JP4776157B2 - Ceramic heater - Google Patents

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Description

本発明は、主にウェハを加熱する際に用いるセラミックスヒータに関、例えば半導体ウェハや液晶装置あるいは回路基板等のウェハ上に薄膜を形成したり、前記ウェハ上に塗布されたレジスト液を乾燥焼き付けしてレジスト膜を形成したりする際に好適なセラミックスヒータに関する。
The present invention is mainly related to the ceramic heater for use in heating the wafer, for example, to form a thin film on a semiconductor wafer or a liquid crystal device or on a wafer such as a circuit board, drying the resist solution applied on the wafer baked to about the preferred ceramic heater in or form a resist film.

半導体製造装置の製造工程における、半導体薄膜の成膜処理、エッチング処理、レジスト膜の焼き付け処理等においては、半導体ウェハ(以下、ウェハと略す)を加熱するためのヒータが用いられている。   2. Description of the Related Art A heater for heating a semiconductor wafer (hereinafter abbreviated as a wafer) is used in a semiconductor thin film forming process, an etching process, a resist film baking process, and the like in a manufacturing process of a semiconductor manufacturing apparatus.

温度制御性に優れ、半導体素子の配線の微細化とウェハ熱処理温度の精度向上が要求されるのに伴い、セラミックスヒータが広く使用されている。   Ceramic heaters are widely used in accordance with demands for excellent temperature controllability, miniaturization of semiconductor element wiring, and improvement of wafer heat treatment temperature accuracy.

このようなセラミックスヒータとして、例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3や特許文献4には、図7に示すようなセラミックスヒータ71が提案されている。   As such a ceramic heater, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3 and Patent Document 4 propose a ceramic heater 71 as shown in FIG.

このセラミックスヒータ71は、板状セラミックス体72、ケース79、を主要な構成要素としたもので、アルミニウム等の金属からなる有底状のケース79の開口部に、窒化物セラミックスや炭化物セラミックスからなる板状セラミック体72を樹脂製の断熱性の接続部材74を介してボルト80で固定され、その上面をウェハWを載せる載置面73とするとともに、板状セラミック体72の下面に、例えば図8に示すような同心円状の抵抗発熱体75を備えるようになっていた。   This ceramic heater 71 has a plate-like ceramic body 72 and a case 79 as main components, and is made of nitride ceramics or carbide ceramics at the opening of a bottomed case 79 made of metal such as aluminum. The plate-like ceramic body 72 is fixed with bolts 80 via a resin heat-insulating connection member 74, and the upper surface thereof is used as a mounting surface 73 on which the wafer W is placed. As shown in FIG. 8, a concentric resistance heating element 75 is provided.

さらに、抵抗発熱体75の端子部には、給電端子77がロウ付けされており、この給電端子77がケース79の底部79aに形成されたリード線引出用の孔76に挿通されたリード線78と電気的に接続されるようになっていた。   Furthermore, a power supply terminal 77 is brazed to the terminal portion of the resistance heating element 75, and the power supply terminal 77 is inserted into a lead wire drawing hole 76 formed in the bottom 79 a of the case 79. And was to be electrically connected.

そして、板状セラミックス体72とケースで囲まれた空間内にノズル82より冷媒を送り、循環させ排出口83より排出することにより板状セラミックス体72を冷却するようになっていた。   Then, the refrigerant is sent from the nozzle 82 into the space surrounded by the plate-like ceramic body 72 and the case, circulated, and discharged from the discharge port 83 to cool the plate-like ceramic body 72.

ところで、このようなセラミックスヒータ71において、ウェハWの表面全体に均質な膜を形成したり、レジスト膜の加熱反応状態を均質にしたりするにはウェハ面内の温度差を小さくして温度分布を均一にすることが重要であり、同時にウェハを加熱・冷却する際の過渡時間が短く、しかも過渡時の温度が均一であることが求められている。更に、ウェハの加熱温度を変更するためにセラミックスヒータ71の設定温度を変更する必要があり、セラミックスヒータ71を短時間に昇温したり冷却したりする時間が短い必要があった。
Incidentally, in such a ceramic heater 71, or to form a uniform film over the entire surface of the wafer W, or to homogenize the heating reaction conditions of the resist film to reduce the temperature difference within the wafer temperature distribution It is important to make the temperature uniform, and at the same time, the transient time when heating and cooling the wafer is short, and the temperature during the transient is required to be uniform. Furthermore, it is necessary to change the set temperature of the ceramic heater 71 in order to change the heating temperature of the wafer, the time or heated or cooled ceramic heater 71 in a short time there was a short required.

特許文献5には、図7に示すように、ケース79の底部79aの面粗度を一定の値以下とすると冷媒が底部79aとの界面で気流の乱れが無くなり昇温効率や冷却効率を向上させたり、熱線の反射が大きくなり昇温効率が向上したりすことが記載されている
In Patent Document 5, as shown in FIG. 7, if the surface roughness of the bottom 79 a of the case 79 is set to a certain value or less, the airflow is not disturbed at the interface with the bottom 79 a , and the heating efficiency and cooling efficiency are reduced . or improving, is increased and the temperature rise efficiency reflection of heat rays has been described that you or improved.

また、特許文献6には、上記のセラミックスヒータ71の熱容量を5000J/K以下として、ウェハの昇温速度や冷却速度を高めている。しかし、ケース79の熱容量は板状セラミックス体73の熱容量の3.3倍以上と大きく、また、ケース79の表面積Sとケース79の体積Vとの比率S/Vが5(1/cm)を下回ることから冷却時間が長かった。   In Patent Document 6, the heating capacity and cooling rate of the wafer are increased by setting the heat capacity of the ceramic heater 71 to 5000 J / K or less. However, the heat capacity of the case 79 is as large as 3.3 times the heat capacity of the plate-like ceramic body 73, and the ratio S / V between the surface area S of the case 79 and the volume V of the case 79 is 5 (1 / cm). The cooling time was long because it was lower.

しかし、いずれもウェハの設定加熱温度を変更する時間は長く、短時間で温度変更できるセラミックスヒータが求められていた。   However, in all cases, the time for changing the set heating temperature of the wafer is long, and a ceramic heater capable of changing the temperature in a short time has been demanded.

ところで、このようなセラミックスヒータ71において、ウハWの表面全体に均質な膜を形成したり、レジスト膜の加熱反応状態を均質にしたりするためには、ウハの温度分布を均一にすることが重要である。その為、これまでウハの温度分布を小さくするため、帯状の抵抗発熱体75の抵抗分布を調整したり、帯状の抵抗発熱体75の温度を分割制御したりすることが行われており、また、熱引きを発生し易い構造の場合、その周囲の発熱量を増大させる等の提案がされていた。
Incidentally, in such a ceramic heater 71, whole or to form a uniform film surface U E wafer W, to or homogenize the heating reaction conditions of the resist film, the temperature distribution of the c E c uniform It is important to make it. Therefore, to reduce the temperature distribution of the c E c far, to adjust the resistance distribution of the strip-shaped resistance heating element 75, it has been carried out or to divide control the temperature of the strip of the resistance heating element 75 In addition, in the case of a structure that easily generates heat, a proposal has been made to increase the amount of heat generation around the structure.

しかし、いずれも非常に複雑な構造、制御が必要になるという課題があり、簡単な構造で温度分布を均一に加熱できるようなセラミックスヒータが求められている。
特開2001−135684号公報 特開2001−203156号公報 特開2001−313249号公報 特開2002−76102号公報 特開2002−83848号公報 特開2002−100462号公報 特開2002−64133号公報
However, there is a problem that both require a very complicated structure and control, and there is a demand for a ceramic heater that can uniformly heat the temperature distribution with a simple structure.
JP 2001-135684 A JP 2001-203156 A JP 2001-313249 A JP 2002-76102 A JP 2002-83848 A JP 2002-100462 A JP 2002-64133 A

半導体素子の配線微細化に伴い使用され始めた化学増幅型レジストにおいては、ウェハの温度の均一性は勿論のこと、ウェハを熱処理装置に載置した瞬間から離脱し熱処理を終了させるまでの過渡的な温度履歴も極めて重要となり、ウェハ載置直後から概ね60秒以内にウェハの温度が均一に安定することが望まれている。   In chemically amplified resists that have begun to be used in connection with the miniaturization of wiring of semiconductor elements, not only the uniformity of the temperature of the wafer but also the transition from the moment the wafer is placed on the heat treatment apparatus to the end of the heat treatment. Such a temperature history is also extremely important, and it is desired that the temperature of the wafer be stabilized uniformly within about 60 seconds immediately after the wafer is placed.

特に、ウハWを板状セラミックス体72上に差し替えした際に温度が安定するまでの時間やウハ面内の温度バラツキが大きいとの問題があった。
In particular, the temperature upon replacing the U E wafer W on the plate-shaped ceramic member 72 has a problem with the temperature variations in time and c E c plane to be stabilized is large.

しかしながら、特許文献7に紹介されているセラミックスヒータでは、直径210mmの窒化アルミニウムからなる板状セラミックス体に0.35〜0.81kgのケースとその付属品0.43〜2.91kgから構成されている。また、直径320mmの窒化アルミニウムに0.73〜1.51kgのケースと、その付属品0.77〜6.29kgから構成されていた。しかし、これらのセラミックスヒータは、ウェハの急速な昇温や冷却する時間が長く不十分であり、ウェハ面内の過渡的な温度差が大きいとの問題があった。   However, the ceramic heater introduced in Patent Document 7 is composed of a plate-like ceramic body made of aluminum nitride having a diameter of 210 mm and a case of 0.35-0.81 kg and its accessories 0.43-2.91 kg. Yes. Moreover, it comprised from 0.73-1.51kg case and its accessory 0.77-6.29kg to the aluminum nitride of diameter 320mm. However, these ceramic heaters have a problem that a rapid temperature rise and cooling time of the wafer is long and insufficient, and a transient temperature difference in the wafer surface is large.

また、特許文献5に記載のセラミックスヒータでは図7に示した板状セラミックス体73とケース79が囲む空間に冷媒を循環させ冷却するために、ケース79の底面79aの表面粗度Raを20μm以下とし気流の乱流をなくし冷却効率を大きくしているが、ノズル82からの気流の流れる範囲が限定され、部分的にしか冷却されないことからウェ
ハの例えば中心温度のみを効率良く冷却できてもウェハ表面の温度差が大きい状態で冷却されるとの問題があった。
Further, in the ceramic heater described in Patent Document 5, in order to circulate and cool the coolant in the space surrounded by the plate-like ceramic body 73 and the case 79 shown in FIG. 7, the surface roughness Ra of the bottom surface 79a of the case 79 is 20 μm. Although a larger follows cooled efficiently eliminate turbulence of the airflow, a limited range of flow of the air flow from the nozzle 82, since only partially cooled, the wafer, only be efficiently cooled for example, the center temperature I had problems with being cooled at a temperature difference is large state of the wafer surface even.

更に、特許文献6に記載のセラミックスヒータでは、その熱容量を5000J/K以下とし、昇温特性と冷却特性を向上させているが、ウェハ面内の温度差が大きいとの問題があった。   Furthermore, the ceramic heater described in Patent Document 6 has a heat capacity of 5000 J / K or less to improve temperature rise characteristics and cooling characteristics, but has a problem that a temperature difference in the wafer surface is large.

本発明のセラミックスヒータは、窒化アルミニウム或いは炭化珪素を主成分とする板状セラミックス体の一方の主面に抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたヒータ部と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電端子と、該給電端子を包むように板状セラミックス体と接続した有底のケースと、前記板状セラミック体の周辺部をリング状に支持して前記ケースと接続する接触部材と、前記板状セラミックス体の周囲で前記抵抗発熱体の外接円の外側に前記抵抗発熱体の存在しない非発熱領域を設け、前記ケースに前記板
状セラミックス体を冷却するガスを噴出するノズルとを備え、前記ケースの内面の赤外線の吸収率が30%以下であり、前記非発熱領域の厚みが前記板状セラミックスの中央部の厚みより大きいことを特徴とする。
The ceramic heater according to the present invention includes a heater unit having a resistance heating element on one main surface of a plate-like ceramic body mainly composed of aluminum nitride or silicon carbide, and a wafer heating surface on the other main surface, and the resistance A power supply terminal for supplying power to the heating element, a bottomed case connected to the plate-shaped ceramic body so as to wrap the power supply terminal, and a peripheral portion of the plate-shaped ceramic body supported in a ring shape and connected to the case A contact member and a non-heat generation area where the resistance heating element does not exist are provided outside the circumscribed circle of the resistance heating element around the plate-like ceramic body, and a gas for cooling the plate-like ceramic body is ejected to the case and a nozzle, infrared absorptivity of the inner surface of the case is 30% or less, the thickness of the non-heat generating area to wherein a greater thickness of the central portion of the plate-shaped ceramic .

また、記ケースの内面の赤外線吸収率はその外面の赤外線の吸収率より小さいことを特徴とする。
The infrared absorption of the inner surface of the front SL case being smaller than the absorption rate of infrared its outer surface.

また、記ケースは金属からなり、質量%でCr:17〜26%、Ni:8〜22%、C:0.2%以下、N:0.1%以下、残部がFeと不可避成分からなることを特徴とする。
The front SL case is made of metal, Cr in mass%: 17~26%, Ni: 8~22 %, C: 0.2% or less, N: 0.1% or less, and the balance of Fe and inevitable components It is characterized by becoming.

また、記ケースの表面粗さRaが5μm以下であることを特徴とする。
The surface roughness Ra of the front SL case, characterized in that it is 5μm or less.

また、記ケースの外面に赤外線の吸収層を形成したことを特徴とする。
Also characterized in that the formation of the absorption layer of the infrared to the outer surface of the front SL case.

また、記反射層がAg、CuまたはAu等の貴金属層であることを特徴とする。
The front Symbol reflective layer is characterized in that it is a noble metal layer such as Ag, Cu or Au.

また、記板状セラミックス体の周辺の下面を支えるようにリング状に記接触部材が接続していることを特徴とする。
The front Symbol plate-shaped ceramic body before Symbol contact member in a ring shape so as to support the lower surface of the periphery of which is characterized in that connected.

また、記板状セラミックス体の周辺の端面を囲むように上記接触部材が接続していることを特徴とする。
The front Symbol plate-shaped ceramic member the contact member so as to surround the end surface of the periphery of which is characterized in that connected.

また、前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の90〜99%であることを特徴とする。   The diameter of the circumscribed circle of the resistance heating element is 90 to 99% of the diameter of the plate-like ceramic body.

また、前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の92〜95%であることを特徴とする。   The diameter of the circumscribed circle of the resistance heating element is 92 to 95% of the diameter of the plate-like ceramic body.

また、前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の95〜98%であることを特徴とする。   The diameter of the circumscribed circle of the resistance heating element is 95 to 98% of the diameter of the plate-like ceramic body.

また、前記ケースの熱容量が、前記板状セラミックス体の熱容量の0.5〜3.0倍であることを特徴とする。The heat capacity of the case is 0.5 to 3.0 times the heat capacity of the plate-like ceramic body.

また、前記ケースの表面積S(cmFurther, the surface area S (cm of the case) 2 )と前記ケースの体積V(cm) And volume V (cm) of the case 3 )との比率S/Vが5〜50(1/cm)であることを特徴とする。) And the ratio S / V is 5 to 50 (1 / cm).

また、前記抵抗発熱体の対向間隔Sが前記板状セラミックス体の厚みの5倍以下であることを特徴とする。   Further, the opposing spacing S of the resistance heating elements is not more than 5 times the thickness of the plate-like ceramic body.

また、前記板状セラミックス体の厚みが1〜7mmで、前記抵抗発熱体の外接円の面積に対する抵抗発熱体の面積の比率が5〜50%であることを特徴とする。   The thickness of the plate-like ceramic body is 1 to 7 mm, and the ratio of the area of the resistance heating element to the area of the circumscribed circle of the resistance heating element is 5 to 50%.

また、前記接触部材が前記板状セラミックス体と接する巾が0.1〜13mmであることを特徴とする。   Moreover, the width | variety with which the said contact member contacts the said plate-shaped ceramic body is 0.1-13 mm, It is characterized by the above-mentioned.

また、前記接触部材の熱伝導率が前記板状セラミックス体の熱伝導率より小さいことを特徴とする。   Further, the thermal conductivity of the contact member is smaller than the thermal conductivity of the plate-like ceramic body.

また、前記接触部材のヤング率が1GPa以上で、板状セラミックス体のヤング率より小さいことを特徴とする。   The contact member has a Young's modulus of 1 GPa or more and is smaller than that of the plate-like ceramic body.

また、前記接触部材の断面が円形状であることを特徴とする。   The contact member may have a circular cross section.

また、前記接触部材の直径が1mm以下であることを特徴とする。   The diameter of the contact member is 1 mm or less.

本発明によれば、窒化アルミニウム或いは炭化珪素を主成分とする板状セラミックス体の一方の主面に抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたヒータ部と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電端子と、該給電端子を包むように板状セラミックス体と接続した有底のケースと、前記板状セラミック体の周辺部をリング状に支持して前記ケースと接続する接触部材と、前記板状セラミックス体の周囲で前記抵抗発熱体の外接円の外側に前記抵抗発熱体の存在しない非発熱領域を設け、上記ケースに前記板状セラミックス体を冷却するガスを噴出するノズルとを備え、上記ケースの内面の赤外線の吸収率を30%以下とし、前記非発熱領域の厚みを前記板状セラミックスの中央部の厚みより大きくすることによって、ウェハ面内の温度差の小さくしかも応答時間が小さく、過渡時のウェハ面内の温度差の小さな良好なセラミックスヒータが得られる。 According to the present invention, a heater unit having a resistance heating element on one main surface of a plate-like ceramic body mainly composed of aluminum nitride or silicon carbide and a wafer heating surface on the other main surface; A power supply terminal for supplying power to the body, a bottomed case connected to the plate-like ceramic body so as to wrap the power supply terminal, and a contact for supporting the periphery of the plate-like ceramic body in a ring shape and connecting to the case A nozzle that ejects a gas for cooling the plate-shaped ceramic body to the case by providing a non-heat-generating region where the resistance heat-generating body does not exist outside the circumscribed circle of the resistance heat generating body around the member and the plate-shaped ceramic body with the door, the infrared absorptivity of the inner surface of the case is 30% or less, by the thickness of the non-heat generating area larger than the thickness of the central portion of the plate-shaped ceramic, within the wafer In degrees difference small yet small response time, a small good ceramic heater of the temperature difference within the wafer during the transient is obtained.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図1は本発明に係るセラミックスヒータ1の一例を示す断面図で、炭化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる板状セラミックス体2の一方の主面を、ウェハWを載せるウェハ加熱面3とするとともに、他方の主面に抵抗発熱体5を形成したヒータ部30を備えている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a ceramic heater 1 according to the present invention, in which one main surface of a plate-like ceramic body 2 made of ceramics mainly composed of silicon carbide or aluminum nitride is a wafer heating surface on which a wafer W is placed. 3 and a heater portion 30 having a resistance heating element 5 formed on the other main surface.

抵抗発熱体5のパターン形状としては、略同心円状をしたものや渦巻き状をしたものなど、ウェハ加熱面3を均一に加熱できるパターン形状であれば良い。均熱性を改善するため、抵抗発熱体5を複数のパターンに分割することも可能である。またパターンの線幅や粗密を調整し、電力密度に分布をつけて均熱性を改善しても良い。   The pattern shape of the resistance heating element 5 may be any pattern shape that can heat the wafer heating surface 3 uniformly, such as a substantially concentric shape or a spiral shape. In order to improve the thermal uniformity, the resistance heating element 5 can be divided into a plurality of patterns. Further, the line width and density of the pattern may be adjusted to improve the soaking property by distributing the power density.

