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JP2002025758A - ホットプレートユニット - Google Patents

ホットプレートユニット

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Publication number
JP2002025758A
JP2002025758A JP2000305175A JP2000305175A JP2002025758A JP 2002025758 A JP2002025758 A JP 2002025758A JP 2000305175 A JP2000305175 A JP 2000305175A JP 2000305175 A JP2000305175 A JP 2000305175A JP 2002025758 A JP2002025758 A JP 2002025758A
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JP
Japan
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hot plate
ceramic substrate
plate unit
thickness
heating element
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000305175A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to JP2000305175A priority Critical patent/JP2002025758A/ja
Priority to PCT/JP2001/003757 priority patent/WO2001087018A1/ja
Priority to AT01926082T priority patent/ATE276638T1/de
Priority to DE60105529T priority patent/DE60105529T2/de
Priority to EP04013360A priority patent/EP1463382A1/en
Priority to US10/019,444 priority patent/US20030089699A1/en
Priority to EP04013344A priority patent/EP1463381A1/en
Priority to EP01926082A priority patent/EP1211912B1/en
Publication of JP2002025758A publication Critical patent/JP2002025758A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の直径が大きくなっても昇温降温が充分
に速く、また、装置を小型化することができるホットプ
レートユニットを提供する。 【解決手段】 温度調節手段を備えた基板が、支持容器
に取り付けられたホットプレートユニットであって、前
記支持容器の厚さは、５０ｍｍ以下であることを特徴と
するホットプレートユニット。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の詳細な説明〕
【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。
【０００３】この感光性樹脂は液状であり、スピンコー
ターなどを用いて半導体ウエハ表面に塗布されるのであ
るが、塗布後に溶剤等を飛散させるため乾燥させなけれ
ばならず、塗布した半導体ウエハをヒータ上に載置して
加熱することになる。従来、このような用途に使用され
る金属製のヒータとしては、アルミニウム板の裏面に発
熱体を配置したものが採用されていた。
【０００４】ところが、このような金属製のヒータは、
以下のような問題があった。まず、金属製であるため、
ヒータ板の厚みは、少なくとも１５ｍｍ程度と厚くしな
ければならない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起
因する熱膨張により、反り、歪み等が発生してしまい、
金属板上に載置した半導体ウエハが破損したり傾いたり
してしまうからである。しかしながら、ヒータ板の厚み
を厚くすると、ヒータの重量自体が重くなり、また、か
さばってしまうという問題があった。
【０００５】また、発熱体に印加する電圧や電流量を変
えることにより、加熱温度を制御するのであるが、金属
板が厚く熱容量が大きいため、電圧や電流量の変化に対
してヒータ板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにく
いという問題もあった。
【０００６】そこで、特開平９−３０６６４２号公報、
特開平４−３２４２７６号公報等に記載されているよう
に、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい非酸化
物セラミックであるＡｌＮを使用し、このＡｌＮ基板の
表面または内部に発熱体が形成されたセラミック基板を
有するセラミックヒータが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このようなセラミック
ヒータ（ホットプレートユニット）は、通常、セラミッ
ク基板が支持容器に取り付けられたものであり、支持容
器内に配線を格納するため、該支持容器の厚さを５０ｍ
ｍを超えて厚くすることが主流であった。
【０００８】一方、セラミックヒータ（ホットプレート
ユニット）は、温度調整のため冷却する必要があり、特
に、急速な強制冷却に対応した支持容器が求められてい
る。しかしながら、従来のホットプレートユニットで
は、急速な強制冷却に対応することが難しいという問題
があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決するために鋭意研究した結果、セラミックヒータ
（セラミックホットプレート）などの温度調節手段を持
つ加熱基板の温度調整のために、冷却用気体や冷却用液
体（冷媒）を用いて冷却するにあたり、支持容器の厚さ
を５０ｍｍ以下と薄くすることにより、支持容器の容積
を小さくし、支持容器内の空気の流通循環を速くするこ
とで、迅速な降温を実現することができることを見い出
し、本発明を完成するに至った。
【００１０】すなわち、第一の本発明は、温度調節手段
を備えた基板（加熱基板）が、支持容器に取り付けられ
たホットプレートユニットであって、上記支持容器の厚
さは、５０ｍｍ以下であることを特徴とするホットプレ
ートユニットである。
【００１１】なお、本明細書において支持容器の厚さと
は、実質的に冷却媒体（冷媒）が循環する空間の厚さを
いい、加熱基板の底から支持容器の底部までの距離であ
る。支持容器に底板が設けられている場合は、加熱基板
の底から、支持容器の底板までの距離であり、底板がな
ければ、加熱基板の底から支持容器の外枠の最下部まで
の厚さまたは支持容器の外枠の厚さである。また、中底
板が形成されている場合、冷却のための冷媒が循環して
いる範囲の厚さで定義し、冷却のための冷媒が中底板ま
