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JP2960645B2 - Ceramic heater and method of manufacturing the same - Google Patents
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JP2960645B2 - Ceramic heater and method of manufacturing the same - Google Patents

Ceramic heater and method of manufacturing the same

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JP2960645B2
JP2960645B2 JP6061167A JP6116794A JP2960645B2 JP 2960645 B2 JP2960645 B2 JP 2960645B2 JP 6061167 A JP6061167 A JP 6061167A JP 6116794 A JP6116794 A JP 6116794A JP 2960645 B2 JP2960645 B2 JP 2960645B2
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ceramic
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fluid passage
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裕介 新居
鍠一 梅本
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、各種のPVD、プラズ
マCVD、減圧CVD、プラズマエッチング、光エッチ
ング装置等の半導体製造装置等に使用できるセラミック
スヒータ及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic heater which can be used for various kinds of semiconductor manufacturing equipment such as PVD, plasma CVD, low pressure CVD, plasma etching, and optical etching, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、緻密質セラミックからなる円
盤状のセラミックスヒータ基体内に螺旋状に巻回した発
熱抵抗体を埋設し、電気発熱抵抗体の両端に電気端子を
接続したセラミックスヒータが知られており、半導体製
造装置等用の加熱装置として用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a ceramic heater in which a heating resistor wound spirally is embedded in a disk-shaped ceramic heater base made of dense ceramic, and electric terminals are connected to both ends of the electric heating resistor. And is used as a heating device for semiconductor manufacturing equipment and the like.

【0003】セラミックスヒータを用いて、良好な特性
を有する半導体装置等を得るためには、該セラミックス
ヒータは、均一な加熱特性を備える必要がある。例え
ば、半導体製造装置用の加熱装置においては、加熱面の
設定温度は 700℃、800 ℃等の高温に設定されており、
かつ、加熱面における最低温度と平均温度との差及び最
高温度と平均温度との差を、所定の範囲以内に抑えなけ
ればならないという、極めて高い均熱性が要求される。
そのため、セラミックス基体内における巻回体の平面的
パターン形状・配置及び巻き数等を、ヒータの加熱面の
温度にムラが生じないように設定する必要がある。何故
なら、ヒータの加熱面の温度にムラが発生すると、加熱
対象全体を均一に加熱することができないし、特に半導
体製造装置用の場合には、半導体膜の膜厚が不均一とな
り、半導体不良の原因となってしまうからである。
In order to obtain a semiconductor device or the like having good characteristics by using a ceramic heater, the ceramic heater needs to have uniform heating characteristics. For example, in a heating device for semiconductor manufacturing equipment, the set temperature of the heating surface is set to a high temperature of 700 ° C., 800 ° C., etc.
In addition, extremely high temperature uniformity is required, in which the difference between the minimum temperature and the average temperature and the difference between the maximum temperature and the average temperature on the heating surface must be kept within a predetermined range.
Therefore, it is necessary to set the planar pattern shape / arrangement and the number of windings of the winding body in the ceramic base so that the temperature of the heating surface of the heater does not become uneven. This is because if the temperature of the heating surface of the heater becomes uneven, it is impossible to uniformly heat the entire object to be heated. In particular, in the case of a semiconductor manufacturing apparatus, the thickness of the semiconductor film becomes uneven, and It is because it causes.

【0004】上記セラミックスヒータは、一般に以下の
方法で製造される。 即ち、まず高融点金属からなる抵抗
発熱体を螺旋状に巻回して巻回体を得、この線体の両端
に端子(電極)を接着し、一方、プレス成形機内にセラ
ミックス粉体を仕込み、ある程度の硬さになるまで予備
成形する。この際、予備成形体の表面に、所定の平面的
パターンに沿って連続的な凹部ないし溝を設け、その凹
部ないし溝に巻回体を収容し、その上に更にセラミック
ス粉体を充填する。そして、セラミックス粉体を一軸加
圧成形して円盤状成形体を作製し、円盤状成形体をホッ
トプレスにより焼結させる。
The above ceramic heater is generally manufactured by the following method. That is, first, a resistance heating element made of a high melting point metal is spirally wound to obtain a wound body, terminals (electrodes) are bonded to both ends of the wire body, and ceramic powder is charged in a press molding machine. Preform until a certain degree of hardness is achieved. At this time, a continuous concave portion or groove is provided on the surface of the preform along a predetermined planar pattern, the wound body is housed in the concave portion or groove, and the ceramic powder is further filled thereon. Then, the ceramic powder is uniaxially pressed to produce a disk-shaped molded body, and the disk-shaped molded body is sintered by hot pressing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際に円盤状
セラミックスヒータを製造してみると、ヒータの加熱面
の加熱ムラをなくし、温度を均一にすることは、思いの
ほかに困難であることが判明した。即ち、抵抗発熱体で
ある巻回体は、通常は、細い抵抗線を螺旋コイル形状に
巻いたものであり、非常に容易かつ自由に3次元的に変
形する。従って、巻回体をセラミックス成形体の内部に
設置するときに、巻回体の位置ズレが生じ、また、成形
体の焼成時にはセラミックス粉末が流動するので、この
流動に伴って巻回体が変形する。その結果、隣接する巻
線間距離、セラミックスヒー基体の加熱面から電気抵抗
発熱体までの距離を一定にすることは困難であり、ま
た、発熱抵抗体自体が螺旋状に捩ってあるのでヒータ基
体の加熱面から発熱抵抗体までの距離も均一とはいえな
い。その結果、ヒータ使用時において、均一な熱分布が
得られず、高度に均一な加熱特性を有するセラミックス
ヒータは得られなかった。実際のセラミックスヒータの
製造工程においては、これらの不均一性を生ずる現象お
よび同現象を生ずる諸原因についての解決手段はほとん
ど解明されていないのが現状であり、上記したような高
度の均熱性を有するセラミックスヒータを定常的に生産
することは困難であった。
However, when a disk-shaped ceramic heater is actually manufactured, it has been found that it is unexpectedly difficult to eliminate uneven heating on the heating surface of the heater and to make the temperature uniform. did. That is, the wound body that is a resistance heating element is usually formed by winding a thin resistance wire in a spiral coil shape, and is very easily and freely deformed three-dimensionally. Therefore, when the wound body is placed inside the ceramic molded body, a displacement of the wound body occurs, and the ceramic powder flows when the molded body is fired. I do. As a result, it is difficult to keep the distance between adjacent windings and the distance from the heating surface of the ceramic substrate to the electric resistance heating element constant, and the heating resistance element itself is helically twisted. The distance from the heating surface of the base to the heating resistor is not uniform. As a result, when using the heater, a uniform heat distribution could not be obtained, and a ceramic heater having highly uniform heating characteristics could not be obtained. In the actual manufacturing process of ceramic heaters, the phenomena that cause these non-uniformities and the means for solving the causes of the phenomena are hardly elucidated at present. It has been difficult to produce ceramic heaters constantly.

【0006】一方、従来、16DRAMの半導体の量産工場で
は、設備費が増大しつつあり、セラミックスヒータを用
いる半導体ウエハー処理装置等には、スループット(ウ
エハーの処理量)の向上と装置のメンテナンスに必要な
ダウンタイムとを減少させることが要求されている。こ
こに、装置のダウンタイムとは、該装置をメンテナンス
する際には、セラミックスヒータがハンドリング可能な
温度にまで冷えるのを待つ必要があるが、この冷却時間
と低温での作業時間並びに再度加熱に必要とされる時間
の総和時間を『装置のダウンタイム(休止時間)』とい
い、このダウンタイムをできるだけ短くすることが要求
される。
On the other hand, conventionally, equipment costs are increasing in a mass production factory for 16DRAM semiconductors, and a semiconductor wafer processing apparatus or the like using a ceramic heater is required to improve throughput (wafer processing amount) and maintain the apparatus. To reduce downtime. Here, the downtime of the device means that when performing maintenance on the device, it is necessary to wait for the ceramic heater to cool down to a temperature that can be handled. The total time of the required time is called “downtime of the apparatus (downtime)”, and it is required that the downtime be as short as possible.

