JP2002334820A - Ceramic heater for heating semiconductor wafer or liquid crystal substrate - Google Patents
Ceramic heater for heating semiconductor wafer or liquid crystal substrateInfo
- Publication number
- JP2002334820A JP2002334820A JP2002040736A JP2002040736A JP2002334820A JP 2002334820 A JP2002334820 A JP 2002334820A JP 2002040736 A JP2002040736 A JP 2002040736A JP 2002040736 A JP2002040736 A JP 2002040736A JP 2002334820 A JP2002334820 A JP 2002334820A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating
- ceramic
- hole
- semiconductor wafer
- ceramic substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体産業に
おいて、乾燥、スパッタリング等に用いるセラミックヒ
ータに関し、特には、半導体または液晶基板の製造、検
査装置用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 for drying, sputtering, etc., mainly in the semiconductor industry, and more particularly, to a ceramic heater for manufacturing or inspecting semiconductor or liquid crystal substrates.
【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】通常、この種類のセラミックヒータには、
図7に示すように、セラミック基板41の内部に抵抗発
熱体42が形成されるとともに、リフターピンを挿通す
るための貫通孔45が形成されている。該リフターピン
を貫通孔45に挿通させ、上下動させることにより、比
較的に容易に、半導体ウエハ等を前工程から受け入れ、
また、半導体ウエハ等を後工程へ搬送することができる
からである。なお、44は、熱電対等の測温素子を埋設
するための有底孔44であり、43は、抵抗発熱体42
を電源と接続するための外部端子である。Usually, ceramic heaters of this type include:
As shown in FIG. 7, a resistance heating element 42 is formed inside a ceramic substrate 41, and a through hole 45 for inserting a lifter pin is formed. By inserting the lifter pins into the through holes 45 and moving the lifters up and down, the semiconductor wafers and the like are relatively easily received from the previous process,
Further, a semiconductor wafer or the like can be transferred to a subsequent process. Reference numeral 44 denotes a bottomed hole 44 for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple, and 43 denotes a resistance heating element 42.
Is an external terminal for connecting to a power supply.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな貫通孔45を有するセラミックヒータ40を用いて
半導体ウエハ、液晶基板等の被加熱物を加熱した際、こ
の貫通孔45の近傍が局部的に低温となる、いわゆるク
ーリングスポットが発生し、これに起因して、この部分
で半導体ウエハ、液晶基板等の温度が低下し、半導体ウ
エハ、液晶基板等を均一に加熱することは困難となると
いう問題が発生した。However, when an object to be heated such as a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate is heated using the ceramic heater 40 having such a through-hole 45, the vicinity of the through-hole 45 is locally localized. A so-called cooling spot, which is low in temperature, causes a problem in that the temperature of the semiconductor wafer, the liquid crystal substrate, etc. decreases in this area, making it difficult to uniformly heat the semiconductor wafer, the liquid crystal substrate, etc. There has occurred.
【0006】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであり、リフターピン用の貫通孔が形成さ
れていても、加熱面の貫通孔部分にクーリングスポット
が発生せず、半導体ウエハ、液晶基板等の被加熱物を均
一に加熱することができるセラミックヒータを提供する
ことを目的とする。The present invention has been made in view of such a conventional problem. Even if a through hole for a lifter pin is formed, a cooling spot does not occur in a through hole portion of a heating surface, and a semiconductor is formed. An object of the present invention is to provide a ceramic heater that can uniformly heat an object to be heated such as a wafer or a liquid crystal substrate.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の半導体ウエハまたは液晶基板加熱用セラミ
ックヒータは、円板形状のセラミック基板の表面または
内部に発熱体が形成され、上記セラミック基板に、リフ
ターピンを挿通するための貫通孔が設けられた半導体ウ
エハまたは液晶基板加熱用セラミックヒータであって、
上記貫通孔は、被加熱物を加熱する加熱面側の直径が、
上記加熱面の反対側(以下、底面側という)の直径より
も大きくなっていることを特徴とするものである。In order to solve the above problems, a ceramic heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate according to the present invention comprises a heating element formed on the surface or inside of a disk-shaped ceramic substrate. A ceramic heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate provided with a through hole for inserting a lifter pin into a substrate,
The diameter of the through-hole on the heating surface side for heating the object to be heated,
The diameter is larger than the diameter on the opposite side (hereinafter, referred to as the bottom side) of the heating surface.
【0008】リフターピンを挿通するための貫通孔が設
けられた半導体ウエハまたは液晶基板加熱用セラミック
ヒータでは、通常、貫通孔の側壁が基板部分よりも温度
が低い気体と接触しているため、貫通孔の側壁の周囲で
温度が低下し、加熱面にクーリングスポットが発生す
る。In a ceramic heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate provided with a through hole for inserting a lifter pin, the side wall of the through hole is usually in contact with a gas having a lower temperature than the substrate portion. The temperature decreases around the side wall of the hole, and a cooling spot is generated on the heated surface.
【0009】そして、この半導体ウエハまたは液晶基板
加熱用セラミックヒータに半導体ウエハ、液晶基板等を
載置すると、クーリングスポットでは、このクーリング
スポットにより熱を奪われるため、その部分の温度が低
下し、半導体ウエハ、液晶基板等の温度の均一性が崩れ
てしまう。When a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or the like is placed on the semiconductor wafer or the ceramic heater for heating the liquid crystal substrate, heat is taken away by the cooling spot at the cooling spot, so that the temperature of that portion decreases, and The temperature uniformity of the wafer, the liquid crystal substrate, and the like is lost.
【0010】しかしながら、本発明の半導体ウエハまた
は液晶基板加熱用セラミックヒータによれば、貫通孔の
加熱面側の直径が、上記加熱面の反対側の面の直径より
も大きくなっているため、クーリングスポットが発生す
る部分では、基板を構成する固体が存在せず、空間の占
める割合が大きくなってその熱容量が小さくなる。従っ
て、貫通孔が形成された近傍の半導体ウエハ、液晶基板
等の温度は殆ど低下せず、半導体ウエハ、液晶基板等の
加熱物をより均一に加熱することができる。However, according to the ceramic heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate of the present invention, the diameter of the through-hole on the heating surface side is larger than the diameter of the surface on the opposite side of the heating surface. In the portion where the spot is generated, the solid constituting the substrate does not exist, and the space occupies a large proportion and the heat capacity decreases. Therefore, the temperature of the semiconductor wafer, the liquid crystal substrate and the like near the through hole is hardly reduced, and the heating object such as the semiconductor wafer and the liquid crystal substrate can be more uniformly heated.
【0011】また、加熱面側の直径が底面側の直径より
も大きい貫通孔を形成する際、上記貫通孔を、円柱状部
と加熱面に近づくに従って拡径する拡径部とからなるよ
うに、すなわち、漏斗形状となるように構成すると、漏
斗形状となった部分に、蓄熱した気体が滞留し、クーリ
ングスポット自体が拡大することもなく、半導体ウエ
ハ、液晶基板等の加熱物を、さらに均一に加熱すること
ができる。また、上記形状の貫通孔は、ドリル等を用い
ることにより、比較的容易に形成することができるた
め、効率的に貫通孔を形成することができる。なお、上
記拡径部は、空間を保ったままウエハ等を加熱する。上
記拡径部に充填部材を充填すると、セラミックと充填部
材とが摺動してパーティクルが発生するからである。Further, when forming a through-hole having a diameter on the heating surface side larger than a diameter on the bottom surface side, the through-hole is formed of a columnar portion and an enlarged-diameter portion which increases in diameter as approaching the heating surface. In other words, if it is configured to have a funnel shape, the stored gas stays in the funnel-shaped portion, and the cooling spot itself does not expand, so that the heated object such as a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, etc. can be further uniformized. Can be heated. In addition, the through hole having the above shape can be formed relatively easily by using a drill or the like, so that the through hole can be efficiently formed. The enlarged portion heats the wafer and the like while keeping the space. This is because when the filling member is filled in the enlarged diameter portion, the ceramic and the filling member slide to generate particles.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の半導体ウエハまたは液晶
基板加熱用セラミックヒータは、円板形状のセラミック
基板の表面または内部に発熱体が形成され、上記セラミ
ック基板に、リフターピンを挿通するための貫通孔が設
けられた半導体ウエハまたは液晶基板加熱用セラミック
ヒータであって、上記貫通孔は、被加熱物を加熱する加
熱面側の直径が底面側の直径よりも大きくなっているこ
とを特徴とする。なお、以下の説明においては、半導体
ウエハまたは液晶基板加熱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。本発明で
は、上記貫通孔の加熱面側の直径が、加熱面の反対側の
直径の1.2〜10倍であることが望ましい。加熱面側
の直径が、加熱面の反対側の直径の1.2倍未満である
か、または、10倍を超えると、蓄熱効果が得られない
からである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A ceramic heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate according to the present invention has a heating element formed on the surface or inside of a disk-shaped ceramic substrate, and for inserting a lifter pin through the ceramic substrate. A ceramic heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate provided with a through-hole, wherein the diameter of the through-hole on the heating surface side for heating an object to be heated is larger than the diameter on the bottom surface side. I do. In the following description, the ceramic heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate will be simply referred to as a ceramic heater. In the present invention, the diameter of the through hole on the heating surface side is preferably 1.2 to 10 times the diameter on the opposite side of the heating surface. This is because if the diameter on the heating surface side is less than 1.2 times the diameter on the opposite side of the heating surface or more than 10 times, the heat storage effect cannot be obtained.