でしか循環しない場合は、加熱基板の底から支持容器の
中底板までの距離であり、冷却のための冷媒が底板まで
循環するときは底板までの距離または外枠の厚さであ
る。
【００１２】上記ホットプレートユニットでは、上記支
持容器の厚さが５０ｍｍ以下であるために支持容器内の
容積が小さく、供給された冷媒はセラミック基板や金属
基板からなる加熱基板と接触して熱交換し、熱を受け取
った冷媒が迅速に容器から排出されるとともに、新たな
低温の冷媒も迅速に供給されるため、急速な降温を実現
することができる。特に、直径が１５０ｍｍを超える大
型ホットプレートユニットでは、その厚さが３０ｍｍ以
下であることが望ましい。直径が大きくても急速な降温
を実現させることができるからである。
【００１３】また、上記基板の厚さｌと支持容器の厚さ
Ｌとの比率は、０．０２≦ｌ／Ｌであることが望まし
い。ｌ／Ｌが０．０２より小さい場合、即ち加熱基板
（セラミック基板、金属基板等）の厚さｌに比べて支持
容器の厚さＬが厚すぎる場合、熱交換した冷媒の排出が
遅くなり、冷却速度が低下するからである。ｌ／Ｌは１
０以下（１０≧ｌ／Ｌ）であることが望ましい。ｌ／Ｌ
が１０を超えると、加熱基板の厚さｌが支持容器の厚さ
Ｌに比べて厚くなり、熱容量が大きくなりすぎて冷却速
度が低下してしまうからである。
【００１４】なお、上記温度調節手段は、抵抗発熱体で
あることが望ましい。加熱基板に容易に抵抗発熱体を設
けることができ、これにより比較的簡単にホットプレー
トユニットの温度を調節することができるからである。
さらに、上記温度調節手段は、冷却手段であることが望
ましい。加熱されたホットプレートユニットを冷却する
際、迅速に冷却することができるからである。
【００１５】また、第二の本発明は、温度調節手段を備
えた基板が、支持容器に取り付けられたホットプレート
ユニットであって、上記基板の厚さｌと支持容器の厚さ
Ｌとの比率は、０．０２≦ｌ／Ｌであることを特徴とす
るホットプレートユニットである。
【００１６】第二の本発明では、上記基板の厚さｌと支
持容器の厚さＬとの比率が、０．０２≦ｌ／Ｌであるた
め、基板の厚さｌに比べて支持容器の厚さＬが薄く、熱
交換した冷媒の排出が速くなり、迅速に基板の冷却を行
うことができるからである。なお、ｌ／Ｌは、１０以下
が望ましい。上述したように、ｌ／Ｌが１０を超える場
合、基板が支持容器に比べて厚くなり、熱容量が大きく
なりすぎて冷却速度が低下してしまうからである。
【００１７】第二の本発明においては、上記支持容器の
厚さは５０ｍｍ以下であることが望ましい。冷媒を流通
させる部分の容積が小さいため、上述した理由から、急
速な降温を実現することができるからである。また、第
二の本発明においても、上記温度調節手段は、抵抗発熱
体であることが望ましく、上記温度調節手段は、冷却手
段であることが望ましい。
【００１８】さらに、第三の本発明は、１または２以上
の回路からなる抵抗発熱体を備えたセラミック基板が、
支持容器に取り付けられたホットプレートユニットであ
って、上記支持容器の厚さは、５０ｍｍ以下であること
を特徴とするホットプレートユニットである。
【００１９】このような構成のホットプレートでは、上
述したように、冷媒を流通させる部分の容積が小さいた
め、急速な降温を実現することができる。さらに、上述
した理由から、上記基板の厚さｌと支持容器の厚さＬと
の比率は、０．０２≦ｌ／Ｌであることをが望ましい。
さらに、ｌ／Ｌは１０以下が望ましい。
【００２０】第三の本発明において、上記抵抗発熱体の
端部に接続した導電線および／または上記セラミック基
板に配設された測温素子から導出された配線を、上記底
板に形成された貫通孔から引き出すことにより、冷媒を
循環させやすくすることができる。さらに、上記底板に
冷媒導入管を配設することにより、セラミック基板に直
接冷媒を吹きつけることができるため、急速な降温を実
現することができる。
【００２１】また、第一〜第三の本発明において、冷却
は、支持容器の外側にパイプやリングを配置し、これら
のパイプやリングに冷媒を流すことにより行ってもよ
い。さらに温度調節手段として、抵抗発熱体を加熱基板
の表面や内部に配置してもよく、加熱基板の内部に加熱
した油を流入させる空間が形成されていてもよい。
【００２２】冷媒として、気体や液体を使用することが
できる。気体としては、例えば、空気、窒素、二酸化炭
素の他に、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが挙げ
られ、液体としては、例えば、水、アンモニア、エチレ
ングリコールなどが挙げられる。加熱基板としては、セ
ラミック基板、金属基板を使用することができる。
【００２３】以上のように、第一の本発明では、基板の
種類が限定されておらず、支持容器の厚さが限定されて
おり、第二の本発明では、基板の種類が限定されておら
ず、基板の厚さｌと支持容器の厚さＬとの比率が限定さ
れており、第三の本発明では、基板が抵抗発熱体を備え
たセラミック基板であり、支持容器の厚さが限定されて
いる点で、それぞれ構成が異なるが、ホットプレートユ
ニットが基板と支持容器とを備えている点で共通してい
る。
【００２４】そこで、以下においては、セラミック基板
や金属基板からなる基板と支持容器を備えたホットプレ
ートユニットであって、好ましくは、支持容器の厚さは
５０ｍｍ以下であり、基板の厚さｌと支持容器の厚さＬ
との比率は、０．０２≦ｌ／Ｌであるホットプレートユ
ニットを、本発明のホットプレートユニットとして、説
明を行うこととする。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のホットプレート
ユニットの一実施形態を模式的に示す平面図であり、図
２は、図１に示したホットプレートユニットの断面図で
あり、図３は、上記ホットプレートユニットを構成する
セラミック基板の部分拡大断面図である。
【００２６】セラミック基板１１は、円板形状に形成さ
れており、セラミック基板１１の内部には、温度制御手
段としての抵抗発熱体１２が同心円状のパターンに形成
されている。また、これら抵抗発熱体１２は、互いに近
い二重の同心円同士が１組の回路として、１本の線にな
るように接続されている。
【００２７】また、抵抗発熱体１２はセラミック基板１
１に埋設されているため、その回路の端部１２ａが存在
する部分の直下には袋孔２３が形成され、この袋孔２３
に導電性の緩衝材であるワッシャー１７が嵌め込まれる
とともに、ワッシャー１７の中心孔に導電線１６が挿入
され、これらワッシャー１７や導電線１６がろう付けさ
れることにより、スルーホール２０を介して抵抗発熱体
の端部１２ａと導電線１６とが接続されている。なお、
ワッシャー１７は、導電線１６とセラミック基板１１と
の熱膨張率の違いにより、導電線１６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。
【００２８】図１、２では、抵抗発熱体１２がセラミッ
ク基板の内部に埋設されているが、抵抗発熱体は、セラ
ミック基板の底面に設けられていてもよい。この場合に
は、抵抗発熱体を保護するための被覆層が設けられてい
ることが望ましい。また、この場合には、例えば、先端
が断面視Ｔ字形状となっている導電線の先端を半田付け
等により接続、固定し、底板２４の貫通孔から導出して
もよい。
【００２９】また、セラミック基板１１の底面１１ｂに
