JP4482535B2

JP4482535B2 - 加熱装置

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Publication number: JP4482535B2
Application number: JP2006084106A
Authority: JP
Inventors: 充太田; 正雄西岡
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2010-06-16
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Description

本発明は、半導体のウエハ等の加熱に用いられる加熱装置に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、半導体製造装置を用いてウエハ上へ酸化膜等を形成するために加熱処理が施される。この半導体製造装置における、ウエハを加熱するための加熱装置には、被加熱物がセットされる加熱面を有する円盤状のセラミックス基体中に線状の抵抗発熱体が埋設されたセラミックスヒータがある。この抵抗発熱体は、一本又は複数本が、セラミックス基体の加熱面と平行な配線パターンで埋設され、線の両端に電圧を印加することによって、加熱面を発熱させる。

また、このセラミックスヒータには、加熱面の近傍に、高周波を印加できる円盤状の高周波電極が埋設され、対向電極との間で、加熱面にセットされた被加熱物近傍の空間に高周波プラズマを発生させたり、バイアス電極を印加したりできるものがある。

セラミックスヒータに用いられる材料には、被処理物を加熱する動作温度において、抵抗加熱素子に対し、十分に電気抵抗率が高い、又は絶縁性を有する材料が用いられている。なぜならば、セラミックス基体の材料が導電性を有する場合には、抵抗発熱体を加熱するために供給された電流の一部がこのセラミックス中を流れ、抵抗発熱体以外の領域で発熱したり、又は抵抗発熱体に所期した電流が流れなくなったりして、均熱性が著しく損なわれるからである。

そのため、セラミックスヒータの基体の材料には、窒化アルミニウムが多用されている。窒化アルミニウムは、耐熱性、耐腐食性が良好で、かつ、高い熱伝導率を有し、更に高抵抗である。

このような窒化アルミニウムを用いた焼結体に関して、静電チャックとして適した体積抵抗率を得るために、炭素繊維を混入させた窒化アルミニウム焼結体がある（特許文献１）。

また、体積抵抗率が低いサセプタに関して、セラミックス製のサセプタを、非処理物が載置される載置面を有する表面層と支持層との積層構造とし、この表面層を全面にわたって支持層よりも体積抵抗率が低いものがある（特許文献２）。
特開２００５−４１７６５号公報特開２００２−１３４５９０号公報

セラミックス基体内に高周波電極が埋設されセラミックスヒータにおいて、加熱時にプラズマを発生させると、プラズマの電荷の一部がセラミックスヒータの加熱面上に残留し、ウエハ等の被加熱物を脱離させる際に、この蓄積した電荷が被加熱物に放電することがあった。この放電は、アーキングと呼ばれウエハの損傷やパーティクルの発生を招いていた。

また、プラズマの電荷の一部がセラミックスヒータの加熱面上に残留することにより、セラミックスヒータの加熱面上にセットされたウエハ等が、この残留電荷による静電気力によってヒーターに吸着し、はがれ難くなるということが生じていた。

また、プラズマ発生時におけるセラミックス基体の腐食を防止するために、加熱面上にセットされたウエハの周囲に、リング状部材が載置されることがある。このリング状部材に、プラズマからの電荷が蓄積し、そして、ある程度蓄積したところで、他の部材や被加熱物へ放電する、アーキングを起こして、被加熱物等の破損や、パーティクルを発生させてしまうことがあった。

そこで本発明は、セラミックス基体やリング状部材に電荷が残留するのを抑制して、アーキングが発生することを効果的に防止することができる加熱装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の加熱装置は、被加熱物を加熱する加熱面を有する絶縁性セラミックス基体と、この絶縁性セラミックス基体の加熱面近傍に埋設された高周波電極と、この高周波電極よりも前記加熱面から離れて当該絶縁性セラミックス基体に配設された発熱体と、この絶縁性セラミックス基体の加熱面の一部に露出し、且つ、この絶縁性セラミックス基体内に設けられた導電性部材と接続する低抵抗セラミックス部材とを備え、低抵抗セラミックス部材は、前記絶縁性セラミックス基体と主成分を共通し、且つ、熱膨張係数が同等であることを特徴とする。

