【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体産業におい
て使用される、半導体ウエハを汚染することのないセラ
ミックヒータに関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a ceramic heater used in the semiconductor industry that does not contaminate semiconductor wafers.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体製品は、半導体ウエハ上に感光性
樹脂をエッチングレジストとして形成し、半導体ウエハ
のエッチングを行う工程等を経て製造される。この感光
性樹脂は液状であり、スピンコーターなどを用いて半導
体ウエハ表面に塗布されるのであるが、塗布後に溶剤等
を飛散させるため乾燥させなければならず、塗布した半
導体ウエハをヒータ上に載置して加熱することになる。2. Description of the Related Art Semiconductor products are manufactured through a process of forming a photosensitive resin as an etching resist on a semiconductor wafer and etching the semiconductor wafer. This photosensitive resin is in liquid form and is applied to the surface of the semiconductor wafer using a spin coater or the like.After application, it must be dried to scatter solvent etc., and the applied semiconductor wafer is placed on the heater. It will be placed and heated.
【０００３】従来、このような用途に使用される金属製
のヒータとしては、アルミニウム板の裏面に発熱体を配
置したものが採用されている。Conventionally, as a metal heater used for such an application, a heater having an exothermic body arranged on the back surface of an aluminum plate has been adopted.
【０００４】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
ヒータ板の厚みは、１５ｍｍ程度と厚くしなければなら
ない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨
張により、反り、歪み等が発生してしまい、金属板上に
載置した半導体ウエハが破損したり傾いたりしてしまう
からである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くする
と、ヒータの重量が重くなり、また、かさばってしまう
という問題があった。However, such a metal heater is
There were the following problems. First of all, because it is made of metal,
The thickness of the heater plate should be as thick as about 15 mm. This is because a thin metal plate causes warping, distortion, etc. due to thermal expansion due to heating, and the semiconductor wafer placed on the metal plate is damaged or tilted. However, if the heater plate is made thick, there is a problem that the weight of the heater becomes heavy and the heater becomes bulky.
【０００５】また、発熱体に印加する電圧や電流量を変
えることにより、加熱温度を制御するのであるが、金属
板が厚いために、電圧や電流量の変化に対してヒータ板
の温度が迅速に追従せず、温度制御しにくいという問題
もあった。Further, the heating temperature is controlled by changing the voltage and the amount of current applied to the heating element. However, since the metal plate is thick, the temperature of the heater plate can be quickly changed with respect to the change in the voltage and the amount of current. There was also a problem that it was difficult to control the temperature because it did not follow.
【０００６】そこで、特開平９−３０６６４２号公報、
特開平４−３２４２７６号公報等に記載されているよう
に、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい非酸化
物セラミックであるＡｌＮを使用し、このＡｌＮ基板中
に発熱体が形成されたセラミックヒータが提案されてい
る。Therefore, Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-306642,
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-324276, etc., AlN, which is a non-oxide ceramic having high thermal conductivity and high strength, is used as a substrate, and a heating element is formed in this AlN substrate. Ceramic heaters have been proposed.
【０００７】このようなセラミックヒータでは、Ｙ、Ｎ
ａ、Ｂ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｃａを含有するセラミックを使用
したものの方が熱伝導率に優れており、ヒータとして好
ましい。例えば、特許第２７９８５７０号公報等には、
Ｃａ、Ｎａを使用した高熱伝導率の窒化アルミニウム焼
結体が開示されている。In such a ceramic heater, Y, N
The one using a ceramic containing a, B, Li, Rb, and Ca has a higher thermal conductivity and is preferable as a heater. For example, Japanese Patent No. 2798570 discloses
A high thermal conductivity aluminum nitride sintered body using Ca and Na is disclosed.
【０００８】一方、特開平７−２８０４６２号公報に記
載されているように、通常のセラミックヒータにおいて
は、発熱体を設ける面を粗化し、半導体ウエハを載置し
て加熱する面を平坦にしていた。On the other hand, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-280462, in the ordinary ceramic heater, the surface on which the heating element is provided is roughened and the surface on which the semiconductor wafer is placed and heated is flat. It was
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｙ、Ｎ
ａ、Ｃａ等を含有するセラミックヒータにおいて、半導
体ウエハを載置する面を平坦にしたのでは、半導体ウエ
ハとセラミックヒータの接触面積が大きくなり、熱拡散
により、半導体ウエハが汚染されてしまう。However, Y, N
In the ceramic heater containing a, Ca, etc., if the surface on which the semiconductor wafer is mounted is made flat, the contact area between the semiconductor wafer and the ceramic heater becomes large, and the semiconductor wafer is contaminated by thermal diffusion.
【００１０】また、半導体ウエハとセラミックヒータの
加熱面とを接触させずに、支持ピン等で支持しながら保
持し、加熱した場合でも、Ｙ、Ｎａ、Ｃａ等が揮発して
半導体ウエハに付着するという現象も見られた。Further, even when the semiconductor wafer and the heating surface of the ceramic heater are held in contact with each other without being brought into contact with each other while being supported by support pins or the like, Y, Na, Ca, etc. are volatilized and adhere to the semiconductor wafer. The phenomenon was also seen.
【００１１】また、半導体ウエハとセラミックヒータの
加熱面とを接触させずに、支持ピン等で支持しながら保
持し、加熱すると加熱面の温度分布が反映されてしまう
という問題があった。Further, there is a problem that the temperature distribution of the heating surface is reflected when the semiconductor wafer and the heating surface of the ceramic heater are held while being supported by a support pin or the like without being brought into contact with each other.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
従来技術の問題について鋭意検討した結果、セラミック
ヒータの半導体ウエハ等の被加熱物を載置または保持し
て加熱する面（以下、加熱面ともいう）を粗化すること
により、半導体ウエハを上記加熱面に載置した際に、半
導体ウエハと加熱面との接触を点接触とすることがで
き、これにより、セラミック基板がＹ、Ｎａ等の不純物
を含んでいても、セラミックヒータから半導体ウエハへ
の不純物の熱拡散を防止することができることを見い出
した。また、上記加熱面を粗化することにより、加熱面
からのＹ、Ｎａ等の揮発を防止することができることを
併せて知見した。As a result of earnestly studying such problems of the prior art, the present inventor has found that a surface of a ceramic heater, such as a semiconductor wafer, on which a heated object is placed or held (hereinafter, referred to as a surface to be heated). By roughening the heating surface), when the semiconductor wafer is placed on the heating surface, the contact between the semiconductor wafer and the heating surface can be made into point contact. It has been found that even if impurities such as Na are included, thermal diffusion of impurities from the ceramic heater to the semiconductor wafer can be prevented. It was also found that roughening of the heating surface can prevent volatilization of Y, Na, etc. from the heating surface.
【００１３】さらに、半導体ウエハを加熱面から離間さ
せて加熱する場合に、半導体ウエハの温度が均一になら
ないのは、加熱面の表面に凹凸が存在し、この凹凸のた
めに半導体ウエハなどの被加熱物と加熱面との間の空気
層に乱流が発生し、熱が局部的に蓄積してしまうためで
あるという事実を見い出すとともに、加熱面の表面を平
滑化にし、乱流の発生を防止することにより、半導体ウ
エハの温度分布を低減することができることを見い出
し、本発明を完成するに至った。Further, when the semiconductor wafer is heated away from the heating surface, the temperature of the semiconductor wafer is not uniform because unevenness exists on the surface of the heating surface. We found the fact that turbulence is generated in the air layer between the heating object and the heating surface, and heat is locally accumulated, and at the same time, the surface of the heating surface is smoothed to prevent the generation of turbulence. It was found that the temperature distribution of the semiconductor wafer can be reduced by preventing it, and the present invention has been completed.
【００１４】すなわち、第一の本発明のセラミックヒー
タは、セラミック基板の表面または内部に発熱体を設け
てなるセラミックヒータにおいて、上記セラミック基板
は、被加熱物を加熱する加熱面のＪＩＳ Ｂ ０６０１に
基づく面粗度が、Ｒｍａｘ＝０．０５〜２００μｍであ
ることを特徴とする。That is, the ceramic heater according to the first aspect of the present invention is a ceramic heater in which a heating element is provided on the surface or inside of a ceramic substrate, wherein the ceramic substrate is a JIS B 0601 heating surface for heating an object to be heated. The surface roughness based on it is characterized by Rmax = 0.05 to 200 μm.
【００１５】第二の本発明のセラミックヒータは、セラ
ミック基板の表面または内部に発熱体を設けてなるセラ
ミックヒータにおいて、上記セラミック基板は、上記セ
ラミック基板の主成分を構成する元素以外の元素を含
み、被加熱物を加熱する加熱面のＪＩＳ Ｂ ０６０１に
基づく面粗度は、Ｒｍａｘ＝０．２〜２００μｍである
ことを特徴とする。The ceramic heater of the second aspect of the present invention is a ceramic heater in which a heating element is provided on the surface or inside of a ceramic substrate, wherein the ceramic substrate contains an element other than an element constituting the main component of the ceramic substrate. The surface roughness based on JIS B 0601 of the heating surface for heating the object to be heated is Rmax = 0.2 to 200 μm.
【００１６】上記第一または第二の本発明のセラミック
ヒータにおいて、前記セラミック基板は、窒化物セラミ
ック、炭化物セラミックおよび酸化物セラミックから選
ばれる少なくとも１種であることが望ましい。In the ceramic heater of the first or second aspect of the present invention, the ceramic substrate is preferably at least one selected from nitride ceramics, carbide ceramics and oxide ceramics.
【００１７】第三の本発明のセラミックヒータは、窒化
物セラミック基板の表面または内部に発熱体を設けてな
るセラミックヒータにおいて、上記窒化物セラミック基
板は、窒化物セラミックの構成元素以外の元素を含み、
被加熱物を加熱する加熱面のＪＩＳ Ｂ ０６０１に基づ
く面粗度は、Ｒｍａｘ＝０．２〜２００μｍであること
を特徴とする。The ceramic heater according to the third aspect of the present invention is a ceramic heater in which a heating element is provided on or inside a nitride ceramic substrate, wherein the nitride ceramic substrate contains an element other than the constituent elements of the nitride ceramic. ,
The surface roughness based on JIS B 0601 of the heating surface for heating the object to be heated is characterized by Rmax = 0.2 to 200 μm.
【００１８】第四の本発明のセラミックヒータは、窒化
物セラミック基板の表面または内部に発熱体を設けてな
るセラミックヒータにおいて、上記窒化物セラミック基
板は、Ｎａ、Ｂ、Ｙ、Ｌｉ、ＲｂおよびＣａから選ばれ
る少なくとも１種の元素を含み、被加熱物を加熱する加
熱面のＪＩＳ Ｂ ０６０１に基づく面粗度は、Ｒｍａｘ
＝０．２〜２００μｍであることを特徴とする。A ceramic heater according to a fourth aspect of the present invention is a ceramic heater in which a heating element is provided on or inside a nitride ceramic substrate, wherein the nitride ceramic substrate is Na, B, Y, Li, Rb or Ca. The surface roughness based on JIS B 0601 of the heating surface for heating the object to be heated, which contains at least one element selected from
= 0.2 to 200 μm.
【００１９】上記第三または第四の本発明のセラミック
ヒータにおいて、上記窒化物セラミック基板は、円板状
であり、その直径が１５０ｍｍを超えるものであること
が望ましい。In the ceramic heater according to the third or fourth aspect of the present invention, it is desirable that the nitride ceramic substrate has a disk shape and has a diameter of more than 150 mm.
【００２０】また、上記セラミック基板は、Ｙ、Ｌｉ、
ＲｂおよびＣａから選ばれる少なくとも１種の元素を、
０．１重量％以上含有することが望ましく、上記Ｎａお
よびＢから選ばれる少なくとも１種の元素を、０．０５
ｐｐｍ以上含有することが望ましい。The ceramic substrate is made of Y, Li,
At least one element selected from Rb and Ca,
It is desirable to contain 0.1% by weight or more, and 0.05 or more of at least one element selected from the above Na and B is added.
It is desirable to contain more than ppm.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】第一の本発明のセラミックヒータ
は、セラミック基板の表面または内部に発熱体を設けて
なるセラミックヒータにおいて、上記セラミック基板
は、被加熱物を加熱する加熱面のＪＩＳ Ｂ ０６０１に
基づく面粗度が、Ｒｍａｘ＝０．０５〜２００μｍであ
ることを特徴とする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The ceramic heater according to the first aspect of the present invention is a ceramic heater in which a heating element is provided on the surface or inside of a ceramic substrate, wherein the ceramic substrate is a heating surface for heating an object to be heated according to JIS B. The surface roughness based on 0601 is characterized by Rmax = 0.05 to 200 μm.
【００２２】また、第二の本発明のセラミックヒータ
は、セラミック基板の表面または内部に発熱体を設けて
なるセラミックヒータにおいて、上記セラミック基板
は、上記セラミック基板の主成分を構成する元素以外の
元素を含み、被加熱物を加熱する加熱面のＪＩＳ Ｂ ０
６０１に基づく面粗度は、Ｒｍａｘ＝０．２〜２００μ
ｍであることを特徴とする。The ceramic heater according to the second aspect of the present invention is a ceramic heater in which a heating element is provided on the surface or inside of the ceramic substrate, wherein the ceramic substrate is an element other than the element constituting the main component of the ceramic substrate. JIS B 0 of the heating surface that includes the
The surface roughness based on 601 is Rmax = 0.2 to 200 μ.
It is characterized by being m.
【００２３】上記した第三の本発明や第四の本発明は、
上記セラミック基板や材料、加熱面の面粗度、セラミッ
ク基板に含まれる元素等を特定した発明であるので、以
下においては、上記第一および第二の本発明に基づいた
発明を行い、逐次、他の発明についても説明を行う。The above-mentioned third invention and fourth invention are as follows.
The above-mentioned ceramic substrate and material, the surface roughness of the heating surface, since it is an invention that specifies the elements contained in the ceramic substrate, in the following, the invention based on the first and second present invention is performed, sequentially, Other inventions will be described.
【００２４】これら本発明のセラミックヒータは、主
に、半導体ウエハ等の被加熱物を加熱するために用いら
れるが、他の物を加熱する目的にも使用することができ
る。These ceramic heaters of the present invention are mainly used for heating an object to be heated such as a semiconductor wafer, but can also be used for the purpose of heating other objects.
【００２５】第一の本発明のセラミックヒータによれ
ば、加熱面のＪＩＳ Ｂ ０６０１に基づく面粗度が、
Ｒｍａｘ＝０．０５〜２００μｍであるので、被加熱物
を加熱面から一定距離離間して均一に加熱することがで
きる。According to the ceramic heater of the first aspect of the present invention, the surface roughness according to JIS B 0601 of the heating surface is
Since Rmax = 0.05 to 200 μm, the object to be heated can be uniformly heated with a certain distance from the heating surface.
【００２６】被加熱物を加熱面から離間させて加熱する
場合、加熱面のＲｍａｘが２００μｍを超えると、被加
熱物と加熱面の間に空気の乱流が発生し、熱が局所的に
蓄積して被加熱物に温度差が生じてしまう。一方、Ｒｍ
ａｘが０．０５μｍ未満では、輻射熱により加熱面の温
度差がそのまま被加熱物に転写されてしまい、やはり温
度差が発生してしまう。即ち、加熱面の面粗度Ｒｍａｘ
＝０．０５〜２００μｍは被加熱物を加熱面から離間さ
せ、熱伝達気体中で加熱する場合に、被加熱物の温度を
一定にできる特異的な面粗度の範囲である。When the object to be heated is heated away from the heating surface and Rmax of the heating surface exceeds 200 μm, turbulent air flow occurs between the object to be heated and the heating surface, and heat is locally accumulated. As a result, a temperature difference occurs in the object to be heated. On the other hand, Rm
When ax is less than 0.05 μm, the temperature difference on the heating surface is directly transferred to the object to be heated by the radiant heat, and the temperature difference also occurs. That is, the surface roughness Rmax of the heating surface
= 0.05 to 200 μm is a range of specific surface roughness that can keep the temperature of the object to be heated constant when the object to be heated is separated from the heating surface and heated in the heat transfer gas.
