JP2002260829A

JP2002260829A - ホットプレートユニット

Info

Publication number: JP2002260829A
Application number: JP2001053037A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Majima; 一隆馬嶋
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2002-09-13

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウエハをセラミック基板に吸着、固定
させることによって、上記半導体ウエハの位置ずれを防
止することができるホットプレートユニットを提供する
こと。【解決手段】その表面または内部に抵抗発熱体が形成
されたセラミック基板と、上記セラミック基板を支持す
る支持容器とを含んだホットプレートユニットであっ
て、上記セラミック基板には、該セラミック基板上に載
置された半導体ウエハを吸着するための吸引用貫通孔が
形成されており、かつ、上記支持容器には、該支持容器
内の気体を吸引する吸気手段が設けられていることを特
徴とするホットプレートユニット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体産業に
おいて、乾燥、スパッタリング等に用いられるホットプ
レートユニットに関し、特には、半導体製造、検査用ホ
ットプレートユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造、検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金等の金属製基材を用いた
ヒータが用いられてきた。しかしながら、金属製のヒー
タでは温度制御特性が悪く、また厚みも厚くなるため重
く嵩張るという問題があり、腐食性ガスに対する耐蝕性
も悪いという問題を抱えていた。

【０００３】そこで、最近では、窒化アルミニウム等の
セラミックを基板として用いたセラミックヒータが開発
されている。これらのヒータでは、曲げ強度等の機械的
特性に優れるため、その厚さを薄くすることができ、ま
た、熱容量を小さくすることができるため、温度追従性
等の諸特性に優れる。

【０００４】通常、このようなセラミックヒータは、円
板形状であり、セラミック基板と略同じ直径の有底円筒
形状からなる支持容器に取り付けられ、ホットプレート
ユニットとして使用される。なお、支持容器は、セラミ
ックヒータを支持するとともに、その内部に配線が格納
され、また、セラミックヒータからの放射熱を遮蔽し、
周囲の電源および／または精密機器類が収められた制御
装置等を保護する役目を果たす。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な構成のセラミックヒータ（ホットプレートユニット）
では、被加熱物である半導体ウエハを載置しても、該半
導体ウエハがセラミックヒータの加熱面に固定されない
ため、使用時における衝撃等によって、位置ずれが発生
するおそれがあり、エッチング、ＣＶＤ等の種々の処理
を施すことが困難であるという問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
点を解決するためになされたもので、被加熱物である半
導体ウエハや液晶基板を、セラミック基板に吸着、固定
させることにより、該半導体ウエハや液晶基板等の被加
熱物の位置ずれを防止することができるホットプレート
ユニットを提供することを目的とする。

【０００７】即ち、本発明のホットプレートユニット
は、その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラ
ミック基板と、上記セラミック基板を支持する支持容器
とを含んだホットプレートユニットであって、上記セラ
ミック基板には、該セラミック基板上に載置された半導
体ウエハや液晶基板等の被加熱物を吸着するための吸引
用貫通孔が形成されており、かつ、上記支持容器には、
上記吸引用貫通孔内の気体を吸引する吸気手段が設けら
れていることを特徴とするホットプレートユニットであ
る。

【０００８】本発明によれば、上記セラミック基板に
は、該セラミック基板上に載置された半導体ウエハや液
晶基板等の被加熱物を吸着するための吸引用貫通孔が形
成されており、かつ、上記支持容器には、上記吸引用貫
通孔内の気体を吸引する吸気手段が設けられているた
め、上記半導体ウエハを吸着、固定することが可能であ
り、該半導体ウエハの位置ずれを防止することができ
る。よって、本発明のホットプレートユニットは、半導
体ウエハに、エッチング、ＣＶＤ等の種々の処理を施す
際、好適に用いることができる。

【０００９】また、本発明のホットプレートユニットに
おいて、上記抵抗発熱体は、上記セラミック基板の表面
に形成されていることが望ましい。抵抗発熱体を、セラ
ミック基板の表面に形成することにより、上記セラミッ
ク基板の厚さを薄くすることができ、上記吸引用貫通孔
の長さを短くすることができるからである。従って、吸
引時における圧力損失が低減され、吸引効率が向上し、
上記吸引用貫通孔の径を小さく設定することができる。
その結果、上記吸引用貫通孔からの放熱が抑制され、加
熱面の温度均一性を向上させることが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のホットプレートユニット
は、その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラ
ミック基板と、上記セラミック基板を支持する支持容器
とを含んだホットプレートユニットであって、上記セラ
ミック基板には、該セラミック基板上に載置された被加
熱物を吸着するための吸引用貫通孔が形成されており、
かつ、上記支持容器には、上記吸引用貫通孔内の気体を
吸引する吸気手段が設けられていることを特徴とする。

【００１１】図１は、本発明のホットプレートユニット
の他の実施形態を模式的に示す断面図であり、図２は、
図１のホットプレートユニットを構成するセラミック基
板を模式的に示す平面図である。

【００１２】ホットプレートユニット１００は、その表
面（底面）に抵抗発熱体２が形成されたセラミック基板
１ａ、および、セラミック基板１ａを支持する支持容器
１０を含んで構成されている。円板形状のセラミック基
板１ａの表面（底面）には、図２に示すように、複数の
回路からなる抵抗発熱体２が形成されるとともに、有底
孔４、リフターピン用貫通孔５が形成されている。リフ
ターピン用貫通孔５には、リフターピン（図示せず）を
挿通させることにより、被加熱物である半導体ウエハ２
９を保持することができるようになっており、また、リ
フターピンを上下させることにより、半導体ウエハ２９
の受渡し等が可能である。有底孔４には、セラミック基
板１ａの温度を測定するための、リード線１９が接続さ
れた測温素子３が埋め込まれている。なお、上述のよう
に、その内部または表面に抵抗発熱体が形成されるとと
もに、有底孔および貫通孔が形成されているセラミック
基板を、以下の説明においては、セラミックヒータとも
いうこととする。

【００１３】さらに、セラミック基板１ａには、複数の
吸引用貫通孔２０が形成されているため、吸気手段（図
示せず）により、支持容器１０内の気体を吸引し、支持
容器１０内を負圧とすることで、セラミック基板１ａに
載置された半導体ウエハ２９を吸着させて、固定させる
ことができる。なお、吸引用貫通孔２０は、抵抗発熱体
２と接することがないように形成されている。また、吸
引用貫通孔２０は、半導体ウエハ２９をより強固に吸着
させるため、図１に示すように、加熱面側の径が、底面
の径より、大きく形成されていてもよい。

