JPH05135858A - Carbon heater - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a carbon heater in a surface form which is excellent in soaking properties, withstands heat shock, and is most suitable for a compact heater by making the main constituent out of carbon material whose individual resistance value is equal to or more than a specified one. CONSTITUTION:The main constituent is made out of carbon material which is equal to or more than 1600muOMEGAcm in individual resistance, and is also equal to or more than 50Okg/cm<2> in bending strength, so that a compact heater is provided, which is in a surface form, excellent in sorking properties, capable of getting high temperature equal to or more than 1500 deg.C, and also withstands heat shock. As the carbon material as mentioned above, material CCM made from carbon fibers or glassy carbon made from sintered resin and the like are used. The carbon material as mentioned above is processed into a thin plate form. And a carbon heater made out of these carbon material is limited to the use under vacuum or in an environment filled with inert gas, disadvantages of this sort however, can be overcome by improving resistance against oxidation with coating such as SIC, SIN, BN, AlN, and the like applied over the surface of the material.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はカーボンヒーター、特に
は半導体製造装置などにおいて基板などを加熱するため
に有用とされる、コンパクトで高耐熱性で取り扱い易い
カーボンヒーターに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon heater, and more particularly to a compact, highly heat resistant and easy-to-handle carbon heater which is useful for heating substrates and the like in semiconductor manufacturing equipment.

【０００２】[0002]

【従来の技術】分子線エピタキシー、スパッタリング、
ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤなどにおける基板や原料などを加熱
するためのヒーターとしては種々のものが使用されてお
り、これには例えばTa線をはりめぐらせたもの、石英チ
ューブ内にニクロム線などをはりめぐらせたもの、赤外
線源を用いたランプ状のものなどが知られている。2. Description of the Related Art Molecular beam epitaxy, sputtering,
Various heaters are used as a heater for heating a substrate or a raw material in CVD, MOCVD, etc. For this, for example, a Ta wire is encircled, or a nichrome wire is encircled in a quartz tube. Known are lamps and the like using an infrared source.

【０００３】しかし、このTa線をはりめぐらせたものに
は配線に手間がかかるし、線が変形してショートを起す
という不利があるし、石英チューブにニクロム線をはり
めぐらせたものには取りつけが簡単であるけれども、
1,000℃以上の耐熱性に問題があるし、このものは石英
チューブが割れたり、厚さ方向にスペースを多くとられ
るという欠点があり、さらにこのランプ状のものには反
射鏡などの本体が大きいために大きいスペースが必要
で、各種装置の組み込みのためのデッドスペースも必要
で、さらには消費電力が大きく、反射鏡が蒸発物でくも
って使用できなくなるという欠点がある。However, the one in which the Ta wire is wound has a disadvantage that the wiring is troublesome and the wire is deformed to cause a short circuit, and the one in which the nichrome wire is wound in the quartz tube is disadvantageous. Although easy to install,
There is a problem with heat resistance of 1,000 ° C or more, and this has the drawback that the quartz tube can be cracked and a lot of space can be taken in the thickness direction. Furthermore, this lamp-shaped one has a large body such as a reflector. Therefore, a large space is required, a dead space for incorporating various devices is also required, and further, power consumption is large, and there is a drawback that the reflecting mirror becomes cloudy and cannot be used.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】したがって前記した各
種の方法で使用されるヒーターについてはこのような不
利のないものが求められているのであるが、基板加熱用
には均熱のため、また省スペース、省エネルギーの面か
ら面状で薄いヒーターが好ましいものとされ、分子線源
用セルなどのような円筒型のものの加熱には面状で円筒
型であり、リジッドで自立性のある取り扱い易いヒータ
ーが好ましいものとされるのであるが、いずれのものも
高温処理をするものであることからより耐熱性のよいも
のとすることが望まれている。Therefore, there is a demand for a heater used in the above-mentioned various methods that does not have such a disadvantage. From the viewpoint of space and energy saving, a planar thin heater is preferred, and a planar and cylindrical heater is used for heating a cylindrical one such as a cell for a molecular beam source, and it is a rigid, self-supporting heater that is easy to handle. However, since all of them are subjected to high temperature treatment, it is desired that they have higher heat resistance.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明はこのような要望
に応じ得るカーボンヒーターに関するもので、これは主
成分が固有抵抗 1,600μΩcm以上のカーボン材よりなる
ものであることを特徴とするものである。The present invention relates to a carbon heater which can meet such a demand, and is characterized in that the main component is a carbon material having a specific resistance of 1,600 μΩcm or more. is there.

