JP2002083667A

JP2002083667A - セラミックヒータ

Info

Publication number: JP2002083667A
Application number: JP2000282504A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ito; 淳伊藤; Satoru Kariya; 悟苅谷
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハ加熱面全体の温度が均一になり、半導
体ウエハ等を均一に加熱することができ、セラミック基
板の強度低下や反りのないセラミックヒータを提供す
る。【解決手段】セラミック基板上に抵抗発熱体を形成し
たセラミックヒータであって、前記抵抗発熱体には溝ま
たは切欠が形成されてなり、前記セラミック基板の抵抗
発熱体形成面の面粗度は、Ｒａ≦２０μｍ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】従来、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・検査装置等として、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】しかし、金属製のヒータは、ヒータ板が厚
いため、ヒータの重量が重く、嵩張る等の問題があり、
さらに、これらに起因して高速昇降温特性にも問題があ
った。

【０００４】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。

【０００５】このようなセラミックヒータを製造する際
に抵抗発熱体を形成する方法としては、以下のような方
法が挙げられる。まず初めに、所定形状のセラミック基
板を製造するが、この後、塗布法で抵抗発熱体を形成す
る場合、続いて、このセラミック基板の表面に、スクリ
ーン印刷等の方法を用いて発熱体パターンの導体ペース
ト層を形成し、加熱、焼成を行って、抵抗発熱体を形成
していた。

【０００６】また、スパッタリング等の物理的蒸着法や
めっき法を用いて抵抗発熱体を形成する場合には、セラ
ミック基板の所定領域に、これらの方法により金属層を
形成しておき、その後、発熱体パターンの部分を覆うよ
うにエッチングレジストを形成した後、エッチング処理
を施すことにより、所定パターンの抵抗発熱体を形成し
ていた。

【０００７】また、初めに、発熱体パターン以外の部分
を樹脂等を被覆しておき、この後、上記処理を施すこと
により、一度の処理でセラミック基板の表面に所定パタ
ーンの抵抗発熱体を形成することもできる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スパッ
タリングやめっき等の方法では、精密なパターンを形成
することができるものの、所定パターンの抵抗発熱体を
形成するために、セラミック基板表面にフォトリソグラ
フィーの手法を用いてエッチングレジストやめっきレジ
スト等を形成する必要があるため、コストが高くつくと
いう問題があった。

【０００９】一方、導体ペーストを用いる方法では、上
記したように、スクリーン印刷等の手法を用いることに
より、比較的低コストで抵抗発熱体を形成することがで
きるものの、精密なパターンを作製しようとすると、印
刷時のわずかなミスで短絡等が発生してしまい、精密な
パターンの抵抗発熱体を形成するのが難しいという問題
があった。また、印刷の厚さや幅がばらついて抵抗値に
ばらつきがあるという問題を抱えていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
このような抵抗発熱体の抵抗値のばらつきを抑制するた
めに、トリミングを行って抵抗値を調整することを想起
するに至った。さらに、トリミングされるセラミック基
板の形状についても研究し、好適なセラミック基板の形
状についても新たな知見を得るに至った。

【００１１】本発明は、セラミック基板上に抵抗発熱体
を形成したセラミックヒータであって、上記抵抗発熱体
には溝または切欠が形成されてなり、上記セラミック基
板の抵抗発熱体形成面の面粗度は、Ｒａ≦２０μｍであ
るセラミックヒータである。

【００１２】上記セラミック基板の抵抗発熱体形成面の
面粗度がＲａ＞２０μｍでは、レーザ光を反射しにくく
なり、セラミック基板に深い溝等が形成されるため、セ
ラミック基板が反ったり、強度が低下したりする。しか
しながら、本発明では、抵抗発熱体形成面の面粗度をＲ
ａ≦２０μｍとすることで、レーザ光を反射させやすく
し、セラミック基板の曲げ強度の低下や反り量を減少さ
せることができる。特に、上記面粗度は、Ｒａ≦１０μ
ｍであることが望ましい。冷却時間をほぼ１２０秒以内
にすることができるからである。冷却時間が１２０秒を
超えると、生産性が低下することがある。

【００１３】さらに、セラミックヒータを冷却させるに
あたり、冷媒となる流体をセラミック基板の発熱体形成
面に吹きつける。この際、抵抗発熱体に切欠や溝を形成
すると、乱流が生じやすくなり、抵抗発熱体形成面の面
粗度が大きいと、さらに乱流が生じやすくなって、熱を
持った流体が滞留し、降温速度が低下してしまう。

【００１４】そこで、本発明では、セラミック基板の発
熱体形成面をＲａ≦２０μｍとして乱流発生を低減し、
これにより、降温速度を向上させるのである。上記トリ
ミングによる溝は、抵抗発熱体厚さの２０％以上の深さ
を有することが望ましく、５０％以上の深さを有するこ
とがより望ましい。２０％未満では、抵抗の変化がほと
んどないが、２０％以上の深さとすることにより、トリ
ミングによる抵抗値の変化量が大きくなり、抵抗発熱体
の抵抗値を制御しやすくなる。

【００１５】さらに溝は、セラミック基板の表面に達し
ていることが望ましい。抵抗発熱体が完全に分断され、
トリミング長さと抵抗値の変化量が完全に連動するた
め、抵抗値の制御がしやすいからである。また、抵抗発
熱体がトリミング溝底部に残存している場合は、残存し
ている抵抗発熱体の耐酸化性が低下しており、抵抗値が
経時変化しやすいが、トリミング溝がセラミック基板底
部まで到達していれば、このような問題は発生しない。

【００１６】また、抵抗発熱体がトリミング溝底部に残
存している場合は、残存量により抵抗値が変化してしま
うため、トリミング長さと抵抗値の変化量が正確に連動
せず、結局抵抗値のばらつきが大きくなる。

【００１７】さらに、トリミング溝がセラミック基板表
面に到達した際には、セラミック基板の表面からセラミ
ック基板の厚さの３０％以内ぐらいまでの深さで溝が形
成されていることが望ましい。３０％を超えるとセラミ
ック基板の強度が低下し、また、反りが生じやすい。本
発明では、抵抗発熱体の電流が流れる方向に沿って概ね
平行にトリミング溝が形成されてなることが望ましい。

