JPH05194046A - 複層セラミックスヒーター - Google Patents
複層セラミックスヒーターInfo
- Publication number
- JPH05194046A JPH05194046A JP4025645A JP2564592A JPH05194046A JP H05194046 A JPH05194046 A JP H05194046A JP 4025645 A JP4025645 A JP 4025645A JP 2564592 A JP2564592 A JP 2564592A JP H05194046 A JPH05194046 A JP H05194046A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramics
- ceramic heater
- layer
- double
- thermal expansion
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本発明は製作が容易で長寿命である、III-
Ｖ族化合物半導体ウエハ加熱用に好適とされる複層セラ
ミックスヒーターの提供を目的とするものである。 【構成】 本発明の複層セラミックスヒーターは、電
気絶縁性セラミックスからなる支持基材の表面に導電性
セラミックスからなる発熱層を接合してなる複層セラミ
ックスヒーターにおいて、該電気絶縁性セラミックスと
該導電性セラミックスの熱膨張係数の差を１×10-6／℃
以下としてなることを特徴とするものである。
Ｖ族化合物半導体ウエハ加熱用に好適とされる複層セラ
ミックスヒーターの提供を目的とするものである。 【構成】 本発明の複層セラミックスヒーターは、電
気絶縁性セラミックスからなる支持基材の表面に導電性
セラミックスからなる発熱層を接合してなる複層セラミ
ックスヒーターにおいて、該電気絶縁性セラミックスと
該導電性セラミックスの熱膨張係数の差を１×10-6／℃
以下としてなることを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複層セラミックスヒータ
ー、特にはIII-Ｖ族化合物半導体ウエハ加熱用に好適と
される複層セラミックスヒーターに関するものである。
ー、特にはIII-Ｖ族化合物半導体ウエハ加熱用に好適と
される複層セラミックスヒーターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体プロセスに使用されるヒー
ターとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニ
アなどの焼結セラミックスからなる支持基材に、モリブ
デン、タングステンなどの高融点金属の線や箔を発熱体
として巻付けるか、またはこれら接着したものが用いら
れてきているが、これについては電気絶縁性セラミック
スからなる支持基材上に導電性セラミックスの発熱層を
設けてなるセラミックスヒーターも開発されている。
ターとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニ
アなどの焼結セラミックスからなる支持基材に、モリブ
デン、タングステンなどの高融点金属の線や箔を発熱体
として巻付けるか、またはこれら接着したものが用いら
れてきているが、これについては電気絶縁性セラミック
スからなる支持基材上に導電性セラミックスの発熱層を
設けてなるセラミックスヒーターも開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、焼結セラミッ
クスに金属製の発熱体を設けた従来公知のヒーターには
変形や脆化が起り易いために短寿命であり、これにはま
た組み立てが煩雑であるという問題点があった。また、
これを改良した電気絶縁性セラミックスと導電性セラミ
ックスとからなるものは発熱体がセラミックスであるこ
とから長寿命であり、発熱体が支持基材と一体化されて
いるので組み立てが容易であるという利点はあるけれど
も、このものは発熱体が支持基材と一体化されているた
めに両者の熱膨張の差によって温度が変化すると接合部
に熱応力が発生し、発熱体が支持基材から剥離するとい
う欠点があった。
クスに金属製の発熱体を設けた従来公知のヒーターには
変形や脆化が起り易いために短寿命であり、これにはま
た組み立てが煩雑であるという問題点があった。また、
これを改良した電気絶縁性セラミックスと導電性セラミ
ックスとからなるものは発熱体がセラミックスであるこ
とから長寿命であり、発熱体が支持基材と一体化されて
いるので組み立てが容易であるという利点はあるけれど
も、このものは発熱体が支持基材と一体化されているた
めに両者の熱膨張の差によって温度が変化すると接合部
に熱応力が発生し、発熱体が支持基材から剥離するとい
う欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、欠点を解決した複層セラミックスヒーターに関する
もので、これは電気絶縁性セラミックスからなる支持基
材の表面に導電性セラミックスからなる発熱層を接合し
てなる複層セラミックスヒーターにおいて、該電気絶縁
性セラミックスと該導電性セラミックスとの熱膨張係数
