JP2005286106A - Heater unit and device loading the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heater unit, in which temperature distribution of a heater can be made uniform from start of cooling to termination of cooling and cooling speed is further improved. <P>SOLUTION: The heater unit is provided with a heater substrate in which a heating element circuit and an insulating film protecting the heating element circuit are formed at a rear face, and which loads an object to be heated on a main face opposite to the rear face and heats it and a cooling block that can abut on/be detached from the rear face of the heater substrate. The sum total of the flatness of an abutment face of the heater substrate and the cooling block is not more than 0.8 mm. It is the same as the heater substrate, where the heating element circuit is formed in the inside. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被加熱物を搭載して熱処理するためのヒータ基板と、該ヒータ基板を冷却するための冷却ブロックと備えたヒータユニットおよびこれを搭載した装置に関する。特に、エッチング装置、スパッタ装置、プラズマCVD装置、減圧プラズマCVD装置、メタルCVD装置、絶縁膜CVD装置、低誘電率膜(Low−K)CVD装置、MOCVD装置、デガス装置、イオン注入装置、コータデベロッパなどの半導体製造装置や半導体検査装置、あるいはフラットディスプレイパネルの製造・検査装置に関するものである。   The present invention relates to a heater unit including a substrate to be heated and heat-treated, a cooling block for cooling the heater substrate, and an apparatus including the heater unit. In particular, etching apparatus, sputtering apparatus, plasma CVD apparatus, low pressure plasma CVD apparatus, metal CVD apparatus, insulating film CVD apparatus, low dielectric constant film (low-K) CVD apparatus, MOCVD apparatus, degas apparatus, ion implantation apparatus, coater developer The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, a semiconductor inspection apparatus, or a flat display panel manufacturing / inspection apparatus.

従来、半導体の製造工程では、被処理物である半導体基板(ウェハ)に対して成膜処理やエッチング処理など様々な処理が行われる。このような半導体基板に対する処理を行う半導体製造装置では、半導体基板を保持し、半導体基板を加熱するためのセラミックスヒータが用いられている。   Conventionally, in a semiconductor manufacturing process, various processes such as a film formation process and an etching process are performed on a semiconductor substrate (wafer) that is an object to be processed. In a semiconductor manufacturing apparatus that performs processing on such a semiconductor substrate, a ceramic heater for holding the semiconductor substrate and heating the semiconductor substrate is used.

例えば、フォトリソグラフィー工程においては、ウェハ上にレジスト膜パターンが形成される。この工程では、ウェハを洗浄後、加熱乾燥し、冷却後ウェハ表面にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィー処理装置内のセラミックスヒータ上にウェハを搭載し、乾燥した後、露光、現像などの処理が施される。このフォトリソグラフィー工程では、レジストを乾燥するときの温度が塗膜の品質に大きな影響を与えるので、セラミックスヒータの処理時の温度の均一性が重要である。   For example, in the photolithography process, a resist film pattern is formed on the wafer. In this process, the wafer is cleaned, heat-dried, cooled, coated with a resist film on the wafer surface, mounted on a ceramic heater in a photolithography processing apparatus, dried, and then subjected to processing such as exposure and development. Applied. In this photolithography process, since the temperature at which the resist is dried greatly affects the quality of the coating film, the temperature uniformity during the processing of the ceramic heater is important.

また、CVD工程では、ウェハを洗浄、乾燥した後、CVD装置内のセラミックスヒータ上にウェハを搭載し、ウェハ表面に化学反応によって絶縁膜や金属膜を成膜する。この化学反応時の温度が、絶縁膜や金属膜の品質に大きく影響するので、やはりセラミックスヒータの温度の均一性が重要である。   In the CVD process, after cleaning and drying the wafer, the wafer is mounted on a ceramic heater in the CVD apparatus, and an insulating film or a metal film is formed on the wafer surface by a chemical reaction. Since the temperature during this chemical reaction greatly affects the quality of the insulating film and the metal film, the temperature uniformity of the ceramic heater is also important.

また、これらのウェハの処理はスループットを向上させるために、できるだけ短時間で終わらせることが要求される。このため、発明者等は、加熱したヒータを短時間で冷却するために冷却手段を有する半導体製造装置を検討してきた。例えば、特許文献1では、ヒータのウェハ搭載面とは反対側の面に、当接、分離が可能な冷却ブロックを備えた半導体製造装置を提案した。   Further, these wafer processes are required to be completed in as short a time as possible in order to improve the throughput. For this reason, the inventors have studied a semiconductor manufacturing apparatus having a cooling means in order to cool the heated heater in a short time. For example, Patent Document 1 proposes a semiconductor manufacturing apparatus including a cooling block that can be contacted and separated on the surface of the heater opposite to the wafer mounting surface.

また、特許文献2では、冷却ブロックに冷却用液体の流路を形成し、冷却速度をさらに向上させるとともに、冷却開始から冷却終了までのヒータの温度の均一性を保つような半導体製造装置を提案した。
特願2002−163747号公報 特願2003−387741号公報
Patent Document 2 proposes a semiconductor manufacturing apparatus in which a cooling liquid flow path is formed in a cooling block to further improve the cooling rate and to maintain uniformity of the heater temperature from the start of cooling to the end of cooling. did.
Japanese Patent Application No. 2002-163747 Japanese Patent Application No. 2003-387741

最近の電子デバイスなどの半導体製造プロセスにおいては、更なるヒータの温度分布の均一性が要求されており、加熱保持中はもちろんのこと、冷却開始から冷却終了までの間のヒータの温度分布の更に高い均一性が要求されている。また、冷却速度の更なる向上も要求されている。   In recent semiconductor manufacturing processes such as electronic devices, further uniformity of the temperature distribution of the heater is required, and the temperature distribution of the heater from the start of cooling to the end of cooling as well as during heating and holding is further increased. High uniformity is required. Further, further improvement in the cooling rate is also required.

そこで、本発明の目的は、冷却開始から冷却終了までの間のヒータの温度分布をより均一にでき、冷却速度を一層向上させたヒータユニット及びこれを搭載した装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a heater unit that can make the temperature distribution of the heater from the start of cooling to the end of cooling more uniform and further improve the cooling rate, and a device equipped with the heater unit.

発明者等は、特許文献1あるいは特許文献2の技術において、冷却開始から冷却終了までのヒータの温度分布をさらに均一にし、冷却速度をさらに向上させることを検討した結果、冷却ブロックとヒータユニットの当接面の平面度が、ヒータの温度分布や冷却速度に影響を与えることを見出した。   As a result of studying the technique of Patent Document 1 or Patent Document 2 to further uniform the temperature distribution of the heater from the start of cooling to the end of cooling and further improve the cooling speed, the inventors have found that the cooling block and the heater unit It was found that the flatness of the contact surface affects the temperature distribution and cooling rate of the heater.

例えば、図4に示すように、裏面に発熱体回路22と該発熱体回路を保護する絶縁層23が形成されたヒータ基板2と、冷却ブロック3との間の隙間が大きいと、ヒータの温度分布が不均一となり、また、冷却速度も遅くなることを見出した。また、図5に示すように、内部に発熱体回路22が形成されたヒータ基板2の場合も同様である。   For example, as shown in FIG. 4, if the gap between the heater block 2 having the heating element circuit 22 and the insulating layer 23 protecting the heating element circuit formed on the back surface and the cooling block 3 is large, the temperature of the heater It has been found that the distribution is non-uniform and the cooling rate is slow. Further, as shown in FIG. 5, the same applies to the heater substrate 2 in which the heating element circuit 22 is formed.

すなわち、本発明のヒータユニットは、裏面に発熱体回路と該発熱体回路を保護する絶縁膜が形成されており、裏面と反対側の主面に被加熱物を搭載して加熱処理するヒータ基板と、該ヒータ基板の裏面に当接、分離可能な冷却ブロックとを有するヒータユニットにおいて、該ヒータ基板と該冷却ブロックの当接面の平面度の合計が、0.8mm以下である。   That is, in the heater unit of the present invention, a heater substrate on which a heating element circuit and an insulating film for protecting the heating element circuit are formed on the back surface, and an object to be heated is mounted on the main surface opposite to the back surface. In addition, in the heater unit having the cooling block that can contact and be separated from the back surface of the heater substrate, the total flatness of the contact surfaces of the heater substrate and the cooling block is 0.8 mm or less.

あるいは、内部に発熱体回路が形成されており、主面に被加熱物を搭載して加熱処理するヒータ基板と、該ヒータ基板の主面と反対側の裏面に当接、分離可能な冷却ブロックとを有するヒータユニットにおいて、該ヒータ基板と該冷却ブロックの当接面の平面度の合計が、0.8mm以下である。   Alternatively, a heater circuit in which a heating element circuit is formed and a heating target is mounted on the main surface and heat-treated, and a cooling block that can be in contact with and separated from the back surface opposite to the main surface of the heater substrate The total flatness of the contact surfaces of the heater substrate and the cooling block is 0.8 mm or less.

前記ヒータユニットにおいて、前記ヒータ基板と冷却ブロックの当接面の面粗さが、共にRaで5μm以下であることが好ましい。また、裏面に発熱体回路と該発熱体回路を保護する絶縁膜が形成されたヒータ基板の場合は、前記発熱体回路を保護する絶縁膜の厚みが、15μm以上、500μm以下であり、かつ絶縁膜の厚みの最大値と最小値の差が、200μm以下であることが好ましい。   In the heater unit, the surface roughness of the contact surface between the heater substrate and the cooling block is preferably 5 μm or less in terms of Ra. Further, in the case of a heater substrate having a heating element circuit and an insulating film for protecting the heating element circuit formed on the back surface, the thickness of the insulating film for protecting the heating element circuit is 15 μm or more and 500 μm or less, and is insulated. The difference between the maximum value and the minimum value of the film thickness is preferably 200 μm or less.

前記セラミックスヒータの主成分が、窒化アルミニウム、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素からなる群から選ばれた少なくとも1種類であることが好ましく、窒化アルミニウムであれば更に好ましい。   It is preferable that the main component of the ceramic heater is at least one selected from the group consisting of aluminum nitride, silicon carbide, aluminum oxide, and silicon nitride, and more preferably aluminum nitride.

