JP2001135460A - Ceramic heater - Google Patents

Ceramic heater

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JP2001135460A
JP2001135460A JP2000239560A JP2000239560A JP2001135460A JP 2001135460 A JP2001135460 A JP 2001135460A JP 2000239560 A JP2000239560 A JP 2000239560A JP 2000239560 A JP2000239560 A JP 2000239560A JP 2001135460 A JP2001135460 A JP 2001135460A
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JP
Japan
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temperature
heating element
heater
ceramic
heating
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Pending
Application number
JP2000239560A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic heater which can uniformize the temperature on the heating surface of silicon wafer and can prevent the break of the silicon wafer. SOLUTION: This ceramic heater is characterized that a heater is arranged on the surface or the inside of the ceramic substrate, a temperature-measuring element which measures the temperature of this ceramic substrate, a control part which supplies power to the above heater, a memory which stores the temperature data measured by the temperature-measuring element and an operation part which computes necessary power to the heater from the above measured data are provided in the heater, and the above heater is divided into at least two or more circuits, to each of which different power is supplied.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

〔発明の詳細な説明〕[Detailed description of the invention]

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Semiconductor products are manufactured through a process in which a photosensitive resin is formed on a silicon wafer as an etching resist and the silicon wafer is etched. This photosensitive resin is liquid and is applied to the silicon wafer surface using a spin coater, etc., but must be dried after application, and the applied silicon wafer must be placed on a heater and heated. become. Conventionally, as a metal heater used for such an application, a heater in which a heating element is arranged on the back surface of an aluminum plate has been adopted.

【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。
[0003] However, such a metal heater has the following problems.
There were the following problems. First, because it is made of metal,
The thickness of the heater plate must be as thick as about 15 mm. This is because, in a thin metal plate, warping or distortion occurs due to thermal expansion caused by heating, and the silicon wafer placed on the metal plate is damaged or tilted. However, when the thickness of the heater plate is increased, the weight of the heater increases and the heater becomes bulky.

【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。
In addition, the heating temperature is controlled by changing the voltage or current applied to the heating element. However, since the metal plate is thick, the temperature of the heater plate rapidly changes with changes in the voltage or current. There is also a problem that it is difficult to control the temperature without following.

【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。
Therefore, as proposed in Japanese Patent Publication No. 8-8247 and the like, there has been proposed a technique of using a nitride ceramic having a heating element and controlling the temperature while measuring the temperature in the vicinity of the heating element. Have been.

【0006】[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、シ
リコンウエハ上の樹脂硬化物の硬化度が不均一になった
り、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。
However, when attempting to heat a silicon wafer using such a technique, the degree of cure of the cured resin on the silicon wafer becomes non-uniform or the temperature difference on the heater surface is reduced. There has been a problem that the silicon wafer is damaged by the resulting thermal shock.

【0007】そこで、本発明者らは、このようなシリコ
ンウエハ上の樹脂硬化物の硬化度が不均一になったり、
シリコンウエハが破損してしまう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、このよ
うな問題が発生する理由は、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てしまうからであるという事実を
突き止めた。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突き止めた。
Accordingly, the present inventors have found that the degree of curing of the cured resin on the silicon wafer becomes non-uniform,
As a result of diligent research into the cause of silicon wafer breakage, despite the fact that temperature control is being performed, the reason that such a problem occurs is that even with a single temperature control, the heating surface is uniform. The inventors have found out that the temperature is not increased, and a temperature difference occurs depending on the location of the silicon wafer. The inventors have also newly found that such non-uniform temperature is more remarkable in nitride ceramics and carbide ceramics having higher thermal conductivity.

【0008】[0008]

【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、シリコンウ
エハの加熱面(以下、ウエハ加熱面という)の温度差を
小さくすることができ、破損を防止することができるこ
とを見いだし、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。
Accordingly, the present inventors have further studied and divided the heating element into two or more circuits, and applied different electric power to each circuit based on the result of the temperature measurement to obtain the temperature. It has been found that by performing control and heating, it is possible to reduce the temperature difference between the heating surface of the silicon wafer (hereinafter, referred to as a wafer heating surface) and to prevent breakage. The present invention has been completed.

【0009】即ち、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の温度を測定する測温素子
と、前記発熱体に電力を供給する制御部と、前記測温素
子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
算部とを備えてなるセラミックヒータにおいて、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。上記セラミックヒータにおいて、上
記セラミック基板は、窒化物セラミックまたは炭化物セ
ラミックからなることが望ましい。
That is, a ceramic heater according to the present invention has a heating element formed on the surface or inside of a ceramic substrate, a temperature measuring element for measuring the temperature of the ceramic substrate, and a control section for supplying power to the heating element. And a storage unit for storing temperature data measured by the temperature measuring element, and a calculation unit for calculating the power required for the heating element from the temperature data, wherein the heating element is at least It is divided into two or more circuits, and each circuit is configured to be supplied with different power. In the ceramic heater, the ceramic substrate is preferably made of a nitride ceramic or a carbide ceramic.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】次に、本発明のセラミックヒータ
について説明する。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の温度を測定する測温素子
と、上記発熱体に電力を供給する制御部と、上記測温素
子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、上記発熱体が少なくとも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。
Next, a ceramic heater according to the present invention will be described. The ceramic heater according to the present invention has a heating element formed on the surface or inside of the ceramic substrate, a temperature measuring element for measuring the temperature of the ceramic substrate, a control unit for supplying power to the heating element, A storage unit for storing temperature data measured by the element; and a calculation unit for calculating power required for the heating element from the temperature data, wherein the heating element is divided into at least two or more circuits. Each circuit is configured to be supplied with different power.

