JP2003300785A - Ceramic jointed body and method for producing the same - Google Patents
Ceramic jointed body and method for producing the sameInfo
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ホットプレート
(セラミックヒータ)、静電チャック、サセプタなどに
用いられ、その表面または内部に導電体が設けられたセ
ラミック接合体、および、その製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic bonded body which is used for a hot plate (ceramic heater), an electrostatic chuck, a susceptor, etc. and has a conductor provided on the surface or inside thereof, and a manufacturing method thereof.
【0002】[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
たヒータや静電チャック等が用いられてきた。2. Description of the Related Art In semiconductor manufacturing / inspection equipment including etching equipment and chemical vapor deposition equipment, heaters and electrostatic chucks using metal base materials such as stainless steel and aluminum alloy have been conventionally used. Has been used.
【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。However, such a metal heater is
There were the following problems. First of all, because it is made of metal,
The thickness of the heater plate should be as thick as about 15 mm. This is because, in a thin metal plate, warping, distortion, etc. may not occur due to thermal expansion due to heating, and the silicon wafer placed on the metal plate may be damaged or tilted. However, when the thickness of the heater plate is increased, there is a problem that the weight of the heater becomes heavy and the heater becomes bulky.
【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。Further, the temperature of a surface (hereinafter referred to as a heating surface) for heating an object to be heated such as a silicon wafer is controlled by changing the voltage and the amount of current applied to the resistance heating element. Since it is thick, the temperature of the heater plate does not quickly follow changes in voltage and current amount, and there is a problem that temperature control is difficult.
【0005】そこで、半導体製造・検査装置等における
ヒータ等の基板として、熱伝導率が高く、強度も大きい
非酸化物セラミックである窒化アルミニウムを使用し、
この窒化アルミニウム基板中に抵抗発熱体とタングステ
ンからなるスルーホールとが形成され、これらに外部端
子としてニクロム線がろう付けされたホットプレートが
提案されている。Therefore, aluminum nitride, which is a non-oxide ceramic having high thermal conductivity and high strength, is used as a substrate for a heater or the like in semiconductor manufacturing / inspection equipment,
A hot plate has been proposed in which a resistance heating element and a through hole made of tungsten are formed in the aluminum nitride substrate, and a nichrome wire is brazed to these as an external terminal.
【0006】このようなホットプレートでは、高温にお
いても機械的な強度の大きい窒化アルミニウム基板を用
いているため、窒化アルミニウム基板の厚さを薄くして
熱容量を小さくすることができ、その結果、電圧や電流
量の変化に対して窒化アルミニウム基板の温度を迅速に
追従させることができる。Since such a hot plate uses an aluminum nitride substrate having high mechanical strength even at high temperatures, the thickness of the aluminum nitride substrate can be reduced to reduce the heat capacity, and as a result, the voltage can be reduced. The temperature of the aluminum nitride substrate can be quickly made to follow the change of the current amount.
【0007】また、このようなホットプレートでは、特
許第2783980号公報に記載されたセラミック接合
体のように、円筒状のセラミックの接合面に焼結助剤を
含む溶液を塗布し、円板状のセラミックに接触させ、加
熱することにより、その界面において、セラミック粒子
が界面の両側に延びるように粒成長させ、円筒状のセラ
ミックと円板状のセラミックとを接合し、半導体製造工
程に用いる反応性ガスやハロゲンガス等から外部端子等
の配線を保護する手段がとられていた。Further, in such a hot plate, as in the ceramic bonded body described in Japanese Patent No. 2783980, a solution containing a sintering aid is applied to the bonding surface of a cylindrical ceramic to form a disk shape. By contacting the ceramic with the ceramic and heating, the ceramic particles grow at the interface so as to extend to both sides of the interface, and the cylindrical ceramic and the disk-shaped ceramic are joined, and the reaction used in the semiconductor manufacturing process is performed. Means have been taken to protect the wiring such as external terminals from volatile gas and halogen gas.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なセラミック接合体では、セラミック基板中に電極の隠
蔽や黒体輻射の利用を目的として配合されているカーボ
ンが、セラミック基板の全体に均一に分布しているた
め、接合面に焼結助剤を含む溶液を塗布したセラミック
体をセラミック基板に接触させ、加熱した際に、セラミ
ック基板の表面近傍に存在するカーボンが不純物となっ
て、両者の界面におけるセラミック粒子の粒成長等が阻
害され、接合が不充分となる場合があった。この原因に
ついて鋭意研究したところ、カーボンの存在により、焼
結助剤の拡散が妨げられたり、焼結助剤がカーボンによ
り還元され、焼結助剤として機能しないことに起因し
て、接合が不充分となることを見出した。However, in the above-mentioned ceramic bonded body, the carbon compounded in the ceramic substrate for the purpose of hiding the electrodes and utilizing the black body radiation is uniformly distributed over the entire ceramic substrate. Since it is distributed, when the ceramic body coated with the solution containing the sintering aid on the joint surface is brought into contact with the ceramic substrate and heated, carbon existing near the surface of the ceramic substrate becomes impurities, and In some cases, the grain growth of ceramic particles at the interface was hindered and the bonding was insufficient. As a result of diligent research into this cause, the presence of carbon hinders the diffusion of the sintering aid, or the sintering aid is reduced by carbon and does not function as a sintering aid, resulting in unsatisfactory bonding. It was found to be sufficient.
【0009】セラミック基板にカーボンを含有させるこ
とは、電極隠蔽や黒体輻射の利用等の観点から必要不可
欠であり、さらにセラミック基板の高温における体積抵
抗率の低下や熱伝導率の低下を抑制することができるた
め、カーボンを含有しないセラミック基板を使用して、
セラミック接合体を製造することは、実用上困難であっ
た。The inclusion of carbon in the ceramic substrate is indispensable from the viewpoint of concealing the electrodes, utilization of black body radiation, and the like, and further suppresses reduction in volume resistivity and thermal conductivity of the ceramic substrate at high temperatures. Therefore, using a ceramic substrate that does not contain carbon,
It was practically difficult to manufacture a ceramic bonded body.
【0010】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、セラミック接合体が、長期間反応性ガ
スやハロゲンガスに曝され続けるような場合や、昇降温
を繰り返すような場合であっても、セラミック基板とセ
ラミック体との接合強度が高く、耐久性に優れるセラミ
ック接合体を実現することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is intended for a case where the ceramic bonded body is continuously exposed to a reactive gas or a halogen gas for a long period of time, or a case where temperature rising / falling is repeated. Even if it exists, it is an object of the present invention to realize a ceramic bonded body having a high bonding strength between the ceramic substrate and the ceramic body and excellent durability.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、その表面また
は内部に導電体が設けられたセラミック基板の底面に、
セラミック体が接合されたセラミック接合体であって、
上記セラミック基板は、カーボンを含有し、上記セラミ
ック基板の表面近傍におけるカーボンの濃度は、上記セ
ラミック基板の内部におけるカーボンの濃度よりも低い
ことを特徴とするセラミック接合体である。According to the present invention, a ceramic substrate having a conductor provided on the surface or inside thereof is provided on the bottom surface of the ceramic substrate.
A ceramic joined body in which a ceramic body is joined,
The ceramic substrate contains carbon, and the concentration of carbon near the surface of the ceramic substrate is lower than the concentration of carbon inside the ceramic substrate.
【0012】本発明のセラミック接合体によれば、セラ
ミック基板中に含有されるカーボンのセラミック基板の
表面近傍における濃度が、セラミック基板の内部におけ
る濃度と比較して低いものであるため、セラミック体の
接合面に焼結助剤を含む溶液を塗布し、セラミック基板
と接触させ、加熱する方法により接合を行った場合に、
セラミック体およびセラミック基板の接合面において、
焼結助剤の拡散がカーボンの存在により妨げられること
がなく、また、焼結助剤がカーボンにより還元されるこ
ともないため、両者の界面において良好にセラミック粒
子の粒成長が起こるとともに、上記セラミック基板と上
記セラミック体とを強固に接合することができる。According to the ceramic bonded body of the present invention, the concentration of carbon contained in the ceramic substrate in the vicinity of the surface of the ceramic substrate is lower than that in the inside of the ceramic substrate. When a solution containing a sintering aid is applied to the joint surface, the ceramic substrate is brought into contact with the solution, and the mixture is heated,
At the joint surface of the ceramic body and the ceramic substrate,
Since the diffusion of the sintering aid is not hindered by the presence of carbon, and the sintering aid is not reduced by carbon, good grain growth of ceramic particles occurs at the interface between the two, and It is possible to firmly bond the ceramic substrate and the ceramic body.
【0013】また、本発明のセラミック接合体では、セ
ラミック基板の表面近傍においてのみ、カーボン濃度が
低くなっており、セラミック基板の内部に関しては、充
分なカーボン濃度が確保されているため、電極部分の隠
蔽や黒体輻射の利用といったカーボン添加による利点に
関しては、全く影響がなく、加熱特性に優れたセラミッ
ク接合体とすることがてきる。ここで、セラミック基板
の表面近傍とは、セラミック基板の表面からセラミック
基板の厚さの10%までの領域のことをいい、セラミッ
ク基板の内部とは、セラミック基板全体のうち、セラミ
ック基板の表面近傍を除く領域のことをいう。Further, in the ceramic joined body of the present invention, the carbon concentration is low only near the surface of the ceramic substrate, and a sufficient carbon concentration is secured inside the ceramic substrate. The advantages of the addition of carbon, such as hiding and the use of black body radiation, are not affected at all, and a ceramic joined body having excellent heating characteristics can be obtained. Here, the vicinity of the surface of the ceramic substrate means a region from the surface of the ceramic substrate to 10% of the thickness of the ceramic substrate, and the inside of the ceramic substrate means the vicinity of the surface of the ceramic substrate out of the entire ceramic substrate. It means the area excluding.
【0014】上記導電体は、抵抗発熱体であり、本発明
のセラミック接合体は、ホットプレートとして機能する
ことが望ましい。本発明のセラミック接合体は、高温で
使用されることが特に望ましいからである。上記抵抗発
熱体は、層状に形成されていてもよく、線条体で形成さ
れていてもよい。The conductor is a resistance heating element, and the ceramic bonded body of the present invention preferably functions as a hot plate. This is because it is particularly desirable that the ceramic joined body of the present invention be used at a high temperature. The resistance heating element may be formed in a layered form or a linear body.
【0015】また、上記導電体は、静電電極であり、本
発明のセラミック接合体は、静電チャックとして機能す
ることが望ましい。静電チャックは、腐食性の雰囲気で
使用されることが多く、本発明のセラミック接合体を静
電チャックとして用いることにより、好適に腐食性ガス
から保護することができるからである。The conductor is an electrostatic electrode, and the ceramic bonded body of the present invention preferably functions as an electrostatic chuck. This is because the electrostatic chuck is often used in a corrosive atmosphere, and by using the ceramic bonded body of the present invention as an electrostatic chuck, it can be suitably protected from corrosive gas.
【0016】また、本発明のセラミック接合体は、セラ
ミック粉末とカーボンまたはカーボン原料となるものと
を含むセラミック成形体を焼成してカーボンをほぼ均一
濃度で含むセラミック基板を作製し、得られたセラミッ
ク基板を常圧、1800〜2000℃、N2ガス雰囲気
下でカーボン不均一化処理を行った後、上記セラミック
基板の底面に、焼結助剤を含む溶液を接合面に塗布した
上記セラミック体を接触させ、加熱することにより、上
記セラミック基板と上記セラミック体とを接合すること
を特徴とする。このとき、下記化学式(1)および
(2)に示したような反応が生じてセラミック基板表面
のカーボンが除去される。Further, the ceramic bonded body of the present invention is obtained by firing a ceramic molded body containing ceramic powder and carbon or a material serving as a carbon raw material to prepare a ceramic substrate containing carbon in a substantially uniform concentration. The substrate is subjected to carbon non-uniformity treatment under atmospheric pressure, 1800 to 2000 ° C. under N 2 gas atmosphere, and then the above ceramic body obtained by applying a solution containing a sintering aid to the bonding surface is applied to the bottom surface of the ceramic substrate. It is characterized in that the ceramic substrate and the ceramic body are joined by bringing them into contact with each other and heating. At this time, the reactions shown in the following chemical formulas (1) and (2) occur, and carbon on the surface of the ceramic substrate is removed.
【0017】 AlN+3C+N2+Y2O3→AlN+3CO↑+2YN・・・(1)AlN + 3C + N 2 + Y 2 O 3 → AlN + 3CO ↑ + 2YN (1)
【0018】 2YN+Al2O3→Y2O3+2AlN・・・(2)2YN + Al 2 O 3 → Y 2 O 3 + 2AlN (2)
【0019】窒化アルミニウム等のセラミック粉末とア
クリル系樹脂等のカーボン原料となるものとを含む成形
体を、通常の方法を用いて焼成した場合、セラミック基
板中でカーボンが拡散し、セラミック基板全体のカーボ
ン濃度がほぼ均一なものとなるが、得られたセラミック
基板を、さらに常圧、1800〜2000℃、N2ガス
雰囲気下で処理することにより、セラミック基板内部の
カーボン濃度については、大きく変化させることなく、
セラミック基板の表面近傍のカーボン濃度のみを低下さ
せることができる。When a molded body containing a ceramic powder such as aluminum nitride and a carbon raw material such as an acrylic resin is fired by a usual method, carbon diffuses in the ceramic substrate and the entire ceramic substrate Although the carbon concentration becomes almost uniform, the carbon concentration inside the ceramic substrate is largely changed by further treating the obtained ceramic substrate under normal pressure, 1800 to 2000 ° C., and N 2 gas atmosphere. Without
Only the carbon concentration near the surface of the ceramic substrate can be reduced.
【0020】また、セラミック基板には、焼結助剤とし
て、イットリアやイッテルビウムの酸化物等が添加され
ているが、これらの焼結助剤は焼結に伴いセラミック基
板の表面近傍へ移動する性質を有するため、セラミック
基板表面の近傍において焼結助剤中の酸素によりセラミ
ック基板の表面近傍のカーボンが酸化され、カーボンが
一酸化炭素や二酸化炭素等の気体となって、セラミック
基板の表面から逃散し、その結果、セラミック基板の表
面近傍のカーボン濃度が低下するためであると考えられ
る。また、上記のような条件で加熱を行う工程(以下、
カーボン不均一化処理ともいう)において、N2ガスの
他に、微量の酸素を導入することにより、セラミック基
板表面近傍におけるカーボンの酸化がより一層促進さ
れ、セラミック基板表面近傍のカーボン濃度をさらに低
下させることができる。Further, yttria, ytterbium oxide, etc. are added to the ceramic substrate as a sintering aid, and these sintering aids move to the vicinity of the surface of the ceramic substrate with sintering. Therefore, carbon in the vicinity of the surface of the ceramic substrate is oxidized by oxygen in the sintering aid near the surface of the ceramic substrate, and the carbon becomes a gas such as carbon monoxide or carbon dioxide and escapes from the surface of the ceramic substrate. It is considered that, as a result, the carbon concentration near the surface of the ceramic substrate decreases. In addition, the step of heating under the above conditions (hereinafter,
In the non-uniform carbon treatment), by introducing a trace amount of oxygen in addition to the N 2 gas, the oxidation of carbon near the surface of the ceramic substrate is further promoted, and the carbon concentration near the surface of the ceramic substrate is further reduced. Can be made.
【0021】また、上記カーボン不均一化工程は、特殊
な工程や装置を必要とせず、セラミック基板を一定条件
下で加熱することのみによって行うことが可能であるた
め、比較的容易に行うことができる。なお、このような
カーボン不均一化処理に関する説明については、本発明
の製造方法の記載中において詳しく行うこととすること
とする。Further, the carbon non-uniformizing step does not require a special step or apparatus and can be performed only by heating the ceramic substrate under a certain condition, and therefore can be performed relatively easily. it can. It should be noted that such carbon non-uniformity treatment will be described in detail in the description of the manufacturing method of the present invention.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に則し
て説明する。なお、本発明は、この記載に限定されるこ
とはない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the embodiments. The present invention is not limited to this description.
【0023】本発明のセラミック接合体は、その表面ま
たは内部に導電体が設けられたセラミック基板の底面
に、セラミック体が接合されたセラミック接合体であっ
て、上記セラミック基板は、カーボンを含有し、上記セ
ラミック基板の表面近傍におけるカーボンの濃度は、上
記セラミック基板の内部におけるカーボンの濃度よりも
低いことを特徴とするものである。本発明のセラミック
接合体の実施の形態について、図面に基づいて説明す
る。The ceramic bonded body of the present invention is a ceramic bonded body in which a ceramic body is bonded to the bottom surface of a ceramic substrate provided with a conductor on the surface or inside thereof, and the ceramic substrate contains carbon. The carbon concentration near the surface of the ceramic substrate is lower than the carbon concentration inside the ceramic substrate. An embodiment of a ceramic bonded body of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0024】図1は、本発明のセラミック接合体の一例
であるホットプレートを模式的に示す平面図であり、図
2は、図1に示したホットプレートを模式的に示す平面
図である。また、図3は、セラミック基板の全体におけ
るカーボンの分布状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing a hot plate which is an example of the ceramic bonded body of the present invention, and FIG. 2 is a plan view schematically showing the hot plate shown in FIG. Further, FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the distribution state of carbon in the entire ceramic substrate.
【0025】図1に示すように、このホットプレート1
0では、円板形状のセラミック基板11の底面11bの
中央付近に直接筒状のセラミック体17が接合されてい
る。また、筒状のセラミック体17は、支持容器の底板
(図示せず)に密着するように形成されているため、セ
ラミック体17の内側と外側とは完全に隔離されてい
る。As shown in FIG. 1, this hot plate 1
In No. 0, the cylindrical ceramic body 17 is directly bonded near the center of the bottom surface 11b of the disk-shaped ceramic substrate 11. Further, since the cylindrical ceramic body 17 is formed so as to be in close contact with the bottom plate (not shown) of the support container, the inside and outside of the ceramic body 17 are completely separated.
