JPH0467587A - セラミックスヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は例えば半導体製造装置用熱ＣＶＤヒーターのよ
うなセラミックスヒーターの改良に関するものである。

（従来の技術） シリコンナイトライドのようなセラミックス基材の内部
にタングステン製の抵抗体を埋設したセラミックスヒー
ターは、抵抗体が雰囲気ガスによる侵食を受けるおそれ
がないので、半導体製造装置用熱ＣＶＤヒーター等とし
て使用されている。

そしてこのようなセラミックスヒーターでは、セラミッ
クス基材の一部に埋設された熱電対によりヒーター温度
を検出し、抵抗体に供給する電力を制御して温度を一定
に保っている。

ところがこのような従来のセラミックスヒーターには次
の欠点があった。

第１に、抵抗体の温度はセラミックス基材、熱電対の接
合材、熱電対のシースを順次介して熱電対に伝えられる
ので、抵抗体に温度変化が生した場合にも熱電対がこれ
を検出するまでにかなりのタイムラグがあり、外乱に対
するレスポンスが悪い欠点があった。

第２に、熱電対のワイヤやシース部分からの伝導および
放射による放熱のためにセラミックス基材の実体温度に
対して測定誤差が不可避的に生ずる欠点があった。

第３に、室温から１２００”Ｃ程度の高温域まで使用さ
れるセラミックスヒーターでは、熱電対の接合部分の材
質差による熱膨張差のためにクランクが発生し易く、温
度測定条件の安定性が悪いうえに、セラミックス基材と
熱電対のシースとの間に空間があるとその内部のガス密
度の変化により熱伝達が変化し、温度測定に誤差が生ず
る欠点があった。

第４に、セラミックス基材に孔を明けて熱電対を挿入す
る場合にはセラミックス基材と熱電対シースとの接合部
にクラックがあるものと同様に熱伝達が乱れ、温度測定
に誤差が生ずる欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はこのような従来の欠点を解決して、外乱に対す
るレスポンスが速く、ヒーターｍ度および投入パワーの
安定性が得られ、測定温度と実体温度との誤差をなく　
Ｌ、て高精度の温度制御が可能なセラミックスヒーター
を提供するためになされたものである。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するためになされた本発明は、緻密な
セラミックス基材の内部にタングステンまたはモリブデ
ンを主成分とする抵抗体を埋設したヒーター本体と、上
記抵抗体に供給される電力を制御する電源供給装置とが
らなり、この電源供給装置が抵抗体の温度による抵抗値
の変化を制御情報として利用するものであることを特徴
とするものである。

以下に本発明を図示の実施例によって詳細に説明する。

（実施例） 第１図において、（１）は円盤状のヒーター本体、（２
）はこれに接続された電源供給装置である。

ヒーター本体（１）はシリコンナイトライド製の緻密で
ガスタイトなセラミックス基材（３）の内部に、タング
ステンを主成分とする抵抗体（４）をスパイラル状に埋
設したものである。ここで発熱源としてタングステンを
主成分とする抵抗体（４）を使用したのは、温度による
抵抗率の変化が大きくがっ単調であるためである。また
第５図に示すように、モリブデンもタングステンと同様
な電気抵抗変化率を有しており、抵抗体（４）として使
用することができる。このような抵抗体（４）はガスと
の接触による劣化や酸化が著しいのでガスタイトなセラ
ミックス基材（３）の内部に埋設する必要がある。実施
例のセラミックスヒーターは半導体製造装置用熱ｃ■Ｄ
ヒーターであるので、セラミックス基材（３）の上面は
平滑面ウェハー（５）がセントできるように平滑面とさ
れている。スパイラル状の抵抗体（４）の中央及び端部
の端子取り出し部から損失のない材質からなる配線（６
）、（７）が引き出され、電源供給装置（２）に接続さ
れている。