【０００６】すなわち、本発明者らは基板などを加熱す
るための高耐熱性で取り扱い易いヒーターを開発すべく
種々検討した結果、ヒーターを構成するカーボン材を通
常の等方性カーボン材とするとこのものは固有抵抗が
1,100μΩcmと小さく、これを薄いプレート状のヒータ
ーに形成して所定の抵抗値をもつものとするとかなり幅
の細いものとなるために強度が不充分で自立させること
が難しくなるのであるが、これを固有抵抗値が 1,600μ
Ωcm以上のものとするとこれで所定の抵抗値を得るのに
幅広いものとすることができ、強度的にも充分なものを
得ることができるということを見出し、これについては
その曲げ強度についての研究も進めて本発明を完成させ
た。以下にこれをさらに詳述する。That is, the inventors of the present invention have conducted various studies to develop a highly heat resistant and easy-to-handle heater for heating a substrate or the like. As a result, it was found that the carbon material constituting the heater is a normal isotropic carbon material. Thing has a specific resistance
If it is as small as 1,100 μΩcm and is formed into a thin plate-shaped heater to have a predetermined resistance value, the width will be quite narrow and it will be difficult to stand by itself because of insufficient strength. With a specific resistance of 1,600μ
It has been found that if the resistance value is Ωcm or more, it can be widened to obtain a predetermined resistance value, and a sufficient strength can be obtained. Also completed the present invention. This will be described in more detail below.

【０００７】[0007]

【作用】本発明はカーボンヒーターに関するもので、こ
れは主成分が固有抵抗1,600μΩcm以上のカーボン材よ
りなるものであることを特徴とするものであるが、これ
によれば面状で均熱性がよく、 1,500℃以上の高温も得
られ、ヒートショックにも強いコンパクトなヒーターを
得ることができる。The present invention relates to a carbon heater, which is characterized in that the main component is a carbon material having a specific resistance of 1,600 μΩcm or more. Well, a high temperature of over 1,500 ℃ can be obtained, and a compact heater that is resistant to heat shock can be obtained.

【０００８】本発明のカーボンヒーターは固有抵抗 1,6
00μΩcm以上のカーボン材を主成分とするものである
が、このようなカーボン材としてはカーボンファイバー
を基にした Carbon fiber Reinfored Carbon Composite
Material （以下ＣＣＭと略記する）、または樹脂を焼
成して作られたグラッシーカーボンなどが好ましいもの
とされる。The carbon heater of the present invention has a specific resistance of 1,6
The main component is a carbon material of 00 μΩcm or more, but such a carbon material is based on carbon fiber Reinfored Carbon Composite
Material (hereinafter abbreviated as CCM) or glassy carbon made by firing resin is preferable.

【０００９】このようなカーボン材はヒーターとするた
めに薄いプレート状に加工されるが、このプレート状物
の幅（Ｗ）は次式Such a carbon material is processed into a thin plate shape to form a heater.

【００１０】[0010]

【数１】 によって与えられるので、固有抵抗値の高い方がヒータ
ーの幅が広くなり、この固有抵抗値が 1,600μΩcm以上
であればこの幅（Ｗ）は５mm以上とすることができ、し
たがってこのものは強度の大きいものとすることができ
るが、これは曲げ強度が 500kg/cm²未満であると自立せ
ず、破損し易いという不利が生ずるので 500kg/cm²以上
のものとすることがよい。[Equation 1] Since the width of the heater becomes wider as the specific resistance value increases, the width (W) can be 5 mm or more if the specific resistance value is 1,600 μΩcm or more. It can be made large, but if the bending strength is less than 500 kg / cm ² , it will not be self-sustaining and will be easily damaged, so it is preferable that it be 500 kg / cm ² or more.

【００１１】なお、上記した固有抵抗が 1,600μΩcm以
上のものとしては、例えば固有抵抗値が 2,000μΩcmで
曲げ強度が800kg/cm²であるＫシート〔クレハ社製商品
名〕、固有抵抗値が 4,000μΩcmで曲げ強度が 1,000kg
/cm²であるグラッシーカーボン〔東海カーボン（株）製
商品名〕などが例示される。As the above-mentioned specific resistance of 1,600 μΩcm or more, for example, a K sheet (product name manufactured by Kureha Co.) having a specific resistance of 2,000 μΩcm and a bending strength of 800 kg / cm ² , a specific resistance of 4,000. Bending strength of 1,000 kg at μΩcm
An example is glassy carbon [trade name of Tokai Carbon Co., Ltd.], which is / cm ² .