このようなヒータユニットを搭載した半導体製造・検査装置、あるいはフラットディスプレイパネルの製造・検査装置は、従来の装置よりも、冷却速度を向上させることができ、ヒータの温度分布がより均一になるので、スループットが大幅に向上するとともに、半導体やフラットディスプレイパネルの特性や歩留り、信頼性あるいは集積度や画像品質の向上が図れる。   A semiconductor manufacturing / inspection device equipped with such a heater unit or a flat display panel manufacturing / inspection device can improve the cooling rate and make the heater temperature distribution more uniform than conventional devices. As a result, the throughput is greatly improved, and the characteristics and yield, reliability, integration, and image quality of the semiconductor and flat display panel can be improved.

本発明によれば、冷却開始から冷却終了までの間のヒータの温度分布をより均一にできるヒータユニットを提供することができる。このようなヒータユニットを搭載した半導体製造・検査装置、あるいはフラットディスプレイパネルの製造・検査装置は、従来の装置よりもヒータの温度分布がより均一になるので、半導体やフラットディスプレイパネルの特性や歩留り、信頼性あるいは集積度や画像品質の向上が図れる。また、冷却速度が向上するので、前記装置において、熱処理時間の短縮が図れ、生産性を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heater unit which can make temperature distribution of a heater more uniform from a cooling start to a cooling end can be provided. Semiconductor manufacturing / inspection equipment equipped with such a heater unit or flat display panel manufacturing / inspection equipment has a more uniform heater temperature distribution than conventional equipment, so the characteristics and yield of semiconductors and flat display panels In addition, reliability, integration degree and image quality can be improved. Further, since the cooling rate is improved, the heat treatment time can be shortened in the apparatus, and the productivity can be improved.

本発明の実施の形態を、図2を参照して説明する。図2は、本発明の実施形態の一例であり、セラミックス基体21の裏面に発熱体回路22と該発熱体回路を保護する絶縁層23が形成されたヒータ基板2の冷却ブロック3との当接面4の平面度と、冷却ブロックのヒータ基板との当接面5の平面度との合計が0.8mm以下となるように平坦化する。平面度の合計が、0.4mm以下であれば、更に好ましい。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an example of an embodiment of the present invention, in which a heating element circuit 22 and an insulating layer 23 for protecting the heating element circuit are formed on the back surface of the ceramic substrate 21 and contact with the cooling block 3 of the heater substrate 2. The surface 4 is flattened so that the sum of the flatness of the surface 4 and the flatness of the contact surface 5 with the heater substrate of the cooling block is 0.8 mm or less. More preferably, the total flatness is 0.4 mm or less.

従来は、被加熱物を搭載するヒータ基板主面の平面度や表面粗さを良くして、被加熱物の温度分布を均一にする提案はされていたが、冷却ブロックを有するヒータユニットにおいて、ヒータ基板と冷却ブロックとのそれぞれの当接面の平面度を向上させて温度分布を均一にし、冷却速度も向上させる提案はなかった。   Conventionally, it has been proposed to improve the flatness and surface roughness of the heater substrate main surface on which the object to be heated is mounted, and to make the temperature distribution of the object to be heated uniform, but in the heater unit having a cooling block, There has been no proposal to improve the flatness of the contact surfaces of the heater substrate and the cooling block to make the temperature distribution uniform and to improve the cooling rate.

ヒータ基板2の冷却ブロック3との当接面4の平面度と、冷却ブロックのヒータ基板との当接面5の平面度の両方を平坦化することによって、ヒータ基板と冷却ブロックが全面均一に当接できるようになり、両者の密着性がより高まるので、熱伝達率が向上し、冷却ブロックをヒータ基板に当接させた時、冷却速度が向上すると共に、ヒータ基板裏面全面が、均一に冷却されるので、冷却時のヒータ基板の温度分布の均一性が向上する。   By flattening both the flatness of the contact surface 4 of the heater substrate 2 with the cooling block 3 and the flatness of the contact surface 5 of the cooling block with the heater substrate, the heater substrate and the cooling block are made uniform over the entire surface. Since the contact between them and the adhesion between the two is further improved, the heat transfer rate is improved, and when the cooling block is brought into contact with the heater substrate, the cooling rate is improved and the entire back surface of the heater substrate is uniformly distributed. Since it is cooled, the uniformity of the temperature distribution of the heater substrate during cooling is improved.

ヒータ基板2の冷却ブロック3との当接面4の平面度と、冷却ブロックのヒータ基板との当接面5の平面度のいずれか一方だけを平坦にしても、上記効果は得られない。両者の平面度の合計が0.8mm以下にすることによって、上記効果を得ることができる。   Even if only one of the flatness of the contact surface 4 with the cooling block 3 of the heater substrate 2 and the flatness of the contact surface 5 with the heater substrate of the cooling block is flattened, the above effect cannot be obtained. The said effect can be acquired by making the sum total of both flatness into 0.8 mm or less.

また、図3に示すように、内部に発熱体回路22が形成されており、主面に被加熱物を搭載して加熱処理するヒータ基板2の場合であっても、同様に、ヒータ基板2の冷却ブロック3との当接面4の平面度と、冷却ブロックのヒータ基板との当接面5の平面度との合計が0.8mm以下にすることによって、温度分布の均一性と、冷却速度の向上という効果を得ることができる。この場合も、両者の平面度の合計が0.4mm以下であることが更に好ましい。   Further, as shown in FIG. 3, even in the case of the heater substrate 2 in which the heating element circuit 22 is formed and the object to be heated is mounted on the main surface, the heater substrate 2 is similarly applied. By making the total of the flatness of the contact surface 4 with the cooling block 3 and the flatness of the contact surface 5 with the heater substrate of the cooling block 0.8 mm or less, the uniformity of temperature distribution and cooling The effect of improving the speed can be obtained. Also in this case, it is more preferable that the sum of the flatness of both is 0.4 mm or less.

ヒータ基板と冷却ブロックのそれぞれの当接面を平坦にするには、公知のラップ研磨法や、砥石による研削などの加工方法を取ることができる。加工後の表面の面粗さは、Raで5μm以下であることが好ましい。ヒータ基板と冷却ブロックそれぞれの当接面の面粗さをRaで5μm以下にすることによって、ヒータ基板と冷却ブロックの密着性が向上し、ヒータ基板の温度分布の均一性と冷却速度が向上する。   In order to flatten the contact surfaces of the heater substrate and the cooling block, a known lapping method or a processing method such as grinding with a grindstone can be employed. The surface roughness after processing is preferably 5 μm or less in terms of Ra. By making the surface roughness of the contact surfaces of the heater substrate and the cooling block 5 Ra or less in Ra, the adhesion between the heater substrate and the cooling block is improved, and the uniformity of the temperature distribution of the heater substrate and the cooling rate are improved. .

特に、ヒータ基板の当接面の面粗さを良くして、鏡面状態に近づけると、その面の輻射率が低下する。輻射率が低下すると、その面からの放熱量が減少するので、ヒータ基板を加熱するための電力の省エネルギー化になるので好ましい。また、ヒータ基板がセラミックスの場合、表面粗さが粗いと、冷却ブロックと当接したときの摩擦などによって、セラミックス粒子の脱落が多くなり、これがパーティクルとなって、被加熱物の品質に悪影響を与える。表面粗さRaは、1μm以下であれば更に好ましい。   In particular, when the surface roughness of the contact surface of the heater substrate is improved to approach a mirror surface state, the radiation rate of the surface decreases. When the emissivity is lowered, the amount of heat released from the surface is reduced, which is preferable because it saves power for heating the heater substrate. In addition, when the heater substrate is ceramic, if the surface roughness is rough, the ceramic particles fall off due to friction when contacting the cooling block, which becomes particles and adversely affects the quality of the object to be heated. give. The surface roughness Ra is more preferably 1 μm or less.

また、図2に示すような裏面に発熱体回路22と該発熱体回路を保護する絶縁層23が形成されたヒータ基板2の場合、冷却ブロックとの当接面を平坦化するために、加工しすぎると、絶縁層の厚みが薄くなり、場合によっては、発熱体回路が露出して、短絡事故を起こす可能性がある。これを防ぐためには、絶縁層の厚みを厚くすればよいが、絶縁層は、熱伝導率が低いことが多いので、厚みが厚いと熱抵抗が増大し、冷却速度が遅くなる。そこで、絶縁層の厚みは、平坦化後で、15μm以上、500μm以下にすることが好ましい。   In addition, in the case of the heater substrate 2 in which the heating element circuit 22 and the insulating layer 23 for protecting the heating element circuit are formed on the back surface as shown in FIG. 2, in order to flatten the contact surface with the cooling block, If it is too much, the thickness of the insulating layer becomes thin, and in some cases, the heating element circuit is exposed, and there is a possibility of causing a short circuit accident. In order to prevent this, the thickness of the insulating layer may be increased. However, since the insulating layer often has a low thermal conductivity, the thicker the thickness, the higher the thermal resistance and the slower the cooling rate. Therefore, the thickness of the insulating layer is preferably 15 μm or more and 500 μm or less after planarization.

また、平坦化後の絶縁層の厚みにバラツキがあると、前記熱抵抗が変化して、冷却速度がばらつくので、ヒータ基板の温度分布が不均一になりやすくなる。従って、平坦化後の絶縁層の厚みは、均一であることが望ましく、絶縁層の厚みの最大値と最小値の差は、200μm以下であることが好ましい。   Also, if the thickness of the insulating layer after planarization varies, the thermal resistance changes and the cooling rate varies, so the temperature distribution of the heater substrate tends to be non-uniform. Therefore, the thickness of the insulating layer after planarization is desirably uniform, and the difference between the maximum value and the minimum value of the insulating layer is preferably 200 μm or less.

以上のようなヒータユニットを容器内に設置することによって、半導体製造・検査装置、あるいはフラットディスプレイパネルの製造・検査装置とすることができる。   By installing the heater unit as described above in the container, a semiconductor manufacturing / inspection apparatus or a flat display panel manufacturing / inspection apparatus can be obtained.

