を
昇温させる度に連結部５１に繰り返し与えられることに
より、連結部５１に緩みが生じ、リード線５９と給電用
電極棒５４とが接触不良を起こすことが問題となってい
た。

【０００８】本発明は、上記の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、そのための具体的な技
術的課題は、給電用電極棒と給電用端子との連結部分の
破損を防ぐことができ、優れた耐久性が得られる連結構
造を提供することを目的とする。また、前記連結構造を
有するヒータエレメント、および前記ヒータエレメント
を用いた加熱装置並びに基板加熱装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明の給電用
電極棒と給電用端子との連結構造は、通電により発熱す
る発熱体素子に一端が連結された導電性セラミックス焼
結体製の給電用電極棒と、前記給電用電極棒の他端に連
結された金属製の給電用端子との連結構造であって、前
記給電用端子には凹状部が形成され、前記凹状部の内部
に前記給電用電極棒の他端が挿入され、前記給電用端子
は前記給電用電極棒に嵌着されて嵌着部を形成し、前記
嵌着部において前記給電用端子と前記給電用電極棒とが
機械的固定手段により固定されていることを特徴とす
る。

【００１０】本願発明において、「機械的固定手段」と
は、嵌着部を締め付け固定するためのものであり、給電
用電極棒と給電用端子との連結を強固にし、給電用端子
の熱膨張を抑制するものである。具体的には、例えば、
ボルトと、ナットおよびワッシャーとからなるものなど
が含まれる。

【００１１】このような給電用電極棒と給電用端子との
連結構造では、給電用端子には凹状部が形成され、前記
凹状部の内部に前記給電用電極棒の他端が挿入され、前
記給電用端子は前記給電用電極棒に嵌着されて嵌着部を
形成し、前記嵌着部において前記給電用端子と前記給電
用電極棒とが機械的固定手段により固定されているの
で、連結構造が昇温した際に生じる金属製の給電用端子
の横方向の熱膨張を抑制することができ、給電用電極棒
と給電用端子との接触面積の低下を防ぐことができる。
このため、給電用電極棒と給電用端子との間に隙間が生
じにくくなり、異常放電が発生しないものとなる。した
がって、給電用電極棒と給電用端子との連結部分の破損
を防ぐことができ、優れた耐久性が得られる。

【００１２】また、上記の給電用電極棒と給電用端子と
の連結構造においては、前記給電用端子が、Ｎｉ、Ｐ
ｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、インコネル合金、モネル
合金のいずれかにより形成されたものであることが望ま
しい。このような給電用電極棒と給電用端子との連結構
造とすることで、給電用端子が耐熱性および耐酸化性に
優れたものとなり、より一層、耐久性を向上させること
ができる。このことにより、大気中や酸化性雰囲気下に
おける高温での使用に際しても十分な耐久性が得られる
ものとなり、大気中や酸化性雰囲気下で高温で使用する
場合でも、支障なく使用することができる優れたものと
なる。

【００１３】また、上記の給電用電極棒と給電用端子と
の連結構造においては、前記機械的固定手段は、前記給
電用電極棒との熱膨張係数の差が２×１０^-6／℃以下と
なる材料で形成されていることが望ましい。このような
給電用電極棒と給電用端子との連結構造とすることで、
連結構造が昇温した際に、給電用端子が熱膨張すること
により、給電用電極棒と給電用端子との接触面積が低下
して異常放電の原因となることを有効に防止することが
でき、より一層、耐久性を向上させることができる。

【００１４】さらに、上記の給電用電極棒と給電用端子
との連結構造においては、前記機械的固定手段は、前記
給電用電極棒と同一の材料で形成されていることが望ま
しい。このような給電用電極棒と給電用端子との連結構
造とすることで、機械的固定手段と給電用電極棒との熱
膨張係数の差がないものとなり、より一層、耐久性を向
上させることができる。

【００１５】また、上記の給電用電極棒と給電用端子と
の連結構造においては、前記凹状部を構成する壁面の厚
みは、０．５〜３ｍｍの範囲であることが望ましい。こ
のような給電用電極棒と給電用端子との連結構造とする
ことで、電流を十分に流すことができるとともに、壁面
が熱膨張して給電用電極棒と給電用端子との接触面積が
低下することによる給電用電極棒と給電用端子との連結
部分の破損を防ぐことができ、優れた耐久性が得られ
る。

