JP2002025756A - Hot plate for apparatus for manufacturing and inspecting semiconductor - Google Patents
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Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、主に、半導体の製
造や検査に用いるホットプレート(セラミックヒータ)
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to a hot plate (ceramic heater) used for the manufacture and inspection of semiconductors.
About.
【0002】[0002]
【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造・検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用い
たヒータやウエハプローバ等が用いられてきた。2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing / inspection apparatus including an etching apparatus and a chemical vapor deposition apparatus, a heater or a wafer prober using a metal base material such as stainless steel or an aluminum alloy is used. I have been.
【0003】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
ヒータ板の厚みは、15mm程度と厚くしなければなら
ない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨
張により、反り、歪み等が発生していまい、金属板上に
載置したシリコンウエハが破損したり傾いたりしてしま
うからである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くす
ると、ヒータの重量が重くなり、また、嵩張ってしまう
という問題があった。[0003] However, such a metal heater has the following problems.
There were the following problems. First, because it is made of metal,
The thickness of the heater plate must be as thick as about 15 mm. This is because, in a thin metal plate, warpage, distortion, and the like are generated due to thermal expansion caused by heating, and the silicon wafer placed on the metal plate is damaged or tilted. However, when the thickness of the heater plate is increased, there is a problem that the weight of the heater increases and the heater becomes bulky.
【0004】また、抵抗発熱体に印加する電圧や電流量
を変えることにより、シリコンウエハ等の被加熱物を加
熱する面(以下、加熱面という)の温度を制御するので
あるが、金属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対
してヒータ板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにく
いという問題もあった。In addition, by changing the voltage or the amount of current applied to the resistance heating element, the temperature of a surface to be heated (hereinafter, referred to as a heating surface) such as a silicon wafer is controlled. Because of the thickness, the temperature of the heater plate does not quickly follow changes in the voltage or the amount of current, and there is a problem that it is difficult to control the temperature.
【0005】そこで、特開平11−40330号公報に
は、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい窒化物
セラミックや炭化物セラミックを使用し、これらのセラ
ミックからなる板状体の表面に、金属粒子を焼結して形
成した抵抗発熱体が設けられたセラミック基板が提案さ
れている。Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-40330 discloses that a substrate made of a nitride ceramic or a carbide ceramic having a high thermal conductivity and a high strength is used as a substrate, and the surface of a plate made of these ceramics is coated with a metal. There has been proposed a ceramic substrate provided with a resistance heating element formed by sintering particles.
【0006】図7は、このような構成のセラミック基板
が支持容器に設置されたホットプレートを模式的に示し
た断面図である。このホットプレート20では、底面4
1bに抵抗発熱体42が形成された円板形状のセラミッ
ク基板41が断熱リング25を介して円環形状の支持容
器本体21に嵌め込まれており、抵抗発熱体42の端部
には、半田層(図示せず)等を介して外部端子43が接
続されている。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a hot plate in which a ceramic substrate having such a configuration is installed in a supporting container. In this hot plate 20, the bottom surface 4
A disk-shaped ceramic substrate 41 having a resistance heating element 42 formed on 1b is fitted into the annular supporting container main body 21 via a heat insulating ring 25, and an end of the resistance heating element 42 is provided with a solder layer. The external terminal 43 is connected via a (not shown) or the like.
【0007】支持容器本体21の下部の内側には、この
セラミック基板41を支持するための基板受け部21a
が一体的に形成されており、一方、支持容器本体21の
下面には、有底円筒形状の遮熱部材26がボルト28を
用いて取り付けられ、固定されている。A substrate receiving portion 21 a for supporting the ceramic substrate 41 is provided inside a lower portion of the supporting container body 21.
On the other hand, a bottomed cylindrical heat shielding member 26 is attached to the lower surface of the support container body 21 using bolts 28 and fixed.
【0008】このボルト28は、押さえ用金具27を固
定する働きも有しており、この押さえ用金具27によ
り、セラミック基板41が断熱リング25を介して基板
受け部21aに押しつけられ、固定されている。The bolt 28 also has a function of fixing the holding metal member 27, and the ceramic metal member 41 is pressed against the substrate receiving portion 21 a via the heat insulating ring 25 by the holding metal member 27, and is fixed. I have.
【0009】また、遮熱部材26の底部には、冷媒導入
管19が設けられており、この冷媒導入管19を介して
冷媒が支持容器20の内部に導入されるとともに、遮熱
部材26に設けられた貫通孔26aを介して排出され、
加熱後の冷却時にセラミック基板41が冷却されるよう
になっている。At the bottom of the heat shielding member 26, a refrigerant introduction pipe 19 is provided. Through the refrigerant introduction pipe 19, the refrigerant is introduced into the inside of the support container 20, and the heat shielding member 26 It is discharged through the provided through hole 26a,
At the time of cooling after heating, the ceramic substrate 41 is cooled.
【0010】このような構成のホットプレート20に通
電すると、抵抗発熱体が発熱する結果、セラミック基板
上に載置されるシリコンウエハ9等を所定の温度に加熱
することができる。When power is supplied to the hot plate 20 having such a configuration, the resistance heating element generates heat, and as a result, the silicon wafer 9 and the like placed on the ceramic substrate can be heated to a predetermined temperature.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た構成のホットプレート20では、セラミック基板の側
面または底面外周が断熱リング25等を介して支持容器
本体21と接しており、そのために、この部分から熱が
逃散しやすい。However, in the hot plate 20 having the above-described structure, the outer periphery of the side surface or the bottom surface of the ceramic substrate is in contact with the support container main body 21 via the heat insulating ring 25 or the like. Heat easily escapes.
【0012】このような熱の逃散を防止するため、断熱
性能を有する断熱リング25をセラミック基板41と支
持容器20との間に介装しているが、セラミック基板4
1が、例えば、300℃程度の高温になった場合には、
やはり、この断熱リング25を通って熱が逃散するのを
完全に防止するのは難しくかった。In order to prevent such heat dissipation, a heat insulating ring 25 having heat insulating performance is interposed between the ceramic substrate 41 and the support container 20.
When 1, for example, becomes high temperature of about 300 ° C.,
Again, it was difficult to completely prevent heat from escaping through this insulating ring 25.
【0013】さらに、このセラミック基板41の側面や
底面外周には、抵抗発熱体42が形成されていないた
め、熱の逃散により一層温度が低下しやすく、そのため
に、この部分に所謂クーリングスポット(局部的に温度
の低下した部分)が発生し、シリコンウエハ等の被加熱
物を均一に加熱することが難しいという問題があった。Further, since the resistance heating element 42 is not formed on the side surface or the bottom surface of the ceramic substrate 41, the temperature is more likely to be lowered due to the dissipation of heat. Therefore, a so-called cooling spot (local portion) is formed in this portion. In this case, there is a problem that it is difficult to uniformly heat an object to be heated such as a silicon wafer.
【0014】本発明者らは、上記課題を解決するために
鋭意研究した結果、抵抗発熱体が形成されていないセラ
ミック基板の側面や底面外周からの放熱を防止するため
に、セラミック基板の側面や底面外周部と支持容器とを
全く接触させずに、セラミック基板を支持する方法を見
い出し、本発明を完成するに至った。The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, in order to prevent heat radiation from the side surfaces and the outer periphery of the bottom surface of the ceramic substrate where no resistance heating element is formed, the side surfaces of the ceramic substrate and The present inventors have found a method of supporting a ceramic substrate without bringing the outer peripheral portion of the bottom surface into contact with the supporting container at all, and have completed the present invention.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、そ
の表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック
基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートであ
って、上記セラミック基板は、上記支持容器の内部に設
置された支持部材により支持されており、かつ、上記支
持部材と上記セラミック基板との接触部は、上記抵抗発
熱体が形成された領域の内部に存在することを特徴とす
るホットプレートである。That is, the present invention provides a hot plate in which a ceramic substrate having a resistance heating element formed on the surface or inside thereof is disposed in a support container. It is supported by a support member installed inside the support container, and a contact portion between the support member and the ceramic substrate is present inside an area in which the resistance heating element is formed. Hot plate.
【0016】上記ホットプレートによれば、セラミック
基板の側面や底面外周部は、断熱リングや支持容器等と
全く接触しておらず、他の部分と同様に空気と接してい
るため、この部分からの熱の逃散が他の部分に比べて大
きくなることはなく、従って、これらの部分にクーリン
グスポットが発生することはない。According to the hot plate, the outer peripheral portion of the side surface and the bottom surface of the ceramic substrate is not in contact with the heat insulating ring or the supporting container at all, and is in contact with air like other portions. Does not dissipate more heat than the other parts, and therefore no cooling spots occur in these parts.
【0017】また、上記支持部材と上記セラミック基板
との接触部は、上記抵抗発熱体が形成された領域の内部
に存在するので、たとえ、上記支持部材を介して多少の
放の逃散があったとしても、抵抗発熱体の発熱量を制御
することにより、支持部材からの熱の逃散を補うことが
できる。従って、セラミック基板にクーリングスポット
が発生することはない。Further, since the contact portion between the support member and the ceramic substrate exists inside the region where the resistance heating element is formed, there is some escape of the radiation through the support member. However, by controlling the amount of heat generated by the resistance heating element, heat dissipation from the support member can be compensated. Therefore, no cooling spot is generated on the ceramic substrate.
【0018】上記ホットプレートにおいて、上記支持部
材は、弾性体からなることが望ましい。弾性体でセラミ
ック基板を支持することにより、セラミック基板に急激
な負荷がかかった場合であっても、弾性体が衝撃を吸収
し、セラミック基板やシリコンウエハ等の被加熱物の損
傷を防止することができるからである。In the hot plate, the support member is preferably made of an elastic material. By supporting the ceramic substrate with an elastic body, the elastic body absorbs shocks even when a sudden load is applied to the ceramic substrate, preventing damage to a heated object such as a ceramic substrate or a silicon wafer. Because it can be.
【0019】弾性体としては、板状バネやコイルバネを
使用することができる。また、コイルバネや板状バネの
材質としては、金属が挙げられ、上記金属としては、例
えば、ステンレス、インコネル、鋼鉄、アルミニウム、
ニッケル、銅等が挙げられる。As the elastic body, a plate spring or a coil spring can be used. Further, as the material of the coil spring or the plate-shaped spring, a metal may be used. As the metal, for example, stainless steel, Inconel, steel, aluminum,
Nickel, copper and the like can be mentioned.
【0020】これらのなかでは、金属製のバネが望まし
い。金属バネは、耐熱性を有するため、高温用のホット
プレートとした場合であっても耐久性に優れるからであ
る。また本発明では、支持部材は、セラミックであって
もよい。セラミックの方が金属に比べて熱伝導率が相対
的に低く、耐熱性にも優れるからである。Of these, metal springs are desirable. This is because the metal spring has heat resistance and thus has excellent durability even when used as a hot plate for high temperature. In the present invention, the support member may be ceramic. This is because ceramics have relatively lower thermal conductivity than metals and are superior in heat resistance.
