JP2002231420A - Ceramic heater - Google Patents

Ceramic heater

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JP2002231420A
JP2002231420A JP2001048976A JP2001048976A JP2002231420A JP 2002231420 A JP2002231420 A JP 2002231420A JP 2001048976 A JP2001048976 A JP 2001048976A JP 2001048976 A JP2001048976 A JP 2001048976A JP 2002231420 A JP2002231420 A JP 2002231420A
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JP
Japan
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resistance heating
heating element
ceramic substrate
ceramic
temperature
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Application number
JP2001048976A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
Hiroyuki Sakaguchi
洋之 坂口
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic heater capable of uniformizing a temperature of a heating surface of a silicon wafer, and capable of preventing damage of the silicon wafer. SOLUTION: In this ceramic heater, a resistance heating element composed of two or more circuits is formed on a surface or the inside of a disk-shaped ceramic substrate having a diameter of 200 mm or more. At least one circuit of the resistance heating element is divided in the circumferential direction, and includes a concentric circle or spiral pattern. The total number of circuits of the resistance heating element is 3 or more.

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、半導体ウエハ上に感光性
樹脂をエッチングレジストとして形成し、半導体ウエハ
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半導
体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、塗布した半導体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
裏面に抵抗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 of forming a photosensitive resin on a semiconductor wafer as an etching resist and etching the semiconductor wafer. This photosensitive resin is a liquid and is applied to the surface of the semiconductor wafer using a spin coater or the like.However, it must be dried after application, and the applied semiconductor wafer is placed on a heater and heated. become. Conventionally, as a metal heater used for such an application, a heater in which a resistance 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、
セラミック基板の厚みは、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、反りや歪みが発生してしまい、金属板
上に載置した半導体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、セラミック基板の厚み
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 ceramic substrate 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 semiconductor wafer mounted on the metal plate is damaged or tilted. However, when the thickness of the ceramic substrate is increased, the weight of the heater increases and the heater becomes bulky.

【0004】また、抵抗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セラ
ミック基板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにく
い。
[0004] The heating temperature is controlled by changing the voltage or the amount of current applied to the resistance heating element.
Since the metal plate is thick, the temperature of the ceramic substrate does not quickly follow changes in voltage and current amount, and it is difficult to control the temperature.

【0005】そこで、特公平8−8247号公報や、特
開平11−40330号公報等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 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-40330, a temperature near a heating element is measured by using a nitride ceramic having a heating element. Meanwhile, techniques for controlling the temperature have been proposed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
技術を用いて半導体ウエハを加熱しようとした際、セラ
ミックヒータの加熱を行う面(以下、加熱面という)に
温度差が発生し、加熱された半導体ウエハの温度差が大
きくなり、半導体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
半導体ウエハが破損してしまうという問題が発生した。
また、温度制御の精度を上げるために、複数の回路から
なる抵抗発熱体の近傍の温度をそれぞれ測定し、それぞ
れの抵抗発熱体に異なる電流を流した場合であっても、
やはり加熱面に温度差が発生する場合があった。
However, when a semiconductor wafer is to be heated by using such a technique, a temperature difference occurs on a surface of the ceramic heater to be heated (hereinafter referred to as a heating surface), and the semiconductor wafer is heated. The temperature difference between the semiconductor wafers is increased, the degree of curing of the resin cured product on the semiconductor wafer becomes uneven, and the semiconductor wafer is damaged by thermal shock caused by the temperature difference on the heater surface. .
Further, in order to increase the accuracy of temperature control, even when a temperature near each of the resistance heating elements composed of a plurality of circuits is measured and a different current is applied to each resistance heating element,
Again, a temperature difference sometimes occurred on the heated surface.

【0007】そこで、本発明者らは、このような加熱面
に温度分布が発生する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
発生するのは、基板の大きさ(直径)に対応する適切な
数の回路からなる抵抗発熱体がセラミック基板に形成さ
れていないためであるということを突き止めた。また、
セラミック基板の外周部分(セラミック基板の半径の1
/2から外側の部分)では、セラミック基板の外縁部か
らの放熱により、温度が不均一になりやすく、特に、温
度が上昇する過程(過渡特性)で、その傾向が顕著に現
れるという事実を突き止めた。さらに、窒化物セラミッ
クや炭化物セラミックのような熱伝導率が高いセラミッ
ク基板を用いると、温度の不均一化の傾向が強くなるた
め、このような問題が発生しやすいと事実も新たに突き
止めた。
The inventors of the present invention have conducted intensive studies on the causes of such a temperature distribution on the heated surface, and as a result,
Despite the temperature control, such a problem occurs because a resistance heating element composed of an appropriate number of circuits corresponding to the size (diameter) of the substrate is not formed on the ceramic substrate. It was found that it was. Also,
Outer peripheral portion of ceramic substrate (1 radius of ceramic substrate)
/ 2), the fact that the temperature is likely to be non-uniform due to heat radiation from the outer edge of the ceramic substrate, and particularly in the process of increasing the temperature (transient characteristics), the fact that the tendency is noticeable appears. Was. In addition, the present inventors have newly found that such a problem is likely to occur when a ceramic substrate having a high thermal conductivity such as a nitride ceramic or a carbide ceramic is used, since the temperature tends to be non-uniform.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らはさ
らに検討を重ねた結果、セラミック基板の表面または内
部に2以上の回路からなる抵抗発熱体が形成されたセラ
ミックヒータで、加熱面の温度が均一なものを構成しよ
うとした場合、抵抗発熱体を円周方向に分割された回路
や同心円または渦巻きパターンの回路とするとともに、
回路の総数を3以上とすることで、半導体ウエハ等の被
加熱物の加熱面の温度差を小さくすることができること
を見出し、第一の本発明を完成させるに至った。
The inventors of the present invention have further studied and found that a ceramic heater in which a resistance heating element composed of two or more circuits is formed on the surface or inside of a ceramic substrate. When trying to configure a uniform temperature, the resistance heating element should be a circuit divided in the circumferential direction, a circuit of concentric circles or a spiral pattern,
By finding that the total number of circuits is three or more, it has been found that the temperature difference on the heated surface of the object to be heated such as a semiconductor wafer can be reduced, and the first invention has been completed.

【0009】さらに、本発明者らは、セラミック基板の
直径とセラミック基板に設ける抵抗発熱体の回路の適切
な総数との間に一定の関係が成立することを見出し、第
二の本発明を完成させるに至った。
Further, the present inventors have found that a certain relationship is established between the diameter of the ceramic substrate and an appropriate total number of circuits of resistance heating elements provided on the ceramic substrate, and have completed the second present invention. It led to.

【0010】即ち、第一の本発明のセラミックヒータ
は、直径200mm以上の円板形状のセラミック基板の
表面または内部に2以上の回路からなる抵抗発熱体が形
成されたセラミックヒータであって、上記抵抗発熱体の
少なくとも一の回路は、円周方向に分割されてなり、か
つ、同心円または渦巻きパターンを含み、さらに、上記
抵抗発熱体の回路の総数は、3以上であることを特徴と
するセラミックヒータである。
That is, a ceramic heater according to a first aspect of the present invention is a ceramic heater in which a resistance heating element composed of two or more circuits is formed on the surface or inside of a disk-shaped ceramic substrate having a diameter of 200 mm or more. At least one circuit of the resistance heating element is circumferentially divided and includes a concentric circle or a spiral pattern, and the total number of circuits of the resistance heating element is three or more. It is a heater.

【0011】また、第二の本発明のセラミックヒータ
は、円板形状のセラミック基板の表面または内部に2以
上の回路からなる抵抗発熱体が形成されたセラミックヒ
ータであって、上記抵抗発熱体の少なくとも一の回路
は、円周方向に分割されてなり、かつ、同心円または渦
巻きパターンを含み、さらに、上記抵抗発熱体の回路の
総数nと上記セラミック基板の直径r(mm)との間に
は、下記の(1)式の関係が成り立つことを特徴とする
セラミックヒータである。 n≧r1.94×10-4・・・(1)
A ceramic heater according to a second aspect of the present invention is a ceramic heater in which a resistance heating element composed of two or more circuits is formed on the surface or inside of a disk-shaped ceramic substrate. At least one of the circuits is divided in a circumferential direction and includes a concentric circle or a spiral pattern. Further, the number of circuits of the resistance heating element and the diameter r (mm) of the ceramic substrate are different from each other. The ceramic heater is characterized in that the following equation (1) is satisfied. n ≧ r 1.94 × 10 -4 (1)

【0012】また、上記セラミックヒータは、100〜
800℃で使用されることが望ましい。
Further, the ceramic heater may be 100 to
Preferably, it is used at 800 ° C.

【0013】また、上記セラミックヒータには、上記セ
ラミック基板の温度を測定する測温素子と、上記複数の
回路からなる抵抗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抵抗発熱体に必要な電力
を演算する演算部とが備えられており、上記抵抗発熱体
の複数の回路には、それぞれ異なる電力が供給されるよ
うに構成されていることが望ましい。
The ceramic heater includes a temperature measuring element for measuring the temperature of the ceramic substrate, a control section for supplying power to the resistance heating element comprising the plurality of circuits, and a temperature measuring element for measuring the temperature of the ceramic substrate. A storage unit for storing temperature data, and a calculation unit for calculating power required for the resistance heating element from the temperature data are provided, and different powers are supplied to a plurality of circuits of the resistance heating element, respectively. It is desirable to be constituted so that.

【0014】さらに、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構成されているこ
とが望ましい。
Further, the ceramic substrate is preferably made of a nitride ceramic or a carbide ceramic.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】上記した第一の本発明のセラミッ
クヒータと第二の本発明のセラミックヒータとは、セラ
ミック基板の直径および抵抗発熱体の回路の総数以外の
点については、同様であるため、2つの発明の異なる点
や異なる効果を先に説明し、その後、第一の本発明のセ
ラミックヒータと第二の本発明のセラミックヒータとを
まとめて本発明のセラミックヒータとして説明すること
とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The ceramic heater of the first invention and the ceramic heater of the second invention described above are the same except for the diameter of the ceramic substrate and the total number of circuits of the resistance heating element. Therefore, different points and different effects of the two inventions will be described first, and thereafter, the ceramic heater of the first invention and the ceramic heater of the second invention will be collectively described as the ceramic heater of the invention. I do.

【0016】第一の本発明のセラミックヒータは、直径
200mm以上の円板形状のセラミック基板の表面また
は内部に2以上の回路からなる抵抗発熱体が形成された
セラミックヒータであって、上記抵抗発熱体の少なくと
も一の回路は、円周方向に分割されてなり、かつ、同心
円または渦巻きパターンを含み、さらに、上記抵抗発熱
体の回路の総数は、3以上であることを特徴とする
The ceramic heater according to the first aspect of the present invention is a ceramic heater in which a resistance heating element composed of two or more circuits is formed on the surface or inside of a disk-shaped ceramic substrate having a diameter of 200 mm or more. At least one circuit of the body is circumferentially divided and includes a concentric or spiral pattern, and the total number of circuits of the resistance heating element is three or more.

【0017】第一の本発明のセラミックヒータでは、セ
ラミック基板の直径が200mm以上であり、上記セラ
ミック基板に形成された抵抗発熱体の回路の総数が3以
上である。直径200mm以上のセラミック基板では、
上述のように、加熱面の温度が不均一となりやすいた
め、局所的にホットスポットやクーリングスポット等の
特異点が発生するおそれがあり、このような特異点の温
度を制御するため、抵抗発熱体の回路の総数を3以上に
する必要があるからである。また、同様の理由で、直径
が300mm以上では、抵抗発熱体の回路の総数が7以
上であることが望ましい。さらに、抵抗発熱体の回路の
総数は、20を上限とすることが望ましい。上記総数が
20を超えると、互いに干渉し合って温度制御が困難と
なるからである。
In the first ceramic heater of the present invention, the diameter of the ceramic substrate is 200 mm or more, and the total number of circuits of the resistance heating elements formed on the ceramic substrate is 3 or more. For a ceramic substrate with a diameter of 200 mm or more,
As described above, since the temperature of the heating surface is likely to be uneven, singular points such as hot spots and cooling spots may be locally generated. This is because the total number of circuits needs to be 3 or more. For the same reason, when the diameter is 300 mm or more, it is desirable that the total number of circuits of the resistance heating element be 7 or more. Further, it is desirable that the total number of circuits of the resistance heating element is set to 20 as an upper limit. If the total number exceeds 20, it interferes with each other and makes temperature control difficult.

