JP2002373769A - Hot plate unit - Google Patents
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- JP2002373769A JP2002373769A JP2001180736A JP2001180736A JP2002373769A JP 2002373769 A JP2002373769 A JP 2002373769A JP 2001180736 A JP2001180736 A JP 2001180736A JP 2001180736 A JP2001180736 A JP 2001180736A JP 2002373769 A JP2002373769 A JP 2002373769A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、主に、半導体の製
造や検査に用いるホットプレートユニットに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot plate unit mainly used for manufacturing and testing semiconductors.
【0002】[0002]
【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造・検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用い
たヒータやウエハプローバ等が用いられてきた。2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing / inspection apparatus including an etching apparatus and a chemical vapor deposition apparatus, a heater or a wafer prober using a metal base material such as stainless steel or an aluminum alloy is used. I have been.
【0003】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
ヒータ板の厚みは、15mm程度と厚くしなければなら
ない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨
張により、反り、歪み等が発生していまい、金属板上に
載置したシリコンウエハが破損したり傾いたりしてしま
うからである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くす
ると、ヒータの重量が重くなり、また、嵩張ってしまう
という問題があった。[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 heater plate must be as thick as about 15 mm. This is because, in a thin metal plate, warpage, distortion, and the like are generated due to thermal expansion caused by heating, and the silicon wafer placed on the metal plate is damaged or tilted. However, when the thickness of the heater plate is increased, there is a problem that 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、シリコンウエハ等の被加熱物を加
熱する面(以下、加熱面という)の温度を制御するので
あるが、金属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対
してヒータ板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにく
いという問題もあった。In addition, by changing the voltage or the amount of current applied to the resistance heating element, the temperature of a surface to be heated (hereinafter, referred to as a heating surface) such as a silicon wafer is controlled. Because of the thickness, the temperature of the heater plate does not quickly follow changes in the voltage or the amount of current, and there is a problem that it is difficult to control the temperature.
【0005】そこで、特開平11−40330号公報に
は、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい窒化物
セラミックや炭化物セラミックを使用し、これらのセラ
ミックからなる板状体の表面に、金属粒子を焼結して形
成した抵抗発熱体が設けられたセラミック基板が提案さ
れている。Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-40330 discloses that a substrate made of a nitride ceramic or a carbide ceramic having a high thermal conductivity and a high strength is used as a substrate, and the surface of a plate made of these ceramics is coated with a metal. There has been proposed a ceramic substrate provided with a resistance heating element formed by sintering particles.
【0006】図9は、このような構成のセラミック基板
が支持容器に設置された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。このホットプレートユニット
800では、底面11bに抵抗発熱体12が形成された
円板形状のセラミック基板11が円筒形状の断熱リング
88に嵌め込まれており、抵抗発熱体12の端部には、
半田層(図示せず)等を介して外部端子13が接続され
ている。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a hot plate unit in which a ceramic substrate having such a configuration is installed in a supporting container. In this hot plate unit 800, a disc-shaped ceramic substrate 11 having a resistance heating element 12 formed on a bottom surface 11b is fitted into a cylindrical heat insulating ring 88.
The external terminal 13 is connected via a solder layer (not shown) or the like.
【0007】断熱リング88の下部の内側には、このセ
ラミック基板11を支持するための基板受け部20aが
一体的に形成され、断面がL字形状になっており、断熱
リング88の下面には、有底円筒形状の支持容器本体2
0が連結部材22を用いて取り付けられ、固定されてい
る。A substrate receiving portion 20a for supporting the ceramic substrate 11 is integrally formed inside a lower portion of the heat insulating ring 88, has an L-shaped cross section, and is provided on a lower surface of the heat insulating ring 88. , Cylindrical container body 2 with bottom
0 is attached and fixed using the connecting member 22.
【0008】この連結部材22は、押さえ用金具24を
固定する働きも有しており、この押さえ用金具24によ
り、断熱リング88に嵌め込まれたセラミック基板11
が基板受け部20aに押しつけられ、固定されている。The connecting member 22 also has a function of fixing the holding metal fittings 24, and the holding metal fittings 24 allow the ceramic substrate 11 fitted in the heat insulating ring 88.
Are pressed and fixed to the substrate receiving portion 20a.
【0009】また、支持容器20の底部には、冷媒導入
管19が設けられており、この冷媒導入管19を介して
冷媒が支持容器20の内部に導入されるとともに、支持
容器20の本体に設けられた開口20bより排出され、
加熱後の冷却時にセラミック基板11が迅速に冷却され
るようになっている。At the bottom of the supporting container 20, a refrigerant introducing pipe 19 is provided. Through the refrigerant introducing pipe 19, the refrigerant is introduced into the supporting container 20, and the refrigerant is introduced into the main body of the supporting container 20. It is discharged from the provided opening 20b,
At the time of cooling after heating, the ceramic substrate 11 is quickly cooled.
【0010】このような構成のホットプレートユニット
に通電すると、抵抗発熱体が発熱する結果、セラミック
基板11上に載置される半導体ウエハ29等の被加熱物
を所定の温度に加熱することができる。When power is supplied to the hot plate unit having such a configuration, the resistance heating element generates heat. As a result, an object to be heated such as the semiconductor wafer 29 mounted on the ceramic substrate 11 can be heated to a predetermined temperature. .
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た構成のホットプレートユニットでは、連結部材22と
断熱リング88とが直接接触するような構造となってい
るため、セラミック基板11を昇温させた場合に、セラ
ミック基板11と接触する断熱リング88がその軟化点
温度以上となることで、断熱リング88が時間とともに
変形し、これに起因して、支持容器20上のセラミック
基板11が水平に固定されないことがあった。However, since the connecting member 22 and the heat insulating ring 88 are in direct contact with each other in the hot plate unit having the above-described structure, when the temperature of the ceramic substrate 11 is increased. In addition, when the heat insulating ring 88 in contact with the ceramic substrate 11 has a temperature equal to or higher than its softening point, the heat insulating ring 88 is deformed with time, and as a result, the ceramic substrate 11 on the support container 20 is not fixed horizontally. There was something.
【0012】セラミック基板11が水平に固定されてい
ない場合、被加熱物である半導体ウエハ29上に導体回
路を形成する工程において、露光処理の際に光の照射量
に差が生じることにより、半導体ウエハ29上に設定通
りの導体回路を形成することができない等の問題が発生
することがあった。When the ceramic substrate 11 is not fixed horizontally, a difference occurs in the amount of light irradiation during the exposure process in the step of forming a conductor circuit on the semiconductor wafer 29 which is the object to be heated. Problems such as the inability to form a conductor circuit as set on the wafer 29 may occur.
【0013】また、断熱リング88の変形に起因して、
セラミック基板11と断熱リング88との密着性にばら
つきが発生し、セラミック基板11から断熱リング88
への熱の逃散の程度に差が生じることにより、セラミッ
ク基板11の加熱面の温度の均一性が低下することがあ
った。Further, due to the deformation of the heat insulating ring 88,
Variations occur in the adhesion between the ceramic substrate 11 and the heat insulating ring 88, and
Due to the difference in the degree of heat dissipation to the substrate, the uniformity of the temperature of the heating surface of the ceramic substrate 11 may be reduced.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、セラミック基板を
固定する断熱リングに、該断熱リングよりも軟化点温度
が高い樹脂からなるスリーブを設け、このスリーブ内に
連結部材を挿通して、セラミック基板を支持容器に固定
することにより、半導体ウエハ等の被加熱物を加熱する
際にセラミック基板が高温となる場合であっても、セラ
ミック基板の水平性を恒久的に維持することができるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a heat insulating ring for fixing a ceramic substrate is provided with a sleeve made of a resin having a softening point higher than that of the heat insulating ring. By inserting the connecting member into this sleeve and fixing the ceramic substrate to the support container, even when the ceramic substrate is heated to a high temperature when an object to be heated such as a semiconductor wafer is heated, the ceramic is They have found that the horizontality of the substrate can be maintained permanently, and have completed the present invention.
【0015】すなわち、本発明のホットプレートユニッ
トは、セラミック基板が、支持容器上に配設された断熱
リングにはめ込まれ、上記断熱リングを介して上記セラ
ミック基板が上記支持容器に固定されてなるホットプレ
ートユニットであって、上記断熱リングには、該断熱リ
ングを上記支持容器に固定する連結部材を挿通させるた
めの貫通孔が形成されるとともに、上記貫通孔に、上記
断熱リングよりも軟化点温度が高い樹脂からなるスリー
ブが嵌合され、上記スリーブ内に上記連結部材が挿通さ
れていることを特徴とするものである。That is, in the hot plate unit of the present invention, a ceramic substrate is fitted into a heat insulating ring provided on a supporting container, and the ceramic substrate is fixed to the supporting container via the heat insulating ring. A plate unit, wherein the heat insulating ring has a through hole formed therein for inserting a connecting member for fixing the heat insulating ring to the support container, and the through hole has a softening point temperature lower than that of the heat insulating ring. A sleeve made of a high-resin resin is fitted, and the connecting member is inserted into the sleeve.
【0016】上記ホットプレートユニットによれば、セ
ラミック基板を固定する断熱リングに該断熱リングより
も軟化点温度が高い樹脂からなるスリーブが設けられて
いることから、セラミック基板が高温となる場合であっ
ても、連結部材の周囲の機械的強度が維持され、セラミ
ック基板の水平性を恒久的に保つことができる。According to the hot plate unit, since the heat insulating ring for fixing the ceramic substrate is provided with the sleeve made of a resin having a softening point higher than that of the heat insulating ring, the temperature of the ceramic substrate may be high. Even so, the mechanical strength around the connecting member is maintained, and the horizontality of the ceramic substrate can be maintained permanently.
【0017】これにより、被加熱物である半導体ウエハ
上に導体回路を形成する工程において、露光処理の際に
光の照射量に差が生じることがなく、半導体ウエハ上に
設定通りの導体回路を形成することができる。Thus, in the step of forming a conductor circuit on the semiconductor wafer to be heated, there is no difference in the light irradiation amount during the exposure processing, and the conductor circuit as set on the semiconductor wafer is formed. Can be formed.
【0018】さらに、断熱リングが変形することがない
ため、セラミック基板と断熱リングとの密着性にばらつ
きが発生することがなく、セラミック基板の加熱面の温
度の均一性を確保することができる。Furthermore, since the heat insulating ring is not deformed, the adhesion between the ceramic substrate and the heat insulating ring does not vary, and the uniformity of the temperature of the heating surface of the ceramic substrate can be ensured.
