JP5014080B2 - 面状ヒータ - Google Patents

Description

本発明は面状ヒータに関し、より詳細には、カーボンワイヤー発熱体をシリカガラス板状体中に封入した面状ヒータであって、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面状ヒータに関する。

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シリカ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。

また、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、非酸化性雰囲気ガスと共にシリカガラス部材等の支持部材中に封入した半導体熱処理装置用ヒータを開発し、既に、特開２００７−２２０５９５（特許文献１）として提案している。

ここで、特許文献１に示されたヒータについて図９乃至図１１に基づいて説明する。なお、図９は面状ヒータを示す平面図、図１０は図９に示した面状ヒータの側面図、図１１は図１０のＩ−Ｉ断面図である。

図９、図１０に示すように、この面状ヒータ１００は、加熱面１０１が円形平板状に形成されており、シリカガラス板状体１０２内にカーボンワイヤー発熱体ＣＷが封入されている。前記シリカガラス板状体１０２は、第１のシリカガラス体１０２ａと、第２のシリカガラス体１０２ｂと、第３のシリカガラス体１０２ｃとから構成されている。

第１のシリカガラス体１０２ａと第３のシリカガラス体１０２ｃの上面及び下面は平板状に形成されている。一方、第２のシリカガラス体１０２ｂの上面には、図９に示す配置パターンと同形状の溝１０２ｄが形成され、またこの第２のシリカガラス体１０２ｂの下面には、中心部から直径方向に延びる溝１０２ｅ１，１０２ｅ２が設けられている。

この面状ヒータ１００は、図９に示すように加熱面１０１を４つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されている。即ち、加熱面１０１の内側領域を２分割した領域である領域Ａ、領域Ｂ、更に前記加熱面１０１の内側領域の外周に位置する外側領域を２分割した領域である領域Ｃ、領域Ｄ毎に、カーボンワイヤー発熱体ＣＷが配置されている。

また、前記加熱面１０１の内側領域（領域Ａ、領域Ｂ）の溝１０２ｄは、加熱面１０１中央部の位置ａ、位置ｂに形成された貫通穴に連通している。一方、加熱面１０１の外側領域（領域Ｃ、領域Ｄ）の溝１０２ｄは、加熱面１０１ａの外周側位置ｅ、位置ｆに形成された貫通穴に連通している。

また、前記溝１０２ｅ１の一端は加熱面１０１中央部の位置ｃに形成された貫通穴に連通し、他端は加熱面１０１の外周部の位置ｅに形成された貫通穴に連通している。同様に、この溝１０２ｅ２の一端は、加熱面１０１中央部の位置ｄに形成された貫通穴に連通し、他端は加熱面１０１の外周部の位置ｆに形成された貫通穴に連通している。

そして、内側領域（領域Ａ、領域Ｂ）及び外側領域（領域Ｃ、領域Ｄ）の溝１０２ｄの内部にはカーボンワイヤー発熱体ＣＷが収容され、また溝１０２ｅ１には接続線１０３ｂが収容され、溝１０２ｅ２には接続線１０３ａが収容される。

更に、第１のシリカガラス体２ａの下面中央部には、図１０、図１１に示すように、前記カーボンワイヤー発熱体ＣＷに通電する接続線１０３ａ，１０３ｂ、１０４ａ，１０４ｂを有する電源端子部１０８が設けられている。前記接続線１０３ａ，１０３ｂは、外側領域の領域Ｃ，Ｄに通電するための接続線であり、前記接続線１０４ａ，１０４ｂは、中央部側領域Ａ，Ｂに通電するための接続線である。

図１０、図１１に示すように、前記接続線１０３ａはシリカガラス管１０５ａに収容され、また接続線１０３ｂはシリカガラス管１０５ｂに収容されている。この接続線１０３ａ，１０３ｂを収容するシリカガラス管１０５ａ，１０５ｂは、第１のシリカガラス体１０２ａを挿通し、第２のシリカガラス体１０２ｂの下面に当接している。
したがって、接続線１０３ａは、位置ｄにおいてシリカガラス管１０５ａから溝１０２ｅ２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。同様に、接続線１０３ｂは、位置ｃにおいてシリカガラス管１０５ｂから溝１０２ｅ１内に入り、位置ｅ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ＣＷに接続される。