【0018】本発明のセラミックヒータは、円板形状の
セラミック基板の表面または内部に2以上の回路からな
る抵抗発熱体が形成されたセラミックヒータであって、
上記抵抗発熱体の少なくとも一の回路は円周方向に分割
されてなり、かつ、同心円を含み、さらに、上記抵抗発
熱体の回路の総数nと上記セラミック基板の直径r(m
m)との間には、下記の(1)式の関係が成り立つこと
を特徴とする。 n≧r1.94×10-4・・・(1)
The ceramic heater according to the present invention is a ceramic heater in which a resistance heating element comprising two or more circuits is formed on the surface or inside of a disk-shaped ceramic substrate,
At least one circuit of the resistance heating element is divided in the circumferential direction and includes concentric circles. Further, the total number n of circuits of the resistance heating element and the diameter r (m) of the ceramic substrate
m) is characterized by the following equation (1). n ≧ r 1.94 × 10 -4 (1)

【0019】第二の本発明のセラミックヒータでは、抵
抗発熱体の回路の総数nとセラミック基板の直径r(m
m)との間に上記(1)式が成立するので、セラミック
基板の加熱面の面積に対する抵抗発熱体の回路の総数が
充分に多くなり、一回路で加熱する面積が適切な範囲と
なり、一回路内における発熱量のばらつきを小さくする
ことができ、細かい発熱量の制御を容易に精度よく行う
ことができる。その結果、例えば、回路の境界部分にお
いて、クーリングスポット等の低温領域が発生するのを
防止することができ、セラミックヒータの加熱面の温度
を均一化することが可能となる。従って、被加熱物を均
一に加熱することができ、例えば、半導体ウエハ上の樹
脂硬化物の硬化度を均一にすることができ、また、半導
体ウエハの破損を防止することができる。
In the ceramic heater according to the second aspect of the present invention, the total number n of circuits of the resistance heating element and the diameter r (m) of the ceramic substrate
m), the total number of circuits of the resistance heating element with respect to the area of the heating surface of the ceramic substrate becomes sufficiently large, and the area to be heated by one circuit becomes an appropriate range. Variations in the amount of generated heat in the circuit can be reduced, and fine control of the amount of generated heat can be easily and accurately performed. As a result, for example, it is possible to prevent a low-temperature region such as a cooling spot from being generated at a boundary portion of the circuit, and it is possible to make the temperature of the heating surface of the ceramic heater uniform. Therefore, the object to be heated can be heated uniformly, and for example, the degree of cure of the cured resin on the semiconductor wafer can be made uniform, and the semiconductor wafer can be prevented from being damaged.

【0020】第二の本発明のセラミックヒータにおけ
る、セラミック基板の直径と、抵抗発熱体の回路の総数
との関係を示す上記(1)式について、例を挙げて説明
する。円板形状のセラミック基板に回路の総数が6とな
る抵抗発熱体が形成されたセラミックヒータについて考
えてみる。まず、セラミック基板の直径が210(m
m)の場合、この直径を上記(1)式に代入すると、n
≧3.2となる。すなわち、総回路数は4以上であれば
よく、このセラミックヒータは上記(1)式の関係を満
たすことになる。一方、セラミック基板11の直径が3
00(mm)の場合、この直径を上記(1)式に代入す
ると、n≧6.4となる。すなわち、総回路数は7以上
必要であり、このセラミックヒータは上記(1)式の関
係を満たさず、さらに小さな回路に分割する必要がある
ことが分かる。
In the ceramic heater according to the second aspect of the present invention, the above equation (1) showing the relationship between the diameter of the ceramic substrate and the total number of circuits of the resistance heating element will be described with reference to an example. Consider a ceramic heater in which a resistance heating element whose total number of circuits is 6 is formed on a disk-shaped ceramic substrate. First, the diameter of the ceramic substrate is 210 (m
In the case of m), when this diameter is substituted into the above equation (1), n
≧ 3.2. That is, the total number of circuits only needs to be four or more, and this ceramic heater satisfies the relationship of the above equation (1). On the other hand, if the diameter of the ceramic substrate 11 is 3
In the case of 00 (mm), when this diameter is substituted into the above equation (1), n ≧ 6.4. That is, it is understood that the total number of circuits is required to be 7 or more, and this ceramic heater does not satisfy the relationship of the above equation (1) and needs to be divided into smaller circuits.

【0021】すなわち、上記(1)式の関係を満たすに
は、セラミック基板の直径が大きくなるにつれて、抵抗
発熱体の総回路数を増加させる必要があり、セラミック
基板の直径が200(mm)以上のセラミックヒータで
は、3以上の回路が必要となり、セラミック基板の直径
が210(mm)のセラミックヒータでは、4以上の回
路が必要となり、セラミック基板の直径が300(m
m)のセラミックヒータでは、7以上の回路が必要であ
るということになる。
That is, in order to satisfy the relationship of the above equation (1), it is necessary to increase the total number of circuits of the resistance heating element as the diameter of the ceramic substrate increases, and the diameter of the ceramic substrate is 200 (mm) or more. The ceramic heater requires three or more circuits, and the ceramic heater having a ceramic substrate diameter of 210 (mm) requires four or more circuits, and the ceramic substrate has a diameter of 300 (m).
In the case of the ceramic heater m), seven or more circuits are required.

【0022】本発明のセラミックヒータは、円周方向に
2以上の回路に分割された抵抗発熱体を有しているが、
このような構成としたのは、例えば、同心円のみで構成
される回路では、加熱面の温度を制御することが困難で
あるからである。このように、上記抵抗発熱体を円周方
向に2以上の回路に分割して制御を行うことにより、同
一円周上の温度分布の不均一さを無くすことができ、被
加熱物を加熱する面(加熱面)の温度を均一化すること
ができるのである。特に外周付近では、放熱のために温
度が不均一化しやすいため、外周部分の回路は、円周方
向に2以上の回路に分割されていることが望ましい。こ
の場合、円周方向に2以上の回路に分割された上記抵抗
発熱体は、外周部分の全体に存在している必要はなく、
外周部分の領域に存在していればよい。また、外周部分
の円周方向に分割された抵抗発熱体は、最外周のパター
ンであることがより望ましい。最外周の部分が、最も温
度が不均一となりやすく、この部分の温度を制御する必
要があるからである。ただし、このことは、外周部分に
形成された、円周方向に分割された抵抗発熱体のさらに
外周に抵抗発熱体を形成することを否定するものではな
い。さらに、円周方向に2以上の回路に分割された抵抗
発熱体は、外周部分のみならず、内側部分に存在してい
てもよい。
The ceramic heater of the present invention has a resistance heating element divided into two or more circuits in the circumferential direction.
The reason for this configuration is that, for example, it is difficult to control the temperature of the heating surface in a circuit composed only of concentric circles. In this way, by dividing the resistance heating element into two or more circuits in the circumferential direction and performing control, it is possible to eliminate non-uniformity of the temperature distribution on the same circumference and heat the object to be heated. The temperature of the surface (heating surface) can be made uniform. In particular, since the temperature is likely to be uneven near the outer periphery due to heat radiation, it is desirable that the circuit at the outer periphery is divided into two or more circuits in the circumferential direction. In this case, the resistance heating element divided into two or more circuits in the circumferential direction does not need to be present in the entire outer peripheral portion,
It only has to exist in the region of the outer peripheral portion. Further, it is more preferable that the resistance heating element divided in the circumferential direction of the outer peripheral portion has an outermost peripheral pattern. This is because the temperature of the outermost portion is most likely to be non-uniform, and it is necessary to control the temperature of this portion. However, this does not deny the formation of the resistance heating element further on the outer circumference of the resistance heating element formed in the outer peripheral portion and divided in the circumferential direction. Furthermore, the resistance heating element divided into two or more circuits in the circumferential direction may exist not only in the outer peripheral part but also in the inner part.

【0023】ただし、特開平8−125001号公報に
おけるセラミックヒータのように、抵抗発熱体92a〜
92kが内側部分と外側部分とで連続しており、かつ、
円周方向に分割された回路である場合(図10参照)
は、本発明のセラミックヒータには含まれない。このよ
うな構成のセラミックヒータは、セラミック基板の内側
部分の直径方向で温度が不均一となるとともに、上記セ
ラミック基板の反りが発生しやすいからである。
However, like the ceramic heater in JP-A-8-125001, the resistance heating elements 92a to 92a
92k is continuous between the inner part and the outer part, and
In the case of a circuit divided in the circumferential direction (see FIG. 10)
Is not included in the ceramic heater of the present invention. This is because in the ceramic heater having such a configuration, the temperature becomes uneven in the diameter direction of the inner portion of the ceramic substrate, and the ceramic substrate is likely to be warped.

【0024】上記セラミック基板の反り量は、60μm
以下であることが望ましい。上記反り量が60μmを超
えると、被加熱物である半導体ウエハとセラミック基板
との間で距離のばらつきが大きくなるため、半導体ウエ
ハを均一に加熱することができないからである。
The warpage of the ceramic substrate is 60 μm.
It is desirable that: If the warpage exceeds 60 μm, the variation in distance between the semiconductor wafer to be heated and the ceramic substrate becomes large, so that the semiconductor wafer cannot be heated uniformly.

【0025】また、半導体ウエハを加熱する方法として
は、上記半導体ウエハをセラミック基板に直接載置し、
加熱する方法と、上記半導体ウエハと上記セラミック基
板とを5〜5000μm離間させて加熱する方法の2種
類があるが、いずれにせよ、セラミック基板の反り量は
60μm以下がよい。
As a method of heating a semiconductor wafer, the semiconductor wafer is directly mounted on a ceramic substrate,
There are two types of methods: a heating method and a heating method in which the semiconductor wafer and the ceramic substrate are separated by 5 to 5000 μm. In any case, the warpage of the ceramic substrate is preferably 60 μm or less.

【0026】また、本発明のセラミックヒータは、同心
円または渦巻きパターンの抵抗発熱体を有している。抵
抗発熱体をこのようなパターンにすることにより、セラ
ミック基板の直径方向の温度の不均一を解消することが
できるとともに、セラミック基板の反りも防止すること
ができる。特に内側部分(セラミック基板の半径の1/
2から内側の部分)では、円周方向よりも直径方向の温
度が不均一化しやすいため、内側部分の回路は、同心円
または渦巻きパターンであることが望ましい。なお、上
記セラミック基板の内側部分には、円周方向に2以上の
回路に分割された抵抗発熱体と同心円または渦巻きパタ
ーンの抵抗発熱体とを混在させてもよい。セラミック基
板の内側部分の温度の不均一が解消されるとともに、セ
ラミック基板の反りも防止することができるからであ
る。
The ceramic heater of the present invention has a concentric or spiral-shaped resistance heating element. By forming the resistance heating element in such a pattern, it is possible to eliminate unevenness in temperature in the diameter direction of the ceramic substrate and also prevent warpage of the ceramic substrate. In particular, the inner part (1/1 of the radius of the ceramic substrate)
Since the temperature in the diametric direction is more non-uniform than in the circumferential direction in the portion from the inner portion to the inner portion, the circuit in the inner portion preferably has a concentric or spiral pattern. Note that a resistance heating element divided into two or more circuits in the circumferential direction and a concentric or spiral pattern resistance heating element may be mixed in the inner portion of the ceramic substrate. This is because unevenness in the temperature of the inner portion of the ceramic substrate can be eliminated, and warpage of the ceramic substrate can be prevented.

【0027】従って、本発明のセラミックヒータでは、
外周部分に、円周方向に2以上の回路に分割された抵抗
発熱体を形成し、内側部分には、同心円または渦巻きパ
ターンの抵抗発熱体を形成することが望ましい。これら
の抵抗発熱体が一体的に作用することにより、セラミッ
ク基板の加熱面の温度が均一となるとともに、セラミッ
ク基板に反りが発生せず、セラミック基板と半導体ウエ
ハとの距離が一定となり、半導体ウエハを均一に加熱す
ることができる。また、本発明のセラミックヒータで
は、特に、温度が上昇する過程(過渡特性)において生
じるセラミック基板の加熱面での温度の不均一を解消す
ることができる。
Therefore, in the ceramic heater of the present invention,
It is desirable to form a resistance heating element divided into two or more circuits in the circumferential direction on the outer peripheral part, and to form a concentric or spiral-shaped resistance heating element on the inner part. When these resistance heating elements work together, the temperature of the heating surface of the ceramic substrate becomes uniform, the warpage does not occur in the ceramic substrate, the distance between the ceramic substrate and the semiconductor wafer becomes constant, and the semiconductor wafer Can be uniformly heated. Further, in the ceramic heater according to the present invention, in particular, it is possible to eliminate the non-uniformity of the temperature on the heating surface of the ceramic substrate which occurs in the process of increasing the temperature (transient characteristics).

【0028】図1および図9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。
1 and 9 are bottom views schematically showing one example of the ceramic heater of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged sectional view showing a part thereof.

【0029】このセラミックヒータ10では、円板状に
形成されたセラミック基板11の加熱面11aの反対側
である底面11bに、抵抗発熱体12が形成されてい
る。そして、抵抗発熱体12は、セラミック基板11の
最外周に、同心円の一部を描くように繰り返して形成さ
れた円弧パターンである抵抗発熱体12a〜12dが配
置され、その内部に一部が切断された同心円パターンで
ある抵抗発熱体12e〜12hが配置されている。
In this ceramic heater 10, a resistance heating element 12 is formed on a bottom surface 11b opposite to a heating surface 11a of a ceramic substrate 11 formed in a disk shape. The resistance heating elements 12 are arranged on the outermost periphery of the ceramic substrate 11 in the form of arc patterns repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle. The resistance heating elements 12a to 12d are partially cut inside. The resistive heating elements 12e to 12h having a concentric pattern are arranged.