【0026】また、図3では、セラミック基板11内に
おいて、カーボン濃度が高い領域を暗くしており、この
暗い部分の外側の領域については、カーボン濃度が低い
ものとなっている。図3では、カーボン濃度の高い部分
と低い部分とではっきりとトーンを変えて示している
が、実際には、カーボンの濃度はセラミック基板11の
表面近傍で一番濃度が低く、内部にいくに従って次第に
高くなっており、一定の深さに到達するとほぼ一定濃度
となっているのである。従って、セラミック体17の接
合面17aに焼結助剤を含む溶液を塗布し、セラミック
基板11の底面11bと接触させ、加熱する方法により
接合を行った場合には、セラミック基板11のセラミッ
ク体17との接合面付近については、カーボンの濃度が
低いものとなる。このため、セラミック基板11とセラ
ミック体17との接合界面において、セラミック粒子の
相対濃度が高くなることで、焼結が進行するような形態
でセラミック粒子の粒成長が起こり、セラミック粒子が
接合界面を越えて互いに侵入した構造となるため、セラ
ミック基板11とセラミック体17とを強固に接合する
ことができる。Further, in FIG. 3, in the ceramic substrate 11, a region having a high carbon concentration is darkened, and a region outside the dark portion has a low carbon concentration. In FIG. 3, the tone is clearly changed between the high carbon concentration portion and the low carbon concentration portion, but in reality, the carbon concentration is the lowest near the surface of the ceramic substrate 11, and as it goes inward. It is gradually increasing, and when it reaches a certain depth, the concentration is almost constant. Therefore, when the solution containing the sintering aid is applied to the bonding surface 17a of the ceramic body 17 and brought into contact with the bottom surface 11b of the ceramic substrate 11 and the bonding is performed by heating, the ceramic body 17 of the ceramic substrate 11 is joined. The carbon concentration is low in the vicinity of the joint surface with. Therefore, at the bonding interface between the ceramic substrate 11 and the ceramic body 17, the relative concentration of the ceramic particles becomes high, so that the grain growth of the ceramic particles occurs in such a manner that the sintering proceeds, and the ceramic particles form the bonding interface. Since the structure is such that the ceramic substrate 11 and the ceramic body 17 penetrate each other, the ceramic substrate 11 and the ceramic body 17 can be firmly bonded to each other.
【0027】また、セラミック基板11の表面近傍を除
いた部分では、カーボンの濃度がほぼ一定となってい
る。このように、セラミック基板11の内部に関して
は、充分なカーボン濃度が確保されているため、電極部
分の隠蔽や黒体輻射の利用といったカーボン添加による
利点に関しては、全く影響がなく、加熱特性に優れたホ
ットプレート10とすることがてきる。The carbon concentration is almost constant in the portion of the ceramic substrate 11 excluding the vicinity of the surface. As described above, since a sufficient carbon concentration is secured inside the ceramic substrate 11, there is no influence on the advantages of the addition of carbon such as concealment of the electrode portion and use of black body radiation, and the heating characteristics are excellent. It can be a hot plate 10.
【0028】また、図1に示すように、抵抗発熱体12
と底面11bとの間には、セラミック基板11の中心方
向に向かって延びる導体回路18が形成されており、抵
抗発熱体端部12aと導体回路18の一端とはバイアホ
ール16を介して接続されている。Further, as shown in FIG. 1, the resistance heating element 12
A conductor circuit 18 extending toward the center of the ceramic substrate 11 is formed between the bottom surface 11b and the bottom surface 11b, and the resistance heating element end portion 12a and one end of the conductor circuit 18 are connected via a via hole 16. ing.
【0029】この導体回路18は、抵抗発熱体端部12
を中央部に延設するために形成されたものであり、セラ
ミック基板11の内部において、セラミック体17の内
側の近傍にまで延びた導体回路18の他端の直下にはス
ルーホール13′が形成されている。また、抵抗発熱体
端部12がセラミック体17の内側にある場合には、バ
イアホールや導体回路は必要がないので、抵抗発熱体の
端部に直接スルーホール13が形成されている。This conductor circuit 18 has the end portion 12 of the resistance heating element.
Is formed to extend to the central portion, and a through hole 13 'is formed in the inside of the ceramic substrate 11 immediately below the other end of the conductor circuit 18 extending to the vicinity of the inside of the ceramic body 17. Has been done. Further, when the end portion 12 of the resistance heating element is inside the ceramic body 17, a via hole or a conductor circuit is not necessary, so the through hole 13 is formed directly on the end portion of the resistance heating element.
【0030】さらに、スルーホール13、13′には、
その底面に開口部を有するネジ穴が形成されており、こ
のネジ穴に、先端部にネジ部を有する外部端子23がね
じ込まれている。そして、これらの外部端子23には導
電線230を有するソケット31が取り付けられ、この
導電線230は、底板(図示せず)に形成された貫通孔
から外部に引き出され、電源等(図示せず)と接続され
ている。Further, the through holes 13 and 13 'have
A screw hole having an opening is formed on the bottom surface thereof, and an external terminal 23 having a screw portion at the tip is screwed into this screw hole. A socket 31 having a conductive wire 230 is attached to these external terminals 23, and the conductive wire 230 is pulled out from a through hole formed in a bottom plate (not shown) to a power source (not shown). ) Is connected with.
【0031】一方、セラミック基板11の底面11bに
形成された有底孔14には、リード線210を有する熱
電対等の測温素子21が挿入され、耐熱性樹脂、セラミ
ック(シリカゲル等)等を用いて封止されている。この
リード線210は、保護管の内部を挿通しており、支持
容器の底板に形成された貫通孔(図示せず)を通して外
部に引き出されており、碍子の内部も外部と隔離されて
いる。さらに、セラミック基板11の中央に近い部分に
は、リフターピン8を挿通するための貫通孔15が設け
られている。On the other hand, a temperature measuring element 21 such as a thermocouple having a lead wire 210 is inserted into the bottomed hole 14 formed in the bottom surface 11b of the ceramic substrate 11, and a heat resistant resin, ceramic (silica gel, etc.) is used. Are sealed. The lead wire 210 is inserted through the inside of the protective tube and is drawn out to the outside through a through hole (not shown) formed in the bottom plate of the support container, and the inside of the insulator is also isolated from the outside. Further, a through hole 15 for inserting the lifter pin 8 is provided in a portion near the center of the ceramic substrate 11.
【0032】リフターピン8は、その上にシリコンウエ
ハ等の被処理物を載置して上下させることができるよう
になっており、これにより、シリコンウエハ9を図示し
ない搬送機に渡したり、搬送機からシリコンウエハを受
け取ったりするとともに、シリコンウエハ9をセラミッ
ク基板11の加熱面11aに載置して加熱したり、シリ
コンウエハを加熱面11aから50〜2000μm離間
させた状態で支持し、加熱することができるようになっ
ている。The lifter pin 8 is designed so that an object to be processed such as a silicon wafer can be placed on the lifter pin 8 and moved up and down, whereby the silicon wafer 9 is transferred to a transfer machine (not shown) or transferred. While receiving the silicon wafer from the machine, the silicon wafer 9 is placed on the heating surface 11a of the ceramic substrate 11 to be heated, or the silicon wafer is supported and heated while being separated from the heating surface 11a by 50 to 2000 μm. Is able to.
【0033】また、セラミック基板11に貫通孔や凹部
を設け、この貫通孔または凹部に先端が尖塔状または半
球状の支持ピンを挿入した後、支持ピンをセラミック基
板11よりわずかに突出させた状態で固定し、上記支持
ピンでシリコンウエハを支持することにより、加熱面1
1aから50〜2000μm離間させた状態で加熱して
もよい。A state in which a through hole or a recess is provided in the ceramic substrate 11 and a support pin having a pointed or hemispherical tip is inserted into the through hole or the recess, and then the support pin is slightly projected from the ceramic substrate 11. The heating surface 1 is fixed by fixing it with
You may heat in the state spaced apart from 1a by 50-2000 micrometers.
【0034】また、セラミック基板11の内部には、図
2に示すような、セラミック基板11の最外周に、同心
円の一部を描くようにして繰り返して形成された円弧パ
ターンである抵抗発熱体12a〜12dが配置され、そ
の内部に一部が切断された同心円パターンである抵抗発
熱体12e〜12hが配置されている。Further, inside the ceramic substrate 11, as shown in FIG. 2, the resistance heating element 12a, which is an arc pattern repeatedly formed on the outermost periphery of the ceramic substrate 11 so as to draw a part of a concentric circle, is formed. .About.12d are arranged, and resistance heating elements 12e to 12h, which are concentric circular patterns partially cut, are arranged inside thereof.
【0035】最外周の抵抗発熱体12aは、同心円を円
周方向に4分割した円弧状のパターンが繰り返して形成
され、隣り合う円弧の端部は、屈曲線により接続され一
連の回路を構成している。そして、これと同パターンで
ある抵抗発熱体12a〜12dの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。The outermost resistance heating element 12a is formed by repeatedly forming arc-shaped patterns obtained by dividing a concentric circle into four in the circumferential direction, and the ends of adjacent arcs are connected by bending lines to form a series of circuits. ing. Then, four circuits of the resistance heating elements 12a to 12d, which have the same pattern as this, are formed close to each other so as to surround the outer circumference, and form an annular pattern as a whole.
【0036】また、抵抗発熱体12a〜12dの端部
は、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。そして、この抵抗発熱体12a〜12dの端部の
直下にバイアホール16が形成されるとともに、バイア
ホール16から中心付近に延びる導体回路18が形成さ
れている。Further, the end portions of the resistance heating elements 12a to 12d are formed inside the annular pattern, so that the end portion of the outer circuit is extended toward the inner side. A via hole 16 is formed immediately below the ends of the resistance heating elements 12a to 12d, and a conductor circuit 18 extending from the via hole 16 to the vicinity of the center is formed.
【0037】最外周に形成された抵抗発熱体12a〜1
2d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〜12hが形成さ
れている。この抵抗発熱体12e〜12hでは、隣り合
う同心円の端部が、順次直線からなる抵抗発熱体で接続
されることにより一連の回路が構成されており、その端
部が筒状のセラミック体17の内部に相当する部分に位
置しない場合には、その直下にバイアホール16が形成
されるとともに、バイアホール16から中心付近に延び
る導体回路18が形成されている。Resistance heating elements 12a-1 formed on the outermost periphery
Inside the 2d, resistance heating elements 12e to 12h each having a circuit of a concentric pattern, a part of which is cut, are formed. In the resistance heating elements 12e to 12h, a series of circuits are configured by sequentially connecting the ends of adjacent concentric circles with resistance heating elements formed of a straight line, and the ends are formed of the cylindrical ceramic body 17. When it is not located in the portion corresponding to the inside, the via hole 16 is formed immediately below it, and the conductor circuit 18 extending from the via hole 16 to the vicinity of the center is formed.
【0038】また、抵抗発熱体12a〜12d、12
e、12f、12g、12h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。Further, the resistance heating elements 12a to 12d, 12
Between e, 12f, 12g, and 12h, there is a strip (annular shape)
The heating element non-formation area of is provided, and in the center part,
A circular heating element non-forming area is provided.
【0039】従って、全体的に見ると、円環状の抵抗発
熱体形成領域と発熱体非形成領域とが、外側から内側に
交互に形成されており、これらの領域をセラミック基板
の大きさ(口径)や厚さ等を考慮して、適当に設定する
ことにより、加熱面の温度を均一にすることができるよ
うになっている。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 formed in the size (caliber of the ceramic substrate). ), The thickness, etc., the temperature of the heating surface can be made uniform by appropriately setting.
【0040】このようなホットプレート10は、通常、
支持容器に配設された状態で使用される。図4は、この
ような支持容器にホットプレート10を配設した様子を
模式的に示す断面図である。Such a hot plate 10 is usually
It is used in a state of being arranged in a support container. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing how the hot plate 10 is arranged in such a supporting container.
【0041】ホットプレートユニット100では、ホッ
トプレート10が、断面視L字形状の断熱リング24を
介して略円筒形状の支持容器20に嵌め込まれている。
また、支持容器20は、略円筒形状の外枠部27と、円
板状の底板22とが、一体的に形成されている。この支
持容器20は、略円筒形状の外枠部27と、外枠部27
内側下部の底板受け部27cに固定された円板状の底板
22と、外枠部27内側中段部の中底板受け部27bに
固定された中底板23とから構成されている。また、外
枠部27内側上部には、断熱リング24を支持するため
の円環形状の基板受け部27aが設けられている。ホッ
トプレート10は、断熱リング24を挿通するととも
に、基板受け部27aにねじ込まれたボルト28bを介
し、固定金具28aで固定されている。すなわち、ボル
ト28bには、固定金具28aが取り付けられ、ホット
プレート10は固定金具28aで押しつけられることに
より固定されている。In the hot plate unit 100, the hot plate 10 is fitted into the substantially cylindrical support container 20 via the heat insulating ring 24 having an L-shaped cross section.
In addition, the support container 20 has a substantially cylindrical outer frame portion 27 and a disc-shaped bottom plate 22 that are integrally formed. The support container 20 includes a substantially cylindrical outer frame portion 27 and an outer frame portion 27.
It is composed of a disc-shaped bottom plate 22 fixed to the bottom plate receiving portion 27c at the inner lower portion, and an inner bottom plate 23 fixed to the middle bottom plate receiving portion 27b of the inner middle step of the outer frame portion 27. A ring-shaped substrate receiving portion 27 a for supporting the heat insulating ring 24 is provided on the inner upper portion of the outer frame portion 27. The hot plate 10 is inserted through the heat insulating ring 24 and is fixed by the fixing metal fitting 28a via the bolt 28b screwed into the substrate receiving portion 27a. That is, the fixing member 28a is attached to the bolt 28b, and the hot plate 10 is fixed by being pressed by the fixing member 28a.
【0042】底板22は、遮熱等を目的として設けられ
ており、底板22には、冷媒導入管26が取り付けられ
ており、支持容器20の内部に強制冷却用の冷媒等を導
入することができるようになっているとともに、導入し
た強制冷却用の冷媒等を排出するための貫通孔22aが
形成されている。また、ホットプレート10と、支持容
器20の底板22とは、略平行となるように支持、固定
されている。従って、ホットプレートユニット100に
通電して、加熱し、シリコンウエハ9を所定温度まで昇
温させた後、冷媒導入管26から冷媒を吹き込むことに
より、セラミック基板11を冷却することができる。The bottom plate 22 is provided for the purpose of heat shield and the like, and the bottom plate 22 is provided with a refrigerant introduction pipe 26 so that a refrigerant for forced cooling or the like can be introduced into the inside of the support container 20. The through hole 22a for discharging the introduced cooling medium for forced cooling and the like is formed. Further, the hot plate 10 and the bottom plate 22 of the support container 20 are supported and fixed so as to be substantially parallel to each other. Therefore, it is possible to cool the ceramic substrate 11 by energizing the hot plate unit 100 to heat it to heat the silicon wafer 9 to a predetermined temperature and then blowing the refrigerant through the refrigerant introducing pipe 26.
【0043】中底板23には、底板22に固定されてい
る冷媒導入管26、リフターピン8を保護するガイド管
25等の邪魔にならないように貫通孔が形成されてい
る。A through hole is formed in the inner bottom plate 23 so as not to interfere with the refrigerant introduction pipe 26 fixed to the bottom plate 22, the guide pipe 25 for protecting the lifter pin 8, and the like.
【0044】また、上述したように、このホットプレー
ト10では、セラミック基板11の底面11bにセラミ
ック体17が接合され、セラミック体17は支持容器の
底板22まで形成されているので、セラミック体17の
内側とその外側とは、完全に隔離された状態となってい
る。Further, as described above, in this hot plate 10, the ceramic body 17 is joined to the bottom surface 11b of the ceramic substrate 11, and the ceramic body 17 is formed up to the bottom plate 22 of the support container. The inside and the outside are completely isolated.
【0045】従って、底板22の貫通孔から引き出され
た配線230を管状の部材で保護することにより、ホッ
トプレート10の周囲が反応性ガスやハロゲンガス等を
含む雰囲気となっており、これら反応性ガス等が支持容
器の内部に入り込み易い状態であっても、セラミック体
17の内部の配線等が腐食することはない。なお、測温
素子21からの配線210も、保護管140により保護
されているため、腐食することはない。Therefore, by protecting the wiring 230 drawn out from the through hole of the bottom plate 22 with the tubular member, the periphery of the hot plate 10 becomes an atmosphere containing reactive gas, halogen gas, etc. Even if gas or the like easily enters the inside of the support container, the wiring or the like inside the ceramic body 17 does not corrode. The wiring 210 from the temperature measuring element 21 is also protected by the protective tube 140, and therefore does not corrode.
【0046】また、セラミック体17の内部に不活性ガ
ス等をゆっくり流し込んで、反応性ガスやハロゲンガス
等がセラミック体17の内部に流れ込まないようにする
ことにより、一層確実に配線230の腐食を防止するこ
とができる。Further, by injecting an inert gas or the like slowly into the ceramic body 17 so that the reactive gas or the halogen gas does not flow into the ceramic body 17, the wiring 230 is more reliably corroded. Can be prevented.
【0047】上述したホットプレート10は、セラミッ
ク基板11の内部に抵抗発熱体のみが設けられた装置で
あり、これにより、シリコンウエハ等の被処理物をセラ
ミック基板11の表面に載置または離間させて保持し、
所定の温度に加熱したり洗浄を行うことができる。The above-mentioned hot plate 10 is a device in which only a resistance heating element is provided inside the ceramic substrate 11, whereby an object to be processed such as a silicon wafer is placed on or separated from the surface of the ceramic substrate 11. Hold
It can be heated to a predetermined temperature or washed.
【0048】さらに、セラミック体17は、セラミック
基板11をしっかりと支持する働きも有しているので、
セラミック基板11が高温に加熱された際にも、自重に
より反るのを防止することができ、その結果、シリコン
ウエハ等の被処理物の破損を防止するとともに、該被処
理物を均一な温度になるように加熱することもできる。Furthermore, since the ceramic body 17 also has a function of firmly supporting the ceramic substrate 11,
Even when the ceramic substrate 11 is heated to a high temperature, it is possible to prevent the ceramic substrate 11 from warping due to its own weight. As a result, damage to an object to be processed such as a silicon wafer is prevented and the object to be processed is heated to a uniform temperature. Can also be heated to.
【0049】また、図5は、本発明のホットプレートの
別の一例を模式的に示す底面図であり、図6は、図5に
示すホットプレートの平面図である。図5、6に示すよ
うに、セラミック基板51は、円板状に形成されてお
り、セラミック基板51の底面51bの外周付近に複数
のセラミック体57が接合されている。FIG. 5 is a bottom view schematically showing another example of the hot plate of the present invention, and FIG. 6 is a plan view of the hot plate shown in FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, the ceramic substrate 51 is formed in a disc shape, and a plurality of ceramic bodies 57 are bonded to the ceramic substrate 51 near the outer periphery of the bottom surface 51 b.
【0050】ホットプレート50においても、図1に示
したホットプレート10と同様に、カーボンの濃度がセ
ラミック基板51の内部で高くなっているが、セラミッ
ク基板51の表面近傍では、セラミック基板51の内部
と比較して濃度が低いものとなっている。In the hot plate 50 as well, as in the hot plate 10 shown in FIG. 1, the carbon concentration is high inside the ceramic substrate 51, but near the surface of the ceramic substrate 51, inside the ceramic substrate 51. The concentration is lower than that of
【0051】よって、セラミック体57の接合面57a
に焼結助剤を含む溶液を塗布し、セラミック基板51と
接触させ、加熱する方法により接合を行った場合には、
セラミック基板51のセラミック体57との接合面付近
については、カーボンの濃度が低いものとなる。これに
より、セラミック基板51とセラミック体57との接合
界面において、セラミック粒子の相対濃度が高くなるこ
とで、良好にセラミック粒子の粒成長が起こり、セラミ
ック粒子が接合界面を越えて互いに侵入した構造となる
ため、セラミック基板51とセラミック体57とを強固
に接合することができる。Therefore, the joint surface 57a of the ceramic body 57 is formed.
When a solution containing a sintering aid is applied to, the ceramic substrate 51 is brought into contact with the solution, and the bonding is performed by heating,
The carbon concentration is low in the vicinity of the bonding surface of the ceramic substrate 51 with the ceramic body 57. As a result, the relative concentration of the ceramic particles increases at the bonding interface between the ceramic substrate 51 and the ceramic body 57, so that good grain growth of the ceramic particles occurs, and the ceramic particles penetrate into each other beyond the bonding interface. Therefore, the ceramic substrate 51 and the ceramic body 57 can be firmly bonded to each other.
【0052】このセラミック基板51の底面51bに
は、図6に示すように、同心円の一部を描くようにして
繰り返して形成された円弧パターンである抵抗発熱体5
2a〜52dが隣り合うように配置され、これらの回路
を組み合わせて、加熱面51aでの温度が均一になるよ
うに設計されている。そして、抵抗発熱体52の端部は
セラミック基板51の外周部付近に設けられており、こ
れに伴い、外部端子63も、セラミック基板51の外周
部付近に形成されている。また、抵抗発熱体52には、
酸化等を防止するために、金属被覆層520が形成され
ている。そして、抵抗発熱体52の端部には、外部端子
63がろう付けされており、さらに外部端子63には、
ソケット31を介して導電線630が接続されている。On the bottom surface 51b of the ceramic substrate 51, as shown in FIG. 6, the resistance heating element 5 is an arc pattern which is repeatedly formed so as to draw a part of a concentric circle.
2a to 52d are arranged adjacent to each other, and these circuits are combined so that the temperature on the heating surface 51a is uniform. The end portion of the resistance heating element 52 is provided near the outer peripheral portion of the ceramic substrate 51, and accordingly, the external terminal 63 is also formed near the outer peripheral portion of the ceramic substrate 51. In addition, the resistance heating element 52,
A metal coating layer 520 is formed in order to prevent oxidation and the like. An external terminal 63 is brazed to the end of the resistance heating element 52, and the external terminal 63 is
The conductive wire 630 is connected via the socket 31.
【0053】また、セラミック基板51の底面51bに
は、測温素子を挿入するための有底孔54が形成され、
この有底孔54の内部に、熱電対等の測温素子21が埋
設されるようになっている。また、中央に近い部分に
は、棒状のリフターピン8を挿通するための貫通孔55
が設けられている(図5参照)。なお、ホットプレート
50を構成するリフターピン8、測温素子21等の説明
については、ホットプレート10と同様であるため、そ
の説明を省略することとする。Further, a bottomed hole 54 for inserting a temperature measuring element is formed in the bottom surface 51b of the ceramic substrate 51,
Inside the bottomed hole 54, the temperature measuring element 21 such as a thermocouple is embedded. In addition, a through hole 55 for inserting the rod-shaped lifter pin 8 is provided in a portion near the center.
Are provided (see FIG. 5). The description of the lifter pin 8, the temperature measuring element 21, and the like that compose the hot plate 50 is the same as that of the hot plate 10, and thus the description thereof is omitted.
【0054】次に、本発明のセラミック接合体の一形態
であるホットプレートを構成する部材について説明する
こととする。Next, members constituting the hot plate which is one form of the ceramic bonded body of the present invention will be described.
【0055】本発明のホットプレートを構成するセラミ
ック基板には、電極の隠蔽や黒体輻射の利用を目的とし
て、カーボンが含有されており、その濃度は、セラミッ
ク基板の表面近傍よりも、セラミック基板の内部の方が
高濃度となっている。ここで、セラミック基板の表面近
傍とは、セラミック基板の表面からセラミック基板の厚
さの10%までの領域のことをいい、セラミック基板の
内部とは、セラミック基板全体のうち、セラミック基板
の表面近傍を除く領域をいう。ただし、上述したよう
に、セラミック基板の表面近傍とそれを除く領域とでは
っきりとした濃度の差があるというよりも、表面近傍の
カーボン濃度が一番小さく、内部にいくに従って次第に
カーボン濃度が高くなり、一定の深さに到達するとほぼ
一定の濃度となるのである。ほぼ一定の濃度となる領域
は、セラミック基板表面からセラミック基板の厚さの3
0〜70%の領域である。The ceramic substrate forming the hot plate of the present invention contains carbon for the purpose of concealing the electrodes and utilizing black body radiation, and its concentration is higher than that in the vicinity of the surface of the ceramic substrate. Higher concentration inside. Here, the vicinity of the surface of the ceramic substrate means a region from the surface of the ceramic substrate to 10% of the thickness of the ceramic substrate, and the inside of the ceramic substrate means the vicinity of the surface of the ceramic substrate out of the entire ceramic substrate. It means the area excluding. However, as described above, the carbon concentration in the vicinity of the surface is the smallest, and the carbon concentration gradually increases toward the inside, rather than the clear difference in the concentration between the surface of the ceramic substrate and the region excluding it. When reaching a certain depth, the concentration becomes almost constant. The region where the concentration is almost constant is 3 from the surface of the ceramic substrate to the thickness of the ceramic substrate.
The area is 0 to 70%.
【0056】セラミック基板の表面近傍におけるカーボ
ンの濃度は、セラミック基板の内部の濃度の80%以下
であることが望ましい。カーボンの濃度がセラミック基
板の内部の濃度の80%を超えると、セラミック基板と
セラミック体とを強固に接合させるという本発明の効果
を充分に発揮することができないからである。The concentration of carbon near the surface of the ceramic substrate is preferably 80% or less of the concentration inside the ceramic substrate. This is because if the carbon concentration exceeds 80% of the internal concentration of the ceramic substrate, the effect of the present invention that the ceramic substrate and the ceramic body are firmly bonded cannot be exhibited sufficiently.
【0057】また、上記セラミック基板内部のほぼ一定
濃度となった部分におけるカーボンの濃度は、200〜
5000ppmであることが望ましい。200ppm未
満では、黒色とは言えず、明度がN6を超えるものとな
り、一方、添加量が5000ppmを超えると、セラミ
ック基板を構成するセラミック粒子の焼結性が低下する
からである。なお、カーボン濃度の単位であるppm
は、質量百万分率を意味する。The concentration of carbon in the portion of the ceramic substrate where the concentration is almost constant is 200 to
It is preferably 5000 ppm. If it is less than 200 ppm, it cannot be said that it is black, and the brightness exceeds N6. On the other hand, if the addition amount exceeds 5000 ppm, the sinterability of the ceramic particles constituting the ceramic substrate is lowered. The unit of carbon concentration is ppm
Means mass parts per million.
【0058】また、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、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、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。There are amorphous carbon and crystalline carbon. Amorphous carbon can suppress a decrease in volume resistivity of a substrate at a high temperature, and crystalline carbon does not Since the decrease in the thermal conductivity of the substrate at a high temperature can be suppressed, the type of carbon can be appropriately selected according to the purpose of the substrate to be manufactured.
【0059】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ガス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。Amorphous carbon is, for example, C, H or O.
It can be obtained by calcining a hydrocarbon consisting only of saccharides, preferably sugar, in air, and graphite powder or the like can be used as the crystalline carbon.
Carbon can be obtained by thermally decomposing an acrylic resin in an inert gas atmosphere and then heating and pressing it. However, by changing the acid value of this acrylic resin, the crystalline (non-crystalline) ) Can be adjusted.
【0060】つまり、酸価が5〜17KOHmg/gの
アクリル系樹脂をセラミック原料と混合し、これを成形
した後、不活性ガス雰囲気(窒化ガス、アルゴンガス)
下で350℃以上の温度で熱分解させるとともに炭化さ
せる。そして、これらのアクリル樹脂を熱分解させた
後、加熱加圧して焼結体とするのである。このようなア
クリル系樹脂を使用することにより、結晶性が低くなる
理由は定かではないが、酸価が5〜17KOHmg/g
のアクリル系樹脂は、熱分解しにくく、カーボン化しに
くいため、アクリル系樹脂の非晶質な骨格を残存させた
まま炭化が進行するのではないかと推定している。さら
に、酸価が5〜17KOHmg/gのアクリル系樹脂
は、熱分解しにくいために配合量を原料粉体に対して
2.5〜8重量%に調整することが望ましい。上記酸価
が5〜17KOHmg/gのアクリル系樹脂は、−30
℃〜−10℃のTg点を持つことが望ましい。また重量
平均分子量は1〜5万であることが望ましい。That is, an acrylic resin having an acid value of 5 to 17 KOHmg / g is mixed with a ceramic raw material, which is then molded, and then an inert gas atmosphere (nitriding gas, argon gas).
It is pyrolyzed and carbonized below 350 ° C. Then, after thermally decomposing these acrylic resins, they are heated and pressed to obtain a sintered body. The reason why the crystallinity is lowered by using such an acrylic resin is not clear, but the acid value is 5 to 17 KOHmg / g.
It is presumed that carbonization proceeds while the amorphous skeleton of the acrylic resin remains, because the acrylic resin is less likely to be thermally decomposed and carbonized. Furthermore, since the acrylic resin having an acid value of 5 to 17 KOHmg / g is difficult to thermally decompose, it is desirable to adjust the blending amount to 2.5 to 8% by weight based on the raw material powder. The acrylic resin having an acid value of 5 to 17 KOHmg / g is -30.
It is desirable to have a Tg point of ℃ to -10 ℃. The weight average molecular weight is preferably 1 to 50,000.
【0061】また、これ以外に、酸価が0.3〜1.0
KOHmg/gのアクリル系樹脂をセラミック原料と混
合し、これを成形した後、不活性ガス雰囲気(窒化ガ
ス、アルゴンガス)下で350℃以上の熱温度で分解さ
せるとともに炭化させる方法もある。そして、アクリル
樹脂を熱分解させた後、加熱加圧して焼結体とするので
ある。このようなアクリル系樹脂を使用することによ
り、結晶性と非晶質性を合わせ持つカーボンが得られる
理由は定かではないが、酸価が0.3〜1.0KOHm
g/gのアクリル系樹脂は、熱分解しやすく、カーボン
化しやすいため、アクリル系樹脂の非晶質な骨格を切断
しながら炭化が進行するため結晶性が高くなりやすいの
ではないかと推定している。さらに、酸価が0.3〜
1.0KOHmg/gのアクリル系樹脂は、熱分解しや
すいために配合量を原料粉体に対して8〜20重量%に
調整することが望ましい。上記酸価が0.3〜1.0K
OHmg/gのアクリル系樹脂は、40℃〜60℃のT
g点を持つことが望ましい。また重量平均分子量は1〜
5万であることが望ましい。In addition to this, the acid value is 0.3 to 1.0.
There is also a method in which an acrylic resin of KOH mg / g is mixed with a ceramic raw material, which is molded, and then decomposed and carbonized at a heat temperature of 350 ° C. or higher in an inert gas atmosphere (nitriding gas, argon gas). Then, after the acrylic resin is thermally decomposed, it is heated and pressed to obtain a sintered body. Although the reason why carbon having both crystallinity and amorphousness can be obtained by using such an acrylic resin is not clear, the acid value is 0.3 to 1.0 KOHm.
It is presumed that the acrylic resin of g / g is likely to be thermally decomposed and easily carbonized, so that carbonization proceeds while cutting the amorphous skeleton of the acrylic resin, and thus the crystallinity is likely to increase. There is. Furthermore, the acid value is 0.3 to
Since 1.0 KOHmg / g of acrylic resin is easily decomposed by heat, it is desirable to adjust the compounding amount to 8 to 20% by weight based on the raw material powder. The acid value is 0.3-1.0K
OHmg / g acrylic resin is T of 40 ℃ -60 ℃
It is desirable to have g points. The weight average molecular weight is 1 to
It is preferably 50,000.
【0062】さらに、アクリル系樹脂は、アクリル酸、
アクリル酸のエステルのいずれか一種以上および/また
は、メタクリル酸、メタクリル酸のエステルのいずれか
一種以上からなる共重合体が望ましい。このようなアク
リル系樹脂の市販品としては、共栄社製 KC−600
シリーズがある。このシリーズは酸価が10〜17KO
Hmg/gのものが揃っている。また、三井化学社製S
A−545シリーズもあり、このシリーズは酸価が0.
5〜1.0KOHmg/gのものが揃っている。Further, the acrylic resin is acrylic acid,
A copolymer composed of any one or more of acrylic acid esters and / or any one or more of methacrylic acid or methacrylic acid esters is desirable. As a commercial product of such an acrylic resin, Kyoeisha KC-600 is available.
There is a series. This series has an acid value of 10-17KO
All of Hmg / g are available. In addition, S manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
There is also the A-545 series, which has an acid value of 0.
5 to 1.0 KOHmg / g is available.
【0063】セラミック基板11は、明度がJIS Z
8721の規定に基づく値でN6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
ミック基板から構成されるホットプレートは、サーモビ
ュアにより、正確な表面温度測定が可能となる。The brightness of the ceramic substrate 11 is JIS Z.
The value based on the standard of 8721 is preferably N6 or less. This is because those having such brightness are excellent in radiant heat amount and concealing property. Further, the hot plate constituted by such a ceramic substrate enables accurate surface temperature measurement by a thermoviewer.
【0064】ここで、明度のNは、理想的な黒の明度を
0とし、理想的な白の明度を10とし、これらの黒の明
度と白の明度との間で、その色の明るさの知覚が等歩度
となるように各色を10分割し、N0〜N10の記号で
表示したものである。そして、実際の測定は、N0〜N
10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。このような特性を有するセラ
ミック基板11は、基板中にカーボンを100〜500
0ppm含有させることにより得られる。Here, the lightness N is such that the ideal lightness of black is 0 and the ideal lightness of white is 10, and the brightness of that color is between the lightness of black and the lightness of white. Each color is divided into 10 so that the perception of is equal to each other, and is displayed by symbols N0 to N10. And the actual measurement is N0-N
The color chart corresponding to 10 is compared. In this case, the first decimal place is 0 or 5. The ceramic substrate 11 having such characteristics has 100 to 500 carbon in the substrate.
It is obtained by containing 0 ppm.
【0065】本発明のセラミック接合体において、セラ
ミック基板を形成するセラミックとしては、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
が望ましい。窒化物セラミック、炭化物セラミック、酸
化物セラミックは、熱膨張係数が金属よりも小さく、機
械的な強度が金属に比べて格段に高いため、セラミック
基板の厚さを薄くしても、加熱により反ったり、歪んだ
りしない。そのため、セラミック基板を薄くて軽いもの
とすることができる。さらに、セラミック基板の熱伝導
率が高く、セラミック基板自体が薄いため、セラミック
基板の表面温度が、抵抗発熱体の温度変化に迅速に追従
する。即ち、電圧、電流値を変えて抵抗発熱体の温度を
変化させることにより、セラミック基板の表面温度を制
御することができるのである。In the ceramic bonded body of the present invention, the ceramic forming the ceramic substrate is preferably, for example, a nitride ceramic, a carbide ceramic or an oxide ceramic. Nitride ceramics, carbide ceramics, and oxide ceramics have a thermal expansion coefficient smaller than that of metals, and their mechanical strength is significantly higher than that of metals. Therefore, even if the thickness of the ceramic substrate is reduced, it may warp due to heating. , Not distorted. Therefore, the ceramic substrate can be made thin and light. Furthermore, since the ceramic substrate has high thermal conductivity and the ceramic substrate itself is thin, the surface temperature of the ceramic substrate quickly follows the temperature change of the resistance heating element. That is, the surface temperature of the ceramic substrate can be controlled by changing the temperature of the resistance heating element by changing the voltage and current values.
【0066】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。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。Examples of the above nitride ceramics include:
Examples thereof include aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride and the like. These may be used alone or 2
You may use together 1 or more types.
【0067】また、上記炭化物セラミックとしては、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。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。Examples of the above-mentioned carbide ceramics include silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, tungsten carbide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
【0068】さらに、上記酸化物セラミックとしては、
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。これらは、単独で用いてもよく、
2種以上を併用してもよい。Further, as the above oxide ceramic,
Examples thereof include alumina, zirconia, cordierite, mullite and the like. These may be used alone,
You may use 2 or more types together.
【0069】これらのなかでは、窒化物セラミックであ
る窒化アルミニウムが最も好ましい。熱伝導率が180
W/m・Kと最も高く、温度追従性に優れるからであ
る。Among these, aluminum nitride, which is a nitride ceramic, is most preferable. Thermal conductivity is 180
This is because it has the highest W / m · K and is excellent in temperature followability.
【0070】また、上記セラミック基板は、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、Y2O3、Na2O、Li2O、Rb2O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。The ceramic substrate may contain a sintering aid. Examples of the sintering aid include, for example,
Examples thereof include alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides and rare earth oxides. Among these sintering aids,
CaO, Y 2 O 3 , Na 2 O, Li 2 O and Rb 2 O are preferable. The content of these is 0.1 to 20% by weight.
Is preferred. It may also contain alumina.
【0071】セラミック基板11の形状は、図2に示し
たような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11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。The ceramic substrate 11 preferably has a disc shape as shown in FIG. 2, and its diameter is 200 mm.
The above is preferable, and 250 mm or more is optimal. This is because the disk-shaped ceramic substrate 11 is required to have a uniform temperature, but a substrate having a larger diameter tends to have a non-uniform temperature.
【0072】セラミック基板11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
容量が大きくなりすぎて昇温降温特性が低下するからで
ある。The thickness of the ceramic substrate 11 is preferably 50 mm or less, more preferably 20 mm or less. Also, 1
~ 5 mm is optimal. This is because if the thickness is too thin, warpage is likely to occur when heating at high temperatures, while if it is too thick, the heat capacity becomes too large and the temperature raising / lowering characteristics deteriorate.
【0073】また、セラミック基板11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。The porosity of the ceramic substrate 11 is 0.
Alternatively, it is preferably 5% or less. The porosity is measured by the Archimedes method. This is because it is possible to suppress the decrease in thermal conductivity at high temperatures and the occurrence of warpage.
【0074】抵抗発熱体12のパターンとしては、図2
に示した同心円形状のパターンと同心円形状を分割した
円弧状パターンとからなるもののほか、渦巻き形状、偏
心円形状、同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12の厚さ
は、1〜50μmが望ましく、その幅は、5〜20μm
が望ましい。The pattern of the resistance heating element 12 is shown in FIG.