【0011】上記セラミックヒータによれば、測温結果
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る。
従って、シリコンウエハ上の樹脂硬化物の硬化度を均一
にすることができ、またシリコンウエハの破損を防止す
ることができる。なお、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提案され
ているが、この技術では、演算部を有しないため、急激
に温度変化(外乱)があった場合に、温度を制御できな
くなる。この点、本発明のセラミックヒータでは、急激
な温度変化があっても必要な電力を正確に演算できるた
め、所望の設定温度に制御することができる。
According to the ceramic heater, the temperature can be controlled by changing the power supplied to the circuit of the heating element divided into two or more based on the temperature measurement result. It can be uniform.
Therefore, the degree of curing of the cured resin on the silicon wafer can be made uniform, and the silicon wafer can be prevented from being damaged. Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 63-216283 proposes a technique for controlling a heating element circuit by dividing it. However, this technique does not have an operation unit, so that there is a sudden temperature change (disturbance). In such a case, the temperature cannot be controlled. In this regard, in the ceramic heater of the present invention, the required electric power can be accurately calculated even if there is a sudden temperature change, so that the desired heater temperature can be controlled.

【0012】図1(a)は、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。
FIG. 1A is a block diagram schematically showing an example of a ceramic heater according to the present invention, and FIG. 1B is a partially enlarged sectional view showing a part thereof. Also, FIG.
FIG. 2 is a plan view schematically showing a heater portion constituting the ceramic heater shown in FIG. 1.

【0013】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
温素子としての熱電対17を挿入するための有底孔14
a〜14iが形成されている。
The heater plate 11 is formed in a disk shape, and the heating elements 12 (12x, 12y) are heated so that the entire temperature of the wafer heating surface 11a of the heater plate 11 becomes uniform. It is formed in a concentric pattern inside the plate 11. The heating elements 12 are connected so that double concentric circles close to each other form a single line, and terminal pins 13 serving as input / output terminals are provided at both ends thereof through through holes 18. It is connected. A socket 20 is attached to the terminal pin 13,
The socket 20 is connected to a control unit 23 having a power supply. A lifter pin 1 is located near the center.
6 is formed, and a bottomed hole 14 for inserting a thermocouple 17 as a temperature measuring element is formed.
a to 14i are formed.

【0014】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。
As shown in FIG. 1, in this ceramic heater 10, a lifter pin 16 is inserted into a through hole 15, and a silicon wafer 19 is placed on the lifter pin 16.
Is to be placed. By moving the lifter pins 16 up and down, it is possible to transfer the silicon wafer 19 to a carrier (not shown) or to receive the silicon wafer 19 from the carrier.

【0015】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
温素子としての熱電対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。
Further, a bottomed hole 14 is provided in the heater plate 11 from the bottom surface 11b side, and a thermocouple 17 as a temperature measuring element is fixed to the bottom of the bottomed hole 14. The thermocouple 17 is connected to the storage unit 21 so that the temperature of each thermocouple 17 can be measured at regular time intervals and the data can be stored. The storage unit 21 is connected to the control unit 23 and connected to the calculation unit 22, and based on the data stored in the storage unit 21,
The control section 23 applies a predetermined voltage to each heating element 12 based on the calculation of the voltage value and the like to be controlled in Step 2, and the temperature of the wafer heating surface 11a can be made uniform. ing.

【0016】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。
Next, the operation of the ceramic heater 10 of the present invention will be described. First, when power is applied to the ceramic heater 10 by operating the control unit 23,
Although the temperature of the heater plate 11 itself starts to rise, the surface temperature of the outer peripheral portion becomes slightly lower.

【0017】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。
The data measured by the thermocouple 17 is stored in the storage unit 2
1 is stored once. Next, this temperature data is calculated by the arithmetic unit 2
2, the arithmetic unit 22 calculates a temperature difference ΔT at each measurement point, and further calculates data ΔW necessary for uniformizing the temperature of the wafer heating surface 11a.

【0018】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。
For example, if there is a temperature difference ΔT between the heating element 12x and the heating element 12y, and the heating element 12x is lower,
Power data ΔW that makes ΔT zero is calculated and transmitted to the control unit 23, and the power based on this is generated by the heating element 1
It is thrown into 2x and heated.

【0019】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。
Regarding the algorithm for calculating the power, the simplest method is to calculate the power required for raising the temperature from the specific heat of the heater plate 11 and the weight of the heating area. In addition, a correction coefficient due to the heating element pattern is taken into account. You may. Alternatively, a temperature rise test may be performed on a specific heating element pattern in advance, and a function of the temperature measurement position, the input power, and the temperature may be obtained in advance, and the input power may be calculated from the function. The applied voltage and time corresponding to the power calculated by the calculating unit 22 are stored in the control unit 2.
3 and the control unit 23 controls each heating element 1 based on the value.
2 will be powered.

