JP2001118662A

JP2001118662A - セラミックヒータ

Info

Publication number: JP2001118662A
Application number: JP2000101564A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Ito; 康隆伊藤; Yasuji Hiramatsu; 靖二平松
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2001-04-27
Also published as: US6956186B1; WO2001011919A1; TW556444B; EP1215938A1

Abstract

(57)【要約】【課題】シリコンウエハ等の被加熱物の温度を均一化
することができ、シリコンウエハの破損を防止すること
ができ、また、予定外の温度変化が生じた場合でも、短
時間で設定温度に回復させることができるセラミックヒ
ータを提供すること。【解決手段】セラミック基板の表面または内部に発熱
体が形成されるとともに、このセラミック基板または被
加熱物の温度を測定する測温手段と、前記発熱体に電力
を供給する制御部と、前記測温手段により測定された温
度データを記憶する記憶部と、前記温度データから前記
発熱体に必要な電力を演算する演算部とを備えてなり、
前記発熱体は、少なくとも２以上の回路に分割されてな
り、各回路には異なる電力が供給されるように構成され
ていることを特徴とするセラミックヒータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体産業に
おいて使用される乾燥用、スパッタリング用等のセラミ
ックヒータに関し、特には、温度制御しやすく、加熱面
の温度均一性に優れるセラミックヒータに関する。

【発明の詳細な説明】

【０００２】

【従来の技術】半導体製品は、シリコンウエハ上に感光
性樹脂をエッチングレジストとして形成し、シリコンウ
エハのエッチングを行う工程等を経て製造される。この
感光性樹脂は液状であり、スピンコーターなどを用いて
シリコンウエハ表面に塗布されるのであるが、塗布後に
乾燥させなければならず、塗布したシリコンウエハをヒ
ータ上に載置して加熱することになる。従来、このよう
な用途に使用される金属製のヒータとしては、アルミニ
ウム板の裏面に発熱体を配置したものが採用されてい
る。

【０００３】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
ヒータ板の厚みは、１５ｍｍ程度と厚くしなければなら
ない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨
張により、反り、歪みが発生してしまい、金属板上に載
置したシリコンウエハが破損したり傾いたりしてしまう
からである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くする
と、ヒータの重量が重くなり、また、かさばってしま
う。

【０００４】また、発熱体に印加する電圧や電流量を変
えることにより、加熱温度を制御するのであるが、金属
板が厚いために、電圧や電流量の変化に対してヒータ板
の温度が迅速に追従せず、温度制御しにくいという問題
もあった。

【０００５】そこで、特公平８−８２４７号公報などで
提案されているように、発熱体が形成された窒化物セラ
ミックを使用し、発熱体近傍の温度を測定しながら、温
度制御する技術が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
技術を用いてシリコンウエハを加熱しようとした際、ヒ
ータ表面の温度差に起因する熱衝撃でシリコンウエハが
破損してしまうという問題が発生した。

【０００７】そこで、本発明者らは、シリコンウエハ破
損の原因について鋭意研究した結果、温度制御を行って
いるにも拘わらずシリコンウエハが破損するのは、単一
の温度制御を行っても、加熱面が均一な温度にならず、
シリコンウエハに場所による温度差が生じ、破損してし
まうという事実をつきとめた。また、このような温度の
不均一は、窒化物セラミックや炭化物セラミックなどの
熱伝導率の高いものほど顕著であるという事実も新たに
つきとめた。

【０００８】なお、特開平６−２５２０５５号公報に
は、周縁部の温度よりも中央部の温度の方を高く制御す
る制御技術が、特開昭６３−２１６２８３号公報には、
発熱体回路を分割して制御する技術がそれぞれ提案され
ているが、いずれも予め温度スケジュールを決めておい
てから温度を制御する技術である。しかしながら、現実
のシリコンウエハの加熱では、低温のシリコンウエハを
急に載置する場合のような外乱があり、上記温度スケジ
ュールを予め決めておくような制御技術では予定外の温
度変化があった場合に温度を制御をすることができな
い。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らはさ
らに検討を重ね、発熱体を２以上の回路に分割し、温度
測定の結果に基づいて各回路に異なった電力を投入して
温度制御を行い、加熱を行うことによって、ヒータ板の
シリコンウエハ等を加熱する面（以下、ウエハ加熱面と
いう）の温度差を小さくすることにより、半導体ウエハ
等の被加熱物全体の温度を均一化することができ、シリ
コンウエハの破損を防止し、また、予定外の温度変化が
あっても温度を制御することができることを見い出し、
以下に示す内容を要旨構成とする本発明を完成するに至
った。

【００１０】即ち、第一の本発明のセラミックヒータ
は、セラミック基板の表面または内部に発熱体が形成さ
れるとともに、このセラミック基板または被加熱物の温
度を測定する測温手段と、上記発熱体に電力を供給する
制御部と、上記測温手段により測定された温度データを
記憶する記憶部と、上記温度データから上記発熱体に必
要な電力を演算する演算部とを備えてなり、上記発熱体
は、少なくとも２以上の回路に分割されてなり、各回路
には異なる電力が供給されるように構成されていること
を特徴とするものである。

【００１１】また、第二の本発明のセラミックヒータ
は、セラミック基板の表面または内部に発熱体が形成さ
れるとともに、このセラミック基板または被加熱物の温
度を測定する測温手段と、上記発熱体に電力を供給する
電源と、この電源を制御する制御部と、上記測温手段に
より測定された温度データを記憶する記憶部と、上記温
度データから上記発熱体に必要な電力を演算する演算部
とを備えてなり、上記発熱体は、少なくとも２以上の回
路に分割されてなり、各回路には異なる電力が供給され
るように構成されていることを特徴とするものである。