【００１８】図５（ａ）に示すように、トリミングによ
り形成する溝１２０が、抵抗発熱体の電流が伝搬する方
向に沿って概ね平行に形成されている場合には、局部的
に抵抗値が大きくなってしまうことがない。なお、電流
の伝搬方向と溝の形成方向とは、数学的に平行である必
要はなく、図５（ｂ）に示したように、溝１３０が曲線
を描くように形成されていてもよく、図５（ｃ）に示し
たように、溝１４０が電流の伝搬方向に対して斜線を描
くように形成されていてもよい。要するに、溝の形成方
向が、電流の伝搬方向に対して平行であるか、または、
電流の伝搬方向と溝の形成方向とのなす角が鋭角になる
ように形成されていればよい。

【００１９】図６に示すように、抵抗発熱体２２の電流
が流れる方向に対して垂直にトリミングがなされ、切り
込み２２ａが形成されている場合、抵抗発熱体２２のＡ
の部分の抵抗値が極端に高くなり、図７に示すように、
発熱で抵抗発熱体２２が溶融してしまう。しかしなが
ら、本発明では、このような極端な発熱が生じないた
め、抵抗発熱体の過熱による破損が発生することはな
い。さらに、極端な抵抗値の上昇がなく、抵抗値のばら
つきを５％以下、望ましくは１％以下と極めて小さくす
ることが可能である。

【００２０】また、レーザでトリミングする場合、抵抗
発熱体の電流が流れる方向に対して垂直にトリミングが
なされていると、セラミック基板表面にレーザが照射さ
れることになり、セラミック基板が変色して外観不良や
セラミックの強度低下を招いてしまう。

【００２１】しかしながら、本発明のように、抵抗発熱
体の電流が流れる方向に沿って概ね平行に溝を形成して
おくと、変色部分が隠れるだけでなく、余分な熱エネル
ギーがセラミック基板に伝わらないため、強度低下を防
止することができる。

【００２２】本発明では、抵抗発熱体の抵抗値のばらつ
きを小さくすることができるため、発熱体を複数回路に
分割して制御する場合でも、分割数を減らすことがで
き、抵抗発熱体の発熱の制御が行いやすい。抵抗値のば
らつきが大きい場合は、細かく回路を分割して、各回路
（チャンネル）毎に投入電力量を変えて温度制御する必
要があるが、本発明では抵抗値のばらつきがほとんどな
いため、細かい分割が不要となり、チャンネル数を減ら
して制御しやすくなるのである。さらに、昇温の過渡時
の加熱面の温度を均一にすることが可能となる。

【００２３】本発明では、発熱体パターン幅は、０．５
ｍｍ以上が望ましい。０．５ｍｍ未満では、抵抗発熱体
の電流が流れる方向に沿って概ね平行にトリミングする
ことが困難だからである。

【００２４】本発明では、セラミック基板の上に抵抗発
熱体を金属または金属と酸化物とからなる導体ペースト
で形成するため、特にレーザ光でトリミングしやすい。
金属はレーザで蒸発除去されるがセラミックは除去され
ないからである。従って、半導体ウエハやプリント配線
板上のレーザトリミングとは全く異なり、レーザ光出力
を加減しなくてすみ、除去残渣がなく、精度よいトリミ
ングを実現することができる。また、セラミック基板で
あるため、反ったり、強度の著しい低下もない。以下、
本発明を実施形態に則して説明する。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明のセラミックヒータは、セ
ラミック基板上に抵抗発熱体を形成したセラミックヒー
タであって、前記抵抗発熱体に電流が流れる方向に沿っ
て概ね平行に溝または切欠が形成されている。溝が形成
されている場合、その溝の深さは発熱体厚さの２０％以
上が望ましく、また、セラミック基板まで到達している
とが望ましい。さらに、溝がセラミック基板にも形成さ
れている場合、その深さはセラミック基板の厚さの３０
％以内であることが望ましい。

【００２６】このような構成のセラミックヒータでは、
抵抗発熱体の抵抗値のばらつきを小さくすることがで
き、また、発熱体の耐酸化性の低下を防止することがで
きる。さらに、セラミック基板の強度を低下させること
もない。なお、切欠とは、抵抗発熱体の幅を局部的に狭
くするために形成された１種の切れ込みをいい、切れ込
みを入れることにより抵抗発熱体の幅を局部的に狭く
し、抵抗値を調整するものである。溝は、側面に切断部
を形成しないのに対し、切欠は、側面に切断部を形成す
る点が異なる。

【００２７】上記トリミングは、抵抗発熱体の表面に形
成されていることになる。側面に形成されると、抵抗が
局所的に高くなる部分が生じて、発熱で溶融してしまう
からである。

【００２８】図５（ａ）〜（ｃ）は、抵抗発熱体の表面
を電流の流れる方向に沿って概ね平行にトリミングした
場合の抵抗発熱体１２を模式的に示す斜視図である。ト
リミングにより形成する溝１２０、１３０、１４０は、
図５に示したような直線状または曲線状であるが、この
直線状の溝や曲線状の溝は、複数形成されていてもよ
い。

【００２９】さらに、抵抗発熱体が円弧を描く形状で形
成されている場合には、円形の抵抗発熱体の内周側をト
リミングした方が、抵抗値を大きく変えることができ
る。これは、電流が内周ほど流れやすいためである。

【００３０】上記溝は、抵抗発熱体の厚さの２０％以上
の深さを持つことが望ましい。抵抗値を変えることがで
きるからである。溝の深さが２０％未満では、抵抗値が
ほとんど変わらない。

【００３１】上記抵抗発熱体の抵抗値のばらつきに関
し、平均抵抗値に対する抵抗値のばらつきは５％以下が
望ましく、１％がより望ましい。このようにばらつきを
小さくすることにより、抵抗発熱体を複数回路に分割し
て制御する場合でも、分割数を減らすことができ制御し
やすくすることができる。さらに、昇温の過渡時の加熱
面の温度を均一にすることが可能となる。

