JP2002025749A

JP2002025749A - セラミックヒータ

Info

Publication number: JP2002025749A
Application number: JP2000202826A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Hiramatsu; 靖二平松; Yasutaka Ito; 康隆伊藤
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2002-01-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】シリコンウエハ等の被加熱物をパーティクル
で汚染することのない、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導電
体が形成されてなるセラミック基板１１であって、上記
セラミック基板のセラミック粒子の平均粒子径が、２μ
ｍ以下であ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、半導体の製
造や検査のために用いられるセラミックヒータ（ホット
プレート）に関する。

【０００２】

【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造・検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用い
たヒータやウエハプローバ等が用いられてきた。

【０００３】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。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、歪み等が発生してしまい、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、嵩張ってしまう
という問題があった。

【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、特開平１１−４０３３０号公報等
には、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい窒化
物セラミックや炭化物セラミックを使用し、これらのセ
ラミックからなる板状体（セラミック基板）の表面に、
金属粒子を焼結して形成した発熱体を設けてなるセラミ
ックヒータが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなセラミック
ヒータでは、加熱の際に熱膨張しても、セラミック基板
に反り、歪み等は発生しにくく、印加電圧や電流量の変
化に対する温度追従性も良好であった。

【０００７】しかしながら、このようなセラミックヒー
タを用いてシリコンウエハ等の被加熱物を加熱すると、
セラミック基板からセラミック粒子が脱落してこれがシ
リコンウエハ等の被加熱物に付着してパーティクルとな
り、シリコンウエハ上に形成される回路の短絡や断線等
を発生させるため、不良発生の原因となることがあっ
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
問題点に鑑み、セラミック基板からセラミック粒子が脱
落し、シリコンウエハ等の被加熱物を汚染することがな
いセラミックヒータを得ることを目的として鋭意研究を
行った結果、セラミック基板を構成するセラミック粒子
の平均粒子径を２μｍ以下に制御することにより、シリ
コンウエハ等の被加熱物の汚染を防止することができる
ことを見い出し、本発明を完成させたものである。

【０００９】すなわち本発明は、抵抗発熱体がセラミッ
ク基板の内部または表面に形成されたセラミックヒータ
であって、上記セラミック基板のセラミック粒子の平均
粒子径が、２μｍ以下であることを特徴とするセラミッ
クヒータである。

【００１０】セラミックヒータを昇温させシリコンウエ
ハ等の被加熱物を加熱すると、セラミック基板から脱落
するパーティクルがシリコンウエハ等の被加熱物に付着
する。セラミック基板を構成するセラミック粒子の平均
粒子径が充分に小さいと、脱落するパーティクルの粒子
径も小さく、このようなパーティクルはシリコンウエハ
等の被加熱物に付着してもあまり問題とならないが、上
記セラミック粒子がある程度大きいと、脱落するパーテ
ィクルの粒子径も大きく、このようなパーティクルが付
着したシリコンウエハ等の被加熱物は、所謂、汚染され
たものとなり使用することができない。

【００１１】しかしながら、本発明のセラミックヒータ
は、上記の通り、セラミック基板のセラミック粒子の平
均粒子径を、２μｍ以下に調整している。この場合、セ
ラミック基板は、粒子内破壊となる場合が多く、粒子も
脱落しにくく、脱落するパーティクルの平均粒子径も２
μｍ以下と小さい。このように小さなパーティクルが、
シリコンウエハ等に少量付着しても大きな問題となりに
くく、このため、本発明のセラミックヒータを用いるこ
とにより、シリコンウエハ等の被加熱物を良好に加熱す
ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のセラミックヒータは、抵
抗発熱体がセラミック基板の内部または表面に形成され
たセラミックヒータであって、上記セラミック基板のセ
ラミック粒子の平均粒子径が、２μｍ以下であることを
特徴とする。

【００１３】図１は、本発明のセラミックヒータの一例
を模式的に示す底面図であり、図２はその一部を示す部
分拡大断面図である。セラミック基板１１は、円板状に
形成されており、抵抗発熱体１２は、セラミック基板１
１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、セラミック基板１１の底面１１ｂに同
心円状のパターンに形成されている。

【００１４】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外部端子１３が
金属被覆層１２ａを介して接続されている。また、中央
に近い部分には、シリコンウエハ９を運搬等するリフタ
ーピン１６を挿通するための貫通孔１５が形成され、さ
らに、測温素子１８を挿入するための有底孔１４が形成
されている。

【００１５】なお、図１〜２に示したセラミックヒータ
１０において、抵抗発熱体１２はセラミック基板１１の
底部に設けられているが、セラミック基板１１の内部に
設けられていてもよい。以下、本発明のセラミックヒー
タを構成する部材等について詳細に説明する。

【００１６】本発明のセラミックヒータ１０において、
セラミック基板１１は、シリコンウエハ９に、パーティ
クルが付着して汚染することを防止するため、そのセラ
ミック粒子の平均粒子径が、２μｍ以下になるように調
整されており、このように粒度が調整されたセラミック
基板１１は、粒子内破壊となることが多く、粒子も脱落
しにくい。従って、このような微細な粒子が極少量シリ
コンウエハ９に付着しても、セラミック基板上に載置し
たシリコンウエハ９に問題は発生しにくく、良好にシリ
コンウエハ等を加熱することができる。

【００１７】本発明では、セラミック粒子を焼成する
際、その焼成温度を一定の範囲内に保つことにより、セ
ラミック基板のセラミック粒子の平均粒子径を２μｍ以
下に制御することができる。上記セラミック基板を製造
する際の焼成温度としては、１６００℃以上１８００℃
未満であることが望ましい。このような範囲の温度で焼
成することにより、セラミック粒子の粒成長を抑えるこ
とができるとともに、セラミック粒子を焼結させること
ができる。

