CN101019208B - 晶片加热装置及半导体制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过提高加热器部的冷却速度可急速进行冷却的晶片加热装置，该加热器部由具有电阻发热体的板状体组成。该晶片加热装置包含：板状体，其具有对置的二个主面，其中一主面作为载置晶片的载置面，在另一主面上具有带状的电阻发热体；供电端子，其连接于电阻发热体并将电力供给于该电阻发热体；壳体，其按照覆盖供电端子的方式设置在板状体的另一面；及喷嘴，其具有与板状体的另一面对置的前端，用以冷却板状体；其中，板状体另一面中的喷嘴前端的投影位置，位于电阻发热体的带之间。

Description

晶片加热装置及半导体制造装置
技术领域
本发明主要涉及用于半导体制造及检查装置的晶片加热装置，和使用该晶片加热装置的半导体制造装置，可使用于例如在半导体晶片或液晶基板上生成半导体薄膜，或对涂布于晶片上的抗蚀液进行干燥煅烧而形成抗蚀膜的工序中。
背景技术
使用了半导体元件的产品，是从产业用至家庭用的所有产品都加以利用的极为重要的产品。构成该半导体元件的半导体芯片，例如由下述方式制造，即，在硅晶片上形成各种电路等之后，再将其切割成规定的大小。
在硅晶片上形成各种电路等的半导体制造工序中，在半导体薄膜的成膜处理、蚀刻处理、抗蚀膜的煅烧处理等中，使用了用于对硅晶片等半导体晶片(以下简称晶片)进行加热的晶片加热装置。
以往的半导体制造装置有统一加热多个晶片的批量式(batch type)，以及一片一片加热的单片式，单片式每一次所处理的数量虽少，但具有温度控制性良好的优点。以往的晶片加热装置虽广泛地使用批量式的装置，但近年来，随着晶片的大小由8英寸扩展至12英寸，且更进一步要求提高半导体元件的布线的细微化以及晶片热处理温度的精确度，因而一片一片进行处理的单片式晶片加热装置逐渐被广泛使用。
然而，若采用单片式，则由于每次处理的数量减少，所以晶片的处理时间需要缩短。因此，对于晶片加热装置而言，不仅要求升温时间缩短，对冷却时间也强烈要求加以缩短。于是，晶片加热装置通常采用下述方法，即，将由具有电阻发热体的板状体构成的加热器部设置在壳体(case)，在壳体内设置强制冷却用的冷却喷嘴，当对该加热器部进行冷却时，可由喷嘴供给制冷剂，强制冷却所述加热器部(专利文献1、2)。
而且，近来随着人们对良好的温控性、半导体元件布线的细微化、以及晶片热处理温度的精确度等方面的要求提高，因而广泛地使用陶瓷制的晶片加热装置。
该陶瓷制的晶片加热装置例如在专利文献3、4、5及6中公开。图19中表示了专利文献4所公开的陶瓷制晶片加热装置171。
该陶瓷制的晶片加热装置171以板状陶瓷体172及壳体179为主要构成要素，在由铝等金属构成的有底状壳体179的开口部，将由氮化物陶瓷或碳化物陶瓷构成的板状陶瓷体172，隔着树脂制的隔热性连接构件174以螺栓180加以固定，将板状陶瓷体172的上面作为载置晶片W的载置面173，并且，在板状陶瓷体172的下面，由具有例如图20所示的同心圆状的电阻发热体175的加热器部而构成。
而且，在由板状陶瓷体172及壳体围绕成的空间内，利用喷嘴182输送制冷剂并使之循环，再由排出口183排出，由此对加热器部进行冷却。
然而，使用这种陶瓷制的晶片加热装置171，在晶片W的整个表面上形成均质膜，或为了使抗蚀膜的加热反应状态均匀，而缩小晶片面内的温度差使温度分布均匀是十分重要的，同时需要缩短加热、冷却晶片的时间。进而，为了变更晶片的加热温度，需要改变晶片加热装置171的设定温度，因此要求陶瓷制的晶片加热装置171不但可在短时间内升温，且要求其进行冷却的时间短暂。
专利文献7中公开了下述内容，即，若将壳体底部的表面粗糙度形成为一定值以下，则可解除制冷剂气流不稳定的情况，从而提高升温效率及冷却效率。
另外，专利文献8中公开了下述内容，即，将上述陶瓷制的晶片加热装置171的热容量形成为5000J/K以下时，可提高晶片的升温速度及冷却速度。然而，由于壳体179的热容量为板状陶瓷体173的热容量的3.3倍以上，而且，壳体179的表面积S和壳体179的体积V的比率S/V低于5(1/cm)，故无法充分缩短冷却时间。
这样，所述任一专利文献在改变晶片的设定加热温度时所花费的时间都较长，因而人们要求可于短时间内改变温度的晶片加热装置。
而且，至今为止为了减小晶片的温度分布，有如下的建议，即，调整带状的电阻发热体175的电阻分布，或分割控制带状的电阻发热体175的温度，而且，若是易产生散热的构造，则增大其周围的发热量等。
但是，任意建议都存在着构造极为复杂，需特别加以控制的课题，故人们要求能够以简单的构造使温度分布均匀地进行加热的晶片加热装置。
并且，由于这种晶片加热装置171在半导体制造装置的使用之际易受到光热及处理气体等的影响，因此要求电阻发热体175的表面对于氧化等需要耐久性。因此，为了提高电阻发热体175的耐久性，在电阻发热体175的一部分或整体上被覆绝缘层(参照专利文献9)。
进而，由于该绝缘层也能够成为电阻发热体175的保温部件，所以当升温晶片加热装置171后再进行冷却时，有时无法急速降温。因此，也有一种使绝缘层的表面粗糙度Ra为0.01～10μm，来提高冷却效果的晶片加热装置(参照专利文献10)。
【专利文献1】日本专利公开公报特开2003-100818号
【专利文献2】日本专利公开公报特开2004-063813号
【专利文献3】日本专利公开公报特开2001-135684号
【专利文献4】日本专利公开公报特开2001-203156号
【专利文献5】日本专利公开公报特开2001-313249号
【专利文献6】日本专利公开公报特开2002-76102号
【专利文献7】日本专利公开公报特开2002-83848号
【专利文献8】日本专利公开公报特开2002-100462号
【专利文献9】日本专利公开公报特开2001-297857号
【专利文献10】日本专利公开公报特开2001-297858号
如上所述，以往的晶片加热装置具有冷却时间长的问题。特别是，不易于在短时间内使对300mm以上的大型晶片进行加热的晶片加热装置中的加热器部冷却。
而且，以绝缘层被覆电阻发热体的晶片加热装置中，由于其构成材料的热膨胀差，使得电阻发热体及绝缘层相对于板状体的密合强度弱，特别是在反复升降温并由喷嘴排出冷却气体时，会产生电阻发热体与绝缘层剥离或出现裂纹等损伤的问题。
即，在设置于板状陶瓷体172的电阻发热体175的区域一带，通过仅设置绝缘层，是无法充分保护电阻发热体175的。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种晶片加热装置及使用了该晶片加热装置的半导体制造装置，该晶片加热装置通过对由具有电阻发热体的板状体构成的加热器部的冷却速度进行提高，可进行急速冷却。
而且，本发明的目的是在于提供一种可靠性高的晶片加热装置，该晶片加热装置可以急速冷却且反复升降温，即使排出制冷剂，也不会发生电阻发热体与绝缘层的剥离、或发生裂纹等性能劣化情形。
为了达到上述目的，本发明的晶片加热装置，其特征在于，包含：板状体，其具有对置的二个主面，其中一主面作为载置晶片的载置面，另一主面上具有带状的电阻发热体；供电端子，其连接于所述电阻发热体并将电力提供给该电阻发热体；壳体，其按照覆盖所述供电端子的方式设置在所述板状体的另一主面上；及喷嘴，其具有与所述板状体的所述另一主面对置的前端，用于冷却所述板状体；在所述板状体的所述另一主面上，所述喷嘴的前端的投影位置位于所述电阻发热体的带之间。
另外，本发明的半导体制造装置，其特征在于：具有本发明的晶片加热装置。
如上构成的本发明的晶片加热装置，由于所述板状体的所述另一主面中的喷嘴前端的投影位置位于所述电阻发热体的带之间，所以可提高所述板状体的加热器部的冷却速度，从而可提供能够急速冷却的晶片加热装置。
而且，在本发明的晶片加热装置中，若所述电阻发热体的表面为凹凸面，则可提供一种能急速冷却，且性能不会劣化的可靠性高的晶片加热装置。
进而，在本发明的晶片加热装置中，通过在所述电阻发热体上设置表面为凹凸面的绝缘被覆层，可提供一种能急速冷却，且性能不会劣化的可靠性高的晶片加热装置。
附图说明
图1是一剖面图，用以表示本发明实施方式1的晶片加热装置的构造。
图2是一放大图，用以表示实施方式1的晶片加热装置中的冷却喷嘴及电阻发热体的位置。
图3是一俯视图，用以表示在实施方式1的晶片加热装置中的板状体上形成的电阻发热体的带形状、以及喷嘴前端的位置。
图4是表示在实施方式1的晶片加热装置中的板状体上形成的电阻发热体的带形状的变形例、以及喷嘴前端位置的图。
图5A是一剖面图，用以表示本发明实施方式2的晶片加热装置的构造。
图5B是一俯视图，用以表示本发明实施方式2的晶片加热装置的构造。
图6是一主视图，用以表示实施方式2的晶片加热装置中的电阻发热体的形状。
图7A是表示实施方式2的晶片加热装置中的电阻发热体区域的图。
图7B是表示在实施方式2的晶片加热装置中，分割了环状电阻发热体区域的一例的图。
图8是一剖面图，用以表示在实施方式2的晶片加热装置中的板状体上形成的绝缘层、电阻发热体以及喷嘴前端的位置。
图9A是一剖面图，用以表示对在实施方式2的晶片加热装置中的板状体上形成的电阻发热体进行覆盖的绝缘层及喷嘴前端的位置。
图9B是表示实施方式2的晶片加热装置中的环状绝缘层的一例的图。
图10是一剖面图，用以表示在实施方式2的变形例所涉及的晶片加热装置中的板状体上形成的绝缘层、电阻发热体、覆盖该电阻发热体的绝缘层以及喷嘴前端的位置。
图11是一局部放大立体图，作为实施方式2的优选实例，用以表示位于电阻发热体之间的绝缘层表面是凹凸面。
图12是一主视图，用以表示实施方式2的变形例所涉及的晶片加热装置中的加热器部的电阻发热体形状。
图13是一剖面图，用以表示本发明实施方式3的晶片加热装置。
图14A是一立体剖面图，用以表示实施方式3的晶片加热装置的板状体。
图14B是一剖面图，用以表示实施方式3的晶片加热装置的板状体。
图15是一立体剖面图，用以表示实施方式3的晶片加热装置的板状体。
图16是一俯视图，用以表示实施方式3的晶片加热装置的板状体。
图17是一放大图，用以表示比较例的晶片加热装置中的喷嘴前端、以及电阻发热体的位置。
图18是一俯视图，用以表示比较例的晶片加热装置中的电阻发热体的带形状、以及喷嘴前端的位置。
图19是一剖面图，用以表示以往的晶片加热装置的一例。
图20是一主视图，用以表示以往的晶片加热装置的电阻发热体的形状。
图中：W...半导体晶片，1...晶片加热装置，2...板状体，3...载置面，5...电阻发热体，6...供电部，7...加热器部，8...弹性体(供电部)，10...温度传感器，11...供电端子，12、14...绝缘层，13...底板，15…晶片支承销，16...开口部，17...弹性体(壳体部)，18...隔热构件，19...壳体(支承体)，22...侧壁部，24...喷嘴，24a...喷嘴的前端，401、55、61...凹凸面，41、56、62…凸部，42、57、63…凹部，P20...喷嘴前端的位置(电阻发热体的带之间)，P30...喷嘴前端的位置(多个电阻发热体的带之间)，AP...喷嘴前端的位置(电阻发热体的带之间)，55…电阻发热体的凹凸面，57…电阻发热体的凹部，60…绝缘层，61…绝缘层的凹凸面，62…绝缘层的凸部，63…绝缘层的凹部