【0007】特に、熱CVD、エピタキシャル、スパッ
タ、エッチング装置では、容器内にヒータを設置し、こ
のヒータに半導体ウエハーを設置し、ウエハーを高温に
加熱している。しかし、例えばセラミックスヒータを10
00℃に加熱し、半導体ウエハーを処理した後、抵抗発熱
体への電力の供給を停止して基体が80℃以下の温度にま
で降温するのには、通常1時間以上の長時間を必要と
し、ダウンタイムが長くなっていた。
In particular, in a thermal CVD, epitaxial, sputtering, and etching apparatus, a heater is installed in a container, a semiconductor wafer is installed in the heater, and the wafer is heated to a high temperature. However, for example, 10
After heating the semiconductor wafer to 00 ° C. and processing the semiconductor wafer, it usually takes a long time of 1 hour or more to stop supplying power to the resistance heating element and lower the temperature of the base to 80 ° C. or less. , Downtime was long.

【0008】従って、特にセラミックスヒータの応答性
を高めるため、セラミックスヒータの温度を自在かつ急
速に変更できるようにし、これによって被処理物質の処
理効率を向上させることが、要求されていた。
[0008] Accordingly, in order to enhance the response of the ceramic heater, it has been demanded that the temperature of the ceramic heater can be freely and rapidly changed, thereby improving the processing efficiency of the substance to be processed.

【0009】[0009]

【発明の解決課題】本発明の課題は、セラミックス製の
ヒータ基本と、このヒータ基本の中に埋設された電気抵
抗発熱体とを備えたセラミックスヒータにおいて、加熱
面の温度を高度に制御可能なセラミックスヒータを提供
することである。
An object of the present invention is to provide a ceramic heater having a ceramic heater base and an electric resistance heating element embedded in the heater base, in which the temperature of the heating surface can be controlled to a high degree. It is to provide a ceramic heater.

【0010】さらに、本発明の課題は、セラミックスヒ
ータを迅速に冷却することができるセラミックスヒータ
を提供することにある。更に、本発明の別の課題は、温
度制御性に優れたセラミックスヒータを簡単かつ容易な
方法で製造できるセラミックスヒータの製造方法を提供
することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a ceramic heater capable of rapidly cooling the ceramic heater. Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic heater which can manufacture a ceramic heater excellent in temperature control by a simple and easy method.

【0011】[0011]

【課題の解決手段】本発明は、セラミックススヒータ基
体とセラミックスヒータ基体に埋設した電気発熱抵抗体
とからなるセラミックスヒータにおいて、セラミックス
ヒータ基体内部でかつセラミックスヒータ基体の加熱面
と当該発熱抵抗体との間に加熱面に沿って延びる流体通
路が設けられ、該セラミックヒータ外部から該流体通路
内に流体を強制的に導入・充填し、セラミックヒータ外
部に導出することによって、セラミックスヒータ本体の
加熱面の温度の制御を可能としたセラミックスヒータに
関するものである。
The present invention relates to a ceramic heater comprising a ceramic heater base and an electric heating resistor embedded in the ceramic heater base. A fluid passage extending along a heating surface is provided between the ceramic heater and the heating surface of the ceramic heater main body by forcibly introducing / filling a fluid into the fluid passage from outside the ceramic heater and leading the fluid outside the ceramic heater. And a ceramic heater capable of controlling the temperature of the ceramic heater.

【0012】また、本発明は、セラミックススヒータ基
体とセラミックスヒータ基体に埋設した電気発熱抵抗体
とからなるセラミックスヒータにおいて、該セラミック
スヒータはさらに冷却機構を有し、該冷却機構はセラミ
ックスヒータ基体内部でかつセラミックスヒータ基体の
加熱面と当該発熱抵抗体との間に加熱面に沿って延びる
流体通路からなり、該流体通路内に流体を流すことによ
ってセラミックスヒータの冷却を促進することを可能と
した冷却機構付セラミックスヒータに関するものであ
る。
The present invention also relates to a ceramic heater comprising a ceramic heater base and an electric heating resistor embedded in the ceramic heater base, wherein the ceramic heater further has a cooling mechanism, and the cooling mechanism is provided inside the ceramic heater base. And a fluid passage extending along the heating surface between the heating surface of the ceramic heater base and the heating resistor, and cooling of the ceramic heater can be promoted by flowing a fluid into the fluid passage. The present invention relates to a ceramic heater with a cooling mechanism.

【0013】さらに、本発明は、発熱抵抗体が埋設され
た第1のセラミックス成形体を形成し、該第1のセラミ
ックス成形体に接合すべき第2のセラミックス成形体を
形成し、該第1の焼成セラミックス成形体及び該第2の
セラミックス成形体とを接合することによってセラミッ
クスヒータを製造する方法であって、第1と第2のセラ
ミックス成形体との接合面の少なくとも一方の接合面に
流体通路を形成する溝を設け、第1のセラミックス成形
体に同通路に連通する流体流入口及び流体流出口を形成
し、第1のセラミックス成形体と第2のセラミックス成
形体を接合することによって、該セラミックスヒータ基
体の加熱面と当該発熱抵抗体との間に該溝と他の接合面
とによって加熱面に沿って伸びる流体通路を設けるセラ
ミックスヒータの製造方法に関するものである。
Further, the present invention provides a first ceramic molded body in which a heating resistor is embedded, and a second ceramic molded body to be joined to the first ceramic molded body. A method of manufacturing a ceramic heater by joining a fired ceramic molded body and the second ceramic molded body, wherein a fluid is applied to at least one of the joining surfaces of the first and second ceramic molded bodies. By providing a groove that forms a passage, forming a fluid inlet and a fluid outlet that communicate with the passage in the first ceramic molded body, and joining the first ceramic molded body and the second ceramic molded body, A ceramic heater having a fluid passage extending along a heating surface between the heating surface of the ceramic heater base and the heating resistor by the groove and another joining surface. It relates to production method.

【0014】[0014]

【作用】本発明のセラミックスヒータによれば、発熱抵
抗体で発生した熱は、固体セラミックスヒータ基体中を
移動するとともに、一部流体通路中を強制的に流される
流体に吸収され流体中の対流・移動によってセラミック
スヒータ基体の各場所の温度差を減少させ、それによっ
て、セラミックスヒータの温度を均一に制御することを
可能とする。
According to the ceramic heater of the present invention, the heat generated by the heating resistor moves in the solid ceramic heater base, and is absorbed by the fluid forced to flow partially through the fluid passage, thereby causing the convection in the fluid. The movement reduces the temperature difference at each location of the ceramic heater base, thereby making it possible to control the temperature of the ceramic heater uniformly.

【0015】また、半導体等をセラミックスヒータを用
いて処理をする場合、所定の高温で処理後、所定の温度
まで冷却し、その後、再度処理をするという工程を繰り
返す必要があるが、本発明のセラミックスヒータによれ
ば、流体通路中に所定の流体を流すことによって、セラ
ミックスヒータをより迅速に冷却することができ、従来
のセラミックスヒータに比較して、ダウンタイムを大幅
に減少することができ、半導体等の処理対象物のスルー
プット(処理量)を向上することができる。
In the case where a semiconductor or the like is processed using a ceramic heater, it is necessary to repeat the steps of processing at a predetermined high temperature, cooling to a predetermined temperature, and then performing the processing again. According to the ceramic heater, by flowing a predetermined fluid through the fluid passage, the ceramic heater can be cooled more quickly, and downtime can be significantly reduced as compared with the conventional ceramic heater. Throughput (processing amount) of an object to be processed such as a semiconductor can be improved.

【0016】また、本発明のセラミックスヒータの製造
方法によれば、第1あるいは第2の成形体との接合面の
少なくとも一方の接合面に流体通路を形成する溝を設
け、同通路に連通する流体流入口及び流体流出口を形成
し、第1のセラミック成形体と第2のセラミック成形体
とを接合することによって、該セラミックスヒータ基体
の加熱面と当該電気発熱抵抗体との間に加熱面に沿って
伸びる流体通路を簡便に設けることができ、極めて高度
の均熱性を有するセラミックスヒータを、定常的に高い
歩留りで量産することできる。
Further, according to the method of manufacturing a ceramic heater of the present invention, a groove for forming a fluid passage is provided on at least one of the joining surfaces of the ceramic heater and the first or second molded body and communicates with the passage. By forming a fluid inlet and a fluid outlet and joining the first ceramic compact and the second ceramic compact, a heating surface is provided between the heating surface of the ceramic heater base and the electric heating resistor. Can easily be provided, and ceramic heaters having extremely high temperature uniformity can be constantly mass-produced at a high yield.

