JPH11162620A - Ceramic heater and its temperature equalizing method - Google Patents

Ceramic heater and its temperature equalizing method

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JPH11162620A
JPH11162620A JP32933797A JP32933797A JPH11162620A JP H11162620 A JPH11162620 A JP H11162620A JP 32933797 A JP32933797 A JP 32933797A JP 32933797 A JP32933797 A JP 32933797A JP H11162620 A JPH11162620 A JP H11162620A
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JP
Japan
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ceramic
heater
temperature
ceramic heater
heat
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JP32933797A
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Japanese (ja)
Inventor
Norio Okuda
憲男 奥田
Hidenori Nakama
英徳 中間
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Publication of JPH11162620A publication Critical patent/JPH11162620A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To equalize the temperature distribution on the heating surface of a ceramic heater within ±1.5% even for a large and high temperature ceramic heater. SOLUTION: This ceramic heater 1 is formed by preparing a ceramic heater 1 composed by burying heater electrodes 4 in a ceramic base substance 2, making the ceramic heater 1 generate heat, then measuring the temperature distribution of the heating surface by a temperature sensing means and thereafter cutting out a surface other than the heating surface, corresponding to a low temperature part based on the temperature distribution of the heating surface, so that a small thickness part A is partially formed on the ceramic base substance 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基体中
にヒータ電極を埋設してなるセラミックヒーターとその
均熱化方法に関するものであり、特に、CVD装置やP
VD装置などの成膜装置やエッチング装置に用いられる
セラミックヒーターとして好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic heater in which a heater electrode is buried in a ceramic substrate, and a method for equalizing the temperature of the ceramic heater.
It is suitable as a ceramic heater used for a film forming apparatus such as a VD apparatus or an etching apparatus.

【0002】[0002]

【従来技術】従来、半導体装置の製造工程において、C
VD装置やPVD装置などの成膜装置やエッチング装置
などの半導体製造用装置には、半導体ウエハ(以下、ウ
エハと称す。)を保持するとともに所定の加工温度に加
熱するため、ヒータ電極を埋設したステンレスヒーター
が使用されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the manufacturing process of a semiconductor device, C
In a semiconductor manufacturing apparatus such as a film forming apparatus such as a VD apparatus or a PVD apparatus or an etching apparatus, a heater electrode is embedded to hold a semiconductor wafer (hereinafter, referred to as a wafer) and to heat the semiconductor wafer to a predetermined processing temperature. Stainless steel heaters were used.

【0003】しかしながら、これらの半導体製造用装置
には、デポジッション用ガス、エッチング用ガス、クリ
ーニング用ガスとしてフッ素系や塩素系のハロゲン系腐
食性ガスが使用されており、ステンレスヒーターではこ
の腐食性ガスによって大きく腐食するとともに、その粉
塵がパーティクルとしてウエハに悪影響を与えるといっ
た問題があった。
However, in these semiconductor manufacturing apparatuses, fluorine-based or chlorine-based halogen-based corrosive gases are used as a deposition gas, an etching gas, and a cleaning gas. There has been a problem that the gas is greatly corroded by the gas, and the dust adversely affects the wafer as particles.

【0004】そこで、これらの問題を解決するヒーター
として、腐食性ガスに対する耐食性と耐熱性を兼ね備え
たセラミック基体の内部にヒータ電極を埋設してなり、
その一主面をウエハの保持面としてなるセラミックヒー
ターが使用されている。
In order to solve these problems, a heater electrode is buried inside a ceramic base having both corrosion resistance to corrosive gas and heat resistance.
A ceramic heater whose one main surface serves as a wafer holding surface is used.

【0005】このセラミックヒーターを製造する方法と
しては、次の2つの方法が提案されている。
The following two methods have been proposed as methods for manufacturing this ceramic heater.

【0006】第1の製法:ヒータ電極をなす導電性ペー
ストを所定のパターン形状に印刷したセラミックグリー
ンシートを用意し、これに別のセラミックグリーンシー
トを積層してセラミック積層体を製作したあと一体的に
焼成する(実開平2−56443号全文明細書参照)。
First manufacturing method: A ceramic green sheet on which a conductive paste forming a heater electrode is printed in a predetermined pattern is prepared, another ceramic green sheet is laminated thereon, and a ceramic laminate is produced. (See Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 2-56443).