【００１４】セラミックヒータ１を構成する円板形状の
セラミック基板１ａ表面（底面）には、抵抗発熱体２が
形成されている。そして、抵抗発熱体２として、図２に
示すように、セラミック基板１ａの最外周に、同心円の
一部を描くようにして繰り返して形成された円弧パター
ンである抵抗発熱体２ａ〜２ｄ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２ｅ
〜２ｇが配置されている。

【００１５】抵抗発熱体２の表面には、抵抗発熱体の酸
化等を防止するための金属被覆層（図示せず）が形成さ
れ、抵抗発熱体２の端部には、外部端子１３がろう付け
されており、さらに外部端子１３には、ソケット１４を
介してリード線１９が接続されている（図１参照）。

【００１６】セラミックヒータ１は、断面視Ｌ字形状の
断熱リング１７ａを介して略円筒形状の支持容器１０の
上部に嵌め込まれている。この支持容器１０には、略円
筒形状の外枠部１７の内側に、セラミックヒータ１と断
熱リング１７ａとを支持する円環形状の基板受け部１８
が設けられている。断熱リング１７ａおよびセラミック
ヒータ１は、基板受け部１８とボルト１８ｂを介した固
定金具１８ａとで固定されている。すなわち、ボルト１
８ｂには、固定金具１８ａが取り付けられ、セラミック
ヒータ１等を押しつけて固定している。

【００１７】図１に示すように、支持容器１０におい
て、外枠部１７の内部には、中底板１１が取り付けら
れ、中底板１１の下方に底板１２が固定されている。た
だし、中底板１１は、本発明のホットプレートユニット
において、設けられていてもよく、設けられていなくて
もよい。底板１２は、遮熱等を目的として設けられてい
る。底板１２には、支持容器１０内の気体を吸引するた
めの吸気ノズル２１が設けられており、吸気ノズル２１
の先には、配管（図示せず）等を介して、吸気手段（図
示せず）が接続されている。その吸気手段を動作させる
ことにより、吸気ノズル２０を介して、支持容器１０内
の気体を排出することができる。その結果、支持容器１
０内が負圧となり、セラミック基板１ａ上に載置した半
導体ウエハ２９が、セラミック基板１ａに吸着され、固
定される。なお、本発明において、吸気ノズルは必須の
ものではない。すなわち、支持容器に吸気ノズルが設け
られていなくても、吸気手段からの配管等を支持容器と
直接接続し、吸気手段を用いて支持容器内の気体を吸引
することも可能である。

【００１８】また、底板１２には、冷媒導入管１６が取
り付けられていることが望ましい。支持容器１０の内部
に強制冷却用の冷媒等を導入し、ホットプレートユニッ
トを迅速に冷却することができるからである。

【００１９】中底板１１は、配線等の固定や遮熱等を目
的として設けられており、また、中底板１１には、底板
１２に固定されている冷媒導入管１６、および、リフタ
ーピン（図示せず）を保護するガイド管１５等の邪魔に
ならないように貫通孔が形成されている。

【００２０】なお、図１に示したように、底板１２およ
び中底板１１は、必ずしも板状体である必要はない。支
持容器１０を極力密閉された構造として、吸気手段の吸
引効率を向上させるため、底板１２および中底板１１
は、外枠部１７と一体化して設けられていてもよい。

【００２１】また、ホットプレートユニット１００は、
その下部に制御機器や電源等を収めた制御装置（図示せ
ず）が存在しており、リード線１９を、制御装置内の制
御機器や電源等に接続し、通電することにより、ホット
プレートユニットとして機能する。

【００２２】図１、２では、抵抗発熱体２がセラミック
基板１ａの表面に形成されているが、本発明のホットプ
レートユニットにおいて、抵抗発熱体はセラミック基板
の内部に埋設されていてもよい。

【００２３】図３（ａ）は、本発明のホットプレートユ
ニットを模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、その部
分拡大断面図である。また、図４は、図３のホットプレ
ートユニットを構成するセラミック基板を模式的に示す
水平断面図である。

【００２４】ホットプレートユニット５００は、その内
部に抵抗発熱体５２が形成されたセラミック基板５１
ａ、および、セラミック基板５１ａを支持する支持容器
６０を含んで構成されている。円板形状のセラミック基
板５１ａの内部には、図４に示すように、複数の回路か
らなる抵抗発熱体５２が埋設されるとともに、有底孔５
４、貫通孔５５が形成されている。貫通孔５５には、リ
フターピン（図示せず）を挿通させることにより、被加
熱物である半導体ウエハ２９を支持することができるよ
うになっており、また、リフターピンを上下させること
により、半導体ウエハ２９の受渡し等が可能である。有
底孔５４には、セラミック基板５１ａの温度を測定する
ための、リード線６９が接続された測温素子５３が埋め
込まれている。

【００２５】さらに、セラミック基板５１ａには、複数
の吸引用貫通孔３０が形成されているため、吸気手段
（図示せず）により、支持容器６０内の気体を吸引し、
支持容器３０内を負圧とすることで、セラミック基板５
１ａに載置された半導体ウエハ２９を吸着させて、固定
させることができる。なお、吸引用貫通孔３０は、図３
に示すように、抵抗発熱体５２と接することがないよう
に、形成されている。

【００２６】セラミックヒータ５１を構成する円板形状
のセラミック基板５１ａの内部には、抵抗発熱体５２が
形成されている。そして、抵抗発熱体５２として、図４
に示すように、セラミック基板５１ａを最外周に、屈曲
線の繰り返しパターンである抵抗発熱体５２ａ〜５２ｄ
が配置され、その内部にも、抵抗発熱体５２ａ〜５２ｄ
と同形状の屈曲線の繰り返しパターンである抵抗発熱体
５２ｅ〜５２ｈおよび５２ｉ〜５２ｌが配置されてい
る。

【００２７】上述した抵抗発熱体５２はセラミック基板
５１ａに埋設されているため、その回路の端部が存在す
る部分の直下には袋孔５７が形成され、この袋孔５７に
導電性の緩衝材であるワッシャー５９が嵌め込まれると
ともに、ワッシャー５９の中心孔にリード線６９が挿入
され、これらワッシャー５９やリード線６９がろう付け
されることにより、スルーホール５８を介して抵抗発熱
体５２の端部とリード線６９とが接続されている。な
お、ワッシャー５９は、リード線６９とセラミック基板
５１ａとの熱膨張率の違いにより、リード線６９となる
材料を、直接セラミック基板に埋設した際に発生するク
ラックを防止するために、緩衝材として設置されたもの
で、両者の中間の熱膨張率を有する。

