JP7321285B2 - セラミック構造体及びウェハ用システム - Google Patents
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Description
(ヒータシステム)
図1は、実施形態に係るヒータ1の構成を示す模式的な分解斜視図である。図2は、図1のヒータ1を含むヒータシステム101の構成を示す模式図である。図2において、ヒータ1については、図1のII-II線断面図が示されている。図1は、ヒータ1の構造を示すために便宜的にヒータ1を分解して示しており、実際の完成後のヒータ1は、図1の分解斜視図のように分解可能である必要はない。
ヒータ1は、例えば、概略板状(図示の例では円盤状)のヒータプレート9と、ヒータプレート9から下方へ延びているパイプ11とを有している。
ヒータプレート9の上面13a及び下面13bは、例えば、概ね平面である。ヒータプレート9の平面形状及び各種の寸法は、加熱対象物の形状及び寸法等を考慮して適宜に設定されてよい。例えば、平面形状は、円形(図示の例)又は多角形(例えば矩形)である。寸法の一例を示すと、直径は20cm以上35cm以下、厚さは4mm以上30mm以下である。
基体13の外形は、ヒータプレート9の外形を構成している。従って、上述のヒータプレート9の形状及び寸法に係る説明は、そのまま基体13の外形及び寸法の説明と捉えられてよい。基体13の材料は、例えば、セラミックである。セラミックは、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al2O3、アルミナ)、炭化珪素(SiC)、及び窒化珪素(Si3N4)等を主成分とする焼結体である。なお、主成分は、例えば、その材料の50質量%以上又は80質量%以上を占める材料である(以下、同様。)。
抵抗発熱体15は、基体13の上面13a及び下面13bに沿って(例えば平行に)延びている。また、抵抗発熱体15は、平面視において、例えば、基体13の概ね全面に亘って延びている。図1では、抵抗発熱体15は、第1絶縁層19A及び第2絶縁層19Bとの間に位置している。
図3Aは、図2のヒータの領域IIIにおける拡大断面図である。ヒータ1は、基体13の下面13bに凸部21を有する。凸部21は基体13とは別部材であり、基体13の下面13bに接合されている。凸部21の頂面21a(紙面の下側の面)は、下面13bの一部から突出した面を構成している。凸部21の側面21bは基体13の下面13bと接している。
端子部17は、例えば、抵抗発熱体15の長さ方向両端に接続されているとともに、当該両端の位置にて、基体13のうちの下面13b側の一部(第2絶縁層19B)を貫通し、さらに凸部21を貫通し、凸部21の頂面21aへ露出している。これにより、ヒータプレート9の外部から抵抗発熱体15へ電力を供給可能になっている。1対の端子部17(抵抗発熱体15の両端)は、例えば、ヒータプレート9の中央側に位置している。なお、1つの抵抗発熱体15に電力を供給する3以上の端子部17が設けられてもよいし、2以上(例えば2層以上)の抵抗発熱体15に電力を供給する2組以上の端子部17が設けられてもよい。また、図2および図3A、図3Bに示すヒータのように、端子部17は凸部21を貫通し、さらに頂面21aから延出している構造であっても良い。
パイプ11は、上下(軸方向両側)が開口している中空状である。別の観点では、パイプ11は、上下に貫通する空間11sを有している。凸部21は、パイプ11内に位置している。パイプ11の横断面(軸方向に直交する断面)及び縦断面(軸方向に平行な断面。図2に示す断面)の形状は適宜に設定されてよい。図示の例では、パイプ11は、軸方向の位置に対して径が一定の円筒形状である。もちろん、パイプ11は、高さ方向の位置によって径が異なっていてもよい。また、パイプ11の寸法の具体的な値は適宜に設定されてよい。特に図示しないが、パイプ11には、気体又は液体が流れる流路が形成されていてもよい。
配線部材7は、パイプ11の空間11s内に挿通されている。平面透視において、ヒータプレート9のうち空間11s内に露出する領域では、複数の端子部17が基体13の下面13bに形成された凸部21に露出している。そして、配線部材7は、その一端が複数の端子部17に接続されている。端子部17は凸部21を貫通し、さらに頂面21aから延出している構造の場合は、端子部17の延出した終端側に、配線部材7の一端が接続されている。
ヒータ1の製造方法においては、例えば、ヒータプレート9、パイプ11及び配線部材7等が互いに別個に作製される。その後、これらの部材が互いに固定される。ただし、ヒータプレート9及びパイプ11は一部又は全部が共に作製されてもよい。パイプ11及び配線部材7の製造方法は、例えば、公知の種々の方法と同様とされてよい。
図3Aに示すように、凸部21は、基体13とは別部材であるセラミック部材23からなる。セラミック部材23は、端子部17が挿通される貫通孔26を有する。
