加热器单元的制作方法

本发明涉及加热器单元。尤其涉及装载有在半导体装置的制造工艺中使用的护套加热器(sheathheater)的加热器单元。

背景技术：

半导体装置装载在几乎所有电子设备上，并且对电子设备功能起到重要的作用。在半导体装置的制造工艺中，通过在半导体基板上成膜和加工薄膜来形成晶体管元件、配线、电阻元件、电容元件等的功能元件。作为半导体基板上形成薄膜的方法，使用有化学气相沉积(cvd：chemicalvapordeposition)法、物理气相沉积(pvd：physicalvapordeposition)法、原子层沉积法(ald：atomiclayerdeposition)等。此外，作为加工薄膜的方法，使用有反应性离子蚀刻(rie：reactiveionetching)法、机械抛光(mp：mechanicalpolishing)、化学机械抛光(cmp：chemicalmechanicalpolishing)等。此外，在半导体装置的制造工艺中，除了薄膜的成膜和加工之外，还进行等离子体处理等的表面处理工艺。

在上述成膜、加工和表面处理工艺中，许多反应条件决定了薄膜的特性，其中之一是半导体基板的温度。在大多数的情况下，通过调节其上设置半导体基板的载置台(以下，称为“工作台(stage)”)的温度来控制半导体基板的温度。为了调节工作台的温度，作为加热机构的护套加热器以曲折或螺旋形状埋设工作台中。

例如，专利文献1公开了在单个金属管状的护套内具备有多个发热线的护套加热器。通常，其目的在于，使用多个发热线中的一根来进行加热，当该发热线断线时，通过将电源电路切换到其他发热线来容易且快速地恢复(recover)。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特开2002-151239号公报

技术实现要素：

(发明所要解决的问题)

然而，在专利文献1所记载的护套加热器中，将不锈钢用于金属护套、镍铬合金用于发热线作为前提，并没有考虑到利用各自的热膨胀差小来抑制发热线的断线。

本发明的实施方式的问题之一为提供可靠性得到提高的、具有细径护套加热器的加热器单元。

(解决问题的措施)

本发明的一实施方式所提供的加热器单元：包括：相互接合的第一基材和第二基材；槽，设置于第一基材与第二基材的接合面的至少一方；以及护套加热器，配置于槽的内侧，其中，护套加热器包括：金属护套；发热线，以具有间隙的方式配置于金属护套内，呈带状，并且相对于金属护套的轴方向旋转配置；绝缘材料，配置于间隙；以及连接端子，配置于金属护套的一端，分别与发热线的两端电连接。

此外，在其他实施方式中，发热线可以在金属护套内成为双轴的区域中配置成双螺旋结构。

此外，在其他实施方式中，护套加热器配置有多个，且可以分别被独立控制。

此外，在其他实施方式中，槽可以设置于第一基材。

此外，在其他实施方式中，使用于金属护套、第一基材以及第二基材的材料可以具有相同的热膨胀系数。

此外，在其他实施方式中，使用于金属护套、第一基材以及第二基材的材料可以是相同的金属材料。

此外，在其他实施方式中，使用于金属护套、第一基材以及第二基材的金属材料可以是铝。

此外，在其他实施方式中，第一基材和第二基材可以通过钎焊相接合。

此外，在其他实施方式中，绝缘材料可以是无机绝缘粉末。

此外，在其他实施方式中，发热线可以是镍铬合金，上述绝缘材料可以是氧化镁。

附图说明

图1为示出本发明的一实施方式的加热器单元的结构的立体图。

图2为示出本发明的一实施方式的加热器单元的结构的剖视图。

图3为示出本发明的一实施方式的加热器单元的结构的剖视图。

图4a为示出本发明的一实施方式的加热器单元的放大剖视图。

图4b为示出本发明的一实施方式的加热器单元的放大剖视图。

图4c为示出本发明的一实施方式的加热器单元的放大剖视图。

图5a为示出本发明的一实施方式的护套加热器的结构的剖视图。

图5b为示出本发明的一实施方式的护套加热器的结构的剖视图。

图6a为示出本发明的一实施方式的护套加热器的结构的剖视图。

图6b为示出本发明的一实施方式的护套加热器的结构的剖视图。

图7a为示出实施例的加热器单元中的护套加热器的图案布局的图。

图7b为示出实施例的加热器单元的温度分布的图。

图7c为示出实施例的加热器单元的温度分布的图。

图8a为示出比较例的加热器单元中的护套加热器的图案布局的图。

图8b为示出比较例的加热器单元的温度分布的图。

图8c为示出比较例的加热器单元的温度分布的图。

图9a为示出实施例的加热器单元中的护套加热器的图案布局的图。

图9b为示出实施例的加热器单元的表面形状的图。

图9c为示出实施例的加热器单元的温度分布的图。

图9d为示出实施例的加热器单元的温度分布的图。

图10a为示出比较例的加热器单元中的护套加热器的图案布局的图。

图10b为示出比较例的加热器单元的表面形状的图。

图10c为示出比较例的加热器单元的温度分布的图。

图10d为示出比较例的加热器单元的温度分布的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本申请中公开的本发明的各实施方式。然而，在不脱离本发明的要旨的情况下，可以以各种方式实现本发明，并且不应将本发明解释为限于以下示例的实施方式的描述。