【0030】最外周の抵抗発熱体12aは、同心円を円
周方向に4分割した円弧状のパターンが繰り返して形成
され、隣り合う円弧の端部は、屈曲線により接続され一
連の回路を構成している。そして、これと同パターンで
ある抵抗発熱体12a〜12dの4つの回路が、外周を
取り囲むように近接して形成され、全体的に円環状のパ
ターンを構成している。
The outermost resistance heating element 12a is formed by repeating a circular arc-shaped pattern obtained by dividing a concentric circle into four in the circumferential direction, and ends of adjacent arcs are connected by a bent line to form a series of circuits. ing. Then, four circuits of the resistance heating elements 12a to 12d having the same pattern are formed close to each other so as to surround the outer periphery, and constitute an overall annular pattern.

【0031】また、抵抗発熱体12a〜12dの端部
は、クーリングスポット等の発生を防止するために、円
環状パターンの内側に形成されており、そのため、外側
の回路の端部は内側の方に向かって延設されている。
The ends of the resistance heating elements 12a to 12d are formed inside an annular pattern in order to prevent the occurrence of a cooling spot or the like. It is extended toward.

【0032】最外周に形成された抵抗発熱体12a〜1
2dの内側には、そのごく一部が切断された同心円パタ
ーンの回路からなる抵抗発熱体12e〜12hが形成さ
れている。この抵抗発熱体12e〜12hでは、隣り合
う同心円の端部が、順次直線からなる抵抗発熱体で接続
されることにより一連の回路が構成されている。
Resistance heating elements 12a-1 formed on the outermost periphery
Inside the 2d, there are formed resistance heating elements 12e to 12h each formed of a circuit of a concentric pattern whose part is cut off. In the resistance heating elements 12e to 12h, a series of circuits is formed by connecting the ends of adjacent concentric circles sequentially with resistance heating elements formed of straight lines.

【0033】また、抵抗発熱体12a〜12d、12
e、12f、12g、12hの間には、帯状(円環状)
の発熱体非形成領域が設けられており、中心部分にも、
円形の発熱体非形成領域が設けられている。従って、全
体的に見ると、円環状の抵抗発熱体形成領域と発熱体非
形成領域とが、外側から内側に交互に形成されており、
これらの領域をセラミック基板の大きさ(口径)や厚さ
等を考慮して、適当に設定することにより、加熱面の温
度を均一にすることができるようになっている。
The resistance heating elements 12a to 12d, 12
e, between 12f, 12g, 12h, belt-like (annular)
Heating element non-forming area is provided, and also in the center part,
A circular heating element non-formation area is provided. Therefore, as a whole, an annular resistance heating element forming area and a heating element non-forming area are alternately formed from the outside to the inside,
By appropriately setting these areas in consideration of the size (diameter) and thickness of the ceramic substrate, the temperature of the heating surface can be made uniform.

【0034】また、抵抗発熱体12(12a〜12h)
は、その両端に入出力の端子となる外部端子33が金属
被覆層120を介して接続されている。また、中央に近
い部分には、半導体ウエハ39を支持するリフターピン
36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1
4が形成されている。
The resistance heating elements 12 (12a to 12h)
An external terminal 33 serving as an input / output terminal is connected to both ends thereof via a metal coating layer 120. Further, a through hole 15 for inserting a lifter pin 36 supporting a semiconductor wafer 39 is formed in a portion near the center.
Bottom hole 1 for inserting thermocouple 17 as a temperature measuring element
4 are formed.

【0035】セラミック基板11の直径が210(m
m)であるとすると、上述のように、回路の総数は4以
上が必要となるが、このセラミックヒータ10において
は、抵抗発熱体は、抵抗発熱体12a〜12hの8回路
から構成されており、この場合、上記(1)式が成立
し、精度よく抵抗発熱体の発熱量をコントロールするこ
とができ、加熱面の温度を均一にすることができる。
The diameter of the ceramic substrate 11 is 210 (m
m), as described above, the total number of circuits needs to be 4 or more. In this ceramic heater 10, the resistance heating elements are composed of eight circuits of the resistance heating elements 12a to 12h. In this case, the above equation (1) is satisfied, the amount of heat generated by the resistance heating element can be controlled with high accuracy, and the temperature of the heating surface can be made uniform.

【0036】図4は、本発明のセラミックヒータの別の
一例を模式的に示す底面図であり、図5は、その一部を
示す部分拡大断面図である。このセラミックヒータ50
では、円板状に形成されたセラミック基板51の内部に
抵抗発熱体52(52a〜52h)が形成されている。
FIG. 4 is a bottom view schematically showing another example of the ceramic heater of the present invention, and FIG. 5 is a partially enlarged sectional view showing a part thereof. This ceramic heater 50
In the figure, a resistance heating element 52 (52a to 52h) is formed inside a ceramic substrate 51 formed in a disk shape.

【0037】すなわち、セラミックヒータ50の最外周
に、4分割された屈曲線の繰り返しパターンからなる抵
抗発熱体52a〜52dが配置され、その内側に、同心
円パターンの回路からなる抵抗発熱体52e〜52h
が、一定の間隔を置いて配置されている。
That is, on the outermost periphery of the ceramic heater 50, resistance heating elements 52a to 52d each having a repetitive pattern of bent lines divided into four are arranged, and inside the resistance heating elements 52e to 52h each having a circuit of a concentric pattern.
Are arranged at regular intervals.

【0038】また、図1に示したセラミックヒータと同
様に、複数の貫通孔55が形成されるとともに、複数の
有底孔54が形成され、抵抗発熱体52a〜52hの端
部の直下には、スルーホール58が形成され、さらに、
このスルーホール58を露出させる袋孔59が底面51
bに形成され、袋孔59には外部端子53が挿入され、
ろう材(図示せず)で接合されている。
Further, similarly to the ceramic heater shown in FIG. 1, a plurality of through holes 55 are formed, and a plurality of bottomed holes 54 are formed. Immediately below the ends of the resistance heating elements 52a to 52h. , A through hole 58 is formed.
The blind hole 59 exposing the through hole 58 is formed on the bottom surface 51.
b, the external terminal 53 is inserted into the blind hole 59,
They are joined by a brazing material (not shown).

【0039】セラミック基板51の直径が210(m
m)であるとすると、回路の総数は4以上が必要となる
が、このセラミックヒータ50においては、抵抗発熱体
は、抵抗発熱体52a〜52hの8回路から構成されて
おり、上記(1)式が成立し、精度よく抵抗発熱体の発
熱量をコントロールすることができ、加熱面の温度を均
一にすることができる。
The diameter of the ceramic substrate 51 is 210 (m).
m), the total number of circuits is required to be 4 or more. In this ceramic heater 50, the resistance heating elements are composed of eight circuits of resistance heating elements 52a to 52h. The formula is established, the amount of heat generated by the resistance heating element can be controlled accurately, and the temperature of the heating surface can be made uniform.

【0040】本発明のセラミックヒータに形成される抵
抗発熱体の回路の総数は、上述したように、セラミック
基板の直径が210(mm)のセラミックヒータでは、
4以上であり、セラミック基板の直径が300(mm)
のセラミックヒータでは、7以上であるが、その上限は
特に限定されるものではない。しかし、製造工程の煩雑
さを避け、製造コストを抑え、また、抵抗発熱体の制御
をなるべく簡単に行う観点からいうと、抵抗発熱体の回
路の総数は、セラミック基板の直径が210(mm)の
場合、10以下が望ましい。また、セラミック基板の直
径が300(mm)の場合、20以下が望ましい。
The total number of circuits of the resistance heating element formed in the ceramic heater of the present invention is, as described above, a ceramic heater having a ceramic substrate having a diameter of 210 (mm).
4 or more, and the diameter of the ceramic substrate is 300 (mm)
In the ceramic heater described above, the number is 7 or more, but the upper limit is not particularly limited. However, from the viewpoint of avoiding the complexity of the manufacturing process, reducing the manufacturing cost, and controlling the resistance heating element as easily as possible, the total number of circuits of the resistance heating element is 210 mm in diameter of the ceramic substrate. In this case, it is desirable that the number be 10 or less. When the diameter of the ceramic substrate is 300 (mm), the diameter is preferably 20 or less.

【0041】抵抗発熱体のパターンとしては、特に限定
されず、例えば、図1に示した、円弧の繰り返しパター
ンと同心円形状のパターンとを併用したパターン、図4
に示した、最外周に屈曲線の繰り返しパターンである抵
抗発熱体52a〜52dが形成され、その内部に同心円
形状のパターンである抵抗発熱体52e〜52hが形成
されたパターン等が挙げられる。また、例えば、渦巻き
状のパターン、偏心円状のパターン、屈曲線の繰り返し
パターン等も用いることができ、これらを併用してもよ
く、これらと図1または図4に示したパターンとを併用
してもよい。
The pattern of the resistive heating element is not particularly limited. For example, the pattern shown in FIG. 1 is a combination of a circular arc repetition pattern and a concentric pattern, and FIG.
And the like, in which resistance heating elements 52a to 52d, which are repetitive patterns of bent lines, are formed on the outermost periphery, and resistance heating elements 52e to 52h, which are concentric patterns, are formed therein. Also, for example, a spiral pattern, an eccentric pattern, a repeating pattern of a bent line, and the like can be used. These may be used in combination, and these may be used in combination with the pattern shown in FIG. 1 or FIG. You may.

【0042】この中でも、放熱の大きいセラミック基板
の外周部分において、より細かい発熱量制御を行うこと
ができる点から、図1に示した、円弧の繰り返しパター
ンと同心円形状のパターンとを併用したパターンや、図
4に示した、屈曲線の繰り返しパターンと同心円形状の
パターンとを併用したパターンのように、セラミック基
板の最外周には、円周方向に少なくとも2以上の回路か
らなる抵抗発熱体が配置されるとともに、最外周に配置
された上記抵抗発熱体の内側に、別の回路からなる抵抗
発熱体が形成されているパターンが望ましい。
Among them, the finer control of the heat generation can be performed in the outer peripheral portion of the ceramic substrate, which has a large heat radiation, and therefore, the pattern shown in FIG. As shown in FIG. 4, a resistive heating element including at least two or more circuits in the circumferential direction is arranged on the outermost periphery of the ceramic substrate, like the pattern in which the repetitive pattern of the bent lines and the concentric pattern are used together. In addition, a pattern in which a resistance heating element composed of another circuit is formed inside the resistance heating element disposed on the outermost periphery is desirable.

【0043】円周方向に分割されたパターンとは、セラ
ミック基板の中心から外周に向けて複数の線分を引き、
その線分により分割された領域に形成されたパターンで
ある。通常、その領域は全て同じ大きさが望ましい。ま
た、分割数は、図1に示したように、4分割に限定され
ず、2分割以上であれば、3分割でも5分割でもよい。
通常、セラミック基板の大きさが大きくなるに従って、
分割数を多くすることが望ましい。
The pattern divided in the circumferential direction means that a plurality of line segments are drawn from the center of the ceramic substrate to the outer periphery.
This is a pattern formed in a region divided by the line segment. Usually, it is desirable that all the areas have the same size. The number of divisions is not limited to four as shown in FIG. 1, but may be three or five as long as it is two or more.
Usually, as the size of the ceramic substrate increases,
It is desirable to increase the number of divisions.

【0044】なお、図1、図4において、抵抗発熱体1
2a〜12d、52a〜52dが最外周に配置された抵
抗発熱体であるが、このような最外周の抵抗発熱体は、
外周から中心までの距離に対し、中心から90%以上の
領域に形成されていることが望ましい。90%未満であ
ると、最外周に形成された抵抗発熱体の領域が広くなり
すぎるため、加熱面の温度の制御が難しくなるからであ
る。
1 and 4, the resistance heating element 1
2a to 12d and 52a to 52d are resistance heating elements arranged at the outermost periphery.
It is desirable that the area be formed in a region 90% or more from the center to the distance from the outer periphery to the center. If it is less than 90%, the area of the resistance heating element formed on the outermost periphery becomes too large, so that it becomes difficult to control the temperature of the heating surface.

【0045】また、図9では、セラミック基板81の内
側部分に、円周方向に分割された抵抗発熱体12i、1
2jが形成されている。この場合、セラミック基板81
の内側部分における円周方向の温度の不均一を解消する
ことができる。本発明のセラミックヒータは、100〜
800℃で使用されることが望ましい。
In FIG. 9, a resistance heating element 12i, 1
2j are formed. In this case, the ceramic substrate 81
The uneven temperature in the circumferential direction in the inner part of the rim can be eliminated. The ceramic heater of the present invention has a
Preferably, it is used at 800 ° C.

【0046】また、最外周に形成する抵抗発熱体の回路
数と、その内部に形成する抵抗発熱体の回路数との差
は、±1以内であることが望ましい。最外周の回路数が
極端に多いと、その内部の回路数が少ないことになるた
め、セラミック基板内部で精度よい発熱量制御をするこ
とが困難となり、最外周の回路数が少なければ、外周部
での精度よい温度制御をすることができないからであ
る。
It is desirable that the difference between the number of circuits of the resistive heating element formed on the outermost periphery and the number of circuits of the resistive heating element formed therein is within ± 1. If the number of circuits on the outermost periphery is extremely large, the number of circuits in the inside will be small, and it will be difficult to accurately control the amount of heat generation inside the ceramic substrate. This is because accurate temperature control cannot be performed.

