ホットプレートユニット
【課題】 支持容器のセラミック基板と接触する部分の平面度を管理する必要がなく、支持容器とセラミック基板との接触面積を小さくすることができ、セラミック基板からの熱の逃散が少なく、セラミック基板の加熱面の温度を均一にすることができるホットプレートユニットを提供すること。
【解決手段】 その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートユニットであって、前記セラミック基板と前記支持容器とは、点接触してなることを特徴とするホットプレートユニット。
【解決手段】 その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートユニットであって、前記セラミック基板と前記支持容器とは、点接触してなることを特徴とするホットプレートユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に、半導体の製造や検査に用いるホットプレートユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】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・検査装置等においては、従来、ステンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用いたヒータやウエハプローバ等が用いられてきた。
【０００３】ところが、このような金属製のヒータは、以下のような問題があった。まず、金属製であるため、ヒータ板の厚みは、１５ｍｍ程度と厚くしなければならない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨張により、反り、歪み等が発生していまい、金属板上に載置したシリコンウエハが破損したり傾いたりしてしまうからである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くすると、ヒータの重量が重くなり、また、嵩張ってしまうという問題があった。
【０００４】また、抵抗発熱体に印加する電圧や電流量を変えることにより、シリコンウエハ等の被加熱物を加熱する面（以下、加熱面という）の温度を制御するのであるが、金属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対してヒータ板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにくいという問題もあった。
【０００５】そこで、特開平１１−４０３３０号公報には、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の表面に、金属粒子を焼結して形成した抵抗発熱体が設けられたセラミック基板が提案されている。
【０００６】図８は、このような構成のセラミック基板が支持容器に設置されたホットプレートユニットを模式的に示した断面図である。このホットプレートユニットでは、底面４１ｂに抵抗発熱体４２が形成された円板形状のセラミック基板４１が円筒形状の断熱リング６１に嵌め込まれており、抵抗発熱体４２の端部には、半田層（図示せず）等を介して外部端子１３が接続されている。
【０００７】断熱リング６１の下部の内側には、このセラミック基板４１を支持するための基板受け部６１ａが一体的に形成され、断面がＬ字形状になっており、断熱リング６１の下面には、有底円筒形状の支持容器本体６２がボルト６８を用いて取り付けられ、固定されている。
【０００８】このボルト６８は、押さえ用金具６７を固定する働きも有しており、この押さえ用金具６７により、断熱リング６１に嵌め込まれたセラミック基板４１が基板受け部６１ａに押しつけられ、固定されている。
【０００９】また、支持容器本体６２の底部には、冷媒導入管１９が設けられており、この冷媒導入管１９を介して冷媒が支持容器６０の内部に導入されるとともに、支持容器本体６２に設けられた開口６２ａより排出され、加熱後の冷却時にセラミック基板４１が迅速に冷却されるようになっている。
【００１０】このような構成のホットプレートユニットに通電すると、抵抗発熱体が発熱する結果、セラミック基板４１上に載置されるシリコンウエハ９等の被加熱物を所定の温度に加熱することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記した構成のホットプレートユニットでは、セラミック基板４１の底面外周の全体が断熱リング６１の基板受け部６１ａと接触している。
【００１２】従って、セラミック基板４１を支持容器６０上に水平に固定するためには、基板受け部６１ａのセラミック基板４１の底面と接触する面の全体が完全な平面となっている必要がある。このためには、断熱リング６１を作製する際、基板受け部６１ａのセラミック基板４１と接触する面の平面度を厳密に管理する必要があり、管理項目が増加し、支持容器６０（断熱リング６１）の製造コストが増加するという問題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、例えば、支持容器上に少なくとも３個の突起を形成し、この突起とセラミック基板の下面とを点接触とすることにより、比較的容易にセラミック基板の水平性を維持することができることを見出し、第一の本発明を完成するに至った。
【００１４】また、上記のように、セラミック基板の下面と支持容器とを完全に点接触にすると、セラミック基板を支持固定するための手段が別に必要となることから、支持容器に突起を形成するとともに、セラミック基板の上記突起に対応する部分に窪みを形成し、セラミック基板を載置した際、この窪みに突起を入り込ませることにより、セラミック基板の支持容器への固定が可能なことを見出し、第二の本発明を完成するに至った。
【００１５】すなわち、第一の本発明のホットプレートユニットは、その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートユニットであって、上記セラミック基板と上記支持容器とは、点接触してなることを特徴とするものである。
【００１６】上記ホットプレートユニットによれば、セラミック基板と支持容器とは点接触の関係にあるので、従来の場合のように、支持容器を作製する際、支持容器のセラミック基板と接触する部分の平面度を管理する必要がなくなり、支持容器の製造コストを低減することができる。
【００１７】また、支持容器とセラミック基板とは点接触しているので、両者の接触面積は極めて小さく、そのため、接触部分を介してセラミック基板から熱が逃散するのを防止することができ、セラミック基板の加熱面の温度を均一にすることができる。この場合、セラミック基板と支持容器との間には、空気の層が形成されていることになるが、空気層は極めて優れた断熱材であるので、断熱効果は高い。
【００１８】なお、セラミック基板を突起を介して支持容器上に載置したのみでは、セラミック基板を完全に支持・固定することが困難であるので、例えば、上側からボルト、バネ等を用いて押さえつけることにより、セラミック基板を支持、固定する必要がある。このセラミック基板の支持固定に、コイルバネ等を用いると、接触面積も小さいので、セラミック基板から熱の逃散を防止することができる。
【００１９】ボルト、コイルバネ、板バネの材質としては、金属が挙げられ、上記金属としては、例えば、ステンレス、インコネル、鋼鉄、アルミニウム、ニッケル、銅等が挙げられる。
【００２０】上記ホットプレートにおいて、上記セラミック基板は、支持容器に形成された少なくとも３個の突起と点接触していることが望ましい。セラミック基板を少なくとも３点で支持することにより、安定的にセラミック基板を支持することができるからである。セラミック基板は、４点や５点で支持してもよいが、支持点が４点以上であると、４個の突起の最上部の位置を精密に調整する必要が生じるが、３点の支持では、特にそのような精密な調整は必要ないので、３点で支持することが望ましい。
【００２１】第二の本発明のホットプレートユニットは、その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートユニットであって、上記支持容器には少なくとも３個の突起が形成されるとともに、上記セラミック基板には上記突起に対応する部分に窪みが形成され、上記セラミック基板の窪みに上記支持容器の突起が入り込むことにより、上記セラミック基板が上記支持容器に支持されていることを特徴とするものである。
【００２２】上記ホットプレートユニットによれば、セラミック基板は突起により支持されているため、第一の本発明の場合と同様、支持容器の断熱リング下面等を介して接触する部分の平面度を管理する必要がなくなり、支持容器の製造コストを低減することができる。
【００２３】また、支持容器とセラミック基板とは点接触の関係にはないものの、両者の接触面積を極めて小さくすることができるため、接触部分を介してセラミック基板から熱が逃散するのを防止することができ、セラミック基板の加熱面の温度を均一にすることができる。
【００２４】さらに、支持容器に形成された突起は、セラミック基板に形成された窪みに入り込んでいるため、セラミック基板は支持容器に支持、固定された状態となっており、特に他の固定具を必要としない。セラミック基板をより確実に固定するためには、上記したボルト、バネ等を用いて押さえつけることが望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】第一の本発明のホットプレートユニットは、その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートユニットであって、上記セラミック基板と上記支持容器とは、点接触してなることを特徴とする。
【００２６】図１は、第一の本発明のホットプレートユニットの一例を模式的に示す断面図であり、図２は、図１R>１に示したホットプレートユニットの平面図である。なお、図１では、支持容器の突起が形成された部分とセラミック基板の中心とを結んだ線でホットプレートユニットを切断した場合の断面を示している。
【００２７】セラミック基板４１は、円板形状に形成されており、抵抗発熱体４２は、セラミック基板４１の底面に同心円状のパターンに形成されている。また、これら抵抗発熱体４２は、互いに近い二重の同心円同士が１組の回路として、１本の線になるように接続されている。このようなパターンの抵抗発熱体を形成することにより、加熱面４１ａの温度を均一にすることができる。
【００２８】抵抗発熱体４２の端部には、半田層（図示せず）等を介して外部端子１３が接続されており、外部端子１３にはリード線１４を有するソケット１５が取り付けられ、このリード線１４は、支持容器１１の外部に引き出され、電源（図示せず）との接続が図られている。
【００２９】また、セラミック基板４１の中央に近い部分には、シリコンウエハの運搬等に用いるリフターピンを挿入するための複数の貫通孔４５が形成されるとともに、支持容器１１の底部にも、これらに連通する貫通孔が形成され、両者の間にはピン挿通管１８が介装され、リフターピンをスムーズに挿通することができるようになっている。
【００３０】セラミック基板４１の底面には、熱電対等の測温素子４７を挿入するための有底孔４４が形成され、この測温素子４７より配線４６が導出され、支持容器１１の底部の貫通孔１１ａより外部に引き出されている。
【００３１】一方、支持容器１１は、有底円筒形状であり、上部が内側に屈曲することにより、円環形状の基板受け部１１ａが形成され、この基板受け部１１ａには、３か所に突起１１０が形成されている。突起１１０は、支持容器１１の中心を軸すると回転対象の位置に形成されており、２個の突起１１０と中心とを結んだ角度は、１２０°となる。
【００３２】そして、この突起１１０の上に上記構成のセラミック基板４１が載置されており、突起１１０の近傍には、セラミック基板４１および基板受け部１１ａを貫通するボルト等の固定部材１６が設置され、この固定部材１６によりセラミック基板４１が突起１１０に押しつけられ、支持容器１１に固定されている。
【００３３】支持容器１１を構成する材料としては特に限定されず、例えば、ＳＵＳ等の金属、ポリアミド、ポリスルホン等のエンジニアリングプラスチック、ポリアセタール、フッ素樹脂、窒化アルミニウム、炭化珪素、アルミナ等のセラミック等が挙げられる。これらの中では、耐熱性に優れる点から、ＳＵＳ等の金属が望ましい。なお、支持容器１１の底部には、従来のホットプレートユニットの場合と同様に、冷媒導入管１９が固定され、冷却することができるようになっている。
【００３４】上述のように、セラミック基板４１には、リフターピンを挿通するための貫通孔４５が複数個設けられているが、この複数のリフターピンでシリコンウエハ９を支持することにより、セラミック基板４１の上面より一定の距離離間させた状態でシリコンウエハを載置し、加熱等を行うことができる。
【００３５】また、セラミック基板４１に貫通孔や凹部を形成し、この貫通孔等に先端が尖塔状または半球状の支持ピンをセラミック基板４１よりわずかに突出させた状態で挿入、固定し、この上にシリコンウエハ９を載置することにより、シリコンウエハ９をセラミック基板４１の上面より一定の距離離間させた状態で載置することができる。
【００３６】図１に示したホットプレートユニットでは、このように支持容器１１の基板受け部１１ａに設けられた突起１１０により、セラミック基板４１を支持しているため、基板受け部１１ａの平面度を厳密に管理する必要がなく、支持容器１１の製造原価を低減することができ、比較的安価なホットプレートユニットとなる。
【００３７】また、セラミック基板４１と突起１１０との接触面積は極めて小さく、固定部材１６を介した伝熱量も小さく、セラミック基板の周囲のその他の部分は、空気層により囲まれているため、セラミック基板４１の放熱量を小さく保つことができ、その結果、迅速にセラミック基板の昇温を行うことができるとともに、セラミック基板の加熱面の温度をより均一にすることができる。
【００３８】図３は、第一の本発明のホットプレートユニットの別の実施形態を模式的に示す断面図であり、図４R>４（ａ）は、上記ホットプレートユニットのさらに別の実施形態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、その一部を示す部分拡大分解斜視図である。これらのホットプレートユニットでは、セラミック基板４１やその周囲の外部端子１３、測温素子４７等の構成は、図１に示したホットプレートユニットと同様であるので、ここでは詳しい説明を省略する。
【００３９】図３に示したホットプレートユニットでは、支持容器の構成が図１に示したホットプレートユニットと少し異なる。すなわち、支持容器２０は、略円筒形状の支持部材２１とその下に設置された有底円筒形状の支持容器本体２２とからなる。そして、支持容器本体２２の上部が内側に屈曲することにより、支持部材受け部２２ａが形成され、この支持部材受け部２２ａの上に支持部材２１が載置され、支持部材受け部２２ａおよび支持部材２１を挿通するボルト２８により、支持部材２１が支持容器本体２２に固定されている。
【００４０】また、支持部材２１の下部内側には基板受け部２１ａが一体的に形成されて断面視Ｌ字形状となっており、基板受け部２１ａの上面には突起２１０が形成され、突起２１０を介してセラミック基板４１が支持部材２１に載置されている。突起２１０の形成位置は、図１R>１に示した支持容器１１と同様である。
【００４１】また、ボルト２８は、コイルバネ２３を有する押さえ用金具２７を固定する働きも有しており、この押さえ用金具２７に固定されたコイルバネ２３により、突起２１０の上に載置されたセラミック基板４１が突起２１０に押しつけられ、固定されている。また、図４R>４に示したホットプレートユニットでは、コイルバネ２３を用いず、（ｂ）に示したような形状の押さえ用金具２７のみにより、セラミック基板４１が固定されており、そのほかの部分は、図３に示したホットプレートユニットと同様に構成されている。
【００４２】図３、４に示したホットプレートユニットにおいても、支持部材２１の基板受け部２１ａに設けられた突起２１０により、セラミック基板４１を支持しているため、基板受け部２１ａの平面度を厳密に管理する必要がなく、支持容器２１の製造原価を低減することができ、比較的安価なホットプレートユニットとすることができる。
【００４３】また、セラミック基板４１と突起２１０との接触面積は極めて小さく、コイルバネ２３または押さえ用金具２７を介した伝熱量も小さく、セラミック基板の周囲のその他の部分は、空気層により囲まれているため、セラミック基板４１の放熱量を小さく保つことができ、その結果、迅速にセラミック基板の昇温を行うことができるとともに、セラミック基板の加熱面の温度をより均一にすることができる。
【００４４】図５は、第二の本発明のホットプレートユニットの実施形態を模式的に示す断面図である。このホットプレートユニットでは、セラミック基板５１は、円板形状に形成されており、抵抗発熱体５２は、セラミック基板５１の内部に、図１に示したパターンと同様のパターン、すなわち、同心円形状のパターンで形成されている。
【００４５】そして、抵抗発熱体５２の端部の直下には、スルーホール５８が形成され、さらに、このスルーホール５８を露出させる袋孔が底面５１ｂに形成され、袋孔には外部端子１３が挿入され、ろう材（図示せず）等で接合されている。そして、外部端子１３には、リード線１４を有するソケット１５が取り付けられ、このリード線１４は電源（図示せず）と接続されている。
【００４６】支持容器は、図１に示した支持容器１１と同様に構成されており、基板受け部１１ａには、３か所に突起１１０が形成されている。一方、セラミック基板５１には、支持容器１１上に載置した際に、突起１１０に対応する部分に窪み５９が形成され、セラミック基板５１の窪み５９に支持容器１１の突起１１０が入り込むことにより、セラミック基板５１が支持容器１１に支持、固定されている。
【００４７】図５に示したホットプレートユニットでは、セラミック基板５１に窪み５９を形成し、この窪み５９に支持容器１１の突起１１０を入り込ませることにより、セラミック基板５１を支持、固定しているため、他に固定部材が必要なく、容易にセラミック基板の支持、固定を行うことができる。
【００４８】窪み５９の深さ（長さ）は、突起１１０の高さ（長さ）よりも短い必要がある。窪み５９の深さが突起１１０の高さより短いと、セラミック基板５１の底面が支持容器１１の基板受け部１１ｂに接触し、基板受け部１１ｂでセラミック基板５１を支持することになってしまうからである。
【００４９】一方、窪み５９の水平方向の大きさは、突起１１０が入り込んだ際に、充分に余裕が存在する程度であることが望ましい。窪み５９に完全に突起１１０が嵌合する程度の大きさとすると、その位置を厳密に設定する必要が生じ、少しでも狂った場合には、突起１１０をセラミック基板５１の窪み５９に嵌合させることができないからである。
【００５０】図５に示したホットプレートユニットにおいて、支持容器１１の基板受け部１１ａに設けられた突起１１０により、セラミック基板５１を支持しているため、基板受け部２１ａの平面度を厳密に管理する必要がなく、支持容器１１の製造原価を低減することができ、比較的安価なホットプレートユニットとすることができる。
【００５１】また、セラミック基板５１と突起１１０との接触面積は小さく、セラミック基板の周囲のその他の部分は、空気層により囲まれているため、セラミック基板５１の放熱量を小さく保つことができ、その結果、迅速にセラミック基板の昇温を行うことができるとともに、セラミック基板の加熱面の温度をより均一にすることができる。
【００５２】本発明のホットプレートユニットを構成するセラミック基板に形成する抵抗発熱体のパターンとしては、図１に示した同心円形状のほかに、渦巻き形状、偏心円形状などの単独パターン、同心円形状と屈曲線形状との組み合わせ、または、渦巻き形状や偏心円形状と屈曲線形状との組み合わせなどを挙げることができる。また、抵抗発熱体は螺旋形状でもよい。
【００５３】上記ホットプレートユニットにおいて、上記抵抗発熱体からなる回路の数は１以上であれば特に限定されないが、加熱面を均一に加熱するためには、複数の回路が形成されていることが望ましく、複数の同心円状の回路と屈曲線状の回路とを組み合わせたものが好ましい。なお、図１〜５に示したように、本発明のホットプレートユニットでは、抵抗発熱体は、底面に形成されていてもよく、セラミック基板の内部に形成されていてもよい。
【００５４】上記抵抗発熱体を、セラミック基板の内部に形成する場合、その形成位置は特に限定されないが、セラミック基板の底面からその厚さの６０％までの位置に少なくとも１層形成されていることが好ましい。加熱面まで熱が伝搬する間に拡散し、加熱面での温度が均一になりやすいからである。
【００５５】セラミック基板の内部または底面に抵抗発熱体を形成する際には、金属や導電性セラミックからなる導体ペーストを用いることが好ましい。即ち、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を形成する場合には、グリーンシート上に導体ペースト層を形成した後、グリーンシートを積層、焼成することにより、内部に抵抗発熱体を形成する。一方、表面に抵抗発熱体を形成する場合には、通常、焼成を行って、セラミック基板を製造した後、その表面に導体ペースト層を形成し、焼成することより、抵抗発熱体を形成する。
【００５６】上記導体ペーストとしては特に限定されないが、導電性を確保するため金属粒子または導電性セラミック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。
【００５７】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。
【００５８】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。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。０．１μｍ未満と微細すぎると、酸化されやすく、一方、１００μｍを超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくなるからである。
【００５９】上記金属粒子の形状は、球状であっても、リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよい。上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属酸化物を保持しやすくなり、抵抗発熱体とセラミック基板との密着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくすることができるため有利である。
【００６０】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。
【００６１】抵抗発熱体用の導体ペーストをセラミック基板の表面に形成する際には、導体ペースト中に金属粒子のほかに金属酸化物を添加し、金属粒子および金属酸化物を焼結させたものとすることが好ましい。このように、金属酸化物を金属粒子とともに焼結させることにより、セラミック基板と金属粒子とを密着させることができる。
【００６２】金属酸化物を混合することにより、セラミック基板との密着性が改善される理由は明確ではないが、金属粒子表面や非酸化物からなるセラミック基板の表面は、その表面がわずかに酸化されて酸化膜が形成されており、この酸化膜同士が金属酸化物を介して焼結して一体化し、金属粒子とセラミックとが密着するのではないかと考えられる。また、セラミック基板を構成するセラミックが酸化物の場合は、当然に表面が酸化物からなるので、密着性に優れた導体層が形成される。
【００６３】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（Ｂ2 Ｏ3 ）、アルミナ、イットリアおよびチタニアからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値を大きくすることなく、金属粒子とセラミック基板との密着性を改善することができるからである。
【００６４】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）、アルミナ、イットリア、チタニアの割合は、金属酸化物の全量を１００重量部とした場合、重量比で、酸化鉛が１〜１０、シリカが１〜３０、酸化ホウ素が５〜５０、酸化亜鉛が２０〜７０、アルミナが１〜１０、イットリアが１〜５０、チタニアが１〜５０であって、その合計が１００重量部を超えない範囲で調整されていることが好ましい。これらの範囲で、これらの酸化物の量を調整することにより、特にセラミック基板との密着性を改善することができる。
【００６５】上記金属酸化物の金属粒子に対する添加量は、０．１重量％以上１０重量％未満が好ましい。また、このような構成の導体ペーストを使用して抵抗発熱体を形成した際の面積抵抗率は、１〜４５ｍΩ／□が好ましい。
【００６６】面積抵抗率が４５ｍΩ／□を超えると、印加電圧量に対して発熱量は大きくなりすぎて、表面に抵抗発熱体を設けたセラミック基板では、その発熱量を制御しにくいからである。なお、金属酸化物の添加量が１０重量％以上であると、面積抵抗率が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。
【００６７】抵抗発熱体がセラミック基板の表面に形成される場合には、抵抗発熱体の表面部分に、金属被覆層が形成されていることが好ましい。内部の金属焼結体が酸化されて抵抗値が変化するのを防止するためである。形成する金属被覆層の厚さは、０．１〜１０μｍが好ましい。
【００６８】上記金属被覆層を形成する際に使用される金属は、非酸化性の金属であれば特に限定されないが、具体的には、例えば、金、銀、パラジウム、白金、ニッケルなどが挙げられる。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。これらのなかでは、ニッケルが好ましい。なお、抵抗発熱体をセラミック基板の内部に形成する場合には、抵抗発熱体表面が酸化されることがないため、被覆は不要である。本発明のセラミック基板は、１００℃以上使用することが望ましく、２００℃以上で使用することがより望ましい。
【００６９】本発明のホットプレートを構成するセラミック基板の材料は特に限定されるものではなく、例えば、窒化物セラミック、炭化物セラミック、酸化物セラミック等が挙げられる。
【００７０】上記窒化物セラミックとしては、金属窒化物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、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、金属炭化物セラミック、例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。
【００７１】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミックは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００７２】これらのセラミックのなかでは、窒化物セラミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに比べて好ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒化物セラミックのなかでは、窒化アルミニウムが最も好適である。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋと最も高いからである。
【００７３】また、上記セラミック材料は、焼結助剤を含有していてもよい。上記焼結助剤としては、例えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類酸化物等が挙げられる。これらの焼結助剤のなかでは、ＣａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、Ｒｂ2 Ｏが好ましい。これらの含有量としては、０．１〜２０重量％が好ましい。また、アルミナを含有していてもよい。
【００７４】上記セラミック基板は、明度がＪＩＳ Ｚ ８７２１の規定に基づく値でＮ４以下のものであることが望ましい。このような明度を有するものが輻射熱量、隠蔽性に優れるからである。また、このようなセラミック基板は、サーモビュアにより、正確な表面温度測定が可能となる。
【００７５】ここで、明度のＮは、理想的な黒の明度を０とし、理想的な白の明度を１０とし、これらの黒の明度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度となるように各色を１０分割し、Ｎ０〜Ｎ１０の記号で表示したものである。そして、実際の測定は、Ｎ０〜Ｎ１０に対応する色票と比較して行う。この場合の小数点１位は０または５とする。
【００７６】このような特性を有するセラミック基板は、セラミック基板中にカーボンを１００〜５０００ｐｐｍ含有させることにより得られる。カーボンには、非晶質のものと結晶質のものとがあり、非晶質のカーボンは、セラミック基板の高温における体積抵抗率の低下を抑制することでき、結晶質のカーボンは、セラミック基板の高温における熱伝導率の低下を抑制することができるため、その製造する基板の目的等に応じて適宜カーボンの種類を選択することができる。
【００７７】非晶質のカーボンは、例えば、Ｃ、Ｈ、Ｏだけからなる炭化水素、好ましくは、糖類を、空気中で焼成することにより得ることができ、結晶質のカーボンとしては、グラファイト粉末等を用いることができる。また、アクリル系樹脂を不活性雰囲気下で熱分解させた後、加熱加圧することによりカーボンを得ることができるが、このアクリル系樹脂の酸価を変化させることにより、結晶性（非晶性）の程度を調整することもできる。
【００７８】セラミック基板の形状は、円板形状が好ましく、その直径は、２００ｍｍ以上が好ましく、２５０ｍｍ以上が最適である。円板形状のセラミック基板は、温度の均一性が要求されるが、直径の大きな基板ほど温度が不均一になりやすいからである。セラミック基板の厚さは、５０ｍｍ以下が好ましく、２０ｍｍ以下がより好ましい。また、１〜５ｍｍが最適である。上記厚さが薄すぎると、高温で加熱する際に反りが発生しやすく、一方、厚過ぎると熱容量が大きく成りすぎて昇温降温特性が低下するからである。
【００７９】また、セラミック基板の気孔率は、０または５％以下が好ましい。上記気孔率はアルキメデス法により測定する。高温での熱伝導率の低下、反りの発生を抑制することができるからである。
【００８０】本発明では、必要に応じて、セラミック基板に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱電対により抵抗発熱体の温度を測定し、そのデータをもとに電圧、電流量を代えて、温度を制御することができるからである。
【００８１】上記熱電対の金属線の接合部位の大きさは、各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも大きく、かつ、０．５ｍｍ以下がよい。このような構成によって、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確に、また、迅速に電流値に変換されるのである。このため、温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が小さくなるのである。上記熱電対としては、例えば、ＪＩＳ−Ｃ−１６０２（１９８０）に挙げられるように、Ｋ型、Ｒ型、Ｂ型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対が挙げられる。
【００８２】本発明のホットプレートユニットは、主に、半導体の製造や半導体の検査を行うために用いられる装置で、抵抗発熱体のみが設けられたセラミック基板を支持容器に設置したものであるが、セラミック基板の内部に静電電極を設けた場合には、静電チャックとして機能し、セラミック基板の表面に導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電極やグランド電極を設けた場合には、ウエハプローバとして機能する。
【００８３】次に、図６（ａ）〜（ｄ）に基づき、底面に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板を用いたホットプレートユニットの製造方法について説明する。
【００８４】(1) セラミック基板の作製工程上述した窒化アルミニウムなどの窒化物セラミックに必要に応じてイットリア等の焼結助剤や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。この際、カーボンを含有させてもよい。
【００８５】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４１を作製するが、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。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４１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、窒化物セラミックでは、１０００〜２５００℃である。
【００８６】次に、このセラミック基板に、必要に応じて、シリコンウエハを運搬するためのリフターピンを挿通する貫通孔４５、熱電対などの測温素子を埋め込むための有底孔４４、シリコンウエハを支持するための支持ピンを埋設するための凹部（図示せず）等を形成する（図６（ａ））。
【００８７】(2) セラミック基板に導体ペーストを印刷する工程上述した導体ペーストを用い、スクリーン印刷などの方法により発熱体パターンに印刷し、導体ペースト層を形成する。抵抗発熱体は、セラミック基板全体を均一な温度にする必要があることから、図１に示すような同心円形状とするか、または、同心円状と屈曲線状とを組み合わせたパターンに印刷することが好ましい。導体ペースト層は、焼成後の抵抗発熱体４２の断面が、方形で、偏平な形状となるように形成することが好ましい。
【００８８】(3) 導体ペーストの焼成セラミック基板４１の底面に印刷した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４１の底面に焼き付け、抵抗発熱体４２を形成する（図６（ｂ））。加熱焼成の温度は、５００〜１０００℃が好ましい。導体ペースト中に上述した金属酸化物を添加しておくと、金属粒子、金属酸化物およびセラミック基板が焼結して一体化するため、抵抗発熱体とセラミック基板との密着性が向上する。
【００８９】(4) 金属被覆層の形成次に、抵抗発熱体４２表面には、金属被覆層４２０を設ける（図６（ｃ））。金属被覆層４２０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。
【００９０】(5) 端子等の取り付け抵抗発熱体４２のパターンの端部に電源との接続のための外部端子１３を半田４７０等を用いて取り付ける。また、有底孔４４に測温素子（熱電対）４７を挿入し、ポリイミド等の耐熱樹脂、セラミックで封止する（図６（ｄ））。そして、このホットプレートを図１に示したような基板受け部１１ａに突起１１０を有する支持容器１１に設置し、ソケットから延びたリード線を電源に接続することにより、ホットプレートの製造を終了する。
【００９１】上記ホットプレートを製造する際に、セラミック基板の内部に静電電極を設けることにより静電チャックを製造することができ、また、加熱面にチャックトップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電極やグランド電極を設けることによりウエハプローバを製造することができる。
【００９２】セラミック基板の内部に電極を設ける場合には、金属箔等をセラミック基板の内部に埋設すればよい。また、セラミック基板の表面に導体層を形成する場合には、スパッタリング法やめっき法を用いることができ、これらを併用してもよい。
【００９３】次に、図７（ａ）〜（ｄ）に基づき、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を有するセラミック基板を用いたホットプレートユニットの製造方法について説明する。
【００９４】（１）グリーンシートの作製工程まず、窒化物セラミックの粉末をバインダ、溶剤等と混合してペーストを調製し、これを用いてグリーンシートを作製する。上述したセラミック粉末としては、窒化アルミニウム等を使用することができ、必要に応じて、イットリア等の焼結助剤を加えてもよい。また、グリーンシートを作製する際、結晶質や非晶質のカーボンを添加してもよい。
【００９５】また、バインダとしては、アクリル系バインダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも１種が望ましい。さらに溶媒としては、α−テルピネオール、グリコールから選ばれる少なくとも１種が望ましい。
【００９６】これらを混合して得られるペーストをドクターブレード法でシート状に成形してグリーンシート５００を作製する。グリーンシート５００の厚さは、０．１〜５ｍｍが好ましい。次に、得られたグリーンシートに、必要に応じて、シリコンウエハを支持するための支持ピンを挿入する貫通孔となる部分、シリコンウエハを運搬等するためのリフターピンを挿入する貫通孔となる部分、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、抵抗発熱体を外部端子と接続するためのスルーホールとなる部分２８０等を形成する。後述するグリーンシート積層体を形成した後に、上記加工を行ってもよい。
【００９７】（２）グリーンシート上に導体ペーストを印刷する工程グリーンシート５００上に、上述した導体ペーストを用い、導体ペーストからなる導体ペースト層５２０を形成する。また、スルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層５８０を形成する。
【００９８】これらの導電ペースト中には、金属粒子または導電性セラミック粒子が含まれている。金属粒子の材料としては、例えば、タングステンまたはモリブデン等が挙げられ、導電性セラミックとしては、例えば、タングステンカーバイドまたはモリブデンカーバイドが挙げられる。
【００９９】上記金属粒子であるタングステン粒子またはモリブデン粒子等の平均粒子径は、０．１〜５μｍが好ましい。平均粒子が０．１μｍ未満であるか、５μｍを超えると、導体ペーストを印刷しにくいからである。
【０１００】このような導体ペーストとしては、例えば、金属粒子または導電性セラミック粒子８５〜８７重量部；アクリル系、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも１種のバインダ１．５〜１０重量部；および、α−テルピネオール、グリコールから選ばれる少なくとも１種の溶媒を１．５〜１０重量部を混合した組成物（ペースト）が挙げられる。
【０１０１】（３）グリーンシートの積層工程上記（１）の工程で作製した導体ペースト等を印刷していないグリーンシート５００を、上記（２）の工程で作製した導体ペースト層５２０等を有するグリーンシート５００の上下に積層する（図７（ａ））。このとき、上側に積層するグリーンシート５００の数を下側に積層するグリーンシート５００の数よりも多くして、抵抗発熱体５２の形成位置を底面の方向に偏芯させる。
【０１０２】具体的には、上側のグリーンシート５００の積層数は２０〜５０枚が、下側のグリーンシート５００の積層数は５〜２０枚が好ましい。
【０１０３】（４）グリーンシート積層体の焼成工程グリーンシート積層体の加熱、加圧を行い、グリーンシート５００および内部の導体ペーストを焼結させ、セラミック基板５１を作製する（図７（ｂ））。加熱温度は、１０００〜２０００℃が好ましく、加圧の圧力は、１０〜２０ＭＰａが好ましい。加熱は、不活性ガス雰囲気中で行う。不活性ガスとしては、例えば、アルゴン、窒素などを使用することができる。
【０１０４】得られたセラミック基板５１に、リフターピンを挿通するための貫通孔５５、測温素子を挿入するための有底孔５４や、外部端子５３を挿入するための袋孔５７等を設ける（図７（ｃ））。貫通孔５５、有底孔５４および袋孔５７は、表面研磨後に、ドリル加工やサンドブラストなど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。
【０１０５】次に、袋孔５７より露出したスルーホール５８に外部端子１３を金ろう等を用いて接続する（図７（ｄ））。さらに、図示はしないが、外部端子１３に、例えば、リード線を有するソケットを脱着可能に取り付ける。なお、加熱温度は、半田処理の場合には９０〜４５０℃が好適であり、ろう材での処理の場合には、９００〜１１００℃が好適である。さらに、測温素子としての熱電対などを耐熱性樹脂で封止し、ホットプレートとする。
【０１０６】（５）この後、このような内部に抵抗発熱体５２を有するセラミック基板５１を、図１に示した基板受け部１１ａに突起１１０を有する支持容器１１に設置し、ソケットから延びたリード線を電源に接続することにより、ホットプレートの製造を終了する。
【０１０７】上記ホットプレートを製造する際にも、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を製造することができ、また、加熱面にチャックトップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電極やグランド電極を設けることによりウエハプローバを製造することができる。
【０１０８】セラミック基板の内部に電極を設ける場合には、グリーンシート上に静電電極やガード電極等のパターンに導体ペースト層を形成し、積層、焼成すればよい。また、セラミック基板の表面に導体層を形成する場合には、セラミック基板を製造した後、スパッタリング法やめっき法を用いることにより導体層を形成すればよい。この際、スパッタリング法とめっき法とを併用してもよい。
【０１０９】以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例】（実施例１） ホットプレートの製造（図１R>１、６参照）
（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１μｍ）１００重量部、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ：イットリア、平均粒径０．４μｍ）４重量部、アクリル系樹脂バインダ１２重量部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。
【０１１０】（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。
【０１１１】（３）加工処理の終わった生成形体を温度：１８００℃、圧力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さが３ｍｍの窒化アルミニウム焼結体を得た。次に、この板状体から直径２１０ｍｍの円板体を切り出し、表面を平均粒径１μｍのダイヤモンドペーストでポリッシングし、接触部の表面が、ＪＩＳ Ｒ ０６０１でＲｍａｘ＝２μｍであるセラミック製の板状体（セラミック基板４１）とした。次に、この板状体にドリル加工を施し、半導体ウエハを運搬するためのリフターピンを挿入する貫通孔４５、熱電対を埋め込むための有底孔（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）４４を形成した（図６（ａ））。
【０１１２】（４）上記（３）で得たセラミック基板４１の底面に、スクリーン印刷にて導体ペーストを印刷した。印刷パターンは、図１に示したような同心円形状のパターンとした。導体ペーストとしては、プリント配線板のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究所製のソルベストＰＳ６０３Ｄを使用した。
【０１１３】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。
【０１１４】（５）次に、導体ペーストを印刷した焼結体を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焼結体に焼き付け、抵抗発熱体を形成した。銀の抵抗発熱体４２は、その端子部近傍で、厚さが５μｍ、幅が２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□であった（図６（ｂ））。
【０１１５】（６）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を含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記（５）で作製した焼結体を浸漬し、銀の抵抗発熱体４２の表面に厚さ１μｍの金属被覆層４２０（ニッケル層）を析出させた（図６（ｃ））。
【０１１６】（７）電源との接続を確保するために抵抗発熱体４２の端部に、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。ついで、半田層の上に断面がＴ字形状の外部端子１３を載置して、４２０℃で加熱リフローし、抵抗発熱体の端部に半田層４２０を介して外部端子１３を取り付けた（図６（ｄ））。
（８）温度制御のための熱電対を有底孔４４に挿入し、ポリイミド樹脂を充填し、１９０℃で２時間硬化させ、底面４１ｂに抵抗発熱体４２を有するセラミック基板４１を得た。
【０１１７】（９）この後、図１に示したような基板受け部１１ａに突起１１０を有する支持容器１１にセラミック基板を設置し、セラミック基板４１および基板受け部１１ａを挿通する固定部材（ボルト、ナット）でセラミック基板４１を突起１１０上に固定し、外部端子１３から延びたリード線１４を支持容器１１の貫通孔より外部に引き出し、ホットプレートユニットの製造を終了した。
【０１１８】（実施例２）ホットプレート（図５、７参照）
（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径：１．１μｍ）１００重量部、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ：イットリア、平均粒径：０．４μｍ）４重量部、アクリルバインダ１１．５重量部、分散剤０．５重量部および１−ブタノールとエタノールとからなるアルコール５３重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ０．４７ｍｍのグリーンシート５００を作製した。
【０１１９】（２）次に、このグリーンシート５００を８０℃で５時間乾燥させた後、スルーホール５８となる貫通孔等をパンチングにより形成した。
【０１２０】（３）平均粒子径１μｍのタングステンカーバイト粒子１００重量部、アクリル系バインダ３．０重量部、α−テルピネオール溶媒３．５重量部および分散剤０．３重量部を混合して導体ペーストＡを調製した。
【０１２１】平均粒子径３μｍのタングステン粒子１００重量部、アクリル系バインダ１．９重量部、α−テルピネオール溶媒３．７重量部および分散剤０．２重量部を混合して導体ペーストＢを調製した。この導体ペーストＡをグリーンシート上にスクリーン印刷で印刷し、抵抗発熱体５２用の導体ペースト層５２０を形成した。印刷パターンは、図１に示したような同心円パターンとし、導体ペースト層の幅を１０ｍｍ、その厚さを１２μｍとした。また、スルーホールとなる部分に導体ペーストＢを充填し、充填層５８０を形成した。
【０１２２】上記処理の終わったグリーンシート５００に、導体ペーストを印刷しないグリーンシート５００を上側（加熱面）に３７枚、下側に１３枚、１３０℃、８ＭＰａの圧力で積層した（図７（ａ））。
【０１２３】（４）次に、得られた積層体を窒素ガス中、６００℃で５時間脱脂し、１８９０℃、圧力１５ＭＰａで１０時間ホットプレスし、厚さ３ｍｍの窒化アルミニウム焼結体を得た。これを２３０ｍｍの円板状に切り出し、表面を平均粒径１μｍのダイヤモンドペーストでポリッシングして、接触部の表面がＪＩＳ Ｒ ０６０１でＲｍａｘ＝２μｍである、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍ（アスペクト比：１６６６）の抵抗発熱体５２およびスルーホール５８を有するセラミック基板５１とした。
【０１２４】（５）次に、（４）で得られた板状体を、ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、ガラスビーズによるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔５４およびシリコンウエハを運搬等するリフターピンを挿入するための貫通孔５５、突起１１０を入り込ませるための窪み５９（図５参照）を設けた（図７（ｂ））。
【０１２５】（６）さらに、スルーホール５８の真下を、ドリルでえぐり取って直径３．０ｍｍ、深さ０．５ｍｍの袋孔５７を形成してスルーホール５８を露出させ（図７（ｃ））、この袋孔５７にＮｉ−Ａｕからなる金ろうを用い、外部端子１３をろう材でスルーホール５８に固定した（図７（ｄ））。
【０１２６】（７）温度制御のための複数の熱電対を有底孔５４に埋め込み、ポリイミド樹脂を充填し、１９０℃で２時間硬化させた。
（８）この後、図５に示したような基板受け部１１ａに突起１１０を有する支持容器１１にセラミック基板４１を設置し、セラミック基板４１に形成された窪み５９に突起１１０ａを入り込ませることにより、セラミック基板４１を支持容器１１に固定し、さらに、外部端子１３から延びたリード線１４を支持容器１１の貫通孔より外部に引き出し、ホットプレートユニットの製造を終了した。
【０１２７】（実施例３）実施例１と同様にして、表面に抵抗発熱体４２が形成されたセラミック基板４１を製造した後、外部端子１３や測温素子４７等の設置を行い、続いて図４に示した構成の支持容器２０にセラミック基板４１を設置し、ホットプレートユニットの製造を終了した。
【０１２８】（比較例１）実施例１の場合と同様にしてセラミック基板４１を製造した後、図８に示した支持容器６０に断熱リング６１を介してはめ込み、リード線等の配線作業を行うことにより、ホットプレートユニットを製造した。この支持容器６０では、断熱リング６１にセラミック基板４１を嵌め込むが、断熱リング６１の基板受け部６１ａの面を完全に平面にする必要があり、このための精密な加工を行う必要があり、また、断熱リング完成後に平面度の検査を行って平面度をチェックした。このため、加工時間が実施例１や実施例２に比べて大幅に長くなった。
【０１２９】実施例１〜３および比較例１に係るホットプレートユニットに通電を行って３００℃まで加熱し、加熱面全体の温度をサーモビュア（日本データム社製 ＩＲ１６２０１２−００１２）で測定した。
【０１３０】実施例１〜３に係る製品のセラミック基板では、加熱面全体がほぼ均一な温度であったのに対し、比較例１に係るホットプレートでは、セラミック基板４１、５１の外周に近い部分の温度が低くなっていた。
【０１３１】また、このサーモビュアを用いて、加熱面の最高温度と最低温度との差（ΔＴ℃）を測定した。また、レーザ変位計を用い、セラミック基板の平坦度を測定した。この平坦度とは、１点を０（基点）とし、他の任意の７ヵ所が基点からどれだけ変位しているかを調べ、その平均をとったものである。その結果を表１に示した。
【０１３２】
【表１】
【０１３３】表１に示した結果より明らかなように、実施例１〜３に係るセラミックヒータでは、ΔＴが０．７〜０．８と小さかったのに対し、比較例１に係るセラミックヒータでは、ΔＴは、１．５℃と大きくなっていた。また、平坦度も、実施例１〜３に係るセラミック基板では、１５〜２０μｍと平坦であったのに対し、比較例１に係るセラミックヒータでは、５３μｍと平坦度が低下している。
【０１３４】
【発明の効果】以上説明したように、第一の本発明に係るホットプレートユニットによれば、セラミック基板と支持容器とは点接触の関係にあるので、従来の場合のように、支持容器を作製する際、支持容器のセラミック基板と接触する部分の平面度を管理する必要がなくなり、支持容器の製造コストを低減することができる。また、支持容器とセラミック基板とは点接触しているので、両者の接触面積は極めて小さく、そのため、接触部分を介してセラミック基板から熱が逃散するのを防止することができ、セラミック基板の加熱面の温度を均一にすることができる。
【０１３５】また、第二の本発明に係るホットプレートユニットによれば、セラミック基板は突起により支持されているため、第一の本発明の場合と同様、支持容器の断熱リング下面等を介して接触する部分の平面度を管理する必要がなくなり、支持容器の製造コストを低減することができる。また、支持容器とセラミック基板とは点接触の関係にはないものの、両者の接触面積を極めて小さくすることができるため、接触部分を介してセラミック基板から熱が逃散するのを防止することができ、セラミック基板の加熱面の温度を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のホットプレートユニットの一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示すホットプレートユニットの平面図である。
【図３】本発明のホットプレートユニットの別の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明のホットプレートユニットの別の一例を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、その一部を示す部分拡大分解斜視図である。
【図５】本発明のホットプレートの別の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の図１に示すホットプレートを構成するセラミック基板の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の図５に示すホットプレートを構成するセラミック基板の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図８】従来のホットプレートユニットの一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１１、２０ 支持容器
１１ａ 基板受け部
１３ 外部端子
１４ リード線
１５ ソケット
１６ 固定部材
１８ ピン挿通管
１９ 冷媒導入管
２１ 支持部材
２１ａ 基板受け部
２２ 支持容器本体
２２ａ 支持部材受け部
２３ コイルバネ
２７ 押さえ用金具
２８ ボルト
４２、５２ 抵抗発熱体
４４、５４ 有底孔
４５、５５ 貫通孔
４６ 配線
４７ 測温素子
５８ スルーホール
１１０、２１０ 突起
【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に用いるホットプレートユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】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・検査装置等においては、従来、ステンレス鋼やアルミニウム合金などの金属製基材を用いたヒータやウエハプローバ等が用いられてきた。
【０００３】ところが、このような金属製のヒータは、以下のような問題があった。まず、金属製であるため、ヒータ板の厚みは、１５ｍｍ程度と厚くしなければならない。なぜなら、薄い金属板では、加熱に起因する熱膨張により、反り、歪み等が発生していまい、金属板上に載置したシリコンウエハが破損したり傾いたりしてしまうからである。しかしながら、ヒータ板の厚みを厚くすると、ヒータの重量が重くなり、また、嵩張ってしまうという問題があった。
【０００４】また、抵抗発熱体に印加する電圧や電流量を変えることにより、シリコンウエハ等の被加熱物を加熱する面（以下、加熱面という）の温度を制御するのであるが、金属板が厚いために、電圧や電流量の変化に対してヒータ板の温度が迅速に追従せず、温度制御しにくいという問題もあった。
【０００５】そこで、特開平１１−４０３３０号公報には、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の表面に、金属粒子を焼結して形成した抵抗発熱体が設けられたセラミック基板が提案されている。
【０００６】図８は、このような構成のセラミック基板が支持容器に設置されたホットプレートユニットを模式的に示した断面図である。このホットプレートユニットでは、底面４１ｂに抵抗発熱体４２が形成された円板形状のセラミック基板４１が円筒形状の断熱リング６１に嵌め込まれており、抵抗発熱体４２の端部には、半田層（図示せず）等を介して外部端子１３が接続されている。
【０００７】断熱リング６１の下部の内側には、このセラミック基板４１を支持するための基板受け部６１ａが一体的に形成され、断面がＬ字形状になっており、断熱リング６１の下面には、有底円筒形状の支持容器本体６２がボルト６８を用いて取り付けられ、固定されている。
【０００８】このボルト６８は、押さえ用金具６７を固定する働きも有しており、この押さえ用金具６７により、断熱リング６１に嵌め込まれたセラミック基板４１が基板受け部６１ａに押しつけられ、固定されている。
【０００９】また、支持容器本体６２の底部には、冷媒導入管１９が設けられており、この冷媒導入管１９を介して冷媒が支持容器６０の内部に導入されるとともに、支持容器本体６２に設けられた開口６２ａより排出され、加熱後の冷却時にセラミック基板４１が迅速に冷却されるようになっている。
【００１０】このような構成のホットプレートユニットに通電すると、抵抗発熱体が発熱する結果、セラミック基板４１上に載置されるシリコンウエハ９等の被加熱物を所定の温度に加熱することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記した構成のホットプレートユニットでは、セラミック基板４１の底面外周の全体が断熱リング６１の基板受け部６１ａと接触している。
【００１２】従って、セラミック基板４１を支持容器６０上に水平に固定するためには、基板受け部６１ａのセラミック基板４１の底面と接触する面の全体が完全な平面となっている必要がある。このためには、断熱リング６１を作製する際、基板受け部６１ａのセラミック基板４１と接触する面の平面度を厳密に管理する必要があり、管理項目が増加し、支持容器６０（断熱リング６１）の製造コストが増加するという問題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、例えば、支持容器上に少なくとも３個の突起を形成し、この突起とセラミック基板の下面とを点接触とすることにより、比較的容易にセラミック基板の水平性を維持することができることを見出し、第一の本発明を完成するに至った。
【００１４】また、上記のように、セラミック基板の下面と支持容器とを完全に点接触にすると、セラミック基板を支持固定するための手段が別に必要となることから、支持容器に突起を形成するとともに、セラミック基板の上記突起に対応する部分に窪みを形成し、セラミック基板を載置した際、この窪みに突起を入り込ませることにより、セラミック基板の支持容器への固定が可能なことを見出し、第二の本発明を完成するに至った。
【００１５】すなわち、第一の本発明のホットプレートユニットは、その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートユニットであって、上記セラミック基板と上記支持容器とは、点接触してなることを特徴とするものである。
【００１６】上記ホットプレートユニットによれば、セラミック基板と支持容器とは点接触の関係にあるので、従来の場合のように、支持容器を作製する際、支持容器のセラミック基板と接触する部分の平面度を管理する必要がなくなり、支持容器の製造コストを低減することができる。
【００１７】また、支持容器とセラミック基板とは点接触しているので、両者の接触面積は極めて小さく、そのため、接触部分を介してセラミック基板から熱が逃散するのを防止することができ、セラミック基板の加熱面の温度を均一にすることができる。この場合、セラミック基板と支持容器との間には、空気の層が形成されていることになるが、空気層は極めて優れた断熱材であるので、断熱効果は高い。
【００１８】なお、セラミック基板を突起を介して支持容器上に載置したのみでは、セラミック基板を完全に支持・固定することが困難であるので、例えば、上側からボルト、バネ等を用いて押さえつけることにより、セラミック基板を支持、固定する必要がある。このセラミック基板の支持固定に、コイルバネ等を用いると、接触面積も小さいので、セラミック基板から熱の逃散を防止することができる。
【００１９】ボルト、コイルバネ、板バネの材質としては、金属が挙げられ、上記金属としては、例えば、ステンレス、インコネル、鋼鉄、アルミニウム、ニッケル、銅等が挙げられる。
【００２０】上記ホットプレートにおいて、上記セラミック基板は、支持容器に形成された少なくとも３個の突起と点接触していることが望ましい。セラミック基板を少なくとも３点で支持することにより、安定的にセラミック基板を支持することができるからである。セラミック基板は、４点や５点で支持してもよいが、支持点が４点以上であると、４個の突起の最上部の位置を精密に調整する必要が生じるが、３点の支持では、特にそのような精密な調整は必要ないので、３点で支持することが望ましい。
【００２１】第二の本発明のホットプレートユニットは、その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートユニットであって、上記支持容器には少なくとも３個の突起が形成されるとともに、上記セラミック基板には上記突起に対応する部分に窪みが形成され、上記セラミック基板の窪みに上記支持容器の突起が入り込むことにより、上記セラミック基板が上記支持容器に支持されていることを特徴とするものである。
【００２２】上記ホットプレートユニットによれば、セラミック基板は突起により支持されているため、第一の本発明の場合と同様、支持容器の断熱リング下面等を介して接触する部分の平面度を管理する必要がなくなり、支持容器の製造コストを低減することができる。
【００２３】また、支持容器とセラミック基板とは点接触の関係にはないものの、両者の接触面積を極めて小さくすることができるため、接触部分を介してセラミック基板から熱が逃散するのを防止することができ、セラミック基板の加熱面の温度を均一にすることができる。
【００２４】さらに、支持容器に形成された突起は、セラミック基板に形成された窪みに入り込んでいるため、セラミック基板は支持容器に支持、固定された状態となっており、特に他の固定具を必要としない。セラミック基板をより確実に固定するためには、上記したボルト、バネ等を用いて押さえつけることが望ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】第一の本発明のホットプレートユニットは、その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートユニットであって、上記セラミック基板と上記支持容器とは、点接触してなることを特徴とする。
【００２６】図１は、第一の本発明のホットプレートユニットの一例を模式的に示す断面図であり、図２は、図１R>１に示したホットプレートユニットの平面図である。なお、図１では、支持容器の突起が形成された部分とセラミック基板の中心とを結んだ線でホットプレートユニットを切断した場合の断面を示している。
【００２７】セラミック基板４１は、円板形状に形成されており、抵抗発熱体４２は、セラミック基板４１の底面に同心円状のパターンに形成されている。また、これら抵抗発熱体４２は、互いに近い二重の同心円同士が１組の回路として、１本の線になるように接続されている。このようなパターンの抵抗発熱体を形成することにより、加熱面４１ａの温度を均一にすることができる。
【００２８】抵抗発熱体４２の端部には、半田層（図示せず）等を介して外部端子１３が接続されており、外部端子１３にはリード線１４を有するソケット１５が取り付けられ、このリード線１４は、支持容器１１の外部に引き出され、電源（図示せず）との接続が図られている。
【００２９】また、セラミック基板４１の中央に近い部分には、シリコンウエハの運搬等に用いるリフターピンを挿入するための複数の貫通孔４５が形成されるとともに、支持容器１１の底部にも、これらに連通する貫通孔が形成され、両者の間にはピン挿通管１８が介装され、リフターピンをスムーズに挿通することができるようになっている。
【００３０】セラミック基板４１の底面には、熱電対等の測温素子４７を挿入するための有底孔４４が形成され、この測温素子４７より配線４６が導出され、支持容器１１の底部の貫通孔１１ａより外部に引き出されている。
【００３１】一方、支持容器１１は、有底円筒形状であり、上部が内側に屈曲することにより、円環形状の基板受け部１１ａが形成され、この基板受け部１１ａには、３か所に突起１１０が形成されている。突起１１０は、支持容器１１の中心を軸すると回転対象の位置に形成されており、２個の突起１１０と中心とを結んだ角度は、１２０°となる。
【００３２】そして、この突起１１０の上に上記構成のセラミック基板４１が載置されており、突起１１０の近傍には、セラミック基板４１および基板受け部１１ａを貫通するボルト等の固定部材１６が設置され、この固定部材１６によりセラミック基板４１が突起１１０に押しつけられ、支持容器１１に固定されている。
【００３３】支持容器１１を構成する材料としては特に限定されず、例えば、ＳＵＳ等の金属、ポリアミド、ポリスルホン等のエンジニアリングプラスチック、ポリアセタール、フッ素樹脂、窒化アルミニウム、炭化珪素、アルミナ等のセラミック等が挙げられる。これらの中では、耐熱性に優れる点から、ＳＵＳ等の金属が望ましい。なお、支持容器１１の底部には、従来のホットプレートユニットの場合と同様に、冷媒導入管１９が固定され、冷却することができるようになっている。
【００３４】上述のように、セラミック基板４１には、リフターピンを挿通するための貫通孔４５が複数個設けられているが、この複数のリフターピンでシリコンウエハ９を支持することにより、セラミック基板４１の上面より一定の距離離間させた状態でシリコンウエハを載置し、加熱等を行うことができる。
【００３５】また、セラミック基板４１に貫通孔や凹部を形成し、この貫通孔等に先端が尖塔状または半球状の支持ピンをセラミック基板４１よりわずかに突出させた状態で挿入、固定し、この上にシリコンウエハ９を載置することにより、シリコンウエハ９をセラミック基板４１の上面より一定の距離離間させた状態で載置することができる。
【００３６】図１に示したホットプレートユニットでは、このように支持容器１１の基板受け部１１ａに設けられた突起１１０により、セラミック基板４１を支持しているため、基板受け部１１ａの平面度を厳密に管理する必要がなく、支持容器１１の製造原価を低減することができ、比較的安価なホットプレートユニットとなる。
【００３７】また、セラミック基板４１と突起１１０との接触面積は極めて小さく、固定部材１６を介した伝熱量も小さく、セラミック基板の周囲のその他の部分は、空気層により囲まれているため、セラミック基板４１の放熱量を小さく保つことができ、その結果、迅速にセラミック基板の昇温を行うことができるとともに、セラミック基板の加熱面の温度をより均一にすることができる。
【００３８】図３は、第一の本発明のホットプレートユニットの別の実施形態を模式的に示す断面図であり、図４R>４（ａ）は、上記ホットプレートユニットのさらに別の実施形態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、その一部を示す部分拡大分解斜視図である。これらのホットプレートユニットでは、セラミック基板４１やその周囲の外部端子１３、測温素子４７等の構成は、図１に示したホットプレートユニットと同様であるので、ここでは詳しい説明を省略する。
【００３９】図３に示したホットプレートユニットでは、支持容器の構成が図１に示したホットプレートユニットと少し異なる。すなわち、支持容器２０は、略円筒形状の支持部材２１とその下に設置された有底円筒形状の支持容器本体２２とからなる。そして、支持容器本体２２の上部が内側に屈曲することにより、支持部材受け部２２ａが形成され、この支持部材受け部２２ａの上に支持部材２１が載置され、支持部材受け部２２ａおよび支持部材２１を挿通するボルト２８により、支持部材２１が支持容器本体２２に固定されている。
【００４０】また、支持部材２１の下部内側には基板受け部２１ａが一体的に形成されて断面視Ｌ字形状となっており、基板受け部２１ａの上面には突起２１０が形成され、突起２１０を介してセラミック基板４１が支持部材２１に載置されている。突起２１０の形成位置は、図１R>１に示した支持容器１１と同様である。
【００４１】また、ボルト２８は、コイルバネ２３を有する押さえ用金具２７を固定する働きも有しており、この押さえ用金具２７に固定されたコイルバネ２３により、突起２１０の上に載置されたセラミック基板４１が突起２１０に押しつけられ、固定されている。また、図４R>４に示したホットプレートユニットでは、コイルバネ２３を用いず、（ｂ）に示したような形状の押さえ用金具２７のみにより、セラミック基板４１が固定されており、そのほかの部分は、図３に示したホットプレートユニットと同様に構成されている。
【００４２】図３、４に示したホットプレートユニットにおいても、支持部材２１の基板受け部２１ａに設けられた突起２１０により、セラミック基板４１を支持しているため、基板受け部２１ａの平面度を厳密に管理する必要がなく、支持容器２１の製造原価を低減することができ、比較的安価なホットプレートユニットとすることができる。
【００４３】また、セラミック基板４１と突起２１０との接触面積は極めて小さく、コイルバネ２３または押さえ用金具２７を介した伝熱量も小さく、セラミック基板の周囲のその他の部分は、空気層により囲まれているため、セラミック基板４１の放熱量を小さく保つことができ、その結果、迅速にセラミック基板の昇温を行うことができるとともに、セラミック基板の加熱面の温度をより均一にすることができる。
【００４４】図５は、第二の本発明のホットプレートユニットの実施形態を模式的に示す断面図である。このホットプレートユニットでは、セラミック基板５１は、円板形状に形成されており、抵抗発熱体５２は、セラミック基板５１の内部に、図１に示したパターンと同様のパターン、すなわち、同心円形状のパターンで形成されている。
【００４５】そして、抵抗発熱体５２の端部の直下には、スルーホール５８が形成され、さらに、このスルーホール５８を露出させる袋孔が底面５１ｂに形成され、袋孔には外部端子１３が挿入され、ろう材（図示せず）等で接合されている。そして、外部端子１３には、リード線１４を有するソケット１５が取り付けられ、このリード線１４は電源（図示せず）と接続されている。
【００４６】支持容器は、図１に示した支持容器１１と同様に構成されており、基板受け部１１ａには、３か所に突起１１０が形成されている。一方、セラミック基板５１には、支持容器１１上に載置した際に、突起１１０に対応する部分に窪み５９が形成され、セラミック基板５１の窪み５９に支持容器１１の突起１１０が入り込むことにより、セラミック基板５１が支持容器１１に支持、固定されている。
【００４７】図５に示したホットプレートユニットでは、セラミック基板５１に窪み５９を形成し、この窪み５９に支持容器１１の突起１１０を入り込ませることにより、セラミック基板５１を支持、固定しているため、他に固定部材が必要なく、容易にセラミック基板の支持、固定を行うことができる。
【００４８】窪み５９の深さ（長さ）は、突起１１０の高さ（長さ）よりも短い必要がある。窪み５９の深さが突起１１０の高さより短いと、セラミック基板５１の底面が支持容器１１の基板受け部１１ｂに接触し、基板受け部１１ｂでセラミック基板５１を支持することになってしまうからである。
【００４９】一方、窪み５９の水平方向の大きさは、突起１１０が入り込んだ際に、充分に余裕が存在する程度であることが望ましい。窪み５９に完全に突起１１０が嵌合する程度の大きさとすると、その位置を厳密に設定する必要が生じ、少しでも狂った場合には、突起１１０をセラミック基板５１の窪み５９に嵌合させることができないからである。
【００５０】図５に示したホットプレートユニットにおいて、支持容器１１の基板受け部１１ａに設けられた突起１１０により、セラミック基板５１を支持しているため、基板受け部２１ａの平面度を厳密に管理する必要がなく、支持容器１１の製造原価を低減することができ、比較的安価なホットプレートユニットとすることができる。
【００５１】また、セラミック基板５１と突起１１０との接触面積は小さく、セラミック基板の周囲のその他の部分は、空気層により囲まれているため、セラミック基板５１の放熱量を小さく保つことができ、その結果、迅速にセラミック基板の昇温を行うことができるとともに、セラミック基板の加熱面の温度をより均一にすることができる。
【００５２】本発明のホットプレートユニットを構成するセラミック基板に形成する抵抗発熱体のパターンとしては、図１に示した同心円形状のほかに、渦巻き形状、偏心円形状などの単独パターン、同心円形状と屈曲線形状との組み合わせ、または、渦巻き形状や偏心円形状と屈曲線形状との組み合わせなどを挙げることができる。また、抵抗発熱体は螺旋形状でもよい。
【００５３】上記ホットプレートユニットにおいて、上記抵抗発熱体からなる回路の数は１以上であれば特に限定されないが、加熱面を均一に加熱するためには、複数の回路が形成されていることが望ましく、複数の同心円状の回路と屈曲線状の回路とを組み合わせたものが好ましい。なお、図１〜５に示したように、本発明のホットプレートユニットでは、抵抗発熱体は、底面に形成されていてもよく、セラミック基板の内部に形成されていてもよい。
【００５４】上記抵抗発熱体を、セラミック基板の内部に形成する場合、その形成位置は特に限定されないが、セラミック基板の底面からその厚さの６０％までの位置に少なくとも１層形成されていることが好ましい。加熱面まで熱が伝搬する間に拡散し、加熱面での温度が均一になりやすいからである。
【００５５】セラミック基板の内部または底面に抵抗発熱体を形成する際には、金属や導電性セラミックからなる導体ペーストを用いることが好ましい。即ち、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を形成する場合には、グリーンシート上に導体ペースト層を形成した後、グリーンシートを積層、焼成することにより、内部に抵抗発熱体を形成する。一方、表面に抵抗発熱体を形成する場合には、通常、焼成を行って、セラミック基板を製造した後、その表面に導体ペースト層を形成し、焼成することより、抵抗発熱体を形成する。
【００５６】上記導体ペーストとしては特に限定されないが、導電性を確保するため金属粒子または導電性セラミック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。
【００５７】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。
【００５８】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。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。０．１μｍ未満と微細すぎると、酸化されやすく、一方、１００μｍを超えると、焼結しにくくなり、抵抗値が大きくなるからである。
【００５９】上記金属粒子の形状は、球状であっても、リン片状であってもよい。これらの金属粒子を用いる場合、上記球状物と上記リン片状物との混合物であってよい。上記金属粒子がリン片状物、または、球状物とリン片状物との混合物の場合は、金属粒子間の金属酸化物を保持しやすくなり、抵抗発熱体とセラミック基板との密着性を確実にし、かつ、抵抗値を大きくすることができるため有利である。
【００６０】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。
【００６１】抵抗発熱体用の導体ペーストをセラミック基板の表面に形成する際には、導体ペースト中に金属粒子のほかに金属酸化物を添加し、金属粒子および金属酸化物を焼結させたものとすることが好ましい。このように、金属酸化物を金属粒子とともに焼結させることにより、セラミック基板と金属粒子とを密着させることができる。
【００６２】金属酸化物を混合することにより、セラミック基板との密着性が改善される理由は明確ではないが、金属粒子表面や非酸化物からなるセラミック基板の表面は、その表面がわずかに酸化されて酸化膜が形成されており、この酸化膜同士が金属酸化物を介して焼結して一体化し、金属粒子とセラミックとが密着するのではないかと考えられる。また、セラミック基板を構成するセラミックが酸化物の場合は、当然に表面が酸化物からなるので、密着性に優れた導体層が形成される。
【００６３】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（Ｂ2 Ｏ3 ）、アルミナ、イットリアおよびチタニアからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値を大きくすることなく、金属粒子とセラミック基板との密着性を改善することができるからである。
【００６４】上記酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）、アルミナ、イットリア、チタニアの割合は、金属酸化物の全量を１００重量部とした場合、重量比で、酸化鉛が１〜１０、シリカが１〜３０、酸化ホウ素が５〜５０、酸化亜鉛が２０〜７０、アルミナが１〜１０、イットリアが１〜５０、チタニアが１〜５０であって、その合計が１００重量部を超えない範囲で調整されていることが好ましい。これらの範囲で、これらの酸化物の量を調整することにより、特にセラミック基板との密着性を改善することができる。
【００６５】上記金属酸化物の金属粒子に対する添加量は、０．１重量％以上１０重量％未満が好ましい。また、このような構成の導体ペーストを使用して抵抗発熱体を形成した際の面積抵抗率は、１〜４５ｍΩ／□が好ましい。
【００６６】面積抵抗率が４５ｍΩ／□を超えると、印加電圧量に対して発熱量は大きくなりすぎて、表面に抵抗発熱体を設けたセラミック基板では、その発熱量を制御しにくいからである。なお、金属酸化物の添加量が１０重量％以上であると、面積抵抗率が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。
【００６７】抵抗発熱体がセラミック基板の表面に形成される場合には、抵抗発熱体の表面部分に、金属被覆層が形成されていることが好ましい。内部の金属焼結体が酸化されて抵抗値が変化するのを防止するためである。形成する金属被覆層の厚さは、０．１〜１０μｍが好ましい。
【００６８】上記金属被覆層を形成する際に使用される金属は、非酸化性の金属であれば特に限定されないが、具体的には、例えば、金、銀、パラジウム、白金、ニッケルなどが挙げられる。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。これらのなかでは、ニッケルが好ましい。なお、抵抗発熱体をセラミック基板の内部に形成する場合には、抵抗発熱体表面が酸化されることがないため、被覆は不要である。本発明のセラミック基板は、１００℃以上使用することが望ましく、２００℃以上で使用することがより望ましい。
【００６９】本発明のホットプレートを構成するセラミック基板の材料は特に限定されるものではなく、例えば、窒化物セラミック、炭化物セラミック、酸化物セラミック等が挙げられる。
【００７０】上記窒化物セラミックとしては、金属窒化物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、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、金属炭化物セラミック、例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。
【００７１】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージュライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミックは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００７２】これらのセラミックのなかでは、窒化物セラミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに比べて好ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒化物セラミックのなかでは、窒化アルミニウムが最も好適である。熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋと最も高いからである。
【００７３】また、上記セラミック材料は、焼結助剤を含有していてもよい。上記焼結助剤としては、例えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類酸化物等が挙げられる。これらの焼結助剤のなかでは、ＣａＯ、Ｙ2 Ｏ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ｌｉ2 Ｏ、Ｒｂ2 Ｏが好ましい。これらの含有量としては、０．１〜２０重量％が好ましい。また、アルミナを含有していてもよい。
【００７４】上記セラミック基板は、明度がＪＩＳ Ｚ ８７２１の規定に基づく値でＮ４以下のものであることが望ましい。このような明度を有するものが輻射熱量、隠蔽性に優れるからである。また、このようなセラミック基板は、サーモビュアにより、正確な表面温度測定が可能となる。
【００７５】ここで、明度のＮは、理想的な黒の明度を０とし、理想的な白の明度を１０とし、これらの黒の明度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度となるように各色を１０分割し、Ｎ０〜Ｎ１０の記号で表示したものである。そして、実際の測定は、Ｎ０〜Ｎ１０に対応する色票と比較して行う。この場合の小数点１位は０または５とする。
【００７６】このような特性を有するセラミック基板は、セラミック基板中にカーボンを１００〜５０００ｐｐｍ含有させることにより得られる。カーボンには、非晶質のものと結晶質のものとがあり、非晶質のカーボンは、セラミック基板の高温における体積抵抗率の低下を抑制することでき、結晶質のカーボンは、セラミック基板の高温における熱伝導率の低下を抑制することができるため、その製造する基板の目的等に応じて適宜カーボンの種類を選択することができる。
【００７７】非晶質のカーボンは、例えば、Ｃ、Ｈ、Ｏだけからなる炭化水素、好ましくは、糖類を、空気中で焼成することにより得ることができ、結晶質のカーボンとしては、グラファイト粉末等を用いることができる。また、アクリル系樹脂を不活性雰囲気下で熱分解させた後、加熱加圧することによりカーボンを得ることができるが、このアクリル系樹脂の酸価を変化させることにより、結晶性（非晶性）の程度を調整することもできる。
【００７８】セラミック基板の形状は、円板形状が好ましく、その直径は、２００ｍｍ以上が好ましく、２５０ｍｍ以上が最適である。円板形状のセラミック基板は、温度の均一性が要求されるが、直径の大きな基板ほど温度が不均一になりやすいからである。セラミック基板の厚さは、５０ｍｍ以下が好ましく、２０ｍｍ以下がより好ましい。また、１〜５ｍｍが最適である。上記厚さが薄すぎると、高温で加熱する際に反りが発生しやすく、一方、厚過ぎると熱容量が大きく成りすぎて昇温降温特性が低下するからである。
【００７９】また、セラミック基板の気孔率は、０または５％以下が好ましい。上記気孔率はアルキメデス法により測定する。高温での熱伝導率の低下、反りの発生を抑制することができるからである。
【００８０】本発明では、必要に応じて、セラミック基板に熱電対を埋め込んでおくことができる。熱電対により抵抗発熱体の温度を測定し、そのデータをもとに電圧、電流量を代えて、温度を制御することができるからである。
【００８１】上記熱電対の金属線の接合部位の大きさは、各金属線の素線径と同一か、もしくは、それよりも大きく、かつ、０．５ｍｍ以下がよい。このような構成によって、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正確に、また、迅速に電流値に変換されるのである。このため、温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布が小さくなるのである。上記熱電対としては、例えば、ＪＩＳ−Ｃ−１６０２（１９８０）に挙げられるように、Ｋ型、Ｒ型、Ｂ型、Ｅ型、Ｊ型、Ｔ型熱電対が挙げられる。
【００８２】本発明のホットプレートユニットは、主に、半導体の製造や半導体の検査を行うために用いられる装置で、抵抗発熱体のみが設けられたセラミック基板を支持容器に設置したものであるが、セラミック基板の内部に静電電極を設けた場合には、静電チャックとして機能し、セラミック基板の表面に導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電極やグランド電極を設けた場合には、ウエハプローバとして機能する。
【００８３】次に、図６（ａ）〜（ｄ）に基づき、底面に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板を用いたホットプレートユニットの製造方法について説明する。
【００８４】(1) セラミック基板の作製工程上述した窒化アルミニウムなどの窒化物セラミックに必要に応じてイットリア等の焼結助剤や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。この際、カーボンを含有させてもよい。
【００８５】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４１を作製するが、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。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４１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、窒化物セラミックでは、１０００〜２５００℃である。
【００８６】次に、このセラミック基板に、必要に応じて、シリコンウエハを運搬するためのリフターピンを挿通する貫通孔４５、熱電対などの測温素子を埋め込むための有底孔４４、シリコンウエハを支持するための支持ピンを埋設するための凹部（図示せず）等を形成する（図６（ａ））。
【００８７】(2) セラミック基板に導体ペーストを印刷する工程上述した導体ペーストを用い、スクリーン印刷などの方法により発熱体パターンに印刷し、導体ペースト層を形成する。抵抗発熱体は、セラミック基板全体を均一な温度にする必要があることから、図１に示すような同心円形状とするか、または、同心円状と屈曲線状とを組み合わせたパターンに印刷することが好ましい。導体ペースト層は、焼成後の抵抗発熱体４２の断面が、方形で、偏平な形状となるように形成することが好ましい。
【００８８】(3) 導体ペーストの焼成セラミック基板４１の底面に印刷した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４１の底面に焼き付け、抵抗発熱体４２を形成する（図６（ｂ））。加熱焼成の温度は、５００〜１０００℃が好ましい。導体ペースト中に上述した金属酸化物を添加しておくと、金属粒子、金属酸化物およびセラミック基板が焼結して一体化するため、抵抗発熱体とセラミック基板との密着性が向上する。
【００８９】(4) 金属被覆層の形成次に、抵抗発熱体４２表面には、金属被覆層４２０を設ける（図６（ｃ））。金属被覆層４２０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。
【００９０】(5) 端子等の取り付け抵抗発熱体４２のパターンの端部に電源との接続のための外部端子１３を半田４７０等を用いて取り付ける。また、有底孔４４に測温素子（熱電対）４７を挿入し、ポリイミド等の耐熱樹脂、セラミックで封止する（図６（ｄ））。そして、このホットプレートを図１に示したような基板受け部１１ａに突起１１０を有する支持容器１１に設置し、ソケットから延びたリード線を電源に接続することにより、ホットプレートの製造を終了する。
【００９１】上記ホットプレートを製造する際に、セラミック基板の内部に静電電極を設けることにより静電チャックを製造することができ、また、加熱面にチャックトップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電極やグランド電極を設けることによりウエハプローバを製造することができる。
【００９２】セラミック基板の内部に電極を設ける場合には、金属箔等をセラミック基板の内部に埋設すればよい。また、セラミック基板の表面に導体層を形成する場合には、スパッタリング法やめっき法を用いることができ、これらを併用してもよい。
【００９３】次に、図７（ａ）〜（ｄ）に基づき、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を有するセラミック基板を用いたホットプレートユニットの製造方法について説明する。
【００９４】（１）グリーンシートの作製工程まず、窒化物セラミックの粉末をバインダ、溶剤等と混合してペーストを調製し、これを用いてグリーンシートを作製する。上述したセラミック粉末としては、窒化アルミニウム等を使用することができ、必要に応じて、イットリア等の焼結助剤を加えてもよい。また、グリーンシートを作製する際、結晶質や非晶質のカーボンを添加してもよい。
【００９５】また、バインダとしては、アクリル系バインダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも１種が望ましい。さらに溶媒としては、α−テルピネオール、グリコールから選ばれる少なくとも１種が望ましい。
【００９６】これらを混合して得られるペーストをドクターブレード法でシート状に成形してグリーンシート５００を作製する。グリーンシート５００の厚さは、０．１〜５ｍｍが好ましい。次に、得られたグリーンシートに、必要に応じて、シリコンウエハを支持するための支持ピンを挿入する貫通孔となる部分、シリコンウエハを運搬等するためのリフターピンを挿入する貫通孔となる部分、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、抵抗発熱体を外部端子と接続するためのスルーホールとなる部分２８０等を形成する。後述するグリーンシート積層体を形成した後に、上記加工を行ってもよい。
【００９７】（２）グリーンシート上に導体ペーストを印刷する工程グリーンシート５００上に、上述した導体ペーストを用い、導体ペーストからなる導体ペースト層５２０を形成する。また、スルーホールとなる部分に導体ペーストを充填し、充填層５８０を形成する。
【００９８】これらの導電ペースト中には、金属粒子または導電性セラミック粒子が含まれている。金属粒子の材料としては、例えば、タングステンまたはモリブデン等が挙げられ、導電性セラミックとしては、例えば、タングステンカーバイドまたはモリブデンカーバイドが挙げられる。
【００９９】上記金属粒子であるタングステン粒子またはモリブデン粒子等の平均粒子径は、０．１〜５μｍが好ましい。平均粒子が０．１μｍ未満であるか、５μｍを超えると、導体ペーストを印刷しにくいからである。
【０１００】このような導体ペーストとしては、例えば、金属粒子または導電性セラミック粒子８５〜８７重量部；アクリル系、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも１種のバインダ１．５〜１０重量部；および、α−テルピネオール、グリコールから選ばれる少なくとも１種の溶媒を１．５〜１０重量部を混合した組成物（ペースト）が挙げられる。
【０１０１】（３）グリーンシートの積層工程上記（１）の工程で作製した導体ペースト等を印刷していないグリーンシート５００を、上記（２）の工程で作製した導体ペースト層５２０等を有するグリーンシート５００の上下に積層する（図７（ａ））。このとき、上側に積層するグリーンシート５００の数を下側に積層するグリーンシート５００の数よりも多くして、抵抗発熱体５２の形成位置を底面の方向に偏芯させる。
【０１０２】具体的には、上側のグリーンシート５００の積層数は２０〜５０枚が、下側のグリーンシート５００の積層数は５〜２０枚が好ましい。
【０１０３】（４）グリーンシート積層体の焼成工程グリーンシート積層体の加熱、加圧を行い、グリーンシート５００および内部の導体ペーストを焼結させ、セラミック基板５１を作製する（図７（ｂ））。加熱温度は、１０００〜２０００℃が好ましく、加圧の圧力は、１０〜２０ＭＰａが好ましい。加熱は、不活性ガス雰囲気中で行う。不活性ガスとしては、例えば、アルゴン、窒素などを使用することができる。
【０１０４】得られたセラミック基板５１に、リフターピンを挿通するための貫通孔５５、測温素子を挿入するための有底孔５４や、外部端子５３を挿入するための袋孔５７等を設ける（図７（ｃ））。貫通孔５５、有底孔５４および袋孔５７は、表面研磨後に、ドリル加工やサンドブラストなど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。
【０１０５】次に、袋孔５７より露出したスルーホール５８に外部端子１３を金ろう等を用いて接続する（図７（ｄ））。さらに、図示はしないが、外部端子１３に、例えば、リード線を有するソケットを脱着可能に取り付ける。なお、加熱温度は、半田処理の場合には９０〜４５０℃が好適であり、ろう材での処理の場合には、９００〜１１００℃が好適である。さらに、測温素子としての熱電対などを耐熱性樹脂で封止し、ホットプレートとする。
【０１０６】（５）この後、このような内部に抵抗発熱体５２を有するセラミック基板５１を、図１に示した基板受け部１１ａに突起１１０を有する支持容器１１に設置し、ソケットから延びたリード線を電源に接続することにより、ホットプレートの製造を終了する。
【０１０７】上記ホットプレートを製造する際にも、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を製造することができ、また、加熱面にチャックトップ導体層を設け、セラミック基板の内部にガード電極やグランド電極を設けることによりウエハプローバを製造することができる。
【０１０８】セラミック基板の内部に電極を設ける場合には、グリーンシート上に静電電極やガード電極等のパターンに導体ペースト層を形成し、積層、焼成すればよい。また、セラミック基板の表面に導体層を形成する場合には、セラミック基板を製造した後、スパッタリング法やめっき法を用いることにより導体層を形成すればよい。この際、スパッタリング法とめっき法とを併用してもよい。
【０１０９】以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例】（実施例１） ホットプレートの製造（図１R>１、６参照）
（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径１．１μｍ）１００重量部、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ：イットリア、平均粒径０．４μｍ）４重量部、アクリル系樹脂バインダ１２重量部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。
【０１１０】（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。
【０１１１】（３）加工処理の終わった生成形体を温度：１８００℃、圧力：２０ＭＰａでホットプレスし、厚さが３ｍｍの窒化アルミニウム焼結体を得た。次に、この板状体から直径２１０ｍｍの円板体を切り出し、表面を平均粒径１μｍのダイヤモンドペーストでポリッシングし、接触部の表面が、ＪＩＳ Ｒ ０６０１でＲｍａｘ＝２μｍであるセラミック製の板状体（セラミック基板４１）とした。次に、この板状体にドリル加工を施し、半導体ウエハを運搬するためのリフターピンを挿入する貫通孔４５、熱電対を埋め込むための有底孔（直径：１．１ｍｍ、深さ：２ｍｍ）４４を形成した（図６（ａ））。
【０１１２】（４）上記（３）で得たセラミック基板４１の底面に、スクリーン印刷にて導体ペーストを印刷した。印刷パターンは、図１に示したような同心円形状のパターンとした。導体ペーストとしては、プリント配線板のスルーホール形成に使用されている徳力化学研究所製のソルベストＰＳ６０３Ｄを使用した。
【０１１３】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。
【０１１４】（５）次に、導体ペーストを印刷した焼結体を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焼結体に焼き付け、抵抗発熱体を形成した。銀の抵抗発熱体４２は、その端子部近傍で、厚さが５μｍ、幅が２．４ｍｍ、面積抵抗率が７．７ｍΩ／□であった（図６（ｂ））。
【０１１５】（６）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を含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に上記（５）で作製した焼結体を浸漬し、銀の抵抗発熱体４２の表面に厚さ１μｍの金属被覆層４２０（ニッケル層）を析出させた（図６（ｃ））。
【０１１６】（７）電源との接続を確保するために抵抗発熱体４２の端部に、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。ついで、半田層の上に断面がＴ字形状の外部端子１３を載置して、４２０℃で加熱リフローし、抵抗発熱体の端部に半田層４２０を介して外部端子１３を取り付けた（図６（ｄ））。
（８）温度制御のための熱電対を有底孔４４に挿入し、ポリイミド樹脂を充填し、１９０℃で２時間硬化させ、底面４１ｂに抵抗発熱体４２を有するセラミック基板４１を得た。
【０１１７】（９）この後、図１に示したような基板受け部１１ａに突起１１０を有する支持容器１１にセラミック基板を設置し、セラミック基板４１および基板受け部１１ａを挿通する固定部材（ボルト、ナット）でセラミック基板４１を突起１１０上に固定し、外部端子１３から延びたリード線１４を支持容器１１の貫通孔より外部に引き出し、ホットプレートユニットの製造を終了した。
【０１１８】（実施例２）ホットプレート（図５、７参照）
（１）窒化アルミニウム粉末（トクヤマ社製、平均粒径：１．１μｍ）１００重量部、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ：イットリア、平均粒径：０．４μｍ）４重量部、アクリルバインダ１１．５重量部、分散剤０．５重量部および１−ブタノールとエタノールとからなるアルコール５３重量部を混合したペーストを用い、ドクターブレード法により成形を行って、厚さ０．４７ｍｍのグリーンシート５００を作製した。
【０１１９】（２）次に、このグリーンシート５００を８０℃で５時間乾燥させた後、スルーホール５８となる貫通孔等をパンチングにより形成した。
【０１２０】（３）平均粒子径１μｍのタングステンカーバイト粒子１００重量部、アクリル系バインダ３．０重量部、α−テルピネオール溶媒３．５重量部および分散剤０．３重量部を混合して導体ペーストＡを調製した。
【０１２１】平均粒子径３μｍのタングステン粒子１００重量部、アクリル系バインダ１．９重量部、α−テルピネオール溶媒３．７重量部および分散剤０．２重量部を混合して導体ペーストＢを調製した。この導体ペーストＡをグリーンシート上にスクリーン印刷で印刷し、抵抗発熱体５２用の導体ペースト層５２０を形成した。印刷パターンは、図１に示したような同心円パターンとし、導体ペースト層の幅を１０ｍｍ、その厚さを１２μｍとした。また、スルーホールとなる部分に導体ペーストＢを充填し、充填層５８０を形成した。
【０１２２】上記処理の終わったグリーンシート５００に、導体ペーストを印刷しないグリーンシート５００を上側（加熱面）に３７枚、下側に１３枚、１３０℃、８ＭＰａの圧力で積層した（図７（ａ））。
【０１２３】（４）次に、得られた積層体を窒素ガス中、６００℃で５時間脱脂し、１８９０℃、圧力１５ＭＰａで１０時間ホットプレスし、厚さ３ｍｍの窒化アルミニウム焼結体を得た。これを２３０ｍｍの円板状に切り出し、表面を平均粒径１μｍのダイヤモンドペーストでポリッシングして、接触部の表面がＪＩＳ Ｒ ０６０１でＲｍａｘ＝２μｍである、内部に厚さ６μｍ、幅１０ｍｍ（アスペクト比：１６６６）の抵抗発熱体５２およびスルーホール５８を有するセラミック基板５１とした。
【０１２４】（５）次に、（４）で得られた板状体を、ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、ガラスビーズによるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔５４およびシリコンウエハを運搬等するリフターピンを挿入するための貫通孔５５、突起１１０を入り込ませるための窪み５９（図５参照）を設けた（図７（ｂ））。
【０１２５】（６）さらに、スルーホール５８の真下を、ドリルでえぐり取って直径３．０ｍｍ、深さ０．５ｍｍの袋孔５７を形成してスルーホール５８を露出させ（図７（ｃ））、この袋孔５７にＮｉ−Ａｕからなる金ろうを用い、外部端子１３をろう材でスルーホール５８に固定した（図７（ｄ））。
【０１２６】（７）温度制御のための複数の熱電対を有底孔５４に埋め込み、ポリイミド樹脂を充填し、１９０℃で２時間硬化させた。
（８）この後、図５に示したような基板受け部１１ａに突起１１０を有する支持容器１１にセラミック基板４１を設置し、セラミック基板４１に形成された窪み５９に突起１１０ａを入り込ませることにより、セラミック基板４１を支持容器１１に固定し、さらに、外部端子１３から延びたリード線１４を支持容器１１の貫通孔より外部に引き出し、ホットプレートユニットの製造を終了した。
【０１２７】（実施例３）実施例１と同様にして、表面に抵抗発熱体４２が形成されたセラミック基板４１を製造した後、外部端子１３や測温素子４７等の設置を行い、続いて図４に示した構成の支持容器２０にセラミック基板４１を設置し、ホットプレートユニットの製造を終了した。
【０１２８】（比較例１）実施例１の場合と同様にしてセラミック基板４１を製造した後、図８に示した支持容器６０に断熱リング６１を介してはめ込み、リード線等の配線作業を行うことにより、ホットプレートユニットを製造した。この支持容器６０では、断熱リング６１にセラミック基板４１を嵌め込むが、断熱リング６１の基板受け部６１ａの面を完全に平面にする必要があり、このための精密な加工を行う必要があり、また、断熱リング完成後に平面度の検査を行って平面度をチェックした。このため、加工時間が実施例１や実施例２に比べて大幅に長くなった。
【０１２９】実施例１〜３および比較例１に係るホットプレートユニットに通電を行って３００℃まで加熱し、加熱面全体の温度をサーモビュア（日本データム社製 ＩＲ１６２０１２−００１２）で測定した。
【０１３０】実施例１〜３に係る製品のセラミック基板では、加熱面全体がほぼ均一な温度であったのに対し、比較例１に係るホットプレートでは、セラミック基板４１、５１の外周に近い部分の温度が低くなっていた。
【０１３１】また、このサーモビュアを用いて、加熱面の最高温度と最低温度との差（ΔＴ℃）を測定した。また、レーザ変位計を用い、セラミック基板の平坦度を測定した。この平坦度とは、１点を０（基点）とし、他の任意の７ヵ所が基点からどれだけ変位しているかを調べ、その平均をとったものである。その結果を表１に示した。
【０１３２】
【表１】
【０１３３】表１に示した結果より明らかなように、実施例１〜３に係るセラミックヒータでは、ΔＴが０．７〜０．８と小さかったのに対し、比較例１に係るセラミックヒータでは、ΔＴは、１．５℃と大きくなっていた。また、平坦度も、実施例１〜３に係るセラミック基板では、１５〜２０μｍと平坦であったのに対し、比較例１に係るセラミックヒータでは、５３μｍと平坦度が低下している。
【０１３４】
【発明の効果】以上説明したように、第一の本発明に係るホットプレートユニットによれば、セラミック基板と支持容器とは点接触の関係にあるので、従来の場合のように、支持容器を作製する際、支持容器のセラミック基板と接触する部分の平面度を管理する必要がなくなり、支持容器の製造コストを低減することができる。また、支持容器とセラミック基板とは点接触しているので、両者の接触面積は極めて小さく、そのため、接触部分を介してセラミック基板から熱が逃散するのを防止することができ、セラミック基板の加熱面の温度を均一にすることができる。
【０１３５】また、第二の本発明に係るホットプレートユニットによれば、セラミック基板は突起により支持されているため、第一の本発明の場合と同様、支持容器の断熱リング下面等を介して接触する部分の平面度を管理する必要がなくなり、支持容器の製造コストを低減することができる。また、支持容器とセラミック基板とは点接触の関係にはないものの、両者の接触面積を極めて小さくすることができるため、接触部分を介してセラミック基板から熱が逃散するのを防止することができ、セラミック基板の加熱面の温度を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のホットプレートユニットの一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示すホットプレートユニットの平面図である。
【図３】本発明のホットプレートユニットの別の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明のホットプレートユニットの別の一例を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、その一部を示す部分拡大分解斜視図である。
【図５】本発明のホットプレートの別の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の図１に示すホットプレートを構成するセラミック基板の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の図５に示すホットプレートを構成するセラミック基板の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図８】従来のホットプレートユニットの一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１１、２０ 支持容器
１１ａ 基板受け部
１３ 外部端子
１４ リード線
１５ ソケット
１６ 固定部材
１８ ピン挿通管
１９ 冷媒導入管
２１ 支持部材
２１ａ 基板受け部
２２ 支持容器本体
２２ａ 支持部材受け部
２３ コイルバネ
２７ 押さえ用金具
２８ ボルト
４２、５２ 抵抗発熱体
４４、５４ 有底孔
４５、５５ 貫通孔
４６ 配線
４７ 測温素子
５８ スルーホール
１１０、２１０ 突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】 その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートユニットであって、前記セラミック基板と前記支持容器とは、点接触してなることを特徴とするホットプレートユニット。
【請求項２】 前記セラミック基板は、支持容器に形成された少なくとも３個の突起と点接触してなる請求項１に記載のホットプレート。
【請求項３】 その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートであって、前記支持容器には少なくとも３個の突起が形成されるとともに、前記セラミック基板には前記突起に対応する部分に窪みが形成され、前記セラミック基板の窪みに前記支持容器の突起が入り込むことにより、前記セラミック基板が前記支持容器に支持されていることを特徴とするホットプレート。
【請求項１】 その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートユニットであって、前記セラミック基板と前記支持容器とは、点接触してなることを特徴とするホットプレートユニット。
【請求項２】 前記セラミック基板は、支持容器に形成された少なくとも３個の突起と点接触してなる請求項１に記載のホットプレート。
【請求項３】 その表面または内部に抵抗発熱体が形成されたセラミック基板が、支持容器に配設されてなるホットプレートであって、前記支持容器には少なくとも３個の突起が形成されるとともに、前記セラミック基板には前記突起に対応する部分に窪みが形成され、前記セラミック基板の窪みに前記支持容器の突起が入り込むことにより、前記セラミック基板が前記支持容器に支持されていることを特徴とするホットプレート。
【図１】
【図２】
【図６】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図２】
【図６】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００２−１６４１５７（Ｐ２００２−１６４１５７Ａ）
【公開日】平成１４年６月７日（２００２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−３５６５４０（Ｐ２０００−３５６５４０）
【出願日】平成１２年１１月２２日（２０００．１１．２２）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年６月７日（２００２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年１１月２２日（２０００．１１．２２）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
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