JP2002319527A

JP2002319527A - 半導体製造・検査装置用セラミックヒータ

Info

Publication number: JP2002319527A
Application number: JP2001124879A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Amino; 俊和網野
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体製造・検査工程において、半導体ウエ
ハを温度のばらつきが発生せず、均一に加熱することが
でき、かつ、半導体ウエハを迅速に昇温することが可能
である半導体製造・検査装置用セラミックヒータを提供
すること。【解決手段】セラミック基板の表面または内部に抵抗
発熱体が形成された半導体製造・検査装置用セラミック
ヒータであって、上記セラミック基板の少なくとも加熱
面側の表面には、平面視円環形状の溝が形成されてな
り、上記溝は、円周方向に分割されてなることを特徴と
する半導体製造・検査装置用セラミックヒータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体産業に
おいて、セラミックヒータ、静電チャック、ウエハプロ
ーバ用のチャックトップ板等に使用される半導体製造・
検査装置用セラミックヒータに関する。

【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。

【０００３】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。金属製であるため、金属板
の厚みは、１５ｍｍ程度と厚くしなければならない。な
ぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨張によ
り、反り、歪み等が発生してしまい、金属板上に載置し
た半導体ウエハが破損したり傾いたりしてしまうからで
ある。しかしながら、セラミック基板の厚みを厚くする
と、嵩張ってしまうという問題があった。

【０００４】さらに、発熱体に印加する電圧や電流量を
変えることにより、加熱温度を制御するのであるが、金
属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対してセラミ
ック基板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにくいと
いう問題もあった。また、金属製であるため、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。

【０００５】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、熱伝導率が高く、強
度も大きい窒化物セラミックや炭化物セラミックを使用
し、これらのセラミックからなるセラミック基板の表面
に、金属粒子を焼結して形成した発熱体を設けているセ
ラミックヒータが開示されている。また、特開平１１−
２５１０４０号では、窒化物セラミックに発熱体を内装
したヒータが開示されている。

【０００６】このようなヒータは、加熱の際に熱膨張し
ても、セラミック基板に反り、歪み等は発生しにくく、
印加電圧や電流量の変化に対する温度追従性も良好であ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成のセラミックヒータは、半導体ウエハ等を加熱する
面（以下、加熱面という）が平面により構成されてお
り、その上に半導体ウエハを載置すると、半導体ウエハ
の全面が加熱面と接触する。従って、この状態で半導体
ウエハを加熱すると、セラミック基板表面の温度分布が
そのまま半導体ウエハに反映され、半導体ウエハ等を均
一に加熱することができず、その結果、半導体ウエハ等
が熱衝撃により、破損するという問題が発生した。

【０００８】このような問題を解決するため、セラミッ
ク基板に形成された貫通孔等に挿通したリフターピン、
または、セラミック基板の表面に設けた数本の支持ピン
等を用い、半導体ウエハ等をセラミック基板表面からわ
ずかに離間して保持し、加熱する方法をとることができ
る。この方法を用いると、セラミック基板からの輻射お
よび空気の対流による熱伝導により半導体ウエハへ熱が
伝わるため、セラミック基板表面の温度分布が、直接、
半導体ウエハに反映されず、半導体ウエハのより均一な
温度分布が実現する。

【０００９】しかしながら、この方法を用いると、セラ
ミック基板と半導体ウエハとの間に空間が形成され、そ
の外縁部が開放されているため、一定の方向へ向かう気
流、すなわち、セラミック基板と半導体ウエハとの間の
中心部から外縁部へ向かう気流が発生してしまい、ま
た、方向性の不安定な該気流によって、半導体ウエハの
面内に温度のばらつきが発生し、半導体ウエハの温度均
一性が低下してしまうという問題が新たに発生する。

【００１０】さらに、セラミック基板と半導体ウエハと
の間に空間が形成され、その外縁部が開放されているこ
とにより、セラミック基板と半導体ウエハとの間に存在
する空気が外側に逃げやすく、温度の低い空気が入れ替
わって入ってくることになる。このため、外縁部の温度
が低下しやすく、半導体ウエハの温度均一性が充分とは
言えなかった。また、セラミック基板と半導体ウエハと
の間に存在する空気が逃げやすいことに起因して、半導
体ウエハ等を迅速に加熱することが困難になるという問
題も発生する。

【００１１】なお、近年の半導体ウエハ等の大口径化等
に伴って、より直径の大きいセラミックヒータが求めら
れているが、セラミック基板の直径が大きくなるにつれ
て、セラミック基板自体の温度分布にもばらつきが発生
しやすくなり、上記した半導体ウエハの温度均一性が益
々低下することになる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
問題点に鑑み、被加熱物である半導体ウエハ等を迅速に
加熱することができ、かつ、加熱時における半導体ウエ
ハ等の温度ばらつきが小さく、半導体ウエハ等が熱衝撃
により破損することのないセラミックヒータを得ること
を目的として鋭意研究を行った結果、セラミックヒータ
を構成するセラミック基板の加熱面の外縁部に平面視略
円環形状で、少なくとも２以上に分割された溝を形成
し、該溝の深さと幅とが特定の関係を有するようにする
ことにより、迅速に昇温を行うことができ、かつ、加熱
面を均一な温度とすることができることを見出し、本発
明を完成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明の半導体製造・検査装置
用セラミックヒータは、セラミック基板の表面または内
部に抵抗発熱体が形成された半導体製造・検査装置用セ
ラミックヒータであって、上記セラミック基板の少なく
とも加熱面側の表面には、平面視円環形状の溝が形成さ
れてなり、上記溝は、円周方向に分割されてなることを
特徴とする半導体製造・検査装置用セラミックヒータで
ある。

【００１４】また、上記溝の幅Ａ（ｍｍ）と深さＢ（ｍ
ｍ）とが、下記の（１）式の関係を満たすことが望まし
い。Ａ＝ｎ・Ｂ・・・（１）（ｎは２以上の整数）

【００１５】また、上記溝の幅Ａ（ｍｍ）と深さＢ（ｍ
ｍ）との長さの比率は、Ｂ／Ａ≦０．５であることが望
ましい。

【００１６】また、上記溝の断面の形状は、コの字形状
であるか、または、略円弧形状またはＵ字形状であるこ
とが望ましい。

【００１７】さらに、被加熱物は、上記セラミック基板
と非接触の状態で保持されてなることが望ましい。

【００１８】本発明によれば、セラミック基板の加熱面
の外縁部に、平面視略円環形状で、その深さと幅とが上
記（１）式の関係を満たす溝が形成されているので、該
溝内に、溝の長さ方向であって、溝の壁面および底面に
平行な線を中心軸として回転する略真円状の定常流から
なる渦が発生し、この渦により、セラミック基板と半導
体ウエハとの間の中心部から外縁部へ向かう気流が、上
記渦によって塞き止められる。その結果、セラミック基
板上で加熱された空気等の気体を逃散させることなく、
上記溝内に滞留させることができる。従って、一定の方
向へ向かう気流、すなわち、セラミック基板と半導体ウ
エハとの間の中心部から外縁部へ向かう気流によって熱
が奪われ、これに起因して半導体ウエハの面内に温度の
ばらつきが発生するということがなく、半導体ウエハ等
を均一に加熱することができる。