また、前記接続線１０４ａはシリカガラス管１０６ａに収容され、接続線１０４ｂはシリカガラス管１０６ｂに収容されている。このシリカガラス管１０６ａ，１０６ｂは第１のシリカガラス体１０２ａを挿通し、第２のシリカガラス体１０２ｂに形成された貫通穴が開口する内部底面に当接している。したがって、接続線１０４ａは、位置ａにおいてシリカガラス管１０６ａから貫通穴を通って、中央部側領域Ａ，Ｂのカーボンワイヤー発熱体ＣＷに接続される。また接続線１０４ｂは、位置ｂにおいてシリカガラス管１０６ｂから貫通穴を通って、中央部側領域Ａ，Ｂのカーボンワイヤー発熱体ＣＷに接続される。

また、前記接続線線１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂを収容したすべてのシリカガラス管１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂの端部は封止され、大径のシリカガラス管１０７の内部に収容される。
このように、接続線１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂを加熱面１０１の裏面中央部に集め、電源端子部１０８として構成したため、コンパクト化を図ることができる。また、この発熱体を高純度なシリカ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。
特開２００７−２２０５９５号公報

ところで、前記カーボンワイヤー発熱体ＣＷからの輻射熱は、面状ヒータ１００の加熱面１０１のみならず、面状ヒータ１００の下方にも伝播する。特に、前記大径のシリカガラス管１０７の下端部は、Ｏリングを介してケーシングのフランジ等に取り付けられる。そのため、前記カーボンワイヤー発熱体ＣＷからの輻射熱が前記大径のシリカガラス管１０７内部を通過して、前記Ｏリングに伝播し、Ｏリングを劣化させるという技術的課題があった。

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、面状ヒータの下方への輻射熱の伝播を抑制する面状ヒータを提供することを目的とし、特に、面状ヒータの電源端子部を構成する前記大径のシリカガラス管内部を通過する輻射熱の伝播を抑制する面状ヒータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明にかかる面状ヒータは、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、封止されると共に、前記カーボンワイヤー発熱体に電力を供給する電源端子部が前記シリカガラス板状体の下面中央部に設けられた面状ヒータであって、前記電源端子部は、カーボンワイヤー発熱体に電力を供給する接続線と、前記接続線を収容する小径のシリカガラス管と、前記小径のシリカガラス管を収容すると共に上端部がヒータの下面に接して取り付けられる大径のシリカガラス管とを備え、前記大径のシリカガラス管の下端部にはフランジ部が形成されると共に、前記上端部と前記フランジ部との間に径を異ならしめた屈曲部が形成され、かつ前記屈曲部下方の大径のシリカガラス管内に、金属板あるいは不透明シリカガラス板もしくはこれらの組み合わせからなる第１の熱遮蔽板が収容されていることを特徴としている。

このように、大径のシリカガラス管の上端部とフランジ部との間に径を異ならしめた屈曲部が形成されているため、大径のシリカガラス管を通過する輻射熱の伝播を抑制することができる。更に、前記屈曲部下方の大径のシリカガラス管内に、金属板あるいは不透明シリカガラス板からなる第１の熱遮蔽板が収容されているため、大径のシリカガラス管内部を通過する輻射熱の伝播を抑制することができる。その結果、当該面状ヒータの下方に配置される例えば、Ｏリングの劣化等の弊害を防止することができる。
特に、第１の熱遮蔽板の少なくとも１枚が金属板である場合には、大径のシリカガラス管内部を通過する輻射熱の伝播をより確実に抑制することができる。

ここで、前記第１の熱遮蔽板が複数枚存在し、少なくとも１枚が金属板からなり、前記第２の熱遮蔽板が複数枚の不透明シリカガラス板からなり、かつ前記屈曲部上方の大径のシリカガラス管内に収容され、前記第１の熱遮蔽板及び第２の熱遮蔽板が大径のシリカガラス管の軸線方向に配置されていることが好ましい。