本発明の加熱装置によれば、セラミックス基体やリング状部材に電荷が残留するのを効果的に抑制して、アーキングの発生を防止することが可能となる。

以下、本発明の加熱装置の実施例について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の加熱装置に係る一実施例を示す断面図である。なお、以下に述べる図面では、加熱装置の各構成要素の理解を容易にするために、各構成要素については、現実の加熱装置とは寸法比率を異ならせている。したがって、本発明に係る加熱装置は、図面に図示された加熱装置の寸法比率に限定されるものではない。

図１に示された本実施例の加熱装置は、円盤形状のセラミックス基体１１を有している。このセラミックス基体１１は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系セラミックスからなる。また、高抵抗又は絶縁性を有しており、通常のセラミックスの抵抗率と同様の、例えば１０^８Ω・ｃm以上の体積抵抗率を有している。

このセラミックス基体１１の一方の平面部は、被加熱物としての例えばウエハＷがセットされ、このウエハＷを加熱するための加熱面１１ａとなる。また、セラミックス基体１１の内部には、抵抗発熱体１２が埋設されているとともに、この加熱面１１ａ近傍に高周波電極１３が配設されている。これらの抵抗発熱体１２及び高周波電極１３には各々電極棒１４、１５が、セラミックス基体１１の他方の平面部から挿入され、接合されている。抵抗発熱体１２は電極棒１４から電力を供給されることにより発熱し、また、高周波電極１３は電極棒１５から電力を供給されることにより、加熱面１１ａの上方に対向配置される図示しない対向電極との間でプラズマを発生させる。

このセラミックス基体１１の加熱面１１ａと、高周波電極１３との間に、ピン形状の低抵抗セラミックス部材１６が配設されている。この低抵抗セラミックス部材１６は、一方の端部が加熱面１１ａと同一面をなして加熱面１１ａに露出し、他方の端部が高周波電極１３に接続している。この低抵抗セラミックス部材１６は、例えば、低抵抗のＡｌＮ系セラミックスからなる。

本実施例の加熱装置は、上述のように低抵抗セラミックス部材１６が設けられ、この低抵抗セラミックス部材１６は、セラミックス基体１１の加熱面１１ａの一部に露出し、かつこのセラミックス基体１１内に設けられた導電性部材としての高周波電極１３と接続している。この高周波電極１３は、電極棒１５を介して外部と電気的な回路を形成していることから、セラミックス基体１１にウエハＷがセットされ、プラズマ処理が実施された後の当該セラミックス基体１１の加熱面１１ａやウエハＷに蓄積される電荷を、高周波電極１３及び電極棒１５を通じて外部へ逃がすことができる。その結果、加熱面１１ａやウエハＷに蓄積された電荷を除去することができるので、被加熱物に放電することがなくなり、アーキングの発生を効果的に防止することができ、ひいてはウエハの損傷やパーティクルの発生を防止することができる。また、ウエハＷが、加熱面１１ａに蓄積された電荷によって吸着する現象が解消される。

なお、特許文献２にはセラミックスサセプタに、体積抵抗率が相対的に低い表面層を設けることによって、非処理物のサセプタ載置面への吸着現象による、被処理物の位置ずれを防止できることが記載されているが、この特許文献２に記載された技術では、単に被処理物の位置ずれを防止することができるとしても、吸着現象そのものを効果的に解消するものではなかった。