【0021】上記セラミックとしては、アルミナ、シリ
カ、コージェライト、ジルコニア、SiCおよびAlN
から選ばれる少なくとも1種を使用することができる。
また、これらの中では、アルミナが好ましい。さらに、
上記支持部材とセラミック基板の接触部の表面は、JI
S R 0601で、Rmaxが0.1μm以上である
ことが望ましい。Rmaxが0.1μm未満では、接触
面積が大きくなり、加熱面にクーリングスポットが発生
しやすいからである。The ceramics include alumina, silica, cordierite, zirconia, SiC and AlN.
At least one selected from the following can be used.
Of these, alumina is preferred. further,
The surface of the contact portion between the support member and the ceramic substrate is JI
In SR0601, Rmax is desirably 0.1 μm or more. This is because if Rmax is less than 0.1 μm, the contact area becomes large, and a cooling spot is easily generated on the heating surface.
【0022】上記支持部材とセラミック基板の接触部の
表面とは、支持部材側の接触面またはセラミック基板側
の接触面であるが、支持部材側の接触面およびセラミッ
ク基板側の接触面両方であってもよい。表面の粗化方法
としては、研磨処理、サンドブラスト処理などが挙げら
れる。The surface of the contact portion between the support member and the ceramic substrate is the contact surface on the support member side or the contact surface on the ceramic substrate side, but is both the contact surface on the support member side and the contact surface on the ceramic substrate side. You may. Examples of the surface roughening method include a polishing treatment and a sandblasting treatment.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】本発明のホットプレートは、その
表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基
板が、支持容器に配設されてなるホットプレートであっ
て、上記セラミック基板は、上記支持容器の内部に設置
された支持部材により支持されており、かつ、上記支持
部材と上記セラミック基板との接触部は、上記抵抗発熱
体が形成された領域の内部に存在することを特徴とす
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The hot plate of the present invention is a hot plate in which a ceramic substrate having a resistance heating element formed on its surface or inside is disposed in a support container. It is supported by a support member installed inside a support container, and a contact portion between the support member and the ceramic substrate exists inside a region where the resistance heating element is formed. .
【0024】以下、本発明のホットプレートについて、
図面に基づいて説明する。図1は、本発明のホットプレ
ートの一例を模式的に示す底面図であり、図2は、図1
に示したホットプレートの平面図である。Hereinafter, the hot plate of the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a bottom view schematically showing an example of the hot plate of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a plan view of the hot plate shown in FIG.
【0025】セラミック基板41は、円板形状に形成さ
れており、抵抗発熱体42は、セラミック基板41の底
面に同心円状のパターンに形成されている。また、これ
ら抵抗発熱体42は、互いに近い二重の同心円同士が1
組の回路として、1本の線になるように接続されてい
る。このようなパターンの抵抗発熱体を形成することに
より、加熱面41aの温度を均一にすることができる。The ceramic substrate 41 is formed in a disk shape, and the resistance heating element 42 is formed on the bottom surface of the ceramic substrate 41 in a concentric pattern. In addition, these resistance heating elements 42 are formed such that double concentric circles close to each other are one.
The circuits are connected as a single line as a set of circuits. By forming the resistance heating element having such a pattern, the temperature of the heating surface 41a can be made uniform.
【0026】抵抗発熱体42の端部には、半田層(図示
せず)等を介して外部端子43が接続されており、外部
端子43には導電線14を有するソケット23が取り付
けられ、この導電線14は、支持容器11の外部に引き
出され、電源(図示せず)との接続が図られている。An external terminal 43 is connected to an end of the resistance heating element 42 via a solder layer (not shown) or the like, and the socket 23 having the conductive wire 14 is attached to the external terminal 43. The conductive wire 14 is drawn out of the support container 11 and is connected to a power source (not shown).
【0027】また、中央に近い部分には、シリコンウエ
ハの運搬等に用いるリフターピンを挿入するための複数
の貫通孔45が形成されるとともに、支持容器11の底
部にも、これらに連通する貫通孔が形成されている。A plurality of through holes 45 for inserting lifter pins used for carrying a silicon wafer or the like are formed in a portion near the center, and a through hole communicating with these is formed in the bottom of the support container 11. A hole is formed.
【0028】一方、セラミック基板41の底面には、熱
電対等の測温素子47を挿入するための有底孔44が形
成され、この測温素子47より配線46が導出され、支
持容器11の底部の貫通孔11aより外部に引き出され
ている。On the other hand, a bottomed hole 44 for inserting a temperature measuring element 47 such as a thermocouple is formed in the bottom surface of the ceramic substrate 41, and a wiring 46 is led out from the temperature measuring element 47 to form a bottom portion of the support container 11. Through the through hole 11a.
【0029】支持容器11の底部には、複数(4個)の
わずかに屈曲した形状の支持部材12が一端部を固定具
18により固定され、斜めに傾斜した状態で設置されて
おり、一方、セラミック基板41の底面には、凹部49
が形成され、この凹部49に支持部材12の上端が挿入
され、この部分を支点としてセラミック基板41が支持
・固定されている。At the bottom of the support container 11, a plurality (four) of slightly bent support members 12, one end of which is fixed by a fixture 18, is installed in an inclined state. A concave portion 49 is provided on the bottom surface of the ceramic substrate 41.
The upper end of the support member 12 is inserted into the concave portion 49, and the ceramic substrate 41 is supported and fixed using this portion as a fulcrum.
【0030】この支持部材12は、上記ステンレス、イ
ンコネル、鋼鉄等の金属バネで形成されており、セラミ
ック基板41の中心に対して十字になる位置に凹部(接
触部)が存在する。支持部材12の個数は、3個以上で
あれば、特に限定されないが、セラミック基板41の中
心に対して回転対象になるように接触部が形成されてい
ることが望ましい。The support member 12 is formed of a metal spring such as stainless steel, inconel, steel or the like, and has a concave portion (contact portion) at a position crossing the center of the ceramic substrate 41. The number of the support members 12 is not particularly limited as long as the number is three or more. However, it is preferable that the contact portions are formed so as to be rotated with respect to the center of the ceramic substrate 41.
【0031】また、支持部材12は、セラミック等によ
り形成されていてもよい。熱伝導率が低く、セラミック
基板41からの熱の逃散を防止することができるからで
ある。セラミック基板の抵抗発熱体形成領域の内部に貫
通孔等を設け、この貫通孔に支持部材を挿入することに
よりセラミック基板を支持・固定してもよい。The support member 12 may be formed of ceramic or the like. This is because the heat conductivity is low and heat can be prevented from escaping from the ceramic substrate 41. A through hole or the like may be provided inside the resistance heating element forming region of the ceramic substrate, and the ceramic substrate may be supported and fixed by inserting a support member into the through hole.
【0032】なお、支持容器11の底部には、従来のホ
ットプレート20の場合と同様に、冷媒導入管19が固
定され、冷却することができるようになっている。A coolant inlet pipe 19 is fixed to the bottom of the support container 11 as in the case of the conventional hot plate 20, so that it can be cooled.
【0033】上述のように、セラミック基板41には、
リフターピンを挿通するための貫通孔45が複数個設け
られているが、この複数のリフターピンでシリコンウエ
ハ9を支持することにより、セラミック基板41の上面
より一定の距離離間させた状態でシリコンウエハを載置
し、加熱等を行うことができる。As described above, the ceramic substrate 41
A plurality of through holes 45 for inserting the lifter pins are provided. By supporting the silicon wafer 9 with the plurality of lifter pins, the silicon wafer 9 is separated from the upper surface of the ceramic substrate 41 by a certain distance. And heating can be performed.
【0034】また、セラミック基板41に貫通孔や凹部
を形成し、この貫通孔等に先端が尖塔状または半球状の
支持ピンをセラミック基板41よりわずかに突出させた
状態で挿入、固定し、この上にシリコンウエハ9を載置
することにより、シリコンウエハ9をセラミック基板4
1の上面より一定の距離離間させた状態で載置すること
ができる。Further, a through hole or a concave portion is formed in the ceramic substrate 41, and a pin having a spire or a hemispherical tip is inserted and fixed into the through hole or the like with the support pin slightly projecting from the ceramic substrate 41. The silicon wafer 9 is placed on the ceramic substrate 4
1 can be placed at a certain distance from the upper surface.
【0035】本発明のホットプレート10では、このよ
うに支持容器11の底部に設けられた支持部材12によ
り、抵抗発熱体42が形成された領域の内部でセラミッ
ク基板41を支持しているため、その部分から多少の熱
の逃散があっても、抵抗発熱体42の発熱量を制御する
ことにより、クーリングスポットが発生するのを防止す
ることができる。In the hot plate 10 of the present invention, the ceramic substrate 41 is supported inside the region where the resistance heating element 42 is formed by the support member 12 provided at the bottom of the support container 11 as described above. Even if there is some heat dissipation from that portion, by controlling the amount of heat generated by the resistance heating element 42, it is possible to prevent a cooling spot from being generated.
【0036】また、セラミック基板41の側面や底面外
周は、他の部分と同様に、空気と接しており、従って、
これらの部分からの熱の逃散が特に大きくなることはな
く、セラミック基板の加熱面41aを均一な温度にする
ことができる。従って、本発明のホットプレート10を
用いることにより、シリコンウエハ9等の被加熱物を均
一に加熱することができる。The outer periphery of the side surface and the bottom surface of the ceramic substrate 41 is in contact with air, like the other portions, and therefore,
Heat dissipation from these portions does not become particularly large, and the heating surface 41a of the ceramic substrate can be made to have a uniform temperature. Therefore, by using the hot plate 10 of the present invention, an object to be heated such as the silicon wafer 9 can be uniformly heated.
【0037】図3は、本発明のホットプレートの別の実
施形態を模式的に示す断面図である。このホットプレー
ト50では、セラミック基板51は、円板形状に形成さ
れており、抵抗発熱体52は、セラミック基板51の内
部に、図1に示したパターンと同様のパターン、すなわ
ち、同心円形状のパターンで形成されている。FIG. 3 is a sectional view schematically showing another embodiment of the hot plate of the present invention. In the hot plate 50, the ceramic substrate 51 is formed in a disk shape, and the resistance heating element 52 is provided inside the ceramic substrate 51 with a pattern similar to the pattern shown in FIG. 1, that is, a concentric pattern. It is formed with.
【0038】そして、抵抗発熱体52の端部の直下に
は、スルーホール58が形成され、さらに、このスルー
ホール58を露出させる袋孔(図示せず)が底面51b
に形成され、袋孔には外部端子53が挿入され、ろう材
(図示せず)等で接合されている。そして、外部端子5
3には、導電線14を有するソケット23が取り付けら
れ、この導電線14は電源(図示せず)と接続されてい
る。A through hole 58 is formed directly below the end of the resistance heating element 52, and a blind hole (not shown) for exposing the through hole 58 is formed on the bottom surface 51b.
