(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、
前記支持体内に埋設されたヒータ線とを備え、
前記支持体が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成され、且つ、表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材でセラミックス−アルミニウム複合層が形成されていることを特徴とするヒータ。
【請求項２】
請求項１に記載のヒータにおいて、
前記セラミックスが、ＳｉＣであることを特徴とするヒータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のヒータにおいて、
前記支持体に溝部が形成されていると共に、前記溝部内に前記ヒータ線が配置され、
前記溝部と前記ヒータ線との間にアルミニウムが介在していることを特徴とするヒータ。
【請求項４】
支持体と、前記支持体内に埋設されたヒータ線とを備え、
前記支持体が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されているヒータを製造する方法であって、
溝部が形成されたプリフォームをグラファイトで作製する工程と、
前記溝部内にヒータ線を設置する工程と、
前記プリフォームにアルミニウムの溶湯を高圧で含浸させ、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成された支持体を作製する高圧含浸工程とを有していることを特徴とするヒータの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のヒータの製造方法において、
前記高圧含浸工程の際に、前記支持体の表面にアルミニウム膜を形成する工程を有していることを特徴とするヒータの製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載のヒータの製造方法において、
予め前記プリフォームの表面をセラミックス粉で覆い、前記高圧含浸工程の際に前記アルミニウムの溶湯を前記セラミックス粉間にも含浸させ、前記支持体の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層を形成することを特徴とするヒータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ装置等に用いるヒータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＤ装置やＰＶＤ装置などでは、ウエハの加熱用にプレート状のヒータを用いている。例えば、特許文献１では、セラミックス粉体で加圧成型されたセラミックス成型体と、このセラミックス成型体内に埋設されたヒータ線とを備えたセラミックスヒータが記載されている。
また、特許文献２では、アルミナ粉体をプレス成型した作製されたセラミックス基体にヒータパターン（抵抗発熱体）を設けたセラミックスヒータが記載されている。
【０００３】
また、特許文献３では、セラミックス基板と、このセラミックス基板上に形成された導電層と、この導電層に積層、被覆されたアルミナからなる溶射被膜とからなるセラミックスヒータが記載されている。
さらに、特許文献４では、ステンレス製やアルミニウム合金製の支持板と、この支持板に埋設されたヒータ線とを備え、支持板の全面にわたってアルマイト被膜やセラミックス溶射が施された基板感熱プレートヒータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９６９４８号公報
【特許文献２】特開２００２−３７３９３３号公報
【特許文献３】特開平６−１５７１７２号公報
【特許文献４】特開２０１４−１４６５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来のセラミックス製の支持体を用いたヒータでは、アルミナ等のセラミックスの熱伝導率が低く、熱伝導性が十分でないという不都合があった。また、ステンレス製又はアルミニウム製の金属本体にセラミックス溶射等でセラミックス等の被膜を設けた支持体を用いたヒータでは、ステンレスやアルミニウムの金属本体の熱膨張率が高いために、３００℃以上の高温時に表面の被膜にひびが発生してしまう問題があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高い熱伝導性を有していると共に、低い熱膨張率を有しているヒータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るヒータは、支持体と、前記支持体内に埋設されたヒータ線とを備え、前記支持体が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このヒータでは、支持体が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されているので、高い熱伝導性を有していると共に、低い熱膨張率を有している。すなわち、グラファイト内で断熱要因となっていた空隙（サイズが約１０〜２０μｍ）が、含浸されたアルミニウムで埋まっていることで、高い熱伝導率を得ることができる。また、グラファイトによってアルミニウム単体よりも熱膨張率が大幅に小さく抑えられ、表面に溶射でセラミックス膜を形成した場合でも熱膨張率差が小さくなり、高温時（４００℃程度）でもひびが発生することを抑制することができる。
