JP4690297B2 - ヒータ - Google Patents

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本発明は主としてグラファイト、ＳｉＣなどのセラミックスで形成されるヒータに関し、特に、ＣＶＤ（化学的気相蒸着法）等の処理を行う半導体基板処理装置や基板成長装置などにおいて半導体基板を直接または間接的に加熱する目的に使用されるヒータに関する。
このようなヒータの一例が、下記特許文献１に「ヒータ母体」として示されている。
特開２００５−８６１１７号公報
また、従来のヒータは、図３に示すように、端子接続穴３を有するヒータ端子部を幅広にすることで端子部の電気抵抗を下げ、端子部での発熱を防いでいる。
特許文献１に記載されるような従来のヒータは、厚みに比べて幅広である方形断面形状のものを輪状や渦巻状に成形している。このため、ヒータは電気抵抗が小さく、低電圧・大電流の電源を使用せざるを得なくなり、電源装置のコストアップを招く。
また、特に高温時には温度による強度低下のため、撓みや反りなどの変形を生じて、基板などの被加熱物を均一に加熱できなくなる。
さらに、図３に示すようにヒータ端子部を幅広にすることによって端子部の発熱を防ぐようにしたヒータ形状の場合、該幅広のヒータ端子部がヒートパターンに干渉しないようにヒートパターンを設計しなければならず、ヒートパターンの自由度に制約を与えてしまう。
本発明は上記課題に鑑み、電気抵抗を大きくすると共に高温時でも撓みや反りを生じないような強度を有するヒータを提供することを目的とする。さらに、ヒータ端子部を幅広にしなくても端子部での発熱を有効に防止し、ヒートパターンの設計自由度を損なわないようにすることを目的とする。
これらの目的を達成するため、請求項１に係る発明は、長さ方向両端に端子接続穴を有する端子部を備え、該端子部を含めて長さ方向に亘り略同幅に形成されたヒータにおいて、表面を平滑な加熱面とし、端子部を除く長さ方向領域に亘って加熱面と反対側の面に断面両側部を残して該両側部に挟まれた中央部を凹設することによって凹部を形成し、該両側部が長さ方向に亘って連続的に延長するリブを形成し、該凹部が該リブ間において長さ方向に亘って連続的に延長することを特徴とする。
請求項１に係る本発明のヒータによれば、加熱面を平滑面にして被加熱物に対する面積および均一加熱を確保しながら、反対側の面に凹部を形成することにより断面積を小さくし、よって電気抵抗を大きくすることができる。したがって、従来の方形断面形状のヒータに比べて、電源装置の小型化・低コスト化を実現することができる。
また、凹部形成面において断面両側部をリブとしてそれらの間に凹部を形成しているので、リブがヒータの長さ方向に連続的に延長し、強度を高めることができる。したがって、高温時であっても強度低下が抑制され、撓みや反りなどの変形を生じにくいものとなる。さらに、ヒータにＰＢＮ、ＳｉＣなどの保護膜コーティングを施す場合も、成膜処理時の高温によっても撓みや反りなどの変形が少ない。
さらに、端子部を含めて全体が略同幅に形成されるので、ヒートパターンの設計自由度を阻害することがなく、シンプルなヒートパターンを採用することが可能となる。本発明のヒータでは、発熱部と端子部の幅が同じであっても、端子部には発熱部にある裏面側の凹部が存在しないことから断面積が大きく、電気抵抗が低いため、端子部における発熱を有効に防止する効果が得られ、被加熱物の面内温度分布の均一性を向上させることができる。
本発明の一実施形態によるヒータが図１に示されている。このヒータ１は、グラファイトやＳｉＣなどのセラミックス材料で輪状に形成されたヒータ本体２から成り、その両端に端子接続穴３，３が開口形成されている。この実施形態におけるヒータ本体２は幅寸法が２０ｍｍ、厚さが６ｍｍであり、内径１１０ｍｍ、外径１３０ｍｍの輪状に形成されている。
図１中Ａ−Ａ断面拡大図である図２から明らかなように、ヒータ本体２は表面が平滑であって、基板などの被加熱物を直接またはサセプタなどを介して間接的に載置して加熱するための加熱面４となるが、裏面側は幅方向中央部が抉られて凹部（ザグリ）５が形成され、幅方向両側には一対のリブ６，６を有している。凹部５およびリブ６，６は輪状をなしているヒータ本体２の長さ方向に延長しており、より詳しくは一方の端子接続穴３の近くから他方の端子接続穴３の近くまでヒータ本体２に沿って延長している。この実施形態ではヒータ本体２の幅２０ｍｍに対して、両側に各々幅２ｍｍのリブ６，６を残し、幅１６ｍｍの凹部５が形成されている。また、ヒータ本体２の厚さ６ｍｍに対して、表面に２ｍｍ厚を残して４ｍｍの深さで凹部５が形成されている。
この実施形態のヒータ１の設計抵抗値０．０９Ωである。これに対し、凹部５およびリブ６，６を設けずに幅２０ｍｍ、厚さ６ｍｍの断面方形状のヒータ本体を用いて同様に形成した比較例のヒータについての設計抵抗値は０．０４Ωであり、凹部を形成することによって抵抗値が大幅に増大することが確認された。
図示実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において様々な形態を取り得る。たとえば、図示実施形態ではヒータ本体が輪状に形成されているが、多くの場合は被加熱物を均一に加熱するために、前述の特許文献１にも示されるように、渦巻状に形成される。また、方形状にヒートパターンを形成することもできる。これらの形態も本発明の範囲内である。
本発明の一実施形態によるヒータの平面図である。 図１Ａ−Ａ断面拡大図である。 従来のヒータ形状を示す部分平面図（ａ）およびＢ−Ｂ断面拡大図である。
符号の説明
１ ヒータ
２ ヒータ本体
３ 端子接続穴
４ 加熱面
５ 凹部
６ リブ

Claims (1)

  1. 長さ方向両端に端子接続穴を有する端子部を備え、該端子部を含めて長さ方向に亘り略同幅に形成されたヒータにおいて、表面を平滑な加熱面とし、端子部を除く長さ方向領域に亘って加熱面と反対側の面に断面両側部を残して該両側部に挟まれた中央部を凹設することによって凹部を形成し、該両側部が長さ方向に亘って連続的に延長するリブを形成し、該凹部が該リブ間において長さ方向に亘って連続的に延長することを特徴とするヒータ。
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