【0017】本発明に係るセラミックスヒータの好まし
い実施態様として、以下のものが挙げられる。 (1) 前記流体として、アルゴン、ヘリウム、窒素から選
ばれた不活性ガスを用いるセラミックスヒータ。この場
合には、セラミックスヒータを構成しているセラミック
ス材料及び発熱抵抗体に何ら悪影響を与える事なく所望
の均熱効果を達成できる。 (2) 前記セラミックスヒータ基体が円盤状をなし、前記
発熱抵抗体がセラミックヒータ基体内で螺旋状に巻回さ
れ埋設されているセラミックスヒータ。この場合には、
螺旋状に巻回して発熱抵抗体が円盤状のセラミックスヒ
ータ内に均一に配置されることになり、上記流体通路の
設置とあいまってより高い均熱効果が得られる。 (3) 前記流体通路がほぼ同心円状に延設された複数の環
状の通路からなり、該複数の環状の通路が流体流入口と
流体流出口との間に伸びるセラミックスヒータ。この場
合には、加熱面の個々の環状領域の加熱を独立かつ均一
に制御することが可能となり、特に上記(2) のセラミッ
クヒータの場合に有効である。また、全体の加熱面から
みても、小さな領域に分割してそれぞれを均一に制御す
ることにより、加熱面全体をより均一に温度制御でき
る。 (4) 少なくとも1組の外側流体流入口と外側流体流出口
と1組の中央流体流入口と中央流体流出口とからなり、
該1組の外側流体流入口と外側流体流出口との間及び該
1組の中央流体流入口と中央流体流出口との間にそれぞ
れ外周側流体通路と中央流体通路とが周方向に略同心円
状でかつジグザグに延びるセラミック・ヒータ。この場
合にも、加熱面の外周領域と中央領域とを独立かつ均一
に加熱することが可能となり、特に上記(2) のセラミッ
クヒータの場合に有効である。 (5) 前記セラミックスヒータ本体の加熱面部を周方向に
複数の領域に分け、各領域に対応して外周部から内周部
にかけて周方向にジグザグに延びる流路を設けたセラミ
ックスヒータ。この場合には、加熱面部を周方向に分け
た複数の領域の温度を独立かつ均一に制御できる。
Preferred embodiments of the ceramic heater according to the present invention include the following. (1) A ceramic heater using an inert gas selected from argon, helium, and nitrogen as the fluid. In this case, a desired soaking effect can be achieved without adversely affecting the ceramic material and the heating resistor constituting the ceramic heater. (2) A ceramic heater in which the ceramic heater base has a disk shape, and the heating resistor is spirally wound and embedded in the ceramic heater base. In this case,
The heating resistor is spirally wound and the heating resistor is uniformly arranged in the disk-shaped ceramic heater, and a higher soaking effect can be obtained in combination with the installation of the fluid passage. (3) The ceramic heater, wherein the fluid passage comprises a plurality of annular passages extending substantially concentrically, and the plurality of annular passages extend between the fluid inlet and the fluid outlet. In this case, it is possible to independently and uniformly control the heating of the individual annular regions on the heating surface, which is particularly effective in the case of the ceramic heater (2). In addition, even from the viewpoint of the entire heating surface, by dividing the heating surface into small areas and controlling them uniformly, the temperature of the entire heating surface can be more uniformly controlled. (4) At least one set of an outer fluid inlet, an outer fluid outlet, a set of a central fluid inlet, and a central fluid outlet,
Outer fluid passages and central fluid passages are substantially concentric in the circumferential direction between the pair of outer fluid inlets and the outer fluid outlet and between the pair of central fluid inlets and the central fluid outlet, respectively. Ceramic heater that extends in a zigzag manner. Also in this case, the outer peripheral area and the central area of the heating surface can be independently and uniformly heated, which is particularly effective in the case of the ceramic heater (2). (5) A ceramic heater in which a heating surface portion of the ceramic heater main body is divided into a plurality of regions in a circumferential direction, and a flow path extending zigzag in a circumferential direction from an outer peripheral portion to an inner peripheral portion corresponding to each region is provided. In this case, it is possible to independently and uniformly control the temperature of a plurality of regions where the heating surface is divided in the circumferential direction.

【0018】上記セラミックスヒータの製造方法の好ま
しい実施態様としては、第1と第2のセラミックス成形
体との接合面の少なくとも一方の接合面に流体通路に対
応する形状を与えるマスクを載置し、サンドブラストあ
るいはエッチング処理によって流体通路を形成する溝を
設け、第1と第2のセラミックス成形体との接合面の少
なくとも一方の接合面に対し YSiAlON系ガラス等の接着
剤を塗布後第1のセラミック本体と第2のセラミック本
体とをガラス塗布層を介して接合させ焼成する。この方
法によれば、強固に結合したセラミックスヒータを得る
ことができる。
In a preferred embodiment of the method for manufacturing a ceramic heater, a mask for giving a shape corresponding to a fluid passage is placed on at least one of the joining surfaces of the first and second ceramic molded bodies. A groove for forming a fluid passage is formed by sandblasting or etching, and an adhesive such as YSiAlON-based glass is applied to at least one of the bonding surfaces of the first and second ceramic molded bodies, and then the first ceramic body is coated. And the second ceramic body are bonded via a glass coating layer and fired. According to this method, it is possible to obtain a ceramic heater that is strongly bonded.

【0019】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
のセラミックスヒータの基材は、緻密質セラミックスに
よって形成する。好ましくは、窒化珪素、窒化アルミニ
ウム、サイアロン等の窒化物系セラミックスを用いるこ
とができる。窒化珪素を用いる場合には、耐熱衝撃性の
高いセラミックスヒータが得られる。また、窒化アルミ
ニウムを用いる場合には、ハロゲン系腐蝕性ガスに対し
て、高い耐蝕性を有するセラミックスヒータが得られ
る。特に、Y2O3と Yb2O3の少なくともどちらか一方を焼
結助材として含有する窒化ケイ素、Y2O3を焼結助材とし
て含有する窒化アルミニウムはセラミックスとして熱伝
導率が高いので、加熱面の均熱性を向上させるという観
点から、特に好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The substrate of the ceramic heater of the present invention is formed of dense ceramics. Preferably, nitride ceramics such as silicon nitride, aluminum nitride, and sialon can be used. When silicon nitride is used, a ceramic heater having high thermal shock resistance can be obtained. When aluminum nitride is used, a ceramic heater having high corrosion resistance to a halogen-based corrosive gas can be obtained. In particular, silicon nitride containing at least one of Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 as a sintering aid and aluminum nitride containing Y 2 O 3 as a sintering aid have high thermal conductivity as ceramics. It is particularly preferable from the viewpoint of improving the uniformity of the heating surface.

【0020】こうした窒化珪素からホットプレス法によ
って焼結体を製造すると、加圧軸方向の熱伝導率よりも
該軸に対し垂直方向の熱伝導率が高くなる。従って、盤
状の基体をホットプレス法によって作製した場合には、
盤状基体の加熱面と水平方向の熱伝導率が盤状基体の厚
さ方向の熱伝導率よりも大きくなり、均熱性を向上させ
るという観点から好ましい。また窒化アルミニウムはホ
ットプレス法によって焼結体を製造した場合、熱伝導率
の異方性は生じないが、常圧焼結品に比べ、強度、熱伝
導率が向上するので、好ましい。
When a sintered body is manufactured from such silicon nitride by a hot pressing method, the thermal conductivity in the direction perpendicular to the pressure axis is higher than the thermal conductivity in the axial direction. Therefore, when a disk-shaped substrate is manufactured by the hot press method,
This is preferable from the viewpoint that the thermal conductivity in the direction parallel to the heating surface of the disk-shaped substrate becomes larger than the thermal conductivity in the thickness direction of the disk-shaped substrate, thereby improving heat uniformity. When a sintered body is manufactured by a hot press method, aluminum nitride does not cause anisotropy in thermal conductivity, but is preferable because aluminum nitride improves strength and thermal conductivity as compared with a normal pressure sintered product.

