JP2003272805A - セラミックヒーター - Google Patents

セラミックヒーター

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JP2003272805A JP2002073532A JP2002073532A JP2003272805A JP 2003272805 A JP2003272805 A JP 2003272805A JP 2002073532 A JP2002073532 A JP 2002073532A JP 2002073532 A JP2002073532 A JP 2002073532A JP 2003272805 A JP2003272805 A JP 2003272805A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミックヒーターにおいて、抵抗発熱体の端
部の周辺におけるホットスポットを防止できるような構
造を提供する。 【解決手段】セラミックヒーターは、セラミックスから
なり、被加熱物の設置面を有する基体、基体に埋設され
ている抵抗発熱体３Ｂ、および抵抗発熱体３Ｂの端部３
ａに電気的に接続されている結合部材６を備えている。
結合部材６の外形が略球状、略回転楕円体形状、または
略円柱状をなしており、抵抗発熱体の端部３ａをかしめ
によって固定する固定部６ａを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置用途に好適なセラミックヒーターに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置においては、熱ＣＶＤ、
プラズマＣＶＤなどによってシランガスなどの原料ガス
から半導体薄膜を製造するに当たって、ウエハーを加熱
するためのセラミックヒーターが採用されている。こう
したセラミックヒーターは、加熱面およびその上に設置
される半導体ウエハーの温度を高度に均一化することが
必要不可欠である。
【０００３】こうしたセラミックヒーターにおいて、ヒ
ーターの加熱面の温度を均一化するための手法が種々知
られている。例えば、いわゆる２ゾーンヒーターはこう
した手法の一つである。２ゾーンヒーターは、セラミッ
ク基体中に、高融点金属からなる内周側抵抗発熱体と外
周側抵抗発熱体とを埋設し、各抵抗発熱体にそれぞれ別
個の電流導入結合部材を形成し、各抵抗発熱体にそれぞ
れ独立して電圧を印加することにより、内周側抵抗発熱
体及び外周側抵抗発熱体からの発熱を独立して制御する
ものである。
【０００４】特開２００１−１０２１５７号公報におい
ては、セラミック基体内に、２層の加熱素子を埋設す
る。そして、各層の加熱素子の内周側の発熱量と外周側
の発熱量とを制御することによって、内周ゾーンと外周
ゾーンとの２ゾーン制御を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】実際のセラミックヒー
ターの設置状況によっては、ヒーター内に埋設された抵
抗発熱体からの発熱密度を調整することが設計上望まれ
ることがある。例えばセラミック基体内にコイルスプリ
ング状の抵抗発熱体（巻回体）を埋設した場合には、巻
回体の巻き数や巻き径を多くしたり、線径を小さくする
ことによって、ウエハー設置面の単位面積当たりの発熱
量を増大させることができる。また、巻回体の巻き数や
巻き径を少なくしたり、線径を大きくすることによっ
て、ウエハー設置面の単位面積当たりの発熱量を低下さ
せることができる。
【０００６】通常、セラミック基体内に埋設する抵抗発
熱体の材質は、セラミックスの焼成温度において溶融せ
ず、変形しにくい高融点金属である必要があり、制限さ
れる。例えばモリブデン線やタングステン線の巻回体を
使用するとき、一本の巻回体の中で巻き径や線径を変化
させることは製造上困難である。このため、巻き径、巻
き数や線径の異なる複数種類の巻回体を結合し、電気的
に接続した後、セラミック基体の内部に埋設する必要が
ある。
【０００７】本発明者は、巻き径、巻き数や線径の異な
る複数種類の巻回体または素線体を円柱状の結合部材に
巻き付けて結合し、電気的に接続した。そして、この巻
回体および円柱状結合部材を、セラミックス粉末からな
る成形体の内部に埋設し、成形体を高温、高圧下で焼結
させてみた。すると、設計によっては、複数種類の巻回
体の接続部分の近傍にホットスポットが発生することが
あった。このようなホットスポットが発生すると、所望