In addition to the concentric circular pattern and the arcuate pattern obtained by dividing the concentric circular shape, a spiral shape, an eccentric circular shape, a combination of a concentric circular shape and a bent line shape, and the like can be given. The resistance heating element 12 preferably has a thickness of 1 to 50 μm and a width of 5 to 20 μm.
Is desirable.
【0075】抵抗発熱体12の厚さや幅を変化させるこ
とにより、その抵抗値を変化させることができるが、こ
の範囲が最も実用的だからである。抵抗発熱体12の抵
抗値は、その厚さが薄く、また、その幅が狭くなるほど
大きくなる。The resistance value can be changed by changing the thickness or width of the resistance heating element 12, but this range is the most practical. The resistance value of the resistance heating element 12 increases as the thickness thereof decreases and the width thereof decreases.
【0076】抵抗発熱体12は、断面が方形、楕円形、
紡錘形、蒲鉾形状のいずれでもよいが、偏平なものであ
ることが望ましい。偏平の方が加熱面に向かって放熱し
やすいため、加熱面への熱伝搬量を多くすることがで
き、加熱面の温度分布ができにくいからである。なお、
抵抗発熱体12は螺旋形状でもよい。The resistance heating element 12 has a rectangular cross section, an elliptical cross section,
It may have a spindle shape or a kamaboko shape, but it is preferably flat. This is because the flat surface is more likely to radiate heat toward the heating surface, so that the amount of heat transfer to the heating surface can be increased and the temperature distribution on the heating surface is less likely to occur. In addition,
The resistance heating element 12 may have a spiral shape.
【0077】ホットプレート10において、抵抗発熱体
12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い。In the hot plate 10, the number of circuits consisting of the resistance heating elements 12 is not particularly limited as long as it is 1 or more, but it is desirable to form a plurality of circuits in order to uniformly heat the heating surface. .
【0078】抵抗発熱体12を、セラミック基板11の
内部に形成する際、その形成位置は特に限定されない
が、セラミック基板11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。When the resistance heating element 12 is formed inside the ceramic substrate 11, its formation position is not particularly limited, but at least one layer is formed at a position from the bottom surface of the ceramic substrate 11 to 60% of its thickness. Is preferred. This is because the heat diffuses while the heat propagates to the heating surface, and the temperature on the heating surface tends to be uniform.
【0079】セラミック基板11の内部に抵抗発熱体1
2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11の内部に抵抗発熱体12を形成する際には、
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12を作製する。The resistance heating element 1 is provided inside the ceramic substrate 11.
When forming 2, the conductor paste made of metal or conductive ceramic is preferably used. That is, when the resistance heating element 12 is formed inside the ceramic substrate 11,
After the conductor paste layer is formed on the green sheet, the green sheets are laminated and fired to produce the resistance heating element 12 inside.
【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 above-mentioned conductor paste is not particularly limited, but it is preferable that the conductor paste contains metal particles or a conductive ceramic to secure conductivity, and contains a resin, a solvent, a 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、ニッケル等が好ましい。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。As the metal particles, for example, noble metals (gold, silver, platinum, palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. This is because these metals are relatively difficult to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat.
【0082】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。As the above-mentioned conductive ceramic, for example,
Examples thereof include tungsten and molybdenum carbides.
These may be used alone or in combination of two or more. The particle size of these metal particles or conductive ceramic particles is preferably 0.1 to 100 μm. This is because if it is less than 0.1 μm and too fine, it is easily oxidized, while if it exceeds 100 μm, it becomes difficult to sinter 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12とセラミック基板1
1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。Even if the shape of the metal particles is spherical,
It may be flaky. When these metal particles are used, they may be a mixture of the above-mentioned spherical material and the above-mentioned scaly material. When the metal particles are scaly particles or a mixture of spherical particles and scaly particles, it becomes easier to hold the metal oxide between the metal particles, and the resistance heating element 12 and the ceramic substrate 1
This is advantageous because it is possible to secure the adhesion to 1 and to increase the resistance value.
【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、フェノール樹脂等が挙げられ
る。また、溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコ
ール等が挙げられる。増粘剤としては、セルロース等が
挙げられる。The resin used for the conductor paste is
For example, epoxy resin, phenol resin, etc. may be mentioned. Examples of the solvent include isopropyl alcohol and the like. Examples of the thickener include cellulose and the like.
【0085】スルーホール13、13′およびバイアホ
ール16は、タングステン、モリブデン等の金属、また
は、これらの炭化物等からなり、その直径は0.1〜1
0mmが望ましい。断線を防止しつつ、クラックや歪み
を防止することができるからである。The through holes 13, 13 'and the via holes 16 are made of a metal such as tungsten or molybdenum, or a carbide thereof, and have a diameter of 0.1 to 1.
0 mm is desirable. This is because it is possible to prevent cracks and distortions while preventing disconnection.
【0086】外部端子23の材料としては特に限定され
ず、例えば、ニッケル、コバール等の金属を挙げること
ができる。また、その大きさは、使用するセラミック基
板11の大きさ、抵抗発熱体12の大きさ等によって適
宜調整されるため特に限定されないが、軸部分の直径は
0.5〜5mm、軸部分の長さは1〜10mm程度であ
ることが望ましい。そして、このような外部端子23に
は導電線を有するソケットが取り付けられ、この導電線
は電源等と接続されている。The material of the external terminal 23 is not particularly limited, and examples thereof include metals such as nickel and kovar. The size is not particularly limited because it is appropriately adjusted depending on the size of the ceramic substrate 11 used, the size of the resistance heating element 12, and the like, but the diameter of the shaft portion is 0.5 to 5 mm, and the length of the shaft portion is long. It is desirable that the length is about 1 to 10 mm. A socket having a conductive wire is attached to such an external terminal 23, and the conductive wire is connected to a power source or the like.
【0087】また、有底孔14には、リード線を有する
熱電対等の測温素子が挿入され、耐熱性樹脂、セラミッ
ク(シリカゲル等)等を用いて封止されている。上記熱
電対等の測温素子により抵抗発熱体12の温度を測定
し、そのデータをもとに電圧、電流量を変えて、本発明
に係るホットプレート10の温度を制御することができ
るからである。Further, a temperature measuring element such as a thermocouple having a lead wire is inserted into the bottomed hole 14 and sealed with a heat resistant resin, ceramic (silica gel or the like) or the like. This is because it is possible to control the temperature of the hot plate 10 according to the present invention by measuring the temperature of the resistance heating element 12 with a temperature measuring element such as the thermocouple and changing the voltage and current amount based on the data. .
【0088】上記熱電対のリード線の接合部位の大きさ
は、各リード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11a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。The size of the joining portion of the lead wire of the thermocouple is preferably equal to or larger than the wire diameter of each lead wire, and 0.5 mm or less. With such a configuration, the heat capacity of the joint portion is reduced, and the temperature is converted into a current value accurately and quickly. Therefore, the temperature controllability is improved and the temperature distribution on the heating surface 11a of the wafer is reduced. Examples of the thermocouple include K-type, R-type, B-type, E-type, J-type, and T-type thermocouples, as described in JIS-C-1602 (1980).
【0089】上記熱電対の他に、本発明に係るホットプ
レート10の測温手段としては、例えば、白金測温抵抗
体、サーミスタ等の測温素子が挙げられるほか、サーモ
ビュア等の光学的な手段を用いた測温手段も挙げられ
る。In addition to the above-mentioned thermocouple, as the temperature measuring means of the hot plate 10 according to the present invention, for example, a temperature measuring element such as a platinum resistance temperature detector or a thermistor can be mentioned, and an optical means such as a thermoviewer. There is also a temperature measuring means using.
【0090】上記サーモビュアを用いた場合には、セラ
ミック基板11の加熱面の温度を測定することができる
ほか、シリコンウエハ等の被加熱物表面の温度を直接測
定することができるため、被加熱物の温度制御の精度が
向上する。When the above-mentioned thermoviewer is used, the temperature of the heating surface of the ceramic substrate 11 can be measured, and the temperature of the surface of an object to be heated such as a silicon wafer can be directly measured. The accuracy of temperature control is improved.
【0091】本発明のホットプレートにおけるセラミッ
ク体の水平断面形状としては、特に限定されず、円環形
状、楕円環形状、多角形状等を挙げることができる。こ
れらの中では、円環形状が望ましい。セラミック体の断
面形状が円環形状であると、その外周に角部がないた
め、熱や衝撃による応力集中が発生しにくく、また、通
常、セラミック基板の形状は、円板形状であるため、上
記セラミック基板を安定して支持することができるから
である。また、上記セラミック体は、円柱形状や多角柱
形状等からなるものであってもよい。すなわち、セラミ
ック体は、内部に空洞が形成されていなくてもよく、内
部がセラミックで充填されていてもよい。このようなセ
ラミック体を使用する場合、導電性セラミックや高融点
金属等からなるスルーホールを内部にることにより、セ
ラミック基板に形成された抵抗発熱体と電源とを電気的
に接続することができる。上記のようなセラミック体で
は、セラミック体とセラミック基板との接合面を大きく
することが可能となるため、これらをより強固に接合す
ることができる。さらに、上記セラミック体は、円柱形
状や多角柱形状の部材に外部端子や、外部端子と電源と
を接続する配線等を挿通するための複数の貫通孔を有す
るような形状であってもよい。The horizontal sectional shape of the ceramic body in the hot plate of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a circular ring shape, an elliptical ring shape, and a polygonal shape. Of these, the annular shape is desirable. If the cross-sectional shape of the ceramic body is an annular shape, since there are no corners on its outer circumference, stress concentration due to heat or shock is unlikely to occur, and the shape of the ceramic substrate is usually a disk shape, This is because the ceramic substrate can be stably supported. Further, the ceramic body may have a columnar shape, a polygonal columnar shape, or the like. That is, the ceramic body does not have to have a cavity formed therein, and may have the interior filled with ceramic. When such a ceramic body is used, a resistance heating element formed on the ceramic substrate and a power source can be electrically connected by providing a through hole made of a conductive ceramic, a refractory metal, or the like inside. . In the ceramic body as described above, it is possible to increase the joint surface between the ceramic body and the ceramic substrate, so that they can be joined more firmly. Further, the ceramic body may have a shape having a plurality of through holes for inserting an external terminal, a wiring connecting the external terminal and a power source, or the like in a cylindrical or polygonal column-shaped member.
【0092】セラミック体が円柱形状である場合や、断
面形状が円環形状である場合は、その外径は、33mm
以上であることが望ましい。また、セラミック体の断面
形状が円環形状である場合、その内径は、30mm以上
であることが望ましい。30mm未満であると、セラミ
ック基板をしっかりと支持することが困難になり、セラ
ミック基板が高温に加熱された際、セラミック基板が自
重によって反ってしまうおそれがあるからである。When the ceramic body has a cylindrical shape or a circular cross section, the outer diameter is 33 mm.
The above is desirable. Moreover, when the cross-sectional shape of the ceramic body is an annular shape, the inner diameter is preferably 30 mm or more. When it is less than 30 mm, it becomes difficult to firmly support the ceramic substrate, and when the ceramic substrate is heated to a high temperature, the ceramic substrate may warp due to its own weight.
【0093】また、セラミック体の断面形状が円環形状
である場合、上記セラミック体の厚さは、3〜20mm
であることが望ましい。3mm未満であると、セラミッ
ク体の厚さが薄すぎるため、機械的強度が乏しくなり、
昇温と降温とを繰り返すことによって、上記セラミック
体が破損してしまうおそれがあり、20mmを超える
と、セラミック体の厚さが厚すぎるため、熱容量が大き
くなり、昇温速度が低下するおそれがあるからである。When the ceramic body has an annular cross section, the thickness of the ceramic body is 3 to 20 mm.
Is desirable. If it is less than 3 mm, the ceramic body is too thin, resulting in poor mechanical strength.
There is a possibility that the ceramic body may be damaged by repeating the heating and cooling, and if it exceeds 20 mm, the thickness of the ceramic body is too thick, so that the heat capacity becomes large and the temperature rising rate may decrease. Because there is.
【0094】また、底面に抵抗発熱体が形成されたセラ
ミック基板にセラミック体を接合する際には、セラミッ
ク基板とセラミック体との接合面を抵抗発熱体が横切る
場合が考えられるが、このような場合には、セラミック
体の接合面に抵抗発熱体の形状に対応した凹部を形成す
ることが望ましい。これにより、セラミック基板とセラ
ミック体とを隙間なく密着させることができ、これらの
接合を強固に行うことができる。When the ceramic body is joined to the ceramic substrate having the resistance heating element formed on the bottom surface, the resistance heating element may cross the joint surface between the ceramic substrate and the ceramic body. In this case, it is desirable to form a recess corresponding to the shape of the resistance heating element on the joint surface of the ceramic body. As a result, the ceramic substrate and the ceramic body can be brought into close contact with each other without a gap, and these can be joined firmly.
【0095】上記セラミック体を形成するセラミックと
しては、上述したセラミック基板と同様のものを用いる
ことができる。なお、上記セラミック体と上記セラミッ
ク基板とを接合する方法については、後で詳述すること
にする。As the ceramic forming the ceramic body, the same ceramics as the above-mentioned ceramic substrate can be used. The method of joining the ceramic body and the ceramic substrate will be described in detail later.
【0096】本発明のセラミック基板の内部に形成され
た導電体が静電電極である場合には、上記セラミック基
板は、静電チャックとして機能する。図7は、このよう
な静電チャックを模式的に示す縦断面図であり、図8
は、静電チャックを構成する基板に形成された静電電極
付近を模式的に示す水平断面図である。When the conductor formed inside the ceramic substrate of the present invention is an electrostatic electrode, the ceramic substrate functions as an electrostatic chuck. FIG. 7 is a vertical sectional view schematically showing such an electrostatic chuck.
FIG. 4 is a horizontal cross-sectional view schematically showing the vicinity of electrostatic electrodes formed on a substrate that constitutes an electrostatic chuck.
【0097】この静電チャック70を構成するセラミッ
ク基板71の内部には、半円形状のチャック正負極静電
層72a、72bが対向して配設され、これらの静電電
極上にセラミック誘電体膜74が形成されている。ま
た、セラミック基板71の内部には、抵抗発熱体720
が設けられ、シリコンウエハ等の被処理物を加熱するこ
とができるようになっている。なお、セラミック基板7
1には、必要に応じて、RF電極が埋設されていてもよ
い。Semicircular chuck positive and negative electrode electrostatic layers 72a and 72b are arranged to face each other inside a ceramic substrate 71 which constitutes the electrostatic chuck 70, and a ceramic dielectric film is formed on these electrostatic electrodes. 74 are formed. In addition, the resistance heating element 720 is provided inside the ceramic substrate 71.
Is provided so that an object to be processed such as a silicon wafer can be heated. The ceramic substrate 7
An RF electrode may be embedded in 1 as required.
【0098】また、セラミック基板71の底面の中央付
近には筒状のセラミック体77が接合されている。静電
チャック70においても、図1に示したホットプレート
10と同様に、カーボンの濃度がセラミック基板71の
内部で高くなっているが、セラミック基板71の表面近
傍では、セラミック基板71の内部と比較して濃度が低
いものとなっている。Further, a cylindrical ceramic body 77 is joined near the center of the bottom surface of the ceramic substrate 71. In the electrostatic chuck 70 as well, as in the hot plate 10 shown in FIG. 1, the carbon concentration is high inside the ceramic substrate 71. However, near the surface of the ceramic substrate 71, the carbon concentration is higher than that inside the ceramic substrate 71. And the concentration is low.
【0099】よって、セラミック体77の接合面77a
に焼結助剤を含む溶液を塗布し、セラミック基板71と
接触させ、加熱する方法により接合を行った場合には、
セラミック基板71のセラミック体77との接合面付近
については、カーボンの濃度が低いものとなる。これに
より、セラミック基板71とセラミック体77との接合
界面において、セラミック粒子の相対濃度が高くなるこ
とで、良好にセラミック粒子の粒成長が起こり、セラミ
ック粒子が接合界面を越えて互いに侵入した構造となる
ため、セラミック基板71とセラミック体77とを強固
に接合することができる。Therefore, the joint surface 77a of the ceramic body 77 is
When a solution containing a sintering aid is applied to, the ceramic substrate 71 is brought into contact with the ceramic substrate 71, and the bonding is performed by heating,
The carbon concentration is low in the vicinity of the joint surface of the ceramic substrate 71 with the ceramic body 77. As a result, the relative concentration of the ceramic particles increases at the bonding interface between the ceramic substrate 71 and the ceramic body 77, so that good grain growth of the ceramic particles occurs, and the ceramic particles penetrate into each other beyond the bonding interface. Therefore, the ceramic substrate 71 and the ceramic body 77 can be firmly joined.
【0100】上記静電電極は、貴金属(金、銀、白金、
パラジウム)、鉛、タングステン、モリブデン、ニッケ
ル等の金属、または、タングステン、モリブデンの炭化
物等の導電性セラミックからなるものであることが好ま
しい。また、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 electrostatic electrode is made of a noble metal (gold, silver, platinum,
Palladium), lead, tungsten, molybdenum, nickel, or another metal, or tungsten, molybdenum carbide, or another conductive ceramic is preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
【0101】この静電チャック70は、図7、図8に示
した通り、セラミック基板71中に静電電極72a、7
2bが形成され、静電電極72a、72bの端部の直下
にスルーホール73が形成され、静電電極72上にセラ
ミック誘電体膜74が形成されている以外は、上述した
ホットプレート10と同様に構成されている。As shown in FIGS. 7 and 8, the electrostatic chuck 70 includes electrostatic electrodes 72a and 7a in a ceramic substrate 71.
2b is formed, a through hole 73 is formed immediately below the ends of the electrostatic electrodes 72a and 72b, and a ceramic dielectric film 74 is formed on the electrostatic electrode 72, except that the hot plate 10 is formed. Is configured.
【0102】また、セラミック体77の内側の上方に
は、スルーホール73、730が形成されており、これ
らのスルーホール73、730は、静電電極72a、7
2b、抵抗発熱体720に接続されるとともに、袋孔7
90に挿入された外部端子760に接続され、この外部
端子760の一端には、導電線731を有するソケット
750が接続されている。そして、この導電線731が
貫通孔(図示せず)より外部に引き出されている。Further, through holes 73 and 730 are formed above the inside of the ceramic body 77, and these through holes 73 and 730 are formed by the electrostatic electrodes 72a and 7a.
2b, which is connected to the resistance heating element 720, and also has a bag hole 7
It is connected to an external terminal 760 inserted in 90, and a socket 750 having a conductive wire 731 is connected to one end of this external terminal 760. The conductive wire 731 is drawn out through a through hole (not shown).
