JP3516392B2 - 半導体製造・検査装置用ホットプレート - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体産業に
おいて使用され、昇温降温特性に優れるホットプレート
に関する。 〔発明の詳細な説明〕 【０００２】 【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造・検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用い
たヒータやウエハプローバ等が用いられてきた。 【０００３】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
ヒータ板の厚みは、１５ｍｍ程度と厚くしなければなら
ない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨
張により、反り、歪み等が発生していまい、金属板上に
載置したシリコンウエハが破損したり傾いたりしてしま
うからである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くす
ると、ヒータの重量が重くなり、また、嵩張ってしまう
という問題があった。 【０００４】また、抵抗発熱体に印加する電圧や電流量
を変えることにより、シリコンウエハ等の被加熱物を加
熱する面（以下、加熱面という）の温度を制御するので
あるが、金属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対
してヒータ板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにく
いという問題もあった。 【０００５】そこで、特開平１１−４０３３０号公報に
は、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい窒化物
セラミックや炭化物セラミックを使用し、これらのセラ
ミックからなる板状体の表面に、金属粒子を焼結して形
成した抵抗発熱体が設けられたセラミック基板（ホット
プレート）が提案されている。 【０００６】このような構成のホットプレートは、通
常、支持容器に収められ、加熱を行った後の冷却時に
は、冷却速度を上げるため、冷媒を支持容器に流し、セ
ラミック基板を急速冷却していた。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところが、これらのセ
ラミックを使用したホットプレートは、金属製のヒータ
に比べると昇温降温速度に優れるものの、特に、冷媒等
を用いて冷却する際の降温特性に関し、要求される特性
を充分に満足するものではなかった。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、このようなホット
プレートの降温特性等が充分でない原因は、焼結性が不
充分であるため、冷却時に冷却ガスが焼結体を通って外
部に抜け、冷却熱効率が低下するためであることを知見
し、その焼結の程度を、ヘリウムリークディテクタによ
る測定で１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下のリー
ク量になるように調整することで、上記の問題を解決す
ることができることを新規に知見した。 【０００９】具体的には、窒化物セラミック等の原料粒
子の表面を最初に酸化しておき、次に酸化物を添加して
加圧焼結等を行うことにより、ヘリウムリークディテク
タによる測定で、そのリーク量を１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓ
ｅｃ（Ｈｅ）以下と小さくすることができることを知見
した。さらに、この際、昇温時の耐電圧とヘリウムリー
ク量とが相関関係を有することをも見い出し、本発明を
完成させるに至った。 【００１０】すなわち本発明は、その表面または内部に
抵抗発熱体が形成されてなるセラミック基板において、
上記セラミック基板は、ヘリウムリークディテクタによ
る測定で１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下のリー
ク量であることを特徴とするホットプレートである。 【００１１】本発明のホットプレートは、ヘリウムリー
クディテクタによる測定で、そのリーク量は、１０-7Ｐ
ａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下である。この程度のリー
ク量であると、上記セラミック基板は充分に緻密に焼結
しており、１５０Ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を達成する
ことができるので、上記セラミック基板は、昇温降温特
性に優れるとともに、冷却時に、冷媒であるガスがセラ
ミック基板内を抜けることはなく、冷却熱効率が高く、
特に降温特性に優れる。また、上記セラミック基板は、
機械的特性に優れるため、上記セラミック基板に反りが
発生することもなく、高温での耐電圧やヤング率にも優
れる。。 【００１２】上記リーク量を測定する際には、直径３０
ｍｍで、面積７０６．５ｍｍ2 、厚さ１ｍｍの、上記セ
ラミック基板と同様の試料を用意し、ヘリウムリークデ
ィテクタにセットする。そして、上記試料を通過してく
るヘリウムの流量を測定することにより、上記セラミッ
ク基板のリーク量を測定することができる。 【００１３】ヘリウムリークディテクタは、リーク時の
ヘリウムの分圧を測定しており、ガス流量の絶対値を測
定しているのではない。既知のリーク時のヘリウム分圧
を予め測定しておいて、未知のリーク量をその時のヘリ
ウム分圧から単純な比例計算で算出する。ヘリウムリー
クディテクタの詳細な測定原理は、「月刊Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ １９９２．１１ ｐ１１
２〜１１５」に記載されている。すなわち、上記セラミ
ック基板が充分に緻密に焼結していると、上記リーク量
はかなり小さな値を示す。一方、上記セラミック基板の
焼結性が不充分であると、上記リーク量は大きな値を示
す。 【００１４】本発明においては、例えば、窒化物セラミ
ックの粒子の非酸化物セラミックの表面を最初に酸化し
ておき、次に、酸化物を添加して加圧焼結を行うことに
より、窒化物セラミック等の酸化層と添加した酸化物が
一体化した焼結体が形成され、このような焼結体が、ヘ
リウムリークディテクタによる測定で１０-7Ｐａ・ｍ3
／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下と極めて小さなリーク量となる。
また、焼結前の成形体を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）で
均等にプレスした方が均等に焼結が進行し、焼結密度が
向上し、リーク量が極めて小さくなる。ＣＩＰ時の圧力
は、０．５〜５ｔ／ｃｍ2 が好ましい。なお、リーク量
は、ヘリウムリークディテクタによる測定で１×１０-8
〜１×１０-12 Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）が好まし
い。高温での熱伝導率を確保することができるととも
に、冷却時の冷熱効率が高くなるからである。 【００１５】ところで、特開平９−４８６６８号公報、
特開平９−４８６６９号公報、特開平１０−７２２６０
号公報などには若干のＡＬＯＮ結晶相が存在する窒化ア
ルミニウム焼結体が開示されているが、金属酸化物を添
加しているわけでもなく、また、還元窒化法で製造され
ており、表面の酸素など存在せず、焼結性が悪く比較例
にあるように１０-6Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）のよう
な比較的大きなリーク量が発生する。特開平７−１５３
８２０号公報では、イットリアを添加しているが、予め
窒化アルミニウム原料粉末の表面を焼成しているわけで
はなく、これも比較例から明らかなように、焼結性が悪
く比較例にあるように１０-6Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈ
ｅ）のような比較的大きなリーク量が発生する。さら
に、特開平１０−２７９３５９号公報では、低温、常圧
焼成であるため、やはりリーク量が多くなる。また、特
開平１０−１５８００２号公報は、半導体搭載用基板に
用いるＡｌＮ基板であり、本発明のような半導体製造・
検査装置に用いるものではない。また、特開平１０−１
６７８５９号公報では、イットリア量が０．２重量％と
少なく、焼結性が充分でないため、やはりリーク量が多
くなる。このように、従来の技術では、本発明のような
ヘリウムリーク量が１×１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈ
ｅ）以下に調整できるような焼結体を用いた半導体製造
・検査装置は実現していない。また、これらの引例に
は、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）のような等方プレスに
ついては記載されておらず、示唆もなく、やはりヘリウ
ムリーク量を低減させるには至っていない。 【００１６】また、添加する酸化物は窒化物セラミック
等を構成する元素の酸化物であることが好ましい。窒化
物セラミックの表面酸化物層と同一であり、極めて焼結
させやすくなるからである。窒化物セラミックの表面を
酸化するためには、酸素または空気中で５００〜１００
０℃で０．５〜３時間加熱することが望ましい。 【００１７】また、焼結を行う際に用いる窒化物セラミ
ック粉末の平均粒子径は、０．１〜５μｍ程度が好まし
い。焼結させやすいからである。さらに、これらのセラ
ミック粉末は、Ｓｉの含有量が０．０５〜５０ｐｐｍ、
Ｓの含有量が０．０５〜８０ｐｐｍ（いずれも重量）で
あることが望ましい。これらは、窒化物セラミック表面
の酸化膜と添加した酸化物を結合させると考えられるか
らである。その他の焼成条件については、後のホットプ
レートの製造方法において詳述する。 【００１８】上記方法を用いて焼成を行うことにより得
られるセラミック基板は、０．０５〜１０重量％の酸素
を含有していることが望ましい。０．０５重量％未満で
は、焼結が進まず粒子境界で破壊が生じ、また熱伝導率
が低下し、一方、酸素量が１０重量％を超えると、該酸
素が粒子境界に偏析して粒子境界で破壊が生じ、また熱
伝導率が低下して昇温降温特性が低下するからである。 【００１９】本発明では、ホットプレートを構成するセ
ラミック基板は、酸素を含有する窒化物セラミックから
なるとともに、最大気孔の気孔径が５０μｍ以下である
ことが望ましく、気孔率は５％以下が望ましい。また、
上記セラミック基板には、気孔が全く存在しないか、気
孔が存在する場合は、その最大気孔の気孔径は、５０μ
ｍ以下であることが望ましい。 【００２０】気孔が存在しない場合は、高温での耐電圧
が特に高くなり、逆に気孔が存在する場合は、破壊靱性
値が高くなる。このためどちらの設計にするかは、要求
特性によって変わるのである。気孔の存在によって破壊
靱性値が高くなる理由が明確ではないが、クラックの進
展が気孔によって止められるからであると推定してい
る。 【００２１】本発明で、最大の気孔径が５０μｍ以下で
あることが望ましいのは、気孔径が５０μｍを超えると
高温、特に２００℃以上での耐電圧特性を確保すること
が困難となるとともに、冷却時にガスが抜けやすくな
り、冷却熱効率が低下するからである。最大気孔の気孔
径は、１０μｍ以下が望ましい。２００℃以上での反り
量が小さくなるからである。 【００２２】気孔率や最大気孔の気孔径は、焼結時の加
圧時間、圧力、温度、ＳｉＣやＢＮなどの添加物で調整
する。ＳｉＣやＢＮは焼結を阻害するため、気孔を導入
させることができる。 【００２３】最大気孔の気孔径を測定する際には、試料
を５個用意し、その表面を鏡面研磨し、２０００〜５０
００倍の倍率で表面を電子顕微鏡で１０箇所撮影する。
そして、撮影された写真で最大の気孔径を選び、５０シ
ョットの平均を最大気孔の気孔径とする。 【００２４】気孔率は、アルキメデス法により測定す
る。焼結体を粉砕して有機溶媒中あるいは水銀中に粉砕
物を入れて体積を測定し、粉砕物の重量と体積から真比
重を求め、真比重と見かけの比重とから気孔率を計算す
るのである。 【００２５】本発明のホットプレートを構成するセラミ
ック基板の直径は２００ｍｍ以上が望ましい。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。また、本発
明が解決する反りの問題は、直径が２００ｍｍ以下のセ
ラミック基板では発生しにくいからである。 【００２６】上記セラミック基板の厚さは、５０ｍｍ以
下が望ましく、特に２５ｍｍ以下が望ましい。セラミッ
ク基板の厚さが２５ｍｍを超えると、セラミック基板の
熱容量が大きすぎる場合があり、特に、温度制御手段を
設けて加熱、冷却すると、熱容量の大きさに起因して温
度追従性が低下してしまう場合があるからである。ま
た、セラミック基板の反りの問題は、厚さが２５ｍｍを
超えるような厚いセラミック基板では発生しにくいから
である。セラミック基板の厚さは、特に５ｍｍ以下が最
適である。なお、厚みは、１ｍｍ以上が望ましい。ま
た、本発明のセラミック基板は１５０℃以上、望ましく
は２００℃以上で使用される。 【００２７】本発明のホットプレートを構成するセラミ
ック基板の材料は特に限定されないが、窒化物セラミッ
クおよび炭化物セラミックが好ましい。上記窒化物セラ
ミックとしては、金属窒化物セラミック、例えば、窒化
アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等
が挙げられる。 【００２８】また、上記炭化物セラミックとしては、例
えば、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タ
ングステン、炭化ジルコニウム等が挙げられる。また、
上記セラミック材料として酸化物セラミックを用いても
