CN101389161A

CN101389161A - 加热装置

Info

Publication number: CN101389161A
Application number: CNA2008102153364A
Authority: CN
Inventors: 森冈育久; 鹤田英芳; 相原靖文
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2028-09-05
Also published as: TW200934281A; EP2045834A3; TWI459851B; CN101389161B; SG151199A1; KR20130139213A; JP5107186B2; KR20090026727A; EP2045834B1; DE602008004806D1; EP2045834A2; US20090159588A1; JP2009087932A

Abstract

本发明涉及加热装置。提供能够在面内均匀地加热安装在加热面上的被加热物，并且可在较宽的温度范围内维持良好的均热性的加热装置。加热装置(10)具备：具有加热面(11a)、埋设有电阻发热体(12)的陶瓷基体(11)和接近该陶瓷基体(11)的背面(11b)安装固定的温度调节部件(21)。在该陶瓷基体(11)的加热面和电阻发热体(12)之间配置有具有导热率比陶瓷基体(11)的导热率更高的导热性部件(14)。在陶瓷基体(11)和温度调节部件(21)之间的间隙(31)压力可调地导入气体。

Description

加热装置

技术领域

本发明涉及用于半导体的晶片等的加热的加热装置。

背景技术

在半导体器件的制造工序中，为了使用半导体制造装置在晶片上形成氧化膜等而进行加热处理。作为在该半导体的制造工序中的用于进行晶片的加热处理的加热装置的一个例子，有具备具有放置晶片的加热面的圆盘状的陶瓷基体，并在该陶瓷基体中埋设电阻发热体的加热装置。该加热装置的电阻发热体埋设在陶瓷基体的内部，通过对该电阻发热体供给电力，使上述加热面发热。

对于这种加热装置，要求能够把作为被加热材料的晶片稳定地维持在规定的加热温度来进行加热。此外，要求能够在晶片的面内均匀地加热。为此，在众所周知的加热装置中，有对电阻发热体的平面的布线下功夫而在与圆盘状的陶瓷基体中的加热面相反一侧的背面作为温度调节部件安装块状的散热片的技术。采用该块状的散热片的话，能够使热量从陶瓷基体迅速地逃离。因此，能够抑制热加面中局部的温度上升，这有助于使整个加热面的面内对晶片均匀进行加热。

具有该块状的散热片和陶瓷基体例如被硅树脂的粘接层接合的加热装置。但是，硅树脂由于耐热性低，从而加热装置的使用温度受到限制。此外，硅树脂的导热性差，因此，对维持均匀地加热晶片也有限制。

对此，具有块状的散热片和陶瓷基体用由铝合金的热压接形成的接合层接合的加热装置(专利文献1：特开平9-249465号公报)。

然而，即使利用由该铝合金的热压接形成的接合层的加热装置，陶瓷基体的加热面的面内的加热温度的均匀性也不一定充分。特别地，在向电阻发热体的入热量变大，陶瓷基体由导热率低的材料做成的场合，加热的均匀性(均热性)变差，因此，通过该加热装置加热的晶片的表面温度的均匀性也变差。由于晶片的表面温度的均匀性变差，在晶片上施行的成膜或刻蚀的面内均匀性也下降，半导体器件制造时的成品率下降。

发明内容

对此，本发明是有利于地解决上述问题的发明，本发明提供改善加热面中的均热性，通过这样，能够在面内均匀地对安装在加热面上的被加热物进行加热，并且在较大的温度范围可良好地维持均热性的加热装置。

为了达成上述目的，本发明的加热装置具有如下特征，具备：具有放置基板的加热面且由陶瓷构成的基体；埋设在该基体内部的发热体；设置在该基体的加热面和发热体之间且具有比基体的导热率更高的导热率的导热性部件；以及，接近该基体的背面设置的温度调节部件，在该基体和温度调节部件之间具有空隙，可与可调节该空隙的气体压力地导入气体的气体导入装置连接。

发明效果如下。

根据本发明的加热装置，可以在面内对安装在加热面上的被加热物均匀地进行加热，并且，即使入热散热环境改变也可恒定地维持均热性。

附图说明

图1表示本发明的加热装置的一个实施例的剖视图。

图2表示包含本发明的实施例的加热装置的加热系统的一个例子的说明图。

图中：

10-加热装置；11-陶瓷基体；12-电阻发热体；13-电介质层；14-导热性部件；40-气体导入装置。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的加热装置的实施例进行说明。