【００３２】さらに、抵抗発熱体の抵抗値のばらつき
は、抵抗発熱体を印刷する際に、その厚さや幅等を均一
化することにより２５％以下に抑制し、さらにトリミン
グで５％以下に調整することが望ましい。抵抗発熱体の
印刷段階でばらつきを小さくした方が、トリミングによ
る調整がしやすいからである。

【００３３】上記溝の幅は、１〜１０００μｍ程度が望
ましい。幅が１０００μｍを超えると、断線などが発生
しやすくなり、一方、幅が１μｍ未満では、抵抗発熱体
の抵抗値の調整が難しいからである。レーザ光のスポッ
ト径は、１μｍ〜２ｃｍで調整する。

【００３４】上記トリミングは、抵抗発熱体の抵抗値を
測定し、その測定値に基づいて行うことが望ましい。抵
抗値の精度よい調整が可能になるからである。抵抗値の
測定は、図８に示すように、例えば、抵抗発熱体パター
ンをｌ₁ 〜ｌ₆まで分割し、各区画について抵抗値を測
定する。そして、抵抗値が低い区画についてトリミング
処理を実施する。

【００３５】トリミング処理が終わった後、再度抵抗値
測定を実施し、必要があればさらにトリミングを実施し
てもよい。すなわち、抵抗値測定とトリミングは１回だ
けではなく、２回以上実施してもよい。

【００３６】トリミングは、抵抗発熱体ペーストを印刷
した後焼成し、その後に実施することが望ましい。焼成
により抵抗値が変動してしまうからであり、また、焼成
前にトリミングすると、レーザ光の照射により、剥離し
てしまう場合があるからである。

【００３７】また、最初に抵抗発熱体ペーストを面状
（いわゆるベタ状）に印刷し、トリミングによりパター
ン化してもよい。最初からパターン状に印刷しようとす
ると、印刷方向により厚さのばらつきが発生するが、面
状に印刷する場合には均一な厚さで印刷することができ
るため、これをトリミングしてパターン化することによ
り、均一な厚さの発熱体パターンを得ることができる。

【００３８】上記トリミングは、レーザ光の照射や、サ
ンドブラスト、ベルトサンダーなどの研磨処理を用いて
行うことができる。レーザ光としては、例えば、ＹＡＧ
レーザ、エキシマレーザ（ＫｒＦ）、炭酸ガスレーザな
どが挙げられる。

【００３９】次に本発明のトリミングシステムについて
説明する。図３は、本発明のセラミックヒータの製造に
用いるレーザトリミング装置の概要を示すブロック図で
ある。

【００４０】レーザトリミングを行う際には、図３に示
したように、形成する抵抗発熱体の回路を含むように、
所定幅の同心円形状に導体層１２ｍが形成されている
か、または、所定パターンの抵抗発熱体が形成された円
板状のセラミック基板１１をテーブル１３上に固定す
る。

【００４１】このテーブル１３には、モータ等（図示せ
ず）が設けられているとともに、このモータ等は制御部
１７に接続されており、制御部１７からの信号でモータ
等を駆動させることにより、テーブル１３をｘｙ方向
（あるいはこれに加えてθ方向）に自由に移動させるこ
とができるようになっている。

【００４２】一方、このテーブル１３の上方には、ガル
バノミラー１５が設けられているが、このガルバノミラ
ー１５は、モータ１６により自由に回転できるようにな
っており、同じくテーブル１３の上方に配置されたレー
ザ照射装置１４から照射されたレーザ光２２が、このガ
ルバノミラー１５に当たって、反射し、セラミック基板
１１を照射するように構成されている。

【００４３】また、モータ１６およびレーザ照射装置１
４は、制御部１７に接続されており、制御部１７からの
信号でモータ１６やレーザ照射装置１４を駆動させるこ
とにより、ガルバノミラー１５を所定の角度回転させ、
セラミック基板１１上のｘ−ｙ方向について、照射位置
を自由に設定することができるようになっている。

【００４４】このように、セラミック基板１１を載置し
たテーブル１３および／またはガルバノミラー１５を動
かすことにより、セラミック基板１１上の任意の位置に
レーザ光２２を照射することができる。

【００４５】一方、テーブル１３の上方には、カメラ２
１も設置されており、これにより、セラミック基板１１
の位置（ｘ，ｙ）を認識することができるようになって
いる。このカメラ２１は、記憶部１８に接続され、これ
によりセラミック基板１１の導体層１２ｍの位置（ｘ，
ｙ）等を認識し、その位置にレーザ光２２を照射する。

【００４６】また、入力部２０は、記憶部１８に接続さ
れるとともに、端末としてキーボード等（図示せず）を
有しており、記憶部１８やキーボード等を介して、所定
の指示等が入力されるようになっている。

【００４７】さらに、このレーザトリミング装置は、演
算部１９を備えており、カメラ２１により認識されたセ
ラミック基板１１の位置や厚さ等のデータに基づいて、
レーザ光２２の照射位置、照射速度、レーザ光の強度等
を制御するための演算を行い、この演算結果に基づいて
制御部１７からモータ１６、レーザ照射装置１４等に指
示を出し、ガルバノミラー１５を回転させ、あるいは、
テーブル１３を移動させながらレーザ光２２を照射し、
導体層１２ｍの不要部分、または、抵抗発熱体パターン
の電流が流れる方向に沿って概ね平行にトリミングを行
う。このようにして、所定パターンの抵抗発熱体を形成
するが、または、抵抗発熱体に溝を形成するのである。

【００４８】また、このレーザトリミング装置は、抵抗
測定部を有している。抵抗測定部は、複数のテスタピン
を備えており、抵抗発熱体パターンを複数の区画に区分
し、各区画毎にテスタピンを接触させて、抵抗発熱体の
抵抗値を測定し、その区画にレーザ光を照射し、抵抗発
熱体の電流が流れる方向に沿って概ね平行にトリミング
を行うのである。

【００４９】次に、このようなレーザトリミング装置を
用いたセラミックヒータの製造方法について具体的に説
明する。ここでは、本発明の要部であるレーザトリミン
グ工程ついて詳しく説明し、それ以外の工程については
簡単に説明する。なお、これらトリミング以外の工程に
ついては、後でより詳しく説明する。

