JP3011528B2 - Ceramic heater for heating semiconductor and method of manufacturing the same - Google Patents
Ceramic heater for heating semiconductor and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、各種の半導体製造装
置、エッチング装置等に使用できる、半導体加熱用セラ
ミックスヒーター及びその製造方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic heater for heating a semiconductor which can be used in various semiconductor manufacturing apparatuses, etching apparatuses and the like, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、半導体製造装置における熱源とし
ては、いわゆるステンレスヒーターや、間接加熱方式の
ものが一般的であった。しかし、これらの熱源を用いる
と、ハロゲン系腐蝕性ガスの作用によってパーティクル
が発生したり、熱効率が悪いといった問題があった。こ
うした問題を解決するため、本発明者は、緻密質セラミ
ックスからなる円盤状基体の内部に、高融点金属からな
るワイヤーを埋設したセラミックスヒーターを提案し
た。このワイヤーは、円盤状基体内部で螺旋状に巻回さ
れており、かつこのワイヤーの両端に端子を接続する。
こうしたセラミックスヒーターは、特に半導体製造用と
して、優れた特性を備えていることが解った。2. Description of the Related Art Conventionally, as a heat source in a semiconductor manufacturing apparatus, a so-called stainless steel heater or an indirect heating type has been generally used. However, when these heat sources are used, there has been a problem that particles are generated due to the action of the halogen-based corrosive gas, and heat efficiency is poor. In order to solve such a problem, the present inventor has proposed a ceramic heater in which a wire made of a high melting point metal is embedded in a disc-shaped base made of dense ceramics. The wire is spirally wound inside the disc-shaped base, and terminals are connected to both ends of the wire.
It has been found that such a ceramic heater has excellent characteristics especially for semiconductor production.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、こうした円盤
状のセラミックスヒーターにおいても、特に製造上の理
由から、幾つかの問題が生ずることが解った。即ち、上
記したようなセラミックスヒーターを製造するために
は、まず高融点金属からなるワイヤーを螺旋状に巻回さ
せ、ワイヤーの両端に端子(電極)を接着し、真空中で
アニールする。一方、プレス成形機内にセラミックス粉
体を仕込み、ある程度の硬さになるまで予備成形し、こ
の際、予備成形体の表面に凹みを設ける。そして、ワイ
ヤーをこの凹部に収容し、その上に更にセラミックス粉
体を充填する。そして、セラミックス粉体を一軸加圧成
形して円盤状成形体を作製し、円盤状成形体をホットプ
レス焼結させる。However, it has been found that some problems also occur in such a disc-shaped ceramic heater, particularly for manufacturing reasons. That is, in order to manufacture the above-described ceramic heater, first, a wire made of a high melting point metal is spirally wound, terminals (electrodes) are adhered to both ends of the wire, and annealed in a vacuum. On the other hand, a ceramic powder is charged in a press molding machine and pre-molded until a certain degree of hardness is obtained. Then, the wire is accommodated in the concave portion, and the ceramic powder is further filled thereon. Then, the ceramic powder is uniaxially pressed to form a disk-shaped molded body, and the disk-shaped molded body is subjected to hot press sintering.
【0004】しかし、抵抗発熱体をアニール用装置から
予備成形体へと運ぶ際、抵抗発熱体の形状を崩さずに運
ぶことは極めて難しく、どうしても型崩れしてしまうこ
とが多い。また、予備成形体の凹みへ抵抗発熱体を設置
した後、その上にセラミックス粉体を充填し、一軸加圧
成形するのだが、この際にも粉体の充填密度が場所によ
って異なることから、抵抗発熱体が型崩れし易い。更
に、ホットプレス時に大きな圧力が円盤状基体の厚さ方
向にかかるので、たとえ成形時点で型崩れがなくとも、
ホットプレス時に抵抗発熱体が位置ズレすることがあ
る。これらの現象が生ずると、いずれの場合も、ヒータ
ー発熱面の温度にムラが生じるし、ヒーター特性が一定
しない。However, when transporting the resistance heating element from the annealing apparatus to the preform, it is extremely difficult to transport the resistance heating element without losing its shape, and in many cases, it will inevitably lose its shape. In addition, after placing a resistance heating element in the recess of the preform, filling it with ceramic powder and performing uniaxial pressure molding, but at this time the filling density of the powder varies depending on the location, The resistance heating element is easily deformed. Furthermore, since a large pressure is applied in the thickness direction of the disk-shaped substrate at the time of hot pressing, even if the mold does not collapse at the time of molding,
The position of the resistance heating element may shift during hot pressing. When these phenomena occur, in any case, the temperature of the heater heating surface becomes uneven, and the heater characteristics are not constant.
