JP3646912B2

JP3646912B2 - 発熱体封入ヒータ

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Publication number: JP3646912B2
Application number: JP35693798A
Authority: JP
Inventors: 栄一外谷; 富雄金; 智浩永田; 紀彦齋藤; 順瀬古; 秀幸横山; 賢中尾; 孝規斎藤; 長栄長内; 敏幸牧谷
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2018-12-01
Also published as: JP2000173750A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーボン発熱体封入ヒータに関し、より詳細には、発熱体を石英ガラス部材中に封入した発熱体封入ヒータであって、半導体製造プロセスにおけるウエハ等の熱処理用に好適に使用される発熱体封入ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造プロセスでは、その工程においてシリコンウエハ等に種々の熱処理が施される。これらの熱処理には厳密な温度管理が求められると共に、熱処理雰囲気を塵芥等のパーティクルが存在しないクリーンな雰囲気に保つことが要求されている。このため、熱処理に用いられる加熱用ヒータには、均熱性及びより迅速な昇・降温制御性能に優れ、かつ、パーティクル等の汚染物質を放出しない等の諸要件を満たすことが求められている。
このような、半導体製造用ヒータの一つとして、発熱体を非酸化性雰囲気ガスと共に石英ガラス部材等の支持部材中に封入した構造のヒータが知られている。
【０００３】
本発明者等は、極めて好適な半導体製造用ヒータとして、極細いカーボン単繊維を束ねたカーボンファイバー束を複数束編み上げて作製したカーボンワイヤー発熱体を用い、これを石英ガラス支持部材中に非酸化性ガスと共に封入した構造の半導体熱処理装置用ヒータを開発し、既に、特願平１０−２５４５１３号として提案している。
前記カーボンワイヤー発熱体は、金属発熱体等に比べて熱容量が小さく昇降温特性に優れ、また、非酸化性雰囲気中では高温耐久性にも優れている。しかも、細いカーボン単繊維の繊維束を複数本編んで作製されたものであるため、むくのカーボン材からなる発熱体に比べフレキシビリティに富み、種々の構造、形状に容易に加工できるという利点を有している。
従って、この発熱体を高純度な石英ガラス部材等のクリ−ンな耐熱性支持部材内に非酸化性ガスと共に封入したヒータは、パーティクル等を発生させることがなく、前記したように半導体製造用ヒータとして極めて好適である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発熱体の周辺雰囲気を非酸化性雰囲気に保つためには、発熱体を封入する技術が特に重要となる。
ところが、発熱体を石英ガラス板等で挟み、外周を溶接する従来の封着方法では、部分的な加熱により接触面に歪みや変形が生じ、溶接固定部に応力が集中して石英ガラス板が破損する等の不都合がしばしば発生した。
また、例えば、石英ガラス部材を２個以上、目的とする所定形状に融着一体化ヒ−タにあっては、使用時の石英ガラスの過度の変形を阻止する必要から、粘性の高い石英ガラスを用いなければならなかった。
【０００５】
しかし、粘性の高い石英ガラスは、融着時にも変形しにくいために融着面間を完全に密着させるには、より高温に加熱して処理しなければならず、コスト高になるという課題があった。
しかも、粘性の高い石英ガラス同志の融着は未融着部分を発生させることが多く、前記未融着部分が存在すると、急激な温度変化によってその部分に割れが発生することがあった。この未融着部分の発生を防止するため、接合すべき融着面の徹底した鏡面仕上げが不可欠とされていた。この作業は、この種のヒータ製作において、高い加工コストを必要とするものであり、安価なヒ−タの製造を阻害するものであった。
【０００６】
本発明者等は、上記従来技術の状況に鑑み、発熱体を石英ガラス等の支持部材内に封入する際の石英ガラス部材の融着一体化について種々検討した。