なお、上記アルミニウムとしては、純アルミニウムだけでなく、Ｍｇ等の添加物質を含有したアルミニウム合金も含むものである。
【０００９】
第２の発明に係るヒータは、第１の発明において、前記支持体の表面にアルミニウム膜が形成されていることを特徴とする。
すなわち、このヒータでは、支持体の表面にアルミニウム膜が形成されているので、支持体表面全体の熱伝導性がさらに高くなると共に、グラファイト基アルミニウム複合材から発生するカーボンすすを防ぐことができる。また、グラファイト内に含浸しているアルミニウムと表面のアルミニウム膜とが連続又は接触していることで、高い熱伝導性が得られる。特に、グラファイト内のアルミニウムと表面のアルミニウム膜とが連続形成されていることで、アルミニウム膜の高い界面強度が保持され、剥がれを防止することができる。さらに、グラファイト基アルミニウム複合材である支持体の熱膨張率が小さいため、表面のアルミニウム膜の伸びを抑制することができ、ひびの発生も抑制することができる。
【００１０】
第３の発明に係るヒータは、第１の発明において、前記支持体の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材でセラミックス−アルミニウム複合層が形成されていることを特徴とする。
すなわち、このヒータでは、支持体の表面にセラミックス−アルミニウム複合層が形成されているので、グラファイト基アルミニウム複合材よりも高剛性かつ高強度のセラミックス−アルミニウム複合層により支持体を補強することができる。特に、セラミックス−アルミニウム複合層はアルミニウム膜よりも熱膨張率が低く、支持体との熱膨張率差が小さくなって内部応力の発生を抑制することができる。また、支持体表面全体の熱伝導性がさらに高くなると共に、グラファイト基アルミニウム複合材から発生するカーボンすすを防ぐことができる。また、グラファイト内に含浸しているアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層のアルミニウムとが連続又は接触していることで、高い熱伝導性が得られる。特に、グラファイト内のアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層のアルミニウムとが連続形成されていることで、セラミックス−アルミニウム複合層の高い界面強度が保持され、剥がれを防止することができる。また、セラミックス−アルミニウム複合層が支持体表面に形成されているので、支持体表面にセラミックス溶射をする必要も無くなる。
【００１１】
第４の発明に係るヒータは、第３の発明において、前記セラミックスが、ＳｉＣであることを特徴とする。
すなわち、このヒータでは、セラミックスが、ＳｉＣであるので、セラミックス−アルミニウム複合層がグラファイト基アルミニウム複合材とほぼ同じ熱膨張率のＳｉＣ−Ａｌ複合材となり、支持体との間で熱膨張率差が生じ難く、内部応力の発生を極力抑制することができる。
【００１２】
第５の発明に係るヒータは、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記支持体に溝部が形成されていると共に、前記溝部内に前記ヒータ線が配置され、前記溝部と前記ヒータ線との間にアルミニウムが介在していることを特徴とする。
すなわち、このヒータでは、溝部とヒータ線との間にアルミニウムが介在しているので、グラファイトに含浸しているアルミニウムだけでなく、溝部とヒータ線との間に介在するアルミニウムによって、ヒータ線の熱をより効率的に支持体に熱伝導させることができる。
【００１３】
第６の発明に係るヒータの製造方法は、第１から第５の発明のいずれかのヒータを製造する方法であって、溝部が形成されたプリフォームをグラファイトで作製する工程と、前記溝部内にヒータ線を設置する工程と、前記プリフォームにアルミニウムの溶湯を高圧で含浸させ、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成された支持体を作製する高圧含浸工程とを有していることを特徴とする。
すなわち、このヒータの製造方法では、プリフォームにアルミニウムの溶湯を高圧で含浸させる高圧含浸工程を有しているので、グラファイト内の空隙を埋めてアルミニウムが含浸されてグラファイト基アルミニウム複合材の支持体を形成できると共に、同時に溝部内のヒータ線もアルミニウムで埋めることができる。
【００１４】
