JP2003257596A - セラミックスヒータ及び該ヒータを用いた半導体／液晶製造装置 - Google Patents
セラミックスヒータ及び該ヒータを用いた半導体／液晶製造装置Info
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- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。 【解決手段】 セラミックスヒータ１２は、内部に発熱
体１３が埋設され、一部に一端側がガラス封止部２１で
気密接合された金属フランジ１９を備えている。このセ
ラミックスヒータ１１は半導体製造装置又は液晶製造装
置の反応チャンバー１１内に収納され、支持部材１４で
支持されると共に、金属フランジ２０の他端側が反応チ
ャンバー１１の一部に支持され、且つＯ−リング１５で
気密シールされる。
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。 【解決手段】 セラミックスヒータ１２は、内部に発熱
体１３が埋設され、一部に一端側がガラス封止部２１で
気密接合された金属フランジ１９を備えている。このセ
ラミックスヒータ１１は半導体製造装置又は液晶製造装
置の反応チャンバー１１内に収納され、支持部材１４で
支持されると共に、金属フランジ２０の他端側が反応チ
ャンバー１１の一部に支持され、且つＯ−リング１５で
気密シールされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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。
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。
【０００２】
【従来の技術】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。
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。
【０００３】保持された半導体ウエハは、ＣＶＤ（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｓｉｔｉｏ
ｎ）、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。
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｓｉｔｉｏ
ｎ）、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。
【０００４】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。
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】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。
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。
【０００６】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。
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。
【０００７】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。
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。
【０００８】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１０−８
Ｐａ・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２
００℃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。
要求され、具体的にはＨｅリークで少なくとも１０−８
Ｐａ・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２
００℃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。
【０００９】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。
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。
【００１０】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。
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。
【００１１】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。
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。
【００１２】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。
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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】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。
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。
【００１４】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。
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。
【００１５】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。
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。
【００１６】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。
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。
【００１７】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。
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。
【００１８】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。
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。
【００１９】
【発明の実施の形態】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。
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。
【００２０】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。
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。
【００２１】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。
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。
【００２２】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。
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。
【００２３】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。
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。
【００２４】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。
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。
【００２５】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。
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。
【００２６】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。
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。
【００２７】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
信頼性を向上させるためには、結晶化ガラスを用いるこ
とが好ましい。
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
信頼性を向上させるためには、結晶化ガラスを用いるこ
とが好ましい。
【００２８】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。
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。
【００２９】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。
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。
【００３０】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タンバ
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。
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タンバ
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。
【００３１】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
ンジへ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。
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
ンジへ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。
【００３２】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。
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。
【００３３】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。
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。
【００３４】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。
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。
【００３５】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。
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。
【００３６】
【実施例】実施例１
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３５
０ｍｍ×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。
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３５
０ｍｍ×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。
【００３７】円板状成形体の１枚に幅４ｍｍ及び深さ４
ｍｍ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。
ｍｍ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。
【００３８】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３００
ｍｍの小径部１７を形成した。
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３００
ｍｍの小径部１７を形成した。
【００３９】次に、セラミックスヒータ１２の小径部１
７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。
７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。
【００４０】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。
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。
【００４１】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の裏面から反応タンバー１１の底壁を通
して、そのまま外部に導出した。
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の裏面から反応タンバー１１の底壁を通
して、そのまま外部に導出した。
【００４２】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Ｈ
ｅ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。
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Ｈ
ｅ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。
【００４３】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１００
ｍｍ、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。
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１００
ｍｍ、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。
【００４４】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時間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。
ックスヒータを、１００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で窒素気
流中において１８００℃×２時間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。
【００４５】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１０−８
Ｐａ・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。
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１０−８
Ｐａ・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。
【００４６】実施例２
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。
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。
【００４７】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。
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。
【００４８】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Ｈ
ｅ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。
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Ｈ