の均熱性が得られず、製造歩留りが低下することがわか
った。また円柱状結合部材を起点とするクラックにより
破損する事があった。
【０００８】本発明の課題は、セラミックスからなり、
被加熱物の設置面を有する基体、基体に所定平面に沿っ
て埋設されている抵抗発熱体、および抵抗発熱体の端部
に電気的に接続されている結合部材を備えているセラミ
ックヒーターにおいて、抵抗発熱体の端部の周辺におけ
るホットスポットと円柱状結合部材を起点とするクラッ
クによる破損を防止できるような構造を提供することで
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、セラミックス
からなり、被加熱物の設置面を有する基体、この基体に
所定平面に沿って埋設されている抵抗発熱体、および少
なくとも一つの抵抗発熱体の端部に電気的に接続されて
いる結合部材を備えているセラミックヒーターであっ
て、結合部材の外形が略球状、略回転楕円体形状、また
は略円柱状をなしており、抵抗発熱体の端部をかしめに
よって固定する固定部を備えていることを特徴とする。
【００１０】本発明者は、前述のような抵抗発熱体の端
部の周辺におけるホットスポットの原因を探求した結
果、以下の発見に至った。
【００１１】例えば、通常の結合部材に巻回体を巻き付
けた場合には、巻回体の線径が小さかったり、巻回体の
端部に遊びがあれば、結合部材と巻回体との接続部分に
おける応力集中は発生しにくいものと考えられる。しか
し、例えば巻回体の線径が大きくなると（太くなる
と）、線が変形しにくく、線を結合部材の外周に沿って
巻き付けることが難しい。特にモリブデン、タングステ
ンなどの高融点金属の線は一般に硬いので、適切な変形
が困難である。このため、線を結合部材に巻き付けた後
に、線に歪みや不均一が発生しやすく、あるいは、線の
遊びがなくなりやすい。この後にセラミック成形体を高
温、高圧下で焼成すると、粉末の流動に伴って線や結合
部材に過大な応力が集中し、局部的に接合不良が発生
し、発熱量が設計値に比べて過大になり、ホットスポッ
トが発生するものと考えられる。また、例えば結合部材
に素線を巻き付けた場合にも、素線の線径や材質によっ
ては、上記のような問題が発生する。
【００１２】本発明者は、このような知見に立脚し、セ
ラミック基体の内部において、抵抗発熱体に接続される
結合部材の外形を球状、回転楕円体形状、円柱状とする
と共に、抵抗発熱体の端部をかしめによって固定する固
定部を設けた。
【００１３】このようなセラミック基体内部の抵抗発熱
体の接続構造は、以下のような作用効果を発揮する。即
ち、結合部材の外形が、鋭角的な特異点や角がない形態
なので、セラミック基体の焼成時に結合部材およびその
周辺に過大な応力が加わりにくく、結合部材を起点とす
るクラックが発生しにくく、こうしたクラックを原因と
するホットスポットが発生しにくい。また、抵抗発熱体
の端部をかしめによって保持することで、線を結合部材
に固定した後に、線に歪みや不均一が発生しにくく、あ
るいは、線に適度の遊びをもたせやすい。この後にセラ
ミック成形体を高温、高圧下で焼成したときには、粉末
の流動に伴って線や結合部材に応力が加わっても、線の
不均一部分、曲折部分、あるいは遊びのない場所に過大
な応力が集中するという事態は避けることができる。こ
の結果、局部的な接合不良が少なくなり、ホットスポッ
トの発生割合とヒーター破損が低減できたものと思われ
る。
【００１４】なお、本発明における結合部材は、以下の
ものを含む。 （１）２つ以上の抵抗発熱体に対して結合されており、
かつ電力供給部材に結合されているもの。この場合に
は、結合部材は、複数の抵抗発熱体のジョイントとして
機能する。 （２）１つあるいは複数の抵抗発熱体に結合されてお
り、かつ電力供給部材に結合されているもの。この場合
には、結合部材は電力供給用端子として作用する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しつつ、本
発明を更に詳細に説明する。
【００１６】図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る
球状の結合部材６を示す平面図であり、図１（ｂ）は、
結合部材６の正面図であり、図１（ｃ）は、結合部材６
の溝６ａに抵抗発熱体の端部を固定した後の状態を示す
平面図である。また、図２（ａ）は、本発明の他の実施
形態に係る略円柱状の結合部材５を示す断面図であり、