此外，为了清楚地说明，与实际实施方式相比，关于各部分的宽度、厚度、形状等示意性地表示，但这仅仅是示例，并不是对本发明的解释的限定。此外，在本说明书和各附图中，具有与已出现的附图描述的元件相同的功能的元件可以用相同的附图标记表示，并且可以省略重复的说明。此外，为了便于说明，将使用术语上部或下部进行描述，但是上部或下部分别表示当使用加热器单元时(当载置基板时)的加热器单元的方向。

(第一实施方式)

参照图1至图3说明根据本发明的第一实施方式的加热器单元的整体结构。本发明的第一实施方式的加热器单元具有加热机构。此外，第一实施方式的加热器单元可用于cvd装置、溅射装置、气相沉积装置、蚀刻装置、等离子体处理装置、测量装置、检查装置以及显微镜等。只是，第一实施方式的加热器单元不限于在上述装置中使用，而是可以用于需要加热基板的装置。

[加热器单元100的结构]

图1为示出本发明的一实施方式的加热器单元的结构的立体图。图2为图1的a-a’剖视图。图3为图2的b-b’剖视图。如图1至图3所示，第一实施方式的加热器单元100包括第一基材200、第二基材300、轴400以及护套加热器110。

参照图1至图3，上部面平坦且在下部面设置有槽220的第一基材200与第二基材300相接合，将护套加热器110埋设在第一基材200和第二基材300的接合面的槽220内。第一基材200的上部面为用于载置基板的工作台240。基板设置于工作台240上。即，护套加热器110通过第一基材200来加热工作台240上的基板。

护套加热器110包括分别被独立控制的第一护套加热器110a、第二护套加热器110b。其中，当第一护套加热器110a和第二护套加热器110b没有特别区分时，统称为护套加热器110。在本实施方式中，示出了两个护套加热器110在第一基材200和第二基材300的接合面上分别对应的区域中形成图案的结构。然而，本发明并不限于该结构，只要设置于第一基材200和第二基材300的接合面的护套加热器110的数量为1个以上即可，可以适当设定。设置于第一基材200和第二基材300的接合面的护套加热器110的数量越多，越可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。

本实施方式中，示出了第一护套加热器110a和第二护套加热器110b在第一基材200和第二基材300的接合面上形成圆形图案的结构。然而，本发明的结构并不限于此，形成于第一基材200和第二基材300的接合面的护套加热器110的图案形状可以适当设计。例如，护套加热器110的图案形状可以是矩形，也可以是矩形以外的多边形。此外，虽然示出了第二护套加热器110b包围第一护套加热器110a的结构，但本发明的结构并不限于此。配置各护套加热器110的多个区域也可以被分割为多种形状。例如，多个区域可以是以第一基材200和第二基材300的接合面的中心为基准而分割为扇形的区域。通过具有后述的结构，本实施方式的护套加热器110可以弯曲加工成复杂的形状，并且可以在第一基材200和第二基材300的接合面上布置精细的图案形状。设置于第一基材200和第二基材300的接合面上的护套加热器110的图案越精细，越可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。

在本实施方式中，护套加热器110配置于设置在第一基材200的下部面(与工作台240相反侧的面、第一基材200和第二基材300的接合面)的槽220内。图4a为图3的d区域的放大剖视图。其中，为了理解槽220的形状，在图4a至图4c中，右边两个槽220中未示出护套加热器110。如图4a所示，用于配置护套加热器110的槽220a为在第一基材200的下部面侧具有开口端且在第一基材200的上部面侧具有圆底部的凹部。例如，在护套加热器110的外径为4.5mm的情况下，用于配置护套加热器110的槽220a的深度为距第一基材200的表面4.3mm以上且4.5mm以下。用于配置护套加热器110的槽220a的宽度为4.5mm以上且5.0mm以下。使用于配置护套加热器110的槽220a的形状和尺寸接近于护套加热器110的形状和尺寸，据此增加护套加热器110与第一基材200的接触面积，从而能够将由护套加热器110产生的热能有效地传递给第一基材200。

然而，本发明并不限于此，可以根据护套加热器110的形状和尺寸来适当地设计用于配置护套加热器的槽的形状和尺寸。例如，如图4b所示，用于配置护套加热器110的槽可以是在第一基材200的下部面侧具有开口端且在第一基材200的上部面侧具有圆底部的凹部与在第二基材300的上部面侧具有开口端且在第二基材300的下部面侧具有圆底部的凹部的组合。其中，第一基材200的下部面侧和第二基材300的上部面侧一同成为第一基材200和第二基材300的接合面。例如，在护套加热器110的外径为4.5mm的情况下，用于配置护套加热器110的第一基材200的槽220b和第二基材300的槽320的深度为分别距第一基材200和第二基材300的接合面2.25mm以上且2.5mm以下。用于配置护套加热器110的第一基材200的槽220b和第二基材300的槽320的宽度为4.5mm以上且5.0mm以下。使用于配置护套加热器110的槽220b和槽320的组合的形状和尺寸接近于护套加热器110的形状和尺寸，据此增加护套加热器110与第一基材200和第二基材300的接触面积，从而能够将由护套加热器110产生的热能有效地传递给第一基材200和第二基材300。