抵抗発熱体5には、金や銀、パラジウム、白金等の材質からなる給電部6が形成され、該給電部6に給電端子11を接触させることにより、導通が確保されている。給電端子11と給電部6とは、導通が確保できる方法で有れば、はんだ付け、ロ付け等の手法を用いてもよい。
The resistance heating element 5 is formed with a power feeding portion 6 made of a material such as gold, silver, palladium, platinum or the like, and the power feeding terminal 11 is brought into contact with the power feeding portion 6 to ensure conduction. A feeding terminal 11 and the power supply unit 6, if there in a way that conduction can be ensured, soldering, or using a technique b c with like.

さらに、板状セラミックス体2と有底のケース19開口部の外周にボルト16を貫通させ、板状セラミックス体2と有底のケース19が直接当たらないように、リング状の接触部材17を介在させ、有底のケース19側より弾性体18を介在させてナット20を螺着することにより弾性的に固定している。   Further, the bolt 16 is passed through the outer periphery of the opening of the plate-shaped ceramic body 2 and the bottomed case 19, and a ring-shaped contact member 17 is interposed so that the plate-shaped ceramic body 2 and the bottomed case 19 do not directly contact each other. Then, the nut 20 is screwed in via the elastic body 18 from the bottomed case 19 side and is elastically fixed.

これにより、板状セラミックス体2の温度が変動した場合に有底のケース19が変形しても、上記弾性体18によってこれを吸収し、これにより板状セラミックス体2の反りを抑制し、ウェハ表面に、板状セラミックス体2の反りに起因する温度ばらつきが発生することを防止できるようになる。 Thereby, even if the bottomed case 19 is deformed when the temperature of the plate-like ceramic body 2 fluctuates, the elastic body 18 absorbs this, thereby suppressing the warpage of the plate-like ceramic body 2 and the wafer. It is possible to prevent the occurrence of temperature variations due to warpage of the plate-like ceramic body 2 on the surface.

なお、有底のケース19は側壁部22と底面21を有し、板状セラミックス体2はその有底のケース19の開口部を覆うように設置してある。また、有底のケース19には冷却ガスを排出するための排出口23が施されており、板状セラミックス体2の抵抗発熱体5に給電するための給電部6に導通するための給電端子11,板状セラミックス体2を冷却するためのガス噴射口24、板状セラミックス体2の温度を測定するための熱電対27を設置してある。   The bottomed case 19 has a side wall portion 22 and a bottom surface 21, and the plate-like ceramic body 2 is installed so as to cover the opening of the bottomed case 19. In addition, the bottomed case 19 is provided with a discharge port 23 for discharging cooling gas, and a power supply terminal for conducting electricity to the power supply unit 6 for supplying power to the resistance heating element 5 of the plate-like ceramic body 2. 11. A gas injection port 24 for cooling the plate-like ceramic body 2 and a thermocouple 27 for measuring the temperature of the plate-like ceramic body 2 are provided.

さらに、有底のケース19の深さは10〜50mmで、底面21は、板状セラミックス体2から10〜50mmの距離に設置することが望ましい。更に好ましくは20〜30mmである。これは、板状セラミックス体2と有底のケース19相互の輻射熱によりウェハ加熱面3が加熱されると同時に、ケース19の外部との断熱効果があるので、ウェハ加熱面3の温度分布に大きな影響を及ぼすからである。   Furthermore, it is desirable that the bottomed case 19 has a depth of 10 to 50 mm, and the bottom surface 21 is installed at a distance of 10 to 50 mm from the plate-like ceramic body 2. More preferably, it is 20-30 mm. This is because the wafer heating surface 3 is heated by the radiant heat between the plate-shaped ceramic body 2 and the bottomed case 19, and at the same time, there is a heat insulation effect from the outside of the case 19, so the temperature distribution on the wafer heating surface 3 is large. It is because it affects.

また、板状セラミックス体2には少なくとも3箇所の貫通孔26が設けられ、ウェハリフトピン25を上下させることにより、板状セラミックス体2へウェハを迅速に載置離脱がおこなえる。また、ウェハリフトピン25が板状セラミックス体2へ直接接触しないようにガイド部材10が設置されている。   Further, the plate-like ceramic body 2 is provided with at least three through holes 26, and by moving the wafer lift pins 25 up and down, the wafer can be quickly placed and removed from the plate-like ceramic body 2. The guide member 10 is installed so that the wafer lift pins 25 do not directly contact the plate-like ceramic body 2.

本発明のセラミックスヒータ1は、上記ケース19の内面の赤外線の吸収率が30%以下であることを特徴とするものである。このような構成とすることにより、抵抗発熱体5で加熱された板状セラミックス体2からの放射熱がケース19の内壁で吸収されてケース19自体を加熱することを防ぐとともに、ケース19から反射した輻射熱は板状体の下面を加熱し、板状セラミックス体2を均一に加熱することができるからである。また、特に板状セラミックス体2の温度が100℃以上となると板状セラミックス体2の抵抗発熱体2の下面から赤外領域の波長5〜9μmの輻射熱が強くなりケース19内面からの反射熱の影響が大きく、ケース19内面の赤外線の吸収率が30%以下であると、ケース19の加熱が抑えられ、ケース19からの反射波により板状セラミックス体2の加熱が促進され、板状セラミックス体2のウェハ加熱面3の温度差を小さくする効果が増進されるからである。特に、板状セラミックス体から輻射された輻射波がケース19に照射され輻射波が吸収されケース19が加熱されるが、この輻射波の中でも波長は3〜15μm程の赤外線領域が主にケース19を加熱する。   The ceramic heater 1 of the present invention is characterized in that the infrared absorption rate of the inner surface of the case 19 is 30% or less. With such a configuration, it is possible to prevent the radiant heat from the plate-like ceramic body 2 heated by the resistance heating element 5 from being absorbed by the inner wall of the case 19 to heat the case 19 itself and to reflect from the case 19. It is because the radiant heat which heated the lower surface of the plate-shaped body and can heat the plate-shaped ceramic body 2 uniformly. In particular, when the temperature of the plate-like ceramic body 2 is 100 ° C. or higher, the radiant heat of a wavelength of 5 to 9 μm in the infrared region increases from the lower surface of the resistance heating element 2 of the plate-like ceramic body 2 and the reflected heat from the inner surface of the case 19 increases. If the influence of the infrared ray absorption on the inner surface of the case 19 is 30% or less, the heating of the case 19 is suppressed, and the heating of the plate-like ceramic body 2 is promoted by the reflected wave from the case 19, and the plate-like ceramic body This is because the effect of reducing the temperature difference between the two wafer heating surfaces 3 is enhanced. In particular, the case 19 is irradiated with radiation waves radiated from the plate-shaped ceramic body and absorbed, and the case 19 is heated. Among these radiated waves, the case 19 mainly has an infrared region having a wavelength of about 3 to 15 μm. Heat.

一方、本発明に用いられる窒化アルミニウム或いは炭化珪素を主成分とする板状セラミックス体2は熱伝導率が100W/(m・K)以上の炭化物や窒化物セラミックスが好適であり、これらの100から200℃前後に加熱された板状セラミック体2の放射波は波長4μm程から急激に大きくなり波長10μm前後から急激に減少すると考えられ、ケース19は実質的に波長4〜10μmの遠赤外線の輻射波によりケース19は加熱されると推測される。この理由から波長4〜10μmの遠赤外線の吸収率が重要で特に6〜8μmに対する輻射に対する吸収率が重要であり、本願の吸収率は遠赤外領域の6〜8μmの波長域における吸収率で代用することができる。   On the other hand, the plate-like ceramic body 2 mainly composed of aluminum nitride or silicon carbide used in the present invention is preferably a carbide or nitride ceramic having a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or more. It is considered that the radiation wave of the plate-like ceramic body 2 heated to around 200 ° C. suddenly increases from a wavelength of about 4 μm and rapidly decreases from a wavelength of about 10 μm, and the case 19 substantially emits far-infrared radiation having a wavelength of 4 to 10 μm. It is assumed that the case 19 is heated by the waves. For this reason, the absorptance of far infrared rays having a wavelength of 4 to 10 μm is important, and particularly the absorptance to radiation of 6 to 8 μm is important. Can be substituted.

特に、窒化物や炭化物セラミックスである窒化アルミニウムや炭化珪素を主成分とする板状セラミックス体2でこの効果が大きいことが判明した。より限定すれば、遠赤外線の吸収率を代表する値として波長7μmの遠赤外線の吸収率が30%以下であることが好ましい。   In particular, it has been found that this effect is great in the plate-like ceramic body 2 mainly composed of nitride or carbide ceramics such as aluminum nitride or silicon carbide. More specifically, it is preferable that the far-infrared absorptivity with a wavelength of 7 μm is 30% or less as a value representative of the far-infrared absorptivity.

板状セラミックス体2は、ウェハWを均一に加熱するように抵抗発熱体5が配設されているが、ウェハ加熱面3に載せられたウェハWをウェハW面内の温度差が小さい状態で急速に加熱したり、ウェハ加熱面3の温度変更を短時間で行ったりするには、ウェハWの面内温度差が小さくなるように板状セラミックス体2を加熱するとともに板状セラミックス体2の周囲から下面を覆うケース19に伝わる熱や、ケース19の外周の上部から接触部材17を通して板状セラミックス体2の周囲に伝わる熱や、ケース19内面から板状セラミックス体2を加熱する輻射熱の影響を効果的に抑制/制御することが重要である。そしてケース19から反射した輻射熱が板状セラミックス体2の下面を加熱するとともに、ケース19そのものの加熱を抑え、ウェハWの周辺の温度差が大きくならない様に板状セラミックス体2の周辺部をリング状に支持してケース19と接続する接触部材17を備えた構成とすることが重要である。このような構成とすることで例えば直径200mm以上或いは直径300mm以上の大型ウェハWの周辺部の温度差を小さく保つことができるとともに低温のウェハWがウェハ加熱面3に載せられた際にはウェハW周辺の温度が中心部より低下しないよう熱を供給しつつ、ウェハ加熱面の温度変更時にはケース19の温度の影響を抑えることができることから素早く温度を変えることができる。
The plate-like ceramic body 2 is provided with a resistance heating element 5 so as to uniformly heat the wafer W, but the wafer W placed on the wafer heating surface 3 is in a state where the temperature difference in the wafer W surface is small. or is rapidly heated, the or Tsu line in a short time the temperature change of the wafer heating surface 3, the plate-shaped ceramic body 2 while heating the plate-shaped ceramic body 2 as plane temperature difference of the wafer W is reduced Heat transmitted from the periphery of the case 19 to the case 19 covering the lower surface, heat transmitted from the upper part of the outer periphery of the case 19 to the periphery of the plate-like ceramic body 2 through the contact member 17, and radiant heat for heating the plate-like ceramic body 2 from the inner surface of the case 19 It is important to effectively suppress / control the influence. The radiant heat reflected from the case 19 heats the lower surface of the plate-like ceramic body 2 and suppresses the heating of the case 19 itself so that the peripheral portion of the plate-like ceramic body 2 is ringed so that the temperature difference around the wafer W does not increase. It is important to have a configuration including a contact member 17 that is supported in a shape and connected to the case 19. By adopting such a configuration, for example, the temperature difference between the peripheral portions of a large wafer W having a diameter of 200 mm or more or a diameter of 300 mm or more can be kept small, and when the low-temperature wafer W is placed on the wafer heating surface 3, the wafer While supplying heat so that the temperature in the vicinity of W does not decrease from the center, the temperature of the case 19 can be suppressed when the temperature of the wafer heating surface is changed, so that the temperature can be changed quickly.

更に、板状セラミックス体2の周囲で前記抵抗発熱体5の外接円の外側に前記抵抗発熱体5の存在しない非発熱領域を備えることが必要である。このように非発熱領域を備えることで、板状セラミックス体2の周辺部から熱がケースに逃げることを妨げることができることから、ウェハW面の温度差を小さくすることができるからである。また、同時に冷えたウェハWを加熱されたウェハ加熱面3に載せても、前記非発熱領域の熱がウェハWの周辺の温度の低下を防ぎウェハWの周辺や中心の温度が等しく加熱されウェハW面内の温度差が小さい状態でウェハW全面の温度が上昇し所定の温度に短時間で昇温することができるからである。一方前記非発熱領域がなく抵抗発熱体5の外接円の直径を単に大きくしただけでは、定常状態での板状セラミックス体2周辺部からの熱がケース19に流れ、ケース19が加熱されウェハ加熱面の温度変更等の際にケース19の温度が高く、短時間でウェハ加熱面の温度変更ができなくなる虞があるからである。   Furthermore, it is necessary to provide a non-heat generating area where the resistance heating element 5 does not exist outside the circumscribed circle of the resistance heating element 5 around the plate-like ceramic body 2. This is because the provision of the non-heat generating region can prevent the heat from escaping from the peripheral portion of the plate-like ceramic body 2 to the case, thereby reducing the temperature difference on the wafer W surface. Further, even when the cooled wafer W is placed on the heated wafer heating surface 3 at the same time, the heat in the non-heat generating region prevents the temperature around the wafer W from being lowered, and the temperature around the wafer W and the center are heated equally. This is because the temperature of the entire surface of the wafer W rises in a state where the temperature difference in the W plane is small, and the temperature can be raised to a predetermined temperature in a short time. On the other hand, if there is no non-heat generation area and the diameter of the circumscribed circle of the resistance heating element 5 is simply increased, heat from the periphery of the plate-like ceramic body 2 in the steady state flows to the case 19 and the case 19 is heated to heat the wafer. This is because the temperature of the case 19 is high when changing the temperature of the surface and the temperature of the wafer heating surface cannot be changed in a short time.

尚、ケース19の内面側には給電端子11、ガス噴射口24、ガスを放出する排出口23、熱電対27、ガイド部材10、等が配設されている。これらの部品からの反射も重要である。特にケース19に穿孔される排出口23はその面積が大きくケース内面からの輻射量を低減する効果があることから、排出口23はケース19の下面に均等に配設されていることが好ましい。   On the inner surface side of the case 19, a power supply terminal 11, a gas injection port 24, a gas discharge port 23, a thermocouple 27, a guide member 10, and the like are disposed. Reflection from these components is also important. In particular, since the discharge port 23 drilled in the case 19 has a large area and has an effect of reducing the amount of radiation from the inner surface of the case, the discharge port 23 is preferably disposed evenly on the lower surface of the case 19.

また、ケース19の外面の赤外線の吸収率はその外面の赤外線の吸収率より大きいことが好ましい。上記内面の赤外線の吸収率は30%以下であり板状セラミックス体2からの熱の大部分を反射することができるが、吸収された輻射光はケース19を加熱する。板状セラミックス体2の温度が上昇するとケース19の温度も上昇するが、ケース19の熱はケース19の外面からの輻射光によりケース19の温度を下げることができる。ケース19の外側の赤外線の吸収率が内側の赤外線の吸収率より大きいと、ケース19内面から加熱された熱が、ケース19の外面から放射され、ケース19の温度上昇を抑えることができ好ましい。   The infrared absorption rate of the outer surface of the case 19 is preferably larger than the infrared absorption rate of the outer surface. The infrared ray absorption rate of the inner surface is 30% or less, and most of the heat from the plate-like ceramic body 2 can be reflected, but the absorbed radiation light heats the case 19. When the temperature of the plate-like ceramic body 2 rises, the temperature of the case 19 also rises. However, the heat of the case 19 can lower the temperature of the case 19 by radiant light from the outer surface of the case 19. When the infrared absorption rate outside the case 19 is larger than the infrared absorption rate inside, the heat heated from the inner surface of the case 19 is radiated from the outer surface of the case 19, and the temperature rise of the case 19 can be suppressed.

尚、ケース19は赤外線の吸収率の小さな金属製のケース19が好ましく、赤外線の吸収率は研摩加工や、反射層の形成、酸化膜処理、黒色塗料等の塗布により調整できる。   The case 19 is preferably made of a metal case 19 having a small infrared absorptivity, and the infrared absorptivity can be adjusted by polishing, formation of a reflective layer, oxide film treatment, application of black paint or the like.

また、本発明のセラミックスヒータは熱伝達に重要な波長3〜25μmの赤外線の吸収率がセラミックスヒータの温度特性に影響するが、その中でも波長5〜9μmの赤外線の吸収率の影響が大きく、この赤外線の吸収率は波長7μmの赤外線の吸収率で本発明の赤外線の吸収率とすることができる。   Further, in the ceramic heater of the present invention, the absorption rate of infrared rays having a wavelength of 3 to 25 μm, which is important for heat transfer, affects the temperature characteristics of the ceramic heater. Among them, the influence of the absorption rate of infrared rays having a wavelength of 5 to 9 μm is large. The infrared absorptivity can be the infrared absorptivity of the present invention as an infrared absorptivity with a wavelength of 7 μm.

尚、上記吸収率は分光分析により求めることができる。   The absorptance can be obtained by spectroscopic analysis.

更に、ケース19はFe−Cr−Ni系合金が好ましい。特に、Cr量は17〜26重量%で、Ni量は8〜22重量%で、Cが0.2質量%以下でNが0.1質量%以下であると赤外線の反射率が大きく、経時変化が少なく好ましい。更に好ましくはNi量が8〜15重量%であり、より好ましくはNi量が8〜16重量%である。Cr量が17質量%を下回ったり、Ni量が8質量%を下回ったりすると、赤外線の吸収率が30%を上回り好ましくない。また、Cr量が26質量%をえたり、Ni量が22質量%をたりすると金属合金の剛性が大きく脆くなることから好ましくない。更に、Cは0.2質量%をえたり、Nが0.1質量%をたりすると金属合金が脆くなり好ましくない。
Further, the case 19 is preferably an Fe—Cr—Ni alloy. In particular, when the Cr amount is 17 to 26% by weight, the Ni amount is 8 to 22% by weight, C is 0.2% by mass or less, and N is 0.1% by mass or less, the infrared reflectance is high, and the time Less change is preferable. More preferably, the Ni amount is 8 to 15% by weight, and more preferably the Ni amount is 8 to 16% by weight. Cr content or below 17 wt%, the Ni content you or Tsu falls below 8% by weight, the infrared absorption rate is not preferable greater than 30%. Further, Cr content is 26 wt% ultra Etari, Ni amount is not preferable to 22 wt% since the rigidity that the metal alloy to or exceeded becomes brittle large. Furthermore, C = 0.2 wt% ultra Etari, N metal alloy becomes brittle unfavorably with you or exceeded 0.1 mass%.

また、ケース19のJIS B0633による表面粗さRaは5μm以下であることが好ましい。Raが5μmをえると赤外線の吸収率が30%を上回る虞があり好ましくない。更に好ましくは2μm以下であり、より好ましくは0.5μm以下である。
The surface roughness Ra of the case 19 according to JIS B0633 is preferably 5 μm or less. Ra is not preferable because a possibility that a 5μm ultra Ell and infrared absorptivity exceeds 30%. More preferably, it is 2 micrometers or less, More preferably, it is 0.5 micrometers or less.

また、ケース19の赤外線吸収率を小さくするには、ケース19の表面に赤外線を強く吸収しない反射層を形成することが好ましい。   In order to reduce the infrared absorption rate of the case 19, it is preferable to form a reflective layer on the surface of the case 19 that does not absorb infrared rays strongly.

上記吸収反射層はAg、CuやAu等の貴金属層が好ましく、これらの金属層をメッキ法や蒸着法やCDVコート法を用いることができる。そして、これらの反射層は0.1〜5μmの厚みで形成すると、赤外線の吸収率が30%以下と小さくなり好ましい。   The absorptive reflective layer is preferably a noble metal layer such as Ag, Cu or Au, and a plating method, a vapor deposition method or a CDV coating method can be used for these metal layers. And when these reflective layers are formed with the thickness of 0.1-5 micrometers, the absorptivity of infrared rays becomes small with 30% or less, and is preferable.

