JP6754514B1 - セラミックヒータ及びその製法 - Google Patents
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Abstract
Description
ウエハ載置面を有し、環状の外周側ゾーンを備えた円盤状のセラミックプレートと、
前記外周側ゾーンに設けられた外周側抵抗発熱体と、
前記セラミックプレートの中央部に設けられた一対の端子のそれぞれから前記外周側ゾーンへ向かって延び出し、前記外周側ゾーンに近い部分は直線部になっているワイヤ線と、
前記ワイヤ線の前記直線部が挿入された第1穴と前記外周側抵抗発熱体の端部が挿入された第2穴とを有し、前記ワイヤ線と前記外周側抵抗発熱体とを接続する導電性の接続端子と、
を備えたものである。
(a)モールドキャスト法によって円盤状の第1セラミック成形体を作製する工程と、
(b)前記第1セラミック成形体の所定面の外周側ゾーンに外周側抵抗発熱体を配置し、前記第1セラミック成形体の中央部に設けられた一対の端子位置のそれぞれから前記外周側ゾーンへ向かって延び出し前記外周側ゾーンに近い部分は直線部になっているワイヤ線を配置し、第1穴及び第2穴を有する導電性の接続端子の前記第1穴に前記ワイヤ線の前記直線部をアソビをもって挿入し、前記第2穴に前記外周側抵抗発熱体の端部を挿入する工程と、
(c)前記第1セラミック成形体の前記所定面にモールドキャスト法によって円盤状の第2セラミック成形体を作製する工程と、
(d)前記第1及び第2セラミック成形体を含むセラミック成形体を乾燥させて乾燥体とする工程と、
(e)乾燥体をホットプレス焼成する工程と、
を含むものである。
まず、セラミックヒータ10を製造するのに用いられる第1セラミック成形体51をモールドキャスト法により作製する。第1セラミック成形体51は、最終的にはセラミックプレート20の下層となる部分である。第1セラミック成形体51の上面には、内周側抵抗発熱体22、外周側抵抗発熱体26、ワイヤ線24,24及び接続端子25,25を配置するための凹部が形成されている。第1セラミック成形体51を成形するための成形型(図示せず)は、内部空間が第1セラミック成形体51と同形状になっている。この成形型にセラミックスラリーを注入し、そのスラリーを硬化させることにより第1セラミック成形体51を得る。具体的な手順は以下の通りである。
続いて、第1セラミック成形体51の上面に設けられた凹部に、内周側抵抗発熱体22、外周側抵抗発熱体26、ワイヤ線24,24及び接続端子25,25を配置する。具体的には、第1セラミック成形体51の内周側ゾーンに内周側抵抗発熱体22を配置し、外周側ゾーンに外周側抵抗発熱体26を配置する。図6(b)の枠内に、接続端子25を上から見たときの様子を示す。この図に示すように、外周側抵抗発熱体26の直線状の端部26aを球状の接続端子25の第2穴252に挿入する。端部26aは第2穴252にアソビをもって挿入されてもよいし、アソビのない状態で挿入されてもよい。また、ワイヤ線24の一端を端子23の位置に配置すると共に直線部24aを接続端子25の第1穴251にアソビをもって挿入する。これにより、ワイヤ線24の直線部24aは、第1穴251に移動可能に挿入される。このとき、ワイヤ線24の直線部24aは、第1穴251を貫通させる。これにより、ワイヤ線24が第1穴251から抜け落ちるのを防止できる。同様の理由で、外周側抵抗発熱体26の端部26aも第2穴252を貫通させるのが好ましい。なお、球状の接続端子25の直径は、例えば3〜4mm程度である。
続いて、第1セラミック成形体51の上面に、モールドキャスト法により第2セラミック成形体52を作製する。第2セラミック成形体52は、最終的にはセラミックプレート20の上層となる部分である。第2セラミック成形体52を成形するための成形型(図示せず)は、第1セラミック成形体51の上面の上方に第2セラミック成形体52と同形状の空間を形成するものである。この空間にセラミックスラリーを注入し、そのスラリーを硬化させることにより第2セラミック成形体52を作製する。具体的な手順は第1成型工程と同様である。これにより、第1及び第2セラミック成形体51,52が一体化されたセラミック成形体53が得られる。このセラミック成形体53は、第1及び第2セラミック成形体51,52の間に内周側抵抗発熱体22、外周側抵抗発熱体26、ワイヤ線24,24及び接続端子25,25を挟み込んだものである。
(1)乾燥
