JP2002359281A - Ceramic heater and manufacturing method therefor - Google Patents

Ceramic heater and manufacturing method therefor

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JP2002359281A
JP2002359281A JP2001166001A JP2001166001A JP2002359281A JP 2002359281 A JP2002359281 A JP 2002359281A JP 2001166001 A JP2001166001 A JP 2001166001A JP 2001166001 A JP2001166001 A JP 2001166001A JP 2002359281 A JP2002359281 A JP 2002359281A
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ceramic
ceramic heater
film
heater
purity
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JP2001166001A
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Japanese (ja)
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Naotoshi Morita
直年 森田
Shigehito Sakai
茂仁 坂井
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive ceramic heater which can hold a wafer and uniformly heat the wafer. SOLUTION: On thin green sheets 13 and 15, a heater pattern 14 and filmy electrostatic attraction patterns 16P and 16N are formed by screen printing method, and sandwiched between a ceramic base body 11 of high purity and a ceramic suction surface body 18 and then baked in one body for constituting a thick ceramic heater 10.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関し、特に、シリコンウエハ等に化学蒸着(CVD Ch
emical vaper diposition )、プラズマエッチング、ス
パッタリング等を施す際にウエハを加熱しながら保持す
るのに好適なセラミックヒータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and, more particularly, to a chemical vapor deposition (CVD Ch.
The present invention relates to a ceramic heater suitable for holding a wafer while heating it when performing an emical vaper diposition), plasma etching, sputtering or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等の半導体製造装置では、ウエハ
を保持するのにクーロン力あるいはジョンソンラーベッ
ク効果(Johnson Rahbeck effect )を用いた静電吸着
手段が多く用いられる。この静電吸着手段には、単にウ
エハを保持する機能のみならず、過酷な環境下でウエハ
の温度を均一に保持するという機能、チャンバー内を汚
染(コンタミネーション)しない機能、過酷な雰囲気下
での使用に耐える機能も求められる。この種のウエハ保
持装置、加熱装置として特許第2521471号公報、
特開2000−348853号公報、特公平7−507
36号公報等が開示されている。
2. Description of the Related Art In semiconductor manufacturing apparatuses such as LSIs, electrostatic chucking means using Coulomb force or Johnson Rahbeck effect is often used to hold a wafer. This electrostatic suction means not only has a function of simply holding the wafer, but also has a function of maintaining the temperature of the wafer uniformly in a harsh environment, a function of not contaminating the inside of a chamber, and a function under a severe atmosphere. A function that can withstand use is also required. Japanese Patent No. 252471 discloses this kind of wafer holding device and heating device,
JP-A-2000-348853, JP-B-7-507
No. 36 is disclosed.

【0003】上記第1の特許公報では、金属ベース板1
と焼結セラミック板6との間に弾性絶縁体3を介在させ
てその弾性変形により、焼結セラミック板6に掛かる熱
応力を緩和しようとしたものである(公報の第1図参
照)。
In the first patent publication, the metal base plate 1
An elastic insulator 3 is interposed between the sintered ceramic plate 6 and the sintered ceramic plate 6 to relieve the thermal stress applied to the sintered ceramic plate 6 by the elastic deformation thereof (see FIG. 1 of the publication).

【0004】上記第2の公開公報では、窒化アルミニウ
ムからなる基体2と同じく窒化アルミニウムからなる被
覆板3との間に、添加剤を含まない炭化珪素からなるヒ
ータエレメント8を介在させたものが開示されている
(公報の図1参照)。同じような熱膨張係数を有する材
料を組み合わせることにより熱衝撃を緩和し、耐久性を
向上させると共に耐汚染性を向上させようとしたもので
ある。
[0004] In the second publication, a heater element 8 made of silicon carbide containing no additive is interposed between a base 2 made of aluminum nitride and a cover plate 3 made of aluminum nitride. (See FIG. 1 of the official gazette). By combining materials having similar coefficients of thermal expansion, thermal shock is reduced, durability is improved, and contamination resistance is improved.

【0005】上記第3の公告公報では、被加工物である
ウエハと熱膨張率の近似した窒化珪素、窒化アルミニウ
ム、サイロン等からなる基体2Aと誘電体層4Aとを主
な要素とし、基体2Aと誘電体層4Aとの間に静電チャ
ッカーの機能を果たす膜状電極5Aを配置し、基体2A
内にタングステン線からなる抵抗発熱体3を埋設したも
のが開示されている(公報の図3参照)。基体2Aおよ
び誘電体層4Aが上記のようなセラミックスからなって
いるので高温に耐え、500°Cにも達する熱CVD装
置にも使用できるようにしたものである。また、誘電体
層4Aの表面を研磨加工し平面度を上げることによりウ
エハを吸着したときの密着性を高め、ウエハ全面に亘っ
ての均一な加熱を可能としたものである。
In the third publication, the substrate 2A made of silicon nitride, aluminum nitride, sylon, or the like having a coefficient of thermal expansion similar to that of the wafer to be processed and the dielectric layer 4A are used as main elements. A film electrode 5A that functions as an electrostatic chucker is disposed between the substrate 2A and the dielectric layer 4A.
A structure in which a resistance heating element 3 made of a tungsten wire is embedded therein is disclosed (see FIG. 3 of the official gazette). Since the base 2A and the dielectric layer 4A are made of the above-mentioned ceramics, they can withstand high temperatures and can be used in a thermal CVD apparatus that reaches 500 ° C. In addition, the surface of the dielectric layer 4A is polished to increase the flatness, thereby increasing the adhesion when the wafer is sucked, and enabling uniform heating over the entire surface of the wafer.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
1の特許公報に記載のものは、温度の変化に応じてシリ
コンゴムからなる弾性絶縁体膜3が伸縮するため、弾性
絶縁体膜3の寿命が問題になり耐久性に乏しいという問
題点がある。また、金属ベース板1からウエハ11まで
に介在する板6、5、7,3の厚さが薄いことから高温
には耐えられないものと推定される。
However, since the elastic insulator film 3 made of silicon rubber expands and contracts in accordance with a change in temperature, the elastic insulator film 3 described in the first patent publication has a long life. However, there is a problem that durability is poor. Further, since the thicknesses of the plates 6, 5, 7, and 3 interposed from the metal base plate 1 to the wafer 11 are thin, it is presumed that they cannot withstand high temperatures.

【0007】また、上記第2の公開公報に記載のもの
は、製品としては優れた機能を発揮するものの、窒化ア
ルミニウムからなる基体1、被覆板3、炭化珪素からな
るヒータエレメント8といった複雑な形状をなすものを
ホットプレス法により製作しなければならない。このた
め、コスト高になるという問題点がある。
[0007] The product disclosed in the above-mentioned second publication has excellent functions as a product, but has complicated shapes such as a substrate 1 made of aluminum nitride, a cover plate 3 and a heater element 8 made of silicon carbide. Must be manufactured by the hot press method. Therefore, there is a problem that the cost is increased.

【0008】さらに、上記第3の公告公報に記載のもの
は、フランジ部4bを設けたことから製品としてはさら
に優れた機能を発揮するものの、タングステンからなる
螺旋状の抵抗発熱体3を埋設した窒化珪素からなる基体
2A、セラミックス誘電体層4A等をホットプレス法に
より製作しなければならない。このため、コスト高にな
るという問題点がある。
[0008] Further, although the product disclosed in the third publication has a flange portion 4b and thus exhibits more excellent functions as a product, the spiral resistance heating element 3 made of tungsten is embedded. The base 2A made of silicon nitride, the ceramic dielectric layer 4A, and the like must be manufactured by a hot press method. Therefore, there is a problem that the cost is increased.

【0009】半導体製造装置、なかでもCVD装置に用
いられるセラミックヒータにはウエハを均一に加熱する
機能が要求される。そのため、セラミックヒータの加熱
面の面内温度分布が±5%以下(できれば±1%以下)
になるよう抑える必要がある。面内温度分布を小さく抑
えるための一つの方法は、セラミックヒータ全体の厚さ
を厚くして熱容量を大きくし、面内温度分布を均一化す
ることである。上記第2及び第3の公報に記載のものは
基体1,2Aの厚さを15mm以上に設定している。
A ceramic heater used in a semiconductor manufacturing apparatus, especially a CVD apparatus, is required to have a function of uniformly heating a wafer. Therefore, the in-plane temperature distribution of the heating surface of the ceramic heater is ± 5% or less (preferably ± 1% or less).
Need to be suppressed. One method for keeping the in-plane temperature distribution small is to increase the thickness of the entire ceramic heater to increase the heat capacity and make the in-plane temperature distribution uniform. In the second and third publications, the thickness of the bases 1 and 2A is set to 15 mm or more.