图1是表示本发明的加热装置的一个实施例的剖视图。还有，以下所述的附图中，为了使加热装置的各构成要素易于理解，各构成要素以与实际的加热装置不同的尺寸比例来进行描述。因此，本发明的加热装置并不限定于附图所示的加热装置的尺寸比例。

图1所示的本实施方式的加热装置10具有圆盘状的陶瓷基体11。该陶瓷基体11由例如氧化铝(Al₂O₃)系陶瓷或氮化铝(AlN)系陶瓷做成。

具有该圆盘状的陶瓷基体11的一个平面部设置有用做被加热物的例如半导体基板的晶片(未图示)，成为用于加热该晶片的加热面11a。在该陶瓷基体11的内部，在靠近与加热面11a相反一侧即背面11b附近埋设有电阻发热体12。

与该电阻发热体12连接的加热器端子13从陶瓷基体的背面11b插入。通过从与该加热器端子13连接的未图示的外部电源把电力供给电阻发热体12，电阻发热体12发热，产生的热量从电阻发热体12向陶瓷基体11的加热面11a在陶瓷基体11内移动。通过这样，就可对设置在加热面11a上的晶片加热。

温度调节部件21与陶瓷基体11的背面11b相对而安装固定在陶瓷基体11上。在图示的例子中，在陶瓷基体11的周缘部附近设有环状的夹具23。该夹具23在其内周侧形成具有与陶瓷基体11的周缘部的凸缘配合的缺口部的形状。此外，该夹具23具有在厚度方向贯穿的螺栓孔。螺栓24插入各螺栓孔，通过该螺栓24与形成于温度调节部件21的螺孔螺纹结合，陶瓷基体11和温度调节部件21被拧紧固定。还有，如下文所详细叙述的那样，在该陶瓷基体11和温度调节部件21之间形成有空隙31。

该温度调节部件21作为能够使陶瓷基体11的热量移动并将加热中的陶瓷基体11的温度保持恒定的材料，由导热性良好的金属材料例如块状的铝构成。为了提高该温度调节部件21的散热效果，在该温度调节部件21的内部形成有冷媒可以通过的流体流动孔21a。此外，在温度调节部件21上，形成有可插通加热器端子13的端子孔21b，同时，与该端子孔21b的内壁相接插设有管状的绝缘部件22A，使插通该绝缘部件22A内周面侧的加热器端子13和由金属材料构成的温度调节部件21绝缘。

在本实施方式的加热装置10中，在陶瓷基体11的加热面11a和埋设在陶瓷基体11内部的电阻发热体12之间配置有导热性部件14。在图示的实施方式中，导热性部件是具有与加热面11a大致相同的平面形状、直径的薄板形状，配设成与加热面11a大致平行。该导热性部件14具有比陶瓷基体11更高的导热率。

本实施方式的加热装置10通过具备该导热性部件14，得到以下效果。把电力供给电阻发热体12，该电阻发热体12发热时，产生的热量的一部分向陶瓷基体11的加热面11a移动。在朝向加热面11a的途中，到达导热性部件14的热量不仅从导热性部件14向加热面11a移动，而且还在该导热性部件14的内部向其平面方向扩散移动。通过向该导热性部件14的平面方向的热量的扩散移动，朝向加热面11a的热量在导热性部件14的平面方向被平均化。因此，从该导热性部件14朝向加热面11a的热量也在加热面11a的平面方向被平均化，因此，在该加热面11a中的温度的均匀化(均热性)得到提高。

本实施方式的加热装置因具备导热性部件14得到的上述效果，在陶瓷基体11是以氧化铝为主要成分的陶瓷做成的场合，效果特别大。氧化铝的导热率为30W/m·K，导热性不高，因此，在不具备导热性部件14的场合，从电阻发热体12产生的热量的一部分在陶瓷基体11内部向其平面方向扩散移动的量小。因此，具备以氧化铝为主要成分的陶瓷做成的陶瓷基体11的加热装置，在不具备导热性部件14的场合，有可能均热性不够。相对于此，本实施方式的加热装置通过具备导热性部件14，即使是具有具备以氧化铝为主要成分的陶瓷做成的陶瓷基体11的加热装置，也能够显著提高均热性。