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
实施方式1
图1为一剖面图，用以表示本发明实施方式1的晶片加热装置1的构造。本实施方式1的晶片加热装置1包括：板状体2、将电力提供给电阻发热体5的供电端子11、用于冷却板状体2的冷却喷嘴24及覆盖供电端子11并支承冷却喷嘴24的金属制壳体19，所述板状体2将其中一主面作为载置晶片W的载置面3，在其另一主面上形成有电阻发热体5。板状体2的另一主面上形成有与电阻发热体5连接的供电部6，且供电端子11连接于该供电部6。而且，板状体2隔着隔热构件18安装于壳体19。这样，在本实施方式1中，由将其中一侧主面作为载置晶片W的载置面3的板状体2、电阻发热体5及供电部6构成了加热器部7。
在本发明中，板状体2优选由以热传导率大的碳化硅或氮化铝为主成分的陶瓷构成。
电阻发热体5优选具有能够均匀地加热载置面3的形状，例如，电阻发热体5可形成为相对于板状体2的中心而成为大致对称的细长带状的形状。具体而言，可例举如以板状体2的中心为中心的螺旋状(图3)、使分离的多个电阻发热体5被配置成同心圆状的形状。
另外，也可以是各自为弯折形状的多个电阻发热体5相对于板状体2的中心而对称配置的形状。图4中表示了多个(图4中为四个)弯折形状的电阻发热体5，所述弯折形状分别具有圆弧形部分及直线状部分，其直线状部分基于圆弧形部分而弯折。这样，通过将电阻发热体5分割为多个，可进一步改善均热性。
本实施方式1中，形成有连接于电阻发热体5、且由金、银、钯、白金等材质构成的供电部6，利用弹性体8按压供电端子11而与该供电部6接触，以确保导通状态。另外，供电端子11也可以通过焊接(soldering)或熔接(brazing)等而直接接合于电阻发热体5。
金属制的壳体19具有侧壁部22及底板13，板状体2设置成与该底板13对置地覆盖壳体19的上部。而且，底板13上设有与供电部6导通的供电端子11、用以冷却板状体2的喷嘴24、及用于测定板状体2的温度的温度传感器10。并且，在底板13上设有用于排出冷却气体的开口部16。
另外，板状体2的周边部和壳体19的周边部可由螺栓加以固定，但在本实施方式1中，通过隔着隔热构件18及弹性体17而螺合安装螺帽，弹性地固定板状体2的周边部和壳体19的周边部，以使板状体2与壳体19不直接接触。由此，即使壳体19因温度变化而变形，也可由弹性体17吸收施加于板状体2的力，故可抑制板状体2的变形或翘曲，由此可防止因板状体2的翘曲而引起的晶片表面的温度偏差。
如上构成的本发明实施方式1的晶片加热装置1，通过向电阻发热体5通电来加热载置面3，可均匀地加热晶片W。而且，可在停止通电同时利用喷嘴24输送冷却空气，而急速地冷却加热器部7。
这里，特别是本发明实施方式1的晶片加热装置1，其特征在于，从喷嘴喷出方向观察，喷嘴24的前端在板状体2另一主面上的投影位置，位于电阻发热体5之间。
图2是为了表示喷嘴24的前端24a相对于电阻发热体5的位置关系，而放大显示图1中一部分(包含板状体2、电阻发热体5及喷嘴24的前端24a的部分)的剖面图。在实施方式1的晶片加热装置1中，如图2所示，由喷嘴24喷射出的冷却空气等的制冷剂喷射于电阻发热体5之间。
这里，所谓喷嘴24的前端位于电阻发热体5之间，是指喷嘴24前端的中心如图3中以符号P20所示那样，与位于相邻接的电阻发热体5之间的板状体2的表面对置，优选使喷嘴24前端的中心部分与邻接的电阻发热体5之间的中央部对置。即，本实施方式1中，由于在邻接的电阻发热体5之间，存在热传导率比电阻发热体5的表面大的板状体2的表面，故由喷嘴24喷射出的制冷剂会直接冷却板状体2的表面。由此，可以有效地冷却板状体2，并可在短时间内解除加热器部7的热量，因此能够缩短加热器部7的冷却时间。
在本实施方式1的晶片加热装置1中，当电阻发热体5由相互分离的多个电阻发热体5构成时，也可使喷嘴24的前端与位于被分离的二个电阻发热体5之间的板状体2的表面对置。
图4为一俯视图，用以表示包含多个独立的电阻发热体5的加热器部7的一个构造例。在这种构造的加热器部7中，若使喷嘴24的前端24a与多个电阻发热体5之间的位置P30对置，则由喷嘴24喷射出的制冷剂直接碰触到热传导率较大的板状体2表面，可夺取板状体2的热量，故可效率良好地冷却加热器部7。
特别是与一个电阻发热体5中的邻接的电阻发热体带之间比较，邻接的不同电阻发热体5之间，由于可确保较大的面积，作为由喷嘴24喷射出的制冷剂可直接碰触的部分，所以，可更有效率地在短时间内冷却加热器部7。这样，如果使冷却介质碰触在被分离的多个电阻发热体5之间，则可扩大冷却介质直接碰触到板状体2的区域，因此优选。
另外，在图4所示的构造例中，于中央部设有一个螺旋状的内侧电阻发热体5，在内侧电阻发热体5的外侧，相同地设有中心与内侧电阻发热体5一致(同轴配置)的螺旋状中间电阻发热体5，并且，在中间电阻发热体5的外侧，设有四个相对于板状体2的中心而对称配置(对称配置)的外侧电阻发热体5。另外，在该构造例中，使内侧电阻发热体5的中心和板状体2的中心一致。即，在图4的该构造例中，将板状体2的中心作为同轴或对称中心，通过组合同轴配置和对称配置而设置电阻发热体5，由此，可减小晶片W的面内温度差，同时能够扩大各个电阻发热体5的间隔S，因此可增加板状体2的露出部分，从而能够效率良好地冷却加热器部7。
而且，在图4的构造例中，虽然组合同轴配置及对称配置，但在本发明中也可采用同轴配置多个电阻发热体的方式，或对称配置多个电阻发热体的方式。
另外，在本实施方式1的晶片加热装置1中，板状体2和电阻发热体5优选具有不同的热传导率，且板状体2的热传导率高于电阻发热体5。
在本实施方式1中，为了更有效地冷却板状体2，要求制冷剂碰触的部分是具有高的热传导率的物质。因此，希望冷却空气等的制冷剂直接碰触的板状体2的热传导率高，在本实施方式1中，使板状体2的热传导率高于电阻发热体5。另外，在本实施方式1中，发热电阻体5的材质将于后详述，其可使用以印刷法将包含玻璃粉(glass frit)及金属氧化物等的电极糊(paste)印刷于导电性的金属粒子上，再将之煅烧而制得的部件，其热传导率为1～40W(m·K)。本发明中，优选使用热传导率高于所述热传导率的板状体2，作为具有这种高的热传导率的板状体2，可例举由氮化铝烧结体(热传导率180W/(m·K))或碳化硅烧结体(热传导率100W(m·K))构成的板状体2。
而且，在本发明实施方式1的晶片加热装置1中，当喷嘴24为多个时，这些喷嘴24优选配置成喷嘴24的前端位于以板状体2的中心轴上的一点为中心的一个圆周上。即，从由喷嘴24喷出方向观察时，喷嘴前端在板状体2另一主面上的投影点优选在该板状体2的另一主面中位于一个圆周上。另外，当电阻发热体5是同心圆状等而设置于一个圆周上时，该圆周与排列有喷嘴24的前端的圆周，优选在投影面(板状体2的另一主面)上不一致。
为了均匀加热晶片，电阻发热体5的构造极为重要。为了均匀加热晶片，电阻发热体5优选具有对称于板状体2的中心的图案。另外，在电阻发热体5具有圆弧形的图案，且该圆弧形图案位于一个或二个以上的圆周上时，优选沿该圆周的每一单位面积的电阻相等，由此可实现均匀的温度分布。此时，若喷嘴24的前端位于电阻发热体5的圆弧部分所位于的圆周上，则需要在喷嘴24部分以避开其的方式设置电阻发热体5，由此同一圆周内的每一单位面积的电阻值产生差异，导致不均匀的温度分布。
因此，在从喷嘴的喷出方向观察的投影面(板状体2的另一主面)上，多个喷嘴24前端的中心投影点，优选位于与电阻发热体5的圆弧形状部分所在的圆周不同的圆周上。
而且，所述喷嘴24的数量优选为4～16个。当喷嘴24的数量少于四个时，一个喷嘴所冷却的面积及热容量将变得过大，使得冷却效率差而冷却时间增长。另一方面，当喷嘴24的数量多于十六个时，为了使所有喷嘴24都取得必须的气体压力及流速，需要大型且高气体容量的设备，从而不适合量产。因此，喷嘴24的数量优选为4～16个。
另外，所述喷嘴24优选配置在同心圆周上。如果所述喷嘴未被配置于同心圆周上，则在进行冷却时，易产生冷却不均的情形，其中一部分冷却时间增长，使得冷却效率变差。此外，为了高速冷却，优选在具有对称性的位置上将喷嘴配置成同心圆状，由此可缩短冷却时间，能够效率良好地进行冷却。
而且，在实施方式1的晶片加热装置1中，板状体2的温度利用前端埋入于板状体2的温度传感器10而加以测定。作为温度传感器10，从其反应性及保持作业性的观点而言，优选使用外径为0.8mm以下的极细金属管型(sheath)的热电偶，但使用外径为0.5mm以下的金属丝线的热电偶或RTD等测温电阻体也无妨。利用在形成于板状体2的孔中而设置的固定构件按压所述温度传感器10的前端部将其固定于孔的内壁面，可提高测温的可靠性，故为优选方式。
实施方式2
以下，参照附图说明本发明实施方式2的晶片加热装置。
图5A为表示本发明实施方式2的晶片加热装置1的构造的剖面图，图5B为其俯视图。
该实施方式2的晶片加热装置1包含：板状体2、以及具有开口部16的壳体19，该板状体2将其中一主面作为载置晶片W的载置面3，在另一主面上隔着绝缘层(基底绝缘层)14而形成有带状的电阻发热体5，其中，壳体19上安装有连接于供电部6的供电端子11、冷却喷嘴24、及具有贯通孔的导销(pin guide)28。另外，在实施方式2的晶片加热装置1中，由板状体2、绝缘层14、形成于该绝缘层14上的电阻发热体5、及形成于该电阻发热体5两端的供电部6构成了加热器部7。这里，板状体2例如由以热传导率大的碳化硅或氮化铝为主成分的陶瓷构成，绝缘层14例如由与板状体2的密合性优异的玻璃或树脂等绝缘性材料构成。而且，板状体2隔着隔热构件18通过螺栓40等安装于壳体19。
另外，晶片起模顶杆25插入于安装在壳体19的导销28的贯通孔、以及与该贯通孔同轴设置的板状体2的贯通孔，可上下移动晶片W。由此，可将晶片W载置于载置面3上或将其取下。
图6为一主视图，用以表示实施方式2的晶片加热装置中的电阻发热体5的平面形状。在实施方式2中，电阻发热体5由相互分离的多个电阻发热体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h构成，各电阻发热体5a～5h被设置于各自对应的电阻发热体区域4a～4h内。图7A、图7B表示在配置有各电阻发热体5a～5h的区域中划分的电阻发热体区域4a～4h。