【００１９】また、上述したように、加熱された空気等
の気体を逃散させることなく、上記溝内に滞留させるこ
とができるため、セラミック基板と半導体ウエハとの間
に存在する空気が外側に逃げにくく、温度の低い空気が
入れ替わって入りにくくなる。このため、外縁部の温度
が低下することがなく、半導体ウエハを均一に加熱する
ことができる。また、セラミック基板と半導体ウエハと
の間に存在する加熱された空気等の気体が逃げにくいた
め、半導体ウエハ等を迅速に加熱することができる。

【００２０】さらに、平面視略円環形状の溝は、複数に
分割形成されており、溝のない部分では、空気の流通が
可能であるため、内部に滞留した熱を適当に外部に排出
することができ、セラミック基板上に極度に熱が滞留す
るのを防止することができ、セラミック基板の加熱面を
より均一な温度とすることができる。

【００２１】ただし、溝の幅Ａが溝の深さＢに対して大
きくなりすぎると渦が発生せず、逆に溝の幅Ａが溝の深
さＢに対して小さくなりすぎるとやはり渦が発生しな
い。具体的には、上記溝の幅Ａ（ｍｍ）と深さＢ（ｍ
ｍ）の長さの比率は、０．１≦Ｂ／Ａ≦０．５であるこ
とが望ましい。また、上記溝の幅Ａ（ｍｍ）と深さＢ
（ｍｍ）とが、下記の（１）式の関係を満たすことが望
ましい。Ａ＝ｎ・Ｂ・・・（１）（ｎは２以上の整数）溝の幅Ａと溝の深さＢとがこのような関係を満たす場
合、渦ができやすいからである。さらに、ｎは偶数がよ
い。回転方向がぶつかり合わない渦ができやすいからで
ある。なお、ｎが奇数の場合は、溝の中央部分に渦がで
きにくいが、上記気流を塞ぎ止める効果が全くない訳で
はない。ｎは２〜１０であることが望ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の半導体製造・検査装置用
セラミックヒータは、セラミック基板の表面または内部
に抵抗発熱体が形成された半導体製造・検査装置用セラ
ミックヒータであって、上記セラミック基板の少なくと
も加熱面側の表面には、平面視円環形状の溝が形成され
てなり、上記溝は、円周方向に分割されてなることを特
徴とする半導体製造・検査装置用セラミックヒータであ
る。なお、以下の説明においては、半導体製造・検査装
置用セラミックヒータを、単に、セラミックヒータとも
いうことにする。

【００２３】上記（１）式の関係を満たさない溝を有す
るセラミックヒータ、または、上記構成の溝が形成され
ていないセラミックヒータの場合には、該溝内またはセ
ラミック基板の外縁部に略定常流からなる渦が発生しな
い。従って、セラミック基板と半導体ウエハとの間の中
心部から外縁部へ向かう気流が、上記溝の上部またはセ
ラミック基板の外縁部を通過して、半導体ウエハの存在
しない開放部へと向かうこととなる。その結果、セラミ
ック基板と半導体ウエハとの間に存在する空気が外側に
逃げやすく、温度の低い空気が入れ替わって入ってくる
ため、半導体ウエハの面内に温度のばらつきが発生し、
温度均一性が低下してしまうとともに、半導体ウエハ等
を迅速に加熱することができない。

【００２４】本発明のセラミックヒータにおける、セラ
ミック基板の加熱面の外縁部に形成される溝の幅Ａ（ｍ
ｍ）と、溝の深さＢ（ｍｍ）との関係を示す上記（１）
式について、例を挙げて説明する。セラミック基板の加
熱面の外縁部に形成された溝の深さＢ（ｍｍ）が０．１
（ｍｍ）であるセラミックヒータについて考えてみる。
なお、図１０は、本発明に係るセラミックヒータに形成
された溝、セラミック基板と半導体ウエハとの間の空間
における気流、および、上記溝内に発生した渦を模式的
に示す部分拡大断面図である。図１０において、半導体
ウエハは省略している。

【００２５】セラミック基板の加熱面の外縁部に形成さ
れた溝の幅Ａ（ｍｍ）が０．２（ｍｍ）である場合、こ
の幅と深さとを上記（１）式に代入すると、ｎ＝２とな
る。すなわち、ｎは整数であり、このセラミックヒータ
は上記（１）式を満たすことになる。その結果、断面形
状がコの字形状である溝１７１の内部には、ｎと同数で
ある２の渦が発生する。従って、気流２１１は、渦２０
１ａおよび渦２０１ｂにより塞き止められることとなる
こととなる（図１０（ａ）参照）。なお、この場合、発
生した渦２０１ａおよび渦２０１ｂは、互いに逆向きの
回転となる。

【００２６】一方、セラミック基板の加熱面の外縁部に
形成された溝の幅Ａ（ｍｍ）が０．０５（ｍｍ）である
場合、この幅と深さとを上記（１）式に代入すると、ｎ
＝０．５となる。すなわち、ｎは整数ではなく、このセ
ラミックヒータは上記（１）式を満たさない。その結
果、断面形状がコの字形状である溝１７２の内部には、
渦が発生せず、気流２１２は、溝１７２の上部をそのま
ま通過することとなる（図１０（ｂ）参照）。

【００２７】また、セラミック基板の加熱面の外縁部に
形成された溝の幅Ａ（ｍｍ）が０．１５（ｍｍ）である
場合、この幅と深さとを上記（１）式に代入すると、ｎ
＝１．５となる。すなわち、ｎは整数ではなく、このセ
ラミックヒータは上記（１）式を満たさない。その結
果、断面形状がコの字形状である溝１７３の内部には、
渦が発生せず、気流２１３は、溝１７３の上部をそのま
ま通過することとなる（図１０（ｃ）参照）。

【００２８】このように、上記（１）式の関係を満たす
には、セラミック基板の加熱面の外縁部に形成される溝
の幅は、該溝の深さの整数倍である必要があり、例え
ば、セラミック基板の加熱面の外縁部に形成される溝の
深さが０．１（ｍｍ）である場合、その溝の幅は、例え
ば、０．２（ｍｍ）、０．３（ｍｍ）とする必要がある
ということになる。