よく、上記酸化物セラミックとしては、金属酸化物セラ
ミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージュライ
ト、ムライト等が挙げられる。 【００２９】これらの窒化物セラミックの中では、特に
窒化アルミニウムが好ましい。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ
・Ｋと最も高いからである。 【００３０】本発明においては、セラミック基板中に酸
化物を含有していることが望ましい。上記酸化物として
は、例えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸
化物、希土類酸化物を使用することができ、これらの焼
結助剤のなかでは、特にＣａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、
Ｌｉ2 Ｏ、Ｒｂ2 Ｏが好ましい。また、アルミナ、シリ
カを使用してもよい。これらの含有量としては、０．５
〜２０重量％が望ましい。０．５重量％未満では、リー
ク量を１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下にできな
いことがある。添加する酸化物としては、窒化珪素の場
合はシリカが最適である。 【００３１】本発明では、セラミック基板中に５〜５０
００ｐｐｍのカーボンを含有していることが望ましい。
カーボンを含有させることにより、セラミック基板を黒
色化することができ、ヒータとして使用する際に輻射熱
を充分に利用することができるからである。カーボン
は、非晶質のものであっても、結晶質のものであっても
よい。非晶質のカーボンを使用した場合には、高温にお
ける体積抵抗率の低下を防止することができ、結晶質の
ものを使用した場合には、高温における熱伝導率の低下
を防止することができるからである。従って、用途によ
っては、結晶質のカーボンと非晶質のカーボンの両方を
併用してもよい。また、カーボンの含有量は、５０〜２
０００ｐｐｍがより好ましい。 【００３２】上記セラミック基板にカーボンを含有させ
る場合には、その明度がＪＩＳ Ｚ８７２１の規定に基
づく値でＮ４以下となるようにカーボンを含有させるこ
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。 【００３３】ここで、明度のＮは、理想的な黒の明度を
０とし、理想的な白の明度を１０とし、これらの黒の明
度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度
となるように各色を１０分割し、Ｎ０〜Ｎ１０の記号で
表示したものである。実際の明度の測定は、Ｎ０〜Ｎ１
０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。 【００３４】 【発明の実施の形態】本発明のホットプレートは、セラ
ミック基板の表面または内部に抵抗発熱体が形成されて
なるホットプレートであって、上記セラミック基板は、
ヘリウムリークディテクタによる測定で１０-7Ｐａ・ｍ
3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下のリーク量であることを特徴と
する。 【００３５】図１は、本発明のホットプレートの一例を
模式的に示す底面図であり、図２は、図１に示すホット
プレートの一部を模式的に示す部分拡大断面図である。
このホットプレートでは、セラミック基板の底面に抵抗
発熱体が形成されている。 【００３６】図１に示したように、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１１ｂ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１１ａでの温度が均一になるように設計され
ている。 【００３７】また、図２に示したように、抵抗発熱体１
２には、酸化を防止するために金属被覆層１２ａが形成
され、その両端に外部端子１３が半田等（図示せず）を
用いて接合されている。また、この外部端子１３には、
配線を備えたソケット１７０が取り付けられ、電源との
接続が図られるようになっている。 【００３８】セラミック基板１１には、測温素子１８を
挿入するための有底孔１４が形成され、この有底孔１４
の内部には、熱電対等の測温素子１８が埋設されてい
る。また、中央に近い部分には、リフターピン１６を挿
通するための貫通孔１５が設けられている。 【００３９】このリフターピン１６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５０〜２０
００μｍ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。 【００４０】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。 【００４１】図３は、上記構成のホットプレート（セラ
ミック基板）を配設するための支持容器３０を模式的に
示した断面図である。支持容器３０の上部には、セラミ
ック基板１１が断熱材３５を介して嵌め込まれ、ボルト
３８および押さえ用金具３７を用いて固定されている。
また、セラミック基板１１の貫通孔１５が形成された部
分には、貫通孔に連通するガイド管３２が設けられてい
る。さらに、この支持容器３１には、冷媒吹き出し口３
０ａが形成されており、冷媒注入管３９から冷媒が吹き
込まれ、冷媒吹き出し口３０ａを通って外部に排出され
るようになっており、この冷媒の作用により、セラミッ
ク基板１１を冷却することができるようになっている。 【００４２】従って、ホットプレートに通電してホット
プレート１０を所定温度まで昇温した後、冷媒注入管３
９から冷媒が吹き込まれ、セラミック基板１１が冷却さ
れる。本発明のホットプレートは、ヘリウムリークディ
テクタによる測定で、そのリーク量が、１０-7Ｐａ・ｍ
3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下と小さいので、セラミック基板
１１を効率よく冷却することができる。 【００４３】図４は、本発明のホットプレートの他の一
例を模式的に示す部分拡大断面図である。このホットプ
レートでは、セラミック基板の内部に抵抗発熱体が形成
されている。 【００４４】図示はしていないが、図１に示したホット
プレートと同様に、セラミック基板２１は、円板形状に
形成されており、抵抗発熱体２２は、セラミック基板２
１の内部に、図１に示したパターンと同様のパターン、
すなわち、同心円形状からなり、互いに近い二重の同心
円同士が一組の回路となったパターンで形成されてい
る。 【００４５】そして、抵抗発熱体２２の端部の直下に
は、スルーホール２８が形成され、さらに、このスルー
ホール２８を露出させる袋孔２７が底面２１ｂに形成さ
れ、袋孔２７には外部端子２３が挿入され、ろう材等
（図示せず）で接合されている。また、図３には示して
いないが、外部端子２３には、図１に示したホットプレ
ートとの場合と同様に、例えば、導電線を有するソケッ
トが取り付けられ、この導電線は電源等と接続されてい
る。 【００４６】このホットプレートを構成するセラミック
基板２１は、ヘリウムリークディテクタによる測定で、
そのリーク量は、１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以
下と小さいので、セラミック基板２１は充分に緻密に焼
結している。従って、このホットプレートを図３に示し
たような支持容器３０に設置して、セラミック基板の昇
温高温操作を行うと、迅速に昇温降温を行うことができ
る。 【００４７】本発明のホットプレートを構成するセラミ
ック基板の内部に抵抗発熱体を設ける場合には、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
完するように形成されて、加熱面からみるとどこかの層
にパターンが形成された状態が望ましい。例えば、互い
に千鳥の配置になっている構造である。 【００４８】抵抗発熱体としては、例えば、金属または
導電性セラミックの焼結体、金属箔、金属線等が挙げら
れる。金属焼結体としては、タングステン、モリブデン
から選ばれる少なくとも１種が好ましい。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。 【００４９】また、導電性セラミックとしては、タング
ステン、モリブデンの炭化物から選ばれる少なくとも１
種を使用することができる。さらに、セラミック基板の
底面に抵抗発熱体を形成する場合には、金属焼結体とし
ては、貴金属（金、銀、パラジウム、白金）、ニッケル
を使用することが望ましい。具体的には銀、銀−パラジ
ウムなどを使用することができる。上記金属焼結体に使
用される金属粒子は、球状、リン片状、もしくは球状と
リン片状の混合物を使用することができる。 【００５０】セラミック基板表面に抵抗発熱体を形成す
る際には、金属中に金属酸化物を添加して焼結してもよ
い。上記金属酸化物を使用するのは、セラミック基板と
金属粒子を密着させるためである。上記金属酸化物によ
り、セラミック基板と金属粒子との密着性が改善される
理由は明確ではないが、金属粒子の表面はわずかに酸化
膜が形成されており、セラミック基板は、酸化物の場合
は勿論、非酸化物セラミックである場合にも、その表面
には酸化膜が形成されている。従って、この酸化膜が金
属酸化物を介してセラミック基板表面で焼結して一体化
し、金属粒子とセラミック基板とが密着するのではない
かと考えられる。 【００５１】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 2 Ｏ3 ）、アル
ミナ、イットリア、チタニアから選ばれる少なくとも１
種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値
を大きくすることなく、金属粒子とセラミック基板との
密着性を改善できるからである。 【００５２】上記金属酸化物は、金属粒子１００重量部
に対して０．１重量部以上１０重量部未満であることが
望ましい。この範囲で金属酸化物を用いることにより、
抵抗値が大きくなりすぎず、金属粒子とセラミック基板
との密着性を改善することができるからである。 【００５３】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）、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
に、酸化鉛が１〜１０重量部、シリカが１〜３０重量
部、酸化ホウ素が５〜５０重量部、酸化亜鉛が２０〜７
０重量部、アルミナが１〜１０重量部、イットリアが１
〜５０重量部、チタニアが１〜５０重量部が好ましい。
但し、これらの合計が１００重量部を超えない範囲で調
整されることが望ましい。これらの範囲が特にセラミッ
ク基板との密着性を改善できる範囲だからである。 【００５４】抵抗発熱体をセラミック基板の底面に設け
る場合は、抵抗発熱体１２の表面は、金属層１２ａで被
覆されていることが望ましい（図２参照）。抵抗発熱体
１２は、金属粒子の焼結体であり、露出していると酸化
しやすく、この酸化により抵抗値が変化してしまう。そ
こで、表面を金属層１２ａで被覆することにより、酸化
を防止することができるのである。 【００５５】金属層１２ａの厚さは、０．１〜１００μ
ｍが望ましい。抵抗発熱体の抵抗値を変化させることな
く、抵抗発熱体の酸化を防止することができる範囲だか
らである。被覆に使用される金属は、非酸化性の金属で
あればよい。具体的には、金、銀、パラジウム、白金、
ニッケルから選ばれる少なくとも１種以上が好ましい。
なかでもニッケルがさらに好ましい。抵抗発熱体には電
源と接続するための端子が必要であり、この端子は、半
田を介して抵抗発熱体に取り付けるが、ニッケルは半田
の熱拡散を防止するからである。接続端子しては、コバ
ール製の外部端子を使用することができる。 【００５６】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。抵抗発熱体をヒータ板内
部に形成する場合、抵抗発熱体の表面の一部が露出して
いてもよい。 【００５７】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。 【００５８】温度制御手段としては、抵抗発熱体１２の
ほかに、ペルチェ素子が挙げられる。温度制御手段とし
てペルチェ素子を使用する場合は、電流の流れる方向を
変えることにより発熱、冷却両方行うことができるため
有利である。ペルチェ素子は、ｐ型、ｎ型の熱電素子を
直列に接続し、これをセラミック板などに接合させるこ
とにより形成される。ペルチェ素子としては、例えば、
シリコン・ゲルマニウム系、ビスマス・アンチモン系、
鉛・テルル系材料等が挙げられる。 【００５９】本発明では、必要に応じて、セラミック基
板の有底孔に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱
電対により抵抗発熱体の温度を測定し、そのデータをも
とに電圧、電流量を変えて、温度を制御することができ
るからである。熱電対の金属線の接合部位の大きさは、
各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも大き
く、かつ、０．５ｍｍ以下がよい。このような構成によ
って、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確に、
また、迅速に電流値に変換されるのである。このため、
温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が小さ
くなるのである。上記熱電対としては、例えば、ＪＩＳ
−Ｃ−１６０２（１９８０）に挙げられるように、Ｋ
型、Ｒ型、Ｂ型、Ｓ型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対が挙げ
られる。 【００６０】次に、本発明のホットプレートの製造方法
について説明する。図５（ａ）〜（ｄ）は、セラミック