【００１８】また、通常、セラミック粒子の焼結性を高
めるためにイットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）等の焼結助剤を添加
するが、本発明では、添加するイットリアの量は、セラ
ミック原料１００重量部に対して、１．０重量部以下に
することが望ましい。焼結助剤は通常、粒子境界に存在
して欠陥となり、高温での曲げ強度等の強度低下を招く
場合があるからである。このようにして焼成されたセラ
ミック焼結体は、その破壊断面が粒子内破壊となる。

【００１９】上記粒子内破壊とは、破壊断面を観察した
際、セラミック粒子間の境界ではなく、セラミック粒子
の内部で破壊が生じている場合を指し、粒内破壊と同義
である。セラミック基板は、その破壊断面が粒子内破壊
となるように焼結されていると、粒子の脱落が少なく、
パーティクルが発生しにくく、また、粒子間に障壁が殆
どなく、高温での強度が高くなる。本発明では、破壊断
面が粒子内破壊となっているかどうかは、焼結体を破断
させた後、破断面を２０００〜５０００倍の電子顕微鏡
等で観察することにより確認することができる。

【００２０】また、焼結を行う際に用いるセラミック粉
末の平均粒子径は、０．２〜１．５μｍ程度が好まし
い。平均粒子径が０．２μｍ未満と小さすぎると成形体
の嵩密度が低下しすぎて焼結が良好に進行しにくくなっ
たり、異常粒成長が発生し、一方、平均粒子径が１．５
μｍを超えると、得られる焼結体の粒子径が２μｍを超
えてしまう。

【００２１】上記条件で焼成を行うことにより得られる
セラミック基板は、０．０５〜１０重量％の酸素を含有
していることが望ましい。０．０５重量％未満では、焼
結が進まず粒子境界で破壊が生じ、また、欠陥が生ずる
ため、高温での曲げ強度が低下し、一方、酸素量が１０
重量％を超えると、粒子境界に偏析した酸素等が欠陥と
なり、やはり高温での曲げ強度が低下するからである。

【００２２】本発明では、セラミック基板は、酸素を含
有するとともに、最大気孔の気孔径が５０μｍ以下であ
ることが望ましく、気孔率は５％以下が望ましい。ま
た、上記セラミック基板には、気孔が全く存在しない
か、気孔が存在する場合は、その最大気孔の気孔径は、
５０μｍ以下であることが望ましい。

【００２３】気孔が存在しない場合は、高温での耐電圧
が特に高くなり、逆に気孔が存在する場合は、破壊靱性
値が高くなる。このためどちらの設計にするかは、要求
特性によって変わるのである。気孔の存在によって破壊
靱性値が高くなる理由が明確ではないが、クラックの進
展が気孔によって止められるからであると推定してい
る。

【００２４】本発明で、最大気孔の気孔径が５０μｍ以
下であることが望ましいのは、気孔径が５０μｍを超え
ると高温、特に２００℃以上での耐電圧特性を確保する
のが難しくなるからである。最大気孔の気孔径は、１０
μｍ以下が望ましい。２００℃以上での反り量が小さく
なるからである。

【００２５】気孔率や最大気孔の気孔径は、焼結時の加
圧時間、圧力、温度、ＳｉＣやＢＮなどの添加物で調整
する。ＳｉＣやＢＮは焼結を阻害するため、気孔を導入
させることができる。

【００２６】最大気孔の気孔径を測定する際には、試料
を５個用意し、その表面を鏡面研磨し、２０００〜５０
００倍の倍率で表面を電子顕微鏡で１０箇所撮影する。
そして、撮影された写真で最大の気孔径を選び、５０シ
ョットの平均を最大気孔の気孔径とする。

【００２７】また、セラミック基板の気孔率は、０また
は５％以下が好ましい。上記気孔率はアルキメデス法に
より測定する。焼結体を粉砕して有機溶媒中あるいは水
銀中に粉砕物を入れて体積を測定し、粉砕物の重量と体
積から真比重を求め、真比重と見かけの比重とから気孔
率を計算するのである。高温での熱伝導率の低下、反り
の発生を抑制することができるからである。

【００２８】また、セラミック基板の厚さは、２０ｍｍ
以下であることが望ましい。セラミック基板の厚さが２
０ｍｍを超えると、セラミック基板の熱容量が大きすぎ
る場合があり、特に、温度制御手段を設けて加熱、冷却
すると、熱容量の大きさに起因して温度追従性が低下す
るからである。また、その厚さは、０．５ｍｍ以上であ
ることが望ましい。０．５ｍｍより薄いと、セラミック
基板の強度自体が低下するため破損しやすくなる。より
望ましくは、１．５を超え５ｍｍ以下である。５ｍｍよ
り厚くなると、熱が伝搬しにくくなり、加熱の効率が低
下する傾向が生じ、一方、１．５ｍｍ以下であると、セ
ラミック基板中を伝搬する熱が充分に拡散しないため加
熱面に温度のばらつきが発生することがあり、また、セ
ラミック基板の強度が低下して破損する場合があるから
である。

【００２９】上記セラミック基板は、その直径は１９０
ｍｍを超えるものが望ましい。特に１２インチ（３００
ｍｍ）以上であることが望ましい。次世代のシリコンウ
エハの主流となるからである。また、セラミック基板
は、円板であることが望ましい。通常、シリコンウエハ
等の円形の被加熱物を加熱するからである。

【００３０】本発明のセラミックヒータでは、シリコン
ウエハ９等の被加熱物をセラミック基板１１の加熱面１
１ａに接触させた状態で載置して加熱するほか、図２に
示すように、セラミック基板１１に貫通孔１５を設け、
この貫通孔１５にリフターピン１６を挿入し、このリフ
ターピン１６でシリコンウエハ９等の被加熱物を保持す
ることにより、セラミック基板１１より一定の距離離間
させた状態で被加熱物を加熱してもよい。