【0013】図1は、本発明のセラミックヒータを模式
的に示した平面図であり、図2は、図1のセラミックヒ
ータを模式的に示した部分拡大断面図である。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発熱
体が形成されている。FIG. 1 is a plan view schematically showing a ceramic heater of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing the ceramic heater of FIG. In this ceramic heater, a heating element is formed inside a ceramic substrate.
【0014】このセラミックヒータ10では、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の内部に、同心円状
のパターンからなる発熱体12が形成されている。In this ceramic heater 10, the ceramic substrate 11 is formed in a disk shape, and the heating surface 11 a of the ceramic heater 10 is heated so that the entire temperature thereof is uniform. A heating element 12 having a concentric pattern is formed.
【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の底面には、測
温素子(図示せず)を挿入するための有底孔14が形成
されている。A bottomed hole 14 for inserting a temperature measuring element (not shown) is formed in the bottom surface of the ceramic substrate 11.
【0017】さらに、セラミック基板11の中心付近に
は、リフターピン16を挿通するための貫通孔15が3
個形成されている。この貫通孔15は、図2に示したよ
うに、円柱状部15aと加熱面に近づくに従って拡径す
る拡径部15bとからなり、全体が漏斗の形状をしてお
り、クーリングスポットが発生しやすい部分には基板を
構成する固体が殆ど存在せず、その代わりに、空気等の
気体が存在することとなる。Further, a through hole 15 for inserting a lifter pin 16 is provided near the center of the ceramic substrate 11.
Individually formed. As shown in FIG. 2, the through hole 15 includes a columnar portion 15a and an enlarged diameter portion 15b that increases in diameter as approaching the heating surface. The through hole 15 has a funnel shape as a whole, and a cooling spot is generated. In the easy part, the solid constituting the substrate hardly exists, and instead, a gas such as air exists.
【0018】従って、クーリングスポットが発生し易い
部分の熱容量が小さくなり、この部分の存在に起因し
て、半導体ウエハ39に温度の低下した部分が発生しに
くくなり、また、上記漏斗の形状をしている部分に、空
気等の気体が蓄熱して滞留するため、半導体ウエハ39
を均一に加熱することができる。なお、図2では、貫通
孔15は、加熱面の近傍、具体的には、セラミック基板
の厚さに対するセラミック基板の加熱面から距離の比率
が2/3以下となる位置から、加熱面に近づくに従っ
て、急に拡径している形状を有しているが、貫通孔は、
加熱面の近傍に、蓄熱した空気等の気体を滞留させやす
くさせる点から、底面側の近傍から次第に拡径していく
形状の貫通孔であってもよい。Accordingly, the heat capacity of the portion where the cooling spot is apt to be generated is reduced, and due to the presence of this portion, the portion of the semiconductor wafer 39 where the temperature is lowered is less likely to be generated. Since gas such as air accumulates heat and stays in the portion where
Can be uniformly heated. In FIG. 2, the through-hole 15 approaches the heating surface from the vicinity of the heating surface, specifically, a position where the ratio of the distance from the heating surface of the ceramic substrate to the thickness of the ceramic substrate is 2/3 or less. Has a shape that is suddenly expanding,
A through-hole having a shape that gradually increases in diameter from the vicinity of the bottom surface side may be used in order to make it easier for gas such as stored air to stay in the vicinity of the heating surface.
【0019】このセラミックヒータ10を用いて半導体
ウエハ39を加熱する際、半導体ウエハ39をリフター
ピン16を用いて受け取った後、半導体ウエハ39を加
熱面上に載置し、セラミックヒータに通電して加熱して
もよく、セラミック基板11の加熱面11aからわずか
に突出した状態でリフターピン16を保持することによ
り、このリフターピン16を介し、セラミック基板の加
熱面11aから一定の距離離間した状態で半導体ウエハ
39を支持し、半導体ウエハ39を加熱してもよい。When heating the semiconductor wafer 39 using the ceramic heater 10, the semiconductor wafer 39 is received using the lifter pins 16, and then the semiconductor wafer 39 is placed on a heating surface, and the ceramic heater is energized. By heating the lifter pins 16 in a state where the lifter pins 16 slightly protrude from the heating surface 11 a of the ceramic substrate 11, the lifter pins 16 are held at a certain distance from the heating surface 11 a of the ceramic substrate via the lifter pins 16. The semiconductor wafer 39 may be supported and the semiconductor wafer 39 may be heated.
【0020】特に、半導体ウエハ等を加熱面と接触する
ように載置した際には、通常は、貫通孔付近に存在する
クーリングスポットの影響を受け易いが、本発明では、
上記のように、貫通孔の加熱面側の直径が大きくなって
おり、クーリングスポットが発生しにくいため、従来よ
りも半導体ウエハ等をより均一に加熱することができ
る。In particular, when a semiconductor wafer or the like is placed so as to be in contact with a heating surface, it is usually susceptible to a cooling spot near the through-hole.
As described above, since the diameter of the through-hole on the heating surface side is large and a cooling spot is not easily generated, the semiconductor wafer and the like can be more uniformly heated than before.
【0021】また、本発明のセラミックヒータを用いて
加熱処理等を行う工程の前後においては、この貫通孔1
5にリフターピン16を挿通した後、リフターピン16
を上下動させることにより、比較的に容易に、半導体ウ
エハ等を前工程から受け入れることができ、また、半導
体ウエハ等を後工程へ搬送することができる。Before and after the step of performing a heat treatment or the like using the ceramic heater of the present invention, this through hole 1
After the lifter pin 16 is inserted through the
By moving the semiconductor wafer up and down, the semiconductor wafer and the like can be relatively easily received from the previous process, and the semiconductor wafer and the like can be transferred to the subsequent process.
【0022】また、リフターピン16上で半導体ウエハ
等を支持すると、半導体ウエハ等とセラミック基板とが
摺動しないため、セラミック基板からパーティクルが発
生することがない。When a semiconductor wafer or the like is supported on the lifter pins 16, the semiconductor wafer or the like and the ceramic substrate do not slide, so that no particles are generated from the ceramic substrate.
【0023】また、セラミック基板の表面に、ピン等の
突起構造を有するものを配置することにより、リフター
ピンをセラミック基板の加熱面からわずかに突出した状
態で保持することと同じように、半導体ウエハ等とセラ
ミック基板の加熱面とが離間した状態で半導体ウエハ等
を加熱することが可能である。Further, by arranging a pin or the like having a projection structure on the surface of the ceramic substrate, the lifter pins are held slightly protruding from the heating surface of the ceramic substrate in the same manner as the semiconductor wafer. It is possible to heat a semiconductor wafer or the like in a state in which the heating surface of the ceramic substrate and the like are separated from each other.
【0024】本発明のセラミックヒータにおいて、発熱
体はセラミック基板の内部に形成されていてもよく、セ
ラミック基板の外部に形成されていてもよい。In the ceramic heater of the present invention, the heating element may be formed inside the ceramic substrate, or may be formed outside the ceramic substrate.
【0025】図3は、本発明のセラミックヒータの他の
一例を模式的に示した底面図であり、図4は、図3のセ
ラミックヒータを模式的に示した部分拡大断面図であ
る。なお、このセラミックヒータでは、セラミック基板
の表面に発熱体が形成されている。FIG. 3 is a bottom view schematically showing another example of the ceramic heater of the present invention. FIG. 4 is a partially enlarged sectional view schematically showing the ceramic heater of FIG. In this ceramic heater, a heating element is formed on the surface of the ceramic substrate.