【0047】本発明においては、抵抗発熱体をセラミッ
ク基板の表面(底面)に形成してもよく、抵抗発熱体を
セラミック基板の内部に埋設してもよい。抵抗発熱体を
セラミック基板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セラミック基板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、セラミック基板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 resistance heating element may be formed on the surface (bottom surface) of the ceramic substrate, or the resistance heating element may be embedded inside the ceramic substrate. When the resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate 11, a conductive paste containing metal particles is applied to the surface of the ceramic substrate 11 to form a conductive paste layer having a predetermined pattern. The method of sintering the metal particles on the surface of is preferred. The sintering of the metal is sufficient if the metal particles and the metal particles and the ceramic are fused.

【0048】セラミック基板11の表面に抵抗発熱体を
形成する場合には、この抵抗発熱体の厚さは、1〜30
μmが好ましく、1〜10μmがより好ましい。また、
セラミック基板11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。
When a resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate 11, the thickness of the resistance heating element should be 1 to 30.
μm is preferable, and 1 to 10 μm is more preferable. Also,
When a resistance heating element is formed inside the ceramic substrate 11, the thickness is preferably 1 to 50 μm.

【0049】また、セラミック基板11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〜
20mmが好ましく、0.1〜5mmがより好ましい。
また、セラミック基板11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、5〜20μmが好まし
い。
When a resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate 11, the width of the resistance heating element should be 0.1 to 0.1 mm.
20 mm is preferred, and 0.1-5 mm is more preferred.
When a resistance heating element is formed inside the ceramic substrate 11, the width of the resistance heating element is preferably 5 to 20 μm.

【0050】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、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。
The resistance value of the resistance 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 resistance heating element is formed inside the ceramic substrate 11, both the thickness and the width are larger. However, when the resistance heating element is provided inside, the distance between the heating surface and the resistance heating element becomes shorter, and Since the temperature uniformity is reduced, it is necessary to increase the width of the resistance heating element itself, and there is no need to consider the adhesion with nitride ceramics etc. Since high melting point metals such as molybdenum and carbides such as tungsten and molybdenum can be used, and the resistance value can be increased, the thickness itself may be increased for the purpose of preventing disconnection and the like. Therefore, it is desirable that the resistance heating element has the above-described thickness and width.

【0051】抵抗発熱体の形成位置をこのように設定す
ることにより、抵抗発熱体から発生した熱が伝搬してい
くうちに、セラミック基板全体に拡散し、被加熱物(半
導体ウエハ)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 resistance heating element in this way, the heat generated from the resistance heating element is diffused throughout the ceramic substrate as it propagates, and heats the object to be heated (semiconductor wafer). The temperature distribution on the surface is made uniform, and as a result, the temperature in each part of the object to be heated is made uniform.

【0052】抵抗発熱体は、断面が矩形であっても楕円
であってもよいが、偏平であることが望ましい。偏平の
方が加熱面に向かって放熱しやすいため、加熱面の温度
分布ができにくいからである。断面のアスペクト比(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。
The resistance heating element may be rectangular or elliptical in cross section, but is preferably flat. This is because the flat surface is more likely to dissipate heat toward the heating surface, so that the temperature distribution on the heating surface is less likely to occur. The aspect ratio of the cross section (the width of the resistance heating element / the thickness of the resistance heating element) is 10 to 5000.
It is desirable that By adjusting to this range, the resistance value of the resistance heating element can be increased, and the uniformity of the temperature of the heating surface can be ensured.

【0053】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11
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、10〜5000であることが好ましいのである。
When the thickness of the resistance heating element is constant and the aspect ratio is smaller than the above range, the ceramic substrate 11
The amount of heat that propagates in the direction of the heating surface decreases, and a heat distribution similar to the pattern of the resistance heating element is generated on the heating surface. Conversely, if the aspect ratio is too large, the portion directly above the center of the resistance heating element The temperature becomes high, and eventually, a heat distribution approximate to the pattern of the resistance heating element is generated on the heating surface.
Therefore, in consideration of the temperature distribution, the aspect ratio of the cross section is preferably 10 to 5000.

【0054】抵抗発熱体をセラミック基板11の表面に
形成する場合は、アスペクト比を10〜200、抵抗発
熱体をセラミック基板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 resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate 11, the aspect ratio is 10 to 200. When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate 11, the aspect ratio is 200 to 5000. desirable.

【0055】抵抗発熱体は、セラミック基板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、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。
Although the resistance heating element has a larger aspect ratio when formed inside the ceramic substrate 11,
This is because if the resistance heating element is provided inside, the distance between the heating surface and the resistance heating element is shortened, and the temperature uniformity of the surface is reduced. Therefore, it is necessary to flatten the resistance heating element itself.

【0056】本発明の抵抗発熱体をセラミック基板11
の内部に偏芯して形成する場合の位置は、セラミック基
板11の加熱面11aに対向する底面11bに近い位置
で、加熱面11aから底面11bまでの距離に対して5
0%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、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、セラミッ
ク基板11自体に反りが発生して、半導体ウエハが破損
するからである。
The resistance heating element of the present invention is
Is formed at a position close to the bottom surface 11b of the ceramic substrate 11 facing the heating surface 11a, and the distance from the heating surface 11a to the bottom surface 11b is 5%.
It is desirable that the position be more than 0% and up to 99%.
If it is less than 50%, the temperature distribution is generated because it is too close to the heating surface. Conversely, if it exceeds 99%, the ceramic substrate 11 itself is warped and the semiconductor wafer is damaged. .

【0057】また、抵抗発熱体をセラミック基板11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。
When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate 11, a plurality of resistance heating element forming layers may be provided. In this case, it is desirable that the resistance heating element is formed in some layer so as to complement each other, and that the pattern is formed in any region when viewed from above the heating surface. As such a structure, for example, a structure in which the staggered arrangement is provided.

【0058】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.

【0059】上記金属粒子としては、例えば、貴金属
(金、銀、白金、パラジウム)、鉛、タングステン、モ
リブデン、ニッケルなどが好ましく、中でも、貴金属
(金、銀、白金、パラジウム)がより好ましい。また、
これらは、単独で用いてもよいが、2種以上を併用する
ことが望ましい。これらの金属は、比較的酸化しにく
く、発熱するに充分な抵抗値を有するからである。上記
導電性セラミックとしては、例えば、タングステン、モ
リブデンの炭化物などが挙げられる。これらは、単独で
用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
As the metal particles, for example, noble metals (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like are preferable, and among them, noble metals (gold, silver, platinum, palladium) are more preferable. Also,
These may be used alone, but it is desirable to use two or more kinds in combination. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat. Examples of the conductive ceramic include carbides of tungsten and molybdenum. These may be used alone or in combination of two or more.

【0060】これら金属粒子または導電性セラミック粒
子の粒径は、0.1〜100μmが好ましい。0.1μ
m未満と微細すぎると、酸化されやすく、一方、100
μmを超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくな
るからである。
The metal particles or conductive ceramic particles preferably have a particle size of 0.1 to 100 μm. 0.1μ
If the particle size is too small, it is easily oxidized.
If the thickness exceeds μm, sintering becomes difficult and the resistance value increases.

【0061】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。
Although the shape of the metal particles is spherical,
It may be scaly. When these metal particles are used, they may be a mixture of the above-mentioned spheres and the above-mentioned flakes. When the metal particles are flakes or a mixture of spheres and flakes, the metal oxide between the metal particles is easily retained, and the adhesion between the resistance heating element and the nitride ceramic or the like is improved. And it is advantageous because the resistance value can be increased.

【0062】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.

【0063】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、抵抗発熱体を金属粒子およ
び金属酸化物を焼結させたものとすることが望ましい。
このように、金属酸化物を金属粒子とともに焼結させる
ことにより、セラミック基板である窒化物セラミックま
たは炭化物セラミックと金属粒子とを密着させることが
できる。
As described above, it is desirable that the conductive paste is obtained by adding a metal oxide to the metal particles and sintering the metal particles and the metal oxide as the resistance heating element.
Thus, by sintering the metal oxide together with the metal particles, it is possible to bring the nitride ceramic or the carbide ceramic, which is the ceramic substrate, into close contact with the metal particles.

【0064】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.

【0065】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,
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.

【0066】これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値を
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 resistance heating element.

【0067】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。上記金属酸化物
の金属粒子に対する添加量は、0.1重量%以上10重
量%未満が好ましい。
The ratio of the above-mentioned lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania is as follows: 1-10, silica 1-30, boron oxide 5-50, zinc oxide 20-70, alumina 1
-10, yttria 1-50, titania 1-50, and the total is preferably adjusted within a range not exceeding 100 parts by weight. By adjusting the amounts of these oxides in these ranges, the adhesion to the nitride ceramic can be particularly improved. The amount of the metal oxide added to the metal particles is preferably 0.1% by weight or more and less than 10% by weight.

【0068】また、抵抗発熱体を形成した際の面積抵抗
率は、0.1mΩ〜10Ω/□が好ましい。面積抵抗率
が0.1mΩ/□未満の場合、発熱量を確保するため
に、抵抗発熱体パターンの幅を0.1〜1mm程度と非
常に細くしなければならず、このため、パターンのわず
かな欠け等で断線したり、抵抗値が変動し、また、面積
抵抗率が10Ω/□を超えると、抵抗発熱体パターンの
幅を大きくしなければ、発熱量を確保できず、その結
果、パターン設計の自由度が低下し、加熱面の温度を均
一にすることが困難となるからである。
The area resistivity when the resistance heating element is formed is preferably from 0.1 mΩ to 10 Ω / □. When the area resistivity is less than 0.1 mΩ / □, the width of the resistive heating element pattern must be very thin, about 0.1 to 1 mm, in order to secure a heat generation amount. If the wire breaks due to chipping or the like, the resistance value fluctuates, and if the sheet resistivity exceeds 10Ω / □, the heating value cannot be secured unless the width of the resistive heating element pattern is increased. This is because the degree of freedom in design is reduced, and it becomes difficult to make the temperature of the heating surface uniform.

【0069】抵抗発熱体がセラミック基板11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(図2参照)120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120の厚
さは、0.1〜10μmが好ましい。
When the resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate 11, it is desirable that a metal coating layer (see FIG. 2) 120 be formed on the surface of the resistance 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 120 to be formed is preferably 0.1 to 10 μm.

【0070】金属被覆層120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 120 is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing metal. Specifically, for example, gold, silver, palladium, platinum,
Nickel and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these,
Nickel is preferred.

【0071】抵抗発熱体12には、電源と接続するため
の端子が必要であり、この端子は、半田を介して抵抗発
熱体12に取り付けるが、ニッケルは、半田の熱拡散を
防止するからである。接続端子としては、例えば、コバ
ール製の外部端子33が挙げられる。
The resistance heating element 12 requires a terminal for connection to a power supply. This terminal is attached to the resistance heating element 12 via solder. However, nickel prevents heat diffusion of the solder. is there. An example of the connection terminal is an external terminal 33 made of Kovar.

【0072】なお、抵抗発熱体をセラミック基板11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11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
ールに端子が接続、固定されていてもよい。
When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate 11, no coating is required since the surface of the resistance heating element is not oxidized. When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate 11, a part of the resistance heating element may be exposed on the surface, and a through hole for connecting the resistance heating element is provided in the terminal portion. The terminals may be connected and fixed.

【0073】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.

【0074】また、本発明のセラミックヒータは、セラ
ミック基板の温度を測定する測温素子と、上記複数の回
路からなる抵抗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抵抗発熱体に必要な電力を
演算する演算部とを備え、上記抵抗発熱体の複数の回路
には、それぞれ異なる電力が供給されるように構成され
ていることが望ましい。演算部を有するため、急激な温
度変化(外乱)があった場合でも、測温結果に基づい
て、発熱体の各回路に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からであ
る。
The ceramic heater according to the present invention has a temperature measuring element for measuring the temperature of the ceramic substrate, a control section for supplying power to the resistance heating element comprising the plurality of circuits, and a temperature measuring element for measuring the temperature. A storage unit for storing temperature data; and a calculation unit for calculating power required for the resistance heating element from the temperature data, wherein different power is supplied to a plurality of circuits of the resistance heating element, respectively. It is desirable to be configured. Since the calculation unit is provided, even if there is a sudden temperature change (disturbance), the power required for each circuit of the heating element can be accurately calculated based on the temperature measurement result. Because it can be.

【0075】図3は、本発明の一例であるセラミックヒ
ータ40の概略を示したブロック図である。セラミック
ヒータ40において、セラミック基板41は、円板状に
形成されており、セラミック基板41の底面41bに抵
抗発熱体42が形成されている。
FIG. 3 is a block diagram schematically showing a ceramic heater 40 as an example of the present invention. In the ceramic heater 40, the ceramic substrate 41 is formed in a disk shape, and a resistance heating element 42 is formed on a bottom surface 41 b of the ceramic substrate 41.

