KR101299495B1 - 세라믹스 히터, 히터 급전 부품 및 세라믹스 히터의제조방법 - Google Patents

Abstract

세라믹스 히터 상에 직접 적재된 피가열물을 균일하게 가열할 수 있고, 가열 효율도 높고, 히터 본체가 대형화되지 않고 콤팩트하며, 불순물이나 미립자의 비산이 적고 수명이 긴 저렴한 세라믹스 히터를 제공한다.

1쌍 이상의 관통구멍(13)이 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 판형상 부재(12)와, 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층(19)과, 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층(21)을 구비한 세라믹스 히터(11)로서, 관통구멍에 도전성 세라믹스로 이루어지는 접속부재(14)가 삽입되고, 상기 접속부재의 일단면(16)이 판형상 부재의 주면(15)과 동일 평면을 이루고, 접속부재는 도전층(19)이 피복되어 판형상 부재에 고정됨과 아울러, 히터 패턴(20)을 갖는 도전층과 접속되고, 접속부재의 반대측은 판형상 부재로부터 돌출됨과 아울러 상기 돌출부(18)는 피복층이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 세라믹스 히터.

관통구멍(113)이 형성된 절연성의 판형상 부재(112)와, 도전성의 도전층(119)과, 절연성의 피복층(121)을 구비한 세라믹스 히터(111)로서, 관통구멍에 도전성의 접속부재(114)가 삽입되고, 일단면(116)이 판형상 부재의 주면(115)과 동일 평면을 이루며 도전층이 피복되어 판형상 부재에 고정되고, 반대측은 돌출부(118)가 피복층이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 것이며, 일단에 접속부재의 돌출부(118)가 삽입되는 오목부(125)를 갖는 도전성 세라믹스로 이루어지는 봉형상의 도전 부재(122)와 그 외표면에 설치된 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호 층(124)을 갖는 별체의 히터 급전 부품(130)을 구비하고, 접속부재(114)가 접속되는 일단의 끝면(123)의 최외부(127)로부터 오목부까지가 3㎜ 이상인 세라믹스 히터.

Description

세라믹스 히터, 히터 급전 부품 및 세라믹스 히터의 제조방법{CERAMICS HEATER, HEATER POWER FEEDING COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING CERAMICS HEATER}

도 1은 본 발명의 세라믹스 히터의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 세라믹스 히터의 판형상 부재 및 접속부재의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 3은 본 발명의 세라믹스 히터의 판형상 부재 및 접속부재의 일례를 나타내는 측면도이다.

도 4는 본 발명의 세라믹스 히터의 히터 패턴의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 5는 본 발명의 세라믹스 히터의 이면의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 6은 본 발명의 세라믹스 히터의 급전부재를 접속부재에 접속하는 일례를 나타내는 단면도이다.

도 7은 본 발명의 세라믹스 히터의 급전부재를 접속한 일례를 나타내는 단면도이다.

도 8은 본 발명의 세라믹스 히터의 급전부재를 접속부재에 접속하는 다른 일례를 나타내는 단면도이다.

도 9는 본 발명의 세라믹스 히터의 급전부재를 접속한 다른 일례를 나타내는 단면도이다.

도 10은 종래기술의 2영역식의 세라믹스 히터의 히터 패턴의 영역 분할의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 11은 본 발명의 세라믹스 히터의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 12는 본 발명의 세라믹스 히터의 본체의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 13은 본 발명의 히터 급전 부품의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 14는 본 발명의 세라믹스 히터 본체의 판형상 부재 및 접속부재의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 15는 종래기술의 세라믹스 히터 본체의 판형상 부재 및 봉형상 부재의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 16은 종래기술의 히터 급전 부품의 일례를 나타내는 단면도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 … 피가열물의 적재위치 2 … 제1가열영역

3 … 제2가열영역 4, 5 … 봉형상 부재

6 … 도전 경로 11 … 세라믹스 히터

12 … 판형상 부재 13 … 관통구멍

14 … 접속부재 15,17 … 판형상 부재의 주면

16 … 접속부재의 일단면 18 … 돌출부(단자)

19 … 도전층 20 … 히터 패턴

21 … 피복층 22 … 도전층의 제거부(홈)

31 … 관형상 부재 32 … 저부

33 … 관통구멍 34 … 급전부재

35 … 오목부 36 … 접속부

37 … 급전부재 상의 피막

101 … 피가열물의 적재위치 102 … 봉형상 부재의 나사머리

110 … 세라믹스 히터 111 … 세라믹스 히터 본체

112 … 판형상 부재 113 … 관통구멍

114 … 접속부재 115,117 … 판형상 부재의 주면

116 … 접속부재의 일단면 118 … 돌출부(접속단자)

119 … 도전층 120 … 히터 패턴

121 … 피복층 122,122a … 도전 부재

123,123a … 히터 급전 부품의 일단면 124,124a … 보호층

125,125a … 오목부 126,126a … 전원단자

127,127a … 히터 급전 부품의 일단면의 최외부

128 … 플랜지부 130,130a … 히터 급전 부품

본 발명은, 반도체의 제조공정에 있어서의 반도체 웨이퍼의 가열이나, 화학 기상증착법, 스퍼터법에 의해 박막을 형성할 때의 기재의 가열에 사용되는 세라믹스 히터, 히터 급전부품 및 세라믹스 히터의 제조방법에 관한 것이다.

반도체의 제조공정에 있어서의 반도체 웨이퍼의 가열이나, 화학기상증착법, 스퍼터법에 의해 박막을 형성할 때의 기재의 가열에 사용되는 세라믹스 히터에는, 질화규소나 질화알루미늄, 질화붕소 등의 소결체로 이루어지는 지지 기재에, 금속의 박이나 권취선으로 이루어지는 발열체나, 금속입자 또는 도전성 세라믹 입자를 포함하는 도전성 페이스트를 스크린인쇄함으로써 형성된 발열체를 매설한 구조의 히터가 사용되고 있다(특허문헌1, 특허문헌2 참조).

그러나 스크린인쇄에 의해 히터 패턴을 형성한 경우, 발열층의 막두께가 불균일하게 되기 쉬워, 균열성이 좋은 히터가 되지 않는 경우가 있다. 또한, 스크린인쇄에 이용되는 페이스트에 함유되는 유기물이나, 세라믹 소결체에 함유되는 소결 조제 성분이, 불순물의 발생원으로 될 가능성이 있다.

이에 대하여, 화학기상증착법이 의해 생성된 열분해 질화붕소로 이루어지는 지지 기재 상에, 화학기상증착법이 의해 열분해 그래파이트로 이루어지는 도전층을 성막하고, 이것에 기계가공을 실시하여 원하는 히터 패턴을 형성하고, 또한 화학기상증착법이 의해 열분해 질화붕소로 이루어지는 피복층으로 히터 패턴을 덮은 것은, 균일한 막두께의 도전층을 얻기 쉽고, 균열성이 좋은 세라믹스 히터로 할 수 있다(특허문헌3 참조).

또한, 지지 기재, 도전층, 피복층 전부가 화학기상증착법으로 제조되므로, 소결법에 의해 제조된 것보다 고순도이며 반도체 웨이퍼가 불순물에 의해 오염되기 어렵다는 이점이 있어, 가열 프로세스에서는 유리하다.

이 화학기상증착법이 의해 생성된 열분해 질화붕소로 이루어지는 지지 기재 상에, 화학기상증착법이 의해 열분해 그래파이트로 이루어지는 도전층을 성막하고, 이것에 기계가공을 실시하여 원하는 히터 패턴을 형성하고, 또한 화학기상증착법이 의해 열분해 질화붕소로 이루어지는 피복층으로 히터 패턴을 덮어 이루어지는 히터는, 히터 패턴의 양단에 관통구멍을 형성함과 아울러, 관통구멍의 주위의 피복층을 제거하여 도전층을 노출시키고, 이 도전층 노출부분에 전원으로부터의 도선을 금속, 또는 그래파이트나 탄소/탄소복합재료 등의 탄소재료로 이루어지는 볼트, 너트로 고정함으로써 전원과 접속된다.

그러나, 상기 접속방법에서는, 탄소와 반응성이 있는 분위기에서는 전원접속부분에서 노출되어 있는 도전층이 소모되어 이상발열을 일으키고, 더욱 소모가 진행되면 방전이 일어나 히터가 파손되어 버리기 때문에, 히터의 사용조건(가열온도, 분위기)이 제한된다는 문제가 있다. 또한, 그래파이트나 탄소/탄소복합재료 등으로 이루어지는 볼트, 너트를 사용한 경우, 이것이 미립자의 발생원으로 된다. 또한, 금속제의 볼트나 너트를 사용한 경우, 사용 개시로부터 어느 정도의 기간은, 그래파이트나 탄소/탄소복합재료 등으로 이루어지는 볼트, 너트를 사용한 경우보다 미립자는 발생하기 어렵다. 그러나 장기간 계속해서 사용하면, 예컨대 금속제의 볼트나 너트이여도 열에 의해 열화되어 버려, 역시 미립자의 발생원으로 된다는 문제가 있다. 또한, 처리하는 반도체 웨이퍼를 금속 오염시킬 위험도 있다.

이들 문제를 해결하는 것으로서, 특허문헌4에 기재된 세라믹스 히터를 들 수 있다. 이것은, 열분해 질화붕소로 이루어지는 기재에, 열분해 그래파이트로 이루어지는 히터 패턴을 설치한 것을 히터 본체로 하고, 히터 패턴의 양단에 위치하는 접촉단에 관통구멍을 형성하고, 그래파이트 나사를 이용하고, 관통구멍을 통해서 소정의 길이의 그래파이트 봉형상 부재를 히터 패턴과는 반대측의 면에 위치하도록 고정한 후, 히터 본체, 그래파이트 나사, 그래파이트 봉형상 부재를 일체적으로 열분해 질화붕소로 이루어지는 피복층으로 덮은 구조의 세라믹스 히터이다.

그리고, 그래파이트 나사 및 그래파이트 봉형상 부재의 설치를 기계적 및 전기적으로 강고하게 하기 위해서, 플렉서블 그래파이트 와셔가 그래파이트 나사~히터 본체간 및 히터 본체~그래파이트 봉형상 부재간에 배치되어 있다. 그래파이트 봉형상 부재의, 그래파이트 나사에 의해 히터 본체에 고정되어 있는 일단과는 반대측의 타단에는, 열분해 질화붕소로 이루어지는 피복층이 형성되어 있지 않고, 이 부분에 전원으로부터의 도선이 접속된다.

이 특허문헌4에 기재된 히터이면, 히터 패턴을 형성하는 열분해 그래파이트로 이루어지는 도전층이나, 그래파이트 나사, 그래파이트 봉형상 부재 등 탄소재료로 이루어지는 부재가, 거의 완전히 열분해 질화붕소로 이루어지는 피복층으로 덮어져 있으므로, 탄소와 반응성이 있는 분위기에서도 사용가능한 히터로 되고, 또한 그래파이트 나사, 그래파이트 봉형상 부재 등으로부터의 미립자의 발생도 억제할 수 있다.

또한, 그래파이트 봉형상 부재의, 그래파이트 나사에 의해 히터 본체에 고정되어 있는 일단과는 반대측의 타단은, 열분해 질화붕소로 이루어지는 피복층이 형 성되어 있지 않고, 이 부분에 전원으로부터의 도선이 접속되어 있지만, 이 부분은 소정의 길이를 갖는 그래파이트 봉형상 부재분만큼 히터 패턴으로부터 거리가 떨어져 있기 때문에, 온도가 낮게 억제되어 있다. 따라서 탄소와 반응성이 있는 분위기에서 사용해도, 소모는 어느 정도 적다. 또한, 도선의 접속에 금속제의 나사를 사용해도, 온도가 낮으므로, 금속제의 나사가 열에 의해 열화되서 미립자의 발생원으로 되는 것도 적다.

여기서, 세라믹스 히터에 의해 반도체 웨이퍼를 가열하는 주된 방법은, 반도체 웨이퍼와 히터를 접촉시키지 않고, 히터로부터의 복사광에 의해 가열하는 방법과, 반도체 웨이퍼를 히터 상에 직접 놓고, 열전도에 의해 가열하는 방법이 있다.

감압하에서 복사 가열을 행하는 경우, 사용 시간이 길어짐에 따라서, 프로세스 가스의 유입에 기인하는 막부착이나, 주위부재로부터의 비산물의 부착에 의해 히터 표면이 더러워지고, 이 때문에 복사율이 변화되어, 동일한 전력으로도 반도체 웨이퍼를 동일하게 가열할 수 없게 되는 일이 있다. 이러한 현상은, 특히 1000℃ 이상의 고온 프로세스에서 현저하다.

직접 가열의 경우에는 이러한 문제가 없다. 또한 직접 가열쪽이 복사 가열보다도 가열 효율이 좋기 때문에, 고온의 프로세스에서는 직접 가열이 비용적으로도 바람직하다.

그러나, 특허문헌4에 기재된 히터에서는, 그래파이트 봉형상 부재를 고정하는 그래파이트 나사의 머리가 히터의 가열면에 돌출되어 있다. 따라서, 피가열물을 히터 위에 직접 적재하여 가열을 행하는 경우에는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 그래파이트 봉형상 부재의 설치 위치(봉형상 부재의 나사머리(102))는 히터 상의 피가열물이 적재되는 영역(101)보다 반드시 외측으로 해야만 하고, 이 때문에 히터가 대형화된다라는 문제가 있다. 또한, 특허문헌3에 기재된 히터도 마찬가지의 문제가 있고, 전원으로부터의 도선을 고정하기 위한 나사나 너트가 세라믹스 히터의 가열면 상에 돌출하기 때문에, 피가열물을 히터 위에 직접 적재하여 가열을 행하는 경우에는, 전원으로부터의 도선의 설치 위치는 히터 상의 피가열물이 적재되는 영역보다 반드시 외측으로 해야만 하여, 역시 히터가 대형화되어 버린다.

또한, 최근의 반도체 웨이퍼의 대직경화에 따라, 이것을 가열하는 히터도 대형의 것이 사용되도록 되어 오고 있지만, 전류값, 전압값을 과대하게 하지 않기 위해서, 또는, 반도체 웨이퍼의 온도분포의 개선 등의 이유에 의해, 제1전원에 의해 가열되는 히터 중심 부근의 제1발열영역과, 그 외측의 제2전원에 의해 가열되는 제2발열영역을 설치하고, 2대의 전원에 의해 히터를 가열한다는 2영역식의 히터가 이용되는 경우가 많다.

특허문헌4에 기재된 구조의 히터로 2영역식의 히터로 하고, 반도체 웨이퍼를 직접 놓고 가열할 경우, 히터의 제1가열영역과 제2가열영역의 형상은, 그래파이트 나사의 머리가 히터의 가열면에 돌출되어 있기 때문에, 도 10에 나타낸 형상으로 해야만 한다. 또한, 특허문헌3에 기재된 구조의 히터로 2영역식의 히터로 할 경우도 마찬가지이며, 반도체 웨이퍼를 직접 놓아 가열할 경우, 히터의 제1가열영역과 제2가열영역의 형상은, 도 10에 나타낸 형상으로 해야만 한다. 특허문헌3에 기재된 구조의 히터에서는, 히터 패턴의 양단에 관통구멍을 형성함과 아울러, 관통구멍의 주위의 피복층을 제거하여 도전층을 노출시키고, 이 도전층 노출부분에 전원으로부터의 도선을 볼트, 너트로 고정함으로써 전원과 접속되므로, 히터의 가열면 상에 볼트, 너트가 돌출하기 때문이다.

