专利名称：陶瓷加热器的制作方法
技术范围本发明涉及陶瓷加热器，特别是涉及半导体制品的制造和检查装置使用的半导体制造-检查装置用陶瓷加热器、光学仪器等范围使用的陶瓷加热器。
背景技术：
具备蚀刻装置、化学气相成长装置等的半导体制造-检查装置等使用加热器，该加热器采用不锈钢和铝合金等金属基材。
但是，这种金属制成的加热器存在以下问题。即由于加热器是金属制成的，因此要求加热板的厚度必须在15mm左右。其原因是对于薄金属板，加热引起的热膨胀会导致翘曲、变形等，载置于金属板上的硅晶片会破损、偏斜。不过，若增大加热板的厚度，存在加热器的重量增加以及体积大的问题。
与此相对，以往在特开平9-48668号公报等中公开了陶瓷加热器。这种陶瓷加热器是一种在氮化铝基板上埋设钨的加热器。不过，钨是金属，陶瓷和金属的热膨胀系数相差大，急速升温时易产生裂纹。
另外，在特开平8-306629号公报、特开平11-162620号公报、特开平11-251040号公报中公开的陶瓷加热器采用了热膨胀系数较接近于陶瓷的真空性陶瓷即碳化钨作为加热电阻。
在特开平9-40481号公报中公开了在氮化硼的表面形成由热解碳形成的加热电阻，并用氮化硼被覆该加热电阻的技术。
可是，这些加热器存在如下问题。所述加热电阻和陶瓷邻界间不可避免地会产生气孔，因该气泡，而使从加热电阻向陶瓷基板加热面的热传导延迟，而且导致温度分布不均匀。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的是得到一种陶瓷加热器，即使在急速升温时，其陶瓷基板也不产生裂纹，通过将加热电阻和陶瓷基板一体化，从而几乎不出现加热电阻和陶瓷基板加热面之间的温度差和热传导延迟等问题。
另外，本发明的其他目的是即使在将导电性陶瓷用作加热电阻时也可改善加热面的温度均一性。
用于半导体制造-检查装置等范围的本发明陶瓷加热器，其特征为，在其内部设置的加热电阻由导电性陶瓷构成，并且所述加热电阻的表面存在含烧结助剂层。
在本发明中，由导电性陶瓷构成的加热电阻由于具有所述结构，因此其热膨胀系数与陶瓷基板几乎相同，即使是进行急速升温的场合陶瓷基板也不会产生裂纹。并且，由于在加热电阻的表面粘附有烧结助剂层，所以能够实现加热电阻和陶瓷基板的一体化。因此，加热电阻表面的热能够有效地传导到陶瓷基板的加热面，并且，加热电阻和陶瓷基板加热面间的温度差也几乎为零。
因此，即使是在急速升温的情况下，加热电阻的温度和陶瓷基板加热面的温度基本上能够达到一致。
而且，本发明中所述的加热电阻优选是将导电性陶瓷的生片进行烧结而形成的，这种加热电阻的厚度的偏差优选为平均厚度的±10％。即在本发明中，在制作加热电阻时，如果实施丝网印刷，就会因印刷厚度的分散性，而产生厚度偏差。即导电性陶瓷的体积电阻率(也称为比电阻率)比金属高，所以厚度偏差对其产生的影响显著。因此，在本发明中不是通过印刷而是使用由导电性陶瓷形成的生片通过烧结制成加热电阻。
在本发明中，由于是将预先调整厚度偏差为±10％的导电性陶瓷的生片进行烧结，与印刷的情况不同，本发明几乎没有厚度的偏差。因此，不会产生电阻值偏差，加热面的温度均一性优异。
本发明中，要求生片经烧结后得到的导电性陶瓷中至少在表面存在含烧结助剂层。
如上所述，通过以上方法能将加热电阻和陶瓷基板一体化，能把加热电阻表面的热如实迅速地传导到陶瓷基板的加热面。因此，加热电阻和陶瓷基板加热面间的温度差几乎为零。
所述导电性陶瓷优选是导电性碳化物或氮化物陶瓷、或者碳质材料中的至少一种物质。所述碳化物可以用碳化钨、碳化钼，所述氮化物可以用氮化钛。
在这些材料当中，最优选碳质材料。碳化钨、碳化钼等在高温下体积电阻率变大，放热量减少，而使用碳质材料时，伴随着加热电阻温度的升高所述加热电阻的体积电阻率不会变大，即使高温下也能充分放热，因此所述陶瓷加热器能够加热到高温。另外，由于伴随着加热电阻温度的升高所述加热电阻的体积电阻率不会变大，加热过程中不需要改变外加电压。
而且，所述加热电阻被设置在陶瓷基板的内部，不与空气直接接触所以不会被氧化，即使加热电阻进行高温加热，其电阻值也不会变化或消失。
所述烧结助剂优选为氧化钇或氧化镱。其原因如后所述。
所述陶瓷加热器优选在所述陶瓷基板的内部形成静电电极，从而作为附带加热器的静电吸盘发挥作用。这是因为在加热半导体晶片等被处理物时也常使用静电吸盘。
图1是示意性地表示一例本发明陶瓷加热器的平面图。
图2是图1所示的陶瓷加热器的部分放大截面图。
图3是示意性地表示把图1所示的陶瓷加热器配置于支撑容器的状态的截面图。
图4(a)是示意性地表示作为本发明的陶瓷加热器一例的静电吸盘的截面图，图4(b)是其A-A线的截面图。
图5是示意性地表示埋设于陶瓷基板的静电电极的另一例的水平截面图。
图6是示意性地表示被埋设于陶瓷基板的静电电极的另一不同例的水平截面图。
图7(a)～图7(g)是示意性地表示本发明陶瓷加热器制造方法的一例的截面图。
图8(a)～图8(f)是示意性地表示本发明陶瓷加热器的其他制造方法的一例的截面图。
图9(a)～图9(g)是具备本发明中的产生等离子的电极的加热器的制造工序图。
图10是表示与实施例1相关的陶瓷加热器的加热电阻及陶瓷基板加热面升温情况的曲线图。
图11是表示与比较例1相关的陶瓷加热器的加热电阻及陶瓷基板加热面升温情况的曲线图。
图12是表示与实施例4相关的陶瓷加热器的加热电阻及陶瓷基板加热面升温情况的曲线图。
图13是表示与比较例5相关的陶瓷加热器的加热电阻及陶瓷基板加热面升温情况的曲线图。
图14是加热电阻的电子显微镜照片。
图15是用红外热摄像仪观察到的实施例4的加热器加热面的照片。
图16是用红外热摄像仪观察到的比较例5的加热器加热面的照片。
具体实施例方式
以下，说明本发明的一个实施方式，但本发明并不只局限于这一实施方式。
本发明涉及在陶瓷基板的内部设置了加热电阻并主要用于半导体制造-检查装置等的陶瓷加热器，其特征为，所述加热电阻由导电性陶瓷构成，并且在所述加热电阻的表面存在含烧结助剂层。
图1是示意性地表示一例本发明陶瓷加热器的平面图，图2是图1所示的陶瓷加热器的部分放大截面图。
如图1所示，对于本发明陶瓷加热器10，在形成圆板形状的陶瓷基板11内部的外周附近的位置上，埋设有发热电阻12，其中，通过配置沿圆周方向分割为多个弯曲线的重复图案形成的发热电阻12a～12h、在12a～12h的内侧由同样的弯曲线的重复图案形成的发热电阻12i～12l和在12i～12l的内侧由同心圆形状形成的发热电阻12m～12p，而形成了所述发热电阻12。于是，通过通孔130，以及作为输入输出端子的截面观察为T字型的外部端子13，连接到这些发热电阻12a～12p的两端部。
对于所述陶瓷基板11，在接近其中央的部分形成贯通孔15，在所述基板11的底面形成盲孔14，所述贯通孔15可使提升销(Lifterpin)16穿过，所述盲孔14用于安装测温元件。
所述提升销16是一个在其上载置半导体晶片39等被处理物并使被处理物向上向下移动的装置，借此，在提升销16的作用下将半导体晶片传送给图中未示出的搬送机，提升销16还可以从搬送机上接受半导体晶片，与此同时，在提升销16的作用下，将半导体晶片载置于陶瓷基板11的加热面11a上并加热，或支撑半导体晶片使其处于与加热面11a的距离为50～2000μm的状态并对其进行加热。
在陶瓷基板11上设置有贯通孔和凹部，在贯通孔或凹部安装具有尖头状或半球状顶端部的支撑销，然后使该支撑销处于距陶瓷基板11稍稍突出的状态，用支撑销支撑半导体晶片，从而使半导体晶片处于距离加热面50～2000μm的状态，进行半导体晶片的加热。
