特許 5894401 ポスト型セラミックスヒータおよびその製造方法

(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】5894401

(24)【登録日】2016年3月4日

(45)【発行日】2016年3月30日

(54)【発明の名称】ポスト型セラミックスヒータおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/02 20060101AFI20160317BHJP

   H05B 3/10 20060101ALI20160317BHJP

   H05B 3/68 20060101ALI20160317BHJP

   H05B 3/06 20060101ALI20160317BHJP

【ＦＩ】

   H05B3/02 B

   H05B3/10 A

   H05B3/10 C

   H05B3/68

   H05B3/06 B

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-198827(P2011-198827)

(22)【出願日】2011年9月12日

(65)【公開番号】特開2013-62088(P2013-62088A)

(43)【公開日】2013年4月4日

【審査請求日】2014年9月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000221111

【氏名又は名称】モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085589

【弁理士】

【氏名又は名称】▲桑▼原 史生

(72)【発明者】

【氏名】松井 誠彦

(72)【発明者】

【氏名】浅倉 誠二

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 知勇

(72)【発明者】

【氏名】森川 裕次

【審査官】 礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２５０４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１３９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７３４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０４１０９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−０４０６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８９２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３４０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０２１１９１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−０２３０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２９９４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７１８３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３／０２ − ３／８６

Ｈ０１Ｌ ２１／００ − ２１／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プレート状のヒータ本体と、該ヒータ本体を支持する一または複数のポストと、ヒータ本体とポストを連結する端子ボルトとから構成されるポスト型セラミックスヒータであって、ヒータ本体は、その表面側に端子ボルト挿入穴が形成されると共に該端子ボルト挿入穴と整列する位置において裏面側にポスト収容凹部が形成されて、これら端子ボルト挿入穴とポスト収容凹部とが連通してヒータ本体を厚さ方向に貫通する形状を有し、ヒータ本体の基材の周囲および端子ボルト挿入穴とポスト収容凹部の内面が絶縁性材料によるベースコートで被覆されており、ポストは略円筒形状を有し、その上端がヒータ本体裏面側のポスト収容凹部に収容されると共に、その内径の少なくとも一部にボルトを螺合する雌ネジが形成され、端子ボルトは、ヒータ本体表面側から端子ボルト挿入穴に挿入されてポストの雌ネジに螺合されることによりヒータ本体とポストを連結し、その下端には給電端子を接続するための端子接続部が形成されており、端子ボルト挿入穴に挿入された端子ボルトの頭部はヒータ本体の表面と面一とされ、この端子ボルトの頭部を含むヒータ本体表面にヒータパターンが形成されることにより、端子接続部から端子ボルトを介してヒータパターンに給電するものであり、さらに、前記ポストおよび前記ボルトをそれぞれ略径方向に貫通する被膜進入路が形成され、前記ポストの外周面を被覆する被膜がこれらポストおよびボルトの被膜進入路に入り込んでポストとボルトを一体化させていることを特徴とするポスト型セラミックスヒータ。

【請求項2】

前記ヒータ本体の裏面に、前記ヒータ本体の表面に形成される前記ヒータパターンと同じ導電性材料による被膜が形成されることを特徴とする、請求項１記載のポスト型セラミックスヒータ。

【請求項3】

前記ポストの外周面に、前記ヒータ本体の表面に形成される前記ヒータパターンと同じ導電性材料による被膜が形成されることを特徴とする、請求項１または２記載のポスト型セラミックスヒータ。

【請求項4】

露出面全体が絶縁性材料によるオーバーコートで被覆されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一に記載のポスト型セラミックスヒータ。

【請求項5】

端子ボルトと端子ボルト挿入穴とが互いのテーパー面同士で接合することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一に記載のポスト型セラミックスヒータ。

【請求項6】

前記ヒータ本体裏面のポスト収容凹部に収容されたポストの回転を防止する手段が設けられることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一に記載のポスト型セラミックスヒータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体プロセスなどにおいてウエハを加熱するために好適に用いられるポスト型セラミックスヒータおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

