JP2003229233A - Ceramic heater - Google Patents

Ceramic heater

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JP2003229233A
JP2003229233A JP2002316513A JP2002316513A JP2003229233A JP 2003229233 A JP2003229233 A JP 2003229233A JP 2002316513 A JP2002316513 A JP 2002316513A JP 2002316513 A JP2002316513 A JP 2002316513A JP 2003229233 A JP2003229233 A JP 2003229233A
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JP
Japan
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heating element
heating
ceramic
temperature
ceramic heater
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Application number
JP2002316513A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
Masakazu Furukawa
正和 古川
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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  • Resistance Heating (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic heater capable of evenly heating an object, such as a silicon wafer. <P>SOLUTION: For the ceramic heater with a heating element formed on the surface or in the interior of a ceramic plate, a blind hole is provided from a side opposite to a heating surface for heating a substance to be heated toward the heating surface, the bottom of the blind hole is formed relatively nearer the heating surface that the heating element, and a temperature sensing element is provide in the blind hole. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体産業に
おいて使用される乾燥用、スパッタリング用等のセラミ
ックヒータに関し、特には、温度制御しやすく、加熱面
の温度均一性に優れるセラミックヒータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic heater mainly used in the semiconductor industry for drying, sputtering, etc., and particularly to a ceramic heater which is easy to control in temperature and has excellent temperature uniformity on a heating surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製品は、シリコンウエハ上に感光
性樹脂をエッチングレジストとして形成し、シリコンウ
エハのエッチングを行う工程等を経て製造される。この
感光性樹脂は液状であり、スピンコーターなどを用いて
シリコンウエハ表面に塗布されるのであるが、塗布後に
乾燥させなければならず、塗布したシリコンウエハをヒ
ータ上に載置して加熱することになる。従来、このよう
な用途に使用される金属製のヒータとしては、アルミニ
ウム板の裏面に発熱体を配置したものが採用されてい
る。
2. Description of the Related Art Semiconductor products are manufactured through a process of forming a photosensitive resin as an etching resist on a silicon wafer and etching the silicon wafer. This photosensitive resin is in liquid form and is applied to the surface of the silicon wafer using a spin coater, etc., but it must be dried after application, and the applied silicon wafer should be placed on a heater and heated. become. Conventionally, as a metal heater used for such an application, a heater in which a heating element is arranged on the back surface of an aluminum plate has been adopted.

【0003】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
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、歪みが発生してしまい、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、かさばってしま
う。
However, such a metal heater is
There were the following problems. First of all, because it is made of metal,
The thickness of the heater plate should be as thick as about 15 mm. This is because, in a thin metal plate, thermal expansion caused by heating causes warping and distortion, and the silicon wafer placed on the metal plate is damaged or tilted. However, if the thickness of the heater plate is increased, the weight of the heater becomes heavier and bulky.

【0004】また、発熱体に印加する電圧や電流量を変
えることにより、加熱温度を制御するのであるが、金属
板が厚いために、電圧や電流量の変化に対してヒータ板
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。
Further, the heating temperature is controlled by changing the voltage and the amount of current applied to the heating element. However, since the metal plate is thick, the temperature of the heater plate can be quickly changed with respect to the change in the voltage and the amount of current. There was also a problem that it was difficult to control the temperature because it did not follow.

【0005】そこで、特公平8−8247号公報などで
提案されているように、発熱体が形成された窒化物セラ
ミックを使用し、発熱体近傍の温度を測定しながら、温
度制御する技術が提案されている。
Therefore, as proposed in Japanese Examined Patent Publication No. 8-8247, there is proposed a technique for controlling the temperature by using a nitride ceramic in which a heating element is formed and measuring the temperature in the vicinity of the heating element. Has been done.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
技術を用いてシリコンウエハを加熱しようとした際、ヒ
ータ表面の温度差に起因する熱衝撃でシリコンウエハが
破損してしまうという問題が発生した。
However, when attempting to heat a silicon wafer by using such a technique, there arises a problem that the silicon wafer is damaged by thermal shock due to the temperature difference on the heater surface. .

【0007】そこで、本発明者らは、シリコンウエハ破
損の原因について鋭意研究した結果、温度制御を行って
いるにも拘わらずシリコンウエハが破損するのは、発熱
体の近傍の温度を測定しても、この温度は、必ずしもシ
リコンウエハ加熱面の温度を反映していないため、シリ
コンウエハに場所による温度差が生じ、破損してしまう
という予期しない事実をつきとめた。また、このような
温度の不均一性は、窒化物セラミックや炭化物セラミッ
クなどの熱伝導率の高いものほど顕著であるという事実
も新たにつきとめた。
Therefore, as a result of intensive studies on the cause of damage to the silicon wafer, the present inventors found that the silicon wafer was damaged despite the temperature control by measuring the temperature in the vicinity of the heating element. However, since this temperature does not necessarily reflect the temperature of the heated surface of the silicon wafer, the unexpected fact that the temperature difference of the silicon wafer occurs depending on the location and the silicon wafer is damaged was found. In addition, the fact that such non-uniformity of temperature is more remarkable as nitride ceramics or carbide ceramics having higher thermal conductivity is newly found.

【0008】そこで、本発明者らはさらに検討を重ね、
よりシリコンウエハに近い部分の温度を測定し、その結
果に基づいて加熱を行うことにより、シリコンウエハの
加熱面の温度差を小さくすることができ、セラミック板
の破損を防止することができることを見いだし、以下に
示す内容を要旨構成とする本発明を完成するに至った。
Therefore, the present inventors have made further studies,
It was found that by measuring the temperature of the portion closer to the silicon wafer and heating it based on the result, the temperature difference on the heating surface of the silicon wafer can be reduced and damage to the ceramic plate can be prevented. The present invention has been completed, which has the following contents as its gist configuration.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】即ち、第一の本発明のセ
ラミックヒータは、セラミック板の表面または内部に発
熱体を形成してなるセラミックヒータにおいて、被加熱
物を加熱する加熱面の反対側から加熱面に向けて有底孔
を設けるとともに、該有底孔の底を発熱体よりも相対的
に加熱面に近く形成し、この有底孔に上記測温素子を設
けたことを特徴とする。
That is, the ceramic heater according to the first aspect of the present invention is a ceramic heater in which a heating element is formed on the surface or inside of a ceramic plate, the side opposite to the heating surface for heating an object to be heated. From the above, a bottomed hole is provided toward the heating surface, the bottom of the bottomed hole is formed closer to the heating surface than the heating element, and the temperature measuring element is provided in the bottomed hole. To do.

【0010】上記セラミックヒータにおいて、上記有底
孔の底と加熱面との距離は、0.1mm〜セラミック板
の厚さの1/2であることが望ましい。上記セラミック
ヒータを構成するセラミックは、窒化物セラミックまた
は炭化物セラミックであることが望ましい。上記セラミ
ックヒータの発熱体は、少なくとも2以上の回路に分割
されてなることが望ましい。上記セラミックヒータの発
熱体は、断面が偏平形状であることが望ましい。
In the ceramic heater, the distance between the bottom of the bottomed hole and the heating surface is preferably 0.1 mm to 1/2 of the thickness of the ceramic plate. The ceramic constituting the ceramic heater is preferably a nitride ceramic or a carbide ceramic. The heating element of the ceramic heater is preferably divided into at least two circuits. The heating element of the ceramic heater preferably has a flat cross section.

【0011】また、第二の本発明のセラミックヒータ
は、セラミック板の表面または内部に発熱体が形成され
るとともに、このセラミック板の温度を測定する測温素
子と、上記発熱体に電力を供給する制御部と、上記測温
素子により測定された温度データを記憶する記憶部と、
上記温度データから上記発熱体に必要な電力を演算する
演算部とを備えてなるセラミックヒータにおいて、上記
セラミック板に、被加熱物を加熱する加熱面の反対側か
ら加熱面に向けて有底孔を設けるとともに、該有底孔の
底を発熱体よりも相対的に加熱面に近く形成し、この有
底孔に上記測温素子を設けたことを特徴とする。上記セ
ラミックヒータにおいて、上記発熱体は、少なくとも2
以上の回路に分割されてなり、各回路には異なる電力が
供給されるように構成されていることが望ましい。
In the ceramic heater of the second aspect of the present invention, a heating element is formed on the surface or inside of the ceramic plate, and a temperature measuring element for measuring the temperature of the ceramic plate and electric power are supplied to the heating element. A storage unit for storing temperature data measured by the temperature measuring element,
In a ceramic heater comprising a calculation unit for calculating the electric power required for the heating element from the temperature data, a bottomed hole is formed on the ceramic plate from the side opposite to the heating surface for heating an object to be heated toward the heating surface. And the bottom of the bottomed hole is formed relatively closer to the heating surface than the heating element, and the temperature measuring element is provided in the bottomed hole. In the ceramic heater, the heating element has at least 2
It is desirable that the circuit is divided into the above circuits and that different powers are supplied to the respective circuits.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】第一の本発明のセラミックヒータ
は、セラミック板の表面または内部に発熱体を形成して
なるセラミックヒータにおいて、被加熱物を加熱する加
熱面の反対側から加熱面に向けて有底孔を設けるととも
に、該有底孔の底を発熱体よりも相対的に加熱面に近く
形成し、この有底孔に上記測温素子を設けたことを特徴
とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A ceramic heater according to the first aspect of the present invention is a ceramic heater having a heating element formed on the surface or inside of a ceramic plate. A bottomed hole is provided toward the bottom, the bottom of the bottomed hole is formed relatively closer to the heating surface than the heating element, and the temperature measuring element is provided in the bottomed hole.

【0013】第一の本発明のセラミックヒータによれ
ば、測温場所が発熱体よりも被加熱物(シリコンウエ
ハ)の加熱面に近いので、より正確な被加熱物の温度の
測定が可能となり、この温度の測定結果に基づいて発熱
体の発熱状態を調整することにより、被加熱物を均一に
加熱することが可能となる。
According to the ceramic heater of the first aspect of the present invention, since the temperature measuring place is closer to the heating surface of the object to be heated (silicon wafer) than the heating element, it is possible to measure the temperature of the object to be heated more accurately. By adjusting the heat generation state of the heating element based on the measurement result of this temperature, it becomes possible to uniformly heat the object to be heated.