所述加热电阻12是用碳化钨、碳化钼、碳质材料等导电性陶瓷构成的。该加热电阻12优选为多孔性物质。
不过，在本发明中最重要的构造是所述加热电阻12中通过涂布或其他方式使烧结助剂至少存在于其表面上，其中，所述烧结助剂对构成埋设有所述加热电阻12的陶瓷基板11的陶瓷材料的焙烧具有有效的作用。
图2是加热电阻12的放大截面图。从此图可知，在加热电阻12的外周部形成了烧结助剂层即含烧结助剂层24。
这样，加热电阻12中至少在表面(也可以浸透到一定内部)上，通过设置含烧结助剂层24，使该烧结助剂浸透并填充到在加热电阻12表面可能产生的气孔中，由此在结构上将加热电阻12和陶瓷基板11一体化，不在其邻界产生气孔。其结果使热传导率在所述邻界附近均一化，同时，在加热电阻和陶瓷基板加热面之间不会发生升温的延迟或不均一。结果加热电阻12的温度控制特性(应答性)得到提高，并能够迅速反映由加热电阻到陶瓷基板11的加热面11a的热传导。
在示例材料中用作所述加热电阻12的材料优选为碳质材料。随着温度的上升，碳质材料的体积电阻率有下降的趋势，由这样的碳质材料构成的加热电阻12即使在高温放热，由于体积电阻率不会变大，因此在高温下也能充分放热，并能急速升温。
作为所述碳质材料，可以列举出例如石墨、玻璃态碳、热解碳等。既可以单独使用这些碳质材料，也可以2种或2种以上并用。
作为所述烧结助剂，可以使用碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、稀土元素的氧化物、碳化硼、碳等，除此以外，也可以使用氧化钠、氧化钙、氧化铷、氧化钇、氧化镱等。烧结助剂中的氧也可以由稀土元素的氧化物供给。可以将所述烧结助剂配成溶液，并涂布在预先成型为板或箔形状的导电性陶瓷表面上，也可以在导电性陶瓷成型时混入所述烧结助剂。
本发明中，作为加热电阻，可以采用导电性陶瓷的生片经烧结后得到的物体。由于导电性陶瓷的未烧结片的厚度均一性优异，所以对于烧结该未烧结片而制得的加热电阻，其厚度的偏差可以控制在±10％。因此，可使加热面的温度均一性提高。
作为加热电阻12的图形，可以列举出由如图1所示的重复弯曲线的图案和同心圆形状的图案构成的形状以外的，由涡旋形状、偏心圆形状、同心圆形状和弯曲线形状的组合形状等。
对于所述加热电阻12，可以通过改变其厚度或宽度来改变其电阻值，从实用性的角度考虑，优选其厚度范围为1～5000μm。而且，其厚度越薄，宽度越窄，加热电阻12的电阻值越大。例如，加热电阻12截面的形状可以是方形、椭圆形、纺锤形、半圆筒形中的任何一种形状，但是优选加热电阻12为扁平形状。扁平形状容易向加热面放热，因为加热面难以进行温度分布，所以能增加向加热面的热传导量。所述加热电阻12也可以是螺旋形状。
在陶瓷加热器10上，由加热电阻12构成的通路数只要大于等于1个就没有特别的限定，为了均一地加热加热面，优选分为多个通路形成加热电阻。
将加热电阻12埋设于陶瓷基板11的内部时，其形成的位置没有特别的限定，但是优选从陶瓷基板11的底面到其厚度方向的60％这段位置至少形成1层加热电阻。象这样的埋设位置，热在传导到加热面11a的过程中易扩散，加热面11a的温度容易变得均一。
作为陶瓷基板11的材料，可以举出例如氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、氧化物陶瓷等陶瓷。在这些陶瓷当中，优选氮化物陶瓷，这是因为氮化物陶瓷的热传导率大。在氮化物陶瓷中，最优选氮化铝，这是因为氮化铝的热传导率最高，其为180W/m·K。
陶瓷基板11的亮度以基于JIS Z 8721标准的值计优选小于等于N6。这是因为这种亮度的物体具有优异的辐射热量和遮蔽性。而且，由这样的陶瓷基板构成的热板可以通过红外热摄像仪准确地测定其表面温度。
此处，对于亮度N，将理想黑色的亮度定为0，将理想白色的亮度定为10，黑色亮度和白色亮度之间的颜色的明亮的感知是通过将各种颜色平均分成10份，以NO～N10为标记来表示。实际测定是用与N0～N10相对应的色板进行比较而得到的。这时，小数点后一位为0或5。
具有这样特性的陶瓷基板11是通过使基板含有50～5000ppm碳而得到的。在碳中既有非结晶态碳也有结晶态碳，非结晶态碳能抑制基板在高温时体积电阻率的下降，结晶态碳能抑制基板在高温时热传导率的下降，因此可根据基板的制造目的等来选择适宜的碳的种类。
非结晶态碳是通过在空气中将例如只由C、H、O所构成的烃优选糖类进行焙烧而得到的，作为结晶态碳可以使用石墨粉末等。另外，在惰性氛围气下使丙烯酸类树脂热分解后，通过加热加压能够得到碳，通过改变该丙烯酸类树脂的酸值，还能够调整结晶(非结晶)度。
适合于本发明的陶瓷基板11的平面形状优选是如图1所示的圆板形状，其直径优选大于等于200mm，直径大于等于250mm时效果尤为显著。对于圆板形状的陶瓷基板11要求具有温度均一性，而直径大的基板温度易变得不均一，所以本发明的陶瓷基板效果独特。
陶瓷基板11的厚度优选小于等于50mm，较优选小于等于20mm。最优选为1～5mm。这是因为所述厚度过薄，高温加热时易发生翘曲；另一方面，所述厚度过厚则热容量过大，升温降温的特性减弱。
为了抑制在高温时的热传导率下降和发生翘曲，优选陶瓷基板11的气孔率为0或小于等于5％。所述气孔率是通过阿基米德法测定的。
在所述加热电阻12端部的正下方，形成通孔130。而且，在所述通孔130和陶瓷基板11的底面之间形成盖孔(袋孔)190，从而通孔130能够导出到外部。在盖孔190内，插入外部端子13，通过焊锡或钎焊材料(图中未示出)等使其与通孔130电气连接。
通孔130由钨、钼等金属或这些金属的碳化物等构成，其直径优选为0.1～10mm。因为这不仅能防止断线，还能防止裂纹和变形。对所述盖孔190的大小没有特别的限定，其大小能使外部端子13的头部插入即可。
所述外部端子13的材料例如可以使用镍、铁镍钴合金等金属，其形状优选是截面为T字型的。另外，所述外部端子的大小可根据使用的陶瓷基板11的大小、加热电阻12的大小等，适宜地调整，所以没有特别的限定，不过优选轴部直径为0.5～5mm、轴部长度为1～10mm。在这样的外部端子13上安装具有电导线的插口，该电导线可与电源等连接。
在所述盲孔14内，装有具有导线的热电偶等测温元件，并用耐热性树脂、陶瓷(硅胶等)等密封。在该盲孔14中安装的热电偶等测温元件测定加热电阻12的温度，以其数据为依据而改变电压、电流，从而用于控制本发明陶瓷加热器10的温度。
所述热电偶的导线接合部位的大小可以和各导线的导线束直径相同或比它大，且小于等于0.5mm为好。通过把导线做成这样的形状，导线在接合部分的热容量变小，能把温度准确且迅速地变换为电流值。由此，温度控制性提高，半导体晶片39的加热面11a的温度分布差变小。
作为所述热电偶，如JIS-C-1602(1980)中列举出的那样，可举出K型、R型、B型、E型、J型、T型热电偶。除所述热电偶外，作为本发明陶瓷加热器10的测温手段，可举出例如铂热电阻、热敏电阻等测温元件，除此之外，还可举出使用红外热摄像仪等光学设备的测温方法。在使用所述红外热摄像仪的情况下，除了能够测定陶瓷基板11的加热面11a的温度外，还可以直接测定半导体晶片39等被加热物表面的温度，因此被加热物的温度控制精确度得到提高。