【００２７】熱伝達気体としては、空気、不活性ガス、
反応性ガスから選ばれる少なくとも１種以上の気体が望
ましい。不活性ガスとしては、二酸化炭素、窒素、アル
ゴンなどが望ましい。また、反応性ガスとしては、ハロ
ゲン、ＣＦ4などを使用することができる。As the heat transfer gas, air, an inert gas,
At least one gas selected from the reactive gases is desirable. Carbon dioxide, nitrogen, argon, etc. are desirable as the inert gas. Further, as the reactive gas, halogen, CF4 or the like can be used.
【００２８】前記、加熱面の面粗度Ｒｍａｘは、０．２
〜１００μｍが好ましい。セラミック基板からの不純物
の揮発を制限することができるからである。The surface roughness Rmax of the heating surface is 0.2.
˜100 μm is preferred. This is because the volatilization of impurities from the ceramic substrate can be limited.
【００２９】被加熱物を加熱面から離間させるために
は、図6に示すように支持ピン１８などをセラミック基
板１１の貫通孔や凹部に嵌め込んで固定する。In order to separate the object to be heated from the heating surface, as shown in FIG. 6, the support pins 18 and the like are fitted and fixed in the through holes or recesses of the ceramic substrate 11.
【００３０】被加熱物と加熱面の離間距離は、１〜５０
００μｍが望ましい。１μｍ未満では、加熱面の温度分
布を被加熱物が反映してしまい、また、加熱面のうねり
により被加熱物と加熱面とが接触してしまい、一方、５
０００μｍを超えると加熱面と被加熱物との温度差が大
きくなるからである。The distance between the object to be heated and the heating surface is 1 to 50.
00 μm is desirable. If it is less than 1 μm, the object to be heated reflects the temperature distribution on the heating surface, and the waviness of the heating surface causes the object to be heated and the heating surface to come into contact with each other.
If it exceeds 000 μm, the temperature difference between the heating surface and the object to be heated becomes large.
【００３１】また、第二の本発明によれば、上記セラミ
ック基板がセラミック基板の主成分を構成する元素以外
の元素を含んでいるが、加熱面の面粗度をＲｍａｘ＝
０．２〜２００μｍに設定しているので、主に被加熱物
をセラミック基板の加熱面に直接載置して加熱する際
や、被加熱物をセラミック基板の加熱面から一定距離離
間して加熱する際に、セラミック基板中の不純物が被加
熱物中に熱拡散したり、揮発することにより被加熱物が
汚染されることを防止することができる。According to the second aspect of the present invention, the ceramic substrate contains an element other than the element constituting the main component of the ceramic substrate, but the surface roughness of the heating surface is Rmax =
Since it is set to 0.2 to 200 μm, the object to be heated is mainly placed directly on the heating surface of the ceramic substrate for heating, or the object to be heated is heated at a certain distance from the heating surface of the ceramic substrate. In doing so, the impurities in the ceramic substrate can be prevented from being thermally diffused into the object to be heated or volatilized to contaminate the object to be heated.
【００３２】加熱面の面粗度Ｒｍａｘが０．２μｍ未満
では、加熱面と被加熱物との接触面積が大きくなりす
ぎ、不純物が被加熱物中に拡散して汚染が発生しやす
く、一方、Ｒｍａｘが２００μｍを超えると、被加熱物
と加熱面との平均距離が大きくなり、被加熱物を十分に
加熱できなくなる。さらに、加熱面と被加熱物を離間す
る場合でも、Ｒｍａｘ＝０．２μｍ以上とすることで、
熱伝達気体と加熱面との接触面積が大きくなるため、セ
ラミック基板表面に存在する不純物が揮発するための熱
を熱伝達気体が奪い、被加熱物の汚染を低減させること
ができる。If the surface roughness Rmax of the heating surface is less than 0.2 μm, the contact area between the heating surface and the object to be heated becomes too large, and impurities are likely to diffuse into the object to be heated, resulting in contamination. If Rmax exceeds 200 μm, the average distance between the object to be heated and the heating surface becomes large, and the object to be heated cannot be heated sufficiently. Further, even when the heating surface and the object to be heated are separated, by setting Rmax = 0.2 μm or more,
Since the contact area between the heat transfer gas and the heating surface is large, the heat transfer gas takes away the heat due to the volatilization of impurities existing on the surface of the ceramic substrate, and the contamination of the object to be heated can be reduced.
【００３３】つまり、被加熱物を加熱する加熱面のＪＩ
Ｓ Ｂ ０６０１に基づく面粗度Ｒｍａｘ＝０．２〜２０
０μｍは、被加熱物を不純物で汚染させることなく、被
加熱物を良好に加熱することができる特異的な範囲と言
える。That is, the JI of the heating surface for heating the object to be heated.
Surface roughness Rmax = 0.2 to 20 based on S B 0601
It can be said that 0 μm is a specific range in which the object to be heated can be satisfactorily heated without contaminating the object to be heated with impurities.
【００３４】本発明で使用されるセラミックとしては、
例えば、窒化物セラミック、炭化物セラミック、酸化物
セラミック等が挙げられる。The ceramic used in the present invention includes:
Examples thereof include nitride ceramics, carbide ceramics, oxide ceramics, and the like.
【００３５】窒化物セラミックとしては、窒化アルミニ
ウム、窒化珪素、窒化硼素、窒化チタンから選ばれる少
なくとも１種以上が望ましい。これらのなかでは、窒化
アルミニウムが最も好ましい。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ
・Ｋと最も高いからである。The nitride ceramic is preferably at least one selected from aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride and titanium nitride. Of these, aluminum nitride is the most preferable. Thermal conductivity is 180 W / m
・ Because it is the highest with K.
【００３６】炭化物セラミックとしては、炭化珪素、炭
化チタン、炭化硼素、炭化タンタル、炭化タングステ
ン、炭化ジルコンから選ばれる少なくとも１種以上が望
ましい。さらに、酸化物セラミックとしては、アルミ
ナ、シリカ、ジルコニア、ムライト、コージェライト、
ベリリアから選ばれる少なくとも１種以上が望ましい。The carbide ceramic is preferably at least one selected from silicon carbide, titanium carbide, boron carbide, tantalum carbide, tungsten carbide and zirconium carbide. Furthermore, as oxide ceramics, alumina, silica, zirconia, mullite, cordierite,
At least one selected from beryllia is desirable.
【００３７】セラミック基板が電気伝導性を有する場合
は、発熱体と接する面に絶縁層を設けておいてもよい。
絶縁層としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3などが好まし
く、厚さは、０．１〜２０００μｍが好ましい。また、
発熱体が線条体である場合は、線状体の表面を絶縁層で
被覆して使用する。When the ceramic substrate has electrical conductivity, an insulating layer may be provided on the surface in contact with the heating element.
As the insulating layer, SiO2 , Al2 O3 or the like is preferable, and the thickness is preferably 0.1 to 2000 μm. Also,
When the heating element is a filament, the surface of the filament is covered with an insulating layer before use.
【００３８】セラミックとしては、特に窒化物セラミッ
クまたは炭化物セラミックが望ましい。これらは熱伝導
率が高く、温度制御性に優れているからである。また熱
伝導率が高い分、抵抗発熱体の発熱量に不均一性がある
と、加熱面にそのまま反映されやすくなる。従って、本
発明の面粗度の調整による効果が有利に機能する。As the ceramic, a nitride ceramic or a carbide ceramic is particularly desirable. This is because these have high thermal conductivity and excellent temperature controllability. Further, if the heat generation amount of the resistance heating element is non-uniform due to the high thermal conductivity, it is likely to be reflected as it is on the heating surface. Therefore, the effect of adjusting the surface roughness of the present invention advantageously functions.
【００３９】セラミック基板として窒化物セラミックを
選択した場合、上記窒化物セラミック基板は、窒化物セ
ラミックの構成元素以外の元素、具体的にはＹ、Ｎａ、
Ｂ、Ｌｉ、ＲｂおよびＣａから選ばれる少なくとも１種
の元素を含んでいるので、熱伝導率が高く、ヒータ板の
表面温度を発熱体の温度変化に迅速に追従させることが
でき、加熱面の温度を良好に制御することができる。ま
た、加熱面が、上記のように粗化されているので、半導
体ウエハを加熱面に載置する場合、半導体ウエハとの接
触を点接触とすることができ、セラミックヒータから半
導体ウエハへの不純物（Ｙ等）の熱拡散を防止すること
ができる。When a nitride ceramic is selected as the ceramic substrate, the nitride ceramic substrate is an element other than the constituent elements of the nitride ceramic, specifically Y, Na,
Since it contains at least one element selected from B, Li, Rb, and Ca, it has high thermal conductivity, and the surface temperature of the heater plate can be made to quickly follow the temperature change of the heating element. The temperature can be well controlled. Further, since the heating surface is roughened as described above, when the semiconductor wafer is placed on the heating surface, the contact with the semiconductor wafer can be made into a point contact, and the impurity from the ceramic heater to the semiconductor wafer can be made. It is possible to prevent thermal diffusion of (Y etc.).
【００４０】また、図２に示すようにリフターピン等で
半導体ウエハを支持して保持しながら非接触で加熱する
場合、加熱面が粗化されていないと、高温では表面に
Ｙ、Ｎａ、Ｂ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｃａ、Ａｌ等の窒化物セラ
ミックの構成元素以外の元素（以下、Ｙ等という）が拡
散して揮発し、半導体ウエハを汚染してしまう。特に、
スパッタリング装置等を使用した場合には、真空条件下
での加熱になるため、Ｙ等が揮発しやすい。Further, as shown in FIG. 2, when the semiconductor wafer is heated in a non-contact manner while being supported and held by lifter pins or the like, if the heating surface is not roughened, Y, Na, B may be applied to the surface at a high temperature. , Li, Rb, Ca, Al and other elements other than the constituent elements of the nitride ceramic (hereinafter referred to as Y and the like) are diffused and volatilized to contaminate the semiconductor wafer. In particular,
When a sputtering device or the like is used, Y and the like are likely to volatilize because heating is performed under vacuum conditions.
【００４１】しかしながら、本発明では、加熱面が粗化
されており、表面からＹ等が揮発せず、半導体ウエハの
汚染を防止することができる。粗化面を形成すること
で、Ｙ等のセラミックの構成元素以外の元素の揮発を防
止することができる理由は明確ではないが、加熱面を粗
化することにより、表面が放熱フィンのような作用をも
つため、表面に存在するＹ等の揮発のための熱が奪われ
るためではないかと推定している。However, in the present invention, since the heating surface is roughened, Y or the like does not volatilize from the surface, and the contamination of the semiconductor wafer can be prevented. It is not clear why forming a roughened surface can prevent volatilization of elements other than the constituent elements of the ceramic such as Y. However, by roughening the heating surface, the surface becomes like a radiation fin. It is presumed that this is because the heat is taken away by the volatilization of Y and the like existing on the surface because it has an action.
【００４２】半導体ウエハを支持ピン等で保持しながら
加熱する場合、半導体ウエハとセラミックとの距離は、
１〜５０００μｍが好ましく、５〜５００μｍがより好
ましい。離れ過ぎると加熱効果が低下し、近すぎるとセ
ラミック基板の表面温度の温度分布を反映してしまい、
半導体ウエハを均等に加熱できないからである。When the semiconductor wafer is heated while being held by support pins or the like, the distance between the semiconductor wafer and the ceramic is
1 to 5000 μm is preferable, and 5 to 500 μm is more preferable. If it is too far away, the heating effect will decrease, and if it is too close, it will reflect the temperature distribution of the surface temperature of the ceramic substrate,
This is because the semiconductor wafer cannot be heated uniformly.
【００４３】本発明のセラミックヒータは、いずれの場
合も、セラミック基板の表面または内部に発熱体が設け
られている。図１は、本発明のセラミックヒータの一例
を模式的に示す平面図であり、図２はその一部を示す部
分拡大断面図である。In any of the ceramic heaters of the present invention, a heating element is provided on the surface or inside of the ceramic substrate. FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of the ceramic heater of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged sectional view showing a part thereof.
【００４４】セラミック基板（以下、ヒータ板ともい
う）１１は、円板状に形成されており、発熱体１２は、
ヒータ板１１の加熱面１１ｂ全体の温度が均一になるよ
うに加熱する必要があるため、ヒータ板１１の底面に同
心円状のパターンに形成されている。なお、発熱体はパ
ターン状の抵抗発熱体に限られず、例えば、ペルチェ素
子であってもよい。A ceramic substrate (hereinafter also referred to as a heater plate) 11 is formed in a disc shape, and the heating element 12 is
Since it is necessary to heat the entire heating surface 11b of the heater plate 11 so that the temperature is uniform, the heater plate 11 is formed in a concentric pattern on the bottom surface. Note that the heating element is not limited to the patterned resistance heating element, and may be, for example, a Peltier element.
【００４５】また、これら発熱体１２は、互いに近い二
重の同心円同士が１組として、１本の線になるように接
続され、その両端に入出力の端子となる外部端子１３が
金属被覆層１２ａを介して接続されている。また、中央
に近い部分には、半導体ウエハ１９を支持するリフター
ピン１６を挿入するための貫通孔１５が形成され、さら
に、測温素子を挿入するための有底孔１４が形成されて
いる。In addition, these heating elements 12 are connected so that a pair of double concentric circles close to each other are formed into a single wire, and external terminals 13 serving as input / output terminals are provided at both ends thereof with a metal coating layer. It is connected via 12a. Further, a through hole 15 for inserting a lifter pin 16 supporting a semiconductor wafer 19 is formed in a portion near the center, and a bottomed hole 14 for inserting a temperature measuring element is further formed.
【００４６】なお、図１〜２に示したセラミックヒータ
１０において、発熱体１２はヒータ板１１の底部に設け
られているが、ヒータ板１１の内部に設けられていても
よい。In the ceramic heater 10 shown in FIGS. 1 and 2, the heating element 12 is provided at the bottom of the heater plate 11, but it may be provided inside the heater plate 11.
【００４７】以下、本発明のセラミックヒータを構成す
る部材等について詳細に説明する。この説明では、窒化
物セラミックを例にしているが、炭化物セラミックや酸
化物セラミックであってもよい。The members constituting the ceramic heater of the present invention will be described in detail below. In this description, a nitride ceramic is taken as an example, but a carbide ceramic or an oxide ceramic may be used.
【００４８】本発明のセラミックヒータ１０では、ヒー
タ板の材料として、窒化物セラミックを用いているが、
これは、熱膨張係数が金属より小さく、薄くしても、加
熱により反ったり、歪んだりしないため、ヒータ板１１
を薄くて軽いものとすることができるからである。In the ceramic heater 10 of the present invention, nitride ceramic is used as the material of the heater plate,
This is because the coefficient of thermal expansion is smaller than that of metal, and even if it is thin, it does not warp or distort due to heating.
Because it can be made thin and light.
