专利名称：：加热装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于加热半导体的晶片等的加热装置。
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而实施加热处理。作为该半导体制造装置中的晶片加热装置的一例有具备具有放置被加热物的加热面的圆盘状的陶乾基体，并在该陶资基体中埋设有电阻发热体的陶资加热器。该陶乾加热器的电阻发热体埋设在陶乾基体的内部，通过向该电阻发热体供电使上述加热面发热。对这种陶瓷加热器，要求对作为被加热物的晶片能够以稳定并维持在给定的温度上的方式进^f亍加热。另外，要求在晶片的面内能够均匀地加热。因此，有在电阻发热体的平面配线上想办法或在与圆盘状的陶瓷基体中的加热面相反一侧的面上作为温度调节部件安装块状的散热器的陶资基体。该块状的散热器能够使热从陶瓷基体迅速地散去。因此，能够抑制加热面中的局部升温，这一点对在加热面的整个面内均匀地进行加热非常有用。有该块状的散热器和陶瓷基体例如由硅酮树脂的粘接层接合的加热装置。但由于硅酮树脂耐热性较低，因此，限制加热装置的使用温度。另外，由于硅酮树脂导热性较差，因此，在均匀地加热维持晶片方面也有限。于是，有块状的散热器和陶瓷基体通过由铝合金的热压接形成的接合层所接合的加热装置(专利文献1:日本特开平9-249465号公报)。然而，至于陶瓷基体的加热面中的面内加热温度的均匀性，即使利用通过由铝合金的热压接形成的接合层的加热装置也未必充分。尤其是在对电阻发热体的热输入量较大的场合或陶资基体由导热率较低的材料构成的场合，加热的均匀(均热)性恶化，于是，通过该加热装置加热的晶片的表面温度的均匀性也恶化。既然晶片的表面温度的均匀性恶化，实施在晶片上的成膜或蚀刻的面内均匀性也下降，从而导致半导体器件的制造时的成品率下降。
发明内容于是，本发明是有利地解决上述问题的技术方案，其目的在于提供改善加热面中的均热性，由此，能够在面内均匀地加热安装在加热面上的被加热物的加热装置。为了达到上迷目的，本发明的加热装置具备具有加热面的基体；以及埋设在该陶资基体的内部的发热体，其特征在于，在该陶瓷基体内部的加热面和所述发热体之间具有导热性部件，上述导热性部件的导热率比陶瓷基体的导热率高。根据本发明的加热装置，可在面内均匀地加热安装在加热面上的被加热物。图1是表示涉及本发明的加热装置的一个实施例的剖视图。图2是表示现有的加热装置的一例的剖视图。图3是表示本发明的加热装置的加热面温度分布的图。图4是表示现有加热装置的加热面温度分布的图。图中IO—加热装置，ll一陶瓷基体，12—电阻发热体，13—电介质层，14—导热性部件。具体实施例方式下面，用本发明的加热装置的实施例。图l是表示涉及本发明的加热装置的一个实施例的剖视图。此外，在下述的附图中，为了容易地理解加热装置的各个构成元件，以与实际加热装置不同的尺寸比率描述各个构成元件。因此，涉及本发明的加工装置不限定于图面上所图示的加工装置的尺寸比率。图1所示的本实施例的加热装置IO具有圓盘状的陶瓷基体11。该陶瓷基体11例如由氧化铝(Al203)系的陶瓷或氮化铝(AlN)系的陶瓷构成。该具有圆盘状的陶瓷基体11的一方平面部构成用于放置作为被加热物的例如晶片(未图示)并加热的加热面lla。在该陶瓷基体11的内部，在与加热面lla的相反一侧即背面llb附近，埋设有电阻发热体12。与电阻发热体12连接的加热器端子13从陶瓷基体的背面llb插入。通过从与该加热器端子13连接的未图示的外部电源向电阻发热体12供电，电阻发热体12发热，所生成的热在陶瓷基体11内从电阻发热体12朝向陶瓷基体11的加热面lla移动。由此，可加热力欠置在加热面lla上的晶片。温度调节部件21紧贴陶瓷基体11的背面lib安装在陶瓷基体11上。在图示的例中，在形成于陶覺基体ll的周缘部上的多个孔的每个孔中插入螺栓23，通过该螺栓23螺紋结合在形成于温度调节部件21上的螺紋孔内而连结固定陶瓷基体11和温度调节部件21。另外，该陶瓷基体11和温度调节部件21的固定也可以是利用树脂粘接剂的粘接。该温度调节部件21作为能够传导陶瓷基体11的热并进行均热的材料，由导热性良好的金属材料例如块状的铝构成。为了提高通过该温度调节部件21的均热效果，在该温度调节部件21的内部形成有冷媒可通过的流体流动孔21a。另外，在温度调节部件21上，在形成由可使加热器端子13插通的端子孔21b的同时，接触该端子孔21b的内壁插入设有管状的绝缘部件22B。