【0021】巻回体を構成する金属としては、特に高温
用のセラミックスヒータにおいては、高融点金属が好ま
しく、とりわけ、タングステン、モリブデン、白金、こ
れらの合金が更に好ましい。巻回体としては、種々の形
状を有するものが使用できるが、コイルスプリング形状
の巻回体が、入手し易く好ましい。この巻回体は、線体
が螺旋形状に巻回されたもので、、巻回体は略円筒形に
螺旋状に延びる。しかし、巻回体の螺旋形状は、円形の
他、楕円形、四辺形等の形状とすることもできる。
The metal constituting the wound body is preferably a high melting point metal, especially in a ceramic heater for high temperature, and more preferably, tungsten, molybdenum, platinum, or an alloy thereof. As the wound body, one having various shapes can be used, but a wound body having a coil spring shape is preferable because it is easily available. This wound body is formed by winding a wire in a spiral shape, and the wound body extends spirally in a substantially cylindrical shape. However, the spiral shape of the wound body can be an elliptical shape, a quadrilateral shape, or the like, in addition to a circular shape.

【0022】流体通路は、セラミックスヒータ基体の内
部でかつ基体の加熱面と発熱抵抗体との間に設けられ
る。 セラミックスヒータの熱分布を均一にし基体加熱面
の加熱状態を均一にし、及び/またはセラミックスヒー
タを短期間に冷却を可能とする限り、流体通路の形状・
配置等には特に限定がない。また、『流体通路が基体の
加熱面に沿って延びる』とは、必ずしも加熱面と平行に
のみ延びる場合のみならず、基体の内部でかつ基体の加
熱面と発熱抵抗体との間にあるのであれば多少上下に波
打つ場合も含む。また、『基体の加熱面と発熱抵抗体と
の間』とは、流体通路全体が基体の加熱面と発熱抵抗体
の間に位置する場合のみならず、本発明の均熱・冷却効
果が発揮出来る限り、流体通路の1部が基体の加熱面と
反対側の発熱抵抗体の下方に延在している場合も含む。
また、流体通路は連続して設けられていることが好まし
いが、『流体通路が連続して設けられ』とは流体通路中
を流体が連続的に流れることが可能となるように設けら
れていることを意味するが、部分的に不連続な場合も含
む。
The fluid passage is provided inside the ceramic heater base and between the heating surface of the base and the heating resistor. As long as the heat distribution of the ceramic heater is made uniform and the heating state of the substrate heating surface is made uniform and / or the ceramic heater can be cooled in a short period of time,
There is no particular limitation on the arrangement and the like. Further, "the fluid passage extends along the heating surface of the base" means not only that the fluid passage extends only in parallel with the heating surface, but also because it is inside the base and between the heating surface of the base and the heating resistor. This includes the case of waving up and down to some extent. Further, "between the heating surface of the base and the heating resistor" means not only the case where the entire fluid passage is located between the heating surface of the base and the heating resistor, but also the soaking / cooling effect of the present invention is exhibited. Where possible, this includes the case where a part of the fluid passage extends below the heating resistor opposite to the heating surface of the substrate.
Further, it is preferable that the fluid passage is provided continuously, but “the fluid passage is provided continuously” is provided so that the fluid can continuously flow in the fluid passage. However, this also includes the case where a part is discontinuous.

【0023】[0023]

【0024】流体を流体通路内で強制的に流す為に、ポ
ンプ、弁、流量計、流体流通路等からなる強制流動機構
を流体通路接続する。かかる強制流動機構は当業者であ
れば容易に適宜採用できるものであるので詳細な説明を
省く。この場合には、流体を循環する強制循環流動機構
とすることが好ましい。
In order to force the fluid to flow in the fluid passage, a forced flow mechanism including a pump, a valve, a flow meter, a fluid passage and the like is connected to the fluid passage. Since such a forced flow mechanism can be easily adopted by those skilled in the art as appropriate, a detailed description thereof will be omitted. In this case, it is preferable to use a forced circulation flow mechanism for circulating the fluid.

【0025】流体流路に流す流体としては、アルゴン、
ヘリウム、窒素等の不活性ガスが好ましく用いられる。
流体の好ましい流量範囲は、流路の形状、配置、流体の
種類等によって適宜決定される。均熱性を高めることを
目的とする場合は、好ましくは流体を1〜30 1SCCMの範
囲内で流すことが望ましい。また冷却速度を高めること
を目的とする場合は1 SCCM 以上とすることが好まし
く、気体の流速は大きくする方が好ましい。流体流路に
流す流体は、常温で流路に導入してもよいし、加熱ある
いは冷却状態で導入しても良い。また、常圧、加圧、減
圧状態の流体も適宜用いることができる。また、かかる
流体は循環使用して流体流路に流すこともでき、この場
合には、セラミックスヒータのランニングコストを低減
できる。
As the fluid flowing through the fluid flow path, argon,
An inert gas such as helium or nitrogen is preferably used.
The preferable flow rate range of the fluid is appropriately determined depending on the shape and arrangement of the flow path, the type of the fluid, and the like. For the purpose of increasing the heat uniformity, it is preferable to flow the fluid within a range of 1 to 301 SCCM. When the purpose is to increase the cooling rate, the cooling rate is preferably set to 1 SCCM or more, and the flow rate of the gas is preferably increased. The fluid flowing through the fluid channel may be introduced into the channel at room temperature, or may be introduced in a heated or cooled state. In addition, fluids at normal pressure, pressurized pressure, and reduced pressure can be used as appropriate. Further, such a fluid can be circulated and flown in the fluid flow path, and in this case, the running cost of the ceramic heater can be reduced.

【0026】次に、本発明に係るセラミックスヒータ及
びその製造方法を添付図面に基づいて説明する。図1
(a) 及び図1(b) は、それぞれ本発明の第1の実施例に
係るセラミックスヒータの縦断面図及び平面図である。
図中、円盤状のセラミックスヒータ基体1には、巻回状
態の発熱抵抗体2が螺旋状に埋設され、発熱抵抗体の両
端部は、基体1の下面1aに埋設した端子3に接続され
いる。セラミックスヒータ基体内部でかつ基体1の加熱
面1bと発熱抵抗体2との間には、図1(b) に示される
形状・配置の流体流路4が設けられており、流体流路の
両端部には流体流入口5及び流体流出口7とがそれぞれ
流体流入路6及び流体流出路8とを介して接続されてい
る。セラミックスヒータ基体の加熱面1b上には、被処
理上ウェハ9が載置される。流体流路4の形状及び配置
を更に詳しく述べると、流体流路4は全体的に基体加熱
面2bと略平行に延在しており、流体流路4は環状に延
びる同心円状の流路41,42,43,44,45,46 及び半径
方向に延びる流体流路40 とからなり、流体流入路6及
び流体流出路8とが最外環状流体流路41 に開口すると
ともに流体流路40 の両端部が流体流入路6及び流体流
出路8の開口と連通している。環状流路41,42,43,4
4,45,46 はジグザグ状に連続している。
Next, a ceramic heater and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG.
FIGS. 1A and 1B are a vertical sectional view and a plan view, respectively, of a ceramic heater according to a first embodiment of the present invention.
In the figure, a wound heating resistor 2 is spirally embedded in a disc-shaped ceramic heater base 1, and both ends of the heating resistor are connected to terminals 3 embedded in a lower surface 1 a of the base 1. . Inside the ceramic heater base and between the heating surface 1b of the base 1 and the heating resistor 2, a fluid flow path 4 having the shape and arrangement shown in FIG. 1 (b) is provided. The part is connected to a fluid inlet 5 and a fluid outlet 7 via a fluid inlet 6 and a fluid outlet 8, respectively. The wafer 9 to be processed is placed on the heating surface 1b of the ceramic heater base. The shape and arrangement of the fluid flow path 4 will be described in more detail. The fluid flow path 4 generally extends substantially in parallel with the substrate heating surface 2b, and the fluid flow path 4 has a concentric flow path 4 extending annularly. 1, 4 2, 4 3, 4 4, 4 5, 4 6 and made from a fluid flow path 4 0 Metropolitan radially extending fluid inlet channel 6 and the fluid outlet channel 8 is the outermost annular fluid passage 4 1 both end portions of the fluid flow path 4 0 is in communication with the opening of the fluid inlet channel 6 and the fluid outlet channel 8 with an opening. Annular channels 4 1 , 4 2 , 4 3 , 4
4, 4 5, 4 6 is continuous in a zigzag shape.