【0014】また、窒化物セラミックや炭化物セラミッ
クは、熱膨張係数が金属よりも小さく、機械的な強度が
金属に比べて格段に高いため、セラミック板(以下、ヒ
ータ板という)の厚さを薄くしても、加熱により反った
り、歪んだりしない。そのため、ヒータ板を薄くて軽い
ものとすることができる。さらに、ヒータ板の熱伝導率
が高く、ヒータ板自体が薄いため、ヒータ板の表面温度
が、発熱体の温度変化に迅速に追従する。即ち、電圧、
電流値を変えて発熱体の温度を変化させることにより、
ヒータ板の表面温度を制御することができるのである。
Further, since the coefficient of thermal expansion of nitride ceramics and carbide ceramics is smaller than that of metals and the mechanical strength thereof is significantly higher than that of metals, the thickness of ceramic plates (hereinafter referred to as heater plates) is thin. However, it does not warp or distort due to heating. Therefore, the heater plate can be thin and light. Further, since the heater plate has high thermal conductivity and the heater plate itself is thin, the surface temperature of the heater plate quickly follows the temperature change of the heating element. That is, the voltage,
By changing the current value and the temperature of the heating element,
The surface temperature of the heater plate can be controlled.

【0015】上記セラミックヒータにおいて、上記発熱
体は、ヒータ板の一主面の表面に形成し、反対側面をシ
リコンウエハなどの被加熱物を加熱する加熱面とする
か、または、ヒータ板の内部であって、中心より一方の
主面側に偏芯させて形成し、発熱体から遠い方の面を加
熱面とすることが望ましい。
In the ceramic heater, the heating element is formed on the surface of one main surface of the heater plate, and the opposite side surface is a heating surface for heating an object to be heated such as a silicon wafer, or the inside of the heater plate. It is desirable that the heating surface be formed so as to be eccentric to the one main surface side from the center, and the surface farther from the heating element should be the heating surface.

【0016】発熱体の形成位置をこのように設定するこ
とにより、発熱体から発生した熱が伝搬していくうち
に、ヒータ板全体に拡散し、被加熱物(シリコンウエ
ハ)を加熱する面の温度分布が均一化され、その結果、
被加熱物の各部分における温度が均一化される。加熱
は、ヒータ板に被加熱物を載置して行うか、または、ヒ
ータ板から被加熱物を所定距離に離間させた状態で保持
して行うことができる。
By setting the formation position of the heating element in this way, while the heat generated from the heating element propagates, the heat is diffused over the entire heater plate and the surface to be heated (silicon wafer) is heated. The temperature distribution is made uniform, and as a result,
The temperature in each part of the object to be heated is made uniform. The heating can be performed by placing the object to be heated on the heater plate or by holding the object to be heated at a predetermined distance from the heater plate.

【0017】図1は、第一の本発明のセラミックヒータ
の一例を模式的に示す底面図である。ヒータ板11は、
円板状に形成されており、発熱体12は、ヒータ板11
の加熱面(図示した底面の反対側面)の全体の温度が均
一になるように加熱する必要があるため、ヒータ板11
の底面に同心円状のパターンに形成されている。また、
これら発熱体12は、互いに近い二重の同心円同士が1
組として、1本の線になるように接続され、その両端に
入出力の端子となる端子ピン13が接続されている。ま
た、中央に近い部分には、支持ピン(図示せず)を挿入
するための貫通孔15が形成され、さらに、測温素子を
挿入するための有底孔14a〜14iが形成されてい
る。
FIG. 1 is a bottom view schematically showing an example of the ceramic heater according to the first aspect of the present invention. The heater plate 11 is
The heating element 12 is formed in a disk shape, and the heating element 12 is a heater plate 11.
Since it is necessary to heat the heating surface of the heater plate (the side opposite to the bottom surface shown in the figure) to be uniform, the heater plate 11
Are formed in a concentric pattern on the bottom surface of the. Also,
These heating elements 12 have two concentric circles close to each other.
As a set, they are connected so as to form one line, and terminal pins 13 serving as input / output terminals are connected to both ends thereof. Further, a through hole 15 for inserting a support pin (not shown) is formed in a portion close to the center, and bottomed holes 14a to 14i for inserting a temperature measuring element are further formed.

【0018】このセラミックヒータ10において、ヒー
タ板11の厚さは、0.5〜5mmが好ましい。0.5
mmより薄いと、強度が低下するため破損しやすくな
り、一方、5mmより厚くなると、熱が伝搬しにくくな
り、加熱の効率が悪くなる。
In this ceramic heater 10, the thickness of the heater plate 11 is preferably 0.5-5 mm. 0.5
If it is thinner than 5 mm, the strength is lowered and it is easily damaged. On the other hand, if it is thicker than 5 mm, it is difficult for heat to propagate and the heating efficiency is deteriorated.

【0019】セラミックヒータ10を構成するセラミッ
クは、窒化物セラミックまたは炭化物セラミックである
ことが望ましい。上記窒化物セラミックとしては、例え
ば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化
チタン等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよ
く、2種以上を併用してもよい。
The ceramic forming the ceramic heater 10 is preferably a nitride ceramic or a carbide ceramic. Examples of the nitride ceramics include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

【0020】また、炭化物セラミックとしては、例え
ば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化
タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。これら
は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of carbide ceramics include silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, tungsten carbide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

【0021】これらのなかでは、窒化アルミニウムが最
も好ましい。熱伝導率が180W/m・Kと最も高く、
温度追従性に優れる反面、温度分布の不均一を招きやす
く、本発明のような測温素子の形成構造をとる必要があ
るからである。
Of these, aluminum nitride is most preferred. The highest thermal conductivity of 180 W / mK,
This is because the temperature followability is excellent, but the temperature distribution is likely to be non-uniform, and the temperature measuring element forming structure as in the present invention is required.

【0022】第一の本発明のセラミックヒータ10にお
いて、有底孔14a〜14iの底と加熱面との距離(図
2(b)参照)Lは、0.1mm〜セラミック板の厚さ
の1/2であることが望ましい。有底孔14a〜14i
の底と加熱面との距離が0.1mm未満では、放熱して
しまい、シリコンウエハ加熱面に温度分布が形成されて
しまい、セラミック板の厚さの1/2を超えると、発熱
体の温度の影響を受けやすく、やはりシリコンウエハの
加熱面に温度分布が形成されてしまうからである。
In the ceramic heater 10 of the first present invention, the distance L between the bottoms of the bottomed holes 14a to 14i and the heating surface (see FIG. 2B) L is 0.1 mm to 1 of the thickness of the ceramic plate. It is desirable that it is / 2. Bottomed holes 14a-14i
If the distance between the bottom and the heating surface is less than 0.1 mm, heat will be dissipated and a temperature distribution will be formed on the heating surface of the silicon wafer, and if it exceeds 1/2 of the thickness of the ceramic plate, the temperature of the heating element will increase. This is because it is easily affected by, and a temperature distribution is formed on the heated surface of the silicon wafer.

【0023】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,
Examples include platinum resistance temperature detectors and thermistors. Further, as the thermocouple, for example, JIS-C-1602 (1
980), K type, R type, B type, S type
Examples include type, E type, J type, T type thermocouples, and of these, K type thermocouples are preferable.

【0024】上記熱電対の接合部の大きさは、素線の径
と同一か、もしく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、素線の径よりも小さくすることは困難で
ある。
The size of the joint portion of the thermocouple is preferably equal to or larger than the diameter of the wire, and is 0.5 mm or less. This is because if the joint is large, the heat capacity becomes large and the responsiveness deteriorates. It is difficult to make the diameter smaller than the diameter of the wire.

【0025】有底孔14a〜14iの直径は、0.3〜
0.5mmであることが望ましい。これは、大きすぎる
と放熱性が大きくなり、また小さすぎると加工性が低下
して、加工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 holes 14a-14i is 0.3-.
It is preferably 0.5 mm. This is because if it is too large, the heat dissipation becomes large, and if it is too small, the workability deteriorates and it becomes impossible to make the distance to the processed surface uniform.

【0026】上記有底孔14a〜14iは、図1に示し
たように、ヒータ板11の中心に対して対称で、かつ、
十字を形成するように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。
The bottomed holes 14a to 14i are symmetrical with respect to the center of the heater plate 11, as shown in FIG.
It is desirable to arrange them so as to form a cross. This is because the temperature of the entire heated surface can be measured.

【0027】上記測温素子は、金ろう、銀ろうなどを使
用して、有底孔14a〜14iの底に接着してもよく、
有底孔14a〜14i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、シ
リコー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。また、シ
リカゾル、アルミナゾルなどのセラミックを用いて封止
してもよい。
The temperature measuring element may be adhered to the bottoms of the bottomed holes 14a to 14i by using gold solder, silver solder or the like.
After being inserted into the bottomed holes 14a to 14i, they may be sealed with a heat resistant resin, or both may be used together. As the heat resistant resin, for example, a thermosetting resin, particularly an epoxy resin,
Examples thereof include polyimide resin, bismaleimide-triazine resin, and silicone resin. These resins may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may seal using ceramics, such as silica sol and an alumina sol.

【0028】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 brazing filler metal, 37 to 80.5 wt% Au-63 to 19.5 wt% Cu alloy, 81.5 to 8
At least one selected from 2.5 wt% Au-18.5 to 17.5 wt% Ni alloy 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. Examples of silver solder include Ag-Cu
A system can be used.

【0029】発熱体12は、図1に示したように、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く、
2〜10の回路に分割されていることがより望ましい。
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、シリコンウエハの加
熱面の温度を調整することができるからである。
The heating element 12 is preferably divided into at least two circuits as shown in FIG.
More preferably, it is divided into 2 to 10 circuits.
This is because by dividing the circuit, the amount of heat generated can be changed by controlling the electric power supplied to each circuit, and the temperature of the heated surface of the silicon wafer can be adjusted.