基板の底面に抵抗発熱体を有するホットプレートの製造
方法を模式的に示した断面図である。 【００６１】（１）セラミック基板の製造工程 上述した窒化アルミニウム等のセラミック粉末に必要に
応じてイットリア等の焼結助剤やバインダ等を配合して
スラリーを調製した後、このスラリーをスプレードライ
等の方法で顆粒状にし、この顆粒を金型などに入れて加
圧することにより板状などに成形し、生成形体（グリー
ン）を作製する。スラリー調整時に、非晶質や結晶質の
カーボンを添加してもよい。 【００６２】次に、この生成形体を加熱、焼成して焼結
させ、セラミック製の板状体を製造する。この後、所定
の形状に加工することにより、セラミック基板１１を製
造するが、焼成後にそのまま使用することができる形状
としてもよい。さらに、成形体を冷間静水圧プレス（Ｃ
ＩＰ）を用いて圧縮しておくことにより、均等に焼結が
進行し、焼結密度を向上させることができる。ＣＩＰ時
の圧力としては、０．５〜５ｔ／ｃｍ2 が好ましい（図
５（ａ））。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、窒化物セラミックでは、１０００〜２５００℃であ
る。 【００６３】次に、セラミック基板１１に、必要に応じ
て、シリコンウエハを支持するための支持ピンを挿入す
る貫通孔、シリコンウエハを運搬等するためのリフター
ピンを挿入する貫通孔１５、熱電対などの測温素子を埋
め込むための有底孔１４等を形成する。 【００６４】（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。
また、抵抗発熱体は、セラミック基板全体を均一な温度
にする必要があることから、例えば、同心円形状とする
か、または、同心円形状と屈曲線形状とを組み合わせた
パターンに印刷することが好ましい。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好ましい。 【００６５】（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５（ｂ））。加熱焼成の
温度は、５００〜１０００℃が好ましい。 【００６６】導体ペースト中に上述した金属酸化物を添
加しておくと、金属粒子、セラミック基板および金属酸
化物が焼結して一体化するため、抵抗発熱体とセラミッ
ク基板との密着性が向上する。 【００６７】（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１２ａを設け
る（図５（ｃ））。金属被覆層１２ａ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。 【００６８】（５）端子等の取り付け 抵抗発熱体１２の回路の端部に電源との接続のための外
部端子１３を半田ペースト層１３０を介して取り付ける
（図５（ｄ））。この後、熱電対等の測温素子１８を有
底孔１４内に埋め込み、ポリイミド等の耐熱樹脂等で封
止する。また、図示はしないが、例えば、この外部端子
１７に導電線を有するソケット等を脱着可能な状態で取
り付ける。 【００６９】（６）この後、このような抵抗発熱体１２
を有するセラミック基板を、例えば、円筒形状の支持容
器に取り付け、ソケットから延びたリード線を電源に接
続することにより、ホットプレートの製造を終了する。 【００７０】上記ホットプレートを製造する際に、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
ャックを製造することができ、また、加熱面にチャック
トップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電
極やグランド電極を設けることによりウエハプローバを
製造することができる。 【００７１】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、金属箔等をセラミック基板の内部に埋設すればよ
い。また、セラミック基板の表面に導体層を形成する場
合には、スパッタリング法やめっき法を用いることがで
き、これらを併用してもよい。 【００７２】次に、本発明のセラミック基板の内部に抵
抗発熱体を有するホットプレートの製造方法について説
明する。図６（ａ）〜（ｄ）は、上記ホットプレートの
製造方法を模式的に示した断面図である。 【００７３】（１）グリーンシートの作製工程 まず、窒化物セラミックの粉末をバインダ、溶剤等と混
合してペーストを調製し、これを用いてグリーンシート
を作製する。上述した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を加えてもよい。また、グリーン
シートを作製する際、結晶質や非晶質のカーボンを添加
してもよい。 【００７４】また、バインダとしては、アクリル系バイ
ンダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニ
ルアルコールから選ばれる少なくとも１種が望ましい。
さらに溶媒としては、α−テルピネオール、グリコール
から選ばれる少なくとも１種が望ましい。 【００７５】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５
０を作製する。グリーンシート５０の厚さは、０．１〜
５ｍｍが好ましい。次に、得られたグリーンシートに、
必要に応じて、シリコンウエハを支持するための支持ピ
ンを挿入する貫通孔となる部分、シリコンウエハを運搬
等するためのリフターピンを挿入する貫通孔２５となる
部分、熱電対などの測温素子を埋め込むための有底孔２
４となる部分、抵抗発熱体を外部端子と接続するための
スルーホール２８となる部分等を形成する。後述するグ
リーンシート積層体を形成した後に、上記加工を行って
もよい。 【００７６】（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５０上に、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
２２０を形成し、貫通孔２５となる部分に導体ペースト
を充填し、充填層２８０とする。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。上記金属粒子であるタングステン粒子またはモ
リブデン粒子等の平均粒子径は、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。 【００７７】このような導体ペーストとしては、例え
ば、金属粒子または導電性セラミック粒子８５〜８７重
量部；アクリル系、エチルセルロース、ブチルセロソル
ブ、ポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも１種
のバインダ１．５〜１０重量部；および、α−テルピネ
オール、グリコールから選ばれる少なくとも１種の溶媒
を１．５〜１０重量部を混合した組成物（ペースト）が
挙げられる。 【００７８】（３）グリーンシートの積層工程 上記（１）の工程で作製した導体ペーストを印刷してい
ないグリーンシート５０を、上記（２）の工程で作製し
た導体ペースト層２２０を印刷したグリーンシート５０
の上下に積層する（図６（ａ））。このとき、上側に積
層するグリーンシート５０の数を下側に積層するグリー
ンシート５０の数よりも多くして、抵抗発熱体２２の形
成位置を底面の方向に偏芯させる。具体的には、上側の
グリーンシート５０の積層数は２０〜５０枚が、下側の
グリーンシート５０の積層数は５〜２０枚が好ましい。 【００７９】（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、さらに、積
層体を３００〜１０００℃で仮焼した後、冷間静水圧プ
レス（ＣＩＰ）を用いて圧縮しておくことにより、焼結
密度の相違に起因する熱伝導率のばらつきが低減するこ
とができる。ＣＩＰ時の圧力としては、０．５〜５ｔ／
ｃｍ2 が好ましい。上記のように、グリーンシート５０
および内部の導体ペーストを焼結させ、セラミック基板
２１を製造する。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。 【００８０】得られたセラミック基板２１に、リフター
ピンを挿通するための貫通孔２５や測温素子を挿入する
ための有底孔２４を設け（図６（ｂ））、続いて、スル
ーホール２８を露出させるために袋孔２７を形成する
（図６（ｃ））。貫通孔２５、有底孔２４および袋孔２
７は、表面研磨後に、ドリル加工やサンドブラストなど
のブラスト処理を行うことにより形成することができ
る。 【００８１】次に、袋孔２７より露出したスルーホール
２８に外部端子２３を金ろう等を用いて接続する（図６
（ｄ））。さらに、図示はしないが、外部端子２３に、
例えば、導電線を有するソケットを脱着可能に取り付け
る。なお、加熱温度は、半田処理の場合には９０〜４５
０℃が好適であり、ろう材での処理の場合には、９００
〜１１００℃が好適である。さらに、測温素子としての
熱電対などを耐熱性樹脂で封止し、ホットプレートとす
る。 【００８２】（５）この後、このような内部に抵抗発熱
体１２を有するセラミック基板２１を、円筒形状の支持
容器に取り付け、ソケットから延びたリード線を電源に
接続することにより、ホットプレートの製造を終了す
る。 【００８３】上記ホットプレートでは、その上にシリコ
ンウエハ等を載置するか、または、シリコンウエハ等を
支持ピンで保持させた後、シリコンウエハ等の加熱や冷
却を行いながら、種々の操作を行うことができる。 【００８４】上記ホットプレートを製造する際に、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
ャックを製造することができ、また、加熱面にチャック
トップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電
極やグランド電極を設けることによりウエハプローバを
製造することができる。 【００８５】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、抵抗発熱体を形成する場合と同様にグリーンシー
トの表面に導体ペースト層を形成すればよい。また、セ
ラミック基板の表面に導体層を形成する場合には、スパ
ッタリング法やめっき法を用いることができ、これらを
併用してもよい。 【００８６】 【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 （実施例１〜７）ホットプレート（図６参照）の製造 （１）空気中で５００℃で１時間焼成した窒化アルミニ
ウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径０．６μｍ）１００
０重量部、イットリア（平均粒径：０．４μｍ）４０重
量部、アクリルバインダ１１５重量部、分散剤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５３０重量部を混合したペーストを用い、ドクターブ
レード法による成形を行って、厚さ０．４７ｍｍのグリ
ーンシートを得た。 【００８７】（２）次に、このグリーンシートを８０℃
で５時間乾燥させた後、パンチングにより直径１．８ｍ
ｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍの外部端子と接続するため
のスルーホールとなる部分等を設けた。 【００８８】（３）平均粒子径１μｍのタングステンカ
ーバイト粒子１００重量部、アクリル系バインダ３．０
重量部、α−テルピネオール溶媒３．５重量部および分
散剤０．３重量部を混合して導体ペーストＡを調製し
た。平均粒子径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を調製した。この導電性ペーストＡ
をグリーンシート５０にスクリーン印刷で印刷し、抵抗
発熱体２２用の導体ペースト層２２０を形成した。印刷
パターンは、図１に示したような同心円状のパターンと
し、導体ペーストの幅を１０ｍｍ、その厚さを１２μｍ
とした。また、スルーホールとなる部分に導体に導体ペ
ーストＢを充填し、充填層２８０とした。 【００８９】上記処理の終わったグリーンシート５０
に、タングステンペーストを印刷しないグリーンシート
５０を上側（加熱面）に３７枚、下側に１３枚積層し、
これらを１３０℃、８０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で圧着し
て積層体を形成した（図６（ａ））。 【００９０】（４）次に、得られた積層体を窒素ガス
中、６００℃で５時間脱脂し、さらに、神戸製鋼社製の
冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を用いて、３ｔ／ｃｍ2 の
圧力で圧縮し、ついで、１８９０℃、表１に示すような
圧力０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で３時間ホットプ
レスし、厚さ３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。
これを２３０ｍｍの円板状に切り出し、内部に厚さ６μ
ｍ、幅１０ｍｍ（アスペクト比：１６６６）の抵抗発熱
体２２およびスルーホール２８を有するセラミック基板
２１とした（図６（ｂ））。 【００９１】（５）次に、（４）で得られた板状体を、
ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、Ｓｉ
Ｃ等によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔
（直径：１．２ｍｍ、深さ：２．０ｍｍ）２４を設け
た。 【００９２】（６）さらに、スルーホール２８が形成さ
れている部分をえぐり取って袋孔２７とし（図６
（ｃ））、この袋孔２７にＮｉ−Ａｕからなる金ろうを
用い、７００℃で加熱リフローしてコバール製の外部端
子２３を接続させた（図６（ｄ））。なお、外部端子の
接続は、タングステンの支持体が３点で支持する構造が