【００４９】また、ヒータ板１１の熱伝導率が高く、ま
たヒータ板自体薄いため、ヒータ板１１の表面温度が、
発熱体の温度変化に迅速に追従する。即ち、電圧、電流
量を変えて発熱体の温度を変化させることにより、ヒー
タ板１１の表面温度を良好に制御することができるので
ある。ヒータ板１１は、Ｙ、Ｎａ、Ｂ、Ｌｉ、Ｒｂおよ
びＣａから選ばれる少なくとも１種の元素を含んでい
る。Since the heater plate 11 has a high thermal conductivity and the heater plate itself is thin, the surface temperature of the heater plate 11 is
Quickly follow the temperature change of the heating element. That is, the surface temperature of the heater plate 11 can be satisfactorily controlled by changing the voltage and the amount of current to change the temperature of the heating element. The heater plate 11 contains at least one element selected from Y, Na, B, Li, Rb and Ca.
【００５０】これらのなかでＹ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｃａの酸
化物は、通常、焼結助剤として添加される。ヒータ板１
１の熱伝導率を１３０〜２００Ｗ／ｍＫと高くするため
には、Ｙ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｃａの含有量は、０．１〜５重
量％が好ましい。Of these, oxides of Y, Li, Rb and Ca are usually added as a sintering aid. Heater plate 1
In order to increase the thermal conductivity of 1 to 130 to 200 W / mK, the content of Y, Li, Rb, and Ca is preferably 0.1 to 5% by weight.
【００５１】Ｙ等の含有量が０．１重量％未満である
と、焼結の際に緻密化が進行せず、その結果、熱伝導率
を高く保つことが困難になる。また、Ｎａ、Ｂなどは粒
界に局在して熱伝導率を改善する。If the content of Y or the like is less than 0.1% by weight, densification does not proceed during sintering, and as a result, it becomes difficult to maintain high thermal conductivity. Further, Na, B, etc. are localized at the grain boundaries to improve the thermal conductivity.
【００５２】Ｎａ、Ｂの含有量は、０．０５〜５０ｐｐ
ｍが好ましい。０．０５ｐｐｍ未満では熱伝導率の改善
効果が全くないからである。これらの元素は、不可避的
に原料粉末に含まれているが、これを上記範囲の量とす
るために、Ｎａを含む化合物やＣａを含む化合物、例え
ば、ＮａＣＯ3、ＣａＣＯ3等を添加してもよい。The content of Na and B is 0.05 to 50 pp
m is preferred. This is because if it is less than 0.05 ppm, there is no improvement effect on the thermal conductivity. These elements are unavoidably contained in the raw material powder, but in order to adjust the amount to the above range, a compound containing Na or a compound containing Ca, for example, NaCO3 , CaCO3 or the like is added. Good.
【００５３】なお、炭化物セラミックの焼結助剤として
は、例えば、Ｂ4Ｃ、ＡｌＮなどが挙げられ、不純物と
しては、例えば、Ａｌ、Ｂが挙げられる。ＡｌやＢの含
有量は、０．０５ｐｐｍ〜０．５重量％である。Examples of the sintering aid of the carbide ceramic include B4 C and AlN, and examples of the impurities include Al and B. The content of Al or B is 0.05 ppm to 0.5% by weight.
【００５４】上記ヒータ板１１の加熱面は、被加熱物と
加熱面とを熱伝導気体中で離間させて加熱する場合、気
体が乱流となることを防止するために、ＪＩＳ Ｂ ０６
０１に基づく面粗度が、Ｒｍａｘ＝０．０５〜２００μ
ｍになるように粗化処理が施されている。The heating surface of the heater plate 11 is JIS B 06 in order to prevent the gas from becoming a turbulent flow when the object to be heated and the heating surface are heated while being separated from each other in the heat transfer gas.
The surface roughness based on 01 is Rmax = 0.05 to 200 μ
The roughening process is performed so that it becomes m.
【００５５】被加熱物を加熱面から離間させて加熱する
場合、加熱面のＲｍａｘが２００μｍを超えると、被加
熱物と加熱面の間に空気の乱流が発生し、熱が局所的に
蓄積して被加熱物に温度差が生じてしまう。一方、Ｒｍ
ａｘが０．０５μｍ未満では、輻射熱により加熱面の温
度差がそのまま被加熱物に転写されてしまい、やはり温
度差が発生してしまう。面粗度は、Ｒｍａｘ＝０．２〜
１００が望ましい。When the object to be heated is heated away from the heating surface and the Rmax of the heating surface exceeds 200 μm, turbulent air flow occurs between the object to be heated and the heating surface, and heat is locally accumulated. As a result, a temperature difference occurs in the object to be heated. On the other hand, Rm
When ax is less than 0.05 μm, the temperature difference on the heating surface is directly transferred to the object to be heated by the radiant heat, and the temperature difference also occurs. Surface roughness is Rmax = 0.2-
100 is desirable.
【００５６】また、上記ヒータ板１１の加熱面は、不純
物の半導体ウエハへの拡散を防止するために、ＪＩＳ
Ｂ ０６０１に基づく面粗度が、Ｒｍａｘ＝０．２〜２
００μｍになるように粗化処理が施されていることが望
ましい。Further, the heating surface of the heater plate 11 is provided with JIS in order to prevent impurities from diffusing into the semiconductor wafer.
The surface roughness based on B 0601 is Rmax = 0.2 to 2
It is desirable that the roughening treatment be performed so that the thickness becomes 00 μm.
【００５７】上記面粗度のＲｍａｘが０．２μｍ未満で
あると、面接触に近くなるため、不純物の半導体ウエハ
への拡散を防止することが困難となり、一方、上記面粗
度のＲｍａｘが２００μｍを超えると、粗化処理自体が
困難となるだけでなく、半導体ウエハを充分加熱できな
くなる。これは半導体ウエハとウエハ載置面との距離が
長くなって輻射熱量あるいは空気中を伝搬して半導体ウ
エハに到達する熱量が小さくなるためであると考えられ
る。If the surface roughness Rmax is less than 0.2 μm, it becomes difficult to prevent impurities from diffusing into the semiconductor wafer because the surface contact becomes close. On the other hand, the surface roughness Rmax is 200 μm. If it exceeds, not only the roughening treatment itself becomes difficult, but also the semiconductor wafer cannot be heated sufficiently. It is considered that this is because the distance between the semiconductor wafer and the wafer mounting surface becomes longer and the amount of radiant heat or the amount of heat that propagates in the air and reaches the semiconductor wafer becomes smaller.
【００５８】また、リフターピンや支持ピン等で半導体
ウエハを支持して保持しながら非接触で加熱する場合に
も、上記面粗度のＲｍａｘが０．２μｍ未満では、Ｙ等
の揮発を抑制する効果はなく、上記面粗度のＲｍａｘが
２００μｍを超えると加熱面の表面積が大きくなり、揮
発量が増えてしまうことになる。従って、上記範囲がＹ
等の揮発抑制効果がある範囲である。Also, when the semiconductor wafer is heated in a non-contact manner while being supported and held by lifter pins, support pins, etc., if the surface roughness Rmax is less than 0.2 μm, volatilization of Y or the like is suppressed. There is no effect, and if the surface roughness Rmax exceeds 200 μm, the surface area of the heating surface becomes large and the amount of volatilization increases. Therefore, the above range is Y
It is within the range that has the effect of suppressing volatilization.
【００５９】なお、面粗度はＲｍａｘ＝１〜２０μｍが
より好ましい。半導体ウエハが接触した際にパーティク
ルが発生しにくい範囲だからである。The surface roughness is more preferably Rmax = 1 to 20 μm. This is because particles are less likely to be generated when the semiconductor wafer contacts.
【００６０】粗化処理の方法としては、特に限定される
ものではないが、例えば、アルミナ、ＳｉＣ、ガラス、
ジルコニア等からなる粒子を加熱面に吹き付けるサンド
ブラスト処理等が挙げられる。The method of roughening treatment is not particularly limited, but for example, alumina, SiC, glass,
A sand blasting process in which particles made of zirconia or the like are sprayed on the heating surface can be used.
【００６１】上記セラミックヒータのヒータ板１１の厚
さは、０．５〜５ｍｍが好ましい。０．５ｍｍより薄い
と、強度が低下するため破損しやすくなり、一方、５ｍ
ｍより厚くなると、熱が伝搬しにくくなり、加熱の効率
が悪くなる。The thickness of the heater plate 11 of the ceramic heater is preferably 0.5 to 5 mm. If the thickness is less than 0.5 mm, the strength will be reduced and it will be easily damaged.
If it is thicker than m, it becomes difficult for heat to propagate and the heating efficiency becomes poor.
【００６２】また、本発明のセラミックヒータにおい
て、上記窒化物セラミック基板の形状は特に限定される
ものではなく、平面視楕円形のものでもよいが、図1 に
示したような円板状のものが望ましい。また、上記窒化
物セラミック基板が円板状である場合、その直径は１５
０ｍｍを超えることが望ましく、２００ｍｍ以上がより
望ましく、３００ｍｍ以上が更に望ましい。これは、半
導体ウエハは、その直径が８インチ（２００ｍｍ）以上
のものが主流となっており、また、次世代の半導体ウエ
ハでは、その直径が１２インチ（３００ｍｍ）以上のも
のが主流となるからである。Further, in the ceramic heater of the present invention, the shape of the nitride ceramic substrate is not particularly limited, and may be an elliptical shape in plan view, but a disc-shaped one as shown in FIG. Is desirable. When the nitride ceramic substrate is disk-shaped, its diameter is 15
It is desirable to exceed 0 mm, more desirably 200 mm or more, and further desirably 300 mm or more. This is because semiconductor wafers having a diameter of 8 inches (200 mm) or more are mainstream, and next-generation semiconductor wafers having a diameter of 12 inches (300 mm) or more are mainstream. Is.
【００６３】上記窒化物セラミック基板の表面または内
部に形成される発熱体１２は、少なくとも２以上の回路
に分割されていることが望ましい。回路を分割すること
により、各回路に投入する電力を制御して発熱量を変え
ることができ、半導体ウエハの加熱面の温度を調整する
ことができるからである。The heating element 12 formed on the surface or inside of the nitride ceramic substrate is preferably divided into at least two circuits. By dividing the circuit, the amount of heat generated can be changed by controlling the electric power supplied to each circuit, and the temperature of the heated surface of the semiconductor wafer can be adjusted.
【００６４】発熱体１２のパターンとしては、例えば、
同心円、渦巻き、偏心円、屈曲線などが挙げられるが、
ヒータ板全体の温度を均一にすることができる点から、
図１に示したような同心円状のものが好ましい。発熱体
１２をヒータ板１１の表面に形成する場合には、金属粒
子を含む導電ペーストをヒータ板１１の表面に塗布して
所定パターンの導体ペースト層を形成した後、これを焼
き付け、ヒータ板１１の表面で金属粒子を焼結させる方
法が好ましい。なお、金属の焼結は、金属粒子同士およ
び金属粒子とセラミックとが融着していれば充分であ
る。The pattern of the heating element 12 is, for example,
Examples include concentric circles, spirals, eccentric circles, and bend lines.
From the point that the temperature of the entire heater plate can be made uniform,
A concentric circle as shown in FIG. 1 is preferable. When the heating element 12 is formed on the surface of the heater plate 11, a conductive paste containing metal particles is applied to the surface of the heater plate 11 to form a conductor paste layer having a predetermined pattern, which is then baked to form the heater plate 11. A method of sintering the metal particles on the surface of is preferred. In addition, the sintering of the metal is sufficient if the metal particles are fused to each other and the metal particles and the ceramic are fused.
【００６５】ヒータ板１１の表面に発熱体を形成する場
合には、発熱体の厚さは、１〜３０μｍが好ましく、１
〜１０μｍがより好ましい。また、ヒータ板１１の内部
に発熱体を形成する場合には、その厚さは、１〜５０μ
ｍが好ましい。When a heating element is formed on the surface of the heater plate 11, the heating element preferably has a thickness of 1 to 30 μm.
It is more preferably 10 μm. When a heating element is formed inside the heater plate 11, its thickness is 1 to 50 μm.
m is preferred.
【００６６】また、ヒータ板１１の表面に発熱体を形成
する場合には、発熱体の幅は、０．１〜２０ｍｍが好ま
しく、０．１〜５ｍｍがより好ましい。また、ヒータ板
１１の内部に発熱体を形成する場合には、発熱体の幅
は、５〜２０μｍが好ましい。When a heating element is formed on the surface of the heater plate 11, the width of the heating element is preferably 0.1 to 20 mm, more preferably 0.1 to 5 mm. When a heating element is formed inside the heater plate 11, the width of the heating element is preferably 5 to 20 μm.
【００６７】発熱体１２は、その幅や厚さにより抵抗値
に変化を持たせることができるが、上記した範囲が最も
実用的である。抵抗値は、薄く、また、細くなる程大き
くなる。発熱体１２は、ヒータ板１１の内部に形成した
場合の方が、厚み、幅とも大きくなるが、発熱体１２を
内部に設けると、加熱面と発熱体１２との距離が短くな
り、表面の温度の均一性が低下するため、発熱体自体の
幅を広げる必要があること、内部に発熱体１２を設ける
ために、窒化物セラミック等との密着性を考慮する必要
性がないため、タングステン、モリブデンなどの高融点
金属やタングステン、モリブデンなどの炭化物を使用す
ることができ、抵抗値を高くすることが可能となるた
め、断線等を防止する目的で厚み自体を厚くしてもよ
い。そのため、発熱体１２は、上記した厚みや幅とする
ことが望ましい。The resistance value of the heating element 12 can be varied depending on its width and thickness, but the above range is most practical. The resistance value becomes thinner and becomes thinner as it becomes thinner. When the heating element 12 is formed inside the heater plate 11, both the thickness and the width become larger. However, when the heating element 12 is provided inside, the distance between the heating surface and the heating element 12 becomes shorter, and Since the temperature uniformity deteriorates, it is necessary to widen the width of the heating element itself, and in order to provide the heating element 12 inside, it is not necessary to consider the adhesion with a nitride ceramic or the like, so that tungsten, A refractory metal such as molybdenum or a carbide such as tungsten or molybdenum can be used, and the resistance value can be increased. Therefore, the thickness itself may be increased for the purpose of preventing disconnection or the like. Therefore, it is desirable that the heating element 12 has the above-mentioned thickness and width.
【００６８】発熱体１２は、断面形状が矩形であっても
楕円であってもよいが、偏平であることが望ましい。偏
平の方が加熱面に向かって放熱しやすいため、加熱面の
温度分布ができにくいからである。The heating element 12 may have a rectangular cross section or an elliptical cross section, but is preferably flat. This is because the flat surface is more likely to radiate heat toward the heating surface, and thus the temperature distribution on the heating surface is less likely to occur.
【００６９】断面のアスペクト比（発熱体の幅／発熱体
の厚さ）は、１０〜５０００であることが望ましい。こ
の範囲に調整することにより、発熱体１２の抵抗値を大
きくすることができるとともに、加熱面の温度の均一性
を確保することができるからである。The aspect ratio (width of heating element / thickness of heating element) of the cross section is preferably 10 to 5,000. By adjusting to this range, the resistance value of the heating element 12 can be increased and the temperature uniformity of the heating surface can be ensured.
【００７０】発熱体１２の厚さを一定とした場合、アス
ペクト比が上記範囲より小さいと、ヒータ板１１のウエ
ハ加熱方向への熱の伝搬量が小さくなり、発熱体１２の
パターンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまい、
逆にアスペクト比が大きすぎると発熱体１２の中央の直
上部分が高温となってしまい、結局、発熱体１２のパタ
ーンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまう。従っ
て、温度分布を考慮すると、断面のアスペクト比は、１
０〜５０００であることが好ましいのである。When the thickness of the heating element 12 is constant and the aspect ratio is smaller than the above range, the amount of heat transferred in the wafer heating direction of the heater plate 11 becomes small, and the heat similar to the pattern of the heating element 12 is generated. Distribution occurs on the heating surface,
On the other hand, if the aspect ratio is too large, the temperature of the portion directly above the center of the heating element 12 becomes high, and eventually a heat distribution similar to the pattern of the heating element 12 is generated on the heating surface. Therefore, considering the temperature distribution, the aspect ratio of the cross section is 1
It is preferably 0 to 5000.
