JPH097742A - セラミックヒータ - Google Patents
セラミックヒータInfo
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- JPH097742A JPH097742A JP17819195A JP17819195A JPH097742A JP H097742 A JPH097742 A JP H097742A JP 17819195 A JP17819195 A JP 17819195A JP 17819195 A JP17819195 A JP 17819195A JP H097742 A JPH097742 A JP H097742A
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- JP
- Japan
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- substrate
- ceramic
- resistance heating
- main body
- heating wire
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 セラミック基板に温度分布が生じにくく、均
一に発熱させることが可能なセラミックヒータを提供す
る。 【構成】 セラミックヒータ1は、長方形板状に形成さ
れたセラミック基板2と、これに埋設された抵抗発熱線
3とを備える。抵抗発熱線3は、基板2の一辺に沿って
延びる複数の本体部4の互いに隣接するもの同士が、両
端部において接続部5により順次連結された一本の連続
形態に形成されている。そして、各本体部4は、基板2
の長辺側の縁部に近接するものほどその配置間隔が段階
的に小さくなるものとされている。これにより、基板2
の縁部側の方が中央側よりも発熱量が大きくなり、両者
の間に温度差が生ずることが防止ないし抑制される。
一に発熱させることが可能なセラミックヒータを提供す
る。 【構成】 セラミックヒータ1は、長方形板状に形成さ
れたセラミック基板2と、これに埋設された抵抗発熱線
3とを備える。抵抗発熱線3は、基板2の一辺に沿って
延びる複数の本体部4の互いに隣接するもの同士が、両
端部において接続部5により順次連結された一本の連続
形態に形成されている。そして、各本体部4は、基板2
の長辺側の縁部に近接するものほどその配置間隔が段階
的に小さくなるものとされている。これにより、基板2
の縁部側の方が中央側よりも発熱量が大きくなり、両者
の間に温度差が生ずることが防止ないし抑制される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファンヒータや半導体
製造設備における基板加熱装置等に使用されるセラミッ
クヒータに関する。
製造設備における基板加熱装置等に使用されるセラミッ
クヒータに関する。
【0002】
【従来の技術】上述のようなセラミックヒータは、図8
に示すように、角板状に形成されたセラミック基板(以
下、単に基板ともいう)100中に抵抗発熱線101を
埋設した構成のものが使用されている。抵抗発熱線10
1は曲折した一本の連続形態に形成され、基板100の
一辺に沿う方向に延び、かつこれと交差する方向に互い
に等間隔で配置された複数の本体部102を備えるとと
もに、その両端部に形成された端子部104から受電す
ることにより、セラミック基板100を加熱する。
に示すように、角板状に形成されたセラミック基板(以
下、単に基板ともいう)100中に抵抗発熱線101を
埋設した構成のものが使用されている。抵抗発熱線10
1は曲折した一本の連続形態に形成され、基板100の
一辺に沿う方向に延び、かつこれと交差する方向に互い
に等間隔で配置された複数の本体部102を備えるとと
もに、その両端部に形成された端子部104から受電す
ることにより、セラミック基板100を加熱する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図8に示すセラミック
ヒータは、基板100の縁部においては、上下の板面に
加え側面部からも放熱するので、基板中央部よりも縁部
の方が温度が低くなりやすい。そのため、このようなセ
ラミックヒータを例えばファンヒータ等に使用した場
合、基板100は、中央部の方が縁部よりも熱膨張が大
きくなって引張応力が発生し、割れ等を生じやすい問題
がある。また、ヒータ昇温時においては、このような熱
