JP2002246286A - Ceramic heater - Google Patents
Ceramic heaterInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の製造や検
査用の装置として用いられ、例えば、半導体ウエハ上に
塗布した感光性樹脂の乾燥等の用途に用いられるセラミ
ックヒータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic heater used as an apparatus for manufacturing and inspecting a semiconductor, for example, for drying a photosensitive resin applied on a semiconductor wafer.
【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
たヒータが用いられてきた。しかしながら、金属製のヒ
ータでは温度制御特性が悪く、また厚みも厚くなるため
重く嵩張るという問題があり、腐食性ガスに対する耐蝕
性も悪いという問題を抱えていた。2. Description of the Related Art Conventionally, heaters using a metal substrate such as stainless steel or an aluminum alloy have been used in semiconductor manufacturing and inspection apparatuses including an etching apparatus and a chemical vapor deposition apparatus. However, the metal heater has a problem that the temperature control characteristic is poor, and the thickness is large, so that the heater is heavy and bulky, and the corrosion resistance to corrosive gas is also poor.
【0003】これに対し、特開平11−40330号公
報等では、金属製のものに代えて、窒化アルミニウムな
どのセラミックを使用したヒータが開示されている。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-40330 discloses a heater using a ceramic such as aluminum nitride instead of a metal heater.
【0004】しかしながら、このようなヒータは、セラ
ミック基板に半導体ウエハ等の被加熱物を接触した状態
で載置させるものであり、セラミック基板表面の温度分
布が半導体ウエハに反映されてしまい、半導体ウエハ等
を均一な温度で加熱することができなかった。また、半
導体ウエハ等を均一な温度で加熱するため、セラミック
基板の表面温度を均一にしようとすると、非常に複雑な
制御が必要となり、温度の制御は容易ではなかった。However, in such a heater, an object to be heated, such as a semiconductor wafer, is placed in contact with the ceramic substrate, and the temperature distribution on the surface of the ceramic substrate is reflected on the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is exposed. Etc. could not be heated at a uniform temperature. Further, in order to heat the semiconductor wafer or the like at a uniform temperature, if the surface temperature of the ceramic substrate is to be made uniform, very complicated control is required, and it is not easy to control the temperature.
【0005】そこで、先に、本出願人は、図9に示すよ
うに、セラミック基板31に直径の異なる孔が連通した
状態の貫通孔37を形成し、この貫通孔37にセラミッ
ク基板37の表面からわずかに突出するように、図9に
示した形状の支持ピン48を挿入した後、C字形状の金
具39を用いて固定し、この支持ピン48を介し、セラ
ミック基板31の表面から一定の距離離間した状態で半
導体ウエハ19を保持し、半導体ウエハ19を加熱する
方法を提案した。Therefore, as shown in FIG. 9, the present applicant first forms a through-hole 37 in which holes having different diameters communicate with each other as shown in FIG. After the support pins 48 having the shape shown in FIG. 9 are inserted so as to protrude slightly from the surface of the ceramic substrate 31 via the support pins 48, the support pins 48 having a shape shown in FIG. 9 are fixed. A method has been proposed in which the semiconductor wafer 19 is held at a distance from the semiconductor wafer 19 and the semiconductor wafer 19 is heated.
【0006】このようにセラミック基板の表面からわず
かに突出するように支持ピン48を設け、この支持ピン
48により半導体ウエハ19を保持する方法を用いる
と、半導体ウエハをセラミック基板の表面から一定の距
離離間した状態で保持することができるため、セラミッ
ク基板からの輻射や対流により半導体ウエハが加熱され
ることになる。従って、通常は、セラミック基板表面の
温度分布が半導体ウエハに直接反映されず、半導体ウエ
ハがより均一に加熱され、半導体ウエハに温度分布が発
生しにくい。As described above, when the support pins 48 are provided so as to slightly protrude from the surface of the ceramic substrate and the semiconductor wafer 19 is held by the support pins 48, the semiconductor wafer is moved at a predetermined distance from the surface of the ceramic substrate. Since the semiconductor wafer can be held in a separated state, the semiconductor wafer is heated by radiation or convection from the ceramic substrate. Therefore, usually, the temperature distribution on the surface of the ceramic substrate is not directly reflected on the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is heated more uniformly, and the temperature distribution is hardly generated on the semiconductor wafer.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法では、セラミック基板31に複数の貫通孔37を
形成し、この貫通孔37を利用して支持ピン48を固定
するため、このセラミックヒータ30を用いてシリコン
ウエハ19を加熱しようとすると、貫通孔37を形成し
たことに起因してセラミック基板31の強度が低下す
る。特に、100℃以上の高温領域では、強度の低下が
大きく、その結果、セラミック基板31に若干の反りが
生じて平面度が低下し、場所によってシリコンウエハと
加熱面との距離が異なることとなるため、シリコンウエ
ハ19を均一な温度で加熱することができない場合があ
るという問題があった。However, in the above-described method, a plurality of through holes 37 are formed in the ceramic substrate 31 and the support pins 48 are fixed using the through holes 37. When the silicon wafer 19 is to be heated using such a method, the strength of the ceramic substrate 31 is reduced due to the formation of the through holes 37. In particular, in a high-temperature region of 100 ° C. or higher, the strength is greatly reduced. As a result, the ceramic substrate 31 is slightly warped and the flatness is reduced, and the distance between the silicon wafer and the heating surface differs depending on the location. Therefore, there is a problem that the silicon wafer 19 may not be heated at a uniform temperature.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
セラミック基板の強度を低下させず、しかも、半導体ウ
エハを基板表面から一定距離離間して状態で保持する方
法について検討を行った結果、セラミック基板加熱面に
凹部を設け、該凹部に支持ピンを固定する方法を採用す
ることにより、セラミック基板の強度を損なうことがな
く、支持ピンを設けることができるため、高温領域にお
いても、半導体ウエハを均一な温度で加熱することがで
きることを見出し、本発明を完成させるに至った。Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have:
As a result of examining a method of holding the semiconductor wafer at a constant distance from the substrate surface without lowering the strength of the ceramic substrate, a recess was provided on the ceramic substrate heating surface, and the support pins were fixed in the recess. By adopting the method, the support pins can be provided without deteriorating the strength of the ceramic substrate, so that even in a high-temperature region, the semiconductor wafer can be heated at a uniform temperature. It was completed.
【0009】すなわち、第一の本発明のセラミックヒー
タは、セラミック基板の表面または内部に発熱体が形成
されたセラミックヒータであって、上記セラミック基板
の加熱面には凹部が設けられ、上記凹部にCリングを介
して支持ピンが挿入、固定されてなることを特徴とする
ものである。That is, a ceramic heater according to a first aspect of the present invention is a ceramic heater having a heating element formed on the surface or inside of a ceramic substrate, wherein a concave portion is provided on a heating surface of the ceramic substrate, and the concave portion is provided in the concave portion. A support pin is inserted and fixed via a C-ring.
【0010】また、第二の本発明のセラミックヒータ
は、セラミック基板の表面または内部に発熱体が形成さ
れたセラミックヒータであって、上記セラミック基板の
加熱面には凹部が設けられ、上記凹部に支持ピンが嵌
合、固定されてなることを特徴とするものである。A ceramic heater according to a second aspect of the present invention is a ceramic heater having a heating element formed on the surface or inside of a ceramic substrate, wherein a concave portion is provided on a heating surface of the ceramic substrate, and the concave portion is provided in the concave portion. The support pin is fitted and fixed.
【0011】これら、第一および第二の本発明のセラミ
ックヒータによれば、支持ピンを固定するためにセラミ
ック基板に形成されるのは、貫通孔ではなく凹部である
ので、セラミック基板の強度は低下しない。すなわち、
貫通孔を形成した場合には、この貫通孔部分には、セラ
ミック層が全く存在しないため、高温での強度の低下は
大きい。しかしながら、凹部を形成した場合には、凹部
の下にセラミック層が存在し、この部分でセラミック層
が途切れることはない。According to the first and second ceramic heaters of the present invention, since the ceramic substrate for fixing the support pins is not a through hole but a concave portion, the strength of the ceramic substrate is low. Does not drop. That is,
When a through-hole is formed, the ceramic layer does not exist at all in the through-hole, so that the strength at a high temperature is greatly reduced. However, when the concave portion is formed, the ceramic layer exists under the concave portion, and the ceramic layer does not break at this portion.
【0012】従って、セラミックヒータを、例えば、1
00℃以上に加熱しても、重力の影響等に起因する反り
はセラミック基板に殆ど発生せず、平面度が保たれる。
このため、半導体ウエハとセラミック基板の距離がセラ
ミック基板加熱面全域にわたり、ほぼ一定となり、半導
体ウエハを均一な温度で加熱することができる。また、
本発明では、支持ピンを介して半導体ウエハを支持して
いるため、アルカリ金属等の焼結助剤に起因する不純物
が、セラミック基板表面から半導体ウエハに移行するこ
とはなく、半導体ウエハは汚染されない。さらに、支持
ピンは、凹部に固定されているため、貫通孔に支持ピン
を固定した場合のように、アクシデント等で支持ピンが
脱落してしまうことがない。Therefore, the ceramic heater is, for example, 1
Even when heated to 00 ° C. or more, warpage due to the influence of gravity or the like hardly occurs on the ceramic substrate, and the flatness is maintained.
Therefore, the distance between the semiconductor wafer and the ceramic substrate is substantially constant over the entire heating surface of the ceramic substrate, and the semiconductor wafer can be heated at a uniform temperature. Also,
In the present invention, since the semiconductor wafer is supported via the support pins, impurities caused by the sintering aid such as an alkali metal do not migrate from the ceramic substrate surface to the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is not contaminated. . Furthermore, since the support pins are fixed to the concave portions, unlike the case where the support pins are fixed to the through holes, the support pins do not fall off due to an accident or the like.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】まず、第一の本発明のセラミック
ヒータについて説明する。第一の本発明のセラミックヒ
ータは、セラミック基板の表面または内部に発熱体が形
成されたセラミックヒータであって、上記セラミック基
板の加熱面には凹部が設けられ、上記凹部にCリングを
介して支持ピンが挿入、固定されてなることを特徴とす
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a ceramic heater according to a first embodiment of the present invention will be described. A ceramic heater according to a first aspect of the present invention is a ceramic heater in which a heating element is formed on a surface or inside of a ceramic substrate, a concave portion is provided on a heating surface of the ceramic substrate, and the concave portion is provided via a C-ring. The support pin is inserted and fixed.
【0014】図1は、第一の本発明のセラミックヒータ
の一例を模式的に示した平面図であり、図2(a)は、
その一部を示す部分拡大断面図であり、図2(b)は、
図1に示したセラミックヒータにCリングを介して支持
ピンを挿入、固定する様子を示す斜視図である。このセ
ラミックヒータ10では、円板状に形成されたセラミッ
ク基板11の内部に、複数の回路からなる抵抗発熱体1
2が同心円形状のパターンに形成されている。また、こ
れら抵抗発熱体12は、互いに近い二重の同心円同士が
一組の回路として、順次直線からなる抵抗発熱体で接続
されることにより、一本の線になるように接続され、一
連の回路が構成されている。FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of the ceramic heater according to the first aspect of the present invention, and FIG.
FIG. 2B is a partially enlarged cross-sectional view showing a part thereof.
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a support pin is inserted into and fixed to the ceramic heater shown in FIG. 1 via a C-ring. In this ceramic heater 10, a resistance heating element 1 composed of a plurality of circuits is provided inside a ceramic substrate 11 formed in a disk shape.
2 are formed in a concentric pattern. In addition, these resistance heating elements 12 are connected so that double concentric circles close to each other are sequentially connected as a set of circuits by a resistance heating element formed of a straight line, thereby forming a single line. The circuit is configured.
【0015】発熱体12の端部の直下には、スルーホー
ル13aが形成され、さらに、このスルーホール13a
を露出させる袋孔13bが底面11bに形成され、袋孔
13bには外部端子13が挿入され、ろう材等(図示せ
ず)で接合されている。また、外部端子13には、例え
ば、導電線を有するソケット(図示せず)が取り付けら
れ、この導電線は電源等に接続されている。Immediately below the end of the heating element 12, a through hole 13a is formed.
Is formed in the bottom surface 11b, and the external terminal 13 is inserted into the blind hole 13b and joined with a brazing material or the like (not shown). Further, a socket (not shown) having a conductive wire is attached to the external terminal 13, for example, and the conductive wire is connected to a power supply or the like.
【0016】また、セラミック基板11の中央に近い部
分には、シリコンウエハ19の受渡し等においてシリコ
ンウエハ19を支持するリフターピンを挿通するための
リフターピン用貫通孔15が設けられるとともに、セラ
ミック基板11の底面には、熱電対等の測温素子を挿
入、固定するための有底孔14が形成されている。In a portion near the center of the ceramic substrate 11, a lifter pin through hole 15 for inserting a lifter pin for supporting the silicon wafer 19 when the silicon wafer 19 is delivered or the like is provided. A bottomed hole 14 for inserting and fixing a temperature measuring element such as a thermocouple is formed in the bottom surface of the device.
【0017】さらに、セラミック基板11の加熱面に
は、複数の凹部17が設けられ、この凹部17に支持ピ
ン18がCリング29を介して固定されている。これら
支持ピン18は、図1に示すように、比較的外周部の発
熱体非形成領域であって、同心円の円周上となる部分に
4個と、セラミック基板11の中心部に1個との計5個
設けられている。同心円の円周上に位置する4個の支持
ピン18は、回転対象の位置に設けられている。Further, a plurality of recesses 17 are provided on the heating surface of the ceramic substrate 11, and support pins 18 are fixed to the recesses 17 via C-rings 29. As shown in FIG. 1, these support pins 18 are relatively non-heat-generating regions in the outer peripheral portion, and four are provided at a portion on the circumference of the concentric circle and one at the center of the ceramic substrate 11. Are provided in total. The four support pins 18 located on the circumference of the concentric circle are provided at positions to be rotated.
【0018】このように第一の本発明では、セラミック
基板の加熱面に凹部を設け、この凹部にCリングを介し
て支持ピンを挿入、固定する。この凹部の直径は1〜1
00mmが望ましく、2〜10mmがより望ましい。大
きすぎるとクーリングスポットが発生するからである。As described above, in the first aspect of the present invention, a concave portion is provided on the heating surface of the ceramic substrate, and the support pin is inserted and fixed into the concave portion via the C-ring. The diameter of this recess is 1-1.
00 mm is desirable, and 2 to 10 mm is more desirable. This is because if it is too large, a cooling spot is generated.