【0019】上記スリーブは、ポリイミド樹脂からなる
ことが望ましい。上記ポリイミド樹脂は、軟化点温度が
高く、耐熱性に優れるため、上記連結部材が高温となる
場合であっても、変形したりすることがないからであ
る。また、機械的安定性にも極めて優れる。Preferably, the sleeve is made of a polyimide resin. This is because the polyimide resin has a high softening point temperature and is excellent in heat resistance, and therefore does not deform even when the connecting member is heated to a high temperature. Also, it is extremely excellent in mechanical stability.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】本発明のホットプレートユニット
は、セラミック基板が、支持容器上に配設された断熱リ
ングにはめ込まれ、上記断熱リングを介して上記セラミ
ック基板が上記支持容器に固定されてなるホットプレー
トユニットであって、上記断熱リングには、該断熱リン
グを上記支持容器に固定する連結部材を挿通させるため
の貫通孔が形成されるとともに、上記貫通孔に、上記断
熱リングよりも軟化点温度が高い樹脂からなるスリーブ
が嵌合され、上記スリーブ内に上記連結部材が挿通され
ていることを特徴とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In a hot plate unit according to the present invention, a ceramic substrate is fitted into a heat insulating ring disposed on a support container, and the ceramic substrate is fixed to the support container via the heat insulating ring. In the hot plate unit, the heat insulating ring is formed with a through hole for inserting a connecting member for fixing the heat insulating ring to the support container, and the through hole is softer than the heat insulating ring. A sleeve made of a resin having a high point temperature is fitted, and the connecting member is inserted into the sleeve.
【0021】図1は、本発明のホットプレートユニット
の一例を模式的に示す断面図であり、図2は、図1に示
すホットプレートユニットの一部であるセラミックヒー
タを模式的に示す平面図である。また、図3は、本発明
のホットプレートユニット別の一例を模式的に示す断面
図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of the hot plate unit of the present invention, and FIG. 2 is a plan view schematically showing a ceramic heater which is a part of the hot plate unit shown in FIG. It is. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another example of the hot plate unit of the present invention.
【0022】ホットプレートユニット100は、その底
面に抵抗発熱体12が形成された円板形状のセラミック
基板11、および、断熱リング28を介してセラミック
基板11を支持する有底円筒形状の支持容器20を含ん
で構成されている。The hot plate unit 100 has a disc-shaped ceramic substrate 11 having a resistance heating element 12 formed on the bottom surface thereof, and a bottomed cylindrical support container 20 for supporting the ceramic substrate 11 via a heat insulating ring 28. It is comprised including.
【0023】円板形状のセラミック基板11の底面に
は、抵抗発熱体12が形成されている。そして、抵抗発
熱体12は、図2に示すように、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〜12gが配置されている。On the bottom surface of the disk-shaped ceramic substrate 11, a resistance heating element 12 is formed. The resistance heating elements 12 are, as shown in FIG. 2, formed on the outermost periphery of the ceramic substrate 11 in a circular arc pattern repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle.
Are arranged therein, and resistance heating elements 12e to 12g, which are concentric circular patterns partially cut away, are arranged therein.
【0024】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 repeatedly forming an arc-shaped pattern obtained by dividing a concentric circle into four parts 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.
【0025】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.
【0026】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〜12gが形成さ
れている。この抵抗発熱体12e〜12g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 12g each formed of a circuit of a concentric pattern whose part is cut off. In the resistance heating elements 12e to 12g, a series of circuits is formed by connecting the ends of adjacent concentric circles sequentially with a resistance heating element formed of a straight line.
【0027】また、抵抗発熱体12a〜12d、12
e、12f、12g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。The resistance heating elements 12a to 12d, 12
Between e, 12f, and 12g, a belt-shaped (annular) non-heating element non-forming area is provided, and a circular heating element non-forming area is also provided at the center.
【0028】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。Accordingly, as a whole, annular resistance heating element forming areas and heating element non-forming areas are alternately formed from the outside to the inside, and these areas are formed in the size (diameter) of the ceramic substrate. ), Thickness, etc., the temperature can be made uniform by setting the temperature appropriately.
【0029】抵抗発熱体12の端部には、半田層(図示
せず)等を介して外部端子13が接続されており、外部
端子13にはリード線26を有するソケット27が取り
付けられ、このリード線26は、支持容器20の外部に
引き出され、電源(図示せず)との接続が図られてい
る。An external terminal 13 is connected to an end of the resistance heating element 12 via a solder layer (not shown) or the like, and a socket 27 having a lead wire 26 is attached to the external terminal 13. The lead wire 26 is drawn out of the support container 20 and is connected to a power source (not shown).
【0030】また、セラミック基板11の中央に近い部
分には、半導体ウエハ29の運搬等に用いるリフターピ
ン(図示せず)を挿入するための複数の貫通孔15が形
成されるとともに、支持容器20の底部にも、これらに
連通する貫通孔が形成され、両者の間にはガイド管18
が介装され、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。A plurality of through holes 15 for inserting lifter pins (not shown) used for carrying the semiconductor wafer 29 and the like are formed in a portion near the center of the ceramic substrate 11, and a support container 20 is provided. A through hole communicating with these is also formed at the bottom of the guide tube.
The semiconductor wafer 29 can be transferred by raising and lowering the lifter pins.
【0031】さらに、セラミック基板11の加熱面に
は、複数の凹部が形成されるとともに、凹部には、支持
ピン31が設けられており、被加熱物である半導体ウエ
ハ29を、セラミック基板11の加熱面より一定距離離
間させた状態で支持し加熱することができるようになっ
ている。なお、本発明のホットプレートユニット100
において、凹部および支持ピン31は、設けられていて
もよく、設けられていなくてもよい。Further, a plurality of recesses are formed on the heating surface of the ceramic substrate 11, and support pins 31 are provided in the recesses. The semiconductor wafer 29, which is the object to be heated, is It can be supported and heated with a certain distance from the heating surface. The hot plate unit 100 of the present invention
In the above, the concave portion and the support pin 31 may be provided or may not be provided.
【0032】セラミック基板11の底面11bには、熱
電対等の測温素子17を挿入するための有底孔14が形
成され、この測温素子17より配線16が導出され、支
持容器20の底部より外部に引き出されている。A bottomed hole 14 for inserting a temperature measuring element 17 such as a thermocouple is formed in a bottom surface 11 b of the ceramic substrate 11, and a wiring 16 is led out from the temperature measuring element 17. It has been pulled out.
【0033】図1に示すように、支持容器20には、中
底板33が取り付けられている。また、支持容器20に
は、冷媒導入管19が取り付けてあり、支持容器20の
内部に強制冷却用の冷媒等を導入することができるよう
になっているとともに、導入した強制冷却用の冷媒等を
排出するための貫通孔20bが形成されている。As shown in FIG. 1, an intermediate bottom plate 33 is attached to the support container 20. The support container 20 is provided with a refrigerant introduction pipe 19 so that a forced cooling refrigerant or the like can be introduced into the support container 20 and the introduced forced cooling refrigerant or the like. Through holes 20b are formed for discharging the water.
【0034】中底板33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33には、支持
容器20の底部に固定されている冷媒導入管19、リフ
ターピン(図示せず)を保護するガイド管18等の邪魔
にならないように貫通孔が形成されている。なお、本発
明において、中底板33は、必須のものではない。すな
わち、支持容器20に中底板33が形成されていなくて
も、本発明のホットプレートユニットとして機能する。The middle bottom plate 33 is provided for the purpose of fixing wiring and the like and for heat shielding. The middle bottom plate 33 has a refrigerant introduction pipe 19 fixed to the bottom of the support container 20 and a lifter pin (not shown). A through-hole is formed so as not to obstruct the guide tube 18 and the like for protecting (not shown). In the present invention, the midsole plate 33 is not essential. That is, even if the midsole plate 33 is not formed in the support container 20, it functions as the hot plate unit of the present invention.
【0035】そして、セラミック基板11は、円筒形状
の断熱リング28に嵌め込まれており、断熱リング28
の下部の内側には、セラミック基板11を支持するため
の基板受け部20aが一体的に形成され、断面がL字形
状になっており、断熱リング28の下面には、有底円筒
形状の支持容器20が連結部材22を用いて取り付けら
れ、固定されている。The ceramic substrate 11 is fitted into a cylindrical heat insulating ring 28, and the heat insulating ring 28
A substrate receiving portion 20a for supporting the ceramic substrate 11 is integrally formed on the inner side of the lower portion of the base member, and has an L-shaped cross section. The container 20 is attached and fixed using a connecting member 22.
【0036】また、本発明のホットプレートユニット1
00においては、断熱リング28に連結部材22を挿通
させるために形成された貫通孔にスリーブ25が嵌合さ
れており、スリーブ25内に、連結部材22が挿通され
た状態で、セラミック基板11を断熱リング28に固定
している。The hot plate unit 1 of the present invention
In 00, the sleeve 25 is fitted into a through hole formed for allowing the connecting member 22 to pass through the heat insulating ring 28, and the ceramic substrate 11 is inserted into the sleeve 25 with the connecting member 22 inserted. It is fixed to a heat insulating ring 28.
【0037】スリーブ25の材質としては、特に限定さ
れないが、例えば、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ベン
ゾイミダゾール樹脂から選ばれる少なくとも1種以上の
樹脂、または、繊維補強した樹脂で構成されていること
が望ましい。繊維補強した樹脂としては、ガラス繊維の
ファイバーが分散した樹脂などを挙げることができる。
繊維補強樹脂は、昇温しても軟化しにくいからである。
これらのなかでは、ポリイミド樹脂が最も望ましい。上
記ポリイミド樹脂は、軟化点温度が高く、耐熱性に優れ
るため、セラミック基板11が高温となる場合であって
も、変形したりすることがないからである。また、長期
間を経過した場合や高温となる場合であっても、機械的
に安定である。The material of the sleeve 25 is not particularly limited. For example, it is desirable that the sleeve 25 be made of at least one resin selected from a polyimide resin, a fluororesin, and a benzimidazole resin, or a fiber-reinforced resin. . Examples of the fiber-reinforced resin include a resin in which glass fiber is dispersed.
This is because the fiber reinforced resin is not easily softened even when the temperature is raised.
Of these, polyimide resins are most desirable. This is because the polyimide resin has a high softening point temperature and excellent heat resistance, and therefore does not deform even when the ceramic substrate 11 is at a high temperature. In addition, even when a long period of time has elapsed or when the temperature is high, it is mechanically stable.
【0038】断熱リング28の材質としては、特に限定
されないが、例えば、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ベ
ンゾイミダゾール樹脂から選ばれる少なくとも1種以上
の樹脂、または、繊維補強した樹脂で構成されているこ
とが望ましい。繊維補強した樹脂としては、ガラス繊維
のファイバーが分散した樹脂などを挙げることができ
る。繊維補強樹脂は、昇温しても軟化しにくいからであ
る。The material of the heat insulating ring 28 is not particularly limited. For example, the heat insulating ring 28 may be made of at least one resin selected from a polyimide resin, a fluorine resin, a benzimidazole resin, or a fiber-reinforced resin. desirable. Examples of the fiber-reinforced resin include a resin in which glass fiber is dispersed. This is because the fiber reinforced resin is not easily softened even when the temperature is raised.
【0039】なお、これらの樹脂は、スリーブ25に用
いられる樹脂と同様のものであるが、断熱リング28
は、セラミック基板11との密着性が必要となるため、
適度の可塑性が要求される。従って、断熱リング28
は、スリーブ25に比べ、機械的に弱いものとなる。These resins are the same as those used for the sleeve 25, but the heat insulating ring 28
Requires adhesion to the ceramic substrate 11,
Moderate plasticity is required. Therefore, the insulating ring 28
Is mechanically weaker than the sleeve 25.