の差を１×10-6／℃以下としてなることを特徴とするも
のである。
利、欠点を解決した複層セラミックスヒーターに関する
もので、これは電気絶縁性セラミックスからなる支持基
材の表面に導電性セラミックスからなる発熱層を接合し
てなる複層セラミックスヒーターにおいて、該電気絶縁
性セラミックスと該導電性セラミックスとの熱膨張係数
の差を１×10-6／℃以下としてなることを特徴とするも
のである。
【０００５】すなわち、本発明者らは従来公知の複層セ
ラミックヒーターの欠点を解決した複層セラミックスヒ
ーターを開発すべく種々検討した結果、この複合セラミ
ックスヒーターを構成する電気絶縁性セラミックスと導
電性セラミックスとを両者の熱膨張係数の差が１×10-6
／℃以下のものとなるようにすれば、両者の熱膨張の差
により発生する接合部の熱応力が両者の接合強度より小
さくなるので、この接合部での剥離が起こらなくなるこ
とを見出し、ここに使用する電気絶縁性セラミックス、
導電性セラミックスの種類、組合せについての研究を進
めて本発明を完成させた。以下にこれをさらに詳述す
る。
ラミックヒーターの欠点を解決した複層セラミックスヒ
ーターを開発すべく種々検討した結果、この複合セラミ
ックスヒーターを構成する電気絶縁性セラミックスと導
電性セラミックスとを両者の熱膨張係数の差が１×10-6
／℃以下のものとなるようにすれば、両者の熱膨張の差
により発生する接合部の熱応力が両者の接合強度より小
さくなるので、この接合部での剥離が起こらなくなるこ
とを見出し、ここに使用する電気絶縁性セラミックス、
導電性セラミックスの種類、組合せについての研究を進
めて本発明を完成させた。以下にこれをさらに詳述す
る。
【０００６】
【作用】本発明は複合セラミックスヒーターに関するも
ので、これは電気絶縁性セラミックスからなる支持基材
と導電性セラミックスからなる発熱体を接合してなる複
合セラミックスヒーターにおける電気絶縁性セラミック
スと導電性セラミックスとを熱膨張係数の差が１×10-6
／℃以下のものとすることを特徴とするものであり、こ
れによれば接合部の剥離が起らなくなるので、これを長
寿命のものとすることができるという有利性が与えられ
る。
ので、これは電気絶縁性セラミックスからなる支持基材
と導電性セラミックスからなる発熱体を接合してなる複
合セラミックスヒーターにおける電気絶縁性セラミック
スと導電性セラミックスとを熱膨張係数の差が１×10-6
／℃以下のものとすることを特徴とするものであり、こ
れによれば接合部の剥離が起らなくなるので、これを長
寿命のものとすることができるという有利性が与えられ
る。
【０００７】本発明の複層セラミックスヒーターは電気
絶縁性セラミックスからなる支持基材と、導電性セラミ
ックスからなる発熱体とを接合することによって作られ
るが、この電気絶縁性セラミックスとしては窒化ほう
素、窒化アルミニウム、窒化けい素などが例示され、こ
の導電性セラミックスとしてはグラファイト、炭化けい
素などが例示される。
絶縁性セラミックスからなる支持基材と、導電性セラミ
ックスからなる発熱体とを接合することによって作られ
るが、この電気絶縁性セラミックスとしては窒化ほう
素、窒化アルミニウム、窒化けい素などが例示され、こ
の導電性セラミックスとしてはグラファイト、炭化けい
素などが例示される。
【０００８】本発明の複層セラミックスヒーターにおけ
る電気絶縁性セラミックスと導電性セラミックスとの組
合せは上記したセラミックスから選択されたものとすれ
ばよいが、この電気絶縁性セラミックスと導電性セラミ
ックスとの組合せはこの両者の熱膨張係数の差が１×10
-6／℃以上であるとこれを使用したときの両者の熱膨張
の差により温度が変化してその接合部に熱応力が発生し
て発熱体としての導電性セラミックスが支持基材として
の電気絶縁性セラミックスから剥離するので、これは熱
膨張の差が１×10-6／℃以下のものとすることが必要と
される。
る電気絶縁性セラミックスと導電性セラミックスとの組
合せは上記したセラミックスから選択されたものとすれ
ばよいが、この電気絶縁性セラミックスと導電性セラミ
ックスとの組合せはこの両者の熱膨張係数の差が１×10
-6／℃以上であるとこれを使用したときの両者の熱膨張
の差により温度が変化してその接合部に熱応力が発生し
て発熱体としての導電性セラミックスが支持基材として
の電気絶縁性セラミックスから剥離するので、これは熱
膨張の差が１×10-6／℃以下のものとすることが必要と
される。
【０００９】したがって、本発明の複層セラミックスヒ
ーターを構成する電気絶縁性セラミックスと導電性セラ
ミックスとしては熱膨張係数が２〜４×10-6／℃である
窒化ほう素と熱膨張係数が１〜３×10-6／℃であり、窒
化ほう素の熱膨張係数に近い熱膨張係数をもち、その差
が１×10-6／℃以下であるグラファイトとからなるもの
とすればよいが、これらはこの全体を窒化ほう素でコー
ティングすればIV族元素による汚染が起こらないので、
このものはIII-Ｖ族化合物半導体の加熱プロセス用に有
用とされる。
ーターを構成する電気絶縁性セラミックスと導電性セラ
ミックスとしては熱膨張係数が２〜４×10-6／℃である
窒化ほう素と熱膨張係数が１〜３×10-6／℃であり、窒
化ほう素の熱膨張係数に近い熱膨張係数をもち、その差