The external terminal 53 is inserted into the blind hole, and is joined with a brazing material (not shown) or the like. And the external terminal 5
3, a socket 23 having a conductive wire 14 is attached, and the conductive wire 14 is connected to a power supply (not shown).
【0039】また、図1に示したホットプレート10の
場合と同様に、支持容器11の底部には、支持部材12
が一端部を固定具18により固定された状態で設置され
ており、一方、セラミック基板51の底面に形成された
凹部59には、支持部材12の上端が挿入され、セラミ
ック基板51が支持されている。As in the case of the hot plate 10 shown in FIG.
Is fixed with one end fixed by the fixture 18. On the other hand, the upper end of the support member 12 is inserted into the concave portion 59 formed on the bottom surface of the ceramic substrate 51, and the ceramic substrate 51 is supported. I have.
【0040】このホットプレート50においても、支持
部材12が抵抗発熱体52が形成された領域の内部でセ
ラミック基板51を支持しているため、その部分から多
少の熱の逃散があっても、抵抗発熱体52の発熱量を制
御することにより、クーリングスポットが発生するのを
防止することができ、シリコンウエハ9等の被加熱物を
均一に加熱することができる。Also in this hot plate 50, since the supporting member 12 supports the ceramic substrate 51 inside the region where the resistance heating element 52 is formed, even if there is some heat dissipation from that portion, the resistance is reduced. By controlling the amount of heat generated by the heating element 52, it is possible to prevent a cooling spot from being generated, and to uniformly heat an object to be heated such as the silicon wafer 9 or the like.
【0041】図4は、本発明のホットプレートのさらに
別の実施形態を模式的に示す断面図である。この場合、
柱状のアルミナ製の支持部材62により、セラミック基
板41が支持されているほかは、図1に示したホットプ
レートと同様に構成されている。上記構成のホットプレ
ートは、金属に比べて熱伝導率の低いアルミナ製の支持
部材62が用いられているので、セラミック基板41の
加熱面の温度がより均一になる。FIG. 4 is a sectional view schematically showing still another embodiment of the hot plate of the present invention. in this case,
The configuration is the same as that of the hot plate shown in FIG. 1 except that the ceramic substrate 41 is supported by a columnar alumina support member 62. Since the hot plate having the above-described configuration uses the alumina support member 62 having a lower thermal conductivity than metal, the temperature of the heating surface of the ceramic substrate 41 becomes more uniform.
【0042】抵抗発熱体のパターンとしては、図1に示
した同心円形状のほかに、渦巻き形状、偏心円形状など
の単独パターン、同心円形状と屈曲線形状との組み合わ
せ、または、渦巻き形状や偏心円形状と屈曲線形状との
組み合わせなどを挙げることができる。また、抵抗発熱
体は螺旋形状でもよい。As the pattern of the resistance heating element, in addition to the concentric shape shown in FIG. 1, a single pattern such as a spiral shape and an eccentric shape, a combination of a concentric shape and a bent line shape, or a spiral shape and an eccentric shape A combination of the shape and the bent line shape can be given. Further, the resistance heating element may have a spiral shape.
【0043】上記ホットプレートにおいて、上記抵抗発
熱体からなる回路の数は1以上であれば特に限定されな
いが、加熱面を均一に加熱するためには、複数の回路が
形成されていることが望ましく、複数の同心円状の回路
と屈曲線状の回路とを組み合わせたものが好ましい。な
お、図1、3に示したように、本発明のホットプレート
では、抵抗発熱体は、底面に形成されていてもよく、セ
ラミック基板の内部に形成されていてもよい。In the hot plate, the number of circuits composed of the resistance heating elements is not particularly limited as long as it is one or more. However, in order to uniformly heat the heating surface, it is preferable that a plurality of circuits are formed. Preferably, a combination of a plurality of concentric circuits and a bent line circuit is preferred. In addition, as shown in FIGS. 1 and 3, in the hot plate of the present invention, the resistance heating element may be formed on the bottom surface or may be formed inside the ceramic substrate.
【0044】上記抵抗発熱体を、セラミック基板の内部
に形成する場合、その形成位置は特に限定されないが、
セラミック基板の底面からその厚さの60%までの位置
に少なくとも1層形成されていることが好ましい。加熱
面まで熱が伝搬する間に拡散し、加熱面での温度が均一
になりやすいからである。When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, its formation position is not particularly limited.
It is preferable that at least one layer is formed at a position from the bottom surface of the ceramic substrate to 60% of its thickness. This is because heat is diffused while propagating to the heating surface, and the temperature on the heating surface tends to be uniform.
【0045】セラミック基板の内部または底面に抵抗発
熱体を形成する際には、金属や導電性セラミックからな
る導体ペーストを用いることが好ましい。即ち、セラミ
ック基板の内部に抵抗発熱体を形成する場合には、グリ
ーンシート上に導体ペースト層を形成した後、グリーン
シートを積層、焼成することにより、内部に抵抗発熱体
を形成する。一方、表面に抵抗発熱体を形成する場合に
は、通常、焼成を行って、セラミック基板を製造した
後、その表面に導体ペースト層を形成し、焼成すること
より、抵抗発熱体を形成する。When forming a resistance heating element inside or on the bottom of the ceramic substrate, it is preferable to use a conductor paste made of metal or conductive ceramic. That is, when a resistance heating element is formed inside a ceramic substrate, a conductive paste layer is formed on a green sheet, and then the green sheet is laminated and fired to form a resistance heating element inside. On the other hand, when the resistance heating element is formed on the surface, usually, after firing, a ceramic substrate is manufactured, a conductive paste layer is formed on the surface, and the firing is performed to form the resistance heating element.
【0046】上記導体ペーストとしては特に限定されな
いが、導電性を確保するため金属粒子または導電性セラ
ミックが含有されているほか、樹脂、溶剤、増粘剤など
を含むものが好ましい。The above-mentioned conductor paste is not particularly limited, but preferably contains not only metal particles or conductive ceramics for ensuring conductivity, but also resin, solvent, thickener and the like.
【0047】上記金属粒子としては、例えば、貴金属
(金、銀、白金、パラジウム)、鉛、タングステン、モ
リブデン、ニッケルなどが好ましい。これらは、単独で
用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの金
属は、比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を
有するからである。As the metal particles, for example, noble metals (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat.
【0048】上記導電性セラミックとしては、例えば、
タングステン、モリブデンの炭化物などが挙げられる。
これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用しても
よい。これら金属粒子または導電性セラミック粒子の粒
径は、0.1〜100μmが好ましい。0.1μm未満
と微細すぎると、酸化されやすく、一方、100μmを
超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくなるから
である。As the conductive ceramic, for example,
Tungsten, molybdenum carbide and the like can be mentioned.
These may be used alone or in combination of two or more. The metal particles or conductive ceramic particles preferably have a particle size of 0.1 to 100 μm. If it is too fine, less than 0.1 μm, it is liable to be oxidized, while if it exceeds 100 μm, sintering becomes difficult and the resistance value becomes large.
【0049】上記金属粒子の形状は、球状であっても、
リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場
合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよ
い。上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン
片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属酸化物を
保持しやすくなり、抵抗発熱体とセラミック基板との密
着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくすることができ
るため有利である。Although the shape of the metal particles is spherical,
It may be scaly. When these metal particles are used, they may be a mixture of the above-mentioned spheres and the above-mentioned flakes. When the metal particles are scaly or a mixture of spherical and scaly, the metal oxide between the metal particles is easily retained, and the adhesion between the resistance heating element and the ceramic substrate is ensured. And the resistance value can be increased.
【0050】導体ペーストに使用される樹脂としては、
例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられ
る。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコ
ールなどが挙げられる。増粘剤としては、セルロースな
どが挙げられる。As the resin used for the conductor paste,
For example, an epoxy resin, a phenol resin, and the like can be given. Examples of the solvent include isopropyl alcohol. Examples of the thickener include cellulose and the like.
【0051】抵抗発熱体用の導体ペーストをセラミック
基板の表面に形成する際には、導体ペースト中に金属粒
子のほかに金属酸化物を添加し、金属粒子および金属酸
化物を焼結させたものとすることが好ましい。このよう
に、金属酸化物を金属粒子とともに焼結させることによ
り、セラミック基板と金属粒子とを密着させることがで
きる。When a conductor paste for a resistance heating element is formed on the surface of a ceramic substrate, a metal oxide is added to the conductor paste in addition to the metal particles, and the metal particles and the metal oxide are sintered. It is preferable that Thus, by sintering the metal oxide together with the metal particles, the ceramic substrate and the metal particles can be brought into close contact.
【0052】金属酸化物を混合することにより、セラミ
ック基板との密着性が改善される理由は明確ではない
が、金属粒子表面や非酸化物からなるセラミック基板の
表面は、その表面がわずかに酸化されて酸化膜が形成さ
れており、この酸化膜同士が金属酸化物を介して焼結し
て一体化し、金属粒子とセラミックとが密着するのでは
ないかと考えられる。また、セラミック基板を構成する
セラミックが酸化物の場合は、当然に表面が酸化物から
なるので、密着性に優れた導体層が形成される。It is not clear why the mixing of the metal oxide with the ceramic substrate improves the adhesion to the ceramic substrate, but the surface of the metal substrate or the surface of the non-oxide ceramic substrate is slightly oxidized. Thus, an oxide film is formed, and it is considered that the oxide films are sintered and integrated through the metal oxide, and the metal particles and the ceramic adhere to each other. Further, when the ceramic constituting the ceramic substrate is an oxide, the surface is naturally made of an oxide, so that a conductor layer having excellent adhesion is formed.
【0053】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素(B 2 O3 )、アル
ミナ、イットリアおよびチタニアからなる群から選ばれ
る少なくとも1種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗
発熱体の抵抗値を大きくすることなく、金属粒子とセラ
ミック基板との密着性を改善することができるからであ
る。As the metal oxide, for example, oxidized
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B Two OThree ), Al
Selected from the group consisting of Mina, Yttria and Titania
At least one is preferred. These oxides have resistance
Metal particles and ceramics can be used without increasing the resistance of the heating element.
This is because the adhesion to the substrate can be improved.
You.
【0054】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素(B2 O3 )、アルミナ、イットリア、チタニアの割
合は、金属酸化物の全量を100重量部とした場合、重
量比で、酸化鉛が1〜10、シリカが1〜30、酸化ホ
ウ素が5〜50、酸化亜鉛が20〜70、アルミナが1
〜10、イットリアが1〜50、チタニアが1〜50で
あって、その合計が100重量部を超えない範囲で調整
されていることが好ましい。これらの範囲で、これらの
酸化物の量を調整することにより、特にセラミック基板
との密着性を改善することができる。The ratio of the above-mentioned lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania is as follows: 1-10, silica 1-30, boron oxide 5-50, zinc oxide 20-70, alumina 1
-10, yttria 1-50, titania 1-50, and the total is preferably adjusted so as not to exceed 100 parts by weight. By adjusting the amounts of these oxides in these ranges, the adhesion to the ceramic substrate can be particularly improved.
