JP2002190373A

JP2002190373A - セラミックヒータの製造方法

Info

Publication number: JP2002190373A
Application number: JP2000385788A
Authority: JP
Inventors: Keizo Sugimoto; 圭三杉本; Satoru Kariya; 悟苅谷
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ光を用いた照射でのトリミングの際、
抵抗発熱体に断線等を発生させることなく、設定通りに
トリミングすることができるセラミックヒータの製造方
法を提供すること。【解決手段】抵抗発熱体にレーザ光を照射して第ｎの
溝を形成した後、第ｎ＋１の溝を形成する際、最初に形
成した溝を挟んで反対側になるように順次レーザ光を照
射して溝を形成することを特徴とするセラミックヒータ
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に、半導体の製
造や検査のために用いられるセラミックヒータ（ホット
プレート）の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エッチング装置や化学的気相成長
装置等を含む半導体製造・検査装置等として、ステンレ
ス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用いたヒー
タやウエハプローバ等が用いられてきた。

【０００３】しかし、金属製のヒータは、ヒータ板が厚
いため、ヒータの重量が重く、嵩張る等の問題があり、
さらに、これらに起因して温度追従性にも問題があっ
た。

【０００４】そこで、特開平１１−４０３３０号公報等
には、基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい窒化
物セラミックや炭化物セラミックを使用し、これらのセ
ラミックからなる板状体（セラミック基板）の表面に、
金属粒子を焼結して形成した発熱体を設けてなるセラミ
ックヒータが開示されている。

【０００５】このような、セラミックヒータを製造する
際に抵抗発熱体を形成する方法としては、従来、所定形
状のセラミック基板を製造した後、スクリーン印刷等の
方法を用いた塗布法により抵抗発熱体を形成する方法
や、スパッタリング等の物理的蒸着法やめっき法を用い
て抵抗発熱体を形成する方法があった。

【０００６】塗布法により抵抗発熱体を形成する方法で
は、所定形状のセラミック基板を製造した後、このセラ
ミック基板の表面に、スクリーン印刷等の方法を用いて
発熱体パターンの導体ペースト層を形成し、加熱、焼成
を行って、抵抗発熱体を形成していた。

【０００７】しかし、この方法では、比較的低コストで
抵抗発熱体を形成することができるものの、印刷の厚さ
がばらつくため、形成した抵抗発熱体の抵抗値にばらつ
きが発生するという問題を抱えていた。

【０００８】また、スパッタリング等の物理的蒸着法や
めっき法を用いて抵抗発熱体を形成する方法では、所定
形状のセラミック基板を製造した後、セラミック基板の
所定領域に、これらの方法により金属層を形成してお
き、その後、発熱体パターンの部分を覆うようにエッチ
ングレジストを形成した後、エッチング処理を施すこと
により、所定パターンの抵抗発熱体を形成したり、ま
た、初めに、発熱体パターン以外の部分を樹脂等で被覆
しておき、この後、上記処理を施すことにより、一度の
処理でセラミック基板の表面に所定パターンの抵抗発熱
体を形成していた。

【０００９】しかし、この、スパッタリングやめっき等
の方法では、精密なパターンを形成することができるも
のの、所定パターンの抵抗発熱体を形成するために、セ
ラミック基板表面にフォトリソグラフィーの手法を用い
てエッチングレジストやめっきレジスト等を形成する必
要があるため、コストが高くつくという問題があった。

【００１０】これらの問題を解決するための方法とし
て、精密な発熱体パターンを比較的低コストで形成する
ことができるという利点を持つ方法、つまり、所定幅の
帯状または円環形状の導体層を形成した後、レーザ光照
射装置等を用い、発熱体パターン以外の部分を除去する
（トリミングする）ことにより、精密な発熱体パターン
の形成を行なったり、上記方法により抵抗発熱体を形成
した後、レーザ光を照射することにより、抵抗発熱体の
一部を除去する（トリミングする）ことで抵抗値を精密
に調整する方法が行なわれてきた。

【００１１】このようなトリミング方法においては、ト
リミングにより形成する溝の幅を調整するため、初めに
形成した溝に隣接する部分に並行して溝を複数本形成
し、溝の幅を拡張していた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溝の幅
を拡張する際、最初に形成した溝の一方の側のみに連続
して溝を形成していくと、レーザ照射により最初に形成
した溝の位置がずれていたり、形成した発熱体パターン
にずれが生じていた場合、抵抗発熱体に断線が発生しや
すく、また、目的とする発熱体パターンと異なるパター
ンが形成されてしまうという問題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
問題点に鑑み、鋭意研究を行った結果、抵抗発熱体また
は円環状等の導体層に２回以上レーザ光を照射して幅広
の溝を形成するすることにより、抵抗発熱体の抵抗値を
調整するか、または、発熱体パターンを形成する際、２
番目以降に溝を形成するとき、まず、最初に形成した溝
に隣接する溝を形成した後、次に、最初に形成した溝を
挟んで、順次、反対側になるように溝を形成していくこ
とにより、抵抗発熱体または導体層をほぼ設定通りにト
リミングすることができることを見出し、本発明を完成
させるに至った。

【００１４】すなわち、第一の本発明のセラミックヒー
タの製造方法は、セラミック基板の表面に所定パターン
の抵抗発熱体を形成した後、上記抵抗発熱体にレーザ光
を照射して２以上の溝を形成し、上記抵抗発熱体の抵抗
値を調整するセラミックヒータの製造方法であって、上
記溝を形成する方法は、抵抗発熱体の上面に電流の流れ
る方向に沿って溝を形成し、ついで、該溝に隣接するよ
うにレーザ光を照射して、２番目以降に溝を形成する
際、最初に形成した溝を挟んで、順次、反対側になるよ
うに溝を形成していくことを特徴とするものである。す
なわち、最初の溝を形成した後、第２の溝を最初の溝に
隣接して形成し、さらに第３の溝を、最初に形成した溝
を挟んだ反対側であって、形成された溝に隣接する位置
に形成し、さらに第４の溝を、最初に形成した溝を挟ん
だ反対側であって、すでに形成された第２の溝に隣接し
て形成し、さらにこの工程を続け、第ｎ番目の溝を形成
し、次に第ｎ＋１番目の溝を形成する際には、最初に形
成した溝を挟んだ反対側であって、第ｎ−１番目の溝に
隣接する位置になるように順次レーザ光を照射して溝を
形成し、トリミング幅を次第に大きくするのである（図
３（ｄ）参照）。

