JP3497969B2 - 複層セラミックスヒータ - Google Patents
複層セラミックスヒータInfo
- Publication number
- JP3497969B2 JP3497969B2 JP18172197A JP18172197A JP3497969B2 JP 3497969 B2 JP3497969 B2 JP 3497969B2 JP 18172197 A JP18172197 A JP 18172197A JP 18172197 A JP18172197 A JP 18172197A JP 3497969 B2 JP3497969 B2 JP 3497969B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- area
- supply terminal
- heat generating
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスヒー
タ、特には半導体プロセスにおける昇降温工程に使用さ
れる複層セラミックスヒータに関するものである。
タ、特には半導体プロセスにおける昇降温工程に使用さ
れる複層セラミックスヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体プロセスに使用されるヒー
タとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニ
ア、窒化硼素等の焼結セラミックスからなる支持基板
に、発熱体としてモリブデン、タングステン等の高融点
金属の線材や箔を巻き付けるか、接着し、その上に電気
絶縁性セラミックス板を載せたものが用いられてきてい
る。また、これを改良したものとしては、電気絶縁性セ
ラミックス支持基板の上に導電性セラミックスの発熱層
を設け、その上に、電気絶縁性セラミックスの被覆を施
したセラミックスヒータが開発され、絶縁性、耐食性を
向上させている。
タとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニ
ア、窒化硼素等の焼結セラミックスからなる支持基板
に、発熱体としてモリブデン、タングステン等の高融点
金属の線材や箔を巻き付けるか、接着し、その上に電気
絶縁性セラミックス板を載せたものが用いられてきてい
る。また、これを改良したものとしては、電気絶縁性セ
ラミックス支持基板の上に導電性セラミックスの発熱層
を設け、その上に、電気絶縁性セラミックスの被覆を施
したセラミックスヒータが開発され、絶縁性、耐食性を
向上させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のセラミ
ックスヒータは抵抗加熱方式であり、一般に外部電源と
の接続部（以下、給電端子という）はヒータの端子部と
導線を直接ボルト・ナットで接合するような方式である
ため、給電端子の発熱層は露出させる必要があり、直接
高温下に曝され、発熱層の耐食性に劣る雰囲気下で使用
すると給電端子のみが消耗するという不具合が発生す
る。例えば、発熱層が熱分解グラファイトから成る場合
には、５００℃以上の酸化性雰囲気で使用すると酸化消
耗が極めて早いという問題があった。
ックスヒータは抵抗加熱方式であり、一般に外部電源と
の接続部（以下、給電端子という）はヒータの端子部と
導線を直接ボルト・ナットで接合するような方式である
ため、給電端子の発熱層は露出させる必要があり、直接
高温下に曝され、発熱層の耐食性に劣る雰囲気下で使用
すると給電端子のみが消耗するという不具合が発生す
る。例えば、発熱層が熱分解グラファイトから成る場合
には、５００℃以上の酸化性雰囲気で使用すると酸化消
耗が極めて早いという問題があった。
【０００４】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、耐食性に劣る雰囲気下で使用して
も、給電端子の発熱層の消耗が少なく、長寿命の複層セ
ラミックスヒータを提供し、半導体プロセスの操業の安
定化を図ることを目的としている。
めになされたもので、耐食性に劣る雰囲気下で使用して
も、給電端子の発熱層の消耗が少なく、長寿命の複層セ
ラミックスヒータを提供し、半導体プロセスの操業の安
定化を図ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明の請求項１に記載した発明は、熱分解
窒化硼素からなる支持基板の表面に、熱分解グラファイ
トからなる発熱層を接合し、さらに発熱層を覆って支持
基板と同じ材質の保護層を形成した一体型の抵抗加熱方
式の複層セラミックスヒータにおいて、少なくとも、保
護層のない支持基板上の発熱層が露出している給電端子
を該ヒータのヒータパターンを持つヒータ発熱層を有す
る発熱部領域内に存在させずに、給電端子と発熱部端と
を所定の間隔はなし、かつ該ヒータの発熱部領域以外に
発熱部よりも単位面積当たりの発熱量の少ない三層構造
（支持基板−発熱層−保護層）の給電端子が存在する領
域を設けたことを特徴とする複層セラミックスヒータで
ある。
るために、本発明の請求項１に記載した発明は、熱分解
窒化硼素からなる支持基板の表面に、熱分解グラファイ
トからなる発熱層を接合し、さらに発熱層を覆って支持
基板と同じ材質の保護層を形成した一体型の抵抗加熱方
式の複層セラミックスヒータにおいて、少なくとも、保
護層のない支持基板上の発熱層が露出している給電端子
