(57)【要約】【課題】製造工程が簡素でコストが安価であり、剛性が高い熱処理用ヒータを提供する。【解決手段】本発明による熱処理用ヒータ１は、炭化ケイ素の多孔体を仮焼した仮焼体３と、仮焼体３の外表面を被覆した、絶縁材料からなる被覆材５とを備えている。従って、剛性が低い多孔体の仮焼体３を絶縁材からなる被覆材５で被覆することによって、耐久性および輻射効率が高く、製造工程がシンプルで低コストの熱処理用ヒータ１を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化ケイ素の多孔体を仮焼した仮焼体と、
前記仮焼体の外表面を被覆した絶縁材料からなる被覆材と
を備えたことを特徴とする熱処理用ヒータ。
【請求項２】
前記被覆材は、シリカからなることを特徴とする請求項１に記載の熱処理用ヒータ。
【請求項３】
前記仮焼体に石英ガラス板を接合したことを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理用ヒータ。
【請求項４】
炭化ケイ素粉末を溶媒中に分散させることにより、前記炭化ケイ素粉末を含む混合体からなるスラリーを作製する工程と、
前記スラリーを成型し、乾燥させたグリーン体を仮焼して仮焼体を作製する工程と、
前記仮焼体の外表面を絶縁材である被覆材で被覆する工程と
を有することを特徴とする熱処理用ヒータの製造方法。
【請求項５】
前記被覆材は、シリカからなることを特徴とする請求項４に記載の熱処理用ヒータの製造方法。
【請求項６】
前記仮焼体を絶縁材で被覆したのち、前記仮焼体に石英ガラス板を接合することを特徴とする請求項４または５に記載の熱処理用ヒータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱処理用ヒータおよびその製造方法に関し、特に、半導体ウエハ及び産業用途での熱処理を施す炭化ケイ素焼結体からなる熱処理用ヒータとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭化ケイ素からなる仮焼体に溶融した金属ケイ素を浸透させて、毛細管現象によって仮焼体に溶融金属ケイ素を吸い上げることによって、この吸い上げた金属ケイ素と仮焼体中の炭素とを反応させて炭化ケイ素を得るヒータ用炭化ケイ素焼結体の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５１７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されたヒータでは、製造工程が複雑でかつコストが高いという問題があった。一方、溶融金属ケイ素を浸透させないで得られるヒータでは、剛性が低いという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、製造工程が簡素でコストが安価であり、剛性が高い熱処理用ヒータおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴は、炭化ケイ素の多孔体を仮焼した仮焼体（仮焼体３）と、前記仮焼体の外表面を被覆した、絶縁材料からなる被覆材（被覆材５）とを備えたことを要旨とする。
【０００７】
従って、剛性が低い多孔体の仮焼体を絶縁材からなる被覆材で被覆することによって、耐久性および輻射効率が高く、製造工程がシンプルで低コストの熱処理用ヒータを得ることができる。
【０００８】
その他の特徴では、前記被覆材（被覆材５）は、シリカからなることを要旨とする。
【０００９】
その他の特徴では、前記炭化ケイ素仮焼体（仮焼体３）に石英ガラス板（石英ガラス板７，９）を接合したことを要旨とする。
【００１０】
その他の特徴では、本発明に係る熱処理用ヒータの製造方法は、炭化ケイ素粉末を溶媒中に分散させることにより、前記炭化ケイ素粉末を含む混合体からなるスラリーを作製する工程と、前記スラリーを成型し、乾燥させたグリーン体を仮焼して仮焼体（仮焼体３）を作製する工程と、前記仮焼体の外表面を絶縁材である被覆材（被覆材５）で被覆する工程と、を有することを要旨とする。
【００１１】
その他の特徴では、前記被覆材（被覆材５）は、シリカからなることを要旨とする。
【００１２】
その他の特徴では、前記仮焼体（仮焼体３）を絶縁材で被覆したのち、前記仮焼体に石英ガラス板（石英ガラス板７，９）を接合することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る熱処理用ヒータおよびその製造方法によれば、耐久性および輻射効率が高く、製造工程がシンプルで低コストの熱処理用ヒータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による熱処理用ヒータの断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態による熱処理用ヒータの断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態による熱処理用ヒータの断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態による熱処理用ヒータの製造工程を示すフロー図である。
【図５】実施例における各ヒータに電流を流す時間と抵抗増加率との関係を示すグラフである。