【００１６】また、上記の目的を達成するために、本発
明のヒータエレメントは、通電により発熱する発熱体素
子と、前記発熱体素子に一端が連結された給電用電極棒
と、前記給電用電極棒の他端に連結された給電用端子と
を少なくとも備え、上記のいずれかに記載の給電用電極
棒と給電用端子との連結構造を有することを特徴とす
る。

【００１７】このようなヒータエレメントは、上記のい
ずれかに記載の給電用電極棒と給電用端子との連結構造
を有するものであるので、ヒータエレメントを昇温させ
た際の給電用端子の横方向の熱膨張を抑えることがで
き、給電用電極棒と給電用端子との接触面積の低下を防
ぎ、給電用電極棒と給電用端子との間に隙間が生じにく
くなり、異常放電が発生しないものとなる。したがっ
て、給電用電極棒と給電用端子との連結部分の破損を防
ぐことができ、優れた耐久性が得られる。

【００１８】また、上記のヒータエレメントにおいて
は、前記給電用端子は、前記給電用端子の軸の中心部に
リード線が連結されたものであることが望ましい。この
ようなヒータエレメントとすることで、ヒータエレメン
トを昇温させた際に、リード線の熱膨張によって発生す
るリード線と給電用端子との連結部分への応力が均一な
ものとなり、リード線と給電用端子との熱膨張係数の差
に起因するリード線と給電用端子との接触不良を防止す
ることができ、より一層、耐久性を向上させることがで
きる。

【００１９】また、上記の目的を達成するために、本発
明の加熱装置は、チャンバーと、上記のいずれかに記載
のヒータエレメントとを少なくとも備えたことを特徴と
する。このような加熱装置は、上記のいずれかに記載の
ヒータエレメントを備えたものであるので、給電用電極
棒と給電用端子との連結部分の破損を防ぐことができ、
優れた耐久性が得られるものとなる。

【００２０】また、上記の目的を達成するために、本発
明の基板加熱装置は、チャンバーと、上記のいずれかに
記載のヒータエレメントと、前記チャンバー内に設けら
れ、一方の面には基板が載置され、他方の面には前記ヒ
ータエレメントの発熱体素子が配置される基板支持台と
を少なくとも備えたことを特徴とする。このような基板
加熱装置は、上記のいずれかに記載のヒータエレメント
を備えたものであるので、給電用電極棒と給電用端子と
の連結部分の破損を防ぐことができ、優れた耐久性が得
られるものとなる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実
施形態は、本発明の要旨を説明するためのものであり、
特に限定がない限り本発明を限定するものではない。

【００２２】図１は、本発明の給電用電極棒と給電用端
子との連結構造を有するヒータエレメントの一例を説明
するための図であり、図１（ａ）は、発熱体素子側から
見た平面図であり、図１（ｂ）は、側面図である。図１
において、符号２０は、ヒータエレメントを示してい
る。このヒータエレメント２０は、発熱体素子２と給電
用電極棒４と給電用端子７と機械的固定手段２５とを備
えたものであり、チャンバー（図示略）内に配置されも
のである。

【００２３】発熱体素子２は、通電により発熱するもの
であり、図１に示すように平面視円形の平板状であり、
中央部から外周部に向かって徐々に発熱体素子２の幅が
薄くなるように形成されたスパイラル状となっている。
発熱体素子２は、導電性セラミックス焼結体からなり、
具体的には、例えば、炭化珪素、二珪化モリブデン、ジ
ルコニア、ランタンクロマイト等を例示することがで
き、中でも炭化珪素が好適に使用される。炭化珪素とし
ては、高純度で金属汚染の原因とならない炭化珪素、例
えば、特許第２７２６６９４号公報に記載されている常
温下での熱伝導率が１２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、輻射率が
０．７５以上である導電性炭化珪素材料などが好適に使
用される。

【００２４】給電用電極棒４は、２本設けられ、一端４
ａ（発熱体素子側の端部）は、発熱体素子２に連結さ
れ、他端４ｂ（給電用端子側の端部）は、図２に示すよ
うに、給電用端子７の凹状部７ａに受容され、嵌着し得
る形状となるように形成されているとともに、ボルト２
１を挿入するための貫通穴４ｃが形成されている。