【0007】第2の製法:型の中にセラミック粉体を充
填し、プレス成形によって凹部を有するセラミック体を
製作し、この凹部にヒータ電極をなすコイル状の高融点
金属線を所定のパターン形状に配置したあと、さらにセ
ラミック粉体を充填してプレス成形することでヒータ電
極を埋設した成形体を製作し、しかるのちホットプレス
する(特開平7−220862号公報参照)。
Second manufacturing method: A ceramic powder is filled in a mold, a ceramic body having a concave portion is manufactured by press molding, and a coil-like high melting point metal wire serving as a heater electrode is formed in the concave portion in a predetermined pattern shape. After that, a ceramic powder is further filled and press-molded to produce a molded body in which the heater electrode is embedded, and then hot-pressed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-220962).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ウエ
ハサイズが大きくなり、当初その直径が6インチであっ
たものが8インチ、さらには12インチと年々大きくな
っており、このウエハサイズに対応した大型のセラミッ
クヒーターが要求されていた。
By the way, in recent years, the size of wafers has been increasing, and the diameter of the wafer was initially 6 inches, but has been increasing year by year to 8 inches and further to 12 inches. A large ceramic heater was required.

【0009】また、加工温度も年々上昇し、当初400
℃程度であったものが550℃〜850℃の高温が要求
さるようになり、さらにはセラミックヒーターの発熱表
面である保持面における温度分布(平均温度に対する最
低温度と最高温度との差)を±1.5%以下と、高度な
均熱性が要求されていた。
Further, the processing temperature has been increasing year by year,
℃ to 850 ℃ has been required, and the temperature distribution (difference between the minimum temperature and the maximum temperature with respect to the average temperature) on the holding surface, which is the heating surface of the ceramic heater, is ±. High heat uniformity of 1.5% or less was required.

【0010】しかしながら、これまでのセラミックヒー
ターでは このような特性を満足することはできなかっ
た。
However, conventional ceramic heaters have not been able to satisfy such characteristics.

【0011】即ち、第1の製法によるセラミックヒータ
ーでは、ヒータ電極をなす導電性ペーストを印刷する工
程において、印刷機における精度の問題から印刷バラツ
キをさらに小さくすることが難しく、この印刷バラツキ
によってヒータ電極の抵抗値が部分的にばらつくことか
ら保持面の温度分布を高めることができなかった。
That is, in the ceramic heater according to the first manufacturing method, in the step of printing the conductive paste forming the heater electrode, it is difficult to further reduce the printing variation due to accuracy problems in the printing press. However, the temperature distribution on the holding surface could not be increased because of the partial variation of the resistance value.

【0012】また、第2の製法によるセラミックヒータ
ーでは、高融点金属線を埋設した成形体をプレス成形す
る時に、高融点金属線のコイルピッチや形状が設計値か
らはずれることにより、保持面の温度分布を高めること
ができなかった。そして、保持面の温度分布は温度が高
くなればなるほど均熱性が悪くなるといった傾向があっ
た。例えば、400℃で±1%に入っていたセラミック
ヒーターの温度を800℃にまで上げるとその温度分布
は±3%程度にまで悪化した。
Further, in the ceramic heater according to the second manufacturing method, when a molded body in which a high-melting-point metal wire is embedded is press-formed, the coil pitch and shape of the high-melting-point metal wire deviate from design values, so that the temperature of the holding surface is reduced. The distribution could not be increased. And the temperature distribution of the holding surface tends to be such that the higher the temperature, the worse the heat uniformity. For example, when the temperature of the ceramic heater, which was within ± 1% at 400 ° C., was increased to 800 ° C., the temperature distribution deteriorated to about ± 3%.

【0013】このように、セラミックヒーターの大きさ
が大きくなればなるほど均熱性が悪くなるため、従来の
製法では要求に応えられるセラミックヒーターを製造す
るには限界に達していた。
As described above, the larger the size of the ceramic heater becomes, the worse the heat uniformity becomes. Therefore, the conventional manufacturing method has reached the limit of manufacturing a ceramic heater which can meet the demand.

【0014】その為、ウエハに均一な厚みをもった膜を
成膜したり、所定の深さに加工することができないた
め、製品歩留りが悪かった。
[0014] For this reason, a film having a uniform thickness cannot be formed on a wafer or processed to a predetermined depth, so that the product yield is poor.