は、熱電対等の測温素子を挿入するための有底孔１４が
設けられ、この有底孔１４に２本の金属線１９を有する
測温素子１８が挿入され、シリコン樹脂等の耐熱性絶縁
材料（図示せず）で固定されている。
【００３０】また、セラミック基板１１には貫通孔１５
が設けられているが、この貫通孔１５には、図３に示す
ように、リフターピン４９を挿通することにより、シリ
コンウエハ９を保持することができるようになってお
り、このリフターピン４９を上下することにより、搬送
機からシリコンウエハ９を受け取ったり、シリコンウエ
ハ９をセラミック基板１１の加熱面１１ａ上に載置して
加熱したり、シリコンウエハ９を加熱面１１ａから５０
〜２０００μｍ程度離間させた状態で支持し、加熱した
りすることができる。なお、図２に示すように、セラミ
ック基板１１の貫通孔１５の下部には、リフターピン４
９をスムーズに挿通することができるように、貫通孔１
５と連通するガイド管２９が設置されている。
【００３１】このような構成のセラミック基板１１は、
断熱リング２１を介して略円筒形状の支持容器２２の上
部に嵌め込まれ、一方、支持容器２２の下部には、遮熱
等を目的とする底板２４が設けられている。そして、抵
抗発熱体１２に接続された導電線１６、および、測温素
子と接続された金属線１９は、底板２４に設けられた貫
通孔２８ａ、２８ｂを介して外部に導出されている。
【００３２】なお、導電線１６は、制御装置の電源部２
６に接続され、一方、金属線１９は、制御装置の制御部
２５に接続されている。
【００３３】従って、電源部２６に接続された導電線１
６に通電すると、セラミック基板１１の内部の抵抗発熱
体１２が発熱してセラミック基板１１が加熱され、シリ
コンウエハ等の被加熱物の加熱を行うことができるよう
になっているが、この際、セラミック基板１１の温度
は、常に測温素子１８によりモニターされており、この
温度データに基づいて、制御部２５から印加電圧の指示
がなされ、制御部２５からの指示により電源部２６から
適切な電圧が印加される。
【００３４】さらに、底板２４には、冷媒導入管２７が
設置されており、図示しないパイプを通して冷媒を支持
容器２２の内部に導入することができるようになってお
り、冷媒の温度や導入量を制御することにより、抵抗発
熱体１２への通電を停止した後の降温速度等を制御する
ことができるようになっている。
【００３５】図１〜３に示すホットプレートユニットで
は、抵抗発熱体がセラミック基板内部に設けられている
が、発熱体がセラミック基板の表面（底面）に形成され
ていてもよい（実施例２〜３）。この場合は、冷媒が発
熱体に直接接触するため、急速な温度低下を実現するこ
とができる。
【００３６】また、図４（ａ）は、セラミック基板の底
面に抵抗発熱体が形成され、さらに中底板が形成された
ホットプレートユニットを模式的に表す断面図であり、
（ｂ）は、このホットプレートユニットの支持容器を構
成する底板を模式的に示す斜視図である。この図では、
冷媒である空気は、底板２６０まで循環するため、支持
容器の厚さは、セラミック基板の底から底板までの厚さ
である。
【００３７】このホットプレートユニット２５０では、
セラミック基板２１１の表面に絶縁性膜２１８が形成さ
れており、絶縁性膜２１８を有するセラミック基板２１
１の表面には、支持ピン２５９が設置され、シリコンウ
エハ２１９をセラミック基板２１１の加熱面より一定距
離離間して保持している。
【００３８】また、セラミック基板２１１の絶縁性膜２
１８の表面には、抵抗発熱体２１２が形成され、抵抗発
熱体２１２の端部に給電端子２１３が接続されている。
この給電端子２１３は、ソケット２５５および導電線２
６２を介して電源（図示せず）と接続されており、導電
線２６２等を介して電圧を印加することにより、抵抗発
熱体２１２を発熱させ、セラミック基板２１１を加熱す
ることができるようになっている。さらに、図示はして
いないが、セラミック基板２１１には、温度制御のため
の熱電対（測温素子）が埋設されている。
【００３９】また、絶縁性膜２１８が形成されたセラミ
ック基板１１は、支持容器（ケーシング）２７０上に設
置された断熱リング２５２に嵌め込まれており、断熱リ
ング２５２は、この断熱リング２５２を挿通するピン２
５１により断熱リング２５２に固定され、一方、セラミ
ック基板２１１は、ピン２５１および固定金具２５３に
より断熱リング２５２に固定されている。
【００４０】この支持容器２７０には、支持容器２７０
に一体的に形成された底板２６０および排出に使用され
る開口２６０ａが形成されるともに、冷媒供給管２５８
が設けられている。また、シリコンウエハを搬送機に移
送させるためのリフターピンを保護するスリーブ２５７
が、支持容器内に設置されている。
【００４１】さらに、支持容器２７０の内部には、板バ
ネ２５４により支持された中底板２５６が設けられてお
り、中底板には開口２５６ａが形成されている。また、
図４（ｂ）に示すように、底板２６０には、窪み２６０
ｋが碁盤の目のように縦横に形成されている。このよう
に多数の窪み２６０ｋが設けられているのは、これらの
窪み２６０ｋにより、底板の歪みを補正するためであ
る。
【００４２】本発明のホットプレートユニットにおける
支持容器の厚さ（冷却媒体等が流通する部分の厚さ）
は、５０ｍｍ以下と薄い。そのため、支持容器内の体積
が小さく、冷媒の供給排出が迅速に行われ、その結果、
温度調整のための降温特性に優れるのである。また、支
持容器の厚さを薄くすることにより、ホットプレートユ
ニット自体の厚さも薄くすることができ、小型で軽量と
なり、装置に組み込んだ場合でも装置自体の大型化を防
止することができる。
【００４３】本発明のホットプレートユニットにおける
セラミック基板の厚さは、２５ｍｍ以下が望ましく、１
０ｍｍ以下がより望ましい。セラミック基板の厚さが２
５ｍｍを超えると、セラミック基板の熱容量が大きくな
り、温度制御特性が低下するからである。なお、セラミ
ック基板の厚さは、１．５ｍｍを超える値であることが
望ましい。
【００４４】さらに、本発明では、上記基板の厚さｌと
支持容器の厚さＬとの比率は、０．０２≦ｌ／Ｌである
ことをが望ましい。セラミック基板の厚さｌに比べて支
持容器の厚さＬが薄いため、熱交換した空気などの冷媒
の排出が速く、迅速な冷却が可能である。ｌ／Ｌが０．
０２よりも小さい場合、即ちセラミック基板の厚さに比
べて支持容器の厚さが厚すぎる場合には、熱交換した空
気などの冷媒の排出が遅くなり、蓄熱した空気などの冷
媒が支持容器内に滞留してしまうため、冷却速度が低下
してしまう。また、冷媒が支持容器内に滞留するため、
排出量がばらつき、結果として冷却速度の再現性が低下
してしまう。
【００４５】ｌ／Ｌは１０以下（１０≧ｌ／Ｌ）が望ま
しい。ｌ／Ｌが１０を超えると、セラミック基板の厚さ
ｌが支持容器の厚さＬに比べて厚すぎて熱容量が大きく
なってしまう。このため、セラミック基板の蓄熱量が大
きくなり、冷却速度が低下してしまうのである。また、
蓄熱量に対して接触熱交換する冷媒の体積が小さくな
り、熱交換量にばらつきが生じ、結果として冷却速度の
再現性が低下してしまう。
【００４６】上記セラミック基板の直径は２００ｍｍ以
上が望ましく、１２インチ（３００ｍｍ）以上であるこ
とがより望ましい。直径が大きく、例えば、１２インチ
以上のシリコンウエハが次世代の半導体ウエハの主流と
