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JP2001148280A - Hot plate unit - Google Patents

Hot plate unit

Info

Publication number
JP2001148280A
JP2001148280A JP33014199A JP33014199A JP2001148280A JP 2001148280 A JP2001148280 A JP 2001148280A JP 33014199 A JP33014199 A JP 33014199A JP 33014199 A JP33014199 A JP 33014199A JP 2001148280 A JP2001148280 A JP 2001148280A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hot plate
casing
ceramic
plate unit
heat
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP33014199A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
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 JP33014199A priority Critical patent/JP2001148280A/en
Publication of JP2001148280A publication Critical patent/JP2001148280A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hot plate unit with good equal heating and temperature control. SOLUTION: The hot plate unit is equipped with a hot plate made of ceramic sintered body with a heating element at an opening part of a casing, which is made of ceramic.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックを利用
したホットプレートユニットに関する。
The present invention relates to a hot plate unit using ceramic.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体応用製品は種々の産業において必
要とされる極めて重要な製品であり、その代表例である
半導体チップは、例えば、シリコン単結晶を所定の厚さ
にスライスしてシリコンウエハを作製した後、このシリ
コンウエハ上に種々の回路等を形成することにより製造
される。
2. Description of the Related Art Semiconductor-applied products are extremely important products required in various industries. A typical example of a semiconductor chip is a silicon wafer obtained by slicing a silicon single crystal to a predetermined thickness. After fabrication, it is fabricated by forming various circuits and the like on this silicon wafer.

【0003】この種々の回路等は、シリコンウエハ上に
導電性薄膜等を形成したのち、感光性樹脂等を用いたエ
ッチングレジストを、回路パターンを有するマスクを介
して塗布し、パターンエッチングして作製したり、プラ
ズマエッチングや高周波スパッタリングを行うことによ
り製造される。このため、ウエハを加熱する必要があ
り、セラミック焼結体を用いた基板(セラミック基板と
いうことがある)を利用したホットプレートが近年よく
用いられるようになってきている。
[0003] These various circuits and the like are manufactured by forming a conductive thin film or the like on a silicon wafer, applying an etching resist using a photosensitive resin or the like through a mask having a circuit pattern, and pattern-etching. Or by performing plasma etching or high frequency sputtering. For this reason, it is necessary to heat the wafer, and a hot plate using a substrate using a ceramic sintered body (sometimes called a ceramic substrate) has been often used in recent years.

【0004】このセラミック基板の一主面には、ガラス
の粉末と導電物質の粉末とを含む、いわゆる厚膜抵抗体
等の抵抗発熱体(以下、抵抗体という)層が所定のパター
ン形状に形成され、その抵抗体パターンの一部に端子接
続用パッドが形成されている。
On one main surface of the ceramic substrate, a layer of a resistance heating element (hereinafter referred to as a resistor) such as a so-called thick-film resistor including a powder of glass and a powder of a conductive substance is formed in a predetermined pattern. A terminal connection pad is formed on a part of the resistor pattern.

【0005】端子接続用パッドには端子ピンがはんだ付
けされ、その端子ピンには配線を介して電源が接続され
る。このセラミック基板が、ケーシングの開口部に設置
されてホットプレートユニットが構成される。そして、
被加熱物であるシリコンウエハをホットプレートの上面
側に載置し、この状態で通電を行なうことにより、該シ
リコンウエハが数百℃に加熱されるようになっている。
[0005] Terminal pins are soldered to the terminal connection pads, and a power supply is connected to the terminal pins via wiring. This ceramic substrate is placed in the opening of the casing to form a hot plate unit. And
A silicon wafer to be heated is placed on the upper surface side of the hot plate, and current is supplied in this state, whereby the silicon wafer is heated to several hundred degrees Celsius.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、かかるホッ
トプレートユニットのセラミック基板を担持する筐体で
あるケーシングは、例えば、金属アルミニウム等によっ
て作製されており、その熱伝導率は、209W/m・K
程度であり、かなり熱伝導性が大きい。従って、ホット
プレートの保温性の点で問題があり、ホットプレートの
均熱性の維持及び温度制御性に好ましくない影響を与え
ていることが判明してきた。
However, the casing, which is a housing for supporting the ceramic substrate of such a hot plate unit, is made of, for example, metal aluminum or the like, and has a thermal conductivity of 209 W / m · K.
Degree of thermal conductivity. Therefore, it has been found that there is a problem in the heat retaining property of the hot plate, which has an unfavorable effect on the maintenance of the uniformity of the hot plate and the temperature controllability.

【0007】このケーシングの材質に対する要件は、熱
伝導性、耐熱性、耐蝕性、電気絶縁性等の物理的性質の
他、ホットプレートを担持できる剛性及び強度を有し、
しかも、成形性がよいこと等、多面にわたると思われる
が、これらの要件をバランスよく充分に満たす材質につ
いて充分研究されているとは言い難い。
The requirements for the material of the casing include physical properties such as thermal conductivity, heat resistance, corrosion resistance, and electrical insulation, as well as rigidity and strength capable of supporting a hot plate.
In addition, although it is thought that there are various aspects such as good moldability, it is hard to say that materials that sufficiently satisfy these requirements have been sufficiently studied.

【0008】また、かかるホットプレートユニットが、
主として半導体製造又は検査装置内で用いられることか
ら、そのケーシングは、その表面が半導体製造又は検査
装置中における使用の際に光熱や揮発ガス等の影響を受
けることも検討を要する課題である。
In addition, such a hot plate unit includes:
Since the casing is mainly used in a semiconductor manufacturing or inspection apparatus, it is also an issue to be considered that the surface of the casing is affected by light heat or volatile gas when used in the semiconductor manufacturing or inspection apparatus.

【0009】そこで、本発明は、前述した問題点に鑑み
てなされたものであり、ホットプレートユニットのケー
シングの材質を、セラミック基板の熱的特性が充分発揮
され得る保温性のよい材質のものとし、均熱性及び温度
制御性の優れたホットプレートユニットを提供すること
を課題とする。
In view of the foregoing, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the material of the casing of the hot plate unit is made of a material having a good heat retaining property capable of sufficiently exhibiting the thermal characteristics of the ceramic substrate. Another object of the present invention is to provide a hot plate unit having excellent heat uniformity and temperature controllability.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決すべ
く、本発明の請求項1記載のホットプレートは、ケーシ
ングの開口部に、発熱体を備えたセラミック焼結体から
なるホットプレートが設置されたホットプレートユニッ
トであって、前記ケーシングはセラミックからなること
を特徴とする。セラミックは、耐熱性、耐腐食性が高
く、また熱伝導率も低いうえ、熱膨張係数がホットプレ
ートを構成するセラミックに近いものを採用できるた
め、加熱、冷却でケーシングとホットプレートとの接合
部での破断が生じにくい。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a hot plate comprising a ceramic sintered body having a heating element installed in an opening of a casing. A hot plate unit, wherein the casing is made of ceramic. Ceramics have high heat resistance, high corrosion resistance, low thermal conductivity, and a coefficient of thermal expansion similar to that of the ceramics that make up the hot plate. Therefore, the joint between the casing and the hot plate can be heated and cooled. Is less likely to break.

