JP2006302884A - Ceramic heater and semiconductor/liquid crystal manufacturing devices using the heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造装置や液晶製造装置の反応チャンバーに使用されるセラミックスヒータ、及びそのセラミックスヒータを用いた半導体製造装置及び液晶製造装置に関するものである。 The present invention relates to a ceramic heater used in a reaction chamber of a semiconductor manufacturing apparatus or a liquid crystal manufacturing apparatus, and a semiconductor manufacturing apparatus and a liquid crystal manufacturing apparatus using the ceramic heater.
シリコンウエハ上でエッチングや成膜を行う場合、反応制御性に優れた枚葉式の半導体製造装置が一般に使用されている。半導体ウエハは反応チャンバー内に配置したセラミックス製の保持体の表面上に載せて、そのまま静置したり、機械的に固定したり、又は保持体に内蔵した電極に電圧を付加して静電力によってチャックしたりして、保持体上に固定される。 When performing etching or film formation on a silicon wafer, a single-wafer type semiconductor manufacturing apparatus excellent in reaction controllability is generally used. The semiconductor wafer is placed on the surface of a ceramic holder placed in the reaction chamber and left as it is, mechanically fixed, or a voltage is applied to the electrode built in the holder by electrostatic force. It is chucked and fixed on the holding body.
保持された半導体ウエハは、ＣＶＤ（chemical Vapor Deposition）、プラズマＣＶＤ等、あるいはエッチング、プラズマエッチング等における成膜速度やエッチング速度を均一に維持するために、その温度が厳密に制御される。その厳密な温度制御のために、保持体に内蔵した発熱体によって保持体を加熱し、その表面からの伝熱によって半導体ウエハを加熱するようになっている。尚、保持体は耐熱性、絶縁性、耐食性を備えた材料、例えば窒化アルミニウムや窒化ケイ素のようなセラミックス等で構成されている。 The temperature of the held semiconductor wafer is strictly controlled in order to maintain a uniform film formation rate and etching rate in chemical vapor deposition (CVD), plasma CVD, etc., or etching and plasma etching. In order to strictly control the temperature, the holding body is heated by a heating element built in the holding body, and the semiconductor wafer is heated by heat transfer from the surface. The holding body is made of a material having heat resistance, insulation, and corrosion resistance, for example, ceramics such as aluminum nitride and silicon nitride.
従来、保持体に系外から電力を供給するために、保持体の裏面に引き出した電極に引出線を繋ぎ、系外へ電気的に接続する方法が採られていた。その際、反応チャンバー内に流す反応ガスは腐食性の高いハロゲン系のガスが用いられるため、耐食性の高いセラミックスからなるパイプ状のシャフトを保持体に取り付け、このシャフト内に電極及び引出線を収納して反応チャンバー内の雰囲気と完全に遮断していた。 Conventionally, in order to supply electric power to the holding body from outside the system, a method has been adopted in which a lead wire is connected to an electrode drawn out on the back surface of the holding body and electrically connected to the outside of the system. At that time, since the corrosive halogen-based gas is used as the reaction gas flowing in the reaction chamber, a pipe-shaped shaft made of highly corrosion-resistant ceramic is attached to the holder, and the electrode and lead wire are stored in this shaft. Thus, it was completely blocked from the atmosphere in the reaction chamber.
上記したように従来の半導体製造装置においては、例えば図５に示すように、内部に発熱体３が埋設されたセラミックス製の保持体（以後、セラミックスヒータと云う）２は、その裏面にホットプレス等を用いてセラミックス製のシャフト４の一端が接合され、シャフト４内に電力供給用の引出線を収納している。このセラミックスヒータ２はシャフト４の他端で反応チャンバー１に支持され、且つＯ−リング５で気密シールされる。Ｏ−リング５の近傍には水冷ジャケット６を配置して、シール部分を２００℃以下に冷却することによりＯ−リング５を高温から保護している。
As described above, in a conventional semiconductor manufacturing apparatus, for example, as shown in FIG. 5, a ceramic holder (hereinafter referred to as a ceramic heater) 2 in which a heating element 3 is embedded is hot-pressed on the back surface thereof. Etc., one end of the ceramic shaft 4 is joined, and a lead wire for power supply is accommodated in the shaft 4. The ceramic heater 2 is supported by the
しかしながら、セラミックスヒータ２は埋設した発熱体３により５００〜８００℃の温度でウエハを均一に加熱する一方で、セラミックスヒータ２に接合されたシャフト４を通じて熱が逃げていき、またシャフト４の他端を水冷しているため、セラミックスヒータ２の均熱性が損なわれ且つ熱効率も悪かった。セラミックスヒータ２の熱効率は５０％以上が求められているが、従来の半導体製造装置ではシャフト４を通じて無駄になる熱が多く、熱効率の向上が妨げられると共に、ランニングコストが極めて高くなっていた。 However, while the ceramic heater 2 uniformly heats the wafer at a temperature of 500 to 800 ° C. by the embedded heating element 3, heat escapes through the shaft 4 joined to the ceramic heater 2, and the other end of the shaft 4. Since the ceramic heater 2 was water-cooled, the thermal uniformity of the ceramic heater 2 was impaired and the thermal efficiency was also poor. The ceramic heater 2 is required to have a thermal efficiency of 50% or more. However, in the conventional semiconductor manufacturing apparatus, a lot of heat is wasted through the shaft 4, which hinders improvement of the thermal efficiency and extremely increases the running cost.
セラミックスヒータ２の熱がシャフト４へ逃げるのを抑えるためには、シャフト４の肉厚を出来るだけ薄くして、熱の拡散に寄与する断面積を小さくすれば良い。しかし、セラミックスヒータ２の重量を支え且つ気密シールを取るためシャフト４には剛性や強度が必要であり、シャフト４を構成するセラミックスは脆性材料であるため、薄肉にするとセラミックスヒータ２の荷重やシャフト４の内外の気圧差で破損する危険がある。このような理由から、シャフト４の肉厚は通常３ｍｍ以上を必要とし、そのためセラミックスヒータ２からの熱の逃げを十分に抑えることができなかった。 In order to prevent the heat of the ceramic heater 2 from escaping to the shaft 4, the thickness of the shaft 4 may be reduced as much as possible to reduce the cross-sectional area contributing to the heat diffusion. However, the shaft 4 needs to have rigidity and strength to support the weight of the ceramic heater 2 and take an airtight seal, and the ceramic constituting the shaft 4 is a brittle material. There is a risk of breakage due to the pressure difference between inside and outside. For this reason, the thickness of the shaft 4 usually needs to be 3 mm or more. Therefore, the escape of heat from the ceramic heater 2 cannot be sufficiently suppressed.