望ましい。接続信頼性を確保することができるからであ
る。 【００９３】（７）次に、温度制御のための複数の熱電
対を有底孔に埋め込み（図示せず）、抵抗発熱体２２を
有するホットプレートの製造を完了した。 【００９４】（８）次に、このホットプレートを図３に
示した形状のステンレス製の支持容器３０にガラスファ
イバーで補強したフッ素樹脂からなる断熱材３５を介し
て嵌め込んだ。 【００９５】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率、および酸素含有量等
を下記の方法により測定し、このホットプレートを支持
容器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支
持容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時
間を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【００９６】（実施例８）ホットプレートの製造（図５
参照） （１）空気中、５００℃で１時間焼成した窒化アルミニ
ウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径０．６μｍ）１００
０重量部、イットア（Ｙ2 Ｏ3 、平均粒径：０．４μ
ｍ）４０重量部、アクリルバインダ１１５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。 【００９７】（２）次に、この顆粒状の粉末を金型に入
れ、平板状に成形して成形体（グリーン）を得た。さら
に、この成形体を神戸製鋼社製の冷間静水圧プレス（Ｃ
ＩＰ）、３ｔ／ｃｍ2 を用いて圧縮し、その後、表面を
研磨した。 （３）加工処理の終わった生成形体を温度：１８００
℃、圧力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さが３ｍｍ
の窒化アルミニウム焼結体を得た。次に、この焼結体か
ら直径２３０ｍｍの円板体を切り出し、セラミック性の
板状体（セラミック基板１１）とした（図５（ａ））。 【００９８】次に、この板状体にドリル加工を施し、シ
リコンウエハのリフターピンを挿入する貫通孔１５、お
よび、測温素子１８を挿入するための有底孔１４を形成
した。 【００９９】（４）上記（３）で得た焼結体の底面に、
スクリーン印刷にて導体ペーストを印刷した。印刷パタ
ーンは、図１に示したような同心円形状パターンとし
た。導体ペーストとしては、プリント配線板のスルーホ
ール形成に使用されている徳力化学研究所製のソルベス
トＰＳ６０３Ｄを使用した。 【０１００】この導体ペーストは、銀−鉛ペーストであ
り、銀１００重量部に対して、酸化鉛（５重量％）、酸
化亜鉛（５５重量％）、シリカ（１０重量％）、酸化ホ
ウ素（２５重量％）およびアルミナ（５重量％）からな
る金属酸化物を７．５重量部含むものであった。また、
銀粒子は、平均粒径が４．５μｍで、リン片状のもので
あった。 【０１０１】（５）次に、導体ペーストを印刷した焼結
体を７８０℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の銀、
鉛を焼結させるとともに焼結体に焼き付け、抵抗発熱体
１２を形成した（図５（ｂ））。銀−鉛の抵抗発熱体１
２は、厚さが５μｍ、幅２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．
７ｍΩ／□であった。 【０１０２】（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
製した焼結体を浸漬し、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）１２ａを析出
させた（図５（ｃ））。 【０１０３】（７）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、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
ペースト層を形成した。ついで、半田ペースト層の上に
コバール製の外部端子１３を載置して、４２０℃で加熱
リフローし、外部端子１７の一端部を半田層１３０を介
して抵抗発熱体１２の表面に取り付けた（図５
（ｄ））。 【０１０４】（８）次に、このホットプレートを図３に
示した形状のステンレス製支持容器３０にセラミックフ
ァイバー（イビデン社製 商品名 イビウール）からな
る断熱材３５を介して嵌め込んだ。 【０１０５】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１０６】（実施例９）５００℃、空気中で１時間焼
成した窒化珪素粉末（トクヤマ社製、平均粒径０．６μ
ｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径：０．４μ
ｍ）４０重量部、アルミナ２０重量部、シリカ４０重量
部、アクリルバインダ１１．５重量部、分散剤０．５重
量部、および、１−ブタノールとエタノールとからなる
アルコール５３重量部を混合したペーストを用い、ドク
ターブレード法による成形を行って、厚さ０．５０ｍｍ
のグリーンシートを得た。このグリーンシートを用いて
実施例１と同様に積層体を作製し、６００℃で脱脂した
後、神戸製鋼社製の冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を用い
て、３ｔ／ｃｍ2 で圧力で圧縮した。次に、焼成条件を
温度１９００℃、圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ2にした以外
は、実施例１と同様にしてホットプレートを製造し、支
持容器３０に設置した。 【０１０７】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１０８】（実施例１０）３００ｋｇｆ／ｃｍ2 で加
圧を行った以外は、実施例１と同様にしてホットプレー
トを製造し、支持容器３０に設置した。 【０１０９】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１１０】（比較例１） ホットプレートの製造 窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１
μｍ）１０００重量部、イットリア（平均粒径：０．４
μｍ）４０重量部、アクリルバインダ１１５重量部、分
散剤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５３０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る成形を行って、厚さ０．
４７ｍｍのグリーンシートを得たほかは、実施例１と同
様にして、ホットプレートを製造し、支持容器に設置し
た。 【０１１１】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１１２】（比較例２） ホットプレートの製造 窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１
μｍ）１０００重量部、アクリルバインダ１１５重量
部、分散剤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５３０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る成形を行って、厚さ
０．４７ｍｍのグリーンシートを得たほかは、実施例１
と同様にして、ホットプレートを製造し、支持容器に設
置した。 【０１１３】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１１４】（比較例３）イットリアの量を０．２重量
部とした以外は、実施例７と同様にしてホットプレート
を製造し、支持容器に設置した。 【０１１５】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１１６】（比較例４）焼成温度を１６００℃とし、
加圧を行わなかった以外は、実施例１と同様にしてホッ
トプレートを製造し、支持容器に設置した。 【０１１７】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１１８】評価方法 （１）熱伝導率 ａ．使用機器 リーガクレーザーフラッシュ法熱定数測定装置 ＬＦ／ＴＣＭ−ＦＡ８５１０Ｂ ｂ．試験条件． 温度・・・２５℃、４５０℃ 雰囲気・・・真空 ｃ．測定方法 ・比熱測定における温度検出は、試料裏面に銀ペースト
で接着した熱電対（プラチネル）により行った。 ・常温比熱測定はさらに試料上面に受光板（グラッシー
カーボン）をシリコングリースを介して接着した状態で
行い、試料の比熱（Ｃｐ）は、下記の計算式（１）によ
り求めた。 【０１１９】 【数１】 【０１２０】上記計算式（１）において、ΔＯは、入力
エネルギー、ΔＴは、試料の温度上昇の飽和値、Ｃｐ
G.C は、グラッシーカーボンの比熱、ＷG.C は、グラッ
シーカーボンの重量、ＣｐS.G は、シリコングリースの
比熱、ＷS.G は、シリコングリースの重量、Ｗは、試料
の重量である。 【０１２１】（２）酸素含有量 実施例、比較例にかかる焼結体と同条件で焼結させた試
料をタングステン乳鉢で粉砕し、これの０．０１ｇを採
取して試料加熱温度２２００℃、加熱時間３０秒１条件
で酸素・窒化同時分析装置（ＬＥＣＯ社製 ＴＣ−１３
６型）で測定した。 【０１２２】（３）リーク量 実施例、比較例にかかる焼結体と同条件で焼結させた試
料（面積７０６．５ｍｍ 2 、厚さ１ｍｍ）を用い、汎用
型ヘリウムリークディテクタ（島津製作所社製「ＭＳＥ
−１１ＡＵ／ＴＰ型」）を使用してヘリウムのリーク量
を測定した。 【０１２３】（４）耐電圧 加熱面の表面にアルミニウム箔を密着させて２５０℃ま
で昇温させ、外部のアルミニウム箔とセラミック基板の
裏面との間に電圧を印加し、絶縁破壊が生じた電圧を測
定した。表に示す耐電圧は、この電圧をセラミック基板
の厚さで除した値である。電圧の印加と絶縁破壊時の電
圧の測定は、ニチコン社製 ＤＣＣ−３０Ｋ３Ｔを用い
て行った。 【０１２４】（５）昇温降温時間 ３００℃まで昇温する時間と、３００℃から１００℃ま
で降温する時間を測定した。降温は、０．１ｍ3 ／分で
空気を吹きつけることにより実施した。 【０１２５】 【表１】 【０１２６】表１に示した結果より明らかなように、実
施例１〜１０に係るホットプレートを構成するセラミッ
ク基板では、ヘリウムリークディテクタで測定したヘリ
ウムのリーク量は、全て１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ以下
であり、熱伝導率も高いので、昇温降温特性も良く、特
に冷却時において短時間で１００℃まで降温している。
また、耐電圧も高い。 【０１２７】一方、比較例１〜４のホットプレートを構
成するセラミック基板では、いずれもヘリウムのリーク
量は、１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃを超えているので、こ
れらは熱伝導率が小さく、昇温降温特性は余りよくな
く、降温時にも、比較的時間を要しており、いずれも、
実施例１〜１０と比較して劣った値を示している。ま
た、耐電圧も著しく劣っている。 【０１２８】以上のように、本発明のホットプレート
は、ヘリウムリークディテクタによる測定で１０-7Ｐａ
・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下のリーク量となるように焼
結されているので、昇温特性に優れ、特に降温特性に優
れる。 【０１２９】 【発明の効果】以上説明のように、本発明のホットプレ
ートは、ヘリウムリークディテクタによる測定で、１０
-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下のリーク量となるよ
うに焼結されてなるので、熱伝導率に優れるとともに、
昇温降温特性に優れ、特に降温特性に優れる。
おいて使用され、昇温降温特性に優れるホットプレート
に関する。 〔発明の詳細な説明〕 【０００２】 【従来の技術】エッチング装置や、化学的気相成長装置
等を含む半導体製造・検査装置等においては、従来、ス
テンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用い
たヒータやウエハプローバ等が用いられてきた。 【０００３】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
ヒータ板の厚みは、１５ｍｍ程度と厚くしなければなら
ない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨
張により、反り、歪み等が発生していまい、金属板上に
載置したシリコンウエハが破損したり傾いたりしてしま
うからである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くす
ると、ヒータの重量が重くなり、また、嵩張ってしまう
という問題があった。 【０００４】また、抵抗発熱体に印加する電圧や電流量
を変えることにより、シリコンウエハ等の被加熱物を加
熱する面（以下、加熱面という）の温度を制御するので
あるが、金属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対
してヒータ板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにく
いという問題もあった。 【０００５】そこで、特開平１１−４０３３０号公報に
は、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい窒化物
セラミックや炭化物セラミックを使用し、これらのセラ
ミックからなる板状体の表面に、金属粒子を焼結して形
成した抵抗発熱体が設けられたセラミック基板（ホット