【００２８】セラミックヒータ５１は、断面視Ｌ字形状
の断熱リング６７ａを介して略円筒形状の支持容器６０
の上部に嵌め込まれている。支持容器６０において、底
板６２には、支持容器６０内の気体を吸引するための吸
気ノズル３１が設けられており、吸気ノズル３１の先に
は、吸気手段（図示せず）が接続されている。その吸気
手段を動作させることにより、吸気ノズル３１を介し
て、支持容器６０内の気体を排出することができる。そ
の結果、支持容器６０内が負圧となり、セラミック基板
５１ａ上に載置した半導体ウエハ２９が、セラミック基
板５１ａに吸着され、固定される。なお、支持容器６０
は、図１に示した支持容器１０と同様の構成であるの
で、その説明を省略する。

【００２９】また、ホットプレートユニット５００は、
その下部に制御機器や電源等を収めた制御装置（図示せ
ず）が存在しており、リード線６９を、制御装置内の制
御機器や電源等に接続し、通電することにより、ホット
プレートユニットとして機能する。

【００３０】本発明のホットプレートユニットにおい
て、セラミック基板には、該セラミック基板上に載置さ
れた被加熱物を吸着するための吸引用貫通孔が形成され
ている。

【００３１】上記吸引用貫通孔の数は、セラミック基板
の直径が２１０ｍｍの場合、１〜５０個が望ましく、セ
ラミック基板の直径が３１０ｍｍの場合、１〜２５０個
が望ましい。上記吸引用貫通孔が少なすぎると、半導体
ウエハをセラミック基板に、全面で吸着、固定させるこ
とが困難となるため、上記半導体ウエハに位置ずれが生
じるおそれがあり、上記吸引用貫通孔が多すぎると、セ
ラミック基板の表面積が広くなるため、セラミック基板
が放熱しやすくなり、加熱効率が低下するおそれがある
からである。

【００３２】上記吸引用貫通孔は、全て同形状であり、
規則的に、かつ、等間隔に配列されていることが望まし
い。上記半導体ウエハをセラミック基板に、全面で吸
着、固定させることができるからてある。

【００３３】吸引用貫通孔の直径は、０．５〜１５ｍｍ
であることが望ましく、０．５〜５ｍｍであることがよ
り望ましい。０．５ｍｍ未満であると、吸引時の圧力損
失が大きくなり、吸引効率が減少するため、半導体ウエ
ハを、強固に吸着、固定させることが困難となり、１５
ｍｍを超えると、セラミック基板の強度が低くなり、ク
ーリングスポットが発生伊勢しやすくなるからである。

【００３４】なお、上記半導体ウエハをセラミック基板
に、より強固に吸着固定させるため、吸引用貫通孔にお
いて、セラミック基板の加熱面側の径を、底面側の径よ
り、大きくすることも可能である。そのとき、上記吸引
用貫通孔の加熱面側の径は、２０ｍｍ以下であることが
望ましい。２０ｍｍを超えると、半導体ウエハにクーリ
ングスポット等の特異点が発生するおそれがあるからで
ある。

【００３５】上述のような吸気ノズルを、支持容器に設
け、吸気手段と接続することにより、支持容器内の気体
を吸引し、支持容器外へ排出することが可能となる。

【００３６】上記吸気手段としては、上記支持容器内の
気体を吸引することができるものであれば、特に限定さ
れるものではなく、例えば、真空ポンプ等を挙げること
ができる。

【００３７】上記吸気手段は、上記支持容器内の圧力
が、１×１０⁵ 〜９×１０⁵ Ｐａとなるように、動作さ
せることが望ましい。１×１０⁵ Ｐａ未満であると、吸
気手段の気体を吸引する力が強すぎて、支持容器内に冷
媒等を供給する際、供給した冷媒がすぐに吸気手段によ
り吸引されてしまい、冷媒を供給していることによる冷
却効果が充分に得られなくなるからである。一方、９×
１０⁵ Ｐａを超えると、吸気手段の気体を吸引する力が
弱く、支持容器の周囲から内部へ気体が充分に流入せ
ず、上記支持容器内に、セラミックヒータによって温め
られた気体が滞留してしまう。その結果、低温側の支持
容器内の気体と、高温側のセラミックヒータとの温度差
が小さくなり、充分な熱交換が行われなくなる。

【００３８】次に、本発明のホットプレートユニットを
構成するセラミックヒータ等について、さらに詳しく説
明する。

【００３９】上記セラミックヒータに用いられるセラミ
ック基板は、円板形状であり、また、その直径は２００
ｍｍを超えるものが望ましい。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。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。

【００４０】また、上記セラミック基板の厚さは、２５
ｍｍ以下であることが望ましい。上記セラミック基板の
厚さが２５ｍｍを超えると温度追従性が低下するからで
ある。また、その厚さは、０．５ｍｍ以上であることが
望ましい。０．５ｍｍより薄いと、セラミック基板の強
度自体が低下するため破損しやすくなる。より望ましく
は、１．５を超え５ｍｍ以下である。５ｍｍより厚くな
ると、熱が伝搬しにくくなり、加熱の効率が低下する傾
向が生じ、一方、１．５ｍｍ以下であると、セラミック
基板中を伝搬する熱が充分に拡散しないため加熱面に温
度ばらつきが発生することがあり、また、セラミック基
板の強度が低下して破損する場合があるからである。

【００４１】本発明のホットプレートユニットを構成す
るセラミックヒータにおいて、セラミック基板には、図
１（ａ）に示すように、被加熱物を載置する加熱面の反
対側から加熱面に向けて有底孔４を設けるとともに、有
底孔４の底を抵抗発熱体２よりも相対的に加熱面に近く
形成し、この有底孔４に熱電対等の測温素子３を設ける
とが望ましい。

【００４２】また、有底孔４の底とセラミックヒータ１
の加熱面との距離は、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２よりもセラミックヒータ１の加熱面に
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。

【００４３】有底孔４の底とセラミックヒータ１の加熱
面との距離が０．１ｍｍ未満では、放熱してしまい、セ
ラミックヒータ１の加熱面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、やはりセラミックヒ
ータ１の加熱面に温度分布が形成されてしまうからであ
る。