例えば、図1に示すように、冷却ブロック3は、エアーシリンダなどの昇降手段7によって容器内に設置され、必要に応じてヒータ基板2に当接および分離ができるようになっている。図1は冷却ブロック3が分離した状態を示す。この冷却ブロック3には、給電のための電極や温度測定手段などの挿入物6を貫通するための貫通孔が設けられている。   For example, as shown in FIG. 1, the cooling block 3 is installed in the container by elevating means 7 such as an air cylinder, and can contact and separate from the heater substrate 2 as necessary. FIG. 1 shows a state where the cooling block 3 is separated. The cooling block 3 is provided with a through-hole for passing through an insert 6 such as an electrode for supplying power and a temperature measuring means.

本発明のヒータの材質は、セラミックスが好ましい。金属を用いた場合は、ウェハ上にパーティクルが付着するという問題があるので好ましくない。セラミックスとしては、温度分布の均一性を重視するならば、熱伝導率の高い窒化アルミニウムや炭化珪素が好ましい。信頼性を重視するならば、窒化珪素が高強度で熱衝撃にも強いので好ましい。コストを重視するのであれば、酸化アルミニウムが好ましい。   The material of the heater of the present invention is preferably ceramic. Use of metal is not preferable because there is a problem that particles adhere to the wafer. As the ceramic, aluminum nitride or silicon carbide having high thermal conductivity is preferable if importance is attached to the uniformity of temperature distribution. If importance is placed on reliability, silicon nitride is preferable because it is strong and resistant to thermal shock. If importance is attached to the cost, aluminum oxide is preferable.

これらのセラミックスの中でも、性能とコストのバランスを考慮すれば、窒化アルミニウム(AlN)が好適である。以下に、本発明のヒータの製造方法をAlNの場合で詳述する。   Among these ceramics, aluminum nitride (AlN) is preferable in consideration of the balance between performance and cost. Below, the manufacturing method of the heater of this invention is explained in full detail in the case of AlN.

AlNの原料粉末は、比表面積が2.0〜5.0m/gのものが好ましい。比表面積が2.0m/g未満の場合は、窒化アルミニウムの焼結性が低下する。また、5.0m/gを超えると、粉末の凝集が非常に強くなるので取扱いが困難になる。更に、原料粉末に含まれる酸素量は、2wt%以下が好ましい。酸素量が2wt%を超えると、焼結体の熱伝導率が低下する。また、原料粉末に含まれるアルミニウム以外の金属不純物量は、2000ppm以下が好ましい。金属不純物量がこの範囲を超えると、焼結体の熱伝導率が低下する。特に、金属不純物として、SiなどのIV族元素や、Feなどの鉄族元素は、焼結体の熱伝導率を低下させる作用が高いので、含有量は、それぞれ500ppm以下であることが好ましい。 The raw material powder of AlN preferably has a specific surface area of 2.0 to 5.0 m 2 / g. When the specific surface area is less than 2.0 m 2 / g, the sinterability of aluminum nitride is lowered. On the other hand, if it exceeds 5.0 m 2 / g, the aggregation of the powder becomes very strong, so that handling becomes difficult. Furthermore, the amount of oxygen contained in the raw material powder is preferably 2 wt% or less. When the amount of oxygen exceeds 2 wt%, the thermal conductivity of the sintered body decreases. The amount of metal impurities other than aluminum contained in the raw material powder is preferably 2000 ppm or less. When the amount of metal impurities exceeds this range, the thermal conductivity of the sintered body decreases. In particular, group IV elements such as Si and iron group elements such as Fe as metal impurities have a high effect of reducing the thermal conductivity of the sintered body, and therefore the content is preferably 500 ppm or less.

AlNは難焼結性材料であるので、AlN原料粉末に焼結助剤を添加することが好ましい。添加する焼結助剤は、希土類元素化合物が好ましい。希土類元素化合物は、焼結中に窒化アルミニウム粉末粒子の表面に存在するアルミニウム酸化物あるいはアルミニウム酸窒化物と反応して、窒化アルミニウムの緻密化を促進するとともに、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率を低下させる原因となる酸素を除去する働きもあるので、窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率を向上させることができる。   Since AlN is a hardly sinterable material, it is preferable to add a sintering aid to the AlN raw material powder. The sintering aid to be added is preferably a rare earth element compound. The rare earth element compound reacts with the aluminum oxide or aluminum oxynitride existing on the surface of the aluminum nitride powder particles during the sintering to promote the densification of the aluminum nitride and the thermal conductivity of the aluminum nitride sintered body. Therefore, the thermal conductivity of the aluminum nitride sintered body can be improved.

希土類元素化合物は、特に酸素を除去する働きが顕著であるイットリウム化合物が好ましい。添加量は、0.01〜5wt%が好ましい。0.01wt%未満であると、緻密な焼結体を得ることが困難であるとともに、焼結体の熱伝導率が低下する。また、5wt%を超えると、窒化アルミニウム焼結体の粒界に焼結助剤が存在することになるので、腐食性雰囲気で使用する場合、この粒界に存在する焼結助剤がエッチングされ、脱粒やパーティクルの原因となる。更に、好ましくは焼結助剤の添加量は、1wt%以下である。1wt%以下であれば、粒界の3重点にも焼結助剤が存在しなくなるので、耐食性が向上する。   The rare earth element compound is preferably an yttrium compound that is particularly effective in removing oxygen. The addition amount is preferably 0.01 to 5 wt%. If it is less than 0.01 wt%, it is difficult to obtain a dense sintered body, and the thermal conductivity of the sintered body decreases. If it exceeds 5 wt%, a sintering aid exists at the grain boundaries of the aluminum nitride sintered body. Therefore, when used in a corrosive atmosphere, the sintering aid present at the grain boundaries is etched. , Cause degranulation and particles. Furthermore, the amount of the sintering aid added is preferably 1 wt% or less. If it is 1 wt% or less, the sintering aid is not present at the triple point of the grain boundary, so that the corrosion resistance is improved.

また、希土類元素化合物は、酸化物、窒化物、フッ化物、ステアリン酸化合物などが使用できる。この中で、酸化物は安価で入手が容易であり好ましい。また、ステアリン酸化合物は、有機溶剤との親和性が高いので、窒化アルミニウム原料粉末と焼結助剤などを有機溶剤で混合する場合には、混合性が高くなるので特に好適である。   As the rare earth element compound, an oxide, nitride, fluoride, stearic acid compound, or the like can be used. Of these, oxides are preferable because they are inexpensive and readily available. In addition, since the stearic acid compound has a high affinity with an organic solvent, when the aluminum nitride raw material powder and the sintering aid are mixed with the organic solvent, the mixing property is particularly preferable.

次に、これら窒化アルミニウム原料粉末や焼結助剤粉末に、所定量の溶剤、バインダー、更には必要に応じて分散剤や邂逅剤を添加し、混合する。混合方法は、ボールミル混合や超音波による混合等が可能である。このような混合によって、原料スラリーを得ることができる。   Next, a predetermined amount of a solvent, a binder and, if necessary, a dispersant and a glaze are added to and mixed with the aluminum nitride raw material powder and the sintering aid powder. As the mixing method, ball mill mixing, ultrasonic mixing, or the like is possible. A raw material slurry can be obtained by such mixing.

得られたスラリーを成形し、焼結することによって窒化アルミニウム焼結体を得ることができる。その方法には、コファイアー法とポストメタライズ法の2種類の方法が可能である。   An aluminum nitride sintered body can be obtained by molding and sintering the obtained slurry. There are two types of methods, a cofire method and a post metallization method.

まず、ポストメタライズ法について説明する。前記スラリーをスプレードライアー等の手法によって、顆粒を作成する。この顆粒を所定の金型に挿入し、プレス成形を施す。この時、プレス圧力は、9.8MPa以上であることが望ましい。9.8MPa未満の圧力では、成形体の強度が充分に得られないことが多く、ハンドリングなどで破損し易くなる。   First, the post metallization method will be described. Granules are prepared from the slurry by a technique such as spray drying. The granules are inserted into a predetermined mold and press-molded. At this time, the press pressure is desirably 9.8 MPa or more. When the pressure is less than 9.8 MPa, the strength of the molded body is often not sufficiently obtained, and is easily damaged by handling.

成形体の密度は、バインダーの含有量や焼結助剤の添加量によって異なるが、1.5g/cm以上であることが好ましい。1.5g/cm未満であると、原料粉末粒子間の距離が相対的に大きくなるので、焼結が進行しにくくなる。また、成形体密度は、2.5g/cm以下であることが好ましい。2.5g/cmを超えると、次工程の脱脂処理で成形体内のバインダーを充分除去することが困難となる。このため、前述のように緻密な焼結体を得ることが困難となる。 Although the density of a molded object changes with content of a binder, and the addition amount of a sintering auxiliary agent, it is preferable that it is 1.5 g / cm < 3 > or more. If it is less than 1.5 g / cm 3 , the distance between the raw material powder particles becomes relatively large, so that sintering does not proceed easily. Moreover, it is preferable that a molded object density is 2.5 g / cm < 3 > or less. If it exceeds 2.5 g / cm 3 , it will be difficult to sufficiently remove the binder in the molded body by the degreasing process in the next step. For this reason, it becomes difficult to obtain a dense sintered body as described above.

次に、前記成形体を非酸化性雰囲気中で加熱し、脱脂処理を行う。大気等の酸化性雰囲気で脱脂処理を行うと、AlN粉末の表面が酸化されるので、焼結体の熱伝導率が低下する。非酸化性雰囲気ガスとしては、窒素やアルゴンが好ましい。脱脂処理の加熱温度は、500℃以上、1000℃以下が好ましい。500℃未満の温度では、バインダーを充分除去することができないので、脱脂処理後の積層体中にカーボンが過剰に残存するので、その後の焼結工程での焼結を阻害する。また、1000℃を超える温度では、残存するカーボンの量が少なくなり過ぎるので、AlN粉末表面に存在する酸化被膜の酸素を除去する能力が低下し、焼結体の熱伝導率が低下する。   Next, the molded body is heated in a non-oxidizing atmosphere to perform a degreasing treatment. When the degreasing treatment is performed in an oxidizing atmosphere such as the air, the surface of the AlN powder is oxidized, so that the thermal conductivity of the sintered body is lowered. As the non-oxidizing atmosphere gas, nitrogen or argon is preferable. The heating temperature for the degreasing treatment is preferably 500 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. When the temperature is less than 500 ° C., the binder cannot be sufficiently removed, and therefore excessive carbon remains in the laminated body after the degreasing treatment, which inhibits sintering in the subsequent sintering step. Further, at a temperature exceeding 1000 ° C., the amount of remaining carbon becomes too small, so that the ability of the oxide film present on the surface of the AlN powder to remove oxygen is lowered, and the thermal conductivity of the sintered body is lowered.