また、本発明の一例である図1のセラミックスヒータ1は、板状セラミックス体2の周辺の下面を支えるようにリング状に接触部材17が接続しているので、ケース19の直径と板状セラミックス体2の直径Dを同等とすることができることから、板状セラミックス体2の直径を大きくすることができる。そのため、温度の低いウェハWを温度の高いウェハ加熱面に載せてもウェハWの周辺の温度が低下することなく、板状セラミックス体2の周辺の非発熱領域に蓄熱された熱によりウェハWの周辺を加熱することができる。   Further, in the ceramic heater 1 of FIG. 1 which is an example of the present invention, the contact member 17 is connected in a ring shape so as to support the lower surface around the plate-like ceramic body 2. Since the diameter D of the body 2 can be made equal, the diameter of the plate-like ceramic body 2 can be increased. Therefore, even if a low-temperature wafer W is placed on a high-temperature wafer heating surface, the temperature around the wafer W does not decrease, and the heat accumulated in the non-heat-generating area around the plate-like ceramic body 2 is reduced. The surroundings can be heated.

また、本発明のセラミックスヒータ1は図2に示すように板状セラミックス体2の周辺の端面を囲むようにリング状に上記接触部材17が接続することで、板状セラミックス体2の周辺部の熱の漏出を防止しウェハW面内の温度差を小さくすることができる。特に板状セラミックス体2の周辺の端面が接触部材17と接触することで板状セラミックス体2の直径が小さくなり抵抗発熱体5の熱を効率的にウェハWに供給することができることから好ましい。また、温度の低いウェハWを温度の高いウェハ加熱面に載せた際に、ウェハWの周辺部に多くの熱を供給する必要があることから板状セラミックス体2の周辺に多くの熱を蓄える必要があり、この熱を蓄える領域として、板状セラミックス体2の周辺に抵抗発熱体5の存在しない非発熱領域が必要である。   Further, as shown in FIG. 2, the ceramic heater 1 of the present invention is connected to the contact member 17 in a ring shape so as to surround the peripheral end surface of the plate-like ceramic body 2. Heat leakage can be prevented and the temperature difference in the wafer W surface can be reduced. Particularly, it is preferable that the peripheral end surface of the plate-like ceramic body 2 is in contact with the contact member 17 so that the diameter of the plate-like ceramic body 2 is reduced and the heat of the resistance heating element 5 can be efficiently supplied to the wafer W. Further, when a low-temperature wafer W is placed on a high-temperature wafer heating surface, it is necessary to supply a large amount of heat to the peripheral portion of the wafer W, so that a large amount of heat is stored around the plate-shaped ceramic body 2. As a region for storing this heat, a non-heat generating region in which the resistance heating element 5 does not exist is required around the plate-like ceramic body 2.

なお、ウェハWの定常時の面内温度差を小さくするには抵抗発熱体5の外接円の直径をウェハWの直径より3〜5%程大きいことが必要である。従って、板状セラミックス体2の直径DはウェハWの直径の4〜17%程大きいことが好ましい。また、板状セラミックス体2の周囲の端面を保持することから板状セラミックス体2の非発熱領域を小さくすることができる一方、非発熱領域の蓄熱量を増やすために非発熱領域の板状セラミックス体2の厚みを大きくすることで非発熱領域の熱容量を調整することができる。   In order to reduce the in-plane temperature difference during normal operation of the wafer W, the diameter of the circumscribed circle of the resistance heating element 5 needs to be 3 to 5% larger than the diameter of the wafer W. Therefore, the diameter D of the plate-like ceramic body 2 is preferably about 4 to 17% larger than the diameter of the wafer W. In addition, since the end surface around the plate-like ceramic body 2 is held, the non-heat-generating region of the plate-like ceramic body 2 can be reduced, while the plate-like ceramic in the non-heat-generating region in order to increase the amount of heat stored in the non-heat-generating region. By increasing the thickness of the body 2, the heat capacity of the non-heat generating region can be adjusted.

そして、板状セラミックス体2の外接円の直径DCが板状セラミックス体2の直径Dの90〜99%であると更に好ましい。   The diameter DC of the circumscribed circle of the plate-like ceramic body 2 is more preferably 90 to 99% of the diameter D of the plate-like ceramic body 2.

抵抗発熱体5の外接円Cの直径DCが板状セラミックス体2の直径Dの90%より小さいと、非発熱領域が大き過ぎることからウェハを急速に昇温したり急速に降温させたりする時間が大きくなりウェハWの温度応答特性が劣る。また、板状セラミックス体2の直径Dが大きくなり、均一に加熱できるウェハWの大きさが板状セラミックス体2の直径Dに比較して小さくなり、ウェハWを加熱する電力に対するウェハ加熱効率が悪くなる。更に、板状セラミックス体2が大きくなることからウェハ製造装置の設置面積が大きくなり、最小の設置面積で最大の生産を行う必要がある半導体製造装置の設置面積に対する稼働率を低下させ好ましくない。
The diameter DC of the circumscribed circle C of the resistance heating element 5 is less than 90% of the diameter D of the plate-shaped ceramic body 2, you or is rapidly cooled or rapidly heated wafer since the non-heat generating area is too large Time is increased and the temperature response characteristics of the wafer W are inferior. Further, the diameter D of the plate-shaped ceramic body 2 is increased, and the size of the wafer W that can be uniformly heated is smaller than the diameter D of the plate-shaped ceramic body 2, and the wafer heating efficiency with respect to the electric power for heating the wafer W is improved. Deteriorate. Furthermore, since the plate-like ceramic body 2 becomes large, the installation area of the wafer manufacturing apparatus becomes large, which is not preferable because the operating rate with respect to the installation area of the semiconductor manufacturing apparatus that needs to perform the maximum production with the minimum installation area is lowered.

抵抗発熱体5の外接円Cの直径DCが板状セラミックス体2の直径Dの99%より大きいと非発熱領域が小さすぎることから温度の低いウェハWを温度の高いウェハ加熱面3に載せると、ウェハWの周辺の温度が低下しウェハW面内の温度差が小さい状態でウェハW温度を高めることができない虞があるからであり、接触部材17と抵抗発熱体5の外周との間隔が小さく抵抗発熱体5の外周部から熱が接触部材17に不均一に流れ、特に、外周部の抵抗発熱体5の対称性が崩れ欠落している微小な部分からも熱が流れ、温度が低下しウェハWの定常時の面内温度差を大きくする虞がある。   When the diameter DC of the circumscribed circle C of the resistance heating element 5 is larger than 99% of the diameter D of the plate-like ceramic body 2, the non-heat generation region is too small, and therefore when the low-temperature wafer W is placed on the high-temperature wafer heating surface 3. This is because there is a possibility that the temperature of the periphery of the wafer W is lowered and the temperature of the wafer W cannot be increased in a state where the temperature difference within the wafer W surface is small. Heat flows non-uniformly from the outer peripheral portion of the resistance heating element 5 to the contact member 17, and in particular, heat flows from a minute portion where the symmetry of the resistance heating element 5 on the outer peripheral portion is broken and missing, resulting in a decrease in temperature. However, there is a concern that the in-plane temperature difference of the wafer W during the steady state may be increased.

より好ましくは、抵抗発熱体5の外接円Cの直径DCが板状セラミックス体2の直径Dの92〜97%である。   More preferably, the diameter DC of the circumscribed circle C of the resistance heating element 5 is 92 to 97% of the diameter D of the plate-like ceramic body 2.

特に、板状セラミックス体2とケース19の外形が略同等で、板状セラミックス体2を下からケース19が支える図1のセラミックスヒータ1の場合、ウェハWの面内の温度差を小さくするには、抵抗発熱体5の外接円Cの直径DCが板状セラミックス体2の直径Dの92〜95%であり、更に好ましくは93〜95%である。   In particular, in the case of the ceramic heater 1 of FIG. 1 in which the outer shapes of the plate-shaped ceramic body 2 and the case 19 are substantially equal and the case 19 supports the plate-shaped ceramic body 2 from below, the temperature difference in the plane of the wafer W is reduced. The diameter DC of the circumscribed circle C of the resistance heating element 5 is 92 to 95%, more preferably 93 to 95% of the diameter D of the plate-like ceramic body 2.

一方、板状セラミックス体2の周辺の端面を囲むようにケース19が接続した図2のセラミックスヒータの場合には、抵抗発熱体5の外接円Cの直径DCが板状セラミックス体2の直径Dの95〜98%が好ましく、更に好ましくは96〜97%である。   On the other hand, in the case of the ceramic heater of FIG. 2 in which the case 19 is connected so as to surround the peripheral end surface of the plate-like ceramic body 2, the diameter DC of the circumscribed circle C of the resistance heating element 5 is the diameter D of the plate-like ceramic body 2. Is preferably 95 to 98%, more preferably 96 to 97%.

また、上記のように非加熱領域の幅で熱容量を調整することができる一方で、非発熱領域の蓄熱量を増やすために非発熱領域の板状セラミックス体2の厚みを大きくすることで非発熱領域の熱容量を大きくしてウェハWの周辺の温度低下を防ぐこともできる。   In addition, the heat capacity can be adjusted by the width of the non-heated region as described above, while non-heat generation is achieved by increasing the thickness of the plate-like ceramic body 2 in the non-heat-generating region in order to increase the heat storage amount in the non-heat-generating region. It is also possible to increase the heat capacity of the region to prevent a temperature drop around the wafer W.

尚、本発明のセラミックスヒータ1は板状セラミックス体2の周辺の下面にケース19を接続したり、板状セラミックス体2の周辺の端面でケースと接続した例で説明したが、周辺の下面と周辺の端面との両方同時にケース19と接続して上記趣旨を逸脱しない範囲のセラミックスヒータ1を含むものであることは当然である。   In the ceramic heater 1 of the present invention, the case 19 is connected to the lower surface around the plate-like ceramic body 2 or the case is connected to the case at the peripheral end surface of the plate-like ceramic body 2. Naturally, it includes the ceramic heater 1 in a range that does not deviate from the above-mentioned meaning by connecting to the case 19 at the same time both the peripheral end faces.

そして、本発明のセラミックスヒータ1は、該ケース19に前記板状セラミックス体2を冷却するノズル24を備え、前記ケース19の熱容量は、前記板状セラミックス体2の熱容量の0.5〜3.0倍であることを特徴とする。   The ceramic heater 1 of the present invention is provided with a nozzle 24 for cooling the plate-like ceramic body 2 in the case 19, and the heat capacity of the case 19 is 0.5 to 3 of the heat capacity of the plate-like ceramic body 2. It is characterized by being 0 times.

ケース19の熱容量が板状セラミックス体2の熱容量の0.5倍を下回るとノズル24から噴射された冷却ガスが板状セラミックス体2に当たり板状セラミックス体2の熱を奪い熱せられた冷却ガスの熱がケース19に保存される量が小さ過ぎて、適度に板状セラミック体2の熱を蓄えることができないことから、板状セラミックス体2の温度を低下させる効果が小さい。   When the heat capacity of the case 19 is less than 0.5 times the heat capacity of the plate-like ceramic body 2, the cooling gas injected from the nozzle 24 hits the plate-like ceramic body 2 to remove the heat of the plate-like ceramic body 2, and Since the amount of heat stored in the case 19 is too small to appropriately store the heat of the plate-like ceramic body 2, the effect of lowering the temperature of the plate-like ceramic body 2 is small.

ケース19の熱容量が板状セラミックス体2の熱容量の3.0倍をえると、ケース19の熱容量が大き過ぎることから板状セラミックス体2の熱をケース19に冷却ガスを介して蓄えることはできるが、板状セラミックス体2を加熱する際に、板状セラミックス体2からの輻射熱がケース19に過剰に伝わり板状セラミックス体2を加熱しても昇温速度が小さくなる虞があった。好ましくはケース19の熱容量は板状セラミックス体2の熱容量の0.7〜1.2倍であり、更に好ましくは0.9〜1.2倍であった。このような範囲の熱容量とすることで、板状セラミックス体2の熱がノズル24から噴射された冷却ガスを介して、ケース19に伝わるとともに外部へ効率良く排出される。特に金属ケースの
熱容量が板状セラミックス体2の熱容量に近いと板状セラミックス体2の熱の大よそ半分が金属ケースに伝わり金属ケースの外面から放散されることで板状セラミックス体2の温度が下がりやすい事が分った。そして、加熱した板状セラミックス体2の熱を効率良く取り除くことができることから、板状セラミックス体2の温度を急激に下げることができるとともに、板状セラミックス体2を抵抗発熱体5で加熱する際に効率良く急速に昇温させることができる。
When the heat capacity of the case 19 obtain ultra 3.0 times the heat capacity of the plate-shaped ceramic body 2, be stored via a cooling gas into the case 19 to heat the plate-shaped ceramic member 2 from the heat capacity is too large cases 19 However, when the plate-like ceramic body 2 is heated, there is a possibility that the radiant heat from the plate-like ceramic body 2 is excessively transmitted to the case 19 and the heating rate is reduced even if the plate-like ceramic body 2 is heated. Preferably, the heat capacity of the case 19 is 0.7 to 1.2 times, more preferably 0.9 to 1.2 times that of the plate-like ceramic body 2. By setting the heat capacity within such a range, the heat of the plate-like ceramic body 2 is transmitted to the case 19 via the cooling gas injected from the nozzle 24 and efficiently discharged to the outside. Particularly, when the heat capacity of the metal case is close to the heat capacity of the plate-like ceramic body 2, approximately half of the heat of the plate-like ceramic body 2 is transferred to the metal case and dissipated from the outer surface of the metal case, so that the temperature of the plate-like ceramic body 2 is increased. I found it easy to go down. And since the heat of the heated plate-shaped ceramic body 2 can be efficiently removed, the temperature of the plate-shaped ceramic body 2 can be drastically lowered and the plate-shaped ceramic body 2 is heated by the resistance heating element 5. The temperature can be increased rapidly and efficiently.

ケース19の熱容量に対する板状セラミックス体2の熱容量の倍率を変えるには、ケース19の熱容量を変えることで調整することが好ましい。その理由は、窒化珪素や窒化アルミニウム製の大きさが同じ板状セラミックス体2では、炭化珪素より窒化アルミニウムの熱容量が数%から10%程大きいが、本発明の板状セラミックス体2の外形や厚みは略同じことから板状セラミックス体2の熱容量を大きく変更することが困難である。しかし、ケース19の金属板厚みやケース19の深さを調整したり、材質を変えたりすることでケース19を好適な熱容量に調節できるからである。
In order to change the magnification of the heat capacity of the plate-like ceramic body 2 with respect to the heat capacity of the case 19, it is preferable to adjust by changing the heat capacity of the case 19. The reason is that in the plate-like ceramic body 2 made of silicon nitride or aluminum nitride having the same size, the heat capacity of aluminum nitride is about several to 10% larger than that of silicon carbide. Since the thickness is substantially the same, it is difficult to greatly change the heat capacity of the plate-like ceramic body 2. However, to adjust the depth of the metal plate thickness and the case 19 of the case 19, is because it adjust the casing 19 in a suitable heat capacity often a useful changing the material.

また、セラミックスヒータ1の昇温時間や冷却時間を短縮するには前記ケース19の表面積S(cm)と前記ケース19の体積V(cm)との比率S/Vが5〜50(1/cm)であると更に効率良く板状セラミックス体2を加熱したり冷却したりすることができることから好ましいことが判明した。 Further, in order to shorten the heating time and cooling time of the ceramic heater 1, the ratio S / V between the surface area S (cm 2 ) of the case 19 and the volume V (cm 3 ) of the case 19 is 5 to 50 (1 / Cm), it was found that the plate-like ceramic body 2 can be heated and cooled more efficiently, which is preferable.

比率S/Vが5(1/cm)を下回ると、ケース19の体積Vに対する表面積Sの比率が小さいことから、ケース19の表面から吸収された熱がケース19の外に放散される効率が悪く、また、熱がケース19に残りやすい。板状セラミックス体2を加熱すると放射熱がケース19に吸収され易くなり板状セラミックス体2を急速に昇温させることが難しくなるからである。   When the ratio S / V is less than 5 (1 / cm), since the ratio of the surface area S to the volume V of the case 19 is small, the efficiency with which heat absorbed from the surface of the case 19 is dissipated out of the case 19 is improved. It is bad and heat tends to remain in the case 19. This is because when the plate-like ceramic body 2 is heated, radiant heat is easily absorbed by the case 19 and it is difficult to rapidly raise the temperature of the plate-like ceramic body 2.

比率S/Vが50(1/cm)をえると、ケース19の表面積が大きくなりすぎてケース19の厚みが小さくなり過ぎケース19を装置に取り付けると変形したり、振動でケース19が変形し板状セラミックス体2の温度分布が変動してウェハWの面内温度差が変化したり、特に昇降温時のウェハ面内の温度差が大きくなる虞があった。
If the ratio S / V is obtain ultra the 50 (1 / cm), or deform the attachment of the thickness is reduced too casing 19 of the surface area becomes too large case 19 of the case 19 in the apparatus, the case 19 by the vibration deformation There is a risk that the in-plane temperature difference of the wafer W may change due to fluctuations in the temperature distribution of the plate-like ceramic body 2, or the temperature difference in the wafer surface at the time of raising or lowering the temperature may increase.

比率S/Vは、好ましくは 11〜20(1/cm)であり、更に好ましくは13〜15(1/cm)であった。   The ratio S / V was preferably 11 to 20 (1 / cm), and more preferably 13 to 15 (1 / cm).

次に、比率S/Vを上記の範囲内となるように調整する具体的な方法について述べる。一般にケース19の金属板厚みを大きくするとS/Vは小さくなる。好ましくはケース19の側壁の厚みは0.5〜3mm、底板の厚みは1〜5mmである。更に好ましくは側壁の厚みは0.5〜2mmで底板の厚みは1〜3mmである。また、ケース19の外周に凹凸を設け、ケース19の表面を大きくすることで比率S/Vを上記の好適な範囲となるよう調整することができる。   Next, a specific method for adjusting the ratio S / V to be in the above range will be described. Generally, when the metal plate thickness of the case 19 is increased, the S / V is decreased. Preferably, the thickness of the side wall of the case 19 is 0.5 to 3 mm, and the thickness of the bottom plate is 1 to 5 mm. More preferably, the thickness of the side wall is 0.5 to 2 mm and the thickness of the bottom plate is 1 to 3 mm. Further, by providing irregularities on the outer periphery of the case 19 and enlarging the surface of the case 19, the ratio S / V can be adjusted to be within the above-mentioned preferable range.

尚、ここで、ケース19とはセラミックスヒータ1の外表面を形成する部品の中の、板状セラミックス体2と接続部材17を除き外表面が金属からなる金属部品を示す。   Here, the case 19 indicates a metal part whose outer surface is made of metal except for the plate-like ceramic body 2 and the connecting member 17 among the parts forming the outer surface of the ceramic heater 1.