该绝缘部件22B对插通绝缘部件22B的内周面一侧的加热器端子13和由金属材料构成的温度调节部件21进行绝缘。本实施方式的加热装置IO的一个结构，其特征在于，在陶瓷基体ll的加热面11a和埋^i殳在陶瓷基体11的内部的电阻发热体12之间配设了导热性部件14。在图示的本实施方式中，导热性部件呈与加热面lla大致相同的平面形状、具有直径的薄板形状，而且配设成与加热面lla大致平行。该导热性部件14具有比陶瓷基体11还高的导热率。本实施方式的加热装置10由于具备该导热性部件14，因而能够得到如下效果。若对电阻发热体12供电使得该电阻发热体12发热，则所产生的热的一部分朝向陶瓷基体11的加热面lla移动。在向加热面lla移动过程中，到达导热性部件14的热不仅从导热性部件14朝向加热面lla移动，还在该导热性部件14的内部沿着其平面方向扩散移动。通过热向该导热性部件14的平面方向扩散移动，使得朝向加热面lla的热量在导热性部件14的平面方向上平均化。因此，由于^^人该导热性部件14朝向加热面lla的热也在加热面lla的平面方向上平均化，从而提高该加热面lla上的温度的均匀化(均热化)。本实施方式的加热装置因具备导热性部件14而带来的上述效果在陶瓷基体11由以氧化铝为主要成分的陶瓷构成的场合，其效果尤其大。由于氧化铝的导热率大致为30W/m'K,导热性不高，因此，在未具备导热性部件14的场合，从电阻发热体12产生的热的一部分在陶瓷基体11的内部向其平面方向扩散移动的量较少。因此，在虽然具备以氧化铝为主要成分的陶瓷基体11但不具备导热性部件14的一般的加热装置的场合，均热性并不充分。对此，本实施方式的加热装置通过具备导热性部件14,即使在具有以氧化铝为主要成分的陶瓷基体11的场合，也能够显著提高均热性。就通过具备导热性部件14而带来的均热性的提高而言，由于在陶瓷基体11的加热面lla和电阻发热体12之间而且在加热面lla的附近配设有导热性部件14,因此，对均热性的提高非常有用。因此，与现有^l支术的加工装置相比，本实施方式的加热装置的均热性尤其优良。另外，就由该加热装置10加热的作为被加热物的半导体晶片而言，由于即使在面内发生较少的温度变化也对所制造的半导体器件的成品率带来较大的影响，因此，通过本实施方式的加热装置IO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，适合使用导热率比陶瓷基体11还高的材料。导热率越高越理想。例如，在陶瓷基体11由氧化铝(导热率30W/m'K左右)构成的场合，理想的是，导热性部件14由铝或铝合金(导热率230W/m-K左右)构成。另外，不限定于铝或铝合金，也可以是导热性良好的铟或铟合金及其它金属材料。再有，不限定于金属材料，也可以是高导热性陶瓷即氮化铝(导热率150W/m'K左右)。为了在其平面内充分地扩散热，导热性部件14有必要具有某种程度的厚度，理想的是，例如具有大致0.5~5.0mm的厚度。若导热性部件14比大致0.5mm还薄，则热向平面方向的扩散不充分，而且因具备导热性部件14而带来的效果变得微小。另外，若用超过了大致5mm的厚度，则因具备导热性部件14而带来的效果将饱和。导热性部件14的大致0.55.0mm的厚度不同于在现有公知的加热装置上所使用的有时埋设在加热面和电阻发热体之间的金属制电极例如用来在加热面lla上产生静电力的电极或用来在加热面lla附近产生等离子体的高频电极的厚度。用现有公知的加热装置的电极厚度很难得到本发明中所期望的均热性的4是高。陶瓷基体11不限定于上述的由以氧化铝为主要成分的陶瓷构成的基体，也可以由以氧化钇为主要成分的陶乾构成。在这种场合，利用铝或铝合金、铟或铟合金及另外的氧化钇能够使导热性部件为导热性较高的金属材料。另夕卜，陶瓷基体11,也可以是由以氮化铝为主要成分的陶瓷构成的基体。由氮化铝构成的陶瓷基体具有适合产生使用了约翰逊拉别克力的静电力的体积电阻率。利用铝或铝合金及另外的氮化铝能够使这种场合的导热性部件为导热性较高的金属材料。导热性部件14具有与陶瓷基体11的加热面lla大致相同的平面形状、大致相同的大小，这在提高加热面lla上的加热温度的均匀性(均热性)方面有利。不过，导热性部件14的平面形状、大小不限定于此。总之，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lla和电阻发热体12之间即可。该电阻发热体12由Nb(铌)、Pt(白金)、W(钨)和Mo(钼)等高熔点金属材料或这些的石岌化物(白金除外)构成。