【0019】凹部の深さは、セラミック基板の厚さの1
0〜90%が望ましい。凹部が深過ぎると、セラミック
基板の強度が低下することにより、平面度が低下してし
まい、浅過ぎると、支持ピンが凹部から外れるおそれが
あるからである。The depth of the concave portion is one of the thickness of the ceramic substrate.
0-90% is desirable. This is because if the recess is too deep, the strength of the ceramic substrate is reduced, so that the flatness is reduced.
【0020】また、凹部の平面視した際の形状は、特に
限定されず、三角形や四角形でもよいが、円形が好まし
い。Cリングを介して支持ピンを固定するからである。The shape of the concave portion in plan view is not particularly limited, and may be triangular or square, but is preferably circular. This is because the support pins are fixed via the C-ring.
【0021】また、凹部の数は、セラミック基板の直径
が、210mm程度の場合、5〜8個、300mm程度
の場合、5〜10個が好ましい。支持ピンの数が少な過
ぎると、支持ピン同士の間隔が広くなり過ぎ、シリコン
ウエハに撓みが発生し、その結果、シリコンウエハとセ
ラミック基板との距離にばらつきが発生し、シリコンウ
エハの全体を均一に加熱することが困難になる。一方、
支持ピンの数が多過ぎると、製造工程の煩雑さ、製造コ
ストの点で問題があるからである。The number of recesses is preferably 5 to 8 when the diameter of the ceramic substrate is about 210 mm, and 5 to 10 when the diameter is about 300 mm. If the number of the support pins is too small, the distance between the support pins becomes too wide, and the silicon wafer bends. As a result, the distance between the silicon wafer and the ceramic substrate varies, and the entire silicon wafer becomes uniform. Heating becomes difficult. on the other hand,
This is because if the number of the support pins is too large, there are problems in terms of the complexity of the manufacturing process and the manufacturing cost.
【0022】凹部の位置に関しては、セラミック基板上
に広く分散させ、かつ、中心に対して回転対象となる位
置に設けられていることが望ましい。このような形態で
支持ピンを設けることにより、シリコンウエハを加熱す
る際、シリコンウエハに撓みが生じず、シリコンウエハ
とセラミック基板との距離が均一となり、シリコンウエ
ハを均一に加熱することができるからである。As for the position of the concave portion, it is desirable that the concave portion is widely dispersed on the ceramic substrate and provided at a position to be rotated with respect to the center. By providing the support pins in such a form, when the silicon wafer is heated, the silicon wafer does not bend, the distance between the silicon wafer and the ceramic substrate becomes uniform, and the silicon wafer can be heated uniformly. It is.
【0023】一方、凹部がセラミック基板上に偏在して
いる場合および/または不規則な間隔で設けられている
場合、凹部同士の間隔が広い箇所ができ、その箇所にお
いて、半導体ウエハに撓みが発生し、その結果、シリコ
ンウエハとセラミック基板との距離が不均一となり、シ
リコンウエハを均一に加熱することが困難となる。On the other hand, when the concave portions are unevenly distributed on the ceramic substrate and / or are provided at irregular intervals, a portion where the concave portions are widely formed is formed, and the semiconductor wafer is bent at the portion. As a result, the distance between the silicon wafer and the ceramic substrate becomes non-uniform, making it difficult to heat the silicon wafer uniformly.
【0024】具体的には、例えば、図1に示したよう
に、セラミック基板の比較的外周部となる領域で、セラ
ミック基板の同心円の円周上に、複数個の凹部を等間隔
で設け、セラミック基板の中心部に凹部を1個設ける配
置や、図4で示すように、セラミック基板の比較的外周
部となる領域で、セラミック基板の同心円の円周上、お
よび、その内周にある同心円の円周上に、それぞれ複数
個の凹部を中心に対して回転対象となるように設け、セ
ラミック基板の中心部に凹部を1個設ける配置等が挙げ
られる。Specifically, for example, as shown in FIG. 1, a plurality of concave portions are provided at equal intervals on the concentric circle of the ceramic substrate in a region which is a relatively outer peripheral portion of the ceramic substrate. An arrangement in which one concave portion is provided in the center portion of the ceramic substrate, or, as shown in FIG. And a plurality of recesses are provided on the circumference of the ceramic substrate so as to be rotated with respect to the center, and one recess is provided at the center of the ceramic substrate.
【0025】また、凹部は、抵抗発熱体が形成されてい
ない領域において、抵抗発熱体から極力離れた位置に形
成することが望ましい。凹部を、抵抗発熱体と隣接して
設けた場合、セラミック基板内において、均一な熱の伝
達を妨げるおそれがあるからである。It is desirable that the recess be formed as far as possible from the resistance heating element in a region where the resistance heating element is not formed. This is because, when the concave portion is provided adjacent to the resistance heating element, there is a possibility that uniform heat transfer is prevented in the ceramic substrate.
【0026】上記した凹部に、Cリングを介して支持ピ
ンを固定するが、Cリングは、図2(b)に示すよう
に、C字形状のばねであり、外側に開こうとするため、
凹部17に挿入すると凹部17の内壁に当接した状態で
固定される。支持ピンの構成については、後で詳しく説
明するが、一般的に、支持ピンは、柱状体と、柱状体の
下端に形成され、その直径が柱状体よりも大きい固定部
とが一体的に形成されたものであり、Cリングを凹部に
入れ、支持ピンの固定部に押し付けるようにして固定す
ると、上記固定部は、このCリングにより押さえられる
ため、支持ピンは凹部内に確実に固定される。Cリング
は、金属製、特にステンレス製、Ni合金等の錆びにく
いものが望ましい。A support pin is fixed to the recess through a C-ring. The C-ring is a C-shaped spring as shown in FIG. 2 (b).
When inserted into the recess 17, it is fixed in contact with the inner wall of the recess 17. Although the configuration of the support pin will be described in detail later, generally, the support pin is formed integrally with a columnar body and a fixed portion formed at the lower end of the columnar body and having a diameter larger than the columnar body. When the C-ring is inserted into the concave portion and fixed by pressing it against the fixing portion of the support pin, the fixing portion is pressed by the C-ring, so that the support pin is securely fixed in the concave portion. . The C-ring is preferably made of metal, particularly stainless steel, a Ni alloy, or the like, which does not easily rust.
【0027】次に、支持ピンについて説明する。図3
(a)および(b)は、第一の本発明のセラミックヒー
タにおいて、凹部に設ける支持ピンを模式的に示した正
面図である。Next, the support pins will be described. FIG.
(A) And (b) is the front view which showed typically the support pin provided in a recessed part in the ceramic heater of 1st this invention.
【0028】支持ピンは、以下のようなものが考えられ
る。図3(a)に示す支持ピン18は、先端に半導体ウ
エハと接触する円錐を有する柱状部181と、柱状部1
81の下端に形成されたその直径が柱状部181よりも
大きい固定部182とが一体的に形成されたものであ
る。また、図3(b)に示す支持ピン28は、先端に半
導体ウエハと接触する半円球を有する柱状部281と、
柱状部281の下端に形成されたその直径が柱状部28
1よりも大きい固定部282とが一体的に形成されたも
のである。The following are conceivable as the support pins. The support pin 18 shown in FIG. 3A has a columnar portion 181 having a cone at its tip and in contact with the semiconductor wafer, and a columnar portion 1.
A fixed portion 182 formed at the lower end of 81 and having a diameter larger than the columnar portion 181 is integrally formed. Further, the support pin 28 shown in FIG. 3B has a columnar portion 281 having a semicircular sphere in contact with the semiconductor wafer at the tip,
The diameter formed at the lower end of the column 281 is
A fixing portion 282 larger than 1 is integrally formed.
【0029】このように、支持ピンを構成する柱状体
は、円柱および円錐を基本とした形状であってもよく、
円柱および半円球を基本とした形状であってもよい。ま
た、角柱および角錐を基本とした形状、例えば、三角柱
および三角錐を基本とした形状、四角柱および四角錐を
基本とした形状等であってもよいが、円柱および円錐を
基本とした形状、または、円柱および半円球を基本とし
た形状が好ましい。Cリングをスムーズに挿入すること
ができるからである。As described above, the columnar body constituting the support pin may have a shape based on a cylinder and a cone.
A shape based on a cylinder and a hemisphere may be used. Further, a shape based on a prism and a pyramid, for example, a shape based on a triangular prism and a triangular pyramid, a shape based on a square prism and a quadrangular pyramid, and the like may be used, but a shape based on a cylinder and a cone, Alternatively, a shape based on a cylinder and a hemisphere is preferable. This is because the C-ring can be inserted smoothly.
【0030】固定部182、282は、円柱形状である
ことが望ましい。凹部に嵌合する形状が好ましいからで
ある。また、固定部182、282の高さは、凹部の深
さよりも小さい必要がある。Cリングが凹部に納まる必
要があるからである。The fixing portions 182 and 282 are desirably cylindrical. This is because a shape that fits into the recess is preferable. Further, the height of the fixing portions 182 and 282 needs to be smaller than the depth of the concave portion. This is because the C-ring needs to fit in the recess.
【0031】支持ピンは、先端が円錐等の尖塔状または
半球状であることが望ましい。支持ピン上に半導体ウエ
ハを載置すると、該半導体ウエハと点接触となり、半導
体ウエハにホットスポット等が形成されないからであ
る。It is desirable that the support pin has a spire or semispherical tip such as a cone. This is because, when the semiconductor wafer is placed on the support pins, the semiconductor wafer comes into point contact with the semiconductor wafer and no hot spot or the like is formed on the semiconductor wafer.
【0032】第一の本発明のセラミックヒータにおける
支持ピンは、セラミック製であることが望ましく、ホッ
トスポット等の発生を防止する点から、熱伝導率が低
い、アルミナ、シリカ等の酸化物セラミックであること
が望ましい。The support pins of the ceramic heater according to the first aspect of the present invention are desirably made of ceramic, and are made of an oxide ceramic such as alumina or silica, which has a low thermal conductivity, in order to prevent the generation of hot spots and the like. Desirably.
【0033】上記セラミックヒータにおいて、支持ピン
は、セラミック基板の加熱面から同じ高さで突出してい
ることが望ましい。支持ピンの突出している高さが全て
同じであると、半導体ウエハを載置した際、半導体ウエ
ハはセラミック基板の加熱面と平行となり、また、全て
の支持ピンが半導体ウエハを支持するため、撓みが発生
しない。その結果、半導体ウエハとセラミック基板との
距離が均一となり、半導体ウエハを均一に加熱すること
が可能となる。一方、支持ピンの突出している高さが異
なる場合、半導体ウエハが傾いてしまい、また、高さの
低い支持ピンが半導体ウエハと接触せず、撓みが生じ
る。その結果、半導体ウエハとセラミック基板との距離
にばらつきが発生し、半導体ウエハを均一に加熱するこ
とが困難となる。In the above ceramic heater, it is desirable that the support pins protrude from the heating surface of the ceramic substrate at the same height. If the heights of the support pins are all the same, when the semiconductor wafer is placed, the semiconductor wafer becomes parallel to the heating surface of the ceramic substrate, and all the support pins support the semiconductor wafer. Does not occur. As a result, the distance between the semiconductor wafer and the ceramic substrate becomes uniform, and the semiconductor wafer can be uniformly heated. On the other hand, when the protruding heights of the support pins are different, the semiconductor wafer is tilted, and the support pins having a low height do not come into contact with the semiconductor wafer, so that bending occurs. As a result, the distance between the semiconductor wafer and the ceramic substrate varies, making it difficult to uniformly heat the semiconductor wafer.
【0034】第一の本発明では、支持ピンの高さは、シ
リコンウエハを支持ピンで支持した際、シリコンウエハ
が上記セラミック基板の表面または加熱面から5〜50
00μm、特に5〜500μm離間する高さであること
が望ましい。離間する高さが5μm未満では、セラミッ
ク基板の温度分布の影響をうけて半導体ウエハの温度が
不均一になり、5000μmを超えると、半導体ウエハ
の温度が上昇しにくくなり、その結果、半導体ウエハの
温度差が大きくなるからである。In the first aspect of the present invention, when the silicon wafer is supported by the support pins, the height of the support pins is 5 to 50 from the surface or the heating surface of the ceramic substrate.
It is desirable that the height be 00 μm, particularly 5 to 500 μm. When the separation height is less than 5 μm, the temperature of the semiconductor wafer becomes non-uniform due to the influence of the temperature distribution of the ceramic substrate, and when it exceeds 5000 μm, the temperature of the semiconductor wafer hardly rises. This is because the temperature difference increases.
【0035】支持ピンの柱状部が円柱状である場合、そ
の直径は、0.5〜10mmであることが好ましい。小
さ過ぎると、半導体ウエハを載置した際、破損の恐れが
あり、また、固定部と比較して大きすぎるとCリングを
挿入することができないからである。支持ピンの固定部
は、凹部に嵌合することができる形状や大きさであるこ
とが望ましい。凹部の大きさに比べて固定部が小さすぎ
ると、支持ピンが安定しないからである。When the pillar portion of the support pin is cylindrical, the diameter is preferably 0.5 to 10 mm. If the size is too small, there is a risk of breakage when the semiconductor wafer is placed, and if the size is too large compared to the fixed portion, the C-ring cannot be inserted. It is desirable that the fixing portion of the support pin has a shape and a size that can fit into the concave portion. This is because if the fixing portion is too small compared to the size of the recess, the support pin is not stable.
【0036】第一の本発明に係るセラミックヒータにお
いては、抵抗発熱体は、図1のように、セラミック基板
の内部に設けられていてもよいし、また、セラミック基
板の外部に設けられていてもよい。In the ceramic heater according to the first aspect of the present invention, the resistance heating element may be provided inside the ceramic substrate as shown in FIG. 1, or may be provided outside the ceramic substrate. Is also good.
【0037】抵抗発熱体のパターンとしては、特に限定
されず、例えば、図1に示した、互いに近い二重の同心
円同士が一組の回路として、順次直線からなる抵抗発熱
体で接続されることにより、一本の線になるように接続
され、一連の回路が構成されているパターン、図4に示
すような、最外周およびその内側の周に屈曲線の繰り返
しパターンである抵抗発熱体22a〜22lが形成さ
れ、その内部に同心円状のパターンである抵抗発熱体2
2m〜22pが形成されたパターン等が考えられる。The pattern of the resistance heating element is not particularly limited. For example, double concentric circles close to each other as shown in FIG. 1 may be connected as a set of circuits by a linear resistance heating element. Are connected so as to form a single line, and a pattern in which a series of circuits are formed, as shown in FIG. 22l are formed therein, and a resistance heating element 2 having a concentric pattern is formed therein.
A pattern in which 2m to 22p are formed can be considered.