を該ヒータのヒータパターンを持つヒータ発熱層を有す
る発熱部領域内に存在させずに、給電端子と発熱部端と
を所定の間隔はなし、かつ該ヒータの発熱部領域以外に
発熱部よりも単位面積当たりの発熱量の少ない三層構造
（支持基板−発熱層−保護層）の給電端子が存在する領
域を設けたことを特徴とする複層セラミックスヒータで
ある。
【０００６】このように、給電端子をヒータの発熱部領
域内に存在させずに、給電端子と発熱部端とを所定の間
隔はなし、かつヒータの発熱部領域以外に給電端子が存
在する領域（以下、導電放熱部ということがある）を設
けたことにより、給電端子とヒータの発熱部領域とは離
されるので、発熱部から給電端子への伝熱量は減少し、
温度上昇も少なくなって、プロセスガス中に露出してい
る給電端子の酸化消耗は減少するようになる。その結
果、昇降温を繰り返しても給電端子の接触面での接触不
良や断線は極めて稀なものとなり、寿命の長いものとす
ることができる。
域内に存在させずに、給電端子と発熱部端とを所定の間
隔はなし、かつヒータの発熱部領域以外に給電端子が存
在する領域（以下、導電放熱部ということがある）を設
けたことにより、給電端子とヒータの発熱部領域とは離
されるので、発熱部から給電端子への伝熱量は減少し、
温度上昇も少なくなって、プロセスガス中に露出してい
る給電端子の酸化消耗は減少するようになる。その結
果、昇降温を繰り返しても給電端子の接触面での接触不
良や断線は極めて稀なものとなり、寿命の長いものとす
ることができる。
【０００７】そして、本発明の請求項２に記載した発明
は、前記給電端子が、発熱部の存在する面と同一平面内
に存在しないようにした。
は、前記給電端子が、発熱部の存在する面と同一平面内
に存在しないようにした。
【０００８】このような構造にすれば、例えば、発熱部
領域の存在する面が水平面であれば、発熱部領域の両端
に設けた給電端子の存在する面は、垂直面、傾斜面、ま
たは発熱部存在水平面から離れた別の水平面かのいずれ
かになり、発熱部からの輻射熱は軽減され、温度上昇も
少なくなるので給電端子の酸化消耗は一層減少し、繰り
返し昇降温による給電端子の接触面での接触不良や断線
は殆どなくなり、耐食性に優れ寿命の長いものとするこ
とができる。
領域の存在する面が水平面であれば、発熱部領域の両端
に設けた給電端子の存在する面は、垂直面、傾斜面、ま
たは発熱部存在水平面から離れた別の水平面かのいずれ
かになり、発熱部からの輻射熱は軽減され、温度上昇も
少なくなるので給電端子の酸化消耗は一層減少し、繰り
返し昇降温による給電端子の接触面での接触不良や断線
は殆どなくなり、耐食性に優れ寿命の長いものとするこ
とができる。
【０００９】そして、前記給電端子と発熱部端との間隔
は、２〜１０ｃｍとするのが好ましい（請求項３）。こ
のようにすれば、給電端子と発熱部端とが同一平面上に
存在しても、別々の平面上に存在しても、発熱部領域と
給電端子とは所定の間隔で離れているので発熱部からの
輻射或は伝熱は減少し、給電端子の耐食性を向上させる
ことができる。
は、２〜１０ｃｍとするのが好ましい（請求項３）。こ
のようにすれば、給電端子と発熱部端とが同一平面上に
存在しても、別々の平面上に存在しても、発熱部領域と
給電端子とは所定の間隔で離れているので発熱部からの
輻射或は伝熱は減少し、給電端子の耐食性を向上させる
ことができる。
【００１０】さらに、前記給電端子が存在する領域の面
積を、発熱部領域面積の５０〜２００％とすることがで
きる（請求項４）。このように、ヒータの発熱部領域の
両端に、給電端子は存在するが発熱部は存在しない領域
である導電放熱部を設け、この領域の面積を発熱部領域
面積の５０〜２００％とすると、給電端子存在領域は支
持基板と同材質の放熱部となり、発熱部からの輻射伝熱
を放散し、温度上昇が抑制されるので、放熱部と発熱部
領域とが同一平面上に存在しても、別々の平面上に存在
しても、給電端子の耐食性を向上させることができる。
積を、発熱部領域面積の５０〜２００％とすることがで
きる（請求項４）。このように、ヒータの発熱部領域の
両端に、給電端子は存在するが発熱部は存在しない領域
である導電放熱部を設け、この領域の面積を発熱部領域
面積の５０〜２００％とすると、給電端子存在領域は支
持基板と同材質の放熱部となり、発熱部からの輻射伝熱
を放散し、温度上昇が抑制されるので、放熱部と発熱部
領域とが同一平面上に存在しても、別々の平面上に存在
しても、給電端子の耐食性を向上させることができる。
【００１１】本発明の請求項５に記載した発明は、前記
給電端子が存在する領域における単位面積当たりの発熱
量を、次式（１）〜（３）に示すように発熱部領域の単
位面積当たりの発熱量の１／２以下になるようにした。 Ｑｂ≦０．５Ｑａ‥‥‥‥‥（１） Ｑｂ＝Ｉ2 ・Ｒｂ／Ｓｂ‥‥（２） Ｑａ＝Ｉ2 ・Ｒａ／Ｓａ‥‥（３） （ここに、Ｑｂ［Ｊ／ｃｍ2 ］：導電放熱部の単位面積
当たりの発熱量、Ｑａ［Ｊ／ｃｍ2 ］：発熱部の単位面
積当たりの発熱量、Ｉ［Ａ］：電流値、Ｒｂ［Ω］：導
電放熱部の抵抗値、Ｒａ［Ω］：発熱部の抵抗値、Ｓｂ
［ｃｍ2 ］：導電放熱部の面積、Ｓａ［ｃｍ2 ］：発熱
部の面積である。）
給電端子が存在する領域における単位面積当たりの発熱
量を、次式（１）〜（３）に示すように発熱部領域の単
位面積当たりの発熱量の１／２以下になるようにした。 Ｑｂ≦０．５Ｑａ‥‥‥‥‥（１） Ｑｂ＝Ｉ2 ・Ｒｂ／Ｓｂ‥‥（２） Ｑａ＝Ｉ2 ・Ｒａ／Ｓａ‥‥（３） （ここに、Ｑｂ［Ｊ／ｃｍ2 ］：導電放熱部の単位面積