【0015】[0015]

【発明の目的】本発明の目的は、550℃以上の高温に
加熱したとしても優れた均熱性を有する信頼性の高いセ
ラミックヒーターを提供するとともに、このようなセラ
ミックヒーターを効率良く製造できるようにすることに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a highly reliable ceramic heater having excellent uniformity even when heated to a high temperature of 550 ° C. or more, and to efficiently manufacture such a ceramic heater. Is to do.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする手段】そこで、本発明は上記
課題に鑑み、セラミック基体中にヒータ電極を埋設して
なるセラミックヒーターであって、上記セラミック基体
に部分的に薄肉部を設けることで、加熱した時の発熱表
面の温度分布が±1.5%以下となるようにしたもので
ある。
In view of the above problems, the present invention is directed to a ceramic heater in which a heater electrode is embedded in a ceramic base, wherein a thin portion is partially provided in the ceramic base. The temperature distribution on the heat-generating surface when heated is set to ± 1.5% or less.

【0017】また、本発明は、セラミックヒーターの発
熱表面を均熱化する方法として、セラミック基体中にヒ
ータ電極を埋設してなるセラミックヒーターを予め用意
し、上記ヒータ電極に通電してセラミックヒーターを発
熱させることにより、上記発熱表面の温度分布を温度検
出手段によって測定したあと、この発熱表面の温度分布
に基づいて温度の低い部分に対応する発熱表面以外の表
面を切除してセラミック基体に部分的に薄肉部を形成す
るか、あるいは発熱表面の温度分布に基づいて温度の高
い部分に対応する発熱表面以外の表面にセラミック片を
接合してセラミック基体に部分的に薄肉部を形成し、発
熱表面を均熱化するようにしたものである。
Further, according to the present invention, as a method of equalizing the heat generation surface of a ceramic heater, a ceramic heater having a heater electrode embedded in a ceramic base is prepared in advance, and the ceramic heater is energized by energizing the heater electrode. After the heat is generated, the temperature distribution of the heat generating surface is measured by the temperature detecting means, and the surface other than the heat generating surface corresponding to the low temperature portion is cut off based on the temperature distribution of the heat generating surface to partially cut the ceramic base. A thin portion is formed on the surface of the heat generating surface, or a ceramic piece is joined to a surface other than the heat generating surface corresponding to a portion having a high temperature based on the temperature distribution of the heat generating surface to form a thin portion on the ceramic base. Is soaked.

【0018】[0018]

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

【0019】図1は本発明のセラミックヒーターの一例
を示す図で、(a)は上面側から見た斜視図、(b)は
下面側から見た斜視図、(c)は(a)のX−X線断面
図である。
FIGS. 1A and 1B show an example of a ceramic heater according to the present invention. FIG. 1A is a perspective view seen from the upper side, FIG. 1B is a perspective view seen from the lower side, and FIG. It is XX sectional drawing.

【0020】このセラミックヒーター1は、半導体製造
工程において半導体ウエハを保持するとともに所定温度
に加熱するためのヒーターであって、円盤状をしたセラ
ミック基体2の一主面をウエハの保持面3とし、セラミ
ック基体2の内部に図2(a)に示すような膜状のヒー
タ電極4を埋設したものである。なお、セラミック基体
2に埋設するヒータ電極4のパターン形状としては、保
持面3を均一に加熱できるような形状であれば良く、図
2(a)に示すパターン形状以外に図2(b)に示すよ
うな渦巻き状をしたものであっても構わない。また、こ
の実施形態ではヒータ電極4として膜状のものを示した
が、これに限らず、コイル状をした高融点金属線を図2
(a)(b)のように埋設したものであっても良い。そ
して、セラミック基体2の保持面3と反対側の底面には
給電端子5が接合してあり、ヒータ電極4の端部とそれ
ぞれ電極的に接続されている。
The ceramic heater 1 is a heater for holding a semiconductor wafer and heating it to a predetermined temperature in a semiconductor manufacturing process. One main surface of the disc-shaped ceramic base 2 is used as a wafer holding surface 3. A heater electrode 4 having a film shape as shown in FIG. 2A is embedded in a ceramic base 2. The pattern of the heater electrode 4 embedded in the ceramic base 2 may be any shape as long as the holding surface 3 can be uniformly heated. In addition to the pattern shape shown in FIG. It may have a spiral shape as shown. In this embodiment, the heater electrode 4 has a film-like shape. However, the present invention is not limited to this.
It may be embedded as shown in (a) and (b). A power supply terminal 5 is joined to a bottom surface of the ceramic base 2 opposite to the holding surface 3, and is electrically connected to an end of the heater electrode 4.