【0055】上記金属酸化物の金属粒子に対する添加量
は、0.1重量%以上10重量%未満が好ましい。ま
た、このような構成の導体ペーストを使用して抵抗発熱
体を形成した際の面積抵抗率は、1〜45mΩ/□が好
ましい。The amount of the metal oxide added to the metal particles is preferably 0.1% by weight or more and less than 10% by weight. The area resistivity when the resistance heating element is formed using the conductor paste having such a configuration is preferably 1 to 45 mΩ / □.
【0056】面積抵抗率が45mΩ/□を超えると、印
加電圧量に対して発熱量は大きくなりすぎて、表面に抵
抗発熱体を設けたセラミック基板では、その発熱量を制
御しにくいからである。なお、金属酸化物の添加量が1
0重量%以上であると、面積抵抗率が50mΩ/□を超
えてしまい、発熱量が大きくなりすぎて温度制御が難し
くなり、温度分布の均一性が低下する。If the area resistivity exceeds 45 mΩ / □, the amount of heat generated becomes too large with respect to the applied voltage, and it is difficult to control the amount of heat generated in a ceramic substrate provided with a resistance heating element on the surface. . The amount of metal oxide added is 1
If the content is 0% by weight or more, the sheet resistivity exceeds 50 mΩ / □, the amount of generated heat becomes too large, temperature control becomes difficult, and the uniformity of the temperature distribution decreases.
【0057】抵抗発熱体がセラミック基板の表面に形成
される場合には、抵抗発熱体の表面部分に、金属被覆層
が形成されていることが好ましい。内部の金属焼結体が
酸化されて抵抗値が変化するのを防止するためである。
形成する金属被覆層の厚さは、0.1〜10μmが好ま
しい。When the resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, it is preferable that a metal coating layer is formed on the surface of the resistance heating element. This is to prevent the internal metal sintered body from being oxidized to change the resistance value.
The thickness of the metal coating layer to be formed is preferably 0.1 to 10 μm.
【0058】上記金属被覆層を形成する際に使用される
金属は、非酸化性の金属であれば特に限定されないが、
具体的には、例えば、金、銀、パラジウム、白金、ニッ
ケルなどが挙げられる。これらは、単独で用いてもよ
く、2種以上を併用してもよい。これらのなかでは、ニ
ッケルが好ましい。なお、抵抗発熱体をセラミック基板
の内部に形成する場合には、抵抗発熱体表面が酸化され
ることがないため、被覆は不要である。本発明のセラミ
ック基板は、100℃以上使用することが望ましく、2
00℃以上で使用することがより望ましい。The metal used for forming the metal coating layer is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing metal.
Specifically, for example, gold, silver, palladium, platinum, nickel and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, nickel is preferred. When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, no coating is required because the surface of the resistance heating element is not oxidized. The ceramic substrate of the present invention is desirably used at a temperature of 100 ° C. or higher.
It is more desirable to use at a temperature of 00 ° C or higher.
【0059】本発明のホットプレートを構成するセラミ
ック基板の材料は特に限定されるものではなく、例え
ば、窒化物セラミック、炭化物セラミック、酸化物セラ
ミック等が挙げられる。The material of the ceramic substrate constituting the hot plate of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a nitride ceramic, a carbide ceramic, and an oxide ceramic.
【0060】上記窒化物セラミックとしては、金属窒化
物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。また、上
記炭化物セラミックとしては、金属炭化物セラミック、
例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、
炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。Examples of the nitride ceramic include metal nitride ceramics, for example, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride and the like. Further, as the carbide ceramic, metal carbide ceramic,
For example, silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide,
Examples include tantalum carbide and tungsten carbide.
【0061】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化
物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージ
ュライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミッ
クは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。Examples of the oxide ceramic include metal oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite, and mullite. These ceramics may be used alone or in combination of two or more.
【0062】これらのセラミックのなかでは、窒化物セ
ラミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに
比べて好ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒
化物セラミックのなかでは、窒化アルミニウムが最も好
適である。熱伝導率が180W/m・Kと最も高いから
である。[0062] Among these ceramics, nitride ceramics and carbide ceramics are more preferable than oxide ceramics. This is because the thermal conductivity is high. Further, among nitride ceramics, aluminum nitride is most preferable. This is because the thermal conductivity is the highest at 180 W / m · K.
【0063】また、上記セラミック材料は、焼結助剤を
含有していてもよい。上記焼結助剤としては、例えば、
アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類
酸化物等が挙げられる。これらの焼結助剤のなかでは、
CaO、Y2 O3 、Na2 O、Li2 O、Rb2 Oが好
ましい。これらの含有量としては、0.1〜20重量%
が好ましい。また、アルミナを含有していてもよい。The ceramic material may contain a sintering aid. As the sintering aid, for example,
Examples thereof include alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, and rare earth oxides. Among these sintering aids,
CaO, Y 2 O 3, Na 2 O, Li 2 O, Rb 2 O are preferred. Their content is 0.1 to 20% by weight.
Is preferred. Further, it may contain alumina.
【0064】上記セラミック基板は、明度がJIS Z
8721の規定に基づく値でN4以下のものであるこ
とが望ましい。このような明度を有するものが輻射熱
量、隠蔽性に優れるからである。また、このようなセラ
ミック基板は、サーモビュアにより、正確な表面温度測
定が可能となる。The ceramic substrate has a brightness of JIS Z
It is desirable that the value based on the rule of 8721 is N4 or less. This is because a material having such brightness is excellent in radiant heat and concealing property. Further, such a ceramic substrate can accurately measure the surface temperature by using a thermoviewer.
【0065】ここで、明度のNは、理想的な黒の明度を
0とし、理想的な白の明度を10とし、これらの黒の明
度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度
となるように各色を10分割し、N0〜N10の記号で
表示したものである。そして、実際の測定は、N0〜N
10に対応する色票と比較して行う。この場合の小数点
1位は0または5とする。Here, the lightness N is set to 0 for an ideal black lightness, 10 for an ideal white lightness, and a brightness of the color between these black lightness and white lightness. Each color is divided into ten so that the perception of the color is equal, and displayed by symbols N0 to N10. And the actual measurement is N0-N
The comparison is made with the color chart corresponding to No. 10. In this case, the first decimal place is 0 or 5.
【0066】このような特性を有するセラミック基板
は、セラミック基板中にカーボンを100〜5000p
pm含有させることにより得られる。カーボンには、非
晶質のものと結晶質のものとがあり、非晶質のカーボン
は、セラミック基板の高温における体積抵抗率の低下を
抑制することでき、結晶質のカーボンは、セラミック基
板の高温における熱伝導率の低下を抑制することができ
るため、その製造する基板の目的等に応じて適宜カーボ
ンの種類を選択することができる。A ceramic substrate having such characteristics has a carbon content of 100 to 5000 p in the ceramic substrate.
pm. There are two types of carbon, amorphous and crystalline.Amorphous carbon can suppress a decrease in volume resistivity of a ceramic substrate at a high temperature. Since the decrease in thermal conductivity at high temperatures can be suppressed, the type of carbon can be appropriately selected according to the purpose of the substrate to be manufactured.
【0067】非晶質のカーボンは、例えば、C、H、O
だけからなる炭化水素、好ましくは、糖類を、空気中で
焼成することにより得ることができ、結晶質のカーボン
としては、グラファイト粉末等を用いることができる。
また、アクリル系樹脂を不活性雰囲気下で熱分解させた
後、加熱加圧することによりカーボンを得ることができ
るが、このアクリル系樹脂の酸価を変化させることによ
り、結晶性(非晶性)の程度を調整することもできる。The amorphous carbon is, for example, C, H, O
Hydrocarbons, preferably saccharides, can be obtained by calcining in air, and graphite powder can be used as the crystalline carbon.
In addition, carbon can be obtained by thermally decomposing the acrylic resin under an inert atmosphere and then heating and pressurizing. However, by changing the acid value of the acrylic resin, it is possible to obtain a crystalline (non-crystalline) material. Can be adjusted.
【0068】セラミック基板の形状は、円板形状が好ま
しく、その直径は、200mm以上が好ましく、250
mm以上が最適である。円板形状のセラミック基板は、
温度の均一性が要求されるが、直径の大きな基板ほど温
度が不均一になりやすいからである。セラミック基板の
厚さは、50mm以下が好ましく、20mm以下がより
好ましい。また、1〜5mmが最適である。上記厚さが
薄すぎると、高温で加熱する際に反りが発生しやすく、
一方、厚過ぎると熱容量が大きく成りすぎて昇温降温特
性が低下するからである。The shape of the ceramic substrate is preferably a disk shape, and the diameter is preferably 200 mm or more.
mm or more is optimal. Disc-shaped ceramic substrates
This is because temperature uniformity is required, but the larger the diameter of the substrate, the more likely the temperature becomes non-uniform. The thickness of the ceramic substrate is preferably 50 mm or less, more preferably 20 mm or less. Further, 1 to 5 mm is optimal. If the thickness is too thin, warpage tends to occur when heating at high temperature,
On the other hand, if the thickness is too large, the heat capacity becomes too large, and the temperature raising / lowering characteristics deteriorate.
【0069】また、セラミック基板の気孔率は、0また
は5%以下が好ましい。上記気孔率はアルキメデス法に
より測定する。高温での熱伝導率の低下、反りの発生を
抑制することができるからである。The porosity of the ceramic substrate is preferably 0 or 5% or less. The porosity is measured by the Archimedes method. This is because a decrease in the thermal conductivity at a high temperature and the occurrence of warpage can be suppressed.
【0070】本発明では、必要に応じて、セラミック基
板に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱電対によ
り抵抗発熱体の温度を測定し、そのデータをもとに電
圧、電流量を代えて、温度を制御することができるから
である。In the present invention, a thermocouple can be embedded in a ceramic substrate as needed. This is because the temperature of the resistance heating element can be measured with a thermocouple, and the temperature can be controlled by changing the voltage and current based on the data.
【0071】上記熱電対の金属線の接合部位の大きさ
は、各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも
大きく、かつ、0.5mm以下がよい。このような構成
によって、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確
に、また、迅速に電流値に変換されるのである。このた
め、温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が
小さくなるのである。上記熱電対としては、例えば、J
IS−C−1602(1980)に挙げられるように、
K型、R型、B型、E型、J型、T型熱電対が挙げられ
る。The size of the junction of the thermocouple metal wires is preferably equal to or larger than the diameter of each metal wire and 0.5 mm or less. With such a configuration, the heat capacity of the junction is reduced, and the temperature is accurately and quickly converted to a current value. For this reason, the temperature controllability is improved and the temperature distribution on the heated surface of the wafer is reduced. Examples of the thermocouple include J
As listed in IS-C-1602 (1980),
K-type, R-type, B-type, E-type, J-type, and T-type thermocouples are exemplified.