当たりの発熱量、Ｑａ［Ｊ／ｃｍ2 ］：発熱部の単位面
積当たりの発熱量、Ｉ［Ａ］：電流値、Ｒｂ［Ω］：導
電放熱部の抵抗値、Ｒａ［Ω］：発熱部の抵抗値、Ｓｂ
［ｃｍ2 ］：導電放熱部の面積、Ｓａ［ｃｍ2 ］：発熱
部の面積である。）
【００１２】このようにすると、発熱部端と給電端子間
に、発熱部よりも単位面積当たりの発熱量の少ない三層
構造（支持基板−発熱層−保護層）の導電放熱部が設け
られるので、ここで発熱部からの伝熱を放散し、温度上
昇を抑制することができる。従って、この導電放熱部領
域に存在する給電端子は、導電放熱部領域と発熱部領域
とが同一平面上に存在しても、別々の平面上に存在して
も、給電端子の熱的負担は大幅に低減され、耐食性を向
上させることができる。
に、発熱部よりも単位面積当たりの発熱量の少ない三層
構造（支持基板−発熱層−保護層）の導電放熱部が設け
られるので、ここで発熱部からの伝熱を放散し、温度上
昇を抑制することができる。従って、この導電放熱部領
域に存在する給電端子は、導電放熱部領域と発熱部領域
とが同一平面上に存在しても、別々の平面上に存在して
も、給電端子の熱的負担は大幅に低減され、耐食性を向
上させることができる。
【００１３】そして、本発明の請求項６に記載した発明
は、前記支持基板、発熱層及び保護層が、化学気相蒸着
法により製造されたものとした。
は、前記支持基板、発熱層及び保護層が、化学気相蒸着
法により製造されたものとした。
【００１４】このように、前記支持基板、発熱層及び保
護層の各薄膜層を化学気相蒸着法により合成すると、高
純度、高密度で、寸法精度に優れた物を作ることがで
き、耐熱性、化学的安定性に優れ、接触不良頻度や断線
の極めて少ない長寿命の複層セラミックスヒータとする
ことができる。
護層の各薄膜層を化学気相蒸着法により合成すると、高
純度、高密度で、寸法精度に優れた物を作ることがで
き、耐熱性、化学的安定性に優れ、接触不良頻度や断線
の極めて少ない長寿命の複層セラミックスヒータとする
ことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。ここで、図１は本発明の複層セラミッ
クスヒータの一例を示したもので、（ａ）はその平面図
であり、（ｂ）は給電端子部分の断面図である。図２は
図１の複層セラミックスヒータを装着した耐食性試験用
反応室の断面説明図である。 図３は本発明の別の実施
形態を示す複層セラミックスヒータの斜視図であり、図
４は図３の複層セラミックスヒータを装着した耐食性試
験用反応室の断面説明図である。図５は、本発明のさら
に別の実施形態を示す複層セラミックスヒータの斜視図
である。図６は、本発明の複層セラミックスヒータの給
電端子存在領域面積（Ｓｂ）／発熱部領域面積（Ｓａ）
比とヒータ耐久時間の関係を表す図面である。
を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。ここで、図１は本発明の複層セラミッ
クスヒータの一例を示したもので、（ａ）はその平面図
であり、（ｂ）は給電端子部分の断面図である。図２は
図１の複層セラミックスヒータを装着した耐食性試験用
反応室の断面説明図である。 図３は本発明の別の実施
形態を示す複層セラミックスヒータの斜視図であり、図
４は図３の複層セラミックスヒータを装着した耐食性試
験用反応室の断面説明図である。図５は、本発明のさら
に別の実施形態を示す複層セラミックスヒータの斜視図
である。図６は、本発明の複層セラミックスヒータの給
電端子存在領域面積（Ｓｂ）／発熱部領域面積（Ｓａ）
比とヒータ耐久時間の関係を表す図面である。
【００１６】本発明者等は、特にＣＶＤ装置の半導体ウ
エーハのヒータにおける給電端子の耐久性について種々
検討した結果、発熱部端と給電端子間に所定の間隔を設
けること、発熱部領域と給電端子存在領域とを別の平面
上とすること、給電端子存在領域面積を発熱部面積に対
してある面積比をとるようにすること、給電端子存在領
域の発熱量を大幅に抑えるようにすればよいことに想到
し、本発明を完成させたものである。
エーハのヒータにおける給電端子の耐久性について種々
検討した結果、発熱部端と給電端子間に所定の間隔を設
けること、発熱部領域と給電端子存在領域とを別の平面
上とすること、給電端子存在領域面積を発熱部面積に対
してある面積比をとるようにすること、給電端子存在領
域の発熱量を大幅に抑えるようにすればよいことに想到
し、本発明を完成させたものである。
【００１７】図１（ａ）において、本発明の複層セラミ
ックスヒータ１は、長方形板状電気絶縁性熱分解窒化硼
素から成る支持基板２の表面に、導電性熱分解グラファ
イトから成るジグザグ形のヒータパターンを持つヒータ
発熱層３が接合され、さらに発熱層３は支持基板２と同
じ材質の保護層４で覆われ発熱部１２が形成されてい
る。この発熱部１２の両端には、発熱部と同材質で同構
成の導電放熱部２０が設けられ、その端に、端子孔６を
持ち保護層４のない支持基板２上の発熱層３が露出して
いる給電端子５が設けられ、外部電源とは導線で端子孔
６を通るボルト・ナットで接続されるようになってい
る。
ックスヒータ１は、長方形板状電気絶縁性熱分解窒化硼
素から成る支持基板２の表面に、導電性熱分解グラファ
イトから成るジグザグ形のヒータパターンを持つヒータ
発熱層３が接合され、さらに発熱層３は支持基板２と同
じ材質の保護層４で覆われ発熱部１２が形成されてい
る。この発熱部１２の両端には、発熱部と同材質で同構