【００１２】また、第一の本発明のセラミックヒータお
よび第二の本発明のセラミックヒータにおいて、上記測
温手段は、測温素子またはサーモビュアであることが好
ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず、第一の本発明のセラミック
ヒータについて説明する。第一の本発明のセラミックヒ
ータは、セラミック基板の表面または内部に発熱体が形
成されるとともに、このセラミック基板または被加熱物
の温度を測定する測温手段と、上記発熱体に電力を供給
する制御部と、上記測温手段により測定された温度デー
タを記憶する記憶部と、上記温度データから上記発熱体
に必要な電力を演算する演算部とを備えてなり、上記発
熱体は、少なくとも２以上の回路に分割されてなり、各
回路には異なる電力が供給されるように構成されている
ことを特徴とする。

【００１４】上記第一の本発明のセラミックヒータによ
れば、ウエハ加熱面の温度または半導体ウエハ等の被加
熱物の温度の測定結果に基づいて２以上に分割された発
熱体の回路に投入する電力を変えることにより、温度制
御を行うことができるので、ウエハ加熱面の温度を均一
にして、被加熱物全体の温度を均一化することができ、
シリコンウエハの破損を防止することができる。

【００１５】図１（ａ）は、第一の本発明のセラミック
ヒータの一例の概略を示したブロック図であり、（ｂ）
は、その一部を示した部分拡大断面図である。また、図
２は、図１に示したセラミックヒータを構成するヒータ
部分を模式的に示す平面図である。

【００１６】ヒータ板１１は、円板状に形成されてお
り、発熱体１２（１２ｘ、１２ｙ）は、ヒータ板１１の
ウエハ加熱面１１ａの全体の温度が均一になるように加
熱するため、ヒータ板１１の内部に同心円形状のパター
ンに形成されている。また、これら発熱体１２は、互い
に近い二重の同心円同士が１組として、１本の線になる
ように接続され、その両端に入出力の端子となる端子ピ
ン１３がスルーホール１８を介して接続されている。ま
た、端子ピン１３には、ソケット２０が取り付けられ、
このソケット２０は、電源を有する制御部２３に接続さ
れている。また、中央に近い部分には、リフターピン１
６を挿通するための貫通孔１５が形成され、さらに、測
温手段（測温素子）としての熱電対１７を挿入するため
の有底孔１４ａ〜１４ｉが形成されている。

【００１７】また、図１に示したように、このセラミッ
クヒータ１０では、貫通孔１５にリフターピン１６が挿
入され、このリフターピン１６上にシリコンウエハ１９
が載置されるようになっている。また、このリフターピ
ン１６を上下させることにより、シリコンウエハ１９を
図示しない搬送機に渡したり、搬送機からシリコンウエ
ハ１９を受け取ったりすることができるようになってい
る。また、支持ピン５６０（図６参照）でシリコンウエ
ハを支持することによりウエハ加熱面から離間させた状
態で加熱することもできる。離間の距離は、５０〜５０
００μｍが望ましい。

【００１８】また、ヒータ板１１には、底面１１ｂ側か
ら有底孔１４が設けられ、この有底孔１４の底には、測
温手段としての熱電対１７が固定されている。この熱電
対１７は、記憶部２１に接続され、各熱電対１７の温度
を一定時間毎に測定し、そのデータを記憶することがで
きるようになっている。そして、この記憶部２１は、制
御部２３に接続されるとともに、演算部２２に接続さ
れ、記憶部２１に記憶されたデータに基づき、演算部２
２で制御する電圧値等の計算を行い、これに基づき、制
御部２３から各発熱体１２に対して所定の電圧を印加
し、ウエハ加熱面１１ａの温度を均一化することができ
るようになっている。

【００１９】次に、本発明のセラミックヒータ１０の動
作について、説明する。まず、制御部２３を作動させる
ことによりセラミックヒータ１０に電力を投入すると、
ヒータ板１１自体の温度が上がり始めるが、外周部の方
の表面温度がやや低温になる。

【００２０】熱電対１７で測温したデータは、記憶部２
１に一端格納される。次に、この温度データは演算部２
２に送られ、演算部２２において、各測定点における温
度の差または所定温度との差ΔＴを演算し、さらに、ウ
エハ加熱面１１ａの温度の均一化のために必要なデータ
ΔＷを演算する。

【００２１】例えば、発熱体１２ｘと発熱体１２ｙにお
ける温度差ΔＴがあり、発熱体１２ｘの方が低ければ、
ΔＴを０にするような電力データΔＷを演算し、これを
制御部２３に送信して、これに基づいた電力を発熱体１
２ｘに投入して昇温させるのである。

【００２２】電力の計算アルゴリズムについては、ヒー
タ板１１の比熱と加熱域の重量から昇温に必要な電力を
演算する方法が最も簡便であり、これに発熱体パターン
に起因する補正係数を加味してもよい。また、予め、特
定の発熱体パターンについて昇温試験を行い、測温位
置、投入電力、温度の関数を予め求めておき、この関数
から投入電力を演算してもよい。そして、演算部２２で
演算された電力に対応する印加電圧と時間とを制御部２
３に送信し、制御部２３でその値に基づいて各発熱体１
２に電力を投入することになる。即ち、第一の本発明の
セラミックヒータでは、演算部２２があるため、予定外
の温度変化が生じた場合でも、温度の均一化のための電
力を演算でき、実用的な温度制御を実現することができ
る。

【００２３】次に、第一の本発明のセラミックヒータを
構成する各部材等について説明する。このセラミックヒ
ータ１０において、ヒータ板１１の厚さは、０．５〜５
ｍｍが好ましい。０．５ｍｍより薄いと、強度が低下す
るため破損しやすくなり、一方、５ｍｍより厚くなる
と、熱が伝搬しにくくなり、加熱の効率が悪くなる。

【００２４】セラミックヒータ１０を構成するセラミッ
クは、窒化物セラミックまたは炭化物セラミックである
ことが望ましい。窒化物セラミックや炭化物セラミック
は、熱膨張係数が金属よりも小さく、機械的な強度が金
属に比べて格段に高いため、ヒータ板１１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、ヒータ板１１を薄くて軽いものとすることができ
る。さらに、ヒータ板１１の熱伝導率が高く、ヒータ板
自体が薄いため、ヒータ板の表面温度が、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１２の温度を変化させることにより、ヒータ板の表
面温度（ウエハ加熱面の温度）を制御することができる
のである。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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反面、温度分布の不均一を招きやす
く、本発明のような測温手段を用いる必要があるからで
ある。