【0011】本発明で使用されるセラミックは、マシナ
ブルセラミック、石英ガラス、及び、セラミックファイ
バーと無機バインダーとの複合体からなる群から選ばれ
る少なくとも1種の材料が用いられる。マシナブルセラ
ミック材料は、熱伝導率が小さく、耐熱性及び耐蝕性が
極めて良好であり、ケーシングとしての充分な剛性を有
する。また、マシナブルセラミックは、機械加工性にも
優れており、加工精度を高くすることができる。石英ガ
ラスは、熱伝導率が小さく、耐熱性及び耐蝕性が極めて
良好であり、ケーシングとしての充分な剛性を有する。
セラミックファイバーと無機バインダーとの複合体は、
セラミックファイバーを無機バインダーで固めたもので
あり、靱性が高く、クラックなどが発生しにくい。ま
た、成形しやすくセラミックの緻密体よりも軽い。
The ceramic used in the present invention is at least one material selected from the group consisting of machinable ceramics, quartz glass, and a composite of a ceramic fiber and an inorganic binder. The machinable ceramic material has low thermal conductivity, extremely good heat resistance and corrosion resistance, and has sufficient rigidity as a casing. Further, machinable ceramics are excellent in machinability and can increase processing accuracy. Quartz glass has low thermal conductivity, extremely good heat resistance and corrosion resistance, and has sufficient rigidity as a casing.
The composite of ceramic fiber and inorganic binder is
A ceramic fiber hardened with an inorganic binder, has high toughness and is unlikely to crack. It is easy to mold and lighter than a dense ceramic body.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明の実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0013】実施の形態1 図1は、本発明の実施の形態に係る半導体製造装置内で
用いるホットプレートユニットの一例を示す斜視説明図
であり、図2は、その部分側面断面図であり、図3及び
図4は、他の例の部分側面断面図である。図に示した符
号は同一の要素には、同一の符号を付して示した。
Embodiment 1 FIG. 1 is a perspective explanatory view showing an example of a hot plate unit used in a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial side sectional view thereof. 3 and 4 are partial side sectional views of another example. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals.

【0014】ホットプレートユニット1は、上面視円形
で円板状のホットプレート3と、該ホットプレート3を端
部2b(図2)で担持し得るケーシング2とを主要構成要素
としている。ホットプレート3の端部3b及びケーシング
の端部2bは、端部同士が互いに当接し得る形状(図2又
は図3)に形成され、その端部間に接合層13を有して一
体とされている。
The hot plate unit 1 has, as main components, a hot plate 3 which is circular in a top view and has a disk shape, and a casing 2 which can support the hot plate 3 at an end 2b (FIG. 2). The end 3b of the hot plate 3 and the end 2b of the casing are formed in a shape (FIG. 2 or FIG. 3) in which the ends can abut each other, and are integrated with a bonding layer 13 between the ends. ing.

【0015】尚、このホットプレート3 は、半導体ウエ
ハを加熱乾燥するものであるため、多くは、上面視円形
に構成されているが、本発明は円形に限定するものでは
なく、矩形等であってもよい。
Since the hot plate 3 is for heating and drying a semiconductor wafer, the hot plate 3 is generally formed in a circular shape when viewed from the top. However, the present invention is not limited to a circular shape but a rectangular shape. You may.

【0016】本例のホットプレート3は、感光性樹脂が
塗布されたシリコンウエハを170〜200℃で、硬化
させるための低温用ホットプレートである。ただし、2
00℃以上の温度領域でも、以下の説明は共通に適用さ
れる。
The hot plate 3 of this embodiment is a low-temperature hot plate for curing a silicon wafer coated with a photosensitive resin at 170 to 200 ° C. However, 2
Even in a temperature range of 00 ° C. or more, the following description is commonly applied.

【0017】このホットプレート3は、セラミック焼結
体を用いた基板9に、抵抗体10としての抵抗体パターン
を焼付等によって設けることにより構成されている。抵
抗体パターンは、基板の下面側において同心円状乃至渦
巻き状に形成されている。ホットプレート3を構成する
セラミック焼結体の材質及びホットプレートの詳細構成
については後述する。
The hot plate 3 is formed by providing a resistor pattern as a resistor 10 on a substrate 9 using a ceramic sintered body by baking or the like. The resistor pattern is formed concentrically or spirally on the lower surface side of the substrate. The material of the ceramic sintered body constituting the hot plate 3 and the detailed configuration of the hot plate will be described later.

【0018】次に、ケーシング2は、有底無蓋の箱状部
材、又は、バスタブ状部材であって、横断面円形状の開
口部2xをその上部側に有し、ホットプレート3を担持で
き、かつ、後述する端子ピン等を収容できる形状に形成
されている。そして、ケーシング2は、ホットプレート
3の温熱を保持する保温性を有し、ホットプレート3の均
熱性の維持に寄与するとともに、抵抗体10に通電して発
熱させる際の温度制御性を向上させることが好ましい。
Next, the casing 2 is a box-like member or a bathtub-like member without a bottom and having a bottom, and has an opening 2x having a circular cross section on its upper side, and can carry a hot plate 3. Further, it is formed in a shape capable of accommodating terminal pins and the like described later. And the casing 2 is a hot plate
It is preferable to have a heat retaining property for retaining the heat of No. 3 and to contribute to maintaining the uniformity of the hot plate 3 and to improve the temperature controllability when the resistor 10 is energized to generate heat.

【0019】そこで、このケーシング2に用いられる材
料の要件として、まず、(1)熱伝導性、耐熱性、耐蝕
性、電気絶縁性等の物理的性質を有することが挙げられ
る。その他、(2)ホットプレートを担持できる剛性及び
強度等の機械的性質を有すること、さらに、(3)ホット
プレートユニットに所要となるリード線6 等の部材(図
2参照)をケーシング内に収容し、そのリード線等を引
出す貫通孔等を穿設しておく必要があることから成形性
又は加工性がよいこと、(4)ホットプレートユニット
が、主として半導体製造および検査装置内で用いられる
ことから、ケーシングの表面が光熱や揮発ガス等に対し
て化学的に安定ということ、も要件である。
Therefore, the requirements for the material used for the casing 2 include (1) physical properties such as thermal conductivity, heat resistance, corrosion resistance, and electrical insulation. In addition, (2) it has mechanical properties such as rigidity and strength capable of supporting the hot plate, and (3) the components such as the lead wires 6 required for the hot plate unit (see FIG. 2) are housed in the casing. (4) Hot plate unit is used mainly in semiconductor manufacturing and inspection equipment because it is necessary to drill through holes etc. to lead out the lead wires etc. Therefore, it is also a requirement that the surface of the casing is chemically stable against light heat, volatile gas and the like.

【0020】尚、これらの要件を満たす材料を用いてケ
ーシングを作製する場合に、ケーシングの構造は、図4
に示すように、少なくとも一方に当該要件を満たす材料
を用いた2重構造、乃至は、多重構造であってもよく、
さらに、2重構造の中間に、熱伝導性を考慮した中間層
を設けることもできる。図4において、符号22は、他の
材料を用いたケーシングの外装を示す。
When a casing is manufactured using a material satisfying these requirements, the structure of the casing is as shown in FIG.
As shown in at least one, a double structure using a material that satisfies the requirement for at least one, or a multiple structure,
Further, an intermediate layer in consideration of thermal conductivity can be provided in the middle of the double structure. In FIG. 4, reference numeral 22 indicates a casing exterior made of another material.

【0021】本発明は、これらのケーシングに対して、
前記要件を満たす材料を少なくとも用いることを特徴と
する。従って、以下に説明する材料を2重構造、乃至
は、多重構造における組合せに適用して用いることもで
きる。
The present invention relates to these casings.
It is characterized by using at least a material satisfying the above requirements. Therefore, the materials described below can be applied to a double structure or a combination of multiple structures.

【0022】そこで、本発明者らは、鋭意、試作及び評
価試験を繰返し、以下のような材料を本ケーシングに適
用し得ることを見出した。
Therefore, the present inventors have repeatedly and eagerly repeated trial production and evaluation tests and found that the following materials can be applied to the present casing.