【００２５】また、給電用電極棒４は、導電性セラミッ
クス焼結体からなり、発熱体素子２と同様の導電性セラ
ミックス焼結体などを使用することができるが、炭化珪
素（熱膨張係数：４．０×１０^-6／℃）、二珪化モリブ
デン（熱膨張係数：７．５×１０^-6／℃）、ジルコニア
（熱膨張係数：９．２×１０^-6／℃）、ランタンクロマ
イト（熱膨張係数：９．７×１０^-6／℃）からなる群か
ら選ばれた少なくとも１種を主成分とするものであるこ
とが、高熱伝導性、耐熱性、焼結性などの点において好
ましい。

【００２６】例えば、発熱体素子２と給電用電極棒４と
が共に炭化珪素で形成されている場合には、発熱体素子
２と給電用電極棒４とを連結する際に、特願平１１−１
５４３３６に開示されているように、Ｓｉを含む接合剤
を用いて接合すれば、ヒータエレメントを酸化雰囲気
中、不活性雰囲気中、還元雰囲気中のすべての雰囲気に
おいて好適に使用することができる。

【００２７】給電用端子７は、２本の給電用電極棒４の
他端４ｂにそれぞれ設けられている。給電用端子７の一
方の端部には、図３に示すように、給電用電極棒４の他
端４ｂを受容して嵌着し得る凹状部７ａが形成されてい
る。凹状部７ａは、断面視コの字状であり、底部が矩形
となっている。また、凹状部７ａを構成する壁面７ｅ、
７ｅには、ボルトを挿入するための貫通孔７ｃ、７ｃが
設けられている。

【００２８】給電用端子７の凹状部７ａを構成する壁面
７ｅの厚みｔは、０．５〜３ｍｍ程度の範囲とするのが
好ましい。壁面７ｅの厚みｔを０．５ｍｍ未満とした場
合、十分に電流を流せなくなる恐れや、十分な強度が得
られない恐れがあるため好ましくない。また、壁面７ｅ
を３ｍｍを越える厚みｔとした場合、壁面７ｅの熱膨張
により、給電用電極棒４と給電用端子７との接触面積が
低下して、給電用電極棒４と給電用端子７との連結部分
に破損が生じる恐れがあるので、好ましくない。

【００２９】また、図２に示すように、給電用端子７の
他方の端部７ｂにおける給電用端子７の軸の中心部に
は、リード線９が連結されるようになっている。給電用
端子７は、金属からなるものであり、具体的には、耐熱
性に優れ、酸化性雰囲気下での使用も可能となるよう
に、例えば、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金（インコネル合金）、モネル合金
等を使用することができ、特に、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合
金またはＮｉが好適である。また、リード線９は、Ｎｉ
などの耐熱性に優れた材料により形成された撚り線の外
周部を、アルミナ硝子などの耐熱性に優れた材料により
保護したものである。

【００３０】機械的固定手段２５は、給電用電極棒４と
給電用端子７との連結を確実にし、給電用端子７の熱膨
張を抑制するためのものであり、例えば、図２に示すよ
うに、給電用電極棒４の貫通穴４ｃと凹状部７ａの貫通
孔７ｃとを貫通するように挿入されたボルト２１と、ナ
ット２２およびワッシャー２３とからなるものなどが挙
げられる。また、機械的固定手段２５を形成する材料と
しては、給電用電極棒４との熱膨張係数の差が２×１０
^-6／℃以下となる材料などが好ましい。さらに、機械的
固定手段２５を形成する材料としては、給電用電極棒４
と同一の材料としてもよい。

【００３１】このようなヒータエレメント２０では、給
電用電極棒４と給電用端子７とは、図２に示すように、
給電用端子７の凹状部７ａ内に給電用電極棒４の他端４
ｂを挿入して、給電用端子７が給電用電極棒４に嵌着さ
れた嵌着部５を形成し、さらに、機械的固定手段２５に
より嵌着部５を固定することによって連結されている。

【００３２】また、給電用端子７とリード線９とは、図
２に示すように、給電用端子７の他方の端部７ｂにおけ
る給電用端子７の軸の中心部にかしめて連結されてい
る。そして、このようなヒータエレメント２０では、給
電用端子７とリード線９とを連結することにより、電力
の供給が可能となり、供給電力の増減により発熱体素子
２の温度制御ができるようになっている。

