(57)【要約】【課題】  ガス経路毎の噴出口から噴出されるガス噴出量を均一にし、反応膜の堆積を低減する加熱装置を提供する。【解決手段】加熱装置１００は、ガス噴出口１２ｈが形成された基板加熱面１０ａと、ガスが供給されるガス供給口１８とを有し、抵抗発熱体１１が埋設されたセラミックスを含む材料によって構成される基体１０と、ガス供給口１８からガス噴出口１２ｈまで連通し、基体１０内に形成されたガス経路１２と、ガス経路１２の断面積を可変とする調整部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス噴出口が形成された基板加熱面側と、ガスが供給されるガス供給口とを有し、抵抗発熱体が埋設され、セラミックを含む材料によって構成される基体と、
前記ガス供給口から前記ガス噴出口まで連通し、前記基体内に形成されたガス経路と、
前記ガス経路の断面積を可変とする調整部とを備えることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記基体は、前記基体の外部から前記ガス経路に連通する挿入孔を備え、
前記調整部は、前記挿入孔から前記ガス経路内に挿入される挿入部分を備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記基体は、板状の形状を有し、
前記ガス経路は、前記基板加熱面に沿って延びる第１ガス経路を備え、
前記挿入孔は、前記基板加熱面と反対側の裏面から前記第１ガス経路に連通することを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記基体は、板状の形状を有し、
前記ガス噴出口は、前記基板加熱面の外周部に配置され、
前記ガス経路は、前記基板加熱面に対して略垂直方向に延びる第２ガス経路を備え、
前記挿入孔は、前記基体の側面から前記第２ガス経路に連通することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記挿入部分は、前記挿入孔と略等しい断面を有する柱状の形状であることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記挿入部分及び前記挿入孔は、らせん状の溝を備えることを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記挿入部分は、セラミックスであることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造工程や液晶製造工程では、基板を加熱するために加熱装置が用いられている。このような加熱装置としては、腐食性ガスを使用することが多いＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、ドライエッチング装置などが挙げられる。このような加熱装置の基体には、耐腐食性の観点からセラミックスが用いられることが一般的である。
【０００３】
このような半導体製造工程や液晶製造工程では、加熱装置の基板加熱面に載置された基板の外周部に反応膜が堆積することがあった。ここで、基板は、基板加熱面と接着しないが、反応膜は、基板加熱面と接着してしまう場合があった。これにより、基板加熱面から基板を離す際に、反応膜が基板加熱面から剥がれにくく、反応膜と基板加熱面との間に発生する応力によって、反応膜に欠けやヒビが生じることがあった。更には、基板にも欠けやヒビが生じることがあった。
【０００４】
そこで、基板加熱面にガス噴出口を複数設け、ガス噴出口からガスを噴出することにより、基板の外周部に反応膜が堆積することを防ぐ試みがあった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開2002−93894号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ガス噴出口からのガス噴出量を増加させると、反応膜の堆積を低減することができるが、基板の成長膜の生成等に影響を及ぼしてしまうため、ガス噴出量を安易に増加させることはできない。そこで、各ガス噴出口からのガス噴出量は、反応膜の堆積を低減し、且つ成長膜の生成等に影響がでない量であることが好ましい。
【０００６】