【００５０】最初に、セラミック基板の製造を行うが、
まず、セラミック粉末と樹脂とからなる生成形体を作製
する。この生成形体の作製方法としては、セラミック粉
末と樹脂とを含む顆粒を製造した後、これを金型等に投
入してプレス圧をかけることにより作製する方法と、グ
リーンシートを積層圧着することにより作製する方法と
があり、内部に静電電極等の他の導体層を形成するか否
か等により、より適切な方法を選択する。この後、生成
形体の脱脂、焼成を行うことにより、セラミック基板を
製造する。この後、セラミック基板にリフターピンを挿
通するための貫通孔の形成、測温素子を埋設するための
有底孔の形成等を行う。

【００５１】次に、このセラミック基板１１上に、抵抗
発熱体となる部分を含む広い領域に、スクリーン印刷等
により図３に示した形状の導体ペースト層を形成し、焼
成することにより導体層１２ｍとする。

【００５２】めっき法やスパッタリング等の物理蒸着法
を用いて導体層を形成してもよい。めっきの場合には、
めっきレジストを形成することにより、スパッタリング
等の場合には、選択的なエッチングを行うことにより、
所定領域に導体層１２ｍを形成することができる。ま
た、導体層は、上述したように抵抗発熱体パターンとし
て形成されていてもよい。

【００５３】このようにして所定領域に導体層１２ｍが
形成されるか、または、所定パターンの抵抗発熱体が形
成されたセラミック基板１１をテーブル１３の所定位置
に固定する。

【００５４】あらかじめ、トリミングデータ、抵抗発熱
体パターンのデータ、トリミングデータと抵抗発熱体パ
ターンのデータの両方等を入力部２０から入力し、記憶
部１９に格納する。すなわち、トリミングにより形成し
ようとする形状のデータを記憶しておくのである。トリ
ミングデータは、抵抗発熱体パターンの側面や表面のト
リミング、厚さ方向のトリミング、梯子状のパターンの
トリミング等を行う場合に使用されるデータであり、抵
抗発熱体パターンデータは、面状（いわゆるベタ状）に
印刷された導体層をトリミングして抵抗発熱体パターン
を形成する場合に使用される。無論、これらを併用する
こともできる。

【００５５】さらに、これらのデータに加えて、所望と
する抵抗値データを入力し、記憶部に格納しておいても
よい。これは抵抗測定部において、抵抗値を実測し所望
とする抵抗値にどれだけ相違があるかを演算し、これを
所望とする抵抗値に補正するためにどのようなトリミン
グを行うかを演算、制御データを生成させるのである。

【００５６】次に、固定されたセラミック基板１１をカ
メラ２１で撮影することにより、導体層１２ｍの形成位
置や抵抗発熱体のパターンが記憶部１８に記憶される。
この導体層の位置のデータ、トリミングにより形成しよ
うとする形状のデータ、および必要に応じて抵抗値デー
タに基づいて、演算部１９で演算が行われ、その結果が
制御データとして記憶部１８に記憶される。

【００５７】そして、この演算結果に基づいて、制御部
１７から制御信号を発生させ、ガルバノミラー１５のモ
ータ１６および／またはテーブル１３のモータを駆動さ
せながら、レーザ光を照射することにより、導体層１２
ｍの不必要な部分または抵抗発熱体の抵抗を上げたい部
分を、上記方法を用いてトリミングする。

【００５８】図３、４に示すように、テーブル１３に
は、セラミック基板１１の側面と接触する固定用突起１
３ｂとリフターピンを挿入する貫通孔に嵌合する嵌合用
突起１３ａとがあり、これらの突起を用いて、セラミッ
ク基板１１をテーブル１３上に固定する。その後、外部
端子の接続、測温素子の設置等を経て、セラミックヒー
タの製造が終了する。抵抗値の制御は、図８に示すよう
に、抵抗発熱体パターンを２以上に区画（１₁〜ｌ₆ ）
して各区画毎に、抵抗値の制御を行う。

【００５９】本発明では、上述したように、抵抗発熱体
の一部に溝等を形成することで抵抗値を制御する。

【００６０】導体層等の一部を除去する際には、レーザ
光照射により導体層等のトリミングすべき部分はトリミ
ングするものの、その下に存在するセラミック基板に
は、レーザ光照射により大きな影響を与えないことが重
要になる。

【００６１】従って、レーザ光は、導体層等を構成する
金属粒子等には良好に吸収され、一方、セラミック基板
に吸収されにくいものを選定する必要がある。このよう
なレーザの種類としては、上記したように、例えば、Ｙ
ＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、ＵＶ
（紫外線）レーザ等が挙げられる。要求されるレーザ光
の強さは、除去する導体層の種類や厚さ等により変化す
るために一概には言えないが、ＹＡＧレーザ、エキシマ
（ＫｒＦ）レーザが最適である。

【００６２】セラミック基板１１は、レーザ光が吸収さ
れにくい材質のものが好ましく、例えば、窒化アルミニ
ウム基板の場合には、炭素含有量が５０００ｐｐｍ以下
の炭素含有量が少ないものが好ましい。また、表面の面
粗度をＪＩＳＢ０６０１Ｒａで２０μｍ以下にする
ことが望ましい。面粗度が大きい場合は、レーザ光を吸
収してしまうからである。

【００６３】ＹＡＧレーザとしては、日本電気社製のＳ
Ｌ４３２Ｈ、ＳＬ４３６Ｇ、ＳＬ４３２ＧＴ、ＳＬ４１
１Ｂなどを採用することができる。レーザはパルス光で
あることが望ましい。極めて短い時間に大きなエネルギ
ーを抵抗発熱体に照射することができ、セラミック基板
に対するダメージを小さくすることができるからであ
る。パルスは、１ｋＨｚ以下が望ましい。１ｋＨｚを超
えると、レーザのファーストパルスのエネルギーが高く
なり、過剰にトリミングされてしまうからである。