成の導電放熱部２０が設けられ、その端に、端子孔６を
持ち保護層４のない支持基板２上の発熱層３が露出して
いる給電端子５が設けられ、外部電源とは導線で端子孔
６を通るボルト・ナットで接続されるようになってい
る。
【００１８】ここで、本発明の特徴は、少なくとも、給
電端子をヒータの発熱部領域内に存在させず、給電端子
と発熱部端とを所定の間隔をもって離したことである。
この間隔は、経験的に２〜１０ｃｍが放熱に適切な距離
であることが判った。２ｃｍ未満の短距離では発熱部端
と給電端子が重さなり合った場合と同様に、給電端子の
温度は発熱部本体温度と殆ど変わらないので、放熱効果
は少なく、１０ｃｍを超えると温度は低下するので耐食
性は向上するが、放熱面積が増加して装置全体が大きく
なり好ましくない。
電端子をヒータの発熱部領域内に存在させず、給電端子
と発熱部端とを所定の間隔をもって離したことである。
この間隔は、経験的に２〜１０ｃｍが放熱に適切な距離
であることが判った。２ｃｍ未満の短距離では発熱部端
と給電端子が重さなり合った場合と同様に、給電端子の
温度は発熱部本体温度と殆ど変わらないので、放熱効果
は少なく、１０ｃｍを超えると温度は低下するので耐食
性は向上するが、放熱面積が増加して装置全体が大きく
なり好ましくない。
【００１９】この場合、発熱部端と給電端子間の発熱層
は、発熱部と同材質で形成すればよいが、導電放熱部に
おける単位面積当たりの発熱量が次式（１）〜（３）の
ように発熱部の単位面積当たりの発熱量の１／２以下に
なるように抑えて、給電端子への熱的負担を減らすよう
にするのが好ましい。導電放熱部における単位面積当た
りの発熱量が１／２を超えると給電端子への輻射或は伝
熱量が多くなり、耐食性の改善効果が少なくなる。 Ｑｂ≦０．５Ｑａ‥‥‥‥‥（１） Ｑｂ＝Ｉ2 ・Ｒｂ／Ｓｂ‥‥（２） Ｑａ＝Ｉ2 ・Ｒａ／Ｓａ‥‥（３） （ここに、Ｑｂ［Ｊ／ｃｍ2 ］：給電端子が存在する領
域の単位面積当たりの発熱量、Ｑａ［Ｊ／ｃｍ2 ］：発
熱部領域の単位面積当たりの発熱量、Ｉ［Ａ］：電流
値、Ｒｂ［Ω］：給電端子が存在する領域の抵抗値、Ｒ
ａ［Ω］：発熱部領域の抵抗値、Ｓｂ［ｃｍ2 ］：給電
端子が存在する領域の面積、Ｓａ［ｃｍ2 ］：発熱部領
域の面積である。）
は、発熱部と同材質で形成すればよいが、導電放熱部に
おける単位面積当たりの発熱量が次式（１）〜（３）の
ように発熱部の単位面積当たりの発熱量の１／２以下に
なるように抑えて、給電端子への熱的負担を減らすよう
にするのが好ましい。導電放熱部における単位面積当た
りの発熱量が１／２を超えると給電端子への輻射或は伝
熱量が多くなり、耐食性の改善効果が少なくなる。 Ｑｂ≦０．５Ｑａ‥‥‥‥‥（１） Ｑｂ＝Ｉ2 ・Ｒｂ／Ｓｂ‥‥（２） Ｑａ＝Ｉ2 ・Ｒａ／Ｓａ‥‥（３） （ここに、Ｑｂ［Ｊ／ｃｍ2 ］：給電端子が存在する領
域の単位面積当たりの発熱量、Ｑａ［Ｊ／ｃｍ2 ］：発
熱部領域の単位面積当たりの発熱量、Ｉ［Ａ］：電流
値、Ｒｂ［Ω］：給電端子が存在する領域の抵抗値、Ｒ
ａ［Ω］：発熱部領域の抵抗値、Ｓｂ［ｃｍ2 ］：給電
端子が存在する領域の面積、Ｓａ［ｃｍ2 ］：発熱部領
域の面積である。）
【００２０】導電放熱部の発熱量を発熱部の発熱量より
大きく減らすには、導電放熱部の抵抗を落すか、導電放
熱部の面積を大きくするか、或はこの両方で減らすこと
になるが、ヒータパターンの形状、導電放熱部の配置場
所、導電放熱部の発熱層の材質の選択（抵抗率）、等を
考慮して所望の発熱量になるように設計すればよい。
大きく減らすには、導電放熱部の抵抗を落すか、導電放
熱部の面積を大きくするか、或はこの両方で減らすこと
になるが、ヒータパターンの形状、導電放熱部の配置場
所、導電放熱部の発熱層の材質の選択（抵抗率）、等を
考慮して所望の発熱量になるように設計すればよい。
【００２１】次に、本発明の別の実施形態として、給電
端子５が発熱部の存在する面と同一平面内に存在しない
ように、給電端子５を別の面に置いた例を示す。図３の
逆Ｕ字形複層セラミックスヒータ１０はその一例で、発
熱部の存在面が水平であるのに対して、給電端子の存在
面は垂直となっている。さらに図５は、発熱部の水平面
とは別の水平面に給電端子５を設けた例である。以上の
二例はいずれも給電端子５を発熱部の水平面に対して９
０度づつ折り傾けた位置に配置したが、使用する装置の
形状により、任意の傾斜角度に位置するように配置して
も良い。
端子５が発熱部の存在する面と同一平面内に存在しない
ように、給電端子５を別の面に置いた例を示す。図３の
逆Ｕ字形複層セラミックスヒータ１０はその一例で、発
熱部の存在面が水平であるのに対して、給電端子の存在
面は垂直となっている。さらに図５は、発熱部の水平面
とは別の水平面に給電端子５を設けた例である。以上の
二例はいずれも給電端子５を発熱部の水平面に対して９
０度づつ折り傾けた位置に配置したが、使用する装置の
形状により、任意の傾斜角度に位置するように配置して
も良い。
【００２２】さらに、本実施形態では、給電端子５が存
在する領域の面積を、発熱部領域面積の５０〜２００％
とした。これは、図６から明らかなように、発熱部領域
面積Ｓａに対する導電放熱部領域面積Ｓｂの比（Ｓｂ／
Ｓａ）を横軸にとり、複層セラミックスヒータの耐久時
間（寿命）を縦軸にとってプロットすると、放熱部を大
きくするとほぼ指数関数的に寿命が延びることに基づく
ものである。図６ではこの相関関係を発熱部端と給電端
子間の間隔ｄで層別しているので、面積比と間隔との相