セラミックスヒータは半導体プロセスなどにおいてウエハを加熱するための加熱装置として広く用いられており、従来は、円板状のヒータ本体の表面に所定のヒータパターンを形成し、このヒータパターンの両端に給電端子部を設けた構成のものが多用されてきた。

【0003】

しかしながら、近年ではヒータ表面が１５００℃以上となるような超高温加熱が要求される案件が増加しており、このような場合に、給電端子部がヒータ表面に直接的または距離的に近い位置に設けられる従来のヒータを用いると、給電端子部に取り付けた給電ボルトが熱伝導で昇温して焼き付いてしまうことがある。このため、給電ボルトとして耐熱性に優れたモリブデンやニッケルなどの材質を用いて対応しているが、これらの材質はきわめて高価である。

【0004】

この問題を解消するために、給電端子部をヒータ表面から距離的に離れた位置に設けるべく、いわゆるポスト型セラミックスヒータが提案されるに至った（例えば下記特許文献１〜３参照）。このポスト型セラミックヒータによれば、ヒータ表面と給電端子部との間の距離をポスト長により大きく取ることができるので、給電端子部の過剰な温度上昇を抑止し、給電ボルトの焼損を防止することができる。また、給電のための配線をヒータ本体から遠ざけることができるので、配線の取り回しが容易になり、配線がヒータに当たってショートするというような事故の発生を防止することができる。さらには、ＳＵＳなどの安価に入手可能な材質による給電ボルトの使用が可能となるので、大幅なコストダウンを実現することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５−１４２４９６号公報

【特許文献2】特開２００７−７３４９２号公報

【特許文献3】特開平１１−３５４２６０号公報

【特許文献4】特開２００３−１５１７２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１，２記載のポスト型セラミックスヒータは、ヒータ本体とポストが一体に形成されているが、この構造の場合、ポスト下端に接続される端子ボルトからの給電が端子間で導通し、ヒータパターンを形成するＰＧ（熱分解性黒鉛）とヒータ本体／ポストの基材であるグラファイトとの間で電流リークが生ずる恐れがある。

【0007】

たとえば、特許文献２の図２に記載されるポスト一体型ヒータでは、２本のポストの各下端に給電ボルト５を接続し、ＰＧなどの導電層３（ポスト下端の給電端子３ｃ，ポストの導電路３ｂを通じてヒータパターン３ｃに給電するが、ヒータ本体／ポストの基材であるグラファイトを通じて端子間で導通が生じ、微小ではあっても電流リークが発生する。電流リークが発生すると電圧が変動するため、プログラム制御などが困難になり、手動制御の場合も電圧がハンチングを起こすため安定した制御を行うことができず、最終的には大きな放電が生じてヒータを焼損させる恐れがある。

【0008】

特許文献３，４記載のポスト型セラミックヒータは、ヒータ本体とポストが別体として形成され、基材であるグラファイトをＰＢＮ（熱分解性窒化ホウ素）などで絶縁することができるので、上記問題を回避することが可能である。しかしながら、この構造にあってはヒータ本体とポストとを物理的および電気的に接続するための端子ボルトが必要となり、この端子ボルトの頭部がヒータ表面に突出するため、有効な加熱面積が小さくなるという別の問題を抱えている。

【0009】

たとえば、特許文献３の図７に記載される構造にあっては、給電ポスト９の上端に端子ボルト７でヒータ本体１を連結し、ポスト下端からの給電をポストおよび端子ボルトを介してヒータ本体１のヒータパターン３に供給している（図３の構造もこの点では同様）が、端子ボルトの頭部がヒータ本体の表面（加熱面）から突出するので、有効加熱面が小さくなる。これら図では端子ボルト頭部を超える径のウエハＷを加熱可能なように示されているが、実際には端子ボルト頭部の間に収まる径のウエハを加熱できるにすぎず、処理対象ウエハの径より相当大きい径のヒータとして提供する必要がある。近年のウエハ大径化の傾向に鑑みるとき、致命的な欠点となる。