【００２８】本発明のセラミックヒータ１０において、
ヒータ板１１には、被加熱物を載置するウエハ加熱面１
１ａの反対側（底面）からウエハ加熱面１１ａに向けて
有底孔１４ａ〜１４ｉ（以下、単に、有底孔１４ともい
う）を設けるとともに、有底孔１４の底を発熱体１２よ
りも相対的にウエハ加熱面１１ａに近く形成し、この有
底孔１４に測温手段を設けるとが望ましい（図１参
照）。また、有底孔１４の底とウエハ加熱面１１ａとの
距離Ｌ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（図１（ｂ）参照）。

【００２９】これにより、測温場所が発熱体１２よりも
ウエハ加熱面１１ａに近くなり、より正確なシリコンウ
エハの温度の測定が可能となる。そして、この正確な温
度の測定結果を記憶部２１に記憶し、記憶部２１で記憶
された温度データに基づき、均一加熱のために発熱体１
２に投入する電圧を演算部２２で計算し、この計算結果
に基づき、制御部２３より制御電圧を発熱体１２に印加
するので、ウエハ加熱面の温度を均一化し、シリコンウ
エハ等の被加熱物の全体を均一に加熱することが可能と
なる。

【００３０】有底孔１４の底とウエハ加熱面１１ａとの
距離が０．１ｍｍ未満では、放熱してしまい、ウエハ加
熱面１１ａ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、やはりウエハ加熱面１１ａに温度分布が
形成されてしまうからである。

【００３１】有底孔１４の直径は、０．３ｍｍ〜５ｍｍ
であることが望ましい。これは、大きすぎると放熱性が
大きくなり、また小さすぎると加工性が低下してウエハ
加熱面１１ａとの距離を均等にすることができなくなる
からである。

【００３２】有底孔１４ａ〜１４ｉは、図２に示したよ
うに、ヒータ板１１の中心に対して対称で、かつ、十字
を形成するように配列することが望ましい。これは、ウ
エハ加熱面全体の温度を測定することができるからであ
る。

【００３３】上記測温手段としては、例えば、熱電対、
白金測温抵抗体、サーミスタ等の測温素子が挙げられる
ほか、サーモビュア等の光学的な手段を用いた測温手段
も挙げられる。

【００３４】上記サーモビュアを用いた場合には、セラ
ミック基板表面の温度を測定することができるほか、半
導体ウエハ等の被加熱物表面の温度を直接測定すること
ができるため、被加熱物の温度制御の精度が向上する。
上記サーモビュアを用いた温度制御については、第二の
本発明のセラミックヒータの説明において、詳しく説明
することにする。

【００３５】また、上記熱電対としては、例えば、ＪＩ
Ｓ−Ｃ−１６０２（１９８０）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。

【００３６】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。

【００３７】上記測温素子を用いる場合には、金ろう、
銀ろうなどを使用して、有底孔１４の底に接着してもよ
く、有底孔１４に挿入した後、耐熱性樹脂で封止しても
よく、両者を併用してもよい。上記耐熱性樹脂として
は、例えば、熱硬化性樹脂、特にはエポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂などが挙
げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく、２種
以上を併用してもよい。

【００３８】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。

【００３９】発熱体１２は、図２に示したように、少な
くとも２以上の回路に分割されていることが望ましく、
２〜１０の回路に分割されていることがより望ましい。
回路を分割することにより、各回路に投入する電力を制
御して発熱量を変えることができ、ウエハ加熱面１１ａ
の温度を調整することができるからである。

【００４０】発熱体１２のパターンとしては、図２に示
した同心円のほか、例えば、渦巻き、偏心円、屈曲線な
どが挙げられる。

【００４１】本発明においては、発熱体をヒータ板の表
面（底面）に形成してもよく、発熱体をヒータ板の内部
に埋設してもよい。発熱体をヒータ板１１の表面に形成
する場合には、金属粒子を含む導電ペーストをヒータ板
１１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、ヒータ板１１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。

【００４２】ヒータ板１１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。また、ヒータ板１１
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。

【００４３】また、ヒータ板１１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。また、ヒータ板
１１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。

【００４４】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、ヒータ板１１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、ウエハ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。

【００４５】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、ヒータ板全体に拡散し、被加熱物（シリコンウエ
ハ）を加熱する面の温度分布が均一化され、その結果、
被加熱物の各部分における温度が均一化される。

【００４６】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
ウエハ加熱面に向かって放熱しやすいため、ウエハ加熱
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、ウエハ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。

【００４７】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、ヒータ板１１のウエハ加
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ウエハ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
似した熱分布がウエハ加熱面に発生してしまう。従っ
て、温度分布を考慮すると、断面のアスペクト比は、１
０〜５０００であることが好ましいのである。

【００４８】発熱体をヒータ板１１の表面に形成する場
合は、アスペクト比を１０〜２００、発熱体をヒータ板
１１の内部に形成する場合は、アスペクト比を２００〜
５０００とすることが望ましい。

【００４９】発熱体は、ヒータ板１１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、ウエハ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。

【００５０】本発明の発熱体をヒータ板１１の内部に偏
芯して形成する場合の位置は、ヒータ板１１のウエハ加
熱面１１ａに対向する底面１１ｂに近い位置で、ウエハ
加熱面１１ａから底面１１ｂまでの距離に対して５０％
を超え、９９％までの位置とすることが望ましい。５０
％以下であると、ウエハ加熱面に近すぎるため、温度分
布が発生してしまい、逆に、９９％を超えると、ヒータ
板１１自体に反りが発生して、シリコンウエハが破損す
るからである。

【００５１】また、発熱体をヒータ板１１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、ウエハ加熱面の上方から
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。

【００５２】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。

【００５３】上記金属粒子としては、例えば、貴金属
（金、銀、白金、パラジウム）、鉛、タングステン、モ
リブデン、ニッケルなどが好ましい。これらは、単独で
用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの金
属は、比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を
有するからである。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。