また、前記屈曲部上方の大径のシリカガラス管内に、不透明シリカガラス板からなる第２の熱遮蔽板が収容されており、前記シリカガラス板状体の下面側であって、前記電源端子部の外側領域を覆う第３の熱遮蔽板が設けられ、前記第３の熱遮蔽板は複数枚のシリカガラス板からなり、少なくとも前記シリカガラス板状体の下面に最も近接した熱遮蔽板には、透明シリカガラス内にカーボンシートが収容されていることが望ましい。
このように、シリカガラス板状体の下面に最も近接した熱遮蔽板には、透明シリカガラス内にカーボンシートが収容されている場合には、シリカガラス板状体の下面側の輻射熱をより抑制することができる。
特に、シリカガラス板状体の下面に最も近接した第３の熱遮蔽板には、透明シリカガラス内にカーボンシートが収容され、前記第２の熱遮蔽板が複数枚の不透明シリカガラス板からなる場合には、シリカガラス板状体の中央部における熱ごもりを抑制し、シリカガラス板状体の加熱面の均熱性を向上させることができる。

また、前記第３の熱遮蔽板の夫々が、前記シリカガラス板状体の下面に設けられた保持部材に、前記シリカガラス板状体下面と平行に保持されていることが望ましい。

更に、前記シリカガラス板状体の下面中心部には凹部が形成されると共に、前記凹部内にカーボンからなるキャップ部材が収容され、更に前記キャップ部材内に熱電対が収容されていることが望ましい。
このように、カーボンからなるキャップ部材内に熱電対が収容されているため、精度よく温度を測定することができる。

本発明によれば、面状ヒータの下方への輻射熱の伝播を抑制する面状ヒータを得ることができ、特に、面状ヒータのシャフト部を構成する前記大径のシリカガラス管内部を通過する輻射熱の伝播を抑制する面状ヒータを得ることができる。

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図１乃至図８に基づいて説明する。なお、図１は本発明の一実施形態にかかる面状ヒータを示す断面図、図２は図１に示したＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は図１のＣ−Ｃ断面図、図５は図１のＤ−Ｄ断面図、図６は図１に示された上部熱遮蔽板を示す平面図、図７は図１に示された下部熱遮蔽板を示す平面図、図８は上部熱遮蔽板、下部熱遮蔽板の組立状態を示す側面図である。尚、図９乃至図１１に示した面状ヒータを構成する部材と同一あるいは相当する部材は、同一符号を付することにより、その詳細な説明は省略する。

図１に示すように、この面状ヒータ１は、図９乃至図１１に示した面状ヒータ１００と同様に、シリカガラス板状体１０２内にカーボンワイヤー発熱体ＣＷが面内中心部から外周近傍まで同心円上に封入され、円形板状の加熱面１０１が形成されている。

また、シリカガラス板状体１０２内のカーボンワイヤー発熱体ＣＷに接続し、前記カーボンワイヤー発熱体ＣＷに電力を供給する接続線１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂは、シリカガラス管１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂに収容されている。このシリカガラス管１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂの端部は封止され、この端部から接続端子１１０ａ，１１１ａが突出している（シリカガラス管１０５ｂ，１０６ｂから突出した接続端子は図示せず）。

そして、シリカガラス管１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂは、シリカガラス板状体１０２の下面に取り付けられた大径のシリカガラス管２の内部に収容される。この大径のシリカガラス管２は、面状ヒータを取り付けるためシャフト部（電源端子部）として機能し、その下端部にはフランジ２ａが形成されている。

このフランジ２ａは、前記大径のシリカガラス管２の開放端部を閉じるケーシング３のフランジ３ａに、Ｏリング４を介して取り付けられる。前記フランジ２ａは、不透明シリカガラスからなり、前記シリカガラス管２の円筒部の肉厚よりも厚く形成することにより、前記ケーシング３のフランジ３ａに伝播される輻射熱を抑制している。

また、このシリカガラス管２の上端部は、シリカガラス板状体１０２の下面に取り付けられる。そして、前記シリカガラス管２の上端部と前記フランジ部２ａとの間には、前記シリカガラス管の径を異ならしめた屈曲部２ｂが形成されている。即ち、このシリカガラス管２の屈曲部２ｂから下側部分が、前記屈曲部分２ｂの上側部分に比べて大径に形成されている。
このように、シリカガラス管２に屈曲部２ｂが形成されていない場合、シリカガラス板状体１０２の下面からの輻射熱が、シリカガラス管内部２を通過し、ケーシング３のフランジ３ａに伝播される。これに対して、シリカガラス管２に屈曲部２ｂが形成されている場合には、前記輻射熱が屈曲部２ａで遮断されるため、輻射熱の伝播が抑制される。