また、脱脂処理後の成形体中に残存する炭素量は、1.0wt%以下であることが好ましい。1.0wt%を超える炭素が残存していると、焼結を阻害するので、緻密な焼結体を得ることができない。   Moreover, it is preferable that the carbon amount which remains in the molded object after a degreasing process is 1.0 wt% or less. If carbon exceeding 1.0 wt% remains, sintering is inhibited, and a dense sintered body cannot be obtained.

次いで、焼結を行う。焼結は、窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気中で、1700〜2000℃の温度で行う。この時、使用する窒素などの雰囲気ガスに含有する水分は、露点で−30℃以下であることが好ましい。これ以上の水分を含有する場合、焼結時にAlNが雰囲気ガス中の水分と反応して酸窒化物が形成されるので、熱伝導率が低下する可能性がある。また、雰囲気ガス中の酸素量は、0.001vol%以下であることが好ましい。酸素量が多いと、AlNの表面が酸化して、熱伝導率が低下する可能性がある。   Next, sintering is performed. Sintering is performed at a temperature of 1700 to 2000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen or argon. At this time, it is preferable that the moisture contained in the atmosphere gas such as nitrogen used is −30 ° C. or less in terms of dew point. In the case of containing more moisture than this, AlN reacts with moisture in the atmospheric gas during sintering to form oxynitrides, which may reduce the thermal conductivity. Moreover, it is preferable that the oxygen amount in atmospheric gas is 0.001 vol% or less. If the amount of oxygen is large, the surface of AlN may be oxidized and the thermal conductivity may be reduced.

更に、焼結時に使用する治具は、窒化ホウ素(BN)成形体が好適である。このBN成形体は、前記焼結温度に対し充分な耐熱性を有するとともに、その表面に固体潤滑性があるので、焼結時に積層体が収縮する際の治具と積層体との間の摩擦を小さくすることができるので、歪みの少ない焼結体を得ることができる。   Furthermore, a boron nitride (BN) compact is suitable for the jig used during sintering. Since this BN compact has sufficient heat resistance to the sintering temperature and has a solid lubricating property on its surface, the friction between the jig and the laminate when the laminate shrinks during sintering. Therefore, a sintered body with less distortion can be obtained.

得られた焼結体は、必要に応じて加工を施す。次工程の導電ペーストをスクリーン印刷する場合、焼結体の表面粗さは、Raで5μm以下であることが好ましい。5μmを超えるとスクリーン印刷により回路形成した際に、パターンのにじみやピンホールなどの欠陥が発生しやすくなる。表面粗さはRaで1μm以下であればさらに好適である。   The obtained sintered body is processed as necessary. When screen-printing the conductive paste in the next step, the surface roughness of the sintered body is preferably 5 μm or less in terms of Ra. If the thickness exceeds 5 μm, defects such as pattern bleeding and pinholes are likely to occur when a circuit is formed by screen printing. The surface roughness Ra is more preferably 1 μm or less.

上記表面粗さを研磨加工する際には、焼結体の両面にスクリーン印刷する場合は当然であるが、片面のみにスクリーン印刷を施す場合でも、スクリーン印刷する面と反対側の面も研磨加工を施す方がよい。スクリーン印刷する面のみを研磨加工した場合、スクリーン印刷時には、研磨加工していない面で焼結体を支持することになる。その時、研磨加工していない面には突起や異物が存在することがあるので、焼結体の固定が不安定になり、スクリーン印刷で回路パターンがうまく描けないことがあるからである。   When polishing the above surface roughness, it is natural to screen print on both sides of the sintered body, but even when screen printing is performed only on one side, the surface opposite to the screen printed side is also polished. It is better to apply. When only the surface to be screen printed is polished, the sintered body is supported by the surface that is not polished during screen printing. At this time, there may be protrusions and foreign matters on the surface that has not been polished, so that the fixing of the sintered body becomes unstable, and the circuit pattern may not be drawn well by screen printing.

また、この時、両加工面の平行度は0.5mm以下であることが好ましい。平行度が0.5mmを超えるとスクリーン印刷時に導電ペーストの厚みのバラツキが大きくなることがある。平行度は0.1mm以下であれば特に好適である。さらに、スクリーン印刷する面の平面度は、0.5mm以下であることが好ましい。0.5mmを超える平面度の場合にも、導電ペーストの厚みのバラツキが大きくなることがある。平面度も0.1mm以下であれば特に好適である。   At this time, the parallelism of both processed surfaces is preferably 0.5 mm or less. When the parallelism exceeds 0.5 mm, the thickness of the conductive paste may vary greatly during screen printing. The parallelism is particularly preferably 0.1 mm or less. Furthermore, the flatness of the screen printing surface is preferably 0.5 mm or less. Even in the case of flatness exceeding 0.5 mm, the variation in the thickness of the conductive paste may increase. A flatness of 0.1 mm or less is particularly suitable.

研磨加工を施した焼結体に、スクリーン印刷により導電ペーストを塗布し、電気回路の形成を行う。導体ペーストは、金属粉末と必要に応じて酸化物粉末と、バインダーと溶剤を混合することにより得ることができる。金属粉末は、セラミックスとの熱膨張係数のマッチングから、タングステンやモリブデンあるいはタンタルが好ましい。   A conductive paste is applied by screen printing to the polished sintered body to form an electric circuit. The conductive paste can be obtained by mixing metal powder, oxide powder as necessary, binder and solvent. The metal powder is preferably tungsten, molybdenum or tantalum from the viewpoint of matching the thermal expansion coefficient with ceramics.

また、AlNとの密着強度を高めるために、酸化物粉末を添加することもできる。酸化物粉末は、IIa族元素やIIIa族元素の酸化物やAl、SiOなどが好ましい。特に、酸化イットリウムはAlNに対する濡れ性が非常に良好であるので、好ましい。これらの酸化物の添加量は、0.1〜30wt%が好ましい。0.1wt%未満の場合、形成した電気回路である金属層とAlNとの密着強度が低下する。また30wt%を超えると、電気回路である金属層の電気抵抗値が高くなる。 In order to increase the adhesion strength with AlN, an oxide powder can also be added. The oxide powder is preferably an oxide of a IIa group element or a IIIa group element, Al 2 O 3 , SiO 2 or the like. In particular, yttrium oxide is preferable because it has very good wettability to AlN. The addition amount of these oxides is preferably 0.1 to 30 wt%. When the content is less than 0.1 wt%, the adhesion strength between the metal layer, which is the formed electric circuit, and AlN is lowered. Moreover, when it exceeds 30 wt%, the electrical resistance value of the metal layer which is an electric circuit will become high.

導電ペーストの厚みは、乾燥後の厚みで、5μm以上、100μm以下であることが好ましい。厚みが5μm未満の場合は、電気抵抗値が高くなりすぎるとともに、密着強度も低下する。また、100μmを超える場合も、密着強度が低下する。   The thickness of the conductive paste is preferably 5 μm or more and 100 μm or less after drying. When the thickness is less than 5 μm, the electrical resistance value becomes too high and the adhesion strength also decreases. Moreover, also when exceeding 100 micrometers, adhesive strength falls.

また、形成する回路パターンが、ヒータ回路(発熱体回路)の場合は、パターンの間隔は0.1mm以上とすることが好ましい。0.1mm未満の間隔では、発熱体に電流を流したときに、印加電圧及び温度によっては漏れ電流が発生し、ショートする。特に、500℃以上の温度で使用する場合には、パターン間隔は1mm以上とすることが好ましく、3mm以上であれば更に好ましい。   In addition, when the circuit pattern to be formed is a heater circuit (a heating element circuit), the pattern interval is preferably 0.1 mm or more. If the interval is less than 0.1 mm, when a current is passed through the heating element, a leakage current is generated depending on the applied voltage and temperature, resulting in a short circuit. In particular, when used at a temperature of 500 ° C. or higher, the pattern interval is preferably 1 mm or more, more preferably 3 mm or more.

次に、導電ペーストを脱脂した後、焼成する。脱脂は、窒素やアルゴン等の非酸化性雰囲気中で行う。脱脂温度は500℃以上が好ましい。500℃未満では、導電ペースト中のバインダーの除去が不十分で金属層内にカーボンが残留し、焼成したときに金属の炭化物を形成するので、金属層の電気抵抗値が高くなる。   Next, the conductive paste is degreased and fired. Degreasing is performed in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen or argon. The degreasing temperature is preferably 500 ° C. or higher. If the temperature is less than 500 ° C., the binder in the conductive paste is not sufficiently removed, and carbon remains in the metal layer, and metal carbide is formed when baked, so that the electrical resistance value of the metal layer becomes high.

焼成は、窒素やアルゴンなどの非酸化性雰囲気中で、1500℃以上の温度で行うのが好適である。1500℃未満の温度では、導電ペースト中の金属粉末の粒成長が進行しないので、焼成後の金属層の電気抵抗値が高くなり過ぎる。また、焼成温度はセラミックスの焼結温度を超えない方がよい。セラミックスの焼結温度を超える温度で導電ペーストを焼成すると、セラミックス中の含有する焼結助剤などが揮散しはじめ、更には導電ペースト中の金属粉末の粒成長が促進されてセラミックスと金属層との密着強度が低下する。   Firing is preferably performed at a temperature of 1500 ° C. or higher in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen or argon. When the temperature is less than 1500 ° C., the particle growth of the metal powder in the conductive paste does not proceed, so that the electric resistance value of the fired metal layer becomes too high. The firing temperature should not exceed the sintering temperature of the ceramic. When the conductive paste is fired at a temperature exceeding the sintering temperature of the ceramic, the sintering aid contained in the ceramic begins to evaporate, and further, the grain growth of the metal powder in the conductive paste is promoted, and the ceramic and the metal layer. The adhesion strength of the is reduced.