【0038】また、同心円状のパターンが中心を含む直
線で複数個に分割され、それぞれ隣接する回路が屈曲線
で接続された円弧の繰り返しパターンも挙げられる。さ
らに、例えば、渦巻き状のパターン、偏心円状のパター
ン、屈曲線の繰り返しパターン等も用いることができ、
これらを併用してもよく、また、これらと図1または図
4で示したパターンの一部とを併用してもよい。A repetitive pattern of a circular arc in which a concentric pattern is divided into a plurality of straight lines including the center, and adjacent circuits are connected by bending lines, respectively. Further, for example, a spiral pattern, an eccentric pattern, a repeated pattern of bent lines, and the like can also be used.
These may be used together, or they may be used in combination with a part of the pattern shown in FIG. 1 or FIG.
【0039】抵抗発熱体を設ける場合は、上述のよう
に、セラミック基板の表面(底面)に形成してもよく、
セラミック基板の内部に埋設してもよい。発熱体をセラ
ミック基板の内部に形成する場合は、上記抵抗発熱体
は、加熱面の反対側の面から厚さ方向に60%以下の位
置に形成されていることが望ましい。60%を超える
と、加熱面に近すぎるため、上記セラミック基板内を伝
搬する熱が充分に拡散されず、加熱面に温度ばらつきが
発生してしまうからである。When the resistance heating element is provided, it may be formed on the surface (bottom surface) of the ceramic substrate as described above.
It may be embedded inside a ceramic substrate. When the heating element is formed inside the ceramic substrate, it is desirable that the resistance heating element is formed at a position of 60% or less in the thickness direction from the surface opposite to the heating surface. If it exceeds 60%, the temperature is too close to the heating surface, so that the heat propagating in the ceramic substrate is not sufficiently diffused, and a temperature variation occurs on the heating surface.
【0040】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、抵抗発熱体形成層を複数層設けてもよ
い。この場合は、各層のパターンは、相互に補完するよ
うにどこかの層に抵抗発熱体が形成され、加熱面の上方
から見ると、どの領域にもパターンが形成されている状
態が望ましい。このような構造としては、例えば、互い
に千鳥の配置になっている構造が挙げられる。なお、抵
抗発熱体をセラミック基板の内部に設け、かつ、その抵
抗発熱体を一部露出させてもよい。When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, a plurality of resistance heating element forming layers may be provided. In this case, it is desirable that the resistance heating element is formed in some layer so as to complement each other, and that the pattern is formed in any region when viewed from above the heating surface. As such a structure, for example, a structure in which the staggered arrangement is provided. Note that the resistance heating element may be provided inside the ceramic substrate, and the resistance heating element may be partially exposed.
【0041】また、セラミック基板の表面に抵抗発熱体
を設ける場合は、加熱面は抵抗発熱体形成面の反対側で
あることが望ましい。セラミック基板が熱拡散の役割を
果たすため、加熱面の温度均一性を向上させることがで
きるからである。When a resistance heating element is provided on the surface of the ceramic substrate, the heating surface is desirably opposite to the surface on which the resistance heating element is formed. This is because the ceramic substrate plays a role of thermal diffusion, so that the temperature uniformity of the heating surface can be improved.
【0042】抵抗発熱体をセラミック基板の表面に形成
する場合には、金属粒子を含む導体ペーストをセラミッ
ク基板の表面に塗布して所定パターンの導体ペースト層
を形成した後、これを焼き付け、セラミック基板の表面
で金属粒子を焼結させる方法が好ましい。なお、金属の
焼結は、金属粒子同士および金属粒子とセラミックとが
融着していれば充分である。When the resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, a conductor paste containing metal particles is applied to the surface of the ceramic substrate to form a conductor paste layer having a predetermined pattern. The method of sintering the metal particles on the surface of is preferred. The sintering of the metal is sufficient if the metal particles and the metal particles and the ceramic are fused.
【0043】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、その厚さは、1〜50μmが好ましい。
また、セラミック基板の表面に抵抗発熱体を形成する場
合には、この抵抗発熱体の厚さは、1〜30μmが好ま
しく、1〜10μmがより好ましい。When a resistance heating element is formed inside a ceramic substrate, its thickness is preferably 1 to 50 μm.
When the resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, the thickness of the resistance heating element is preferably 1 to 30 μm, more preferably 1 to 10 μm.
【0044】また、セラミック基板11の内部に抵抗発
熱体を形成する場合には、抵抗発熱体の幅は、5〜20
μmが好ましい。また、セラミック基板11の表面に抵
抗発熱体を形成する場合には、抵抗発熱体の幅は、0.
1〜20mmが好ましく、0.1〜5mmがより好まし
い。When a resistance heating element is formed inside the ceramic substrate 11, the width of the resistance heating element should be 5-20.
μm is preferred. When a resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate 11, the width of the resistance heating element is set to 0.1 mm.
1-20 mm is preferable, and 0.1-5 mm is more preferable.
【0045】抵抗発熱体は、その幅や厚さにより抵抗値
に変化を持たせることができるが、上記した範囲が最も
実用的である。抵抗値は、薄く、また、細くなる程大き
くなる。抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に形成し
た場合の方が、厚み、幅とも大きくなるが、抵抗発熱体
を内部に設けると、加熱面と発熱体との距離が短くな
り、表面の温度の均一性が低下するため、抵抗発熱体体
自体の幅を広げる必要があること、内部に抵抗発熱体を
設けるために、窒化物セラミック等との密着性を考慮す
る必要性がないため、タングステン、モリブデンなどの
高融点金属やタングステン、モリブデンなどの炭化物を
使用することができ、抵抗値を高くすることが可能とな
るため、断線等を防止する目的で厚み自体を厚くしても
よい。そのため、抵抗発熱体は、上記した厚みや幅とす
ることが望ましい。Although the resistance value of the resistance heating element can be varied depending on its width and thickness, the above range is most practical. The resistance value increases as the resistance value decreases and the resistance value decreases. The thickness and width of the resistance heating element when formed inside the ceramic substrate are larger, but when the resistance heating element is provided inside, the distance between the heating surface and the heating element becomes shorter, and the surface temperature becomes lower. Since the uniformity is reduced, it is necessary to increase the width of the resistance heating element itself.In order to provide the resistance heating element inside, there is no need to consider adhesion with nitride ceramics or the like. A high melting point metal such as molybdenum or a carbide such as tungsten or molybdenum can be used, and the resistance value can be increased. Therefore, the thickness itself may be increased for the purpose of preventing disconnection and the like. Therefore, it is desirable that the resistance heating element has the above-described thickness and width.
【0046】抵抗発熱体の形成位置をこのように設定す
ることにより、抵抗発熱体から発生した熱が伝搬してい
くうちに、セラミック基板全体に拡散し、被加熱物(半
導体ウエハ)を加熱する面の温度分布が均一化され、そ
の結果、被加熱物の各部分における温度が均一化され
る。By setting the formation position of the resistance heating element in this way, the heat generated from the resistance heating element is diffused throughout the ceramic substrate while the heat is being propagated, and the object to be heated (semiconductor wafer) is heated. The temperature distribution on the surface is made uniform, and as a result, the temperature in each part of the object to be heated is made uniform.
【0047】また、本発明のセラミックヒータにおける
抵抗発熱体のパターンにおいては、図4に示したよう
に、最外周に形成された抵抗発熱体パターンを、円周方
向に分割されたパターンとすることで、温度が低下しや
すいセラミックヒータの最外周で細かい温度制御を行う
ことが可能となり、セラミックヒータの温度のばらつき
を抑えることが可能である。さらに、円周方向に分割さ
れた抵抗発熱体のパターンは、セラミック基板の最外周
に限らず、その内部にも形成してもよい。Further, in the pattern of the resistance heating element in the ceramic heater of the present invention, as shown in FIG. 4, the resistance heating element pattern formed on the outermost periphery is a pattern divided in the circumferential direction. Thus, it is possible to perform fine temperature control at the outermost periphery of the ceramic heater whose temperature tends to decrease, and it is possible to suppress variations in the temperature of the ceramic heater. Furthermore, the pattern of the resistance heating element divided in the circumferential direction may be formed not only on the outermost periphery of the ceramic substrate but also on the inside thereof.
【0048】抵抗発熱体は、断面が矩形であっても楕円
であってもよいが、偏平であることが望ましい。偏平の
方が加熱面に向かって放熱しやすいため、加熱面の温度
分布ができにくいからである。断面のアスペクト比(抵
抗発熱体の幅/抵抗発熱体の厚さ)は、10〜5000
であることが望ましい。この範囲に調整することによ
り、抵抗発熱体の抵抗値を大きくすることができるとと
もに、加熱面の温度の均一性を確保することができるか
らである。The resistance heating element may have a rectangular or elliptical cross section, but is preferably flat. This is because the flat surface is more likely to dissipate heat toward the heating surface, so that the temperature distribution on the heating surface is less likely to occur. The aspect ratio of the cross section (the width of the resistance heating element / the thickness of the resistance heating element) is 10 to 5000.
It is desirable that By adjusting to this range, the resistance value of the resistance heating element can be increased, and the uniformity of the temperature of the heating surface can be ensured.
【0049】抵抗発熱体の厚さを一定とした場合、アス
ペクト比が上記範囲より小さいと、セラミック基板の加
熱面方向への熱の伝搬量が小さくなり、抵抗発熱体のパ
ターンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまい、逆
にアスペクト比が大きすぎると抵抗発熱体の中央の直上
部分が高温となってしまい、結局、抵抗発熱体のパター
ンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまう。従っ
て、温度分布を考慮すると、断面のアスペクト比は、1
0〜5000であることが好ましいのである。When the thickness of the resistance heating element is constant, if the aspect ratio is smaller than the above range, the amount of heat transmission in the direction of the heating surface of the ceramic substrate becomes small, and the heat distribution approximates the pattern of the resistance heating element. If the aspect ratio is too large, on the other hand, if the aspect ratio is too large, the temperature immediately above the center of the resistance heating element will be high, and eventually, a heat distribution similar to the pattern of the resistance heating element will occur on the heating surface. Would. Therefore, considering the temperature distribution, the aspect ratio of the cross section is 1
It is preferably from 0 to 5000.
【0050】抵抗発熱体をセラミック基板の表面に形成
する場合は、アスペクト比を10〜200、抵抗発熱体
をセラミック基板の内部に形成する場合は、アスペクト
比を200〜5000とすることが望ましい。When the resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, the aspect ratio is desirably 10 to 200. When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, the aspect ratio is desirably 200 to 5000.
【0051】抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に形
成した場合の方が、アスペクト比が大きくなるが、これ
は、抵抗発熱体を内部に設けると、加熱面と抵抗発熱体
との距離が短くなり、表面の温度均一性が低下するた
め、抵抗発熱体自体を偏平にする必要があるからであ
る。When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, the aspect ratio becomes larger. However, when the resistance heating element is provided inside, the distance between the heating surface and the resistance heating element becomes shorter. This is because the temperature uniformity of the surface is reduced, and it is necessary to flatten the resistance heating element itself.
【0052】また、抵抗発熱体を形成する際に用いる、
導体ペーストとしては特に限定されないが、導電性を確
保するための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。Further, when forming a resistance heating element,
The conductive paste is not particularly limited, but preferably contains not only metal particles or conductive ceramic for ensuring conductivity, but also a resin, a solvent, a thickener, and the like.
【0053】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く、中でも、貴金属
(金、銀、白金、パラジウム)がより好ましい。また、
これらは、単独で用いてもよいが、2種以上を併用する
ことが望ましい。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。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。As the metal particles, for example, noble metals (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like are preferable, and among them, noble metals (gold, silver, platinum, palladium) are more preferable. Also,
These may be used alone, but it is desirable to use two or more kinds in combination. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat. Examples of the conductive ceramic include carbides of tungsten and molybdenum. These may be used alone or in combination of two or more.
【0054】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。0.1μ
m未満と微細すぎると、酸化されやすく、一方、100
μm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。The metal particles or conductive ceramic particles preferably have a particle size of 0.1 to 100 μm. 0.1μ
If the particle size is too small, it is easily oxidized.
If the thickness exceeds μm, sintering becomes difficult and the resistance value increases.
【0055】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、抵抗発熱体と窒化物セラミック等と
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 flakes or a mixture of spheres and flakes, the metal oxide between the metal particles is easily retained, and the adhesion between the resistance heating element and the nitride ceramic or the like is improved. And it is advantageous because the resistance value can be increased.
【0056】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.
【0057】導体ペーストには、上記したように、金属
粒子に金属酸化物を添加し、抵抗発熱体を金属粒子およ
び金属酸化物を焼結させたものとすることが望ましい。
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、セラミック基板である窒化物セラミックま
たは炭化物セラミックと金属粒子とを密着させることが
できる。As described above, it is desirable that the conductive paste is obtained by adding a metal oxide to metal particles and sintering the metal particles and the metal oxide as a resistance heating element.
Thus, by sintering the metal oxide together with the metal particles, it is possible to bring the nitride ceramic or the carbide ceramic, which is the ceramic substrate, into close contact with the metal particles.
【0058】金属酸化物を混合することにより、窒化物
セラミックまたは炭化物セラミックと密着性が改善され
る理由は明確ではないが、金属粒子表面や窒化物セラミ
ック、炭化物セラミックの表面は、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、金属粒子と窒化物セラミッ
クまたは炭化物セラミックとが密着するのではないかと
考えられる。It is not clear why the mixing of the metal oxide with the nitride ceramic or the carbide ceramic improves the adhesion, but the surfaces of the metal particles and the surfaces of the nitride ceramic and the carbide ceramic are slightly oxidized. It is considered that an oxide film is formed by sintering and integrating the oxide films via the metal oxide, and the metal particles adhere to the nitride ceramic or the carbide ceramic.
【0059】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。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.
【0060】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、金属粒子と窒化物セラミックまた
は炭化物セラミックとの密着性を改善することができる
からである。This is because these oxides can improve the adhesion between the metal particles and the nitride ceramic or the carbide ceramic without increasing the resistance value of the resistance heating element.
【0061】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
されていることが望ましい。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、特に窒化物セラミッ
クとの密着性を改善することができる。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。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 within a range not exceeding 100 parts by weight. By adjusting the amounts of these oxides in these ranges, the adhesion to the nitride ceramic can be particularly improved. 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.