しかしながら、上述した発明によれば、焼成されたセラミックの加熱装置内に切削加工等で複数のガス経路を形成するため、ガス経路の加工精度を高めることが困難である。すなわち、各ガス経路の断面積を均一にすることが困難であり、各ガス噴出口からのガス噴出量にばらつきが生じる。従って、一つのガス噴出口からのガス噴出量を最適な量にしても、他のガス噴出口からのガス噴出量が最適とならない場合がある。又、一度、ガス経路を加工作成してしまった後では、ガス噴出量を調整することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、ガス経路毎の噴出口から噴出されるガス噴出量を均一にし、基板の成長膜の生成等に影響を与えることなく反応膜の堆積を低減する加熱装置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】
【０００８】
本発明の加熱装置は、ガス噴出口が形成された基板加熱面と、ガスが供給されるガス供給口とを有し、抵抗発熱体が埋設され、セラミックを含む材料によって構成される基体と、ガス供給口からガス噴出口まで連通し、基体内に形成されたガス経路と、ガス経路の断面積を可変とする調整部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このような加熱装置によれば、ガス経路の断面積を可変とする調整部を備えることにより、調整部によってガス経路の断面積を調整することができる。従って、ガス経路毎の噴出口から噴出されるガス噴出量を均一にすることができ、基板の成長膜の生成等に影響を与えることなく、反応膜の堆積を低減することができる。
【００１０】
基体は、基体の外部からガス経路に連通する挿入孔を備え、調整部は、挿入孔からガス経路内に挿入される挿入部分を備えることが好ましい。
【００１１】
これによれば、導入孔を介して挿入部分を抜き差しすることにより、挿入孔と連通する領域のガス経路の断面積を容易に調整することができる。
【００１２】
基体は、板状の形状を有し、ガス経路は、基板加熱面に沿って延びる第１ガス経路を備え、挿入孔は、基板加熱面と反対側の裏面から第１ガス経路に連通することが好ましい。
【００１３】
これによれば、基板加熱面に沿って延びる第１ガス経路を流れるガス噴出量を調整部によって調整することができる。これにより、基板加熱面へのガス噴出量の調整をすると同時に、基体の温度分布を調整することができる。
【００１４】
また、挿入孔が基体の裏面に連通することにより、基体の裏面側からガス経路の断面積を調整することができる。従って、基板を基板加熱面に配置する際に、調整部が妨げとならない。
【００１５】
基体は、板状の形状を有し、ガス噴出口は、基板加熱面側の外周部に配置され、ガス経路は、基板加熱面に対して略垂直方向に延びる第２ガス経路を備え、挿入孔は、基体の側面から第２ガス経路に連通することが好ましい。
【００１６】
これによれば、ガス噴出口が、基板加熱面の外周部に配置され、挿入孔が、基体の側面から第２ガス経路に連通することにより、ガス噴出口に近い位置でガス噴出量を調整することができる。これにより、基板周辺の反応膜の堆積を更に低減することができる。また、基体の側面に挿入孔を設けることにより、第１ガス経路の加工を容易にすることができる。
【００１７】
挿入部分は、挿入孔と略等しい断面を有する柱状形状であることが好ましい。
【００１８】
これによれば、挿入部分が挿入孔と略等しい断面を有する柱状形状であることにより、挿入孔からのガスの漏洩を低減することができる。また、挿入部分が柱状であることにより、挿入部分を抜き差ししても挿入孔から挿入部分が外れにくく、ガス経路の容積を容易に変更することができる。これにより、ガス噴出量をより簡単に調整することができる。
【００１９】
挿入部分及び挿入孔は、らせん状の溝を備えることが好ましい。
【００２０】
これによれば、挿入部分及び挿入孔が、らせん状の溝を備えることにより、ガス経路の断面積の微調整を可能とする。また、らせん状の溝を備えることにより、挿入部材が脱落することを防止することもできる。
【００２１】
挿入部分は、セラミックスであることが好ましい。
【００２２】
これによれば、基体と挿入部分との熱膨張係数を近くにすることができるため、温度変化による変形の影響を低減することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ガス経路毎の噴出口から噴出されるガス噴出量を均一にし、基板の成長膜の生成等に影響を与えることなく反応膜の堆積を低減する加熱装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意するべきである。
【００２５】
したがって、具体的な寸法など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ことは勿論である。