図２（ｂ）は、結合部材５を示す平面図である。
【００１７】図１に示すように、本例の結合部材６は略
球状をなしており、結合部材６には一本の細長い溝６ａ
が形成されている。溝６ａの両側に一対のかしめ片６ｂ
が設けられている。この溝６ａ内に抵抗発熱体３Ｂの端
部３ａを挿通し、かしめ片６ｂを加圧してかしめること
によって、端部３ａを固定する。本例では、細長い溝６
ａが抵抗発熱体の固定部として機能する。
【００１８】図２に示す結合部材５は略円柱状をなして
いる。結合部材５には一本の細長い溝５ｄが形成されて
おり、溝５ｄの両側に一対のかしめ片５ｃが設けられて
いる。この溝５ｄ内に抵抗発熱体４の端部４ａを挿通
し、かしめ片５ｃを矢印Ａのように加圧してかしめるこ
とによって、端部４ａを固定する。本例では、細長い溝
５ｄが抵抗発熱体の固定部として機能する。更に、結合
部材５の下部には円筒部分５ｅが形成されている。円筒
部分５ｅの外側にはネジ５ａが形成されており、円筒部
分５ｅの内側には空隙５ｂが形成されている。ネジ５ａ
に対して、抵抗発熱体３Ａ、３Ｂの端部３ａを巻き付
け、固定する。結合部材５、６および抵抗発熱体３Ａ、
３Ｂ、４のセラミック基体内での埋設パターンは、後で
例示する。
【００１９】本発明において、被加熱物の種類は限定さ
れない。また、本発明のヒーターの用途は特に限定され
ないが、半導体製造装置用途であることが好ましい。こ
の半導体製造装置とは、半導体の金属汚染が懸念される
ような、幅広い半導体製造プロセスにおいて使用される
装置のことを意味している。これには、成膜装置の他、
エッチング装置、クリーニング装置、検査装置が含まれ
る。
【００２０】基体を構成するセラミックスは特に限定さ
れない。しかし、基体の材質は、窒化アルミニウム、窒
化ケイ素、窒化ホウ素及びサイアロンなどの窒化物セラ
ミックス、アルミナー炭化ケイ素複合材料などの公知の
セラミックス材料であってよい。ハロゲン系ガスなどの
腐食性ガスに対して高い耐腐食性を付与するためには、
窒化アルミニウムやアルミナが特に好ましい。
【００２１】基体の形状は特に限定されないが、円板形
状が好ましい。加熱面の形状は、ポケット形状、エンボ
ス形状、溝形状とする場合もある。
【００２２】好適な実施形態においては、抵抗発熱体が
所定平面に沿って埋設されている。ここで、抵抗発熱体
の中心面が幾何学的に厳密に所定平面と一致することは
要求しておらず、抵抗発熱体の中心面が所定平面からは
ずれていても差し支えなく、所定平面が抵抗発熱体を通
過していれば足りる。製造上の誤差により、抵抗発熱体
の中心面が、意図した所定平面に対してずれることも許
容されている。
【００２３】特に好適な実施形態においては、抵抗発熱
体が、基体の設置面と略平行となるように配設されてい
る。これにより、設置面の均熱性を確保しやすくなる。
なお、ここでいう略平行とは、完全に平行な場合に加え
て、−０．５〜０．５度の範囲内にあるものを含む。ま
た、製造上の誤差は許容される。
【００２４】本発明においては、結合部材の外形を、略
球状、略回転楕円体形状、または略円柱状とする。これ
らの形態であれば、鋭角的あるいは鋭利な部分がなく、
結合部材の外形における応力集中が少ない。その上、硬
度の高い高融点金属によって結合部材を形成するとき、
これらの外形は製造しやすく、かつ加工精度も高くでき
るので、加工形状のバラツキに伴う結合部材表面におけ
る応力集中も防止できる。
【００２５】略球状とは、真円の回転体（真球）形状、
および真球とほぼ同じとみなすことができる形状である
が、幾何学的に厳密に真球である必要はなく、製造上の
誤差があってよい。また、局部的な凹部、突起の存在
も、結合部材の表面に応力集中をもたらすような寸法で
ない限りは、許容されるものとする。
【００２６】略回転楕円体状とは、楕円の回転体および
回転楕円体とほぼ同じとみなすことができる形状であ
る。幾何学的に厳密に回転楕円体である必要はなく、製
造上の誤差があってよい。また、局部的な凹部、突起の
存在も、結合部材の表面に応力集中をもたらすような寸
法でない限りは、許容されるものとする。
【００２７】略円柱状とは、円柱および円柱とほぼ同じ
とみなすことができる形状であるが、幾何学的に厳密に
円柱状である必要はなく、製造上の誤差があってよい。
また、局部的な凹部、突起の存在も、結合部材の表面に
応力集中をもたらすような寸法でない限りは、許容され
るものとする。
【００２８】略球状の結合部材、略回転楕円体形状の結