【0005】しかも、抵抗発熱体であるワイヤーは、ホ
ットプレス時にかかる剪断力によって断線し易い。これ
を防止するには、抵抗発熱体、円盤状成形体にかなりの
剛性を与える必要があった。このため、線状の抵抗発熱
体の線径、円盤状成形体の厚さをある程度大きくする必
要がある。こうした制限から、ヒーターの肉厚を小さく
してその熱容量を下げ、また発熱量を大きくすることが
できず、表面温度変化に対する応答が遅く、また昇温速
度が遅いため、この点で半導体の生産性を上げることが
できなかった。[0005] In addition, the wire, which is a resistance heating element, is easily broken by the shearing force applied during hot pressing. In order to prevent this, it is necessary to impart considerable rigidity to the resistance heating element and the disk-shaped molded body. For this reason, it is necessary to increase the wire diameter of the linear resistance heating element and the thickness of the disc-shaped molded body to some extent. Due to these limitations, it is not possible to reduce the heat capacity by reducing the thickness of the heater and increase the calorific value, the response to changes in surface temperature is slow, and the rate of temperature rise is slow. I couldn't improve her.
【0006】本発明の課題は、セラミックスヒーターの
均熱性と品質の安定性とを確保し、その生産性を上げ、
かつ基体を薄型化してヒーターの応答性を向上させるこ
とである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to ensure the uniformity of temperature and the stability of quality of a ceramic heater, to increase its productivity,
Another object is to improve the responsiveness of the heater by reducing the thickness of the base.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体加熱用
セラミックスヒーターが、窒化珪素、窒化アルミニウム
およびサイアロンより選ばれたセラミックスからなる緻
密質の焼結体によって構成された基体と、この基体の内
部に埋設されている、厚さが25μm〜50μmの高融
点金属製の金属箔の巻回体からなる抵抗発熱体とを備え
ており、巻回体が埋設されている盤状のセラミックス成
形体であって、セラミックス成形体の主表面が実質的に
平面をなしており、巻回体が主表面に対して実質的に平
行に埋設されており、主表面に対して垂直な方向に一軸
加圧成形されているセラミックス成形体の加圧焼結体に
よって、基体が構成されていることを特徴とする、半導
体加熱用セラミックスヒーターに係るものである。According to the present invention, there is provided a ceramic heater for heating a semiconductor, comprising a base made of a dense sintered body made of ceramics selected from silicon nitride, aluminum nitride and sialon; A resistance heating element comprising a wound metal foil made of a high-melting point metal having a thickness of 25 μm to 50 μm embedded therein; and a board-shaped ceramic molded body in which the wound body is embedded. Wherein the main surface of the ceramic molded body is substantially flat, the wound body is buried substantially parallel to the main surface, and the uniaxial addition is performed in a direction perpendicular to the main surface. The present invention relates to a ceramic heater for heating a semiconductor, characterized in that a base is constituted by a pressed sintered body of a ceramic molded body that has been pressed.
【0008】また、本発明は、窒化珪素、窒化アルミニ
ウムおよびサイアロンより選ばれたセラミックスからな
る緻密質の焼結体によって構成された基体と、この基体
の内部に埋設されている、厚さが25μm〜50μmの
高融点金属製の金属箔の巻回体からなる抵抗発熱体とを
備えている半導体加熱用セラミックスヒーターを製造す
るのに際して、巻回体をセラミックスの粉体中に埋設
し、次いで粉体を一軸加圧成形することによって盤状の
セラミックス成形体を作製し、この際セラミックス成形
体の主表面が実質的に平面をなし、巻回体がセラミック
ス成形体の主表面に対して実質的に平行に埋設されるよ
うにし、次いでセラミックス成形体を加圧焼結すること
によって、基体および基体中の抵抗発熱体を形成するこ
とを特徴とする、半導体加熱用セラミックスヒーターの
製造方法に係るものである。Further, the present invention provides a substrate made of a dense sintered body made of ceramics selected from silicon nitride, aluminum nitride and sialon, and a substrate embedded in the substrate and having a thickness of 25 μm. When manufacturing a ceramic heater for semiconductor heating comprising a resistance heating element comprising a wound body of a metal foil made of a high melting point metal of about 50 μm, the wound body is embedded in ceramic powder, A disk-shaped ceramic molded body is produced by uniaxially pressing the molded body. At this time, the main surface of the ceramic molded body is substantially flat, and the wound body is substantially aligned with the main surface of the ceramic molded body. A semiconductive body characterized by forming a substrate and a resistance heating element in the substrate by pressure sintering the ceramic molded body. The present invention relates to a method for manufacturing a body heating ceramic heater.