が１×10-6／℃以下であるグラファイトとからなるもの
とすればよいが、これらはこの全体を窒化ほう素でコー
ティングすればIV族元素による汚染が起こらないので、
このものはIII-Ｖ族化合物半導体の加熱プロセス用に有
用とされる。
【００１０】なお、ここに使用される窒化ほう素、グラ
ファイトはいずれも化学気相蒸着法で製造されたものと
することがよく、これによれば公知の焼結法などで製造
されたものにくらべて高純度で不純物を含まないものが
得られるので、半導体ウエハ加熱用などの半導体プロセ
スに使用した場合に半導体が不純物によって汚染される
のを防止することができるという有利性が与えられる。
ファイトはいずれも化学気相蒸着法で製造されたものと
することがよく、これによれば公知の焼結法などで製造
されたものにくらべて高純度で不純物を含まないものが
得られるので、半導体ウエハ加熱用などの半導体プロセ
スに使用した場合に半導体が不純物によって汚染される
のを防止することができるという有利性が与えられる。
【００１１】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例１ アンモニアと三塩化ほう素とを10トール下に 2,000℃で
反応させて直径80mm、厚さ１mmの熱分解窒化ほう素製円
板を作製した。ついでこの円板の表面でメタンを５トー
ル下に 1,800℃で熱分解させて厚さ10μm の熱分解グラ
ファイト層を設け、これにヒーターパターンを加工して
発熱層として複層セラミックスヒーターを作った。
反応させて直径80mm、厚さ１mmの熱分解窒化ほう素製円
板を作製した。ついでこの円板の表面でメタンを５トー
ル下に 1,800℃で熱分解させて厚さ10μm の熱分解グラ
ファイト層を設け、これにヒーターパターンを加工して
発熱層として複層セラミックスヒーターを作った。
【００１２】つぎにこの円板状ヒーターを使用して室温
から 1,300℃まで 100回の昇温、降温をくり返したが、
このものは支持部材としての窒化ほう素円板と発熱層と
してのグラファイトとの熱膨張係数の差が１×10-6／℃
であることから、これらの接合部に剥離は発生しなかっ
た。
から 1,300℃まで 100回の昇温、降温をくり返したが、
このものは支持部材としての窒化ほう素円板と発熱層と
してのグラファイトとの熱膨張係数の差が１×10-6／℃
であることから、これらの接合部に剥離は発生しなかっ
た。
【００１３】実施例２ アンモニアと三塩化ほう素とを10トール下に 1,700℃で
反応させて直径80mm、厚さ１mmの熱分解窒化ほう素円板
を作製した。ついでこの円板の表面でメタンを５トール
下に 2,000℃で熱分解させて厚さ10μm の熱分解グラフ
ァイト層を設け、これにヒーターパターンを加工して発
熱層として複層セラミックスヒーターを作った。
反応させて直径80mm、厚さ１mmの熱分解窒化ほう素円板
を作製した。ついでこの円板の表面でメタンを５トール
下に 2,000℃で熱分解させて厚さ10μm の熱分解グラフ
ァイト層を設け、これにヒーターパターンを加工して発
熱層として複層セラミックスヒーターを作った。
【００１４】つぎにこの円板状ヒーターを使用して室温
から 1,300℃まで 100回の昇温、降温をくり返したが、
このものは支持部材としての窒化ほう素と発熱層として
のグラファイトとの熱膨張係数の差が 0.5×10-6／℃で
あることから、これらの接合部に剥離の発生することは
なかった。
から 1,300℃まで 100回の昇温、降温をくり返したが、
このものは支持部材としての窒化ほう素と発熱層として
のグラファイトとの熱膨張係数の差が 0.5×10-6／℃で
あることから、これらの接合部に剥離の発生することは
なかった。
【００１５】比較例１ アンモニアと三塩化ほう素とを10トール下に 2,000℃で
熱分解させて直径80mm、厚さ１mmの熱分解窒化ほう素円
板を作製した。ついでこの円板の表面でメタンを５トー
ル下に 2,000℃で熱分解させて厚さ10μm の熱分解グラ
ファイト層を設け、これにヒーターパターンを加工して
発熱層として複層セラミックスヒーターを作った。
熱分解させて直径80mm、厚さ１mmの熱分解窒化ほう素円
板を作製した。ついでこの円板の表面でメタンを５トー
ル下に 2,000℃で熱分解させて厚さ10μm の熱分解グラ
ファイト層を設け、これにヒーターパターンを加工して
発熱層として複層セラミックスヒーターを作った。
【００１６】つぎにこの円板状ヒーターを使用して室温
から 1,300℃まで12回の昇温、降温をくり返したとこ
ろ、このものは支持部材としての窒化ほう素と発熱層と
してのグラファイトとの熱膨張係数の差が２×10-6／℃
であることから、その接合部で剥離が発生した。
から 1,300℃まで12回の昇温、降温をくり返したとこ
ろ、このものは支持部材としての窒化ほう素と発熱層と
してのグラファイトとの熱膨張係数の差が２×10-6／℃
であることから、その接合部で剥離が発生した。
【００１７】
【発明の効果】本発明は複層セラミックスヒーターに関
するものであり、これは前記したように電気絶縁性セラ
ミックスからなる支持基材の表面に導電性セラミックス
からなる発熱層を接合してなる複層セラミックスヒータ