도 10의 히터 패턴의 형상의 문제점은 이하와 같다.

반도체 웨이퍼는 도 10의 점선부분(1)의 내측영역에 적재된다. 히터의 중앙부가 제1가열영역(2), 그 외측이 제2가열영역(3)이다. 제1가열영역(2)에 접속되는 그래파이트 봉형상 부재(4), 제2가열영역(3)에 접속되는 그래파이트 봉형상 부재(5)가 각각 히터 최외주부에 설치되어 있다. 즉, 히터 중앙부에 위치하는 제1가열영역(2)에 접속되는 그래파이트 봉형상 부재(4)가 히터 최외주부에 설치되기 때문에, 제1가열영역(2)과 그래파이트 봉형상 부재(4)를 연결하는 도전 경로(6)를 제2가열영역(3) 중에 설치해야만 한다.

따라서 제2전원에 의해 가열되는 제2발열영역(3) 안에, 제1전원에 의해 가열되는 발열체가 존재하게 되고, 제1전원과 제2전원의 전력 밸런스 과정에서, 이 도전 경로(6)의 부분이 국소적인 발열부, 또는 국소적인 저온부로 되고, 웨이퍼의 온도분포에 악영향을 준다는 문제가 있다.

또한, 특허문헌4에 기재된 히터와 같이, 히터 본체, 그래파이트 나사, 그래파이트 봉형상 부재를 일체적으로 열분해 질화붕소로 이루어지는 피복층으로 덮은 구조의 히터에서는, 그래파이트 봉형상 부재 또는 그래파이트 봉형상 부재를 피복하고 있는 열분해 질화붕소의 피복층 등을 파손한 경우, 히터 본체 자체에는 전혀 이상이 없고, 정상적으로 가열할 수 있는 상태이여도, 히터 전체를 교환해야만 한 다는 문제가 있다. 따라서, 반도체 이외의 양산기에 본 구조의 히터를 탑재하는 것은, 현저한 비용상승의 요인이 되고 있다.

[특허문헌1] 일본 특허공개 2004-220966호 공보

[특허문헌2] 일본 특허공개 2004-253799호 공보

[특허문헌3] 일본 특허 제3560456호 공보

[특허문헌4] 일본 특허 제2702609호 공보

그래서, 본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 세라믹스 히터 상에 직접 적재된 피가열물을 균일하게 가열할 수 있고, 가열 효율도 높고, 히터 본체가 대형화되지 않고 콤팩트하며, 불순물이나 미립자의 비산이 적고 수명이 긴 저렴한 세라믹스 히터, 히터 급전 부품 및 세라믹스 히터의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 적어도, 1쌍 이상의 관통구멍이 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 판형상 부재와, 상기 판형상 부재 상에 형성된 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층과, 그 도전층 상에 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층을 구비한 세라믹스 히터로서, 상기 판형상 부재의 관통구멍에 도전성 세라믹스로 이루어지는 접속부재가 삽입되고, 그 접속부재의 관통구멍에 삽입된 끝면이 상기 판형상 부재의 도전층이 형성되는 주면과 동일 평면을 이루고, 상기 접속부재는 상기 도전층이 피복되어 판형상 부재에 고정됨과 아울 러, 상기 판형상 부재의 주면 상에 형성된 히터 패턴을 갖는 상기 도전층과 접속되고, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입된 측과 반대측은 상기 판형상 부재로부터 돌출됨과 아울러 상기 돌출부는 상기 피복층이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 것임을 특징으로 하는 세라믹 히터가 제공된다(청구항 1).

이와 같이, 접속부재의 일단면이, 판형상 부재의 주면과 동일 평면을 이루고, 판형상 부재의 주면 상에 형성된 히터 패턴을 갖는 도전층과 접속된 것으로 하면, 접속부재의 설치 위치를 판형상 부재 상의 피가열물이 적재되는 영역보다 외측으로 할 필요가 없어, 히터 본체가 대형화되지 않고 콤팩트한 구조이며, 상기 동일 평면 상에 형성된 히터 패턴에 의해, 평탄한 히터 상에 직접 적재된 피가열물을, 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있는 세라믹스 히터로 할 수 있다.

또한, 접속부재는 판형상 부재로부터 돌출됨과 아울러, 상기 돌출부는 상기 피복층이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 것으로 함으로써, 별도 설치한 급전부재에 접속할 수 있고, 파손되기 어려움과 아울러, 급전부재가 파손되었더라도 교환하는 것이 가능하므로, 히터 수명이 길어져 제조비용도 저감된다.

또한, 접속부재는 도전층이 피복되어 판형상 부재에 고정되기 때문에, 히터 열 및 히터 중량에 의해 파손되기 쉬운 나사 등을 이용하는 일 없이, 도전층과 접속부재의 접촉이 양호하며 내구성이 높게 되어, 히터 수명이 길어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 적어도, 절연성 세라믹스로 이루어지는 판형상 부재에 1쌍 이상의 관통구멍을 형성하고, 그 판형상 부재 상에 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층을 형성하고, 그 후, 그 도전층 상에 절연성 세라믹스로 이루어지 는 피복층을 형성하는 세라믹스 히터의 제조방법으로서, 도전성 세라믹스로 이루어지는 접속부재를 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입하여, 그 접속부재의 관통구멍에 삽입된 끝면이 상기 판형상 부재의 주면과 동일 평면을 이루고, 상기 접속부재의 관통구멍에 삽입된 측과 반대측을 상기 판형상 부재로부터 돌출하도록 한 후, 상기 접속부재 및 상기 판형상 부재를 일체적으로 피복하도록 상기 도전층을 형성하여 접속부재와 판형상 부재를 고착하고, 상기 판형상 부재의 주면 상의 상기 도전층을 가공하여 히터 패턴을 형성하고, 그 후, 상기 판형상 부재, 상기 접속부재, 및 상기 도전층을, 상기 접속부재의 돌출부를 제외하여 일체적으로 피복하도록 상기 피복층을 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법이 제공된다(청구항14).

이와 같이, 접속부재를 판형상 부재의 관통구멍에 삽입하여, 접속부재의 일단면이 판형상 부재의 주면과 동일 평면을 이루도록 하고, 판형상 부재의 주면 상의 도전층을 가공하여 히터 패턴을 형성함으로써, 접속부재의 설치 위치를 판형상 부재 상의 피가열물이 적재되는 영역보다 외측으로 할 필요가 없으므로, 히터 본체가 대형화되지 않고 콤팩트한 구조이며, 평탄한 히터 상에 직접 적재된 피가열물을, 상기 판형상 부재의 주면 상의 도전층을 가공하여 형성한 히터 패턴에 의해, 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있는 히터를 저비용으로 제조할 수 있다.

또한, 접속부재를 판형상 부재로부터 돌출되도록 하고, 상기 돌출부를 제외하여 피복층을 형성함으로써, 상기 돌출부가 단자를 구성하는 것으로 되고, 별도 설치한 급전부재에 접속할 수 있기 때문에, 상기 급전부재가 파손되었더라도 교환 하는 것이 가능하므로 수명이 긴 히터를 제조할 수 있다.

또한, 접속부재 및 판형상 부재를 일체적으로 피복하도록 도전층을 형성함으로써 접속부재와 판형상 부재를 고착하는 것이 가능하다. 특히, 접속부재 및 판형상 부재 전체에 대하여 도전성 세라믹스 재료를 화학기상증착시킴으로써, 접속부재와 판형상 부재를 용이하게 고착할 수 있어, 히터 열 및 히터 중량에 의해 파손되기 쉬운 나사 등을 이용할 필요가 없다.

또한, 간단한 구조이며 파손되기 어려운 것을 용이하게 제작할 수 있기 때문에, 제조비용도 저감할 수 있다.

이 때, 상기 접속부재는, 상기 판형상 부재의 관통구멍에 압입된 것이 바람직하다(청구항 2,15).

이와 같이, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에의 삽입은, 압입에 의한 것으로 하면, 판형상 부재와 접속부재의 접속에, 히터 열 및 히터 중량 등에 의한 파단의 문제의 원인으로 되는 나사를 사용하지 않고 도전층과 접속부재의 접촉을 양호하게 해서 접속부재의 단면적을 작게 할 수 있으므로, 외부로 유출되는 열량을 작게 억제할 수 있어서 피가열물을 보다 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 미립자의 발생원으로 되는 볼트와 너트를 사용할 필요가 없기 때문에, 불순물의 비산이 없으며 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있다. 이 경우, 접속부재의 일단면과 판형상 부재의 주면이 정확하게 동일면으로 되도록, 압입한 후 주면을 평면연삭하는 것 등에 의해 평면가공하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 히터 패턴은, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입된 측의 끝면과 동일 평면을 이루는 상기 판형상 부재의 주면 상, 및/또는, 그 주면과 반대측의 주면 상에 형성되고, 상기 히터 패턴이 형성되지 않은 주면에 있어서는 상기 접속부재끼리가 단락되지 않도록 전기적으로 절연된 것으로 할 수 있다(청구항 3,16).

이와 같이, 상기 히터 패턴을, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입된 측의 끝면과 동일 평면을 이루는 상기 판형상 부재의 주면 상, 및/또는, 그 주면과 반대측의 주면 상에 형성하고, 상기 히터 패턴이 형성되어 있지 않은 주면 상의 도전층을 일부 또는 전부 제거함으로써 상기 접속부재끼리가 단락되지 않도록 전기적으로 절연하면, 평탄한 히터 상에 직접 적재된 피가열물을 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있는 히터로 된다.

또한, 상기 판형상 부재는, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다(청구항 4,17).

이와 같이, 상기 판형상 부재로서, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나를 이용함으로써, 화학기상증착법에 의해 제조할 수 있고, 고온에서의 사용에서도 안정적이며 불순물의 비산이 없어 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있는 히터로 된다.

여기서, 상기 판형상 부재가 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유 하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소인 경우에는, 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄의 함유량이 많아짐에 따라 판형상 부재의 저항율은 작아진다. 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄 함유량은, 히터 패턴간의 절연을 유지할 수 있는 양으로 억제될 필요가 있다.

또한, 상기 접속부재는, 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체 중 어느 하나로 이루어지는 것임이 바람직하다(청구항 5,18).

이와 같이, 상기 접속부재로서, 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체 중 어느 하나로 이루어지는 것을 이용함으로써, 내열성에 우수한 것으로 되는데다가, 외면에 도전층 및 피복층이 피복되므로, 불순물의 비산이 없고 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있는 히터로 된다. 특히, 그래파이트는, 비교적 저렴하며 가공도 용이하기 때문에 더욱 바람직하다.

또한, 상기 도전층은, 열분해 그래파이트, 붕소 및/또는 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다(청구항 6,19).

이와 같이, 상기 도전층을, 열분해 그래파이트, 붕소 및/또는 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트 중 어느 하나를 화학기상증착시키는 것에 의해 형성함으로써, 금속의 박이나 권취선보다 가공이 용이하므로 히터 패턴을 사행 패턴으로 하여, 그 폭이나 두께를 변화시킴으로써, 임의의 온도 경사를 갖게 하거나, 열환경에 따른 발열 분포를 가지게 해서 균열화하거나 하는 것이 용이한 히터로 된다. 또한, 화학기상증착법을 이용하면, 도전성 페이스트를 스크린인쇄에 의해 도포하는 방법보다 두께를 균일하게 할 수 있다.

또한, 상기 접속부재의 돌출부에, 그 접속부재와는 별체이며 도전성 세라믹스 또는 금속으로 이루어지는 봉형상의 급전부재의 일단에 형성된 오목부가 삽입되고, 그 급전부재와 접속된 것임이 바람직하다(청구항 7,20).

이와 같이, 상기 접속부재의 돌출부를, 그 접속부재와는 별체이며 도전성 세라믹스 또는 금속으로 이루어지는 봉형상의 급전부재의 일단에 형성된 오목부에 삽입하고, 그 급전부재와 접속함으로써, 봉형상의 급전부재의 오목부가 형성된 일단과는 반대측의 타단에 도선 등과의 접속부를 설치하여 히터 본체와의 사이에 충분한 거리를 취할 수 있으므로, 상기 도선 등과의 접속부에서의 온도가 낮고, 그 접속에 사용되는 압착단자, 볼트, 나사, 너트 등의 부재의 히터 열에 의한 열화나, 이것에 기인하는 미립자의 비산을 억제할 수 있다.

또한, 상기 급전부재는, 히터 본체와 별체이므로, 상기 급전부재나 이것에 형성된 피막이 손상된 경우에는, 해당 부품만을 교환하면 되기 때문에 수명이 긴 저렴한 히터로 할 수 있다.

이 때, 상기 접속부재의 돌출부는, 상기 돌출부에 수나사가 형성되고, 상기 급전부재의 오목부에 암나사가 형성되고, 상기 수나사가 상기 암나사에 나사결합됨으로써 상기 급전부재에 접속된 것이 바람직하다(청구항 8,21).

이와 같이, 상기 접속부재의 돌출부의 상기 급전부재와의 접속은, 상기 접속부재의 돌출부에 수나사를 형성하고, 상기 급전부재의 오목부에 암나사를 형성하고, 상기 수나사를 상기 암나사에 나사결합함으로써 행하는 히터로 함으로써, 급전부재나 이것에 형성된 피막이 파손된 경우의 부재 교환이 용이하고, 조립도 용이하 며 보관이나 수송시에는 공간을 차지하지 않고 편리성이 높은 것으로 할 수 있다.

또한, 상기 급전부재는, 그래파이트, 외표면이 붕소 및/또는 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트로 피복된 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체, 탄탈, 텅스텐, 몰리브덴, 인코넬, 니켈, 스테인레스 중 어느 하나로 이루어지는 것임이 바람직하다(청구항 9,22).

이와 같이, 상기 급전부재로서, 그래파이트, 외표면이 붕소 및/또는 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트로 피복된 그래파이트, 도전성 탄화규소 소결체, 도전성 탄화붕소 소결체, 탄탈, 텅스텐, 몰리브덴, 인코넬, 니켈, 스테인레스 중 어느 하나로 이루어지는 것을 이용함으로써, 도전성이 높은데다가 융점도 높으므로, 1000℃ 이상의 가열 프로세스에도 대응할 수 있는 히터로 된다. 특히, 그래파이트는, 비교적 저렴하며 가공도 용이하기 때문에 더욱 바람직하다.

또한, 상기 급전부재는, 절연성 세라믹스로 이루어지는 관형상 부재에 의해 둘러싸여진 것임이 바람직하다(청구항 10,23).

이와 같이, 상기 급전부재를, 절연성 세라믹스로 이루어지는 관형상 부재에 의해 둘러싸임으로써, 급전부재로부터의 불순물이나 미립자의 비산이 억제됨과 아울러, 급전부재는 주위의 부재로부터 절연되게 되므로, 급전부재와 주위의 부재 사이의 방전을 방지할 수 있다.