进而，如图4c所示，可以适当地设计槽的形状和尺寸，以使护套加热器110的形状可以根据槽而变形。例如，如图4c所示，用于配置护套加热器110的槽220c可以是在第一基材200的下部面侧具有开口端且在第一基材200的上部面侧具有圆底部的凹部。例如，在护套加热器110的外径为4.5mm的情况下，用于配置护套加热器110的槽220c的深度为距第一基材200的表面4.0mm以上且4.5mm以下。用于配置护套加热器110的槽220c的宽度为4.5mm以上且5.0mm以下。将用于配置护套加热器110的槽220c的截面积设计为与护套加热器110的截面积基本相同，据此当配置于槽220c时可以微调护套加热器110的形状，从而与槽的形状匹配。使护套加热器110的形状和尺寸接近于用于配置护套加热器110的槽220c的形状和尺寸，据此增加护套加热器110与第一基材200和第二基材300的接触面积，从而能够将由护套加热器110产生的热能有效地传递给第一基材200和第二基材300。

图4a至图4c示出了护套加热器110和使用于配置护套加热器110的槽220和/或槽320的形状和尺寸相接近的结构，但本发明并不限于此。护套加热器110与槽220和/或槽320的形状和尺寸可以不同。在护套加热器110与第一基材200和第二基材300之间存在空间的情况下，可以提供如下的加热器单元100：护套加热器110的移动不受限制，可以抑制由热膨胀引起的变形，并且可靠性高。

在护套加热器110与第一基材200和第二基材300之间存在空间的情况下，例如，该空间可以用钎焊材料来填充。作为钎焊材料可以列举：例如，包含银、铜和锌的合金、包含铜和锌的合金、含微量磷的铜、铝或其合金、包含钛、铜和镍的合金、包含钛、锆和铜的合金、包含钛、锆、铜和镍的合金等。在本实施方式中，作为第一基材200和第二基材300使用铝基材，因此用铝填充为好。通过使用相同的金属材料，可以提供能够抑制由热膨胀引起的变形且可靠性高的加热器单元100。通过用钎焊材料填充空间，能够将由护套加热器110产生的热能有效地传递给第一基材200和第二基材300。

作为第一基材200和第二基材300可以使用金属基材。使用于第一基材200和第二基材300的材料的热导率优选为200w/mk以上。通过使用于第一基材200和第二基材300的材料的热导率为200w/mk以上，可以将由护套加热器110产生的热能有效地传递给工作台240。

使用于第一基材200和第二基材300的热膨胀系数优选为25×10^-6/k以下。使用于第一基材200和第二基材300的材料的热膨胀系数之差优选为10×10^-6/k以下。使用于第一基材200和第二基材300的材料优选为具有相同程度热膨胀系数的材料，更优选为相同的金属材料。在本实施方式中，作为第一基材200和第二基材300使用铝基材。然而，本发明并不限于此，作为第一基材200和第二基材300的材料可以使用铝(al)、钛(ti)、不锈钢(sus)等的材料。由于使用于第一基材200和第二基材300的材料的热膨胀系数之差为10×10^-6/k以下，因此可以提供能够抑制由热膨胀引起的变形且可靠性高的加热器单元100。

第一基材200和第二基材300的接合可以通过例如钎焊来进行。作为钎焊材料可以列举：例如，包含银、铜和锌的合金、包含铜和锌的合金、含微量磷的铜、铝或其合金、包含钛、铜和镍的合金、包含钛、锆和铜的合金、包含钛、锆、铜和镍的合金等。在本实施方式中，作为第一基材200和第二基材300使用铝基材，因此用铝进行钎焊为好。通过使用相同的金属材料，可以提供能够抑制由热膨胀引起的变形且可靠性高的加热器单元100。

本实施方式的护套加热器110为在护套加热器110的一端具有两个连接端子50的单端子型。例如，在第一护套加热器110a的一端具有两个连接端子50a和连接端子50b。其中，当两个连接端子50a和连接端子50b没有特别区分时，统称为连接端子50。具有连接端子50的护套加热器110的一端通过配置在第一基材200的大致中央部260到第二基材300的大致中央的贯通孔340而从与第二基材300的第一基材200相反侧的面取出。具有连接端子50的护套加热器110的一端通过圆筒形轴400的中空部与外部设备(加热器控制器、电源等)相连接。护套加热器110在从外部设备供应的电力的作用下被加热，从而控制工作台240的温度。尽管在图3中未示出，加热器单元100还可通过轴400的中空部来配置温度传感器、气管、冷却管等。本实施方式的护套加热器110为单端子型，因此可以将护套加热器110的一端取出以进行外部连接，并且可以有效地利用轴400的中空部。

[护套加热器的结构]

参照图5a和图5b说明本发明的第一实施方式的护套加热器的结构。图5a和图5b为示出本发明的一实施方式的护套加热器的结构的剖视图。如图5a和图5b所示，第一实施方式的护套加热器具有带状的发热线20、绝缘材料30、金属护套40以及连接端子50。

参照图5a，发热线20以具有间隙的方式设置于圆筒形的金属护套40内，发热线20和金属护套40由设置于其间隙的绝缘材料30而被绝缘。在图5a中，示出金属护套40的一端为封闭的形状，但并不限于此，也可以是两端都开放的形状。发热线20以在金属护套40内沿着圆筒轴方向往复的方式配置，并且在金属护套40的一端配置有发热线20的两端。即，一个发热线20以在金属护套40的圆筒轴方向的大部分内配置成双轴(双芯、两列)。配置于金属护套40内的各个发热线20以具有间隙的方式配置，且利用配置于间隙的绝缘材料30而绝缘。