【0009】本発明においては、金属箔の主表面が同一
平面上に位置するように金属箔を巻回して巻回体を得、
この巻回体をセラミックス成形体中に埋設する際に、金
属箔の主表面がセラミックス成形体の主表面に対して実
質的に平行な方向に位置するように埋設することができ
る。この際には、金属箔の主表面に対して垂直な方向に
圧力を加えて加圧成形する。また、本発明においては、
巻回体をセラミックスの粉体中に埋設し、次いで金属箔
の主表面に対してほぼ平行な方向に向かって粉体を一軸
加圧成形することによってセラミックス成形体を作成
し、これによって金属箔の主表面をセラミックス成形体
の主表面に対して実質的に垂直な方向に位置させること
ができる。このセラミックス成形体をコールドアイソス
タティックプレス法によって加圧成形して巻回体を収縮
させて加圧成形体を得、次いでこの加圧成形体をホット
プレス焼結またはホットアイソスタティックプレス焼結
させることができる。成形体の加圧焼結方法としては、
ホットプレス法による焼結と、常圧焼結後にホットアイ
ソスタティックプレス焼結する方法とがある。In the present invention, the metal foil is wound so that the main surface of the metal foil is located on the same plane to obtain a wound body.
When the wound body is embedded in the ceramic molded body, it can be embedded such that the main surface of the metal foil is located in a direction substantially parallel to the main surface of the ceramic molded body. At this time, pressure is applied by applying pressure in a direction perpendicular to the main surface of the metal foil. In the present invention,
The wound body is embedded in ceramic powder, and then the powder is uniaxially pressed in a direction substantially parallel to the main surface of the metal foil to form a ceramic molded body. Can be located in a direction substantially perpendicular to the main surface of the ceramic molded body. Pressing this ceramic compact by cold isostatic pressing to shrink the wound body to obtain a pressed compact, and then subjecting the pressed compact to hot press sintering or hot isostatic press sintering Can be. As a pressure sintering method for molded products,
There are a sintering by a hot press method and a method of hot isostatic press sintering after normal pressure sintering.
【0010】[0010]
【実施例】(実施例1) まず、図1(a) に示すように、例えば平面長方形の、高
融点金属からなる金属箔1を準備する。この厚さは、後
述する理由から、25〜50μmとする必要がある。次い
で、金属箔1をサンドブラストやエッチングによって加
工し、例えば図1(b) に示すような平面的パターンの抵
抗発熱体2を製造する。抵抗発熱体2においては、金属
箔の主表面に対してほぼ平行に、細長い金属箔が延びた
形状となっており、従って、抵抗発熱体2の全体がほぼ
同一平面上にある。抵抗発熱体2の両端には、他の部分
より幅の広い末端部2aが形成され、各末端部2aに、
端子取付孔2bが形成されている。EXAMPLES (Example 1) First, as shown in FIG. 1 (a), a metal foil 1 made of a high melting point metal, for example, a rectangular plane is prepared. This thickness needs to be 25 to 50 μm for the reason described later. Next, the metal foil 1 is processed by sandblasting or etching to produce a resistance heating element 2 having a planar pattern as shown in FIG. 1B, for example. The resistance heating element 2 has a shape in which an elongated metal foil extends substantially parallel to the main surface of the metal foil, and therefore, the entire resistance heating element 2 is substantially on the same plane. At both ends of the resistance heating element 2, end portions 2a wider than other portions are formed.
A terminal mounting hole 2b is formed.
【0011】次いで、端子3を抵抗発熱体2の端部に取
り付ける。この際には、例えば円柱形状の本体の底面に
雄ネジ3aを設け、雄ネジ3aを端子取付孔2bに挿通
させる。ナット4の雌ネジ4aに雄ネジ3aを螺合さ
せ、ナット4を締め付け、端子3を固定する。Next, the terminal 3 is attached to the end of the resistance heating element 2. In this case, for example, a male screw 3a is provided on the bottom surface of the cylindrical main body, and the male screw 3a is inserted into the terminal mounting hole 2b. The male screw 3 a is screwed into the female screw 4 a of the nut 4, the nut 4 is tightened, and the terminal 3 is fixed.
【0012】図2(a) 〜 (d)は、円盤状成形体の作製手
順を模式的に示す断面図である。まず、下型5Aの上
(枠6の内側)にセラミックス粉体を充填し、一旦プレ
ス成形して予備成形体7を得る。次いで、予備成形体7
の上に抵抗発熱体2を設置し、この際端子3が抵抗発熱
体2の上にくるようにする。抵抗発熱体2の上にセラミ
ックス粉体8を充填する。次いで、図2(c) に示すよう
に、上型5Bと下型5Aとでセラミックス粉体を一軸加
圧成形し、円盤状成形体9を得る。次いで、図2(d) に
示すように、下型5Aを上昇させて円盤状成形体9を取
り出す。FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views schematically showing a procedure for manufacturing a disk-shaped molded body. First, a ceramic powder is filled in the upper part of the lower mold 5A (inside of the frame 6) and press-formed once to obtain a preformed body 7. Next, the preform 7
The resistance heating element 2 is installed on the resistance heating element 2 at this time. Ceramic powder 8 is filled on the resistance heating element 2. Next, as shown in FIG. 2 (c), the ceramic powder is uniaxially pressed with the upper die 5B and the lower die 5A to obtain a disk-shaped molded body 9. Next, as shown in FIG. 2 (d), the lower die 5A is raised to take out the disk-shaped molded body 9.