【0023】本実施の形態においては、ケーシング2の
材料として、いわゆる石英ガラスを用いる。石英ガラス
は、石英(SiO2)のみを成分とし、網目形成酸化物単
独で作られる1成分ガラスである。
In the present embodiment, so-called quartz glass is used as the material of the casing 2. Quartz glass is a one-component glass made of only a network-forming oxide containing only quartz (SiO 2 ) as a component.

【0024】かかる石英ガラスは、熱伝導率が、0.1
〜1.5W/m・K程度であり、アルミニウム( 前述の
とおり、209W/m・K) 等金属材料よりも著しく小
さい。そして、熱膨張率(5〜6×10-7/℃)が低く、
耐熱性、耐蝕性、電気絶縁性を有している。
Such a quartz glass has a thermal conductivity of 0.1
About 1.5 W / m · K, which is significantly smaller than a metal material such as aluminum (209 W / m · K as described above). And the coefficient of thermal expansion (5-6 × 10 −7 / ° C.) is low,
It has heat resistance, corrosion resistance, and electrical insulation.

【0025】従って、ホットプレート3からの温熱の、
ホットプレートユニット外部の半導体製造装置等への熱
伝導に対する断熱性が極めて優れ、保温性がよいので、
ホットプレートの均熱保持及び温度制御が容易となる効
果を奏する。
Therefore, the heat from the hot plate 3
As the heat insulation to heat conduction to the semiconductor manufacturing equipment outside the hot plate unit is extremely excellent and the heat retention is good,
This has the effect of facilitating soaking and maintaining the temperature of the hot plate.

【0026】また、石英ガラス基材は、ホットプレート
3を担持できる剛性及び強度等の機械的性質を備えてい
るとともに、底面にリード線引出用孔7として貫通孔等
を設ける加工もできる。加工がしにくい場合は、ガラス
原料を溶融冷却によって型成形する際に、貫通孔部分
を、予め空洞となるように型成形しておいてもよい。従
って、ホットプレートユニット1 として堅牢な構造物を
得ることができる。また、図3に示すように、開口部2x
の端部2c及びホットプレート3 の端部3cに段付等の形成
もできる。
The quartz glass substrate is a hot plate
In addition to having mechanical properties such as rigidity and strength capable of supporting the 3, it is also possible to provide a through-hole or the like as a lead wire drawing hole 7 on the bottom surface. When processing is difficult, when molding the glass raw material by melt cooling, the through-hole portion may be molded in advance so as to be hollow. Therefore, a robust structure can be obtained as the hot plate unit 1. In addition, as shown in FIG.
The end 2c of the hot plate 3 and the end 3c of the hot plate 3 can be formed with a step or the like.

【0027】また、石英ガラスは、1000℃程度まで
の耐熱性を有するとともに、酸、アルカリ、有機溶剤、
酸化性ガス等に対する化学的安定性を有しているので、
半導体製造装置内での光熱や揮発ガス等を伴う使用には
極めて好適である。
In addition, quartz glass has heat resistance up to about 1000 ° C. and has acid, alkali, organic solvent,
Because it has chemical stability against oxidizing gas, etc.
It is extremely suitable for use involving light heat, volatile gas, and the like in a semiconductor manufacturing apparatus.

【0028】この石英ガラスは、通常、SiO2を9
9.5%以上含有する意味であるが、Na2O、K2O、
23、Al23等を小量添加することもある。
This quartz glass usually contains 9% SiO 2 .
9.5% or more of Na 2 O, K 2 O,
A small amount of B 2 O 3 , Al 2 O 3 or the like may be added.

【0029】この石英ガラスでケーシング2 を形成する
方法は、天然の水晶を酸水素炎で溶融するか、SiCl
4の酸化や火炎加水分解等の方法によっても作製するこ
とができる。他の石英ガラスの用途の場合のように、透
明性を要しないので、けい砂を電気的に溶融して作るこ
ともできる。
The casing 2 is formed from quartz glass by melting natural quartz with an oxyhydrogen flame or by using SiCl.
It can also be prepared by a method such as oxidation or flame hydrolysis of 4 . Since transparency is not required as in the case of other quartz glass applications, silica sand can be electrically melted.

【0030】以上、要するに、石英ガラスを用いたケー
シングは、ホットプレートからの温熱の半導体製造装置
等への熱伝導に対する断熱性が優れ、保温性がよいの
で、ホットプレートの均熱保持及び温度制御が容易とな
る効果を奏する。
In summary, the casing made of quartz glass has excellent heat insulation from the hot plate to heat conduction from the hot plate to the semiconductor manufacturing equipment and the like, and has good heat retention. The effect that becomes easy is produced.

【0031】また、石英ガラスを用いたケーシングは、
ホットプレートユニットとして堅牢な構造物を提供でき
光熱及び揮発ガス等に対する耐蝕性が極めて良好で半導
体製造装置内での耐久性を高くして使用できる。さら
に、石英ガラスを用いたケーシングは、ヒートサイクル
に対する充分な耐久性を有する。
The casing using quartz glass is
A robust structure can be provided as a hot plate unit, which has extremely good corrosion resistance to light heat and volatile gas and can be used with high durability in a semiconductor manufacturing apparatus. Furthermore, a casing using quartz glass has sufficient durability to a heat cycle.

【0032】実施の形態2 本実施の形態においては、ケーシングの材料にマシナブ
ルセラミックを採用する。
Embodiment 2 In this embodiment, a machinable ceramic is used as the material of the casing.

【0033】マシナブルセラミックは、マイカ系、チタ
ン酸アルミナ系、窒化アルミニウム系、又は、窒化ホウ
素系等の素材のうち、機械加工性のよい組成配合とされ
てなる焼結体セラミックをいう。
The machinable ceramic refers to a sintered ceramic having a composition which is excellent in machinability among materials such as mica, alumina titanate, aluminum nitride, and boron nitride.

【0034】例えば、マイカ系は、SiO2、K2O、B
23に合成雲母を混合したものであり、HS85程度の
硬さ、2.5g/cm3程度の密度を有する。例えば、
2 3-K2O-Al23-MgO-SiO2を主成分とした
マイカ焼結体セラミックであり、耐熱温度として100
0℃が可能であり、熱膨張率が(75〜150)×10 -7
である。
For example, mica is SiOTwo, KTwoO, B
TwoOThreeIs a mixture of synthetic mica and HS85
Hardness, 2.5g / cmThreeIt has a degree of density. For example,
BTwoO Three-KTwoO-AlTwoOThree-MgO-SiOTwoBased on
It is a mica sintered ceramic and has a heat resistant temperature of 100
0 ° C is possible and the coefficient of thermal expansion is (75-150) × 10 -7
It is.

【0035】チタン酸アルミナ系は、Al23及びTi
2を主成分とし、HS50程度の硬さ、3.5g/cm
3程度の密度を有する。また、窒化アルミニウム系は、
AlNに他の窒化物を添加したものであり、HS70程
度の硬さ、2.95g/cm3程度の密度を有する。
Alumina titanate is composed of Al 2 O 3 and Ti
O 2 as a main component, hardness of about HS50, 3.5 g / cm
It has a density of about 3 . In addition, aluminum nitride-based
It is obtained by adding other nitrides to AlN and has a hardness of about HS 70 and a density of about 2.95 g / cm 3 .

【0036】窒化ホウ素系は、BN+SiO2、B
23、Al23、CaO等が少なくとも用いられるもの
であり、HS70程度の硬さ、2.95g/cm3程度の
密度を有する。以上に例示した組成物の1種を使用、あ
るいは、2種以上を併用してもよい。
Boron nitrides include BN + SiO 2 , B
At least 2 O 3 , Al 2 O 3 , CaO and the like are used, and have a hardness of about HS 70 and a density of about 2.95 g / cm 3 . One of the compositions exemplified above may be used, or two or more of them may be used in combination.