【0103】また、セラミック体77の外側に端部を有
する抵抗発熱体720の場合には、図1に示したホット
プレート10の場合と同様に、バイアホール79、導体
回路780およびスルーホール730′を形成すること
より、抵抗発熱体720の端部をセラミック体77の内
側に延設している(図7参照)。従って、スルーホール
730′を露出させる袋孔790に外部端子760を挿
入して接続することにより、セラミック体77の内側に
外部端子760を格納することができる。Further, in the case of the resistance heating element 720 having an end portion outside the ceramic body 77, as in the case of the hot plate 10 shown in FIG. 1, the via hole 79, the conductor circuit 780 and the through hole 730 'are formed. Thus, the end portion of the resistance heating element 720 is extended inside the ceramic body 77 (see FIG. 7). Therefore, the external terminal 760 can be stored inside the ceramic body 77 by inserting and connecting the external terminal 760 into the bag hole 790 exposing the through hole 730 '.
【0104】このような静電チャック70を作動させる
場合には、抵抗発熱体720および静電電極72に、そ
れぞれ電圧を印加する。これにより、静電チャック70
上に載置されたシリコンウエハが所定温度に加熱される
とともに、静電的にセラミック基板71に吸着されるこ
とになる。なお、この静電チャックは、必ずしも、抵抗
発熱体720を備えていなくてもよい。When operating such an electrostatic chuck 70, a voltage is applied to each of the resistance heating element 720 and the electrostatic electrode 72. As a result, the electrostatic chuck 70
The silicon wafer placed thereon is heated to a predetermined temperature and electrostatically attracted to the ceramic substrate 71. The electrostatic chuck does not necessarily have to include the resistance heating element 720.
【0105】図9は、他の静電チャックの基板に形成さ
れた静電電極を模式的に示した水平断面図である。基板
81の内部に半円弧状部82aと櫛歯部82bとからな
るチャック正極静電層82と、同じく半円弧状部83a
と櫛歯部83bとからなるチャック負極静電層83と
が、互いに櫛歯部82b、83bを交差するように対向
して配置されている。FIG. 9 is a horizontal cross-sectional view schematically showing electrostatic electrodes formed on the substrate of another electrostatic chuck. Inside the substrate 81, a chuck positive electrode electrostatic layer 82 including a semi-circular portion 82a and a comb tooth portion 82b, and a semi-circular portion 83a similarly.
And a chuck negative electrode electrostatic layer 83 including a comb tooth portion 83b are arranged so as to face each other so as to intersect the comb tooth portions 82b and 83b.
【0106】また、図10は、更に別の静電チャックの
基板に形成された静電電極を模式的に示した水平断面図
である。この静電チャックでは、基板91の内部に円を
4分割した形状のチャック正極静電層92a、92bと
チャック負極静電層93a、93bが形成されている。
また、2枚のチャック正極静電層92a、92bおよび
2枚のチャック負極静電層93a、93bは、それぞれ
交差するように形成されている。なお、円形等の電極が
分割された形態の電極を形成する場合、その分割数は特
に限定されず、5分割以上であってもよく、その形状も
扇形に限定されない。FIG. 10 is a horizontal sectional view schematically showing the electrostatic electrode formed on the substrate of another electrostatic chuck. In this electrostatic chuck, chuck positive electrode electrostatic layers 92a and 92b and chuck negative electrode electrostatic layers 93a and 93b having a shape obtained by dividing a circle into four are formed inside a substrate 91.
Further, the two chuck positive electrode electrostatic layers 92a and 92b and the two chuck negative electrode electrostatic layers 93a and 93b are formed so as to intersect each other. In the case of forming an electrode having a shape in which a circular electrode is divided, the number of divisions is not particularly limited and may be 5 or more, and the shape thereof is not limited to a fan shape.
【0107】次に、本発明のセラミック接合体の製造方
法について説明する。なお、本発明のセラミック接合体
の製造方法は、セラミック粉末とカーボンまたはカーボ
ン原料となるものとを含むセラミック成形体を焼成して
カーボンをほぼ均一濃度で含むセラミック基板を作製
し、得られたセラミック基板を常圧、1800〜200
0℃、N2ガス雰囲気下でカーボン不均一化処理を行っ
た後、上記セラミック基板の底面に、焼結助剤を含む溶
液を接合面に塗布した上記セラミック体を接触させ、加
熱することにより、上記セラミック基板と上記セラミッ
ク体とを接合することを特徴とする。Next, a method for manufacturing the ceramic joined body of the present invention will be described. The method for producing a ceramic joined body according to the present invention is a method of producing a ceramic substrate containing ceramic powder and carbon or a raw material for carbon to obtain a ceramic substrate containing carbon in a substantially uniform concentration. Substrate is normal pressure, 1800-200
After performing the carbon non-uniformization treatment at 0 ° C. under N 2 gas atmosphere, the ceramic body having the bonding surface coated with the solution containing the sintering aid is brought into contact with the bottom surface of the ceramic substrate and heated. The ceramic substrate and the ceramic body are bonded together.
【0108】以下に本発明のセラミック接合体の製造方
法の一例について、上記製造方法に基づき、図11を参
照しながら説明することとする。図11(a)〜(d)
は、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を有するホット
プレートの製造方法の一部を模式的に示した断面図であ
る。An example of the method for manufacturing the ceramic bonded body of the present invention will be described below with reference to FIG. 11 based on the above manufacturing method. 11 (a) to 11 (d)
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a part of a method for manufacturing a hot plate having a resistance heating element inside a ceramic substrate.
【0109】(1)グリーンシートの作製工程
まず、セラミック粉末およびイットリアをバインダ、溶
剤等と共に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。なお、上記グリーンシートに
は結晶質や非晶質のカーボンを添加する。結晶質のカー
ボンを添加する方法としては、グラファイト粉末等を直
接添加する方法が挙げられ、非晶質のカーボンを添加す
る方法としては、アクリル系樹脂等を熱分解させる方法
が挙げられる。また、上記グリーンシート中にはイット
リアが0.1〜10重量%程度含まれていることが望ま
しい。さらに、上記グリーンシート中には、上記イット
リアのほかに、例えば、CaO、Na2O、Li2O、
Rb2O3等が含まれていてもよい。これらの化合物も
焼結助剤として好適に働くからである。(1) Green Sheet Making Process First, a ceramic powder and yttria are mixed with a binder, a solvent and the like to prepare a paste, which is used to make a green sheet. Note that crystalline or amorphous carbon is added to the green sheet. Examples of the method of adding crystalline carbon include a method of directly adding graphite powder, and examples of the method of adding amorphous carbon include a method of thermally decomposing an acrylic resin or the like. Further, it is desirable that yttria is contained in the green sheet in an amount of 0.1 to 10% by weight. Furthermore, in the green sheet, in addition to the yttria, for example, CaO, Na 2 O, Li 2 O,
Rb 2 O 3 and the like may be contained. This is because these compounds also function favorably as sintering aids.
【0110】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。Further, the binder is preferably at least one selected from acrylic binders, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol.
Further, the solvent is preferably at least one selected from α-terpineol and glycol.
【0111】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1
10を作製する。グリーンシート110の厚さは、0.
1〜5mmが好ましい。次に、抵抗発熱体の端部と導体
回路とを接続するためのバイアホールとなる部分160
を形成したグリーンシートと、導体回路と外部端子とを
接続するためのスルーホールとなる部分130、13
0′を形成したグリーンシートを作製する。The paste obtained by mixing these is formed into a sheet by the doctor blade method to obtain the green sheet 1.
Make 10. The thickness of the green sheet 110 is 0.
1-5 mm is preferable. Next, a portion 160 serving as a via hole for connecting the end portion of the resistance heating element and the conductor circuit.
And the portions 130 and 13 that will be through holes for connecting the conductor circuit and external terminals
A green sheet having 0 'is formed.
【0112】なお、スルーホールとなる部分には、上記
ペースト中にカーボンを加えておいたものを充填しても
よい。グリーンシート中のカーボンは、スルーホール中
に充填されたタングステンやモリブデンと反応し、これ
らの炭化物が形成されるからである。The through holes may be filled with the above paste containing carbon. This is because the carbon in the green sheet reacts with the tungsten and molybdenum filled in the through holes to form these carbides.
【0113】(2)グリーンシート上に導体ペーストを
印刷する工程
抵抗発熱体12および導体回路18を形成するための金
属ペーストまたは導電性セラミックを含む導体ペースト
を印刷し、導体ペースト層120、180を形成し、貫
通孔にスルーホール13、13′用の導体ペースト充填
層130、130′およびバイアホール16用の導体ペ
ースト層160を形成する。これらの導体ペースト中に
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。(2) Process of Printing Conductor Paste on Green Sheet A conductor paste containing a metal paste or a conductive ceramic for forming the resistance heating element 12 and the conductor circuit 18 is printed to form the conductor paste layers 120 and 180. Then, the conductor paste filling layers 130 and 130 'for the through holes 13 and 13' and the conductor paste layer 160 for the via holes 16 are formed in the through holes. The conductive paste contains metal particles or conductive ceramic particles.
【0114】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径は、0.1〜5μmが好
ましい。平均粒径が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。The average particle size of the above-mentioned metal particles such as tungsten particles or molybdenum particles is preferably 0.1 to 5 μm. This is because it is difficult to print the conductor paste when the average particle size is less than 0.1 μm or exceeds 5 μm.
【0115】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重量部混合した組成物(ペースト)が挙
げられる。Examples of such a conductor paste include, for example, 85 to 87 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles; 1.5 to 10 parts by weight of at least one binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol. And a composition (paste) in which 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from α-terpineol and glycol is mixed.
【0116】(3)グリーンシートの積層工程
導体ペースト層120を印刷したグリーンシート上下
に、導体ペーストを印刷していないグリーンシート11
0を複数積層する(図11(a))。このとき、導体ペ
ースト層120を印刷したグリーンシートの上側に積層
するグリーンシート110の数を下側に積層するグリー
ンシート110の数よりも多くして、製造する抵抗発熱
体の形成位置を底面側の方向に偏芯させる。具体的に
は、上側のグリーンシート110の積層数は20〜50
枚が、下側のグリーンシート110の積層数は5〜20
枚が好ましい。(3) Laminating step of green sheet Green sheet 11 on which no conductor paste is printed is provided above and below the green sheet on which conductor paste layer 120 is printed.
A plurality of 0s are stacked (FIG. 11A). At this time, the number of green sheets 110 stacked on the upper side of the green sheet on which the conductor paste layer 120 is printed is made larger than the number of green sheets 110 stacked on the lower side, and the formation position of the resistance heating element to be manufactured is on the bottom side. Eccentric in the direction of. Specifically, the number of stacked green sheets 110 on the upper side is 20 to 50.
The number of stacked green sheets 110 on the lower side is 5 to 20.
Sheets are preferred.
【0117】(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を行い、グリーンシート1
10および内部の導体ペーストを焼結させ、スルーホー
ル13、13′、バイアホール16を形成する(図11
(b))。ここで、上記グリーンシート積層体の焼成は
COとN2とからなる混合雰囲気中で行う。このときの
加熱温度は、1000〜2000℃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。
なお、このグリーンシート焼成工程を終えた段階では、
焼結体内におけるカーボンの濃度は全体に均一となって
いる。(4) Firing step of the green sheet laminate The green sheet 1 is heated to heat the green sheet 1.
10 and the conductor paste inside are sintered to form through holes 13, 13 'and via holes 16 (FIG. 11).
(B)). Here, the firing of the green sheet laminate is performed in a mixed atmosphere of CO and N 2 . The heating temperature at this time is preferably 1000 to 2000 ° C. The heating is performed in an inert gas atmosphere. As an inert gas,
For example, argon, nitrogen, etc. can be used.
In addition, at the stage where this green sheet firing process is completed,
The carbon concentration in the sintered body is uniform throughout.
【0118】次に、得られた焼結体に、シリコンウエハ
9を支持するためのリフターピン8を挿入するリフター
ピン用貫通孔、熱電対などの測温素子を埋め込むための
有底孔等を形成する。Next, in the obtained sintered body, through holes for lifter pins for inserting the lifter pins 8 for supporting the silicon wafer 9, bottomed holes for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple, etc. are formed. Form.
【0119】上述の貫通孔および有底孔を形成する工程
は、上記グリーンシート積層体に対して行ってもよい
が、上記焼結体に対して行うことが望ましい。焼結過程
において、変形するおそれがあるからである。次に、セ
ラミック基板11に形成されたスルーホール13、1
3′の底面に、ドリル加工によりネジ穴19形成した。The step of forming the through hole and the bottomed hole may be performed on the green sheet laminate, but is preferably performed on the sintered body. This is because there is a risk of deformation during the sintering process. Next, through holes 13 and 1 formed in the ceramic substrate 11.
Screw holes 19 were formed on the bottom surface of 3'by drilling.
【0120】なお、このグリーンシート焼成工程を終え
た段階では、セラミック基板11内におけるカーボンの
濃度は全体的に均一となっている。At the stage where this green sheet firing process is completed, the carbon concentration in the ceramic substrate 11 is generally uniform.
【0121】(5)カーボン不均一処理工程
次に、セラミック基板11に含まれるカーボンの濃度
を、セラミック基板11内部と比較してセラミック基板
11表面近傍の濃度を低くすることを目的として、セラ
ミック基板11にカーボン不均一化処理を施す。具体的
には、(4)の工程で得られたセラミック基板11を常
圧、N2ガス雰囲気で1800〜2000℃に加熱す
る。なお、常圧で加熱することで、加圧下で加熱を行う
場合と比較して、セラミック基板中のカーボンが酸化さ
れやすくなり、カーボンが気体となって逃散する割合が
多くなる(5) Non-uniform carbon treatment step Next, for the purpose of lowering the concentration of carbon contained in the ceramic substrate 11 in the vicinity of the surface of the ceramic substrate 11 as compared with the inside of the ceramic substrate 11, the ceramic substrate 11 11 is subjected to carbon non-uniformity treatment. Specifically, the ceramic substrate 11 obtained in the step (4) is heated to 1800 to 2000 ° C. under normal pressure and N 2 gas atmosphere. Note that heating at normal pressure makes it easier for carbon in the ceramic substrate to be oxidized, and the carbon to escape as gas in a larger proportion, as compared with the case of heating under pressure.
【0122】なお、上記カーボン不均一化工程において
は、N2ガスのほかに、微量の酸素を添加することが望
ましい。セラミック基板11の表面近傍におけるカーボ
ンの酸化がさらに促進され、セラミック基板の表面近傍
のカーボン濃度をより低下させることができるからであ
る。In the carbon non-uniformizing step, it is desirable to add a trace amount of oxygen in addition to N 2 gas. This is because the oxidation of carbon near the surface of the ceramic substrate 11 is further promoted, and the carbon concentration near the surface of the ceramic substrate can be further reduced.
【0123】(6)セラミック体の製造
窒化アルミニウム等のセラミック粉末を筒状成形型に入
れて成形し、必要に応じて切断加工する。これを加熱温
度1000〜2000℃、常圧で焼結させて、セラミッ
ク製で筒状のセラミック体17を製造する。上記焼結
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、窒素等を使用することができる。こ
こで、上記セラミックの粉末には、焼結助剤としてイッ
トリア等が含まれていることが望ましい。なお、セラミ
ック体17の大きさは、セラミック基板の内部に形成さ
れたスルーホール13、13′がその内側に収まるよう
に調整する。次いで、セラミック体17の端面を研磨し
て平坦化する。(6) Manufacture of Ceramic Body Ceramic powder such as aluminum nitride is put into a cylindrical mold and molded, and if necessary, cut. This is sintered at a heating temperature of 1000 to 2000 ° C. under normal pressure to manufacture a cylindrical ceramic body 17 made of ceramic. The sintering is performed in an inert gas atmosphere. As an inert gas,
For example, argon, nitrogen or the like can be used. Here, it is desirable that the ceramic powder contains yttria or the like as a sintering aid. The size of the ceramic body 17 is adjusted so that the through holes 13 and 13 'formed inside the ceramic substrate fit inside the through holes 13 and 13'. Then, the end surface of the ceramic body 17 is polished and flattened.
【0124】(7)接合助剤の塗布工程
(6)の工程で製造されたセラミック基板11および/
またはセラミック体17の接合面に焼結助剤を含む溶液
を塗布する。焼結助剤としては、水溶性の塩化イットリ
ウム、硫酸イットリウム、酢酸イットリウム、硝酸イッ
トリウム、塩化イッテルビウム、硫酸イッテルビウム、
酢酸イッテルビウム、硝酸イッテルビウム等を使用する
ことができる。溶液の濃度としては、0.2〜0.3m
ol/lが望ましい。上記溶液の溶媒としては、水、ア
ルコール等が望ましい。上記した塩化イットリウム等
は、これらの溶媒に対して溶解するためである。(7) Coating process of bonding aids Ceramic substrate 11 and / or manufactured in the process of (6)
Alternatively, a solution containing a sintering aid is applied to the joint surface of the ceramic body 17. As the sintering aid, water-soluble yttrium chloride, yttrium sulfate, yttrium acetate, yttrium nitrate, ytterbium chloride, ytterbium sulfate,
Ytterbium acetate, ytterbium nitrate, etc. can be used. The concentration of the solution is 0.2-0.3 m
ol / l is desirable. As a solvent for the solution, water, alcohol, etc. are desirable. This is because the above-mentioned yttrium chloride and the like dissolve in these solvents.
【0125】(8)セラミック基板とセラミック体との
接合工程
そして、セラミック基板11の底面11bの中央部付近
に、セラミック体17を接触させた後、これらを加熱す
ることにより、セラミック基板11とセラミック体17
とを接合する。このとき、セラミック体17の内径の内
側にセラミック基板11内のスルーホール13、13′
が収まるようにセラミック体17をセラミック基板11
の底面11bに接合する(図11(c))。(8) Bonding Step of Ceramic Substrate and Ceramic Body Then, after the ceramic body 17 is brought into contact with the vicinity of the central portion of the bottom surface 11b of the ceramic substrate 11, the ceramic body 17 and the ceramic body 11 are heated by heating them. Body 17
Join with. At this time, the through holes 13 and 13 ′ in the ceramic substrate 11 are formed inside the inner diameter of the ceramic body 17.
The ceramic body 17 so that
It is bonded to the bottom surface 11b of the (FIG. 11 (c)).
【0126】なお、セラミック基板11とセラミック体
17とを接合する際には、1000〜2000℃で加熱
することが望ましい。このような接合方法では、セラミ
ック体17およびセラミック基板11の接合面における
セラミック粒子の相対的な濃度が高くなることに起因し
て、両者の界面において良好にセラミック粒子の粒成長
が起こるため、セラミック基板11とセラミック体17
とを強固に接合することができる。When the ceramic substrate 11 and the ceramic body 17 are bonded together, it is desirable to heat them at 1000 to 2000 ° C. In such a joining method, since the relative concentration of the ceramic particles in the joining surfaces of the ceramic body 17 and the ceramic substrate 11 becomes high, the grain growth of the ceramic particles occurs well at the interface between the two, so that the ceramic particles are Substrate 11 and ceramic body 17
And can be firmly joined.
【0127】さらに、セラミック基板11とセラミック
体17の接合においては、0.5〜10kPa(5〜1
00g/cm2)の圧力でセラミック体17をセラミッ
ク基板11に押し付け、その状態で加熱することにより
接合することが望ましい。このように押圧した状態で接
合することにより、セラミック基板11とセラミック体
17との間に生ずる隙間を少なくすることが可能となる
ため、より強固に両者を接合することができるからであ
る。Furthermore, when the ceramic substrate 11 and the ceramic body 17 are joined, 0.5-10 kPa (5-1
It is desirable to press the ceramic body 17 against the ceramic substrate 11 with a pressure of 00 g / cm 2 ) and heat the ceramic substrate 17 to bond them. By bonding in such a pressed state, it is possible to reduce the gap generated between the ceramic substrate 11 and the ceramic body 17, so that they can be bonded more firmly.
【0128】(9)端子等の取り付け
セラミック基板11のスルーホール13、13′の底面
に形成したネジ穴19に、先端部にネジ部を有する外部
端子23をねじ込み、外部端子23をスルーホール1
3、13′に接続する(図11(d))。なお、外部端
子23とスルーホール13、13′との接続は、断面視
がT字形状の外部端子23を半田、ろう付け等の方法を
用いることにより、スルーホール13、13′に接続し
てもよい。(9) Attachment of Terminals, etc. External terminals 23 having a threaded portion at the tip are screwed into the screw holes 19 formed on the bottoms of the through holes 13 and 13 'of the ceramic substrate 11 to connect the external terminals 23 to the through hole 1.
3 and 13 '(FIG. 11 (d)). The external terminals 23 and the through holes 13 and 13 'are connected to the through holes 13 and 13' by using a method such as soldering or brazing the external terminal 23 having a T-shaped cross section. Good.
【0129】次に、この外部端子23にソケット31を
介して電源に接続される導電線230に接続する。更
に、測温素子21を、形成した有底孔14に挿入し、耐
熱性樹脂等で封止することで、その内部に抵抗発熱体1
2を有するセラミック基板11を備えたホットプレート
10を製造することができる。Next, the external terminal 23 is connected to the conductive wire 230 connected to the power source through the socket 31. Further, the temperature measuring element 21 is inserted into the formed bottomed hole 14 and sealed with a heat resistant resin or the like, whereby the resistance heating element 1
It is possible to manufacture a hot plate 10 with a ceramic substrate 11 having two.
【0130】このホットプレートでは、セラミック基板
上にシリコンウエハ等の半導体ウエハを載置するか、ま
たは、シリコンウエハ等をリフターピンや支持ピン等で
保持させた後、シリコンウエハ等の加熱や冷却を行いな
がら、洗浄等の操作を行うことができる。In this hot plate, a semiconductor wafer such as a silicon wafer is placed on a ceramic substrate, or the silicon wafer or the like is held by lifter pins or support pins and then heated or cooled. While performing, operations such as washing can be performed.
【0131】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る。ただし、この場合は、
静電電極と外部端子とを接続するためのスルーホールを
形成する必要があるが、支持ピンを挿入するための貫通
孔を形成する必要はない。When manufacturing the hot plate, an electrostatic chuck can be manufactured by providing an electrostatic electrode inside the ceramic substrate. However, in this case,
It is necessary to form a through hole for connecting the electrostatic electrode and the external terminal, but it is not necessary to form a through hole for inserting the support pin.
【0132】セラミック基板の内部に電極を設ける場合
には、抵抗発熱体を形成する場合と同様にグリーンシー
トの表面に静電電極となる導体ペースト層を形成すれば
よい。When the electrodes are provided inside the ceramic substrate, a conductor paste layer serving as an electrostatic electrode may be formed on the surface of the green sheet as in the case of forming the resistance heating element.
【0133】また、ホットプレート10を図3に示した
ような支持容器で支持することにより、ホットプレート
ユニットとすることができる。Further, by supporting the hot plate 10 with a supporting container as shown in FIG. 3, a hot plate unit can be obtained.
【0134】次に、セラミック基板の底面に抵抗発熱体
が形成されたホットプレートの製造方法について説明す
る。図12(a)〜(d)は、セラミック基板の底面に
抵抗発熱体が形成されたホットプレートの製造方法の一
部を模式的に示す断面図である。Next, a method for manufacturing a hot plate having a resistance heating element formed on the bottom surface of a ceramic substrate will be described. 12A to 12D are cross-sectional views schematically showing a part of the method for manufacturing the hot plate in which the resistance heating element is formed on the bottom surface of the ceramic substrate.
【0135】(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や炭化珪素などの窒化物等の
セラミックの粉末に必要に応じてイットリア(Y
2O3)やB4C等の焼結助剤、Na、Caを含む化合
物、バインダ等を配合してスラリーを調製した後、この
スラリーをスプレードライ等の方法で顆粒状にし、この
顆粒を金型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) Step of Manufacturing Ceramic Substrate Yttria (Y) is added to the above-mentioned ceramic powder of a nitride such as aluminum nitride or silicon carbide, if necessary.
2 O 3 ) or B 4 C or the like, a sintering aid, a compound containing Na, Ca, a binder, etc. are mixed to prepare a slurry, and the slurry is granulated by a method such as spray drying. It is put in a mold and pressed to form a plate or the like to produce a green body (green).
【0136】なお、上記生成形体には結晶質や非晶質の
カーボンを添加する。結晶質のカーボンを添加する方法
としては、グラファイト粉末等を直接添加する方法が挙
げられ、非晶質のカーボンを添加する方法としては、ア
クリル系樹脂等を熱分解させる方法が挙げられる。Note that crystalline or amorphous carbon is added to the green body. Examples of the method of adding crystalline carbon include a method of directly adding graphite powder, and examples of the method of adding amorphous carbon include a method of thermally decomposing an acrylic resin or the like.
【0137】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51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51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、窒化物セラミックや炭化物セラミックでは、100
0〜2500℃である。また、酸化物セラミックでは、
1500℃〜2000℃である。Next, this green body is heated and fired to be sintered to produce a ceramic plate-like body. After that, the ceramic substrate 51 is manufactured by processing it into a predetermined shape, but it may have a shape that can be used as it is after firing. By heating and firing while applying pressure, it becomes possible to manufacture a ceramic substrate 51 having no pores. The heating and firing may be carried out at a sintering temperature or higher, but in the case of nitride ceramics and carbide ceramics, it is 100
It is 0-2500 degreeC. In oxide ceramics,
It is 1500 ° C to 2000 ° C.
【0138】さらに、ドリル加工を実施し、シリコンウ
エハ9を支持するためのリフターピン8を挿入するリフ
ターピン用貫通孔55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54となる部分を形成する。
(図12(a)参照)。Further, a drilling process is carried out to form a lifter pin through hole 55 for inserting the lifter pin 8 for supporting the silicon wafer 9 and a bottomed hole 54 for embedding a temperature measuring element such as a thermocouple. To form a part to be.
(See FIG. 12 (a)).
【0139】なお、このグリーンシート焼成工程を終え
た段階では、セラミック基板51内におけるカーボンの
濃度は全体的に均一となっている。At the stage where the green sheet firing process is completed, the carbon concentration in the ceramic substrate 51 is generally uniform.
【0140】(2)カーボン不均一処理工程
次に、セラミック基板51に含まれるカーボンの濃度
を、セラミック基板51内部と比較してセラミック基板
51表面近傍の濃度を低くすることを目的として、セラ
ミック基板51にカーボン不均一化処理を施す。具体的
には、(1)の工程で得られたセラミック基板51を常
圧、N2ガス雰囲気で1800〜2000℃に加熱す
る。なお、常圧で加熱することで、加圧下で加熱を行う
場合と比較して、セラミック基板中のカーボンが酸化さ
れやすくなり、カーボンが気体となって逃散する割合が
多くなる(2) Non-uniform carbon treatment step Next, for the purpose of reducing the concentration of carbon contained in the ceramic substrate 51 in the vicinity of the surface of the ceramic substrate 51 as compared with the inside of the ceramic substrate 51, the ceramic substrate 51 51 is subjected to carbon non-uniformity treatment. Specifically, the ceramic substrate 51 obtained in the step (1) is heated to 1800 to 2000 ° C. under normal pressure and N 2 gas atmosphere. Note that heating at normal pressure makes it easier for carbon in the ceramic substrate to be oxidized, and the carbon to escape as gas in a larger proportion, as compared with the case of heating under pressure.
【0141】なお、上記カーボン不均一化工程において
は、N2ガスのほかに、微量の酸素を添加することが望
ましい。セラミック基板51の表面近傍におけるカーボ
ンの酸化がさらに促進され、セラミック基板の表面近傍
のカーボン濃度をより低下させることができるからであ
る。In the carbon nonuniformizing step, it is desirable to add a trace amount of oxygen in addition to the N 2 gas. This is because the oxidation of carbon near the surface of the ceramic substrate 51 is further promoted, and the carbon concentration near the surface of the ceramic substrate can be further reduced.
【0142】(3)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
ーン印刷などを用い、抵抗発熱体52を設けようとする
部分に印刷を行うことにより、導体ペースト層を形成す
る。導体ペースト層は、焼成後の抵抗発熱体52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望
ましい。また、導体ペーストには、タングステン、モリ
ブデン等の高融点金属を用いることが望ましい。(3) Process of Printing Conductor Paste on Ceramic Substrate Generally, the conductor paste is a highly viscous fluid containing metal particles, resin and solvent. The conductor paste layer is formed by printing the conductor paste on the portion where the resistance heating element 52 is to be provided by screen printing or the like. The conductor paste layer is preferably formed such that the resistance heating element 52 after firing has a rectangular cross section. Further, it is desirable to use a refractory metal such as tungsten or molybdenum for the conductor paste.
【0143】(4)導体ペーストの焼成
セラミック基板51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51の底面に焼き付け、
抵抗発熱体52を形成する。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酸
化物を添加しておくと、金属粒子、セラミック基板およ
び酸化物が焼結して一体化するため、抵抗発熱体52と
セラミック基板51との密着性が向上する。(4) Firing of Conductor Paste The conductor paste layer printed on the bottom surface of the ceramic substrate 51 is heated and fired to remove the resin and the solvent, and the metal particles are sintered and baked on the bottom surface of the ceramic substrate 51.
The resistance heating element 52 is formed. The temperature for heating and firing is 500
The temperature is preferably 1000 ° C. When the above-mentioned oxide is added to the conductor paste, the metal particles, the ceramic substrate and the oxide are sintered and integrated, so that the adhesion between the resistance heating element 52 and the ceramic substrate 51 is improved.
【0144】(5)金属被覆層の形成
次に、抵抗発熱体52表面に、金属被覆層520を形成
する。金属被覆層520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(図1
2(b)参照)。(5) Formation of Metal Cover Layer Next, a metal cover layer 520 is formed on the surface of the resistance heating element 52. The metal coating layer 520 can be formed by electrolytic plating, electroless plating, sputtering, etc.
Considering mass productivity, electroless plating is most suitable (Fig. 1
2 (b)).
【0145】(6)セラミック体の製造
窒化アルミニウム等のセラミック粉末を筒状成形型に入
れて成形し、必要に応じて切断加工する。これを加熱温
度1000〜2000℃、常圧で焼結させて、セラミッ
ク製で筒状のセラミック体57を製造する。上記焼結
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。
また、セラミック体57の接合面57aには、抵抗発熱
体52の形状に対応した凹部を形成する。これにより、
セラミック体57とセラミック基板51との接合面を抵
抗発熱体52が横切る場合であっても、セラミック基板
51とセラミック体57とを隙間なく密着させることが
でき、これらの接合を強固に行うことができる。ここ
で、上記セラミックの粉末には、焼結助剤としてイット
リア等が含まれていることが望ましい。(6) Manufacture of Ceramic Body Ceramic powder such as aluminum nitride is put into a cylindrical mold and molded, and if necessary, cut. This is sintered at a heating temperature of 1000 to 2000 ° C. under normal pressure to manufacture a ceramic cylindrical ceramic body 57. The sintering is performed in an inert gas atmosphere. As an inert gas,
For example, argon, nitrogen, etc. can be used.
Further, a concave portion corresponding to the shape of the resistance heating element 52 is formed on the joint surface 57a of the ceramic body 57. This allows
Even when the resistance heating element 52 crosses the joint surface between the ceramic body 57 and the ceramic substrate 51, the ceramic substrate 51 and the ceramic body 57 can be closely adhered to each other without a gap, and these can be firmly joined. it can. Here, it is desirable that the ceramic powder contains yttria or the like as a sintering aid.
【0146】(7)接合助剤の塗布工程
(6)の工程で製造されたセラミック基板51および/
またはセラミック体57の接合面に焼結助剤を含む溶液
を塗布する。焼結助剤としては、水溶性の塩化イットリ
ウム、硫酸イットリウム、酢酸イットリウム、硝酸イッ
トリウム、塩化イッテルビウム、硫酸イッテルビウム、
酢酸イッテルビウム、硝酸イッテルビウム等を使用する
ことができる。溶液の濃度としては、0.2〜0.3m
ol/lが望ましい。上記溶液の溶媒としては、水、ア
ルコール等が望ましい。上記した塩化イットリウム等
は、これらの溶媒に対して溶解するためである。(7) Application of the bonding aid The ceramic substrate 51 and / or manufactured in the step (6)
Alternatively, a solution containing a sintering aid is applied to the joint surface of the ceramic body 57. As the sintering aid, water-soluble yttrium chloride, yttrium sulfate, yttrium acetate, yttrium nitrate, ytterbium chloride, ytterbium sulfate,
Ytterbium acetate, ytterbium nitrate, etc. can be used. The concentration of the solution is 0.2-0.3 m
ol / l is desirable. As a solvent for the solution, water, alcohol, etc. are desirable. This is because the above-mentioned yttrium chloride and the like dissolve in these solvents.
【0147】(8)セラミック基板とセラミック体との
接合工程
次に、セラミック基板51の底面51bに、セラミック
体57を接触させた後、これらを加熱することにより、
セラミック基板51とセラミック体57とを接合する。
このとき、セラミック体57の接合面に形成した凹部と
抵抗発熱体52とが対応するようにセラミック体57を
セラミック基板51の底面51bに接合する。そして、
セラミック体57と抵抗発熱体52に生じた隙間をシリ
カゾル、ポリイミド等で封止する(図12(c)参
照)。(8) Joining Process of Ceramic Substrate and Ceramic Body Next, after the ceramic body 57 is brought into contact with the bottom surface 51b of the ceramic substrate 51, these are heated to
The ceramic substrate 51 and the ceramic body 57 are joined.
At this time, the ceramic body 57 is bonded to the bottom surface 51b of the ceramic substrate 51 so that the concave portion formed on the bonding surface of the ceramic body 57 and the resistance heating element 52 correspond to each other. And
The gap formed between the ceramic body 57 and the resistance heating element 52 is sealed with silica sol, polyimide or the like (see FIG. 12C).
【0148】なお、セラミック基板51とセラミック体
57とを接合する際には、1000〜1600℃で加熱
することが望ましい。このような接合方法では、セラミ
ック体57およびセラミック基板51の接合面における
セラミック粒子の相対的な濃度が高くなることに起因し
て、両者の界面において良好にセラミック粒子の粒成長
が起こるため、セラミック基板51とセラミック体57
とを強固に接合することができる。When the ceramic substrate 51 and the ceramic body 57 are joined together, it is desirable to heat them at 1000 to 1600 ° C. In such a joining method, since the relative concentration of the ceramic particles in the joining surfaces of the ceramic body 57 and the ceramic substrate 51 becomes high, the grain growth of the ceramic particles occurs well at the interface between the two, so that the ceramic particles are not mixed with each other. Substrate 51 and ceramic body 57
And can be firmly joined.
【0149】(9)端子等の取り付け
抵抗発熱体52のパターンの端部に電源との接続のため
の外部端子63を半田で取り付ける。また、有底孔54
に銀ろう、金ろうなどで熱電対(図示せず)を固定し、
ポリイミド等の耐熱樹脂で封止し、ホットプレート50
の製造を終了する(図12(d)参照)。(9) Attaching terminals and the like External terminals 63 for connecting to a power source are attached to the ends of the pattern of the resistance heating element 52 by soldering. Also, the bottomed hole 54
Fix the thermocouple (not shown) with silver solder, gold solder, etc.
Hot plate 50 sealed with heat resistant resin such as polyimide
Is finished (see FIG. 12D).
【0150】なお、ホットプレート50の場合も、ホッ
トプレート10の場合と同様に、図3に示したような支
持容器で支持することにより、ホットプレートユニット
とすることができる。In the case of the hot plate 50 as well, as in the case of the hot plate 10, it can be made into a hot plate unit by supporting it with a supporting container as shown in FIG.
【0151】以下、本発明をさらに詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.
【0152】(実施例1) ホットプレートの製造(図
1、2および図11参照)
(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(Y2O
3: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(共栄社製 商品名KC−600
酸価10KOHmg/g)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0.47m
m、直径330mmのグリーンシート110を作製し
た。(Example 1) Production of hot plate (see FIGS. 1, 2 and 11) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttrium oxide (Y 2 O)
3 : 4 parts by weight of yttria, average particle size 0.4 μm, acrylic resin binder (KC-600 manufactured by Kyoeisha)
Acid value 10 KOHmg / g) 11.5 parts by weight, dispersant 0.
A paste obtained by mixing 5 parts by weight and 53 parts by weight of an alcohol composed of 1-butanol and ethanol was molded by a doctor blade method to have a thickness of 0.47 m.
A green sheet 110 having a diameter of m and a diameter of 330 mm was produced.
【0153】(2)次に、このグリーンシート110を
80℃で5時間乾燥させた後、図1に示すようなシリコ
ンウエハを運搬等するためのリフターピンを挿入するた
めの貫通孔15となる部分、バイアホールとなる部分1
60、および、スルーホールとなる部分130、13
0′をパンチングにより形成した。(2) Next, after drying this green sheet 110 at 80 ° C. for 5 hours, it becomes a through hole 15 for inserting a lifter pin for carrying a silicon wafer as shown in FIG. Part, part 1 to be a via hole
60, and the portions 130 and 13 to be through holes
0'was formed by punching.
【0154】(3)平均粒径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を調整した。(3) A conductor obtained by mixing 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle size of 1 μm, 3.0 parts by weight of an acrylic binder, 3.5 parts by weight of an α-terpineol solvent and 0.3 part by weight of a dispersant. Paste A was prepared.
【0155】平均粒径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を調整した。Tungsten particles 100 having an average particle size of 3 μm
By weight, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant were mixed to prepare a conductor paste B.
【0156】この導体ペーストAをバイアホールとなる
部分160を形成したグリーンシート上にスクリーン印
刷で印刷し、抵抗発熱体用の導体ペースト層120を形
成した。印刷パターンは、図2に示したような同心円状
と円周方向に分割した円弧状とを組み合わせたパターン
とし、導体ペースト層120の幅を10mm、その厚さ
を12μmとした。This conductor paste A was screen-printed on a green sheet having a portion 160 to be a via hole, to form a conductor paste layer 120 for a resistance heating element. The printed pattern was a combination of concentric circles as shown in FIG. 2 and circular arcs divided in the circumferential direction, and the conductor paste layer 120 had a width of 10 mm and a thickness of 12 μm.
【0157】続いて、導体ペーストAをスルーホールと
なる部分130′を形成したグリーンシート上にスクリ
ーン印刷で印刷し、導体回路用の導体ペースト層180
を形成した。印刷の形状は帯状とした。Subsequently, the conductor paste A is printed by screen printing on the green sheet on which the portion 130 'to be the through hole is formed, and the conductor paste layer 180 for the conductor circuit is formed.
Was formed. The print shape was a band.
【0158】また、導体ペーストBを、バイアホールと
なる部分160およびスルーホールとなる部分130、
130′に充填した。Further, the conductive paste B is added to the portion 160 to be a via hole and the portion 130 to be a through hole.
Filled 130 '.
【0159】上記処理の終わった導体ペースト層120
を印刷したグリーンシートの上に、導体ペーストを印刷
していないグリーンシートを37枚重ね、その下に、導
体ペースト層180を印刷したグリーンシートを重ねた
後、更にその下に、導体ペーストを印刷していないグリ
ーンシートを12枚重ねて、130℃、8MPaの圧力
で積層した。The conductor paste layer 120 which has been subjected to the above processing
37 sheets of the green sheet on which the conductor paste is not printed are stacked on the green sheet on which the conductor paste is printed, the green sheet on which the conductor paste layer 180 is printed is stacked under the green sheet, and the conductor paste is printed on the bottom of the green sheet. Twelve green sheets that had not been formed were stacked and laminated at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa.
【0160】(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15M
Paで10時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒化アル
ミニウム板状体を得た。これを230mmの円板状に切
り出し、内部に厚さ6μm、幅10mmの抵抗発熱体1
2、厚さ20μm、幅10mmの導体回路18、バイア
ホール16およびスルーホール13、13′を有するセ
ラミック基板11とした。(4) Next, the obtained laminated body was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, at 1890 ° C. and a pressure of 15M.
It was hot pressed at Pa for 10 hours to obtain an aluminum nitride plate-shaped body having a thickness of 3 mm. This is cut into a disk shape of 230 mm, and the resistance heating element 1 having a thickness of 6 μm and a width of 10 mm is internally formed.
2. A ceramic substrate 11 having a conductor circuit 18 having a thickness of 20 μm and a width of 10 mm, a via hole 16 and through holes 13 and 13 ′.
【0161】(5)次に、(4)で得られたセラミック
基板11を、ダイヤモンド砥石で研磨した後、N2ガス
中、1800℃、常圧で1時間加熱した。(5) Next, the ceramic substrate 11 obtained in (4) was polished with a diamond grindstone and then heated in N 2 gas at 1800 ° C. and normal pressure for 1 hour.
【0162】(6)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14を設
けた。そして、セラミック基板11に形成されたスルー
ホール13、13′の底面にドリル加工により有底孔を
形成した後、この有底孔にネジ溝を設けて、ネジ穴19
を形成した。(6) A mask was placed, and a bottomed hole 14 for a thermocouple was provided on the surface by blasting with glass beads. Then, after forming a bottomed hole on the bottom surface of the through holes 13 and 13 'formed in the ceramic substrate 11 by drilling, a screw groove is provided in this bottomed hole to form the screw hole 19
Was formed.
【0163】(7)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、Y2O3(平
均粒径0.4μm)4重量部、アクリル系樹脂バインダ
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
合した組成物を用い、スプレードライ法により顆粒を製
造し、この顆粒を円筒状の金型に入れ、常圧、1890
℃で焼結させ、長さ200mm、外径45mm、内径3
5mmのセラミック体17を製造した。(7) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corp., average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, Y 2 O 3 (average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic resin binder 11.5 parts by weight , 0.5 parts by weight of a dispersant and 53 parts by weight of an alcohol consisting of 1-butanol and ethanol were mixed to prepare granules by a spray drying method, and the granules were put in a cylindrical mold and Pressure, 1890
Sintered at ℃, length 200mm, outer diameter 45mm, inner diameter 3
A 5 mm ceramic body 17 was produced.
【0164】(8)セラミック基板11およびセラミッ
ク体17の接合面に硝酸イットリウム(2.61×10
−1mol/L)水溶液を塗布した後、セラミック基板
11の底面11bであって、袋孔19がその内径の内側
に収まるような位置に、セラミック体17の端面を接触
させ、1890℃に加熱することで、セラミック基板1
1とセラミック体17とを接合した。(8) Yttrium nitrate (2.61 × 10 6) is formed on the joint surface between the ceramic substrate 11 and the ceramic body 17.
-1 mol / L) After applying the aqueous solution, the end surface of the ceramic body 17 is brought into contact with the bottom surface 11b of the ceramic substrate 11 at a position where the bag hole 19 is set inside the inner diameter and heated to 1890 ° C. The ceramic substrate 1
1 and the ceramic body 17 were joined.
【0165】(9)次に、スルーホール13、13′に
形成したネジ穴19に、先端部にネジ溝が形成された外
部端子23をねじ込んだ後、外部端子23にソケット3
1を介して導電線230を接続した。(9) Next, after screwing the external terminal 23 having the thread groove formed at the tip into the screw hole 19 formed in the through holes 13 and 13 ', the socket 3 is inserted into the external terminal 23.
The conductive wire 230 was connected through 1.
【0166】(10)そして、温度制御のための熱電対
を有底孔14に挿入し、シリカゾルを充填し、190℃
で2時間硬化、ゲル化させることで、その内部に抵抗発
熱体、導体回路、バイアホールおよびスルーホールが設
けられたセラミック基板の底面に、筒状のセラミック体
が接合され、上記セラミック基板がホットプレートとし
て機能するセラミック接合体を製造した。(10) Then, a thermocouple for temperature control is inserted into the hole 14 having a bottom, silica sol is filled, and 190 ° C.
After being hardened and gelled for 2 hours, the cylindrical ceramic body is bonded to the bottom surface of the ceramic substrate having the resistance heating element, the conductor circuit, the via hole and the through hole provided therein, and the ceramic substrate is hot. A ceramic bonded body that functions as a plate was manufactured.
【0167】(実施例2) ホットプレートの製造(図
5、6および図12参照)
(1)窒化アルミニウム粉末(平均粒径:0.6μm)
100重量部、イットリア(平均粒径:0.4μm)4
重量部、アクリルバインダ(共栄社製 商品名SA−5
45 酸価0.5KOHmg/g)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 2 Production of Hot Plate (See FIGS. 5, 6 and 12) (1) Aluminum Nitride Powder (Average Particle Size: 0.6 μm)
100 parts by weight, yttria (average particle size: 0.4 μm) 4
Parts by weight, acrylic binder (Kyoeisha product name SA-5
A composition comprising 12 parts by weight of 45 acid value 0.5 KOHmg / g) and alcohol was spray-dried to prepare a granular powder.
【0168】(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, the granular powder was put into a mold and molded into a flat plate to obtain a green molded body (green).
【0169】(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230mm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51)とした。(3) Next, this green body was treated at 1800 ° C.
It was hot pressed at a pressure of 20 MPa to obtain an aluminum nitride plate-shaped body having a thickness of 3 mm. Next, a disc body having a diameter of 230 mm was cut out from this plate body to obtain a ceramic plate body (ceramic substrate 51).
【0170】(4)そして、(3)で得られたセラミッ
ク基板51をN2ガス中、1800℃、常圧で5時間加
熱した。(4) Then, the ceramic substrate 51 obtained in (3) was heated in N 2 gas at 1800 ° C. and normal pressure for 5 hours.
【0171】(5)次に、このセラミック基板51にド
リル加工を施し、シリコンウエハのリフターピン8を挿
入するリフターピン用貫通孔55、熱電対を埋め込むた
めの有底孔54を形成した。(図12(a)参照)(5) Next, the ceramic substrate 51 was drilled to form a lifter pin through hole 55 into which the lifter pin 8 of the silicon wafer is inserted, and a bottomed hole 54 for embedding a thermocouple. (See FIG. 12 (a))
【0172】(6)上記(5)で得たセラミック基板5
1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6に示したような同心円の一部を描
くようにして繰り返して形成された円弧パターンとし
た。上記導体ペーストとしては、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、分散
剤0.2重量部からなる組成のものを使用した。(6) Ceramic substrate 5 obtained in (5) above
1, a conductor paste layer was formed by screen printing.
The print pattern was an arc pattern which was repeatedly formed by drawing a part of a concentric circle as shown in FIG. As the conductor paste, 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, an acrylic binder 1.
A composition having 9 parts by weight, 3.7 parts by weight of α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant was used.
【0173】(7)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51を780℃で
加熱、焼成して、導体ペースト中のタングステン粒子を
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52は、厚さが5
μm、幅が2.4mm、面積抵抗率が7.7mΩ/□で
あった。(7) Further, after forming the conductor paste layer of the heating element pattern, the ceramic substrate 51 is heated and fired at 780 ° C. to sinter the tungsten particles in the conductor paste and bake it on the ceramic substrate 51. The resistance heating element 52 was formed. The resistance heating element 52 has a thickness of 5
μm, the width was 2.4 mm, and the sheet resistivity was 7.7 mΩ / □.
【0174】(8)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(7)で作
製したセラミック基板51を浸漬し、銀−鉛の抵抗発熱
体52の表面に厚さ1μmの金属被覆層(ニッケル層)
520を析出させた(図12(b)参照)。(8) Nickel sulfate 80 g / l, sodium hypophosphite 24 g / l, sodium acetate 12 g / l,
The ceramic substrate 51 prepared in (7) above was immersed in an electroless nickel plating bath consisting of an aqueous solution having a concentration of 8 g / l boric acid and 6 g / l ammonium chloride, and a thickness of 1 μm was formed on the surface of the resistance heating element 52 of silver-lead. Metal coating layer (nickel layer)
520 was deposited (see FIG. 12 (b)).
【0175】(9)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、Y2O3(平
均粒径0.4μm)4重量部、アクリル系樹脂バインダ
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
合した組成物を用い、スプレードライ法により顆粒を製
造し、この顆粒を円筒状の金型に入れ、常圧、1890
℃で焼結させ、長さ200mm、外径15mm、内径5
mmのセラミック体57を8個製造した。そして、セラ
ミック体57の接合面57aに、ブラスト処理を用い、
抵抗発熱体52の形状に対応する凹部を形成した。(9) Aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corp., average particle size 1.1 μm) 100 parts by weight, Y 2 O 3 (average particle size 0.4 μm) 4 parts by weight, acrylic resin binder 11.5 parts by weight , 0.5 parts by weight of a dispersant and 53 parts by weight of an alcohol consisting of 1-butanol and ethanol were mixed to prepare granules by a spray drying method, and the granules were put in a cylindrical mold and Pressure, 1890
Sintered at ℃, length 200mm, outer diameter 15mm, inner diameter 5
Eight mm mm ceramic bodies 57 were manufactured. Then, the joint surface 57a of the ceramic body 57 is blasted,
A recess corresponding to the shape of the resistance heating element 52 was formed.
【0176】(10)セラミック基板51およびセラミ
ック体57の接合面に硝酸イットリウム(2.61×1
0−1mol/L)水溶液を塗布した後、セラミック基
板51の底面51bであって、抵抗発熱体52の端部
が、その内径の内側に収まるような位置に、セラミック
体57の端面を接触させ、1890℃に加熱すること
で、セラミック基板51とセラミック体57とを接合し
た(図12(c)参照)。(10) Yttrium nitrate (2.61 × 1) is formed on the joint surface of the ceramic substrate 51 and the ceramic body 57.
(0 −1 mol / L) aqueous solution is applied, and then the end surface of the ceramic body 57 is brought into contact with the bottom surface 51 b of the ceramic substrate 51 at a position where the end portion of the resistance heating element 52 fits inside the inner diameter thereof. Then, the ceramic substrate 51 and the ceramic body 57 were joined by heating to 1890 ° C. (see FIG. 12C).
【0177】(11)次に、電源との接続を確保するた
めの外部端子63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(図示せず)を形成した。次いで、半田層の
上にコバール製の外部端子63を載置して、420℃で
加熱リフローし、外部端子63を抵抗発熱体52の表面
に取り付けた。(図12(d)参照)(11) Next, a silver-lead solder paste (manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd.) is printed by screen printing on the portion where the external terminal 63 for securing the connection with the power supply is attached, and the solder layer (not shown). Form). Next, the external terminal 63 made of Kovar was placed on the solder layer and heated at 420 ° C. for reflow, and the external terminal 63 was attached to the surface of the resistance heating element 52. (See FIG. 12 (d))
【0178】(12)そして、セラミック体57と抵抗
発熱体52との間の隙間および温度制御のための熱電対
(図示せず)をポリイミドで封止し、ホットプレート5
0を得た。(12) Then, a gap between the ceramic body 57 and the resistance heating element 52 and a thermocouple (not shown) for temperature control are sealed with polyimide, and the hot plate 5 is used.
I got 0.
【0179】(実施例3) 静電チャックの製造(図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、イットリウム(平均粒径
0.4μm)4重量部、アクリル系樹脂バインダ12
(共栄社製 商品名KC−600 酸価16KOHmg
/g)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
した組成物を用い、ドクターブレード法を用いて成形す
ることにより厚さ0.47mmのグリーンシートを得
た。Example 3 Manufacturing of Electrostatic Chuck (FIG. 7)
(1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), 4 parts by weight of yttrium (average particle size 0.4 μm), acrylic resin binder 12
(Kyoeisha brand name KC-600 acid value 16KOHmg
/ G) part by weight, a dispersant 0.5 part by weight, and a composition obtained by mixing 53 parts by weight of an alcohol consisting of 1-butanol and ethanol, and by molding using a doctor blade method, a thickness of 0.47 mm is obtained. I got a green sheet.
【0180】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥した後、何も加工を施していないグリーン
シートと、パンチングを行い、抵抗発熱体と導体回路と
を接続するためのバイアホール用貫通孔を設けたグリー
ンシートと、導体回路と外部端子とを接続するためのバ
イアホール用貫通孔を設けたグリーンシートと、静電電
極と外部端子とを接続するためのスルーホール用貫通孔
を設けたグリーンシートとを作製した。(2) Next, this green sheet is heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, the unprocessed green sheet is punched and the green sheet is provided with through holes for via holes for connecting the resistance heating element and the conductor circuit, and the conductor circuit and the outside. A green sheet provided with a via hole through hole for connecting a terminal and a green sheet provided with a through hole through hole for connecting an electrostatic electrode and an external terminal were produced.
【0181】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイド粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部、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。ま
た、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、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。(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm and an acrylic binder of 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A. Further, a conductor paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant.
【0182】(4)バイアホール用貫通孔を設けたグリ
ーンシートの表面に、導体ペーストAをスクリーン印刷
法により印刷し、抵抗発熱体となる導体ペースト層を印
刷した。また、導体回路と外部端子とを接続するための
スルーホール用貫通孔を設けたグリーンシートの表面
に、上記導電性ペーストAをスクリーン印刷法により印
刷し、導体回路となる導体ペースト層を印刷した。更
に、何も加工を施していないグリーンシートに図8に示
した形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層を
形成した。(4) Conductor paste A was printed by a screen printing method on the surface of the green sheet provided with through holes for via holes to print a conductor paste layer to be a resistance heating element. Further, the conductive paste A is printed by a screen printing method on the surface of the green sheet provided with through holes for through holes for connecting the conductor circuit and the external terminals to print a conductor paste layer to be a conductor circuit. . Further, a conductor paste layer having an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 8 was formed on the green sheet which was not processed.
【0183】更に、抵抗発熱体と導体回路とを接続する
ためのバイアホール用貫通孔と外部端子を接続するため
のスルーホール用貫通孔に導体ペーストBを充填した。Further, the conductor paste B was filled in the through holes for via holes for connecting the resistance heating element and the conductor circuit and the through holes for through holes for connecting the external terminals.
【0184】次に、上記処理の終わった各グリーンシー
トを積層した。まず、抵抗発熱体となる導体ペースト層
が印刷されたグリーンシートの上側(加熱面側)に、ス
ルーホール73となる部分のみが形成されたグリーンシ
ートを34枚積層し、そのすぐ下側(底面側)に導体回
路となる導体ペースト層が印刷されたグリーンシートを
積層し、さらに、その下側にスルーホール73、73
0、730′となる部分が形成されたグリーンシートを
12枚積層した。このように積層したグリーンシートの
最上部に、静電電極パターンからなる導体ペースト層を
印刷したグリーンシートを積層し、さらにその上に何の
加工もしていないグリーンシートを2枚積層し、これら
を130℃、8MPaの圧力で圧着して積層体を形成し
た。Next, the green sheets that had been subjected to the above treatment were laminated. First, on the upper side (heating surface side) of the green sheet on which the conductor paste layer serving as the resistance heating element is printed, 34 green sheets in which only the portions to be the through holes 73 are formed are stacked, and immediately below (the bottom surface). Side) is laminated with a green sheet on which a conductor paste layer to be a conductor circuit is printed, and further, through holes 73, 73 are provided under the green sheet.
Twelve green sheets each having a portion corresponding to 0,730 'were formed. A green sheet on which a conductor paste layer composed of an electrostatic electrode pattern is printed is laminated on the top of the thus laminated green sheet, and two unprocessed green sheets are further laminated thereon. A laminated body was formed by pressure bonding at 130 ° C. and a pressure of 8 MPa.
【0185】(5)次に、得られた積層体を不活性ガス
中、600℃で5時間脱脂し、その後、1890℃、圧
力15MPaの条件で3時間ホットプレスし、厚さ3m
mのセラミック基板71を得た。これを直径230mm
の円板状に切り出し、内部に、厚さが5μm、幅が2.
4mmの抵抗発熱体720、厚さが20μm、幅が10
mmの導体回路780および厚さ6μmのチャック正極
静電層72a、チャック負極静電層72bを有するセラ
ミック基板71とした。(5) Next, the obtained laminate was degreased in an inert gas at 600 ° C. for 5 hours, and then hot pressed for 3 hours at 1890 ° C. and a pressure of 15 MPa to give a thickness of 3 m.
A ceramic substrate 71 of m was obtained. 230 mm diameter
It is cut out into a disc shape and has a thickness of 5 μm and a width of 2.
4 mm resistance heating element 720, thickness 20 μm, width 10
A ceramic substrate 71 having a conductor circuit 780 mm of mm, a chuck positive electrode electrostatic layer 72a and a chuck negative electrode electrostatic layer 72b having a thickness of 6 μm was obtained.
【0186】(6)次に、(5)で得られたセラミック
基板71をN2ガス中、1800℃、常圧で3時間加熱
した。(6) Next, the ceramic substrate 71 obtained in (5) was heated in N 2 gas at 1800 ° C. and normal pressure for 3 hours.
【0187】(7)次に、セラミック基板71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
700を設け、セラミック基板71の底面71bで、ス
ルーホール73、73′が形成されている部分をえぐり
とって袋孔790を形成した。(7) Next, after polishing the ceramic substrate 71 with a diamond grindstone, a mask is placed and a bottomed hole 700 for a thermocouple is provided on the surface by blasting with glass beads. A bag hole 790 is formed by scooping out the portion of the bottom surface 71b where the through holes 73 and 73 'are formed.
【0188】(8)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社
製、平均粒径1.1μm)100重量部、イットリア
(平均粒径0.4μm)4重量部、アクリル系樹脂バイ
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
を混合した組成物を用い、スプレードライ法により顆粒
を製造し、この顆粒をパイプ状の金型に入れ、常圧、1
890℃で焼結させ、長さ200mm、外径45mm、
内径35mmのセラミック体77を製造した。(8) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), 4 parts by weight of yttria (average particle size 0.4 μm), 11.5 parts by weight of acrylic resin binder, dispersant Using a composition obtained by mixing 0.5 parts by weight and 53 parts by weight of an alcohol composed of 1-butanol and ethanol, granules were produced by a spray drying method, and the granules were put into a pipe-shaped mold and subjected to normal pressure, 1
Sintered at 890 ° C, length 200 mm, outer diameter 45 mm,
A ceramic body 77 having an inner diameter of 35 mm was manufactured.
【0189】(9)セラミック基板71およびセラミッ
ク体77の接合面に硝酸イッテルビウム(2.61×1
0−1mol/L)水溶液を塗布した後、セラミック基
板71の底面71bであって、袋孔79がその内径の内
側に収まるような位置に、セラミック体77の端面を接
触させ、1890℃に加熱することで、セラミック基板
71とセラミック体77とを接合した。(9) Ytterbium nitrate (2.61 × 1) is formed on the joint surface of the ceramic substrate 71 and the ceramic body 77.
(0 −1 mol / L) aqueous solution is applied, and then the end face of the ceramic body 77 is brought into contact with the bottom surface 71b of the ceramic substrate 71 at a position where the bag hole 79 fits inside its inner diameter, and the temperature is raised to 1890 ° C. By heating, the ceramic substrate 71 and the ceramic body 77 were joined.
【0190】(10)次に、セラミック体77の内部の
袋孔790に、銀ろう(Ag:40重量%、Cu:30
重量%、Zn:28重量%、Ni:1.8重量%、残
部:その他の元素、リフロー温度:800℃)を用い
て、外部端子760を取り付けた。そして、外部端子7
60にソケット750を介して導電線731を接続し
た。(10) Next, in the bag hole 790 inside the ceramic body 77, silver solder (Ag: 40% by weight, Cu: 30)
%, Zn: 28% by weight, Ni: 1.8% by weight, balance: other elements, reflow temperature: 800 ° C.), and the external terminal 760 was attached. And the external terminal 7
The conductive wire 731 was connected to 60 through the socket 750.
【0191】(11)そして、温度制御のための熱電対
を有底孔700に挿入し、シリカゾルを充填し、190
℃で2時間硬化、ゲル化させることで、その内部に静電
電極、抵抗発熱体、導体回路、バイアホールおよびスル
ーホールが設けられたセラミック基板の底面に、筒状の
セラミック体が接合され、上記セラミック基板が静電チ
ャックとして機能するセラミック接合体を製造した。(11) Then, a thermocouple for temperature control is inserted into the hole 700 having a bottom, and silica sol is filled, and 190
By hardening and gelling at ℃ for 2 hours, the cylindrical ceramic body is bonded to the bottom surface of the ceramic substrate in which the electrostatic electrode, the resistance heating element, the conductor circuit, the via hole and the through hole are provided. A ceramic bonded body in which the ceramic substrate functions as an electrostatic chuck was manufactured.
【0192】(実施例4)実施例1の(5)の工程で、
加熱時間を30分とした以外は、実施例1と同様にし
て、ホットプレートを製造した。Example 4 In the step (5) of Example 1,
A hot plate was produced in the same manner as in Example 1 except that the heating time was 30 minutes.
【0193】(比較例1)実施例1の(1)〜(4)の
工程を行うことにより、セラミック基板を製造した後、
得られたセラミック基板について、(5)のカーボン不
均一化工程を行わなかった以外は、実施例1と同様にし
て、ホットプレートを製造した。(Comparative Example 1) After manufacturing a ceramic substrate by carrying out the steps (1) to (4) of Example 1,
With respect to the obtained ceramic substrate, a hot plate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the carbon nonuniformizing step (5) was not performed.
【0194】(比較例2)実施例2の(1)〜(3)の
工程を行うことにより、セラミック基板を製造した後、
得られたセラミック基板について、(4)のカーボン不
均一化工程を行わなかった以外は、実施例2と同様にし
て、ホットプレートを製造した。Comparative Example 2 After manufacturing a ceramic substrate by carrying out the steps (1) to (3) of Example 2,
With respect to the obtained ceramic substrate, a hot plate was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the carbon nonuniformizing step (4) was not performed.
【0195】(比較例3)実施例3の(1)〜(5)の
工程を行うことにより、セラミック基板を製造した後、
得られたセラミック基板について、(5)のカーボン不
均一化工程を行わなかった以外は、実施例3と同様にし
て、静電チャックを製造した。(Comparative Example 3) After manufacturing a ceramic substrate by carrying out the steps (1) to (5) of Example 3,
An electrostatic chuck was manufactured in the same manner as in Example 3 except that the carbon nonuniformizing step (5) was not performed on the obtained ceramic substrate.
【0196】実施例1〜4および比較例1〜3に係るセ
ラミック接合体について、以下の評価試験を行った。そ
の結果を下記の表1に示す。The following evaluation tests were performed on the ceramic joined bodies according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3. The results are shown in Table 1 below.
【0197】(1)カーボン濃度の測定
セラミック基板の表面近傍および内部から採取した試料
片を粉砕し、これを500〜800℃で加熱した際に、
発生するCOx ガスを捕集することにより行った。(1) Measurement of Carbon Concentration When sample pieces collected from the vicinity of the surface of the ceramic substrate and inside were crushed and heated at 500 to 800 ° C.,
It was carried out by collecting the generated CO x gas.
【0198】(2)明度の測定
JIS Z 8721の規定に基づき、マンセル色調票
のチャートより、セラミック接合体の明度を測定した。(2) Measurement of Lightness Based on the JIS Z 8721, the lightness of the ceramic bonded body was measured from the Munsell color chart.
【0199】(3)ウエハ温度の測定
ウエハをセラミック接合体上に、支持ピンを介してセラ
ミック基板表面から200μm離間した状態となるよう
に載置した後、真空中、400℃設定で加熱し、ウエハ
の温度を熱電対で測定した。(3) Measurement of Wafer Temperature A wafer was placed on a ceramic bonded body so as to be separated from the surface of the ceramic substrate by 200 μm via support pins, and then heated in a vacuum at 400 ° C. The temperature of the wafer was measured with a thermocouple.
【0200】(4)破壊強度の測定
曲げ強度試験を行い、セラミック体とセラミック基板と
の接合面の破壊強度を測定した。(4) Measurement of Breaking Strength A bending strength test was conducted to measure the breaking strength of the joint surface between the ceramic body and the ceramic substrate.
【0201】(5)ヒートサイクル試験
25℃に保持した後、450℃に加熱する過程を繰り返
すヒートサイクル試験を500回行い、セラミック体と
セラミック基板との接合部におけるクラックの発生の有
無を確認した。(5) Heat Cycle Test A heat cycle test, in which the process of holding at 25 ° C. and then heating to 450 ° C. is repeated 500 times, was performed to confirm the occurrence of cracks at the joint between the ceramic body and the ceramic substrate. .
【0202】(6)配線等の腐食の有無
実施例および比較例に係るセラミック接合体を支持容器
に取り付け、CF4ガス雰囲気で300℃まで昇温した
後における、セラミック接合体の配線等の腐食状態を目
視により観察した。なお、セラミック体の内部には、不
活性ガスとして、N2ガスを導入した。(6) Presence of Corrosion of Wiring etc. Corrosion of wiring etc. of the ceramic bonded body after the ceramic bonded bodies according to the examples and comparative examples were attached to a support container and heated up to 300 ° C. in a CF 4 gas atmosphere. The state was visually observed. In addition, N 2 gas was introduced as an inert gas into the inside of the ceramic body.
【0203】[0203]
【表1】 [Table 1]
【0204】上記表1に示した結果より明らかなよう
に、実施例1〜4に係るセラミック接合体では、破壊強
度試験およびヒートサイクル試験のいずれの場合におい
ても、充分に大きな接合強度を有し、また、これらのセ
ラミック接合体のセラミック体内部に配設された配線等
は、CF4ガスにより腐食されることはなかった。これ
は従来と遜色がない。また、明度も6以下と低く、隠蔽
性にすぐれている。さらに、輻射熱も利用できる。これ
は、実施例1〜4に係るセラミックヒータでは、セラミ
ック基板中に含有されるカーボンのセラミック基板の表
面近傍における濃度が、セラミック基板の内部における
濃度と比較して低いものであるため、セラミック体およ
びセラミック基板の接合面において、焼結助剤の拡散が
カーボンの存在により妨げられることがなく、両者の界
面において良好にセラミック粒子の粒成長が起こるとと
もに、焼結助剤が助剤としての作用を充分に維持するこ
とができるため、上記セラミック基板と上記セラミック
体とを強固に接合することができるものと考えられた。As is clear from the results shown in Table 1, the ceramic bonded bodies according to Examples 1 to 4 have sufficiently large bonding strengths in both the fracture strength test and the heat cycle test. Further, the wirings and the like arranged inside the ceramic body of these ceramic bonded bodies were not corroded by CF 4 gas. This is comparable to the conventional one. Further, the brightness is as low as 6 or less, and the hiding property is excellent. Further, radiant heat can be used. This is because in the ceramic heaters according to Examples 1 to 4, the concentration of carbon contained in the ceramic substrate near the surface of the ceramic substrate is lower than the concentration inside the ceramic substrate. The diffusion of the sintering aid is not hindered by the presence of carbon at the joint surface of the ceramic substrate, and the grain growth of the ceramic particles occurs well at the interface between the two, and the sintering aid acts as an aid. Therefore, it was considered that the above-mentioned ceramic substrate and the above-mentioned ceramic body can be firmly bonded to each other.
【0205】[0205]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
ク接合体は、セラミック基板中に含有されるカーボンの
セラミック基板の表面近傍における濃度が、セラミック
基板の内部における濃度と比較して低いものであるた
め、セラミック体の接合面に焼結助剤を含む溶液を塗布
し、セラミック基板と接触させ、加熱する方法により接
合を行った場合に、セラミック体およびセラミック基板
の接合面におけるセラミック粒子の相対的な濃度が高く
なることに起因して、両者の界面において良好にセラミ
ック粒子の粒成長が起こるため、上記セラミック基板と
上記セラミック体とを強固に接合することができる。As described above, in the ceramic joined body of the present invention, the concentration of carbon contained in the ceramic substrate near the surface of the ceramic substrate is lower than the concentration inside the ceramic substrate. Therefore, when a solution containing a sintering aid is applied to the joint surface of the ceramic body, and the ceramic body and the ceramic substrate are joined together by heating, the relative amounts of the ceramic particles on the joint surface of the ceramic body and the ceramic substrate are Due to the increase in the effective concentration, the grain growth of the ceramic particles occurs favorably at the interface between the two, so that the ceramic substrate and the ceramic body can be firmly bonded.
【0206】また、本発明のセラミック接合体の製造方
法は、上述した通りであるので、セラミック基板内部の
カーボン濃度については、大きく変化させることなく、
セラミック基板の表面近傍のカーボン濃度のみを低下さ
せることができるため、耐腐食性および耐久性に優れる
セラミック接合体を製造することができる。Since the method for manufacturing a ceramic joined body of the present invention is as described above, the carbon concentration inside the ceramic substrate is not significantly changed,
Since only the carbon concentration near the surface of the ceramic substrate can be reduced, it is possible to manufacture a ceramic joined body having excellent corrosion resistance and durability.
【図1】本発明のセラミック接合体の一例であるホット
プレートを模式的に示す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing a hot plate which is an example of a ceramic bonded body of the present invention.
【図2】図1に示したホットプレートの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the hot plate shown in FIG.
【図3】図1に示したホットプレートにおけるカーボン
の分布状態を模式的に示した断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing a carbon distribution state in the hot plate shown in FIG.
【図4】図1に示したホットプレートを支持容器で支持
することにより、ホットプレートユニットとした場合を
模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a case where a hot plate unit is formed by supporting the hot plate shown in FIG. 1 with a support container.
【図5】本発明のセラミック接合体の別の一例であるホ
ットプレートを模式的に示す平面図である。FIG. 5 is a plan view schematically showing a hot plate which is another example of the ceramic joined body of the present invention.
【図6】図5に示したホットプレートの平面図である。FIG. 6 is a plan view of the hot plate shown in FIG.
【図7】本発明のセラミック接合体の別の一例である静
電チャックを模式的に示す平面図である。FIG. 7 is a plan view schematically showing an electrostatic chuck which is another example of the ceramic bonded body of the present invention.
【図8】セラミック基板に埋設されている静電電極の一
例を模式的に示す水平断面図である。FIG. 8 is a horizontal cross-sectional view schematically showing an example of an electrostatic electrode embedded in a ceramic substrate.
【図9】セラミック基板に埋設されている静電電極の別
の一例を模式的に示す水平断面図である。FIG. 9 is a horizontal sectional view schematically showing another example of the electrostatic electrode embedded in the ceramic substrate.
【図10】セラミック基板に埋設されている静電電極の
さらに別の一例を模式的に示す水平断面図である。FIG. 10 is a horizontal sectional view schematically showing still another example of the electrostatic electrode embedded in the ceramic substrate.
【図11】(a)〜(d)は本発明のセラミック接合体
の一例であるホットプレートの製造方法の一例を模式的
に示す断面図である。11A to 11D are cross-sectional views schematically showing an example of a method for manufacturing a hot plate which is an example of the ceramic joined body of the present invention.
【図12】(a)〜(d)は本発明のセラミック接合体
の別の一例であるホットプレートの製造方法の一例を模
式的に示す断面図である。12A to 12D are cross-sectional views schematically showing an example of a method for manufacturing a hot plate which is another example of the ceramic joined body of the present invention.
8 リフターピン 9 シリコンウエハ 10、50 ホットプレート 11、51、71 セラミック基板 12、52、720 抵抗発熱体 13、13′73、73′ スルーホール 14、54 有底孔 15、55、75 貫通孔 16、76 バイアホール 17、57、77 セラミック体 18、78 導体回路 19 ネジ穴 20 支持容器 520 金属被覆層 70 静電チャック 79 袋孔 8 lifter pins 9 Silicon wafer 10, 50 hot plate 11, 51, 71 Ceramic substrate 12, 52, 720 Resistance heating element 13, 13'73, 73 'through hole 14, 54 Bottom hole 15, 55, 75 through holes 16,76 via holes 17, 57, 77 Ceramic body 18, 78 Conductor circuit 19 screw holes 20 Support container 520 metal coating layer 70 Electrostatic chuck 79 bag holes
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/74 H05B 3/20 393 // H05B 3/20 393 H01L 21/302 101G Fターム(参考) 3K034 AA02 AA15 AA21 BA06 BA14 BC04 BC17 DA04 JA01 3K092 PP20 QA05 QB02 QB31 QB43 QB68 QB75 RF03 RF11 RF19 RF27 UA05 VV09 4G026 BA16 BB16 BF01 BF41 BG04 BG05 BH06 5F004 AA13 AA16 BB18 BB22 BB29 5F045 EK09 EM05 EM09 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H05B 3/74 H05B 3/20 393 // H05B 3/20 393 H01L 21/302 101G F term (reference) 3K034 AA02 AA15 AA21 BA06 BA14 BC04 BC17 DA04 JA01 3K092 PP20 QA05 QB02 QB31 QB43 QB68 QB75 RF03 RF11 RF19 RF27 UA05 VV09 4G026 BA16 BB16 BF01 BF41 BG04 EM05BB29 BB09 BB09 BB09 BB09 BB09 B22
Claims (4)
たセラミック基板の底面に、セラミック体が接合された
セラミック接合体であって、前記セラミック基板は、カ
ーボンを含有し、前記セラミック基板の表面近傍におけ
るカーボンの濃度は、前記セラミック基板の内部におけ
るカーボンの濃度よりも低いことを特徴とするセラミッ
ク接合体。1. A ceramic bonded body in which a ceramic body is bonded to a bottom surface of a ceramic substrate having a conductor provided on the surface or inside thereof, the ceramic substrate containing carbon, and the surface of the ceramic substrate. A ceramic joined body, wherein the carbon concentration in the vicinity is lower than the carbon concentration inside the ceramic substrate.
トプレートとして機能する請求項1に記載のセラミック
接合体。2. The ceramic bonded body according to claim 1, wherein the conductor is a resistance heating element and functions as a hot plate.
ャックとして機能する請求項1に記載のセラミック接合
体。3. The ceramic joined body according to claim 1, wherein the conductor is an electrostatic electrode and functions as an electrostatic chuck.
ン原料となるものとを含むセラミック成形体を焼成して
カーボンをほぼ均一濃度で含むセラミック基板を作製
し、得られたセラミック基板を常圧、1800〜200
0℃、N2ガス雰囲気下でカーボン不均一化処理を行っ
た後、前記セラミック基板の底面に、焼結助剤を含む溶
液を接合面に塗布した前記セラミック体を接触させ、加
熱することにより、前記セラミック基板と前記セラミッ
ク体とを接合することを特徴とするセラミック接合体の
製造方法。4. A ceramic substrate containing ceramic powder and carbon or carbon raw material is fired to produce a ceramic substrate containing carbon in a substantially uniform concentration, and the obtained ceramic substrate is under normal pressure at 1800 to 200.
After performing the carbon non-uniformization treatment at 0 ° C. under N 2 gas atmosphere, the ceramic body having the bonding surface coated with the solution containing the sintering aid is brought into contact with the bottom surface of the ceramic substrate and heated. A method for producing a ceramic joined body, comprising joining the ceramic substrate and the ceramic body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002102999A JP2003300785A (en) | 2002-04-04 | 2002-04-04 | Ceramic jointed body and method for producing the same |
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|---|---|
| JP2003300785A true JP2003300785A (en) | 2003-10-21 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003300785A (en) |
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