【００２６】
〔加熱装置〕
図１に示すように、加熱装置１００は、基体１０と、挿入部材１４と、給電部材１５と、絶縁部材１６と、管状部材１７とを備える。
【００２７】
加熱装置１００は、給電部材１５から抵抗発熱体１１に電力を印加することにより、基板加熱面１０ａを加熱し、基板加熱面１０ａの上に載置される基板を加熱する。
【００２８】
基体１０は、基板加熱面１０ａと、抵抗発熱体１１と、ガス噴出口１２ｈと、ガス供給口１８と、ガス経路１２と、挿入孔１３とを備える。
【００２９】
基体１０は、円盤状等の板状のものを用いることができる。基体１０は、セラミックス、又はセラミックスと金属の複合材料等により構成される。例えば、基体１０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化珪素（ＳｉＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）等の焼結体、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、アルミニウム合金−窒化アルミニウムコンポジット、アルミニウム合金−ＳｉＣコンポジット等により構成できる。基体１０には、酸化イットリウム等を焼結助剤として含むことができる。但し、基体１０を形成する上述した主成分の原料以外の成分総量は、５％以下であることが好ましい。基体１０は、給電部材１５を挿入するための穴を有する。
【００３０】
基板加熱面１０ａには、シリコン基板やガラス基板等の基板が載置される。基板加熱面１０ａの外周部には、ガス噴出口１２ｈが形成される。
【００３１】
基体１０は、内部に抵抗発熱体１１が埋設されている。抵抗発熱体１１は、ニオブ、モリブデン、タングステン等を用いることができる。抵抗発熱体１１は、線状、コイル状、帯状、メッシュ状、膜状等の物を用いることができる。
【００３２】
ガス経路１２は、基体１０内部に形成され、基体１０の外部よりガスを供給するガス供給口１８から基板加熱面１０ａのガス噴出口１２ｈまで連通する。具体的には、ガス経路１２は、基板加熱面１０ａに沿って延びる第１ガス経路１２ａと、基板加熱面１０ａに対して略垂直方向に延びる第２ガス経路１２ｂとを備え、ガス供給口１８から、第１ガス経路１２ａ、第２ガス経路１２ｂを経由してガス噴出口１２ｈまで連通する。
【００３３】
ガス経路１２は、基体１０内部で抵抗発熱体１１よりも下側に形成されることが好ましい。
【００３４】
ガス噴出口１２ｈは、基板加熱面１０ａの外周部に形成される。
【００３５】
ガス供給口１８は、基体１０の裏面１０ｂの中央部に備えられる。
【００３６】
挿入孔１３ａは、基体１０の裏面１０ｂに備えられる。また、挿入孔１３ｂは、基体１０の側面１０ｃに備えられる。挿入孔１３ｂは、第１ガス経路１２ａの延長線上に設けられることが好ましい。
【００３７】
挿入孔１３ａ、の直径は、１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００３８】
挿入孔１３ａ、１３ｂは、挿入部材１４の挿入部分（後述するように挿入部分１４１は、柱状の形状である。図１では不図示。）と略等しい断面を有する。
【００３９】
挿入部材１４ａは、挿入孔１３ａに挿入される挿入部分を備え、挿入部材１４ｂは、挿入孔１３ｂに挿入される挿入部分を備える。なお、以下において挿入部材１４ａ及び挿入部材１４ｂを総称して挿入部材１４とする。
【００４０】
挿入部材１４は、挿入孔１３ａ、１３ｂと、ガス経路１２の一部を遮り挿入孔１３ａ、１３ｂと略等しい断面を有する柱状の挿入部分を有する。
【００４１】
挿入部材１４は、セラミックス、セラミックスと金属の複合材料等により構成できる。挿入部材１４は、基体１０と同じ材料により構成されることが好ましい。
【００４２】
給電部材１５は、抵抗発熱体１１に電力を供給する。給電部材１５は、抵抗発熱体１１と接続されている。給電部材１５は、Ni、Al、Cu、合金等で形成される。給電部材１５の形状は、ロッド状であり、抵抗発熱体１１と、ロウ接合等で接続されている。給電部材１５は、絶縁部材１６で覆われている。絶縁部材１６は、セラミックスにより形成されることが好ましい。
【００４３】
管状部材１７は、基体１０を支持する。管状部材１７は、中空形状の円筒等であり、その管内に給電部材１５を収容する。管状部材１７は、基体１０の裏面１０ｂに接合されている。管状部材１７は、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウム等で形成される。