【００１５】また、第二の本発明のセラミックヒータの
製造方法は、セラミック基板表面の所定領域に帯状また
は円環状の導体層を形成した後、レーザ光を照射して上
記導体層に溝を形成し、その一部を除去することにより
所定パターンの抵抗発熱体を形成するセラミックヒータ
の製造方法であって、上記溝を形成する方法は、導体層
の除去領域の中央領域にレーザ光照射し、除去溝を形成
した後、その除去溝と隣接する第２の除去溝を形成し、
順次、反対側になるように溝を形成していくことを特徴
とするものである。すなわち、除去しようとする導体層
の概ね中央領域にレーザ等を照射して、除去溝を形成し
た後、第２の除去溝を最初の除去溝に隣接して形成し、
さらに第３の除去溝を、最初に形成した除去溝を挟んだ
反対側であって、形成された除去溝に隣接する位置に形
成し、さらに第４の除去溝を最初に形成した除去溝を挟
んだ反対側であって、すでに形成された第２の除去溝に
隣接して形成し、さらにこの工程を続け、第ｎ番目の除
去溝を形成し、さらに第ｎ＋１番目の除去溝を形成する
際には、最初に形成した除去溝を挟んだ反対側であっ
て、第ｎ−１番目の除去溝に隣接する位置になるように
順次レーザ光を照射して除去溝を形成し、トリミング幅
を次第に大きくして、導体層を除去するのである。

【００１６】第一および第二の本発明では、上記のよう
に２番目以降に溝を形成する際、最初に形成した溝を挟
んで、順次、反対側になるように溝を形成していくた
め、レーザ光の照射位置や抵抗発熱体パターンの位置に
位置ずれがあった場合であっても、溝の一方の側に、順
次、溝を形成して溝を拡張する従来の方法と比較して、
溝の位置が大きくずれにくく、その結果、断線等が生じ
にくい。

【００１７】また、第一の本発明のセラミックヒータの
製造方法によれば、レーザ光を用いて抵抗値を調整する
ため、比較的短時間で精密に抵抗値を調整することがで
き、これにより、半導体ウエハ等を加熱する面（以下、
加熱面という）の温度を均一にすることができ、半導体
ウエハ等の被加熱物を均一な温度で加熱することができ
る。

【００１８】また、第二の本発明のセラミックヒータの
製造方法によれば、比較的短時間で容易に、抵抗発熱体
パターンを形成することが可能となり、製造コストを抑
えることができるとともに、複雑で精密なパターンを形
成することが可能となる。従って、このような発熱体パ
ターンを有するセラミックヒータは、比較的安価なもの
になるとともに、複雑かつ精密なパターンを有し、加熱
面の温度を精度良く均一にすることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に則して説明す
る。第一の本発明では、所定パターンに形成された抵抗
発熱体にトリミングを施すことにより抵抗発熱体の抵抗
値を調整し、また、第二の本発明では、レーザ光を照射
して上記導体層の一部を除去することにより、抵抗発熱
体パターンを形成する点で異なる。しかしながら、セラ
ミック基板の特定領域にレーザ光を照射し、照射した部
分の導体層（抵抗発熱体）を除去する点で、両発明は共
通しており、同じレーザトリミング装置を使用すること
ができる。

【００２０】従って、以下において、別々に説明する必
要がある場合を除いて、上記した二つの発明を並行して
説明していくことにし、特に、二つの発明を区別する必
要がない場合には、単に本発明ということにする。

【００２１】まず、本発明に係るセラミックヒータの製
造方法において、レーザトリミングを行う際に用いられ
るトリミング装置について説明し、続いて、この装置を
用いたレーザトリミングについて説明する。

【００２２】図１は、本発明のセラミックヒータの製造
に用いるレーザトリミング装置の概要を示すブロック図
である。レーザトリミングを行う際には、図１に示した
ように、形成する抵抗発熱体の回路を含むように、所定
幅の同心円形状（円環形状）に導体層１２ｍが形成され
ているか、または、所定パターンの抵抗発熱体が形成さ
れたセラミック基板１１をステージ１０ｃ上に固定す
る。

【００２３】このステージ１０ｃには、モータ等（図示
せず）が設けられているとともに、このモータ等は制御
部１７に接続されており、制御部１７からの信号でモー
タ等を駆動させることにより、ステージ１０ｃをθ方向
（セラミック基板の回転方向）およびｘ−ｙ方向に自由
に移動させることができるようになっている。

【００２４】一方、このステージ１０ｃの上方には、ガ
ルバノミラー１５が設けられているが、このガルバノミ
ラー１５は、モータ１６によりｘ方向に自由に角度を変
更することができるようになっており、同じくステージ
１０ｃの上方に配置されたレーザ照射装置１４から照射
されたレーザ光２２が、このガルバノミラー１５に当た
って反射し、セラミック基板１１を照射するように構成
されている。

【００２５】また、モータ１６およびレーザ照射装置１
４は、制御部１７に接続されており、制御部１７からの
信号でモータ１６、レーザ照射装置１４を駆動させるこ
とにより、ガルバノミラーをｘ方向を軸として所定の角
度回転させる。また、制御部１７からの信号でステージ
１０ｃに設けられたモータ（図示せず）を駆動させるこ
とにより、テーブルをθ方向へ回転させる。ガルバノミ
ラーのｘ方向を軸とした回転、および、テーブルのθ方
向についての回転により、セラミック基板１１上の照射
位置を自由に設定することができるようになっている。
なお、テーブルは、θ方向についての回転だけではな
く、ｘ−ｙ方向への移動も可能である。

【００２６】このように、セラミック基板１１を載置し
たステージ１０ｃおよび／またはガルバノミラー１５を
動かすことにより、セラミック基板１１上の任意の位置
にレーザ光２２を照射することができる。

【００２７】一方、ステージ１０ｃの上方には、カメラ
２１も設置されており、これにより、セラミック基板１
１の位置（ｘ、ｙ）を認識することができるようになっ
ている。このカメラ２１は、記憶部１８に接続され、こ
れによりセラミック基板１１の導体層１２ｍの位置
（ｘ、ｙ）等を認識し、その位置にレーザ光２２を照射
する。

【００２８】また、入力部２０は、記憶部１８に接続さ
れるとともに、端末としてキーボード等（図示せず）を
有しており、記憶部１８やキーボード等を介して、所定
の指示等が入力されるようになっている。

【００２９】さらに、このレーザトリミング装置は、演
算部１９を備えており、カメラ２１により認識されたセ
ラミック基板１１の位置や導体層や抵抗発熱体の厚さ等
のデータに基づいて、レーザ光２２の照射位置、照射速
度、レーザ光の強度等を制御するための演算を行い、こ
の演算結果に基づいて制御部１７からモータ１６、レー
ザ照射装置１４等に指示を出し、ガルバノミラー１５を
回転させるか、または、ステージ１０ｃを移動または回
転させながらレーザ光２２を照射し、導体層１２ｍの不
要部分のトリミング等を行う。

【００３０】また、このレーザトリミング装置は、抵抗
測定部２３を有している。抵抗測定部２３は、複数のテ
スタピン２４を備えており、抵抗発熱体を複数の区画に
区分し、各区画毎にテスタピン２４を接触させて、形成
された抵抗発熱体パターンの抵抗値を測定する。そし
て、測定された抵抗値に基づき、抵抗値が低い区画にレ
ーザを照射し、抵抗発熱体の電流が流れる方向に概ね平
行に溝（図２参照）を形成するか、電流が流れる方向に
沿って切欠を形成することにより、その抵抗値を調整
し、抵抗値のばらつきが少ない抵抗発熱体とする。

