JPH05144557A - 加熱ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明は、耐熱部材を本体とし、かつ、表面に
耐熱性を有し熱放射を低下させる薄膜部が被着されてい
るリフレクタの開口部を通じてのみ、発熱体により加熱
された熱放射板から被加熱体に向って熱放射させるよう
にしたものである。 【効果】このような本発明は、被加熱体上における温度
分布のバラツキが顕著に低下し、被加熱体上の温度分布
特性を改善することができる。また、発熱体にて発生し
た熱を効率よく被加熱体に伝達することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空容器内で用いられ
る加熱ヒータに係り、特に被加熱体（ガラス，シリコン
基板）の温度分布を改善する加熱ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８及び図９に従来技術の加熱ヒータＡ
の構成を示す。すなわち、この加熱ヒータＡは、シーズ
ヒータ又は面（線）抵抗体よりなる発熱体Ｂをステンレ
ス材料でできた取付板Ｂに固定し、ステンレス材料でで
きた熱放射板Ｃで挾み込む構造となっている。そして、
ステンレス材料でできたヒータカバーＤは、一般には取
付けられているが、加熱効率を上げる目的で使用されな
い場合もある。このような加熱ヒータＡは、真空容器Ｅ
のフィードスルーＦよりＯリングＧでシールされ、外部
より給電される。そして、加熱ヒータＡ全体は、図示し
ない取付具で真空容器Ｅに固定されている。この加熱ヒ
ータＡを内臓した真空容器Ｅは、半導体プロセス、電子
部品プロセス用のＣＶＤ（化学蒸着）装置、スパッタ装
置、エッチング装置、ベーク炉、イオンプレーティング
装置、アッシング装置等に用いられている。

【０００３】しかしながら、従来の加熱ヒータＡは、以
下のような問題をもっている。すなわち、（１）従来の
加熱ヒータＡは、図６に示す温度プロファイルのよう
に、熱放射板Ｃより対向する被加熱体Ｈの他に、側面に
熱放射され、温度分布が大きい。（２）従来の加熱ヒー
タＡは、熱容量が大きく、熱も被加熱体Ｈと対向する面
以外にも同じように放熱するため熱効率が大きい。
（３）熱効率が悪いため、発熱体の耐熱限界に対して、
被加熱体Ｈの最高加熱温度が小さい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
加熱ヒータは、（１）熱放射板より対向する被加熱体の
他に、側面に熱放射され、温度分布が大きい，（２）熱
容量が大きく、熱も被加熱体と対向する面以外にも同じ
ように放熱するため熱効率が大きい，（３）熱効率が大
きいため、発熱体の耐熱限界に対して、被加熱体の最高
加熱温度が小さい，等の欠点をもっている。本発明は、
上記事情を参酌してなされたもので、従来の加熱ヒータ
がもっている問題を解決することのできる加熱ヒータを
提供することを目的とする。 ［発明の構成］

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の加熱ヒータは、
耐熱部材を本体とし、かつ、表面に耐熱性を有し熱放射
を低下させる薄膜部が被着されているリフレクタの開口
部を通じてのみ、発熱体により加熱された熱放射板から
被加熱体に向って熱放射させるようにしたものである。

【０００６】

【作用】被加熱体上における温度分布のバラツキが顕著
に低下し、被加熱体上の温度分布特性を改善することが
できる。また、発熱体にて発生した熱を効率よく被加熱
体に伝達することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
述する。