また、反応チャンバー１には高い気密性が要求され、具体的にはＨｅリークで少なくとも１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満、望ましくは１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓ未満が求められている。従来は反応チャンバー１とシャフト４との間の気密シールをＯ−リング５で行っているが、ゴムや樹脂からなるＯ−リング５は精々２００℃までの温度にしか耐えられないため、耐熱素材のシャフト４を高温部から低温部までを伸ばし、且つ水冷して２００℃以下となった箇所でＯ−リング５を用いて気密シールしていた。
Further, the
しかし、シャフト４に支持されているセラミックスヒータ２は５００〜８００℃に加熱されているので、シャフト４には温度分布が付き、シャフト４を短くし過ぎると熱勾配による応力で脆性材料のセラミックス製のシャフト４が割れてしまう。従って、シャフト４の長さは短くできず、３００ｍｍ程度の長いシャフト４にして熱勾配を緩やかにする必要があった。 However, since the ceramic heater 2 supported by the shaft 4 is heated to 500 to 800 ° C., the shaft 4 has a temperature distribution. If the shaft 4 is made too short, the ceramic heater 2 is made of a brittle material due to the stress caused by the thermal gradient. The shaft 4 is broken. Therefore, the length of the shaft 4 cannot be shortened, and it is necessary to make the thermal gradient gentle by making the shaft 4 as long as about 300 mm.
このように、従来の半導体製造装置では、セラミックスヒータ２を長いシャフト４で支持する必要があるため、セラミックスヒータ２を収納する反応チャンバー１は非常に無駄の多い大型構造にせざるを得ず、実際に反応チャンバー１の高さは４００ｍｍ以上となっていたが、最近では２００ｍｍ以下に小型化することが求められている。
As described above, in the conventional semiconductor manufacturing apparatus, it is necessary to support the ceramic heater 2 with the long shaft 4, and thus the
尚、上記した問題点は半導体製造装置だけのものではなく、発熱体を埋設したセラミックスヒータを反応チャンバー内に気密に支持して用いる液晶製造装置においても、同様の問題を抱えていた。 The above-mentioned problems are not limited to the semiconductor manufacturing apparatus, but the liquid crystal manufacturing apparatus that uses a ceramic heater in which a heating element is embedded in a reaction chamber in an airtight manner has the same problem.
本発明は、このような従来の事情に鑑み、反応チャンバー内に気密性を保持して簡単に収納することが可能なセラミックスヒータを提供すること、及びそのセラミックスヒータを用いることにより、優れた熱効率を達成でき、しかも反応チャンバーの小型化が可能な半導体製造装置及び液晶製造装置を提供することを目的とする。 In view of such conventional circumstances, the present invention provides a ceramic heater that can be easily stored while maintaining airtightness in a reaction chamber, and by using the ceramic heater, excellent thermal efficiency is achieved. An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus and a liquid crystal manufacturing apparatus in which the reaction chamber can be miniaturized.
上記目的を達成するため、本発明が提供するセラミックスヒータは、半導体製造装置又は液晶製造装置の反応チャンバー内に配置して使用されるセラミックスヒータであって、発熱体が埋設されたセラミックスヒータの一部に一端がガラスで気密接合された金属フランジを備え、金属フランジの他端はセラミックスヒータを収納する反応チャンバーの一部に支持されると共に気密シールされることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a ceramic heater provided by the present invention is a ceramic heater used by being placed in a reaction chamber of a semiconductor manufacturing apparatus or a liquid crystal manufacturing apparatus, and is a ceramic heater in which a heating element is embedded. A metal flange having one end hermetically bonded with glass is provided in the part, and the other end of the metal flange is supported by a part of a reaction chamber containing a ceramic heater and hermetically sealed.
上記本発明のセラミックスヒータにおいて、前記金属フランジはセラミックスヒータに形成された溝内に一端が挿入され、その一端挿入部の少なくとも一部を包み込むように溝内に充填されたガラスにより気密接合されていることを特徴とする。 In the ceramic heater of the present invention, one end of the metal flange is inserted into a groove formed in the ceramic heater, and hermetically bonded by glass filled in the groove so as to wrap at least part of the one end insertion portion. It is characterized by being.
また、上記本発明のセラミックスヒータにおいては、前記セラミックスヒータを構成するセラミックスとガラスとの熱膨張率の差は５×１０−６／℃以下であることが好ましい。また、前記ガラスは結晶化ガラスであることが好ましい。 In the ceramic heater of the present invention, the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic and glass constituting the ceramic heater is preferably 5 × 10 −6 / ° C. or less. The glass is preferably crystallized glass.
更に、上記本発明のセラミックスヒータにおいては、前記セラミックスヒータが、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウムから選ばれた材料で構成されていることを特徴とする。また、前記金属フランジが、タングステン若しくはモリブデン、又はそれらにメッキ処理を施した材料で構成されていることを特徴とする。また、前記金属フランジが波形の形状であることを特徴とする。 Furthermore, in the ceramic heater of the present invention, the ceramic heater is made of a material selected from aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, and aluminum oxide. The metal flange may be made of tungsten or molybdenum, or a material obtained by plating them. Further, the metal flange has a corrugated shape.
本発明は、また、上記本発明のセラミックスヒータを備えた半導体製造装置又は液晶製造装置を提供するものであり、その半導体製造装置又は液晶製造装置は、上記セラミックスヒータが反応チャンバー内に収納され、該セラミックスヒータに一端をガラスで気密接合された金属フランジの他端が反応チャンバーの一部に支持されると共にＯ−リングで気密シールされ、その気密シール部分近傍が冷却されていることを特徴とする。 The present invention also provides a semiconductor manufacturing apparatus or a liquid crystal manufacturing apparatus provided with the ceramic heater of the present invention. The semiconductor manufacturing apparatus or the liquid crystal manufacturing apparatus includes the ceramic heater accommodated in a reaction chamber, The other end of the metal flange whose one end is hermetically bonded to the ceramic heater with glass is supported by a part of the reaction chamber and hermetically sealed with an O-ring, and the vicinity of the hermetic seal portion is cooled. To do.
また、上記本発明の半導体製造装置又は液晶製造装置では、前記セラミックスヒータが、前記金属フランジ以外に、低熱伝導率の支持部材によって反応チャンバーに支持されていることを特徴とする。特に、この場合のセラミックスヒータにおいては、前記金属フランジの厚さが０．０５〜２．０ｍｍであることが好ましい。 In the semiconductor manufacturing apparatus or the liquid crystal manufacturing apparatus of the present invention, the ceramic heater is supported in the reaction chamber by a support member having low thermal conductivity in addition to the metal flange. In particular, in the ceramic heater in this case, the thickness of the metal flange is preferably 0.05 to 2.0 mm.
本発明によれば、半導体製造装置や液晶製造装置の反応チャンバー内に、Ｈｅリーク量で１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満の気密性を保持した状態で簡単に取り付けることが可能なセラミックスヒ一タを提供することができる。また、そのセラミックスヒータを用いることにより、セラミックスヒータの熱効率５０％以上を達成することができ、しかも反応チャンバーの小型化が可能な半導体製造装置及び液晶製造装置を提供することができる。 According to the present invention, ceramic ceramics that can be easily mounted in a reaction chamber of a semiconductor manufacturing apparatus or a liquid crystal manufacturing apparatus while maintaining a hermeticity of He leak amount of less than 10 −8 Pa · m 3 / s. Can be provided. Further, by using the ceramic heater, it is possible to provide a semiconductor manufacturing apparatus and a liquid crystal manufacturing apparatus that can achieve a thermal efficiency of 50% or more of the ceramic heater and that can reduce the size of the reaction chamber.