또한, 상기 관형상 부재에 손상이 생긴 경우, 해당 부품만을 교환하면 되므로, 수명이 긴 히터로 할 수 있다.

또한, 이 경우, 상기 관형상 부재는, 일단에 저부를 갖고 그 저부의 중심부 에 관통구멍이 형성된 것이며, 상기 저부의 저면이 히터 본체에 접하고, 상기 관통구멍에, 상기 접속부재의 돌출부가 삽입되고, 또한 상기 급전부재가 삽입됨으로써, 급전부재를 둘러싸는 것으로 할 수 있다(청구항 11,24).

이와 같이, 상기 관형상 부재에 의한 둘러쌈은, 절연성 세라믹스로 이루어지는 관형상 부재의 일단에 저부를 형성하고, 그 저부의 중심부에 관통구멍을 형성하고, 그 관통구멍에 상기 접속부재의 돌출부를 삽입하고, 상기 저부의 저면이 히터 본체에 접하도록 하고, 또한 상기 돌출부에 상기 급전부재를 삽입하여 고정하는 것에 의해 행함으로써, 히터 본체 부근에서의 절연성 세라믹스에 의한 접속부재 및 급전부재의 둘러쌈을 확실하게 할 수 있고, 히터 열 등에 의한 열화에 기인하는 히터 파손이나 불순물ㆍ미립자의 비산을 억제할 수 있다.

또한, 상기 급전부재 상에, 절연성 세라믹스로 이루어지는 피막이 형성된 것이 바람직하다(청구항 12,25).

이와 같이, 상기 급전부재로서, 표면 상에, 절연성 세라믹스로 이루어지는 피막이 형성된 것을 이용함으로써, 급전부재로부터의 불순물이나 미립자의 비산이 더욱 억제됨과 아울러, 급전부재는 주위의 부재로부터 절연되는 히터로 되므로, 급전부재와 주위의 부재 사이의 방전을 방지할 수 있다.

특히, 상기 급전부재 상의 피막이, 오목부와 동선 등에 접속되는 부분을 제외한 전체에 형성되고, 상기 피막이 히터 본체에 밀착하도록 돌출부와 오목부가 접속됨으로써, 도전층이나 접속부재 혹은 급전부재와 반응성이 있는 분위기 하에서 히터를 사용하는 것도 가능하게 되어, 히터 열 등에 의한 열화에 기인하는 히터 파 손이나 불순물ㆍ미립자의 비산을 효과적으로 억제할 수 있다.

특히 이 경우, 급전부재를, 도전성 세라믹스인, 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체로 이루어지는 것으로 하고, 이 위에, 상기 절연성 세라믹스로 이루어지는 피막을 형성하면, 보다 고온에서 안정적이며 불순물의 비산이 적은 것으로 되므로 바람직하다.

또한, 상기 피복층, 상기 관형상 부재, 상기 급전부재 상의 피막은, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다(청구항 13,26).

이와 같이, 상기 피복층, 상기 관형상 부재, 상기 급전부재 상의 피막으로서, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것을 이용함으로써, 화학기상증착법에 의해 용이하게 제조할 수 있고, 고온에서의 사용에서도 안정적이며 불순물의 비산이 없고 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있는 히터로 된다.

여기서 상기 피복층, 상기 관형상 부재, 상기 급전부재가, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소인 경우에는, 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄의 함유량이 많아짐에 따라 저항율은 작아진다. 그 때문에, 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄 함유량은, 상기 피복층에 대해서는, 히터 패턴간 또는 히터 패턴과 피가열물 사이의 절연을 유지할 수 있는 양으로 억제될 필요가 있고, 상기 관형상 부재, 상기 급전부재 상의 피막에 대해서는, 급전부재와 주위부재 사이의 절연을 유지할 수 있는 양으로 억제될 필요가 있다.

종래, 가열시에 불순물의 비산이 없고 고순도가 요구되는 가열 프로세스에 대응하는 내구성이 높은 히터를 제조할 경우, 그래파이트 봉형상 부재의 나사에 의한 설치 위치를 히터 상의 피가열물이 적재되는 영역보다 외측으로 해야만 하므로 히터가 대형화되고, 또한, 히터 본체, 그래파이트 나사, 그래파이트 봉형상 부재를 일체적으로 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층으로 덮은 구조의 히터는, 그래파이트 봉형상 부재 또는 이것을 피복하고 있는 피복층 등이 파손된 경우, 히터 전체를 교환해야만 하여 히터 수명이 짧아지는데다가 고비용이라는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명자들은, 예의 연구를 거듭하여, 적어도, 1쌍 이상의 관통구멍이 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 판형상 부재와, 그 판형상 부재 상에 형성된 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층과, 그 도전층 상에 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층을 구비한 세라믹스 히터로서, 상기 판형상 부재의 관통구멍에 도전성 세라믹스로 이루어지는 접속부재가 삽입되고, 그 접속부재의 관통구멍에 삽입된 끝면이 상기 판형상 부재의 도전층이 형성되는 주면과 동일 평면을 이루고, 상기 접속부재는 상기 도전층이 피복되어 판형상 부재에 고정됨과 아울러, 상기 판형상 부재의 주면 상에 형성된 히터 패턴을 갖는 상기 도전층과 접속되고, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입된 측과 반대측은 상기 판형상 부재로부터 돌출됨과 아울러 상기 돌출부는 상기 피복층이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 세라믹스 히터로 함으로써, 세라믹스 히터 상에 직접 적재된 피가열물을 균일하게 가열할 수 있고, 가열 효율도 높고, 히터 본체가 대형화되지 않고 콤팩트하며, 불순물이나 미립자의 비산이 적고 파손되기 어렵고, 저렴하며 수명이 긴 것으로 되는 것에 상도하여, 본 발명을 완성시켰다.

그리고, 사용시에 히터 열이 크고 히터 중량이 가해지는 부담도 큰 접속부재의 판형상 부재와 접속하는 부분을 압입에 의한 것으로 하여, 나사를 사용하지 않고, 파단 등의 문제나 불순물이나 미립자의 비산을 방지할 수 있고, 한편, 접속부재의 급전부재와의 접속을 나사에 의한 나사결합으로 함으로써, 급전부재나 이것에 형성된 피막이 파손된 경우의 부재 교환을 용이하게 하고, 조립도 용이하며 보관이나 수송시에는 공간을 차지하지 않아 편리성이 높은 세라믹스 히터로 할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 적어도, 1쌍 이상의 관통구멍이 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 판형상 부재와, 상기 판형상 부재 상에 형성된 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층과, 그 도전층 상에 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층을 구비한 세라믹스 히터로서, 상기 판형상 부재의 관통구멍에 도전성 세라믹스로 이루어지는 접속부재가 삽입되고, 그 접속부재의 관통구멍에 삽입된 끝면이 상기 판형상 부재의 도전층이 형성되는 주면과 동일 평면을 이루고, 상기 접속부재는 상기 도전층이 피복되어 판형상 부재에 고정됨과 아울러, 상기 판형상 부재의 주면 상에 형성된 히터 패턴을 갖는 상기 도전층과 접속되고, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입된 측과 반대측은 상기 판형상 부재로부터 돌출됨과 아울러 상기 돌출부는 상기 피복층이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 것이며, 상기 접속부재의 돌출부에 접속되는 상기 접속부재와는 별체의 히터 급전 부품을 구비하고, 그 히터 급전 부품은, 일단에 상기 접속부재의 돌출부가 삽입되어 접속되는 오목부를 갖고 타단에 전원에 접속되는 전원단자를 갖는 도전성 세라믹스로 이루어지는 봉형상의 도전 부재와, 그 도전 부재의 외표면에 설치된 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층을 갖고, 상기 접속부재가 접속되는 일단의 끝면의 최외부로부터 오목부까지가 3㎜ 이상 갖는 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터가 제공된다(청구항 27).

이와 같이, 접속부재의 일단면이, 판형상 부재의 주면과 동일 평면을 이루고, 판형상 부재의 주면 상에 형성된 히터 패턴을 갖는 도전층과 접속된 것으로 하면, 접속부재의 설치 위치를 판형상 부재 상의 피가열물이 적재되는 영역보다 외측으로 할 필요가 없고, 히터 본체가 대형화되지 않고 콤팩트한 구조이며, 상기 동일 평면 상에 형성된 히터 패턴에 의해, 평탄한 히터 상에 직접 적재된 피가열물을, 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있는 세라믹스 히터로 할 수 있다.

또한, 접속부재는 판형상 부재로부터 돌출됨과 아울러, 상기 돌출부는 상기 피복층이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 것으로 함으로써, 상기 접속부재의 돌출부에 접속되는 상기 접속부재와는 별체의 히터 급전 부품을 구비하는 것에 의해, 파손하기 어려운 것으로 된다. 예컨대, 상기 히터 급전 부품, 특히 이것에 설치된 상기 보호층이 파손되었더라도 해당 부품만을 교환하는 것이 가능하므로, 히터의 수명을 길게 하여, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 접속부재는 도전층이 피복되어 판형상 부재에 고정되기 때문에, 히터 열 및 히터 중량에 의해 파손되기 쉬운 나사 등을 이용하는 일 없이, 도전층과 접속부재의 접촉이 양호하며 내구성이 높게 되어, 히터 수명이 길어진다.

또한, 상기 히터 급전 부품은, 일단에 상기 접속부재의 돌출부가 삽입되어 접속되는 오목부를 갖고 타단에 전원에 접속되는 전원단자를 갖는 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전 부재와, 그 도전 부재의 외표면에 설치된 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층을 갖는 것에 의해, 상기 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전 부재가 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층에 의해 프로세스 가스로부터 보호된다.

그리고, 상기 도전 부재가, 봉형상임으로써, 도선 등과의 접속부인 전원단자와 히터 본체 사이에 충분한 거리를 취할 수 있으므로, 상기 도선 등과의 접속부에서의 온도가 낮고, 상기 접속에 사용되는 압착단자, 볼트, 나사, 너트 등의 부재의 히터 열에 의한 열화나, 이것에 기인하는 미립자의 비산을 억제할 수 있다.

또한, 상기 히터 급전 부품의 상기 접속부재가 접속되는 일단의 끝면의 최외부로부터 오목부까지가 3㎜ 이상인 것으로 함으로써, 프로세스 가스에 도전성 세라믹스와 고온에서 반응하는 가스를 사용한 경우에도, 상기 히터 급전 부품의 상기 접속부재가 접속되는 일단의 끝면상의 보호층과 세라믹스 히터 본체의 상기 피복층을 밀착하도록 접속함으로써, 프로세스 가스가, 상기 돌출부 및 오목부의 도전성 세라믹스에 도달하기 어려워져, 상기 돌출부 및 오목부의 도전성 세라믹스의 소모를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 히터 급전 부품은, 반드시 상기와 같은 세라믹스 히터에 접속하는 것에 한정되지 않고, 본 발명에 의하면, 적어도, 일단에 세라믹스 히터 본 체의 접속단자가 삽입되어 접속되는 오목부를 갖고 타단에 전원에 접속되는 전원단자를 갖는 도전성 세라믹스로 이루어지는 봉형상의 도전 부재와, 그 도전 부재의 외표면에 설치된 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층을 갖는 히터 급전 부품으로서, 상기 접속단자가 접속되는 일단의 끝면의 최외부로부터 오목부까지가 3㎜ 이상 갖는 것임을 특징으로 하는 히터 급전 부품이 제공된다(청구항 32).

이와 같이, 상기 히터 급전 부품은, 일단에 세라믹스 히터 본체의 접속단자가 삽입되어 접속되는 오목부를 갖고 타단에 전원에 접속되는 전원단자를 갖는 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전 부재와, 그 도전 부재의 외표면에 설치된 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층을 갖는 것에 의해, 상기 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전 부재가 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층에 의해 프로세스 가스로부터 보호된다.

그리고, 상기 도전 부재가, 봉형상임으로써, 도선 등과의 접속부인 전원단자와 히터 본체 사이에 충분한 거리를 취할 수 있으므로, 상기 도선 등과의 접속부에서의 온도가 낮고, 상기 접속에 사용되는 압착단자, 볼트, 나사, 너트 등의 부재의 히터 열에 의한 열화나, 이것에 기인하는 미립자의 비산을 억제할 수 있다.

또한, 상기 접속단자가 접속되는 일단의 끝면의 최외부로부터 오목부까지가 3㎜ 이상 갖는 것으로 하면, 프로세스 가스에 도전성 세라믹스와 고온에서 반응하는 가스를 사용한 경우에도, 상기 접속단자가 접속되는 상기 히터 급전 부품의 일단의 끝면상의 보호층과 세라믹스 히터 본체의 피복층을 밀착하도록 접속함으로써, 프로세스 가스가, 상기 돌출부 및 오목부의 도전성 세라믹스에 도달하기 어려워져, 상기 오목부의 도전성 세라믹스를 소모시킬 일이 없다.

또한, 상기 히터 급전 부품은, 히터 본체와 별체의 부품이기 때문에, 상기 히터 급전 부품, 특히 이것에 형성된 상기 보호층이 손상된 경우에는, 해당 부품만을 교환하면 되기 때문에, 히터의 수명을 길게 하여, 제조비용도 저감할 수 있는 것으로 할 수 있다.

이 때, 상기 히터 급전 부품은, 상기 접속부재 혹은 상기 접속단자가 접속되는 일단에 플랜지부를 갖는 것이 바람직하다(청구항 28,33).

이와 같이, 상기 히터 급전 부품의 도전 부재는, 상기 접속부재 혹은 상기 접속단자가 접속되는 일단에 플랜지부를 가짐으로써, 용이하게 상기 접속부재 혹은 상기 접속단자가 접속되는 일단의 끝면을 넓힐 수 있고, 상기 끝면의 최외부로부터 오목부까지가 3㎜ 이상인 것으로 할 수 있다. 또한, 이러한 플랜지부의 존재에 의해, 프로세스 가스와의 차단 효과도 한층 향상한다.

또한, 플랜지부 이외의 상기 전원단자를 갖는 부분을 가느다란 봉형상으로 함으로써, 히터로부터, 상기 히터 급전 부품을 경유하여 외부로 유출되는 열량을 적게 할 수 있으므로, 히터의 균열성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 히터 급전 부품의 도전 부재는, 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다(청구항 29,34).

이와 같이, 도전 부재는, 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체 중 어느 하나로 이루어짐으로써, 내열성에 우수한 것으로 되는데다가, 외면에 보호층이 피복되므로, 프로세스 가스에 의해 침식되는 것이나, 불순물의 비산이 없어 고 순도가 요구되는 가열 프로세스에도 안정되게 대응할 수 있는 히터로 된다. 특히, 그래파이트는, 비교적 저렴하며 가공도 용이하기 때문에 더욱 바람직하다.

또한, 상기 히터 급전 부품의 보호층은, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다(청구항 30,35).

이와 같이, 보호층은, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어짐으로써, 도전 부재를 프로세스 가스의 침식으로부터 보호할 수 있고, 또한, 화학기상증착법에 의해 용이하게 제조할 수 있고, 고온에서의 사용에서도 안정적이며 불순물의 비산이 없어 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있는 히터로 된다.