【０００８】図１および図２は、この実施例の加熱ヒー
タを示している。この加熱ヒータは、ほぼ正方形をなす
シート状の熱放射板１と、この熱放射板１の裏面にほぼ
均等にいきわたるようにジグザグ状に固着された線状の
シーズヒータからなる発熱体２と、熱放射板１とともに
発熱体２を挾むように発熱体２に平行に対向して近接離
間して設けられたリフレクタ４と、このリフレクタ４の
背面に設けられた板状の基台５と、この基台５上にリフ
レクタ４をわずかのギャップを残して支持する支持治具
６とからなっている。しかして、熱放射板１は、熱伝達
の効率をよくするために、サンドブラストなどにより表
面を粗にしたステンレス鋼とし、放射率ε＞０．４とす
る。ここで、放射率εは、次式で表される。 ε＝Ｉ／Ｉ_B ただし、Ｉは当該物質の放射強度、Ｉ_B は黒体の放射強
度である。一方、リフレクタ４の断面構造は、図３に示
すように、石英ガラスからなる板状の本体部７と、この
本体部７の表面に被着されたＭｏ（モリブデン）／Ａｌ
（アルミニウム）からなる二重薄膜部８とからなってい
る。この二重薄膜部８は、Ｍｏからなる内層部８ａと、
Ａｌからなる外層部８ｂとからなっている。このリフレ
クタ４は、二重薄膜部８により、耐熱性が向上し、か
つ、放射率εもほぼ０．１程度になる。これは、Ａｌか
らなる外層部８ｂの放射率εが小さいことによる。ま
た、リフレクタ４は、ほぼ正方形をなす底板９と、この
底板９の周縁部にて熱放射板１を囲繞するように直角方
向に立設された側板１０と、この側板１０の先端にて内
側に折曲するように設けられた鍔板１１とからなってい
る。そして、この鍔板１１によりほぼ正方形をなす開口
部１２が形成されている。この開口部１２の大きさは、
熱放射板１が対向する被加熱体１３よりわずかに大きい
程度に設定されている。さらに、リフレクタ４と基台５
とには、それらの中央部に発熱体２を挿通するための挿
通孔１４，１５が設けられている。そして、発熱体２の
両端部は、これら挿通孔１４，１５を経由して基台５外
部に導出されている。つぎに、上記構成の加熱ヒータの
作動について述べる。

【０００９】まず、この実施例の加熱ヒータの基台５
を、脚部１６を介して例えばスパッタ装置用の真空容器
１７に固定する。そして、基台５外部に導出されている
発熱体２の両端部を、真空容器１７に穿設された貫通孔
１８，１９を介して真空容器１７の外部に導出する。さ
らに、この真空容器１７の外部に導出された発熱体２を
図示せぬ電源に接続する。なお、貫通孔１８，１９の内
壁と、貫通孔１８，１９に挿入されている発熱体２との
間には、Ｏリング１８ａ，１９ａが介設され、真空容器
１７を気密に封止するようになっている。ついで、図示
せぬ真空源により真空容器１７の内部を減圧したのち、
Ａｒ（アルゴン）ガス雰囲気で０．１〜１Paに維持す
る。つぎに、図示せぬ電源により発熱体２に通電する。
すると、発熱体２が温度上昇する。これにともない熱放
射板１の温度も上昇し、この熱放射板１からの熱放射に
より、例えばガラス板やシリコン基板などの被加熱体１
３が加熱される。このとき、熱放射板１の近傍には図示
せぬ熱電対が配設され、この熱電対による温度検出信号
に基づいて被加熱体１３が所定温度になるように、発熱
体２への給電が制御される。この場合、熱放射板１は、
表面を粗にしたステンレス鋼で形成され、放射率εが、
リフレクタ４に比べてはるかに大きくなっている。すな
わち、リフレクタ４は、石英ガラスからなる板状の本体
部７と、この本体部７の表面に被着されたＭｏ（モリブ
デン）／Ａｌ（アルミニウム）からなる二重薄膜部８と
からなっているので、放射率εは、熱放射板１に比べて
著しく小さくなっている。一般に、放射熱伝達は、放射
率εに比例する。したがって、発熱体２の温度上昇に伴
ってリフレクタ４の温度が上昇しても、リフレクタ４か
らの周囲への熱放射は、熱放射板１に比べてはるかに小
さく、リフレクタ４は熱遮蔽器としての役割を果たす。
その結果、熱放射板１からの熱放射は、開口部１２から
のみ、つまり被加熱体１３に向ってのみ行われ、側方へ
の熱放射は、リフレクタ４により規制されることにな
る。よって、図４に示すように、被加熱体１３上におけ
る温度分布は、前述した従来の４００℃±１５％に対
し、従来の４００℃±３％となり、温度分布のバラツキ
が顕著に低下し、温度分布特性の改善が著しいことがわ
かる。