【００４４】
図２は、図１の加熱装置の平面図を示している。なお、図２は、ガス経路１２を明瞭にするために抵抗発熱体１１、管状部材１７等を一部省略する。
【００４５】
ガス経路１２は、基板加熱面１０ａの略中心部のガス供給口１８から放射方向に向けて形成される。この際、ガス経路１２は、隣接するガス経路１２が互いになす角度が均等になるように形成される。例えば、１つのガス経路１２と、隣接するガス経路１２とのなす角度がほぼ４５度になる。ガス経路１２の直径は、２〜４ｍｍであることが好ましい。
【００４６】
挿入孔１３ａは、基板加熱面１０ａの中心から外周部までの距離の３０％の位置に備えられることが好ましい。
【００４７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、挿入部材１４の一例をそれぞれ示す。
【００４８】
図３（ａ）に示すように、挿入部材１４は、基体１０に設けられた挿入孔（挿入孔１３ａまたは挿入孔１３ｂ）と略等しい断面を有する柱状の挿入部分１４１と、挿入部分１４１を支持する支持部１４２とを有する。
【００４９】
図３（ｂ）に示すように、挿入部材１４は、らせん状の溝を備えた溝部分１４３と、溝部分１４３を支持する支持部１４４とを有する。溝部分１４３は、らせん状の溝を備えた挿入孔（挿入孔１３ａまたは挿入孔１３ｂ）と螺合することが好ましい。
【００５０】
以上説明した本発明に係る加熱装置１００は、加熱装置１００の管状部材１７の下からガスが供給され、ガス経路１２を通じて基体１０にガスを供給することにより、基板周辺に堆積する反応膜の形成を低減することができる。また、ガスによる熱伝達により、基板加熱面１０ａ内の熱伝達を更に均一にすることができる。ガスは、公知のガス、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン、ヘリウムとアルゴンの混合ガスなどを１ａｔｍ、0 ℃換算して０．５〜２０Ｌ/ｍｉｎで流すことが好ましい。
【００５１】
このような加熱装置１００によれば、ガス経路１２の断面積を可変させる調整部を備えることにより、ガス経路１２毎のガス噴出口１２ｈから噴出されるガス噴出量を均一にすることができる。これにより、反応膜の堆積を低減することができる。
【００５２】
調整部は、ガス経路１２に通じる挿入孔１３ａ、１３ｂに挿入される挿入部分を備えることにより、加熱装置１００の外部からガス噴出量の調整を可能とし、基板加熱面１０ａへのガス噴出を直接確認しながら調整することができる。
【００５３】
特に、ガス経路１２は、基板加熱面１０ａに沿って延びる第１ガス経路１２ａを備えることにより、各第１ガス経路１２ａを流れるガス噴出量を均一にすることができる。これにより、基板加熱面１０ａへのガス噴出量の調整をすると同時に、基体１０の温度分布を調整することができる。
【００５４】
また、裏面１０ｂの挿入孔１３ａからガス噴出量を調整できることにより、基板を基板加熱面１０ａに配置する際に調整部が妨げとならない。
【００５５】
ガス経路１２は、基板加熱面１０ａに対して略垂直方向に延びる第２ガス経路１２ｂを備えることにより、ガス噴出口１２ｈに近い位置でガス噴出量を調整することができる。これにより、基板周辺の反応膜の堆積を更に低減する事ができる。
【００５６】
挿入部分１４１が、挿入孔１３ａ、１３ｂと略等しい断面を有する柱状形状であることにより、挿入孔１３ａ、１３ｂからのガスの漏洩を低減することができる。また、ガス噴出量をより簡単に調整することができる。
【００５７】
挿入部分１４１及び挿入孔１３ａ、１３ｂは、らせん状の溝を備えることにより、ガス経路１２の断面積の微調整を可能とする。また、挿入部材１４が脱落することを防止することもできる。
【００５８】
また、挿入部材１４は、基体１０と同じ材料により構成されることにより、基体１０と挿入部材１４との熱膨張係数を近くにすることができるため、温度変化による変形の影響を低減することができる。これにより、ガス噴出量の調整の精度を更に高めることができる。
【００５９】
基板加熱面１０ａの表面粗さ（Ｒａ）は、０．０１μｍ〜６．３μｍであることにより、基板加熱面１０ａと基板とを適切に接触させて、基板温度を均一に保つことができる。
【００６０】
基体１０内部に抵抗発熱体１１が埋設されていることにより、抵抗発熱体１１の劣化を防止でき、その耐久性を向上できる。
【００６１】
ガス経路１２は、基体１０内部で抵抗発熱体１１よりも下側に形成されるにより、ガス経路１２を流れるガスによって、抵抗発熱体１１が発する熱に影響を及ぼさない。これにより、抵抗発熱体１１の熱が影響を受けずに基板加熱面１０ａへ伝わる。