【0013】次いで、円盤状成形体9を加圧焼結してセ
ラミックスを高度に緻密化させ、円盤状基体とする。こ
の円盤状基体の背面側を研削加工し、図3に示すような
セラミックスヒーターを得る。図3においては、円盤状
基体9Aの内部に抵抗発熱体2が埋設され、一対の端子
3が、背面9a側に露出している。円盤状成形体9は、
ホットプレス法で焼結するか、常圧で予備焼結させた後
にホットアイソスタティックプレス法で焼結させること
が好ましい。Next, the disk-shaped molded body 9 is sintered under pressure to highly densify the ceramics, thereby obtaining a disk-shaped substrate. The back side of the disk-shaped substrate is ground to obtain a ceramic heater as shown in FIG. In FIG. 3, the resistance heating element 2 is buried inside the disk-shaped base 9A, and the pair of terminals 3 is exposed on the back surface 9a side. The disk-shaped molded body 9 is
It is preferable to perform sintering by a hot press method or sinter by a hot isostatic press method after preliminary sintering at normal pressure.
【0014】本実施例においては、金属箔からなる抵抗
発熱体を用いており、かつ抵抗発熱体2がほぼ同一平面
内にある。このため、抵抗発熱体の型崩れという問題が
ほとんどなく、運搬、予備成形体7上への設置を短時間
に行えるので、生産性が大きく向上する。また、ワイヤ
ーの場合と異なり、平面的形状が定まっているので、ア
ニール処理も不要である。しかも、常圧焼結、ホットプ
レス焼結又はHIP焼結した場合も、抵抗発熱体2の平
面形状が定まっていることから、抵抗発熱体の変形や位
置ズレがほとんどなくなった。従って、セラミックスヒ
ーターの均熱性が向上し、製品の品質が安定する。In this embodiment, a resistance heating element made of a metal foil is used, and the resistance heating element 2 is substantially in the same plane. For this reason, there is almost no problem that the resistance heating element collapses, and the transportation and installation on the preformed body 7 can be performed in a short time, so that productivity is greatly improved. Further, unlike the case of the wire, the planar shape is determined, so that the annealing treatment is unnecessary. Moreover, even in the case of normal pressure sintering, hot press sintering or HIP sintering, since the resistance heating element 2 has a predetermined planar shape, deformation and displacement of the resistance heating element hardly occurred. Therefore, the uniformity of the ceramic heater is improved, and the quality of the product is stabilized.
【0015】しかも、抵抗発熱体が薄いので、円盤状成
形体9の肉厚を小さくしても、容易に一軸加圧成形でき
る。従って、円盤状基体9Aを従来よりも薄くし、温度
の上昇、下降についての応答を速くすることができる。Moreover, since the resistance heating element is thin, the uniaxial pressure molding can be easily performed even if the thickness of the disk-shaped molded body 9 is reduced. Therefore, the disk-shaped substrate 9A can be made thinner than before, and the response to a rise and fall in temperature can be made faster.
【0016】円盤状基体9Aを構成する緻密質セラミッ
クスとしては、窒化珪素、窒化アルミニウム、またはサ
イアロンを使用する。本発明者の研究によると、このう
ち窒化珪素を使うとヒーターの耐熱衝撃性が高い。ま
た、窒化アルミニウムを使うと、ハロゲン系腐蝕性ガス
に対して、高い耐蝕効果が得られる。抵抗発熱体2を構
成する高融点金属としては、タングステン等が好まし
い。また、金属箔は、印刷、蒸着等で用いられる多孔質
のものではなく、緻密質であることは言うまでもない。As the dense ceramics constituting the disc-shaped substrate 9A, silicon nitride, aluminum nitride, or sialon is used. According to the study of the present inventors, the thermal shock resistance of the heater is high when silicon nitride is used. Also, when aluminum nitride is used, a high corrosion resistance effect can be obtained with respect to a halogen-based corrosive gas. The high melting point metal constituting the resistance heating element 2 is preferably tungsten or the like. Further, it is needless to say that the metal foil is not a porous material used for printing, vapor deposition and the like, but is dense.