【００３１】次に、このようなレーザトリミング装置を
用いたトリミング方法について具体的に説明する。ここ
では、帯状または円環状の導体層が形成されたセラミッ
ク基板の不要部分を除去することにより、抵抗発熱体を
形成する方法について先に説明し、抵抗発熱体の抵抗値
を調整する方法については、後で説明する。また、本発
明のセラミックヒータの製造方法におけるレーザトリミ
ング工程以外の工程については、後ほど詳しく説明する
ので、ここでは簡単に説明する。

【００３２】最初に、セラミック基板の製造を行うが、
まず、セラミック粉末と樹脂とからなる生成形体を作製
する。この生成形体の作製方法としては、セラミック粉
末と樹脂とを含む顆粒を製造した後、これを金型等に投
入してプレス圧をかけることにより作製する方法と、グ
リーンシートを積層圧着することにより作製する方法と
があり、内部に静電電極等の他の導体層を形成するか否
か等により、より適切な方法を選択する。この後、生成
形体の脱脂、焼成を行うことにより、セラミック基板を
製造する。この後、セラミック基板にリフターピンを挿
通するための貫通孔の形成、測温素子を埋設するための
有底孔の形成等を行う。

【００３３】次に、このセラミック基板１１上の抵抗発
熱体となる部分を含む広い領域に、スクリーン印刷等に
より図１に示した形状の導体ペースト層を形成し、この
後焼成を行なうことにより導体層１２ｍとする。めっき
法やスパッタリング等の物理蒸着法を用いて導体層を形
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、所定領域に導体層１
２ｍを形成することができる。また、導体層は、上述し
たようにその一部が抵抗発熱体パターンとして形成され
ていてもよい。

【００３４】この導体層を形成する際、上記導体層の面
粗度Ｒａは、０．０１μｍ以上であることが望ましい。
抵抗発熱体表面におけるレーザ光の反射を防止し、設定
通りの幅および長さの溝を形成するためである。

【００３５】次に、図１に示すように、ステージ１０ｃ
に形成されたセラミック基板１１の側面と接触する固定
用突起１０ｂとリフターピンを挿入する貫通孔に嵌合す
る嵌合用突起（図示せず）とを用いて、セラミック基板
１１をステージ１０ｃ上に固定する。

【００３６】また、予め抵抗発熱体パターンのデータを
入力部２０から入力し、記憶部１８に格納する。すなわ
ち、トリミングにより形成しようとする抵抗発熱体パタ
ーンのデータを記憶しておくのである。抵抗発熱体パタ
ーンデータとは、面状（いわゆるベタ状または円環状）
に印刷された導体層をトリミングして抵抗発熱体パター
ンを形成するために使用されるデータである。

【００３７】次に、固定されたセラミック基板１１をカ
メラ２１で撮影することにより、導体層１２ｍの形成位
置が記憶部１８に記憶される。この導体層の位置のデー
タに基づいて、演算部１９で演算が行われ、その結果が
制御データとして記憶部１８に記憶される。

【００３８】そして、この演算結果に基づいて、制御部
１７から制御信号を発生させ、ガルバノミラー１５のモ
ータ１６、および／または、ステージ１０ｃのモータを
駆動させながら、レーザ光を照射することにより、導体
層１２ｍの不必要な部分をトリミングし、抵抗発熱体１
２を形成する。

【００３９】図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明のトリミン
グによる溝の形成方法を模式的に示した平面図である。
導体層１２ｍの不必要な部分をトリミングする際、ま
ず、図３（ａ）に示すように、導体層１２ｍに最初の溝
１３０ａを形成する。次に、最初に形成した溝１３０ａ
のいずれかの側（図３（ｂ）では、右側）に、この溝１
３０ａに近接する溝１３０ｂを並行して形成する。次
に、最初に形成した溝１３０ａを挟み、前回に溝１３０
ｂを形成した側とは反対側（図３（ｃ）では、左側）
に、溝１３０ａに近接する溝１３０ｃを並行して形成す
る。この後、第ｎ番目の溝を形成し、次に第ｎ＋１番目
の溝を形成する際には、最初に形成した溝を挟んだ反対
側であって、第ｎ−１番目の溝に隣接する位置になるよ
うに順次レーザを照射して溝を形成し、トリミング幅を
次第に大きくするのである（図３（ｄ）参照）。

【００４０】このような方法で溝を形成することによ
り、レーザ光の照射位置や抵抗発熱体パターンの位置に
位置ずれがあった場合であっても、溝の位置が大きくず
れにくく、その結果、目的としたパターンの抵抗発熱体
を形成することができる。また、トリミングにより、抵
抗発熱体の抵抗値を調整する場合においても、断線等が
生じにくい。なお、１本のレーザ光により形成される溝
の幅は、５０〜５００μｍが望ましく、１００〜１５０
μｍが最適である。５０μｍ未満では、レーザ照射回数
が増えてしまい、５００μｍを超えるようなレーザで
は、セラミック基板にダメージを与えるからである。ま
た、溝の数は１〜１０本が望ましく、２〜３本が最適で
ある。

【００４１】図４（ａ）〜（ｃ）は、従来の溝の形成方
法を示す平面図であるが、図４（ａ）〜（ｃ）に示すよ
うに、最初に形成した溝１３１ａの一方の側（図４
（ａ）〜（ｃ）では、右側）のみに、溝１３１ｂ、１３
１ｃ、・・・・１３１ｎを形成すると、レーザ光の照射
位置や抵抗発熱体パターンの位置に位置ずれがあった場
合に、そのずれが大きくなってしまうため、目的とする
パターンと異なるパターンの抵抗発熱体が形成されてし
まう。また、トリミングにより、抵抗発熱体の抵抗値を
調整する場合においても、断線等が発生しやすくなる。

【００４２】このようにして導体層等の不要部分を除去
する際に、レーザ光照射により導体層等のトリミングす
べき部分はトリミングするものの、その下に存在するセ
ラミック基板には、レーザ光照射により大きな影響を与
えないことが重要になる。

【００４３】従って、レーザ光は、導体層等を構成する
金属粒子等には良好に吸収され、一方、セラミック基板
に吸収されにくいものを選定する必要がある。このよう
なレーザの種類としては、例えば、ＹＡＧレーザ、炭酸
ガスレーザ、エキシマ（ＫｒＦ）レーザ、ＵＶ（紫外
線）レーザ等が挙げられる。これらのなかでは、ＹＡＧ
レーザ、エキシマ（ＫｒＦ）レーザが最適である。