【0062】また、抵抗発熱体として金属箔や金属線を
使用することもできる。上記金属箔としては、ニッケル
箔、ステンレス箔をエッチング等でパターン形成して抵
抗発熱体としたものが望ましい。パターン化した金属箔
は、樹脂フィルム等ではり合わせてもよい。金属線とし
ては、例えば、タングステン線、モリブデン線等が挙げ
られる。Further, a metal foil or a metal wire can be used as the resistance heating element. As the metal foil, it is preferable to use a nickel foil or a stainless steel foil as a resistive heating element by patterning by etching or the like. The patterned metal foil may be bonded with a resin film or the like. Examples of the metal wire include a tungsten wire and a molybdenum wire.
【0063】また、抵抗発熱体を形成した際の面積抵抗
率は、1mΩ/□〜10Ω/□が好ましい。面積抵抗率
が1mΩ/□未満であると、抵抗率が小さすぎ、発熱量
も小さくなるために抵抗発熱体として機能しにくくな
り、一方、面積抵抗率が10Ω/□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、セラミック基
板の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。発熱量の制御の点
からは、抵抗発熱体の面積抵抗率は、1〜50mΩ/□
がより好ましい。ただし、面積抵抗率を大きくすると、
パターン幅(断面積)を広くすることができ、断線の問
題が発生しにくくなるため、場合によっては、50mΩ
/□とすることが好ましい場合もある。The area resistivity when the resistance heating element is formed is preferably 1 mΩ / □ to 10 Ω / □. When the area resistivity is less than 1 mΩ / □, the resistivity is too small and the calorific value is too small to function as a resistance heating element. On the other hand, when the area resistivity exceeds 10 Ω / □, the applied voltage On the other hand, the calorific value becomes too large, and it is difficult to control the calorific value of the ceramic substrate provided with the resistance heating element on the surface of the ceramic substrate. From the viewpoint of controlling the heat generation, the area resistivity of the resistance heating element is 1 to 50 mΩ / □.
Is more preferred. However, when the area resistivity is increased,
Since the pattern width (cross-sectional area) can be increased and the problem of disconnection hardly occurs, in some cases, 50 mΩ
/ □ may be preferable in some cases.
【0064】抵抗発熱体がセラミック基板21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(図5参照)220が形成されていることが望まし
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220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 21, it is desirable that a metal coating layer (see FIG. 5) 220 be 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 220 to be formed is preferably 0.1 to 10 μm.
【0065】金属被覆層220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。The metal used for forming the metal coating layer 220 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. Among these,
Nickel is preferred.
【0066】抵抗発熱体には、電源と接続するための端
子が必要であり、この端子は、半田を介して抵抗発熱体
に取り付けるが、ニッケルは、半田の熱拡散を防止する
からである。接続端子としては、例えば、コバール製の
外部端子13が挙げられる。The resistance heating element requires a terminal for connection to a power supply, and this terminal is attached to the resistance heating element via solder. Nickel prevents thermal diffusion of solder. Examples of the connection terminal include an external terminal 13 made of Kovar.
【0067】なお、抵抗発熱体をセラミック基板11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。抵抗発熱体をセラ
ミック基板11内部に形成する場合、抵抗発熱体の一部
が表面に露出していてもよく、抵抗発熱体を接続するた
めのスルーホールが端子部分に設けられ、このスルーホ
ールに端子が接続、固定されていてもよい。When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate 11, no coating is necessary since the surface of the resistance heating element is not oxidized. When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate 11, a part of the resistance heating element may be exposed on the surface, and a through hole for connecting the resistance heating element is provided in the terminal portion. The terminals may be connected and fixed.
【0068】接続端子を接続する場合、半田としては、
銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズなどの合金を使用す
ることができる。なお、半田層の厚さは、0.1〜50
μmが好ましい。半田による接続を確保するのに充分な
範囲だからである。When connecting the connection terminals, as the solder,
Alloys such as silver-lead, lead-tin, and bismuth-tin can be used. The thickness of the solder layer is 0.1 to 50.
μm is preferred. This is because the range is sufficient to secure connection by soldering.
【0069】本発明のセラミックヒータにおける、セラ
ミック基板の直径は、200mm以上が望ましい。大き
な直径を持つセラミックヒータほど、撓みの発生しやす
くなる大口径の半導体ウエハを載置することができるた
め、本発明の構成が有効に機能するからである。セラミ
ック基板の直径は、特に12インチ(300mm)以上
であることが望ましい。次世代の半導体ウエハの主流と
なるからである。In the ceramic heater of the present invention, the diameter of the ceramic substrate is desirably 200 mm or more. This is because the larger the diameter of the ceramic heater, the larger the diameter of the semiconductor wafer in which the deflection is likely to occur, and the more effective the configuration of the present invention functions. The diameter of the ceramic substrate is particularly preferably 12 inches (300 mm) or more. This is because it will become the mainstream of next-generation semiconductor wafers.
【0070】また、セラミック基板の厚さは、25mm
以下であることが望ましい。上記セラミック基板の厚さ
が25mmを超えると温度追従性が低下するからであ
る。また、その厚さは、0.5mm以上であることが望
ましい。0.5mmより薄いと、セラミック基板の強度
自体が低下するため破損しやすくなる。より望ましく
は、1.5を超え5mm以下である。5mmより厚くな
ると、熱が伝搬しにくくなり、加熱の効率が低下する傾
向が生じ、一方、1.5mm以下であると、セラミック
基板中を伝搬する熱が充分に拡散しないため加熱面に温
度ばらつきが発生することがあり、また、セラミック基
板の強度が低下して破損する場合があるからである。The thickness of the ceramic substrate is 25 mm
It is desirable that: This is because if the thickness of the ceramic substrate exceeds 25 mm, the temperature followability decreases. Further, its thickness is desirably 0.5 mm or more. When the thickness is smaller than 0.5 mm, the strength of the ceramic substrate itself is reduced, so that the ceramic substrate is easily broken. More preferably, it is more than 1.5 and 5 mm or less. If the thickness is more than 5 mm, the heat is difficult to propagate, and the heating efficiency tends to decrease. May occur, and the strength of the ceramic substrate may be reduced to cause breakage.
【0071】本発明のセラミックヒータにおいて、セラ
ミック基板には、被加熱物を載置する加熱面の反対側か
ら、加熱面に向けて有底孔を設けるとともに、有底孔の
底を発熱体よりも相対的に加熱面に近く形成し、この有
底孔に熱電対等の測温素子(図示せず)を設けるとが望
ましい。In the ceramic heater according to the present invention, a bottomed hole is provided on the ceramic substrate from the side opposite to the heating surface on which the object to be heated is placed, toward the heating surface, and the bottom of the bottomed hole is moved from the heating element. It is also desirable to form the heating element relatively close to the heating surface and to provide a temperature measuring element (not shown) such as a thermocouple in the bottomed hole.
【0072】また、有底孔の底と加熱面との距離は、
0.1mm〜セラミック基板の厚さの1/2であること
が望ましい。これにより、測温場所が発熱体よりも加熱
面に近くなり、より正確な半導体ウエハの温度の測定が
可能となるからである。The distance between the bottom of the bottomed hole and the heating surface is
It is desirable that the thickness be 0.1 mm to 1/2 of the thickness of the ceramic substrate. Thereby, the temperature measurement location is closer to the heating surface than the heating element, and the temperature of the semiconductor wafer can be measured more accurately.
【0073】有底孔の底と加熱面との距離が0.1mm
未満では、放熱してしまい、加熱面に温度分布が形成さ
れ、厚さの1/2を超えると、発熱体の温度の影響を受
けやすくなり、温度制御できなくなり、やはり加熱面に
温度分布が形成されてしまうからである。The distance between the bottom of the bottomed hole and the heating surface is 0.1 mm
If the thickness is less than the above, heat is dissipated, and a temperature distribution is formed on the heating surface. If the thickness exceeds 1/2, the temperature is easily affected by the temperature of the heating element, and the temperature cannot be controlled. This is because it is formed.
【0074】有底孔の直径は、0.3mm〜5mmであ
ることが望ましい。これは、大きすぎると放熱性が大き
くなり、また小さすぎると加工性が低下して加熱面との
距離を均等にすることができなくなるからである。The diameter of the bottomed hole is desirably 0.3 mm to 5 mm. This is because if it is too large, the heat dissipation will be large, and if it is too small, the workability will be reduced and the distance to the heating surface cannot be equalized.
【0075】有底孔は、図1に示したように、セラミッ
ク基板の中心に対して対称で、かつ、十字を形成するよ
うに複数配列することが望ましい。これは、加熱面全体
の温度を測定することができるからである。As shown in FIG. 1, it is desirable that a plurality of the bottomed holes are arranged symmetrically with respect to the center of the ceramic substrate and form a cross. This is because the temperature of the entire heating surface can be measured.
【0076】上記測温素子としては、例えば、熱電対、
白金測温抵抗体、サーミスタ等が挙げられる。また、上
記熱電対としては、例えば、JIS−C−1602(1
980)に挙げられるように、K型、R型、B型、S
型、E型、J型、T型熱電対等が挙げられるが、これら
のなかでは、K型熱電対が好ましい。As the temperature measuring element, for example, a thermocouple,
Platinum resistance thermometers, thermistors and the like can be mentioned. As the thermocouple, for example, JIS-C-1602 (1
980), K type, R type, B type, S type
Type, E-type, J-type, and T-type thermocouples, and among them, a K-type thermocouple is preferable.
【0077】上記熱電対の接合部の大きさは、素線の径
と同じが、または、それよりも大きく、0.5mm以下
であることが望ましい。これは、接合部が大きい場合
は、熱容量が大きくなって応答性が低下してしまうから
である。なお、素線の径より小さくすることは困難であ
る。It is desirable that the size of the junction of the thermocouple is the same as or larger than the diameter of the strand, and is 0.5 mm or less. This is because, if the junction is large, the heat capacity increases and the responsiveness decreases. It is difficult to make the diameter smaller than the diameter of the strand.
【0078】上記測温素子は、金ろう、銀ろうなどを使
用して、有底孔の底に接着してもよく、有底孔に挿入し
た後、耐熱性樹脂で封止してもよく、両者を併用しても
よい。上記耐熱性樹脂としては、例えば、熱硬化性樹
脂、特にはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイ
ミド−トリアジン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂
は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。The above temperature measuring element may be adhered to the bottom of the bottomed hole using gold brazing or silver brazing, or may be inserted into the bottomed hole and then sealed with a heat-resistant resin. , May be used in combination. Examples of the heat-resistant resin include a thermosetting resin, particularly an epoxy resin, a polyimide resin, a bismaleimide-triazine resin, and the like. These resins may be used alone or in combination of two or more.
【0079】上記金ろうとしては、37〜80.5重量
%Au−63〜19.5重量%Cu合金、81.5〜8
2.5重量%:Au−18.5〜17.5重量%:Ni
合金から選ばれる少なくとも1種が望ましい。これら
は、溶融温度が、900℃以上であり、高温領域でも溶
融しにくいためである。銀ろうとしては、例えば、Ag
−Cu系のものを使用することができる。As the above-mentioned gold solder, 37-80.5% by weight Au-63-19.5% by weight Cu alloy, 81.5-8%
2.5% by weight: Au-18.5 to 17.5% by weight: Ni
At least one selected from alloys is desirable. These are because the melting temperature is 900 ° C. or higher and it is difficult to melt even in a high temperature region. As a silver solder, for example, Ag
-A Cu-based material can be used.
【0080】本発明のセラミックヒータを形成するセラ
ミックは、窒化物セラミックまたは炭化物セラミックで
あることが望ましい。窒化物セラミックや炭化物セラミ
ックは、熱膨張係数が金属よりも小さく、機械的な強度
が金属に比べて格段に高いため、セラミック基板の厚さ
を薄くしても、加熱により反ったり、歪んだりしない。
そのため、セラミック基板を薄くて軽いものとすること
ができる。さらに、セラミック基板の熱伝導率が高く、
セラミック基板自体が薄いため、セラミック基板の表面
温度が、発熱体の温度変化に迅速に追従する。即ち、電
圧、電流値を変えて発熱体の温度を変化させることによ
り、セラミック基板の表面温度を制御することができる
のである。The ceramic forming the ceramic heater of the present invention is preferably a nitride ceramic or a carbide ceramic. Nitride ceramics and carbide ceramics have a lower coefficient of thermal expansion than metals and have much higher mechanical strength than metals, so even if the thickness of the ceramic substrate is reduced, it does not warp or warp due to heating .
Therefore, the ceramic substrate can be made thin and light. Furthermore, the thermal conductivity of the ceramic substrate is high,
Since the ceramic substrate itself is thin, the surface temperature of the ceramic substrate quickly follows the temperature change of the heating element. That is, the surface temperature of the ceramic substrate can be controlled by changing the voltage and the current value to change the temperature of the heating element.
【0081】上記窒化物セラミックとしては、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。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。As the above-mentioned nitride ceramic, for example,
Examples include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride. These may be used alone or 2
More than one species may be used in combination.
【0082】また、炭化物セラミックとしては、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。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。[0082] Examples of the carbide ceramic include silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide. These may be used alone or in combination of two or more.
【0083】これらのなかでは、窒化アルミニウムが最
も好ましい。熱伝導率が180W/m・Kと最も高く、
温度追従性に優れるからである。Of these, aluminum nitride is most preferred. The highest thermal conductivity is 180W / m · K,
This is because it has excellent temperature followability.
【0084】また、上記セラミック基板は、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。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。機械的な強度が高く、絶縁性にも優れるからで
ある。Further, the ceramic substrate 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. The porosity of the ceramic substrate is preferably 0 or 5% or less. This is because mechanical strength is high and insulation properties are excellent.
【0085】なお、セラミック基板として窒化物セラミ
ックまたは炭化物セラミック等を使用する際、必要によ
り、絶縁層を形成してもよい。窒化物セラミックは酸素
固溶等により、高温で体積抵抗値が低下しやすく、また
炭化物セラミックは特に高純度化しない限り導電性を有
しており、絶縁層を形成することにより、高温時あるい
は不純物を含有していても回路間の短絡を防止して温度
制御性を確保できるからである。When a nitride ceramic, a carbide ceramic, or the like is used as the ceramic substrate, an insulating layer may be formed if necessary. Nitride ceramics have a tendency to decrease in volume resistance at high temperatures due to oxygen solid solution, etc.Carbide ceramics have conductivity unless particularly highly purified. This is because, even if it contains, a short circuit between circuits can be prevented and the temperature controllability can be secured.
【0086】上記絶縁層としては、酸化物セラミックが
望ましく、具体的には、シリカ、アルミナ、ムライト、
コージェライト、ベリリア等を使用することができる。
このような絶縁層としては、アルコキシドを加水分解重
合させたゾル溶液をセラミック基板にスピンコートして
乾燥、焼成を行ったり、スパッタリング、CVD等で形
成してもよい。また、セラミック基板表面を酸化処理し
て酸化物層を設けてもよい。As the insulating layer, an oxide ceramic is desirable, and specifically, silica, alumina, mullite,
Cordierite, beryllia and the like can be used.