次に、形成した金属層の絶縁性を確保するために、金属層の上に絶縁性コートを形成することができる。絶縁性コートの材質は、電気回路との反応性が小さく、AlNとの熱膨張係数差が、5.0x10−6/K以下であれば特に制約はない。例えば、結晶化ガラスやAlN等が使用できる。これらの材料を例えばペースト状にして、所定の厚みのスクリーン印刷を行い、必要に応じて脱脂を行った後、所定の温度で焼成することにより形成することができる。 Next, in order to ensure the insulation of the formed metal layer, an insulating coat can be formed on the metal layer. The material of the insulating coat is not particularly limited as long as the reactivity with the electric circuit is small and the difference in thermal expansion coefficient from AlN is 5.0 × 10 −6 / K or less. For example, crystallized glass or AlN can be used. These materials can be formed, for example, by pasting them into a paste, performing screen printing with a predetermined thickness, degreasing as necessary, and firing at a predetermined temperature.

次に、必要に応じて更にセラミックス基板を積層することができる。積層は、接合剤を介して行うのが良い。接合剤は、酸化アルミニウム粉末や窒化アルミニウム粉末に、IIa族元素化合物やIIIa族元素化合物とバインダーや溶剤を加え、ペースト化したものを接合面にスクリーン印刷等の手法で塗布する。塗布する接合剤の厚みに特に制約はないが、5μm以上であることが好ましい。5μm未満の厚みでは、接合層にピンホールや接合ムラ等の接合欠陥が生じやすくなる。   Next, a ceramic substrate can be further laminated as required. Lamination is preferably performed via a bonding agent. The bonding agent is obtained by adding a IIa group element compound or a group IIIa element compound and a binder or a solvent to aluminum oxide powder or aluminum nitride powder, and applying the paste to the bonding surface by a method such as screen printing. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the bonding agent to apply | coat, it is preferable that it is 5 micrometers or more. When the thickness is less than 5 μm, bonding defects such as pinholes and bonding unevenness easily occur in the bonding layer.

接合剤を塗布したセラミックス基板を、非酸化性雰囲気中、500℃以上の温度で脱脂する。その後、積層するセラミックス基板を重ね合わせ、所定の荷重を加え、非酸化性雰囲気中で加熱することにより、セラミックス基板同士を接合する。荷重は、5kPa以上であることが好ましい。5kPa未満の荷重では、充分な接合強度が得られないか、もしくは前記接合欠陥が生じやすい。   The ceramic substrate coated with the bonding agent is degreased at a temperature of 500 ° C. or higher in a non-oxidizing atmosphere. Thereafter, the ceramic substrates to be stacked are superposed, a predetermined load is applied, and the ceramic substrates are bonded together by heating in a non-oxidizing atmosphere. The load is preferably 5 kPa or more. When the load is less than 5 kPa, sufficient bonding strength cannot be obtained, or the above-described bonding defect is likely to occur.

接合するための加熱温度は、セラミックス基板同士が接合層を介して十分密着する温度であれば、特に制約はないが、1500℃以上であることが好ましい。1500℃未満では、十分な接合強度が得られにくく、接合欠陥を生じやすい。前記脱脂ならびに接合時の非酸化性雰囲気は、窒素やアルゴンなどを用いることが好ましい。   The heating temperature for bonding is not particularly limited as long as the ceramic substrates are sufficiently adhered to each other through the bonding layer, but is preferably 1500 ° C. or higher. If it is less than 1500 degreeC, sufficient joint strength is hard to be obtained and it will be easy to produce a joint defect. Nitrogen or argon is preferably used for the non-oxidizing atmosphere during the degreasing and bonding.

以上のようにして、ヒータとなるセラミックス積層焼結体を得ることができる。なお、電気回路は、導電ペーストを用いずに、例えば、ヒータ回路であれば、モリブデン線(コイル)、静電吸着用電極やRF電極などの場合には、モリブデンやタングステンのメッシュ(網状体)を用いることも可能である。   As described above, a ceramic laminated sintered body serving as a heater can be obtained. For example, if the electric circuit is a heater circuit without using a conductive paste, for example, a molybdenum wire (coil), an electrostatic adsorption electrode or an RF electrode, a mesh of molybdenum or tungsten (network) It is also possible to use.

この場合、AlN原料粉末中に上記モリブデンコイルやメッシュを内蔵させ、ホットプレス法により作製することができる。ホットプレスの温度や雰囲気は、前記AlNの焼結温度、雰囲気に準ずればよいが、ホットプレス圧力は、0.98MPa以上加えることが望ましい。0.98MPa未満では、モリブデンコイルやメッシュとAlNの間に隙間が生じることがあるので、ヒータの性能が出なくなることがある。   In this case, the molybdenum coil and mesh are incorporated in the AlN raw material powder, and can be manufactured by a hot press method. The hot press temperature and atmosphere may be in accordance with the sintering temperature and atmosphere of AlN, but the hot press pressure is preferably 0.98 MPa or more. If it is less than 0.98 MPa, a gap may be formed between the molybdenum coil or mesh and AlN, and the performance of the heater may not be achieved.

次に、コファイアー法について説明する。前述した原料スラリーをドクターブレード法によりシート成形する。シート成形に関して特に制約はないが、シートの厚みは、乾燥後で3mm以下が好ましい。シートの厚みが3mmを超えると、スラリーの乾燥収縮量が大きくなるので、シートに亀裂が発生する確率が高くなる。   Next, the cofire method will be described. The raw material slurry described above is formed into a sheet by a doctor blade method. Although there is no restriction | limiting in particular regarding sheet shaping | molding, As for the thickness of a sheet | seat, 3 mm or less is preferable after drying. If the thickness of the sheet exceeds 3 mm, the amount of drying shrinkage of the slurry increases, so that the probability of cracking in the sheet increases.

上述したシート上に所定形状の電気回路となる金属層を、導体ペーストをスクリーン印刷などの手法により塗布することにより形成する。導電ペーストは、ポストメタライズ法で説明したものと同じものを用いることができる。ただし、コファイアー法では、導電ペーストに酸化物粉末を添加しなくても支障はない。   A metal layer to be an electric circuit having a predetermined shape is formed on the above-described sheet by applying a conductive paste by a technique such as screen printing. The same conductive paste as that described in the post metallization method can be used. However, in the cofire method, there is no problem even if the oxide powder is not added to the conductive paste.

次に、回路形成を行ったシート及び回路形成をしていないシートを積層する。積層の方法は、各シートを所定の位置にセットし、重ね合わせる。この時、必要に応じて各シート間に溶剤を塗布しておく。重ね合わせた状態で、必要に応じて加熱する。加熱する場合、加熱温度は、150℃以下であることが好ましい。これを超える温度に加熱すると、積層したシートが大きく変形する。そして、重ね合わせたシートに圧力を加えて一体化する。加える圧力は、1〜100MPaの範囲が好ましい。1MPa未満の圧力では、シートが充分に一体化せず、その後の工程中に剥離することがある。また、100MPaを超える圧力を加えると、シートの変形量が大きくなりすぎる。   Next, the sheet on which the circuit is formed and the sheet on which the circuit is not formed are stacked. In the laminating method, each sheet is set at a predetermined position and overlapped. At this time, a solvent is applied between the sheets as necessary. In the state of being overlaid, heat as necessary. When heating, it is preferable that heating temperature is 150 degrees C or less. When heated to a temperature exceeding this, the laminated sheets are greatly deformed. Then, the stacked sheets are integrated by applying pressure. The applied pressure is preferably in the range of 1 to 100 MPa. If the pressure is less than 1 MPa, the sheets may not be sufficiently integrated and may peel during the subsequent steps. Further, when a pressure exceeding 100 MPa is applied, the deformation amount of the sheet becomes too large.

この積層体を、前述のポストメタライズ法と同様に、脱脂処理並びに焼結を行う。脱脂処理や焼結の温度や、炭素量等はポストメタライズ法と同じである。前述した、導電ペーストをシートに印刷する際に、複数のシートにそれぞれヒータ回路や静電吸着用電極等を印刷し、それらを積層することで、複数の電気回路を有する通電発熱ヒータを容易に作成することも可能である。このようにして、ヒータとなるセラミックス積層焼結体を得ることができる。   This laminated body is degreased and sintered in the same manner as the above-described post metallization method. The degreasing treatment and sintering temperature, the amount of carbon, etc. are the same as in the post metallization method. When the conductive paste is printed on a sheet as described above, a heater circuit, an electrostatic adsorption electrode, etc. are printed on a plurality of sheets, respectively, and these are stacked to facilitate an energizing heat generating heater having a plurality of electric circuits. It is also possible to create it. In this way, a ceramic laminated sintered body serving as a heater can be obtained.

なお、発熱体回路などの電気回路が、セラミックス積層体の最外層に形成されている場合は、電気回路の保護と絶縁性の確保のために、前述のポストメタライズ法と同様に、電気回路の上に絶縁性コートを形成することができる。   In addition, when an electric circuit such as a heating element circuit is formed in the outermost layer of the ceramic laminate, in order to protect the electric circuit and ensure insulation, the electric circuit An insulating coating can be formed thereon.

得られたセラミックス積層焼結体は、必要に応じて加工を施す。通常、焼結した状態では、半導体製造装置で要求される精度に入らないことが多い。加工精度は、例えば、被処理物搭載面の平面度は0.5mm以下が好ましく、さらには0.1mm以下が特に好ましい。平面度が0.5mmを超えると、被処理物とセラミックスヒータとの間に隙間が生じやすくなり、セラミックスヒータの熱が被処理物に均一に伝わらなくなり、被処理物の温度ムラが発生しやすくなる。   The obtained ceramic laminated sintered body is processed as necessary. Usually, in the sintered state, the accuracy required for a semiconductor manufacturing apparatus is often not reached. As for the processing accuracy, for example, the flatness of the workpiece mounting surface is preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.1 mm or less. When the flatness exceeds 0.5 mm, a gap is likely to be formed between the workpiece and the ceramic heater, and the heat of the ceramic heater is not transmitted uniformly to the workpiece, and the temperature unevenness of the workpiece is likely to occur. Become.