半導体製造装置や液晶製造装置に用いるセラミックスヒータは、従来は脆性材料であるセラミックス製のシャフトで反応チャンバー内に支持されており、熱伝導を抑制するためにはシャフトをできるだけ薄くすることが望ましいが、強度的に厚くしなければならないため、シャフトを通して逃げる熱が大きく、セラミックスヒータの熱効率が悪かった。また、反応チャンバーでのシャフト支持部をＯ−リングで気密シールするため、シャフトをＯ−リングが耐え得る低温部まで長く延長しなければならず、必然的に反応チャンバーが大型化していた。 Ceramic heaters used in semiconductor manufacturing equipment and liquid crystal manufacturing equipment are conventionally supported in a reaction chamber by a ceramic shaft, which is a brittle material, and it is desirable to make the shaft as thin as possible in order to suppress heat conduction. However, since it must be thick in strength, the heat escaped through the shaft was large, and the thermal efficiency of the ceramic heater was poor. In addition, since the shaft support portion in the reaction chamber is hermetically sealed with an O-ring, the shaft must be extended to a low temperature portion where the O-ring can withstand, and the reaction chamber is necessarily enlarged.
これに対して本発明では、セラミックスよりも靭性の高い金属フランジの一端側をセラミックスヒータに気密に接合すると共に、この金属フランジの他端側を反応チャンバーに支持すると同時に気密シールする。また、セラミックスヒータと金属フランジとの気密接合には、セラミックスヒータ表面の所定加熱温度（通常は８００℃以上）で耐熱性を有するガラスを用いる。 In contrast, in the present invention, one end of a metal flange having higher toughness than ceramics is hermetically joined to a ceramic heater, and the other end of the metal flange is supported by a reaction chamber and hermetically sealed. For hermetic bonding between the ceramic heater and the metal flange, glass having heat resistance at a predetermined heating temperature (usually 800 ° C. or higher) on the surface of the ceramic heater is used.
半導体製造装置や液晶製造装置に用いられるセラミックスヒータのような大型部品について、高温における高信頼性の気密接合を行う場合、わずか一箇所でもリークは許されない。従って、小さな電子部品の接続の場合と同様に、大型のセラミックス部材に金属板の端部を重ねてガラスをその部分に肉盛りしたり、セラミックス部材に金属板の端を垂直にあてがってガラスでメニスカスを形成したりして接合しても、信頼性の高い気密接合を得ることは難しい。 When large parts such as ceramic heaters used in semiconductor manufacturing apparatuses and liquid crystal manufacturing apparatuses are subjected to highly reliable hermetic bonding at high temperatures, leakage is not permitted even at only one place. Therefore, as in the case of connecting small electronic components, the end of the metal plate is overlapped with a large ceramic member to overlay the glass on that portion, or the end of the metal plate is vertically applied to the ceramic member with the glass. Even if a meniscus is formed or joined, it is difficult to obtain a highly reliable airtight joint.
本発明においては、大型のセラミックスヒータに溝を形成し、その溝の空間内に金属フランジの一端側を挿入すると共に、金属フランジの一端挿入部の少なくとも一部が、好ましくは両平面、更には両側面や端面を含めた全表面が包み込まれるように、溝の中にガラスを充填することによって、信頼性の高い気密接合を達成することができる。 In the present invention, a groove is formed in the large ceramic heater, and one end side of the metal flange is inserted into the space of the groove, and at least a part of the one end insertion portion of the metal flange is preferably both flat surfaces, By filling the groove with glass so that the entire surface including both side surfaces and end surfaces is wrapped, highly reliable airtight joining can be achieved.
一般に、セラミックス部材に金属板の端を重ねてガラスを肉盛りした場合は、金属板に押し付けの力が働いたときはセラミックスの反作用で耐えることができるが、引っ張りの力が働いたときには、肉盛りされている全面ではなく、金属板とガラスの接合端部のラインに引き剥がしの力が集中するため、その部分から徐々にガラスにクラックが導入されて容易に破壊が進行する。 In general, when a glass plate is built up with the end of a metal plate superimposed on a ceramic member, it can withstand the reaction of the ceramic when a pressing force is applied to the metal plate, but when a tensile force is applied, Since the peeling force concentrates on the line of the joining end portion between the metal plate and the glass, not on the entire surface, the cracks are gradually introduced into the glass and the breakage easily proceeds.
また、セラミックス部材に金属板の端を垂直にあてがって、ガラスでメニスカスを形成して接合した場合は、金属板の平面に対して水平方向の応力には比較的強いが、垂直方向の力が加わったときには、ガラスのメニスカス端部の金属と接しているラインに引き剥がしの力が集中するため、その部分から徐々にガラスにクラックが導入されて容易に破壊が進行する。 In addition, when the metal plate edge is vertically applied to the ceramic member and the meniscus is formed of glass and bonded, the stress in the horizontal direction is relatively strong against the plane of the metal plate, but the vertical force is When applied, the peeling force concentrates on the line in contact with the metal at the end of the meniscus of the glass, so that cracks are gradually introduced into the glass from that portion and breakage proceeds easily.
これに対して、本発明によるセラミックスヒータと金属フランジの気密接合の場合には、金属フランジの平面に対し水平方向の応力が働いたときには、挿入された金属フランジのガラスで包み込まれた全面で応力を受けるため破壊を受け難い。また、垂直方向に応力が掛かっても、その力は金属フランジの反対側にあるガラスと溝を形成しているセラミックスで受ける。ガラスやセラミックスは、引っ張り応力や引き剥がしの応力には弱く容易にクラックが進展しやすいが、圧縮応力に対しては一般に一桁以上高い強度を示す。このような作用によって、信頼性の高い気密接合が得られるものと考えられる。 On the other hand, in the case of hermetic joining of the ceramic heater and the metal flange according to the present invention, when a horizontal stress is applied to the plane of the metal flange, the stress is applied to the entire surface of the inserted metal flange encased in the glass. It is hard to receive destruction because it receives. Even if stress is applied in the vertical direction, the force is received by the glass on the opposite side of the metal flange and the ceramic forming the groove. Glass and ceramics are weak against tensile stress and peeling stress and easily cracks, but generally exhibit a strength higher by one digit or more against compressive stress. Such an action is considered to provide a highly reliable airtight joint.
セラミックスヒータやガラスは接合後の冷却過程で熱収縮するが、その熱収縮量の差が大きいとガラスやセラミックスに掛かる熱応力が増大し、ガラスにクラックが入りやすくなる。熱収縮量の差による熱応力を抑制して、気密封止の信頼性を高めるため、使用するセラミックスとガラスの熱膨張率の差を５×１０−６／℃以下とすることが好ましい。 Ceramic heaters and glass heat shrink in the cooling process after bonding, but if the difference in heat shrinkage is large, the thermal stress applied to the glass and ceramics increases, and the glass tends to crack. In order to suppress the thermal stress due to the difference in thermal shrinkage and increase the reliability of hermetic sealing, it is preferable to set the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic to be used and the glass to 5 × 10 −6 / ° C. or less.