【００５４】これら金属粒子または導電性セラミック粒
子の粒径は、０．１〜１００μｍが好ましい。０．１μ
ｍ未満と微細すぎると、酸化されやすく、一方、１００
μｍを超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくな
るからである。

【００５５】上記金属粒子の形状は、球状であっても、
リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場
合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよ
い。上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン
片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属酸化物を
保持しやすくなり、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。

【００５６】導体ペーストに使用される樹脂としては、
例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられ
る。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコ
ールなどが挙げられる。増粘剤としては、セルロースな
どが挙げられる。

【００５７】導体ペーストには、上記したように、金属
粒子に金属酸化物を添加し、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、ヒータ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。

【００５８】金属酸化物を混合することにより、窒化物
セラミックまたは炭化物セラミックと密着性が改善され
る理由は明確ではないが、金属粒子表面や窒化物セラミ
ック、炭化物セラミックの表面は、わずかに酸化されて
酸化膜が形成されており、この酸化膜同士が金属酸化物
を介して焼結して一体化し、金属粒子と窒化物セラミッ
クまたは炭化物セラミックとが密着するのではないかと
考えられる。

【００５９】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素（Ｂ ₂ Ｏ₃ ）、アル
ミナ、イットリアおよびチタニアからなる群から選ばれ
る少なくとも１種が好ましい。

【００６０】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。

【００６１】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）、アルミナ、イットリア、チタニアの割
合は、金属酸化物の全量を１００重量部とした場合、重
量比で、酸化鉛が１〜１０、シリカが１〜３０、酸化ホ
ウ素が５〜５０、酸化亜鉛が２０〜７０、アルミナが１
〜１０、イットリアが１〜５０、チタニアが１〜５０で
あって、その合計が１００重量部を超えない範囲で調整
されていることが望ましい。これらの範囲で、これらの
酸化物の量を調整することにより、特に窒化物セラミッ
クとの密着性を改善することができる。

【００６２】上記金属酸化物の金属粒子に対する添加量
は、０．１重量％以上１０重量％未満が好ましい。ま
た、このような構成の導体ペーストを使用して発熱体を
形成した際の面積抵抗率は、１〜４５ｍΩ／□が好まし
い。

【００６３】面積抵抗率が４５ｍΩ／□を超えると、印
加電圧量に対して発熱量は大きくなりすぎて、ヒータ板
の表面に発熱体を設けたヒータ板１１では、その発熱量
を制御しにくいからである。なお、金属酸化物の添加量
が１０重量％以上であると、面積抵抗率が５０ｍΩ／□
を超えてしまい、発熱量が大きくなりすぎて温度制御が
難しくなり、温度分布の均一性が低下する。

【００６４】発熱体がヒータ板１１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３参
照）３８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の厚さは、０．１〜１０μ
ｍが好ましい。

【００６５】金属被覆層を形成する際に使用される金属
は、非酸化性の金属であれば特に限定されないが、具体
的には、例えば、金、銀、パラジウム、白金、ニッケル
などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２
種以上を併用してもよい。これらのなかでは、ニッケル
が好ましい。

【００６６】発熱体には、電源と接続するための端子が
必要であり、この端子は、半田を介して発熱体に取り付
けるが、ニッケルは、半田の熱拡散を防止するからであ
る。接続端子としては、例えば、コバール製の端子ピン
１３が挙げられる。

【００６７】なお、発熱体をヒータ板１１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。発熱体をヒータ板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。

【００６８】接続端子を接続する場合、半田としては、
銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズなどの合金を使用す
ることができる。なお、半田層の厚さは、０．１〜５０
μｍが好ましい。半田による接続を確保するのに充分な
範囲だからである。

【００６９】次に、第一の本発明のセラミックヒータの
製造方法について説明する。ここでは、ヒータ板の内部
に発熱体が形成されたセラミックヒータ１０（図１〜２
参照）の製造方法について説明する。 (1) ヒータ板の作製工程まず、窒化物セラミックまたは炭化物セラミックの粉末
をバインダ、溶剤等と混合してペーストを調製し、これ
を用いてグリーンシートを作製する。

【００７０】上述したセラミック粉末としては、窒化ア
ルミニウム、炭化ケイ素などを使用することができ、必
要に応じて、イットリア等の焼結助剤を加えてもよい。
また、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。

【００７１】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。

【００７２】次に、得られたグリーンシートに、必要に
応じて、シリコンウエハを支持するためのリフターピン
を挿入する貫通孔となる部分、熱電対などの測温素子を
埋め込むための有底孔となる部分、発熱体を外部の端ピ
ンと接続するためのスルーホールとなる部分等を形成す
る。後述するグリーンシート積層体を形成した後に、上
記加工を行ってもよい。

【００７３】(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上に、金属ペーストまたは導電性セラミ
ックを含む導電性ペーストを印刷する。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。

【００７４】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。

【００７５】(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を、導体
ペーストを印刷したグリーンシートの上下に積層する。
このとき、上側に積層するグリーンシートの数を下側に
積層するグリーンシートの数よりも多くして、発熱体の
形成位置を底面の方向に偏芯させる。具体的には、上側
のグリーンシートの積層数は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。

【００７６】(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。加熱温度
は、１０００〜２０００℃が好ましく、加圧の圧力は、
１×１０⁵ 〜２×１０⁵ Ｐａ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。

【００７７】なお、焼成を行った後に、上記測温素子を
挿入するための有底孔１４を設けてもよい。有底孔１４
は、表面研磨後に、サンドブラストなどをブラスト処理
を行うことにより形成することができる。また、内部の
発熱体と接続するためのスルーホールに端子ピン１３を
接続し、加熱してリフローする。加熱温度は、２００〜
５００℃が好適である。さらに、測温素子としての熱電
対などを銀ろう、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、熱電対１７からの配線を記憶
部２１に接続し、ソケット２０からの配線を制御部２３
に接続することにより、セラミックヒータの製造を終了
する。