【図６】実施例における比較例１のヒータに電流を流す時間と抵抗増加率との関係を示すグラフである。
【図７】実施例における比較例２のヒータに電流を流す時間と抵抗増加率との関係を示すグラフである。
【図８】実施例における本発明例のヒータに電流を流す時間と抵抗増加率との関係を示すグラフである。
【図９】実施例におけるヒータの被覆材について、面粗さによる輻射率変化を示すグラフである。
【図１０】実施例におけるヒータについて、体積抵抗の温度依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係る熱処理用ヒータの詳細を図面に基づいて説明する。ただし、図面は模式的なものであり、各材料層の厚みやその比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【００１６】
[第１実施形態]
まず、本発明の第１実施形態に係る熱処理用ヒータを説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態による熱処理用ヒータの断面図である。図１に示すように、本実施形態による熱処理用ヒータ１は、仮焼体３と、該仮焼体３の外表面を被覆する被覆材５とから構成されている。
【００１８】
前記仮焼体３は、炭化ケイ素粉体と炭素粉体とを用いて、鋳込成型、プレス成形、押出成型等の方法によって成形した多孔体を乾燥及び仮焼することで作製することができる。また、炭化ケイ素粉末、分散材、バインダー、可塑剤などを分散させることにより、これらの混合体からなるスラリーを作製し、前記スラリーを鋳込成型し、乾燥させたグリーン体を仮焼して仮焼体を作製することもできる。また、前記スラリーから造粒粉を作製し、前記造粒粉をプレス成型し、乾燥させたグリーン体を仮焼して、仮焼体を作製することもできる。
【００１９】
仮焼体３の気孔率は、２５％以上が好ましく、特に３０％〜４０％が好ましい。前記被覆材５は、シリカなどの絶縁材料であることが好ましい。
【００２０】
以下に、本発明の実施形態による作用効果を説明する。
【００２１】
（１）本実施形態による熱処理用ヒータ１は、炭化ケイ素の多孔体を仮焼した仮焼体３と、該仮焼体３の外表面を被覆した絶縁材料からなる被覆材５と、を備えている。従って、剛性が低い多孔体の仮焼体３を絶縁材からなる被覆材５で被覆することによって、耐久性および輻射効率が高く、製造工程がシンプルで低コストの熱処理用ヒータ１を得ることができる。
【００２２】
（２）前記被覆材５は、光透過率の高いシリカからなるため、輻射率が高い熱処理用ヒータ１を得ることができる。
【００２３】
[第２実施形態]
次いで、本発明の第２実施形態に係る熱処理用ヒータを説明する。ただし、前述した第１実施形態と同一構成部位には、同一符号を付して、説明を省略する。
【００２４】
図２は、本発明の第２実施形態による熱処理用ヒータの断面図である。
【００２５】
熱処理用ヒータ１１は、外表面をシリカからなる被覆材５で被覆した仮焼体３と、該仮焼体３に被覆材５を介して接合した石英ガラス板７と、から構成されている。なお、石英ガラス板７は、石英ガラス以外に、熱処理時において耐熱性と透過性とを有するガラスであれば適用できる。
【００２６】
以下に、本発明の実施形態による作用効果を説明する。
【００２７】
（１）前記炭化ケイ素仮焼体３に、光透過率の高い石英ガラス板７を接合しているため、輻射率の高さを維持しつつ耐久性が更に向上する。
【００２８】
[第３実施形態]
次いで、本発明の第３実施形態に係る熱処理用ヒータを説明する。ただし、前述した第１および第２実施形態と同一構成部位には、同一符号を付して、説明を省略する。
【００２９】
図３は、本発明の第３実施形態による熱処理用ヒータの断面図である。
【００３０】
熱処理用ヒータ２１は、仮焼体３と、該仮焼体３の上面の上に載置された石英ガラス板７と、該仮焼体３の下面の下に配置された石英ガラス板９と、仮焼体の外周面の外側に設けられた融着剤１０と、から構成されている。即ち、仮焼体３は上下から一対の石英ガラス板７，９で挟持されており、かつ、融着剤１０によって覆っている。
【００３１】
以下に、本発明の実施形態による作用効果を説明する。
【００３２】
（１）前記炭化ケイ素仮焼体３に、光透過率の高い石英ガラス板７，９を接合しているため、輻射率の高さを維持しつつ耐久性が更に向上する。
【００３３】
[第４実施形態]
次いで、本発明の第４実施形態に係る熱処理用ヒータの製造方法を説明する。ただし、前述した第１〜第３実施形態と同一構成部位には、同一符号を付して、説明を省略する。
【００３４】
図４は、本実施形態による熱処理用ヒータの製造工程を示すフロー図である。図４に示すように、本実施形態による熱処理用ヒータの製造方法は、炭化ケイ素粉末を溶媒中に分散させることにより、炭化ケイ素粉末を含む混合体からなるスラリーを作製する工程と、前記スラリーを成型し、乾燥させたグリーン体を仮焼して仮焼体３を作製する工程と、該仮焼体３の外表面を絶縁材である被覆材５で被覆する工程と、を少なくとも有する。この方法によって製造された熱処理用ヒータ１は、図１に示す構造をしている。以下、鋳込成型を用いた製造方法を説明するが、成型方法は、これに限らず、プレス成形、押出成型等でも可能である。
【００３５】
（１）混合体のスラリーを作製する工程