接合に用いるガラスとしては、従来から電子部品等においてセラミックスや金属の接合に使用されている材料であって良いが、ガラスの強度を上げて更に信頼性を内上させるためには、結晶化ガラスを用いることが好ましい。 The glass used for bonding may be a material conventionally used for bonding ceramics and metals in electronic parts, etc. In order to increase the strength of the glass and further increase the reliability, crystallized glass is used. Is preferably used.
また、セラミックスヒータを構成するセラミックスとしては、耐熱性、耐食性、耐酸化性等を考慮すると、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウムから選ばれた材料であることが好ましい。 Further, the ceramic constituting the ceramic heater is preferably a material selected from aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, and aluminum oxide in consideration of heat resistance, corrosion resistance, oxidation resistance, and the like.
金属フランジとしては、耐熱性の高いこと、ガラスやセラミックスとの熱膨張率の差が小さいことが必要であり、これらの点を考慮するとタングステン又はモリブデンであることが望ましい。また、耐食性や耐酸化性を高めるために、それらの金属フランジにニッケル等のメッキ処理を施すことが好ましい。 The metal flange needs to have high heat resistance and a small difference in coefficient of thermal expansion from glass or ceramics, and considering these points, tungsten or molybdenum is desirable. Moreover, in order to improve corrosion resistance and oxidation resistance, it is preferable to perform plating processing such as nickel on the metal flanges.
本発明のセラミックスヒータを反応チャンバー内に取り付ける際には、セラミックスヒータに接合した金属フランジの他端側を反応チャンバーの内壁に支持すると共に、その金属フランジの他端側と反応チャンバーの内壁との間を気密にシールする。尚、セラミックスヒータの荷重は金属フランジのみで受けても良いが、低熱伝導率の材料からなる支持部材を別途設けてセラミックスヒータの荷重を受けることもできる。 When the ceramic heater of the present invention is installed in the reaction chamber, the other end of the metal flange joined to the ceramic heater is supported on the inner wall of the reaction chamber, and the other end of the metal flange and the inner wall of the reaction chamber Seal the space tightly. Although the load of the ceramic heater may be received only by the metal flange, a support member made of a material having a low thermal conductivity can be separately provided to receive the load of the ceramic heater.
また、セラミックスヒータを支持するためには金属フランジが厚い方が好ましいが、厚くなると熱が逃げ易くなるので、０．０５〜２．０ｍｍ程度の厚さが望ましい。一方、セラミックスヒータの支持部材を別に設ける場合には、セラミックスヒータから金属フランジに熱が逃げるのを抑えるために、金属フランジを薄くすることができる。好ましくは、支持部材を設けてセラミックスヒータを支持すると共に、金属フランジの厚さを０．０５〜２．０ｍｍと薄くすることによって、金属フランジヘの熱の伝導が抑えられ、セラミックスヒータの熱効率の向上を図ることができる。 In order to support the ceramic heater, it is preferable that the metal flange is thick. However, since the heat becomes easy to escape when the metal flange is thick, a thickness of about 0.05 to 2.0 mm is desirable. On the other hand, when a ceramic heater support member is provided separately, the metal flange can be made thin in order to prevent heat from escaping from the ceramic heater to the metal flange. Preferably, a support member is provided to support the ceramic heater, and by reducing the thickness of the metal flange to 0.05 to 2.0 mm, heat conduction to the metal flange is suppressed, and the thermal efficiency of the ceramic heater is improved. Can be achieved.
金属フランジの他端側と反応チャンバーの内壁とは、ボルトとナット等を用いて機械的に支持でき、その間の気密シールはＯ−リングで行うことができ、そのシール部分の近傍に水冷ジャケッを配置して冷却する。金属フランジの幅（又は長さ）を大きくし、セラミックスヒータとＯ−リングとの距離を長くするほどＯ−リングを低温部に移すことができ、熱的には反応チャンバーの設計に余裕ができる。 The other end of the metal flange and the inner wall of the reaction chamber can be mechanically supported using bolts and nuts, etc., and an airtight seal between them can be performed with an O-ring, and a water-cooled jacket is provided in the vicinity of the seal portion. Place and cool. The larger the width (or length) of the metal flange and the longer the distance between the ceramic heater and the O-ring, the more the O-ring can be moved to the low temperature part, and there is room for thermal design of the reaction chamber. .
しかし、セラミックスヒータとＯ−リングとの距離を長くすると、セラミックスヒータを収納する反応チャンバーが大きくなる。そこで、金属フランジを波形に曲折することによって、熱的な勾配を持たせると同時に、反応チャンバーを小型化することが可能となる。 However, if the distance between the ceramic heater and the O-ring is increased, the reaction chamber that houses the ceramic heater becomes larger. Therefore, by bending the metal flange into a corrugated shape, it is possible to make the reaction chamber smaller while providing a thermal gradient.
このようにしてセラミックスヒータを取り付けた反応チャンバーは、セラミックスヒータと金属フランジによって上側領域と下側領域とに区分され、両領域の間はガラスによる気密接合とＯ−リングでの気密シールとにより気密性が保たれる。従って、発熱体への電力供給用の引出線を、セラミックスヒータの裏面から反応チャンバーの下側領域を通して系外に簡単に導出することができる。 The reaction chamber to which the ceramic heater is attached in this manner is divided into an upper region and a lower region by the ceramic heater and the metal flange, and between the two regions is hermetically sealed by hermetic bonding with glass and hermetic sealing with an O-ring. Sex is maintained. Therefore, the lead line for supplying power to the heating element can be easily led out of the system from the back surface of the ceramic heater through the lower region of the reaction chamber.
しかも、金属フランジを通して無駄に失われる熱が少なく、セラミックスヒータの熱効率を向上させることができると共に、金属フランジでセラミックスヒータを支持することにより無駄な空間が少なくなり、反応チャンバー及び半導体製造装置や液晶製造装置全体を小型化することが可能になった。 In addition, less heat is lost through the metal flange, and the thermal efficiency of the ceramic heater can be improved, and by supporting the ceramic heater with the metal flange, there is less wasted space, and the reaction chamber, semiconductor manufacturing apparatus, and liquid crystal The entire manufacturing apparatus can be downsized.
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末に、焼結助剤として５重量％のイットリア（Ｙ２Ｏ３）を加え、更にバインダを添加して分散混合した後、スプレードライにより造粒した。この造粒粉末を用いて、焼結後の形状が直径３５０ｍｍ×厚さ１０ｍｍとなる寸法の円板状成形体を一軸プレスにより２枚成形した。また、外径３５０ｍｍ、内径３００ｍｍ、厚み５ｍｍとなる寸法の円環状成形体を、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）により１枚成形した。 5% by weight of yttria (Y 2 O 3 ) was added to the aluminum nitride (AlN) powder as a sintering aid, a binder was further added and dispersed and mixed, and then granulated by spray drying. Using this granulated powder, two disk-shaped compacts having a size of 350 mm in diameter and 10 mm in thickness after sintering were formed by uniaxial pressing. Further, one annular molded body having an outer diameter of 350 mm, an inner diameter of 300 mm, and a thickness of 5 mm was molded by cold isostatic pressing (CIP).