【００４４】ＹＡＧレーザとしては、日本電気社製のＳ
Ｌ４３２Ｈ、ＳＬ４３６Ｇ、ＳＬ４３２ＧＴ、ＳＬ４１
１Ｂなどを採用することができる。レーザとしては、２
ｋＨｚ以下の周波数のパルス光を用いることが望まし
く、１ｋＨｚ以下の２ｋＨｚ以下の周波数のパルス光を
用いることがより望ましい。極めて短い時間に大きなエ
ネルギーを抵抗発熱体に照射することができ、セラミッ
ク基板に対するダメージを小さくすることができるから
である。また、ファーストパルスのエネルギーが大きく
ならず、設定通りの幅の溝を形成することができる。レ
ーザ光のパルスの周波数が２ｋＨｚを超えると、ファー
ストパルスのエネルギーが大きくなりすぎ、設定よりも
幅の広い溝が形成されるため、設定通りの形状の抵抗発
熱体を形成することができない。

【００４５】また、加工スピードは、１００ｍｍ／秒以
下が望ましい。１００ｍｍ／秒を超えると、周波数を高
くしないかぎり、溝を形成することができないからであ
る。前述のように、周波数は２ｋＨｚ以下を上限とする
ため、１００ｍｍ／秒以下が望ましい。

【００４６】なお、レーザの出力は０．３Ｗ以上が望ま
しい。０．３Ｗ未満であれば、抵抗発熱体のパターンを
形成するために除去すべき導体層を完全にトリミングで
きない可能性があるからである。特に抵抗発熱体が金属
粒子の焼結体の場合は、０．３Ｗ以上の出力でトリミン
グすることで、セラミック基板まで到達するトリミング
が実現でき、導体層を完全に除去することができる。

【００４７】トリミングは、導体ペースト層に施しても
よいが、上述したように、抵抗発熱体ペーストを印刷し
た後焼成して導体層を形成し、その後に実施することが
望ましい。焼成により抵抗値が変動したり、ペーストが
レーザ光の照射に起因して剥離することがあるからであ
る。本発明は、導体ペーストを円環状（いわゆるベタ
状）に形成し、トリミングによりパターン化する方法で
あるので、均一な厚さの発熱体パターンを得ることがで
きる。最初から発熱体パターン状に印刷しようとする
と、印刷方向により厚さのばらつきが発生するため、均
一な厚さの抵抗発熱体を形成することが困難になる。

【００４８】上記説明では、レーザ光の照射により抵抗
発熱体を形成する方法について説明したが、セラミック
基板上に所定パターンの抵抗発熱体を形成した後、トリ
ミングにより抵抗発熱体の抵抗値を調整する場合には、
図３に示した本発明のトリミング方法を用い、図２に示
したように、抵抗発熱体１２の電流が流れる方向に概ね
平行に溝１３０を形成し、これにより抵抗発熱体の抵抗
値を調整する。抵抗発熱体の電流が流れる方向に、ほぼ
垂直に切欠を形成して抵抗を調整する方法は、発熱体を
断線させるおそれがあるため好ましくない。この場合に
は、上述したように、テスターピン２４を用い、形成さ
れた抵抗発熱体を多数の区画に分割してその抵抗値を測
定し、トリミングによりその抵抗値を調整する。

【００４９】このようなレーザトリミングにより形成さ
れる抵抗発熱体のパターンは、特に限定されるものでは
ないが、例えば、以下に示すような抵抗発熱体パターン
が形成されたセラミックヒータが挙げられる。

【００５０】図５は、第一の本発明のセラミックヒータ
の製造方法により製造されたセラミックヒータを模式的
に示す底面図であり、図６は、その部分拡大断面図であ
る。なお、図６に示した抵抗発熱体１２ａ〜１２ｇに
は、トリミングにより形成された溝は示していない。

【００５１】このセラミックヒータ１０は、円板状に形
成されたセラミック基板１１の加熱面１１ａの反対側で
ある底面１１ｂに、抵抗発熱体１２（１２ａ〜１２ｇ）
が形成されている。

【００５２】この抵抗発熱体１２は、加熱面１１ａの全
体の温度が均一になるように加熱するため、同心円の一
部を描くように繰り返して形成された円弧および同心円
を基本として構成されるパターンにより形成されてい
る。

【００５３】すなわち、最も外周に近い抵抗発熱体１２
ａ〜１２ｄは、同心円を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、この
ようなパターンの抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄからなる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。

【００５４】また、この抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄから
なる回路の端部は、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。

【００５５】外周に形成された抵抗発熱体１２ａ〜１２
ｄ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１２ｅ、１２ｆ、１２ｇが
形成されており、この抵抗発熱体１２ｅ、１２ｆ、１２
ｇ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。

【００５６】また、それぞれの抵抗発熱体１２ａ〜１２
ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ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。

【００５７】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。

【００５８】また、抵抗発熱体１２ａ〜１２ｇは、トリ
ミング処理された後、図６に示すように、腐食等を防止
するために、金属被覆層１２０が形成されており、その
端部には、半田層１２０を介して外部端子３３が接続さ
れている。

【００５９】このセラミック基板１１には、発熱体非形
成領域となる位置に３個の貫通孔３５が設けられてお
り、シリコンウエハ３９等の被加熱物をセラミック基板
１１の加熱面１１ａに接触させた状態で載置して加熱す
るほか、図６に示すように、これらの貫通孔３５にリフ
ターピン３６を挿通し、リフターピン３６でシリコンウ
エハ３９等の被加熱物を保持することにより、セラミッ
ク基板１１より一定の距離離間させた状態で被加熱物を
加熱することができるようになっている。

【００６０】また、このリフターピン３６を上下させる
ことにより、搬送機からシリコンウエハ３９等の被加熱
物を受け取ったり、被加熱物をセラミック基板１１上に
載置したり、被加熱物を支持したまま加熱したりするこ
とができるようになっている。セラミック基板１１の加
熱面１１ａに凹部等を形成し、この凹部等に加熱面１１
ａからわずかに突出するように支持ピンを設置し、この
支持ピンでシリコンウエハ３９を支持することより、シ
リコンウエハ３９を加熱面から５〜５０００μｍ離間さ
せた状態で支持し、加熱等を行ってもよい。

【００６１】セラミック基板１１の底面１１ｂの発熱体
非形成領域には、有底孔３４が形成されており、この有
底孔３４には、熱電対等の測温素子３７が挿入され、セ
ラミック基板１１の加熱面１１ａに近い部分の温度を測
定することができるようになっている。

【００６２】上記抵抗発熱体パターンを有するセラミッ
クヒータでは、円板状のセラミック基板に、同心円の一
部を描くように繰り返して形成された円弧と屈曲線の組
み合わせで一連の回路が構成されたパターン（以下、円
弧繰り返しパターンともいう）と、一部が切断された同
心円が隣り合う端部で直線的に接続され、一連の回路が
構成されているパターン（以下、同心円状パターンとも
いう）で抵抗発熱体が構成されているため、このような
抵抗発熱体パターンの大部分は、セラミック基板の中心
からの距離ｒと回転角（θ₁ −θ₂ ）とで表すことがで
きる。