合部材、略円柱状の結合部材には、いずれも、いわゆる
Ｒ面やＣ面のような面取り部分を設けることができる。
例えば図２に示すように、円柱状結合部材５にはＲ面５
ｆが形成されている。
【００２９】かしめとは、一対のかしめ片を押圧し、変
形させることによって、一対のかしめ片の間にはさまれ
た抵抗発熱体端部を機械的に保持する方法である。
【００３０】かしめ片の幾何学的形態や寸法は特に限定
されない。また、固定部の形態は、好ましくは、図１、
図２に示すような真っ直ぐな溝である。しかし、固定部
は、二次元的に曲折した溝であってよく、三次元的に曲
折した溝であってもよい。
【００３１】結合部材の外形が略球状または略回転楕円
体形状である場合には、結合部材を基体内部に埋設した
ときに、基体の厚さ方向の寸法を低減することができ
る。この実施形態は、平板状の基体を使用するときに、
基体の厚さを低減する上で特に好適である。
【００３２】また、結合部材の外形が略円柱状をなして
いる場合には、線体の端部、特に巻回体の端部を結合部
材に対して巻き付けるときに特に好適である。この場合
には、この線体とは別体の抵抗発熱体を結合部材に対し
てかしめによって固定する。
【００３３】抵抗発熱体の材質は、タンタル、タングス
テン、モリブデン、白金、レニウム、ハフニウム及びこ
れらの合金であることが好ましい。特に、セラミックス
基体を窒化アルミニウムから構成した場合においては、
モリブデン及びモリブデン合金であることが好ましい。
また、上記高融点金属以外に、カーボン、ＴｉＮ、Ｔｉ
Ｃなどの導電性材料を使用することもできる。
【００３４】結合部材の材質は、上記したような抵抗発
熱体用の材質が好ましい。特に好ましくは、抵抗発熱体
の材質と結合部材の材質とが同種の材質であり、これに
よって焼成時の結合部材と抵抗発熱体との接続部分への
応力集中を一層低減できる。
【００３５】ここで、抵抗発熱体の材質と結合部材の材
質とが同種であるとは、主成分が一致していればよく、
添加成分や微量成分までが一致していることは不要であ
る。好ましくは、抵抗発熱体の材質の成分と結合部材の
材質の成分とが、重量比で５０％以上一致しており、特
に好ましくは７０％以上一致している。更に好ましく
は、結合部材の材質と抵抗発熱体の材質とが、共にタン
グステン、モリブデン、タングステン合金またはモリブ
デン合金である。
【００３６】抵抗発熱体の形状は、コイル形状あるいは
巻回体形状、リボン形状、メッシュ形状、板状、素線で
あってよい。ただし、セラミック基体の厚さ方向の温度
降下を抑制し、設置面における温度分布を制御しやすく
するという観点からは、巻回体であることが好ましい。
【００３７】巻回体の線径は、必要な供給熱量、巻き
径、基体の熱伝導率や形態によって決定されるが、一般
的には、0.1〜1.5ｍｍが好ましい。素線の線径は、結合
部材への結合のしやすさという点からは0.3ｍｍ以上が
好ましい。また、素線から、ある程度の熱量を供給し、
コールドスポットを低減するという観点からは、1.0ｍ
ｍ以下が好ましい。
【００３８】好適な実施形態においては、基体内に複数
の抵抗発熱体が埋設されており、複数の抵抗発熱体が結
合部材によって接続されている。このように、基体内部
で複数の抵抗発熱体を接続する際の接続構造として、本
発明は特に好適である。
【００３９】好適な実施形態においては、これらの複数
の抵抗発熱体が、互いに異なる形態を有する。ここで、
異なる形態とは、形状が異なる場合と、形状は相似形で
あるが、寸法が異なる場合とを含む。
【００４０】好適な実施形態においては、複数の抵抗発
熱体がそれぞれ導電線体からなり、複数の抵抗発熱体の
線径が互いに異なっている。この場合には、線径の相対
的に大きい抵抗発熱体を結合部材にかしめによって接続
することが好ましい。
【００４１】好適な実施形態においては、複数の抵抗発
熱体がそれぞれ巻回体からなり、複数の抵抗発熱体の巻
き径が互いに異なっている。この実施形態については、
図面を参照しつつ後述する。
【００４２】好適な実施形態においては、結合部材の室
温における電気抵抗値が、結合部材に接続されている抵
抗発熱体の室温における電気抵抗値の１／１０以下であ
る。これによって、結合部材における過剰な発熱を防止
し、これによる設置面の温度分布への影響を低減でき
る。
【００４３】好適な実施形態においては、基体が、厚さ
３ｍｍ以上、２５ｍｍ以下の平板である。これが３ｍｍ
以下であると、抵抗発熱体と設置面との間隔が小さく、