【００３１】また、このリフターピン１６を上下させる
ことにより、搬送機からシリコンウエハ９等の被加熱物
を受け取ったり、被加熱物をセラミック基板１１上に載
置したり、被加熱物を支持したまま加熱したりすること
ができる。

【００３２】さらに、セラミック基板に凹部や貫通孔等
を形成し、この凹部等に先端が尖塔状または半球状の支
持ピンを先端がセラミック基板の表面よりわずかに突出
した状態で挿入、固定し、シリコンウエハ９等の被加熱
物をこの支持ピンで支持することにより、セラミック基
板との間に一定の間隔を保って保持してもよい。

【００３３】図３は、本発明の他の実施形態である、セ
ラミック基板の内部に抵抗発熱体が形成されたセラミッ
クヒータの抵抗発熱体の近傍を模式的に示した部分拡大
断面図である。

【００３４】図示はしていないが、図１に示したセラミ
ックヒータ１０と同様に、セラミック基板２１は、円板
形状に形成されており、抵抗発熱体２２は、セラミック
基板２１の内部に、図１に示したパターンと同様のパタ
ーン、すなわち、同心円形状のパターンに形成されてい
る。

【００３５】また、抵抗発熱体２２の端部の直下には、
スルーホール２８が形成され、さらに、このスルーホー
ル２８を露出させる袋孔２７が底面２１ｂに形成され、
袋孔３７には外部端子２３が挿入され、ろう材２４で接
合されている。また、図３には示していないが、外部端
子２３には、例えば、導電線を有するソケットが取り付
けられ、この導電線は電源等と接続されている。

【００３６】このような内部に抵抗発熱体２２が形成さ
れたセラミックヒータにおいても、セラミック基板のセ
ラミック粒子の平均粒子径を２μｍ以下に調整すること
により、シリコンウエハ９に付着するパーティクルの平
均粒子径を２μｍ以下と小さなものとすることができ
る。従って、このようなパーティクルが極少量シリコン
ウエハ９に付着しても、問題となりにくい。

【００３７】本発明のセラミックヒータにおいて、セラ
ミック基板の表面に抵抗発熱体を設ける場合は、加熱面
は抵抗発熱体形成面の反対側であることが望ましい。セ
ラミック基板が熱拡散の役割を果たすため、加熱面の温
度均一性を向上させることができるからである。

【００３８】また、上記抵抗発熱体をセラミック基板の
内部に形成する場合は、上記抵抗発熱体は、加熱面の反
対側の面から厚さ方向に６０％以下の位置に形成されて
いることが望ましい。６０％を超えると、加熱面に近す
ぎるため、上記セラミック基板内を伝搬する熱が充分に
拡散されず、加熱面に温度のばらつきが発生してしまう
からである。

【００３９】抵抗発熱体をセラミック基板の内部に形成
する場合には、抵抗発熱体形成層を複数層設けてもよ
い。この場合は、各層のパターンは、相互に補完するよ
うにどこかの層に抵抗発熱体が形成され、加熱面の上方
から見ると、どの領域にもパターンが形成されている状
態が望ましい。このような構造としては、例えば、互い
に千鳥の配置になっている構造が挙げられる。なお、抵
抗発熱体をセラミック基板の内部に設け、かつ、その抵
抗発熱体を一部露出させてもよい。

【００４０】本発明のセラミックヒータ１０では、セラ
ミック基板１１の材料としてセラミックを使用してい
る。これは、セラミックは、熱膨張係数が金属より小さ
く、また、機械的強度に優れるため、薄くしても、加熱
により反ったり歪んだりせず、セラミック基板１１を薄
くて軽いものとすることができるからである。

【００４１】また、セラミック基板１１の熱伝導率が高
く、またセラミック基板１１自体薄いため、熱容量が小
さくなり、その結果、セラミック基板１１の表面温度
が、抵抗発熱体１２の温度変化に迅速に追従する。即
ち、電圧、電流量を変えて抵抗発熱体１２の温度を変化
させることにより、セラミック基板１１の表面温度を良
好に制御することができるのである。

【００４２】上記セラミックとしては特に限定されず、
例えば、窒化物セラミック、炭化物セラミックおよび酸
化物セラミック等を挙げることができる。セラミック基
板１１の材料として、これらのなかでは、窒化物セラミ
ックを用いる場合に、特に、セラミックヒータが上記特
性に優れる。

【００４３】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。また、上記炭化物セラミックとして
は、炭化珪素、炭化チタン、炭化硼素等が挙げられる。
さらに、上記酸化物セラミックとしては、アルミナ、コ
ージェライト、ムライト、シリカ、ベリリア等が挙げら
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。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と最も高いか
らである。

【００４４】また、上記セラミック材料は、焼結助剤を
含有していてもよい。上記焼結助剤としては、例えば、
アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類
酸化物等が挙げられる。これらの焼結助剤のなかでは、
ＣａＯ、Ｙ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ Ｏ、Ｌｉ₂ Ｏ、Ｒｂ₂ Ｏが好
ましい。これらの含有量としては、セラミック材料１０
０重量部に対して、０．１〜０．５重量部が好ましい。
また、アルミナを含有していてもよい。

【００４５】上記セラミック基板は、明度がＪＩＳＺ
８７２１の規定に基づく値でＮ４以下のものであるこ
とが望ましい。このような明度を有するものが輻射熱
量、隠蔽性に優れるからである。また、このようなセラ
ミック基板は、サーモビュアにより、正確な表面温度測
定が可能となる。