Such an insulating layer may be formed by spin-coating a sol solution obtained by hydrolyzing and polymerizing an alkoxide on a ceramic substrate, followed by drying and firing, or by sputtering, CVD, or the like. Further, an oxide layer may be provided by oxidizing the surface of the ceramic substrate.
【0087】上記絶縁層は、0.1〜1000μmであ
ることが望ましい。0.1μm未満では、絶縁性を確保
できず、1000μmを超えると発熱体からセラミック
基板への熱伝導性を阻害してしまうからである。さら
に、上記絶縁層の体積抵抗率は、上記セラミック基板の
体積抵抗率の10倍以上(同一測定温度)であることが
望ましい。10倍未満では、回路の短絡を防止できない
からである。The thickness of the insulating layer is desirably 0.1 to 1000 μm. If the thickness is less than 0.1 μm, the insulating property cannot be ensured, and if it exceeds 1000 μm, the thermal conductivity from the heating element to the ceramic substrate is hindered. Further, it is desirable that the volume resistivity of the insulating layer is 10 times or more (same measurement temperature) as the volume resistivity of the ceramic substrate. If it is less than 10 times, a short circuit cannot be prevented.
【0088】また、本発明のセラミック基板は、カーボ
ンを含有し、その含有量は、200〜5000ppmで
あることが望ましい。電極を隠蔽することができ、また
黒体輻射を利用しやすくなるからである。The ceramic substrate of the present invention contains carbon, and its content is desirably 200 to 5000 ppm. This is because the electrode can be concealed and black body radiation can be easily used.
【0089】なお、上記セラミック基板は、明度がJI
S Z 8721の規定に基づく値でN6以下のもので
あることが望ましい。この程度の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。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1
0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〜N10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。The brightness of the ceramic substrate is JI.
It is desirable that the value based on the definition of SZ8721 be N6 or less. This is because a material having such a lightness is excellent in radiant heat and concealing property. Where the lightness N
Sets the ideal black lightness to 0 and the ideal white lightness to 1
0, each color is divided into 10 between these black lightness and white lightness so that the perception of the brightness of the color becomes the same rate, and displayed by symbols N0 to N10. The actual measurement is performed by comparing the color charts corresponding to N0 to N10. In this case, the first decimal place is 0 or 5.
【0090】第一の本発明のセラミックヒータによれ
ば、支持ピンを固定するためにセラミック基板表面上に
形成されるのは、貫通孔ではなく凹部であるので、セラ
ミック基板の強度が低下せず、セラミック基板に反りが
生じず、平面度が一定に保たれる。従って、半導体ウエ
ハとセラミック基板加熱面との距離が、ほぼ一定とな
り、半導体ウエハ全体を均一な温度で加熱できる。According to the ceramic heater of the first aspect of the present invention, since the portions formed on the surface of the ceramic substrate for fixing the support pins are not the through holes but the concave portions, the strength of the ceramic substrate does not decrease. In addition, the ceramic substrate is not warped, and the flatness is kept constant. Accordingly, the distance between the semiconductor wafer and the heating surface of the ceramic substrate is substantially constant, and the entire semiconductor wafer can be heated at a uniform temperature.
【0091】次に、第二の本発明のセラミックヒータに
ついて説明する。第二の本発明のセラミックヒータは、
セラミック基板の表面または内部に発熱体が形成された
セラミックヒータであって、上記セラミック基板の加熱
面には凹部が設けられ、上記凹部に支持ピンが嵌合、固
定されてなることを特徴とするものである。Next, the ceramic heater according to the second embodiment of the present invention will be described. The ceramic heater according to the second aspect of the present invention comprises:
A ceramic heater having a heating element formed on the surface or inside of a ceramic substrate, wherein a recess is provided on a heating surface of the ceramic substrate, and a support pin is fitted and fixed in the recess. Things.
【0092】図4は、第二の本発明のセラミックヒータ
の一例を模式的に示した底面図であり、図5(a)は、
その一部を示す部分拡大断面図であり、図5(b)は、
図4に示すセラミックヒータにおいて、支持ピンをセラ
ミック基板に固定する様子を模式的に示した斜視図であ
る。FIG. 4 is a bottom view schematically showing an example of the second ceramic heater of the present invention, and FIG.
FIG. 5B is a partially enlarged cross-sectional view showing a part thereof, and FIG.
FIG. 5 is a perspective view schematically showing how the support pins are fixed to the ceramic substrate in the ceramic heater shown in FIG. 4.
【0093】セラミックヒータ20において、セラミッ
ク基板21は円板状に形成され、また、セラミック基板
21の表面の最外周に、8分割された屈曲線の繰り返し
パターンからなる抵抗発熱体22a〜22hが形成さ
れ、その内側に、さらに、4分割された屈曲線の繰り返
しパターンからなる抵抗発熱体22i〜22lが形成さ
れ、そのさらに内側に、同心円状のパターンからなる抵
抗発熱体22m〜22pが等間隔に形成されており、そ
れぞれの抵抗発熱体の両端に、入出力の端子となる外部
端子23が金属被覆層220を介して接続されている。
また、外部端子23には、例えば、導電線を有するソケ
ット(図示せず)が取り付けられ、この導電線は電源等
に接続されている。In the ceramic heater 20, the ceramic substrate 21 is formed in a disk shape, and resistance heating elements 22 a to 22 h having a repeated pattern of eight divided bending lines are formed on the outermost surface of the surface of the ceramic substrate 21. On the inner side, resistance heating elements 22i to 22l each formed of a repetitive pattern of four divided bent lines are formed, and further inside, resistance heating elements 22m to 22p formed of concentric patterns are arranged at equal intervals. External terminals 23 serving as input / output terminals are connected to both ends of each resistance heating element via a metal coating layer 220.
In addition, a socket (not shown) having a conductive wire is attached to the external terminal 23, and the conductive wire is connected to a power supply or the like.
【0094】また、セラミック基板21の中央に近い部
分には、半導体ウエハ19の運搬等を行うリフターピン
16を挿通するためのリフターピン用貫通孔25が形成
され、さらに底面21bには、測温素子(図示せず)を
挿入するための有底孔24が形成されている。Further, a lifter pin through hole 25 for inserting a lifter pin 16 for carrying the semiconductor wafer 19 or the like is formed in a portion near the center of the ceramic substrate 21, and a temperature measurement hole is formed on the bottom surface 21 b. A bottomed hole 24 for inserting an element (not shown) is formed.
【0095】さらに、セラミック基板21の加熱面に
は、複数の凹部27が設けられ、この凹部27に支持ピ
ン38が嵌合、固定されている。これら凹部27は、比
較的外周部の発熱体非形成領域であって、同心円の円周
上となる部分に4個と、上記同心円よりも内側の部分に
4個と、セラミック基板21の中心部に1個との計9個
設けられている。Further, a plurality of recesses 27 are provided on the heating surface of the ceramic substrate 21, and support pins 38 are fitted and fixed in the recesses 27. These recesses 27 are relatively non-heating element forming regions in the outer peripheral portion, four in the portion on the circumference of the concentric circle, four in the portion inside the concentric circle, and the central portion of the ceramic substrate 21. And one in total.
【0096】このように、第二の本発明では、セラミッ
ク基板に凹部を設け、この凹部に支持ピンを嵌合、固定
する。凹部の平面視した形状は、特に限定されるもので
はなく、円形状であってもよく、角形を基本とした形
状、例えば、三角形の形状、四角形の形状等であっても
よい。As described above, in the second aspect of the present invention, the concave portion is provided in the ceramic substrate, and the support pin is fitted and fixed in the concave portion. The shape of the concave portion in plan view is not particularly limited, and may be a circular shape, or may be a shape based on a square, for example, a triangular shape, a square shape, or the like.
【0097】凹部の平面視した形状が円形の場合、その
直径は、0.5〜10mmであることが望ましい。凹部
が小さ過ぎると、支持ピンを挿入するのが難しくなり、
挿入、嵌合させる際に支持ピンが折れやすくなる。When the shape of the concave portion in a plan view is circular, the diameter is preferably 0.5 to 10 mm. If the recess is too small, it will be difficult to insert the support pin,
The support pins are likely to break when inserted and fitted.
【0098】凹部の深さは、セラミック基板の厚さの1
0〜90%が望ましい。第一の本発明と同様、深過ぎる
と、セラミック基板の強度が低下することにより、平面
度が低下してしまい、浅過ぎると、支持ピンが凹部から
外れるおそれがあるからである。なお、第二の本発明で
は、支持ピンは、金具、ばね等を用いずに、嵌合、固定
されているため、第一の本発明に係る凹部よりも、幾分
深いものが好ましい。支持ピンと凹部の接触面積が大き
くなり、支持ピンが外れにくくなるからである。The depth of the concave portion is one of the thickness of the ceramic substrate.
0-90% is desirable. As in the first aspect of the present invention, if it is too deep, the strength of the ceramic substrate is reduced, so that the flatness is reduced. If it is too shallow, the support pins may come off from the concave portions. In the second aspect of the present invention, since the support pins are fitted and fixed without using metal fittings, springs and the like, it is preferable that the support pins are somewhat deeper than the recesses according to the first aspect of the present invention. This is because the contact area between the support pin and the concave portion increases, and the support pin is less likely to come off.
【0099】また、凹部の数は、セラミック基板の直径
が、210mm程度の場合、5〜8個、300mm程度
の場合、5〜10個が好ましい。支持ピンの数が少な過
ぎると、支持ピン同士の間隔が広過ぎて、シリコンウエ
ハに撓みが発生し、その結果、シリコンウエハとセラミ
ック基板との距離にばらつきが発生し、シリコンウエハ
の全体を均一に加熱することが困難になる。一方、支持
ピンの数が多過ぎると、製造工程の煩雑さ、製造コスト
の点で問題があるからである。The number of recesses is preferably 5 to 8 when the diameter of the ceramic substrate is about 210 mm, and 5 to 10 when the diameter is about 300 mm. If the number of the support pins is too small, the distance between the support pins is too wide, and the silicon wafer is bent. As a result, the distance between the silicon wafer and the ceramic substrate varies, and the entire silicon wafer is uniformly formed. Heating becomes difficult. On the other hand, if the number of support pins is too large, there are problems in terms of complexity of the manufacturing process and manufacturing cost.
【0100】凹部の位置に関しては、セラミック基板上
に広く分散させ、かつ、中心に対して回転対象となる位
置に設けられていることが望ましい。このような形態で
支持ピンを設けることにより、シリコンウエハを加熱す
る際、シリコンウエハに撓みが生じず、シリコンウエハ
とセラミック基板との距離が均一となり、シリコンウエ
ハを均一に加熱することができるからである。As for the position of the concave portion, it is preferable that the concave portion is widely dispersed on the ceramic substrate and provided at a position to be rotated with respect to the center. By providing the support pins in such a form, when the silicon wafer is heated, the silicon wafer does not bend, the distance between the silicon wafer and the ceramic substrate becomes uniform, and the silicon wafer can be heated uniformly. It is.
【0101】一方、凹部がセラミック基板上に偏在して
いる場合および/または不規則な間隔で設けられている
場合、凹部同士の間隔が広い箇所ができ、その箇所にお
いて、半導体ウエハに撓みが発生し、その結果、シリコ
ンウエハとセラミック基板との距離が不均一となり、シ
リコンウエハを均一に加熱することが困難となる。On the other hand, if the concave portions are unevenly distributed on the ceramic substrate and / or if the concave portions are provided at irregular intervals, a portion where the interval between the concave portions is large is formed, and bending occurs in the semiconductor wafer at that portion. As a result, the distance between the silicon wafer and the ceramic substrate becomes non-uniform, making it difficult to heat the silicon wafer uniformly.
【0102】具体的には、第一の本発明と同様、例え
ば、図1に示したように、セラミック基板の比較的外周
部となる領域で、セラミック基板と同心円の円周上に、
複数個の凹部を等間隔で設け、セラミック基板の中心部
に凹部を1個設ける配置や、図4に示したように、セラ
ミック基板の比較的外周部となる領域で、セラミック基
板と同心円の円周上、および、その内周にある同心円の
円周上に、それぞれ複数個の凹部を等間隔で設け、セラ
ミック基板の中心部に凹部を1個設ける配置等が挙げら
れる。More specifically, similarly to the first embodiment of the present invention, for example, as shown in FIG.
An arrangement in which a plurality of concave portions are provided at equal intervals and one concave portion is provided at the center of the ceramic substrate, or a circle which is concentric with the ceramic substrate in a region which is a relatively outer peripheral portion of the ceramic substrate as shown in FIG. A plurality of recesses are provided at equal intervals on the circumference and on the circumference of concentric circles on the inner circumference, and one recess is provided at the center of the ceramic substrate.
【0103】また、凹部は、第一の本発明と同様、抵抗
発熱体が形成されていない領域において、抵抗発熱体か
ら極力離れた位置に形成することが望ましい。凹部を、
抵抗発熱体と隣接して設けた場合、セラミック基板内に
おいて、均一な熱の伝達を妨げるおそれがあるからであ
る。Further, as in the first aspect of the present invention, it is desirable that the recess is formed at a position as far as possible from the resistance heating element in a region where the resistance heating element is not formed. The recess
This is because, if provided adjacent to the resistance heating element, uniform heat transfer may be hindered in the ceramic substrate.
【0104】図6は、第二の本発明に係る支持ピンを模
式的に示した正面図である。支持ピン38の形状は特に
限定されるものではないがは、図6に示したように、先
端に半導体ウエハと接触する尖塔状部38aと柱状部3
8bとからなる柱状体であることが望ましい。この支持
ピン38は、第一の本発明と異なり、固定部を有さず、
セラミック基板21に形成された凹部27に、支持ピン
38を挿入、嵌合させ、金具、ばね等を用いずに固定す
る。FIG. 6 is a front view schematically showing a support pin according to the second invention. Although the shape of the support pin 38 is not particularly limited, as shown in FIG. 6, a spire portion 38a and a column
8b. This support pin 38 does not have a fixing portion unlike the first invention,
The support pins 38 are inserted and fitted into the recesses 27 formed in the ceramic substrate 21 and fixed without using metal fittings, springs and the like.