【００２９】このように、セラミック基板に、その幅Ａ
（ｍｍ）とその深さＢ（ｍｍ）とが、上記（１）式の関
係を満たす溝が形成された際に、安定的な渦が発生する
理由については明らかでないが、溝の長さ方向であっ
て、溝の中心軸を中心に略真円を描くように回転する複
数の渦（図１および図５参照）が発生するのは、高温に
なっている溝の壁付近で上昇流が発生し、溝の壁から離
れた部分で下降流が発生するためではないかと考えられ
る。

【００３０】次に、セラミック基板の加熱面の外縁部
に、上記（１）式を満たす深さと幅を有する溝が形成さ
れたセラミックヒータについて、図面を用いて説明す
る。

【００３１】図１は、本発明のセラミックヒータにおけ
る表面の一部を模式的に示す部分断面図であり、図２
は、図１に示すセラミックヒータにおける加熱面の一例
を模式的に示す平面図である。また、図３は、図１に示
すセラミックヒータを模式的に示す底面図である。な
お、このセラミックヒータでは、セラミック基板の底面
に抵抗発熱体が形成されている。

【００３２】セラミックヒータ１０において、セラミッ
ク基板１１の加熱面の外縁部には、断面の形状がコの字
形状であり、かつ、上記（１）式を満たすように、溝１
７が形成されている。さらに、セラミックヒータ１０に
は、有底孔１４および貫通孔１５が形成されるととも
に、貫通孔１５には、リフターピン１６が挿通されてお
り、被加熱物である半導体ウエハ２９をセラミックヒー
タ１０の加熱面より一定距離離間させた状態で支持し加
熱することができるようになっている。また、リフター
ピン１６ではなく、セラミックヒータの加熱面に形成さ
れた支持ピン１８により、半導体ウエハ２９を、セラミ
ックヒータ１０の加熱面より一定距離離間させた状態で
支持し加熱することも可能である。有底孔１４には、セ
ラミック基板１１の温度を測定するための、リード線が
接続された測温素子（図示せず）が埋め込まれている。

【００３３】また、図２に示したように、セラミック基
板１１は、円板状に形成されており、セラミック基板の
加熱面の外縁部には、セラミック基板１１と同心円の関
係にあり、かつ、平面視が不連続な円環形状である溝１
７が形成されている。また、溝１７は、その幅が全て均
一となるように形成されている。

【００３４】さらに、図３に示すように、セラミックヒ
ータ１０の加熱面１１ａの全体の温度が均一になるよう
に加熱するため、セラミック基板１１の底面に、同心円
状のパターンからなる抵抗発熱体１２が形成されてい
る。

【００３５】そして、抵抗発熱体１２の表面には、抵抗
発熱体の酸化を防止するための金属被覆層１２０が形成
され、抵抗発熱体１２の端部には、外部端子１３がろう
付けされており、さらに外部端子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。

【００３６】図１に示す構成のセラミックヒータ１０を
機能させて発熱させると、半導体ウエハが加熱されると
ともに、セラミック基板１１と半導体ウエハ２９との間
の気体が加熱される。そして、その加熱された気体は、
セラミック基板１１と半導体ウエハ２９との外縁部が開
放されているため、温度の低い外縁部へ向かうことにな
り、セラミック基板１１と半導体ウエハ２９との間に
は、気流２１が発生する。

【００３７】また、溝１７においても、加熱により気流
が発生するが、この気流２１は、（１）式を満たすこと
に起因して、断面視略真円の渦となりやすく、その結
果、溝１７まで流れた気流２１は、渦２０により塞き止
められる。このように渦２０が、セラミック基板１１と
半導体ウエハ２９との間に発生した気流２１を塞き止め
ることにより、加熱された空気を溝内に滞留させること
ができ、そのため、上述したように、セラミック基板と
半導体ウエハとの間の中心部から外縁部へ向かう気流２
１によって熱が奪われ、これに起因して半導体ウエハ２
９の面内に温度のばらつきが発生するということがな
く、半導体ウエハ等を均一に加熱することができる。

【００３８】また、上述したように、加熱された空気等
の気体を逃散させることなく、上記溝内に滞留させるこ
とができるため、外縁部の温度が低下することがなく、
半導体ウエハを均一に加熱することができる。また、セ
ラミック基板と半導体ウエハとの間に存在する加熱され
た空気等の気体が逃げにくいため、半導体ウエハ等を迅
速に加熱することができる。さらに、略円環状の溝１７
は、分割されており、溝１７が形成されていない部分が
存在するため、その部分では、気流の流通が可能であ
り、この部分から熱を逃がすことが可能である。従っ
て、本発明のセラミックヒータでは、セラミック基板上
に極度に熱が滞留するのを防止することができ、セラミ
ック基板の加熱面をより均一な温度とすることができ
る。

【００３９】図４は、本発明の他の実施形態であるセラ
ミックヒータの一部を模式的に示す部分拡大断面図であ
り、図６は、図４に示したセラミックヒータの加熱面の
一例を模式的に示す平面図であり、図７は、図４に示し
たセラミックヒータを模式的に示す底面図である。な
お、このセラミックヒータでは、セラミック基板の内部
に抵抗発熱体が形成されている。

【００４０】セラミックヒータ３０において、セラミッ
ク基板３１の加熱面の外縁部には、断面の形状がＵ字形
状であり、かつ、上記（１）式を満たすＵ字形状の溝３
７が形成されている。また、溝３７は、セラミック基板
３１と同心円の関係にあり、平面視が不連続な円環形状
となるように形成されている。さらに、セラミックヒー
タ３０には、有底孔３４および貫通孔３５が形成される
とともに、貫通孔３５には、リフターピン３６が挿通さ
れており、被加熱物である半導体ウエハ４９をセラミッ
クヒータ３０の加熱面より一定距離離間させた状態で支
持し加熱することができるようになっている。また、リ
フターピン３６ではなく、セラミックヒータの加熱面に
形成された支持ピン３８により、半導体ウエハ４９を、
セラミックヒータ３０の加熱面より一定距離離間させた
状態で支持し加熱することも可能である。有底孔３４に
は、セラミック基板３１の温度を測定するための、リー
ド線が接続された測温素子（図示せず）が埋め込まれて
いる。

【００４１】このセラミックヒータ３０では、円板状に
形成されたセラミック基板３１の内部に、図７に示した
パターンと同形状の同心円状のパターンからなる抵抗発
熱体３２が形成されている。そして、抵抗発熱体３２の
端部の直下には、スルーホール３９が形成され、さら
に、このスルーホール３９を露出させる袋孔３９ａが底
面３１ｂに形成され、袋孔３９ａには外部端子３３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３３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。