여기서 상기 보호층은, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소인 경우에는, 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄의 함유량이 많아짐에 따라 저항율은 작아진다. 그 때문에, 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄 함유량은, 급전 부품과 주위부재 사이의 절연을 유지할 수 있는 양으로 억제될 필요가 있다.

또한, 상기 히터 급전 부품의 오목부는, 암나사가 형성된 것이 바람직하다(청구항 31, 36), 상기 접속부재의 돌출부에 수나사가 형성되고, 그 수나사가 상기 암나사에 나사결합됨으로써 상기 접속부재에 접속된 것임이 바람직하다(청구항 31).

이와 같이, 히터 본체와 상기 히터 급전 부품의 접속은, 상기 히터 급전 부품의 오목부에 암나사가 형성되고, 상기 접속부재의 돌출부 혹은 상기 접속단자에 수나사가 형성되며, 그 수나사를 상기 암나사에 나사결합함으로써 행해진 것으로 함으로써, 상기 암나사 및 상기 수나사부분은, 직접반응성 분위기에 노출되어 열화할 일은 없다. 또한, 상기 히터 급전 부품, 특히 이것에 형성된 상기 보호층이 파손되었더라도 해당 부품만을 교환하는 것이 가능하므로, 히터의 수명을 길게 하여, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 조립도 용이하므로, 보관이나 수송시에는 공간을 차지하지 않고 편리성이 높은 히터로 할 수 있다.

종래, 가열시에 불순물의 비산이 없고 고순도가 요구되는 가열 프로세스에 대응하는 내구성이 높은 히터를 제조할 경우, 그래파이트 봉형상 부재의 나사에 의한 설치 위치를 히터 상의 피가열물이 적재되는 영역보다 외측으로 해야만 하므로 히터가 대형화되고, 또한, 히터 본체, 그래파이트 나사, 그래파이트 봉형상 부재를 일체적으로 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층으로 덮은 구조의 히터는, 그래파이트 봉형상 부재 또는 이것을 피복하고 있는 피복층 등을 파손한 경우, 히터 전체를 교환해야만 하여 히터 수명이 짧아지는데다가 고비용이라는 문제가 있었다.

또한, 세라믹스 히터 본체와, 전원에 접속하는 전원단자를 갖는 히터 급전 부품을 별체의 것으로 했을 때, 히터 본체와 히터 급전 부품의 접속부에 있어서, 도전성 세라믹스의 소모가 진행되고, 접속부의 저항의 상승에 의한 이상발열, 또한, 방전이 발생하고, 접속부가 소실되어 통전불가능한 상태가 생길 경우가 있었 다.

그래서, 본 발명자들은, 예의 연구를 거듭하여, 적어도, 1쌍 이상의 관통구멍이 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 판형상 부재와, 그 판형상 부재 상에 형성된 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층과, 그 도전층 상에 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층을 구비한 세라믹스 히터로서, 상기 판형상 부재의 관통구멍에 도전성 세라믹스로 이루어지는 접속부재가 삽입되고, 그 접속부재의 관통구멍에 삽입된 끝면이 상기 판형상 부재의 도전층이 형성되는 주면과 동일 평면을 이루고, 상기 접속부재는 상기 도전층이 피복되어 판형상 부재에 고정됨과 아울러, 상기 판형상 부재의 주면 상에 형성된 히터 패턴을 갖는 상기 도전층과 접속되고, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입된 측과 반대측은 상기 판형상 부재로부터 돌출함과 아울러 상기 돌출부는 상기 피복층이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 것이며, 상기 접속부재의 돌출부에 접속되는 상기 접속부재와는 별체의 히터 급전 부품을 구비하고, 그 히터 급전 부품은, 일단에 상기 접속부재의 돌출부가 삽입되어 접속되는 오목부를 갖고 타단에 전원에 접속되는 전원단자를 갖는 도전성 세라믹스로 이루어지는 봉형상의 도전 부재와, 그 도전 부재의 외표면에 설치된 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층을 갖고, 상기 접속부재가 접속되는 일단의 끝면의 최외부로부터 오목부까지가 3㎜ 이상 갖는 것인 세라믹스 히터로 함으로써, 상기 히터 상에 직접 적재된 피가열물을 균일하게 가열할 수 있고, 가열 효율도 높고, 히터 본체가 대형화되지 않고 콤팩트하며, 불순물이나 미립자의 비산이 적고 수명이 긴 저렴한 것으로 되는 것에 상도하여, 본 발명을 완성시켰다.

특히, 상기 접속부재의 돌출부가 접속되는 히터 급전 부품의 일단의 끝면의 최외부로부터 오목부까지가 3㎜ 이상 갖는 것으로 함으로써, 상기 히터 급전 부품의 일단의 끝면상의 보호층과 세라믹스 히터 본체의 피복층을 밀착하도록 접속함으로써, 보호층과 피복층간의 간극을 완전히 없애서, 프로세스 가스의 차단 효과를 충분히 크게 할 수 있고, 프로세스 가스의 침입에 의한, 상기 돌출부 및 오목부의 도전성 세라믹스를 소모시킬 일이 없고, 또한 히터 수명이 길어졌다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

도 1은, 본 발명의 세라믹스 히터의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 2, 3은, 본 발명의 세라믹스 히터의 판형상 부재 및 접속부재의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6, 도 8은, 본 발명의 세라믹스 히터의 급전부재를 접속부재에 접속하는 일례를 나타내는 도면이다.

본 발명의 세라믹스 히터는, 1쌍 이상의 관통구멍(13)이 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 판형상 부재(12)와, 그 판형상 부재(12) 상에 형성된 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층(19)과, 그 도전층(19) 상에 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층(21)을 구비한 세라믹스 히터(11)로서, 판형상 부재(12)의 관통구멍(13)에 도전성 세라믹스로 이루어지는 접속부재(14)가 삽입되고, 그 접속부재(14)의 관통구멍(13)에 삽입된 끝면(16)이 판형상 부재(12)의 도전층(19)이 형성되는 주면(15)과 동일 평면을 이루고, 접속부재(14)는 도전층(19)이 피복되어 판형상 부재(12)에 고정됨과 아울러, 판형상 부재(12)의 주면(15) 상에 형성된 히터 패 턴(20)을 갖는 도전층(19)과 접속되고, 접속부재(14)의 판형상 부재(12)의 관통구멍(13)에 삽입된 측과 반대측은 판형상 부재(12)로부터 돌출됨과 아울러 상기 돌출부(18)는 피복층(21)이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 세라믹스 히터이다.

이와 같이, 접속부재의 일단면(16)이 판형상 부재(12)의 주면과 동일 평면을 이루는 것으로 하고, 판형상 부재(12)의 주면(15) 상에 형성된 히터 패턴(20)을 갖는 도전층(19)과 접속된 것으로 하면, 접속부재(14)의 설치 위치를 판형상 부재(12) 상의 피가열물이 적재되는 영역보다 외측으로 할 필요가 없고, 그 영역의 내측에서 임의의 위치에 설치할 수 있으므로, 종래의 것보다 소형의 세라믹스 히터이며 히터의 가열면에 돌기물이 없는 평탄한 히터로 할 수 있다.

게다가, 상기 동일 평면 상에 형성된 히터 패턴(20)에 의해, 평탄한 히터 상에 직접 적재된 피가열물을 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있는 세라믹스 히터로 할 수 있다. 또한, 보다 균열화를 도모하기 위해서, 도 1과 같이, 접속부재의 일단면(16) 상에도 히터 패턴(20)이 형성되어 있다.

또한, 본 발명의 세라믹스 히터를 2영역식으로 하는 경우에는,도 10에 나타내는 바와 같은 종래의 히터와 달리, 제1가열영역(2)에 접속되는 접속부재(14)를, 제1가열영역(2) 내에 설치할 수 있으므로, 제1가열영역(2)과 접속부재(14)를 연결하는 도전 경로를 제2가열영역(3) 안에 설치할 필요가 없다. 따라서, 2영역식의 경우, 더욱 균열성이 좋은 세라믹스 히터로 할 수 있다(도 4 참조).

또한, 접속부재(14)는 판형상 부재(12)로부터 돌출됨과 아울러, 상기 돌출부(18)는 피복층(21)이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 것으로 함으로써, 오 목부를 형성한 급전부재, 예컨대 도 6, 도 8에 나타내는 바와 같은 봉형상의 급전부재(34)에 접속할 수 있고, 그 급전부재가 파손되었더라도 교환하는 것이 가능하므로, 히터 수명이 길어진다.

또한, 접속부재(14)는 도전층(19)이 피복되어 판형상 부재(12)에 고정되기 때문에, 히터 열 및 히터 중량 등에 의해 파손되기 쉬운 나사 등을 이용하는 일 없어, 도전층(19)과 접속부재(14)의 접촉이 양호하며 내구성이 높고, 히터 수명이 긴 것으로 할 수 있다.

또한, 접속부재(14)는, 판형상 부재(12)의 관통구멍(13)에 압입된 것이 바람직하다. 이것에 의해, 판형상 부재와 접속부재의 접속에, 히터 열의 크기 및 히터 중량이 가해지는 부담이 큰 것 등에 의한 파단의 문제의 원인으로 되는 나사를 사용하지 않으므로, 도전층과 접속부재의 접촉을 장기간에 걸쳐서 양호하게 유지하고, 안정되게 사용할 수 있는 장수명의 세라믹스 히터로 할 수 있다.

또한, 접속부재(14)는, 판형상 부재(12)의 관통구멍(13)에 압입된 것으로 함으로써. 나사산 부분의 문제를 방지할 목적으로 부재를 굵은 것으로 할 필요도 없으므로, 접속부재(14)의 단면적을 작게 할 수 있고, 외부로 유출되는 열량을 작게 억제할 수 있어서 피가열물을 보다 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 미립자의 발생원으로 되는 볼트와 너트를 사용할 필요도 없기 때문에, 불순물의 비산이 없어 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있다. 또한 이 경우, 접속부재의 일단면(16)과 판형상 부재의 주면(15)이 더욱 정확하게 동일 평면으로 되도록 하기 위해서, 압입한 후 주면을 평면연삭하는 것 등에 의해 평면가공 하는 것이 바람직하다.

접속부재(14)의 돌출부(18)에는, 도 6, 8에 나타내는 바와 같이, 상기 접속부재(14)와는 별체이며 도전성 세라믹스로 이루어지는 봉형상의 급전부재(34)의 일단에 형성된 오목부(35)가 삽입되고, 상기 급전부재와 접속된 것임이 바람직하다(도 7, 도 9 참조). 이것에 의해, 봉형상의 급전부재의 오목부(35)가 형성된 일단과는 반대측의 타단에 도선 등과의 접속부(36)를 설치하여 히터 본체와의 사이에 충분한 거리를 취할 수 있으므로, 상기 도선 등과의 접속부(36)에서의 온도가 낮고, 그 접속에 사용되는 압착단자, 볼트, 나사, 너트 등의 부재의 히터 열에 의한 열화나, 이것에 기인하는 미립자의 비산을 억제할 수 있다.

또한, 급전부재(34)는, 히터 본체와 별체이므로, 상기 급전부재(34)가 손상된 경우에는, 해당 부품만을 교환하면 되기 때문에 수명이 긴 히터로 할 수 있다.

접속부재(14)의 돌출부(18)는, 돌출부(18)에 수나사가 형성되고, 급전부재(34)의 오목부(35)에 암나사가 형성되고, 수나사가 암나사에 나사결합됨으로써 급전부재에 접속된 것이 바람직하다. 이것에 의해, 전기적 접촉을 확실한 것으로 할 수 있음과 아울러, 급전부재나 이것에 형성된 피막이 파손된 경우의 부재 교환이 용이하고, 조립도 용이하며 보관이나 수송시에는 공간을 차지하지 않아 편리성이 높은 것으로 할 수 있다.

이와 같이 접속부재(14)가, 사용시에 히터 열이 크고 히터 중량이 가해지는 부담도 큰 판형상 부재와 접속하는 부분을 압입에 의한 것으로 하여, 나사를 사용하지 않고, 파단 등의 문제나 불순물이나 미립자의 비산을 방지할 수 있고, 한편, 접속부재의 급전부재의 접속을 나사에 의한 나사결합으로 함으로써, 파손되기 어려운 것으로 할 수 있음과 아울러, 만에 하나, 급전부재(34)나 이것에 형성된 피막이 파손된 경우의 부재 교환을 용이하게 하고, 조립도 용이하며 보관이나 수송시에는 공간을 차지하지 않고 편리성이 높은 세라믹스 히터로 할 수 있다.

접속부재(14)는, 도전성 세라믹스로 이루어지는 것이면 되지만, 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체 중 어느 하나로 이루어지는 것임이 바람직하다. 이것에 의해, 내열성에 우수한 것으로 되는데다가, 상부에 있어서는 외면에 도전층(19) 및 피복층(21)이 피복되므로, 불순물의 비산이 없어 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있는 히터로 된다. 특히, 그래파이트는, 비교적 저렴하며 가공도 용이하기 때문에 더욱 바람직하다.

접속부재(14)의 형상은, 도 1, 도 6, 도 8에 나타내는 바와 같이 원기둥형상을 갖는 볼트형상의 것임이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않고, 관통구멍(13)에 삽입하여 고정할 수 있는 형상이면 된다. 접속부재(14)의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 관통구멍(13)에 삽입되는 부분의 직경은, 3~20㎜, 보다 바람직하게는 8~14㎜로 하면 된다. 직경이 3㎜보다 크면 구부러지기 어렵고, 직경이 20㎜보다 작으면, 접속부재(14)로부터 외부로의 열의 유출이 작아, 히터의 온도분포가 균일해진다.

또한, 판형상 부재(12)는, 1쌍 이상의 관통구멍(13)이 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 것으로서, 히터 패턴(20)이 형성되는 지지 기재로서 기능하는 것이면 되지만, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하 는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 판형상 부재(12)는, 화학기상증착법에 의해 제조할 수 있고, 높은 절연성을 갖고, 고온에서의 사용에 의한 불순물의 비산이 없고 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있다.

특히, 1500℃ 부근의 고온 프로세스에서, 또한 100℃/min 이상의 급속한 승강온도에서도 안정되게 사용할 수 있다. 판형상 부재(12)의 두께는, 1~5㎜로 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2~4㎜이다. 판형상 부재(12)의 두께가 1㎜보다 두꺼우면, 부재에 휘어짐이 발생할 일이 없다. 또한, 5㎜보다 얇으면, 판형상 부재(12)의 두께방향의 열팽창과, 봉형상 부재(14)와의 열팽창량의 차가 지나치게 커지는 일 없이, 압입 부분에서 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층(19)이나 피복층(21)에 크랙이나 박리가 발생하는 일도 없다.

또한, 판형상 부재(12)가 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소인 경우에는, 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄의 함유량이 많아짐에 따라 판형상 부재의 저항율은 작아진다. 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄 함유량은, 히터 패턴간의 절연을 유지할 수 있는 양으로 억제될 필요가 있다.