この低抵抗セラミックス部材１６の材料は、セラミックス基体１１よりも電気抵抗が低い、導電性を有する材料であって、例えば、低抵抗窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系セラミックスを用いることができる。低抵抗窒化アルミニウム系セラミックスの成分組成は、特に限定するものではないが、例えば特許文献１に開示されているような炭素繊維を含有する窒化アルミニウムを用いることができる。また従来から知られている低抵抗窒化アルミニウム系セラミックスとして、酸化イットリウム、酸化セリウム又は酸化サマリウムなどの希土類元素の酸化物を含有する窒化アルミニウムを用いることもできる。

この低抵抗セラミックス部材１６の体積抵抗率は、セラミックス基体１１よりも電気抵抗が低く、加熱面１１ａに残留した電荷を移動可能な体積抵抗率である必要があり、良好な導電性を得るという観点から、例えば10Ωcm以上10000Ωcm未満のものを用いることができる。このような数値範囲の体積抵抗率を有する材料には、例えば、特許文献１に開示された低抵抗窒化アルミニウム系セラミックス材料があり、本発明においては、特許文献１に開示された低抵抗窒化アルミニウム系セラミックス材料を好適に適用することができる。

加熱面１１ａに残留する電荷を除去するという観点からは、低抵抗セラミックス部材１６の代わりに、導電性を有する金属材料を用いることも考えられる。しかし、金属材料を低抵抗セラミックス部材１６の代わりに用いた場合には、その金属材料が、使用環境の腐食性雰囲気により腐食し、ウエハＷのコンタミネーションを招くおそれがある。ここに、低抵抗セラミックス部材１６を用いる本発明に係る加熱装置の利点がある。

また、本発明の加熱装置は、低抵抗セラミックス部材１６は、セラミックス基体１１とは異なる主成分よりなる低抵抗又は導電性のセラミックスを用いることも可能である。もっとも、セラミックス基体１１とは異なる主成分よりなる低抵抗又は導電性のセラミックスを、低抵抗セラミックス部材１６に用いた場合には、低抵抗セラミックス部材１６とセラミックス基体１１との熱膨張係数の相違から、セラミックス基体１１の内部に内部応力が残留するおそれがある。これに対して、低抵抗セラミックス部材１６が、セラミックス基体１１と主成分を共通するセラミックスであるときには、熱膨張係数の相違は軽微であり、内部応力がほとんど生じず、その結果、優れた耐久性を具備する。また、熱伝導率の相違についてもほとんどなく、セラミックス基体１１の均熱性を損なうことなく効率的に加熱面１１ａの電荷を除去することができる。したがって、低抵抗セラミックス部材１６が、セラミックス基体１１と主成分を共通するセラミックスであることは、より好適である。特に基体１１にＡｌＮを用いる場合には、特許文献１に示される炭素繊維を含有して低抵抗化したAlNを低抵抗セラミックスを用いると非常に好適な結果が得られ、且つ、製造上も非常に有利である。すなわち、マトリックスが同種のセラミックスであるため、焼結時に界面において完全に拡散結合し、密着するとともに、焼結収縮および焼結後の熱収縮も同等であるために、内部応力がほとんど発生せず、実用上十分な強度および耐久性を与えることが可能となる。

低抵抗セラミックス部材１６が加熱面１１ａに露出している面積は、加熱面１１ａ上にウエハＷがセットされた状態で、このウエハＷと接触することができる程度の面積を有していれば足りる。しかし、加熱面１１ａに露出している面積があまりに広いと、プラズマ分布が不均一になったり、プラズマ状態が不安定になったりするおそれがある。したがって、低抵抗セラミックス部材１６が加熱面１１ａで露出している面積は、加熱装置の寸法・形状にもよるが、直径で数ミリ程度の円相当径の面積であることが好ましい。

低抵抗セラミックス部材１６が加熱面１１ａで露出する位置は、加熱面１１ａにセットされているウエハＷに対向する位置とすることができる。ウエハＷに対向する位置であれば、更に限定されることはない。図１に図示した例では、加熱面１１ａの中央近傍に低抵抗セラミックス部材１６が配設されている。