また、図１乃至図４に示すように、このヒータ部（シリカガラス板状体１０２）の下面には、第３の熱遮蔽板１０，１１，１２を保持するための円柱状の保持部材５，６，７、８が設けられている。この保持部材５，６，７、８には、外周面から軸線方向に垂直に切り込まれたスリット部が上下方向に３段形成され、前記スリット部によって形成される棚部に前記熱遮蔽板１０，１１，１２が載置されるように構成されている。

より具体的に説明すると、図２に示すように、一段目の熱遮蔽板１０は半リング状に２分割された熱遮蔽板１０ａ，１０ｂから構成されている。この熱遮蔽板１０ａ、１０ｂは、透明シリカガラス体の内部にカーボンシート１０ｃ（黒鉛シートを含む）を内部に収容した透明シリカガラス体である。

その熱遮蔽板１０ａ，１０ｂの直線状径部の両側部には、切り込み１０ａ１，１０ａ２，１０ｂ１，１０ｂ２が形成されている。また、前記熱遮蔽板１０ａ，１０ｂには、前記切り込み１０ａ１，１０ａ２，１０ｂ１，１０ｂ２から９０度ずれた位置に、前記保持部材６，８が挿通する貫通孔１０ａ３，１０ｂ３が形成されている。

前記熱遮蔽板１０ａ，１０ｂを保持部材５，６，７，８に取り付けるには、前記熱遮蔽板１０ａ，１０ｂの貫通孔１０ａ３，１０ｂ３に保持部材６，８を挿通し、図２に示す矢印方向に前記熱遮蔽板１０ａ，１０ｂを移動させ、前記保持部材５，７のスリット部５ａ１，５ａ２，７ａ１，７ａ２の棚部に、熱遮蔽板１０ａ，１０ｂの径部（切り込み１０ａ１，１０ａ２，１０ｂ１，１０ｂ２の縁部）を載置する。また、前記保持部材６，８のスリット部６ａ，８ａの棚部に、熱遮蔽板１０ａ，１０ｂの貫通孔１０ａ３，１０ｂ３の縁部を載置する。

このとき、前記切り込み１０ａ１，１０ａ２，１０ｂ１，１０ｂ２が形成されているため、熱遮蔽板１０ａ，１０ｂの径部が互いに当接し、両者間に隙間が形成されることなく、あたかも一枚の熱遮蔽板が保持部材５，６，７，８に保持されているかのように取り付けられる。
尚、前記切り込み１０ａ１，１０ａ２，１０ｂ１，１０ｂ２の縁部及び貫通孔１０ａ３，１０ｂ３の縁部が保持部材５，６，７，８の外周面と係合するため、図２に示した矢印と反対方向のみ移動させることができ、取外す場合には、図２に示した矢印と反対方向に移動させる。

また、図３に示すように、二段目の熱遮蔽板１１も、前記熱遮蔽板１０と同様に、半リング状に２分割された熱遮蔽板１１ａ，１１ｂから構成されている。この熱遮蔽板１１ａ、１１ｂは、この熱遮蔽板１１ａ、１１ｂは不透明シリカガラス体である。尚、熱遮蔽機能を考慮して、前記一段目の熱遮蔽板と同様に前記熱遮蔽板１１ａ、１１ｂ（透明シリカガラス体）の内部にカーボンシートを収容した透明シリカガラス体であっても良い。

前記熱遮蔽板１１ａ，１１ｂの直線状径部の両側部には、切り込み１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２が形成されている。また、前記熱遮蔽板１１ａ，１１ｂには、前記保持部材５，７が挿通する貫通孔１１ａ３，１１ｂ３が形成されている。

前記熱遮蔽板１１ａ，１１ｂを保持部材５，６，７，８に取り付けるには、前記熱遮蔽板１１ａ，１１ｂの貫通孔１１ａ３，１１ｂ３に保持部材５，７を挿通し、図３に示す矢印方向に前記熱遮蔽板１１ａ，１１ｂを移動させ、前記保持部材６，８のスリット部６ｂ１，６ｂ２，７ｂ１，７ｂ２の棚部に、熱遮蔽板１１ａ，１１ｂの径部（切り込み１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２の縁部）を載置する。
また、前記保持部材５，７のスリット部５ｂ，７ｂの棚部に、熱遮蔽板１１ａ，１１ｂの貫通孔１１ａ３，１１ｂ３の縁部を載置する。