象这样的陶瓷加热器10，通常配置在支撑容器上使用。图3是示意性地表示陶瓷加热器配置于所述支撑容器上的状态的截面图。在图中，支撑容器20是由大致为有底的圆筒形状的隔热部件26和载置于其上部的截面呈L字型的支撑部件21构成的，在支撑部件21上嵌入有截面呈L字型的绝热环25，所述绝热环25可使陶瓷基板11嵌合。而且，通过使用螺栓28和紧固件27使陶瓷基板11固定于支撑部件21和隔热部件26。
在图3中描述了在陶瓷基板11的内部形成的加热电阻12的放大截面图。从该图可知，在加热电阻12的外周，形成有含烧结助剂层24。而且，对于上述以外的加热电阻12的截面，图示中省略了含烧结助剂层24。
在陶瓷基板11形成贯通孔15的部分，设置有与贯通孔15连通的导引管22。在隔热部件26的底板部分，配置了多个制冷剂供给管29，同时还配置了多个制冷剂排出口26a，通过所述制冷剂排出口26a，从所述制冷剂供给管29供给到支撑容器20内部的制冷剂可排出到外部，从而能够迅速冷却加热后的陶瓷加热器10。
在这种支撑容器20的内部，与陶瓷基板11的加热电阻12相连接的外部端子13通过插口19与电导线18连接，该电导线18从隔热部件26的底板部分向外部引出，与图中未示出的电源等连接。另外，连接在插入盲孔14内的测温元件17上的导线160，也从隔热部件26的底板部分向外部引出，与图中未示出的外部控制装置等连接。
但是，这种结构的支撑容器20，由于其内部不是完全处于密封状态，因此，当将硅晶片39等被处理物载置在陶瓷基板11的上部，并将反应性气体或卤气吹于硅晶片39上时，所述反应性气体或卤气有可能侵入到支撑容器20的内部。
由于外部端子13、电导线18和插口19暴露于所述反应性气体或卤气等中会被腐蚀，因此，优选采取对策，以使所述反应性气体或卤气不与外部端子13、电导线18和插口19直接接触。
这样的对策例如有将外部端子13、电导线18及插口19容置在陶瓷制的筒状体内部。
构成所述筒状体的陶瓷可以使用例如氮化铝、氧化铝、氧化硅、莫来石、堇青石、碳化硅等的氧化物陶瓷、氮化硅及碳化硅等。
另外，作为其他的对策，也可以采用把外部端子13、电导线18及插口19用耐腐蚀性优异的树脂等被覆的方法。
另外，优选将连接在测温元件17上的导线160容置在绝缘体(图中未示出)的内部，以使其不与反应性气体或卤气等直接接触。从而防止所述导线被腐蚀而断线等。
因此，对于以这样的状态配置在支撑容器20上的陶瓷加热器10，由于外部端子13、电导线18、插口19及导线160被陶瓷制筒状体或绝缘体等保护着，因此即使长时间连续地暴露于反应性气体或卤气等中也不会被腐蚀，成为耐腐蚀性优异的加热器。
本发明陶瓷加热器10优选在100℃或100℃以上使用，较优选在200℃或200℃以上使用。这是因为，高温下加热电阻12的体积电阻率不会变大，即使不升高外加电压，放热量也不会下降，并且不会出现加热电阻12被氧化而使其电阻值变化或消失的情况。
本发明陶瓷加热器是一种在进行半导体制造、检查时用于加热半导体晶片等的装置，具体地说，是用来把半导体晶片等被处理物载置于陶瓷基板的表面或使其保持一定间距，然后加热晶片到规定的温度，以及清洗晶片的装置。
在本发明陶瓷加热器的陶瓷基板的内部进一步形成静电电极的情况下，其作为附带加热器的静电吸盘发挥作用。
图4(a)是示意性地表示这种加热器用静电吸盘的纵截面图，(b)是其A-A线的截面图。
这种附带加热器的静电吸盘30在陶瓷基板31的内部埋设有吸盘正极静电层32、吸盘负极静电层33，在这些吸盘正负极静电层32、33上设置有通孔36，并在这些静电电极上形成陶瓷电介质膜34。而且，在陶瓷基板31的内部设置了加热电阻320，从而能够加热半导体晶片39等被处理物，并在该加热电阻320的端部设置有通孔360。
图4(a)中描述了在陶瓷基板31的内部形成的加热电阻320的放大截面图。从该图可知，在加热电阻320的边缘部形成有含烧结助剂层38。对于上述以外的加热电阻320的截面，描述中省略了含烧结助剂层38。
虽然在图中未示出，但是可如下进行连接。在陶瓷基板31的底面，通孔36、360露出而形成盖孔，把外部端子插入到该盖孔中，并且用焊锡等与通孔36、360连接。
在这一例中，根据需要也可以在所述陶瓷基板31中埋设RF电极。另外，与上文所述的陶瓷加热器10的加热电阻12相同，这一例中的所述加热电阻320可以由碳化钨、碳化钼、碳质材料等导电性陶瓷构成。由所述导电性陶瓷构成的加热电阻320优选是多孔性物质。另外，要求加热电阻320中至少在表面具有含烧结助剂层，所述烧结助剂对所述陶瓷基板31的陶瓷材料的烧结有效。
象这样，加热电阻320中至少在表面设置含烧结助剂层的理由如上所述的陶瓷加热器例子中述及的原因。这种加热电阻320优选使用碳质材料，因为在高温范围其体积电阻率不会变大，伴随着加热电阻320温度的升高即使不升高外加电压，放热量也不会下降，而且由于这种加热电阻320被设置在陶瓷基板31的内部，不与空气直接接触，因此也不会出现被氧化而导致电阻值变化或消失的情况。因此，在内部形成有这种加热电阻320的附带加热器的静电吸盘30可以适合高温下使用。
如图4(b)所示，附带加热器的静电吸盘30一般形成平面角度上的圆形状，在陶瓷基板31的内部，由半圆弧状部32a和梳齿部32b构成的吸盘正极静电层32与由同样的半圆弧状部33a和梳齿部33b构成的吸盘负极静电层33中，梳齿部32b、33b相向配置呈相互交叉的状态。
吸盘正负极静电层32、33优选是由贵金属(金、银、铂、钯)、铅、钨、钼、镍等金属或者是由钨、钼的碳化物等导电性陶瓷构成。而且，它们可以单独使用也可以两种或两种以上并用。
作为陶瓷基板31的材料，可以使用与上文所述的陶瓷加热器10的陶瓷基板11相同的材料。
在这种附带加热器的静电吸盘30的陶瓷基板31的底面，插入到所述盖孔并与通孔连接的外部端子，通过插口与电导线连接。与上文所述的陶瓷加热器10的情况相同，这些外部端子、插口及电导线等要设法不与反应性气体或卤气直接接触，优选以配置于如图3所示的支撑容器上的状态来使用。
当使这种附带加热器的静电吸盘30工作时，分别在加热电阻320和静电电极32、33上加载电压V1、V2。由此，载置于附带加热器的静电吸盘30上的半导体晶片39被静电吸附在陶瓷基板31上，并被加热到规定温度。
图5是示意性地表示在陶瓷基板上形成的其他附带加热器的静电吸盘的静电电极的水平截面图。对于图5所示的附带加热器的静电吸盘70，在陶瓷基板71的内部形成半圆形的吸盘正极静电层72和吸盘负极静电层73。图6是示意性地表示另一个附带加热器的静电吸盘的静电电极的水平截面图。该附带加热器的静电吸盘80中，在陶瓷基板81的内部形成了分割为四个四分之一圆形状的吸盘正极静电层82a、82b和吸盘负极静电层83a、83b。这时，2片吸盘正极静电层82a、82b及2片吸盘负极静电层83a、83b，分别交叉地配置于对角线上。
所形成的电极是圆形等电极被分割的形态时，其分割数没有特别的限定，可以分割成5份或5份以上，其形状也不限于扇形。
下面，对本发明陶瓷加热器的制造方法加以说明。
图7(a)～(g)是示意性地表示本发明陶瓷加热器制造方法的一部分截面图。
在图7(b)、(g)中示出了加热电阻12的截面放大图，关于这以外的加热电阻12的截面，描述中省略了其烧结助剂涂布层240或含烧结助剂层24。
(1)加热电阻的制作工序首先，把由上文所述的碳质材料所构成的碳块切割成厚度为50～5000μm，制成碳片42(图7(a))。