また、ノズル24から噴射された冷却ガスは板状セラミックス体2の下面に当たり、板状セラミックス体2の下面に沿って放射状に広がりケース19やケース19に取り付けられた部材に衝突し進路を変えケース19の下面21の排出孔23からセラミックスヒータ1の外部へ放出される。そして、前記の冷却ガスは板状セラミックス体2の熱を奪い、一部の熱をケース19に伝え、そして冷却ガスは排出される。そして、ケース19に伝えられた板状セラミックス体2の一部の熱は効率良くケース19の外側から放散される。ノズル24から噴射された冷却ガスは、板状セラミックス体の下面に強く衝突することで板状セラミックス体2の熱を効率良く奪うことができる、そして熱せられた冷却ガスはケース19に熱を伝えながら排出されるのであるが、ノズル24から噴射される冷却ガスの流速を高め、効率良く排出するには複数取り付けられたノズル24の開口部24aの総面積S1に対して、1000〜3200倍の面積Sを備えた排出孔23を有することが好ましい。   Further, the cooling gas sprayed from the nozzle 24 hits the lower surface of the plate-like ceramic body 2, spreads radially along the lower surface of the plate-like ceramic body 2, and collides with the case 19 or a member attached to the case 19 to change the course. 19 is discharged to the outside of the ceramic heater 1 through the discharge hole 23 on the lower surface 21 of the ceramic heater 19. And the said cooling gas takes the heat | fever of the plate-shaped ceramic body 2, transfers one part heat to the case 19, and cooling gas is discharged | emitted. A part of the heat of the plate-like ceramic body 2 transmitted to the case 19 is efficiently dissipated from the outside of the case 19. The cooling gas sprayed from the nozzle 24 can efficiently take the heat of the plate-shaped ceramic body 2 by strongly colliding with the lower surface of the plate-shaped ceramic body, and the heated cooling gas transfers heat to the case 19. However, in order to increase the flow rate of the cooling gas injected from the nozzle 24 and efficiently discharge it, it is 1000 to 3200 times the total area S1 of the openings 24a of the plurality of attached nozzles 24. It is preferable to have a discharge hole 23 having an area S.

ノズル24の開口部24aの総面積S1に対して、S2の面積が1000倍以下では排出孔23が小さいことからノズル24から噴射する冷却ガスの突出量が減少し板状セラミックス体2を冷却する効率が小さくなり好ましくない。   When the area of S2 is 1000 times or less of the total area S1 of the opening 24a of the nozzle 24, the discharge hole 23 is small, so that the protruding amount of the cooling gas injected from the nozzle 24 is reduced and the plate-like ceramic body 2 is cooled. Efficiency is reduced, which is not preferable.

また、ノズル24の開口部24aの総面積S1に対して、S2の面積が3200倍をえると、板状セラミックス体2により加熱された冷却ガスの熱がケース19に伝わる量が減少し、板状セラミックス体2を冷却する効果が小さくなる。
Further, the total area S1 of the opening 24a of the nozzle 24, the area of S2 is obtaining ultra 3200 times, the amount by which heat is transferred to the case 19 of the cooling gas heated by the plate-shaped ceramic body 2 is reduced, The effect of cooling the plate-like ceramic body 2 is reduced.

従って、ノズル24の開口部24aの総面積S1に対して、1000〜3200倍の面積S2を備えた排出孔23であると効率良く板状セラミックス体2に冷却ガスを当て、板状セラミックス体2とケース19とで囲む空間に冷却ガスを循環させて排出孔23から排出できる。好ましくはS2はS1の1500〜2500倍である。更に好ましくは1700〜2300倍である。   Therefore, when the discharge hole 23 has an area S2 that is 1000 to 3200 times the total area S1 of the opening 24a of the nozzle 24, the cooling gas is efficiently applied to the plate-like ceramic body 2, and the plate-like ceramic body 2 The cooling gas can be circulated through the space surrounded by the case 19 and discharged from the discharge hole 23. Preferably, S2 is 1500 to 2500 times S1. More preferably, it is 1700-2300 times.

更に、上記のように冷却ガスを流すと、ケース19と板状セラミックス体2の囲む空間と、その外部空間との圧力差Pは50〜13kPaとすることができることから優れた冷却特性が得られる。   Furthermore, when the cooling gas is allowed to flow as described above, an excellent cooling characteristic can be obtained because the pressure difference P between the space surrounded by the case 19 and the plate-shaped ceramic body 2 and the external space can be 50 to 13 kPa. .

圧力差Pが50Pa以下では冷却ガスの流量が少なく板状セラミックス体2を短時間で冷却することができない。   When the pressure difference P is 50 Pa or less, the flow rate of the cooling gas is small and the plate-like ceramic body 2 cannot be cooled in a short time.

圧力差Pが13kPaを超えると内部圧力が大きく板状セラミックス体2と金属ケースで囲む空間が押し広がり容積が大きくなり、板状セラミック体とケース19の位置がずれて板状セラミックス体2に載せたウェハの温度分布が変化する虞があった。   When the pressure difference P exceeds 13 kPa, the internal pressure increases and the space surrounded by the plate-shaped ceramic body 2 and the metal case expands and the volume increases, and the positions of the plate-shaped ceramic body and the case 19 shift and are placed on the plate-shaped ceramic body 2. The temperature distribution of the wafer may change.

好ましくは、圧力差Pは100Pa〜1kPaであり、更に好ましくは200Pa〜500Paであった。   Preferably, the pressure difference P is 100 Pa to 1 kPa, more preferably 200 Pa to 500 Pa.

また、抵抗発熱体5はウェハ加熱面3から一定の距離に配設され、抵抗発熱体5の対向間隔Sが板状セラミックス体2の板厚tの5倍以下となるように設計することが必要である。   Further, the resistance heating element 5 is arranged at a certain distance from the wafer heating surface 3, and the opposing space S of the resistance heating element 5 can be designed to be not more than 5 times the plate thickness t of the plate-like ceramic body 2. is necessary.

また、直径200mmをえる大型ウハWを均一にしかも高温まで加熱できるように配設するには、対向間隔Sは0.5mm以上とすることが好ましい。
Also, it arranged so that it can heat the diameter 200mm to uniformly Moreover high temperature is exceeded large U E wafer W is facing distance S is preferably not less than 0.5 mm.

ここで対向間隔Sとは図3に示すように、抵抗発熱体5の外接円の中で、抵抗発熱体5の帯に接する最大の円の直径で示すことができる。   Here, the facing interval S can be represented by the diameter of the largest circle in contact with the band of the resistance heating element 5 in the circumscribed circle of the resistance heating element 5 as shown in FIG.

上記間隔Sが板状セラミックス体2の板圧tの5倍をえると、間隔Sの中心付近の温度が低下し板状セラミックス体2のウェハ加熱面3に載せられたウェハWにクールスポットが発生する虞があるからである。また、間隔Sが0.5mmを下回るとスクリーン印刷法で抵抗発熱体5を印刷すると、インクの滲み等の影響で、抵抗発熱体5の帯と帯が短絡する虞が生じ、ウェハWの面内温度差を小さくすることができないからである。
When the distance S is obtain ultra 5 times the plate thickness t of the plate-shaped ceramic body 2, a cool spot on the wafer W to a temperature in the vicinity of the center of the spacing S is mounted on the wafer heating surface 3 of the reduced plate-shaped ceramic body 2 This is because there is a risk of occurrence. On the other hand, if the resistance heating element 5 is printed by the screen printing method when the interval S is less than 0.5 mm, the band of the resistance heating element 5 may be short-circuited due to the influence of ink bleeding or the like. This is because the internal temperature difference cannot be reduced.

さらに、本発明のセラミックスヒータ1は、板状セラミック体2の一方の主面に平行な投影面で見て、帯状の抵抗発熱体5を囲む外接円Cの面積に対し、上記外接円C内に占める帯状の抵抗発熱体5の面積の比率を5%〜50%としたことを特徴とする。   Furthermore, the ceramic heater 1 according to the present invention has an inner diameter of the circumscribed circle C with respect to the area of the circumscribed circle C surrounding the belt-shaped resistance heating element 5 when viewed in a projection plane parallel to one main surface of the plate-shaped ceramic body 2. The ratio of the area of the strip-like resistance heating element 5 in the region is 5% to 50%.

即ち、帯状の抵抗発熱体5を囲む外接円Cの面積に対し、外接円C内に占める帯状の抵抗発熱体5の面積の比率を5%未満とすると、帯状の抵抗発熱体5の相対向する対向領域において、板状セラミック体2の板厚tに対して対向領域の対向間隔Sが大きくなり過ぎることから、帯状の抵抗発熱体5のないウェハ加熱面3の表面温度が他の部分と比較して小さくなり、ウェハ加熱面3の温度を均一にすることが難しいからであり、逆に帯状の抵抗発熱体5を囲む外接円Cの面積に対し、外接円C内に占める帯状の抵抗発熱体5の面積の比率が50%を超えると、板状セラミック体2と帯状の抵抗発熱体5との間の熱膨張差を3.0×10−6/℃以下に近似させたとしても、両者の間に作用する熱応力が大きすぎること、板状セラミック体2は変形し難いセラミック焼結体からなるものの、その板厚tが1mm〜7mmと薄いこと、から帯状の抵抗発熱体5を発熱させると、ウェハ加熱面3側が凹となるように板状セラミック体2に反りが発生し、その結果、ウハWの中心部の温度が周縁よりも小さくなり、温度バラツキが大きくなるがあるからである。
That is, when the ratio of the area of the belt-like resistance heating element 5 occupying the circumscribed circle C to the area of the circumscribed circle C surrounding the belt-like resistance heating element 5 is less than 5%, In the facing region, the facing space S of the facing region becomes too large with respect to the plate thickness t of the plate-like ceramic body 2, so that the surface temperature of the wafer heating surface 3 without the belt-like resistance heating element 5 is different from that of the other portions. This is because it becomes smaller and it is difficult to make the temperature of the wafer heating surface 3 uniform, and conversely, the strip-shaped resistance occupying the circumscribed circle C with respect to the area of the circumscribed circle C surrounding the strip-shaped resistance heating element 5. If the area ratio of the heating element 5 exceeds 50%, even if the thermal expansion difference between the plate-like ceramic body 2 and the strip-like resistance heating element 5 is approximated to 3.0 × 10 −6 / ° C. or less. , The thermal stress acting between them is too large, the plate-like ceramic body 2 Is made of a ceramic sintered body that is not easily deformed, but its plate thickness t is as thin as 1 mm to 7 mm. Therefore, when the belt-like resistance heating element 5 is heated, the plate-like ceramic body is made concave on the wafer heating surface 3 side. 2 warpage occurs, the result becomes smaller than the periphery temperature of the central portion of the U E wafer W, there is a possibility that the temperature variation is large.

なお、好ましくは、帯状の抵抗発熱体5を囲む外接円Cの面積に対し、外接円C内に占める帯状の抵抗発熱体5の面積の比率を10%〜30%、さらには15%〜25%とすることが好ましい。   Preferably, the ratio of the area of the belt-like resistance heating element 5 occupying the circumscribed circle C to the area of the circumscribed circle C surrounding the belt-like resistance heating element 5 is 10% to 30%, and more preferably 15% to 25%. % Is preferable.

さらに、このような効果を効率良く発現させるには、帯状の抵抗発熱体5の膜厚を5〜70μmとすることが好ましい。   Furthermore, in order to express such an effect efficiently, it is preferable to set the film thickness of the strip-shaped resistance heating element 5 to 5 to 70 μm.

帯状の抵抗発熱体5の膜厚が5μmを下回ると、帯状の抵抗発熱体5をスクリーン印刷法で膜厚を均一に印刷することが困難となるからであり、また、帯状の抵抗発熱体5の厚みが70μmをえると、外接円Cに対し、帯状の抵抗発熱体5の占める面積の比率を50%以下としても帯状の抵抗発熱体5の厚みが大きく、抵抗発熱体5の剛性が大きくなり、板状セラミック体5の温度変化により帯状の抵抗発熱体5の伸び縮みによる影響で板状セラミック体2が変形したり、スクリーン印刷で均一の厚みに印刷することが難しくウハWの表面の温度差が大きくなったりするがあるからである。なお、好ましい帯状の抵抗発熱体5の厚みは10〜30μmとすることが良い。
If the film thickness of the strip-shaped resistance heating element 5 is less than 5 μm, it is difficult to uniformly print the film thickness of the strip-shaped resistance heating element 5 by the screen printing method. If the thickness of obtaining super a 70 [mu] m, to the circumscribed circle C, and the ratio of the area occupied by the strip-shaped resistance heating element 5 large strip thickness of the resistance heating element 5 even less than 50%, the rigidity of the resistance heating element 5 become large, or deformed ceramic plate 2 with influence of expansion and contraction of the strip-shaped resistance heating element 5 due to a temperature change of the ceramic plate 5, it is difficult to print a uniform thickness by a screen printing U E wafer W temperature difference between the surface of there is a possibility that may become large. The preferred strip-like resistance heating element 5 has a thickness of 10 to 30 μm.

図5は、図1に示すセラミックスヒータ1のリング状の接触部材17付近を示す拡大断面図である。リング状の接触部材17の断面は多角形や円形の何れでも良いが、板状セラミックス体2と接触部材17が平面で接触する場合において、板状セラミックス体2と接触部材17の接する接触部の巾は0.1mm〜13mmであれば、板状セラミックス体2の熱が接触部材17を介して有底のケース19に流れる量を小さくすることができる。そして、ウェハWの面内の温度差が小さくウェハWを均一に加熱することができる。   FIG. 5 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the ring-shaped contact member 17 of the ceramic heater 1 shown in FIG. The cross-section of the ring-shaped contact member 17 may be either polygonal or circular. However, when the plate-shaped ceramic body 2 and the contact member 17 are in contact with each other in a plane, the contact portion of the plate-shaped ceramic body 2 and the contact member 17 is in contact. If the width is 0.1 mm to 13 mm, the amount of heat of the plate-like ceramic body 2 flowing through the contact member 17 to the bottomed case 19 can be reduced. And the temperature difference in the surface of the wafer W is small, and the wafer W can be heated uniformly.

接触部材17の接触部の巾が0.1mm以下では、板状セラミックス体2と接触固定した際に接触部が変形し、接触部材が破損する虞がある。また、接触部材17の接触部の巾が13mmをえる場合には、板状セラミックス体2の熱が接触部材に流れ、板状セラミックス体2の周辺部の温度が低下しウェハWを均一に加熱することが難しくなる。好ましくは接触部材17と板状セラミックス体2の接触部の巾は0.1mm〜8mmであり、更に好ましくは0.1〜2mmである。
If the width of the contact portion of the contact member 17 is 0.1 mm or less, the contact portion may be deformed when the contact is fixed to the plate-like ceramic body 2, and the contact member may be damaged. Further, the width is 13mm in the contact portion of the contact member 17 when is exceeded flows into heat contact member of the plate-shaped ceramic body 2, and decreases the temperature of the peripheral portion of the plate-shaped ceramic body 2 uniform wafer W It becomes difficult to heat. Preferably, the width of the contact portion between the contact member 17 and the plate-like ceramic body 2 is 0.1 mm to 8 mm, more preferably 0.1 to 2 mm.

また、接触部材17の熱伝導率は板状セラミックス体2の熱伝導率より小さいことが好ましい。接触部材17の熱伝導率が板状セラミックス体2の熱伝導率より小さければ板状セラミックス体2に載せたウェハW面内の温度分布を均一に加熱することができると共に、板状セラミックス体2の温度を上げたり下げたりする際に、接触部材17との熱の伝達量が小さく有底のケース19との熱的干渉が少なく、迅速に温度を変更することが容易となる。   Further, the thermal conductivity of the contact member 17 is preferably smaller than the thermal conductivity of the plate-like ceramic body 2. If the thermal conductivity of the contact member 17 is smaller than the thermal conductivity of the plate-like ceramic body 2, the temperature distribution in the wafer W surface placed on the plate-like ceramic body 2 can be heated uniformly, and the plate-like ceramic body 2. When the temperature is raised or lowered, the amount of heat transferred to the contact member 17 is small, and there is little thermal interference with the bottomed case 19, so that it is easy to change the temperature quickly.

接触部材17の熱伝導率が板状セラミックス体2の熱伝導率の10%より小さいセラミックスヒータ1では、接触部材を介して板状セラミックス体2の熱が有底のケース19に流れ難く、雰囲気ガス(ここでは空気)による伝熱や輻射伝熱により板状セラミックス体2から有底のケース19へ流れる熱が多くなり、逆に効果が小さい。   In the ceramic heater 1 in which the thermal conductivity of the contact member 17 is smaller than 10% of the thermal conductivity of the plate-like ceramic body 2, it is difficult for the heat of the plate-like ceramic body 2 to flow to the bottomed case 19 through the contact member. The heat flowing from the plate-like ceramic body 2 to the bottomed case 19 is increased by heat transfer or radiation heat transfer by gas (here, air), and the effect is small.

接触部材17の熱伝導率が板状セラミックス体2の熱伝導率より大きい場合には、板状セラミックス体2の周辺部の熱が接触部材17を介して有底のケース19に流れ、有底のケース19を加熱すると共に、板状セラミックス体2の周辺部の温度が低下しウェハW面内の温度差が大きくなり好ましくない。また、有底のケース19が加熱されることからガス噴射口24からエアを噴射し板状セラミックス体2を冷却しようとしても有底のケース19の温度が高いことから冷却する時間が大きくなったり、一定温度に加熱する際に一定温度になるまでの時間が大きくなったりする虞があった。
When the thermal conductivity of the contact member 17 is higher than the thermal conductivity of the plate-like ceramic body 2, the heat around the plate-like ceramic body 2 flows to the bottomed case 19 via the contact member 17, When the case 19 is heated, the temperature of the peripheral portion of the plate-like ceramic body 2 is lowered, and the temperature difference in the wafer W surface is increased, which is not preferable. Also, increased time case 19 having a bottom is cooled from higher temperatures bottomed casing 19 even if an attempt is cooled plate-like ceramic body 2 to inject air over from the gas injection port 24 from being heated is or, there is a possibility you or Tsu the name large time to a constant temperature during the heating at a constant temperature.

一方、前記接触部材17を構成する材料としては、小さな接触部を保持するために、接触部材のヤング率は1GPa以上が好ましく、更に好ましくは10GPa以上である。このようなヤング率とすることで、接触部の巾が0.1mm〜8mmと小さく、板状セラミックス体2を有底のケース19に接触部材17を介してボルト16で固定しても、接触部材17が変形すること無く、板状セラミックス体2が位置ズレしたり平行度が変化したりすることなく、精度良く保持することができる。   On the other hand, as a material constituting the contact member 17, the Young's modulus of the contact member is preferably 1 GPa or more, and more preferably 10 GPa or more in order to hold a small contact portion. By using such a Young's modulus, the contact portion width is as small as 0.1 mm to 8 mm, and even if the plate-like ceramic body 2 is fixed to the bottomed case 19 with the bolt 16 via the contact member 17, the contact Without deforming the member 17, the plate-like ceramic body 2 can be held with high accuracy without being displaced or changing in parallelism.

尚、接触部材をフッ素系に樹脂やガラス繊維を添加した樹脂からなる接触部材では得られない精度を達成することができる。   In addition, the precision which cannot be obtained with the contact member which consists of resin which added resin and glass fiber to the fluorine-type contact member can be achieved.

前記接触部材17の材質としては鉄とカーボンからなる炭素鋼やニッケル、マンガン、クロムを加えた特殊鋼等の金属がヤング率が大きく好ましい。また、熱伝導率の小さな材料としては、ステンレス鋼やFe−Ni−Co系合金の所謂コバールが好ましく、板状セラミックス体2の熱伝導率より小さくなるように接触部材17の材料を選択することが好ましい。   As the material of the contact member 17, metals such as carbon steel made of iron and carbon and special steel added with nickel, manganese, and chromium are preferable because of their large Young's modulus. Further, as the material having a small thermal conductivity, so-called kovar of stainless steel or Fe—Ni—Co alloy is preferable, and the material of the contact member 17 is selected so as to be smaller than the thermal conductivity of the plate-like ceramic body 2. Is preferred.