円板状成形体の１枚に幅４ｍｍ及び深さ４ｍｍの溝を形成し、温度８００℃の窒素ガス気流中で脱脂した。その後、溝内にＭｏコイルを這わし、残り１枚の円板状成形体を重ねて、窒素中にて加重１００ｋｇｆ／ｃｍ２、温度１８５０℃で４時間焼結して接合し、セラミックスヒータを得た。尚、円環状成形体も同様に焼結して、セラミックスリングとした。 A groove having a width of 4 mm and a depth of 4 mm was formed on one disk-shaped molded body and degreased in a nitrogen gas stream at a temperature of 800 ° C. Thereafter, the Mo coil is wound in the groove, the remaining one disk-shaped molded body is overlaid, and sintered and bonded in nitrogen at a load of 100 kgf / cm 2 and a temperature of 1850 ° C. for 4 hours. Obtained. The annular shaped body was also sintered in the same manner to obtain a ceramic ring.
得られたセラミックスヒータ１２は、図１に示すように、内部にＭｏコイルからなる発熱体１３が埋設されている。このセラミックスヒータ１２の両端面をダイヤモンド砥粒を用いて研磨すると共に、セラミックスヒータ１２の下端部外周を溝加工して、外径３００ｍｍの小径部１７を形成した。
As shown in FIG. 1, the obtained
次に、セラミックスヒータ１２の小径部１７に、外径４００ｍｍ、内径３００ｍｍ、厚み１ｍｍのＷリングからなる金属フランジ１９の一端内周側を挿入し、更に上記セラミックスリング１８を差し込んだ。その後、図２に示すように、円板状のセラミックスヒータ１２とセラミックスリング１８で形成された溝内に、金属フランジ１９の一端挿入部の両側平面が包み込まれるように、軟化点が８５０℃で熱膨張率が４．５×１０−６／℃のガラス粉末を充填し、９００℃で溶融させてガラス封止部２１により気密接合した。
Next, one end inner peripheral side of a
尚、セラミックスヒータ１２を構成する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の熱膨張率は４．５×１０−６／℃、封止用ガラスの熱膨張率が４．５×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差はゼロである。
The thermal expansion coefficient of aluminum nitride (AlN) constituting the
このようにして得られたセラミックスヒータ１２を、図３に示すように、金属フランジ１９の他端外周部を反応チャンバー１１の内壁にボルトやナットで締め付けて取り付けると共に、Ｏ−リング１５で気密シールした。また、セラミックスヒータ１２の裏面を、熱伝導率１５０Ｗ／ｍＫの窒化アルミニウムからなる直径１０ｍｍの４本の円柱状支持体１４で支持した。更に、Ｏ−リング１５による気密シール部の近傍に水冷ジャケット１６を配置した。発熱体１３の引出線は、セラミックスヒータ１２の裏面から反応チャンバー１１の底壁を通して、そのまま外部に導出した。
As shown in FIG. 3, the
８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー１１の全体（セラミックスヒータと金属フランジによる区分された上側領域）のＨｅリーク量は２．４×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満を達成でき、封止に全く問題は無かった。また、反応チャンバー１１の寸法は、内径５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍに小型化できた。更に、セラミックスヒータ１２を８００℃に加熱した際の熱効率は６５％であった。
When an airtight test was performed in a state heated to 800 ° C., the He leak amount of the entire reaction chamber 11 (the upper region divided by the ceramic heater and the metal flange) was 2.4 × 10 −10 Pa · m 3 / s. The target of less than 10 −8 Pa · m 3 / s could be achieved, and there was no problem in sealing. Moreover, the dimensions of the
比較例１
実施例１と同様にして、Ｍｏコイルの発熱体を内蔵したセラミックスヒータを作製した。また、実施例１と同じ造粒粉末をＣＩＰ成形して、焼結後の形状が外径１００ｍｍ、内径８０ｍｍ、長さ３００ｍｍのパイプ状になるように成形した。このパイプ状成形体を温度８００℃の窒素ガス気流中で脱脂し、温度１９００℃で６時間焼結した。得られた焼結体パイプの両端面をダイヤモンド砥粒で研磨すると共に、中央部を研磨して外径８８ｍｍのシャフトに仕上げた。
Comparative Example 1
In the same manner as in Example 1, a ceramic heater incorporating a Mo coil heating element was produced. The same granulated powder as in Example 1 was CIP-molded so that the sintered shape was a pipe having an outer diameter of 100 mm, an inner diameter of 80 mm, and a length of 300 mm. This pipe-shaped molded body was degreased in a nitrogen gas stream at a temperature of 800 ° C. and sintered at a temperature of 1900 ° C. for 6 hours. Both end surfaces of the obtained sintered pipe were polished with diamond abrasive grains, and the center portion was polished to finish a shaft having an outer diameter of 88 mm.
このようにして作製したシャフトとセラミックスヒータを、１００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で窒素気流中において１８００℃×２時問の条件でホットプレス接合した。図５に示すように、このセラミックスヒータ２を反応チャンバー１内に配置して、シャフト４で支持すると共に、シャフト４の下端と反応チャンバー１の底壁の間をＯ−リング５で気密シールした。更に、Ｏ−リング５の気密シール部の近傍に水冷ジャケット６を設置した。
The shaft thus manufactured and the ceramic heater were hot press-bonded under a condition of 1800 ° C. × 2 hours in a nitrogen stream at a pressure of 100 kgf / cm 2 . As shown in FIG. 5, the ceramic heater 2 is disposed in the
８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク量は２．６×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／Ｓ未満を達成でき、封止には全く問題が無かった。しかしながら、反応チャンバー１の寸法は、内径５００ｍｍ、高さ４５０ｍｍと大型になった。更に、セラミックスヒータ２を８００℃に加熱した際の熱効率は、４０％と不十分なものであった。
When an airtight test was performed in a state heated to 800 ° C., the He leak amount of the entire reaction chamber was 2.6 × 10 −10 Pa · m 3 / s, which is less than the target of 10 −8 Pa · m 3 / S. And there was no problem in sealing. However, the dimensions of the
実施例１と同様にして発熱体を内蔵したセラミックスヒータを作製し、封止用のガラスとして熱膨張率７．０×１０−６／℃のガラスを用いた以外は実施例１と同じ方法により、Ｗリングからなる金属フランジを接合したセラミックスヒータを作製した。 A ceramic heater with a built-in heating element was produced in the same manner as in Example 1, and the same method as in Example 1 was used except that glass having a thermal expansion coefficient of 7.0 × 10 −6 / ° C. was used as the sealing glass. The ceramic heater which joined the metal flange which consists of W rings was produced.
尚、セラミックスヒータを構成する窒化アルミニウムの熱膨張率は４．５×１０−６／℃、封止用ガラスの熱膨張率が７．０×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差は２．５×１０−６／℃である。 The thermal expansion coefficient of aluminum nitride constituting the ceramic heater is 4.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing glass is 7.0 × 10 −6 / ° C. The difference is 2.5 × 10 −6 / ° C.