【００６４】また、加工スピードは、１００ｍｍ／秒以
下が望ましい。１００ｍｍ／秒を超えると、周波数を高
くしないかぎり、溝を形成することができないからであ
る。前述のように、周波数は１ｋＨｚ以下を上限とする
ため、１００ｍｍ／秒以下が望ましい。さらに、抵抗発
熱体にセラミック基板に届くような溝を形成する場合に
は、レーザの出力は０．３Ｗ以上が望ましい。

【００６５】面粗度の調整は、研磨、ポリシングにより
行う。研磨は♯２００〜１０００のダイヤモンド砥石を
使用し、両面から１〜１００ｋｇ／ｃｍ² の荷重を加え
て研磨を実施する。ポリシングは、０．１〜１００μｍ
の粒径を有するダイヤモンド粉末を含むダイヤモンドペ
ーストとポリシングクロスを用いて行う。面粗度の測定
は、キーエンス社製の面粗さ測定計を用いて行う。

【００６６】図１は、上記方法によりトリミング処理さ
れた抵抗発熱体１２（１２ａ〜１２ｄ）を有するセラミ
ックヒータ３０を模式的に示す底面図であり、図２は、
その部分拡大断面図である。

【００６７】このセラミックヒータ３０では、抵抗発熱
体１２（１２ａ〜１２ｄ）は、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に同心円形状のパターンと屈曲線
形状のパターンにより形成されている。

【００６８】なお、このセラミックヒータ３０では、中
央に近い部分に、シリコンウエハ３９を運搬等するリフ
ターピン３６を挿通するための貫通孔３５が形成され、
さらに、測温素子を挿入するための有底孔３４が形成さ
れている。また、抵抗発熱体１２は、金属被覆層１２０
０により被覆、保護されており、この抵抗発熱体１２の
端部には、外部端子３３が半田層（図示せず）等を介し
て接続されている。

【００６９】本発明のセラミックヒータ３０では、シリ
コンウエハ３９等の被加熱物をセラミック基板１１の加
熱面１１ａに接触させた状態で載置して加熱するほか、
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３９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。加熱面とウエハと
の距離は、５〜５０００μｍが好ましい。

【００７０】また、貫通孔にリフターピンを挿入し、こ
のリフターピン３６を上下させることにより、搬送機か
らシリコンウエハ３９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。

【００７１】本発明のセラミックヒータのように、セラ
ミック基板の表面（底面）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。

【００７２】本発明のセラミックヒータにおけるセラミ
ック基板は、円板であることが望ましく、その直径は１
９０ｍｍを超えるものが望ましい。このような直径が大
きいものほど加熱面での温度ばらつきが大きくなるから
である。

【００７３】また、本発明のセラミックヒータのセラミ
ック基板の厚さは、２５ｍｍ以下であることが望まし
い。上記セラミック基板の厚さが２５ｍｍを超えると温
度追従性が低下するからである。また、その厚さは、
１．５ｍｍを超え５ｍｍ以下であることがより望まし
い。５ｍｍより厚くなると、熱が伝搬しにくくなり、加
熱の効率が低下する傾向が生じ、一方、１．５ｍｍ以下
であると、セラミック基板中を伝搬する熱が充分に拡散
しないため加熱面に温度ばらつきが発生することがあ
り、また、セラミック基板の強度が低下して破損する場
合があるからである。

【００７４】本発明のセラミックヒータでは、基板の材
料としてセラミックを使用しているが、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、酸化物セラミック等を挙げることができ
る。セラミック基板の材料として、これらのなかでは、
窒化物セラミックや炭化物セラミックが好ましい。熱伝
導特性に優れるからである。

【００７５】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。

【００７６】ただし、セラミック基板は、レーザ光を吸
収しないように、カーボンの量を少なくする、あるい
は、表面を研磨してＪＩＳＢ０６０１Ｒａで２０μ
ｍ以下に調整するなどの工夫が必要になる。また必要に
応じて、抵抗発熱体とセラミック基板の間に耐熱性セラ
ミック層を設けてもよい。例えば、非酸化物系セラミッ
クの場合は、表面に酸化物セラミックを形成しておいて
もよい。このような場合には、耐熱性セラミック層や酸
化物セラミック層の表面の面粗度を２０μｍ以下に調整
する。

【００７７】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（チャンネル）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。なお、回路数は、１５
未満の回路数であることが望ましい。制御しやすいあか
らである。本発明では、抵抗値のばらつきを小さくでき
りため、回路数を１５未満と小さくすることができる。

【００７８】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。上記レーザを用いて抵抗発熱体を形成する場合に
は、配線同士の間隔が狭く混み合ったパターンとなる場
合が有利である。

【００７９】抵抗発熱体をセラミック基板の表面に形成
する方法としては、上述した方法を用いる。すなわち、
セラミック基板の所定領域に導体ペーストを塗布し、次
に、導体ペースト層を形成した後にレーザによるトリミ
ング処理を行うか、または、導体ペーストを焼き付けた
後、レーザによるトリミング処理を行い、所定パターン
の抵抗発熱体を形成する。焼成によりセラミック基板の
表面でガラスフリット等を介して金属粒子を焼結させる
ことができる。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。トリミングは焼成後が最適である。焼成により抵抗
値の変動があるため、焼成後の方が精度よく抵抗値制御
ができるからである。なお、めっき法やスパッタリング
等の方法を用いて所定領域に導体層を形成し、レーザに
よるトリミング処理を行ってもよい。

【００８０】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、１〜１５μｍがより好ましい。また、抵抗発熱
体の幅は、０．５〜２０ｍｍが好ましく、０．５〜５ｍ
ｍがより好ましい。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。この抵抗値（体積抵抗率）は、上
述したように、レーザ光を用いることにより調整するこ
とができる。

【００８１】抵抗発熱体は、断面形状が矩形であって
も、かまぼこ形状や楕円形状であってもよいが、偏平で
あることが望ましい。偏平の方が加熱面に向かって放熱
しやすいため、加熱面の温度分布ができにくいからであ
る。断面のアスペクト比（抵抗発熱体の幅／抵抗発熱体
の厚さ）は、１０〜５０００であることが望ましい。こ
の範囲に調整することにより、抵抗発熱体の抵抗値を大
きくすることができるとともに、加熱面の温度の均一性
を確保することができるからである。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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
るだけでなく、印刷しにくい。