また、前記熱遮蔽板１０ａ，１０ｂと同様に、前記熱遮蔽板１１ａ，１１ｂには前記切り込み１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２が形成されているため、熱遮蔽板１１ａ，１１ｂの径部が互いに当接し、両者間に隙間が形成されることなく、あたかも一枚の熱遮蔽板が保持部材５，６，７，８に保持されているかのように取り付けられる。
尚、前記切り込み１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２の縁部及び貫通孔１１ａ３，１１ｂ３の縁部が保持部材５，６，７，８の外周面と係合するため、図３に示した矢印と反対方向のみ移動させることができ、取外す場合には、図３に示した矢印と反対方向に移動させる。

前記したように、前記熱遮蔽板１１ａ，１１ｂは、一段目の熱遮蔽板１０ａ，１０ｂの移動方向から９０度ずれた方向から移動され、保持部材５，６，７，８に取り付けられる。即ち、保持部材５、７の一段目には、熱遮蔽板１０ａ，１０ｂの切り込み１０ａ１，１０ｂ１，１０ａ２，１０ｂ２が載置される。そして、保持部材５、７の二段目には、前記熱遮蔽板１１ａ，１１ｂの貫通孔１１ａ３，１１ｂ３の縁部が載置される。

同様に、保持部材６、８の一段目には、熱遮蔽板１０ａ，１０ｂの貫通孔１０ａ３，１０ｂ３が載置される。そして、保持部材６，８の二段目には、前記熱遮蔽板１１ａ，１１ｂの切り込み１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２の縁部が載置される。

更に、図４に示すように、三段目の熱遮蔽板１２も、前記熱遮蔽板１０と同様に、半リング状に２分割された熱遮蔽板１２ａ，１２ｂから構成されている。この熱遮蔽板１２ａ、１２ｂは不透明シリカガラス体である。尚、熱遮蔽機能を考慮して、前記熱遮蔽板１２ａ、１２ｂ（透明シリカガラス体）の内部に、カーボンシートを収容した透明シリカガラス体であっても良い。

その熱遮蔽板１２ａ，１２ｂの直線状径部の両側部には、切り込み１２ａ１，１２ａ２，１２ｂ１，１２ｂ２が形成されている。また、前記熱遮蔽板１２ａ，１２ｂには、前記保持部材６，８が挿通する貫通孔１２ａ３，１２ｂ３が形成されている。

前記熱遮蔽板１２ａ，１２ｂを保持部材５，６，７，８に取り付けるには、前記熱遮蔽板１２ａ，１２ｂの貫通孔１２ａ３，１２ｂ３に保持部材６，８を挿通し、図４に示す矢印方向に前記熱遮蔽板１２ａ，１２ｂを移動させ、前記保持部材５，７のスリット部５ｃ１，５ｃ２，７ｃ１，７ｃ２の棚部に、熱遮蔽板１２ａ，１２ｂの径部（切り込み１２ａ１，１２ａ２，１２ｂ１，１２ｂ２の縁部）を載置する。
また、前記保持部材６，８のスリット部６ｃ、８ｃの棚部に、熱遮蔽板１２ａ，１２ｂの貫通孔１２ａ３，１２ｂ３の縁部を載置する。
このように一段目の熱遮蔽板１０ａ，１０ｂの移動方向と同方向に、三段目の前記熱遮蔽板１２ａ，１２ｂを移動させることによって、熱遮蔽板１２ａ，１２ｂは、保持部材５，６，７，８に載置される。

また、前記熱遮蔽板１０ａ，１０ｂと同様に、前記熱遮蔽板１２ａ，１２ｂには前記切り込み１２ａ１，１２ａ２，１２ｂ１，１２ｂ２が形成されているため、熱遮蔽板１２ａ，１２ｂの径部が互いに当接し、両者間に隙間が形成されることなく、あたかも一枚の熱遮蔽板が保持部材５，６，７，８に保持されているかのように取り付けられる。