【0017】前述の手順に従い、図1〜図3に示すよう
にして円盤状セラミックスヒーターを製造した。タング
ステンからなる金属箔1の厚さを15, 25, 50, 75μmに
変更し、その影響を調べた。抵抗発熱体2は、サンドブ
ラスト加工により形成した。円盤状基体9Aは、窒化物
セラミックスで形成した。サンドブラストによる加工
は、金属箔1の厚さが25μm、50μmのときが最も行い
易かった。また、抵抗発熱体2の厚さが25μm以上の場
合に、最も扱い易かった。また、いずれの場合も、ホッ
トプレスによる抵抗発熱体の変形は見られなかった。ま
た、抵抗発熱体2の厚さが15μm、25μm、50μmの場
合が、円盤状セラミックスヒーターの表面温度のバラツ
キが最も少なかった。According to the above-described procedure, a disk-shaped ceramic heater was manufactured as shown in FIGS. The thickness of the metal foil 1 made of tungsten was changed to 15, 25, 50, and 75 μm, and the effect was examined. The resistance heating element 2 was formed by sandblasting. The disk-shaped substrate 9A was formed of nitride ceramics. Processing by sandblasting was most easily performed when the thickness of the metal foil 1 was 25 μm and 50 μm. Also, when the thickness of the resistance heating element 2 was 25 μm or more, it was the easiest to handle. In each case, no deformation of the resistance heating element due to hot pressing was observed. When the thickness of the resistance heating element 2 was 15 μm, 25 μm, or 50 μm, the variation in the surface temperature of the disc-shaped ceramic heater was the smallest.
【0018】(実施例2)まず、図4に示すような、緻
密質の高融点金属からなる細長い金属箔11を用意する。
本例では、金属箔11は直線状に成形されており、これを
図4に示すように巻いてある。そして、金属箔11を所定
パターンに従って成形し、例えば図5に示すような平面
形状の抵抗発熱体12を作製する。抵抗発熱体12は、金属
箔の主表面に対してほぼ垂直の方向へと延び、平面的パ
ターンを形成している。Embodiment 2 First, as shown in FIG. 4, an elongated metal foil 11 made of a dense high melting point metal is prepared.
In this example, the metal foil 11 is formed in a straight line, and is wound as shown in FIG. Then, the metal foil 11 is formed in accordance with a predetermined pattern to produce, for example, a planar resistance heating element 12 as shown in FIG. The resistance heating element 12 extends in a direction substantially perpendicular to the main surface of the metal foil, and forms a planar pattern.
【0019】抵抗発熱体12の両端には、例えば図6に示
すような端子を固定する。本例では、円柱状端子13の下
部に円形貫通孔13aを開け、かつ、この円形貫通孔13a
と直交するように、雌ネジ13bを設ける。そして、図6
(b) に示すように、抵抗発熱体12の末端を円形貫通孔13
aに通し、ボルト14の雄ネジ14aを雌ネジ13bに螺合さ
せ、ボルト14の先端で抵抗発熱体12の末端を押しつぶ
し、係止する。For example, terminals as shown in FIG. 6 are fixed to both ends of the resistance heating element 12. In this example, a circular through-hole 13a is opened in the lower part of the cylindrical terminal 13, and the circular through-hole 13a is formed.
The female screw 13b is provided so as to be orthogonal to. And FIG.
As shown in (b), the end of the resistance heating element 12 is
Then, the male screw 14a of the bolt 14 is screwed into the female screw 13b, and the end of the resistance heating element 12 is crushed and locked by the tip of the bolt 14.
【0020】次いで、図7(a) 〜 (c)に示すように一軸
加圧成形する。即ち、予備成形体7の上に抵抗発熱体12
を設置し、この際端子13が抵抗発熱体12の上にくるよう
にする。抵抗発熱体12の上にセラミックス粉体8を充填
する。次いで、図7(b) に示すように、上型5Bと下型
5Aとでセラミックス粉体を一軸加圧成形し、円盤状成
形体9を得る。この際、金属箔の主表面に対してほぼ平
行の方向に向ってセラミックス粉体が圧縮される。次い
で、図7(c) に示すように、下型5Aを上昇させて円盤
状成形体9を取り出す。Next, as shown in FIGS. 7A to 7C, uniaxial pressure molding is performed. That is, the resistance heating element 12 is placed on the preform 7.
, And at this time, the terminal 13 is positioned above the resistance heating element 12. The ceramic powder 8 is filled on the resistance heating element 12. Next, as shown in FIG. 7 (b), the ceramic powder is uniaxially pressed with the upper die 5B and the lower die 5A to obtain a disk-shaped molded body 9. At this time, the ceramic powder is compressed in a direction substantially parallel to the main surface of the metal foil. Next, as shown in FIG. 7 (c), the lower die 5A is raised to take out the disk-shaped molded body 9.
【0021】この後、二通りの焼結方法がある。第一の
方法では、円盤状成形体9を常圧焼結するか、ホットプ
レス焼結するか、又は常圧で予備焼結した後にHIP焼
結してセラミックスを緻密化させ、円盤状基体とする。
この円盤状基体の背面側を研削加工し、図8に示すよう
なセラミックスヒーターを得る。図8においては、円盤
状基体9Aの内部に抵抗発熱体12が埋設され、一対の端
子13が、背面9a側に露出している。第二の方法では、
円盤状成形体9をコールドアイソスタティックプレスで
緻密に成形し、この成形体を焼結する。この焼結方法と
しては、上記した各焼結方法を用いうる。Thereafter, there are two sintering methods. In the first method, the disc-shaped molded body 9 is subjected to normal pressure sintering, hot press sintering, or pre-sintering at normal pressure, followed by HIP sintering to densify the ceramics, and the I do.