【００３３】このようなヒータエレメント２０は、上記
の給電用電極棒４と給電用端子７との連結構造を有する
ものであるので、耐久性に優れたものとなる。すなわ
ち、本実施形態における給電用電極棒４と給電用端子７
との連結構造では、給電用端子７には凹状部７ａが形成
され、凹状部７ａの内部に給電用電極棒４の他端４ｂが
挿入され、給電用端子７は給電用電極棒４に嵌着されて
嵌着部５を形成し、嵌着部５において給電用端子７と給
電用電極棒４とが機械的固定手段２５により固定されて
いるので、ヒータエレメント２０が昇温した際の給電用
端子７の横方向の熱膨張を抑えることができ、給電用電
極棒４と給電用端子７との接触面積の低下を防ぎ、給電
用電極棒４と給電用端子７との間に隙間が生じにくくな
り、異常放電が発生しないものとなる。したがって、給
電用電極棒４と給電用端子７との連結部分の破損を防ぐ
ことができ、優れた耐久性が得られる。

【００３４】また、このヒータエレメント２０において
は、給電用端子７は、給電用端子７の軸の中心部にリー
ド線９が連結されたものであるので、ヒータエレメント
２０を昇温させた際に、リード線９の熱膨張によって発
生するリード線９と給電用端子７との連結部分への応力
が均一なものとなり、リード線９と給電用端子７との熱
膨張係数の差に起因するリード線９と給電用端子７との
接触不良を防止することができ、より一層、耐久性を向
上させることができる。したがって、リード線９の熱膨
張により発生する不均一な応力によって、リード線９が
連結されている部分が緩み、接触不良を起こす虞もな
い。

【００３５】また、本実施形態の給電用電極棒４と給電
用端子７との連結構造においては、給電用端子７を、Ｎ
ｉ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、インコネル合金、
モネル合金のいずれかにより形成されたものとすること
で、給電用端子７が耐熱性および耐酸化性に優れたもの
となり、より一層、耐久性を向上させることができる。
このことにより、大気中や酸化性雰囲気下における高温
での使用に際しても十分な耐久性が得られるものとな
り、大気中や酸化性雰囲気下で高温で使用する場合で
も、支障なく使用することができる優れたものとなる。

【００３６】また、機械的固定手段２５を、給電用電極
棒４との熱膨張係数の差が２×１０ ^-6／℃以下となる材
料で形成することで、ヒータエレメント２０が昇温した
際に、給電用端子７が熱膨張することにより、給電用電
極棒４と給電用端子７との接触面積が低下して異常放電
の原因となることを有効に防止することができ、より一
層、耐久性を向上させることができる。

【００３７】さらに、機械的固定手段２５を、給電用電
極棒４と同一の材料で形成することで、機械的固定手段
２５と給電用電極棒４との熱膨張係数の差がないものと
なり、より一層、耐久性を向上させることができる。

【００３８】さらに、本実施形態の給電用電極棒４と給
電用端子７との連結構造においては、凹状部７ａを構成
する壁面７ｅの厚みｔを、０．５〜３ｍｍの範囲とする
ことで、電流を十分に流すことができるとともに、壁面
７ｅが熱膨張して給電用電極棒４と給電用端子７との接
触面積が低下することによる給電用電極棒４と給電用端
子７との連結部分の破損を防ぐことができ、優れた耐久
性が得られる。

【００３９】次に、本発明のヒータエレメントを備えた
基板加熱装置を例に挙げて説明する。図４は、本発明の
基板加熱装置の一例を示した概略断面図である。この基
板加熱装置３０は、チャンバー１と、図１に示したヒー
タエレメント２０と、ヒータケース６と、基板支持台１
０と、熱電対１５と、電流導入端子１０１とを備えてい
る。

【００４０】チャンバー１は、金属アルミニウムなどか
らなるものであり、基板支持板１０は、透明石英などか
らなるものである。基板支持板１０の上面１０ａには、
シリコンウエハ基板８が載置され、下面にはヒータエレ
メント２０の発熱体素子２が配置されている。発熱体素
子２は、基板支持板１０と不透明石英などで形成された
ヒータケース６とによって形成される空間内に、透明石
英などで形成されたヒータケース６の脚１３によって支
えられて収容されている。