また、被処理物搭載面の面粗さは、Raで5μm以下が好ましい。Raで5μmを超えると、通電発熱ヒータと被処理物との摩擦によって、AlNの脱粒が多くなることがある。この時、脱粒した粒子はパーティクルとなり、被処理物上への成膜やエッチングなどの処理に対して悪影響を与えることになる。さらに、表面粗さは、Raで1μm以下であれば、好適である。   The surface roughness of the workpiece mounting surface is preferably 5 μm or less in terms of Ra. When the Ra exceeds 5 μm, AlN may be shed more frequently due to friction between the energizing heater and the workpiece. At this time, the shed particles become particles and have an adverse effect on processes such as film formation and etching on the object to be processed. Further, the surface roughness is preferably 1 μm or less in terms of Ra.

更に、主面と反対側の裏面を平坦に加工する。その平面度は、組み合せる冷却ブロックの当接面の平面度との合計が、0.8mm以下になるようにする。   Further, the back surface opposite to the main surface is processed to be flat. The flatness is such that the sum of the flatness of the contact surfaces of the cooling blocks to be combined is 0.8 mm or less.

100重量部の窒化アルミニウム粉末と0.6重量部のステアリン酸イットリウム粉末を混合し、ポリビニルブチラールをバインダー、ジブチルフタレートを溶剤として、それぞれ10重量部、5重量部混合して、スプレードライにより顆粒を作製後、プレス成形し、700℃窒素雰囲下で脱脂し、窒素雰囲気中、1850℃で焼結し、図2に示す窒化アルミニウム焼結体21を作成した。なお、窒化アルミニウム粉末は、平均粒径0.6μm、比表面積3.4m/gのものを使用した。前記窒化アルミニウム焼結体を加工し、直径330mm、厚み12mmとした。 Mix 100 parts by weight of aluminum nitride powder and 0.6 parts by weight of yttrium stearate powder, mix 10 parts by weight and 5 parts by weight of polyvinyl butyral as a binder and dibutyl phthalate as a solvent. After the production, press molding, degreasing in a nitrogen atmosphere at 700 ° C., and sintering in a nitrogen atmosphere at 1850 ° C., the aluminum nitride sintered body 21 shown in FIG. 2 was created. The aluminum nitride powder used had an average particle size of 0.6 μm and a specific surface area of 3.4 m 2 / g. The aluminum nitride sintered body was processed to have a diameter of 330 mm and a thickness of 12 mm.

また、平均粒径が2.0μmのW粉末を100重量部として、Yを1重量部と、5重量部のバインダーであるエチルセルロースと、溶剤としてブチルカルビトールを用いてWペーストを作製した。混合にはポットミルと三本ロールを用いた。このWペーストをスクリーン印刷で、前記加工した窒化アルミニウム焼結体上に、発熱体回路パターンを形成した。その後、900℃、窒素雰囲気中で脱脂し、窒素雰囲気中1800℃で焼成し、厚み20μmの発熱体回路22を形成した。発熱体回路を形成した面に、ZnO−B−Al系のガラスペーストを用いて、給電部を除いて塗布し、窒素雰囲気中700℃で焼成し、厚み80μmの絶縁層23を形成した。また、後述する絶縁層を研磨加工した後、給電部には、タングステン端子をネジ止めにより取付け、タングステン端子にニッケル電極をネジ止めし、ヒータ基板2を完成させた。 Also, a W paste was prepared using 100 parts by weight of W powder having an average particle size of 2.0 μm, 1 part by weight of Y 2 O 3 , 5 parts by weight of ethyl cellulose as a binder, and butyl carbitol as a solvent. did. A pot mill and three rolls were used for mixing. The W paste was screen-printed to form a heating element circuit pattern on the processed aluminum nitride sintered body. Thereafter, degreasing was performed in a nitrogen atmosphere at 900 ° C., and firing was performed at 1800 ° C. in a nitrogen atmosphere to form a heating element circuit 22 having a thickness of 20 μm. A ZnO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 based glass paste was applied to the surface on which the heating element circuit was formed, except for the power feeding portion, and fired at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere, and an insulating layer having a thickness of 80 μm. 23 was formed. In addition, after polishing an insulating layer to be described later, a tungsten terminal was attached to the power feeding portion by screwing, and a nickel electrode was screwed to the tungsten terminal to complete the heater substrate 2.

次に、冷却ブロックとして、直径330mm、厚み12mmと7mmの純アルミニウム板を用意した。純アルミニウム板の熱伝導率は、200W/mKである。このうち、厚み12mmのアルミニウム板に、幅5mm、深さ5mmの冷却媒体を流すための図2に示すような流路を加工により形成した。さらにこの流路の外周に、O−リングを挿入するための、幅2mm、深さ1mmの溝を形成した。また冷却媒体の出入り口に貫通孔を形成した。これら2枚のアルミニウム板をO−リングを挿入して、ネジ止めにて固定した。これらのアルミニウム板には、給電用電極や熱電対が貫通するように、貫通孔を3ヶ所形成した。   Next, a pure aluminum plate having a diameter of 330 mm, a thickness of 12 mm, and 7 mm was prepared as a cooling block. The thermal conductivity of the pure aluminum plate is 200 W / mK. Among these, a flow path as shown in FIG. 2 for flowing a cooling medium having a width of 5 mm and a depth of 5 mm was formed by machining on an aluminum plate having a thickness of 12 mm. Further, a groove having a width of 2 mm and a depth of 1 mm for inserting an O-ring was formed on the outer periphery of the flow path. In addition, through holes were formed at the entrance and exit of the cooling medium. These two aluminum plates were fixed with screws by inserting an O-ring. In these aluminum plates, three through holes were formed so that the power supply electrode and thermocouple penetrated.

これらのヒータ基板と冷却ブロックのそれぞれの当接面は、表1に示す平面度になるように研磨加工した。なお、両者の表面粗さは、Ra1.0μmであった。   The respective contact surfaces of the heater substrate and the cooling block were polished so as to have the flatness shown in Table 1. In addition, both surface roughness was Ra1.0micrometer.

これらのヒータ基板と、冷却ブロックを図1のように、支持体9や昇降手段7などを用いて組み付け、更に冷却ブロックの貫通孔を通して、給電用電極と熱電対の貫通物6を取り付けて、ヒータを通電加熱できるようにした。なお、図1に示すように、内面の高さ30mm、内径333mm、厚さ1.5mm(ただし、底面の厚みは3mm)の有底円筒形状の遮熱板8も取付け、ヒータユニット1を完成させた。   As shown in FIG. 1, the heater substrate and the cooling block are assembled using the support 9 and the lifting / lowering means 7 and the like, and the feeding electrode and the thermocouple penetration 6 are attached through the through holes of the cooling block. The heater can be heated by energization. As shown in FIG. 1, a bottomed cylindrical heat shield 8 having an inner surface height of 30 mm, an inner diameter of 333 mm, and a thickness of 1.5 mm (but the bottom surface thickness is 3 mm) is also attached to complete the heater unit 1. I let you.

ヒータ基板を熱電対の測定値で180℃まで昇温後、90秒間180℃で保持して、温度を安定化した。この間冷却ブロックは、ヒータ基板から分離しており、冷却媒体は流さなかった。その後、通電を停止し、冷却媒体として水を流した冷却ブロックをヒータ基板に当接させ、ヒータ基板を50℃まで冷却した。   The heater substrate was heated up to 180 ° C. as measured by a thermocouple and then held at 180 ° C. for 90 seconds to stabilize the temperature. During this time, the cooling block was separated from the heater substrate, and the cooling medium was not flowed. Thereafter, the energization was stopped, the cooling block in which water was passed as a cooling medium was brought into contact with the heater substrate, and the heater substrate was cooled to 50 ° C.

熱電対の温度で、冷却途中の120℃に到達したときのヒータ基板の温度バラツキΔTを測定した。温度バラツキの測定は、ウェハ温度計を用いた。ヒータのウェハ搭載面に、ウェハ温度計を載置して、ウェハ温度計の測定値の最大値と最小値の差をヒータの温度バラツキとした。また、180℃から50℃まで冷却するのに要した冷却時間も測定した。これらの結果を表1に示す。なお、表1の平面度は、プローブ式の三次元形状測定器を用いて、当接面を10mmピッチで測定した結果である。   The temperature variation ΔT of the heater substrate when the temperature of the thermocouple reached 120 ° C. during cooling was measured. A wafer thermometer was used to measure the temperature variation. A wafer thermometer was placed on the wafer mounting surface of the heater, and the difference between the maximum value and the minimum value of the measured value of the wafer thermometer was regarded as the temperature variation of the heater. The cooling time required for cooling from 180 ° C. to 50 ° C. was also measured. These results are shown in Table 1. The flatness in Table 1 is a result of measuring the contact surface at a pitch of 10 mm using a probe-type three-dimensional shape measuring instrument.

Figure 2005286106
Figure 2005286106

表1から判るように、平面度合計が0.8μm以下で、冷却時間を8分以内にすることができ、120℃における温度バラツキΔTも、1.0℃以内にすることができる。   As can be seen from Table 1, the total flatness is 0.8 μm or less, the cooling time can be within 8 minutes, and the temperature variation ΔT at 120 ° C. can also be within 1.0 ° C.

100重量部の窒化アルミニウム粉末と0.6重量部のステアリン酸イットリウム粉末を混合し、ポリビニルブチラールをバインダー、ジブチルフタレートを溶剤として、それぞれ10重量部、5重量部混合して、スプレードライにより顆粒を作製後、プレス成形し、700℃窒素雰囲下で脱脂し、窒素雰囲気中、1850℃で焼結し、窒化アルミニウム焼結体を2枚作製した。なお、窒化アルミニウム粉末は、平均粒径0.6μm、比表面積3.4m/gのものを使用した。前記窒化アルミニウム焼結体を加工し、直径330mm、厚み12mmとした。 Mix 100 parts by weight of aluminum nitride powder and 0.6 parts by weight of yttrium stearate powder, mix 10 parts by weight and 5 parts by weight of polyvinyl butyral as a binder and dibutyl phthalate as a solvent. After the production, press molding, degreasing in a nitrogen atmosphere at 700 ° C., and sintering at 1850 ° C. in a nitrogen atmosphere, two aluminum nitride sintered bodies were produced. The aluminum nitride powder used had an average particle size of 0.6 μm and a specific surface area of 3.4 m 2 / g. The aluminum nitride sintered body was processed to have a diameter of 330 mm and a thickness of 12 mm.