【００４２】図４に示す構成のセラミックヒータ３０を
機能させて発熱させると、半導体ウエハが加熱されると
ともに、セラミック基板３１と半導体ウエハ４９との間
の気体が加熱される。そして、その加熱された気体は、
セラミック基板３１と半導体ウエハ４９との外縁部が開
放されているため、温度の低い外縁部へ向かうことにな
り、セラミック基板３１と半導体ウエハ４９との間に
は、気流４１が発生する。また、溝３７においても、加
熱により気流が発生するが、この気流４１は、幅Ａおよ
び０００深さＢが（１）式を満たすことに起因して、断
面視略真円の渦となりやすく、その結果、溝３７まで流
れた気流４１は、渦４０により塞き止められるのであ
る。この渦４０が、セラミック基板３１と半導体ウエハ
４９との間に発生した気流４１を塞き止めることによ
り、加熱された空気を溝内に滞留させることができる。

【００４３】図５は、本発明のさらに他の実施形態であ
るセラミックヒータの一部を模式的に示す部分拡大断面
図である。セラミックヒータ５０において、セラミック
基板５１の加熱面の外縁部には、断面の形状がＵ字形状
であり、かつ、上記（１）式を満たすように、幅Ａが深
さＢの２倍の長さであるＵ字形状の溝５７が形成されて
いる。なお、図５に示したセラミックヒータ５０は、溝
の幅以外の部分の構成については、図４に示したセラミ
ックヒータ３０と同様である。

【００４４】図５に示したセラミックヒータ５０を機能
させて発熱させると、半導体ウエハが加熱されるととも
に、セラミック基板５１と半導体ウエハ４９との間の気
体が加熱される。そして、その加熱された気体は、セラ
ミック基板５１と半導体ウエハ４９との外縁部が開放さ
れているため、温度の低い外縁部へ向かうことになり、
セラミック基板５１と半導体ウエハ４９との間には、気
流６１が発生する。また、溝５７においても、加熱によ
り気流が発生するが、この気流６１は、溝５７の幅Ａが
深さＢの２倍の長さであるため、断面視略真円からなる
２つの渦となり、その結果、溝５７まで流れた気流６１
は、これら互いに逆向きの回転の渦６０ａおよび渦６０
ｂにより塞き止められるのである。

【００４５】なお、溝５７の内部に、互いに逆向きの回
転である２つの渦が発生する理由は明確ではないが、溝
５７の断面は、図５に示すように、円を２つ含む形状を
なすため、断面視略真円形状の渦が２つ発生しやすく、
これらの渦は、互いに逆向きの回転であるため、溝５７
内の空気の流れが安定するためではないかと考えられ
る。また、この渦６０ａおよび渦６０ｂが、壁にそって
上昇して、これがカーテンとなり、セラミック基板５１
と半導体ウエハ４９との間に発生した気流６１を塞き止
めることにより、加熱された空気を溝内に滞留させるこ
とができる。

【００４６】本発明のセラミックヒータでは、セラミッ
ク基板の加熱面の外縁部に、平面視円環形状となるよう
に、少なくとも２以上に分割された溝が形成されてい
る。

【００４７】上記溝は、セラミック基板の加熱面の外縁
部に形成されているため、セラミック基板の中心部から
外縁部へと向かう気流を、該溝内に発生した渦によっ
て、効果的に塞き止めることができる。従って、セラミ
ック基板と半導体ウエハとの間で加熱された空気を外部
へ逃散させることがなく、外部の温度の低い空気が入れ
替わって入ってくることがない。

【００４８】上記溝は、平面視が連続した円環形状では
なく、複数に分割された不連続な円環形状である。この
ような構成のセラミックヒータでは、発生した気流の一
部が、溝の不連続部分からセラミック基板の外側方向へ
流れるため、セラミック基板上に極度に熱が滞留するこ
とがなく、セラミック基板の加熱面をより均一な温度と
することが可能となるとともに、連続した円環形状の場
合に比べ、渦が発生しやすくなる。

【００４９】本発明において、セラミック基板の外縁部
とは、セラミック基板の半径の２／３よりも外側の部分
をいう。従って、上記溝の外側の壁面とセラミック基板
の側面との距離は、セラミック基板の半径の１／５以下
であることが望ましい。上記溝の外側の壁面とセラミッ
ク基板の側面との距離が、セラミック基板の半径の１／
５を超えると、溝よりも外側で発生した気流が、セラミ
ック基板の外縁部の外側へと流れるため、加熱された空
気等の気体が逃散し、温度の低い空気が入れ替わって入
ってくることにより、半導体ウエハの面内に温度のばら
つきが発生し、半導体ウエハ等を均一に加熱することが
できないからである。

【００５０】また、上記溝は、断面形状がコの字形状と
なるように構成されていることが望ましい。さらに、上
記（１）式の関係を満たし、渦の発生を妨げないもので
あれば、その底面の幅が狭くなるように、壁面が傾斜し
て形成されていてもよい。この場合、溝の幅Ａ（ｍｍ）
は、溝の上面における幅となる。

【００５１】また、上記溝は、断面形状が略円弧形状ま
たはＵ字形状であることが望ましい。上記溝の断面形状
が、発生する渦の形状により近い形状であることから、
セラミック基板と半導体ウエハとの間に発生した気流
が、上記溝に達した際に渦が発生しやすくなるからであ
る。また、上記溝は、繰り返し熱応力の集中を防ぐ構造
であることが望ましい。なお、上記Ｕ字形状としては、
上記（１）式の関係を満たすものであれば、平行線と半
円とを組み合わせた形状だけでなく、下に向かって幅が
狭くなる２本の線と円弧とを組み合わせた形状であって
もよい。

【００５２】上記溝の幅は、０．０２〜１０ｍｍである
ことが望ましい。幅が０．０２ｍｍ未満であると、上記
溝内に渦が発生しにくく、１０ｍｍを超えると、セラミ
ック基板の放熱性が大きくなるとともに、セラミック基
板の強度が低下するからである。

【００５３】上記溝の深さは、０．０１〜１ｍｍ以上で
あることが望ましい。深さが０．０１ｍｍ未満である
と、上記溝内に渦が発生しにくく、１ｍｍを超えると、
セラミック基板の放熱性が大きくなるとともに、セラミ
ック基板の強度が低下するからである。