【0072】本発明のホットプレートは、主に、半導体
の製造や半導体の検査を行うために用いられる装置で、
セラミック基板に抵抗発熱体のみを設けたものである
が、セラミック基板の内部に静電電極を設けた場合に
は、静電チャックとして機能し、セラミック基板の表面
に導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電極や
グランド電極を設けた場合には、ウエハプローバとして
機能する。The hot plate of the present invention is an apparatus mainly used for manufacturing semiconductors and inspecting semiconductors.
Although only a resistance heating element is provided on a ceramic substrate, when an electrostatic electrode is provided inside the ceramic substrate, it functions as an electrostatic chuck, a conductor layer is provided on the surface of the ceramic substrate, and a ceramic substrate is provided. When a guard electrode or a ground electrode is provided inside, it functions as a wafer prober.
【0073】次に、図5(a)〜(d)に基づき、底面
に抵抗発熱体が形成されたホットプレートの製造方法に
ついて説明する。Next, a method for manufacturing a hot plate having a resistance heating element formed on the bottom surface will be described with reference to FIGS.
【0074】(1) セラミック基板の作製工程 上述した窒化アルミニウムなどの窒化物セラミックに必
要に応じてイットリア等の焼結助剤やバインダ等を配合
してスラリーを調製した後、このスラリーをスプレード
ライ等の方法で顆粒状にし、この顆粒を金型などに入れ
て加圧することにより板状などに成形し、生成形体(グ
リーン)を作製する。この際、カーボンを含有させても
よい。(1) Step of Producing Ceramic Substrate A slurry is prepared by blending a sintering aid such as yttria or a binder as necessary with the above-mentioned nitride ceramic such as aluminum nitride, and then this slurry is spray-dried. The resulting granules are put into a mold or the like and pressed into a plate or the like to form a green body. At this time, carbon may be contained.
【0075】次に、この生成形体を加熱、焼成して焼結
させ、セラミック製の板状体を製造する。この後、所定
の形状に加工することにより、セラミック基板41を作
製するが、焼成後にそのまま使用することができる形状
としてもよい。加圧しながら加熱、焼成を行うことによ
り、気孔のないセラミック基板41を製造することが可
能となる。加熱、焼成は、焼結温度以上であればよい
が、窒化物セラミックでは、1000〜2500℃であ
る。Next, the formed body is heated, fired and sintered to produce a ceramic plate. After that, the ceramic substrate 41 is manufactured by processing into a predetermined shape, but may be a shape that can be used as it is after firing. By performing heating and firing while applying pressure, it is possible to manufacture a ceramic substrate 41 having no pores. Heating and firing may be performed at a temperature equal to or higher than the sintering temperature.
【0076】次に、このセラミック基板に、必要に応じ
て、シリコンウエハを運搬するためのリフターピンを挿
通する貫通孔45、熱電対などの測温素子を埋め込むた
めの有底孔44、シリコンウエハを支持するための支持
ピンを埋設するための凹部(図示せず)等を形成する
(図5(a))。また、図5には図示していないが、支
持部材を挿入するための凹部(図1参照)を形成する。Next, a through hole 45 for inserting a lifter pin for carrying a silicon wafer, a bottomed hole 44 for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple, and a silicon wafer A recess (not shown) or the like for burying a support pin for supporting the substrate is formed (FIG. 5A). Although not shown in FIG. 5, a concave portion (see FIG. 1) for inserting the support member is formed.
【0077】(2) セラミック基板に導体ペーストを印刷
する工程 上述した導体ペーストを用い、スクリーン印刷などの方
法により発熱体パターンに印刷し、導体ペースト層を形
成する。抵抗発熱体は、セラミック基板全体を均一な温
度にする必要があることから、図1に示すような同心円
形状とするか、または、同心円状と屈曲線状とを組み合
わせたパターンに印刷することが好ましい。導体ペース
ト層は、焼成後の抵抗発熱体42の断面が、方形で、偏
平な形状となるように形成することが好ましい。(2) Step of Printing Conductive Paste on Ceramic Substrate Using the above-described conductive paste, printing is performed on a heating element pattern by a method such as screen printing to form a conductive paste layer. Since the resistance heating element needs to keep the entire temperature of the ceramic substrate at a uniform temperature, the resistance heating element may be printed in a concentric shape as shown in FIG. 1 or in a pattern in which a concentric shape and a bent line are combined. preferable. The conductive paste layer is preferably formed such that the cross section of the resistance heating element 42 after firing has a rectangular and flat shape.
【0078】(3) 導体ペーストの焼成 セラミック基板41の底面に印刷したペースト層を加熱
焼成して、樹脂、溶剤を除去するとともに、金属粒子を
焼結させ、セラミック基板41の底面に焼き付け、抵抗
発熱体42を形成する(図5(b))。加熱焼成の温度
は、500〜1000℃が好ましい。導体ペースト中に
上述した金属酸化物を添加しておくと、金属粒子、金属
酸化物およびセラミック基板が焼結して一体化するた
め、抵抗発熱体とセラミック基板との密着性が向上す
る。(3) Firing of Conductive Paste The paste layer printed on the bottom surface of the ceramic substrate 41 is heated and fired to remove the resin and the solvent, and sinter the metal particles. The heating element 42 is formed (FIG. 5B). The temperature of the heating and firing is preferably from 500 to 1000C. If the above-described metal oxide is added to the conductor paste, the metal particles, the metal oxide, and the ceramic substrate are sintered and integrated, so that the adhesion between the resistance heating element and the ceramic substrate is improved.
【0079】(4) 金属被覆層の形成 次に、抵抗発熱体42表面には、金属被覆層420を設
ける(図5(c))。金属被覆層420は、電解めっ
き、無電解めっき、スパッタリング等により形成するこ
とができるが、量産性を考慮すると、無電解めっきが最
適である。(4) Formation of Metal Coating Layer Next, a metal coating layer 420 is provided on the surface of the resistance heating element 42 (FIG. 5C). The metal coating layer 420 can be formed by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, or the like. However, considering mass productivity, electroless plating is optimal.
【0080】(5) 端子等の取り付け 抵抗発熱体42のパターンの端部に電源との接続のため
の外部端子43を半田470等を用いて取り付ける。ま
た、有底孔44に測温素子(熱電対)48を挿入し、ポ
リイミド等の耐熱樹脂、セラミックで封止し、ホットプ
レート10とする(図5(d))。そして、このホット
プレートを図1に示したような支持部材12を有する支
持容器11に設置し、ソケットから延びたリード線を電
源に接続することにより、ホットプレートの製造を終了
する。(5) Attachment of Terminals and the Like An external terminal 43 for connection to a power supply is attached to the end of the pattern of the resistance heating element 42 using solder 470 or the like. Further, a temperature measuring element (thermocouple) 48 is inserted into the bottomed hole 44, and sealed with a heat-resistant resin such as polyimide or ceramic to form the hot plate 10 (FIG. 5D). Then, this hot plate is placed in the support container 11 having the support member 12 as shown in FIG. 1, and the lead wire extending from the socket is connected to a power source, thereby completing the production of the hot plate.
【0081】上記ホットプレートを製造する際に、セラ
ミック基板の内部に静電電極を設けることにより静電チ
ャックを製造することができ、また、加熱面にチャック
トップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電
極やグランド電極を設けることによりウエハプローバを
製造することができる。When manufacturing the hot plate, an electrostatic chuck can be manufactured by providing an electrostatic electrode inside the ceramic substrate, and a chuck top conductor layer is provided on the heating surface, and the inside of the ceramic substrate can be manufactured. A wafer prober can be manufactured by providing a guard electrode and a ground electrode on the substrate.
【0082】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、金属箔等をセラミック基板の内部に埋設すればよ
い。また、セラミック基板の表面に導体層を形成する場
合には、スパッタリング法やめっき法を用いることがで
き、これらを併用してもよい。When electrodes are provided inside the ceramic substrate, a metal foil or the like may be embedded inside the ceramic substrate. When a conductor layer is formed on the surface of the ceramic substrate, a sputtering method or a plating method can be used, and these may be used in combination.
【0083】次に、図6(a)〜(d)に基づき、セラ
ミック基板の内部に抵抗発熱体を有するホットプレート
の製造方法について説明する。Next, a method for manufacturing a hot plate having a resistance heating element inside a ceramic substrate will be described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (d).
【0084】(1)グリーンシートの作製工程 まず、窒化物セラミックの粉末をバインダ、溶剤等と混
合してペーストを調製し、これを用いてグリーンシート
を作製する。上述したセラミック粉末としては、窒化ア
ルミニウム等を使用することができ、必要に応じて、イ
ットリア等の焼結助剤を加えてもよい。また、グリーン
シートを作製する際、結晶質や非晶質のカーボンを添加
してもよい。(1) Green Sheet Preparation Step First, a paste is prepared by mixing a nitride ceramic powder with a binder, a solvent, and the like, and a green sheet is prepared using the paste. Aluminum nitride or the like can be used as the above-mentioned ceramic powder, and a sintering aid such as yttria may be added as necessary. Further, when producing a green sheet, crystalline or amorphous carbon may be added.
【0085】また、バインダとしては、アクリル系バイ
ンダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニ
ルアルコールから選ばれる少なくとも1種が望ましい。
さらに溶媒としては、α−テルピネオール、グリコール
から選ばれる少なくとも1種が望ましい。The binder is preferably at least one selected from an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
Further, as the solvent, at least one selected from α-terpineol and glycol is desirable.
【0086】これらを混合して得られるペーストをドク
ターブレード法でシート状に成形してグリーンシート5
00を作製する。グリーンシート500の厚さは、0.
1〜5mmが好ましい。次に、得られたグリーンシート
に、必要に応じて、シリコンウエハを支持するための支
持ピンを挿入する貫通孔となる部分、シリコンウエハを
運搬等するためのリフターピンを挿入する貫通孔となる
部分、熱電対などの測温素子を埋め込むための有底孔と
なる部分、抵抗発熱体を外部端子と接続するためのスル
ーホールとなる部分280等を形成する。後述するグリ
ーンシート積層体を形成した後に、上記加工を行っても
よい。The paste obtained by mixing these is formed into a sheet by a doctor blade method to form a green sheet 5.
00 is produced. The thickness of the green sheet 500 is 0.
1-5 mm is preferred. Next, in the obtained green sheet, if necessary, a portion serving as a through hole for inserting a support pin for supporting the silicon wafer, and a through hole for inserting a lifter pin for carrying the silicon wafer or the like. A portion serving as a bottomed hole for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple, a portion 280 serving as a through hole for connecting a resistance heating element to an external terminal, and the like are formed. The above processing may be performed after forming a green sheet laminate described later.