또한, 판형상 부재(12)의 형상은, 피가열물로서 대직경의 원형의 반도체 웨이퍼를 지지하기 위해서, 도 2, 4와 같이 원반형상이 바람직하지만, 필요에 따라서 다각형의 판형상이어도 된다. 또한, 관통구멍(13)은, 1쌍 이상 형성되지만, 예컨대, 2영역식의 히터의 경우, 도 2, 5와 같이 2쌍 형성된다. 관통구멍(13)의 형상 은, 접속부재(14)를 삽입하여 고정할 수 있는 형상이면, 특별히 한정되지 않지만, 원기둥 형상의 접속부재(14)를 압입하여 고정할 수 있는 원형형상인 것이 바람직하다.

또한, 도전층(19)은, 도전성 세라믹스로 이루어지는 것이며, 판형상 부재(12) 및 그 관통구멍(13)에 삽입된 접속부재(14)를 피복하여 고정하는 것이다. 이것에 의해, 접속부재(14)와 판형상 부재(12)를 고정할 수 있음과 아울러, 도전층과 접속부재의 전기적 접촉을 양호하게 할 수 있다.

도전층(19)은, 열분해 그래파이트, 붕소 및/또는 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트 중 어느 하나로 이루어지는 것으로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 고온까지 안정되게 사용할 수 있고, 금속의 박이나 권취선보다 가공이 용이하기 때문에 히터 패턴을 사행 패턴으로 하여, 그 폭이나 두께를 변화시킴으로써, 임의의 온도 경사를 주거나, 열환경에 따른 발열 분포를 가지게 해서 균열화하거나 하는 것이 용이하게 된다. 또한, 화학기상증착법을 이용하면, 도전성 페이스트를 스크린인쇄에 의해 도포하는 방법보다 두께를 균일하게 할 수 있다.

도전층(19)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 10~300㎛, 특히 30~150㎛로 하는 것이 바람직하다. 히터 온도를 원하는 온도에 도달시키고, 또한 균열화시키기 위해서, 전원용량이나 히터 패턴(20)의 형상과의 균형을 잘 고려하여, 적절한 두께를 선택하면 된다.

히터 패턴(20)은, 예컨대 기계가공에 의해 형성할 수 있지만, 도 1과 같이, 접속부재(14)의 돌출부(18)를 갖는 측과 반대측의 일단면(16)과 판형상 부재의 주 면(15)이 이루는 동일 평면의 판형상 부재의 주면(15) 상에 히터 패턴(20)을 갖는 것으로 할 수 있고, 이 경우, 상기한 바와 같이 접속부재의 끝면(16) 상에도 히터 패턴을 형성할 수 있고, 이러한 히터 패턴(20)으로 하면, 피가열물을 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있다.

이 때, 히터 패턴(20)은, 상기 판형상 부재의 주면(15) 상에 한정되지 않고, 상기 주면과 반대측의 주면(17) 상에 형성해도 되고, 주면(15) 상 및 주면(17) 상 양쪽에 형성해도 되고, 피가열물을 적재하는 평탄도나 필요한 열량 등에 따라 설계할 수 있다.

여기서, 히터 패턴(20)이 형성되지 않은 주면에 있어서는, 상기 접속부재끼리의 단락을 방지하기 위해서, 전기적으로 절연된 것으로 하는 것이 필요하다. 예컨대, 도 5, 도 1에 나타내는 바와 같이, 이면에 홈(22)을 기계가공에 의해 형성하거나 하는 것에 의해 도전층의 제거부를 형성함으로써, 전기적인 절연을 행할 수 있다.

히터 패턴(20)은, 예컨대, 도 4에 나타내는 바와 같이, 2영역식으로 해서, 1쌍의 접속부재가, 내측의 백색부의 제1발열영역(2)을 형성하는 패턴에 전류를 공급할 수 있게 하고, 다른 1쌍의 접속부재(14)가, 외측의 회색부의 제2발열영역(3)을 형성하는 패턴에 전류를 공급할 수 있게 히터 패턴(20)을 형성한다.

급전부재(34)는, 접속부재(14)의 돌출부(18)가 삽입되는 오목부(35)가 형성된 것이면 되지만, 그래파이트, 외표면이 붕소 및/또는 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트로 피복된 그래파이트, 도전성 탄화규소 소결체, 도전성 탄화붕소 소 결체, 탄탈, 텅스텐, 몰리브덴, 인코넬, 니켈, 스테인레스 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

이것에 의해서, 급전부재(34)는, 도전성이 높은데다가 융점도 높으므로, 1000℃ 이상의 가열 프로세스에도 대응할 수 있는 히터로 된다. 특히, 그래파이트는, 비교적 저렴하며 가공도 용이하기 때문에 더욱 바람직하다.

급전부재(34)는, 도 6에 나타내는 바와 같은 절연성 세라믹스로 이루어지는 관형상 부재(31)에 의해 둘러싸여진 것이 바람직하다. 이것에 의해, 급전부재로부터의 불순물이나 미립자의 비산이 억제됨과 아울러, 급전부재는 주위의 부재로부터 절연되는 히터로 되므로, 급전부재와 주위의 부재 사이의 방전을 방지할 수 있다.

또한, 관형상 부재(31)에 손상이 생긴 경우, 해당 부품만을 교환하면 되기 때문에, 수명이 긴 히터로 할 수 있다.

관형상 부재(31)는, 일단에 저부(32)를 갖고 상기 저부의 중심부에 관통구멍(33)이 형성된 것이며, 상기 저부(32)의 저면이 히터 본체에 접하고, 관통구멍(33)에, 접속부재(14)의 돌출부(18)가 삽입되고, 또한 급전부재(34)가 삽입됨으로써, 급전부재(34)를 둘러싸는 것으로 할 수 있다. 이것에 의해서, 히터 본체 부근에서의 절연성 세라믹스에 의한 도전체의 둘러쌈을 확실하게 할 수 있고, 히터 열에 의한 열화에 기인하는 불순물이나 미립자의 비산을 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 도 8과 같이, 급전부재(34) 상에, 절연성 세라믹스로 이루어지는 피막(37)이 형성된 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 급전부재(34)로부터의 불순물이나 미립자의 비산이 억제됨과 아울러, 급전부재(34)는 주위의 부재로부터 절연되는 히터로 되므로, 급전부재(34)와 주위의 부재 사이의 방전을 방지할 수 있다.

특히, 상기 급전부재 상의 피막(37)이, 오목부(35)와 동선 등에 접속하는 부분(36)을 제외한 전체에 형성되고, 상기 피막(37)이 히터 본체에 밀착하도록 오목부(35)와 돌출부(18)가 접속됨으로써, 접속부재(14)나 급전부재(34)와 반응성이 있는 분위기 하에서 히터를 사용하는 것도 가능하게 되고, 반응성 분위기에 침식되는 것에 기인하는 방전, 히터 파손이나 불순물ㆍ미립자의 비산을 효과적으로 억제할 수 있다.

특히 이 경우, 급전부재는, 도전성 세라믹스인, 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체로 이루어지는 것으로 하고, 이 위에, 상기 절연성 세라믹스로 이루어지는 피막을 형성한 것으로 하면, 보다 고온에서 안정적이며 불순물 비산이 적은 급전부재로 되므로 바람직하다.

피복층(21), 관형상 부재(31), 급전부재 상의 피막(37)은, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이, 이들은 화학기상증착법에 의해 용이하게 제조할 수 있고, 고온에서의 사용에서도 안정적이며 불순물의 비산이 없어 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있는 히터로 된다.

여기서 피복층(21), 관형상 부재(31), 급전부재 상의 피막(37)이, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소인 경우에는, 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄의 함유량 이 많아짐에 따라 판형상 부재의 저항율은 작아진다.

따라서, 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄 함유량은, 피복층(21)에 대해서는, 히터 패턴간 또는 히터 패턴과 피가열물 사이의 절연을 유지할 수 있는 양으로 억제될 필요가 있고, 관형상 부재(31), 급전부재 상의 피막(37)에 대해서는, 급전부재와 주위부재 사이의 절연을 유지할 수 있는 양으로 억제될 필요가 있다.

이상과 같은 본 발명의 세라믹스 히터는, 접속부재(14)의 일단면(16)이 판형상 부재(12)의 주면(15)과 동일 평면을 이루는 히터 패턴(20)이 형성된 면측에, 대직경의 반도체 웨이퍼 등의 피가열물을 직접 놓아, 급전 단자(18)로부터 전력을 공급함으로써, 히터 본체가 대형화되지 않고 콤팩트한 구조이면서, 피가열물을 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있고, 불순물이나 미립자의 비산이 적기 때문에, 피가열물에의 오염이 적은데다가, 히터 수명이 길다.

이러한 본 발명의 세라믹스 히터는, 판형상 부재(12)에 1쌍 이상의 관통구멍(13)을 형성하고, 상기 판형상 부재(12) 상에 도전층(16)을 형성하고, 그 후, 상기 도전층(16) 상에 피복층(21)을 형성하는 세라믹스 히터(11)의 제조방법에 있어서, 접속부재(14)를 관통구멍(13)에 삽입하여, 접속부재(14)의 일단면(16)이 판형상 부재의 주면(15)과 동일 평면을 이루고, 접속부재(14)의 관통구멍(13)에 삽입된 측과 반대측을 판형상 부재(12)로부터 돌출하게 한 후, 접속부재(14) 및 판형상 부재(12)를 일체적으로 피복하도록 도전층(19)을 형성해서 접속부재(14)와 판형상 부재(12)를 고착하고, 판형상 부재(12)의 주면(15,17) 상의 도전층(19)을 가공하여 히터 패턴을 형성하고, 그 후, 판형상 부재(12), 접속부재(14), 및 도전층(19)을, 접속부재(14)의 돌출부(18)를 제외하여 일체적으로 피복하도록 피복층(21)을 형성함으로써 제조할 수 있다.

이것에 의해서, 세라믹스 히터 상에 직접 적재된 피가열물을 균일하게 가열할 수 있고, 가열 효율도 높고, 히터 본체가 대형화되지 않으며 콤팩트하고, 불순물이나 미립자의 비산이 적어 수명이 긴 본 발명의 세라믹스 히터를 용이하고 저렴하게 제조할 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 나타내서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

(실시예1)

우선, 암모니아 4SLM과 3염화붕소 2SLM을 압력 10Torr, 온도 1850℃에서 반응시켜 직경 310㎜, 두께 2.5㎜의 열분해 질화붕소제의 판형상 부재를 제작했다. 이 판형상 부재의 중심으로부터 반경 102㎜ 상의 2개소와 반경 111㎜ 상의 2개소에 직경 12㎜의 관통구멍을 형성하였다.

다음에, 이 관통구멍에 그래파이트(도요탄소(주), IG-110)로 이루어지는 원기둥 형상의 접속부재(직경:12+0.1~0.2㎜)를 압입한 후, 접속부재의 일단면이 판형상 부재와 동일 평면을 이루도록 평면가공을 실시했다. 또한, 원기둥의 타단은 판형상 부재로부터 20㎜의 부분에서 절단하고, M6의 나사 가공을 실시하여 수나사를 형성하였다.

다음에, 이와 같이 하여 형성한 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같은 판형상 부재와 접속부재에 대하여, 메탄 3SLM과 3염화붕소 0.1SLM을 압력 5Torr, 온도 1750℃에서 열분해시켜 두께 50㎛의 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트로 이루어지는 도전층을 설치하고, 이것에 기계가공을 실시하여 도 4와 같은 히터 패턴을 형성하여, 2영역식의 세라믹스 히터로 하였다.

히터 중심부분의 제1가열영역과, 그 외측에 위치하는 제2가열영역은, 도 4 중의 A로 나타내어진 반경 108.8㎜ 부분에서 분할되어 있고, 제1가열영역은 거의 동심원형상, 제2가열영역은 링 형상을 이루고 있다.

이면에 형성된 도전층은, 도 5에 나타내는 바와 같이 접속부재의 주위에 부분적으로 기계가공을 실시하여 제거하였다. 또한 이 세라믹스 히터 상에 암모니아 5SLM과 3염화붕소 2SLM을 압력 10Torr, 온도 1890℃의 조건에서 반응시켜서, 판형상 부재, 접속부재, 및 도전층을, 접속부재(14)의 돌출부(18)를 제외하여 열분해 질화붕소의 절연막으로 일체적으로 피복하고, 직경 300㎜(12인치)의 대직경의 반도체 웨이퍼를 가열하기 위한 도 1에 나타내는 바와 같은 세라믹스 히터를 완성시켰다.

이 히터를 진공 쳄버에 세트하고, 히터에 온도측정용 열전대를 부착한 후, 진공펌프로 쳄버 내 압력을 5Pa로 감압했다. 그 후 이 히터를 통전하고, 히트 사이클 시험을 행하였다. 온도 상승 속도는 150℃/min, 온도 하강 속도는 100℃/min으로 하고, 300~1100℃의 사이에서 500회의 온도 승강을 문제 없이 행할 수 있었다. 히트 사이클 시험 후, 세라믹스 히터를 진공 쳄버를 취출하고, 외관의 확인을 행한 결과, 절연막에 크랙, 박리 등의 이상은 관찰되지 않았다.

또한, 직경 12㎜, 길이 100㎜의 그래파이트(도요탄소(주), IG-110)로 이루어지는 원기둥 봉형상의 급전부재 상에, 암모니아 5SLM과 3염화붕소 2SLM을 압력 10Torr, 온도 1890℃의 조건에서 반응시켜서, 두께 200㎛의 열분해 질화붕소로 이루어지는 피복층을 형성하였다. 그 후, 급전부재의 일단에 M6의 암나사를 형성하고, 타단에는 전원으로부터의 도선에 접속하기 위해서, 마찬가지로 M6의 암나사를 형성하였다.

이 급전부재를 도 8에 나타내는 바와 같이 상기 본 발명의 세라믹스 히터(11)의 본체에 접속해서 도 9에 나타내는 히터를 완성되고, 이것을 쳄버에 세트하고, 히터에 온도측정용 열전대를 부착하고, 직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼를 히터 상에 적재한 후, 쳄버 내에 6Vol% H₂/Ar을 유량 200ml/min으로 공급했다.

쳄버 내의 분위기가 치환된 후, 이 히터에 통전하고, 1100℃에서 10시간 가열한 결과, 웨이퍼 전면을 균일하게 가열할 수 있었다. 또한, 마찬가지의 조건에서, 1100℃, 500시간의 히터의 연속 가열 시험을 행한 결과, 도중에 방전, 단선은 발생하지 않고, 500시간의 연속 가열 시험을 문제 없이 행할 수 있었다.

이와 같이, 본 발명의 세라믹스 히터이면, 직경 300㎜(12인치)의 대직경의 반도체 웨이퍼를 가열하기 위한 히터이여도, 접속부재의 설치 위치를 판형상 부재 상의 반도체 웨이퍼가 적재되는 영역보다 외측으로 할 필요가 없으므로, 히터 본체가 대형화되지 않고 불과 직경 310㎜정도라는 콤팩트한 구조의 히터로, 피가열물을 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있고, 가열시에 불순물의 비산이 없어 고순 도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응하는 것이 가능하게 되었다.

또한, 실시시에 급전부재를 파손시키는 사고가 있었지만, 예비의 급전부재로 용이하게 교환할 수 있어, 원활하게 가열 처리를 재개할 수 있고, 히터 수명도 긴 것이 확인되었다.