【0076】セラミック基板41の加熱面41a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41の底面41bの最外周には、同心円が円周方向に
分割されて形成された、円弧の繰り返しパターンの抵抗
発熱体42aが外周を取り囲むように配設され、その内
側には同心円形状のパターンの抵抗発熱体42bが形成
されている。
In order to heat the heating surface 41a of the ceramic substrate 41 so that the entire temperature thereof becomes uniform, an arc formed by concentric circles divided in the circumferential direction is formed on the outermost periphery of the bottom surface 41b of the ceramic substrate 41. Is provided so as to surround the outer periphery, and a concentric pattern of resistance heating elements 42b is formed inside the resistance heating elements 42a.

【0077】セラミック基板41の直径が210(m
m)であるとすると、上述のように、回路の数nは、4
以上であればよいが、セラミックヒータ40は、図1に
示したセラミックヒータと同様のパターンが形成されて
おり、総回路数は8であり、(1)式の関係を満たして
いる。
The diameter of the ceramic substrate 41 is 210 (m
m), the number n of circuits is 4 as described above.
The ceramic heater 40 has a pattern similar to that of the ceramic heater shown in FIG. 1, and the total number of circuits is eight, which satisfies the relationship of the expression (1).

【0078】なお、抵抗発熱体42(42a、42b)
は、その両端に入出力の端子となる外部端子43が金属
被覆層420を介して接続されている。また、外部端子
43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に接続されている。また、
中央に近い部分には、半導体ウエハ39を支持するリフ
ターピン36を挿通するための貫通孔45が形成され、
さらに、測温素子としての熱電対47を挿入するための
有底孔44が形成されている。
The resistance heating elements 42 (42a, 42b)
An external terminal 43 serving as an input / output terminal is connected to both ends thereof via a metal coating layer 420. A socket 20 is attached to the external terminal 43, and the socket 20 is connected to a control unit having a power supply. Also,
A through hole 45 for inserting a lifter pin 36 supporting the semiconductor wafer 39 is formed in a portion near the center,
Further, a bottomed hole 44 for inserting a thermocouple 47 as a temperature measuring element is formed.

【0079】また、セラミック基板41には、底面41
b側から有底孔44が設けられ、この有底孔44の底に
は、測温素子としての熱電対47が固定されている。こ
の熱電対47は、記憶部21に接続され、各熱電対47
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22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から各抵抗発熱体42に対して所定の電
圧を印加し、加熱面41aの温度を均一化することがで
きるようになっている。
The ceramic substrate 41 has a bottom surface 41.
A bottomed hole 44 is provided from the b side, and a thermocouple 47 as a temperature measuring element is fixed to the bottom of the bottomed hole 44. This thermocouple 47 is connected to the storage unit 21 and each thermocouple 47
Can be measured at regular intervals, and the data can be stored. And this storage unit 21
Is connected to the control unit 23 and is connected to the calculation unit 22 to calculate a voltage value and the like controlled by the calculation unit 22 based on the data stored in the storage unit 21. Based on this, the control unit 23 Thus, a predetermined voltage is applied to each resistance heating element 42 so that the temperature of the heating surface 41a can be made uniform.

【0080】次に、上記したセラミックヒータ40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40に電力を投入すると、
セラミック基板41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 40 will be described. First, when power is supplied to the ceramic heater 40 by operating the control unit 23,
Although the temperature of the ceramic substrate 41 itself starts to rise, the surface temperature of the outer peripheral portion becomes slightly low.

【0081】熱電対47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、加熱面41a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 47 is stored in the storage unit 2
1 is stored once. Next, this temperature data is calculated by the arithmetic unit 2
2, and the calculation unit 22 calculates a temperature difference ΔT at each measurement point, and further calculates data ΔW necessary for uniforming the temperature of the heating surface 41a.

【0082】例えば、抵抗発熱体42aと抵抗発熱体4
2bにおける温度差ΔTがあり、抵抗発熱体42a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
力を抵抗発熱体42aに投入して昇温させるのである。
For example, the resistance heating element 42a and the resistance heating element 4
If there is a temperature difference ΔT in 2b and the resistance heating element 42a is lower, power data ΔW that makes ΔT zero is calculated, transmitted to the control unit 23, and the power based on this is generated by the resistance heating element 42a. It is put into the body 42a to raise the temperature.

【0083】電力の計算アルゴリズムについては、セラ
ミック基板41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、これに抵抗発熱
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、特定の抵抗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23に送信し、制御部23でその値に基
づいて各抵抗発熱体42に電力を投入することになる。
Regarding the power calculation algorithm, the simplest method is to calculate the power required for raising the temperature from the specific heat of the ceramic substrate 41 and the weight of the heating area. In addition, a correction coefficient due to the resistance heating element pattern is taken into account. May be. Alternatively, a temperature rise test may be performed on a specific resistance 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 this function. Then, the applied voltage and the time corresponding to the power calculated by the calculation unit 22 are transmitted to the control unit 23, and the control unit 23 supplies power to each resistance heating element 42 based on the values.

【0084】また、温度制御方法については、上記方法
を用いることが望ましいが、例えば、抵抗発熱体の各回
路毎で、所定の設定温度を超えると電力の供給が停止
し、所定の設定温度未満となると電力の供給を再開する
制御等を用いてもよく、供給する電力については、演算
等を行わず、供給時は電力を一定とする制御等を用いて
もよい。また、温度制御方法については、これらに限定
されない。
As for the temperature control method, it is desirable to use the above method. For example, when the temperature exceeds a predetermined set temperature, the supply of power is stopped for each circuit of the resistance heating element, and the temperature becomes lower than the predetermined set temperature. Then, a control or the like for restarting the supply of power may be used. For the supplied power, a control or the like for keeping the power constant at the time of supply without performing an operation or the like may be used. Further, the temperature control method is not limited to these.

【0085】本発明のセラミックヒータ10を形成する
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、セラミック基板1
1の厚さを薄くしても、加熱により反ったり、歪んだり
しない。そのため、セラミック基板11を薄くて軽いも
のとすることができる。さらに、セラミック基板11の
熱伝導率が高く、セラミック基板自体が薄いため、セラ
ミック基板の表面温度が、抵抗発熱体の温度変化に迅速
に追従する。即ち、電圧、電流値を変えて抵抗発熱体1
2の温度を変化させることにより、セラミック基板の表
面温度を制御することができるのである。また、窒化物
セラミックや炭化物セラミックは、熱伝導率が高いた
め、発熱体パターンに起因する温度のばらつきが生じや
すいため、酸化物セラミックに比べて、本発明の構成が
有効に機能する。
The ceramic forming the ceramic heater 10 of the present invention 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.
Even if the thickness of 1 is reduced, it does not warp or warp due to heating. Therefore, the ceramic substrate 11 can be made thin and light. Further, since the thermal conductivity of the ceramic substrate 11 is high and the ceramic substrate itself is thin, the surface temperature of the ceramic substrate quickly follows the temperature change of the resistance heating element. That is, the resistance heating element 1 is changed by changing the voltage and the current value.
By changing the temperature of 2, the surface temperature of the ceramic substrate can be controlled. In addition, nitride ceramics and carbide ceramics have a high thermal conductivity, so that the temperature variation due to the heating element pattern is likely to occur. Therefore, the configuration of the present invention functions more effectively than oxide ceramics.

【0086】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 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.

【0087】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。
The carbide ceramics include, for example, 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.

【0088】これらのなかでは、窒化アルミニウムが最
も好ましい。熱伝導率が180W/m・Kと最も高く、
温度追従性に優れるからである。
Of these, aluminum nitride is most preferred. The highest thermal conductivity is 180W / m · K,
This is because it has excellent temperature followability.

【0089】なお、セラミック基板として窒化物セラミ
ックまたは炭化物セラミック等を使用する際、必要によ
り、絶縁層を形成してもよい。窒化物セラミックは酸素
固溶等により、高温で体積抵抗値が低下しやすく、また
炭化物セラミックは特に高純度化しない限り導電性を有
しており、絶縁層を形成することにより、高温時あるい
は不純物を含有していても回路間の短絡を防止して温度
制御性を確保できるからである。
When a nitride ceramic, a carbide ceramic, or the like is used as the ceramic substrate, an insulating layer may be formed as necessary. Nitride ceramics have a tendency to decrease in volume resistance at high temperatures due to oxygen solid solution, etc.Carbide ceramics have conductivity unless particularly highly purified. This is because, even if it contains, a short circuit between circuits can be prevented and the temperature controllability can be secured.

【0090】上記絶縁層としては、酸化物セラミックが
望ましく、具体的には、シリカ、アルミナ、ムライト、
コージェライト、ベリリア等を使用することができる。
このような絶縁層としては、アルコキシドを加水分解重
合させたゾル溶液をセラミック基板にスピンコートして
乾燥、焼成を行ったり、スパッタリング、CVD等で形
成してもよい。また、セラミック基板表面を酸化処理し
て酸化物層を設けてもよい。
The insulating layer is preferably made of an oxide ceramic, specifically, silica, alumina, mullite,
Cordierite, beryllia and the like can be used.
Such an insulating layer may be formed by spin-coating a sol solution obtained by hydrolyzing and polymerizing an alkoxide on a ceramic substrate, followed by drying and firing, or by sputtering, CVD, or the like. Further, an oxide layer may be provided by oxidizing the surface of the ceramic substrate.

【0091】上記絶縁層は、0.1〜1000μmであ
ることが望ましい。0.1μm未満では、絶縁性を確保
できず、、1000μmを超えると抵抗発熱体からセラ
ミック基板への熱伝導性を阻害してしまうからである。
さらに、上記絶縁層の体積抵抗率は、上記セラミック基
板の体積抵抗率の10倍以上(同一測定温度)であるこ
とが望ましい。10倍未満では、回路の短絡を防止でき
ないからである。
The thickness of the insulating layer is desirably 0.1 to 1000 μm. If the thickness is less than 0.1 μm, the insulating property cannot be secured, and if the thickness exceeds 1000 μm, the thermal conductivity from the resistance heating element to the ceramic substrate is hindered.
Further, it is desirable that the volume resistivity of the insulating layer is 10 times or more (same measurement temperature) as the volume resistivity of the ceramic substrate. If it is less than 10 times, a short circuit cannot be prevented.

【0092】セラミック基板11の厚さは、0.5〜5
mmが好ましい。0.5mmより薄いと、強度が低下す
るため破損しやすくなり、一方、5mmより厚くなる
と、熱が伝搬しにくくなり、加熱の効率が悪くなる。
The thickness of the ceramic substrate 11 is 0.5 to 5
mm is preferred. 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.

【0093】また、セラミック基板11の直径は、20
0mm以上が望ましい。大きな直径を持つセラミック基
板ほど加熱面の温度が不均一化しやすいため、本発明の
構成が有効に機能するからである。また、このような大
きな直径を持つ基板は、大口径の半導体ウエハを載置す
ることができるからである。セラミック基板の直径は、
特に12インチ(300mm)以上であることが望まし
い。次世代の半導体ウエハの主流となるからである。
The diameter of the ceramic substrate 11 is 20
0 mm or more is desirable. This is because the temperature of the heating surface is more likely to be non-uniform as the ceramic substrate has a larger diameter, and the configuration of the present invention functions effectively. In addition, a substrate having such a large diameter can mount a large-diameter semiconductor wafer. The diameter of the ceramic substrate is
In particular, it is desirable to be 12 inches (300 mm) or more. This is because it will become the mainstream of next-generation semiconductor wafers.

【0094】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には、被加熱物を載置する加熱面1
1aの反対側から加熱面11aに向けて有底孔14を設
けるとともに、有底孔14の底を抵抗発熱体12よりも
相対的に加熱面11aに近く形成し、この有底孔14に
熱電対17等の測温素子を設けるとが望ましい。
In the ceramic heater 10 of the present invention,
The ceramic substrate 11 has a heating surface 1 on which an object to be heated is placed.
1a, a bottomed hole 14 is provided toward the heating surface 11a from the opposite side, and the bottom of the bottomed hole 14 is formed relatively closer to the heating surface 11a than the resistance heating element 12. It is desirable to provide a temperature measuring element such as a pair 17.

【0095】また、有底孔14の底と加熱面11aとの
距離は、0.1mm〜セラミック基板の厚さの1/2で
あることが望ましいこれにより、測温場所が抵抗発熱体
12よりも加熱面11aに近くなり、より正確な半導体
ウエハの温度の測定が可能となるからである。
It is preferable that the distance between the bottom of the bottomed hole 14 and the heating surface 11a is 0.1 mm to 1/2 of the thickness of the ceramic substrate. Is also close to the heating surface 11a, which enables more accurate measurement of the temperature of the semiconductor wafer.

【0096】有底孔14の底と加熱面11aとの距離が
0.1mm未満では、放熱してしまい、加熱面11aに
温度分布が形成され、厚さの1/2を超えると、抵抗発
熱体の温度の影響を受けやすくなり、温度制御できなく
なり、やはり加熱面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 heating surface 11a is less than 0.1 mm, heat is radiated, and a temperature distribution is formed on the heating surface 11a. This is because the temperature is easily affected by the body temperature, the temperature cannot be controlled, and a temperature distribution is formed on the heating surface 11a.

【0097】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 increases, and if it is too small, the workability decreases and the distance to the heating surface 11a cannot be equalized.