応力の発生を抑制するために、基板100になるべく温
度分布が生じないようヒータをできるだけ低速で昇温す
る必要があり、効率が悪い欠点がある。さらに、半導体
製造用の基板加熱装置に使用する場合は、上述の熱応力
発生による不具合に加え、半導体基板への膜形成やドー
ピング成分の拡散等が温度分布によって不均一となり、
製品不良を招く問題も生じうる。
ヒータは、基板100の縁部においては、上下の板面に
加え側面部からも放熱するので、基板中央部よりも縁部
の方が温度が低くなりやすい。そのため、このようなセ
ラミックヒータを例えばファンヒータ等に使用した場
合、基板100は、中央部の方が縁部よりも熱膨張が大
きくなって引張応力が発生し、割れ等を生じやすい問題
がある。また、ヒータ昇温時においては、このような熱
応力の発生を抑制するために、基板100になるべく温
度分布が生じないようヒータをできるだけ低速で昇温す
る必要があり、効率が悪い欠点がある。さらに、半導体
製造用の基板加熱装置に使用する場合は、上述の熱応力
発生による不具合に加え、半導体基板への膜形成やドー
ピング成分の拡散等が温度分布によって不均一となり、
製品不良を招く問題も生じうる。
【0004】本発明の課題は、セラミック基板に温度分
布が生じにくく、均一に発熱させることが可能なセラミ
ックヒータを提供することにある。
布が生じにくく、均一に発熱させることが可能なセラミ
ックヒータを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】本発明の
セラミックヒータは、セラミック基板と、そのセラミッ
ク基板に曲折して又は渦巻状に設けられた抵抗発熱線と
を有し、上述の課題を解決するために、セラミック基板
の縁部側において中央側よりも抵抗発熱線の配置間隔が
小さくされていることを特徴とする。その結果、本発明
のセラミックヒータは、縁部側の方が中央側よりも発熱
量が大きくなり、両者の間に温度差が生ずることが防止
ないし抑制されるので、熱応力に伴うセラミック基板の
割れ等の発生確率が低減される。また、半導体製造設備
の基板加熱装置に使用される場合には、加熱装置側の温
度分布に基づく製品不良等が発生しにくくなる。
セラミックヒータは、セラミック基板と、そのセラミッ
ク基板に曲折して又は渦巻状に設けられた抵抗発熱線と
を有し、上述の課題を解決するために、セラミック基板
の縁部側において中央側よりも抵抗発熱線の配置間隔が
小さくされていることを特徴とする。その結果、本発明
のセラミックヒータは、縁部側の方が中央側よりも発熱
量が大きくなり、両者の間に温度差が生ずることが防止
ないし抑制されるので、熱応力に伴うセラミック基板の
割れ等の発生確率が低減される。また、半導体製造設備
の基板加熱装置に使用される場合には、加熱装置側の温
度分布に基づく製品不良等が発生しにくくなる。
【0006】また、抵抗発熱線は、予め定められた間隔
で配置された複数の本体部と、それら本体部をその両端
部において互いに接続する接続部とを有する一本の連続
形態に形成することができる。この場合、その本体部の
配置間隔を、セラミック基板の縁部側において中央側よ
りも小さくすることができる。セラミック基板は、具体
的には、長方形状ないし正方形状に形成することがで
き、抵抗発熱線の各本体部は、それぞれそのセラミック
基板の一辺部に沿う方向に延びるものとすることができ
る。また、セラミック基板を円板状に形成することも可
能であり、抵抗発熱線の各本体部を、それぞれそのセラ
ミック基板の周方向に沿って延びるものとし、かつその
半径方向に沿って予め定められた間隔で配置されたもの
とすることができる。
で配置された複数の本体部と、それら本体部をその両端
部において互いに接続する接続部とを有する一本の連続
形態に形成することができる。この場合、その本体部の
配置間隔を、セラミック基板の縁部側において中央側よ
りも小さくすることができる。セラミック基板は、具体
的には、長方形状ないし正方形状に形成することがで
き、抵抗発熱線の各本体部は、それぞれそのセラミック
基板の一辺部に沿う方向に延びるものとすることができ
る。また、セラミック基板を円板状に形成することも可
能であり、抵抗発熱線の各本体部を、それぞれそのセラ
ミック基板の周方向に沿って延びるものとし、かつその
半径方向に沿って予め定められた間隔で配置されたもの
とすることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例を図面を用