【0026】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の表面に、同心円状のパターンからなる発熱体22
が形成されており、その両端に、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、セラミック基板21の底面には、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。In the ceramic heater 20, the ceramic substrate 21 is formed in a disk shape, and a heating element 22 having a concentric pattern is formed on the surface of the ceramic substrate 21.
Are formed, and external terminals 23 serving as input / output terminals are connected to both ends thereof via a metal coating layer 220. Further, a bottomed hole 24 for inserting a temperature measuring element (not shown) is formed on the bottom surface of the ceramic substrate 21.
【0027】さらに、セラミック基板21の中心付近に
は、リフターピン16を挿通するための貫通孔25が3
個形成されており、この貫通孔25は、セラミックヒー
タ10の場合と同様に、円柱状部25aと拡径部25b
とからなり、クーリングスポットが発生しやすい部分に
は基板を構成する固体が殆ど存在しない。従って、クー
リングスポットが発生しやすい部分の熱容量を大きく低
下させることができ、半導体ウエハ39をより均一に加
熱することができる。Further, a through hole 25 for inserting the lifter pin 16 is provided near the center of the ceramic substrate 21.
The through holes 25 are formed in the same manner as in the case of the ceramic heater 10 and have a cylindrical portion 25a and an enlarged diameter portion 25b.
The solid which forms the substrate hardly exists in the portion where the cooling spot is easily generated. Therefore, the heat capacity of a portion where a cooling spot is easily generated can be greatly reduced, and the semiconductor wafer 39 can be heated more uniformly.
【0028】また、貫通孔25にリフターピン16を挿
通し、上下動させることにより、半導体ウエハ等を搬送
することが可能となり、また、リフターピン16を、セ
ラミック基板21の加熱面21aから突出させることに
より、半導体ウエハ39をセラミック基板21aから離
間させて保持することが可能となる。Further, by inserting the lifter pins 16 through the through holes 25 and moving them up and down, a semiconductor wafer or the like can be carried, and the lifter pins 16 are made to protrude from the heating surface 21 a of the ceramic substrate 21. Thus, the semiconductor wafer 39 can be held apart from the ceramic substrate 21a.
【0029】本発明のセラミックヒータにおいて、上記
貫通孔は、加熱面側の直径が底面側の直径よりも大きく
なっていれば、その形状は特に限定されるものでない
が、上述したように、図2に示すような、円柱状部と拡
径部とにより構成されていることが好ましい。In the ceramic heater of the present invention, the shape of the through-hole is not particularly limited as long as the diameter on the heating surface side is larger than the diameter on the bottom surface side. As shown in FIG. 2, it is preferable to be constituted by a columnar portion and an enlarged diameter portion.
【0030】また、セラミック基板に形成される貫通孔
は、3個以上が好ましい。貫通孔が2個以下であると、
貫通孔に挿通するリフターピンによって、半導体ウエハ
等の被加熱物を安定して支持することが困難となるから
である。なお、貫通孔は、3個以上であれば、特に限定
されるものではないが、本発明の場合であっても、貫通
孔部分にクーリングスポットが発生し易いことには代わ
りがないので、その数は、余り多くない方が好ましく、
例えば、11個以下であることが望ましい。The number of through holes formed in the ceramic substrate is preferably three or more. When there are two or less through holes,
This is because it becomes difficult to stably support an object to be heated such as a semiconductor wafer by the lifter pin inserted into the through hole. The number of through-holes is not particularly limited as long as it is three or more, but even in the case of the present invention, there is no substitute for the fact that a cooling spot is easily generated in the through-hole portion. The number is preferably not too large,
For example, it is desirable that the number is 11 or less.
【0031】上記貫通孔の形成位置も特に限定されるも
のではないが、上記セラミック基板の中心から外縁まで
の距離に対して、上記中心から1/2以上の距離となる
領域に形成されていることが望ましい。より安定して、
半導体ウエハ等を支持することができるからである。ま
た、外周部分の体積は中心部分と比較して大きいため、
中心付近に貫通孔を形成すると、貫通孔を形成すること
により中心部分の熱容量が小さくなり、中心部分で温度
が高くなり易いが、外周部分に貫通孔を形成しても、中
心部分と外周部分との熱容量の差が殆ど発生せず、加熱
面の温度を均一にすることができる。Although the position of the through hole is not particularly limited, the through hole is formed in a region where the distance from the center to the outer edge of the ceramic substrate is 1/2 or more from the center. It is desirable. More stable,
This is because a semiconductor wafer or the like can be supported. Also, since the volume of the outer peripheral part is larger than that of the central part,
When a through hole is formed near the center, the heat capacity of the central portion is reduced by forming the through hole, and the temperature is likely to be high at the central portion. And the temperature of the heating surface can be made uniform.
【0032】また、半導体ウエハ等をより安定に支持す
ることができ、半導体ウエハ等をさらに均一に加熱する
ことができる点から、上記貫通孔は、上記セラミック基
板と同心円の関係となる一つの円周上に、略等間隔に形
成されていることが望ましい。In addition, since the semiconductor wafer and the like can be more stably supported and the semiconductor wafer and the like can be more uniformly heated, the above-mentioned through-hole is formed in one circle concentric with the ceramic substrate. It is desirable to be formed at substantially equal intervals on the circumference.
【0033】なお、セラミック基板に貫通孔が4個以上
形成される場合、1個の貫通孔をセラミック基板の中心
に設けてもよい。リフターピンにより、半導体ウエハ等
をセラミック基板から離間して保持し、加熱する際、半
導体ウエハ等の中心部分の撓みを防止することができ、
その結果、半導体ウエハ等とセラミック基板との距離が
一定となり、半導体ウエハ等を均一に加熱することがで
きる。When four or more through holes are formed in the ceramic substrate, one through hole may be provided at the center of the ceramic substrate. With the lifter pins, the semiconductor wafer or the like can be held apart from the ceramic substrate, and when heated, the bending of the central portion of the semiconductor wafer or the like can be prevented,
As a result, the distance between the semiconductor wafer or the like and the ceramic substrate becomes constant, and the semiconductor wafer or the like can be uniformly heated.
【0034】上記リフターピンにより、半導体ウエハ等
を離間して保持し、加熱する際、貫通孔に挿通されるリ
フターピンがセラミック基板の加熱面から突出する高さ
は、5〜5000μmであること、すなわち、半導体ウ
エハ等をセラミック基板の加熱面から5〜5000μm
離間した状態で保持することが望ましい。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
エハ等の温度が不均一になり、5000μmを超える
と、半導体ウエハ等の温度が上昇しにくくなり、特に、
半導体ウエハ等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、20〜200
μm離間することが更に望ましい。When the semiconductor wafer or the like is separated and held by the lifter pins and heated, the height at which the lifter pins inserted into the through holes project from the heating surface of the ceramic substrate is 5 to 5000 μm. That is, the semiconductor wafer or the like is placed 5 to 5000 μm from the heating surface of the ceramic substrate.
It is desirable to keep them apart. If it is less than 5 μm, the temperature of the semiconductor wafer or the like becomes 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 or the like hardly rises.
This is because the temperature of the outer peripheral portion of the semiconductor wafer or the like becomes low. The heated object and the heating surface of the ceramic substrate
It is more preferable that the distance is 500 μm.
It is even more desirable to be spaced apart by μm.
【0035】上記貫通孔の直径は、1〜100mmであ
ることが望ましく、1〜20mmであることがより望ま
しい。なお、上記貫通孔の直径とは、上記貫通孔が、断
面視台形状のものである場合には、底面と加熱面の真ん
中の位置の直径をいい、貫通孔が、円柱状部と拡径部と
からなる場合には、円柱状部の直径をいうものとする。The diameter of the through hole is preferably 1 to 100 mm, more preferably 1 to 20 mm. When the diameter of the through hole is a trapezoidal shape in cross section, the diameter of the through hole refers to the diameter of the bottom and the center of the heating surface. When it consists of a part, it shall mean the diameter of the columnar part.