【0105】支持ピンの形状は、円柱および円錐を基本
とした形状であってもよく、円柱および半円球を基本と
した形状であってもよい。また、角柱および角錐を基本
とした形状、例えば、三角柱および三角錐を基本とした
形状、四角柱および四角錐を基本とした形状等であって
もよく、特に限定されるものではないが、上記凹部と嵌
合し、固定させるため、上記凹部と、平面視した際の形
状が同様のものである必要がある。The shape of the support pin may be a shape based on a cylinder and a cone, or may be a shape based on a cylinder and a hemisphere. In addition, shapes based on prisms and pyramids, for example, shapes based on triangular prisms and pyramids, shapes based on quadrangular prisms and square pyramids, and the like may be used. In order to fit and fix the concave portion, it is necessary that the concave portion has the same shape as the planar view.
【0106】支持ピン38は、先端が尖塔状または半球
状であるので、この支持ピンが設けられたセラミック基
板上に載置されるシリコンウエハと点接触となり、シリ
コンウエハにホットスポット等が形成されない。支持ピ
ンの材質については、第一の本発明と同様である。Since the tip of the support pin 38 is spire or hemispherical, it comes into point contact with the silicon wafer mounted on the ceramic substrate provided with the support pin, and no hot spot or the like is formed on the silicon wafer. . The material of the support pin is the same as that of the first invention.
【0107】第二の本発明のセラミックヒータにおい
て、支持ピンは、第一の本発明の場合と同様に、セラミ
ック基板の加熱面から同じ高さで突出していることが望
ましい。支持ピンの突出している高さが全て同じである
と、半導体ウエハを載置した際、半導体ウエハはセラミ
ック基板の加熱面と平行となり、また、全ての支持ピン
が半導体ウエハを支持するため、撓みが発生しない。そ
の結果、半導体ウエハとセラミック基板との距離が均一
となり、半導体ウエハを均一に加熱することが可能とな
る。一方、支持ピンの突出している高さが異なる場合、
半導体ウエハが傾いてしまい、また、高さの低い支持ピ
ンが半導体ウエハと接触せず、撓みが生じる。その結
果、半導体ウエハとセラミック基板との距離にばらつき
が発生し、半導体ウエハを均一に加熱することが困難と
なる。In the ceramic heater according to the second aspect of the present invention, it is preferable that the support pins protrude from the heating surface of the ceramic substrate at the same height as in the case of the first aspect of the present invention. If the heights of the support pins are all the same, when the semiconductor wafer is placed, the semiconductor wafer becomes parallel to the heating surface of the ceramic substrate, and all the support pins support the semiconductor wafer. Does not occur. As a result, the distance between the semiconductor wafer and the ceramic substrate becomes uniform, and the semiconductor wafer can be uniformly heated. On the other hand, if the protruding heights of the support pins are different,
The semiconductor wafer is tilted, and the supporting pins having a low height do not come into contact with the semiconductor wafer, so that bending occurs. As a result, the distance between the semiconductor wafer and the ceramic substrate varies, making it difficult to uniformly heat the semiconductor wafer.
【0108】第二の本発明では、支持ピンの高さは、第
一の本発明と同様に、半導体ウエハを支持ピンで支持し
た際、シリコンウエハが上記セラミック基板の表面また
は加熱面から5〜5000μm、特に5〜500μm離
間する高さであることが望ましい。離間する高さが5μ
m未満では、セラミック基板の温度分布の影響をうけて
半導体ウエハの温度が不均一になり、5000μmを超
えると、半導体ウエハの温度が上昇しにくくなり、その
結果、半導体ウエハの温度差が大きくなるからである。In the second aspect of the present invention, the height of the support pins is, as in the first aspect of the invention, when the semiconductor wafer is supported by the support pins, and the height of the silicon wafer is five to five from the surface of the ceramic substrate or the heating surface. It is desirable that the height be 5000 μm, particularly 5 to 500 μm. The separation height is 5μ
If it is less than m, the temperature of the semiconductor wafer will be uneven due to the influence of the temperature distribution of the ceramic substrate, and if it exceeds 5000 μm, the temperature of the semiconductor wafer will not easily rise, and as a result, the temperature difference of the semiconductor wafer will increase. Because.
【0109】第二の本発明に係るセラミックヒータにお
いては、抵抗発熱体は、図1に示したように、セラミッ
ク基板の内部に設けられていてもよいし、また、図4に
示したようにセラミック基板の外部に設けられていても
よい。In the ceramic heater according to the second aspect of the present invention, the resistance heating element may be provided inside the ceramic substrate as shown in FIG. 1, or may be provided as shown in FIG. It may be provided outside the ceramic substrate.
【0110】抵抗発熱体のパターンとしては、特に限定
されず、第一の本発明の場合と同様のパターンが挙げら
れ、その形状や材質等も同様である。また、第二の本発
明のセラミックヒータを構成するセラミック基板の形
状、材質等の特性も第一の本発明と同様であるので、こ
こでは、その説明を省略する。The pattern of the resistance heating element is not particularly limited, and includes the same pattern as that of the first embodiment of the present invention, and the same shape and material. Further, the characteristics such as the shape and material of the ceramic substrate constituting the ceramic heater of the second present invention are the same as those of the first present invention, so that the description thereof is omitted here.
【0111】第二の本発明のセラミックヒータによれ
ば、支持ピンを固定するためにセラミック基板表面上
に、貫通孔ではなく凹部が形成されているので、高温領
域においても、セラミック基板の強度が低下せず、その
結果、セラミック基板に反りが生じず、平面度が一定に
保たれる。従って、半導体ウエハとセラミック基板加熱
面の距離が、ほぼ一定となり、半導体ウエハ全体を均一
な温度で加熱することができる。According to the ceramic heater of the second aspect of the present invention, since not the through hole but the concave portion is formed on the surface of the ceramic substrate for fixing the support pin, the strength of the ceramic substrate can be reduced even in a high temperature region. As a result, the ceramic substrate does not warp and the flatness is kept constant. Therefore, the distance between the semiconductor wafer and the heating surface of the ceramic substrate is substantially constant, and the entire semiconductor wafer can be heated at a uniform temperature.
【0112】次に、第一の本発明のセラミックヒータお
よび第二の本発明のセラミックヒータの製造方法につい
て説明する。第一の本発明のセラミックヒータと第二の
本発明のセラミックヒータとで、支持ピンの形状が異な
るのみで、その他は同様であるので、二つの発明をまと
めて、本発明のセラミックヒータの製造方法として説明
する。まず、セラミック基板11の内部に抵抗発熱体1
2が形成されたセラミックヒータ(図1、2参照)の製
造方法について、図7に基づいて説明する。Next, a method for manufacturing the ceramic heater of the first invention and the ceramic heater of the second invention will be described. Since the ceramic heater of the first invention and the ceramic heater of the second invention are different only in the shape of the support pins and otherwise the same, the two inventions are put together to produce the ceramic heater of the invention. This will be described as a method. First, the resistance heating element 1 is placed inside the ceramic substrate 11.
A method of manufacturing the ceramic heater (see FIGS. 1 and 2) in which No. 2 is formed will be described with reference to FIG.
【0113】(1)セラミック基板の作製工程 まず、窒化物セラミック等の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50を作製する。(1) Step of Manufacturing Ceramic Substrate First, a ceramic powder such as a nitride ceramic is mixed with a binder, a solvent, and the like to prepare a paste, and a green sheet 50 is manufactured using the paste.
【0114】上述した窒化物等の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、Na、Caを含む化
合物等を加えてもよい。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。As the above-mentioned ceramic powder such as nitride, aluminum nitride or the like can be used. If necessary, a sintering aid such as yttria or a compound containing Na or Ca may be added. The binder is preferably at least one selected from an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
【0115】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。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50を作製
する。グリーンシートの厚さは、0.1〜5mmが好ま
しい。As the solvent, at least one selected from α-terpineol and glycol is desirable. A paste obtained by mixing these is formed into a sheet shape by a doctor blade method to produce a green sheet 50. The thickness of the green sheet is preferably 0.1 to 5 mm.
【0116】(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50上に、抵抗発熱体12を形成するた
めの金属ペーストまたは導電性セラミックを含む導体ペ
ーストを印刷し、導体ペースト層120を形成し、貫通
孔にスルーホール13a用の導体ペースト充填層130
を形成する。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。(2) Step of Printing Conductive Paste on Green Sheet A metallic paste for forming the resistance heating element 12 or a conductive paste containing conductive ceramic is printed on the green sheet 50 to form the conductive paste layer 120. The conductive paste filling layer 130 for the through hole 13a is formed in the through hole.
To form These conductive pastes contain metal particles or conductive ceramic particles.
【0117】タングステン粒子またはモリブデン粒子の
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。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。The average particle diameter of the tungsten particles or molybdenum particles is preferably 0.1 to 5 μm. If the average particle size is less than 0.1 μm or more than 5 μm, it is difficult to print the conductive paste. As such a conductive 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 binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol; A composition (paste) in which 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from α-terpineol and glycol is mixed.
【0118】(3) グリーンシートの積層工程 導体ペーストを印刷していないグリーンシート50を、
導体ペーストを印刷したグリーンシート50の上下に積
層する(図7(a)参照)。このとき、導体ペーストを
印刷したグリーンシート50が積層したグリーンシート
の厚さに対して、底面から60%以下の位置になるよう
に積層する。具体的には、上側のグリーンシートの積層
数は20〜50枚が、下側のグリーンシートの積層数は
5〜20枚が好ましい。(3) Green Sheet Laminating Step The green sheet 50 on which the conductor paste is not printed is
The green sheet 50 on which the conductor paste is printed is laminated on and under the green sheet 50 (see FIG. 7A). At this time, the green sheets 50 on which the conductive paste is printed are stacked so that they are positioned at 60% or less of the thickness of the stacked green sheets. Specifically, the number of stacked green sheets on the upper side is preferably 20 to 50, and the number of stacked green sheets on the lower side is preferably 5 to 20.
【0119】(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
ートおよび内部の導体ペーストを焼結させる。また、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) Step of firing green sheet laminate The green sheet laminate is heated and pressed to sinter the green sheet and the conductive paste therein. The heating temperature is preferably from 1000 to 2000 ° C., and the pressure is preferably from 10 to 20 MPa. Heating is performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, for example, argon, nitrogen, or the like can be used.
【0120】得られた焼結体に、サンドブラスト等のブ
ラスト処理を実施し、支持ピン18を設ける凹部17を
形成する(図7(b)参照)。なお、図7(b)では、
凹部17の大きなをかなり大きく示しているが、実際
は、セラミック基板11の大きさと比較すると、小さい
ものである。The obtained sintered body is subjected to blasting such as sand blasting to form a concave portion 17 in which a support pin 18 is provided (see FIG. 7B). In FIG. 7B,
Although the size of the concave portion 17 is considerably large, it is actually smaller than the size of the ceramic substrate 11.
【0121】凹部17は、支持ピン18をセラミック基
板11上に広く分散させ、かつ、セラミック基板11の
中心に対して回転対象の位置となるように形成すること
が望ましい。It is desirable that the concave portions 17 are formed so that the support pins 18 are widely dispersed on the ceramic substrate 11 and are located at positions to be rotated with respect to the center of the ceramic substrate 11.
【0122】また、半導体ウエハ19を支持するための
リフターピン16を挿入するリフターピン用貫通孔1
5、熱電対などの測温素子を埋め込むための有底孔1
4、スルーホール13aを露出させる袋孔等を形成する
(図7(c)参照)。The lifter pin through hole 1 into which the lifter pin 16 for supporting the semiconductor wafer 19 is inserted is provided.
5. A bottomed hole 1 for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple
4. A blind hole or the like that exposes the through hole 13a is formed (see FIG. 7C).
【0123】上述の有底孔および凹部を形成する工程
は、上記グリーンシート積層体に対して行ってもよい
が、上記焼結体に対して行うことが望ましい。焼結過程
において、変形するおそれがあるからである。The step of forming the bottomed holes and the concave portions may be performed on the green sheet laminate, but is preferably performed on the sintered body. This is because during the sintering process, there is a possibility of deformation.
【0124】なお、貫通孔および凹部は、表面研磨後
に、サンドブラスト等のブラスト処理を行うことにより
形成することもできる。また、内部の抵抗発熱体12と
接続するためのスルーホール13aに外部端子13を接
続し、加熱してリフローする。加熱温度は、200〜7
00℃が好適である。The through holes and the concave portions can be formed by performing blasting such as sand blasting after surface polishing. Further, an external terminal 13 is connected to a through-hole 13a for connecting to the internal resistance heating element 12, and is heated and reflowed. Heating temperature is 200-7
00 ° C. is preferred.
【0125】次に、有底孔14に測温素子としての熱電
対(図示せず)などを銀ろう、金ろうなどで取り付け、
ポリイミドなどの耐熱性樹脂で封止する。また、凹部1
7に支持ピン18を挿入し、Cリング29を用いて固定
し、セラミックヒータ10の製造を終了する(図7
(d)参照)。凹部に図6に示した支持ピンを挿入、嵌
合させ、固定してもよい。Next, a thermocouple (not shown) as a temperature measuring element is attached to the bottomed hole 14 with a silver solder, a gold solder, or the like.
Seal with heat resistant resin such as polyimide. Also, recess 1
7, the support pin 18 is inserted and fixed using the C-ring 29, and the production of the ceramic heater 10 is completed (FIG. 7).
(D)). The support pin shown in FIG. 6 may be inserted into the concave portion, fitted therein, and fixed.
【0126】次に、セラミック基板21の底面に抵抗発
熱体22が形成されたセラミックヒータ20(図4、5
参照)の製造方法について、図8に基づいて説明する。Next, a ceramic heater 20 having a resistance heating element 22 formed on the bottom surface of a ceramic substrate 21 (see FIGS. 4 and 5).
8) will be described with reference to FIG.
【0127】(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や炭化珪素などの窒化物等の
セラミックの粉末に必要に応じてイットリア(Y2 O
3 )やB4 C等の焼結助剤、Na、Caを含む化合物、
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。(1) Step of Producing Ceramic Substrate The above-mentioned ceramic powder such as nitride such as aluminum nitride or silicon carbide is added to yttria (Y 2 O
3 ) and sintering aids such as B 4 C, compounds containing Na and Ca,
After preparing a slurry by blending a binder and the like, the slurry is granulated by a method such as spray drying, and the granules are molded into a plate by pressing into a mold,
A green form is produced.
【0128】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21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21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、窒化物セラミックや炭化物セラミックでは、100
0〜2500℃である。また、酸化物セラミックでは、
1500〜2000℃である。Next, the formed body is heated, fired and sintered to produce a ceramic plate. After that, the ceramic substrate 21 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 21 having no pores. Heating and firing may be performed at a sintering temperature or higher.
0 to 2500 ° C. In oxide ceramics,
1500-2000 ° C.