其次，在制成的碳片42上实施刻纹加工等，例如制成如图1所示图案的加热电阻12。该加热电阻12可以是用刮片法将由碳化钨、碳化钼等导电性陶瓷和粘合剂混合得到的浆料成型为片状，来制成生片，也可以通过刻纹加工，制成加热电阻12。
在所述加热电阻12的表面涂布所述烧结助剂的溶液，然后使烧结助剂渗透其表面后进行涂层加工，形成烧结助剂涂布层240(图7(b))。
(2)生片的制作工序接着，把陶瓷粉末及三氧化二钇与粘合剂、溶剂等一起混合，通过喷雾干燥处理制成颗粒，把该颗粒填充到模具等中进行成型，从而制成由板状体构成的未处理成型体。在该未处理成型体中，优选三氧化二钇的含量为0.1重量％～10重量％，并优选含有结晶态、非结晶态碳。并且，在该未处理成型体中，除所述三氧化二钇外，也可以含有诸如CaO、Na2O、Li2O、Rb2O3等。因为这些化合物也起到烧结助剂的作用。
粘合剂优选是丙烯酸类粘合剂、乙基纤维素、丁基溶纤剂、聚乙烯醇中的至少一种粘合剂。溶剂优选是α-萜品醇、乙二醇中的至少一种溶剂。
在所述未处理成型体中，设置了盲孔，该盲孔成为连接加热电阻的端部和外部端子的通孔，在该盲孔里填充导体浆料从而形成导体浆料层430，制成未处理成型体基板41。在盲孔里也可以填充碳素粉末或其成型体。所述板状未处理成型体41的厚度优选为0.1～5mm。
在所述导体浆料中，使其含有金属颗粒或导电性陶瓷颗粒。作为所述金属颗粒的钨颗粒或钼颗粒等的平均粒径优选是0.1～5μm。如果平均粒径不足0.1μm或超过5μm，则不易印刷浆料。所述导电性陶瓷颗粒可以使用钨或钼的碳化物等。
这样的导体浆料合适的配方例如是将85～87重量份的金属颗粒或导电性陶瓷颗粒；1.5～10重量份的丙烯酸类、乙基纤维素、丁基溶纤剂、聚乙烯醇中的至少一种粘合剂；以及1.5～10重量份的α-萜品醇、乙二醇中的至少一种溶剂。
(3)在生片上层叠加热电阻的工序。
其次，在形成通孔的导体浆料层430的未处理成型体基板41上，载置已形成一定图案的加热电阻12(图7(c))。
这时，要求载置于未处理成型体41的加热电阻12的端部和通孔的填充层430的上面相接触。这是为了，使外部端子与后面工序形成的通孔连接，并通过该外部端子和通孔，把加热电阻12与外部电源连接。
此处，优选对加热电阻12施加修整处理。通过修整处理，能够精确地控制加热电阻12的电阻值(电阻率)，从而可使制造的陶瓷加热器加热面的温度均一。通过烧结未处理成型体基板41，得到陶瓷基板后，也可以在该基板上载置加热电阻12。
另外，可以通过如激光或喷射等，进行所述修整处理。无论用哪种方法，都能准确地修整加热电阻12，从而可以准确地控制加热电阻12的电阻值(电阻率)。在进行修整处理的时候，优选每隔一定的距离，使电阻测定端子与成为加热电阻的碳相接触并测定其电阻值，根据测定的结果进行修整。修整时可以用准分子激光器、二氧化碳激光器、YAG(钇铝石榴石)激光器等。
(4)陶瓷浆料的印刷工序下面，在载置有加热电阻12的未处理成型体基板41上，采用丝网印刷法等印刷陶瓷浆料，形成覆盖加热电阻12的陶瓷浆料层41′，制作层叠体(图7(d))。
所述陶瓷浆料可以使用和上文所述的制作未处理成型体基板41时所使用的浆料相同组成的浆料。
而且，陶瓷浆料层41′优选是在未处理成型体基板41上反复多次印刷所述陶瓷浆料，形成层叠。这样是为了在准确控制制成的层叠体厚度的同时，防止在加热电阻12和陶瓷浆料层41′之间产生间隙。
这时，优选首先将在未处理成型体41上印刷的陶瓷浆料层干燥，之后在所述浆料层上再印刷所述陶瓷浆料，形成具有规定厚度的陶瓷浆料层41′。
在所述陶瓷浆料的层叠体上，形成搬运半导体晶片等被处理物的提升销所插入的贯通孔部分45、支撑硅晶片的支撑销所插入的贯通孔部分(图中未标出)、以及埋入热电偶等测温元件的盲孔部分44。另外，也可以在焙烧所述层叠体制成陶瓷基板之后形成这些部分。
(5)陶瓷层叠体的焙烧工序加热所述层叠体，使未处理成型体基板41、陶瓷浆料层41′及导体浆料层430烧结，加工成规定的形状，从而制得了在其内部形成有加热电阻12及通孔130的陶瓷基板11(图7(e))。
这里，未处理成型体基板41及陶瓷浆料层41′其组成相同，因此焙烧得到的陶瓷基板11中二者一体化。所述陶瓷层叠体的焙烧在不低于陶瓷粉末的焙烧温度进行即可，例如所述陶瓷粉末为氮化铝时，加热温度优选为1000～2500℃。
然后，在陶瓷基板11的底面，通过钻孔加工、喷砂等喷射处理等，形成盖孔190，使通孔130露到外部(图7(f))。
(6)端子等的安装然后，在陶瓷基板11的底面形成的盖孔190中，通过焊锡、钎焊材料插入外部端子13，进行加热、软溶，将外部端子13连接到通孔130(图7(g))。
在焊锡处理的时候，适合的所述加热温度为90～450℃，在用钎焊材料处理的时候，适合的加热温度为900～1100℃。
之后，通过插口19，将与电源连接的电导线18连接到外部端子13(参照图3)。
最后，把用作测温元件的热电偶等插入盲孔14内，并用耐热性树脂等密封，制成本发明陶瓷加热器。
本发明陶瓷加热器如图7(g)所示，由于在陶瓷基板11的内部形成的加热电阻12的外周部形成了含烧结助剂层24，因此该加热电阻12和陶瓷基板11是不含气孔的连续整体(即二者一体化)，加热电阻表面的热能够迅速传导到陶瓷基板的加热面。因此，可以使加热电阻的温度和陶瓷基板加热面的升温速度基本一致。
在这种陶瓷加热器中，在陶瓷基板上载置硅晶片等半导体晶片，或者用提升销、支撑销等支撑硅晶片等，然后一边对硅晶片等进行加热或冷却，一边进行清洗等操作。
在制造所述陶瓷加热器的时候，通过在陶瓷基板的内部设置静电电极，从而能够制造静电吸盘。但是，这时要求形成用于连接静电电极和外部端子的通孔，但不要求形成用于插入支撑销的贯通孔。
在陶瓷基板内部设置电极的时候，在生片41上印刷的陶瓷浆料层的上方，形成作为静电电极的导体浆料层，在该导体浆料层上，也可以再印刷陶瓷浆料层。
对于所述导体浆料层，可以使用上文所述的形成作为通孔130的导体浆料层430时使用的导体浆料。
下面，图8(a)～(f)是示意性地表示与本发明相关的陶瓷加热器的其他制造方法的一部分的截面图。而且，在图8(b)、(f)中描述了加热电阻12的放大截面图，对于这以外的加热电阻12的截面，描述中省略了烧结助剂涂布层240或含烧结助剂层24。
(1)加热电阻的制造工序首先，把由所述碳质材料构成的碳块切割成厚度为0.1～1mm，制成碳片52(图8(a))。然后，对制成的碳片52进行刻纹加工等，制成如图1所示图案的加热电阻12。
而且，也可以用刮片法将由碳化钨或碳化钼和粘合剂混合得到的浆料成型为片状作为生片，再经刻纹加工等，制成加热电阻12。
最后，在加热电阻12的表面涂布上文所述的烧结助剂溶液后，使烧结助剂渗透表面，进行涂层加工，形成烧结助剂涂布层240(图8(b))。
(2)生片的制造工序其次，将陶瓷粉末和三氧化二钇与粘合剂、溶剂等混合配制浆料，用该浆料制造生片。在该生片中，三氧化二钇的含量优选为0.1～10重量％，另外，也可以在所述生片中添加结晶态或非结晶态碳。另外，在该生片中，除了所述三氧化二钇外，还可以含有诸如CaO、Na2O、Li2O、Rb2O3等。因为这些化合物也适合用作烧结助剂。
所述粘合剂优选是丙烯酸类粘合剂、乙基纤维素、丁基溶纤剂、聚乙烯醇中的至少一种粘合剂。
溶剂优选是α-萜品醇、乙二醇中的至少一种溶剂。
将这些混合得到的浆料用刮片法等成型为片状，制成生片50。生片50的厚度优选是0.1～5mm。