【0010】このように厚いセラミック製品を製造する
にはホットプレス法、熱間静水圧プレス法が用いられ
る。この方法は均一な圧力を加えながら焼成する方法で
あるので製造装置が大がかりになり、コストアップの大
きな要因になる。また。ホットプレス法ではスクリーン
印刷法による導電部の形成ができないので、セラミック
ヒータ体に内蔵される抵抗発熱体や膜状静電吸着パター
ンのパターンが複雑であると極端にコストアップする。
一方、スクリーン印刷が導入可能なシート積層法では5
mm以下の厚さのものしか製造できない。
In order to produce such a thick ceramic product, a hot pressing method or a hot isostatic pressing method is used. Since this method is a method of baking while applying a uniform pressure, the manufacturing apparatus becomes large-sized, and this is a major factor of cost increase. Also. In the hot press method, since the conductive portion cannot be formed by the screen printing method, the cost is extremely increased if the pattern of the resistance heating element or the film-like electrostatic attraction pattern built in the ceramic heater is complicated.
On the other hand, in the sheet lamination method in which screen printing can be introduced, 5
Only those having a thickness of less than mm can be manufactured.

【0011】また、CVD装置に用いられるセラミック
ヒータは半導体製造装置の寿命の間使い続けられるもの
ではなく、その過酷な雰囲気条件から数ヶ月毎に新品と
交換しなければならない消耗品である。このため、この
種のセラミックヒータにはコストダウンが特に求められ
ている。
Further, the ceramic heater used in the CVD apparatus cannot be used continuously for the life of the semiconductor manufacturing apparatus, but is a consumable that must be replaced with a new one every few months due to the severe atmospheric conditions. For this reason, cost reduction is particularly required for this type of ceramic heater.

【0012】そこで、本発明は、ウエハを保持すると共
にウエハを均一に加熱することのできる安価なセラミッ
クヒータを提供することを目的とする。また、その製造
方法を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an inexpensive ceramic heater capable of holding a wafer and uniformly heating the wafer. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段について、例示として図1を参照し説明する。
本発明のうち請求項1記載の発明は、アルミナ、ムライ
ト、マグネシア、窒化アルミニウム、窒化珪素等からな
るセラミックヒータ体(10)と、前記セラミックヒー
タ体(10)の内部に埋設された抵抗発熱体14とを備
え、前記セラミックヒータ体(10)の一方の面に被加
工物たるウエハを吸着可能な吸着面18が形成されてい
ること、を特徴とするセラミックヒータ10において、
前記セラミックヒータ体(10)が、主成分の組成が9
5%を越える純度の高い層11,17と、主成分の組成
が95%以下の純度の比較的低い層13,15との、多
層構造からなることを特徴とする。
Means for achieving the above object will be described with reference to FIG. 1 as an example.
The invention according to claim 1 of the present invention provides a ceramic heater body (10) made of alumina, mullite, magnesia, aluminum nitride, silicon nitride, or the like, and a resistance heating element embedded inside the ceramic heater body (10). And a suction surface 18 capable of sucking a wafer as a workpiece is formed on one surface of the ceramic heater body (10).
The ceramic heater body (10) has a main component composition of 9
It is characterized by having a multilayer structure of layers 11 and 17 having a high purity of more than 5% and layers 13 and 15 of a relatively low purity having a main component composition of 95% or less.

【0014】このように形成すると、バインダを含み、
主成分の組成が95%以下の純度の比較的低い層13,
15をセラミックグリーンシートとして形成し、その上
に抵抗発熱体等14の機能部分14,16P,16Nを
スクリーン印刷法で形成することができる。主成分の組
成が95%を越える純度の高い層11,17は押出し法
またはプレス法で容易に形成することができる。そし
て、両者を積層し常圧で焼成することにより機能部分1
4,16P,16Nを内蔵したセラミックヒータ10を
製造することができる。すなわち、スクリーン印刷法を
使用できること、常圧で焼成できること、の二つから厚
さが厚く、その大部分を純度の高い層からなるセラミッ
クヒータ10を極めて安価に提供することができる。こ
のセラミックヒータ10は厚さが厚いから温度分布が均
一化し、加熱面となる吸着面18の面内温度分布を小さ
く抑えることができる。さらに、純度の高い層11,1
7が大部分を占めるから、セラミックヒータ10からの
チャンバーの汚染(コンタミネーション)を小さく抑え
ることができる。
When formed in such a manner, it includes a binder,
A layer 13 having a composition of a main component of 95% or less and a relatively low purity,
15 is formed as a ceramic green sheet, and the functional portions 14, 16P and 16N of the resistance heating element 14 can be formed thereon by a screen printing method. The high-purity layers 11, 17 having a composition of the main component exceeding 95% can be easily formed by an extrusion method or a press method. Then, the two parts are laminated and fired at normal pressure to form the functional part 1.
It is possible to manufacture the ceramic heater 10 incorporating 4, 16P, 16N. In other words, the ceramic heater 10 having a large thickness, most of which is made of a high-purity layer, can be provided at extremely low cost because of the use of the screen printing method and the firing at normal pressure. Since the ceramic heater 10 has a large thickness, the temperature distribution is made uniform, and the in-plane temperature distribution of the suction surface 18 serving as a heating surface can be suppressed to a small value. Furthermore, the high-purity layers 11, 1
7 occupies the majority, so that contamination (contamination) of the chamber from the ceramic heater 10 can be reduced.

【0015】ここで、請求項2記載の発明のように、前
記セラミックヒータ体(10)の吸着面18をなす層
が、前記純度の高い層17からなることを特徴とするこ
とができる。このように形成すると、ウエハと接触する
吸着面18が純度の高いセラミック層17からなるか
ら、純度の低いセラミック層13,15からのシリカ等
の付着によるウエハの汚損がなく、コンタミネーション
に強いセラミックヒータ10を提供することができる。
Here, as described in the second aspect of the present invention, the layer forming the suction surface 18 of the ceramic heater body (10) may be constituted by the high-purity layer 17. When formed in this manner, since the suction surface 18 in contact with the wafer is composed of the high-purity ceramic layer 17, the wafer is not contaminated by the adhesion of silica or the like from the low-purity ceramic layers 13 and 15, and the ceramic that is resistant to contamination. A heater 10 can be provided.

【0016】ここで、請求項3記載の発明のように、前
記セラミックヒータ体(10)を構成する各層11,1
3,15,17が、アルミナからなることを特徴とする
ことができる。このように形成すると、窒化珪素や窒化
アルミニウム等の非酸化物系セラミックスで形成する場
合に比べて安価にセラミックヒータを提供することがで
きる。また、耐熱性はアルミナで十分である。
Here, as in the third aspect of the present invention, each of the layers 11, 1 constituting the ceramic heater body (10).
3, 15, 17 can be characterized by comprising alumina. When formed in this manner, a ceramic heater can be provided at a lower cost than when formed from a non-oxide ceramic such as silicon nitride or aluminum nitride. Alumina is sufficient for heat resistance.

【0017】ここで、請求項4記載の発明のように、前
記セラミックヒータ体(10)の内部の、前記吸着面1
8の近傍に電圧を印加可能な膜状静電吸着パターン16
P,16Nが形成されていることを特徴とすることがで
きる。このように形成すると、セラミックヒータ10の
吸着面18とウエハの面との面同士の吸着力だけではな
く、膜状静電吸着パターン16P,16Nに高電圧を印
加することにより、吸着面18とウエハとの間にクーロ
ン力による吸引力あるいはジョンソンラーベック効果に
よる吸引力が働き、膜状静電吸着パターン16P,16
Nとウエハとの距離が近いからそれだけ、ウエハをセラ
ミックヒータ10に強く吸着することができる。
Here, as in the fourth aspect of the present invention, the suction surface 1 inside the ceramic heater body (10).
8, a film-like electrostatic attraction pattern 16 capable of applying a voltage
P and 16N are formed. When formed in this manner, not only the attraction force between the attraction surface 18 of the ceramic heater 10 and the surface of the wafer, but also a high voltage is applied to the film-like electrostatic attraction patterns 16P and 16N, so that the attraction surface 18 A suction force due to Coulomb force or a suction force due to the Johnson-Rahbek effect acts between the wafer and the wafer, and the film-like electrostatic suction patterns 16P, 16P
Since the distance between N and the wafer is short, the wafer can be strongly attracted to the ceramic heater 10 accordingly.