なるからである。また、セラミック基板の直径が小さい
場合には、支持容器の直径も小さくなり、その容積が小
さくなるため、ホットプレートユニットを薄型にする必
要性が余りないからである。本発明のホットプレートユ
ニットは、１５０℃以上で使用されることが望ましく、
２００℃以上で使用されるのが最も好ましい。
【００４７】次に、このホットプレートユニットを構成
する支持容器やセラミック基板の構成等について、さら
に詳しく説明する。支持容器２２は、加工等が容易で機
械的特性に優れる点から、通常、ＳＵＳ等の金属により
構成される。この支持容器２２は、円筒状の本体２２ａ
の上部内側に、セラミック基板１１を支持するための円
環形状の基板受け部２２ｂが設けられており、一方、本
体２２ａの下部内側には、底板２４を支持するために、
同じく円環形状の底板受け部２２ｃが設けられており、
底板２４は、ボルト等の連結部材により、底板受け部２
２ｃに固定されている。
【００４８】底板２２の材質は、遮熱性に優れたものと
なるように、余り熱伝導率が大きくなく、かつ、耐熱性
に優れるものであれば、特に限定されず、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が挙げられる。
【００４９】また、底板に設けられた貫通孔２８ａ、２
８ｂには、導電線１６や金属線１９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２８ａ、２８ｂに、そのまま、導
電線１６や金属線１９が挿通さていてもよい。
【００５０】本発明の加熱基板は特に限定されるもので
はなく、例えば、セラミック基板、金属基板等が挙げら
れる。金属基板としては、アルミニウム、鉄、ステンレ
ス、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属を使用す
ることができる。金属基板の内部または表面に抵抗発熱
体が形成されていてもよい。金属基板の表面に抵抗発熱
体を形成する場合には、抵抗発熱体の表面を絶縁物で被
覆しておいてもよく、抵抗発熱体をシリコンラバーなど
で挟持して、ネジなどで金属板の一方の面に取り付けて
もよい。さらに、金属基板の内部に通路を形成してお
き、この通路に加熱した油や冷却用冷媒を流通させても
よい。以下の説明では、セラミック基板を使用した場合
で説明する。
【００５１】本発明のセラミック基板を構成するセラミ
ック材料は特に限定されず、例えば、窒化物セラミッ
ク、炭化物セラミック、酸化物セラミック等が挙げられ
る。上記窒化物セラミックとしては、金属窒化物セラミ
ック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホ
ウ素等が挙げられる。また、上記炭化物セラミックとし
ては、金属炭化物セラミック、例えば、炭化ケイ素、炭
化ジルコニウム、炭化タンタル、炭化タングステン等が
挙げられる。
【００５２】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化
物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージ
ェライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミッ
クは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５３】これらのセラミックの中では、窒化物セラ
ミック、酸化物セラミックが好ましい。また、窒化物セ
ラミックの中では窒化アルミニウムが最も好適である。
熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋと最も高いからである。
【００５４】本発明のセラミック基板では、最大気孔の
気孔径が５０μｍ以下であることが望ましく、気孔率は
５％以下が望ましい。また、上記セラミック基板には、
気孔が全く存在しないか、気孔が存在する場合は、その
最大気孔の気孔径は、５０μｍ以下であることが望まし
い。
【００５５】気孔が存在しない場合は、高温での耐電圧
が特に高くなり、逆にある程度の気孔が存在する場合
は、破壊靱性値がより高くなる。このためどちらの設計
にするかは、要求特性によって変わるのである。気孔の
存在によって破壊靱性値がより高くなる理由が明確では
ないが、クラックの進展が気孔によっても止められるか
らであると推定している。
【００５６】本発明で、最大気孔の気孔径が５０μｍ以
下であることが望ましいのは、気孔径が５０μｍを超え
ると高温、特に２００℃以上での耐電圧特性を確保する
のが難しくなるからである。最大気孔の気孔径は、１０
μｍ以下が望ましい。２００℃以上での反り量が小さく
なるからである。
【００５７】気孔率や最大気孔の気孔径は、焼結時の加
圧時間、圧力、温度、ＳｉＣやＢＮなどの添加物で調整
することができる。上述のように、ＳｉＣやＢＮは焼結
を阻害するため、気孔を導入させることができる。
【００５８】最大気孔の気孔径を測定する際には、試料
を５個用意し、その表面を鏡面研磨し、２０００〜５０
００倍の倍率で表面を電子顕微鏡で１０箇所撮影する。
そして、撮影された写真で最大の気孔径を選び、５０シ
ョットの平均を最大気孔の気孔径とする。
【００５９】気孔率は、アルキメデス法により測定す
る。焼結体を粉砕して有機溶媒中あるいは水銀中に粉砕
物を入れて体積を測定し、粉砕物の重量と体積から真比
重を求め、真比重と見かけの比重から気孔率を計算する
のである。
【００６０】上記セラミック基板は、０．０５〜１０重
量％の酸素を含有していることが望ましい。酸素を粒界
に偏析させることにより、破壊靱性値を改善することが
できるからである。酸素含有量が０．０５重量％未満で
は、焼結が進まず気孔率が高くなり、また熱伝導率が低
下し、逆に、酸素量が１０重量％を超えると、粒界の酸
素の量が多すぎるため、熱伝導率が低下して昇温降温特
性が低下するからである。
【００６１】上記セラミック基板に酸素を含有させるた
めには、原料粉末中に金属酸化物を混合して焼成を行
う。上記金属酸化物としては、例えば、イットリヤ（Ｙ
2 Ｏ3 ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）、酸化ルビジウム
（Ｒｂ2 Ｏ）、酸化リチウム（Ｌｉ2 Ｏ）、炭酸カルシ
ウム（ＣａＣＯ3 ）等が挙げられる。これらの金属酸化
物の添加量は、窒化物セラミック１００重量部に対し
て、資０．１〜２０重量部が好ましい。
【００６２】本発明では、セラミック基板中に５〜５０
００ｐｐｍのカーボンを含有していることが望ましい。
カーボンを含有させることにより、セラミック基板を黒
色化することができ、ヒータとして使用する際に輻射熱
を充分に利用することができるからである。カーボン
は、非晶質のものであっても、結晶質のものであっても
よい。非晶質のカーボンを使用した場合には、高温にお
ける体積抵抗率の低下を防止することができ、結晶質の
ものを使用した場合には、高温における熱伝導率の低下
を防止することができるからである。従って、用途によ
っては、結晶質のカーボンと非晶質のカーボンの両方を
併用してもよい。また、カーボンの含有量は、５０〜２
０００ｐｐｍがより好ましい。
【００６３】セラミック基板にカーボンを含有させる場
合には、その明度がＪＩＳ Ｚ ８７２１の規定に基づ