【００７１】発熱体１２をヒータ板１１の表面に形成す
る場合は、アスペクト比を１０〜２００、発熱体１２を
ヒータ板１１の内部に形成する場合は、アスペクト比を
２００〜５０００とすることが望ましい。発熱体１２
は、ヒータ板１１の内部に形成した場合の方が、アスペ
クト比が大きくなるが、これは、発熱体１２を内部に設
けると、加熱面と発熱体１２との距離が短くなり、表面
の温度均一性が低下するため、発熱体１２自体を偏平に
する必要があるからである。When the heating element 12 is formed on the surface of the heater plate 11, the aspect ratio is 10 to 200, and when the heating element 12 is formed inside the heater plate 11, the aspect ratio is 200 to 5000. desirable. Heating element 12
Has a larger aspect ratio when it is formed inside the heater plate 11. However, when the heating element 12 is provided inside, the distance between the heating surface and the heating element 12 becomes shorter, and This is because the heating element 12 itself needs to be flattened because the uniformity deteriorates.
【００７２】発熱体１２をヒータ板１１の内部に偏芯し
て形成する場合の位置は、ヒータ板１１の加熱面に対向
する面（底面）に近い位置で、加熱面から底面までの距
離に対して５０％を超え、９９％までの位置とすること
が望ましい。５０％以下であると、加熱面に近すぎるた
め、温度分布が発生してしまい、逆に、９９％を超える
と、ヒータ板１１自体に反りが発生して、半導体ウエハ
が破損するからである。When the heating element 12 is formed eccentrically inside the heater plate 11, the position is close to the surface (bottom surface) of the heater plate 11 facing the heating surface, and the distance from the heating surface to the bottom surface is set. On the other hand, it is desirable to set the position to more than 50% and up to 99%. If it is 50% or less, the temperature distribution is generated because it is too close to the heating surface, and conversely, if it exceeds 99%, the heater plate 11 itself warps and the semiconductor wafer is damaged. .
【００７３】また、発熱体１２をヒータ板１１の内部に
形成する場合には、発熱体形成層を複数層設けてもよ
い。この場合は、各層のパターンは、相互に補完するよ
うにどこかの層に発熱体１２が形成され、加熱面の上方
から見ると、どの領域にもパターンが形成されている状
態が望ましい。このような構造としては、例えば、互い
に千鳥の配置になっている構造が挙げられる。なお、発
熱体１２をヒータ板１１の内部に設け、かつ、その発熱
体１２を一部露出させてもよい。When the heating element 12 is formed inside the heater plate 11, a plurality of heating element forming layers may be provided. In this case, it is desirable that the heating elements 12 be formed in some layers so that the patterns of the respective layers complement each other, and that the patterns are formed in any of the regions when viewed from above the heating surface. As such a structure, for example, a structure in which staggered arrangement is provided. The heating element 12 may be provided inside the heater plate 11 and the heating element 12 may be partially exposed.
【００７４】導体ペーストとしては特に限定されない
が、導電性を確保するための金属粒子または導電性セラ
ミックが含有されているほか、樹脂、溶剤、増粘剤など
を含むものが好ましい。The conductive paste is not particularly limited, but it is preferable that the conductive paste contains metal particles or conductive ceramics for ensuring conductivity, and also contains resin, solvent, thickener and the like.
【００７５】上記金属粒子としては、例えば、貴金属
（金、銀、白金、パラジウム）、鉛、タングステン、モ
リブデン、ニッケルなどが好ましい。これらは、単独で
用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの金
属は、比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を
有するからである。As the metal particles, for example, noble metals (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. This is because these metals are relatively difficult to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat.
【００７６】上記導電性セラミックとしては、例えば、
タングステン、モリブデンの炭化物などが挙げられる。
これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用しても
よい。これら金属粒子または導電性セラミック粒子の粒
径は、０．１〜１００μｍが好ましい。０．１μｍ未満
と微細すぎると、酸化されやすく、一方、１００μｍを
超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくなるから
である。As the above-mentioned conductive ceramic, for example,
Examples thereof include tungsten and molybdenum carbides.
These may be used alone or in combination of two or more. The particle size of these metal particles or conductive ceramic particles is preferably 0.1 to 100 μm. This is because if it is less than 0.1 μm and too fine, it is easily oxidized, while if it exceeds 100 μm, it becomes difficult to sinter and the resistance value increases.
【００７７】上記金属粒子の形状は、球状であっても、
リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場
合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよ
い。上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン
片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属酸化物を
保持しやすくなり、発熱体１２と窒化物セラミック等と
の密着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくすることが
できるため有利である。Even if the shape of the metal particles is spherical,
It may be flaky. When these metal particles are used, they may be a mixture of the above-mentioned spherical material and the above-mentioned scaly material. When the metal particles are scaly particles or a mixture of spherical particles and scaly particles, it becomes easier to hold the metal oxide between the metal particles, and the adhesiveness between the heating element 12 and the nitride ceramic or the like. Is advantageous and the resistance value can be increased, which is advantageous.
【００７８】導体ペーストに使用される樹脂としては、
例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられ
る。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコ
ールなどが挙げられる。増粘剤としては、セルロースな
どが挙げられる。As the resin used for the conductor paste,
For example, an epoxy resin, a phenol resin, etc. are mentioned. Examples of the solvent include isopropyl alcohol and the like. Examples of the thickener include cellulose and the like.
【００７９】導体ペーストには、上記したように、金属
粒子に金属酸化物を添加し、発熱体１２を金属粒子およ
び金属酸化物を焼結させたものとすることが望ましい。
このように、金属酸化物を金属粒子とともに焼結させる
ことにより、ヒータ板である窒化物セラミックと金属粒
子とを密着させることができる。As described above, the conductor paste is preferably made of metal particles to which a metal oxide is added, and the heating element 12 is formed by sintering the metal particles and the metal oxide.
In this way, by sintering the metal oxide together with the metal particles, the nitride ceramic that is the heater plate and the metal particles can be brought into close contact with each other.
【００８０】金属酸化物を混合することにより、窒化物
セラミックと密着性が改善される理由は明確ではない
が、金属粒子表面や窒化物セラミックの表面は、わずか
に酸化されて酸化膜が形成されており、この酸化膜同士
が金属酸化物を介して焼結して一体化し、金属粒子と窒
化物セラミックとが密着するのではないかと考えられ
る。Although the reason why the adhesion with the nitride ceramic is improved by mixing the metal oxide is not clear, the surface of the metal particles and the surface of the nitride ceramic are slightly oxidized to form an oxide film. Therefore, it is conceivable that the oxide films may be sintered and integrated with each other through the metal oxide, and the metal particles and the nitride ceramic may adhere to each other.
【００８１】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、アル
ミナ、イットリアおよびチタニアからなる群から選ばれ
る少なくとも１種が好ましい。これらの酸化物は、発熱
体１２の抵抗値を大きくすることなく、金属粒子と窒化
物セラミックとの密着性を改善することができるからで
ある。Examples of the above-mentioned metal oxides include oxides.
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B2O3), Al
Selected from the group consisting of Mina, Yttria and Titania
At least one is preferable. These oxides generate heat
Nitriding metal particles without increasing the resistance of the body 12
Because it can improve the adhesion with ceramics
is there.
【００８２】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素（Ｂ2Ｏ3）、アルミナ、イットリア、チタニアの割
合は、金属酸化物の全量を１００重量部とした場合、重
量比で、酸化鉛が１〜１０、シリカが１〜３０、酸化ホ
ウ素が５〜５０、酸化亜鉛が２０〜７０、アルミナが１
〜１０、イットリアが１〜５０、チタニアが１〜５０で
あって、その合計が１００重量部を超えない範囲で調整
されていることが望ましい。これらの範囲で、これらの
酸化物の量を調整することにより、特に窒化物セラミッ
クとの密着性を改善することができる。The above lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B2 O3 ), alumina, yttria, and titania are in a weight ratio when the total amount of metal oxides is 100 parts by weight. 1-10, silica 1-30, boron oxide 5-50, zinc oxide 20-70, alumina 1
-10, yttria is 1-50, and titania is 1-50, and it is desirable that the total is adjusted not to exceed 100 parts by weight. By adjusting the amounts of these oxides within these ranges, it is possible to improve the adhesion, particularly with the nitride ceramics.
【００８３】上記金属酸化物の金属粒子に対する添加量
は、０．１重量％以上１０重量％未満が好ましい。ま
た、このような構成の導体ペーストを使用して発熱体１
２を形成した際の面積抵抗率は、１〜４５ｍΩ／□が好
ましい。面積抵抗率が４５ｍΩ／□を超えると、印加電
圧量に対して発熱量は大きくなりすぎて、ヒータ板の表
面に発熱体１２を設けたヒータ板１１では、その発熱量
を制御しにくいからである。なお、金属酸化物の添加量
が１０重量％以上であると、面積抵抗率が５０ｍΩ／□
を超えてしまい、発熱量が大きくなりすぎて温度制御が
難しくなり、温度分布の均一性が低下する。The amount of the above metal oxide added to the metal particles is preferably 0.1% by weight or more and less than 10% by weight. Further, the heating element 1 is formed by using the conductor paste having such a configuration.
The area resistivity when forming 2 is preferably 1 to 45 mΩ / □. If the areal resistivity exceeds 45 mΩ / □, the heat generation amount becomes too large with respect to the applied voltage amount, and the heater plate 11 having the heating element 12 on the surface of the heater plate is difficult to control the heat generation amount. is there. When the amount of the metal oxide added is 10% by weight or more, the sheet resistivity is 50 mΩ / □.
And the amount of heat generation becomes too large, which makes it difficult to control the temperature and reduces the uniformity of temperature distribution.
【００８４】発熱体１２がヒータ板１１の表面に形成さ
れる場合には、発熱体１２の表面部分、金属被覆層１２
ａが形成されていることが望ましい。内部の金属焼結体
が酸化されて抵抗値が変化するのを防止するためであ
る。形成する金属被覆層１２ａの厚さは、０．１〜１０
μｍが好ましい。When the heating element 12 is formed on the surface of the heater plate 11, the surface portion of the heating element 12 and the metal coating layer 12 are formed.
It is desirable that a is formed. This is to prevent the internal metal sintered body from being oxidized and changing its resistance value. The thickness of the metal coating layer 12a to be formed is 0.1 to 10
μm is preferred.
【００８５】金属被覆層１２ａを形成する際に使用され
る金属は、非酸化性の金属であれば特に限定されない
が、具体的には、例えば、金、銀、パラジウム、白金、
ニッケルなどが挙げられる。これらは、単独で用いても
よく、２種以上を併用してもよい。これらのなかでは、
ニッケルが好ましい。The metal used for forming the metal coating layer 12a is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing metal. Specifically, for example, gold, silver, palladium, platinum,
Examples include nickel. These may be used alone or in combination of two or more. Among these,
Nickel is preferred.
【００８６】発熱体１２には、電源と接続するための端
子が必要であり、この端子は、半田を介して発熱体１２
に取り付けるが、ニッケルは、半田の熱拡散を防止する
からである。接続端子としては、例えば、コバール製の
外部端子１３が挙げられる。The heating element 12 needs a terminal for connecting to a power source, and this terminal is connected to the heating element 12 via solder.
This is because nickel prevents the heat diffusion of the solder. Examples of the connection terminal include an external terminal 13 made of Kovar.
【００８７】なお、発熱体１２をヒータ板１１の内部に
形成する場合には、発熱体表面が酸化されることがない
ため、被覆は不要である。発熱体１２をヒータ板１１内
部に形成する場合、発熱体の一部が表面に露出していて
もよく、発熱体１２を接続するためのスルーホールが端
子部分に設けられ、このスルーホールに外部端子が接
続、固定されていてもよい。When the heating element 12 is formed inside the heater plate 11, the surface of the heating element is not oxidized, so that the coating is unnecessary. When the heating element 12 is formed inside the heater plate 11, a part of the heating element may be exposed on the surface, and a through hole for connecting the heating element 12 is provided in the terminal portion, and the through hole is externally provided. The terminals may be connected or fixed.
【００８８】外部端子１３を接続する場合、半田として
は、銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズなどの合金を使
用することができる。なお、半田層の厚さは、０．１〜
５０μｍが好ましい。半田による接続を確保するのに充
分な範囲だからである。When connecting the external terminal 13, as the solder, an alloy such as silver-lead, lead-tin, or bismuth-tin can be used. In addition, the thickness of the solder layer is 0.1 to
50 μm is preferable. This is because the range is sufficient to secure the solder connection.
【００８９】また、図2に示したように、ヒータ板１１
に貫通孔１５を設けてその貫通孔１５にリフターピン
（図示せず）を挿入し、半導体ウエハを図示しない搬送
機に渡したり、搬送機から半導体ウエハを受け取ったり
することができる。Further, as shown in FIG. 2, the heater plate 11
It is possible to provide a through hole 15 in the through hole and insert a lifter pin (not shown) into the through hole 15 to pass the semiconductor wafer to a carrier (not shown) or receive the semiconductor wafer from the carrier.
【００９０】次に、本発明のセラミックヒータの製造方
法について説明する。まず、ヒータ板１１の底面に発熱
体が形成されたセラミックヒータ（図１〜２参照）の製
造方法について説明する。この説明では、窒化物セラミ
ックを例にしているが、炭化物セラミックや酸化物セラ
ミックを使用してもよい。Next, a method for manufacturing the ceramic heater of the present invention will be described. First, a method of manufacturing a ceramic heater (see FIGS. 1 and 2) in which a heating element is formed on the bottom surface of the heater plate 11 will be described. In this description, a nitride ceramic is taken as an example, but a carbide ceramic or an oxide ceramic may be used.
【００９１】(1) ヒータ板の作製工程上述した窒化アルミニウムなどの窒化物セラミックの粉
末に必要に応じてイットリア（Ｙ2Ｏ3）、カルシア
（ＣａＯ）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化ルビジウ
ム（Ｒｂ2Ｏ）等の焼結助剤、Ｙ、Ｎａ、Ｃａ、Ｌｉ、
Ｒｂ、Ｂを含む化合物、バインダ等を配合してスラリー
を調製した後、このスラリーをスプレードライ等の方法
で顆粒状にし、この顆粒を金型などに入れて加圧するこ
とにより板状などに成形し、生成形体（グリーン）を作
製する。(1) Heater Plate Manufacturing Process Yitria (Y2 O3 ), calcia (CaO), lithium oxide (Li2 O), rubidium oxide may be added to the above-mentioned powder of a nitride ceramic such as aluminum nitride, if necessary. (Rb2 O) and other sintering aids, Y, Na, Ca, Li,
After preparing a slurry by mixing a compound containing Rb and B, a binder, etc., the slurry is made into granules by a method such as spray drying, and the granules are put into a mold or the like and pressed to form a plate-like shape. Then, a green form is produced.
【００９２】次に、生成形体に、必要に応じて、半導体
ウエハを支持するためのリフターピンを挿入する貫通孔
となる部分や熱電対などの測温素子を埋め込むための有
底孔となる部分を形成する。Next, if necessary, a portion to be a through hole into which a lifter pin for supporting a semiconductor wafer is inserted, or a portion to be a bottomed hole for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple in the green body. To form.
【００９３】次に、この生成形体を加熱、焼成して焼結
させ、セラミック製の板状体を製造する。この後、所定
の形状に加工することにより、ヒータ板１１を作製する
が、焼成後にそのまま使用することができる形状として
もよい。加圧しながら加熱、焼成を行うことにより、気
孔のないヒータ板１１を製造することが可能となる。加
熱、焼成は、焼結温度以上であればよいが、窒化物セラ
ミックでは、１０００〜２５００℃である。この後、サ
ンドブラスト等により、少なくとも加熱面に粗化処理を
施す。両面に粗化処理を施してもよい。Next, this green body is heated, fired and sintered to produce a ceramic plate-like body. After that, the heater plate 11 is manufactured by processing it into a predetermined shape, but it may have a shape that can be used as it is after firing. By performing heating and firing while applying pressure, it becomes possible to manufacture the heater plate 11 having no pores. The heating and firing may be carried out at a sintering temperature or higher, but in the case of a nitride ceramic, it is 1000 to 2500 ° C. After that, at least the heating surface is roughened by sandblasting or the like. Both surfaces may be roughened.
【００９４】(2) ヒータ板に導体ペーストを印刷する工
程導体ペーストは、一般に、金属粒子、樹脂、溶剤からな
る粘度の高い流動物である。この導体ペーストをスクリ
ーン印刷などを用い、発熱体を設けようとする部分に印
刷を行うことにより、導体ペースト層を形成する。発熱
体は、ヒータ板全体を均一な温度にする必要があること
から、図１に示すような同心円状からなるパターンに印
刷することが望ましい。導体ペースト層は、焼成後の発
熱体１２の断面が、方形で、偏平な形状となるように形
成することが望ましい。(2) Step of printing the conductor paste on the heater plate The conductor paste is generally a highly viscous fluid consisting of metal particles, a resin and a solvent. The conductor paste layer is formed by printing the conductor paste on the portion where the heating element is to be provided by screen printing or the like. Since it is necessary for the heating element to have a uniform temperature over the entire heater plate, it is desirable to print the heating element in a concentric pattern as shown in FIG. The conductor paste layer is preferably formed so that the cross section of the heating element 12 after firing has a rectangular shape and a flat shape.
【００９５】(3) 導体ペーストの焼成ヒータ板１１の底面に印刷した導体ペースト層を加熱焼
成して、樹脂、溶剤を除去するとともに、金属粒子を焼
結させ、ヒータ板１１の底面に焼き付け、発熱体１２を
形成する。加熱焼成の温度は、５００〜１０００℃が好
ましい。(3) Firing of Conductor Paste The conductor paste layer printed on the bottom surface of the heater plate 11 is heated and fired to remove the resin and the solvent, and the metal particles are sintered and baked on the bottom surface of the heater plate 11. The heating element 12 is formed. The heating and firing temperature is preferably 500 to 1000 ° C.
【００９６】導体ペースト中に上述した金属酸化物を添
加しておくと、金属粒子、ヒータ板および金属酸化物が
焼結して一体化するため、発熱体とヒータ板との密着性
が向上する。When the above-mentioned metal oxide is added to the conductor paste, the metal particles, the heater plate and the metal oxide are sintered and integrated, so that the adhesion between the heating element and the heater plate is improved. .
【００９７】(4) 金属被覆層の形成発熱体１２表面には、金属被覆層１２ａを設けることが
望ましい。金属被覆層１２ａは、電解めっき、無電解め
っき、スパッタリング等により形成することができる
が、量産性を考慮すると、無電解めっきが最適である。(4) Formation of metal coating layer It is desirable to provide a metal coating layer 12a on the surface of the heating element 12. The metal coating layer 12a can be formed by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, etc., but in consideration of mass productivity, electroless plating is most suitable.
【００９８】(5) 端子等の取り付け発熱体１２のパターンの端部に電源との接続のための端
子（外部端子１３）を半田で取り付ける。また、有底孔
１４に銀ろう、金ろうなどで熱電対を固定し、ポリイミ
ド等の耐熱樹脂で封止し、セラミックヒータの製造を終
了する。(5) Attachment of terminals, etc. Terminals (external terminals 13) for connection to a power source are attached to the ends of the pattern of the heating element 12 by soldering. Further, a thermocouple is fixed to the bottomed hole 14 with silver solder, gold solder or the like and sealed with a heat resistant resin such as polyimide, and the manufacturing of the ceramic heater is completed.
【００９９】次に、ヒータ板１１の内部に発熱体１２が
形成されたセラミックヒータの製造方法について説明す
る。Next, a method of manufacturing a ceramic heater in which the heating element 12 is formed inside the heater plate 11 will be described.
【０１００】(1) ヒータ板の作製工程まず、窒化物セラミックの粉末をバインダ、溶剤等と混
合してペーストを調製し、これを用いてグリーンシート
を作製する。上述した窒化物セラミック粉末としては、
窒化アルミニウムなどを使用することができ、必要に応
じて、イットリア等の焼結助剤、Ｎａ、Ｃａを含む化合
物等を加えてもよい。(1) Step of Manufacturing Heater Plate First, a powder of nitride ceramic is mixed with a binder, a solvent and the like to prepare a paste, and a green sheet is manufactured by using the paste. As the above-mentioned nitride ceramic powder,
Aluminum nitride or the like can be used, and if necessary, a sintering aid such as yttria or a compound containing Na or Ca may be added.
【０１０１】また、バインダとしては、アクリル系バイ
ンダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニ
ルアルコールから選ばれる少なくとも１種が望ましい。
さらに溶媒としては、α−テルピネオール、グリコール
から選ばれる少なくとも１種が望ましい。The binder is preferably at least one selected from acrylic binders, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
Further, the solvent is preferably at least one selected from α-terpineol and glycol.
【０１０２】これらを混合して得られるペーストをドク
ターブレード法でシート状に成形してグリーンシートを
作製する。グリーンシートの厚さは、０．１〜５ｍｍが
好ましい。A paste obtained by mixing these is molded into a sheet by the doctor blade method to produce a green sheet. The thickness of the green sheet is preferably 0.1 to 5 mm.
【０１０３】次に、得られたグリーンシートに、必要に
応じて、半導体ウエハを支持するためのリフターピンを
挿入する貫通孔１５となる部分、熱電対などの測温素子
を埋め込むための有底孔となる部分、発熱体を外部端子
と接続するためのスルーホール１８となる部分等を形成
する。後述するグリーンシート積層体を形成、あるいは
焼成した後に、上記加工を行ってもよい。Next, in the obtained green sheet, if necessary, a portion to be a through hole 15 into which a lifter pin for supporting a semiconductor wafer is inserted, and a bottomed plate for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple. A portion to be a hole, a portion to be a through hole 18 for connecting the heating element to an external terminal, and the like are formed. The above-described processing may be performed after forming or firing a green sheet laminate described below.
【０１０４】(2) グリーンシート上に導体ペーストを印
刷する工程グリーンシート上に、発熱体を形成するための金属ペー
ストまたは導電性セラミックを含む導電性ペーストを印
刷する。これらの導電ペースト中には、金属粒子または
導電性セラミック粒子が含まれている。(2) Step of printing the conductor paste on the green sheet A conductive paste containing a metal paste or a conductive ceramic for forming a heating element is printed on the green sheet. These conductive pastes contain metal particles or conductive ceramic particles.
【０１０５】タングステン粒子またはモリブデン粒子の
平均粒子径は、０．１〜５μｍが好ましい。平均粒子が
０．１μｍ未満であるか、５μｍを超えると、導体ペー
ストを印刷しにくいからである。The average particle size of the tungsten particles or molybdenum particles is preferably 0.1 to 5 μm. If the average particle size is less than 0.1 μm or exceeds 5 μm, it is difficult to print the conductor paste.
【０１０６】このような導体ペーストとしては、例え
ば、金属粒子または導電性セラミック粒子８５〜８７重
量部；アクリル系、エチルセルロース、ブチルセロソル
ブ、ポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも１種
のバインダ１．５〜１０重量部；および、α−テルピネ
オール、グリコールから選ばれる少なくとも１種の溶媒
を１．５〜１０重量部を混合した組成物（ペースト）が
挙げられる。Examples of such a conductor paste include metal particles or conductive ceramic particles 85 to 87 parts by weight; at least one binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol 1.5 to 10 parts by weight. And a composition (paste) in which 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from α-terpineol and glycol is mixed.
【０１０７】(3) グリーンシートの積層工程導体ペーストを印刷していないグリーンシートを、導体
ペーストを印刷したグリーンシートの上下に積層する。
このとき、上側に積層するグリーンシートの数を下側に
積層するグリーンシートの数よりも多くして、発熱体の
形成位置を底面の方向に偏芯させる。具体的には、上側
のグリーンシートの積層数は２０〜５０枚が、下側のグ
リーンシートの積層数は５〜２０枚が好ましい。(3) Laminating Step of Green Sheet The green sheet on which the conductor paste is not printed is laminated on and under the green sheet on which the conductor paste is printed.
At this time, the number of green sheets stacked on the upper side is set to be larger than the number of green sheets stacked on the lower side, and the formation position of the heating element is eccentric in the direction of the bottom surface. Specifically, the number of stacked green sheets on the upper side is preferably 20 to 50, and the number of stacked green sheets on the lower side is preferably 5 to 20.
【０１０８】(4) グリーンシート積層体の焼成工程グリーンシート積層体の加熱、加圧を行い、グリーンシ
ートおよび内部の導体ペーストを焼結させる。加熱温度
は、１０００〜２０００℃が好ましく、加圧の圧力は、
１００〜２００ｋｇ／ｃｍ2が好ましい。加熱は、不活
性ガス雰囲気中で行う。不活性ガスとしては、例えば、
アルゴン、窒素などを使用することができる。この後、
加熱面を研磨し、さらに必要に応じてサンドブラスト等
により、少なくとも加熱面に粗化処理を施す。両面に粗
化処理を施してもよい。(4) Firing Step of Green Sheet Laminated Body The green sheet laminated body is heated and pressed to sinter the green sheet and the conductor paste inside. The heating temperature is preferably 1000 to 2000 ° C., and the pressure applied is
100 to 200 kg / cm2 is preferable. The heating is performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, for example,
Argon, nitrogen and the like can be used. After this,
The heating surface is polished, and if necessary, at least the heating surface is roughened by sandblasting or the like. Both surfaces may be roughened.
【０１０９】なお、焼成を行った後に、測温素子を挿入
するための有底孔を設けてもよい。有底孔は、表面研磨
後に、サンドブラストなどのブラスト処理を行うことに
より形成することができる。また、内部の発熱体と接続
するためのスルーホールに外部端子１３を接続し、加熱
してリフローする。加熱温度は、２００〜５００℃が好
適である。After baking, a bottomed hole for inserting the temperature measuring element may be provided. The bottomed hole can be formed by performing blasting such as sandblasting after the surface is polished. In addition, the external terminal 13 is connected to a through hole for connecting with an internal heating element, and heated and reflowed. The heating temperature is preferably 200 to 500 ° C.
【０１１０】さらに、測温素子としての熱電対などを銀
ろう、金ろうなどで取り付け、ポリイミドなどの耐熱性
樹脂で封止し、セラミックヒータの製造を終了する。Further, a thermocouple or the like as a temperature measuring element is attached with silver solder, gold solder or the like and sealed with a heat resistant resin such as polyimide, and the manufacture of the ceramic heater is completed.
【０１１１】また、本発明のヒータの使用温度領域は１
５０〜８００℃である。また、使用雰囲気は、大気圧以
下の圧力下で使用できる。このような範囲で、本発明は
特に大きな効果を奏する。なお、本発明のセラミックヒ
ータは、誘電電極を設けて静電チャックとしてもよく、
また、表面にチャックトップ導体層を設けてウエハプロ
ーバとしてもよい。The operating temperature range of the heater of the present invention is 1
It is 50 to 800 ° C. Further, the atmosphere of use can be used under a pressure of atmospheric pressure or less. Within such a range, the present invention exerts a particularly great effect. The ceramic heater of the present invention may be provided with a dielectric electrode to serve as an electrostatic chuck,
Further, a chuck top conductor layer may be provided on the surface to form a wafer prober.
【０１１２】次に、上記静電チャックの構成について簡
単に説明する。図３は、静電チャックを模式的に示す縦
断面図であり、図４は、図３に示した静電チャックのＡ
−Ａ線断面図である。Next, the structure of the electrostatic chuck will be briefly described. 3 is a vertical cross-sectional view schematically showing the electrostatic chuck, and FIG. 4 shows the electrostatic chuck A shown in FIG.
FIG.
【０１１３】この静電チャック１０１では、窒化アルミ
ニウム基板１００の内部にチャック正負電極層２０、３
０が埋設され、その電極上にセラミック誘電体膜４０が
形成されている。また、窒化アルミニウム基板１００の
内部には、抵抗発熱体５０が設けられ、シリコンウエハ
９０を加熱することができるようになっている。なお、
窒化アルミニウム基板１００には、必要に応じて、ＲＦ
電極が埋設されていてもよい。In this electrostatic chuck 101, the chuck positive and negative electrode layers 20, 3 are provided inside the aluminum nitride substrate 100.
0 is buried and a ceramic dielectric film 40 is formed on the electrode. A resistance heating element 50 is provided inside the aluminum nitride substrate 100 so that the silicon wafer 90 can be heated. In addition,
If necessary, the aluminum nitride substrate 100 is provided with RF.
The electrodes may be embedded.
【０１１４】また、図４に示したように、静電チャック
１０１は、通常、平面視円形状に形成されており、窒化
アルミニウム基板１００の内部に図４に示した半円弧状
部２０ａと櫛歯部２０ｂとからなるチャック正極静電層
２０と、同じく半円弧状部３０ａと櫛歯部３０ｂとから
なるチャック負極静電層３０とが、互いに櫛歯部２０
ｂ、３０ｂを交差するように対向して配置されている。
この静電チャックを使用する場合には、チャック正極静
電層２０とチャック負極静電層３０とにそれぞれ直流電
源の＋側と−側を接続し、直流電圧を印加する。これに
より、この静電チャック上に載置された半導体ウエハが
静電的に吸着されることになる。Further, as shown in FIG. 4, the electrostatic chuck 101 is usually formed in a circular shape in a plan view, and inside the aluminum nitride substrate 100, the semi-arcuate portion 20a shown in FIG. The chuck positive electrode electrostatic layer 20 including the tooth portion 20b and the chuck negative electrode electrostatic layer 30 including the semi-circular arc portion 30a and the comb tooth portion 30b similarly form the comb tooth portion 20.
b and 30b are arranged so as to cross each other.
When this electrostatic chuck is used, the positive and negative sides of a DC power source are connected to the chuck positive electrode electrostatic layer 20 and the chuck negative electrode electrostatic layer 30, respectively, and a DC voltage is applied. As a result, the semiconductor wafer placed on this electrostatic chuck is electrostatically adsorbed.
【０１１５】[0115]
【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.
【０１１６】（実施例１）(1) Ｎａを０．１ｐｐｍ、Ｂを０．８ｐｐｍ含有する窒
化アルミニウム粉末（トクヤマ社製 平均粒径：１．１
μｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径：０．４μ
ｍ）４重量部、アクリルバインダ１２重量部およびアル
コールからなる組成物のスプレードライを行い、顆粒状
の粉末を作製した。Example 1 (1) Aluminum nitride powder containing 0.1 ppm of Na and 0.8 ppm of B (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size: 1.1)
μm) 100 parts by weight, yttria (average particle size: 0.4μ
m) Spray drying of a composition comprising 4 parts by weight, 12 parts by weight of an acrylic binder and alcohol was carried out to produce a granular powder.
【０１１７】(2) 次に、この顆粒状の粉末を金型に入
れ、平板状に成形して生成形体（グリーン）を得た。こ
の生成形体にドリル加工を施し、半導体ウエハのリフタ
ーピンを挿入する貫通孔１５となる部分、熱電対を埋め
込むための有底孔１４となる部分（直径：１．１ｍｍ、
深さ：２ｍｍ）を形成した。(2) Next, the granular powder was put into a mold and molded into a flat plate to obtain a green molded body. The formed body is drilled to form a through hole 15 into which a lifter pin of a semiconductor wafer is inserted, and a bottomed hole 14 to embed a thermocouple (diameter: 1.1 mm,
Depth: 2 mm) was formed.
【０１１８】(3) 加工処理の終った生成形体を１８００
℃、圧力：２００ｋｇ／ｃｍ2でホットプレスし、厚さ
が３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。次に、この
板状体から直径２１０ｍｍの円板体を切り出し、セラミ
ック製の板状体（ヒータ板１１）とした。このヒータ板
１１の両面を平均粒子径５μｍのアルミナ粒子のサンド
ブラストで処理し、表面にＪＩＳ Ｂ ０６０１で、Ｒｍ
ａｘ＝６μｍの凹凸を形成した。(3) 1800 the green body that has been processed
Hot pressing was performed at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 200 kg / cm2 to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. Next, a disk body having a diameter of 210 mm was cut out from this plate body to obtain a ceramic plate body (heater plate 11). Both sides of this heater plate 11 were treated by sandblasting of alumina particles having an average particle diameter of 5 μm, and the surface was subjected to Rm according to JIS B 0601.
The unevenness of ax = 6 μm was formed.
【０１１９】(4) 上記(3) で得たヒータ板１１に、スク
リーン印刷にて導体ペーストを印刷した。印刷パターン
は、図１に示したような同心円状のパターンとした。導
体ペーストとしては、プリント配線板のスルーホール形
成に使用されている徳力化学研究所製のソルベストＰＳ
６０３Ｄを使用した。 この導体ペーストは、銀−鉛ペ
ーストであり、銀１００重量部に対して、酸化鉛（５重
量％）、酸化亜鉛（５５重量％）、シリカ（１０重量
％）、酸化ホウ素（２５重量％）およびアルミナ（５重
量％）からなる金属酸化物を７．５重量部含むものであ
った。また、銀粒子は、平均粒径が４．５μｍで、リン
片状のものであった。(4) The heater plate 11 obtained in (3) above was printed with a conductor paste by screen printing. The print pattern was a concentric pattern as shown in FIG. As a conductor paste, Solbest PS manufactured by Tokuriki Kagaku Kenkyusho is used for forming through holes in printed wiring boards.
603D was used. This conductor paste is a silver-lead paste, and based on 100 parts by weight of silver, lead oxide (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight), boron oxide (25% by weight). And 7.5 parts by weight of a metal oxide composed of alumina (5% by weight). The silver particles had an average particle size of 4.5 μm and were flaky.
【０１２０】(5) 次に、導体ペーストを印刷したヒータ
板１１を７８０℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の
銀、鉛を焼結させるとともにヒータ板１１に焼き付け、
発熱体１２を形成した。銀−鉛の発熱体は、厚さが５μ
ｍ、幅２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□であっ
た。(5) Next, the heater plate 11 on which the conductor paste is printed is heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductor paste and bake on the heater plate 11.
The heating element 12 was formed. The silver-lead heating element has a thickness of 5μ.
m, the width was 2.4 mm, and the sheet resistivity was 7.7 mΩ / □.
【０１２１】(6) 硫酸ニッケル８０ｇ／ｌ、次亜リン酸
ナトリウム２４ｇ／ｌ、酢酸ナトリウム１２ｇ／ｌ、ほ
う酸８ｇ／ｌ、塩化アンモニウム６ｇ／ｌの濃度の水溶
液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記(5) で作製し
たヒータ板１１を浸漬し、銀−鉛の発熱体１２の表面に
厚さ１μｍの金属被覆層（ニッケル層）１２ａを析出さ
せた。(6) In an electroless nickel plating bath consisting of an aqueous solution having a concentration of 80 g / l of nickel sulfate, 24 g / l of sodium hypophosphite, 12 g / l of sodium acetate, 8 g / l of boric acid and 6 g / l of ammonium chloride. The heater plate 11 prepared in (5) was dipped to deposit a 1 μm thick metal coating layer (nickel layer) 12 a on the surface of the silver-lead heating element 12.
【０１２２】(7) 電源との接続を確保するための外部端
子１３を取り付ける部分に、スクリーン印刷により、銀
−鉛半田ペースト（田中貴金属製）を印刷して半田層を
形成した。ついで、半田層の上にコバール製の外部端子
１３を載置して、４２０℃で加熱リフローし、外部端子
１３を発熱体の表面に取り付けた。(7) A silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) was printed by screen printing on the portion where the external terminal 13 for securing the connection with the power source was attached to form a solder layer. Next, the external terminal 13 made of Kovar was placed on the solder layer and heated at 420 ° C. for reflow to attach the external terminal 13 to the surface of the heating element.
【０１２３】(8) 温度制御のための熱電対を８１．７Ａ
ｕ−１８．３Ｎｉの金ろうで接続し、（１０３０℃で加
熱して融着）、セラミックヒータ１０を得た。(8) Use a thermocouple for temperature control of 81.7A.
The ceramic heater 10 was obtained by connecting with gold brazing of u-18.3 Ni (heating at 1030 ° C. and fusing).
【０１２４】（比較例１）(1) ヒータ板を製造した後、両面をサンドブラストによ
り粗化しなかったほかは、実施例１と同様にしてセラミ
ックヒータを製造した。粗化しなかったため、表面はＪ
ＩＳ Ｂ ０６０１で、Ｒｍａｘ＝０．１μｍであった。Comparative Example 1 (1) A ceramic heater was manufactured in the same manner as in Example 1 except that both surfaces were not roughened by sandblasting after the heater plate was manufactured. Since it was not roughened, the surface is J
According to IS B 0601, Rmax = 0.1 μm.
【０１２５】（比較例２）(1) ヒータ板を製造する際にイットリアを添加せず、ま
た窒化アルミウム粉末として三井東圧製 ＭＡＮ−５
（Ｎａ、Ｂが０．１ｐｐｍ未満）を使用したこと以外
は、実施例１と同様にして、セラミックヒータを製造し
た。(Comparative Example 2) (1) Yttria was not added when manufacturing a heater plate, and MAN-5 manufactured by Mitsui Toatsu was used as aluminum nitride powder.
A ceramic heater was manufactured in the same manner as in Example 1 except that (Na and B were less than 0.1 ppm) was used.
【０１２６】（比較例３）(1) ヒータ板を製造した後、両面を平均粒子径２５０μ
ｍのアルミナ粒子のサンドブラストで処理し、表面にＪ
ＩＳ Ｂ ０６０１で、Ｒｍａｘ＝２１０μｍの凹凸を形
成した。(Comparative Example 3) (1) After manufacturing a heater plate, both sides have an average particle diameter of 250 μm.
m sandblasting of alumina particles
Roughness of Rmax = 210 μm was formed by IS B 0601.
【０１２７】（実施例２）Ｎａを０．１ｐｐｍ、Ｂを
０．８ｐｐｍ含有する窒化アルミニウム粉末（トクヤマ
社製 平均粒径：１．１μｍ）１００重量部、ＣａＯ
（平均粒径：０．３μｍ）５重量部、アクリルバインダ
１２重量部およびアルコールからなる組成物のスプレー
ドライを行い、顆粒状の粉末を作製した以外は、実施例
１と同様にして、セラミックヒータを製造した。Example 2 100 parts by weight of aluminum nitride powder (average particle size: 1.1 μm manufactured by Tokuyama Corporation) containing 0.1 ppm of Na and 0.8 ppm of B, CaO
(Average particle size: 0.3 μm) A ceramic heater was prepared in the same manner as in Example 1 except that a composition comprising 5 parts by weight, 12 parts by weight of an acrylic binder and alcohol was spray-dried to produce a granular powder. Was manufactured.
【０１２８】（実施例３）Ｎａを０．１ｐｐｍ、Ｂを
０．８ｐｐｍ含有する窒化アルミニウム粉末（トクヤマ
社製 平均粒径：１．１μｍ）１００重量部、Ｌｉ2Ｏ
（平均粒径：０．３μｍ）３重量部、Ｒｂ2Ｏ（平均粒
径：０．３μｍ）２重量部、アクリルバインダ１２重量
部およびアルコールからなる組成物のスプレードライを
行い、顆粒状の粉末を作製した後、実施例１と同様にし
てヒータ板１１を作成した。次に、このヒータ板１１の
表面を０．５μｍのダイヤモンドペーストでポリシング
し、Ｒｍａｘ＝０．８μｍとし、この後、実施例１と同
様にして、セラミックヒータを製造した。Example 3 100 parts by weight of aluminum nitride powder (average particle size: 1.1 μm manufactured by Tokuyama Corporation) containing 0.1 ppm of Na and 0.8 ppm of B, Li2 O
3 parts by weight of (average particle size: 0.3 μm),2 parts by weight of Rb2 O (average particle size: 0.3 μm), 12 parts by weight of acrylic binder and alcohol were spray-dried to give a granular powder. Then, the heater plate 11 was prepared in the same manner as in Example 1. Next, the surface of the heater plate 11 was polished with a diamond paste of 0.5 μm to set Rmax = 0.8 μm, and thereafter, a ceramic heater was manufactured in the same manner as in Example 1.
【０１２９】（実施例４）基本的には、実施例１と同様
であるが、外部端子の接合をＮｉ−Ａｕろう材にし、１
０３０℃でリフローした。また、平均粒子径３μｍのジ
ルコニアサンドブラスト処理により、ヒータ板１１にＪ
ＩＳ Ｂ ０６０１でＲｍａｘ＝４μｍの粗化面を形成し
た。さらに、窒化アルミニウムセラミック基板の表面か
らシリコンウエハまでの距離を１００μｍとして、支持
ピンで支えながら５００℃まで加熱した。(Embodiment 4) Basically the same as in Embodiment 1, except that the Ni-Au brazing material is used to join the external terminals.
Reflowed at 030 ° C. In addition, the zirconia sandblast treatment with an average particle diameter of 3 μm was applied to the heater plate 11 to make J
A roughened surface of Rmax = 4 μm was formed by IS B 0601. Further, the distance from the surface of the aluminum nitride ceramic substrate to the silicon wafer was 100 μm, and the substrate was heated to 500 ° C. while being supported by the support pins.
【０１３０】（実施例５）基本的には、実施例１と同様
であるが、外部端子の接合をＮｉ−Ａｕろう材にし、１
０３０℃でリフローした。また、平均粒子径１５μｍの
ジルコニアサンドブラスト処理により、ヒータ板にＪＩ
Ｓ Ｂ ０６０１でＲｍａｘ＝１８μｍの粗化面を形成し
た。さらに、窒化アルミニウムセラミック基板の表面か
らシリコンウエハまでの距離を１００μｍとして、支持
ピンで支えながら５００℃まで加熱した。(Embodiment 5) Basically the same as in Embodiment 1, except that the Ni-Au brazing material is used for joining the external terminals.
Reflowed at 030 ° C. In addition, the zirconia sandblasting treatment with an average particle diameter of 15 μm was used to apply JI to the heater plate.
A roughened surface of R max = 18 μm was formed with S B 0601. Further, the distance from the surface of the aluminum nitride ceramic substrate to the silicon wafer was 100 μm, and the substrate was heated to 500 ° C. while being supported by the support pins.
【０１３１】（実施例６）基本的には、実施例１と同様
であるが、外部端子の接合をＮｉ−Ａｕろう材にし、１
０３０℃でリフローした。また、平均粒子径２００μｍ
のジルコニアサンドブラスト処理により、ヒータ板にＪ
ＩＳ Ｂ ０６０１でＲｍａｘ＝１８０μｍの粗化面を形
成した。さらに、窒化アルミニウムセラミック基板の表
面からシリコンウエハまでの距離を１００μｍとして、
支持ピンで支えながら５００℃まで加熱した。(Embodiment 6) Basically the same as in Embodiment 1, except that the Ni-Au brazing material is used to join the external terminals.
Reflowed at 030 ° C. Also, the average particle diameter is 200 μm.
The zirconia sandblast treatment of J
A roughened surface of Rmax = 180 μm was formed according to IS B 0601. Furthermore, the distance from the surface of the aluminum nitride ceramic substrate to the silicon wafer is 100 μm,
It was heated to 500 ° C. while being supported by a support pin.
【０１３２】（比較例４）基本的には、実施例１と同様
であるが、外部端子の接合をＮｉ−Ａｕろう材にし、１
０３０℃でリフローした。また、サンドブラスト処理を
しなかった。そのため、表面粗さはＲｍａｘで０．１μ
ｍであった。さらに、窒化アルミニウムの基板の表面か
らシリコンウエハまでの距離を１００μｍとして支持ピ
ンで支えながら、５００℃まで加熱した。(Comparative Example 4) Basically the same as in Example 1, except that the Ni-Au brazing material is used for the bonding of the external terminals.
Reflowed at 030 ° C. Moreover, the sandblast treatment was not performed. Therefore, the surface roughness Rmax is 0.1μ
It was m. Further, the distance from the surface of the aluminum nitride substrate to the silicon wafer was 100 μm, and the substrate was heated to 500 ° C. while being supported by the support pins.
【０１３３】（比較例５）基本的には、実施例１と同様
であるが、外部端子の接合をＮｉ−Ａｕろう材にし、１
０３０℃でリフローした。また、平均粒子径２５０μｍ
のジルコニアサンドブラスト処理により、ヒータ板にＪ
ＩＳ Ｂ ０６０１でＲｍａｘ＝２１０μｍの粗化面を形
成した。(Comparative Example 5) Basically the same as in Example 1, except that the Ni-Au brazing material was used to bond the external terminals.
Reflowed at 030 ° C. Also, the average particle diameter is 250 μm.
The zirconia sandblast treatment of J
A roughened surface of Rmax = 210 μm was formed according to IS B 0601.
【０１３４】さらに、窒化アルミニウムの基板の表面か
らシリコンウエハまでの距離を１００μｍとして支持ピ
ンで支えながら、５００℃まで加熱した。Further, the distance from the surface of the aluminum nitride substrate to the silicon wafer was 100 μm, and the substrate was heated to 500 ° C. while being supported by the support pins.
【０１３５】上記実施例１〜６および比較例１〜５で得
られたセラミックヒータについて、蛍光Ｘ線分析法によ
りＹ、Ｎａ、Ｃａ、Ｒｂ、Ｌｉ、Ｂの含有量を測定し、
レーザフラッシュ法により、ヒータ板の熱伝導率を測定
した。さらに、シリコンウエハを載置して、５００℃ま
で加熱した後、シリコンウエハへのＹ、Ｎａ、Ｃａ、Ｒ
ｂ、Ｌｉ、Ｂの拡散を蛍光Ｘ線分析法により測定した。
また、シリコンウエハの表面温度とウエハ載置面の温度
差を熱電対で測定した。その結果を下記の表１に示し
た。With respect to the ceramic heaters obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5, the contents of Y, Na, Ca, Rb, Li and B were measured by the fluorescent X-ray analysis method.
The thermal conductivity of the heater plate was measured by the laser flash method. Furthermore, after placing a silicon wafer and heating it to 500 ° C., Y, Na, Ca, R on the silicon wafer
The diffusion of b, Li, and B was measured by a fluorescent X-ray analysis method.
The temperature difference between the surface temperature of the silicon wafer and the temperature of the wafer mounting surface was measured with a thermocouple. The results are shown in Table 1 below.
【０１３６】[0136]
【表１】[Table 1]
【０１３７】表１に示した結果より明らかなように、実
施例１〜３のセラミックヒータの場合は、熱伝導率が高
く、シリコンウエハへのＹ等の拡散がなかったのに対
し、比較例１のセラミックヒータでは、加熱面が平坦で
あったため、シリコンウエハへのＹの拡散があり、比較
例２では、ヒータ板を製造する際にＹを添加しなかった
ため、ヒータ板の熱伝導率が低下していた。さらに、比
較例３では、シリコンウエハが充分加熱されなかった。As is clear from the results shown in Table 1, in the case of the ceramic heaters of Examples 1 to 3, the thermal conductivity was high and there was no diffusion of Y or the like into the silicon wafer. In the ceramic heater of No. 1, since the heating surface was flat, there was diffusion of Y into the silicon wafer. In Comparative Example 2, since Y was not added when manufacturing the heater plate, the thermal conductivity of the heater plate was It was falling. Furthermore, in Comparative Example 3, the silicon wafer was not sufficiently heated.
【０１３８】また、実施例４〜６は、シリコンウエハを
直接加熱面に載置せず、支持ピンで支持して保持しなが
ら加熱処理した場合であるが、いずれもＹ等の拡散はみ
られなかった。これに対し、比較例４、５では、Ｙ、Ｎ
ａ、Ｂによりシリコンウエハの汚染が観察された。Ｙ等
が揮発したためと考えられる。In Examples 4 to 6, the silicon wafer was not placed directly on the heating surface but was heated while being supported and held by the support pins. In all cases, diffusion of Y or the like was observed. There wasn't. On the other hand, in Comparative Examples 4 and 5, Y, N
Contamination of the silicon wafer was observed with a and B. It is considered that Y etc. volatilized.
【０１３９】（実施例７）静電チャックの製造(1) Ｎａを０．１ｐｐｍ、Ｂを０．８ｐｐｍ含む窒化ア
ルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１μｍ）
１００重量部、イットリア（平均粒径：０．４μｍ）４
重量部、アクリルバインダ１１．５重量部、分散剤０．
５重量部、および、１−ブタノールとエタノールとから
なるアルコール５３重量部を混合したペーストを用い、
ドクターブレード法による成形を行って、厚さ０．４７
ｍｍのグリーンシートを得た。Example 7 Production of Electrostatic Chuck (1) Aluminum nitride powder containing 0.1 ppm of Na and 0.8 ppm of B (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm)
100 parts by weight, yttria (average particle size: 0.4 μm) 4
Parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight, dispersant 0.
Using a paste obtained by mixing 5 parts by weight and 53 parts by weight of an alcohol composed of 1-butanol and ethanol,
Molded by doctor blade method, thickness 0.47
A green sheet of mm was obtained.
【０１４０】(2) 次に、このグリーンシートを８０℃で
５時間乾燥させた後、パンチングにより、外部端子と接
続するためのスルーホールとなる部分を設けた。(2) Next, this green sheet was dried at 80 ° C. for 5 hours, and then punched to form a portion serving as a through hole for connecting to an external terminal.
【０１４１】(3) 平均粒子径１μｍのタングステンカー
バイト粒子１００重量部、アクリル系バインダ３．０重
量部、α−テルピネオール溶媒３．５重量部および分散
剤０．３重量部を混合して導体ペーストＡを調製した。(3) A conductor obtained by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, 3.0 parts by weight of an acrylic binder, 3.5 parts by weight of an α-terpineol solvent and 0.3 part by weight of a dispersant. Paste A was prepared.
【０１４２】平均粒子径３μｍのタングステン粒子１０
０重量部、アクリル系バインダ１．９重量部、α−テル
ピネオール溶媒３．７重量部および分散剤０．２重量部
を混合して導体ペーストＢを調製した。Tungsten particles 10 having an average particle diameter of 3 μm
A conductor paste B was prepared by mixing 0 part by weight, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent and 0.2 part by weight of a dispersant.
【０１４３】この導電性ペーストＡをグリーンシートに
スクリーン印刷で印刷し、導体ペースト層を形成した。
印刷パターンは、同心円パターンとした。また、他のグ
リーンシートに図４に示した形状の静電電極パターンか
らなる導体ペースト層を形成した。The conductive paste A was printed on the green sheet by screen printing to form a conductive paste layer.
The printing pattern was a concentric pattern. Further, a conductor paste layer having an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 4 was formed on another green sheet.
【０１４４】さらに、外部端子を接続するためのスルー
ホール用の貫通孔に導体ペーストＢを充填した。静電電
極パターンは、櫛歯電極３０（２０ｂ、３０ｂ）からな
り、２０ｂ、３０ｂはそれぞれ２０ａ、３０ａと接続す
る。上記処理の終わったグリーンシート５００に、さら
に、タングステンペーストを印刷しないグリーンシート
５００′を上側（加熱面）に３４枚、下側に１３枚積層
し、その上に静電電極パターンからなる導体ペースト層
を印刷したグリーンシート５００を積層し、さらにその
上にタングステンペーストを印刷していないグリーンシ
ート５００′を２枚積層し、これらを１３０℃、８０ｋ
ｇ／ｃｍ2の圧力で圧着して積層体を形成した（図５
（ａ））。Further, the conductor paste B was filled into the through holes for through holes for connecting the external terminals. The electrostatic electrode pattern is composed of comb-teeth electrodes 30 (20b, 30b), and 20b, 30b are connected to 20a, 30a, respectively. 34 green sheets 500 ′ on which the tungsten paste is not printed are further laminated on the above-mentioned processed green sheet 500, and 13 sheets are laminated on the lower side, and a conductor paste having an electrostatic electrode pattern is formed on the green sheet 500 ′. A green sheet 500 on which the layers are printed is laminated, and two green sheets 500 ′ on which the tungsten paste is not printed are further laminated thereon, and these are heated at 130 ° C. for 80 k.
A laminate was formed by pressure bonding with a pressure of g / cm2 (Fig. 5).
(A)).
【０１４５】(4) 次に、得られた積層体を窒素ガス中、
６００℃で５時間脱脂し、１８９０℃、圧力１５０ｋｇ
／ｃｍ2で３時間ホットプレスし、厚さ３ｍｍの窒化ア
ルミニウム板状体を得た。これを２３０ｍｍの円板状に
切り出し、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍの抵抗発熱体
５０および厚さ６μｍのチャック正極静電層２０、チャ
ック負極静電層３０を有する窒化アルミニウム製の板状
体とした（図５（ｂ））。(4) Next, the obtained laminated body was placed in a nitrogen gas,
Degreasing at 600 ℃ for 5 hours, 1890 ℃, pressure 150kg
/ Cm2 was hot-pressed for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate-shaped body having a thickness of 3 mm. This is cut into a 230 mm disc shape, and a plate-like body made of aluminum nitride having therein a resistance heating element 50 having a thickness of 6 μm and a width of 10 mm, and a chuck positive electrode electrostatic layer 20 and a chuck negative electrode electrostatic layer 30 having a thickness of 6 μm. (FIG. 5 (b)).
【０１４６】(5) 次に、（４）で得られた板状体を、ダ
イヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、平均粒
径１μｍのジルコニアによるブラスト処理で表面に熱電
対のための有底孔（直径：１．２ｍｍ、深さ：２．０ｍ
ｍ）を設けた。この処理で、表面の面粗度をＲｍａｘ＝
２μｍとした。(5) Next, after polishing the plate-like body obtained in (4) with a diamond grindstone, a mask was placed thereon, and a blast treatment with zirconia having an average particle diameter of 1 μm was performed to apply a thermocouple to the surface. Bottomed hole (diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 m
m) is provided. By this treatment, the surface roughness of the surface is Rmax =
2 μm.
【０１４７】(6) さらに、スルーホールが形成されてい
る部分をえぐり取って袋孔１３０、１４０とし（図５
（ｃ））、この袋孔１３０、１４０にＮｉ−Ａｕからな
る金ろうを用い、７００℃で加熱リフローしてコバール
製の外部端子６０、１８０を接続させた（図５
（ｄ））。なお、外部端子の接続は、タングステンの支
持体が３点で支持する構造が望ましい。接続信頼性を確
保することができるからである。(6) Further, the portions where the through holes are formed are cut out to form the bag holes 130 and 140 (see FIG. 5).
(C)) Using gold brazing made of Ni-Au, the bag holes 130 and 140 were heated and reflowed at 700 ° C. to connect the external terminals 60 and 180 made of Kovar (FIG. 5).
(D)). The connection of the external terminals is preferably a structure in which the tungsten support supports at three points. This is because connection reliability can be secured.
【０１４８】(7) 次に、温度制御のための複数の熱電対
を有底孔に埋め込み、図３に示す抵抗発熱体を有する静
電チャックの製造を完了した。シリコンウエハを載置し
て、１ｋＶの電圧を印可し、シリコンウエハを吸着させ
ながら、３００℃で加熱した。実施例７は、静電電極を
設けて、静電チャック付きヒータとした構成であるが、
Ｙ等のシリコンウエハへの汚染は観察されなかった。(7) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes, and the manufacture of the electrostatic chuck having the resistance heating element shown in FIG. 3 was completed. A silicon wafer was placed, a voltage of 1 kV was applied, and the silicon wafer was heated at 300 ° C. while adsorbing the silicon wafer. Example 7 has a configuration in which an electrostatic electrode is provided and a heater with an electrostatic chuck is provided.
No contamination of Y or the like on the silicon wafer was observed.
【０１４９】（実施例８）ＳｉＣ製のセラミックヒータ
の製造(1) ＳｉＣ粉末（平均粒径：０．３μｍ）１００重量
部、焼結助剤のＢ4Ｃを０．５重量部、アクリル系バイ
ンダ１２重量部およびアルコールからなる組成物のスプ
レードライを行い、顆粒状の粉末を作製した。Example 8 Production of Ceramic Heater Made of SiC (1) 100 parts by weight of SiC powder (average particle size: 0.3 μm), 0.5 part by weight of B4 C as a sintering aid, acrylic type A composition comprising 12 parts by weight of a binder and alcohol was spray-dried to produce a granular powder.
【０１５０】(2) 次に、この顆粒状の粉末を金型に入
れ、平板状に成形して生成形体（グリーン）を得た。(2) Next, the granular powder was put into a mold and molded into a flat plate to obtain a green molded body.
【０１５１】(3) 加工処理の終った生成形体を２１００
℃、圧力：１８０ｋｇ／ｃｍ2でホットプレスし、厚さ
が３ｍｍのＳｉＣ製の板状体を得た。次に、この板状体
の表面から直径２１０ｍｍの円板体を切り出し、セラミ
ック基板とした。さらに、この基板表面を粒子径０．０
５μｍのダイヤモンドペースト（マルトー製）でポリシ
ングして、面粗度がＲｍａｘ０．０８μｍの加熱面を得
た。セラミック基板に、ガラスペースト（昭栄化学工業
社製 Ｇ−５２３２Ｎ）を塗布して、１０００℃で１時
間焼成してＳｉＣ製セラミック基板の表面に厚さ２μｍ
のＳｉＯ2の膜を形成した。この成形体にドリル加工を
施し、シリコンウエハのリフターピンを挿入する貫通孔
１５となる部分、熱電対を埋め込むための有底孔１４と
なる部分（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）を形成し
た。(3) 2100 of the green body which has been processed
Hot pressing was performed at a temperature of 180 ° C. and a pressure of 180 kg / cm2 to obtain a SiC plate-shaped body having a thickness of 3 mm. Next, a disc body having a diameter of 210 mm was cut out from the surface of this plate body to obtain a ceramic substrate. In addition, the surface of the substrate has a particle size of 0.0
Polishing was performed with 5 μm diamond paste (made by Maltaux) to obtain a heated surface having a surface roughness Rmax of 0.08 μm. Glass paste (G-5232N manufactured by Shoei Chemical Industry Co., Ltd.) is applied to the ceramic substrate and baked at 1000 ° C. for 1 hour to have a thickness of 2 μm on the surface of the SiC ceramic substrate.
Of SiO2 was formed. Drilling is performed on this molded body to form a portion to be a through hole 15 into which a lifter pin of a silicon wafer is inserted and a portion to be a bottomed hole 14 for embedding a thermocouple (diameter: 1.1 mm, depth: 2 mm). Formed.
【０１５２】(4) 上記(3) で得たセラミック基板に、ス
クリーン印刷にて導体ペーストを印刷した。導体ペース
トとしては、以下の組成を使用した。リン片状銀（昭栄
化学工業社製 Ａｇ−５４０）９０重量部、針状結晶の
白金（昭栄化学工業社製 Ｐｔ−４０１）１０重量部、
シリカ７．５重量部、酸化硼素１．５重量部、酸化亜鉛
６重量部、有機ビヒクルとして酢酸セルロース３０重量
部からなるものであった。(4) A conductive paste was printed by screen printing on the ceramic substrate obtained in (3) above. The following composition was used as the conductor paste. 90 parts by weight of scaly silver (Ag-540 manufactured by Shoei Chemical Industry Co., Ltd.), 10 parts by weight of needle crystal platinum (Pt-401 manufactured by Shoei Chemical Industry Co., Ltd.),
It was composed of 7.5 parts by weight of silica, 1.5 parts by weight of boron oxide, 6 parts by weight of zinc oxide, and 30 parts by weight of cellulose acetate as an organic vehicle.
【０１５３】(5) 次に、導体ペーストを印刷したセラミ
ック基板を７８０℃で加熱、焼成して、導体ペースト中
の銀、白金を焼結させるとともにセラミック基板に焼き
付け、発熱体を形成した。発熱体は、厚さが５μｍ、幅
１０ｍｍ、面積抵抗率が０．１３Ω／□であった。(5) Next, the ceramic substrate on which the conductor paste was printed was heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and platinum in the conductor paste and burn the ceramic substrate to form a heating element. The heating element had a thickness of 5 μm, a width of 10 mm, and an area resistivity of 0.13 Ω / □.
【０１５４】(6) 発熱体の表面にガラスペースト（昭栄
化学工業社製 Ｇ−５１７７）を塗布し、１０００℃で
加熱して被覆した。(6) A glass paste (G-5177 manufactured by Shoei Chemical Industry Co., Ltd.) was applied to the surface of the heating element and heated at 1000 ° C. for coating.
【０１５５】(7) 電源との接続を確保するための端子を
取り付ける部分に、スクリーン印刷により、銀ろうを印
刷して半田層を形成した。ついで、半田層の上にコバー
ル製の外部端子１３を載置して、７８０℃で加熱リフロ
ーし、外部端子１３を発熱体１２の表面に取り付けた。
また、半導体ウエハの支持ピンを挿入して取り付けた。(7) Silver solder was printed by screen printing to form a solder layer on the portion where the terminal for securing the connection with the power supply was attached. Then, the external terminal 13 made of Kovar was placed on the solder layer, and reflowed by heating at 780 ° C., and the external terminal 13 was attached to the surface of the heating element 12.
Further, the support pins of the semiconductor wafer were inserted and attached.
【０１５６】(8) 温度制御のための熱電対を有底孔１４
にはめ込み、セラミック接着剤（東亜合成製 アロンセ
ラミック）を埋め込んで固定しセラミックヒータ１０を
得た。(8) A thermocouple for controlling temperature is provided with a bottomed hole 14
The ceramic heater 10 was obtained by embedding it in a ceramic adhesive (Aron Ceramic manufactured by Toagosei Co., Ltd.) and fixing it.
【０１５７】（実施例９）実施例８と同様であるが、こ
の基板表面を粒子径０．０５μｍのダイヤモンドペース
ト（マルトー製）でポリシングした後、平均粒子径５μ
ｍのＳｉＣ粒子を用いたサンドブラスト処理を行い、Ｒ
ｍａｘが６μｍの粗化面を形成した。Example 9 The same as Example 8, except that the surface of the substrate was polished with a diamond paste (made by Maltaux) having a particle diameter of 0.05 μm, and then the average particle diameter was 5 μm.
sandblasting using SiC particles of m
A roughened surface having a max of 6 μm was formed.
【０１５８】（実施例１０）実施例８と同様であるが、
この基板表面を粒子径０．０５μｍのダイヤモンドペー
スト（マルトー製）でポリシングした後、平均粒子径１
８０μｍのＳｉＣ粒子を用いたサンドブラスト処理を行
い、Ｒｍａｘが２００μｍの粗化面を形成した。Example 10 The same as Example 8 except that
The surface of this substrate was polished with a diamond paste (Malteau) having a particle diameter of 0.05 μm, and then the average particle diameter was 1
Sandblasting was performed using 80 μm SiC particles to form a roughened surface having an Rmax of 200 μm.
【０１５９】（比較例６）実施例８と同様であるが、こ
の基板表面を粒子径０．０１μｍのダイヤモンドペース
ト（マルトー製）でポリシングし、Ｒｍａｘが０．０３
μｍの粗化面を形成した。(Comparative Example 6) The same as in Example 8, except that the surface of this substrate was polished with a diamond paste (made by Maltaux) having a particle diameter of 0.01 μm to give an Rmax of 0.03.
A roughened surface of μm was formed.
【０１６０】（比較例７）実施例８と同様であるが、こ
の基板表面を粒子径０．０５μｍのダイヤモンドペース
ト（マルトー製）でポリシングした後、平均粒子径２５
０μｍのＳｉＣ粒子を用いたサンドブラスト処理を行
い、Ｒｍａｘが２１０μｍの粗化面を形成した。(Comparative Example 7) The same as in Example 8, except that the surface of the substrate was polished with a diamond paste (Malteau) having a particle diameter of 0.05 μm, and then the average particle diameter was 25.
Sandblasting was performed using 0 μm SiC particles to form a roughened surface with Rmax of 210 μm.
【０１６１】（実施例１１）窒化アルミニウム製のセラ
ミックヒータの製造(1) 窒化アルミニウム粉末（平均粒径：０．６μｍ）１
００重量部、イットリア（平均粒径：０．４μｍ）４重
量部、アクリル系バインダ１２重量部およびアルコール
からなる組成物のスプレードライを行い、顆粒状の粉末
を作製した。Example 11 Production of Ceramic Heater Made of Aluminum Nitride (1) Aluminum Nitride Powder (Average Particle Size: 0.6 μm) 1
A composition comprising 00 parts by weight, 4 parts by weight of yttria (average particle size: 0.4 μm), 12 parts by weight of an acrylic binder and alcohol was spray-dried to produce a granular powder.
【０１６２】(2) 次に、この顆粒状の粉末を金型に入
れ、平板状に成形して生成形体（グリーン）を得た。(2) Next, the granular powder was put into a mold and molded into a flat plate to obtain a green molded body.
【０１６３】(3) 加工処理の終った生成形体を１８００
℃、圧力：２００ｋｇ／ｃｍ2でホットプレスし、厚さ
が３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。次に、この
板状体から直径２１０ｍｍの円板体を切り出し、セラミ
ック基板１１とした。この基板の表面に、実施例８のガ
ラスペーストを塗布し、乾燥焼成して厚さ２μｍのＳｉ
Ｏ2膜を形成し、この基板表面を粒子径０．０５μｍの
ダイヤモンドペースト（マルトー製）でポリシングし
て、面粗度がＲｍａｘ０．０８μｍの加熱面を得た。こ
の成形体にドリル加工を施し、シリコンウエハのリフタ
ーピンを挿入する貫通孔３５となる部分、熱電対を埋め
込むための有底孔１４となる部分（直径：１．１ｍｍ、
深さ：２ｍｍ）を形成した。(3) 1800 the green body which has been processed
Hot pressing was performed at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 200 kg / cm2 to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. Next, a disc body having a diameter of 210 mm was cut out from this plate body to obtain a ceramic substrate 11. The glass paste of Example 8 was applied to the surface of this substrate, dried and baked to form Si having a thickness of 2 μm.
An O2 film was formed, and the surface of this substrate was polished with a diamond paste (made by Maltaux) having a particle diameter of 0.05 μm to obtain a heated surface having a surface roughness Rmax of 0.08 μm. This molded body is drilled to form a through hole 35 into which a lifter pin of a silicon wafer is inserted, and a bottomed hole 14 into which a thermocouple is embedded (diameter: 1.1 mm,
Depth: 2 mm) was formed.
【０１６４】(4) 上記(3) で得た基板１１に、スクリー
ン印刷にて導体ペーストを印刷した。導体ペーストとし
ては、以下の組成を使用した。リン片状銀（昭栄化学工
業社製 Ａｇ−５４０）５０重量部、球状パラジウム
（昭栄化学工業社製 Ｐｄ−２２５）５０重量部、酸化
亜鉛１０重量部、シリカ８重量部、酸化ホウ素２重量
部、有機ビヒクルとして酢酸セルロース３０重量部から
なるものであった。(4) The substrate 11 obtained in (3) above was printed with a conductor paste by screen printing. The following composition was used as the conductor paste. Flake shaped silver (Ag-540 manufactured by Shoei Chemical Industry Co., Ltd.) 50 parts by weight, spherical palladium (Pd-225 manufactured by Shoei Chemical Industry Co., Ltd.) 50 parts by weight, zinc oxide 10 parts by weight, silica 8 parts by weight, boron oxide 2 parts by weight. The organic vehicle was 30 parts by weight of cellulose acetate.
【０１６５】(5) 次に、導体ペーストを印刷した基板１
１を７８０℃で加熱、焼成して、導体ペースト中の銀、
Ｐｄを焼結させるとともに基板１１に焼き付け、発熱体
１２を形成した。銀−Ｐｄの発熱体１２は、厚さが５μ
ｍ、幅１５ｍｍ、面積抵抗率が５．０９Ω／□であっ
た。(5) Next, the substrate 1 on which the conductor paste is printed
1 is heated and baked at 780 ° C. to obtain silver in the conductor paste,
The heating element 12 was formed by sintering Pd and baking it on the substrate 11. The heating element 12 of silver-Pd has a thickness of 5 μm.
m, width 15 mm, and sheet resistivity of 5.09 Ω / □.
【０１６６】(6) 発熱体１２の表面にガラスペースト
（昭栄化学工業社製 Ｇ−５１７７）を塗布し、１００
０℃で加熱して被覆した。(6) A glass paste (G-5177 manufactured by Shoei Chemical Industry Co., Ltd.) was applied to the surface of the heating element 12 to obtain 100
Coating was performed by heating at 0 ° C.
【０１６７】(7) 電源との接続を確保するための端子を
取り付ける部分に、スクリーン印刷により、銀−鉛半田
ペースト（田中貴金属社製）を印刷して半田層を形成し
た。ついで、半田層の上にコバール製の外部端子１３を
載置して、７８０℃で加熱タフローし、外部端子１３を
発熱体１２の表面に取り付けた。また、半導体ウエハの
支持ピンを挿入して取り付けた。(7) A silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) was printed by screen printing on a portion to which a terminal for securing connection with a power source was attached to form a solder layer. Then, the external terminal 13 made of Kovar was placed on the solder layer, and heated at 780 ° C. for tafro to attach the external terminal 13 to the surface of the heating element 12. Further, the support pins of the semiconductor wafer were inserted and attached.
【０１６８】(8) 温度制御のための熱電対を有底孔１４
にはめ込み、セラミック接着剤（東亜合成製 アロンセ
ラミック）を埋め込んで固定しセラミックヒータ１０を
得た。(8) A thermocouple for controlling temperature is provided with a bottomed hole 14
The ceramic heater 10 was obtained by embedding it in a ceramic adhesive (Aron Ceramic manufactured by Toagosei Co., Ltd.) and fixing it.
【０１６９】（実施例１２）実施例１１と同様である
が、この基板表面を粒子径０．０５μｍのダイヤモンド
ペースト（マルトー製）でポリシングした後、平均粒子
径５μｍのＳｉＣ粒子を用いたサンドブラスト処理を行
い、Ｒｍａｘが６μｍの粗化面を形成した。Example 12 The same as Example 11, except that the surface of the substrate was polished with a diamond paste (made by Maltaux) having a particle size of 0.05 μm, and then sandblasting was performed using SiC particles having an average particle size of 5 μm. Was carried out to form a roughened surface having Rmax of 6 μm.
【０１７０】（実施例１３）実施例１１と同様である
が、この基板表面を粒子径０．０５μｍのダイヤモンド
ペースト（マルトー製）でポリシングした後、平均粒子
径１８０μｍのＳｉＣ粒子を用いたサンドブラスト処理
を行い、Ｒｍａｘが２００μｍの粗化面を形成した。(Example 13) The same as Example 11, except that the surface of the substrate was polished with a diamond paste (made by Maltaux) having a particle diameter of 0.05 µm, and then sandblasting was performed using SiC particles having an average particle diameter of 180 µm. Was carried out to form a roughened surface having Rmax of 200 μm.
【０１７１】（比較例８）実施例１１と同様であるが、
この基板表面を粒子径０．０１μｍのダイヤモンドペー
スト（マルトー製）でポリシングし、Ｒｍａｘが０．０
３μｍの粗化面を形成した。(Comparative Example 8) The same as Example 11, except that
The surface of this substrate was polished with a diamond paste (made by Maltaux) having a particle diameter of 0.01 μm, and Rmax was 0.0.
A roughened surface of 3 μm was formed.
【０１７２】（比較例９）実施例１１と同様であるが、
この基板表面を粒子径０．０５μｍのダイヤモンドペー
スト（マルトー製）でポリシングした後、平均粒子径２
５０μｍのジルコニアを用いたサンドブラスト処理を行
い、Ｒｍａｘが２１０μｍの粗化面を形成した。(Comparative Example 9) The same as Example 11 except that
This substrate surface was polished with a diamond paste (Malteau) having a particle size of 0.05 μm, and then the average particle size was 2
A sandblast treatment using zirconia of 50 μm was performed to form a roughened surface having an Rmax of 210 μm.
【０１７３】実施例８〜１３および比較例６〜９につい
て、セラミック基板の加熱面とシリコンウエハの距離を
１００μｍに設定して４００℃まで昇温して、シリコン
ウエハの最高温度と最低温度の差ΔＴをサーモビュア
（日本データム社製 ＩＲ−１６−２０１２−００１
２）で測定した。結果を下記の表２に示す。For Examples 8 to 13 and Comparative Examples 6 to 9, the distance between the heating surface of the ceramic substrate and the silicon wafer was set to 100 μm and the temperature was raised to 400 ° C. to obtain the difference between the maximum temperature and the minimum temperature of the silicon wafer. ΔT is a thermoviewer (IR-16-2012-001 manufactured by Nippon Datum Co., Ltd.
It was measured in 2). The results are shown in Table 2 below.
【０１７４】[0174]
【表２】[Table 2]
【０１７５】上記表２より明らかなように、面粗度Ｒｍ
ａｘが２００μｍより大きい場合や０．０５μｍよりも
小さい場合には、温度差が大きくなる。これは、面粗度
が大きすぎても小さすぎても加熱面の温度差がシリコン
ウエハに反映されてしまうからであると考えられる。な
お、ＳｉＣの方が熱伝導率が高く（２７０Ｗ／ｍ・Ｋ）
であるため、加熱面の温度差が小さい。As is clear from Table 2 above, the surface roughness Rm
When ax is larger than 200 μm or smaller than 0.05 μm, the temperature difference becomes large. It is considered that this is because the temperature difference of the heating surface is reflected on the silicon wafer when the surface roughness is too large or too small. Note that SiC has higher thermal conductivity (270 W / mK).
Therefore, the temperature difference on the heating surface is small.
【０１７６】[0176]
【発明の効果】以上説明したように本発明のセラミック
ヒータによれば、Ｙ等から選ばれる少なくとも１種の元
素を含んでいるので、熱伝導率が高く、ヒータ板の表面
温度を発熱体の温度変化に迅速に追従させることがで
き、加熱面の温度を良好に制御することができる。As described above, according to the ceramic heater of the present invention, since it contains at least one element selected from Y and the like, the thermal conductivity is high, and the surface temperature of the heater plate is higher than that of the heating element. The temperature change can be quickly followed, and the temperature of the heating surface can be controlled well.
【０１７７】また、加熱面が粗化されているので、半導
体ウエハとの接触を点接触とすることができ、セラミッ
クヒータから半導体ウエハへの不純物の熱拡散を防止す
ることができ、さらに、不純物が揮発して半導体ウエハ
等が汚染されることも防止することができる。Further, since the heating surface is roughened, the contact with the semiconductor wafer can be made into a point contact, the thermal diffusion of impurities from the ceramic heater to the semiconductor wafer can be prevented, and further the impurities can be prevented. It is also possible to prevent the semiconductor wafer and the like from being contaminated by volatilization.
【０１７８】また、このセラミックヒータは静電チャッ
クやウエハプローバへ応用することができる。Further, this ceramic heater can be applied to an electrostatic chuck or a wafer prober.
【図１】本発明のセラミックヒータの一例を模式的に示
す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of a ceramic heater of the present invention.
【図２】図１に示したセラミックヒータの一部を模式的
に示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view schematically showing a part of the ceramic heater shown in FIG.
【図３】本発明のセラミックヒータに静電電極を設けた
静電チャックの一例を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing an example of an electrostatic chuck in which an electrostatic electrode is provided on the ceramic heater of the present invention.
【図４】図３に示した静電チャックのＡ−Ａ線断面図で
ある。4 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck shown in FIG. 3 taken along the line AA.
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、静電チャックの製造工程の
一部を模式的に示す断面図である。5A to 5D are cross-sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the electrostatic chuck.
【図６】支持ピンを有するセラミックヒータの一部を模
式的に示す部分拡大断面図である。FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view schematically showing a part of a ceramic heater having a support pin.
１０ セラミックヒータ１１ ヒータ板１１ａ 底面１１ｂ 加熱面１２ 発熱体１２ａ 金属被覆層１３ 外部端子１４ 有底孔１５ 貫通孔１６ リフターピン１８ 支持ピン１９ 半導体ウエハ２０、２０ａ、２０ｂ チャック正極電極層３０、３０ａ、３０ｂ チャック負極電極層４０ セラミック誘電体膜５０ 抵抗発熱体９０ シリコンウエハ１００ セラミック基板１０１ 静電チャック10 Ceramic heater11 heater plate11a bottom11b heating surface12 heating element12a Metal coating layer13 External terminal14 Bottomed hole15 through holes16 lifter pins18 Support pin19 Semiconductor wafer20, 20a, 20b Chuck positive electrode layer30, 30a, 30b Chuck negative electrode layer40 Ceramic Dielectric Film50 resistance heating element90 Silicon wafer100 ceramic substrate101 electrostatic chuck
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 3/74 Ｃ０４Ｂ 41/91 Ｄ // Ｃ０４Ｂ 41/91 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６７ Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA04 AA08 AA10 AA21 AA34 BB06 BB14 BC04 BC12 BC17 3K092 PP20 QA05 QB02 QB08 RF03 RF11 VV15 5F031 CA02 HA02 HA03 HA17 HA18 HA33 PA11 5F046 KA04 KA10Front page continuation (51) Int.Cl.7 Identification code FI theme code (reference) H05B 3/74 C04B 41/91 D // C04B 41/91 H01L 21/30 567 F term (reference) 3K034 AA02 AA04 AA08 AA10 AA21 AA34 BB06 BB14 BC04 BC12 BC17 3K092 PP20 QA05 QB02 QB08 RF03 RF11 VV15 5F031 CA02 HA02 HA03 HA17 HA18 HA33 PA11 5F046 KA04 KA10
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