(비교예1)

우선, 암모니아 4SLM과 3염화붕소 2SLM을 압력 10Torr, 온도 1850℃에서 반응시켜서, 실시예보다 큰 직경 350㎜, 두께 2.5㎜의 열분해 질화붕소제의 판형상 부재를 제작했다. 그리고, 판형상 부재 상에 메탄 3SLM과 3염화붕소, 0.1SLM을 압력 5Torr, 온도 1750℃에서 열분해시켜 두께 50㎛의 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트로 이루어지는 도전층을 설치하여, 이것에 기계가공을 실시하여 도 10과 같은 2영역식의 도전로 경로(6)를 갖는 히터 패턴을 형성하였다.

그리고, 도 10과 같이 판형상 부재의 외주부에 직경 5㎜의 관통구멍을 2쌍을 형성하고, 그 관통구멍에, M5의 그래파이트(도요탄소(주), IG-110)나사에 의해, 직경 10㎜, 길이 6㎜의 원기둥 형상의 그래파이트 봉형상 부재를 고정했다. 이 때, 그래파이트 나사~히터 본체간 및 히터 본체~그래파이트 원기둥간에 그래파이트 와셔를 끼워 넣었다.

또한, 이 세라믹스 히터 상에 암모니아 5SLM과 3염화붕소 2SLM을 압력 10Torr, 온도 1890℃의 조건에서 반응시켜서, 판형상 부재, 그래파이트 봉형상 부재, 그래파이트 나사를 열분해 질화붕소의 절연막으로 일체적으로 피복하고, 세라믹스 히터를 완성시켰다.

그러나, 이 히터는, 핸들링이 곤란하므로, 이 히터를 쳄버에 세트하기 전에, 그래파이트 봉형상 부재를 잘못해서 파손시키는 일이 있었다. 이 경우, 히터 본체 자체는 손상이 없음에도 불구하고 그래파이트 봉형상 부재가 히터 본체와 일체적으로 피막되어 있기 때문에, 파손된 그래파이트 원기둥을 교환할 수 없고, 쳄버에 부착할 수 없었기 때문에, 가열 시험을 행할 수 없었다.

또한, 상기와 같이 그래파이트 봉형상 부재를 그래파이트 나사로 접속하는 경우, 나사에 의해 표면이 평탄하게 되지 않으므로, 직경 300㎜의 웨이퍼를 가열하기 위해서는, 직경 350㎜정도의 대형의 히터로서, 그 외주부에 접속부를 형성해야만 하고, 이것은 비용상승의 원인이 되었다. 또한, 도전로(6)가 필요하고 면내의 온도분포도 나쁜 것이었다.

이하, 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다.

도 11은, 본 발명의 세라믹스 히터의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 12는, 본 발명의 세라믹스 히터의 본체의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 13은, 본 발명의 히터 급전 부품의 일례를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 세라믹스 히터(110)는, 1쌍 이상의 관통구멍(113)이 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 판형상 부재(112)와, 그 판형상 부재(112) 상에 형성된 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층(119)과, 그 도전층(119) 상에 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층(121)을 구비한 세라믹스 히터 본체(111)를 갖고, 판형상 부재(112)의 관통구멍(113)에 도전성 세라믹스로 이루어지는 접속부재(114)가 삽입되고, 그 접속부재(114)의 관통구멍(113)에 삽입된 끝면(116)이 판형상 부 재(112)의 도전층(119)이 형성되는 주면(115)과 동일 평면을 이루고, 접속부재(114)는 도전층(119)이 피복되어 판형상 부재(112)에 고정됨과 아울러, 판형상 부재(112)의 주면(115) 상에 형성된 히터 패턴(120)을 갖는 도전층(119)과 접속되고, 접속부재(114)의 판형상 부재(112)의 관통구멍(113)에 삽입된 측과 반대측은 판형상 부재(112)로부터 돌출됨과 아울러 상기 돌출부(118)는 피복층(121)이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 것이고, 상기 접속부재(114)의 돌출부에 접속되는 접속부재(114)와는 별체의 히터 급전 부품(130)을 구비하고, 그 히터 급전 부품(130)은, 일단에 상기 접속부재의 돌출부(118)가 삽입되어 접속되는 오목부(125)를 갖고 타단에 전원에 접속되는 전원단자(126)를 갖는 도전성 세라믹스로 이루어지는 봉형상의 도전 부재(122)와, 그 도전 부재(122)의 외표면에 설치된 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층(124)을 갖고, 상기 접속부재(114)가 접속되는 일단의 끝면(123)의 최외부(127)로부터 오목부(125)까지의 거리(d)가 3㎜ 이상 갖는 것이다.

이와 같이, 접속부재의 일단면(116)이 판형상 부재(112)의 주면과 동일 평면을 이루는 것으로 하고, 판형상 부재(112)의 주면(115) 상에 형성된 히터 패턴(120)을 갖는 도전층(119)과 접속된 것으로 하면, 접속부재(114)의 설치 위치를 판형상 부재(112) 상의 피가열물이 적재되는 영역보다 외측으로 할 필요가 없고, 상기 영역의 내측에서 임의의 위치에 설치할 수 있으므로, 종래의 것보다 소형의 세라믹스 히터이며 히터의 가열면에 돌기물이 없는 평탄한 히터로 할 수 있다.

게다가, 상기 동일 평면 상에 형성된 히터 패턴(120)에 의해, 평탄한 히터 상에 직접 적재된 피가열물을 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있는 세라믹스 히터로 할 수 있다. 또한, 보다 균열화를 도모하기 위해서, 도 11과 같이, 접속부재의 일단면(116) 상에도 히터 패턴(120)이 형성되어 있다.

또한, 접속부재(114)는 판형상 부재(112)로부터 돌출됨과 아울러, 상기 돌출부(118)는 피복층(121)이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 것으로 함으로써, 상기 접속부재(114)의 돌출부(118)에 접속되는 상기 접속부재(114)와는 별체의 히터 급전 부품(130)을 구비함으로써, 파손되기 어려운 것으로 된다. 예컨대, 상기 히터 급전 부품(130), 특히 이것에 설치된 보호층(124)이 파손되었더라도 해당 부품만을 교환하는 것이 가능하므로, 히터의 수명을 길게 하여, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 접속부재(114)는 도전층(119)이 피복되어 판형상 부재(112)에 고정되기 때문에, 히터 열 및 히터 중량 등에 의해 파손되기 쉬운 나사 등을 이용하는 일 없어, 도전층(119)과 접속부재(114)의 접촉이 양호하며 내구성이 높고, 히터 수명이 긴 것으로 할 수 있다.

또한, 히터 급전 부품(130)은, 일단에 접속부재의 돌출부(118)가 삽입되어 접속되는 오목부(125)를 갖고 타단에 전원에 접속되는 전원단자(126)를 갖는 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전 부재(122)와, 그 도전 부재의 외표면에 설치된 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층(124)을 가짐으로써, 상기 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전 부재(122)가 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층에 의해 프로세스 가스로부터 보호된다.

그리고, 히터 급전 부품(130)의 도전 부재(122)가, 봉형상임으로써, 도선 등과의 접속부인 전원단자(126)와 히터 본체(111) 사이에 충분한 거리를 취할 수 있으므로, 상기 도선 등과의 접속부에서의 온도가 낮고, 상기 접속에 사용되는 압착단자, 볼트, 나사, 너트 등의 부재의 히터 열에 의한 열화나, 이것에 기인하는 미립자의 비산을 억제할 수 있다.

여기서, 히터 급전 부품으로서, 도 16과 같은 일단면(123a)에 접속부재의 돌출부가 삽입되어 접속되는 오목부(125a)를 갖고 타단에 전원단자(126a)를 갖는 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전 부재(122a)와, 그 도전 부재(122a)의 외표면에 설치된 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층(124a)을 갖는 봉형상의 급전 부품(130a)을 사용한 경우, 히터 본체와 히터 급전 부품(130a)의 접속부인 돌출부 및 오목부(125a)에 있어서, 도전성 세라믹스의 소모가 진행되고, 접속부의 저항의 상승에 의한 이상발열, 또한, 방전이 발생해서, 접속부가 소실되어 통전불가능한 상태가 생기는 일이 있었다.

이것은, 접속부에 있어서의 히터 본체의 피복층(121)과 급전 부품의 보호층(124a)이, 접촉하고 있는 길이가 짧고, 완전히 간극 없이 밀착하여 프로세스 가스와 차단되어 있지 않고, 미소한 간극이 존재하므로, 산소, 수소, 암모니아 등, 고온에서 그래파이트 등의 도전성 세라믹스를 소모시키는 프로세스 가스 분위기하에서 히터를 사용하는 경우, 이들 가스가 미소한 간극을 통과하여, 접속부인 접촉 부재의 돌출부 및 급전 부품의 오목부(125a)에 도달하고, 도전성 세라믹스를 소모시키기 때문인 것으로 생각되었다.

그래서, 히터 급전 부품(130)은, 접속부재(114)가 접속되는 일단의 끝면(123)의 최외부(127)로부터 오목부(125)까지의 거리(d)가 3㎜ 이상 가지는 것으로 함으로써, 프로세스 가스에 도전성 세라믹스와 고온에서 반응하는 가스를 사용한 경우에도, 히터 급전 부품(130)의 접속부재(114)가 접속되는 일단의 끝면(123) 상의 보호층(124)과 세라믹스 히터 본체(111)의 피복층(121)을 밀착하도록 접속함으로써, 보호층(124)과 피복층(121) 사이의 간극을 거의 완전히 없앨 수 있고, 프로세스 가스를 차단하여, 프로세스 가스의 침입에 의한, 돌출부(118) 및 오목부(125)의 도전성 세라믹스의 소모를 방지할 수 있다. 또한 이것에 의해, 접속부에 있어서의 이상발열, 또한, 방전의 발생을 방지하여, 접속부의 통전을 확실하게 할 수 있다.

특히, 거리(d)를 6㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하며, 10㎜ 이상으로 하면 보다 완전히 프로세스 가스가 진입하는 간극을 없앨 수 있으므로, 더욱 바람직하다. 또한, 20㎜ 이하이면, 부재의 재료의 낭비도 없고 저비용이므로 바람직하다.

히터 급전 부품(130)은, 접속부재(114)가 접속되는 일단에 플랜지부(128)를 갖는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 용이하게 접속부재(114)가 접속되는 일단의 끝면(123)을 넓힐 수 있고, 그 끝면(123)의 최외부(127)로부터 오목부(125)까지의 거리(d)가 3㎜ 이상 가지는 것으로 할 수 있다.

또한, 플랜지부(128) 이외의 전원단자(126)를 갖는 부분을 가느다란 봉형상으로 함으로써, 히터로부터 히터 급전 부품(130)을 경유하여 외부로 유출되는 열량을 적게 할 수 있으므로, 히터의 균열성을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 플랜지 부(128)의 지름을 10㎜ 이상 50㎜ 이하로 하고, 플랜지부(128) 이외의 봉형상의 부분의 지름을 7㎜ 이상 20㎜ 이하로 할 수 있다.

히터 급전 부품(130)의 오목부(125)는, 접속부재의 돌출부(118)와의 전기적인 접속을 위해서, 보호층(124)이 형성되어 있지 않은 노출부가 설치되어 있고, 오목부(125)의 치수는, 접속부재의 돌출부(118)를 삽입하여 접속할 수 있는 치수인 것을 요한다. 예컨대, 오목부(125)의 치수는 2~5㎜로 할 수 있다.

히터 급전 부품(130)의 도전 부재(122)는, 도전성 세라믹스로 이루어지는 것이면 되지만, 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 도전성이 높은데다가 융점도 높으므로 내열성이 우수한 것으로 되는데다가, 불순물의 비산이 적어 고순도가 요구되는 1000℃ 이상의 가열 프로세스에도 안정되게 대응할 수 있는 히터로 된다. 특히, 그래파이트는, 비교적 저렴하며 가공도 용이하기 때문에 더욱 바람직하다.

또한, 히터 급전 부품(130)의 보호층(124)은, 절연성 세라믹스로 이루어지는 것이면, 히터 급전 부품(130)으로부터의 불순물이나 미립자의 비산이 억제됨과 아울러, 히터 급전 부품(130)은 주위의 부재로부터 절연되는 히터로 되므로, 히터 급전 부품(130)과 주위의 부재 사이의 방전을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 보호층(124)이, 오목부(125)와 동선 등에 접속하는 전원단자(126)를 제외한 전체에 형성되고, 상기 보호층(124)이 히터 본체의 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층(121)에 밀착하도록 오목부(125)와 돌출부(118)가 접속됨으로써, 접속부재(114)나 히터 급전 부품(130)의 도전 부재(122)와 반응성이 있는 프로세스 가스 하에서 히터를 사용하는 것도 가능하게 되어, 반응성 분위기에 침식되는 것에 기인하는 방전, 히터 파손이나 불순물ㆍ미립자의 비산을 효과적으로 억제할 수 있다.

이러한 보호층(124)의 재질로서, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 도전 부재(122)를 프로세스 가스의 침식으로부터 보호할 수 있고, 또한, 화학기상증착법에 의해 용이하게 제조할 수 있고, 1500℃ 부근의 고온 프로세스에서, 또한 100℃/min 이상의 급속한 승강온에서도 안정되게 사용할 수 있고, 불순물의 비산이 적어 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있는 히터로 된다.

보호층(124)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 20~300㎛, 특히 50~200㎛로 하는 것이 바람직하다. 20㎛ 이상이면 절연파괴를 일으키는 위험도 없고, 300㎛ 이하이면 박리되는 일도 없어진다.

여기서 보호층(124)은, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소인 경우에는, 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄의 함유량이 많아짐에 따라 저항율은 작아진다. 그 때문에, 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄 함유량은, 급전 부품과 주위부재 사이의 절연을 유지할 수 있는 양으로 억제될 필요가 있다.

상기 히터 급전 부품(130)의 오목부(125)는, 그 오목부에 암나사가 형성되고, 접속부재(114)의 돌출부(118)에 수나사가 형성되고, 그 수나사가 상기 암나사 에 나사결합됨으로써 상기 접속부재에 접속된 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 상기 암나사 및 상기 수나사부분이, 직접반응성 분위기에 노출되어 열화될 일이 없어, 전기적 접촉을 확실한 것으로 할 수 있음과 아울러, 히터 급전 부품(130), 특히 이것에 설치된 보호층(124)이 파손되었더라도 부품교환이 용이하여, 히터의 수명을 길게 하며, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 조립도 용이하므로, 보관이나 수송시에는 공간을 차지하지 않고 편리성이 높은 히터로 할 수 있다. 또한, 보호층(124)과 피복층(121)을 강고하게 밀착시킬 수 있어, 프로세스 가스의 차단 효과도 높다.

이상과 같은 히터 급전 부품(130)에 접속되는 접속부재(114)는, 판형상 부재(112)의 관통구멍(113)에 압입된 것이 바람직하다. 이것에 의해, 판형상 부재와 접속부재의 접속에, 히터 열의 크기 및 히터 중량에 가해지는 부담이 큰 것 등에 의한 파단의 문제의 원인으로 되는 나사를 사용하지 않기 때문에, 도전층과 접속부재의 접촉을 장기간에 걸쳐서 양호하게 유지하고, 안정되게 사용할 수 있는 장수명의 세라믹스 히터로 할 수 있다.

