特許 7326187 面状ヒータ

(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】

(24)【登録日】2023-08-04

(45)【発行日】2023-08-15

(54)【発明の名称】面状ヒータ

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/10 20060101AFI20230807BHJP

   H05B 3/74 20060101ALI20230807BHJP

   H05B 3/26 20060101ALI20230807BHJP

【ＦＩ】

H05B3/10 A

H05B3/74

H05B3/26

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020032779

(22)【出願日】2020-02-28

(65)【公開番号】P2021136184

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-12-07

(73)【特許権者】

【識別番号】507182807

【氏名又は名称】クアーズテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101878

【弁理士】

【氏名又は名称】木下 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100187506

【弁理士】

【氏名又は名称】澤田 優子

(72)【発明者】

【氏名】土井 寛太

【審査官】川口 聖司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－１５１２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－９６６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１８６１１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１１－９０５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３３２３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５３７５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９９６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－７７６２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ３／０２－３／８６

Ｈ０１Ｌ ２１／２６－２１／２６８

Ｈ０１Ｌ ２１／３２２－２１／３２６

Ｈ０１Ｌ ２１／４２－２１／４２８

Ｈ０１Ｌ ２１／４７７－２１／４７９

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カーボンワイヤー発熱体が基体内部に収容され、前記カーボンワイヤー発熱体に通電されることにより発熱する面状ヒータであって、
分離した複数本の前記カーボンワイヤー発熱体と、
前記分離した一のカーボンワイヤー発熱体と他のカーボンワイヤー発熱体を電気的に接続すると共に、一のカーボンワイヤー発熱体と他のカーボンワイヤー発熱体との接続位置を変更するため、一のカーボンワイヤー発熱体と他のカーボンワイヤー発熱体に沿って移動可能に構成された接続駒と、
前記接続駒に設けられた被吸着部材と、
を備え、
基体外部から吸着部材によって、接続駒を移動させることを特徴とする面状ヒータ。

【請求項2】

前記接続駒は、
円柱形状に形成された駒本体と、
前記駒本体に配置された鉄部材あるいは磁石部材からなる被吸着部材と、
前記駒本体の周面に設けられた、カーボンワイヤー発熱体と接続するカーボンリング部材と、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の面状ヒータ。

【請求項3】

前記基体の内面に溝部が形成され、
前記接続駒の端部が、前記溝部内に移動可能に収容されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面状ヒータ。

【請求項4】

カーボンワイヤー発熱体が収容される基体が石英ガラスからなり、かつ円柱形状に形成される駒本体が石英ガラスからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の面状ヒータ。

【請求項5】

基体外部から接続駒を移動させる吸着部材は、被吸着部材が鉄部材である場合には磁石部材であり、被吸着部材が磁石部材である場合には鉄部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の面状ヒータ。

【請求項6】

前記複数本の発熱体は互いに平行に配置され、かつ発熱体の両端部が基体に固定されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の面状ヒータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は面状ヒータに関し、特に発熱エリアを変更できる面状ヒータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、図８に示す面状ヒータ５０が開示されている。この面状ヒータ５０は、プレート状の石英ガラス支持部材５１を有し、この石英ガラス支持部材５１の一面側（上面）が円板平面状のヒータ面（加熱面）となる。
前記石英ガラス支持部材５１の内部には、溝状の空間部Ｘが形成され、この溝状の空間部Ｘにカーボンワイヤー発熱体Ｗがジグザグパターン形状に配線されている。また、このカーボンワイヤー発熱体Ｗの両端部には、それぞれ封止端子５２が接続され、前記空間部Ｘには不活性ガスが注入、封止されている。
尚、この石英ガラス支持部材５１は、前記溝状の空間部Ｘを除いて融着一体化された構造となっている。

【0003】

この特許文献１に示されたカーボンワイヤー発熱体Ｗは、金属発熱体等に比べて小さく昇降温特性に優れ、また、非酸化性雰囲気中では高温耐久性にも優れている。しかも、細いカーボン単繊維の繊維束を複数編んで作製されたものであるため、カーボン材のみからなる発熱体に比べ形状柔軟性に富み、種々の構造、形状に容易に加工できるという利点を有している。
従って、このカーボンワイヤー発熱体Ｗを高純度な石英ガラス部材等のクリーンな耐熱性を有する石英ガラス支持部材５１内に非酸化性ガスとともに封入した面状ヒータ５０は、パーティクル等を発生させることがなく、半導体製造用ヒータとして極めて好適である。

