JP2009152050A - ヒータユニットおよびヒータユニットの組み立て構造 - Google Patents

Abstract

【課題】接触抵抗の増加を抑制し、ガスの発生を抑えつつ、構成の簡素化を図ることが可能なヒータユニット及びヒータユニットの組み立て構造を提供する。
【解決手段】ヒータユニット１は、チャンバ１０内に設けられたヒータ２０に電力を供給して発熱させ、ヒータ２０の発熱により被加熱体を加熱するものであって、ヒータ２０に一体的に接続された炭化ケイ素よりなる電極棒３０と、電力供給源に電気接続されると共に、ベース部材１０の壁面に固定されるコネクタ式電極４０とを備えている。また、コネクタ式電極４０は、電極棒３０を挿入支持可能な凹部４３，５３と、凹部４３，５３内において電極棒３０に弾性接触するインコネルよりなる接触部材４４，５４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒータユニットおよびヒータユニットの組み立て構造に関する。

従来、半導体製造における被加熱体を加熱するヒータユニットが知られている。このヒータユニットでは、金属電極からの電力をヒータに供給することにより、ヒータが発熱して、被加熱体を加熱する構成となっている（特許文献１参照）。このようなヒータユニットでは、ヒータと金属電極とを以下のように電気接続している。

図５は、従来の接続構造の一例を示す側面図である。図５に示すように、炭化ケイ素材でなるヒータ１０１には、炭化ケイ素からなる電極棒１０２が接続されており、この電極棒１０２と、ニッケルからなる金属電極１０３とが、ステンレスからなるビス１０４によって締め付けられて電気接続されている。

また、金属電極を直接電極棒１０２に接続することなく、ストラップを介してヒータに電力を供給するものも知られている（特許文献１参照）。図６は、従来に係るヒータとストラップとの接続構造の一例を示す側面図である。図６に示すように、アルミニウムからなる薄紐状のストラップ１０５の周囲には、ステンレスからなるクランプ１０６が巻き締められており、巻き締めによる荷重によって、ストラップ１０５が電極棒１０２に電気接続されている。特に、ストラップ１０５は、比較的柔軟性を有する金属であるアルミニウムからなっており、このストラップ１０５を締め込むことにより、高温時においても隙間が生じ難く密着性が維持されることとなる。

また、図６に示す接続構造を採用したヒータユニットは以下のような構成となっている。図７は、図６に示す接続構造を採用したヒータユニットの構成の一例を示す側面図である。図７に示すように、金属電極１０３は、ベース部材１０７を貫通しており、ビス止めによってブスバー１０８に接続されている。このブスバー１０８は、ビス止めによってリード線１０９に電気接続され、リード線１０９は図６に示したストラップ１０５に取り付けられている。このストラップ１０５は、ビスによって巻き締められるクランプ１０６によって電極棒１０２に密着接続することとなる。
特開２００３−３０８９５１号公報

しかし、従来に係る接続構造の場合、以下のような問題があった。図５に示す例の場合、電極棒１０２と金属電極１０３とが直接ビスによって締め付けられている。このことから、炭化ケイ素からなる電極棒１０２とニッケルからなる金属電極１０３との熱膨張の違いにより、隙間が発生し、両者間の接触抵抗が上がる可能性がある。

また、図６に示す例の場合、隙間の発生を抑制するため、アルミニウム製のストラップ１０５を用いているが、アルミニウム製のストラップ１０５は高温時にガスが発生し易く、ベース部材１０７内を真空や窒素雰囲気に保つ際に影響が出る可能性がある。

特に、図７に示す構成では、リード線１０９やストラップ１０５を用いていることから、ヒータ１０１が自立できず、ヒータ１０１を支えるためのベース支柱１１０が必要となってしまう。さらに、ヒータ１０１からの熱がブスバー１０８等に伝わり難いようにするためなどの理由から反射板１１１の構成も必要となってしまう。このことから、図７に示す例では、構成が複雑化してしまう。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、接触抵抗の増加を抑制し、ガスの発生の問題を解消し、しかも構成の簡素化を図ることが可能なヒータユニット及びヒータユニットの組み立て構造を提供することにある。

本発明のヒータユニットは、ベース部材内に設けられた炭化ケイ素材でなるヒータと、前記ヒータに一体的に接続された炭化ケイ素材でなる電極棒と、電力供給源に電気接続されると共に、前記ヒータが対向して配置される前記ベース部材の壁面に固定されるコネクタ式電極と、を備えてなり、コネクタ式電極は、電極棒を挿入支持可能な凹部と、凹部内において前記電極棒に弾性接触するインコネルよりなる接触部材とを有する。