乗効果が明確に示されている。すなわち、導電放熱部を
大きくすればする程、また、間隔を大きくする程、実用
上、耐久時間１００時間以上を目標とすると、Ｓｂ／Ｓ
ａが５０％未満では改善効果が十分ではなく、２００％
を超えると改善効果は飽和する傾向を示し、導電放熱部
の大型化に伴い装置全体としても大型化するので好まし
くない。
在する領域の面積を、発熱部領域面積の５０〜２００％
とした。これは、図６から明らかなように、発熱部領域
面積Ｓａに対する導電放熱部領域面積Ｓｂの比（Ｓｂ／
Ｓａ）を横軸にとり、複層セラミックスヒータの耐久時
間（寿命）を縦軸にとってプロットすると、放熱部を大
きくするとほぼ指数関数的に寿命が延びることに基づく
ものである。図６ではこの相関関係を発熱部端と給電端
子間の間隔ｄで層別しているので、面積比と間隔との相
乗効果が明確に示されている。すなわち、導電放熱部を
大きくすればする程、また、間隔を大きくする程、実用
上、耐久時間１００時間以上を目標とすると、Ｓｂ／Ｓ
ａが５０％未満では改善効果が十分ではなく、２００％
を超えると改善効果は飽和する傾向を示し、導電放熱部
の大型化に伴い装置全体としても大型化するので好まし
くない。
【００２３】本実施形態における複層セラミックスヒー
タは、これを構成する支持基板、発熱層及び保護層のい
ずれも化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）により製造されたも
のである。ＣＶＤ法によれば均一で高密度、高純度の蒸
着層が得られ、これに本発明の耐久化設計条件を付加す
れば、酸化性雰囲気下においても給電端子の消耗が少な
く、長期間安定操業が可能となり、また、反応室を小さ
く設計することが出来る。
タは、これを構成する支持基板、発熱層及び保護層のい
ずれも化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）により製造されたも
のである。ＣＶＤ法によれば均一で高密度、高純度の蒸
着層が得られ、これに本発明の耐久化設計条件を付加す
れば、酸化性雰囲気下においても給電端子の消耗が少な
く、長期間安定操業が可能となり、また、反応室を小さ
く設計することが出来る。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１）ＣＶＤ法により、アンモニアと三塩化硼素
とを１００Ｔｏｒｒの圧力下に１８００℃で反応させて
厚さ１ｍｍの熱分解窒化硼素製長方形支持基板を作製
し、メタンガスを１６５０℃、５０Ｔｏｒｒの条件下で
熱分解して厚さ１００μｍの熱分解グラファイト層を形
成し、これをジグザグ形の発熱層パターンに加工した。
ついで、アンモニアと三塩化硼素とを１００Ｔｏｒｒの
圧力下に１８００℃で反応させて、厚さ１００μｍの熱
分解窒化硼素製保護層を設けて、図１のような複層セラ
ミックスヒータを製造した。この場合、給電端子と発熱
部端との距離ｄ及び導電放熱部領域面積Ｓｂ／発熱部領
域面積Ｓａとの比を種々変えたものを作製した。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１）ＣＶＤ法により、アンモニアと三塩化硼素
とを１００Ｔｏｒｒの圧力下に１８００℃で反応させて
厚さ１ｍｍの熱分解窒化硼素製長方形支持基板を作製
し、メタンガスを１６５０℃、５０Ｔｏｒｒの条件下で
熱分解して厚さ１００μｍの熱分解グラファイト層を形
成し、これをジグザグ形の発熱層パターンに加工した。
ついで、アンモニアと三塩化硼素とを１００Ｔｏｒｒの
圧力下に１８００℃で反応させて、厚さ１００μｍの熱
分解窒化硼素製保護層を設けて、図１のような複層セラ
ミックスヒータを製造した。この場合、給電端子と発熱
部端との距離ｄ及び導電放熱部領域面積Ｓｂ／発熱部領
域面積Ｓａとの比を種々変えたものを作製した。
【００２５】そして、この複層セラミックスヒータ１を
図２に示す反応室に設置して耐食性試験を行った。この
装置は上部より多孔板８を通して酸素（Ｏ2 ）を導入
し、電源９より通電して加熱されたヒータ１を故意に酸
化させるようにした装置である。排ガスは、両側にある
排気口１１より排気され、ヒータ１の下部には熱反射板
７が配置されている。このような装置に上記ヒータ１を
設置し、Ｏ2 を導入し、真空度１００Ｐａで雰囲気制御
し、ヒータ裏面中央に熱電対を固定し、８００℃になる
ように一定制御して、ヒータが断線するまでの耐久時間
を測定し、耐食性を評価した。その結果を示したのが図
６である。
図２に示す反応室に設置して耐食性試験を行った。この
装置は上部より多孔板８を通して酸素（Ｏ2 ）を導入
し、電源９より通電して加熱されたヒータ１を故意に酸
化させるようにした装置である。排ガスは、両側にある
排気口１１より排気され、ヒータ１の下部には熱反射板
７が配置されている。このような装置に上記ヒータ１を
設置し、Ｏ2 を導入し、真空度１００Ｐａで雰囲気制御
し、ヒータ裏面中央に熱電対を固定し、８００℃になる
ように一定制御して、ヒータが断線するまでの耐久時間
を測定し、耐食性を評価した。その結果を示したのが図
６である。
【００２６】この結果を見ると、給電端子と発熱部端と
の間隔ｄを２ｃｍ以上で、かつ給電端子が存在するヒー
タ発熱部以外の領域（導電放熱部）の面積が発熱部領域
面積の５０％以上のものは１００時間以上通電可能であ
り、実用上十分満足できるものであった。給電端子と発
熱部端との間隔が長過ぎ、かつ導電放熱部領域面積が発