下面，在该生片50上，形成连接加热电阻的端部和外部端子的通孔部分、用于搬运半导体晶片等被处理物的提升销所插入的贯通孔部分55、用于支撑硅晶片的支撑销所插入的贯通孔部分(图中未标出)、埋入热电偶等测温元件的盲孔部分54。而且，这样的贯通孔、盲孔可以是在后述的生片层叠体形成后，或者形成所述层叠体、烧结后再进行所述加工。
在成为所述通孔的部分印刷金属浆料或者导电性陶瓷浆料，形成导体浆料层530。在这些导体浆料中含有金属颗粒或导电性陶瓷颗粒。作为所述金属颗粒的钨颗粒或钼颗粒等的平均粒径优选是0.1～5μm。如果平均粒径不足0.1μm或超过5μm，则不易印刷导电体浆料。
另外，所述导电性陶瓷颗粒采用钨或钼的碳化物等。这样的导体浆料例如可以使用如下配方组成的组合物(浆料)，将85～87重量份的金属颗粒或导电性陶瓷颗粒；1.5～10重量份的丙烯酸类、乙基纤维素、丁基溶纤剂、聚乙烯醇中的至少一种粘合剂；以及1.5～10重量份的α-萜品醇、乙二醇中的至少一种溶剂混合形成组合物。
(3)在生片上层叠加热电阻的工序下面，在形成了作为通孔的导体浆料层530的生片50上，载置形成了规定图案的加热电阻12(图8(c))。
这时，要求以加热电阻12的端部和作为通孔的导体浆料层530的上面相接触的状态，把加热电阻12载置于生片50上。这是为了把外部端子连接在后面工序形成的通孔上，通过外部端子和通孔，将加热电阻12与外部电源连接。
在这里，加热电阻12优选进行修整处理。因为这样能够精确地控制加热电阻12的电阻值(电阻率)，从而可使制造的陶瓷加热器加热面的温度均一。
可以通过如激光或喷射等，进行所述修整处理。无论用哪种方法，都能准确地修整加热电阻12，从而可以准确地控制加热电阻12的电阻值。
(4)生片的层叠工序其次，在载置了加热电阻12的生片的上下，层叠多片没有载置加热电阻12的生片50，制作生片层叠体(图8(c))。这时，在载置了加热电阻12的生片的上侧层叠的生片50的数目，比在下侧层叠的生片50的数目多，并使制作的陶瓷基板加热电阻的形成位置偏向于底面一侧的方向。具体地讲，优选上侧生片50的层叠数目是20～50片，下侧生片50的层叠数目是5～20片。
(5)生片层叠体的焙烧工序其次，加热生片层叠体，烧结生片50及内部的导体浆料层530，加工成规定形状，制造在其内部形成了加热电阻12以及通孔130的陶瓷基板11(图8(d))。
在这一陶瓷基板11的底面，通过钻孔加工、喷砂等喷射处理等而形成盖孔190，并使通孔130露出到外部(图8(e))。
(6)端子等的安装其次，在陶瓷基板11的底面形成的盖孔190中，通过焊锡、钎焊材料插入外部端子13，进行加热、软溶，将外部端子13连接到通孔130(图8(f))。在焊锡处理的时候，适合的所述加热温度为90～450℃，在用钎焊材料处理的时候，适合的加热温度为900～1100℃。
通过插口19，将与电源连接的电导线18连接在外部端子13上(参照图3)。然后，把用作测温元件的热电偶等插入已形成的盲孔14内，并用耐热性树脂等密封，制成本发明陶瓷加热器。
本发明陶瓷加热器，如图8(f)所示，由于在陶瓷基板11的内部形成的加热电阻12的外周部形成了含烧结助剂层24，因此该加热电阻12和陶瓷基板11成为一体化，加热电阻表面的热能够直接地传导到陶瓷基板的加热面。因此，可以使加热电阻的温度和陶瓷基板加热面的温度基本一致。
在这种陶瓷加热器中，在陶瓷基板上载置硅晶片等半导体晶片，或者用提升销、支撑销等支撑硅晶片等，然后一边对硅晶片等进行加热、冷却，一边进行清洗等操作。
除了所述方法外，也可以按如下方法制造。预先制成具有通孔等的陶瓷基板，再在其上通过CVD等形成规定图案的碳层，然后，通过修整等处理调整其电阻值之后，按照图7所示的方法，用陶瓷浆料涂覆加热电阻，经焙烧，制成本发明陶瓷加热器。
在制造所述陶瓷加热器的时候，通过在陶瓷基板的内部设置静电电极，从而能够制造静电吸盘。但是，这时要求形成用于连接静电电极和外部端子的通孔，但不要求形成用于插入支撑销的贯通孔。
在陶瓷基板的内部设置电极的时候，也可以在生片50上印刷作为静电电极的导体浆料层而形成电极。
所述导体浆料层可以使用上文所述的形成作为通孔130的导体浆料层530时使用的导体浆料层。
实施例(实施例1)陶瓷加热器的制造(参照图1、2及图7)(1)将由石墨和玻璃态碳构成的碳块(揖斐电(ィビデン)公司制T-4/ET-10)切割成厚度为200μm，制成碳片42，对碳片42进行刻纹加工，制成如图1所示的由弯曲线和同心圆所构成的图案的加热电阻12。
然后，在加热电阻12的表面涂布1mol/l的硝酸钇水溶液，并使其干燥。
(2)然后，将100重量份氮化铝粉末(德山(トクヤマ)公司制，平均粒径1.1μm)、4重量份氧化钇(Y2O3三氧化二钇，平均粒径0.4μm)、11.5重量份丙烯酸类树脂粘合剂、0.5重量份分散剂以及53重量份由1-丁醇和乙醇构成的醇混合后得到浆料，把浆料进行喷雾干燥处理制成颗粒，并将颗粒填充到模具中，经成型制成厚度为1.5mm的板状体。
(3)接着，在该板状体中作为通孔的部分形成盲孔，然后填充导体浆料，形成导体浆料层430，制得未处理成型体基板41。其中，所述导体浆料是通过将100重量份平均粒径1μm的碳化钨颗粒、3.0重量份丙烯酸类粘合剂、3.5重量份α-萜品醇溶剂以及0.3重量份分散剂混合配制而得到的。
(4)然后，在未处理成型体基板41上，载置所述(1)步骤制成的加热电阻12，使其端部和作为通孔的导体浆料层430接触。
用波长为1060nm的YAG激光(日本电气公司制S143AL，输出功率5W、脉冲频率0.1～40KHz)对该加热电阻12进行激光修整，控制其电阻值(电阻率)。这时，将加热电阻分20处测定其电阻值，并根据测定结果进行修整处理。其结果是，加热电阻12的电阻值的偏差小于等于5％。
(5)然后，在载置有经所述修整处理后的加热电阻12的未处理成型体基板41的上面，采用丝网印刷法印刷所述(2)工艺中使用的浆料，形成厚度为1.5mm的陶瓷浆料层41′，制得层叠体。
接着，在所述层叠体上，形成用于搬运硅晶片的提升销所插入的贯通孔部分45、支撑硅晶片的支撑销所插入的贯通孔部分(图示中为标出)、以及用于埋入热电偶的盲孔部分44。
(6)然后，将所述层叠体在温度1800℃、压力20Mpa下热压，并切割成直径为210mm，得到厚度大约为3mm，在其内部形成加热电阻12及通孔130的同时，形成有贯通孔15及盲孔14的氮化铝基板。
(7)接着，在(6)中所得到的氮化铝基板的底面，将形成通孔130的部分镗孔，形成盖孔190。
(8)然后，用银焊料(Ag40重量％、Cu30重量％、Zn28重量％、Ni1.8重量％、其余部分其他元素、软熔温度800℃)在盖孔190上安装外部端子13。而且，通过插口19，外部端子13与电导线18相连接。
(9)然后，把控制温度的热电偶插入盲孔14内，填充聚酰亚胺树脂，在190℃固化2小时，制得在其内部设置有加热电阻及通孔的陶瓷加热器10。
另外，在图2中描述了加热电阻12的放大截面图。从该图我们可以知道在加热电阻12的外周部位，形成含烧结助剂层24。另外，在图3、图4(a)、图7(b)、(g)、图8(b)、(f)中，也记录了加热电阻的放大截面图，这些地方也同样的在加热电阻的外周部位形成烧结助剂涂布层或含烧结助剂层。
(实施例2)陶瓷加热器的制造(参照图1、2及图8)
(1)将由石墨和玻璃态碳构成的碳块(揖斐电公司制T-4/ET-10)切割成厚度为0.6mm，制成碳片52，对碳片52进行刻纹加工，制成如图1所示的由弯曲线和同心圆所构成的图案的加热电阻12。