在本实施方式2中，电阻发热体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h分别形成为细长连续的一个带状，由第1圆弧部51及近似半圆的弯折带(连接部)52组成，该第1圆弧部51是分别沿着以板状体2的中心为中心的圆弧呈大致同一宽度的部分，该近似半圆弯折带(连接部)52连接弯折成同心状的第1圆弧部51之间。即，电阻发热体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h分别由弯曲的一条长带状的电阻发热体构成，形成为第1圆弧部51基于连接部52而弯曲180°的弯折形状，在其两端设有供电部6。而且，该弯折形状的电阻发热体5a～5h，配置于各自对应的电阻发热体区域4a～4h。另外，供电部6不位于电阻发热体区域4a～4h的内部也无妨。而且，在本实施方式2中，如图6所示，弯折带52形成为第2圆弧部，该第2圆弧部的半径比第1圆弧部51的半径要足够的小。
在实施方式2的晶片加热装置中，各电阻发热体区域定义如下。
即，电阻发热体区域4a被定义为，与电阻发热体5a中最外侧的第1圆弧部51外接的圆的内侧区域。
电阻发热体区域4b被定义为，与电阻发热体5b中最外侧的第1圆弧部51外接的圆、和与最内侧的第1圆弧部51内接的圆之间的区域。
电阻发热体区域4cd被定义为，与电阻发热体5c及电阻发热体5d中最外侧的第1圆弧部51外接的圆、和与最内侧的第1圆弧部51内接之圆之间的区域。
而且，电阻发热体区域4cd作为分别形成有电阻发热体5c及电阻发热体5d的区域，按照使中心角成为180°的方式而被二分割成电阻发热体区域4c及电阻发热体区域4d。
电阻发热体区域4eh被定义为，与电阻发热体5e～5h中最外侧的第1圆弧部51外接的圆、和与最内侧的第1圆弧部51内接的圆之间的区域。
而且，电阻发热体区域4eh作为分别形成有电阻发热体5e～5h的区域，按照使中心角成为90°的方式而被四分割成电阻发热体区域4e、4f、4g、4h。
在本发明中，如此设置的电阻发热体区域4a～4h，是每一区域都可独立地控制加热的区域，可独立地控制被配置于各区域内的电阻发热体，由此缩小晶片W的面内温度差。在本实施方式2中，电阻发热体区域4a是以板状体2的中心为中心的具有规定直径的圆形区域，电阻发热体区域4b～4h位于比电阻发热体区域4a靠向外侧的位置，是各个以板状体2的中心为中心的内周圆弧和外周圆弧所挟的圆环区域、或将这种圆环区域分割成多个而构成的区域。另外，区域4a和4b也可为连续的一个圆形区域。这样，在实施方式2的晶片加热装置中，由于各电阻发热体区域4中的电阻发热体5可分别独立地进行加热控制，故可缩小晶片W的面内温度差。此外，在本发明中，对电阻发热体5的形状而言，连接圆弧形的第1圆弧部51的弯折带52也可不是圆弧而是直线状或曲线状。
在各电阻发热体5的端部，形成有由金、银、钯、白金等材质构成的供电部6，通过由弹性体按压供电端子11使其接触于该供电部6，可与外部的电源电路相连。另外，供电端子11也可通过焊接(soldering)或熔接(brazing)等直接接合于电阻发热体5。
金属制的壳体19具有侧壁部22及底板21，板状体2设置成与该底板21对置地覆盖壳体19的上部。而且，在底板21上形成有用于排出冷却气体的开口部16，并设有与供电部6导通的供电端子11、用于冷却加热器部7的喷嘴24、及多个用于测量加热器部7的温度的温度传感器10。
另外，在板状体2和壳体19的周边部贯通螺栓40，通过隔着隔热构件18螺合安装螺帽进行固定，以使板状体2和壳体19不直接碰触。这里，在实施方式2中，使用剖面为L字形的构件作为隔热构件18，以隔热构件18包围板状体2的外周侧面。
如上构成的实施方式2的晶片加热装置，通过使电阻发热体5通电来加热载置面3，可均匀地加热晶片W。而且，可在停止通电同时利用喷嘴24喷出冷却气体，急速地冷却加热器部7。
本发明的晶片加热装置1，优选在将喷嘴24的前端24a投影至板状体2的另一主面时，其投影点位于电阻发热体5之间，更优选将喷嘴24的前端24a配置成其投影点位于邻接的电阻发热体区域4之间。由于该电阻发热体5之间的表面容易经由绝缘层14而将热传达至板状体2，所以通过喷嘴24的前端24a位于所述电阻发热体5之间，由喷嘴24喷射出的空气等冷却气体会直接碰触绝缘层14的表面，由此可经由绝缘层14的表面而效率良好地将板状体2的热量传送给冷却气体。因此，可迅速地夺取板状体2的热量，可于短时间内降低加热器部7的温度。
而且，如图6所示，优选电阻发热体5遍布整体具有大致相同的宽度，基于连接部而加以弯折的多个第1圆弧部51优选配置成大致同心圆状，由此，可缩小设置于载置面3上的晶片W面内的温度差。并且，在邻接的电阻发热体间(例如电阻发热体5g和电阻发热体5h间)，当连接部52的间隔L1小于第1圆弧部51的间隔L4时，可进一步缩小晶片W面内的温度差，故为优选方式。而且，如果在同一电阻发热体5内，连接部52的间隔L3小于第1圆弧部51的间隔L6，则可更进一步缩小晶片W面内的温度差，故为优选方式。
图8为一放大剖面图，用以表示一个冷却喷嘴24的前端部分及位于其周围的板状体2、绝缘层14及电阻发热体5。如图8所示，在本实施方式2的晶片加热装置1中，由喷嘴24喷射出的空气等冷却气体被喷射于电阻发热体5之间。这里，喷嘴24的前端24a位于电阻发热体5之间，是指将喷嘴24的前端24a的中心投影在板状体2的另一主面上时，其投影点位于图7中AP所示的电阻发热体5之间，即可使冷却气体直接碰触形成于板状体2表面上的绝缘层14的位置。与电阻发热体5的表面相比，该电阻发热体5之间因接近热传导率大的板状体2的表面，故由表面至板状体2的热传递大。因此，由于从喷嘴24喷射出的冷却气体可直接冷却板状体2表面的绝缘层14，故可有效地冷却板状体2。由此，可于短时间内夺取加热器部7的热量，缩短加热器部7的冷却时间。
图9A为一剖面图(放大显示剖面中一部分的剖面图)，用以表示在本实施方式2中，于电阻发热体5的表面进而形成有绝缘层(绝缘被覆层)12的例子，在该例子中，绝缘层14上形成有电阻发热体5，进而以覆盖该电阻发热体5的方式形成有绝缘层12。其中，加热器部7和喷嘴24的位置关系与图8所示的例子相同。
这样，如果在电阻发热体5的整个上面或其中一部分形成绝缘层12，则可保护电阻发热体5的表面。而且，即使例如冷却气体流到电阻发热体5的上面，也没有损伤或污染电阻发热体5表面之虞，另外，即使反复加热/冷却电阻发热体5，也可减少时效变化，提高耐久性。
更具体而言，例如，由于电阻发热体5是由贵金属构成的导电性粒子分散于玻璃质的绝缘性组成物中而构成的器件，所以，若电阻发热体5呈露出状态，则会随时间经过而产生变化，当冷却气体直接碰触电阻发热体5时，电阻发热体5可能因热应力而发生脱落现象，但绝缘层12具有防止这些情况的作用。即，通过利用绝缘层12覆盖电阻发热体5的表面，可缓和电阻发热体5因热应力而发生脱落的情形，即使在晶片加热装置1中反复进行加热以及强制冷却，也无需担忧电阻发热体5各部的电阻值有所变化，故不但耐久性出色，也可均匀地加热晶片W的表面。而且，该绝缘层12只要形成在可覆盖电阻发热体5的范围即可，优选不超过所需范围，另外，如后所详述，优选对应各电阻发热体区域4a、4b、4cd、4eh而使绝缘层12a、12b、12cd、12eh为独立状态。这里，电阻发热体区域4cd是指电阻发热体区域4c及电阻发热体区域4d所组合的圆环区域，电阻发热体区域4eh是指电阻发热体区域4e、电阻发热体区域4f、电阻发热体区域4g及电阻发热体区域4h所组合的圆环区域。
图9B为一俯视图，用以表示板状体2、绝缘层12(12a、12b、12cd、12eh)及喷嘴24的前端24a的位置关系。本实施方式2中，在具有覆盖电阻发热体5的绝缘层12的晶片加热装置1中，板状体2另一主面中的喷嘴24的前端24a的投影位置位于绝缘层12之间(在图9B所示的例子中，是绝缘层12cd和绝缘层12eh之间)，空气等冷却气体从喷嘴24喷射至覆盖电阻发热体5的绝缘层12之间。由于该位置并无绝缘层12，故可效率良好地经由绝缘层14而传导板状体2的热量。因此，由于从喷嘴24喷射出的冷却气体直接冷却板状体2表面上的绝缘层14，所以，可有效地冷却板状体2，由此可于短时间内夺取加热器部7的热量，缩短加热器部7的冷却时间。
图10表示在电阻发热体5的表面形成了绝缘层12的其他例。绝缘层12同时形成在电阻发热体5的上面和绝缘层14之上。这里，令绝缘层14上面的绝缘层12为绝缘层12a，电阻发热体5上面的绝缘层12为绝缘层12b。位于电阻发热体5之间的板状体2的表面，虽覆盖有绝缘层12a及绝缘层14，但比起电阻发热体5上面的绝缘层12b而言，从绝缘层12a的表面至板状体2的热传递更易于进行。因此，在冷却板状体2时，通过将喷嘴24的前端的投影位置配置在电阻发热体5之间，使得从喷嘴24喷射出的气体冷却电阻发热体5之间的绝缘层12a，可效率良好地冷却板状体2。
另外，图7A是表示分割本发明中的电阻发热体区域的一例的示意图。电阻发热体区域4被限定于板状体2的另一主面。在实施方式2中如图7A所示，作为优选的方式，在板状体2的中心部具有圆形的电阻发热体区域4a，其外侧的同心圆上具有二个或三个圆环状的电阻发热体区域。在图7A所示的例子中，具体而言，具有：电阻发热体区域4a外侧的同心圆电阻发热体区域4b、电阻发热体区域4cd及电阻发热体区域4eh。其中，也可连接电阻发热体区域4a和电阻发热体区域4b而作为一个电阻发热体区域。
而且，本实施方式2中，为了改善晶片W的均热性，优选将区域面积较大的外侧的圆环状电阻发热区域(例如4cd、4eh)分割为二、三或四个电阻发热体区域。对于该分割的方式而言，将参照图7B于后详述。当加热圆板状的晶片W的表面时，会受到晶片W周边的气氛、与晶片W对置的壁面以及气体流动的影响。因此，为了使圆板状的晶片W的表面温度不产生偏差，优选将晶片W的周围、与上面对置的面以及环境气体的流向设计成相对晶片W而成为中心对称。另外，为了均匀加热晶片W，需要针对晶片W的中心对称的符合上述环境的晶片加热装置1，优选按照使载置面3成为中心对称的方式加以分割而形成电阻发热体区域4。
特别是为了均匀加热300mm以上的晶片W的表面温度，优选设有二重、或三重以上的同心圆圆环状的电阻发热体区域。
这样，分别对应多个同心的圆环状电阻发热体区域而设置了多个电阻发热体5的晶片加热装置1，由于可控制每一个电阻发热体，修正因周围环境所产生的前后左右的微小非对称性、以及对称的发热体的厚度偏差，故可进一步缩小晶片W的面内温度差。
图7B为一俯视图，用以表示本实施方式2的晶片加热装置1中的电阻发热体区域4的其他例。此例是优选实例，在图7A所示的三个圆环状的电阻发热体区域中，将外侧的电阻发热体区域4eh作为电阻发热体区域4e、4f、4g、4h，即，将该圆环四等份而形成的四个扇形区域；将其内侧的电阻发热体区域4cd作为电阻发热体区域4c、4d，即，将圆环沿圆周方向二等份而形成的二个扇形区域。也就是说，在三个圆环状的电阻发热体区域4b、4cd、4eh中，最内侧的圆环状电阻发热体区域4b是由圆环构成的电阻发热体区域4b，其外侧的电阻发热体区域4cd是在圆周方向上将圆环二等份而形成的二个扇形的电阻发热体区域4c、4d；电阻发热体区域4cd外侧的电阻发热体区域4eh由在圆周方向上将圆环四等份而形成的四个扇形电阻发热体区域4e、4f、4g、4h构成，这样，越是外侧的圆环区域分割得越多，这对于使晶片W的表面温度更均匀而言较为理想。