その結果、一体化すべき石英ガラス部材の一方を、融着加工温度付近で特定値以上の粘性を有する高粘性石英ガラスとし、他方を、該高粘性石英ガラスに対し特定割合の粘性値を有する低粘性石英ガラスとすることによって、使用時の過度の部材変形を抑止すると共に、両部材の融着を容易に行え、安全かつ確実に石英ガラスを接合一体化できることを見出し、この知見に基づき本発明を完成した。
【０００７】
本発明は上記技術的課題を解決するためになされたものであり、発熱体を石英ガラス支持体内に容易に、かつ確実に封入することができ、しかも安価に製造でき、半導体製造プロセスにおけるウエハ等の熱処理用等にに好適に使用されるダスト発散等が抑制されたクリーンで高耐久性の発熱体封入ヒータを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる発熱体封入ヒータは、平坦面上に形成された溝内に発熱体を配設した第１の石英ガラス部材と、前記部材の平坦面に密着可能に形成された平坦面を有する第２の石英ガラス部材との、前記平坦面同志を融着させて一体化した発熱体封入ヒータであって、前記第１の石英ガラス部材の１４３０℃における粘性が３．０×１０¹⁰ポイズ以上、かつ、前記第２の石英ガラス部材の粘性が、前記第１の石英ガラス部材の粘性の０．０５乃至０．８５倍であることを特徴としている。
【０００９】
ここで、前記発熱体が、直径５乃至１５μｍのカーボンファイバーを束ねたファイバー束を複数束編み上げてなる編紐形状のカーボンワイヤー発熱体であることが望ましい。また、前記カーボンファイバーの含有不純物量が灰分重量として１０ｐｐｍ以下であることが望ましい。
発熱体を上記構成にすることによって、ヒータ部材としての高温時の引張強度が確保され、またカーボンファイバーの密着性がその長さ方向において均一になり、よって長さ方向での発熱ムラが低減される。
【００１０】
ここで、複数本束ねるカーボンファイバーの各々の直径を５〜１５μｍとしたのは、５μｍ未満では１本１本のファイバーが弱く、これを束ねて所定の縦長形状に編み込んだ発熱体とすることが困難となる。また、ファイバーが細いため、所定の抵抗値を得るためのファイバー本数が多くなり実用的でない。また、１５μｍを超える場合には、柔軟性が悪く複数本束ねたカーボンファイバー束を編み込むことが困難なばかりか、カーボンファイバーが切断され、強度が著しく低下する、といった不具合が生ずるためである。
【００１１】
また、カーボンファイバーの不純物を灰分で１０ｐｐｍ以下に制限したのは、不純物が１０ｐｐｍを超えると、微量の酸素でも酸化され易くなり、このために異常発熱を起こし易くなるからである。
実際、不純物が灰分で１０ｐｐｍを超える場合には、８００℃の大気中で１０分間で異常発熱を起こし、窒素中に１００ｐｐｍの酸素が存在する雰囲気においては８００℃で１０時間使用すると異常発熱を起こすことが確認されている。
【００１２】
一方、不純物が灰分で１０ｐｐｍ以下の場合には、窒素中に１００ｐｐｍの酸素が存在する雰囲気において８００℃で５０時間以上使用しても異常発熱を起こさないこと、及び、８００℃の大気中においては１０分未満であれば異常発熱を起こさないことが確認されている。
なお、不純物は灰分で３ｐｐｍ以下であることがより好ましい。この場合には、特に異常発熱を抑える効果が大きくなり、より長寿命化を達成できる。
【００１３】
上記発熱体は、上記５〜１５μｍのカーボンファイバーを１００〜８００本を束ねて、この束を３本以上、好ましくは６〜１２本束ねてワイヤー形状やテープ形状のような縦長形状に編み込んだものであることが好ましい。
カーボンファイバーを束ねる本数が１００本未満では所定の強度と抵抗値を得るために６〜１２束では足りなくなり、編み込みが困難である。また、本数が少ないために部分的な破断に大して編み込みがほぐれ、形状を維持することが困難となる。また、前記本数が８００本を超えると、所定の抵抗値を得るために束ねる本数が少なくなり、編み込みによるワイヤー形状の維持が困難となる。
【００１４】
さらに、上記発熱体は、１０００℃での抵抗値を１〜２０Ω／ｍ・本とすることが好ましい。その理由は、一般的な半導体製造装置用加熱装置において、従来からのトランス容量にマッチングさせる必要があるからである。