【００４４】有底孔４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セラミッ
クヒータ１の加熱面との距離を均等にすることができな
くなるからである。

【００４５】有底孔４は、図２に示したように、セラミ
ック基板１ａ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。

【００４６】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。

【００４７】上記熱電対の接合部の大きさは、素線の径
と同じか、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。

【００４８】上記測温素子は、金ろう、銀ろうなどを使
用して、有底孔４の底に接着してもよく、有底孔４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。

【００４９】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。

【００５０】本発明のホットプレートユニットにおい
て、セラミックヒータ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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】上記絶縁層の厚さは、０．１〜１０００μ
ｍ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。

【００５７】また、本発明のホットプレートユニットに
おいて、セラミックヒータに用いられるセラミック基板
は、カーボンを含有し、その含有量は、２００〜５００
０ｐｐｍであることが望ましい。電極を隠蔽することが
でき、また黒体輻射を利用しやすくなるからである。

【００５８】なお、上記セラミック基板は、明度がＪＩ
ＳＺ８７２１の規定に基づく値でＮ６以下のもので
あることが望ましい。この程度の明度を有するものが輻
射熱量、隠蔽性に優れるからである。ここで、明度のＮ
は、理想的な黒の明度を０とし、理想的な白の明度を１
０とし、これらの黒の明度と白の明度との間で、その色
の明るさの知覚が等歩度となるように各色を１０分割
し、Ｎ０〜Ｎ１０の記号で表示したものである。そし
て、実際の測定は、Ｎ０〜Ｎ１０に対応する色票と比較
して行う。この場合の小数点１位は０または５とする。

【００５９】本発明において、セラミックヒータに形成
される抵抗発熱体は、複数の回路に分割されていれば、
そのパターンについては、特に限定されるものではな
く、例えば、図２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
した屈曲線の繰り返しパターン、渦巻き状のパターン、
偏心円状のパターン、同心円形状パターン等を挙げるこ
とができる。また、これらのパターンは、単独で形成し
てもよく、これらのパターンを任意に組み合わせて形成
してもよい。

【００６０】なお、抵抗発熱体は、少なくとも２以上の
回路に分割されていることが望ましい。回路を分割する
ことにより、各回路に投入する電力を制御して発熱量を
変えることができ、半導体ウエハの加熱面の温度を調整
することができるからである。

【００６１】抵抗発熱体の厚さは、１〜３０μｍが好ま
しく、１〜１０μｍがより好ましい。また、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。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。

【００６２】抵抗発熱体は、断面形状が矩形であっても
楕円であってもよいが、偏平であることが望ましい。偏
平の方が加熱面に向かって放熱しやすいため、加熱面の
温度分布ができにくいからである。断面のアスペクト比
（抵抗発熱体の幅／抵抗発熱体の厚さ）は、１０〜５０
００であることが望ましい。この範囲に調整することに
より、抵抗発熱体の抵抗値を大きくすることができると
ともに、加熱面の温度の均一性を確保することができる
からである。

【００６３】抵抗発熱体の厚さを一定とした場合、アス
ペクト比が上記範囲より小さいと、セラミック基板の加
熱面方向への熱の伝搬量が小さくなり、抵抗発熱体のパ
ターンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまい、逆
にアスペクト比が大きすぎると抵抗発熱体の中央の直上
部分が高温となってしまい、結局、抵抗発熱体のパター
ンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまう。従っ
て、温度分布を考慮すると、断面のアスペクト比は、１
０〜５０００であることが好ましいのである。

【００６４】抵抗発熱体の抵抗値のばらつきに関し、平
均抵抗値に対する抵抗値のばらつきは５％以下が望まし
く、１％がより望ましい。本発明の抵抗発熱体は複数回
路に分割されていることが望ましいが、このように抵抗
値のばらつきを小さくすることにより、抵抗発熱体の分
割数を減らすことができ温度を制御しやすくすることが
できる。さらに、昇温の過渡時の加熱面の温度を均一に
することが可能となる。

【００６５】通常、このような抵抗発熱体は、導電性を
確保するための金属粒子や導電性セラミック粒子を含有
する導体ペーストをセラミック基板上に塗布し、焼成す
ることにより形成する。なお、めっき法やスパッタリン
グ等の物理蒸着法を用いて抵抗発熱体を形成してもよ
い。めっきの場合には、めっきレジストを形成すること
により、スパッタリング等の場合には、選択的なエッチ
ングを行うことにより、抵抗発熱体を形成することが可
能である。

【００６６】また、上記導体ペーストとしては特に限定
されないが、上記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。

【００６７】上記金属粒子としては、例えば、貴金属
（金、銀、白金、パラジウム）、鉛、タングステン、モ
リブデン、ニッケルなどが好ましい。これらは、単独で
用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの金
属は、比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を
有するからである。上記導電性セラミックとしては、例
えば、タングステン、モリブデンの炭化物などが挙げら
れる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用
してもよい。

【００６８】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。

【００６９】導体ペーストには、金属粒子に金属酸化物
を添加したものを使用し、これをセラミック基板上に塗
布した後、金属粒子等と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等と金属粒子とをより密着させるこ
とができるからである。

【００７０】金属酸化物を混合することにより、窒化物
セラミック等との密着性が改善される理由は明確ではな
いが、金属粒子表面や窒化物セラミック等の表面は、わ
ずかに酸化されて酸化膜が形成されており、この酸化膜
同士が金属酸化物を介して焼結して一体化し、金属粒子
と窒化物セラミック等とが密着するのではないかと考え
られる。また、セラミック基板を構成するセラミックが
酸化物セラミックの場合は、当然に表面が酸化物からな
るので、密着性に優れた導体層が形成される。

【００７１】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素（Ｂ ₂ Ｏ₃ ）、アル
ミナ、イットリアおよびチタニアからなる群から選ばれ
る少なくとも１種が好ましい。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
物セラミック等との密着性を改善することができるから
である。

【００７２】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）、アルミナ、イットリア、チタニアの割
合は、金属酸化物の全量を１００重量部とした場合、重
量比で、酸化鉛が１〜１０、シリカが１〜３０、酸化ホ
ウ素が５〜５０、酸化亜鉛が２０〜７０、アルミナが１
〜１０、イットリアが１〜５０、チタニアが１〜５０で
あって、その合計が１００重量部を超えない範囲で調整
されていることが望ましい。これらの範囲で、これらの
酸化物の量を調整することにより、特に窒化物セラミッ
ク等との密着性を改善することができる。なお、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。