【0027】セラミックスヒータの使用の際には、発熱
抵抗体2に電流が流され、抵抗体2からヒータ基体へ熱
が発生する。一方、流体が流体流入口5、流入路6を通っ
て環状流路41 〜45 及び流体流路40、流出路8、流出
口7を通り所定の流量で流される。それによって、発熱
抵抗体で発生した熱は固体のセラミックスヒータ基体中
を伝達するとともに、流体流路を流動する流体によって
吸収・対流・移動され、セラミックスヒータ基体中の熱
分布が均一化され、セラミックスヒータの加熱面が均一
に加熱される。本実施例によれば、環状流路が同心円状
に設けられているのでより均一なヒータ加熱面の加熱が
可能となる。
When a ceramic heater is used, a current flows through the heating resistor 2 and heat is generated from the resistor 2 to the heater base. On the other hand, the fluid inlet 5 fluid through the inlet passage 6 the annular channel 41 to 5 and the fluid channel 40, outlet channel 8, flows to the outlet 7 are as given flow rate. As a result, the heat generated by the heating resistor is transmitted through the solid ceramic heater base, and is absorbed, convected and moved by the fluid flowing through the fluid flow path, so that the heat distribution in the ceramic heater base is made uniform and the ceramic heater base becomes uniform. The heating surface of the heater is uniformly heated. According to this embodiment, since the annular flow path is provided concentrically, it is possible to more uniformly heat the heater heating surface.

【0028】[0028]

【0029】図2(a) 及び図2(b) は、本発明に係る第
2の実施例のそれぞれ縦断面図及び平面図である。第1
の実施例と第2の実施例と異なる点は、第2の実施例で
は、2組の流体流路4a, 4bが設けられ、それぞれの流
体流路の両端部には流体流入口51, 52及び流体流出口7
1,72 とがそれぞれ流体流入路61, 62及び流体流出路8
1, 82とを介して接続されている。その他の点は、実質
的に略第1の実施例と同一である。
FIGS. 2A and 2B are a longitudinal sectional view and a plan view, respectively, of a second embodiment according to the present invention. First
The difference between this embodiment and the second embodiment is that in the second embodiment, two sets of fluid flow paths 4a and 4b are provided, and fluid inlets 51 and 52 are provided at both ends of each fluid flow path. And fluid outlet 7
1, 7 2 and each fluid inflow channel 61, 62 and the fluid outlet channel 8
Connected through 1, 82. Other points are substantially the same as those of the first embodiment.

【0030】流体流路4a及び4bについて更に説明す
れば、流体流路4aは半径方向外側から半径方向内側へ
と周方向でかつジグザグ状に延び、一方流体流路4bは
中央部に設けられ環状に延びるとともに全体としてZ字
形状をなす。流体流路4aと4bは、全体的に基体加熱
面と略平行に延在している。なお、第2の実施例では、
セラミックスヒータの加熱面で見て半径方向で中央部、
外周部の2つの区域に分けたが、3以上の環状区域に分
割しそれぞれの区域に連続する流体流路を設けることも
できる。
The fluid flow paths 4a and 4b will be further described. The fluid flow path 4a extends circumferentially and zigzag from the outside in the radial direction to the inside in the radial direction, while the flow path 4b is provided at the center and has an annular shape. And have a Z-shape as a whole. The fluid flow paths 4a and 4b extend generally parallel to the substrate heating surface. In the second embodiment,
The central part in the radial direction when viewed from the heating surface of the ceramic heater,
Although the outer peripheral portion is divided into two sections, it may be divided into three or more annular sections and a fluid flow path continuous to each section may be provided.

【0031】本発明の第2の実施例によれば、第1の実
施例と略同一の効果が得られるとともに、流体流路4a
と4bとに流す流体の流量、温度、種類等を変えること
によってセラミックスヒータの加熱面の中央部と周辺部
の温度を独立かつ均一に設定及び/または制御すること
が可能となる。
According to the second embodiment of the present invention, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the fluid flow path 4a
By changing the flow rate, temperature, type, and the like of the fluid flowing through the ceramic heater 4b, the temperature of the central portion and the peripheral portion of the heating surface of the ceramic heater can be independently and uniformly set and / or controlled.

【0032】[0032]

【0033】図3は、本発明に係る第3の実施例の横断
面図である。図3において、陰影をつけた部分は流路の
壁部を表す。第3の実施例では、半径方向に延在する4
つの隔壁11a, 11b, 11c, 11dで基体加熱面を周方向に見
て、4つの等しい面積の扇状の区域に分けられ、それぞ
れの区域に、図3に示すように、隔壁12a1, 12a2, 12
a3, 12a4, 12a5, 12a6;隔壁12b1, 12b2, 12b3, 12b4,
12b5, 12b6;隔壁12c1, 12c2, 12c3, 12c4, 12c5, 12
c6;隔壁12d1, 12d2, 12d3, 12d4, 12d5, 12d6の隔壁群
を設け、各隔壁部は隣接する半径方向の隔壁間に延び、
周方向に延びる隔壁は、隣接する半径方向隔壁との間で
交互に二つの隔壁側に開口している。これらの隔壁によ
って、環状の流体流路が半径方向外周部から中央部に向
かってジグザグ状に連続して設けられる。第3の実施例
の他の構成については、第1の実施例と略同一である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a third embodiment according to the present invention. In FIG. 3, the shaded portion represents the wall of the flow channel. In the third embodiment, the radially extending 4
When the substrate heating surface is viewed in the circumferential direction by the four partition walls 11a, 11b, 11c, and 11d, the substrate is divided into four fan-shaped sections having the same area, and each section has partition walls 12a 1 , 12a 2 as shown in FIG. , 12
a 3 , 12a 4 , 12a 5 , 12a 6 ; bulkheads 12b 1 , 12b 2 , 12b 3 , 12b 4 ,
12b 5 , 12b 6 ; bulkheads 12c 1 , 12c 2 , 12c 3 , 12c 4 , 12c 5 , 12
c 6 ; partition walls 12d 1 , 12d 2 , 12d 3 , 12d 4 , 12d 5 , 12d 6 are provided, and each partition portion extends between adjacent radial partition walls,
The partition walls extending in the circumferential direction are alternately opened to the two partition walls between adjacent radial partition walls. With these partition walls, an annular fluid flow path is continuously provided in a zigzag manner from the radially outer peripheral portion toward the central portion. Other configurations of the third embodiment are substantially the same as those of the first embodiment.