【００１０】以上のように、この実施例の加熱ヒータ
は、次のような顕著な作用効果を奏することができる。
すなわち、（１）石英ガラスからなり、かつ、表面にＭ
ｏ（モリブデン）／Ａｌ（アルミニウム）からなる二重
薄膜部８が被着されているリフレクタ４の開口部１２を
通じてのみ、発熱体２により加熱された熱放射板１から
熱放射させるようにしたので、被加熱体１３上における
温度分布のバラツキが顕著に低下し、温度分布特性を改
善することができる。（２）リフレクタ４の設置によ
り、発熱体２にて発生した熱を効率よく被加熱体１３に
伝達することができる。これにより、消費電力の低減に
寄与できるようになる。また、真空容器１７の壁面を過
熱することがなくなり、安全性が増す。さらに、発熱体
２の耐熱温度に対し、加熱する被加熱体１３の最高温度
を拡大することができる。ちなみに、発熱体２が耐熱温
度７００℃のシースヒータの場合、被加熱体１３の最高
温度は、３００℃から４５０℃に上昇した。また、発熱
体２が耐熱温度１０００℃のシースヒータの場合、被加
熱体１３の最高温度は、４５０℃から７００℃に上昇し
た。

【００１１】なお、上記実施例に限ることなく、本発明
は、図７に示すように、両面加熱ヒータにも適用でき
る。すなわち、この実施例の加熱ヒータは、互いに平行
に配設された一対の熱放射板２１，２２と、これら一対
の熱放射板２１，２２間に介装された発熱体２０と、こ
れら熱放射板２１，２２を収納するとともに両側に開口
部２３，２４が形成された枠状のリフレクタ２５とから
なっている。この場合の熱放射板２１，２２とリフレク
タ２５の材質は、前記実施例と同一である。そして、一
対の被加熱体２６，２７に近接して設置される。この実
施例も前記実施例と同様の効果を奏する他に、生産性が
高まる利点を有している。

【００１２】さらに、図５に示すように、最初の実施例
において、リフレクタ４の開口部１２を閉塞する位置に
熱放射板１を配設しても同様の効果を得ることができ
る。この場合、発熱体２は取付板３１によりリフレクタ
４内壁面に固定されている。

【００１３】

【発明の効果】本発明の加熱ヒータは、次のような顕著
な作用効果を奏することができる。すなわち、（１）耐
熱部材を本体とし、かつ、表面に耐熱性を有し熱放射を
低下させる薄膜部が被着されているリフレクタの開口部
を通じてのみ、発熱体により加熱された熱放射板から熱
放射させるようにしたので、被加熱体上における温度分
布のバラツキが顕著に低下し、温度分布特性を改善する
ことができる。（２）リフレクタの設置により、発熱体
にて発生した熱を効率よく被加熱体に伝達することがで
きる。これにより、消費電力の低減に寄与できるように
なる。また、真空容器の壁面を過熱することがなくな
り、安全性が増す。さらに、発熱体の耐熱温度に対し、
加熱する被加熱体の最高温度を拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の加熱ヒータの平面図であ
る。

【図２】本発明の一実施例の加熱ヒータの構造説明断面
図である。

【図３】本発明の一実施例の加熱ヒータの要部断面図で
ある。

【図４】本発明の一実施例の加熱ヒータの作用を説明す
るための示すグラフである。

【図５】本発明の他の実施例の加熱ヒータの説明図であ
る。

【図６】従来の加熱ヒータの特性を説明するためのグラ
フである。

【図７】本発明の他の実施例の加熱ヒータの説明図であ
る。

【図８】従来の加熱ヒータの平面図である。

【図９】従来の加熱ヒータの構造説明断面図である。

【符号の説明】

１：熱放射板，２：発熱体，４：リフレクタ，８：二重
薄膜部 ，１３：被加熱体。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２７Ｄ 11/02 Ａ 8825−4Ｋ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平面に沿って展開された発熱体と、この発
   熱体の少くとも側部を囲繞するとともに上記発熱体が展
   開された平面に対向する開口部が形成されたリフレクタ
   と、上記リフレクタの開口部に近接して設けられ上記発
   熱体により加熱されて発生した放射熱を外部に放射させ
   る熱放射体とを具備し、上記熱放射体の熱放射率は上記
   リフレクタの熱放射率よりも大きく設定されていること
   を特徴とする加熱ヒータ。
2. 【請求項２】熱放射体は、石英からなる本体部と、この
   本体部の表面に被着された金属薄膜部とからなることを
   特徴とする請求項１記載の加熱ヒータ。
3. 【請求項３】金属薄膜部は、モリブデンからなる内層部
   と、アルミニウムからなる外層部とからなることを特徴
   とする請求項１記載の加熱ヒータ。