【００８６】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。

【００８７】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、ブチルカルビトール、ジエチレンエーテルモノエ
ーテ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。

【００８８】導体ペーストには、金属粒子に金属酸化物
（ガラスフリット）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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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、１ｍΩ／□〜５０
ｍΩ／□が好ましい。

【００９４】面積抵抗率が５０ｍΩ／□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。また、必要に応じて面積抵抗率を５０ｍΩ
／□〜１０Ω／□にすることができる。面積抵抗率を大
きくすると、パターンを幅を広くすることができるた
め、断線の問題がない。

【００９５】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。

【００９６】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。さらに、被覆層としては、ガラスなどの無機
絶縁層や耐熱性樹脂などを使用することもできる。

【００９７】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。

【００９８】次に、レーザ処理を含む本発明のセラミッ
クヒータの製造方法について、レーザ処理工程以外の工
程に関し、図１０に基づいてさらに詳しく説明する。レ
ーザ処理工程については、前に詳しく説明したので、こ
こでは、簡単に説明する。図１０（ａ）〜（ｄ）は、レ
ーザ処理を含む本発明のセラミックヒータの製造方法の
一部を模式的に示す断面図である。

【００９９】(1) セラミック基板の作製工程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 Ｏ ₃ ）等の焼結助剤、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。

【０１００】次に、生成形体に、必要に応じて、シリコ
ンウエハ３９等の被加熱物を運搬等するためのリフター
ピン３６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となる部分等を形成
する。

【０１０１】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１０（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、焼結温度以上であればよいが、例え
ば、窒化物セラミックでは、１０００〜２５００℃であ
る。

【０１０２】なお、通常は、焼成を行った後に、貫通孔
３５や測温素子を挿入するための有底孔（図示せず）を
設ける。貫通孔３５等は、表面研磨後に、ＳｉＣ粒子等
を用いたサンドブラスト等のドリル加工を行うことによ
り形成することができる。

【０１０３】(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領域
一体に印刷を行うことにより、導体ペースト層１２ｍを
形成する（図１０（ｂ））。抵抗発熱体のパターンは、
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と屈曲形状とからな
るパターンとすることが望ましいが、導体ペースト層
は、これらのパターンを含むように、幅広の同心円形
状、または、円形状のパターンとする。

【０１０４】(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、
所定の幅を有する導体層を形成（図１参照）した後、上
述したレーザによるトリミング処理を行うことにより、
所定パターンの抵抗発熱体１２を形成する（図１０
（ｃ）参照）。加熱焼成の温度は、５００〜１０００℃
が好ましい。また、最初に同心円、渦巻き、屈曲パター
ンなどのパターンを形成しておき、その一部をトリミン
グ処理してその抵抗値を調整し、抵抗発熱体１２として
もよい。

【０１０５】(4) 金属被覆層の形成抵抗発熱体１２表面には、図２に示したように、金属被
覆層１２００を設けることが望ましい。金属被覆層１２
００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。なお、図１０には、金属被
覆層１２００を示していない。また、金属の代わりに、
ガラス、樹脂等の被覆体で被覆してもよい。

【０１０６】(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３３）を半田を介して取り付ける（図
１０（ｄ）参照）。また、有底孔３４に熱電対を挿入
し、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。

【０１０７】図１１は、このようにして製造されたセラ
ミックヒータユニットを模式的に示す断面図である。こ
のセラミックヒータユニットでは、支持容器５１に支持
柱５６が形成され、セラミック基板１１を支持してい
る。セラミック基板１１の底面には、抵抗発熱体１２が
形成されている。支持柱５６の中程には、輻射熱による
セラミック基板１１の過熱を防止するための開口５２０
を有する中底板５２が取り付けられ、バネ５３により支
持されており、支持容器５１の底には開口５１０を有す
る底板５１ａが形成され、冷媒を供給する供給ポート５
９が設けられている。電力は給電端子５４により供給さ
れる。また、熱電対４４は、電熱板４２を介してセラミ
ック基板１１にバネ４５の力で圧着されている。

【０１０８】このセラミックヒータユニット冷却する際
には、冷媒を支持容器５１の内部に導入するが、この冷
媒は、供給ポート５９から流入し、抵抗発熱体１２およ
びセラミック基板１１と接触しながら、熱交換し、開口
５１０から排出される。冷媒は、流体であれば、液体、
気体いずれでもよいが、液体としては水、アンモニア、
アルコール、エチレングリコールなどが、気体として
は、窒素、二酸化炭素、アルゴン、ネオン、空気などが
挙げられる。

【０１０９】なお、本発明のセラミックヒータでは、セ
ラミック基板の内部に静電電極を設けることにより静電
チャックとして使用することができ、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。

【０１１０】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。

【０１１１】（実施例１） (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）４重
量部、アクリルバインダ１２重量部およびアルコールか
らなる組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末を
作製した。

【０１１２】(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。

【０１１３】(3) 次に、この生成形体を１８００℃、圧
力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さがほぼ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（セラミック基板１１）とした。さらに、♯２２０
のダイヤモンド砥石で１ｋｇ／ｃｍ² の荷重で両側から
研磨し、さらに、ダイヤモンドペースト（粒径０．５μ
ｍ）とポリシングクロスでポリシングし、表面の面粗度
をＲａで０．０１μｍとした。このセラミック基板にド
リル加工を施し、シリコンウエハのリフターピン３６を
挿入する貫通孔３５、熱電対を埋め込むための有底孔３
４（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）を形成した。

【０１１４】(4) 上記(3) で得たセラミック基板１１
に、スクリーン印刷にて導体ペースト層を形成した。印
刷パターンは、図１に示したようなパターンであった。
上記導体ペーストとしては、Ａｇ４８重量％、Ｐｔ２１
重量％、ＳｉＯ₂ １．０重量％、Ｂ₂ Ｏ₃ １．２重量
％、ＺｎＯ４．１重量％、ＰｂＯ３．４重量％、酢酸エ
チル３．４重量％、ブチルカルビトール１７．９重量％
からなる組成のものを使用した。この導体ペーストは、
Ａｇ−Ｐｔペーストであり、銀粒子は、平均粒径が４．
５μｍで、リン片状のものであった。また、Ｐｔ粒子
は、平均粒子径０．５μｍの球状であった。