또한, 접속부재(114)는, 판형상 부재(112)의 관통구멍(113)에 압입된 것으로 함으로써, 나사산 부분의 문제를 방지할 목적으로 부재를 굵은 것으로 할 필요도 없으므로, 접속부재(114)의 단면적을 작게 할 수 있어, 외부로 유출되는 열량을 작게 억제할 수 있어서 피가열물을 보다 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있다. 또한, 미립자의 발생원으로 되는 볼트와 너트를 사용할 필요도 없기 때문에, 불순물의 비산이 없어 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있다. 또한 이 경우, 접속부재의 일단면(116)과 판형상 부재의 주면(115)이 보다 정확하게 동일 평면으로 되도록 하기 위해서, 압입한 후 주면을 평면연삭하는 것 등에 의해 평면가공하는 것이 바람직하다.

접속부재(114)의 돌출부(118)는, 상기와 같이, 돌출부(118)에 수나사가 형성되고, 히터 급전 부품(130)의 오목부(125)에 암나사가 형성되며, 수나사가 암나사에 나사결합됨으로써 급전 부품에 접속된 것이 바람직하다.

이렇게 접속부재(114)가, 사용시에 히터 열이 크고 히터 중량이 가해지는 부담도 큰 판형상 부재와 접속하는 부분을 압입에 의한 것으로 하여, 나사를 사용하지 않고, 파단 등의 문제나 불순물이나 미립자의 비산을 방지할 수 있고, 한편, 접속부재의 급전 부품과의 접속을 나사에 의한 나사결합으로 함으로써, 파손되기 어려운 것으로 할 수 있음과 아울러, 만일, 급전 부품(130)이나 이것에 형성한 보호층(124)이 파손된 경우의 부재 교환을 용이하게 하고, 조립도 용이하며 보관이나 수송시에는 공간을 차지하지 않고 편리성이 높은 세라믹스 히터로 할 수 있다.

접속부재(114)의 재질은, 히터 급전 부품(130)과 마찬가지의 도전성 세라믹스로 이루어지는 것이면 되고, 접속부재(114)의 형상은, 도 11, 도 12에 나타내는 바와 같이 원기둥형상을 갖는 볼트형상의 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않고, 관통구멍(113)에 삽입하여 고정할 수 있는 형상이면 된다. 접속부재(114)의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 관통구멍(113)에 삽입되는 부분의 직경은, 3~20㎜, 보다 바람직하게는 8~14㎜로 하면 된다. 직경이 3㎜보다 크면 구부러지기 어렵고, 직경이 20㎜보다 작으면, 접속부재(114)로부터 외부로의 열의 유출이 적어, 히터의 온도분포가 균일해진다.

또한, 판형상 부재(112)는, 1쌍 이상의 관통구멍(113)이 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 것으로서, 히터 패턴(120)이 형성되는 지지 기재로서 기능하는 것이면 되지만, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 판형상 부재(112)는, 화학기상증착법에 의해 제조할 수 있고, 높은 절연성을 갖고, 고온에서의 사용에 의한 불순물의 비산이 없어 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응할 수 있다.

특히, 1500℃ 부근의 고온 프로세스에서, 또한 100℃/min 이상의 급속한 승강온에서도 안정되게 사용할 수 있다. 판형상 부재(112)의 두께는, 1~5㎜로 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2~4㎜이다. 판형상 부재(112)의 두께가 1㎜보다 두꺼우면, 부재에 휘어짐이 발생할 일이 없다. 또한, 5㎜보다 얇으면, 판형상 부재(112)의 두께방향의 열팽창과, 접속부재(114)와의 열팽창량의 차가 지나치게 커지는 일 없이, 압입 부분에서 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층(119)이나 피복층(121)에 크랙이나 박리가 발생할 일도 없다.

또한, 판형상 부재(112)가 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소인 경우에는, 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄의 함유량이 많아짐에 따라 판형상 부재의 저항율은 작아진다. 탄소함유량 또는 규소함유량 또는 알루미늄 함유량은, 히터 패턴간의 절연을 유지할 수 있는 양으로 억제될 필요가 있다.

또한, 판형상 부재(112)의 형상은, 피가열물로서 원형의 반도체 웨이퍼를 지지하기 위해서, 도 14와 같이 원반형상이 바람직하지만, 필요에 따라서 다각형의 판형상이어도 된다. 또한, 관통구멍(113)은, 1쌍만 형성되어도 되지만, 2쌍 이상 형성되어도 좋다. 예컨대, 히터 패턴의 영역을 2영역으로 나눈 2영역식의 히터의 경우에는 2쌍 형성되고, 히터 패턴의 영역을 나눈 영역수에 따른 수의 쌍이 형성된다. 관통구멍(113)의 형상은, 접속부재(114)를 삽입하여 고정할 수 있는 형상이면, 특별히 한정되지 않지만, 원기둥 형상의 접속부재(114)를 압입하여 고정할 수 있는 원형형상인 것이 바람직하다.

또한, 도전층(119)은, 도전성 세라믹스로 이루어지는 것이며, 판형상 부재(112) 및 그 관통구멍(113)에 삽입된 접속부재(114)를 피복하여 고정하는 것이다. 이것에 의해, 접속부재(114)와 판형상 부재(112)를 고정할 수 있음과 아울러, 도전층과 접속부재의 전기적 접촉을 양호하게 할 수 있다.

도전층(119)은, 열분해 그래파이트, 붕소 및/또는 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트 중 어느 하나로 이루어지는 것으로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 고온까지 안정되게 사용할 수 있고, 금속의 박이나 권회선보다 가공이 용이하기 때문에 히터 패턴을 사행 패턴으로 하여, 그 폭이나 두께를 변화시킴으로써, 임의의 온도 경사를 주거나, 열환경에 따른 발열 분포를 가지게 해서 균열화하거나 하는 것이 용이하게 된다. 또한, 화학기상증착법을 이용하면, 도전성 페이스트를 스크린인쇄에 의해 도포하는 방법보다 두께를 균일하게 할 수 있다.

도전층(119)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 10~300㎛, 특히 30~150㎛로 하는 것이 바람직하다. 히터 온도를 원하는 온도에 도달시키고, 또한 균열화시키기 위해서, 전원용량이나 히터 패턴(120)의 형상과의 균형을 잘 고려하여, 적절한 두께를 선택하면 된다.

히터 패턴(120)은, 예컨대 기계가공에 의해 형성할 수 있지만, 도 11과 같이, 접속부재(114)의 돌출부(118)를 갖는 측과 반대측의 일단면(116)과 판형상 부재의 주면(115)이 이루는 동일 평면의 판형상 부재의 주면(115) 상에 히터 패턴(120)을 갖는 것으로 할 수 있고, 이 경우, 상술한 바와 같이 접속부재의 끝면(116) 상에도 히터 패턴을 형성할 수 있고, 이러한 히터 패턴(120)으로 하면, 피가열물을 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있다.

이 때, 히터 패턴(120)은, 상기 판형상 부재의 주면(115) 상에 한정되지 않고, 상기 주면과 반대측의 주면(117) 상에 형성해도 되고, 주면(115) 상 및 주면(117) 상 양쪽에 형성해도 되고, 피가열물을 적재하는 평탄도나 필요한 열량 등에 따라 설계할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 세라믹스 히터는, 접속부재(114)의 일단면(116)이 판형상 부재(112)의 주면(115)과 동일 평면을 이루는 히터 패턴(120)이 형성된 면측에, 반도체 웨이퍼 등의 피가열물을 직접 놓아, 전원으로부터 리드선 등을 나사 등에 의해 부착된 전원단자(126)로부터 전력을 공급함으로써, 히터 본체가 대형화되지 않고 콤팩트한 구조이면서, 피가열물을 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있고, 불순물이나 미립자의 비산이 적기 때문에, 피가열물에의 오염이 적은데다가, 히터 수명이 길다.

특히, 히터 급전 부품(130)은, 접속부재(114)의 돌출부(118)가 접속되는 일단의 끝면(123)의 최외부(127)로부터 오목부(125)까지가 3㎜ 이상 가지는 것이므로, 상기 히터 급전 부품(130)의 일단의 끝면(123) 상의 보호층(124)과 세라믹스 히터 본체(111)의 피복층(121)을 밀착하도록 접속함으로써, 프로세스 가스가 돌출부(118) 및 오목부(125)의 도전성 세라믹스에 도달되기 어려워져, 돌출부(118) 및 오목부(125)의 도전성 세라믹스를 소모시킬 일이 없어, 히터 수명이 매우 길다.

이상과 같이, 본 발명의 히터 급전 부품(130)은, 본 발명의 세라믹스 히터 본체(111)에 접속할 경우를 설명해 왔지만, 반드시 세라믹스 히터 본체(111)의 접속부재(114)의 돌출부(118)에 접속하는 것에 한정되지 않고, 일반의 세라믹스 히터 본체의 접속단자에 접속하는 것이어도 되고, 접속부가 침범되기 어려운 급전 부품으로 할 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 나타내서 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

(실시예2)

우선, 암모니아 4SLM과 3염화붕소 2SLM을 압력 6Torr(800Pa), 온도 1850℃에서 반응시켜 직경 310㎜, 두께 2.5㎜의 열분해 질화붕소제의 판형상 부재를 제작했다. 이 판형상 부재의 중심으로부터 반경 130㎜ 상의 2개소에 직경 12㎜의 관통구멍을 형성하였다.

다음에, 이 관통구멍에 그래파이트(도요탄소(주), IG-110)로 이루어지는 원기둥 형상의 접속부재(직경:12+0.005~0.015㎜)를 압입한 후, 접속부재의 일단면이 판형상 부재와 동일 평면을 이루도록 평면가공을 실시했다. 또한, 원기둥의 타단은 판형상 부재로부터 20㎜의 부분에서 절단하고, M5의 나사 가공을 실시하여 수나사를 형성하였다.

다음에, 이와 같이 하여 형성한 판형상 부재와 접속부재에 대하여, 메탄 3SLM과 3염화붕소 0.1SLM을 압력 5Torr(667Pa), 온도 1750℃에서 열분해시켜 두께 50㎛의 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트로 이루어지는 도전층을 설치하고, 이것에 기계가공을 실시하여, 1영역식의 세라믹스 히터로 하였다. 그리고, 이면에 형성된 도전층은, 접속부재의 주위에 부분적으로 기계가공을 실시하여 제거하고, 전기적으로 단락하지 않도록 했다.

또한 이 세라믹스 히터 상에 암모니아 5SLM과 3염화붕소 2SLM을 압력 10Torr(1333Pa), 온도 1890℃의 조건에서 반응시켜서, 판형상 부재, 접속부재, 및 도전층을, 접속부재(114)의 돌출부(118)를 제외하여 열분해 질화붕소의 절연막으로 일체적으로 피복하고, 도 12에 나타내는 바와 같은 세라믹스 히터 본체를 완성시켰다.

또한, 도 13과 같이, 직경 10㎜, 길이 100㎜이며, 일단만 끝면으로부터 3㎜의 범위내에 있어서 직경 30㎜의 플랜지부를 갖는 그래파이트(도요탄소(주), IG-110)로 이루어지는 봉형상의 도전 부재 상에, 암모니아 5SLM과 3염화붕소 2SLM을 압력 5Torr(667Pa), 온도 1890℃의 조건에서 반응시켜서, 두께 200㎛의 열분해 질화붕소로 이루어지는 보호층을 형성하였다. 그 후, 일단에 M5의 암나사를 형성하고, 타단에는 전원으로부터의 도선에 접속하기 위해서, 마찬가지로 M5의 암나사를 형성하여 히터 급전 부품을 완성하였다. 이 때 직경이 30㎜인 끝면의 최외부로부터 암나사를 형성한 오목부까지의 거리(d)는, 약 12.5㎜이었다.

이 히터 급전 부품을 도 12의 본 발명의 세라믹스 히터 본체에 접속하여 도 11에 나타내는 히터를 완성하고, 이것을 쳄버에 세트하고, 히터에 온도측정용 열전대를 부착하고, 직경 300㎜의 실리콘 웨이프를 히터 상에 적재한 후, 쳄버 내에 6Vol% H₂/Ar을 유량 200ml/min으로 공급했다.

쳄버 내의 분위기가 치환된 후, 이 히터에 통전하고, 1100℃로 가열한 결과, 웨이퍼 전면을 균일하게 가열할 수 있었다. 또한, 마찬가지의 조건에서, 1100℃, 500시간의 히터의 연속 가열 시험을 행한 결과, 도중에 방전, 단선은 발생하지 않고, 500시간의 연속 가열 시험을 문제 없이 행할 수 있었다.

또한, 가열 시험후, 히터 급전 부품을 떼어내서, 히터 급전 부품의 오목부 및 돌출부의 접속단자부분을 확인했지만, 나사에 외관 이상은 관찰되지 않았다.

이와 같이, 본 발명의 세라믹스 히터이면, 접속부재의 설치 위치를 판형상 부재 상의 반도체 웨이퍼가 적재되는 영역보다 외측으로 할 필요가 없으므로, 히터 본체가 대형화되지 않고 콤팩트한 구조의 히터로, 피가열물을 높은 가열 효율로 균일하게 가열할 수 있고, 가열시에 불순물의 비산이 없어 고순도가 요구되는 가열 프로세스에도 대응하는 것이 가능하게 되었다.

또한, 실시시에 히터 급전 부품을 파손시키는 사고가 있었지만, 예비의 히터 급전 부품으로 용이하게 교환할 수 있어, 원활하게 가열 처리를 재개할 수 있고, 히터 수명도 긴 것이 확인되었다.

(실시예3~5)

그래파이트(도요탄소(주), IG-110)로 이루어지는 봉형상의 도전 부재로서, 직경 11㎜(실시예3), 직경 15㎜(실시예4), 직경 25㎜(실시예5)의 플랜지부를 갖는 것을 이용하고, 각각 거리(d)가, 약 3㎜, 약 5㎜, 약 10㎜로 되도록 히터 급전 부품을 제작했다. 그리고, 실시예2와 마찬가지로 도 12의 본 발명의 세라믹스 히터 본체에 접속하여 도 11에 나타내는 세라믹스 히터를 완성하고, 1100℃, 500시간의 히터의 연속 가열 시험을 행한 결과, 도중에 방전, 단선은 발생하지 않고, 500시간의 연속 가열 시험을 문제 없이 행할 수 있었다.

또한, 가열 시험후, 히터 급전 부품을 떼어내서, 히터 급전 부품의 오목부 및 돌출부의 접속단자부분을 확인한 결과, 실시예2와 마찬가지로 나사에 외관 이상은 관찰되지 않았다.

(비교예2)

우선, 암모니아 4SLM과 3염화붕소 2SLM을 압력 6Torr(800Pa), 온도 1850℃에서 반응시켜서, 실시예보다 큰 직경 350㎜, 두께 2.5㎜의 열분해 질화붕소제의 판형상 부재를 제작했다. 그리고, 판형상 부재 상에 메탄 3SLM과 3염화붕소, 0.1SLM을 압력 5Torr(667Pa), 온도 1750℃에서 열분해시켜 두께 50㎛의 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트로 이루어지는 도전층을 설치해서, 이것에 기계가공을 실시하여 히터 패턴을 형성하였다.