【００７３】また、このような構成の導体ペーストを使
用して抵抗発熱体を形成した際の面積抵抗率は、１ｍΩ
／□〜１０Ω／□が好ましい。面積抵抗率が１ｍΩ／□
未満であると、抵抗率が小さすぎ、発熱量も小さくなる
ため抵抗発熱体として機能しにくくなり、一方、面積抵
抗率が１０Ω／□を超えると、印加電圧量に対して発熱
量は大きくなりすぎて、抵抗発熱体の発熱量を制御しに
くいからである。発熱量の制御の点からは、抵抗発熱体
の面積抵抗率は、１〜５０ｍΩ／□がより好ましい。た
だし、面積抵抗率を大きくすると、パターン幅（断面
積）を広くすることができ、断線の問題が発生しにくく
なるため、場合によっては、５０ｍΩ／□以上とするこ
とが好ましい場合もある。

【００７４】金属被覆層を形成する際に使用される金属
は、非酸化性の金属であれば特に限定されないが、具体
的には、例えば、金、銀、パラジウム、白金、ニッケル
等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種
以上を併用してもよい。これらのなかでは、ニッケルが
好ましい。また、抵抗発熱体には、電源と接続するため
の端子が必要であり、この端子は、半田を介して抵抗発
熱体に取り付けるが、ニッケルは、半田の熱拡散を防止
するからである。接続端子としては、例えば、コバール
製のものが挙げられる。

【００７５】次に、本発明のホットプレートユニット１
００を構成するセラミックヒータ１の製造方法の一例を
図５（ａ）〜（ｄ）に示した断面図に基づき説明し、さ
らに、このセラミックヒータ１を用いてホットプレート
ユニット１００を組み立てる方法を簡単に説明する。

【００７６】(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等の窒化物等のセ
ラミックの粉末に必要に応じてイットリア（Ｙ₂ Ｏ₃ ）
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１ａを製造するが、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。

【００７７】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１ａ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。

【００７８】次に、得られた焼結体に、半導体ウエハ２
９を吸着、固定するための吸引用貫通孔２０となる部分
を形成する。この際、縦断面が台形状の貫通孔を形成す
ることができる刃を備えたドリルを用いて、加熱面側か
ら加工を施すことにより、加熱面側の径が、底面の径よ
り、大きく形成された吸引用貫通孔２０を形成すること
ができる。なお、吸引用貫通孔は、円柱形状でもよい。
また、吸引用貫通孔２０は、セラミック基板１ａと同心
円の関係となる円周上に、略等間隔に形成することが望
ましい。吸引用貫通孔２０がセラミック基板１ａに広く
分布し、かつ、等間隔となるため、半導体ウエハ２９を
より水平に保つことができるからである。さらに、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５となる部分を形成する。（図５
（ａ）参照）。

【００７９】(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、抵抗発熱体
パターンとなる導体ペースト層を形成する。

【００８０】このとき、セラミック基板１ａ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、円弧の繰り返しパターン、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２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。

【００８１】(3) 導体ペーストの焼成セラミック基板１ａ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１ａの底面に焼き付け、
抵抗発熱体２を形成する（図５（ｂ）参照）。加熱焼成
の温度は、５００〜１０００℃が好ましい。導体ペース
ト中に上述した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。

【００８２】(4) 金属被覆層の形成抵抗発熱体２表面には、金属被覆層２ａを設ける（図５
（ｃ）参照）。金属被覆層２ａ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。

【００８３】(5) 端子等の取り付け抵抗発熱体２のパターンの端部に電源との接続のための
端子（外部端子１３）を半田で取り付ける。また、有底
孔４に銀ろう、金ろうなどで熱電対等の測温素子３を固
定し、ポリイミド等の耐熱樹脂で封止することにより、
セラミックヒータ１の製造を終了する（図５（ｄ）参
照）。

【００８４】(5) 支持容器の作製次に、図１に示したような支持容器１０を作製する。支
持容器１０は、有底円筒形状であり、外枠部１７と底部
１２とを一体として形成することが望ましい。なお、底
部１２には、支持容器１０内の気体を吸引するための吸
気ノズル２１や強制冷却用の冷媒を供給する冷媒導入管
１６を設けることも可能である。 (6) ホットプレートユニットの組み立てこの後、得られたセラミックヒータ１を、図１に示した
ように、断熱リング１７ａを介して、基板受け部１８と
ボルト１８ｂを介した固定金具１８ａとにより、支持容
器１０に支持し固定する。そして、測温素子３や抵抗発
熱体２からの配線を設け、底部１２からリード線１９を
引き出すことにより、ホットプレートユニット１００の
製造を完了する。

【００８５】次に、本発明のホットプレートユニット５
００を構成するセラミックヒータ５１の製造方法の一例
を図６（ａ）〜（ｄ）に示した断面図に基づき説明し、
さらに、このセラミックヒータ５１を用いてホットプレ
ートユニット５００を組み立てる方法を簡単に説明す
る。

【００８６】(1) グリーンシートの作製まず、窒化物セラミック、炭化物セラミックなどのセラ
ミックの粉体をバインダおよび溶剤と混合してグリーン
シート７０を得る。セラミック粉体としては、例えば、
窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉末などを使用するこ
とができる。また、イットリヤ等の焼結助剤を添加して
もよい。

【００８７】また、バインダとしては、アクリル系バイ
ンダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニ
ルアルコールから選ばれる少なくとも１種が望ましい。
さらに、溶媒としては、α−テルピネオール、グリコー
ルから選ばれる少なくとも１種が望ましい。これらを混
合して得られるペーストをドクターブレード法でシート
状に成形してグリーンシート７０を作製する。グリーン
シート７０の厚さは、０．１〜５ｍｍ程度が好ましい。
また、グリーンシート７０には、パンチング等によりス
ルーホールを形成する部分に貫通孔を形成する。なお、
グリーンシート７０には、貫通孔５５となる部分に貫通
孔を形成しておくことも可能である。

【００８８】次に、グリーンシート７０の貫通孔に導体
ペーストを充填し、充填層７８を得、次に、グリーンシ
ート７０上に抵抗発熱体となる導体ペーストを印刷す
る。印刷は、グリーンシート７０の収縮率を考慮して所
望のアスペクト比が得られるように行い、これにより導
体ペースト層７２を得る。導体ペーストは、導電性セラ
ミック、金属粒子などを含む粘度の高い流動物である。