【０１１５】(5) さらに、発熱体パターンの導体ペース
ト層を形成した後、セラミック基板１１を８５０℃で加
熱、焼成して、導体ペースト中のＡｇ、Ｐｔを焼結させ
るとともにセラミック基板１１に焼き付けた。

【０１１６】抵抗発熱体のパターンは、図１に示したよ
うに、１２ａ〜１２ｇの７チャンネルである。外周の４
つのチャンネル（抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄ）のトリミ
ング前後のチャンネル内の抵抗値のばらつきを表１に記
載する。なお、チャンネルとは、制御を行う際に、同一
電圧を印加して一の制御を行う回路をいうが、本実施例
では、連続体として形成された各抵抗発熱体（１２ａ〜
１２ｇ）を示す。

【０１１７】各チャンネル（抵抗発熱体１２ａ〜１２
ｄ）内の抵抗ばらつきは、チャンネル内をさらに２０分
割して、分割した範囲内の両端で抵抗を測定し、その平
均を平均分割抵抗値（表１では、平均値）とし、さら
に、チャンネル内の最高抵抗値と最低抵抗値との差と平
均分割抵抗値とから、ばらつきを計算した。また、各チ
ャンネル（抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄ）内の抵抗値は、
分割して測定した全抵抗値の総和である。

【０１１８】(6) 次に、トリミング用の装置として、波
長が１０６０ｎｍのＹＡＧレーザ（日本電気社製Ｓ１
４３ＡＬ出力５Ｗ、パルス周波数０．１〜４０ｋＨ
ｚ）を用いた。この装置は、Ｘ−Ｙステージ、ガルバノ
ミラー、ＣＣＤカメラ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを備え、ま
た、ステージとガルバノミラーを制御するコントローラ
を内蔵し、コントローラは、コンピュータ（日本電気社
製ＦＣ−９８２１）に接続されている。コンピュータ
は、演算部と記憶部を兼ねるＣＰＵを有している。ま
た、記憶部と入力部を兼ねるハードディスクと３．５イ
ンチＦＤドライブを有している。

【０１１９】このコンピュータにＦＤドライブから発熱
体パターンデータを入力し、さらに、導体層の位置を読
み取って（読み取りは、導体層の特定箇所またはセラミ
ック基板に形成されたマーカを基準にする）、必要な制
御データを演算し、発熱体パターンを電流が流れる方向
に沿って概ね平行に照射し、その部分の導体層を除去
し、図９に示すように、セラミック基板に２μｍの溝が
できるまで、幅５０μｍの溝を形成した。測定は、キー
エンス社製レーザ変位計により行った。なお、図９
は、抵抗発熱体断面の形状（位置と高さ）を示したグラ
フである。抵抗発熱体は、厚さが５μｍ、幅２．４ｍｍ
であった。レーザは、１ｋＨｚの周波数で、０．４Ｗの
出力、バイトサイズは１０μｍ、加工スピードは１０ｍ
ｍ／秒であった。

【０１２０】トリミング後の外周の４つのチャンネル
（抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄ）の抵抗値と各チャンネル
内のばらつきを表２に記載する。チャンネル内の抵抗ば
らつきは、チャンネル内をさらに２０分割して、分割し
た範囲内の両端で抵抗を測定し、その平均を平均分割抵
抗値とし、さらに、チャンネル内の最高抵抗値と最低抵
抗値との差と平均分割抵抗値とから、ばらつきを計算し
た。また、チャンネル内の抵抗値は、分割して測定した
全抵抗値の総和である。

【０１２１】(8) 電源との接続を確保するための外部端
子３３を取り付ける部分にＮｉめっきした後、スクリー
ン印刷により、銀−鉛半田ペースト（田中貴金属社製）
を印刷して半田層を形成した。次いで、半田層の上にコ
バール製の外部端子３３を載置して、４２０℃で加熱リ
フローし、外部端子３３を抵抗発熱体１２の表面に取り
付けた。

【０１２２】(9) 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。

【０１２３】（実施例２）セラミック基板を以下のよう
に製造したほかは、実施例１と同様にして、セラミック
ヒータを製造し、抵抗発熱体の抵抗値のばらつきを測定
した。 (1) ＳｉＣ粉末（平均粒径：１．１μｍ）１００重量
部、Ｂ₄ Ｃ４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。

【０１２４】(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。

【０１２５】(3) 次に、この生成形体を１８９０℃、圧
力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さがほぼ３ｍｍの
ＳｉＣ板状体を得た。さらに表面にガラスペースト（昭
栄化学工業社製Ｇ−５１７７）を塗布し、６００℃に
昇温し、厚さ３μｍのＳｉＯ₂層を形成した。さらに、
表面を♯８００のダイヤモンド砥石で研磨し、ダイヤモ
ンドペーストでポリシングしてＲａ＝０．００８μｍと
した。形成したＳｉＯ₂ 層の表面の粗度Ｒａも０．００
８μｍである。

【０１２６】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。このセラミック基板にドリル加工を施
し、シリコンウエハのリフターピン３６を挿入する貫通
孔３５、熱電対を埋め込むための有底孔３４（直径：
１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）を形成した。この実施例で
もセラミック基板に１μｍの溝ができるまで、それぞれ
の幅５０μｍの溝を形成した。

【０１２７】実施例１、２で製造されたセラミックヒー
タについて、上記した方法により、トリミング前後にお
ける抵抗値のばらつきを測定した。その結果を下記の表
１、２に示す。

【０１２８】

【表１】

【０１２９】

【表２】

【０１３０】表１、２に示した結果より明らかなよう
に、実施例１、２では、トリミング後の抵抗発熱体１２
ａ〜１２ｄの抵抗値のばらつきは、チャンネル内でも約
５％以下、（もっとも精度の高いもので１％）、面内で
のバラツキは０．５％以下と良好である。しかも、発熱
体が溶融するものもなかった。