【0020】次に、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1
0において、ヒータ板11の厚さは、0.5〜5mm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。
Next, each member constituting the ceramic heater of the present invention will be described. This ceramic heater 1
At 0, the thickness of the heater plate 11 is preferably 0.5 to 5 mm. If the thickness is less than 0.5 mm, the strength is reduced and the material is easily damaged. On the other hand, if the thickness is more than 5 mm, heat is difficult to propagate, and the heating efficiency is deteriorated.

【0021】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
面温度を制御することができるのである。
The ceramic constituting the ceramic heater 10 is preferably a nitride ceramic or a carbide ceramic. Nitride ceramics and carbide ceramics have a smaller coefficient of thermal expansion than metals and have much higher mechanical strength than metals. Therefore, even if the thickness of the heater plate 11 is reduced, the ceramics warp or warp due to heating. do not do. Therefore, the heater plate 11 can be made thin and light. Furthermore, since the heat conductivity of the heater plate 11 is high and the heater plate itself is thin, the surface temperature of the heater plate quickly follows the temperature change of the heating element. That is, the surface temperature of the heater plate can be controlled by changing the temperature of the heating element 12 by changing the voltage and the current value.

【0022】上記窒化物セラミックとしては、例えば、
窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタ
ン等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2
種以上を併用してもよい。
As the above-mentioned nitride ceramic, for example,
Examples include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride. These may be used alone or 2
More than one species may be used in combination.

【0023】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, tungsten carbide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

【0024】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素子の形成構造をとる必要があ
るからである。
Of these, aluminum nitride is most preferred. The highest thermal conductivity is 180W / m · K,
This is because, although excellent in temperature followability, the temperature distribution tends to be non-uniform, and it is necessary to adopt a structure for forming a temperature measuring element as in the present invention.

【0025】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の反対側からウエハ加熱面11aに向けて有底孔1
4a〜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
に測温素子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)。
In the ceramic heater 10 of the present invention,
The heater plate 11 has a wafer heating surface 1 on which an object to be heated is placed.
1a from the opposite side to the wafer heating surface 11a.
4a to 14i (hereinafter, also simply referred to as bottomed holes 14), and the bottom of the bottomed holes 14 is formed relatively closer to the wafer heating surface 11a than the heating element 12.
It is desirable to provide a temperature measuring element in the device (see FIG. 1). Also,
The distance L between the bottom of the bottomed hole 14 and the wafer heating surface 11a is:
It is desirable that the thickness be 0.1 mm to 1/2 of the thickness of the ceramic substrate (see FIG. 1B).

【0026】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、シリコンウエハ全体を均一に加熱することが
可能となる。
As a result, the temperature measuring place is closer to the wafer heating surface 11a than the heating element 12, and the temperature of the silicon wafer can be measured more accurately. Then, the accurate temperature measurement result is stored in the storage unit 21, and based on the temperature data stored in the storage unit 21, the heating element 1 is uniformly heated.
The control unit 23 applies a control voltage to the heating element 12 based on the calculation result of the voltage to be supplied to the heating unit 12, so that the entire silicon wafer can be uniformly heated.

【0027】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。
If the distance between the bottom of the bottomed hole 14 and the wafer heating surface 11a is less than 0.1 mm, heat is radiated, and a temperature distribution is formed on the wafer heating surface 11a. This is because the temperature of the heating element is liable to be affected and the temperature cannot be controlled, and a temperature distribution is formed on the wafer heating surface 11a.

【0028】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。
The diameter of the bottomed hole 14 is 0.3 mm to 5 mm.
It is desirable that 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 wafer heating surface 11a cannot be equalized.

【0029】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。
The bottomed holes 14a to 14i are desirably arranged symmetrically with respect to the center of the heater plate 11 so as to form a cross, as shown in FIG. This is because the temperature of the entire wafer heating surface can be measured.

【0030】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。
Examples of the temperature measuring element include 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.

【0031】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。
The size of the junction of the above-mentioned thermocouple is preferably the same as or larger than the diameter of the strand, and 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.

【0032】上記測温素子は、金ろう、銀ろうなどを使
用して、有底孔14の底に接着してもよく、有底孔14
に挿入した後、耐熱性樹脂で封止してもよく、両者を併
用してもよい。上記耐熱性樹脂としては、例えば、熱硬
化性樹脂、特にはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビス
マレイミド−トリアジン樹脂などが挙げられる。これら
の樹脂は、単独で用いてもよく、2種以上を併用しても
よい。
The temperature measuring element may be adhered to the bottom of the bottomed hole 14 using gold brazing, silver brazing, or the like.
And then sealed with a heat-resistant resin, or both 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.

【0033】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 filler, 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.

【0034】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。
The heating element 12 is preferably divided into at least two or more circuits as shown in FIG.
More preferably, the circuit is divided into two to ten circuits.
By dividing the circuit, the amount of heat generated can be changed by controlling the power supplied to each circuit.
Is adjusted.