图5b为图5a的c-c’剖视图。参照图5b，带状的发热线20的宽度d1优选为0.1mm以上且2.0mm以下的范围。带状的发热线20的厚度d2优选为0.1mm以上且0.5mm以下的范围。金属护套40的内径d3优选为3.0mm以上且4.0mm以下的范围。金属护套40的厚度d4优选为0.5mm以上且1.0mm以下的范围。金属护套40的外径d5优选为3.5mm以上且5.0mm以下的范围。由于本实施方式的护套加热器120具有上述结构，因此可以实现维持可靠性的细径化。通过护套加热器120的细径化，可以在加热器单元100上布置精细的图案形状。护套加热器120的图案越精细，越可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。

在垂直于圆筒轴的截面中的、金属护套40与配置于金属护套40内的各个发热线20的最短距离g1优选为0.3mm以上且1.0mm以下的范围。金属护套40与发热线20的最短距离g1更优选为0.4mm以上且1.0mm以下的范围。通过将金属护套40与发热线20的距离g1设定为0.3mm以上，可以确保金属护套40与发热线20的绝缘性。通过将金属护套40与发热线20的距离g1设定为1.0mm以下，可以使护套加热器120的直径成为细径化。本实施方式的护套加热器120使用带状的发热线20，据此实现维持可靠性的细径化。通过护套加热器120的细径化，可以在加热器单元100上布置精细的图案形状。护套加热器120的图案越精细，越可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。

在垂直于圆筒轴的截面中的、配置于金属护套40内的各个发热线20的距离g2优选为0.3mm以上且2.0mm以下的范围。配置于金属护套40内的各个发热线20的最短距离g2更优选为0.4mm以上且1.0mm以下的范围。通过将双轴的发热线20的距离g2设定为0.3mm以上，可以确保发热线20的绝缘性。通过将双轴的发热线20的距离g2设定为2.0mm以下，可以使护套加热器120的直径成为细径化。本实施方式的护套加热器120使用带状发热线20，据此实现维持可靠性的细径化。通过护套加热器120的细径化，可以在加热器单元100上布置精细的图案形状。护套加热器120的图案越精细，越可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。

发热线20的两端具有与其分别电连接的连接端子50a和连接端子50b。其中，当连接端子50a和连接端子50b没有特别区分时，被称为连接端子50。本实施方式的护套加热器120具有双轴单端子型(双芯单端子型)结构，其中，上述双轴单端子型(双芯单端子型)结构为两个连接端子50配置于护套加热器120的一端的结构，从而可以有效地利用轴400的中空部，并且可以将更多的护套加热器120配置在加热器单元100。配置于加热器单元100的护套加热器120的数量越多，越可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。

在金属护套40内发热线20为双轴的区域中，带状的发热线20相对于金属护套40的圆筒轴方向旋转而配置。在发热线20的长轴向垂直于金属护套40的圆筒轴的方向旋转的状态下带状的发热线20沿着圆筒轴方向延伸。即，各个发热线20为以螺旋状卷绕的状态。双轴的发热线20的旋转轴分别相对于金属护套40的圆筒轴方向以大致平行配置。发热线20以卷绕的状态配置，从而增加配置在金属护套40内的发热线20的长度，并且可以提高护套加热器120的电阻值。甚至，发热线20以卷绕的状态配置，从而具有弹簧特性，并且抑制热膨胀时的断线。因此，例如，即使金属护套40与发热线20之间的热膨胀系数之差较大，也可提供可靠性得到提高的护套加热器120。

作为配置于金属护套40内的发热线20以螺旋状旋转一次的金属护套40的圆筒长轴方向的长度的旋转距离l1优选为3.0mm以下。配置于金属护套40内的发热线20的旋转距离l1更优选为2.5mm以下，进而优选为2.0mm以下。通过将配置于金属护套40内的发热线20的旋转距离l1设定为3.0mm以下，可以提供抑制热膨胀时的断线且提高了可靠性的护套加热器120。

图5b为图5a的c-c’剖视图。参照图5b，在金属护套40内发热线20为双轴的区域中，发热线20的宽度d1所形成的面方向大致垂直于旋转面的法线。即，带状的发热线20的面为旋转面的切平面。进而，双轴的发热线20的面方向大致平行。各个发热线20的中心轴沿着金属护套40的圆筒轴方向以螺旋状旋转的方向基本一致，旋转距离l1也大致相同。由于各个发热线20的旋转方向和旋转距离l1相同，因此双轴的发热线20之间距离g2可以维持恒定，并且可以维持护套加热器120的可靠性。然而，本发明并不限于此，各个发热线20的旋转方向和/或旋转距离l1也可以不同。只要本实施方式的护套加热器120设计成满足以上条件，即使考虑到发热线20的旋转，也可以维持可靠性。

本实施方式的护套加热器120的剖面形状为圆形。由于护套加热器120的剖面形状为圆形，因此可以将护套加热器120弯曲成所期望的形状，并且可以容易地配置在第一基材200的槽220和/或第二基材300的槽320内。然而，护套加热器120的剖面、槽220的底部、和/或槽320的底部的形状并不限于此，只要满足上述条件，可以具有任意形状，或者可以变形为任意形状。

带状的发热线20可使用因通电而产生焦耳热的导体。具体地，可以包括选自钨、钽、钼、铂、镍、铬和钴的金属。金属可以是包含这些金属合金，也可以是包含例如镍和铬的合金、包含镍、铬和钴的合金。在本实施方式中，作为发热线20的材料使用镍铬合金。