いて説明する。図1(a)に示すセラミックヒータ1
は、四角形(例えば長方形)板状に形成されたセラミッ
ク基板(以下、単に基板ともいう)2と、これに埋設さ
れた抵抗発熱線3とを備える。セラミック基板は、アル
ミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)、ジルコニア
(ZrO2)、チタニア(TiO2)、マグネシア(Mg
O)、ムライト(3Al2O3・2SiO2)、ジルコン
(ZrO2・SiO2)、コージェライト(2MgO・2
Al2O3・5SiO2)、窒化硅素(Si3N4)、炭化
硅素(SiC)等のセラミックスの焼成体により構成す
ることができる。また、抵抗発熱線3は、タングステ
ン、モリブデン等の高融点金属ないしそれらの合金及び
ステンレス鋼やニクロムなど、各種抵抗発熱材料で構成
することができる。
いて説明する。図1(a)に示すセラミックヒータ1
は、四角形(例えば長方形)板状に形成されたセラミッ
ク基板(以下、単に基板ともいう)2と、これに埋設さ
れた抵抗発熱線3とを備える。セラミック基板は、アル
ミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)、ジルコニア
(ZrO2)、チタニア(TiO2)、マグネシア(Mg
O)、ムライト(3Al2O3・2SiO2)、ジルコン
(ZrO2・SiO2)、コージェライト(2MgO・2
Al2O3・5SiO2)、窒化硅素(Si3N4)、炭化
硅素(SiC)等のセラミックスの焼成体により構成す
ることができる。また、抵抗発熱線3は、タングステ
ン、モリブデン等の高融点金属ないしそれらの合金及び
ステンレス鋼やニクロムなど、各種抵抗発熱材料で構成
することができる。
【0008】抵抗発熱線3は、基板2の一辺(例えば長
辺)に沿って延びる複数の本体部4の互いに隣接するも
の同士が、両端部において接続部5により順次連結され
た一本の連続形態に形成されている。そして、各本体部
4は、図1(b)に示すように、互いにほぼ等しい断面
積を有するとともに、基板2の長辺側の縁部に近接する
ものほどその配置間隔が段階的に小さくなるものとされ
ている(なお、抵抗発熱線の断面積は誇張して描かれて
いる。以下の断面図についても同様である)。また、抵
抗発熱線3の両端部は基板2の一方の短辺に近接して位
置するとともに、それぞれ本体部4よりも広幅の端子部
7とされている。さらに、その短辺側において基板2の
側面には、上記各端子部7とそれぞれ接触する端子金具
8が挿入されている。
辺)に沿って延びる複数の本体部4の互いに隣接するも
の同士が、両端部において接続部5により順次連結され
た一本の連続形態に形成されている。そして、各本体部
4は、図1(b)に示すように、互いにほぼ等しい断面
積を有するとともに、基板2の長辺側の縁部に近接する
ものほどその配置間隔が段階的に小さくなるものとされ
ている(なお、抵抗発熱線の断面積は誇張して描かれて
いる。以下の断面図についても同様である)。また、抵
抗発熱線3の両端部は基板2の一方の短辺に近接して位
置するとともに、それぞれ本体部4よりも広幅の端子部
7とされている。さらに、その短辺側において基板2の
側面には、上記各端子部7とそれぞれ接触する端子金具
8が挿入されている。
【0009】図2は、セラミックヒータ1の製造方法の
一例を示すものであり、(a)に示すように、セラミッ
クス粉末をバインダとともに板状に成形した粉末成形体
9の板面に、抵抗発熱材料粉末を含有するペーストを用
いて、抵抗発熱線のパターン3aを印刷し、その端子部
7に予定される部分7aに対し端子金具8を配置する。
次に(b)に示すように、粉末成形体9のパターン3a
が形成された面に、同じく板状に形成された別の粉末成
形体10を重ね合わせて積層体11を作製する。そし
て、(c)に示すように、その積層体11を所定の焼成
炉12内で焼成することにより、粉末成形体9及び10
は焼結・一体化してセラミック基板2となり、印刷され
たパターン3aは、その抵抗発熱材料粉末が焼結されて
抵抗発熱線3を形成することとなる。
一例を示すものであり、(a)に示すように、セラミッ
クス粉末をバインダとともに板状に成形した粉末成形体
9の板面に、抵抗発熱材料粉末を含有するペーストを用
いて、抵抗発熱線のパターン3aを印刷し、その端子部
7に予定される部分7aに対し端子金具8を配置する。
次に(b)に示すように、粉末成形体9のパターン3a