【００４１】電流導入端子１０１は、Ｎｉなどの耐熱性
に優れた材料により形成された電流導入棒部１０１ａ、
１０１ａと、チャンバー１に取り付けられてチャンバー
１内を気密に覆うフランジ部１６とからなる２芯タイプ
のものであり、フランジ部１６をボルト１７を用いて固
定することにより、オーリング（Ｏーリング）１１を介
して、チャンバー１に気密に取り付けられている。

【００４２】また、この基板加熱装置３０では、給電用
端子７にリード線９の一端が連結され、リード線９の他
端が電流導入端子１０１に連結されている。電流導入端
子１０１は、チャンバー１の外に導出され、チャンバー
１の外に向かって延出した電流導入端子１０１の端部に
は、コネクタ１０２を介してリード線１０３が着脱可能
に取り付けられている。そして、このような基板加熱装
置３０では、リード線９、１０３と、電流導入端子１０
１と、給電用端子７と、給電用電極棒４とを介して発熱
体素子２に電力を供給することにより、発熱体素子２が
昇温して基板支持台１０を介してシリコンウエハ基板８
が加熱されるようになっている。

【００４３】このような基板加熱装置３０は、図１に示
したヒータエレメント２０を備えたものであるので、給
電用電極棒４と給電用端子７との連結部分の破損を防ぐ
ことができ、優れた耐久性が得られるものとなる。

【００４４】なお、本発明においては、上述した例に示
したように、発熱体素子２と給電用電極棒４とは、接合
剤を用いて接合することにより連結されていてもよい
が、他の連結方法によって連結されていてもよく、例え
ば、導電性セラミックス製ナットやワッシャー等を用い
て機械的に連結されていてもよい。

【００４５】また、本発明においては、給電用端子７の
凹状部７ａの形状は、給電用電極棒４の他端４ａを受容
し、嵌着し得る形状であれば、とくに限定されるもので
はなく、例えば、図５に示すように、壁面が湾曲してい
るものであってもよい。また、本発明の加熱装置は、本
発明のヒータエレメントとチャンバーとを少なくとも備
えたものであればよく、上述した例に示した基板加熱装
置に限定されるものではなく、基板以外のものを加熱す
る装置としても使用することができ、例えば、気体や液
体を加熱する装置としても使用することができる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を具体的に詳しく説明する。 （実施例）図４に示す構造を有する基板加熱装置を作製
した。発熱体素子２および給電用電極棒４には、常温下
での熱伝導率が１７５Ｗ／ｍ・Ｋで、かつ、輻射率が
０．９の導電性炭化珪素焼結体を用いた。発熱体素子２
の形状は、平面視円形の平板状で、厚み３ｍｍ、直径２
４０ｍｍとした。また、発熱体素子２の幅は、中央部で
２４ｍｍ、外周部に向かって徐々に小さくして外周部の
一番外側で６ｍｍのスパイラル状とした。給電用電極棒
４は、直径１０ｍｍ、長さ３００ｍｍの円柱状に形成し
た。また、給電用電極棒４の給電用端子７側の端部４ｂ
は、８ｍｍの角柱状とし、ボルト２１を挿入するための
Ｍ４のネジ切りの貫通孔４ｃを放電加工法と切削法によ
り形成した。そして、給電用電極棒４，４は、発熱体素
子２の中心から１８ｍｍの位置に配置した。

【００４７】また、基板支持板１０およびヒータケース
６の脚１３は、透明石英製とし、ヒータケース６は、不
透明石英製とした。給電用端子７は、凹状部７ａを構成
する対応する壁面７ｅ、７ｅ同士の距離を１０ｍｍ、壁
面７ｅ、７ｅの厚みｔを１ｍｍとし、その材質はＮｉと
した。ボルト２１と、ナット２２およびワッシャー２３
として、発熱体素子２および給電用電極棒４と同一の材
料のものを用いた。電流導入端子１０１は、電流導入棒
部１０１ａ、１０１ａが直径５ｍｍのＮｉで形成された
２芯タイプのものを用いた。リード線９、１０３は、Ｎ
ｉにより形成された撚り線（断面積５．５ｍｍ²）の外
周部を、アルミナ硝子により保護したものを用いた。