図１に示した実施例では、低抵抗セラミックス部材１６が、高周波電極１３と電気的に接続されている。高周波電極１３は、加熱面１１ａの近傍に埋設されていることから、加熱面１１aに残留する電荷を除去するために低抵抗セラミックス部材１６と接続する導電性部材として配線が容易であり、有利である。しかし、この導電性部材は、高周波電極１３に限定されない。

図２は、本発明の加熱装置の他の実施例を説明する断面図である。なお、図２において、図１と同一部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。

図２に示された本実施例の加熱装置は、セラミックス基体１１の加熱面１１ａ上で、ウエハＷの周囲に、リング状部材１７が載置されている。このリング状部材１７は、Ｓｉや、ＡｌやＳｉＯ_２等からなり、セラミックス基体１１の腐食を防止したり、ガスの流れを制御したり、ウエハーの位置を固定したりする用途に用いられる。

このセラミックス基体１１の加熱面１１ａと、高周波電極１３との間で、かつ、リング状部材１７と対向する位置に、ピン形状の低抵抗セラミックス部材１８が配設されている。この加熱面１１ａに露出するとともに、高周波電極１３に接続して配設されている。ピン形状の低抵抗セラミックス部材１８が配設されている。この低抵抗セラミックス部材１８は、一方の端部が加熱面１１ａと同一面をなして加熱面１１ａに露出し、他方の端部が高周波電極１３に接続している。この低抵抗セラミックス部材１６は、例えば、低抵抗のＡｌＮ系セラミックスからなる。つまり、低抵抗セラミックス部材１８は、図１に示した低抵抗セラミックス部材１６と対比して、セラミックス基体１１内に配設された位置のみが異なり、その他の構成については同様の構成とすることができる。

図２に示した本実施例の加熱装置は、加熱面１１ａで露出している低抵抗セラミックス部材１８が、リング状部材１７に接し、このリング状部材１７に蓄積された電荷を、高周波電極１３を通して外部へ逃がすことができるので、リング状部材１７の電荷が除去される。したがって、リング状部材１７に蓄積された電荷によるアーキングを効果的に防止することができ、ひいてはウエハＷの損傷や、パーティクルの発生を防止することができる。

図３は、本発明の加熱装置の別の実施例を示す断面図である。なお、図３において、図１及び図２と同一部材については同一符号を付しており、以下では重複する説明を省略する。

図３に示された本実施例の加熱装置は、セラミックス基体１１の内部に、ウエハＷと対向する位置に低抵抗セラミックス部材１６が配設されるとともに、リング状部材１７と対向位置に、低抵抗セラミックス部材１８が配設されている。この低抵抗セラミックス部材１６は、図１に示した低抵抗セラミックス部材１６と同一構成になる。また低抵抗セラミックス部材１８は、図２に示した実施形態の加熱装置と比較して、セラミックス基体１１内部に別途設けられた電気配線１９と接続している点で異なり、それ以外の点では同一構成となる。

図示したようにセラミックス基体１１内部に、別途設けられた電気配線１９を設けることは、配線が煩雑となる。しかし、リング状部材１７が、Ｓｉ等の低抵抗、又は導電性の材料からなる場合には、低抵抗セラミックス部材１８を高周波電極１３と接続したのでは、プラズマ分布を均一にするのが難しくなる。したがって、リング状部材１７がＳｉ等からなる場合には、図３に示した本実施例のように、低抵抗セラミックス部材１８を別途設けられた電気配線１９に接続することが、プラズマ分布を容易に均一にすることができるので好ましい。

図３に示された本実施例の加熱装置は、低抵抗セラミックス部材１６によりウエハＷに残留した電荷を除去することができる。しかも、低抵抗セラミックス部材１８により、リング状部材１７に蓄積された電荷を除去することができる。したがって、プラズマ処理後における加熱面１１ａやリング状部材１７に蓄積された電荷によるアーキングを効果的に防止することができる。また、ウエハＷが加熱面１１ａに蓄積された電荷によって吸着する現象が解消される。