【００７８】図３は、本発明のセラミックヒータの他の
一例の概略を示したブロック図である。図３に示したセ
ラミックヒータ３０では、ヒータ板３１の底面３１ｂに
発熱体３２（３２ｘ、３２ｙ）が形成され、発熱体３２
の周囲に金属被覆層３８が形成されている。また、発熱
体３２に金属被覆層３８を介して端子ピン３３が接続、
固定され、端子ピン３３に、ソケット４０が取り付けら
れている。そして、このソケット４０は、電源を有する
制御部４３に接続されており、そのほかは、図２に示し
たセラミックヒータと同様に構成されている。即ち、ヒ
ータ板３１の形状は図１に示したヒータ板１１と同様の
円板形状をなしており、ヒータ板１１に形成された発熱
体３２の平面視したパターン、形成位置、および、有底
孔３４の形状、形成位置は、図２に示したセラミックヒ
ータ１０と同様である。

【００７９】次に、図３に示したセラミックヒータ３０
の動作について説明する。図３に示したセラミックヒー
タ３０の動作は、図１〜２に示したセラミックヒータ１
０と同様であり、熱電対３２ｘ、３２ｙの温度を一定時
間毎に測定して記憶部４１で記憶し、このデータから演
算部４２で制御する電圧値等の計算を行い、これに基づ
き、制御部４３から発熱体３２ｘ、３２ｙに対して所定
の電圧を印加して、セラミックヒータ３０のウエハ加熱
面３１ａ全体の温度を均一化することができるようにな
っている。

【００８０】次に、図３に示したセラミックヒータ３０
の製造方法について説明する。 (1) ヒータ板の作製工程上述した窒化アルミニウムなどの窒化物セラミックまた
は炭化物セラミックの粉末に必要に応じてイットリア等
の焼結助剤やバインダ等を配合してスラリーを調製した
後、このスラリーをスプレードライ等の方法で顆粒状に
し、この顆粒を金型などに入れて加圧することにより板
状などに成形し、生成形体（グリーン）を作製する。

【００８１】次に、生成形体に、必要に応じて、シリコ
ンウエハを支持するためのリフターピンを挿入する貫通
孔３５となる部分や熱電対などの測温素子を埋め込むた
めの有底孔３４となる部分を形成する。

【００８２】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、ヒータ板３１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
孔のないヒータ板３１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
ミックまたは炭化物セラミックでは、１０００〜２５０
０℃である。

【００８３】(2) ヒータ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、発熱体を設けようとする部分に印
刷を行うことにより、導体ペースト層を形成する。発熱
体は、ヒータ板全体を均一な温度にする必要があること
から、図２に示すような同心円状からなるパターンに印
刷することが望ましい。導体ペースト層は、焼成後の発
熱体３２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。

【００８４】(3) 導体ペーストの焼成ヒータ板３１の底面に印刷した導体ペースト層を加熱焼
成して、樹脂、溶剤を除去するとともに、金属粒子を焼
結させ、ヒータ板３１の底面に焼き付け、発熱体３２を
形成する。加熱焼成の温度は、５００〜１０００℃が好
ましい。導体ペースト中に上述した金属酸化物を添加し
ておくと、金属粒子、ヒータ板および金属酸化物が焼結
して一体化するため、発熱体３２とヒータ板３１との密
着性が向上する。

【００８５】(4) 金属被覆層の形成発熱体３２の表面には、金属被覆層を設けることが望ま
しい。金属被覆層は、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。

【００８６】(5) 端子等の取り付け発熱体３２のパターンの端部に電源との接続のための端
子（端子ピン３３）を半田で取り付ける。また、有底孔
３４に銀ろう、金ろうなどで熱電対を固定し、ポリイミ
ド等の耐熱樹脂で封止し、セラミックヒータ３０の製造
を終了する。なお、本発明のセラミックヒータでは、静
電電極を設けて静電チャックとしてもよく、チャップト
ップ導体層を設けてウエハプローバとしてもよい。

【００８７】次に、第二の本発明のセラミックヒータに
ついて説明する。第二の本発明のセラミックヒータは、
セラミック基板の表面または内部に発熱体が形成される
とともに、このセラミック基板または被加熱物の温度を
測定する測温手段と、上記発熱体に電力を供給する電源
と、この電源を制御する制御部と、上記測温手段により
測定された温度データを記憶する記憶部と、上記温度デ
ータから上記発熱体に必要な電力を演算する演算部とを
備えてなり、上記発熱体は、少なくとも２以上の回路に
分割されてなり、各回路には異なる電力が供給されるよ
うに構成されていることを特徴とする。

【００８８】上述した第一の本発明のセラミックヒータ
と同様、第二の本発明のセラミックヒータによれば、ウ
エハ加熱面の温度または被加熱物の温度の測定結果に基
づいて２以上に分割された発熱体の回路に投入する電力
を変えることにより、温度制御を行うことができるの
で、ウエハ加熱面の温度を均一にすることができ、被加
熱物全体の温度を均一化することができ、シリコンウエ
ハの破損を防止することができる。

【００８９】図６は、第二の本発明のセラミックヒータ
の一例の概略を示したブロック図である。図６に示した
セラミックヒータ５０では、ヒータ板５１にシリコンウ
エハ１９をヒータ板５１のウエハ加熱面５１ａから一定
距離離間させて支持するためのリフターピン５６０が形
成されているほか、ヒータ板５１の周辺部分は、図３に
示したセラミックヒータ３０と同様に構成されている。

【００９０】また、このセラミックヒータ５０では、シ
リコンウエハ１９の上方に、シリコンウエハ１９または
被加熱物の表面の温度を測定するためのサーモビュア６
００が設けられ、このサーモビュア６００は、記憶部６
１０に接続され、記憶部６１０は、演算部６２０に接続
されるとともに、記憶部６１に接続されている。さら
に、制御部６３と電源部６３０とは一体化しておらず分
かれて設けられている。記憶部６１は、図３に示したセ
ラミックヒータ３０と同様に、演算部６２と制御部６３
と接続されている。