【0040】また、連結部材22は、押さえ金具24を
固定する働きも有しており、この押さえ金具24によ
り、断熱リング28に嵌め込まれたセラミック基板11
が基板受け部20aに押しつけられ、固定されている。
従って、セラミック基板11は、断熱リング28を介
し、支持容器20の内側に支持、固定されていることに
なる。また、セラミック基板11と、支持容器20の底
部とは、略平行となるように支持、固定されている。The connecting member 22 also has a function of fixing the holding metal fitting 24, and the holding metal fitting 24 allows the ceramic substrate 11 fitted to the heat insulating ring 28.
Are pressed and fixed to the substrate receiving portion 20a.
Therefore, the ceramic substrate 11 is supported and fixed inside the support container 20 via the heat insulating ring 28. The ceramic substrate 11 and the bottom of the support container 20 are supported and fixed so as to be substantially parallel.
【0041】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。The hot plate unit 100 includes:
A control device (not shown) containing a control device, a power supply, and the like is provided below the hot plate unit. The lead wire 19 is connected to a control device, a power supply, and the like in the control device and is energized. Function as
【0042】一方、図3に示すように、ホットプレート
ユニット200には、断熱リング28とセラミック基板
11との間に突起21を設けてもよい。この突起21の
上に上記構成のセラミック基板11が載置されており、
突起21の近傍には、セラミック基板11、押さえ金具
24および基板受け部20aを貫通するボルト等の連結
部材22が設置され、押さえ金具24によりセラミック
基板11が突起21に押しつけられ、支持容器20に固
定されている。On the other hand, as shown in FIG. 3, the hot plate unit 200 may be provided with a projection 21 between the heat insulating ring 28 and the ceramic substrate 11. The ceramic substrate 11 having the above configuration is placed on the projection 21,
In the vicinity of the protrusion 21, a connecting member 22 such as a bolt penetrating the ceramic substrate 11, the holding member 24, and the substrate receiving portion 20a is installed, and the ceramic substrate 11 is pressed against the protrusion 21 by the holding member 24. Fixed.
【0043】セラミック基板11と突起21との接触面
積は極めて小さく、押さえ金具24を介した伝熱量も小
さく、セラミック基板11の周囲のその他の部分は、空
気層により囲まれているため、セラミック基板11の放
熱量を小さく保つことができ、その結果、迅速にセラミ
ック基板11の昇温を行うことができるとともに、セラ
ミック基板11の加熱面の温度をより均一にすることが
できる。The contact area between the ceramic substrate 11 and the projection 21 is extremely small, the amount of heat transferred through the holding metal 24 is small, and the other portion around the ceramic substrate 11 is surrounded by an air layer. The heat radiation amount of the ceramic substrate 11 can be kept small, and as a result, the temperature of the ceramic substrate 11 can be quickly raised, and the temperature of the heating surface of the ceramic substrate 11 can be made more uniform.
【0044】また、ホットプレートユニット200にお
いても、図1に示したホットプレートユニット100と
同様に、断熱リング38に連結部材22を挿通させるた
めに形成された貫通孔にスリーブ25が嵌合されてお
り、スリーブ25内に、連結部材22が挿通された状態
で、セラミック基板11を断熱リング38に固定してい
る。Also, in the hot plate unit 200, similarly to the hot plate unit 100 shown in FIG. 1, the sleeve 25 is fitted into a through hole formed for inserting the connecting member 22 into the heat insulating ring 38. The ceramic substrate 11 is fixed to the heat insulating ring 38 with the connecting member 22 inserted into the sleeve 25.
【0045】図4は、本発明のホットプレートユニット
の別の実施形態を模式的に示す断面図であり、図5は、
図4に示すホットプレートユニットの一部であるセラミ
ックヒータの平面図であり、図6は、上記ホットプレー
トユニットのさらに別の実施形態を模式的に示す断面図
である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the hot plate unit of the present invention, and FIG.
FIG. 6 is a plan view of a ceramic heater which is a part of the hot plate unit shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing still another embodiment of the hot plate unit.
【0046】このホットプレートユニット500では、
セラミック基板51は、円板形状に形成されており、セ
ラミック基板51の内部には、図5に示すように、セラ
ミック基板51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52a〜52
h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52i〜52lが形成されて
いる。さらに、その内周に、同心円形状からなる抵抗発
熱体52m〜52pが形成されている。In this hot plate unit 500,
The ceramic substrate 51 is formed in the shape of a disc. Inside the ceramic substrate 51, as shown in FIG. 5, the outermost periphery of the ceramic substrate 51 is formed by a repetitive pattern of bending lines divided in the circumferential direction. Resistance heating elements 52a to 52
h are formed, and on the inner periphery thereof, resistance heating elements 52i to 521 formed of a similar repetitive pattern of bent lines are formed. Further, concentric resistance heating elements 52m to 52p are formed on the inner periphery thereof.
【0047】そして、抵抗発熱体52の端部の直下に
は、スルーホール72が形成され、さらに、このスルー
ホール72を露出させる袋孔(図示せず)が底面51b
に形成され、袋孔には外部端子53が挿入され、ろう材
(図示せず)等で接合されている。そして、外部端子5
3には、リード線66を有するソケット55が取り付け
られ、このリード線66は電源(図示せず)と接続され
ている。A through hole 72 is formed immediately below the end of the resistance heating element 52, and a blind hole (not shown) for exposing the through hole 72 is formed on the bottom surface 51b.
The external terminal 53 is inserted into the blind hole, and is joined with a brazing material (not shown) or the like. And the external terminal 5
A socket 55 having a lead wire 66 is attached to 3, and this lead wire 66 is connected to a power supply (not shown).
【0048】このホットプレートユニット500では、
抵抗発熱体52および抵抗発熱体52の周辺部分以外の
構成については、図1に示したホットプレートユニット
と同様であるので、ここでは詳しい説明を省略する。In this hot plate unit 500,
Since the configuration other than the resistance heating element 52 and the peripheral portion of the resistance heating element 52 is the same as that of the hot plate unit shown in FIG. 1, the detailed description is omitted here.
【0049】図5に示したホットプレートユニット60
0においても、断熱リング68とセラミック基板51と
の間に突起61を設けてもよい。The hot plate unit 60 shown in FIG.
Also in the case of 0, the protrusion 61 may be provided between the heat insulating ring 68 and the ceramic substrate 51.
【0050】この突起61の上に上記構成のセラミック
基板51が載置されており、突起61の近傍には、セラ
ミック基板51、押さえ金具64および基板受け部60
aを貫通するボルト等の連結部材62が設置され、押さ
え金具64によりセラミック基板51が突起61に押し
つけられ、支持容器60に固定されている。The ceramic substrate 51 having the above-described structure is mounted on the projection 61. In the vicinity of the projection 61, the ceramic substrate 51, the holding member 64, and the substrate receiving portion 60 are provided.
A connecting member 62 such as a bolt penetrating through a is provided, and the ceramic substrate 51 is pressed against the protrusion 61 by a holding metal 64 and fixed to the support container 60.
【0051】また、ホットプレートユニット600にお
いても、図4に示したホットプレートユニット500と
同様に、断熱リング78に連結部材62を挿通させるた
めに形成された貫通孔にスリーブ65が嵌合されてお
り、スリーブ65内に、連結部材62が挿通された状態
で、セラミック基板51を断熱リング78に固定してい
る。Also, in the hot plate unit 600, similarly to the hot plate unit 500 shown in FIG. 4, the sleeve 65 is fitted into a through hole formed for inserting the connecting member 62 into the heat insulating ring 78. The ceramic substrate 51 is fixed to the heat insulating ring 78 with the connecting member 62 inserted through the sleeve 65.
【0052】上述のような断熱リング内にスリーブを有
する本発明のホットプレートユニットの使用温度領域
は、特に限定されず、100〜200℃の低温領域、2
00〜400℃の中温領域、400〜800℃の高温領
域の各領域で使用することができる。なかでも、400
〜800℃の高温領域で使用することが望ましい。上記
領域では、セラミック基板と接続している連結部材も高
温となるため、本発明の構成が有効に機能するからであ
る。The operating temperature range of the hot plate unit of the present invention having the sleeve in the heat insulating ring as described above is not particularly limited.
It can be used in the middle temperature range of 00 to 400 ° C and the high temperature range of 400 to 800 ° C. Above all, 400
It is desirable to use in a high temperature range of -800 ° C. This is because, in the above-mentioned region, the temperature of the connecting member connected to the ceramic substrate also becomes high, and the configuration of the present invention functions effectively.
【0053】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基板等について、さらに詳しく説明
する。Next, the ceramic substrate and the like constituting the hot plate unit of the present invention will be described in more detail.
【0054】本発明において、セラミック基板に形成さ
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、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。In the present invention, the pattern of the resistance heating element formed on the ceramic substrate is not particularly limited as long as it is divided into a plurality of circuits.
For example, as shown in FIG. 2, a pattern using a combination of a circular arc repetition pattern and a concentric pattern, a bending line repetition pattern, a spiral pattern, an eccentric pattern, a concentric pattern, and the like can be given. Further, these patterns may be formed alone, or may be formed by arbitrarily combining these patterns.
【0055】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。It is desirable that the resistance heating element is divided into at least two or more circuits. This is because, by dividing the circuit, the amount of heat generated can be changed by controlling the power supplied to each circuit, and the temperature of the heating surface of the semiconductor wafer can be adjusted.
【0056】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。The thickness of the resistance heating element is preferably 1 to 30 μm, more preferably 1 to 10 μm. Further, the width of the resistance heating element is preferably 0.1 to 20 mm, and 0.1 to 5 mm.
Is more preferred. Although the resistance value of the resistance heating element can be varied depending on its width or thickness, the above range is most practical.
【0057】抵抗発熱体は、断面形状が矩形であっても
楕円であってもよいが、偏平であることが望ましい。偏
平の方が加熱面に向かって放熱しやすいため、加熱面の
温度分布ができにくいからである。断面のアスペクト比
(抵抗発熱体の幅/抵抗発熱体の厚さ)は、10〜50
00であることが望ましい。この範囲に調整することに
より、抵抗発熱体の抵抗値を大きくすることができると
ともに、加熱面の温度の均一性を確保することができる
からである。The resistance heating element may have a rectangular or elliptical 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 50.
00 is desirable. 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.
【0058】抵抗発熱体の厚さを一定とした場合、アス
ペクト比が上記範囲より小さいと、セラミック基板の加
熱面方向への熱の伝搬量が小さくなり、抵抗発熱体のパ
ターンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまい、逆
にアスペクト比が大きすぎると抵抗発熱体の中央の直上
部分が高温となってしまい、結局、抵抗発熱体のパター
ンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまう。従っ
て、温度分布を考慮すると、断面のアスペクト比は、1
0〜5000であることが好ましいのである。When the thickness of the resistance heating element is constant, if the aspect ratio is smaller than the above range, the amount of heat transmission in the direction of the heating surface of the ceramic substrate is reduced, and the heat distribution approximates the pattern of the resistance heating element. If the aspect ratio is too large, on the other hand, if the aspect ratio is too large, the temperature immediately above the center of the resistance heating element will be high, and eventually, a heat distribution similar to the pattern of the resistance heating element will occur on the heating surface. Would. Therefore, considering the temperature distribution, the aspect ratio of the cross section is 1
It is preferably from 0 to 5000.