図４は、比較のために示した従来の加熱装置の一例の断面図である。図４に示した従来の加熱装置は、本発明に係る加熱装置において配設される低抵抗セラミックス部材１６や低抵抗セラミックス部材１８がセラミックス基体１１に配設されていない。このような従来の加熱装置では、プラズマ処理後にウエハＷに蓄積された電荷によりアーキングが生じたり、吸着する現象が生じたりする場合があることは、既に述べたとおりである。

次に本発明の加熱装置の製造方法の一例について説明する。

まず、セラミックス基体１１用の原料セラミックス粉と、低抵抗セラミックス部材１６や低抵抗セラミックス部材１８用のセラミックス粉を、それぞれ調製する。

セラミックス基体１１用の原料セラミックス粉は、還元窒化法、気相合成法、直接窒化法等の従来公知の製造方法により得られた窒化アルミニウム原料粉と、所望の体積抵抗率に応じて添加される酸化イットリウム等の希土類酸化物又は希土類酸化物の原料化合物である硝酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩、塩化物、アルコキシド等を、所定の配合比で調合し、イソプロピルアルコール等の溶媒を加え、ポットミル、トロンメル又はアトリッションミル等の混合粉砕機を用いて混合する。混合は湿式、乾式いずれでもよく、湿式を用いた場合は、混合後、スプレードライ法等を用い乾燥を行い、原料混合粉を得る。また、真空乾燥法を実施した後に乾燥粉末をふるいをかけ、粒度の調整を行うことが望ましい。

低抵抗セラミックス部材１６、低抵抗セラミックス部材１８用のセラミックス粉は、窒化アルミニウム原料粉と炭素繊維と、さらに好ましくは酸化イットリウム等の希土類酸化物とを所定の配合比で調合し、イソプロピルアルコール等の溶媒を加え、ポットミル、トロンメル又はアトリッションミル等の混合粉砕機を用いて混合する。窒化アルミニウム原料粉に対して、低抵抗セラミックス部材は、希土類酸化物の添加によっても実現可能であるが、炭素繊維の添加による低抵抗セラミックス部材は、焼結体中で導電パスを形成し易く窒化アルミニウムの具備する特性を維持したまま、低い体積抵抗率が得られるために有利である。

炭素繊維としては、例えば、繊維径１μm以下、アスペクト比５以上、より好ましくはアスペクト比１０以上の炭素繊維を使用することができる。カーボンナノチューブを使用することもできる。

窒化アルミニウム原料粉に対する炭素繊維の添加量は、最終的に得られる焼結体の用途に必要な電気的特性と物性に合わせて定めればよい。例えば、セラミックス基体１１と同等の物性を維持しつつ１０¹²Ωｃｍ程度以下の体積抵抗率を得たい場合は、窒化アルミニウム原料粉を１００重量部に対し、炭素繊維の添加量は、好ましくは５重量部以下とし、さらに好ましくは１重量部以下とする。また、良好な強度と耐熱性、耐腐食性を有しつつ１０^４Ωｃｍ程度以下の、より低い体積抵抗率を得たい場合は、窒化アルミニウム原料粉を１００重量部に対し、炭素繊維の添加量は、好ましくは２０重量部以下とし、さらに好ましくは１０重量部以下とする。

また、希土類酸化物を加える場合には、好ましくはその配合比は０．２重量部以上２０重量部以下、好ましくは１０重量部以下とする。

これらの原料粉末の混合は湿式、乾式いずれでもよく、湿式を用いた場合は、混合後、スプレードライ法等を用い乾燥を行い、原料混合粉を得る。また、真空乾燥法を実施した後に乾燥粉末をふるいをかけ、粒度の調整を行うことが望ましい。なお、原料混合粉中にポリビニルアルコール等のバインダ成分を添加することができる。バインダを添加した場合は、脱脂工程を窒素等の不活性雰囲気中で行う方法等により、炭素繊維が酸化消失しないよう注意する必要がある。