【0004】

ところで、特許文献１に示された前記面状ヒータ５０は、一の封止端子側５２から他の封止端子５２側まで、いわゆる一筆書きになるように、カーボンワイヤー発熱体Ｗが配置され、ヒータ面（加熱面）を形成している。
そのため、前記面状ヒータ５０のヒータ面（加熱面）の一部のみを加熱することはできなかった。

【0005】

これに対して、特許文献２では、ヒータユニットを複数のセグメントに分け、各々のセグメントの加熱部材を独立して制御できるヒータユニットが提案されている。このヒータユニットにあっては、加熱部材を独立して制御できるため、ヒータ面の一部のみ（一のセグメンのみ）を加熱することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００１－３３２３７３号公報

【文献】特表２００７－５３７５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記したように、特許文献１に示された面状ヒータは、前記面状ヒータのヒータ面全体を加熱することとなり、ヒータ面の一部のみを加熱することはできなかった。即ち、特許文献１に示された面状ヒータにあっては、カーボンワイヤーの発熱長を変更できず、また発熱エリアも変更できなかった。

【0008】

また、特許文献２に示されたヒータユニットにあっては、予め設定されたセグメントの加熱部材を制御するため、ヒータ面（加熱面）をセグメントごと変えることができる。即ち、特許文献２に示されたヒータユニットにあっては、予め設定されたセグメントの範囲内において、カーボンワイヤーの発熱長を変更でき、また発熱エリアも変更できる。

【0009】

しかしながら、特許文献２に示されたヒータユニットであっても、カーボンワイヤーの発熱長を任意に変更できず、また発熱エリアも任意に変更できないという技術的課題があった。

【0010】

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、カーボンワイヤーの発熱長を任意に変更でき、発熱エリアも任意に変更できる面状ヒータ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】

【0011】

前記した課題を解決するためになされた、本発明に係る面状ヒータは、カーボンワイヤー発熱体が基体内部に収容され、前記カーボンワイヤー発熱体が通電されることにより発熱する面状ヒータであって、分離した複数本の前記カーボンワイヤー発熱体と、前記分離した一のカーボンワイヤー発熱体と他のカーボンワイヤー発熱体を電気的に接続すると共に、一のカーボンワイヤー発熱体と他のカーボンワイヤー発熱体との接続位置を変更するため、一のカーボンワイヤー発熱体と他のカーボンワイヤー発熱体に沿って移動可能に構成された接続駒と、前記接続駒に設けられた被吸着部材と、を備え、基体外部から吸着部材によって、接続駒を移動させることを特徴としている。

【0012】

このように、接続駒が移動可能に構成されているため、一のカーボンワイヤー発熱体と他のカーボンワイヤー発熱体との接続位置を、基体外部から吸着部材によって変えることができる。
その結果、カーボンワイヤー発熱体の発熱長を任意の長さに変更でき、また発熱エリアを変更することができる。

【0013】

ここで、前記接続駒は、円柱形状に形成された駒本体と、前記駒本体に配置された鉄部材あるいは磁石部材からなる被吸着部材と、前記駒本体の周面に設けられた、カーボンワイヤー発熱体と接続するカーボンリング部材と、を備えていることが望ましい。
このように、駒本体に被吸着部材を設けることにより、基体外部から吸着部材によって、接続駒を容易に移動させることができる。

【0014】

また、前記基体の内面に溝部が形成され、前記接続駒の端部が、前記溝部内に移動可能に収容されていることが望ましい。
前記接続駒の端部が前記溝部内に移動可能に収容されるため、接続駒は安定して移動させることができる。

【0015】

また、カーボンワイヤー発熱体が収容される基体が石英ガラスからなり、かつ円柱形状に形成される駒本体が石英ガラスからなることが望ましい。
このように、基体、接続駒が石英ガラスで構成されている場合には、不純物の拡散を抑制でき、半導体製造用ヒータとして好適に用いることができる。