绝缘材料30是为了抑制发热线20与其他部件电连接而配置。即，可以使用使发热线20与其他部件充分绝缘的材料。进而，使用于绝缘材料30的材料的热导率优选为10w/mk以上。通过使用于绝缘材料30的材料的热导率为10w/mk以上，可以将由发热线20产生的热能有效地传递给金属护套40。作为绝缘材料30可以使用氧化镁、氧化铝、氮化硼、氮化铝等。在本实施方式中，作为绝缘材料30，使用了氧化镁(mgo)粉末。氧化镁(mgo)的粉末压坯的热导率为约10w/mk。

使用于金属护套40的材料的热导率优选为200w/mk以上。通过使用于金属护套40的材料的热导率为200w/mk以上，可以将由发热线20产生的热能有效地传递给第一基材200和第二基材300。

进而，使用于金属护套40的材料的热膨胀系数优选为25×10^-6/k以下。使用于金属护套40、第一基材200和第二基材300的材料的热膨胀系数之差优选为10×10^-6/k以下。使用于金属护套40、第一基材200和第二基材300的材料更优选为具有相同程度的热膨胀系数的材料，进而优选为相同的材料。在本实施方式中，作为金属护套40、第一基材200和第二基材300的材料使用了铝。然而，本发明并不限于此，作为金属护套40、第一基材200和第二基材300的材料，可以使用铝(al)、钛(ti)、不锈钢(sus)等的材料。通过使用于金属护套40、第一基材200和第二基材300的材料的热膨胀系数之差为10×10^-6/k以下，可以提供能够抑制由热膨胀引起的变形且可靠性高的加热器单元100。

如上所述，通过具有带状的发热线20，可以实现本实施方式的护套加热器120的细径化。通过护套加热器120的细径化，可以在加热器单元100布置精细的图案形状，并且可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。带状的发热线20以螺旋状旋转的状态配置于护套加热器120内，据此可以抑制热膨胀时的发热线20的断线，例如，即使金属护套40与发热线20的热膨胀系数之差大，也可提供可靠性得到提高的护套加热器120。在金属护套40、第一基材200和第二基材300中使用相同的金属材料，据此可以抑制加热器单元100的由热膨胀引起的变形，并且可以提高可靠性。

(第二实施方式)

[护套加热器的结构]

参照图6a和图6b说明本发明的第二实施方式的护套加热器的结构。图6a和图6b为示出本发明的一实施方式的护套加热器的结构的剖视图。如图6a和图6b所示，与第一实施方式相同地，第二实施方式的护套加热器包括带状的发热线20、绝缘材料30、金属护套40和连接端子50。除了金属护套40内的发热线20的配置之外，第二实施方式的护套加热器130包括加热器单元与第一实施方式相同，因此省略对重复的结构和构造的说明，将主要说明不同点。

参照图6a，发热线20以具有间隙的方式设置于圆筒形的金属护套40内，发热线20和金属护套40由设置于间隙的绝缘材料30而被绝缘。在图6a中，示出金属护套40的一端为封闭的形状，但并不限于此，也可以是两端都开放的形状。发热线20以在金属护套40内沿着圆筒轴方向往复的方式配置，并且在金属护套40的一端配置有发热线20的两端。即，一个发热线20以在金属护套40的圆筒轴方向的大部分内配置成双轴(双芯、两列)。配置于金属护套40内的各个发热线20以具有间隙的方式配置，且利用配置于间隙的绝缘材料30而绝缘。

图6b为图6a的c-c’剖视图。参照图6b，带状的发热线20的宽度d1优选为0.1mm以上且2.0mm以下的范围。带状的发热线20的厚度d2优选为0.1mm以上且0.5mm以下的范围。金属护套40的内径d3优选为3.0mm以上且4.0mm以下的范围。金属护套40的厚度d4优选为0.5mm以上且1.0mm以下的范围。金属护套40的外径d5优选为3.5mm以上且5.0mm以下的范围。由于本实施方式的护套加热器130具有上述结构，因此可以实现维持可靠性的细径化。通过护套加热器130的细径化，可以在加热器单元100上布置精细的图案形状。护套加热器130的图案越精细，越可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。

在垂直于圆筒轴的截面中的、金属护套40与配置于金属护套40内的各个发热线20的最短距离g1优选为0.3mm以上且1.0mm以下的范围。金属护套40与发热线20的最短距离g1更优选为0.4mm以上且1.0mm以下的范围。通过将金属护套40与发热线20的距离g1设定为0.3mm以上，可以确保金属护套40与发热线20的绝缘性。通过将金属护套40与发热线20的距离g1设定为1.0mm以下，可以使护套加热器130的直径成为细径化。本实施方式的护套加热器130使用带状的发热线20，据此能够实现维持了可靠性的细径化。通过护套加热器130的细径化，可以在加热器单元100上布置精细的图案形状。护套加热器130的图案越精细，越可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。

在垂直于圆筒轴的截面中的、配置于金属护套40内的各个发热线20的距离g2优选为0.3mm以上且2.0mm以下的范围。配置于金属护套40内的各个发热线20的最短距离g2更优选为0.4mm以上且1.0mm以下的范围。通过将双轴的发热线20的距离g2设定为0.3mm以上，可以确保发热线20的绝缘性。通过将双轴的发热线20的距离g2设定为2.0mm以下，可以使护套加热器130的直径细径化。本实施方式的护套加热器130使用发热线20，据此能够实现维持了可靠性的细径化。通过护套加热器130的细径化，可以在加热器单元100上布置精细的图案形状。护套加热器130的图案越精细，越可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。