【００４８】そして、発熱体素子２と給電用電極棒４の
接合体を、以下のようにして得た。珪素粉末０．７ｇと
モリブデン粉末０．３ｇを秤量し、アクリル樹脂を溶解
してなるα−テルピネオールを加えて混合した後、発熱
体素子２と給電用電極棒４との接合面に塗付した。次い
で、発熱体素子２と給電用電極棒４とを所定の形状に組
み立て、３５０℃にて２０分間脱脂を行い、大気圧下１
５００℃で３０分間熱処理することにより接合した。

【００４９】また、図２に示すように、給電用端子７の
凹状部７ａ内に給電用電極棒４の他端４ｂを挿入して、
給電用端子７が給電用電極棒４に嵌着された嵌着部５を
形成し、さらに、給電用電極棒４の貫通穴４ｃと凹状部
７ａの貫通孔７ｃとを貫通するように挿入されたボルト
２１と、ナット２２およびワッシャー２３により嵌着部
５を固定することによって、給電用電極棒４と給電用端
子７とを連結した。さらに、図４に示すように、給電用
端子７の軸の中心部にリード線９の一端をかしめて連結
し、リード線９の他端を電流導入端子１０１に連結し
た。

【００５０】（従来例）給電用電極棒とリード線との連
結構造を図７に示した構造とした他は、実施例と同様に
して図６に示す基板加熱装置を作製した。幅１６ｍｍ、
厚み１ｍｍのＮｉ薄板を、給電用電極棒５４の発熱体素
子２が接合されている側と反対側の端部に巻き付けて給
電用端子５７とし、給電用端子５７が固定されている部
分にリード線５９の一端をかしめて連結し、リード線５
９の他端を電流導入端子１０１に連結した。

【００５１】上記のようにして製作した実施例及び従来
例の基板加熱装置について、以下に示すように、給電用
電極棒と給電用端子との連結部分の耐久性を評価した。 「耐久性の評価」基板支持板１０の上面１０ａにシリコ
ンウエハ基板８を載置し、チャンバー１の外に向かって
延出した電流導入端子１０１の端部に、リード線１０３
を介して供給電源を接続し、出力を調整しながら室温か
ら８００℃（ウエハ温度）まで３０分間で昇温し、８０
０℃に到達後、２３時間保持し、３０分間で室温まで降
温する熱負荷サイクルを負荷した。

【００５２】その結果、従来例の基板加熱装置３１で
は、５日後に給電用電極棒５４と給電用端子５７との連
結部分に異常放電が認められ、連結部分が破損したが、
実施例の基板加熱装置３０では、２００日後においても
給電用電極棒４と給電用端子７との連結部分に異常放電
が認められず、連結部分の破損も認められなかった。こ
のことにより、実施例の基板加熱装置３０は、従来例の
基板加熱装置３１と比較して、優れた耐久性が得られる
ことがあきらかとなった。

【００５３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
給電用電極棒と給電用端子との連結構造、この連結構造
を有するヒータエレメント、加熱装置並びに基板加熱装
置によれば、連結構造が昇温した際の給電用端子の熱膨
張を効率的に抑えることができ、給電用電極棒と給電用
端子との接触面積の低下を防ぎ、給電用電極棒と給電用
端子との間に隙間が生じにくくなり、異常放電が発生し
ないものとなる。したがって、給電用電極棒と給電用端
子との連結部分の破損を防ぐことができ、優れた耐久性
が得られる。

【００５４】また、本発明においては、給電用端子の軸
の中心部にリード線が連結されたものとすることで、連
結構造が昇温した際に、リード線の熱膨張によって発生
するリード線と給電用端子との連結部分への応力が均一
なものとなり、リード線と給電用端子との熱膨張係数の
差に起因するリード線と給電用端子との接触不良を防止
することができ、より一層、耐久性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の給電用電極棒と給電用端子との連
結構造を有するヒータエレメントの一例を説明するため
の図であり、図１（ａ）は、発熱体素子側から見た平面
図であり、図１（ｂ）は、側面図である。