次に、セラミックス基体１１を製造するに当たり、あらかじめピン状の低抵抗セラミックス部材１６、１８を作成する。低抵抗セラミックス部材１６、１８の作成は、原料セラミックス粉をピン状に加圧成形することによって行う。更に好ましくは、この加圧成形により得られた成形体を焼結して、ピン状の焼結体とする。要は、低抵抗セラミックス部材１６、１８は、セラミックス基体１１の製造過程で、低抵抗セラミックス部材１６、１８の形状を確実に維持できるものであれば、未焼結の成形体であってもよいし、また、焼結体であっても良い。もっとも、焼結体のほうが成形体よりも強度が高く、ピン形状をより確実に維持できるので、焼結体のほうが好ましい。

低抵抗セラミックス部材１６、１８の加圧成形には、金型成形法を用いてもよいし、またＣＩＰを用いてもよく、セラミックス粉をピン状に成形するための公知の方法を用いることができる。また、この低抵抗セラミックス部材１６，１８の成形体の焼結は、ホットプレス法、常圧焼結法又はＨＩＰ等の、公知の焼結方法を用いることができる。このとき成形体の加熱及び焼成時の雰囲気は、真空、不活性、または還元雰囲気として、低抵抗セラミックス部材１６、１８中に含有される炭素繊維が酸化、焼失されないようにすることが望ましい。また、焼成温度は、焼結助剤の添加量等によっても異なるが、好ましくは１６５０℃〜２２００℃とする。

焼成後に得られた窒化アルミニウム焼結体には、炭素繊維がほぼ原料時の繊維状構造を維持したまま粒界、粒内に分散した状態で残留し、窒化アルミニウム焼結体中で、互いに隣接する炭素繊維と接し、連続する三次元の導電パスを形成する。

次に、セラミックス基体１１を作製する。このセラミックス基体１１は、その内部に抵抗発熱体１２及び高周波電極の１３を埋設して備えているので、製法の一例としては、セラミックス基体１１を厚み方向に分割した、部分的な成形体を作製し、その成形体に高周波電極１３、原料セラミックス粉末、抵抗発熱体１２及び原料セラミックス粉末を順次積層し、加圧成形して、得られた成形体を最終的に焼結することにより、セラミックス基体１１の焼結体を得ることができる。

このセラミックス基体１１の作製の過程において、前述したセラミックス基体１１を厚み方向に分割した、部分的な成形体は、セラミックス基体１１の加熱面となる部分を含む成形体であり、金型による一軸加圧成形により成形することができる。この部分的な成形体の所定の位置に、前述した低抵抗セラミックス部材１６、１８の成形体又は焼結体を埋め込む。この埋め込みは、例えば、ピン状の低抵抗セラミックス部材１６、１８の焼結体を、金型の所定の位置に設置し、そこにセラミック基体の原料粉を流し込んで、原料と一緒に一軸加圧成形することで行うことができる。もしくは、成形体の表面に孔を開け、そこに機械的に厚み方向に押し込むことによって行うことができる。

なお、焼結後に低抵抗セラミックス部材と外部導電部材を結合する部分にＭｏ、Wおよびこれらの合金等からなる高融点金属バルク体を埋め込むようにすると、通電を確保しやすくなるのでより好ましい。もしくは、低抵抗セラミックス部材を成形する際に、Ｍｏ等のバルク体を埋め込んでも良い。埋め込むバルク体の直径を３ｍｍ以下、高さを２ｍｍ以下とすると焼結時におけるセラミックス粉の収縮を妨げないので、より好ましい。

次に、高周波電極１３を、低抵抗セラミックス部材１６、１８が埋め込まれた上述の部分的な成形体の一方の表面上に載置する。この高周波電極には、ＭｏやＷなどの金属のバルク体からなる孔明きパターンを持つ面状の電極、より好ましくは、メッシュ状（金網状）の電極を用いることができる。