【0037】かかるマシナブルセラミックは、何れも熱
伝導率が0.42〜2.93W/m/K程度であり、耐
熱性、耐蝕性(酸、アルカリ)、電気絶縁性を有してい
て、耐熱衝撃性もよい。マシナブルセラミックの熱伝導
率は、前述した種々の主成分の材料系において、添加物
の組成を変更することにより調整することができる。従
って、複数種類のマシナブルセラミックを併用してもよ
い。
Each of these machinable ceramics has a thermal conductivity of about 0.42 to 2.93 W / m / K, and has heat resistance, corrosion resistance (acid and alkali), and electric insulation. Good thermal shock resistance. The thermal conductivity of the machinable ceramic can be adjusted by changing the composition of the additive in the above-described various main component material systems. Therefore, a plurality of types of machinable ceramics may be used in combination.

【0038】このようにマシナブルセラミックを用いた
ケーシングは、ホットプレートからの温熱の半導体製造
装置への熱伝導に対する断熱性が極めて優れ、保温性が
よいので、ホットプレートの均熱保持及び温度制御が容
易となる効果を奏する。
As described above, the casing using the machinable ceramic has extremely excellent heat insulating property against heat conduction from the hot plate to the semiconductor manufacturing apparatus and has good heat retaining property. The effect that becomes easy is produced.

【0039】また、マシナブルセラミックは、ホットプ
レート3を担持できる剛性及び強度等の機械的性質を備
えているとともに、底部2aにリード線引出用孔7として
の貫通孔(図2〜図4参照)等を設ける加工を、一般的な
旋盤やボール盤で通常の切削工具等により機械加工する
ことができる。さらに、フリットガラスを焼結体組織中
に封入したり、メタライズ化したりすることも容易であ
る。
The machinable ceramic has mechanical properties such as rigidity and strength capable of supporting the hot plate 3, and has a through hole (see FIGS. 2 to 4) as a lead wire drawing hole 7 in the bottom 2a. ) Etc. can be machined with a general lathe or drilling machine using a normal cutting tool or the like. Further, it is easy to enclose the frit glass in the structure of the sintered body or to metallize the frit glass.

【0040】強度的には、例えば、同じ焼結体セラミッ
クの別系統の材料であるアルミナ系やジルコニア系のよ
うな強度は有しないが、ホットプレートユニット1のケ
ーシング3としては充分であり、前述の耐熱性等の特徴
を発揮することができる。
As for the strength, for example, it does not have the strength of alumina or zirconia, which is a material of another system of the same sintered ceramic, but is sufficient for the casing 3 of the hot plate unit 1. Can exhibit characteristics such as heat resistance.

【0041】このようなマシナブルセラミックの例とし
て、例えば、B23−Al23−SiO2を主成分とし
フッ素金雲母を含む「マコール」(米国コーニング社、商
品名)、マイカ及びガラスを含有する「マイカレックス」
(日光化成社、商品名、登録商標)等を挙げることができ
る。
Examples of such machinable ceramics include, for example, “Macol” (trade name, Corning, USA) containing B 2 O 3 —Al 2 O 3 —SiO 2 as a main component and containing fluorophlogopite, mica, and mica. "Mycarex" containing glass
(Nikko Chemicals, trade name, registered trademark) and the like.

【0042】このようなマシナブルセラミックを用い
て、ケーシングを製造するには、所望の寸法形状に対し
て焼成収縮率を見込んだ寸法形状に生成形しておいて焼
成する方法、又は、ブロック状の焼結体を金属ブロック
からの切削の場合と同様に切削して所望の寸法形状に整
形する方法等が好ましい。また、前者の方法において、
少し大き目にケーシングを形成し、焼成後に所望の寸法
形状に仕上げ整形してもよい。
In order to manufacture a casing using such machinable ceramics, a method of forming and shaping a casing having a desired size and shape in consideration of a firing shrinkage ratio, or a block-shaped method is used. It is preferable to cut the sintered body in the same manner as in the case of cutting from a metal block and shape it into a desired shape. In the former method,
A slightly larger casing may be formed, and after firing, may be finished and shaped into a desired size and shape.

【0043】そして、リード線用挿通孔7としての貫通
孔は、該貫通孔を形成し得るべく金型を設計して貫通孔
部分を予め穿設して空洞部とした生成形体を得てもよい
し、焼成後に機械加工によって貫通孔を穿設してもよ
い。何れの方法においても、図3に示すように、開口部
2xの端部2c及びホットプレート3の端部3cに段付等の形
成もできる。
The through hole serving as the lead wire insertion hole 7 can be formed by forming a mold so that the through hole can be formed, and forming a cavity by previously drilling the through hole portion. Alternatively, a through hole may be formed by machining after firing. In either method, as shown in FIG.
Steps and the like can be formed on the end 2c of 2x and the end 3c of the hot plate 3.

【0044】マシナブルセラミックも材料自体及び製造
工程のコストが低廉であり、広く流通しているので、利
用しやすいうえ、小量生産に好適であるという利点も有
している。
The machinable ceramics also have the advantages of being easy to use and suitable for small-volume production because the materials themselves and the cost of the manufacturing process are inexpensive and widely distributed.

【0045】以上要するに、従って、マシナブルセラミ
ック材料は、ホットプレートからの温熱の半導体製造装
置への熱伝導に対する断熱性が優れ、保温性がよいの
で、ホットプレートの均熱保持及び温度制御が容易とな
る効果を奏する。
In summary, therefore, the machinable ceramic material has excellent heat insulation from the hot plate to heat conduction to the semiconductor manufacturing equipment and good heat retention, so that the hot plate can be easily maintained at a uniform temperature and the temperature can be easily controlled. It has the following effects.

【0046】また、マシナブルセラミック材料を用いた
ケーシングは、ホットプレートユニットとして堅牢な構
造物を提供でき揮発ガス等に対する耐蝕性が極めて良好
で半導体製造装置内での耐久性を高くして使用できる。
さらに、マシナブルセラミック材料を用いたケーシング
は、形状設計の自由度が高い状態で容易に機械加工によ
って形成でき、小量生産にも適し、底面等に穿設する貫
通孔等の加工も容易であり、しかも、材料及び製造のコ
ストも低く安価である。
Further, a casing using a machinable ceramic material can provide a robust structure as a hot plate unit, has extremely good corrosion resistance to volatile gases and the like, and can be used with high durability in a semiconductor manufacturing apparatus. .
Furthermore, casings made of machinable ceramic materials can be easily formed by machining with a high degree of freedom in shape design, suitable for small-volume production, and easy to process through holes and the like drilled in the bottom surface, etc. Yes, and the material and manufacturing costs are low and inexpensive.

【0047】実施の形態3 本実施形態では、セラミックファイバーと無機バインダ
ーとの複合体を使用する。セラミックファイバーとして
は、シリカ・アルミナ系のセラミックファイバー、アル
ミナ繊維、シリカ繊維、ガラス繊維などを使用できる。
シリカ・アルミナ系のセラミックファイバーは、シリカ
が35〜65重量%で残部がアルミナからなるものが最
適である。シリカ・アルミナ系のセラミックファイバー
は、シリカとアルミナを溶融させて、高圧の空気を吹き
つけて非晶質繊維としたものである。
Embodiment 3 In this embodiment, a composite of a ceramic fiber and an inorganic binder is used. As the ceramic fiber, silica-alumina-based ceramic fiber, alumina fiber, silica fiber, glass fiber, or the like can be used.
The silica-alumina-based ceramic fiber is most preferably composed of 35 to 65% by weight of silica and the balance of alumina. Silica-alumina ceramic fibers are obtained by melting silica and alumina and blowing high-pressure air into amorphous fibers.