【0018】ここで、請求項5記載の発明のように、前
記膜状静電吸着パターン16P,16Nが正極と負極と
の2つからなり、正極の膜状静電吸着パターン16Pと
負極の膜状静電吸着パターン16Nの面積が異なるよう
に形成されていることを特徴とすることができる。この
ように正極16Pと負極16Nとの面積を違えて形成す
ると、実験的な結果によるのだが、ウエハの吸引力をよ
り強くすることができた。
Here, the film-like electrostatic attraction patterns 16P and 16N are composed of a positive electrode and a negative electrode, and the film-like electrostatic attraction pattern 16P of the positive electrode and the film of the negative electrode are provided. The shape of the electrostatic attraction pattern 16 </ b> N may be different. If the areas of the positive electrode 16P and the negative electrode 16N are formed differently as described above, it was possible to further increase the suction force of the wafer, although this is an experimental result.

【0019】ここで、請求項6記載の発明のように、前
記抵抗発熱体14または前記膜状静電吸着パターン16
P,16Nは、前記純度の比較的低い層13,、15に
形成されていることを特徴とすることができる。このよ
うに形成すると、純度の比較的低い層13,15は主成
分だけではなくバインダを含んだ層とすることができ
る。それ故、抵抗発熱体14または膜状静電吸着パター
ン16P,16N等の機能的素子をスクリーン印刷方法
にて形成することができる。このため、複雑な抵抗発熱
体(ヒータパターン)14を持ったセラミックヒータ1
0を安価に製作できる。
Here, as in the sixth aspect of the present invention, the resistance heating element 14 or the film-like electrostatic attraction pattern 16 is used.
P and 16N can be characterized in that they are formed in the layers 13, 15 having a relatively low purity. When formed in this manner, the relatively low-purity layers 13 and 15 can be layers containing not only the main component but also a binder. Therefore, functional elements such as the resistance heating element 14 or the film-like electrostatic attraction patterns 16P and 16N can be formed by the screen printing method. Therefore, the ceramic heater 1 having a complicated resistance heating element (heater pattern) 14
0 can be manufactured inexpensively.

【0020】ここで、請求項7記載の発明のように、前
記セラミックヒータ体(10)が、板状であり、その厚
さが5mm以上30mm以下であることを特徴とするこ
とができる。板厚が5mm以下であるとセラミックヒー
タ体の熱容量が不足し、セラミックヒータ10の吸着面
18の面内温度分布を小さく抑えることが困難になる。
また、板厚が30mm以上になると、積層したものを常
圧で焼成する際に中心部のバインダが焼けて外部に抜け
出すのが容易ではなくなり、一部のバインダがセラミッ
クヒータ体(10)の中に残存してしまう恐れがある。
これは好ましくない。したがって、セラミックヒータ体
(10)の板厚は5mm以上30mm以下であることが
好ましい。
Here, as in the invention according to claim 7, the ceramic heater body (10) is plate-shaped and has a thickness of 5 mm or more and 30 mm or less. When the plate thickness is 5 mm or less, the heat capacity of the ceramic heater body becomes insufficient, and it becomes difficult to suppress the in-plane temperature distribution of the suction surface 18 of the ceramic heater 10 to a small value.
If the plate thickness is 30 mm or more, the binder in the central portion is not easily burned out when firing the laminated product at normal pressure, and it is not easy to escape to the outside, and a part of the binder is in the ceramic heater body (10). May be left behind.
This is not preferred. Therefore, the thickness of the ceramic heater body (10) is preferably 5 mm or more and 30 mm or less.

【0021】ここで、請求項8記載の発明のように、主
成分の組成が92%以上の純度の高いセラミック粉末を
用い、押出し法またはプレス法にて高純度セラミックプ
レート11,17を形成する工程と、主成分の組成が9
5%以下でバインダを含む純度の比較的低いセラミック
粉末を用いセラミックグリーンシート13,15を形成
する工程と、前記グリーンシート13,15上に抵抗発
熱体14または膜状静電吸着パターン16P,16Nを
スクリーン印刷方法にて形成する工程と、前記高純度セ
ラミックプレート11,17と抵抗発熱体14または膜
状静電吸着パターン16P,16Nが形成された前記グ
リーンシートとを積層しセラミックペーストにて接着す
る工程と、積層され接着された前記セラミックプレート
11,17及び前記グリーンシート13,15を一体的
に焼成する工程と、を備えることを特徴とすることがで
きる。
Here, as in the present invention, high-purity ceramic plates 11 and 17 are formed by extrusion or pressing using a high-purity ceramic powder having a main component composition of 92% or more. Process and composition of main component is 9
A step of forming ceramic green sheets 13 and 15 using a relatively low-purity ceramic powder containing a binder of 5% or less, and a resistive heating element 14 or film-like electrostatic attraction patterns 16P and 16N on the green sheets 13 and 15; And a step of laminating the high-purity ceramic plates 11 and 17 and the green sheet on which the resistance heating elements 14 or the film-like electrostatic attraction patterns 16P and 16N are formed, and bonding them with a ceramic paste. And a step of integrally firing the laminated and bonded ceramic plates 11 and 17 and the green sheets 13 and 15.

【0022】この請求項8に記載の方法クレームは、請
求項1のクレームを方法の側面から記載したものであ
り、段落番号〔0014〕で述べた作用効果と同じ作用
効果を奏する。
The method claimed in claim 8 is the claim of claim 1 described from the aspect of the method, and has the same operation and effect as described in paragraph [0014].

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態につい
て図面を参照し説明する。図1は第1の実施の形態に係
るセラミックヒータ10の製造工程を説明する分解斜視
図である。セラミックヒータ10は主な要素として、図
面下から、セラミック基体11、第1のグリーンシート
13、第2のグリーンシート15、セラミック吸着面体
17からなる。各部材11,13,15,17は円板形
状をなし、その直径は、たとえば8インチのウエハを載
置するものでは205mm程度である。板厚は全体で2
0mm程度の板厚になるように選択される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a manufacturing process of the ceramic heater 10 according to the first embodiment. The ceramic heater 10 is mainly composed of a ceramic base 11, a first green sheet 13, a second green sheet 15, and a ceramic adsorption face 17 from the bottom of the drawing. Each of the members 11, 13, 15, and 17 has a disk shape, and has a diameter of, for example, about 205 mm for mounting an 8-inch wafer. Plate thickness is 2 in total
The thickness is selected to be about 0 mm.

【0024】セラミック基体11は高純度のセラミック
粉末をプレス成形して作る。たとえば、99.9%以上
の高純度のアルミナ粉末をプレス加工して形成する。こ
のとき、端子用に4つのスルーホール11A,11B,
11C,11Dを形成しておく。セラミック吸着面体1
7も同様に高純度のアルミナ粉末をプレス加工して形成
する。プレス加工するときの圧力はプレス品11,17
の割掛け率がグリーンシート13,15のそれと一致す
るように調整する。
The ceramic substrate 11 is made by press-molding a high-purity ceramic powder. For example, it is formed by pressing a 99.9% or higher-purity alumina powder. At this time, four through holes 11A, 11B,
11C and 11D are formed in advance. Ceramic adsorption face body 1
7 is also formed by pressing high-purity alumina powder. The pressure at the time of press working is as follows:
Of the green sheets 13 and 15 are adjusted.