【0129】得られたセラミック基板21にサンドブラ
スト等のブラスト処理を実施し、凹部27を形成する。
凹部27は、支持ピン28をセラミック基板21上に広
く分散させ、かつ、セラミック基板21の中心に対して
回転対象となるように形成することが望ましい。The obtained ceramic substrate 21 is subjected to blasting such as sand blasting to form a recess 27.
It is desirable that the concave portions 27 are formed so that the support pins 28 are widely dispersed on the ceramic substrate 21 and are rotated about the center of the ceramic substrate 21.
【0130】さらに、ドリル加工等を実施し、半導体ウ
エハ19を支持するためのリフターピン16を挿入する
リフターピン用貫通孔25となる部分や熱電対などの測
温素子を埋め込むための有底孔24となる部分を形成す
る。(図8(a)参照)。Further, drilling or the like is performed to form a portion serving as a lifter pin through hole 25 for inserting a lifter pin 16 for supporting the semiconductor wafer 19 or a bottomed hole for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple. 24 is formed. (See FIG. 8A).
【0131】(2) セラミック基板に導体ペーストを印刷
する工程 導体ペーストは、一般に、金属粒子、樹脂、溶剤からな
る粘度の高い流動物である。この導体ペーストをスクリ
ーン印刷などを用い、抵抗発熱体22を設けようとする
部分に印刷することにより、導体ペースト層を形成す
る。導体ペースト層は、焼成後の抵抗発熱体22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望
ましい。(2) Step of Printing Conductive Paste on Ceramic Substrate The conductive paste is generally a high-viscosity fluid composed of metal particles, resin and solvent. This conductor paste is printed on a portion where the resistance heating element 22 is to be provided by screen printing or the like, thereby forming a conductor paste layer. The conductor paste layer is desirably formed so that the cross section of the resistance heating element 22 after firing has a rectangular and flat shape.
【0132】(3) 導体ペーストの焼成 セラミック基板の底面21bに印刷した導体ペースト層
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21の底面に焼き付
け、抵抗発熱体22を形成する(図8(b)参照)。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酸化物を添加しておくと、金属粒
子、セラミック基板および酸化物が焼結して一体化する
ため、抵抗発熱体22とセラミック基板21との密着性
が向上する。(3) Firing of Conductive Paste The conductive paste layer printed on the bottom surface 21b of the ceramic substrate is heated and fired to remove the resin and the solvent, sinter the metal particles, and bake on the bottom surface of the ceramic substrate 21, The resistance heating element 22 is formed (see FIG. 8B). The temperature of the heating and firing is preferably from 500 to 1000C. If the above-described oxide is added to the conductor paste, the metal particles, the ceramic substrate and the oxide are sintered and integrated, so that the adhesion between the resistance heating element 22 and the ceramic substrate 21 is improved.
【0133】(4) 金属被覆層の形成 次に、抵抗発熱体22表面に、金属被覆層220を形成
する(図8(c)参照)。金属被覆層220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 220 is formed on the surface of the resistance heating element 22 (see FIG. 8C). The metal coating layer 220 can be formed by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, or the like, but in consideration of mass productivity, electroless plating is optimal.
【0134】(5) 端子等の取り付け 抵抗発熱体22のパターンの端部に電源との接続のため
の端子(外部端子23)を半田で取り付ける。また、有
底孔24に銀ろう、金ろうなどで熱電対(図示せず)を
固定し、ポリイミド等の耐熱樹脂で封止する。また、凹
部27に支持ピン38を嵌合、固定し、セラミックヒー
タ20の製造を終了する(図8(d)参照)。(5) Attachment of Terminals and the like Terminals (external terminals 23) for connection to a power supply are attached to the end of the pattern of the resistance heating element 22 by soldering. Further, a thermocouple (not shown) is fixed to the bottomed hole 24 with silver solder, gold solder, or the like, and sealed with a heat-resistant resin such as polyimide. Further, the support pins 38 are fitted and fixed in the concave portions 27, and the manufacture of the ceramic heater 20 is completed (see FIG. 8D).
【0135】[0135]
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。 (実施例1) セラミックヒータ(図1、2、3および図7参照)の製
造 (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
0.6μm)100重量部、アルミナ4重量部、アクリ
ル系樹脂バインダ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50を作製した。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. (Example 1) Production of ceramic heater (see FIGS. 1, 2, 3 and 7) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Co., average particle size 0.6 μm), 4 parts by weight of alumina, acrylic type Using a paste obtained by mixing 11.5 parts by weight of a resin binder, 0.5 parts by weight of a dispersant, and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol, molding was performed by a doctor blade method to form a 0.47 mm thick sheet. A green sheet 50 was produced.
【0136】(2)次に、このグリーンシート50を8
0℃で5時間乾燥させた後、スルーホール13aとなる
部分をパンチングにより設けた。(2) Next, this green sheet 50
After drying at 0 ° C. for 5 hours, a portion to be a through hole 13a was provided by punching.
【0137】(3)平均粒径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。
平均粒径3μmのタングステン粒子100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。(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, 3.0 parts by weight of an acrylic binder, 3.5 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.3 part by weight of a dispersant are mixed to form a conductor. Paste A was prepared.
A conductive paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 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.
【0138】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、抵抗発熱体用の導体ペースト
層120を形成した。印刷パターンは、図1に示すよう
な同心円状のパターンとした。さらに、外部端子13を
接続するためのスルーホール13aとなる部分に導体ペ
ーストBを充填し、充填層130を形成した。The conductor paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductor paste layer 120 for a resistance heating element. The printing pattern was a concentric pattern as shown in FIG. Further, a conductive paste B was filled into a portion to be a through hole 13a for connecting the external terminal 13, thereby forming a filling layer 130.
【0139】上記処理の終わったグリーンシート50
に、さらに、導体ペーストを印刷していないグリーンシ
ート50を上側(加熱面)に37枚、下側に13枚積層
し、130℃、8MPaの圧力で圧着して積層体を形成
した(図7(a)参照)。The green sheet 50 after the above processing
Further, 37 sheets of green sheets 50 on which the conductor paste was not printed were laminated on the upper side (heating surface) and 13 on the lower side, and pressed at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate (FIG. 7). (A)).
【0140】(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4mmのセラミッ
ク板状体を得た。これを310mmの円板状に切り出
し、内部に厚さ6μm、幅10mmの抵抗発熱体12を
有するセラミック板状体とした。(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 ceramic plate having a thickness of 4 mm. This was cut into a 310 mm disc to obtain a ceramic plate having a 6 μm thick and 10 mm wide resistance heating element 12 inside.
【0141】(5)次に、(4)で得られたセラミック
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、SiC粒子等によるブラスト処理により、直径3
mm、深さ2mmの凹部17を5個形成した。凹部17
の配置は、図1に示すように、セラミック基板と同心円
の円周上に4個を等間隔で設け、セラミック基板の中心
部に1個設ける配置であった。(5) Next, after polishing the ceramic plate obtained in (4) with a diamond grindstone, a mask is placed, and a blast treatment with SiC particles or the like is performed to achieve a diameter of 3 mm.
Five concave portions 17 having a depth of 2 mm and a depth of 2 mm were formed. Recess 17
As shown in FIG. 1, four were arranged at equal intervals on the circumference of a concentric circle with the ceramic substrate, and one was arranged at the center of the ceramic substrate.
【0142】そして、この5個の凹部17のそれぞれ
に、図2に示した形状の支持ピン18を挿入し、さら
に、ステンレス製のCリング29を凹部17に嵌め込む
ことにより、支持ピン18を固定した。この支持ピン1
8は、固定部182の直径が3mm、柱状部181の直
径が2mm、長さが約2.1mmであり、この支持ピン
18は、加熱面11aから100μm突出していた。A support pin 18 having the shape shown in FIG. 2 is inserted into each of the five recesses 17, and a stainless steel C-ring 29 is fitted into the recess 17, whereby the support pin 18 is moved. Fixed. This support pin 1
In No. 8, the fixing portion 182 had a diameter of 3 mm, the columnar portion 181 had a diameter of 2 mm, and a length of about 2.1 mm. The support pins 18 protruded from the heating surface 11a by 100 μm.
【0143】また、底面には、熱電対を挿入するための
有底孔14を形成し、さらに、半導体ウエハを運搬等す
るためのリフターピン16を挿入するためのリフターピ
ン用貫通孔15を形成した。(図7(b)参照)Further, a bottomed hole 14 for inserting a thermocouple is formed on the bottom surface, and a lifter pin through hole 15 for inserting a lifter pin 16 for carrying a semiconductor wafer or the like is formed. did. (See FIG. 7B)
【0144】(6)次に、スルーホール13aが形成さ
れている部分をえぐりとって袋孔13bとし(図7
(c)参照)、この袋孔13bにNi−Auからなる金
ろうを用い、700℃で加熱リフローしてコバール製の
外部端子13を接続させた(図7(d)参照)。また、
有底孔14に温度制御のための熱電対(図示せず)を挿
入し、ポリイミドで封止した。(6) Next, the portion where the through-hole 13a is formed is cut out to form a blind hole 13b (FIG. 7).
(Refer to FIG. 7 (c)), and using a gold solder made of Ni-Au in the blind hole 13b, an external terminal 13 made of Kovar was connected by heating and reflowing at 700 ° C. (refer to FIG. 7 (d)). Also,
A thermocouple (not shown) for temperature control was inserted into the bottomed hole 14 and sealed with polyimide.
【0145】(7)次に、上記工程により得られたセラ
ミックヒータ10を支持容器(図示せず)の断熱リング
にはめ込んだ後、ボルト、固定金具等を用いて、セラミ
ック基板11を断熱リングに固定し、導電線およびリー
ド線を該支持容器の遮熱部材の底面から引き出すことに
より、ホットプレートユニットを得た。(7) Next, the ceramic heater 10 obtained by the above-described process is fitted into a heat insulating ring of a support container (not shown), and then the ceramic substrate 11 is fixed to the heat insulating ring by using bolts, fixtures and the like. The hot plate unit was obtained by fixing and drawing out the conductive wire and the lead wire from the bottom surface of the heat shielding member of the support container.
【0146】(実施例2) セラミックヒータ(図4、5および図8参照)の製造 (1)窒化アルミニウム粉末(平均粒径:0.6μm)
100重量部、イットリア(平均粒径:0.4μm)4
重量部、アクリルバインダ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。Example 2 Production of Ceramic Heater (See FIGS. 4, 5 and 8) (1) Aluminum Nitride Powder (Average Particle Size: 0.6 μm)
100 parts by weight, yttria (average particle size: 0.4 μm) 4
The composition consisting of parts by weight, 12 parts by weight of an acrylic binder and alcohol was spray-dried to prepare a granular powder.
【0147】(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).
【0148】(3)次に、この生成形体を1800℃、
圧力:20MPaでホットプレスし、厚さが4mmの窒
化アルミニウム板状体を得た。次に、この板状体から直
径300mmの円板体を切り出し、セラミック製の板状
体(セラミック基板21)とした。このセラミック基板
21にドリル加工を施し、シリコンウエハのリフターピ
ン26を挿入する貫通孔25、熱電対を埋め込むための
有底孔24を形成した。(3) Next, the formed form was heated at 1800 ° C.
Hot pressing was performed at a pressure of 20 MPa to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 4 mm. Next, a disk having a diameter of 300 mm was cut out from the plate to obtain a ceramic plate (ceramic substrate 21). Drilling was performed on the ceramic substrate 21 to form a through hole 25 for inserting a lifter pin 26 of a silicon wafer and a bottomed hole 24 for embedding a thermocouple.
【0149】さらに、セラミック基板21の上側(加熱
面)にマスクを載置し、SiC粒子等によるブラスト処
理により、直径2mm、深さ2.5mmの凹部27を9
個形成した(図8(a)参照)。この凹部27の配置
は、セラミック基板21の同心円の比較的外周側の円周
上に4個を等間隔で設け、また、上記同心円の内側の円
周上に4個を等間隔で設け、さらに、セラミック基板の
中心部に凹部27を1個設ける配置であった。Further, a mask is placed on the upper side (heating surface) of the ceramic substrate 21, and blast treatment with SiC particles or the like is performed to form a recess 27 having a diameter of 2 mm and a depth of 2.5 mm.
Individual pieces were formed (see FIG. 8A). The arrangement of the recesses 27 is such that four are provided at equal intervals on the circumference of the concentric circle of the ceramic substrate 21 on the relatively outer side, and four are provided at equal intervals on the inner circumference of the concentric circle. In this configuration, one recess 27 is provided at the center of the ceramic substrate.
【0150】そして、これらの凹部27のそれぞれに、
図5に示す形状のアルミナ製の支持ピン38をセラミッ
ク基板11の加熱面11aから先端部が突出するように
挿入し、固定した。具体的には、支持ピン38を凹部2
7に少し入れた後、木槌を用い、軽く叩くことにより、
凹部内に嵌め込んだ。この支持ピン38は、直径が2m
m、長さが約2.6mmであった。この支持ピン38
は、加熱面31aから100μm突出していた。Then, in each of these concave portions 27,
A support pin 38 made of alumina having the shape shown in FIG. 5 was inserted and fixed so that the tip end protruded from the heating surface 11 a of the ceramic substrate 11. Specifically, the support pin 38 is
After putting a little in 7, using a mallet and tapping lightly,
Fitted in the recess. This support pin 38 has a diameter of 2 m.
m, and the length was about 2.6 mm. This support pin 38
Protruded 100 μm from the heating surface 31a.
【0151】(4)上記(3)で得たセラミック基板2
1に、スクリーン印刷にて導体ペースト層を形成した。
印刷パターンは、図4に示すパターンとした。上記導体
ペーストとしては、Ag48重量%、Pt21重量%、
SiO2 1.0重量%、B2 O3 1.2重量%、ZnO
4.1重量%、PbO3.4重量%、酢酸エチル3.4
重量%、ブチルカルビトール17.9重量%からなる組
成のものを使用した。(4) Ceramic substrate 2 obtained in (3) above
1, a conductor paste layer was formed by screen printing.
The printing pattern was the pattern shown in FIG. As the conductor paste, Ag 48% by weight, Pt 21% by weight,
SiO 2 1.0% by weight, B 2 O 3 1.2% by weight, ZnO
4.1 wt%, PbO 3.4 wt%, ethyl acetate 3.4
% Of butyl carbitol and 17.9% by weight of butyl carbitol.
【0152】この導体ペーストは、Ag−Ptペースト
であり、銀粒子は、平均粒径が4.5μmで、リン片状
のものであった。また、Pt粒子は、平均粒子径0.5
μmの球状であった。This conductor paste was an Ag-Pt paste, and the silver particles had an average particle size of 4.5 μm and were scaly. The Pt particles have an average particle size of 0.5
μm was spherical.