また、平均粒径が2.0μmのW粉末を100重量部として、Yを1重量部と、5重量部のバインダーであるエチルセルロースと、溶剤としてブチルカルビトールを用いてWペーストを作製した。混合にはポットミルと三本ロールを用いた。このWペーストをスクリーン印刷で、前記加工した窒化アルミニウム焼結体の1枚の上に、発熱体回路パターンを形成した。その後、900℃、窒素雰囲気中で脱脂し、窒素雰囲気中1800℃で焼成し、厚み20μmの発熱体回路を形成した。発熱体回路パターンを形成した面に、窒化アルミニウムペーストを塗布し、窒素雰囲気中700℃で脱脂した後、前記加工したもう1枚の窒化アルミニウム焼結体を重ね合わせ、窒素雰囲気中1850℃で焼成し、図2に示すような、発熱体回路22を内部に有するヒータ基板2を作成した。なお、あとから重ね合わせた窒化アルミニウム焼結体には、予め給電用の端子を取り付けるための貫通孔を加工した。また、後述する絶縁層を研磨加工した後、給電部には、金ロウでタングステン端子を取付け、タングステン端子にニッケル電極をネジ止めし、ヒータ基板2を完成させた。 Also, a W paste was prepared using 100 parts by weight of W powder having an average particle size of 2.0 μm, 1 part by weight of Y 2 O 3 , 5 parts by weight of ethyl cellulose as a binder, and butyl carbitol as a solvent. did. A pot mill and three rolls were used for mixing. The W paste was screen-printed to form a heating element circuit pattern on one of the processed aluminum nitride sintered bodies. Thereafter, degreasing was performed in a nitrogen atmosphere at 900 ° C., and firing was performed at 1800 ° C. in a nitrogen atmosphere to form a heating element circuit having a thickness of 20 μm. An aluminum nitride paste is applied to the surface on which the heating element circuit pattern is formed, degreased at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then the other processed aluminum nitride sintered body is superposed and fired at 1850 ° C. in a nitrogen atmosphere. Then, the heater substrate 2 having the heating element circuit 22 inside as shown in FIG. 2 was prepared. In addition, a through-hole for attaching a power feeding terminal was processed in advance in the aluminum nitride sintered body superposed later. In addition, after polishing an insulating layer, which will be described later, a tungsten terminal was attached to the power supply portion with a gold solder, and a nickel electrode was screwed to the tungsten terminal to complete the heater substrate 2.

次に、実施例1と同じ冷却ブロックを用意し、これらのヒータ基板と冷却ブロックのそれぞれの当接面は、表2に示す平面度になるように研磨加工した。なお、両者の表面粗さは、Ra1.0μmであった。   Next, the same cooling block as in Example 1 was prepared, and the contact surfaces of the heater substrate and the cooling block were polished so as to have the flatness shown in Table 2. In addition, both surface roughness was Ra1.0micrometer.

これらのヒータ基板と、冷却ブロックを実施例1と同様に図1のように組み付けて、ヒータユニット1を完成させ、実施例1と同様に、温度バラツキΔTと冷却時間を測定した。これらの結果を表2に示す。   The heater substrate and the cooling block were assembled as shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 to complete the heater unit 1, and the temperature variation ΔT and the cooling time were measured as in Example 1. These results are shown in Table 2.

Figure 2005286106
Figure 2005286106

表2から判るように、平面度合計が0.8μm以下で、冷却時間を8分以内にすることができ、120℃における温度バラツキΔTも、1.0℃以内にすることができる。   As can be seen from Table 2, the total flatness is 0.8 μm or less, the cooling time can be within 8 minutes, and the temperature variation ΔT at 120 ° C. can also be within 1.0 ° C.

実施例1のNo.1とNo.11及び、実施例2のNo.17とNo.27の冷却ブロックの当接面を更に研磨して、表3に示すような面粗さ(Ra)としたものを用いて、実施例1と同様に、120℃における温度バラツキΔTと冷却時間を測定した。これらの結果を表3に示す。   No. of Example 1 1 and No. 11 and No. 2 of Example 2. 17 and No. The contact surface of the cooling block 27 was further polished to obtain a surface roughness (Ra) as shown in Table 3, and the temperature variation ΔT and the cooling time at 120 ° C. were set as in Example 1. It was measured. These results are shown in Table 3.

Figure 2005286106
Figure 2005286106

表3から判るように、冷却ブロックの当接面の面粗さをRaで5μm以下にすれば、冷却時間が短縮できる。   As can be seen from Table 3, the cooling time can be shortened if the surface roughness of the contact surface of the cooling block is 5 μm or less in terms of Ra.

実施例1と同様に窒化アルミニウム焼結体にWペーストで発熱体回路を形成し、発熱体回路を形成した面に、ZnO−B−Al系のガラスペーストを用いて、給電部を除いて塗布し、窒素雰囲気中700℃で焼成し、絶縁層23を形成した。絶縁層の平均厚み(膜厚)及び厚みの最大値と最小値の差(膜厚バラツキ)を、表4に示すものを作成した。その後、実施例1と同様にタングステン端子とニッケル電極を取付、ヒータ基板を完成させた。 In the same manner as in Example 1, a heating element circuit was formed on an aluminum nitride sintered body with a W paste, and a ZnO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 based glass paste was used on the surface on which the heating element circuit was formed, The insulating layer 23 was formed by coating except for the power feeding portion and baking at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere. Table 4 shows the average thickness (film thickness) of the insulating layer and the difference between the maximum value and the minimum value (film thickness variation). Thereafter, a tungsten terminal and a nickel electrode were attached in the same manner as in Example 1 to complete the heater substrate.

実施例1と同じ冷却ブロックを用意し、これらのヒータ基板と冷却ブロックのそれぞれの当接面は、平面度0.2mmになるように研磨加工した。なお、両者の表面粗さは、Ra μmであった。これらのヒータ基板と、冷却ブロックを実施例1と同様に図1のように組み付けて、ヒータユニット1を完成させ、実施例1と同様に、120℃における温度バラツキΔTと冷却時間を測定した。これらの結果を表4に示す。   The same cooling block as in Example 1 was prepared, and the contact surfaces of the heater substrate and the cooling block were polished so that the flatness was 0.2 mm. In addition, both surface roughness was Ra micrometer. The heater substrate and the cooling block were assembled as shown in FIG. 1 in the same manner as in Example 1 to complete the heater unit 1, and the temperature variation ΔT at 120 ° C. and the cooling time were measured as in Example 1. These results are shown in Table 4.

なお、絶縁層の厚みの測定は、以下のように行った。まず、窒化アルミニウム焼結体の裏面の形状を3次元形状測定器で測定しておき、発熱体回路を形成し、絶縁層を形成するときに、ヒータ基板の裏面の一部に絶縁層が形成されないようにして絶縁層を形成し、焼成後、絶縁層の表面形状と絶縁層が形成されていない面の形状とを3次元形状測定器で測定して、絶縁層の厚みを測定した。   The thickness of the insulating layer was measured as follows. First, the shape of the back surface of the aluminum nitride sintered body is measured with a three-dimensional shape measuring instrument, and when the heating element circuit is formed and the insulating layer is formed, the insulating layer is formed on a part of the back surface of the heater substrate. The insulating layer was formed in such a manner that, after firing, the surface shape of the insulating layer and the shape of the surface where the insulating layer was not formed were measured with a three-dimensional shape measuring instrument, and the thickness of the insulating layer was measured.

Figure 2005286106
Figure 2005286106

表4に示すように、膜厚10μmのもは、昇温中150℃付近で、ヒータ電流が乱れ始め、昇温を継続することができなかった。降温後、調べてみると、絶縁層の一部にピンホールが存在しており、発熱体回路がショートしていた。   As shown in Table 4, when the film thickness was 10 μm, the heater current began to be disturbed at around 150 ° C. during the temperature increase, and the temperature increase could not be continued. When the temperature was lowered and examined, a pinhole was present in a part of the insulating layer, and the heating element circuit was short-circuited.

また、表4から判るように、膜厚が500μmを超えると、冷却時間が長くなる。絶縁層が厚くなって、断熱効果が現れたものと思われる。また、膜厚バラツキが200μmを超えると、120℃における温度バラツキが大きくなる。これも膜厚の厚い箇所で、断熱効果が現れて、冷却されにくいためと思われる。   Further, as can be seen from Table 4, when the film thickness exceeds 500 μm, the cooling time becomes longer. It seems that the insulation layer became thick and the heat insulation effect appeared. On the other hand, when the film thickness variation exceeds 200 μm, the temperature variation at 120 ° C. increases. This is also because the heat insulation effect appears in the thick part and it is difficult to cool.

実施例1と同様に、酸化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素の3種類の材質のヒータを作成した。これに実施例1で作成した窒化アルミニウム製のヒータを加えた4種類のヒータを用いた。実施例1と同様に、冷却ブロックを取付け、実施例1と同様に120℃でのヒータ基板の温度バラツキΔTを測定した。   In the same manner as in Example 1, three types of heaters of aluminum oxide, silicon carbide, and silicon nitride were prepared. Four types of heaters were used in which the aluminum nitride heater prepared in Example 1 was added. As in Example 1, a cooling block was attached, and the temperature variation ΔT of the heater substrate at 120 ° C. was measured as in Example 1.

また、ヒータを熱電対での測定値で400℃まで加熱した後、30分間400℃に保持して温度を安定させた後、通電停止とともに、冷却水を流した冷却ブロックをヒータに接触させて、50℃までヒータを冷却し、再度昇温するという操作を最大1000回繰り返し、ヒータが破損するまでの回数を調べた。それらの結果を表5に示す。   In addition, after heating the heater to 400 ° C. as measured by a thermocouple, the temperature was stabilized by maintaining the temperature at 400 ° C. for 30 minutes, and when the energization was stopped, the cooling block in which cooling water was passed was brought into contact with the heater. The operation of cooling the heater to 50 ° C. and raising the temperature again was repeated 1000 times at maximum, and the number of times until the heater was damaged was examined. The results are shown in Table 5.