【００５４】上記溝は、その幅や深さが全て均一となる
ように形成されていることが望ましい。セラミック基板
から半導体ウエハへ熱を均一に伝導させることができ、
半導体ウエハに極度に温度が高い部分や温度が低い部分
が発生することがないからである。

【００５５】また、上記溝は、全て同じ断面形状で、規
則的に、かつ、等間隔に形成されていることが望まし
い。セラミック基板から半導体ウエハへ熱を均一に伝導
させることができるからである。

【００５６】なお、本発明のセラミック基板では、上記
リフターピンまたは上記支持ピンにより、被加熱物をセ
ラミック基板の加熱面から離間させる場合、５〜５００
０μｍ離間した状態で保持することが望ましい。５μｍ
未満では、距離が短すぎるため、セラミック基板と半導
体ウエハとの間の空間に気流および渦が発生しにくくな
るとともに、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となる。５０００μｍを超
えると、半導体ウエハの温度が上昇しにくくなり、特
に、半導体ウエハの外周部分の温度が低くなってしまう
からである。被加熱物とセラミック基板の加熱面とは５
〜５００μｍ離間することがより望ましく、２０〜２０
０μｍ離間することが更に望ましい。

【００５７】本発明のセラミックヒータによれば、セラ
ミック基板の加熱面の外縁部に平面視円環形状で、少な
くとも２以上に分割された溝が、該溝の深さと幅とが特
定の関係を満たすことによって、該溝内に、略定常流か
らなる渦が発生し、セラミック基板と半導体ウエハとの
間の中心部から外縁部へ向かう不定期な気流が、上記渦
によって塞き止められるため、加熱された空気等の気体
を逃散させることなく、上記溝内に滞留させることがで
きる。さらに、対流伝熱による熱伝達量を増加させるた
め、一定の方向へ向かう気流、すなわち、セラミック基
板と半導体ウエハとの間の中心部から外縁部へ向かう気
流によって、半導体ウエハの面内に温度のばらつきが発
生するということがなく、半導体ウエハ等を均一に加熱
することが可能となるとともに、セラミック基板と半導
体ウエハとの間に存在する加熱された空気等の気体が逃
げにくいため、半導体ウエハ等を迅速に加熱することが
できる。さらに、略円環状の溝は、分割されており、溝
が形成されていない部分が存在するため、その部分で
は、気流の流通が可能であり、この部分から熱を逃がす
ことが可能である。従って、本発明のセラミックヒータ
では、セラミック基板上に極度に熱が滞留するのを防止
することができ、セラミック基板の加熱面をより均一な
温度とすることができる。

【００５８】次に、本発明を構成するセラミックヒータ
等の材質や形状等について、さらに詳しく説明する。

【００５９】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、１９０ｍｍ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、加熱時に半導体ウ
エハの温度が不均一化しやすいため、本発明の構成が有
効に機能するからである。また、このような大きな直径
を持つ基板は、大口径の半導体ウエハを載置することが
できるからである。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。

【００６０】また、本発明のセラミックヒータのセラミ
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、１．５ｍ
ｍ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。

【００６１】本発明のセラミックヒータ１０において、
セラミック基板１１には、被加熱物を載置する加熱面１
１ａの反対側から加熱面１１ａに向けて有底孔１４を設
けるとともに、有底孔１４の底を抵抗発熱体１２よりも
相対的に加熱面１１ａに近く形成し、この有底孔１４に
熱電対等の測温素子（図示せず）を設けるとが望まし
い。

【００６２】また、有底孔１４の底と加熱面１１ａ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、測温場所が抵抗発熱
体１２よりも加熱面１１ａ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。

【００６３】有底孔１４の底と加熱面１１ａとの距離が
０．１ｍｍ未満では、放熱してしまい、加熱面１１ａに
温度分布が形成され、厚さの１／２を超えると、抵抗発
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１１ａに温度分布が形成されてしま
うからである。

【００６４】有底孔１４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
１１ａとの距離を均等にすることができなくなるからで
ある。

【００６５】有底孔１４は、図１に示したように、セラ
ミック基板１１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。

【００６６】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。

【００６７】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と発熱し、断線
するおそれがあるからである。

【００６８】上記測温素子は、金ろう、銀ろうなどを使
用して、有底孔１４の底に接着してもよく、有底孔１４
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。

【００６９】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。

【００７０】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、抵抗発熱体の温度変化に迅速に追従する。即
ち、電圧、電流値を変えて抵抗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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】これらのなかでは、窒化アルミニウムが最
も好ましい。絶縁機能を有し、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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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を超えると抵抗発熱体からセラミ
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。

【００７７】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。

【００７８】なお、上記セラミック基板は、明度がＪＩ
ＳＺ８７２１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。

【００７９】また、本発明においては、抵抗発熱体をセ
ラミック基板の表面（底面）に形成してもよく、抵抗発
熱体をセラミック基板の内部に埋設してもよい。抵抗発
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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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、加熱面と抵抗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
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。

【００８６】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。

【００８７】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としては、図３および図７に示し
た、同心円形状のパターンに限らず、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る。また、これらは併用し
てもよい。また、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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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 _２Ｏ_３）、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。

【０１００】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。

【０１０１】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素（Ｂ_２Ｏ_３）、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。

【０１０２】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。

【０１０３】また、抵抗発熱体を形成した際の面積抵抗
率は、０．１ｍΩ〜１０Ω／□が好ましい。面積抵抗率
が０．１ｍΩ／□未満の場合、発熱量を確保するため
に、抵抗発熱体パターンの幅を０．１〜１ｍｍ程度と非
常に細くしなければならず、このため、パターンのわず
かな欠け等で断線したり、抵抗値が変動し、また、面積
抵抗率が１０Ω／□を超えると、抵抗発熱体パターンの
幅を大きくしなければ、発熱量を確保できず、その結
果、パターン設計の自由度が低下し、加熱面の温度を均
一にすることが困難となるからである。

【０１０４】抵抗発熱体がセラミック基板１１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１参照）１２０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１２０の厚
さは、０．１〜１０μｍが好ましい。

【０１０５】金属被覆層１２０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。

【０１０６】抵抗発熱体１２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１２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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】また、本発明のセラミック基板の内部に静
電電極層が形成された場合には、上記セラミック基板
は、静電チャックとして機能する。この場合、この静電
チャックを構成するセラミック基板は、静電電極が形成
されていることを除いて、上記したセラミックヒータと
ほぼ同様に構成されている。

【０１１０】また、本発明のセラミック基板には、表面
にチャックトップ導体層を設け、内部にガード電極、グ
ランド電極等を設けることによりウエハプローバ用のチ
ャックトップ板として機能する。

