JPH06260263A - セラミックスヒーターの製造方法 - Google Patents
セラミックスヒーターの製造方法Info
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- JPH06260263A JPH06260263A JP5046715A JP4671593A JPH06260263A JP H06260263 A JPH06260263 A JP H06260263A JP 5046715 A JP5046715 A JP 5046715A JP 4671593 A JP4671593 A JP 4671593A JP H06260263 A JPH06260263 A JP H06260263A
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- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
Abstract
ーを製造するのに際し、箔状抵抗体の断線や位置ズレが
生じないようにし、不良品の発生を少なくし、また加熱
面の温度分布の均熱性を高めることである。 【構成】 コールドアイソスタティックプレス法により
複数のセラミックス成形体5,6を作製する。高融点金
属からなる箔状抵抗体2をセラミックス成形体5,6の
間に挟んだ状態でセラミックス成形体5,6を積層し、
この積層体をホットプレス焼結する。これにより、緻密
質のセラミックス基材の内部に箔状抵抗体2が埋設され
たセラミックスヒーターを得る。好ましくは、積層体を
コールドアイソスタティックプレス成形することによ
り、複数のセラミックス成形体5,6を接合する。
Description
置、エッチング装置等に使用できる、セラミックスヒー
ターの製造方法に関するものである。
る円盤状基体の内部に、高融点金属からなるワイヤーを
埋設したセラミックスヒーターを開示した。このワイヤ
ーは、円盤状基体内部で螺旋状に巻回されており、かつ
このワイヤーの両端に端子を接続する。こうしたセラミ
ックスヒーターは、特に半導体製造用として、優れた特
性を備えていることが解った。
状のセラミックスヒーターにおいても、特に製造上の理
由から、幾つかの問題が生ずることが解った。即ち、上
記したようなセラミックスヒーターを製造するために
は、まず高融点金属からなるワイヤーを螺旋状に巻回さ
せ、ワイヤーの両端に端子(電極)を接着し、真空中で
アニールする。一方、プレス成形機内にセラミックス粉
体を仕込み、ある程度の硬さになるまで予備成形し、こ
の際、予備成形体の表面に凹みを設ける。そして、ワイ
ヤーをこの凹部に収容し、その上に更にセラミックス粉
体を充填する。そして、セラミックス粉体を一軸加圧成
形して円盤状成形体を作製し、円盤状成形体をホットプ
レス焼結させる。
予備成形体へと運ぶ際、抵抗発熱体の形状を崩さずに運
ぶことは極めて難しく、どうしても型崩れしてしまうこ
とが多い。また、予備成形体の凹みへ抵抗発熱体を設置
した後、その上にセラミックス粉体を充填し、一軸加圧
成形するのだが、この際にも粉体の充填密度が場所によ
って異なることから、抵抗発熱体が型崩れし易い。更
に、ホットプレス時に大きな圧力が円盤状基体の厚さ方
向にかかるので、たとえ成形時点で型崩れがなくとも、
ホットプレス時に抵抗発熱体が位置ズレすることがあ
る。これらの現象が生ずると、いずれの場合も、ヒータ
ー発熱面の温度にムラが生じるし、ヒーター特性が一定
しない。
願平4−66157 号明細書(本出願時には未公開)におい
て、上記予備成形体の表面に金属箔を設置し、この上に
更にセラミックス粉体を充填し、セラミックス粉体を一
軸加圧成形して円盤状成形体を作製する方法を提案し
た。この方法によれば、抵抗発熱体が金属箔からなり、
ワイヤーと異なり三次元的に変形しないので、運搬時や
設置時に型崩れしない。
てくることが判明した。即ち、箔状抵抗体は、その厚さ
方向に向うせん断応力が弱い。そして、前記したよう
に、セラミックス粉体を充填して一軸加圧成形する際に
は、粉体の充填密度が場所によって異なるので、粉体は
不均一に流動し、箔状抵抗体にせん断応力が加わる。こ
の結果、箔状抵抗体が引き裂かれ、不良品が生じてい
た。または、少なくとも箔状抵抗体がねじれ、位置ズレ
を起すため、加熱面の温度分布における不均一が大きく
なっていた。
セラミックスヒーターを製造するのに際し、箔状抵抗体
の断線や位置ズレが生じないようにし、不良品の発生を
少なくし、また加熱面の温度分布の均熱性を高めること
である。
ソスタティックプレス法により複数のセラミックス成形
体を作製し、高融点金属からなる箔状抵抗体を前記セラ
ミックス成形体の間に挟んだ状態で複数の前記セラミッ
クス成形体を積層し、この積層体をホットプレス焼結す
ることにより、緻密質のセラミックス基材の内部に前記
箔状抵抗体が埋設されたセラミックスヒーターを得る、
セラミックスヒーターの製造方法に係るものである。
法により成形したセラミックス成形体の間に箔状抵抗体
を挟み、次いでこの積層体をホットプレス焼結してい
る。即ち、上記セラミックス成形体の密度は、箔状抵抗
体を挟むときには既に高密度であるので、ホットプレス
焼結の段階でも箔状抵抗体の断線や位置ズレ、ねじれ等