The back side of the disk-shaped substrate is ground to obtain a ceramic heater as shown in FIG. In FIG. 8, a resistance heating element 12 is buried inside a disk-shaped base 9A, and a pair of terminals 13 are exposed on the back surface 9a side. In the second method,
The disk-shaped molded body 9 is densely molded by a cold isostatic press, and the molded body is sintered. As the sintering method, any of the sintering methods described above can be used.
【0022】本実施例においても、抵抗発熱体12の運
搬、設置は比較的容易であり、従来よりも生産性が向上
する。また、成形体内部における位置ズレや変形が少な
く、従来よりも円盤状セラミックスヒーターの均熱性、
製品品質が安定する。また、ワイヤーを巻回させてコイ
ル状の抵抗発熱体を形成する場合とくらべて、抵抗発熱
体の形状が安定していることから、円盤状成形体9を薄
くできる。In this embodiment as well, the transport and installation of the resistance heating element 12 is relatively easy, and the productivity is improved as compared with the prior art. In addition, there is little misalignment or deformation inside the molded body,
Product quality is stable. Further, compared to the case where a coil-shaped resistance heating element is formed by winding a wire, the shape of the resistance heating element is more stable, so that the disc-shaped molded body 9 can be made thinner.
【0023】しかも、本実施例では、円盤状成形体9を
コールドアイソスタティックプレス成形することができ
る。即ち、抵抗発熱体12が、円盤状成形体9の中心へと
向って径方向に均一に収縮しうるので、コールドアイソ
スタティックプレス(CIP)によって円盤状成形体9
の表面に等方的に圧力をかけても、成形が可能なのであ
る。例えばコイル状の抵抗発熱体を用いる場合は、径方
向に圧力をかけると抵抗発熱体が反発するので、CIP
成形は困難であった。Moreover, in the present embodiment, the disk-shaped molded body 9 can be subjected to cold isostatic press molding. That is, since the resistance heating element 12 can uniformly shrink in the radial direction toward the center of the disk-shaped molded body 9, the disk-shaped molded body 9 is cold-statically pressed (CIP).
Molding is possible even if pressure is applied to the surface of isotropically. For example, when a coil-shaped resistance heating element is used, the resistance heating element repels when pressure is applied in the radial direction.
Molding was difficult.
【0024】このように、CIP成形を採用できること
から、従来よりも緻密で高密度の成形体が得られるの
で、円盤状基体9Aのセラミックスとしての特性が向上
する。しかも、CIP成形後に常圧焼結することもでき
る。この場合には、ホットプレス焼結が不要になる。従
って、ホットプレス焼結の場合よりも、多数の製品を一
度に常圧焼結できるので、著しく生産性が向上する。も
っとも、この点を度外視すれば、ホットプレス焼結やホ
ットアイソスタティックプレス焼結も利用することがで
きる。As described above, since the CIP molding can be adopted, a denser and higher-density molded body than before can be obtained, so that the characteristics of the disc-shaped substrate 9A as ceramics are improved. In addition, normal pressure sintering can be performed after CIP molding. In this case, hot press sintering becomes unnecessary. Therefore, compared to the case of hot press sintering, a large number of products can be sintered at normal pressure at a time, so that productivity is remarkably improved. However, if this point is ignored, hot press sintering and hot isostatic press sintering can also be used.
