特許第5791412号(P5791412)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5791412
(24)【登録日】2015年8月14日
(45)【発行日】2015年10月7日
(54)【発明の名称】セラミックヒーター
(51)【国際特許分類】
   H05B 3/18 20060101AFI20150917BHJP
   H05B 3/28 20060101ALI20150917BHJP
   H05B 3/74 20060101ALI20150917BHJP
【FI】
   H05B3/18
   H05B3/28
   H05B3/74
【請求項の数】10
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2011-162352(P2011-162352)
(22)【出願日】2011年7月25日
(65)【公開番号】特開2012-28332(P2012-28332A)
(43)【公開日】2012年2月9日
【審査請求日】2014年5月19日
(31)【優先権主張番号】61/367493
(32)【優先日】2010年7月26日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】000004064
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000017
【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】後藤 義信
【審査官】 土屋 正志
(56)【参考文献】
【文献】 特開2006−049844(JP,A)
【文献】 実開昭62−172007(JP,U)
【文献】 特開2010−109346(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H05B 3/18
H05B 3/28
H05B 3/74
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
円盤状のセラミック基体の中に抵抗発熱体が埋設されたセラミックヒーターであって、
前記セラミック基体の下面にて前記セラミック基体の側面から中央に向かって直線状に形成されたレール溝と、
該レール溝に沿ってスライド可能であり、該レール溝から脱落しないように前記レール溝の側壁と係止し合うセラミック製のスライド蓋と、
前記レール溝の上面にて前記レール溝の長手方向に沿って形成され、前記スライド蓋を開けると外部に露出した開空間となり、前記スライド蓋を閉じると外部と遮断された閉空間となるガイド溝と、
を備え
前記スライド蓋は、長手方向と直交する面で切断したときの形状が下辺よりも上辺の方が長い四角形状となっている、
セラミックヒーター。
【請求項2】
前記ガイド溝は、前記セラミック基体の外周付近の温度を測定する熱電対が通される熱電対通路である、
請求項1に記載のセラミックヒーター。
【請求項3】
前記熱電対は、先端部分が前記セラミック基体に弾性力によって押しつけられている、
請求項に記載のセラミックヒーター。
【請求項4】
前記熱電対は、前記ガイド溝に屈曲した状態で前記スライド蓋に押し込まれるようにして収納され、
前記弾性力は、前記熱電対が前記スライド蓋によって押された状態から元の状態に戻ろうとする復元力である、
請求項に記載のセラミックヒーター。
【請求項5】
前記弾性力は、前記熱電対の先端部分を前記セラミック基体に向かって付勢する付勢部材によって付与される、
請求項に記載のセラミックヒーター。
【請求項6】
前記ガイド溝は、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電線が通される給電線通路である、請求項1に記載のセラミックヒーター。
【請求項7】
前記ガイド溝は、所定のガスが流通するガス流通路である、請求項1に記載のセラミックヒーター。
【請求項8】
請求項1〜のいずれか1項に記載のセラミックヒーターであって、
前記セラミック基体の下面中央に取り付けられた中空形状のシャフトと、
前記ガイド溝に通じるように前記シャフトの外側にて上下方向に沿って形成されたチューブと、
