JPH06140133A - 複層セラミックスヒーター - Google Patents
複層セラミックスヒーターInfo
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- JPH06140133A JPH06140133A JP31289992A JP31289992A JPH06140133A JP H06140133 A JPH06140133 A JP H06140133A JP 31289992 A JP31289992 A JP 31289992A JP 31289992 A JP31289992 A JP 31289992A JP H06140133 A JPH06140133 A JP H06140133A
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Abstract
をくり返す試験においても支持基材と発熱層、発熱層と
被覆層とが剥離することがなく、かつ高純度であること
から半導体ウエハ加熱用などに好適とされる複層セラミ
ックスヒーターの提供を目的とするものである。 【構成】 本発明の複層セラミックスヒーターは、電気
絶縁性セラミックスからなる支持基材の表面に導電性セ
ラミックスから発熱層を接合し、その上に電気絶縁性セ
ラミックスからなる被覆層を設けてなる複層セラミック
スヒーターにおいて、該支持基材と該発熱層の表面粗さ
Rmaxを5μm以上としてなることを特徴とするものであ
る。
Description
ー、特には半導体ウエハ加熱用に好適とされる複層セラ
ミックスヒーターに関するものである。
ターとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニ
アなどの焼結セラミックスからなる支持基材にモリブデ
ン、タングステンなどの高融点金属の線や箔を発熱体と
して巻き付けるか接着し、その上に電気絶縁性のセラミ
ックス板をのせたものが用いられてきており、これを改
良したものとしては電気絶縁性セラミックス支持基材上
に導電性セラミックスの発熱層を設け、これに電気絶縁
性セラミックスの被覆を施したセラミックスヒーターも
開発されている。
のヒーターには発熱体が金属製であるために変形や脆化
が起り易く、短寿命であり、また組み立ても煩雑である
という問題点があり、またこれを改良したものは発熱体
がセラミックスなので長寿命であり、絶縁用被覆層と発
熱体が支持基材と一体化しているために組み立ても容易
であるけれども、このものは被覆層と発熱体が支持基材
と一体化しているためにそれらの熱膨張の差によって温
度が変化すると接合部に熱応力が発生し、支持部と発熱
層、発熱層と被覆層とが剥離するという欠点がある。
利、欠点を解決した複層セラミックスヒーターに関する
もので、これは電気絶縁性セラミックスからなる支持基
材の表面に導電性セラミックスからなる発熱層を接合
し、その上に電気絶縁性セラミックスからなる被覆層を
設けてなる複層セラミックスヒーターにおいて、該支持
部材と該発熱層の表面粗さRmaxをともに5μm以上とし
てなることを特徴とするものである。
ラミックスヒーターにおける接合部の剥離を防止する方
法について種々検討した結果、これについては電気絶縁
性セラミックスからなる支持基材の上に導電性セラミッ
クスからなる発熱層を接合し、この上に電気絶縁性セラ
ミックスからなる被覆層を設けた公知の複層セラミック
スヒーターにおいて、この支持基材とこの発熱層の表面
粗さRmaxをともに5μm以上とすればこの接合部での剥
離が起らなくなるということを見出し、このものを半導
体プロセスに使用するときの電気絶縁性セラミックス部
材、導電性セラミックスの種類、この表面粗さの作成方
法などについての研究を進めて本発明を完成させた。
のであり、これは電気絶縁性セラミックスからなる支持
基材の表面に導電性セラミックスからなる発熱層を接合
し、その上に電気絶縁性セラミックスからなる被覆層を
設けてなる複層セラミックスヒーターにおいて、該支持
部材および該発熱層の表面粗さRmaxをともに5μm以上
としてなることを特徴とするものであるが、これによれ
ば支持部材と発熱層、発熱層と被覆層との剥離がなくな
るのでこのヒーターは寿命の長いものになるという有利
性が与えられる。
絶縁性セラミックスからなる支持基材の表面に導電性セ
ラミックスからなる発熱層を接合し、その上に電気絶縁
性セラミックスからなる被覆層を設けてなるものである
ので、この構成自体は公知のものである。しかし、この
公知の複層セラミックスヒーターでは支持基材と発熱層
および被覆層が接合一体化されているものの、これらは
熱膨張係数に差があるために室温から加熱温度である
1,100℃までの昇温、降温をくり返しているとこの温度
の変化によって支持基材と発熱層、発熱層と被覆層とが
その接合面で剥離してこの構成がくずれ使用に耐えなく
なるという重大な欠点がある。
材と発熱層の表面を表面粗さRmaxが5μm以上である粗
面とすると、この支持基材とこの支持基材上に接合され
た発熱層との間の物理的接合力および発熱層とこの発熱
層上に接合された被覆層との間の物理的接合力が、アン
カー効果によって増大するために、これによればこの複
層セラミックスヒーターを常法により常温から 1,100℃
までの昇温、降温をくり返してもその温度変化によって
この発熱層、被覆層がその接合面から剥離することがな
くなり、したがってこのヒーターは寿命の長いものにな
るという有利性が与えられる。
したように支持基材、発熱層、被覆層とからなるものと
される。この支持基材は電気絶縁性セラミックスからな
るもとされるが、本発明の複層セラミックスヒーターが
特に半導体プロセスへの使用を目的とするものであり、
この半導体プロセスには III、IV族化合物半導体も含ま
れることから、これはそれとは同族化合物である窒化ほ