【００６３】従って、レーザトリミングを行う際にも、
セラミック基板を中心に回転させれば、比較的容易に抵
抗発熱体の抵抗値を調整することができ、このような方
法により抵抗値が調整された抵抗発熱体を有するセラミ
ックヒータでは、加熱面の温度が均一になり、半導体ウ
エハ等の被加熱物を均一な温度で加熱することができ
る。

【００６４】また、第二の本発明の製造方法、すなわ
ち、円環状の導体層が形成されたセラミックヒータの導
体層をトリミングすることによっても、図５に示した発
熱体パターンを有するセラミックヒータを製造すること
ができる。以下に説明する形状の抵抗発熱体を有するセ
ラミックヒータにおいても同様である。

【００６５】本発明の製造方法により製造されるセラミ
ックヒータは、図５に示したパターンを有する抵抗発熱
体に限定されるものではなく、例えば、上記した円弧繰
り返しパターン、同心円状パターンや屈曲線の繰り返し
パターン等を単独を形成してもよく、これらのパターン
を任意に組み合わせてもよい。

【００６６】図７は、本発明に係る方法で製造されるセ
ラミックヒータの別の実施形態を模式的に示した平面で
ある。このセラミックヒータでは、図７に示すように、
屈曲線を主体とする、それぞれが幅広の円環状に形成さ
れている抵抗発熱体４２ａ、４２ｂ、４２ｃが、円環状
の発熱体非形成領域および中心部分にある発熱体非形成
領域を挟んで、全体的に放射状に形成されている。

【００６７】なお、セラミック基板の表面に形成される
抵抗発熱体は、図５、７に示すように、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、シリコン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。

【００６８】このような抵抗発熱体パターンを形成する
際、図７に示したような抵抗発熱体の配線間が広いパタ
ーンの場合には、スクリーン印刷により抵抗発熱体を容
易に形成することができるが、図５に示したようなその
間隔が狭く複雑な（混みいった）パターンを形成する場
合には、幅広い帯状の線からなる円環状の導体層を形成
しておき、レーザ光を用いて抵抗発熱体でない部分（不
要部分）をトリミングする方法が、比較的容易に抵抗発
熱体を形成することができるため有利である。

【００６９】セラミック基板の表面に抵抗発熱体を形成
する場合に、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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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
路に分割しているが、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。

【００７３】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。この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。

【００７４】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。

【００７５】これら金属粒子または導電性セラミック粒
子の粒径は、１〜１００μｍが好ましい。１μｍ未満と
微細すぎると、抵抗発熱体の表面の粗度Ｒａが０．０１
μｍ未満となりやすく、レーザ光を用いた照射によるト
リミングの際、レーザ光を反射しやすくなり、設定通り
の溝等を形成することができず、一方、金属粒子等の粒
径が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が、球状がより好ましい。抵抗
発熱体の面粗度がより粗くなりやすいからである。ま
た、リン片状であっても、そのアスペクト比（幅または
長さ／厚さ）が余り大きくないものであれば、抵抗発熱
体の形成面に対して垂直または斜めになり易いため、表
面の粗度を大きくすることができる。

【００７７】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、金属粒子間に金属酸化物を保持しやすく
なり、抵抗発熱体と窒化物セラミック等との密着性を確
実にし、かつ、抵抗値を大きくすることができるため有
利である。さらに、針状粒子で、余りアスペクト比（直
径に対する長さ）が余り大きくないものであれば、やは
り抵抗発熱体の形成面に対して垂直または斜めになり易
いため、表面の粗度を大きくすることができる。

【００７８】導体ペーストに使用される樹脂としては、
例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられ
る。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコ
ールなどが挙げられる。増粘剤としては、セルロースな
どが挙げられる。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素（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１２の抵抗値を大きくすることなく、金属粒子と
窒化物セラミック等との密着性を改善することができる
からである。

【００８２】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。

【００８３】上記金属酸化物の金属粒子に対する添加量
は、０．１重量％以上１０重量％未満が好ましい。ま
た、このような構成の導体ペーストを使用して抵抗発熱
体１２を形成した際の面積抵抗率は、１〜４５ｍΩ／□
が好ましい。

【００８４】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、セラミッ
ク基板の表面に抵抗発熱体１２を設けたセラミック基板
１１では、その発熱量を制御しにくいからである。な
お、金属酸化物の添加量が１０重量％以上であると、面
積抵抗率が５０ｍΩ／□を超えてしまい、発熱量が大き
くなりすぎて温度制御が難しくなり、温度分布の均一性
が低下する。また、必要に応じて面積抵抗率を５０ｍΩ
／□〜１０Ω／□にすることができる。面積抵抗率を大
きくすると、パターンを幅を広くすることができるた
め、断線の問題がない。

【００８５】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望ましい。内部の金属焼結体が
酸化されて抵抗値が変化するのを防止するためである。
形成する金属被覆層の厚さは、０．１〜１０μｍが好ま
しい。このような金属被覆層は、上記トリミング処理を
行った後に形成する。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】本発明のセラミックヒータにおけるセラミ
ック基板は、円板であることが望ましく、その直径は１
９０ｍｍを超えるものが望ましい。このような直径が大
きいものほど加熱面での温度ばらつきが大きくなるから
である。

【００８９】また、本発明のセラミックヒータのセラミ
ック基板の厚さは、２５ｍｍ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、
１．５ｍｍを超え５ｍｍ以下であることがより望まし
い。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。

【００９０】本発明のセラミックヒータ１０では、基板
の材料としてセラミックを使用しているが、セラミック
としては特に限定されず、例えば、窒化物セラミック、
炭化物セラミックおよび酸化物セラミック等を挙げるこ
とができる。セラミック基板１１の材料として、これら
のなかでは、窒化物セラミックや炭化物セラミックが好
ましい。熱伝導特性に優れるからである。

【００９１】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。また、上記炭化物セラミックとして
は、炭化珪素、炭化チタン、炭化硼素等が挙げられる。
さらに、上記酸化物セラミックとしては、アルミナ、コ
ージェライト、ムライト、シリカ、ベリリア等が挙げら
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、窒化アルミニウムが最
も好ましい。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋと最も高いか
らである。

【００９２】ただし、セラミック基板１１は、レーザ光
が吸収されにくい材質のものが好ましく、例えば、窒化
アルミニウム基板の場合には、炭素含有量が５０００ｐ
ｐｍ以下の炭素含有量が少ないものが好ましい。また、
表面を研磨して表面の面粗度をＪＩＳＢ０６０１
Ｒａで２０μｍ以下にすることが望ましい。面粗度が大
きい場合は、レーザ光を吸収してしまうからである。ま
た必要に応じて、抵抗発熱体とセラミック基板の間に耐
熱性セラミック層を設けてもよい。例えば、非酸化物系
セラミックの場合は、表面に酸化物セラミックを形成し
ておいてもよい。