【0025】本発明においては、盤状基体の平面的形状
を種々変更できる。また、二体以上の抵抗発熱体を一基
の盤状基体の内部に埋設し、2ゾーン加熱等することが
できる。In the present invention, the planar shape of the disk-shaped substrate can be variously changed. In addition, two or more resistance heating elements can be embedded in a single disk-shaped substrate and heated in two zones.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、セラミックスヒーター
において、緻密質の高融点金属製の金属箔の巻回体をセ
ラミックス成形体に埋設する際、巻回体をセラミックス
成形体の主表面に対して実質的に平行に埋設し、このセ
ラミックス成形体の加圧焼結体によってヒーターを構成
している。従って、巻回体の平面性が高く、線状の抵抗
発熱体の場合のような、抵抗発熱体の変形や位置ズレが
ほとんどなくなり、加圧焼結後にも巻回体の平面度が基
体中で高く保持される。従って、セラミックスヒーター
の均熱性が向上する。しかも、抵抗発熱体を薄くでき、
かつ抵抗発熱体の形状が安定していることから、成形体
の肉厚を小さくしても、容易に一軸加圧成形できる。従
って、基体を従来よりも薄くし、温度の上昇、下降につ
いての応答を速くすることができる。更に、金属箔の厚
さを25μm以上としたことによって、抵抗発熱体の取
扱いが容易となり、50μm以下とすることによって、
セラミックスヒーターの温度の均一性が顕著に向上す
る。According to the present invention, in a ceramic heater, when a wound body of a dense metal foil made of a high melting point metal is embedded in the ceramic molded body, the wound body is placed on the main surface of the ceramic molded body. The ceramics compact is pressurized and sintered to form a heater. Therefore, the flatness of the wound body is high, and the deformation and displacement of the resistance heating element hardly occur as in the case of the linear resistance heating element. Is held high. Therefore, the thermal uniformity of the ceramic heater is improved. Moreover, the resistance heating element can be made thin,
In addition, since the shape of the resistance heating element is stable, uniaxial pressure molding can be easily performed even if the thickness of the molded body is reduced. Therefore, the substrate can be made thinner than before, and the response to a rise and fall in temperature can be made faster. Further, by setting the thickness of the metal foil to 25 μm or more, handling of the resistance heating element becomes easy, and by setting the thickness to 50 μm or less,
The temperature uniformity of the ceramic heater is significantly improved.
【図1】(a) は金属箔1の斜視図、(b) は抵抗発熱体2
の平面図、(c) は抵抗発熱体2の末端に端子3を取り付
ける直前の状態を示す斜視図である。1A is a perspective view of a metal foil 1, and FIG. 1B is a resistance heating element 2.
FIG. 3C is a perspective view showing a state immediately before the terminal 3 is attached to the end of the resistance heating element 2.
【図2】(a), (b), (c) 及び(d) は、円盤状成形体9の
各製造工程を模式的に示す断面図である。FIGS. 2 (a), (b), (c) and (d) are cross-sectional views schematically showing respective manufacturing steps of a disk-shaped molded body 9. FIG.
【図3】円盤状セラミックスヒーターを示す斜視図であ
る。FIG. 3 is a perspective view showing a disc-shaped ceramic heater.
【図4】金属箔11を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a metal foil 11;
【図5】抵抗発熱体12を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing the resistance heating element 12. FIG.
【図6】(a) は端子13及びボルト14の正面図、(b) は、
抵抗発熱体12の末端に端子13を取り付けた状態を示す斜
視図である。FIG. 6A is a front view of the terminal 13 and the bolt 14, and FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a terminal 13 is attached to an end of a resistance heating element 12.
【図7】(a), (b)及び(c) は、円盤状成形体9の各製造
工程を模式的に示す断面図である。FIGS. 7 (a), (b) and (c) are cross-sectional views schematically showing respective manufacturing steps of a disk-shaped molded body 9. FIGS.
【図8】円盤状セラミックスヒーターを示す平面図であ
る。FIG. 8 is a plan view showing a disc-shaped ceramic heater.
1, 11 金属箔 2, 12 抵抗発熱体 3, 13 円柱状の端子 7 予備成形体 8 セラミックス粉体 9 円盤状成形体 9A 円盤状基体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11 Metal foil 2, 12 Resistance heating element 3, 13 Cylindrical terminal 7 Preformed body 8 Ceramic powder 9 Disk shaped body 9A Disk shaped base
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新居 裕介 愛知県名古屋市瑞穂区市丘町2丁目38番 2号 日本ガイシ市丘寮 (56)参考文献 特開 平3−261131(JP,A) 特開 平3−245486(JP,A) 特開 昭63−81787(JP,A) 特公 昭54−20111(JP,B2) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) The inventor Yusuke Arai 2-38-2, Okamachi, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Japan hill dormitory in Japan (56) References JP-A-3-261131 (JP, A) JP-A-3-245486 (JP, A) JP-A-63-81787 (JP, A) JP-B-54-20111 (JP, B2)
Claims (6)
窒化珪素、窒化アルミニウムおよびサイアロンより選ば
れたセラミックスからなる緻密質の焼結体によって構成
された基体と、この基体の内部に埋設されている、厚さ
が25μm〜50μmの高融点金属製の金属箔の巻回体
からなる抵抗発熱体とを備えており、 前記巻回体が埋設されている盤状のセラミックス成形体
であって、このセラミックス成形体の主表面が実質的に
平面をなしており、前記巻回体がこの主表面に対して実
質的に平行に埋設されており、前記主表面に対して垂直
な方向に一軸加圧成形されているセラミックス成形体の
加圧焼結体によって、前記基体が構成されていることを
特徴とする、半導体加熱用セラミックスヒーター。1. A ceramic heater for heating a semiconductor,
A base made of a dense sintered body made of ceramics selected from silicon nitride, aluminum nitride and sialon, and a metal made of a high melting point metal having a thickness of 25 μm to 50 μm embedded inside the base. A resistance heating element comprising a roll of foil, wherein the roll is embedded in a disc-shaped ceramic molded body, and the main surface of the ceramic molded body is substantially
Pressing of a ceramic molded body which has a flat surface, the wound body is buried substantially parallel to the main surface, and is uniaxially pressed in a direction perpendicular to the main surface. A ceramic heater for heating a semiconductor , wherein the base is constituted by a sintered body.