う素、窒化けい素からなるものとすることがよいが、こ
の窒化ほう素は例えばアンモニアと三塩化ほう素とを
1,900〜2,100 ℃、10トールの条件下で反応させること
によって得られるものとすればよく、この窒化けい素は
アンモニアと四塩化けい素とを 1,400〜1,500 ℃、5ト
ールの条件下で反応させて得た化学気相蒸着法によるも
のとすればよい。
ラミックスからなるものとされるが、これは支持基材と
しての窒化ほう素などとの付着性が比較的よいというこ
とから熱分解グラファイトからなるものとすればよく、
このものは例えばメタンガスを 1,900〜2,200 ℃、5ト
ールという条件下で熱分解することによって得たものと
すればよいか、これはメチルトリクロロシランなどの有
機けい素化合物を 1,250℃、3トールの条件下で反応さ
せて得た化学気相蒸着法による炭化けい素としてもよ
い。
性セラミックスからなるものとされるが、これは支持基
材と同じものとしてもよく、したがってこれが窒化ほう
素、窒化けい素であるときには支持基材の製造方法と同
じ方法で作られたものとすればよい。
面の表面粗さRmaxが5μm以上のものとすることが必要
とされるのであるが、これはこの支持部材、発熱層の表
面を例えばサンドブラスト処理すればよく、これによれ
ばこの支持部材としての窒化ほう素、窒化けい素発熱層
としてのグラファイト、炭化けい素の表面の表面粗さRm
axを容易に5〜10μmのものとすることができる。
表面粗さRmaxを5μm以上としてからこの支持部材、発
熱層を接合し、これに被覆層を接合して得られた本発明
の複層セラミックスヒーターは、これらの接合面におけ
る物理的接合力がこの表面粗さによるアンカー硬化によ
って増大したものとなっているので、これを例えば常温
から 1,100℃までの昇温、降温をくり返すテストを行な
ってもこの温度変化によって発熱層が支持基材から、ま
た被覆層が発熱層から剥離することはなく、したがって
寿命の長いものとなる。
はこの支持基材および被覆層を窒化ほう素、窒化けい素
からなるものとすると、これが化合物半導体と同族化合
物であるのでIV族元素による汚染は起らないし、この窒
化ほう素、窒化けい素、グラファイトは化学気相蒸着法
で作られたもので、焼結法で製造されたものに比べてバ
インダーなどの不純物が含まれていない高純度のもので
あるので、これは半導体プロセスに使用しても不純物に
よって汚染されるおそれはないという有利性が与えられ
る。
件下で反応させて直径80mm、厚さ1mmの熱分解窒化ほう
素製円板を作ったのち、サンドブラスト処理してその表
面の表面粗さRmaxが5μmのものとした。
℃、5トールの条件下で熱分解してこの上に厚さ10μm
の熱分解グラファイト層を形成したのち、サンドブラス
ト処理してこの表面の表面粗さRmaxを5μmのものと
し、これにヒーターパターンを加工して発熱層とした。
三塩化ほう素を 2,000℃、10トールの条件下で反応させ
て、この上に厚さ 100μmの熱分解窒化ほう素被覆層を
設けて複層セラミックスヒーターを作り、このものを室
温から 1,100℃まで 100回昇温、降温をくり返したが、
これには支持基材と発熱層、発熱層と被覆層との剥離は
発生しなかった。
発熱層の表面の表面粗さを2μmのものとしたほかはこ
の実施例と同じように処理して複層セラミックスヒータ
ーを作り、これについて同様の剥離試験を行ったとこ
ろ、このものは常温、1,100 ℃の昇温、降温を8回くり
起こした時点で接合部に剥離が発生した。
件下で反応させて、直径 110mm、厚さ1mmの化学気相蒸
着法による窒化けい素円板を作り、これをサンドブラス
ト処理して表面の表面粗さRmaxが8μmの支持基板を作
った。ついでこの支持基材の上でメチルトリクロロシラ
ンを 1,250℃、3トールで熱分解して、この支持部材の
上に厚さ10μmの化学気相蒸着法による炭化けい素層を
設け、これをサンドブラストして表面粗さ5μmのもの
とし、これにヒーターパターンを加工してこれを発熱層
とした。
化けい素とを 1,400℃、5トールで反応させてこの上に
厚さ50μmの窒化けい素被覆を施して複層セラミックス
ヒーターを作り、これを室温から 1,100℃まで 100回、
昇温、降温をくり返したが、この支持基材と発熱層の接
合部で剥離は発生しなかった。しかし、比較のためにこ
の支持部材の表面粗さRmaxを3μmとしたこと以外は実
施例2と全く同様に処理して複層セラミックスヒーター
を作り、これについて実施例2と同様に試験したとこ
ろ、このヒーターは30回の昇温、降温を行なった時点で
接合部に剥離が発生した。
件下で反応させて、直径 110mm、厚さ1mmの熱分解窒化
けい素円板を作り、これをサンドブラスト処理してその
表面の表面粗さRmaxを10μmのものとした。ついでこの
円板上でメタンガスを 1,900℃、8トールで反応させて
この円板上に厚さ10μmの熱分解グラファイト層を設
け、これをサンドブラスト処理してこの表面の表面粗さ
Rmaxを6μmのものとしたのち、これにヒーターパター
ンを加工して発熱層を作った。
四塩化けい素とを 1,400℃、5トールの条件下で反応さ
せて、ここに厚さ50μmの窒化けい素被覆層を形成させ
て複層セラミックスヒーターを作り、これを室温から
1,100℃までの昇温、降温を100 回くり返したが、これ
には支持基材、発熱層の接合部で剥離は発生しなかっ
た。しかし、比較のためにこの支持部材の表面粗さRmax
を4μmとしたほかは実施例3と全く同じように処理し
て複層セラミックスヒーターを作り、これについて実施
例3と同様に試験したところ、このものは23回の昇温、
降温のくり返しで支持基材と発熱層との間で剥離が発生
した。
するものであり、これは前記したように電気絶縁性セラ
ミックスからなる支持基材の表面に導電性セラミックス
からなる発熱層を接合し、その上に電気絶縁性セラミッ