すなわち、抵抗値が２０Ω／ｍ・本を超える場合には、抵抗が大きいためヒータ長を長くとることができず、端子間で熱が奪われて温度むらが生じ易くなる。
【００１５】
一方、抵抗値が１Ω／ｍ・本未満の場合には、反対に抵抗が低いためヒータ長を必要以上に長くとらなければならず、カーボンワイヤーやカーボンテープのような細長のヒータ部材の組織むらや雰囲気のむらにより温度のばらつきが生じる虞れが大きくなる。
尚、上記発熱体の１０００℃での電気抵抗値は、上記特性をより高い信頼性で得るためには、２〜１０Ω／ｍ・本とすることがより好ましい。
【００１６】
また、前記第２の石英ガラス部材の粘性が、前記第１の石英ガラス部材の粘性の０．３５乃至０．５５倍であることが望ましく、また第１の石英ガラス部材が、前記平坦面を有する厚さ３乃至２０ｍｍの石英ガラス部材であって、平坦面に深さ２〜５ｍｍの溝が形成されている石英ガラス部材であることが望ましい。
更に、前記第２の石英ガラス部材が、前記平坦面を有する厚さ１乃至５ｍｍの薄肉体からなることが望ましい。
【００１７】
本発明にかかる発熱体封入ヒータは、第１の石英ガラス部材の平坦面上の溝内に発熱体が配設されていること、また第１の石英ガラス部材が特定値以上の粘性を有する高粘性石英ガラス部材であること、更に、第１の石英ガラス部材と融着する第２の石英ガラス部材が、第１の石英ガラス部材である高粘性石英ガラスに対し特定割合の粘性を有する低粘性石英ガラス部材であることが顕著な特徴である。
【００１８】
このように本発明にかかる発熱体封入ヒータは、発熱体を石英ガラス支持部材内に封入するに際し、前記発熱体が収容配置される溝を備えた主部材、即ち前記第１の石英ガラス部材には前記特定高粘性石英ガラスを用い、それを封じる封止用蓋部材、即ち前記第２の石英ガラス部材には前記特定の低粘性石英ガラスを用いることにより、融着時、使用時における過度の変形を防止したものである。
また、本発明にかかる発熱体封入ヒータは、接合面に未融着部分を極力抑制して所定形状に一体化し、急激な温度変化による割れを防止したものである。
更にまた、接合すべき融着面の徹底した鏡面仕上げを不要とし、安価にヒ−タを製造することができるものである。
【００１９】
また、本発明にかかる発熱体封入ヒータは、細いカーボンファイバーを束ねたファイバー束を複数束編み上げてなる編紐、あるいは組紐形状のカーボンワイヤーを発熱体として用いている点が顕著な特徴である。
【００２０】
前記したように、カーボンワイヤー発熱体は、細いカーボンファイバーを束ねて編み上げたものであるため、従来この種の発熱体封入型ヒータに用いられている線状、板状、細帯状等に形成されたむくのカーボン材から成る発熱体に比べて自由度に富み、発熱源としての構造、形状をその目的に最も適合するように自在に配置することができる。また、局所的な温度ムラを極力抑えることができ、また石英ガラスと接触しても、反応して劣化することが少ないため、耐用性に優れている。更に、前記したように、発熱体が含有不純物として灰分基準で１０ｐｐｍ以下のカーボンファイバーからなる場合には、カーボンワイヤー発熱体の局部的異常発熱を抑制することができ、ウエハ等の熱処理に好適に使用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図面を参照して更に詳細に説明する。なお、図１及び図２は、本発明の発熱体封入ヒータの一実施形態を示す図であり、図１は平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線での断面図を示す。
図１、２に示されている発熱体封入ヒータ１は、加熱面が矩形平板状に形成されており、石英ガラス支持体２内にカーボンワイヤー発熱体３が封入された構造になっている。前記石英ガラス支持体２は、図２に示されているように、前記カーボンワイヤー発熱体３の周辺部に実質的に中空の空間が形成されており、この空間部を除いて、一体化された構造となっている。なお、図中、符号３ａは端子である。
【００２２】
前記カーボンワイヤー発熱体３としては、複数本のカーボンファイバーを束ねたファイバー束を複数束用いてワイヤー状に編み込んだもの等を用いる。