【００４６】ここで、明度のＮは、理想的な黒の明度を
０とし、理想的な白の明度を１０とし、これらの黒の明
度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度
となるように各色を１０分割し、Ｎ０〜Ｎ１０の記号で
表示したものである。そして、実際の測定は、Ｎ０〜Ｎ
１０に対応する色票と比較して行う。この場合の小数点
１位は０または５とする。

【００４７】このような特性を有するセラミック基板
は、セラミック基板中にカーボンを１００〜５０００ｐ
ｐｍ含有させることにより得られる。カーボンには、非
晶質のものと結晶質のものとがあり、非晶質のカーボン
は、セラミック基板の高温における体積抵抗率の低下を
抑制することでき、結晶質のカーボンは、セラミック基
板の高温における熱伝導率の低下を抑制することができ
るため、その製造する基板の目的等に応じて適宜カーボ
ンの種類を選択することができる。

【００４８】非晶質のカーボンは、例えば、Ｃ、Ｈ、Ｏ
だけからなる炭化水素、好ましくは、糖類を、空気中で
焼成することにより得ることができ、結晶質のカーボン
としては、グラファイト粉末等を用いることができる。
また、アクリル系樹脂を不活性雰囲気下で熱分解させた
後、加熱加圧することによりカーボンを得ることができ
るが、このアクリル系樹脂の酸価を変化させることによ
り、結晶性（非晶性）の程度を調整することもできる。

【００４９】本発明では、必要に応じて、セラミック基
板に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱電対によ
り抵抗発熱体の温度を測定し、そのデータをもとに電
圧、電流量を変えて、温度を制御することができるから
である。

【００５０】上記熱電対の金属線の接合部位の大きさ
は、各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも
大きく、かつ、０．５ｍｍ以下がよい。このような構成
によって、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確
に、また、迅速に電流値に変換されるのである。このた
め、温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が
小さくなるのである。上記熱電対としては、例えば、Ｊ
ＩＳ−Ｃ−１６０２（１９８０）に挙げられるように、
Ｋ型、Ｒ型、Ｂ型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対が挙げられ
る。

【００５１】セラミック基板の表面または内部に形成さ
れる抵抗発熱体は、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、シリコンウエハの加熱面の温度を調整することがで
きるからである。

【００５２】抵抗発熱体のパターンとしては、例えば、
同心円、渦巻き、偏心円、屈曲線などが挙げられるが、
セラミック基板全体の温度を均一にすることができる点
から、図１に示したような同心円状のものか、または、
同心円形状と屈曲形状とを組み合わせたものが好まし
い。

【００５３】抵抗発熱体をセラミック基板の表面に形成
する場合には、金属粒子を含む導体ペーストをセラミッ
ク基板の表面に塗布して所定パターンの導体ペースト層
を形成した後、これを焼き付け、セラミック基板の表面
で金属粒子を焼結させる方法が好ましい。なお、金属の
焼結は、金属粒子同士および金属粒子とセラミックとが
融着していれば充分である。

【００５４】セラミック基板の表面に抵抗発熱体を形成
する場合には、抵抗発熱体の厚さは、１〜３０μｍが好
ましく、１〜１０μｍがより好ましい。また、セラミッ
ク基板の内部に抵抗発熱体を形成する場合には、その厚
さは、１〜５０μｍが好ましい。

【００５５】また、セラミック基板の表面に抵抗発熱体
を形成する場合には、抵抗発熱体の幅は、０．１〜２０
ｍｍが好ましく、０．１〜５ｍｍがより好ましい。ま
た、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を形成する場合
には、抵抗発熱体の幅は、５〜２０ｍｍが好ましい。

【００５６】抵抗発熱体は、その幅や厚さにより抵抗値
に変化を持たせることができるが、上記した範囲が最も
実用的である。抵抗値は、薄く、また、細くなる程大き
くなる。抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に形成し
た場合の方が、厚み、幅とも大きくなるが、抵抗発熱体
を内部に設けると、加熱面と抵抗発熱体との距離が短く
なり、加熱面の温度の均一性が低下するため、抵抗発熱
体自体の幅を広げる必要があること、内部に抵抗発熱体
を設けるために、窒化物セラミック等との密着性を考慮
する必要性がないため、タングステン、モリブデンなど
の高融点金属やタングステン、モリブデンなどの炭化物
を使用することができ、抵抗値を高くすることが可能と
なるため、断線等を防止する目的で厚み自体を厚くして
もよい。そのため、抵抗発熱体は、上記した厚みや幅と
することが望ましい。

【００５７】抵抗発熱体は、断面形状が矩形であっても
楕円であってもよいが、偏平であることが望ましい。偏
平の方が加熱面に向かって放熱しやすいため、加熱面の
温度分布ができにくいからである。断面のアスペクト比
（抵抗発熱体の幅／抵抗発熱体の厚さ）は、１０〜５０
００であることが望ましい。この範囲に調整することに
より、抵抗発熱体の抵抗値を大きくすることができると
ともに、加熱面の温度の均一性を確保することができる
からである。

【００５８】抵抗発熱体の厚さを一定とした場合、アス
ペクト比が上記範囲より小さいと、セラミック基板の加
熱面方向への熱の伝搬量が小さくなり、抵抗発熱体のパ
ターンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまい、逆
にアスペクト比が大きすぎると抵抗発熱体の中央の直上
部分が高温となってしまい、結局、抵抗発熱体のパター
ンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまう。従っ
て、温度分布を考慮すると、断面のアスペクト比は、１
０〜５０００であることが好ましいのである。

【００５９】抵抗発熱体をセラミック基板の表面に形成
する場合は、アスペクト比を１０〜２００、抵抗発熱体
１２をセラミック基板の内部に形成する場合は、アスペ
クト比を２００〜５０００とすることが望ましい。抵抗
発熱体は、セラミック基板の内部に形成した場合の方
が、アスペクト比が大きくなるが、これは、抵抗発熱体
を内部に設けると、加熱面と抵抗発熱体との距離が短く
なり、表面の温度均一性が低下するため、抵抗発熱体自
体を偏平にする必要があるからである。