このヒータユニットによれば、コネクタ式電極が凹部内において電極棒に弾性接触するインコネルよりなる接触部材を有する。インコネルは耐熱性に優れた高温部材でありバネ性を持つことから隙間が発生しようとしても、接触部材の弾性によって隙間の発生が抑制され、接触抵抗の増加を抑制することとなる。また、接触部材がインコネルであるため、ガスの発生が抑制される。さらに、コネクタ式電極はベース部材の壁面に固定され、電極棒はコネクタ式電極の凹部に挿入支持されるため、ヒータ自体も壁面で間接的に固定され、自立が可能となる。これにより、ベース支柱等が不要となり、構成の簡素化を図ることができる。従って、接触抵抗の増加を抑制し、ガスの発生を抑えつつ、構成の簡素化を図ることができる。

また、本発明のヒータユニットにおいて、接触部材は、凹部内壁に設けられた板バネであることが好ましい。

このヒータユニットによれば、接触部材は、凹部内壁に設けられた板バネであるため、構成が単純化し、コネクタ式電極の製造の容易化を図ることができる。

また、本発明のヒータユニットにおいて、コネクタ式電極は、凹部内壁に溝が形成され、接触部材は、溝の長手方向と軸方向が一致するように溝内に嵌って設けられたコイルスプリングであることが好ましい。

このヒータユニットによれば、接触部材は、溝の長手方向と軸方向（回転軸）が一致するように溝内に嵌って設けられたコイルスプリングであるため、電極棒挿入時にはスプリングが倒れ込むようになり、スプリングの側面との点接触でなく、倒れ込んだ分だけ接触面積が大きくなって線の接触となり、接触部材と電極棒との接触面積を大きくすることができる。

また、本発明のヒータユニットの組み立て構造は、チャンバ内に設けられた炭化ケイ素材でなるヒータに電力を供給して発熱させ、ヒータの発熱により被加熱体を加熱するヒータユニットの組み立て構造であって、ヒータユニットは、ヒータに電気接続された炭化ケイ素よりなる電極棒と、電力供給源に電気接続されると共に、チャンバの壁面に固定されるコネクタ式電極とを備え、コネクタ式電極は、電極棒を挿入支持可能な凹部と、凹部内において電極棒に弾性接触するインコネルよりなる接触部材と、を有し、電極棒をコネクタ式電極の凹部に挿入することにより、ヒータに電力供給可能となる。

このヒータユニットの組み立て構造によれば、コネクタ式電極が凹部内において電極棒に弾性接触するインコネルよりなる接触部材を有するため、電極棒を凹部に差し込むだけで両者の接続ができ、ビス止めやクランプ止めなどが不要となり、組み立ての容易化を図ることができる。また、インコネルは耐熱に優れバネ性を持つことから隙間が発生しようとしても、接触部材の弾性によって隙間の発生が抑制され、接触抵抗の増加を抑制することとなる。また、接触部材が高温部材であるため、ガスの発生が抑制される。さらに、コネクタ式電極はベース部材の壁面に固定され、電極棒はコネクタ式電極の凹部に挿入支持されるため、ヒータ自体も壁面で間接的に固定され、自立が可能となる。これにより、ベース支柱等が不要となり、構成の簡素化を図ることができる。従って、組み立ての容易化を図ると共に、接触抵抗の増加を抑制し、ガスの発生を抑えつつ、構成の簡素化を図ることができる。

本発明のヒータユニット及びヒータユニットの組み立て構造によれば、接触抵抗の増加を抑制し、ガスの発生を抑えつつ、構成の簡素化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るヒータユニットの構成図である。図１に示すように、ヒータユニット１は、チャンバ内で被加熱体を加熱するものであって、ヒータ２０と、電極棒３０と、コネクタ式電極４０とを備えている。

ヒータ２０は、電力の供給を受けて発熱し、被加熱体を加熱するものである。このヒータ２０は、例えば平面視した場合に例えばスパイラル状に形成されている。また、ヒータ２０は、導電性炭化ケイ素焼結体からなり、好ましくは熱導電率が１２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、輻射率が０．７５以上の導電性炭化ケイ素焼結体で構成されている。