通过具备该导热性部件14导致的均热性的提高，在陶瓷基体11的加热面11a和电阻发热体12之间，并且，在加热面11a附近配设有导热性部件14，因此，对提高均热性有帮助，与现有技术那样仅在陶瓷基体11的背面11b具备温度调节部件21的加热装置相比，均热性格外优良。此外，作为用该加热装置10加热的被加热物的半导体晶片即使在面内产生少量的温度变化，对制造的半导体器件的成品率也会给与很大的影响，通过本实施方式的加热装置10提高均热性将对半导体器件的成品率提高带来空前的提高。

就用于导热性部件14的材料而言，只要是导热率比陶瓷基体11更高的材料就合适。导热率越高越好。例如在陶瓷基体11是由氧化铝(导热率：30W/m·K左右)做成的场合，导热性部件14较好是由铝或铝合金(导热率：230W/m·K左右)做成。此外，不限于铝或铝合金，也可以是导热性良好的铟或铟合金，或其它金属材料。并且，不限于金属材料，也可以是作为高导热性陶瓷的氮化铝(导热率：150W/m·K左右)。

为了导热性部件14在其平面方向使热量充分扩散，需要具有一定的厚度，例如，较好是具有0.5～5.0mm左右的厚度。导热性部件14比0.5mm更薄的话，热量向平面方向的扩散就不充分因而具备导热性部件14带来的效果变的微小。此外，超过5.0mm左右的厚度时，由具备导热性部件14带来的效果就饱和。导热性部件14的0.5～5.0mm左右的厚度与在众所周知的加热装置中使用的埋设在加热面和电阻发热体之间的金属制电极，例如用于在加热面11a产生静电力的电极，或用于在加热面11a附近产生等离子体的高频电极的厚度相比大不相同。以现有众所周知的加热装置的电极的厚度难以得到本发明中所期望的均热性的提高。

陶瓷基体11并不限于上述以氧化铝为主要成分的陶瓷做成，也可以是以氧化钇为主要成分的陶瓷做成。该场合，能够使导热性部件为铝或铝合金、铟或铟合金、其它比氧化钇导热率更高的金属材料。此外，陶瓷基体11也可以由以氮化铝为主要成分的陶瓷做成。由氮化铝构成的陶瓷基体具有适合于产生使用了约翰逊拉别克(Johnsen-Rahbeck)力的静电力的体积电阻率。能够使该场合的导热性部件为比铝或铝合金、其它比氮化铝导热率更高的金属材料。

导热性部件14具有与陶瓷基体11的加热面11a大致相同的平面形状和大致相同的大小，这有利于提高加热面11a中的加热温度的均匀性(均热性)。但导热性部件14的平面形状和大小并不限定于此。重要的是，只要导热性部件14以能够提高均热性的形状、大小配设在陶瓷基体11内部且加热面11a和电阻发热体12之间即可。

该电阻发热体12由例如Nb(铌)、Pt(白金)、W(钨)或Mo(钼)等高熔点金属材料或它们的碳化物(白金除外)组成。这种电阻发热体12可以是通过包含该金属材料的原料膏的涂敷等形成的平面形状的电阻发热体，也可以是线圈状的电阻发热体。

考虑到导热性部件14的合适的尺寸以及形状的话，陶瓷基体11分成放置基板(晶片)的上侧部分和面对温度调节部件的下侧部分两部分，具有导热性部件14介于该上侧部分和下侧部分之间的三层构造是更好的方式。图1所示的本实施方式的加热装置具有该理想的三层构造。但是，本发明的不限定于具有三层构造，例如，该导热性部件14是埋设在陶瓷基体内的例子也可以。

并且，在上下方向两分割的陶瓷基体11的上侧部分和下侧部分能够做成由导热性部件14通过热压接(TCB：Thermal Compression Bonding)而接合的构造。三层之中，因导热性部件14是由热压接而形成的部件，陶瓷基体11的上侧部分和下侧部分能够横贯接合面整体无间隙地牢固地接合，因此，成为对陶瓷基体11整体的强度不带来不良影响的具有良好的效果的导热性部件14。

在陶瓷基体11分成上侧部分和下侧部分两部分的场合，陶瓷基体11的上侧部分与下侧部分的热膨胀系数之差较好是在0.2×10^-6以下。该热膨胀系数之差超过0.2×10^-6的话，因该热膨胀系数差而在陶瓷基体11产生弯曲，有可能在用于使该弯曲平坦化的加工上浪费时间。