【0048】無機バインダーは、シリカまたはアルミナ
のコロイド溶液、シリカまたはアルミナのアルコキシド
またはその加水分解物である。成形方法としては、セラ
ミックファイバーを水中に分散させて、型に流し込み、
加圧脱水したのち、無機バインダーを流し込んで硬化さ
せて所定の形状に成形することができる。成形した後、
450〜900℃で加熱して繊維同士を結合させてもよ
い。
The inorganic binder is a colloidal solution of silica or alumina, an alkoxide of silica or alumina or a hydrolyzate thereof. As a molding method, ceramic fiber is dispersed in water, poured into a mold,
After dehydration under pressure, an inorganic binder can be poured into the mixture and cured to form a predetermined shape. After molding,
The fibers may be bonded by heating at 450 to 900 ° C.

【0049】このようなセラミックファイバーと無機バ
インダーとの複合体は、熱伝導率が0.29W/m・K
〜0.63W/m・Kと小さく、また、熱膨張係数も1
0〜30ppm/℃と小さく、耐熱性、耐腐食性、電気
絶縁性にも優れる。また、断熱性、保温性にも優れ、ホ
ットプレートケーシングとしては最適である。
The composite of such a ceramic fiber and an inorganic binder has a thermal conductivity of 0.29 W / m · K.
0.63 W / m · K and a thermal expansion coefficient of 1
It is as small as 0 to 30 ppm / ° C., and is excellent in heat resistance, corrosion resistance, and electric insulation. In addition, it has excellent heat insulation and heat retention, and is optimal as a hot plate casing.

【0050】実施の形態4 以上に説明したケーシング材料の何れかを用いてホット
プレートユニットを作製する。以下、その他の部材の構
成や、ホットプレートユニットの作製方法を説明する。
Embodiment 4 A hot plate unit is manufactured using any of the casing materials described above. Hereinafter, the configuration of other members and a method of manufacturing the hot plate unit will be described.

【0051】ホットプレートの材料は、その材質の例と
して、炭化物セラミック、酸化物セラミック、及び窒化
アルミニウム以外の窒化物セラミック等を挙げることが
できる。
Examples of the material of the hot plate include carbide ceramics, oxide ceramics, and nitride ceramics other than aluminum nitride.

【0052】例えば、炭化物セラミックの例としては、
炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タン
タル、炭化タングステン等の金属炭化物セラミックを挙
げることができ、酸化物セラミックの例としては、アル
ミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト等の金属
酸化物セラミックを挙げることができる。さらに、窒化
物セラミックの例としては、窒化アルミニウム、窒化ケ
イ素、窒化ホウ素、窒化チタン等の金属窒化物セラミッ
クを挙げることができる。
For example, as an example of a carbide ceramic,
Metal carbide ceramics such as silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, and tungsten carbide can be given, and examples of oxide ceramics include metal oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite, and mullite. Can be. Further, examples of nitride ceramics include metal nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride.

【0053】これらのセラミック材料のうち、一般的に
は窒化物セラミック、炭化物セラミックの方が、熱伝導
率が高いので、酸化物セラミックよりも好ましい。尚、
これらの焼結体の材質は、単独で用いてもよく、2種以
上を併用してもよい。
Of these ceramic materials, nitride ceramics and carbide ceramics are generally preferable to oxide ceramics because of their higher thermal conductivity. still,
These sintered materials may be used alone or in combination of two or more.

【0054】窒化アルミニウムに代表される窒化物セラ
ミックや、他の炭化物セラミックを用いたホットプレー
トは、これらセラミック材料の熱膨張係数が金属よりも
小さいことに加えて、厚さが薄い場合であっても加熱に
よる反りや歪みが生じることがないという意味での剛性
を有するので、ヒータ基板を、アルミニウム等の金属材
料のものよりも薄くて軽量のものとすることができる。
A hot plate using a nitride ceramic typified by aluminum nitride or another carbide ceramic has a small thermal expansion coefficient in addition to a coefficient of thermal expansion of these ceramic materials as compared with a metal. Also, since the heater substrate has rigidity in the sense that no warping or distortion occurs due to heating, the heater substrate can be made thinner and lighter than one made of a metal material such as aluminum.

【0055】とりわけ、窒化アルミニウムは、熱伝導率
に優れ、しかも、半導体製造装置内での光熱の影響を殆
ど受けず、処理ガス等に対する耐蝕性が優れているの
で、好適である。
In particular, aluminum nitride is preferable because it has excellent thermal conductivity, is hardly affected by light and heat in a semiconductor manufacturing apparatus, and has excellent corrosion resistance to processing gases and the like.

【0056】このセラミック材料の基板9 の一主面に略
線条状の抵抗体10が形成されている。抵抗体は、形成す
る形状(線幅や厚さ)をコントロールして抵抗値を種々設
定できるように、金属粒子(例えば、平均粒径5μm程
度かつ略球状の銀粒子)を含む導電ペーストを前記基板
の表面に所定パターンに従って塗布して所定パターンの
導体ペースト層を形成したのち、焼き付けて金属粒子を
焼結させる形態のものである。尚、抵抗体は、基板9中
に配設することもできる。
A substantially linear resistor 10 is formed on one main surface of the substrate 9 made of the ceramic material. The resistor is a conductive paste containing metal particles (e.g., an average particle size of about 5 μm and a substantially spherical silver particle) so that the resistance value can be variously set by controlling the shape to be formed (line width or thickness). This is a form in which a conductive paste layer having a predetermined pattern is formed by applying a predetermined pattern on the surface of the substrate and then baked to sinter the metal particles. Note that the resistor can also be provided in the substrate 9.

【0057】この金属粒子の焼結は、金属粒子同士及び
金属粒子とセラミック基板とが融着していれば充分であ
る。また、よく知られているとおり、幅が細い程、厚さ
が薄い程、抵抗値が高い。そして、線条の形態は、有幅
の略直線又は曲線であり、しかも、幾何学的に厳密な直
線や曲線であることを要しないが、線形は凹凸がなく、
且つ、滑らかであることが望ましい。尚、この抵抗体の
表面に保護被覆を設けることがある。
The sintering of the metal particles is sufficient if the metal particles are fused together and the metal particles and the ceramic substrate are fused. Also, as is well known, the smaller the width and the smaller the thickness, the higher the resistance value. And the form of the striated line is a wide, substantially straight line or curved line, and it is not necessary to be a geometrically strict straight line or curved line.
And it is desirable that it be smooth. Incidentally, a protective coating may be provided on the surface of the resistor.

【0058】抵抗体パターンの端部には外部接続端子と
してのパッド10a が形成されている。これらのパッド10
a には、導電性材料を用いた端子ピン12の基端部がはん
だ付けされている。その結果、各端子ピン12と抵抗体パ
ターンとの電気的な導通が取られ得る。
A pad 10a as an external connection terminal is formed at an end of the resistor pattern. These pads 10
The base end of the terminal pin 12 made of a conductive material is soldered to a. As a result, electrical continuity between each terminal pin 12 and the resistor pattern can be obtained.

【0059】一方、各端子ピン12の先端部にはリード線
6の先端部にあるソケット6aが嵌着されている。従っ
て、リード線6及び端子ピン12を介して抵抗体パターン
に電流が供給される結果、抵抗体パターンの温度が上昇
し、ホットプレート3全体が加熱されることになる。
On the other hand, a lead wire is provided at the tip of each terminal pin 12.
A socket 6a at the distal end of 6 is fitted. Therefore, a current is supplied to the resistor pattern via the lead wires 6 and the terminal pins 12, and as a result, the temperature of the resistor pattern increases, and the entire hot plate 3 is heated.