【0059】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。Regarding the variation of the resistance value of the resistance heating element, the variation of the resistance value with respect to the average resistance value is preferably 5% or less, more preferably 1%. It is desirable that the resistance heating element of the present invention is divided into a plurality of circuits. However, by reducing the variation of the resistance value in this way, the number of divisions of the resistance heating element can be reduced and the temperature can be easily controlled. Can be. Further, it is possible to make the temperature of the heating surface uniform during the transition of the temperature rise.
【0060】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。Usually, such a resistance heating element is formed by applying a conductive paste containing metal particles or conductive ceramic particles for securing conductivity on a ceramic substrate and firing the paste. Note that the resistance heating element may be formed using a physical vapor deposition method such as a plating method or sputtering. In the case of plating, a resistive heating element can be formed by forming a plating resist, and in the case of sputtering or the like, by performing selective etching.
【0061】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。The conductive paste is not particularly limited, but preferably contains not only the metal particles or the conductive ceramic but also a resin, a solvent, a thickener and the like.
【0062】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。As the metal particles, for example, noble metals (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. 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.
【0063】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.
【0064】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。As the conductor paste, it is desirable to use a material obtained by adding metal oxide to metal particles, apply the metal oxide on a ceramic substrate, and then sinter the metal particles and the metal oxide. . By sintering the metal oxide together with the metal particles in this manner, the ceramic substrate, such as a nitride ceramic, and the metal particles can be more closely adhered to each other.
【0065】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。It is not clear why the mixing with the metal oxide improves the adhesion to the nitride ceramic or the like, but the surface of the metal particles or the surface of the nitride ceramic is slightly oxidized to form an oxide film. It is considered that these oxide films are sintered and integrated via the metal oxide, and the metal particles and the nitride ceramics or the like adhere to each other. Further, when the ceramic constituting the ceramic substrate is an oxide ceramic, the surface is naturally made of an oxide, so that a conductor layer having excellent adhesion is formed.
【0066】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 2O3)、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。As the metal oxide, for example,
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2O3), Al
Selected from the group consisting of Mina, Yttria and Titania
At least one is preferred. These oxides have resistance
Nitriding of metal particles without increasing the resistance of the heating element
Can improve the adhesion to ceramics etc.
It is.
【0067】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素(B2O3)、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。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 within these ranges, the adhesion to nitride ceramics and the like 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、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、0.1
mΩ/□〜10Ω/□が好ましい。面積抵抗率が0.1
mΩ/□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。The area resistivity when the resistance heating element is formed using the conductor paste having such a configuration is 0.1%.
mΩ / □ to 10Ω / □ is preferred. Area resistivity is 0.1
When the resistivity is less than mΩ / □, the resistivity is too small and the calorific value is too small to function as a resistance heating element. On the other hand, when the area resistivity exceeds 10 Ω / □, the calorific value with respect to the applied voltage Is too large to control the amount of heat generated by the resistance heating element. In terms of controlling the heat generation,
The area resistivity of the resistance heating element is more preferably 1 to 50 mΩ / □. However, when the sheet resistivity is increased, the pattern width (cross-sectional area) can be increased, and the problem of disconnection hardly occurs. Therefore, in some cases, it is preferable to set the resistance to 50 mΩ / □ or more.
【0069】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。The metal used for forming the metal coating layer is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing metal, and specific examples include gold, silver, palladium, platinum, nickel and the like. . These may be used alone or in combination of two or more. Of these, nickel is preferred. Further, the resistance heating element requires a terminal for connection to a power supply, and this terminal is attached to the resistance heating element via solder, but nickel prevents heat diffusion of the solder. Examples of the connection terminal include those made of Kovar.
【0070】本発明のホットプレートを構成するセラミ
ック基板の材料は特に限定されるものではなく、例え
ば、窒化物セラミック、炭化物セラミック、酸化物セラ
ミック等が挙げられる。The material of the ceramic substrate constituting the hot plate of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a nitride ceramic, a carbide ceramic, and an oxide ceramic.
【0071】上記窒化物セラミックとしては、金属窒化
物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。また、上
記炭化物セラミックとしては、金属炭化物セラミック、
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。Examples of the nitride ceramic include metal nitride ceramics, for example, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride and the like. Further, as the carbide ceramic, metal carbide ceramic,
For example, silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide,
Examples include tantalum carbide and tungsten carbide.
【0072】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化
物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージ
ュライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミッ
クは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。Examples of the oxide ceramic include metal oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite, and mullite. These ceramics may be used alone or in combination of two or more.
【0073】これらのセラミックのなかでは、窒化物セ
ラミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに
比べて好ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒
化物セラミックのなかでは、窒化アルミニウムが最も好
適である。熱伝導率が180W/m・Kと最も高いから
である。[0073] Among these ceramics, nitride ceramics and carbide ceramics are more preferable than oxide ceramics. This is because the thermal conductivity is high. Further, among nitride ceramics, aluminum nitride is most preferable. This is because the thermal conductivity is the highest at 180 W / m · K.
【0074】また、上記セラミック材料は、焼結助剤を
含有していてもよい。上記焼結助剤としては、例えば、
アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類
酸化物等が挙げられる。これらの焼結助剤のなかでは、
CaO、Y2O3、Na2O、Li2O、Rb2Oが好
ましい。これらの含有量としては、0.1〜20重量%
が好ましい。また、アルミナを含有していてもよい。Further, the ceramic material may contain a sintering aid. As the sintering aid, for example,
Examples thereof include alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, and rare earth oxides. Among these sintering aids,
CaO, Y 2 O 3, Na 2 O, Li 2 O, Rb 2 O are preferred. Their content is 0.1 to 20% by weight.
Is preferred. Further, it may contain alumina.
【0075】上記セラミック基板は、明度がJIS Z
8721の規定に基づく値でN4以下のものであるこ
とが望ましい。このような明度を有するものが輻射熱
量、隠蔽性に優れるからである。また、このようなセラ
ミック基板は、サーモビュアにより、正確な表面温度測
定が可能となる。The above ceramic substrate has a brightness of JIS Z
It is desirable that the value based on the rule of 8721 is N4 or less. This is because a material having such brightness is excellent in radiant heat and concealing property. Further, such a ceramic substrate can accurately measure the surface temperature by using a thermoviewer.
【0076】ここで、明度のNは、理想的な黒の明度を
0とし、理想的な白の明度を10とし、これらの黒の明
度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度
となるように各色を10分割し、N0〜N10の記号で
表示したものである。そして、実際の測定は、N0〜N
10に対応する色票と比較して行う。この場合の小数点
1位は0または5とする。Here, the lightness N is defined as 0 for an ideal black lightness, 10 for an ideal white lightness, and a lightness of the color between these black lightness and white lightness. Each color is divided into ten so that the perception of the color is equal, and displayed by symbols N0 to N10. And the actual measurement is N0-N
The comparison is made with the color chart corresponding to No. 10. In this case, the first decimal place is 0 or 5.
【0077】このような特性を有するセラミック基板
は、セラミック基板中にカーボンを100〜5000p
pm含有させることにより得られる。カーボンには、非
晶質のものと結晶質のものとがあり、非晶質のカーボン
は、セラミック基板の高温における体積抵抗率の低下を
抑制することでき、結晶質のカーボンは、セラミック基
板の高温における熱伝導率の低下を抑制することができ
るため、その製造する基板の目的等に応じて適宜カーボ
ンの種類を選択することができる。The ceramic substrate having such characteristics is characterized in that carbon is added to the ceramic substrate in an amount of 100 to 5000 p.
pm. There are two types of carbon, amorphous and crystalline.Amorphous carbon can suppress a decrease in volume resistivity of a ceramic substrate at a high temperature. Since the decrease in thermal conductivity at high temperatures can be suppressed, the type of carbon can be appropriately selected according to the purpose of the substrate to be manufactured.
【0078】非晶質のカーボンは、例えば、C、H、O
だけからなる炭化水素、好ましくは、糖類を、空気中で
焼成することにより得ることができ、結晶質のカーボン
としては、グラファイト粉末等を用いることができる。
また、アクリル系樹脂を不活性雰囲気下で熱分解させた
後、加熱加圧することによりカーボンを得ることができ
るが、このアクリル系樹脂の酸価を変化させることによ
り、結晶性(非晶性)の程度を調整することもできる。The amorphous carbon is, for example, C, H, O
Hydrocarbons, preferably saccharides, can be obtained by calcining in air, and graphite powder can be used as the crystalline carbon.
In addition, carbon can be obtained by thermally decomposing the acrylic resin under an inert atmosphere and then heating and pressurizing. However, by changing the acid value of the acrylic resin, it is possible to obtain a crystalline (non-crystalline) material. Can be adjusted.
【0079】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
きるからであり、本発明の構成が有効に機能するからで
ある。セラミック基板の直径は、特に12インチ(30
0mm)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 ceramic substrate used in the ceramic heater has a disk shape and a diameter of 200 mm.
mm is desirable. This is because a substrate having such a large diameter can mount a large-diameter semiconductor wafer, and the configuration of the present invention functions effectively. The diameter of the ceramic substrate is particularly 12 inches (30 inches).
0 mm) or more. This is because it will become the mainstream of next-generation semiconductor wafers.
【0080】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。The thickness of the ceramic substrate is 25
mm or less. This is because if the thickness of the ceramic substrate exceeds 25 mm, the temperature followability decreases. Further, its thickness is desirably 0.5 mm or more. When the thickness is smaller than 0.5 mm, the strength of the ceramic substrate itself is reduced, so that the ceramic substrate is easily broken. More preferably, it is more than 1.5 and 5 mm or less. When the thickness is more than 5 mm, the heat is difficult to propagate, and the heating efficiency tends to decrease. On the other hand, when the thickness is less than 1.5 mm, the heat propagating in the ceramic substrate is not sufficiently diffused, so that the temperature variation on the heating surface is caused. May occur, and the strength of the ceramic substrate may be reduced to cause breakage.
【0081】また、セラミック基板の気孔率は、0また
は5%以下が好ましい。上記気孔率はアルキメデス法に
より測定する。高温での熱伝導率の低下、反りの発生を
抑制することができるからである。The porosity of the ceramic substrate is preferably 0 or 5% or less. The porosity is measured by the Archimedes method. This is because a decrease in the thermal conductivity at a high temperature and the occurrence of warpage can be suppressed.
【0082】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.
【0083】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 ensured. If the thickness exceeds 1000 μm, the thermal conductivity from the resistance heating element to the ceramic substrate is impaired. 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.