陶瓷基体11的上侧部分较好是在使用温度的体积电阻率为1×10⁸～1×10¹²Ω·cm或1×10¹⁵Ω·cm以上。1×10⁸～1×10¹²Ω·cm是适合于在加热面11a产生使用了约翰逊拉别克力的静电力的体积电阻率，1×10¹⁵Ω·cm以上绝缘性高且是适合于产生使用了库仑力的静电力的体积电阻率。若是超过1×10¹²Ω·cm且未满1×10¹⁵Ω·cm的范围的体积电阻率，则不足于产生静电力，另外，吸附保持晶片后的解吸响应性降低。若是未满1×10⁸Ω·cm的体积电阻率，则存在漏电流变大从而给晶片带来不良影响并导致成品率下降的危险。

陶瓷基体的下侧部分其使用温度中的体积电阻率最好具有1×10⁸Ω·cm以上的体积电阻率。若使用未满1×10⁸Ω·cm的体积电阻率，则有在该下侧部分产生漏电流从而发生绝缘不良的危险。

0031

本实施方式的加热装置10由于导热性部件14与陶瓷基体11的加热面11a平行地接近而配设，从而可以把该导热性部件14灵活用作高频电极。详细地说，在具有陶瓷基体11的加热装置上，具有在其加热面附近埋设有能够施加高频的圆盘状的高频电极，通过该高频电极能够在设置在加热面的被加热物附近的空间产生高频等离子体的结构。由于该高频电极一般是由可供给高频电力的导电性部件构成，从而在本实施方式的加热装置10中，在导热性部件14是由金属材料等导电性部件构成的场合，有可能把导热性部件14用作该高频电极。图1所示的本实施方式的加热装置10是导热性部件14兼用作高频电极的例子，因此，以从陶瓷基体11的背面11b到达导热性部件14的方式，形成有可插通与导热性部件14连接的高频电极端子15的孔11c。此外，在温度调节部件21上，在该孔11c的延长线上形成有端子孔21b，并且，连接该端子孔21b的内壁插设有管状的绝缘部件22B，将插通到该绝缘部件22B内周面侧的高频电极端子15与由金属材料做成的温度调节部件21绝缘。高频电极端子15通过温度调节部件21的端子孔21b和陶瓷基体11的孔11c与导热性部件14连接，通过借助于该高频电极端子15从外部向导热性部件14供给高频电力，导热性部件14可用作高频电极。通过这样，本实施方式的加热装置10不必另外设置高频电极。还有，在导热性部件是金属材料的场合，有时因发生的高频等离子体，导热性部件会被腐蚀。为了防止导热性部件的腐蚀，用耐腐蚀材料保护导热性部件的侧面即可。例如，通过设置耐腐蚀性陶瓷或耐腐蚀性树脂的膜或环即可保护。作为具体的耐腐蚀性物质的形成方法，可举出使用氧化铝陶瓷或钇铝石榴石、氧化钇陶瓷等的喷镀膜，氟树脂制的热收缩环等例子。

本实施方式的加热装置10也可以做成利用静电力来保持设置在陶瓷基体11的加热面11a上的晶片的带静电吸盘的加热装置。通过做成带静电吸盘的加热装置，在晶片的加热时，可利用静电力来吸附保持该晶片。为此，本实施方式的加热装置10在陶瓷基体11的内部，接近加热面11a埋设有静电电极16。以从该陶瓷基体11的背面11b通到静电电极16的方式形成有孔11d。该孔11d是为了可插通与静电电极3连接的静电电极端子17。静电电极端子17被插入该孔11d，与静电电极16连接。此外，在温度调节部件21中的该孔11d的延长线上形成有端子孔21c，并且连接该端子孔21c的内壁插设有管状的绝缘部件22C，使插通该绝缘部件22C的内周面侧的静电电极端子17和由金属材料做成的温度调节部件21绝缘。在绝缘部件和各孔的间隙中涂敷树脂粘接剂等的绝缘物，消除间隙的同时还可提高接合强度和绝缘破坏强度。

通过借助于该静电电极端子17从外部向静电电极16施加电压，静电电极16和加热面11a之间的区域极化而成为电介质层，并在加热面11a上产生静电力。通过该静电力，能够吸附保持晶片。陶瓷基体11之中，至少静电电极16和加热面11a之间的区域，在由氧化铝构成的场合，由于氧化铝具备适当的电阻率，从而能够强有力地产生库仑力引起的静电力。库仑力产生的静电力不需要如约翰逊拉别克力产生的静电力那样在加热面11a流过微小的电流。