【0035】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。
As the pattern of the heating element 12, in addition to the concentric circles shown in FIG. 2, for example, a spiral, an eccentric circle, a bent line and the like can be mentioned.

【0036】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。
In the present invention, the heating element may be formed on the surface (bottom surface) of the heater plate, or the heating element may be embedded inside the heater plate. When the heating element is formed on the surface of the heater plate 11, a conductive paste containing metal particles is applied to the surface of the heater plate 11 to form a conductor paste layer having a predetermined pattern. 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.

【0037】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。
When a heating element is formed on the surface of the heater plate 11, the thickness of the heating element is preferably 1 to 30 μm, more preferably 1 to 10 μm. Also, the heater plate 11
When a heating element is formed inside the
50 μm is preferred.

【0038】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。
When a heating element is formed on the surface of the heater plate 11, the width of the heating element is preferably 0.1 to 20 mm, more preferably 0.1 to 5 mm. When a heating element is formed inside the heater plate 11, the width of the heating element is preferably 5 to 20 μm.

【0039】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。
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 heater plate 11, both the thickness and the width are larger. However, when the heating element is provided inside, the distance between the wafer heating surface and the heating element becomes shorter, and the surface temperature becomes lower. Since the uniformity is reduced, it is necessary to increase the width of the heating element itself, and there is no need to consider the adhesion with the nitride ceramic or the like in order to provide the heating element inside,
Refractory metals such as tungsten and molybdenum and carbides such as tungsten and molybdenum can be used.
Since the resistance value can be increased, the thickness itself may be increased for the purpose of preventing disconnection or the like. Therefore, it is desirable that the heating element has the above-described thickness and width.

【0040】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。
By setting the formation position of the heating element in this manner, the heat generated from the heating element is diffused throughout the heater plate as it propagates, and the surface of the object to be heated (the silicon wafer) is heated. The temperature distribution is made uniform, and as a result,
The temperature in each part of the object to be heated is equalized.

【0041】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。
The heating element may have a rectangular or elliptical cross section, but is preferably flat. This is because the flattened surface tends to radiate heat toward the heated surface of the wafer, so that the temperature distribution on the heated surface of the wafer is hardly generated. The aspect ratio of the cross section (width of heating element / thickness of heating element) is 10 to 5000
It is desirable that By adjusting to this range, the resistance value of the heating element can be increased, and the temperature uniformity of the wafer heating surface can be ensured.

【0042】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。
When the thickness of the heating element is constant, if the aspect ratio is smaller than the above range, the amount of heat transmission in the direction of the wafer heating surface of the heater plate 11 becomes small, and the heat distribution approximates the pattern of the heating element. Is generated on the wafer heating surface,
Conversely, if the aspect ratio is too large, the temperature immediately above the center of the heating element becomes high, and eventually, a heat distribution similar to the pattern of the heating element is generated on the wafer heating surface. Therefore, considering the temperature distribution, the aspect ratio of the cross section is 1
It is preferably from 0 to 5000.

【0043】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。
When the heating element is formed on the surface of the heater plate 11, the aspect ratio is 10 to 200. When the heating element is formed inside the heater plate 11, the aspect ratio is 200 to 200.
It is desirable to be 5000.

【0044】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。
When the heating element is formed inside the heater plate 11, the aspect ratio becomes larger. However, when the heating element is provided inside, the distance between the wafer heating surface and the heating element becomes shorter. This is because it is necessary to flatten the heating element itself because the temperature uniformity of the surface is reduced.

【0045】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。
When the heating element of the present invention is formed to be eccentric inside the heater plate 11, the position is close to the bottom surface 11b of the heater plate 11 facing the wafer heating surface 11a, and the bottom surface is positioned from the wafer heating surface 11a. 50% for the distance to 11b
It is desirable that the position be over 100%. 50
%, The temperature distribution is generated because the temperature is too close to the wafer heating surface. Conversely, if it exceeds 99%, the heater plate 11 warps and the silicon wafer is damaged. .

【0046】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。
When the heating element is formed inside the heater plate 11, a plurality of heating element forming layers may be provided. In this case, it is desirable that the heating element is formed in some layer so that the patterns of each layer complement each other, and when viewed from above the wafer heating surface, the pattern is formed in any region. As such a structure, for example, a structure in which the staggered arrangement is provided.

【0047】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 is not particularly limited, but preferably contains not only metal particles or conductive ceramic for ensuring conductivity, but also resin, solvent, thickener and the like.

【0048】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。
As the metal particles, for example, noble metals (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat. Examples of the conductive ceramic include carbides of tungsten and molybdenum. These may be used alone or in combination of two or more.

【0049】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 particle size of these metal particles or conductive ceramic particles is preferably 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.

【0050】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。
The shape of the metal particles may be 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.

【0051】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.

【0052】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。
As described above, it is desirable to add a metal oxide to metal particles in the conductor paste and to make the heating element a sintered body of the metal particles and the metal oxide. By sintering the metal oxide together with the metal particles in this manner, the nitride ceramic or carbide ceramic serving as the heater plate can be brought into close contact with the metal particles.

