JP2002299015A - セラミックヒーター - Google Patents
セラミックヒーターInfo
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Abstract
通電し、運転させたときにもヒーターの加熱面の温度の
均一性が保持できるようなセラミックヒーターを提供す
る。 【解決手段】セラミックヒーター1Aは、セラミックス
からなり、加熱面2aを備える基体2と、基体2の加熱
面2aに形成された、アルミニウム基金属からなる抵抗
発熱体3とを備えている。
Description
ーに係るものである。
の内部に、高融点金属からなるワイヤーを埋設したセラ
ミックスヒーターが知られている。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。この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)を取り付け、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。こうした製法をとるため、製造コス
トは比較的高い。
ストのセラミックヒーターとしては、セラミックス製の
基板の表面に、例えばモリブデン、タングステンの膜か
らなるヒーターを形成したものがある。
の基板の表面に、例えばモリブデン、タングステンの膜
を形成し、ヒーターを作製し、酸化性雰囲気下、あるい
は腐食性雰囲気下で通電して運転させて見ると、ヒータ
ーの加熱面の全面にわたって温度の均一性が確保され
ず、一部で温度が上昇したり、ホットスポットが生ずる
ことがあり、また甚だしい場合には断線するおそれがあ
った。
き、酸化又は腐食性雰囲気下で通電し、運転させたとき
にもヒーターの加熱面の温度の均一性が保持できるよう
なセラミックヒーターを提供することである。
からなり、加熱面を備える基体と、この基体の加熱面に
形成されたアルミニウム基金属からなる抵抗発熱体とを
備えていることを特徴とする、セラミックヒーターに係
るものである。
ック基体の加熱面に形成し、セラミックヒーターを構成
することを検討してみた。純金属アルミニウムやアルミ
ニウム合金は、体積抵抗率が低く、電流が流れやすいた
めに、通電しても十分な発熱が得られないこと、及び、
セラミックスとの熱膨張率差が大きく、断線、破損する
と考えられたために、これまでセラミックヒーターとし
ては検討されてこなかった。
熱面に、アルミニウム基金属からなる抵抗発熱体を形成
し、通電し、運転してみると、酸化性雰囲気中で長時間
運転しても、加熱面における温度の均一性が比較的良好
に保持されることを見出した。本発明者は、Niからな
る抵抗発熱体を形成し運転してみたが、局所的な異常発
熱が起こり、温度均一性が得られなかった。
デンやタングステンなどの高融点金属からなる抵抗発熱
体をセラミックス上に形成し、通電した場合には、抵抗
発熱体の表面領域が酸化を受け、抵抗発熱体が一部変質
し易く、変質部分においては抵抗値が変化し、発熱量が
変化して温度の均一性が損なわれることが分かった。セ
ラミックス基体上にアルミニウム基金属からなる抵抗発
熱体を形成した本発明のセラミックヒーターにおいて
は、こうした抵抗発熱体の酸化による温度の均一性の劣
化が生じにくいものと思われる。
ックヒーターは、各種の腐食性ガス環境下、特にハロゲ
ン系腐食性ガス環境下で運転させたときにも、比較的良
好な耐蝕性を示し、やはり加熱面における温度の均一性
が比較的良好に保持された。
セラミックヒーター1Aを模式的に示す正面図であり、
図1(b)は、図1(a)のセラミックヒーターの平面
図である。
2aに、アルミニウム基金属からなる細長い帯状の抵抗
発熱体3が形成されている。抵抗発熱体3の両端には端
子5が接続されている。
ミックヒーター1Bを示す平面図である。図1のヒータ
ーとは異なるらせん状の平面的パターンに従って、帯状
の抵抗発熱体3を形成してある。
は、平面的に見て四角形、例えば正方形の基体2Bの加
熱面2aに、抵抗発熱体3が形成されている。抵抗発熱
体3は、加熱面2aの図面において右端の端面と左端の
端面との間を往復するように形成されている。
化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、サイアロン等
の窒化物系セラミックス、アルミナ、窒化アルミニウム
等のアルミニウム基セラミックスが好ましい。ハロゲン
系腐食性ガスに対する耐蝕性の点では、窒化アルミニウ
ムが特に好ましい。
主成分とする金属を言う。アルミニウム基金属における
アルミニウムの割合は限定されないが、好ましくは30
重量%以上であり、更に好ましくは95重量%以上であ
る。アルミニウム基金属には、純金属アルミニウム、お
よびアルミニウム合金が含まれる。
ては、チタン、ジルコニウム、ハフニウムが、基体への
抵抗発熱体の付着力を向上させるという観点から好まし
い。この場合には、チタン、ジルコニウム、ハフニウム
の合計量は、0.1重量%以上であることが好ましく、
また本発明の効果を奏する上で70重量%以下であるこ
とが好ましい。また、アルミニウムと合金化されるべき
金属としては、半導体汚染防止の観点からは、タンタ
ル、タングステン、モリブデン、白金、希土類元素が好
ましい。
化性雰囲気中で使用できる。また、ハロゲン系腐食性ガ
ス中でも使用できる。こうしたガスとしては、ClF
3 、NF3 、CF4 、WF6 、Cl2 、BC
l3 を例示できる。
基体の表面からの厚さを100μm以下とすることによ
って、好適な発熱を得ることができ、かつ運転時に抵抗
発熱体の基体からの剥離が抑制される。この観点から
は、抵抗発熱体の厚さを30μm以下とすることが好ま
しく、20μm以下とすることが一層好ましい。また、
アルミニウム抵抗発熱体の厚さを10μm以下にし、そ
のパターンを1〜10mm幅に形成することにより、よ
り良い均熱性を得ることができる。
ミニウムペーストの塗布および焼成、スパッタリング
法、化学的気相成長法、物理的気相成長法などの気相法
を例示できる。特に、気相法、とりわけスパッタリング
法、化学的気相成長法によって抵抗発熱体を形成する
と、抵抗発熱体が基体から最も剥離しにくく、好適であ
る。また、アルミニウム抵抗発熱体に絶縁体をコーティ
ングすることの可能である。
されないが、半導体加熱用、あるいは液晶ディスプレー
製造装置用に好適に使用できる。また、同時にセラミッ
ク基体には、静電チャック電極や高周波電極を形成する