前記カーボンワイヤー発熱体３は石英ガラス支持体２の面に、いわゆるジグザグ形状に配置されている。なお、前記カーボンワイヤー発熱体３の平面配置パターンは、前記のようにジグザク形状に配置するものに限定されず、渦巻状やその他の形状でも良い。
また、ヒータ形状も矩形平板状に限られるものではなく、円形平板状などのその他の形状でもよい。
【００２３】
前記カーボンワイヤー発熱体３の具体例としては、直径５乃至１５μｍのカーボンファイバー、例えば、直径７μｍのカーボンファイバーを約３００乃至３５０本程度束ねたファイバー束を９束程度用いて直径約２ｍｍの編紐、あるいは組紐形状に編み込んだもの等を挙げることができる。
前記の場合において、ワイヤーの編み込みスパンは２乃至５ｍｍ程度、カーボンファイバーによる表面の毛羽立ちは０．５乃至２．５ｍｍ程度である。
なお、前記毛羽立ちとは、図１０の符号３ａに示すように、カーボンファイバーが切断されたものの一部が、カーボンワイヤーの外周面から突出したものである。
【００２４】
本発明の発熱体封入ヒータ１においては、このようなカーボンワイヤー発熱体３を複数本用いても良く、複数本用いた場合は、発熱特性に関わる品質をより安定させることができる。
発熱性状の均質性、耐久安定性等の観点及びダスト発生回避上の観点から、前記カーボンファイバーは、高純度であることが好ましく、特に、ヒータ１が、半導体製造プロセスにおけるウエハ等の熱処理用に用いられるものである場合には、カーボンファイバー中に含まれる不純物量が灰分重量として１０ｐｐｍ、より好ましくは３ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
石英ガラス支持体２は、例えば、融着処理前の組立状態を示す断面図である図３に示すように、カーボンワイヤー発熱体３が内部に収容される溝４を上面に形成した板状石英ガラス部材（主部材）２ｂと、前記溝４を上から封止するための蓋部を構成する石英ガラス部材（封止用蓋部材）２ａとから形成される。
すなわち、石英ガラス支持体２は、板状石英ガラス部材（主部材）２ｂと蓋部を構成する石英ガラス部材（封止用蓋部材）２ａとを、カーボンワイヤー発熱体３を前記溝４内に配設し、前記溝４内を非酸化雰囲気とした後、両部材の接合面で融着して作製したものである。
【００２６】
本発明においては、前記主部材２ｂを構成する石英ガラス材として、その溶融軟化温度、即ち、１４３０℃における粘性が３．０×１０¹⁰ポイズ以上、より好ましくは３．１×１０¹⁰乃至３．４×１０¹⁰ポイズ、の高粘性石英ガラスを選択して使用する。
前記主部材２ｂを構成する石英ガラスには、半導体の熱処理等の用途に用いる加熱用ヒータ１の発熱体支持部材として、高温での安定した形状保持性、即ち所定温度での耐熱変形性を備えることが必要とされるからである。
また、封止用蓋部材２ａを構成する石英ガラス材として、その粘性が、前記主部材２ｂの粘性の０．０５乃至０．８５倍、特に好ましくは、０．３５乃至０．５５倍、の範囲にある低粘性石英ガラスを使用する。
【００２７】
このように、主部材２ｂの高粘性石英ガラスに、封止用蓋部材２ａの特定低粘性石英ガラスを組み合わせることにより、両者の融着時に過度の変形が生ずることなく、しかも接合面に未融着部分が生ずることなく所定形状に一体化することができる。
また、未融着部分の存在が極力抑制されるため、急激な温度変化にる割れが防止される。なお、接合すべき融着面の徹底した鏡面仕上げは不要となり、ある程度の鏡面仕上げで十分に融着することができる。
【００２８】
ここで、封止用蓋部材２ａに用いる石英ガラスの粘性が、主部材２ａに用いる石英ガラスの粘性の０．０５倍より小さい場合は、融着時の粘性が低すぎるため、封止用蓋部材２ａが撓んで、主部材２ｂの発熱体を収容する溝４の上面から内部に垂れ下がってしまい、溝４内に収容配置されているカーボンワイヤー発熱体３と接触する。
そして、この接触部において、石英ガラス（ＳｉＯ₂ ）とカーボンワイヤー発熱体３の炭素（Ｃ）とが高温で反応して発熱体自体や溝部４の石英ガラスの劣化を招来し、この結果、発熱体３の長さ方向における発熱ムラを生じさせたり、その耐久性を低下させる。
したがって、封止用蓋部材２ａに用いる石英ガラスの粘性が、主部材２ｂに用いる石英ガラスの粘性の０．０５倍以上が好ましく、特に、主部材２ａに用いる石英ガラスの粘性の０．３５倍以上が好ましい。
【００２９】