を備えたセラミックヒーター。
【請求項9】
前記チューブは、少なくとも一部が凹部と凸部を備えた複数の短いパイプを連結することにより構成され、隣接する2つのパイプの一方の凹部に他方の凸部が挿入されている、請求項に記載のセラミックヒーター。
【請求項10】
前記チューブは、最上部にて、前記スライド蓋を閉じたときに該スライド蓋の終端部と
嵌合する嵌合溝を有している、請求項に記載のセラミックヒーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セラミックヒーターに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、セラミックヒーターが知られている。例えば、特許文献1に開示されたセラミックヒーターは、抵抗発熱体が埋設された円盤状のセラミック基体と、このセラミック基体の下面中央に取り付けられた中空形状のシャフトとを備えている。また、シャフトの内部には、抵抗発熱体へ電力を供給する給電部材と、セラミック基体の中央付近の温度を検出可能な熱電対とが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2005−166386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、従来のセラミックヒーターにおいて、セラミック基体の外周付近の温度を検出しようとすると、セラミック基体の中央から外周に向かってトンネル状の穴を穿設することが考えられるが、このような穴をセラミック基体に穿設することは困難であった。また、熱電対とは異なるが、ガス通路をセラミック基体の中央から外周に向かって穿設することも、同様に困難であった。
【0005】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、セラミック基体の中央から外周に向かう通路を備えたセラミックヒーターを簡単な作業で得られるようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のセラミックヒーターは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【0007】
すなわち、本発明のセラミックヒーターは、
円盤状のセラミック基体の中に抵抗発熱体が埋設されたセラミックヒーターであって、
前記セラミック基体の下面にて前記セラミック基体の側面から中央に向かって直線状に形成されたレール溝と、
該レール溝に沿ってスライド可能であり、該レール溝から脱落しないように前記レール溝の側壁と係止し合うセラミック製のスライド蓋と、
前記レール溝の上面にて前記レール溝の長手方向に沿って形成され、前記スライド蓋を開けると外部に露出した開空間となり、前記スライド蓋を閉じると外部と遮断された閉空間となるガイド溝と、
を備えたものである。
【0008】
本発明のセラミックヒーターでは、レール溝に沿ってスライド蓋をスライドさせることによりガイド溝を外部に露出したり外部から遮断したりすることができる。こうしたガイド溝は、セラミック基体を削ることにより形成できるため、セラミック基体にトンネルを設ける場合に比べて作業が簡単であり、低コストで済む。また、スライド蓋は、レール溝の側壁と係止し合うため、脱落することがない。なお、本発明及び本明細書において、「上」、「下」という表現は、相対的な位置関係を表すものに過ぎず、例えば「上」を「下」に、「下」を「上」にした場合や、「上」を「左」に、「下」を「右」にした場合なども含むものとする。
【0009】
本発明のセラミックヒーターにおいて、前記スライド蓋は、長手方向と直交する面で切断したときの形状が下辺よりも上辺の方が長い四角形状となっていてもよい。こうすれば、スライド蓋はシンプルな形状であるため製造しやすい。また、スライド蓋とレール溝との接触面積が比較的小さいため、スライド時にスライド蓋とレール溝とが擦れたとしても、セラミックのパーティクルが発生しにくい。
【0010】
