JP2003100422A - 箔状の抵抗発熱素子及び面状セラミックスヒーター - Google Patents
箔状の抵抗発熱素子及び面状セラミックスヒーターInfo
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- JP2003100422A JP2003100422A JP2001290595A JP2001290595A JP2003100422A JP 2003100422 A JP2003100422 A JP 2003100422A JP 2001290595 A JP2001290595 A JP 2001290595A JP 2001290595 A JP2001290595 A JP 2001290595A JP 2003100422 A JP2003100422 A JP 2003100422A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 寸法精度が良好で、面内温度勾配の発生を回
避ないし防止できる抵抗発熱素子、及び耐久性の優れた
面状セラミックヒーターの提供。 【解決手段】 抵抗発熱素子3の発明は、タングステン
箔もしくはモリブデン箔を素材としてパターン化され、
かつ主面が表面粗さRa0.1〜100μmに粗面化3
a加工されていることを特徴とする。また、面状セラミ
ックスヒーターの発明は、上記抵抗発熱素子3を窒化ア
ルミニウム基材4に埋設したものである。
避ないし防止できる抵抗発熱素子、及び耐久性の優れた
面状セラミックヒーターの提供。 【解決手段】 抵抗発熱素子3の発明は、タングステン
箔もしくはモリブデン箔を素材としてパターン化され、
かつ主面が表面粗さRa0.1〜100μmに粗面化3
a加工されていることを特徴とする。また、面状セラミ
ックスヒーターの発明は、上記抵抗発熱素子3を窒化ア
ルミニウム基材4に埋設したものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗発熱素子及び
面状セラミックスヒーターに関する。
面状セラミックスヒーターに関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば半導体の製造に当たっては、半
導体ウェハに対するPVD、プラズマCVD、プラズマ
エッチング、光エッチングなどの加工処理が施される。
また、これらの加工処理は、一般的に、被加工体を面状
ヒーター(発熱体)上に配置し、被加工体に加熱を施し
ながら行われる。そして、高性能ないし高信頼性を有す
る半導体を歩留まりよく、しかも量産的に得るために、
加熱処理が一つの重要なファクターとなる。
導体ウェハに対するPVD、プラズマCVD、プラズマ
エッチング、光エッチングなどの加工処理が施される。
また、これらの加工処理は、一般的に、被加工体を面状
ヒーター(発熱体)上に配置し、被加工体に加熱を施し
ながら行われる。そして、高性能ないし高信頼性を有す
る半導体を歩留まりよく、しかも量産的に得るために、
加熱処理が一つの重要なファクターとなる。
【0003】ここで、面状セラミックスヒーターは、た
とえば緻密でガスタイトなセラミックス焼結体層の内部
に、タングステン線やモリブデン線などの抵抗発熱線
(もしくはコイル)を、たとえば螺旋状やジグザグ状に
埋設したものである。そして、抵抗発熱素子のリード端
子ないし電極部をセラミックス焼結体外に導出させた構
造を採っている。なお、セラミックスは、たとえばアル
ミナ系やシリカ系、窒化アルミニウム系、窒化ケイ素
系、あるいはサイアロンなどが挙げられるが、特に、窒
化アルミニウム系が熱伝導性や耐食性、タングステンと
の熱膨張率が近いなどの点で適している。
とえば緻密でガスタイトなセラミックス焼結体層の内部
に、タングステン線やモリブデン線などの抵抗発熱線
(もしくはコイル)を、たとえば螺旋状やジグザグ状に
埋設したものである。そして、抵抗発熱素子のリード端
子ないし電極部をセラミックス焼結体外に導出させた構
造を採っている。なお、セラミックスは、たとえばアル
ミナ系やシリカ系、窒化アルミニウム系、窒化ケイ素
系、あるいはサイアロンなどが挙げられるが、特に、窒
化アルミニウム系が熱伝導性や耐食性、タングステンと
の熱膨張率が近いなどの点で適している。
【0004】また、この種の面状セラミックヒーター
は、一般的に、次のような手段で製造されている。第1
の手段は、セラミックベース用基材(グリーンシート)
の一主面に、前記抵抗発熱線で形成した抵抗発熱素子を
配置し、その抵抗発熱素子面にヒーターカバーシートを
積層する一方、リード端子を組み込んだ後に、所定の条
件での脱脂、所要温度での焼成などを施して焼結・一体
化させて製作する方法である。
は、一般的に、次のような手段で製造されている。第1
の手段は、セラミックベース用基材(グリーンシート)
の一主面に、前記抵抗発熱線で形成した抵抗発熱素子を
配置し、その抵抗発熱素子面にヒーターカバーシートを
積層する一方、リード端子を組み込んだ後に、所定の条
件での脱脂、所要温度での焼成などを施して焼結・一体
化させて製作する方法である。
【0005】第2の手段は、予め、板状のセラミック焼
結体を2枚作製し、このセラミック焼結体面間に、前記
抵抗発熱線で形成した抵抗発熱素子を配置する一方、接
合剤層を介挿して接合・一体化させて製作する方法であ