この高周波電極１３上に、セラミックス基体１１の原料セラミックス粉を所定の厚みを形成するための必要量だけ置き、再び一軸加圧成形した後、更に抵抗発熱体１２を載置する。この抵抗発熱体１２は、コイル状、スパイラル状等の所定形状に加工した金属バルク体からなるＭｏやＷ等の高融点金属を用いることができる。

抵抗発熱体１２を載置した後、更にセラミックス基体１１の原料セラミックス粉末を所定の厚みを形成するための必要量だけ置き、再び一軸加圧成形して成形体を得る。

得られた成形体を、ホットプレス法又は常圧焼結法等を用いて、加熱及び焼成し、焼結体を作製する。この焼成では、ホットプレス法を用いることにより、焼成時に一軸方向の加圧を行うため、電極と窒化アルミニウム焼結体との密着性をより良好なものにできるので有利である。

焼成温度は、焼結助剤の添加量等によっても異なるが、好ましくは１６５０℃〜２２００℃とする。このとき焼成時の雰囲気は、、真空、不活性、または還元雰囲気とすることが望ましい。

セラミックス基体１１の焼結体を作製後は、所望の形状に加工することができるし、また、加熱面の表面粗さ調整をすることもできる。

［実施例１］
直径Φ355mmの金型に、焼結後の厚みが2mmとなるように5wt%のＹ₂Ｏ₃を含有する窒化アルミニウム粉を入れ、一軸加圧成形により円盤状に成形した。また、（１wt%の炭素繊維と、２wt%のＹ₂Ｏ₃を含有する）低抵抗AlNにより、直径がΦ2mm、軸方向長さが３mmに作製した円柱状の焼結体をあらかじめ作製した。この円柱状の焼結体の体積抵抗率は１０Ωｃｍであり、気孔率は１２%、熱膨張係数は５．６ｐｐｍ／Kであった。この円柱状の焼結体を、上述した円盤状の成形体の中央に孔を開け、埋め込んだ。このとき、低抵抗ＡｌＮは成形体より略０．３ｍｍ飛び出していた。この低抵抗AlNの円柱状焼結体が低抵抗セラミックス部材１６になる。

次に、高周波電極となる直径Φ340mmのMoメッシュを置き、次に5wt%Ｙ₂Ｏ₃含有窒化アルミニウム粉を、焼結後の厚みが5mmとなるように入れ、再び一軸加圧成形した。更に、Ｍｏコイルよりなる抵抗発熱体を設置し、その上から5wt%Ｙ₂Ｏ₃含有窒化アルミニウム粉を金型に入れて一軸成形し、成形体を得た。

この成形体を、ホットプレス炉内で窒素不活性雰囲気で1900℃で焼成した。焼成後のヒータープレートは低抵抗セラミックス部材とセラミックス基体が界面なく密着しており、気孔率は０．５％以下であった。なお、ヒータープレートの熱膨張係数は５．７ｐｐｍ/Kであった。得られたヒータープレートの5wt%Ｙ₂Ｏ₃含有窒化アルミニウム側から、抵抗発熱体の二つの端部及び高周波電極が露出するように、焼結体に座繰り穴をあけた。その後、抵抗発熱体及び高周波電極に各々Ni製の導電性棒を、コバールと金ロウを介して接合した。

［比較例１］
一方、低抵抗のAlNよりなる円柱状の低抵抗セラミックス部材１６を配設することなく、セラミックス基体を作製し、それ以外は実施例１と同様にして、全体を5wt%Ｙ₂Ｏ₃含有窒化アルミニウムからなるヒータープレートを作成した。