は生じない。従って不良品の発生は少なくなり、加熱面
の温度分布の均熱性は向上する。
れによるクラックが生じないことから、こうした変形、
クラック部分に電力集中が生ずることもない。従って、
セラミックスヒーターに長時間通電しても、箔状抵抗体
に電力集中による断線が生じにくく、セラミックスヒー
ターの寿命が長くなる。
ックプレス法によって複数のセラミックス成形体を作製
する際には、成形圧力を2.5 トン/cm2 以上とすること
が好ましい。この成形圧力を2.5 トン/cm2 よりも大き
くしていっても、本発明の効果にはほとんど変化がな
い。
アイソスタティックプレス成形することにより、複数の
セラミックス成形体を互いに接合する。
方形の、高融点金属からなる金属箔1を準備する。この
厚さは、後述する理由から、25〜50μmとすると更に好
ましい。次いで、金属箔1をサンドブラストやエッチン
グによって加工し、例えば図1(b) に示すような平面的
パターンの箔状抵抗体2を製造する。
に対してほぼ平行に、細長い金属箔が延びた形状となっ
ており、従って、抵抗発熱体2の全体がほぼ同一平面上
にある。抵抗発熱体2の両端には、他の部分より幅の広
い末端部2aが形成され、各末端部2aに、端子取付孔
2bが形成されている。
り付ける。この際には、例えば図1(c) に示すように、
円柱形状の本体の底面に雄ネジ3aを設け、雄ネジ3a
を端子取付孔2bに挿通させる。ナット4の雌ネジ4a
に雄ネジ3aを螺合させ、ナット4を締め付け、端子3
を固定する。
ティックプレス法により2枚の円盤状成形体を作製す
る。この際、好ましくは、まず円盤状の予備成形体を一
軸加圧成形法によって製造し、この予備成形体をコール
ドアイソスタティックプレス成形し、図2(a) に示す円
盤状成形体5を得る。
形体5の接合面5a側に凹部5bを形成する。図中、5cは非
接合面である。次いで、図2(c) に示すように、接合面
5aに箔状抵抗体2を載置し、ナット4を凹部5bに収容す
る。
上記と同様にして作製する。ただし、図中、6aは接合面
であり、6bは凹部であり、6cは非接合面である。そし
て、図2(d) に示すように、接合面6aを接合面5aと対向
させ、端子3を凹部6bに収容し、接合面6aを接合面5a及
び箔状抵抗体2に密着させる。
焼結させることにより、成形体を緻密化させる。そし
て、所定の研削加工を施して端子3の表面を露出させる
ことにより、図3に示すセラミックスヒーター7が得ら
れる。図3においては、円盤状基材8の内部に箔状抵抗
体2が埋設され、一対の端子3が、背面8a側に露出して
いる。
スとしては、窒化珪素、窒化アルミニウム、サイアロン
等を例示できる。本発明者の研究によると、このうち窒
化珪素を使うとヒーターの耐熱衝撃性が高い。また、窒
化アルミニウムを使うと、ハロゲン系腐蝕性ガスに対し
て、高い耐蝕効果が得られる。箔状抵抗体2を構成する
高融点金属としては、タングステン、モリブデン等が好
ましい。また、金属箔は、印刷、蒸着等で用いられる多
孔質のものではなく、緻密質であることは言うまでもな
い。
る。図1〜図3に示した本発明の手順に従って、円盤状
セラミックスヒーター7を製造した。ただし、セラミッ
クスとしては窒化珪素を用い、箔状抵抗体2の材料とし
てはタングステンを用いた。
さを15, 25, 50, 75μm に変更し、サンドブラスト加工
を行ってみた。この結果、サンドブラスト加工は、金属
箔1の厚さが25, 50μm のときが、最も行い易かった。
そこで、金属箔1の厚さを50μm に設定した。
5 トン/cm2 とした。二つの円盤状成形体5を接合する
ときの成形圧力は、5〜7トン/cm2 とした。
って円盤状の予備成形体を作製し、予備成形体の上に箔
状抵抗体2を載置し、この上に窒化珪素粉体を充填し、
一軸加圧成形し、円盤状成形体を得た。この円盤状成形
体をホットプレス焼結し、セラミックスヒーターを得
た。
発明の上記方法により製造した場合は、100 個につい
て、箔状抵抗体2の断線や抵抗値の異常は生じなかっ
た。一方、比較例の方法により製造した場合は、100 個
のうち40個について、箔状抵抗体2の断線か抵抗値の異
常が生じていた。
0 ℃における加熱面の温度分布を調べた。この結果、本
発明の方法により製造した場合は、均熱性が最良のもの
で±2℃、最悪のもので±4℃の温度差が生じていた。
一方、比較例の方法により製造した場合は、均熱性が最
良のもので±2℃、最悪のもので±10℃の温度差が生じ
ていた。
抗体をコイル状に巻回させたものを使用し、セラミック
スヒーターを製造してみた。この場合には、均熱性が最
良のもので±5℃、最悪のもので±25℃の温度差が生じ
ていた。
続して加熱し、箔状抵抗体の断線が生ずるまでの平均時
間を測定した。この結果、本発明の方法により製造した
場合は平均して約20,000時間であった。上記した比較例
の方法により製造した場合は、平均して約5,000 時間で
あった。
ィック法により成形したセラミックス成形体の間に箔状
抵抗体を挟み、次いでこの積層体をホットプレス焼結し
ている。即ち、上記セラミックス成形体の密度は、箔状
抵抗体を挟むときには既に高密度であるので、ホットプ
レス焼結の段階でも箔状抵抗体の断線や位置ズレ、ねじ
れ等は生じない。従って、不良品の発生は少なくなり、
加熱面の温度分布の均熱性は向上する。