【００９１】記憶部６１０は、サーモビュア６００から
得られた画像データ等を記憶するとともに、この画像デ
ータを基に演算部６２０で画像処理を行うことにより得
られた温度データを一旦記憶する役割も果している。ま
た、記憶部６１は、測温データを受け取るとともに、そ
の他の制御を行うためのデータを記憶し、演算部６２で
は、測温データ等に基づいて制御のための演算を行う。

【００９２】すなわち、図６に示したセラミックヒータ
では、記憶部が、サーモビュア６００から得られた画像
データを専門に記憶する記憶部６１０と測温データ等の
制御のためのデータを記憶する記憶部６１に分けられて
おり、演算部も、サーモビュア６００から得られた画像
データの演算を専門に行う演算部６２０とヒータの制御
を行うための演算部６２とに分けられている。しかし、
記憶部６１０と記憶部６１とは一つの記憶部に統合され
ていてもよく、演算部６２０と演算部６２とが一つの演
算部に統合されていてもよい。さらに、制御部６３と電
源部６３０とが一体化されていてもよい。

【００９３】次に、図６に示したセラミックヒータ５０
の動作について説明する。このセラミックヒータ５０
は、測温手段としてサーモビュア６００が設けられてお
り、サーモビュア６００は、シリコンウエハ１９または
ヒータ板５１の表面を撮影し、光学的なデータを画像と
ともに記憶部６１０に送信する。記憶部６１０に格納さ
れたデータは、演算部６２０に送られ、演算部６２０に
おいて画像処理される。画像処理は、図７の（ａ）に示
したような工学的に色分けされた画像データを図７
（ｂ）に示したように、複数の画素に区画し、各画素の
色を複数段階に分けて多値化する。

【００９４】このセラミックヒータ５０でも、発熱体の
回路を２以上に分割して制御するため、複数の温度制御
領域が存在する。それぞれの温度制御領域の温度は、図
７（ａ）に示した特定のポイントＡにおける多値化した
値を代表値とするか、または、温度制御領域の各区画に
おける多値化した値を平均してその領域の温度とする等
の処理を行い、各温度制御領域の温度Ｔとする。そし
て、この各温度制御領域の温度は、記憶部６１０に再度
格納される。

【００９５】記憶部６１０に格納された温度領域の温度
データＴは、制御のための記憶部６１に送信され、例え
ば、温度制御領域の温度Ｔと所望温度ｔとの差または各
温度制御領域の温度差ΔＴを演算し、ΔＴを０にするよ
うな電力データΔＷを演算し、これを制御部６３に送信
して、これに基づいた電力を発熱体に投入して昇温さ
せ、ウエハ加熱面または被加熱物の温度を均一になるよ
うに制御するのである。なお、第二の本発明において、
測温手段として、熱電対等の測温素子を用いてもよいこ
とは勿論である。

【００９６】図６に示したセラミックヒータ５０は、図
３に示したセラミックヒータの場合と同様にしてヒータ
板３１を製造した後、ヒータ板３１に加工を施して支持
ピン５６０をヒータ板５１に設置し、図６に示したよう
にサーモビュア等を設置した後、記憶部６１、６１０、
演算部６２、６２０等との配線を行うことにより組み立
てる。

【００９７】図６に示したセラミックヒータ５０におい
ては、測温手段としてサーモビュアを用いているため、
ヒータ板のウエハ加熱面や被加熱物の温度制御を、面温
度制御で行うことができ、測温素子を用いた点温度制御
よりも温度制御の精度を向上させることができる。ま
た、予定外の温度変化が生じた場合でも、直ちに対応し
てもとの温度に回復させることができ、実用的な温度制
御を実現することができる。

【００９８】以上、本発明のセラミックヒータについて
説明したが、セラミック基板の表面または内部に抵抗発
熱体を設けるとともに、セラミック基板の内部に静電電
極を設けることにより、静電チャックとしてもよい。

【００９９】また、セラミック基板の表面または内部に
抵抗発熱体を設けるとともに、セラミック基板の表面に
チャックトップ導体層を設け、一方、セラミック基板の
内部にガード電極やグランド電極を設けることにより、
ウエハプローバとしてもよい。

【０１００】

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。（実施例１）窒化アルミニウム製のセラミックヒータ
（図３参照）の製造 (1) 窒化アルミニウム粉末（平均粒径：１．１μｍ）１
００重量部、イットリア（平均粒径：０．４μｍ）４重
量部、アクリル系バインダ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。

【０１０１】(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。 (3) 加工処理の終った生成形体を１８００℃、圧力：２
×１０⁵ Ｐａでホットプレスし、厚さが３ｍｍの窒化ア
ルミニウム板状体を得た。次に、この板状体から直径２１０ｍｍの円板体を切り出
し、セラミック製の板状体（ヒータ板）３１とした。

【０１０２】この成形体にドリル加工を施し、シリコン
ウエハのリフターピンを挿入する貫通孔３５となる部
分、熱電対を埋め込むための有底孔３４となる部分（直
径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）を形成した。

【０１０３】(4) 上記(3) で得たヒータ板３１に、スク
リーン印刷にて導体ペーストを印刷した。印刷パターン
は、図２に示したような同心円状のパターンとした。導
体ペーストとしては、プリント配線板のスルーホール形
成に使用されている徳力化学研究所製のソルベストＰＳ
６０３Ｄを使用した。この導体ペーストは、銀−鉛ペー
ストであり、銀１００重量部に対して、酸化鉛（５重量
％）、酸化亜鉛（５５重量％）、シリカ（１０重量
％）、酸化ホウ素（２５重量％）およびアルミナ（５重
量％）からなる金属酸化物を７．５重量部含むものであ
った。また、銀粒子は、平均粒径が４．５μｍで、リン
片状のものであった。

【０１０４】(5) 次に、導体ペーストを印刷したヒータ
板３１を７８０℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の
銀、鉛を焼結させるとともにヒータ板３１に焼き付け、
発熱体３２を形成した。銀−鉛の発熱体３２は、厚さが
５μｍ、幅２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□で
あった。