く値でＮ４以下となるようにカーボンを含有させること
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。
【００６４】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１０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。実際の明度の測定は、Ｎ０〜Ｎ１
０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。
【００６５】抵抗発熱体をセラミック基板の内部に設け
る場合には、複数層設けてもよい。この場合は、各層の
パターンは相互に補完するように形成されて、加熱面か
らみるとどこかの層にパターンが形成された状態が望ま
しい。例えば、互いに千鳥の配置になっている構造であ
る。
【００６６】抵抗発熱体は、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
等の金属、または、タングステン、モリブデンの炭化物
等の導電性セラミックからなるものであることが望まし
い。抵抗値を高くすることが可能となり、断線等を防止
する目的で厚み自体を厚くすることができるとともに、
酸化しにくく、熱伝導率が低下しにくいからである。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。
【００６７】また、抵抗発熱体は、セラミック基板全体
の温度を均一にする必要があることから、図１に示すよ
うな同心円形状のパターンや同心円形状のパターンと屈
曲線形状のパターンとを組み合わせたものが好ましい。
また、抵抗発熱体の厚さは、１〜５０μｍが望ましく、
その幅は、５〜２０ｍｍが好ましい。
【００６８】抵抗発熱体の厚さや幅を変化させることに
より、その抵抗値を変化させることができるが、上記範
囲が最も実用的だからである。抵抗発熱体の抵抗値は、
薄く、また、細くなるほど大きくなる。
【００６９】なお、抵抗発熱体を内部に設けると、加熱
面と抵抗発熱体との距離が近くなり、表面の温度の均一
性が低下するため、抵抗発熱体自体の幅を広げる必要が
ある。また、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を設け
るため、セラミック基板との密着性を考慮する必要性が
なくなる。
【００７０】抵抗発熱体は、断面が方形、楕円形、紡錘
形、蒲鉾形状のいずれでもよいが、偏平なものであるこ
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、加熱面への熱伝搬量を多くすることができ、加
熱面の温度分布ができにくいからである。なお、抵抗発
熱体は螺旋形状でもよい。
【００７１】抵抗発熱体をセラミック基板の内部に形成
する際には、底面から厚さ方向に６０％までの領域に形
成することが望ましい。加熱面の温度分布をなくし、半
導体ウエハを均一に加熱することができるからである。
【００７２】上記セラミック基板の底面または内部に抵
抗発熱体を形成するためには、金属や導電性セラミック
からなる導電ペーストを用いることが好ましい。即ち、
セラミック基板の底面に抵抗発熱体を形成する場合に
は、通常、焼成を行って、セラミック基板を製造した
後、その表面に上記導体ペースト層を形成し、焼成する
ことより、抵抗発熱体を形成する。
【００７３】一方、図１、２に示すようにセラミック基
板１１の内部に抵抗発熱体１２を形成する場合には、グ
リーンシート上に上記導電ペースト層を形成した後、別
のグリーンシートと加熱しながら加圧し、一体化させて
グリーンシートの積層体を作製する。この後、積層体を
焼成することにより、抵抗発熱体をセラミック基板の内
部に形成することができる。
【００７４】上記導体ペーストとしては特に限定されな
いが、導電性を確保するため金属粒子または導電性セラ
ミック粒子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。
【００７５】上記金属粒子や導電性セラミック粒子の材
料としては、上述したものが挙げられる。これら金属粒
子または導電性セラミック粒子の粒径は、０．１〜１０
０μｍが好ましい。０．１μｍ未満と微細すぎると、酸
化されやすく、一方、１００μｍを超えると、焼結しに
くくなり、抵抗値が大きくなるからである。
【００７６】上記金属粒子の形状は、球状であっても、
リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場
合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよ
い。上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン
片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属酸化物を
保持しやすくなり、抵抗発熱体とセラミック基板との密
着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくすることができ
るため有利である。
【００７７】上記導体ペーストに使用される樹脂として
は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂等が挙げられる。また、溶剤としては、例えば、イ
ソプロピルアルコール等が挙げられる。増粘剤として
は、セルロース等が挙げられる。
【００７８】抵抗発熱体用の導体ペーストをセラミック
基板の表面に形成する際には、上記導体ペースト中に上
記金属粒子のほかに金属酸化物を添加し、上記金属粒子
および上記金属酸化物を焼結させたものとすることが好
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、セラミック基板と金属粒子とをよ
り密着させることができる。
【００７９】上記金属酸化物を混合することにより、セ
ラミック基板との密着性が改善される理由は明確ではな
いが、金属粒子表面や非酸化物からなるセラミック基板
の表面は、その表面が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、金属粒子とセラミックとが密着するので
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。
【００８０】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 2 Ｏ3 ）、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、金属粒子とセラ
ミック基板との密着性を改善することができるからであ
る。
【００８１】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ
素（Ｂ2 Ｏ3 ）、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
されていることが好ましい。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、特にセラミック基板
との密着性を改善することができる。