然后，在加热电阻12的表面涂布3mol/l的硝酸镱水溶液，并使其干燥。
(2)然后，将100重量份氮化铝粉末(德山公司制，平均粒径1.1μm)、4重量份氧化钇(Y2O3三氧化二钇，平均粒径0.4μm)、11.5重量份丙烯酸类树脂粘合剂、0.5重量份分散剂以及53重量份由1-丁醇和乙醇构成的醇混合，使用混合得到的浆料，通过刮片法成型，制成厚度为0.47mm的多个生片50。
将该生片50在80℃下干燥5小时，之后经冲孔设置用来与外部端子连接的通孔部分、用于搬运硅晶片的提升销所插入的贯通孔部分55，及盲孔部分54。
(3)然后，向生片50的所述通孔的部分填充导体浆料，形成导体浆料层530。其中，所述导体浆料是通过将100重量份平均粒径1μm的碳化钨颗粒、3.0重量份丙烯酸类粘合剂、3.5重量份α-萜品醇溶剂以及0.3重量份分散剂混合配制成的。
(4)接着，在形成通孔的导体浆料层530的生片50上，载置按所述(1)的步骤制成的加热电阻12，使其端部和作为通孔的导体浆料层530正好相接。
用波长为1060nm的YAG激光(日本电气公司制S143AL输出功率5W、脉冲频率0.1～40KHz)对加热电阻12进行激光修整，控制其电阻值(电阻率)。这时，将加热电阻分20处测定其电阻值，根据测定结果进行修整处理。其结果是，加热电阻12的电阻值的偏差在5％以内。
(5)然后，在载置有所述经修整处理后的加热电阻12的生片50上，重叠37片没有印刷导体浆料的生片50，在其下面重叠13片没有印刷导体浆料的生片50，在130℃、8Mpa下层叠，制成生片层叠体。
(6)然后，将所述层叠体在温度1800℃、压力20Mpa下热压，并切割成直径为210mm、得到厚度约为3mm，在其内部形成加热电阻12及通孔130的同时，形成有贯通孔15及盲孔14的氮化铝基板。
(7)之后，与实施例1中的(7)～(9)相同，在氮化铝基板的底面设置盖孔190，连接外部端子13等制得陶瓷加热器10。
(实施例3)静电吸盘的制造(参照图4)(1)将由石墨和玻璃态碳构成的碳块(揖斐电公司制T-4/ET-10)切割成厚度为0.6mm，制成碳片，对碳片进行刻纹加工，制成如图1所示的由弯曲线和同心圆所构成的图案的加热电阻320。
然后，在加热电阻320的表面涂布1mol/l的硝酸钇水溶液，并使其干燥。
(2)然后，将100重量份氮化铝粉末(德山公司制，平均粒径1.1μm)、4重量份氧化钇(Y2O3三氧化二钇，平均粒径0.4μm)、11.5重量份丙烯酸类树脂粘合剂、0.5重量份分散剂以及53重量份由1-丁醇和乙醇构成的醇混合，将混合得到的浆料通过刮片法成型，制成厚度为0.5mm的片状成型体。
(3)之后，把该片状成型体在80℃下干燥5小时后，在作为通孔36、360的部分形成盲孔，填充导体浆料，形成导体浆料层，制得生片。其中，所述导体浆料由100重量份平均粒径为1μm的碳化钨颗粒、3.0重量份丙烯酸类粘合剂、3.5重量份α-萜品醇溶剂以及0.3重量份分散剂混合配制得到。
(4)然后，在所述生片上，载置所述步骤(1)制成的加热电阻，使其端部与作为通孔360的所述导体浆料层接触。
用波长为1060nm的YAG激光(日本电气公司制S143AL输出功率5W、脉冲频率0.1～40KHz)对所述加热电阻进行激光修整，控制其电阻值(电阻率)。这时，将加热电阻分为20处，测定其电阻值，根据测定结果进行修整处理。其结果是，加热电阻12的电阻值的偏差在5％以内。
(5)然后，在载置有经所述修整处理后的加热电阻的生片的上面，采用丝网印刷法印刷所述步骤(2)中使用的浆料，形成厚度为1.5mm的陶瓷浆料层，制得层叠体。
在作为该层叠体通孔36的部分设置贯通孔，并填充所述导体浆料。
(6)然后，使用与在所述作为通孔的部分里填充的导体浆料具有相同组成的导体浆料，并在所述层叠体的表面形成如图4(b)所示的静电电极图案，具有该静电电极图案的部分和成为通孔36部分的导体浆料层相连接。
进一步在其上面层压2片生片，并在温度130℃、压力8Mpa下层压所述生片，从而得到未烧结片层叠体。其中，所述生片与未进行任何加工的所述生片具有相同组成，厚度为0.47mm。
(7)然后，将得到的生片层叠体在温度为1800℃、压力为20Mpa下热压，并切割成直径为210mm，得到厚度约为3mm、在其内部形成有加热电阻、通孔及静电电极的氮化铝基板。
而且，在该氮化铝基板的内部形成厚度为0.6mm、宽为2.4mm的加热电阻320，以及厚6μm的吸盘正极静电层32、吸盘负极静电层33。
(8)然后，在由(7)得到的氮化铝基板的底面，将形成通孔36、360的部分进行镗孔，从而得到盖孔。
(9)接着，用银焊料(Ag40重量％、Cu30重量％、Zn28重量％、Ni1.8重量％、其余部分其他元素、干燥温度800℃)在所述盖孔上连接外部端子。而且，通过插口，外部端子与电导线相连接。
(10)然后，把控制温度的热电偶插入盲孔内，填充聚酰亚胺树脂，在190℃固化2小时，制得在其内部设置有静电电极、加热电阻及通孔的带有静电吸盘功能的陶瓷加热器。
(实施例4)陶瓷加热器的制造(1)将100重量份碳化钨粉末(平均粒径为1.1μm)，11.5重量份丙烯酸类树脂粘合剂、0.5重量份分散剂以及53重量份由1-丁醇和乙醇构成的醇混合，将混合得到的浆料通过用刮片法成型，制成厚度为50μm的片状成型体。然后，将该片状成型体冲孔加工成如图1所示的由弯曲线和同心圆构成的图案，成为加热电阻。进一步，在该加热电阻的表面涂布1mol/l的硝酸钇水溶液，并干燥。
(2)然后，将100重量份氮化铝粉末(德山公司制，平均粒径1.1μm)、4重量份氧化钇(Y2O3三氧化二钇，平均粒径0.4μm)、11.5重量份丙烯酸类树脂粘合剂、0.5重量份分散剂以及53重量份由1-丁醇和乙醇构成的醇混合，将混合得到的浆料进行喷雾干燥处理制成颗粒，并将这种颗粒填充到模具中、进行成型，从而制成厚度为1.5mm的板状体。
(3)然后，在该板状体上作为通孔的部分形成盲孔，然后填充导体浆料，形成导体浆料层430，制得未处理成型体基板41。其中，所述导体浆料由100重量份平均粒径1μm的碳化钨颗粒、3.0重量份丙烯酸类粘合剂、3.5重量份α-萜品醇溶剂以及0.3重量份分散剂混合配制得到。
(4)接着，在未处理成型体基板上，载置以所述步骤(1)制成的加热电阻12，使其端部和作为通孔的导体浆料层接触。
用波长为1060nm的YAG激光(日本电气公司制S143AL输出功率5W、脉冲频率0.1～40KHz)对该加热电阻进行激光修整，控制其电阻值(电阻率)。这时，将加热电阻分20处测定其电阻值，根据测定结果进行修整处理。其结果是，加热电阻12的电阻值的偏差在5％以内。
(5)然后，在载置有所述经修整处理的加热电阻12的未处理成型体基板41上，用丝网印刷法印刷在所述步骤(2)使用的浆料，形成厚度为1.5mm的陶瓷浆料层，制得层叠体。
接着，在所述层叠体上，形成用来搬运硅晶片的提升销所插入的贯通孔部分45、支撑硅晶片的支撑销所插入的贯通孔部分(图中未标出)、以及埋入热电偶等测温元件的盲孔部分44。
(6)然后，将所述层叠体在温度1800℃、压力20Mpa下热压，并切割成直径为210mm，得到厚度大约为3mm，在其内部形成有加热电阻12及通孔130的同时又形成贯通孔15及盲孔14的氮化铝基板。
(7)然后，在(6)中所得到的氮化铝基板的底面，将形成通孔130的部分镗孔，形成盖孔190。