【0053】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.

【0054】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 23 )、アル
ミナ、イットリアおよびチタニアからなる群から選ばれ
る少なくとも1種が好ましい。
As the metal oxide, for example, oxidized
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B Two OThree ), Al
Selected from the group consisting of Mina, Yttria and Titania
At least one is preferred.

【0055】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.

【0056】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素(B23 )、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。
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.

【0057】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。
The amount of the metal oxide added to the metal particles is preferably 0.1% by weight or more and less than 10% by weight. The area resistivity when the heating element is formed using the conductor paste having such a configuration is preferably from 1 to 45 mΩ / □.

【0058】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。
If the area resistivity exceeds 45 mΩ / □, the amount of heat generated becomes too large with respect to the applied voltage, and it is difficult to control the amount of heat generated in the heater plate 11 having a heating element on the surface of the heater plate. Because. When the addition amount of the metal oxide is 10% by weight or more, the sheet resistivity is 50 mΩ / □.
, And the amount of heat generated becomes too large to make temperature control difficult, and the uniformity of the temperature distribution decreases.

【0059】発熱体がヒータ板31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38の厚さは、0.1〜1
0μmが好ましい。
When the heating element is formed on the surface of the heater plate 31, it is desirable that a metal coating layer (see FIG. 3) 38 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 38 to be formed is 0.1 to 1
0 μm is preferred.

【0060】金属被覆層38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 38 is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing metal.
Specifically, for example, gold, silver, palladium, platinum, nickel and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, nickel is preferred.

【0061】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。
The heating element requires a terminal for connection to a power source, and this terminal is attached to the heating element via solder. Nickel prevents heat diffusion of the solder. As the connection terminal, for example, a terminal pin 13 made of Kovar is used.

【0062】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。
When the heating element is formed inside the heater plate 11, no coating is required since the heating element surface is not oxidized. When the heating element is formed inside the heater plate 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.

【0063】接続端子を接続する場合、半田としては、
銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズなどの合金を使用す
ることができる。なお、半田層の厚さは、0.1〜50
μmが好ましい。半田による接続を確保するのに充分な
範囲だからである。
When connecting the connection terminals, 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.

【0064】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。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。
Next, a method of manufacturing the ceramic heater of the present invention will be described. Here, a ceramic heater 10 having a heating element formed inside a heater plate (see FIGS. 1 and 2)
A method of manufacturing the device will be described. (1) Heater plate manufacturing process First, a powder of a nitride ceramic or a carbide ceramic is mixed with a binder, a solvent, or the like to prepare a paste, and a green sheet is manufactured using the paste.

【0065】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。
As the above-mentioned ceramic powder, aluminum nitride, silicon carbide and the like can be used. If necessary, a sintering aid such as yttria may be added.
The binder is preferably at least one selected from an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.

【0066】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, the solvent is preferably at least one selected from α-terpineol and glycol. 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.

【0067】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。
Next, if necessary, a portion serving as a through hole for inserting a lifter pin for supporting a silicon wafer and a bottomed hole for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple in the obtained green sheet. , A portion serving as a through hole for connecting the heating element to an external end pin, and the like. The above processing may be performed after forming a green sheet laminate described later.

【0068】(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。
(2) Step of Printing Conductive Paste on Green Sheet A conductive paste containing a metal paste or a conductive ceramic is printed on the green sheet. These conductive pastes contain metal particles or conductive ceramic particles.

【0069】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.

【0070】(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。
(3) Green Sheet Laminating Step Green sheets on which the conductor paste has not been printed are laminated above and below the green sheets on which the conductor paste has been printed.
At this time, the number of green sheets stacked on the upper side is made larger than the number of green sheets stacked on the lower side, and the formation position of the heating element is eccentric toward the bottom. 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.

【0071】(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、
10〜20MPaが好ましい。加熱は、不活性ガス雰囲
気中で行う。不活性ガスとしては、例えば、アルゴン、
窒素などを使用することができる。
(4) Step of firing green sheet laminate The green sheet laminate is heated and pressed to sinter the green sheet and the internal conductive paste. The heating temperature is preferably from 1000 to 2000 ° C.,
10-20 MPa is preferable. Heating is performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, for example, argon,
Nitrogen or the like can be used.

【0072】なお、焼成を行った後に、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、200〜50
0℃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2
1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。
After firing, a bottomed hole 14 for inserting a temperature measuring element may be provided. The bottomed hole 14 is
After the surface is polished, it can be formed by performing blast treatment such as sand blasting. In addition, the terminal pins 13 are connected to through holes for connecting to the internal heating elements, and are heated and reflowed. Heating temperature is 200-50
0 ° C. is preferred. Further, a thermocouple or the like as a temperature measuring element is attached with a silver solder, a gold solder, or the like, sealed with a heat-resistant resin such as polyimide, and the wiring from the thermocouple 17 is stored in the storage unit 2.
1 and the wiring from the socket 20 is connected to the control unit 23, thereby completing the manufacture of the ceramic heater.