【０１３１】実施例３ ♯２２０のダイヤモンド砥石を用い、１ｋｇ／ｃｍ² の
荷重でセラミック基板の両面を研磨し、表面粗度をＲａ
で０．６μｍとしたほかは、実施例１と同様にしてセラ
ミックヒータを製造した。

【０１３２】実施例４ ♯１２０のダイヤモンド砥石を用い、１ｋｇ／ｃｍ² の
荷重でセラミック基板の両面を研磨し、表面粗度をＲａ
で１．０μｍとしたほかは、実施例１と同様にしてセラ
ミックヒータを製造した。

【０１３３】実施例５ ♯１００のダイヤモンド砥石を用い、１ｋｇ／ｃｍ² の
荷重で両面を研磨し、表面粗度をＲａで８．０μｍとし
たほかは、実施例１と同様にしてセラミックヒータを製
造した。

【０１３４】実施例６ ♯８０のダイヤモンド砥石を用い、１ｋｇ／ｃｍ² の荷
重で両面を研磨し、表面粗度をＲａで１８．０μｍとし
たほかは、実施例１と同様にしてセラミックヒータを製
造した。

【０１３５】比較例１セラミック基板の両面を研磨しなかったほかは、実施例
１と同様にしてセラミックヒータを製造した。このとき
のセラミック基板の表面粗度は、Ｒａで２２．０μｍで
あった。

【０１３６】上記工程を経て得られたセラミックヒータ
について、以下の指標で評価を行った。（１）基板の反りセラミック基板の１７箇所で平坦度測定装置（ネクシブ
社製）で平坦度を測定し、平坦度の変化を調べた。変化
がなければ、反りなしと判断した。

【０１３７】（２）基板の強度低下ＪＩＳＲ１６０１に従ってトリミング前後の供試体
を切出し、強度低下率を測定した。供試体の強度は、イ
ンストロン万能試験機（４５０７型ロードセル５００
ｋｇｆ）を用い、温度が２５〜１０００℃の大気中、ク
ロスヘッド速度０．５ｍｍ／分、スパン距離Ｌ＝３０ｍ
ｍ、試験片の厚さ＝３．０ｍｍ、試験片の幅＝４．０３
ｍｍで実施し、以下の計算式（１）を用いて３点曲げ強
度σ（ｋｇｆ／ｍｍ²）を算出した。なお、表３に示し
たのは、２５℃における曲げ強度の低下を示したもので
ある。

【０１３８】

【数１】

【０１３９】そして、トリミング前後の強度から、強度
の低下率（％）を下記の（２）式に基づいて計算した。強度低下率（％）＝〔（トリミング前の強度−トリミング後の強度）／トリミング前の強度〕×１００・・・（２）

【０１４０】（３）冷却特性１４０℃まで昇温した後、９０℃まで冷却するまでの時
間を測定した。冷媒は、空気であり、０．０１ｍ³ ／分
で噴射した。（４）抵抗発熱体の密着性レーザ照射した発熱体表面にＮｉめっきを施し、はんだ
にてピンを固定し、引っ張り強度を測定した。

【０１４１】

【表３】

【０１４２】表３に示した結果より明らかなように、実
施例１〜４では、面粗度Ｒａを２０μｍ以下に調整して
いるため、セラミック基板の強度の低下を抑制すること
ができ、セラミック基板に反りも殆ど生じていない。こ
れは、レーザ光を反射することで、必要以上にセラミッ
ク基板を損傷させないためと考えられる。

【０１４３】さらに、冷却時間も、面粗度Ｒａが小さい
ほど短い。これは、面粗度Ｒａが大きい場合には、抵抗
発熱体に溝が形成され、凹凸が生じることにより発生し
た乱流を、セラミック基板表面の凹凸がさらに増幅さ
せ、蓄熱空気を滞留させたためと推定される。

【０１４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セラミック基板の強度低下や反りもなく、さらに、レー
ザを照射した発熱体の密着強度低下もない。さらに、冷
却速度の改善も期待できる。

【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
す底面図である。

【図２】図１に示したセラミック基板の部分拡大断面図
である。

【図３】本発明のセラミックヒータを製造する際に用い
るレーザトリミング装置の概要を示すブロック図であ
る。

【図４】図３に示したレーザトリミング装置を構成する
テーブルを模式的に示す斜視図である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、電流が流れる方向に沿って
概ね平行にトリミングによる溝が形成された抵抗発熱体
を模式的に示す斜視図である。

【図６】電流が流れる方向と垂直にトリミングによる溝
が形成された抵抗発熱体を模式的に示す斜視図である。

【図７】溶融した抵抗発熱体を示す写真である。

【図８】抵抗値を測定するために抵抗発熱体を複数の領
域に分割する様子を示す斜視図である。

【図９】抵抗発熱体の断面の形状（位置と高さ）を示す
グラフである。

【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の抵抗発熱体を製
造する際の各工程を示す断面図である。

【図１１】本発明のセラミックヒータを保持容器に納め
たセラミックヒータユニットを模式的に示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１セラミック基板１１ａ加熱面１１ｂ底面１２（１２ａ〜12ｇ）抵抗発熱体１２ｍ導体層（抵抗発熱体）１３テーブル１３ａ嵌合用突起部１３ｂ固定用突起部１４レーザ照射装置１５ガルバノミラー１６モータ１７制御部１８記憶部１９演算部２０入力部２１カメラ２２レーザ光３０セラミックヒータ３３外部端子３４有底孔３５貫通孔３６リフターピン３９シリコンウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K092 PP20 QA05 QB02 QB17 QB18 QB33 QB44 QB45 QB47 QB69 QB71 QB74 QB76 QC02 QC07 QC18 QC32 QC42 QC43 QC49 QC52 RF03 RF11 RF17 RF22 TT22 UA05 UA17 UA18 UC07 VV26 VV31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板上に抵抗発熱体を形成し
たセラミックヒータであって、前記抵抗発熱体には溝ま
たは切欠が形成されてなり、前記セラミック基板の抵抗
発熱体形成面の面粗度は、Ｒａ≦２０μｍであることを
特徴とするセラミックヒータ。
【請求項２】前記溝または切欠は、レーザ光にて形成
されてなる請求項１に記載のセラミックヒータ。