このようにして得られた実施例１及び比較例１の各ヒータープレート上に、シリコンウエハを載置し、加熱素子に電圧を印加して昇温し、高周波電極端子に高周波電圧を印加して1分放置後、高周波電極端子をアースしてから、触電プローブをシリコンウエハ表面に近づけた。その結果、実施例１は何も起こらなかったが、比較例１は触電プローブにアーキングが飛び、シリコンウエハに蓄積していた電荷が放電した。なお、触電プローブは電流計を通じて、アースしてある。

また、実施例１のヒータープレートは、加熱装置に配設されたリフトピンを上昇させてセラミックス基体の加熱面に載置されたシリコンウエハを持ち上げたところ、シリコンウエハが加熱面に吸着されることなく、容易にシリコンウエハから取り外すことができた。

［実施例２］
直径Φ355mmの金型に、焼結後の厚みが2mmとなるように5wt%のＹ₂Ｏ₃を含有する窒化アルミニウム粉を入れ、一軸加圧成形により円盤状に成形した。成形体中のピッチ円直径（PCD）が165mmの位置に孔を開けて埋め込んだ。この低抵抗AlN焼結体は後述の焼成後に低抵抗セラミック部材１８となる。

この成形体を、ホットプレス炉内で窒素不活性雰囲気で1900℃で焼成した。外周部を5mm削り、Φ350mmのヒータープレートを作製した。得られたヒータープレートの5wt%Ｙ₂Ｏ₃含有窒化アルミニウム側から、抵抗発熱体の二つの端子部及び高周波電極が露出するように、焼結体に座繰り穴をあけた。この後、露出された抵抗発熱体及び高周波電極に、Ni製の導電性棒を、コバールと金ロウを介して接合した。

［比較例２］
一方、低抵抗のAlNよりなる円柱状の低抵抗セラミックス部材１８を配設することなくセラミックス基体を作製し、それ以外は実施例２と同様にして、全体を5wt%Ｙ₂Ｏ₃含有窒化アルミニウムからなるヒータープレートを作成した。

これらの実施例２及び比較例２のヒータープレートの上に、外経Φ350mm、内径Φ300.5mmのSiO₂製リングを載置し、抵抗発熱体に電圧を印加して昇温し、高周波電極端子に高周波電圧を印加して1分放置後、高周波端子をアースしてから、触電プローブをSiO₂リング表面に近づけた。その結果、実施例２は何も起こらなかったが、比較例２は触電プローブにアーキングが飛び、SiO₂リングに蓄積していた電荷が放電した。なお、触電プローブは電流計を通じて、アースしてある。

本発明の加熱装置に係る一実施例を示す断面図である。本発明の加熱装置に係る他の実施例を示す断面図である。本発明の加熱装置に係る他の実施例を示す断面図である。従来の加熱装置の一例の断面図である。

符号の説明

１１セラミックス基体
１１ａ加熱面
１２抵抗発熱体
１３高周波電極
１６低抵抗セラミックス部材

Claims

被加熱物を加熱する加熱面を有する絶縁性セラミックス基体と、
この絶縁性セラミックス基体の加熱面近傍に埋設された高周波電極と、
この高周波電極よりも前記加熱面から離れて当該絶縁性セラミックス基体に配設された発熱体と、
この絶縁性セラミックス基体の加熱面の一部に露出し、且つ、この絶縁性セラミックス基体内に設けられた導電性部材と接続する低抵抗セラミックス部材と
を備え、
前記低抵抗セラミックス部材は、前記絶縁性セラミックス基体と主成分を共通し、且つ、
,熱膨張係数が同等であることをことを特徴とする加熱装置。
前記低抵抗セラミックス部材は、前記絶縁性セラミックス基体と同種のセラミックスに、更に炭素繊維を含むことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記絶縁性セラミックス基体及び前記低抵抗セラミックス部材が、共にＡｌＮ系セラミックスであることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記低抵抗セラミックス部材が、絶縁性セラミックス基体の加熱面における被加熱物、もしくは載置される部材と対向する領域で、これらと接触するように表面に露出していることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記低抵抗セラミックス部材が、前記高周波電極と接続していることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。