【0025】グリーンシート13,15は次のようにし
て作る。まず、アルミナ粉末に、酸化マグネシウムCa
Oを1wt%(重量比、以下同じ)、酸化珪素(シリ
カ)SiO4 を4wt%、を混合してボールミルで50
〜80時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。この粉末
に、メタクリル酸イソブチルエステルを3wt%、ブチ
ルエステルを3wt%、ニトロセルロースを1wt%、
ジオクチルフタレートを0.5wt%加え、さらに、溶
剤として、トリクロールエチレン、n−ブタノールを加
えてボールミルで混合し流動性のあるスラリーとする。
(以下、このスラリーをアルミナスラリーと呼ぶ)。こ
のアルミナスラリーを減圧脱泡後、平板状に流し出して
徐冷し、溶剤を発散させて厚さ0.8mmのアルミナグ
リーンシートを形成する。アルミナグリーンシートには
絶縁抵抗を下げる目的で、モリブデンMo、チタンTi
等の金属粉末を添加することがある。
The green sheets 13 and 15 are produced as follows. First, magnesium oxide Ca was added to alumina powder.
O was mixed with 1 wt% (weight ratio, the same applies hereinafter) and 4 wt% of silicon oxide (silica) SiO 4 , and mixed with a ball mill.
After wet grinding for ~ 80 hours, dehydrate and dry. 3 wt% of isobutyl methacrylate, 3 wt% of butyl ester, 1 wt% of nitrocellulose,
Dioctyl phthalate is added in an amount of 0.5 wt%, and trichlorethylene and n-butanol are further added as a solvent and mixed with a ball mill to form a fluid slurry.
(Hereinafter, this slurry is referred to as alumina slurry). After deaeration of the alumina slurry under reduced pressure, the alumina slurry is poured into a flat plate and cooled slowly, and the solvent is dispersed to form an alumina green sheet having a thickness of 0.8 mm. Molybdenum Mo, titanium Ti
Etc. may be added.

【0026】グリーンシート上に印刷するメタライズイ
ンクは、上記アルミナスラリーを作るのと同様の方法に
より、タングステン(W)粉末を混ぜてスラリー状とし
メタライズインクとする。厚さ0.8mmの第1のグリ
ーンシート13の上に通常のスクリーン印刷法を用いて
渦巻き形状をしたヒータパターン(抵抗発熱体)14を
形成する。その上に厚さ0.8mmの第2のグリーンシ
ート15を載置する。第2のグリーンシート15の上に
通常のスクリーン印刷法を用いて2つの膜状静電吸着パ
ターン16P,16Nを形成する。さらに、その上に図
示しない厚さ0.8mmの第3のグリーンシートを載
せ、熱圧着して一枚のシートとする。このとき、各スル
ーホール13A,13B、13C、13D、15C、1
5Dにメタライズインクを充填しておく。熱圧着したシ
ートはマシニング等の機械加工により直径205mmの
円板形状にする。
The metallized ink to be printed on the green sheet is made into a metallized ink by mixing tungsten (W) powder in the same manner as in the preparation of the alumina slurry. A spiral heater pattern (resistance heating element) 14 is formed on the first green sheet 13 having a thickness of 0.8 mm by using a normal screen printing method. A second green sheet 15 having a thickness of 0.8 mm is placed thereon. Two film-like electrostatic attraction patterns 16P and 16N are formed on the second green sheet 15 using a normal screen printing method. Further, a third green sheet (not shown) having a thickness of 0.8 mm is placed thereon and thermocompression-bonded to form one sheet. At this time, each of the through holes 13A, 13B, 13C, 13D, 15C, 1
5D is filled with metallized ink. The thermocompression-bonded sheet is formed into a disk shape having a diameter of 205 mm by machining such as machining.

【0027】この熱圧着した薄いシート13,15をセ
ラミック基体11およびセラミック吸着面体17で挟み
接着して一体にする。すなわち、セラミック基体11の
上面に前記アルミナスラリーを塗布しペースト面12を
作り、熱圧着したシート13,15を接着する。シート
13,15の上面にもアルミナスラリーを塗布し、セラ
ミック吸着面体17を接着する。また、各スルーホール
11A,11B,11C、11Dにメタライスズインク
を充填しておく。次に、この接合したものを、水素ガス
等の還元雰囲気にて1400〜1600°Cにて一体焼
成する。そして、焼成したもののセラミック吸着面体1
7の表面を、研磨し平面度が30ミクロン以下(好まし
くは10ミクロン以下)の平面となるようにしてウエハ
の吸着面18とする。
The thermocompression-bonded thin sheets 13 and 15 are sandwiched and adhered between the ceramic substrate 11 and the ceramic adsorbing face member 17 to be integrated. That is, the alumina slurry is applied to the upper surface of the ceramic base 11 to form a paste surface 12, and the thermocompression bonded sheets 13 and 15 are bonded. Alumina slurry is also applied to the upper surfaces of the sheets 13 and 15, and the ceramic adsorption surface body 17 is bonded. In addition, each through hole 11A, 11B, 11C, 11D is filled with metal tin ink. Next, the joined body is integrally fired at 1400 to 1600 ° C. in a reducing atmosphere such as hydrogen gas. Then, the fired ceramic adsorption surface body 1
The surface of the wafer 7 is polished to a flat surface having a flatness of 30 μm or less (preferably 10 μm or less) to form the suction surface 18 of the wafer.

【0028】図2はこのようにして形成されたセラミッ
クヒータ10を下から見た斜視図である。スルーホール
11A,11B,11C,11Dに充填されたメタライ
ズインクが焼成してできた端子部分にニッケルメッキを
施し、さらにニッケルピンをロウ付けして端子11
A′,11B′,11C′,11D′とする。端子11
A′,11B′は、それぞれスルーホール11A、13
A及びスルーホール11B、13Bを経由してヒータパ
ターン14の外側端及び中心端に接続される。端子11
C′、11D′は、それぞれスルーホール11C、13
C及びスルーホール11D、13Dを経由して膜状静電
吸着パターン16Pまたは16Nにそれぞれ電気的に接
続される。
FIG. 2 is a perspective view of the ceramic heater 10 formed in this manner as viewed from below. The terminal portions formed by firing the metallized ink filled in the through holes 11A, 11B, 11C, and 11D are plated with nickel, and furthermore, nickel pins are brazed and the terminals 11 are formed.
A ', 11B', 11C ', and 11D'. Terminal 11
A 'and 11B' are through holes 11A and 13A, respectively.
A and the heater pattern 14 are connected to the outer end and the center end via the through holes 11B and 13B. Terminal 11
C 'and 11D' are through holes 11C and 13 respectively.
It is electrically connected to the film-like electrostatic attraction pattern 16P or 16N via C and through holes 11D and 13D, respectively.

【0029】このようにして形成されたセラミックヒー
タ10の本体部分を占めるセラミック本体は、アルミナ
の組成が99.9%を占める純度の高い層(セラミック
基体11、セラミック吸着面体17)と、アルミナの組
成が92%程度の純度の比較的低い層(第1,第2のグ
リーンシート13、15、第3のグリーンシート)との
多層構造をなす。純度の低い層の厚さは2.4mm程度
であり、純度の高い層の厚さは合わせて15mmを超え
る。
The ceramic body occupying the main body of the ceramic heater 10 thus formed has a high-purity layer (ceramic base 11, ceramic adsorbing face 17) having an alumina composition of 99.9% and an alumina composition. It has a multilayer structure with relatively low-purity layers (the first and second green sheets 13, 15 and the third green sheet) having a composition of about 92%. The thickness of the low-purity layer is about 2.4 mm, and the total thickness of the high-purity layer exceeds 15 mm.

【0030】以上の構成に基づき、作動について説明す
る。端子11A′、11B′に電圧を印加すると渦巻き
形状のヒータパターン14に電流が流れ、セラミックヒ
ータ10のセラミックヒータ体が加熱され、たとえば吸
着面18が500°Cに加熱される。また、端子11
C′、11D′に高電圧を、たとえば、端子11C′に
は+1kVを、端子11D′には−1kVを印加するこ
とにより、端子11C′の電圧はスルーホール13C、
15Cを経由して膜状静電吸着パターン16Pに+1k
Vが印加され、端子11D′の電圧はスルーホール13
D、15Dを経由して膜状静電吸着パターン16Nに−
1kVが印加される。被加工物であるシリコンウエハは
セラミックヒータ10の吸着面18の上に載置され吸着
される。このとき、吸着面18の近傍にある膜状静電吸
着パターン16P、16Nに高電圧が印加されるから誘
電体であるシリコンウエハにも電荷が誘起され、クーロ
ン力によりシリコンウエハは吸着面18に吸引される。
The operation based on the above configuration will be described. When a voltage is applied to the terminals 11A 'and 11B', a current flows through the spiral heater pattern 14, and the ceramic heater of the ceramic heater 10 is heated, for example, the suction surface 18 is heated to 500 ° C. Also, terminal 11
By applying a high voltage to C 'and 11D', for example, +1 kV to terminal 11C 'and -1 kV to terminal 11D', the voltage at terminal 11C 'is reduced to through-hole 13C,
+ 1k on the film-like electrostatic attraction pattern 16P via 15C
V is applied, and the voltage at the terminal 11D 'is
To the film-like electrostatic attraction pattern 16N via D and 15D-
1 kV is applied. The silicon wafer to be processed is placed on the suction surface 18 of the ceramic heater 10 and sucked. At this time, since a high voltage is applied to the film-like electrostatic attraction patterns 16P and 16N near the attraction surface 18, electric charges are induced on the silicon wafer as a dielectric, and the silicon wafer is brought to the attraction surface 18 by Coulomb force. It is sucked.