【0073】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。
FIG. 3 is a block diagram schematically showing another example of the ceramic heater of the present invention. In the ceramic heater 30 shown in FIG. 3, a heating element 32 (32x, 32y) is formed on the bottom surface 31b of the heater plate 31, and the heating element 32
Is formed around the metal cover layer 38. Further, the terminal pins 33 are connected to the heating element 32 via the metal coating layer 38,
The socket 40 is fixed and the socket 40 is attached to the terminal pin 33. The socket 40 is connected to a control unit 43 having a power supply, and is otherwise configured in the same manner as the ceramic heater shown in FIG. That is, the shape of the heater plate 31 is a disk shape similar to the heater plate 11 shown in FIG. 1, and the pattern, the formation position, and the bottomed shape of the heating element 32 formed on the heater plate 11 in plan view. The shape and position of the hole 34 are the same as those of the ceramic heater 10 shown in FIG.

【0074】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。
Next, the ceramic heater 30 shown in FIG.
The operation of will be described. The operation of the ceramic heater 30 shown in FIG.
0, the temperatures of the thermocouples 32x and 32y are measured at fixed time intervals, stored in the storage unit 41, and a voltage value and the like controlled by the calculation unit 42 are calculated from the data. By applying a predetermined voltage to the heating elements 32x and 32y from the section 43, the temperature of the entire wafer heating surface 31a of the ceramic heater 30 can be made uniform.

【0075】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。
Next, the ceramic heater 30 shown in FIG.
A method of manufacturing the device will be described. (1) Heater plate manufacturing process After preparing a slurry by blending a sintering aid such as yttria or a binder as necessary with a powder of a nitride ceramic or a carbide ceramic such as aluminum nitride as described above, Granules are formed by a method such as spray-drying, and the granules are placed in a mold or the like and pressed to be formed into a plate shape or the like, thereby producing a green body (green).

【0076】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。
Next, as necessary, a portion serving as a through hole 35 for inserting a lifter pin for supporting a silicon wafer and a bottomed hole 34 for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple are formed in the formed body. Is formed.

【0077】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。
Next, the formed body is heated, fired and sintered to produce a ceramic plate. Thereafter, the heater plate 31 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 baking while applying pressure, it is possible to manufacture a heater plate 31 having no pores. Heating and sintering may be performed at a sintering temperature or higher, but in the case of a nitride ceramic or a carbide ceramic, 1000 to 250
0 ° C.

【0078】(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。
(2) Step of Printing Conductor Paste on Heater Plate The conductor paste is generally a highly viscous fluid composed of metal particles, resin and solvent. The conductor paste is printed on a portion where the heating element is to be provided by screen printing or the like to form a conductor paste layer. Since the heating element needs to have a uniform temperature over the entire heater plate, it is desirable to print the pattern in a concentric pattern as shown in FIG. The conductor paste layer is desirably formed so that the cross section of the heating element 32 after firing has a rectangular and flat shape.

【0079】(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
(32x、32y)を形成する。加熱焼成の温度は、5
00〜1000℃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。
(3) Firing of Conductive Paste The conductive paste layer printed on the bottom surface of the heater plate 31 is heated and fired to remove the resin and the solvent, sinter the metal particles, and baked on the bottom surface of the heater plate 31. Heating element 32
(32x, 32y) are formed. The temperature of heating and firing is 5
00-1000 ° C is preferred. If the above-mentioned metal oxide is added to the conductor paste, the metal particles, the heater plate and the metal oxide are sintered and integrated, so that the heating element 32
And the heater plate 31 have improved adhesion.

【0080】(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。
(4) Formation of Metal Coating Layer It is desirable to provide a metal coating layer on the surface of the heating element 32. The metal coating layer can be formed by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, or the like, but in consideration of mass productivity, electroless plating is optimal.

【0081】(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。
(5) Attachment of Terminals and the like Terminals (terminal pins 33) for connection to a power supply are attached to the end of the pattern of the heating element 32 by soldering. Further, a thermocouple is fixed to the bottomed hole 34 with a silver solder, a gold solder, or the like, and the thermocouple is sealed with a heat-resistant resin such as polyimide. In the ceramic heater of the present invention, an electrostatic chuck may be provided by providing an electrostatic electrode, or a wafer prober may be provided by providing a chaptop conductor layer.

【0082】[0082]

【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。
The present invention will be described in more detail below. Example 1 Production of Aluminum Nitride Ceramic Heater (See FIG. 3) (1) Aluminum Nitride Powder (Average Particle Size: 1.1 μm) 1
A composition comprising 00 parts by weight, 4 parts by weight of yttria (average particle size: 0.4 μm), 12 parts by weight of an acrylic binder and alcohol was spray-dried to prepare a granular powder.

【0083】(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
0MPa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210
mm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。
(2) Next, this granular powder was put into a mold and molded into a flat plate to obtain a formed product (green). (3) The processed form is processed at 1800 ° C., pressure: 2
Hot pressing was performed at 0 MPa to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. Next, the diameter 210
mm was cut out to obtain a ceramic plate (heater plate) 31.