【0010】

したがって、本発明は、従来技術の不利欠点を解消することができる新規な構造のポスト型セラミックスヒータを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明は、プレート状のヒータ本体と、該ヒータ本体を支持する一または複数のポストと、ヒータ本体とポストを連結する端子ボルトとから構成されるポスト型セラミックスヒータであって、ヒータ本体は、その表面側に端子ボルト挿入穴が形成されると共に該端子ボルト挿入穴と整列する位置において裏面側にポスト収容凹部が形成されて、これら端子ボルト挿入穴とポスト収容凹部とが連通してヒータ本体を厚さ方向に貫通する形状を有し、ヒータ本体の基材の周囲および端子ボルト挿入穴とポスト収容凹部の内面が絶縁性材料によるベースコートで被覆されており、ポストは略円筒形状を有し、その上端がヒータ本体裏面側のポスト収容凹部に収容されると共に、その内径の少なくとも一部にボルトを螺合する雌ネジが形成され、端子ボルトは、ヒータ本体表面側から端子ボルト挿入穴に挿入されてポストの雌ネジに螺合されることによりヒータ本体とポストを連結し、その下端には給電端子を接続するための端子接続部が形成されており、端子ボルト挿入穴に挿入された端子ボルトの頭部はヒータ本体の表面と面一とされ、この端子ボルトの頭部を含むヒータ本体表面にヒータパターンが形成されることにより、端子接続部から端子ボルトを介してヒータパターンに給電するものであり、さらに、前記ポストおよび前記ボルトをそれぞれ略径方向に貫通する被膜進入路が形成され、前記ポストの外周面を被覆する被膜がこれらポストおよびボルトの被膜進入路に入り込んでポストとボルトを一体化させていることを特徴とする。

【0012】

請求項２に係る発明は、請求項１記載のポスト型セラミックスヒータにおいて、前記ヒータ本体の裏面に、前記ヒータ本体の表面に形成される前記ヒータパターンと同じ導電性材料による被膜が形成されることを特徴とする。

【0013】

請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のポスト型セラミックスヒータにおいて、前記ポストの外周面に、前記ヒータ本体の表面に形成される前記ヒータパターンと同じ導電性材料による被膜が形成されることを特徴とする。

【0015】

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか一に記載のポスト型セラミックスヒータにおいて、露出面全体が絶縁性材料によるオーバーコートで被覆されることを特徴とする。

【0016】

請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか一に記載のポスト型セラミックスヒータにおいて、端子ボルトと端子ボルト挿入穴とが互いのテーパー面同士で接合することを特徴とする。

【0017】

請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれか一に記載のポスト型セラミックスヒータにおいて、ヒータ本体裏面のポスト収容凹部に収容されたポストの回転を防止する手段が設けられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0025】

請求項１に係る発明によれば、ヒータパターンを有するヒータ本体とポスト下端に設けられる端子接続部とがポストの長さによって距離的に隔てられるので、端子接続部の過剰な温度上昇を抑止し、端子接続部に取り付けられる給電ボルトの焼損を防止することができると共に、給電のための配線の取り回しが容易になり、配線がヒータに当たってショートするというような事故の発生を防止することができる。さらには、ＳＵＳなどの安価に入手可能な材質による給電ボルトの使用が可能となるので、コストメリットが大きい。

【0026】

さらに、このヒータ構造によれば、ポストへの給電を端子ボルトを介してヒータ本体のヒータパターンに通電させるようにしているので、通電経路における接点数が少なくなり、導電効率に優れている。また、ヒータ本体の基材の周囲および端子ボルト挿入穴とポスト収容凹部の内面が絶縁性材料によるベースコートで被覆されているので、端子ボルト単体からなる通電経路はヒータ本体から完全に絶縁されている。したがって、グラファイトなどのヒータ本体基材とＰＧなどのヒータパターンとの間の電流リークは発生せず、プログラム制御などにおいて厳密な制御を行うことが可能である。さらに、ポストの外周面を被覆する被膜がポストおよびボルトの被膜進入路に入り込み、ポストの雌ネジとボルトの雄ネジとの間の締結を強固にしてポストとボルトを一体化するので、ボルトが緩むことなく強固に固定される。したがって、ボルト頭部の浮き上がり、それに伴うヒータパターンの浮き上がりや接触不良などを起こすことが無い。