尚、前記したように、前記熱遮蔽板１２ａ，１２ｂは、二段目の熱遮蔽板１１ａ，１１ｂの移動方向から９０度ずれた方向（一段目の熱遮蔽板１０ａ，１０ｂの移動方向と同方向）から移動され、保持部材５，６，７，８に取り付けられる。これにより、当該面状ヒータ下方への熱遮蔽性をより高めることができる。

更に、図１に示すように、前記大径のシリカガラス管２の内部に上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８及び下部熱遮蔽板１９，２０，２１が収容されている。この上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８及び下部熱遮蔽板１９，２０，２１は、ケーシング３の下端板３ｃに立設された保持棒１３，１４，２３，２４に取り付けられている。

前記上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８は同一の構成であるため、上部熱遮蔽板１５を図６に基づいて説明する。
前記上部熱遮蔽板１５は不透明シリカガラスからなり、円板状に形成されている。この上部熱遮蔽板１５には、前記シリカガラス管１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂが挿通する貫通孔１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが形成され、更に前記保持棒１３，１４，２３，２４が挿通する貫通孔１５ｅ，１５ｆ、１５ｈ、１５ｉが形成されている。また、上部熱遮蔽板１５の中心部には、後述する熱電対を収容する保護筒２９が挿通する貫通孔１５ｇが形成されている。

また、前記上部熱遮蔽板１５の外周部とシリカガラス管２の内壁との間に僅かな隙間をもって、前記上部熱遮蔽板１５はシリカガラス管２内に収容されている。
この隙間は、上部熱遮蔽板１５が、熱膨張した際、大径のシリカガラス管２の内壁に当接し、シリカガラス管２あるいは上部熱遮蔽板１５が破損するのを防止するためのものである。

また、前記下部熱遮蔽板１９，２０，２１は同一の構成であるため、下部熱遮蔽板１９を図７に基づいて説明する。
前記下部熱遮蔽板１９は、金属からなり円板状に形成されている。この上部熱遮蔽板１９には、前記シリカガラス管１０５ａ，１０５ｂ，１０６ａ，１０６ｂが挿通する貫通孔１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが形成され、更に前記保持棒１３，１４，２３，２４が挿通する貫通孔１９ｅ，１９ｆ，１９ｈ，１９ｉが形成されている。また、上部熱遮蔽板１９の中心部には、後述する熱電対を収容する保護筒２９が挿通する貫通孔１９ｇが形成されている。

前記下部熱遮蔽板１９，２０，２１は、上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８よりも大きな直径に形成され、前記下部熱遮蔽板１９，２０，２１の外周部とシリカガラス管２の内壁との間に僅かな隙間が形成されている。
この隙間は、下部熱遮蔽板１９，２０，２１が熱膨張した際、大径のシリカガラス管２の内壁に当接し、シリカガラス管２あるいは下部熱遮蔽板１９，２０，２１が破損するのを防止するために形成されている。

ここで、前記上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８は、熱ごもりを生じることなく、加熱面の均熱性をより高めるためには、この上部熱遮蔽板１５と前記シリカガラス板状体１０２が円板であった場合、前記上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８の直径は前記シリカガラス板状体１０２の直径の１４％〜２４％であることが望ましい。
一例を示せば、前記シリカガラス板状体１０２の直径が３５０ｍｍ、前記上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８の直径が６８ｍｍになすことができる。このとき、前記シリカガラス管２の内径が７０ｍｍ、外径が７６ｍｍになされる。因みに貫通孔１５ｇ（上部熱遮蔽板１６，１７，１８に形成された熱電対を収容する保護筒２９が挿通する貫通孔）直径は、１１．５ｍｍになされる。また、前記シリカガラス管２屈曲部下方の大径部の内径が７８ｍｍ、外径が８４ｍｍになされる。前記下部熱遮蔽板１９，２０，２１は直径が７７ｍｍになされる。更に、貫通孔１９ｇ（下部熱遮蔽板２０，２１に形成された熱電対を収容する保護筒２９が挿通する貫通孔）直径は６ｍｍになされ、前記した貫通孔１５ｇ（上部熱遮蔽板１６，１７，１８に形成された熱電対を収容する保護筒２９が挿通する貫通孔）直径よりも小さく形成される。尚、前記シリカガラス管２のフランジ部２ａの外径は１１２ｍｍに形成される。