れによるクラックが生じないことから、こうした変形、
クラック部分に電力集中が生ずることもない。従って、
セラミックスヒーターに長時間通電しても、箔状抵抗体
に電力集中による断線が生じにくく、セラミックスヒー
ターの寿命が長くなる。
は、箔状抵抗体2を示す平面図である。(c) は、端子取
付孔2bの周辺を示す斜視図である。
おける状態を模式的に示す断面図である。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 コールドアイソスタティックプレス法に
より複数のセラミックス成形体を作製し、高融点金属か
らなる箔状抵抗体を前記セラミックス成形体の間に挟ん
だ状態で複数の前記セラミックス成形体を積層し、この
積層体をホットプレス焼結することにより、緻密質のセ
ラミックス基材の内部に前記箔状抵抗体が埋設されたセ
ラミックスヒーターを得る、セラミックスヒーターの製
造方法。 - 【請求項2】 前記積層体をコールドアイソスタティッ
クプレス成形することにより、複数の前記セラミックス
成形体を接合する、請求項1記載のセラミックスヒータ
ーの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5046715A JP2766443B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | セラミックスヒーターの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5046715A JP2766443B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | セラミックスヒーターの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06260263A true JPH06260263A (ja) | 1994-09-16 |
JP2766443B2 JP2766443B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=12755050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5046715A Expired - Lifetime JP2766443B2 (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | セラミックスヒーターの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2766443B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6225606B1 (en) | 1998-01-08 | 2001-05-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic heater |
JP2018182059A (ja) * | 2017-04-13 | 2018-11-15 | 日本特殊陶業株式会社 | 半導体製造装置用部品の製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02109289A (ja) * | 1988-10-18 | 1990-04-20 | Hitachi Heating Appliance Co Ltd | 面状発熱体 |
JPH04231384A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-20 | Kawasaki Refract Co Ltd | 加熱調理器具の伝熱体 |
-
1993
- 1993-03-08 JP JP5046715A patent/JP2766443B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02109289A (ja) * | 1988-10-18 | 1990-04-20 | Hitachi Heating Appliance Co Ltd | 面状発熱体 |
JPH04231384A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-20 | Kawasaki Refract Co Ltd | 加熱調理器具の伝熱体 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6225606B1 (en) | 1998-01-08 | 2001-05-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic heater |
JP2018182059A (ja) * | 2017-04-13 | 2018-11-15 | 日本特殊陶業株式会社 | 半導体製造装置用部品の製造方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2766443B2 (ja) | 1998-06-18 |
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