【0084】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に近く
形成し、この有底孔14に熱電対等の測温素子17を設
けるとが望ましい。また、有底孔14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12よりもセラミック基板1
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。In the ceramic heater constituting the hot plate unit of the present invention, as shown in FIG. 1, a bottomed hole 14 is formed on the ceramic substrate from the side opposite to the heating surface on which the object to be heated is placed toward the heating surface. It is preferable that the bottom of the bottomed hole 14 is formed closer to the heating surface than the resistance heating element 12, and the bottomed hole 14 is provided with a temperature measuring element 17 such as a thermocouple. Further, the distance between the bottom of the bottomed hole 14 and the heating surface of the ceramic heater 1 is desirably 0.1 mm to 1/2 of the thickness of the ceramic substrate. As a result, the temperature measurement location is smaller than the resistance heating element 12 in the ceramic substrate 1.
This is because the temperature becomes closer to the heating surface of No. 1 and the temperature of the semiconductor wafer can be measured more accurately.
【0085】有底孔14の底とセラミック基板11の加
熱面との距離が0.1mm未満では、放熱してしまい、
セラミック基板11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
基板11の加熱面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 of the ceramic substrate 11 is less than 0.1 mm, heat is radiated,
A temperature distribution is formed on the heating surface of the ceramic substrate 11. If the thickness exceeds の of the thickness, the temperature distribution of the resistance heating element becomes more susceptible and the temperature cannot be controlled. Is formed.
【0086】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。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 radiation will be large, and if it is too small, the workability will be reduced and the distance to the heating surface of the ceramic heater 1 cannot be equalized.
【0087】有底孔14は、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。It is desirable that a plurality of the bottomed holes 14 are arranged symmetrically with respect to the center of the ceramic substrate 11 and form a cross. This is because the temperature of the entire heating surface can be measured.
【0088】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.
【0089】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。It is desirable that the size of the junction of the thermocouple is 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.
【0090】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.
【0091】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.
【0092】また、被加熱物である半導体ウエハ等に、
セラミックヒータ加熱面の温度分布の影響による温度の
ばらつきが発生しないように、半導体ウエハをセラミッ
クヒータの加熱面と一定距離離間して保持するため、図
1に示すように、セラミック基板11には、半導体ウエ
ハ29を支持する支持ピン31、および、支持ピン31
を設ける凹部を形成することが望ましい。なお、凹部に
代えて、貫通孔を形成し、支持ピンを挿入し、固定する
ことも可能である。Further, a semiconductor wafer or the like to be heated is
Since the semiconductor wafer is held at a certain distance from the heating surface of the ceramic heater so as to prevent temperature variations due to the influence of the temperature distribution on the heating surface of the ceramic heater, as shown in FIG. Support pins 31 for supporting semiconductor wafer 29, and support pins 31
It is desirable to form a concave portion provided with. It is also possible to form a through-hole instead of the concave portion and insert and fix the support pin.
【0093】上記支持ピンがセラミックヒータの加熱面
から突出する高さは、5〜5000μmであること、す
なわち、被加熱物をセラミック基板の加熱面から5〜5
000μm離間した状態で保持することが望ましい。5
μm未満では、セラミック基板の温度分布の影響をうけ
て半導体ウエハの温度が不均一になり、5000μmを
超えると、半導体ウエハの温度が上昇しにくくなり、特
に、半導体ウエハの外周部分の温度が低くなってしまう
からである。被加熱物とセラミック基板の加熱面とは5
〜500μm離間することがより望ましく、20〜20
0μm離間することが更に望ましい。The height at which the support pins project from the heating surface of the ceramic heater is 5 to 5000 μm, that is, the object to be heated is 5 to 5 μm from the heating surface of the ceramic substrate.
It is desirable to hold them in a state of being separated by 000 μm. 5
If it is less than μm, the temperature of the semiconductor wafer will be uneven due to the influence of the temperature distribution of the ceramic substrate, and if it exceeds 5000 μm, the temperature of the semiconductor wafer will not easily rise, It is because it becomes. The object to be heated and the heating surface of the ceramic substrate are 5
It is more preferable that the distance is about 500 μm.
It is more desirable to be separated by 0 μm.
【0094】上記支持容器は、加工等が容易で機械的特
性に優れるとともに、支持容器全体の強度を確保できる
ことから、SUS、アルミニウム、インコネル(クロム
16%、鉄7%を含むニッケル系の合金)等の金属によ
り構成されることが望ましい。なお、上記支持容器の外
枠部と底部とが、一体化されていない場合、底部には、
遮熱性に優れるように、例えば、耐熱性樹脂、セラミッ
ク板、これらに耐熱性の有機繊維や無機繊維が配合され
た複合板等、余り熱伝導率が大きくなく、かつ、耐熱性
に優れたものを用いることも可能である。The above-mentioned supporting container is easy to process and has excellent mechanical properties and can secure the strength of the entire supporting container. Therefore, SUS, aluminum, inconel (a nickel-based alloy containing 16% of chromium and 7% of iron) It is desirable to be made of a metal such as In addition, when the outer frame portion and the bottom portion of the support container are not integrated, the bottom portion includes
In order to have excellent heat shielding properties, for example, a heat-resistant resin, a ceramic plate, a composite plate in which heat-resistant organic fibers or inorganic fibers are blended, etc. Can also be used.
【0095】本発明のホットプレートユニットは、主
に、半導体の製造や半導体の検査を行うために用いられ
る装置で、抵抗発熱体のみが設けられたセラミック基板
を支持容器に設置したものであるが、セラミック基板の
内部に静電電極を設けた場合には、静電チャックとして
機能し、セラミック基板の表面に導体層を設け、セラミ
ック基板の内部にガード電極やグランド電極を設けた場
合には、ウエハプローバとして機能する。The hot plate unit of the present invention is an apparatus mainly used for manufacturing a semiconductor or inspecting a semiconductor, in which a ceramic substrate provided only with a resistance heating element is installed in a supporting container. When an electrostatic electrode is provided inside the ceramic substrate, it functions as an electrostatic chuck, a conductor layer is provided on the surface of the ceramic substrate, and when a guard electrode or a ground electrode is provided inside the ceramic substrate, Functions as a wafer prober.
【0096】次に、本発明のホットプレートユニット1
00の製造方法の一例を図7(a)〜(d)に示した断
面図に基づき説明する。Next, the hot plate unit 1 of the present invention
An example of the manufacturing method of No. 00 will be described based on the cross-sectional views shown in FIGS.
【0097】(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(Y2O3)
やB4C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。(1) Step of Manufacturing Ceramic Substrate The above-mentioned ceramic powder such as nitride such as aluminum nitride or silicon carbide is added to yttria (Y 2 O 3 ) if necessary.
Sintering aids and B 4 C or the like, Na, compounds containing Ca, after blended with a binder or the like to prepare a slurry, the slurry was granulated by a method such as spray drying, the granules and the like in a mold It is molded into a plate shape by putting and pressing,
A green form is produced. Next, the formed body is heated, fired and sintered to produce a ceramic plate. After that, the ceramic substrate 11 is manufactured by processing into a predetermined shape, but may be a shape that can be used as it is after firing.
【0098】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, it is possible to manufacture a ceramic substrate 11 having no pores. Heating and firing may be performed at a sintering temperature or higher.
0 to 2500 ° C. In oxide ceramics,
1500 ° C to 2000 ° C.
【0099】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等の測温素子17を
埋め込むための有底孔14となる部分を形成する。(図
7(a)参照)。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 14 for embedding a temperature measuring element 17 such as a thermocouple are formed in the ceramic substrate 11. Is formed. (See FIG. 7A).
【0100】(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。(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, resins, and solvents. This conductor paste is formed by screen printing or the like to form a conductor paste layer serving as a resistance heating element pattern.
【0101】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、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, a repetition pattern of arcs, a repetition pattern of bending lines, 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.
【0102】(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7(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。(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, sinter the metal particles, and baked on the bottom surface of the ceramic substrate 11.
The resistance heating element 12 is formed (see FIG. 7B). The temperature of the heating and firing is preferably from 500 to 1000C. If the above-mentioned oxide is added to the conductor paste, metal particles,
Since the ceramic substrate and the oxide are sintered and integrated, the adhesion between the resistance heating element and the ceramic substrate is improved.
【0103】(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7(c)参照)。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 (see FIG. 7C). 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.
【0104】(5)端子等の取り付け 抵抗発熱体12のパターンの端部に電源との接続のため
の端子(外部端子13)を半田で取り付ける。また、有
底孔14に銀ろう、金ろうなどで熱電対等の測温素子1
7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10の製造を終了する(図7
(d)参照)。(5) Attachment of Terminals and the like Terminals (external terminals 13) for connection to a power supply are attached to the ends of the pattern of the resistance heating element 12 by soldering. In addition, the temperature measuring element 1 such as a thermocouple or the like with
7 is fixed and sealed with a heat-resistant resin such as polyimide to complete the manufacture of the ceramic heater 10 (FIG. 7).
(D)).
【0105】(6)支持容器の作製 次に、図1に示したような支持容器20を作製する。支
持容器20は、有底円筒形状であることが望ましい。支
持容器20の底部には、強制冷却用の冷媒を供給する冷
媒導入管19を設けることや、供給した冷媒を排出する
貫通孔20bを形成することも可能である。(6) Preparation of Support Container Next, a support container 20 as shown in FIG. 1 is prepared. It is desirable that the support container 20 has a cylindrical shape with a bottom. At the bottom of the support container 20, a refrigerant introduction pipe 19 for supplying a refrigerant for forced cooling can be provided, and a through hole 20b for discharging the supplied refrigerant can be formed.
【0106】(7)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10を基板受け部2
0aを有する支持容器20に、図1に示したようなスリ
ーブ25を内部に有する断熱リング28を介して嵌め込
み、押さえ金具24、スリーブ25および基板受け部2
0aを挿通する連結部材22で、セラミック基板11を
支持容器20に固定する。また、図3に示したように、
セラミック基板11と断熱リング38との間に、突起2
1を設置して、セラミック基板11と断熱リング38と
の接触面積を少なくすることも可能である。そして、測
温素子17や抵抗発熱体12からの配線を設け、支持容
器20の底部からリード線26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。(7) Assembly of Hot Plate Unit After this, the obtained ceramic heater 10 is
1a through a heat insulation ring 28 having a sleeve 25 therein as shown in FIG.
The ceramic substrate 11 is fixed to the support container 20 by a connecting member 22 through which Oa is inserted. Also, as shown in FIG.
The protrusion 2 is provided between the ceramic substrate 11 and the heat insulating ring 38.
1 can be provided to reduce the contact area between the ceramic substrate 11 and the heat insulating ring 38. Then, by providing wiring from the temperature measuring element 17 and the resistance heating element 12 and drawing out the lead wire 26 from the bottom of the support container 20,
The manufacture of the hot plate unit 100 is completed.
【0107】次に、本発明のホットプレートユニット5
00の製造方法の一例を図8(a)〜(d)に示した断
面図に基づき説明する。Next, the hot plate unit 5 of the present invention
An example of the manufacturing method of No. 00 will be described with reference to the cross-sectional views shown in FIGS.