【0036】貫通孔の直径が1mm未満の場合、貫通孔
に挿通するリフターピンが細くなりすぎるため、リフタ
ーピン上に半導体ウエハ等を安定して載置することが困
難となり、一方、貫通孔の直径が100mmを超える場
合、貫通孔が大きすぎるため、貫通孔の内部に存在する
気体の影響で加熱面にクーリングスポットが発生しやす
くなり、また、貫通孔が存在する部分と貫通孔が存在し
ない部分とでセラミック基板の一定面積における熱容量
が異なってくるため、加熱面の温度が不均一になり易
く、半導体ウエハ等を均一に加熱することができないお
それがある。If the diameter of the through-hole is less than 1 mm, the lifter pins inserted into the through-hole become too thin, so that it becomes difficult to stably mount a semiconductor wafer or the like on the lifter pins. When the diameter exceeds 100 mm, the through hole is too large, so that a cooling spot is easily generated on the heating surface under the influence of gas present inside the through hole, and the portion where the through hole exists and the through hole do not exist. Since the heat capacity at a certain area of the ceramic substrate differs between the portions, the temperature of the heating surface tends to be non-uniform, and the semiconductor wafer or the like may not be heated uniformly.
【0037】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等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等の
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 a ceramic heater, the larger the diameter of a semiconductor wafer or the like in which bending is likely to occur, so that the configuration of the present invention functions effectively. . The diameter of the ceramic substrate is especially 12 inches (300 mm)
It is desirable that this is the case. This is because it will become the mainstream of next-generation semiconductor wafers and the like.
【0038】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. When the thickness is more than 5 mm, the heat is difficult to propagate, and the heating efficiency tends to decrease. On the other hand, when the thickness is less than 1.5 mm, the heat propagating in the ceramic substrate is not sufficiently diffused, so that the temperature variation on the heating surface is caused. May occur, and the strength of the ceramic substrate may be reduced to cause breakage.
【0039】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.
【0040】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等の温度の測定
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 more accurate measurement of the temperature of the semiconductor wafer or the like becomes possible.
【0041】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.
【0042】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.
【0043】有底孔は、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。It is preferable 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.
【0044】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.
【0045】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.
【0046】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 temperature measuring element may be adhered to the bottom of the bottomed hole using gold brazing, silver brazing, or the like, or may be inserted into the bottomed hole and 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.
【0047】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 brazing material, 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.
【0048】本発明のセラミックヒータを構成するセラ
ミック基板の材料は特に限定されるものではないが、例
えば、窒化物セラミックまたは炭化物セラミックが望ま
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 material of the ceramic substrate constituting the ceramic heater of the present invention is not particularly limited. For example, a nitride ceramic or a carbide ceramic is preferable. Nitride ceramics and carbide ceramics have a smaller 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,
Does not warp or warp due to heating. Therefore, the ceramic substrate can be made thin and light. Further, since the thermal conductivity of the ceramic substrate is high and 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.
【0049】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 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.
【0050】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。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.
【0051】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.
【0052】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 ensured.
【0053】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。The insulating layer is preferably made of an oxide ceramic, 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.
【0054】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 secured, and if the thickness exceeds 1000 μm, the thermal conductivity from the heating element to the ceramic substrate is impaired. 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.
【0055】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。Further, 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.
【0056】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 ceramic substrate has a brightness of 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
Each color is divided into 10 so that the perception of the brightness of the color becomes equal between the brightness of black and the brightness of white, and the symbols are indicated 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.
【0057】発熱体を設ける場合は、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 heating element is provided, it may be formed on the surface (bottom surface) of the ceramic substrate or may be embedded inside the ceramic substrate. When the heating element is formed inside the ceramic substrate, the heating element is desirably 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 heat propagating in the ceramic substrate is not sufficiently diffused because it is too close to the heating surface,
This is because temperature variations occur on the heating surface.
【0058】発熱体をセラミック基板の内部に形成する
場合には、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、発熱体をセラミッ
ク基板の内部に設け、かつ、その発熱体を一部露出させ
てもよい。When the heating element is formed inside the ceramic substrate, a plurality of heating element forming layers may be provided. In this case, it is desirable that the heating elements are formed in some layers so that the patterns of the respective layers complement each other, and when viewed from above the heating surface, the patterns are formed in any regions.
As such a structure, for example, a structure in which the staggered arrangement is provided. The heating element may be provided inside the ceramic substrate, and the heating element may be partially exposed.
【0059】また、セラミック基板の表面に発熱体を設
ける場合は、加熱面は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 heating element is provided on the surface of the ceramic substrate, the heating surface is desirably opposite to the heating element forming surface. This is because the ceramic substrate plays a role of thermal diffusion, so that the temperature uniformity of the heating surface can be improved.
【0060】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 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, which is then baked. A method of sintering metal particles on the surface is preferred. The sintering of the metal is sufficient if the metal particles and the metal particles and the ceramic are fused.
【0061】セラミック基板の内部に発熱体を形成する
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発熱体を形成する場合に
は、この発熱体の厚さは、1〜30μmが好ましく、1
〜10μmがより好ましい。When a heating element is formed inside a ceramic substrate, its thickness is preferably 1 to 50 μm. When a heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, the thickness of the heating element is preferably 1 to 30 μm,
-10 μm is more preferred.
【0062】また、セラミック基板の内部に発熱体を形
成する場合には、発熱体の幅は、5〜20μmが好まし
い。また、セラミック基板の表面に発熱体を形成する場
合には、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 heating element is formed inside the ceramic substrate, the width of the heating element is preferably 5 to 20 μm. When a heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, the width of the heating element is preferably 0.1 to 20 mm,
0.1-5 mm is more preferable.
【0063】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。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、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、発熱体自体の幅を広げる必要
があること、内部に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、発熱体
は、上記した厚みや幅とすることが望ましい。The resistance of the heating element can be varied depending on its width and thickness, but the above range is most practical. The resistance value increases as the resistance value decreases and the resistance value decreases. When the heating element is formed inside the ceramic substrate, both the thickness and the width are larger.However, when the heating element is provided inside, the distance between the heating surface and the heating element becomes shorter, and the uniformity of the surface temperature is improved. It is necessary to increase the width of the heating element itself, and it is not necessary to consider the adhesion to nitride ceramics etc. to provide the heating element inside, so high melting point of tungsten, molybdenum, etc. Metals, carbides such as tungsten and 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 heating element has the above-described thickness and width.
【0064】発熱体の形成位置をこのように設定するこ
とにより、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
エハ等)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 heating element in this way, while the heat generated from the heating element propagates, it diffuses throughout the ceramic substrate and heats the object to be heated (such as a semiconductor wafer). Is uniformed, and as a result, the temperature in each part of the object to be heated is equalized.
【0065】また、本発明のセラミックヒータにおける
発熱体のパターンとしては、図1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
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。The pattern of the heating element in the ceramic heater of the present invention is not limited to the concentric pattern shown in FIG. 1, but may be, for example, a spiral pattern, an eccentric pattern, or a repetitive pattern of bent lines. Etc. can also be used. These may be used in combination. In addition, by making the heating element pattern formed on the outermost periphery into a pattern divided in the circumferential direction, it is possible to perform fine temperature control on the outermost periphery of the ceramic heater, whose temperature tends to decrease, It is possible to suppress temperature variations. Furthermore, the pattern of the 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.
【0066】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(発熱体
の幅/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、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 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 heating element / the thickness of the heating element) is preferably 10 to 5000. By adjusting to this range, the resistance value of the heating element can be increased, and the uniformity of the temperature of the heating surface can be ensured.
【0067】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、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発熱体の中央の直上部分が高温と
なってしまい、結局、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、10〜5000である
ことが好ましいのである。When the thickness of the heating element is constant, if the aspect ratio is smaller than the above range, the amount of heat propagation in the direction of the heating surface of the ceramic substrate becomes small, and the heat distribution approximated to the pattern of the heating element is reduced. On the other hand, if the aspect ratio is too large, the temperature directly above the center of the heating element becomes high, and eventually, a heat distribution approximate to the pattern of the heating element is generated on the heating surface. Therefore, in consideration of the temperature distribution, the aspect ratio of the cross section is preferably 10 to 5000.
【0068】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、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20
0〜5000とすることが望ましい。When the heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, the aspect ratio is 10 to 200. When the heating element is formed inside the ceramic substrate, the aspect ratio is 20.
It is desirable to set it to 0 to 5000.
【0069】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、
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、表面の温度均一性が低下するため、発熱体自体
を偏平にする必要があるからである。The aspect ratio becomes larger when the heating element is formed inside the ceramic substrate.
This is because, when the heating element is provided inside, the distance between the heating surface and the heating element is shortened, and the temperature uniformity of the surface is reduced. Therefore, it is necessary to flatten the heating element.
【0070】また、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。The conductive paste used for forming the heating element is not particularly limited, but may contain metal particles or conductive ceramic for securing conductivity, and may further include a resin, a solvent, and a thickener. And the like are preferred.
【0071】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.