【0087】(2)グリーンシート上に導体ペーストを
印刷する工程 グリーンシート500上に、上述した導体ペーストを用
い、導体ペーストからなる導体ペースト層520を形成
する。また、スルーホールとなる部分に導体ペーストを
充填し、充填層580を形成する。(2) Step of Printing Conductive Paste on Green Sheet A conductive paste layer 520 made of a conductive paste is formed on the green sheet 500 using the above-described conductive paste. In addition, a portion serving as a through hole is filled with a conductive paste to form a filling layer 580.
【0088】これらの導電ペースト中には、金属粒子ま
たは導電性セラミック粒子が含まれている。金属粒子の
材料としては、例えば、タングステンまたはモリブデン
等が挙げられ、導電性セラミックとしては、例えば、タ
ングステンカーバイドまたはモリブデンカーバイドが挙
げられる。These conductive pastes contain metal particles or conductive ceramic particles. The material of the metal particles includes, for example, tungsten or molybdenum, and the conductive ceramic includes, for example, tungsten carbide or molybdenum carbide.
【0089】上記金属粒子であるタングステン粒子また
はモリブデン粒子等の平均粒子径は、0.1〜5μmが
好ましい。平均粒子が0.1μm未満であるか、5μm
を超えると、導体ペーストを印刷しにくいからである。The average particle diameter of the metal particles such as tungsten particles or molybdenum particles is preferably 0.1 to 5 μm. Average particles less than 0.1 μm or 5 μm
This is because when the value exceeds the above, it is difficult to print the conductor paste.
【0090】このような導体ペーストとしては、例え
ば、金属粒子または導電性セラミック粒子85〜87重
量部;アクリル系、エチルセルロース、ブチルセロソル
ブ、ポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも1種
のバインダ1.5〜10重量部;および、α−テルピネ
オール、グリコールから選ばれる少なくとも1種の溶媒
を1.5〜10重量部を混合した組成物(ペースト)が
挙げられる。As such a conductor paste, for example, 85 to 87 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles; 1.5 to 10 parts by weight of at least one kind of binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol And a composition (paste) obtained by mixing 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from α-terpineol and glycol.
【0091】(3)グリーンシートの積層工程 上記(1)の工程で作製した導体ペースト等を印刷して
いないグリーンシート500を、上記(2)の工程で作
製した導体ペースト層220等を有するグリーンシート
500の上下に積層する(図6(a))。このとき、上
側に積層するグリーンシート500の数を下側に積層す
るグリーンシート500の数よりも多くして、抵抗発熱
体52の形成位置を底面の方向に偏芯させる。具体的に
は、上側のグリーンシート500の積層数は20〜50
枚が、下側のグリーンシート500の積層数は5〜20
枚が好ましい。(3) Green Sheet Laminating Step The green sheet 500 on which the conductive paste or the like prepared in the above step (1) is not printed is replaced with a green sheet having the conductive paste layer 220 or the like prepared in the above step (2). The sheet 500 is laminated above and below (FIG. 6A). At this time, the number of green sheets 500 stacked on the upper side is made larger than the number of green sheets 500 stacked on the lower side, and the formation position of the resistance heating element 52 is decentered toward the bottom. Specifically, the number of layers of the upper green sheet 500 is 20 to 50.
The number of sheets of the lower green sheet 500 is 5 to 20.
Sheets are preferred.
【0092】(4)グリーンシート積層体の焼成工程 グリーンシート積層体の加熱、加圧を行い、グリーンシ
ート500および内部の導体ペーストを焼結させ、セラ
ミック基板51を作製する(図6(b))。加熱温度
は、1000〜2000℃が好ましく、加圧の圧力は、
10〜20MPaが好ましい。加熱は、不活性ガス雰囲
気中で行う。不活性ガスとしては、例えば、アルゴン、
窒素などを使用することができる。(4) Green Sheet Laminate Firing Step The green sheet laminate is heated and pressurized to sinter the green sheet 500 and the internal conductor paste to produce the ceramic substrate 51 (FIG. 6B). ). The heating temperature is preferably from 1000 to 2000 ° C.,
10-20 MPa is preferable. Heating is performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, for example, argon,
Nitrogen or the like can be used.
【0093】得られたセラミック基板51に、リフター
ピンを挿通するための貫通孔55、測温素子を挿入する
ための有底孔54や、外部端子53を挿入するための袋
孔57等を設ける(図6(c))。貫通孔55、有底孔
54および袋孔57は、表面研磨後に、ドリル加工やサ
ンドブラストなどのブラスト処理を行うことにより形成
することができる。The obtained ceramic substrate 51 is provided with a through hole 55 for inserting a lifter pin, a bottomed hole 54 for inserting a temperature measuring element, a blind hole 57 for inserting an external terminal 53, and the like. (FIG. 6 (c)). The through-hole 55, the bottomed hole 54, and the blind hole 57 can be formed by performing blast processing such as drilling or sand blasting after surface polishing.
【0094】次に、袋孔57より露出したスルーホール
58に外部端子53を金ろう等を用いて接続する(図6
(d))。さらに、図示はしないが、外部端子53に、
例えば、導電線を有するソケットを脱着可能に取り付け
る。なお、加熱温度は、半田処理の場合には90〜45
0℃が好適であり、ろう材での処理の場合には、900
〜1100℃が好適である。さらに、測温素子としての
熱電対などを耐熱性樹脂で封止し、ホットプレートとす
る。Next, the external terminal 53 is connected to the through hole 58 exposed from the blind hole 57 using a gold solder or the like (FIG. 6).
(D)). Further, although not shown, the external terminal 53
For example, a socket having a conductive wire is detachably attached. The heating temperature is 90 to 45 in the case of soldering.
0 ° C. is preferred, and 900 ° C. in the case of brazing material treatment.
~ 1100 ° C is preferred. Further, a thermocouple or the like as a temperature measuring element is sealed with a heat-resistant resin to form a hot plate.
【0095】(5)この後、このような内部に抵抗発熱
体52を有するセラミック基板51を、図3に示した支
持部材12を有する支持容器11に取り付け、ソケット
から延びたリード線を電源に接続することにより、ホッ
トプレートの製造を終了する。(5) Thereafter, the ceramic substrate 51 having the resistance heating element 52 therein is mounted on the support container 11 having the support member 12 shown in FIG. 3, and the lead wire extending from the socket is used as a power supply. The connection completes the production of the hot plate.
【0096】上記ホットプレートを製造する際にも、セ
ラミック基板の内部に静電電極を設けることにより静電
チャックを製造することができ、また、加熱面にチャッ
クトップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード
電極やグランド電極を設けることによりウエハプローバ
を製造することができる。When the hot plate is manufactured, an electrostatic chuck can be manufactured by providing an electrostatic electrode inside the ceramic substrate, and a chuck top conductor layer is provided on the heating surface, and By providing a guard electrode and a ground electrode inside, a wafer prober can be manufactured.
【0097】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、グリーンシート上に静電電極やガード電極等のパ
ターンに導体ペースト層を形成し、積層、焼成すればよ
い。また、セラミック基板の表面に導体層を形成する場
合には、セラミック基板を製造した後、スパッタリング
法やめっき法を用いることにより導体層を形成すればよ
い。この際、スパッタリング法とめっき法とを併用して
もよい。When electrodes are provided inside the ceramic substrate, a conductive paste layer may be formed on a green sheet in a pattern such as an electrostatic electrode or a guard electrode, and may be laminated and fired. In the case where a conductor layer is formed on the surface of the ceramic substrate, the conductor layer may be formed by using a sputtering method or a plating method after manufacturing the ceramic substrate. At this time, the sputtering method and the plating method may be used in combination.
【0098】以下、本発明をさらに詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
【実施例】(実施例1) ホットプレートの製造(図
1、4参照) (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y2 O
3 :イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アク
リル系樹脂バインダ12重量部およびアルコールからな
る組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末を作製
した。EXAMPLES (Example 1) Production of hot plate (see FIGS. 1 and 4) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttrium oxide (Y 2 O)
3 : A composition consisting of 4 parts by weight of yttria, an average particle diameter of 0.4 μm), 12 parts by weight of an acrylic resin binder and alcohol was spray-dried to produce a granular powder.
【0099】(2)次に、この顆粒状の粉末を金型に入
れ、平板状に成形して生成形体(グリーン)を得た。(2) Next, this granular powder was placed in a mold and formed into a flat plate to obtain a formed product (green).
【0100】(3)加工処理の終わった生成形体を温
度:1800℃、圧力:20MPaでホットプレスし、
厚さが3mmの窒化アルミニウム焼結体を得た。次に、
この板状体から直径210mmの円板体を切り出し、表
面を平均粒径1μmのダイヤモンドペーストでポリッシ
ングし、接触部の表面が、JIS R 0601でRm
ax=2μmであるセラミック製の板状体(セラミック
基板41)とした。次に、この板状体にドリル加工を施
し、半導体ウエハを運搬するためのリフターピンを挿入
する貫通孔45、熱電対を埋め込むための有底孔(直
径:1.1mm、深さ:2mm)44、支持部材を挿入
・固定するための凹部(図1参照)を形成した(図5
(a))。(3) The formed product after the processing is hot-pressed at a temperature of 1800 ° C. and a pressure of 20 MPa.
An aluminum nitride sintered body having a thickness of 3 mm was obtained. next,
A disk having a diameter of 210 mm was cut out from the plate, and the surface was polished with a diamond paste having an average particle diameter of 1 μm, and the surface of the contact portion was Rm according to JIS R0601.
ax = 2 μm was used as a ceramic plate (ceramic substrate 41). Next, a drilling process is performed on the plate-like body, a through hole 45 for inserting a lifter pin for transporting a semiconductor wafer, and a bottomed hole for embedding a thermocouple (diameter: 1.1 mm, depth: 2 mm). 44, a recess (see FIG. 1) for inserting and fixing the support member was formed (FIG. 5).
(A)).
【0101】(4)上記(3)で得たセラミック基板4
1の底面に、スクリーン印刷にて導体ペーストを印刷し
た。印刷パターンは、図1に示したような同心円形状の
パターンとした。導体ペーストとしては、プリント配線
板のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究所
製のソルベストPS603Dを使用した。(4) Ceramic substrate 4 obtained in (3) above
A conductor paste was printed on the bottom surface of the substrate 1 by screen printing. The printing pattern was a concentric pattern as shown in FIG. As the conductor paste, Solvest PS603D manufactured by Tokuri Chemical Laboratory, which is used for forming through holes in a printed wiring board, was used.