熱部領域面積より大き過ぎると装置全体が大きくなり製
造コストも高くなるので、前者で１０ｃｍ以下、後者で
は２００％以下で十分である。
の間隔ｄを２ｃｍ以上で、かつ給電端子が存在するヒー
タ発熱部以外の領域（導電放熱部）の面積が発熱部領域
面積の５０％以上のものは１００時間以上通電可能であ
り、実用上十分満足できるものであった。給電端子と発
熱部端との間隔が長過ぎ、かつ導電放熱部領域面積が発
熱部領域面積より大き過ぎると装置全体が大きくなり製
造コストも高くなるので、前者で１０ｃｍ以下、後者で
は２００％以下で十分である。
【００２７】（実施例２）アンモニアと三塩化硼素とを
１００Ｔｏｒｒの圧力下に１８００℃で反応させて厚さ
１ｍｍの熱分解窒化硼素製長方形支持基板と逆Ｕ字形支
持基板を作製し、メタンガスを１６５０℃、５０Ｔｏｒ
ｒの条件下で熱分解して厚さ１００μｍの熱分解グラフ
ァイト層を形成し、これをジグザグ形の発熱層パターン
に加工した。ついで、アンモニアと三塩化硼素とを１０
０Ｔｏｒｒの圧力下に１８００℃で反応させて、厚さ１
００μｍの熱分解窒化硼素製保護層を設けて、図１の平
板形及び図３の逆Ｕ字形の複層セラミックスヒータを給
電端子と発熱部端との距離ｄ＝２ｃｍ及び導電放熱部領
域面積Ｓｂと発熱部領域面積Ｓａとの比を５０％として
夫々作製した。
１００Ｔｏｒｒの圧力下に１８００℃で反応させて厚さ
１ｍｍの熱分解窒化硼素製長方形支持基板と逆Ｕ字形支
持基板を作製し、メタンガスを１６５０℃、５０Ｔｏｒ
ｒの条件下で熱分解して厚さ１００μｍの熱分解グラフ
ァイト層を形成し、これをジグザグ形の発熱層パターン
に加工した。ついで、アンモニアと三塩化硼素とを１０
０Ｔｏｒｒの圧力下に１８００℃で反応させて、厚さ１
００μｍの熱分解窒化硼素製保護層を設けて、図１の平
板形及び図３の逆Ｕ字形の複層セラミックスヒータを給
電端子と発熱部端との距離ｄ＝２ｃｍ及び導電放熱部領
域面積Ｓｂと発熱部領域面積Ｓａとの比を５０％として
夫々作製した。
【００２８】平板形ヒータ１は図２に示すように、逆Ｕ
字形ヒータ１０は図４に示すように夫々反応室に設置し
た。ここに酸素を導入し、真空度１００Ｐａで雰囲気制
御し、ヒータ裏面中央に熱電対を固定し、８００℃にな
るように一定制御して、ヒータが断線するまでの耐久時
間を測定し、耐食性を評価した。その結果平板形ヒータ
１では１１０時間（図６）であったのに対し、逆Ｕ字形
ヒータ１０では２００時間通電可能であった。
字形ヒータ１０は図４に示すように夫々反応室に設置し
た。ここに酸素を導入し、真空度１００Ｐａで雰囲気制
御し、ヒータ裏面中央に熱電対を固定し、８００℃にな
るように一定制御して、ヒータが断線するまでの耐久時
間を測定し、耐食性を評価した。その結果平板形ヒータ
１では１１０時間（図６）であったのに対し、逆Ｕ字形
ヒータ１０では２００時間通電可能であった。
【００２９】また、給電端子が発熱部の面と同一平面内
に存在しない図５のようなヒータは給電端子が直接プロ
セスガスに曝されないためダメージが少なく、さらに長
時間通電することができた。またこれは、図４と同じよ
うに設置できるので反応室を小さく設計することができ
るという利点も与えられる。
に存在しない図５のようなヒータは給電端子が直接プロ
セスガスに曝されないためダメージが少なく、さらに長
時間通電することができた。またこれは、図４と同じよ
うに設置できるので反応室を小さく設計することができ
るという利点も与えられる。
【００３０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３１】例えば、上記では本発明の実施例として三
つの例を示したが、本発明はこのような例に限定される
ものではなく、複層セラミックスヒータの両端に給電端
子付き導電放熱部を発熱層と同一平面状または別の平面
上に設け、かつ、発熱層端と給電端子間間隔と導電放熱
部対発熱部の面積比を適切に設定したものであれば発熱
部や導電放熱部の形状が円板状、その他どのような形態
にしてもよい。
つの例を示したが、本発明はこのような例に限定される
ものではなく、複層セラミックスヒータの両端に給電端
子付き導電放熱部を発熱層と同一平面状または別の平面
上に設け、かつ、発熱層端と給電端子間間隔と導電放熱
部対発熱部の面積比を適切に設定したものであれば発熱
部や導電放熱部の形状が円板状、その他どのような形態
にしてもよい。
【００３２】また、本発明の適用にあっては、ＣＶＤ装
置における半導体ウエーハの加熱ヒータとして好適とさ
れるが、本発明はこのような例に限定されるものではな
く、真空蒸着、イオンプレーティング等の半導体装置の
加熱ヒータとして有効に使用される。
置における半導体ウエーハの加熱ヒータとして好適とさ
れるが、本発明はこのような例に限定されるものではな
く、真空蒸着、イオンプレーティング等の半導体装置の
加熱ヒータとして有効に使用される。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、放熱部を設けると共
に、発熱部端と給電端子間間隔および給電端子存在領域
／発熱部領域の面積比や発熱量比を適切に設定すること
により、発熱層の耐食性に劣る雰囲気下の使用において
も、給電端子の消耗が少なく、長期間安定して使用でき
る複層セラミックスヒータを供給することができる。さ
らに給電端子存在領域面を発熱層存在面とは別の平面に
することにより、より一層給電端子の消耗が少なく、長