第７の発明に係るヒータの製造方法は、第６の発明において、前記高圧含浸工程の際に、前記支持体の表面にアルミニウム膜を形成する工程を有していることを特徴とする。
すなわち、このヒータの製造方法では、高圧含浸工程の際に、支持体の表面にアルミニウム膜を形成する工程を有しているので、支持体内に含浸したアルミニウムと表面のアルミニウム膜とが連続した状態となり、アルミニウム膜の高い界面強度が得られ、剥がれを防止することができる。また、支持体内のアルミニウムと表面のアルミニウム膜とが連続していることで、高い熱伝導性が得られる。
【００１５】
第８の発明に係るヒータの製造方法は、第６の発明において、予め前記プリフォームの表面をセラミックス粉で覆い、前記高圧含浸工程の際に、前記アルミニウムの溶湯を前記セラミックス粉間にも含浸させ、前記支持体の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層を形成することを特徴とする。
すなわち、このヒータの製造方法では、予めプリフォームの表面をセラミックス粉で覆い、高圧含浸工程の際に、アルミニウムの溶湯をセラミックス粉間にも含浸させ、支持体の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層を形成するので、支持体内に含浸したアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層のアルミニウムとが連続した状態となり、セラミックス−アルミニウム複合層の高い界面強度が得られ、剥がれを防止することができる。また、支持体内のアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層のアルミニウムとが連続していることで、高い熱伝導性が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るヒータによれば、支持体が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されているので、高い熱伝導性を有していると共に、低い熱膨張率を有している。また、本発明に係るヒータの製造方法によれば、プリフォームにアルミニウムの溶湯を高圧で含浸させる高圧含浸工程を有しているので、グラファイト基アルミニウム複合材の支持体を形成できると共に、同時に溝部内のヒータ線もアルミニウムで埋めることができる。
したがって、本発明のヒータ及びその製造方法では、支持体の表面処理においてセラミックス膜等を形成しても、高温時にひびが発生し難く高い信頼性が得られると共に、高い熱伝導性によって効率的な加熱が可能になり、Ｓｉウエハ等の成膜加熱用、ＣＶＤ又はＰＶＤ装置用のヒータとして好適である。また、熱拡散率が高く、熱応答性が良いと共に均熱性に優れ、スループットを向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るヒータ及びその製造方法の第１実施形態において、ヒータを示す断面図である。
【図２】第１実施形態において、プリフォームを示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ線断面図（ｂ）である。
【図３】第１実施形態において、ヒータ線を設置したプリフォームを示す平面図（ａ）及びＢ−Ｂ線断面図（ｂ）である。
【図４】第１実施形態において、ヒータ線を設置したプリフォームを治具にセットした状態を示す断面図である。
【図５】第１実施形態において、治具にセットしたプリフォームを金型にセットした状態でアルミニウムの溶湯を流し込む工程を示す説明図である。
【図６】第１実施形態において、高圧含浸工程における高圧プレス工程を示す断面図である。
【図７】第１実施形態において、高圧含浸工程における取り出し工程を示す断面図である。
【図８】本発明に係るヒータ及びその製造方法の第２実施形態において、ヒータを示す断面図である。
【図９】第２実施形態において、治具にセットしたプリフォームを金型にセットした状態でアルミニウムの溶湯を流し込む工程を示す説明図である。
【図１０】第２実施形態において、高圧含浸工程における高圧プレス工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るヒータの第１実施形態を、図１から図７を参照しながら説明する。
【００１９】
本実施形態のヒータ１は、Ｓｉウエハ等の成膜加熱用、ＣＶＤ装置用又はＰＶＤ装置用などのヒータであって、図１に示すように、支持体２と、支持体２内に埋設されたヒータ線３とを備えている。
上記支持体２は、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されている。
【００２０】
また、支持体２の表面には、アルミニウム膜４が形成されている。
さらに、支持体２の下面には溝部２ａが形成されていると共に、溝部２ａ内にヒータ線３が配置されている。また、溝部２ａとヒータ線３との間には、アルミニウムが介在している。