【0098】有底孔14は、図1に示したように、セラ
ミック基板11の中心に対して対称で、かつ、十字を形
成するように複数配列することが望ましい。これは、加
熱面全体の温度を測定することができるからである。
As shown in FIG. 1, it is desirable that a plurality of the bottomed holes 14 are arranged symmetrically with respect to the center of the ceramic substrate 11 so as to form a cross. This is because the temperature of the entire heating surface can be measured.

【0099】上記測温素子としては、例えば、熱電対、
白金測温抵抗体、サーミスタ等が挙げられる。また、上
記熱電対としては、例えば、JIS−C−1602(1
980)に挙げられるように、K型、R型、B型、S
型、E型、J型、T型熱電対等が挙げられるが、これら
のなかでは、K型熱電対が好ましい。
As the temperature measuring element, for example, a thermocouple,
Platinum resistance thermometers, thermistors and the like can be mentioned. As the thermocouple, for example, JIS-C-1602 (1
980), K type, R type, B type, S type
Type, E-type, J-type, and T-type thermocouples, and among them, a K-type thermocouple is preferable.

【0100】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 thermocouple is preferably equal to or larger than the diameter of the strand, and is 0.5 mm or less. This is because, if the junction is large, the heat capacity increases and the responsiveness decreases. It is difficult to make the diameter smaller than the diameter of the strand.

【0101】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.

【0102】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 solder, 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.

【0103】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。図6(a)〜(d)は、セラミッ
ク基板の底面の抵抗発熱体が形成されたセラミックヒー
タの製造方法を模式的に示した断面図である。
Next, a method for manufacturing the ceramic heater of the present invention will be described. 6A to 6D are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a ceramic heater in which a resistance heating element on the bottom surface of a ceramic substrate is formed.

【0104】(1) セラミック基板の作製工程 上述した窒化アルミニウムや炭化珪素などの窒化物等の
セラミックの粉末に必要に応じてイットリア(Y2
3 )やB4 C等の焼結助剤、Na、Caを含む化合物、
バインダ等を配合してスラリーを調製した後、このスラ
リーをスプレードライ等の方法で顆粒状にし、この顆粒
を金型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。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(図6
(a))。
(1) Step of Manufacturing Ceramic Substrate The above-described ceramic powder such as nitride such as aluminum nitride or silicon carbide is added to yttria (Y 2 O
3 ) and sintering aids such as B 4 C, compounds containing Na and Ca,
After preparing a slurry by blending a binder and the like, the slurry is formed into granules by a method such as spray drying, and the granules are put into a mold or the like and pressed to be formed into a plate shape, thereby forming a green body (green). Is prepared. Next, the formed body is heated, fired and sintered to produce a ceramic plate. Thereafter, the ceramic substrate 11 is manufactured by processing it into a predetermined shape.
(A)).

【0105】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、窒化物セラミックや炭化物セラミックでは、100
0〜2500℃である。また、酸化物セラミックでは、
1500℃〜2000℃である。
By performing heating and firing while applying pressure, a ceramic substrate 11 having no pores can be manufactured. Heating and firing may be performed at a sintering temperature or higher.
0 to 2500 ° C. In oxide ceramics,
1500 ° C to 2000 ° C.

【0106】次に、セラミック基板11に、必要に応じ
て、半導体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となる部分や熱電対17等の測温素子を
埋め込むための有底孔14となる部分を形成する。
Next, as necessary, a portion serving as a through hole 15 for inserting a lifter pin for supporting a semiconductor wafer and a bottomed hole for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple 17 are formed in the ceramic substrate 11. A portion to be 14 is formed.

【0107】(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、2種以上の貴金属等からなる金属粒
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、セラミック
基板11に設ける抵抗発熱体12の回路の総数nと、セ
ラミック基板11の直径r(mm)との間に、下記の
(1)式の関係が成り立つ抵抗発熱体パターンとなる導
体ペースト層を形成する。 n≧r1.94×10-4・・・(1)
(2) Step of Printing Conductive Paste on Ceramic Substrate The conductive paste is a highly viscous fluid composed of metal particles composed of two or more kinds of noble metals, a resin, and a solvent. The following formula (1) is established between the total number n of circuits of the resistance heating element 12 provided on the ceramic substrate 11 and the diameter r (mm) of the ceramic substrate 11 by screen printing or the like of the conductive paste. A conductor paste layer to be a resistance heating element pattern is formed. n ≧ r 1.94 × 10 -4 (1)

【0108】このとき、セラミック基板11の最外周
に、円周方向に分割された少なくとも2以上の回路とな
るように導体ペースト層を形成するともに、最外周に印
刷された上記導体ペースト層の内側に、別の回路となる
導体ペースト層を形成することが望ましい。なお、抵抗
発熱体パターンとして、セラミック基板の最外周に形成
するパターンは、例えば、図1に示した円弧の繰り返し
パターン、図4に示した屈曲線の繰り返しパターン等が
挙げられる。また、その内部に形成するパターンは、例
えば、同心円形状のパターン等が挙げられる。また、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。
At this time, a conductor paste layer is formed on the outermost periphery of the ceramic substrate 11 so as to form at least two or more circuits divided in the circumferential direction, and the inside of the conductor paste layer printed on the outermost periphery is formed. Then, it is desirable to form a conductor paste layer that becomes another circuit. The pattern formed on the outermost periphery of the ceramic substrate as the resistance heating element pattern includes, for example, the repetition pattern of arcs shown in FIG. 1, the repetition pattern of bending lines shown in FIG. 4, and the like. The pattern formed therein may be, for example, a concentric pattern. Further, it is desirable that the conductive paste layer is formed so that the cross section of the resistance heating element 12 after firing is square and flat.

【0109】(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6(b))。加熱焼成の
温度は、500〜1000℃が好ましい。導体ペースト
中に上述した酸化物を添加しておくと、金属粒子、セラ
ミック基板および酸化物が焼結して一体化するため、抵
抗発熱体とセラミック基板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 ceramic substrate 11 is heated and fired to remove the resin and the solvent, and sinter the metal particles.
The resistance heating element 12 is formed (FIG. 6B). The temperature of the heating and firing is preferably from 500 to 1000C. If the above-described oxide is added to the conductor paste, the metal particles, the ceramic substrate and the oxide are sintered and integrated, so that the adhesion between the resistance heating element and the ceramic substrate is improved.

【0110】(4) 金属被覆層の形成 抵抗発熱体12表面には、金属被覆層120を設ける
(図6(c))。金属被覆層120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 A metal coating layer 120 is provided on the surface of the resistance heating element 12 (FIG. 6C). The metal coating layer 120 can be formed by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, or the like. However, considering mass productivity, electroless plating is optimal.

【0111】(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)を半田で取り付ける。また、有
底孔14に銀ろう、金ろうなどで熱電対17を固定し、
ポリイミド等の耐熱樹脂で封止し、セラミックヒータの
製造を終了する(図6(d))。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
用のチャックトップ板としてもよい。
(5) Attachment of Terminals and the like Terminals (external terminals 33) for connection to a power supply are attached to the end of the pattern of the resistance heating element 12 by soldering. Further, the thermocouple 17 is fixed to the bottomed hole 14 with silver brazing, gold brazing or the like,
After sealing with a heat-resistant resin such as polyimide, the manufacture of the ceramic heater is completed (FIG. 6D). In the ceramic heater of the present invention, an electrostatic chuck may be provided by providing an electrostatic electrode, or a chuck top plate for a wafer prober may be provided by providing a chaptop conductor layer.

【0112】[0112]

【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1、2参照)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 a ceramic heater made of aluminum nitride (see FIGS. 1 and 2) (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.

【0113】(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310
mm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。
(2) Next, the granular powder was put into a mold and molded into a flat plate to obtain a green body. (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, a diameter 310
mm was cut out to obtain a ceramic plate (ceramic substrate) 11.

【0114】この成形体にドリル加工を施し、半導体ウ
エハを支持するリフターピンを挿入する貫通孔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6
(a))。
Drilling is performed on this molded body to form a portion serving as a through hole 15 for inserting a lifter pin for supporting a semiconductor wafer and a portion serving as a bottomed hole 14 for embedding a thermocouple (diameter: 1.1 mm, depth 6 mm) (FIG. 6).
(A)).

【0115】(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を印刷し、抵抗発
熱体12の回路の総数が8になるように、導体ペースト
層を形成した。これは、セラミック基板11に設けた抵
抗発熱体12の回路の総数nとセラミック基板11の直
径r(mm)との間に、下記の(1)式の関係が成り立
つように設定した値である。 n≧r1.94×10-4・・・(1) ちなみに、この場合、n≧6.8である。また、印刷パ
ターンとして、図1に示したように、最外周に同心円が
円周方向に分割され形成された円弧の繰り返しパターン
と、その内側に同心円状のパターンとを形成した。
(4) The ceramic substrate 11 obtained in the above (3)
Then, a conductor paste was printed by screen printing, and a conductor paste layer was formed such that the total number of circuits of the resistance heating element 12 was eight. This is a value set so that the following equation (1) is established between the total number n of the circuits of the resistance heating elements 12 provided on the ceramic substrate 11 and the diameter r (mm) of the ceramic substrate 11. . n ≧ r 1.94 × 10 −4 (1) Incidentally, in this case, n ≧ 6.8. In addition, as shown in FIG. 1, as the printing pattern, a repetition pattern of circular arcs formed by dividing a concentric circle in the outermost circumference in the circumferential direction and a concentric pattern inside the same are formed.

【0116】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PS603D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4.5μ
mで、リン片状のものであった。
As the conductive paste, Solvest PS603D manufactured by Tokuri Chemical Laboratory, which is used for forming through holes in a printed wiring board, was used. This conductor paste is a silver-lead paste, and is based on 100 parts by weight of silver.
Containing 7.5 parts by weight of a metal oxide consisting of lead oxide (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight), boron oxide (25% by weight) and alumina (5% by weight) Met. The silver particles have an average particle size of 4.5 μm.
m, it was scaly.

【0117】(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6
(b))。銀−鉛の抵抗発熱体12は、厚さが5μm、
幅2.4mm、面積抵抗率が7.7mΩ/□であった。
(5) Next, the ceramic substrate 11 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 form the ceramic substrate 11
To form a resistance heating element 12 (FIG. 6).
(B)). The silver-lead resistance heating element 12 has a thickness of 5 μm,
The width was 2.4 mm, and the sheet resistivity was 7.7 mΩ / □.

【0118】(6) 硫酸ニッケル80g/l、次亜リン酸
ナトリウム24g/l、酢酸ナトリウム12g/l、ほ
う酸8g/l、塩化アンモニウム6g/lの濃度の水溶
液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記(5) で作製し
たセラミック基板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)を析
出させた(図6(c))。
(6) An electroless nickel plating bath composed 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 ceramic substrate 11 prepared in (5) is immersed in the silver-lead resistance heating element 1.
A metal coating layer (nickel layer) having a thickness of 1 μm was deposited on the surface of No. 2 (FIG. 6C).

【0119】(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(田中貴金属社製)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。
(7) A silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) was printed by screen printing on a portion where a terminal for securing connection to a power supply was to be formed, thereby forming a solder layer. Next, an external terminal 33 made of Kovar was placed on the solder layer, and heated and reflowed at 420 ° C. to attach the external terminal 33 to the surface of the resistance heating element 12.

【0120】(8) 温度制御のための熱電対を有底孔14
にはめ込み、セラミック接着剤(東亜合成社製 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10
を得た(図6(d))。さらに、電源を有する制御部、
記憶部、および演算部を備えた温調器(オムロン社製
E5ZE)を用意し、セラミックヒータ10に、外部端
子33を介して制御部23からの配線を接続するととも
に、熱電対17からの配線を記憶部21に接続し、セラ
ミックヒータ10の製造を終了した。
(8) A thermocouple for controlling temperature is formed in the bottomed hole 14.
And a ceramic adhesive (Aron Ceramic manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.)
Was obtained (FIG. 6 (d)). Further, a control unit having a power supply,
Temperature controller with storage unit and operation unit (Omron Corporation)
E5ZE), the wires from the control unit 23 were connected to the ceramic heater 10 via the external terminals 33, and the wires from the thermocouple 17 were connected to the storage unit 21. Thus, the manufacture of the ceramic heater 10 was completed. .