なお、前記カーボンワイヤー発熱体３は、溝４の内部において主部材２ｂとも接触している。しかし、カーボンワイヤー発熱体３のカーボンワイヤー外周面には毛羽立ち３ａが存在する。この毛羽立ち３ａはカーボンワイヤーが切断されたものが外周面から突出したものであり、前記カーボンワイヤー発熱体３は、溝４の内部において、毛羽立ち３ａのみが主部材２ｂと接触し、カーボンワイヤー発熱体３の本体は接触していない。
そのため、前記したような石英ガラス（ＳｉＯ₂ ）とカーボンワイヤー発熱体３の炭素（Ｃ）との高温で反応が極力抑えられ、石英ガラス質の劣化、カーボンワイヤーの耐久性の低下は抑制されている。
これに対し、封止用蓋部材２ａの粘性が低すぎると、前記したように主部材２ｂの発熱体を収容する溝４の上面から内部に垂れ下がってしまい、溝４内に収容配置されているカーボンワイヤー発熱体の本体と接触しするため、カーボンワイヤー発熱体３の寿命を短くする。
【００３０】
一方、封止用蓋部材２ａに用いる石英ガラスの粘性が、主部材２ｂに用いる石英ガラスの粘性の０．８５倍より大きい場合は、既に述べたように両部材に同質の石英ガラスを用いるのと同じ状態となり、接合すべき融着面の徹底した鏡面仕上げが必要となるばかりでなく、石英ガラス支持体２の形状を所定に維持して接合部を完全融着することが困難となる。
したがって、封止用蓋部材２ａに用いる石英ガラスの粘性が、主部材２ｂに用いる石英ガラスの粘性の０．８５倍以下が好ましく、特に主部材２ｂに用いる石英ガラスの粘性の０．５５倍以下が好ましい。
【００３１】
上記石英ガラス支持体２を構成する封止用蓋部材２ａ及び主部材２ｂ、特に、封止用蓋部材２ａは、肉厚が１乃至５ｍｍの範囲にある薄肉体であることが好ましい。
前記肉厚が、１ｍｍ未満では、封止用蓋部材２ａが変形し、本発明の発熱体封入ヒータ１上面に凹凸が形成されてしまい、ヒータ１の面内均一発熱性が損なわれる危険性が生ずる。
一方、肉厚が５ｍｍを越える場合には、発熱体３からヒータ１加熱面である上面迄の間隔が長く、ヒータ１上部の熱容量が大きくなるために、熱効率及び熱伝達の応答性が不十分となってしまう。
【００３２】
図１、２のヒータ１の場合、図３に示すように発熱体３収容溝４の厚さを含まない主部材２ｂの厚さｔ₂ は、封止用蓋部材２ａの厚さｔ₁ にほぼ等しく設定されている。
しかし、両部材２ａ、２ｂが必ずしも同一の厚さを有する必要はなく、図６、図７に示したヒータ１のように、この主部材２ｂの厚さｔ₂ を厚く、封止用蓋部材２ａの厚さｔ₁ を薄く、例えば、ｔ₁ の厚さを、ｔ₂ の厚さ（発熱体収容溝の厚さを含まない）の１／２以下としても良い。このような厚さ比を有するヒータ１は、発熱体３とヒータ上面との距離が短く電熱応答を速くでき、ヒータ主部が厚いため全体が変形し難く、かつ、ヒータ１の底面温度が上面温度ほど高くならない利点がある。
【００３３】
この利点を有するためには、この主部材２ｂの厚さｔ₂ が３ｍｍ乃至２０ｍｍであるのが好ましい。主部材２ｂの厚さｔ₂ が２０ｍｍを越えると熱容量が大きくなるため電熱応答が遅くなり、また主部材２ｂの厚さｔ₂ が３ｍｍより小さいと機械的強度が不足するためである。
なお、このとき主部材２ｂに形成される溝４の深さｄは２ｍｍ乃至５ｍｍである。
【００３４】
更に、図８、図９に示したように、多数の微細閉気孔を有する不透明（または発泡）石英ガラス部材２ｃをヒータ面の反対側に配設した形態としても良く、この不透明石英ガラス部材２ｃにより輻射熱のヒータ１の下部への伝達が抑制される。
【００３５】
次に、図４を参照して、本発明の発熱体封入ヒータ１作製における石英ガラス部材等の融着処理に付いて説明する。
図４に示すように、カーボン製の下部材５の上に石英ガラス板２ｂ（主部材）と２ａ（封止用蓋部材）を配置し、その上にカーボン製の上部材６を載せ、更にその上にカーボン材からなる重り７を載せて熱処理炉内にセッティングする。なお、下部材５の上面と、上部材６の下面には、鏡面加工が施されている。
【００３６】
また、ヒータ１が半導体熱処理用等の用途に用いられるものである場合には、これらのカーボン部材は全て、不純物５ｐｐｍ以下の純化品を使用する。
また、本発明における融着処理において、石英ガラス各部材が完全に融着し、支持体が一体化するためには、上記カーボン部材が均質であること及び石英ガラス部材と接する部分の表面粗度が適当であることが重要である。