【００８９】これらの導体ペースト中に含まれる導電性
セラミック粒子としては、タングステンまたはモリブデ
ンの炭化物が最適である。酸化しにくく、熱伝導率が低
下しにくいからである。また、金属粒子としては、例え
ば、タングステン、モリブデン、白金、ニッケルなどを
使用することができる。

【００９０】導電性セラミック粒子、金属粒子の平均粒
子径は０．１〜５μｍが好ましい。これらの粒子は、大
きすぎても小さすぎても導体ペーストを印刷しにくいか
らである。このようなペーストとしては、金属粒子また
は導電性セラミック粒子８５〜９７重量部、アクリル
系、エチルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビ
ニルアルコールから選ばれる少なくとも１種のバインダ
１．５〜１０重量部、α−テルピネオール、グリコー
ル、エチルアルコールおよびブタノールから選ばれる少
なくとも１種の溶媒を１．５〜１０重量部混合して調製
した導体用ぺーストが最適である。

【００９１】(2) グリーンシート積層体の作製次に、図６（ａ）に示すように、充填層７８および導体
ペースト層７２を有するグリーンシート７０と、充填層
７８および導体ペースト層７２を有さないグリーンシー
ト７０とを積層する。抵抗発熱体形成側に、充填層７８
および導体ペースト層７２を有さないグリーンシート７
０を積層するのは、スルーホールの端面が露出して、抵
抗発熱体形成の焼成の際に酸化してしまうことを防止す
るためである。もしスルーホールの端面が露出したま
ま、抵抗発熱体形成の焼成を行うのであれば、ニッケル
などの酸化しにくい金属をスパッタリングする必要があ
り、さらに好ましくは、Ａｕ−Ｎｉの金ろうで被覆して
もよい。

【００９２】(3) 積層体の焼成次に、図６（ｂ）に示すように、積層体の加熱および加
圧を行い、グリーンシートの積層体を形成する。この
後、グリーンシートおよび導体ペーストを焼結させる。
焼成の際の温度は、１７００〜２０００℃、焼成の際の
加圧の圧力は１０〜２０ＭＰａ（１００〜２００ｋｇ／
ｃｍ² ）が好ましい。これらの加熱および加圧は、不活
性ガス雰囲気下で行う。不活性ガスとしては、アルゴ
ン、窒素などを使用することができる。この焼成工程
で、スルーホール５８、抵抗発熱体５２等が形成され
る。

【００９３】次に、得られた焼結体にドリル加工によ
り、半導体ウエハ２９を吸着、固定するための吸引用貫
通孔３０となる部分を形成する。また、吸引用貫通孔３
０は、セラミック基板５１ａと同心円の関係となる円周
上に、略等間隔に形成することが望ましい。吸引用貫通
孔３０がセラミック基板５１ａに広く分布し、かつ、等
間隔となるため、半導体ウエハ２９をより水平に保つこ
とができるからである。さらに、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
５５となる部分を形成する。（図６（ａ）参照）。

【００９４】(4) 端子等の取り付け次に、外部端子接続のための袋孔５７を設け、この袋孔
５７にワッシャー５９を嵌め込む。ワッシャー５９は、
セラミック基板５１ａとリード線６９との間の熱膨張率
を有し、緩衝材として機能するものであり、導電性のも
のが好ましい。さらに、セラミック基板５１ａには、リ
フターピンを挿通する貫通孔５５、熱電対等の測温素子
５３を埋め込む有底孔５４を形成する（図６（ｃ）参
照）。

【００９５】最後に、図６（ｄ）に示すように、ワッシ
ャー５９の中心孔にリード線６９を挿入し、このワッシ
ャー５９およびリード線６９を半田付け、ろう付け等に
より、セラミック基板５１ａに接着するとともに、リー
ド線６９をスルーホール５８を介して抵抗発熱体５２と
接続する。半田は銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズな
どの合金を使用することができる。なお、半田層の厚さ
は、０．１〜５０μｍが望ましい。半田による接続を確
保するに充分な範囲だからである。

【００９６】さらに、セラミック基板５１ａの底面に設
けられた有底孔５４の内部に、熱電対等の測温素子５３
を挿入し、シリコーン樹脂等の耐熱性絶縁部材で固定す
ることにより、セラミックヒータ５１の製造を完了す
る。

【００９７】(5) 支持容器の作製次に、図３に示したような支持容器６０を作製する。支
持容器６０は、有底円筒形状であり、外枠部６７と底部
６２とを一体として形成することが望ましい。なお、底
部６２には、支持容器６０内の気体を吸引するための吸
気ノズル３１や強制冷却用の冷媒を供給する冷媒導入管
６６を設けることも可能である。 (6) ホットプレートユニットの組み立てこの後、得られたセラミックヒータ５１を、図３に示し
たように、断熱リング６７ａを介して、基板受け部６８
とボルト６８ｂを介した固定金具６８ａとにより、支持
容器６０に支持し固定する。そして、測温素子５３や抵
抗発熱体５２からの配線を設け、底部６２からリード線
６９を引き出すことにより、ホットプレートユニット５
００の製造を完了する。

【００９８】以上、ホットプレートユニットについて説
明したが、セラミック基板の表面または内部に抵抗発熱
体を設けるとともに、セラミック基板の内部に静電電極
を設けることにより、静電チャックとしてもよい。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。

【００９９】

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【０１００】（実施例１）ホットプレートユニットの製
造 (1) 窒化アルミニウム粉末（平均粒径：１．１μｍ）１
００重量部、イットリア（平均粒径：０．４μｍ）４重
量部、アクリル系バインダ１２重量部およびアルコール
からなる組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末
を作製した。

【０１０１】(2) 次に、この顆粒状の粉末を金型に入
れ、平板状に成形して生成形体（グリーン）を得た。 (3) 加工処理の終った生成形体を１８００℃、圧力：２
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）１ａとした。

【０１０２】この成形体にドリル加工を施し、半導体ウ
エハ２９を吸着、固定するための吸引用貫通孔２０とな
る部分、リフターピンを挿入する貫通孔５となる部分、
および、熱電対等の測温素子３を埋め込むための有底孔
４となる部分（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）を形
成した。なお、吸引用貫通孔２０は、直径が１ｍｍであ
り、セラミック基板１ａと同心円の関係となる円周上に
等間隔になるように合計１３個形成した。