【0034】第3の実施例のセラミックスヒータの使用
の際には、発熱抵抗体2に電流が流される一方、流体を
流体流入口、流入路6を通って環状流路13c, 13d に分
岐し、流体は外周部から中央部と周方向ジグザグ状に流
し、中央部に達すると分岐した流体が合流し、再度流体
は流体流路13a, 13bに分岐し、中央部から外周部へと周
方向でジグザグ状に流れ、流体流出路に達する。第3の
実施例では、周方向を4つの等面積の区域に分割しそれ
ぞれの区域に連続して流体流路を形成したが、周方向を
互いに等しい面積あるいは異なる面積の3つの区域ある
いは5つ以上の区域に分け、それぞれの区域に周方向か
つジグザグ状の連続した流体流路を形成することもでき
る。 また、第3の実施例では、流体流入路及び流体流出
路をすべての流体流路に共通して設けたが、それぞれの
流路ごとに流体流入路及び流体流出路を設けることもで
きるし、いくつかの流路を組として各組ごとに流体流入
路及び流体流出路を設けることもできる。
When the ceramic heater of the third embodiment is used, a current flows through the heating resistor 2 while the fluid branches off through the fluid inlet and the inflow path 6 into the annular flow paths 13c and 13d. The fluid flows in a circumferential zigzag manner from the outer peripheral portion to the central portion, and when reaching the central portion, the branched fluids merge, and the fluid again branches into the fluid flow paths 13a and 13b, and the fluid flows circumferentially from the central portion to the outer peripheral portion. Flows in a zigzag shape and reaches the fluid outflow passage. In the third embodiment, the circumferential direction is divided into four equal-area sections, and a fluid flow path is formed continuously in each section. However, the circumferential direction is divided into three or five areas having the same area or different areas. It is also possible to divide into the above-mentioned sections, and to form a continuous fluid channel in a zigzag shape in the circumferential direction in each section. Further, in the third embodiment, the fluid inflow path and the fluid outflow path are provided in common for all the fluid flow paths, but a fluid inflow path and a fluid outflow path can be provided for each flow path, A fluid inflow path and a fluid outflow path can be provided for each set as a set of several flow paths.

【0035】第3の実施例では、第1の実施例で得られ
る効果に加えて、4つの分割区域をそれぞれ均一に加熱
できるという効果があるとともに、隔壁が半径方向に延
びているので、加熱面の補強がなされセラミックスヒー
タの機械的強度は大きくなる。
In the third embodiment, in addition to the effect obtained in the first embodiment, there is an effect that each of the four divided sections can be uniformly heated, and the partition wall extends in the radial direction. The surface is reinforced, and the mechanical strength of the ceramic heater is increased.

【0036】次に、本発明に係るセラミックスヒータの
製造方法を図4(a) から4(d) に示す模式的断面図であ
る製造工程図に沿って説明する。以下、工程順に説明す
る。まず、図4(a) に示す第1のセラミックスヒータ成
形体を作製する。すなわち、高融点金属の線体を巻回し
た巻回体の両端に端子(電極)を接着し、プレス成形機
内にセラミックス粉体を仕込み、予備成形体の表面に、
所定の平面的パターンに沿って連続的な凹部ないし溝を
設ける。そして、巻回体をこの凹部に収容し、その上に
更にセラミックス粉体を充填し、セラミックス粉体を一
軸加圧成形して円盤状成形体を作製し、円盤状成形体を
ホットプレスにより焼結させる。
Next, a method of manufacturing a ceramic heater according to the present invention will be described with reference to manufacturing process diagrams which are schematic sectional views shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). Hereinafter, description will be made in the order of steps. First, a first ceramic heater molded body shown in FIG. That is, terminals (electrodes) are adhered to both ends of a wound body obtained by winding a high melting point metal wire, ceramic powder is charged in a press molding machine, and the surface of the preformed body is
A continuous recess or groove is provided along a predetermined planar pattern. Then, the wound body is accommodated in this concave portion, and further filled with ceramic powder, and the ceramic powder is uniaxially pressed to form a disk-shaped molded body, and the disk-shaped molded body is sintered by hot pressing. Tie.

【0037】次に、得られた第1のセラミックス成形体
に流体流入路5及び流体流出路6を形成する〔図4(b)
〕。その後、流体通路を形成するマスクを第1のセラ
ミックスヒータ基体部分の基体加熱面側の面に載置し、
サンドブラスト処理あるいはエッチング処理等を行うこ
とによって流体通路を形成する溝部を設ける〔図4(c)
〕。最後に、ガラス(例えば、YSiALON 系ガラス) 等の
接着剤を介して溝形成面に薄板状の第2のセラミックス
成形体を重ね、焼成することによって薄板状体を一体化
する〔図4(d) 〕。本製造方法では、第1のセラミック
スヒータ成形体の表面に流体通路形成溝を設けたが、薄
板状の第2の成形体に流体流路を形成する溝を設けても
よい。各セラミックス成形体は、ホットプレス法で焼結
するのが最も好ましいが、常圧焼結してもよく、あるい
は常圧で予備焼結させた後にホットアイソスタティック
プレス法で焼結させてもよい。
Next, a fluid inflow channel 5 and a fluid outflow channel 6 are formed in the obtained first ceramic molded body [FIG. 4 (b)].
]. Thereafter, a mask forming a fluid passage is placed on the surface of the first ceramic heater base portion on the base heating surface side,
A groove for forming a fluid passage is formed by performing a sandblasting process or an etching process (FIG. 4C).
]. Finally, the thin plate-shaped second ceramic molded body is overlaid on the groove forming surface via an adhesive such as glass (for example, YSiALON-based glass) and fired to integrate the thin plate-shaped body [FIG. )]. In the present manufacturing method, the fluid passage forming groove is provided on the surface of the first ceramic heater molded body, but a groove for forming a fluid flow path may be provided in the thin plate-shaped second molded body. Each ceramic compact is most preferably sintered by a hot press method, but may be sintered under normal pressure, or may be sintered by a hot isostatic press method after being pre-sintered at normal pressure. .

【0038】[0038]

【実施例】本発明のセラミックスヒータの均熱効果を調
べるため、以下の実験をした。用いたセラミックスヒー
タは、図3に示す第3の実施例の形状のもので、各部の
寸法は以下の通りであった。なお、セラミックスヒータ
の基体は、窒化珪素を成形・焼成することにによって形
成した。 1)セラミックスヒータ基体直径: 205 mm 2)流体流路 幅:10mm、深さ: 0.3mm 3)隔壁 幅:28mm、高さ: 0.3mm 4)加熱面から流体流路上面までの距離:1mm 図5に示すように、このセラミックスヒータの流体流入
口及び流体流出口にそれぞれ流体流入管14及び流体流出
管15を活性銀ロウ16によって接合し、8インチのシリコ
ーンウェハをセラミックスヒータの加熱面上にメカニカ
ルクランプ(図示せず)、で機械的に固定した。 流路に
流す流体はAr流体を予熱せずに常温で用い、所定の流
量で流路中を流しセラミックスヒータの均熱性の測定を
行った。
EXAMPLES The following experiments were conducted to investigate the soaking effect of the ceramic heater of the present invention. The ceramic heater used had the shape of the third embodiment shown in FIG. 3, and the dimensions of each part were as follows. The base of the ceramic heater was formed by molding and firing silicon nitride. 1) Ceramic heater base diameter: 205 mm 2) Fluid flow path width: 10 mm, depth: 0.3 mm 3) Partition wall width: 28 mm, height: 0.3 mm 4) Distance from heated surface to upper surface of fluid flow path: 1 mm As shown in FIG. 5, a fluid inflow pipe 14 and a fluid outflow pipe 15 are joined to a fluid inlet and a fluid outlet of the ceramic heater by an active silver brazing 16, respectively, and an 8-inch silicone wafer is placed on the heating surface of the ceramic heater. Mechanically fixed with a mechanical clamp (not shown). As a fluid flowing through the flow channel, an Ar fluid was used at room temperature without preheating, and the fluid was passed through the flow channel at a predetermined flow rate to measure the uniformity of the ceramic heater.