【0027】

請求項２に係る発明によれば、さらに、ヒータ本体表面にヒータパターンが形成されると共にヒータ本体裏面にも同様の被膜が形成されるので、ヒータ本体表裏の被膜厚バランスが良好となり、反りが生じにくいものとなる。

【0028】

請求項３に係る発明によれば、さらに、ポストの外周面にも導電性材料による被膜が形成されるので、ポスト基材として通常使用される密度の低いグラファイトの内部に入り込んでその空隙率を下げて密度を上げ、ポスト強度を増大させることができる。

【0030】

請求項４に係る発明によれば、さらに、ヒータ本体表面のヒータパターンがオーバーコートで電気的に絶縁されるので、腐食性のプロセスガスに対する耐性が低いＰＧなどによるヒータパターンを保護すると共に、ガスや他の導電性部材との放電によるＰＧの焼損を防止することができる。

【0031】

請求項５に係る発明によれば、さらに、テーパー面同士の接合を介してヒータ本体とポストとを強固に連結させることができる。

【0032】

請求項６に係る発明によれば、さらに、端子ボルトでヒータ本体とポストとを接合する際に端子ボルトを締め付けたときにポストが連れ回りしてしまうことを防止し、接合作業を容易に行うことができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】本発明の一実施形態（実施例１）によるセラミックスヒータの側面図（ａ）およびそのＡ部拡大断面図（ｂ）である。

【図2】このセラミックスヒータに形成されるヒータパターンの一例を示す平面図である。

【図3】このセラミックヒータの一構成要素であるヒータ本体の基材形状を示す断面図（ａ）およびポスト収容凹部の形状を示す下面拡大図（ｂ）である。

【図4】このセラミックヒータの他の構成要素であるポストの基材形状を示す上面図および長手方向断面図である。

【図5】このセラミックヒータの他の構成要素である端子ボルトの形状を示す上面図および長手方向断面図である。

【図6】このセラミックスヒータの製造工程を示すフロー図である。

【図7】本発明の他実施形態（実施例２）によるセラミックスヒータのＡ部（図１（ａ））拡大断面図である。

【図8】このセラミックヒータの一構成要素であるヒータ本体の基材形状を示す断面図（ａ）およびポスト収容凹部の形状を示す下面拡大図（ｂ）である。

【図9】このセラミックヒータの他の構成要素であるポストの基材形状を示す上面図および長手方向断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下に本発明の実施形態によるセラミックスヒータについて添付図面を参照して説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において広く変形態様を取り得ることに留意されたい。

【実施例1】

【0042】

実施例１のセラミックスヒータ１０は、ヒータ本体１１と、ポスト１２と、ヒータ本体１１とポスト１２とを連結固定する端子ボルト１３とを有して構成されている。ヒータ本体１１の表面には、図２に例示されるようなヒータパターン１４が形成されている。この実施形態におけるヒータパターン１４はシングルのパターンであるのでその両端にそれぞれ端子ボルト１３を介してポスト１２，１２が設けられているが、たとえば外側パターンと内側パターンの２ゾーンにヒータ領域が分かれている場合は各パターンの両端にポスト１２が設けられるので、計４本のポストが設けられることになる。また、安定性や全体の強度などを考慮して、端子ボルト１３を介してヒータパターン１４に電気的に接続されるポスト１２とは別に、同様の形状および寸法の一または複数の捨てポストが設けられる場合もある。

【0043】

以下、さらに図３ないし図６を併せて参照して、このセラミックスヒータ１０の詳細な構造および製造方法について説明する。

【0044】

図３に示すように、ヒータ本体１１は、グラファイトやグラッシーカーボンなどの導電性材料からプレート状ないし円板状に形成された基材１１１の外周縁近く２箇所において、表面側に端子ボルト挿入穴１１２が形成されると共に、この端子ボルト挿入穴１１２と同心状に整列するポスト収容凹部１１３が裏面側に形成され、これら端子ボルト挿入穴１１２とポスト収容凹部１１３が連続して基材１１１を厚さ方向に貫通している。