設置面の温度分布を均一化することが難しい。また、２
５ｍｍを超えると、セラミックヒーターの熱容量が増大
し、温度制御時の応答時間が長くなる。
【００４４】結合部材の固定部の形態は、かしめが可能
な限りは特に限定されない。しかし、好適な実施形態に
おいては、固定部が、抵抗発熱体の端部を挿通可能な溝
であり、特に好ましくは細長い溝である。
【００４５】以下、本発明のセラミックヒーターの全体
構成の実例を図示する。図３は、本発明の一実施形態に
係るセラミックヒーター１において、基体２に埋設され
た抵抗発熱体１６のパターンを示す図であり、図４は、
図３の要部拡大図であり、図６、図７は、それぞれ、セ
ラミックヒーター１と支持部材１３とを有する加熱装置
１７を示す。セラミックヒーター１においては、抵抗発
熱体はセラミック基体２内に埋設しており、基体表面に
は露出していないが、図３においては、抵抗発熱体の平
面的パターンを示すために断面ハッチングは省略してあ
る。
【００４６】図６、図７を参照しつつ、最初に本加熱装
置の全体を説明する。基体２は略円板状である。基体２
の内部には、巻回体３Ａ、４、３Ｂと、機能部材９とが
埋設されている。図６に示すように、抵抗発熱体３Ｂ
は、結合部材６および１１を介して電力供給部材１２に
接続されている。結合部材６は、電力供給用の端子とし
て働く。そして、図７に示すように、機能部材１９は、
結合部材７を介して電力供給部材１２Ａに接続されてい
る。機能部材１９は例えば静電チャック電極である。
【００４７】基体２の背面２ｂには、中空の支持部材１
３の端面が接合されている。この接合方法は特に限定さ
れず、例えばろう材によって接合でき、あるいは特開平
８−７３２８０号公報に記載のようにして固相接合でき
る。また、ヒーターと支持部材とは、Ｏリングやメタル
パッキングなどのシール部材を用いてシール接合するこ
とができる。支持部材１３は筒状を呈している。支持部
材１３の内側空間１４は、チャンバー内の雰囲気とは隔
離されている。内側空間１４には、電力供給手段１２、
１２Ａが収容されている。
【００４８】第一の巻回体３Ａは、略渦巻き状の平面的
パターンに沿って埋設されており、第一の巻回体３Ａの
両端部が、それぞれ、結合部材５を介して第二の巻回体
４に接続されている。各巻回体４の他端はそれぞれ第一
の巻回体３Ｂに接続されており、各巻回体３Ｂの各端部
が結合部材６に接続されている。
【００４９】図４に示すように、第一の巻回体３Ａ、３
Ｂの巻き径ＬＡ、ＬＢを、第二の巻回体４の巻き径ＬＣ
よりも大きくする。これによる作用効果は以下のとおり
である。
【００５０】例えば、図８、図９のセラミックヒーター
３１においては、セラミック基体２内にコイルスプリン
グ状の巻回体３Ｃが埋設されており、巻回体３Ｃの両端
がそれぞれ結合部材６に結線されている。コイルスプリ
ング状の抵抗発熱体を埋設すると、抵抗発熱体の実質的
な直径（つまりコイルスプリングの巻き径）が比較的に
大きいことから、基体２の厚さ方向の温度変化（温度降
下）を少なくできる。これは、基体２の加熱面の温度の
均一性を向上させる上で好適である。
【００５１】しかし、このようにコイルスプリング状の
抵抗発熱体を埋設し、加熱面の温度の均一化を図ろうと
したとき、基体内に埋設された機能部材や孔が邪魔にな
るだけでなく、機能部材や孔の近傍にも抵抗発熱体を埋
設することができず、コールドスポット発生の原因にな
る。なぜなら、孔と抵抗発熱体との間には、孔加工の寸
法精度および抵抗発熱体の埋設時の寸法精度を考慮し、
ある程度の安全間隔を設けることが必須である。更に、
機能部材と抵抗発熱体との間では、短絡を防止するた
め、絶縁性を確保する必要がある。この絶縁性は、機能
部材と抵抗発熱体との間隔および形状、およびセラミッ
クスの体積抵抗率によって決定される。従って、機能部
材と抵抗発熱体との間には，ある程度の安全間隔を設け
ることが必要である。しかし、機能部材と抵抗発熱体と
の間に安全間隔を設けると、設計によってはコールドス
ポットが発生しやすくなる。
【００５２】図８の例では、一対の機能部材７、例えば
静電チャック電極用の結合部材７が近くに配置されてい
る。また、本例では、一対のヒーター用結合部材６が近
くに配置されている。これは、後述するようにヒーター
背面の中央部に管状の支持部材を接合し、支持部材の内
側に電力供給部材を挿入するためである。この場合に
は、結合部材６、７が基体２の中央部分に集まるという
設計を余儀なくされている。ところが、一対の結合部材
