JP4756695B2 - 面状ヒータ - Google Patents
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Description
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存在している。
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。
その結果、ウエハ等の被加熱物の面内温度を均一に熱処理する場合、加熱面上に直接、載置することができず、加熱面上に均熱板を載置し、その均熱板上に被加熱物を載置しなければならなかった。
本願発明者等は、加熱面の不均一な加熱温度分布を是正する一つの方法として、カーボンワイヤー発熱体の配置パターンに着目し、鋭意研究した。その結果、加熱面を略均一な加熱温度面になすことができる配置パターンを想到するに至り、本発明にかかる面状ヒータが完成した。
前記シリカガラス板状体の面上での内側領域と外側領域の境界が、面内の円中心から半径の79%未満の距離では、外側領域が大きくなり、従来技術のような中央部分の高温化を解消することができず、その結果、加熱面の面内均一性が阻害される。一方、配置パターンの内側領域と外側領域の境界が、面内の円中心から半径の86%を超える距離にある場合には、外側領域が小さくなり、外側領域の発熱量が不足し、加熱面の面内均一性が阻害される。
このように接続線を配置することにより、内側領域を二つの領域に、また外側領域を二つの領域に形成することができ、夫々の領域に均等に配電することができる。
このように接続線を配置することにより、内側領域を二つの領域に、また外側領域を二つの領域に形成することができ、夫々の領域に均等に配電することができる。
このように、前記配置パターンには、中心から外周側に向かって直線的かつ連続的な、カーボンワイヤー発熱体の不存在領域が存在しないため、加熱面の面内温度を均一にすることができ、被加熱物の面内を均一に加熱することができる。
なお、本発明において「カーボンワイヤー発熱体が封入されている」とは、カーボンワイヤー発熱体が外気に触れることがないように、密閉された状態になっていることを意味する。
したがって、接続線3aは、位置cにおいてシリカガラス管5aから溝2e2内に入り、位置dの貫通穴を通って、外側領域の領域C,Dのカーボンワイヤー発熱体CWC,CWDに接続される。同様に、接続線3bは、位置eにおいてシリカガラス管5bから溝2e1内に入り、位置fの貫通穴を通って、外側領域の領域C,Dのカーボンワイヤー発熱体CWC,CWDに接続される。
このように、接続線3a,3b,4a,4bを加熱面1aの裏面中央部に集め、電源端子部8として構成したため、従来のように加熱面1aの外周部に2本の端子部を有するヒータに比べて、コンパクト化を図ることができる。
続いて、接続線線3a,3b,4a,4bを収容したすべてのシリカガラス管5a,5b,6a,6bの端部を封止し、大径のシリカガラス管7の内部に収容する。尚、この封止構造は、従来から知られているピンチングシール構造を用いることによって、封止することができる。
領域Aに配置されるカーボンワイヤー発熱体CWAは、加熱面1aの中央部分の位置aにおいて、接続線4aと接続され、図1に示す配置パターン形状に配置され、加熱面1aの中央部分の位置bにおいて接続線4bに接続される。
このように、領域Aに配置されるカーボンワイヤー発熱体CWAと領域Bに配置されるカーボンワイヤー発熱体CWBとは、接続線4aと接続線4bに接続されるため、図8(a)に示すように、電気的に並列に接続されることになる。
このように、領域Cに配置されるカーボンワイヤー発熱体CWCと領域Dに配置されるカーボンワイヤー発熱体CWDとは、接続線3aと接続線3bに接続され、図8(b)に示すように、並列に接続される。
同様に、前記接続線3aは、加熱面1aの中央部分の位置cから、第2のシリカガラス体2bの下面に形成された径方向に延びる溝2e2を通って、位置dまで配設され、カーボンワイヤー発熱体CWC、CWDと接続されている。
即ち、第2のシリカガラス体2bにおいて、溝2dが形成されていない領域(領域Aと領域Bの境界領域)の下面に溝2e1,2e2が形成されている。
したがって、溝2dが形成されていない領域(領域Aと領域Bの境界領域)に溝2e1,2e2が形成されているため、熱のこもりが抑制され、加熱面の面内温度を均一になすことができると共に、失透化、破損を防止できる。
このように、中心から外周側に向かって直線的かつ連続的な、カーボンワイヤー発熱体CWA,CWBの不存在領域が存在しないため、加熱面1aの面内温度を均一にすることができ、被加熱物1aの面内を均一に加熱することができる。