ことも可能であり、セラミック気体中に埋設することの
可能である。
な接続方法は限定されない。例えば、ろう付け、溶接、
機械的な接合(ネジ止め、かしめ、圧着など)等であっ
てよい。
に拡張部3aを設け、拡張部3aをリード線4の端部に
ろう材10によってろう付けしている。
発熱体3の端部に拡張部3aを設ける共に、基体2に貫
通孔2bを設け、貫通孔2b内にボルト6を通す。そし
て、ボルト6の頭部によって、リード線4の端部を抵抗
発熱体3の上に圧着し、ボルト6をナット7で締結す
る。
端部に略円筒形状の圧着部8を設ける。圧着部8は、例
えば4枚の分離された板状体からなっている。そして、
圧着部8を貫通孔2b内に挿入した状態では、圧着部8
の各板状体が外方向へと向かって付勢され、貫通孔2b
の内壁面に形成された抵抗発熱体の端部3bに対して圧
着される。
ヒーターを製造した。抵抗発熱体の端子部分には、図4
に示す形態を採用した。基体2Aは、窒化アルミニウム
焼結体からなり、その直径は240mmであり、厚さは
5mmである。抵抗発熱体は純金属アルミニウムからな
り、スパッタリング法によって設けた。抵抗発熱体3の
幅は6mmであり、厚さは5μmである。
の状態でセラミックヒーター上に温度測定用のウエハー
を設置し、抵抗発熱体3に電力を供給した。ヒーターに
600Wの電力を供給した。200V−30Aの電源を
使用し、電源をサイリスタ制御した。ヒーターの加熱面
の温度を420℃に制御した。抵抗発熱体の抵抗値は5
Ωであった。
おける温度分布を測定したところ、最高温度と最低温度
との差は5℃であった。大気中で500時間以上運転し
たが、面内における温度分布はほぼ安定しており、断線
やホットスポットは生じなかった。
較的低コストが製作でき、酸化性雰囲気下で通電し、運
転させたときにもヒーターの加熱面の温度の均一性が保
持できるようなセラミックヒーターを提供できる。
クヒーター1Aを模式的に示す正面図であり、(b)は
平面図である。
1Bを模式的に示す平面図であり、抵抗発熱体がらせん
状に形成されている。
1Cを模式的に示す平面図であり、基体2Bが平面的に
見て四辺形状である。
がリード線4にろう付けされている。
がリード線4にボルトによって締結されている。
先端に取り付けられた圧着部材8が抵抗発熱体に圧着し
ている。
基体、2a 加熱面、2b 貫通孔、3 抵抗発熱体、
4 電力供給部材、5 端子、6、7 締結具、8 圧
着部材、10 ろう材
Claims (3)
- 【請求項1】セラミックスからなり、加熱面を備える基
体と、この基体の前記加熱面に形成された、アルミニウ
ム基金属からなる抵抗発熱体とを備えていることを特徴
とする、セラミックヒーター。 - 【請求項2】前記抵抗発熱体の厚さが100μm以下で
あることを特徴とする、請求項1記載のセラミックヒー
ター。 - 【請求項3】前記抵抗発熱体が気相法によって形成され
たことを特徴とする、請求項1または2記載のセラミッ
クヒーター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001098696A JP2002299015A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | セラミックヒーター |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001098696A JP2002299015A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | セラミックヒーター |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002299015A true JP2002299015A (ja) | 2002-10-11 |
Family
ID=18952326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001098696A Pending JP2002299015A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | セラミックヒーター |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002299015A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006095709A1 (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-14 | The Doshisha | 薄膜発熱体、及び薄膜発熱体の製造方法 |
JP2012052739A (ja) * | 2010-09-01 | 2012-03-15 | Itochu Corp | 電気こたつ |
CN107125806A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-09-05 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种改进的复合陶瓷雾化器 |
-
2001
- 2001-03-30 JP JP2001098696A patent/JP2002299015A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2006095709A1 (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-14 | The Doshisha | 薄膜発熱体、及び薄膜発熱体の製造方法 |
JP2012052739A (ja) * | 2010-09-01 | 2012-03-15 | Itochu Corp | 電気こたつ |
CN107125806A (zh) * | 2017-06-20 | 2017-09-05 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种改进的复合陶瓷雾化器 |
CN107125806B (zh) * | 2017-06-20 | 2024-03-15 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种改进的复合陶瓷雾化器 |
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