그리고, 도 15와 같이 판형상 부재의 외주부에 직경 10㎜의 관통구멍을 2개 소 형성하고, 그 관통구멍에, M5의 그래파이트(도요탄소(주), IG-110) 나사에 의해, 직경 10㎜, 길이 60㎜의 원기둥 형상의 그래파이트 봉형상 부재를 고정했다. 이 때, 그래파이트 나사~히터 본체간 및 히터 본체~그래파이트 원기둥간에 그래파이트 와셔를 끼워 넣었다.

또한, 이 세라믹스 히터 상에 암모니아 5SLM과 3염화붕소 2SLM을 압력 5Torr(667Pa), 온도 1890℃의 조건에서 반응시켜서, 판형상 부재, 그래파이트 봉형상 부재, 그래파이트 나사를 열분해 질화붕소의 절연막으로 일체적으로 피복하여, 세라믹스 히터를 완성시켰다.

그러나, 이 히터는, 핸들링이 곤란하므로, 이 히터를 쳄버에 세트하기 전에, 그래파이트 봉형상 부재를 잘못해서 파손시키는 일이 있었다. 이 경우, 히터 본체 자체는 손상이 없음에도 불구하고 그래파이트 봉형상 부재가 히터 본체와 일체적으로 피막되어 있기 때문에, 파손된 그래파이트 원기둥을 교환할 수 없고, 쳄버에 부착할 수 없었기 때문에, 가열 시험을 행할 수 없었다.

또한, 상기와 같이 그래파이트 봉형상 부재를 그래파이트 나사에서 접속할 경우, 나사에 의해 표면이 평탄하게 되지 않으므로, 그 외주부에 접속부를 형성해야만 하고, 이것은 비용상승의 원인으로 되었다.

(비교예3)

실시예2와 마찬가지로, 도 12에 나타내는 바와 같은 세라믹스 히터 본체를 완성시켰다.

다음에, 도 16과 같이, 직경 10㎜, 길이 100㎜이며, 그래파이트(도요탄소 (주), IG-110)로 이루어지는 그래파이트 봉형상 부재 상에, 암모니아 5SLM과 3염화붕소 2SLM을 압력 5Torr(667Pa), 온도 1890℃의 조건에서 반응시켜서, 두께 200㎛의 열분해 질화붕소로 이루어지는 보호층을 형성하여 도 16과 같은 히터 급전 부품을 완성하였다. 여기서, 접속부재가 접속되는 끝면의 최외부로부터 암나사를 형성한 오목부까지의 거리(d)는, 약 2.5㎜이었다. 그 후, 그래파이트 봉형상 부재의 일단에 M5의 암나사를 형성하고, 타단에는 전원으로부터의 도선에 접속하기 위해서, 마찬가지로 M5의 암나사를 형성하였다.

이 히터 급전 부품을 도 12와 마찬가지의 세라믹스 히터 본체에 접속하여 히터를 완성하고, 이것을 쳄버에 세트하고, 히터에 온도측정용 열전대를 부착하고, 직경 300㎜의 실리콘 웨이프를 히터 상에 적재한 후, 쳄버 내에 6Vol% H₂/Ar을 유량 200ml/min으로 공급했다.

쳄버 내의 분위기가 치환된 후, 이 히터에 통전하고, 1100℃, 500시간의 히터의 연속 가열 시험을 행한 결과, 도중에 방전, 단선은 발생하지 않고, 500시간의 연속 가열 시험을 문제 없이 행할 수 있었다. 그러나, 가열 시험후, 히터 급전 부품을 떼어내서, 히터 급전 부품의 오목부 및 돌출부의 접속단자부분을 확인한 결과, 나사의 밑부분 부근에 소모가 관찰되었다.

또한 반복 사용한 경우, 히터 본체와 히터 급전 부품의 접속부에 있어서, 접속부의 저항의 상승에 의한 이상발열, 또한, 방전이 발생해서, 접속부가 소실되어 통전불가능한 상태가 생길 경우가 있었다. 이것은, 히터 본체의 피복층과 히터 급 전 부품의 보호층이, 완전히 프로세스 가스를 차단하고 있기 때문이 아니라 미소한 간극이 존재하기 때문에, 프로세스 가스가 이들 미소한 간극을 통과하여, 도전성 세라믹스를 소모시키기 때문인 것으로 생각되었다.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 마찬가지의 작용 효과를 거두는 것은, 어떠한 것이여도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

이와 같이, 본 발명에 의해, 세라믹스 히터 상에 직접 적재된 피가열물을 균일하게 가열할 수 있고, 가열 효율도 높고, 히터 본체가 대형화되지 않고 콤팩트하며, 파손되기 어렵고 불순물이나 미립자의 비산이 적고 수명이 긴 저렴한 세라믹스 히터를 제조할 수 있게 되었다.

특히, 사용시에 히터 열이 크고 히터 중량이 가해지는 부담도 큰 접속부재의 판형상 부재와 접속되는 부분을 압입에 의해 접속하는 것으로 하여, 나사를 사용하지 않고, 파단 등의 문제나 불순물이나 미립자의 비산을 방지할 수 있고, 한편, 접속부재의 급전부재의 접속을 나사에 의한 나사결합으로 함으로써, 급전부재나 이것에 형성된 피막이 파손된 경우의 부재 교환을 용이하게 하고, 조립도 용이하며 보관이나 수송시에는 공간을 차지하지 않고 편리성이 높은 세라믹스 히터로 할 수 있다.

특히, 히터 급전 부품은, 접속단자가 접속되는 일단의 끝면의 최외부로부터 오목부까지가 3㎜ 이상 가지는 것이므로, 상기 히터 급전 부품의 일단의 끝면상의 보호층과 세라믹스 히터 본체의 피복층을 밀착하도록 접속함으로써, 보호층과 피복층간의 간극을 완전히 프로세스 가스로부터 차단할 수 있고, 프로세스 가스의 침입에 의한, 접속단자 및 오목부의 도전성 세라믹스를 소모시킬 일이 없어, 히터 수명이 대단히 길다.

Claims (36)

1쌍 이상의 관통구멍이 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 판형상 부재와, 상기 판형상 부재 상에 형성된 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층과, 그 도전층 상에 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층을 포함하는 세라믹스 히터로서, 상기 판형상 부재의 관통구멍에 도전성 세라믹스로 이루어지는 접속부재가 삽입되고, 그 접속부재의 관통구멍에 삽입된 끝면이 상기 판형상 부재의 도전층이 형성되는 주면과 동일 평면을 이루고, 상기 접속부재는 상기 도전층이 피복되어 판형상 부재에 고정됨과 아울러, 상기 판형상 부재의 주면 상에 형성된 히터 패턴을 갖는 상기 도전층과 접속되고, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입된 측과 반대측은 상기 판형상 부재로부터 돌출됨과 아울러 상기 접속부재의 돌출부는 상기 피복층이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하고, 상기 도전층의 두께는 10 ~ 300㎛이고, 상기 피복층의 두께는 50 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 세라믹 히터.

제1항에 있어서, 상기 접속부재는 상기 판형상 부재의 관통구멍에 압입된 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터 패턴은, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입된 측의 끝면과 동일 평면을 이루는 상기 판형상 부재의 주면 상, 또는, 그 주면과 반대측의 주면 상에 형성되고, 상기 히터 패턴이 형성되지 않은 주면에 있어서는 상기 접속부재끼리가 단락되지 않도록 전기적으로 절연된 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판형상 부재는, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접속부재는, 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체 중 어느 하나로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전층은, 열분해 그래파이트, 붕소를 함유하는 열분해 그래파이트, 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트 및 붕소와 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트 중 어느 하나로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접속부재의 돌출부에, 그 접속부재와는 별체이며 도전성 세라믹스 또는 금속으로 이루어지는 봉형상의 급전부재의 일단에 형성된 오목부가 삽입되고, 그 급전부재와 접속된 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제7항에 있어서, 상기 접속부재의 돌출부는, 상기 돌출부에 수나사가 형성되고, 상기 급전부재의 오목부에 암나사가 형성되고, 상기 수나사가 상기 암나사에 나사결합됨으로써 상기 급전부재에 접속된 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제7항에 있어서, 상기 급전부재는, 그래파이트, 외표면이 붕소, 탄화붕소 또는 붕소와 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트로 피복된 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체, 탄탈, 텅스텐, 몰리브덴, 인코넬, 니켈, 스테인레스 중 어느 하나로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제7항에 있어서, 상기 급전부재는, 절연성 세라믹스로 이루어지는 관형상 부재에 의해 둘러싸여진 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제10항에 있어서, 상기 관형상 부재는, 일단에 저부를 갖고 그 저부의 중심부에 관통구멍이 형성된 것이며, 상기 저부의 저면이 히터 본체에 접하고, 상기 관통구멍에 상기 접속부재의 돌출부가 삽입되고, 또한 상기 급전부재가 삽입됨으로써, 급전부재를 둘러싸는 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제7항에 있어서, 상기 급전부재 상에, 절연성 세라믹스로 이루어지는 피막이 형성된 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제10항에 있어서, 상기 피복층, 상기 관형상 부재, 상기 급전부재 상의 피막은, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

적어도, 절연성 세라믹스로 이루어지는 판형상 부재에 1쌍 이상의 관통구멍을 형성하고, 그 판형상 부재 상에 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층을 10 ~ 300㎛의 두께로 형성하고, 그 후, 그 도전층 상에 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층을 50 ~ 200㎛의 두께로 형성하는 세라믹스 히터의 제조방법으로서, 도전성 세라믹스로 이루어지는 접속부재를 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입하여, 그 접속부재의 관통구멍에 삽입된 끝면이 상기 판형상 부재의 주면과 동일 평면을 이루고, 상기 접속부재의 관통구멍에 삽입된 측과 반대측을 상기 판형상 부재로부터 돌출하도록 한 후, 상기 접속부재 및 상기 판형상 부재를 일체적으로 피복하도록 상기 도전층을 형성하여 접속부재와 판형상 부재를 고착하고, 상기 판형상 부재의 주면 상의 상기 도전층을 가공하여 히터 패턴을 형성하고, 그 후, 상기 판형상 부재, 상기 접속부재, 및 상기 도전층을, 상기 접속부재의 돌출부를 제외하여 일체적으로 피복하도록 상기 피복층을 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제14항에 있어서, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에의 삽입은 압입에 의한 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 히터 패턴을, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입된 측의 끝면과 동일 평면을 이루는 상기 판형상 부재의 주면 상, 또는, 그 주면과 반대측의 주면 상에 형성하고, 상기 히터 패턴이 형성되어 있지 않은 주면 상의 도전층을 일부 또는 전부 제거함으로써 상기 접속부재끼리가 단락되지 않도록 전기적으로 절연하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 판형상 부재로서, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 접속부재로서, 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체 중 어느 하나로 이루어지는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 도전층을, 열분해 그래파이트, 붕소를 함유하는 열분해 그래파이트, 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트 및 붕소와 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트 중 어느 하나를 화학기상증착시킴으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 접속부재의 돌출부를, 그 접속부재와는 별체이며 도전성 세라믹스 또는 금속으로 이루어지는 봉형상의 급전부재의 일단에 형성된 오목부에 삽입하여, 그 급전부재와 접속시키는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제20항에 있어서, 상기 접속부재의 돌출부의 상기 급전부재와의 접속은, 상기 접속부재의 돌출부에 수나사를 형성하고, 상기 급전부재의 오목부에 암나사를 형성하고, 상기 수나사를 상기 암나사에 나사결합함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제20항에 있어서, 상기 급전부재로서, 그래파이트, 외표면이 붕소, 탄화붕소또는 붕소와 탄화붕소를 함유하는 열분해 그래파이트로 피복된 그래파이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체, 탄탈, 텅스텐, 몰리브덴, 인코넬, 니켈, 스테인레스 중 어느 하나로 이루어지는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제20항에 있어서, 상기 급전부재를, 절연성 세라믹스로 이루어지는 관형상 부재에 의해 둘러싸는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제23항에 있어서, 상기 관형상 부재에 의한 둘러쌈은, 절연성 세라믹스로 이루어지는 관형상 부재의 일단에 저부를 형성하고, 그 저부의 중심부에 관통구멍을 형성하고, 그 관통구멍에 상기 접속부재의 돌출부를 삽입하여, 상기 저부의 저면이 히터 본체에 접하도록 하고, 또한 상기 돌출부에 상기 급전부재를 삽입하여 고정함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제20항에 있어서, 상기 급전부재로서, 표면 상에 절연성 세라믹스로 이루어지는 피막이 형성된 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

제23항에 있어서, 상기 피복층, 상기 관형상 부재, 상기 급전부재 상의 피막으로서, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터의 제조방법.

1쌍 이상의 관통구멍이 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 판형상 부재와, 상기 판형상 부재 상에 형성된 도전성 세라믹스로 이루어지는 도전층과, 그 도전층 상에 형성된 절연성 세라믹스로 이루어지는 피복층을 포함하는 세라믹스 히터로서, 상기 판형상 부재의 관통구멍에 도전성 세라믹스로 이루어지는 접속부재가 삽입되고, 그 접속부재의 관통구멍에 삽입된 끝면이 상기 판형상 부재의 도전층이 형성되는 주면과 동일 평면을 이루고, 상기 접속부재는 상기 도전층이 피복되어 판형상 부재에 고정됨과 아울러, 상기 판형상 부재의 주면 상에 형성된 히터 패턴을 갖는 상기 도전층과 접속되고, 상기 접속부재의 상기 판형상 부재의 관통구멍에 삽입된 측과 반대측은 상기 판형상 부재로부터 돌출됨과 아울러 상기 접속부재의 돌출부는 상기 피복층이 형성되어 있지 않은 단자를 구성하는 것이며, 상기 접속부재의 돌출부에 접속되는 상기 접속부재와는 별체의 히터 급전 부품을 구비하고, 그 히터 급전 부품은, 일단에 상기 접속부재의 돌출부가 삽입되어 접속되는 오목부를 갖고 타단에 전원에 접속되는 전원단자를 갖는 도전성 세라믹스로 이루어지는 봉형상의 도전 부재와, 그 도전 부재의 외표면에 설치된 절연성 세라믹스로 이루어지는 보호층을 갖고, 상기 접속부재가 접속되는 일단의 끝면의 최외부로부터 오목부까지가 3㎜ 이상이고, 상기 도전층의 두께는 10 ~ 300㎛이고, 상기 피복층의 두께는 50 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제27항에 있어서, 상기 히터 급전 부품은, 상기 접속부재가 접속되는 일단에 플랜지부를 갖는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 히터 급전 부품의 도전 부재는, 그래파 이트, 탄화규소 소결체, 탄화붕소 소결체 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 히터 급전 부품의 보호층은, 열분해 질화붕소, 탄소를 함유하는 열분해 질화붕소, 규소를 함유하는 열분해 질화붕소, 알루미늄을 함유하는 열분해 질화붕소 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 히터 급전 부품의 오목부는, 그 오목부에 암나사가 형성되고, 상기 접속부재의 돌출부에 수나사가 형성되며, 그 수나사가 상기 암나사에 나사결합됨으로써 상기 접속부재에 접속된 것임을 특징으로 하는 세라믹스 히터.

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