【0030】発熱体12のパターンとしては、図1に示
した同心円のほか、例えば、渦巻き、偏心円、屈曲線な
どが挙げられる。
As the pattern of the heating element 12, in addition to the concentric circles shown in FIG. 1, for example, a spiral, an eccentric circle, a bent line and the like can be cited.

【0031】本発明において、発熱体12をヒータ板1
1の表面に形成する場合には、金属粒子を含む導電ペー
ストをヒータ板11の表面に塗布して所定パターンの導
体ペースト層を形成した後、これを焼き付け、ヒータ板
11の表面で金属粒子を焼結させる方法が好ましい。な
お、金属の焼結は、金属粒子同士および金属粒子とセラ
ミックとが融着していれば充分である。
In the present invention, the heating element 12 is replaced by the heater plate 1.
In the case of forming on the surface of No. 1, the conductive paste containing metal particles is applied to the surface of the heater plate 11 to form a conductor paste layer having a predetermined pattern, and this is baked to remove the metal particles on the surface of the heater plate 11. A method of sintering is preferred. In addition, the sintering of the metal is sufficient if the metal particles are fused to each other and the metal particles and the ceramic are fused.

【0032】図1に示したように、ヒータ板11の表面
に発熱体12を形成する場合には、この発熱体12の厚
さは、1〜30μmが好ましく、1〜10μmがより好
ましい。また、ヒータ板11の内部に発熱体を形成する
場合には、その厚さは、1〜50μmが好ましい。
As shown in FIG. 1, when the heating element 12 is formed on the surface of the heater plate 11, the thickness of the heating element 12 is preferably 1 to 30 μm, more preferably 1 to 10 μm. When a heating element is formed inside the heater plate 11, its thickness is preferably 1 to 50 μm.

【0033】また、ヒータ板11の表面に発熱体12を
形成する場合には、発熱体12の幅は、0.1〜20m
mが好ましく、0.1〜5mmがより好ましい。また、
ヒータ板11の内部に発熱体を形成する場合には、発熱
体の幅は、5〜20μmが好ましい。
When the heating element 12 is formed on the surface of the heater plate 11, the width of the heating element 12 is 0.1 to 20 m.
m is preferable, and 0.1-5 mm is more preferable. Also,
When the heating element is formed inside the heater plate 11, the width of the heating element is preferably 5 to 20 μm.

【0034】発熱体12は、その幅や厚さにより抵抗値
に変化を持たせることができるが、上記した範囲が最も
実用的である。抵抗値は、薄く、また、細くなる程大き
くなる。発熱体12は、ヒータ板11の内部に形成した
場合の方が、厚み、幅とも大きくなるが、発熱体12を
内部に設けると、加熱面と発熱体との距離が短くなり、
表面の温度の均一性が低下するため、発熱体12自体の
幅を広げる必要があること、内部に発熱体を設けるため
に、窒化物セラミック等との密着性を考慮する必要性が
ないため、タングステン、モリブデンなどの高融点金属
やタングステン、モリブデンなどの炭化物を使用するこ
とができ、抵抗値を高くすることが可能となるため、断
線等を防止する目的で厚み自体を厚くしてもよい。その
ため、発熱体12は、上記した厚みや幅とすることが望
ましい。
The resistance value of the heating element 12 can be changed depending on its width and thickness, but the above range is most practical. The resistance value becomes thinner and becomes thinner as it becomes thinner. When the heating element 12 is formed inside the heater plate 11, both the thickness and the width are larger. However, when the heating element 12 is provided inside, the distance between the heating surface and the heating element is shortened,
Since the uniformity of the temperature of the surface is lowered, it is necessary to widen the width of the heating element 12 itself, and it is not necessary to consider the adhesion with the nitride ceramic or the like in order to provide the heating element inside, Refractory metals such as tungsten and molybdenum and carbides such as tungsten and molybdenum can be used, and the resistance value can be increased. Therefore, the thickness itself may be increased for the purpose of preventing disconnection. Therefore, it is desirable that the heating element 12 has the above-mentioned thickness and width.

【0035】発熱体12は、断面が矩形であっても楕円
であってもよいが、偏平であることが望ましい。偏平の
方が加熱面に向かって放熱しやすいため、加熱面の温度
分布ができにくいからである。断面のアスペクト比(発
熱体の幅/発熱体の厚さ)は、10〜5000であるこ
とが望ましい。この範囲に調整することにより、発熱体
12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 heating element 12 may have a rectangular or elliptical cross section, but it is preferably flat. This is because the flat surface is more likely to radiate heat toward the heating surface, and thus the temperature distribution on the heating surface is less likely to occur. The aspect ratio (width of heating element / thickness of heating element) of the cross section is preferably 10 to 5,000. By adjusting to this range, the resistance value of the heating element 12 can be increased and the temperature uniformity of the heating surface can be ensured.

【0036】発熱体12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、ヒータ板11のウエ
ハ加熱面方向への熱の伝搬量が小さくなり、発熱体12
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発熱体12の中央
の直上部分が高温となってしまい、結局、発熱体12の
パターンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまう。
従って、温度分布を考慮すると、断面のアスペクト比
は、10〜5000であることが好ましいのである。
When the thickness of the heating element 12 is constant and the aspect ratio is smaller than the above range, the amount of heat transmitted in the direction of the wafer heating surface of the heater plate 11 becomes small, and the heating element 12
The heat distribution similar to the pattern is generated on the heating surface. On the contrary, if the aspect ratio is too large, the temperature directly above the center of the heating element 12 becomes high, and the heat close to the pattern of the heating element 12 is eventually obtained. Distribution occurs on the heated surface.
Therefore, considering the temperature distribution, the aspect ratio of the cross section is preferably 10 to 5,000.

【0037】発熱体12をヒータ板11の表面に形成す
る場合は、アスペクト比を10〜200、発熱体12を
ヒータ板11の内部に形成する場合は、アスペクト比を
200〜5000とすることが望ましい。
When the heating element 12 is formed on the surface of the heater plate 11, the aspect ratio is 10 to 200, and when the heating element 12 is formed inside the heater plate 11, the aspect ratio is 200 to 5000. desirable.

【0038】発熱体12は、ヒータ板11の内部に形成
した場合の方が、アスペクト比が大きくなるが、これ
は、発熱体12を内部に設けると、加熱面と発熱体12
との距離が短くなり、表面の温度均一性が低下するた
め、発熱体12自体を偏平にする必要があるからであ
る。
The heating element 12 has a larger aspect ratio when it is formed inside the heater plate 11. This is because when the heating element 12 is provided inside, the heating surface and the heating element 12 are formed.
This is because the distance between the heating element 12 and the heating element 12 itself becomes flat because the distance between the heating element 12 and the heating element 12 becomes short and the temperature uniformity on the surface is reduced.

【0039】本発明の発熱体12をヒータ板11の内部
に偏芯して形成する場合の位置は、ヒータ板11の加熱
面の反対側面(底面)に近い位置で、加熱面から底面ま
での距離に対して50%を超え、99%までの位置とす
ることが望ましい。50%以下であると、加熱面に近す
ぎるため、温度分布が発生してしまい、逆に、99%を
超えると、ヒータ板11自体に反りが発生して、シリコ
ンウエハが破損するからである。
When the heating element 12 of the present invention is formed eccentrically inside the heater plate 11, the position is close to the side surface (bottom surface) opposite to the heating surface of the heater plate 11, and is located from the heating surface to the bottom surface. It is desirable to set the position to more than 50% and up to 99% with respect to the distance. If it is 50% or less, the temperature distribution is generated because it is too close to the heating surface. On the contrary, if it exceeds 99%, the heater plate 11 itself warps and the silicon wafer is damaged. .

【0040】また、発熱体12をヒータ板11の内部に
形成する場合には、発熱体形成層を複数層設けてもよ
い。この場合は、各層のパターンは、相互に補完するよ
うにどこかの層に発熱体12が形成され、加熱面の上方
から見ると、どの領域にもパターンが形成されている状
態が望ましい。このような構造としては、例えば、互い
に千鳥の配置になっている構造が挙げられる。
When the heating element 12 is formed inside the heater plate 11, a plurality of heating element forming layers may be provided. In this case, it is desirable that the heating elements 12 be formed in some layers so that the patterns of the respective layers complement each other, and that the patterns are formed in any of the regions when viewed from above the heating surface. As such a structure, for example, a structure in which staggered arrangement is provided.

【0041】導体ペーストとしては特に限定されない
が、導電性を確保するための金属粒子または導電性セラ
ミックが含有されているほか、樹脂、溶剤、増粘剤など
を含むものが好ましい。
The conductive paste is not particularly limited, but it is preferable that the conductive paste contains metal particles or conductive ceramics for ensuring conductivity, and also contains resin, solvent, thickener and the like.

【0042】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 difficult to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat. Examples of the conductive ceramics include carbides of tungsten and molybdenum. These may be used alone or in combination of two or more.

【0043】これら金属粒子または導電性セラミック粒
子の粒径は、0.1〜100μmが好ましい。0.1μ
m未満と微細すぎると、酸化されやすく、一方、100
μmを超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくな
るからである。
The particle size of these metal particles or conductive ceramic particles is preferably 0.1 to 100 μm. 0.1μ
If it is less than m and too fine, it is easily oxidized, while 100
This is because if it exceeds μm, it becomes difficult to sinter and the resistance value increases.

【0044】上記金属粒子の形状は、球状であっても、
リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場
合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよ
い。上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン
片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属酸化物を
保持しやすくなり、発熱体12と窒化物セラミック等と
の密着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくすることが
できるため有利である。
Even if the shape of the metal particles is spherical,
It may be flaky. When these metal particles are used, they may be a mixture of the above-mentioned spherical material and the above-mentioned scaly material. When the metal particles are scaly particles or a mixture of spherical particles and scaly particles, it becomes easier to hold the metal oxide between the metal particles, and the adhesiveness between the heating element 12 and the nitride ceramic or the like. Is advantageous and the resistance value can be increased, which is advantageous.

【0045】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。
The resin used for the conductor paste is
For example, an epoxy resin, a phenol resin, etc. are mentioned. Examples of the solvent include isopropyl alcohol and the like. Examples of the thickener include cellulose and the like.

【0046】導体ペーストには、上記したように、金属
粒子に金属酸化物を添加し、発熱体12を金属粒子およ
び金属酸化物を焼結させたものとすることが望ましい。
このように、金属酸化物を金属粒子とともに焼結させる
ことにより、ヒータ板である窒化物セラミックまたは炭
化物セラミックと金属粒子とを密着させることができ
る。
As described above, the conductor paste is preferably made of metal particles to which a metal oxide is added, and the heating element 12 is formed by sintering the metal particles and the metal oxide.
As described above, by sintering the metal oxide together with the metal particles, the nitride ceramic or the carbide ceramic, which is the heater plate, can be brought into close contact with the metal particles.

【0047】金属酸化物を混合することにより、窒化物
セラミックまたは炭化物セラミックと密着性が改善され
る理由は明確ではないが、金属粒子表面や窒化物セラミ
ック、炭化物セラミックの表面は、わずかに酸化されて
酸化膜が形成されており、この酸化膜同士が金属酸化物
を介して焼結して一体化し、金属粒子と窒化物セラミッ
クまたは炭化物セラミックとが密着するのではないかと
考えられる。
Although it is not clear why the adhesion of the metal oxide to the nitride ceramic or the carbide ceramic is improved, the surface of the metal particles or the surface of the nitride ceramic or the carbide ceramic is slightly oxidized. It is considered that the oxide film is formed by sintering and the oxide film is sintered through the metal oxide to be integrated with each other, and the metal particles and the nitride ceramic or the carbide ceramic adhere to each other.

【0048】前記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素(B 23 )、アル
ミナ、イットリアおよびチタニアからなる群から選ばれ
る少なくとも1種が好ましい。
As the metal oxide, for example, oxidation
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O3 ), Al
Selected from the group consisting of Mina, Yttria and Titania
At least one is preferable.

【0049】これらの酸化物は、発熱体12の抵抗値を
大きくすることなく、金属粒子と窒化物セラミックまた
は炭化物セラミックとの密着性を改善することができる
からである。
This is because these oxides can improve the adhesion between the metal particles and the nitride ceramic or the carbide ceramic without increasing the resistance value of the heating element 12.

【0050】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素(B23 )、アルミナ、イットリア、チタニアの割
合は、金属酸化物の全量を100重量部とした場合、重
量比で、酸化鉛が1〜10、シリカが1〜30、酸化ホ
ウ素が5〜50、酸化亜鉛が20〜70、アルミナが1
〜10、イットリアが1〜50、チタニアが1〜50で
あって、その合計が100重量部を超えない範囲で調整
されていることが望ましい。これらの範囲で、これらの
酸化物の量を調整することにより、特に窒化物セラミッ
クとの密着性を改善することができる。
The proportions of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania are, when the total amount of metal oxides is 100 parts by weight, lead oxide is a weight ratio. 1-10, silica 1-30, boron oxide 5-50, zinc oxide 20-70, alumina 1
-10, yttria is 1-50, and titania is 1-50, and it is desirable that the total is adjusted not to exceed 100 parts by weight. By adjusting the amounts of these oxides within these ranges, it is possible to improve the adhesion, particularly with the nitride ceramics.

【0051】上記金属酸化物の金属粒子に対する添加量
は、0.1重量%以上10重量%未満が好ましい。ま
た、このような構成の導体ペーストを使用して発熱体1
2を形成した際の面積抵抗率は、1〜45mΩ/□が好
ましい。
The amount of the above metal oxide added to the metal particles is preferably 0.1% by weight or more and less than 10% by weight. Further, the heating element 1 is formed by using the conductor paste having such a configuration.
The area resistivity when forming 2 is preferably 1 to 45 mΩ / □.

【0052】面積抵抗率が45mΩ/□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、ヒータ板
の表面に発熱体12を設けたヒータ板11では、その発
熱量を制御しにくいからである。なお、金属酸化物の添
加量が10重量%以上であると、面積抵抗率が50mΩ
/□を超えてしまい、発熱量が大きくなりすぎて温度制
御が難しくなり、温度分布の均一性が低下する。
If the sheet resistivity exceeds 45 mΩ / □, the amount of heat generation becomes too large with respect to the applied voltage amount, and the heater plate 11 having the heating element 12 on the surface of the heater plate controls the amount of heat generation. Because it is difficult. If the addition amount of the metal oxide is 10% by weight or more, the sheet resistivity is 50 mΩ.
/ □ is exceeded, and the amount of heat generated becomes too large, making temperature control difficult and reducing the uniformity of temperature distribution.

【0053】発熱体12がヒータ板11の表面に形成さ
れる場合には、発熱体12の表面部分に、金属被覆層
(図3参照)48が形成されていることが望ましい。内
部の金属焼結体が酸化されて抵抗値が変化するのを防止
するためである。形成する金属被覆層の厚さは、0.1
〜10μmが好ましい。
When the heating element 12 is formed on the surface of the heater plate 11, it is desirable that a metal coating layer (see FIG. 3) 48 is formed on the surface portion of the heating element 12. This is to prevent the internal metal sintered body from being oxidized and changing its resistance value. The thickness of the metal coating layer to be formed is 0.1
It is preferably 10 μm.

【0054】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
などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2
種以上を併用してもよい。これらのなかでは、ニッケル
が好ましい。
The metal used for forming the metal coating layer is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing metal, and specific examples thereof include gold, silver, palladium, platinum and nickel. . These may be used alone or 2
You may use together 1 or more types. Of these, nickel is preferred.

【0055】発熱体12には、電源と接続するための端
子が必要であり、この端子は、半田を介して発熱体12
に取り付けるが、ニッケルは、半田の熱拡散を防止する
からである。接続端子としては、例えば、コバール製の
端子ピン13が挙げられる。
The heating element 12 needs a terminal for connecting to a power source, and this terminal is connected to the heating element 12 via solder.
This is because nickel prevents the heat diffusion of the solder. Examples of the connection terminal include a Kovar terminal pin 13.

【0056】なお、発熱体12をヒータ板11の内部に
形成する場合には、発熱体表面が酸化されることがない
ため、被覆は不要である。発熱体12をヒータ板11内
部に形成する場合、発熱体の一部が表面に露出していて
もよく、発熱体を接続するためのスルーホールが端子部
分に設けられ、このスルーホールに端子が接続、固定さ
れていてもよい。
When the heating element 12 is formed inside the heater plate 11, the surface of the heating element is not oxidized, so that no coating is required. When the heating element 12 is formed inside the heater plate 11, a part of the heating element may be exposed on the surface, and a through hole for connecting the heating element is provided in the terminal portion, and the terminal is provided in this through hole. It may be connected or fixed.

【0057】接続端子を接続する場合、半田としては、
銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズなどの合金を使用す
ることができる。なお、半田層の厚さは、0.1〜50
μmが好ましい。半田による接続を確保するのに充分な
範囲だからである。本発明のセラミックヒータでは、セ
ラミック板の内部に電極を埋設して静電チャックとした
り、表面にチャックトップ導体層を設け、内部にガード
電極やグランド電極を形成してウエハプローバとして機
能させることができる。
When connecting the connection terminals, the solder is
Alloys such as silver-lead, lead-tin, bismuth-tin can be used. The thickness of the solder layer is 0.1 to 50.
μm is preferred. This is because the range is sufficient to secure the solder connection. In the ceramic heater of the present invention, it is possible to embed an electrode inside a ceramic plate to form an electrostatic chuck, or to provide a chuck top conductor layer on the surface and form a guard electrode or a ground electrode inside to function as a wafer prober. it can.

【0058】次に、第一の本発明のセラミックヒータの
製造方法について説明する。まず、図1に示したヒータ
板11の表面に発熱体12が形成されたセラミックヒー
タの製造方法について説明する。 (1) ヒータ板の作製工程 上述した窒化アルミニウムなどの窒化物セラミックまた
は炭化物セラミックの粉末に必要に応じてイットリア等
の焼結助剤や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。
Next, a method of manufacturing the ceramic heater according to the first aspect of the present invention will be described. First, a method of manufacturing a ceramic heater in which the heating element 12 is formed on the surface of the heater plate 11 shown in FIG. 1 will be described. (1) Manufacturing process of heater plate After preparing a slurry by adding a sintering aid such as yttria or a binder to the powder of the above-described nitride ceramic or carbide ceramic such as aluminum nitride, etc., this slurry is prepared. Granules are formed by a method such as spray drying, and the granules are put into a mold or the like and pressed to form a plate or the like to produce a green body (green).

【0059】次に、生成形体に、必要に応じて、シリコ
ンウエハを支持するための支持ピンを挿入する貫通孔1
5となる部分や熱電対などの測温素子を埋め込むための
有底孔14a〜14iとなる部分を形成する。
Next, a through hole 1 for inserting a support pin for supporting the silicon wafer into the green body, if necessary.
5 and the bottomed holes 14a to 14i for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple are formed.

【0060】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、ヒータ板11を作製する
が、焼成後にそのまま使用することができる形状として
もよい。加圧しながら加熱、焼成を行うことにより、気
孔のないヒータ板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
ミックまたは炭化物セラミックでは、1000〜250
0℃である。
Next, this green body is heated, fired and sintered to produce a ceramic plate-like body. After that, the heater plate 11 is manufactured by processing it into a predetermined shape, but it may have a shape that can be used as it is after firing. By performing heating and firing while applying pressure, it becomes possible to manufacture the heater plate 11 having no pores. The heating and firing may be performed at a sintering temperature or higher, but in the case of a nitride ceramic or a carbide ceramic, it is 1000 to 250.
It is 0 ° C.

【0061】(2) ヒータ板に導体ペーストを印刷する工
程 導体ペーストは、一般に、金属粒子、樹脂、溶剤からな
る粘度の高い流動物である。この導体ペーストをスクリ
ーン印刷などを用い、発熱体を設けようとする部分に印
刷を行うことにより、導体ペースト層を形成する。発熱
体は、ヒータ板全体を均一な温度にする必要があること
から、図1に示すような同心円状からなるパターンに印
刷することが望ましい。導体ペースト層は、焼成後の発
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。
(2) Step of printing the conductor paste on the heater plate The conductor paste is generally a highly viscous fluid consisting of metal particles, resin and solvent. The conductor paste layer is formed by printing the conductor paste on the portion where the heating element is to be provided by screen printing or the like. Since it is necessary for the heating element to have a uniform temperature over the entire heater plate, it is desirable to print the heating element in a concentric pattern as shown in FIG. The conductor paste layer is preferably formed so that the cross section of the heating element 12 after firing has a rectangular shape and a flat shape.

【0062】(3) 導体ペーストの焼成 ヒータ板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、ヒータ板11の底面に焼き付け、発熱体12を
形成する。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金属酸化物を添加し
ておくと、金属粒子、ヒータ板および金属酸化物が焼結
して一体化するため、発熱体とヒータ板との密着性が向
上する。
(3) Baking of conductor paste The conductor paste layer printed on the bottom surface of the heater plate 11 is heated and fired to remove the resin and the solvent, and the metal particles are sintered and baked on the bottom surface of the heater plate 11. The heating element 12 is formed. The heating and firing temperature is preferably 500 to 1000 ° C. When the above-mentioned metal oxide is added to the conductor paste, the metal particles, the heater plate and the metal oxide are sintered and integrated, so that the adhesion between the heating element and the heater plate is improved.

【0063】(4) 金属被覆層の形成 発熱体12表面には、金属被覆層を設けることが望まし
い。金属被覆層は、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 It is desirable to provide a metal coating layer on the surface of the heating element 12. The metal coating layer can be formed by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, etc., but in consideration of mass productivity, electroless plating is most suitable.

【0064】(5) 端子等の取り付け 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(端子ピン13)を半田で取り付ける。また、有底孔
14a〜14iに銀ろう、金ろうなどで熱電対を固定
し、ポリイミド等の耐熱樹脂で封止し、セラミックヒー
タ10の製造を終了する。
(5) Attachment of terminals, etc. Terminals (terminal pins 13) for connecting to a power source are attached to the ends of the pattern of the heating element 12 by soldering. Further, a thermocouple is fixed to the bottomed holes 14a to 14i with silver solder, gold solder or the like, and sealed with a heat resistant resin such as polyimide, and the manufacturing of the ceramic heater 10 is completed.

【0065】次に、ヒータ板の内部に発熱体が形成され
たセラミックヒータの製造方法について説明する。 (1) ヒータ板の作製工程 まず、窒化物セラミックまたは炭化物セラミックの粉末
をバインダ、溶剤等と混合してペーストを調製し、これ
を用いてグリーンシートを作製する。
Next, a method of manufacturing a ceramic heater in which a heating element is formed inside the heater plate will be described. (1) Step of Manufacturing Heater Plate First, a powder of nitride ceramic or a carbide ceramic is mixed with a binder, a solvent, etc. to prepare a paste, and a green sheet is manufactured using the paste.

【0066】上述したセラミック粉末としては、窒化ア
ルミニウム、炭化ケイ素などを使用することができ、必
要に応じて、イットリア等の焼結助剤を加えてもよい。
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。
As the above-mentioned ceramic powder, aluminum nitride, silicon carbide, etc. can be used, and if necessary, a sintering aid such as yttria may be added.
Further, the binder is preferably at least one selected from acrylic binders, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.

【0067】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を作製す
る。グリーンシートの厚さは、0.1〜5mmが好まし
い。
Further, the solvent is preferably at least one selected from α-terpineol and glycol. The paste obtained by mixing these is molded into a sheet by the doctor blade method to produce a green sheet. The thickness of the green sheet is preferably 0.1 to 5 mm.

【0068】次に、得られたグリーンシートに、必要に
応じて、シリコンウエハを支持するための支持ピンを挿
入する貫通孔となる部分、熱電対などの測温素子を埋め
込むための有底孔となる部分、発熱体を外部の端ピンと
接続するためのスルーホールとなる部分等を形成する。
後述するグリーンシート積層体を形成した後に、上記加
工を行ってもよい。
Next, in the obtained green sheet, if necessary, a portion to be a through hole into which a supporting pin for supporting a silicon wafer is inserted, and a bottomed hole for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple. And a through hole for connecting the heating element to an external end pin.
The above-mentioned processing may be performed after forming a green sheet laminate described below.

【0069】(2) グリーンシート上に導体ペーストを印
刷する工程 グリーンシート上に、金属ペーストまたは導電性セラミ
ックを含む導電性ペーストを印刷する。これらの導電ペ
ースト中には、金属粒子または導電性セラミック粒子が
含まれている。
(2) Step of printing conductor paste on the green sheet A conductive paste containing a metal paste or a conductive ceramic is printed on the green sheet. These conductive pastes contain metal particles or conductive ceramic particles.

【0070】タングステン粒子またはモリブデン粒子の
平均粒子径は、0.1〜5μmが好ましい。平均粒子が
0.1μm未満であるか、5μmを超えると、導体ペー
ストを印刷しにくいからである。このような導体ペース
トとしては、例えば、金属粒子または導電性セラミック
粒子85〜87重量部;アクリル系、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種のバインダ1.5〜10重量部;お
よび、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種の溶媒を1.5〜10重量部を混合した組
成物(ペースト)が挙げられる。
The average particle size of the tungsten particles or molybdenum particles is preferably 0.1 to 5 μm. If the average particle size is less than 0.1 μm or exceeds 5 μm, it is difficult to print the conductor paste. Examples of such a conductor paste include, for example, 85 to 87 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; and Examples thereof include a composition (paste) in which 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from α-terpineol and glycol is mixed.

【0071】(3) グリーンシートの積層工程 導体ペーストを印刷していないグリーンシートを、導体
ペーストを印刷したグリーンシートの上下に積層する。
このとき、上側に積層するグリーンシートの数を下側に
積層するグリーンシートの数よりも多くして、発熱体の
形成位置を底面の方向に偏芯させる。具体的には、上側
のグリーンシートの積層数は20〜50枚が、下側のグ
リーンシートの積層数は5〜20枚が好ましい。
(3) Laminating Step of Green Sheet The green sheet on which the conductor paste is not printed is laminated above and below the green sheet on which the conductor paste is printed.
At this time, the number of green sheets stacked on the upper side is set to be larger than the number of green sheets stacked on the lower side, and the formation position of the heating element is eccentric in the direction of the bottom surface. Specifically, the number of stacked green sheets on the upper side is preferably 20 to 50, and the number of stacked green sheets on the lower side is preferably 5 to 20.

【0072】(4) グリーンシート積層体の焼成工程 グリーンシート積層体の加熱、加圧を行い、グリーンシ
ートおよび内部の導体ペーストを焼結させる。加熱温度
は、1000〜2000℃が好ましく、加圧の圧力は、
100〜200kg/cm2 が好ましい。加熱は、不活
性ガス雰囲気中で行う。不活性ガスとしては、例えば、
アルゴン、窒素などを使用することができる。
(4) Firing step of green sheet laminate The green sheet laminate is heated and pressed to sinter the green sheet and the conductor paste inside. The heating temperature is preferably 1000 to 2000 ° C., and the pressure applied is
100 to 200 kg / cm 2 is preferable. The heating is performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, for example,
Argon, nitrogen and the like can be used.

【0073】なお、焼成を行った後に、測温素子を挿入
するための有底孔を設けてもよい。有底孔は、表面研磨
後に、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。また、内部の発熱体と接続
するためのスルーホールに端子を接続し、加熱してリフ
ローする。加熱温度は、200〜500℃が好適であ
る。さらに、測温素子としての熱電対などを銀ろう、金
ろうなどで取り付け、ポリイミドなどの耐熱性樹脂で封
止し、セラミックヒータの製造を終了する。
After firing, a bottomed hole for inserting the temperature measuring element may be provided. The bottomed hole can be formed by performing blasting such as sandblasting after the surface is polished. Also, the terminal is connected to a through hole for connecting with an internal heating element, heated and reflowed. The heating temperature is preferably 200 to 500 ° C. Further, a thermocouple or the like as a temperature measuring element is attached with silver solder, gold solder or the like, and sealed with a heat resistant resin such as polyimide, and the manufacturing of the ceramic heater is completed.

【0074】次に、第二の本発明のセラミックヒータに
ついて説明する。第二の本発明のセラミックヒータは、
セラミック板の表面または内部に発熱体が形成されると
ともに、このセラミック板の温度を測定する測温素子
と、上記発熱体に電力を供給する制御部と、上記測温素
子により測定された温度データを記憶する記憶部と、上
記温度データから上記発熱体に必要な電力を演算する演
算部とを備えてなるセラミックヒータにおいて、上記セ
ラミック板に、被加熱物を加熱する加熱面の反対側から
加熱面に向けて有底孔を設けるとともに、該有底孔の底
を発熱体よりも相対的に加熱面に近く形成し、この有底
孔に測温素子を設けたことを特徴とする。
Next, the ceramic heater of the second invention will be described. The ceramic heater of the second invention is
A heating element is formed on the surface or inside of the ceramic plate, and a temperature measuring element that measures the temperature of the ceramic plate, a control unit that supplies electric power to the heating element, and temperature data measured by the temperature measuring element. In a ceramic heater comprising a storage unit for storing the temperature and a calculation unit for calculating the electric power required for the heating element from the temperature data, the ceramic plate is heated from the side opposite to the heating surface for heating the object to be heated. The bottomed hole is provided toward the surface, the bottom of the bottomed hole is formed closer to the heating surface than the heating element, and the temperature measuring element is provided in the bottomed hole.

【0075】第二の本発明のセラミックヒータによれ
ば、測温場所が発熱体よりもシリコンウエハの加熱面に
近いので、より正確なシリコンウエハの温度の測定が可
能となり、この正確な温度の測定結果を記憶部に記憶
し、上記記憶部で記憶された温度データに基づき、均一
加熱のために発熱体に投入する電圧を演算部で計算し、
この計算結果に基づき、制御部より制御電圧を発熱体に
印加するので、シリコンウエハ全体を均一に加熱するこ
とが可能となる。
According to the ceramic heater of the second aspect of the present invention, since the temperature measuring place is closer to the heating surface of the silicon wafer than the heating element, it is possible to measure the temperature of the silicon wafer more accurately, and to obtain the accurate temperature. The measurement result is stored in the storage unit, and based on the temperature data stored in the storage unit, the voltage applied to the heating element for uniform heating is calculated by the calculation unit,
Since the control unit applies the control voltage to the heating element based on the calculation result, it is possible to uniformly heat the entire silicon wafer.

【0076】また、窒化物セラミックや炭化物セラミッ
クは、熱膨張係数が金属よりも小さく、機械的な強度が
金属に比べて格段に高いため、ヒータ板を薄くて軽いも
のとすることができる。さらに、ヒータ板の熱伝導率が
高く、ヒータ板自体が薄いため、ヒータ板の表面温度
が、発熱体の温度変化に迅速に追従する。
Further, since the coefficient of thermal expansion of nitride ceramics and carbide ceramics is smaller than that of metal and the mechanical strength thereof is significantly higher than that of metal, the heater plate can be made thin and light. Further, since the heater plate has high thermal conductivity and the heater plate itself is thin, the surface temperature of the heater plate quickly follows the temperature change of the heating element.

【0077】図2(a)は、第二の本発明のセラミック
ヒータの一例の概略を示したブロック図であり、(b)
は、その一部を示した部分拡大断面図である。図2に示
したように、このセラミックヒータ20では、ヒータ板
21に貫通孔25が複数個(図中では、1個のみ)設け
られ、その貫通孔25に支持ピン26が挿入され、この
支持ピン26上にシリコンウエハ19が載置されるよう
になっている。また、この支持ピン26を上下させるこ
とにより、シリコンウエハ19を図示しない搬送機に渡
したり、搬送機からシリコンウエハ19を受け取ったり
することができるようになっている。また、支持ピン2
6により、シリコンウエハ19をヒータ板21から所定
距離に離間させた状態で保持し、加熱を行うこともでき
るようになっている。
FIG. 2A is a block diagram showing an outline of an example of the second ceramic heater of the present invention, and FIG.
[FIG. 7] is a partially enlarged cross-sectional view showing a part thereof. As shown in FIG. 2, in the ceramic heater 20, the heater plate 21 is provided with a plurality of through holes 25 (only one in the figure), and the support pins 26 are inserted into the through holes 25 to support the heater. The silicon wafer 19 is placed on the pins 26. Further, by raising and lowering the support pins 26, the silicon wafer 19 can be delivered to a carrier (not shown) or the silicon wafer 19 can be received from the carrier. Also, the support pin 2
6, the silicon wafer 19 can be heated while holding the silicon wafer 19 at a predetermined distance from the heater plate 21.

【0078】一方、ヒータ板21の内部に発熱体22
a、22bが埋設され、この発熱体22a、22bは、
スルーホール28を介して底面に設けられた端子ピン2
3に接続されている。また、端子ピン23には、ソケッ
ト32が取り付けられ、このソケット32は、電源を有
する制御部29に接続されている。
On the other hand, the heating element 22 is provided inside the heater plate 21.
a and 22b are embedded, and the heating elements 22a and 22b are
Terminal pin 2 provided on the bottom surface through the through hole 28
Connected to 3. A socket 32 is attached to the terminal pin 23, and the socket 32 is connected to a control unit 29 having a power source.

【0079】また、ヒータ板21には、底面21b側か
ら有底孔24が設けられ、この有底孔24の底には、熱
電対27が固定されている。この熱電対27は、記憶部
30に接続され、各熱電対27の温度を一定時間毎に測
定し、そのデータを記憶することができるようになって
いる。そして、この記憶部30は、制御部29に接続さ
れるとともに、演算部31に接続され、記憶部30に記
憶されたデータに基づき、演算部31で制御する電圧値
等の計算を行い、これに基づき、制御部29から各発熱
体21に対して所定の電圧を印加し、加熱面21aの温
度を均一化することができるようになっている。
Further, the heater plate 21 is provided with a bottomed hole 24 from the bottom face 21b side, and a thermocouple 27 is fixed to the bottom of the bottomed hole 24. The thermocouple 27 is connected to the storage unit 30 so that the temperature of each thermocouple 27 can be measured at regular intervals and the data can be stored. The storage unit 30 is connected to the control unit 29 and is also connected to the calculation unit 31 to calculate the voltage value controlled by the calculation unit 31 based on the data stored in the storage unit 30. Based on the above, a predetermined voltage can be applied from the control unit 29 to each heating element 21 to make the temperature of the heating surface 21a uniform.

【0080】セラミックヒータ20を構成する各部材
(ヒータ板21、発熱体22a、22b、スルーホール
28)やヒータ板21に形成する有底孔24等は、第一
のセラミックヒータの場合と同様に構成されているの
で、ここではその説明を省略する。
The members (the heater plate 21, the heating elements 22a and 22b, the through holes 28) constituting the ceramic heater 20 and the bottomed holes 24 formed in the heater plate 21 are the same as in the case of the first ceramic heater. Since it is configured, its description is omitted here.

【0081】次に、この第二の本発明のセラミックヒー
タ20の動作について、説明する。まず、制御部29を
作動させることによりセラミックヒータ20に電力を投
入すると、ヒータ板21自体の温度が上がり始めるが、
外周部の方の表面温度がやや低温になる。
Next, the operation of the ceramic heater 20 of the second present invention will be described. First, when power is applied to the ceramic heater 20 by operating the controller 29, the temperature of the heater plate 21 itself begins to rise,
The surface temperature of the outer circumference becomes slightly lower.

【0082】熱電対27で測温したデータは、記憶部3
0に一端格納される。次に、この温度データは演算部3
1に送られ、演算部31において、各測定点における温
度の差ΔTを演算し、さらに、加熱面21aの温度の均
一化のために必要なデータΔWを演算する。
The data measured by the thermocouple 27 is stored in the storage unit 3
It is temporarily stored in 0. Next, this temperature data is calculated by the calculation unit 3
1, the calculation unit 31 calculates the temperature difference ΔT at each measurement point, and further calculates the data ΔW necessary for equalizing the temperature of the heating surface 21a.

【0083】例えば、発熱体22aと発熱体22bにお
ける温度差ΔTがあり、発熱体22aの方が低ければ、
ΔTを0にするような電力データΔWを演算し、これを
制御部29に送信して、これに基づいた電力を発熱体2
2aに投入して昇温させるのである。
For example, if there is a temperature difference ΔT between the heating element 22a and the heating element 22b, and the heating element 22a is lower,
Electric power data ΔW that makes ΔT zero is calculated and transmitted to the control unit 29, and the electric power based on the calculated electric power data ΔW is generated.
It is put into 2a to raise the temperature.

【0084】電力の計算アルゴリズムについては、ヒー
タ板21の比熱と加熱域の重量から昇温に必要な電力を
演算する方法が最も簡便であり、これに発熱体パターン
に起因する補正係数を加味してもよい。また、予め、特
定の発熱体パターンについて昇温試験を行い、測温位
置、投入電力、温度の関数を予め求めておき、この関数
から投入電力を演算してもよい。そして、演算部31で
演算された電力に対応する印加電圧と時間とを制御部2
9に送信し、制御部29でその値に基づいて各発熱体2
2に電力を投入することになる。
Regarding the calculation algorithm of electric power, the most convenient method is to calculate the electric power required to raise the temperature from the specific heat of the heater plate 21 and the weight of the heating area, and the correction coefficient due to the heating element pattern is added to this. May be. It is also possible to perform a temperature rise test on a specific heating element pattern in advance, obtain a function of the temperature measurement position, input power, and temperature in advance, and calculate the input power from this function. Then, the control unit 2 calculates the applied voltage and the time corresponding to the power calculated by the calculation unit 31.
9, and the control unit 29 controls each heating element 2 based on the value.
2 will be powered.

【0085】図3は、第二の本発明のセラミックヒータ
の他の一例の概略を示したブロック図である。図3に示
したセラミックヒータ40では、ヒータ板41の底面4
1bに発熱体42a、42bが形成され、発熱体42
a、42bの周囲に金属被覆層48が形成されている。
また、発熱体42a、42bに金属被覆層48を介して
端子ピン43が接続、固定され、端子ピン43に、ソケ
ット52が取り付けられている。そして、このソケット
52は、電源を有する制御部29に接続されており、そ
のほかは、図2に示したセラミックヒータと同様に構成
されている。
FIG. 3 is a block diagram showing the outline of another example of the ceramic heater according to the second aspect of the present invention. In the ceramic heater 40 shown in FIG. 3, the bottom surface 4 of the heater plate 41 is
The heating elements 42a and 42b are formed on the heating element 42b.
A metal coating layer 48 is formed around a and 42b.
Further, the terminal pins 43 are connected and fixed to the heating elements 42 a and 42 b via the metal coating layer 48, and the sockets 52 are attached to the terminal pins 43. The socket 52 is connected to the control unit 29 having a power source, and the rest is configured similarly to the ceramic heater shown in FIG.

【0086】図3に示したセラミックヒータ40の動作
は、図2に示したセラミックヒータ20と同様であり、
熱電対42a、42bの温度を一定時間毎に測定して記
憶部50で記憶し、このデータから演算部51で制御す
る電圧値等の計算を行い、これに基づき、制御部49か
ら発熱体42a、42bに対して所定の電圧を印加し
て、セラミックヒータ40の加熱面41a全体の温度を
均一化することができるようになっている。
The operation of the ceramic heater 40 shown in FIG. 3 is similar to that of the ceramic heater 20 shown in FIG.
The temperatures of the thermocouples 42a and 42b are measured at regular intervals and stored in the storage unit 50, and the voltage value and the like controlled by the calculation unit 51 is calculated from this data. Based on this, the control unit 49 causes the heating element 42a to , 42b, a predetermined voltage can be applied to make the temperature of the entire heating surface 41a of the ceramic heater 40 uniform.

【0087】[0087]

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 (実施例1)窒化アルミニウム製のセラミックヒータ
(図1参照)の製造 (1) 窒化アルミニウム粉末(平均粒径:1.1μm)1
00重量部、イットリア(平均粒径:0.4μm)4重
量部、アクリル系バインダ12重量部およびアルコール
からなる組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末
を作製した。
The present invention will be described in more detail below. (Example 1) Manufacturing of ceramic heater made of aluminum nitride (see FIG. 1) (1) Aluminum nitride powder (average particle size: 1.1 μm) 1
A composition comprising 00 parts by weight, 4 parts by weight of yttria (average particle size: 0.4 μm), 12 parts by weight of an acrylic binder and alcohol was spray-dried to produce a granular powder.

【0088】(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。こ
の生成形体にドリル加工を施し、シリコンウエハの支持
ピンを挿入する貫通孔15となる部分、熱電対を埋め込
むための有底孔14a〜14iとなる部分(直径:1.
1mm、深さ:2mm)を形成した。
(2) Next, the granular powder was put into a mold and molded into a flat plate to obtain a green molded body. This formed body is drilled to form the through holes 15 into which the support pins of the silicon wafer are inserted, and the bottomed holes 14a to 14i for embedding the thermocouple (diameter: 1.
1 mm, depth: 2 mm) was formed.

【0089】(3) 加工処理の終った生成形体を1800
℃、圧力:200kg/cm2 でホットプレスし、厚さ
が3mmの窒化アルミニウム板状体を得た。次に、この
板状体から直径210mmの円板体を切り出し、セラミ
ック製の板状体(ヒータ板)11とした。
(3) 1800 the green body that has been processed
Hot pressing was performed at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 200 kg / cm 2 to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. Next, a disk body having a diameter of 210 mm was cut out from this plate body to obtain a ceramic plate body (heater plate) 11.

【0090】(4) 上記(3) で得たヒータ板11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1に示したような同心円状のパターンとした。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PS
603Dを使用した。この導体ペーストは、銀−鉛ペー
ストであり、銀100重量部に対して、酸化鉛(5重量
%)、酸化亜鉛(55重量%)、シリカ(10重量
%)、酸化ホウ素(25重量%)およびアルミナ(5重
量%)からなる金属酸化物を7.5重量部含むものであ
った。また、銀粒子は、平均粒径が4.5μmで、リン
片状のものであった。
(4) Conductor paste was printed on the heater plate 11 obtained in (3) above by screen printing. The print pattern was a concentric pattern as shown in FIG. As a conductor paste, Solbest PS manufactured by Tokuriki Kagaku Kenkyusho is used for forming through holes in printed wiring boards.
603D was used. 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), boron oxide (25% by weight). And 7.5 parts by weight of a metal oxide composed of alumina (5% by weight). The silver particles had an average particle size of 4.5 μm and were flaky.

【0091】(5) 次に、導体ペーストを印刷したヒータ
板11を780℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の
銀、鉛を焼結させるとともにヒータ板11に焼き付け、
発熱体12を形成した。銀−鉛の発熱体12は、厚さが
5μm、幅2.4mm、面積抵抗率が7.7mΩ/□で
あった。
(5) Next, the heater plate 11 on which the conductor paste is printed is heated and baked at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductor paste and bake on the heater plate 11.
The heating element 12 was formed. The silver-lead heating element 12 had a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and an area resistivity of 7.7 mΩ / □.

【0092】(6) 硫酸ニッケル80g/l、次亜リン酸
ナトリウム24g/l、酢酸ナトリウム12g/l、ほ
う酸8g/l、塩化アンモニウム6g/lの濃度の水溶
液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記(5) で作製し
たヒータ板11を浸漬し、銀−鉛の発熱体12の表面に
厚さ1μmの金属被覆層(ニッケル層)を析出させた。
(6) In an electroless nickel plating bath consisting of an aqueous solution having a concentration of 80 g / l of nickel sulfate, 24 g / l of sodium hypophosphite, 12 g / l of sodium acetate, 8 g / l of boric acid and 6 g / l of ammonium chloride. The heater plate 11 prepared in (5) was dipped to deposit a metal coating layer (nickel layer) having a thickness of 1 μm on the surface of the silver-lead heating element 12.

【0093】(7) 電源との接続を確保するための端子を
取り付ける部分に、スクリーン印刷により、銀−鉛半田
ペースト(田中貴金属製)を印刷して半田層を形成し
た。ついで、半田層の上にコバール製の端子ピン13を
載置して、420℃で加熱タフローし、端子ピン13を
発熱体12の表面に取り付けた。
(7) A silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) was printed by screen printing on a portion to which a terminal for securing a connection with a power source was attached to form a solder layer. Next, the Kovar-made terminal pin 13 was placed on the solder layer, and heated at 420 ° C. for tafro to attach the terminal pin 13 to the surface of the heating element 12.

【0094】(8) 温度制御のための熱電対を81.7A
u−18.3Niの金ローで接続し、(1030℃で加
熱して融着)、セラミックヒータ10を得た。
(8) A thermocouple for temperature control is 81.7A.
u-18.3Ni gold brazing was used for connection (heating at 1030 ° C. for fusion) to obtain a ceramic heater 10.

【0095】(実施例2)炭化ケイ素製のセラミックヒ
ータの製造 平均粒径1.0μmの炭化ケイ素を使用し、焼結温度を
1900℃とし、さらに得られたヒータ板の表面を15
00℃で2時間焼成して表面に厚さ1μmのSiO2
を形成したほかは、実施例1と同様にし、炭化ケイ素製
のセラミックヒータを製造した。
Example 2 Production of Ceramic Heater Made of Silicon Carbide Silicon carbide having an average particle size of 1.0 μm was used, the sintering temperature was set to 1900 ° C., and the surface of the heater plate obtained was changed to 15 μm.
A ceramic heater made of silicon carbide was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a SiO 2 layer having a thickness of 1 μm was formed on the surface by firing at 00 ° C. for 2 hours.

【0096】(実施例3)発熱体を内部に有するセラミ
ックヒータの製造 (1) 窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製 平均粒径:
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量
部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノ
ールとからなるアルコール53重量部を混合したペース
トを用い、ドクターブレート法により成形を行って、厚
さ0.47mmのグリーンシートを得た。
Example 3 Production of Ceramic Heater Having Heating Element Inside (1) Aluminum Nitride Powder (Made by Tokuyama Corp. Average Particle Size:
1.1 μm) 100 parts by weight, 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 53 parts by weight of an alcohol consisting of 1-butanol and ethanol are used to form a paste by a doctor blading method. Thus, a green sheet having a thickness of 0.47 mm was obtained.

【0097】(2) 次に、このグリーンシートを80℃で
5時間乾燥させた後、パンチングにより直径1.8m
m、3.0mm、5.0mmのシリコンウエハ支持ピン
を挿入する貫通孔15となる部分、端子ピンと接続する
ためのスルーホールとなる部分を設けた。
(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours and punched to a diameter of 1.8 m.
m, 3.0 mm, 5.0 mm, through-holes 15 for inserting silicon wafer support pins, and through-holes for connecting with terminal pins were provided.

【0098】(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) A conductor was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, 3.0 parts by weight of an acrylic binder, 3.5 parts by weight of an α-terpineol solvent and 0.3 part by weight of a dispersant. Paste A was prepared.

【0099】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。この導電性ペー
ストAをグリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、導
体ペースト層を形成した。印刷パターンは、図1に示し
たような同心円パターンとした。また、端子ピンを接続
するためのスルーホール用の貫通孔に導体ペーストBを
充填した。上記処理の終わったグリーンシートに、さら
に、タングステンペーストを印刷しないグリーンシート
を上側(加熱面)に37枚、下側に13枚、130℃、
80kg/cm2 の圧力で積層した。
Tungsten particles 10 having an average particle diameter of 3 μm
A conductor paste B was prepared by mixing 0 part by weight, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent and 0.2 part by weight of a dispersant. This conductive paste A was printed on the green sheet by screen printing to form a conductive paste layer. The printing pattern was a concentric circle pattern as shown in FIG. Further, the through holes for through holes for connecting the terminal pins were filled with the conductor paste B. 37 green sheets on the upper side (heating surface), 13 sheets on the lower side, 130 ° C.
Lamination was performed at a pressure of 80 kg / cm 2 .

【0100】(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150kg
/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒化ア
ルミニウム板状体を得た。これを230mmの円板状に
切り出し、内部に厚さ6μm、幅10mmの発熱体を有
するセラミックヒータとした。
(4) Next, the obtained laminated body was placed in a nitrogen gas,
Degreasing at 600 ℃ for 5 hours, 1890 ℃, pressure 150kg
/ Cm 2 was hot-pressed for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate-shaped body having a thickness of 3 mm. This was cut into a 230 mm disk shape to obtain a ceramic heater having a heating element with a thickness of 6 μm and a width of 10 mm inside.

【0101】(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、SiC等
によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔(直
径:1.2mm、深さ:2.0mm)を設けた。
(5) Next, after polishing the plate-like body obtained in (4) with a diamond grindstone, a mask is placed and a bottomed hole for a thermocouple is formed on the surface by blasting with SiC or the like. (Diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 mm).

【0102】(6) さらに、スルーホール用の貫通孔の一
部をえぐり取って凹部とし、この凹部にNi−Auから
なる金ろうを用い、700℃で加熱リフローしてコバー
ル製の端子ピンを接続させた。なお、端子ピンの接続
は、タングステンの支持体が3点で支持する構造が望ま
しい。接続信頼性を確保することができるからである。 (8) 次に、温度制御のための複数の熱電対を有底孔に埋
め込み、セラミックヒータの製造を完了した。
(6) Furthermore, a part of the through hole for the through hole is cut out to form a recess, and a gold brazing material made of Ni-Au is used in the recess, and reflowing is performed at 700 ° C. by reflowing the terminal pin made of Kovar. I was connected. The connection of the terminal pins is preferably a structure in which a tungsten support body supports at three points. This is because connection reliability can be secured. (8) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes to complete the production of the ceramic heater.

【0103】(実施例4)セラミックヒータの温度制御 (1) 電源を有する制御部、記憶部および演算部を備えた
温調器(オムロン製、E5ZE)を用意し、実施例1で
製造したセラミックヒータ10(図1参照)に、端子ピ
ン13を介して制御部からの配線を接続し、シリコンウ
エハをこのセラミックヒータ10上に載置した。
(Example 4) Temperature Control of Ceramic Heater (1) A temperature controller (E5ZE made by OMRON) equipped with a control unit having a power supply, a storage unit and a calculation unit was prepared, and the ceramic produced in Example 1 was prepared. Wiring from the control unit was connected to the heater 10 (see FIG. 1) via the terminal pins 13, and the silicon wafer was placed on the ceramic heater 10.

【0104】(2) 次に、このセラミックヒータ10に電
圧を印加して、一旦200℃まで昇温しておき、さらに
200〜400℃まで昇温させ、図1に示す有底孔14
a〜14cに設置された熱電対により温度を測定した。
測定結果を図4に示した。また、発熱体12a、12
b、12cに投入した電力(電流値で表記する)のプロ
ファイルを図5に示した。なお、図4では、縦軸に温度
をとり、横軸に経過時間をとっており、図5では、縦軸
に電流をとり、横軸に経過時間をとっている。このセラ
ミックヒータ10上に載置したシリコンウエハは、加熱
の過程において、破損せず、均一に加熱された。
(2) Next, a voltage is applied to the ceramic heater 10 to once raise the temperature to 200 ° C., and further to 200 to 400 ° C., and the bottomed hole 14 shown in FIG.
The temperature was measured with the thermocouple installed in a-14c.
The measurement results are shown in FIG. In addition, the heating elements 12a, 12
The profile of the electric power (expressed by a current value) applied to b and 12c is shown in FIG. In FIG. 4, the vertical axis represents temperature and the horizontal axis represents elapsed time. In FIG. 5, the vertical axis represents current and the horizontal axis represents elapsed time. The silicon wafer placed on the ceramic heater 10 was uniformly heated without being damaged during the heating process.

【0105】[0105]

【発明の効果】以上説明したように第一および第二の本
発明のセラミックヒータによれば、正確な被加熱物の温
度の測定が可能となり、この温度の測定結果に基づいて
発熱体の発熱状態を調整することにより、シリコンウエ
ハ全体を均一に加熱することができる。
As described above, according to the ceramic heaters of the first and second aspects of the present invention, the temperature of the object to be heated can be accurately measured, and the heat generated by the heating element is generated based on the temperature measurement result. By adjusting the state, the entire silicon wafer can be heated uniformly.

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

【図1】第一の本発明のセラミックヒータの一例を模式
的に示す底面図である。
FIG. 1 is a bottom view schematically showing an example of a ceramic heater of the first present invention.

【図2】(a)は、第二の本発明のセラミックヒータの
一例を模式的に示すブロック図であり、(b)は、その
部分拡大断面図である。
FIG. 2A is a block diagram schematically showing an example of the ceramic heater according to the second aspect of the present invention, and FIG. 2B is a partially enlarged sectional view thereof.

【図3】(a)は、第二の本発明のセラミックヒータの
他の一例を模式的に示すブロック図である。
FIG. 3A is a block diagram schematically showing another example of the ceramic heater according to the second aspect of the present invention.

【図4】実施例4に係るセラミックヒータの温度プロフ
ァイルを示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a temperature profile of a ceramic heater according to Example 4.

【図5】実施例4に係るセラミックヒータの電力のプロ
ファイルを示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a power profile of a ceramic heater according to a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20、40 セラミックヒータ 11、21、41 ヒータ板 12、22、42 発熱体 13、23、43 端子ピン 14、24、44 有底孔 15、25、45 貫通孔 19 シリコンウエハ 21a、41a 加熱面 21b、41b 底面 26、46 支持ピン 27、47 熱電対 28 スルーホール 29、49 制御部 30、50 記憶部 31、51 演算部 10, 20, 40 Ceramic heater 11, 21, 41 heater plate 12, 22, 42 heating element 13, 23, 43 terminal pins 14, 24, 44 bottomed holes 15, 25, 45 through holes 19 Silicon wafer 21a, 41a Heating surface 21b, 41b bottom surface 26,46 Support pin 27, 47 thermocouple 28 through holes 29, 49 Control unit 30,50 Storage 31, 51 Operation unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 3/74 H01L 21/30 566 (72)発明者 平松 靖二 岐阜県揖斐郡揖斐川町北方1−1 イビデ ン株式会社内 Fターム(参考) 3K034 AA02 AA04 AA10 AA16 AA21 AA34 BB06 BC03 BC04 BC12 DA04 DA05 HA04 HA10 JA10 3K058 AA22 AA86 BA19 CA12 CA23 CA51 CA61 CA69 CA92 3K092 PP09 QA05 QB02 QB30 QB44 QB68 RF03 RF11 RF17 RF22 UA05 UA06 VV22 VV31 5F046 KA04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H05B 3/74 H01L 21/30 566 (72) Inventor Yasuji Hiramatsu 1-1 Ibide Kitakata, Ibikawa-cho, Ibi-gun, Gifu Prefecture In-house F-term (reference) 3K034 AA02 AA04 AA10 AA16 AA21 AA34 BB06 BC03 BC04 BC12 DA04 DA05 HA04 HA10 JA10 3K058 AA22 AA86 BA19 CA12 CA23 CA51 CA61 CA69 CA92 3K092 PP09 QA05 QB02 QB30 VB22 RF17 RF22 RF17 QV22 5F046 KA04

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミック板の表面または内部に発熱体
を形成してなるセラミックヒータにおいて、被加熱物を
加熱する加熱面の反対側から加熱面に向けて有底孔を設
けるとともに、該有底孔の底を発熱体よりも相対的に加
熱面に近く形成し、この有底孔に測温素子を設けたこと
を特徴とするセラミックヒータ。
1. A ceramic heater having a heating element formed on the surface or inside of a ceramic plate, wherein a bottomed hole is provided from the side opposite to the heating surface for heating an object to be heated toward the heating surface, and the bottomed hole is provided. A ceramic heater characterized in that the bottom of the hole is formed relatively closer to the heating surface than the heating element, and a temperature measuring element is provided in this bottomed hole.
【請求項2】 前記有底孔の底と加熱面との距離は、
0.1mm〜セラミック板の厚さの1/2である請求項
1に記載のセラミックヒータ。
2. The distance between the bottom of the bottomed hole and the heating surface is
The ceramic heater according to claim 1, which has a thickness of 0.1 mm to 1/2 of the thickness of the ceramic plate.
【請求項3】 前記セラミックヒータを構成するセラミ
ックは、窒化物セラミックまたは炭化物セラミックであ
る請求項1に記載のセラミックヒータ。
3. The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic constituting the ceramic heater is a nitride ceramic or a carbide ceramic.
【請求項4】 前記発熱体は、少なくとも2以上の回路
に分割されてなる請求項1に記載のセラミックヒータ。
4. The ceramic heater according to claim 1, wherein the heating element is divided into at least two circuits.
【請求項5】 前記発熱体は、断面が偏平形状である請
求項1に記載のセラミックヒータ。
5. The ceramic heater according to claim 1, wherein the heating element has a flat cross section.
【請求項6】 セラミック板の表面または内部に発熱体
が形成されるとともに、このセラミック板の温度を測定
する測温素子と、前記発熱体に電力を供給する制御部
と、前記測温素子により測定された温度データを記憶す
る記憶部と、前記温度データから前記発熱体に必要な電
力を演算する演算部とを備えてなるセラミックヒータに
おいて、前記セラミック板に、被加熱物を加熱する加熱
面の反対側から加熱面に向けて有底孔を設けるととも
に、該有底孔の底を発熱体よりも相対的に加熱面に近く
形成し、この有底孔に前記測温素子を設けたことを特徴
とするセラミックヒータ。
6. A heating element is formed on the surface or inside of the ceramic plate, and a temperature measuring element for measuring the temperature of the ceramic plate, a controller for supplying electric power to the heating element, and the temperature measuring element are used. A ceramic heater comprising: a storage unit that stores measured temperature data; and a calculation unit that calculates electric power required for the heating element from the temperature data, wherein a heating surface for heating an object to be heated is provided on the ceramic plate. A bottomed hole is provided from the opposite side to the heating surface, and the bottom of the bottomed hole is formed relatively closer to the heating surface than the heating element, and the temperature measuring element is provided in the bottomed hole. Ceramic heater characterized by.
【請求項7】 前記発熱体は、少なくとも2以上の回路
に分割されてなり、各回路には異なる電力が供給される
ように構成されている請求項6に記載のセラミックヒー
タ。
7. The ceramic heater according to claim 6, wherein the heating element is divided into at least two or more circuits, and different powers are supplied to the respective circuits.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102886957A (en) * 2011-07-20 2013-01-23 上海申科技术有限公司 Heating plate of electric heating laminator

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CN102886957A (en) * 2011-07-20 2013-01-23 上海申科技术有限公司 Heating plate of electric heating laminator

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