プレート）が提案されている。 【０００６】このような構成のホットプレートは、通
常、支持容器に収められ、加熱を行った後の冷却時に
は、冷却速度を上げるため、冷媒を支持容器に流し、セ
ラミック基板を急速冷却していた。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところが、これらのセ
ラミックを使用したホットプレートは、金属製のヒータ
に比べると昇温降温速度に優れるものの、特に、冷媒等
を用いて冷却する際の降温特性に関し、要求される特性
を充分に満足するものではなかった。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、このようなホット
プレートの降温特性等が充分でない原因は、焼結性が不
充分であるため、冷却時に冷却ガスが焼結体を通って外
部に抜け、冷却熱効率が低下するためであることを知見
し、その焼結の程度を、ヘリウムリークディテクタによ
る測定で１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下のリー
ク量になるように調整することで、上記の問題を解決す
ることができることを新規に知見した。 【０００９】具体的には、窒化物セラミック等の原料粒
子の表面を最初に酸化しておき、次に酸化物を添加して
加圧焼結等を行うことにより、ヘリウムリークディテク
タによる測定で、そのリーク量を１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓ
ｅｃ（Ｈｅ）以下と小さくすることができることを知見
した。さらに、この際、昇温時の耐電圧とヘリウムリー
ク量とが相関関係を有することをも見い出し、本発明を
完成させるに至った。 【００１０】すなわち本発明は、その表面または内部に
抵抗発熱体が形成されてなるセラミック基板において、
上記セラミック基板は、ヘリウムリークディテクタによ
る測定で１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下のリー
ク量であることを特徴とするホットプレートである。 【００１１】本発明のホットプレートは、ヘリウムリー
クディテクタによる測定で、そのリーク量は、１０-7Ｐ
ａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下である。この程度のリー
ク量であると、上記セラミック基板は充分に緻密に焼結
しており、１５０Ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を達成する
ことができるので、上記セラミック基板は、昇温降温特
性に優れるとともに、冷却時に、冷媒であるガスがセラ
ミック基板内を抜けることはなく、冷却熱効率が高く、
特に降温特性に優れる。また、上記セラミック基板は、
機械的特性に優れるため、上記セラミック基板に反りが
発生することもなく、高温での耐電圧やヤング率にも優
れる。。 【００１２】上記リーク量を測定する際には、直径３０
ｍｍで、面積７０６．５ｍｍ2 、厚さ１ｍｍの、上記セ
ラミック基板と同様の試料を用意し、ヘリウムリークデ
ィテクタにセットする。そして、上記試料を通過してく
るヘリウムの流量を測定することにより、上記セラミッ
ク基板のリーク量を測定することができる。 【００１３】ヘリウムリークディテクタは、リーク時の
ヘリウムの分圧を測定しており、ガス流量の絶対値を測
定しているのではない。既知のリーク時のヘリウム分圧
を予め測定しておいて、未知のリーク量をその時のヘリ
ウム分圧から単純な比例計算で算出する。ヘリウムリー
クディテクタの詳細な測定原理は、「月刊Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ １９９２．１１ ｐ１１
２〜１１５」に記載されている。すなわち、上記セラミ
ック基板が充分に緻密に焼結していると、上記リーク量
はかなり小さな値を示す。一方、上記セラミック基板の
焼結性が不充分であると、上記リーク量は大きな値を示
す。 【００１４】本発明においては、例えば、窒化物セラミ
ックの粒子の非酸化物セラミックの表面を最初に酸化し
ておき、次に、酸化物を添加して加圧焼結を行うことに
より、窒化物セラミック等の酸化層と添加した酸化物が
一体化した焼結体が形成され、このような焼結体が、ヘ
リウムリークディテクタによる測定で１０-7Ｐａ・ｍ3
／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下と極めて小さなリーク量となる。
また、焼結前の成形体を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）で
均等にプレスした方が均等に焼結が進行し、焼結密度が
向上し、リーク量が極めて小さくなる。ＣＩＰ時の圧力
は、０．５〜５ｔ／ｃｍ2 が好ましい。なお、リーク量
は、ヘリウムリークディテクタによる測定で１×１０-8
〜１×１０-12 Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）が好まし
い。高温での熱伝導率を確保することができるととも
に、冷却時の冷熱効率が高くなるからである。 【００１５】ところで、特開平９−４８６６８号公報、
特開平９−４８６６９号公報、特開平１０−７２２６０
号公報などには若干のＡＬＯＮ結晶相が存在する窒化ア
ルミニウム焼結体が開示されているが、金属酸化物を添
加しているわけでもなく、また、還元窒化法で製造され
ており、表面の酸素など存在せず、焼結性が悪く比較例
にあるように１０-6Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）のよう
な比較的大きなリーク量が発生する。特開平７−１５３
８２０号公報では、イットリアを添加しているが、予め
窒化アルミニウム原料粉末の表面を焼成しているわけで
はなく、これも比較例から明らかなように、焼結性が悪
く比較例にあるように１０-6Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈ
ｅ）のような比較的大きなリーク量が発生する。さら
に、特開平１０−２７９３５９号公報では、低温、常圧
焼成であるため、やはりリーク量が多くなる。また、特
開平１０−１５８００２号公報は、半導体搭載用基板に
用いるＡｌＮ基板であり、本発明のような半導体製造・
検査装置に用いるものではない。また、特開平１０−１
６７８５９号公報では、イットリア量が０．２重量％と
少なく、焼結性が充分でないため、やはりリーク量が多
くなる。このように、従来の技術では、本発明のような
ヘリウムリーク量が１×１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈ
ｅ）以下に調整できるような焼結体を用いた半導体製造
・検査装置は実現していない。また、これらの引例に
は、冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）のような等方プレスに
ついては記載されておらず、示唆もなく、やはりヘリウ
ムリーク量を低減させるには至っていない。 【００１６】また、添加する酸化物は窒化物セラミック
等を構成する元素の酸化物であることが好ましい。窒化
物セラミックの表面酸化物層と同一であり、極めて焼結
させやすくなるからである。窒化物セラミックの表面を
酸化するためには、酸素または空気中で５００〜１００
０℃で０．５〜３時間加熱することが望ましい。 【００１７】また、焼結を行う際に用いる窒化物セラミ
ック粉末の平均粒子径は、０．１〜５μｍ程度が好まし
い。焼結させやすいからである。さらに、これらのセラ
ミック粉末は、Ｓｉの含有量が０．０５〜５０ｐｐｍ、
Ｓの含有量が０．０５〜８０ｐｐｍ（いずれも重量）で
あることが望ましい。これらは、窒化物セラミック表面
の酸化膜と添加した酸化物を結合させると考えられるか
らである。その他の焼成条件については、後のホットプ
レートの製造方法において詳述する。 【００１８】上記方法を用いて焼成を行うことにより得
られるセラミック基板は、０．０５〜１０重量％の酸素
を含有していることが望ましい。０．０５重量％未満で
は、焼結が進まず粒子境界で破壊が生じ、また熱伝導率
が低下し、一方、酸素量が１０重量％を超えると、該酸
素が粒子境界に偏析して粒子境界で破壊が生じ、また熱
伝導率が低下して昇温降温特性が低下するからである。 【００１９】本発明では、ホットプレートを構成するセ
ラミック基板は、酸素を含有する窒化物セラミックから
なるとともに、最大気孔の気孔径が５０μｍ以下である
ことが望ましく、気孔率は５％以下が望ましい。また、
上記セラミック基板には、気孔が全く存在しないか、気
孔が存在する場合は、その最大気孔の気孔径は、５０μ
ｍ以下であることが望ましい。 【００２０】気孔が存在しない場合は、高温での耐電圧
が特に高くなり、逆に気孔が存在する場合は、破壊靱性
値が高くなる。このためどちらの設計にするかは、要求
特性によって変わるのである。気孔の存在によって破壊
靱性値が高くなる理由が明確ではないが、クラックの進
展が気孔によって止められるからであると推定してい
る。 【００２１】本発明で、最大の気孔径が５０μｍ以下で
あることが望ましいのは、気孔径が５０μｍを超えると
高温、特に２００℃以上での耐電圧特性を確保すること
が困難となるとともに、冷却時にガスが抜けやすくな
り、冷却熱効率が低下するからである。最大気孔の気孔
径は、１０μｍ以下が望ましい。２００℃以上での反り
量が小さくなるからである。 【００２２】気孔率や最大気孔の気孔径は、焼結時の加
圧時間、圧力、温度、ＳｉＣやＢＮなどの添加物で調整
する。ＳｉＣやＢＮは焼結を阻害するため、気孔を導入
させることができる。 【００２３】最大気孔の気孔径を測定する際には、試料
を５個用意し、その表面を鏡面研磨し、２０００〜５０
００倍の倍率で表面を電子顕微鏡で１０箇所撮影する。
そして、撮影された写真で最大の気孔径を選び、５０シ
ョットの平均を最大気孔の気孔径とする。 【００２４】気孔率は、アルキメデス法により測定す
る。焼結体を粉砕して有機溶媒中あるいは水銀中に粉砕
物を入れて体積を測定し、粉砕物の重量と体積から真比
重を求め、真比重と見かけの比重とから気孔率を計算す
るのである。 【００２５】本発明のホットプレートを構成するセラミ
ック基板の直径は２００ｍｍ以上が望ましい。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。また、本発
明が解決する反りの問題は、直径が２００ｍｍ以下のセ
ラミック基板では発生しにくいからである。 【００２６】上記セラミック基板の厚さは、５０ｍｍ以
下が望ましく、特に２５ｍｍ以下が望ましい。セラミッ
ク基板の厚さが２５ｍｍを超えると、セラミック基板の
熱容量が大きすぎる場合があり、特に、温度制御手段を
設けて加熱、冷却すると、熱容量の大きさに起因して温
度追従性が低下してしまう場合があるからである。ま
た、セラミック基板の反りの問題は、厚さが２５ｍｍを
超えるような厚いセラミック基板では発生しにくいから
である。セラミック基板の厚さは、特に５ｍｍ以下が最
適である。なお、厚みは、１ｍｍ以上が望ましい。ま
た、本発明のセラミック基板は１５０℃以上、望ましく
は２００℃以上で使用される。 【００２７】本発明のホットプレートを構成するセラミ
ック基板の材料は特に限定されないが、窒化物セラミッ
クおよび炭化物セラミックが好ましい。上記窒化物セラ
ミックとしては、金属窒化物セラミック、例えば、窒化
アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等
が挙げられる。 【００２８】また、上記炭化物セラミックとしては、例
えば、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タ
ングステン、炭化ジルコニウム等が挙げられる。また、
上記セラミック材料として酸化物セラミックを用いても
よく、上記酸化物セラミックとしては、金属酸化物セラ
ミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージュライ
ト、ムライト等が挙げられる。 【００２９】これらの窒化物セラミックの中では、特に
窒化アルミニウムが好ましい。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ
・Ｋと最も高いからである。 【００３０】本発明においては、セラミック基板中に酸
化物を含有していることが望ましい。上記酸化物として
は、例えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸
化物、希土類酸化物を使用することができ、これらの焼
結助剤のなかでは、特にＣａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、
Ｌｉ2 Ｏ、Ｒｂ2 Ｏが好ましい。また、アルミナ、シリ
カを使用してもよい。これらの含有量としては、０．５
〜２０重量％が望ましい。０．５重量％未満では、リー
ク量を１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下にできな
いことがある。添加する酸化物としては、窒化珪素の場
合はシリカが最適である。 【００３１】本発明では、セラミック基板中に５〜５０
００ｐｐｍのカーボンを含有していることが望ましい。
カーボンを含有させることにより、セラミック基板を黒
色化することができ、ヒータとして使用する際に輻射熱
を充分に利用することができるからである。カーボン
は、非晶質のものであっても、結晶質のものであっても
よい。非晶質のカーボンを使用した場合には、高温にお
ける体積抵抗率の低下を防止することができ、結晶質の
ものを使用した場合には、高温における熱伝導率の低下
を防止することができるからである。従って、用途によ
っては、結晶質のカーボンと非晶質のカーボンの両方を
併用してもよい。また、カーボンの含有量は、５０〜２
０００ｐｐｍがより好ましい。 【００３２】上記セラミック基板にカーボンを含有させ