【0121】(実施例2)窒化アルミニウム製のセラミ
ックヒータ(図4参照)の製造 セラミック基板にスクリーン印刷により導体ペーストを
印刷する際、印刷パターンとして、図4に示したよう
に、最外周に円周方向に分割し形成した屈曲線の繰り返
しパターンと、その内側に同心円状のパターンとを形成
したほかは、実施例1と同様にして、抵抗発熱体がセラ
ミック基板の底面に形成されたセラミックヒータを製造
し、上記温調器を接続した。ただし、実際の屈曲線の繰
り返しパターンは、図4に示したものより間隔が狭く、
従って繰り返し回数も多く、その幅も広いものであっ
た。また、パターン内の回路の総数は8とした。これ
は、セラミック基板51に設けた抵抗発熱体52の回路
の総数nとセラミック基板51の直径r(mm)との間
に、上記(1)式の関係が成り立つように設定した値で
ある。ちなみに、この場合も、n≧6.8である。
Example 2 Manufacture of Aluminum Nitride Ceramic Heater (See FIG. 4) When a conductor paste is printed on a ceramic substrate by screen printing, a circle is formed on the outermost periphery as shown in FIG. A ceramic heater in which a resistance heating element is formed on the bottom surface of a ceramic substrate in the same manner as in Example 1 except that a repetitive pattern of bent lines formed by being divided in the circumferential direction and a concentric pattern are formed inside thereof. And the above-mentioned temperature controller was connected. However, the actual repetition pattern of the bending line has a smaller interval than that shown in FIG.
Therefore, the number of repetitions was large and the width was wide. The total number of circuits in the pattern was set to eight. This is a value set so that the relationship of the above equation (1) is established between the total number n of circuits of the resistance heating element 52 provided on the ceramic substrate 51 and the diameter r (mm) of the ceramic substrate 51. Incidentally, also in this case, n ≧ 6.8.

【0122】(実施例3)炭化珪素製のセラミックヒー
タの製造 平均粒径1.1μm(屋久島電工社製 ダイヤシック
C−1000)の炭化珪素を使用し、焼結温度を190
0℃とし、得られたセラミック基板の表面を1500℃
で2時間焼成して表面に厚さ1μmのSiO2 層を形成
したほかは、実施例1と同様にし、炭化珪素製のセラミ
ックヒータを製造し、上記温調器を接続した。
Example 3 Production of a Ceramic Heater Made of Silicon Carbide Average Particle Size 1.1 μm (Dia-Chic by Yakushima Electric Works)
C-1000) silicon carbide and a sintering temperature of 190
0 ° C., and the surface of the obtained ceramic substrate was 1500 ° C.
In the same manner as in Example 1 except that a 1 μm thick SiO 2 layer was formed on the surface by baking for 2 hours, a ceramic heater made of silicon carbide was manufactured, and the above temperature controller was connected.

【0123】(実施例4)窒化アルミニウム製のセラミ
ックヒータ(図8参照)の製造 セラミック基板にスクリーン印刷により導体ペーストを
印刷する際、印刷パターンとして、図8に示したよう
に、同心円状のパターンを形成したほかは、実施例1と
同様にし、セラミックヒータ70を製造し、上記温調器
を接続した。また、パターン内の回路の総数は16とし
た。これは、セラミック基板71に設けた抵抗発熱体7
2の回路の総数nとセラミック基板71の直径r(m
m)との間に、上記(1)式の関係が成り立つように設
定した値である。なお、図8は、本発明のセラミックヒ
ータにおける抵抗発熱体パターンを模式的に示す底面図
である。このセラミックヒータ70においては、セラミ
ック基板71の最外周に、円周方向に分割された屈曲線
の繰り返しパターンからなる抵抗発熱体72a〜72h
が形成され、その内周に、同様の屈曲線の繰り返しパタ
ーンからなる抵抗発熱体72i〜72lが形成されてい
る。また、さらにその内周に、同心円形状からなる抵抗
発熱体72m〜72pが形成されており、回路の総数
は、16である。
Example 4 Production of a Ceramic Heater Made of Aluminum Nitride (See FIG. 8) When a conductor paste is printed on a ceramic substrate by screen printing, a concentric pattern as shown in FIG. Was formed in the same manner as in Example 1 except that a ceramic heater 70 was manufactured, and the above-mentioned temperature controller was connected. The total number of circuits in the pattern was 16. This is because the resistance heating element 7 provided on the ceramic substrate 71
2 and the diameter r (m) of the ceramic substrate 71.
m) is set so that the relationship of the above equation (1) holds. FIG. 8 is a bottom view schematically showing a resistance heating element pattern in the ceramic heater of the present invention. In the ceramic heater 70, resistance heating elements 72 a to 72 h formed of a repetitive pattern of bent lines divided in the circumferential direction are provided on the outermost periphery of the ceramic substrate 71.
Are formed, and on the inner periphery thereof, resistance heating elements 72i to 72l each having a similar repetitive pattern of bent lines are formed. Further, concentric resistance heating elements 72m to 72p are formed on the inner periphery thereof, and the total number of circuits is 16.

【0124】(実施例5)窒化アルミニウム製のセラミ
ックヒータ(図9参照)の製造 セラミック基板にスクリーン印刷により導体ペーストを
印刷する際、印刷パターンとして、図9に示したよう
に、セラミック基板の内側部分に円周方向に2分割され
たパターンを形成したほかは、実施例1と同様にし、セ
ラミックヒータを製造し、上記温調器を接続した。ま
た、パターン内の回路の総数は9とした。これは、セラ
ミック基板11に設けた抵抗発熱体12の回路の総数n
とセラミック基板11の直径r(mm)との間に、上記
(1)式の関係が成り立つように設定した値である。
(Example 5) Manufacturing of a ceramic heater made of aluminum nitride (see FIG. 9) When a conductor paste was printed on a ceramic substrate by screen printing, as shown in FIG. A ceramic heater was manufactured and the above-mentioned temperature controller was connected in the same manner as in Example 1 except that a pattern divided into two in the circumferential direction was formed in the portion. The total number of circuits in the pattern was 9. This is the total number n of circuits of the resistance heating element 12 provided on the ceramic substrate 11.
It is a value set so that the relationship of the above equation (1) is established between the value and the diameter r (mm) of the ceramic substrate 11.

【0125】(比較例1)窒化アルミニウム製のセラミ
ックヒータの製造(図7参照) 特開平11−40330号公報に記載されているよう
に、抵抗発熱体のパターンを、同心円状のパターンのみ
(図7参照)とした以外は、実施例1と同様にしセラミ
ックヒータ60を製造し、上記調温器を接続した。これ
は、セラミック基板に設けた上記抵抗発熱体の回路の総
数nとセラミック基板の直径r(mm)との間には、上
記(1)式の関係が成り立つものの、円周方向に分割さ
れた回路がないパターンとしたものである。
Comparative Example 1 Production of Aluminum Nitride Ceramic Heater (See FIG. 7) As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-40330, the pattern of the resistance heating element was changed to a concentric pattern only (see FIG. 7). 7), a ceramic heater 60 was manufactured in the same manner as in Example 1, and the above-mentioned temperature controller was connected. This is because although the relationship of the above equation (1) holds between the total number n of the circuits of the resistance heating elements provided on the ceramic substrate and the diameter r (mm) of the ceramic substrate, the circuit is divided in the circumferential direction. The pattern has no circuit.

【0126】(比較例2)窒化アルミニウム製のセラミ
ックヒータの製造 抵抗発熱体のパターンについて、内側の同心円状パター
ンからなる回路の数を2とし、回路の総数を6とした以
外は、実施例1と同様にし、セラミックヒータを製造
し、上記調温器を接続した。これは、セラミック基板に
設けた上記抵抗発熱体の回路の総数nとセラミック基板
61の直径r(mm)との間に、上記(1)式の関係が
成り立たないように設定した値である。
(Comparative Example 2) Manufacture of a ceramic heater made of aluminum nitride Example 1 was repeated except that the number of circuits composed of inner concentric patterns was set to 2 and the total number of circuits was set to 6 for the pattern of the resistance heating element. A ceramic heater was manufactured in the same manner as described above, and the above-mentioned temperature controller was connected. This is a value set so that the relationship of the above equation (1) does not hold between the total number n of the circuits of the resistance heating elements provided on the ceramic substrate and the diameter r (mm) of the ceramic substrate 61.

【0127】(比較例3)窒化アルミニウム製のセラミ
ックヒータの製造(図10参照) 特開平8−125001号公報に記載されているよう
に、抵抗発熱体のパターンを、セラミック基板の内側部
分と外側部分で連続した回路であるとともに、円周方向
で分割されているような構成(図10参照)とし、回路
の総数を12とした以外は実施例1と同様にし、セラミ
ックヒータを製造し、上記調温器を接続した。これは、
セラミック基板に設けた上記抵抗発熱体の回路の総数n
とセラミック基板の直径r(mm)との間には、上記
(1)式の関係が成り立つものの、同心円または渦巻き
状のパターンの回路がないものである。
Comparative Example 3 Manufacture of Ceramic Heater Made of Aluminum Nitride (See FIG. 10) As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-125001, the pattern of the resistance heating element was changed between the inner part and the outer part of the ceramic substrate. A ceramic heater was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the circuit was a continuous circuit at a portion and was divided in the circumferential direction (see FIG. 10). A thermostat was connected. this is,
The total number n of circuits of the resistance heating element provided on the ceramic substrate
And the diameter r (mm) of the ceramic substrate, the relationship of the above equation (1) is satisfied, but there is no circuit having a concentric or spiral pattern.

【0128】(比較例4)窒化アルミニウム製のセラミ
ックヒータの製造 セラミック基板の直径を200mmとし、回路の総数を
2とした以外は実施例1と同様にし、セラミックヒータ
を製造し、上記調温器を接続した。これは、セラミック
基板に設けた上記抵抗発熱体の回路の総数nとセラミッ
ク基板の直径r(mm)との間には、上記(1)式の関
係が成り立たたないように設定したものである。
Comparative Example 4 Production of a Ceramic Heater Made of Aluminum Nitride A ceramic heater was produced in the same manner as in Example 1, except that the diameter of the ceramic substrate was 200 mm and the total number of circuits was 2. Connected. This is set so that the relationship of the above equation (1) does not hold between the total number n of the circuits of the resistance heating elements provided on the ceramic substrate and the diameter r (mm) of the ceramic substrate. .

【0129】(試験例)セラミック基板の直径を150
mmとした以外は、比較例1と同様にし、セラミックヒ
ータを製造し、上記調温器を接続した。これは、セラミ
ック基板に設けた上記抵抗発熱体の回路の総数nとセラ
ミック基板の直径r(mm)との間には、上記(1)式
の関係が成り立つものの、円周方向に分割された回路が
ないパターンとしたものである。
(Test Example) The diameter of the ceramic substrate was 150
A ceramic heater was manufactured and the above-mentioned temperature controller was connected in the same manner as in Comparative Example 1 except that mm was used. This is because although the relationship of the above equation (1) holds between the total number n of the circuits of the resistance heating elements provided on the ceramic substrate and the diameter r (mm) of the ceramic substrate, the circuit is divided in the circumferential direction. The pattern has no circuit.

【0130】上記工程を経て得られた実施例1〜5、比
較例1〜4、および、試験例に係るセラミックヒータに
ついて、以下の指標で評価した。その結果を表1に示
す。
The ceramic heaters according to Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 4, and Test Examples obtained through the above steps were evaluated by the following indexes. Table 1 shows the results.

【0131】評価方法 (1)定常時における加熱面内温度分布 17ポイント測温素子(Pt抵抗体測温素子)つきのシ
リコンウエハを使用して、面内の温度分布を測定した。
温度分布は、200℃設定での最高温度と最低温度との
温度差で示す。 (2)過渡時面内温度分布 室温〜190℃までの昇温した時の面内温度の分布を測
定した。温度分布は、昇温中における最高温度と最低温
度との温度差の最大値で示す。 (3)セラミック基板の反り量 セラミック基板の反り量をレーザ変位計(キーエンス社
製)で測定した。 (4)セラミック基板の外周から10mm以内の面内温
度分布 外周に10ポイントの測温素子が付いたシリコンウエハ
を使用し、加熱面の面内温度分布を測定した。温度分布
は、200℃設定での最高温度と最低温度との温度差で
示す。 (5)シリコンウエハの温度分布 シリコンウエハをセラミック基板から100μm離間さ
せて、温度分布をサーモビュアで測定した。温度分布
は、200℃設定での最高温度と最低温度との温度差で
示した。
[0131]Evaluation method  (1) Temperature distribution in the heating plane at the time of steady state A system with a 17-point temperature measuring element (Pt resistance thermometer)
Using a recon wafer, the in-plane temperature distribution was measured.
The temperature distribution is based on the maximum and minimum temperatures at 200 ° C.
Shown by temperature difference. (2) Transient in-plane temperature distribution Measure the in-plane temperature distribution when the temperature rises from room temperature to 190 ° C.
Specified. The temperature distribution shows the highest and lowest temperatures during heating.
Shown by the maximum value of the temperature difference from the temperature. (3) The amount of warpage of the ceramic substrate
Manufactured). (4) In-plane temperature within 10 mm from the outer periphery of the ceramic substrate
Temperature distribution Silicon wafer with 10 points temperature measuring element
Was used to measure the in-plane temperature distribution of the heated surface. Temperature distribution
Is the difference between the maximum and minimum temperatures at 200 ° C
Show. (5) Temperature distribution of silicon wafer The silicon wafer is separated from the ceramic substrate by 100 μm.
Then, the temperature distribution was measured with a thermoviewer. Temperature distribution
Is the difference between the maximum and minimum temperatures at 200 ° C
Indicated.