(8)然后，用银焊料(Ag40重量％、Cu30重量％、Zn28重量％、Ni1.8重量％、其余部分其他元素、干燥温度800℃)在盖孔190上连接外部端子13。而且，通过插口19，外部端子13与电导线18相连接。
(9)然后，把控制温度的热电偶插入盲孔14内，填充聚酰亚胺树脂，在190℃固化2小时，制得了在其内部设置有加热电阻及通孔的陶瓷加热器10。
(实施例5)陶瓷加热器的制造(1)将100重量份碳化钼粉末(平均粒径为1.1μm)，11.5重量份丙烯酸类树脂粘合剂、0.5重量份分散剂以及53重量份由1-丁醇和乙醇构成的醇混合，将混合得到的浆料通过刮片法成型，制成厚度为50μm的片状成型体。并且，将该片状成型体冲孔加工成如图1所示的图案。另外，除在该加热电阻的表面涂布1mol/l的硝酸钇水溶液并干燥以外，与实施例4同样操作，得到陶瓷加热器。
(实施例6)带有等离子体发生电极的陶瓷加热器的制造(1)将100重量份碳化钼粉末(平均粒径为1.1μm)，11.5重量份丙烯酸类树脂粘合剂、0.5重量份分散剂以及53重量份由1-丁醇和乙醇构成的醇混合，将混合得到的浆料通过刮片法成型，制成厚度为50μm的片状成型体。并且，将该片状成型体冲孔加工成如图1所示的由弯曲线和同心圆构成的图案，制成加热电阻。(图9(a)(b))(2)然后，将100重量份的氮化铝粉末(德山公司制，平均粒径1.1μm)、4重量份的氧化钇(Y2O3三氧化二钇，平均粒径0.4μm)、11.5重量份的丙烯酸类树脂粘合剂、0.5重量份的分散剂以及53重量份的由1-丁醇和乙醇构成的醇混合得到浆料，将制得的浆料进行喷雾干燥处理，将得到的颗粒填充到模具中，经成型制成厚度为1.5mm的板状体。
(3)然后，在这一板状体的作为通孔的部分形成盲孔，然后填充由100重量份的平均粒径为1μm的碳化钨颗粒、3.0重量份的丙烯酸类粘合剂、3.5重量份的α-萜品醇溶剂以及0.3重量份的分散剂混合配制而得到的导体浆料，形成导体浆料层430，制得未处理成型体基板41。
(4)接着，在未处理成型体基板41上，载置以所述(1)工序制成的加热电阻12，要求其端部和作为通孔的导体浆料层接触。(图9(c))用波长为1060nm的YAG激光(日本电气公司制S143AL输出功率5W、脉冲频率0.1～40KHz)，对加热电阻进行激光修整，调整其电阻值(电阻率)。这时，将分别在加热电阻的20个位置测定其电阻值，根据测定结果进行修整处理。其结果，加热电阻12的电阻值的偏差小于等于5％。而且，在这一加热电阻的表面涂布1mol/l的硝酸钇水溶液。
(5)然后，在载置了所述经修整处理的加热电阻12的未处理成型体基板41上，用丝网印刷法印刷所述(2)工序中使用的浆料，形成厚度为1.5mm的陶瓷浆料层，制得层叠体。(图9(d))在这一层叠体上设置通孔(供电端子用填料)用的开口。然后，在其上印刷由100重量份的平均粒径为1μm的钨颗粒、3.0重量份的丙烯酸类粘合剂、3.5重量份的α-萜品醇溶剂以及0.3重量份的分散剂混合配制而成的导体浆料，再在其上用丝网印刷法印刷所述工序(2)中所使用的浆料，填充形成了通孔(填料)130，该通孔130使高频率电极500和供给这一高频率电极电力的端子连接。在这一高频电极500上，形成厚为1.5mm的陶瓷浆料层，制成层叠体。
接着，在所述层叠体上，形成用于搬运硅晶片的提升销所插入的贯通孔部分45、用于支撑硅晶片的支撑销所插入的贯通孔(图中未标出)，以及用于埋入热电偶的盲孔部分44(图9(e))。
(6)随后，将所述层叠体在温度为1800℃、压力为20Mpa下热压，并切割成直径为210mm，得到厚度大约为3mm、在其内部形成有加热电阻12、高频电极500及通孔130的同时又形成了贯通孔15及盲孔14的氮化铝基板。
(7)接着，在(6)中所得到的氮化铝基板的底面，将形成通孔130的部分进行镗孔，从而得到盖孔190(图9(f))。
(8)然后，将100重量份的氮化铝粉末(德山公司制，平均粒径1.1μm)、11.5重量份的丙烯酸类树脂粘合剂、0.5重量份的分散剂以及由53重量份的1-丁醇和乙醇构成的醇混合后得到浆料，把浆料进行喷雾干燥处理制成颗粒，并将这种未添加三氧化二钇的ALN颗粒填充到模具中，经成型制得内径为5mm、直径为6mm的ALN圆筒，在温度1800℃下常压烧结，制成保护管700。
(9)然后，用银焊料(Ag40重量％、Cu30重量％、Zn28重量％、Ni1.8重量％、其余部分为其他元素、软溶温度800℃)在盖孔190安装外部端子13。而且，在外部端子13内部形成中心螺纹(メタねじ)，其阴螺纹连接供电棒。
(10)使保护管700与陶瓷基板相接触，在1850℃下焙烧1小时，将保护管和陶瓷基板接合。(图9(g))(11)然后，把用于控制温度的铠装热电偶插入盲孔14内，从而制得了在其内部设置有加热电阻、通孔(填料)和高频电极的陶瓷加热器10。
(比较例1)陶瓷加热器的制造除了不进行实施例1的工序(1)中在加热电阻12的表面涂布硝酸钇水溶液之外，与实施例1相同地，制造陶瓷加热器。
(比较例2)陶瓷加热器的制造代替实施例1的工序(1)中对碳片加工而制成的加热电阻，使用直径为0.5mm的钨制放热线作为加热电阻，除此以外与实施例1相同地，制造陶瓷加热器。
(比较例3)陶瓷加热器的制造(1)将100重量份的氮化铝粉末(德山公司制，平均粒径1.1μm)、4重量份的氧化钇(Y2O3三氧化二钇，平均粒径0.4μm)、11.5重量份的丙烯酸类树脂粘合剂、0.5重量份的分散剂以及53重量份的由1-丁醇和乙醇构成的醇混合得到浆料，把浆料进行喷雾干燥处理，并将得到的颗粒填充到模具中、经成型制成厚度为1.5mm的板状体。
(2)然后，在这一板状体的作为通孔的部分，形成盲孔，填充由100重量份的平均粒径为1μm的碳化钨颗粒、3.0重量份的丙烯酸类粘合剂、3.5重量份的α-萜品醇溶剂以及0.3重量份的分散剂混合配制而成的导体浆料，形成导体浆料层，制得未处理成型体基板。
(3)然后，将如图1所示的加热电阻和具有同样图案开口的氮化铝制板状体载置于未处理成型体基板上，通过在1800℃、400Pa(3托)条件下将甲烷热分解，从而在未处理成型体基板表面上形成热解性碳层，然后除去氮化铝制板状体，在未处理成型体基板上形成了由弯曲线和同心圆所构成的图案的加热电阻。
(4)然后，在未处理成型体基板上形成厚度为1.5mm的陶瓷浆料层，制成层叠体。
接着，在所述层叠体上，形成用于搬运硅晶片的提升销所插入的贯通孔部分、用于支撑硅晶片的支撑销所插入的贯通孔部分(图中未标出)，以及用于埋入热电偶的盲孔部分。
(5)然后，将所述层叠体在温度1800℃、压力20Mpa下热压，并切割成直径为210mm，得到厚度大约为3mm、在其内部形成了由甲烷气体热分解而形成的石墨所构成的加热电阻及通孔的同时、又形成有贯通孔及盲孔的氮化铝基板。
(6)在(5)中得到的氮化铝基板的底面，把形成通孔130的部分进行镗孔，从而制得盖孔。
(7)接着，用银焊料(Ag40重量％、Cu30重量％、Zn28重量％、Ni1.8重量％、其余部分为其他元素、软溶温度800℃)在盖孔安装外部端子。而且，通过插口，将外部端子与电导线连接。
(8)最后，将用于控制温度的热电偶插入盲孔中，并填充硅酸溶胶，在400℃下固化2小时，制成在其内部设置有加热电阻及通孔的陶瓷加热器。