【0060】このホットプレートの中心部における3箇
所には、半導体ウエハW1(図2)を支持するリフトピン
(図示せず)が挿通される貫通孔が設けられている。図1
において、符号11は該リフトピンを挿通するための貫通
孔を示す。これらのリフトピンは、シリコンウエハW1を
3点で支持した状態で同シリコンウエハを昇降させる。
At three places at the center of the hot plate, lift pins for supporting the semiconductor wafer W1 (FIG. 2) are provided.
A through hole (not shown) is provided. FIG.
In the figure, reference numeral 11 indicates a through hole for inserting the lift pin. These lift pins raise and lower the silicon wafer W1 while supporting the silicon wafer W1 at three points.

【0061】一方、ケーシング2の底部2aには、ホット
プレートの抵抗体に電流を供給するリード線を挿通する
ためのリード線引き出し用孔7が形成されている。リー
ド線引き出し用孔7にはシールパッキング8 が装着され
ている。各リード線6 は、このシールパッキング8の貫
通孔に挿通されたうえでケーシングの外に引き出されて
いる。また、温度制御のための熱電対(図示せず)が基板
9に埋め込まれ、本発明に係るホットプレートが得られ
る。
On the other hand, on the bottom 2a of the casing 2, there is formed a lead wire drawing hole 7 for inserting a lead wire for supplying a current to the resistor of the hot plate. A seal packing 8 is mounted in the lead wire drawing hole 7. Each lead wire 6 is inserted into the through hole of the seal packing 8 and then drawn out of the casing. A thermocouple (not shown) for temperature control is
The hot plate according to the invention is obtained embedded in 9.

【0062】そして、以上のようして作製したホットプ
レート3をケーシング2に接合して設置する。前述したと
おり、ホットプレートとケーシングとは、端部同士が当
接し得る形状に形成されているので、その両者の間に、
後述する合成樹脂等を用いた接合層を設けて両者を固着
する。
Then, the hot plate 3 produced as described above is joined to the casing 2 and installed. As described above, the hot plate and the casing are formed in a shape such that the ends can abut each other.
A bonding layer using a synthetic resin, which will be described later, is provided and both are fixed.

【0063】この合成樹脂は、耐熱性及び耐熱衝撃性を
有し、ホットプレートとケーシングとの熱膨張の差を吸
収でき、ホットプレートをケーシングとに対する密着強
度が得られるものが好ましい。
The synthetic resin is preferably one having heat resistance and thermal shock resistance, capable of absorbing the difference in thermal expansion between the hot plate and the casing, and obtaining the adhesive strength between the hot plate and the casing.

【0064】その具体的な例として、ポリイミド系樹
脂、シリコーン系樹脂、フッ素樹脂等を挙げることがで
きる。ポリイミド系樹脂は、酸イミド結合をもつカルボ
ン酸誘導体とジアミンとの反応によって得られる高分子
化合物であり、例えば、カプトンであれば温度範囲:2
00〜400℃での耐熱性が優れており、広い温度範囲
で使用できる。
Specific examples thereof include a polyimide resin, a silicone resin, and a fluororesin. The polyimide resin is a polymer compound obtained by reacting a carboxylic acid derivative having an acid imide bond with a diamine. For example, in the case of Kapton, a temperature range: 2
It has excellent heat resistance at 00 to 400 ° C and can be used in a wide temperature range.

【0065】また、シリコーン系樹脂は、ポリシロキサ
ンの側鎖のアルキル基にメチル基やエチル基を配したも
のであり、耐熱性でゴム弾性も有する高分子化合物であ
り、例えば、信越化学工業(株)製「KE1830」(製
品品番)であれば前記2つの界面での密着性が良好で、
100℃程度の比較的低温で乾燥固化させて接合層を形
成できる。シリコーン系樹脂は耐熱衝撃性に優れ、ホッ
トプレートの加熱の繰返しによる熱膨張をよく吸収でき
るので、好適である。さらにフッ素樹脂であれば、50
0℃の耐熱性を確保でき、また、フッ素樹脂は断熱性に
も優れている。
The silicone resin is a high molecular compound having heat resistance and rubber elasticity in which a methyl group or an ethyl group is arranged in an alkyl group in a side chain of polysiloxane. Co., Ltd. "KE1830" (product number) if the adhesion at the two interfaces is good,
It can be dried and solidified at a relatively low temperature of about 100 ° C. to form a bonding layer. Silicone resins are suitable because they have excellent thermal shock resistance and can well absorb thermal expansion caused by repeated heating of a hot plate. Further, if it is a fluororesin, 50
The heat resistance of 0 ° C. can be secured, and the fluororesin is also excellent in heat insulation.

【0066】このようにして接合層を設けてホットプレ
ートとケーシングとを接合する。接合する方法は、合成
樹脂材をホットプレートの端部の接合層部分と、ケーシ
ングの端部の接合層部分とに塗布し、両者を接合して接
着面に垂直方向に加圧する等しつつ加熱固化させる。
Thus, the hot plate and the casing are joined by providing the joining layer. The joining method is to apply a synthetic resin material to the joining layer portion at the end of the hot plate and the joining layer portion at the end of the casing, join them, and heat them while applying pressure in the direction perpendicular to the adhesive surface. Let it solidify.

【0067】このようにして、得られたホットプレート
は、熱伝導率が高いことと、厚さを薄くして形成され得
ることとあいまって、その表面温度が抵抗体の温度変化
に対して迅速に追従するという温度制御性が優れている
という大いなる利点を有する。従って、温度制御性に優
れ、耐久性の向上したホットプレートを提供できる。そ
して、前述したケーシング材料によってホットプレート
から外部への熱伝導に対する断熱性のよいケーシングを
ホットプレートに前記合成樹脂によって接合して設置す
ることにより、温度制御性の優れたヒータを提供でき
る。
The hot plate obtained in this way has a high thermal conductivity and can be formed with a reduced thickness, and its surface temperature is rapidly changed with respect to the temperature change of the resistor. This has a great advantage that the temperature controllability of following the temperature is excellent. Therefore, a hot plate with excellent temperature controllability and improved durability can be provided. Then, by installing a casing having good heat insulating property against heat conduction from the hot plate to the outside by the above-mentioned casing material and joining it to the hot plate with the synthetic resin, a heater excellent in temperature controllability can be provided.

【0068】なお、本ホットプレートの表面には、貴金
属(金、銀、白金、パラジウム)、ニッケル、タングステ
ン、モリブデンなどから選ばれる少なくとも1種以上の
金属からなるチャックトップ導体層44並びにシリコンウ
エハ吸着用の溝47及び空気吸引孔48を設けた。また、内
部には発熱体42を設け、袋孔18に設けた端子ピン(図示
せず)を介して電源55から通電するよう構成し、ガード
電極45、グランド電極46を設けてスルーホール16及び17
を介してセラミック基板からなるホットプレート43の外
部から通電(図示せず)するよう構成し、図6に示すよう
なウエハプローバ201を構成してもよい。尚、図5にお
いて、符号51は導体層(ガード電極45)形成部を示し、符
号52は導体層非形成部を示す。ガード電極45、グランド
電極46は、タングステン、モリブデン、タングステンの
炭化物、モリブデンの炭化物で構成することができる。
The surface of the hot plate has a chuck top conductor layer 44 made of at least one metal selected from noble metals (gold, silver, platinum, palladium), nickel, tungsten, molybdenum, etc. Grooves 47 and air suction holes 48 are provided. In addition, a heating element 42 is provided inside, and the power supply 55 is configured to be energized through a terminal pin (not shown) provided in the blind hole 18, and a guard electrode 45, a ground electrode 46 are provided, and the through hole 16 and 17
A power supply (not shown) may be applied from the outside of the hot plate 43 made of a ceramic substrate via the substrate, and a wafer prober 201 as shown in FIG. 6 may be formed. In FIG. 5, reference numeral 51 indicates a portion where the conductor layer (guard electrode 45) is formed, and reference numeral 52 indicates a portion where the conductor layer is not formed. The guard electrode 45 and the ground electrode 46 can be made of tungsten, molybdenum, carbide of tungsten, and carbide of molybdenum.