发热线20的两端具有与其分别电连接的连接端子50a和连接端子50b。其中，当连接端子50a和连接端子50b没有特别区分时，统称为连接端子50。本实施方式的护套加热器130具有双轴单端子型(双芯单端子)结构，其中，上述双轴单端子型结构为两个连接端子50配置于护套加热器130的一端的结构，从而可以有效地利用轴400的中空部，并且可以将更多的护套加热器130配置在加热器单元100。配置于加热器单元100的护套加热器130的数量越多，越可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。

在金属护套40内发热线20为双轴的区域中，带状的发热线20相对于金属护套40的圆筒轴方向旋转而配置。在发热线20的长轴向垂直于金属护套40的圆筒轴的方向旋转的状态下带状的发热线20沿着圆筒轴方向延伸。进而，在金属护套40内发热线20为双轴的区域中，以各个发热线20的旋转轴大致一致的状态配置。即，双轴的发热线20以双重螺旋状卷绕。双轴的发热线20的旋转轴相对于金属护套40的圆筒轴方向大致平行配置。发热线20以卷绕的状态配置，从而增加配置在金属护套40内的发热线20的长度，并且可以提高护套加热器130的电阻值。进而，发热线20以卷绕的状态配置，从而具有弹簧特性，并可抑制热膨胀时的断线。因此，例如，即使金属护套40与发热线20之间的热膨胀系数之差大，也可提供可靠性得到提高的护套加热器130。

作为配置于金属护套40内的发热线20以螺旋状旋转一次的金属护套40的圆筒长轴方向的长度的旋转距离l2优选为6.0mm以下。配置于金属护套40内的发热线20的旋转距离l2更优选为2.5mm以下，进而优选为2.0mm以下。通过将配置于金属护套40内的发热线20的旋转距离l2设定为2.0mm以下，可以提供抑制热膨胀时的断线且提高了可靠性的护套加热器130。进而，在金属护套40内发热线20为双轴的区域中，各个发热线20的旋转轴方向的最短距离l3优选为2.3mm以上。通过将双轴的发热线20的距离l3设定为2.3mm以上，可以确保发热线20的绝缘性。

图6b为图6a的c-c’剖视图。参照图6b，在金属护套40内发热线20为双轴的区域中，发热线20的宽度d1所形成的面方向大致垂直于旋转面的法线。即，带状的发热线20的面为旋转面的切平面。进而，双轴的发热线20的面方向大致平行。各个发热线20的中心轴在金属护套40的圆筒轴方向上以双重螺旋状旋转的方向错开180°而旋转距离l2基本一致。即，各个发热线20的旋转错开1/2间距。由于各个发热线20的旋转距离l2相同，因此双轴的发热线20之间距离g2可以维持恒定，并且可以维持护套加热器130的可靠性。然而，本发明并不限于此，各个发热线20的旋转方向的错开可以不是180°。只要本实施方式的护套加热器130设计成满足双轴发热线20的金属护套40的圆筒轴方向的最短距离l3为g2以上，即使考虑到发热线20的旋转，也可以维持可靠性。

本实施方式的护套加热器130的剖面形状为圆形。由于护套加热器130的剖面形状为圆形，因此可以将护套加热器130弯曲成所期望的形状，并且可以容易地配置在第一基材200的槽220和/或第二基材300的槽320内。然而，护套加热器130的剖面、槽220的底部、和/或槽320的底部的形状并不限于此，只要是满足上述条件，可以具有任意形状，或者可以变形为任意形状。

如上所述，通过具有带状的发热线20可以实现本实施方式的护套加热器130的细径化。通过护套加热器130的细径化，可以在加热器单元100布置精细的图案形状，并且可以精确地对其进行控制而消除工作台240的温度分布。带状的发热线20以螺旋状旋转的状态配置于护套加热器130内，据此可以抑制热膨胀时的发热线20的断线，例如，即使金属护套40与发热线20的热膨胀系数之差大，也可提供可靠性得到提高的护套加热器130。在金属护套40、第一基材200和第二基材300中使用相同的金属材料，据此可以抑制加热器单元100的由热膨胀引起的变形，并且可以提高可靠性。

作为本发明的实施方式的上述的各实施方式，只要它们彼此不相矛盾，可以适当地组合而实施。此外，只要是包括在本发明的要旨内，本领域技术人员基于各实施方式可适当地增加、删除结构要素或改变设计的内容也包括在本发明的范围内。

此外，可以理解为即使是与根据上述的各实施方法而获得的作用效果不同的其他的作用效果，能够从本说明书的描述中是显而易见的，或者由本领域技术人员容易地预测的内容当然是由本发明带来的。

实施例

以下，基于实施例和比较例更详细地说明本发明，但本发明并不限于此，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以适当变更。

[实施例1]

图7a为示出本发明的实施例1的加热器单元的护套加热器的图案布局的剖面结构图。实施例1的加热器单元具有与上述第一实施方式大致相同的结构，各参数如下。

第一基材和第二基材的材料：铝

第一基材和第二基材的厚度：15mm

第一基材和第二基材的直径：330mm

护套加热器的图案：3个区域(图7a)

护套加热器的形态：双轴单端子型

护套加热器的最小弯曲半径：9mm

发热线20的材料：镍铬合金(镍80％、铬20％)