ーにおいて、該電気絶縁性セラミックスと該導電性セラ
ミックスとの熱膨張係数の差を１×10-6／℃以下のもの
としてなることを特徴とするものであるが、このものは
発熱体がセラミックスであることから金属のものに比べ
て長寿命のものとすることができるし、発熱体が支持基
材と一体化されているので組立ても容易であり、さらに
は温度変化をくり返しても電気絶縁性セラミックスと導
電性セラミックスとの熱膨張係数の差が小さいので接合
部に熱応力が発生せず、したがって発熱体が支持基材か
ら剥離することがなく、長時間使用することができると
いう有利性が与えられる。
するものであり、これは前記したように電気絶縁性セラ
ミックスからなる支持基材の表面に導電性セラミックス
からなる発熱層を接合してなる複層セラミックスヒータ
ーにおいて、該電気絶縁性セラミックスと該導電性セラ
ミックスとの熱膨張係数の差を１×10-6／℃以下のもの
としてなることを特徴とするものであるが、このものは
発熱体がセラミックスであることから金属のものに比べ
て長寿命のものとすることができるし、発熱体が支持基
材と一体化されているので組立ても容易であり、さらに
は温度変化をくり返しても電気絶縁性セラミックスと導
電性セラミックスとの熱膨張係数の差が小さいので接合
部に熱応力が発生せず、したがって発熱体が支持基材か
ら剥離することがなく、長時間使用することができると
いう有利性が与えられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 浩二 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】電気絶縁性セラミックスからなる支持基材
の表面に導電性セラミックスからなる発熱層を接合して
なる複層セラミックスヒーターにおいて、該電気絶縁性
セラミックスと該導電性セラミックスの熱膨張係数の差
を１×10-6／℃以下としてなることを特徴とする複層セ
ラミックスヒーター。 - 【請求項２】該支持基材が窒化ほう素であり、該発熱層
がグラファイトである請求項１に記載した複層セラミッ
クスヒーター。 - 【請求項３】セラミックスが化学気相蒸着法で製造され
る請求項１に記載した複層セラミックスヒーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4025645A JPH05194046A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 複層セラミックスヒーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4025645A JPH05194046A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 複層セラミックスヒーター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05194046A true JPH05194046A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=12171570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4025645A Pending JPH05194046A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 複層セラミックスヒーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05194046A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001342071A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-11 | Shin Etsu Chem Co Ltd | セラミックスヒータ |
| JP2013516775A (ja) * | 2010-01-05 | 2013-05-13 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 成形体、加熱装置、及び成形体の製造方法 |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP4025645A patent/JPH05194046A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001342071A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-11 | Shin Etsu Chem Co Ltd | セラミックスヒータ |
| JP2013516775A (ja) * | 2010-01-05 | 2013-05-13 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 成形体、加熱装置、及び成形体の製造方法 |
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