【0069】また、ケーシング40の底部には、図6に示
すように柱49を形成し、ホットプレートにプローブ用テ
スタピン(図示せず)の押圧が加えられてもホットプレー
ト43が反らないようにしてもよい。柱49の材質はケーシ
ングの材質と同一でもよく、或いは、本発明において用
いたセラミックや金属等の何れかであってもよい。
A column 49 is formed at the bottom of the casing 40 as shown in FIG. 6 so that the hot plate 43 does not warp even when a probe tester pin (not shown) is pressed on the hot plate. It may be. The material of the column 49 may be the same as the material of the casing, or may be any of ceramic, metal, and the like used in the present invention.

【0070】さらにホットプレートに内部には、静電電
極を埋設し、静電チャックとして機能させることもでき
る。静電チャック用の電極は、図7(a)のようなくし歯
型61a及び61b、(b)のような双極型62のいずれでもよ
い。静電電極は、タングステン、モリブデン、タングス
テンの炭化物、モリブデンの炭化物で構成することがで
きる。
Further, an electrostatic electrode can be embedded inside the hot plate to function as an electrostatic chuck. The electrode for the electrostatic chuck may be any of a pair of tooth types 61a and 61b as shown in FIG. 7A and a bipolar type 62 as shown in FIG. 7B. The electrostatic electrode can be made of tungsten, molybdenum, carbide of tungsten, and carbide of molybdenum.

【0071】実施例 本発明に係るホットプレートユニットの具体例及び製造
方法について説明する。ケーシングの実施例の材質とし
て、石英ガラス、マシナブルセラミック、セラミックフ
ァイバーと無機バインダの成形体、及び比較品としてア
ルミニウムとステンレス合金を準備した。
EXAMPLE A specific example of a hot plate unit according to the present invention and a manufacturing method will be described. Quartz glass, machinable ceramic, a molded body of ceramic fiber and an inorganic binder were prepared as materials for the examples of the casing, and aluminum and a stainless alloy were prepared as comparative products.

【0072】なお、マシナブルセラミックは、日光化成
製の「マイカレックス」を使用した。また、セラミック
ファイバーと無機バインダの複合体は次のように製造し
た。セラミックファイバー(イビデン(株)製 商品名
「イビウール」)を100重量部を水200000重量
部の水に分散させ、これを金属焼結体からなる成形器に
入れて、プレスして脱水し、有底状の成形体とした。
The machinable ceramic used was "Mycalex" manufactured by Nikko Kasei. The composite of the ceramic fiber and the inorganic binder was produced as follows. 100 parts by weight of a ceramic fiber (trade name "IBI-WOOL" manufactured by IBIDEN Co., Ltd.) is dispersed in 200,000 parts by weight of water, put into a forming device made of a metal sintered body, pressed, dehydrated, and dried. It was a bottom-shaped molded body.

【0073】一方、エチルシリケート104重量部、エ
チルアルコール66重量部を混合して均一溶液とし、こ
れに水18重量部、エチルアルコール66重量部、0.
1N塩酸を1重量部加えて、12時間攪拌して無機バイ
ンダを得た。この無機バインダをセラミックファイバー
の成形体に含浸させて、再び加圧した後、80℃で乾燥
後、600℃で30分加熱処理してセラミックファイバ
ーと無機バインダの複合体を得た。
On the other hand, 104 parts by weight of ethyl silicate and 66 parts by weight of ethyl alcohol were mixed to form a uniform solution, and 18 parts by weight of water, 66 parts by weight of ethyl alcohol, and 0.1 part by weight were mixed.
One part by weight of 1N hydrochloric acid was added and stirred for 12 hours to obtain an inorganic binder. This inorganic binder was impregnated into a ceramic fiber compact, pressed again, dried at 80 ° C., and heat-treated at 600 ° C. for 30 minutes to obtain a composite of ceramic fiber and inorganic binder.

【0074】これらの熱膨張係数、ホットプレートの中
心温度、外周温度は表1に記載した。また、ホットプレ
ートの中心温度、外周温度はサーモビュア(日本データ
ム株式会社製 IR162012−0012)で測定し
た。また、180℃で14.7MPa(150kgf/
cm2)で押圧し、そり量を調べた。以下の実施例におい
ては、工程条件は、あくまで一例を示すものであり、試
料の大きさや処理量等によって適宜の変更を伴って設定
される。
Table 1 shows the thermal expansion coefficient, the center temperature of the hot plate, and the outer peripheral temperature. In addition, the center temperature and the outer peripheral temperature of the hot plate were measured with a thermoviewer (IR162012-0012, manufactured by Nippon Datum Co., Ltd.). In addition, 14.7MPa (150kgf /
cm 2 ) and the amount of warpage was determined. In the following examples, the process conditions are merely examples, and are set with appropriate changes depending on the sample size, the processing amount, and the like.

【0075】さて、ホットプレートのセラミック材料と
して、窒化アルミニウム粉末(平均粒径1.1μm)10
0重量部、イットリア(平均粒径0.4μm)4重量部、
アクリル系樹脂バインダ12重量部、及び、アルコール
を混合混練したのち、スプレードライヤ法によって顆粒
状粉末とした。
As a ceramic material for the hot plate, aluminum nitride powder (average particle size: 1.1 μm) 10
0 parts by weight, 4 parts by weight of yttria (average particle size 0.4 μm),
After mixing and kneading 12 parts by weight of an acrylic resin binder and alcohol, a granular powder was formed by a spray dryer method.

【0076】次に、この顆粒状粉末を成形用金型に投入
し、平板状に成形して生成形体を得た。この生成形体
に、半導体ウエハ支持ピンを挿入するための貫通孔と、
熱電対を埋め込むための凹部とをドリル加工によって穿
設した。
Next, the granular powder was charged into a molding die and molded into a flat plate to obtain a formed product. A through hole for inserting a semiconductor wafer support pin into the formed form;
A recess for embedding a thermocouple was formed by drilling.

【0077】前記貫通孔及び凹部を穿設した生成形体を
約1800℃、圧力19.6MPa(200kgf/c
2)でホットプレスし、厚さ3mmの窒化アルミニウム
板状焼結体を得た。これを直径210mmの円板状に切
り出してホットプレート3 用のセラミック基板とした。
The formed body in which the through holes and the recesses are formed is heated at about 1800 ° C. under a pressure of 19.6 MPa (200 kgf / c).
m 2 ) to obtain a 3 mm-thick aluminum nitride plate-like sintered body. This was cut into a disk having a diameter of 210 mm to obtain a ceramic substrate for the hot plate 3.

【0078】このセラミック基板に所定の抵抗体パター
ンに従って、抵抗体を配設するようにスクリーン印刷法
により導電ペーストを印刷した。ここで用いた導電ペー
ストは「ソルベストPS603D」(徳力化学研究所製)
である。ちなみに銀の平均粒径は3μmであり、形状は
鱗片状のものが主体であった。このように導電ペースト
を印刷したセラミック基板を800℃で加熱焼成して導
電ペースト中の銀等を、金属微粒子等同士を互いに融着
させる程度に焼結させるとともに、セラミック基板に焼
き付けた。
According to a predetermined resistor pattern, a conductive paste was printed on the ceramic substrate by a screen printing method so as to dispose the resistor. The conductive paste used here is "Solbest PS603D" (manufactured by Tokuriki Chemical Laboratory).
It is. Incidentally, the average particle size of silver was 3 μm, and the shape was mainly scaly. The ceramic substrate on which the conductive paste was printed as described above was heated and fired at 800 ° C. to sinter silver and the like in the conductive paste to such an extent that metal fine particles and the like were fused to each other and baked on the ceramic substrate.