る。なお、第1及び第2のいずれの手段においても、抵
抗発熱素子の形成は、抵抗発熱体用のペーストのスクリ
ーン印刷、タングステン板のレーザー加工やパンチ型打
ち抜き加工などでも行われる。
結体を2枚作製し、このセラミック焼結体面間に、前記
抵抗発熱線で形成した抵抗発熱素子を配置する一方、接
合剤層を介挿して接合・一体化させて製作する方法であ
る。なお、第1及び第2のいずれの手段においても、抵
抗発熱素子の形成は、抵抗発熱体用のペーストのスクリ
ーン印刷、タングステン板のレーザー加工やパンチ型打
ち抜き加工などでも行われる。
【0006】ところで、半導体の製造工程における加熱
処理では、加工稼働率や低コスト化などの点から、熱源
として使用される面状セラミックスヒーターの耐久性、
および均一的ないし温度精度の高い加熱による良好な歩
留まりを確保するために、面内温度分布の一様性などが
要求されている。
処理では、加工稼働率や低コスト化などの点から、熱源
として使用される面状セラミックスヒーターの耐久性、
および均一的ないし温度精度の高い加熱による良好な歩
留まりを確保するために、面内温度分布の一様性などが
要求されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記、面状セラミック
スヒーターの面内温度分布の一様性は、抵抗発熱素子を
細線で、かつ捲回ないし捲装ピッチを小さく設定するこ
とで可能となる。すなわち、抵抗発熱素子を精度よく配
置・パターンニングし、全体的に可能な限りバラツキの
ない発熱温度を確保できるように設定することにより、
面内温度分布が一様な面状セラミックスヒーターとなる
ので、前記要望に対応できることになる。
スヒーターの面内温度分布の一様性は、抵抗発熱素子を
細線で、かつ捲回ないし捲装ピッチを小さく設定するこ
とで可能となる。すなわち、抵抗発熱素子を精度よく配
置・パターンニングし、全体的に可能な限りバラツキの
ない発熱温度を確保できるように設定することにより、
面内温度分布が一様な面状セラミックスヒーターとなる
ので、前記要望に対応できることになる。
【0008】しかしながら、上記抵抗発熱素子の場合
は、実用上、次のような不都合が認められる。すなわ
ち、タングステン線もしくはモリブデン線は、硬い材質
であるため、細かい折り曲げ加工が困難であり、加熱し
て軟化させた状態で加工する必要がある。ここで、加熱
軟化させた状態での加工では、細かい折り曲げや捲装・
コイル化など可能になるが、冷却後において反りや変形
などを生じ易いだけでなく、表面が酸化したりするの
で、加工精度が損なわれる。したがって、面状セラミッ
クスヒーター化した場合、面内温度分布が影響を受ける
と言う問題がある。
は、実用上、次のような不都合が認められる。すなわ
ち、タングステン線もしくはモリブデン線は、硬い材質
であるため、細かい折り曲げ加工が困難であり、加熱し
て軟化させた状態で加工する必要がある。ここで、加熱
軟化させた状態での加工では、細かい折り曲げや捲装・
コイル化など可能になるが、冷却後において反りや変形
などを生じ易いだけでなく、表面が酸化したりするの
で、加工精度が損なわれる。したがって、面状セラミッ
クスヒーター化した場合、面内温度分布が影響を受ける
と言う問題がある。
【0009】一方、スクリーン印刷による抵抗発熱素子
の形成は、必要な膜厚まで、通常、多数回の重ね印刷で
行われるため、位置決め精度を得るための操作が煩雑
で、かつ寸法精度の点でも問題があるだけでなく、生産
性も劣るという不都合もある。また、タングステン板な
どのレーザー加工、あるいはパンチ型打ち抜きによるパ
ターン加工した抵抗発熱素子は、セラミックス基板間に
埋め込んだ構成の場合、加熱冷却の繰り返しで剥離を招
来するなどして、結果的に、安定した発熱温度の維持が
困難となって、耐久性が損なわれ易いという不都合があ
る。つまり、スクリーン印刷、あるいはレーザー加工や
パンチ型打ち抜きによる抵抗発熱体のパターン化手段
は、寸法精度などに限界があり、面内温度分布の優れた
セラミックスヒーター用の抵抗発熱素子を提供すること
が困難である。
の形成は、必要な膜厚まで、通常、多数回の重ね印刷で
行われるため、位置決め精度を得るための操作が煩雑
で、かつ寸法精度の点でも問題があるだけでなく、生産
性も劣るという不都合もある。また、タングステン板な
どのレーザー加工、あるいはパンチ型打ち抜きによるパ
ターン加工した抵抗発熱素子は、セラミックス基板間に
埋め込んだ構成の場合、加熱冷却の繰り返しで剥離を招
来するなどして、結果的に、安定した発熱温度の維持が
困難となって、耐久性が損なわれ易いという不都合があ
る。つまり、スクリーン印刷、あるいはレーザー加工や
パンチ型打ち抜きによる抵抗発熱体のパターン化手段
は、寸法精度などに限界があり、面内温度分布の優れた
セラミックスヒーター用の抵抗発熱素子を提供すること
が困難である。
【0010】面内温度分布の一様性ないし設定のし易さ
は、製造・加工効率ないし生産性を上げるため、被加工
体(たとえば半導体ウェハ)の大口径化などを進める上
で、重要なポイントとなる。すなわち、被加工体の大口
径化など対応した面状セラミックスヒーターの大口径化
においては、面状セラミックスヒーターの放熱・加熱温
度の制御・精度、あるいは一様な温度設定が必要視され
るのに、上記抵抗発熱素子の形状・寸法精度が劣ること