【００８２】上記金属酸化物の金属粒子に対する添加量
は、０．１重量％以上１０重量％未満が好ましい。ま
た、このような構成の導体ペーストを使用して抵抗発熱
体を形成した際の面積抵抗率は、１〜４５ｍΩ／□が好
ましい。
【００８３】面積抵抗率が４５ｍΩ／□を超えると、印
加電圧量に対して発熱量は大きくなりすぎて、表面に抵
抗発熱体を設けた半導体装置用セラミック基板では、そ
の発熱量を制御しにくいからである。なお、金属酸化物
の添加量が１０重量％以上であると、面積抵抗率が５０
ｍΩ／□を超えてしまい、発熱量が大きくなりすぎて温
度制御が難しくなり、温度分布の均一性が低下する。
【００８４】抵抗発熱体がセラミック基板の表面に形成
される場合には、抵抗発熱体の表面部分に、金属被覆層
が形成されていることが好ましい。内部の金属焼結体が
酸化されて抵抗値が変化するのを防止するためである。
形成する金属被覆層の厚さは、０．１〜１０μｍが好ま
しい。
【００８５】上記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。なお、抵抗発熱体をセラミック基板の内
部に形成する場合には、抵抗発熱体表面が酸化されるこ
とがないため、被覆は不要である。
【００８６】上記セラミック基板の有底孔に埋め込む熱
電対の金属線の接合部位の大きさは、各金属線の素線径
と同一か、もしくは、それよりも大きく、かつ、０．５
ｍｍ以下がよい。このような構成によって、接合部分の
熱容量が小さくなり、温度が正確に、また、迅速に電流
値に変換されるのである。このため、温度制御性が向上
してウエハの加熱面の温度分布が小さくなるのである。
上記熱電対としては、例えば、ＪＩＳ−Ｃ−１６０２
（１９８０）に挙げられるように、Ｋ型、Ｒ型、Ｂ型、
Ｓ型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対が挙げられる。
【００８７】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基板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
セラミック基板を用いてホットプレートユニットを組み
立てる方法を簡単に説明する。
【００８８】（１）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５０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
助剤を添加してもよい。
【００８９】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５０を作製する。
【００９０】グリーンシート５０に、必要に応じ、シリ
コンウエハの支持ピンを挿入する貫通孔、熱電対を埋め
込む凹部、スルーホールを形成する部分等に貫通孔を設
けておくことができる。貫通孔は、パンチングなどによ
り形成することができる。グリーンシート５０の厚さ
は、０．１〜５ｍｍ程度が好ましい。
【００９１】次に、グリーンシート５０の貫通孔に導体
ペーストを充填し、スルーホール印刷体２００を得、次
に、グリーンシート５０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５０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、
これにより抵抗発熱体層印刷体１２０を得る。印刷体
は、導電性セラミック、金属粒子などを含む導電性ペー
ストを印刷することにより形成する。
【００９２】これらの導電性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。
【００９３】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用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。
【００９４】（２）次に、図６（ａ）に示すように、印
刷体２００、１２０を有するグリーンシート５０と、印
刷体を有さないグリーンシート５０とを積層する。抵抗
発熱体形成側に印刷体を有さないグリーンシート５０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。
【００９５】（３）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電ペース
トを焼結させる。焼成の際の温度は、１７００〜２００
０℃、焼成の際の加圧の圧力は１００〜２００ｋｇ／ｃ
ｍ2 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２０、抵抗発熱体１２等が形成される。
【００９６】（４）次に、図６（ｃ）に示すように、外
部端子接続のための袋孔２３を設け、この袋孔２３にワ
ッシャー１７を嵌め込む。ワッシャー１７は、セラミッ
ク基板１１と導電線１６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。
【００９７】（５）最後に、図６（ｄ）に示すように、
ワッシャー１７の中心孔に導電線１６を挿入し、このワ
ッシャー１７および導電線１６を半田付け、ろう付け等
により、セラミック基板１１に接着するとともに、導電
線１６をスルーホール２０を介して抵抗発熱体１２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。
【００９８】（６）さらに、セラミック基板１１の底面
に図２に示したような有底孔１４を設け、その内部に熱
電対等の測温素子１８を挿入し、シリコーン樹脂等の耐
熱性絶縁部材で固定することにより、抵抗発熱体１２等
を有するセラミック基板１１の製造を完了する。
【００９９】（７）次に、このセラミック基板１１を断
熱リング２１を介して図２に示したような構成の支持容
器２２に嵌め込み、底板２４の貫通孔２８ａ、２８ｂか
ら導電線１６や金属線１９を引き出すことにより、ホッ
トプレートユニットの組み立てを完了する。
【０１００】なお、上記説明では抵抗発熱体１２が埋設
されているセラミック基板の製造について主に説明した
が、抵抗発熱体が底面に形成されているセラミック板を
製造する際には、セラミック基板を製造した後、上述し
たように、セラミック基板の底面に導体ペーストを印
刷、焼成して抵抗発熱体を形成し、この後、無電解めっ
き等により金属被覆層を形成すればよい。
【０１０１】上記セラミック基板の製造方法では、グリ
ーンシートを用い、セラミック基板の内部に抵抗発熱体
を形成したが、セラミック粉末とバインダ等を用いて顆
粒状の粉末を製造し、この粉末を金型等に入れてプレス
成形により成形体を作製した後、焼成することによりセ
ラミック基板を製造してもよい。この場合には、金属線
等を成形型の内部に埋設することにより、抵抗発熱体と
することができる。また、セラミック基板を製造した
後、その底面に上記方法により抵抗発熱体を形成しても
よい。
【０１０２】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。
【０１０３】また、セラミック基板の底面または内部に
抵抗発熱体を設けるとともに、セラミック基板の上面に
チャックトップ導体層を設け、一方、セラミック基板の