【0153】(5)さらに、導体ペースト層を形成した
後、セラミック基板21を780℃で加熱、焼成して、
導体ペースト中のAg、Ptを焼結させるとともにセラ
ミック基板21に焼き付け、抵抗発熱体22を形成した
(図8(b)参照)。抵抗発熱体22は、厚さが5μ
m、幅が2.4mm、面積抵抗率が7.7mΩ/□であ
った。(5) Further, after forming the conductor paste layer, the ceramic substrate 21 is heated and fired at 780 ° C.
Ag and Pt in the conductor paste were sintered and baked on the ceramic substrate 21 to form the resistance heating element 22 (see FIG. 8B). The resistance heating element 22 has a thickness of 5 μm.
m, the width was 2.4 mm, and the sheet resistivity was 7.7 mΩ / □.
【0154】(6)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の濃度の水
溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記(5)で作
製したセラミック基板21を浸漬し、銀−鉛の発熱体2
2の表面に厚さ1μmの金属被覆層(ニッケル層)22
0を析出させた(図8(c)参照)。(6) Nickel sulfate 80 g / l, sodium hypophosphite 24 g / l, sodium acetate 12 g / l,
The ceramic substrate 21 prepared in the above (5) is immersed in an electroless nickel plating bath composed of an aqueous solution having a concentration of boric acid of 8 g / l and ammonium chloride of 6 g / l.
2 a 1 μm thick metal coating layer (nickel layer) 22
0 was precipitated (see FIG. 8 (c)).
【0155】(7)次に、電源との接続を確保するため
の外部端子23を取り付ける部分に、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(図示せず)を形成した。次いで、半田層の上
にコバール製の外部端子23を載置して、420℃で加
熱リフローし、外部端子23を発熱体22の表面に取り
付けた。(図8(d)参照)(7) Next, a silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) is printed by screen printing on the portion to which the external terminal 23 for securing the connection with the power supply is attached, and a solder layer (not shown) is formed. Was formed. Next, the external terminals 23 made of Kovar were placed on the solder layer, and heated and reflowed at 420 ° C. to attach the external terminals 23 to the surface of the heating element 22. (See FIG. 8 (d))
【0156】(8)有底孔24に温度制御のための熱電
対(図示せず)を挿入し、ポリイミドで封止した。以上
により、本発明のセラミックヒータ20の製造を終了し
た。 (9)次に、上記工程により得られたセラミックヒータ
20を支持容器(図示せず)の断熱リングにはめ込んだ
後、ボルト、固定金具等を用いて、セラミック基板11
を断熱リングに固定し、導電線およびリード線を該支持
容器の遮熱部材の底面から引き出すことにより、ホット
プレートユニットを得た。(8) A thermocouple (not shown) for controlling the temperature was inserted into the bottomed hole 24 and sealed with polyimide. Thus, the manufacture of the ceramic heater 20 of the present invention has been completed. (9) Next, the ceramic heater 20 obtained by the above process is fitted into a heat insulating ring of a supporting container (not shown), and then the ceramic substrate 11 is fixed to the ceramic substrate 11 by using bolts, fixtures and the like.
Was fixed to a heat insulating ring, and the conductive wire and the lead wire were pulled out from the bottom surface of the heat shielding member of the support container, to obtain a hot plate unit.
【0157】(比較例1)セラミックヒータの製造 下記の工程以外は、実施例1と同様にして、セラミック
ヒータを製造した。すなわち、(5)の工程で、凹部を
設けるかわりに、図9に示したように、セラミック基板
31に異なる径の孔が連通した形状の貫通孔37を設
け、この貫通孔37に図9に示した断面形状の支持ピン
48を金具39を用いて固定した。Comparative Example 1 Production of Ceramic Heater A ceramic heater was produced in the same manner as in Example 1 except for the following steps. That is, in the step (5), instead of providing the concave portion, as shown in FIG. 9, the ceramic substrate 31 is provided with a through hole 37 in which holes of different diameters communicate with each other. The support pin 48 having the cross-sectional shape shown was fixed using the metal fitting 39.
【0158】実施例1〜2および比較例1に係るセラミ
ックヒータに、シリコンウエハを載置し、通電すること
により、300℃まで昇温し、下記の方法により評価し
た。A silicon wafer was placed on the ceramic heaters according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, and the temperature was raised to 300 ° C. by energizing, and evaluated by the following method.
【0159】評価方法 (1)平坦度 レーザ変位計を用い、セラミック基板の平坦度を測定し
た。この平坦度とは、1点を0(基点)とし、他の任意
の7ヵ所が基点からどれだけ変位しているかを調べ、そ
の平均をとったものである。その結果を表1に示した。[0159]Evaluation method (1) Flatness Using a laser displacement meter, measure the flatness of the ceramic substrate.
Was. This flatness is defined as one point being 0 (base point) and other arbitrary points.
Check how much of the 7 points are displaced from the base point, and
Is the average of The results are shown in Table 1.
【0160】(2)定常時面内温度均一性 実施例、比較例に係るセラミックヒータにシリコンウエ
ハを載置し、支持ピンを介して支持させ、300℃まで
昇温した後、サーモビュアによりシリコンウエハの最高
温度と最低温度とを測定し、その温度差を算出した。そ
の結果を表1に示す。(2) In-plane temperature uniformity at steady state A silicon wafer was placed on the ceramic heaters according to the examples and comparative examples, and was supported via support pins. After the temperature was raised to 300 ° C., the silicon wafer was thermo-viewed. The maximum temperature and the minimum temperature were measured, and the temperature difference was calculated. Table 1 shows the results.
【0161】[0161]
【表1】 [Table 1]
【0162】表1に示すように、実施例に係るセラミッ
クヒータは、いずれも平坦度が良好であり、定常時にお
けるシリコンウエハの面内温度分布が小さかった。これ
は、実施例に係るセラミックヒータでは、支持ピンを固
定するためにセラミック基板表面上に形成されるのは、
貫通孔ではなく凹部であるので、セラミック基板の強度
が低下せず、その結果、セラミック基板に反りが生じ
ず、平面度が良好であったためと考えられる。すなわ
ち、平坦度が良好であると、シリコンウエハと加熱面と
の距離が一定となる結果、温度分布は発生しにくい。As shown in Table 1, all of the ceramic heaters according to the examples had good flatness, and the in-plane temperature distribution of the silicon wafer in a steady state was small. This is because, in the ceramic heater according to the embodiment, what is formed on the surface of the ceramic substrate to fix the support pins is as follows.
It is considered that the strength of the ceramic substrate did not decrease because the recess was formed instead of the through hole. As a result, the ceramic substrate did not warp and the flatness was good. That is, when the flatness is good, the distance between the silicon wafer and the heating surface becomes constant, so that the temperature distribution hardly occurs.
【0163】一方、比較例では、平坦度は余り良好とは
言えず、これに起因して温度分布が大きくなっていた。
これは、セラミック基板に貫通孔が設けられているた
め、その強度が低下し、セラミック基板に反りが生じ
て、平面度が低下したためと考えられる。すなわち、平
坦度が低下すると、シリコンウエハとセラミック基板加
熱面の距離が一定でなくなり、面内温度分布が大きくな
ってしまう。On the other hand, in the comparative example, the flatness was not so good, and the temperature distribution was large due to this.
It is considered that this is because the strength of the ceramic substrate is reduced due to the provision of the through-hole in the ceramic substrate, and the ceramic substrate is warped, thereby reducing the flatness. That is, when the flatness decreases, the distance between the silicon wafer and the heating surface of the ceramic substrate is not constant, and the in-plane temperature distribution increases.
【0164】[0164]
【発明の効果】以上説明したように、第一の本発明およ
び第二の本発明に係るセラミックヒータによれば、支持
ピンを固定するためにセラミック基板表面上に形成され
るのは、貫通孔ではなく凹部であるので、セラミック基
板の強度が低下せず、セラミック基板に反りが生じず、
平担度が良好となる。その結果、半導体ウエハとセラミ
ック基板加熱面の距離が、ほぼ一定に保たれ、半導体ウ
エハ全体を均一な温度で加熱することができる。また、
本発明では、支持ピンを介して半導体ウエハを支持して
いるため、不純物がセラミック基板表面から半導体ウエ
ハに移行することはなく、半導体ウエハは汚染されな
い。さらに、支持ピンは、凹部に固定されているため、
貫通孔に支持ピンを固定した場合のように、アクシデン
ト等で支持ピンが脱落してしまうことがない。As described above, according to the ceramic heaters according to the first and second aspects of the present invention, the through holes formed on the surface of the ceramic substrate for fixing the support pins are provided. Since it is not a concave part, the strength of the ceramic substrate does not decrease, and
The flatness is improved. As a result, the distance between the semiconductor wafer and the heating surface of the ceramic substrate is kept substantially constant, and the entire semiconductor wafer can be heated at a uniform temperature. Also,
In the present invention, since the semiconductor wafer is supported via the support pins, impurities do not transfer from the surface of the ceramic substrate to the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is not contaminated. Further, since the support pins are fixed in the recesses,
Unlike the case where the support pins are fixed to the through holes, the support pins do not fall off due to an accident or the like.
【図1】第一の本発明のセラミックヒータを模式的に示
す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing a ceramic heater of the first invention.
【図2】(a)は、図1に示したセラミックヒータの部
分拡大断面図であり、(b)は、第一の本発明のセラミ
ックヒータにCリングを介して支持ピンを挿入、固定す
る様子を示す斜視図である。2 (a) is a partially enlarged cross-sectional view of the ceramic heater shown in FIG. 1, and FIG. 2 (b) inserts and fixes a support pin to the first ceramic heater of the present invention via a C-ring. It is a perspective view showing a situation.
【図3】(a)、(b)は、第一の本発明の支持ピンを
模式的に示す正面図である。FIGS. 3A and 3B are front views schematically showing a support pin of the first invention.
【図4】第二の本発明のセラミックヒータの一例を模式
的に示す底面図である。FIG. 4 is a bottom view schematically showing an example of the ceramic heater of the second invention.
【図5】(a)は、図4に示したセラミックヒータの部
分拡大断面図であり、(b)は、本発明のセラミックヒ
ータに設ける支持ピンを固定する様子を模式的に示す斜
視図である。5A is a partially enlarged cross-sectional view of the ceramic heater shown in FIG. 4, and FIG. 5B is a perspective view schematically showing a state where a support pin provided on the ceramic heater of the present invention is fixed. is there.
【図6】第二の本発明の支持ピンを模式的に示す正面図
である。FIG. 6 is a front view schematically showing a support pin of the second invention.
【図7】(a)〜(d)は、図1に示したセラミックヒ
ータの製造工程の一部を模式的に示す断面図である。FIGS. 7A to 7D are cross-sectional views schematically showing a part of a manufacturing process of the ceramic heater shown in FIG.
【図8】(a)〜(d)は、図4に示したセラミックヒ
ータの製造工程の一部を模式的に示す断面図である。FIGS. 8A to 8D are cross-sectional views schematically showing a part of a manufacturing process of the ceramic heater shown in FIG.
【図9】(a)は、セラミック基板に形成された貫通孔
に支持ピンが挿入、固定されてなるセラミックヒータを
模式的に示す部分拡大断面図であり、(b)は、支持ピ
ンの固定に用いられる金具の斜視図である。FIG. 9A is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a ceramic heater in which a support pin is inserted and fixed in a through hole formed in a ceramic substrate, and FIG. FIG. 3 is a perspective view of a metal fitting used in the embodiment.
10、20、30 セラミックヒータ 11、21、31 セラミック基板 11a、21a、31a 加熱面 11b、21b、31b 底面 12、22a〜22o 抵抗発熱体 14、24 有底孔 130 導体ペースト層 13、23 外部端子 13a スルーホール 13b 袋孔 14、24 有底孔 15、25 リフターピン用貫通孔 16 リフターピン 17、27 凹部 18、28、38、48 支持ピン 181、281 柱状部 182、282 固定部 19 半導体ウエハ 220 金属被覆層 29 Cリング 37 貫通孔 39 金具 50 グリーンシート 10, 20, 30 Ceramic heater 11, 21, 31 Ceramic substrate 11a, 21a, 31a Heating surface 11b, 21b, 31b Bottom surface 12, 22a to 22o Resistance heating element 14, 24 Bottomed hole 130 Conductive paste layer 13, 23 External terminal 13a through hole 13b blind hole 14, 24 bottomed hole 15, 25 through hole for lifter pin 16 lifter pin 17, 27 recessed portion 18, 28, 38, 48 support pin 181, 281 columnar portion 182, 282 fixing portion 19 semiconductor wafer 220 Metal coating layer 29 C-ring 37 Through hole 39 Metal fitting 50 Green sheet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K034 AA02 AA08 AA10 AA19 AA21 AA28 AA34 AA37 BA06 BA14 BB06 BB14 BC04 BC17 CA26 DA04 DA05 HA10 JA02 JA10 3K092 PP09 QA05 QB02 QB32 QB44 QB75 QB76 QC52 RF03 RF11 RF27 UA05 UA06 VV02 VV26 5F046 KA04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) KA04
Claims (2)
体が形成されたセラミックヒータであって、前記セラミ
ック基板の加熱面には凹部が設けられ、前記凹部にCリ
ングを介して支持ピンが挿入、固定されてなることを特
徴とするセラミックヒータ。1. A ceramic heater having a heating element formed on a surface or inside of a ceramic substrate, wherein a concave portion is provided on a heating surface of the ceramic substrate, and a support pin is inserted into the concave portion via a C-ring. A ceramic heater characterized by being fixed.
体が形成されたセラミックヒータであって、前記セラミ
ック基板の加熱面には凹部が設けられ、前記凹部に支持
ピンが嵌合、固定されてなることを特徴とするセラミッ
クヒータ。2. A ceramic heater having a heating element formed on the surface or inside of a ceramic substrate, wherein a concave portion is provided on a heating surface of the ceramic substrate, and a support pin is fitted and fixed in the concave portion. A ceramic heater, characterized in that:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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ID=18902010
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JP (1) | JP2002246286A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008124366A (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Tokyo Electron Ltd | Reduced pressure drying apparatus |
JP2013171979A (en) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Kelk Ltd | Heater |
KR20130135036A (en) | 2012-05-31 | 2013-12-10 | 신토고교 가부시키가이샤 | Supporting member, heating plate supporting device including the same, and heating device |
JP2016143674A (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-08 | 京セラ株式会社 | Sample holder |
-
2001
- 2001-02-15 JP JP2001039158A patent/JP2002246286A/en active Pending
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