【００６２】
ガス経路１２は、基板加熱面１０ａの周囲に形成されることにより、基板加熱面１０ａに載置される基板で反応膜がもっとも形成されやすい基板の外周部にガスを供給することができ、反応膜の堆積をより低減することができる。
【００６３】
また、ガス経路１２の直径は、２〜４ｍｍであることにより、反応膜の堆積を低減するガス噴出量を安定させることができる。
【００６４】
挿入孔１３ａは、裏面１０ｂの中心から挿入孔１３ａまでの距離が、基板加熱面１０ａの中心から外周部までの距離に対して３０％の位置に備えられることにより、ガス経路１２のガス噴出量を挿入部材１４で調整することで、基体１０の温度分布を効果的に調整することができる。
【００６５】
挿入孔１３ａ、１３ｂの直径は、ガス経路１２の直径に対して４０〜４００％であることにより、挿入部材１４によって調整されるガス経路１２の断面積を最適化できる。
【００６６】
絶縁部材１６は、セラミックスにより形成されることにより、絶縁性、断熱性を有することができる。これにより、給電部材１５の周辺にある部材への影響を低減することができる。
【００６７】
また、管状部材１７は、基体１０の材質と同種とすることが好ましい。これによれば、基体１０と管状部材１７との接合部分において、熱膨張係数差等に起因する熱応力が発生することを防止でき、強固に管状部材１７を接合できる。また、基体１０および管状部材１７０からなる形状を１体形成することも可能である。
【００６８】
〔加熱装置の製造方法〕  
このような加熱装置１００は、基板加熱面１０ａと、抵抗発熱体１１とを有する基体１０を形成する工程と、基体１０にガス噴出口１２ｈと、ガス供給口１８とを有するガス経路１２と、挿入孔１３ａ、１３ｂとを形成する工程と、挿入部材１４を形成する工程とによって製造できる。
【００６９】
セラミックスの基体１０を形成し、ガス経路１２と挿入孔１３ａ、１３ｂとを形成する場合を例にとって説明する。
【００７０】
まず、基体１０を以下のように作製する。基体１０のセラミックス原料粉末に、バインダ、必要に応じて、有機溶剤、分散剤等を添加して混合し、スラリーを作製する。セラミックス原料粉末は、主成分となるセラミックスの粉末と、焼結助剤とバインダとを含むことができる。例えば、窒化アルミニウム粉末を主成分とし、酸化イットリウム粉末などを焼結助剤として添加する。但し、主成分の原料以外の成分総量は、５％以下であることが好ましい。セラミック原料粉末をボールミル等により混合する。
【００７１】
得られたスラリーを噴霧造粒法等により造粒して造粒顆粒を得る。得られた造粒顆粒を、金型成形法、ＣＩＰ（Cold  Isostatic  Pressing）法、スリップキャスト法等の成形方法により成形する。
【００７２】
次に成形体上に抵抗発熱体１１を形成する。例えば、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステンカーバイド（ＷＣ）等の高融点材料の粉末を含む印刷ペーストを調整し、成形体にスクリーン印刷法等により所定のパターン形状となるように印刷して、抵抗発熱体１１を形成できる。
【００７３】
抵抗発熱体１１が形成された成形体上に、同様にして得た成形体を積層し、一体的に焼成する。例えば、金型等に抵抗発熱体１１が形成された成形体をセットする。抵抗発熱体１１及び成形体上に、成形体作製時と同様にして準備した造粒顆粒を充填し、成形とその積層を同時に行うことができる。
【００７４】
そして、抵抗発熱体１１を埋設した成形体を、ホットプレス法や常圧焼結法等の焼成方法により一体に焼成し、一体焼結体の基体１０を作製することができる。例えば、得られた成形体を、セラミックスの種類に応じた雰囲気、焼成温度、焼成時間、焼成方法で焼成することができる。
【００７５】
例えば、セラミックス原料粉末として窒化アルミニウム粉末を使用した場合には、ホットプレス法を用いて、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中、１７００〜２２００℃で、約１〜１０時間保持することにより焼成できる。焼成中に加える圧力は、２０〜１０００ｋｇｆ/ｃｍ2とできる。これによれば、基体１０と抵抗発熱体１１との密着性を良好にできる。焼成温度は、１７５０〜２０５０℃であることが好ましく、圧力は５０〜２００ｋｇｆ/ｃｍ2であることが好ましい。最後に、得られた基体１０に、基板加熱面１０ａの平坦化加工や、抵抗発熱体１１に給電部材１５を接続するための給電部材１５用穴の穴あけ加工を施し、抵抗発熱体１１の一部を予め露出させる。そして、基体１０の裏面１０ｂから機械加工でガス供給口１８を形成する。