電極棒３０は、ヒータ２０に一体的に接続された電力給電用の部材であって、炭化ケイ素によって構成されている。また、電極棒３０は、例えば２本設けられており、円柱形状となっている。この電極棒３０は、ヒータ２０と同材質の導電性炭化ケイ素焼結体で構成されていることが好ましい。

コネクタ式電極４０は、電力供給源に接続され、電極棒３０と接触することにより電極棒３０に通電するものである。また、コネクタ式電極４０は、ベース部材１０の壁面を貫通して設けられることにより、ベース部材１０の壁面に固定されている。なお、本実施の形態４０においてコネクタ式電極４０は、ベース部材１０の壁面のうち、鉛直下方側の壁面に固定されているが、これに限らず、側方壁面や鉛直上方側壁面などに固定されていてもよい。

図２は、図１に示したコネクタ式電極４０の詳細を示す断面図である。図２に示すように、コネクタ式電極４０は、電極棒３０と接触する側の基部４１と、電力供給源側に接続される通電部４２とからなっており、両者はステンレスやニッケルによって構成されている。このうち、基部４１は、円柱形状の電極棒３０よりも径がやや大きくなった開口面が円径となる凹部４３を有している。このため、電極棒３０は、コネクタ式電極４０の凹部４３内に挿入可能となっている。

また、コネクタ式電極４０は、凹部４３の内壁において電極棒３０と弾性接触可能な接触部材４４を備えている。この接触部材４４は、両持ちの板バネ４４ａであって電極棒３０の挿入と共に弾性変形する構成となっている。電極棒３０の挿入後において板バネ４４ａは、復元力によって電極棒３０の抜け止めるようになっており、この結果、電極棒３０はコネクタ式電極４０によって固定的に支持されることとなる。また、接触部材４４は、耐熱性及び耐腐食性に優れたインコネルにより形成されている。

図３は、図２に示したコネクタ式電極４０の変形例を示す断面図である。変形例に係るコネクタ式電極５０は、図２と同様に基部５１と通電部５２とからなり、両者はステンレスやニッケルによって構成されている。また、基部５１は、図２と同様の凹部５３を有し、電極棒３０を挿入可能であると共に、インコネルによって形成される接触部材５４が内壁に設けられている。

ここで、変形例に係るコネクタ式電極５０は、内壁の上下二箇所に周回方向に沿って溝５５がそれぞれ形成されており、この溝５５内に嵌るように接触部材５４であるコイルスプリング５４ａが設けられている。すなわち、コイルスプリング５４ａは、その軸方向（長手方向）と溝５５の長手方向とが一致するように収納されている。また、コイルスプリング５４ａの直径は溝５５の深さよりも大きくなっており、変形例に係る接触部材５４は、電極棒３０の挿入と共に弾性変形する構成となっている。

図４は、図３に係るコネクタ式電極５０に電極棒３０を挿入する前後におけるコイルスプリング５４ａの様子を示す概略図であり、（ａ）は挿入前の状態を示し、（ｂ）は挿入後の状態を示している。図４（ａ）に示すように、電極棒３０の挿入前においてコイルスプリング５４ａは、長手方向に沿って見た場合、円形を示したようになっている。一方、図４（ｂ）に示すように、電極棒３０の挿入後においてコイルスプリング５４ａは、長手方向に沿って見た場合、楕円形状となると共に、斜めに倒れ込むようになる。このように、楕円形状となることにより、電極棒３０は、スプリング５４ａが円形に復帰しようとする復元力によって抜け止めされるようになっており、この結果、電極棒３０はコネクタ式電極４０によって固定的に支持されることとなる。特に、コイルスプリング５４ａは、電極棒３０と点接触するわけでなく、倒れ込んだ分だけ、接触面積が大きくなる。

このようなヒータユニット１を組み立てる場合、ヒータ２０と電極棒３０とが一体となった部材を持ち、電極棒３０をコネクタ式電極４０，５０の凹部４３，５３に合わせ、電極棒３０を凹部４３，５３に挿入する。これにより、本実施の形態に係るヒータユニットは、ワンタッチ取り付けが可能となっている。