【０１１１】次に、本発明に係るセラミックヒータの製
造方法について説明する。まず、セラミック基板１１の
底面に抵抗発熱体１２が形成されたセラミックヒータ
（図１〜３参照）の製造方法について、図８に基づいて
説明する。

【０１１２】（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（Ｙ
_２Ｏ_３）やＢ_４Ｃ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。

【０１１３】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１１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１１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。

【０１１４】得られたセラミック基板１１にサンドブラ
スト等のブラスト処理を実施し、焼結体の外縁部に半導
体ウエハ２９とセラミック基板１１との間に発生した気
流の流れを調整するための溝１７を形成する。

【０１１５】さらに、ドリル加工を実施し、半導体ウエ
ハ２９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１５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１４となる部分を形成す
る。（図８（ａ）参照）。

【０１１６】なお、加熱、加圧工程において、所望の形
状が得られるように凹凸を形成した金型を用いることに
より、溝１７を形成することも可能である。

【０１１７】（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１２を設けようとする
部分に印刷を行うことにより、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１２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。

【０１１８】（３）導体ペーストの焼成セラミック基板１１の底面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１１の底面に焼き付け、
抵抗発熱体１２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１２とセラミック基板１１との密着性が
向上する。

【０１１９】（４）金属被覆層の形成次に、抵抗発熱体１２表面に、金属被覆層１２０を形成
する（図８（ｃ）参照）。金属被覆層１２０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。

【０１２０】（５）端子等の取り付け抵抗発熱体１２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１３）を半田で取り付ける。また、有
底孔１４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し、セラミック
ヒータ１０の製造を終了する（図８（ｄ）参照）。

【０１２１】なお、本発明のセラミック基板は、静電電
極を設けることにより静電チャックとして使用すること
ができる。また、表面にチャックトップ導体層を設け、
内部にガード電極やグランド電極を設けることにより、
ウエハプローバに使用されるチャックトップ板として使
用することができる。

【０１２２】次に、セラミック基板３１の底面に抵抗発
熱体３２が形成されたセラミックヒータ３０（図４、
６、７参照）の製造方法について、図９に基づいて説明
する。

【０１２３】（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７０を作製する。

【０１２４】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。

【０１２５】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を作製す
る。グリーンシートの厚さは、０．１〜５ｍｍが好まし
い。

【０１２６】（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７０上に、抵抗発熱体３２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３２０を形成し、貫通
孔にスルーホール３９用の導体ペースト充填層３９０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。

【０１２７】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。

【０１２８】（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７０を、
導体ペーストを印刷したグリーンシート７０の上下に積
層する（図９（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７０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。

【０１２９】この後、熱圧着することによりグリーンシ
ート積層体を作製するが、この熱圧着の際、上面に複数
の溝が形成されるような形状のプレス型を用いてもよ
い。ただし、この場合には、次工程のホットプレスの
際、その形状が壊れないように焼成する必要がある。通
常は、下記するように、焼結体を製造した後に加工を行
って、溝を形成することが望ましい。

【０１３０】（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。

【０１３１】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、焼結体の外縁部に半導体ウエハ４
９とセラミック基板３１との間に発生した気流の流れを
調整するための溝３７を形成する（図９（ｂ）参照）。

【０１３２】次に、得られた焼結体に、半導体ウエハ４
９を支持するためのリフターピン３６を挿入するリフタ
ーピン用貫通孔３５、熱電対などの測温素子を埋め込む
ための有底孔３４、抵抗発熱体３２を外部端子３３と接
続するためのスルーホール４９等を形成する。（図９
（ｃ）参照）

【０１３３】上述の貫通孔および有底孔を形成する工程
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。

【０１３４】なお、貫通孔および有底孔は、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
形成することができる。また、内部の抵抗発熱体３２と
接続するためのスルーホール３９に外部端子３３を接続
し、加熱してリフローする。加熱温度は、２００〜５０
０℃が好適である。

【０１３５】さらに、有底孔３４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し、セラミック
ヒータ３０の製造を終了する（図９（ｄ）参照）。

【０１３６】

【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。

【０１３７】（実施例１）セラミックヒータ（図１〜３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。

【０１３８】（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。

【０１３９】（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３ｍｍ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２３０ｍｍ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１１）とした。このセラミック基板
１１にドリル加工を施し、シリコンウエハのリフターピ
ン１６を挿入するリフターピン用貫通孔１５、熱電対を
埋め込むための有底孔１４を形成した。さらに、セラミ
ック基板の上側（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、上側（加熱面）の外縁
部に溝１７を形成した。すなわち、セラミック基板１１
に、幅が１ｍｍ、深さが０．５ｍｍで、溝１７の外側の
壁面とセラミック基板１１の側面との距離が１０ｍｍと
なるような断面の形状がコの字形状の溝１７を形成し
た。これは、セラミック基板１１に設けた溝１７の幅Ａ
（ｍｍ）と、その深さＢ（ｍｍ）との間に、下記の
（１）式の関係が成り立つように設定した値である。Ａ＝ｎ・Ｂ・・・（１）ちなみに、この場合、ｎ＝２、Ｂ／Ａ＝０．５である。
なお、溝１７は、不連続な平面視円環形状とし、溝の数
は、全部で４とした。（図８（ａ）参照）

【０１４０】（４）上記（３）で得たセラミック基板１
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、同心円状のパターンとした。上記導体
ペーストとしては、Ａｇ４８重量％、Ｐｔ２１重量％、
ＳｉＯ_２１．０重量％、Ｂ_２Ｏ_３２．２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。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０．５μｍの球状であった。

【０１４１】（５）さらに、発熱体パターンの導体ペー
スト層を形成した後、セラミック基板１１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１１に焼き付け、抵抗発熱
体１２を形成した。（図８（ｂ）参照）抵抗発熱体１２
は、厚さが５μｍ、幅が２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．
７ｍΩ／□であった。

【０１４２】（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１１を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱
体１２の表面に厚さ１μｍの金属被覆層（ニッケル層）
１２０を析出させた（図８（ｃ）参照）。

【０１４３】（７）次に、電源との接続を確保するため
の外部端子１３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１３を載置して、４２０℃で加
熱リフローし、外部端子１３を抵抗発熱体１２の表面に
取り付けた。（図８（ｄ）参照）

【０１４４】（８）温度制御のための熱電対（図示せ
ず）をポリイミドで封止し、セラミックヒータ１０を得
た。

【０１４５】（実施例２）セラミックヒータ（図４、６、７および図９参照）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
ンシートを作製した。

【０１４６】（２）次に、このグリーンシートを８０℃
で５時間乾燥させた後、スルーホール３９となる部分を
パンチングにより設けた。

【０１４７】（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を調整した。
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を調整した。