【００９３】上記方法を用い、抵抗発熱体をセラミック
基板の表面に形成する方法としては、セラミック基板の
所定領域に導体ペーストを面状（円環状）に塗布した
後、レーザトリミングにて発熱体パターンを形成する方
法、または、導体ペーストを焼き付けた後、レーザトリ
ミングを行い、所定パターンの抵抗発熱体を形成する方
法が挙げられる。これらの方法のうち、導体ペーストを
焼き付けた後、抵抗発熱体パターンを形成する方法が、
レーザ光の照射による導体ペースト層の剥離等が発生し
ないため好ましい。

【００９４】なお、金属の焼結は、金属粒子同士および
金属粒子とセラミックとが融着していれば充分である。
また、めっき法やスパッタリング等の方法を用いて所定
領域に導体層を形成し、レーザトリミングによる抵抗発
熱体パターンの形成を行ってもよい。

【００９５】次に、上述したレーザトリミング工程以外
の本発明のセラミックヒータの製造方法について、図８
に基づいて説明する。図８（ａ）〜（ｄ）は、レーザ処
理を含む本発明のセラミックヒータの製造方法の一部を
模式的に示す断面図である。

【００９６】(1) セラミック基板の作製工程窒化アルミニウム等のセラミックの粉末に、必要に応じ
て、イットリア（Ｙ₂ Ｏ ₃ ）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。
なお、ドクターブレード法等により形成したグリーンシ
ートを積層することにより生成形体を作製してもよい。

【００９７】次に、生成形体に、必要に応じて、シリコ
ンウエハ３９等の被加熱物を運搬等するためのリフター
ピン３６を挿入する貫通孔３５となる部分や熱電対など
の測温素子を埋め込むための有底孔となる部分等を形成
する。

【００９８】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１１を作
製する（図８（ａ）参照）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。また、例えば、上下
より加圧しながら加熱、焼成を行うことにより、気孔の
ないセラミック基板１１を製造することが可能となる。
加熱、焼成は、焼結温度以上であればよいが、例えば、
窒化物セラミックでは、１０００〜２５００℃である。

【００９９】なお、通常は、焼成を行った後に、貫通孔
３５や測温素子を挿入するための有底孔（図示せず）を
設ける。貫通孔３５等は、表面研磨後に、ＳｉＣ粒子等
を用いたサンドブラスト等のブラスト処理を行うことに
より形成することができる。

【０１００】(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、一般に、金属粒子、樹脂、溶剤からな
る粘度の高い流動物である。この導体ペーストの粘度
は、比較的均一な厚さの導体層を形成することができる
点から、７０〜９０Ｐａ・ｓが好ましい。

【０１０１】この導体ペーストをスクリーン印刷などを
用い、抵抗発熱体を設けようとする領域一体に帯状また
は円環状に印刷を行うことにより、導体ペースト層１２
ｍを形成する（図８（ｂ））。抵抗発熱体のパターン
は、セラミック基板全体を均一な温度にする必要がある
ことから、図５に示すような同心円の一部を描くように
繰り返して形成された円弧、または、同心円を基本とす
るパターンが望ましい。なお、上記した方法のほか、め
っきにより導体層を形成することもできる。

【０１０２】(3) 導体ペーストの焼成セラミック基板１１の底面に印刷した導体ペースト層を
加熱焼成して、樹脂、溶剤を除去するとともに、金属粒
子を焼結させ、セラミック基板１１の底面に焼き付け、
所定の幅を有する導体層を形成（図６参照）する。この
後、上述した本発明のトリミング方法を用いて、溝を形
成し、不必要な部分を除去することにより、抵抗発熱体
を形成する（図８（ｃ）参照）。加熱焼成の温度は、５
００〜１０００℃が好ましい。上記方法を用いたスクリ
ーン印刷、めっき法、スパッタリング等により抵抗発熱
体パターンの導体ペースト層を形成した後、焼成して抵
抗発熱体１２とし、レーザトリミングにより抵抗発熱体
の抵抗値を調整してもよい。

【０１０３】(4) 金属被覆層の形成抵抗発熱体１２表面には、図６に示したように、金属被
覆層１２０を設けることが望ましい。金属被覆層１２０
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。

【０１０４】(5) 端子等の取り付け抵抗発熱体１２のパターンの端部に電源との接続のため
の端子（外部端子３３）を半田を介して取り付ける（図
８（ｄ）参照）。また、有底孔３４（図示せず）に熱電
対を挿入し、ポリイミド等の耐熱樹脂等を用いて封止
し、セラミックヒータの製造を終了する。

【０１０５】なお、本発明のセラミックヒータでは、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
チャックとして使用することができ、また、表面にチャ
ップトップ導体層を設け、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使用する
ことができる。

【０１０６】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。（実施例１）レーザトリミングによる抵抗発熱体の抵抗
値の調整 (1) 窒化アルミニウム粉末（平均粒径：０．６μｍ）１
００重量部、イットリア（平均粒径：０．４μｍ）４重
量部、アクリルバインダ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。

【０１０７】(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。

【０１０８】(3) 次に、この生成形体を１８００℃、圧
力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さがほぼ３ｍｍの
窒化アルミニウム板状体を得た。次に、この板状体から
直径２１０ｍｍの円板体を切り出し、セラミック製の板
状体（セラミック基板１１）とした。このセラミック基
板にドリル加工を施し、シリコンウエハのリフターピン
３６を挿入する貫通孔３５、熱電対を埋め込むための有
底孔３４（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）を形成し
た。

【０１０９】(4) 上記(3) で得たセラミック基板１１
に、スクリーン印刷にて導体ペースト層を形成した。印
刷パターンは、図５に示したようなパターンであった。
上記導体ペーストとしては、Ａｇ：４８重量％、Ｐｔ：
２１重量％、ＳｉＯ₂ ：１．０重量％、Ｂ₂ Ｏ₃ ：１．
２重量％、ＺｎＯ：４．１重量％、ＰｂＯ：３．４重量
％、酢酸エチル：３．４重量％、ブチルカルビトール：
１７．９重量％からなる組成のものを使用した。この導
体ペーストは、Ａｇ−Ｐｔペーストであり、銀粒子（昭
栄化学社製Ａｇ−５４０）は、平均粒径が４．５μｍ
のリン片状のものであった。また、Ｐｔ粒子（昭栄化学
社製Ｐｄ−２２１）は、平均粒径６．８μｍの球状で
あった。また、このときの導体ペーストの粘度は８０Ｐ
ａ・ｓであった。

【０１１０】(5) さらに、発熱体パターンの導体ペース
ト層を形成した後、セラミック基板１１を８５０℃で１
０〜２０分間、加熱焼成して、導体ペースト中のＡｇ、
Ｐｔを焼結させるとともにセラミック基板１１に焼き付
けた。

【０１１１】抵抗発熱体のパターンは、図５に示したよ
うに、１２ａ〜１２ｇの７チャンネルである。外周の４
つのチャンネル（抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄ）のトリミ
ング前のチャンネル内の抵抗値のばらつきは、７．４〜
１２．４％であった。なお、チャンネルとは、制御を行
う際に、同一電圧を印加して一の制御を行う回路をいう
が、本実施例では、連続体として形成された各抵抗発熱
体（１２ａ〜１２ｇ）を示す。

