【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は複層セラミックスヒータ
ー、特には化学気相蒸着法やスパッタ法によって薄膜を
形成する際の基板やウエハーの加熱用に有用とされる複
層セラミックスヒーターに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to amultilayer ceramic heater, and more particularly to a multilayer ceramic heater useful for heating a substrate or a wafer when forming a thin film by a chemical vapor deposition method or a sputtering method. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体製品の製造工程における分子線エ
ピタキシーやＣＶＤスパッタリングなどにおけるウエハ
ーの加熱方法としては、熱分解窒化ほう素と熱分解炭素
を用いることが有用とされており（特開昭63-241921号
公報参照）、このものは従来のタンタルワイヤヒーター
に比べて装着が容易で、断線ショートというトラブルも
ないので使い易く、しかも面状ヒーターであるために比
較的均熱が得られ易いという利点もある。2. Description of the Related Art Pyrolytic boron nitride and pyrolytic carbon are considered to be useful as a method for heating a wafer in molecular beam epitaxy or CVD sputtering in the manufacturing process of semiconductor products (JP-A-63- 241921 gazette), this product is easier to install than the conventional tantalum wire heater, there is no trouble of disconnection short circuit, it is easy to use, and since it is a planar heater, it is relatively easy to obtain uniform heating There is also.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このものは加
熱部がカーボンであるために酸化性雰囲気ではこれが消
耗することから使用が難しく、そのためこれについては
これを熱分解窒化ほう素で被覆するか、その電力を供給
すべき電極端子部分に高融点金属を被覆するということ
が提案されているが、この後者の方法では電極端子部分
の接続部において接触抵抗値が高くなって発熱、加熱ま
たはスパークが発生し、電極端子部分のみが消耗すると
いう不都合が発生する。However, this is difficult to use because it is consumed in an oxidizing atmosphere because the heating portion is carbon, so it is difficult to use this with pyrolytic boron nitride.Supply itspower
It has been proposed to coat theelectrode terminal part thatshould be covered with a refractory metal, but in this latter method theelectrode terminal part
The contact resistance value becomes high atthe connection part, and heat generation, heating, or sparking occurs, and there is a disadvantage that only theelectrode terminal portion is consumed.
【０００４】また、これについては、例えば熱分解炭素
（ＰＧ）の電気抵抗は図６に示したように沈積面の垂直
方向における抵抗が沈積面に平行方向の抵抗に対し103
倍近いものとなるので、ＰＧ層を流れる電流は、通常抵
抗の小さい沈積面に平行の方向に流れるが、電極端子部
分においては、図７に示したように沈積面と垂直な方向
に流れるので、この部分において抵抗が高くなり、電位
差が生じ、発熱も大きくなって加熱される原因となる。
したがって、これについては電力を供給する電極端子を
ＰＧ層の積層断面に接触させればこのような問題は解決
するのであるが、この場合にはＰＧ層の厚さが100〜 20
0μｍのオーダーとなるのでこれは現実的ではない。Further, aswill, forexample, pyrolytic carbon (PG) electrical resistance103 to a direction parallel resistor is deposited surface resistance in the vertical direction of the deposition surface, as shown in FIG. 6
Since becomes nearly twice the current through the PGlayer flows in a direction parallel to a small deposition surface of normal resistance,the electrode terminal portions
As shownin FIG. 7, the current flows in the direction perpendicular to thedeposition surface , so that the resistance is increased in this portion, a potential difference is generated, and heat generation is increased, which causes heating.
Therefore, for this, the electrode terminals that supply power
Although if Reis brought into contact with the stack cross-section of the PG layer such problems is to solve, 100 the thickness of thePG layer in this case 20
Thisis not realistic because it is on the order of 0 μm.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、問題点を解決した複層セラミックスヒーターに関す
るものであり、これは電気伝導層と絶縁層とからなり、
該電気伝導層として沈積積層された熱分解炭素層をヒー
ター部および電力を供給すべき電極端子部分とする複層
セラミックスヒーターにおいて、その電極端子部分が、
熱分解炭素層の沈積積層断面が露出していることよりな
ることを特徴とするものであり、これはまた電極端子部
分の表面積の大きさをヒーター部の断面積の20倍以上と
してなることを特徴とするものである。また、電極端子
部分の外周長さは、電気伝導層として沈積積層されたヒ
ーター部の幅より大きいものとされる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to such a disadvantage, multilayer ceramic heater which solves the problems, whichRi Do from the electrically conductive layer and the insulatinglayer,
In a multilayer ceramic heater having a pyrolytic carbon layerdeposited and laminated as the electric conductive layer as a heater portionand an electrode terminal portion to which power is to be supplied, the electrode terminal portion is
It ismore likely that thedeposited layered cross section of the pyrolytic carbon layer is exposed.
And characterized inRukoto, which is also characterized in that it made the size of the surface area of the electrodeterminal portions <br/> minute as more than 20 times thecross-sectional area of theheater section.Also, electrode terminals
The peripheral length of the part is the same as the electrical conductive layer.
It is considered to be larger than the width of the rotor part.
【０００６】すなわち、本発明者らは接触抵抗を下げ、
端子部におけるトラブルを解決した複層セラミックスヒ
ーターを開発すべく種々検討した結果、例えば熱分解窒
化ほう素（ＰＢＮ）を絶縁層とし、電気伝導層として沈
積積層された熱分解炭素層（ＰＧ）をヒーター部とする
ＰＢＮ／ＰＧ／ＰＢＮという構造の複層セラミックスヒ
ーターにおいては、ＰＧが沈積積層方向で抵抗が高いた
めに接触抵抗が高くなり、そこでの発熱によって電力を
供給すべき電極端子部分が激しく消耗するのであるが、
この電極端子部分のＰＧ面を抵抗の低い沈積積層断面が
露出するようにするか、電極端子部分の面積をヒーター
部断面積の20倍以上とすると、電極端子部分の消耗が防
がれ、この複層セラミックスヒーターが長寿命化される
ということを見出して本発明を完成させた。以下にこれ
をさらに詳述する。That is, the present inventors lowered the contact resistance,
As a result of various studies to develop a multi-layer ceramics heater that solves the problems at the terminal part, for example, pyrolytic boron nitride (PBN) is used as an insulating layer and anelectric conductive layer is deposited.
In a multi-layer ceramic heater having a structure of PBN / PG / PBN having alaminated and laminated pyrolytic carbonlayer (PG) as a heater portion, the contact resistance becomes high because PG has a high resistance in the deposition and lamination direction. Theelectrode terminals that should be supplied with electric power are heavily consumed due to heat generation.
The PG surface of thiselectrode terminal portion is exposed so that thedeposited laminated cross section with low resistance is exposed, orthe area of theelectrode terminal portion is set to a heater.
The present invention has been completed by finding out that when thecross-sectional area is 20 times or more, the consumption of theelectrode terminal portion can be prevented and the life of this multilayer ceramic heater can be extended. This will be described in more detail below.
【０００７】[0007]
【作用】本発明は複層セラミックスヒーターに関するも
のであり、これは前記したように電気伝導層と絶縁性と
からなり、電気伝導層として沈積積層された熱分解炭素
をヒーター部および電極端子部分とする複層セラミック
スヒーターにおいて、その電極端子部分において熱分解
炭素層の沈積積層断面が露出されていることを特徴とす
るものであり、これはまた電極端子部分の表面積の大き
さをヒーター部電気伝導層の断面積の20倍以上としてな
ることを特徴とするものであるが、これによれば電極端
子部分の消耗が防止されるので長寿命の複層セラミック
スヒーターを得ることができるという有利性が与えられ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to multilayer ceramic heater, which isRi Do from the electrically conductive layer and the insulating As describedabove, the heater sectionand electrode terminal portions pyrolyticcarbon is deposited laminated as an electrical conductive layer in multilayer ceramic heater according to, which is characterized inthat deposition stacking section of pyrolytic carbon layer is exposed at its electrodeterminal portion, which is alsoa heater unit electricity amount of surface area of the electrodeterminal portions but those characterized by comprising as least 20 times the cross-sectional area of the conductive layer, the electrodeend according to this
Since the consumption of thechild portion is prevented, there is an advantage that a long-life multilayer ceramic heater can be obtained.
【０００８】本発明の複層セラミックスヒーターは電気
伝導層と絶縁層とからなり、そのヒーター部が電気伝導
層として沈積積層された熱分解炭素層（ＰＧ）からなる
ものであるが、このものはその電極部分においてＰＧ層
の沈積積層断面が露出しているものとされる。このＰＧ
層の沈積積層断面の露出は、例えば、電極端子部を拡大
した図１に示したように、ＰＧとＰＢＮとからなる積層
セラミックスヒーターにおけるＰＧ層の端部を単純に傾
斜カットして、露出した沈積積層断面を電極端子部分と
してもよいし、これは図２に示したように、ＰＧ層２の
端部を基材部分を傾斜させて沈積積層し、全体を均一な
厚さになるように平坦にカットしてＰＧ層の沈積積層断
面を露出させてもよいし、あるいは図３に示したよう
に、ＰＢＮの電極端子形成部分に凹凸を設けておいて、
この上にＰＧを蒸着した後、平坦にカットすることでＰ
Ｇ層の沈積積層断面を露出させ、電極端子部分を形成す
るようにしてもよい。The multi-layer ceramics heater of the present invention comprises an electrically conductive layer and an insulating layer, and the heaterportion is electrically conductive.
The layer is composed of a pyrolytic carbonlayer (PG)deposited and laminated as alayer , and this one is such that thedeposition and lamination section of the PG layer is exposed at the electrode portion thereof. This PG
Exposing the layer stacking layer cross-section, for example, enlarge the electrode terminal
As shown in FIG. 1whichis,by simply tilting the cut ends of the PGlayer in the laminated ceramic heater comprising a PG andPBN, the exposed deposited laminated section and the electrode terminal portions
It isalso possible to usethe PG layer 2 as shown in FIG.
Laminate and stack thePG layerby sloping and laminating the end part with the base material part inclinedand cuttingthe whole so as to have a uniform thickness.
The surface may beexposed ,or, as shown in FIG. 3, unevenness is provided onthe electrode terminal forming portion of the PBN ,
After PG is vapor-deposited on this, P is cut by cuttingit flat.
Exposing the deposited and laminated cross section of the G layer to form the electrode terminal portion
May bethat.
【０００９】また、これについては電極端子部分の表面
積（端子接触面積）をヒーター部電気伝導層の断面積の
20倍以上としてもよく、この場合には抵抗＝Ｒ、抵抗率
＝ｆ、長さ＝L 、断面積＝ＡとするとＲ＝ｆ L／Ａであ
ることから、電極端子部分の表面積を大きくすると電気
伝導層のヒーター部と同等の抵抗が得られるので、電極
端子部分の表面積をヒーター部の断面積の20倍以上とす
ればよい。また、図８に示したように電極端子部分の外
周長さが短いと、ヒーター部幅Ｗよりせまいところを電
気が流れて接触抵抗が上昇するので、これは電極端子部
分の外周長さをヒーター部幅Ｗより大きくすることがよ
い。Further, regarding this, the surface area of the electrodeterminal portion (terminal contact area) is determined by the cross-sectional area of theheater portion electrically conductive layer .
It may be 20 times or more. In this case, if resistance = R, resistivity = f, length = L, and cross-sectional area = A, then R = f L / A, so increasing the surface area of the electrodeterminal portionElectrical
Since the equivalent resistance and theheater portionof the conductive layer can be obtained,electrodes
The surface area of the terminal portion may be 20 times or morethe cross-sectional area of the heater portion. Further, when the short outer <br/> circumferential lengthof the electrode terminal portions as shown in FIG.8, the contactresistance at narrower thanthe heater section width W electric <br/> air to flow increases, which electrode terminalportions
Theminute periphery length may be greater than the heatersection width W.
【００１０】[0010]
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。実施例、比較例直径 100mm、厚さ１mmで周辺部10mmを 0.1mm／10mmの傾
斜で厚くなるように加工した熱分解窒化ほう素（ＰＢ
Ｎ）をＣＶＤ反応炉に設置し、真空度１Torrで 1,900℃
まで加熱し、ここにプロピレンガスを１リットル／分で
５時間供給して厚さが 150μｍの熱分解炭素（ＰＧ）膜
を作った。EXAMPLES Next, examples and comparative examples of the present invention will be described. Example, Comparative Example Pyrolytic boron nitride (PB processed by 100 mm in diameter, 1 mm in thickness and 10 mm in the peripheral part with an inclination of 0.1 mm / 10 mm)
N) is installed in the CVD reactor and the vacuum is 1 Torr and the temperature is 1,900 ° C.
Then, propylene gas was supplied thereto at a rate of 1 liter / minute for 5 hours to form a pyrolytic carbon (PG) film having a thickness of 150 μm.
【００１１】ついで、この電極端子部を全体厚さが均一
になるように表面を最大 100μｍ研摩して、ＰＧ膜の沈
積積層断面を露出させて電極端子部分を形成し、機械加
工によりヒーターパターンを形成し、さらに電極端子部
分以外をＰＢＮで20μｍ厚さにオーバーコートし、図４
に示した複層セラミックスヒーターを作成した［図４
（ａ）はその平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線に沿って
の縦断面図を示したものである］。Then, the surface of thiselectrode terminal portion is polished toa maximum thickness of 100 μm so that the entire thickness is uniform,and the PG film is deposited.
Exposing the laminated stack section to form the electrode terminal part,
A heater pattern is formed by machining, and electrodeterminals
Exceptminute overcoated to 20μm thickness using a PBN, 4
The multilayer ceramic heater shown in Fig. 4 was prepared [Fig. 4
(A) is the plan view, (b) isalong the line AA '
Isa vertical cross-sectional view of].
【００１２】また、別の実施例として、直径 100mmφ、
厚さ１mmの平坦なＰＢＮ円板上に上記と同様な方法でＰ
Ｇ膜を設け、機械加工でヒーター部幅Ｗが12mmのヒータ
ーパターンを形成してさらに電極端子部分以外をＰＢＮ
で20μｍ厚さにオーバーコートし、図５［（ａ）は平面
図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線に沿っての縦断面図］で示
される電極端子部分面積が 78mm2の複層セラミックスヒ
ーターを作成した。なお、これに対する比較例としてこ
のＢ部面積が 28mm2のものも作成したところ、これらは
表１に示したとおりのものとなった。Asanother embodiment, a diameter of 100 mmφ,
P on a flat PBN disk with a thickness of 1 mm by the same method as above.
A G film is provided,a heater pattern having aheater portion width W of 12 mm is formed by machining, and PBN is formed onportions other than the electrodeterminal portions.
Overcoating to a thickness of 20 μm, and shown in FIG. 5 [(a) is a plan view, (b) isa vertical cross-sectional view takenalong the line AA ′ ] of which theelectrode terminal area is 78 mm2 A ceramic heater was created. As a comparative example, a B part having an area of 28 mm2 was also prepared, and these were as shown in Table 1.
【００１３】つぎに、このようにして作成した３種の複
層セラミックスヒーターを真空チャンバー中に設置し、
電力を供給し得るようにそれぞれに電極端子を電極端子
部分に接続し、窒素ガス雰囲気下10-5Torrで加熱を行な
い、２時間で 1,000℃まで加熱し、ついで 200℃まで放
冷するという加熱・冷却を50回くり返したところ、実施
例の２品には何の異常も認められなかったけれども、比
較例のものは５回のくり返しで電極端子部分が消耗し、
以下使用不能となった。Next, the three kinds of multi-layer ceramic heaters thus prepared are placed in a vacuum chamber,
Electrode terminals for each so that power can be supplied
After connecting to thepart , heatingunder nitrogen gas atmosphere at 10-5 Torr, heating up to 1,000 ° C for 2 hours, and then allowing to cool down to 200 ° C, heatingand cooling were repeated 50 times. No abnormalities were found in the sample, but in the case of the comparative example, theelectrode terminal portion was worn out after repeating 5 times,
It became unusable below.
【００１４】[0014]
【表１】[Table 1]
【００１５】[0015]
【発明の効果】本発明は複層セラミックスヒーターに関
するものであり、これは前記したように電気伝導層と絶
縁層とからなり、電気伝導層として沈積積層された熱分
解炭素層をヒーターとする複層セラミックスヒーターに
おいて、その電極端子部分となる熱分解炭素層の沈積積
層断面が露出されていることを特徴とするものであり、
これはまた電極端子部分の表面積の大きさをヒーター部
電気伝導層の断面積の20倍以上としてなることを特徴と
するものであるが、この複層セラミックスヒーターには
電極端子部分の消耗が防止されるので長寿命なものにな
るという有利性が与えられる。[Effect of the Invention The present invention relates to multilayer ceramic heater, which isRi Do from the electricallyconductive layer and the insulating layer as describedabove, pyrolytic carbon layerwhich is deposited laminated as an electrical conductive layer and a heater In the multilayer ceramic heater, thedeposition layer cross section of the pyrolytic carbon layer that is the electrodeterminal portion is exposed.
This is also characterized in that the surface area of the electrodeterminal portion is 20 times or more the cross-sectional area of the electrically conductive layer of theheater portion.
Since the consumption of theelectrode terminal portions is prevented, the advantage of a long life is provided.
【図１】本発明の複層セラミックスヒーターの電極端
子部分を拡大して示す縦断面図である。FIG. 1 is anelectrode end of a multilayer ceramic heater according to thepresent invention .
It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows a child part.
【図２】本発明の複層セラミックスヒーターの電極端
子部分の他の例を示す縦断面図である。FIG. 2 is anelectrode end of the multilayer ceramic heater of thepresent invention .
It is a longitudinal cross-sectional view showing another example of the child portion.
【図３】本発明の複層セラミックスヒーターのさらに
他の例を示す縦断面図である。FIG. 3is a vertical sectional view showing still anotherexample of the multilayer ceramic heater of thepresent invention.
【図４】 （ａ）は実施例で作られた本発明の複層セラ
ミックスヒーターの平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線に
沿っての縦断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の円部（電極
端子部）を拡大して示したものである。FIG. 4 (a) is a plan view of a multilayer ceramic heater of thepresent invention made in an example, and FIG. 4 (b) is aline AA ′ thereof.
FIG. 3isa vertical cross-sectional view takenalong line(c) of FIG.
The terminal part) is shown in anenlarged manner .
【図５】 （ａ）は実施例で作られた本発明の他の複層
セラミックスヒーターの平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’
線に沿っての縦断面図を示したものである。FIG. 5 (a) is a plan view of another multilayer ceramic heater of thepresent invention made in the example, and FIG. 5 (b) is itsAA ′.
It is the longitudinal cross-sectional viewalong a line .
【図６】 従来公知の複層セラミックスヒーターにおけ
る熱分解炭素の沈積積層断面方向および平行方向におけ
る抵抗値の変化グラフを示したものである。FIG. 6 is a graph showing changes in the resistance value in the cross-sectional direction and the parallel direction ofdeposition of pyrolytic carbon in a conventionally known multilayer ceramic heater.
【図７】 従来公知の複層セラミックスヒーターの縦断
面図を示したものである。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a conventionally known multilayer ceramic heater.
【図８】 従来公知の複層セラミックスヒーターの電極
端子部の平面図を示したものである。FIG. 8: Anelectrode of a conventionally known multilayer ceramic heater
It is a topview of aterminal part .
１…ＰＢＮ基板絶縁層、２…ＰＧ電気伝導層（ヒーター
部）、３…電極端子部分、４…ＰＢＮオーバーコート
層、Ｗ…ＰＧ電気伝導層幅（ヒーター部幅）。1 ... PBN substrate insulating layer, 2 ... PG electric conduction layer(heater
Part) , 3 ... Electrodeterminal part , 4 ... PBN overcoat layer, W ...PG electric conductive layer width(heater part width) .
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 3/03 H05B 3/02 H05B 3/14 H05B 3/20Front page continuation (58) Fields surveyed (Int.Cl.7 , DB name) H05B 3/03 H05B 3/02 H05B 3/14 H05B 3/20
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| JP15488293AJP3367995B2 (en) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | Multilayer ceramic heater |
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| JPH0714663A (en) | 1995-01-17 |
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