(比较例4)陶瓷加热器的制造基本上与实施例4相同，代替使用碳化钨的生片，而是丝网印刷由100重量份的平均粒径为1μm的碳化钨颗粒、3.0重量份的丙烯酸类树脂粘合剂、3.5重量份的α-萜品醇溶剂以及0.3重量份的分散剂混合配制而成的导体浆料。
(比较例5)陶瓷加热器的制造将100重量份的碳化钨粉末(平均粒径为1.1μm)，11.5重量份的丙烯酸类树脂粘合剂、0.5重量份的分散剂以及53重量份的由1-丁醇和乙醇构成的醇混合后得到浆料，通过刮片法把该浆料成型，制成厚度为50μm的片状成型体。并且，将这一片状成型体冲孔加工成如图1所示的由弯曲线和同心圆构成的图案，制成加热电阻。其中，没有在这一加热电阻的表面涂布1mol/l的硝酸钇水溶液。除此以外，与实施例4相同地操作，制得陶瓷加热器。
以上，关于实施例1～6以及比较例1～5所制得的陶瓷加热器，调查了加热电阻在25℃、400℃的电阻值，以及陶瓷加热器30秒内从25℃升温到400℃的情况下有无裂纹生成的情况。并将调查的结果列于下表1中。
表1
图14是由碳化钨构成的加热电阻的电子显微镜照片。并且，图中的[+A]、[+B]是用能量分散型荧光X射线分析装置(EPMA)进行测定的点。A中Y没有被检测出，B中Y被检测出来。推测三氧化二钇促进了加热电阻和陶瓷的结合。
图15和图16分别是表示将实施例4中的加热器、比较例5中的加热器各自稳定设置在450度时加热面温度分布的红外热摄像仪照片。实施例4中的加热器其加热面温度差小。
而且，图10至图13表示的是对实施例1、4及比较例1、5中的陶瓷加热器供电后，所述加热电阻及陶瓷基板加热面的升温状态。另外，所谓图中的加热面即意味着陶瓷基板的加热面。
加热面的升温状态用红外热摄像仪(日本デ-タム公司制IR-162012-0012)来研究。加热电阻的温度测定是在陶瓷基板上平底钻孔(座缲 )加工形成直径为5mm开口，在这里插入具有绝缘保护管的铠装热电偶进行测定。加热电阻的厚度偏差的定义如下，用四条通过陶瓷基板中心的线段切割陶瓷加热器，测定其截面所呈现的各电阻的厚度，求其厚度的平均值作为厚度值，截面所呈现的加热电阻厚度的最大值和最小值的差除以平均厚度并用％表示，其值定义为厚度偏差。
对于发热体的电阻值，用通路检验器测定以实施例相同的制法制造的放热体的10mm间的电阻值。
图10、11是关于采用了实施例1和比较例1的加热电阻的陶瓷加热器的性能图。从中可知，这些陶瓷加热器中，加热电阻和陶瓷基板加热面之间的升温时间差小。
可以认为，在实施例1中，加热电阻和陶瓷加热面的温度差几乎为零，并且即使是急速升温，加热面的温度控制性也很优异。
与此相对，在比较例1中，在高温范围时加热电阻和加热面温度之差变大，随动性差。这可能是在加热电阻和陶瓷基板的基体之间的界面存在微小气孔的缘故。
图12、13是关于采用实施例4和比较例5中的加热电阻所制得的陶瓷加热器的性能图。
可以认为，在实施例4中，加热电阻和陶瓷加热面之间的温度差几乎为零，并且即使是急速升温，加热面的温度控制性也很优异。
另一方面，在比较例5中，高温范围下加热电阻和加热面温度的差值变大了，随动性差。认为这可能是由于在加热电阻和陶瓷之间的界面存在微小的气孔的缘故。
从实施例1到6，达到稳定温度(450℃)所需要的时间为小于等于200秒，但是在比较例1、5中却超过200秒。
从实施例1和4的比较可以看出，碳放热体在高温下的行为比碳化物陶瓷的烧结体优异。
而且，即使加热电阻厚度的偏差小于等于10％，但还是实施例中的加热面温度的偏差小。这可以从实施例4和比较例5的对比中看到。实施例4、比较例5的厚度偏差都是6％，但是实施例4的加热面温度差小。其原因认为大概是比较例5中在加热电阻和陶瓷之间同时存在微小气孔密度高的部分和微小气孔密度低的部分。
象这样，在使用由碳化钨或碳化钼构成的加热电阻所制成的陶瓷加热器中，在高温范围电阻值上升，升温花费时间，但加热电阻和陶瓷基板加热面间的升温时间差小。
比较例3中的陶瓷加热器中，加热电阻和陶瓷基板加热面间升温时间差大，所以到达稳定状态所需的时间变长。
而且，比较例2的陶瓷加热器中，由于使用了钨制的放热线，因此陶瓷基板加热面的温度上升要花费时间。
在比较例4中，采用丝网印刷法，形成由碳化钨构成的加热电阻，由于其厚度偏差变大，因此加热面的温度差也变大了。
在实施例1到6中，急速升温(30秒升温400℃)不产生裂纹，但是比较例1到5却产生了裂纹。认为是因为加热电阻的升温形式相同，所以在比较例中陶瓷和加热电阻的升温形式产生很大偏差，加热电阻的热膨胀变得比陶瓷的大，在陶瓷上就产生了裂纹。
通过以上说明以及实施例的结果，可以看出，本发明陶瓷加热器由于在其内部形成的加热电阻是由导电性陶瓷构成的，并且所述加热电阻中至少在表面存在含烧结助剂层，因此陶瓷基板加热面的温度跟随加热电阻的温度升高而升高，两者升温时间的偏差少。而且，即使是在急速升温的情况下，也不产生裂纹。并且，导电性陶瓷使用碳质材料，高温下加热电阻的体积电阻率也不变大，能够十分准确地保证放热量。另外，稳定状态下的加热面的温度均一性也好。
烧结助剂层具有厚度，在实施例1中，加热电阻的厚度在烧结后为180μm、烧结助剂层为55μm；在实施例2中，加热电阻的厚度在烧结后为540μm、烧结助剂层为162μm；在实施例3中，加热电阻的厚度在烧结后为540μm、烧结助剂层为190μm；在实施例4中，加热电阻的厚度在烧结后为20μm、烧结助剂层为1μm；在实施例5中，加热电阻的厚度在烧结后为20μm、烧结助剂层为2μm；在实施例6中，加热电阻的厚度在烧结后为20μm、烧结助剂层为3μm。一般认为烧结助剂层的厚度是加热电阻厚度的5％到35％，但本发明中，可以预测其为加热体厚度的0.1～40％范围内可发现本发明的效果。
工业上利用的可能性本发明陶瓷加热器可以使用在抗蚀剂的干燥装置、等离子体CVD装置、等离子体蚀刻装置、溅射装置、晶片探测器等各种半导体制造-检查装置中。而且，也有可能使用在光学装置中。使用于光学装置的领域时，可在陶瓷基板的加热面形成石英等的波导。
权利要求
1.陶瓷加热器，其是在陶瓷基板的内部具有加热电阻的陶瓷加热器，其特征为，所述加热电阻是由导电性陶瓷构成的，并且加热电阻中至少在表面存在含烧结助剂层。
2.如权利要求1所述的陶瓷加热器，其特征为，所述导电性陶瓷采用碳质材料、导电性碳化物陶瓷或导电性氮化物陶瓷中的任何一种。
3.如权利要求1或2所述的陶瓷加热器，其特征为，所述烧结助剂采用氧化钇或氧化镱。
4.如权利要求1～3中任一项所述的陶瓷加热器，其特征为，在所述陶瓷基板的内部设置了静电电极并用作附带加热器的静电吸盘。
5.如权利要求1～4中任一项所述的陶瓷加热器，其特征为，在所述陶瓷基板的内部，设置了高频电极，并用于等离子发生装置。
6.如权利要求1～5中任一项所述的陶瓷加热器，其特征为，所述加热电阻是由导电性陶瓷的生片经烧结而形成的。
7.如权利要求1～6中任一项所述的陶瓷加热器，其特征为，所述加热电阻的厚度偏差为平均厚度的±10％。
全文摘要
本发明涉及在陶瓷基板的内部设置了加热电阻的陶瓷加热器，其特征为，所述加热电阻由导电性陶瓷构成，并且加热电阻中至少在表面存在含烧结助剂层。该加热器即使在伴有急速升温时也不产生裂纹，具有加热均匀、升温速度快的效果，并且可被用于包含静电吸盘及等离子发生装置的半导体制造－检查装置、光学装置等工业范围。
文档编号H01L21/683GK1596557SQ0282381
公开日2005年3月16日 申请日期2002年12月2日 优先权日2001年11月30日
发明者伊藤康隆 申请人:揖斐电株式会社