る場合には、その明度がＪＩＳ Ｚ８７２１の規定に基
づく値でＮ４以下となるようにカーボンを含有させるこ
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。 【００３３】ここで、明度のＮは、理想的な黒の明度を
０とし、理想的な白の明度を１０とし、これらの黒の明
度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度
となるように各色を１０分割し、Ｎ０〜Ｎ１０の記号で
表示したものである。実際の明度の測定は、Ｎ０〜Ｎ１
０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。 【００３４】 【発明の実施の形態】本発明のホットプレートは、セラ
ミック基板の表面または内部に抵抗発熱体が形成されて
なるホットプレートであって、上記セラミック基板は、
ヘリウムリークディテクタによる測定で１０-7Ｐａ・ｍ
3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下のリーク量であることを特徴と
する。 【００３５】図１は、本発明のホットプレートの一例を
模式的に示す底面図であり、図２は、図１に示すホット
プレートの一部を模式的に示す部分拡大断面図である。
このホットプレートでは、セラミック基板の底面に抵抗
発熱体が形成されている。 【００３６】図１に示したように、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１１ｂ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１１ａでの温度が均一になるように設計され
ている。 【００３７】また、図２に示したように、抵抗発熱体１
２には、酸化を防止するために金属被覆層１２ａが形成
され、その両端に外部端子１３が半田等（図示せず）を
用いて接合されている。また、この外部端子１３には、
配線を備えたソケット１７０が取り付けられ、電源との
接続が図られるようになっている。 【００３８】セラミック基板１１には、測温素子１８を
挿入するための有底孔１４が形成され、この有底孔１４
の内部には、熱電対等の測温素子１８が埋設されてい
る。また、中央に近い部分には、リフターピン１６を挿
通するための貫通孔１５が設けられている。 【００３９】このリフターピン１６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５０〜２０
００μｍ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。 【００４０】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。 【００４１】図３は、上記構成のホットプレート（セラ
ミック基板）を配設するための支持容器３０を模式的に
示した断面図である。支持容器３０の上部には、セラミ
ック基板１１が断熱材３５を介して嵌め込まれ、ボルト
３８および押さえ用金具３７を用いて固定されている。
また、セラミック基板１１の貫通孔１５が形成された部
分には、貫通孔に連通するガイド管３２が設けられてい
る。さらに、この支持容器３１には、冷媒吹き出し口３
０ａが形成されており、冷媒注入管３９から冷媒が吹き
込まれ、冷媒吹き出し口３０ａを通って外部に排出され
るようになっており、この冷媒の作用により、セラミッ
ク基板１１を冷却することができるようになっている。 【００４２】従って、ホットプレートに通電してホット
プレート１０を所定温度まで昇温した後、冷媒注入管３
９から冷媒が吹き込まれ、セラミック基板１１が冷却さ
れる。本発明のホットプレートは、ヘリウムリークディ
テクタによる測定で、そのリーク量が、１０-7Ｐａ・ｍ
3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下と小さいので、セラミック基板
１１を効率よく冷却することができる。 【００４３】図４は、本発明のホットプレートの他の一
例を模式的に示す部分拡大断面図である。このホットプ
レートでは、セラミック基板の内部に抵抗発熱体が形成
されている。 【００４４】図示はしていないが、図１に示したホット
プレートと同様に、セラミック基板２１は、円板形状に
形成されており、抵抗発熱体２２は、セラミック基板２
１の内部に、図１に示したパターンと同様のパターン、
すなわち、同心円形状からなり、互いに近い二重の同心
円同士が一組の回路となったパターンで形成されてい
る。 【００４５】そして、抵抗発熱体２２の端部の直下に
は、スルーホール２８が形成され、さらに、このスルー
ホール２８を露出させる袋孔２７が底面２１ｂに形成さ
れ、袋孔２７には外部端子２３が挿入され、ろう材等
（図示せず）で接合されている。また、図３には示して
いないが、外部端子２３には、図１に示したホットプレ
ートとの場合と同様に、例えば、導電線を有するソケッ
トが取り付けられ、この導電線は電源等と接続されてい
る。 【００４６】このホットプレートを構成するセラミック
基板２１は、ヘリウムリークディテクタによる測定で、
そのリーク量は、１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以
下と小さいので、セラミック基板２１は充分に緻密に焼
結している。従って、このホットプレートを図３に示し
たような支持容器３０に設置して、セラミック基板の昇
温高温操作を行うと、迅速に昇温降温を行うことができ
る。 【００４７】本発明のホットプレートを構成するセラミ
ック基板の内部に抵抗発熱体を設ける場合には、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
完するように形成されて、加熱面からみるとどこかの層
にパターンが形成された状態が望ましい。例えば、互い
に千鳥の配置になっている構造である。 【００４８】抵抗発熱体としては、例えば、金属または
導電性セラミックの焼結体、金属箔、金属線等が挙げら
れる。金属焼結体としては、タングステン、モリブデン
から選ばれる少なくとも１種が好ましい。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。 【００４９】また、導電性セラミックとしては、タング
ステン、モリブデンの炭化物から選ばれる少なくとも１
種を使用することができる。さらに、セラミック基板の
底面に抵抗発熱体を形成する場合には、金属焼結体とし
ては、貴金属（金、銀、パラジウム、白金）、ニッケル
を使用することが望ましい。具体的には銀、銀−パラジ
ウムなどを使用することができる。上記金属焼結体に使
用される金属粒子は、球状、リン片状、もしくは球状と
リン片状の混合物を使用することができる。 【００５０】セラミック基板表面に抵抗発熱体を形成す
る際には、金属中に金属酸化物を添加して焼結してもよ
い。上記金属酸化物を使用するのは、セラミック基板と
金属粒子を密着させるためである。上記金属酸化物によ
り、セラミック基板と金属粒子との密着性が改善される
理由は明確ではないが、金属粒子の表面はわずかに酸化
膜が形成されており、セラミック基板は、酸化物の場合
は勿論、非酸化物セラミックである場合にも、その表面
には酸化膜が形成されている。従って、この酸化膜が金
属酸化物を介してセラミック基板表面で焼結して一体化
し、金属粒子とセラミック基板とが密着するのではない
かと考えられる。 【００５１】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 2 Ｏ3 ）、アル
ミナ、イットリア、チタニアから選ばれる少なくとも１
種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値
を大きくすることなく、金属粒子とセラミック基板との
密着性を改善できるからである。 【００５２】上記金属酸化物は、金属粒子１００重量部
に対して０．１重量部以上１０重量部未満であることが
望ましい。この範囲で金属酸化物を用いることにより、
抵抗値が大きくなりすぎず、金属粒子とセラミック基板
との密着性を改善することができるからである。 【００５３】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）、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
に、酸化鉛が１〜１０重量部、シリカが１〜３０重量
部、酸化ホウ素が５〜５０重量部、酸化亜鉛が２０〜７
０重量部、アルミナが１〜１０重量部、イットリアが１
〜５０重量部、チタニアが１〜５０重量部が好ましい。
但し、これらの合計が１００重量部を超えない範囲で調
整されることが望ましい。これらの範囲が特にセラミッ
ク基板との密着性を改善できる範囲だからである。 【００５４】抵抗発熱体をセラミック基板の底面に設け
る場合は、抵抗発熱体１２の表面は、金属層１２ａで被
覆されていることが望ましい（図２参照）。抵抗発熱体
１２は、金属粒子の焼結体であり、露出していると酸化
しやすく、この酸化により抵抗値が変化してしまう。そ
こで、表面を金属層１２ａで被覆することにより、酸化
を防止することができるのである。 【００５５】金属層１２ａの厚さは、０．１〜１００μ
ｍが望ましい。抵抗発熱体の抵抗値を変化させることな
く、抵抗発熱体の酸化を防止することができる範囲だか
らである。被覆に使用される金属は、非酸化性の金属で
あればよい。具体的には、金、銀、パラジウム、白金、
ニッケルから選ばれる少なくとも１種以上が好ましい。
なかでもニッケルがさらに好ましい。抵抗発熱体には電
源と接続するための端子が必要であり、この端子は、半
田を介して抵抗発熱体に取り付けるが、ニッケルは半田
の熱拡散を防止するからである。接続端子しては、コバ
ール製の外部端子を使用することができる。 【００５６】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。抵抗発熱体をヒータ板内
部に形成する場合、抵抗発熱体の表面の一部が露出して
いてもよい。 【００５７】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。 【００５８】温度制御手段としては、抵抗発熱体１２の
ほかに、ペルチェ素子が挙げられる。温度制御手段とし
てペルチェ素子を使用する場合は、電流の流れる方向を
変えることにより発熱、冷却両方行うことができるため
有利である。ペルチェ素子は、ｐ型、ｎ型の熱電素子を
直列に接続し、これをセラミック板などに接合させるこ
とにより形成される。ペルチェ素子としては、例えば、
シリコン・ゲルマニウム系、ビスマス・アンチモン系、
鉛・テルル系材料等が挙げられる。 【００５９】本発明では、必要に応じて、セラミック基
板の有底孔に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱
電対により抵抗発熱体の温度を測定し、そのデータをも
とに電圧、電流量を変えて、温度を制御することができ
るからである。熱電対の金属線の接合部位の大きさは、
各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも大き
く、かつ、０．５ｍｍ以下がよい。このような構成によ
って、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確に、
また、迅速に電流値に変換されるのである。このため、
温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が小さ
くなるのである。上記熱電対としては、例えば、ＪＩＳ
−Ｃ−１６０２（１９８０）に挙げられるように、Ｋ
型、Ｒ型、Ｂ型、Ｓ型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対が挙げ
られる。 【００６０】次に、本発明のホットプレートの製造方法
について説明する。図５（ａ）〜（ｄ）は、セラミック
基板の底面に抵抗発熱体を有するホットプレートの製造
方法を模式的に示した断面図である。 【００６１】（１）セラミック基板の製造工程 上述した窒化アルミニウム等のセラミック粉末に必要に
応じてイットリア等の焼結助剤やバインダ等を配合して
スラリーを調製した後、このスラリーをスプレードライ
等の方法で顆粒状にし、この顆粒を金型などに入れて加
圧することにより板状などに成形し、生成形体（グリー
ン）を作製する。スラリー調整時に、非晶質や結晶質の
カーボンを添加してもよい。 【００６２】次に、この生成形体を加熱、焼成して焼結
させ、セラミック製の板状体を製造する。この後、所定
の形状に加工することにより、セラミック基板１１を製
造するが、焼成後にそのまま使用することができる形状
としてもよい。さらに、成形体を冷間静水圧プレス（Ｃ
ＩＰ）を用いて圧縮しておくことにより、均等に焼結が
進行し、焼結密度を向上させることができる。ＣＩＰ時
の圧力としては、０．５〜５ｔ／ｃｍ2 が好ましい（図
５（ａ））。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、窒化物セラミックでは、１０００〜２５００℃であ
る。 【００６３】次に、セラミック基板１１に、必要に応じ
て、シリコンウエハを支持するための支持ピンを挿入す
る貫通孔、シリコンウエハを運搬等するためのリフター
ピンを挿入する貫通孔１５、熱電対などの測温素子を埋
め込むための有底孔１４等を形成する。 【００６４】（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。
また、抵抗発熱体は、セラミック基板全体を均一な温度
にする必要があることから、例えば、同心円形状とする
か、または、同心円形状と屈曲線形状とを組み合わせた
パターンに印刷することが好ましい。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好ましい。 【００６５】（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５（ｂ））。加熱焼成の