【００６０】上記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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】上記金属粒子の形状は、球状であっても、
リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場
合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよ
い。上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン
片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属酸化物を
保持しやすくなり、抵抗発熱体と窒化物セラミック等と
の密着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくすることが
できるため有利である。

【００６４】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。

【００６５】導体ペーストには、金属粒子に金属酸化物
を添加し、抵抗発熱体と金属粒子および金属酸化物とを
焼結させたものとすることが望ましい。このように、金
属酸化物を金属粒子とともに焼結させることにより、セ
ラミック基板である窒化物セラミック等と金属粒子とを
より密着させることができる。

【００６６】金属酸化物を混合することにより、窒化物
セラミック等との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等の表面は、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等とが密着するのではないかと考え
られる。また、セラミック基板を構成するセラミックが
酸化物セラミックの場合は、当然に表面が酸化物からな
るので、密着性に優れた導体層が形成される。

【００６７】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。

【００６８】これらの酸化物は、抵抗発熱体１２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
等との密着性を改善することができるからである。

【００６９】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
ク等との密着性を改善することができる。

【００７０】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抵抗発熱
体１２を形成した際の面積抵抗率は、１〜４５ｍΩ／□
が好ましい。

【００７１】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、セラミッ
ク基板の表面に抵抗発熱体１２を設けたセラミック基板
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。

【００７２】抵抗発熱体がセラミック基板の表面に形成
される場合には、抵抗発熱体の表面部分に、金属被覆層
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、０．１〜１０μｍが好ま
しい。

【００７３】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
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。これらのなかでは、ニッケルが
好ましい。

【００７４】抵抗発熱体には、電源と接続するための端
子が必要であり、この端子は、半田を介して抵抗発熱体
に取り付けるが、ニッケルは、半田の熱拡散を防止する
からである。接続端子としては、例えば、コバール製の
ものが挙げられる。

【００７５】なお、抵抗発熱体をセラミック基板の内部
に形成する場合には、抵抗発熱体表面が酸化されること
がないため、被覆は不要である。抵抗発熱体をセラミッ
ク基板内部に形成する場合、抵抗発熱体の一部が表面に
露出していてもよく、抵抗発熱体を接続するためのスル
ーホールが端子部分に設けられ、このスルーホールに外
部端子が接続、固定されていてもよい。

【００７６】外部端子１３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〜
５０μｍ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。

【００７７】次に、本発明のセラミックヒータの製造方
法について説明する。まず、セラミック基板１１の底面
に抵抗発熱体が形成されたセラミックヒータ（図１〜２
参照）の製造方法について、図４（ａ）〜（ｃ）に基づ
いて説明する。

【００７８】(1) セラミック基板の作製工程平均粒子径０．２〜１．５μｍの窒化アルミニウム等の
セラミックの粉末に、必要に応じて、イットリア（Ｙ₂
Ｏ₃ ）等の焼結助剤、Ｎａ、Ｃａを含む化合物、バイン
ダ等を配合してスラリーを調製した後、このスラリーを
スプレードライ等の方法で顆粒状にし、この顆粒を金型
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。イットリアを添加する
場合の添加量は、例えば、窒化アルミニウム粉末１００
重量部に対して、０．５重量部以下が好ましい。

【００７９】次に、生成形体に、必要に応じて、シリコ
ンウエハ９等の被加熱物を運搬等するためのリフターピ
ン１６を挿入する貫通孔１５となる部分や熱電対などの
測温素子を埋め込むための有底孔１４となる部分等を形
成する。

【００８０】次に、この生成形体を加熱、焼成して焼結
させ、セラミック製の板状体を製造する。この後、所定
の形状に加工することにより、セラミック基板１１を作
製する（図４（ａ）参照）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。また、例えば、上下
より加圧しながら加熱、焼成を行うことにより、気孔の
ないセラミック基板１１を製造することが可能となる。
加熱、焼成は、例えば、窒化物セラミックでは、焼成温
度は、１６００以上１８００℃未満が好ましく、加圧の
圧力は、１０〜２５ＭＰａが好ましい。

【００８１】なお、通常は、焼成を行った後に、貫通孔
１５や測温素子を挿入するための有底孔１４を設ける。
貫通孔１５等は、表面研磨後に、ＳｉＣ粒子等を用い、
サンドブラスト等のブラスト処理を行うことにより形成
することができる。

【００８２】(2) セラミック基板に導体ペーストを印刷
する工程導体ペーストは、一般に、金属粒子、樹脂、溶剤からな
る粘度の高い流動物である。この導体ペーストをスクリ
ーン印刷などを用い、抵抗発熱体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。
抵抗発熱体は、セラミック基板全体を均一な温度にする
必要があることから、図１に示すような同心円形状から
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、焼成後の抵抗発熱体１２の断面が、方形で、偏平
な形状となるように形成することが望ましい。

【００８３】(3) 導体ペーストの焼成セラミック基板１１の底面に印刷した導体ペースト層を
加熱焼成して、樹脂、溶剤を除去するとともに、金属粒
子を焼結させ、セラミック基板１１の底面に焼き付け、
抵抗発熱体１２を形成する（図４（ｂ）参照）。加熱焼
成の温度は、５００〜１０００℃が好ましい。導体ペー
スト中に上述した金属酸化物を添加しておくと、金属粒
子、セラミック基板および金属酸化物が焼結して一体化
するため、抵抗発熱体とセラミック基板との密着性が向
上する。