７および一対の結合部材６が近傍に位置すると、一対の
結合部材７の近傍に抵抗発熱体を埋設することがきわめ
て困難になる。なぜなら、一対の結合部材７間は狭いの
で、抵抗発熱体を通す余地が少なく、また結合部材６と
７との間にも抵抗発熱体を通す余地が少ないからであ
る。この結果、一対の結合部材７の間とその近傍領域２
８にコールドスポットが発生するおそれがある。
【００５３】これに対して、本例においては、図４に示
すように、巻き径の相対的に小さい巻回体４を、構造欠
陥部、例えば結合部材７の近傍に配設することができ
る。この際、巻回体４の巻き径ＬＣが小さいことから、
巻回体４を曲折させ、安全間隔Ｆ、Ｇを確保しつつ、結
合部材７および結合部材６の双方に最も接近するような
パターンに埋設することが容易である。巻回体４の巻き
径が大きい場合には、結合部材６と７との双方に接近す
るように配置するように巻回体を折り曲げることは困難
である。この結果、コールドスポット２８を消去し、あ
るいは少なくとも低減、抑制することが可能である。
【００５４】また、図５の実施形態においては、第二の
巻回体の代りに、導電性材料の線からなる素線９Ａ、９
Ｂを使用している。この場合も、素線９Ａ、９Ｂと結合
部材６、７との間隔Ｆ、Ｇを、安全間隔を確保した上で
最小限とする。
【００５５】第一の巻回体の巻き径が大きくなると、セ
ラミック基体を厚くする必要があり、セラミックヒータ
ーの熱容量が増大する。セラミックヒーターの熱容量を
低減するという観点からは、第一の巻回体の巻き径を5m
m以下とすることが好ましい。
【００５６】第二の巻回体の巻き径ＬＣは、上記の観点
からは、5mm以下であることが好ましく、3mm以下である
ことが更に好ましい。
【００５７】第二の巻回体の巻き径ＬＣの下限は特にな
いが、製造しやすさという観点からは、2ｍｍ以上であ
ることが好ましい。
【００５８】好適な実施形態においては、図３〜図５に
示すように、基体に構造欠陥部７が設けられている。こ
こで、構造欠陥部とは、基体を構成するセラミックスと
は異なる異物、あるいは空間ないし空隙が設けられてい
る部分のことをいう。この異物としては、基体を構成す
るセラミックスとは異種のセラミックス、金属（合金を
含む）、金属とセラミックスとの複合材料を例示でき
る。更に具体的には、結合部材、導電接続部、高周波電
極用電極や、静電チャック用電極、熱電対を例示でき
る。また、空間ないし空隙としては、リフトピン挿入用
の孔、バックサイドガス供給孔を例示できる。
【００５９】第二の巻回体あるいは素線と構造欠陥部と
の間隔Ｆ、Ｇは、コールドスポットを低減するという観
点からは、４０ｍｍ以下であることが好ましく、１５ｍ
ｍ以下であることが更に好ましい。しかし、第二の巻回
体あるいは素線と構造欠陥部とが接近しすぎると、絶縁
性が低下したり、あるいは設計上の裕度を確保できなく
なるおそれがある。従って、この観点からは、第二の巻
回体あるいは素線と構造欠陥部との間隔Ｆ、Ｇを、２ｍ
ｍ以上とすることが好ましい。
【００６０】第一の巻回体と、第二の巻回体または素線
とは、本発明に従って結合部材を介して接続する。好ま
しくは、第二の巻回体または素線を本発明に従ってかし
めによって結合部材に固定する。この際には、第一の巻
回体と結合部材との接合方法は限定されず、ネジ部への
巻き付け、かしめ、嵌合、ロウ付け、溶接、共晶を例示
できる。
【００６１】各抵抗発熱体は、各結合部材間で一筆書き
のパターンを構成している必要はなく、結合部材間で、
電気的分岐部、電気的結合部を有していてよい。
【００６２】図１０は、結合部材６と電力供給手段１２
との接合構造を示す断面図である。本例では、基体２内
に棒状の結合部材１１Ａが挿入され、固定されている。
そして、結合部材１１Ａと結合部材６の接続法は特に限
定されない。
【００６３】図１１は、本発明の他の実施形態における
抵抗発熱体の埋設パターン例を示す。本例は、いわゆる
２ゾーンヒーターのパターンを示す。内側の抵抗発熱体
３Ｄの両端は、基体２の中央部で各結合部材６に接続さ
れている。抵抗発熱体３Ｄは、好ましくは前述のような
巻回体や網状物からなる。外側の抵抗発熱体３Ｃの両端
部は、それぞれ結合部材５に接続されている。好ましく
は、抵抗発熱体３Ｃが巻回体または網状物からなり、抵
抗発熱体３Ｃの端部が結合部材５の外周に巻き付けられ
ている。また、各結合部材５には、それぞれ素線９Ｃが
かしめによって接続されており、素線９Ｃの他方の端部
が各結合部材６に接続されている。結合部材５は、抵抗