温度は、５００〜１０００℃が好ましい。 【００６６】導体ペースト中に上述した金属酸化物を添
加しておくと、金属粒子、セラミック基板および金属酸
化物が焼結して一体化するため、抵抗発熱体とセラミッ
ク基板との密着性が向上する。 【００６７】（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１２ａを設け
る（図５（ｃ））。金属被覆層１２ａ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。 【００６８】（５）端子等の取り付け 抵抗発熱体１２の回路の端部に電源との接続のための外
部端子１３を半田ペースト層１３０を介して取り付ける
（図５（ｄ））。この後、熱電対等の測温素子１８を有
底孔１４内に埋め込み、ポリイミド等の耐熱樹脂等で封
止する。また、図示はしないが、例えば、この外部端子
１７に導電線を有するソケット等を脱着可能な状態で取
り付ける。 【００６９】（６）この後、このような抵抗発熱体１２
を有するセラミック基板を、例えば、円筒形状の支持容
器に取り付け、ソケットから延びたリード線を電源に接
続することにより、ホットプレートの製造を終了する。 【００７０】上記ホットプレートを製造する際に、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
ャックを製造することができ、また、加熱面にチャック
トップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電
極やグランド電極を設けることによりウエハプローバを
製造することができる。 【００７１】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、金属箔等をセラミック基板の内部に埋設すればよ
い。また、セラミック基板の表面に導体層を形成する場
合には、スパッタリング法やめっき法を用いることがで
き、これらを併用してもよい。 【００７２】次に、本発明のセラミック基板の内部に抵
抗発熱体を有するホットプレートの製造方法について説
明する。図６（ａ）〜（ｄ）は、上記ホットプレートの
製造方法を模式的に示した断面図である。 【００７３】（１）グリーンシートの作製工程 まず、窒化物セラミックの粉末をバインダ、溶剤等と混
合してペーストを調製し、これを用いてグリーンシート
を作製する。上述した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を加えてもよい。また、グリーン
シートを作製する際、結晶質や非晶質のカーボンを添加
してもよい。 【００７４】また、バインダとしては、アクリル系バイ
ンダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニ
ルアルコールから選ばれる少なくとも１種が望ましい。
さらに溶媒としては、α−テルピネオール、グリコール
から選ばれる少なくとも１種が望ましい。 【００７５】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５
０を作製する。グリーンシート５０の厚さは、０．１〜
５ｍｍが好ましい。次に、得られたグリーンシートに、
必要に応じて、シリコンウエハを支持するための支持ピ
ンを挿入する貫通孔となる部分、シリコンウエハを運搬
等するためのリフターピンを挿入する貫通孔２５となる
部分、熱電対などの測温素子を埋め込むための有底孔２
４となる部分、抵抗発熱体を外部端子と接続するための
スルーホール２８となる部分等を形成する。後述するグ
リーンシート積層体を形成した後に、上記加工を行って
もよい。 【００７６】（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５０上に、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
２２０を形成し、貫通孔２５となる部分に導体ペースト
を充填し、充填層２８０とする。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。上記金属粒子であるタングステン粒子またはモ
リブデン粒子等の平均粒子径は、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。 【００７７】このような導体ペーストとしては、例え
ば、金属粒子または導電性セラミック粒子８５〜８７重
量部；アクリル系、エチルセルロース、ブチルセロソル
ブ、ポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも１種
のバインダ１．５〜１０重量部；および、α−テルピネ
オール、グリコールから選ばれる少なくとも１種の溶媒
を１．５〜１０重量部を混合した組成物（ペースト）が
挙げられる。 【００７８】（３）グリーンシートの積層工程 上記（１）の工程で作製した導体ペーストを印刷してい
ないグリーンシート５０を、上記（２）の工程で作製し
た導体ペースト層２２０を印刷したグリーンシート５０
の上下に積層する（図６（ａ））。このとき、上側に積
層するグリーンシート５０の数を下側に積層するグリー
ンシート５０の数よりも多くして、抵抗発熱体２２の形
成位置を底面の方向に偏芯させる。具体的には、上側の
グリーンシート５０の積層数は２０〜５０枚が、下側の
グリーンシート５０の積層数は５〜２０枚が好ましい。 【００７９】（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、さらに、積
層体を３００〜１０００℃で仮焼した後、冷間静水圧プ
レス（ＣＩＰ）を用いて圧縮しておくことにより、焼結
密度の相違に起因する熱伝導率のばらつきが低減するこ
とができる。ＣＩＰ時の圧力としては、０．５〜５ｔ／
ｃｍ2 が好ましい。上記のように、グリーンシート５０
および内部の導体ペーストを焼結させ、セラミック基板
２１を製造する。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。 【００８０】得られたセラミック基板２１に、リフター
ピンを挿通するための貫通孔２５や測温素子を挿入する
ための有底孔２４を設け（図６（ｂ））、続いて、スル
ーホール２８を露出させるために袋孔２７を形成する
（図６（ｃ））。貫通孔２５、有底孔２４および袋孔２
７は、表面研磨後に、ドリル加工やサンドブラストなど
のブラスト処理を行うことにより形成することができ
る。 【００８１】次に、袋孔２７より露出したスルーホール
２８に外部端子２３を金ろう等を用いて接続する（図６
（ｄ））。さらに、図示はしないが、外部端子２３に、
例えば、導電線を有するソケットを脱着可能に取り付け
る。なお、加熱温度は、半田処理の場合には９０〜４５
０℃が好適であり、ろう材での処理の場合には、９００
〜１１００℃が好適である。さらに、測温素子としての
熱電対などを耐熱性樹脂で封止し、ホットプレートとす
る。 【００８２】（５）この後、このような内部に抵抗発熱
体１２を有するセラミック基板２１を、円筒形状の支持
容器に取り付け、ソケットから延びたリード線を電源に
接続することにより、ホットプレートの製造を終了す
る。 【００８３】上記ホットプレートでは、その上にシリコ
ンウエハ等を載置するか、または、シリコンウエハ等を
支持ピンで保持させた後、シリコンウエハ等の加熱や冷
却を行いながら、種々の操作を行うことができる。 【００８４】上記ホットプレートを製造する際に、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
ャックを製造することができ、また、加熱面にチャック
トップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電
極やグランド電極を設けることによりウエハプローバを
製造することができる。 【００８５】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、抵抗発熱体を形成する場合と同様にグリーンシー
トの表面に導体ペースト層を形成すればよい。また、セ
ラミック基板の表面に導体層を形成する場合には、スパ
ッタリング法やめっき法を用いることができ、これらを
併用してもよい。 【００８６】 【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 （実施例１〜７）ホットプレート（図６参照）の製造 （１）空気中で５００℃で１時間焼成した窒化アルミニ
ウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径０．６μｍ）１００
０重量部、イットリア（平均粒径：０．４μｍ）４０重
量部、アクリルバインダ１１５重量部、分散剤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５３０重量部を混合したペーストを用い、ドクターブ
レード法による成形を行って、厚さ０．４７ｍｍのグリ
ーンシートを得た。 【００８７】（２）次に、このグリーンシートを８０℃
で５時間乾燥させた後、パンチングにより直径１．８ｍ
ｍ、３．０ｍｍ、５．０ｍｍの外部端子と接続するため
のスルーホールとなる部分等を設けた。 【００８８】（３）平均粒子径１μｍのタングステンカ
ーバイト粒子１００重量部、アクリル系バインダ３．０
重量部、α−テルピネオール溶媒３．５重量部および分
散剤０．３重量部を混合して導体ペーストＡを調製し
た。平均粒子径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を調製した。この導電性ペーストＡ
をグリーンシート５０にスクリーン印刷で印刷し、抵抗
発熱体２２用の導体ペースト層２２０を形成した。印刷
パターンは、図１に示したような同心円状のパターンと
し、導体ペーストの幅を１０ｍｍ、その厚さを１２μｍ
とした。また、スルーホールとなる部分に導体に導体ペ
ーストＢを充填し、充填層２８０とした。 【００８９】上記処理の終わったグリーンシート５０
に、タングステンペーストを印刷しないグリーンシート
５０を上側（加熱面）に３７枚、下側に１３枚積層し、
これらを１３０℃、８０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で圧着し
て積層体を形成した（図６（ａ））。 【００９０】（４）次に、得られた積層体を窒素ガス
中、６００℃で５時間脱脂し、さらに、神戸製鋼社製の
冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を用いて、３ｔ／ｃｍ2 の
圧力で圧縮し、ついで、１８９０℃、表１に示すような
圧力０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で３時間ホットプ
レスし、厚さ３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。
これを２３０ｍｍの円板状に切り出し、内部に厚さ６μ
ｍ、幅１０ｍｍ（アスペクト比：１６６６）の抵抗発熱
体２２およびスルーホール２８を有するセラミック基板
２１とした（図６（ｂ））。 【００９１】（５）次に、（４）で得られた板状体を、
ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、Ｓｉ
Ｃ等によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔
（直径：１．２ｍｍ、深さ：２．０ｍｍ）２４を設け
た。 【００９２】（６）さらに、スルーホール２８が形成さ
れている部分をえぐり取って袋孔２７とし（図６
（ｃ））、この袋孔２７にＮｉ−Ａｕからなる金ろうを
用い、７００℃で加熱リフローしてコバール製の外部端
子２３を接続させた（図６（ｄ））。なお、外部端子の
接続は、タングステンの支持体が３点で支持する構造が
望ましい。接続信頼性を確保することができるからであ
る。 【００９３】（７）次に、温度制御のための複数の熱電
対を有底孔に埋め込み（図示せず）、抵抗発熱体２２を
有するホットプレートの製造を完了した。 【００９４】（８）次に、このホットプレートを図３に
示した形状のステンレス製の支持容器３０にガラスファ
イバーで補強したフッ素樹脂からなる断熱材３５を介し
て嵌め込んだ。 【００９５】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率、および酸素含有量等
を下記の方法により測定し、このホットプレートを支持
容器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支
持容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時
間を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【００９６】（実施例８）ホットプレートの製造（図５
参照） （１）空気中、５００℃で１時間焼成した窒化アルミニ
ウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径０．６μｍ）１００
０重量部、イットア（Ｙ2 Ｏ3 、平均粒径：０．４μ
ｍ）４０重量部、アクリルバインダ１１５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。 【００９７】（２）次に、この顆粒状の粉末を金型に入
れ、平板状に成形して成形体（グリーン）を得た。さら
に、この成形体を神戸製鋼社製の冷間静水圧プレス（Ｃ
ＩＰ）、３ｔ／ｃｍ2 を用いて圧縮し、その後、表面を
研磨した。 （３）加工処理の終わった生成形体を温度：１８００
℃、圧力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さが３ｍｍ
の窒化アルミニウム焼結体を得た。次に、この焼結体か
ら直径２３０ｍｍの円板体を切り出し、セラミック性の
板状体（セラミック基板１１）とした（図５（ａ））。 【００９８】次に、この板状体にドリル加工を施し、シ