【００７６】
次に、基体１０にガス経路１２を穴あけ加工等で形成する。手順として、ガス供給口１８を起点として、外周方向に第１ガス経路１２ａと、そこから第２ガス経路１２ｂとを形成する。具体的には、ガス供給口１８から基体１０の外周方向に隣り合うガス経路１２となす角度が均等になるように第１ガス経路１２ａを形成する。この際、ガス経路１２は、抵抗発熱体１１の下に形成する。そして、基板加熱面１０ａから第１ガス経路１２ａに向けて第２ガス経路１２ｂを機械加工で形成する。ガス経路１２は、基板の外周に沿って、例えば直径３ｍｍで形成する。
【００７７】
また、基板をリフトアップするための貫通孔等も同様にして加工する。ガス噴出口１２ｈは、基板加熱面１０ａに対して垂直に加工することが好ましい。
【００７８】
次に、挿入孔１３ａを基板加熱面１０ａに穴あけ加工等で形成する。同様にして、側面１０ｃの挿入孔１３ｂを穴あけ加工等で形成する。
【００７９】
次に、挿入部材１４を以下のように作製する。挿入部材１４のセラミックス原料粉末に、バインダ、必要に応じて、有機溶剤、分散剤等を添加して混合し、スラリーを作製する。セラミックス原料粉末は、主成分となるセラミックスの粉末と、焼結助剤とバインダとを含むことができる。例えば、窒化アルミニウム粉末を主成分とし、酸化イットリウム粉末などを焼結助剤として添加する。但し、主成分の原料以外の成分総量は、５％以下であることが好ましい。セラミック原料粉末をボールミル等により混合する。
【００８０】
得られたスラリーを噴霧造粒法等により造粒して造粒顆粒を得る。得られた造粒顆粒を、金型成形法、ＣＩＰ（Cold  Isostatic  Pressing）法、スリップキャスト法等の成形方法により成形する。得られた成形体を、セラミックスの種類に応じた雰囲気、焼成温度、焼成時間、焼成方法で焼成することにより、挿入部材１４を作製できる。
【００８１】
例えば、セラミックス原料粉末として窒化アルミニウム粉末を使用した場合には、ホットプレス法を用いて、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中、１７００〜２２００℃で、約１〜１０時間保持することにより焼成できる。焼成中に加える圧力は、２０〜１０００kgｆ/ｃｍ2とできる。焼成温度は、１７５０〜２０５０℃であることが好ましく、圧力は５０〜２００kgｆ/ｃｍ2であることが好ましい。
【００８２】
焼成体となった挿入部材１４に挿入部分１４１、または溝部分１４３を機械加工により形成することが好ましい。また、挿入部分１４１または溝部分１４３は、更にその先端をテーパー状に加工ことがより好ましい。
【００８３】
このような基体１０及び挿入部材１４の作製と並行して、管状部材１７を作製する。管状部材１７は、基体１０を作製した場合と同様にして、造粒顆粒を準備し、管状の成形体を作製し、得られた成形体を例えば窒素ガス中で常圧焼成することにより作製できる。管状部材１７は、基体１０の作製に用いたセラミックス原料粉末と同じ材質の原料粉末を使用して作製することが好ましい。
【００８４】
次に、基体１０の裏面１０ｂと、管状部材１７とを例えば、かしめ、溶接、ロウ付け、はんだ付け等で接合する。裏面１０ｂと管状部材１７は、固相接合法や固液相接合法等によって接合することもできる。具体的には、裏面１０ｂの接合面、又は、管状部材１７の接合面の少なくとも１つに、裏面１０ｂや管状部材１７の材質に応じた接合剤を塗布する。そして、裏面１０ｂと管状部材１７の接合面同士を貼り合わせ、裏面１０ｂや管状部材１７の材質に応じた雰囲気、温度で熱処理を行うことにより、接合できる。このとき、接合面と垂直な方向から裏面１０ｂと管状部材１７とを押しつけるように加圧してもよい。
【００８５】
例えば、基体１０及び管状部材１７が窒化アルミニウム焼結体の場合、接合剤として希土類化合物等を塗布し、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中で、１５００〜２０００℃で、１〜１０時間保持することにより接合を行うことができる。また、基体１０および管状部材１７０からなる形状を１体形成することも可能である。
【００８６】
以上説明したように、加熱装置１００の製造方法によれば、抵抗発熱体１１を有する基体１０を形成する工程と、基体１０に基体１０の外部よりガスを供給するガス供給口１８からガス噴出口１２ｈまで連通する複数のガス経路１２を形成する工程と、基体１０の外部よりガス経路１２の断面積を可変とする調整部を形成する工程とを含むことにより、ガス経路１２毎のガス噴出量の調整をすることができる加熱装置１００を得ることができる。