更に、接触部材17と板状セラミックス体2との接触部を小さく、且つ接触部が小さくても接触部が欠損しパーティクルを発生する虞が小さく安定な接触部を保持できるために、板状セラミックス体2に垂直な面で切断した接触部材17の断面は多角形より円形が好ましく、断面の直径1mm以下の円形のワイヤを接触部材17として使用すると板状セラミックス体2と有底のケース19の位置が変化することなくウェハWの表面温度を均一にしかも迅速に昇降温することが可能である。   Furthermore, since the contact portion between the contact member 17 and the plate-like ceramic body 2 is small, and even if the contact portion is small, the contact portion is not liable to be lost and particles can be generated. The cross-section of the contact member 17 cut along a plane perpendicular to the body 2 is preferably circular rather than polygonal. When a circular wire having a cross-sectional diameter of 1 mm or less is used as the contact member 17, the plate-like ceramic body 2 and the bottomed case 19 It is possible to raise and lower the temperature of the wafer W uniformly and quickly without changing the position.

次に、その他の構成について説明する。   Next, other configurations will be described.

ケース19内に昇降自在に設置されたリフトピン25により、ウェハWをウェハ加熱面3上に載せたり加熱面3より持ち上げたりといった作業がなされる。そして、ウェハWは、ウェハ支持ピン8によりウェハ加熱面3から浮かした状態で保持され、片当たり等による温度バラツキを防止するようにしている。   Work such as placing the wafer W on the wafer heating surface 3 or lifting it from the heating surface 3 is performed by lift pins 25 installed in the case 19 so as to be movable up and down. The wafer W is held in a state of being lifted from the wafer heating surface 3 by the wafer support pins 8 so as to prevent temperature variations due to contact with each other.

また、このセラミックスヒータ1によりウェハWを加熱するには、搬送アーム(不図示)にてウェハ加熱面3の上方まで運ばれたウェハWをリフトピン25にて支持したあと、リフトピン25を降下させてウェハWをウェハ加熱面3上に載せる。   Further, in order to heat the wafer W by the ceramic heater 1, the lift pin 25 is lowered after the wafer W carried to the upper part of the wafer heating surface 3 by the transfer arm (not shown) is supported by the lift pin 25. Wafer W is placed on wafer heating surface 3.

次に、給電部6に通電して抵抗発熱体5を発熱させ、板状セラミックス体2を介してウェハ加熱面3上のウェハWを加熱するのであるが、本発明によれば、セラミックスヒータ1に板状セラミックス体2を支持する接触部材17を介して有底のケース19と接続していることから、板状セラミックス体2に接続した接触部材17により板状セラミックス体2の熱が必要以上に逃げることなく運転できるので、板状セラミックス体2を有効に短時間で均熱化しウェハWの温度を均一に加熱することができる。   Next, the power supply unit 6 is energized to cause the resistance heating element 5 to generate heat, and the wafer W on the wafer heating surface 3 is heated via the plate-like ceramic body 2. According to the present invention, the ceramic heater 1 The plate-shaped ceramic body 2 is connected to the bottomed case 19 via the contact member 17 that supports the plate-shaped ceramic body 2, so that the heat of the plate-shaped ceramic body 2 is more than necessary by the contact member 17 connected to the plate-shaped ceramic body 2. Therefore, the plate-like ceramic body 2 can be effectively soaked in a short time and the temperature of the wafer W can be heated uniformly.

さらに、板状セラミックス体2を炭化珪素質焼結体又は窒化アルミニウム質焼結体により形成してあることから、ヤング率が200GPa以上と大きく熱を加えても変形が小さく、板厚を薄くできるため、所定の処理温度に加熱するまでの昇温時間及び所定の処理温度から室温付近に冷却するまでの冷却時間を短くすることができ、生産性を高めることができるとともに、板状セラミックス体2は炭化珪素や窒化アルミニウムからなり60W/(m・K)以上の熱伝導率を有することから、薄い板厚でも抵抗発熱体5のジュール熱を素早く伝えることができる。   Furthermore, since the plate-like ceramic body 2 is formed of a silicon carbide sintered body or an aluminum nitride sintered body, the Young's modulus can be reduced to 200 GPa or more even when heat is applied, and the plate thickness can be reduced. Therefore, it is possible to shorten the heating time until heating to a predetermined processing temperature and the cooling time until cooling from the predetermined processing temperature to near room temperature, and it is possible to increase productivity and to increase the plate-like ceramic body 2. Is made of silicon carbide or aluminum nitride and has a thermal conductivity of 60 W / (m · K) or more, so that Joule heat of the resistance heating element 5 can be quickly transmitted even with a thin plate thickness.

板状セラミックス体2の厚みは、1〜7mmとすることが好ましい。板状セラミックス体2の厚みが1mmより薄いと、板状セラミックス体2の強度がなくなり抵抗発熱体5の発熱による加熱時、ガス噴射口24らの冷却エアーを吹き付けた際に、冷却時の熱応力に耐えきれず、板状セラミックス体2にクラックが発生する。また、板状セラミックス体2の厚みが7mmをえると、板状セラミックス体2の熱容量が大きくなるので加熱および冷却時の温度が安定するまでの時間が長くなってしまい好ましくない。より好ましくは板状セラミックス体2の厚みは2〜5mmである。
The thickness of the plate-like ceramic body 2 is preferably 1 to 7 mm. When the thickness of the plate-like ceramic body 2 is less than 1 mm, the strength of the plate-like ceramic body 2 is lost, and the heat generated during cooling when the cooling air from the gas injection port 24 is blown when heated by the heat generated by the resistance heating element 5. The plate-like ceramic body 2 is not able to endure the stress and cracks are generated. If the thickness of the plate-shaped ceramic body 2 obtain ultra the 7 mm, the temperature during heating and cooling since the thermal capacity of the plate-shaped ceramic body 2 becomes larger undesirably long time to stabilize. More preferably, the thickness of the plate-like ceramic body 2 is 2 to 5 mm.

このように、板状セラミックス体2の熱容量を小さくすると、有底のケース19からの熱引きにより板状セラミックス体2の温度分布が悪くなる。そこで、有底のケース19が板状セラミックス体2をその外周部で保持する構造としている。   As described above, when the heat capacity of the plate-like ceramic body 2 is reduced, the temperature distribution of the plate-like ceramic body 2 is deteriorated due to the heat drawn from the bottomed case 19. Therefore, the bottomed case 19 is configured to hold the plate-like ceramic body 2 at the outer peripheral portion thereof.

また、抵抗発熱体5への給電方法については、有底のケース19に設置した給電端子11を板状セラミックス体2の表面に形成した給電部6にバネ(不図示)で押圧することにより接続を確保し給電する。これは、1〜7mmの厚みの板状セラミックス体2に金属からなる端子部を埋設して形成すると、該端子部の熱容量により均熱性が悪くなるからである。そのため、本発明のように、給電端子11をバネで押圧して電気的接続を確保することにより、板状セラミックス体2とその有底のケース19の間の温度差による熱応力を緩和し、高い信頼性で電気的導通を維持できる。さらに、接点が点接触となるのを防止するため、弾性のある導体を中間層として挿入しても構わない。この中間層は単に箔状のシートを挿入するだけでも効果がある。そして、給電端子11の給電部6側の径は、1.5〜5mmとすることが好ましい。   As for the method of supplying power to the resistance heating element 5, the connection is made by pressing the power supply terminal 11 installed on the bottomed case 19 against the power supply part 6 formed on the surface of the plate-like ceramic body 2 with a spring (not shown). Secure and supply power. This is because when the terminal portion made of metal is embedded in the plate-like ceramic body 2 having a thickness of 1 to 7 mm, the thermal uniformity is deteriorated due to the heat capacity of the terminal portion. Therefore, as in the present invention, by pressing the power supply terminal 11 with a spring to ensure electrical connection, the thermal stress due to the temperature difference between the plate-like ceramic body 2 and the bottomed case 19 is relaxed, Electrical continuity can be maintained with high reliability. Further, an elastic conductor may be inserted as an intermediate layer in order to prevent the contact from becoming a point contact. This intermediate layer is effective by simply inserting a foil-like sheet. And it is preferable that the diameter by the side of the electric power feeding part 6 of the electric power feeding terminal 11 shall be 1.5-5 mm.

また、板状セラミックス体2の温度は、板状セラミックス体2にその先端が埋め込まれた熱電対27により測定する。熱電対27としては、その応答性と保持の作業性の観点から、外径0.8mm以下のシース型の熱電対27を使用することが好ましい。この熱電対27の先端部は、板状セラミックス体2に孔が形成され、この中に設置された固定部材により孔の内壁面に押圧固定することが測温の信頼性を向上させるために好ましい。同様に素線の熱電対やPt等の測温抵抗体を埋設して測温を行うことも可能である。   Further, the temperature of the plate-like ceramic body 2 is measured by a thermocouple 27 whose tip is embedded in the plate-like ceramic body 2. As the thermocouple 27, it is preferable to use a sheath-type thermocouple 27 having an outer diameter of 0.8 mm or less from the viewpoint of responsiveness and workability of holding. In order to improve the reliability of temperature measurement, it is preferable that the tip of the thermocouple 27 has a hole formed in the plate-shaped ceramic body 2 and is fixed to the inner wall surface of the hole by a fixing member installed therein. . Similarly, it is also possible to perform temperature measurement by embedding a temperature measuring resistor such as a thermocouple of a wire or Pt.

さらに、レジスト膜形成用のセラミックスヒータ1として使用する場合は、板状セラミックス体2の主成分を炭化珪素にすると、大気中の水分等と反応してガスを発生させることもないため、ウェハW上へのレジスト膜の貼付に用いたとしても、レジスト膜の組織に悪影響を与えることがなく、微細な配線を高密度に形成することが可能である。この際、焼結助剤に水と反応してアンモニアやアミンを形成する可能性のある窒化物を含まないようにすることが必要である。   Further, when used as a ceramic heater 1 for forming a resist film, if the main component of the plate-like ceramic body 2 is silicon carbide, it does not react with moisture in the atmosphere and does not generate gas, so that the wafer W Even if the resist film is used for application to the top, fine wirings can be formed at high density without adversely affecting the structure of the resist film. At this time, it is necessary that the sintering aid does not contain nitrides that may react with water to form ammonia or amines.

なお、板状セラミックス体2を形成する炭化珪素質焼結体は、主成分の炭化珪素に対し、焼結助剤として硼素(B)と炭素(C)を添加したり、もしくはアルミナ(Al)イットリア(Y)のような金属酸化物を添加したりして十分混合し、平板状に加工したのち、1900〜2100℃で焼成することにより得られる。炭化珪素はα型を主体とするものあるいはβ型を主体とするもののいずれであっても構わない。
In the silicon carbide sintered body forming the plate-like ceramic body 2, boron (B) and carbon (C) are added as sintering aids to the main component silicon carbide, or alumina (Al 2 O 3) After yttria (Y 2 O 3) a metal oxide or added and mixed well, such as, was processed into a flat plate, obtained by baking at 1900-2100 ° C.. Silicon carbide may be either mainly α-type or β-type.

また、板状セラミックス体2を形成する窒化アルミニウム質焼結体は、主成分の窒化アルミニウムに対し、焼結助剤としてYやYb等の希土類元素酸化物と必要に応じてCaO等のアルカリ土類金属酸化物を添加して十分混合し、平板状に加工した後、窒素ガス中1900〜2100℃で焼成することにより得られる。 Moreover, the aluminum nitride sintered body that forms the plate-like ceramic body 2 has a rare earth element oxide such as Y 2 O 3 or Yb 2 O 3 as a sintering aid for the main component aluminum nitride, if necessary. Then, an alkaline earth metal oxide such as CaO is added and mixed sufficiently, and after processing into a flat plate, it is obtained by firing at 1900 to 2100 ° C. in nitrogen gas.

そして、上記の炭化珪素や窒化アルミニウムを主成分とする板状セラミックス体2の熱伝導率は160W/(m・K)以上であると更にウェハ面内の温度差が小さくなり好ましい。   The plate ceramic body 2 mainly composed of silicon carbide or aluminum nitride preferably has a thermal conductivity of 160 W / (m · K) or more because the temperature difference in the wafer surface is further reduced.

さらに、板状セラミックス体2のウェハ加熱面3と反対側の主面は、ガラスや樹脂からなる絶縁層4との密着性を高める観点から、平面度20μm以下、面粗さを中心線平均粗さ(Ra)で0.1μm〜0.5μmに研磨しておくことが好ましい。   Further, the main surface opposite to the wafer heating surface 3 of the plate-like ceramic body 2 has a flatness of 20 μm or less and a surface roughness of the center line average roughness from the viewpoint of improving the adhesion with the insulating layer 4 made of glass or resin. The thickness (Ra) is preferably polished to 0.1 μm to 0.5 μm.

一方、炭化珪素質焼結体を板状セラミックス体2として使用する場合、半導電性を有する板状セラミックス体2と抵抗発熱体5との間の絶縁を保つ絶縁層としては、ガラス又は樹脂を用いることが可能であり、ガラスを用いる場合、その厚みが100μm未満では耐電圧が1.5kVを下回り絶縁性が保てず、逆に厚みが400μmをえると、板状セラミックス体2を形成する炭化珪素質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体との熱膨張差が大きくなり過ぎるために、クラックが発生して絶縁層として機能しなくなる。その為、絶縁層としてガラスを用いる場合、絶縁層4の厚みは100〜400μmの範囲で形成することが好ましく、望ましくは200μm〜350μmの範囲とすることが良い。
On the other hand, when the silicon carbide sintered body is used as the plate-like ceramic body 2, glass or resin is used as an insulating layer for maintaining insulation between the plate-like ceramic body 2 having semiconductivity and the resistance heating element 5. it is possible to use, in the case of using the glass and its thickness can not be maintained insulating withstand voltage is below 1.5kV in less than 100 [mu] m, the thickness conversely obtain ultra the 400 [mu] m, forming a plate-shaped ceramic body 2 Since the thermal expansion difference between the silicon carbide sintered body and the aluminum nitride sintered body is too large, cracks are generated and the insulating layer does not function. Therefore, when glass is used as the insulating layer, the thickness of the insulating layer 4 is preferably formed in the range of 100 to 400 μm, and desirably in the range of 200 μm to 350 μm.

また、板状セラミックス体2を、窒化アルミニウムを主成分とする焼結体で形成する場合は、板状セラミックス体2に対する抵抗発熱体5の密着性を向上させるために、ガラスからなる絶縁層を形成する。ただし、抵抗発熱体5の中に十分なガラスを添加し、これにより十分な密着強度が得られる場合は、省略することが可能である。   When the plate-like ceramic body 2 is formed of a sintered body mainly composed of aluminum nitride, an insulating layer made of glass is used to improve the adhesion of the resistance heating element 5 to the plate-like ceramic body 2. Form. However, when sufficient glass is added in the resistance heating element 5 and sufficient adhesion strength can be obtained by this, it can be omitted.

この絶縁層を形成するガラスの特性としては、結晶質又は非晶質のいずれでも良く、耐熱温度が200℃以上でかつ0℃〜200℃の温度域における熱膨張係数が板状セラミックス体2を構成するセラミックスの熱膨張係数に対し−5〜+5×10−7/℃の範囲にあるものを適宜選択して用いることが好ましい。即ち、熱膨張係数が前記範囲を外れたガラスを用いると、板状セラミックス体2を形成するセラミックスとの熱膨張差が大きくなりすぎるため、ガラスの焼付け後の冷却時においてクラックや剥離等の欠陥が生じ易いからである。 The glass forming this insulating layer may be crystalline or amorphous, and has a heat-resistant temperature of 200 ° C. or higher and a thermal expansion coefficient in the temperature range of 0 ° C. to 200 ° C. It is preferable to select and use a material having a thermal expansion coefficient in the range of −5 to + 5 × 10 −7 / ° C. as appropriate. That is, if a glass whose thermal expansion coefficient is out of the above range is used, the difference in thermal expansion from the ceramic forming the plate-like ceramic body 2 becomes too large, so that defects such as cracks and delamination occur during cooling after baking the glass. It is because it is easy to occur.

なお、ガラスからなる絶縁層を板状セラミックス体2上に被着する手段としては、前記ガラスペーストを板状セラミックス体2の中心部に適量落とし、スピンコーティング法にて伸ばして均一に塗布するか、あるいはスクリーン印刷法、ディッピング法、スプレーコーティング法等にて均一に塗布したあと、ガラスペーストを600℃以上の温度で焼き付けすれば良い。また、絶縁層としてガラスを用いる場合、予め炭化珪素質焼結体又は窒化アルミニウム質焼結体からなる板状セラミックス体2を850〜1300℃程度の温度に加熱し、絶縁層を被着する表面を酸化処理しておくことで、ガラスからなる絶縁層との密着性を高めることができる。   In addition, as a means for depositing an insulating layer made of glass on the plate-like ceramic body 2, an appropriate amount of the glass paste is dropped on the center of the plate-like ceramic body 2, and is spread and applied uniformly by a spin coating method. Alternatively, the glass paste may be baked at a temperature of 600 ° C. or higher after being uniformly applied by a screen printing method, a dipping method, a spray coating method, or the like. When glass is used as the insulating layer, the surface of the plate-like ceramic body 2 made of a silicon carbide sintered body or an aluminum nitride sintered body is heated to a temperature of about 850 to 1300 ° C. to deposit the insulating layer. By subjecting to an oxidation treatment, adhesion to an insulating layer made of glass can be enhanced.

さらに、絶縁層上に被着する抵抗発熱体5材料としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)等の金属単体を、蒸着法やメッキ法にて直接被着するか、あるいは前記金属単体や酸化レニウム(Re)、ランタンマンガネート(LaMnO)等の導電性の金属酸化物や上記金属材料を樹脂ペーストやガラスペーストに分散させたペーストを用意し、所定のパターン形状にスクリーン印刷法等にて印刷したあと焼付けして、前記導電材を樹脂やガラスから成るマトリックスで結合すれば良い。マトリックスとしてガラスを用いる場合、結晶化ガラス、非晶質ガラスのいずれでも良いが、熱サイクルによる抵抗値の変化を抑えるために結晶化ガラスを用いることが好ましい。 Further, as the resistance heating element 5 material deposited on the insulating layer, a simple metal such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), palladium (Pd) or the like is directly applied by a vapor deposition method or a plating method. Either a metal paste or a conductive metal oxide such as rhenium oxide (Re 2 O 3 ) or lanthanum manganate (LaMnO 3 ) or a paste in which the above metal material is dispersed in a resin paste or glass paste. The conductive material may be prepared, printed by a screen printing method or the like in a predetermined pattern shape, and baked, and the conductive material may be bonded with a matrix made of resin or glass. When glass is used as the matrix, either crystallized glass or amorphous glass may be used, but crystallized glass is preferably used in order to suppress a change in resistance value due to thermal cycling.

ただし、抵抗発熱体5材料に銀(Ag)又は銅(Cu)を用いる場合、マイグレーションが発生するがあるため、このような場合には、抵抗発熱体5を覆うように絶縁層と同一の材質からなるコート層を40〜400μm程度の厚みで被覆しておけば良い。
However, if the resistance heating element 5 material using silver (Ag) or copper (Cu), since there is a possibility that migration occurs in such a case, the resistance heating element 5 the same as the insulating layer so as to cover What is necessary is just to coat | coat the coating layer which consists of material with the thickness of about 40-400 micrometers.

本発明のセラミックスヒータ1は、抵抗発熱体5に対し、給電部6において給電端子11をロウ付けや導電性接着剤で固定して導通を確保するようにしている。給電端子11は、抵抗発熱体5の端子部に弾性体で押圧し導通を確保しても構わない。   The ceramic heater 1 of the present invention secures conduction by fixing the power supply terminal 11 to the resistance heating element 5 by brazing or a conductive adhesive in the power supply unit 6. The power feeding terminal 11 may be pressed against the terminal portion of the resistance heating element 5 with an elastic body to ensure conduction.