期間安定操業が可能となる。また、本発明の複層セラミ
ックスヒータが適用される半導体装置は、その反応室を
小型に設計できるため、経済性に優れたものとなる。
に、発熱部端と給電端子間間隔および給電端子存在領域
／発熱部領域の面積比や発熱量比を適切に設定すること
により、発熱層の耐食性に劣る雰囲気下の使用において
も、給電端子の消耗が少なく、長期間安定して使用でき
る複層セラミックスヒータを供給することができる。さ
らに給電端子存在領域面を発熱層存在面とは別の平面に
することにより、より一層給電端子の消耗が少なく、長
期間安定操業が可能となる。また、本発明の複層セラミ
ックスヒータが適用される半導体装置は、その反応室を
小型に設計できるため、経済性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複層セラミックスヒータの一例を示す
図面である。（ａ）平面図、 （ｂ）Ａ−Ａ線断面
図。
図面である。（ａ）平面図、 （ｂ）Ａ−Ａ線断面
図。
【図２】本発明の図１の複層セラミックスヒータを装着
した耐食性試験用反応室の説明図である。
した耐食性試験用反応室の説明図である。
【図３】本発明の複層セラミックスヒータの別の例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図４】本発明の図３の複層セラミックスヒータを装着
した耐食性試験用反応室の説明図である。
した耐食性試験用反応室の説明図である。
【図５】本発明の複層セラミックスヒータのさらに別の
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図６】本発明の複層セラミックスヒータの給電端子存
在領域面積（Ｓｂ）／発熱部領域面積（Ｓａ）比とヒー
タ耐久時間の関係を表す図面である。
在領域面積（Ｓｂ）／発熱部領域面積（Ｓａ）比とヒー
タ耐久時間の関係を表す図面である。
１…複層セラミックスヒータ、
２…支持基板、
３…発熱層、
４…保護層、
５…給電端子、
６…端子孔、
７…熱反射板、
８…多孔板、
９…電源、
１０…逆Ｕ字形複層セラミックスヒータ、
１１…排気口、
１２…発熱部、
２０…導電放熱部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭51−48842（ＪＰ，Ａ)
特表 平８−500932（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 3/20
H05B 3/02
H05B 3/03
H05B 3/08
H01L 21/205
Claims (6)
- 【請求項１】 熱分解窒化硼素からなる支持基板の表面
に、熱分解グラファイトからなる発熱層を接合し、さら
に発熱層を覆って支持基板と同じ材質の保護層を形成し
た一体型の抵抗加熱方式の複層セラミックスヒータにお
いて、少なくとも、保護層のない支持基板上の発熱層が
露出している給電端子を該ヒータのヒータパターンを持
つヒータ発熱層を有する発熱部領域内に存在させずに、
給電端子と発熱部端とを所定の間隔はなし、かつ該ヒー
タの発熱部領域以外に発熱部よりも単位面積当たりの発
熱量の少ない三層構造（支持基板−発熱層−保護層）の
給電端子が存在する領域を設けたことを特徴とする複層
セラミックスヒータ。 - 【請求項２】 前記給電端子が、発熱部の存在する面と
同一平面内に存在しないことを特徴とする請求項１に記
載した複層セラミックスヒータ。 - 【請求項３】 前記給電端子と発熱部端との間隔を２〜
１０ｃｍとすることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載した複層セラミックスヒータ。 - 【請求項４】 前記給電端子が存在する領域の面積を、
発熱部領域面積の５０〜２００％とすることを特徴とす
る請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した複層セ
ラミックスヒータ。 - 【請求項５】 前記給電端子が存在する領域における単
位面積当たりの発熱量が、次式（１）〜（３）に示すよ
うに発熱部領域の単位面積当たりの発熱量の１／２以下
であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか
１項に記載した複層セラミックスヒータ。 Ｑｂ≦０．５Ｑａ‥‥‥‥‥（１） Ｑｂ＝Ｉ2 ・Ｒｂ／Ｓｂ‥‥（２） Ｑａ＝Ｉ2 ・Ｒａ／Ｓａ‥‥（３） （ここに、Ｑｂ［Ｊ／ｃｍ2 ］：給電端子が存在する領
域の単位面積当たりの発熱量、Ｑａ［Ｊ／ｃｍ2 ］：発
熱部領域の単位面積当たりの発熱量、Ｉ［Ａ］：電流
値、Ｒｂ［Ω］：給電端子が存在する領域の抵抗値、Ｒ
ａ［Ω］：発熱部領域の抵抗値、Ｓｂ［ｃｍ2 ］：給電
端子が存在する領域の面積、Ｓａ［ｃｍ2 ］：発熱部領
域の面積である。） - 【請求項６】 前記支持基板、発熱層及び保護層が化学
気相蒸着法により製造されたものであることを特徴とす
る請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した複層セ
ラミックスヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18172197A JP3497969B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 複層セラミックスヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18172197A JP3497969B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 複層セラミックスヒータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1116666A JPH1116666A (ja) | 1999-01-22 |
| JP3497969B2 true JP3497969B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=16105722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18172197A Expired - Lifetime JP3497969B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 複層セラミックスヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3497969B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101426729B1 (ko) * | 2011-09-20 | 2014-08-06 | 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 | 히터 및 성막 장치 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108936815A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-07 | 董立军 | 一种气溶胶发生器的发热装置 |
-
1997
- 1997-06-23 JP JP18172197A patent/JP3497969B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101426729B1 (ko) * | 2011-09-20 | 2014-08-06 | 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 | 히터 및 성막 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1116666A (ja) | 1999-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH11354260A (ja) | 複層セラミックスヒータ | |
| US6080970A (en) | Wafer heating apparatus | |
| US7952054B2 (en) | Heating element | |
| US7683295B2 (en) | Heating element | |
| US20040155025A1 (en) | Ceramic heater | |
| US6191390B1 (en) | Heating element with a diamond sealing material | |
| JP3417253B2 (ja) | 金属−グラファイト複合体及びそれを用いた放熱体 | |
| US8115141B2 (en) | Heating element | |
| JP3497969B2 (ja) | 複層セラミックスヒータ | |
| JP3560456B2 (ja) | 複層セラミックスヒータ | |
| JP3370489B2 (ja) | 静電チャック | |
| JP2004031593A (ja) | ウェハ支持部材 | |
| JP3568194B2 (ja) | 半導体熱処理用セラミックヒーター | |
| JP3367995B2 (ja) | 複層セラミックスヒーター | |
| JP3844408B2 (ja) | 複層セラミックスヒータ | |
| JP4325894B2 (ja) | ウエハ加熱装置 | |
| JP2001237301A (ja) | 半導体製造・検査装置用セラミック基板 | |
| JP4654152B2 (ja) | 加熱素子 | |
| JP2005158270A (ja) | 被加熱物載置用ヒータ部材及び加熱処理装置 | |
| JP4038409B2 (ja) | 加熱装置 | |
| JP3344650B2 (ja) | 半導体熱処理用セラミックヒーター | |
| CN110366278B (zh) | Ptc热敏电阻模块 | |
| JP4654151B2 (ja) | 加熱素子 | |
| JP2500367Y2 (ja) | 複層セラミックスヒ―タ― | |
| JP2004071182A (ja) | 複合ヒータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121128 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121128 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131128 Year of fee payment: 10 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |