JP2002141159A - Ceramic heater - Google Patents
Ceramic heaterInfo
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- JP2002141159A JP2002141159A JP2000336572A JP2000336572A JP2002141159A JP 2002141159 A JP2002141159 A JP 2002141159A JP 2000336572 A JP2000336572 A JP 2000336572A JP 2000336572 A JP2000336572 A JP 2000336572A JP 2002141159 A JP2002141159 A JP 2002141159A
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Abstract
Description
【０００１】[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）に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic heater (hot plate) mainly used for manufacturing and testing semiconductors.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art Conventionally, heaters and wafer probers using a metal base material such as stainless steel or an aluminum alloy have been used as semiconductor manufacturing / inspection devices including etching devices and chemical vapor deposition devices. Was.
【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。However, since the heater made of metal has a thick heater plate, there is a problem that the heater is heavy and bulky.
Further, there is a problem in the temperature followability due to these.
【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。Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-40330 discloses a plate-like body (ceramic substrate) made of a nitride ceramic or a carbide ceramic having a high thermal conductivity and a high strength as a substrate. On the surface of
A ceramic heater provided with a heating element formed by sintering metal particles is disclosed.
【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、以下のような方
法が挙げられる。まず初めに、所定形状のセラミック基
板を製造するが、この後、塗布法で抵抗発熱体を形成す
る場合には、続いて、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。As a method of forming a resistance heating element when manufacturing such a ceramic heater, the following method can be mentioned. First, a ceramic substrate having a predetermined shape is manufactured. Thereafter, when a resistance heating element is formed by a coating method, subsequently, a heating element is formed on the surface of the ceramic substrate by using a method such as screen printing. A resistive heating element was formed by forming a conductive paste layer of a pattern, heating and firing.
【０００６】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場合には、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
ていた。When a resistance heating element is formed by a physical vapor deposition method such as sputtering or a plating method, a metal layer is formed on a predetermined region of a ceramic substrate by these methods, and then a heating layer is formed. After forming an etching resist so as to cover the body pattern portion, an etching process is performed to form a resistance heating element having a predetermined pattern.
【０００７】また、初めに、発熱体パターン以外の部分
を樹脂等を被覆しておき、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することもできる。[0007] First, a portion other than the heating element pattern is coated with a resin or the like, and thereafter, the above processing is performed to form a resistance heating element of a predetermined pattern on the surface of the ceramic substrate by a single processing. You can also.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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。However, in the methods such as sputtering and plating, although a precise pattern can be formed, a photolithography method is applied to the surface of the ceramic substrate in order to form a resistive heating element having a predetermined pattern. It is necessary to form an etching resist, a plating resist, and the like by using GaN, so that there is a problem that the cost is high.
【０００９】一方、導体ペーストを用いる方法では、上
記したように、スクリーン印刷等の手法を用いることに
より、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、精密なパターンを作製しようとすると、印
刷時のわずかなミスで短絡等が発生してしまい、精密な
パターンの抵抗発熱体を形成するのが難しいという問題
があった。また、印刷方向により厚さがばらつくため抵
抗値にばらつきが発生し、加熱面の温度が不均一になる
という問題を抱えていた。On the other hand, in the method using a conductive paste, as described above, by using a technique such as screen printing, a resistance heating element can be formed at a relatively low cost, but an attempt is made to produce a precise pattern. Then, a short circuit or the like occurs due to a slight mistake at the time of printing, and there is a problem that it is difficult to form a resistive heating element having a precise pattern. In addition, there is a problem that the thickness varies depending on the printing direction, the resistance value varies, and the temperature of the heating surface becomes non-uniform.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
このような抵抗発熱体の抵抗値のばらつきを抑制するた
めに、レーザ光によるトリミングを行って抵抗値を調整
する事を想起するに至った。Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have:
In order to suppress such a variation in the resistance value of the resistance heating element, it has been recalled that the resistance value is adjusted by performing trimming with a laser beam.
【００１１】しかしながら、レーザ光によるトリミング
を行うには、抵抗発熱体のパターンに沿ってレーザ光を
照射する必要があり、レーザ光の照射位置を設定するた
めに複雑なシステムおよびプログラムを用いなければな
らず、その結果、抵抗値の調整に時間がかかり、セラミ
ックヒータの生産性を低下させてしまうという問題があ
った。また、精度よく抵抗値の調整を行うことが困難で
あった。さらに、レーザ照射位置がずれると、局所的に
発熱体の抵抗値が高くなり、発熱体が溶融するという問
題が発生した。However, in order to perform the trimming by the laser beam, it is necessary to irradiate the laser beam along the pattern of the resistance heating element, and unless a complicated system and program are used to set the irradiation position of the laser beam. However, as a result, there is a problem that it takes time to adjust the resistance value, and the productivity of the ceramic heater is reduced. Also, it has been difficult to accurately adjust the resistance value. Further, when the laser irradiation position is shifted, the resistance value of the heating element locally increases, causing a problem that the heating element is melted.
【００１２】本発明者らは、上述した問題点に鑑み、比
較的低コストで、生産性を低下させず、加熱面の温度が
均一となるセラミックヒータを製造することを目的に鋭
意研究を行った結果、抵抗発熱体が同心円の一部を描く
ように繰り返して形成された円弧からなる円板形状のセ
ラミックヒータであれば、レーザ光を用いたトリミング
等により、容易かつ精度よく抵抗値の調整を行うことが
でき、加熱面の温度が均一となるセラミックヒータを製
造することが可能であることを見い出し、本発明を完成
するに至った。In view of the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies for the purpose of manufacturing a ceramic heater which has a relatively low cost, does not reduce productivity, and has a uniform temperature on a heating surface. As a result, if the resistance heating element is a disk-shaped ceramic heater made of a circular arc repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle, the resistance value can be easily and accurately adjusted by trimming using a laser beam or the like. And found that it is possible to manufacture a ceramic heater in which the temperature of the heating surface becomes uniform, and completed the present invention.
【００１３】すなわち、本発明は、円板形状のセラミッ
ク基板の表面に複数の回路からなる抵抗発熱体が形成さ
れたセラミックヒータであって、少なくとも一の回路を
構成する抵抗発熱体は、同心円の一部を描くように繰り
返して形成された円弧からなることを特徴とするセラミ
ックヒータである。That is, the present invention is a ceramic heater in which a resistance heating element comprising a plurality of circuits is formed on a surface of a disk-shaped ceramic substrate, wherein the resistance heating element constituting at least one circuit has concentric circles. A ceramic heater comprising a circular arc formed by repeating a part of the arc.
【００１４】本発明のセラミックヒータは、円板状であ
り、このような円板状のセラミック基板の加熱面に、導
体ペーストを用いたスクリーン印刷により、同心円の一
部を描くように繰り返して形成された円弧からなる抵抗
発熱体のパターンを形成した場合、厚みのばらつきが大
きくなる部分が存在する。従って、得られたセラミック
ヒータをそのまま使用すると、抵抗発熱体の温度が不均
一になり、これに起因して、セラミック基板の半導体ウ
エハ等を加熱する面（以下、加熱面という）の温度が不
均一になり、被加熱物を均一に温度で加熱することがで
きない。The ceramic heater of the present invention has a disk shape, and is repeatedly formed on a heating surface of such a disk-shaped ceramic substrate by screen printing using a conductive paste so as to draw a part of a concentric circle. In the case where a pattern of a resistance heating element made of a circular arc is formed, there is a portion where the variation in thickness is large. Therefore, if the obtained ceramic heater is used as it is, the temperature of the resistance heating element becomes non-uniform, and as a result, the temperature of the surface of the ceramic substrate for heating a semiconductor wafer or the like (hereinafter, referred to as a heating surface) becomes non-uniform. It becomes uniform, and the object to be heated cannot be heated at a uniform temperature.
【００１５】このため、抵抗発熱体の各部分の抵抗値を
調整する必要があるが、本発明の場合は、形成された抵
抗発熱体のパターンが同心円の一部を描くように繰り返
して形成された円弧からなるパターンであるため、円板
の中心を基準にとると、中心からの距離ｒと回転角度θ
とで表現することができる。よって、トリミングの対象
となるセラミック基板を円板の中心を軸として回転さ
せ、その回転角度を調整することにより、レーザ光の照
射位置を迅速にかつ正確に制御することができ、このよ
うな方法でレーザトリミングを行うことにより、容易に
かつ短時間で所定長さの溝または切欠を形成することが
でき、抵抗発熱体の抵抗値を高精度に調整することがで
きる。For this reason, it is necessary to adjust the resistance value of each part of the resistance heating element. In the case of the present invention, the pattern of the formed resistance heating element is repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle. Because of the circular arc pattern, the distance r from the center and the rotation angle θ
And can be expressed as Therefore, by rotating the ceramic substrate to be trimmed about the center of the disk as an axis and adjusting the rotation angle, the irradiation position of the laser beam can be quickly and accurately controlled. By performing the laser trimming, a groove or a notch having a predetermined length can be formed easily and in a short time, and the resistance value of the resistance heating element can be adjusted with high accuracy.
【００１６】抵抗発熱体のトリミング精度が低下する
と、図１０に示すように、トリミングされた溝との距離
が極端に小さい部分Ｂが生じて、過剰に発熱してしま
い、抵抗発熱体が溶融断線してしまう。しかしながら、
本発明のセラミックヒータの発熱体パターンは、上述の
理由から、レーザ照射位置を高精度に制御することがで
きるため、このような過剰発熱が発生せず、抵抗発熱体
が断線することがない。When the precision of trimming the resistance heating element is reduced, as shown in FIG. 10, a portion B having an extremely small distance from the trimmed groove is generated, and excessive heat is generated. Resulting in. However,
For the heating element pattern of the ceramic heater of the present invention, the laser irradiation position can be controlled with high precision for the above-described reason. Therefore, such excessive heating does not occur, and the resistance heating element does not break.
【００１７】また、円弧からなる発熱体パターンをスク
リーン印刷により形成しようとすると、印刷方向に対し
て概ね４５°の角度に厚さばらつきが大きくなるため、
この部分を重点的にトリミングすることで、発熱体の抵
抗値のばらつきを効率的に調整可能となる。また、同心
円の一部を描くように繰り返して形成された上記円弧
は、セラミックヒータの外周に形成されていることが望
ましい。外周は、温度が低下しやすく、発熱体パターン
の形成密度を高くする必要があり、単純な同心円や渦巻
きでは、発熱体パターンの形成密度を向上させることが
できないからである。Further, when a heating element pattern formed of an arc is to be formed by screen printing, the thickness variation becomes large at an angle of about 45 ° with respect to the printing direction.
By mainly trimming this portion, it is possible to efficiently adjust the variation in the resistance value of the heating element. In addition, it is desirable that the arc formed by repeating so as to draw a part of a concentric circle is formed on the outer periphery of the ceramic heater. This is because the temperature of the outer periphery tends to decrease, and the density of the heating element pattern needs to be increased. Therefore, the density of the heating element pattern cannot be improved with a simple concentric circle or spiral.
【００１８】このようにして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は、比較的安価なものに
なるとともに、加熱面の温度を精度良く均一にすること
ができ、半導体ウエハ等を被加熱物を均一に加熱するこ
とができる。The ceramic heater having the resistance heating element whose resistance value has been adjusted in this way is relatively inexpensive, and the temperature of the heating surface can be made uniform with high accuracy, so that the semiconductor wafer or the like can be covered. The heating object can be heated uniformly.
【００１９】本発明のセラミックヒータでは、少なくと
も一の回路を構成する抵抗発熱体は、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
せにより形成され、これら円弧の隣り合う端部が屈曲線
により接続されて一連の回路が構成されていることが望
ましい。In the ceramic heater according to the present invention, the resistance heating element constituting at least one circuit is formed by a combination of an arc and a bending line repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle, and these arcs are adjacent to each other. It is desirable that the ends are connected by a bent line to form a series of circuits.
【００２０】また、同心円の一部を描くように繰り返し
て形成された上記円弧は、セラミック基板の外周部に設
けられていることが望ましい。It is desirable that the arc formed by repeatedly forming a part of the concentric circle is provided on the outer peripheral portion of the ceramic substrate.
【００２１】また、少なくとも一の回路を構成する抵抗
発熱体は、レーザ光を用いたトリミングにより、抵抗発
熱体の電流が流れる方向に対して、概ね平行および／ま
たは垂直に溝または切欠が形成され、抵抗値が調整され
ていることが望ましい。The resistance heating element constituting at least one circuit has a groove or notch formed by trimming using a laser beam so as to be substantially parallel and / or perpendicular to the direction in which the current of the resistance heating element flows. It is desirable that the resistance value be adjusted.
【００２２】さらに、上記抵抗発熱体の抵抗値のばらつ
きは、５％の範囲内に調整されていることが望ましい。Further, it is desirable that the variation of the resistance value of the resistance heating element is adjusted within a range of 5%.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】本発明のセラミックヒータは、円
板形状のセラミック基板上に抵抗発熱体を形成したセラ
ミックヒータであって、少なくとも一の回路を構成する
抵抗発熱体は、同心円の一部を描くように繰り返して形
成された円弧からなることを特徴とするセラミックヒー
タである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A ceramic heater according to the present invention is a ceramic heater in which a resistance heating element is formed on a disk-shaped ceramic substrate, and the resistance heating element constituting at least one circuit is a part of a concentric circle. This is a ceramic heater characterized by being formed of an arc repeatedly formed so as to draw a circle.
【００２４】図１は、本発明の発熱体パターンにて形成
される抵抗発熱体１２を有するセラミック基板１１を模
式的に示す底面図であり、図２は、その部分拡大断面図
である。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〜１２ｈ）が形
成されている。FIG. 1 is a bottom view schematically showing a ceramic substrate 11 having a resistance heating element 12 formed by the heating element pattern of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged sectional view thereof. In the ceramic heater 10, resistance heating elements 12 (12a to 12h) are formed on a bottom surface 11b opposite to a heating surface 11a of a ceramic substrate 11 formed in a disk shape.
【００２５】また、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パターン
と、一部が切断された同心円パターンとから構成されて
いる。In order to heat the heating surface 11a so that the entire temperature of the heating surface 11a becomes uniform, the resistance heating element 12 is cut into an arc pattern repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle, and a part is cut. And concentric circle patterns.
【００２６】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１
２２ａ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。That is, the resistance heating element 12 closest to the outer periphery
In a to 12d, an arc-shaped pattern obtained by dividing a concentric circle into four parts is repeatedly formed, and the ends of adjacent arcs are bent lines 1
22a to form a series of circuits. Then, four circuits composed of the resistive heating elements 12a to 12d having such a pattern are formed close to each other so as to surround the outer periphery, and constitute an overall annular pattern.
【００２７】また、この抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄから
なる回路の端部１２３ａは、クーリングスポット等の発
生を防止するために、円環状パターンの内側に形成され
ており、そのため、外側の回路の端部は内側の方に向か
って延設されている。The end 123a of the circuit composed of the resistance heating elements 12a to 12d is formed inside the annular pattern in order to prevent the occurrence of a cooling spot or the like. The part extends inward.
【００２８】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１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄで接続されるこ
とにより一連の回路が構成されている。また、それぞれ
の抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄ、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。Resistance heating elements 12a-12 formed on the outer periphery
On the inner side of d, resistance heating elements 12e, 12f, and 12g, each of which is formed of a circuit of a concentric pattern with a very small part cut off, are formed.
At g, a series of circuits is formed by connecting the ends of adjacent concentric circles with resistance heating elements 120b, 120c, and 120d that are sequentially formed of straight lines. Moreover, each resistance heating element 12a-12d, 12e, 12f, 12g
A belt-shaped (annular) non-heating element non-formation area is provided between them, and a circular heating element non-formation area is also provided at the center.
【００２９】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、加熱面を温度を均一にすることができるよ
うになっている。Therefore, as a whole, annular resistance heating element forming regions and heating element non-forming regions are alternately formed from the outside to the inside, and these regions are defined by the size (diameter) of the ceramic substrate. ), Thickness, etc., the temperature can be made uniform by setting the temperature appropriately.
【００３０】また、図２に示すように、抵抗発熱体１２
ａ〜１２ｇは、腐食等を防止するために、金属被覆層１
２０ａが形成されており、その端部１２３ａには、半田
層（図示せず）等を介して外部端子３３が接続されてい
る。Further, as shown in FIG.
a to 12 g are metal coating layers 1 to prevent corrosion and the like.
20a is formed, and an external terminal 33 is connected to the end 123a via a solder layer (not shown) or the like.
【００３１】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２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。The ceramic substrate 11 is provided with three through-holes 35 at positions where no heating element is to be formed. An object to be heated such as a silicon wafer 39 is brought into contact with the heating surface 11 a of the ceramic substrate 11. In addition to being placed and heated in a state in which it is placed, as shown in FIG. 2, a lifter pin 36 is inserted into these through holes 35, and an object to be heated such as a silicon wafer 39 is held by the lifter pin 36. The object to be heated can be heated while being separated from the substrate 11 by a certain distance.
【００３２】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。By moving the lifter pins 36 up and down, an object to be heated such as a silicon wafer 39 is received from the transfer device, the object to be heated is placed on the ceramic substrate 11, and the object to be heated is supported. It can be heated as it is. A recess or the like is formed on the heating surface 11a of the ceramic substrate 11, and the heating surface 11a is formed on the recess or the like.
A support pin is provided so as to slightly protrude from a, and by supporting the silicon wafer 39 with the support pin, the silicon wafer 39 is supported at a distance of 5 to 5000 μm from the heating surface, and heating is performed. Is also good.
【００３３】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。A bottomed hole 34 is formed in a region of the bottom surface 11b of the ceramic substrate 11 where no heating element is formed. In the bottomed hole 34, a temperature measuring element 37 such as a thermocouple is inserted. The temperature of a portion near the heating surface 11a can be measured.
【００３４】なお、本発明のセラミックヒータでは、全
ての抵抗発熱体が、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）から構成されている必要はなく、図１に示したセ
ラミックヒータのように、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）と
併用されていてもよい。また、屈曲線の繰り返しパター
ン、渦巻き状のパターン等と併用されていてもよい。In the ceramic heater according to the present invention, all the resistance heating elements have a pattern (hereinafter, referred to as a pattern) in which a series of circuits are formed by a combination of arcs and bending lines repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle. It is not necessary to form a series of circuits, as is the case with the ceramic heater shown in FIG. 1, in which concentric circles partially cut are connected linearly at adjacent ends. (Hereinafter, also referred to as a concentric pattern). Further, it may be used in combination with a repeated pattern of a bending line, a spiral pattern, or the like.
【００３５】図３は、スクリーン印刷により抵抗発熱体
を形成する場合、抵抗発熱体の厚みが不安定になる領域
を模式的に示した平面図である。スクリーン印刷により
抵抗発熱体を形成した場合、図３に示すように、抵抗発
熱体の厚みがばらつく箇所、すなわち、抵抗値の調整を
行う必要のある箇所は、セラミック基板の中心Ａを基準
とし、スクリーン印刷の印刷方向４３を軸として、軸か
ら約４５°離れた位置となる４箇所の領域４２に集中す
る。また、その領域４２はセラミック基板の外周側にな
る程広くなる。さらに、セラミック基板の外周側に近づ
くに従って放熱量が多くなるため、この外周に近い部分
では発熱量を多くする必要があり、温度調節も難しくな
り、より精密に抵抗発熱体の抵抗値を調整する必要があ
る。FIG. 3 is a plan view schematically showing a region where the thickness of the resistance heating element becomes unstable when the resistance heating element is formed by screen printing. When the resistance heating element is formed by screen printing, as shown in FIG. 3, the location where the thickness of the resistance heating element varies, that is, the location where the resistance value needs to be adjusted is based on the center A of the ceramic substrate. With the printing direction 43 of the screen printing as an axis, the area concentrates on four areas 42 located at positions about 45 ° apart from the axis. Further, the region 42 becomes wider toward the outer peripheral side of the ceramic substrate. Further, since the amount of heat radiation increases as approaching the outer peripheral side of the ceramic substrate, it is necessary to increase the amount of heat generated in a portion near the outer periphery, and it becomes difficult to control the temperature, and the resistance value of the resistance heating element is adjusted more precisely. There is a need.
【００３６】従って、抵抗発熱体のパターンについて、
セラミック基板の外周部に形成する抵抗発熱体は、円弧
繰り返しパターンとすることが望ましい。抵抗値の調整
を多く行う必要が生じる領域に、円弧繰り返しパターン
の抵抗発熱体を形成することで、抵抗値の調整を容易、
迅速かつ正確に行うことが可能になるからである。Therefore, regarding the pattern of the resistance heating element,
It is desirable that the resistance heating element formed on the outer peripheral portion of the ceramic substrate has a circular arc repeating pattern. By forming a resistance heating element of a circular arc repetition pattern in an area where it is necessary to perform a large adjustment of the resistance value, the resistance value can be easily adjusted,
This is because it can be performed quickly and accurately.
【００３７】図４は、本発明のセラミックヒータの別の
実施形態を模式的に示した底面図である。本発明のセラ
ミックヒータは、図４に示すように、外周に近い部分に
は、図１に示した円弧繰り返しパターンと同様のパター
ンの抵抗発熱体５２ａ〜５２ｄが形成され、その内部
は、屈曲線を主体とする抵抗発熱体５２ｅ、５２ｆが形
成されていてもよい。このようなパターンであっても、
加熱面の温度を均一することができるからである。FIG. 4 is a bottom view schematically showing another embodiment of the ceramic heater of the present invention. As shown in FIG. 4, in the ceramic heater of the present invention, resistance heating elements 52a to 52d having a pattern similar to the arc repetition pattern shown in FIG. May be formed as the resistance heating elements 52e and 52f. Even with such a pattern,
This is because the temperature of the heating surface can be made uniform.
【００３８】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１、図４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。The resistance heating element formed on the surface of the ceramic substrate has at least two resistance heating elements as shown in FIGS.
It is desirable that the circuit is divided into the above circuits. This is because, by dividing the circuit, the amount of heat generated can be changed by controlling the power supplied to each circuit, and the temperature of the heating surface of the silicon wafer can be adjusted.
【００３９】なお、抵抗発熱体をセラミック基板の表面
に形成する際、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、スクリーン印刷に限らず、めっき法やスパッタリン
グ等の方法を用いて所望とするパターンを形成し、レー
ザトリミングにより抵抗値の調整を行い、抵抗発熱体と
してもよい。さらに、帯状（円環状）の抵抗発熱体を同
心円パターンで形成した後、レーザトリミングにより抵
抗発熱体とならない部分を削除して抵抗発熱体のパター
ンを形成し、この後、再びトリミングを行って、溝や切
欠を形成することにより抵抗発熱体の抵抗値を調節して
もよい。When the resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, sintering of the metal is sufficient if the metal particles and the metal particle and the ceramic are fused. In addition to the screen printing, a desired pattern may be formed by using a plating method or a sputtering method, and the resistance value may be adjusted by laser trimming to form a resistance heating element. Further, after forming a belt-shaped (annular) resistance heating element in a concentric pattern, a portion of the resistance heating element that is not a resistance heating element is removed by laser trimming to form a pattern of the resistance heating element, and thereafter, trimming is performed again. The resistance value of the resistance heating element may be adjusted by forming a groove or a notch.
【００４０】次に、本発明の抵抗発熱体を形成するため
に用いるトリミングシステムについて説明する。図５
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。テーブル
１３上には、図５に示したように、所望とするパターン
の抵抗発熱体が形成された円板状のセラミック基板１１
が固定用突起１３ｂ等を用いて固定されている。Next, a trimming system used to form the resistance heating element of the present invention will be described. FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a laser trimming apparatus used for manufacturing a ceramic heater of the present invention. As shown in FIG. 5, a disc-shaped ceramic substrate 11 on which a resistance heating element having a desired pattern is formed is placed on the table 13.
Are fixed using the fixing projections 13b and the like.
【００４１】また、このテーブル１３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、テーブル１３をθ
方向（セラミック基板の回転方向）およびｘｙ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。The table 13 is provided with a motor and the like (not shown), and the motor and the like are connected to the control unit 17 so that the motor and the like are driven by a signal from the control unit 17. As a result, the table 13 becomes θ
It can be freely moved in the direction (rotation direction of the ceramic substrate) and the xy directions.
【００４２】一方、このテーブル１３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、同じくテーブル１
３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。なお、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に設けられるガルバノミラ
ーは、一方向のみ回転すればよい。一方向（ｒ方向）に
おける制御のみ行われれば、テーブルの回転等と組み合
わせて、セラミック基板の任意の位置にレーザを照射す
ることができるからである。On the other hand, a galvanometer mirror 15 is provided above the table 13, and the angle of the galvanometer mirror 15 can be freely changed in the x direction by a motor 16. Table 1
The laser beam 22 emitted from the laser irradiation device 14 disposed above the laser beam 3 strikes the galvanomirror 15 and is reflected to irradiate the ceramic substrate 11. Note that the galvanometer mirror provided in the laser trimming device used for manufacturing the ceramic heater of the present invention only needs to rotate in one direction. This is because if only control in one direction (r direction) is performed, the laser can be applied to an arbitrary position on the ceramic substrate in combination with rotation of the table or the like.
【００４３】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
とで、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からの信号でテーブル１３
に設けられたモータ（図示せず）を駆動させることで、
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。The motor 16 and the laser irradiation device 1
Reference numeral 4 is connected to the control unit 17 and drives the motor 16 and the laser irradiation device 14 by a signal from the control unit 17 to rotate the galvanomirror by a predetermined angle about the x direction. In addition, a signal from the controller 17 causes the table 13
By driving a motor (not shown) provided in the
Rotate the table in the θ direction. The irradiation position on the ceramic substrate 11 can be freely set by rotation of the galvanometer mirror around the x direction and rotation of the table in the θ direction. The table can be moved not only in the θ direction but also in the xy directions.
【００４４】このように、セラミック基板１１を載置し
たテーブル１３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。As described above, by moving the table 13 on which the ceramic substrate 11 is placed and / or the galvanomirror 15, an arbitrary position on the ceramic substrate 11 can be irradiated with the laser beam 22.
【００４５】一方、テーブル１３の上方には、カメラ２
１も設置されており、これにより、セラミック基板１１
上の抵抗発熱体１２の位置（ｒ、θまたは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上の抵抗発熱体１２の位置（ｒ、θまたはｘ−ｙ）
等を認識し、その位置にレーザ光２２を照射する。On the other hand, above the table 13, the camera 2
1 is also installed, and thereby, the ceramic substrate 11
The position (r, θ or xy) of the upper resistance heating element 12 can be recognized. This camera 21
Is connected to the storage unit 18 so that the position (r, θ or xy) of the resistance heating element 12 on the ceramic substrate 11
Then, the position is irradiated with the laser beam 22.
【００４６】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。The input unit 20 is connected to the storage unit 18 and has a keyboard or the like (not shown) as a terminal. A predetermined instruction or the like is input through the storage unit 18 or the keyboard. It is supposed to be.
【００４７】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、テーブル１３を移動または回転させながらレーザ光
２２を照射し、抵抗発熱体１２にトリミングを行い、溝
または切欠を形成する。Further, this laser trimming device is provided with an arithmetic unit 19, and based on data such as the position and thickness of the ceramic substrate 11 recognized by the camera 21,
Calculation for controlling the irradiation position, irradiation speed, laser light intensity, etc. of the laser light 22 is performed, and based on the calculation result, an instruction is issued from the control unit 17 to the motor 16, the laser irradiation device 14, and the like. Is rotated or the table 13 is moved or rotated to irradiate the laser beam 22 to trim the resistance heating element 12 to form a groove or a notch.
【００４８】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し、レーザを該当
する区画に照射することで、抵抗発熱体の厚みと幅の調
整等を行い、所望の抵抗値を有する抵抗発熱体を得るこ
とができる。The laser trimming device has a resistance measuring unit 23. The resistance measuring unit 23 includes a plurality of tester pins 24, divides the resistance heating element into a plurality of sections, makes the tester pins contact each section, measures the resistance value of the formed resistance heating element pattern, By irradiating the corresponding section with the laser, the thickness and width of the resistance heating element are adjusted, and a resistance heating element having a desired resistance value can be obtained.
【００４９】次に、このようなレーザトリミング装置を
用いたセラミックヒータの製造方法について具体的に説
明する。ここでは、本発明の要部であるレーザトリミン
グを用いて抵抗発熱体パターンを形成する工程ついて詳
しく説明し、それ以外の工程については、後で詳しく説
明するので、ここでは簡単に説明する。また、抵抗発熱
体としては、図１に示したパターンからなる抵抗発熱体
１２が形成されているものとする。Next, a method of manufacturing a ceramic heater using such a laser trimming device will be specifically described. Here, the step of forming a resistive heating element pattern using laser trimming, which is a main part of the present invention, will be described in detail, and the other steps will be described in detail later, and thus will be briefly described here. It is assumed that a resistance heating element 12 having the pattern shown in FIG. 1 is formed as the resistance heating element.
【００５０】（１）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。(1) First, a ceramic substrate is manufactured. First, a formed body made of a ceramic powder and a resin is prepared. As a method of producing the formed body, a method of producing granules containing a ceramic powder and a resin, then putting the granules in a mold or the like and applying a press pressure, and a method of laminating and pressing green sheets are used. There is a manufacturing method, and a more appropriate method is selected depending on whether or not another conductive layer such as an electrostatic electrode is formed inside. Thereafter, the formed substrate is degreased and fired to produce a ceramic substrate. Thereafter, a through hole for inserting a lifter pin into the ceramic substrate, a bottomed hole for burying a temperature measuring element, and the like are formed.
【００５１】（２）次に、このセラミック基板１１上
に、スクリーン印刷等により図１に示したパターンの導
体ペースト層を形成し、焼成することにより抵抗発熱体
１２とする。めっき法やスパッタリング等の物理蒸着法
を用いて抵抗発熱体１２を形成してもよい。めっきの場
合には、めっきレジストを形成することにより、スパッ
タリング等の場合には、選択的なエッチングを行うこと
により、抵抗発熱体１２を形成することができる。ただ
し、スクリーン印刷の場合には、めっき法等に比べて、
抵抗発熱体の厚さの不均一の問題が発生し易いため、ト
リミンクにより抵抗値を調整する方法が有効である。(2) Next, a conductor paste layer having the pattern shown in FIG. 1 is formed on the ceramic substrate 11 by screen printing or the like, and is fired to form the resistance heating element 12. The resistance heating element 12 may be formed by using a physical vapor deposition method such as plating or sputtering. In the case of plating, the resistive heating element 12 can be formed by forming a plating resist, and in the case of sputtering or the like, by performing selective etching. However, in the case of screen printing, compared to the plating method, etc.
Since the problem of uneven thickness of the resistance heating element is likely to occur, a method of adjusting the resistance value by trimming is effective.
【００５２】（３）次に、テーブル１３に設けられた固
定用突起１３ｂと嵌合用突起（図示せず）とを用い、抵
抗発熱体１２が形成されたセラミック基板１１をテーブ
ル１３上に固定する。(3) Next, the ceramic substrate 11 on which the resistance heating element 12 is formed is fixed on the table 13 using fixing projections 13b and fitting projections (not shown) provided on the table 13. .
【００５３】（４）次に、固定されたセラミック基板１
１をカメラ２１で撮影することにより、抵抗発熱体１２
の形成位置が記憶部１８に記憶される。(4) Next, the fixed ceramic substrate 1
1 is photographed by the camera 21 so that the resistance heating element 12
Are stored in the storage unit 18.
【００５４】（５）次に、レーゼトリミング装置の抵抗
測定部２３により、形成された抵抗発熱体１２の各部分
の抵抗値を測定する。抵抗値の測定は、図６に示すよう
に、例えば、抵抗発熱体パターンをｌ1 〜ｌ6まで区分
し、テスターピン２４を用いて、各区画の抵抗値を測定
することにより行う。このようにして測定した抵抗発熱
体の抵抗値のデータを記憶部１８に取り込む。(5) Next, the resistance value of each part of the formed resistance heating element 12 is measured by the resistance measuring unit 23 of the laser trimming device. The resistance value is measured by, for example, dividing the resistance heating element pattern from l 1 to l 6 and measuring the resistance value of each section using the tester pin 24 as shown in FIG. The data of the resistance value of the resistance heating element measured in this way is stored in the storage unit 18.
【００５５】そして、抵抗発熱体１２の位置（形状）デ
ータ、抵抗発熱体の各部分における抵抗値のデータ、抵
抗発熱体の特性（材料、厚さ等）に基づいて決定される
レーザ照射の強度等の照射条件のデータ等に基づき、抵
抗発熱体１２の抵抗値が低い部分について、演算部１９
でどの程度の長さ、深さ、幅の溝や切欠を形成すればよ
いかの演算を行い、その結果が制御データとして記憶部
１８に記憶される。Then, the position (shape) data of the resistance heating element 12, the data of the resistance value in each part of the resistance heating element, and the laser irradiation intensity determined based on the characteristics (material, thickness, etc.) of the resistance heating element. Based on the data of the irradiation conditions such as
The calculation is performed to determine the length, depth, and width of the groove or notch, and the result is stored in the storage unit 18 as control data.
【００５６】図７（ａ）〜（ｃ）は、抵抗発熱体１２に
トリミングを実施した際に形成される溝や切欠を模式的
に表す斜視図である。FIGS. 7A to 7C are perspective views schematically showing grooves and notches formed when the resistance heating element 12 is trimmed.
【００５７】抵抗発熱体１２の表面を電流の流れる方向
に沿って概ね平行にトリミングすることにより、（ａ）
に示した形状の溝１２０を形成することができ、抵抗発
熱体１２の側面を電流の流れる方向に垂直にトリミング
することにより、（ｂ）に示すような形状の切欠１３０
を形成することができ、抵抗発熱体１２の一部の厚みを
全幅に渡って薄くトリミングすることにより、（ｃ）に
示すような形状の切欠１４０を形成することができる。By trimming the surface of the resistance heating element 12 substantially parallel to the direction of current flow, (a)
Can be formed, and by trimming the side surface of the resistance heating element 12 perpendicularly to the direction of current flow, a notch 130 having a shape as shown in FIG.
Can be formed, and the thickness of a part of the resistance heating element 12 is trimmed thinly over the entire width, whereby the notch 140 having the shape shown in FIG.
【００５８】本発明では、これらのいずれの方法でも抵
抗発熱体の抵抗値を調整することができるが、これらの
中では、抵抗発熱体１２の表面を電流の流れる方向に沿
って概ね平行にトリミングして溝１２０を形成する方法
が望ましい。比較的容易かつ精度よく抵抗値を調整する
ことができるからである。In the present invention, the resistance value of the resistance heating element can be adjusted by any of these methods. Among them, the surface of the resistance heating element 12 is trimmed substantially parallel to the direction of current flow. The method of forming the groove 120 is preferable. This is because the resistance value can be adjusted relatively easily and accurately.
【００５９】抵抗発熱体の側面に、（ｂ）に示した形状
の切欠を形成すると、抵抗が局所的に高くなる部分が生
じて、発熱で溶融してしまう場合もあり、また、（ｃ）
に示した形状の切欠を形成しようとすると、厚さのコン
トロールが難しくなる。If a notch of the shape shown in FIG. 3B is formed on the side surface of the resistance heating element, a portion where the resistance is locally increased may occur, and may be melted by heat generation.
If it is attempted to form a notch having the shape shown in FIG.
【００６０】従って、ここでは、溝１２０の形状の溝を
形成することとする。なお、溝１２０を形成する場合に
は、電流の流れる方向に沿って概ね平行に溝を形成すれ
ばよく、溝自体は、蛇行していてもよく、電流の流れる
方向に対して少し斜めに溝が形成されていてもよい。Accordingly, here, a groove having the shape of the groove 120 is formed. When the groove 120 is formed, the groove may be formed substantially parallel to the direction in which the current flows, and the groove itself may be meandering, and may be slightly oblique to the direction in which the current flows. May be formed.
【００６１】また、抵抗発熱体１２ａは、円弧繰り返し
パターンから形成されているが、このパターンは、同心
円からなるパターンを基本としており、これらのパター
ンの大部分は、上述したように、セラミック基板１１の
中心からの距離ｒと回転角θとで表すことができる。The resistance heating element 12a is formed of a circular arc repetition pattern. This pattern is basically a pattern of concentric circles, and most of these patterns are formed on the ceramic substrate 11 as described above. Can be expressed by the distance r from the center and the rotation angle θ.
【００６２】従って、制御データは、例えば、レーザ照
射開始位置として、中心Ａからの距離ｒ1 と角度θ1 と
で設定し、溝等の距離は、回転距離（θ1 −θ2 ）で設
定することができる。例えば、測定した抵抗値と所望と
する抵抗値との差が大きければ、回転距離（θ1 −θ
2 ）は長く設定する。また、この回転距離は、サーボモ
ータの作動時間により設定してもよい。Accordingly, the control data is set, for example, as the laser irradiation start position by the distance r 1 from the center A and the angle θ 1, and the distance of the groove or the like is set by the rotation distance (θ 1 −θ 2 ). can do. For example, if the difference between the measured resistance value and the desired resistance value is large, the rotation distance (θ 1 −θ
2 ) Set longer. The rotation distance may be set according to the operation time of the servo motor.
【００６３】（６）次に、記憶されたトリミングデータ
に従い、実際に、トリミング処理を実施する。具体的に
は、トリミングデータに基づき、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、テーブル１３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、トリミング処理を実施
する。このようなトリミングを、例えば、抵抗値が所望
とする値より低い区画について順次行うことにより抵抗
値の調整が完了する。(6) Next, trimming is actually performed according to the stored trimming data. Specifically, a control signal is generated from the control unit 17 based on the trimming data, and while the motor 16 of the galvanomirror 15 and / or the motor of the table 13 are driven,
The trimming process is performed by irradiating a laser beam. By performing such trimming, for example, sequentially on sections having a resistance value lower than a desired value, the adjustment of the resistance value is completed.
【００６４】なお、上記した抵抗値の調整は、ｘ−ｙを
座標とし、テーブルをｘ−ｙ方向に動かすことによるト
リミング操作等によって実施してもよい。The above-described adjustment of the resistance value may be performed by a trimming operation or the like by moving the table in the xy directions with xy as the coordinates.
【００６５】本発明において、抵抗発熱体は、円板形状
のセラミック基板の底面に形成され、同心円の一部を描
くように繰り返して形成された円弧を基本としているの
で、上述したトリミング方法をとると、位置設定のため
のシステムおよびプログラムを単純化することが可能と
なり、容易に、迅速にかつ正確に求められる抵抗発熱体
の抵抗値を調整することができる。In the present invention, since the resistance heating element is formed on the bottom surface of the disk-shaped ceramic substrate and is basically formed by an arc repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle, the above-described trimming method is employed. This makes it possible to simplify the system and program for position setting, and to easily, quickly and accurately adjust the resistance value of the resistance heating element.
【００６６】次に、抵抗発熱体にトリミング処理を施す
際の条件等や抵抗発熱体および抵抗発熱体を形成する対
象となるセラミック基板等の特性等について、さらに説
明する。本発明の場合のように、抵抗発熱体が円弧を描
く形状で形成されている場合には、円形の抵抗発熱体の
内周側をトリミングした方が、抵抗値を大きく変えるこ
とができる。これは、電流が内周ほど流れやすいためで
ある。Next, conditions for performing the trimming process on the resistance heating element, characteristics of the resistance heating element and the ceramic substrate on which the resistance heating element is formed, and the like will be further described. When the resistance heating element is formed in a shape drawing an arc as in the case of the present invention, trimming the inner peripheral side of the circular resistance heating element can change the resistance value significantly. This is because the current flows more easily toward the inner circumference.
【００６７】上記溝は、抵抗発熱体の厚さの２０％以上
の深さを持つことが望ましい。抵抗値を変えることがで
きるからである。溝の深さが２０％未満では、抵抗値が
ほとんど変わらない。The groove preferably has a depth of 20% or more of the thickness of the resistance heating element. This is because the resistance value can be changed. If the depth of the groove is less than 20%, the resistance value hardly changes.
【００６８】上記トリミングにより調整された抵抗発熱
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、通常、複数回路に分割され
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。Regarding the variation of the resistance value of the resistance heating element adjusted by the trimming, the variation of the resistance value with respect to the average resistance value is preferably 5% or less, more preferably 1%. The resistance heating element of the present invention is usually divided into a plurality of circuits. By reducing the variation in resistance value in this way, the number of divisions of the resistance heating element can be reduced, and the temperature can be easily controlled. Can be. Further, it is possible to make the temperature of the heating surface uniform during the transition of the temperature rise.
【００６９】さらに、抵抗発熱体の抵抗値のばらつき
は、抵抗発熱体を印刷する際に、その厚さや幅等を均一
化することにより２５％以下に抑制し、さらにトリミン
グで５％以下に調整することが望ましい。抵抗発熱体の
印刷段階でばらつきを小さくした方が、トリミングによ
る調整がしやすいからである。Further, the variation in the resistance value of the resistance heating element is suppressed to 25% or less by making the thickness, width and the like uniform when printing the resistance heating element, and further adjusted to 5% or less by trimming. It is desirable to do. This is because the adjustment by trimming is easier if the variation is reduced at the printing stage of the resistance heating element.
【００７０】上記溝の幅は、１〜１００μｍ程度が望ま
しい。幅が１００μｍを超えると、断線等が発生しやす
くなり、一方、幅が１μｍでは、抵抗発熱体の抵抗値の
調整が難しいからである。レーザ光のスポット径は、１
μｍ〜２ｃｍで調整する。The width of the groove is desirably about 1 to 100 μm. If the width exceeds 100 μm, disconnection or the like is likely to occur, while if the width is 1 μm, it is difficult to adjust the resistance value of the resistance heating element. The spot diameter of the laser beam is 1
Adjust between μm and 2 cm.
【００７１】トリミング処理が終わった後、再度抵抗値
を測定し、必要であればさらにトリミングを実施しても
よい。すなわち、抵抗値測定とトリミングは１回だけで
はなく、２回以上実施してもよい。After the trimming process is completed, the resistance value may be measured again, and the trimming may be further performed if necessary. That is, the resistance value measurement and the trimming may be performed not only once but also two or more times.
【００７２】上述のようにしてレーザトリミングにより
抵抗値を調整する際に、レーザ光照射によりトリミング
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。When the resistance value is adjusted by laser trimming as described above, the portion to be trimmed by laser light irradiation is trimmed, but the ceramic substrate underneath is greatly affected by the laser light irradiation. It is important that there is no.
【００７３】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。Therefore, it is necessary to select a laser beam that is well absorbed by metal particles and the like constituting the conductor layer and the like, but is hardly absorbed by the ceramic substrate. Examples of such a type of laser include a YAG laser, a carbon dioxide laser, an excimer (KrF) laser, a UV (ultraviolet) laser, and the like. Among them, YAG
Lasers and excimer (KrF) lasers are most suitable.
【００７４】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。レーザはパルス光で
あることが望ましい。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。パルスは、１ｋＨｚ以下が望ましい。１ｋＨｚを超
えると、レーザのファーストパルスのエネルギーが高く
なり、過剰にトリミングされてしまうからである。As the YAG laser, an SAG manufactured by NEC Corporation can be used.
L432H, SL436G, SL432GT, SL41
1B can be adopted. Preferably, the laser is pulsed light. This is because large energy can be applied to the resistance heating element in an extremely short time, and damage to the ceramic substrate can be reduced. The pulse is desirably 1 kHz or less. If the frequency exceeds 1 kHz, the energy of the first pulse of the laser becomes high and the laser is excessively trimmed.
【００７５】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１ｋＨｚ以下を上限とする
ため、１００ｍｍ／秒以下が望ましい。さらに、抵抗発
熱体を完全に断線させる場合には、レーザの出力は０．
３Ｗ以上が望ましい。The processing speed is desirably 100 mm / sec or less. If the speed exceeds 100 mm / sec, grooves cannot be formed unless the frequency is increased. As described above, since the upper limit of the frequency is 1 kHz or less, the frequency is desirably 100 mm / sec or less. Further, when the resistance heating element is completely disconnected, the output of the laser is set to 0.
3 W or more is desirable.
【００７６】トリミングは、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。As described above, the trimming is desirably performed after printing the resistive heating element paste and firing it to form a conductor layer, and thereafter. This is because the resistance value may fluctuate due to firing, or the paste may be peeled off due to irradiation with laser light.
【００７７】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。When a resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, the thickness of the resistance heating element is preferably 1 to 30 μm, more preferably 1 to 10 μm. Further, the width of the resistance heating element is preferably 0.1 to 20 mm, and 0.1 to 5 mm.
Is more preferred. Although the resistance value of the resistance heating element can be varied depending on its width or thickness, the above range is most practical.
【００７８】抵抗発熱体は、断面形状が矩形であっても
楕円であってもよいが、偏平であることが望ましい。偏
平の方が加熱面に向かって放熱しやすいため、加熱面の
温度分布ができにくいからである。断面のアスペクト比
（抵抗発熱体の幅／抵抗発熱体の厚さ）は、１０〜５０
００であることが望ましい。この範囲に調整することに
より、抵抗発熱体の抵抗値を大きくすることができると
ともに、加熱面の温度の均一性を確保することができる
からである。The resistance heating element may have a rectangular or elliptical cross section, but is preferably flat. This is because the flat surface is more likely to dissipate heat toward the heating surface, so that the temperature distribution on the heating surface is less likely to occur. The aspect ratio of the cross section (the width of the resistance heating element / the thickness of the resistance heating element) is 10 to 50.
00 is desirable. By adjusting to this range, the resistance value of the resistance heating element can be increased, and the uniformity of the temperature of the heating surface can be ensured.
【００７９】抵抗発熱体の厚さを一定とした場合、アス
ペクト比が上記範囲より小さいと、セラミック基板の加
熱面方向への熱の伝搬量が小さくなり、抵抗発熱体のパ
ターンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまい、逆
にアスペクト比が大きすぎると抵抗発熱体の中央の直上
部分が高温となってしまい、結局、抵抗発熱体のパター
ンに近似した熱分布が加熱面に発生してしまう。従っ
て、温度分布を考慮すると、断面のアスペクト比は、１
０〜５０００であることが好ましいのである。When the thickness of the resistance heating element is constant, if the aspect ratio is smaller than the above range, the amount of heat transmission in the direction of the heating surface of the ceramic substrate is reduced, and the heat distribution approximates the pattern of the resistance heating element. If the aspect ratio is too large, on the other hand, if the aspect ratio is too large, the temperature immediately above the center of the resistance heating element becomes high, and eventually, a heat distribution similar to the pattern of the resistance heating element occurs on the heating surface. Would. Therefore, considering the temperature distribution, the aspect ratio of the cross section is 1
It is preferably from 0 to 5000.
【００８０】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の金属粒子または導電性セ
ラミックが含有されているほか、樹脂、溶剤、増粘剤な
どを含むものが好ましい。The conductive paste is not particularly limited, but preferably contains not only metal particles or conductive ceramic for ensuring conductivity, but also resin, solvent, thickener and the like.
【００８１】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。The metal particles are preferably, for example, noble metals (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like. These may be used alone or in combination of two or more. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat. Examples of the conductive ceramic include carbides of tungsten and molybdenum. These may be used alone or in combination of two or more.
【００８２】これら金属粒子または導電性セラミック粒
子の粒径は、０．１〜１００μｍが好ましい。０．１μ
ｍ未満と微細すぎると、酸化されやすく、一方、１００
μｍ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。The metal particles or conductive ceramic particles preferably have a particle size of 0.1 to 100 μm. 0.1μ
If the particle size is too small, it is easily oxidized.
If the thickness exceeds μm, sintering becomes difficult and the resistance value increases.
【００８３】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。Although the shape of the metal particles is spherical,
It may be scaly. When these metal particles are used, they may be a mixture of the above-mentioned spheres and the above-mentioned flakes. When the metal particles are flakes or a mixture of spheres and flakes, the metal oxide between the metal particles is easily retained, and the adhesion between the resistance heating element and the nitride ceramic or the like is improved. And it is advantageous because the resistance value can be increased.
【００８４】導体ペーストに使用される樹脂としては、
例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられ
る。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコ
ールなどが挙げられる。増粘剤としては、セルロースな
どが挙げられる。As the resin used for the conductor paste,
For example, an epoxy resin, a phenol resin, and the like can be given. Examples of the solvent include isopropyl alcohol. Examples of the thickener include cellulose and the like.
【００８５】導体ペーストには、金属粒子に金属酸化物
を添加し、抵抗発熱体と金属粒子および金属酸化物とを
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。It is preferable that the conductor paste is obtained by adding a metal oxide to metal particles and sintering the resistance heating element, the metal particles and the metal oxide. In this way, by sintering the metal oxide together with the metal particles, the ceramic substrate, such as a nitride ceramic, and the metal particles can be more closely adhered.
【００８６】金属酸化物を混合することにより、窒化物
セラミック等との密着性が改善される理由は明確ではな
いが、金属粒子表面や窒化物セラミック等の表面は、わ
ずかに酸化されて酸化膜が形成されており、この酸化膜
同士が金属酸化物を介して焼結して一体化し、金属粒子
と窒化物セラミック等とが密着するのではないかと考え
られる。また、セラミック基板を構成するセラミックが
酸化物セラミックの場合は、当然に表面が酸化物からな
るので、密着性に優れた導体層が形成される。It is not clear why the mixing with the metal oxide improves the adhesion to the nitride ceramic or the like, but the surface of the metal particles or the surface of the nitride ceramic is slightly oxidized to form an oxide film. It is considered that these oxide films are sintered and integrated via the metal oxide, and the metal particles and the nitride ceramics or the like adhere to each other. Further, when the ceramic constituting the ceramic substrate is an oxide ceramic, the surface is naturally made of an oxide, so that a conductor layer having excellent adhesion is formed.
【００８７】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。As the metal oxide, for example,
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B Two OThree ), Al
Selected from the group consisting of Mina, Yttria and Titania
At least one is preferred. These oxides have resistance
Without increasing the resistance value of the heating element 12,
Adhesion with nitride ceramics etc. can be improved
Because.
【００８８】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。The ratio of the above-mentioned lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania is as follows: 1-10, silica 1-30, boron oxide 5-50, zinc oxide 20-70, alumina 1
-10, yttria 1-50, titania 1-50, and the total is preferably adjusted within a range not exceeding 100 parts by weight. By adjusting the amounts of these oxides within these ranges, the adhesion to nitride ceramics and the like can be particularly improved.
【００８９】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。The amount of the metal oxide added to the metal particles is preferably 0.1% by weight or more and less than 10% by weight. The area resistivity when the resistance heating element 12 is formed using the conductor paste having such a configuration is 1 to 45 mΩ / □.
Is preferred.
【００９０】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。When the area resistivity exceeds 45 mΩ / □, the amount of heat generated becomes too large with respect to the applied voltage, and the amount of heat generated in the ceramic substrate 11 having the resistance heating element 12 on the surface of the ceramic substrate is controlled. Because it is hard to do. If the addition amount of the metal oxide is 10% by weight or more, the sheet resistivity exceeds 50 mΩ / □, the calorific value becomes too large, the temperature control becomes difficult, and the uniformity of the temperature distribution decreases. . Further, if necessary, the sheet resistivity is set to 50 mΩ.
/ □ to 10Ω / □. When the sheet resistivity is increased, the width of the pattern can be increased, so that there is no problem of disconnection.
【００９１】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。When the resistance heating element is formed on the surface of the ceramic substrate, it is desirable that a metal coating layer is formed on the surface of the resistance heating element. This is to prevent the internal metal sintered body from being oxidized to change the resistance value.
The thickness of the metal coating layer to be formed is preferably 0.1 to 10 μm.
【００９２】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。The metal used for forming the metal coating layer is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing metal, and specific examples thereof include gold, silver, palladium, platinum and nickel. . These may be used alone or in combination of two or more. Of these, nickel is preferred.
【００９３】抵抗発熱体には、電源と接続するための端
子が必要であり、この端子は、半田を介して抵抗発熱体
に取り付けるが、ニッケルは、半田の熱拡散を防止する
からである。接続端子としては、例えば、コバール製の
ものが挙げられる。The resistance heating element requires a terminal for connection to a power supply, and this terminal is attached to the resistance heating element via solder. Nickel prevents thermal diffusion of solder. Examples of the connection terminal include those made of Kovar.
【００９４】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。The ceramic substrate in the ceramic heater of the present invention is desirably a disk, and has a diameter of 1 mm.
Those exceeding 90 mm are desirable. This is because the larger the diameter, the greater the temperature variation on the heating surface.
【００９５】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。The thickness of the ceramic substrate of the ceramic heater of the present invention is desirably 25 mm or less. This is because if the thickness of the ceramic substrate exceeds 25 mm, the temperature followability decreases.
【００９６】また、その厚さは、１．５ｍｍを超え５ｍ
ｍ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。The thickness is more than 1.5 mm and 5 m
m is more preferable. When the thickness is more than 5 mm, the heat is difficult to propagate, and the heating efficiency tends to decrease. On the other hand, when the thickness is less than 1.5 mm, the heat propagating in the ceramic substrate is not sufficiently diffused, so that the temperature variation on the heating surface is caused. May occur, and the strength of the ceramic substrate may be reduced to cause breakage.
【００９７】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。In the ceramic heater 10 of the present invention, ceramic is used as the material of the substrate. However, the ceramic is not particularly limited.
Examples thereof include carbide ceramics and oxide ceramics. Among these, a nitride ceramic or a carbide ceramic is preferable as the material of the ceramic substrate 11. This is because it has excellent heat conduction characteristics.
【００９８】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。As the nitride ceramic, for example,
Examples include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride. Examples of the carbide ceramic include silicon carbide, titanium carbide, and boron carbide.
Further, examples of the oxide ceramic include alumina, cordierite, mullite, silica, beryllia and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, aluminum nitride is most preferred. This is because the thermal conductivity is the highest at 180 W / m · K.
【００９９】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ＪＩＳ Ｂ ０６０１
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。However, the ceramic substrate 11 is preferably made of a material that does not easily absorb laser light. For example, in the case of an aluminum nitride substrate, the carbon content is 5000p.
Those having a small carbon content of pm or less are preferred. Also,
Polish the surface to determine the surface roughness of the surface according to JIS B 0601
It is desirable that Ra be 20 μm or less. This is because when the surface roughness is large, the laser light is absorbed. If necessary, a heat-resistant ceramic layer may be provided between the resistance heating element and the ceramic substrate. For example, in the case of a non-oxide ceramic, an oxide ceramic may be formed on the surface.
【０１００】次に、本発明のセラミックヒータの製造方
法を図８に基づいて説明する。レーザ処理工程について
は、前で詳しく説明したので、ここでは、簡単に説明す
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。Next, a method of manufacturing a ceramic heater according to the present invention will be described with reference to FIG. Since the laser processing step has been described in detail above, it will be briefly described here. FIGS. 8A to 8D are cross-sectional views schematically showing a part of the method for manufacturing a ceramic heater of the present invention including laser processing.
【０１０１】(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、Ａｌ2 Ｏ3 、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。(1) Manufacturing process of ceramic substrate A ceramic powder such as aluminum nitride is added to
Yttria (YTwo O Three ), Sintering aids, Na, Ca
A compound containingTwo OThree , Binder, etc.
After preparing the slurry, the slurry is spray-dried, etc.
Granulate by the method, put the granules in a mold and press
Formed into a plate or the like by forming
Is prepared.
【０１０２】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。Next, as necessary, a portion serving as a through hole 35 into which a lifter pin 36 for carrying a heated object such as a silicon wafer 39 is inserted, or a temperature measuring element such as a thermocouple is provided. A portion having a bottomed hole for embedding is formed.
【０１０３】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。Next, the formed body is heated, fired and sintered to produce a ceramic plate. Thereafter, the ceramic substrate 11 is manufactured by processing into a predetermined shape (see FIG. 8A), but may be formed into a shape that can be used as it is after firing. Further, for example, by performing heating and baking while applying pressure from above and below, it becomes possible to manufacture a ceramic substrate 11 having no pores.
Heating and firing may be at least the sintering temperature, for example,
For nitride ceramics, the temperature is 1000-2500C.
【０１０４】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。Normally, after firing, a through hole 35 and a bottomed hole (not shown) for inserting a temperature measuring element are provided. The through holes 35 and the like can be formed by performing blasting such as sand blasting using SiC particles or the like after surface polishing.
【０１０５】(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。この導体ペーストをスクリ
ーン印刷等を用い、抵抗発熱体１２と同形状の導体ペー
スト層を形成する。抵抗発熱体１２のパターンは、後工
程で抵抗値の調整を容易に行うため、図１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を
基本とするパターンとすることが望ましい。(2) Step of Printing Conductive Paste on Ceramic Substrate The conductive paste is generally a high-viscosity fluid composed of metal particles, resin and solvent. This conductive paste is screen-printed or the like to form a conductive paste layer having the same shape as the resistance heating element 12. In order to easily adjust the resistance value in a later step, the pattern of the resistance heating element 12 may be a pattern based on an arc repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle as shown in FIG. desirable.
【０１０６】(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、
所定パターンの抵抗発熱体１２を形成する（図８（ｂ）
参照）。加熱焼成の温度は、５００〜１０００℃が好ま
しい。もしくは、めっき法、スパッタリング等によりパ
ターンを形成した後、焼成し抵抗発熱体１２としてもよ
い。その後、上述した抵抗値の測定とレーザによるトリ
ミング処理とを行い、抵抗値を調整する（図８（ｃ）参
照）。(3) Firing of Conductive Paste The conductive paste layer printed on the bottom surface of the ceramic substrate 11 is heated and fired to remove the resin and the solvent, and sinter the metal particles.
A resistive heating element 12 having a predetermined pattern is formed (FIG. 8B).
reference). The temperature of the heating and firing is preferably from 500 to 1000C. Alternatively, a resistance heating element 12 may be formed by forming a pattern by a plating method, sputtering, or the like, followed by firing. After that, the above-described resistance value measurement and laser trimming are performed to adjust the resistance value (see FIG. 8C).
【０１０７】(4) 金属被覆層の形成 抵抗発熱体１２表面には、図２に示したように、金属被
覆層１２０ａを設けることが望ましい。金属被覆層１２
０ａ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。なお、図８には、金属被覆
層１２０ａを示していない。(4) Formation of Metal Coating Layer It is desirable to provide a metal coating layer 120a on the surface of the resistance heating element 12, as shown in FIG. Metal coating layer 12
0a can be formed by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, or the like, but considering mass productivity,
Electroless plating is optimal. FIG. 8 does not show the metal coating layer 120a.
【０１０８】(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。(5) Attachment of Terminals, etc. Terminals (external terminals 33) for connection to a power supply are attached to the ends of the pattern of the resistance heating element 12 via solder (see FIG. 8D). Also, a thermocouple is inserted into the bottomed hole 34,
Sealing is performed using a heat-resistant resin such as polyimide, and the manufacture of the ceramic heater is completed.
【０１０９】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。The ceramic heater of the present invention can be used as an electrostatic chuck by providing an electrostatic electrode inside the ceramic substrate, and a chaptop conductor layer is provided on the surface, and a guard electrode or the like is provided inside. By providing a ground electrode, it can be used as a wafer prober.
【０１１０】[0110]
【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。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
【０１１１】（実施例１）セラミックヒータの製造 本実施例では、図１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。Example 1 Production of Ceramic Heater In this example, a ceramic heater having the resistive heating element pattern shown in FIG. 1 was produced. (1) First, aluminum nitride powder (average particle size: 1.1 μm)
m) 100 parts by weight, yttria (average particle size: 0.4 μm)
m) A composition comprising 4 parts by weight, 12 parts by weight of an acrylic binder and alcohol was spray-dried to prepare a granular powder.
【０１１２】(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。(2) Next, this granular powder was placed in a mold and formed into a flat plate to obtain a formed product (green).
【０１１３】(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（図８（ａ）参照）。(3) Next, the formed body was hot-pressed at 1800 ° C. and a pressure of 20 MPa to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of about 3 mm. Next, a disk having a diameter of 210 mm was cut out from the plate to obtain a ceramic plate (ceramic substrate 11). This ceramic substrate was drilled to form a through hole 35 for inserting a lifter pin 36 of a silicon wafer and a bottomed hole 34 (diameter: 1.1 mm, depth: 2 mm) for embedding a thermocouple (FIG. 8). (A)).
【０１１４】(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１の抵抗発熱体１２の各回路となる抵
抗発熱体１２ａ〜１２ｇと同形状のパターンであった。
上記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。 (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１１に焼き付けた。（図８（ｂ）参照）(4) The ceramic substrate 11 obtained in the above (3)
Then, a conductor paste layer was formed by screen printing. The printing pattern was a pattern having the same shape as the resistance heating elements 12a to 12g to be each circuit of the resistance heating element 12 in FIG.
As the conductive paste, Solvest PS603D manufactured by Tokuri Chemical Laboratory, which is used for forming through holes in a printed wiring board, was used. This conductor paste is silver-
It is a lead paste. Lead oxide (5% by weight), zinc oxide (55% by weight), silica (10% by weight)
% By weight), 7.5 parts by weight of a metal oxide composed of boron oxide (25% by weight) and alumina (5% by weight). The silver particles have an average particle size of 4.5 μm.
And it was scaly. (5) Further, after the conductor paste layer of the heating element pattern was formed, the ceramic substrate 11 was heated and baked at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductor paste and baked on the ceramic substrate 11. (See FIG. 8B)
【０１１５】抵抗発熱体のパターンは、図１に示したよ
うに、１２ａ〜１２ｄが４チャンネル、１２ｅ〜１２ｇ
が各１チャンネル、合計７チャンネルである。なお、チ
ャンネルとは、制御を行う際に、同一の電圧を印加して
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を示す。As shown in FIG. 1, the pattern of the resistance heating elements is such that 12a to 12d have four channels, 12e to 12g.
Are 1 channel each, that is, 7 channels in total. Note that a channel refers to a circuit that performs the same control by applying the same voltage when performing control. In this embodiment, each channel indicates a resistance heating element formed as a continuous body.
【０１１６】(6) 次に、各チャンネルをさらに９に区画
し、各区画毎にテスタピンを接触させ抵抗値を測定し
た。その結果に基づき、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 ０．１〜４０ｋＨｚ）を用いてトリミングを行
い抵抗値を調整した。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。(6) Next, each channel was further divided into 9 sections, and a tester pin was brought into contact with each section to measure the resistance value. Based on the result, trimming was performed using a YAG laser having a wavelength of 1060 nm (manufactured by NEC Corporation, S143AL, output 5 W, pulse frequency 0.1 to 40 kHz) to adjust the resistance value. This apparatus includes an XY stage, a galvanometer mirror, a CCD camera, and an Nd: YAG laser, and has a built-in controller for controlling the stage and the galvanometer mirror. This controller is connected to a computer (FC-9821 manufactured by NEC Corporation). In addition, the computer has a CPU that also serves as an arithmetic unit and a storage unit, and has a hard disk and a 3.5-inch FD drive that also serves as a storage unit and an input unit. Note that the XY stage can be rotated by an arbitrary angle θ about the center axis A of the fixed ceramic substrate.
【０１１７】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、さらに、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、発熱体パターンを電流が流れる方向
に概ね平行に照射し、その部分の導体層を除去し、セラ
ミック基板に到達するまでの幅５０μｍの溝を形成した
（図８（ｃ）参照）。The heating element pattern data is input from the FD drive to this computer, and the position of the conductor layer is read (reading is performed with reference to a specific portion of the conductor layer or a marker formed on the ceramic substrate). Calculating the control data, irradiating the heating element pattern substantially parallel to the direction in which the current flows, removing the conductor layer in that portion, and forming a 50 μm-wide groove until reaching the ceramic substrate (FIG. 8C )reference).
【０１１８】銀−鉛の抵抗発熱体は、厚さが５μｍ、幅
２．４ｍｍ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１０ｍｍ／秒であった。また、トリミングによる抵
抗値の調整は、全ての抵抗発熱体１２ａ〜１２ｇに対し
て行われた。The silver-lead resistance heating element had a thickness of 5 μm and a width of 2.4 mm. The laser has a frequency of 1 kHz,
The output was 0.4 W, the bite size was 10 μm, and the processing speed was 10 mm / sec. The adjustment of the resistance value by trimming was performed on all the resistance heating elements 12a to 12g.
【０１１９】(7) 次に、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１２の表面に厚さ１μｍの金属被覆層（ニッケル
層）１２０ａを析出させた。(7) Next, nickel sulfate 80 g / l, sodium hypophosphite 24 g / l, sodium acetate 12 g / l
The ceramic substrate 11 prepared in the above (6) is immersed in an electroless nickel plating bath composed of an aqueous solution having a concentration of 1 g of boric acid, 8 g / l of boric acid, and 6 g / l of ammonium chloride. A 1 μm thick metal coating layer (nickel layer) 120a was deposited.
【０１２０】(8) 電源との接続を確保するための外部端
子１３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１３を載置して、４２０℃で加熱リフローし、外部端
子１３を抵抗発熱体１２の表面に取り付けた（図８
（ｄ）参照）。(8) A silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) was printed by screen printing on the portion where the external terminal 13 for securing the connection with the power supply was to be formed, to form a solder layer. Next, an external terminal 13 made of Kovar was placed on the solder layer and heated and reflowed at 420 ° C. to attach the external terminal 13 to the surface of the resistance heating element 12 (FIG. 8).
(D)).
【０１２１】(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。上記条件によ
り、セラミックヒータを１０個製造した。(9) A thermocouple for temperature control was sealed with polyimide to obtain a ceramic heater 10. Under the above conditions, ten ceramic heaters were manufactured.
【０１２２】（実施例２）セラミックヒータの製造 本実施例では、図４に示す抵抗発熱体のパターンを有す
るセラミックヒータを製造した。図４に示すセラミック
ヒータは、外周部分に円弧繰り返しパターンからなる抵
抗発熱体５２ａ〜５２ｄを有し、その内側に、屈曲線の
繰り返しパターンからなる抵抗発熱体５２ｅ、５２ｆを
有する。ただし、実際の屈曲線の繰り返しパターンは、
図４に示したものよりも間隔が狭く、従って繰り返し回
数も多く、その幅も広いものである。Example 2 Production of Ceramic Heater In this example, a ceramic heater having the pattern of the resistance heating element shown in FIG. 4 was produced. The ceramic heater shown in FIG. 4 has resistance heating elements 52a to 52d formed in a circular arc repetition pattern on the outer peripheral portion, and has resistance heating elements 52e and 52f formed in a repetition pattern of bent lines inside. However, the actual bending line repetition pattern is
The interval is narrower than that shown in FIG. 4, so that the number of repetitions is larger and the width is wider.
【０１２３】(1) まず、実施例１と同様の方法で、セラ
ミック基板５１を製造し、得られたセラミック基板に実
施例１で行った加工と同様の加工を施し、シリコンウエ
ハのリフターピンを挿入する貫通孔５４、熱電対を埋め
込むための有底孔５５（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍ
ｍ）を形成した。(1) First, a ceramic substrate 51 was manufactured in the same manner as in the first embodiment, and the obtained ceramic substrate was subjected to the same processing as that performed in the first embodiment, and the lifter pins of the silicon wafer were used. Through hole 54 to be inserted, bottomed hole 55 for embedding a thermocouple (diameter: 1.1 mm, depth: 2 m)
m) was formed.
【０１２４】(2) 次に、セラミック基板に、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４の抵抗発熱体５２の各回路となる抵抗発熱体５２ａ
〜５２ｆと同形状のパターンであった。また、導体ペー
ストは、実施例１と同様のものを用いた。(2) Next, a conductor paste layer was formed on the ceramic substrate by screen printing. The printing pattern is
A resistance heating element 52a to be each circuit of the resistance heating element 52 in FIG.
The pattern had the same shape as that of .about.52f. The same conductive paste as in Example 1 was used.
【０１２５】(3) このようにして、導体ペースト層を形
成した後、セラミック基板５１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５１に焼き付け、抵抗発熱体５２を形成し
た。抵抗発熱体５２ａ〜５２ｄ、５２ｅ、５２ｆともに
幅は２．４ｍｍ、厚さが５μｍであった。(3) After forming the conductor paste layer in this manner, the ceramic substrate 51 is heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductor paste and to bake the ceramic substrate 51 on the ceramic paste. A resistance heating element 52 was formed. Each of the resistance heating elements 52a to 52d, 52e, and 52f had a width of 2.4 mm and a thickness of 5 μm.
【０１２６】(4) 次に、抵抗発熱体５２に対して、実施
例１と同様の方法、および、システムを用いてレーザを
照射し、全ての回路（チャンネル）について抵抗値を調
整した。(4) Next, the resistance heating element 52 was irradiated with laser using the same method and system as in Example 1, and the resistance values of all circuits (channels) were adjusted.
【０１２７】(5) 次に、実施例１と同様にして銀−鉛の
抵抗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。 (6) 実施例１と同様の方法で、電源との接続を確保する
ための外部端子を抵抗発熱体５２の表面に取り付けた。(5) Next, a 1 μm-thick metal coating layer (nickel layer) was deposited on the surface of the silver-lead resistance heating element in the same manner as in Example 1. (6) In the same manner as in Example 1, external terminals for securing connection to a power supply were attached to the surface of the resistance heating element 52.
【０１２８】(7) 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５０を得た。上記条件によ
り、セラミックヒータを１０個製造した。(7) A thermocouple for controlling temperature was sealed with polyimide to obtain a ceramic heater 50. Under the above conditions, ten ceramic heaters were manufactured.
【０１２９】（比較例１）セラミックヒータの製造 比較例１では、図９に示す屈曲線の繰り返しパターンか
らなる抵抗発熱体６２ａ〜６２ｆを有するセラミックヒ
ータを製造した。ただし、実際の屈曲線の繰り返しパタ
ーンは、図９に示したものよりも間隔が狭く、従って繰
り返し回数も多く、その幅も広いものである。 (1) 実施例１と同様にして、セラミック基板６１を製造
した後、得られたセラミック基板に実施例１で行った加
工と同様の加工を施し、シリコンウエハのリフターピン
を挿入する貫通孔６５、熱電対を埋め込むための有底孔
６４（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）を形成した。(Comparative Example 1) Production of Ceramic Heater In Comparative Example 1, a ceramic heater having resistance heating elements 62a to 62f having a repeating pattern of bent lines shown in FIG. 9 was produced. However, the actual repetition pattern of the bent line has a smaller interval than that shown in FIG. 9, and therefore has a larger number of repetitions and a wider width. (1) After manufacturing the ceramic substrate 61 in the same manner as in the first embodiment, the obtained ceramic substrate is subjected to the same processing as the processing performed in the first embodiment, and the through holes 65 into which the lifter pins of the silicon wafer are inserted. A bottomed hole 64 (diameter: 1.1 mm, depth: 2 mm) for embedding a thermocouple was formed.
【０１３０】(2) 次に、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
９に示す抵抗発熱体６２と同一のパターンであった。た
だし、抵抗発熱体６２の回路の全長は実施例１と同じに
なるようにした。導体ペーストは、実施例１と同様のも
のを用いた。(2) Next, a conductor paste was printed on the ceramic substrate by screen printing. The printing pattern was the same pattern as the resistance heating element 62 shown in FIG. However, the total length of the circuit of the resistance heating element 62 was set to be the same as that of the first embodiment. The same conductive paste as that in Example 1 was used.
【０１３１】(3) このようにして、導体ペースト層を形
成した後、セラミック基板６１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６１に焼き付け、抵抗発熱体６２を形成し
た。銀−鉛の抵抗発熱体は、幅が２．４ｍｍ、厚さが５
μｍ、面積抵抗率が７．７Ω／□であった。(3) After forming the conductive paste layer in this way, the ceramic substrate 61 is heated and fired at 780 ° C. to sinter silver and lead in the conductive paste and to bake the ceramic paste on the ceramic substrate 61. A resistance heating element 62 was formed. The silver-lead resistance heating element has a width of 2.4 mm and a thickness of 5 mm.
μm, and the sheet resistivity was 7.7 Ω / □.
【０１３２】(4) 次に、抵抗発熱体６２に対して、実施
例１と同様の方法、および、システムを用いてレーザを
照射し、全ての回路（チャンネル）について抵抗値を調
整した。(4) Next, the resistance heating element 62 was irradiated with laser using the same method and system as in Example 1, and the resistance values of all circuits (channels) were adjusted.
【０１３３】(5) 次に、実施例１と同様にして銀−鉛の
抵抗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。 (6) 実施例１と同様の方法で、電源との接続を確保する
ための外部端子を抵抗発熱体６２の表面に取り付けた。(5) Next, in the same manner as in Example 1, a 1 μm-thick metal coating layer (nickel layer) was deposited on the surface of the silver-lead resistance heating element. (6) An external terminal for securing connection to a power supply was attached to the surface of the resistance heating element 62 in the same manner as in Example 1.
【０１３４】(7) 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６０を得た。上記条件によ
り、セラミックヒータを１０個製造した。(7) A thermocouple for temperature control was sealed with polyimide to obtain a ceramic heater 60. Under the above conditions, ten ceramic heaters were manufactured.
【０１３５】（比較例２）図１１に示したように、セラ
ミック基板７１に印刷するパターンを同心円状のパター
ンとする以外は、比較例１と同様にして、セラミックヒ
ータ７０を１０個製造した。(Comparative Example 2) As shown in FIG. 11, ten ceramic heaters 70 were manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that the pattern to be printed on the ceramic substrate 71 was a concentric pattern.
【０１３６】実施例１、２および比較例１、２を、以下
の方法により評価した。その結果を表１、２に示す。Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated by the following methods. The results are shown in Tables 1 and 2.
【０１３７】評価方法 （１）抵抗値の測定 テスターピン１４を用いて、抵抗発熱体の抵抗値を測定
し、平均の抵抗値に対するばらつきを計算した。その結
果を表１に示す。なお、抵抗値のばらつきとは、平均の
抵抗値と各部分の抵抗値との差をとり、平均の抵抗値で
割った際の最も大きな割合（％）をいうものとする。[0137]Evaluation method (1) Measurement of resistance value The resistance value of the resistance heating element is measured using the tester pin 14.
Then, the variation with respect to the average resistance value was calculated. The result
The results are shown in Table 1. The variation in the resistance value is the average
Take the difference between the resistance value and the resistance value of each part, and calculate the average resistance value.
The largest percentage (%) when divided.
【０１３８】実施例１については、外周部に形成された
抵抗発熱体１２ａ〜１２ｄ内の各円弧毎に、トリミング
の実施前と実施後との抵抗値を測定し、抵抗値のばらつ
きを算出した。実施例２については、外周部に形成され
た抵抗発熱体５２ａ〜５２ｄ内の各円弧毎に、トリミン
グの実施前と実施後との抵抗値を測定し、抵抗値のばら
つきを算出した。なお、表１における、（１）〜（９）
の括弧付き数字は、図１に対応する。すなわち、（１）
が最も外周側の円弧を指し、（９）は最も内周側の円弧
を指す。In Example 1, the resistance value before and after the trimming was measured for each of the arcs in the resistance heating elements 12a to 12d formed on the outer peripheral portion, and the variation in the resistance value was calculated. . In Example 2, the resistance value before and after trimming was measured for each of the arcs in the resistance heating elements 52a to 52d formed on the outer peripheral portion, and the variation in the resistance value was calculated. In Table 1, (1) to (9)
In parentheses corresponds to FIG. That is, (1)
Indicates the outermost arc, and (9) indicates the innermost arc.
【０１３９】また、比較例１については、外周部に形成
された抵抗発熱体６２ａ〜６２ｄを１０区画に区分し
て、それぞれのトリミング実施後の抵抗値を測定し、抵
抗値のばらつきを算出した。比較例２については、抵抗
発熱体７２を４０区画に区分して、それぞれのトリミン
グ実施後の抵抗値を測定し、抵抗値のばらつきを算出し
た。表１において、比較例１については、抵抗発熱体６
２ａ〜６２ｄの抵抗値ばらつきの平均値を記載し、比較
例２については、抵抗発熱体７２の抵抗値ばらつきの平
均値を記載した。In Comparative Example 1, the resistance heating elements 62a to 62d formed on the outer peripheral portion were divided into ten sections, and the resistance value after each trimming was measured to calculate the variation of the resistance value. . In Comparative Example 2, the resistance heating element 72 was divided into 40 sections, the resistance value after each trimming was measured, and the variation in the resistance value was calculated. In Table 1, in Comparative Example 1, the resistance heating elements 6
The average value of the variation in the resistance values of 2a to 62d is described. For Comparative Example 2, the average value of the variation in the resistance value of the resistance heating element 72 is described.
【０１４０】（２）加熱面内の最高温度と最低温度との
差 得られた１０個のセラミックヒータに通電し、３００℃
まで昇温させ、昇温後の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−１６２０１
２−００１２）により測定し、最高温度と最低温度との
差の平均値を算出した。その結果を表２に示す。(2) Difference between the maximum temperature and the minimum temperature in the heating surface.
Temperature, and the temperature of the heated surface of the ceramic substrate after the temperature is increased by a thermoviewer (IR-16201 manufactured by Nippon Datum Co., Ltd.)
2-0012), and the average value of the difference between the highest temperature and the lowest temperature was calculated. Table 2 shows the results.
【０１４１】（３）断線の有無 得られた１０個のセラミックヒータに通電し、３００℃
まで昇温させ、溶融断線の有無について、目視観察によ
り評価した。すなわち、１０個のうち、１個でも溶融断
線が発生した場合は、断線ありとし、１０個全てにおい
て断線が発生しなかった場合は、断線なしとした。その
結果を表２に示す。(3) Presence / absence of disconnection The obtained 10 ceramic heaters are energized and heated at 300 ° C.
, And the presence or absence of melting disconnection was evaluated by visual observation. In other words, if any one of the ten wires melted and disconnected, the wire was broken. If no wire was broken in all ten wires, no wire was broken. Table 2 shows the results.
【０１４２】[0142]
【表１】 [Table 1]
【０１４３】[0143]
【表２】 [Table 2]
【０１４４】表１に示すように、実施例１、２の（１）
〜（９）のトリミング前の抵抗値のばらつきをみると、
抵抗値のばらつきが大きい領域が偏在していることが分
かった。これは、印刷方向に対して約４５°離れた位置
となる領域と概ね一致した。また、このばらつきの大き
い領域を重点的にトリミングすることで抵抗値のばらつ
きを低減することができた。As shown in Table 1, (1) of Examples 1 and 2
Looking at the variation of the resistance value before trimming in (9),
It was found that the region where the resistance value variation was large was unevenly distributed. This almost coincided with a region that was located at a position about 45 ° apart from the printing direction. Also, by mainly trimming the area where the variation is large, the variation in the resistance value can be reduced.
【０１４５】その結果、実施例１、２に係るセラミック
ヒータにおけるトリミング後の最外周部分の抵抗発熱体
の抵抗値のばらつきは、３％以内に納まった。しかし、
比較例１において、抵抗値のばらつきは１３．５％と大
きかった。これは、比較例１に係るセラミックヒータの
抵抗発熱体パターンでは、レーザ照射位置を設定するこ
とが難しいため、精度よく抵抗値の調整を行うことがで
きなかったためであると考えられる。また、比較例２に
おいて、抵抗値のばらつきは２．０％であった。As a result, in the ceramic heaters according to the first and second embodiments, the variation in the resistance value of the resistance heating element in the outermost peripheral portion after trimming was within 3%. But,
In Comparative Example 1, the variation in the resistance value was as large as 13.5%. This is considered to be because the resistance heating element pattern of the ceramic heater according to Comparative Example 1 was difficult to set the laser irradiation position, so that the resistance value could not be accurately adjusted. In Comparative Example 2, the variation in the resistance value was 2.0%.
【０１４６】また、表２に示すように、実施例に係るセ
ラミックヒータにおいては、加熱面の最高温度と最低温
度との差は２℃と、比較的均一な温度になっていたが、
比較例１の場合には、実施例１、２の場合と比べて、加
熱面の最高温度と最低温度との差が大きかった。実施例
１、２では、より精度よい抵抗値の調整を行うことがで
きたためであると考えられる。また、比較例２では、最
高温度と最低温度との差は、８℃と非常に大きかった。
これは、セラミックヒータの外周部における抵抗発熱体
パターンの密度が低かったからであると考えられる。Further, as shown in Table 2, in the ceramic heater according to the example, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature of the heating surface was 2 ° C., which was a relatively uniform temperature.
In the case of Comparative Example 1, the difference between the highest temperature and the lowest temperature of the heated surface was larger than in the cases of Examples 1 and 2. It is considered that in the first and second embodiments, the resistance value could be adjusted more accurately. In Comparative Example 2, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature was as large as 8 ° C.
This is probably because the density of the resistive heating element pattern at the outer peripheral portion of the ceramic heater was low.
【０１４７】また、実施例１、２および比較例２につい
ては、溶融断線は全く発生しなかったが、比較例１で
は、溶融断線が発生した。これは、実施例１、２および
比較例２に係るセラミックヒータの抵抗発熱体パターン
が、レーザトリミングを行う際のレーザ照射位置設定を
容易に行うことができるパターンであるため、精度のよ
いトリミングを行うことができたのに対し、比較例１に
係るセラミックヒータの抵抗発熱体パターンでは、レー
ザ照射位置を設定することが難しいため、図１０に示す
ような、抵抗発熱体の側面とトリミングされた溝との距
離が極端に小さい部分Ｂが生じて、過剰に発熱してしま
ったためであると考えられる。Further, in Examples 1 and 2 and Comparative Example 2, no melting disconnection occurred, but in Comparative Example 1, melting disconnection occurred. This is because the resistive heating element patterns of the ceramic heaters according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 2 are patterns that can easily set a laser irradiation position when performing laser trimming, so that accurate trimming can be performed. On the other hand, in the resistance heating element pattern of the ceramic heater according to Comparative Example 1, since it was difficult to set the laser irradiation position, the pattern was trimmed with the side surface of the resistance heating element as shown in FIG. It is considered that this is because a portion B having an extremely small distance from the groove was generated, and excessive heat was generated.
【０１４８】なお、いずれのセラミックヒータも短絡等
は発生せず、設定通りにセラミック基板の温度を上昇さ
せることができた。Note that no short circuit occurred in any of the ceramic heaters, and the temperature of the ceramic substrate could be raised as set.
【０１４９】[0149]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クヒータによれば、少なくとも一の回路を構成する抵抗
発熱体は、同心円の一部を描くように繰り返して形成さ
れた円弧を基本的なパターンとしているため、抵抗値の
調整を容易にかつ短時間で行うことができ、生産性よく
製造されるためセラミックヒータが比較的安価なものと
なる。また、精度よく抵抗値の調整が行われているた
め、加熱面の温度均一性に優れたセラミックヒータとな
る。As described above, according to the ceramic heater of the present invention, the resistance heating element constituting at least one circuit basically includes an arc formed by repeating a part of a concentric circle. Since the pattern is used, the resistance value can be adjusted easily and in a short time, and the ceramic heater is manufactured with high productivity, so that the ceramic heater is relatively inexpensive. Further, since the resistance value is accurately adjusted, the ceramic heater has excellent temperature uniformity on the heating surface.
【図１】本発明のセラミックヒータを模式的に示す平面
図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing a ceramic heater of the present invention.
【図２】図１に示したセラミックヒータの一部を模式的
に示す部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged sectional view schematically showing a part of the ceramic heater shown in FIG.
【図３】セラミック基板上にスクリーン印刷により抵抗
発熱体を形成した場合、抵抗発熱体の厚みが不安定にな
る領域を模式的に示す平面図である。FIG. 3 is a plan view schematically showing a region where the thickness of the resistance heating element becomes unstable when the resistance heating element is formed by screen printing on a ceramic substrate.
【図４】本発明のセラミックヒータの別の実施形態を模
式的に示す平面図である。FIG. 4 is a plan view schematically showing another embodiment of the ceramic heater of the present invention.
【図５】本発明のセラミックヒータの製造システムの概
要を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an outline of a system for manufacturing a ceramic heater according to the present invention.
【図６】抵抗値を測定するために、抵抗発熱体を複数の
領域に分割する様子を模式的に示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view schematically showing a state in which a resistance heating element is divided into a plurality of regions in order to measure a resistance value.
【図７】トリミングが実施された抵抗発熱体を模式的に
示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view schematically showing a resistance heating element on which trimming has been performed.
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、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。FIGS. 8A to 8D are cross-sectional views schematically showing a part of a manufacturing process of a ceramic heater.
【図９】屈曲線の繰り返しパターンからなる抵抗発熱体
を有するセラミックヒータを模式的に示す平面図であ
る。FIG. 9 is a plan view schematically showing a ceramic heater having a resistance heating element having a repeating pattern of bent lines.
【図１０】レーザトリミングにおける、レーザ照射位置
の設定精度が低い際に生じる、トリミングにより形成さ
れた溝と、抵抗発熱体の側面との距離が極端に狭い部分
を模式的に示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view schematically showing a portion where the distance between the groove formed by trimming and the side surface of the resistance heating element is extremely small, which occurs when the setting accuracy of the laser irradiation position is low in laser trimming. .
【図１１】同心円（渦巻き）状のパターンからなる抵抗
発熱体を有するセラミックヒータを模式的に示す平面図
である。FIG. 11 is a plan view schematically showing a ceramic heater having a resistance heating element having a concentric (spiral) pattern.
１０、５０ セラミックヒータ １１、５１ セラミック基板 １１ａ 加熱面 １１ｂ 底面 １２（１２ａ〜１２ｇ）、５２（５２ａ〜５２ｆ） 抵
抗発熱体 １２０ 溝 １２０ａ 金属被覆層 １３ テーブル １３ｂ 固定用突起 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 ２３ 抵抗測定部 ２４ テスタピン ３４、５４ 有底孔 ３５、５５ 貫通孔 ３６ リフターピン ３９ シリコンウエハ10, 50 Ceramic heater 11, 51 Ceramic substrate 11a Heating surface 11b Bottom surface 12 (12a to 12g), 52 (52a to 52f) Resistance heating element 120 Groove 120a Metal coating layer 13 Table 13b Fixing protrusion 14 Laser irradiation device 15 Galvano mirror Reference Signs List 16 motor 17 control unit 18 storage unit 19 calculation unit 20 input unit 21 camera 22 laser beam 23 resistance measurement unit 24 tester pin 34, 54 bottomed hole 35, 55 through hole 36 lifter pin 39 silicon wafer
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 3/20 ３２８ Ｈ０５Ｂ 3/20 ３９３ ３９３ 3/68 3/68 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ Ｆターム(参考） 3K034 AA02 AA21 AA22 AA34 BB06 BB14 BC04 BC12 BC24 CA02 CA22 CA26 DA04 DA08 EA07 HA01 HA10 JA02 3K092 PP20 QA05 QB02 QB04 QB17 QB18 QB32 QB43 QB44 QB45 QB60 QB69 QB74 QB76 QC02 QC07 QC42 QC52 QC62 RF03 RF11 RF17 RF22 UA05 UA17 UA18 VV03 VV18 VV22 4M106 AA01 CA60 DD30 DH44 DH56 DJ02 5F004 AA01 AA16 BB26 BB29 5F045 BB02 BB08 EK09 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H05B 3/20 328 H05B 3/20 393 393 3/68 3/68 H01L 21/302 BF Term (Reference) 3K034 AA02 AA21 AA22 AA34 BB06 BB14 BC04 BC12 BC24 CA02 CA22 CA26 DA04 DA08 EA07 HA01 HA10 JA02 3K092 PP20 QA05 QB02 QB04 QB17 QB18 QB32. DH44 DH56 DJ02 5F004 AA01 AA16 BB26 BB29 5F045 BB02 BB08 EK09
Claims (5)
の回路からなる抵抗発熱体が形成されたセラミックヒー
タであって、少なくとも一の回路を構成する抵抗発熱体
は、同心円の一部を描くように繰り返して形成された円
弧からなることを特徴とするセラミックヒータ。1. A ceramic heater in which a resistance heating element comprising a plurality of circuits is formed on a surface of a disk-shaped ceramic substrate, wherein the resistance heating element constituting at least one circuit draws a part of a concentric circle. A ceramic heater comprising a circular arc repeatedly formed as described above.
体は、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により形成され、これら円弧
の隣り合う端部が屈曲線により接続されて一連の回路が
構成されている請求項１記載のセラミックヒータ。2. A resistance heating element constituting at least one circuit is formed by a combination of an arc and a bent line repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle, and adjacent ends of these arcs are bent lines. 2. The ceramic heater according to claim 1, wherein the ceramic heater is connected to form a series of circuits.
成された前記円弧は、セラミック基板の外周部に設けら
れてなる請求項１に記載のセラミックヒータ。3. The ceramic heater according to claim 1, wherein the circular arc repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle is provided on an outer peripheral portion of the ceramic substrate.
体は、レーザ光を用いたトリミングにより、抵抗発熱体
の電流が流れる方向に対して、概ね平行および／または
垂直に溝または切欠が形成され、抵抗値が調整されてい
る請求項１〜３に記載のセラミックヒータ。4. A resistive heating element constituting at least one circuit is formed with a groove or a notch substantially parallel and / or perpendicular to a current flowing direction of the resistive heating element by trimming using a laser beam. The ceramic heater according to claim 1, wherein a resistance value is adjusted.
範囲内に調整されている請求項１〜４のいずれか１に記
載のセラミックヒータ。5. The ceramic heater according to claim 1, wherein the variation of the resistance value of the resistance heating element is adjusted within a range of 5%.
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- 2000-11-02 JP JP2000336572A patent/JP2002141159A/en active Pending
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