電源供給装置（２）はＡＣ，ＤＣのいずれでもよいが、
実施例ではＡＣ電源が使用され、サイリスク（８）によ
る出力制御が行われている。本発明では抵抗体（４）の
温度による抵抗値の変化を制御情報として利用する。こ
のため、抵抗体（４）に供給される電流がＣＴ変換器（
９）により取り出され、電圧がＰＴ変換器Ｃωにより取
り出されて演算器０７）に入力されている。そして演算
器０７）はこれらの電流と電圧から抵抗体（４）の抵抗
を演算し、マイクロプロセンサーを内蔵したＰＩＤ制御
装置０１）に入力する。そしてＰＩＤ制御装置０１）は
その値から抵抗体（４）の温度を演算し、設定温度との
差異によってサイリスタ（８）に信号を送って抵抗体（
４）に供給される電力を制御する。

第２図はこの制御回路をブロック図として示したもので
ある。この図中、下限設定０２１と記されているのは、
本発明では抵抗体（４）に供給される電力がゼロとなる
とＣＴ変換器（９）およびＰＴ変換器００）の出力がな
くなり制御が不能となるため、電力を減少させる場合の
下限値を設定することを意味している。またこの図中、
温度検出側と記されているのは、従来と同様にヒーター
温度を熱電対により検出し、その測定値を実温補正機構
０４）を介してＰＩＤ制御装置（１１）の抵抗／温度変
換表０５）に入力し、制御情報として抵抗体（４）の抵
抗値のみならず、熱電対により測定されたヒーター温度
を加味したものを利用することを意味している。

第３図は制御回路の他の実施例を示すブロック図であり
、ここではまず設定温度から温度／抵抗変換表０６）に
より設定抵抗が演算され、次に電流値とこの設定抵抗と
により設定電圧が演算され、実測された電圧値とこの設
定電圧との差がゼロとなるように電力制御が行われる。

（作用及び効果） このように、本発明のセラミックスヒーターはヒーター
本体（１）として緻密なセラミックス基材（３）の内部
に温度による抵抗率の変化が単調で大きいタングステン
またはモリブデンを主成分とする抵抗体（４）を埋設し
たものを使用するとともに、抵抗体（４）の温度による
抵抗値の変化を制御情報として電源供給装置（２）が電
力制御を行うものである。

このため、本発明では発熱体である抵抗体（４）の温度
変化をタイムラグなしに直ちに検出して供給電力の制御
が行なえることとなり、第４図のグラフに示すように外
乱に対するレスポンスが従来品に比較して極めて速くな
る。また従来のように熱電対の埋設接合部のクラックの
発生や熱伝達の不安定性等がなくなり、抵抗体（４）自
体の温度を正確に検出して制御することができ、安定し
た制御が可能となる。しかも抵抗体（４）は緻密でガス
タイトなセラミックス基材（３）の内部に埋設されてい
るため、酸化や劣化による抵抗体（４）の性状変化がな
く、長期間にわたり安定した抵抗値を維持することがで
きる。

このように本発明のセラミックスヒーターは外乱に対す
るレスポンスが速（、ヒーター！および投入パワーの安
定性が得られ、測定温度と実体温度との誤差をなくして
高精度の温度制御が可能なものであるから、従来の問題
点を一掃したセラミックスヒーターとして、産業の発展
に寄与するところは極めて大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図はその制
御回路を示すブロック図、第３図は制御回路の他の例を
示すブロック図、第４図は外乱を与えた場合の温度、抵
抗、電力等の時間的変化を示すグラフ、第５図はモリブ
デンとタングステンの温度による抵抗率の変化を示すグ
ラフである。 第１図 （１）：ヒーター本体、（２）：電源供給装置、（３）
：セラミックス基材、（４）：抵抗体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、緻密なセラミックス基材（３）の内部にタングステ
   ンまたはモリブデンを主成分とする抵抗体（４）を埋設
   したヒーター本体（１）と、上記抵抗体（４）に供給さ
   れる電力を制御する電源供給装置（２）とからなり、こ
   の電源供給装置（２）が抵抗体（４）の温度による抵抗
   値の変化を制御情報として利用するものであることを特
   徴とするセラミックスヒーター。 ２、抵抗体（４）の抵抗値を電源供給装置（２）から供
   給される電流と電圧より演算する請求項１記載のセラミ
   ックスヒーター。 ３、制御情報として抵抗値（４）の変化にヒーター温度
   を加味したものを利用する請求項１記載のセラミックス
   ヒーター。