【0031】本実施の形態の利点について説明する。セ
ラミックヒータ体(10)の厚さが15mm以上と厚い
ので吸着面18の温度分布が均一化し、ウエハを吸着す
る吸着面18の面内温度分布を小さく抑えることができ
る。また、セラミック純度の高い層11,17がセラミ
ックヒータ10の表面積の大部分を占めるから、セラミ
ックヒータ10からのコンタミネーションを小さく抑え
ることができる。さらに、吸着面18を構成する層であ
るセラミック吸着面体17の純度が高いので、吸着面1
8に接触するシリコンウエハがシリカ等の付着により汚
損されることが無く、コンタミネーションに強い。さら
に、セラミックヒータ体(10)を構成する各層11,
13,15,17がアルミナで構成されているから、十
分耐熱性のあるセラミックヒータ10を安価に提供する
ことができる。
The advantages of this embodiment will be described. Since the thickness of the ceramic heater body (10) is as thick as 15 mm or more, the temperature distribution on the suction surface 18 is made uniform, and the in-plane temperature distribution of the suction surface 18 for sucking the wafer can be suppressed to a small value. Further, since the layers 11 and 17 having high ceramic purity occupy most of the surface area of the ceramic heater 10, contamination from the ceramic heater 10 can be suppressed to a small value. Further, since the purity of the ceramic suction surface body 17 which is a layer constituting the suction surface 18 is high, the suction surface 1
The silicon wafer contacting No. 8 is not contaminated by the adhesion of silica or the like, and is resistant to contamination. Furthermore, each of the layers 11, which constitute the ceramic heater body (10),
Since the members 13, 15, 17 are made of alumina, the ceramic heater 10 having sufficient heat resistance can be provided at low cost.

【0032】本実施の形態では、膜状静電吸着パターン
16P,16Nの正極16Pと負極16Nとの面積が同
じ程度になるようにしたが、正極の膜状静電吸着パター
ン16Pと負極の膜状静電吸着パターン16Nの面積を
大きく異ならせるようにしても良い。この様にすると、
実験的にではあるが、シリコンウエハの吸着力をより強
くすることができた。
In this embodiment, the positive electrode 16P and the negative electrode 16N of the film-like electrostatic attraction patterns 16P and 16N have the same area, but the positive film-like electrostatic attraction pattern 16P and the negative electrode film The area of the electrostatic attracting pattern 16N may be made to differ greatly. In this case,
Although experimentally, the suction force of the silicon wafer could be increased.

【0033】本実施の形態ではセラミックとしてアルミ
ナを用いたが、この他の種々のセラミック、たとえば、
マグネシア、ムライト等を用いてもよい。
In the present embodiment, alumina was used as the ceramic, but other various ceramics such as, for example,
Magnesia, mullite or the like may be used.

【0034】図3は第2の実施の形態に係るセラミック
ヒータ20の製造工程を説明する分解斜視図である。図
1で説明したセラミックヒータ10と異なるのは、抵抗
発熱体となるヒータパターンが一層ではなく三層に形成
されている点である。図1と同じ部材には同じ符号を付
して理解を容易にした。セラミックヒータ20は主な要
素として、図面下から、セラミック基体11、第1のヒ
ータパターン22用の第1のグリーンシート21、第2
のヒータパターン24用の第2のグリーンシート23,
第3のヒータパターン26用の第3のグリーンシート2
5、吸着パターン16P、16N用の第4のグリーンシ
ート15、セラミック吸着面体17からなる。
FIG. 3 is an exploded perspective view for explaining a manufacturing process of the ceramic heater 20 according to the second embodiment. The difference from the ceramic heater 10 described with reference to FIG. 1 is that a heater pattern serving as a resistance heating element is formed not in one layer but in three layers. 1 are given the same reference numerals to facilitate understanding. The ceramic heater 20 includes a ceramic base 11, a first green sheet 21 for a first heater pattern 22, and a second
Second green sheet 23 for the heater pattern 24,
Third green sheet 2 for third heater pattern 26
5, a fourth green sheet 15 for the suction patterns 16P and 16N, and a ceramic suction face 17;

【0035】セラミック基体11とセラミック吸着面体
17は高純度のアルミナ粉末をプレス成形して作ること
は段落番号〔0024〕で説明したのと同じである。第
1乃至第4のグリーンシート21,23,25,15を
作る方法は段落番号〔0025〕で述べたのと同じであ
る。グリーンシート21,23,25,15上にそれぞ
れヒータパターン22,23,25や膜状静電吸着パタ
ーン16P、16Nを形成し熱圧着することや、熱圧着
したシートをセラミック基体11とセラミック吸着面体
17で挟みアルミナスラリーで接着して一体に焼成する
ことは段落番号〔0026〕、〔0027〕に記載した
内容と同じである。
The ceramic base 11 and the ceramic adsorbing face 17 are formed by press-molding high-purity alumina powder in the same manner as described in the paragraph [0024]. The method of forming the first to fourth green sheets 21, 23, 25, and 15 is the same as that described in paragraph [0025]. Heater patterns 22, 23, 25 and film-like electrostatic attraction patterns 16P, 16N are formed on the green sheets 21, 23, 25, and 15, respectively, and thermocompression-bonded. Bonding at 17 and bonding with alumina slurry and firing integrally are the same as described in paragraphs [0026] and [0027].

【0036】第1,第2,第3のグリーンシート21,
23,25上にはそれぞれ異なった形状のヒータパター
ン22,24,26がタングステン(W)メタライズイ
ンクによるスクリーン印刷法により形成される。各ヒー
タパターン22,24,26は異なった模様を描くもの
の、グリーンシートの外側端にあるスルーホール21
A、23A,25Aから始まって中心にあるスルーホー
ル21B、23B、25Bに至る一筆書きのパターンを
形成している。外側端にあるスルーホール21A、23
A,25Aはセラミック基体11の外側のスルーホール
11Aに、中心のスルーホール21B、23B、25B
はセラミック基体11の中心のスルーホール11Bに、
それぞれメタライズインクを充填されることにより接続
されるから、上記3つのヒータパターン22,24,2
6は電気的に並列に接続されることになる。
The first, second and third green sheets 21
Heater patterns 22, 24, and 26 having different shapes are formed on the electrodes 23, 25 by screen printing using tungsten (W) metallized ink. Although each of the heater patterns 22, 24, and 26 draws a different pattern, the through holes 21 at the outer end of the green sheet are formed.
A single-stroke pattern is formed starting from A, 23A, 25A and reaching the center through holes 21B, 23B, 25B. Through holes 21A and 23 at outer end
A and 25A are provided in the through-holes 11A on the outside of the ceramic base 11 and central through-holes 21B, 23B and 25B.
Is in the through hole 11B at the center of the ceramic base 11,
Each of the three heater patterns 22, 24, and 2 is connected by being filled with the metallized ink.
6 will be electrically connected in parallel.