本発明のセラミックヒーターにおいて、前記ガイド溝は、前記セラミック基体の外周付近の温度を測定する熱電対が通される熱電対通路であってもよいし、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電線が通される給電線通路であってもよいし、所定のガスが流通するガス流通路であってもよい。ガイド溝が熱電対通路の場合、ガイド溝に収納された熱電対は、先端部分がセラミック基体に弾性力によって押しつけられていることが好ましい。こうすれば、熱電対の先端部分とセラミック基体とが接触した状態を長く維持することができるため、長期にわたって正確に測温することができる。具体的には、熱電対は、ガイド溝に屈曲した状態で前記スライド蓋に押し込まれるようにして収納され、弾性力は、その熱電対が前記スライド蓋によって押された状態から元の状態に戻ろうとする復元力としてもよい。あるいは、弾性力は、熱電対の先端部分をセラミック基体に向かって付勢する付勢部材によって付与されるようにしてもよい。
【0011】
本発明のセラミックヒーターは、更に、前記セラミック基体の下面中央に取り付けられた中空形状のシャフトと、前記ガイド溝に通じるように前記シャフトの外側にて上下方向に沿って形成されたチューブと、を備えていてもよい。例えば、ガイド溝を熱電対通路又は給電線通路として利用する場合には、その熱電対又は給電線はスライド蓋とチューブとで覆われて保護されているため、外側の雰囲気の影響を受けにくい。
【0012】
このようなシャフトとチューブとを備えた本発明のセラミックヒーターにおいて、前記チューブは、少なくとも一部が凹部と凸部を備えた複数の短いパイプを連結することにより構成され、隣接する2つのパイプの一方の凹部に他方の凸部が挿入されていてもよい。こうすれば、チューブを簡単に取り付けたり取り外したりすることができる。こうしたチューブは、最上部にて、前記スライド蓋を閉じたときに該スライド蓋の終端部と嵌合する嵌合溝を有していてもよい。こうすれば、チューブの最上部に位置するパイプは、スライド蓋によって上下方向の位置が固定される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】セラミックヒーター20の概略構成を示す断面図である。
図2図1のA−A断面図(一部)である。
図3】セラミック基体22の裏面図である。
図4】第1パイプ34の斜視図である。
図5】第2パイプ36の斜視図である。
図6】種々のスライド蓋の断面図である。
図7】他のセラミックヒーターの概略構成を示す断面図である。
図8】他のセラミックヒーターの概略構成を示す断面図である。
図9】他のセラミックヒーターの概略構成を示す断面図である。
図10】先端部分38aを穴22aの底面に弾性力によって押しつけた一例を表す断面図である。
図11】熱電対38の断面図である。
図12】セラミックヒーター20に用いた寸法を表す符号の説明図である。
図13】先端部分38aを穴22aの底面に弾性力によって押しつけた別例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1はセラミックヒーター20の概略構成を示す断面図、図2図1のA−A断面図(一部)、図3はセラミック基体22の裏面図、図4は第1パイプ34の斜視図、図5は第2パイプ36の斜視図である。
【0015】
セラミックヒーター20は、抵抗発熱体24が埋設された円盤状のセラミック基体22と、このセラミック基体22の下面中央に取り付けられた中空形状のシャフト40とを備えている。また、セラミック基体22は、スライド蓋28が取り付けられたレール溝26と、熱電対通路となるガイド溝30とを備えている。更に、シャフト40の外側には、ガイド溝30に通じるチューブ32が上下方向に沿って設けられている。
【0016】
セラミック基体22は、例えばAlNセラミック製の部材である。抵抗発熱体24は、例えばW製又はMo製であり、セラミック基体22の中心近傍に設けられた一方の端子24aから、一筆書きの要領でセラミック基体22の全面にわたって張り巡らされたあと中心近傍に設けられた他方の端子24bに至るように形成されている。
【0017】