セラミック成形体53に含まれる分散媒を蒸発させる。使用する分散媒種により乾燥温度や乾燥時間は適宜設定すればよい。乾燥温度としては、例えば100〜200℃である。また、雰囲気は大気、不活性雰囲気、真空、水素雰囲気のいずれでもよい。この工程では、セラミック成形体53は半径方向に2〜3%程度、乾燥収縮する。乾燥収縮時、セラミック成形体53の外周に近いほど収縮長さが大きくなる。セラミック成形体53を乾燥させる際、ワイヤ線24がセラミック成形体53の乾燥収縮に追従できなかったとしても、ワイヤ線24は接続端子25の第1穴251にアソビをもって挿入されているため第1穴251内を移動することができる。そのため、セラミック成形体53に大きな応力が掛かることはない。
(2)脱脂
分散媒を蒸発させたあとのセラミック成形体53に含まれるバインダ、分散剤及び触媒を分解させる。分解温度としては、例えば400〜600℃、雰囲気は大気、不活性雰囲気、真空、水素雰囲気のいずれでもよい。
(3)仮焼
脱脂したあとのセラミック成形体53を750〜1300℃で熱処理(仮焼)を行うことにより仮焼体54(図6(d)参照)を得る。仮焼するのは、強度を高くしてハンドリングしやすくするためである。雰囲気は大気、不活性雰囲気、真空、水素雰囲気のいずれでもよい。なお、乾燥後、脱脂と仮焼を一度に行ってもよい。また、セラミック成形体53は脱脂時や仮焼時においても収縮するが、乾燥時の収縮率が一番高い。
仮焼体54をホットプレス焼成してセラミックプレート20を得る。焼成条件は粉末の種類、粉末の粒子径等により適宜設定するが、焼成温度は1000〜2000℃の範囲に設定することが好ましく、プレス圧力は50〜400kgf/cm2の範囲に設定することが好ましい。雰囲気は大気、不活性雰囲気、真空のいずれでもよい。ホットプレス焼成時には、仮焼体54は金型内で上下方向に圧力が加えられるため上下方向には収縮するが水平方向にはほとんど収縮しない。ホットプレス焼成後、球状の接続端子25は上下方向から押し潰された形状になる。
セラミックプレート20の裏面に端子用穴を設け、その端子用穴に端子21,21,23,23を取り付ける。また、セラミックプレート20にガス穴27やリフトピン穴28を設ける。続いて、端子21,21,23,23に給電棒41,41,43,43を取り付ける。その後、セラミックプレート20の裏面20bに、セラミックプレート20と同軸となるように筒状シャフト40を拡散接合してセラミックヒータ10を得る。
Claims (8)
- ウエハ載置面を有し、環状の外周側ゾーンを備えた円盤状のセラミックプレートと、
前記外周側ゾーンに設けられた外周側抵抗発熱体と、
前記セラミックプレートの中央部に設けられた一対の端子のそれぞれから前記外周側ゾーンへ向かって延び出し、前記外周側ゾーンに近い部分は直線部になっているワイヤ線と、
前記ワイヤ線の前記直線部が挿入された第1穴と前記外周側抵抗発熱体の端部が挿入された第2穴とを有し、前記ワイヤ線と前記外周側抵抗発熱体とを接続する導電性の接続端子と、
を備えたセラミックヒータ。 - 前記第1穴と前記第2穴は、平行に設けられている、
請求項1に記載のセラミックヒータ。 - 前記外周側抵抗発熱体と前記ワイヤ線は、異なる面に設けられ、
前記接続端子は、前記ワイヤ線が設けられた面にある、
請求項1又は2に記載のセラミックヒータ。 - 前記ワイヤ線の前記直線部は、前記第1穴を貫通している、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のセラミックヒータ。 - 前記接続端子は、外面にエッジを持たない形状である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のセラミックヒータ。 - 前記接続端子は、前記セラミックプレートの上下方向から押し潰された形状となっている、
請求項1〜5のいずれか1項に記載のセラミックヒータ。 - 前記外周側抵抗発熱体は、コイル状である、
請求項1〜6のいずれか1項に記載のセラミックヒータ。 - (a)モールドキャスト法によって円盤状の第1セラミック成形体を作製する工程と、
(b)前記第1セラミック成形体の所定面の外周側ゾーンに外周側抵抗発熱体を配置し、前記第1セラミック成形体の中央部に設けられた一対の端子位置のそれぞれから前記外周側ゾーンへ向かって延び出し前記外周側ゾーンに近い部分は直線部になっているワイヤ線を配置し、第1穴及び第2穴を有する導電性の接続端子の前記第1穴に前記ワイヤ線の前記直線部をアソビをもって挿入し、前記第2穴に前記外周側抵抗発熱体の端部を挿入する工程と、
(c)前記第1セラミック成形体の前記所定面にモールドキャスト法によって円盤状の第2セラミック成形体を作製する工程と、
(d)前記第1及び第2セラミック成形体を含むセラミック成形体を乾燥させて乾燥体とする工程と、
(e)乾燥体をホットプレス焼成する工程と、
を含むセラミックヒータの製法。
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