【0045】

端子ボルト挿入穴１１２は、後に詳述する端子ボルト１３が表面側から挿入されるものであるから、端子ボルト１３に対応した形状および寸法を有するように形成され、端子ボルト頭部１３３のテーパーに沿ったテーパー面で基材１１１表面に開口している。ポスト収容凹部１１３は、後に詳述するポスト１２の上端部が裏面側から挿入されるものであるから、ポスト１２の上端部に対応した形状および寸法を有するように形成される。

【0046】

このような形状に加工されたヒータ本体１１（基材１１１）を準備する（図６：Ｓ１）。次いで、その全周および端子ボルト挿入穴１１２とポスト収容凹部１１３の内面を、ＰＢＮ（熱分解性窒化ホウ素）などの絶縁性材料によるベースコート１１４で被覆する（図６：Ｓ２）。

【0047】

図４に示すように、ポスト１２は、たとえばグラファイトから略円筒状に形成され、その内面には端子ボルト１３の軸部外周に形成された雄ネジ１３１を螺合する雌ネジ１２１が形成されている。また、その上端近くの所定高さ位置（上端をヒータ本体１１のポスト収容凹部１１３の上面に突き当てて収容したときに、ポスト収容凹部１１３内に入り込まずに、ベースコート１１４されたヒータ本体１１の裏面１１７より下方に露出する高さ位置）には、略径方向にポスト１２の周壁を貫通する被膜進入路１２２が形成されている。ポスト１２はあらかじめこのような形状に加工して準備しておく。なお、図示実施形態ではポスト１２の全長に亘って雌ネジ１２１が形成されているが、端子ボルト１３の雄ネジ１３１と確実に螺合できるものであれば必ずしもポスト全長に亘って形成する必要はなく、その一部に雌ネジ１２１が形成されていても良い。

【0048】

ポスト１２の材質は、超高温加熱処理にも耐え得る強度を有し、且つ、端子ボルト１３の材質との間の熱膨張率差が小さいことを考慮して、この実施形態では端子ボルト１３と同一のグラファイトを用いているが、後述するところからも明らかなように、この構造においてはポスト１２自体は導電路を構成しないので、導電性材料であることは必須ではない。したがって、上記物性要求を満たす材料であれば、導電性・絶縁性を問わず、任意の材料を使用することが可能である。

【0049】

図５に示すように、端子ボルト１３は、グラファイトやグラッシーカーボンなどの導電性材料から形成され、ポスト１２の雌ネジ１２１と螺合可能な雄ネジ１３１が軸部外周に形成されると共に、その少なくとも下端部の内周には給電ボルト（図示せず）を接続するための給電ボルト接続部１３２を有する。この実施形態では、端子ボルト１３の下端からボルト頭部１３３の根元近くまで内径をくり抜いて内径空間１３４を有する略円筒形状の軸部１３５を形成し、この内径空間１３４をボルト１３下端から所定高さまでネジ切りして給電ボルト接続部（雌ネジ）１３２を形成している。また、端子ボルト１３を介してポスト１２をヒータ本体１１に固定した状態において、ポスト１２の被膜進入路１２２と略同一となる高さ位置において、端子ボルト１３の円筒形軸部１３５を略径方向に貫通する被膜進入路１３６が形成されている。端子ボルト１３はあらかじめこのような形状に加工して準備しておく。

【0050】

なお、図示実施形態では端子ボルト１３の全軸長に亘って雄ネジ１３１が形成されているが、ポスト１２の雌ネジ１２１と確実に螺合できるものであれば必ずしもボルト全軸長に亘って形成する必要はなく、その一部に雄ネジ１３１が形成されていても良い。また、給電ボルト接続部１３２は、端子ボルト１３の下端から内径空間１３４の途中までの範囲に形成されているが、内径空間１３４の略全長に亘って形成されていても良い。