【０１０３】(4) 上記(3) で得たセラミック基板１ａ
に、スクリーン印刷にて導体ペーストを印刷した。印刷
パターンは、図２に示すように、円弧の繰り返しパター
ンと、同心円からなるパターンとを併用した。導体ペー
ストとしては、プリント配線板のスルーホール形成に使
用されている徳力化学研究所製のソルベストＰＳ６０３
Ｄを使用した。この導体ペーストは、銀−鉛ペーストで
あり、銀１００重量部に対して、酸化鉛（５重量％）、
酸化亜鉛（５５重量％）、シリカ（１０重量％）、酸化
ホウ素（２５重量％）およびアルミナ（５重量％）から
なる金属酸化物を７．５重量部含むものであった。ま
た、銀粒子は、平均粒径が４．５μｍで、リン片状のも
のであった。

【０１０４】(5) 次に、導体ペーストを印刷したセラミ
ック基板１ａ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１ａ
に焼き付け、抵抗発熱体２を形成した。銀−鉛の抵抗発
熱体２は、厚さが５μｍ、幅２．４ｍｍ、面積抵抗率が
７．７ｍΩ／□であった。

【０１０５】(6) 硫酸ニッケル８０ｇ／ｌ、次亜リン酸
ナトリウム２４ｇ／ｌ、酢酸ナトリウム１２ｇ／ｌ、ほ
う酸８ｇ／ｌ、塩化アンモニウム６ｇ／ｌの濃度の水溶
液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記(5) で作製し
たセラミック基板１ａを浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱体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。

【０１０６】(7) 電源との接続を確保するための端子を
取り付ける部分に、スクリーン印刷により、銀−鉛半田
ペースト（田中貴金属社製）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１３を
載置して、４２０℃で加熱リフローし、外部端子１３を
抵抗発熱体２の表面に取り付けた。

【０１０７】(8) 温度制御のための測温素子３を有底孔
４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
１を得た。

【０１０８】(9) 次に、図１に示したように、外枠部１
７（厚さ：２ｍｍ）に、吸気ノズル２１が設けられた底
部１２（厚さ：２ｍｍ）を配設し、ＳＵＳ製の支持容器
１０を作製した。この後、セラミックヒータ１を、図１
に示したように、断熱リング１７ａを介して、基板受け
部１８とボルト１８ｂを介した固定金具１８ａとによ
り、上述した構成の支持容器１０に支持し、固定すると
ともに、抵抗発熱体２および測温素子３からのリード線
１９を引き出し、ホットプレートユニット１００の製造
を完了した。

【０１０９】（実施例２）ホットプレートユニット（図
３、４および６参照）の製造 (1) 窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
１．１μｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径０．
４μｍ）４重量部、アクリルバインダ１１．５重量部、
分散剤０．５重量部および１−ブタノールとエタノール
とからなるアルコール５３重量部を混合したペーストを
用い、ドクターブレード法により成形を行って厚さ０．
４７ｍｍのグリーンシート７０を得た。

【０１１０】(2) 次に、このグリーンシート７０を８０
℃で５時間乾燥させた後、パンチングにより直径１．８
ｍｍ、３．０ｍｍおよび５．０ｍｍの貫通孔をそれぞれ
形成した。これらの貫通孔は、リフターピンを挿入する
ための貫通孔５５となる部分、スルーホール５８となる
部分等である。 (3) 平均粒子径１μｍのタングステンカーバイド粒子１
００重量部、アクリル系バインダ３．０重量部、α−テ
ルピネオール溶媒３．５重量および分散剤０．３重量部
を混合して導体ペーストＡを調整した。

【０１１１】平均粒子径３μｍのタングステン粒子１０
０重量部、アクリル系バインダ１．９重量部、α−テル
ピネオール溶媒３．７重量および分散剤０．２重量部を
混合して導体ペーストＢを調整した。

【０１１２】この導体ペーストＡをグリーンシートにス
クリーン印刷で印刷し、抵抗発熱体５２となる導体ペー
スト層７２を形成した。印刷パターンは、図４に示した
ように、円弧の繰り返しパターンと、同心円からなるパ
ターンとを併用した。また、スルーホール５８となる貫
通孔部分に導体ペーストＢを充填した。上記処理の終わ
ったグリーンシートに、印刷処理を施していないグリー
ンシートを上側（加熱面）に３７枚、下側に１３枚積層
し、１３０℃、８ＭＰａ（８０Ｋｇ／ｃｍ² ）の圧力で
一体化することにより積層体を作製した（図６（ａ）参
照）。

【０１１３】(4) 次に、得られた積層体を窒素ガス中、
６００℃で５時間脱脂し、１８９０℃、圧力１５ＭＰａ
（１５０ｋｇ／ｃｍ² ）で１０時間ホットプレスし、厚
さ３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。これを２１
０ｍｍの円板状に切り出し、内部に厚さ６μｍ、幅１０
ｍｍの抵抗発熱体５２を有するセラミック基板５１ａと
した。なお、スルーホール５８の大きさは、直径０．２
ｍｍ、深さ０．２ｍｍであった（図６（ｂ）参照）。

【０１１４】(5) さらに、得られた板状体の底面に、マ
スクを載置し、ＳｉＣ等によるブラスト処理で表面に測
温素子５３のための有底孔５４を設け、また、ドリル加
工により、半導体ウエハ２９を吸着、固定するための吸
引用貫通孔３０となる部分、および、直径５ｍｍ、深さ
０．５ｍｍの袋孔５７を形成した。なお、吸引用貫通孔
３０は、直径が１．５ｍｍであり、セラミック基板５１
ａと同心円の関係となる円周上に等間隔になるように合
計９個形成した（図６（ｃ）参照）。

【０１１５】(6) この袋孔５７にＷ製のワッシャー５９
を嵌め込み、ワッシャー５９の中心孔にリード線６９を
挿入した後、Ｎｉ−Ａｕ合金（Ａｕ：８１．５重量％、
Ｎｉ：１８．４重量％、不純物：０．１重量％）からな
る金ろうを用い、９７０℃で加熱リフローすることによ
り、これらワッシャー５９とリード線６９とをセラミッ
ク基板５１ａに固定した。また、測温素子５３を有底孔
５４に埋め込み、抵抗発熱体５２を埋設したセラミック
ヒータ５１の製造を完了した（図６（ｄ）参照）。