シャフト40は、セラミック基体22と同じ材質により作製されている。このシャフト40は、下端にフランジ42を有している。そして、このフランジ42がOリング44aを介して支持部材46に固定されている。なお、支持部材46は、台座50にOリング52を介して固定されている。シャフト40の内部空間は、支持部材46の2つの中央孔46a,46bに通じている。支持部材46の一方の中央孔46aには、給電部材48aが挿通されている。この給電部材48aは、シャフト40の内部空間を経て先端が抵抗発熱体24の一方の端子24aに接続されている。また、支持部材46の他方の中央孔46bには、給電部材48bが挿通されている。この給電部材48bは、シャフト40の内部空間を経て先端が抵抗発熱体24の他方の端子24bに接続されている。抵抗発熱体24は、これらの給電部材48a,48bを介して外部から電極が供給されて発熱する。熱電対38はチャンバー内ガスがチャンバー外にリークするのを防止するためにOリング等で機密性を確保する必要がある。具体的には、支持部材46の中に位置する熱電対38のシース38bの外表面にOリング44bをセットして、中空の固定ボルト49をネジ穴47にねじ込んでOリング44bをネジ穴47のテーパ部に押しつけることで気密性を確保する。シース38bは表面粗さをRa≦0.6μmにすることが好ましい。
【0018】
レール溝26は、セラミック基体22の下面に、セラミック基体22の側面から中央に向かって直線状に形成されている。このレール溝26には、スライド蓋28がスライド可能に取り付けられている。このスライド蓋28は、レール溝26から脱落しないように、レール溝26の側壁と係止し合っている。具体的には、図2に示すように、スライド蓋28は、長手方向に直交する面で切断したときの形状が下辺よりも上辺の方が長い四角形状(ここでは台形状)となっている。そして、レール溝26の側壁も、スライド蓋28の側面と合致するようにテーパ面となっている。その結果、スライド蓋28の側面はレール溝26の側壁とは互いに係止し合うため、スライド蓋28が下方に脱落することがない。なお、レール溝26の先端(側面側の端部)は、深さが深くなるように形成されている。これは、スライド蓋28の先端(側面側の端部)28aが肉厚に形成されており、その肉厚部分を収納するためである。
【0019】
ガイド溝30は、レール溝26の上面に、レール溝26の長手方向に沿って形成されている。このガイド溝30は、スライド蓋28を開けると外部に露出した開空間となり、スライド蓋28を閉じると外部と遮断された閉空間となる。また、ガイド溝30は、セラミック基体22の外周付近の温度を測定する熱電対38が通される熱電対通路となるものである。
【0020】
チューブ32は、凹部34aと凸部34bを備えた複数の短い第1パイプ34を上下方向に連結し、最上部に凹部36aを備えた第2パイプ36が連結されたものである。第1パイプ34は、セラミック製(例えばアルミナセラミック製)の段差を有する筒状体であり(図4参照)、凹部34aは大径の筒の下面から上方に向かって設けられ、凸部34bは小径の筒であり上下方向に貫通穴が設けられている。凹部34aの直径は凸部34bの外径と略一致している。隣接する2つの第1パイプ34,34は、一方の凹部34aに他方の凸部34bが嵌め込まれている。第2パイプ36は、セラミック製(例えばアルミナセラミック製)の段差を有しない筒状体であり(図5参照)、凹部36aが下面から上方に向かって設けられている。この凹部36aも凸部34bの外径と略一致しており、第1パイプ34の凸部34bが嵌め込まれている。また、第2パイプ36は、上下方向に貫通穴を有している。この第2パイプ36の上方には、貫通穴とガイド溝30とを連通する切欠36bが設けられている。更に、第2パイプ36は、スライド蓋28を閉じたときにそのスライド蓋28の終端部と嵌合する嵌合溝36cを有している。なお、セラミック基体22のレール溝26の終端(中央付近の端部)には、第2パイプ36が嵌り込む円形溝27が形成されている。このため、第2パイプ36は、円形溝27によって水平方向の位置が固定されると共に、スライド蓋28によって上下方向の位置が固定される。
【0021】
熱電対38は、台座50の下方から、支持部材46やフランジ42に設けられた貫通孔を介してチューブ32の内部空間を上方に進み、更にガイド溝30を通ってセラミック基体22の外周付近に至っている。この熱電対38は、セラミック基体22の外周付近の温度を検出可能である。具体的には、熱電対38の先端部分38aは、セラミック基体22の下面の外周付近に設けられた穴22aに差し込まれ、この穴22aの底面(図1では上面)に接触している。