内部にガード電極やグランド電極を設けることにより、
ウエハプローバとしてもよい。
【０１０４】
【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 （実施例１）ホットプレートユニットの製造 （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て厚さ０．４
７ｍｍのグリーンシートを得た。
【０１０５】（２）次に、このグリーンシートを８０℃
で５時間乾燥させた後、パンチングにより直径１．８ｍ
ｍ、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、シリコンウエハを支持する
支持ピンを挿入するための貫通孔となる部分、スルーホ
ール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
１００重量部、アクリル系バインダ３．０重量部、α−
テルピネオール溶媒３．５重量および分散剤０．３重量
部を混合して導電性ペーストＡを調整した。
【０１０６】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
混合して導電性ペーストＢを調整した。
【０１０７】この導電性ペーストＡをグリーンシートに
スクリーン印刷で印刷し、発熱体用の導体ペースト層を
形成した。印刷パターンは、図１に示したような同心円
のパターンとした。また、スルーホールとなる貫通孔部
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、１
３０℃、８０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力で一体化することによ
り積層体を作製した。
【０１０８】（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１５０
ｋｇ／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３１０ｍｍの円
板状に切り出し、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍの発熱
体を有する板状体とした。なお、スルーホールの大きさ
は、直径０．２ｍｍ、深さ０．２ｍｍであった。
【０１０９】（５）次に、上記（４）で得られた板状体
を、ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、
ＳｉＣ等によるブラスト処理で表面に熱電対のための有
底孔１４を設けた。
【０１１０】（６）さらに、ドリル加工により直径５ｍ
ｍ、深さ０．５ｍｍの袋孔２３を形成し、この袋孔２３
にＷ製のワッシャー１７を嵌め込み、ワッシャー１７の
中心孔に導電線１６を挿入した後、Ｎｉ−Ａｕ合金（Ａ
ｕ：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１７と導電
線１６とをセラミック基板１１に固定した。
【０１１１】（７）次に、測温素子１８である複数個の
熱電対を有底孔１４に埋め込み、抵抗発熱体１２を埋設
したセラミック基板の製造を完了した。 （８）次に、このセラミック基板１１を断熱リング２１
を介して図２に示した構造の厚さ２５ｍｍの支持容器２
２に嵌め込み、導電線１６や金属線１９を貫通孔２８
ａ、２８ｂから引き出し、電源部２６や制御部２５に接
続し、ホットプレートユニット１０とした。
【０１１２】（実施例２） （１）窒化アルミニウム粉末（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。
【０１１３】（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。
【０１１４】（３）加工処理の終った生成形体を１８０
０℃、圧力：２００ｋｇ／ｃｍ2 でホットプレスし、厚
さが３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。次に、こ
の板状体から直径３１０ｍｍのセラミック基板を切り出
し、このセラミック基板にドリル加工を施し、半導体ウ
エハの支持ピンを挿入する貫通孔１５となる部分、熱電
対を埋め込むための有底孔１４となる部分（直径：１．
１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）を形成した。
【０１１５】（４）上記（３）の加工を施したセラミッ
ク基板に、スクリーン印刷にて導体ペーストを印刷し
た。印刷パターンは、図１に示したような同心円状のパ
ターンとした。導体ペーストとしては、プリント配線板
のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究所製
のソルベスト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１００重量部に対し
て、酸化鉛（５重量％）、酸化亜鉛（５５重量％）、シ
リカ（１０重量％）、酸化ホウ素（２５重量％）および
アルミナ（５重量％）からなる金属酸化物を７．５重量
部含むものであった。また、銀粒子は、平均粒径が４．
５μｍで、リン片状のものであった。
【０１１６】（５）次に、導体ペーストを印刷したセラ
ミック基板１１を７８０℃で加熱、焼成して、導体ペー
スト中の銀、鉛を焼結させるとともにセラミック基板１
１に焼き付け、抵抗発熱体１２を形成した。銀−鉛の発
熱体は、厚さが５μｍ、幅２．４ｍｍ、面積抵抗率が
７．７ｍΩ／□であった。
【０１１７】（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１１を浸漬し、銀−鉛の発熱体の
表面に厚さ１μｍの金属被覆層（ニッケル層）を析出さ
せた。
【０１１８】（７）電源との接続を確保するための導電
線を取り付ける部分に、スクリーン印刷により、銀−鉛
半田ペースト（田中貴金属製）を印刷して半田層を形成
した。ついで、半田層の上に先端部分の断面がＴ字形状
の導電線を載置し、４２０℃で加熱リフローし、導電線
を抵抗発熱体の表面に取り付けた。
【０１１９】（８）測温素子である熱電対をポリイミド
で封止し、抵抗発熱体を底面に有するセラミック基板を
得た。
【０１２０】（９）次に、このセラミック基板を断熱リ
ング２１を介して図２に示した構造の厚さ１５ｍｍの支
持容器２２に嵌め込み、導電線１６や金属線１９を貫通
孔２８ａ、２８ｂから引き出し、電源部２６や制御部２
５に接続し、ホットプレートユニットとした。
【０１２１】（実施例３）厚さ４０ｍｍの支持容器を用
いた以外は、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。
【０１２２】（実施例４）図４に示すような中底板を配
設した支持容器を用いた。支持容器の厚さは、底板とセ
ラミック基板の底板との距離で２０ｍｍである。また、
セラミック基板の厚さを３ｍｍとした。これら以外は、
実施例２と同様にしてホットプレートユニットを構成し
た。
【０１２３】（実施例５）厚さ５０ｍｍの支持容器を用
い、セラミック基板の厚さを０．５ｍｍとした以外は実
施例２と同様にしてホットプレートユニットを構成し
た。
【０１２４】（実施例６）厚さ５ｍｍの支持容器を用
い、セラミック基板の厚さを６０ｍｍとした以外は、実