【００８７】
〔その他の実施形態〕
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及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形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００８８】
例えば、基体１０の外部よりガス経路１２の断面積を可変とする調整部の例として挿入部材１４を記したが、断面積を可変とするためにガス供給口１８より、球状の詰め物をすることによりガス経路１２の一部を遮ることもできる。
【００８９】
また、図１の挿入部材１４ａと、挿入部材１４ｂとは、必ずしも一致せず、挿入部材１４ａが図３（ａ）に示す挿入部分１４１を備え、挿入部材１４ｂが図３（ｂ）に示す溝部分１４３を備えていてもよい。
【００９０】
また、周辺部材である抵抗発熱体１１と、基板加熱面１０ａは、エンボス、溝等備えてもよい。給電部材１５の形状は、ロッド形状の他に、円柱、ケーブル、板、ひも状の織物、円筒形状などでもよい。給電部材１５は、ロウ接合、溶接、共晶、かしめ、嵌め合い、ネジ止め等で接続されていればよい。
【００９１】
また、管状部材１７を接合せずに基体１０と給電部材１５とからなる加熱装置１００としてもよい。
【００９２】
製造方法においては、抵抗発熱体１１の形成は、成形体上に高融点材料の箔、線状、コイル状、帯状のバルク体を載置することによって形成することもできる。あるいは、物理的蒸着法や化学的蒸着法により、高融点材料の薄膜を形成してもよい。
【００９３】
また、成形体の積層方法として造粒顆粒を用いて成形体を作製し、成形体及び抵抗発熱体１１上に載置してプレス成形することにより、成形体を積層してもよい。
【００９４】
また、給電部材１５と抵抗発熱体１１端部との接続では、抵抗発熱体１１端部に電気的に接続する金属端子を配しておいて、この金属端子を露出させて、給電部材１５と接続させても良い。
【００９５】
挿入部材１４は、機械加工により挿入部分１４１、または溝部分１４３を加工するのではなく、金型等により挿入部分１４１、または溝部分１４３有する一体物の焼成体としてもよい。これらにより、挿入孔１３ａ、１３ｂと嵌合することでガス経路１２の断面積の可変を更に簡単に行うことができ、ガス噴出量をより簡単に且つ、ガス噴出量の調整の精度を高くすることができる。
【００９６】
挿入部材１４は、セラミックスだけでなく、金属、セラミックスと金属の複合材料等により形成しても構わない。
【００９７】
従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【実施例】
【００９８】
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００９９】
まず、基体１０を以下のように作製した。基体１０のセラミックス原料粉末として窒化アルミニウム粉末に、バインダ、焼結助剤として酸化イットリウムを加え、ボールミルを用いて混合した。得られたスラリーを噴霧造粒法等により造粒して造粒顆粒を得た。得られた造粒顆粒を、金型成形法により円板状に成形した。更に予めコイル状に形成したモリブデン製の抵抗発熱体１１を板状成形体上に配設して、その上に、再び上記造粒顆粒を充填してプレス成形を行った。そして、抵抗発熱体１１が、一体に成形された窒化アルミンニウム成形体をカーボン製のサヤにセットし、ホットプレス法により焼成した。具体的には、２００ｋｇｆ／ｃｍ2で加圧しながら、窒素加圧雰囲気で、１８００℃で２時間保持して一体に焼成した。
【０１００】
得られた基体１０に、基板加熱面１０ａの平坦化加工や、給電部材１５用穴の穴あけ加工等を施し、抵抗発熱体１１の一部を予め露出させた基体１０の大きさは、直径２３７ｍｍ、厚さ１８ｍｍとした。管状部材１７の大きさは、外径５５ｍｍ、内径４５ｍｍ、長さ１６９ｍｍとした。
【０１０１】
次に、基体１０の裏面１０ｂから機械加工で直径３ｍｍのガス供給口１８を基体１０の中央部に２箇所設けた。各ガス供給口１８から放射方向に４本ずつガス経路１２を形成した。ガス経路１２は基体１０の側面１０ｃから機械加工により直径３ｍｍで形成した。なお、ガス経路１２は埋設した抵抗発熱体１１よりも下面側に形成した。
【０１０２】