图7B所示的晶片加热装置1的各电阻发热体区域4a～4g，按照可独立地控制发热的方式，分别对应各电阻发热体区域4a～4g而具有电阻发热体5a～5g。
但是，当在晶片加热装置1的外部环境某一设置场所也不频繁地加以变更时，还可将区域4a和区域4b并联连接或串联连接作为一个电路加以控制。这样，如果使区域4a和区域4b成为分离的构造，则可在区域4a和区域4b之间设置用以贯通可举起晶片W的起模顶杆的贯通孔。
另外，在本实施方式2中，圆环状的电阻发热体区域4cd按照中心角分别成为180°的方式被二分割，圆环状的电阻发热体区域4eh被四分割成中心角分别成为90°，但本发明并不限于此，也可是三或四以上的分割数目。
在图7B中，电阻发热体区域4c、4d的边界线为直线，但并不一定非得为直线，也可以是波状线。另外，电阻发热体区域4c、4d优选相对于发热体区域的中心而成为中心对称。
同样，电阻发热体区域的4e与4f、4f与4g、4g与4h、4h与4e间的各自边界线并不一定非得为直线，也可为波状线，另外，这些电阻发热体区域优选相对于发热体区域的中心而成为中心对称。
而且，在本发明中，优选以印刷法等制作各电阻发热体5，且电阻发热体5的宽度优选为1～5mm，而厚度优选为5～50μm。若一次印刷的印刷面过大，则在印刷面的前后与左右，因刮刀(Squeegee)和丝网(Screen)间的压力差而有可能使得印刷厚度不均匀。特别是在电阻发热体5的大小变大时，电阻发热体5前后左右的厚度会不同，有可能使得设计好的发热量发生偏差。若发热量发生偏差，则晶片W的面内温度差将变大，故不优选。为减少因该电阻发热体厚度偏差而产生的温度偏差，其有效方式是将由一个电阻发热体构成的外径较大的各电阻发热体5进行分割。
在本实施方式2的图7A所示的例子中，由于将除了晶片W载置面3的中心部之外的同心圆环状电阻发热体区域4cd二分割，并且将大的圆环状电阻发热体区域4eh四分割，故可缩小各电阻发热体5的印刷面积。由此，可使电阻发热体5各部的厚度均匀化，进而可修正晶片W前后左右的细微温度差，由此减少晶片W的表面温度差。而且，为了微调整各电阻发热体5带的电阻值，也可沿电阻发热体利用激光等形成长槽，来调整电阻值。
此外，图6所示的电阻发热体5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g、5h的形状，分别由圆弧形的第1圆弧部51及弯折带，即接续部52构成。比起直线形，当连接部52为圆弧形时可更加缩小晶片的面内温度差，故为优选方式。
另外，在本发明的晶片加热装置1中，如图7A所示，电阻发热体区域4cd与最外侧的圆环状电阻发热体区域4eh的间隔S3，优选大于电阻发热体区域4b与电阻发热体区域4cd的间隔S2。这样，在具有二个或三个圆环状的电阻发热体区域4的构造中，当外侧的间隔S3大于内侧的间隔S2时，由于未形成有电阻发热体5的区域的宽度S3其圆环的宽度变大，故可增加未被电阻发热体5覆盖的板状体2的表面露出部，由于可加强放冷效果，故为优选方式。而且，隔着构成露出部的绝缘层的板状体2其热传导率变大，使得冷却效率提高且加热器部7的冷却速度增大，故为优选方式。
并且，在板状体2的另一主面中，优选具有多个前端24a投影在最外侧的圆环状电阻发热体区域4eh、与其内侧的电阻发热体区域4cd之间的喷嘴24。间隔S3的环状区域并无电阻发热体5，以绝缘层14及绝缘层12覆盖热传导率较大的板状体2，但表面至板状体2的热传递较大，故从喷嘴24的前端24a喷射出的冷却气体直接碰触该部分，可效率良好地夺取板状体2的热量，从而急速降低加热器部7的温度，故为优选方式。该冷却喷嘴24优选沿间隔S3的区域具有多个，例如当用于直径200～300mm的晶片时，喷嘴24的数目优选配置4～16个，这样可有效地冷却加热器部7。另外，虽然以沿着间隔S3的区域设置的喷嘴24为例而加以说明，但除了间隔S3的区域之外，中央部的温度也难以降低，所以，优选在中央部也于圆周上具有多个喷嘴24。
而且，本发明的晶片加热装置1，优选所述绝缘层12、14及/或电阻发热体5的表面为凹凸面。当与图8及图9A所示的喷嘴前端对置的绝缘层14、及图10的绝缘层12a的表面为凹凸面时，从喷嘴24喷射出的冷却气体可碰触绝缘层14、12表面上的凹凸面，因此热量易于经由板状体2的绝缘层14、12而传导给冷却气体。即，易由冷却气体进行凹凸面上的热交换，由此可加强冷却加热器部7的效果，故为优选方式。另外，当图8所示的电阻发热体5的表面由凹凸面构成时，冲击到绝缘层14的冷却气体中一部分会沿绝缘层14流动，在通过电阻发热体5的表面时，电阻发热体的凹凸面上的热交换变得易于进行，因此经由电阻发热体而夺取加热器部7的热量的效果变大。更优选电阻发热体5及绝缘层14的表面具有凹凸面。
并且，当绝缘层12、14及电阻发热体5的表面具有上述凹凸面时，即使因绝缘层12、14或电阻发热体5与板状体2间的热膨胀差所产生的热应力，在绝缘层12、14或电阻发热体5上产生细微的裂纹，也会基于表面的凹凸发挥缓和该裂纹前端的应力的作用，而具有可防止裂纹持续加深的效果，故为优选方式。
另外，所述凹凸面优选为大致格子状。图11表示绝缘层12的表面由凹凸面构成的一例。当按照冷却喷嘴24的前端24a在板状体2的另一主面中，投影在电阻发热体5之间的凹凸面401的方式配置冷却喷嘴24时，冷却气体可碰触凹凸面401，因而易于进行冷却气体与凹凸面401间的热交换，通过凹凸面401使得冷却加热器部7的效果变大，故为优选方式。而且，当凹凸面401为大致格子状时，冷却气体触及凹部42后，会碰触到凸部41的侧面进行热交换，而且，冷却气体会沿着连接成直线形的槽部而流动至远处，因此易于通过凹凸面401进行热交换。当凹凸面401为大致格子状时，凹凸面401和冷却气体间的热交换增大，易于在短时间内冷却加热器部7，故为优选方式。
另外，上述格子状的槽优选按每1mm宽度设置0.2～80条，进而优选设置0.4～40条。若该槽于每1mm宽度低于0.2条，则基于热交换作用的冷却效果小，而且若反复加热、冷却电阻发热体5，则绝缘层12、14及电阻发热体5有可能剥离或出现裂纹。
此外，若所述槽按每1mm超过80条，则有可能朝凹部42的冷却气体流动变差导致冷却效率降低。而且，若槽过小，则有可能导致裂纹从凹部42而进入到绝缘层12、14及电阻发热体5。因此，通过将凹凸面401的槽按每1mm设置0.4～80条，使得加热器部7及冷却气体间的热交换更容易进行，不仅可吸收板状体2与绝缘层12、14及电阻发热体5间的热膨胀差，而且能够抑制电阻发热体5的劣化损伤，从而可提供可靠性高的晶片加热装置1。
另外，乍看之下，或许会以为要抑制电阻发热体5的劣化损伤，只要增厚绝缘层12的厚度即可，然而，虽说绝缘层12作为保护层，但由于与电阻发热体5是不同的材料，所以由于互相间的热膨胀差，使得应力缓和效果变弱。即，过厚的绝缘层12将产生相反效果，且在煅烧绝缘层12的阶段会对绝缘层12作用较大的应力，有可能降低可靠性。因此，本发明发现到，使板状体2上的电阻发热体5及/或绝缘层12、14的表面为凹凸面，优选形成为大致格子状的形状时，可作为不使绝缘层12整体变厚，且防止电阻发热体5劣化损伤的方法，基于此而完成本发明。
即，通过使覆盖电阻发热体5的绝缘层12为大致格子状，使得绝缘层12的大致格子中的突起部分强力地压住电阻发热体5，由此会不产生电阻发热体5的剥离。
另外，并不是由于绝缘层12整体厚，而是由于在大致格子状的凹部42处基于热膨胀差的应力得以缓和，所以也不会发生裂纹等不理想情况。这对板状体2与绝缘层14及电阻发热体5是同样的，所以电阻发热体5本身也优选成为大致格子状的形状。
而且，上述凹凸面401中，凹部42的厚度(tv)和凸部41的厚度(tp)之比(tp/tv)×100为102～200％，并且上述电阻发热体5或上述绝缘层12、14的平均厚度优选为3～60μm。这样，不仅可吸收板状体2和电阻发热体5的热膨胀差，而且能够抑制电阻发热体5的劣化损伤，从而可提供可靠性极高的晶片加热装置1。
比(tp/tv)×100的值若小于102％，则热交换变差，且有可能直至产生裂纹为止的升降温试验次数低于4200次，故不优选。
另外，比值若超过200％，则凸部41与凹部42的差过大导致温度差变大，有可能至产生裂纹为止的升降温试验次数降低。
此外，绝缘层12、14的平均厚度若不满3μm，则当以印刷法形成电阻发热体5时，厚度偏差会增加到30％以上，有可能导致晶片W表面温度差变大。
而且，若绝缘层12、14的平均厚度超过60μm，则由于与板状体2的热膨胀系数的差异，容易在绝缘层12、14上产生细小的裂纹。
另外，凹部的厚度(tv)可以由各凹部42的中心的五个点的平均值来加以表示。而且，凸部的厚度(tp)可由平均各凸部41中最大厚度的五个点而求得。并且，平均厚度可以由所述凹部42的厚度和凸部41的厚度的平均值而求得。
图9B为一俯视图，用以表示本发明晶片加热装置1中形成了绝缘层12的一例。对所述三个圆环状的电阻发热体区域4b、4cd、4eh中，覆盖外侧的电阻发热体区域4eh的绝缘层12eh优选为圆环状。三个圆环状的绝缘层12b、12cd、12eh，优选个别覆盖用以使晶片W的表面温度均匀化的电阻发热体区域4b、4cd、4eh，且优选对应这些区域而形成绝缘层12。
而且，本发明的晶片加热装置1如图9B所示，间隔S6优选大于其他间隔S4、S5。这里，间隔S4是指设置在中心部的圆形绝缘层12a、与其外侧的同心圆圆环状绝缘层12b之间的间隔。而间隔S5是指圆环状的绝缘层12b与其外侧的圆环状绝缘层12cd之间的间隔。另外，间隔S6是指圆环状的绝缘层12cd与最外侧的圆环状绝缘层12eh之间的间隔。
这样，当间隔S6大于S4、S5时，由于无绝缘层12的宽度S6其区域的圆环变大，所以可增加板状体2的露出部，使得放冷效果增强，故为较方式。而且，优选构成露出部的绝缘层12、14的热传导大，且热传导板状体2的热传导率也大，使得冷却效率提高，从而加热器部7的冷却速度增大。
另外，当板状体2由碳化硅烧结体或氮化铝烧结体构成时，能够以800～1200℃的温度对板状体2进行加热处理，在板状体2的表面上形成绝缘性的氧化膜，可将该氧化膜作为绝缘层14而使用。
以下，进一步详细说明实施方式2的晶片加热装置1中的电阻发热体区域及电阻发热体。
在实施方式2的晶片加热装置1中，若位于中心部的电阻发热体区域4a的外径D1，是外周部的电阻发热体区域4eh的外径D的20～40％；其外侧的电阻发热体区域4b的外径D2是外周部的电阻发热体区域的外径D的40～55％；电阻发热体区域4b外侧的电阻发热体区域4cd的外径D3，是最外周的电阻发热体区域eh的外径D的55～85％，则可缩小晶片W的面内温度差，故为优选方式。
另外，外周部的电阻发热体区域4eh的外径D，是电阻发热体区域4eh中与位于最外侧的电阻发热体5eh外接的圆的直径。而且同样地，电阻发热体区域4b的外径D2，是电阻发热体区域4b中与位于最外侧的电阻发热体5b外接的圆的直径。并且，外径D3是与电阻发热体5cd外接的圆的直径。另外，外接圆除与供电部连接的电阻发热体的突出部分外，沿同心圆状的圆弧而求得。
所述范围的外径之所以为优选方式，其理由如下。
在外径D1不足D的20％的情况下，如果中心部的电阻发热体区域4a的外径过小，则即使增大电阻发热体区域4a的发热量，电阻发热体区域4a的中心部温度仍不会上升，而有可能导致中心部温度降低。另外，外径D1若超过40％，则由于中心部的电阻发热体区域4a的外径过大，所以当升高中心部的温度时，电阻发热体区域4a的周边部的温度也上升，有可能使电阻发热体区域4a的周边部温度变得过高。另外，优选外径D1为D的20～30％，更理想是，外径D1为D的23～27％，这样，可更进一步缩小晶片W的面内温度差。
另外，在外径D2不足外径D的40％时，由于晶片加热装置1的周边部易于被冷却，所以在为了防止晶片W周边温度降低而增大了电阻发热体区域4cd的发热量时，接近晶片W中心的电阻发热体区域4cd的内侧的温度将变高，有可能导致晶片W的面内温度差变大。而且，若外径D2超过外径D的55％，则即使为了防止晶片W周边的温度降低而增大电阻发热体区域4cd的发热量，电阻发热体区域4cd的温度也会上升，但晶片W周边的温度降低的影响会到达电阻发热体区域4b，有可能导致电阻发热体区域4b外侧的温度降低。优选外径D2为外径D的41％～53％，更优选为43～49％，这样可更进一步缩小晶片W的面内温度差。
此外，在外径D3不足外径D的55％时，由于晶片加热装置1的周边部易于被冷却，所以在为了防止晶片W周边的温度降低而增大了电阻发热体区域4eh的发热量时，接近晶片W中心的电阻发热体区域4eh的内侧的温度将变高，有可能导致晶片W的面内温度差变大。而且，外径D3若超过外径D的85％，则即使为了防止晶片W周边的温度降低而增大电阻发热体区域4eh的发热量时，电阻发热体区域4eh的温度也会上升，但晶片W周边的温度降低情形却会影响到电阻发热体区域4cd，有可能使得电阻发热体区域4cd外侧的温度降低。优选外径D3为外径D的65％～85％，更优选为67～70％，这样可更进一步缩小晶片W的面内温度差。
以上，详细说明了电阻发热体区域4的外形大小，但本发明的电阻发热体区域4的重要特征在于，将各圆环间不存在电阻发热体5的空白区域设置成圆环状。通过这样取得空白区域，可使支承销15、贯通孔26及供电部6形成于空白区域，易于防止因这些支承销15、贯通孔26及供电部6而产生的温度偏差，使得晶片面内温度差变大的可能性缩小，故为优选方式。
而且，由于中心的电阻发热体区域4a的未形成有中心侧的电阻发热体的部分的直径D11，可为直径D的5～10％，故可于直径D11的范围内设置例如支承销15，由此，可防止因支承销15而引起的晶片面内温度降低等情形。
另外，依据下述理由，电阻发热体区域4b的内径D22优选为所述外径D的34～45％。即，由这样设定，可在圆环4a与4b之间设置直径的1～22％左右的圆环状电阻空白区域，所以，即使在该区域配设起模顶杆25等，也可将晶片面内的温度降低等预防至最小限度。更佳方式是内径D22为直径D的36～41％。通过这样进行构造，可在第1电阻发热体与第2电阻发热体之间，设置贯通了所述板状体的贯通孔。
而且，电阻发热体区域4cd的内径D33优选设定为直径D的50～65％，由此，可在电阻发热体区域4b与电阻发热体区域4cd之间，将电阻发热体的空白区域设置为环状。这样，由于可在无该电阻发热体的环状区域内，设置用以向各电阻发热体供电的供电部6，所以，可防止因供电部6的配置而使晶片W表面产生冷点(Cool spot)等。更佳方式是内径D33为直径D的58～63％。
并且，电阻发热体区域4eh的内径D0，可为直径D的85～93％。由此，可在电阻发热体区域4eh与电阻发热体区域4cd之间，将电阻发热体的空白区域设置为圆环状。通过在该圆环状的空白区域内，设置用以支承晶片W等被加热物的支承销15及供电部6，可易于对晶片W进行加热而不增大晶片面内的温度偏差。更佳方式是内径D0为直径D的90～92％。
另外，在板状体2的另一主面中，优选位于最外侧的电阻发热体5的外接圆C的直径D，为所述板状陶瓷体2的直径DP的90～97％。
电阻发热体5的外接圆C的直径D若小于板状陶瓷体2的直径DP的90％，则使晶片急速升温或降温的时间将变长，导致晶片W的温度反应特性劣化。而且，为了使晶片W的周边部温度不降低地均匀加热晶片W的表面温度，优选直径D仅大于晶片W的直径的1.02倍左右，所以，相对于晶片W的大小，板状陶瓷体2的直径DP变大。因此，可均匀加热的晶片W的大小小于板状陶瓷体2的直径DP，对于加热晶片W的投入电力而言，加热晶片W的加热效率变差。进而，由于板状陶瓷体2变大，所以晶片制造装置的设置面积增大，对于需要以最小的设置面积进行最大生产的半导体制造装置的设置面积而言，降低了运转率，故不优选。
电阻发热体5的外接圆C的直径D若大于板状陶瓷体2的直径DP的97％，则接触构件18与电阻发热体5的外周之间的间隔变小。这样，当接触构件18与电阻发热体5的间隔缩小时，热量会从电阻发热体5不均匀地向接触构件18流动。特别是热量也会从外周部的外接圆C附近不存在圆弧形图案51的部分(例如图6中以符号P表示的部分)流向接触构件18，有可能导致该部分P的温度降低，使得晶片W的面内温度差增大。在本发明中，更佳方式是电阻发热体5的外接圆C的直径D为板状陶瓷体2的直径DP的92～95％。
并且，在本发明的晶片加热装置1中，例如与图6的电阻发热体5的外接圆C相接的最外侧圆弧形图案51之间的间隔L1(空白区域P的间隔L1)，优选小于所述板状陶瓷体的直径DP与所述外接圆C的直径D之差(以下略称为LL)。当间隔L1大于LL时，空白区域P的热量会流向板状陶瓷体的周边部，有可能使得空白区域P的温度下降。但是，当间隔L1小于LL时，空白区域P的温度难以降低，载置于板状陶瓷体2的载置面3上的晶片W周边部的一部分的温度不会下降，使得晶片W面内的温度差缩小，故为优选方式。
为了不降低所述空白区域P的温度，需提高空白区域的温度，若通过使加热空白区域的连结图案52的电阻相同或仅稍大些而增大发热量，则可减少空白区域P的温度降低，能够使晶片W的面内温度均匀化。在是利用印刷法等制作的电阻发热体5的情况下，通过使连结图案，即小圆弧形的带52的线宽度Ws比圆弧形图案51的线宽度Wp缩小1～5％，可以增大连接图案52的电阻，通过使作为连结图案的小圆弧形带52的温度高于圆弧形图案51的温度，可使晶片W的面内温度均匀化。
另外，在将板厚为1～7mm的板状陶瓷体2的一主面侧作为载置晶片的载置面3，且在另一主面，即板状陶瓷体的下面形成有电阻发热体5的晶片加热装置1中，所述电阻发热体5的厚度为5～50μm，并且在板状陶瓷体2的另一主面中，相对于外接圆C内部的面积，在外接圆C内电阻发热体5所占的面积比率优选为5～30％。
即，相对于包围电阻发热体5的外接圆C的面积，若在外接圆C内所占的电阻发热体5的面积比率不满5％，则由于邻接的电阻发热体5之间的间隔L1、L2…变得过大，所以，与无电阻发热体5的间隔L1对应的载置面3的表面温度比其他部分小，因而不易使载置面3的温度均匀。
相反，相对于包围电阻发热体5的外接圆C的面积，若在外接圆C内所占的电阻发热体5的面积比率超过30％，则由于即使通过使板状体2和电阻发热体5之间的热膨胀差近似于2.0×10-6/℃以下，作用于二者之间的热应力仍过大，所以，虽然板状体2由不易变形的陶瓷烧结体所构成，但由于其板厚t薄至1mm～7mm，所以在使电阻发热体5发热时，板状体2有可能会产生翘曲而使得载置面3凹下。结果，晶片W的中心部的温度将小于周缘，有可能使温度偏差的情况增大。
另外，更优选相对于包围电阻发热体5的外接圆C的面积，在外接圆C内所占的电阻发热体5的面积比率为7％～20％，进而更理想为8％～15％。
而且，在不同的电阻发热体5之间或同一个电阻发热体内，虽具有与连结图案52对置的区域，但该区域中的连结图案52之间的间隔L1优选为0.5mm以上，是所述板状陶瓷体2的板厚的3倍以下。若该间隔L1小于0.5mm，则在印刷形成电阻发热体5时，在电阻发热体5的对置区域中会产生须状突起，该部分有短路的危险。另外，若所述对置区域的间隔L1超过板状体2厚度的3倍，则位于对置区域L1附近的晶片W表面会产生冷却区(cool zone)，晶片W的面内温度差有可能变大。进而，为了防止对置区域中的电阻体之间的短路，并更有效地防止冷却区的产生，优选电阻发热体5的膜厚为5～50μm。
另外，若电阻发热体5的膜厚低于5μm，则具有不易通过丝网印刷法使电阻发热体5被印刷成均匀膜厚的倾向。此外，若电阻发热体5的厚度超过50μm，则即使相对于外接圆C，电阻发热体5所占的面积比率为30％以下，电阻发热体5的厚度仍大，且电阻发热体5的刚性变大，在因板状体2的温度变化而使得电阻发热体5产生伸缩动作的影响下，板状体2将有可能变形。而且，不易通过丝网印刷而印刷成均匀的厚度，具有晶片W的表面温度差变大的倾向。另外，更佳方式是电阻发热体5的厚度为10～30μm。
而且，加热器部7的温度优选由与可独立加热的电阻发热体5对应，且其前端埋入于板状体2的多个温度传感器10而加以测量。作为温度传感器10，从其反应性及保持作业性的观点而言，优选使用外径为0.8mm以下的极细金属管型热电偶，但也可以使用外径为0.5mm以下的金属丝线热电偶或RTD等测温电阻体。该温度传感器10的前端部，由在有板状体2形成的孔中设置的固定构件按压固定于孔的内壁面，这样可提高测温的可靠性，故为优选方式。
另外，板状体2的热传导率优选大于绝缘层14。当板状体2的热传导率大时，即使板状体2碰触到冷却气体而被冷却，从板状体2内部也会传送出热量，使得加热器部7的冷却速度增大，故为优选方式。具体而言，绝缘层12及绝缘层14优选由玻璃或绝缘性树脂构成，且其热传导率为1～10W/(m·K)。另外，更优选板状体2是由碳化物或氮化物构成，且热传导率为50～280W/(m·K)的陶瓷体。
即，在制造上并不易于使电阻发热体5和板状体2之间的热膨胀系数差为0.1×10-6/℃以下，相反，若电阻发热体5和板状体2之间的热膨胀系数差超过3.0×10-6/℃，则当使电阻发热体5发热时，因作用于电阻发热体5和板状体2之间的热应力，载置面3侧有可能翘曲成凹状。
而且，作为形成该绝缘层12的玻璃的特性，可以是结晶质或非晶质，耐热温度为200℃以上且0℃～200℃的温度区域中的热膨胀系数差，相对于构成板状陶瓷体2的陶瓷的热膨胀系数，优选为±1×10-6/℃以内，更优选为-5×10-7/℃～+5×10-7/℃的范围。即，若使用热膨胀系数脱离所述范围的玻璃，则由于与形成板状体2的陶瓷之间的热膨胀差容易变得过大，所以，在玻璃煅烧后的冷却时，容易产生裂纹或剥离等缺陷。
另外，构成绝缘层12的玻璃层以SiO2为主要成分，在以氧化物换算时，由含有10重量％以上的B、Mg、Ca、Pb、Bi中至少一种以上的非晶状玻璃构成，优选使用实质上不含有As、Sb的氧化物(通过氧化物换算为0.05重量％以下)的玻璃。
通过使用上述构成的玻璃，可降低玻璃在高温下的黏性。将B、Mg、Ca、Pb、Bi分散于SiO2玻璃中，以降低外观上玻璃的黏性。特别是PbO、B2O3、Bi2O3并不结晶化而残留于玻璃中，具有降低玻璃黏性、熔点的效果，可有效抑制玻璃中产生气泡。
通过降低玻璃的黏性，会使在绝缘层12中产生的气泡浮到绝缘层12的表面，通过利用开放孔(Open pore)可减少绝缘层12中的气泡。这样，可在绝缘层12的厚度方向，形成无气泡的区域连续10μm以上的玻璃层。另外，若使用非晶质的玻璃，则与后述的结晶化玻璃相比，会形成气泡少的绝缘层12，因此优选。由此，不用添加具有除泡效果的剧毒物，即As与Sb的氧化物，就可减少绝缘层12中的气泡。
另一方面，若B、Mg、Ca、Pb、Bi的添加量通过氧化物换算不满10重量％，则无法充分降低玻璃在高温下的黏性，难以减少气泡。而且，当使用结晶化玻璃时，玻璃在生成结晶核的过程中会产生膨胀、收缩。在该膨胀、收缩的过程中，结晶核的周围会存在多数微小的气泡，由于存在于该结晶核周围的微小气泡，导致绝缘、耐电压特性将降低。因此，使用结晶化玻璃与使用非晶质玻璃的情况相比，难以防止构成绝缘层12的玻璃层的缺陷，故不优选。
此外，绝缘层12的玻璃，其碱含量优选为2重量％以下。对于碱成分而言，虽然通过将其添加于玻璃中可有效降低玻璃的黏性，但由于玻璃成分中的迁移成分而存在耐久性问题，所以，若绝缘层12的玻璃中的碱含量为2重量％以下，则在将直流电源施加于电阻发热体5而进行加热时的耐久性试验中，会提高耐久性。即，当绝缘层12的玻璃中的碱含量为2重量％以下时，在250℃的连续耐久试验中的寿命可延伸到1000小时，进而，当碱含量为1重量％以下时，可延伸到5000小时。这里，统称为碱是指如Li2O、Na2O、K2O那样的碱金属氧化物。
而且，绝缘层12的玻璃优选由下述工序形成，即，涂布糊，并且使得脱离粘合剂工序中的残余碳量为玻璃重量的1重量％以下，其中，所述糊是配合了平均粒径D50为15μm以下且平均粒径D50偏离了20％以上的多种玻璃。
这样，通过配合粒径不同的多种玻璃原料，在粉末状态下的充填可变得紧密，由此可减少绝缘层中的气泡。另外，通过按照使脱离粘合剂工序中的残余碳量为玻璃重量的1重量％以下的方式，进行脱离粘合剂工序，粘合剂成分的C和玻璃的O之间的反应减少，且提高了脱离粘合剂工序后的玻璃粉末的充填率，由此更加易于形成在厚度方向上无气泡的区域连续10μm以上的玻璃层。
另一方面，当在形成绝缘层12的制造工序中，配合了平均粒径D50大于15μm，或偏离平均粒径D50不足20％的玻璃时，填充的玻璃不会处于十分密实的状态，难以完全埋住存在于玻璃粒子间的空间。而且，在脱离粘合剂工序中的残余碳量比玻璃重量的1重量％多时，同样也不易抑制气泡产生。
另外，玻璃的煅烧温度优选为高于作业点温度(玻璃的黏度为104泊(P)以下)的温度。
实施方式3
以下，说明本发明实施方式3的晶片加热装置。
图13为一剖面图，用以表示实施方式3的晶片加热装置1的构造，将板状体2的一主面作为载置晶片的载置面3，并且在另一主面上具有一或二个电路以上的带状电阻发热体5，根据需要可在该电阻发热体5上形成绝缘层60。而且，在电阻发热体5上具有各自独立供给电力的供电部6，并具有包围供电部6的壳体19。
另外，未图示的起模顶杆设置成可自由升降，可将晶片W载置于载置面3上，或将该晶片W由载置面3升起。
而且，在壳体19的底面21具有喷射冷却气体的冷却喷嘴24。
从冷却喷嘴24喷射出的冷却气体被注入到板状体2的下面，夺取板状体2下面的热量，被加热的冷却气体边将热量传达至环绕的壳体19，边从设置于金属壳体19的底面21的孔向外部排出，由此，可急速冷却板状体2。
在利用该晶片加热装置1加热晶片W时，以未图示的传送臂将晶片W运送至载置面3的上方，并以未图示的起模顶杆支承晶片W之后，降下起模顶杆而将晶片W载置于载置面3上。
接着，通过对供电部6通电使电阻发热体5发热，可以经由板状体2而加热载置面3上的晶片W。
这里，特别是实施方式3的晶片加热装置1，其特征在于电阻发热体5的表面为凹凸面55。
图14A是表示凹凸面55的立体图，图14B是剖面图。
在实施方式3的晶片加热装置中，通过使电阻发热体5的表面成为凹凸面55，可防止电阻发热体55的破损。即，如果对电阻发热体5通电使其发热，则温度会急速上升。由于该急速的温度变化，基于电阻发热体5与板状陶瓷体2之间的温度差及热膨胀系数差，会在电阻发热体5和板状陶瓷体2之间产生热应力，并在电阻发热体5产生大的压缩应力，使得电阻发热体5有可能破损，但通过使电阻发热体5的表面成为凹凸面，可缓和该应力。
即，虽然因发热合冷却而在表面上产生大的压缩应力，但若电阻发热体5的表面为凹凸面，则可以通过具有凹凸的表面55的宽广范围来承受该应力，从而可使表面的应力分散至宽广的表面。由此，可防止因应力而使得电阻发热体5剥离或产生裂纹。特别是，若反复加热冷却电阻发热体5，则应力会反复施加于电阻发热体5，但通过表面的凹凸面55可缓和应力，从而能够提高电阻发热体5的反复寿命。
另外，虽然以电阻发热体5的表面为凹凸面55为例而加以说明，但在电阻发热体5的表面形成有绝缘层60的晶片加热装置中也具相同效果。
图15为一立体图，用以表示本实施方式3的变形例所涉及的晶片加热装置的例子，在图14A、B所示的晶片加热装置中，还形成了绝缘膜60，并使该绝缘膜60的表面成为凹凸面61。这样，通过使绝缘层60的表面为凹凸面61，即使反复进行加热冷却，仍可防止电阻发热体5剥离或产生裂纹。另外，绝缘层60下方的电阻发热体5的表面，可以如图15所示为凹凸面，也可为平坦面。
即，虽然起因于热膨胀差而基于温度差产生的应力易显现于外表面，即绝缘层60的表面，但若表面为凹凸面61，则根据和针对电阻发热体加以说明的相同理由，可分散应力，从而能够防止绝缘层60及电阻发热体5产生剥离或裂纹。
另外，如图14及图15所示，如果板状体2的电阻发热体5及/或上述绝缘层60的表面凹凸面55、61为大致格子状，则应力缓和效果大，故为优选方式。当是格子状时，应力容易分散于前后左右，此为发现应力缓和效果的原因。
而且，优选上述格子状的槽按每1mm宽度设置0.2～80条，更优选设置0.4～40条。若该槽按每mm宽度低于0.2条，则应力缓和的效果减少，当反复加热冷却电阻发热体5时，防止电阻发热体5剥离或产生裂纹的效果变小。
此外，当上述槽按每1mm超过80条时，槽将过小，有可能从凹部57、63在电阻发热体5上产生裂纹。因此，通过使凹凸面55的槽按每1mm为0.4～80条，不仅可吸收板状体2和电阻发热体5的热膨胀差，而且能够抑制电阻发热体5的劣化损伤，从而可提供可靠性高的晶片加热装置1。
另外，乍看之下，或许会认为为了抑制电阻发热体5的劣化损伤，只要增厚绝缘层60的厚度即可，然而，虽说绝缘层60作为保护层，但由于其与电阻发热体5是不同的材料，所以，仍会由于彼此的热膨胀差而消弱应力缓和效果。即，过厚的绝缘层60反倒产生相反效果，且在煅烧绝缘层60的阶段，会对绝缘层60作用较大的应力，从而有可能降低可靠性。因此，在本发明中，作为绝缘层60整体的厚度不致过厚，并防止电阻发热体5劣化损伤的方法，使板状体2的电阻发热体5及/或绝缘层60为凹凸面，更优选是大致格子状的凹凸面。
即，通过使覆盖电阻发热体5的绝缘层60为大致格子状，绝缘层60的大致格子中的突起部分将强力地压住电阻发热体5，因此电阻发热体5不会产生剥离。
另外，不是由于绝缘层60整体厚，而是由于大致格子中的凹部63处可缓和热膨胀差所产生的应力，所以，也不会产生裂纹等不良情况。此道理对板状体2及电阻发热体5是同样的，所以电阻发热体5本身也优选成为大致格子状的形状。
而且，所述凹凸面55、61中，凹部的厚度(tv)和凸部的厚度(tp)之比(tp/tv)×100优选为105～200％，且所述电阻发热体5或所述绝缘层60的平均厚度优选为3～60μm。这样，不仅可吸收板状体2和电阻发热体5的热膨胀差，而且能够抑制电阻发热体5的劣化损伤，从而可提供可靠性高的晶片加热装置1。
比(tv/tp)×100的值若不满105％，则热交换变差，可能到产生裂纹为止的升降温试验次数低于4200次，故不优选。
另外，比值若超过200％，则凸部56和凹部57的差将过大，导致温度差变大，从而产生裂纹的升降温试验次数有可能降低。
此外，绝缘层60的平均厚度若不满3μm，则以印刷法形成电阻发热体5时，厚度偏差可能增大至30％以上，可能使得晶片W的表面温度差变大。
而且，绝缘层60的平均厚度若超过60μm，则由于其与板状体2之间的热膨胀系数的差异，有绝缘层60易产生微小裂纹的问题。
另外，凹部的厚度(tv)，可以由各凹部57、63的中心的五个位置的平均值加以表示。而且，凸部的厚度(tp)可由平均各凸部56、62的最大厚度五个点而求得。并且，平均厚度可以作为所述凹部57、63的厚度与凸部56、62的厚度的平均值而求得。
另外，所述电阻发电体5可以是从Pt、Au、Ag中选出的至少2种以上的金属和玻璃的复合材料。其理由在于，由于为贵金属，因此本质上耐氧化性就高，且与可强力保持这些贵金属的玻璃之间的匹配性良好。
另外，优选由Pt、Au及玻璃或者Pt、Ag及玻璃构成电阻发热体5，对于其中的玻璃而言，优选是由与所述绝缘层60为相同成分构成的玻璃。由此，电阻发热体5与绝缘层60之间的熔着性提高，不易产生相互剥离或裂纹。
并且，构成电阻发热体5的复合材料的比率，在使用了Pt和Au时，为Pt∶Au∶玻璃＝20～40∶10～30∶40～60质量％，尤其优选为Pt∶Au∶玻璃＝30∶20∶50质量％。
另一方面，在使用了Pt和Ag时，优选为Pt∶Ag∶玻璃＝20～40∶10～30∶40～60质量％，特别优选为Pt∶Ag∶玻璃＝30∶20∶50质量％。
另外，这里所称的玻璃特别是以ZnO为主成分的ZnO-B2O3-SiO2-MnO2类的结晶化玻璃为佳。进而，优选是ZnO为50～70质量％、B2O3为20～30质量％、SiO2为5～20质量％、MnO2为1～3质量％的玻璃。
而且，所述绝缘层60以玻璃为主成分为佳，特别是以ZnO为主成分的ZnO-B2O3-SiO2类的结晶化玻璃为佳。更进一步，优选是ZnO为50～70质量％、B2O3为20～30质量％、SiO2为5～20质量％、MnO2为1～3质量％的玻璃。该玻璃的结晶化温度为740℃左右，热膨胀系数为4ppm/℃左右。因此，与构成板状体2的碳化硅或氮化铝之间的热膨胀差小，对于300℃以下使用的晶片加热装置1，可获得充分的耐热性。而且，电阻发热体5和板状体2的热膨胀差为3.0×10-6/℃以下，因为通过构造成大致格子状构造的绝缘层60更易于吸收彼此的热膨胀差，故尤为优选方式。
然而，以其他的PbO为主成分的PbO-SiO2、PbO-B2O3-SiO2类、PbO-ZnO-B2O3类的玻璃，不但含有有毒的Pb，且结晶化温度低至500℃以下，故不优选。
这样，可获得下述的晶片加热装置1，即，将板状体2的一主面作为载置晶片的载置面，并于另一主面上形成一个或二个电路以上的电阻发热体5，且设置了具有对应该电阻发热体5的一部分或全部形状的绝缘层60。
而且，在上述晶片加热装置1中，可使电阻发热体5发热来加热晶片，冷却时通过停止对电阻发热体5的通电而使其冷却，但冷却时，优选从冷却喷嘴24喷射出空气作为冷却气体，来冷却电阻发热体5及板状陶瓷体2。另外，将该冷却气体喷向前方的凹凸面55、61时，易于在凹凸面55、61与气体之间进行热交换，从而可有效地冷却板状陶瓷体2。