【0051】

この端子ボルト１３を、ヒータ本体１１の表面側から端子ボルト挿入穴１１２に挿入し、端子ボルト１３の雄ネジ１３１を、ヒータ本体１１の裏面側からポスト収容凹部１１３に収容したポスト１２の雌ネジ１２１に螺合させた状態にして、端子ボルト頭部１３３のテーパー面がヒータ本体１１の端子ボルト挿入穴１１２のテーパー面に密接するまで端子ボルト１３を締め付け、さらにヒータ本体１１の裏面側からポスト１２を大きなトルク（たとえば６０Ｎ／ｃｍ）で締め付ける。これにより、ヒータ本体１１とポスト１２とが端子ボルト１３を介して物理的に強固に連結される（図５：Ｓ３）。このとき、ポスト収容凹部１１３にあらかじめリング状のカーボンシートないしカーボンワッシャ（図示せず）を介在させてポスト１２を収容させると、緩み止めに有効である。

【0052】

なお、図示実施形態では、端子ボルト頭部１３３に一方向または十字形の溝１３７が刻設されていてここにマイナスまたはプラスのドライバーを挿入して端子ボルト回転操作を容易にしているが、これに代えて、たとえば端子ボルト頭部１３３を断面六角形状に形成して六角レンチを用いて端子ボルト回転操作を行うようにしても良い。

【0053】

このようにして端子ボルト１３でヒータ本体１１とポスト１２とを連結固定した状態（図６：Ｓ３）では、端子ボルト頭部１３３がヒータ本体１１の表面１１５（表面側ベースコート１１４の上面，図５および図６：Ｓ３において端子ボルト頭部１３３内に仮想線で示されるレベル）から上方に突出した状態になっているので、この突出部を切除して、切除後の端子ボルト頭部１３３’がヒータ本体表面１１５と面一になるようにする（図６：Ｓ４）。

【0054】

次いで、この切除後の端子ボルト頭部１３３’を含むヒータ本体表面１１５に、ＰＧ（熱分解性黒鉛）などの導電性材料による被膜１１６を形成した後、不要部分を切除して、図２に例示されるようなヒータパターン１４を形成する（図６：Ｓ５）。ヒータパターン１４は、切除後の端子ボルト頭部１３３’が両端の端子部となるように形成される。これにより、端子ボルト１３とヒータパターン１４とが電気的に接続される。すなわち、外部電源に接続された給電ボルト（図示せず）から端子接続部１３２に給電された電流は、端子ボルト１１３を通って、ヒータ本体表面１１５に形成されたヒータパターン１４に供給され、ヒータパターン１４のヒータエレメント（ＰＧ）を発熱させる。ポスト１２は給電ないし通電には何ら関与せず、端子ボルト１３の端子接続部１３２での給電接点と端子ボルト１３の切除頭部１３３’でのヒータパターン１４に対する給電接点の２つの接点しか存在しないので、導電効率に優れている。

【0055】

このとき、ヒータパターン１４となるＰＧ被膜１１６をヒータ本体表面１１５に形成するだけでなく、ヒータ本体の裏面１１７（裏面側ベースコート１１４の裏面）およびポスト１２の露出面にもＰＧ被膜１１８，１２３を形成することが好ましい。ヒータ本体裏面１１７にもＰＧ被膜１１８を形成させることにより、グラファイト基材１１１からなるヒータ本体１１表裏の被膜厚バランスを確保し、高温条件においても反りが生じにくいものとなる。また、ポスト１２の露出面を被覆するＰＧ被膜１２３は、ポスト１２が低密度で脆弱なグラファイトを基材とする場合であっても該グラファイト基材の内部に入り込んでその空隙率を下げて密度を上げることでポスト１２の強度を増大させる。

【0056】

同時に、このＰＧ被膜１２３は、ポスト１２および端子ボルト１３に形成された被膜進入路１２２，１３６に入り込み（１２３’）、ポスト１２の雌ネジ１２１と端子ボルト１３の雄ネジ１３１との間の締結を強固にしてこれらを一体化させる役割を果たすので、端子ボルト１３の緩みを防止すると共に、端子ボルト１３とヒータ本体基材１１１との間に熱膨張率差があるときであっても端子ボルト切除頭部１３３’が端子ボルト挿入穴１１２との接合テーパー面に沿って浮き上がることを防止し、ヒータパターン１４に波打ちが生ずることを防止することができる。