リコンウエハのリフターピンを挿入する貫通孔１５、お
よび、測温素子１８を挿入するための有底孔１４を形成
した。 【００９９】（４）上記（３）で得た焼結体の底面に、
スクリーン印刷にて導体ペーストを印刷した。印刷パタ
ーンは、図１に示したような同心円形状パターンとし
た。導体ペーストとしては、プリント配線板のスルーホ
ール形成に使用されている徳力化学研究所製のソルベス
トＰＳ６０３Ｄを使用した。 【０１００】この導体ペーストは、銀−鉛ペーストであ
り、銀１００重量部に対して、酸化鉛（５重量％）、酸
化亜鉛（５５重量％）、シリカ（１０重量％）、酸化ホ
ウ素（２５重量％）およびアルミナ（５重量％）からな
る金属酸化物を７．５重量部含むものであった。また、
銀粒子は、平均粒径が４．５μｍで、リン片状のもので
あった。 【０１０１】（５）次に、導体ペーストを印刷した焼結
体を７８０℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の銀、
鉛を焼結させるとともに焼結体に焼き付け、抵抗発熱体
１２を形成した（図５（ｂ））。銀−鉛の抵抗発熱体１
２は、厚さが５μｍ、幅２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．
７ｍΩ／□であった。 【０１０２】（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
製した焼結体を浸漬し、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）１２ａを析出
させた（図５（ｃ））。 【０１０３】（７）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、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
ペースト層を形成した。ついで、半田ペースト層の上に
コバール製の外部端子１３を載置して、４２０℃で加熱
リフローし、外部端子１７の一端部を半田層１３０を介
して抵抗発熱体１２の表面に取り付けた（図５
（ｄ））。 【０１０４】（８）次に、このホットプレートを図３に
示した形状のステンレス製支持容器３０にセラミックフ
ァイバー（イビデン社製 商品名 イビウール）からな
る断熱材３５を介して嵌め込んだ。 【０１０５】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１０６】（実施例９）５００℃、空気中で１時間焼
成した窒化珪素粉末（トクヤマ社製、平均粒径０．６μ
ｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径：０．４μ
ｍ）４０重量部、アルミナ２０重量部、シリカ４０重量
部、アクリルバインダ１１．５重量部、分散剤０．５重
量部、および、１−ブタノールとエタノールとからなる
アルコール５３重量部を混合したペーストを用い、ドク
ターブレード法による成形を行って、厚さ０．５０ｍｍ
のグリーンシートを得た。このグリーンシートを用いて
実施例１と同様に積層体を作製し、６００℃で脱脂した
後、神戸製鋼社製の冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を用い
て、３ｔ／ｃｍ2 で圧力で圧縮した。次に、焼成条件を
温度１９００℃、圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ2にした以外
は、実施例１と同様にしてホットプレートを製造し、支
持容器３０に設置した。 【０１０７】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１０８】（実施例１０）３００ｋｇｆ／ｃｍ2 で加
圧を行った以外は、実施例１と同様にしてホットプレー
トを製造し、支持容器３０に設置した。 【０１０９】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１１０】（比較例１） ホットプレートの製造 窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１
μｍ）１０００重量部、イットリア（平均粒径：０．４
μｍ）４０重量部、アクリルバインダ１１５重量部、分
散剤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５３０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る成形を行って、厚さ０．
４７ｍｍのグリーンシートを得たほかは、実施例１と同
様にして、ホットプレートを製造し、支持容器に設置し
た。 【０１１１】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１１２】（比較例２） ホットプレートの製造 窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１
μｍ）１０００重量部、アクリルバインダ１１５重量
部、分散剤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５３０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る成形を行って、厚さ
０．４７ｍｍのグリーンシートを得たほかは、実施例１
と同様にして、ホットプレートを製造し、支持容器に設
置した。 【０１１３】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１１４】（比較例３）イットリアの量を０．２重量
部とした以外は、実施例７と同様にしてホットプレート
を製造し、支持容器に設置した。 【０１１５】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１１６】（比較例４）焼成温度を１６００℃とし、
加圧を行わなかった以外は、実施例１と同様にしてホッ
トプレートを製造し、支持容器に設置した。 【０１１７】ホットプレートの製造を終了した後、セラ
ミック基板のリーク量、熱伝導率および酸素含有量等を
下記の方法により測定し、このホットプレートを支持容
器に嵌め込んで通電し、３００℃まで昇温した後、支持
容器に冷媒を導入して冷却し、昇温・降温に要した時間
を測定した。その結果を下記の表１に示した。 【０１１８】評価方法 （１）熱伝導率 ａ．使用機器 リーガクレーザーフラッシュ法熱定数測定装置 ＬＦ／ＴＣＭ−ＦＡ８５１０Ｂ ｂ．試験条件． 温度・・・２５℃、４５０℃ 雰囲気・・・真空 ｃ．測定方法 ・比熱測定における温度検出は、試料裏面に銀ペースト
で接着した熱電対（プラチネル）により行った。 ・常温比熱測定はさらに試料上面に受光板（グラッシー
カーボン）をシリコングリースを介して接着した状態で
行い、試料の比熱（Ｃｐ）は、下記の計算式（１）によ
り求めた。 【０１１９】 【数１】 【０１２０】上記計算式（１）において、ΔＯは、入力
エネルギー、ΔＴは、試料の温度上昇の飽和値、Ｃｐ
G.C は、グラッシーカーボンの比熱、ＷG.C は、グラッ
シーカーボンの重量、ＣｐS.G は、シリコングリースの
比熱、ＷS.G は、シリコングリースの重量、Ｗは、試料
の重量である。 【０１２１】（２）酸素含有量 実施例、比較例にかかる焼結体と同条件で焼結させた試
料をタングステン乳鉢で粉砕し、これの０．０１ｇを採
取して試料加熱温度２２００℃、加熱時間３０秒１条件
で酸素・窒化同時分析装置（ＬＥＣＯ社製 ＴＣ−１３
６型）で測定した。 【０１２２】（３）リーク量 実施例、比較例にかかる焼結体と同条件で焼結させた試
料（面積７０６．５ｍｍ 2 、厚さ１ｍｍ）を用い、汎用
型ヘリウムリークディテクタ（島津製作所社製「ＭＳＥ
−１１ＡＵ／ＴＰ型」）を使用してヘリウムのリーク量
を測定した。 【０１２３】（４）耐電圧 加熱面の表面にアルミニウム箔を密着させて２５０℃ま
で昇温させ、外部のアルミニウム箔とセラミック基板の
裏面との間に電圧を印加し、絶縁破壊が生じた電圧を測
定した。表に示す耐電圧は、この電圧をセラミック基板
の厚さで除した値である。電圧の印加と絶縁破壊時の電
圧の測定は、ニチコン社製 ＤＣＣ−３０Ｋ３Ｔを用い
て行った。 【０１２４】（５）昇温降温時間 ３００℃まで昇温する時間と、３００℃から１００℃ま
で降温する時間を測定した。降温は、０．１ｍ3 ／分で
空気を吹きつけることにより実施した。 【０１２５】 【表１】 【０１２６】表１に示した結果より明らかなように、実
施例１〜１０に係るホットプレートを構成するセラミッ
ク基板では、ヘリウムリークディテクタで測定したヘリ
ウムのリーク量は、全て１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ以下
であり、熱伝導率も高いので、昇温降温特性も良く、特
に冷却時において短時間で１００℃まで降温している。
また、耐電圧も高い。 【０１２７】一方、比較例１〜４のホットプレートを構
成するセラミック基板では、いずれもヘリウムのリーク
量は、１０-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃを超えているので、こ
れらは熱伝導率が小さく、昇温降温特性は余りよくな
く、降温時にも、比較的時間を要しており、いずれも、
実施例１〜１０と比較して劣った値を示している。ま
た、耐電圧も著しく劣っている。 【０１２８】以上のように、本発明のホットプレート
は、ヘリウムリークディテクタによる測定で１０-7Ｐａ
・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下のリーク量となるように焼
結されているので、昇温特性に優れ、特に降温特性に優
れる。 【０１２９】 【発明の効果】以上説明のように、本発明のホットプレ
ートは、ヘリウムリークディテクタによる測定で、１０
-7Ｐａ・ｍ3 ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下のリーク量となるよ
うに焼結されてなるので、熱伝導率に優れるとともに、
昇温降温特性に優れ、特に降温特性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の底面に抵抗発熱体が形成されたホット
プレートの一例を模式的に示す底面図である。 【図２】図１に示したホットプレートの一部を模式的に
示す部分拡大断面図である。 【図３】図１に示したホットプレートを配設するための
支持容器を模式的に示した断面図である。 【図４】本発明の内部に抵抗発熱体が形成されたホット
プレートの一例を模式的に示す部分拡大断面図である。 【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の底面に抵抗発熱体
が形成されたホットプレートの製造工程の一部を模式的
に示す断面図である。 【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の内部に抵抗発熱体
が形成されたホットプレートの製造工程の一部を模式的
に示す断面図である。 【符号の説明】 ９ シリコンウエハ １０、２０ ホットプレート １１、２１ セラミック基板 １２、２２ 抵抗発熱体 １３、２３ 外部端子 １４ 有底孔 １５ 貫通孔 １６ リフターピン １８ 熱電対 ２５ 貫通孔 ２７ 袋孔 ２８ スルーホール ３０ 支持容器 ３０ａ 冷媒吹き出し口 ３２ ガイド管 ３５ 断熱材 ３７ 押さえ用金具 ３８ ボルト ３９ 冷媒注入管 １３０ 半田ペースト層 １７０ ソケット
プレートの一例を模式的に示す底面図である。 【図２】図１に示したホットプレートの一部を模式的に
示す部分拡大断面図である。 【図３】図１に示したホットプレートを配設するための
支持容器を模式的に示した断面図である。 【図４】本発明の内部に抵抗発熱体が形成されたホット
プレートの一例を模式的に示す部分拡大断面図である。 【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の底面に抵抗発熱体
が形成されたホットプレートの製造工程の一部を模式的
に示す断面図である。 【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の内部に抵抗発熱体
が形成されたホットプレートの製造工程の一部を模式的
に示す断面図である。 【符号の説明】 ９ シリコンウエハ １０、２０ ホットプレート １１、２１ セラミック基板 １２、２２ 抵抗発熱体 １３、２３ 外部端子 １４ 有底孔 １５ 貫通孔 １６ リフターピン １８ 熱電対 ２５ 貫通孔 ２７ 袋孔 ２８ スルーホール ３０ 支持容器 ３０ａ 冷媒吹き出し口 ３２ ガイド管 ３５ 断熱材 ３７ 押さえ用金具 ３８ ボルト ３９ 冷媒注入管 １３０ 半田ペースト層 １７０ ソケット
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０５Ｂ 3/16 Ｈ０５Ｂ 3/20 ３９３
3/18 3/74
3/20 ３９３ Ｃ０４Ｂ 35/58 １０２Ｄ
3/74 １０４Ｄ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 3/10
C04B 35/581
C04B 35/584
C23C 14/50
C23C 16/46
H05B 3/16
H05B 3/18
H05B 3/20
H05B 3/68 - 3/74
H01L 21/02
H01L 21/68
H01L 21/66
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 セラミック基板の表面または内部に抵抗
発熱体が形成されてなる半導体製造・検査装置用ホット
プレートであって、 前記セラミック基板は、ヘリウムリークディテクタによ
る測定で１０−７Ｐａ・ｍ３ ／ｓｅｃ（Ｈｅ）以下の
リーク量であることを特徴とする半導体製造・検査装置
用ホットプレート。
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