【0021】このようなセラミック基体1を構成する材
質としては、緻密で気密性に優れ、しかも腐食性ガスに
対する耐食性や550℃以上の高温下での耐熱性に優れ
たものが良く、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、
窒化珪素、サイアロン、炭化硼素等を主成分とするセラ
ミックスを用いることができる。これらの中でも窒化ア
ルミニウムや炭化硼素を主成分とするセラミックスは熱
伝導率が60W/mk以上と均熱性が得やすいため、セ
ラミック基体2として好適である。
As a material constituting such a ceramic substrate 1, a material which is dense and excellent in airtightness, and also excellent in corrosion resistance against corrosive gas and heat resistance at a high temperature of 550 ° C. or more is preferable. , Aluminum nitride,
Ceramics containing silicon nitride, sialon, boron carbide, or the like as a main component can be used. Among them, ceramics containing aluminum nitride or boron carbide as a main component have a thermal conductivity of 60 W / mk or more, and are easy to obtain a uniform temperature.

【0022】また、ヒータ電極4や給電端子5を構成す
る材質としては、セラミック基体2との熱膨張差ができ
るだけ小さいものが良く、例えば、タングステン、モリ
ブデン、レニウムなどの高融点金属やこれらの合金、さ
らには■a■a、■a族の炭化物、窒化物、珪化物を主
成分する導電性セラミックスを用いることができる。
The material constituting the heater electrode 4 and the power supply terminal 5 is preferably such that the difference in thermal expansion from the ceramic base 2 is as small as possible, for example, a high melting point metal such as tungsten, molybdenum, rhenium, or an alloy thereof. Further, conductive ceramics mainly composed of carbides, nitrides, and silicides of ■ a ■ a and ■ a groups can be used.

【0023】ところで、本発明のセラミックヒーター1
は、セラミック基体2に部分的な薄肉部Aを有すること
を特徴とする。
By the way, the ceramic heater 1 of the present invention
Is characterized in that the ceramic base 2 has a partially thin portion A.

【0024】図1においては、セラミック基体2の保持
面3と反対側の底面に切欠部6を部分的に形成すること
でセラミック基体2に薄肉部Aを形成したものであり、
このような薄肉部Aを形成することで、セラミックヒー
ター1の保持面3を均一に発熱させることができる。
In FIG. 1, a thin portion A is formed in the ceramic base 2 by partially forming a cutout 6 in the bottom surface of the ceramic base 2 opposite to the holding surface 3.
By forming such a thin portion A, the holding surface 3 of the ceramic heater 1 can be uniformly heated.

【0025】即ち、図1のセラミックヒーター1のよう
に膜状のヒータ電極4をセラミック基体2に埋設する場
合、従来技術の説明において述べた第1の製法により製
造されるのであるが、この製法ではヒータ電極4をなす
導電性ペーストを印刷する工程において、印刷機におけ
る精度の問題からヒータ電極4の抵抗値に部分的なバラ
ツキができ、発熱表面である保持面3の温度ムラを抑え
ることができないのであるが、本発明は、このヒータ電
極4の抵抗値のバラツキに伴ってセラミック基体2の温
度が低くなる箇所に、その温度勾配に応じた深さの切欠
部6を設け、セラミック基体2に薄肉部Aを形成するよ
うにしてあることから、その箇所の熱容量を小さくして
温度を高めることができる。
That is, when the film-shaped heater electrode 4 is embedded in the ceramic base 2 as in the ceramic heater 1 of FIG. 1, it is manufactured by the first manufacturing method described in the description of the prior art. In the step of printing the conductive paste forming the heater electrode 4, the resistance value of the heater electrode 4 may partially vary due to a problem of accuracy in a printing machine, and the temperature unevenness of the holding surface 3 which is a heating surface may be suppressed. Although not possible, the present invention provides a notch 6 having a depth corresponding to the temperature gradient at a place where the temperature of the ceramic base 2 becomes low due to the variation of the resistance value of the heater electrode 4. Since the thin portion A is formed at the bottom, the heat capacity at that location can be reduced and the temperature can be increased.

【0026】その為、セラミックヒーター1を発熱させ
た時の保持面3の温度分布を、要求されている±1.5
%以下とすることが可能となる。
Therefore, the temperature distribution of the holding surface 3 when the ceramic heater 1 generates heat is adjusted to the required ± 1.5
% Or less.

【0027】ところで、セラミックヒーター1を均熱化
する方法としては、予め切欠部6を形成していない円盤
状のセラミックヒーター1を発熱させ、保持面3の温度
分布を熱電対やサーモビュアーなどの温度検出手段によ
り測定したあと、その温度分布に基づいて温度の高い箇
所のセラミック基体2の底面に樹脂やガムテープなどで
マスキングを施し、温度の低い箇所のセラミック基体2
の底面にトリミング加工を施して切欠部6を形成したあ
と、マスギングを取り除けば良い。この切欠部6の形成
手段としては、ブラスト加工、マシニング加工、レーザ
ー加工を用いることができ、この中もブラスト加工やマ
シニング加工は加工精度や仕上がり状態が良いため特に
好ましい。
By the way, as a method of equalizing the temperature of the ceramic heater 1, the disk-shaped ceramic heater 1 in which the notch 6 is not formed is heated in advance, and the temperature distribution of the holding surface 3 is adjusted by a thermocouple, a thermoviewer, or the like. After the measurement by the temperature detecting means, the bottom surface of the ceramic substrate 2 at a high temperature is masked with a resin or a gum tape based on the temperature distribution, and the ceramic substrate 2 at a low temperature is measured.
After the notch 6 is formed by performing a trimming process on the bottom surface of the substrate, masking may be removed. As the means for forming the notch 6, blasting, machining, and laser processing can be used, and among these, blasting and machining are particularly preferable because of good processing accuracy and finished state.

【0028】この均熱化方法によれば、セラミックヒー
ター1の製造工程ではなし得ない±1.5%以下の温度
分布を容易に得ることができる。
According to the soaking method, it is possible to easily obtain a temperature distribution of ± 1.5% or less, which cannot be achieved in the manufacturing process of the ceramic heater 1.

【0029】次に、本発明の他の実施形態について説明
する。
Next, another embodiment of the present invention will be described.

【0030】図3は本発明のセラミックヒーターの他の
例を示す図で、(a)は上面側から見た斜視図、(b)
は下面側から見た斜視図、(c)は(a)のY−Y線断
面図である。
FIGS. 3A and 3B show another example of the ceramic heater of the present invention. FIG. 3A is a perspective view seen from the upper surface side, and FIG.
FIG. 3 is a perspective view as viewed from the lower surface side, and FIG. 3C is a sectional view taken along line YY in FIG.

【0031】このセラミックヒーター11は、円盤状を
したセラミック基体12の一主面をウエハの保持面13
とし、セラミック基体12の内部にコイル状の高融点金
属線を図2(b)に示すような渦巻き状に配置したヒー
タ電極14を埋設したものである。また、セラミック基
体12の保持面13と反対側の底面には給電端子15が
接合してあり、ヒータ電極14の端部とそれぞれ電極的
に接続されている。
The ceramic heater 11 is configured such that one main surface of a disk-shaped ceramic base 12 is attached to a wafer holding surface 13.
A heater electrode 14 in which a coil-like high melting point metal wire is spirally arranged as shown in FIG. 2B is embedded in a ceramic base 12. A power supply terminal 15 is joined to a bottom surface of the ceramic base 12 opposite to the holding surface 13, and is electrically connected to an end of the heater electrode 14.

【0032】また、このセラミックヒーター11は、セ
ラミック基体12の底面にセラミック片16を部分的に
接合することによりセラミック基体2に部分的な薄肉部
A’を設けて保持面13を均熱化するようにしてある。
In the ceramic heater 11, the ceramic piece 16 is partially joined to the bottom surface of the ceramic base 12 to provide a partial thin portion A 'on the ceramic base 2 to equalize the temperature of the holding surface 13. It is like that.

【0033】即ち、図3のセラミックヒーター11のよ
うにコイル状の高融点金属線からなるヒータ電極14を
セラミック基体12に埋設する場合、従来技術の説明に
おいて述べた第2の製法により製造されるのであるが、
この製法では、高融点金属線を埋設するプレス成形時
に、高融点金属線のコイルピッチや形状が設計値からは
ずれ、その結果、保持面13の温度ムラを抑えることが
できないのであるが、本発明は、セラミック基体12の
温度の高い箇所に、その温度勾配に応じた厚みをもった
セラミック片16を接合し、その箇所の熱容量を高めて
温度を下げるようにしてある。
That is, when the heater electrode 14 made of a coil-like high melting point metal wire is embedded in the ceramic base 12 like the ceramic heater 11 of FIG. 3, it is manufactured by the second manufacturing method described in the description of the prior art. However,
According to this manufacturing method, the coil pitch and the shape of the refractory metal wire deviate from the design values during press molding for embedding the refractory metal wire, and as a result, it is impossible to suppress the temperature unevenness of the holding surface 13. In this method, a ceramic piece 16 having a thickness corresponding to the temperature gradient is joined to a high-temperature portion of the ceramic base 12 to increase the heat capacity of the portion and lower the temperature.

【0034】その為、セラミックヒーター1を加熱した
時の保持面3の温度分布を、要求されている±1.5%
以下とすることができる。
Therefore, the temperature distribution of the holding surface 3 when the ceramic heater 1 is heated is set to ± 1.5% as required.
It can be:

【0035】ところで、セラミックヒーター11を均熱
化する方法としては、予めセラミック片16を接合して
いない円盤状のセラミックヒーター11を発熱させ、保
持面13の温度分布を熱電対やサーモビュアーなどの温
度検出手段により測定したあと、その温度分布に基づい
て温度の高い箇所に、温度勾配に応じた厚みを有するセ
ラミック片16を接合すれば良い。このセラミック片1
6の接合手段としては、セラミック片16を接合するセ
ラミック基体12の底面に凹部を設け、この凹部にネジ
を切った金属部材を挿入固定し、セラミック片16をボ
ルト止めしたり、セラミック片16を接合するセラミッ
ク基体12の底面に、同組成のセラミックペーストを塗
布したあと、セラミック片16を貼り合わせ、一体的に
焼成して接合しても良い。
By the way, as a method of equalizing the temperature of the ceramic heater 11, the disk-shaped ceramic heater 11 to which the ceramic pieces 16 are not bonded in advance is heated, and the temperature distribution of the holding surface 13 is adjusted by a thermocouple, a thermoviewer, or the like. After the measurement by the temperature detecting means, the ceramic piece 16 having a thickness corresponding to the temperature gradient may be joined to a location having a high temperature based on the temperature distribution. This ceramic piece 1
As the joining means 6, a concave portion is provided on the bottom surface of the ceramic base 12 for joining the ceramic piece 16, a threaded metal member is inserted and fixed in the concave portion, and the ceramic piece 16 is bolted or the ceramic piece 16 is fixed. After a ceramic paste of the same composition is applied to the bottom surface of the ceramic base 12 to be joined, the ceramic pieces 16 may be bonded together and integrally fired to join.

【0036】(実施例)以下、図1に示すセラミックヒ
ーター1の具体例について説明する。
(Example) A specific example of the ceramic heater 1 shown in FIG. 1 will be described below.

【0037】まず、窒化アルミニウムを主成分とするセ
ラミック基体2の内部に図2(a)に示すタングステン
からなる膜状のヒータ電極4を埋設してなるセラミック
ヒーター1を製作する。
First, a ceramic heater 1 in which a film-like heater electrode 4 made of tungsten shown in FIG. 2A is embedded in a ceramic base 2 mainly composed of aluminum nitride is manufactured.

【0038】具体的には、純度99%のAlN粉末にバ
インダーと溶媒を加えて泥漿を作製し、ドクターブレー
ド法にて厚みが約0.4mm程度のセラミックグリーン
シートを複数枚成形した。このうち1枚のセラミックグ
リーンシートの表面に、AlN粉末を混ぜたWCのペー
ストを図2(b)のパターン形状にスクリーン印刷機で
印刷したあと、残りのセラミックグリーンシートを順次
積層して密着させ、円盤状に切削し、数百度の窒素雰囲
気下で脱バインダー処理を施したあと、さらに窒素雰囲
気下で2000℃の高温で焼成することにより、タング
ステンからなる膜状のヒータ電極4を埋設したセラミッ
ク基体2を得た。
Specifically, a slurry was prepared by adding a binder and a solvent to AlN powder having a purity of 99%, and a plurality of ceramic green sheets having a thickness of about 0.4 mm were formed by a doctor blade method. A WC paste mixed with AlN powder is printed on the surface of one of the ceramic green sheets in a pattern shape shown in FIG. 2B by a screen printer, and the remaining ceramic green sheets are sequentially laminated and adhered. After being cut into a disk shape and subjected to a binder removal treatment in a nitrogen atmosphere at a temperature of several hundred degrees, it is further baked at a high temperature of 2000 ° C. in a nitrogen atmosphere to thereby bury the film-shaped heater electrode 4 made of tungsten. Substrate 2 was obtained.

【0039】そして、このセラミック基体2に研削、研
磨加工を施して一主面に保持面3を形成するとともに、
他方の底面にヒータ電極4の端部と連通する凹部を2つ
穿設したあと、この凹部に給電端子5をロウ付けするこ
とでセラミックヒーター1を製作した。
Then, the ceramic substrate 2 is subjected to grinding and polishing to form a holding surface 3 on one main surface,
After two recesses communicating with the ends of the heater electrodes 4 were formed in the other bottom surface, the power supply terminals 5 were brazed to the recesses to manufacture the ceramic heater 1.

【0040】次に、このセラミックヒーター1の給電端
子5に電源を接続し、60Hz、150Vの交流電圧を
印加してセラミックヒーター1を800℃に加熱させ、
保持面3の温度分布をサーモビュアで測定した。この結
果、発熱表面である保持面3の温度分布は±3%であっ
た。
Next, a power supply was connected to the power supply terminal 5 of the ceramic heater 1 and an AC voltage of 60 Hz and 150 V was applied to heat the ceramic heater 1 to 800 ° C.
The temperature distribution on the holding surface 3 was measured with a thermoviewer. As a result, the temperature distribution of the holding surface 3 as the heat generating surface was ± 3%.

【0041】次に、上記サーモビュアで測定した温度分
布に基づいて温度の高い箇所に相当するセラミック基体
2の底面を樹脂でマスキングしたあと、ブラスト加工に
て温度勾配に応じた切欠部6を形成するトリミング加工
を施したあと、樹脂を除去して図1に示すセラミックヒ
ーター1を得た。
Next, based on the temperature distribution measured by the thermoviewer, the bottom surface of the ceramic base 2 corresponding to a high temperature portion is masked with a resin, and a cutout 6 corresponding to a temperature gradient is formed by blasting. After the trimming process, the resin was removed to obtain the ceramic heater 1 shown in FIG.

【0042】そして、このセラミックヒーター1に再度
60Hz、150Vの交流電圧を印加してセラミックヒ
ーター1を800℃に加熱したところ、発熱表面である
保持面3の温度分布を±1.0%とすることができ、要
求されている±1.5%以下を十分に満足することがで
きた。
Then, when an AC voltage of 60 Hz and 150 V is applied again to the ceramic heater 1 to heat the ceramic heater 1 to 800 ° C., the temperature distribution of the holding surface 3 which is the heating surface is set to ± 1.0%. As a result, the required value of ± 1.5% or less was sufficiently satisfied.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上のように、本発明のセラミックヒー
ターによれば、セラミック基体中にヒータ電極を埋設し
てなるセラミックヒーターを用意し、該セラミックヒー
ターを発熱させて発熱表面の温度分布を温度検出手段に
よって測定したあと、この発熱表面の温度分布に基づい
て温度の低い部分に対応する発熱表面以外の表面を切除
してセラミック基体に薄肉部を部分的に形成するか、あ
るいは発熱表面の温度分布に基づいて温度の高い部分に
対応する発熱表面以外の表面にセラミック片を接合して
セラミック基体に薄肉部を部分的に形成したことから、
大型でかつ高温用のセラミックヒーターであっても発熱
表面の温度分布を±1.5%以下に容易に均熱化するこ
とができる。
As described above, according to the ceramic heater of the present invention, a ceramic heater in which a heater electrode is embedded in a ceramic base is prepared, and the ceramic heater is caused to generate heat so that the temperature distribution on the heat generating surface is controlled. After the measurement by the detecting means, based on the temperature distribution of the heat-generating surface, the surface other than the heat-generating surface corresponding to the low-temperature portion is cut off to partially form a thin portion on the ceramic base, or the temperature of the heat-generating surface is measured. Since the ceramic piece was joined to the surface other than the heat generating surface corresponding to the high temperature portion based on the distribution to form a thin portion on the ceramic base,
Even with a large-sized and high-temperature ceramic heater, the temperature distribution on the heating surface can be easily soaked to ± 1.5% or less.

【0044】その為、本発明のセラミックヒーターを成
膜装置に用いれば、均一な膜を成膜することができ、エ
ッチング装置に用いれば、所定の深さに加工することが
できるため、製品歩留りを大幅に高めることができる。
Therefore, if the ceramic heater of the present invention is used in a film forming apparatus, a uniform film can be formed, and if it is used in an etching apparatus, it can be processed to a predetermined depth. Can be greatly increased.

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

【図1】本発明のセラミックヒーターの一例を示す図
で、(a)は上面側から見た斜視図、(b)は下面側か
ら見た斜視図、(c)は(a)のX−X線断面図であ
る。
1A and 1B are views showing an example of a ceramic heater according to the present invention, wherein FIG. 1A is a perspective view as viewed from above, FIG. 1B is a perspective view as viewed from below, and FIG. It is an X-ray sectional view.

【図2】(a)(b)はヒータ電極のパターン形状をぞ
れぞれ示す図である。
FIGS. 2A and 2B are diagrams respectively showing the pattern shapes of heater electrodes.

【図3】本発明のセラミックヒーターの他の例を示す図
で、(a)は上面側から見た斜視図、(b)は下面側か
ら見た斜視図、(c)は(a)のY−Y線断面図であ
る。
3A and 3B are views showing another example of the ceramic heater of the present invention, wherein FIG. 3A is a perspective view seen from the upper side, FIG. 3B is a perspective view seen from the lower side, and FIG. It is YY line sectional drawing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・セラミックヒーター 2・・・セラミック基体
3・・・保持面 4・・・ヒータ電極 5・・・給電端子 6・・・切欠
部 A・・・薄肉部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic heater 2 ... Ceramic base 3 ... Holding surface 4 ... Heater electrode 5 ... Power supply terminal 6 ... Notch part A ... Thin part

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セラミック基体中にヒータ電極を埋設して
なるセラミックヒーターであって、上記セラミック基体
に部分的に薄肉部を形成することにより、発熱表面にお
ける温度分布を±1.5%以下としたことを特徴とする
セラミックヒーター。
1. A ceramic heater having a heater electrode embedded in a ceramic substrate, wherein a temperature distribution on a heating surface is reduced to ± 1.5% or less by forming a thin portion partially on the ceramic substrate. Ceramic heater characterized by doing.
【請求項2】セラミック基体中にヒータ電極を埋設して
なるセラミックヒーターを用意し、上記ヒータ電極に通
電してセラミックヒーターを発熱させることにより、発
熱表面の温度分布を温度検出手段によって測定したあ
と、この発熱表面の温度分布に基づいて温度の低い部分
に対応する発熱表面以外の表面を切除してセラミック基
体に部分的に薄肉部を形成するか、あるいは上記発熱表
面の温度分布に基づいて温度の高い部分に対応する発熱
表面以外の表面にセラミック片を接合することでセラミ
ック基体に部分的に薄肉部を形成し、発熱表面を均熱化
せしめたことを特徴とするセラミックヒーターの均熱化
方法。
2. A ceramic heater in which a heater electrode is embedded in a ceramic substrate is prepared, and the heater electrode is energized to generate heat, so that the temperature distribution on the heating surface is measured by a temperature detecting means. The surface other than the heat-generating surface corresponding to the low-temperature portion is cut off based on the temperature distribution of the heat-generating surface to form a thin portion partially on the ceramic substrate, or the temperature is calculated based on the temperature distribution of the heat-generating surface. The ceramic heater is characterized by forming a thin part in the ceramic base by joining a ceramic piece to the surface other than the heat generating surface corresponding to the high part, and making the heat generating surface uniform. Method.
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