【0016】

また、基体外部から接続駒を移動させる吸着部材は、被吸着部材が鉄部材である場合には磁石部材であり、被吸着部材が磁石部材である場合には鉄部材であることが望ましい。

【0017】

また、前記複数本の発熱体は互いに平行に配置され、かつ発熱体の両端部が基体に固定されることが望ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、カーボンワイヤー発熱体の発熱長を任意に変更でき、またエリアを任意に変更できる面状ヒータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本発明にかかる面状ヒータの実施形態を模式的に示す平面図である。

【図2】図２は、図１に示した面状ヒータに用いられているカーボンワイヤー発熱体を、模式的に示す概略図である。

【図3】図３は、図１のＩ―Ｉ断面図である。

【図4】図４は、図１のII―II断面図である。

【図5】図５は、図１のIII―III断面図である。

【図6】図６は、図１のIV―IV断面図である。

【図7】図７は、図１に示される接続駒を示す斜視図である。

【図8】図８は、従来の面状ヒータを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明にかかる面状ヒータの一実施形態について図面に基づいて説明する。
この面状ヒータ１は、図１に示すように、カーボンワイヤー発熱体Ｗが基体２の内部に収容されたヒータであって、封止端子３を介して、前記カーボンワイヤー発熱体Ｗに通電することにより発熱するヒータである。
尚、図１において、カーボンワイヤー発熱体Ｗは直線状に５本配置され、カーボンワイヤー発熱体Ｗのうちヒータを構成する部分は黒太線で示し、ヒータを構成しない部分は斜線で示している。

【0021】

このカーボンワイヤー発熱体Ｗの基本構造は、図２に示すように、直径２乃至１５μｍのカーボン繊維、例えば、直径７μｍのカーボン長繊維を約３０００乃至３５００本程度束ねたファイバー束Ｗ１を１０束程度用いて直径約２ｍｍの編紐、或いは組編形状に編み込んだ等のカーボンワイヤーが用いられる。尚、前記の場合において、ワイヤーの編み込みスパンは２乃至５ｍｍ程度になされる。

【0022】

図１乃至図６に示すように、カーボンワイヤー発熱体Ｗが収容される面状ヒータ１の基体２は、石英ガラスからなる第１の基体２１及び第２の基体２２から構成される。
図１乃至図６に示すように、第１の基体２１及び第２の基体２２は平面視上、矩形形状に形成される。そして、第１の基体２１と第２の基体２２の周縁部Ｙが融着されることにより（図１中、２点鎖線で融着部分を示している）、前記面状ヒータ１内部（基体２の内部）に、カーボンワイヤー発熱体Ｗ、接続駒４を収容する空間部Ｓが形成される。

【0023】

前記カーボンワイヤー発熱体Ｗは分離した複数本の発熱体であり、前記したように、図１には５本のカーボンワイヤー発熱体Ｗが示されている。
夫々の発熱体Ｗの両端部は、図１、図３に示すように、ヒータを構成する基体２１と基体２２の周縁部Ｙに挟持され、固定される。

【0024】

この複数本の発熱体Ｗは互いに平行に配置され、かつ複数本の発熱体Ｗのうち両側の発熱体Ｗは、封止端子３まで延設されている。
そして、図１に示すように、一のカーボンワイヤー発熱体Ｗと他のカーボンワイヤー発熱体Ｗの間に接続駒４を配置することにより、一のカーボンワイヤー発熱体Ｗと他のカーボンワイヤー発熱体Ｗを電気的に接続するように構成されている。

【0025】

具体的には、図１に黒太線で示すように、一の封止端子部３から接続駒４を介してカーボンワイヤー発熱体Ｗが接続され、他の封止端子部３に至るヒータが形成される。
即ち、カーボンワイヤー発熱体の両側に位置する発熱体は、それぞれ前記封止端子部３に接続されている。前記封止端子部３は、石英ガラス管の中にカーボンワイヤーからなる接続線３ａが収容されてなり、前記接続線３の一端は前記カーボンワイヤー発熱体Ｗに接続され、他端は金属の電源供給端子３ｂに接続されている。そして、前記電源供給端子３ｂから前記接続線３ａを介してカーボンワイヤー発熱体Ｗに通電することにより、カーボンワイヤー発熱体Ｗが発熱するように構成されている。

【0026】

また、第１の基体２１の下面側には、図４、図５、図６に示すように、リブ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅが設けられている。
そして、前記リブ２１ａとリブ２１ｂの間、リブ２１ｂとリブ２１ｃの間、リブ２１ｃとリブ２１ｄの間、リブ２１ｄとリブ２１ｅの間には、溝部２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉが設けられている。