Figure 2005286106
Figure 2005286106

表5から判るように、温度の均一性では、窒化アルミニウムと炭化珪素が優れている。また、酸化アルミニウム以外は、サイクル試験で破損せず、信頼性が高いことが判る。更に、窒化アルミニウムは、温度の均一性と信頼性の両方で優れていることが判った。   As can be seen from Table 5, aluminum nitride and silicon carbide are superior in temperature uniformity. In addition, it can be seen that other than aluminum oxide does not break in the cycle test and is highly reliable. Furthermore, it has been found that aluminum nitride is excellent in both temperature uniformity and reliability.

実施例1で用いた窒化アルミニウム製のヒータ基板と、冷却ブロックを、レジスト加熱処理装置に搭載してフォトリソグラフ処理を行った。ヒータ基板と冷却ブロックの当接面の平面度の合計と表面粗さは、表6のものを用いた。なお、表面粗さは、ヒータ基板と冷却ブロックとで同じとした。用いたレジストは、波長248nmのKrFエキシマレーザステッパ用超高解像度レジストで、130℃90秒のプリベークおよび130℃90秒の露光ベークを行い、130nmノードの線幅バラツキ(3σ)を測定した。   The aluminum nitride heater substrate and the cooling block used in Example 1 were mounted on a resist heat treatment apparatus, and photolithography was performed. The total flatness and surface roughness of the contact surfaces of the heater substrate and the cooling block were those in Table 6. The surface roughness was the same for the heater substrate and the cooling block. The resist used was an ultra-high resolution resist for KrF excimer laser steppers with a wavelength of 248 nm, pre-baked at 130 ° C. for 90 seconds and exposed at 130 ° C. for 90 seconds, and the line width variation (3σ) at 130 nm node was measured.

また、比較の為に、ヒータ基板と冷却ブロックの当接面を加工しない従来のヒータユニットを同様にレジスト加熱処理装置に搭載して、線幅バラツキを測定した。それらの結果を表6に示す。   For comparison, a conventional heater unit that does not process the contact surface between the heater substrate and the cooling block was similarly mounted on the resist heat treatment apparatus, and the line width variation was measured. The results are shown in Table 6.

Figure 2005286106
Figure 2005286106

表6から判るように、本発明の冷却ブロックを用いれば、ヒータの温度分布が従来よりも大幅に均一になるので、線幅バラツキを大幅に低減できることが判った。   As can be seen from Table 6, when the cooling block of the present invention is used, the temperature distribution of the heater becomes much more uniform than in the prior art, and it has been found that the line width variation can be greatly reduced.

線幅バラツキを大幅に低減できるということは、例えば、半導体装置であるトランジスタは、電極配線や絶縁膜、不純物拡散層等の要素から成り立っている。これらの要素の寸法は、サブミクロンメートルから近年では100nm前後と非常に微細なものもあるので、高い寸法精度が要求される。   The fact that the line width variation can be greatly reduced means that, for example, a transistor which is a semiconductor device includes elements such as an electrode wiring, an insulating film, and an impurity diffusion layer. Since the dimensions of these elements are very fine, from submicron meters to around 100 nm in recent years, high dimensional accuracy is required.

これらの要素は、極薄膜の化学蒸着やエッチング、フォトリソグラフィー工程等の各種の加熱を伴う工程を経て形成される。この時、被処理物である半導体基板の面内で、加熱温度にバラツキがあると、それらの要素の寸法にバラツキが生じる。加熱温度のバラツキが少なく温度が均一であれば、それらの要素の寸法のバラツキが小さくなり、歩留りが向上する。   These elements are formed through various heating-related processes such as ultra-thin chemical vapor deposition, etching, and photolithography processes. At this time, if the heating temperature varies within the surface of the semiconductor substrate that is the object to be processed, the dimensions of those elements vary. If there is little variation in the heating temperature and the temperature is uniform, the variation in the dimensions of those elements will be reduced, and the yield will be improved.

また、それらの要素の寸法精度が向上すれば、より微細な寸法での設計が可能となるので、集積度を向上させることができる。つまり、半導体装置の特性の向上が可能となる。また、フラットディスプレイパネルでも、同様に歩留りの向上や、パネル全面での画素特性の均一化、あるいは画素の微細化による画像の高精細化などの特性を向上させることができる。   Further, if the dimensional accuracy of these elements is improved, the design with finer dimensions becomes possible, and the degree of integration can be improved. That is, the characteristics of the semiconductor device can be improved. Also in a flat display panel, it is possible to improve characteristics such as yield improvement, uniformity of pixel characteristics over the entire panel surface, and high-definition image by pixel miniaturization.

従って、本発明のヒータユニットを搭載した半導体製造・検査装置や、フラットディスプレイパネルの製造・検査装置あるいはフォトレジスト加熱処理装置を用いれば、半導体やフラットディスプレイパネルの特性や歩留り、信頼性あるいは集積度や画像品質の向上が図れる。   Therefore, if a semiconductor manufacturing / inspection apparatus equipped with the heater unit of the present invention, a flat display panel manufacturing / inspection apparatus, or a photoresist heat treatment apparatus is used, the characteristics, yield, reliability, or integration degree of the semiconductor or flat display panel will be described. And image quality can be improved.

本発明によれば、冷却開始から冷却終了までの間のヒータの温度分布をより均一にできるヒータユニットを提供することができる。このようなヒータユニットを搭載した半導体製造・検査装置、あるいはフラットディスプレイパネルの製造・検査装置、またはフォトレジスト加熱処理装置は、従来の装置よりもヒータの温度分布がより均一になるので、半導体やフラットディスプレイパネルの特性や歩留り、信頼性あるいは集積度や画像品質の向上が図れる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heater unit which can make temperature distribution of a heater more uniform from a cooling start to a cooling end can be provided. A semiconductor manufacturing / inspection apparatus equipped with such a heater unit, a flat display panel manufacturing / inspection apparatus, or a photoresist heat treatment apparatus has a more uniform heater temperature distribution than conventional apparatuses. The characteristics, yield, reliability, integration degree, and image quality of the flat display panel can be improved.

本発明のヒータユニットの一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the heater unit of this invention. 本発明のヒータユニットの要部の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the principal part of the heater unit of this invention. 本発明の他のヒータユニットの要部の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the principal part of the other heater unit of this invention. 従来のヒータユニットの要部の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the principal part of the conventional heater unit. 従来の他のヒータユニットの要部の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the principal part of the other conventional heater unit.

符号の説明Explanation of symbols

1 ヒータユニット
2 ヒータ基板
3 冷却ブロック
4 ヒータ基板の当接面
5 冷却ブロックの当接面
6 挿入物
7 昇降手段
8 容器
9 支持体
21 セラミックス基体
22 発熱体回路
23 絶縁層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heater unit 2 Heater board 3 Cooling block 4 Contact surface of heater board 5 Contact surface of cooling block 6 Insert 7 Lifting means 8 Container 9 Support body 21 Ceramic base body 22 Heating element circuit 23 Insulating layer

Claims (8)

裏面に発熱体回路と該発熱体回路を保護する絶縁膜が形成されており、裏面と反対側の主面に被加熱物を搭載して加熱処理するヒータ基板と、該ヒータ基板の裏面に当接、分離可能な冷却ブロックとを有するヒータユニットにおいて、該ヒータ基板と該冷却ブロックの当接面の平面度の合計が、0.8mm以下であることを特徴とするヒータユニット。   A heating element circuit and an insulating film for protecting the heating element circuit are formed on the back surface, a heater substrate on which a heated object is mounted on the main surface opposite to the back surface, and a heat treatment is applied to the back surface of the heater substrate. A heater unit having a cooling block that can be contacted and separated, wherein the total flatness of the contact surfaces of the heater substrate and the cooling block is 0.8 mm or less. 内部に発熱体回路が形成されており、主面に被加熱物を搭載して加熱処理するヒータ基板と、該ヒータ基板の主面と反対側の裏面に当接、分離可能な冷却ブロックとを有するヒータユニットにおいて、該ヒータ基板と該冷却ブロックの当接面の平面度の合計が、0.8mm以下であることを特徴とするヒータユニット。   A heater circuit in which a heating element circuit is formed and a heating target is mounted on the main surface and heat-treated, and a cooling block that comes into contact with and can be separated from the back surface opposite to the main surface of the heater substrate. The heater unit according to claim 1, wherein the total flatness of the contact surfaces of the heater substrate and the cooling block is 0.8 mm or less. 前記ヒータユニットにおいて、前記ヒータ基板と冷却ブロックの当接面の面粗さが、共にRaで5μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のヒータユニット。   3. The heater unit according to claim 1, wherein the surface roughness of the contact surface between the heater substrate and the cooling block is Ra of 5 μm or less. 前記発熱体回路を保護する絶縁膜の厚みが、15μm以上、500μm以下であり、勝つ絶縁膜の厚みの最大値と最小値の差が、200μm以下であることを特徴とする請求項1または3に記載のヒータユニット。   4. The thickness of the insulating film for protecting the heating element circuit is 15 μm or more and 500 μm or less, and the difference between the maximum value and the minimum value of the winning insulating film is 200 μm or less. The heater unit described in 1. 前記セラミックスヒータの主成分が、窒化アルミニウム、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素からなる群から選ばれた少なくとも1種類であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のヒータユニット。   5. The heater unit according to claim 1, wherein the main component of the ceramic heater is at least one selected from the group consisting of aluminum nitride, silicon carbide, aluminum oxide, and silicon nitride. 前記前記セラミックスヒータの主成分が、窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のヒータユニット。   The heater unit according to any one of claims 1 to 4, wherein a main component of the ceramic heater is aluminum nitride. 請求項1乃至6のいずれかに記載のヒータユニットを搭載したことを特徴とする半導体製造・検査装置。   A semiconductor manufacturing / inspection apparatus comprising the heater unit according to claim 1. 請求項1乃至6のいずれかに記載のヒータユニットを搭載したことを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造検査装置。





A flat panel display manufacturing / inspecting apparatus comprising the heater unit according to claim 1.





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