【0037】また、3つのグリーンシート21,23,
25の層の上の各ヒータパターン22,24,26は、
出発点と終点との近傍を除き、吸着面18の上から見て
重ならないように形成されている。図4は吸着面18の
上から透視して各ヒータパターン22,24,26を見
た状態を示す仮想的な平面図である。ヒータパターン2
2,24,26にはそれぞれ異なったハッチングを施し
て識別できるようにしているが、それでもヒータパター
ンが見づらいので容赦されたい。セラミック基体11の
外縁付近にあるスルーホール11Aから出発するヒータ
パターンは、最外周のヒータパターン26(第3のグリ
ーンシート25上)と、その内側のヒータパターン24
(第2のグリーンシート23上)と、最内周のヒータパ
ターン22(第1のグリーンシート上)との3つのヒー
タパターンに分岐する。各ヒータパターン22,24,
26は、図3に示すように、独自の螺旋模様を描いてセ
ラミック基体11の中心付近に集まる。中心付近に集ま
った各ヒータパターン22,24,26は中心のスルー
ホール11Bで一つになる。スルーホール11C、11
Dは膜状静電吸着パターン16P、16Nに接続するた
めのものである。
The three green sheets 21, 23, 23
Each heater pattern 22, 24, 26 on the 25 layers is
Except for the vicinity of the starting point and the end point, the suction surface 18 is formed so as not to overlap when viewed from above. FIG. 4 is a virtual plan view showing a state in which each of the heater patterns 22, 24, 26 is seen through from above the suction surface 18. Heater pattern 2
The hatches 2, 24, and 26 are differently hatched so that they can be identified. However, since the heater pattern is difficult to see, please be forgiven. The heater pattern starting from the through hole 11A near the outer edge of the ceramic base 11 includes a heater pattern 26 on the outermost periphery (on the third green sheet 25) and a heater pattern 24 on the inner side.
It branches into three heater patterns (on the second green sheet 23) and the innermost heater pattern 22 (on the first green sheet). Each heater pattern 22, 24,
26 gather around the center of the ceramic base 11 in a unique spiral pattern as shown in FIG. The heater patterns 22, 24, 26 gathered near the center become one at the center through hole 11B. Through hole 11C, 11
D is for connecting to the film-like electrostatic attraction patterns 16P and 16N.

【0038】ここでは、3つのヒータパターン22,2
4,26が電気的に並列に接続されていることと、3つ
のヒータパターン22,24,26により吸着面18の
全面積が殆ど覆われていることに注意されたい。
Here, three heater patterns 22, 2
Note that the four heaters 4 and 26 are electrically connected in parallel and that the entire area of the suction surface 18 is almost covered by the three heater patterns 22, 24 and 26.

【0039】本実施の形態の利点について説明する。3
層のヒータ層(グリーンシート21,23,25)のヒ
ータパターン22,24,26が電気的に並列に接続さ
れているから、各ヒータパターン22,24,26の発
熱が平準化し、一部のヒータパターンのみが過熱するこ
とがない。これは、ヒータパターンを構成するタングス
テン(W)メタライズが正の温度抵抗係数を有するた
め、もし仮に直列に接続したとすると、一部のヒータパ
ターンの温度が上昇すると温度の上昇に比例して抵抗値
Rが上昇し、発熱量はI2 Rに比例するからさらに発熱
量が上昇して、一部のヒータパターンのみが過熱するこ
とになる。本実施の形態ではヒータパターンが並列に接
続されているから、この様なことは起こり得ない。一部
のヒータパターンの温度が上昇すると温度の上昇に比例
して抵抗値Rが上昇し、そのヒータパターンを流れる電
流が減少するため発熱量が低下する。このため各ヒータ
パターン22,24,26の発熱量が平準化し、結果と
して、吸着面18の温度分布が均一化することになる。
The advantages of this embodiment will be described. 3
Since the heater patterns 22, 24, 26 of the heater layers (green sheets 21, 23, 25) are electrically connected in parallel, the heat generation of each heater pattern 22, 24, 26 is leveled, and Only the heater pattern does not overheat. This is because if the tungsten (W) metallization constituting the heater pattern has a positive temperature resistance coefficient, if it is connected in series, if the temperature of some heater patterns rises, the resistance increases in proportion to the rise in temperature. Since the value R increases and the amount of generated heat is proportional to I 2 R, the amount of generated heat further increases, and only some of the heater patterns are overheated. In the present embodiment, since the heater patterns are connected in parallel, such a situation cannot occur. When the temperature of some heater patterns rises, the resistance value R increases in proportion to the rise in temperature, and the amount of heat generated decreases because the current flowing through the heater patterns decreases. For this reason, the calorific value of each heater pattern 22, 24, 26 is leveled, and as a result, the temperature distribution of the suction surface 18 is made uniform.

【0040】さらに、3つのヒータパターン22,2
4,26により吸着面18の全面積が殆ど覆われている
から、吸着面18の直下にヒータパターンが必ずあるこ
とになり、吸着面18の温度分布の均一化がさらに容易
になることになる。
Further, the three heater patterns 22 and 2
Since the entire area of the suction surface 18 is almost completely covered by the suction surfaces 4 and 26, a heater pattern is necessarily provided immediately below the suction surface 18 and the temperature distribution of the suction surface 18 can be more easily made uniform. .

【0041】考えとしては、一つのヒータパターンで吸
着面18の直下を全て覆うパターンを考えられないわけ
ではないが、スクリーン印刷でメタライズされたヒータ
パターンをグリーンシートの面積の1/3以上の面積に
作成することは技術的な困難を伴う。したがって、本実
施の形態のようにヒータパターンを3分割し、それぞれ
異なったグリーンシート上にヒータパターンを形成する
のが実用的に優れている。
Although it is not impossible to consider a pattern in which a single heater pattern covers the area directly below the suction surface 18, a heater pattern metallized by screen printing has an area equal to or more than 1 / of the area of the green sheet. Creating it involves technical difficulties. Therefore, it is practically excellent to divide the heater pattern into three parts and form the heater patterns on different green sheets as in the present embodiment.

【0042】また、本実施の形態は、図3に示すよう
に、膜状静電吸着パターン16P、16Nを備えている
から、段落番号〔0030〕で述べたように、両パター
ン16P、16Nに高電圧を印加することにより、吸着
面18に載置したシリコンウエハを吸引することができ
る。さらに、各グリーンシート21,23,25,15
がアルミナで構成されているから、十分耐熱性のあるセ
ラミックヒータ20を安価に提供することができる。
Further, as shown in FIG. 3, the present embodiment is provided with the film-like electrostatic attraction patterns 16P and 16N. Therefore, as described in the paragraph [0030], both patterns 16P and 16N are provided. By applying a high voltage, the silicon wafer placed on the suction surface 18 can be sucked. Furthermore, each green sheet 21, 23, 25, 15
Is made of alumina, it is possible to provide a ceramic heater 20 having sufficient heat resistance at low cost.

【0043】図5は第3の実施の形態に係るセラミック
ヒータ30を示す断面図であり、図6は図5のX方向矢
視図(平面図)である。このセラミックヒータ30は、
図1で示したセラミックヒータ体(セラミックヒータ)
10を円筒形状の支持体32で支承し一体化したもので
ある。セラミックヒータ体10は図1で説明したように
内部にヒータパターン(抵抗発熱体)14及び膜状静電
吸着パターン16P、16Nを備えている。円板形状の
セラミックヒータ体10の上には熱伝導度の高い窒化ア
ルミニウムからなるセラミック板33が密着して設置さ
れる。円板形状のセラミックヒータ体10はその周縁を
円筒形状の支持体32のつば部32Aに支承されてい
る。円筒形状の支持体32はアルミナセラミックにより
構成されている。支持体32は、その底部を半導体製造
装置の取り付け部31に固定される。セラミックヒータ
30はその周りを半導体製造装置の筐体51で囲われ高
真空のチェンバー50を構成する、セラミックヒータ体
10の下方で支持体32の円筒部に囲まれた空間は空気
断熱層40を構成している。
FIG. 5 is a sectional view showing a ceramic heater 30 according to the third embodiment, and FIG. 6 is a view (plan view) taken in the direction of the arrow X in FIG. This ceramic heater 30
Ceramic heater body (ceramic heater) shown in FIG.
10 is supported by a cylindrical support 32 and integrated. As described with reference to FIG. 1, the ceramic heater body 10 includes a heater pattern (resistance heating element) 14 and film-like electrostatic attraction patterns 16P and 16N inside. A ceramic plate 33 made of aluminum nitride having high thermal conductivity is closely mounted on the disk-shaped ceramic heater body 10. The peripheral edge of the disk-shaped ceramic heater body 10 is supported by a flange 32A of a cylindrical support 32. The cylindrical support 32 is made of alumina ceramic. The support 32 has its bottom fixed to the mounting portion 31 of the semiconductor manufacturing apparatus. The ceramic heater 30 is surrounded by a housing 51 of a semiconductor manufacturing apparatus and forms a high-vacuum chamber 50. A space surrounded by a cylindrical portion of a support 32 below the ceramic heater body 10 has an air insulation layer 40. Make up.