【0102】この導体ペーストは、銀−鉛ペーストであ
り、銀100重量部に対して、酸化鉛(5重量%)、酸
化亜鉛(55重量%)、シリカ(10重量%)、酸化ホ
ウ素(25重量%)およびアルミナ(5重量%)からな
る金属酸化物を7.5重量部含むものであった。また、
銀粒子は、平均粒径が4.5μmで、リン片状のもので
あった。This conductor paste is a silver-lead paste, and based on 100 parts by weight of silver, lead oxide (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight), and boron oxide (25% by weight). % By weight) and 7.5% by weight of a metal oxide composed of alumina (5% by weight). Also,
The silver particles had an average particle size of 4.5 μm and were scaly.
【0103】(5)次に、導体ペーストを印刷した焼結
体を780℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の銀、
鉛を焼結させるとともに焼結体に焼き付け、抵抗発熱体
を形成した。銀の抵抗発熱体42は、その端子部近傍
で、厚さが5μm、幅が2.4mm、面積抵抗率が7.
7mΩ/□であった(図5(b))。(5) Next, the sintered body on which the conductor paste was printed was heated and fired at 780 ° C. to obtain silver in the conductor paste,
The lead was sintered and baked on the sintered body to form a resistance heating element. The silver resistance heating element 42 has a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and a sheet resistivity of 7.25 near its terminal.
It was 7 mΩ / □ (FIG. 5B).
【0104】(6)次に、硫酸ニッケル80g/l、次
亜リン酸ナトリウム24g/l、酢酸ナトリウム12g
/l、ほう酸8g/l、塩化アンモニウム6g/lを含
む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記(5)
で作製した焼結体を浸漬し、銀の抵抗発熱体42の表面
に厚さ1μmの金属被覆層420(ニッケル層)を析出
させた(図5(c))。(6) Next, nickel sulfate 80 g / l, sodium hypophosphite 24 g / l, sodium acetate 12 g
/ L, an aqueous solution containing boric acid 8 g / l and ammonium chloride 6 g / l in an electroless nickel plating bath (5).
Was immersed to deposit a 1 μm-thick metal coating layer 420 (nickel layer) on the surface of the silver resistance heating element 42 (FIG. 5C).
【0105】(7)電源との接続を確保するために抵抗
発熱体42の端部に、スクリーン印刷により、銀−鉛半
田ペースト(田中貴金属社製)を印刷して半田層を形成
した。ついで、半田層の上に断面がT字形状の外部端子
43を載置して、420℃で加熱リフローし、抵抗発熱
体の端部に半田層420を介して外部端子43を取り付
けた。 (8)温度制御のための熱電対を有底孔44に挿入し、
ポリイミド樹脂を充填し、190℃で2時間硬化させ、
底面41bに抵抗発熱体42を有するセラミック基板4
1を得た。(7) A silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) was printed on the end of the resistance heating element 42 by screen printing to secure a connection with a power source to form a solder layer. Then, an external terminal 43 having a T-shaped cross section was placed on the solder layer, and the terminal was heated and reflowed at 420 ° C., and the external terminal 43 was attached to the end of the resistance heating element via the solder layer 420. (8) A thermocouple for temperature control is inserted into the bottomed hole 44,
Fill the polyimide resin, cured at 190 ℃ 2 hours,
Ceramic substrate 4 having resistance heating element 42 on bottom surface 41b
1 was obtained.
【0106】(9)この後、図1に示したような形状の
コバール製の金属バネからなる支持部材(表面は、JI
S R 0601でRmax=0.1μm)12を備え
た支持容器11中にセラミック基板41を入れ、凹部4
9に支持部材12の上端を挿入、固定することにより、
セラミック基板41を支持させ、導電線等の配線作業を
行うことにより、ホットプレート10の製造を終了し
た。(9) Thereafter, a support member made of Kovar metal spring having the shape shown in FIG.
The ceramic substrate 41 is placed in a supporting container 11 provided with R 0601 (Rmax = 0.1 μm) 12 and
9 by inserting and fixing the upper end of the support member 12
The manufacturing of the hot plate 10 was completed by supporting the ceramic substrate 41 and performing wiring work such as conductive wires.
【0107】(実施例2)ホットプレート(図3、5参
照) (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒
径:1.1μm)100重量部、酸化イットリウム(Y
2 O3 :イットリア、平均粒径:0.4μm)4重量
部、アクリルバインダ11.5重量部、分散剤0.5重
量部および1−ブタノールとエタノールとからなるアル
コール53重量部を混合したペーストを用い、ドクター
ブレード法により成形を行って、厚さ0.47mmのグ
リーンシート500を作製した。Example 2 Hot Plate (See FIGS. 3 and 5) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size: 1.1 μm), yttrium oxide (Y
2 O 3 : yttria, average particle diameter: 0.4 μm) 4 parts by weight, 11.5 parts by weight of an acrylic binder, 0.5 parts by weight of a dispersant, and a paste obtained by mixing 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol Was formed by a doctor blade method to prepare a green sheet 500 having a thickness of 0.47 mm.
【0108】(2)次に、このグリーンシート500を
80℃で5時間乾燥させた後、スルーホール58となる
貫通孔等をパンチングにより形成した。(2) Next, after drying the green sheet 500 at 80 ° C. for 5 hours, a through-hole or the like serving as a through-hole 58 was formed by punching.
【0109】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分
散剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製し
た。(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, acrylic binder 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A.
【0110】平均粒子径3μmのタングステン粒子10
0重量部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テル
ピネオール溶媒3.7重量部および分散剤0.2重量部
を混合して導体ペーストBを調製した。この導体ペース
トAをグリーンシート上にスクリーン印刷で印刷し、抵
抗発熱体52用の導体ペースト層520を形成した。印
刷パターンは、図1に示したような同心円パターンと
し、導体ペースト層の幅を10mm、その厚さを12μ
mとした。また、スルーホールとなる部分に導体ペース
トBを充填し、充填層580を形成した。Tungsten particles 10 having an average particle diameter of 3 μm
A conductive paste B was prepared by mixing 0 parts by weight, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. This conductor paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductor paste layer 520 for the resistance heating element 52. The printing pattern was a concentric pattern as shown in FIG. 1, the width of the conductive paste layer was 10 mm, and the thickness was 12 μm.
m. In addition, a conductive paste B was filled into a portion to be a through hole to form a filling layer 580.
【0111】上記処理の終わったグリーンシート500
に、導体ペーストを印刷しないグリーンシート500を
上側(加熱面)に37枚、下側に13枚、130℃、8
MPaの圧力で積層した(図6(a))。Green sheet 500 after the above processing
37 green sheets 500 on which no conductor paste is printed are printed on the upper side (heating surface), 13 sheets on the lower side, 130 ° C., 8
The layers were laminated at a pressure of MPa (FIG. 6A).
【0112】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力15M
Paで10時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒化アル
ミニウム焼結体を得た。これを230mmの円板状に切
り出し、表面を平均粒径1μmのダイヤモンドペースト
でポリッシングして、接触部の表面がJIS R 06
01でRmax=2μmである、内部に厚さ6μm、幅
10mm(アスペクト比:1666)の抵抗発熱体52
およびスルーホール58を有するセラミック基板51と
した。(4) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and at 1890 ° C. under a pressure of 15M.
Hot pressing was performed at Pa for 10 hours to obtain a 3 mm-thick aluminum nitride sintered body. This was cut out into a disk shape of 230 mm, and the surface was polished with a diamond paste having an average particle size of 1 μm, so that the surface of the contact portion was JIS R06.
01, Rmax = 2 μm, and a resistance heating element 52 having a thickness of 6 μm and a width of 10 mm (aspect ratio: 1666) inside
And a ceramic substrate 51 having a through hole 58.
【0113】(5)次に、(4)で得られた板状体を、
ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、ガラ
スビーズによるブラスト処理で表面に熱電対のための有
底孔54およびシリコンウエハを運搬等するリフターピ
ンを挿入するための貫通孔55を設けた(図6
(b))。(5) Next, the plate obtained in (4) is
After polishing with a diamond grindstone, a mask was placed, and a bottomed hole 54 for a thermocouple and a through hole 55 for inserting a lifter pin for carrying a silicon wafer or the like were provided on the surface by blasting with glass beads. (FIG. 6
(B)).
【0114】(6)さらに、スルーホール58の真下
を、ドリルでえぐり取って直径3.0mm、深さ0.5
mmの袋孔57を形成してスルーホール58を露出させ
(図6(c))、この袋孔57にNi−Auからなる金
ろうを用い、外部端子をろう材(。(6) Further, a portion immediately below the through hole 58 is cut out with a drill to have a diameter of 3.0 mm and a depth of 0.5.
A through hole 58 is formed by exposing the through hole 58 (FIG. 6 (c)).
【0115】(7)温度制御のための複数の熱電対を有
底孔54に埋め込み、ポリイミド樹脂を充填し、190
℃で2時間硬化させた。 (8)この後、支持容器12を用意し、この支持容器1
2に中板15を取り付けた後、この中板15にスチール
製の板バネ(表面の粗度が、JIS R 0601でR
max=0.1μm)16および外部端子22を取り付
け、外部端子13から延びたリード線17を貫通孔14
aを介して外部に引き出す。(7) A plurality of thermocouples for temperature control are embedded in the bottomed holes 54, filled with a polyimide resin, and
Cured for 2 hours at ° C. (8) Thereafter, the support container 12 is prepared, and the support container 1
After the middle plate 15 is attached to the second plate 2, the steel plate spring (with a surface roughness of R according to JIS R 0601)
(max = 0.1 μm) 16 and the external terminal 22 are attached, and the lead wire 17 extending from the external terminal 13 is inserted into the through hole 14.
Pull out to outside via a.
【0116】(9)この後、図1に示したような形状の
支持部材12を備えた支持容器11中にセラミック基板
51を入れ、凹部59に支持部材12の上端を挿入、固
定することにより、セラミック基板51を支持させ、導
電線等の配線作業を行うことにより、ホットプレート2
0の製造を終了した。(9) Thereafter, the ceramic substrate 51 is placed in the support container 11 provided with the support member 12 having the shape shown in FIG. 1, and the upper end of the support member 12 is inserted and fixed in the concave portion 59. By supporting the ceramic substrate 51 and performing wiring work of conductive wires and the like, the hot plate 2
0 has been discontinued.
【0117】(実施例3)実施例1と同様であるが、支
持部材として、気孔率10%のアルミナ(直径10m
m、高さ20mm)を使用した。このようなアルミナ製
の支持部材は、粒径1μmのアルミナ粉末を成形して柱
状とし、1600℃で3時間常圧焼結させることにより
製造した。そして、この後、柱の端面を平均粒子径1μ
mのダイヤモンドペーストで研磨し、接触部の表面をJ
IS R 0601でRmaxが1μmとなるようにし
た。なお、アルミナ製の支持部材の上部は、セラミック
基板41の底面に形成された凹部49に嵌合されてい
る。Example 3 As Example 1, except that alumina having a porosity of 10% (diameter of 10 m) was used as a supporting member.
m, height 20 mm). Such an alumina support member was manufactured by molding alumina powder having a particle diameter of 1 μm into a columnar shape and sintering at 1600 ° C. for 3 hours under normal pressure. Then, after this, the end face of the column is set to an average particle diameter of 1 μm.
polished with diamond paste of m.