このようにして、本実施の形態に係るヒータユニット１及びその組み立て構造によれば、コネクタ式電極４０，５０が凹部４３，５３内において電極棒３０に弾性接触するインコネルよりなる接触部材４４，５５を有するため、インコネルが耐熱性に優れ、バネ性があることで、間が発生し難くなると共に、隙間が発生しようとしても、接触部材４４，５５の弾性によって隙間の発生が抑制され、接触抵抗の増加を抑制することとなる。また、接触部材４４，５５がインコネルであるため、ガスの発生が抑制される。さらに、コネクタ式電極４０，５０はチャンバの壁面に固定され、電極棒３０はコネクタ式電極４０，５０の凹部４３，５３に挿入支持されるため、ヒータ２０自体も壁面で間接的に固定され、自立が可能となる。これにより、ベース支柱等が不要となり、構成の簡素化を図ることができる。従って、接触抵抗の増加を抑制し、ガスの発生を抑えつつ、構成の簡素化を図ることができる。

また、接触部材４４は、凹部４３内壁に設けられた板バネ４４ａであるため、構成が単純化し、コネクタ式電極４０の製造の容易化を図ることができる。

また、接触部材５４は、溝５５の長手方向と軸方向が一致するように溝５５内に嵌って設けられたコイルスプリング５４ａであるため、電極棒３０挿入時にはスプリング５４ａが倒れ込むようになり、スプリング５４ａの側面との点接触でなく、倒れ込んだ分だけ接触面積が大きくなって線の接触となり、接触部材５４と電極棒との接触面積を大きくすることができる。

また、本実施の形態に係るヒータユニット１によれば、ベース支柱等が不要となることから、ヒータユニット１自体を従来に比して薄型とすることができ、組み立て工数を削減することもできる。さらに、ヒータユニット２０のメンテナンス時にもワンタッチで取り外しすることができ、メンテナンス作業の工数を削減することができる。加えて、ベース支柱等が不要となるため、ベース部材１０の壁面を熱反射板として機能させることができる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、上記実施の形態では、ベース部材１０の下側壁面にヒータユニット１を取り付けたが、これに限らず、ヒータユニット１は側壁や上側壁面に取り付けられてもよい。

本発明の実施の形態に係るヒータユニットの構成図である。 図１に示したコネクタ式電極の詳細を示す断面図である。 図２に示したコネクタ式電極の変形例を示す断面図である。 図３に係るコネクタ式電極に電極棒を挿入する前後におけるスプリングの様子を示す概略図であり、（ａ）は挿入前の状態を示し、（ｂ）は挿入後の状態を示している。 従来に係るヒータと金属電極との接続構造の一例を示す側面図である。 従来に係るヒータとストラップとの接続構造の一例を示す側面図である。 図６に示す接続構造を採用したヒータユニットの構成の一例を示す側面図である。

符号の説明

１…ヒータユニット
１０…ベース部材
２０…ヒータ
３０…電極棒
４０，５０…コネクタ式電極
４１，５１…基部
４２，５２…通電部
４３，５３…凹部
４４，５４…接触部材
４４ａ…板バネ
５４ａ…スプリング
５５…溝

Claims (4)

1. ベース部材に設けられた炭化ケイ素材でなるヒータと、
   前記ヒータに一体的に接続された炭化ケイ素材でなる電極棒と、
   電力供給源に電気接続されると共に、前記ヒータが対向して配置される前記ベース部材の壁面に固定されるコネクタ式電極と、を備えてなり、
   前記コネクタ式電極は、
   前記電極棒を挿入支持可能な凹部と、
   前記凹部内において前記電極棒に弾性接触するインコネルよりなる接触部材と、
   を有することを特徴とするヒータユニット。
2. 前記接触部材は、前記凹部内壁に設けられた板バネである
   ことを特徴とする請求項１に記載のヒータユニット。
3. 前記コネクタ式電極は、前記凹部内壁に溝が形成され、
   前記接触部材は、溝の長手方向と軸方向が一致するように溝内に収納されたコイルスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のヒータユニット。
4. ベース部材内に設けられた炭化ケイ素材でなるヒータに電力を供給して発熱させ、前記ヒータの発熱により被加熱体を加熱するヒータユニットの組み立て構造であって、
   前記ヒータユニットは、前記ヒータに電気接続された炭化ケイ素よりなる電極棒と、電力供給源に電気接続されると共に、前記ベース部材の壁面に固定されるコネクタ式電極とを備え、前記コネクタ式電極は、前記電極棒を挿入支持可能な凹部と、前記凹部内において前記電極棒に弾性接触するインコネルよりなる接触部材と、を有し、
   前記電極棒を前記コネクタ式電極の凹部に挿入することにより、前記ヒータに電力供給可能となる
   ことを特徴とするヒータユニットの組み立て構造。

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