施例２と同様にしてホットプレートユニットを構成し
た。この場合、セラミック基板を支持基板に直接ネジで
固定した。
【０１２５】（実施例７）図５に示すように、厚さ１５
ｍｍ、直径３１０ｍｍのアルミニウム円板３１の一方の
面に、ニクロム線からなる発熱体３２を２枚のシリコン
ラバー３３で挟持したラバーヒータ３０をネジ３４で固
定し、加熱基板とした。このような構成の加熱基板を、
図４に示すような中底板を配設した支持容器の断熱リン
グにはめ込み、ホットプレートユニットとした。支持容
器の厚さは、底板とセラミック基板の底面との距離で１
５ｍｍである。
【０１２６】（実施例８）厚さ５ｍｍの支持容器を用
い、セラミック基板の厚さを３０ｍｍとした以外は、実
施例２と同様にしてホットプレートユニットを構成し
た。
【０１２７】（比較例１）厚さ５５ｍｍの支持容器を用
いた以外は、実施例２と同様にしてホットプレートユニ
ットを構成した。
【０１２８】（比較例２）実施例７と同様にしてホット
プレートユニットを構成したが、支持容器の厚さは、底
板とセラミック基板の底面との距離で５５ｍｍであっ
た。
【０１２９】このようにして得られた実施例１〜８およ
び比較例１〜２に係るホットプレートユニットを２００
℃まで昇温し、その後、エアーを供給して１５０℃まで
降温した。
【０１３０】評価方法 （１）降温時間の測定 ホットプレートが２００℃〜１５０℃まで降温する時間
を１０回測定し、その１０回の測定結果の平均値を降温
時間とした。
【０１３１】（２）降温時間のばらつき 上記（１）の方法で降温時間を測定し、下記の（１）式
で表される１０回の降温時間のばらつきを計算した。 降温時間のばらつき（％）＝〔（最長時間─最短時間）／平均時間〕×１００・ ・・（１）
【０１３２】
【表１】
【０１３３】表１に示した結果より明らかなように、容
器の厚さＬを薄くし、基板の厚さｌ／容器の厚さＬを
０．０２以上とすることにより、迅速に降温を行うこと
ができ、降温時間のばらつきを小さくすることができ
る。
【０１３４】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のホット
プレートユニットは、薄型で支持容器の容積が小さいた
め、基板の直径が大きくなっても昇温降温が充分に速
く、また、薄型で軽量であるため装置を小型化すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のホットプレートユニットの一例を模式
的に示す平面図である。
【図２】図１に示したホットプレートユニットの縦断面
図である。
【図３】図１に示すホットプレートユニットを構成する
セラミック基板の一部を模式的に示す部分拡大断面図で
ある。
【図４】（ａ）は、中底板が形成されたホットプレート
ユニットを模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、この
ホットプレートユニットの支持容器を構成する底板を示
す斜視図である。
【図５】ラバーヒータを備えた金属基板を模式的に示す
断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、ホットプレートユニットを
構成するセラミック基板の製造工程の一部を模式的に示
す断面図である。
【符号の説明】
９ シリコンウエハ １０ ホットプレートユニット １１、２１１ セラミック基板 １１ａ 加熱面 １１ｂ 底面 １２、２１２ 抵抗発熱体 １２ａ 抵抗発熱体端部 １４ 有底孔 １５、２１５ 貫通孔 １６、２６２ 導電線 １７ ワッシャー １８ 測温素子 １９ 金属線 ２０ スルーホール ２１、２５２ 断熱リング ２２、２７０ 支持容器 ２２ａ 支持容器本体 ２２ｂ 基板受け部 ２２ｃ 底板受け部 ２３ 袋孔 ２４、２６０ 底板 ２５ 制御部 ２６ 電源部 ２７、２５８ 冷媒導入管 ２８ａ、２８ｂ 貫通孔 ２９ ガイド管 ４９ リフターピン ３０ ラバーヒータ ３１ アルミニウム円板 ３２ 発熱体 ３３ シリコンラバー ３４ ネジ ２１３ 給電端子 ２１８ 絶縁層 ２１９ シリコンウエハ ２５１ ピン ２５３ 固定金具 ２５５ ソケット ２５６ 中底板 ２５６ａ 開口 ２５７ スリーブ ２５８ 冷媒供給管 ２５９ 支持ピン ２６０ａ 開口 ２６０ｋ 窪み
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K092 PP20 QA03 QB02 QB08 QB26 QB44 QB48 QB75 QB76 QC46 QC52 RE01 SS18 SS24 SS34 SS37 TT07 TT30 UA05 VV04 VV16 5F046 KA04

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 温度調節手段を備えた基板が、支持容器
    に取り付けられたホットプレートユニットであって、前
    記支持容器の厚さは、５０ｍｍ以下であることを特徴と
    するホットプレートユニット。
  2. 【請求項２】 前記温度調節手段は、抵抗発熱体である
    請求項１に記載のホットプレートユニット。
  3. 【請求項３】 前記温度調節手段は、冷却手段である請
    求項１または２に記載のホットプレートユニット。
  4. 【請求項４】 前記基板の厚さｌと支持容器の厚さＬと
    の比率は、０．０２≦ｌ／Ｌである請求項１〜３のいず
    れか１に記載のホットプレートユニット。
  5. 【請求項５】 温度調節手段を備えた基板が、支持容器
    に取り付けられたホットプレートユニットであって、前
    記基板の厚さｌと支持容器の厚さＬとの比率は、０．０
    ２≦ｌ／Ｌであることを特徴とするホットプレートユニ
    ット。
  6. 【請求項６】 前記温度調節手段は、抵抗発熱体である
    請求項５に記載のホットプレートユニット。
  7. 【請求項７】 前記温度調節手段は、冷却手段である請
    求項５または６に記載のホットプレートユニット。
  8. 【請求項８】 前記支持容器の厚さは、５０ｍｍ以下で
    あることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１に記載
    のホットプレートユニット。
  9. 【請求項９】 １または２以上の回路からなる抵抗発熱
    体を備えたセラミック基板が、支持容器に取り付けられ
    たホットプレートユニットであって、前記支持容器の厚
    さは、５０ｍｍ以下であることを特徴とするホットプレ
    ートユニット。
  10. 【請求項１０】 前記セラミック基板の厚さｌと支持容
    器の厚さＬとの比率は、０．０２≦ｌ／Ｌである請求項
    ９に記載のホットプレートユニット。
  11. 【請求項１１】 前記支持容器は、下部に底板を備え、
    抵抗発熱体の端部に接続した導電線および／またはセラ
    ミック基板に配設された測温素子から導出された配線
    が、前記底板に形成された貫通孔から引き出されてなる
    請求項９または１０に記載のホットプレートユニット。
  12. 【請求項１２】 前記底板には、冷媒導入管が配設され
    ている請求項１１に記載のホットプレートユニット。
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