次に、前記上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８及び前記下部熱遮蔽板１９，２０，２１の前記保持棒１３，１４，２３，２４に対する取り付けについて、図８に基づいて説明する。尚、前記保持棒１３，１４，２３，２４に対する取り付けは同一であるため、前記保持棒１３に対する取り付けを例にとって説明する。

図８に示すように、前記保持棒１３は、大径の基部１３ａと、その先端に形成された小径の保持部１３ｂとを備えている。前記保持部１３ｂの頂部には雌螺子部が形成され、後述するキャップ部２５に形成された雄螺子部２５ａが螺合するように構成されている。

前記上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８及び前記下部熱遮蔽板１９，２０，２１の前記保持棒１３に対する取り付けるには、先ず、前記下部熱遮蔽板２１の貫通孔２１ｅに前記保持部１３ｂを挿通し、前記基部１３ａの上面に前記下部熱遮蔽板２１を載置する。
その後、リング体２６を保持部１３ｂに挿通する。このリング体２６はシリカガラスからなり、円筒状に形成され、その外径寸法は前記基部１３ａと同一寸法に形成され、内径寸法は前記保持部１３ｂが挿通する寸法に形成されている。

続いて、前記下部熱遮蔽板２０の貫通孔２０ｅに前記保持部１３ｂを挿通し、前記リング体２６の上面に前記下部熱遮蔽板２０を載置する。その後更に、リング体２６を保持部１３ｂに挿通する。このようにして前記下部熱遮蔽板２１，２０，１９とリング体２６，２６を保持棒１３の保持部１３ｂに積層する。

そして、前記下部熱遮蔽板１９を載置した後、長尺のリング体２７を保持部１３ｂに挿通する。その後、上部熱遮蔽板１８の貫通孔１８ｅに保持部１３ｂを挿通し、前記リング体２７の上面に上部熱遮蔽板１８を載置する。そして更に、リング体２６を保持部１３ｂに挿通し、続いて上部熱遮蔽板１７の貫通孔１７ｅに保持部１３ｂを挿通し、前記リング体２６の上面に上部熱遮蔽板１７を載置する。
このようにして前記上部熱遮蔽板１８，１７，１６，１５とリング体２６，２６，２６を保持棒１３の保持部１３ｂに積層する。
そして最後に、前記保持部１３ｂの頂部に形成された雌螺子部１３ｃにキャップ部２５の雄螺子部２５ａを螺合させることにより、前記上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８及び下部熱遮蔽板１９，２０，２１が保持部１３ｂから脱落するのを防止する。

更に、図１に示すように、ヒータ部下面中心部には凹部１０２Ａが形成されると共に、前記凹部１０２Ａにはカーボンから成るキャップ部材２８が装着されている。このキャップ部材２８は天井部が閉塞された円筒形状に形成されている。
そして、前記凹部１０２Ａを内包するヒータ下面に、シリカガラス管からなる保護筒２９の一端部が取り付けられている。即ち、前記凹部１０２Ａの中心線上に保護筒２９の軸線が配置され、この保護筒２９は、上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８の貫通孔１５ｇ，１６ｇ，１７ｇ，１８ｇを挿通している。前記キャップ部２８の内部には、熱電対３０が挿入され、前記保護筒２９内部を前記熱電対３０の接続線３１が挿通できるように構成されている。
このように、カーボンからなるキャップ部２８の内部に、熱電対３０が収容されているため、発熱体から伝熱によって素早く伝わり、さらに輻射を効率よく吸収することができ、温度を精度良く、測定することができる。

このように構成された面状ヒータにあっては、加熱面１０１の裏面側に熱遮蔽板１０，１１，１２が設けられ、更に、電源端子部１０８を構成する大径シリカガラス管の内部に上部熱遮蔽板１５，１６，１７，１８及び下部熱遮蔽板１９，２０，２１が配置されているため、加熱面１０１の裏面方向（ケーシング方向）の熱の輻射を抑制することができる。その結果、加熱面の面内温度をより均一に維持することができ、被加工物の面内温度をより均一になすことができる。