【0039】測定にあったては、本試験例で作成した各
例のセラミックスヒータを真空容器17に密封状態で配置
し、ウェハを基体加熱面との間に所定の間隔をあけて固
定・保持し、基体加熱面の温度の平均値が約 850℃とな
るように抵抗発熱体を発熱させ、加熱面上に保持された
ウェハの中央部(ウェハの中心から直径 190mmの円の内
部領域)の異なる30箇所における温度を赤外線放射温度
計で測定した。これらの結果を度数分布で表1に示す。
なお、均熱性は、(ばらつき温度÷平均温度×100 )で
計算した値で表した。従来例として、流体流路を設けて
いない以外は同一のセラミックヒータを用い、また流体
流路内にガスを流さず真空引きしたものを参考例とし
た。
In the measurement, the ceramic heaters of the respective examples prepared in this test example were placed in a sealed state in the vacuum vessel 17, and the wafer was fixed and held at a predetermined distance from the substrate heating surface. Then, the resistance heating element is heated so that the average value of the temperature of the substrate heating surface is about 850 ° C., and the center of the wafer held on the heating surface (the inner region of a circle having a diameter of 190 mm from the center of the wafer) is heated. Temperatures at 30 different locations were measured with an infrared radiation thermometer. Table 1 shows these results in frequency distribution.
The heat uniformity was represented by a value calculated by (variation temperature / average temperature × 100). As a conventional example, the same ceramic heater was used except that the fluid flow path was not provided, and the fluid flow path was evacuated without flowing gas as a reference example.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】上記表から分かるように、流体流路内を真
空にした場合、均熱性は±4.3 %であったが、Arガス
を充填した状態(1atm)で均熱性は±3.2 %まで向上し
た。さらに、1SCCMの一定の流量でArガスを流体流路
に流したとき、均熱性は 1.1%まで向上した。一方、A
rガスの流量を10 SCCM に変えると均熱性0.55%まで向
上した。しかし、10 SCCM より大きい流量でArガスを
流体流路に流しても均熱性はこれ以上改善しなかった。
As can be seen from the above table, when the inside of the fluid channel was evacuated, the heat uniformity was ± 4.3%, but the heat uniformity was improved to ± 3.2% when Ar gas was filled (1 atm). . Furthermore, when Ar gas was passed through the fluid flow path at a constant flow rate of 1 SCCM, the heat uniformity was improved to 1.1%. On the other hand, A
When the flow rate of r gas was changed to 10 SCCM, the soaking temperature was improved to 0.55%. However, even when Ar gas was supplied to the fluid flow path at a flow rate higher than 10 SCCM, the heat uniformity was not further improved.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明のセラミックスヒータは、セラミ
ックスヒータ基体とセラミックスヒータ本体に埋設した
電気発熱抵抗体とからなり、セラミックスヒータ基体内
部でかつセラミックスヒータ本体の加熱面と当該電気発
熱抵抗体との間に加熱面に沿って延びる流体通路を設
け、該流体通路内に流体を充填することを可能としたの
で、セラミックスヒータの加熱面の温度を均一な制御を
可能となる。
The ceramic heater according to the present invention comprises a ceramic heater base and an electric heating resistor buried in the ceramic heater main body, and is formed inside the ceramic heater base and between the heating surface of the ceramic heater main body and the electric heating resistor. Since a fluid passage extending along the heating surface is provided between the fluid passages and the fluid can be filled in the fluid passage, the temperature of the heating surface of the ceramic heater can be uniformly controlled.

【0043】本発明のセラミックヒータは、セラミック
ススヒータ基体とセラミックスヒータ基体に埋設した発
熱抵抗体とからなる、該セラミックスヒータはさらに冷
却機構を有し、該冷却機構はセラミックスヒータ基体内
部でかつセラミックスヒータ基体の加熱面と当該発熱抵
抗体との間に加熱面に沿って延びる流体通路からなり
る。従って該流体通路内に流体を流すことによって、セ
ラミックスヒータの冷却を迅速に行うことが可能とし
た。
The ceramic heater according to the present invention comprises a ceramic heater base and a heating resistor embedded in the ceramic heater base. The ceramic heater further has a cooling mechanism. A fluid passage extends along the heating surface between the heating surface of the heater base and the heating resistor. Therefore, it is possible to quickly cool the ceramic heater by flowing a fluid in the fluid passage.

【0044】さらに、本発明のセラミックヒータの製造
方法では、発熱抵抗体が埋設された第1のセラミックス
成形体を形成し、該第1のセラミックス成形体に接合す
べき第2のセラミックス成形体を形成し、該第1の焼成
セラミックス成形体及び該第2のセラミックス成形体と
を接合することによってセラミックスヒータを製造する
方法であって、第1と第2のセラミックス成形体との接
合面の少なくとも一方の接合面に流体通路を形成する溝
を設け、第1のセラミックス成形体に該流体通路に連通
する流体流入口及び流体流出口を形成し、第1のセラミ
ックス成形体と第2のセラミックス成形体を接合するこ
とによって、該セラミックスヒータ基体の加熱面と当該
発熱抵抗体との間に該溝と他方の接合面とによって加熱
面に沿って延びる流体通路を設けるので、均一に加熱が
可能なセラミックスヒータを容易に作製することができ
る。
Further, in the method for manufacturing a ceramic heater according to the present invention, a first ceramic molded body in which a heating resistor is embedded is formed, and a second ceramic molded body to be joined to the first ceramic molded body is formed. Forming a ceramic heater by joining the first fired ceramic molded body and the second ceramic molded body, wherein at least a joint surface between the first and second ceramic molded bodies is formed. A groove for forming a fluid passage is provided in one of the joining surfaces, and a fluid inlet and a fluid outlet communicating with the fluid passage are formed in the first ceramic molded body, and the first ceramic molded body and the second ceramic molded body are formed. By joining the bodies, the groove and the other joining surface extend along the heating surface between the heating surface of the ceramic heater base and the heating resistor. Since provision of the body passageway, it is possible to easily produce a ceramic heater capable of uniformly heating.

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

【図1】図1(a) 及び図1(b) は、それぞれ本発明の第
1の実施例に係るセラミックスヒータの縦断面図及び平
面図である。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are a vertical sectional view and a plan view, respectively, of a ceramic heater according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2(a) 及び図2(b) は、それぞれ本発明の第
2の実施例に係るセラミックスヒータの縦断面図及び平
面図である。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) are a vertical sectional view and a plan view, respectively, of a ceramic heater according to a second embodiment of the present invention.

【図3】図3は、本発明の第3の実施例に係るセラミッ
クスヒータの横断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a ceramic heater according to a third embodiment of the present invention.

【図4】図4(a) から図4(d) は、本発明に係るセラミ
ックスヒータの製造方法を断面図で説明する工程図であ
る。
FIGS. 4 (a) to 4 (d) are process diagrams illustrating a method for manufacturing a ceramic heater according to the present invention in a cross-sectional view.

【図5】図5はセラミックスヒータの均熱性を調べた実
験例を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an experimental example in which the thermal uniformity of a ceramic heater was examined.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セラミックスヒータ基体、1b 加熱面、2 発熱
抵抗体、3 端子、4, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 4
a, 4b 流体流路、5, 51, 52流体流入口、6, 61,
62 流体流入路、7, 71, 72 流体流出口、8, 81, 82
流体流出路、9 ウェハ、11a, 11b, 11c, 11d、 12a, 1
2b, 12c, 12d 隔壁、13a, 13b, 13c, 13d 流体流路、
14 流体流入管、15 流体流出管、16 活性銀ロウ、17
真空容器
1 ceramic heater base, 1b heating surface, 2 heating resistor, 3 terminals, 4, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 4
a, 4b fluid flow path, 5, 51, 52 fluid inlet, 6, 61,
62 Fluid inlet, 7, 71, 72 Fluid outlet, 8, 81, 82
Fluid outflow channel, 9 wafers, 11a, 11b, 11c, 11d, 12a, 1
2b, 12c, 12d partition, 13a, 13b, 13c, 13d fluid flow path,
14 Fluid inlet pipe, 15 Fluid outlet pipe, 16 Activated silver braze, 17
Vacuum container