【０１０５】(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
たヒータ板３１を浸漬し、銀−鉛の発熱体３２の表面に
厚さ１μｍの金属被覆層（ニッケル層）３８を析出させ
た。

【０１０６】(7) 電源との接続を確保するための端子を
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（田中貴金属製）を印刷して半田層を形成し
た。ついで、半田層の上にコバール製の端子ピン３３を
載置して、４２０℃で加熱タフローし、端子ピン３３を
発熱体３２の表面に取り付けた。

【０１０７】(8) 温度制御のための熱電対を有底孔３４
にはめ込み、セラミック接着剤（東亜合成製アロンセ
ラミック）を埋め込んで固定しセラミックヒータ３０を
得た。

【０１０８】（実施例２）炭化ケイ素製のセラミックヒ
ータの製造平均粒径１．０μｍの炭化ケイ素を使用し、焼結温度を
１９００℃とし、さらに得られたヒータ板の表面を１５
００℃で２時間焼成して表面に厚さ１μｍのＳｉＯ₂ 層
を形成したほかは、実施例１と同様にし、炭化ケイ素製
のセラミックヒータを製造した。

【０１０９】（実施例３）発熱体を内部に有するセラミ
ックヒータ（図１〜２）の製造 (1) 窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製平均粒径：
１．１μｍ）、イットリア（平均粒径：０．４μｍ）４
重量部、アクリルバインダ１１．５重量部、分散剤０．
５重量部および１−ブタノールとエタノールとからなる
アルコール５３重量部を混合したペーストを用い、ドク
ターブレート法により成形を行って、厚さ０．４７ｍｍ
のグリーンシートを得た。

【０１１０】(2) 次に、このグリーンシートを８０℃で
５時間乾燥させた後、パンチングにより直径１．８ｍ
ｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍのシリコンウエハリフター
ピンを挿入する貫通孔１５となる部分、端子ピンと接続
するためのスルーホールとなる部分を設けた。

【０１１１】(3) 平均粒子径１μｍのタングステンカー
バイト粒子１００重量部、アクリル系バインダ３．０重
量部、α−テルピネオール溶媒３．５重量部および分散
剤０．３重量部を混合して導体ペーストＡを調製した。

【０１１２】平均粒子径３μｍのタングステン粒子１０
０重量部、アクリル径バインダ１．９重量部、α−テル
ピネオール溶媒３．７重量部および分散剤０．２重量部
を混合して導体ペーストＢを調製した。この導電性ペー
ストＡをグリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、導
体ペースト層を形成した。印刷パターンは、図２に示し
たような同心円パターンとした。また、端子ピンを接続
するためのスルーホール用の貫通孔に導体ペーストＢを
充填した。上記処理の終わったグリーンシートに、さら
に、タングステンペーストを印刷しないグリーンシート
を上側（ウエハ加熱面）に３７枚、下側に１３枚、１３
０℃、８×１０⁴ Ｐａの圧力で積層した。

【０１１３】(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１．５×１
０⁵ Ｐａで３時間ホットプレスし、厚さ３ｍｍの窒化ア
ルミニウム板状体を得た。これを２３０ｍｍの円板状に
切り出し、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍの発熱体を有
するセラミックヒータとした。

【０１１４】(5) 次に、(4) で得られた板状体を、ダイ
ヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、ＳｉＣ等
によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔１４
（直径：１．２ｍｍ、深さ：２．０ｍｍ）を設けた。

【０１１５】(6) さらに、スルーホール用の貫通孔の一
部をえぐり取って凹部とし、この凹部に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
ル製の端子ピン１３を接続させた。なお、端子ピン１３
の接続は、タングステンの支持体が３点で支持する構造
が望ましい。接続信頼性を確保することができるからで
ある。 (8) 次に、温度制御のための複数の熱電対１７を有底孔
１４に埋め込み、セラミックヒータ１０の製造を完了し
た。

【０１１６】（実施例４）セラミックヒータの温度制御 (1) 電源を有する制御部、記憶部、および演算部を備え
た温調器（オムロン社製Ｅ５ＺＥ）を用意し、実施例１
で製造したセラミックヒータ３０（図３参照）に、端子
ピン１３を介して制御部４３からの配線を接続するとと
もに、熱電対１７からの配線を記憶部４１に接続し、シ
リコンウエハをこのセラミックヒータ３０上に載置し
た。なお、図３には示していないが、セラミックヒータ
３０の有底孔３４ａ〜３４ｃは、図２に示したセラミッ
クヒータ１０における有底孔１４ａ〜１４ｃと同じ位置
に形成されている。また、発熱体３２ａ〜３２ｃも、図
２に示したセラミックヒータ１０における発熱体１２ａ
〜１２ｃと同じ位置に形成されている。

【０１１７】(2) 次に、このセラミックヒータ３０に電
圧を印加して、一旦２００℃まで昇温しておき、さらに
２００℃〜４００℃まで昇温させ、有底孔３４ａ〜３４
ｃに設置された熱電対により温度を測定した。測定結果
を図４に示した。また、発熱体３２ａ、３２ｂ、３２ｃ
に投入した電力（電流値で標記する）のプロファイルを
図５に示した。なお、図４においては、縦軸に温度をと
り、横軸に経過時間をとっており、図５においては、縦
軸に電流値をとり、横軸に時間をとっている。

【０１１８】図４より明らかなように、セラミックヒー
タ３０に電流を流した後、短時間でセラミックヒータの
温度は、均一になっており、その結果、このセラミック
ヒータ３０上に載置したシリコンウエハは、加熱の過程
において、破損せず、均一に加熱された。

【０１１９】また、１４０℃に加熱した後、２５℃のシ
リコンウエハを載置した際の、セラミックヒータ３０の
中央部付近、中間部付近および外周部付近の温度の回復
状況を調べ、図８に示した。また、図８に示した結果よ
り明らかなように、セラミックヒータ３０は、一定の温
度の状態から、低温のシリコンウエハを急に載置して外
乱を発生させても、極めて短時間でセラミックヒータ３
０の温度を元の温度に制御することができる。また、実
施例２、３で得られたセラミックヒータを用いて同様の
温度制御を行ったが、上記の場合と同様に、シリコンウ
エハを均一に加熱することができた。