【0108】(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。(1) Preparation of Green Sheet First, a green sheet 70 is obtained by mixing a ceramic powder such as a nitride ceramic or a carbide ceramic with a binder and a solvent. As ceramic powder, for example,
Aluminum nitride powder, silicon nitride powder, or the like can be used. Further, a sintering aid such as yttria may be added.
【0109】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。The binder is preferably at least one selected from an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
Further, as the solvent, at least one selected from α-terpineol and glycol is desirable. A paste obtained by mixing these is formed into a sheet by a doctor blade method to produce a green sheet 70. The thickness of the green sheet 70 is preferably about 0.1 to 5 mm.
In the green sheet 70, a through hole is formed at a portion where a through hole is formed by punching or the like. In addition,
In the green sheet 70, it is also possible to form a through-hole at a portion to be the through-hole 55.
【0110】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720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520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。Next, a conductive paste is filled into the through holes of the green sheet 70 to obtain a filling layer 720, and then a conductive paste serving as a resistance heating element is printed on the green sheet 70. The printing is performed so as to obtain a desired aspect ratio in consideration of the shrinkage ratio of the green sheet 70, thereby obtaining the conductive paste layer 520. The conductor paste is a high-viscosity fluid containing conductive ceramics, metal particles, and the like.
【0111】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。As the conductive ceramic particles contained in these conductor pastes, carbides of tungsten or molybdenum are most suitable. This is because it is hard to be oxidized and the thermal conductivity is hard to decrease. Further, as the metal particles, for example, tungsten, molybdenum, platinum, nickel and the like can be used.
【0112】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。The average particle size of the conductive ceramic particles and metal particles is preferably 0.1 to 5 μm. This is because it is difficult to print the conductive paste when these particles are too large or too small. As such a paste, 85 to 97 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles, 1.5 to 10 parts by weight of at least one binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve and polyvinyl alcohol, α-terpineol, glycol A paste for a conductor prepared by mixing 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from ethyl alcohol and butanol is most suitable.
【0113】(2)グリーンシート積層体の作製 次に、図8(a)に示すように、充填層720および導
体ペースト層520を有するグリーンシート70と、充
填層720および導体ペースト層520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720および導体ペースト層520を有さないグリ
ーンシート70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。(2) Production of Green Sheet Laminate Next, as shown in FIG. 8A, a green sheet 70 having a filling layer 720 and a conductor paste layer 520, and a filling layer 720 and a conductor paste layer 520 are provided. And a green sheet 70 not to be laminated. Laminating the green sheet 70 without the filling layer 720 and the conductive paste layer 520 on the resistance heating element forming side exposes the end face of the through hole and oxidizes during firing of the resistance heating element formation. This is to prevent that. If baking for forming the resistance heating element is performed while the end face of the through hole is exposed, it is necessary to sputter a hardly oxidizable metal such as nickel, and more preferably, to coat with Au-Ni gold solder. Is also good.
【0114】(3)積層体の焼成 次に、図8(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72、抵抗発熱体52等が形成され
る。(3) Firing the laminate Next, as shown in FIG. 8B, the laminate is heated and pressed to form a green sheet laminate. Thereafter, the green sheet and the conductive paste are sintered.
The temperature at the time of firing is 1700 to 2000 ° C, and the pressure at the time of firing is 10 to 20 MPa (100 to 200 kg /
cm 2) is preferred. These heating and pressurizing are performed under an inert gas atmosphere. As the inert gas, argon, nitrogen, or the like can be used. In this firing step, the through holes 72, the resistance heating elements 52, and the like are formed.
【0115】得られたセラミック基板51に、リフター
ピンを挿通するための貫通孔55、測温素子を挿入する
ための有底孔54や、外部端子53を挿入するための袋
孔57等を設ける(図8(c))。貫通孔55、有底孔
54および袋孔57は、表面研磨後に、ドリル加工やサ
ンドブラストなどのブラスト処理を行うことにより形成
することができる。The obtained ceramic substrate 51 is provided with a through hole 55 for inserting a lifter pin, a bottomed hole 54 for inserting a temperature measuring element, a blind hole 57 for inserting an external terminal 53, and the like. (FIG. 8 (c)). The through-hole 55, the bottomed hole 54, and the blind hole 57 can be formed by performing blast processing such as drilling or sand blasting after surface polishing.
【0116】(4)端子等の取り付け 次に、袋孔57より露出したスルーホール72に外部端
子53を金ろう等を用いて接続する(図8(d))。さ
らに、図示はしないが、外部端子53に、例えば、導電
線を有するソケットを脱着可能に取り付ける。なお、加
熱温度は、半田処理の場合には90〜450℃が好適で
あり、ろう材での処理の場合には、900〜1100℃
が好適である。さらに、測温素子としての熱電対などを
耐熱性樹脂で封止し、セラミックヒータ50とする。(4) Attachment of Terminals and the Like Next, the external terminals 53 are connected to the through holes 72 exposed from the blind holes 57 using gold brazing or the like (FIG. 8D). Further, although not shown, for example, a socket having a conductive wire is detachably attached to the external terminal 53. The heating temperature is preferably 90 to 450 ° C. in the case of soldering, and 900 to 1100 ° C. in the case of processing with a brazing material.
Is preferred. Further, a thermocouple or the like as a temperature measuring element is sealed with a heat-resistant resin to form a ceramic heater 50.
【0117】さらに、セラミック基板51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57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50の製造を完了する。Further, a temperature measuring element 57 such as a thermocouple is inserted into a bottomed hole 54 provided on the bottom surface of the ceramic substrate 51 and fixed with a heat-resistant insulating member such as a silicone resin. Complete the production of
【0118】(5)支持容器の作製 次に、図4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、外枠部と底部とを
一体的に形成することが望ましい。支持容器60の底部
には、強制冷却用の冷媒を供給する冷媒導入管59を設
けることや、供給した冷媒を排出する貫通孔60bを形
成することも可能である。(5) Preparation of Support Container Next, a support container 60 as shown in FIG. 4 is prepared. The support container 60 has a cylindrical shape with a bottom, and it is desirable that the outer frame portion and the bottom portion are formed integrally. At the bottom of the support container 60, a coolant introduction pipe 59 for supplying a coolant for forced cooling can be provided, and a through hole 60b for discharging the supplied coolant can be formed.
【0119】(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50を基板受け部6
0aを有する支持容器60に、図4に示したようなスリ
ーブ65を内部に有する断熱リング68を介して嵌め込
み、押さえ金具64、スリーブ65および基板受け部6
0aを挿通する連結部材62で、セラミック基板51を
支持容器60に固定する。また、図6に示したように、
セラミック基板51と断熱リング78との間に、突起6
1を設置して、セラミック基板51と断熱リング78と
の接触面積を少なくすることも可能である。そして、測
温素子57や抵抗発熱体52からの配線を設け、支持容
器60の底部からリード線66を引き出すことにより、
ホットプレートユニット500の製造を完了する。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。(6) Assembly of Hot Plate Unit After this, the obtained ceramic heater 50 is placed in the substrate receiving portion 6.
0a through a heat insulating ring 68 having a sleeve 65 therein as shown in FIG.
The ceramic substrate 51 is fixed to the support container 60 by a connecting member 62 through which Oa is inserted. Also, as shown in FIG.
The protrusion 6 is provided between the ceramic substrate 51 and the heat insulating ring 78.
1, the contact area between the ceramic substrate 51 and the heat insulating ring 78 can be reduced. Then, by providing wiring from the temperature measuring element 57 and the resistance heating element 52 and drawing out the lead wire 66 from the bottom of the support container 60,
The manufacture of the hot plate unit 500 is completed. An electrostatic chuck may be provided by providing a resistance heating element on the surface or inside the ceramic substrate and providing an electrostatic electrode inside the ceramic substrate. 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.
【0120】以上、ホットプレートユニットについて説
明したが、セラミック基板の内部に静電電極を設けるこ
とにより静電チャックを製造することができ、また、加
熱面にチャックトップ導体層を設け、セラミック基板の
内部にガード電極やグランド電極を設けることによりウ
エハプローバを製造することができる。Although the hot plate unit has been described above, an electrostatic chuck can be manufactured by providing an electrostatic electrode inside a ceramic substrate, and a chuck top conductor layer is provided on a heating surface to provide a chuck top. By providing a guard electrode and a ground electrode inside, a wafer prober can be manufactured.
【0121】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、グリーンシート上に静電電極やガード電極等のパ
ターンに導体ペースト層を形成し、積層、焼成すればよ
い。また、セラミック基板の表面に導体層を形成する場
合には、セラミック基板を製造した後、スパッタリング
法やめっき法を用いることにより導体層を形成すればよ
い。この際、スパッタリング法とめっき法とを併用して
もよい。When electrodes are provided inside the ceramic substrate, a conductor paste layer may be formed on a green sheet in a pattern such as an electrostatic electrode or a guard electrode, and may be laminated and fired. In the case where a conductor layer is formed on the surface of the ceramic substrate, the conductor layer may be formed by using a sputtering method or a plating method after manufacturing the ceramic substrate. At this time, the sputtering method and the plating method may be used in combination.
【0122】以下、本発明をさらに詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
【実施例】(実施例1)ホットプレートユニットの製造
(図1、7参照) (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、酸化イットリウム(Y2O
3:イットリア、平均粒径0.4μm)4重量部、アク
リル系樹脂バインダ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。EXAMPLES (Example 1) Production of a hot plate unit (see FIGS. 1 and 7) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttrium oxide (Y 2 O)
3 : A composition comprising 4 parts by weight of yttria, an average particle diameter of 0.4 μm), 12 parts by weight of an acrylic resin binder and alcohol was spray-dried to prepare a granular powder.
【0123】(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。(2) Next, the granulated powder was put in a mold and formed into a flat plate to obtain a formed product (green).
【0124】(3)加工処理の終わった生成形体を温
度:1800℃、圧力:20MPaでホットプレスし、
厚さが3mmの窒化アルミニウム焼結体を得た。次に、
この板状体から直径210mmの円板体を切り出し、表
面を平均粒径1μmのダイヤモンドペーストでポリッシ
ングし、接触部の表面が、JIS R 0601でRm
ax=2μmであるセラミック製の板状体(セラミック
基板11)とした。次に、この板状体にドリル加工を施
し、半導体ウエハを運搬するためのリフターピンを挿入
する貫通孔15、熱電対を埋め込むための有底孔(直
径:1.1mm、深さ:2mm)14を形成した(図7
(a))。(3) The formed product after the processing is hot pressed at a temperature of 1800 ° C. and a pressure of 20 MPa.
An aluminum nitride sintered body having a thickness of 3 mm was obtained. next,
A disk having a diameter of 210 mm was cut out from the plate, and the surface was polished with a diamond paste having an average particle diameter of 1 μm, and the surface of the contact portion was Rm according to JIS R0601.
ax = 2 μm was used as a ceramic plate (ceramic substrate 11). Next, a drilling process is performed on the plate-shaped body, and a through hole 15 for inserting a lifter pin for transporting a semiconductor wafer and a bottomed hole for embedding a thermocouple (diameter: 1.1 mm, depth: 2 mm) 14 was formed (FIG. 7).
(A)).