ｅ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。
【００４９】実施例３
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。
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。
【００５０】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。
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。
【００５１】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Ｈ
ｅ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。
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Ｈ
ｅ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。
【００５２】実施例４
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。
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。
【００５３】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。
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。
【００５４】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Ｈ
ｅ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１
５０ｍｍ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。
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Ｈ
ｅ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１
５０ｍｍ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。
【００５５】実施例５
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。
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。
【００５６】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。
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。
【００５７】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Ｈ
ｅ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１
５０ｍｍ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。
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Ｈ
ｅ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１
５０ｍｍ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。
【００５８】実施例６
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。
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。
【００５９】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。
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。
【００６０】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Ｈ
ｅ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。
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Ｈ
ｅ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。
【００６１】実施例７
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（Ｙ ２Ｏ３）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。
量％のイットリア（Ｙ ２Ｏ３）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。
【００６２】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。
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。
【００６３】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Ｈ
ｅ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。
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Ｈ
ｅ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。
【００６４】実施例８
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。
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。
【００６５】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。
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。
【００６６】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Ｈ
ｅ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。
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Ｈ
ｅ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。
【００６７】実施例９
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。
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。
【００６８】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。
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。
【００６９】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Ｈ
ｅ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。
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Ｈ
ｅ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。
【００７０】実施例１０
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２μ
ｍ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。
ータを作製し、金属フランジであるＷリングに厚さ２μ
ｍ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。
【００７１】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。
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。
【００７２】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Ｈ
ｅ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。
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Ｈ
ｅ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。
【００７３】実施例１１
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。
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。
【００７４】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。
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。
【００７５】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Ｈ
ｅ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。
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Ｈ
ｅ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。
【００７６】実施例１２
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。
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。
【００７７】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。
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。
【００７８】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１０−８
Ｐａ・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５００ｍ
ｍ、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。
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１０−８
Ｐａ・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５００ｍ
ｍ、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。
【００７９】
【発明の効果】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。
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。
【図１】本発明によるセラミックスヒータを構成する各
部材の一具体例を模式的に示す断面図である。
部材の一具体例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明によるセラミックスヒータの一具体例を
模式的に示す断面図である。
模式的に示す断面図である。
【図３】本発明によるセラミックスヒータを備えた反応
チャンバーの一具体例を模式的に示す断面図である。
チャンバーの一具体例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明による別のセラミックスヒータを備えた
反応チャンバーの他の具体例を模式的に示す断面図であ
る。
反応チャンバーの他の具体例を模式的に示す断面図であ
る。
【図５】従来のセラミックスヒータを備えた反応チャン
バーの具体例を模式的に示す断面図である。
バーの具体例を模式的に示す断面図である。
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
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 仲田 博彦
兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友
電気工業株式会社伊丹製作所内
Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA04 AA16 AA19 BA06
BB06 BC16 BC17 CA02 CA15
CA32 GA03 GA10 HA01 HA10
JA01 JA10
3K092 PP20 QA05 QB02 QB27 QB62
QB74 QC02 QC25 QC38 RF03
RF11 RF20 RF26 RF27 TT02
TT03 TT16 TT22 TT28 UB02
VV04 VV09 VV12 VV35
Claims (10)
- 【請求項１】 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セラミックスヒータ。 - 【請求項２】 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、請求項
１に記載のセラミックスヒータ。 - 【請求項３】 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が５×１０−６／℃
以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の
セラミックスヒータ。 - 【請求項４】 前記ガラスが結晶化ガラスであることを
特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のセラミッ
クスヒータ。 - 【請求項５】 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、請
求項１〜４のいずれかに記載のセラミックスヒータ。 - 【請求項６】 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、請求項１〜５のい
ずれかに記載のセラミックスヒータ。 - 【請求項７】 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、請求項１〜６のいずれかに記載のセラ
ミックスヒータ。 - 【請求項８】 請求項１〜８のいずれかに記載のセラミ
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半導体製造装置又は
液晶製造装置。 - 【請求項９】 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、請求項８に
記載の半導体製造装置又は液晶製造装置。 - 【請求項１０】 前記金属フランジの厚さが０.０５〜
２.０ｍｍであることを特徴とする、請求項９に記載の
半導体製造装置又は液晶製造装置。
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|---|---|---|---|---|
| CN102427621A (zh) * | 2011-09-19 | 2012-04-25 | 朱建忠 | 一种用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管 |
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| JPH0487178A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-19 | Ngk Insulators Ltd | 半導体ウエハー加熱装置 |
| JPH0495832A (ja) * | 1990-08-14 | 1992-03-27 | Ngk Insulators Ltd | 加熱装置およびその製造方法 |
| JPH0628258B2 (ja) * | 1990-07-20 | 1994-04-13 | 日本碍子株式会社 | 半導体ウエハー加熱装置及びその製造方法 |
| JPH10242252A (ja) * | 1997-02-28 | 1998-09-11 | Kyocera Corp | ウエハ加熱装置 |
-
2002
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