【0132】[0132]

【表1】 [Table 1]

【0133】表1より明らかなように、実施例に係るセ
ラミックヒータは、いずれも定常時および過渡時の面内
温度分布が小さかった。これは、実施例に係るセラミッ
クヒータが、セラミック基板に設けた抵抗発熱体の回路
の総数nとセラミック基板の直径r(mm)との関係を
示す下記(1)式を満たすように、抵抗発熱体が形成さ
れていたため、セラミック基板の加熱面の面積に対する
抵抗発熱体の回路の総数が充分に多くなり、一回路が加
熱する面積が適切な範囲となり、一回路内における発熱
量のばらつきを小さくすることができたためであり、そ
の結果、細かい発熱量の制御を精度よく行うことが可能
となり、加熱面が均一になったと考えられる。 n≧r1.94×10-4・・・(1)
As is clear from Table 1, the ceramic heaters according to the examples all had small in-plane temperature distributions in the steady state and the transient state. This is because the ceramic heater according to the embodiment satisfies the following formula (1), which satisfies the following expression (1), which indicates the relationship between the total number n of circuits of the resistance heating elements provided on the ceramic substrate and the diameter r (mm) of the ceramic substrate. Because the body was formed, the total number of circuits of the resistance heating element with respect to the area of the heating surface of the ceramic substrate became sufficiently large, the area to be heated by one circuit became an appropriate range, and the variation in the amount of heat generated within one circuit was reduced. As a result, it is considered that fine control of the calorific value can be performed with high accuracy, and the heating surface becomes uniform. n ≧ r 1.94 × 10 -4 (1)

【0134】一方、比較例に係るセラミックヒータは、
実施例に係るセラミックヒータと比べて、定常時および
過渡時の面内温度分布が大きかった。これは、比較例2
に係るセラミックヒータのように、上記(1)式を満た
すような数の回路からなる抵抗発熱体が形成されておら
ず、加熱面の面積に対する抵抗発熱体の回路の総数が少
なく、一回路が加熱する面積が広すぎたためか、また
は、比較例1に係るセラミックヒータのように、抵抗発
熱体のパターンが円周方向に分割されていないため、制
御が困難であったため、全体として発熱量を精度よく制
御することが困難となり、加熱面を均一にすることがで
きなかったと考えられる。
On the other hand, the ceramic heater according to the comparative example
As compared with the ceramic heater according to the example, the in-plane temperature distribution during the steady state and during the transition was large. This is Comparative Example 2
Is not formed as in the ceramic heater according to the above, the number of circuits of the number of circuits satisfying the above equation (1) is not formed, and the total number of circuits of the resistance heaters with respect to the area of the heating surface is small. Since the heating area was too large, or because the pattern of the resistance heating element was not divided in the circumferential direction as in the ceramic heater according to Comparative Example 1, it was difficult to control the heating area. It is considered that it was difficult to control with high accuracy, and the heating surface could not be made uniform.

【0135】比較例1に係るセラミックヒータの加熱面
の温度分布は、外周部の温度分布と同じ、すなわち、外
周部の温度分布によって生じており、実施例1〜5及び
比較例2に係るセラミックヒータの加熱面の温度分布
は、外周部の温度分布とは異なる、すなわち、外周部の
温度分布に起因するものではなく、外周部とその内部と
の温度差によるものであった。これは、比較例1に係る
セラミックヒータに形成された抵抗発熱体のパターン
が、円周方向に分割されておらず、温度分布が生じやす
い外周部に形成された回路が加熱する面積が広すぎたた
め、外周部における温度制御が困難となり、外周部に温
度分布が発生したと考えられる。また、比較例3に係る
セラミックヒータでは、抵抗発熱体が円周方向に分割さ
れたパターンのみであったため、セラミック基板の反り
が大きく、シリコンウエハを均一に加熱することができ
なかったものと考えられる。比較例4に係るセラミック
ヒータでは、回路の総数を3未満としたため、局所的な
温度制御ができず、温度差が大きくなったものと推定さ
れた。さらに、試験例に係るセラミックヒータから、直
径が200mm未満のセラミック基板を有するセラミッ
クヒータでは、同心円パターンの抵抗発熱体のみの場合
であっても、温度分布が小さいことがわかる。従って、
直径が200mm以上のセラミック基板を有するセラミ
ックヒータにおいて、本発明のような調整が必要である
と考えられた。
The temperature distribution on the heating surface of the ceramic heater according to Comparative Example 1 is the same as the temperature distribution at the outer peripheral portion, that is, is caused by the temperature distribution at the outer peripheral portion. The temperature distribution of the heating surface of the heater is different from the temperature distribution of the outer peripheral portion, that is, not due to the temperature distribution in the outer peripheral portion, but due to a temperature difference between the outer peripheral portion and the inside thereof. This is because the pattern of the resistance heating element formed on the ceramic heater according to Comparative Example 1 is not divided in the circumferential direction, and the area heated by the circuit formed on the outer peripheral portion where temperature distribution is likely to occur is too large. Therefore, it is considered that temperature control in the outer peripheral portion became difficult, and a temperature distribution occurred in the outer peripheral portion. Further, in the ceramic heater according to Comparative Example 3, since the resistance heating element was only the pattern divided in the circumferential direction, the ceramic substrate was likely to be warped greatly and the silicon wafer could not be uniformly heated. Can be In the ceramic heater according to Comparative Example 4, since the total number of circuits was less than 3, local temperature control could not be performed, and it was estimated that the temperature difference was large. Furthermore, the ceramic heaters according to the test examples show that a ceramic heater having a ceramic substrate with a diameter of less than 200 mm has a small temperature distribution even when only a concentric resistive heating element is used. Therefore,
It was considered that the adjustment as in the present invention was necessary for a ceramic heater having a ceramic substrate having a diameter of 200 mm or more.

【0136】[0136]

【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、細かい発熱量制御を容易に高精度で行
うことが可能であるため、半導体ウエハの加熱面の温度
を均一化することができる。結果として、半導体ウエハ
上の樹脂硬化物の硬化度を均一にすることができ、ま
た、半導体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, it is possible to easily and precisely control the amount of generated heat with high accuracy, so that the temperature of the heating surface of the semiconductor wafer can be made uniform. it can. As a result, the degree of cure of the resin cured product on the semiconductor wafer can be made uniform, and damage to the semiconductor wafer can be prevented.

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

【図1】本発明のセラミックヒータにおける抵抗発熱体
のパターンを模式的に示した底面図である。
FIG. 1 is a bottom view schematically showing a pattern of a resistance heating element in a ceramic heater of the present invention.

【図2】図1に示したセラミックヒータの部分拡大断面
図である。
FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the ceramic heater shown in FIG.

【図3】本発明のセラミックヒータの他の一例を模式的
に示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram schematically showing another example of the ceramic heater of the present invention.

【図4】本発明のセラミックヒータにおける抵抗発熱体
のパターンを模式的に示した底面図である。
FIG. 4 is a bottom view schematically showing a pattern of a resistance heating element in the ceramic heater of the present invention.

【図5】図4に示したセラミックヒータの部分拡大断面
図である。
5 is a partially enlarged cross-sectional view of the ceramic heater shown in FIG.

【図6】(a)〜(d)は、本発明の底面に抵抗発熱体
が形成されたセラミックヒータの製造工程の一部を模式
的に示す断面図である。
FIGS. 6A to 6D are cross-sectional views schematically showing a part of a manufacturing process of a ceramic heater having a resistance heating element formed on a bottom surface according to the present invention.

【図7】本発明のセラミックヒータにおける抵抗発熱体
のパターンを模式的に示した底面図である。
FIG. 7 is a bottom view schematically showing a pattern of a resistance heating element in the ceramic heater of the present invention.

【図8】本発明のセラミックヒータにおける抵抗発熱体
のパターンを模式的に示した底面図である。
FIG. 8 is a bottom view schematically showing a pattern of a resistance heating element in the ceramic heater of the present invention.

【図9】本発明のセラミックヒータにおける抵抗発熱体
のパターンを模式的に示した底面図である。
FIG. 9 is a bottom view schematically showing a pattern of a resistance heating element in the ceramic heater of the present invention.

【図10】特開平8−125001号公報におけるセラ
ミックヒータの抵抗発熱体のパターンを模式的に示した
底面図である。
FIG. 10 is a bottom view schematically showing a pattern of a resistance heating element of a ceramic heater disclosed in JP-A-8-125001.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、40、50、60、70、80 セラミックヒー
タ 11、41、51、61、71、81 セラミック基板 11a、41a 加熱面 11b、41b 底面 12(12a〜12j)、42(42a、42b)、5
2(52a〜52h)抵抗発熱体 120、420 金属被覆層 14、44、54 有底孔 15、45、55 貫通孔 17、47 熱電対 20 ソケット 21 記憶部 22 演算部 23 制御部 33、43 外部端子 36 リフターピン 39 半導体ウエハ
10, 40, 50, 60, 70, 80 Ceramic heaters 11, 41, 51, 61, 71, 81 Ceramic substrate 11a, 41a Heating surface 11b, 41b Bottom surface 12 (12a to 12j), 42 (42a, 42b), 5
2 (52a to 52h) Resistance heating element 120, 420 Metal coating layer 14, 44, 54 Bottomed hole 15, 45, 55 Through hole 17, 47 Thermocouple 20 Socket 21 Storage unit 22 Operation unit 23 Control unit 33, 43 External Terminal 36 Lifter pin 39 Semiconductor wafer

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/20 393 H01L 21/30 567 Fターム(参考) 3K034 AA02 AA06 AA08 AA10 AA16 AA19 AA21 AA34 AA37 BB06 BB14 BC04 BC12 DA04 DA05 HA10 JA02 JA10 3K058 AA86 BA19 CA12 CA23 CA46 CA52 CA61 CA69 CE12 CE19 CE23 3K092 PP20 QA05 QB08 QB12 QB32 QB43 QB44 QB51 QB74 QB76 QC19 QC52 RF03 RF11 RF17 UA05 UA06 VV22 5F046 KA04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05B 3/20 393 H01L 21/30 567 F term (Reference) 3K034 AA02 AA06 AA08 AA10 AA16 AA19 AA21 AA34 AA37 BB06 BB14 BC04 BC12 DA04 DA05 HA10 JA02 JA10 3K058 AA86 BA19 CA12 CA23 CA46 CA52 CA61 CA69 CE12 CE19 CE23 3K092 PP20 QA05 QB08 QB12 QB32 QB43 QB44 QB51 QB74 QB76 QC19 QC52 RF03 RF11 RF17 UA05 UA06 VV22 5046

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直径200mm以上の円板形状のセラミ
ック基板の表面または内部に2以上の回路からなる抵抗
発熱体が形成されたセラミックヒータであって、前記抵
抗発熱体の少なくとも一の回路は、円周方向に分割され
てなり、かつ、同心円または渦巻きパターンを含み、さ
らに、前記抵抗発熱体の回路の総数は、3以上であるこ
とを特徴とするセラミックヒータ。
1. A ceramic heater having a resistance heating element comprising two or more circuits formed on a surface or inside a disk-shaped ceramic substrate having a diameter of 200 mm or more, wherein at least one circuit of the resistance heating element comprises: A ceramic heater which is divided in a circumferential direction, includes a concentric circle or a spiral pattern, and wherein the total number of circuits of the resistance heating element is three or more.
【請求項2】 円板形状のセラミック基板の表面または
内部に2以上の回路からなる抵抗発熱体が形成されたセ
ラミックヒータであって、前記抵抗発熱体の少なくとも
一の回路は、円周方向に分割されてなり、かつ、同心円
または渦巻きパターンを含み、さらに、前記抵抗発熱体
の回路の総数nと前記セラミック基板の直径r(mm)
との間には、下記の(1)式の関係が成り立つことを特
徴とするセラミックヒータ。 n≧r1.94×10-4・・・(1)
2. A ceramic heater in which a resistance heating element composed of two or more circuits is formed on the surface or inside of a disk-shaped ceramic substrate, wherein at least one circuit of the resistance heating element is arranged in a circumferential direction. It is divided and includes a concentric circle or a spiral pattern, and further has a total number n of circuits of the resistance heating element and a diameter r (mm) of the ceramic substrate.
And the following formula (1) is satisfied. n ≧ r 1.94 × 10 -4 (1)
【請求項3】 前記セラミックヒータは、100〜80
0℃で使用される請求項1または2に記載のセラミック
ヒータ。
3. The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic heater is 100 to 80.
The ceramic heater according to claim 1, which is used at 0 ° C.
【請求項4】 前記セラミック基板の温度を測定する測
温素子と、前記複数の回路からなる抵抗発熱体に電力を
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抵
抗発熱体に必要な電力を演算する演算部とを備えてな
り、前記抵抗発熱体の複数の回路には、それぞれ異なる
電力が供給されるように構成されている請求項1〜3の
いずれか1に記載のセラミックヒータ。
4. A temperature measuring element for measuring a temperature of the ceramic substrate, a control unit for supplying electric power to a resistance heating element comprising the plurality of circuits, and a storage for storing temperature data measured by the temperature measuring element. And a calculation unit for calculating the power required for the resistance heating element from the temperature data, and a plurality of circuits of the resistance heating element are configured to be supplied with different powers, respectively. The ceramic heater according to claim 1.
【請求項5】 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1〜4のいず
れか1に記載のセラミックヒータ。
5. The ceramic heater according to claim 1, wherein said ceramic substrate is made of a nitride ceramic or a carbide ceramic.
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