静电电极16较好是包含碳化钨(WC)和10％以上的氧化铝。通过静电电极16以碳化钨为主要成分，静电电极16的成分向氧化铝中的扩散极少，从而能够提高在静电电极16附近的氧化铝的体积电阻率。通过这样，施加高电压的场合的绝缘特性提高，并且，伴随电介质层的高电阻，被吸附的基板的拆装特性提高。此外，通过该静电电极16包含10％以上的氧化铝，静电电极16部分的紧贴性提高。静电电极16中包含的氧化铝的含有量的上限，根据减小静电电极16部的电阻的观点，较好是在50wt％左右以下。

静电电极16能够使用例如把包含规定量的氧化铝和碳化钨的混合粉末的印刷膏印刷成网眼状、梳状、涡旋状等平面形状的电极。还有，图1所示的本实施方式的加热装置10作为静电电极16给出的是双极型的例子，静电电极16不限于双极型，也可以是单极型或多极型。

陶瓷基体11分成上侧部分和下侧部分两部分，成为导热性部件14介于该上侧部分和下侧部分之间的三层结构，并且，该陶瓷基体在具备静电电极16的带静电吸盘的加热装置中，较好是做成静电电极16包含在陶瓷基体11的上侧部分，电阻发热体12包含在陶瓷基体11的下侧部分的结构。静电电极16埋设在陶瓷基体11的加热面11a附近，因此，包含在陶瓷基体11的上侧部分。此外，导热性部件14是为了使从电阻发热体12朝向陶瓷基体11的加热面11a的热量向导热性部件14的平面方向的热量的扩散移动而设置的，因此包含在陶瓷基体11的下侧部分。

作为本实施方式的加热装置10的制造方法的一例有包括分别制作在上下方向上分割成两部分的陶瓷基体11的上侧部分和下侧部分，通过导热性部件14利用热压接来接合该上侧部分和下侧部分的工序的方法。

该热压接能够例如作为导热性部件14使用铝，使预先制作的陶瓷基体11的上侧部分和下侧部分夹住该氧化铝的导热性部件14并使之重叠，在厚度方向加压并加热到规定温度来进行。特别地，把规定温度设定为比铝的熔点低5℃～15℃的温度，使加压压力在10kg/cm²以上100kg/cm²以下，使气氛气体为1kPa以下的真空中即可。采用该方法的话，由于能够在低温均匀地接合，从而能够不熔化铝而接合。因此，导热性部件14不产生变形，陶瓷基体在此温度完全不变形，从而能够得到尺寸精度高的陶瓷基体。铝能够由薄片用冲裁等预先做成任意形状，并且，由于压接中不熔化，从而能够不与在陶瓷基体中设置的通孔干涉而接合。

再有，通过分别制作在该热压接中使用的陶瓷基体11的上侧部分和下侧部分来制造陶瓷基体11，也能够用种类不同的陶瓷制作该陶瓷基体11的上侧部分和下侧部分。例如，也可以用以氧化钇为主要成分的陶瓷制作上侧部分，用以氧化铝为主要成分的陶瓷制作下侧部分。

如图1所示，本实施方式的加热装置10在配设有上述导热性部件14的陶瓷基体11和温度调节部件21之间形成有空隙31。为了可靠地确保该空隙31，在该空隙31中配设隔离物32。该隔离物32可以通过例如对耐热性树脂的薄片进行冲裁加工来形成。不过，不是必须设置隔离物32。例如，在陶瓷基体11的背面和温度调节部件21与陶瓷基体11相对的面之中至少一个背面通过形成表面粗糙度大的区域或突起也能够形成空隙31。

并且，在该空隙31，以能够可调节压力地从外部导入气体的方式，在温度调节部件21上形成有贯穿该温度调节部件21的厚度方向的作为气体导入路径的气体导入孔25。该气体导入孔25连通空隙31。此外，为了抑制被导入了该空隙31的气体泄漏，在该空隙的端部设有作为密封部件的O环33。通过该O环33，空隙31被气密。