支持体２は、円盤状に形成されており、溝部２ａが、支持体２の外周に沿って略円形状又は渦巻き状等に延在して配されている。すなわち、ヒータ線３も略円形状又は渦巻き状等に配されている。
【００２１】
上記ヒータ線３は、シースヒータであって、金属シースとしてはＳＵＳ（ステンレス）、アルミニウム又はインコネル（登録商標）等が採用可能である。
なお、このヒータ線３は、支持体２の下面中央部に一対の端子部３ａが突出した状態で設けられている。
【００２２】
上記支持体２を構成するグラファイト基アルミニウム複合材について、熱膨張、ヤング率、高温条件（寸法安定性が確保可能な温度）、熱伝導率、熱拡散率及びコスト（アルミニウムを１とした場合）について、セラミックス（ＡｌＮ）及びアルミニウム単体（Ａ１０５０）と比較したものを表１に示す。
この表１からわかるように、グラファイト基アルミニウム複合材は、熱膨張率がアルミニウム単体よりも大幅に低いと共に、熱伝導率がセラミックス（ＡｌＮ）よりも高い。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
本実施形態のヒータ１では、支持体２表面のアルミニウム膜４の熱膨張率が２０ｐｐｍ／ｋ程度であるが、内部の支持体２を構成するグラファイト基アルミニウム複合材の熱膨張率が小さいため、アルミニウム膜４の伸びを抑制することができ、実際の熱膨張率が９〜１０ｐｐｍ／ｋ程度となる。
【００２５】
次に、本実施形態のヒータ１を製造する方法は、図２から図７に示すように、溝部２ａが形成されたプリフォーム５をグラファイトで作製する工程と、溝部２ａ内にヒータ線３を設置する工程と、プリフォーム５にアルミニウムの溶湯を高圧で含浸させ、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成された支持体２を作製する高圧含浸工程とを有している。
また、ヒータ１の製造方法では、上記高圧含浸工程の際に、支持体２の表面にアルミニウム膜４を形成する工程を有している。
【００２６】
本実施形態の製造方法では、まず図２に示すように、グラファイト製のプリフォーム５を円盤状に作製する。また、このプリフォーム５の一方の面には、溝部２ａをヒータ線パターンに沿って形成する。次に、図３に示すように、このプリフォーム５の溝部２ａ内にヒータ線３を設置する。このとき、プリフォーム５の中央部には、ヒータ線３の一対の端子部３ａを突出状態に設置しておく。
なお、プリフォーム５を構成するグラファイト特性は、等方性グラファイトであって、体積率Ｖｆ：８０〜８５％、厳密度１．７５〜１．８５ｇ／ｃｍ３、熱伝導率１３０〜１４０ｗ／ｍ・ｋ、熱膨張率４〜５ｐｐｍ／ｋのものを使用している。
【００２７】
このようにヒータ線３を設置したプリフォーム５を、図４に示すように、溝部２ａ側（一方の面側）を下側にして鉄製の板状ベースである治具７上にセットする。この治具７の上面には、ヒータ線３の端子部３ａ用に一対の逃げ穴７ａが形成されており、これら逃げ穴７ａ内に一対の端子部３ａを差し込んでプリフォーム５をセットする。また、このとき、プリフォーム５と治具７との間にスペーサとしてコマ６を設置し、プリフォーム５と治具７との間に隙間を設けておく。
【００２８】
次に、図５に示すように、治具７にセットした上記プリフォーム５を金型８内にセットし、溶湯アルミＡｌを金型８内に流し込み、治具７と共にプリフォーム５全体を溶湯アルミＡｌの中に浸す。このとき、コマ６によって空けられたプリフォーム５と治具７との隙間にも溶湯アルミＡｌが回り込むと共に、溝部２ａとヒータ線３との隙間にも溶湯アルミＡｌが入り込む。
なお、溶湯アルミＡｌのアルミニウムの種類としては、Ａ１０５０，ＡＣ３Ａ，Ａ５０５２などの純アルミニウム又はアルミニウム合金が用途に合わせて選択される。
【００２９】
さらに、図６に示すように、高圧プレスの押し子１０を金型８内に押し込み、金型８内に満たされた溶湯アルミＡｌを高圧でプレスすることで、プリフォーム５内に溶湯アルミＡｌを含浸させる。
すなわち、高圧でプレスされた溶湯アルミＡｌがプリフォーム５内のグラファイト間に介在する空隙に浸入して空隙を埋め、プリフォーム５がグラファイト基アルミニウム複合材で形成された支持体２となる。
【００３０】
溶湯アルミＡｌが冷えて硬化した後、図７に示すように、金型８のノックアウト９で、治具７及び支持体２を周囲のアルミニウム層４ａと共に押し上げて取り出す。さらに取り出した支持体２から治具７を取り外す。
このように取り出した支持体２の表面には、アルミニウム層４ａが厚く形成されているので、このアルミニウム層４ａを適切な膜厚（本実施形態では、膜厚２〜３ｍｍ）まで研磨してアルミニウム膜４を形成することで、図１に示す本実施形態のヒータ１が作製される。
【００３１】