【0084】この成形体にドリル加工を施し、シリコン
ウエハを支持する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。
Drilling is performed on the formed body to form a through hole 35 for inserting a lifter pin for supporting a silicon wafer and a bottomed hole 34 for embedding a thermocouple (diameter: 1.1 mm, depth: (2 mm).

【0085】(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。
(4) A conductor paste was printed on the heater plate 31 obtained in (3) by screen printing. The printing pattern was a concentric pattern as shown in FIG. As the conductive paste, Solvest PS manufactured by Tokuriki Chemical Laboratory, which is used to form through holes in printed wiring boards
603D was used. This conductor paste is a silver-lead paste, and based on 100 parts by weight of silver, lead oxide (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight), and boron oxide (25% by weight). And 7.5 parts by weight of a metal oxide comprising alumina (5% by weight). The silver particles had a mean particle size of 4.5 μm and were scaly.

【0086】(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。
(5) Next, the heater plate 31 on which the conductive paste is printed is heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductive paste and to bake the heater plate 31 onto the heater plate 31.
A heating element 32 was formed. The silver-lead heating element 32 had a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and a sheet resistivity of 7.7 mΩ / □.

【0087】(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)を析出させた。
(6) An electroless nickel plating bath consisting of an aqueous solution having a concentration of 80 g / l nickel sulfate, 24 g / l sodium hypophosphite, 12 g / l sodium acetate, 8 g / l boric acid, and 6 g / l ammonium chloride was used. The heater plate 31 prepared in (5) was immersed to deposit a 1 μm-thick metal coating layer (nickel layer) on the surface of the silver-lead heating element 32.

【0088】(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℃で加熱リフローし、端子ピン33を
発熱体32の表面に取り付けた。
(7) A silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku) was printed by screen printing on a portion to which a terminal for securing connection to a power supply was attached, to form a solder layer. Next, the terminal pins 33 made of Kovar were placed on the solder layer, and heated and reflowed at 420 ° C., and the terminal pins 33 were attached to the surface of the heating element 32.

【0089】(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。
(8) A thermocouple for controlling temperature is provided with a hole 34 having a bottom.
The ceramic heater 30 was obtained by embedding and fixing a ceramic adhesive (Aron ceramic manufactured by Toa Gosei).

【0090】(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
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。
Example 2 Production of Silicon Carbide Ceramic Heater Using silicon carbide having an average particle size of 1.0 μm, the sintering temperature was set to 1900 ° C., and the surface of the obtained heater plate was adjusted to 15 ° C.
A ceramic heater made of silicon carbide was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the substrate was baked at 00 ° C. for 2 hours to form an SiO 2 layer having a thickness of 1 μm on the surface.

【0091】(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。
Example 3 Production of Ceramic Heater Having Heating Element Inside (FIGS. 1-2) (1) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size:
1.1 μm), yttria (average particle size: 0.4 μm) 4
Parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.
Using a paste obtained by mixing 5 parts by weight and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol, molding was carried out by a doctor blade method to a thickness of 0.47 mm.
Green sheet was obtained.

【0092】(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のシリコンウエハを支持す
るための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。
(2) Next, the green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then 1.8 m in diameter by punching.
m, a portion serving as a through hole 15 for inserting a lifter pin for supporting a 3.0 mm and 5.0 mm silicon wafer, and a portion serving as a through hole for connecting to a terminal pin were provided.

【0093】(3) 平均粒子径1μmのタングステンカー
バイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0重
量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分散
剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製した。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, 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.

【0094】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℃、8MPaの圧力で積層した。
Tungsten particles 10 having an average particle diameter of 3 μm
A conductive paste B was prepared by mixing 0 parts by weight, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. The conductive paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductive paste layer. The printing pattern was a concentric pattern as shown in FIG. In addition, the conductive paste B was filled in through holes for through holes for connecting terminal pins. On the green sheet after the above processing, 37 green sheets on which the tungsten paste is not printed are further printed on the upper side (wafer heating surface), 13 on the lower side, and 13 on the lower side.
Lamination was performed at 0 ° C. and a pressure of 8 MPa.

【0095】(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15MPa
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。
(4) Next, the obtained laminate is placed in nitrogen gas.
Degreasing at 600 ° C for 5 hours, 1890 ° C, pressure 15MPa
For 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. This was cut into a disk shape of 230 mm to obtain a ceramic heater having a heating element with a thickness of 6 μm and a width of 10 mm inside.

【0096】(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。
(5) Next, the plate obtained in (4) is polished with a diamond grindstone, a mask is placed on the plate, and a bottomed hole for a thermocouple is formed on the surface by blasting with SiC or the like. 14
(Diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 mm).

【0097】(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。
(6) Further, a part of the through-hole for the through-hole is cut out to form a concave portion, and a Ni-Au brazing filler metal is used in the concave portion, and heated and reflowed at 700 ° C. to make the Kovar terminal pin 13 Was connected. Note that the terminal pins 13
Is desirably a structure in which a tungsten support is supported at three points. This is because connection reliability can be ensured. (8) Next, a plurality of thermocouples 17 for temperature control were embedded in the bottomed holes 14 to complete the manufacture of the ceramic heater 10.