成形体の前記主表面に対して実質的に平行な方向に位置
するように、前記金属箔が巻回されていることを特徴と
する、請求項1記載の半導体加熱用セラミックスヒータ
ー。2. The method according to claim 1, wherein the metal foil is wound so that a main surface of the metal foil is located in a direction substantially parallel to the main surface of the ceramic molded body. The ceramic heater for heating a semiconductor according to claim 1.
成形体の前記主表面に対して実質的に垂直な方向に位置
するように、前記金属箔が巻回されていることを特徴と
する、請求項1記載の半導体加熱用セラミックスヒータ
ー。3. The main surface of the metal foil is formed of the ceramics.
Position in a direction substantially perpendicular to the main surface of the compact
The ceramic heater for heating a semiconductor according to claim 1 , wherein the metal foil is wound so as to perform the heating.
アロンより選ばれたセラミックスからなる緻密質の焼結
体によって構成された基体と、この基体の内部に埋設さ
れている、厚さが25μm〜50μmの高融点金属製の
金属箔の巻回体からなる抵抗発熱体とを備えている半導
体加熱用セラミックスヒーターを製造するのに際して、 前記巻回体を前記セラミックスの粉体中に埋設し、次い
で前記粉体を一軸加圧成形することによって盤状のセラ
ミックス成形体を作製し、この際前記セラミックス成形
体の主表面が実質的に平面をなし、前記巻回体が前記セ
ラミックス成形体の前記主表面に対して実質的に平行に
埋設されるようにし、次いで前記セラミックス成形体を
加圧焼結することによって、前記基体および前記基体中
の抵抗発熱体を形成することを特徴とする、半導体加熱
用セラミックスヒーターの製造方法。4. A base made of a dense sintered body made of ceramics selected from silicon nitride, aluminum nitride, and sialon, and a high-density body having a thickness of 25 μm to 50 μm embedded in the base. semiconductors which a resistance heating body made of windings of the melting point metal of the metal foil
In the manufacture of the body for heating the ceramic heater, embedded the spirally wound body in the powder of the ceramic, and then disk-shaped sera by uniaxial pressing a pre Kikotai
A mixed molded body is produced, and at this time, the ceramic molding is performed.
The main surface of the body is substantially flat, the wound body is buried substantially parallel to the main surface of the ceramic molded body, and then the ceramic molded body is pressure-sintered. Thereby forming the substrate and a resistance heating element in the substrate.
するように前記金属箔を巻回して巻回体を得、この巻回
体を前記セラミックス成形体中に埋設する際に、前記金
属箔の主表面が前記セラミックス成形体の前記主表面に
対して実質的に平行な方向に位置するように埋設するこ
とを特徴とする、請求項4記載の半導体加熱用セラミッ
クスヒーターの製造方法。5. A wound body is obtained by winding the metal foil so that a main surface of the metal foil is located on the same plane, and when the wound body is embedded in the ceramic molded body, The method of manufacturing a ceramic heater for heating a semiconductor according to claim 4, wherein the metal foil is embedded so that a main surface of the metal foil is positioned in a direction substantially parallel to the main surface of the ceramic molded body.
に埋設し、次いで前記金属箔の主表面に対してほぼ平行
な方向に向かって前記粉体を一軸加圧成形することによ
って前記セラミックス成形体を作成し、これによって金
属箔の前記主表面が前記セラミックス成形体の前記主表
面に対して実質的に垂直な方向に位置するようにし、こ
のセラミックス成形体をコールドアイソスタティックプ
レス法によって加圧成形して前記巻回体を収縮させて加
圧成形体を得、次いでこの加圧成形体をホットプレス焼
結またはホットアイソスタティックプレス焼結させるこ
とを特徴とする、請求項4記載の半導体加熱用セラミッ
クスヒーターの製造方法。6. The ceramic material is embedded by burying the wound body in the ceramic powder and then uniaxially pressing the powder in a direction substantially parallel to a main surface of the metal foil. create a molded body, which by gold
The main surface of the metal foil is the main table of the ceramic molded body.
So as to be positioned in a direction substantially perpendicular to the plane, to obtain a pressed compact in the ceramic molded body by pressure molding by cold isostatic pressing to contract the wound body, then this pressurized The method for manufacturing a ceramic heater for heating a semiconductor according to claim 4, wherein the compact is subjected to hot press sintering or hot isostatic press sintering.
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- 1992-03-24 JP JP4066157A patent/JP3011528B2/en not_active Expired - Lifetime
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