更に基板加熱面１０ａにガスを供給するためにガス経路１２に向けて直径３ｍｍのガス噴出口１２ｈを機械加工で形成した。ガス噴出口１２ｈの位置は、基板加熱面１０ａの外周側で８等分の位置に形成した。具体的には、１２時、１．５時、３時、４．５時、６時、７．５時、９時、１０．５時の位置に形成した。
【０１０３】
次に、基体１０の裏面１０ｂからガス経路１２に向けて挿入孔１３ａを形成した。同様にして、基体１０の側面１０ｃからガス経路１２に向けて挿入孔１３ｂを形成した。挿入孔１３ａ、１３ｂには、Ｍ３ネジの雌ねじである溝部分１４３を機械加工で形成した。
【０１０４】
次に、抵抗発熱体１１の一部を予め露出させた基体１０に、ニッケル製の端子を備える給電部材１５をロウ接合した。
【０１０５】
更に、基体１０と同様にして窒化アルミニウムの挿入部材１４を作製した。具体的には、窒化アルミニウム成形体を焼成後、Ｍ３ネジのねじである溝部分１４３を機械加工で形成して挿入部材１４を得た。こうしてできた挿入部材１４を挿入孔１３ａ、１３ｂに螺合することにより、容積を可変とする調整部を形成したガス経路１２を有する基体１０と、挿入部材１４とを備える加熱装置１００を得た。
【０１０６】
（評価方法）
得られた加熱装置１００について次のサンプル１、サンプル２の評価を行った。
【０１０７】
加熱装置１００のガス経路１２に窒素ガスを注入して、４２０℃に加熱し、基板加熱面１０ａの温度分布を放射温度計で測定した。基板加熱面１０ａは、１２時及び１．５時方向の領域が他領域に比べて低値であり、基板加熱面１０ａの最大温度と最小温度との差は、13℃であった。
【０１０８】
サンプル１は、加熱装置１００を一旦、降温させて、１２時及び１．５時方向に位置するガス経路１２に裏面１０ｂの挿入孔１３ａに螺合する挿入部材１４を調整した。これにより、ガス流入量を少なくし、ガス流入に伴うプレートの冷却影響を抑制調整した。更に、ガス経路１２にガスを注入して、各ガス噴出口１２ｈから噴出するガス量を風速計で測定し、均一となるよう基体１０の側面１０ｃの挿入孔１３ｂに螺合する挿入部材１４を調整した。
【０１０９】
サンプル２は、挿入部材１４による調整をしなかった。
【０１１０】
以上のサンプル１、２の加熱装置１００にシリコン基板を載置した。基板上面から高純度六フッ化タングステンガスを導入し、基板上にタングステン膜をＣＶＤ装置により形成した。また、バリアガスとしてガス経路１２に窒素ガスを注入した。
【０１１１】
（評価結果）
サンプル１では、シリコン基板の外周部にタングステン膜が形成されなかった。また、基板加熱面１０ａと、シリコン基板との境界にもタングステンの膜が形成されなかった。
【０１１２】
サンプル２では、シリコン基板の外周部にタングステン膜が形成された。また、基板加熱面１０ａとシリコン基板との境界にもタングステン膜が形成された。
【０１１３】
サンプル１及びサンプル２の違いを検討するために、サンプル１では、再度シリコン基板を載置せずに、ガス経路１２に窒素ガスを注入しつつ、４２０℃に加熱し、基板加熱面１０ａの温度分布を放射温度計で測定した。基板加熱面１０ａの最大温度と最小温度との差は、6℃となり、調整前に比べて面内温度分布均一性を改善できたことがわかった。
【０１１４】
これにより、サンプル１では、基板加熱面１０ａからシリコン基板を容易に離間させることができた。なお、サンプル２では、基板加熱面１０ａからシリコン基板を離間させようとしたところ、基板加熱面１０ａの境界のタングステン膜はがれを起点として、シリコン基板上のタングステン膜にもヒビが入ってしまった。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施形態に係る加熱装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る加熱装置を示す平面図の模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る加熱装置の挿入部材を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０…基体、１０ａ…基板加熱面、１０ｂ…裏面、１０ｃ…側面、１１…抵抗発熱体、
１２…ガス経路、１２ａ…第１ガス経路１２ａ…第２ガス経路、１２ｈ…ガス噴出口、
１３…挿入孔、１４…挿入部材、１４１…挿入部分、１４３…溝部分、１４２、１４４…支持部
１５…給電部材、１６…絶縁部材、１７…管状部材、１８…ガス供給口
【図１】
2007046141.tif 000003
【図２】
2007046141.tif 000004
【図３】
2007046141.tif 000005