这种电阻发热体12可以呈通过涂敷包含该金属材料的原料膏等而形成的平面形状，也可以呈线圈状。在电阻发热体12呈由包含Nb等的原料线材成型的线圈状的场合，由于电阻发热体12在陶覺基体11内三维地放热，因此，比平面形状的电阻发热体更能够提高基板加热的面内均匀性。另外，由于线圏状的电阻发热体通过均质的线材加工制造，因此，加热装置的每批线材的放热特性变动较小。另外，通过局部地变动线圈节距等，能够容易地调节基板设置面上的温度分布。再有，比平面形状的电阻发热体更能够提高紧贴性。若考虑导热性部件14的适宜的大小及形状，则更为理想的方式是具有陶下侧部分之间的三层结构。图1所示的本实施例的加热装置具有该理想的三层结构。并且，能够做成各自准备的陶瓷基体11的上侧部分和下侧部分通过导热性部件14并通过热压接(TCB:ThermalCompressionBonding)接合的结构。由于三层中的导热性部件14是通过热压接形成的部件，因此，陶瓷基体ll的上侧部分和下侧部分能够在整个接合面上无间隙地牢固地接合，因而成为对陶瓷基体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。陶瓷基体11的上侧部分其使用温度中的体积电阻率最好具有lxl08lxl0"Q.cm或lxl015Q.cm以上。lxl08~lxl012Q.cm的体积电阻率是适合在加热面lla上产生使用了约翰逊拉别克力的静电力的体积电阻率，lxlO"Q.cm以上的体积电阻率是绝缘性较高且适合产生使用了库仑力的静电力的体积电阻率。若使用超过lxlO"Q.cm且未满lxlO"Q.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。若使用未满lxl08Q.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lxl08Q.cm以上的体积电阻率。若使用未满lxloS^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。就本实施方式的加热装置10而言，由于与陶瓷基体11的加热面lla平行地靠近配设有导热性部件14，因此，该导热性部件14可作为高频电极应用。详细地讲，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圓盘状的高频电极，通过该高频电极能够在放置于加热面上的被力。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由可供给高频电力的导电性部件构成，因而在本实施方式中，在导热性部件14由金属材料等构成的场合，可将导热性部件14作为该高频电极应用。图1所示的本实施方式的加热装置10是导热性部件14兼作高频电极的例子，因此，以从陶瓷基体11的背面llb通到导热性部件14的方式形成有用于使与导热性部件14连接的高频电极端子15可插通的孔llc。另外，在温度调节部件21上沿着该孔llc的延长线形成有端子孔21c，而且接触该端子孔21c的内壁插入设有绝缘部件22C，从而对插通绝缘部件22C的内周面一侧的高频电极端子15和由金属材料构成的温度调节部件21进行绝缘。高频电极端子15通过温度调节部件21的端子孔21c和陶瓷基体11的孔llc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可作为高频电极利用。由此，本实施方式的加热装置10不必另设高频电极。此外，在导热性部件为金属材料的场合，有导热性部件由所发生的高频等离子体腐蚀的场合。为了防止导热性部件的腐蚀，用耐蚀性材料保护导热性部件的侧面即可。例如，通过设置耐蚀性陶资或耐蚀性树脂的膜或环即可保护。作为具体的耐蚀性物质的形成方法，可举出使用氧化铝陶瓷的喷镀膜或氟化乙烯树脂制的热收缩环等的例子。本实施方式的加热装置10也能够具有由静电力保持放置在陶资基体11的加热面lla上的晶片的静电电极。由此，在加热晶片时，通过静电力可吸附保持该晶片。因此，本实施方式的加热装置IO在陶瓷基体11的内部比导热性部件14更靠近加热面lla埋设有静电电极16。并且，以从该陶资基体11的背面llb通到静电电极16的方式形成有孔lld。该孔lld用于使与静电电极16连接的静电电极端子17可插通。另外，在温度调节部件21中的该孔lld的延长线上形成有端子孔21d,而且接触该端子孔21d的内壁插入设有绝缘部件22D，从而对插通该绝缘部件22D的内周面一侧的静电电极端子17和由金属材料构成的温度调节部件21进行绝缘。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，使得静电电极16和加热面lla之间的区域极化而成为电介质层并在加热面lla上产生静电力。通过该静电力能够吸附保持晶片。在陶瓷基体ll中至少静电电极16和加热面lla之间的区域由氧化铝构成的场合，由于氧化铝具备较适宜的电阻率，因此，能够较强地产生由库仑力引起的静电力。由库仑力引起的静电力不必如由约翰逊拉别克力引起的静电力在加热面lla上通过樣i小的电流。静电电极16最好包含碳化鴒(WC)和10%以上的氧化铝。由于通过使静电电极16以碳化鴒为主要成分，使得静电电极16的成分向由氧化铝构成的陶瓷基体ll中的扩散极少，因此，能够提高静电电极16附近的氧化铝的体积电阻率。由此，提高施加高电压的场合的绝缘特性。电介质层的高电阻的结果能够提高所吸附的基板的解吸特性。另外，由于静电电极16包含10%以上的氧化铝，因此，提高静电电极16部分的紧贴性。至于静电电极16中所含氧化铝的含量的上限，从将静电电极16的电阻减小到不阻碍所施加的高电压或高频电流的程度的观点来看以50wt。/。程度以下为宜。静电电极16能够使用例如将给定量的氧化铝和碳化钨的混合粉末的膏印刷成网格状、梳形、涡旋状等的平面形状的膏。此外，虽然图l所示的本实施方式的加热装置IO表示了作为静电电极16使用双极型的例子，但静电电极16不限定于双极型，也可以是单极型或多极型。最好是成为陶瓷基体11分成上侧部分和下侧部分两部分，且导热性部件14夹在该上侧部分和下侧部分之间的三层结构，而且该陶瓷基体11最好做成在具备静电电极16的带静电吸盘的加热装置中，静电电极16包含在陶瓷基体11的上侧部分，电阻发热体12包含在陶资基体11的下侧部分的结构。静电电极16由于埋设在陶瓷基体11的加热面lla的附近，因此，包含在陶资基体ll的上侧部分。另外，为了使从电阻发热体12朝向陶资基体11的加热面lla的热进行向导热性部件14的平面方向的热的扩散移动而设置导热性部件14，因此，电阻发热体12包含在陶乾基体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f;基体11的上侧部分和下侧部分，而且通过导热性该热压接可通过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着该铝的导热性部件14而重合，一边在厚度方向加压一边加热到规定的温度来进行。理想的是，使该加热温度为比导热性部件14的熔点低rC40。C的温度，加压压力为2580kg/cm2。由此，导热性部件14无须变化尺寸就能牢固地接合陶瓷基体11的上侧部分和下侧部分。另外，由于导热性部件14的尺寸不变化，因此，陶瓷基体ll也能够具备任何通孔。在该方法中，可使铝制导热部件的厚度为0.55mm。该厚度对于向平面方向扩散热是足够的厚度。分别制作该热压接所使用的陶瓷基体11的上侧部分和下侧部分。可分别用种类不同的陶乾制作该陶资基体11的上侧部分和下侧部分。例如可用以钇为主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。分别准备了成为陶瓷基体11的上侧部分的陶瓷烧结体和成为陶瓷基体11的下侧部分的陶瓷烧结体以及导热性部件14。成为该陶瓷基体11的上侧部分的陶瓷烧结体是在从原料粉利用金属模型以规定压力进行压力成型而形成成型体后，利用热压烧成法进行烧成，从而得到了埋设有静电电极的烧结体。同样地、成为该陶瓷基体11的下侧部分的陶瓷烧结体是在从原料粉利用金属模型以规定压力进行压力成型而形成成型体后，利用热压烧成法进行烧成，从而得到了埋设有电阻发热体的烧结体。导热性部件14后，通过在导热性部件14为Al的场合，一边在厚度方向以压力40kg/cm2加压一边以540。C加热5个小时；以及在导热性部件14为In的场合，一边在厚度方向以压力10kg/cn^加压一边以130。C加热5个小时来进行了热压接。这样，得到了具有陶瓷基体11的上侧部分和由导热性部件14构成的热压接层以及陶瓷基体11的下侧部分层叠而成的三层结构的图1所示陶瓷基体11。在进行该热压接后，用金刚石砂轮对陶瓷基体的加热面进行了平面磨削加工。另夕卜，在磨削烧成体的侧面的同时，进行了必要的开孔加工和端子的安装，完成了陶瓷基体11。用螺栓将所得到的陶瓷基体固定在由块状铝构成的温度调节部件上从而得到了本实施方式的加热装置。