另外，在电阻发热体5及/或绝缘层60的表面上形成格子状的凹凸面55、61时，可将电阻发热体5及/或绝缘层60的原料作成糊状，利用丝网印刷的方法。即，只要利用丝网印刷法所采用的制版形状而加以形成，或由转印法等来施以加工而形成即可。具体而言，使成为电阻发热体5及/或绝缘层60的糊的黏度大于3000泊以上，并使用网眼状的制版来进行印刷，可直接印刷形成大致格子状的电阻发热体5及/或绝缘层60。
另外，也有如下的方法，即，被平滑印刷后的电阻发热体5及/或绝缘层60在干燥～硬化前，将波纹状(dimple)的模具(jig)按压在其上，在印刷面上转印形成大致格子状的形状。
通过在玻璃的结晶化温度附近烧成该印刷面，可获得大致格子状的电阻发热体5及/或绝缘层60。
作为构成该绝缘层60的玻璃的特性，可以是结晶质或非晶质，耐热温度为200℃以上，且0℃～200℃的温度区域中的热膨胀系数，相对于构成板状体2的陶瓷的热膨胀系数，优选在-5×10-7/℃～+5×10-7/℃的范围内。即，若使用热膨胀系数脱离所述范围的玻璃，则其与形成板状体2的陶瓷间的热膨胀差将变得过大，因此在玻璃煅烧后的冷却时，有容易产生裂纹或剥离等缺陷的倾向。
此外，作为将由玻璃构成的绝缘层60被覆于板状体2上的方法，可在将所述玻璃糊以丝网印刷法等加以涂布后，再以600℃以上的温度进行煅烧即可。
而且，在使用玻璃作为绝缘层60时，预先将由碳化硅烧结体或氮化铝烧结体构成的板状体2加热至850～1300℃左右，并对被覆绝缘层60的表面进行氧化处理，由此，可提高板状体2与由玻璃构成的绝缘层60间的密合性。
另外，绝缘层60并不需限定于只形成在电阻发热体5的表面，即使扩展于基底的板状体2等也完全没问题，而且，也不需覆盖整个电阻发热体5。即，也可使绝缘层60形成在会被喷到制冷剂的部分等、局部的应力较大且易于产生裂纹的部分。
这样的表面是大致格子状的凹凸面55、61的电阻发热体5及/或绝缘层60，由于并不是整体都很厚，且大致格子中的凹部57处可缓和因热膨胀差所引起的应力，故电阻发热体5及绝缘层60不会产生裂纹等不良问题。
如上所述，根据本发明实施方式3的晶片加热装置，不仅可吸收板状体2与电阻发热体5及/或绝缘层60的热膨胀差，而且可抑制电阻发热体5及/或绝缘层60的劣化损伤，从而可提供可靠性极高的晶片加热装置。
下面，说明本发明其他构造。
(板状体2)
本发明中，优选以杨氏模量大的陶瓷形成板状体2，由此，即使加热，变形也小，与由其他材料构成的情况相比，板厚可做得较薄，因此可缩短直到加热至规定的处理温度为止的升温时间，以及从规定的处理温度冷却至室温附近为止的冷却时间，从而可提高生产率。另外，薄的板厚度，也可迅速传送电阻发热体5的焦耳热，可将载置面3的温度偏差减少至极小程度。
特别是，在由碳化硅烧结体或氮化铝烧结体形成板状体2时，即使加热变形也小，且可使板厚度较薄，所以，可缩短加热至规定的处理温度为止的升温时间，以及从规定的处理温度冷却至室温附近为止的冷却时间，从而，由于不仅可提高生产率，并且，板状体2具有10W/(m·K)以上的热传导率，所以，即使是较薄的板厚度，也可迅速地传送电阻发热体5的焦耳热，能够将载置面3的温度偏差减至极小。热传导率若为10W/(m·K)以下，则加热至规定的处理温度为止的升温时间，以及从规定的处理温度冷却至室温附近为止的冷却时间将逐渐延长。
板状体2的厚度优选为2～7mm。若板状体2的厚度薄于2mm，则板状体2的强度减弱，在由电阻发热体5的发热进行加热时、以及喷吹源自喷嘴24的冷却流体时，因温度变化所产生的热应力而使得板状体2有可能产生裂纹。而且，当板厚t不足2mm时，由于板厚度过薄，所以基于板状体2本身难以修正温度偏差，且电阻发热体5中的焦耳热偏差会直接作为载置面3的温度偏差而显现，使得载置面3不易均热化。另外，板状体2的厚度若超过7mm，则由于板状体2的热容量变大，因此加热及冷却时的温度直至达到安定为止的时间会增长，故不优选。即，板厚若超过7mm，则即使板状体2是具有高热传导率的碳化硅或氮化铝等的陶瓷体，因与金属相比其热传导率小，故板状体2的热容量容易变得过大，使得加热至规定的处理温度为止的升温时间、以及从处理温度冷却至室温附近为止的冷却时间增长。
并且，在将晶片加热装置用作形成抗蚀膜时，若板状体2的成分为碳化硅，则由于其不会与大气中的水分等反应而产生气体，故不会对抗蚀膜的组织造成不良影响，从而能够高密度地形成细微的布线。此时，烧结助剂中不可含有可能会与水反应而形成氨或胺的氮化物。
另外，形成板状体2的碳化硅烧结体，可通过相对主成分的碳化硅，添加硼(B)及碳(C)作为烧结助剂，或是添加如氧化铝(Al2O3)、氧化钇(Y2O3)那样的金属氧化物，并充分混合，将之加工成平板状后，在1900～2100℃下烧成而制得。碳化硅可以是以α型为主体或是以β型为主体。
而且，在使用了由具有导电性的碳化硅烧结体构成的板状体2的情况下，当具有半导电性的板状体2和电阻发热体5之间为绝缘状态时，作为其绝缘层可使用玻璃或树脂。当使用玻璃时，其厚度若小于100μm，则耐电压将小于1.5kV而无法保持绝缘性，相反，若厚度超过400μm，则与形成板状体2的碳化硅烧结体或氮化铝烧结体之间的热膨胀差将变得过大，会产生裂纹而无法作为绝缘层而发挥功能。因此，在使用玻璃作为绝缘层时，绝缘层的厚度优选形成在100～400μm的范围，更优选为200～350μm的范围。
并且，从提高与由玻璃或树脂构成的绝缘层之间的密合性的观点出发，板状体2的与载置面3相反侧的主面，优选其平面度为20μm以下，且事先以中心线平均粗糙度(Ra)而将面粗糙度研磨成0.1μm～0.5μm。
另外，在以氮化铝为主成分的烧结体形成板状体2时，作为烧结助剂，可对作为主成分的氮化铝添加Y2O3或Yb2O3等稀土类元素的氧化物，以及根据需要而添加CaO等碱土类金属氧化物并充分混合，再将之加工成平板状后，置于氮气体中以1900～2100℃进行烧成，由此，可制得适用的氮化铝烧结体。
而且，为了提高电阻发热体5相对于板状体2的密合性，也可形成由玻璃构成的绝缘层。但在电阻发热体5中添加了足够的玻璃而获得充分的密合强度时，可以省略。
(壳体19)
另外，有底的金属制壳体19的深度优选为10～50mm，且底面21优选设置在距板状体2为10～50mm的距离。更优选为20～30mm。这样设定的理由如下，即，由于通过板状体2及有底的金属制壳体19相互间的辐射热，使得载置面3的均热化变得容易，同时具有与外部隔热的效果，故载置面3的温度达到稳定状态并成为均匀温度的时间可缩短。
进而，对于向电阻发热体5供电的方法而言，通过由弹性体8将设置于有底壳体19的供电端子11，按压于形成在板状体2表面的供电部6，以确保连接进行供电。这是由于若在板状体2内埋设形成由金属构成的端子部，则会因该端子部的热容量而使得均热性变差。因此，如本发明这样，通过由弹性体按压供电端子11以确保电连接，能够缓和板状体2与该有底的壳体19之间的温度差所引起的热应力，从而能够以高可靠性维持电气导通。进而，为了防止接点成为点接触，也可插入具有弹性的导体作为中间层。即使只是插入箔状的薄片，该中间层也具效果。而且，供电端子11的供电部6侧的直径，优选为1.5～5mm。
(电阻发热体5)
另外，电阻发热体5其导体成分优选使用耐热性及耐氧化性良好的贵金属(例如Pt族金属或Au等)，或是以这些的合金为主成分的物质。为了提高与板状体2或绝缘层14之间的密合性以及电阻发热体5本身的烧结性，优选混合30～75重量％的玻璃成分，且电阻发热体5的热传导率小于板状体2的热传导率。
更具体而言，电阻发热体5如下所述而形成，即，以印刷法将导电性的金属粒子中含有玻璃粉及金属氧化物的电极糊印刷于板状体2，再将之煅烧。作为电极糊中所含有的金属粒子，优选使用电阻较小的Au、Ag、Cu、Pd、Pt、Rh中的至少一种金属。另外，玻璃粉优选使用由含有B、Si、Zn的氧化物构成，且比板状体2的热膨胀系数小的4.5×10-6/℃以下的低膨胀玻璃。并且，金属氧化物优选使用从氧化硅、氧化硼、氧化铝、氧化钛中选出的至少一种。
由于构成电阻发热体5的金属粒子的热膨胀系数大于板状体2的热膨胀系数，所以，为了使电阻发热体5的热膨胀系数接近板状体2的热膨胀系数，优选使用比板状体2的热膨胀系数小的4.5×10-6/℃以下的低膨胀玻璃，如果使用由含有B、Si、Zn的氧化物构成的玻璃粉，则比较容易采用比板状体2的热膨胀系数小的4.5×10-6/℃以下的低膨胀玻璃。
另外，所述金属氧化物之所以优选使用从氧化硅、氧化硼、氧化铝、氧化钛中选出的至少一种，是因为这些物质与电阻发热体5中的金属粒子密合性良好，且热膨胀系数与板状体2的热膨胀系数相近，与板状体2的密合性也优异。
但是，若金属氧化物的含量相对于电阻发热体5超过50％，则虽可增加其与板状体2的密合力，但有电阻发热体5的电阻值变大的倾向。因此，金属氧化物的含量优选为60％以下。
而且，由导电性金属粒子、玻璃粉及金属氧化物构成的电阻发热体5，优选使用与板状体2之间的热膨胀差为3.0×10-6/℃以下的电阻发热体。
即，在制造上难以使电阻发热体5与板状体2之间的热膨胀差为0.1×10-6/℃，相反，若电阻发热体5和板状体2之间的热膨胀差超过3.0×10-6/℃，则在使电阻发热体5发热时，由于作用在其与板状体2之间的热应力，载置面3侧有可能翘曲成凹状。
(喷嘴24及其配置)
并且，为了使冷却气体以更高的速度碰触板状体2，喷嘴24的前端与板状体2的间隔L是重要的，优选为0.1～10mm。如果这样配置，则喷射出的冷却气体其速度不会极端地下降，能够以足够的速度碰触板状体2。因此，可有效地夺取热量。
板状体2和喷嘴24间的距离L若小于0.1mm，则被喷射而碰触于板状体2的气体的风向倒转将阻碍气体的喷射，会降低冷却效率。相反，若板状体2和喷嘴24间的距离L大于10mm，则喷射气体会扩散，导致与板状体2相碰时流速降低，而且，流量也减少，因此冷却效率降低。
另外，当使喷嘴前端的中心投影在板状体2另一主面上时，优选从投影点至所述电阻发热体的最短距离为3～10mm。
当在投影面，即板状体2的另一主面中，从喷嘴前端的中心至电阻发热体5的最短距离小于3mm时，从喷嘴喷射出的空气等的一部分将碰触到电阻发热体5的表面。由于电阻发热体5含有玻璃层，所以热传导率较小。在热量从电阻发热体5的表面传导至板状体2时，由于存在热传导小的电阻发热体层、以及电阻发热体5与板状体2间的界面，故热传导时间变长。因此，即使对该部分进行冷却，冷却效率也变差，导致冷却时间增长。
另一方面，当在投影面，即板状体2的另一面中，从喷嘴24前端的中心至电阻发热体5的最短距离大于10mm时，虽然板状体2上无电阻发热体5的面积增大，且冷却速度变大，但与无电阻发热体5的部分对应的晶片W的表面温度却降低，使得晶片W面内温度偏差增大，成为不均匀的温度分布。因此，在将电阻发热体5配置于板状体2时，为了使晶片W面内的温度分布均匀，优选减少无电阻发热体5的面积。
而且，为了通过一般的冷却气体压缩机的气体压力，来确保冷却所需的气体流速，喷嘴24的口径优选为0.5～3.0mm。喷嘴头24的口径若超过3.0mm，则流速将变得过慢，导致冷却效率显著降低。相反，若小于0.5mm，则口径过小，会导致压力损失增多且冷却气体的流量减小，使得冷却速率降低，故不优选。此外，设定冷却气体为常温，且冷却气体的总流量为120(升/分)。