【0044】図6はセラミックヒータ30の平面図であ
る。支持体32には内周方向に突出した位置決め用のノ
ッチ35が一体に形成され、セラミックヒータ体10及
びセラミック板33にはノッチ35に対応した凹部が形
成され、支持体32に対するセラミックヒータ体10及
びセラミック板33の位置決めを正確に行うようにされ
ている。
FIG. 6 is a plan view of the ceramic heater 30. A notch 35 for positioning protruding in the inner circumferential direction is integrally formed on the support 32, and a concave portion corresponding to the notch 35 is formed on the ceramic heater body 10 and the ceramic plate 33. In addition, the ceramic plate 33 is accurately positioned.

【0045】このような支持体32とセラミックヒータ
体10とが一体となったセラミックヒータ30を製造す
るには2つの方法がある。第1の方法は焼成前のセラミ
ックヒータ体10と支持体32とをセラミックスラリー
で接合し、一体に焼成してしまう方法である。第2の方
法は支持体32とセラミックヒータ体10とをそれぞれ
別個に焼成し、焼成したものをそれぞれ研磨して寸法精
度を確保して組み合わせる方法である。
There are two methods for manufacturing such a ceramic heater 30 in which the support 32 and the ceramic heater body 10 are integrated. The first method is a method in which the ceramic heater body 10 and the support body 32 before firing are joined with a ceramic slurry and fired integrally. The second method is a method in which the support 32 and the ceramic heater body 10 are separately fired, and the fired ones are polished to ensure dimensional accuracy and combined.

【0046】第1の方法について説明する。セラミック
ヒータ体10の中間品は段落番号〔0024〕、〔00
25〕、〔0026〕で述べたようにして製作する。ま
た、支持体32は、アルミナ粉末に、酸化マグネシウム
CaOを1wt%(重量比、以下同じ)、酸化珪素(シ
リカ)SiO4 を4wt%、を混合してボールミルで5
0〜80時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。この粉末
をプレス加工により円筒形状に成形する。つぎに、段落
番号〔0025〕で述べたアルミナスラリーを、セラミ
ックヒータ体10(シート形成品)と支持体32(プレ
ス成形品)との間に塗布し、接着する。そして、接着し
たものを還元雰囲気にて、1400〜1600°Cにて
一体に焼成する。焼成したものは、セラミックヒータ体
10の吸着面18の平面度が30ミクロン以下となるよ
うに研磨する。次に、スルーホール11A,11B,1
1C,11Dに充填されたメタライズインクが焼成して
できた端子部分にニッケルメッキを施し、さらにニッケ
ルピンをロウ付けして端子11A′,11B′,11
C′,11D′とする。最後に、シリコンウエハの載置
面の温度分布が均一になるように、図5に示すように、
窒化アルミニウムからなるセラミック板33を載置す
る。
The first method will be described. The intermediate products of the ceramic heater body 10 are paragraph numbers [0024] and [00].
25] and [0026]. The support 32 was prepared by mixing 1 wt% of magnesium oxide (CaO) (weight ratio, the same applies hereinafter) and 4 wt% of silicon oxide (silica) SiO 4 with alumina powder, and mixing them with a ball mill.
After wet pulverization for 0 to 80 hours, dehydration drying is performed. This powder is formed into a cylindrical shape by press working. Next, the alumina slurry described in the paragraph number [0025] is applied between the ceramic heater body 10 (sheet-formed product) and the support body 32 (press-formed product) and adhered. Then, the bonded pieces are integrally fired at 1400 to 1600 ° C. in a reducing atmosphere. The fired product is polished so that the flatness of the suction surface 18 of the ceramic heater body 10 is 30 μm or less. Next, the through holes 11A, 11B, 1
Nickel plating is applied to the terminal portion formed by firing the metallized ink filled in 1C and 11D, and further, a nickel pin is brazed and the terminals 11A ', 11B', 11
C 'and 11D'. Finally, as shown in FIG. 5, so that the temperature distribution on the mounting surface of the silicon wafer becomes uniform,
A ceramic plate 33 made of aluminum nitride is placed.

【0047】第2の方法について説明する。セラミック
ヒータ体10は段落番号〔0024〕、〔0025〕、
〔0026〕〔0027〕で述べたようにして焼成して
製作する。そして、焼成したセラミックヒータ体10の
外筒研磨を行い、外形寸法精度を確保する。また、その
とき、位置決め用のノッチ35に嵌合する凹部も研磨に
より設ける。支持体32は、段落番号〔0046〕で述
べたようにして円筒形状のプレス成形品を作る。この円
筒形状のプレス成形品を大気中にて焼成し、円筒形状の
セラミック成形体を得る。この焼成したセラミック成形
体の、セラミックヒータ体10が載置される部分(つば
部32A近傍)の内筒研磨を行い、内径寸法精度を確保
する。また、そのとき、位置決め用のノッチ35の凸部
も研磨により設ける。そして、位置決め用のノッチ35
の凹凸を合わせて、セラミックヒータ体10と支持体3
2を一体に組み込む。
Next, the second method will be described. The ceramic heater body 10 has paragraph numbers [0024], [0025],
[0026] It is manufactured by firing as described in [0027]. Then, the outer cylinder of the fired ceramic heater body 10 is polished to secure the outer dimension accuracy. Further, at this time, a concave portion that fits into the positioning notch 35 is also provided by polishing. As the support 32, a cylindrical press-formed product is produced as described in paragraph [0046]. This cylindrical press-formed product is fired in the atmosphere to obtain a cylindrical ceramic molded body. The portion of the fired ceramic molded body on which the ceramic heater body 10 is to be mounted (in the vicinity of the flange portion 32A) is polished for the inner cylinder to secure the dimensional accuracy of the inner diameter. At this time, the projection of the notch 35 for positioning is also provided by polishing. And a notch 35 for positioning.
The ceramic heater body 10 and the support 3
2 is integrated.

【0048】セラミックヒータ体10の吸着面18の温
度分布の均一さを確保する目的で、熱伝導度の高い窒化
アルミニウムからなるセラミック板33をセラミックヒ
ータ体10の上面または下面に載置する。このとき、窒
化アルミニウムからなるセラミック板33にもセラミッ
クヒータ体10と同様に位置決め用のノッチ35と係合
する凹部を研磨により設けておく。また、温度分布をさ
らに均一にする目的で、セラミックヒータ体10の吸着
面18とセラミック板33の接触面は、研磨して平面度
を向上させ接触率を上げることが好ましい。
For the purpose of ensuring uniform temperature distribution on the adsorption surface 18 of the ceramic heater body 10, a ceramic plate 33 made of aluminum nitride having high thermal conductivity is placed on the upper or lower surface of the ceramic heater body 10. At this time, similarly to the ceramic heater 10, a concave portion that engages with the notch 35 for positioning is provided in the ceramic plate 33 made of aluminum nitride by polishing. In order to make the temperature distribution even more uniform, it is preferable that the contact surface between the suction surface 18 of the ceramic heater body 10 and the ceramic plate 33 is polished to improve flatness and increase the contact ratio.

【0049】上記の例では円筒形状の支持体32をアル
ミナのプレス成形品で構成したが、支持体の本体を金属
で作成し、その金属体の上にアルミナ等のセラミックを
溶射して表面を絶縁物としたものにしても良い。
In the above example, the cylindrical support 32 is formed of a press-formed product of alumina. However, the main body of the support is formed of a metal, and a ceramic such as alumina is sprayed on the metal to form a surface. An insulator may be used.