【図２】 給電用電極棒と給電用端子との連結構造を
説明するための部分拡大図である。

【図３】 給電用端子の構造の一例を示した斜視図で
ある。

【図４】 本発明の基板加熱装置の一例を示した概略
断面図である。

【図５】 給電用端子の構造の他の例を示した斜視図
である。

【図６】 従来の基板加熱装置の一例を示した概略断
面図である。

【図７】 図６に示した基板加熱装置における給電用
電極棒とリード線との連結構造の一例を示した図であ
り、図７（ａ）は、側面図であり、図７（ｂ）は、給電
用電極棒におけるリード線が連結される側の端部から見
た図である。

【符号の説明】

１ チャンバー ２ 発熱体素子 ４ ５４ 給電用電極棒 ４ａ 一端 ４ｂ 他端 ４ｃ、７ｃ、５８ 貫通孔 ５ 嵌着部 ６ ヒータケース ７ ５７ 給電用端子 ７ａ 凹状部 ７ｂ 他方の端部 ７ｅ 壁面 ８ シリコンウエハ基板 ９、５９、１０３ リード線 １０ 基板支持台 １０ａ 上面 １１ オーリング（Ｏリング） １３ 脚 １５ 熱電対 １６ フランジ部 １７、２１、５２ ボルト ２０ ヒータエレメント ２２ ナット ２３ ワッシャー ２５ 機械的固定手段 ３０、３１ 基板加熱装置 ５１ 連結部 １０１ 電流導入端子 １０１ａ 電流導入棒部 １０２ コネクタ

───────────────────────────────────────────────────── 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番地の１ 住友大 阪セメント株式会社新材料事業部内 (72)発明者 井上 克郎 千葉県市川市二俣新町22番地の１ 住友大 阪セメント株式会社新材料事業部内 (72)発明者 村上 嘉彦 千葉県市川市二俣新町22番地の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 QC02 QC13 QC18 QC21 QC25 QC38 QC42 QC43 QC44 QC59 QC62 QC63 QC64 QC66 RF03 RF11 RF30 TT07

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電により発熱する発熱体素子に一端
   が連結された導電性セラミックス焼結体製の給電用電極
   棒と、前記給電用電極棒の他端に連結された金属製の給
   電用端子との連結構造であって、 前記給電用端子には凹状部が形成され、前記凹状部の内
   部に前記給電用電極棒の他端が挿入され、前記給電用端
   子は前記給電用電極棒に嵌着されて嵌着部を形成し、前
   記嵌着部において前記給電用端子と前記給電用電極棒と
   が機械的固定手段により固定されていることを特徴とす
   る給電用電極棒と給電用端子との連結構造。
2. 【請求項２】 前記給電用端子が、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａ
   ｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｐｄ、インコネル合金、モネル合金の
   いずれかにより形成されたものであることを特徴とする
   請求項１に記載の給電用電極棒と給電用端子との連結構
   造。
3. 【請求項３】 前記機械的固定手段は、前記給電用電
   極棒との熱膨張係数の差が２×１０^-6／℃以下となる材
   料で形成されていることを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の給電用電極棒と給電用端子との連結構
   造。
4. 【請求項４】 前記機械的固定手段は、前記給電用電
   極棒と同一の材料で形成されていることを特徴とする請
   求項１ないし請求項３のいずれかに記載の給電用電極棒
   と給電用端子との連結構造。
5. 【請求項５】 前記凹状部を構成する壁面の厚みが、
   ０．５〜３ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１
   ないし請求項４のいずれかに記載の給電用電極棒と給電
   用端子との連結構造。
6. 【請求項６】 通電により発熱する発熱体素子と、前
   記発熱体素子に一端が連結された給電用電極棒と、前記
   給電用電極棒の他端に連結された給電用端子とを少なく
   とも備え、 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の給電用電極
   棒と給電用端子との連結構造を有することを特徴とする
   ヒータエレメント。
7. 【請求項７】 前記給電用端子は、前記給電用端子の
   軸の中心部にリード線が連結されたものであることを特
   徴とする請求項６に記載のヒータエレメント。
8. 【請求項８】 チャンバーと、請求項６または請求項
   ７に記載のヒータエレメントとを少なくとも備えたこと
   を特徴とする加熱装置。
9. 【請求項９】 チャンバーと、請求項６または請求項
   ７に記載のヒータエレメントと、一方の面には基板が載
   置され、他方の面には前記ヒータエレメントの発熱体素
   子が配置される基板支持台とを少なくとも備えたことを
   特徴とする基板加熱装置。