特に、前記電源端子部１０８を構成する大径シリカガラス管２に屈曲部２ｂが形成されているため、前記大径のシリカガラス管２内部を通過する輻射熱の伝播を抑制することができる。また大径シリカガラス管２のフランジ部２ａの肉厚を大きくしたため、ケーシングに伝播される熱を抑制することができる。
その結果、大径シリカガラス管２のフランジ部２ａとケーシング３のフランジ３ａとの間に配置されるＯリングの熱劣化を抑制することができる。

本発明にかかる面状ヒータにあっては、加熱面の面内温度を均一に維持することができ、被加工物の面内温度を均一になすことができるため、特に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。

図１は本発明の一実施形態にかかる面状ヒータを示す平面図である。 図２は図１に示したＡ−Ａ断面図である。 図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。 図４は図１のＣ−Ｃ断面図である。 図５は図１のＤ−Ｄ断面図である。 図６は図１に示された上部熱遮蔽板を示す平面図である。 図７は図１に示された下部熱遮蔽板を示す平面図である。 図８は上部熱遮蔽板、下部熱遮蔽板の組立状態を示す側面図である。 図９は面状ヒータを示す平面図である。 図１０は図９に示した面状ヒータの側面図である。 図１１は図１０のＩ−Ｉ断面図である。

符号の説明

１ 面状ヒータ
２ 大径のシリカガラス管
２ａ フランジ
２ｂ 屈曲部
３ ケーシング
３ａ フランジ
３ｂ 下端板
５，６，７，８ 保持部材
１０，１１，１２ （第３の）熱遮蔽板
１０ｃ カーボンシート
１３，１４，２３，２４ 保持棒
１５，１６，１７，１８ 上部熱遮蔽板（第２の熱遮蔽板）
１９，２０，２１ 下部熱遮蔽板（第１の熱遮蔽板）
２８ キャップ部材
２９ 保護筒
１０２ シリカガラス板状体
１０２Ａ 凹部
１０３ａ，１０３ｂ 接続線
１０４ａ，１０４ｂ 接続線
１０５ａ，１０５ｂ シリカガラス管
１０６ａ，１０６ｂ シリカガラス管
１０８ 電源端子部

Claims (5)

1. 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、封止されると共に、前記カーボンワイヤー発熱体に電力を供給する電源端子部が前記シリカガラス板状体の下面中央部に設けられた面状ヒータであって、
   前記電源端子部は、カーボンワイヤー発熱体に電力を供給する接続線と、前記接続線を収容する小径のシリカガラス管と、前記小径のシリカガラス管を収容すると共に上端部がヒータの下面に接して取り付けられる大径のシリカガラス管とを備え、
   前記大径のシリカガラス管の下端部にはフランジ部が形成されると共に、前記上端部と前記フランジ部との間に径を異ならしめた屈曲部が形成され、かつ前記屈曲部下方の大径のシリカガラス管内に、金属板あるいは不透明シリカガラス板もしくはこれらの組み合わせからなる第１の熱遮蔽板が収容されていることを特徴とする面状ヒータ。
2. 前記第１の熱遮蔽板が複数枚存在し、少なくとも１枚が金属板からなり、
   前記第２の熱遮蔽板が複数枚の不透明シリカガラス板からなり、かつ前記屈曲部上方の大径のシリカガラス管内に収容され、
   前記第１の熱遮蔽板及び第２の熱遮蔽板が大径のシリカガラス管の軸線方向に配置されていることを特徴する請求項１記載の面状ヒータ。
3. 前記屈曲部上方の大径のシリカガラス管内に、不透明シリカガラス板からなる第２の熱遮蔽板が収容されており、
   前記シリカガラス板状体の下面側であって、前記電源端子部の外側領域を覆う第３の熱遮蔽板が設けられ、
   前記第３の熱遮蔽板は複数枚のシリカガラス板からなり、少なくとも前記シリカガラス板状体の下面に最も近接した熱遮蔽板には、透明シリカガラス内にカーボンシートが収容されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか記載の面状ヒータ。
4. 前記第３の熱遮蔽板の夫々が、前記シリカガラス板状体の下面に設けられた保持部材に、前記シリカガラス板状体下面と平行に保持されていることを特徴とする請求項３記載の面状ヒータ。
5. 前記シリカガラス板状体の下面中心部には凹部が形成されると共に、前記凹部内にカーボンからなるキャップ部材が収容され、更に前記キャップ部材内に熱電対が収容されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の面状ヒータ。

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