【００１２】これらのカーボン材で作られたカーボンヒ
ーターはその使用が真空中または不活性ガス雰囲気中に
制限されるけれども、これはその表面にＳｉＣ、Ｓｉ
Ｎ、ＢＮ、ＡｌＮなどのコーティングをして耐酸化性を
向上させればこのような不利をさけることができる。Carbon heaters made of these carbon materials, although their use is restricted to vacuum or in an inert gas atmosphere, they have SiC, Si on their surface.
Such a disadvantage can be avoided by coating with N, BN, AlN or the like to improve the oxidation resistance.

【００１３】[0013]

【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例１〜２、比較例 表１に示した３種のカーボン材を用いて厚さ１mm、パタ
ーン間隔１mmの図１に示した抵抗値が５Ωであるカーボ
ンヒーターを作った。EXAMPLES Next, examples of the present invention and comparative examples will be given. Examples 1 and 2 and Comparative Example Using the three types of carbon materials shown in Table 1, carbon heaters having a thickness of 1 mm and a pattern interval of 1 mm and having a resistance value of 5Ω shown in FIG. 1 were produced.

【００１４】ついでこのカーボンヒーターを用いて直径
４インチのＳｉ基板を加熱したところ、比較例としての
固有抵抗値が 1,100μΩcmで曲げ強度が 300kg/cm²であ
るＩＧ 110〔東洋炭素（株）製商品名〕を用いて作った
カーボンヒーターはヒーター取り付け中に破損してしま
い、実施例１としての固有抵抗値が 2,000μΩcmで曲げ
強度が 800kg/cm²であるＫシート〔クレハ社製商品名〕
を用いて作ったカーボンヒーター、および実施例２とし
ての固有抵抗値が 4,000μΩcmで曲げ強度が 1,000kg/c
m²であるＧＣ〔東海カーボン（株）製商品名〕を用いて
作ったカーボンヒーターによるものは破損することな
く、真空中においてＳｉ基板を 1,200℃まで加熱するこ
とができた。Then, a Si substrate having a diameter of 4 inches was heated by using this carbon heater. As a comparative example, IG 110 having a specific resistance value of 1,100 μΩcm and a bending strength of 300 kg / cm ² (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) A carbon heater made using [Product Name] was damaged during the installation of the heater, and a K sheet with a specific resistance value of 2,000 μΩcm and a bending strength of 800 kg / cm ² as in Example 1 (Kureha brand name)
A carbon heater made by using, and a specific resistance value of 4,000 μΩcm and bending strength of 1,000 kg / c as Example 2.
The carbon heater made by using GC (trade name, manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) of m ² was able to heat the Si substrate to 1,200 ° C. in vacuum without damage.

【００１５】[0015]

【表１】 [Table 1]

【００１６】[0016]

【発明の効果】本発明はカーボンヒーターに関するもの
で、これは前記したように主成分が固有抵抗 1,600μΩ
cm以上のカーボン材よりなるものであることを特徴とす
るものであり、これによれば面状で均熱性がよく、 1,5
00℃以上の高温を得ることができ、ヒートショックにも
強いことから、コンパクトヒーターとして使用できるカ
ーボンヒーターを得ることができる。The present invention relates to a carbon heater, the main component of which is a specific resistance of 1,600 μΩ as described above.
It is characterized by being made of carbon material with a size of cm or more.
A carbon heater that can be used as a compact heater can be obtained because it can obtain a high temperature of 00 ° C or higher and is resistant to heat shock.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】実施例で作られたカーボンヒーターの横断面図
を示したものである。FIG. 1 shows a cross-sectional view of a carbon heater made in an example.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 健司 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kenji Sato Kenji Sato 2-13-1, Isobe, Annaka-shi, Gunma Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Precision Materials Research Laboratory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】主成分が固有抵抗 1,600μΩcm以上のカー
ボン材よりなるものであることを特徴とするカーボンヒ
ーター。1. A carbon heater characterized in that a main component is made of a carbon material having a specific resistance of 1,600 μΩcm or more. 【請求項２】カーボン材が曲げ強度 500kg/cm²以上のも
のである請求項１に記載したカーボンヒーター。2. The carbon heater according to claim 1, wherein the carbon material has a bending strength of 500 kg / cm ² or more.