が形成された面に、同じく板状に形成された別の粉末成
形体10を重ね合わせて積層体11を作製する。そし
て、(c)に示すように、その積層体11を所定の焼成
炉12内で焼成することにより、粉末成形体9及び10
は焼結・一体化してセラミック基板2となり、印刷され
たパターン3aは、その抵抗発熱材料粉末が焼結されて
抵抗発熱線3を形成することとなる。
【0010】図1に戻って、セラミックヒータ1は、端
子金具8から受電することにより抵抗発熱線3が発熱
し、セラミック基板2が加熱される。ここで、抵抗発熱
線3の本体部4は、基板2の縁部側において中央側より
も配置間隔が小さくなっているので、セラミックヒータ
1は縁部側の方が中央側よりも発熱量が大きくなり、両
者の間に温度差が生ずることが防止ないし抑制されるこ
ととなる。
子金具8から受電することにより抵抗発熱線3が発熱
し、セラミック基板2が加熱される。ここで、抵抗発熱
線3の本体部4は、基板2の縁部側において中央側より
も配置間隔が小さくなっているので、セラミックヒータ
1は縁部側の方が中央側よりも発熱量が大きくなり、両
者の間に温度差が生ずることが防止ないし抑制されるこ
ととなる。
【0011】以下、本発明のセラミックヒータの各種変
形例について説明する。まず、図1において、本体部4
は基板2の縁部に近接するものほどその配置間隔が段階
的に小さくなるように形成されているが、例えば本体部
4のうち最も外側に位置するものを除いて、それよりも
中央側に位置するものを互いにほぼ等間隔に配置し、最
も外側のものとそのすぐ内側に位置するもの同士の間隔
をそれよりも小さくする構成とすることもできる。
形例について説明する。まず、図1において、本体部4
は基板2の縁部に近接するものほどその配置間隔が段階
的に小さくなるように形成されているが、例えば本体部
4のうち最も外側に位置するものを除いて、それよりも
中央側に位置するものを互いにほぼ等間隔に配置し、最
も外側のものとそのすぐ内側に位置するもの同士の間隔
をそれよりも小さくする構成とすることもできる。
【0012】次に、図3(a)に示すように、基板2を
円板状に形成することができる。抵抗発熱線3の各本体
部4は、それぞれ基板2の周方向に沿って延びるものと
され、かつ(b)に示すように、本体部4の配置間隔
は、基板2の中心部に向かうにつれて段階的に増大する
ものとされている。なお、端子部7は、基板2の縁部か
らその板面方向に張り出した板状の張出部2cに形成さ
れている。このような形態のセラミックヒータ1は、例
えばシリコンウェハー等の円板状の半導体基板を加熱す
るのに好適に使用することができる。
円板状に形成することができる。抵抗発熱線3の各本体
部4は、それぞれ基板2の周方向に沿って延びるものと
され、かつ(b)に示すように、本体部4の配置間隔
は、基板2の中心部に向かうにつれて段階的に増大する
ものとされている。なお、端子部7は、基板2の縁部か
らその板面方向に張り出した板状の張出部2cに形成さ
れている。このような形態のセラミックヒータ1は、例
えばシリコンウェハー等の円板状の半導体基板を加熱す
るのに好適に使用することができる。
【0013】また、基板2を円板状に形成する場合、図
4に示すように、基板2に対してその中央に、これを板
厚方向に貫通する孔部2dを形成することもできる。抵
抗発熱線3の本体部4の配置間隔は、基板2の外周縁及
び内周縁に近づくほど小さくなるように設定されてい
る。
4に示すように、基板2に対してその中央に、これを板
厚方向に貫通する孔部2dを形成することもできる。抵
抗発熱線3の本体部4の配置間隔は、基板2の外周縁及
び内周縁に近づくほど小さくなるように設定されてい
る。
【0014】一方、基板2を四角形状に形成する場合、
抵抗発熱線3の本体部4は、図1等に示すように、基板
2の1つの辺に沿う方向に延びるもののみを含むように
形成してもよいが、これと交差する辺部に沿うものを混
在させることも可能である。図5はそのようなセラミッ
クヒータの例を示しており、基板2の1つの辺に沿って
延び、かつそれと交差する方向において所定の間隔で配
置された本体部4の組と、それらの一方の端部側におい
て、基板2の、上述のものと交差する辺に沿って延びる
本体部24とを備えている。本体部4の組においては、
基板2の縁部に近いものほどその配置間隔が小さくされ
ている。また、本体部24は、その幅(断面積)を本体
部4よりも小さくすることにより電気抵抗値が高められ
ており、本体部4に対応する縁部とともに、本体部24