発熱体を接続するジョイントとして働く。結合部材６
は、例えば図１０に示すような接合構造を介して外部の
電力供給手段に接続されている。
【００６４】
【実施例】（実施例１）図１０、図１１に示すセラミッ
クヒーター２０を製造した。基体２は、窒化アルミニウ
ム焼結体とし、基体の直径φは３５０ｍｍとし、厚さは
２０ｍｍとした。基体２の内部には、巻回体３Ｃ、３
Ｄ、および素線９Ｃを埋設した。巻回体３Ｃ、３Ｄの巻
き径ＬＡ、ＬＢは3.0ｍｍとし、線径は0.5ｍｍとした。
素線９Ｃの線径は1.0ｍｍとした。抵抗発熱体３Ｃ、３
Ｄ、９Ｃと設置面との間隔を９ｍｍとした。
【００６５】結合部材５は、図２に示すようなモリブデ
ン製の円柱状結合部材（かしめ部材）とした。巻回体３
Ｃの端部を結合部材５の外周面に巻き付けた。また、素
線９Ｃの端部を結合部材５にかしめによって固定した。
結合部材６は、図１に示すような球状の結合部材とし
た。巻回体３Ｄまたは素線９Ｃの端部を結合部材６にか
しめによって固定した。
【００６６】図６、図７に示す支持部材１３を基体２の
背面に接合した。支持部材１３は、窒化アルミニウム焼
結体によって形成した。支持部材１３の外径を８０ｍｍ
とし、内径を５０ｍｍとし、長さを２５０ｍｍとした。
支持部材１３を基体２の中央部の背面に固相接合した。
ニッケルロッドからなる電力供給手段１２Ａを支持部材
１３の内側空間１４に挿入し、結合部材１１Ａを介して
各結合部材６と電気的に接続した。
【００６７】このセラミックヒーターを昇温し、設置面
２ａの平均温度が約７００℃となるようにした。そし
て、設置面２ａの温度分布をサーモビュアーによって観
測した。この結果、設置面の最高温度と最低温度との差
を測定したところ、4.0℃であった。
【００６８】（実施例２）実施例１と同様にして２ソー
ンヒーターを製造した。ただし、素線９Ｃ、結合部材５
は使用せず、巻回体３Ｃ、３Ｄの各端部を結合部材６へ
と接続した。巻回体３Ｃ、３Ｄの巻き径ＬＡ、ＬＢは3.
0ｍｍとし、線径は0.3ｍｍとした。巻回体３Ｃ、３Ｄの
埋設パターンは、通常の２ゾーンヒーターと同様であ
る。また，基体２の直径を３３０ｍｍとし、厚さを５ｍ
ｍとした。抵抗発熱体３Ｃ、３Ｄと設置面との間隔を
２．５ｍｍとした。結合部材６は、図１に示すような球
状の結合部材とした。巻回体３Ｃ、３Ｄの端部を結合部
材６にかしめによって固定した。
【００６９】このセラミックヒーターを昇温し、設置面
２ａの平均温度が約200℃となるようにした。そして、
設置面２ａの温度分布をサーモビュアーによって観測し
た。この結果、設置面の最高温度と最低温度との差を測
定したところ、０．５℃であった。
【００７０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ヒ
ーター加熱面の温度の均一性向上に好適であり、かつヒ
ーター加熱面におけるコールドスポットを効果的に防止
できるような構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、結合部材６の平面図であり、（ｂ）
は、結合部材６の正面図であり、（ｃ）は、結合部材６
をかしめた後の状態を示す平面図である。
【図２】（ａ）は、素線４および巻回体３Ａ（３Ｂ）が
接続されている結合部材５を示す断面図であり、（ｂ）
は、結合部材５の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るセラミックヒーター
１に埋設されている抵抗発熱体１６の平面的パターンを
示す図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】他の実施形態における抵抗発熱体の平面的パタ
ーンの図である。
【図６】図３のヒーター１および支持部材１３を備える
加熱装置１７の断面図であり、図３におけるＶＩ−ＶＩ
線断面に相当する。
【図７】図３のヒーター１および支持部材１３を備える
加熱装置１７の断面図であり、図３におけるＶＩＩ−Ｖ
ＩＩ線断面に相当する。
【図８】参考例のセラミックヒーター３１に埋設されて
いる抵抗発熱体の平面的パターンを示す図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】結合部材６、結合部材１１Ａおよび電力供給
手段１２の接合構造を示す。
【図１１】他の実施形態に係る抵抗発熱体の埋設パター
ンを示す。
【符号の説明】
１、１１、２０ セラミックヒーター ２ 基体 ３Ａ、３Ｂ、４ 巻回体 ３ａ 抵抗発熱体の端
部 ５ 略円柱状結合部材 ５ａ 巻回体
を巻き付けるための巻き付け部（ネジ部） ５ｃ、６ｂ 一対のかしめ片 ５ｄ、６ａ 溝
（固定部） ６略球状結合部材（構造欠陥部）
９ 素線 １６ 抵抗発熱体 １７ 加熱装置 Ａ かしめの際の加圧方向
Ｅ 第一の巻回体と構造欠陥部との間隔
Ｆ、Ｇ、Ｈ 第二の巻回体または素線と構造欠陥部との
間隔 ＬＡ、ＬＢ 第一の巻回体の巻き径
ＬＣ 第二の巻回体の巻き径 Ｌ 設置面２ａ
と略平行な平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 3/74 Ｈ０５Ｂ 3/74 Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA13 AA24 BB06 BB14 BC17 CA02 CA29 EA06 FA36 JA01 JA10 3K092 PP09 QA05 QB02 QB27 QB43 QB47 QC02 QC18 QC42 QC59 RF03 RF11 RF27 TT02 TT03 TT40 VV22 5F045 BB08 EK09

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】セラミックスからなり、被加熱物の設置面
    を有する基体、この基体に埋設されている抵抗発熱体、
    および前記抵抗発熱体の端部に電気的に接続されている
    結合部材を備えているセラミックヒーターであって、 少なくとも一つの前記結合部材の外形が略球状、略回転
    楕円体形状、または略円柱状をなしており、前記結合部
    材が、前記抵抗発熱体の前記端部をかしめによって固定
    する固定部を備えていることを特徴とする、セラミック
    ヒーター。
  2. 【請求項２】前記基体内に複数の前記抵抗発熱体が埋設
    されており、複数の前記抵抗発熱体が前記結合部材によ
    って接続されていることを特徴とする、請求項１記載の
    セラミックヒーター。
  3. 【請求項３】前記複数の前記抵抗発熱体が、互いに異な
    る形態を有することを特徴とする、請求項１または２記
    載のセラミックヒーター。
  4. 【請求項４】前記複数の前記抵抗発熱体がそれぞれ導電
    線体からなり、前記複数の抵抗発熱体の線径が互いに異
    なっていることを特徴とする、請求項３記載のセラミッ
    クヒーター。
  5. 【請求項５】前記複数の前記抵抗発熱体がそれぞれ巻回
    体からなり、前記複数の抵抗発熱体の巻き径が互いに異
    なっていることを特徴とする、請求項３記載のセラミッ
    クヒーター。
  6. 【請求項６】前記結合部材に接続されている前記抵抗発
    熱体と、前記結合部材とが、同種の材料からなることを
    特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請求項に記
    載のセラミックヒーター。
  7. 【請求項７】前記結合部材の室温における電気抵抗値
    が、前記結合部材に接続されている前記抵抗発熱体の室
    温における電気抵抗値の１／１０以下であることを特徴
    とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求項に記載の
    セラミックヒーター。
  8. 【請求項８】前記基体が、厚さ３ｍｍ以上、２５ｍｍ以
    下の平板であることを特徴とする、請求項１〜７のいず
    れか一つの請求項に記載のセラミックヒーター。
  9. 【請求項９】前記抵抗発熱体が前記設置面と略平行な平
    面に沿って埋設されていることを特徴とする、請求項１
    〜８のいずれか一つの請求項に記載のセラミックヒータ
    ー。
  10. 【請求項１０】前記固定部が、前記抵抗発熱体の前記端
    部を挿通可能な溝もしくは穴であることを特徴とする、
    請求項１〜９のいずれか一つの請求項に記載のセラミッ
    クヒーター。
  11. 【請求項１１】前記抵抗発熱体が、網、素線または巻回
    体であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一
    つの請求項に記載のセラミックヒーター。
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