【0072】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.
【0073】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、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。Even if the shape of the metal particles is spherical,
It may be scaly. When these metal particles are used, they may be a mixture of the above-mentioned spheres and the above-mentioned flakes. When the metal particles are scaly, or a mixture of spherical and scaly, it is easy to hold the metal oxide between the metal particles, and the adhesion between the heating element and the nitride ceramic is improved. This is advantageous because it can be ensured and the resistance value can be increased.
【0074】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.
【0075】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、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 preferable that the metal paste is added to the metal particles in the conductor paste, and the heating element is formed by sintering the metal particles and the metal oxide. By sintering the metal oxide together with the metal particles in this manner, the ceramic particles, ie, the nitride ceramic or the carbide ceramic, can be adhered to the metal particles.
【0076】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 surface of the metal particles and the surface 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.
【0077】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,
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.
【0078】これらの酸化物は、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 heating element.
【0079】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.
【0080】また、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 heating element. As the metal foil, nickel foil,
It is desirable to use a stainless steel foil as a heating element by forming a pattern 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.
【0081】また、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、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 heating element is formed is preferably 1 mΩ / □ to 10 Ω / □. When the sheet resistivity is less than 1 mΩ / □, the resistivity is too small and the amount of heat generated is small, so that it becomes difficult to function as a heating element. On the other hand, when the sheet resistivity exceeds 10 Ω / □, the applied voltage On the other hand, the calorific value is too large, and it is difficult to control the calorific value of the ceramic substrate provided with the heating element on the surface of the ceramic substrate. From the viewpoint of controlling the amount of generated heat, the area resistivity of the heating element is more preferably 1 to 50 mΩ / □. However, when the area resistivity is increased, the pattern width (cross-sectional area) can be increased, and the problem of disconnection is less likely to occur. Therefore, in some cases, it is preferable to set the resistance to 50 mΩ / □.
【0082】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、発熱体の表面部分に、金属被覆層(図
4参照)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 heating element is formed on the surface of the ceramic substrate 21, it is desirable that a metal coating layer (see FIG. 4) 220 be formed on the surface of the 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
0.1 to 10 μm is preferred.
【0083】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.
【0084】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。The heating element 12 requires a terminal for connection to a power supply, and this terminal is connected to the heating element 12 via solder.
This is because nickel prevents thermal diffusion of the solder. Examples of the connection terminal include an external terminal 13 made of Kovar.
【0085】なお、発熱体をセラミック基板の内部に形
成する場合には、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。発熱体をセラミック基板11内
部に形成する場合、発熱体の一部が表面に露出していて
もよく、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 heating element is formed inside the ceramic substrate, the surface of the heating element is not oxidized, and thus no coating is required. When the heating element is formed inside the ceramic substrate 11, a part of the heating element may be exposed on the surface, and a through hole for connecting the heating element is provided in the terminal portion, and the terminal is connected to the through hole. , May be fixed.
【0086】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。なお、本発明のセラミックヒータ
は、100〜800℃の温度範囲で使用することができ
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. In addition, the ceramic heater of the present invention can be used in a temperature range of 100 to 800 ° C.
【0087】次に、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。まず、セラミック基板11の内部
に発熱体12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5に基づいて説明する。Next, a method for manufacturing the ceramic heater of the present invention will be described. First, a ceramic heater having a heating element 12 formed inside a ceramic substrate 11 (see FIGS. 1 and 2)
5) will be described with reference to FIG.
【0088】(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 Producing 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 produced using the paste.
【0089】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 ceramic powder such as nitride, aluminum nitride or the like can be used. If necessary, a sintering aid such as yttria, a compound containing Na or Ca, or the like may be added. The binder is preferably at least one selected from an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
【0090】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。Further, as the solvent, at least one selected from α-terpineol and glycol is desirable. A paste obtained by mixing these is shaped into a sheet by a doctor blade method to produce a green sheet. The thickness of the green sheet is preferably 0.1 to 5 mm.
【0091】(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、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 Conductor Paste on Green Sheet A metal paste for forming the heating element 12 or a conductor paste containing conductive ceramic is printed on the green sheet 50 to form a conductor paste layer 120. Then, a conductive paste filling layer 130 for the through hole 13a is formed in the through hole. These conductive pastes contain metal particles or conductive ceramic particles.
【0092】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.
【0093】(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5(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 conductive paste is printed is laminated on and under the green sheet 50 (see FIG. 5A). 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.
【0094】(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) Green Sheet Laminate Firing Step The green sheet laminate is heated and pressed to sinter the green sheet and the internal conductive paste. 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.
【0095】次に、得られた焼結体に、半導体ウエハ3
9を支持するためのリフターピン16を挿通する貫通孔
15を形成する。この際、通常の刃を備えたドリルを用
い、円柱形状の貫通孔を形成した後、円錐形状の凹部を
形成することができる刃を備えたドリルを用いて、加熱
面側から貫通孔部分に加工を施すことにより、円柱状部
15aと拡径部15bとからなる貫通孔15を形成する
ことができる。サンドブラスト処理により、上記形状の
貫通孔を形成することができるほか、縦断面が台形状の
貫通孔を形成することもできる。Next, a semiconductor wafer 3 is placed on the obtained sintered body.
A through-hole 15 is formed through which a lifter pin 16 for supporting 9 is inserted. At this time, using a drill with a normal blade, after forming a cylindrical through hole, using a drill with a blade capable of forming a conical recess, from the heating surface side to the through hole portion By performing the processing, the through hole 15 including the columnar portion 15a and the enlarged diameter portion 15b can be formed. By the sandblasting process, a through hole having the above shape can be formed, and a through hole having a trapezoidal longitudinal section can also be formed.
【0096】なお、貫通孔15は、セラミック基板11
と同心円の関係となる一つの円周上に、略等間隔に形成
することが望ましい。貫通孔15に挿通するリフターピ
ン16が、セラミック基板11上に広く分散し、かつ、
等間隔となるため、半導体ウエハ39をより水平に保つ
ことができるからである。The through-hole 15 is formed in the ceramic substrate 11
It is desirable to form them at substantially equal intervals on one circumference having a concentric circle relationship. Lifter pins 16 inserted into through holes 15 are widely dispersed on ceramic substrate 11 and
This is because the semiconductor wafer 39 can be kept more horizontal because the intervals are equal.
【0097】さらに、セラミック基板に熱電対等の測温
素子を埋め込むための有底孔14を形成する(図5
(b)参照)。その後、発熱体12を外部端子13と接
続するスルーホール13aを露出させるため袋孔13b
を形成する。(図5(c)参照)Further, a bottomed hole 14 for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple is formed in the ceramic substrate (FIG. 5).
(B)). Thereafter, a blind hole 13b is formed to expose a through hole 13a for connecting the heating element 12 to the external terminal 13.
To form (See FIG. 5 (c))
【0098】上述の有底孔および貫通孔を形成する工程
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。The step of forming the bottomed holes and the through holes 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.
【0099】なお、貫通孔および有底孔の形成は、通
常、表面研磨後に行う。この後、内部の発熱体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、200〜50
0℃が好適である。The formation of the through holes and the bottomed holes is usually performed after surface polishing. After that, the external terminal 13 is connected to the through hole 13a for connecting to the internal heating element 12, and is heated and reflowed. Heating temperature is 200-50
0 ° C. is preferred.
【0100】さらに、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し、セラミック
ヒータ10の製造を終了する(図5(d)参照)。Further, 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, and sealed with a heat-resistant resin such as polyimide. The process ends (see FIG. 5D).
【0101】次に、セラミック基板21の底面に発熱体
22が形成されたセラミックヒータ20(図3、4参
照)の製造方法について、図6に基づいて説明する。Next, a method of manufacturing the ceramic heater 20 in which the heating element 22 is formed on the bottom surface of the ceramic substrate 21 (see FIGS. 3 and 4) will be described with reference to FIG.
【0102】(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 Manufacturing Ceramic Substrate The above-described 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.
【0103】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 ° C to 2000 ° C.
【0104】さらに、上述した方法と同様の方法によ
り、半導体ウエハ39を支持するためのリフターピン1
6を挿通する貫通孔25を形成する。貫通孔の形成方法
は、上記した内部に抵抗発熱体を有するセラミックヒー
タの場合と同様である。さらに、セラミック基板に熱電
対などの測温素子を埋め込むための有底孔24を形成す
る。(図6(a)参照)Further, lifter pins 1 for supporting semiconductor wafer 39 are formed in the same manner as described above.