に対応する縁部においても温度低下が抑制されるように
なっている。
抵抗発熱線3の本体部4は、図1等に示すように、基板
2の1つの辺に沿う方向に延びるもののみを含むように
形成してもよいが、これと交差する辺部に沿うものを混
在させることも可能である。図5はそのようなセラミッ
クヒータの例を示しており、基板2の1つの辺に沿って
延び、かつそれと交差する方向において所定の間隔で配
置された本体部4の組と、それらの一方の端部側におい
て、基板2の、上述のものと交差する辺に沿って延びる
本体部24とを備えている。本体部4の組においては、
基板2の縁部に近いものほどその配置間隔が小さくされ
ている。また、本体部24は、その幅(断面積)を本体
部4よりも小さくすることにより電気抵抗値が高められ
ており、本体部4に対応する縁部とともに、本体部24
に対応する縁部においても温度低下が抑制されるように
なっている。
【0015】さらに、図6に示すように、抵抗発熱線3
を基板2に対し渦巻状に形成することも可能である。
(a)に示すように、基板2は円板状とされ、抵抗発熱
線3はその中心に近づくほど抵抗発熱線3の隣接する部
分同士の間隔が徐々に増加するように形成されている。
そして、(b)に示すように、基板2の中心部には、基
板2の板厚方向に沿って延び、一端が抵抗発熱線3の端
部に接するとともに、他端が基板2の一方の板面に到達
する連結導電部20が埋設されている。また、基板2の
その板面には、連結導電部20の端部と導通する端子形
成部27が形成されており、抵抗発熱線3はこの端子形
成部27と、自身の端部に形成された端子部7とから受
電するようになっている。ここで、図7に示すように、
基板2を四角形ないしその他の多角形状に形成すること
もでき、抵抗発熱線3は基板2の各辺に沿いながらその
中心部に向けて渦を描くように形成されることとなる。
を基板2に対し渦巻状に形成することも可能である。
(a)に示すように、基板2は円板状とされ、抵抗発熱
線3はその中心に近づくほど抵抗発熱線3の隣接する部
分同士の間隔が徐々に増加するように形成されている。
そして、(b)に示すように、基板2の中心部には、基
板2の板厚方向に沿って延び、一端が抵抗発熱線3の端
部に接するとともに、他端が基板2の一方の板面に到達
する連結導電部20が埋設されている。また、基板2の
その板面には、連結導電部20の端部と導通する端子形
成部27が形成されており、抵抗発熱線3はこの端子形
成部27と、自身の端部に形成された端子部7とから受
電するようになっている。ここで、図7に示すように、
基板2を四角形ないしその他の多角形状に形成すること
もでき、抵抗発熱線3は基板2の各辺に沿いながらその
中心部に向けて渦を描くように形成されることとなる。
【0016】なお、上述の各実施例においては、抵抗発
熱線はセラミック基板内に埋設されているが、セラミッ
ク基板の板面に抵抗発熱線を形成するようにしてもよ
い。また、抵抗発熱線を形成するために、抵抗発熱材料
粉末のペーストを用いてセラミック粉末の成形体上に所
望のパターンを印刷した後焼成する方法が使用されてい
たが、予め焼成されたセラミック基板上に、蒸着、スパ
ッタリング等により抵抗発熱材料の膜を各種パターンに
形成する方法を採用することも可能である。
熱線はセラミック基板内に埋設されているが、セラミッ
ク基板の板面に抵抗発熱線を形成するようにしてもよ
い。また、抵抗発熱線を形成するために、抵抗発熱材料
粉末のペーストを用いてセラミック粉末の成形体上に所
望のパターンを印刷した後焼成する方法が使用されてい
たが、予め焼成されたセラミック基板上に、蒸着、スパ
ッタリング等により抵抗発熱材料の膜を各種パターンに
形成する方法を採用することも可能である。
【図1】本発明のセラミックヒータの一例を、そのA−
A断面とともに示す平面図。
A断面とともに示す平面図。
【図2】本発明のセラミックヒータの製造方法の一例を
示す説明図。
示す説明図。
【図3】本発明のセラミックヒータの第一の変形例を、
そのB−B断面とともに示す平面図。
そのB−B断面とともに示す平面図。
【図4】同じく第二の変形例を示す平面図。
【図5】同じく第三の変形例を示す平面図。
【図6】同じく第四の変形例を、そのC−C断面ととも
に示す平面図。
に示す平面図。
【図7】同じく第五の変形例を示す平面図。
【図8】従来のセラミックヒータを示す平面図。
1 セラミックヒータ 2 セラミック基板 3 抵抗発熱線 4、24 本体部 5 接続部
Claims (4)