は、発熱ムラ発生の恐れとなって、面内温度勾配などの
発生を招来し易くすることになる。
は、製造・加工効率ないし生産性を上げるため、被加工
体(たとえば半導体ウェハ)の大口径化などを進める上
で、重要なポイントとなる。すなわち、被加工体の大口
径化など対応した面状セラミックスヒーターの大口径化
においては、面状セラミックスヒーターの放熱・加熱温
度の制御・精度、あるいは一様な温度設定が必要視され
るのに、上記抵抗発熱素子の形状・寸法精度が劣ること
は、発熱ムラ発生の恐れとなって、面内温度勾配などの
発生を招来し易くすることになる。
【0011】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、寸法精度が良好で、面内温度勾配の発生を回避ない
し防止できる抵抗発熱素子、及び耐久性の優れた面状セ
ラミックヒーターの提供を目的とする。
で、寸法精度が良好で、面内温度勾配の発生を回避ない
し防止できる抵抗発熱素子、及び耐久性の優れた面状セ
ラミックヒーターの提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、タン
グステン箔もしくはモリブデン箔を素材としてパターン
化され、かつ主面が表面粗さRa0.1〜100μmに
粗面化加工されていることを特徴とする箔状の抵抗発熱
素子である。
グステン箔もしくはモリブデン箔を素材としてパターン
化され、かつ主面が表面粗さRa0.1〜100μmに
粗面化加工されていることを特徴とする箔状の抵抗発熱
素子である。
【0013】請求項2の発明は、放熱・加熱面をなす窒
化アルミニウム系焼結体層と、前記窒化アルミニウム系
焼結体層に埋め込み配置され、かつリード端子対が他主
面側に導出されたタングステン箔もしくはモリブデン箔
をパターン化した抵抗発熱素子とを有する面状セラミッ
クスヒーターであって、前記抵抗発熱素子は主面が表面
粗さRa0.1〜100μmに粗面化加工されているこ
とを特徴とする面状セラミックスヒーターである。
化アルミニウム系焼結体層と、前記窒化アルミニウム系
焼結体層に埋め込み配置され、かつリード端子対が他主
面側に導出されたタングステン箔もしくはモリブデン箔
をパターン化した抵抗発熱素子とを有する面状セラミッ
クスヒーターであって、前記抵抗発熱素子は主面が表面
粗さRa0.1〜100μmに粗面化加工されているこ
とを特徴とする面状セラミックスヒーターである。
【0014】すなわち、請求項1の発明は、抵抗発熱素
子の素材としてタングステン箔、もしくはモリブデン箔
を使用すること、また、抵抗発熱素子のパターン化がエ
ッチング処理などで行われること、さらに、パターン主
面の表面がRa0.1〜100μmに粗面化加工されて
いることを骨子とし、請求項2の発明は、前記抵抗発熱
素子の埋め込み・内蔵を比較的熱伝導率が大きく、かつ
耐食性の優れた窒化アルミニウム系焼結体層で構成する
ことを骨子としている。
子の素材としてタングステン箔、もしくはモリブデン箔
を使用すること、また、抵抗発熱素子のパターン化がエ
ッチング処理などで行われること、さらに、パターン主
面の表面がRa0.1〜100μmに粗面化加工されて
いることを骨子とし、請求項2の発明は、前記抵抗発熱
素子の埋め込み・内蔵を比較的熱伝導率が大きく、かつ
耐食性の優れた窒化アルミニウム系焼結体層で構成する
ことを骨子としている。
【0015】請求項1及び2の発明において、抵抗発熱
素子を構成するタングステン箔、もしくはモリブデン箔
は、たとえば厚さ30〜500μm、好ましくは150
±10μm程度であり、また、パターン、パターンの幅
及び全長は、目的とする抵抗発熱容量を考慮して選択・
設定する。さらに、パターニング化は、一般的に、エッ
チング処理が有効な手段であるが、レーザー加工法や打
ち抜き法などによるパターンニングでもよい。
素子を構成するタングステン箔、もしくはモリブデン箔
は、たとえば厚さ30〜500μm、好ましくは150
±10μm程度であり、また、パターン、パターンの幅
及び全長は、目的とする抵抗発熱容量を考慮して選択・
設定する。さらに、パターニング化は、一般的に、エッ
チング処理が有効な手段であるが、レーザー加工法や打
ち抜き法などによるパターンニングでもよい。
【0016】ここで、エッチング処理の場合は、金属箔
ないし金属薄板を対象とした酸性の腐食液(たとえばフ
ッ化水素−硝酸系のエッチング液)、もしくはアルカリ
性の腐食液(たとえば水酸化ナトリウム系のエッチング
液)を使用する選択エッチング手段で行われる。つま
り、タングステン箔の一主面もしくは両主面に、エッチ
ングレジストでマスキングし、エッチング液中に浸漬す
る一般的なエッチング処理手段で行われる。
ないし金属薄板を対象とした酸性の腐食液(たとえばフ
ッ化水素−硝酸系のエッチング液)、もしくはアルカリ
性の腐食液(たとえば水酸化ナトリウム系のエッチング
液)を使用する選択エッチング手段で行われる。つま
り、タングステン箔の一主面もしくは両主面に、エッチ
ングレジストでマスキングし、エッチング液中に浸漬す
る一般的なエッチング処理手段で行われる。
【0017】このエッチング処理によるパターニングに
おいて、エッチング除去される領域、すなわちパターン
幅方向の端縁部は、いわゆるサイドエッチング作用によ
って、厚さ(深さ)方向へ略V字状を成すテーパ付けに
形成される。そして、このテーパ付けは、セラミックス
基板に埋め込み・内装させたとき、テーパ付き端縁部が
セラミックス層に噛み合うので、強固な一体化が助長さ
れる。なお、金属箔の材質、金属箔の厚さ、エッチング
レジストマスキング、エッチング液の種類、エッチング
処理温度・時間などの条件によって、適宜選択・設定す
ることができる。
おいて、エッチング除去される領域、すなわちパターン
幅方向の端縁部は、いわゆるサイドエッチング作用によ
って、厚さ(深さ)方向へ略V字状を成すテーパ付けに
形成される。そして、このテーパ付けは、セラミックス
基板に埋め込み・内装させたとき、テーパ付き端縁部が
セラミックス層に噛み合うので、強固な一体化が助長さ
れる。なお、金属箔の材質、金属箔の厚さ、エッチング
レジストマスキング、エッチング液の種類、エッチング
処理温度・時間などの条件によって、適宜選択・設定す
ることができる。
【0018】請求項1及び2の発明において、箔状の抵
抗発熱素子主面の粗面化は、たとえばサンドブラスト処
理やエッチング処理などによって行われる。すなわち、
サンドブラスとに使用する研磨剤の材質や粒度の選択に
より、あるいはエッチング処理液の種類やエッチング処
理条件の選択によって、制御された表面粗さに粗面化で
きる。ここで、箔状の抵抗発熱素子主面の粗面化は、常
に、表面粗さRa0.1〜100μm、好ましくは1〜
50μmの範囲内に選択される。つまり、表面粗さRa
が0.1μm未満では、セラミックス層に対する接合力
の向上が不十分であり、また、表面粗さRaが100μ
mを超えると、断面積のバラツキや内部に空隙を生じる
などの問題があり、温度分布の均一性が損なわれ易いか
らである。
抗発熱素子主面の粗面化は、たとえばサンドブラスト処
理やエッチング処理などによって行われる。すなわち、
サンドブラスとに使用する研磨剤の材質や粒度の選択に
より、あるいはエッチング処理液の種類やエッチング処
理条件の選択によって、制御された表面粗さに粗面化で
きる。ここで、箔状の抵抗発熱素子主面の粗面化は、常
に、表面粗さRa0.1〜100μm、好ましくは1〜
50μmの範囲内に選択される。つまり、表面粗さRa
が0.1μm未満では、セラミックス層に対する接合力
の向上が不十分であり、また、表面粗さRaが100μ
mを超えると、断面積のバラツキや内部に空隙を生じる
などの問題があり、温度分布の均一性が損なわれ易いか
らである。
【0019】請求項2の発明において、箔状の抵抗発熱
素子を埋め込み・内蔵する窒化アルミニウム系焼結体層
は、たとえば平均粒径0.01〜5μm程度の窒化アル
ミニウム粉末に、焼結助剤およびバインダーを添加・混
合して得たスラリーから造粒し、これを所要の形状寸法
の成形体に成形し、有機成分を熱脱脂処理後、1800
℃以上の高温不活性雰囲気中で焼結することにより作製
される。ここで、焼結助剤としては、酸化イットリウム
などが例示され、また、バインダーとしては、ポリビニ
ルブチラールなどが例示される。なお、高温焼結に先立
って、成形体の一主面に、抵抗発熱素子の配置・埋め込
み用の溝などを予め設けておくことが望ましい。
素子を埋め込み・内蔵する窒化アルミニウム系焼結体層
は、たとえば平均粒径0.01〜5μm程度の窒化アル
ミニウム粉末に、焼結助剤およびバインダーを添加・混
合して得たスラリーから造粒し、これを所要の形状寸法
の成形体に成形し、有機成分を熱脱脂処理後、1800
℃以上の高温不活性雰囲気中で焼結することにより作製
される。ここで、焼結助剤としては、酸化イットリウム
などが例示され、また、バインダーとしては、ポリビニ
ルブチラールなどが例示される。なお、高温焼結に先立
って、成形体の一主面に、抵抗発熱素子の配置・埋め込
み用の溝などを予め設けておくことが望ましい。
【0020】また、窒化アルミニウム系焼結体層に対す
る箔状の抵抗発熱素子の埋め込みは、組み合わせる窒化
アルミニウム系焼結体部材の対向面間に、抵抗発熱素子
を位置決め配置する一方、前記窒化アルミニウム系焼結
体部材の対向する面に、たとえば窒化アルミニウム−酸
化イットリウム−酸化リチウム系ペーストなどの接合剤
を印刷や塗布して接合層を設け、6g/cm2以上の荷
重を加え、不活性雰囲気中もしくは減圧雰囲気下で、1
550〜1750℃程度の温度で加熱することにより行
われる。なお、抵抗発熱素子の埋め込みは、いわゆるグ
リーンシートの複数枚を積層して、一体的に高圧・高温
焼結することによっても形成できる。
る箔状の抵抗発熱素子の埋め込みは、組み合わせる窒化
アルミニウム系焼結体部材の対向面間に、抵抗発熱素子
を位置決め配置する一方、前記窒化アルミニウム系焼結
体部材の対向する面に、たとえば窒化アルミニウム−酸
化イットリウム−酸化リチウム系ペーストなどの接合剤
を印刷や塗布して接合層を設け、6g/cm2以上の荷
重を加え、不活性雰囲気中もしくは減圧雰囲気下で、1
550〜1750℃程度の温度で加熱することにより行
われる。なお、抵抗発熱素子の埋め込みは、いわゆるグ
リーンシートの複数枚を積層して、一体的に高圧・高温
焼結することによっても形成できる。
【0021】さらに、前記抵抗発熱素子の埋め込み構成
においては、取り扱い易いように、抵抗発熱素子のリー
ド端子を加熱・放熱面に対して反対面側に一括的に導出
して構造を簡略化する一方、省スペース化なども図り易
くする。
においては、取り扱い易いように、抵抗発熱素子のリー
ド端子を加熱・放熱面に対して反対面側に一括的に導出
して構造を簡略化する一方、省スペース化なども図り易
くする。
【0022】請求項1及び2の発明では、抵抗発熱素子
がタングステンもしくはモリブデンの箔を素材とし、精
度の高い寸法・形状のパターンを形成・保持する。した
がって、全体的に、設定通りの抵抗発熱性が確保され、
所要の面内温度分布を容易に呈する。また、抵抗発熱素
子パターンの主面が粗面化されているため、面状セラミ
ックスヒーター化した場合、セラミックス基材や接合剤
との密着性ないし接合力が向上し、安定した埋め込みが
保持される。
がタングステンもしくはモリブデンの箔を素材とし、精
度の高い寸法・形状のパターンを形成・保持する。した
がって、全体的に、設定通りの抵抗発熱性が確保され、
所要の面内温度分布を容易に呈する。また、抵抗発熱素
子パターンの主面が粗面化されているため、面状セラミ
ックスヒーター化した場合、セラミックス基材や接合剤
との密着性ないし接合力が向上し、安定した埋め込みが
保持される。
【0023】つまり、熱源としての繰り返し使用におい
て、セラミックス基材などと抵抗発熱体素子との剥離が
回避され、耐久性の向上と安定した面内温度分布の確保
となる。特に、急速な温度上昇などにおいて、この剥離
現象の回避・防止機能が顕著である。
て、セラミックス基材などと抵抗発熱体素子との剥離が
回避され、耐久性の向上と安定した面内温度分布の確保
となる。特に、急速な温度上昇などにおいて、この剥離
現象の回避・防止機能が顕著である。
【0024】
【発明の実施態様】以下、図1(a),(b),
(c)、及び図2を参照して実施例を説明する。
(c)、及び図2を参照して実施例を説明する。
【0025】図1(a),(b),(c)は、実施例に
係る抵抗発熱素子の製造工程の実施態様を模式的に示す
要部断面図である。先ず、図1(a)に示すような、タ
ングステン箔もしくはモリブデン箔、たとえば厚さ15
0μm程度のタングステン箔1を用意し、図1(b)に
示すように、タングステン箔1の両主面に対向させて、
幅1mm程度の螺旋状にエッチングレジスト2でマスキ
ングを行った。
係る抵抗発熱素子の製造工程の実施態様を模式的に示す
要部断面図である。先ず、図1(a)に示すような、タ
ングステン箔もしくはモリブデン箔、たとえば厚さ15
0μm程度のタングステン箔1を用意し、図1(b)に
示すように、タングステン箔1の両主面に対向させて、
幅1mm程度の螺旋状にエッチングレジスト2でマスキ
ングを行った。
【0026】次いで、上記エッチングレジスト2のマス
キングを行ったタングステン箔1を支持具にて保持し、
酸性エッチング液、たとえばフッ化水素(HF)及び硝
酸(HNO3の混合系で、20℃程度に加熱保持したエ
ッチング液中に、箔間のピッチ幅に合わせ10〜1時間
程度浸漬し、露出しているタングステン箔1(余分な部
分)を選択的にエッチング除去して分離させる。その
後、エッチング液中から取り出して洗浄する一方、エッ
チングレジスト2を除去することにより、寸法ないし形
状精度が高い螺旋状の抵抗発熱素子を作製した。なお、
このエッチング処理過程においては、エッチングレジス
ト2でマスキングした領域外(露出部)が、厚さ方向へ
選択的にエッチング除去される。そして、この厚さ方向
へのエッチング侵食は、被エッチング領域が順次狭小化
するため、厚さないし深さ方向にV字形に進行し分離す
ることになり、分離端面(パターン幅方向端縁)はテー
パ付きとなる。その後、マスキングなしにエッチング液
に30分再度浸漬し、箔表面をエッチングする。
キングを行ったタングステン箔1を支持具にて保持し、
酸性エッチング液、たとえばフッ化水素(HF)及び硝
酸(HNO3の混合系で、20℃程度に加熱保持したエ
ッチング液中に、箔間のピッチ幅に合わせ10〜1時間
程度浸漬し、露出しているタングステン箔1(余分な部
分)を選択的にエッチング除去して分離させる。その
後、エッチング液中から取り出して洗浄する一方、エッ
チングレジスト2を除去することにより、寸法ないし形
状精度が高い螺旋状の抵抗発熱素子を作製した。なお、
このエッチング処理過程においては、エッチングレジス
ト2でマスキングした領域外(露出部)が、厚さ方向へ
選択的にエッチング除去される。そして、この厚さ方向
へのエッチング侵食は、被エッチング領域が順次狭小化
するため、厚さないし深さ方向にV字形に進行し分離す
ることになり、分離端面(パターン幅方向端縁)はテー
パ付きとなる。その後、マスキングなしにエッチング液
に30分再度浸漬し、箔表面をエッチングする。
【0027】もしくは、上記製作した螺旋状の抵抗発熱
素子を研磨板上にセットし、平均粒径30μmの研磨剤
でサンドブラスと処理しても、幅方向の断面形状が図1
(c)に示すように、両主面を表面粗さRa20μmに
粗面化3a処理された構造で、かつ寸法ないし形状精度
が高い螺旋状の抵抗発熱素子3を作製した。
素子を研磨板上にセットし、平均粒径30μmの研磨剤
でサンドブラスと処理しても、幅方向の断面形状が図1
(c)に示すように、両主面を表面粗さRa20μmに
粗面化3a処理された構造で、かつ寸法ないし形状精度
が高い螺旋状の抵抗発熱素子3を作製した。
【0028】次に、図2を参照して、上記構成の箔状抵
抗発熱素子3を内蔵・具備した面状セラミックスヒータ
ーの実施例を説明する。図2において、4は一主面側が
放熱・加熱面を構成する窒化アルミニウム系焼結体層、
3は前記窒化アルミニウム系焼結体層4に螺旋状に埋め
込み配置された抵抗発熱素子である。ここで、図示を省
略してあるが、抵抗発熱素子3のリード端子対は、窒化
アルミニウム系焼結体層4の他主面側に導出されてい
る。
抗発熱素子3を内蔵・具備した面状セラミックスヒータ
ーの実施例を説明する。図2において、4は一主面側が
放熱・加熱面を構成する窒化アルミニウム系焼結体層、
3は前記窒化アルミニウム系焼結体層4に螺旋状に埋め
込み配置された抵抗発熱素子である。ここで、図示を省
略してあるが、抵抗発熱素子3のリード端子対は、窒化
アルミニウム系焼結体層4の他主面側に導出されてい
る。
【0029】上記窒化アルミニウム系焼結体層4は、径
240mm程度、厚さ10mm程度の2枚の窒化アルミ
ニウム系焼結体部材4a,4bで構成されている。すな
わち、両窒化アルミニウム系焼結体部材4a,4bの対
向面間に、抵抗発熱素子3を位置決め配置し、この抵抗
発熱素子3配置面に、図示を省略した接合剤によって一
体化された構造を採っている。なお、抵抗発熱素子3の
位置決め配置に当たって、窒化アルミニウム系焼結体部
材4a,4bの少なくともいずれか一方の対向面に、抵
抗発熱素子3が係合する凹部を設けておくことが好まし
い。
240mm程度、厚さ10mm程度の2枚の窒化アルミ
ニウム系焼結体部材4a,4bで構成されている。すな
わち、両窒化アルミニウム系焼結体部材4a,4bの対
向面間に、抵抗発熱素子3を位置決め配置し、この抵抗
発熱素子3配置面に、図示を省略した接合剤によって一
体化された構造を採っている。なお、抵抗発熱素子3の
位置決め配置に当たって、窒化アルミニウム系焼結体部
材4a,4bの少なくともいずれか一方の対向面に、抵
抗発熱素子3が係合する凹部を設けておくことが好まし
い。
【0030】上記構成の抵抗発熱体は、窒化アルミニウ
ム系燒結体層4の良好な熱伝導性、耐熱性及び耐プラズ
マ性などを呈するだけでなく、抵抗発熱素子3の寸法精
度の高さ、換言すると、所要の発熱容量などが容易に制
御・調整された抵抗発熱素子3の内装・具備に伴って、
所要の発熱・放熱が確保される。しかも、窒化アルミニ
ウム系燒結体層4に対する抵抗発熱素子3の埋め込みで
は、抵抗発熱素子3の粗面化による接着力の向上によっ
て、安定的な内蔵・装着が確保され、全体的に温度勾配
を生じない発熱体として機能する。なお、この例では、
抵抗発熱素子3の端縁部のテーパ(突起部)が食い込む
形を採っているため、安定的な内蔵・装着の確保などが
助長される。
ム系燒結体層4の良好な熱伝導性、耐熱性及び耐プラズ
マ性などを呈するだけでなく、抵抗発熱素子3の寸法精
度の高さ、換言すると、所要の発熱容量などが容易に制
御・調整された抵抗発熱素子3の内装・具備に伴って、
所要の発熱・放熱が確保される。しかも、窒化アルミニ
ウム系燒結体層4に対する抵抗発熱素子3の埋め込みで
は、抵抗発熱素子3の粗面化による接着力の向上によっ
て、安定的な内蔵・装着が確保され、全体的に温度勾配
を生じない発熱体として機能する。なお、この例では、
抵抗発熱素子3の端縁部のテーパ(突起部)が食い込む
形を採っているため、安定的な内蔵・装着の確保などが
助長される。
【0031】たとえば上記構成の抵抗発熱に、所要の電
力を加えて800℃設定で、加熱試験を繰り返し行った
ところ、加熱面表面の温度は、常時、800℃±2℃で
すぐれた面内温度の均一性を呈した。つまり、径230
mmの円形面において、全体的にほぼ一様な加熱温度を
示し、応力が発生する恐れ、換言するとセラミックスヒ
ーター自体の破損・損壊の恐れも全面的に解消ないし回
避され、すぐれた耐久性を有することも確認された。
力を加えて800℃設定で、加熱試験を繰り返し行った
ところ、加熱面表面の温度は、常時、800℃±2℃で
すぐれた面内温度の均一性を呈した。つまり、径230
mmの円形面において、全体的にほぼ一様な加熱温度を
示し、応力が発生する恐れ、換言するとセラミックスヒ
ーター自体の破損・損壊の恐れも全面的に解消ないし回
避され、すぐれた耐久性を有することも確認された。
【0032】上記構成例では、タングステン箔を素材と
した抵抗発熱素子3の構成、製造方法例、発熱体の構成
例を説明したが、モリブデン箔を素材とした場合も、同
様の作用・効果が認められた。
した抵抗発熱素子3の構成、製造方法例、発熱体の構成
例を説明したが、モリブデン箔を素材とした場合も、同
様の作用・効果が認められた。
【0033】本発明は、上記実施例に限定されるもので
なく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を
採ることができる。たとえば、抵抗発熱素子の形状・寸
法、入力電力、あるいは発熱体の径、厚さ、形状・寸法
など用途に応じて選択・設定できる。また、金属箔のパ
ターン幅を変更することで、静電チェック用やサセプタ
ー用の電極としての応用も可能である。
なく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を
採ることができる。たとえば、抵抗発熱素子の形状・寸
法、入力電力、あるいは発熱体の径、厚さ、形状・寸法
など用途に応じて選択・設定できる。また、金属箔のパ
ターン幅を変更することで、静電チェック用やサセプタ
ー用の電極としての応用も可能である。