このように本実施形態のヒータ１では、支持体２が、グラファイトにアルミニウムが含浸されたグラファイト基アルミニウム複合材で形成されているので、高い熱伝導性を有していると共に、低い熱膨張率を有している。すなわち、グラファイト内で断熱要因となっていた空隙（サイズが約１０〜２０μｍ）が、含浸されたアルミニウムで埋まっていることで、高い熱伝導率を得ることができる。また、グラファイトによってアルミニウム単体よりも熱膨張率が大幅に小さく抑えられ、表面に溶射でセラミックス膜を形成した場合でも熱膨張率差が小さくなり、高温時（４００℃程度）でもひびが発生することを抑制することができる。
【００３２】
また、支持体２の表面にアルミニウム膜４が形成されているので、支持体２表面全体の熱伝導性がさらに高くなると共に、グラファイト基アルミニウム複合材から発生するカーボンすすを防ぐことができる。また、グラファイト内に含浸しているアルミニウムと表面のアルミニウム膜４とが連続又は接触していることで、高い熱伝導性が得られる。特に、グラファイト内のアルミニウムと表面のアルミニウム膜４とが連続形成されていることで、アルミニウム膜４の高い界面強度が保持され、剥がれを防止することができる。さらに、グラファイト基アルミニウム複合材である支持体２の熱膨張率が小さいため、表面のアルミニウム膜４の伸びを抑制することができ、ひびの発生も抑制することができる。
【００３３】
また、溝部２ａとヒータ線３との間にアルミニウムが介在しているので、グラファイトに含浸しているアルミニウムだけでなく、溝部２ａとヒータ線３との間に介在するアルミニウムによって、ヒータ線３の熱をより効率的に支持体２に熱伝導させることができる。
【００３４】
さらに、本実施形態のヒータ１の製造方法では、プリフォーム５に溶湯アルミＡｌを高圧で含浸させる高圧含浸工程を有しているので、グラファイト内の空隙を埋めてアルミニウムが含浸されてグラファイト基アルミニウム複合材の支持体２を形成できると共に、同時に溝部２ａ内のヒータ線３もアルミニウムで埋めることができる。
【００３５】
また、高圧含浸工程の際に、支持体２の表面にアルミニウム膜４を形成する工程を有しているので、支持体２内に含浸したアルミニウムと表面のアルミニウム膜４とが連続した状態となり、上述したように、アルミニウム膜４の高い界面強度が得られ、剥がれを防止することができる。また、支持体２内のアルミニウムと表面のアルミニウム膜４とが連続していることで、高い熱伝導性が得られる。
【００３６】
次に、本発明に係るヒータの第２実施形態について、図８から図１０を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３７】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、支持体２の表面にアルミニウム膜４が形成されているのに対し、第２実施形態のヒータ２１では、図８に示すように、支持体２２の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材でセラミックス−アルミニウム複合層２４が形成されている点である。
また、第２実施形態のヒータの製造方法では、図９及び図１０に示すように、予めプリフォーム５の表面をセラミックス粉２４ａで覆い、高圧含浸工程の際に、アルミニウムの溶湯（溶湯アルミＡｌ）をセラミックス粉２４ａ間にも含浸させ、支持体２２の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層２４を形成している。
【００３８】
より具体的には、ヒータ線３を設置したプリフォーム５を、図９に示すように、溝部２ａ側（一方の面側）を下側にして鉄製容器２７上にセットする。この鉄製容器２７の上面には、ヒータ線３の端子部３ａ用に一対の逃げ穴が形成されており、これら逃げ穴内に一対の端子部３ａを差し込んでプリフォーム５をセットする。また、このとき、プリフォーム５と鉄製容器２７との間にスペーサとしてコマ６を設置し、プリフォーム５と鉄製容器２７との間に隙間を設けておく。なお、コマ６は、体積率（Ｖｆ）が５０％のＳｉＣで形成されている。
【００３９】
さらに、プリフォーム５全体を覆うように鉄製容器２７とプリフォーム５との間にセラミックス粉２４ａを詰める。
上記セラミックス粉２４ａは、例えばＳｉＣ粉である。ＳｉＣ粉としては、例えば＃６００と＃１５０との粉体を２：１の割合で混合したものを用いている。また、ＳｉＣ粉は、体積率（Ｖｆ）が５０〜６０％になるように詰めている。
【００４０】
上記セラミックス粉２４ａを詰めた状態で、鉄製容器２７を鉄製蓋部材２８で蓋をする。この鉄製蓋部材２８には、複数の貫通孔２８ａが形成されている。
上記鉄製容器２７にプリフォーム５をセットしセラミックス粉２４ａを詰めたものを金型８にセットした状態で、第１実施形態と同様に、溶湯アルミＡｌを金型８内に流し込む。このとき、鉄製蓋部材２８の貫通孔２８ａから溶湯アルミＡｌが鉄製容器２７内に流れ込み、セラミックス粉２４ａ間に浸透する。また、コマ６によって空けられたプリフォーム５と鉄製容器２７との隙間のセラミックス粉２４ａ間にも溶湯アルミＡｌが回り込むと共に、溝部２ａとヒータ線３との隙間にも溶湯アルミＡｌが入り込む。
【００４１】