【0125】(4)上記(3)で得たセラミック基板1
1の底面に、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に示したような同心円状と円
弧状の組み合わせのパターンのパターンとした。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PS60
3Dを使用した。(4) Ceramic substrate 1 obtained in (3) above
A conductor paste was printed on the bottom surface of the substrate 1 by screen printing. The printing pattern was a pattern of a combination of concentric circles and arcs as shown in FIG. As the conductive paste, Solvest PS60 manufactured by Tokuri Kagaku Kenkyusho, which is used for forming through holes in printed wiring boards, is used.
3D was used.
【0126】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。This conductor paste is a silver-lead paste, and based on 100 parts by weight of silver, lead oxide (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight), and boron oxide (25% by weight). % By weight) and 7.5% by weight of a metal oxide composed of alumina (5% by weight). Also,
The silver particles had an average particle size of 4.5 μm and were scaly.
【0127】(5)次に、導体ペーストを印刷した焼結
体を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焼結体に焼き付け、抵抗発熱体
を形成した。銀の抵抗発熱体12は、その端子部近傍
で、厚さが5μm、幅が2.4mm、面積抵抗率が7.
7mΩ/□であった(図7(b))。(5) Next, the sintered body on which the conductor paste is printed is heated and fired at 780 ° C. to obtain silver in the conductor paste,
The lead was sintered and baked on the sintered body to form a resistance heating element. The silver resistance heating element 12 has a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and a sheet resistivity of 7, near the terminals.
It was 7 mΩ / □ (FIG. 7 (b)).
【0128】(6)次に、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を含
む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記(5)
で作製した焼結体を浸漬し、銀の抵抗発熱体12の表面
に厚さ1μmの金属被覆層120(ニッケル層)を析出
させた(図7(c))。(6) Next, nickel sulfate 80 g / l, sodium hypophosphite 24 g / l, sodium acetate 12 g
/ L, an aqueous solution containing boric acid 8 g / l and ammonium chloride 6 g / l in an electroless nickel plating bath (5).
Was immersed to deposit a metal coating layer 120 (nickel layer) having a thickness of 1 μm on the surface of the silver resistance heating element 12 (FIG. 7C).
【0129】(7)電源との接続を確保するために抵抗
発熱体12の端部に、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、半田層の上に断面がT字形状の外部端子
13を載置して、420℃で加熱リフローし、抵抗発熱
体の端部に半田層120を介して外部端子13を取り付
けた(図7(d))。(7) A silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) was printed on the end of the resistance heating element 12 by screen printing to secure a connection with a power source to form a solder layer. Next, the external terminal 13 having a T-shaped cross section was placed on the solder layer, and the external terminal 13 was heated and reflowed at 420 ° C., and the external terminal 13 was attached to the end of the resistance heating element via the solder layer 120 (FIG. 7 (d)).
【0130】(8)温度制御のための熱電対を有底孔1
4に挿入し、ポリイミド樹脂を充填し、190℃で2時
間硬化させ、底面11bに抵抗発熱体12を有するセラ
ミック基板11を得た。(8) A thermocouple for controlling temperature is provided in the bottomed hole 1
4 and filled with a polyimide resin and cured at 190 ° C. for 2 hours to obtain a ceramic substrate 11 having a resistance heating element 12 on the bottom surface 11b.
【0131】(9)この後、セラミック基板11を図1
に示したような基板受け部20aを有する支持容器20
に、図1に示したようなスリーブ25を内部に有する断
熱リング28を介して嵌め込み、押さえ金具24、スリ
ーブ25および基板受け部20aを挿通する連結部材2
2で、セラミック基板11を支持容器20に固定した。
さらに、外部端子13から延びたリード線26を支持容
器20の貫通孔より外部に引き出し、ホットプレートユ
ニット100の製造を終了した。(9) After this, the ceramic substrate 11 is
Support container 20 having substrate receiving portion 20a as shown in FIG.
1 through a heat insulating ring 28 having a sleeve 25 therein as shown in FIG. 1, and a connecting member 2 inserted through the holding member 24, the sleeve 25 and the substrate receiving portion 20a.
In 2, the ceramic substrate 11 was fixed to the support container 20.
Further, the lead wire 26 extending from the external terminal 13 was pulled out from the through hole of the support container 20 to complete the manufacture of the hot plate unit 100.
【0132】(実施例2)ホットプレートユニットの製
造(図4、8参照) (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、酸化イットリウム(Y
2O3: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を作製した。Example 2 Production of Hot Plate Unit (See FIGS. 4 and 8) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size: 1.1 μm), yttrium oxide (Y
2 O 3 : yttria, average particle size: 0.4 μm) 4 parts by weight, 11.5 parts by weight of an acrylic binder, 0.5 parts by weight of a dispersant, and a paste obtained by mixing 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol Was formed by a doctor blade method to produce a green sheet 70 having a thickness of 0.47 mm.
【0133】(2)次に、このグリーンシート70を8
0℃で5時間乾燥させた後、スルーホール72となる貫
通孔等をパンチングにより形成した。(2) Next, this green sheet 70
After drying at 0 ° C. for 5 hours, a through hole or the like serving as a through hole 72 was formed by punching.
【0134】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分
散剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製し
た。(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, acrylic binder 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A.
【0135】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重量部および分散剤0.2重量部
を混合して導体ペーストBを調製した。この導体ペース
トAをグリーンシート上にスクリーン印刷で印刷し、抵
抗発熱体52用の導体ペースト層520を形成した。印
刷パターンは、図5に示したような同心円状と屈曲線状
とからなるパターンとし、導体ペースト層の幅を10m
m、その厚さを12μmとした。また、スルーホールと
なる部分に導体ペーストBを充填し、充填層580を形
成した。Tungsten particles 10 having an average particle size of 3 μm
A conductive paste B was prepared by mixing 0 parts by weight, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. This conductor paste A was printed on the green sheet by screen printing to form a conductor paste layer 520 for the resistance heating element 52. The printing pattern was a pattern consisting of concentric circles and bent lines as shown in FIG. 5, and the width of the conductive paste layer was 10 m.
m, and its thickness was 12 μm. In addition, a conductive paste B was filled into a portion to be a through hole to form a filling layer 580.
【0136】上記処理の終わったグリーンシート70
に、導体ペーストを印刷しないグリーンシート70を上
側(加熱面)に37枚、下側に13枚、130℃、8M
Paの圧力で積層した(図8(a))。The green sheet 70 after the above processing is completed.
37 green sheets 70 on which no conductor paste is printed are printed on the upper side (heating surface), 13 sheets on the lower side, 130 ° C.
The layers were laminated at a pressure of Pa (FIG. 8A).
【0137】(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15M
Paで10時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒化アル
ミニウム焼結体を得た。これを230mmの円板状に切
り出し、表面を平均粒径1μmのダイヤモンドペースト
でポリッシングして、接触部の表面がJIS R 06
01でRmax=2μmである、内部に厚さ6μm、幅
10mm(アスペクト比:1666)の抵抗発熱体52
およびスルーホール72を有するセラミック基板51と
した。(4) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and at 1890 ° C. under a pressure of 15 M
Hot pressing was performed at Pa for 10 hours to obtain a 3 mm-thick aluminum nitride sintered body. This was cut out into a disk shape of 230 mm, and the surface was polished with a diamond paste having an average particle size of 1 μm, so that the surface of the contact portion was JIS R06.
01, Rmax = 2 μm, and a resistance heating element 52 having a thickness of 6 μm and a width of 10 mm (aspect ratio: 1666) inside
And a ceramic substrate 51 having a through hole 72.
【0138】(5)次に、(4)で得られた板状体を、
ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、ガラ
スビーズによるブラスト処理で表面に熱電対のための有
底孔54およびシリコンウエハを運搬等するリフターピ
ンを挿入するための貫通孔55を設けた(図8
(b))。(5) Next, the plate obtained in (4) is
After polishing with a diamond grindstone, a mask was placed, and a bottomed hole 54 for a thermocouple and a through hole 55 for inserting a lifter pin for carrying a silicon wafer or the like were provided on the surface by blasting with glass beads. (FIG. 8
(B)).
【0139】(6)さらに、スルーホール72の真下
を、ドリルでえぐり取って直径3.0mm、深さ0.5
mmの袋孔57を形成してスルーホール72を露出させ
(図8(c))、この袋孔57にNi−Auからなる金
ろうを用い、外部端子13をろう材でスルーホール72
に固定した(図8(d))。(6) Further, a portion immediately below the through hole 72 is cut out with a drill to have a diameter of 3.0 mm and a depth of 0.5.
A through hole 72 is formed by exposing the through hole 72 (FIG. 8 (c)).
(FIG. 8D).
【0140】(7)温度制御のための複数の熱電対を有
底孔54に埋め込み、ポリイミド樹脂を充填し、190
℃で2時間硬化させた。(7) A plurality of thermocouples for temperature control are embedded in the bottomed holes 54, filled with a polyimide resin, and
Cured for 2 hours at ° C.
【0141】(8)この後、セラミック基板11を図1
に示したような基板受け部20aを有する支持容器20
に、図1に示したようなスリーブ25を内部に有する断
熱リング28を介して嵌め込み、押さえ金具24、スリ
ーブ25および基板受け部20aを挿通する連結部材2
2で、セラミック基板11を支持容器20に固定した。
さらに、外部端子13から延びたリード線14を支持容
器20の貫通孔より外部に引き出し、ホットプレートユ
ニット500の製造を終了した。(8) After this, the ceramic substrate 11 is
Support container 20 having substrate receiving portion 20a as shown in FIG.
1 through a heat insulating ring 28 having a sleeve 25 therein as shown in FIG. 1, and a connecting member 2 inserted through the holding member 24, the sleeve 25 and the substrate receiving portion 20a.
In 2, the ceramic substrate 11 was fixed to the support container 20.
Further, the lead wire 14 extending from the external terminal 13 was pulled out to the outside through the through hole of the support container 20, and the production of the hot plate unit 500 was completed.
【0142】(実施例3)実施例1と同様にして、表面
に抵抗発熱体12が形成されたセラミックヒータ10を
製造した後、外部端子13や測温素子17等の設置を行
い、続いてセラミックヒータ10を図3に示したような
突起21を有する断熱リング38を介して、支持容器2
0に設置し、リード線等の配線作業を行うことにより、
ホットプレートユニット200の製造を終了した。(Example 3) In the same manner as in Example 1, after manufacturing the ceramic heater 10 having the resistance heating element 12 formed on the surface, the external terminals 13 and the temperature measuring element 17 were installed. The ceramic heater 10 is connected to the support container 2 via the heat insulating ring 38 having the protrusions 21 as shown in FIG.
0, and by performing wiring work such as lead wires,
The manufacture of the hot plate unit 200 has been completed.
【0143】(実施例4)実施例2と同様にして、内部
に抵抗発熱体52が形成されたセラミックヒータ50を
製造した後、外部端子53や測温素子57等の設置を行
い、続いてセラミック基板51を図6に示したような突
起61を有する断熱リング78を介して、支持容器60
に設置し、リード線等の配線作業を行うことにより、ホ
ットプレートユニット600の製造を終了した。(Example 4) In the same manner as in Example 2, after the ceramic heater 50 having the resistance heating element 52 formed therein was manufactured, the external terminals 53 and the temperature measuring element 57 were installed. The ceramic substrate 51 is placed on a supporting container 60 via a heat insulating ring 78 having protrusions 61 as shown in FIG.
And the wiring work of the lead wire and the like was performed, thereby completing the production of the hot plate unit 600.
【0144】(比較例1)実施例1の場合と同様にして
セラミックヒータ10を製造した後、図9に示すよう
に、その内部にスリーブを有さない断熱リング88を介
して、セラミック基板11を支持容器20に設置し、リ
ード線等の配線作業を行うことにより、ホットプレート
ユニットを製造した。(Comparative Example 1) After the ceramic heater 10 was manufactured in the same manner as in Example 1, as shown in FIG. 9, the ceramic substrate 11 was interposed via a heat insulating ring 88 having no sleeve therein. Was placed in the support container 20 and wiring work such as lead wires was performed to manufacture a hot plate unit.
【0145】(比較例2)実施例2の場合と同様にして
セラミック基板51を製造した後、図9に示すように、
その内部にスリーブを有さない断熱リングを介して、セ
ラミック基板51を支持容器60に設置し、リード線等
の配線作業を行うことにより、ホットプレートユニット
を製造した。(Comparative Example 2) After manufacturing a ceramic substrate 51 in the same manner as in Example 2, as shown in FIG.
The hot plate unit was manufactured by installing the ceramic substrate 51 in the support container 60 through a heat insulating ring having no sleeve therein and performing wiring work such as lead wires.
【0146】実施例1〜4および比較例1、2に係るホ
ットプレートユニットに通電を行って200℃まで加熱
した後、5時間放置し、加熱面全体の温度をサーモビュ
ア(日本データム社製 IR162012−0012)
で測定した。The hot plate units according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were energized and heated to 200 ° C., and then allowed to stand for 5 hours, and the temperature of the entire heated surface was measured with a thermoviewer (IR162012 manufactured by Nippon Datum Co., Ltd.). 0012)
Was measured.
【0147】実施例1〜4に係るホットプレートユニッ
トでは、加熱面全体がほぼ均一な温度であったのに対
し、比較例1、2に係るホットプレートユニットでは、
セラミック基板の外周に近い部分で温度のばらつきが見
られた。In the hot plate units according to Examples 1 to 4, the entire heating surface was at a substantially uniform temperature, whereas in the hot plate units according to Comparative Examples 1 and 2,
Temperature variation was observed in a portion near the outer periphery of the ceramic substrate.
【0148】また、このサーモビュアを用いて、加熱面
の最高温度と最低温度との差(ΔT℃)を測定した。ま
た、レーザ変位計を用い、ホットプレートユニットを構
成するセラミック基板の水平面からの傾きを測定した。
測定を行う際には、まず、中心から45°の回転対象と
なるように、セラミック基板の外周端に近い8点をとっ
てその変位をレーザ変位計により測定し、得られたデー
タから、それぞれ中心を通る対角線上でのセラミック基
板の傾きを計算し、最も大きな傾きをその基板の傾きと
した。その結果を表1に示した。The difference (ΔT ° C.) between the maximum temperature and the minimum temperature of the heated surface was measured using this thermoviewer. The inclination of the ceramic substrate constituting the hot plate unit from the horizontal plane was measured using a laser displacement meter.
When performing the measurement, first, eight points near the outer peripheral edge of the ceramic substrate are measured so that the object is rotated by 45 ° from the center, the displacement is measured by a laser displacement meter, and from the obtained data, The inclination of the ceramic substrate on a diagonal line passing through the center was calculated, and the largest inclination was defined as the inclination of the substrate. The results are shown in Table 1.
【0149】[0149]
【表1】 [Table 1]
【0150】表1に示した結果より明らかなように、実
施例1〜4に係るホットプレートユニットでは、温度差
が小さかったのに対し、比較例1、2に係るホットプレ
ートユニットでは、温度差が大きくなっていた。また、
水平面からの傾きも、実施例1〜4に係るホットプレー
トユニットでは水平であったのに対し、比較例1、2に
係るセラミックヒータでは、水平に対して傾いていた。As is clear from the results shown in Table 1, the hot plate units according to Examples 1 to 4 had a small temperature difference, whereas the hot plate units according to Comparative Examples 1 and 2 had a small temperature difference. Was getting bigger. Also,
The inclination from the horizontal plane was horizontal in the hot plate units according to Examples 1 to 4, whereas the ceramic heaters according to Comparative Examples 1 and 2 were inclined with respect to the horizontal.
【0151】[0151]
【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、セラミック基板を固定する断
熱リングに該断熱リングよりも軟化点温度が高い樹脂か
らなるスリーブが設けられていることから、セラミック
基板が高温となる場合であっても、連結部材の周囲の機
械的強度が維持され、セラミック基板の水平性を恒久的
に保つことができる。これにより、被加熱物である半導
体ウエハ上に導体回路を形成する工程において、露光処
理の際に光の照射量に差が生じることがなく、半導体ウ
エハ上に設定通りの導体回路を形成することができる。As described above, according to the hot plate unit of the present invention, the heat insulating ring for fixing the ceramic substrate is provided with the sleeve made of a resin having a softening point higher than that of the heat insulating ring. Even when the temperature of the ceramic substrate is high, the mechanical strength around the connecting member is maintained, and the horizontality of the ceramic substrate can be maintained permanently. Accordingly, in the process of forming the conductor circuit on the semiconductor wafer to be heated, there is no difference in the light irradiation amount during the exposure processing, and the conductor circuit is formed as set on the semiconductor wafer. Can be.
【図1】本発明のホットプレートユニットの一例を模式
的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one example of a hot plate unit of the present invention.
【図2】図1に示すホットプレートユニットの平面図で
ある。FIG. 2 is a plan view of the hot plate unit shown in FIG.
【図3】本発明のホットプレートユニットの別の一例を
模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another example of the hot plate unit of the present invention.
【図4】本発明のホットプレートユニットの別の一例を
模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing another example of the hot plate unit of the present invention.
【図5】図1に示すホットプレートユニットの平面図で
ある。FIG. 5 is a plan view of the hot plate unit shown in FIG.
【図6】本発明のホットプレートユニットの別の一例を
模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view schematically showing another example of the hot plate unit of the present invention.
【図7】(a)〜(d)は、本発明の図1に示すホット
プレートを構成するセラミック基板の製造工程の一部を
模式的に示す断面図である。FIGS. 7A to 7D are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the ceramic substrate constituting the hot plate shown in FIG. 1 of the present invention.
【図8】(a)〜(d)は、本発明の図4に示すホット
プレートを構成するセラミック基板の製造工程の一部を
模式的に示す断面図である。FIGS. 8A to 8D are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the ceramic substrate constituting the hot plate shown in FIG. 4 of the present invention.
【図9】従来のホットプレートユニットの一例を模式的
に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a conventional hot plate unit.
100、200、500、600 ホットプレートユニ
ット 10、50 セラミックヒータ 11、51 セラミック基板 12、52 抵抗発熱体 13、53 外部端子 14、54 有底孔 15、55 貫通孔 16、56 配線 17、57 測温素子 18、58 ガイド管 19、59 冷媒導入管 20、60 支持容器 21、61 突起 22、62 連結部材 23、63 ナット 24、64 押さえ金具 25、65 スリーブ 26、66 リード線 72 スルーホール100, 200, 500, 600 Hot plate unit 10, 50 Ceramic heater 11, 51 Ceramic substrate 12, 52 Resistance heating element 13, 53 External terminal 14, 54 Bottom hole 15, 55 Through hole 16, 56 Wiring 17, 57 Measurement Temperature element 18, 58 Guide tube 19, 59 Refrigerant introduction tube 20, 60 Support container 21, 61 Projection 22, 62 Connection member 23, 63 Nut 24, 64 Hold down fitting 25, 65 Sleeve 26, 66 Lead wire 72 Through hole
フロントページの続き Fターム(参考) 3K034 AA02 AA03 AA04 AA05 AA08 AA12 AA16 AA19 AA34 AA37 BB06 BB14 BC04 BC12 BC17 CA02 CA16 DA03 DA04 DA05 GA10 GA12 HA01 HA10 3K092 PP20 QA03 QB02 QB03 QB06 QB14 QB32 QB43 QB48 QB74 QB76 QC02 QC52 RF03 RF11 RF19 RF22 RF27 TT08 UA05 UA06 UB02 VV02 VV03 VV22 VV31 Continued on the front page F term (reference) 3K034 AA02 AA03 AA04 AA05 AA08 AA12 AA16 AA19 AA34 AA37 BB06 BB14 BC04 BC12 BC17 CA02 CA16 DA03 DA04 DA05 GA10 GA12 HA01 HA10 3K092 PP20 QA03 QB02 QB03 QB06 QB14 QB48 RF19 RF22 RF27 TT08 UA05 UA06 UB02 VV02 VV03 VV22 VV31
Claims (3)
れた断熱リングにはめ込まれ、前記断熱リングを介して
前記セラミック基板が前記支持容器に固定されてなるホ
ットプレートユニットであって、前記断熱リングには、
該断熱リングを前記支持容器に固定する連結部材を挿通
させるための貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔
に、前記断熱リングよりも軟化点温度が高い樹脂からな
るスリーブが嵌合され、前記スリーブ内に前記連結部材
が挿通されていることを特徴とするホットプレートユニ
ット。1. A hot plate unit in which a ceramic substrate is fitted into a heat insulating ring disposed on a support container, and wherein the ceramic substrate is fixed to the support container via the heat insulating ring. On the ring
A through hole for inserting a connecting member for fixing the heat insulating ring to the support container is formed, and a sleeve made of a resin having a softening point higher than the heat insulating ring is fitted into the through hole, A hot plate unit, wherein the connecting member is inserted into a sleeve.
る請求項1に記載のホットプレートユニット。2. The hot plate unit according to claim 1, wherein the sleeve is made of a polyimide resin.
は、点接触してなる請求項1または2に記載のホットプ
レートユニット。3. The hot plate unit according to claim 1, wherein the ceramic substrate and the heat insulating ring are in point contact with each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001180736A JP2002373769A (en) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | Hot plate unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001180736A JP2002373769A (en) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | Hot plate unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002373769A true JP2002373769A (en) | 2002-12-26 |
Family
ID=19021108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001180736A Pending JP2002373769A (en) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | Hot plate unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002373769A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1532728A1 (en) * | 2002-05-01 | 2005-05-25 | Trek, Inc. | Improved platen for electrostatic wafer clamping apparatus |
-
2001
- 2001-06-14 JP JP2001180736A patent/JP2002373769A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1532728A1 (en) * | 2002-05-01 | 2005-05-25 | Trek, Inc. | Improved platen for electrostatic wafer clamping apparatus |
EP1532728A4 (en) * | 2002-05-01 | 2008-07-16 | Trek Inc | Improved platen for electrostatic wafer clamping apparatus |
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