【0057】

この点について更に詳述すれば、ヒータ本体基材１１１と端子ボルト１３基材をいずれもグラファイトで形成するにしても、ヒータ本体基材１１１には熱伝導率が良好で且つベースコート１１４の材料となるＰＢＮとの熱膨張率差が小さいことが要求され、一方、端子ボルト１３には雄ネジ１３１および端子接続部１３２となる雌ネジを加工する必要性からヒータ本体より空隙率が低い（密度が高い）ことが要求され、それぞれの要求性能が異なることからグラファイトの中でも異なる材料を選択しなければならず、必然的に熱膨張率に差が生ずる。本発明者らは、ポスト１２／端子ボルト１３に被膜進入路１２２，１３６を形成しない実施形態も試作したが、特にＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）などの超高温加熱が要求されるプロセスに使用したときに、端子ボルト１３に緩みが生じたり、極端な場合には端子ボルト１３の切除頭部１３３’がその根元から破断してしまうことがあることを知った。これは、ＭＯＣＶＤ処理やヒータ昇温の際に熱膨張率差によってボルト切除頭部１３３’の根元部に応力が集中して破断につながるものと推測された。そして、その後も実験を重ねた結果、ポスト１２／端子ボルト１３に被膜進入路１２２，１３６を形成してＰＧ被膜１２３をこれら被膜進入路に入り込ませるようにすることで、上記課題に対する有効な解決策となり得ることを確認したのである。

【0058】

なお、ポスト１２／端子ボルト１３に形成される被膜進入路１２２，１３６は、製品状態（図１（ｂ），図６：Ｓ６）において略同一レベルに位置することが理想的であるが、必ずしも厳密なレベル調整は必要ではない。これら被膜進入路１２２，１３６の間にレベル差があっても、ポスト１２の被膜進入路１２２を通ってその内周に到達したＰＧ被膜１２３’は、その雌ネジ１２１と端子ボルト１３軸部外周の雄ネジ１３１との間のわずかな隙間を通って、端子ボルト１３の被膜進入路１３６に入り込むことができる。

【0059】

最後に、全体をＰＢＮなどの絶縁性材料からなるオーバーコート１５で被覆して、本発明実施形態としてのセラミックスヒータ１０が製造される（図６：Ｓ６）。このセラミックスヒータ１０は、使用に際して、端子ボルト１３下端の端子接続部１３２に取り付けた給電ボルト（図示せず）を介して外部電源（図示せず）に接続され、外部電源から供給される交流または直流の電流が、給電ボルトから端子ボルト１３を介してヒータ本体１１表面のヒータパターン１４に通電されるので、プログラム制御などの公知の制御手法を通じてヒータパターン１４を発熱させて、ウエハ加熱面１６に載置したウエハを所定温度に加熱する。

【0060】

端子ボルト１３はその切除頭部１３３’でヒータパターン１４と接することで導電路を形成するが、ベースコート１１４によりヒータ本体１１の基材１１１とは完全に絶縁されているので、端子間での導通は生じない。すなわち、ヒータパターン１４とヒータ本体１１／ポスト１２の基材との間で電流リークが生じないので、厳密な制御を安定して行うことができ、ヒータの焼損を引き起こすこともない。

【0061】

なお、上記においてヒータ本体１１に形成されるＰＢＮベースコート１１４、表面側ＰＧ被膜１１６、裏面側ＰＧ被膜１１８、ポスト１２の外側面に形成されるＰＧ被膜１２３および最後に装置露出面全体を被覆するように形成されるＰＢＮオーバーコート１５はいずれもＣＶＤ（化学的気相蒸着法）法を用いて形成することが好ましい。ＣＶＤ法によるこれらの被膜形成自体は当業界において公知であるので、詳細な説明を割愛する。本発明では、これら公知のＣＶＤ被膜形成手法を任意に採用することができる。

【0062】

図示実施形態では、端子ボルト１３の内径空間１３４が、被膜進入路１２２，１３６より高いレベルに先端を有するように形成されているが、これは、端子ボルト１３の端子接続部１３２に給電ボルトを取り付けた状態で真空環境下で昇温したときに、内径空間１３４内に残存する空気が熱膨張したときに、被膜進入路１２２，１３６から空気抜きすることを考慮したものである。ポスト１２の外側面にＰＧ被膜１２３を形成したときにその一部が被膜進入路１２２，１３６に入り込んでポスト１２と端子ボルト１３とを一体化させるとしても、ＰＧ被膜１２３の厚さ（１０〜数十μｍ程度）からして被膜進入路１２２，１３６を完全に充填することにはならず、空気が通る程度の隙間が残されているので、この隙間を熱膨張した空気の抜け道として利用するためである。これは本発明において必ずしも必須の特徴ではないが、内径空間１３４の先端が被膜進入路１２２，１３６より低いレベルに止まる場合には、残存空気が熱膨張したときに端子ボルト１３やポスト１２を破壊する危険性が懸念されるので、図示実施形態のような構成とすることが好ましいと考えられる。

【実施例2】

【0063】

図７〜図９を参照して、実施例２のポスト型セラミックスヒータでは、ボルト１３を締め付けてヒータ本体１１とポスト１２を連結する際に、ボルト回転と共にポスト１２が連れ回りすることを防止するため、ロックピン１７を用いている。すなわち、ヒータ本体基材１１１の裏面に形成したポスト収容凹部１１３をポスト１２の外径に応じた口径を有する断面円形の凹部としつつ、その開口縁の一部を外側に向けて小径の略半円状に拡げてヒータ基材側ロックピン嵌合部１１９とし（図８）、一方、ポスト１２上端部の外周の一部を内方に向けて同径の略半円状に切り欠いてポスト側ロックピン嵌合部１２４とし（図９）、これらロックピン嵌合部１１９，１２４同士が対向して形成される断面小円形の凹部にロックピン１７が嵌め込まれている（図７）。回転防止手段はこのような構成に限定されるものではなく、ボルト１３を締め付けたときにポスト１２が連れ回りすることを防止することができるものであれば具体的構成を問わず、任意の手段を採用することができる。ロックピン１７を採用する場合は、ポスト１２や端子ボルト１３と同じ材質で形成されたものを用いることが好ましい。

【0064】

上記以外の構成は、実施例１のポスト型セラミックスヒータ１０とほぼ同様の構成を有するので、同様の部材・要素に同一の符号を付して図示し、その詳細な説明を割愛する。その製造工程も、図６を参照して既述した実施例１のポスト型セラミックスヒータ１０の製造工程とほぼ同様であるが、この実施例の場合は、図６：Ｓ３の工程を実行する際に、ロックピン嵌合部１１９，１２４同士が対向して形成される断面小円形の凹部にロックピン１７を嵌め込んだ状態にして、ヒータ本体１１の表面側から端子ボルト１３を締め付けることによって、ヒータ本体１１にポスト１２を連結固定する。この場合は、ポスト１２は回転不能であるので、ヒータ本体１１の裏面側からポスト１２を締め付ける作業は行われない。

【符号の説明】

【0065】

１０ ポスト型セラミックスヒータ
１１ ヒータ本体
１１１ 基材
１１２ 端子ボルト挿入穴
１１３ ポスト収容凹部
１１４ ベースコート
１１５ 表面
１１６ 表面側ＰＧ被膜（ヒータパターン１４）
１１７ 裏面
１１８ 裏面側ＰＧ被膜
１１９ ロックピン嵌合部
１２ ポスト
１２１ 雌ネジ
１２２ 被膜進入路
１２３ ＰＧ被膜
１２３’ 被膜進入路１２２，１３６に入り込んだ被膜材料（ＰＧ）
１２４ ロックピン嵌合部
１３ 端子ボルト
１３１ 雄ネジ
１３２ 端子接続部
１３３ 頭部 （１３３’ 切除後の頭部）
１３４ 内径空間
１３５ 軸部
１３６ 被膜進入路
１３７ ドライバー係合溝
１４ ヒータパターン
１５ オーバーコート
１６ ウエハ加熱面
１７ ロックピン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】