図3Bに示すように、セラミック部材23と端子部17とは、接合材25によって接合されていてもよい。セラミック部材23と端子部17の間が封止されて気密性が保持できるため、例えば、端子部17が高温で酸化性のある気体(例えば酸素ガス)に曝されても、端子部17の周囲から酸素ガスが入り込まないため、抵抗発熱体15が酸化するおそれが無い。
3:電力供給部
5:制御部
7:配線部材
9:ヒータプレート
11:パイプ
11s:空間
13:基体、13a:上面、13b:下面
13c、13d:金属元素Bの含有量が多い領域
15:抵抗発熱体(内部導体)
17:端子部
19A:第1絶縁層
19B:第2絶縁層
21:凸部
21a:頂面
21b:側面
21c:底面
23:セラミック部材
25:接合材
25a、25b:延出部
27:凹部
27a:底面
27b:側面
101:ヒータシステム
T:厚み
L:線分
Claims (20)
- セラミックからなり、ウェハが重ねられる上面及びその反対側の下面を有している板状の基体と、
前記基体内に位置する内部導体と、
前記基体の前記下面に位置し、貫通孔を有するセラミック部材と、
前記貫通孔内を通り前記内部導体に電気的に接続されている端子部と、
前記下面から延びるパイプと、
を有しており、
前記セラミック部材は、頂面と、該頂面とつながる側面とを有する凸部を有し、
前記セラミック部材は、前記下面および前記端子部の少なくとも一方に接合され、前記パイプの内に位置している、セラミック構造体。 - 前記凸部は、前記下面に平行な断面における輪郭が円、楕円または多角形のいずれかからなる、請求項1に記載のセラミック構造体。
- 前記輪郭およびその内側に仮想直線からなる線分を引いたときに、前記線分の長さの最大値は、前記凸部の厚みよりも大きい、請求項2に記載のセラミック構造体。
- 前記凸部の前記下面に平行な方向の断面の面積は、前記凸部の頂面の面積よりも広い、請求項1~3のいずれか一つに記載のセラミック構造体。
- 前記セラミック部材の側面は、前記下面に近い第1端を含む少なくとも一部の領域において、前記下面に対して傾斜している、請求項3または4に記載のセラミック構造体。
- 前記セラミック部材は、前記凸部の頂面における前記貫通孔の周囲に凹部を有する、請求項3~5のいずれか一つに記載のセラミック構造体。
- 複数の前記端子部を有し、
前記セラミック部材は、複数の前記貫通孔を有し、
前記凹部は、複数の前記貫通孔のうち少なくとも2つを囲む、請求項6に記載のセラミック構造体。 - 前記凹部は、両端が前記セラミック部材の外縁に位置する溝形状を有する、請求項6または7に記載のセラミック構造体。
- 前記セラミック部材は、前記下面および前記端子部の少なくとも一方に対して接合材を介して接合される、請求項1~8のいずれか一つに記載のセラミック構造体。
- 前記接合材は、前記基体の主成分を構成する金属元素Aと、前記基体に含まれる焼結助剤を構成する金属元素Bとを含み、前記金属元素Aおよび前記金属元素Bの合計は前記接合材の主成分を構成する、請求項9に記載のセラミック構造体。
- 前記金属元素AはAlであり、前記金属元素BはYおよびCaである、請求項10に記載のセラミック構造体。
- 前記基体の主成分がAlNからなる、請求項11に記載のセラミック構造体。
- 前記基体の前記セラミック部材と対向する表面部の金属元素Bの含有量は、前記基体の内部の金属元素Bの含有量よりも多い、請求項10~12のいずれか一つに記載のセラミック構造体。
- 前記基体と、前記基体内に位置する前記端子部との間に接合材が形成されており、前記基体の前記端子部と対向する表面部の金属元素Bの含有量は、前記基体の内部の金属元素Bの含有量よりも多い、請求項13に記載のセラミック構造体。
- 前記接合材は、前記セラミック部材と前記端子部との間に形成されている、請求項13または請求項14に記載のセラミック構造体。
- 前記接合材は、前記セラミック部材と前記基体との接合部分の終端から延出した第1の延出部を有する、請求項9~15のいずれか一つに記載のセラミック構造体。
- 前記接合材は、前記端子部と前記セラミック部材との接合部分の終端から延出した第2の延出部を有する、請求項9~16のいずれか一つに記載のセラミック構造体。
- 前記セラミック部材は、前記基体と同じ材質のセラミックからなる、請求項1~17のいずれか一つに記載のセラミック構造体。
- 前記内部導体を発熱させて物体を加熱する加熱装置に用いられる、請求項1~18のいずれか一つに記載のセラミック構造体。
- 請求項1~19のいずれか一つに記載のセラミック構造体と、
前記端子部に電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部を制御する制御部と、
を有しているウェハ用システム。
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