この内側領域A、Bと外側領域C、Dの境界Lが、面内円中心から半径Rの79%未満では、外側領域C、Dが大きくなり、従来技術のような中央部分の高温化を解消することができず、加熱面1aの面内均一性が阻害される。一方、内側領域A、Bと外側領域C、Dの境界Lが、面内円中心から半径Rの86%を超える場合には、外側領域C、Dが小さくなり、外側領域C,Dの発熱量が不足し、加熱面1aの面内均一性が阻害される。
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6の符号CWa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。
このように、接続線線3a,3b,4a,4bが、前記カーボンワイヤー発熱体CWと同一構成のカーボンワイヤーを多数本束ねたものからなる場合には、電気的接続を良好に維持しつつ、より簡易に低抵抗の領域を形成することができる。
1a 加熱面
2 シリカガラス板状体
2a 第1のシリカガラス体
2b 第2のシリカガラス体
2c 第3のシリカガラス体
2d 溝
2e1 溝
2e2 溝
3a 接続線
3b 接続線
4a 接続線
4b 接続線
5a シリカガラス管
5b シリカガラス管
6a シリカガラス管
6b シリカガラス管
7 大径のシリカガラス管
8 電源端子部
CW カーボンワイヤー発熱体
CWA 領域Aのカーボンワイヤー発熱体
CWB 領域Bのカーボンワイヤー発熱体
CWC 領域Cのカーボンワイヤー発熱体
CWD 領域Dのカーボンワイヤー発熱体
L 境界
Claims (8)
- カーボンワイヤー発熱体がシリカガラス板状体内部に平面状に配置、封止された面状ヒータであって、
前記カーボンワイヤー発熱体の面内配置密度が、内側領域とこの外周に位置する外側領域で異なっており、前記外側領域の面内配置密度が内側領域の面内配置密度より密となっており、
前記カーボンワイヤー発熱体に通電する接続線を有する電源端子部が、前記シリカガラス板状体の裏面側の中央部に配置され、
前記内側領域のカーボンワイヤー発熱体と接続される接続線は、前記シリカガラス板状体の中央部において、内側領域のカーボンワイヤー発熱体と接続され、
前記外側領域のカーボンワイヤー発熱体と接続される接続線は、前記内側領域のカーボンワイヤー発熱体と交差することなく、前記シリカガラス板状体の中央部から外側領域に延設され、外側領域のカーボンワイヤー発熱体と接続されることを特徴とする面状ヒータ。 - 前記カーボンワイヤー発熱体及び前記接続線が、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であることを特徴とする請求項1に記載された面状ヒータ。
- 前記シリカガラス板状体が円板形状であって、前記内側領域と外側領域の境界が、面内の円中心から半径の79%〜86%の距離に存在することを特徴とする請求項1または請求項2に記載された面状ヒータ。
- 前記シリカガラス板状体が矩形形状であって、前記内側領域と外側領域の境界が、面内の矩形中心から一辺の1/2長さの79%〜86%の距離に存在することを特徴とする請求項1または請求項2に記載された面状ヒータ。
- 前記シリカガラス板状体が円板形状であって、前記中央部から外側領域に延設され、
外側領域のカーボンワイヤー発熱体と接続される接続線は、円板形状のシリカガラス板状体の直径位置に存在し、
前記接続線を境に、内側領域側、外側領域の各々において、前記カーボンワイヤー発熱体が電気的に並列接続されてい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面状ヒータ。 - 前記シリカガラス板状体が矩形形状であって、中央部から外側領域に延設され、
外側領域のカーボンワイヤー発熱体と接続される接続線は、対向する二辺の各々の中心点を結ぶ線上に存在し、
前記接続線を境に、内側領域側、外側領域の各々において、前記カーボンワイヤー発熱体が電気的に並列接続されていることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項4のいずれかに記載された面状ヒータ。 - 外側領域のカーボンワイヤー発熱体と接続される接続線が配置される領域は、中心から外周側に向う直線的かつ連続的なカーボンワイヤー発熱体の不存在領域であり、
前記カーボンワイヤー発熱体の配置パターンにおいて、外側領域のカーボンワイヤー発熱体と接続される接続線が配置される領域以外に、中心部から外周側に向う直線的かつ連続的なカーボンワイヤー発熱体の不存在領域が存在しないことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載された面状ヒータ。 - 前記シリカガラス板状体の上面に、均熱板が配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載された面状ヒータ。
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