【0022】
本実施形態のセラミックヒーター20では、セラミック基体22の外周付近の温度を検出可能な熱電対38を、セラミック基体22に穿設されたトンネルを通すのではなく、スライド蓋28で覆われたガイド溝30を通す。このガイド溝30は、セラミック基体22の裏面を削ることにより形成できるため、セラミック基体22にトンネルを設ける場合に比べて作業が簡単であり、低コストで済む。また、スライド蓋28は、レール溝26の側壁と係止しているため、下方に脱落することがない。更に、熱電対38は、セラミック製のスライド蓋28とセラミック製のチューブ32とで覆われて保護されているため、プラズマガスによる腐食が抑制される。更にまた、チューブ32は、複数の短いパイプ34,36を連結したものであるが、単に凹凸を嵌め込むことにより連結されているため、簡単に取り外すことができる。スライド蓋28もスライド操作によりレール溝26から簡単に取り外すことができる。このため、熱電対38を交換する必要が生じたとき、まず、スライド蓋28をレール溝26から引き抜き、チューブ32を各パイプ34,36の隙間がなくなるように縮めながら、熱電対38と共に取り外せばよい。また、熱電対38を交換した後は、これと逆の手順で取り付ければよい。
【0023】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【0024】
例えば、上述した実施形態では、チューブ32として、セラミック製のパイプ34,36を連結したものを用いたが、これはセラミックヒーター20の使用温度が高い場合を想定したためである。使用温度が低い場合には、チューブ32として、フッ素樹脂製のチューブ(例えばPTFE製のチューブなど)を採用してもよい。
【0025】
上述した実施形態では、スライド蓋28は長手方向に直交する面で切断したときの形状を図2に示す四角形形状としたが、その代わりに、図6(a)〜(f)に示す形状を採用してもよい。なお、レール溝26の側面は、採用する形状に合致するように変更することになる。
【0026】
上述した実施形態では、ガイド溝30を熱電対通路として利用したが、抵抗発熱体24に電力を供給する給電線の通路として利用してもよい。あるいは、図7に示すように、ガイド溝30及びチューブ32の内部空間をガス通路として利用してもよい。この場合、図8に示すように、スライド蓋28の先端側(セラミック基体22の側面に近い端部)の肉厚部の長さを調節することで、ガスを流したい穴とガスを流したくない穴とを区別することができる。
【0027】
上述した実施形態では、熱電対38の上下方向に延びる部分を、シャフト40の外側に設けたチューブ32の内部を通すようにしたが、図9に示すように、シャフト40の内部を通すようにしてもよい。この場合、ガイド溝30の後端側(セラミック基体22の中央に近い端部)はシャフト40の内部に通じるように設けられている。こうすれば、チューブ32は不要となる。
【実施例】
【0028】
[サンプル1〜15]
図1のセラミックヒーター20において、熱電対38によってセラミック基体22の外周付近の温度を正確に測定しようとすると、熱電対38の先端部分38aがセラミック基体22の外周付近の下面に設けた穴22aに確実に安定して接触している必要がある。それには、先端部分38aを穴22aの底面に弾性力によって押しつけておくのがよい。図10は、その一例を示す断面図である。図10では、熱電対38としてシース熱電対を使用し、その熱電対38を第1屈曲点と第2屈曲点の2箇所で屈曲させてZ字状にした状態で(1点鎖線参照)、ガイド溝30に収納してスライド蓋28を閉めることにより、Z字状の熱電対38の先端部分38aがスライド蓋28によって上方向に押圧される(実線参照)。そして、その押圧された状態から元の状態に戻ろうとする復元力を弾性力として利用して、先端部分38aを穴22aの底面に押しつけている。なお、熱電対38の断面図を図11に示す。熱電対38は、図11に示すように、ステンレス製のシース38bの内部に絶縁充填材38cが充填され、その絶縁充填材38cに一対のK熱電対素線38d,38eが挿通されたものである。