的结构的加热装置。图2表示比较例的加热装置。此外，在图2所示加热装置IOO中，对与图l相同的部件附注了相同的符号，省略重复说明。在将这样得到的各个加热装置的加热面加热到100。C并观察了该加热面的面内温度分布的实施例(图3)及比较例(图4)中表示面内温度分布的测定结果。使用红外线分光摄像机测定了图3及图4。从图3与图4的对比中可知，实施例的温度分布的变动比比4交例小。对于实施例1~13、比较例l-2的加热装置，也同样地将观察了面内温度变动量(均热性)的结果表示在表1及表2。从表1及表2可知，具备导热部件的实施例1~13的面内温度的分布比比较例1~2小。本实施方式的加热装置能够显著地提高被加热体的面内均热性。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>转下页表2,接上页<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>此外，就实施例10而言，陶瓷基体11的上侧部分和下侧部分的热膨胀率之差为0.2ppm/K,在接合后发生了0.1mm的翘曲。就实施例11而言，由于陶瓷基体11的上侧部分的体积电阻率为lxl01QQ.cm，因此，解吸响应性需要了60sec,因而降低了装卸效率。就实施例12而言，由于陶瓷基体11的上侧部分的体积电阻率为lxl07Q.cm,因此，产生了MmA的漏电流。就实施例13而言，由于陶瓷基体11的下侧部分的体积电阻率为lxl06Q.cm，因此，在加热器部分产生了漏电流。另外，在该本实施方式的加热装置中，当从与导热性部件连接的端子供给高频电力时，能够在加热面附近产生等离子体气体介质。以上，虽然结合附图及实施方式说明了本发明的加热装置，但本发明的加热装置不限定于这些附图及实施方式，在不超出本发明的技术范围内，可进行多种变型。权利要求1.一种加热装置，具备由具有加热面的陶瓷构成的基体，以及埋设在该陶瓷基体的内部的发热体，其特征在于，在该陶瓷基体内部的加热面和所述发热体之间具有导热性部件，所述导热性部件的导热率比陶瓷基体的导热率高。2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所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，所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，所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24任意一项所述的加热装置，其特征在于，所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，所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，所述导热性部件的厚度为0.55.0mm程度。8.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述导热性部件是通过热压接形成的部件。9.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述导热性部件兼作高频电极。10.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，构成为所述陶瓷基体分为上侧部分和下侧部分两部分，所述导热性部件介于该上侧部分和下侧部分之间的三层结构。11.根据权利要求16中任何一项或IO所述的加热装置，其特征在于，所述陶瓷基体具备静电电极。12.根据权利要求1~6中任何一项或10所述的加热装置，其特征在于，所述静电电极包含在所述陶瓷基体的上侧部分，且所述发热体包含在所述陶瓷基体的下侧部分。全文摘要本发明提供在半导体制造工艺中能够均匀地加工被加热物的加热装置。加热装置(10)具备具有加热面的基体(11)；以及埋设在该陶瓷基体(11)的内部的发热体(12)。在该陶瓷基体(11)内部的加热面(11a)和所述发热体(12)之间具有导热性部件(14)。导热性部件(14)具有比陶瓷基体高的导热率。文档编号H05B3/06GK101207945SQ20071019272公开日2008年6月25日申请日期2007年11月16日优先权日2006年12月15日发明者森冈育久,相原靖文,鹤田英芳申请人:日本碍子株式会社