【０１２０】（実施例５）サーモビュアによる温度制
御 (1) 電源部６３０、制御部６３、記憶部６１および演算
部６２を備えた温調器（オムロン社製Ｅ５ＺＥ）を用
意し、熱電対を挿入する有底孔を形成しない以外は、実
施例１の場合と同様の構成のヒータ板５１（セラミック
ヒータ５０、図６参照）を製造し、端子ピン３３を介し
て制御部６３からの配線を接続するとともに、サーモビ
ュア６００（日本データム社製ＩＲ−１６２０１２−
００１２）からの配線を記憶部６１０と演算部６２０を
兼ねるパーソナルコンピュータ（富士通ＦＭ−Ｖ）に
接続した。

【０１２１】このパーソナルコンピュータには、画像処
理ソフト（コグネックス社製）がインストールされてい
る。この画像処理ソフトは、サーモビュア６００の画面
を１万画素に区画し、この区画した画素の色を０〜９段
階に多値化する。区画内に複数の色が存在する場合は、
平均値を採用する。このように多値化した値から温度制
御領域の平均値を求め、この平均値に対応する色から温
度を決定し、このようにして決定された各温度制御領域
の温度を温調器へ転送するようになっている。

【０１２２】(2) 次に、このセラミックヒータ５０に電
圧を印加して、一旦２００℃まで昇温させた。発熱体３
２ａ、３２ｂ、３２ｃに投入した電力（電流値で標記す
る）のプロファイルを図９に示した。さらに温度測定結
果を図１０に示した。

【０１２３】図１０より明らかなように、セラミックヒ
ータ５０に電流を流した後、短時間でセラミックヒータ
の温度は、均一になっており、その結果、このセラミッ
クヒータ５０上に載置したシリコンウエハは、加熱の過
程において、破損せず、均一に加熱された。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のセラミック
ヒータによれば、ヒータ板のウエハ加熱面の温度を均一
化することにより、シリコンウエハ等の被加熱物の温度
を均一化することができ、シリコンウエハの破損を防止
することができる。また予定外の温度変化が生じた場合
でも、短時間で設定温度に回復するように制御すること
ができるため極めて実用的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、第一の本発明のセラミックヒータの
一例を模式的に示すブロック図であり、（ｂ）は、その
部分拡大断面図である。

【図２】第一の本発明のセラミックヒータのヒータ部分
の一例を模式的に示す平面図である。

【図３】（ａ）は、第一の本発明のセラミックヒータの
他の一例を模式的に示すブロック図である。

【図４】実施例４に係るセラミックヒータの温度プロフ
ァイルを示すグラフである。

【図５】実施例４に係るセラミックヒータの電力（電
流）プロファイルを示すグラフである。

【図６】第二の本発明のセラミックヒータの一例を模式
的に示すブロック図である。

【図７】（ａ）は、図６に示したサーモビュアにより得
られた画像データを示す模式図であり、（ｂ）は、
（ａ）の図を、複数の画素に区画し、各画素の色を複数
段階に分けて多値化した状態を示す模式図である。

【図８】実施例４に係るセラミックヒータ表面に外乱が
発生した際の、セラミックヒータの温度回復の状態を示
したグラフである。

【図９】実施例５に係るセラミックヒータの電力（電
流）プロファイルを示すグラフである。

【図１０】実施例５に係るセラミックヒータの温度プロ
ファイルを示すグラフである。

【符号の説明】

１０、３０、５０セラミックヒータ１１、３１、５１ヒータ板１２、３２発熱体１３、３３端子ピン１４、３４有底孔１５、３５貫通孔１９シリコンウエハ１１ａ、３１ａ、５１ａウエハ加熱面１１ｂ、３１ｂ、５１ｂ底面１６リフターピン１７、３７熱電対１８スルーホール２１、４１、６１、６１０記憶部２２、４２、６２、６２０演算部２３、４３、６３制御部５６０支持ピン６００サーモビュア６３０電源部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K034 AA02 AA15 AA21 AA22 AA34 AA37 BB06 BB14 BC04 BC12 BC17 CA02 CA15 CA26 DA04 DA08 EA13 HA01 HA10 JA01 3K058 AA34 AA86 BA00 BA19 CA05 CA23 CA69 CA70 CB22 CB23 CB26 CE02 CE04 CE13 CE19 CE26 3K092 PP09 PP20 QA05 QB02 QB08 QB09 QB31 QB44 QB45 QB47 QB74 QB76 QC38 QC42 QC52 QC55 RF03 RF11 RF19 RF22 RF27 UA05 UA17 UA18 UC07 VV22 VV34 5F031 CA02 HA33 HA37 JA46 MA23 MA29 PA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板の表面または内部に発熱
体が形成されるとともに、このセラミック基板または被
加熱物の温度を測定する測温手段と、前記発熱体に電力
を供給する制御部と、前記測温手段により測定された温
度データを記憶する記憶部と、前記温度データから前記
発熱体に必要な電力を演算する演算部とを備えてなり、
前記発熱体は、少なくとも２以上の回路に分割されてな
り、各回路には異なる電力が供給されるように構成され
ていることを特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】セラミック基板の表面または内部に発熱
体が形成されるとともに、このセラミック基板または被
加熱物の温度を測定する測温手段と、前記発熱体に電力
を供給する電源と、この電源を制御する制御部と、前記
測温手段により測定された温度データを記憶する記憶部
と、前記温度データから前記発熱体に必要な電力を演算
する演算部とを備えてなり、前記発熱体は、少なくとも
２以上の回路に分割されてなり、各回路には異なる電力
が供給されるように構成されていることを特徴とするセ
ラミックヒータ。
【請求項３】前記測温手段は、測温素子である請求項
１または２に記載のセラミックヒータ。
【請求項４】前記測温手段は、サーモビュアである請
求項１または２に記載のセラミックヒータ。