さらに、図１０に示すように、高圧プレスの押し子１０を金型８内に押し込み、金型８内に満たされた溶湯アルミＡｌを高圧でプレスすることで、プリフォーム５内に溶湯アルミＡｌを含浸させる。
すなわち、高圧でプレスされた溶湯アルミＡｌがプリフォーム５内のグラファイト間に介在する空隙に浸入して空隙を埋め、プリフォーム５がグラファイト基アルミニウム複合材で形成された支持体２２となる。
【００４２】
また、溶湯アルミＡｌが冷えて硬化すると、支持体２２の表面には、セラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層２４が形成される。このセラミックス−アルミニウム複合層２４は、ＳｉＣ−Ａｌ複合層である。
溶湯アルミＡｌが硬化後、金型８のノックアウト９で、鉄製容器２７及び支持体２２を押し上げて取り出す。さらに鉄製容器２７から鉄製蓋部材２８を取り外すと共に支持体２２を取り出す。
【００４３】
このように作製されたヒータ２１は、表面のセラミックス−アルミニウム複合層２４が熱膨張率６〜７ｐｐｍ／ｋであり、支持体２２のグラファイト基アルミニウム複合材の熱膨張率７〜８ｐｐｍ／ｋとほぼ同じである。なお、セラミックス−アルミニウム複合層２４の他の特性は、密度３．０ｇ／ｃｍ３、曲げ３５０ＭＰａ、ヤング率２４０ＧＰａ、熱伝導率２６０Ｗ／ｍ・ｋである。
【００４４】
なお、他のセラミックス−アルミニウム複合層としては、ホウ酸アルミニウム粉を用いたアルミニウムとホウ素との複合材で形成されたものや、アルミナ粉を用いたアルミナ−アルミニウム複合材で形成されたもの等が採用可能である。
【００４５】
このように第２実施形態のヒータ２１では、支持体２２の表面にセラミックス−アルミニウム複合層２４が形成されているので、グラファイト基アルミニウム複合材よりも高剛性かつ高強度のセラミックス−アルミニウム複合層２４により支持体２２を補強することができる。特に、セラミックス−アルミニウム複合層２４はアルミニウム膜よりも熱膨張率が低く、支持体２２との熱膨張率差が小さくなって内部応力の発生を抑制することができる。また、支持体２２表面全体の熱伝導性がさらに高くなると共に、グラファイト基アルミニウム複合材から発生するカーボンすすを防ぐことができる。
【００４６】
また、グラファイト内に含浸しているアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層２４のアルミニウムとが連続又は接触していることで、高い熱伝導性が得られる。特に、グラファイト内のアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層２４のアルミニウムとが連続形成されていることで、セラミックス−アルミニウム複合層２４の高い界面強度が保持され、剥がれを防止することができる。また、セラミックス−アルミニウム複合層２４が支持体２２の表面に形成されているので、支持体２２表面にセラミックス溶射をする必要も無くなる。
【００４７】
特に、上記セラミックスが、ＳｉＣであるので、セラミックス−アルミニウム複合層２４がグラファイト基アルミニウム複合材とほぼ同じ熱膨張率のＳｉＣ−Ａｌ複合材となり、支持体２２との間で熱膨張率差が生じ難く、内部応力の発生を極力抑制することができる。
【００４８】
さらに、第２実施形態のヒータ２１の製造方法では、予めプリフォーム５の表面をセラミックス粉２４ａで覆い、高圧含浸工程の際に、アルミニウムの溶湯をセラミックス粉２４ａ間にも含浸させ、支持体２２の表面にセラミックスとアルミニウムとの複合材によるセラミックス−アルミニウム複合層２４を形成するので、支持体２２内に含浸したアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層２４のアルミニウムとが連続した状態となり、セラミックス−アルミニウム複合層２４の高い界面強度が得られ、剥がれを防止することができる。また、支持体２２内のアルミニウムと表面のセラミックス−アルミニウム複合層２４のアルミニウムとが連続していることで、高い熱伝導性が得られる。
【００４９】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１，２１…ヒータ、２，２２…支持体、２ａ…溝部、３…ヒータ線、４…アルミニウム膜、５…プリフォーム、２４…セラミックス−アルミニウム複合層、２４ａ…セラミックス粉、Ａｌ…溶湯アルミ
【図１】
0006611347.tif 000003
【図２】
0006611347.tif 000004
【図３】
0006611347.tif 000005
【図４】
0006611347.tif 000006
【図５】
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【図６】
0006611347.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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