- 【請求項1】 セラミック基板と、そのセラミック基板
に曲折して又は渦巻状に設けられた抵抗発熱線とを有す
るセラミックヒータであって、 前記セラミック基板の縁部側において中央側よりも前記
抵抗発熱線の配置間隔が小さくされていることを特徴と
するセラミックヒータ。 - 【請求項2】 前記抵抗発熱線は、予め定められた間隔
で配置された複数の本体部と、それら本体部をその両端
部において互いに接続する接続部とを有する一本の連続
形態に形成されるとともに、各本体部の配置間隔は、前
記セラミック基板の縁部側において中央側よりも小さく
されている請求項1記載のセラミックヒータ。 - 【請求項3】 前記セラミック基板は長方形状ないし正
方形状に形成され、前記抵抗発熱線の前記各本体部は、
それぞれそのセラミック基板の一辺部に沿う方向に延び
るものとされている請求項2記載のセラミックヒータ。 - 【請求項4】 前記セラミック基板は円板状に形成さ
れ、前記抵抗発熱線の前記各本体部は、それぞれそのセ
ラミック基板の周方向に沿って延びるものとされ、かつ
その半径方向に沿って予め定められた間隔で配置されて
いる請求項2記載のセラミックヒータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17819195A JPH097742A (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | セラミックヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17819195A JPH097742A (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | セラミックヒータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH097742A true JPH097742A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=16044192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17819195A Pending JPH097742A (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | セラミックヒータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH097742A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001223257A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-08-17 | Ibiden Co Ltd | 半導体製造・検査装置用セラミック基板 |
KR20030063599A (ko) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | 윤영일 | 가열장치 |
JP2018137163A (ja) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 京セラ株式会社 | ヒータ |
-
1995
- 1995-06-20 JP JP17819195A patent/JPH097742A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001223257A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-08-17 | Ibiden Co Ltd | 半導体製造・検査装置用セラミック基板 |
KR20030063599A (ko) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | 윤영일 | 가열장치 |
JP2018137163A (ja) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 京セラ株式会社 | ヒータ |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040713 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |