JP2002246160A - Hot plate unit - Google Patents

Hot plate unit

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JP2002246160A
JP2002246160A JP2001041522A JP2001041522A JP2002246160A JP 2002246160 A JP2002246160 A JP 2002246160A JP 2001041522 A JP2001041522 A JP 2001041522A JP 2001041522 A JP2001041522 A JP 2001041522A JP 2002246160 A JP2002246160 A JP 2002246160A
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JP
Japan
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ceramic substrate
ceramic
hot plate
plate unit
resistance heating
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Application number
JP2001041522A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hot plate unit, capable of securing flatness for the heating surface of a ceramic heater and uniformly heating a semiconductor wafer as a heated object, by adjusting a deflection quantity of a ceramic board. SOLUTION: The hot plate unit includes the ceramic board with a resistance heating element formed on a surface or inside of the ceramic board and a support container of a bottomed cylinder shape for supporting the ceramic board, and is characterized by that a reflection quantity adjusting means for adjusting the deflection quantity of the ceramic board is provided with the support container.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体産業に
おいて、乾燥、スパッタリング等に用いられるホットプ
レートユニット、および、ホットプレート、静電チャッ
ク、ウエハプローバ等として用いられるホットプレート
ユニットに関し、特には、半導体製造、検査用ホットプ
レートユニットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot plate unit used mainly for drying, sputtering and the like in the semiconductor industry, and a hot plate unit used as a hot plate, an electrostatic chuck, a wafer prober and the like. , A hot plate unit for semiconductor manufacturing and inspection.

【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 on a semiconductor wafer as an etching resist and etching the semiconductor wafer. This photosensitive resin is a liquid and is applied to the surface of the semiconductor wafer using a spin coater or the like.However, it must be dried after application, and the applied semiconductor wafer is placed on a heater and heated. become.

【0003】かかるシリコンウエハを加熱するためのヒ
ータとして、従来から、アルミニウム製の基板の裏側に
電気的抵抗体等の抵抗発熱体を備えたものが多用されて
いたが、アルミニウム製の基板は、厚さ15mm程度を
要するので、重量が重くなり、また、嵩張るため取り扱
いが容易ではなく、さらに、通電電流に対する温度追従
性という観点でも温度制御性が不充分であり、シリコン
ウエハを均一に加熱することは容易ではなかった。
Conventionally, as a heater for heating such a silicon wafer, a heater provided with a resistance heating element such as an electric resistor on the back side of an aluminum substrate has been frequently used. A thickness of about 15 mm is required, which increases the weight and is bulky, making it difficult to handle. Further, the temperature controllability is insufficient from the viewpoint of the temperature followability with respect to the flowing current, and the silicon wafer is heated uniformly. It was not easy.

【0004】そこで、最近では、窒化アルミニウム等の
セラミックを基板として用いたセラミックヒータが開発
されている。これらのヒータでは、曲げ強度等の機械的
特性に優れるため、その厚さを薄くすることができ、ま
た、熱容量を小さくすることができるため、温度追従性
等の諸特性に優れる。
Therefore, recently, a ceramic heater using a ceramic such as aluminum nitride as a substrate has been developed. These heaters are excellent in mechanical properties such as bending strength, so that the thickness can be reduced, and the heat capacity can be reduced, so that the heaters are excellent in various properties such as temperature followability.

【0005】通常、このようなセラミックヒータは、円
板形状であり、セラミック基板と略同じ直径の有底円筒
形状からなる支持容器に取り付けられ、ホットプレート
ユニットとして使用される。なお、支持容器は、セラミ
ックヒータを支持するとともに、その内部に配線が格納
され、また、セラミックヒータからの放射熱を遮蔽し、
周囲の電源および/または精密機器類が収められた制御
装置等を保護する役目を果たす。
Usually, such a ceramic heater has a disk shape and is mounted on a supporting container having a bottomed cylindrical shape having substantially the same diameter as the ceramic substrate, and is used as a hot plate unit. In addition, the supporting container supports the ceramic heater, and the wiring is stored in the inside, and also shields the radiant heat from the ceramic heater,
It serves to protect a surrounding power supply and / or a control device or the like in which precision equipment is housed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の半導
体製品の製造においては、半導体ウエハの大口径化に伴
い、大口径の半導体ウエハを載置することができる大き
な直径のセラミックヒータが要求されている。しかしな
がら、上述した構成のセラミックヒータ(ホットプレー
トユニット)では、優れた温度追従性等を有するよう
に、セラミック基板の厚さを薄くし、熱容量を減少させ
ているため、セラミック基板の直径を大きくすると、2
00〜400℃の中温領域や、400〜800℃の高温
領域において、該セラミック基板に撓みが発生し、セラ
ミックヒータの加熱面と、被加熱物である半導体ウエハ
との距離に、場所によってばらつきが発生し、その結
果、半導体ウエハを均一に加熱することが困難になると
いう問題があった。
By the way, in the recent manufacture of semiconductor products, a large-diameter ceramic heater capable of mounting a large-diameter semiconductor wafer has been required as the diameter of the semiconductor wafer has increased. I have. However, in the ceramic heater (hot plate unit) having the above-described configuration, the thickness of the ceramic substrate is reduced and the heat capacity is reduced so as to have excellent temperature followability and the like. , 2
In a middle temperature range of 00 to 400 ° C. or a high temperature range of 400 to 800 ° C., the ceramic substrate bends, and the distance between the heating surface of the ceramic heater and the semiconductor wafer to be heated varies depending on the location. As a result, there is a problem that it becomes difficult to uniformly heat the semiconductor wafer.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
点を解決するためになされたもので、セラミック基板の
撓み量を調整することによって、セラミックヒータの加
熱面の平坦性を確保し、被加熱物である半導体ウエハを
均一に加熱することができるホットプレートユニットを
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the flatness of a heating surface of a ceramic heater is ensured by adjusting the amount of deflection of a ceramic substrate. It is an object of the present invention to provide a hot plate unit that can uniformly heat a semiconductor wafer to be heated.

【0008】即ち、本発明のホットプレートユニット
は、その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラ
ミック基板と、上記セラミック基板を支持する有底円筒
形状の支持容器とを含んだホットプレートユニットであ
って、上記支持容器には、上記セラミック基板の撓み量
を調整する撓み調整手段が設けられていることを特徴と
するホットプレートユニットである。
That is, the hot plate unit of the present invention is a hot plate unit including a ceramic substrate having a resistance heating element formed on the surface or inside thereof, and a bottomed cylindrical support container for supporting the ceramic substrate. Further, the hot plate unit is characterized in that the support container is provided with a bending adjusting means for adjusting a bending amount of the ceramic substrate.

【0009】本発明によれば、上記支持容器に、上記セ
ラミック基板の撓み量を調整する撓み調整手段が設けら
れているため、該撓み調整手段を用いて、上記セラミッ
ク基板の撓み量を調整することによって、セラミックヒ
ータの加熱面の平坦性を確保することができ、被加熱物
である半導体ウエハを均一に加熱することが可能とな
る。
According to the present invention, since the supporting container is provided with the bending adjusting means for adjusting the amount of bending of the ceramic substrate, the amount of bending of the ceramic substrate is adjusted using the bending adjusting means. Thereby, the flatness of the heating surface of the ceramic heater can be ensured, and the semiconductor wafer to be heated can be uniformly heated.

【0010】また、本発明のホットプレートユニットで
は、上記撓み調整手段として、上記支持容器の底部に、
ねじ孔が形成されるとともに、上記ねじ孔に、撓み調整
用ねじが配設されていることが望ましい。上記支持容器
において、その底部のねじ孔に配設された上記撓み調整
用ねじの締付けを調節して、上記セラミック基板を底面
から押し上げることにより、上記セラミック基板の撓み
量を精度よく調整することができるからである。なお、
このような撓み調整手段は、その構成が煩雑ではないの
で、上記ホットプレートユニットの生産性を低下させる
ことがない。
[0010] In the hot plate unit of the present invention, the deflection adjusting means may be provided at the bottom of the support container.
It is desirable that a screw hole be formed and a deflection adjusting screw be disposed in the screw hole. In the supporting container, the amount of deflection of the ceramic substrate can be accurately adjusted by adjusting the tightening of the deflection adjusting screw provided in the screw hole at the bottom thereof and pushing up the ceramic substrate from the bottom surface. Because you can. In addition,
The configuration of such a flexure adjusting means is not complicated, so that the productivity of the hot plate unit is not reduced.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明のホットプレートユニット
は、その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラ
ミック基板と、上記セラミック基板を支持する有底円筒
形状の支持容器とを含んだホットプレートユニットであ
って、上記支持容器には、上記セラミック基板の撓み量
を調整する撓み調整手段が設けられていることを特徴と
するホットプレートユニットである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A hot plate unit according to the present invention comprises a ceramic substrate having a resistance heating element formed on the surface or inside thereof, and a bottomed cylindrical support container for supporting the ceramic substrate. A hot plate unit, wherein the support container is provided with a bending adjusting means for adjusting a bending amount of the ceramic substrate.

【0012】図1(a)は、本発明のホットプレートユ
ニットを模式的に示す断面図であり、(b)は、その部
分拡大断面図である。また、図2は、図1のホットプレ
ートユニットを構成するセラミック基板を模式的に示す
平面図であり、図3は、上記ホットプレートユニットを
構成する容器を上方から見た斜視図である。
FIG. 1A is a sectional view schematically showing a hot plate unit of the present invention, and FIG. 1B is a partially enlarged sectional view thereof. FIG. 2 is a plan view schematically showing a ceramic substrate constituting the hot plate unit of FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of a container constituting the hot plate unit as viewed from above.

【0013】ホットプレートユニット100は、その内
部に抵抗発熱体2が形成された円板形状のセラミック基
板1a、および、その底面に立設されたボルト18のみ
を介し、セラミック基板1aを非接触の状態で支持する
有底円筒形状の支持容器10を含んで構成されている。
セラミック基板1aの内部には、図2に示すように、複
数の回路からなる抵抗発熱体2が埋設されるとともに、
有底孔4、貫通孔5が形成されている。貫通孔5には、
リフターピン(図示せず)を挿通させることにより、被
加熱物である半導体ウエハ29を支持することができる
ようになっており、また、リフターピンを上下させるこ
とにより、半導体ウエハ29の受渡し等が可能である。
有底孔4には、セラミック基板1aの温度を測定するた
めの、リード線19が接続された測温素子3が埋め込ま
れている。なお、上述のように、その内部または表面に
抵抗発熱体が形成されるとともに、有底孔および貫通孔
が形成されているセラミック基板を、以下の説明におい
ては、セラミックヒータともいうこととする。
The hot plate unit 100 is in contact with the ceramic substrate 1a in a non-contact manner only through a disk-shaped ceramic substrate 1a in which a resistance heating element 2 is formed and a bolt 18 provided on the bottom surface thereof. It is configured to include a cylindrical support container 10 with a bottom that supports in a state.
As shown in FIG. 2, a resistance heating element 2 composed of a plurality of circuits is embedded in the ceramic substrate 1a.
A bottomed hole 4 and a through hole 5 are formed. In the through hole 5,
By inserting lifter pins (not shown), the semiconductor wafer 29 to be heated can be supported, and by moving the lifter pins up and down, delivery and the like of the semiconductor wafer 29 can be performed. It is possible.
In the bottomed hole 4, a temperature measuring element 3 to which a lead wire 19 is connected for measuring the temperature of the ceramic substrate 1a is embedded. Note that, as described above, the ceramic substrate in which the resistance heating element is formed inside or on the surface and in which the bottomed hole and the through hole are formed is also referred to as a ceramic heater in the following description.

【0014】セラミックヒータ1を構成する円板形状の
セラミック基板1a内部には、抵抗発熱体2が形成され
ている。そして、抵抗発熱体2は、図2に示すように、
セラミック基板1aの最外周に、同心円の一部を描くよ
うにして繰り返して形成された円弧パターンである抵抗
発熱体2a〜2dが配置され、その内部に一部が切断さ
れた同心円パターンである抵抗発熱体2e〜2gが配置
されている。
A resistance heating element 2 is formed inside a disk-shaped ceramic substrate 1a constituting the ceramic heater 1. Then, the resistance heating element 2 is, as shown in FIG.
On the outermost periphery of the ceramic substrate 1a, resistance heating elements 2a to 2d, which are arc patterns repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle, are arranged. Heating elements 2e to 2g are arranged.

【0015】最外周の抵抗発熱体2aは、同心円を円周
方向に4分割した円弧状のパターンが繰り返して形成さ
れ、隣り合う円弧の端部は、屈曲線により接続され一連
の回路を構成している。そして、これと同パターンであ
る抵抗発熱体2a〜2dの4つの回路が、外周を取り囲
むように近接して形成され、全体的に円環状のパターン
を構成している。
The outermost resistance heating element 2a is formed by repeating a circular arc-shaped pattern obtained by dividing a concentric circle into four in the circumferential direction, and ends of adjacent arcs are connected by a bent line to form a series of circuits. ing. Then, four circuits of the resistance heating elements 2a to 2d having the same pattern are formed close to each other so as to surround the outer periphery, and constitute an overall annular pattern.

【0016】また、抵抗発熱体2a〜2dの端部は、ク
ーリングスポット等の発生を防止するために、円環状パ
ターンの内側に形成されており、そのため、外側の回路
の端部は内側の方に向かって延設されている。
The ends of the resistance heating elements 2a to 2d are formed inside an annular pattern in order to prevent the occurrence of a cooling spot or the like. It is extended toward.

【0017】最外周に形成された抵抗発熱体2a〜2d
の内側には、そのごく一部が切断された同心円パターン
の回路からなる抵抗発熱体2e〜2gが形成されてい
る。この抵抗発熱体2e〜2gでは、隣り合う同心円の
端部が、順次直線からなる抵抗発熱体で接続されること
により一連の回路が構成されている。
Resistance heating elements 2a to 2d formed on the outermost periphery
Inside, are formed resistance heating elements 2e to 2g each formed of a circuit of a concentric pattern whose part is cut off. In the resistance heating elements 2e to 2g, a series of circuits is configured by connecting the ends of adjacent concentric circles sequentially with resistance heating elements formed of straight lines.

【0018】また、抵抗発熱体2a〜2d、2e、2
f、2gの間には、帯状(円環状)の発熱体非形成領域
が設けられており、中心部分にも、円形の発熱体非形成
領域が設けられている。
The resistance heating elements 2a to 2d, 2e, 2
Between f and 2g, a band-shaped (annular) non-heating element non-forming area is provided, and a circular heating element non-forming area is also provided at the center.

【0019】従って、全体的に見ると、円環状の抵抗発
熱体形成領域と発熱体非形成領域とが、外側から内側に
交互に形成されており、これらの領域をセラミック基板
の大きさ(口径)や厚さ等を考慮して、適当に設定する
ことにより、加熱面の温度を均一にすることができるよ
うになっている。
Accordingly, as a whole, annular resistance heating element forming areas and heating element non-forming areas are alternately formed from the outside to the inside, and these areas are defined by the size (diameter) of the ceramic substrate. ), Thickness, etc., the temperature can be made uniform by setting the temperature appropriately.

【0020】上述した抵抗発熱体2はセラミック基板1
aに埋設されているため、その回路の端部が存在する部
分の直下には袋孔7が形成され、この袋孔7に導電性の
緩衝材であるワッシャー9が嵌め込まれるとともに、ワ
ッシャー9の中心孔にリード線19が挿入され、これら
ワッシャー9やリード線19がろう付けされることによ
り、スルーホール8を介して抵抗発熱体2の端部とリー
ド線19とが接続されている。なお、ワッシャー9は、
リード線19とセラミック基板1aとの熱膨張率の違い
により、リード線19となる材料を、直接セラミック基
板に埋設した際に発生するクラックを防止するために、
緩衝材として設置されたもので、両者の中間の熱膨張率
を有する。
The above-described resistance heating element 2 is a ceramic substrate 1
a, a blind hole 7 is formed immediately below the portion where the end of the circuit exists, and a washer 9 serving as a conductive buffer is fitted into the blind hole 7 and the The lead wire 19 is inserted into the center hole, and the washer 9 and the lead wire 19 are brazed so that the end of the resistance heating element 2 and the lead wire 19 are connected through the through hole 8. In addition, the washer 9
Due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the lead wire 19 and the ceramic substrate 1a, in order to prevent cracks that occur when the material forming the lead wire 19 is directly embedded in the ceramic substrate,
It is installed as a cushioning material and has a coefficient of thermal expansion intermediate between the two.

【0021】さらに、セラミックヒータ1の加熱面に
は、複数の凹部6aが形成されるとともに、凹部6aに
は、支持ピン6が設けられており、被加熱物である半導
体ウエハ29を、セラミックヒータ1の加熱面より一定
距離離間させた状態で支持し加熱することができるよう
になっている。なお、本発明のホットプレートユニット
100において、凹部6aおよび支持ピン6は、設けら
れていてもよく、設けられていなくてもよい。また、支
持ピン6ではなく、貫通孔5に挿通されたリフターピン
(図示せず)により、半導体ウエハ29を、セラミック
ヒータ1の加熱面より一定距離離間させた状態で支持し
加熱することも可能である。
Further, a plurality of recesses 6a are formed in the heating surface of the ceramic heater 1, and support pins 6 are provided in the recesses 6a. It can be supported and heated in a state of being separated from the heating surface by a certain distance. In the hot plate unit 100 of the present invention, the recess 6a and the support pin 6 may or may not be provided. It is also possible to support and heat the semiconductor wafer 29 at a certain distance from the heating surface of the ceramic heater 1 using lifter pins (not shown) inserted through the through holes 5 instead of the support pins 6. It is.

【0022】また、図1に示すように、支持容器10
は、円筒形状の外枠部17と、円板状の底部12とが、
一体的に形成されており、また、外枠部17の中程に
は、中底部11が取り付けられている。底部12は、遮
熱等を目的として設けられており、また、底部12に
は、冷媒導入管16が取り付けてあり、支持容器10の
内部に強制冷却用の冷媒等を導入することができるよう
になっているとともに、導入した強制冷却用の冷媒等を
排出するための貫通孔12aが形成されている。さら
に、底部12の上面には、図3に示すように、底部12
の撓みを防止することを目的として、十字形状の補強部
材28が配設されている。この補強部材28は、底部1
2と一体に設けられていてもよく、底部12の下面に設
けられていてもよい。
Further, as shown in FIG.
Has a cylindrical outer frame portion 17 and a disc-shaped bottom portion 12,
It is formed integrally, and the middle bottom part 11 is attached in the middle of the outer frame part 17. The bottom portion 12 is provided for the purpose of heat shielding and the like, and a coolant introduction pipe 16 is attached to the bottom portion 12 so that a coolant or the like for forced cooling can be introduced into the support container 10. And a through hole 12a for discharging the introduced forced cooling refrigerant or the like is formed. Further, as shown in FIG.
A cross-shaped reinforcing member 28 is provided for the purpose of preventing the bending of the reinforcing member. The reinforcing member 28 is provided at the bottom 1
2 may be provided integrally, or may be provided on the lower surface of the bottom portion 12.

【0023】中底板11は、配線等の固定や遮熱等を目
的として設けられており、また、中底板11には、底部
12に固定されている冷媒導入管16、リフターピン
(図示せず)を保護するガイド管15、および、セラミ
ック基板1aの撓み量を調整する撓み調整用ねじ20等
が形成されており、さらに、これらの邪魔にならない部
分に貫通孔が形成されている。なお、本発明において、
中底板11は、必須のものではない。すなわち、支持容
器10に中底板11が形成されていなくても、本発明の
ホットプレートユニットとして機能する。
The midsole plate 11 is provided for the purpose of fixing wiring and the like, heat shielding, and the like. The midsole plate 11 has a refrigerant introduction pipe 16 fixed to the bottom 12 and a lifter pin (not shown). ), A bending adjusting screw 20 for adjusting the amount of bending of the ceramic substrate 1a, and the like, and a through hole is formed in a portion that does not interfere with these. In the present invention,
The midsole plate 11 is not essential. That is, even if the midsole plate 11 is not formed in the support container 10, it functions as the hot plate unit of the present invention.

【0024】そして、セラミックヒータ1の外周縁部に
近い部分には貫通孔が形成され、この貫通孔にボルト1
8が挿通されるとともに、ボルト18の端部は支持容器
底部12に固定されており、従って、セラミックヒータ
1は、支持容器底部12に立設されたボルト18を介
し、支持容器10(外枠部17)の内側に、支持容器1
0と非接触の状態で支持、固定されていることになる。
また、セラミックヒータ1と、支持容器10の底部12
と略平行となるように支持、固定されている。さらに、
この状態でセラミックヒータ1の側面と外枠部の内側面
とは、非接触となるように、わずかに離れており、空気
は断熱材としての役割を果たすため、セラミックヒータ
1の側面から熱が逃げにくい。
A through hole is formed in a portion near the outer peripheral edge of the ceramic heater 1, and a bolt 1 is formed in the through hole.
8 is inserted, and an end of the bolt 18 is fixed to the support container bottom 12. Therefore, the ceramic heater 1 is supported by the support container 10 (outer frame) via the bolt 18 erected on the support container bottom 12. Inside the part 17), the support container 1
It is supported and fixed in a non-contact state with 0.
Further, the ceramic heater 1 and the bottom 12
It is supported and fixed so as to be substantially parallel to. further,
In this state, the side surface of the ceramic heater 1 and the inner side surface of the outer frame portion are slightly separated from each other so as not to be in contact with each other, and the air plays a role as a heat insulating material. Difficult to escape.

【0025】本発明のホットプレートユニット100に
おいては、上記撓み調整手段として、支持容器10の底
部12には、ねじ孔21が形成されるとともに、ねじ孔
21に、先端部が円錐状の撓み調整用ねじ20が配設さ
れている。従って、この撓み調整用ねじ20の締付けを
調節して、セラミック基板1aを底面から押し上げるこ
とにより、セラミック基板1aの撓み量を精度よく調整
することができる。その結果、セラミックヒータ1の加
熱面の平坦性を確保することができ、被加熱物である半
導体ウエハ29を均一に加熱することが可能となる。ま
た、撓み調整用ねじ20は、先端部が円錐状であるた
め、セラミックヒータ1の熱が逃散しにくく、クーリン
グスポット等の特異点の発生を防止することができる。
なお、撓み調整手段としては、必ずしも撓み調整用ねじ
20を用いる手段である必要はなく、セラミック基板の
撓み量を調整することができる手段であれば特に限定さ
れるものではない。
In the hot plate unit 100 of the present invention, a screw hole 21 is formed in the bottom portion 12 of the support container 10 as the above-mentioned deflection adjusting means, and the tip of the screw hole 21 has a conical deflection adjustment. Screw 20 is provided. Accordingly, by adjusting the tightening of the deflection adjusting screw 20 and pushing up the ceramic substrate 1a from the bottom surface, the amount of deflection of the ceramic substrate 1a can be adjusted with high accuracy. As a result, the flatness of the heating surface of the ceramic heater 1 can be ensured, and the semiconductor wafer 29 to be heated can be uniformly heated. In addition, since the tip of the deflection adjusting screw 20 has a conical shape, the heat of the ceramic heater 1 does not easily dissipate, and the occurrence of a singular point such as a cooling spot can be prevented.
Note that the deflection adjusting means does not necessarily need to use the deflection adjusting screw 20, and is not particularly limited as long as it can adjust the amount of deflection of the ceramic substrate.

【0026】また、ホットプレートユニット100は、
その下部に制御機器や電源等を収めた制御装置(図示せ
ず)が存在しており、リード線19を、制御装置内の制
御機器や電源等に接続し、通電することにより、ホット
プレートユニットとして機能する。
The hot plate unit 100 includes:
A control device (not shown) containing a control device, a power supply, and the like is provided below the hot plate unit. The lead wire 19 is connected to a control device, a power supply, and the like in the control device and is energized. Function as

【0027】図1〜3のホットプレートユニットでは、
抵抗発熱体2がセラミック基板1aの内部に埋設されて
いるが、本発明のホットプレートユニットにおいて、抵
抗発熱体はセラミック基板の表面に形成されていてもよ
い。
In the hot plate unit shown in FIGS.
Although the resistance heating element 2 is embedded inside the ceramic substrate 1a, in the hot plate unit of the present invention, the resistance heating element may be formed on the surface of the ceramic substrate.

【0028】図4は、本発明のホットプレートユニット
の他の実施形態を模式的に示す断面図であり、図5は、
図4のホットプレートユニットを構成するセラミック基
板を模式的に示す平面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the hot plate unit of the present invention, and FIG.
FIG. 5 is a plan view schematically illustrating a ceramic substrate constituting the hot plate unit in FIG. 4.

【0029】ホットプレートユニット500は、その表
面(底面)に抵抗発熱体52が形成されたセラミック基
板51a、および、セラミック基板51aを支持する有
底円筒形状の支持容器60から構成されている。円板形
状のセラミック基板51aの表面(底面)には、図5に
示すように、複数の回路からなる抵抗発熱体52が形成
されるとともに、有底孔54、貫通孔55が形成されて
いる。また、ホットプレートユニット100と同様に、
貫通孔55には、リフターピン(図示せず)を挿通させ
ることにより、被加熱物である半導体ウエハ29を保持
することができるようになっており、また、リフターピ
ンを上下させることにより、半導体ウエハ29の受渡し
等が可能である。有底孔54には、セラミック基板51
aの温度を測定するための、リード線69が接続された
測温素子53が埋め込まれている。
The hot plate unit 500 includes a ceramic substrate 51a having a surface (bottom surface) on which a resistance heating element 52 is formed, and a bottomed cylindrical support container 60 for supporting the ceramic substrate 51a. As shown in FIG. 5, on the surface (bottom surface) of the disc-shaped ceramic substrate 51a, a resistance heating element 52 including a plurality of circuits is formed, and a bottomed hole 54 and a through hole 55 are formed. . Also, like the hot plate unit 100,
By inserting lifter pins (not shown) into the through-holes 55, the semiconductor wafer 29 as an object to be heated can be held. Delivery of the wafer 29 or the like is possible. In the bottomed hole 54, the ceramic substrate 51 is provided.
A temperature measuring element 53 connected to a lead wire 69 for measuring the temperature of a is embedded.

【0030】セラミックヒータ51を構成する円板形状
のセラミック基板51aの表面(底面)には、抵抗発熱
体52が形成されている。そして、抵抗発熱体52は、
図5に示すように、セラミック基板51aを最外周に、
屈曲線の繰り返しパターンである抵抗発熱体52a〜5
2dが配置され、その内部にも、抵抗発熱体52a〜5
2dと同形状の屈曲線の繰り返しパターンである抵抗発
熱体52e〜52hおよび52i〜52lが配置されて
いる。
A resistance heating element 52 is formed on the surface (bottom surface) of a disk-shaped ceramic substrate 51a constituting the ceramic heater 51. And the resistance heating element 52
As shown in FIG. 5, the ceramic substrate 51a
Resistance heating elements 52a to 52a which are repetitive patterns of bent lines
2d, and the resistance heating elements 52a-5
Resistance heating elements 52e to 52h and 52i to 52l, which are a repetitive pattern of bent lines having the same shape as 2d, are arranged.

【0031】抵抗発熱体52の表面には、抵抗発熱体の
酸化等を防止するための金属被覆層(図示せず)が形成
され、抵抗発熱体52の端部には、外部端子63がろう
付けされており、さらに外部端子63には、ソケット6
4を介してリード線69が接続されている(図4参
照)。
A metal coating layer (not shown) is formed on the surface of the resistance heating element 52 to prevent oxidation or the like of the resistance heating element, and an external terminal 63 is provided at an end of the resistance heating element 52. The external terminal 63 has a socket 6
4 is connected to the lead wire 69 (see FIG. 4).

【0032】さらに、セラミックヒータ51の加熱面に
は、複数の凹部56aが形成されるとともに、凹部56
aには、支持ピン56が設けられており、被加熱物であ
る半導体ウエハ29を、セラミックヒータ51の加熱面
より一定距離離間させた状態で支持し加熱することがで
きるようになっている。なお、本発明のホットプレート
ユニット500において、凹部56aおよび支持ピン5
6は、ホットプレートユニット100の場合と同様に、
設けられていてもよく、設けられていなくてもよい。ま
た、支持ピン56ではなく、貫通孔55に挿通されたリ
フターピン(図示せず)により、半導体ウエハ29を、
セラミックヒータ51の加熱面より一定距離離間させた
状態で支持し加熱することも可能である。
Further, on the heating surface of the ceramic heater 51, a plurality of concave portions 56a are formed, and the concave portions 56a are formed.
A is provided with support pins 56 so that the semiconductor wafer 29 as an object to be heated can be supported and heated with a certain distance from the heating surface of the ceramic heater 51. In the hot plate unit 500 of the present invention, the recess 56a and the support pin 5
6 is similar to the hot plate unit 100,
It may be provided or may not be provided. The semiconductor wafer 29 is not held by the support pins 56 but by lifter pins (not shown) inserted through the through holes 55.
It is also possible to support and heat the ceramic heater 51 while keeping it at a certain distance from the heating surface.

【0033】そして、図1に示したホットプレートユニ
ット100と同様に、セラミックヒータ51の外周縁部
に近い部分には貫通孔が形成され、この貫通孔にボルト
68が挿通されるとともに、ボルト68の端部は支持容
器底部62に固定されており、従って、セラミックヒー
タ51は、支持容器底部62に立設されたボルト68を
介し、支持容器60(外枠部67)の内側に支持、固定
されている。また、この状態でセラミックヒータ51の
側面と外枠部の内側面とは、非接触となるように、わず
かに離れており、空気は断熱材としての役割を果たすた
め、セラミックヒータ51の側面から熱が逃げにくい。
なお、支持容器60は、図1に示した支持容器10と同
様の構成であるので、その説明を省略する。
As with the hot plate unit 100 shown in FIG. 1, a through hole is formed in a portion near the outer peripheral edge of the ceramic heater 51, and a bolt 68 is inserted into the through hole and the bolt 68 Is fixed to the support container bottom 62. Therefore, the ceramic heater 51 is supported and fixed inside the support container 60 (outer frame 67) via the bolt 68 provided upright on the support container bottom 62. Have been. In this state, the side surface of the ceramic heater 51 and the inner surface of the outer frame portion are slightly separated from each other so as not to be in contact with each other, and the air plays a role as a heat insulating material. It is difficult for heat to escape.
The support container 60 has the same configuration as the support container 10 shown in FIG.

【0034】本発明のホットプレートユニット500に
おいては、撓み調整手段として、撓み調整用ねじ30が
用いられている。すなわち、支持容器60の底部62に
は、ねじ孔31が形成されるとともに、ねじ孔31に、
先端部が半円球状の撓み調整用ねじ30が配設されてお
り、この撓み調整用ねじ30の締付けを調節して、セラ
ミック基板51aを底面から押し上げることにより、セ
ラミック基板51aの撓み量を精度よく調整することが
できる。その結果、セラミックヒータ51の加熱面の平
坦性を確保することができ、被加熱物である半導体ウエ
ハ29を均一に加熱することが可能となる。また、撓み
調整用ねじ30は、先端部が半円球状であるため、セラ
ミックヒータ51の熱が逃散しにくく、クーリングスポ
ット等の特異点の発生を防止することができる。なお、
ねじ孔31は、撓み調整用ねじ30がセラミックヒータ
51の底面に形成された抵抗発熱体52に接触しないよ
うに形成されている。
In the hot plate unit 500 of the present invention, the bending adjusting screw 30 is used as the bending adjusting means. That is, the screw hole 31 is formed in the bottom 62 of the support container 60, and the screw hole 31 is formed in the screw hole 31.
A bending adjustment screw 30 having a semi-spherical tip is provided. By adjusting the tightening of the bending adjustment screw 30 and pushing up the ceramic substrate 51a from the bottom surface, the amount of bending of the ceramic substrate 51a can be precisely controlled. Can be adjusted well. As a result, the flatness of the heating surface of the ceramic heater 51 can be ensured, and the semiconductor wafer 29 to be heated can be uniformly heated. Further, since the tip of the deflection adjusting screw 30 has a hemispherical shape, the heat of the ceramic heater 51 does not easily dissipate, and the occurrence of a singular point such as a cooling spot can be prevented. In addition,
The screw hole 31 is formed so that the deflection adjusting screw 30 does not contact the resistance heating element 52 formed on the bottom surface of the ceramic heater 51.

【0035】撓み調整手段としては、必ずしも撓み調整
用ねじ30を用いる手段である必要はなく、セラミック
基板の撓み量を調整することができる手段であれば特に
限定されない。
The deflection adjusting means does not necessarily need to be a means using the deflection adjusting screw 30, and is not particularly limited as long as it can adjust the amount of deflection of the ceramic substrate.

【0036】また、ホットプレートユニット500は、
その下部に制御機器や電源等を収めた制御装置(図示せ
ず)が存在しており、リード線69を、制御装置内の制
御機器や電源等に接続し、通電することにより、ホット
プレートユニットとして機能する。
The hot plate unit 500 includes:
A control device (not shown) containing a control device, a power supply, and the like is provided below the hot plate unit. The lead wire 69 is connected to a control device, a power supply, and the like in the control device and is energized. Function as

【0037】本発明のホットプレートユニットにおい
て、支持容器に設けられる撓み調整手段としては、例え
ば、上述した撓み調整用ねじが挙げられるほか、ピン、
バネ、ジャッキ等が挙げられる。撓み調整手段としてピ
ンやバネを用いる場合には、支持容器の底部と、セラミ
ック基板との間に、ピンおよび/またはバネを挿入し、
ピンおよび/またはバネによりセラミック基板を底面か
ら押し上げることでセラミック基板の撓み量を調整し、
撓み調整手段としてジャッキを用いる場合には、支持容
器の底部とセラミック基板との間にジャッキを設け、上
記ジャッキによりセラミック基板を底面から押し上げる
ことでセラミック基板の撓み量を調整する。
In the hot plate unit of the present invention, examples of the bending adjusting means provided on the supporting container include the above-mentioned bending adjusting screw, a pin,
Springs, jacks, and the like are included. When a pin or a spring is used as the deflection adjusting means, a pin and / or a spring is inserted between the bottom of the support container and the ceramic substrate,
By adjusting the amount of deflection of the ceramic substrate by pushing up the ceramic substrate from the bottom with pins and / or springs,
When a jack is used as the deflection adjusting means, a jack is provided between the bottom of the support container and the ceramic substrate, and the jack is used to push up the ceramic substrate from the bottom surface to adjust the amount of deflection of the ceramic substrate.

【0038】なお、上記ジャッキには、油圧や空圧等の
液圧プレス機構を有するものを用いることも可能であ
る。また、ホットプレートユニットに、変位計等のセラ
ミック基板の撓み量を測定する手段を設け、上記撓み調
整用ねじまたは上記ジャッキと、サーボモータ等とを接
続することにより、精度よくセラミック基板の撓み量を
制御することも可能である。
It is also possible to use a jack having a hydraulic press mechanism such as hydraulic or pneumatic as the jack. Further, the hot plate unit is provided with a means for measuring the amount of deflection of the ceramic substrate, such as a displacement meter, and by connecting the deflection adjusting screw or the jack to a servomotor or the like, the amount of deflection of the ceramic substrate can be accurately determined. Can also be controlled.

【0039】セラミック基板の撓み量を調節する方法と
しては、上述した支持容器の底部にねじ孔を形成し、上
記ねじ孔に撓み調整用ねじを配設し、上記撓み調整用ね
じの締付けを調節することにより、セラミック基板を底
面から押し上げ、セラミック基板の撓み量を調整する方
法が望ましい。上記撓み調整用ねじの締付けを調節し
て、上記セラミック基板を底面から押し上げることによ
り、上記セラミック基板の撓み量を精度よく調整するこ
とができ、また、このような撓み調整手段は、構成が煩
雑ではないので、ホットプレートユニットの生産性が低
下することがないからである。
As a method of adjusting the amount of deflection of the ceramic substrate, a screw hole is formed in the bottom of the above-described support container, a screw for adjusting deflection is provided in the screw hole, and the tightening of the screw for adjusting deflection is adjusted. By doing so, it is preferable to push up the ceramic substrate from the bottom surface and adjust the amount of bending of the ceramic substrate. By adjusting the tightening of the deflection adjusting screw and pushing up the ceramic substrate from the bottom surface, the amount of deflection of the ceramic substrate can be adjusted accurately, and such a deflection adjusting means has a complicated structure. This is because the productivity of the hot plate unit does not decrease.

【0040】従って、以下の説明においては、撓み調整
手段として、上述した撓み調整用ねじが配設されたホッ
トプレートユニットについて説明することとするが、撓
み調整手段は、上記撓み調整用ねじを用いる手段に限定
されるものではない。
Accordingly, in the following description, a description will be given of a hot plate unit provided with the above-described deflection adjusting screw as the deflection adjusting means, but the deflection adjusting screw uses the deflection adjusting screw. It is not limited to the means.

【0041】本発明のホットプレートユニットにおい
て、上記撓み調整用ねじが配設される個数は、特に限定
されるものではないが、ホットプレートユニットの生産
性を低下させず、セラミックヒータの加熱面の平坦性を
確保する点から、セラミック基板の直径が200mm以
上の場合、1〜7個であることが望ましい。
In the hot plate unit of the present invention, the number of the deflection adjusting screws provided is not particularly limited, but it does not decrease the productivity of the hot plate unit and increases the heating surface of the ceramic heater. From the viewpoint of ensuring flatness, when the diameter of the ceramic substrate is 200 mm or more, it is preferable that the number is 1 to 7.

【0042】また、上記撓み調整用ねじは、支持容器の
底部に広く分散され、かつ、等間隔に配設されているこ
とが望ましい。このような形態で上記撓み調整用ねじを
配設することにより、セラミック基板の撓みを場所によ
って精度よく調整することが可能となるため、セラミッ
クヒータの加熱面の平坦性を確保することができ、被加
熱物である半導体ウエハを均一に加熱することが可能と
なる。一方、撓み調整用ねじが支持容器の底部に偏在し
ている場合および/または不規則な間隔で設けられてい
る場合、撓み調整用ねじの間隔が広い箇所ができ、その
箇所において、セラミック基板に撓みが発生するため、
セラミックヒータの加熱面の平坦性を確保することがで
きず、被加熱物である半導体ウエハを均一に加熱するこ
とが困難となる。
Further, it is desirable that the deflection adjusting screws are widely distributed at the bottom of the support container and are arranged at equal intervals. By arranging the deflection adjusting screw in such a form, it becomes possible to accurately adjust the deflection of the ceramic substrate depending on the location, so that the flatness of the heating surface of the ceramic heater can be ensured, It is possible to uniformly heat the semiconductor wafer to be heated. On the other hand, when the deflection adjusting screws are unevenly distributed on the bottom of the support container and / or are provided at irregular intervals, a place where the interval between the deflection adjusting screws is wide is formed, and at that location, the ceramic substrate is formed. Since bending occurs,
The flatness of the heating surface of the ceramic heater cannot be ensured, and it becomes difficult to uniformly heat the semiconductor wafer to be heated.

【0043】上述した撓み調整用ねじの配置について
は、例えば、セラミック基板の比較的外周部であってセ
ラミック基板と同心円の円周上に、等間隔に接する複数
個の撓み調整用ねじを設け、セラミック基板の中心部に
接する撓み調整用ねじを1個設ける配置等を挙げること
ができる。
With regard to the arrangement of the above-mentioned deflection adjusting screws, for example, a plurality of deflection adjusting screws which are in contact with the ceramic substrate at equal intervals are provided on the relatively outer peripheral portion of the ceramic substrate and on the circumference of a concentric circle with the ceramic substrate. An arrangement in which one deflection adjusting screw is provided in contact with the center of the ceramic substrate may be used.

【0044】また、その表面(底面)に抵抗発熱体が形
成されたセラミック基板を含んで構成されるホットプレ
ートユニットの場合、撓み調整用ねじが抵抗発熱体に接
することがないように、支持容器の底部に、撓み調整用
ねじを配設する。さらに、撓み調整用ねじを通して、抵
抗発熱体から熱が逃げてしまうことを抑制するため、撓
み調整用ねじは、抵抗発熱体から極力離れた位置に配設
することが望ましい。
In the case of a hot plate unit including a ceramic substrate having a resistance heating element formed on its surface (bottom surface), a supporting container is provided so that the deflection adjusting screw does not contact the resistance heating element. A screw for adjusting the deflection is arranged at the bottom of the. Further, in order to prevent heat from escaping from the resistance heating element through the deflection adjustment screw, it is desirable to dispose the deflection adjustment screw as far as possible from the resistance heating element.

【0045】上記撓み調整用ねじの先端部は、例えば、
図1に示すような円錐状であるか、または、図4に示す
ような半円球状であることが望ましい。セラミックヒー
タの加熱面において、クーリングスポット等の特異点の
発生を防止することできるからである。
The tip of the deflection adjusting screw is, for example,
It is desirable that the shape be a conical shape as shown in FIG. 1 or a semi-spherical shape as shown in FIG. This is because it is possible to prevent a singular point such as a cooling spot from being generated on the heating surface of the ceramic heater.

【0046】上記撓み調整用ねじに用いる材料として
は、特に限定されるものではないが、セラミック基板を
押し上げて、その撓み量を調整することができるよう
に、高温において優れた強度を有するものを用いること
が望ましい。また、高温において、支持容器の底部に、
上記撓み調整用ねじの膨張に起因するクラック等が発生
しないように、熱膨張率が低いものを用いることが望ま
しい。さらに、昇温時等において、セラミックヒータが
優れた温度追従性を示し、セラミックヒータの加熱面に
クーリングスポット等の特異点が発生しないようにする
ため、熱伝導率が低いものを用いることが望ましい。そ
のような材料として、例えば、樹脂、セラミック、金属
等が挙げられるが、これらのなかでは、樹脂、セラミッ
クが望ましい。
The material used for the deflection adjusting screw is not particularly limited, but a material having excellent strength at a high temperature so that the ceramic substrate can be pushed up and the amount of deflection can be adjusted. It is desirable to use. Also, at high temperatures, at the bottom of the support vessel,
It is desirable to use a screw having a low coefficient of thermal expansion so that cracks and the like due to expansion of the deflection adjusting screw do not occur. Furthermore, in order to prevent the ceramic heater from exhibiting excellent temperature followability at the time of temperature rise and to prevent a singular point such as a cooling spot from being generated on the heating surface of the ceramic heater, it is desirable to use a material having a low thermal conductivity. . Examples of such a material include a resin, a ceramic, and a metal. Among these, the resin and the ceramic are preferable.

【0047】上記樹脂としては、例えば、PTFE(ポ
リテトラフルオロエチレン)、PFA(ペルフルオロア
ルコキシフッ素樹脂)、エポキシ樹脂等が挙げられる。
また、上記セラミックとしては、例えば、アルミナ、ム
ライト、石英等が挙げられる。
Examples of the resin include PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (perfluoroalkoxy fluororesin), epoxy resin and the like.
Examples of the ceramic include alumina, mullite, quartz, and the like.

【0048】上述した撓み調整用ねじは、支持容器の底
部に形成されたねじ孔に配設されている。図1に示すよ
うに、支持容器10は有底円筒形状であり、円筒形状の
外枠部17と、円板状の底部12とが、一体的に形成さ
れており、また、外枠部17の中程には、中底板11が
取り付けられている。
The above-described deflection adjusting screw is provided in a screw hole formed at the bottom of the support container. As shown in FIG. 1, the support container 10 has a cylindrical shape with a bottom, and a cylindrical outer frame portion 17 and a disk-shaped bottom portion 12 are integrally formed. The midsole plate 11 is attached in the middle of the figure.

【0049】上記底部は、円板形状であることが望まし
く、また、上記底部の厚みは、0.1mm以上であるこ
とが望ましい。0.1mm未満では、底部が薄すぎて、
ねじ孔を形成することが困難であり、また、強度に乏し
くなるため、底部に配設された撓み調整用ねじにより、
セラミック基板の底面から押し上げると、底部が撓み、
セラミック基板の撓みを調整することが困難となるおそ
れがある。なお、上記底部が薄い場合は、撓みが生じる
ことを抑制するため、底部に補強部材を配設することが
望ましく、このような補強部材を配設した場合には、底
部の厚みは、0.1mm未満であってもよい。上記補強
部材は、例えば、図3に示すように、外枠部の内側で十
字形状となるように、底部の上面に形成することができ
る。
The bottom is desirably disc-shaped, and the thickness of the bottom is desirably 0.1 mm or more. If it is less than 0.1 mm, the bottom is too thin,
Since it is difficult to form a screw hole and the strength becomes poor, the bending adjustment screw provided on the bottom part
When pushed up from the bottom of the ceramic substrate, the bottom is bent,
It may be difficult to adjust the deflection of the ceramic substrate. When the bottom is thin, it is desirable to provide a reinforcing member on the bottom in order to suppress the occurrence of bending, and when such a reinforcing member is provided, the thickness of the bottom is 0.1 mm. It may be less than 1 mm. For example, as shown in FIG. 3, the reinforcing member can be formed on the upper surface of the bottom portion so as to have a cross shape inside the outer frame portion.

【0050】また、図1に示すように、外枠部と底部と
は、一体化されていてもよく、底部が外枠部に連結固定
されていてもよいが、支持容器全体の強度を確保し、底
部に配設された撓み調整用ねじにより、セラミック基板
の底面から押し上げる際、底部に撓みが生じることを抑
制するため、外枠部と底部とは、一体化されていること
が望ましい。
Further, as shown in FIG. 1, the outer frame portion and the bottom portion may be integrated, or the bottom portion may be connected and fixed to the outer frame portion. It is desirable that the outer frame portion and the bottom portion are integrated so as to prevent the bottom portion from being bent when being pushed up from the bottom surface of the ceramic substrate by the deflection adjusting screw provided on the bottom portion.

【0051】上記外枠部および底部は、加工等が容易で
機械的特性に優れるとともに、支持容器全体の強度を確
保し、底部に配設された撓み調整用ねじにより、セラミ
ック基板の底面から押し上げる際、支持容器に撓みが生
じないように、SUS、アルミニウム、インコネル(ク
ロム16%、鉄7%を含むニッケル系の合金)等の金属
により構成されることが望ましい。なお、外枠部と底部
とが、一体化されていない場合、底部には、遮熱性に優
れるように、例えば、耐熱性樹脂、セラミック板、これ
らに耐熱性の有機繊維や無機繊維が配合された複合板
等、余り熱伝導率が大きくなく、かつ、耐熱性に優れた
ものを用いることも可能である。
The outer frame portion and the bottom portion are easy to process and have excellent mechanical properties, secure the strength of the entire support container, and are pushed up from the bottom surface of the ceramic substrate by the deflection adjusting screws provided at the bottom portion. At this time, it is preferable that the supporting container is made of a metal such as SUS, aluminum, and inconel (a nickel-based alloy containing 16% of chromium and 7% of iron) so as not to bend the supporting container. When the outer frame portion and the bottom portion are not integrated, the bottom portion is blended with, for example, a heat-resistant resin, a ceramic plate, and a heat-resistant organic fiber or an inorganic fiber so as to have excellent heat shielding properties. It is also possible to use a composite plate or the like that does not have a large thermal conductivity and is excellent in heat resistance.

【0052】底部に設けられた貫通孔には、リード線等
が挿通された状態で動かないように、固定することが可
能な部材が設置されていてもよく、貫通孔に、そのま
ま、リード線等が挿通されていてもよい。
A member that can be fixed may be installed in the through hole provided at the bottom so that the lead wire or the like does not move while being inserted. Etc. may be inserted.

【0053】また、底部には、冷媒導入管が取り付けて
あることが望ましい。支持容器の内部に効率よく、セラ
ミックヒータを冷却するための強制冷却用の冷媒等を導
入することができるからである。さらに、底部には、導
入した強制冷却用の冷媒等を排出するための貫通孔が形
成されていることが望ましい。
Further, it is desirable that a refrigerant introduction pipe is attached to the bottom. This is because a forced cooling refrigerant or the like for cooling the ceramic heater can be efficiently introduced into the support container. Further, it is desirable that a through hole for discharging the introduced forced cooling refrigerant or the like be formed at the bottom.

【0054】中底板は、配線等の固定や遮熱等を目的と
して設けられるものであるが、本発明のホットプレート
ユニットにおいて、支持容器に中底板は設けられていて
もよく、設けられていなくてもよい。また、図1に示す
ように、中底板11には、底部12に固定されている冷
媒導入管16、リフターピン(図示せず)を保護するガ
イド管15、および、撓み調整用ねじ20等の邪魔にな
らないように貫通孔が形成されている。
The midsole plate is provided for the purpose of fixing wiring and the like and for heat shielding. However, in the hot plate unit of the present invention, the midsole plate may be provided in the support container, and is not provided. You may. Further, as shown in FIG. 1, the middle bottom plate 11 includes a refrigerant introduction pipe 16 fixed to the bottom 12, a guide pipe 15 for protecting a lifter pin (not shown), and a deflection adjusting screw 20. A through hole is formed so as not to obstruct.

【0055】上述した支持容器の底部に配設された撓み
調整用ねじは、以下のように動作させることにより、撓
み調整手段として機能する。すなわち、図1に示すよう
に、底部12にねじ溝を切ったねじ孔21が設けられ、
ねじ孔21に撓み調整用ねじ20が配設されており、撓
み調整用ねじ20を回転させることにより撓み調整用ね
じ20を上下動させることができるようになっており、
この撓み調整用ねじ20の上端は、セラミック基板1a
と接触している。従って、撓み調整用ねじ20を回転さ
せることにより、セラミック基板1aの底面から押し上
げ、セラミック基板1aの撓み量を調整して、セラミッ
クヒータ1の加熱面の平坦性を確保することができ、被
加熱物である半導体ウエハ29を均一に加熱することが
可能となる。
The deflection adjusting screw provided at the bottom of the above-described support container functions as a deflection adjusting means by operating as follows. That is, as shown in FIG. 1, a screw hole 21 having a thread groove is provided in the bottom portion 12,
A screw 20 for bending adjustment is provided in the screw hole 21, and the screw 20 for bending adjustment can be moved up and down by rotating the screw 20 for bending adjustment.
The upper end of the deflection adjusting screw 20 is connected to the ceramic substrate 1a.
Is in contact with Therefore, by rotating the bending adjustment screw 20, the ceramic substrate 1a is pushed up from the bottom surface, the amount of bending of the ceramic substrate 1a is adjusted, and the flatness of the heating surface of the ceramic heater 1 can be ensured. The semiconductor wafer 29 as an object can be uniformly heated.

【0056】なお、上述のようなセラミック基板の撓み
量の調整は、ホットプレートユニットを昇温していると
きに行ってもよく、また、昇温していないときに行って
もよい。また、予めセラミック基板について昇温試験を
行い、セラミック基板の材料、厚み、直径等と、撓み量
と、温度との関係を求めておき、昇温時においてセラミ
ックヒータの加熱面の平坦性を確保することができるよ
うに、昇温前に撓み調整用ねじの締付けを調節しておい
てもよい。
The adjustment of the amount of deflection of the ceramic substrate as described above may be performed when the temperature of the hot plate unit is raised, or may be performed when the temperature is not raised. In addition, a temperature rise test is performed on the ceramic substrate in advance, and the relationship between the material, thickness, diameter, etc. of the ceramic substrate, the amount of deflection, and the temperature is obtained, and the flatness of the heating surface of the ceramic heater is ensured during the temperature rise. Before the temperature rise, the tightening of the deflection adjusting screw may be adjusted so that the temperature can be increased.

【0057】さらに、上述のような撓み調整手段を有す
る本発明のホットプレートユニットの使用温度領域は、
特に限定されず、100〜200℃の低温領域、200
〜400℃の中温領域、400〜800℃の高温領域の
各領域で使用することができる。なかでも、200〜4
00℃の中温領域、400〜800℃の高温領域の各領
域で使用することが望ましい。セラミック基板は、高温
においてその剛性が低下し、自重等による撓みが発生し
やすくなるため、本発明の構成が有効に機能するからで
ある。
Further, the operating temperature range of the hot plate unit of the present invention having the above-described deflection adjusting means is as follows.
There is no particular limitation, and a low temperature range of 100 to 200 ° C., 200
It can be used in each of a medium temperature region of 400 to 800C and a high temperature region of 400 to 800C. Above all, 200-4
It is desirable to use it in each of a middle temperature range of 00 ° C. and a high temperature range of 400 to 800 ° C. This is because the rigidity of the ceramic substrate is reduced at a high temperature, and the ceramic substrate is likely to be bent due to its own weight or the like, so that the configuration of the present invention functions effectively.

【0058】次に、本発明のホットプレートユニットを
構成するセラミックヒータ等について、さらに詳しく説
明する。
Next, the ceramic heater constituting the hot plate unit of the present invention will be described in more detail.

【0059】上記セラミックヒータに用いられるセラミ
ック基板は、円板形状であり、また、その直径は200
mmを超えるものが望ましい。このような大きな直径を
持つ基板は、大口径の半導体ウエハを載置することがで
きるからであり、また、大きな直径を有するセラミック
基板は撓みが生じやすく、本発明の構成が有効に機能す
るからである。セラミック基板の直径は、特に12イン
チ(300mm)以上であることが望ましい。次世代の
半導体ウエハの主流となるからである。
The ceramic substrate used for the ceramic heater has a disk shape and a diameter of 200 mm.
mm is desirable. This is because a substrate having such a large diameter is capable of mounting a semiconductor wafer having a large diameter, and a ceramic substrate having a large diameter is liable to be bent, and the configuration of the present invention functions effectively. It is. The diameter of the ceramic substrate is particularly preferably 12 inches (300 mm) or more. This is because it will become the mainstream of next-generation semiconductor wafers.

【0060】また、上記セラミック基板の厚さは、25
mm以下であることが望ましい。上記セラミック基板の
厚さが25mmを超えると温度追従性が低下するからで
ある。また、その厚さは、0.5mm以上であることが
望ましい。0.5mmより薄いと、セラミック基板の強
度自体が低下するため破損しやすくなる。より望ましく
は、1.5を超え5mm以下である。5mmより厚くな
ると、熱が伝搬しにくくなり、加熱の効率が低下する傾
向が生じ、一方、1.5mm以下であると、セラミック
基板中を伝搬する熱が充分に拡散しないため加熱面に温
度ばらつきが発生することがあり、また、セラミック基
板の強度が低下して破損する場合があるからである。
The thickness of the ceramic substrate is 25
mm or less. This is because if the thickness of the ceramic substrate exceeds 25 mm, the temperature followability decreases. Further, its thickness is desirably 0.5 mm or more. When the thickness is smaller than 0.5 mm, the strength of the ceramic substrate itself is reduced, so that the ceramic substrate is easily broken. More preferably, it is more than 1.5 and 5 mm or less. If the thickness is more than 5 mm, the heat is difficult to propagate, and the heating efficiency tends to decrease. May occur, and the strength of the ceramic substrate may be reduced to cause breakage.

【0061】本発明のホットプレートユニットを構成す
るセラミックヒータにおいて、セラミック基板には、図
1(a)に示すように、被加熱物を載置する加熱面の反
対側から加熱面に向けて有底孔4を設けるとともに、有
底孔4の底を抵抗発熱体2よりも相対的に加熱面に近く
形成し、この有底孔4に熱電対等の測温素子3を設ける
とが望ましい。また、有底孔4の底とセラミックヒータ
1の加熱面との距離は、0.1mm〜セラミック基板の
厚さの1/2であることが望ましい。これにより、測温
場所が抵抗発熱体2よりもセラミックヒータ1の加熱面
に近くなり、より正確な半導体ウエハの温度の測定が可
能となるからである。
In the ceramic heater constituting the hot plate unit of the present invention, as shown in FIG. 1A, the ceramic substrate has a surface facing the heating surface from the side opposite to the heating surface on which the object to be heated is placed. It is preferable that the bottomed hole 4 is provided, the bottom of the bottomed hole 4 is formed closer to the heating surface than the resistance heating element 2, and the temperature measuring element 3 such as a thermocouple is provided in the bottomed hole 4. Further, the distance between the bottom of the bottomed hole 4 and the heating surface of the ceramic heater 1 is preferably 0.1 mm to 1/2 of the thickness of the ceramic substrate. As a result, the temperature measurement location is closer to the heating surface of the ceramic heater 1 than the resistance heating element 2, and the temperature of the semiconductor wafer can be measured more accurately.

【0062】有底孔4の底とセラミックヒータ1の加熱
面との距離が0.1mm未満では、放熱してしまい、セ
ラミックヒータ1の加熱面に温度分布が形成され、厚さ
の1/2を超えると、抵抗発熱体の温度の影響を受けや
すくなり、温度制御できなくなり、やはりセラミックヒ
ータ1の加熱面に温度分布が形成されてしまうからであ
る。
If the distance between the bottom of the bottomed hole 4 and the heating surface of the ceramic heater 1 is less than 0.1 mm, heat will be radiated, and a temperature distribution will be formed on the heating surface of the ceramic heater 1 and the thickness will be 1 /. If the temperature exceeds the limit, the temperature of the resistance heating element becomes liable to be affected, and the temperature cannot be controlled, and a temperature distribution is formed on the heating surface of the ceramic heater 1.

【0063】有底孔4の直径は、0.3mm〜5mmで
あることが望ましい。これは、大きすぎると放熱性が大
きくなり、また小さすぎると加工性が低下してセラミッ
クヒータ1の加熱面との距離を均等にすることができな
くなるからである。
The diameter of the bottomed hole 4 is desirably 0.3 mm to 5 mm. This is because if it is too large, the heat radiation will be large, and if it is too small, the workability will be reduced and the distance to the heating surface of the ceramic heater 1 cannot be equalized.

【0064】有底孔4は、図2に示したように、セラミ
ック基板1aの中心に対して対称で、かつ、十字を形成
するように複数配列することが望ましい。これは、加熱
面全体の温度を測定することができるからである。
As shown in FIG. 2, it is desirable that a plurality of the bottomed holes 4 are arranged symmetrically with respect to the center of the ceramic substrate 1a and form a cross. This is because the temperature of the entire heating surface can be measured.

【0065】上記測温素子としては、例えば、熱電対、
白金測温抵抗体、サーミスタ等が挙げられる。また、上
記熱電対としては、例えば、JIS−C−1602(1
980)に挙げられるように、K型、R型、B型、S
型、E型、J型、T型熱電対等が挙げられるが、これら
のなかでは、K型熱電対が好ましい。
As the temperature measuring element, for example, a thermocouple,
Platinum resistance thermometers, thermistors and the like can be mentioned. As the thermocouple, for example, JIS-C-1602 (1
980), K type, R type, B type, S type
Type, E-type, J-type, and T-type thermocouples, and among them, a K-type thermocouple is preferable.

【0066】上記熱電対の接合部の大きさは、素線の径
と同じか、または、それよりも大きく、0.5mm以下
であることが望ましい。これは、接合部が大きい場合
は、熱容量が大きくなって応答性が低下してしまうから
である。なお、素線の径より小さくすることは困難であ
る。
It is desirable that the size of the junction of the thermocouple is equal to or larger than the diameter of the strand, and is 0.5 mm or less. This is because, if the junction is large, the heat capacity increases and the responsiveness decreases. It is difficult to make the diameter smaller than the diameter of the strand.

【0067】上記測温素子は、金ろう、銀ろうなどを使
用して、有底孔4の底に接着してもよく、有底孔4に挿
入した後、耐熱性樹脂で封止してもよく、両者を併用し
てもよい。上記耐熱性樹脂としては、例えば、熱硬化性
樹脂、特にはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレ
イミド−トリアジン樹脂などが挙げられる。これらの樹
脂は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよ
い。
The above temperature measuring element may be adhered to the bottom of the bottomed hole 4 using gold brazing, silver brazing or the like. Or both may be used in combination. Examples of the heat-resistant resin include a thermosetting resin, particularly an epoxy resin, a polyimide resin, a bismaleimide-triazine resin, and the like. These resins may be used alone or in combination of two or more.

【0068】上記金ろうとしては、37〜80.5重量
%Au−63〜19.5重量%Cu合金、81.5〜8
2.5重量%:Au−18.5〜17.5重量%:Ni
合金から選ばれる少なくとも1種が望ましい。これら
は、溶融温度が、900℃以上であり、高温領域でも溶
融しにくいためである。銀ろうとしては、例えば、Ag
−Cu系のものを使用することができる。
As the above-mentioned gold brazing filler, 37-80.5% by weight of Au-63-19.5% by weight of Cu alloy, 81.5-8% by weight
2.5% by weight: Au-18.5 to 17.5% by weight: Ni
At least one selected from alloys is desirable. These are because the melting temperature is 900 ° C. or higher and it is difficult to melt even in a high temperature region. As a silver solder, for example, Ag
-A Cu-based material can be used.

【0069】また、被加熱物である半導体ウエハ等に、
セラミックヒータ加熱面の温度分布の影響による温度の
ばらつきが発生しないように、半導体ウエハをセラミッ
クヒータの加熱面と一定距離離間して保持するため、図
1に示すように、セラミック基板1aには、半導体ウエ
ハ29を支持する支持ピン6、および、支持ピン6を設
ける凹部6aを形成することが望ましい。なお、凹部に
代えて、貫通孔を形成し、支持ピンを挿入し、固定する
ことも可能である。
Further, a semiconductor wafer or the like to be heated is
Since the semiconductor wafer is held at a fixed distance from the heating surface of the ceramic heater so as not to cause temperature variations due to the influence of the temperature distribution on the heating surface of the ceramic heater, as shown in FIG. It is desirable to form the support pins 6 for supporting the semiconductor wafer 29 and the concave portions 6 a for providing the support pins 6. It is also possible to form a through-hole instead of the concave portion and insert and fix the support pin.

【0070】上記支持ピンがセラミックヒータの加熱面
から突出する高さは、5〜5000μmであること、す
なわち、被加熱物をセラミック基板の加熱面から5〜5
000μm離間した状態で保持することが望ましい。5
μm未満では、セラミック基板の温度分布の影響をうけ
て半導体ウエハの温度が不均一になり、5000μmを
超えると、半導体ウエハの温度が上昇しにくくなり、特
に、半導体ウエハの外周部分の温度が低くなってしまう
からである。被加熱物とセラミック基板の加熱面とは5
〜500μm離間することがより望ましく、20〜20
0μm離間することが更に望ましい。
The height at which the support pins project from the heating surface of the ceramic heater is 5 to 5000 μm, that is, the object to be heated is 5 to 5 μm from the heating surface of the ceramic substrate.
It is desirable to hold them in a state of being separated by 000 μm. 5
If it is less than μm, the temperature of the semiconductor wafer becomes non-uniform under the influence of the temperature distribution of the ceramic substrate, and if it exceeds 5000 μm, the temperature of the semiconductor wafer becomes difficult to rise, and especially, the temperature of the outer peripheral portion of the semiconductor wafer becomes low. It is because it becomes. The object to be heated and the heating surface of the ceramic substrate are 5
It is more preferable that the distance is about 500 μm.
It is more desirable to be separated by 0 μm.

【0071】本発明のホットプレートユニットにおい
て、セラミックヒータを形成するセラミックは、窒化物
セラミックまたは炭化物セラミックであることが望まし
い。窒化物セラミックや炭化物セラミックは、熱膨張係
数が金属よりも小さく、機械的な強度が金属に比べて格
段に高いため、セラミック基板の厚さを薄くしても、加
熱により反ったり、歪んだりしない。そのため、セラミ
ック基板を薄くて軽いものとすることができる。さら
に、セラミック基板の熱伝導率が高く、セラミック基板
自体が薄いため、セラミック基板の表面温度が、抵抗発
熱体の温度変化に迅速に追従する。即ち、電圧、電流値
を変えて抵抗発熱体の温度を変化させることにより、セ
ラミック基板の表面温度を制御することができるのであ
る。
In the hot plate unit of the present invention, the ceramic forming the ceramic heater is preferably a nitride ceramic or a carbide ceramic. Nitride ceramics and carbide ceramics have a lower coefficient of thermal expansion than metals and have much higher mechanical strength than metals, so even if the thickness of the ceramic substrate is reduced, it does not warp or warp due to heating . Therefore, the ceramic substrate can be made thin and light. Further, since the thermal conductivity of the ceramic substrate is high and the ceramic substrate itself is thin, the surface temperature of the ceramic substrate quickly follows the temperature change of the resistance heating element. That is, the surface temperature of the ceramic substrate can be controlled by changing the voltage and the current value to change the temperature of the resistance heating element.

【0072】上記窒化物セラミックとしては、例えば、
窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタ
ン等が挙げられる。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。
As the above-mentioned nitride ceramic, for example,
Examples include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride. These may be used alone or 2
More than one species may be used in combination.

【0073】また、炭化物セラミックとしては、例え
ば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化
タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。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。
Examples of the carbide ceramic include silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide. These may be used alone or in combination of two or more.

【0074】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と最も高く、
温度追従性に優れるからである。
Of these, aluminum nitride is most preferred. The highest thermal conductivity is 180W / m · K,
This is because it has excellent temperature followability.

【0075】なお、セラミック基板として窒化物セラミ
ックまたは炭化物セラミック等を使用する際、必要によ
り、絶縁層を形成してもよい。窒化物セラミックは酸素
固溶等により、高温で体積抵抗値が低下しやすく、また
炭化物セラミックは特に高純度化しない限り導電性を有
しており、絶縁層を形成することにより、高温時あるい
は不純物を含有していても回路間の短絡を防止して温度
制御性を確保できるからである。また、上記セラミック
基板は、焼結助剤を含有していてもよい。上記焼結助剤
としては、例えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類
金属酸化物、希土類酸化物等が挙げられる。これらの焼
結助剤のなかでは、CaO、Y23 、Na2 O、Li
2 O、Rb2 Oが好ましい。これらの含有量としては、
0.1〜20重量%が好ましい。また、アルミナを含有
していてもよい。また、セラミック基板の気孔率は、0
または5%以下が好ましい。機械的な強度が高く、絶縁
性にも優れるからである。
When a nitride ceramic or a carbide ceramic is used as the ceramic substrate, an insulating layer may be formed as necessary. Nitride ceramics have a tendency to decrease in volume resistance at high temperatures due to oxygen solid solution, etc.Carbide ceramics have conductivity unless particularly highly purified. This is because, even if it contains, a short circuit between circuits can be prevented and the temperature controllability can be secured. Further, the ceramic substrate may contain a sintering aid. Examples of the sintering aid include alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, and rare earth oxides. Among these sintering aids, CaO, Y 2 O 3, Na 2 O, Li
2 O and Rb 2 O are preferred. As their content,
0.1-20% by weight is preferred. Further, it may contain alumina. The porosity of the ceramic substrate is 0.
Or 5% or less is preferable. This is because mechanical strength is high and insulation properties are excellent.

【0076】上記絶縁層としては、酸化物セラミックが
望ましく、具体的には、シリカ、アルミナ、ムライト、
コージェライト、ベリリア等を使用することができる。
このような絶縁層としては、アルコキシドを加水分解重
合させたゾル溶液をセラミック基板にスピンコートして
乾燥、焼成を行ったり、スパッタリング、CVD等で形
成してもよい。また、セラミック基板表面を酸化処理し
て酸化物層を設けてもよい。
The insulating layer is preferably made of an oxide ceramic, specifically, silica, alumina, mullite,
Cordierite, beryllia and the like can be used.
Such an insulating layer may be formed by spin-coating a sol solution obtained by hydrolyzing and polymerizing an alkoxide on a ceramic substrate, followed by drying and firing, or by sputtering, CVD, or the like. Further, an oxide layer may be provided by oxidizing the surface of the ceramic substrate.

【0077】上記絶縁層は、0.1〜1000μmであ
ることが望ましい。0.1μm未満では、絶縁性を確保
できず、、1000μmを超えると抵抗発熱体からセラ
ミック基板への熱伝導性を阻害してしまうからである。
さらに、上記絶縁層の体積抵抗率は、上記セラミック基
板の体積抵抗率の10倍以上(同一測定温度)であるこ
とが望ましい。10倍未満では、回路の短絡を防止でき
ないからである。
The thickness of the insulating layer is preferably 0.1 to 1000 μm. If the thickness is less than 0.1 μm, the insulating property cannot be secured, and if the thickness exceeds 1000 μm, the thermal conductivity from the resistance heating element to the ceramic substrate is hindered.
Further, it is desirable that the volume resistivity of the insulating layer is 10 times or more (same measurement temperature) as the volume resistivity of the ceramic substrate. If it is less than 10 times, a short circuit cannot be prevented.

【0078】また、本発明のホットプレートユニットに
おいて、セラミックヒータに用いられるセラミック基板
は、カーボンを含有し、その含有量は、200〜500
0ppmであることが望ましい。電極を隠蔽することが
でき、また黒体輻射を利用しやすくなるからである。
Further, in the hot plate unit of the present invention, the ceramic substrate used for the ceramic heater contains carbon, and its content is 200 to 500.
Desirably, it is 0 ppm. This is because the electrode can be concealed and black body radiation can be easily used.

【0079】なお、上記セラミック基板は、明度がJI
S Z 8721の規定に基づく値でN6以下のもので
あることが望ましい。この程度の明度を有するものが輻
射熱量、隠蔽性に優れるからである。ここで、明度のN
は、理想的な黒の明度を0とし、理想的な白の明度を1
0とし、これらの黒の明度と白の明度との間で、その色
の明るさの知覚が等歩度となるように各色を10分割
し、N0〜N10の記号で表示したものである。そし
て、実際の測定は、N0〜N10に対応する色票と比較
して行う。この場合の小数点1位は0または5とする。
The above ceramic substrate has a brightness of JI.
It is desirable that the value based on the definition of SZ8721 be N6 or less. This is because a material having such a lightness is excellent in radiant heat and concealing property. Where the lightness N
Sets the ideal black lightness to 0 and the ideal white lightness to 1
0, each color is divided into 10 between these black lightness and white lightness so that the perception of the brightness of the color becomes the same rate, and displayed by symbols N0 to N10. The actual measurement is performed by comparing the color charts corresponding to N0 to N10. In this case, the first decimal place is 0 or 5.

【0080】本発明において、セラミックヒータに形成
される抵抗発熱体は、複数の回路に分割されていれば、
そのパターンについては、特に限定されるものではな
く、例えば、図2に示した、円弧の繰り返しパターンと
同心円形状のパターンとを併用したパターン、図5に示
した屈曲線の繰り返しパターン、渦巻き状のパターン、
偏心円状のパターン、同心円形状パターン等を挙げるこ
とができる。また、これらのパターンは、単独で形成し
てもよく、これらのパターンを任意に組み合わせて形成
してもよい。
In the present invention, if the resistance heating element formed on the ceramic heater is divided into a plurality of circuits,
The pattern is not particularly limited. For example, a pattern using a combination of a circular arc repetition pattern and a concentric pattern shown in FIG. 2, a repetition pattern of a bent line shown in FIG. pattern,
An eccentric pattern, a concentric pattern, and the like can be given. Further, these patterns may be formed alone, or may be formed by arbitrarily combining these patterns.

【0081】なお、抵抗発熱体は、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。
It is preferable that the resistance heating element is divided into at least two or more circuits. This is because, by dividing the circuit, the amount of heat generated can be changed by controlling the power supplied to each circuit, and the temperature of the heating surface of the semiconductor wafer can be adjusted.

【0082】抵抗発熱体の厚さは、1〜30μmが好ま
しく、1〜10μmがより好ましい。また、抵抗発熱体
の幅は、0.1〜20mmが好ましく、0.1〜5mm
がより好ましい。抵抗発熱体は、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。
The thickness of the resistance heating element is preferably 1 to 30 μm, more preferably 1 to 10 μm. Further, the width of the resistance heating element is preferably 0.1 to 20 mm, and 0.1 to 5 mm.
Is more preferred. Although the resistance value of the resistance heating element can be varied depending on its width or thickness, the above range is most practical.

【0083】抵抗発熱体は、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。断面のアスペクト比
(抵抗発熱体の幅/抵抗発熱体の厚さ)は、10〜50
00であることが望ましい。この範囲に調整することに
より、抵抗発熱体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 resistance heating element may have a rectangular or elliptical cross section, but is preferably flat. This is because the flat surface is more likely to dissipate heat toward the heating surface, so that the temperature distribution on the heating surface is less likely to occur. The aspect ratio of the cross section (the width of the resistance heating element / the thickness of the resistance heating element) is 10 to 50.
00 is desirable. By adjusting to this range, the resistance value of the resistance heating element can be increased, and the uniformity of the temperature of the heating surface can be ensured.

【0084】抵抗発熱体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、セラミック基板の加
熱面方向への熱の伝搬量が小さくなり、抵抗発熱体のパ
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抵抗発熱体の中央の直上
部分が高温となってしまい、結局、抵抗発熱体のパター
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 resistance heating element is constant, if the aspect ratio is smaller than the above range, the amount of heat transmission in the direction of the heating surface of the ceramic substrate is reduced, and the heat distribution approximates the pattern of the resistance heating element. If the aspect ratio is too large, on the other hand, if the aspect ratio is too large, the temperature immediately above the center of the resistance heating element becomes high, and eventually, a heat distribution similar to the pattern of the resistance heating element occurs on the heating surface. Would. Therefore, considering the temperature distribution, the aspect ratio of the cross section is 1
It is preferably from 0 to 5000.

【0085】抵抗発熱体の抵抗値のばらつきに関し、平
均抵抗値に対する抵抗値のばらつきは5%以下が望まし
く、1%がより望ましい。本発明の抵抗発熱体は複数回
路に分割されていることが望ましいが、このように抵抗
値のばらつきを小さくすることにより、抵抗発熱体の分
割数を減らすことができ温度を制御しやすくすることが
できる。さらに、昇温の過渡時の加熱面の温度を均一に
することが可能となる。
Regarding the variation of the resistance value of the resistance heating element, the variation of the resistance value with respect to the average resistance value is preferably 5% or less, more preferably 1%. It is desirable that the resistance heating element of the present invention is divided into a plurality of circuits. However, by reducing the variation of the resistance value in this way, the number of divisions of the resistance heating element can be reduced and the temperature can be easily controlled. Can be. Further, it is possible to make the temperature of the heating surface uniform during the transition of the temperature rise.

【0086】通常、このような抵抗発熱体は、導電性を
確保するための金属粒子や導電性セラミック粒子を含有
する導体ペーストをセラミック基板上に塗布し、焼成す
ることにより形成する。なお、めっき法やスパッタリン
グ等の物理蒸着法を用いて抵抗発熱体を形成してもよ
い。めっきの場合には、めっきレジストを形成すること
により、スパッタリング等の場合には、選択的なエッチ
ングを行うことにより、抵抗発熱体を形成することが可
能である。
Normally, such a resistance heating element is formed by applying a conductive paste containing metal particles or conductive ceramic particles for securing conductivity on a ceramic substrate and firing it. Note that the resistance heating element may be formed using a physical vapor deposition method such as a plating method or sputtering. In the case of plating, a resistive heating element can be formed by forming a plating resist, and in the case of sputtering or the like, by performing selective etching.

【0087】また、上記導体ペーストとしては特に限定
されないが、上記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 preferably contains not only the metal particles or the conductive ceramic but also a resin, a solvent, a thickener and the like.

【0088】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。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。
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 hard to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat. Examples of the conductive ceramic include carbides of tungsten and molybdenum. These may be used alone or in combination of two or more.

【0089】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, and the like can be given. Examples of the solvent include isopropyl alcohol. Examples of the thickener include cellulose and the like.

【0090】導体ペーストには、金属粒子に金属酸化物
を添加したものを使用し、これをセラミック基板上に塗
布した後、金属粒子等と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、セラミック基板であ
る窒化物セラミック等と金属粒子とをより密着させるこ
とができるからである。
As the conductor paste, it is preferable to use a paste obtained by adding a metal oxide to metal particles, apply this on a ceramic substrate, and then sinter the metal particles and the metal oxide. . By sintering the metal oxide together with the metal particles in this manner, the ceramic substrate, such as a nitride ceramic, and the metal particles can be more closely adhered to each other.

【0091】金属酸化物を混合することにより、窒化物
セラミック等との密着性が改善される理由は明確ではな
いが、金属粒子表面や窒化物セラミック等の表面は、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等とが密着するのではないかと考え
られる。また、セラミック基板を構成するセラミックが
酸化物セラミックの場合は、当然に表面が酸化物からな
るので、密着性に優れた導体層が形成される。
It is not clear why the mixing with the metal oxide improves the adhesion to the nitride ceramic or the like. However, the surface of the metal particles or the surface of the nitride ceramic or the like is slightly oxidized to form an oxide film. It is considered that these oxide films are sintered and integrated via the metal oxide, and the metal particles and the nitride ceramics or the like adhere to each other. Further, when the ceramic constituting the ceramic substrate is an oxide ceramic, the surface is naturally made of an oxide, so that a conductor layer having excellent adhesion is formed.

【0092】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素(B 23 )、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、抵抗
発熱体の抵抗値を大きくすることなく、金属粒子と窒化
物セラミック等との密着性を改善することができるから
である。
As the metal oxide, for example,
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B Two OThree ), Al
Selected from the group consisting of Mina, Yttria and Titania
At least one is preferred. These oxides have resistance
Nitriding of metal particles without increasing the resistance of the heating element
Can improve the adhesion to ceramics etc.
It is.

【0093】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素(B23 )、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
ク等との密着性を改善することができる。なお、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。
The ratios of the above-mentioned lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania are as follows. 1-10, silica 1-30, boron oxide 5-50, zinc oxide 20-70, alumina 1
-10, yttria 1-50, titania 1-50, and the total is preferably adjusted within a range not exceeding 100 parts by weight. By adjusting the amounts of these oxides within these ranges, the adhesion to nitride ceramics and the like can be particularly improved. The amount of the metal oxide added to the metal particles is preferably 0.1% by weight or more and less than 10% by weight.

【0094】また、このような構成の導体ペーストを使
用して抵抗発熱体を形成した際の面積抵抗率は、1mΩ
/□〜10Ω/□が好ましい。面積抵抗率が1mΩ/□
未満であると、抵抗率が小さすぎ、発熱量も小さくなる
ため抵抗発熱体として機能しにくくなり、一方、面積抵
抗率が10Ω/□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、抵抗発熱体の発熱量を制御しに
くいからである。発熱量の制御の点からは、抵抗発熱体
の面積抵抗率は、1〜50mΩ/□がより好ましい。た
だし、面積抵抗率を大きくすると、パターン幅(断面
積)を広くすることができ、断線の問題が発生しにくく
なるため、場合によっては、50mΩ/□以上とするこ
とが好ましい場合もある。
The area resistivity when the resistance heating element is formed using the conductor paste having such a configuration is 1 mΩ.
/ □ to 10Ω / □ are preferred. Area resistivity is 1mΩ / □
If the area resistivity is less than 10 Ω / □, the heat generation becomes large with respect to the applied voltage when the area resistivity exceeds 10 Ω / □. This is because it is difficult to control the amount of heat generated by the resistance heating element. From the viewpoint of controlling the amount of generated heat, the area resistivity of the resistance heating element is more preferably 1 to 50 mΩ / □. However, when the sheet resistivity is increased, the pattern width (cross-sectional area) can be increased, and the problem of disconnection hardly occurs. Therefore, in some cases, it is preferable to set the resistance to 50 mΩ / □ or more.

【0095】金属被覆層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
等が挙げられる。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。また、抵抗発熱体には、電源と接続するため
の端子が必要であり、この端子は、半田を介して抵抗発
熱体に取り付けるが、ニッケルは、半田の熱拡散を防止
するからである。接続端子としては、例えば、コバール
製のものが挙げられる。
The metal used for forming the metal coating layer is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing metal, and specific examples thereof include gold, silver, palladium, platinum and nickel. . These may be used alone or in combination of two or more. Of these, nickel is preferred. Further, the resistance heating element requires a terminal for connection to a power supply, and this terminal is attached to the resistance heating element via solder, but nickel prevents heat diffusion of the solder. Examples of the connection terminal include those made of Kovar.

【0096】次に、本発明のホットプレートユニット1
00を構成するセラミックヒータ1の製造方法の一例を
図6(a)〜(d)に示した断面図に基づき説明し、さ
らに、このセラミックヒータ1を用いてホットプレート
ユニット100を組み立てる方法を簡単に説明する。
Next, the hot plate unit 1 of the present invention
An example of a method of manufacturing the ceramic heater 1 constituting the ceramic heater 00 will be described with reference to the cross-sectional views shown in FIGS. 6A to 6D. Further, a method of assembling the hot plate unit 100 using the ceramic heater 1 will be described in a simplified manner. Will be described.

【0097】(1) グリーンシートの作製 まず、窒化物セラミック、炭化物セラミックなどのセラ
ミックの粉体をバインダおよび溶剤と混合してグリーン
シート70を得る。セラミック粉体としては、例えば、
窒化アルミニウム粉末、窒化珪素粉末などを使用するこ
とができる。また、イットリヤ等の焼結助剤を添加して
もよい。
(1) Preparation of Green Sheet First, a ceramic sheet such as a nitride ceramic or a carbide ceramic is mixed with a binder and a solvent to obtain a green sheet 70. As ceramic powder, for example,
Aluminum nitride powder, silicon nitride powder, or the like can be used. Further, a sintering aid such as yttria may be added.

【0098】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。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70を作製する。グリーン
シート70の厚さは、0.1〜5mm程度が好ましい。
また、グリーンシート70には、パンチング等によりス
ルーホールを形成する部分に貫通孔を形成する。なお、
グリーンシート70には、貫通孔5となる部分に貫通孔
を形成しておくことも可能である。
The binder is preferably at least one selected from an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
Further, as the solvent, at least one selected from α-terpineol and glycol is desirable. A paste obtained by mixing these is formed into a sheet by a doctor blade method to produce a green sheet 70. The thickness of the green sheet 70 is preferably about 0.1 to 5 mm.
In the green sheet 70, a through hole is formed at a portion where a through hole is formed by punching or the like. In addition,
In the green sheet 70, it is also possible to form a through hole in a portion to be the through hole 5.

【0099】次に、グリーンシート70の貫通孔に導体
ペーストを充填し、充填層78を得、次に、グリーンシ
ート70上に抵抗発熱体となる導体ペーストを印刷す
る。印刷は、グリーンシート70の収縮率を考慮して所
望のアスペクト比が得られるように行い、これにより導
体ペースト層72を得る。導体ペーストは、導電性セラ
ミック、金属粒子などを含む粘度の高い流動物である。
Next, a conductive paste is filled into the through holes of the green sheet 70 to obtain a filling layer 78, and then a conductive paste serving as a resistance heating element is printed on the green sheet 70. The printing is performed so as to obtain a desired aspect ratio in consideration of the shrinkage ratio of the green sheet 70, thereby obtaining the conductive paste layer 72. The conductor paste is a high-viscosity fluid containing conductive ceramics, metal particles, and the like.

【0100】これらの導体ペースト中に含まれる導電性
セラミック粒子としては、タングステンまたはモリブデ
ンの炭化物が最適である。酸化しにくく、熱伝導率が低
下しにくいからである。また、金属粒子としては、例え
ば、タングステン、モリブデン、白金、ニッケルなどを
使用することができる。
As the conductive ceramic particles contained in these conductor pastes, carbides of tungsten or molybdenum are most suitable. This is because it is hard to be oxidized and the thermal conductivity is hard to decrease. Further, as the metal particles, for example, tungsten, molybdenum, platinum, nickel and the like can be used.

【0101】導電性セラミック粒子、金属粒子の平均粒
子径は0.1〜5μmが好ましい。これらの粒子は、大
きすぎても小さすぎても導体ペーストを印刷しにくいか
らである。このようなペーストとしては、金属粒子また
は導電性セラミック粒子85〜97重量部、アクリル
系、エチルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビ
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、α−テルピネオール、グリコー
ル、エチルアルコールおよびブタノールから選ばれる少
なくとも1種の溶媒を1.5〜10重量部混合して調製
した導体用ぺーストが最適である。
The average particle size of the conductive ceramic particles and metal particles is preferably 0.1 to 5 μm. This is because it is difficult for these particles to print the conductor paste even if they are too large or too small. As such a paste, 85 to 97 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles, 1.5 to 10 parts by weight of at least one binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve and polyvinyl alcohol, α-terpineol, glycol A paste for a conductor prepared by mixing 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from ethyl alcohol and butanol is most suitable.

【0102】(2) グリーンシート積層体の作製 次に、図6(a)に示すように、充填層78および導体
ペースト層72を有するグリーンシート70と、充填層
78および導体ペースト層72を有さないグリーンシー
ト70とを積層する。抵抗発熱体形成側に、充填層78
および導体ペースト層72を有さないグリーンシート7
0を積層するのは、スルーホールの端面が露出して、抵
抗発熱体形成の焼成の際に酸化してしまうことを防止す
るためである。もしスルーホールの端面が露出したま
ま、抵抗発熱体形成の焼成を行うのであれば、ニッケル
などの酸化しにくい金属をスパッタリングする必要があ
り、さらに好ましくは、Au−Niの金ろうで被覆して
もよい。
(2) Preparation of Green Sheet Laminate Next, as shown in FIG. 6A, a green sheet 70 having a filling layer 78 and a conductive paste layer 72, and a filling layer 78 and a conductive paste layer 72 are provided. And a green sheet 70 not to be laminated. The filling layer 78 is provided on the resistance heating element forming side.
And green sheet 7 having no conductive paste layer 72
The reason why 0 is laminated is to prevent the end face of the through hole from being exposed and being oxidized during firing for forming the resistance heating element. If baking for forming the resistance heating element is performed while the end face of the through hole is exposed, it is necessary to sputter a hardly oxidizable metal such as nickel, and more preferably, to coat with Au-Ni gold solder. Is also good.

【0103】(3) 積層体の焼成 次に、図6(b)に示すように、積層体の加熱および加
圧を行い、グリーンシートの積層体を形成する。この
後、グリーンシートおよび導体ペーストを焼結させる。
焼成の際の温度は、1700〜2000℃、焼成の際の
加圧の圧力は10〜20MPa(100〜200kg/
cm2 )が好ましい。これらの加熱および加圧は、不活
性ガス雰囲気下で行う。不活性ガスとしては、アルゴ
ン、窒素などを使用することができる。この焼成工程
で、スルーホール8、抵抗発熱体2等が形成される。さ
らに、得られた焼結体に、支持ピン6を挿入し、固定す
るための凹部6aを形成することが望ましい。
(3) Firing the laminate Next, as shown in FIG. 6B, the laminate is heated and pressed to form a green sheet laminate. Thereafter, the green sheet and the conductive paste are sintered.
The temperature at the time of firing is 1700 to 2000 ° C, and the pressure at the time of firing is 10 to 20 MPa (100 to 200 kg /
cm 2 ) is preferred. These heating and pressurizing are performed under an inert gas atmosphere. As the inert gas, argon, nitrogen, or the like can be used. In this firing step, the through holes 8, the resistance heating elements 2, and the like are formed. Further, it is desirable to form a concave portion 6a for inserting and fixing the support pin 6 in the obtained sintered body.

【0104】(4) 端子等の取り付け 次に、外部端子接続のための袋孔7を設け、この袋孔7
にワッシャー9を嵌め込む。ワッシャー9は、セラミッ
ク基板1aとリード線19との間の熱膨張率を有し、緩
衝材として機能するものであり、導電性のものが好まし
い。さらに、セラミック基板1aには、リフターピンを
挿通する貫通孔5、熱電対等の測温素子3を埋め込む有
底孔4を形成する(図6(c)参照)。
(4) Mounting of Terminals and the like Next, a blind hole 7 for connecting an external terminal is provided.
Into the washer 9. The washer 9 has a coefficient of thermal expansion between the ceramic substrate 1a and the lead wire 19, functions as a buffer, and is preferably conductive. Further, a through hole 5 through which the lifter pin is inserted and a bottomed hole 4 into which the temperature measuring element 3 such as a thermocouple is embedded are formed in the ceramic substrate 1a (see FIG. 6C).

【0105】最後に、図6(d)に示すように、ワッシ
ャー9の中心孔にリード線19を挿入し、このワッシャ
ー9およびリード線19を半田付け、ろう付け等によ
り、セラミック基板1aに接着するとともに、リード線
19をスルーホール8を介して抵抗発熱体2と接続す
る。半田は銀−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が望ましい。半田による接続を確保す
るに充分な範囲だからである。
Finally, as shown in FIG. 6D, a lead wire 19 is inserted into the center hole of the washer 9, and the washer 9 and the lead wire 19 are bonded to the ceramic substrate 1a by soldering, brazing, or the like. At the same time, the lead wire 19 is connected to the resistance heating element 2 via the through hole 8. As the solder, alloys such as silver-lead, lead-tin, and bismuth-tin can be used. The thickness of the solder layer is
0.1 to 50 μm is desirable. This is because the range is sufficient to secure the connection by soldering.

【0106】さらに、セラミック基板1aの底面に設け
られた有底孔4の内部に、熱電対等の測温素子3を挿入
し、シリコーン樹脂等の耐熱性絶縁部材で固定し、凹部
6aに、支持ピン6を挿入し、固定することにより、セ
ラミックヒータ1の製造を完了する。
Further, a temperature measuring element 3 such as a thermocouple is inserted into a bottomed hole 4 provided on the bottom surface of the ceramic substrate 1a, and is fixed with a heat-resistant insulating member such as a silicone resin. By inserting and fixing the pins 6, the manufacture of the ceramic heater 1 is completed.

【0107】(5) 支持容器の作製 次に、図1に示したような支持容器10を作製する。支
持容器10は、有底円筒形状であり、外枠部17と底部
12とを一体的に形成することが望ましい。底部12に
は、ねじ孔21を形成するとともに、ねじ孔21に、撓
み調整用ねじ20を配設する。また、底部12には、強
制冷却用の冷媒を供給する冷媒導入管16を設けること
や、供給した冷媒を排出する貫通孔12aを形成するこ
とも可能である。さらに、底部12の下面には、図3に
示すような補強部材28を形成してもよい。 (6) ホットプレートユニットの組み立て この後、得られたセラミックヒータ1を、図1に示した
ように、ボルト18を介して、セラミックヒータ1と、
支持容器10の底部12とが、一定距離離間し、支持容
器10を構成する外枠部17とセラミックヒータ1とが
非接触の状態となるように、支持容器10に支持、固定
する。そして、測温素子3や抵抗発熱体2からの配線を
設け、底部12からリード線19を引き出すことによ
り、ホットプレートユニット100の製造を完了する。
(5) Preparation of Support Container Next, a support container 10 as shown in FIG. 1 is prepared. The support container 10 has a cylindrical shape with a bottom, and it is desirable that the outer frame portion 17 and the bottom portion 12 are formed integrally. A screw hole 21 is formed in the bottom portion 12, and a deflection adjusting screw 20 is provided in the screw hole 21. Further, it is also possible to provide a coolant introduction pipe 16 for supplying a coolant for forced cooling in the bottom portion 12 and to form a through hole 12a for discharging the supplied coolant. Further, a reinforcing member 28 as shown in FIG. 3 may be formed on the lower surface of the bottom portion 12. (6) Assembly of Hot Plate Unit After this, the obtained ceramic heater 1 was connected to the ceramic heater 1 via bolts 18 as shown in FIG.
The bottom portion 12 of the support container 10 is separated from the support container 10 by a predetermined distance, and is supported and fixed to the support container 10 so that the outer frame portion 17 constituting the support container 10 and the ceramic heater 1 are in a non-contact state. Then, the wiring from the temperature measuring element 3 and the resistance heating element 2 is provided, and the lead wire 19 is drawn out from the bottom portion 12, thereby completing the manufacture of the hot plate unit 100.

【0108】次に、本発明のホットプレートユニット5
00を構成するセラミックヒータ51の製造方法の一例
を図7(a)〜(d)に示した断面図に基づき説明し、
さらに、このセラミックヒータ51を用いてホットプレ
ートユニット500を組み立てる方法を簡単に説明す
る。
Next, the hot plate unit 5 of the present invention
An example of a method for manufacturing the ceramic heater 51 constituting the first embodiment will be described with reference to the cross-sectional views shown in FIGS.
Further, a method of assembling the hot plate unit 500 using the ceramic heater 51 will be briefly described.

【0109】(1) セラミック基板の作製工程 上述した窒化アルミニウムや炭化珪素等の窒化物等のセ
ラミックの粉末に必要に応じてイットリア(Y23
やB4 C等の焼結助剤、Na、Ca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。次に、この生成形体
を加熱、焼成して焼結させ、セラミック製の板状体を製
造する。この後、所定の形状に加工することにより、セ
ラミック基板51aを製造するが、焼成後にそのまま使
用することができる形状としてもよい。
(1) Step of Manufacturing Ceramic Substrate The above-mentioned ceramic powder such as nitride such as aluminum nitride or silicon carbide is added to yttria (Y 2 O 3 ) as necessary.
And a sintering aid such as B 4 C, a compound containing Na and Ca, a binder, etc. are blended to prepare a slurry, and then the slurry is granulated by a method such as spray-drying, and the granules are formed into a mold or the like. It is molded into a plate shape by putting and pressing,
A green form is produced. Next, the formed body is heated, fired and sintered to produce a ceramic plate. Thereafter, the ceramic substrate 51a is manufactured by processing into a predetermined shape, but may be a shape that can be used as it is after firing.

【0110】加圧しながら加熱、焼成を行うことによ
り、気孔のないセラミック基板51a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、窒化物セラミックや炭化物セラミックでは、100
0〜2500℃である。また、酸化物セラミックでは、
1500℃〜2000℃である。
By performing heating and baking while applying pressure, it is possible to manufacture a ceramic substrate 51a having no pores. Heating and firing may be performed at a sintering temperature or higher.
0 to 2500 ° C. In oxide ceramics,
1500 ° C to 2000 ° C.

【0111】次に、セラミック基板51a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55となる部分や熱電対等の測温素子53
を埋め込むための有底孔54となる部分を形成する。さ
らに、支持ピンを挿入し、固定するための凹部56aを
形成することが望ましい(図7(a)参照)。
Next, if necessary, a portion serving as a through hole 55 into which a lifter pin for supporting a semiconductor wafer is inserted, a temperature measuring element 53 such as a thermocouple, or the like is provided on the ceramic substrate 51a.
Is formed as a bottomed hole 54 for embedding a hole. Further, it is desirable to form a concave portion 56a for inserting and fixing the support pin (see FIG. 7A).

【0112】(2) セラミック基板に導体ペーストを印刷
する工程 導体ペーストは、2種以上の貴金属等からなる金属粒
子、樹脂、溶剤からなる粘度の高い流動物である。この
導体ペーストをスクリーン印刷などを用い、抵抗発熱体
パターンとなる導体ペースト層を形成する。
(2) Step of Printing Conductive Paste on Ceramic Substrate The conductive paste is a highly viscous fluid composed of metal particles composed of two or more kinds of noble metals, a resin, and a solvent. This conductor paste is formed by screen printing or the like to form a conductor paste layer serving as a resistance heating element pattern.

【0113】このとき、セラミック基板51aの最外周
に、円周方向に分割された少なくとも2以上の回路とな
るように導体ペースト層を形成するともに、最外周に印
刷された上記導体ペースト層の内側に、別の回路となる
導体ペースト層を形成することが望ましい。なお、抵抗
発熱体パターンとして、セラミック基板の最外周に形成
するパターンは、例えば、円弧の繰り返しパターン、屈
曲線の繰り返しパターン等が挙げられる。また、その内
部に形成するパターンは、例えば、同心円形状のパター
ン等が挙げられる。また、導体ペースト層は、焼成後の
抵抗発熱体52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。
At this time, a conductor paste layer is formed on the outermost periphery of the ceramic substrate 51a so as to form at least two circuits divided in the circumferential direction, and the inside of the conductor paste layer printed on the outermost periphery is formed. Then, it is desirable to form a conductor paste layer that becomes another circuit. The pattern formed on the outermost periphery of the ceramic substrate as the resistance heating element pattern includes, for example, a repetition pattern of arcs, a repetition pattern of bending lines, and the like. The pattern formed therein may be, for example, a concentric pattern. Further, it is desirable that the conductive paste layer be formed such that the cross section of the resistance heating element 52 after firing has a rectangular and flat shape.

【0114】(3) 導体ペーストの焼成 セラミック基板51aの底面に印刷した導体ペースト層
を加熱焼成して、樹脂、溶剤を除去するとともに、金属
粒子を焼結させ、セラミック基板51aの底面に焼き付
け、抵抗発熱体52を形成する(図7(b)参照)。加
熱焼成の温度は、500〜1000℃が好ましい。導体
ペースト中に上述した酸化物を添加しておくと、金属粒
子、セラミック基板および酸化物が焼結して一体化する
ため、抵抗発熱体とセラミック基板との密着性が向上す
る。
(3) Firing of Conductive Paste The conductive paste layer printed on the bottom surface of the ceramic substrate 51a is heated and fired to remove the resin and the solvent, sinter the metal particles, and baked on the bottom surface of the ceramic substrate 51a. The resistance heating element 52 is formed (see FIG. 7B). The temperature of the heating and firing is preferably from 500 to 1000C. If the above-described oxide is added to the conductor paste, the metal particles, the ceramic substrate and the oxide are sintered and integrated, so that the adhesion between the resistance heating element and the ceramic substrate is improved.

【0115】(4) 金属被覆層の形成 抵抗発熱体52表面には、金属被覆層520を設ける
(図7(c)参照)。金属被覆層520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 A metal coating layer 520 is provided on the surface of the resistance heating element 52 (see FIG. 7C). The metal coating layer 520 can be formed by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, or the like. However, considering mass productivity, electroless plating is optimal.

【0116】(5) 端子等の取り付け 抵抗発熱体52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63)を半田で取り付ける。また、有
底孔54に銀ろう、金ろうなどで熱電対等の測温素子5
3を固定し、ポリイミド等の耐熱樹脂で封止し、凹部5
6aに、支持ピン56を挿入し、固定することにより、
セラミックヒータ51の製造を終了する(図7(d)参
照)。
(5) Attachment of Terminals and the like Terminals (external terminals 63) for connection to a power supply are attached to the end of the pattern of the resistance heating element 52 by soldering. Further, a temperature measuring element 5 such as a thermocouple or the like with
3 is fixed and sealed with a heat-resistant resin such as polyimide.
6a, by inserting and fixing the support pin 56,
The manufacture of the ceramic heater 51 ends (see FIG. 7D).

【0117】(6) 支持容器の作製 次に、図4に示したような支持容器60を作製する。支
持容器60は、ホットプレートユニット100と同様
で、有底円筒形状であり、外枠部67と底部62とを一
体的に形成することが望ましい。底部62には、撓み調
整用ねじ30が、セラミック基板51aの底面に形成さ
れた抵抗発熱体52に接触することがないように、ねじ
孔31を形成するとともに、ねじ孔31に、撓み調整用
ねじ30を配設する。また、底部62には、強制冷却用
の冷媒を供給する冷媒導入管66を設けることや、供給
した冷媒を排出する貫通孔62aを形成することも可能
である。さらに、底部62の下面には、図3に示すよう
な補強部材58を形成してもよい。
(6) Preparation of Support Container Next, a support container 60 as shown in FIG. 4 is prepared. The support container 60 has a bottomed cylindrical shape similarly to the hot plate unit 100, and it is desirable that the outer frame 67 and the bottom 62 are formed integrally. A screw hole 31 is formed in the bottom portion 62 so that the deflection adjusting screw 30 does not come into contact with the resistance heating element 52 formed on the bottom surface of the ceramic substrate 51a. The screw 30 is provided. Further, it is also possible to provide a coolant introduction pipe 66 for supplying a coolant for forced cooling in the bottom portion 62, and to form a through hole 62a for discharging the supplied coolant. Further, a reinforcing member 58 as shown in FIG. 3 may be formed on the lower surface of the bottom portion 62.

【0118】(7) ホットプレートユニットの組み立て この後、得られたセラミックヒータ51を、図4に示し
たように、ボルト68を介して、セラミックヒータ51
と、支持容器60の底部62とが、一定距離離間し、支
持容器60を構成する外枠部67とセラミックヒータ1
とが非接触の状態となるように、支持容器60に支持、
固定する。そして、測温素子53や抵抗発熱体52から
の配線を設け、底部62からリード線69を引き出すこ
とにより、ホットプレートユニット500の製造を完了
する。
(7) Assembly of hot plate unit After this, the obtained ceramic heater 51 is connected to the ceramic heater 51 via bolts 68 as shown in FIG.
And the bottom portion 62 of the support container 60 are separated by a predetermined distance, and the outer frame 67 and the ceramic heater 1 that constitute the support container 60 are separated.
Is supported by the support container 60 so that
Fix it. Then, the wiring from the temperature measuring element 53 and the resistance heating element 52 is provided, and the lead wire 69 is drawn out from the bottom part 62, thereby completing the manufacture of the hot plate unit 500.

【0119】以上、ホットプレートユニットについて説
明したが、セラミック基板の表面または内部に抵抗発熱
体を設けるとともに、セラミック基板の内部に静電電極
を設けることにより、静電チャックとしてもよい。な
お、本発明のセラミックヒータでは、静電電極を設けて
静電チャックとしてもよく、チャップトップ導体層を設
けてウエハプローバ用のチャックトップ板としてもよ
い。
Although the hot plate unit has been described above, an electrostatic chuck may be provided by providing a resistance heating element on the surface or inside the ceramic substrate and providing an electrostatic electrode inside the ceramic substrate. In the ceramic heater of the present invention, an electrostatic chuck may be provided by providing an electrostatic electrode, or a chuck top plate for a wafer prober may be provided by providing a chaptop conductor layer.

【0120】[0120]

【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.

【0121】(実施例1)ホットプレートユニット(図
1、2、3および6参照)の製造 (1) 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り成形を行って厚さ0.
47mmのグリーンシート70を得た。
Example 1 Production of Hot Plate Unit (See FIGS. 1, 2, 3 and 6) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size) Diameter 0.
4 μm) 4 parts by weight, acrylic binder 11.5 parts by weight,
Using a paste obtained by mixing 0.5 parts by weight of a dispersant and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol, the mixture was molded by a doctor blade method to a thickness of 0.1 part.
A 47 mm green sheet 70 was obtained.

【0122】(2) 次に、このグリーンシート70を80
℃で5時間乾燥させた後、パンチングにより直径1.8
mm、3.0mmおよび5.0mmの貫通孔をそれぞれ
形成した。これらの貫通孔は、リフターピンを挿入する
ための貫通孔5となる部分、スルーホール8となる部分
等である。 (3) 平均粒子径1μmのタングステンカーバイド粒子1
00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を調整した。
(2) Next, this green sheet 70 is
After drying at 5 ° C. for 5 hours, a diameter of 1.8 was punched.
mm, 3.0 mm, and 5.0 mm through holes were respectively formed. These through holes are a portion to be a through hole 5 for inserting a lifter pin, a portion to be a through hole 8, and the like. (3) Tungsten carbide particles 1 having an average particle diameter of 1 μm
A conductor paste A was prepared by mixing 00 parts by weight, 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.

【0123】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を調整した。
Tungsten particles 10 having an average particle diameter of 3 μm
A conductive paste B was prepared by mixing 0 parts 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.

【0124】この導体ペーストAをグリーンシートにス
クリーン印刷で印刷し、抵抗発熱体52となる導体ペー
スト層72を形成した。印刷パターンは、図2に示した
ように、円弧の繰り返しパターンと、同心円からなるパ
ターンとを併用した。また、スルーホール8となる貫通
孔部分に導体ペーストBを充填した。上記処理の終わっ
たグリーンシートに、印刷処理を施していないグリーン
シートを上側(加熱面)に37枚、下側に13枚積層
し、130℃、8MPa(80Kg/cm2 )の圧力で
一体化することにより積層体を作製した(図6(a)参
照)。
The conductor paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductor paste layer 72 to be the resistance heating element 52. As shown in FIG. 2, the printing pattern used was a combination of a repetition pattern of circular arcs and a pattern consisting of concentric circles. In addition, the conductive paste B was filled in the through-hole portion to be the through hole 8. On the green sheet after the above-mentioned processing, 37 green sheets which have not been subjected to a printing process are laminated on the upper side (heating surface) and 13 on the lower side, and integrated at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa (80 kg / cm 2 ). Thus, a laminate was produced (see FIG. 6A).

【0125】(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15MPa
(150kg/cm2 )で10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21
0mmの円板状に切り出し、内部に厚さ6μm、幅10
mmの抵抗発熱体2を有するセラミック基板1aとし
た。なお、スルーホール8の大きさは、直径0.2m
m、深さ0.2mmであった。そして、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、
SiC等によるブラスト処理で表面に直径3mm、深さ
2mmの凹部6aを、等間隔に4つ形成した(図6
(b)参照)。
(4) Next, the obtained laminate is placed in nitrogen gas.
Degreasing at 600 ° C for 5 hours, 1890 ° C, pressure 15MPa
(150kg / cm 2) at 10 hours hot pressed to obtain an aluminum nitride plate-like body having a thickness of 3 mm. This is 21
Cut out into a 0 mm disk shape and have a thickness of 6 μm and a width of 10
This was a ceramic substrate 1a having a resistance heating element 2 of 1 mm. The size of the through hole 8 is 0.2 m in diameter.
m and a depth of 0.2 mm. Then, after polishing the obtained plate-like body with a diamond grindstone, a mask is placed,
Four pits 6a each having a diameter of 3 mm and a depth of 2 mm were formed at equal intervals on the surface by blasting with SiC or the like (FIG. 6).
(B)).

【0126】(5) さらに、得られた板状体の凹部が形成
されていない面に、マスクを載置し、SiC等によるブ
ラスト処理で表面に測温素子3のための有底孔4を設
け、また、ドリル加工により直径5mm、深さ0.5m
mの袋孔7を形成した(図6(c)参照)。
(5) Further, a mask is placed on the surface of the obtained plate-shaped body where no concave portion is formed, and a bottomed hole 4 for the temperature measuring element 3 is formed on the surface by blasting with SiC or the like. Provided and drilled 5mm in diameter and 0.5m deep
A bag hole 7 of m was formed (see FIG. 6C).

【0127】(6) この袋孔7にW製のワッシャー9を嵌
め込み、ワッシャー9の中心孔にリード線19を挿入し
た後、Ni−Au合金(Au:81.5重量%、Ni:
18.4重量%、不純物:0.1重量%)からなる金ろ
うを用い、970℃で加熱リフローすることにより、こ
れらワッシャー9とリード線19とをセラミック基板1
aに固定した。そして、凹部6aに、アルミナ製の支持
ピン6(長さ:2.1mm)を嵌め込んだ。また、測温
素子3を有底孔4に埋め込み、抵抗発熱体2を埋設した
セラミックヒータ1の製造を完了した(図6(d)参
照)。なお、支持ピン6は、セラミックヒータ1の加熱
面から100μm突出していた。
(6) A washer 9 made of W is fitted into the blind hole 7, and a lead wire 19 is inserted into the center hole of the washer 9, and then a Ni-Au alloy (Au: 81.5% by weight, Ni:
(18.4% by weight, impurity: 0.1% by weight), and by heating and reflowing at 970 ° C., the washer 9 and the lead wire 19 were connected to the ceramic substrate 1.
a. Then, an alumina support pin 6 (length: 2.1 mm) was fitted into the recess 6a. Further, the temperature measuring element 3 was embedded in the bottomed hole 4, and the manufacture of the ceramic heater 1 in which the resistance heating element 2 was embedded was completed (see FIG. 6D). Note that the support pins 6 protruded from the heating surface of the ceramic heater 1 by 100 μm.

【0128】(7) 次に、図1に示したように、外枠部1
7(厚さ:2mm)と底部12(厚さ:2mm)とが一
体化され、底部12の上面には、図3に示すような補強
部材28が形成されたSUS製の支持容器10を作製し
た。底部12には、撓み調整用ねじ20を、セラミック
基板と同心円の円周上に接するように、等間隔に6個、
および、セラミック基板の中心部分に接するように1
個、配設することができるように、計7個のねじ孔21
を形成した。そして、ねじ孔21に、石英製の撓み調整
用ねじ20(外径:4mm)を配設した。
(7) Next, as shown in FIG.
7 (thickness: 2 mm) and the bottom part 12 (thickness: 2 mm) are integrated, and a SUS support container 10 having a reinforcing member 28 formed thereon as shown in FIG. did. On the bottom 12, six deflection adjusting screws 20 are arranged at regular intervals so as to be in contact with the circumference of a concentric circle with the ceramic substrate.
And 1 so as to be in contact with the center of the ceramic substrate.
So that a total of seven screw holes 21 can be arranged.
Was formed. Then, in the screw hole 21, a bending adjustment screw 20 (outer diameter: 4 mm) made of quartz was provided.

【0129】(8) この後、セラミックヒータ1を、図1
に示したように、8本のボルト18(外径:4mm)を
介して、上述した構成の支持容器10に支持し固定する
とともに、抵抗発熱体2および測温素子3からのリード
線19を引き出し、ホットプレートユニット100の製
造を完了した。
(8) Thereafter, the ceramic heater 1 is replaced with the one shown in FIG.
As shown in the figure, while being supported and fixed to the supporting container 10 having the above-described configuration via eight bolts 18 (outer diameter: 4 mm), the lead wires 19 from the resistance heating element 2 and the temperature measuring element 3 are connected. The drawer and the manufacture of the hot plate unit 100 were completed.

【0130】(実施例2)ホットプレートユニット(図
4、5および7参照)の製造 (1) 窒化アルミニウム粉末(平均粒径:1.1μm)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 2 Production of Hot Plate Unit (See FIGS. 4, 5 and 7) (1) Aluminum Nitride Powder (Average Particle Size: 1.1 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 prepare a granular powder.

【0131】(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。 (3) 加工処理の終った生成形体を1800℃、圧力:2
0MPa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310
mmの円板体を切り出し、セラミック製の板状体(セラ
ミック基板)51aとした。
(2) Next, the granular powder was put into a mold and molded into a flat plate to obtain a formed product (green). (3) The processed form is processed at 1800 ° C., pressure: 2
Hot pressing was performed at 0 MPa to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. Next, a diameter 310
mm was cut out to obtain a ceramic plate-like body (ceramic substrate) 51a.

【0132】この成形体にドリル加工を施し、半導体ウ
エハを支持するリフターピンを挿入する貫通孔55とな
る部分、熱電対等の測温素子53を埋め込むための有底
孔54となる部分(直径:1.1mm、深さ:2mm)
を形成した。また、マスクを載置し、SiC等によるブ
ラスト処理で、有底孔54を形成した面と反対側の面
に、直径3mm、深さ2mmの凹部56aを、等間隔に
5つ形成した(図7(a)参照)。
Drilling is performed on this molded body to form a portion serving as a through hole 55 for inserting a lifter pin for supporting a semiconductor wafer, and a portion serving as a bottomed hole 54 for embedding a temperature measuring element 53 such as a thermocouple (diameter: 1.1 mm, depth: 2 mm)
Was formed. Also, a mask was placed, and five concave portions 56a having a diameter of 3 mm and a depth of 2 mm were formed at regular intervals on the surface opposite to the surface on which the bottomed holes 54 were formed by blasting with SiC or the like (FIG. 7 (a)).

【0133】(4) 上記(3) で得たセラミック基板51a
に、スクリーン印刷にて導体ペーストを印刷し、屈曲線
の繰り返しのパターンを有する抵抗発熱体52となるよ
うに、導体ペースト層を形成した。導体ペーストとして
は、プリント配線板のスルーホール形成に使用されてい
る徳力化学研究所製のソルベストPS603Dを使用し
た。この導体ペーストは、銀−鉛ペーストであり、銀1
00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 ceramic substrate 51a obtained in the above (3)
Then, a conductor paste was printed by screen printing, and a conductor paste layer was formed so as to be a resistance heating element 52 having a repeating pattern of bent lines. As the conductor paste, Solvest PS603D manufactured by Tokuri Chemical Laboratory, which is used for forming through holes in a printed wiring board, was used. This conductor paste is a silver-lead paste,
A metal oxide composed of lead oxide (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight), boron oxide (25% by weight), and alumina (5% by weight) was added to 00 parts by weight. It contained 7.5 parts by weight. The silver particles had an average particle size of 4.5 μm and were scaly.

【0134】(5) 次に、導体ペーストを印刷したセラミ
ック基板51a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セラミック基板5
1aに焼き付け、抵抗発熱体52を形成した(図7
(b)参照)。銀−鉛の抵抗発熱体52は、厚さが5μ
m、幅2.4mm、面積抵抗率が7.7mΩ/□であっ
た。
(5) Next, the ceramic substrate 51a on which the conductor paste is printed is heated and baked at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductor paste and to form the ceramic substrate 5a.
1a to form a resistance heating element 52 (FIG. 7).
(B)). The silver-lead resistance heating element 52 has a thickness of 5 μm.
m, the width was 2.4 mm, and the sheet resistivity was 7.7 mΩ / □.

【0135】(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
たセラミック基板51aを浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱体
52の表面に厚さ1μmの金属被覆層(ニッケル層)を
析出させた(図7(c)参照)。
(6) The above 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 was used. The ceramic substrate 51a prepared in (5) was immersed to deposit a metal coating layer (nickel layer) having a thickness of 1 μm on the surface of the silver-lead resistance heating element 52 (see FIG. 7C).

【0136】(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63を
載置して、420℃で加熱リフローし、外部端子63を
抵抗発熱体52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 a portion where a terminal for securing connection to a power supply was to be formed, to form a solder layer. Then, an external terminal 63 made of Kovar was placed on the solder layer, and heated and reflowed at 420 ° C., and the external terminal 63 was attached to the surface of the resistance heating element 52.

【0137】(8) 温度制御のための測温素子53を有底
孔54にはめ込み、セラミック接着剤(東亜合成社製
アロンセラミック)を埋め込んで固定した。そして、凹
部56aに、アルミナ製の支持ピン56(長さ:2.1
mm)を嵌め込み、セラミックヒータ51を得た(図7
(d)参照)。なお、支持ピン56は、セラミックヒー
タ51の加熱面から100μm突出していた。
(8) A temperature measuring element 53 for temperature control is fitted into the bottomed hole 54, and a ceramic adhesive (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.)
Aron ceramic) was embedded and fixed. Then, an alumina support pin 56 (length: 2.1
mm) to obtain a ceramic heater 51 (FIG. 7).
(D)). Note that the support pins 56 protruded from the heating surface of the ceramic heater 51 by 100 μm.

【0138】(9) 次に、図4に示したように、外枠部6
7(厚さ:2mm)と底部62(厚さ:2mm)とが一
体化され、底部62の上面には、補強部材58が形成さ
れたSUS製の支持容器60を作製した。底部62に
は、撓み調整用ねじ30を、セラミック基板と同心円の
円周上に接するように、等間隔に6個、および、セラミ
ック基板の中心部分に接するように1個、配設すること
ができるように、計7個のねじ孔31を形成した。そし
て、ねじ孔31に、石英製の撓み調整用ねじ30(外
径:4mm)を配設した。
(9) Next, as shown in FIG.
7 (thickness: 2 mm) and a bottom portion 62 (thickness: 2 mm) were integrated, and a support container 60 made of SUS having a reinforcing member 58 formed on the upper surface of the bottom portion 62 was produced. The bottom portion 62 may be provided with six flexure adjusting screws 30 at regular intervals so as to be in contact with the circumference of a concentric circle with the ceramic substrate and one to be in contact with the center portion of the ceramic substrate. A total of seven screw holes 31 were formed as possible. Then, in the screw hole 31, a deflection adjusting screw 30 (outer diameter: 4 mm) made of quartz was provided.

【0139】(10)この後、セラミックヒータ51を、図
4に示したように、12本のボルト68(外径:4m
m)を介して、上述した構成の支持容器60に支持し固
定するとともに、抵抗発熱体52および測温素子53か
らのリード線69を引き出し、ホットプレートユニット
500の製造を完了した。
(10) Thereafter, as shown in FIG. 4, the ceramic heater 51 is connected to twelve bolts 68 (outer diameter: 4 m
Through m), while being supported and fixed to the support container 60 having the above-described configuration, the lead wires 69 from the resistance heating element 52 and the temperature measuring element 53 were pulled out, and the production of the hot plate unit 500 was completed.

【0140】(比較例1)ホットプレートユニットの製
造 支持容器10の底部12に、ねじ孔21を形成せず、撓
み調整用ねじ20を配設しなかった以外は、実施例1と
同様にして、ホットプレートユニットを製造した。
(Comparative Example 1) Manufacture of hot plate unit Except that the screw hole 21 was not formed in the bottom portion 12 of the support container 10 and the deflection adjusting screw 20 was not provided, the same as in Example 1 was performed. Manufactured a hot plate unit.

【0141】(比較例2)ホットプレートユニットの製
造 支持容器60の底部62に、ねじ孔31を形成せず、撓
み調整用ねじ30を配設しなかった以外は、実施例2と
同様にして、ホットプレートユニットを製造した。
(Comparative Example 2) Manufacture of hot plate unit In the same manner as in Example 2 except that the screw hole 31 was not formed in the bottom portion 62 of the support container 60 and the deflection adjusting screw 30 was not provided. Manufactured a hot plate unit.

【0142】上記工程を経て得られた実施例1、2、お
よび、比較例1、2に係るホットプレートユニットにつ
いて、以下の指標で評価した。その結果を表1に示す。
なお、実施例1、2に係るホットプレートユニットで
は、予め昇温試験を行い、セラミック基板の撓み量と、
温度の関係を調べ、撓み調整用ねじの締付けを調節した
後、昇温を開始した。
The hot plate units according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 obtained through the above steps were evaluated by the following indexes. Table 1 shows the results.
In the hot plate units according to Examples 1 and 2, a temperature rise test was performed in advance, and the amount of deflection of the ceramic substrate was determined.
After examining the temperature relationship and adjusting the tightening of the deflection adjusting screw, the temperature was raised.

【0143】評価方法 (1)平坦度の測定 ホットプレートユニットを300℃まで昇温していると
きのセラミックヒータの加熱面の平坦度をレーザ変位計
(キーエンス社製)を用いて測定した。その結果を表1
に示す。なお、平坦度とは、セラミックヒータの加熱面
における最も高い部分と最も低い部分との差をいうもの
とする。
[0143]Evaluation method  (1) Flatness measurement When the temperature of the hot plate unit is raised to 300 ° C
Laser flatness of heating surface of ceramic heater
(Manufactured by Keyence Corporation). Table 1 shows the results.
Shown in The flatness refers to the heating surface of the ceramic heater.
The difference between the highest and lowest parts of
And

【0144】(2)加熱面内温度均一性 セラミックヒータの加熱面に、シリコンウエハ(厚さ:
0.7mm)を載置し、300℃まで昇温した後、シリ
コンウエハ表面の最高温度と最低温度とをサーモビュア
(日本データム社製 IR−16−2012−001
2)により測定した。その結果表1に示す。
(2) Temperature uniformity within the heating surface A silicon wafer (thickness:
(0.7 mm), and the temperature was raised to 300 ° C., and the highest and lowest temperatures on the silicon wafer surface were measured with a thermoviewer (IR-16-2012-001 manufactured by Nippon Datum Co., Ltd.).
It measured by 2). The results are shown in Table 1.

【0145】[0145]

【表1】 [Table 1]

【0146】表1より明らかなように、実施例に係るホ
ットプレートユニットは、比較例に係るホットプレート
ユニットと比べて、セラミックヒータの加熱面が平坦で
あり、また、被加熱物であるシリコンウエハを均一に加
熱することができた。これは、実施例に係るホットプレ
ートユニットには、撓み調整手段として、支持容器の底
部に、ねじ孔が形成されるとともに、上記ねじ孔に、撓
み調整用ねじが配設されており、該撓み調整手段を用い
て、上記セラミック基板のセラミック基板の撓み量を調
整することができたため、セラミックヒータの加熱面の
平坦性を確保することができ、被加熱物である半導体ウ
エハを均一に加熱することができたのに対し、比較例に
係るホットプレートユニットには、撓み調整手段が設け
られておらず、セラミック基板の撓み量を調整すること
ができなかったため、セラミックヒータの加熱面の平坦
性を確保することができず、被加熱物である半導体ウエ
ハを均一に加熱することができなかったと考えられる。
As is clear from Table 1, the hot plate unit according to the embodiment has a flat heating surface of the ceramic heater and the silicon wafer as the object to be heated, as compared with the hot plate unit according to the comparative example. Was heated uniformly. This is because, in the hot plate unit according to the embodiment, a screw hole is formed in the bottom of the support container as a deflection adjusting means, and a screw for adjusting the deflection is provided in the screw hole. Since the amount of deflection of the ceramic substrate of the ceramic substrate can be adjusted by using the adjusting unit, the flatness of the heating surface of the ceramic heater can be ensured, and the semiconductor wafer to be heated can be uniformly heated. On the other hand, the hot plate unit according to the comparative example was not provided with the bending adjusting means, and the amount of bending of the ceramic substrate could not be adjusted. Therefore, it is considered that the semiconductor wafer as the object to be heated could not be uniformly heated.

【0147】[0147]

【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、上記支持容器に、上記セラミック基
板の撓み量を調整する撓み調整手段が設けられているた
め、該撓み調整手段を用いて、上記セラミック基板のセ
ラミック基板の撓み量を調整することができる。その結
果、セラミックヒータの加熱面の平坦性を確保すること
ができ、被加熱物である半導体ウエハを均一に加熱する
ことが可能となる。
As described above, according to the ceramic heater of the present invention, since the supporting container is provided with the bending adjusting means for adjusting the amount of bending of the ceramic substrate, the bending adjusting means is used. Thus, the amount of deflection of the ceramic substrate can be adjusted. As a result, the flatness of the heating surface of the ceramic heater can be ensured, and the semiconductor wafer to be heated can be uniformly heated.

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

【図1】(a)は、本発明のホットプレートユニットを
模式的に示した断面図であり、(b)は、その部分拡大
断面図である。
FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing a hot plate unit of the present invention, and FIG. 1B is a partially enlarged cross-sectional view thereof.

【図2】図1のホットプレートユニットを模式的に示し
た平面図である。
FIG. 2 is a plan view schematically showing the hot plate unit of FIG. 1;

【図3】図1のホットプレートユニットに用いられる支
持容器を模式的に示した斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a support container used in the hot plate unit of FIG. 1;

【図4】本発明のホットプレートユニットの他の一例を
模式的に示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing another example of the hot plate unit of the present invention.

【図5】図3に示したホットプレートユニットを模式的
に示した平面図である。
FIG. 5 is a plan view schematically showing the hot plate unit shown in FIG. 3;

【図6】(a)〜(d)は、図1に示したホットプレー
トユニットに用いられるセラミックヒータの製造方法の
一部を模式的に示した断面図である。
FIGS. 6A to 6D are cross-sectional views schematically showing a part of a method for manufacturing a ceramic heater used in the hot plate unit shown in FIG.

【図7】(a)〜(d)は、図3に示したホットプレー
トユニットに用いられるセラミックヒータの製造方法の
一部を模式的に示した断面図である。
FIGS. 7A to 7D are cross-sectional views schematically showing a part of a method of manufacturing a ceramic heater used in the hot plate unit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、51 セラミックヒータ 100、500 ホットプレートユニット 1a、51a セラミック基板 2(2a〜2g)、52(52a〜52l)抵抗発熱体 520 金属被覆層 3、53 測温素子 4、54 有底孔 5、55 貫通孔 7 袋孔 8 スルーホール 9 ワッシャー 10、60 支持容器 11、61 中底板 12、62 底部 12a 貫通孔 13、63 外部端子 14、64 ソケット 15、65 ガイド管 16、66 冷媒導入管 17、67 外枠部 18、68 ボルト 20、30 撓み調整用ねじ 21、31 ねじ孔 28、58 補強部材 29 半導体ウエハ 1, 51 Ceramic heater 100, 500 Hot plate unit 1a, 51a Ceramic substrate 2 (2a to 2g), 52 (52a to 52l) Resistance heating element 520 Metal coating layer 3, 53 Temperature measuring element 4, 54 Bottomed hole 5, 55 through hole 7 blind hole 8 through hole 9 washer 10, 60 support container 11, 61 middle bottom plate 12, 62 bottom 12a through hole 13, 63 external terminal 14, 64 socket 15, 65 guide tube 16, 66 refrigerant introduction tube 17, 67 Outer frame portion 18, 68 Bolt 20, 30 Deflection adjusting screw 21, 31 Screw hole 28, 58 Reinforcing member 29 Semiconductor wafer

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/16 H05B 3/18 3/18 3/20 393 3/20 393 H01L 21/30 567 Fターム(参考) 3K034 AA02 AA03 AA05 AA08 AA12 AA16 AA19 BA12 BA17 BB06 BB14 BC04 BC12 BC16 CA02 CA15 CA26 DA04 DA05 GA02 GA03 GA04 GA11 3K092 PP20 QA05 QB02 QB08 QB17 QB26 QB43 QB48 QB75 QB76 QC02 QC16 QC52 RF03 RF11 RF19 RF22 RF27 UA05 UA06 VV36 5F031 CA02 HA16 HA37 MA28 MA29 MA32 MA33 PA13 5F046 KA04 KA10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05B 3/16 H05B 3/18 3/18 3/20 393 3/20 393 H01L 21/30 567 F term ( Reference) 3K034 AA02 AA03 AA05 AA08 AA12 AA16 AA19 BA12 BA17 BB06 BB14 BC04 BC12 BC16 CA02 CA15 CA26 DA04 DA05 GA02 GA03 GA04 GA11 3K092 PP20 QA05 QB02 QB08 QB17 QB26 QB43 QB48 QB75 RFBQ QC02 RFB1 QC02 RFB1 QC02 HA16 HA37 MA28 MA29 MA32 MA33 PA13 5F046 KA04 KA10

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 その表面または内部に抵抗発熱体が形成
されたセラミック基板と、前記セラミック基板を支持す
る有底円筒形状の支持容器とを含んだホットプレートユ
ニットであって、前記支持容器には、前記セラミック基
板の撓み量を調整する撓み調整手段が設けられているこ
とを特徴とするホットプレートユニット。
A hot plate unit including a ceramic substrate having a resistance heating element formed on the surface or inside thereof, and a bottomed cylindrical support container for supporting the ceramic substrate, wherein the support container has A hot plate unit provided with a bending adjusting means for adjusting a bending amount of the ceramic substrate.
【請求項2】 前記撓み調整手段として、前記支持容器
の底部に、ねじ孔が形成されるとともに、前記ねじ孔
に、撓み調整用ねじが配設されている請求項1に記載の
ホットプレートユニット。
2. The hot plate unit according to claim 1, wherein a screw hole is formed in a bottom portion of the support container as the bending adjusting means, and a bending adjusting screw is provided in the screw hole. .
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