【０１１２】また、各チャンネル（抵抗発熱体１２ａ〜
１２ｄ）内の抵抗ばらつきは、以下のようにして求め
た。すなわち、まず、チャンネル内を２０分割し、分割
した範囲内の両端で抵抗を測定し、その平均を平均分割
抵抗値とし、さらに、チャンネル内の最高抵抗値と最低
抵抗値との差と平均分割抵抗値とから、ばらつきを計算
した。また、各チャンネル（抵抗発熱体１２ａ〜１２
ｄ）内の抵抗値は、分割して測定した全抵抗値の総和で
ある。

【０１１３】(6) 次に、トリミング用の装置として、波
長が１０６０ｎｍのＹＡＧレーザ（日本電気製Ｓ１４
３ＡＬ出力３Ｗ、パルス周波数設定範囲０．１〜４
０ｋＨｚ）を用い、パルス周波数を１．０ｋＨｚに設定
した。この装置は、Ｘ−Ｙステージ、ガルバノミラー、
ＣＣＤカメラ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを備え、また、ステ
ージとガルバノミラーを制御するコントローラを内蔵
し、コントローラは、コンピュータ（日本電気製ＦＣ
−９８２１）に接続されている。コンピュータは、演算
部と記憶部を兼ねるＣＰＵを有している。また、記憶部
と入力部を兼ねるハードディスクと３．５インチＦＤド
ライブを有している。

【０１１４】このコンピュータにＦＤドライブから発熱
体パターンデータを入力し、また、抵抗発熱体の位置を
読み取って（読み取りは、導体層の特定箇所またはセラ
ミック基板に形成されたマーカを基準にする）、必要な
制御データを演算し、発熱体パターンを電流が流れる方
向に沿って概ね平行に照射し、その部分の導体層を除去
し、セラミック基板に到達する幅５０μｍの溝を形成す
ることにより、抵抗値を調整した。溝を形成する際、図
３に示したように、最初に形成した溝を挟んで左右に順
次近接する溝を並行して形成して、溝の幅を調節した。
溝を拡張するために形成した溝の数は、全部で３本であ
った。また、抵抗発熱体は、厚さが５μｍ、幅２．４ｍ
ｍであった。レーザは、１ｋＨｚの周波数で、０．４Ｗ
の出力、バイトサイズは１０μｍ、加工スピードは１０
ｍｍ／秒であった。

【０１１５】このようにトリミングを行い、抵抗発熱体
の抵抗値を調整した後の外周の４つのチャンネル（抵抗
発熱体１２ａ〜１２ｄ）の抵抗値のばらつきは、１．０
〜５．０％と大きく減少した。

【０１１６】(8) 次に、電源との接続を確保するための
外部端子３３を取り付ける部分にＮｉめっきした後、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。次いで、半田層の
上にコバール製の外部端子３３を載置して、４２０℃で
加熱リフローし、外部端子３３を抵抗発熱体１２の表面
に取り付けた。 (9) 温度制御のための熱電対をポリイミドで封止し、セ
ラミックヒータ１０を得た。

【０１１７】（実施例２）セラミックヒータの製造（レ
ーザトリミングによる抵抗発熱体形成）本実施例では、図５に示す抵抗発熱体パターンを有する
セラミックヒータを製造した。 (1) まず、窒化アルミニウム粉末（平均粒径：１．１μ
ｍ）１００重量部、イットリア（平均粒径：０．４μ
ｍ）４重量部、アクリルバインダ１２重量部およびアル
コールからなる組成物のスプレードライを行い、顆粒状
の粉末を作製した。 (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。

【０１１８】(3) 次に、この生成形体を１８００℃、圧
力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さがほぼ３ｍｍの
窒化アルミニウム板状体を得た。次に、この板状体から
直径２１０ｍｍの円板体を切り出し、セラミック製の板
状体（セラミック基板１１）とした。このセラミック基
板にドリル加工を施し、シリコンウエハのリフターピン
３６を挿入する貫通孔３５、熱電対を埋め込むための有
底孔（図示せず）（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）
を形成した（図８（ａ）参照）。

【０１１９】(4) 上記(3) で得たセラミック基板１１
に、スクリーン印刷にて導体ペースト層１２ｍを形成し
た。印刷パターンは、図５の抵抗発熱体１２の各回路と
なる抵抗発熱体１２ａ〜１２ｇを含むように面状に塗布
された所定幅を有する同心円形状（円環形状）のパター
ンであった（図８（ｂ）参照）。上記導体ペーストとし
ては、銀ペーストであり、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重量部含むものを使用
した。また、銀粒子（昭栄化学社製Ａｇ−５４０）
は、平均粒径が４．５μｍのリン片状のものであった。
また、このときの導体ペーストの粘度は８０Ｐａ・ｓで
あった。

【０１２０】(5) さらに、発熱体パターンの導体ペース
ト層を形成した後、セラミック基板１１を７８０℃で２
０分間、加熱焼成して、導体ペースト中の銀を焼結させ
るとともにセラミック基板１１に焼き付けた。

【０１２１】(6) 次に、波長が１０６０ｎｍのＹＡＧレ
ーザ（日本電気社製Ｓ１４３ＡＬ出力５Ｗ、パルス周
波数設定範囲０．１〜４０ｋＨｚ）を用い、レーザパ
ルスの周波数を１．０ｋＨｚとしてトリミングを行っ
た。この装置は、Ｘ−Ｙステージ、ガルバノミラー、Ｃ
ＣＤカメラ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを備え、また、ステー
ジとガルバノミラーを制御するコントローラを内蔵して
いる。このコントローラは、コンピュータ（日本電気社
製ＦＣ−９８２１）に接続されている。また、上記コ
ンピュータは、演算部と記憶部を兼ねるＣＰＵを有して
いるとともに、記憶部と入力部を兼ねるハードディスク
と３．５インチＦＤドライブを有している。なお、Ｘ−
Ｙステージは、固定されたセラミック基板の中心軸Ａを
中心として、任意の角度θだけ回転することができるよ
うになっている。

【０１２２】このコンピュータにＦＤドライブから発熱
体パターンデータを入力し、また、導体層の位置を読み
取って（読み取りは、導体層の特定箇所またはセラミッ
ク基板に形成されたマーカを基準にする）、必要な制御
データを演算し、セラミック基板１１を回転させなが
ら、導体ペースト層の発熱体パターン形成予定領域以外
の部分にレーザ光を照射し、その部分の導体ペースト層
を除去し、図５に示すパターンを持つ抵抗発熱体１２を
形成した（図８（ｃ）参照）。領域外の部分を除去する
際、図３に示したように、最初に形成した幅１００μｍ
の溝を挟んで左右に順次近接する溝を並行して形成し
て、除去する部分の溝の幅を調節した。銀−鉛の抵抗発
熱体は、厚さが５μｍ、幅２．４ｍｍ、面積抵抗率が
７．７ｍΩ／□であった。