【0098】(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33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37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〜1
2cと同じ位置に形成されている。
Example 4 Temperature Control of Ceramic Heater (1) A temperature controller (Omron E5ZE) equipped with a control unit having a power supply, a storage unit, and a calculation unit was prepared. Wiring from the control unit 43 is connected to the heater 30 (see FIG. 3) via the terminal pins 33, and wiring from the thermocouple 37 is connected to the storage unit 41, and the silicon wafer is placed on the ceramic heater 30. Was placed.
Note that, although not shown in FIG.
Are formed at the same positions as the bottomed holes 14a to 14c in the ceramic heater 10 shown in FIG. Further, the heating elements 32a to 32c are also the heating elements 12a to 1c in the ceramic heater 10 shown in FIG.
It is formed at the same position as 2c.

【0099】(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。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。また、140℃に昇温したセラミッ
クヒータに、25℃のシリコンウエハを載置し、セラミ
ックヒータの各部位の温度と時間との関係を測定した。
結果を図6に示した。なお、温度測定は、34a〜34
cの有底孔に埋めた熱電対により行った。図6に示した
結果から明らかなように、急激な温度変化があった場合
でも、温度制御が可能である。
(2) Next, a voltage is applied to the ceramic heater 30 to once raise the temperature to 200 ° C., and further raise the temperature to 200 ° C. to 400 ° C.
The temperature was measured by a thermocouple installed in c. The measurement results are shown in FIG. Heating elements 32a, 32b, 32c
FIG. 5 shows the profile of the electric power (indicated by the current value) supplied to. In FIG. 4, the vertical axis indicates temperature and the horizontal axis indicates elapsed time. In FIG. 5, the vertical axis indicates current value, and the horizontal axis indicates time. As is clear from FIG. 4, the temperature of the ceramic heater becomes uniform within a short time after the current is passed through the ceramic heater 30. As a result, the silicon wafer placed on the ceramic heater 30 is heated. In the process of not being damaged,
Heated evenly. Further, a silicon wafer at 25 ° C. was placed on a ceramic heater heated to 140 ° C., and the relationship between the temperature and time at each part of the ceramic heater was measured.
The results are shown in FIG. In addition, the temperature measurement was performed for 34a to 34
The measurement was performed with a thermocouple buried in the bottomed hole of c. As is clear from the results shown in FIG. 6, even when there is a sudden temperature change, the temperature can be controlled.

【0100】[0100]

【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、シリコンウエハの加熱面の温度を均一
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。
As described above, according to the ceramic heater of the present invention, the temperature of the heating surface of the silicon wafer can be made uniform, and damage to the silicon wafer can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は、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。
FIG. 1A is a block diagram schematically illustrating an example of a ceramic heater according to the present invention, and FIG. 1B is a partially enlarged cross-sectional view thereof.

【図2】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。
FIG. 2 is a plan view schematically showing an example of a heater portion of the ceramic heater of the present invention.

【図3】(a)は、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。
FIG. 3A is a block diagram schematically showing another example of the ceramic heater of the present invention.

【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。
FIG. 4 is a graph showing a temperature profile of a ceramic heater according to a fourth embodiment.

【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。
FIG. 5 is a graph showing a power (current) profile of a ceramic heater according to a fourth embodiment.

【図6】昇温したセラミックヒータに、常温のシリコン
ウエハを載置した際のヒータ板の温度変化と時間との関
係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a temperature change of a heater plate and a time when a normal temperature silicon wafer is placed on a ceramic heater having an increased temperature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、30 セラミックヒータ 11、31 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 加熱面 11b、31b 底面 16 リフターピン 17、37 熱電対 18 スルーホール 21、41 記憶部 22、42 演算部 23、43 制御部 10, 30 Ceramic heater 11, 31 Heater plate 12, 32 Heating element 13, 33 Terminal pin 14, 34 Bottom hole 15, 35 Through hole 19 Silicon wafer 11a, 31a Heating surface 11b, 31b Bottom surface 16 Lifter pin 17, 37 Thermoelectric Pair 18 Through hole 21, 41 Storage unit 22, 42 Operation unit 23, 43 Control unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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の温度を
測定する測温素子と、前記発熱体に電力を供給する制御
部と、前記測温素子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。
1. A heating element is formed on a surface or inside of a ceramic substrate, a temperature measuring element for measuring a temperature of the ceramic substrate, a control unit for supplying power to the heating element, and a temperature measuring element. A storage unit for storing the measured temperature data, and a calculation unit for calculating the power required for the heating element from the temperature data, the heating element,
A ceramic heater, which is divided into at least two or more circuits, and is configured so that different electric power is supplied to each circuit.
【請求項2】 前記セラミック基板は、窒化物セラミッ
クまたは炭化物セラミックからなる請求項1に記載のセ
ラミックヒータ。
2. The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic substrate is made of a nitride ceramic or a carbide ceramic.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200047653A (en) 2017-10-27 2020-05-07 교세라 가부시키가이샤 Heater and heater system
US11031271B2 (en) 2016-04-28 2021-06-08 Kyocera Corporation Heater system, ceramic heater, plasma treatment system, and adsorption system

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