【0029】
実際に、図10のような構造を実現するために、シース径と長さが異なる複数の熱電対38を用意し、各熱電対38を2箇所で屈曲させてZ字状にした状態でガイド溝30に収納してスライド蓋28を閉めることにより、Z字状の熱電対38の先端部分38aがスライド蓋28に上向きに押圧されるようにセットした。そして、セラミックヒーター20を500℃まで昇温し、その後500℃でキープした。熱電対38をセットしてから、1日後、3週間後、6ヶ月後に熱電対38の指示温度を調べた。そして、指示温度が500±2℃以内であれば測温良好、そうでなければ測温不良とした。
【0030】
使用したセラミックヒーター20は、セラミック材料としてAlNを用い、セラミック基体22の外径φを350mm、セラミック基体22の厚みtを20mm、全高hを250mm、熱電対38の第1屈曲点から第2屈曲点までの長さL1を65mm,115mm、165mmmのいずれか、熱電対38の第2屈曲点から先端部分38aまでの長さL2を12mmとした(φ,t等については図12参照)。なお、各屈曲点では、角張らないように湾曲させ、R部を伴うようにした。R部の曲率半径はできるだけ小さくしないとセットできないが、余り小さくし過ぎるとシースが折れてしまう。今回はR部の曲率半径のサイズをシース外径Dと同じにした。使用した熱電対38は、シース38bをSUS316製、絶縁充填材38cをMgO,シース外径Dを0.5mm,1mm,1.6mm,2.3mm,3.2mmのいずれかとした。チャンバー内(熱電対38の周り)の雰囲気はN2雰囲気で圧力0.1Torrとした。
【0031】
表1に、使用したシース熱電対のシース外径D、長さL1及び曲げ加工の結果を示すと共に、初期、1日後、3週間後及び6ヶ月後の温度指示値を示した。また、総合評価も併せて示した。総合評価は、曲げ加工が問題なく行うことができ、且つ、6ヶ月後まで測温良好だった場合に○、そうでない場合に×とした。なお、表1に示したサンプル1〜15は、いずれも本発明の実施例に相当する。
【0032】
シース外径Dが0.5mmの場合、長さL1にかかわらず、曲げ加工は問題なく行うことができたが、剛性が低すぎるため熱電対38の先端部分38aを穴22aの底面に押しつける弾性力が十分発現せず、測温不良となった(サンプル1〜3)。
【0033】
シース外径Dが1mmの場合、長さL1にかかわらず、曲げ加工を問題なく行うことができた。また、長さL1が短いと、適度な剛性が得られ、熱電対38の先端部分38aを穴22aの底面に押しつける弾性力が十分発現し、6ヶ月後の指示温度も良好だった(サンプル4)。しかし、長さL1が長いか中程度だと、剛性が低すぎてこうした弾性力が十分発現せず、測温不良となった(サンプル5,6)。
【0034】
シース外径Dが1.6mmの場合、長さL1にかかわらず、曲げ加工を問題なく行うことができ、また、適度な剛性が得られ、熱電対38の先端部分38aを穴22aの底面に押しつける弾性力が十分発現し、6ヶ月後の指示温度も良好だった(サンプル7〜9)。
【0035】
シース外径Dが2.3mmの場合、長さL1が短いか中程度だと、剛性が高すぎて曲げ加工を行うことができなかった(サンプル10,11)。一方、長さL1が長いと、曲げ加工を問題なく行うことができ、また、適度な剛性が得られ、熱電対38の先端部分38aを穴22aの底面に押しつける弾性力が十分発現し、6ヶ月後の指示温度も良好だった(サンプル12)。
【0036】
シース外径Dが3.2mmの場合、長さL1にかかわらず、剛性が高すぎて曲げ加工を行うことができなかった(サンプル13〜15)。
【0037】
【表1】
【0038】
[サンプル16〜21]
図13は、熱電対38の先端部分38aを穴22aの底面に弾性力によって押しつけておくための、図10とは異なる例を示す断面図である。図13では、熱電対38の先端部分38aと第2屈曲点との間につば38bを設け、つば38bとスライド蓋28との間に圧縮バネ39(付勢部材)を配置し、その圧縮バネ39により熱電対38の先端部分38aを穴22aの底面に押しつけている。なお、スライド蓋28には、図示しないが圧縮バネ39を入るようにザグリ穴が設けられている。また、圧縮バネ38のピッチは、熱電対38の略水平な部分と干渉しない大きさに設定されている。