【0034】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、抵抗発熱素子
は、所要寸法・形状のパターンを形成・保持する一方、
表面粗面化によって埋設するセラミックスなどに対し、
良好な密着性ないし接合性を呈する。したがって、設定
通りの抵抗発熱性が確保され、所要の面内温度分布を容
易に呈するだけでなく、セラミックス類に埋め込んだ場
合、周辺部に対して係合的に一体化するので、耐剥離性
も大幅に改善され、耐久性の向上も図られる。
は、所要寸法・形状のパターンを形成・保持する一方、
表面粗面化によって埋設するセラミックスなどに対し、
良好な密着性ないし接合性を呈する。したがって、設定
通りの抵抗発熱性が確保され、所要の面内温度分布を容
易に呈するだけでなく、セラミックス類に埋め込んだ場
合、周辺部に対して係合的に一体化するので、耐剥離性
も大幅に改善され、耐久性の向上も図られる。
【0035】請求項2の発明によれば、面内での発熱・
放熱が一様で、被加工体の全体を温度ムラのない状態で
加熱できる耐久性の優れた面状セラミックスヒーターを
提供できる。
放熱が一様で、被加工体の全体を温度ムラのない状態で
加熱できる耐久性の優れた面状セラミックスヒーターを
提供できる。
【図1】(a),(b),(c)は、実施例に係る箔状
抵抗発熱素子の製造方法の実施態様例を模式的に順次示
す要部断面図。
抵抗発熱素子の製造方法の実施態様例を模式的に順次示
す要部断面図。
【図2】実施例に係る面状セラミックスヒーターの要部
構成を示す断面図。
構成を示す断面図。
1……窒化アルミニウム系焼結体層
2……エッチングレジスト(マスキング)
3……抵抗発熱素子
3a……粗面化
4,4a,4b……窒化アルミニウム系焼結体層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大石 浩司
神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ
クス株式会社開発研究所内
(72)発明者 藤田 光広
千葉県東金市小沼田1573番地8 東芝セラ
ミックス株式会社東金工場内
Fターム(参考) 3K034 AA02 AA15 AA27 AA32 AA33
BA20 BB06 BB14 BC09 BC17
JA10
3K092 PP00 QA06 QB02 QB31 QB36
QB43 RF03 RF11 RF17 RF27
Claims (2)
- 【請求項1】 タングステン箔もしくはモリブデン箔を
素材としてパターン化され、かつ主面が表面粗さRa
0.1〜100μmに粗面化加工されていることを特徴
とする箔状の抵抗発熱素子。 - 【請求項2】 放熱・加熱面をなす窒化アルミニウム系
焼結体層と、前記窒化アルミニウム系焼結体層に埋め込
み配置され、かつリード端子対が他主面側に導出された
タングステン箔もしくはモリブデン箔をパターン化した
抵抗発熱素子とを有するセラミックスヒーターであっ
て、前記抵抗発熱素子は主面が表面粗さRa0.1〜1
00μmに粗面化加工されていることを特徴とするセラ
ミックスヒーター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001290595A JP2003100422A (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 箔状の抵抗発熱素子及び面状セラミックスヒーター |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001290595A JP2003100422A (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 箔状の抵抗発熱素子及び面状セラミックスヒーター |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003100422A true JP2003100422A (ja) | 2003-04-04 |
Family
ID=19112885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001290595A Pending JP2003100422A (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 箔状の抵抗発熱素子及び面状セラミックスヒーター |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003100422A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4824024B2 (ja) * | 2004-06-09 | 2011-11-24 | ビーコ・インストゥルメンツ・インコーポレイテッド | 耐熱性金属材料の放射率を増大させる方法、増大された放射率を有する放射加熱要素、ウエハキャリア用の耐熱性金属材料を作製する方法、及び熱吸収面用の材料を作製する方法 |
JP2018026405A (ja) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | 新光電気工業株式会社 | 基板固定装置及びその製造方法 |