According to IS R0601, Rmax was set to 1 μm. The upper portion of the alumina support member is fitted into a concave portion 49 formed on the bottom surface of the ceramic substrate 41.
【0118】(実施例4)実施例1と同様であるが、支
持部材として、気孔率10%のアルミナ(直径10m
m、高さ20mm)を使用した。このようなアルミナ製
の支持部材は、粒径1μmのアルミナ粉末を成形して柱
状とし、1600℃で3時間常圧焼結させることにより
製造した。そして、この後、柱の端面を平均粒子径0.
05μmのダイヤモンドペーストで研磨し、接触部の表
面をJIS R0601 Rmaxで0.08μmとし
た。また、セラミック基板も平均粒子径0.05μmの
ダイヤモンドペーストで研磨し、接触面をJIS R
0601 Rmaxで0.08μmとした。なお、アル
ミナ製の支持部材の上部は、セラミック基板41の底面
に形成された凹部49に嵌合されている。Example 4 The same as Example 1, except that alumina having a porosity of 10% (diameter of 10 m) was used as a supporting member.
m, height 20 mm). Such an alumina support member was manufactured by molding alumina powder having a particle diameter of 1 μm into a columnar shape and sintering at 1600 ° C. for 3 hours under normal pressure. Then, after this, the end face of the column is set to an average particle diameter of 0.
Polishing was performed with a diamond paste of 05 μm, and the surface of the contact portion was set to 0.08 μm according to JIS R0601 Rmax. The ceramic substrate is also polished with a diamond paste having an average particle diameter of 0.05 μm, and the contact surface is JIS R
0601 Rmax was set to 0.08 μm. The upper portion of the alumina support member is fitted into a concave portion 49 formed on the bottom surface of the ceramic substrate 41.
【0119】(比較例1)実施例1の場合と同様にして
セラミック基板41を製造した後、図7に示した支持容
器20に断熱リング25を介してはめ込み、導電線等の
配線作業を行うことにより、ホットプレートを製造し
た。(Comparative Example 1) After a ceramic substrate 41 was manufactured in the same manner as in Example 1, it was fitted into the support container 20 shown in FIG. 7 via a heat insulating ring 25, and wiring work such as conductive wires was performed. Thus, a hot plate was manufactured.
【0120】実施例1〜4および比較例1に係るホット
プレートに通電を行って300℃まで加熱し、加熱面全
体の温度をサーモビュア(日本データム社製 IR16
2012−0012)で測定した。The hot plates according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were energized and heated to 300 ° C., and the temperature of the entire heated surface was measured using a thermoviewer (IR16 manufactured by Nippon Datum Co., Ltd.).
2012-0012).
【0121】実施例1〜4に係る製品のセラミック基板
では、加熱面全体がほぼ均一な温度であったのに対し、
比較例1に係るホットプレートでは、セラミック基板4
1、51の外周に近い部分に、クーリングスポットが発
生していた。In the ceramic substrates of the products according to Examples 1 to 4, the entire heating surface was at a substantially uniform temperature.
In the hot plate according to Comparative Example 1, the ceramic substrate 4
Cooling spots were generated in portions near the outer periphery of 1, 51.
【0122】また、このサーモビュアを用いて、加熱面
の最高温度と最低温度との差(ΔT℃)を測定したとこ
ろ、実施例1ではΔTが5℃、実施例2ではΔTが6
℃、実施例3ではΔTが6℃、実施例4ではΔTが8℃
と小さかったのに対し、比較例1では、ΔTは、12℃
と大きくなっていた。また、実施例3、4の比較では、
実施例4の方が若干ΔTが大きい。支持部材およびセラ
ミック基板自体がほぼ鏡面であるため接触面積が大きい
ためと推定される。The difference between the maximum temperature and the minimum temperature (ΔT ° C.) of the heated surface was measured using this thermoviewer. In Example 1, ΔT was 5 ° C., and in Example 2, ΔT was 6 ° C.
° C, ΔT is 6 ° C in Example 3, and ΔT is 8 ° C in Example 4.
In Comparative Example 1, ΔT was 12 ° C.
And it was getting bigger. Further, in comparison of Examples 3 and 4,
Example 4 has a slightly larger ΔT. It is presumed that the contact area is large because the support member and the ceramic substrate themselves are almost mirror surfaces.
【0123】[0123]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るホッ
トプレートでは、セラミック基板の側面や底面外周部
は、断熱リングや支持容器等と全く接触しておらず、他
の部分と同様に空気と接しているため、この部分からの
熱の逃散が他の部分に比べて大きくなることはなく、こ
れらの部分にクーリングスポットが発生することはな
い。As described above, in the hot plate according to the present invention, the side surface and the outer peripheral portion of the bottom surface of the ceramic substrate are not in contact with the heat insulating ring, the supporting container, or the like at all, and the air is the same as the other portions. , Heat dissipation from this portion does not become larger than in other portions, and a cooling spot does not occur in these portions.
【0124】また、上記支持部材と上記セラミック基板
との接触部は、上記抵抗発熱体が形成された領域の内部
に存在するので、抵抗発熱体の発熱量を制御することに
より、支持部材からの放熱を補うことができ、セラミッ
ク基板にクーリングスポットが発生するのを防止するこ
とができる。従って、セラミック基板の加熱面の温度を
均一にすることができ、シリコンウエハ等の被加熱物を
均一に加熱することができる。Further, since the contact portion between the support member and the ceramic substrate exists inside the area where the resistance heating element is formed, the amount of heat generated from the support member is controlled by controlling the amount of heat generated by the resistance heating element. Heat dissipation can be supplemented, and the generation of a cooling spot on the ceramic substrate can be prevented. Therefore, the temperature of the heating surface of the ceramic substrate can be made uniform, and an object to be heated such as a silicon wafer can be uniformly heated.
【図1】本発明のホットプレートの一例を模式的に示す
断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one example of a hot plate of the present invention.
【図2】図1に示すホットプレートの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the hot plate shown in FIG.
【図3】本発明のホットプレートの他の一例を模式的に
示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another example of the hot plate of the present invention.
【図4】本発明のホットプレートのさらに他の一例を模
式的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing still another example of the hot plate of the present invention.
【図5】(a)〜(d)は、本発明の図1に示すホット
プレートを構成するセラミック基板の製造工程の一部を
模式的に示す断面図である。5 (a) to 5 (d) are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the ceramic substrate constituting the hot plate shown in FIG. 1 of the present invention.
【図6】(a)〜(d)は、本発明の図3に示すホット
プレートを構成するセラミック基板の製造工程の一部を
模式的に示す断面図である。FIGS. 6A to 6D are cross-sectional views schematically showing a part of a manufacturing process of a ceramic substrate constituting the hot plate shown in FIG. 3 of the present invention.
【図7】従来のホットプレートの一例を模式的に示す断
面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a conventional hot plate.
10、50 ホットプレート 11 支持容器 11a 貫通孔 12 支持部材 18 固定具 23 ソケット 41、51 セラミック基板 42、52 抵抗発熱体 43、53 外部端子 44、54 有底孔 45、55 貫通孔 46、56 配線 47、57 測温素子 49、59 凹部 58 スルーホール 10, 50 Hot plate 11 Support container 11a Through hole 12 Support member 18 Fixture 23 Socket 41, 51 Ceramic substrate 42, 52 Resistance heating element 43, 53 External terminal 44, 54 Bottom hole 45, 55 Through hole 46, 56 Wiring 47, 57 Temperature measuring element 49, 59 Concave part 58 Through hole
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成13年5月29日(2001.5.2
9)[Submission date] May 29, 2001 (2001.5.2)
9)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【発明の名称】 半導体製造・検査装置用ホットプレ
ート[Title of the Invention] Hot plate for semiconductor manufacturing and inspection equipment
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K034 AA10 AA21 AA34 AA37 BB06 BC04 BC12 CA02 CA14 CA26 DA04 3K092 PP09 QA05 QB02 QB03 QB44 QB74 QC25 QC52 RF03 RF11 RF22 TT22 UA05 VV22 4M106 AA01 CA60 DJ02 5F031 CA02 HA02 HA03 HA08 HA33 HA37 HA38 HA50 JA01 JA46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 3K034 AA10 AA21 AA34 AA37 BB06 BC04 BC12 CA02 CA14 CA26 DA04 3K092 PP09 QA05 QB02 QB03 QB44 QB74 QC25 QC52 RF03 RF11 RF22 TT22 UA05 VV22 4M106 AA03 HA03 HA02 HA02 HA38 HA50 JA01 JA46
Claims (6)
されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホ
ットプレートであって、前記セラミック基板は、前記支
持容器の内部に設置された支持部材により支持されてお
り、かつ、前記支持部材と前記セラミック基板との接触
部は、前記抵抗発熱体が形成された領域の内部に存在す
ることを特徴とするホットプレート。1. A hot plate in which a ceramic substrate having a resistance heating element formed on the surface or inside thereof is disposed in a support container, wherein the ceramic substrate is a support plate installed in the support container. A hot plate, wherein the hot plate is supported by a member, and a contact portion between the support member and the ceramic substrate exists inside a region where the resistance heating element is formed.
1に記載のホットプレート。2. The hot plate according to claim 1, wherein the support member is made of an elastic body.
項2に記載のホットプレート。3. The hot plate according to claim 2, wherein the elastic body is a metal spring.
項1〜3のいずれか1に記載のホットプレート。4. The hot plate according to claim 1, wherein said support member is made of ceramic.
4に記載のホットプレート。5. The hot plate according to claim 4, wherein said support member is made of alumina.
の表面は、JIS R0601でRmaxが0.1μm
以上である請求項1〜5のいずれか1に記載のホットプ
レート。6. The surface of the contact portion between the support member and the ceramic substrate has an Rmax of 0.1 μm according to JIS R0601.
The hot plate according to any one of claims 1 to 5, which is as described above.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP2000202509A JP2002025756A (en) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | Hot plate for apparatus for manufacturing and inspecting semiconductor |
PCT/JP2001/003680 WO2001084623A1 (en) | 2000-05-01 | 2001-04-27 | Hot plate unit and semiconductor manufacturing and inspecting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000202509A JP2002025756A (en) | 2000-07-04 | 2000-07-04 | Hot plate for apparatus for manufacturing and inspecting semiconductor |
Related Child Applications (1)
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JP2004245842A Division JP2005050820A (en) | 2004-08-25 | 2004-08-25 | Hot plate |
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---|---|
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ID=18700029
Family Applications (1)
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JP2000202509A Withdrawn JP2002025756A (en) | 2000-05-01 | 2000-07-04 | Hot plate for apparatus for manufacturing and inspecting semiconductor |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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