【0027】

同様に、この第２の基体２２の上面側には、図４、図５、図６に示すように、第１の基体２１のリブ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅの対応する位置に、リブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが設けられている。
そして、リブ２２ａとリブ２２ｂの間、リブ２２ｂとリブ２２ｃの間、リブ２２ｃとリブ２２ｄの間、リブ２２ｄとリブ２２ｅの間には、溝部２２ｆ、２２ｇ、２２ｈ、２２ｉが設けられている。

【0028】

この溝部２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉと、溝部２２ｆ、２２ｇ、２２ｈ、２２ｉは、図１、図６に示すように、第１の基体２１、第２の基体２２の一端部側から他端部側に直線状に延設され、接続駒４の上端部、下端部が移動可能に収容されている。

【0029】

また、図１、図４～６に示すように、第１の基体２１のリブ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅと、第２の基体２２のリブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅとの間に、前記カーボンワイヤー発熱体Ｗが配置される。

【0030】

また、図４に示すように、第１の基体２１のリブ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅと、第１の基体２２のリブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅとの間にガラスビーズ５が配置され、このガラスビーズ５によってカーボンワイヤー発熱体Ｗが保持される。
尚、図１では、１か所にガラスビーズ５が設けられている場合を示したが、ガラスビーズ５は、カーボンワイヤー発熱体Ｗを上下方向から保持するものであるため、複数個所、適宜設けても良い。

【0031】

また、図１、図６に示すように、基体２内部に接続駒４が設けられ、分離した一のカーボンワイヤー発熱体Ｗと他のカーボンワイヤー発熱体をＷ電気的に接続する。そして、この接続駒４と、一のカーボンワイヤー発熱体Ｗと他のカーボンワイヤー発熱体Ｗとの接続位置を変更するため、前記したように、接続駒４はカーボンワイヤー発熱体Ｗに沿って移動可能に構成されている。

【0032】

この接続駒４は、図７に示すように、石英ガラスからなる円柱形状に形成された駒本体４ａと、前記駒本体に配置された鉄部材あるいは磁石部材からなる被吸着部材４ｂと、前記駒本体の周面に設けられた、カーボンワイヤー発熱体Ｗと接続するカーボンリング部材４ｃとを備えている。
この被吸着部材４ｂは、円柱状の接続駒４の中心軸の線上に配置されている。また、カーボンリング部材４ｃは、接続駒４にカーボン繊維を巻き付けて構成されている。

【0033】

そして、前記カーボンリング部材４ｃが、分離した一のカーボンワイヤー発熱体Ｗと他のカーボンワイヤー発熱体Ｗとに接触し、電力が供給され、カーボンワイヤー発熱体Ｗは発熱する。尚、図１にあっては、黒太線で示されたカーボンワイヤー発熱体Ｗがヒータとして発熱する。

【0034】

次に、カーボンワイヤー発熱体の発熱長、発熱エリアを変更方法について説明する。
面状ヒータ１の基体２の外部から吸着部材（図示せず）を被吸着部材４ｂに近づける。この吸着部材は、被吸着部材４ｂが鉄部材である場合には磁石部材であり、被吸着部材４ｂが磁石部材である場合には鉄部材である。
そして、前記吸着部材を矢印Ｔ１，Ｔ２方向に移動させることにより、夫々の接続駒４を、溝部２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉと、溝部２２ｆ、２２ｇ、２２ｈ、２２ｉに沿って、移動させる。

【0035】

これにより、この接続駒４と、一のカーボンワイヤー発熱体Ｗと他のカーボンワイヤー発熱体Ｗとの接続位置を変えることができ、カーボンワイヤー発熱体の発熱長、発熱エリアが変更される。
尚、この実施形態にあっては、カーボンワイヤー発熱体が５本、接続駒が４個の場合について説明したが、本発明ではこれに限定されるものではなく、カーボンワイヤー発熱体の本数、接続駒の個数は、適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0036】

１ 面状ヒータ
２ 基体
２１ 第１の基体
２２ 第２の基体
３ 封止端子部
４ 接続駒
４ａ 駒本体
４ｂ 被吸着部材
４ｃ カーボンリング部材
５ ガラスビーズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】