【0079】次に、図2に示すように、抵抗体10上にス
クリーン印刷法により銀含有鉛はんだペースト(アルフ
ァメタル製)を印刷してはんだ層を配設し、さらに、こ
のはんだ層の上にコバール製の端子ピン12を載置して4
00℃で加熱リフローし、端子ピン1 2を抵抗体10の表
面に取り付けた。
Next, as shown in FIG. 2, a silver-containing lead solder paste (made of alpha metal) is printed on the resistor 10 by a screen printing method to provide a solder layer. Place Kovar terminal pin 12 on the 4
After heating and reflow at 00 ° C., the terminal pin 12 was attached to the surface of the resistor 10.

【0080】最後に、シリコーン系樹脂によってホット
プレートをケーシングに接合してホットプレートユニッ
トを得た。これらのホットプレートユニットについて、
予め定められた温度まで同一条件で加熱し、180℃ま
で同一条件で加熱し、この温度での無通電での均熱時間
を測定した。そして、この温度に至るまでの所要電流、
消費電力を測定した。その結果を表1に示す。
Finally, a hot plate was joined to the casing with a silicone resin to obtain a hot plate unit. For these hot plate units,
Heating was performed under the same conditions up to a predetermined temperature, and heating was performed up to 180 ° C. under the same conditions, and the soaking time at this temperature without power supply was measured. And the current required to reach this temperature,
The power consumption was measured. Table 1 shows the results.

【表1】 [Table 1]

【0081】表1に示した結果から、ケーシングの材料
として、セラミック基板の熱的特性が充分発揮され得る
保温性のよい材質とされ、均熱性及び温度制御性の優れ
たホットプレートが得られたことが判明した。
From the results shown in Table 1, a hot plate having a good heat retaining property capable of sufficiently exhibiting the thermal characteristics of the ceramic substrate was obtained as a material for the casing, and a hot plate having excellent heat uniformity and temperature controllability was obtained. It has been found.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明は、ケーシングの材料が、熱伝導
率が小さく、耐熱性及び耐蝕性が良好であり、ケーシン
グとしての充分な剛性を有するので、ホットプレートか
らの温熱の半導体製造装置等への熱伝導に対する断熱性
が優れ、ホットプレートの均熱保持及び温度制御が容易
となる効果を奏する。
According to the present invention, since the casing is made of a material having a low thermal conductivity, good heat resistance and corrosion resistance, and having sufficient rigidity as a casing, the apparatus for manufacturing a semiconductor from a hot plate using a hot heat can be used. The heat insulating property against heat conduction to the hot plate is excellent, and it is possible to easily maintain the temperature of the hot plate and easily control the temperature.

【0083】また、本発明に係るケーシングは、ホット
プレートユニットとして堅牢な構造物を提供でき、ホッ
トプレート表面に力が加わってもケーシングは歪まない
ため、ホットプレートそれ自体の反り量を小さくでき
る。また、セラミックは反応性ガス等に対する耐蝕性が
極めて良好で半導体製造装置内での耐久性を高くして使
用できる。従って、本発明は、均熱性及び温度制御性の
優れたホットプレートユニットを提供できる。さらに、
本発明に係るケーシングは、ヒートサイクルに対する耐
久性を有する利点を有している。
Further, the casing according to the present invention can provide a robust structure as a hot plate unit, and the casing is not distorted even when a force is applied to the surface of the hot plate, so that the amount of warpage of the hot plate itself can be reduced. Ceramics have extremely good corrosion resistance to reactive gases and the like, and can be used with high durability in semiconductor manufacturing equipment. Therefore, the present invention can provide a hot plate unit having excellent heat uniformity and temperature controllability. further,
The casing according to the present invention has an advantage of having durability against a heat cycle.

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

【図1】本発明の実施の形態に係るホットプレートユニ
ットを示す斜視説明図。
FIG. 1 is an explanatory perspective view showing a hot plate unit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態に係るホットプレートユ
ニットの一部分を示す側面断面説明図である。
FIG. 2 is an explanatory side sectional view showing a part of the hot plate unit according to the embodiment of the present invention;

【図3】本発明の他の実施の形態に係るホットプレート
ユニットの一部分を示す側面断面説明図である。
FIG. 3 is an explanatory side sectional view showing a part of a hot plate unit according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施の形態に係るホットプレート
ユニットの一部分を示す側面断面説明図である。
FIG. 4 is an explanatory side sectional view showing a part of a hot plate unit according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施の形態に係るホットプレート
ユニットの一部分を示す平面断面(図6におけるAA線
断面)説明図である。
FIG. 5 is an explanatory plan view (sectional view taken along the line AA in FIG. 6) showing a part of a hot plate unit according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施の形態に係るホットプレート
ユニットの一部分を示す側面断面説明図である。
FIG. 6 is an explanatory side sectional view showing a part of a hot plate unit according to another embodiment of the present invention.

【図7】(a)及び(b)は、本発明の他の実施の形態に係
る静電電極を示す上面説明図である。
FIGS. 7A and 7B are top explanatory views showing an electrostatic electrode according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】 1…ホットプレートユニット、2…ケーシング、3…ホ
ットプレート、10…抵抗体
[Description of Signs] 1. Hot plate unit, 2. Casing, 3. Hot plate, 10. Resistor

フロントページの続き Fターム(参考) 3K034 AA02 AA04 AA08 AA10 AA16 AA19 AA37 BB05 BB06 BB14 BC04 BC12 GA03 3K092 PP20 QA05 QB18 QB30 QB74 QB76 RF03 RF11 RF12 RF17 RF22 TT30 VV22 Continued on the front page F term (reference) 3K034 AA02 AA04 AA08 AA10 AA16 AA19 AA37 BB05 BB06 BB14 BC04 BC12 GA03 3K092 PP20 QA05 QB18 QB30 QB74 QB76 RF03 RF11 RF12 RF17 RF22 TT30 VV22

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ケーシングの開口部に、発熱体を備えた
セラミック焼結体からなるホットプレートが設置された
ホットプレートユニットであって、前記ケーシングはセ
ラミックからなることを特徴とするホットプレートユニ
ット。
1. A hot plate unit in which a hot plate made of a ceramic sintered body having a heating element is installed at an opening of a casing, wherein the casing is made of ceramic.
【請求項2】 前記ホットプレートユニットの表面には
チャックトップ導体層が形成されてなり、ウエハプロー
バとして機能する請求項1に記載のホットプレートユニ
ット。
2. The hot plate unit according to claim 1, wherein a chuck top conductor layer is formed on a surface of said hot plate unit, and functions as a wafer prober.
【請求項3】 前記ホットプレートユニットの内部に
は、静電電極を有し、静電チャックとして機能する請求
項1に記載のホットプレートユニット。
3. The hot plate unit according to claim 1, wherein the hot plate unit has an electrostatic electrode inside and functions as an electrostatic chuck.
【請求項4】 前記セラミックは、マシナブルセラミッ
ク、石英ガラス、およびセラミックファイバーと無機バ
インダーとの複合体からなる群から選ばれる少なくとも
1種以上である請求項1に記載のホットプレートユニッ
ト。
4. The hot plate unit according to claim 1, wherein the ceramic is at least one selected from the group consisting of machinable ceramics, quartz glass, and a composite of a ceramic fiber and an inorganic binder.
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