この表面粗度と均質性を適切なものとするには、例えば、上記カーボン材に開気孔率が１５％以下で、かつ嵩密度が１．８乃至２．０ｇ／ｃｍ³ のものを用い、これをバフ研磨乃至鏡面研磨して仕上げる。
これによって、カーボン部材による石英ガラス支持体への均一な加圧が可能となり、また石英ガラスとカーボンの熱膨張係数の違いに伴う製造時の石英ガラス中への熱歪みの残留を防止することが可能となる。
【００３７】
そして、炉内を１ｔｏｒｒ以下の真空に保ち、１３００乃至１６００℃で０．５乃至５時間熱処理して、２枚の石英ガラス板２ａ、２ｂの接合面を融着する。
この熱処理は温度が低い時は長く、高い時は短くし、状況に応じて適宜変更して行う。この工程において、カーボンワイヤー発熱体の周囲の雰囲気、即ち溝内の雰囲気は、減圧あるいは非酸化性雰囲気になるようにする。
冷却に際しては、石英ガラスの歪み点である１１５０℃付近での冷却を穏やかに行う。１１５０℃付近での冷却速度は、例えば５０乃至１５０℃／時間程度の設定する。
このような熱処理によって、石英ガラス支持体２、即ち、２枚の石英ガラス２ａ、２ｂの接合面全体を融着して実質的に一体化する。
即ち、上記カーボンワイヤー発熱体３の周辺部に実質的に中空の空間が形成されており、この空間部を除いて実質的に一体化される。
【００３８】
なお、上記融着処理は、熱処理炉内で加熱する方法、つまり、外部からの加熱手段を採用しているが、これのみならず、所定炉内で石英ガラス板をカーボン部材によって挟み、石英ガラス板中のカーボンワイヤーを通電発熱させ、石英ガラス板を融着する方法を採用することができる。
このような内部からの加熱手段による加熱であると石英ガラス板の外周からではなく、中心側より融着が進むため、石英ガラス板間に存在するガスを融着時に取り込んで、気泡を残存させる不都合を避けることができる。
また、例えばカーボン部材の替わりにＡｌＮ等の部材によって挟み、高周波誘導加熱によって石英ガラス板中のヒータ１部材を発熱させる方法等を採用することもできる。
【００３９】
図５は、本発明にかかる発熱体封入ヒータ１の使用態様を例示したものである。
カーボンワイヤー発熱体３の端部が、ヒータ面１ａに対してほぼ垂直に引き出され、カーボン端子２０を介してＭｏ端子線２１に接続されている。
これらは石英ガラス管２４内に配置されている。
そして、Ｍｏ端子線２１はＭｏ箔２２を介して２本のＭｏ外接線２３に接続されている。なお、Ｍｏ箔２２はピンチシールされている。
【００４０】
【実施例】
下記表１に示した粘性を有する３種類の石英ガラス板試料Ａ、Ｂ、Ｃ（５０×５０×３^t ｍｍ）を用意した。
【００４１】
【表１】

【００４２】
これら石英ガラス試料の粘性を測定した。この測定方法は、ビームベンディング法（石英ガラス試料に３点曲げ荷重をかけ熱処理後の撓み変形値から、粘性を換算により算出）により行った。なお、このときの測定温度は、１４３０℃である。
そして、上記Ａ、Ｂ、Ｃ３種の石英ガラス試料板の一面を鏡面研磨加工し、融着温度１４３０℃、融着時間２時間、炉圧０．１ｔｏｒｒ、融着時加重０．１ｋｇ／ｃｍ² の件下に同種試料板の前記研磨面同志、及び異種試料板の研磨面同志を融着した。
各試料の組合せによる融着状態を表２に示す。
【００４３】
【表２】

【００４４】
【発明の効果】
本発明にかかる発熱体封入ヒータは、発熱体を封入する支持部材が、特定値以上の粘性を有する高粘性石英ガラス部材と、前記高粘性石英ガラスに対し特定割合の粘性値を有する低粘性石英ガラス部材とを融着接合してなるため、粘性特性の同じ石英ガラスを融着する従来の場合とは異なり、融着時、使用時において過度の変形を生ずることがなく、また接合面に未融着部分が生ずることもない。
また未融着部分の存在が極力抑制されるため、急激な温度変化による割れが防止される。更にまた、接合すべき融着面の徹底した鏡面仕上げは不要となり、安価にヒ−タを製造することができる。
【００４５】
また、本発明にかかる発熱体封入ヒータは、細いカーボンファイバーを束ねたファイバー束を編み上げてなるカーボンワイヤーを発熱体として用いているため、従来この種のヒータに用いられているむくカーボン材から成る発熱体に比べてフレキシビリティーに富み、発熱源としての構造、形状をその目的に最も適合するように自在にアレンジすることができる利点を有する。