【０１４８】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３２０を形成した。印刷パターンは、図７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３３を
接続するためのスルーホール３９となる部分に導体ペー
ストＢを充填し、充填層３９０を形成した。

【０１４９】上記処理の終わったグリーンシートに、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
９（ａ）参照）

【０１５０】（４）次に、得られた積層体を窒素ガス
中、６００℃で５時間脱脂し、１８９０℃、圧力１５Ｍ
Ｐａで１０時間ホットプレスし、厚さ３ｍｍのセラミッ
ク板状体を得た。これを２３０ｍｍの円板状に切り出
し、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍの抵抗発熱体３２を
有するセラミック板状体とした。

【０１５１】（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、レジンボン
ド砥石によるＮＣ研削により、上側（加熱面）に溝３７
を形成した。すなわち、セラミック基板３１の加熱面の
外縁部に、幅が１ｍｍ、深さが０．５ｍｍで、溝３７の
外側の壁面とセラミック基板３１の側面との距離が１０
ｍｍとなるような断面の形状がＵ字形状の溝３７を形成
した。これは、セラミック基板３１に設けた溝３７の幅
Ａ（ｍｍ）と、その深さＢ（ｍｍ）との間に、上記の
（１）式の関係が成り立つように設定した値である。ち
なみに、この場合、ｎ＝２、Ｂ／Ａ＝０．５である。な
お、溝３７は、不連続な平面視円環形状であり、溝の数
は、全部で８とした（図９（ｂ）参照）。また、底面に
は、熱電対を挿入するための有底孔３４を形成した。さ
らに、半導体ウエハを運搬等するためのリフターピン３
６を挿入するためのリフターピン用貫通孔３５を形成し
た。

【０１５２】（６）次に、スルーホール３９が形成され
ている部分をえぐりとって袋孔３９ａとし（図９（ｃ）
参照）、この袋孔３９ａ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３３を接続させた（図９（ｄ）参照）。

【０１５３】（７）温度制御のための熱電対（図示せ
ず）を有底孔３４に埋め込み、本発明のセラミックヒー
タ３０を得た。

【０１５４】（実施例３）幅４ｍｍ、深さ０．５ｍｍ
で、断面の形状がコの字形状の溝１７を形成した以外
は、実施例１と同様にしてセラミックヒータを製造し
た。これは、セラミック基板１１に設けた溝１７の幅Ａ
（ｍｍ）と、その深さＢ（ｍｍ）との間に、上記の
（１）式の関係が成り立つように設定した値である。ち
なみに、この場合、ｎ＝８、Ｂ／Ａ＝０．１２５であ
る。

【０１５５】（実施例４）幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍ
で、断面の形状がＵ字形状の溝３７を形成した以外は、
実施例２と同様にしてセラミックヒータを製造した。こ
れは、セラミック基板３１に設けた溝３７の幅Ａ（ｍ
ｍ）と、その深さＢ（ｍｍ）との間に、上記の（１）式
の関係が成り立つように設定した値である。ちなみに、
この場合、ｎ＝４、Ｂ／Ａ＝０．２５である。

【０１５６】（比較例１）溝１７を形成しなかった以外
は、実施例１と同様にしてセラミックヒータを製造し
た。

【０１５７】（比較例２）幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍ
ｍで、断面の形状がコの字形状の溝１７を形成した以外
は、実施例１と同様にしてセラミックヒータを製造し
た。これは、セラミック基板１１に設けた溝１７の幅Ａ
（ｍｍ）と、その深さＢ（ｍｍ）との間に、上記の
（１）式の関係が成り立たないように設定した値であ
る。ちなみに、この場合、ｎ＝１、Ｂ／Ａ＝１である。

【０１５８】（比較例３）幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍ
ｍで、断面の形状がＵ字形状の溝３７を形成した以外
は、実施例２と同様にしてセラミックヒータを製造し
た。これは、セラミック基板３１に設けた溝３７の幅Ａ
（ｍｍ）と、その深さＢ（ｍｍ）との間に、上記の
（１）式の関係が成り立たないように設定した値であ
る。ちなみに、この場合、ｎ＝１、Ｂ／Ａ＝１である。

【０１５９】（比較例４）幅０．５ｍｍ、深さ１ｍｍ
で、断面の形状がコの字形状の溝１７を形成した以外
は、実施例１と同様にしてセラミックヒータを製造し
た。これは、セラミック基板１１に設けた溝１７の幅Ａ
（ｍｍ）と、その深さＢ（ｍｍ）との間に、上記の
（１）式の関係が成り立たないように設定した値であ
る。ちなみに、この場合、ｎ＝０．５、Ｂ／Ａ＝２であ
る。

【０１６０】（比較例５）幅１．５ｍｍ、深さ１ｍｍ
で、断面の形状がＵ字形状の溝３７を形成した以外は、
実施例２と同様にしてセラミックヒータを製造した。こ
れは、セラミック基板３１に設けた溝３７の幅Ａ（ｍ
ｍ）と、その深さＢ（ｍｍ）との間に、上記の（１）式
の関係が成り立たないように設定した値である。ちなみ
に、この場合、ｎ＝１．５、Ｂ／Ａ＝０．６７である。

【０１６１】（比較例６）セラミック基板１１の上側
（加熱面）に、溝１７の外側の壁面とセラミック基板１
１の側面との距離が５７．５ｍｍとなるような断面の形
状がコの字形状の溝１７を形成した以外は、実施例１と
同様にして、セラミックヒータを製造した。この場合、
溝１７の外側の壁面とセラミック基板１１の側面との距
離は、セラミック基板１１の半径の１／２に相当する。

【０１６２】（比較例７）幅６ｍｍ、深さ０．５ｍｍ
で、断面の形状がコの字形状の溝１７を形成した以外
は、実施例１と同様にしてセラミックヒータを製造し
た。ちなみに、この場合、ｎ＝１２、Ｂ／Ａ＝０．０８
３である。

【０１６３】実施例１〜４および比較例１〜７に係るセ
ラミックヒータを支持容器（図示せず）に載置した後、
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。

【０１６４】評価方法（１）加熱面内温度均一性セラミックヒータを２００℃まで昇温した後、サーモビ
ュア（日本データム社製ＩＲ−１６−２０１２−００１
２）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。（２）昇温時間室温〜２００℃まで昇温した時の昇温時間を測定した。
その結果を表１に示す。

【０１６５】

【表１】

【０１６６】表１に示すように、実施例１〜４に係るセ
ラミックヒータは、シリコンウエハの面内温度差は小さ
く、２３秒以内にシリコンウエハを２００℃まで昇温す
ることができた。また、比較例１〜７に係るセラミック
ヒータでは、シリコンウエハの面内温度差が大きく、昇
温時間も長かった。