发热线20的带线的宽度d1：0.75mm

发热线20的带线的厚度d2：0.2mm

双轴的发热线20彼此之间的最短距离：0.5mm

发热线20的旋转轴之间的距离：1.5mm

发热线20的旋转直径：1mm

发热线20的旋转距离l1：2mm

金属护套40与发热线20之间的最短距离：0.5mm

金属护套40的材料：铝

金属护套40的内径d3：3.5mm

金属护套40的厚度d4：0.5mm

金属护套40的外径d5：4.5mm

[比较例1]

图8a为示出本发明的比较例1的加热器单元的护套加热器的图案布局的剖面结构图。比较例1的加热器单元具备将圆形的发热线以螺旋状卷绕的单芯双端子型的护套加热器。各参数如下。

第一基材和第二基材的材料：铝

第一基材和第二基材的厚度：15mm

第一基材和第二基材的直径：330mm

护套加热器的图案：2个区域(图8a)

护套加热器的形态：单轴双端子型

护套加热器的最小弯曲半径：15.5mm

发热线20的材料：镍铬合金(镍80％、铬20％)

发热线20的圆线的直径：φ0.5mm

发热线20的旋转直径：2mm

发热线20的旋转距离l1：2mm

金属护套40与发热线20之间的最短距离：1.5mm

金属护套40的材料：铝

金属护套40的内径：5.2mm

金属护套40的厚度：0.5mm

金属护套40的外径：6.2mm

[图案布局]

对上述实施例1和比较例1的加热器单元中的护套加热器的图案布局(layout，布置、设计)进行了比较。实施例1的加热器单元中的护套加热器具有双轴单端子型的结构，使得每个护套加热器从轴的中空部中的取出一个护套加热器。因此，可以有效地利用轴的中空部，并且可以在加热器单元配置三个护套加热器。此外，由于护套加热器的外径为4.5mm的细径，因此护套加热器的最小弯曲半径足够小，如图7a所示，可以在加热器单元布置精细的图案形状。另一方面，比较例1的加热器单元中的护套加热器具有单轴双端子型的结构，使得每个护套加热器从轴的中空部中取出两个护套加热器。因此，轴的中空部中端子的取出拥挤，在加热器单元只能配置两个护套加热器。此外，由于护套加热器的外径为6.2mm，因此护套加热器的最小弯曲半径大，如图8a所示，在加热器单元只能布置粗糙(rough)的图案形状。

[温度分布的评估]

使用上述的实施例1的加热器单元，测量了加热器加热时的温度分布。实施例1中的加热器加热时(200℃)的设定条件如下。

第一加热器a1(内侧)产生的热量：500w

第二加热器b1(正中部)产生的热量：1200w

第三加热器c1(外侧)产生的热量：1200w

使用上述的比较例1的加热器单元，测量了加热器加热时的温度分布。比较例1中的加热器加热时(200℃)的设定条件如下。

第一加热器a2(内侧)产生的热量：2000w

第三加热器c2(外侧)产生的热量：2000w

使用红外热成像法(thermography)(菲力尔(flir)公司制造)测量了上述设定条件下达到平衡时的实施例1和比较例1的加热器单元中的工作台的表面温度。图7b和图8b示出了实施例1和比较例1的加热器单元的ir图像。在图7c中示出图7b中的实施例1的加热器单元的t2-n2线(线1)、u2-o2线(线2)、v2-p2线(线3)、q2-w2线(线4)、r2-l2线(线5)、s2-m2线(线6)上的温度変化。图7c示出图8b中的比较例1的加热器单元的n1-j1线(线1)、o1-k1线(线2)、l1-p1线(线3)、m1-i1线(线4)上的温度変化。

如图7b和图7c所示，在实施例1的加热器单元中，在工作台的表面上未观察到大的温度分布。显示最高温度的位置为第一基材的周边区域，其温度为200.8℃。此外，显示最低温度的位置为第一基材的最外围区域，其温度为198.7℃、最大温差为约2℃。另一方面，如图8b和图8c所示，在比较例1的加热器单元中，在工作台的表面观察到了大的温度分布，温度从周边区域向中心区域大幅度降低。显示最高温度的位置为第一基材的周边区域，其温度为204℃。此外，显示最低温度的位置为第一基材的中心区域，其温度为196.1℃，最大温差为约8℃。

由以上结果可知，在实施例1的加热器单元中，可以均匀地加热工作台。因此，可通过使用具备有该加热器单元的成膜装置、膜加工装置，在基板上形成具有均匀特性的各种薄膜，或者，可以在基板上进行均匀薄膜的成形，从而可以更精确地控制半导体工艺。

[实施例2]

图9a为示出本发明的实施例2的加热器单元的护套加热器的图案布局的剖面结构图。实施例2的加热器单元具有与上述的第一实施方式大致相同的结构，各参数如下。

第一基材和第二基材的材料：铝

第一基材和第二基材的厚度：5mm

第一基材和第二基材的直径：330mm

护套加热器的图案：1个区域(图9a)

护套加热器的形态：双轴单端子型

护套加热器的最小弯曲半径：9mm

发热线20的材料：镍铬合金(镍80％、铬20％)

发热线20的带线的宽度d1：0.75mm

发热线20的带线的厚度d2：0.2mm

双轴的发热线20彼此之间的最短距离：0.5mm

发热线20的旋转轴之间的距离：1.5mm

发热线20的旋转直径：1mm

发热线20的旋转距离l1：2mm

金属护套40与发热线20之间的最短距离：0.5mm

金属护套40的材料：铝

金属护套40的内径d3：3.5mm

金属护套40的厚度d4：0.5mm

金属护套40的外径d5：4.5mm

[比较例2]