6 are formed. The method of forming the through holes is the same as in the case of the ceramic heater having a resistance heating element inside. Further, a bottomed hole 24 for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple in the ceramic substrate is formed. (See FIG. 6 (a))
【0105】(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、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. The conductor paste is printed on a portion where the heating element 22 is to be provided by screen printing or the like to form a conductor paste layer. The conductor paste layer is desirably formed such that the cross section of the heating element 22 after firing has a rectangular and flat shape.
【0106】(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、発熱体22を形成する(図6(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、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 baked to remove the resin and the solvent, sinter the metal particles, and bake on the bottom surface of the ceramic substrate 21, The heating element 22 is formed (see FIG. 6B). The temperature of the heating and firing is preferably from 500 to 1000C. If the above-mentioned oxide is added to the conductor paste, metal particles,
Since the ceramic substrate and the oxide are sintered and integrated, the adhesion between the heating element 22 and the ceramic substrate 21 is improved.
【0107】(4) 金属被覆層の形成 次に、発熱体22表面に、金属被覆層220を形成する
(図6(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。 (5) 端子等の取り付け 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し、セラミックヒー
タ20の製造を終了する(図6(d)参照)。(4) Formation of Metal Coating Layer Next, a metal coating layer 220 is formed on the surface of the heating element 22 (see FIG. 6C). The metal coating layer 220 can be formed by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, or the like. However, considering mass productivity, electroless plating is optimal. (5) Attachment of terminals etc. Terminals (external terminals 23) for connection to a power supply are attached to the ends of the pattern of the heating element 22 by soldering. In addition, a thermocouple (not shown) is fixed to the bottomed hole 24 with a silver solder, a gold solder, or the like, and sealed with a heat-resistant resin such as polyimide, thereby completing the manufacture of the ceramic heater 20 (see FIG. 6D). ).
【0108】なお、本発明のセラミックヒータは、セラ
ミック基板の内部に、静電電極を設けることにより、静
電チャック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形成することにより、ウエハプ
ローバ用のセラミック基板として使用することができ
る。The ceramic heater of the present invention can be used as an electrostatic chuck by providing an electrostatic electrode inside a ceramic substrate. Further, by forming a chuck top conductor layer on the surface, it can be used as a ceramic substrate for a wafer prober.
【0109】[0109]
【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および図5参照)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 and 5) (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 resin binder Using a paste obtained by mixing 11.5 parts by weight, 0.5 part by weight of a dispersant, and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol, green sheets having a thickness of 0.47 mm were formed by a doctor blade method. 50 were produced.
【0110】(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 is
After drying at 0 ° C. for 5 hours, a portion to be a through hole 13a was provided by punching.
【0111】(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。(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.
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.
【0112】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、発熱体用の導体ペースト層1
20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 is printed on a green sheet by screen printing, and the conductor paste layer 1 for the heating element is printed.
20 were formed. 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.
【0113】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5(a)参照)。Green sheet 50 after the above processing
Further, 37 sheets of green sheets 50 on which no conductor paste was printed were laminated on the upper side (heating surface) and 13 sheets on the lower side, and pressed at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa to form a laminate (FIG. 5). (A)).
【0114】(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 15 M
Hot pressing was performed at Pa for 10 hours to obtain a ceramic plate having a thickness of 4 mm. This was cut out into a 310 mm disk shape to obtain a ceramic plate having a heating element 12 with a thickness of 6 μm and a width of 10 mm inside.
【0115】(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、底面には、
熱電対を挿入するための有底孔14を形成した。さら
に、半導体ウエハ等を運搬等するためのリフターピン1
6(直径:3mm)を挿入するための貫通孔15を3個
形成した(図5(b)参照)。(5) Next, after polishing the ceramic plate obtained in (4) with a diamond grindstone,
A bottomed hole 14 for inserting a thermocouple was formed. Further, a lifter pin 1 for transporting a semiconductor wafer or the like is provided.
6 (diameter: 3 mm) were formed with three through holes 15 (see FIG. 5B).
【0116】貫通孔15は、円柱状部15aの直径が
3.5mm、その長さが2mmであり、拡径部15bの
深さ(長さ)は2mm、拡径部15bの加熱面における
直径は、7mmであった(図2参照)。また、貫通孔1
5は、セラミック基板11と同心円の関係となる直径2
00mmの円周上に、等間隔になるように形成した。In the through hole 15, the diameter of the cylindrical portion 15a is 3.5 mm and its length is 2 mm, the depth (length) of the enlarged diameter portion 15b is 2 mm, and the diameter of the enlarged diameter portion 15b on the heating surface. Was 7 mm (see FIG. 2). Also, the through hole 1
5 is a diameter 2 which is concentric with the ceramic substrate 11.
They were formed on a circumference of 00 mm at equal intervals.
【0117】(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5
(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5(d)参照)。(6) Next, the portion where the through hole 13a is formed is cut out to form a blind hole 13b (FIG. 5).
(See FIG. 5 (c)), and the external terminal 13 made of Kovar was connected to the blind hole 13b by heating and reflowing at 700 ° C. using a gold solder made of Ni—Au (see FIG. 5 (d)).
【0118】(7)温度制御のための熱電対(図示せ
ず)を有底孔14に埋め込んで、本発明のセラミックヒ
ータ10の製造を終了した。(7) A thermocouple (not shown) for temperature control was buried in the bottomed hole 14 to complete the manufacture of the ceramic heater 10 of the present invention.
【0119】(実施例2) セラミックヒータ(図3、4および図6参照)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. 3, 4 and 6) (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.
【0120】(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 put into a mold and molded into a flat plate to obtain a formed product (green).
【0121】(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5mm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310mm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、リフターピン16(直径:3
mm)を挿入する貫通孔25(直径:3.5mm)を3
個と、熱電対を埋め込むための有底孔24とを形成した
(図6(a)参照)。(3) Next, this 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 5 mm. Next, a disk having a diameter of 310 mm was cut out from the plate to obtain a ceramic plate (ceramic substrate 21). The ceramic substrate 21 is drilled and lifter pins 16 (diameter: 3
mm) into which a through hole 25 (diameter: 3.5 mm) is inserted.
And a bottomed hole 24 for embedding a thermocouple (see FIG. 6A).
【0122】貫通孔15は、円柱状部15aの直径が
3.5mm、その長さが3mmであり、拡径部15bの
深さ(長さ)は2mm、拡径部15bの加熱面における
直径は、10mmであった(図4参照)。なお、貫通孔
25は、セラミック基板21と同心円の関係となる直径
40mmの円周上に、等間隔になるように形成した。In the through hole 15, the diameter of the cylindrical portion 15a is 3.5 mm and its length is 3 mm, the depth (length) of the enlarged diameter portion 15b is 2 mm, and the diameter of the enlarged diameter portion 15b on the heating surface. Was 10 mm (see FIG. 4). The through-holes 25 were formed at equal intervals on a circumference having a diameter of 40 mm and a concentric relationship with the ceramic substrate 21.
【0123】(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3に示す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%、Pt
21重量%、SiO21.0重量%、B2O31.2重
量%、ZnO4.1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。(4) Ceramic substrate 2 obtained in (3) above
1, a conductor paste layer was formed by screen printing.
The printing pattern was a concentric pattern shown in FIG. As the conductor paste, Ag 48% by weight, Pt
21 wt%, SiO 2 1.0 wt%, B 2 O 3 1.2 wt%, ZnO4.1 wt%, PbO3.4 wt%, ethyl acetate 3.4 wt%, butyl carbitol 17.9 wt% A composition having the following composition was used. This conductor paste was an Ag-Pt paste, and the silver particles had a mean particle size of 4.5 μm and were scaly. Further, the Pt particles were spherical with an average particle diameter of 0.5 μm.
【0124】(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、発熱体22を形成した(図
6(b)参照)。発熱体22は、厚さが5μm、幅が
2.4mm、面積抵抗率が7.7mΩ/□であった。(5) After forming the conductive 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 a heating element 22 (see FIG. 6B). The heating element 22 had a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and a sheet resistivity of 7.7 mΩ / □.
【0125】(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6(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. 6 (c)).
【0126】(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6(d)参照)(7) Next, a silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) is printed by screen printing on the portion where the external terminal 23 for securing the connection to the power supply is to be attached, and the solder layer (not shown) is printed. 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. 6 (d))
【0127】(8)有底孔24に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、本発明のセラミ
ックヒータ20の製造を終了した。(8) A thermocouple (not shown) for temperature control was sealed in the bottomed hole 24 with polyimide, and the production of the ceramic heater 20 of the present invention was completed.
【0128】(比較例1)セラミックヒータの製造 従来の場合と同様に、セラミック基板にリフターピン
(直径:3.0mm)を挿通する円柱形状の貫通孔(直
径:3.5mm)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。Comparative Example 1 Manufacture of Ceramic Heater Similar to the conventional case, except that a cylindrical through hole (diameter: 3.5 mm) for inserting a lifter pin (diameter: 3.0 mm) was formed in a ceramic substrate. In the same manner as in Example 1, a ceramic heater was manufactured.
【0129】(比較例2)貫通孔に嵌合することができ
るAlN製の栓を貫通孔に嵌め込んだほかは、実施例1
と同様にしてセラミックヒータを製造した。Comparative Example 2 Example 1 was repeated except that a plug made of AlN that could be fitted into the through hole was fitted into the through hole.
A ceramic heater was manufactured in the same manner as described above.
【0130】実施例1、2および比較例1、2に係るセ
ラミックヒータに、リフターピンを介してシリコンウエ
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。なお、リフターピン
は、セラミックヒータの加熱面より、50μm突出して
おり、シリコンウエハのリフターピンで支持されている
部分は、加熱面より50μm離れていた。A silicon wafer was placed on the ceramic heaters according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 via lifter pins, and the temperature was raised to 300 ° C. by energizing, and evaluated by the following method. . The lifter pins protruded 50 μm from the heating surface of the ceramic heater, and the portion of the silicon wafer supported by the lifter pins was 50 μm away from the heating surface.
【0131】評価方法 (1)昇温時の加熱面面内温度均一性 熱電対付きシリコンウエハを載置しながらセラミックヒ
ータを300℃まで45秒で昇温し、昇温過程でのシリ
コンウエハの最高温度と最低温度との差を調べた。その
結果を表1に示す。Evaluation Method (1) Uniformity of Temperature in Heating Surface During Heating The temperature of the ceramic heater was raised to 300 ° C. in 45 seconds while the silicon wafer with the thermocouple was placed thereon, and the silicon wafer was heated in the process of raising the temperature. The difference between the maximum and minimum temperatures was investigated. Table 1 shows the results.
【0132】(2)シリコンウエハのパーティクル数 セラミックヒータを300℃まで昇温した後において、
シリコンウエハに発生していたパーティクル数を測定し
た。その結果を表1に示す。(2) Particle Number of Silicon Wafer After the temperature of the ceramic heater was raised to 300 ° C.,
The number of particles generated on the silicon wafer was measured. Table 1 shows the results.
【0133】[0133]
【表1】 [Table 1]
【0134】表1より明らかなように、実施例に係るセ
ラミックヒータでは、昇温時のシリコンウエハの温度が
均一であった。一方、比較例1に係るセラミックヒータ
は、シリコンウエハの昇温時の温度のばらつきが大き
く、特に、貫通孔が形成された部分に対応する部分で温
度が低下していた。これは、比較例1に係るセラミック
ヒータは、貫通孔が円柱形状で加熱面の近傍で拡径して
いないため、クーリングスポットの部分の熱容量が大き
く、これに起因して、シリコンウエハの貫通孔が形成さ
れた部分に対応する部分で温度が低下してしまったから
であると考えられる。これに対して、実施例のセラミッ
クヒータでは、貫通孔が円柱状と拡径部からなり、加熱
面の近傍で拡径しているため、クーリングスポットが発
生し易い部分の熱容量が小さく、このため、シリコンウ
エハの温度のばらつきが発生しにくかったと考えられ
る。また、比較例2に係るセラミックヒータでは、貫通
孔にAlN製の栓を嵌合しており、クーリングスポット
が発生し易い部分が存在していなかったため、昇温時の
シリコンウエハの温度が均一であった。As is clear from Table 1, in the ceramic heater according to the example, the temperature of the silicon wafer at the time of temperature rise was uniform. On the other hand, in the ceramic heater according to Comparative Example 1, the temperature variation when the temperature of the silicon wafer was raised was large, and the temperature was decreased particularly at the portion corresponding to the portion where the through-hole was formed. This is because the ceramic heater according to Comparative Example 1 has a large heat capacity at the cooling spot portion because the through hole has a cylindrical shape and does not expand in the vicinity of the heating surface. It is considered that the temperature was lowered at a portion corresponding to the portion where was formed. On the other hand, in the ceramic heater of the embodiment, since the through-hole has a columnar shape and an enlarged diameter portion and is enlarged near the heating surface, the heat capacity of a portion where a cooling spot is easily generated is small. It is considered that the temperature of the silicon wafer did not easily vary. Further, in the ceramic heater according to Comparative Example 2, since a plug made of AlN was fitted in the through-hole and there was no portion where a cooling spot was likely to occur, the temperature of the silicon wafer at the time of temperature rise was uniform. there were.
【0135】また、実施例1、2および比較例1に係る
セラミックヒータでは、リフターピンを介してシリコン
ウエハを載置していたため、パーティクルが殆ど発生し
ていなかったが、比較例2に係るセラミックヒータで
は、加熱時にセラミックヒータとAlN製の栓とが摺動
し、シリコンウエハに大量のパーティクルが発生した。In the ceramic heaters according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, almost no particles were generated because the silicon wafer was mounted via the lifter pins. In the heater, the ceramic heater and the plug made of AlN slid during heating, and a large amount of particles were generated on the silicon wafer.
【0136】(実施例3)本実施例3では、加熱面にお
ける拡径部の直径と、円柱状部の直径との比率を変更し
たほかは、実施例1と同様にしてセラミックヒータを製
造した。そして、製造したセラミックヒータに、リフタ
ーピンを介して熱電対付きシリコンウエハを載置し、3
00℃まで加熱し、シリコンウエハの最高温度と最低温
度との差を調べた。その結果を図8に示す。Example 3 In Example 3, a ceramic heater was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the diameter of the enlarged portion on the heating surface to the diameter of the columnar portion was changed. . Then, a silicon wafer with a thermocouple is placed on the manufactured ceramic heater via lifter pins,
The wafer was heated to 00 ° C., and the difference between the maximum temperature and the minimum temperature of the silicon wafer was examined. FIG. 8 shows the result.
【0137】なお、図8において、縦軸のΔTは、シリ
コンウエハにおける最高温度と最低温度との温度差
(℃)を表し、横軸の比率は、セラミックヒータの加熱
面における拡径部の直径と、円柱状部の直径との比(拡
径部の直径/円柱状部の直径)を表す。In FIG. 8, ΔT on the vertical axis represents the temperature difference (° C.) between the maximum temperature and the minimum temperature of the silicon wafer, and the ratio of the horizontal axis represents the diameter of the enlarged portion on the heating surface of the ceramic heater. And the ratio to the diameter of the columnar portion (diameter of the enlarged diameter portion / diameter of the columnar portion).
【0138】図8より明らかなように、拡径部の加熱面
における直径と、円柱状部の直径との比率が1.2未
満、または、10を超えると、シリコンウエハの温度差
ΔTが大きくなってしまう。As is apparent from FIG. 8, when the ratio of the diameter of the enlarged diameter portion on the heating surface to the diameter of the columnar portion is less than 1.2 or more than 10, the temperature difference ΔT of the silicon wafer becomes large. turn into.
【0139】[0139]
【発明の効果】本発明の半導体ウエハまたは液晶基板加
熱用セラミックヒータによれば、セラミック基板に設け
た貫通孔は、被加熱物を加熱する加熱面側の直径が、前
記加熱面の反対側の直径よりも大きくなっているので、
クーリングスポットが発生する部分の気体の占める割合
が大きくなってその熱容量が小さくなる。従って、貫通
孔が形成された近傍の半導体ウエハ、液晶基板等の温度
は殆ど低下せず、半導体ウエハ、液晶基板等の加熱物を
より均一に加熱することができる。According to the ceramic heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate of the present invention, the diameter of the through hole formed in the ceramic substrate on the side of the heating surface for heating the object to be heated is opposite to that of the heating surface. Because it is larger than the diameter,
The proportion of the gas in the portion where the cooling spot occurs is increased, and the heat capacity is reduced. Therefore, the temperature of the semiconductor wafer, the liquid crystal substrate and the like near the through hole is hardly reduced, and the heating object such as the semiconductor wafer and the liquid crystal substrate can be more uniformly heated.
【図1】本発明のセラミックヒータを模式的に示す底面
図である。FIG. 1 is a bottom view schematically showing a ceramic heater of the present invention.