【０１１６】(7) 次に、図３に示したように、外枠部６
７（厚さ：２ｍｍ）に、吸気ノズル３１が設けられた底
部６２（厚さ：２ｍｍ）が配設し、ＳＵＳ製の支持容器
６０を作製した。この後、セラミックヒータ５１を、図
３に示したように、断熱リング６７ａを介して、基板受
け部６８とボルト６８ｂを介した固定金具６８とによ
り、上述した構成の支持容器６０に支持し、固定すると
ともに、抵抗発熱体５２および測温素子５３からのリー
ド線６９を引き出し、ホットプレートユニット５００の
製造を完了した。

【０１１７】（比較例１）ホットプレートユニットの製
造セラミック基板１ａに吸引用貫通孔２０を形成せず、支
持容器１０の底部１２に吸気ノズル２１を設けなかった
以外は、実施例１と同様にして、ホットプレートユニッ
トを製造した。

【０１１８】（比較例２）ホットプレートユニットの製
造セラミック基板５１ａに吸引用貫通孔３０を形成せず、
支持容器１０の底部１２に吸気ノズル２１を設けなかっ
た以外は、実施例２と同様にして、ホットプレートユニ
ットを製造した。

【０１１９】上記工程を経て得られた実施例１、２、お
よび、比較例１、２に係るホットプレートユニットにつ
いて、以下の指標で評価した。その結果を表１に示す。

【０１２０】評価方法（１）加熱面内温度均一性セラミックヒータの加熱面に、シリコンウエハ（厚さ：
０．７ｍｍ）を載置し、３００℃まで昇温した後、シリ
コンウエハ表面の最高温度と最低温度とをサーモビュア
（日本データム社製ＩＲ−１６−２０１２−００１
２）により測定した。その結果表１に示す。

【０１２１】

【表１】

【０１２２】表１より明らかなように、実施例に係るホ
ットプレートユニットは、比較例に係るホットプレート
ユニットと比べて、被加熱物である半導体ウエハの位置
ずれが少なかった。これは、実施例に係るホットプレー
トユニットには、半導体ウエハを吸着するための吸引用
貫通孔が形成されているとともに、支持容器には、上記
吸引用貫通孔内の気体を吸引する吸気手段が設けられて
いることから、上記半導体ウエハを吸着、固定すること
が可能であり、上記半導体ウエハの位置ずれを防止する
ことができたのに対し、比較例に係るホットプレートユ
ニットには、上記吸引用貫通孔および上記吸気手段が設
けられておらず、上記半導体ウエハがセラミックヒータ
の加熱面に固定されないため、上記半導体ウエハの位置
ずれが発生したものと考えられた。

【０１２３】また、実施例１に係るホットプレートユニ
ットが、実施例２に係るホットプレートユニットに比
べ、被加熱物である半導体ウエハをより均一に加熱する
ことができた。これは、抵抗発熱体をセラミック基板の
表面に形成することで、上記セラミック基板の厚さを薄
くすることができ、上記吸引用貫通孔の長さを短くする
ことが可能となるため、上記吸引用貫通孔からの放熱が
抑制され、加熱面の温度均一性が向上したためであると
考えられた。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のホットプ
レートユニットによれば、上記セラミック基板に、該セ
ラミック基板上に載置された被加熱物を吸着するための
吸引用貫通孔が形成されており、かつ、上記支持容器に
は、上記吸引用貫通孔内の気体を吸引する吸気手段が設
けられているため、上記半導体ウエハを吸着、固定する
ことが可能であり、該半導体ウエハの位置ずれを防止す
ることができる。よって、本発明のホットプレートユニ
ットは、半導体ウエハに、エッチング、ＣＶＤ等の種々
の処理を施す際、好適に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホットプレートユニットを模式的に示
した断面図である。

【図２】図１のホットプレートユニットを模式的に示し
た平面図である。

【図３】本発明のホットプレートユニットの他の一例を
模式的に示す断面図である。

【図４】図３に示したホットプレートユニットを模式的
に示した平面図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図１に示したホットプレー
トユニットに用いられるセラミックヒータの製造方法の
一部を模式的に示した断面図である。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は、図３に示したホットプレー
トユニットに用いられるセラミックヒータの製造方法の
一部を模式的に示した断面図である。

【符号の説明】

１、５１セラミックヒータ１００、５００ホットプレートユニット１ａ、５１ａセラミック基板２（２ａ〜２ｇ）、５２（５２ａ〜５２ｌ）抵抗発熱体２ａ金属被覆層３、５３測温素子４、５４有底孔５、５５貫通孔５７袋孔５８スルーホール５９ワッシャー１０、６０支持容器１１、６１中底板１２、６２底部６２ａ貫通孔１３、６３外部端子１４、６４ソケット１５、６５ガイド管１６、６６冷媒導入管１７、６７外枠部７０グリーンシート７２導体ペースト層７８充填層２０、３０吸引用貫通孔２１、３１吸気ノズル２９半導体ウエハ

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）Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０５Ｂ 3/16 ５Ｆ０４６Ｈ０５Ｂ 3/16 3/18 3/18 3/68 3/68 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６７Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA04 AA06 AA08 AA31 AA33 AA34 AA35 BB06 BB14 BC12 BC17 BC24 BC29 CA02 CA14 CA22 DA04 3K092 PP20 QA05 QB02 QB08 QB43 QB51 QB61 QB62 QB68 QB76 QB78 QC16 QC52 QC67 RF03 RF22 RF27 UA05 VV02 VV22 4M106 AA01 CA31 CA60 DH44 5F031 CA02 CA05 HA02 HA03 HA13 HA33 HA37 HA38 HA39 JA01 JA46 MA29 MA30 MA33 PA30 5F045 BB20 DP02 EB03 EK09 EM04 5F046 KA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その表面または内部に抵抗発熱体が形成
されたセラミック基板と、前記セラミック基板を支持す
る支持容器とを含んだホットプレートユニットであっ
て、前記セラミック基板には、該セラミック基板上に載
置された被加熱物を吸着するための吸引用貫通孔が形成
されており、かつ、前記支持容器には、該支持容器内の
気体を吸引する吸気手段が設けられていることを特徴と
するホットプレートユニット。
【請求項２】前記抵抗発熱体は、前記セラミック基板
の表面に形成されている請求項１に記載のホットプレー
トユニット。