气体导入装置与上述气体导入孔25连接。用图2来说明气体导入装置的一个例子。图2所示的本实施方式的气体导入装置40具备气体供给源41，把收放在该气体供给源的气体导入空隙31。图2所示的例子中，气体供给源41具备气体的种类互不相同的第1气体供给源41A、第2气体供给源41B、第3气体供给源41C。在第1气体供给源41A、第2气体供给源41B、第3气体供给源41C上分别安装有切换阀42使得可以选择或混合来自该气体供给源41的气体。在从该切换阀42朝向气体导入孔25的管路的途中，设有压力调整阀43和压力传感器44。此外，设置输入来自压力传感器44的信号并把压力控制信号输出到压力调整阀43的压力控制装置45。还有，图2所示的气体导入装置40是一个例子，只要是能够可调整压力地把气体导入空隙31的装置即可，并不限定于附图所示的装置。

本实施方式的加热装置在陶瓷基体11和温度调节器件21之间具有气密的空隙31，气体导入装置40通过气体导入孔25与该空隙31连接，能够从该气体导入装置40的气体供给源41可调整压力地导入气体。被导入该空隙31的气体的压力可通过压力调整阀43、压力传感器44以及压力控制装置45调节。

氦气等气体的导热率随压力改变。具体地说，压力越高导热率越大。因此，气体导入陶瓷基体11和温度调节部件21之间的空隙31，通过调节该气体的压力，就能够调节从陶瓷基体11向温度调节部件21移动的热量。因此，本实施方式的加热装置10维持优良的均热性的同时，可在比原来更宽的温度范围控制晶片的温度。

把气体导入陶瓷基体11和温度调节部件21的空隙31，通过调节该气体的压力得到的本实施方式的效果在均热性方面得到比现有的加热装置更高的水准。详细说来，在现有的加热装置中，陶瓷基体11和温度调节部件21用粘接剂粘接固定。在这种使用粘接剂的加热装置中，由于粘接剂的导热率对粘接剂来说是固有的值，从而在把晶片加热到比较低温的场合与加热到比较高温的场合，从陶瓷基体11移动到温度调节部件21的热量大不同。因此，在加热到高温的场合，投入到埋设在陶瓷基体11的电阻发热体的电力需要很大。由于向电阻发热体投入的电力越大，均热性越差，从而在加热到高温的场合，均热性变差。这种均热性的恶化能够通过如本实施方式这样在陶瓷基体11中埋设导热性部件14来抑制，但在低温加热晶片的场合和在高温加热的场合的温差大时，高温加热时的均热性还有改善的余地。

于是，在本实施方式的加热装置10中，通过设置气体导入装置40，使陶瓷基体11和温度调节部件21的空隙31的气体压力成为可调整，从而在高温加热晶片的场合，比在低温加热的场合更小地控制该空隙的气体压力。在气体压力小的场合，由于该气体的导热率变小，从而从陶瓷基体11移动到温度调节部件21的热量减小。因此，不会使投入埋设在陶瓷基体11的电阻发热体的电力很大地变化。高温加热晶片成为可能。因此，不会产生均热性的恶化，能够维持优良的均热性。

在本实施方式中，通过使陶瓷基体11和温度调节部件21的空隙31的压力可调整而得到的均热性的效果比仅具备导热性部件14的加热装置更优越，即，具备导热性部件14的话，再加上使陶瓷基体11和温度调节部件21的空隙31的压力可调整，能够达成预想以上的优良的均热性。

本实施方式的空隙31的气体压力控制能够通过与压力调整阀43和压力传感器44连接的压力控制装置45进行。这种空隙31的气体压力控制容易，此外，由于能够进行响应性很好的控制，从工业实施的观点来看也优越。对于控制从陶瓷基体11向温度调节部件21移动的热量的机构，除本实施方式的空隙31的气体压力控制之外，也可以通过改变空隙31的距离，同时改变在温度调节部件21的流体流动孔21a的冷媒的温度。然而，在晶片的加热时改变空隙31的距离困难，而且用于改变距离的装置变得大型。此外，改变冷媒的温度，冷媒是一般的液体，由于比热比气体大很多，因此难以短时间加热或冷却冷媒，此外，准备与温度调节部件21的流体流动孔21a连接的多个温度的冷媒，根据晶片的加热温度切换使用温度不同的冷媒，装置变大。对此，本实施方式的加热装置10通过空隙31的气体压力控制，能够在极短的时间改变从陶瓷基体11向温度调节部件21移动的热量，因此，能够提高生产量。此外，设备的追加仅设置简单的气体导入装置40即可，设备负担小。