このセラミックスヒータを実施例１と同様に反応チャンバーに取り付け、８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク量は６．７×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満を達成でき、封止に全く問題は無かった。また、反応チャンバーの寸法は、内径５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍに小型化できた。更に、セラミックスヒータを８００℃に加熱した際の熱効率は６５％であった。 When this ceramic heater was attached to the reaction chamber in the same manner as in Example 1 and the hermetic test was conducted with heating to 800 ° C., the amount of He leak in the entire reaction chamber was 6.7 × 10 −10 Pa · m 3 / s. The target of less than 10 −8 Pa · m 3 / s could be achieved, and there was no problem in sealing. Moreover, the dimensions of the reaction chamber could be reduced to an inner diameter of 500 mm and a height of 150 mm. Furthermore, the thermal efficiency when the ceramic heater was heated to 800 ° C. was 65%.
実施例１と同様にして発熱体を内蔵したセラミックスヒータを作製し、封止用のガラスとして熱膨張率９．０×１０−６／℃のガラスを用いた以外は実施例１と同じ方法により、Ｗリングからなる金属フランジを接合したセラミックスヒータを作製した。 A ceramic heater with a built-in heating element was produced in the same manner as in Example 1, and the same method as in Example 1 was used except that glass having a thermal expansion coefficient of 9.0 × 10 −6 / ° C. was used as the sealing glass. The ceramic heater which joined the metal flange which consists of W rings was produced.
尚、セラミックスヒータを構成する窒化アルミニウムの熱膨張率は４．５×１０−６／℃、封止用ガラスの熱膨張率が９．０×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差は４・５×１０−６／℃である。 The thermal expansion coefficient of aluminum nitride constituting the ceramic heater is 4.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing glass is 9.0 × 10 −6 / ° C. The difference is 4.5 × 10 −6 / ° C.
このセラミックスヒータを実施例１と同様に反応チャンバーに取り付け、８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク量は９．５×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満を達成でき、封止に全く問題は無かった。また、反応チャンバーの寸法は、内径５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍに小型化できた。更に、セラミックスヒータを８００℃に加熱した際の熱効率は６５％であった。 When this ceramic heater was attached to the reaction chamber in the same manner as in Example 1 and the hermetic test was conducted with heating to 800 ° C., the amount of He leak in the entire reaction chamber was 9.5 × 10 −10 Pa · m 3 / s. The target of less than 10 −8 Pa · m 3 / s could be achieved, and there was no problem in sealing. Moreover, the dimensions of the reaction chamber could be reduced to an inner diameter of 500 mm and a height of 150 mm. Furthermore, the thermal efficiency when the ceramic heater was heated to 800 ° C. was 65%.
実施例１と同様にして発熱体を内蔵したセラミックスヒータを作製し、封止用のガラスとして熱膨張率１０．０×１０−６／℃のガラスを用いた以外は実施例１と同じ方法により、Ｗリングからなる金属フランジを接合したセラミックスヒータを作製した。 A ceramic heater with a built-in heating element was prepared in the same manner as in Example 1, and the same method as in Example 1 was used except that glass having a thermal expansion coefficient of 10.0 × 10 −6 / ° C. was used as the sealing glass. The ceramic heater which joined the metal flange which consists of W rings was produced.
尚、セラミックスヒータを構成する窒化アルミニウムの熱膨張率は４．５×１０−６／℃、封止用ガラスの熱膨張率が１０．０×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差は５．５×１０−６／℃である。 The thermal expansion coefficient of aluminum nitride constituting the ceramic heater is 4.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing glass is 10.0 × 10 −6 / ° C. The difference is 5.5 × 10 −6 / ° C.
このセラミックスヒータを実施例１と同様に反応チャンバーに取り付け、８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク量は５．５×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満を達成できた。また、反応チャンバーの寸法は、内径５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍに小型化できた。更に、セラミックスヒータを８００℃に加熱した際の熱効率は６５％であった。 When this ceramic heater was attached to the reaction chamber in the same manner as in Example 1 and the hermetic test was conducted with heating to 800 ° C., the amount of He leak in the entire reaction chamber was 5.5 × 10 −9 Pa · m 3 / s. The target of less than 10 −8 Pa · m 3 / s was achieved. Moreover, the dimensions of the reaction chamber could be reduced to an inner diameter of 500 mm and a height of 150 mm. Furthermore, the thermal efficiency when the ceramic heater was heated to 800 ° C. was 65%.
実施例１と同様にして発熱体を内蔵したセラミックスヒータを作製し、封止用のガラスとして熱膨張率１２．０×１０−６／℃のガラスを用いた以外は実施例１と同じ方法により、Ｗリングからなる金属フランジを接合したセラミックスヒータを作製した。 A ceramic heater with a built-in heating element was produced in the same manner as in Example 1, and the same method as in Example 1 was used except that a glass having a thermal expansion coefficient of 12.0 × 10 −6 / ° C. was used as the sealing glass. The ceramic heater which joined the metal flange which consists of W rings was produced.
尚、セラミックスヒータを構成する窒化アルミニウムの熱膨張率は４．５×１０−６／℃、封止用ガラスの熱膨張率が１２．０×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差は７．５×１０−６／℃である。 The thermal expansion coefficient of aluminum nitride constituting the ceramic heater is 4.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing glass is 12.0 × 10 −6 / ° C. The difference is 7.5 × 10 −6 / ° C.
このセラミックスヒータを実施例１と同様に反応チャンバーに取り付け、８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク量は９．７×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満を達成できた。また、反応チャンバーの寸法は、内径５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍに小型化できた。更に、セラミックスヒータを８００℃に加熱した際の熱効率は６５％であった。 When this ceramic heater was attached to the reaction chamber in the same manner as in Example 1 and the hermetic test was carried out with heating to 800 ° C., the amount of He leak in the entire reaction chamber was 9.7 × 10 −9 Pa · m 3 / s. The target of less than 10 −8 Pa · m 3 / s was achieved. Moreover, the dimensions of the reaction chamber could be reduced to an inner diameter of 500 mm and a height of 150 mm. Furthermore, the thermal efficiency when the ceramic heater was heated to 800 ° C. was 65%.
実施例１と同様にして発熱体を内蔵したセラミックスヒータを作製し、封止用のガラスとして熱膨張率１２．０×１０−６／℃の結晶化ガラスを用いた以外は実施例１と同じ方法により、Ｗリングからなる金属フランジを接合したセラミックスヒータを作製した。 A ceramic heater incorporating a heating element was produced in the same manner as in Example 1, and the same as in Example 1 except that crystallized glass having a thermal expansion coefficient of 12.0 × 10 −6 / ° C. was used as the glass for sealing. By the method, a ceramic heater in which a metal flange made of a W ring was joined was produced.
尚、セラミックスヒータを構成する窒化アルミニウムの熱膨張率は４．５×１０−６／℃、封止用の結晶化ガラスの熱膨張率が１２．０×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差は７．５×１０−６／℃である。 The thermal expansion coefficient of aluminum nitride constituting the ceramic heater is 4.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the crystallized glass for sealing is 12.0 × 10 −6 / ° C. The difference in coefficient of thermal expansion is 7.5 × 10 −6 / ° C.