また、これまで、抵抗発熱体5を板状セラミックス体2の表面に形成するタイプのセラミックスヒータ1について説明してきたが、抵抗発熱体5は、板状セラミックス体2に内蔵されていても構わない。   Although the ceramic heater 1 of the type in which the resistance heating element 5 is formed on the surface of the plate-like ceramic body 2 has been described so far, the resistance heating element 5 may be incorporated in the plate-like ceramic body 2. .

例えば主成分が窒化アルミニウムからなる板状セラミックス体2を用いる場合、まず、抵抗発熱体5の材料としては窒化アルミニウムと同時焼成できる材料という観点から、WもしくはWCを用いる。板状セラミックス体2は、窒化アルミニウムを主成分とし焼結助剤を適宜含有する原料を十分混合したのち円盤状に成形し、その表面にWもしくはWCからなるペーストを抵抗発熱体5のパターン形状にプリントし、その上に別の窒化アルミニウム成形体を重ねて密着した後、窒素ガス中1900〜2100℃の温度で焼成することにより得ることが出来る。   For example, when the plate-like ceramic body 2 whose main component is made of aluminum nitride is used, first, W or WC is used as the material of the resistance heating element 5 from the viewpoint of a material that can be fired simultaneously with aluminum nitride. The plate-like ceramic body 2 is formed into a disk shape after sufficiently mixing raw materials containing aluminum nitride as a main component and appropriately containing a sintering aid, and a paste made of W or WC is formed on the surface of the pattern shape of the resistance heating element 5. It can be obtained by firing at a temperature of 1900 to 2100 ° C. in a nitrogen gas after being printed on and another aluminum nitride molded body is stacked and adhered thereto.

また、抵抗発熱体5からの導通は、窒化アルミニウム質基材にスルーホールを形成し、WもしくはWCからなるペーストを埋め込んだ後焼成するようにして表面に電極を引き出すようにすれば良い。また、給電部6は、ウェハWの加熱温度が高い場合、Au、Ag等の貴金属を主成分とするペーストを前記スルーホールの上に塗布し900〜1000℃で焼き付けることにより、内部の抵抗発熱体5の酸化を防止することができる。   Conduction from the resistance heating element 5 may be achieved by forming a through hole in the aluminum nitride base material, filling a paste made of W or WC, and then firing the electrode so that the electrode is drawn to the surface. Further, when the heating temperature of the wafer W is high, the power feeding unit 6 applies a paste mainly composed of a noble metal such as Au or Ag on the through hole and bakes it at 900 to 1000 ° C. The oxidation of the body 5 can be prevented.

まず、窒化アルミニウム粉末に対し、重量換算で1.0質量%の酸化イットリウムを添加し、さらにイソプロピルアルコールとウレタンボールを用いてボールミルにより48時間混練することにより窒化アルミニウムのスラリーを製作した。
First, 1.0 % by mass of yttrium oxide in terms of weight was added to the aluminum nitride powder, and further kneaded for 48 hours with a ball mill using isopropyl alcohol and urethane balls to produce an aluminum nitride slurry.

次に、窒化アルミニウムのスラリーを200メッシュに通し、ウレタンボールやボールミル壁の屑を取り除いた後、防爆乾燥機にて120℃で24時間乾燥した。   Next, the aluminum nitride slurry was passed through 200 mesh to remove urethane balls and ball mill wall debris, and then dried at 120 ° C. for 24 hours in an explosion-proof dryer.

次いで、得られた窒化アルミニウム粉末にアクリル系のバインダーと溶媒を混合して窒化アルミニムのスリップを作製し、ドクターブレード法にて窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚製作した。   Next, the obtained aluminum nitride powder was mixed with an acrylic binder and a solvent to produce an aluminum nitride slip, and a plurality of aluminum nitride green sheets were produced by a doctor blade method.

そして、得られた窒化アルミニウムのグリーンシートを複数枚積層熱圧着にて積層体を形成した。   Then, a laminate was formed by laminating a plurality of obtained aluminum nitride green sheets.

しかる後、積層体を非酸化性ガス気流中にて500℃の温度で5時間脱脂を施した後、非酸化性雰囲気にて1900℃の温度で5時間の焼成を行い板状セラミックス体を製作した。   Thereafter, the laminate is degreased at a temperature of 500 ° C. for 5 hours in a non-oxidizing gas stream, and then fired at a temperature of 1900 ° C. for 5 hours in a non-oxidizing atmosphere to produce a plate-like ceramic body. did.

そして、窒化アルミニウム焼結体に研削加工を施し、板厚3mmとしたものと、中央部の板厚が3mmで周辺部のみ環状に厚み3.5mmとした直径315mm〜345mmの円板状をした板状セラミックス体を複数枚製作し、更に中心から60mmの同心円上に均等に3箇所貫通孔を形成した。貫通口径は、4mmとした。   Then, the aluminum nitride sintered body was ground to have a plate thickness of 3 mm, and a disc shape having a diameter of 315 mm to 345 mm with a plate thickness of 3 mm at the central portion and an annular thickness of 3.5 mm only at the peripheral portion. A plurality of plate-like ceramic bodies were produced, and three through-holes were evenly formed on a concentric circle 60 mm from the center. The through-hole diameter was 4 mm.

次いで板状セラミックス体の上に抵抗発熱体を被着するため、導電材としてAu粉末とPd粉末と、バインダーを添加したガラスペーストとを混練して作製した導電体ペーストをスクリーン印刷法にて所定のパターン形状に印刷したあと、150℃に加熱して有機溶剤を乾燥させ、さらに550℃で30分間脱脂処理を施したあと、700〜900℃の温度で焼き付けを行うことにより、厚みが50μmの抵抗発熱体を形成した。抵抗発熱体のパターン配置は、中心部から放射方向に円と円環状に分割し、中心部に円形の1つにパターンを形成し、その外側の円環状の部分に2つのパターンを形成し、更にその外側に4つのパターンの計7個のパターン構成とした。そして、最外周の4つのパターンの外接円Cの直径を310mmとした。しかるのち抵抗発熱体に給電部をロウ付けし固着させ、給電部以外の抵抗発熱体をガラスでコートして耐食性を高めたヒータ部を製作した。   Next, in order to deposit a resistance heating element on the plate-shaped ceramic body, a conductive paste prepared by kneading Au powder, Pd powder, and glass paste with a binder added as a conductive material is predetermined by screen printing. After printing to the pattern shape, the organic solvent is dried by heating to 150 ° C., and after further degreasing treatment at 550 ° C. for 30 minutes, baking is performed at a temperature of 700 to 900 ° C., so that the thickness is 50 μm. A resistance heating element was formed. The pattern arrangement of the resistance heating element is divided into a circle and an annular shape in the radial direction from the central portion, a pattern is formed in one circular shape in the central portion, and two patterns are formed in the outer annular portion. Furthermore, a total of 7 patterns of 4 patterns were formed on the outside. The diameter of the circumscribed circle C of the four outermost patterns was 310 mm. After that, a power supply part was brazed and fixed to the resistance heating element, and a resistance heating element other than the power supply part was coated with glass to produce a heater part with improved corrosion resistance.

また、有底のケースはFe−Cr−Ni系の合金で作製し、その底面の厚みは2.0mmの板と側壁部を構成する厚み1.0mmの板からなり、ケースの内面や外面の夫々をバフ研磨したり、電界研磨したりして赤外線の反射率を調整したケースを作製した。また、金属板を100〜400℃の酸化雰囲気で加熱処理して、表面に酸化膜を形成し赤外線の吸収率を変えた後、裏面をサンドブラスト加工や研摩加工したりメッキ処理したりして表裏面の赤外線の吸収率を調整した。そして、底面に、ガス噴射口、熱電対、導通端子を所定の位置に取り付けた。また、底面から板状セラミックス体までの距離は20mmとした。
The bottomed case is made of an Fe-Cr-Ni-based alloy, and the bottom surface has a 2.0 mm plate and a 1.0 mm thick plate constituting the side wall, and the inner and outer surfaces of the case are formed. or buffed respectively, to prepare a case which was adjusted reflectance of infrared rays or by electrolytic polishing. Also, a metal plate subjected to heat treatment in an oxidizing atmosphere of 100 to 400 ° C., after changing the absorption of the infrared to form an oxide film on the surface, or by sandblasting or grinding machining or plating the backside table The infrared absorption rate on the back surface was adjusted. And the gas injection port, the thermocouple, and the conduction | electrical_connection terminal were attached to the bottom face in the predetermined position. The distance from the bottom surface to the plate-like ceramic body was 20 mm.

その後、前記有底のケースの開口部に、板状セラミックス体を重ね、その外周部にボルトを貫通させ、板状セラミックス体と有底のケースが直接当たらないように、リング状の接触部材を介在させ、接触部材側より弾性体を介在させてナットを螺着することにより弾性的に固定してセラミックスヒータとした。   Thereafter, a plate-like ceramic body is overlaid on the opening of the bottomed case, and a bolt is passed through the outer peripheral portion thereof, so that the plate-like ceramic body and the bottomed case do not directly contact each other. The ceramic heater was elastically fixed by interposing and screwing a nut through an elastic body from the contact member side.

また、板状セラミックス体の周辺部下面を支持する支持構造Aと、板状セラミックス体の外周端面を支持する支持構造Bとの2つの構造でセラミックスヒータを作製した。尚、支持構造Aでは、板状セラミックス体の直径とケースの外形である直径を同じとした。   Moreover, the ceramic heater was produced by two structures, the support structure A which supports the lower surface of the peripheral part of the plate-shaped ceramic body, and the support structure B which supports the outer peripheral end surface of the plate-shaped ceramic body. In the support structure A, the diameter of the plate-like ceramic body is the same as the diameter of the case.

尚、接触部材の断面は円形状で、リング状とした。円形状の断面の大きさは、直径1mmとした。また、接触部材の材質はSUS304、炭素鋼を用いた。作製した各種のセラミックスヒータを試料No.1〜10とした。   The contact member had a circular cross section and a ring shape. The size of the circular cross section was 1 mm in diameter. The material of the contact member was SUS304 or carbon steel. The produced various ceramic heaters were designated as sample Nos. 1-10.

作製したセラミックスヒータの評価は、測温抵抗体が29箇所に埋設された直径300mmの測温用ウェハを用いて行った。夫々のセラミックスヒータに電源を取り付け25℃から200℃まで5分間でウェハWを昇温し、ウェハWの温度を200℃に設定してからウェハWの平均温度が200℃±0.5℃の範囲で一定となるまで加熱しその後10分間温度を保持した。そして、セラミックスヒータを加熱したまま、ウェハWをリフトピンで持ち上げ室温の25℃に冷却した後、ウェハWをウェハ加熱面に載せ、ウェハW面内の平均温度が200℃となるまでのウェハW各部の温度を測定し、時間軸に対するウェハW面内の最大温度と最小温度の差を求め、過渡時のウェハの温度差とした。また、ウェハWを載せ、平均温度が200℃となるまでの時間を応答時間として測定した。また、セラミックヒータを30℃から200℃に5分で昇温し5分間保持した後、30分間冷却する温度サイクルを1000サイクル繰り返した後、室温から200℃に設定し10分後のウェハ温度の最大値と最小値の差をウェハWの定常時の温度差として測定した。
The produced ceramic heater was evaluated using a temperature measuring wafer having a diameter of 300 mm in which temperature measuring resistors were embedded in 29 locations. A power supply is attached to each ceramic heater, the temperature of the wafer W is raised from 25 ° C. to 200 ° C. in 5 minutes, the temperature of the wafer W is set to 200 ° C., and then the average temperature of the wafer W is 200 ° C. ± 0.5 ° C. The mixture was heated until it became constant within the range, and then the temperature was maintained for 10 minutes. Then, while the ceramic heater is being heated, the wafer W is lifted with a lift pin and cooled to room temperature of 25 ° C., then the wafer W is placed on the wafer heating surface, and each part of the wafer W until the average temperature in the wafer W surface reaches 200 ° C. Was measured, and the difference between the maximum temperature and the minimum temperature in the wafer W plane with respect to the time axis was determined to obtain the temperature difference of the wafer during the transition. Further, the wafer W was placed, and the time until the average temperature reached 200 ° C. was measured as the response time. Also, ceramics heater to 200 ° C. from 30 ° C. After holding at 5 minutes the temperature was raised 5 minutes, after the temperature cycle to cool for 30 minutes repeated 1000 cycles, the wafer temperature of 200 ° C. was set as 10 minutes after the room The difference between the maximum value and the minimum value was measured as the temperature difference in the steady state of the wafer W.

それぞれの結果は表1に示す通りである。

Figure 0004776157
Each result is as shown in Table 1.
Figure 0004776157

表1の試料No.1は、ケース内面の赤外線の吸収率が30%をえて51%と大きすぎることからウェハの定常時の温度差は2.23℃と大きく、特に応答時間が78秒と大きく好ましくなかった。
Sample No. in Table 1 1, the temperature difference between the steady state of the wafer since the infrared absorptivity of the case inner surface 30% super strong point 51% and too large as 2.23 ° C., was not particularly preferably greater and response time 78 seconds.

また、試料No.10はケース内面の赤外線の吸収率が35%と大きくウェハの定常時の温度差は0.93℃と大きく、応答時間も61秒と大きく好ましくなかった。   Sample No. 10 had an infrared absorption rate of 35% on the inner surface of the case, and the temperature difference during steady state of the wafer was as large as 0.93 ° C., and the response time was as large as 61 seconds.

これらに対し、試料No.2〜9はウェハの面内の温度差が0.65℃以下と小さく、しかも応答時間も58秒以下と小さく優れていることから、ケースの内面の赤外線の吸収率が30%以下のセラミックスヒータは優れた特性を示すことが分った。   On the other hand, sample Nos. 2 to 9 are excellent because the temperature difference in the wafer surface is as small as 0.65 ° C. or less and the response time is as small as 58 seconds or less. It has been found that ceramic heaters with a 30% or less exhibit excellent characteristics.

また、ケースの組成は、質量%で、Crが17〜26%、Niが8〜22%、Cが0.2%以下、Nが0.1%以下である試料No.2〜9は定常時のウェハの温度差が0.65℃以下と小さく、過渡時のウェハ温度差も6.13℃以下と小さく好ましいことが分かった。   In addition, the composition of the case is the mass%, the sample No. 1 in which Cr is 17 to 26%, Ni is 8 to 22%, C is 0.2% or less, and N is 0.1% or less. 2 to 9, it was found that the temperature difference of the wafer at the time of steady state was as small as 0.65 ° C. or less, and the wafer temperature difference at the time of transition was as small as 6.13 ° C. or less.

また、ケースの内面の表面粗さRaが5μm以下である試料No.2〜9は同様に好ましい特性を示し、特に表面粗さ1μm以下の試料No.3〜9は定常時のウェハの温度差が0.49℃以下で過渡時のウェハの温度差も4.35℃以下と小さく更に好ましいことが分かった。   In addition, the sample No. with a surface roughness Ra of 5 μm or less on the inner surface of the case. 2 to 9 similarly show preferable characteristics, and in particular, sample Nos. With surface roughness of 1 μm or less. 3 to 9, it was found that the temperature difference of the wafer in the steady state was 0.49 ° C. or less and the temperature difference of the wafer in the transition was as small as 4.35 ° C. or less, which was further preferable.

実施例1の試料No.3と同様のケースの内側にAg、Au、Cuメッキを施し実施例1と同様に評価した。その結果を表2に示す。

Figure 0004776157
Sample No. 1 of Example 1 The same case as 3 was plated with Ag, Au, and Cu, and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
Figure 0004776157

試料No.21はケースの内面の赤外線の吸収率が20%でケースの外面の赤外線の吸収率が20%と同等であることから定常時のウェハの温度差が0.49℃とやや大きく、過渡時のウェハの温度差も4.23℃と大きかった。   Sample No. No. 21 has an infrared absorptivity of 20% on the inner surface of the case and an infrared absorptivity of the outer surface of the case equal to 20%. The wafer temperature difference was as large as 4.23 ° C.

それに対し、試料No.22〜24はケースの内面の赤外線の吸収率が外面の赤外線の吸収率より小さいことから、定常時のウェハの温度差が0.35℃以下と小さくより優れた特性を示すことが分かった。   In contrast, sample no. In Nos. 22 to 24, since the infrared absorption rate of the inner surface of the case was smaller than the infrared absorption rate of the outer surface, it was found that the temperature difference between the wafers in a steady state was as small as 0.35 ° C. or less and showed excellent characteristics.

また、ケースの内面にAg、CuやAuをメッキ処理した試料No.22〜24はケース内面の吸収率が小さく定常時のウェハの温度差が0.35℃以下と小さく、過渡時のウェハの温度差も3.76℃以下と小さく優れた特性を示すことが分かった。   In addition, the sample No. 1 was plated with Ag, Cu or Au on the inner surface of the case. Nos. 22 to 24 show that the absorption rate of the inner surface of the case is small, the temperature difference between the wafers in a steady state is as small as 0.35 ° C. or less, and the temperature difference between the wafers in a transient state is 3.76 ° C. or less. It was.

実施例1の試料No.3と同じケースを使い板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の直径を変えたり、外接円の直径を変えて、板状セラミックス体の直径に対する抵抗発熱体の外接円の直径の比率を変えた試料を作製し、実施例1と同様に評価した。その結果を表3に示す。

Figure 0004776157
Sample No. 1 of Example 1 The ratio of the diameter of the circumscribed circle of the resistance heating element to the diameter of the plate ceramic body is changed by changing the diameter of the circumscribed circle of the resistance heating element with respect to the diameter of the plate-like ceramic body using the same case as 3 Samples with different values were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
Figure 0004776157

試料No.31〜35のように板状セラミックス体の周辺の下面を支えるようにリング状に接触部材が接続すると定常時のウェハの温度差や過渡時のウェハの温度差が小さい好ましい特性が得られることが分かった。   Sample No. When the contact member is connected in a ring shape so as to support the lower surface of the periphery of the plate-like ceramic body as in 31 to 35, it is possible to obtain preferable characteristics in which the temperature difference of the wafer in the steady state and the temperature difference of the wafer in the transient state are small. I understood.

一方、試料No.36〜41のように板状セラミックス体の周辺の端面を囲むように接触部材が接続すると板状セラミックス体の外形がやや小さく好ましい特性のセラミックスヒータが得られることが分かった。   On the other hand, sample No. It has been found that when the contact member is connected so as to surround the peripheral end face of the plate-like ceramic body as in 36 to 41, a ceramic heater having a slightly smaller outer shape and preferable characteristics can be obtained.

また、試料No.32〜40のように抵抗発熱体の外接円の直径が板状セラミックス体の直径の90〜99%であると定常時のウェハの温度差が0.42℃以下と小さく、過渡時のウェハの温度差も4.70℃以下と小さく好ましい特性が得られることが分かった。   Sample No. When the diameter of the circumscribed circle of the resistance heating element is 90 to 99% of the diameter of the plate-like ceramic body as in 32 to 40, the temperature difference of the wafer in the steady state is as small as 0.42 ° C. or less, and the wafer in the transient state It was found that the temperature difference was as small as 4.70 ° C. or less, and preferable characteristics were obtained.

更に、試料No.33〜35のように、抵抗発熱体の外接円の直径が板状セラミックス体の直径の92〜95%であると定常時のウェハの温度差が0.37℃以下と小さく、過渡時のウェハの温度差も4.29℃以下と小さく好ましい特性が得られることが分かった。   Furthermore, sample no. When the diameter of the circumscribed circle of the resistance heating element is 92 to 95% of the diameter of the plate-like ceramic body as in 33 to 35, the temperature difference of the wafer in the steady state is as small as 0.37 ° C. or less, and the wafer in the transient state The temperature difference was as small as 4.29 ° C. or less, and it was found that preferable characteristics were obtained.

更に、試料No.36〜39のように、抵抗発熱体の外接円の直径が板状セラミックス体の直径の95〜98%であると定常時のウェハの温度差が0.33℃以下と小さく、過渡時のウェハの温度差も4.28℃以下と小さく好ましい特性が得られることが分かった。   Furthermore, sample no. When the diameter of the circumscribed circle of the resistance heating element is 95 to 98% of the diameter of the plate-like ceramic body as in 36 to 39, the temperature difference of the wafer at the steady state is as small as 0.33 ° C. or less, and the wafer at the transient time The temperature difference was as small as 4.28 ° C. or less, and it was found that preferable characteristics were obtained.

実施例1と同様に板状セラミックス体を製作した。   A plate-like ceramic body was produced in the same manner as in Example 1.

そして、窒化アルミニウム焼結体に研削加工を施し、板厚3mm、直径210mm〜330mmの円盤状をした板状セラミックス体2を複数枚製作し、更に中心から60mmの同心円上に均等に3箇所貫通孔を形成した。貫通口径は、4mmとした。   Then, the aluminum nitride sintered body is ground to produce a plurality of disk-shaped ceramic bodies 2 having a disk thickness of 3 mm and a diameter of 210 mm to 330 mm, and further penetrates three places evenly on a concentric circle of 60 mm from the center. A hole was formed. The through-hole diameter was 4 mm.

次いで板状セラミックス体2の上に抵抗発熱体5を被着するため、導電材としてAu粉末とPd粉末と、前記同様の組成からなるバインダーを添加したガラスペーストを混練して作製した導電体ペーストをスクリーン印刷法にて所定のパターン形状に印刷したあと、150℃に加熱して有機溶剤を乾燥させ、さらに550℃で30分間脱脂処理を施したあと、700〜900℃の温度で焼き付けを行うことにより、厚みが50μmの抵抗発熱体5を形成した。   Next, in order to deposit the resistance heating element 5 on the plate-like ceramic body 2, a conductor paste produced by kneading a glass paste to which Au powder, Pd powder and a binder having the same composition as described above are added as a conductive material. Is printed in a predetermined pattern shape by a screen printing method, heated to 150 ° C. to dry the organic solvent, further degreased at 550 ° C. for 30 minutes, and then baked at a temperature of 700 to 900 ° C. Thus, the resistance heating element 5 having a thickness of 50 μm was formed.

抵抗発熱体ゾーン4の配置は、中心部に円形の1つに抵抗発熱体ゾーンを形成し、その外側に円環を同等の2つの抵抗発熱体ゾーンに分割し、その外側に円環を4つの抵抗発熱体ゾーンに分割した計7個の抵抗発熱体ゾーン構成とした。そして、最外周の4つの抵抗発熱体ゾーンの外接円Cの直径を205〜310mmとした試料を作製した。しかるのち抵抗発熱体5に給電部6をロウ付けし固着させ抵抗発熱体にガラスで保護膜を形成しることにより、ヒータ部を製作した。   The resistance heating element zone 4 is arranged in such a manner that a resistance heating element zone is formed in one circular shape at the center, and an annular ring is divided into two equal resistance heating element zones on the outer side, and an annular ring is formed on the outer side. A total of seven resistance heating element zones were divided into two resistance heating element zones. And the sample which made the diameter of circumscribed circle C of four resistance heating element zones of the outermost periphery 205-310mm was produced. After that, the heater 6 was manufactured by brazing and fixing the feeding portion 6 to the resistance heating element 5 and forming a protective film with glass on the resistance heating element.

また、有底の金属ケースはAl合金、鋼、ステンレスからなり、ケースの底面の厚みと側壁部を構成する厚みを変えた金属ケースを作製した。そして金属ケースの底面に、ガス噴射用のノズル、熱電対、導通端子を所定の位置に取り付けた。また、底面から板状セラミックス体までの距離は25mmとした。   Further, the bottomed metal case was made of Al alloy, steel, and stainless steel, and a metal case was produced by changing the thickness of the bottom surface of the case and the thickness constituting the side wall portion. And the nozzle for gas injection, the thermocouple, and the conduction | electrical_connection terminal were attached to the bottom face of the metal case in the predetermined position. The distance from the bottom surface to the plate-like ceramic body was 25 mm.

その後、前記有底の金属ケースの開口部に、板状セラミックス体を重ね、その外周部にボルトを貫通させ、板状セラミックス体と有底の金属ケースが直接当たらないように、リング状の接触部材を介在させ、接触部材側より弾性体を介在させてナットを螺着することにより弾性的に固定することによりセラミックスヒータとした。   After that, a plate-shaped ceramic body is overlaid on the opening of the bottomed metal case, and a bolt is passed through the outer periphery thereof, so that the plate-shaped ceramic body and the bottomed metal case do not directly contact each other. A ceramic heater was obtained by elastically fixing a member by interposing a member and screwing a nut through an elastic body from the contact member side.

また、板状セラミックス体の周辺部下面を支持する支持構造Aと、板状セラミックス体の外周面を支持する支持構造Bとの2つの構造でセラミックスヒータを作製した。尚、支持構造Aでは、板状セラミックス体の直径と金属ケースの外形を示す直径を同じとした。   Moreover, the ceramic heater was produced by two structures, the support structure A which supports the lower surface of the peripheral part of a plate-shaped ceramic body, and the support structure B which supports the outer peripheral surface of a plate-shaped ceramic body. In the support structure A, the diameter of the plate-like ceramic body and the diameter indicating the outer shape of the metal case are the same.

尚、接触部材17の断面は円形状で、リング状とした。円形状の断面の大きさは、直径1mmとした。また、接触部材の材質はSUS304、炭素鋼を用いた。作製した各種のセラミックスヒータを試料No.42〜47とした。   The contact member 17 has a circular cross section and a ring shape. The size of the circular cross section was 1 mm in diameter. The material of the contact member was SUS304 or carbon steel. The produced various ceramic heaters were designated as sample Nos. 42 to 47.

作製したセラミックスヒータは、実施例1と同様に評価した。   The produced ceramic heater was evaluated in the same manner as in Example 1.

それぞれの結果は表4に示す通りである。

Figure 0004776157
Each result is as shown in Table 4.
Figure 0004776157

本願発明のセラミックスヒータ1の金属ケースの熱容量が、板状セラミックス体の熱容量の0.5〜3倍である試料No.43、44、46、47は定常時のウェハの温度差が0.33℃以下と小さく、過渡時のウェハの温度差も3.88℃以下と小さく、且つ応答時間は28秒以下と優れた特性を示すことが分った。   Sample No. in which the heat capacity of the metal case of the ceramic heater 1 of the present invention is 0.5 to 3 times the heat capacity of the plate-like ceramic body. Nos. 43, 44, 46, and 47 have a small wafer temperature difference of 0.33 ° C. or less during steady state, a wafer temperature difference of 3.88 ° C. or less during transition, and an excellent response time of 28 seconds or less. It has been found that it exhibits characteristics.

これに対し、金属ケースの熱容量が板状セラミックス体の熱容量の0.18倍である試料No.42は応答時間は43秒と大きく、定常時のウェハの温度差は0.46℃とやや大きく、過渡時のウェハの温度差が4.53℃とやや大きかった。   On the other hand, Sample No. whose heat capacity of the metal case is 0.18 times the heat capacity of the plate-like ceramic body. No. 42 had a response time as large as 43 seconds, a steady-state wafer temperature difference of 0.46 ° C., and a transient wafer temperature difference of 4.53 ° C ..

また、金属ケースの熱容量が板状セラミックス体の熱容量の3.4倍である試料No.45は応答時間は42秒と大きく、定常時のウェハの温度差は0.49℃とやや大きく、過渡時のウェハの温度差は4.67℃とやや大きかった。   In addition, Sample No. in which the heat capacity of the metal case is 3.4 times the heat capacity of the plate-like ceramic body. No. 45 had a response time as large as 42 seconds, a wafer temperature difference of 0.49 ° C. in a steady state, and a wafer temperature difference of 4.67 ° C. in a transient state.

従って、セラミックスヒータ1の金属ケースの熱容量が、板状セラミックス体の熱容量の0.5〜3倍であるとより優れた特性を示すことが分った。   Accordingly, it has been found that the heat capacity of the metal case of the ceramic heater 1 is more excellent when it is 0.5 to 3 times the heat capacity of the plate-like ceramic body.

実施例1と同様に板状セラミックス体を作製し、金属製のケースを作製し、金属製のケースの厚みを変えてケースの表面積Sとケースの体積Vとの比率S/Vを変えてセラミックスヒータを作製した。   A plate-like ceramic body was produced in the same manner as in Example 1, a metal case was produced, the thickness of the metal case was changed, and the ratio S / V between the case surface area S and the case volume V was changed. A heater was produced.

そして、実施例1と同様に評価した。   And it evaluated similarly to Example 1. FIG.

その結果を表5に示す。

Figure 0004776157
The results are shown in Table 5.
Figure 0004776157

ケースの表面積Sとケースの体積Vとの比率S/Vが5〜50(1/cm)である試料No.55〜57、59〜61は定常時のウェハの温度差が0.33℃以下であり、過渡時のウェハの温度差も3.51℃以下と小さく更に応答時間は29秒以下と小さく好ましかった。   Sample No. with a ratio S / V of the surface area S of the case to the volume V of the case of 5 to 50 (1 / cm). 55-57 and 59-61 have a wafer temperature difference of 0.33 ° C. or less during steady state, a wafer temperature difference of less than 3.51 ° C. during transition, and a response time of 29 seconds or less. won.

従って、ケースの表面積Sとケースの体積Vとの比率S/Vが5〜50(1/cm)であることが好ましいことが分った。   Accordingly, it has been found that the ratio S / V between the case surface area S and the case volume V is preferably 5 to 50 (1 / cm).

実施例1と同様の方法で板状セラミックス体を作製した。前記の支持構造Aは試料No.4に準じて作製し、支持構造Bは試料No.12に準じて作製した。また、板状セラミックス体の厚みは2mmまたは3mmとした。また、図3に示す対向間隔Sを2〜17mmまで調整したセラミックスヒータを作製し、実施例1と同様に評価した。   A plate-like ceramic body was produced in the same manner as in Example 1. The support structure A is a sample No. 4 and the support structure B is sample No. It was produced according to No.12. The thickness of the plate-like ceramic body was 2 mm or 3 mm. Further, a ceramic heater in which the facing interval S shown in FIG. 3 was adjusted to 2 to 17 mm was produced and evaluated in the same manner as in Example 1.

その結果を表6に示す。

Figure 0004776157
The results are shown in Table 6.
Figure 0004776157

抵抗発熱体の対向間隔Sが板状セラミックス体の厚みの5倍以下である試料No.65、67〜70は定常時のウェハW面内の温度差が0.30℃以下と小さくしかも過渡時のウェハ面内の温度差が3.3℃以下と小さく好ましいことが分かった。支持構造Aの応答時間は、試料No.64の27秒から試料No.65の24秒に小さくなり、支持構造Bの応答時間は、試料No.66の22秒から試料No.67〜70のように21秒以下と小さく好ましいことが分かった。   Sample No. 2 in which the opposing spacing S of the resistance heating elements is 5 times or less the thickness of the plate-like ceramic body. 65 and 67 to 70 were found to be preferable because the temperature difference in the wafer W surface during steady state was as small as 0.30 ° C. or less and the temperature difference in the wafer surface during transition was as small as 3.3 ° C. or less. The response time of the support structure A is the sample No. 64 from 27 seconds, sample no. 65, 24 seconds, and the response time of the support structure B is no. 66, 22 seconds, the sample No. It turned out that it is as small as 21 seconds or less like 67-70.

実施例1と同様に板状セラミックス体2を作製し焼結体の表裏面を研削加工しφ320mmで厚み3mmの円板状の板状セラミック体2を得た。そして、この板状セラミック体2の他方の主面に金属銀50質量%含み、B・SiO・ZnOガラス(熱膨張係数4.4×10−6/℃)を50質量%含む粉体に溶剤を添加しペーストを作製した。 A plate-shaped ceramic body 2 was prepared in the same manner as in Example 1, and the front and back surfaces of the sintered body were ground to obtain a disk-shaped plate-shaped ceramic body 2 having a diameter of 320 mm and a thickness of 3 mm. The other main surface of the plate-like ceramic body 2 contains 50% by mass of metallic silver and 50% by mass of B 2 O 3 .SiO 2 .ZnO glass (thermal expansion coefficient 4.4 × 10 −6 / ° C.). A paste was prepared by adding a solvent to the powder.

そして、板状セラミック体2の他方の主面に帯状の抵抗発熱体5の形状に上記ペーストを20μmの厚みでスクリーン印刷法で印刷し、帯状の抵抗発熱体5を囲む外接円Cに対し、上記帯状の抵抗発熱体5の占める面積の比率を変えてセラミックスヒータを作製した。そして、実施例1と同様に評価した。その結果を表7に示す。

Figure 0004776157
Then, the paste is printed on the other main surface of the plate-like ceramic body 2 in the shape of a strip-like resistance heating element 5 by a screen printing method with a thickness of 20 μm, and for the circumscribed circle C surrounding the strip-like resistance heating element 5, Ceramic heaters were produced by changing the ratio of the area occupied by the strip-shaped resistance heating element 5. And it evaluated similarly to Example 1. FIG. The results are shown in Table 7.
Figure 0004776157

試料No.72から79に示す様に、帯状の抵抗発熱体5の外接円Cに対して、帯状の
抵抗発熱体5の占める面積の比率が5〜50%の試料は、ウェハWの面内温度差が0.29℃以下と小さく、さらに好ましいことが分る。しかし、試料No.71のように、帯状
の抵抗発熱体5を囲む外接円Cに対し、上記帯状の抵抗発熱体5の占める面積の比率が5%を下回る試料はウェハW面内の温度差が0.35℃とやや大きかった。更に、試料No.80は帯状の抵抗発熱体5を囲む外接円Cに対し、上記帯状の抵抗発熱体5の占める面
積の比率が50%をえることからウェハWの一部に温度の高いホットエリヤが現れウェハWの面内温度差が0.38℃と大きくなった。従って、帯状の抵抗発熱体5を囲む外接円Cに対し、上記帯状の抵抗発熱体5の占める面積の比率は5〜50%が好ましいことが分かった。
As shown in sample Nos. 72 to 79, the sample in which the ratio of the area occupied by the band-shaped resistance heating element 5 to the circumscribed circle C of the band-shaped resistance heating element 5 is in the plane of the wafer W It can be seen that the temperature difference is as small as 0.29 ° C. or less, which is more preferable. However, like the sample No. 71, the sample in which the ratio of the area occupied by the band-shaped resistance heating element 5 to the circumscribed circle C surrounding the band-shaped resistance heating element 5 is less than 5% is the temperature difference in the wafer W plane. Was slightly large at 0.35 ° C. Furthermore, sample No.80 whereas circumscribed circle C surrounding the resistance heating element 5 of the strip, a high temperature in a portion of the wafer W from the ratio of the area occupied by the resistance heating element 5 of the strip is obtain ultra 50% A hot area appeared and the in-plane temperature difference of the wafer W increased to 0.38 ° C. Therefore, it was found that the ratio of the area occupied by the band-shaped resistance heating element 5 to the circumscribed circle C surrounding the band-shaped resistance heating element 5 is preferably 5 to 50%.

また、試料No.73〜77のウェハ面内の温度差は0.24℃以内と小さく、帯状の抵抗発熱体5の占める面積の比率が10〜30%が更に好ましいことが分かった。   Moreover, the temperature difference in the wafer surface of sample Nos. 73 to 77 was as small as 0.24 ° C., and it was found that the ratio of the area occupied by the strip-shaped resistance heating element 5 was more preferably 10 to 30%.

また、試料No.74〜76のウェハ面内の温度差が0.19℃以内と小さく、帯状の抵抗発熱体5の占める面積の比率が15〜25%であると最も好ましいことが分った。   Further, it was found that the temperature difference in the wafer surface of sample Nos. 74 to 76 was as small as 0.19 ° C. and the ratio of the area occupied by the strip-shaped resistance heating element 5 was 15 to 25%, which was most preferable. .

実施例1の試料No.3の構成に準じてセラミックスヒータ1を作製した。また、有底のケース19の開口部に、板状セラミックス体2を重ね、その外周部にボルトを貫通させ、板状セラミックス体2と有底のケース19が直接当たらないように、リング状の接触部材17を介在させ、接触部材17側より弾性体を介在させてナットを螺着し弾性的に固定することによりセラミックスヒータ1とした。接触部材17の断面は台形状で、板状セラミックス体2の周辺部を支持するリング状とした。台形状の断面の大きさは、下辺が4mmで高さ2mmとし上辺は0.05〜4mmと、下辺が15mmで高さ2mmで上辺を8〜15mmとした接触部材17をそれぞれのセラミックスヒータに取り付けた。また、接触部材17の材質はSUS304、炭素鋼を用いた。作製した各種のセラミックスヒータ1を試料No.81〜89とした。   Sample No. 1 of Example 1 The ceramic heater 1 was produced according to the configuration of No. 3. Further, the plate-shaped ceramic body 2 is overlapped on the opening of the bottomed case 19 and a bolt is passed through the outer peripheral portion thereof, so that the plate-shaped ceramic body 2 and the bottomed case 19 do not directly contact each other. The ceramic heater 1 was obtained by interposing the contact member 17 and elastically fixing the elastic body from the contact member 17 side and screwing the nut in place. The contact member 17 has a trapezoidal cross section and a ring shape that supports the periphery of the plate-like ceramic body 2. Each of the ceramic heaters has a trapezoidal cross-sectional size in which the lower side is 4 mm and the height is 2 mm, the upper side is 0.05 to 4 mm, the lower side is 15 mm, the height is 2 mm, and the upper side is 8 to 15 mm. Attached. The contact member 17 is made of SUS304 or carbon steel. The produced various ceramic heaters 1 were designated as sample Nos. 81-89.

評価は、実施例1と同様に評価した。   Evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

それぞれの結果は表8に示す通りである。

Figure 0004776157
Each result is as shown in Table 8.
Figure 0004776157

表8から判るように、試料No.81は、接触部材17と板状セラミックス体2との接触部の巾が0.05mmと小さく応答時間やウェハの温度差は小さかったが、使用中に接触部材のエッジからと思われるパーティクルが発生し使用できなかった。また、試料No.89は接触部材の接触部の巾が15mmと大きくウェハの温度差が0.34℃と大きく、ウェハを均一に加熱するセラミックスヒータとしてやや劣った特性を示した。   As can be seen from Table 8, sample no. No. 81, the contact portion 17 between the contact member 17 and the plate-like ceramic body 2 has a small width of 0.05 mm, and the response time and the temperature difference of the wafer are small, but particles that appear to be from the edge of the contact member are generated during use. I could not use it. Sample No. 89 had a contact portion width of 15 mm and a wafer temperature difference of 0.34 ° C., which showed slightly inferior characteristics as a ceramic heater for uniformly heating the wafer.

これらに対し、試料No.82〜88は接触部材と板状セラミックス体との接触部の巾が0.1〜13mmの範囲にあり、ウェハの温度差は0.24℃以下であり、応答時間も25秒以下と小さく好ましい特性を示した。   In contrast, sample no. Nos. 82 to 88 have a width of the contact portion between the contact member and the plate-like ceramic body in the range of 0.1 to 13 mm, the wafer temperature difference is 0.24 ° C. or less, and the response time is as small as 25 seconds or less. The characteristics are shown.

更に、過渡時のウェハの温度差は試料No.81を除き、接触部の幅が小さいほど過渡時のウェハの温度差は小さくなり、接触部材17が板状セラミックス体2と接触する部分である接触部の幅が0.1mm〜13mmである試料No.82〜88は過渡時のウェハの温度差が3.31℃以下と小さく好ましい事が分かった。   Furthermore, the temperature difference of the wafer at the time of transition is the sample number. Except 81, the smaller the width of the contact portion, the smaller the temperature difference of the wafer during the transition, and the sample whose contact member 17 is the portion where the contact member 17 contacts the plate-like ceramic body 2 is 0.1 mm to 13 mm. No. 82 to 88 were found to be preferable because the temperature difference of the wafer during the transition was as small as 3.31 ° C. or less.

従って、接触部材を板状セラミックス体に垂直な面で切断した断面において、板状セラミックス体と接触する接触部の巾は0.1〜13mmであることが好ましいことが判明した。   Therefore, it has been found that the width of the contact portion in contact with the plate-like ceramic body is preferably 0.1 to 13 mm in a cross section obtained by cutting the contact member along a plane perpendicular to the plate-like ceramic body.

実施例1と同様の工程で酸化イットリウムの添加量を0.1〜5質量%の範囲で変化させて熱伝導率を変えた板状セラミックス体2を作製した。また、SUS304、SUS403、Fe−Ni−Co合金(コバール)、炭素鋼、アルミニウムを用いて板状セラミックス体2と接触する接触部の巾が2mmの接触部材17を作製した。そして、板状セラミックス体2の熱伝導率と接触部材17の熱伝導率の比が1〜128%となるように板状セラミックス体2と接触部材17を組み合わせ板状セラミックス体2に上記接触部材17を介してアルミニウム製の有底のケース19を取り付けセラミックスヒータ1を作製した。   In the same process as in Example 1, the amount of yttrium oxide added was changed in the range of 0.1 to 5% by mass to produce a plate-like ceramic body 2 in which the thermal conductivity was changed. Moreover, the contact member 17 whose width of the contact part which contacts the plate-shaped ceramic body 2 was 2 mm was produced using SUS304, SUS403, Fe-Ni-Co alloy (Kovar), carbon steel, and aluminum. The plate-shaped ceramic body 2 and the contact member 17 are combined so that the ratio of the thermal conductivity of the plate-shaped ceramic body 2 and the thermal conductivity of the contact member 17 is 1 to 128%. A case 19 having a bottom made of aluminum was attached to the ceramic heater 1 through 17.

尚、試料No.91〜98は金属製の接触部材17を用い、有底のケース19は直径330mmで側壁部の板厚が1.0mm、底面の板厚が2.0mmとし、深さは30mmとした。また、試料No.99、100は樹脂製の接触部材17でヤング率が1GPaを下回ることから台形状の接触部材17の変形が大きくセラミックスヒータとして使用した場合の寿命が短い虞があったことから、図54に示すように板状セラミックス体2の外周部を覆う構造とし、有底のケースは直径340mmで側壁部の厚み1.0mm、底面の厚み2.0mmとし、深さは30mmとした。   Sample No. 91 to 98 used a metal contact member 17, and the bottomed case 19 had a diameter of 330 mm, a side wall thickness of 1.0 mm, a bottom thickness of 2.0 mm, and a depth of 30 mm. Sample No. Since 99 and 100 are resin contact members 17 whose Young's modulus is less than 1 GPa, the deformation of the trapezoidal contact member 17 is large, and there is a possibility that the life when used as a ceramic heater is short. The bottomed case had a diameter of 340 mm, a side wall thickness of 1.0 mm, a bottom surface thickness of 2.0 mm, and a depth of 30 mm.

そして、実施例1と同様に評価した。   And it evaluated similarly to Example 1. FIG.

その結果を表9に示す。

Figure 0004776157
The results are shown in Table 9.
Figure 0004776157

接触部材17としてSUS304、Fe−Ni−Co合金、SUS403、炭素鋼を用い、熱伝導率の異なる窒化アルミニウムと組み合わせ、接触部材17の熱伝導率が板状セラミックス体の熱伝導率より小さい試料No.91〜97、99、100のセラミックスヒータは応答時間が27秒以内でしかも定常時のウェハの温度差も0.29℃以下と優れた特性を示すことが分かった。   SUS304, Fe-Ni-Co alloy, SUS403, carbon steel is used as the contact member 17 and is combined with aluminum nitride having different thermal conductivity, and the thermal conductivity of the contact member 17 is smaller than that of the plate-like ceramic body. . It was found that the ceramic heaters 91 to 97, 99, and 100 showed excellent characteristics such that the response time was within 27 seconds and the temperature difference of the wafer during steady state was 0.29 ° C. or less.

しかし、試料No.98は接触部材17の熱伝導率が板状セラミックス体より大きく、応答時間が29秒とやや大きく、しかもウェハの温度差が0.34℃と比較的大きかった。   However, sample no. In No. 98, the thermal conductivity of the contact member 17 was larger than that of the plate-like ceramic body, the response time was slightly large as 29 seconds, and the wafer temperature difference was relatively large at 0.34 ° C.

また、試料No.99やNo.100のように接触部材17を樹脂で作製したセラミックスヒータは応答時間はそれぞれ26秒、27秒とやや大きく、定常時のウェハの温度差が0.29、0.28℃とやや大きくかった。樹脂製の接触部材は温度の繰り返しサイクルで変形するため定常時のウェハの温度差が大きくなると考えられる。   Sample No. 99 and No. In the ceramic heater in which the contact member 17 is made of resin as in 100, the response times were slightly large as 26 seconds and 27 seconds, respectively, and the temperature difference between the wafers in a steady state was slightly large as 0.29 and 0.28 ° C. Since the resin contact member is deformed by a repeated temperature cycle, it is considered that the temperature difference between the wafers in a steady state becomes large.

従って、接触部材の熱伝導率は板状セラミックス体の熱伝導率より小さいセラミックスヒータは応答特性やウェハの温度差が小さく優れた特性を示すことが分った。   Accordingly, it has been found that a ceramic heater whose contact member has a thermal conductivity smaller than that of the plate-like ceramic body exhibits excellent characteristics with small response characteristics and wafer temperature differences.

また、接触部材の熱伝導率は板状セラミックス体の熱伝導率の17〜70%のセラミックスヒータは定常時のウェハの温度差が0.25℃以下と小さく更に優れた特性を示すことが分った。   In addition, it is found that a ceramic heater having a thermal conductivity of 17 to 70% of the thermal conductivity of the plate-like ceramic body has a small temperature difference of 0.25 ° C. or less during steady state and exhibits further excellent characteristics. It was.

実施例1と同様の方法でヤング率300GPaの窒化アルミニウム製の板状セラミックス体2を作製した。また、SUS304、SUS403、Fe−Ni−Co合金(コバール)、炭素鋼、アルミニウム、錫、錫鉛合金を用いて板状セラミックス体2と接触する接触部材17の接触部の巾が0.1mmでヤング率の異なる接触部材17を作製した。そして、板状セラミックス体2に上記接触部材17を介して実施例1と同様にアルミニウム製の有底のケースを取り付けセラミックスヒータを作製した。   A plate-like ceramic body 2 made of aluminum nitride having a Young's modulus of 300 GPa was produced in the same manner as in Example 1. Further, the width of the contact portion of the contact member 17 that contacts the plate-like ceramic body 2 using SUS304, SUS403, Fe—Ni—Co alloy (Kovar), carbon steel, aluminum, tin, and tin-lead alloy is 0.1 mm. Contact members 17 having different Young's moduli were produced. Then, a bottomed case made of aluminum was attached to the plate-like ceramic body 2 through the contact member 17 in the same manner as in Example 1 to produce a ceramic heater.

そして、実施例1と同様に評価した。   And it evaluated similarly to Example 1. FIG.

その結果を表10に示す。

Figure 0004776157
The results are shown in Table 10.
Figure 0004776157

ヤング率が1GPa以上の接触部材17からなる試料No.101〜107のセラミックスヒータは、応答時間が26秒以下と小さく、しかも定常時のウェハの温度差も0.28℃以下小さく好ましい特性を示すことが分った。   Sample No. consisting of the contact member 17 having a Young's modulus of 1 GPa or more. It has been found that the ceramic heaters 101 to 107 have favorable characteristics such that the response time is as small as 26 seconds or less, and the temperature difference between the wafers in a steady state is 0.28 ° C. or less.

しかし、試料No.98のフッ素樹脂や繊維入り樹脂からなるセラミックスヒータは応答時間がそれぞれ29秒と大きく、しかも定常時のウェハの温度差が0.49℃とやや大きかった。   However, sample no. The ceramic heaters made of 98 fluororesins and fiber-filled resins each had a response time as large as 29 seconds, and the wafer temperature difference in a steady state was slightly large at 0.49 ° C.

従って、接触部材17のヤング率は1GPa以上で板状セラミックス体2より小さいセラミックスヒータが好ましいことが判明した。   Therefore, it has been found that a ceramic heater having a Young's modulus of 1 GPa or more and smaller than the plate-like ceramic body 2 is preferable.

実施例1と同様に板状セラミックス体2を作製した。また、接触部材17として炭素鋼で断面が台形のセラミックスヒータ1と、炭素鋼製の接触部材17で断面が円形の接触部材17を作製し、板状セラミックス体2に上記接触部材17を介してアルミニウム製の有底のケース19を取り付けセラミックスヒータ1を作製した。   A plate-like ceramic body 2 was produced in the same manner as in Example 1. Further, the contact member 17 is made of carbon steel with a trapezoidal ceramic heater 1 and the contact member 17 made of carbon steel with a circular cross section, and the plate-like ceramic body 2 with the contact member 17 interposed therebetween. The bottomed case 19 made of aluminum was attached to produce the ceramic heater 1.

そして、実施例1と同様に評価した。その結果を表11に示す。

Figure 0004776157
And it evaluated similarly to Example 1. FIG. The results are shown in Table 11.
Figure 0004776157

試料No.111、112の接触部材が台形のセラミックスヒータは応答時間が24、23秒で、定常時のウェハの温度差が0.28℃であったが、図6に示す構造の試料No.113、114のように接触部材17の断面が円形であるものは応答時間が20秒、19秒と小さく、ウェハの温度差も0.18℃、0.15℃と小さく好ましいことが分った。   Sample No. The ceramic heaters with trapezoidal contact members 111 and 112 had a response time of 24 and 23 seconds and a wafer temperature difference of 0.28 ° C. in a steady state. It was found that the contact member 17 having a circular cross-section such as 113 and 114 had a response time as small as 20 seconds and 19 seconds, and the temperature difference between the wafers was also as small as 0.18 ° C. and 0.15 ° C. .

特に、試料No.114のように接触部材の断面が円形で断面の直径が1mm以下のセラミックスヒータは応答時間が19秒で且つウェハの温度差が0.15℃と極めて優れた特性を示すことが分った。   In particular, sample no. It was found that the ceramic heater having a circular cross section of the contact member such as 114 and a diameter of 1 mm or less showed extremely excellent characteristics with a response time of 19 seconds and a wafer temperature difference of 0.15 ° C.

本発明のセラミックスヒータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ceramic heater of this invention. 本発明のセラミックスヒータの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the ceramic heater of this invention. 本発明のセラミックスヒータの抵抗発熱体を示す図である。It is a figure which shows the resistance heating element of the ceramic heater of this invention. 本発明のセラミックスヒータの他の抵抗発熱体を示す図である。It is a figure which shows the other resistance heating element of the ceramic heater of this invention. 本発明のセラミックスヒータの接触部材周辺を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the contact member periphery of the ceramic heater of this invention. 本発明のセラミックスヒータの他の接触部材周辺を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other contact member periphery of the ceramic heater of this invention. 従来のセラミックスヒータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional ceramic heater. 従来のセラミックスヒータの抵抗発熱体を示す図である。It is a figure which shows the resistance heating element of the conventional ceramic heater.

符号の説明Explanation of symbols

1、71:セラミックスヒータ
2、72:板状セラミックス体
3、73:載置面
5、75:抵抗発熱体
6:給電部
8:支持ピン
10:ガイド部材
11、77:給電端子
16:ボルト
17:接触部材
18:弾性体
20:ナット
21:底面
23:排出孔
24:ガス噴射口
25:ウェハリフトピン
26:貫通孔
27:熱電対
28:ガイド部材
29、79:ケース
W:半導体ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 71: Ceramic heater 2, 72: Plate-shaped ceramic body 3, 73: Mounting surface 5, 75: Resistance heating element 6: Power supply part 8: Support pin 10: Guide member 11, 77: Power supply terminal 16: Bolt 17 : Contact member 18: elastic body 20: nut 21: bottom 23: discharge hole 24: gas injection port 25: wafer lift pin 26: through hole 27: thermocouple 28: guide member 29, 79: case W: semiconductor wafer

Claims (20)

窒化アルミニウム或いは炭化珪素を主成分とする板状セラミックス体の一方の主面に抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハ加熱面を備えたヒータ部と、前記抵抗発熱体に電力を供給する給電端子と、該給電端子を包むように板状セラミックス体と接続した有底のケースと、前記板状セラミック体の周辺部をリング状に支持して前記ケースと接続する接触部材と、前記板状セラミックス体の周囲で前記抵抗発熱体の外接円の外側に前記抵抗発熱体の存在しない非発熱領域を設け、前記ケースに前記板状セラミックス体を冷却するガスを噴出するノズルとを備え、前記ケースの内面の赤外線の吸収率が30%以下であり、前記非発熱領域の厚みが前記板状セラミックスの中央部の厚みより大きいことを特徴とするセラミックスヒータ。 A heater unit having a resistance heating element on one main surface of a plate-like ceramic body mainly composed of aluminum nitride or silicon carbide and a wafer heating surface on the other main surface, and supplying power to the resistance heating element A power supply terminal, a bottomed case connected to the plate-like ceramic body so as to wrap the power supply terminal, a contact member that supports a peripheral portion of the plate-like ceramic body in a ring shape and connects to the case, and the plate-like A non-heat-generating region where the resistance heating element does not exist is provided outside the circumscribed circle of the resistance heating element around the ceramic body, and the case includes a nozzle that ejects a gas for cooling the plate-like ceramic body; A ceramic heater, wherein the inner surface has an infrared absorptance of 30% or less, and the thickness of the non-heat-generating region is larger than the thickness of the central portion of the plate-like ceramic . 前記ケースの内面の赤外線の吸収率はその外面の赤外線の吸収率より小さいことを特徴とする請求項1に記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to claim 1, wherein the infrared absorption rate of the inner surface of the case is smaller than the infrared absorption rate of the outer surface. 前記ケースは金属からなり、質量%でCr:17〜26%、Ni:8〜22%、C:0.2%以下、N:0.1%以下、残部がFeと不可避成分からなることを特徴とする請求項1または2に記載のセラミックスヒータ。   The case is made of metal, and in terms of mass%, Cr: 17 to 26%, Ni: 8 to 22%, C: 0.2% or less, N: 0.1% or less, and the balance is made of Fe and inevitable components. The ceramic heater according to claim 1 or 2, characterized by the above. 前記ケースの表面粗さRaが5μm以下であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to claim 1, wherein the case has a surface roughness Ra of 5 μm or less. 前記ケースの内面に赤外線の反射層を形成したことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to claim 1, wherein an infrared reflecting layer is formed on an inner surface of the case. 前記反射層がAg、Cu、またはAu等の貴金属層であることを特徴とする請求項5に記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to claim 5, wherein the reflective layer is a noble metal layer such as Ag, Cu, or Au. 前記板状セラミックス体の周辺の下面を支えるようにリング状に前記接触部材が接続していることを特徴とする請求項1〜6の何れか一つに記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to any one of claims 1 to 6, wherein the contact member is connected in a ring shape so as to support a lower surface around the plate-shaped ceramic body. 前記板状セラミックス体の周辺の端面を囲むように前記接触部材が接続していることを特徴とする請求項1〜6の何れか一つに記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to claim 1, wherein the contact member is connected so as to surround an end surface around the plate-shaped ceramic body. 前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の90〜99%であることを特徴とする請求項1〜8の何れか一つに記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to any one of claims 1 to 8, wherein a diameter of a circumscribed circle of the resistance heating element is 90 to 99% of a diameter of the plate-shaped ceramic body. 前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の92〜95%であることを特徴とする請求項9に記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to claim 9, wherein a diameter of a circumscribed circle of the resistance heating element is 92 to 95% of a diameter of the plate-like ceramic body. 前記抵抗発熱体の外接円の直径が前記板状セラミックス体の直径の95〜98%であることを特徴とする請求項9に記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to claim 9, wherein a diameter of a circumscribed circle of the resistance heating element is 95 to 98% of a diameter of the plate-like ceramic body. 前記ケースの熱容量が、前記板状セラミックス体の熱容量の0.5〜3.0倍であることを特徴とする請求項1〜11の何れかに記載のセラミックスヒータ。The ceramic heater according to any one of claims 1 to 11, wherein the heat capacity of the case is 0.5 to 3.0 times the heat capacity of the plate-like ceramic body. 前記ケースの表面積S(cmSurface area S of the case (cm 2 )と前記ケースの体積V(cm) And volume V (cm) of the case 3 )との比率S/Vが5〜50(1/cm)であることを特徴とする請求項1〜12の何れかに記載のセラミックスヒータ。The ratio S / V to 5) (50/1 / cm) of the ceramic heater according to any one of claims 1 to 12. 前記抵抗発熱体の対向間隔Sが前記板状セラミックス体の厚みの5倍以下であることを特徴とする請求項1〜13の何れかに記載のセラミックスヒータ。 Ceramic heater according to any one of claims 1 to 13, characterized in that opposing distance S of the resistance heating element is not more than 5 times the thickness of the plate-like ceramic body. 前記板状セラミックス体の厚みが1〜7mmで、前記抵抗発熱体の外接円の面積に対する抵抗発熱体の面積の比率が5〜50%であることを特徴とする請求項1〜14の何れかに記載のセラミックスヒータ。 The thickness of the plate-shaped ceramic body is 1 to 7 mm, any one of claims 1-14 in which the ratio of the area of the resistive heating element to the area of the circumscribed circle of the resistance heating element is characterized in that it is a 5-50% A ceramic heater as described in 1. 前記接触部材が前記板状セラミックス体と接する巾が0.1〜13mmであることを特徴とする請求項1〜15の何れかに記載のセラミックスヒータ。   The ceramic heater according to any one of claims 1 to 15, wherein a width of the contact member in contact with the plate-like ceramic body is 0.1 to 13 mm. 前記接触部材の熱伝導率が前記板状セラミックス体の熱伝導率より小さいことを特徴とする請求項1〜16の何れかに記載のセラミックスヒータ。 The ceramic heater according to any one of claims 1 to 16 , wherein a thermal conductivity of the contact member is smaller than a thermal conductivity of the plate-shaped ceramic body. 前記接触部材のヤング率が1GPa以上で、板状セラミックス体のヤング率より小さいことを特徴とする請求項1〜17の何れかに記載のセラミックスヒータ。 The Young's modulus of the contact member at least 1 GPa, the ceramic heater according to any one of claims 1 to 17, characterized in that less than the Young's modulus of the plate-shaped ceramic body. 前記接触部材の断面が円形状であることを特徴とする請求項1〜18の何れかに記載のセラミックスヒータ。 Ceramic heater according to any one of claims 1 to 18, the cross section of the contact member is characterized in that it is a circular shape. 前記接触部材の直径が1mm以下であることを特徴とする請求項19に記載のセラミックスヒータ。 The diameter of the said contact member is 1 mm or less, The ceramic heater of Claim 19 characterized by the above-mentioned.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3380824B2 (en) * 1994-08-08 2003-02-24 三菱電機株式会社 Semiconductor processing equipment
JP2002083848A (en) * 2000-07-03 2002-03-22 Ibiden Co Ltd Semiconductor manufacturing and inspecting apparatus
JP3921060B2 (en) * 2001-08-31 2007-05-30 京セラ株式会社 Wafer heating device
JP3559548B2 (en) * 2002-01-29 2004-09-02 京セラ株式会社 Wafer heating device

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