まず、炭化ケイ素粉末を溶媒中に分散させて、炭化ケイ素粉末を含む混合体からなるスラリーを作製する。具体的には、スラリーは、炭化ケイ素粉末、分散材、バインダー、可塑剤などを分散させることにより、これらの混合体から作製する。
【００３６】
次に、ミキサー、遊星ボールミルなどの攪拌混合手段を用いて、６時間〜４８時間、特に１２時間〜２４時間に渡って攪拌混合を行う。攪拌混合が十分に行われていないと、グリーン体中に気孔が均一分散されなくなるからである。
【００３７】
（２）グリーン体を得る工程
得られたスラリーを鋳込み成形用型に流し込む。その後、放置、脱型した後、４０℃〜６０℃の温度条件下で加熱乾燥又は自然乾燥して溶媒を除去する。このようにして規定寸法のグリーン体、即ちスラリーから溶媒を除去して均一な気孔が内在する炭化ケイ素成形体が得られる。
【００３８】
（３）仮焼工程
得られたグリーン体を真空雰囲気下１５００℃〜１９５０℃まで１２〜１８時間程度かけて昇温する。加熱温度が１５００℃未満だと脱脂が不十分になる。昇温速度は、配合物中のバインダーの急激な熱分解による爆裂を防止するため１００℃／１ｈｒ以下とする。そして、一定の温度に達した後、真空雰囲気下その温度条件に３０分間保持することで仮焼体３が得られる。 
（４）被覆工程
前記仮焼体３の外表面を、例えばスラリー状にした絶縁材である被覆材５で被覆することによって仮焼体３の外表面を被覆材５で被覆することができる。
【００３９】
以下に、本発明の実施形態による作用効果を説明する。
【００４０】
（１）本実施形態による熱処理用ヒータの製造方法は、炭化ケイ素粉末を溶媒中に分散させることにより、これらの混合体からなるスラリーを作製する工程と、前記スラリーを成型し、乾燥させたグリーン体を仮焼して仮焼体３を作製する工程と、該仮焼体３の外表面を絶縁材である被覆材５で被覆する工程と、を有する。従って、剛性が低い多孔体の仮焼体３を絶縁材からなる被覆材５で被覆することによって、耐久性および輻射効率が高く、製造工程がシンプルで低コストの熱処理用ヒータを得ることができる。
【００４１】
（２）前記被覆材５は、光透過率の高いシリカからなるため、輻射率が高い熱処理用ヒータ１を得ることができる。
【００４２】
[第５実施形態]
次いで、本発明の第４実施形態に係る熱処理用ヒータの製造方法を説明する。ただし、前述した第１〜第４実施形態と同一構成部位には、同一符号を付して、説明を省略する。
【００４３】
本実施形態では、第４実施形態に係る熱処理用ヒータに対して石英ガラス板を接合している。
【００４４】
即ち、第４実施形態では、仮焼体３の外表面を絶縁材である被覆材５で被覆したが、図２に示すように、この仮焼体３の上側および下側の少なくとも一方側に石英ガラス板７を接合する工程を追加する。なお、石英ガラス板７は、石英ガラス以外に、熱処理時において耐熱性と透過性とを有するガラスであれば適用できる。
【００４５】
以下に、本発明の実施形態による作用効果を説明する。
【００４６】
（１）前記炭化ケイ素仮焼体３に、光透過率の高い石英ガラス板７を接合するため、輻射率の高さを維持しつつ耐久性が更に向上する。
【００４７】
なお、前述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００４８】
例えば、前記第３実施形態では、仮焼体３の周囲を融着剤１０によって被覆したが、石英ガラス板によって被覆しても良い。
【実施例】
【００４９】
次いで、本発明を実施例を通して更に具体的に説明する。
【００５０】
図５は、実施例における各ヒータに電流を流す時間と抵抗増加率との関係を示すグラフである。
【００５１】
図５において、実線Ａは本発明例によるヒータを示し、一点鎖線Ｂは従来の仮焼体にＳｉ溶浸させて、シリカコーティングを施したヒータを示し、破線Ｃは従来の仮焼体にＳｉを含浸させたヒータを示す。この図５のグラフに示すように、実線Ａの本発明例によるヒータが最も長時間経過後に抵抗増加が少ないことが判明した。
【００５２】
図６は実施例における比較例１のヒータに電流を流す時間と抵抗増加率との関係を示すグラフ、図７は実施例における比較例２のヒータに電流を流す時間と抵抗増加率との関係を示すグラフ、および、図８は実施例における本発明例のヒータに電流を流す時間と抵抗増加率との関係を示すグラフである。
【００５３】
これらのグラフからも、本発明例によるヒータが長時間経過した後も、抵抗値は、上昇傾向を示すが、抵抗率変化は少ないことが判明した。
【００５４】
図９は、実施例におけるヒータの被覆材について、面粗さによる輻射率変化を示すグラフである。
【００５５】
太い実線で示すＸはＲａが１．５であり、一点鎖線で示すＹはＲａが１．０であり、点線で示すＺはＲａが０．２であり、細い実線で示すＷはＲａが０．０２５であった。このグラフに示すように、面粗さが大きくなるほど輻射率が高くなることが判明した。
【００５６】
図１０は、実施例におけるヒータについて、体積抵抗の温度依存性を示すグラフである。このグラフに示すように、温度を高くするほど体積抵抗率が低くなることが判明した。
【符号の説明】
【００５７】
１，１１，２１  熱処理用ヒータ
３  仮焼体
５  被覆材
７，９  石英ガラス板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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