【０１６７】実施例１〜４に係るセラミックヒータは、
比較例１〜７に係るセラミックヒータと比べて、シリコ
ンウエハの面内温度が均一であった。これは、実施例１
〜４に係るセラミックヒータでは、セラミック基板の加
熱面とシリコンウエハとの間の空間に発生した気流が、
セラミック基板に形成された溝内に発生した渦によって
塞き止められるため、加熱された空気等の気体を逃散さ
せることなく、滞留させることができ、シリコンウエハ
を均一に加熱することができたものと考えられる。これ
に対して、比較例１〜５に係るセラミックヒータでは、
セラミック基板に形成された溝の幅および深さが、上記
の（１）式の関係を満たさないため、セラミック基板の
加熱面の外縁部に形成された溝内に渦が発生せず、セラ
ミック基板の加熱面と半導体ウエハとの間に発生した気
流が、セラミック基板の中心部から外縁部へと流れるた
め、加熱された空気等の気体が逃散し、その結果、シリ
コンウエハの面内に温度のばらつきが発生して、温度均
一性が低下したものと考えられる。また、比較例７で
は、上記（１）式の関係を満たすが、溝の幅Ａと深さＢ
の長さの比率が０．０８３と小さすぎるため、渦が発生
しにくかったものと考えられる。

【０１６８】また、実施例１〜４に係るセラミックヒー
タが、比較例１〜５、７に係るセラミックヒータと比べ
て、昇温時間が短いのは、実施例１〜４に係るセラミッ
クヒータでは、セラミック基板に形成された溝内に渦が
発生することにより、セラミック基板と半導体ウエハと
の間に存在する空気が外側に逃げにくく、温度の低い空
気が入れ替わって入りにくくなることによって、シリコ
ンウエハを迅速に加熱することができたものと考えられ
る。

【０１６９】なお、比較例６に係るセラミックヒータ
で、シリコンウエハの面内温度差が大きく、昇温時間も
長かったのは、セラミック基板に形成された溝内に渦は
発生したが、溝よりも外側で発生した気流については、
セラミック基板の外縁部の外側へと流れるため、加熱さ
れた空気等の気体が逃散し、温度の低い空気が入れ替わ
って入ってきたためであると考えられた。

【０１７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のセラミック
基板によれば、セラミック基板の加熱面の外縁部に円環
形状の複数の溝が形成され、該溝の深さと幅とは特定の
関係を満たすため、該溝内に、略定常流からなる渦が発
生し、セラミック基板と半導体ウエハとの間の中心部か
ら外縁部へ向かう気流が、上記渦によって塞き止めら
れ、加熱された空気等の気体を逃散させることなく、上
記溝内に滞留させることができる。その結果、半導体ウ
エハの面内に温度のばらつきが発生するということがな
く、半導体ウエハ等を均一に加熱することができる。

【０１７１】また、加熱された空気等の気体を逃散させ
ることなく、上記溝内に滞留させることができるため、
外縁部の温度が低下することがなく、半導体ウエハを均
一に加熱することができる。さらに、セラミック基板と
半導体ウエハとの間に存在する加熱された空気等の気体
が逃げにくいため、半導体ウエハ等を迅速に加熱するこ
とができる。

【０１７２】さらに、略円環状の溝は、分割されてお
り、溝が形成されていない部分が存在するため、その部
分では、気流の流通が可能であり、この部分から熱を逃
がすことが可能である。従って、本発明のセラミックヒ
ータでは、セラミック基板上に極度に熱が滞留するのを
防止することができ、セラミック基板の加熱面をより均
一な温度とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセラミックヒータの一例を模式的
に示す部分拡大断面図である。

【図２】図１に示したセラミックヒータの平面図であ
る。

【図３】図１に示したセラミックヒータの底面図であ
る。

【図４】本発明に係るセラミックヒータの別の一例を模
式的に示す部分断面図である。

【図５】本発明に係るセラミックヒータのさらに別の一
例を模式的に示す部分断面図である。

【図６】図４に示したセラミックヒータの平面図であ
る。

【図７】図４に示したセラミックヒータの底面図であ
る。

【図８】（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。

【図９】（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。

【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係るセラミック
ヒータに形成された溝、セラミック基板と半導体ウエハ
との間の空間における気流、および、上記溝内に発生し
た渦を模式的に示す部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１０、３０、５０セラミックヒータ１１、３１、５１セラミック基板１１ａ、３１ａ加熱面１１ｂ、３１ｂ底面１２、３２抵抗発熱体１２０、３２０導体ペースト層１３、３３外部端子１４、３４有底孔１５、３５リフターピン用貫通孔１６、３６リフターピン１７、３７、５７溝２０、４０、６０渦２１、４１、６１気流３９スルーホール３９０充填層３９ａ袋孔１２０金属被覆層３２０導体ペースト層２９、４９半導体ウエハ７０グリーンシート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K034 AA02 AA08 AA10 AA15 AA16 AA19 AA34 AA37 BA02 BA13 BA17 BB06 BB14 BC04 BC12 BC16 BC27 BC29 CA02 HA01 HA10 JA10 4M106 AA01 DH44 DH46 DH60 DJ01 DJ32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板の表面または内部に抵抗
発熱体が形成された半導体製造・検査装置用セラミック
ヒータであって、前記セラミック基板の少なくとも加熱
面側の表面には、平面視円環形状の溝が形成されてな
り、前記溝は、円周方向に分割されてなることを特徴と
する半導体製造・検査装置用セラミックヒータ。
【請求項２】前記溝の幅Ａ（ｍｍ）と深さＢ（ｍｍ）と
が、下記の（１）式の関係を満たす請求項１に記載の半
導体製造・検査装置用セラミックヒータ。Ａ＝ｎ・Ｂ・・・（１）（ｎは２以上の整数）
【請求項３】前記溝の幅Ａ（ｍｍ）と深さＢ（ｍｍ）
との長さの比率は、Ｂ／Ａ≦０．５である請求項１また
は２に記載の半導体製造・検査装置用セラミックヒー
タ。
【請求項４】前記溝の断面は、コの字形状である請求
項１〜３のいずれか１に記載の半導体製造・検査装置用
セラミックヒータ。
【請求項５】前記溝の断面は、円弧形状またはＵ字形
状である請求項１〜４のいずれか１に記載の半導体製造
・検査装置用セラミックヒータ。
【請求項６】被加熱物は、前記セラミック基板と非接
触の状態で保持されてなる請求項１〜５のいずれか１に
記載の半導体製造・検査装置用セラミックヒータ。