【００８４】(4) 金属被覆層の形成通常、抵抗発熱体１２表面に、抵抗発熱体１２の酸化等
を防止するために金属被覆層１２ａを設ける（図４
（ｃ）参照）。金属被覆層１２ａ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。

【００８５】(5) 端子等の取り付け抵抗発熱体１２のパターンの端部に電源との接続のため
の端子（外部端子１３）を半田層１７０を介して取り付
ける（図４（ｄ）参照）。また、有底孔１４に熱電対を
入れ、ポリイミド等の耐熱樹脂等を用いて封止し、セラ
ミックヒータの製造を終了する。

【００８６】次に、セラミック基板１１の内部に抵抗発
熱体１２が形成されたセラミックヒータ（図３参照）の
製造方法について、図５（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明
する。 (1) セラミック基板の作製工程まず、平均粒子径０．２〜１．５μｍの窒化物セラミッ
ク等のセラミックの粉末をバインダ、溶剤等と混合して
ペーストを調製し、これを用いてグリーンシートを作製
する。

【００８７】上述したセラミック粉末としては、例え
ば、窒化アルミニウム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、Ｎａ、Ｃａを含む
化合物等を加えてもよい。イットリアを添加する場合の
添加量は、例えば、窒化アルミニウム粉末１００重量部
に対して、０．５重量部以下が好ましい。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、ポリビニラールから選ばれる少なく
とも１種が望ましい。

【００８８】さらに溶媒としては、α−テルピネオー
ル、グリコールから選ばれる少なくとも１種が望まし
い。これらを混合して得られるペーストをドクターブレ
ード法でシート状に成形してグリーンシート５０を作製
する。グリーンシート５０の厚さは、０．１〜５ｍｍが
好ましい。

【００８９】次に、得られたグリーンシート５０に、必
要に応じて、シリコンウエハ等の被加熱物を運搬等する
ためのリフターピンを挿入する貫通孔２５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、抵抗発熱体を外部の端子ピンと接続するためのスル
ーホール２８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。

【００９０】(2) グリーンシート上に導体ペーストを印
刷する工程グリーンシート５０上に、抵抗発熱体を形成するための
金属ペーストまたは導電性セラミックを含む導体ペース
トを印刷し、導体ペースト層２２０を形成し、貫通項に
スルーホール２８用の導体ペースト充填層２８０を形成
する。これらの導体ペースト中には、金属粒子または導
電性セラミック粒子が含まれている。

【００９１】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。平均粒子径
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、ポリビニラ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。

【００９２】(3) グリーンシートの積層工程導体ペーストを印刷していないグリーンシート５０を、
導体ペーストを印刷したグリーンシート５０の上下に積
層する（図５（ａ）参照）。このとき、導体ペーストを
印刷したグリーンシート５０が積層したグリーンシート
の厚さに対して、底面から６０％以下の位置になるよう
に積層する。具体的には、上側のグリーンシートの積層
数は２０〜５０枚が、下側のグリーンシートの積層数は
５〜２０枚が好ましい。

【００９３】(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
ート中のセラミック粉末および内部の導体ペースト中の
金属等を焼結させる（図５（ｂ）参照）。例えば、窒化
物セラミックでは、加熱温度は、１６００以上１８００
℃未満が好ましく、加圧の圧力は、１０〜２５ＭＰａ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。なお、通常は、焼成を行った後に、測温
素子を挿入するための有底孔やリフターピンを挿通する
ための貫通孔２５、スルーホール２８を露出させる袋孔
２７を形成する（図５（ｃ）参照）。貫通孔２５や有底
孔は、表面研磨後に、サンドブラスト等をブラスト処理
を行うことにより形成することができる。

【００９４】(5) 端子等の取付け内部の抵抗発熱体２２と接続するため、スルーホール２
８の露出した部分に半田ペースト等を塗布した後、袋孔
２７の内部に外部端子２３を挿入し、加熱、リフローす
ることにより外部端子１３を接続する（図５（ｄ）参
照）。さらに、測温素子としての熱電対などを有底孔に
挿入し、ポリイミドなどの耐熱性樹脂等で封止し、セラ
ミックヒータの製造を終了する。

【００９５】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使用することがで
き、また、表面にチャップトップ導体層を設け、内部に
ガード電極やグランド電極を設けることによりウエハプ
ローバとして使用することができる。

【００９６】

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。（実施例１）外部に抵抗発熱体を有するセラミックヒー
タの製造（図４参照） (1) 窒化アルミニウム粉末（平均粒径：０．６μｍ）１
００重量部、イットリア（平均粒径：０．４μｍ）０．
３重量部、アクリルバインダ１２重量部およびアルコー
ルからなる組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉
末を作製した。

【００９７】(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。

【００９８】(3) 加工処理の終った生成形体を１７００
℃、圧力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さがほぼ３
ｍｍ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（セラミック基板１１）とした。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１
６を挿入する貫通孔１５となる部分、熱電対を埋め込む
ための有底孔１４となる部分（直径：１．１ｍｍ、深
さ：２ｍｍ）を形成した（図４（ａ））。

【００９９】(4) 上記(3) で得た板状体に、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
１に示したような同心円状のパターンとした。上記導体
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ＰＳ６
０３Ｄ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。

【０１００】(5) 次に、導体ペーストを印刷したセラミ
ック基板１１を７８０℃で加熱、焼成して、導体ペース
ト中の銀、鉛を焼結させるとともにセラミック基板１１
に焼き付け、抵抗発熱体１２を形成した（図４
（ｂ））。銀−鉛の抵抗発熱体は、厚さが５μｍ、幅
２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７Ω／□であった。

【０１０１】(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(6) で作製し
たセラミック基板１１を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱体１
２の表面に厚さ１μｍの金属被覆層（ニッケル層）１２
ａを析出させた（図４（ｃ））。