【０１２３】(7) 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(6) で作製し
たセラミック基板１１を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱体１
２の表面に厚さ１μｍの金属被覆層（ニッケル層）１２
０を析出させた。

【０１２４】(8) 電源との接続を確保するための外部端
子３３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。次いで、半田層の上にコバール製の外部端
子３３を載置して、４２０℃で加熱リフローし、外部端
子３３を抵抗発熱体１２の表面に取り付けた（図８
（ｄ）参照）。 (9) 温度制御のための熱電対をポリイミドで封止し、セ
ラミックヒータ１０を得た。

【０１２５】（比較例１）レーザトリミングによる抵抗
発熱体の抵抗値の調整抵抗発熱体に溝を形成する際、図４に示した従来の方法
を用いて、溝を形成したほかは、実施例１と同様にして
セラミックヒータを製造した。

【０１２６】（比較例２）セラミックヒータの製造（レ
ーザトリミングによる抵抗発熱体形成）抵抗発熱体のパターンを形成する際、図４に示した従来
の方法を用いて溝を形成し、発熱体パターン形成予定領
域外の部分を除去したほかは、実施例２と同様にしてセ
ラミックヒータを製造した。

【０１２７】評価方法（１）溝の幅および形成位置の観察実施例１および比較例１では、セラミック基板上に抵抗
発熱体を形成し、該抵抗発熱体の表面に溝を複数本形成
した後、その溝の幅およびその形成位置を走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果を表１に示した。

【０１２８】（２）発熱体パターンの位置の観察また、実施例２、比較例２では、形成された発熱体パタ
ーンが設定通りの位置に設定通りのパターンで形成され
ているか、否かを、写真にとって観察した。その結果を
表１に示した。

【０１２９】（３）加熱面の温度測定上記実施例および比較例に係るセラミックヒータを１０
個用意し、３００℃に昇温した後、セラミック基板の加
熱面の温度をサーモビュア（日本データム社製ＩＲ−１
６２０１２−００１２）により測定し、最低温度と最高
温度との温度差を求め、セラミックヒータ１０個につい
て平均値を算出した。その結果を表１に示す。表１の温
度差とは、最低温度と最高温度との温度差である。

【０１３０】

【表１】

【０１３１】表１に示す結果より明らかなように、実施
例１の場合には、溝が設定通りの位置に設定通りの幅で
形成されており、抵抗発熱体に過熱溶融による断線等は
発生せず、加熱面には温度分布が殆ど発生せず、均一に
なっていた。また、トリミング後の抵抗発熱体の抵抗値
のばらつきも小さかった。一方、比較例１の場合には、
溝が設定より位置ずれを起こしており、加熱面の温度差
の平均は０．８℃と実施例１と変わらなかったが、１０
％程度の抵抗発熱体に加熱溶融による断線が見られた。

【０１３２】また、実施例２の場合、設定通りのパター
ンで抵抗発熱体が形成されており、抵抗発熱体に過熱溶
融による断線等は発生せず、加熱面の温度差も０．８℃
と小さかったのに対し、比較例２の場合、設定通りのパ
ターンの抵抗発熱体を形成することができなかった部分
があり、加熱面の温度差の平均は、０．８℃と実施例２
と変わらなかったが、２０％程度の抵抗発熱体に加熱溶
融による断線が見られた。

【０１３３】

【発明の効果】以上説明したように、第一の本発明のセ
ラミックヒータの製造方法によれば、抵抗発熱体に最初
に形成した溝を挟んで、順次、反対側になるように溝を
形成していくため、断線等を発生させることなく、抵抗
発熱体を設定通りにトリミングすることができ、抵抗発
熱体の抵抗値を精密に調整することができる。

【０１３４】また、第二の本発明のセラミックヒータの
製造方法によれば、導体層に最初に形成した溝を挟ん
で、順次、反対側になるように溝を形成していくため、
導体層の不要部分を設定通りにトリミングすることがで
き、これにより、精密なパターンを有し、加熱面の温度
均一性に優れたセラミックヒータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミックヒータの製造方法に用いら
れる、レーザトリミング装置の概要を示すブロック図で
ある。

【図２】抵抗発熱体にトリミング処理を施した際に形成
される溝を模式的に示す斜視図である。

【図３】本発明のレーザ光照射によるトリミングの方法
を示した平面図である。

【図４】従来のレーザ光照射によるトリミングの方法を
示した平面図である。

【図５】本発明のセラミックヒータの製造方法で製造さ
れるセラミックヒータの一例を模式的に示す底面図であ
る。

【図６】図５に示したセラミックヒータの部分拡大断面
図である。

【図７】本発明の製造方法で製造されるセラミックヒー
タの別の一例を模式的に示す平面図である。

【図８】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のセラミックヒータ
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】

１０、４０セラミックヒータ１１、４１セラミック基板１１ａ加熱面１１ｂ底面１２（１２ａ〜１２ｇ）、４２（４２ａ〜４２ｄ）抵
抗発熱体１２０金属被覆層１３０溝１０ｂ固定用突起１０ｃステージ１２ｍ導体層１４レーザ照射装置１５ガルバノミラー１６モータ１７制御部１８記憶部１９演算部２０入力部２１カメラ２２レーザ光３３外部端子３４、４４有底孔３５、４５貫通孔３６リフターピン３９シリコンウエハ

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板の表面に所定パターンの
抵抗発熱体を形成した後、前記抵抗発熱体にレーザ光を
照射して２以上の溝を形成し、前記抵抗発熱体の抵抗値
を調整するセラミックヒータの製造方法であって、前記
抵抗発熱体に電流の流れる方向に沿って溝を形成し、つ
いで、該溝に隣接するように、レーザ光を照射して第２
の溝を形成することを特徴とするセラミックヒータの製
造方法。
【請求項２】抵抗発熱体にレーザ光を照射して第ｎの
溝を形成した後、第ｎ＋１の溝を形成する際、最初に形
成した溝を挟んで反対側になるように順次レーザ光を照
射して溝を形成する請求項１に記載のセラミックヒータ
の製造方法。
【請求項３】セラミック基板表面の所定領域に帯状ま
たは円環状の導体層を形成した後、レーザ光を照射し
て、導体層の一部を除去することにより、所定パターン
を形成するセラミックヒータの製造方法であって、導体
層の除去領域の中央領域にレーザ光を照射し除去溝を形
成した後、ついで、該溝に隣接するように、レーザ光を
照射して第２の除去溝を形成し、導体層を除去すること
を特徴とするセラミックヒータの製造方法。
【請求項４】抵抗発熱体にレーザ光を照射して第ｎの
除去溝を形成した後、第ｎ＋１の除去溝を形成する際、
最初に形成した溝を挟んで反対側になるように順次レー
ザ光を照射して除去溝を形成する請求項３に記載のセラ
ミックヒータの製造方法。