JP2018026427A (ja) * | 2016-08-09 | 2018-02-15 | 新光電気工業株式会社 | 基板固定装置及びその製造方法 |
KR20180036553A (ko) * | 2016-09-30 | 2018-04-09 | 신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤 | 정전 척 및 기판 고정 장치 |
WO2020009247A1 (ja) * | 2018-07-06 | 2020-01-09 | 大日本印刷株式会社 | 発熱板、導電体付きフィルム、合わせ板、デフロスタ、移動体及び発熱板の製造方法 |
JP2020024908A (ja) * | 2018-08-02 | 2020-02-13 | 大日本印刷株式会社 | 発熱板、導電体付きフィルム及び発熱板の製造方法 |
JP2021132162A (ja) * | 2020-02-20 | 2021-09-09 | 東京エレクトロン株式会社 | ダミーウエハ |
-
2001
- 2001-09-25 JP JP2001290595A patent/JP2003100422A/ja active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4824024B2 (ja) * | 2004-06-09 | 2011-11-24 | ビーコ・インストゥルメンツ・インコーポレイテッド | 耐熱性金属材料の放射率を増大させる方法、増大された放射率を有する放射加熱要素、ウエハキャリア用の耐熱性金属材料を作製する方法、及び熱吸収面用の材料を作製する方法 |
TWI727080B (zh) * | 2016-08-08 | 2021-05-11 | 日商新光電氣工業股份有限公司 | 基板固定裝置 |
US10535545B2 (en) | 2016-08-08 | 2020-01-14 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | Substrate fixing device |
JP2018026405A (ja) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | 新光電気工業株式会社 | 基板固定装置及びその製造方法 |
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US10886154B2 (en) | 2016-09-30 | 2021-01-05 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | Electrostatic chuck and substrate fixing device |
KR102358295B1 (ko) | 2016-09-30 | 2022-02-07 | 신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤 | 정전 척 및 기판 고정 장치 |
WO2020009247A1 (ja) * | 2018-07-06 | 2020-01-09 | 大日本印刷株式会社 | 発熱板、導電体付きフィルム、合わせ板、デフロスタ、移動体及び発熱板の製造方法 |
JP2020024908A (ja) * | 2018-08-02 | 2020-02-13 | 大日本印刷株式会社 | 発熱板、導電体付きフィルム及び発熱板の製造方法 |
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JP2021132162A (ja) * | 2020-02-20 | 2021-09-09 | 東京エレクトロン株式会社 | ダミーウエハ |
JP7353209B2 (ja) | 2020-02-20 | 2023-09-29 | 東京エレクトロン株式会社 | ダミーウエハ |
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Date | Code | Title | Description |
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RD15 | Notification of revocation of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7435 Effective date: 20040630 |
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RD14 | Notification of resignation of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7434 Effective date: 20050804 |
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A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20070711 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |