JP2003297531A - セラミック温調器およびセラミック温調ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間使用した場合でも、外部端子や電源か
らの配線が外れることがなく、回路と配線との接続を確
実に行なうことができ、耐久性に優れるセラミック温調
器、および、回路と配線との接続を確実に行なうことが
できるとともに、腐食性ガス等に晒されても劣化の発生
しにくいセラミック温調ユニットを提供すること。 【解決手段】 セラミック基板の表面または内部に温調
のための回路が形成され、前記回路の端部に外部端子が
接続されたセラミック温調器であって、前記外部端子に
は、ネジ溝が形成され、電源からの配線と前記外部端子
とが電気的に接続されるとともに、前記外部端子が前記
回路の端部に設けられたネジ穴にねじ込まれて固定さ
れ、これにより、前記外部端子を介して前記配線と前記
回路との接続が図られていることを特徴とするセラミッ
ク温調器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に、半導体製
造、検査装置、光分野等において使用されるセラミック
温調器（セラミックヒータ、ホットプレート）およびセ
ラミック温調ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造、検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金等の金属製基材を用いた
ヒータが使用されていた。

【０００３】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
セラミック基板の厚みは、１５ｍｍ程度と厚くしなけれ
ばならない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因す
る熱膨張により、反りや歪みが発生してしまい、金属板
上に載置した半導体ウエハが破損したり傾いたりしてし
まうからである。しかしながら、セラミック基板の厚み
を厚くすると、ヒータの重量が重くなり、また、嵩張っ
てしまうという問題があった。

【０００４】さらに、発熱体に印加する電圧や電流量を
変えることにより、加熱温度を制御するのであるが、金
属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対してセラミ
ック基板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにくいと
いう問題もあった。また、金属製であるため、腐食性ガ
スに対する耐蝕性も悪いという問題を抱えていた。

【０００５】これに対し、特開平１１−４０３３０号公
報等では、金属製のものに代えて、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セラミック基板の表面
に、金属粒子を焼結して形成した抵抗発熱体を有するセ
ラミックヒータが開示されている。このようなセラミッ
クヒータでは、抵抗発熱体の端部に半田を用いて外部端
子を接着し、外部端子に配線が接続されたソケット等を
差し込むことにより、電源との接続を行なっていた。

【０００６】このようなヒータでは、セラミック基板を
構成するセラミック自体の強度が高いため、加熱の際に
熱膨張しても、セラミック基板に反り、歪み等は発生し
にくく、また、セラミック基板を薄くすることができる
ため、印加電圧や電流量の変化に対する温度追従性も良
好であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成のセラミックヒータでは、加熱・冷却が長期間
にわたって繰り返された際、半田等の接合材の熱膨張・
収縮等に起因して接合材の機械的な強度の低下や、化学
的な劣化が発生し、外部端子が抵抗発熱体より外れて落
下する等の事故が発生しやすいという問題があった。

【０００８】また、上述したような外部端子が露出した
セラミックヒータを備えたホットプレートユニットで
は、ＣＦ_４等の腐食性ガスに晒されると、外部端子や半
田等の接合材が腐食されやすく、これに起因して、腐食
性ガス雰囲気下に使用した場合、やはり外部端子が外れ
て落下してしまうという等の問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
点に鑑みてなされたものであり、長期間使用した場合で
も、外部端子や電源からの配線が外れることがなく、回
路と配線との接続を確実に行なうことができ、耐久性に
優れるセラミック温調器（セラミックヒータ、ホットプ
レート）、および、回路と配線との接続を確実に行なう
ことができるとともに、腐食性ガス等に晒されても劣化
の発生しにくいセラミック温調ユニット（セラミックヒ
ータユニット、ホットプレートユニット）を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】すなわち、第一の本発明のセラミック温調
器は、セラミック基板の表面または内部に温調のための
回路が形成され、上記回路の端部に外部端子が接続され
たセラミック温調器であって、上記外部端子には、ネジ
溝が形成され、電源からの配線と上記外部端子とが電気
的に接続されるとともに、上記外部端子が上記回路の端
部に設けられたネジ穴にねじ込まれて固定され、これに
より、上記外部端子を介して上記配線と上記回路との接
続が図られていることを特徴とする。

【００１１】第一の本発明のセラミック温調器によれ
ば、電源からの配線と外部端子とが電気的に接続される
とともに、外部端子が回路端部に設けられたネジ穴にね
じ込まれて固定されているので、長期間にわたって配線
と回路との接続を確実に行なうことができる。また、外
部端子は、ネジ穴にねじ込まれることにより、物理的に
固定されているため、長期間使用した場合にも上記外部
端子が外れることはなく、耐久性および信頼性に優れた
セラミック温調器となる。

【００１２】また、第一の本発明のセラミック温調ユニ
ットは、上記第一の本発明のセラミック温調器と、配線
類を収納するための接合部材と、上記セラミック温調器
底面の回路および外部端子を含む領域に設置された保護
部材とからなり、上記保護部材の内部に電源からの配線
が収容されるとともに、上記保護部材を介して底面に上
記接合部材が接着され、上記接合部材の内部に電源から
の配線が収納されていることを特徴とする。

【００１３】第一の本発明のセラミック温調ユニットに
よれば、このセラミック温調ユニットを構成するセラミ
ック温調器は、上記した第一の本発明のセラミック温調
器よりなるので、長期間使用した場合でも、外部端子や
電源からの配線が外れることがなく、回路と配線との接
続を確実に行うことができる。また、セラミック温調器
の底面には、保護部材が設置され、その内部に配線が収
容されるとともに、接合部材の内部に配線が収納されて
おり、上記保護部材の内部や接合部材の内部は周囲から
隔離されているため、腐食性ガス等に晒された場合であ
っても配線が腐食することはなく、耐久性および信頼性
に優れたセラミック温調ユニットとなる。

【００１４】第二の本発明のセラミック温調器は、セラ
ミック基板の表面または内部に温調のための回路が形成
され、上記回路の端部に外部端子が接続されたセラミッ
ク温調器であって、上記外部端子には、ネジ溝が形成さ
れるとともに貫通孔が形成され、上記セラミック基板の
底部には、上記回路と電気的に接触するネジ穴が設けら
れ、電源からの配線が上記外部端子の貫通孔を挿通した
状態で、上記外部端子が上記ネジ穴にねじ込まれて固定
され、これにより、上記外部端子を介して上記配線と上
記回路との接続が図られていることを特徴とする。

【００１５】第二の本発明のセラミック温調器によれ
ば、電源からの配線が外部端子の貫通孔を挿通した状態
で、セラミック基板表面または内部の回路と電気的に接
触するネジ穴に外部端子がねじ込まれて固定されている
ので、長期間にわたって配線と回路との接続を確実に行
なうことができる。また、外部端子は、ネジ穴にねじ込
まれることにより、物理的に固定されているため、長期
間使用した場合にも上記外部端子が外れることはなく、
耐久性および信頼性に優れたセラミック温調器となる。

【００１６】第二の本発明のセラミック温調ユニット
は、上記第二の本発明のセラミック温調器と、配線類を
収納するための接合部材と、上記セラミック温調器底面
の回路および外部端子を含む領域に設置された保護部材
とからなり、上記保護部材の内部に電源からの配線が収
容されるとともに、上記保護部材を介して底面に接合部
材が接着され、上記接合部材の内部に電源からの配線が
収納されていることを特徴とする。

【００１７】第二の本発明のセラミック温調ユニットに
よれば、このセラミック温調ユニットを構成するセラミ
ック温調器は、上記した本発明のセラミック温調器より
なるので、長期間使用した場合でも、外部端子や電源か
らの配線が外れることがなく、回路と配線との接続を確
実に行なうことができる。また、セラミック温調器の底
面には、保護部材が設置され、その内部に配線が収容さ
れるとともに、接合部材の内部に配線が収納されてお
り、上記保護部材の内部や接合部材の内部は、周囲から
隔離されているため、腐食性ガス等に晒された場合であ
っても配線が腐食することはなく、耐久性および信頼性
に優れたセラミック温調ユニットとなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態について説明す
る。なお、本実施の形態では、一例として、セラミック
温調器はセラミックヒータ、セラミック温調ユニットは
ホットプレートユニットである場合を説明する。

【００１９】すなわち、実施の形態に係る第一の本発明
のセラミックヒータは、セラミック基板の表面または内
部に抵抗発熱体からなる回路が形成され、上記回路の端
部に外部端子が接続されたセラミックヒータであって、
上記外部端子には、ネジ溝が形成され、電源からの配線
と上記外部端子とが電気的に接続されるとともに、上記
外部端子が上記回路の端部に設けられたネジ穴にねじ込
まれて固定され、これにより、上記外部端子を介して上
記配線と上記回路との接続が図られていることを特徴と
する。

【００２０】また、実施の形態に係る第一の本発明のホ
ットプレートユニットは、上記第一の本発明のセラミッ
クヒータと、配線類を収納するための接合部材と、上記
セラミックヒータ底面の抵抗発熱体および外部端子を含
む領域に設置された保護部材とからなり、上記保護部材
の内部に電源からの配線が収容されるとともに、上記保
護部材を介して底面に上記接合部材が接着され、上記接
合部材の内部に電源からの配線が収納されていることを
特徴とする。

【００２１】第一の本発明のセラミックヒータおよび第
一の本発明のホットプレートユニットの実施の形態につ
いて、図面に基づいて説明する。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
り、図２は、図１に示すセラミックヒータの部分拡大断
面図である。また、図３は、上記セラミックヒータが支
持容器に設置された第一の本発明のホットプレートユニ
ットの一例を模式的に示した断面図である。

【００２２】まず、セラミックヒータについて説明す
る。図１に示すように、セラミック基板１１は、円板状
に形成されており、このセラミック基板１１の底面１１
ｂには、同心円形状からなる複数の抵抗発熱体１２が形
成されている。これら抵抗発熱体１２は、互いに近い二
重の同心円同士が一組の回路として、一本の線になるよ
うに形成され、これらの回路を組み合わせて、加熱面１
１ａでの温度が均一になるように設計されている。

【００２３】また、図示はしないが、抵抗発熱体１２に
は、酸化等を防止するために、必要により金属被覆層が
形成され、その回路の両端部分には、抵抗発熱体１２を
貫通するとともに、セラミック基板１１の一部を削り取
ることにより、ネジ穴１６が設けられており、ネジ溝１
３ａおよび貫通孔１３ｂを有する外部端子１３の貫通孔
１３ｂに配線１７が挿通された状態で、このネジ穴１６
に外部端子１３がねじ込まれ、円環状の拡径部を有する
下部は抵抗発熱体１２としっかり接触している。また、
配線１７も外部端子１３の上端面によりセラミック基板
１１に押しつけられて外部端子１３としっかり接触して
おり、図示しない他端は電源と接続され、これにより、
抵抗発熱体１２と電源との接続が図られている。

【００２４】また、セラミック基板１１の底面１１ｂに
は、測温素子を挿入するための有底孔１４が形成され、
この有底孔１４の内部に、熱電対等の測温素子１８が埋
設されるようになっている。また、中央に近い部分に
は、棒状のリフターピン８を挿通するための貫通孔１５
が３個設けられている（図３参照）。

【００２５】リフターピン８は、その上にシリコンウエ
ハ９を載置して上下させることができるようになってお
り、これにより、シリコンウエハ９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９を受け取った
りすることができるとともに、シリコンウエハ９をセラ
ミック基板１１の加熱面１１ａに載置して加熱したり、
シリコンウエハ９を加熱面１１ａから５０〜２０００μ
ｍ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。

【００２６】また、セラミック基板１１に貫通孔や凹部
を設け、この貫通孔または凹部に先端が尖塔状または半
球状の支持ピンを挿入した後、支持ピンをセラミック基
板１１よりわずかに突出させた状態で固定し、この支持
ピンでシリコンウエハ９を支持することにより、加熱面
１１ａから５０〜２０００μｍ離間させた状態で加熱し
てもよい。

【００２７】このセラミックヒータ１０では、上記のよ
うに電源からの配線１７が外部端子１３の貫通孔１３ｂ
を挿通した状態で、外部端子１３が回路の端部に設けら
れたネジ穴１６にねじ込まれて固定され、これにより、
外部端子１３を介して配線１７と抵抗発熱体１２との接
続が図られている。従って、長期間にわたって配線１７
と抵抗発熱体１２との接続を確実に行なうことができ、
また、外部端子１３は、ネジ穴１６にねじ込まれること
により、物理的に固定されているため、長期間使用した
場合にも外部端子１３が外れることはなく、耐久性およ
び信頼性に優れたセラミックヒータとなる。

【００２８】次に、このようなセラミックヒータが支持
容器に設置された第一の本発明のホットプレートユニッ
トについて説明する。なお、第一の本発明のホットプレ
ートユニットにおいては、必ずしも、支持容器が設置さ
れていなくてもよい。

【００２９】このホットプレートユニット１００では、
図１、２に示した構成のセラミックヒータ１０が支持容
器２０に断熱リング２４を介して嵌め込まれており、セ
ラミック基板１１の貫通孔１５が形成された部分の下に
は、貫通孔１５に連通するガイド管２８が設けられ、こ
の貫通孔１５にリフターピン８が挿通され、シリコンウ
エハ９をセラミック基板１１の表面から離間させた状態
で支持することができるようになっている。

【００３０】セラミックヒータ１０を構成するセラミッ
ク基板１１の底部には、抵抗発熱体１２が形成されると
ともに、有底孔１４が形成され、この有底孔１４には、
リード線１８ａが接続された測温素子１８が埋め込まれ
ており、リード線１８ａの周囲には、保護管１４０が設
けられている。

【００３１】また、上述したように、抵抗発熱体１２か
らなる回路の端部に設けられたネジ穴１６には、外部端
子１３がねじ込まれ、配線１７が導出されているが、こ
の抵抗発熱体１２および外部端子１３を含む領域に保護
部材１９が設置されている。この保護部材１９には、抵
抗発熱体１２や外部端子１３を収容するための凹部１９
ａが形成されるとともに、貫通孔１９ｂが形成され、こ
の貫通孔１９ｂに配線１７が挿通されている。また、保
護部材１９は、無機系または有機系の接着剤または半田
等によりセラミック基板１１の底面に接着されるか、ま
たは、底面に密着して形成されており、その内部は、外
部雰囲気から隔離されている。

【００３２】なお、抵抗発熱体１２、外部端子１３を収
容するために設けられた凹部１９ａは、余裕を持って収
納することができるように、図３に示すように、抵抗発
熱体１２や外部端子１３より大きいものであってもよ
く、抵抗発熱体１２や外部端子１３をぴったりと納める
ことができるように、抵抗発熱体１２や外部端子１３の
大きさと略同じ大きさであってもよい。

【００３３】配線１７を挿通するための貫通孔は、配線
１７を後述する接合部材２９の内部に収納するために、
図３に示すように、配線１７がセラミック基板１１の中
心部付近に集中するように中心部分に向け、屈曲して形
成されていてもよい。また、外部端子１３がセラミック
基板１１の中央部付近に取り付けられている場合には、
セラミック基板１１の主面と垂直な方向に直線的に形成
されていてもよい。

【００３４】保護部材１９の材料は、特に限定されず、
例えば、樹脂、金属、セラミック等が挙げられるが、こ
れらのなかでも、フッ化物ガス等の腐食性ガスに対する
耐久性を有するものが好ましい。また、保護部材１９
は、底面１１ｂに液状の樹脂を塗布した後、硬化させる
ことにより形成してもよい。

【００３５】図３では、ガイド管２８や保護管１４０が
設けられた部分を除く底面１１ｂのほぼ全体に、保護部
材１９が設置されている。これは、セラミック基板１１
の外周部分の近傍に外部端子１３を配設する必要がある
場合には、外部端子１３や配線１７を腐食性ガス等から
確実に保護するため、底面１１ｂのほぼ全体に、保護部
材１９を設置する必要があるからである。なお、中央部
付近のみに外部端子１３が存在する場合には、底面３１
ｂの中央部付近に保護部材１９が設置されていてもよ
い。

【００３６】保護部材１９には、円筒形状の接合部材２
９が接合されており、保護部材１９から引き出された配
線１７は、接合部材２９の内部に収納され、ホットプレ
ートユニット１００の外に導出されている。また、接合
部材２９は、保護部材１９に密着するように接着剤や半
田等を介して配設されているため、接合部材２９の内側
と外側とは完全に隔離されている。

【００３７】さらに、接合部材２９の内部に不活性ガス
等をゆっくり流し込んで、反応性ガスやハロゲンガス等
が接合部材２９の内部に流れ込まないようにすることに
より、一層確実に配線１７等の腐食を防止することがで
きる。

【００３８】接合部材２９は、セラミック基板１１をし
っかりと支持する働きも有しているので、セラミック基
板１１が高温に加熱された際にも、自重により反るのを
防止することができ、その結果、シリコンウエハ９等の
被処理物の破損を防止するとともに、該被処理物を均一
な温度になるように加熱することもできる。

【００３９】さらに、ホットプレートユニット１００で
は、セラミックヒータ１０が、断面視Ｌ字形状の断熱リ
ング２４を介して略円筒形状の支持容器２０に嵌め込ま
れ、固定されている。この支持容器２０は、略円筒形状
の外枠部２１と、外枠部２１内側下部の底板受け部２１
ｃに固定された円板状の底板２２と、外枠部２１内側中
段部の中底板受け部２１ｂに固定された中底板２３とか
ら構成されている。また、外枠部２１内側上部には、断
熱リング２４を支持するための円環形状の断熱リング受
け部２１ａが設けられている。セラミックヒータ１０
は、断熱リング２４を挿通するとともに、断熱リング受
け部２１ａにねじ込まれたボルト２５を介し、固定金具
２６で固定されている。すなわち、ボルト２５には、固
定金具２６が取り付けられ、セラミックヒータ１０は固
定金具２６で押しつけられることにより固定されてい
る。

【００４０】底板２２には、冷媒導入管２７が取り付け
てられており、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おり、また、導
入した強制冷却用の冷媒等を排出するための貫通孔２２
ａも形成されている。従って、ホットプレートユニット
１００に通電して、加熱し、シリコンウエハ９を所定温
度まで昇温させた後、冷媒導入管２７から冷媒を吹き込
むことにより、セラミック基板１１を冷却することがで
きる。

【００４１】中底板２３には、底板２２に固定されてい
る冷媒導入管２７、リフターピン８を保護するガイド管
２８等の邪魔にならないように貫通孔が形成されてい
る。

【００４２】第一の本発明のホットプレートユニット１
００は、本発明のセラミックヒータ１０を有するため、
長期間使用した場合でも、外部端子１３や電源からの配
線が外れることがなく、抵抗発熱体１２と配線１７との
接続を確実に行うことができる。

【００４３】また、セラミックヒータ１０の底面には、
保護部材１９が設置され、その内部に配線１７が収容さ
れるとともに、接合部材２９の内部に配線１７が収納さ
れているため、腐食性ガス等に晒された場合であっても
外部端子１３や配線１７が腐食することはなく、耐久性
および信頼性に優れる。

【００４４】次に、第一の本発明のセラミックヒータの
材質や形状等について、さらに詳しく説明する。

【００４５】第一の本発明のセラミックヒータにおい
て、上記外部端子の形状は、ネジ溝を有するものであれ
ば、特に限定されないが、図３に示すような断面視Ｔ字
形状で軸部分に貫通孔を有する形状であることが望まし
い。上記外部端子をセラミック基板に固定できるととも
に、外部端子と抵抗発熱体との接続を確実に行うことが
できるからである。

【００４６】さらに、上記外部端子の材質についても、
良電性の材質であれば特に限定されず、例えば、ニッケ
ル、コバール等の金属が挙げられる。

【００４７】第一の本発明のセラミックヒータにおけ
る、セラミック基板の直径は、２００ｍｍ以上が望まし
い。大きな直径を持つセラミックヒータほど、加熱時に
半導体ウエハの温度が不均一化しやすいため、本発明の
構成が有効に機能するからである。また、このような大
きな直径を持つ基板は、大口径の半導体ウエハを載置す
ることができるからである。セラミック基板の直径は、
特に１２インチ（３００ｍｍ）以上であることが望まし
い。次世代の半導体ウエハの主流となるからである。

【００４８】また、第一の本発明のセラミックヒータの
セラミック基板の厚さは、２５ｍｍ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５ｍ
ｍ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。

【００４９】第一の本発明のセラミックヒータ１０にお
いて、セラミック基板１１には、被加熱物を載置する加
熱面１１ａの反対側から加熱面１１ａに向けて有底孔１
４を設けるとともに、有底孔１４の底を抵抗発熱体１２
よりも相対的に加熱面１１ａに近く形成し、この有底孔
１４に熱電対等の測温素子（図示せず）を設けることが
望ましい。

【００５０】また、有底孔１４の底と加熱面１１ａとの
距離は、０．１ｍｍ〜セラミック基板の厚さの１／２で
あることが望ましい。これにより、測温場所が抵抗発熱
体１２よりも加熱面１１ａに近くなり、より正確な半導
体ウエハの温度の測定が可能となるからである。

【００５１】有底孔１４の底と加熱面１１ａとの距離が
０．１ｍｍ未満では、放熱してしまい、加熱面１１ａに
温度分布が形成され、厚さの１／２を超えると、抵抗発
熱体の温度の影響を受けやすくなり、温度制御できなく
なり、やはり加熱面１１ａに温度分布が形成されてしま
うからである。

【００５２】有底孔１４の直径は、０．３ｍｍ〜５ｍｍ
であることが望ましい。これは、大きすぎると放熱性が
大きくなり、また小さすぎると加工性が低下して加熱面
１１ａとの距離を均等にすることができなくなるからで
ある。

【００５３】有底孔１４は、図１に示したように、セラ
ミック基板１１の中心に対して対称で、かつ、十字を形
成するように複数配列することが望ましい。これは、加
熱面全体の温度を測定することができるからである。

【００５４】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。

【００５５】上記熱電対の接合部の大きさは、素線の径
と同じが、または、それよりも大きく、０．５ｍｍ以下
であることが望ましい。これは、接合部が大きい場合
は、熱容量が大きくなって応答性が低下してしまうから
である。なお、素線の径より小さくすることは困難であ
る。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】第一の本発明のセラミックヒータを形成す
るセラミックは、窒化物セラミック、炭化物セラミック
または酸化物セラミックであることが望ましい。窒化物
セラミック、炭化物セラミックおよび酸化物セラミック
は、熱膨張係数が金属よりも小さく、機械的な強度が金
属に比べて格段に高いため、セラミック基板の厚さを薄
くしても、加熱により反ったり、歪んだりしない。その
ため、セラミック基板を薄くて軽いものとすることがで
きる。さらに、セラミック基板の熱伝導率が高く、セラ
ミック基板自体が薄いため、セラミック基板の表面温度
が、抵抗発熱体の温度変化に迅速に追従する。即ち、電
圧、電流値を変えて抵抗発熱体の温度を変化させること
により、セラミック基板の表面温度を制御することがで
きるのである。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】さらに、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。

【００６２】これらのなかでは、窒化アルミニウムが最
も好ましい。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋと最も高く、
温度追従性に優れるからである。

【００６３】なお、第一の本発明のセラミックヒータに
おいて、セラミック基板として窒化物セラミック、炭化
物セラミックまたは酸化物セラミック等を使用する際、
必要により、絶縁層を形成してもよい。窒化物セラミッ
クは酸素固溶等により、高温で体積抵抗値が低下しやす
く、また炭化物セラミックは特に高純度化しない限り導
電性を有しており、絶縁層を形成することにより、高温
時あるいは不純物を含有していても回路間の短絡を防止
して温度制御性を確保できるからである。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】また、第一の本発明のセラミック基板は、
カーボンを含有し、その含有量は、２００〜５０００ｐ
ｐｍであることが望ましい。電極を隠蔽することがで
き、また黒体輻射を利用しやすくなるからである。

【００６７】なお、上記セラミック基板は、明度がＪＩ
Ｓ Ｚ ８７２１の規定に基づく値でＮ６以下のもので
あることが望ましい。この程度の明度を有するものが輻
射熱量、隠蔽性に優れるからである。ここで、明度のＮ
は、理想的な黒の明度を０とし、理想的な白の明度を１
０とし、これらの黒の明度と白の明度との間で、その色
の明るさの知覚が等歩度となるように各色を１０分割
し、Ｎ０〜Ｎ１０の記号で表示したものである。そし
て、実際の測定は、Ｎ０〜Ｎ１０に対応する色票と比較
して行う。この場合の小数点１位は０または５とする。

【００６８】また、セラミック基板の表面に抵抗発熱体
を設ける場合は、加熱面は抵抗発熱体形成面の反対側で
あることが望ましい。セラミック基板が熱拡散の役割を
果たすため、加熱面の温度均一性を向上させることがで
きるからである。

【００６９】第一の本発明のセラミックヒータにおいて
は、金属粒子を含む導体ペーストをセラミック基板の表
面に塗布して所定パターンの導体ペースト層を形成した
後、これを焼き付け、セラミック基板の表面で金属粒子
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。

【００７０】セラミック基板の表面に抵抗発熱体を形成
する場合、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。さらに、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。抵抗値は、薄く、また、細くなる程
大きくなる。

【００７１】抵抗発熱体の形成位置をこのように設定す
ることにより、抵抗発熱体から発生した熱が伝搬してい
くうちに、セラミック基板全体に拡散し、被加熱物（半
導体ウエハ）を加熱する面の温度分布が均一化され、そ
の結果、被加熱物の各部分における温度が均一化され
る。

【００７２】また、第一の本発明のセラミックヒータに
おける抵抗発熱体のパターンとしては、図１に示したパ
ターンに限らず、例えば、渦巻き状のパターン、偏心円
状のパターン、屈曲線の繰り返しパターン等も用いるこ
とができる。また、これらは併用してもよい。また、最
外周に形成された抵抗発熱体パターンを、円周方向に分
割されたパターンとすることで、温度が低下しやすいセ
ラミックヒータの最外周で細かい温度制御を行うことが
可能となり、セラミックヒータの温度のばらつきを抑え
ることが可能である。さらに、円周方向に分割された抵
抗発熱体のパターンは、セラミック基板の最外周に限ら
ず、その内部にも形成してもよい。

【００７３】抵抗発熱体は、断面が矩形であっても楕円
であってもよいが、偏平であることが望ましい。偏平の
方が加熱面に向かって放熱しやすいため、加熱面の温度
分布ができにくいからである。断面のアスペクト比（抵
抗発熱体の幅／抵抗発熱体の厚さ）は、１０〜５０００
であることが望ましい。この範囲に調整することによ
り、抵抗発熱体の抵抗値を大きくすることができるとと
もに、加熱面の温度の均一性を確保することができるか
らである。

【００７４】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。第一の本
発明のセラミックヒータにおいては、アスペクト比を１
０〜２００とすることが望ましい。

【００７５】また、抵抗発熱体を形成する際に用いる、
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。

【００７６】上記金属粒子としては、例えば、貴金属
（金、銀、白金、パラジウム）、鉛、タングステン、モ
リブデン、ニッケルなどが好ましく、中でも、貴金属
（金、銀、白金、パラジウム）がより好ましい。また、
これらは、単独で用いてもよいが、２種以上を併用する
ことが望ましい。これらの金属は、比較的酸化しにく
く、発熱するに充分な抵抗値を有するからである。上記
導電性セラミックとしては、例えば、タングステン、モ
リブデンの炭化物などが挙げられる。これらは、単独で
用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【００７７】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。

【００７８】上記金属粒子の形状は、球状であっても、
リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場
合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよ
い。上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン
片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属酸化物を
保持しやすくなり、抵抗発熱体と窒化物セラミック等と
の密着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくすることが
できるため有利である。

【００７９】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。

【００８０】導体ペーストには、上記したように、金属
粒子に金属酸化物を添加し、抵抗発熱体を金属粒子およ
び金属酸化物を焼結させたものとすることが望ましい。
このように、金属酸化物を金属粒子とともに焼結させる
ことにより、セラミック基板である窒化物セラミックま
たは炭化物セラミックと金属粒子とを密着させることが
できる。

【００８１】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。

【００８２】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 _２Ｏ_３）、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。

【００８３】これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値を
大きくすることなく、金属粒子と窒化物セラミックまた
は炭化物セラミックとの密着性を改善することができる
からである。

【００８４】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素（Ｂ_２Ｏ_３）、アルミナ、イットリア、チタニアの割
合は、金属酸化物の全量を１００重量部とした場合、重
量比で、酸化鉛が１〜１０、シリカが１〜３０、酸化ホ
ウ素が５〜５０、酸化亜鉛が２０〜７０、アルミナが１
〜１０、イットリアが１〜５０、チタニアが１〜５０で
あって、その合計が１００重量部を超えない範囲で調整
されていることが望ましい。これらの範囲で、これらの
酸化物の量を調整することにより、特に窒化物セラミッ
クとの密着性を改善することができる。上記金属酸化物
の金属粒子に対する添加量は、０．１重量％以上１０重
量％未満が好ましい。

【００８５】また、抵抗発熱体として金属箔や金属線を
使用することもできる。上記金属箔としては、ニッケル
箔、ステンレス箔をエッチング等でパターン形成して抵
抗発熱体としたものが望ましい。パターン化した金属箔
は、樹脂フィルム等ではり合わせてもよい。金属線とし
ては、例えば、タングステン線、モリブデン線等が挙げ
られる。

【００８６】また、抵抗発熱体を形成した際の面積抵抗
率は、０．１ｍΩ〜１０Ω／□が好ましい。面積抵抗率
が０．１ｍΩ／□未満の場合、発熱量を確保するため
に、抵抗発熱体パターンの幅を０．１〜１ｍｍ程度と非
常に細くしなければならず、このため、パターンのわず
かな欠け等で断線したり、抵抗値が変動し、また、面積
抵抗率が１０Ω／□を超えると、抵抗発熱体パターンの
幅を大きくしなければ、発熱量を確保できず、その結
果、パターン設計の自由度が低下し、加熱面の温度を均
一にすることが困難となるからである。

【００８７】セラミック基板の表面に抵抗発熱体を形成
する場合は、抵抗発熱体の表面部分に、金属被覆層が設
置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。

【００８８】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。

【００８９】次に、第一の本発明を構成するホットプレ
ートユニットの材質や形状等について説明することとす
る。

【００９０】第一の本発明のホットプレートユニットを
構成する保護部材は、セラミック、金属、耐熱性樹脂等
からなることが望ましい。上記セラミックとしては、例
えば、上記セラミック基板と同様に、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、上記耐熱性樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性
樹脂を使用することができる。上記熱硬化性樹脂として
は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレ
イミドートリアジン樹脂、フェノール樹脂から選ばれる
少なくとも１種を使用することができる。また、熱可塑
性樹脂としては、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフ
ォン、ポリエーテーエーテルケトン、ポリスルフィド、
フッ素樹脂から選ばれる少なくとも１種を利用すること
ができる。これらのなかで、フッ化物ガス等の腐食性ガ
スに対して耐久性を有する耐食性のものが好ましい。

【００９１】また、上記保護部材は、抵抗発熱体、外部
端子、配線等を保護できる形状であれば特に限定されな
いが、上記セラミック基板と同様に、平面視が円形であ
ることが好ましい。セラミック基板と同様の形状とする
ことにより、セラミック基板の加熱面に温度のばらつき
が発生するおそれ少なくすることができるからである。
さらに、上記保護部材の厚さは、０．５〜１０ｍｍが望
ましい。０．５ｍｍ未満では、保護部材が薄すぎるた
め、抵抗発熱体、外部端子、配線等を充分に保護するこ
とができず、１０ｍｍを超えると、熱容量が大きくな
り、昇温速度が低下するおそれがあるからである。

【００９２】また、第一の本発明のホットプレートユニ
ットを構成する接合部材は、セラミック、耐熱性樹脂等
からなることが望ましい。上記セラミックおよび上記耐
熱性樹脂としては、例えば、上記したセラミック基板と
同様のものを用いることができる。

【００９３】上記接合部材の形状は、柱状、特に円筒が
望ましく、その内径は、２０ｍｍ以上であることが望ま
しい。２０ｍｍ未満であると、セラミック基板をしっか
りと固定とすることが困難となり、セラミック基板が高
温に加熱された際、セラミック基板が自重によって反っ
てしまうおそれがあるからである。

【００９４】また、上記接合部材の厚さは、１〜１０ｍ
ｍであることが望ましい。１ｍｍ未満では、接合部材の
厚さが薄すぎるため、機械的強度が乏しくなり、昇温と
降温を繰り返すことによって、上記接合部材が破損して
しまうおそれがあり、１０ｍｍを超えると、厚すぎるた
め、熱容量が大きくなり、昇温速度が低下するおそれが
あるからである。

【００９５】上記支持容器は、外枠部と底板とが、一体
化されていてもよく、底板が外枠部に連結固定されてい
てもよいが、外枠部と底板とが、一体的に形成されてい
ることが望ましい。支持容器全体の強度を確保すること
ができるからである。また、上記支持容器には、中底板
が設置されていてもよい。

【００９６】上記外枠部は、円筒形状であることが望ま
しく、上記底板は、円板形状であることが望ましい。ま
た、上記外枠部および上記底板の厚みは、０．１〜５ｍ
ｍであることが望ましい。０．１ｍｍ未満では、強度に
乏しく、５ｍｍを超えると熱容量が大きくなるからであ
る。

【００９７】上記外枠部および上記底板は、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
を確保できるように、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、上記外
枠部と上記底板とが、一体化されていない場合、上記底
板には、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。

【００９８】また、上記底板には、冷媒導入管が取り付
けてあることが望ましい。支持容器の内部に効率よく、
セラミックヒータを冷却するための強制冷却用の冷媒等
を導入することができるからである。さらに、上記底板
には、導入した強制冷却用の冷媒等を排出するための貫
通孔が形成されていることが望ましい。

【００９９】上記中底板は、配線等の固定や遮熱等を目
的として設けられるものであるが、本発明のホットプレ
ートユニットにおいて、支持容器に中底板は設けられて
いてもよく、設けられていなくてもよい。また、上記中
底板には、底板に固定されている冷媒導入管、貫通孔等
が形成されていることが望ましい。また、上記断熱リン
グの材質としては、樹脂製が好ましく、例えば、フッ素
樹脂等が挙げられる。

【０１００】このように、セラミックヒータ１０の底面
１１ｂには保護部材１９が設置され、その内部に外部端
子１３や配線１７が収容されるとともに、接合部材２９
の内部に配線１７が収納され、外部端子１３等が外部か
ら隔離されているため、腐食性ガス等に晒された場合で
あっても外部端子１３や配線１７が腐食することはな
く、耐久性および信頼性に優れたホットプレートユニッ
ト１００となる。

【０１０１】次に、実施の形態に係る第二の本発明のセ
ラミックヒータおよび第二の本発明のホットプレートユ
ニットの実施の形態について、図面に基づいて説明す
る。実施の形態に係る第二の本発明のセラミックヒータ
は、セラミック基板の表面または内部に抵抗発熱体から
なる回路が形成され、上記回路の端部に外部端子が接続
されたセラミックヒータであって、上記外部端子には、
ネジ溝が形成されるとともに貫通孔が形成され、上記セ
ラミック基板の底部には、上記回路と電気的に接触する
ネジ穴が設けられ、電源からの配線が上記外部端子の貫
通孔を挿通した状態で、上記外部端子が上記ネジ穴にね
じ込まれて固定され、これにより、上記外部端子を介し
て上記配線と上記回路との接続が図られていることを特
徴とする。

【０１０２】実施の形態に係る第二の本発明のホットプ
レートユニットは、上記第二の本発明のセラミックヒー
タと、配線類を収納するための接合部材と、上記セラミ
ックヒータ底面の抵抗発熱体および外部端子を含む領域
に設置された保護部材とからなり、上記保護部材の内部
に電源からの配線が収容されるとともに、上記保護部材
を介して底面に接合部材が接着され、上記接合部材の内
部に電源からの配線が収納されていることを特徴とす
る。

【０１０３】図４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底面図であり、図５（ａ）は、図
４に示すセラミックヒータの部分拡大断面図である。ま
た、図５（ｂ）は、本発明のセラミックヒータの別の一
例を模式的に示す部分拡大断面図である。

【０１０４】図４に示すように、円板状のセラミック基
板３１の内部には、複数の回路からなる抵抗発熱体３２
が埋設されており、抵抗発熱体３２は、セラミック基板
３１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３２ａ〜３２ｈ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３２ｉ〜３２ｌ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３２ｍ
〜３２ｐが形成されている。

【０１０５】また、セラミック基板３１の内部に形成さ
れた抵抗発熱体３２の端部の直下には、スルーホール４
０が配設されるとともに、スルーホール４０には、その
底部にネジ穴３６が形成されており、ネジ溝３３ａおよ
び貫通孔３３ｂを有する外部端子３３の貫通孔３３ｂに
配線１７が挿通された状態で、このネジ穴３６に外部端
子３３がねじ込まれている。この配線１７は電源と接続
されているため、これにより、スルーホール４０を介し
て、抵抗発熱体３２と電源との接続が図られるようにな
っている。

【０１０６】また、セラミック基板３１の底面３１ｂに
は、測温素子を挿入するための有底孔３４が形成されて
おり、この有底孔３４の内部に、熱電対等の測温素子
（図示せず）が埋設されるようになっている。また、中
央に近い部分には、棒状のリフターピンを挿通するため
の貫通孔３５が設けられている。

【０１０７】このセラミックヒータ３０では、上記のよ
うに電源からの配線１７が外部端子３３の貫通孔３３ｂ
を挿通した状態で、外部端子３３が回路の端部の直下に
設けられたスルーホール４０のネジ穴３６にねじ込まれ
て固定され、これにより、外部端子３３およびスルーホ
ール４０を介して配線１７と抵抗発熱体３２との接続が
図られている。従って、長期間にわたって配線１７と抵
抗発熱体３２との接続を確実に行なうことができ、ま
た、外部端子３３は、ネジ穴３６にねじ込まれることに
より、物理的に固定されているため、長期間使用した場
合にも外部端子３３が外れることはなく、耐久性および
信頼性に優れたセラミックヒータとなる。

【０１０８】図５（ｂ）は、本発明のセラミックヒータ
の別の一例を模式的に示す部分拡大断面図である。この
セラミックヒータでは、セラミック基板４１の底面に、
セラミック基板４１の内部に形成された抵抗発熱体４２
を貫通するネジ穴４６が形成されている。また、外部端
子４３には、ネジ溝４３ａおよび貫通孔４３ｂが設けら
れており、貫通孔４３ｂに配線４７が挿通された状態
で、ネジ穴４６に外部端子４３がねじ込まれている。配
線４７は電源と接続されているため、これにより、抵抗
発熱体４２と電源との接続が図られるようになってい
る。従って、長期間にわたって配線４７と抵抗発熱体４
２との接続を確実に行なうことができ、また、外部端子
４３は、ネジ穴４６にねじ込まれることにより、物理的
に固定されているため、長期間使用した場合にも外部端
子４３が外れることはなく、耐久性および信頼性に優れ
たセラミックヒータとなる。

【０１０９】図６は、セラミックヒータが支持容器に設
置された第二の本発明のホットプレートユニットを模式
的に示した断面図である。なお、第二の本発明のホット
プレートユニットにおいては、必ずしも、支持容器が設
置されていなくてもよい。このホットプレートユニット
２００では、図４、５（ａ）に示した構成のセラミック
ヒータ３０が支持容器２０に断熱リング２４を介して嵌
め込まれている。

【０１１０】また、上述したように、抵抗発熱体３２か
らなる回路の端部に設けられたスルーホール４０のネジ
穴３６には、外部端子３３がねじ込まれ、配線１７が導
出されているが、この抵抗発熱体３２および外部端子３
３を含む領域には、保護部材３９が設置され、保護部材
３９の内部には、配線１７が収容されている。保護部材
３９には、外部端子３３を収納するため凹部３９ａが形
成されており、さらに、配線１７を挿通させるための貫
通孔３９ｂが形成されている。また、保護部材３９は、
無機系または有機系の接着剤または半田等によりセラミ
ック基板３１の底面に接着されているか、または、表面
に密着して形成されており、その内部は、外部の雰囲気
から隔離されている。

【０１１１】なお、外部端子３３を収容するために設け
られた凹部３９ａは、余裕を持って収納することができ
るように、図６に示すように、外部端子３３より大きい
ものであってもよく、外部端子３３をぴったりと納める
ことができるように、外部端子３３の大きさと略同じ大
きさであってもよい。

【０１１２】配線１７を挿通するための貫通孔３９ｂ
は、配線１７を接合部材２９の内部に収納するために、
図６に示すように、配線１７がセラミック基板３１の中
心部付近に集中するように、中心部に向けて屈曲して形
成されていてもよい。また、外部端子３３がセラミック
基板３１の中央部付近に取り付けられている場合には、
セラミック基板３１の主面と垂直な方向に直線的に形成
されていてもよい。

【０１１３】図６では、底面３１ｂの中央部付近に保護
部材３９が設置されているが、ガイド管２８や保護管１
４０が設けられた部分を除く底面３１ｂのほぼ全体に、
保護部材３９が設置されていてもよい。セラミック基板
３１の外周部分の近傍に外部端子３３を配設する必要が
ある場合には、外部端子３３や配線１７を保護するた
め、底面３１ｂのほぼ全体に、保護部材３９を設置する
必要があるからである。

【０１１４】保護部材３９には、円筒形状の接合部材２
９が接合されており、保護部材３９の内部にその一部が
収容された配線１７が、接合部材２９の内部に収納され
ている。また、接合部材２９は、支持容器の底板２２に
密着するように配設されているため、接合部材２９の内
側と外側とは完全に隔離されている。

【０１１５】このように、セラミックヒータ３０の底面
３１ｂには保護部材３９が設置され、その内部に外部端
子３３や配線１７が収容されるとともに、接合部材２９
の内部に配線１７が収納され、外部端子３３等が外部か
ら隔離されているため、腐食性ガス等に晒された場合で
あっても外部端子３３や配線１７が腐食することはな
く、耐久性および信頼性に優れたホットプレートユニッ
ト２００となる。

【０１１６】なお、ホットプレートユニット２００のそ
の他の部分については、ホットプレートユニット１００
と同様の構成であるため、その説明を省略する。

【０１１７】次に、第二の本発明を構成するセラミック
ヒータの材質や形状等について、さらに詳しく説明す
る。

【０１１８】第二の本発明のセラミックヒータにおい
て、上記外部端子の形状は、貫通孔を有するとともに、
ネジ溝を有するものであれば、特に限定されないが、図
５に示すような断面視Ｔ字型で軸部分に貫通孔を有する
形状であることが望ましい。上記外部端子をセラミック
基板に固定できるとともに、外部端子とスルーホールと
の接触面積を大きくすることにより、これらを確実に接
続することが可能となるからである。また、スルーホー
ルは必ずしも形成されていなくてもよく、上記外部端子
が、内部の回路を貫通するか、または、内部の回路に接
触していればよい。すなわち、上記回路と電源とが電気
的に接続していればよい。

【０１１９】さらに、上記外部端子の材質についても、
良電性の材質であれば特に限定されず、例えば、ニッケ
ル、コバール等の金属が挙げられる。

【０１２０】また、セラミック基板の内部に抵抗発熱体
を形成する場合、抵抗発熱体は、加熱面の反対側の面か
ら厚さ方向に６０％以下の位置に形成されていることが
望ましい。６０％を超えると、加熱面に近すぎるため、
上記セラミック基板内を伝搬する熱が充分に拡散され
ず、加熱面に温度ばらつきが発生してしまうからであ
る。

【０１２１】また、セラミック基板の内部に抵抗発熱体
を形成する場合、抵抗発熱体形成層を複数層設けてもよ
い。この場合は、各層のパターンは、相互に補完するよ
うにどこかの層に抵抗発熱体が形成され、加熱面の上方
から見ると、どの領域にもパターンが形成されている状
態が望ましい。このような構造としては、例えば、互い
に千鳥の配置になっている構造が挙げられる。なお、抵
抗発熱体をセラミック基板の内部に設け、かつ、その抵
抗発熱体を一部露出させてもよい。

【０１２２】また、セラミック基板の内部に抵抗発熱体
が形成されている場合は、抵抗発熱体の厚さは、１〜５
０μｍが好ましく、抵抗発熱体の幅は、５〜２０μｍが
好ましい。

【０１２３】抵抗発熱体は、その幅や厚さにより抵抗値
に変化を持たせることができるが、上記した範囲が最も
実用的である。抵抗値は、薄く、また、細くなる程大き
くなる。抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に形成し
た場合の方が、厚み、幅とも大きくなるが、抵抗発熱体
を内部に設けると、加熱面と抵抗発熱体との距離が短く
なり、表面の温度の均一性が低下するため、抵抗発熱体
自体の幅を広げる必要があること、内部に抵抗発熱体を
設けるために、窒化物セラミック等との密着性を考慮す
る必要性がないため、タングステン、モリブデンなどの
高融点金属やタングステン、モリブデンなどの炭化物を
使用することができ、抵抗値を高くすることが可能とな
るため、断線等を防止する目的で厚み自体を厚くしても
よい。そのため、抵抗発熱体は、上記した厚みや幅とす
ることが望ましい。

【０１２４】また、上記抵抗発熱体のアスペクト比は２
００〜５０００とすることが望ましい。抵抗発熱体は、
セラミック基板の内部に形成した場合の方が、アスペク
ト比が大きくなるが、これは、抵抗発熱体を内部に設け
ると、加熱面と抵抗発熱体との距離が短くなり、表面の
温度均一性が低下するため、抵抗発熱体自体を偏平にす
る必要があるからである。

【０１２５】なお、抵抗発熱体をセラミック基板の内部
に形成する場合には、抵抗発熱体表面が酸化されること
がないため、被覆は不要である。抵抗発熱体をセラミッ
ク基板内部に形成する場合、抵抗発熱体の一部が表面に
露出していてもよく、抵抗発熱体を接続するためのスル
ーホールが端子部分に設けられ、このスルーホールに端
子が接続、固定されていてもよい。

【０１２６】なお、上記以外の第二の本発明のセラミッ
クヒータの形状、材質等に関しては、第一の本発明のセ
ラミックヒータと同様であるため、その説明を省略する
こととする。

【０１２７】次に、第二の本発明を構成するホットプレ
ートユニットの材質や形状等について説明することとす
る。第二の本発明のホットプレートユニットを構成する
保護部材は、第一の本発明のホットプレートユニットと
同様に、セラミック、金属、耐熱性樹脂等からなること
が望ましく、特に、耐食性を有する材料からなることが
好ましい。

【０１２８】また、上記保護部材は、外部端子、配線等
を保護できる形状であれば特に限定されないが、上記セ
ラミック基板と同様に、平面視が円形であることが好ま
しい。セラミック基板と同様の形状とすることにより、
セラミック基板の加熱面に温度のばらつきが発生するお
それ少なくすることができるからである。さらに、上記
保護部材の厚さは、０．１〜１０ｍｍが望ましい。０．
１ｍｍ未満では、保護部材が薄すぎるため、外部端子、
配線等を充分に保護することができず、１０ｍｍを超え
ると、熱容量が大きくなり、昇温速度が低下するおそれ
があるからである。

【０１２９】なお、セラミック基板の内部に抵抗発熱体
を形成する場合、保護部材においては、セラミック基板
の表面に抵抗発熱体を形成する場合と異なり、抵抗発熱
体がセラミック基板の内部に形成されているため、抵抗
発熱体を保護するための凹部を形成する必要がない。

【０１３０】なお、上記以外の第二の本発明のホットプ
レートユニットの形状、材質等に関しては、第一の本発
明のホットプレートユニットと同様であるため、その説
明を省略することとする。

【０１３１】次に、第一の本発明のセラミックヒータお
よび第一の本発明のホットプレートユニットの製造方法
の一例について図７に基づいて説明する。 （１）セラミック基板の作製工程 上述した窒化アルミニウムや炭化珪素などの窒化物等の
セラミックの粉末に必要に応じてイットリア（Ｙ
_２Ｏ_３）やＢ_４Ｃ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。

【０１３２】次に、この生成形体を加熱、焼成して焼結
させ、セラミック製の板状体を製造する。この後、所定
の形状に加工することにより、セラミック基板１１を作
製するが、焼成後にそのまま使用することができる形状
としてもよい。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。

【０１３３】さらに、ドリル加工を実施し、熱電対など
の測温素子を埋め込むための有底孔１４、リフターピン
を挿通するための貫通孔１５を形成する。（図７（ａ）
参照）。

【０１３４】（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、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、抵抗発熱体１２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。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。

【０１３５】（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１２とセラミック基板１１との密着性が
向上する。

【０１３６】（４）金属被覆層の形成 次に、抵抗発熱体１２表面に、金属被覆層（図示せず）
を形成する。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。

【０１３７】（５）ネジ穴の形成 次に、セラミック基板１１の底面に、外部端子１３を固
定するためのネジ穴１６を形成する。ネジ穴１６は、ド
リル加工やサンドブラスト等のブラスト処理等により有
底孔を形成した後、有底孔の内壁面にネジ溝を設けるこ
とにより形成することができる。なお、ネジ穴１６は、
外部端子をねじ込んだ場合に、抵抗発熱体と外部端子と
が電気的接続を図れるような位置に形成されていればよ
いが、図２に示すように、抵抗発熱体１２の両端部に抵
抗発熱体１２を貫通するように形成されていることが望
ましい。より確実に、外部端子１３と抵抗発熱体１２と
を接続することができるからである。

【０１３８】（６）保護部材の製造 次に、セラミック基板１１に形成される抵抗発熱体１
２、外部端子１３および配線１７を保護するための保護
部材１９を製造する。保護部材１９としてセラミック製
のものを用いる場合、窒化アルミニウム等のセラミック
粉末等を成形したものを加熱温度１０００〜２０００
℃、常温で焼結させ、板状体を製造した後、上記板状体
に、サンドブラスト等のブラスト処理等により抵抗発熱
体１２、外部端子１３を保護するための凹部を形成し、
ドリル加工等により、配線１７を挿通するための貫通孔
を形成することにより製造する。なお、上記板状体の成
形時に、両端部が閉塞したパイプ状のセラミック製部材
を埋め込み、焼成した後、この両端部と連通するよう
に、板状体の上面側および下面側からドリル加工等によ
り穿孔することで、図３に示す保護部材１９のような貫
通孔を形成することができる。このような貫通孔を形成
することにより、セラミック基板１１の外周部分の近傍
に配設された外部端子１３からの配線を接合部材２９の
内部に収容することができる。

【０１３９】また、上記板状体は、フッ素樹脂等の耐熱
性樹脂を成形することによっても製造することができ
る。さらに、セラミック基板に外部端子等を設置した
後、液状の樹脂を底面に塗布等することにより樹脂の層
を形成し、これを硬化させることにより保護部材１９を
形成してもよい。この場合には、接着剤等を必要としな
い。

【０１４０】（７）接合部材の製造、取り付け そして、配線１７を保護するための接合部材２９を製造
し、（６）の工程で形成された保護部材１９に接合部材
２９を無機接着剤等を用いて接合する。接合部材２９
は、窒化アルミニウム等のセラミック粉末を筒状成形型
に入れて成形し、必要に応じて切断加工する。これを加
熱温度１０００〜２０００℃、常温で焼結させてセラミ
ック製の接合部材２９を製造する。なお、上記接合部材
２９は、耐熱性樹脂を成形することによっても製造する
ことができる。

【０１４１】（８）外部端子等の取り付け 次に、外部電源と接続されている配線１７を、保護部材
１９に形成された貫通孔に挿通するとともに、外部端子
１３に設けられた貫通孔１３ｂにも挿通した後、外部端
子１３を抵抗発熱体１２のパターンの端部に形成された
ネジ穴１６にねじ込むことにより、外部端子１３をセラ
ミック基板１１に取り付ける。これにより、外部端子１
３と抵抗発熱体１２とが電気的に接続される。

【０１４２】（９）保護部材の設置 次に、接合部材２９が取り付けられた保護部材１９をセ
ラミック基板１１の底面に接着することにより、セラミ
ック基板１１の底部に保護部材１９を設置する。上記接
着は、シリカゾル、アルミナゾル等の無機接着剤、シリ
コーン樹脂、ポリイミド樹脂等からなる耐熱性接着剤等
を用いることにより行う。また、セラミック基板１１と
保護部材１９との接着においては、一定の圧力でセラミ
ック基板１１に押し付けることにより接着することが望
ましい。このように押圧した状態で接着することによ
り、セラミック基板１１と保護部材１９との間に生ずる
隙間を少なくすることが可能となるため、より強固に両
者を接着することができるからである。

【０１４３】また、セラミック基板１１に外部端子１
３、配線１７を取り付けた後、ポッティング処理等を用
いて、耐熱性樹脂からなる保護部材１９を直接セラミッ
ク基板１１の底面１１ｂに直接形成してもよい。この場
合、上記保護部材１９の厚さは、均一な厚さとすること
が望ましい。

【０１４４】（１０）支持容器の作製 次に、図３に示したような支持容器２０を作製する。支
持容器２０は、有底円筒形状であり、外枠部と底板とを
一体的に形成することが望ましい。なお、底板２２に
は、強制冷却用の冷媒を供給する冷媒導入管２７を設け
ることや、供給した冷媒を排出する貫通孔２２ａを形成
することも可能である。さらに、本発明のホットプレー
トユニットにおいては、必ずしも、支持容器を設けなく
てもよい。

【０１４５】（１１）ホットプレートユニットの組み立
て この後、保護部材１９等が設置されたセラミックヒータ
１０を、図３に示したように、セラミックヒータ１０と
支持容器２０の底板２２とが、一定距離離間し、支持容
器２０を構成する外枠部とセラミックヒータ１０とが断
熱リング２４を介して、基板受け部２１ａと固定金具２
６との間で、ボルト２５により固定されるように、支持
容器２０に支持、固定する。そして、測温素子１８や抵
抗発熱体１２からの配線を底板２２から引き出すことに
より、ホットプレートユニット１００の製造を完了す
る。

【０１４６】以上、ホットプレートユニットについて説
明したが、本発明の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は、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するこ
とができる。また、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設けることによ
り、ウエハプローバに使用されるチャックトップ板とす
ることができる。

【０１４７】次に、第二の本発明のセラミックヒータお
よび第二の本発明のホットプレートユニットの製造方法
の一例について図８に基づいて説明することとする。

【０１４８】（１）セラミック基板の作製工程 まず、窒化物セラミック等の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３００を作製する。

【０１４９】上述した窒化物等のセラミック粉末として
は、窒化アルミニウム等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、Ｎａ、Ｃａを含む化
合物等を加えてもよい。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。

【０１５０】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。

【０１５１】（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３００上に、抵抗発熱体３２を形成する
ための金属ペーストまたは導電性セラミックを含む導体
ペーストを印刷し、導体ペースト層３２０を形成し、貫
通孔にスルーホール４０用の導体ペースト充填層４００
を形成する。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。

【０１５２】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重量部混合した組成
物（ペースト）が挙げられる。

【０１５３】（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３００
を、導体ペーストを印刷したグリーンシート３００の上
側に積層する（図８（ａ）参照）。このとき、導体ペー
ストを印刷したグリーンシート３００が積層したグリー
ンシートの厚さに対して、底面から６０％以下の位置に
なるように積層する。具体的には、上側のグリーンシー
トの積層数は２０〜５０枚が好ましい。

【０１５４】（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。また、加
熱温度は、１０００〜２０００℃が好ましく、加圧の圧
力は、１０〜２０ＭＰａ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。

【０１５５】次に、得られた焼結体に、熱電対などの測
温素子を埋め込むための有底孔３４、リフターピンを挿
通するための貫通孔３５、抵抗発熱体３２を外部端子３
３と接続するためのスルーホール４０等を形成する。
（図８（ｂ）参照）

【０１５６】上述の有底孔３４や貫通孔３５を形成する
工程は、上記グリーンシート積層体に対して行ってもよ
いが、上記焼結体に対して行うことが望ましい。焼結過
程において、変形するおそれがあるからである。

【０１５７】なお、有底孔３４、貫通孔３５は、表面研
磨後に、サンドブラスト等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。

【０１５８】（５）ネジ穴の形成 次に、スルーホール４０の底面に、外部端子３３を固定
するためのネジ穴３６を形成する。ネジ穴３６は、ドリ
ル加工やサンドブラスト等のブラスト処理により、スル
ーホール４０の底面に有底孔を形成した後、この有底孔
の壁面にネジ溝を切ることにより、形成することができ
る。

【０１５９】（６）保護部材の製造 次に、セラミック基板３１に配設される外部端子３３、
配線１７を保護するための保護部材３９を製造する。保
護部材の製造方法は、第一の本発明の場合とほぼ同様で
あるため、ここではその説明を省略する。

【０１６０】（７）接合部材の製造、取り付け そして、配線１７を保護するための接合部材２９を製造
し、（６）の工程で形成された保護部材３９に接合部材
２９を、無機接着剤等を用いて接合する。接合部材２９
は、第一の本発明で説明したものと同様に構成されてい
るため、ここではその詳しい説明を省略する。窒化アル
ミニウム等のセラミック粉末を筒状成形型に入れて成形
し、必要に応じて切断加工する。これを加熱温度１００
０〜２０００℃、常温で焼結させてセラミック製の接合
部材２９を製造する。なお、上記接合部材２９は、耐熱
性樹脂を成形することによっても製造することができ
る。

【０１６１】（８）外部端子等の取り付け 外部電源と接続されている配線１７を保護部材３９に形
成された貫通孔に挿通するとともに、外部端子３３に設
けられた貫通孔３３ｂにも挿通した後、外部端子３３を
スルーホール４０の底面に形成されたネジ穴３６にねじ
込むことにより、外部端子３３をセラミック基板３１に
取り付ける。これにより、外部端子３３がスルーホール
４０を介して、抵抗発熱体３２と接続されることとな
る。

【０１６２】（９）保護部材の設置 次に、接合部材２９が取り付けられた保護部材３９をセ
ラミック基板３１に接着する。上記接着は、シリカゾ
ル、アルミナゾル等の無機接着剤、シリコーン樹脂、ポ
リイミド樹脂等からなる耐熱性接着剤等を用いることに
より行う。また、セラミック基板３１と保護部材３９と
の接着においては、一定の圧力でセラミック基板３１に
押し付け、その状態で接着することが望ましい。このよ
うに押圧した状態で接合することにより、セラミック基
板３１と保護部材３９との間に生ずる隙間を少なくする
ことが可能となるため、より強固に両者を接合すること
ができるからである。

【０１６３】また、セラミック基板３１に、外部端子３
３、配線１７を取り付けた後、ポッティング処理等を用
いて、耐熱性樹脂からなる保護部材３９を直接セラミッ
ク基板３１の底面３１ｂに直接設置してもよい。この場
合、上記保護部材３９の厚さは、均一な厚さとすること
が望ましい。

【０１６４】（１０）支持容器の製造、ホットプレート
ユニットの組み立て そして、第一の本発明のホットプレートユニットの製造
方法における（１０）、（１１）と同様の方法により、
支持容器２０を製造した後、セラミックヒータ３０を支
持容器２０に支持、固定し、ホットプレートユニット２
００の製造を完了する。なお、本発明のホットプレート
ユニットにおいては、必ずしも、支持容器を設けなくて
もよい。

【０１６５】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。

【０１６６】（実施例１） ホットプレートユニット（図１、２および図７参照）の
製造 （１）窒化アルミニウム粉末（平均粒径：０．６μｍ）
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。

【０１６７】（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。

【０１６８】（３）次に、この生成形体を１８００℃、
圧力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さが３ｍｍの窒
化アルミニウム板状体を得た。次に、この板状体から直
径２３０ｍｍの円板体を切り出し、セラミック製の板状
体（セラミック基板１１）とした。このセラミック基板
１１にドリル加工を施し、熱電対を埋め込むための有底
孔１４およびリフターピンを挿通するための貫通孔を形
成した（図７（ａ）参照）。

【０１６９】（４）上記（３）で得たセラミック基板１
１に、スクリーン印刷にて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、同心円形状から
なる抵抗発熱体が複数形成されているパターンとした。
上記導体ペーストとしては、Ａｇ４８重量％、Ｐｔ２１
重量％、ＳｉＯ_２１．０重量％、Ｂ_２Ｏ_３２．２重量
％、ＺｎＯ４．１重量％、ＰｂＯ３．４重量％、酢酸エ
チル３．４重量％、ブチルカルビトール１７．９重量％
からなる組成のものを使用した。この導体ペーストは、
Ａｇ−Ｐｔペーストであり、銀粒子は、平均粒径が４．
５μｍで、リン片状のものであった。また、Ｐｔ粒子
は、平均粒子径０．５μｍの球状であった。

【０１７０】（５）さらに、発熱体パターンの導体ペー
スト層を形成した後、セラミック基板１１を７８０℃で
加熱、焼成して、導体ペースト中のＡｇ、Ｐｔを焼結さ
せるとともにセラミック基板１１に焼き付け、抵抗発熱
体１２を形成した。（図７（ｂ）参照）抵抗発熱体１２
は、厚さが５μｍ、幅が２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．
７ｍΩ／□であった。

【０１７１】（６）硫酸ニッケル８０ｇ／ｌ、次亜リン
酸ナトリウム２４ｇ／ｌ、酢酸ナトリウム１２ｇ／ｌ、
ほう酸８ｇ／ｌ、塩化アンモニウム６ｇ／ｌの濃度の水
溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記（５）で作
製したセラミック基板１１を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱
体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。

【０１７２】（７）次に、電源との接続を確保するため
の外部端子１３を取り付ける部分に、ドリル加工によ
り、外部端子１３を接続するため直径５ｍｍ、深さ５ｍ
ｍの有底孔を設けた後、有底孔の壁面に外部端子１３を
固定するためのネジ溝を形成した（図７（ｃ）参照）。
なお、ネジ穴１６は、抵抗発熱体１２の両端部に、抵抗
発熱体１２を貫通するように形成した。

【０１７３】（８）次に、（１）の工程で使用したもの
と同様の粉末を使用して、生成形体を成形した後、１８
００℃、２０ＭＰａでホットプレスし、セラミック基板
１１の底面に取り付けるための円板体（直径２１０ｍ
ｍ、厚さ１５ｍｍ）を製造した。なお、成形時に両端部
が閉鎖したパイプ状の窒化アルミニウム製部材を、円板
体の中心に近い部分に埋め込んだ。そして、この円板体
をダイヤモンド砥石で研磨した後、レジンボンド砥石に
よるＮＣ研削により、抵抗発熱体１２および外部端子１
３を納めるための凹部を形成した。なお、形成された凹
部は、抵抗発熱体１２および外部端子１３の大きさより
もわずかに大きいものであった。また、上記窒化アルミ
ニウム製部材の両端部と連通するように、円板体の上面
側および下面側からドリル加工により穿孔し、図３に示
すような配線１７を通すための貫通孔を形成し、保護部
材１９とした。なお、この保護部材１９は、セラミック
基板１１の底面１１ｂのほぼ全体を保護できるような形
状とした。

【０１７４】（９）この後、（１）の工程で使用したも
のと同様の粉末をパイプ状の金型に入れ、常圧、１８９
０℃で焼結させ、長さ１５０ｍｍ、外径５０ｍｍ、内径
４５ｍｍの窒化アルミニウム製の接合部材２９を製造し
た。その後、（８）の工程で製造した保護部材１９に、
この接合部材２９をセラミック接着剤（東亜合成社製
アロンセラミック）を用いて接合した。

【０１７５】（１０）次に、保護部材１９に形成された
貫通孔および外部端子１３に設けられた貫通孔１３ｂに
外部電源と接続された配線１７を挿通した後、外部端子
１３をネジ穴１６にねじ込み、外部端子１３をセラミッ
ク基板１１に固定した。そして、保護部材１９の接合面
にセラミック接着剤（東亜合成社製 アロンセラミッ
ク）を塗布し、セラミック基板１１と接合部材２９が形
成された保護部材１９とを接合した。

【０１７６】（１１）そして、上記（１）〜（１０）の
工程により、製造された保護部材１９および接合部材２
９が設置されたセラミックヒータ１０を、図３に示すよ
うな支持容器２０に支持し固定するとともに、配線１７
および測温素子１８からのリード線を引き出し、ホット
プレートユニット１００の製造を完了した。

【０１７７】（実施例２） ホットプレートユニット（図１、２および図８参照）の
製造 （１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径
０．６μｍ）１００重量部、アルミナ４重量部、アクリ
ル系樹脂バインダ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
ンシートを作製した。

【０１７８】（２）次に、このグリーンシートを８０℃
で５時間乾燥させた後、スルーホール４０となる部分を
パンチングにより設けた。

【０１７９】（３）平均粒径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を調整した。
平均粒径３μｍのタングステン粒子１００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を調整した。

【０１８０】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、抵抗発熱体用の導体ペースト
層３２０を形成した。印刷パターンは、図４に示すよう
なパターンとした。さらに、外部端子３３を接続するた
めのスルーホール４０となる部分に導体ペーストＢを充
填し、充填層４００を形成した。

【０１８１】上記処理の終わったグリーンシートに、さ
らに、導体ペーストを印刷していないグリーンシートを
上側（加熱面）に５０枚積層し、１３０℃、８ＭＰａの
圧力で圧着して積層体を形成した（図８（ａ）参照）。

【０１８２】（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のセラミッ
ク板状体を得た。これを２３０ｍｍの円板状に切り出
し、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍの抵抗発熱体３２を
有するとともに、スルーホール４０を有するセラミック
板状体とした。

【０１８３】（５）次に、（４）で得られたセラミック
板状体にマスクを載置し、ＳｉＣ等によるブラスト処理
で表面に測温素子を挿通するための有底孔３４およびリ
フターピンを挿通させるための貫通孔３５を設けた（図
８（ｂ）参照）。

【０１８４】（６）次に、スルーホール４０の底面に、
ブラスト処理により、直径５ｍｍ、深さ５ｍｍの有底孔
を形成した後、この有底孔の内壁面にネジ溝を切ること
により、スルーホール４０の底面にネジ溝３６を形成し
た（図８（ｃ）参照）。

【０１８５】（７）次に、（１）の工程で使用したもの
と同様の粉末を使用して、生成形体を成形した後、１８
００℃、２０ＭＰａでホットプレスし、直径８０ｍｍ、
厚さ１５ｍｍの円板体を製造した。なお、成形時に両端
部が閉塞したパイプ状の窒化アルミニウム製部材を埋め
込んだ。そして、この円板体をダイヤモンド砥石で研磨
した後、レジンボンド砥石によるＮＣ研削により、外部
端子３３を納めるための凹部を形成した。また、上記窒
化アルミニウム製部材の両端部と連通するように、円板
体の上面側および下面側からドリル加工により穿孔し、
図６に示すような、配線１７を通すための貫通孔を形成
し、保護部材３９とした。なお、この保護部材３９は、
セラミック基板３１の底面３１ｂのほぼ全体を保護する
ものではなく、セラミック基板３１の中心部付近に配設
された外部端子１３を保護できるような形状とした。

【０１８６】（８）そして、（１）の工程で使用したも
のと同様の粉末をパイプ状の金型に入れ、常圧、１８９
０℃で焼結させ、長さ１５０ｍｍ、外径５０ｍｍ、内径
４５ｍｍの窒化アルミニウム製の接合部材２９を製造し
た。その後、（７）の工程で製造した保護部材３９に、
この接合部材２９をセラミック接着剤（東亜合成社製
アロンセラミック）を用いて接合した。

【０１８７】（９）次に、保護部材３９に形成された貫
通孔および外部端子３３に設けられた貫通孔３３ｂに外
部電源と接続された配線１７を挿通した後、外部端子３
３をネジ穴３６にねじ込み、外部端子３３をセラミック
基板３１に固定した。そして、保護部材３９の接合面に
セラミック接着剤（東亜合成社製 アロンセラミック）
を塗布し、セラミック基板３１と接合部材２９が形成さ
れた保護部材３９とを接合した。（１０）そして、上記
（１）〜（９）の工程により、製造された保護部材３９
および接合部材２９が設置されたセラミックヒータ３０
を、図６に示すような支持容器２０に支持し固定すると
ともに、配線１７および測温素子１８からのリード線を
引き出し、ホットプレートユニット２００の製造を完了
した。

【０１８８】（実施例３）実施例１の（１）〜（７）の
工程を行った後、外部端子１３に設けられた貫通孔１３
ｂに外部電源と接続された配線１７を挿通し、外部端子
１３をネジ穴１６にねじ込み、外部端子１３をセラミッ
ク基板１１に固定した。

【０１８９】セラミック基板１１の底面で、保護部材を
形成する領域の外側に、ポリテトラフルオロエチレン製
の樹脂流出防止用部材を載置した後、その内側に、ポリ
アミック酸を溶剤に溶かした液体を流し込み、４００℃
で乾燥することにより、セラミック基板１１の底面に、
ポリイミド樹脂からなる保護部材を形成した。そして、
樹脂流出防止用部材を取り除いた後、この保護部材にポ
リイミド樹脂製の接合部材をポリアミック酸を主成分と
する耐熱性接着剤により接合した。その後、実施例１の
（１１）の工程を行うことにより、上記セラミックヒー
タを支持容器により支持、固定し、ホットプレートユニ
ットを製造した。

【０１９０】（実施例４）実施例２の（１）〜（６）の
工程を行った後、外部端子３３に設けられた貫通孔３３
ｂに外部電源と接続された配線１７を挿通し、外部端子
３３をネジ穴３６にねじ込み、外部端子３３をセラミッ
ク基板３１に固定した。

【０１９１】セラミック基板３１の底面で、保護部材を
形成する領域の外側に、ポリテトラフルオロエチレン製
の樹脂流出防止用部材を載置した後、その内側に、ポリ
アミック酸を溶剤に溶かした液体を流し込み、４００℃
で乾燥することにより、セラミック基板３１の底面に、
ポリイミド樹脂からなる保護部材を形成した。そして、
樹脂流出防止用部材を取り除いた後、この保護部材にポ
リイミド樹脂製の接合部材をポリアミック酸を主成分と
する耐熱性接着剤により接合した。その後、実施例２の
（１０）の工程を行うことにより、上記セラミックヒー
タを支持容器により支持、固定し、ホットプレートユニ
ットを製造した。

【０１９２】（比較例１）実施例１の（１）〜（６）の
工程を行った後、抵抗発熱体の外部端子を取り付ける部
分に、スクリーン印刷により、銀−鉛半田ペースト（田
中貴金属社製）を印刷して半田層を形成した。次いで、
半田層の上に断面視Ｔ字形状でコバール製の外部端子を
載置して、４２０℃で加熱リフローし、外部端子を抵抗
発熱体の表面に取り付けることにより、セラミック基板
の底面に抵抗発熱体が形成されたセラミックヒータを製
造した。その後、実施例１の（１１）の工程を行うこと
により、上記セラミックヒータを支持容器により支持、
固定し、ホットプレートユニットを製造した。

【０１９３】（比較例２）実施例２の（１）〜（５）の
工程を行った後、スルーホールの底面にＮｉ−Ａｕから
なる金ろうを用い、７００℃で加熱リフローして、断面
視Ｔ字形状でコバール製の外部端子を取り付けることに
より、セラミック基板の内部に抵抗発熱体が形成された
セラミックヒータを製造した。その後、実施例２の（１
０）の工程を行うことにより、上記セラミックヒータを
支持容器により支持、固定し、ホットプレートユニット
を製造した。

【０１９４】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ついて、以下の評価試験を行っ
た。

【０１９５】（１）ヒートサイクル試験後の接続の有無 実施例および比較例に係るホットプレートユニットに、
電圧を印加し、８００℃まで昇温した後、室温まで降温
させるヒートサイクル試験を１０００回繰り返し行い、
抵抗発熱体と外部端子との接続の有無を確認した。ま
た、上記ヒートサイクル試験を行った後の外部端子付近
の状態を目視にて観察した。

【０１９６】（２）配線等の腐食状態 実施例および比較例に係るホットプレートユニットを、
１０００Ｗでプラズマ化したＣＦ_４ガス雰囲気下に２時
間放置し、配線、外部端子等の腐食状態を調べた。な
お、、実施例１〜４に係るホットプレートユニットにつ
いては、上記試験の際に、接合部材の内部に窒素ガスを
導入した。

【０１９７】その結果、実施例１〜４に係るホットプレ
ートユニットでは、抵抗発熱体と外部端子や配線との接
続は確実に行われており、外部端子付近の状態にも異常
は見られなかった。また、腐食性ガス雰囲気下に放置し
た場合であっても、ホットプレートユニットを構成する
外部端子、配線等に腐食は見られなかった。

【０１９８】一方、比較例１、２に係るホットプレート
ユニットでは、外部端子と抵抗発熱体やスルーホールと
を接続するろう材が劣化し、ヒートサイクル試験の途中
で、外部端子の脱落が見られた。また、腐食性ガス雰囲
気下に放置した場合には、外部端子、配線の一部にＣＦ
_４ガスにより腐食している部分が観察された。

【０１９９】

【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温調器によれば、外部端子を介し
て、電源からの配線と回路との接続が図られ、外部端子
が回路端部に設けられたネジ穴にねじ込まれて固定され
ているので、長期間にわたって配線と回路との接続を確
実に行なうことができる。また、外部端子は、ネジ穴に
ねじ込まれることにより、物理的に固定されているた
め、長期間使用した場合にも上記外部端子が外れること
はなく、耐久性および信頼性に優れたセラミック温調器
となる。

【０２００】また、第一および第二の本発明のセラミッ
ク温調ユニットによれば、長期間使用した場合でも、外
部端子や電源からの配線が外れることがなく、回路と配
線との接続を確実に行うことができる。また、セラミッ
ク温調器の底面には、保護部材が設置され、その内部に
配線が収容されるとともに、接合部材の内部に配線が収
納されているため、腐食性ガス等に晒された場合であっ
ても配線が腐食することはなく、耐久性および信頼性に
優れたセラミック温調ユニットとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の本発明に係るセラミックヒータの一例を
模式的に示す底面図である。

【図２】図１に示したセラミックヒータの一部を模式的
に示す部分拡大断面図である。

【図３】第一の本発明に係る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。

【図４】第二の本発明に係るセラミックヒータの一例を
模式的に示す底面図である。

【図５】（ａ）は、図４に示したセラミックヒータの一
部を模式的に示す部分拡大断面図である。（ｂ）は、本
発明のセラミックヒータの別の一例を模式的に示す部分
拡大断面図である。

【図６】第二の本発明に係る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。

【図７】（ａ）〜（ｄ）は、第一の本発明に係るセラミ
ックヒータおよび第一の本発明に係るホットプレートユ
ニットの製造工程の一例の一部を模式的に示す断面図で
ある。

【図８】（ａ）〜（ｄ）は、第二の本発明に係るセラミ
ックヒータおよび第二の本発明に係るホットプレートユ
ニットの製造工程の一例の一部を模式的に示す断面図で
ある。

【符号の説明】

８ リフターピン ９ シリコンウエハ １０、３０ セラミックヒータ １１、３１ セラミック基板 １１ａ、３１ａ 加熱面 １１ｂ、３１ｂ 底面 １２、３２（３２ａ〜３２ｐ） 抵抗発熱体 １３、３３ 外部端子 １３ａ、３３ａ ねじ溝 １３ｂ、３３ｂ 貫通孔 １４、３４ 有底孔 １５、３５ 貫通孔 １６、３６ ネジ穴 １７、３７ 配線 １８、３８ 測温素子 １９、３９ 保護部材 ２０ 支持容器 ２１ 外枠部 ２２ 底板 ２３ 中底板 ２４ 断熱リング ２５ ボルト ２６ 固定用金具 ２７ 冷媒導入管 ２８ ガイド管 ２９ 接合部材 ４０ スルーホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 3/20 ３０９ Ｈ０５Ｂ 3/20 ３１１ ３１１ ３２８ ３２８ 3/74 3/74 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６７ Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA03 AA08 AA15 AA33 AA37 BB06 BB14 BC12 BC17 DA04 EA06 EA07 JA01 3K092 PP20 QA05 QB02 QB04 QB31 QB43 QB59 QC02 QC15 QC18 QC31 QC43 QC59 QC64 RF03 RF06 RF11 RF19 RF22 RF27 TT08 VV09 VV28 VV31 5F046 KA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック基板の表面または内部に温調
   のための回路が形成され、前記回路の端部に外部端子が
   接続されたセラミック温調器であって、前記外部端子に
   は、ネジ溝が形成され、電源からの配線と前記外部端子
   とが電気的に接続されるとともに、前記外部端子が前記
   回路の端部に設けられたネジ穴にねじ込まれて固定さ
   れ、これにより、前記外部端子を介して前記配線と前記
   回路との接続が図られていることを特徴とするセラミッ
   ク温調器。
2. 【請求項２】 請求項１記載のセラミック温調器と、配
   線類を収納するための接合部材と、前記セラミック温調
   器底面の回路および外部端子を含む領域に設置された保
   護部材とからなり、前記保護部材の内部に電源からの配
   線が収容されるとともに、前記保護部材を介して底面に
   前記接合部材が接着され、前記接合部材の内部に電源か
   らの配線が収納されていることを特徴とするセラミック
   温調ユニット。
3. 【請求項３】 セラミック基板の表面または内部に温調
   のための回路が形成され、前記回路の端部に外部端子が
   接続されたセラミック温調器であって、前記外部端子に
   は、ネジ溝が形成されるとともに貫通孔が形成され、前
   記セラミック基板の底部には、前記回路と電気的に接触
   するネジ穴が設けられ、電源からの配線が前記外部端子
   の貫通孔を挿通した状態で、前記外部端子が前記ネジ穴
   にねじ込まれて固定され、これにより、前記外部端子を
   介して前記配線と前記回路との接続が図られていること
   を特徴とするセラミック温調器。
4. 【請求項４】 請求項３記載のセラミック温調器と、配
   線類を収納するための接合部材と、前記セラミック温調
   器底面の回路および外部端子を含む領域に設置された保
   護部材とからなり、前記保護部材の内部に電源からの配
   線が収容されるとともに、前記保護部材を介して底面に
   接合部材が接着され、前記接合部材の内部に電源からの
   配線が収納されていることを特徴とするセラミック温調
   ユニット。