【0039】
実際に、つば38bを有しシース径と長さが異なる複数の熱電対38のほかに圧縮バネ39を用意して、図13の構成となるように組み付けた。そして、セラミックヒーターを500℃まで昇温し、その後500℃でキープした。熱電対38をセットしてから、1日後、3週間後、6ヶ月後に熱電対38の指示温度を調べた。そして、指示温度が500±2℃以内であれば測温良好、そうでなければ測温不良とした。なお、熱電対38としては、つば38bを有している点を除き、寸法は上述のサンプル1〜6と同じものを用いた。
【0040】
表2に、使用したシース熱電対のシース外径D、長さL1及び曲げ加工の結果を示すと共に、初期、1日後、3週間後及び6ヶ月後の温度指示値を示した。また、総合評価も併せて示した。なお、表2に示したサンプル16〜21は、いずれも本発明の実施例に相当する。
【0041】
表2から明らかなように、シース外径Dが0.5mmの場合でも1.6mmの場合でも、長さL1にかかわらず、曲げ加工は問題なく行うことができ、また、圧縮バネ39を用いたため熱電対38の先端部分38aを穴22aの底面に押しつける弾性力が十分発現し、6ヶ月後も測温良好となった(サンプル16〜21)。
【0042】
【表2】
【0043】
[サンプル22〜27]
図1のセラミックヒーター20において、スライド蓋28の断面形状(長手方向と直交する面で切断したときの断面形状)とパーティクル量との関係を調べた。使用したセラミックヒーター20は、セラミック材料としてAlNを用いた。また、スライド蓋28は、最大幅を8mm、厚みを4mm、セラミック基体22の下面からの飛び出し量を1mmとした。そして、セラミックヒーター20の上面にシリコンウエハーを載せ、500℃、24時間後のシリコンウエハー表面のパーティクル量をウエハー検査装置(KLA-Tencor社製Surfscan SP2)を使って調べた。更にEPMAによってパーティクルの成分を調べた。その結果、パーティクルはAlNとSUSに由来するものと判断した。AlNはスライド蓋28とレール溝26が熱膨張で擦れることで発生したと考えられる。SUSは熱電対のシースの酸化により発生するが、スライド蓋28とレール溝26の機密性が高いとチャンバー内への飛散量が少なくシリコンウエハーのパーティクルになりにくいと考えられる。また、半導体製造装置に利用することを考慮すると、サイズ0.1μm以上のパーティクル量は1000個以下が好ましい。チャンバー内(熱電対38の周り)の雰囲気はN2+O2雰囲気で圧力0.1Torrとした。その結果を表3に示す。なお、表3に示したサンプル22〜27は、いずれも本発明の実施例に相当する。
【0044】
表3から明らかなように、スライド蓋28の断面形状が下辺よりも上辺の方が長い台形(断面形状f)の場合に最もパーティクル量すなわちコンタミが少なかった(サンプル27)。断面形状fは、シンプルな形状なので、スライド蓋28とセラミック基体22との隙間が少なく、熱電対38からのSUSのパーティクルが漏れにくくなったと考えられる。また、AlNのパーティクルはスライド蓋28とセラミック基体22とが擦れることにより発生するが、断面形状fはスライド蓋28とセラミック基体22との接触面積が少ないことから、その発生量が抑えられたと考えられる。
【0045】
【表3】
【符号の説明】
【0046】
20 セラミックヒーター、22 セラミック基体、22a 穴、24 抵抗発熱体、24a 端子、24b 端子、26 レール溝、27 円形溝、28 スライド蓋、30 ガイド溝、32 チューブ、34 第1パイプ、34a 凹部、34b 凸部、36 第2パイプ、36a 凹部、36b 切欠、36c 嵌合溝、38 熱電対、38a 先端部分、38b シース、38c 絶縁充填材、38d, 38e 熱電対素線、39 圧縮バネ、40 シャフト、42 フランジ、44a,44b Oリング、46 支持部材、46a,46b 中央孔、47 ネジ穴、48a,48b 給電部材、48b 給電部材、49 固定ボルト、50 台座、52 リング
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