【０１０２】(7) 電源との接続を確保するための外部端
子１３を取り付ける部分に、スクリーン印刷により、Ａ
ｇ−Ｓｎ半田ペースト（田中貴金属社製）を印刷して半
田層を形成した。次いで、半田層の上にコバール製の外
部端子１３を載置して、７００℃で加熱リフローし、外
部端子１３を抵抗発熱体１２の表面に取り付けた（図４
（ｄ））。

【０１０３】(8) 温度制御のための熱電対をポリイミド
で封止し、セラミックヒータ１０を得た。

【０１０４】（実施例２）内部に抵抗発熱体を有するセ
ラミックヒータの製造（図５参照） (1) 窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製平均粒径：
０．６μｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径：
０．４μｍ）０．２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、ドクターブレード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。

【０１０５】(2) 次に、このグリーンシートを８０℃で
５時間乾燥させた後、パンチングにより抵抗発熱体と端
子ピンとを接続するためのスルーホールとなる部分を設
けた。

【０１０６】(3) 平均粒径１μｍのタングステンカーバ
イト粒子１００重量部、アクリル系バインダ３．０重量
部、α−テルピネオール溶媒３．５重量部および分散剤
０．３重量部を混合して導体ペーストＡを調製した。

【０１０７】平均粒径３μｍのタングステン粒子１００
重量部、アクリル系バインダ１．９重量部、α−テルピ
ネオール溶媒３．７重量部および分散剤０．２重量部を
混合して導体ペーストＢを調製した。この導体ペースト
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１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。

【０１０８】上記処理の終わったグリーンシート５０
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５０を上側（加熱面）に３７枚、下側に１３
枚、１３０℃、８ＭＰａ（８０ｋｇｆ／ｃｍ² ）の圧力
で積層した（図５（ａ））。

【０１０９】(4) 次に、得られた積層体を窒素ガス中、
６００℃で５時間脱脂し、１７５０℃、圧力１５ＭＰａ
（１５０ｋｇｆ／ｃｍ² ）で３時間ホットプレスし、厚
さがほぼ３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。これ
を２１５ｍｍの円板状に切り出し、内部に厚さ６μｍ、
幅１０ｍｍの導体層を有するセラミック基板を得た（図
５（ｂ））。この後、ドリル加工により、リフターピン
を挿通する貫通孔２５および有底孔（直径：１．２ｍ
ｍ、深さ：２．０ｍｍ）を設けた。

【０１１０】(5) 次に、スルーホール用の貫通孔の一部
をえぐり取って袋孔２７とし（図５（ｃ））、この袋孔
２７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を接続させた（図
５（ｄ））。また、温度制御のための複数の熱電対を有
底孔に埋め込み、その内部に導体層として抵抗発熱体を
有するセラミックヒータの製造を完了した。

【０１１１】（比較例１）表面に抵抗発熱体を有するセ
ラミックヒータの製造窒化アルミニウム粉末（平均粒子径：１．１μｍ）１０
０重量部、イットリア（平均粒子径：０．４μｍ）４重
量部、アクリルバインダ１２重量部およびアルコールか
らなる組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末を
作製し、生成形体（グリーン）を得た後、温度：１９５
０℃、圧力：２０ＭＰａで焼成処理を行った以外は、実
施例１と同様にしてセラミックヒータを製造した。（比較例２）比較例２では、焼成を１９５０℃で行った
以外は、実施例１と同様にした。

【０１１２】実施例１、２および比較例１、２で製造し
たセラミックヒータを用いて、シリコンウエハを４００
℃まで昇温した後室温まで降温し、再度４００℃まで昇
温するヒートサイクル試験を１００回繰り返した後、シ
リコンウエハのパーティクル数、および、セラミック基
板のセラミック粒子の平均粒子径を測定し、破壊断面の
状態を観察した。この際に撮影されたＳＥＭ写真を図６
〜９に示す。なお、図６は、実施例１の結果を示すＳＥ
Ｍ写真であり、図７は、実施例２の結果を示すＳＥＭ写
真であり、図８は、比較例１の結果を示すＳＥＭ写真で
あり、図９は、比較例２の結果を示すＳＥＭ写真であ
る。また、図１０は、焼成温度（焼結助剤）と粒子径の
関係を示したグラフである。また、このセラミックヒー
タを構成するセラミック基板について、熱伝導率、熱膨
張係数、曲げ強度、および、破壊靱性値を測定した。そ
の結果を下記の表１に示した。

【０１１３】評価方法（１）パーティクル数の測定シリコンウエハを載置し、５０ｋｇ／ｃｍ² の荷重をか
け、シリコンウエハの任意の１０箇所を電子顕微鏡で観
察撮影して粒子径２μｍ以上のものの個数を計測し、撮
影視野面積で除した。

【０１１４】（２）平均粒子径の測定破壊断面を電子顕微鏡にて５０００倍で観察し、任意の
セラミック粒子２０個の直径を計測し、その値を平均し
た。

【０１１５】（３）破壊断面の状態の観察破壊断面を電子顕微鏡にて８０００倍で観察し、粒子内
破壊であるか否かを確認した。

【０１１６】（４）熱伝導率の測定ａ．使用機器リガクレーザーフラッシュ法熱定数測定装置ＬＦ／ＴＣＭ−ＦＡ８５１０Ｂｂ．試験条件温度・・・常温雰囲気・・・真空ｃ．測定方法・比熱測定における温度検出は、試料裏面に銀ペースト
で接着した熱電対（プラチネル）により行った。・常温比熱測定はさらに試料上面に受光板（グラッシー
カーボン）をシリコングリースを介して接着した状態で
行い、試料の比熱（Ｃｐ）は、下記の計算式（１）によ
り求めた。