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】セラミックススヒータ基体とセラミックス
ヒータ基体に埋設した電気発熱抵抗体とからなるセラミ
ックスヒータにおいて、セラミックスヒータ基体内部で
かつセラミックスヒータ基体の加熱面と当該発熱抵抗体
との間に加熱面に沿って伸びる流体通路が設けられ、該
セラミックヒータ外部から該流体通路内に流体を強制的
に導入・充填し、セラミックヒータ外部に導出すること
によって、セラミックスヒータ本体の加熱面の温度の制
御を可能としたセラミックスヒータ。
1. A ceramic heater comprising a ceramic heater base and an electric heating resistor embedded in the ceramic heater base, wherein a heating surface is provided inside the ceramic heater base and between a heating surface of the ceramic heater base and the heating resistor. A fluid passage extending along the ceramic heater is provided, forcibly introducing and filling a fluid into the fluid passage from outside the ceramic heater, and leading the fluid outside the ceramic heater, thereby controlling the temperature of the heating surface of the ceramic heater body. Ceramic heater made possible.
【請求項2】前記流体がアルゴン、ヘリウム、窒素から
選ばれた不活性ガスである請求項1記載のセラミックス
ヒータ。
2. The ceramic heater according to claim 1, wherein said fluid is an inert gas selected from argon, helium, and nitrogen.
【請求項3】前記セラミックスヒータ基体が円盤状をな
し、前記発熱抵抗体がセラミックヒータ基体内で螺旋状
に巻回され埋設されている請求項1または2に記載した
セラミックスヒータ。
3. The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic heater base has a disk shape, and the heating resistor is spirally wound and embedded in the ceramic heater base.
【請求項4】前記流体を1〜30 SCCM の範囲の速度で流
す請求項1乃至3のいずれかの請求項に記載したセラミ
ックスヒータ。
4. The ceramic heater according to claim 1, wherein said fluid flows at a speed in a range of 1 to 30 SCCM.
【請求項5】前記流体通路がほぼ同心円状に延設された
複数の環状の通路からなり、該複数の環状の通路が流体
流入口と流体流出口との間に伸びる請求項1乃至4のい
ずれかに記載したセラミックスヒータ。
5. The fluid passage according to claim 1, wherein said fluid passage comprises a plurality of annular passages extending substantially concentrically, said plurality of annular passages extending between a fluid inlet and a fluid outlet. A ceramic heater described in any of the above.
【請求項6】少なくとも1組の外側流体流入口と外側流
体流出口と1組の中央流体流入口と中央流出口とからな
り、該1組の外側流体流入口と外側流体流出口との間及
び該1組の中央流体流入口と中央流体流出口との間にそ
れぞれ外周側流体通路と中央流体通路とが周方向に略同
心円状でかつジグザグに延びる請求項1乃至4のいずれ
かに記載したセラミックスヒータ。
6. A system comprising at least one set of outer fluid inlets, an outer fluid outlet, a set of central fluid inlets, and a central outlet, between the pair of outer fluid inlets and the outer fluid outlet. 5. An outer peripheral fluid passage and a central fluid passage respectively extending between the central fluid inlet and the central fluid outlet in a substantially concentric and zigzag manner in a circumferential direction between the pair of central fluid inlets and the central fluid outlet. Ceramic heater.
【請求項7】前記セラミックスヒータ本体の加熱面部を
周方向に複数の領域に分け、各領域に対応して外周部か
ら内周部にかけて周方向にジグザグに延びる通路を設け
た請求項1乃至4のいずれかに記載したセラミックスヒ
ータ。
7. A heating surface portion of the ceramic heater body is divided into a plurality of regions in a circumferential direction, and a passage extending in a circumferential direction from the outer peripheral portion to the inner peripheral portion in a zigzag manner is provided for each region. The ceramic heater according to any one of the above.
【請求項8】セラミックススヒータ基体とセラミックス
ヒータ基体に埋設した発熱抵抗体とからなるセラミック
スヒータにおいて、該セラミックスヒータはさらに冷却
機構を有し、該冷却機構はセラミックスヒータ基体内部
でかつセラミックスヒータ基体の加熱面と当該発熱抵抗
体との間に加熱面に沿って延びる流体通路からなり、該
流体通路内に流体を流すことによってセラミックスヒー
タの冷却を促進することを可能とした冷却機構付セラミ
ックスヒータ。
8. A ceramic heater comprising a ceramic heater base and a heating resistor embedded in the ceramic heater base, wherein the ceramic heater further has a cooling mechanism, the cooling mechanism being inside the ceramic heater base and in the ceramic heater base. A ceramic heater with a cooling mechanism, comprising a fluid passage extending along the heating surface between the heating surface of the ceramic heater and the heating resistor, and allowing the fluid to flow through the fluid passage to promote the cooling of the ceramic heater. .
【請求項9】前記流体を1 SCCM 以上の速度で流す請求
項8記載のセラミックスヒータ。
9. The ceramic heater according to claim 8, wherein said fluid flows at a speed of 1 SCCM or more.
【請求項10】発熱抵抗体が埋設された第1のセラミッ
クス成形体を形成し、該第1のセラミックス成形体に接
合すべき第2のセラミックス成形体を形成し、該第1の
焼成セラミックス成形体及び該第2のセラミックス成形
体とを接合することによってセラミックスヒータを製造
する方法であって、第1と第2のセラミックス成形体と
の接合面の少なくとも一方の接合面に流体通路を形成す
る溝を設け、第1のセラミックス成形体に該流体通路に
連通する流体流入口及び流体流出口を形成し、第1のセ
ラミックス成形体と第2のセラミックス成形体を接合す
ることによって、該セラミックスヒータ基体の加熱面と
当該発熱抵抗体との間に該溝と他方の接合面とによって
加熱面に沿って延びる流体通路を設けるセラミックスヒ
ータの製造方法。
10. A first ceramic molded body in which a heating resistor is embedded, a second ceramic molded body to be joined to the first ceramic molded body is formed, and the first fired ceramic molded body is formed. A method for manufacturing a ceramic heater by joining a body and said second ceramic molded body, wherein a fluid passage is formed in at least one of the joining surfaces of the first and second ceramic molded bodies. The ceramic heater is provided by forming a groove, forming a fluid inlet and a fluid outlet in the first ceramic molded body communicating with the fluid passage, and joining the first ceramic molded body and the second ceramic molded body. A method of manufacturing a ceramic heater, wherein a fluid passage extending along a heating surface is provided between the heating surface of a base and the heating resistor by the groove and the other joining surface.
【請求項11】第1と第2のセラミックス成形体との接
合面の少なくとも一方の接合面に流体通路に対応する形
状を与えるマスクを載置し、サンドブラストあるいはエ
ッチング処理によって流体通路を形成する該溝を設け、
第1と第2のセラミックス成形体との接合面の少なくと
も一方の接合面に対し YSiAlON系ガラス等の接着剤を塗
布後第1のセラミック成形体と第2のセラミック成形体
とをガラス塗布層を介して接合させ焼成する請求項11に
記載したセラミックスヒータの製造方法。
11. A method for forming a fluid passage by sandblasting or etching, wherein a mask for providing a shape corresponding to the fluid passage is mounted on at least one of the joint surfaces of the first and second ceramic molded bodies. With a groove,
An adhesive such as YSiAlON glass is applied to at least one of the bonding surfaces of the first and second ceramic molded bodies, and then the first ceramic molded body and the second ceramic molded body are coated with a glass coating layer. 12. The method for manufacturing a ceramic heater according to claim 11, wherein the ceramic heater is joined and fired.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2003303666A (en) * 2002-04-10 2003-10-24 Koyo Thermo System Kk Heating device
WO2007007744A1 (en) 2005-07-14 2007-01-18 Tokyo Electron Limited Substrate stage mechanism and substrate processing apparatus
JP2007066542A (en) * 2005-08-29 2007-03-15 Kyocera Corp Heater, wafer heating apparatus, and method for manufacturing the heater
JP2007258585A (en) 2006-03-24 2007-10-04 Tokyo Electron Ltd Substrate mounting mechanism and substrate processing apparatus
JP5875882B2 (en) * 2012-02-01 2016-03-02 日本碍子株式会社 Ceramic heater
US10557190B2 (en) 2013-01-24 2020-02-11 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus and susceptor
CN108493619B (en) * 2018-03-09 2020-05-15 南京邮电大学 Multifunctional space beam compiler based on plasma metamaterial
CN108682966B (en) * 2018-04-16 2020-04-24 南京邮电大学 Novel trapped wave super surface of plasma metamaterial
KR102234109B1 (en) * 2019-07-16 2021-03-30 최낙운 Drying apparatus for enhancing dry efficiency
CN114530521B (en) * 2020-11-05 2023-08-11 中国建材国际工程集团有限公司 A heating device for a laminator
CN116770273A (en) * 2023-06-28 2023-09-19 拓荆科技(上海)有限公司 Base plate heating system and semiconductor device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04306583A (en) * 1991-04-03 1992-10-29 Seiko Epson Corp IC heating hot plate
JP2644650B2 (en) * 1991-12-25 1997-08-25 日本碍子株式会社 Ceramic heater

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