【図2】図1に示したセラミックヒータの部分拡大断面
図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the ceramic heater shown in FIG.
【図3】本発明のセラミックヒータの他の一例を模式的
に示す底面図である。FIG. 3 is a bottom view schematically showing another example of the ceramic heater of the present invention.
【図4】図3に示したセラミックヒータの部分拡大断面
図である。4 is a partially enlarged cross-sectional view of the ceramic heater shown in FIG.
【図5】(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. 5A to 5D are cross-sectional views schematically showing a part of a manufacturing process of the ceramic heater shown in FIG.
【図6】(a)〜(d)は、図3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. 6A to 6D are cross-sectional views schematically showing a part of a manufacturing process of the ceramic heater shown in FIG.
【図7】従来のセラミックヒータの底面図である。FIG. 7 is a bottom view of a conventional ceramic heater.
【図8】実施例3に係るセラミックヒータを用いてシリ
コンウエハを加熱した際の、シリコンウエハの温度差
(ΔT)と、(加熱面における拡径部の直径)/(円柱
状部の直径)との関係を示すグラフである。FIG. 8 shows a temperature difference (ΔT) of a silicon wafer when the silicon wafer is heated using the ceramic heater according to the third embodiment, and ((diameter of enlarged portion on heating surface) / (diameter of columnar portion)). 6 is a graph showing a relationship with the graph.
10、20 セラミックヒータ 11、21 セラミック基板 11a、21a 加熱面 11b、21b 底面 12、22 発熱体 120 導体ペースト層 130 充填層 13、23 外部端子 13a スルーホール 13b 袋孔 14、24 有底孔 15、25 貫通孔 15a、25a 円柱状部 15b、25b 拡径部 16、26 リフターピン 220 金属被覆層 39 半導体ウエハ 50 グリーンシート 10, 20 Ceramic heater 11, 21 Ceramic substrate 11a, 21a Heating surface 11b, 21b Bottom surface 12, 22 Heating element 120 Conductive paste layer 130 Filling layer 13, 23 External terminal 13a Through hole 13b Bag hole 14, 24 Bottom hole 15, 25 through-hole 15a, 25a cylindrical portion 15b, 25b enlarged diameter portion 16, 26 lifter pin 220 metal coating layer 39 semiconductor wafer 50 green sheet
Claims (3)
内部に発熱体が形成され、前記セラミック基板にリフタ
ーピンを挿通するための貫通孔が設けられた半導体ウエ
ハまたは液晶基板加熱用セラミックヒータであって、前
記貫通孔は、被加熱物を加熱する加熱面側の直径が、前
記加熱面の反対側の直径よりも大きくなっていることを
特徴とする半導体ウエハまたは液晶基板加熱用セラミッ
クヒータ。A ceramic heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate, wherein a heating element is formed on the surface or inside of a disk-shaped ceramic substrate, and a through-hole for inserting a lifter pin through the ceramic substrate is provided. The semiconductor heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate, wherein the diameter of the through-hole on the heating surface side for heating the object to be heated is larger than the diameter on the opposite side of the heating surface.
くに従って拡径する拡径部とからなる請求項1に記載の
半導体ウエハまたは液晶基板加熱用セラミックヒータ。2. The ceramic heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate according to claim 1, wherein said through-hole comprises a cylindrical portion and a diameter-enlarging portion whose diameter increases as approaching a heating surface.
加熱面の反対側の直径の1.2〜10倍である請求項1
または2に記載の半導体ウエハまたは液晶基板加熱用セ
ラミックヒータ。3. The diameter of the through hole on the heating surface side is 1.2 to 10 times the diameter on the opposite side of the heating surface.
Or the ceramic heater for heating a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate according to 2.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002040736A JP2002334820A (en) | 2001-02-16 | 2002-02-18 | Ceramic heater for heating semiconductor wafer or liquid crystal substrate |
CNA028027787A CN1473452A (en) | 2001-07-09 | 2002-07-08 | Ceramic heater and ceramic joined article |
KR10-2003-7003473A KR20030072324A (en) | 2001-07-09 | 2002-07-08 | Ceramic heater and ceramic joined article |
US10/363,310 US20050045618A1 (en) | 2001-07-09 | 2002-07-08 | Ceramic heater and ceramic joined article |
EP20020741437 EP1406472A1 (en) | 2001-07-09 | 2002-07-08 | Ceramic heater and ceramic joined article |
PCT/JP2002/006893 WO2003007661A1 (en) | 2001-07-09 | 2002-07-08 | Ceramic heater and ceramic joined article |
TW091115118A TW569643B (en) | 2001-07-09 | 2002-07-09 | Ceramic heater and ceramic joined article |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001-41023 | 2001-02-16 | ||
JP2001041023 | 2001-02-16 | ||
JP2002040736A JP2002334820A (en) | 2001-02-16 | 2002-02-18 | Ceramic heater for heating semiconductor wafer or liquid crystal substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002334820A true JP2002334820A (en) | 2002-11-22 |
Family
ID=26609585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002040736A Pending JP2002334820A (en) | 2001-02-16 | 2002-02-18 | Ceramic heater for heating semiconductor wafer or liquid crystal substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002334820A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004253795A (en) * | 2003-01-30 | 2004-09-09 | Nissha Printing Co Ltd | Heating device |
JP2006128205A (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Kyocera Corp | Wafer supporting member |
JP2007235116A (en) * | 2006-01-31 | 2007-09-13 | Tokyo Electron Ltd | Substrate mounting stage and substrate processing apparatus |
JPWO2021053724A1 (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | ||
KR20220031478A (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-11 | 한국재료연구원 | Silicon nitride sintered body substrate and manufacturing method thereof |
-
2002
- 2002-02-18 JP JP2002040736A patent/JP2002334820A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004253795A (en) * | 2003-01-30 | 2004-09-09 | Nissha Printing Co Ltd | Heating device |
JP4601301B2 (en) * | 2003-01-30 | 2010-12-22 | 日本写真印刷株式会社 | Heating device |
JP2006128205A (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Kyocera Corp | Wafer supporting member |
JP2007235116A (en) * | 2006-01-31 | 2007-09-13 | Tokyo Electron Ltd | Substrate mounting stage and substrate processing apparatus |
JPWO2021053724A1 (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | ||
JP7270049B2 (en) | 2019-09-17 | 2023-05-09 | 株式会社Kokusai Electric | Substrate processing apparatus, susceptor cover, semiconductor device manufacturing method, and substrate processing method |
KR20220031478A (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-11 | 한국재료연구원 | Silicon nitride sintered body substrate and manufacturing method thereof |
KR102459473B1 (en) | 2020-09-04 | 2022-10-26 | 한국재료연구원 | Silicon nitride sintered body substrate and manufacturing method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3381909B2 (en) | Ceramic heater for semiconductor manufacturing and inspection equipment | |
US6888106B2 (en) | Ceramic heater | |
JP2003109730A (en) | Ceramic heater | |
JP3565496B2 (en) | Ceramic heater, electrostatic chuck and wafer prober | |
WO2001011922A1 (en) | Ceramic heater | |
WO2001078455A1 (en) | Ceramic board | |
JP2002170651A (en) | Ceramic heater | |
EP1231820A1 (en) | Ceramic heater | |
JP2003077783A (en) | Ceramic heater for semiconductor manufacturing/ inspecting device and manufacturing method therefor | |
JP2002334820A (en) | Ceramic heater for heating semiconductor wafer or liquid crystal substrate | |
JP2005026585A (en) | Ceramic joined body | |
JP2002334828A (en) | Hot plate unit | |
JP2004303736A (en) | Ceramic heater | |
JP2001085144A (en) | Ceramic heater | |
JP3625046B2 (en) | Ceramic heater for semiconductor manufacturing and inspection equipment | |
JP2002260829A (en) | Hotplate unit | |
JP2002319525A (en) | Ceramic heater for semiconductor manufacturing/ inspecting equipment | |
JP2004253799A (en) | Semiconductor manufacturing/inspecting device | |
JP2006024433A (en) | Ceramic heater | |
JP2002246286A (en) | Ceramic heater | |
JP2002319526A (en) | Ceramic heater for semiconductor manufacturing/ inspecting equipment | |
JP2002305073A (en) | Ceramic heater | |
JP2001332560A (en) | Semiconductor manufacturing and inspecting device | |
JP2001085143A (en) | Ceramic heater | |
JP2002141257A (en) | Ceramic heater for semiconductor manufacturing and inspection apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080819 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090303 |