また、本発明にかかる発熱体封入ヒータは、細いカーボンファイバーを束ねたファイバー束を編み上げてなるカーボンワイヤーを発熱体として用いているため、局所的な温度ムラを極力抑えることができ、また石英ガラスと接触しても、反応して劣化することが少ないため、耐用性に優れている。更に、発熱体が含有不純物として灰分基準で１０ｐｐｍ以下のカーボンファイバーからなる場合には、カーボンワイヤー発熱体の局部的異常発熱を抑制することができ、ウエハ等の熱処理に好適に使用することができる。
【００４６】
以上のように本発明にかかる発熱体封入ヒータは、目的とする所定形状に完全融着されているため、均熱性、昇降温制御性及び清浄性に優れ、かつ耐久性にも極めて優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の発熱体封入ヒータの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図２は、図１のヒータのＸ−Ｘ線での断面図である。
【図３】図３は、図１のヒータを融着処理する前の組立状態を示す断面図である。
【図４】図４は、図１のヒータの融着処理を示す図である。
【図５】図５は、図１のヒータの使用状況を示す図である。
【図６】図６は、図７のヒータ１を融着処理する前の組立状態を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の発熱体封入ヒータの他の実施形態を示す断面図である。
【図８】図８は、図９のヒータを融着処理する前の組立状態を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の発熱体封入ヒータの他の実施形態を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の発熱体封入ヒータに用いられるカーボンワイヤー発熱体を示す図である。
【符号の説明】
１発熱体封入ヒータ
１ａヒータ面
２石英ガラス支持体
２ａ石英ガラス部材（封止用蓋部材）
２ｂ石英ガラス部材（主部材）
２ｃ不透明（または発泡）石英ガラス部材
３カーボンワイヤー発熱体
３ａ毛羽立ち
４溝
２０カーボン端子
２１Ｍｏ端子線
２２Ｍｏ箔
２３Ｍｏ外接線
２４石英ガラス管
ｔ₁ 石英ガラス部材（封止用蓋部材）厚さ
ｔ₂ 石英ガラス部材（主部材）厚さ

Claims

平坦面上に形成された溝内に発熱体を配設した第１の石英ガラス部材と、前記第１の石英ガラス部材の平坦面に密着可能に形成された平坦面を有する第２の石英ガラス部材との、前記平坦面同志を融着させて一体化した発熱体封入ヒータであって、
前記第１の石英ガラス部材の１４３０℃における粘度が３．０×１０¹⁰ポイズ以上、かつ、前記第２の石英ガラス部材の粘性が、前記第１の石英ガラス部材の粘性の０．０５乃至０．８５倍であることを特徴とする発熱体封入ヒータ。
前記発熱体が、直径５乃至１５μｍのカーボンファイバーを束ねたファイバー束を複数束編み上げてなる編紐形状、あるいは組紐形状のカーボンワイヤー発熱体であることを特徴とする請求項１に記載された発熱体封入ヒータ。
前記カーボンファイバーの含有不純物量が灰分重量として１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載された発熱体封入ヒータ。
前記第２の石英ガラス部材の粘性が、前記第１の石英ガラス部材の粘性の０．３５乃至０．５５倍であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された発熱体封入ヒータ。
前記第１の石英ガラス部材が、前記平坦面を有する厚さ３乃至２０ｍｍの石英ガラス部材であって、平坦面に深さ２〜５ｍｍの溝が形成された石英ガラス部材であること特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された発熱体封入ヒータ。
前記第２の石英ガラス部材が、前記平坦面を有する厚さ１乃至５ｍｍの薄肉体からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された発熱体封入ヒータ。