このセラミックスヒータを実施例１と同様に反応チャンバーに取り付け、８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク量は５．６×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満を達成でき、封止に全く問題は無かった。また、反応チャンバーの寸法は、内径５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍに小型化できた。更に、セラミックスヒータを８００℃に加熱した際の熱効率は６５％であった。 When this ceramic heater was attached to the reaction chamber in the same manner as in Example 1 and the hermetic test was conducted with heating to 800 ° C., the amount of He leak in the entire reaction chamber was 5.6 × 10 −10 Pa · m 3 / s. The target of less than 10 −8 Pa · m 3 / s could be achieved, and there was no problem in sealing. Moreover, the dimensions of the reaction chamber could be reduced to an inner diameter of 500 mm and a height of 150 mm. Furthermore, the thermal efficiency when the ceramic heater was heated to 800 ° C. was 65%.
窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）粉末に、焼結助剤として３重量％のイットリア（Ｙ２Ｏ３）と２重量％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を加え、更にバインダを添加して分散混合し、スプレードライにより造粒した。得られた造粒粉末を用い、焼結条件を窒素気流中１６５０℃で４時間にした以外は実施例１と同じ方法により、Ｗリングの金属フランジを接合したセラミックスヒータを作製した。 3% by weight yttria (Y 2 O 3 ) and 2% by weight alumina (Al 2 O 3 ) are added to the silicon nitride (Si 3 N 4 ) powder as a sintering aid, and a binder is further added and dispersed and mixed. And granulated by spray drying. Using the obtained granulated powder, a ceramic heater having a W-ring metal flange joined thereto was produced in the same manner as in Example 1 except that the sintering condition was 1650 ° C. in a nitrogen stream for 4 hours.
尚、セラミックスヒータを構成する窒化ケイ素の熱膨張率は３．５×１０−６／℃、封止用ガラスの熱膨張率が４．５×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差は１．０×１０−６／℃である。 The thermal expansion coefficient of silicon nitride constituting the ceramic heater is 3.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing glass is 4.5 × 10 −6 / ° C. The difference is 1.0 × 10 −6 / ° C.
このセラミックスヒータを実施例１と同様に反応チャンバーに取り付け、８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク量は５．３×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満を達成でき、封止に全く問題は無かった。また、反応チャンバーの寸法は、内径５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍに小型化できた。更に、セラミックスヒータを８００℃に加熱した際の熱効率は６５％であった。 When this ceramic heater was attached to the reaction chamber in the same manner as in Example 1 and the hermetic test was carried out with heating to 800 ° C., the amount of He leak in the entire reaction chamber was 5.3 × 10 −10 Pa · m 3 / s. The target of less than 10 −8 Pa · m 3 / s could be achieved, and there was no problem in sealing. Moreover, the dimensions of the reaction chamber could be reduced to an inner diameter of 500 mm and a height of 150 mm. Furthermore, the thermal efficiency when the ceramic heater was heated to 800 ° C. was 65%.
炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末に、焼結助剤として２重量％の炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）と１重量％のカーボン（Ｃ）を加え、更にバインダを添加して分散混合し、スプレードライにより造粒した。得られた造粒粉末を用い、焼結条件をアルゴン気流中２０００℃で７時間にした以外は実施例１と同じ方法により、Ｗリングの金属フランジを接合したセラミックスヒータを作製した。 Add 2% by weight boron carbide (B 4 C) and 1% by weight carbon (C) as sintering aids to silicon carbide (SiC) powder, add a binder, disperse and mix, and make by spray drying. Grained. A ceramic heater having a W-ring metal flange joined thereto was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained granulated powder was used and the sintering conditions were changed to 2000 ° C. in an argon stream for 7 hours.
尚、セラミックスヒータを構成する炭化ケイ素の熱膨張率は３．５×１０−６／℃、封止用ガラスの熱膨張率が４．５×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差は１．０×１０−６／℃である。 The thermal expansion coefficient of silicon carbide constituting the ceramic heater is 3.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing glass is 4.5 × 10 −6 / ° C. The difference is 1.0 × 10 −6 / ° C.
このセラミックスヒータを実施例１と同様に反応チャンバーに取り付け、８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク量は４．８×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満を達成でき、封止に全く問題は無かった。また、反応チヤンバーの寸法は、内径５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍに小型化できた。更に、セラミックスヒータを８００℃に加熱した際の熱効率は６５％であった。 When this ceramic heater was attached to the reaction chamber in the same manner as in Example 1 and the hermetic test was conducted with heating to 800 ° C., the amount of He leak in the entire reaction chamber was 4.8 × 10 −10 Pa · m 3 / s. The target of less than 10 −8 Pa · m 3 / s could be achieved, and there was no problem in sealing. The dimensions of the reaction chamber could be reduced to an inner diameter of 500 mm and a height of 150 mm. Furthermore, the thermal efficiency when the ceramic heater was heated to 800 ° C. was 65%.
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末に、焼結助剤として２重量％のマグネシア（ＭｇＯ）を加え、更にバインダを添加して分散混合し、スプレードライにより造粒した。得られた造粒粉末を用い、焼結条件をアルゴン気流中２０００℃で７時間にした以外は実施例１と同じ方法により、Ｗリングの金属フランジを接合したセラミックスヒータを作製した。 To the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder, 2% by weight of magnesia (MgO) was added as a sintering aid, a binder was further added, dispersed and mixed, and granulated by spray drying. A ceramic heater having a W-ring metal flange joined thereto was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained granulated powder was used and the sintering conditions were changed to 2000 ° C. in an argon stream for 7 hours.
尚、セラミックスヒータを構成する酸化アルミニウムの熱膨張率は７．５×１０−６／℃、封止用ガラスの熱膨張率が４．５×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差は３．０×１０−６／℃である。 The thermal expansion coefficient of aluminum oxide constituting the ceramic heater is 7.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing glass is 4.5 × 10 −6 / ° C. The difference is 3.0 × 10 −6 / ° C.
このセラミックスヒータを実施例１と同様に反応チャンバーに取り付け、８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク量は８．８×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満を達成でき、封止に全く問題は無かった。また、反応チャンバーの寸法は、内径５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍに小型化できた。更に、セラミックスヒータを８００℃に加熱した際の熱効率は６５％であった。 When this ceramic heater was attached to the reaction chamber in the same manner as in Example 1 and the hermetic test was conducted with heating to 800 ° C., the amount of He leak in the entire reaction chamber was 8.8 × 10 −10 Pa · m 3 / s. The target of less than 10 −8 Pa · m 3 / s could be achieved, and there was no problem in sealing. Moreover, the dimensions of the reaction chamber could be reduced to an inner diameter of 500 mm and a height of 150 mm. Furthermore, the thermal efficiency when the ceramic heater was heated to 800 ° C. was 65%.
実施例１と同様にして発熱体を内蔵したセラミックスヒータを作製し、金属フランジであるＷリングに厚さ２μｍのＮｉメッキを施した以外は実施例１と同じ方法により、ＮｉメッキしたＷリングからなる金属フランジを接合したセラミックスヒータを作製した。 A ceramic heater with a built-in heating element was produced in the same manner as in Example 1, and the Ni-plated W ring was used in the same manner as in Example 1 except that the metal ring W ring was plated with 2 μm thick Ni. The ceramic heater which joined the metal flange which becomes this was produced.
尚、セラミックスヒータを構成する窒化アルミニウムの熱膨張率は４．５×１０−６／℃、封止用ガラスの熱膨張率が４．５×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差はゼロである。 The thermal expansion coefficient of aluminum nitride constituting the ceramic heater is 4.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing glass is 4.5 × 10 −6 / ° C. The difference between is zero.
このセラミックスヒータを実施例１と同様に反応チャンバーに取り付け、８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク量は１．５×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満を達成でき、封止に全く問題は無かった。また、反応チャンバーの寸法は、内径５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍに小型化できた。更に、セラミックスヒータを８００℃に加熱した際の熱効率は６５％であった。 When this ceramic heater was attached to the reaction chamber in the same manner as in Example 1 and the hermetic test was conducted with heating to 800 ° C., the amount of He leak in the entire reaction chamber was 1.5 × 10 −10 Pa · m 3 / s. The target of less than 10 −8 Pa · m 3 / s could be achieved, and there was no problem in sealing. Moreover, the dimensions of the reaction chamber could be reduced to an inner diameter of 500 mm and a height of 150 mm. Furthermore, the thermal efficiency when the ceramic heater was heated to 800 ° C. was 65%.
実施例１と同様にして発熱体を内蔵したセラミックスヒータを作製し、金属フランジとして図４のように波形のＷリングからなる金属フランジ２０を用いた以外は実施例１と同じ方法により、波形のＷリングからなる金属フランジを接合したセラミックスヒータを作製した。尚、図４の反応チャンバーでは波形の金属フランジ２０を除く他の部分は全て図３と同じであり、従って同じ部分には同一の符号を付してある。
A ceramic heater with a built-in heating element was produced in the same manner as in Example 1, and the corrugated shape was obtained by the same method as in Example 1 except that a
尚、セラミックスヒータを構成する窒化アルミニウムの熱膨張率は４．５×１０−６／℃、封止用ガラスの熱膨張率が４．５×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差はゼロである。 The thermal expansion coefficient of aluminum nitride constituting the ceramic heater is 4.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing glass is 4.5 × 10 −6 / ° C. The difference between is zero.
このセラミックスヒータを実施例１と同様に反応チャンバーに取り付け、８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク章は２．５×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満を達成でき、封止に全く問題は無かった。また、反応チャンバーの寸法は、内径４５０ｍｍ、高さ１５０ｍｍと更に小型化できた。セラミックスヒータを８００℃に加熱した際の熱効率は６５％であった。 When this ceramic heater was attached to the reaction chamber in the same manner as in Example 1 and the hermetic test was conducted with heating to 800 ° C., the He leak chapter of the entire reaction chamber was 2.5 × 10 −10 Pa · m 3 / s. The target of less than 10 −8 Pa · m 3 / s could be achieved, and there was no problem in sealing. Further, the dimensions of the reaction chamber could be further reduced to an inner diameter of 450 mm and a height of 150 mm. The thermal efficiency when the ceramic heater was heated to 800 ° C. was 65%.
実施例１と同様にして、発熱体を内蔵し且つＷリングからなる金属フランジを接合したセラミックスヒータを作製した。尚、セラミックスヒータを構成する窒化アルミニウムの熱膨張率は４．５×１０−６／℃、封止用ガラスの熱膨張率が４．５×１０−６／℃であり、両者の熱膨張率の差はゼロである。 In the same manner as in Example 1, a ceramic heater in which a heating element was incorporated and a metal flange made of a W ring was joined was produced. The thermal expansion coefficient of aluminum nitride constituting the ceramic heater is 4.5 × 10 −6 / ° C., and the thermal expansion coefficient of the sealing glass is 4.5 × 10 −6 / ° C. The difference between is zero.
このセラミックスヒータを実施例１と同様に反応チャンバーに取り付けると共に、窒化アルミニウムの円柱状支持体に代えて、熱伝導率２０Ｗ／ｍＫのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる直径１０ｍｍの円柱状の支持部材４本を用いて反応チャンバーに支持した。 The ceramic heater was attached to the reaction chamber in the same manner as in Example 1, and a columnar support having a diameter of 10 mm made of alumina (Al 2 O 3 ) having a thermal conductivity of 20 W / mK was used instead of the columnar support of aluminum nitride. Four members were supported in the reaction chamber.
８００℃に加熱した状態で気密試験を実施したところ、反応チャンバー全体のＨｅリーク量は２．５×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓであり、目標の１０−８Ｐａ・ｍ３／Ｓ未満を達成でき、封止に全く問題は無かった。また、反応チャンバーの寸法は、内径５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍに小型化できた。更に、セラミックスヒータを８００℃に加熱した際の熱効率は７５％に向上した。 When an air tightness test was performed in a state heated to 800 ° C., the He leak amount of the entire reaction chamber was 2.5 × 10 −10 Pa · m 3 / s, which was less than the target 10 −8 Pa · m 3 / S. And there was no problem in sealing. Moreover, the dimensions of the reaction chamber could be reduced to an inner diameter of 500 mm and a height of 150 mm. Furthermore, the thermal efficiency when the ceramic heater was heated to 800 ° C. was improved to 75%.
本発明によれば、半導体製造装置や液晶製造装置の反応チャンバー内に、Ｈｅリーク量で１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満の気密性を保持した状態で簡単に取り付けることが可能なセラミックスヒータを提供することができる。また、そのセラミックスヒータを用いることにより、セラミックスヒータの熱効率５０％以上を達成することができ、しかも反応チャンバーの小型化が可能な半導体製造装置及び液晶製造装置を提供することができる。 According to the present invention, a ceramic heater that can be easily mounted in a reaction chamber of a semiconductor manufacturing apparatus or a liquid crystal manufacturing apparatus while maintaining a hermeticity of He leak amount of less than 10 −8 Pa · m 3 / s. Can be provided. Further, by using the ceramic heater, it is possible to provide a semiconductor manufacturing apparatus and a liquid crystal manufacturing apparatus that can achieve a thermal efficiency of 50% or more of the ceramic heater and that can reduce the size of the reaction chamber.
１、１１ 反応チャンバー
２、１２ セラミックスヒータ
３、１３ 発熱体
５、１５ Ｏ−リング
６、１６ 水冷ジャケット
１４ 支持部材
１８ セラミックスリング
１９、２０ 金属フランジ
２１ ガラス封止部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
The semiconductor manufacturing apparatus or the liquid crystal manufacturing apparatus according to claim 9, wherein a thickness of the metal flange is 0.05 to 2.0 mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006103298A JP2006302884A (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Ceramic heater and semiconductor/liquid crystal manufacturing devices using the heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006103298A JP2006302884A (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Ceramic heater and semiconductor/liquid crystal manufacturing devices using the heater |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002052592A Division JP3861714B2 (en) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | Ceramic heater and semiconductor / liquid crystal manufacturing apparatus using the heater |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006302884A true JP2006302884A (en) | 2006-11-02 |
Family
ID=37470904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006103298A Pending JP2006302884A (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Ceramic heater and semiconductor/liquid crystal manufacturing devices using the heater |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2006302884A (en) |
-
2006
- 2006-04-04 JP JP2006103298A patent/JP2006302884A/en active Pending
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| Date | Code | Title | Description |
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| A02 | Decision of refusal |
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