クスからなる被覆層を設けてなる複層セラミックスヒー
ターにおいて、該支持部材および該発熱層の表面粗さRm
axをともに5μm以上としてなることを特徴とするもの
であるが、このものはその支持基材および発熱層の表面
の表面粗さRmaxがいずれも5μm以上とされているので
支持部材と発熱層および発熱層と被覆層との物理的な接
合力がアンカー効果により増大されることから、この複
層セラミックスヒーターはこれを常温から1,100 ℃とい
う昇温、降温をくり返しても支持基材と発熱層、発熱層
と被覆層とが剥離することがなく、したがって寿命の極
めて長いものになるという有利性が与えられる。
Claims (3)
- 【請求項1】電気絶縁性セラミックスからなる支持基材
の表面に導電性セラミックスからなる発熱層を接合し、
その上に電気絶縁性セラミックスからなる被覆層を設け
てなる複層セラミックスヒーターにおいて、該支持基材
および該発熱層の表面粗さRmaxをともに5μm以上とし
てなることを特徴とする複層セラミックスヒーター。 - 【請求項2】該支持基材と該被覆層が窒化ほう素または
窒化けい素であり、該発熱層がグラファイトまたは炭化
けい素である請求項1に記載した複層セラミックスヒー
ター。 - 【請求項3】複層セラミックスヒーターが化学気相蒸着
法で製造される請求項1に記載した複層セラミックスヒ
ーター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4312899A JP3057670B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 複層セラミックスヒーター |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4312899A JP3057670B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 複層セラミックスヒーター |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06140133A true JPH06140133A (ja) | 1994-05-20 |
JP3057670B2 JP3057670B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18034800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4312899A Expired - Lifetime JP3057670B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 複層セラミックスヒーター |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3057670B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5643483A (en) * | 1994-04-11 | 1997-07-01 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Ceramic heater made of fused silica glass having roughened surface |
JP2010108606A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Kyocera Corp | セラミックヒータ |
JP2014118600A (ja) * | 2012-12-17 | 2014-06-30 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 熱分解窒化ホウ素被覆炭素質基材の製造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04292475A (ja) * | 1991-03-18 | 1992-10-16 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 複層セラミックスヒ−タ− |
-
1992
- 1992-10-28 JP JP4312899A patent/JP3057670B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04292475A (ja) * | 1991-03-18 | 1992-10-16 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 複層セラミックスヒ−タ− |
Cited By (5)
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KR20110075000A (ko) * | 2008-10-28 | 2011-07-05 | 쿄세라 코포레이션 | 세라믹 히터 |
US9288845B2 (en) | 2008-10-28 | 2016-03-15 | Kyocera Corporation | Ceramic heater |
JP2014118600A (ja) * | 2012-12-17 | 2014-06-30 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 熱分解窒化ホウ素被覆炭素質基材の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3057670B2 (ja) | 2000-07-04 |
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