【０１１７】

【数１】

【０１１８】上記計算式（１）において、ΔＯは、入力
エネルギー、ΔＴは、試料の温度上昇の飽和値、Ｃｐ
_G.C は、グラッシーカーボンの比熱、Ｗ_G.C は、グラッ
シーカーボンの重量、Ｃｐ_S.G は、シリコングリースの
比熱、Ｗ_S.G は、シリコングリースの重量、Ｗは、試料
の重量である。

【０１１９】（５）曲げ強度の測定強度の測定は、インストロン万能試験機（４５０７型
ロードセル：５００ｋｇｆ）を用い、温度が２５℃の大
気中、クロスヘッド速度：０．５ｍｍ／分、スパン距離
Ｌ：３０ｍｍ、試験片の厚さ：３．０６ｍｍ、試験片の
幅：４．０３ｍｍで実施し、以下の計算式（２）を用い
て３点曲げ強度σ（ｋｇｆ／ｍｍ² ）を算出した。な
お、表１では、単位を換算して、ＭＰａで表現してい
る。

【０１２０】σ＝３ＰＬ／２ｗｔ² ・・・・（２）

【０１２１】上記計算式（２）中、Ｐは、試験片が破壊
したときの最大荷重（ｋｇｆ）であり、Ｌは、下支点間
の距離（３０ｍｍ）であり、ｔは、試験片の厚さ（ｍ
ｍ）であり、ｗは、試験片の幅（ｍｍ）である。

【０１２２】（６）破壊靱性値の測定破壊靱性値は、ビッカーズ硬度計（明石製作所社製Ｍ
ＶＫ−Ｄ型）を用い、圧子を表面に圧入し、発生したク
ラック長さを測定し、これを以下の計算式（３）を用い
て計算した。破壊靱性値＝０．０２６×Ｅ^1/2 ×０．５
×Ｐ^1/2 ×ａ×Ｃ^-3/2・・・（３）ただし、Ｅは、ヤン
グ率（３．１８×１０¹¹Ｐａ）、Ｐは、押し込み荷重
（９８Ｎ）、ａは、圧痕対角線平均長さの半分（ｍ）、
Ｃは、クラックの長さの平均の半分（ｍ）である。

【０１２３】

【表１】

【０１２４】表１に示した結果より明らかなように、実
施例１、２に係るセラミックヒータのセラミック粒子の
平均粒子径は２μｍ以下であり、その破壊断面は粒子内
破壊であった。これらのセラミックヒータを用いてシリ
コンウエハを加熱すると、シリコンウエハに粒子径が２
μｍ以上のパーティクルは観察されず、２μｍ未満の粒
子も極少量であり、シリコンウエハ上に回路等を形成す
ることができた。

【０１２５】一方、比較例１に係るセラミックヒータの
セラミック粒子の平均粒子径は、５．４μｍと２μｍ以
上であり、その破壊断面は粒子境界破壊であった。この
セラミックヒータを用いてシリコンウエハを加熱する
と、シリコンウエハに粒子径が２μｍ以上のパーティク
ルが多数観察され、シリコンウエハ上に回路等を形成す
ると短絡等の不良が発生し、使用することができなかっ
た。また、比較例２では、平均粒子径が２．５μｍと大
きかった。図１０に示したように、焼成温度が高くなる
に従い、また、焼結助剤の量が多くなるに従い、平均粒
子径が大きくなる。

【０１２６】

【発明の効果】以上説明のように、本発明のセラミック
ヒータは、セラミックヒータを構成するセラミック粒子
の平均粒子径が２μｍ以下であるので、シリコンウエハ
を汚染することなく、良好に加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミックヒータの一例を模式的に示
す平面図である。

【図２】図１に示したセラミックヒータの拡大断面図で
ある。

【図３】本発明のセラミックヒータの他の一例を模式的
に示す平面図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は、図１に示したセラミックヒ
ータの製造工程の一部を模式的に示す断面図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図３に示したセラミックヒ
ータの製造工程の一部を模式的に示す断面図である。

【図６】実施例１で得られたセラミック基板の破壊断面
のＳＥＭ写真である。

【図７】実施例２で得られたセラミック基板の破壊断面
のＳＥＭ写真である。

【図８】比較例１で得られたセラミック基板の破壊断面
のＳＥＭ写真である。

【図９】比較例２で得られたセラミック基板の破壊断面
ののＳＥＭ写真である。

【図１０】焼成温度（焼結助剤）と粒子径との関係を示
したグラフである。

【符号の説明】

９シリコンウエハ１０セラミックヒータ１１セラミック基板１１ａ加熱面１１ｂ、２１ｂ底面１２、２２抵抗発熱体１３、２３外部端子１４有底孔１５、２５貫通孔１６リフターピン２４ろう材２７袋孔２８スルーホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 3/18 Ｈ０５Ｂ 3/20 ３９３ 3/20 ３９３Ｃ０４Ｂ 35/58 １０４ＤＦターム(参考） 3K034 AA02 AA10 AA20 AA21 AA22 AA34 AA37 BC04 BC12 BC17 CA02 CA15 CA26 CA35 DA04 DA08 HA01 HA10 JA02 3K092 PP20 QA05 QB02 QB23 QB44 QB45 QB60 QB69 QB74 QB76 QC02 QC18 QC38 QC43 QC52 RF03 RF11 RF17 RF22 RF27 UA05 UA17 UA18 4G001 BA09 BA36 BB09 BB36 BC13 BC42 BC52 BD03 BD13 BD38 BE22 BE32 4M106 AA01 BA01 DD30 DJ01 5F045 BB15 EM02 EM09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】抵抗発熱体がセラミック基板の内部また
は表面に形成されたセラミックヒータであって、前記セ
ラミック基板のセラミック粒子の平均粒子径が、２μｍ
以下であることを特徴とするセラミックヒータ。