图10a为示出本发明的比较例2的加热器单元的护套加热器的图案布局的剖面结构图。比较例2的加热器单元具备圆形的发热线以直线形状配置的双轴单端子型的护套加热器。在比较例2的加热器单元中，发热线的材料为镍铬合金，金属护套的材料为不锈钢(sus)。各参数如下。

第一基材和第二基材的材料：铝

第一基材和第二基材的厚度：5mm

第一基材和第二基材的直径：330mm

护套加热器的图案：1个区域(图10a)

护套加热器的形态：双轴单端子型

护套加热器的最小弯曲半径：8mm

发热线的材料：镍铬合金(镍80％、铬20％)

发热线的圆线的直径：φ0.53mm

双轴的发热线彼此之间的最短距离：0.6mm

金属护套与发热线之间的最短距离：0.6mm

金属护套的材料：不锈钢(sus)

金属护套的内径：2.54mm

金属护套的厚度：0.33mm

金属护套40的外径：3.2mm

此外，在具有与比较例2相同的结构(以直线形状配置发热线)的护套加热器存在如下的问题：由于发热线的材料为镍铬合金且金属护套的材料为铝，因此存在各自的热膨胀系数之差大而导致断线的问题。

[图案布局]

对上述实施例2和比较例2的加热器单元中的护套加热器的图案布局进行了比较。实施例2和比较例2的加热器单元具有护套加热器双轴单端子型的结构，使得每个护套加热器从轴的中空部中的取出一个护套加热器。因此，可以有效地利用轴的中空部，并且均可以在加热器单元配置两个以上的护套加热器。此外，由于护套加热器的外径为细径，因此可以在加热器单元布置精细的图案形状。在实施例2和比较例2中，将它们配置成如图9a和图10a所示。

[热循环试验后的工作台表面形状的评价]

使用实施例2和比较例2的加热器单元进行了而将150℃和400℃的温度升降反复进行500个循环的热循环试验。在热循环试验后，使用三维测量仪(三丰(mitutoyo)公司制造)而测量了实施例2和比较例2的加热器单元的工作台的表面形状。图9b和图10b示出实施例2和比较例2的加热器单元的工作台的高度的变化。

如图9b所示，在实施例2的加热器单元中，在工作台的表面未观察到大的高低差。工作台的表面的平面度为0.0075。另一方面，如图10b所示，在比较例2的加热器单元中，在工作台的表面观察到了大的高低差，从工作台的周边区域向中心区域较大地隆起。工作台的表面的平面度为0.2048。在比较例2中认为，金属护套的材料为不锈钢(sus)且第一基材和第二基材的材料为铝，因此热膨胀系数之差大，因热循环试验而变形。

[热循环试验后的工作台的表面和非加热对象表面的温度分布的评估]

使用上述的热循环试验后的实施例2的加热器单元而测量了加热器加热时的温度分布。实施例2中的加热器加热时(360℃)的设定条件如下。

护套加热器产生的热量：2000w

使用上述的热循环试验后的比较例2的加热器单元而测量了加热器加热时的温度分布。比较例2中的加热器加热时(360℃)的设定条件如下。

护套加热器产生的热量：2000w

使用红外热成像法(菲力尔(flir)公司制造)而测量了上述条件下达到平衡时的实施例2和比较例2的加热器单元中的工作台的表面温度。图9c和图10c示出了实施例2和比较例2的加热器单元的ir图像。使用红外热成像法(菲力尔(flir)公司制造)而测量了在相同设定条件下达到平衡时的实施例2和比较例2的加热器单元的非加热对象(在这种情况下为晶片)。图9d和图10d示出实施例2和比较例2的加热器单元上的非加热对象的ir图像。

如图9c和图9d所示，在实施例2的加热器单元中，在工作台的表面和非加热对象的表面上未观察到大的温度分布。工作台的表面的最大温差为9.82℃，非加热对象的表面的最大温差为9.51℃。另一方面，如图10c和图10d所示，在比较例2的加热器单元中，在工作台的表面未观察到大的温度分布，但在非加热对象的表面观察到了大的温度分布。在非加热对象的表面上，温度从周边区域向中心区域大幅度上升。工作台的表面的最大温差为8.55℃，非加热对象的表面的最大温差为15.53℃。在比较例2中认为，用于载置非加热对象的工作台的变形大大地影响了非加热对象的温度分布。

由以上结果可知，在实施例2的加热器单元中，可以抑制工作台的变形，并且可以均匀地加热非加热对象。因此，使用具备有该加热器单元的成膜装置、膜加工装置，可以在基板上形成具有均匀特性的各种薄膜，或者，可以在基板上进行均匀薄膜成形，从而可以更精确地控制半导体工艺。

作为本发明的实施方式的上述的各实施方式，只要它们彼此不相矛盾，可以适当地组合而实施。此外，只要是包括本发明的要旨内本领域技术人员基于各实施方式可适当地增加、删除结构要素或改变设计的内容也包括在本发明的范围内。

此外，可以理解为即使是与根据上述的各实施方法而获得的作用效果不同的其他的作用效果，能够从本说明书的描述中是显而易见的，或者由本领域技术人员容易地预测的内容当然是由本发明带来的。

附图标记的说明

20：发热线；30：绝缘材料；40：金属护套；50：连接端子；100：加热器单元；120、130：护套加热器；200：第一基材；220：第一基材的槽；240：工作台；300：第二基材；320：第二基材的槽；400：轴