【0050】本実施の形態の利点について説明する。円
筒形状の支持体32によりセラミックヒータ体10が支
持されているから、高温になるセラミックヒータ体10
の吸着面18から低温の装置の取り付け部31までの距
離を稼ぐことができ、セラミックヒータ体10の厚さ方
向の温度勾配を緩和することができる。このため熱膨張
差による熱応力を大幅に緩和することができ、セラミッ
クヒータ30の信頼性が大幅に向上した。
The advantages of this embodiment will be described. Since the ceramic heater body 10 is supported by the cylindrical support 32, the temperature of the ceramic heater body
Therefore, the distance from the suction surface 18 to the mounting portion 31 of the low-temperature device can be increased, and the temperature gradient in the thickness direction of the ceramic heater body 10 can be reduced. For this reason, the thermal stress due to the difference in thermal expansion can be greatly reduced, and the reliability of the ceramic heater 30 has been greatly improved.

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

【図1】第1の実施の形態に係るセラミックヒータの製
造工程を説明する分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a manufacturing process of a ceramic heater according to a first embodiment.

【図2】第1の実施の形態に係るセラミックヒータを下
から見た斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of the ceramic heater according to the first embodiment as viewed from below.

【図3】第2の実施の形態に係るセラミックヒータの製
造工程を説明する分解斜視図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a manufacturing process of a ceramic heater according to a second embodiment.

【図4】吸着面の上から透視して各ヒータパターンを見
た状態を示す仮想的な平面図である。
FIG. 4 is a virtual plan view showing a state where each heater pattern is seen through from above the suction surface.

【図5】第3の実施の形態に係るセラミックヒータを示
す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a ceramic heater according to a third embodiment.

【図6】図5のX方向矢視図であり平面図である。FIG. 6 is a plan view as seen in the direction of the arrow X in FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 セラミックヒータ(セラミックヒータ体) 11 セラミック基体 13 第1のグリーンシート 14 ヒータパターン(抵抗発熱体) 15 第2のグリーンシート 16P、16N 膜状静電吸着パターン 17 セラミック吸着面体 18 吸着面 21 第1のグリーンシート 22 第1のヒータパターン 23 第2のグリーンシート 24 第2のヒータパターン 25 第3のグリーンシート 26 第3のヒータパターン 31 取り付け部 32 支持体 33 セラミック板 35 ノッチ 40 空気断熱層 Reference Signs List 10 ceramic heater (ceramic heater body) 11 ceramic base 13 first green sheet 14 heater pattern (resistance heating element) 15 second green sheet 16P, 16N film-like electrostatic attraction pattern 17 ceramic attraction surface 18 attraction surface 21 first Green sheet 22 first heater pattern 23 second green sheet 24 second heater pattern 25 third green sheet 26 third heater pattern 31 mounting part 32 support 33 ceramic plate 35 notch 40 air heat insulating layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 3/18 H05B 3/18 5F045 3/20 393 3/20 393 3/74 3/74 Fターム(参考) 3K034 AA10 AA16 AA21 AA34 BA06 BA14 BB06 BB14 BC16 BC23 BC29 CA14 CA22 HA10 JA02 JA10 3K092 PP20 QA04 QA05 QB02 QB32 QB43 QB48 QB76 RF03 RF17 RF27 SS18 SS24 SS26 VV22 VV35 4K029 AA06 AA24 BD01 DA08 JA05 4K030 CA04 CA12 GA02 KA24 KA46 5F031 CA02 HA02 HA03 HA16 HA37 MA29 PA11 PA30 5F045 BB09 BB14 EK09 EK22 EM09──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05B 3/18 H05B 3/18 5F045 3/20 393 3/20 393 3/74 3/74 F term (reference) 3K034 AA10 AA16 AA21 AA34 BA06 BA14 BB06 BB14 BC16 BC23 BC29 CA14 CA22 HA10 JA02 JA10 3K092 PP20 QA04 QA05 QB02 QB32 QB43 QB48 QB76 RF03 RF17 RF27 SS18 SS24 SS26 VV22 VV35 4K029AA04 JA04A04A04 HA03 HA16 HA37 MA29 PA11 PA30 5F045 BB09 BB14 EK09 EK22 EM09

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミナ、ムライト、マグネシア、窒化
アルミニウム、窒化珪素等からなるセラミックヒータ体
と、前記セラミックヒータ体の内部に埋設された抵抗発
熱体とを備え、前記セラミックヒータ体の一方の面に被
加工物たるウエハを吸着可能な吸着面が形成されている
こと、を特徴とするセラミックヒータにおいて、 前記セラミックヒータ体が、主成分の組成が95%を越
える純度の高い層と、主成分の組成が95%以下の純度
の比較的低い層との、多層構造からなることを特徴とす
るセラミックヒータ。
1. A ceramic heater comprising alumina, mullite, magnesia, aluminum nitride, silicon nitride, etc., and a resistance heating element embedded inside the ceramic heater, wherein one surface of the ceramic heater is provided. A ceramic heater, characterized in that a suction surface capable of sucking a wafer as a workpiece is formed, wherein the ceramic heater body has a high-purity layer in which the composition of the main component exceeds 95%; A ceramic heater comprising a multilayer structure having a relatively low purity layer having a composition of 95% or less.
【請求項2】 前記セラミックヒータ体の吸着面をなす
層が、前記純度の高い層からなることを特徴とする請求
項1記載のセラミックヒータ。
2. The ceramic heater according to claim 1, wherein a layer forming an adsorption surface of the ceramic heater body is formed of the high-purity layer.
【請求項3】 前記セラミックヒータ体を構成する各層
が、アルミナからなることを特徴とする請求項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 each layer constituting the ceramic heater body is made of alumina.
【請求項4】 前記セラミックヒータ体の内部の、前記
吸着面の近傍に電圧を印加可能な膜状静電吸着パターン
が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3に記
載のセラミックヒータ。
4. A ceramic heater according to claim 1, wherein a film-like electrostatic attraction pattern capable of applying a voltage is formed inside said ceramic heater body near said attraction surface. .
【請求項5】 前記膜状静電吸着パターンが正極と負極
との2つからなり、正極の膜状静電吸着パターンと負極
の膜状静電吸着パターンの面積が異なるように形成され
ていることを特徴とする請求項4記載のセラミックヒー
タ。
5. The film-shaped electrostatic attraction pattern comprises two electrodes, a positive electrode and a negative electrode, and is formed such that the areas of the film-shaped electrostatic attraction pattern of the positive electrode and the film-shaped electrostatic attraction pattern of the negative electrode are different. The ceramic heater according to claim 4, wherein:
【請求項6】 前記抵抗発熱体または前記膜状静電吸着
パターンは、前記純度の比較的低い層に形成されている
ことを特徴とする請求項1乃至5に記載のセラミックヒ
ータ。
6. The ceramic heater according to claim 1, wherein the resistance heating element or the film-like electrostatic attraction pattern is formed in the layer having a relatively low purity.
【請求項7】 前記セラミックヒータ体が、板状であ
り、その厚さが5mm以上30mm以下であることを特
徴とする請求項1乃至6に記載のセラミックヒータ。
7. The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic heater body has a plate shape, and has a thickness of 5 mm or more and 30 mm or less.
【請求項8】 主成分の組成が92%以上の純度の高い
セラミック粉末を用い、押出し法またはプレス法にて高
純度セラミックプレートを形成する工程と、 主成分の組成が95%以下でバインダを含む純度の比較
的低いセラミック粉末を用いセラミックグリーンシート
を形成する工程と、 前記グリーンシート上に抵抗発熱体または膜状静電吸着
パターンをスクリーン印刷方法にて形成する工程と、 前記高純度セラミックプレートと抵抗発熱体または膜状
静電吸着パターンが形成された前記グリーンシートとを
積層しセラミックペーストにて接着する工程と、 積層され接着された前記セラミックプレート及び前記グ
リーンシートを一体的に焼成する工程と、を備えること
を特徴とするセラミックヒータの製造方法。
8. A step of forming a high-purity ceramic plate by extrusion or pressing using a high-purity ceramic powder having a main component composition of 92% or more; and forming a binder with a main component composition of 95% or less. A step of forming a ceramic green sheet using a ceramic powder having relatively low purity, a step of forming a resistive heating element or a film-like electrostatic attraction pattern on the green sheet by a screen printing method, and the high-purity ceramic plate. Laminating the green sheet on which a resistance heating element or a film-like electrostatic attraction pattern is formed and bonding them with a ceramic paste; and integrally firing the laminated and bonded ceramic plate and the green sheet. And a method for manufacturing a ceramic heater.
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