在本实施方式的加热装置10中，陶瓷基体11与温度调节部件21的空隙在厚度方向的距离并不特别限定，可以考虑到晶片加热温度、气体压力等，在可工业实施的范围采取适当的距离。

此外，气体压力也不限定于特定的数值，可以考虑到晶片加热温度、气体压力等，考虑到晶片加热温度、空隙31的距离等，在可工业实施的范围采取适当的压力。

导入空隙31的气体可以用例如氦气。由于氦气随压力改变的导热率的变化大，从而适合于用于本实施方式的加热装置10。不过，气体的种类并不限定于氦气。

此外，在本实施方式的加热装置10中，代替上述气体压力的调节，能够与气体压力的调节组合，改变导入空隙31的气体的种类。气体的导热率因气体的种类而异，通过利用气体导入装置40的切换阀42改变导入空隙31的气体的种类，能够得到与调节气体压力同样的效果。对于气体，能够使用例如氦气、氩气、氮气等。

实施例

1.导热性部件14的评价

首先，进行了各种导热性部件14的均热性的评价。

分别准备了成为陶瓷基体11上侧部分的陶瓷烧结体、成为陶瓷基体11下侧部分的陶瓷烧结体、以及导热性部件14。

该成为陶瓷基体11上侧部分的陶瓷烧结体从原料粉使用模具以规定压力进行挤压成形，形成成形体后，用热挤压烧结法烧结，得到埋设了静电电极的烧结体。此外，成为陶瓷基体11下侧部分的陶瓷烧结体从原料粉使用模具以规定压力进行压印成形，形成成形体后，用热挤压烧结法烧结，得到埋设了电阻发热体的烧结体。

在成为该上侧部分的陶瓷烧结体及成为下侧部分的陶瓷烧结体之间夹住导热性部件14，通过在厚度方向以规定压力加压，同时以规定温度加热规定时间，进行了热压接。这样，得到陶瓷基体11的上侧部分、由导热性部件14做成的热压接层、以及陶瓷基体11的下侧部分层叠起来的具有3层结构的图1所示的陶瓷基体11。在此，规定压力、规定温度、规定时间根据导热性部件14的材质有如下组合。

导热性部件14为铝的场合，压力为70(kgf/cm²)、温度为540(℃)、时间为5(hrs)。此外，导热性部件14为铟的场合，压力为10(kgf/cm²)、温度为130(℃)、时间为5(hrs)。

该热压接后，用金刚石磨石对陶瓷基体的加热面进行了平面研磨加工。此外，研磨烧结体侧面的同时，进行必要的开孔加工和端子的安装，完成了陶瓷基体。

把所得到的陶瓷基体通过环状的夹具23用螺栓24拧紧固定到由块状的铝做成的温度调节部件21上，得到图1所示的本实施方式的加热装置。

还有，为了比较，还制作了除没有导热性部件以外，与本实施方式相同的结构的加热装置。

把这样得到的各加热装置的加热面加热到100℃，考察该加热面的面内的温度分布。该温度分布的测量使用了红外分光照相机测量装置。

表1以及表2表示对于实施例1～13、比较例1～2的加热装置考察面内温度变化量(均热性)的结果。

表1

表2

从表1以及表2可知，在具备导热性部件的实施例1～13中，与比较例1～2对比，面内温度的变化量小。因此，本实施方式的加热装置的均热性大幅提高。

此外，在本实施方式的加热装置中，从与导热性部件连接的端子供给高频电力，能够在加热面附近产生等离子体气氛气体。

1.空隙31的评价

其次，进行了各种条件的空隙31导致的均热性的评价。

准备埋设了图1所示的导热性部件14的陶瓷基体11。陶瓷基体11为氮化铝，导热性部件14由厚度1.5mm的铝做成，是由热压接接合的三层结构的陶瓷基体11。

将得到的陶瓷基体11用螺栓24拧紧固定到由块状的铝做成的温度调节部件21上。还有，为了比较，还准备了粘接陶瓷基体11和温度调节部件21来固定的例子。

将陶瓷基体11和温度调节部件21的空隙的距离改变成各种，此外，将导入该空隙31的气体的压力改变成各种，考察陶瓷基体11的加热面11a的均热性。其结果表示在表3以及4中。

表3

表4

在表3以及表4中，实施例21是空隙31为0.13mm的例子，实施例22是空隙31为0.25mm的例子，实施例23是空隙31为0.5mm的例子，实施例24是空隙31为0.7mm的例子。实施例21～24的任意一种场合都通过使气体压力改变，从陶瓷基体11向温度调节部件21的热流量、即投入埋设在陶瓷基体11中的电阻发热体的电力不怎么改变，也能够使加热面11a的温度为60℃、100℃以及150℃，并且，该加热面在各温度的场合的均热性都优良。

此外，实施例25是导入气体为Ar的例子。即使如实施例25那样，使导入气体为Ar的场合，从陶瓷基体11向温度调节部件21的热流量、即投入埋设在陶瓷基体11的电阻发热体的电力不怎么改变，也能够使加热面11a的温度为60℃、100℃以及150℃，并且，该加热面在各温度的场合的均热性都优良。

相对于此，比较例21是粘接陶瓷基体11和温度调节部件21来固定的例子。由于粘接剂的导热率对粘接剂是固定值，为了使加热面11a的温度为60℃、100℃以及150℃，需要很大地改变从陶瓷基体11向温度调节部件21的热流量、即投入埋设在陶瓷基体11的电阻发热体的电力，特别地，为了使加热面的温度为150℃，需要投入大至300W的电力，因此，均热性恶化。

比较例22是粘接陶瓷基体11和温度调节部件21来固定的例子，并且，是改变在温度调节部件21的流体流动孔21a内流动的冷媒的温度的例子。使冷媒的温度为80℃以及-10℃时，为了使加热面11a的温度为60℃以及150℃，虽然不需要很大地改变从陶瓷基体11向温度调节部件21的热流量、即投入埋设在陶瓷基体11的电阻发热体的电力，但均热性比实施例1～4差。此外，为了使冷媒的温度变化，很花时间，用于加热面的温度调整的响应性差。

比较例23是粘接层的厚度比比较例21更薄的例子，在该比较例23中，要使加热面11a为150℃，从陶瓷基体11到温度调节部件21的热流量，即投入到埋设在陶瓷基体11的电阻发热体的电力即使为21000W这一过大的量，投入的电力还不足。

以上用附图和实施方式对本发明的加热装置进行了说明，但本发明的加热装置并不限定于这些附图以及实施方式，在不脱离本发明主旨的范围可以有诸多变形。

Claims

1.一种加热装置，其特征在于，

具备：具有放置基板的加热面且由陶瓷构成的基体；

埋设在该基体内部的发热体；

设置在该基体的加热面和发热体之间，且具有比基体的导热率更高的导热率的导热性部件；以及，

接近该基体的背面设置的温度调节部件，

在该基体和温度调节部件之间具有空隙，可与可调节该空隙的气体压力地导入气体的气体导入装置连接。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，

上述基体由以氧化铝为主要成分的陶瓷构成。

3.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，

上述基体由以氧化钇为主要成分的陶瓷构成。

4.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，

上述基体由以氮化铝为主要成分的陶瓷构成。

5.根据权利要求2～4任一项所述的加热装置，其特征在于，

上述导热性部件由铝或铝合金构成。

6.根据权利要求2或3所述的加热装置，其特征在于，

上述导热性部件由铟或铟合金构成。

7.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，

上述导热性部件的厚度为0.5～5.0mm程度。

8.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，

上述导热性部件是通过热压接而形成的部件。

9.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，

上述导热性部件兼用作高频电极。

10.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，

上述基体分成放置基板的上侧部分和面对温度调节部件的下侧部分两部分，成为上述导热性部件介于该上侧部分和下侧部分之间的三层构造。

11.根据权利要求1或10所述的加热装置，其特征在于，

上述基体具备静电电极，该静电电极包含在上述基体的上侧部分，并且，上述发热体包含在上述基体的下侧部分。

12.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，

在上述基体的周缘部附近，具备固定该基体和上述温度调节部件的夹具，在上述基体和上述温度调节部件之间具有气密的空隙，该空隙由气体导入通路与外部连通。

13.根据权利要求12所述的加热装置，其特征在于，

在被上述夹具固定的上述基体和上述温度调节部件之间具备隔离物。

14.根据权利要求12或13所述的加热装置，其特征在于，

具备在上述基体和温度调节部件之间连接且可调节压力地导入气体的气体导入装置。

15.根据权利要求14所述的加热装置，其特征在于，

上述气体导入装置可选择在基体和温度调节部件之间导入的气体的种类。