并且，喷嘴24优选相对于板状体2以80～100°的角度加以设置，若设定为该范围的角度，则喷射出的冷却气体可强力地碰触板状体2，从而可效率良好地进行冷却。若喷嘴24相对于板状体2小于80°或超过100°，则喷射出的冷却气体会斜向碰触板状体2，与板状体2平行地前进，使得冷却效率低落，故不优选。
这里，喷嘴24相对板状体2的角度指喷嘴24的轴方向，即制冷剂的喷出方向与板状体2所形成的角度。
喷嘴24使用不锈钢(Fe-Ni-Cr合金)、镍(Ni)等耐氧化性金属，或对一般的钢(Fe)、钛(Ti)镀镍和在镍上重复镀金，并实施了耐氧化处理的金属材料。或者，氧化锆(ZrO2)等陶瓷也是合适的材料。这样的喷嘴24，喷射口的内径不会因热量所产生的氧化而发生变化，可稳定流速，且不会产生对晶片热处理有害的气体及粒子，是可靠性高的晶片加热装置。
另外，即使是冷却气体中混有油分或水分等杂质时，仍可防止直接对电阻发热体5及绝缘层24、12造成损害，冷却气体可由过滤器等去除杂质，故可更加提高可靠性。
(壳体的开口部16)
另外，这里为了向外排出被供给的冷却气体，在实施方式1～3的晶片加热装置中，作为优选的方式，在所述壳体19的底板13上形成有占其面积5～70％的开口部16。若该开口部16的面积小于5％，则在壳体19的容积中，从喷嘴24喷射出的气体会与应该被排出的气体相混，导致冷却效率降低。另外，若开口部16的面积超过70％，则无法确保用以保持供电端子11及喷嘴24的空间。而且，会导致壳体19的强度不够，板状体2的平坦度变大，使得均热性，特别是升温时等过渡的均热性变差。
这样，通过在底板13设置开口部16，冷却时从喷嘴24喷射并夺取板状体2表面的热量后的冷却气体，不会滞留于壳体19的内部，而从开口部16被依次排出到晶片加热装置1之外，通过从喷嘴24喷出的新的冷却气体来可有效地冷却板状体2的表面，因此可缩短冷却时间。
(隔热构件18)
另外，环状隔热构件18的与载置面3垂直的剖面可为多边形或圆形，当板状体2和隔热构件18以平面而接触时，若板状体2和隔热构件18相接的接触部宽度为0.1～13mm，则可减少板状体2的热量经隔热构件18而流向有底的金属壳体19的量。更优选为0.1～mm。当隔热构件18的接触部宽度为0.1mm以下时，与板状体2接触并加以固定时，接触部将变形，使得隔热构件18有可能破损。另外，当隔热构件18的接触部宽度超过13mm时，板状体2的热量会流向隔热构件，使得板状体2周边部的温度降低，不易均匀地加热晶片W。优选隔热构件18和板状体2的接触部宽度为0.1～8mm，更优选为0.1～2mm。
另外，隔热构件18的热传导率优选小于板状体2的热传导率。若隔热构件18的热传导率小于板状体2的热传导率，则不仅可均匀地加热载置于板状体2上的晶片W面内的温度分布均匀，而且在升高或降低板状体2的温度时，其与隔热构件18之间的热传递量小，与有底金属壳体19之间的热干涉少，易于迅速地变更温度。
在隔热构件18的热传导率比板状体2的热传导率的10％小的加热器7中，板状体的热量不易流向有底金属壳体19，且由于气氛气体(这里为空气)而导致的传热及辐射传热，使得流动的热量增多，效果反而变小。
在隔热构件18的热传导率大于板状体2的热传导率时，板状体2周边部的热量会经由隔热构件18而流向有底金属壳体19，加热有底金属壳体19的同时，板状体2周边部的温度会降低，使得晶片W面内的温度差增大，故不优选。另外，由于有底金属壳体19被加热，因此即使从喷嘴24喷射出空气而欲冷却板状体2，也会由于有底金属壳体19的温度高，而使得冷却的时间增长，且加热至一定温度时，达到规定温度为止的时间可能增长。
另一方面，作为构成所述隔热构件18的材料，为了保持较小的接触部，优选隔热构件18的杨氏模量为1GPa以上，更优选为10GPa以上。通过设定这样的杨氏模量，接触部的宽度可小至0.1～mm，即使隔着隔热构件18将板状体2固定于有底壳体19，隔热构件18也不会变形，且板状体2不会产生错位或平行度发生变化，可精确度良好地加以保持。
作为所述隔热构件18的材质，优选是由铁及碳构成的碳钢、添加了镍、锰、铬的特殊钢等杨氏模量大的金属。另外，作为热传导率小的材料优选是不锈钢或Fe-Ni-Co类合金的科瓦铁镍钴合金(kovar)，且隔热构件18的材料，优选选用比板状体2的热传导率小的材料。
以垂直于载置面3的面而加以切断的隔热构件18的剖面，相对于多边形优选是圆形，且若将剖面直径1mm以下的圆形导线(wire)用作隔热构件18，则板状体2及有底壳体19的位置不会产生变化，晶片W的表面温度可均匀且迅速地升降温。这样，即使减小隔热构件18和板状体2的接触部，也可保持稳定的接触部，且由于接触部减小，故接触部损伤而产生粒子的可能性减少。
此外，在板状体2的一主面上，例如如图1所示，也可构造成设有多个晶片支承销15，以使与板状体2的一主面隔开一定的距离保持晶片W。这样，可防止一端的温度偏差。
下面，说明本发明的实施例。
这里，实施例1～4与实施方式1相关，实施例5、6与实施方式2相关，实施例7与实施方式3相关。
【实施例1】
对热传导率为100W/(m·K)的碳化硅烧结体实施研磨加工，制作多个板厚3mm、外径330mm的圆形板状体。
接着，为了将电阻发热体及供电部被覆于板状体上，将作为导电材料的Au粉末及Pt粉末，与添加了由所述相同组份构成的粘合剂的玻璃糊相混而制得的导电体糊，以丝网印刷法印刷成规定的图案形状后，加热至150℃并使有机溶剂干燥，进而以550℃实施30分钟的脱脂处理后，在700～900℃的温度下进行煅烧，由此形成厚度50μm的电阻发热体。这里，调整了金属成分及玻璃成分的比率，使供电部的比电阻小于电阻发热体。
另外，壳体通过将由厚度3.0mm的SUS304构成的底板为基础，利用螺丝紧固与同样由SUS304构成的侧壁部进行固定而构成。
之后，在所述壳体之上重叠板状体，使螺栓贯通其外周部，并按照板状体与壳体不直接碰触的方式夹设隔热构件，另外，通过从壳体侧经由弹性体而螺合安装螺帽，使其弹性固定，由此制得了晶片加热装置。
试样No.1的喷嘴前端为板状体(图3的P20)，与图2、图3相同，冷却喷嘴的前端位于电阻发热体5之间。比较例的试样No.2的喷嘴前端为电阻发热体，如图17及图18的P22所示，冷却喷嘴前端在电阻发热体上。
而且，使各晶片加热装置的供电端子通电，将保持在140℃时的晶片W表面的温度偏差调整到±0.5℃，并保持在140℃。将温度设定值变更为90℃后，立即开始从喷嘴24对板状体2喷射冷却气体，使温度降至90℃，并将晶片W表面的温度偏差达到±0.5℃为止的时间作为降温稳定时间。为了改善至今为止的冷却效率，将目标冷却时间设为降温稳定时间200秒以内。对于晶片W表面的温度偏差而言，使用在直径300mm的晶片表面上埋入有29个测温传感器的测温用晶片而加以评价。
制成的晶片加热装置的评价，在25℃的恒温室内进行，冷却气体为常温，且冷却气体的总流量为120(升/分)。另外，喷嘴的口径为1.0mm。冷却喷嘴的前端与板状体的距离L为5.0mm。
首先，评价冷却位置对冷却时间造成的影响。将其结果表示于表1。
(表1)
  试样No.   降温稳定时间[秒]
  1   电阻发热体的带之间   195
  *2   电阻发热体   300
*号表示为本发明的范围之外。
试样No.1是喷嘴的前端位于电阻发热体的带之间(第3图的P20)，温度稳定时间小至195秒，表示了优异的特性。
另一方面，比较例的试样No.2是喷嘴的前端位于电阻发热体上，温度稳定时间大至300秒，可知不是理想的方式。
综上可知，喷嘴前端若为热传导率大的板状体部分，则冷却时间短，显示出优异的特性。这是由于冷却空气直接碰触热传导率大的板状体，可于短时间内夺取热量，故可效率良好地进行冷却。因此，为了效率良好地进行冷却，需要冷却板状体部分。
【实施例2】
这里，评价了冷却喷嘴24的前端与板状体2间的距离L对冷却时间造成的影响。调整固定喷嘴24的位置，使喷嘴24前端和板状体2之间的距离L变化。然后，进行与实施例1相同的评价。
对各晶片加热装置1的供电部6通电，将保持于140℃时的晶片W表面的温度偏差调整为±0.5℃，且保持在140℃。在将温度设定值变更为90℃后，立刻开始从喷嘴24对板状体2喷射冷却气体，使温度降至90℃，并将晶片W表面的温度偏差成为±0.5℃为止的时间作为降温稳定时间。为了改善至今为止的冷却效率，将目标冷却时间设为降温稳定时间200秒以内。对于晶片W表面的温度偏差而言，使用在直径300mm的晶片表面埋入有29个测温传感器的测温用晶片加以评价。
制得的晶片加热装置的评价，在25℃的恒温室内进行，冷却气体为常温，且冷却气体的总流量为120(升/分)。另外，喷嘴24的口径为1.0mm。
而且，将其结果例示于表2。
(表2)
  试样No.   喷嘴的前端与板状体的间隔[mm]   降温稳定时间[秒]
  3   0.05   195
  4   0.1   190
  5   1   185
  6   5   185
  7   10   190
  8   15   195
由表2可知，冷却喷嘴的前端与所述板状体的间隔L十分重要，L为0.1～10mm的试样No.4～7，其降温稳定时间低于190秒以下，因此成为优选。
然而，若如试样No.3及8那样，喷嘴前端和板状体的距离小至0.05mm或大至15mm，则温度稳定时间大致大到195秒。由于试样No.3其板状体2与喷嘴24的距离L小至0.05mm，所以，碰触到板状体2的气体的风向倒转将阻碍气体的喷射，使得效率降低。相反，试样No.8由于板状体2和喷嘴24的距离L大至15mm，因此喷射气体会扩散，使得碰触到板状体2时的流速下降，而且流量也减少，因而冷却效率低落。
【实施例3】
这里，评价了对冷却时间造成的影响。调整固定喷嘴24的位置，在板状体2的另一主面中，使从喷嘴24前端中心的投影位置至电阻发热体5的最短距离变化。然后，进行与实施例1相同的评价。
将其结果例示于表3。
表3
试样No.   从喷嘴前端中心至电阻发热体的最短距离[mm]  晶片W面内的温度差[℃]   降温稳定时间[秒]
  9   0.1  0.20   185
  10   1  0.23   180
  11   3  0.23   175
  12   10  0.24   170
板状体2另一面中的从喷嘴24前端的投影位置的中心，至电阻发热体5的最短距离为3～10mm的试样No.11～12，其温度稳定时间小至175秒以下，且晶片W面内的温度差小至0.25℃以下，故成为优选。与实施例2相比，可知温度稳定时间更小，更为理想。
另一方面，试样No.9、10因在板状体的另一主面中，从喷嘴24前端的投影位置的中心至电阻发热体5的最短距离小至0.1mm、1mm，因此从冷却喷嘴24喷出的空气将碰触到电阻发热体5，使得降温稳定时间增长。若空气碰触到电阻发热体5，则由于热传导小的电阻发热体5与板状体2的界面的影响，使得热的移动变得缓慢，导致冷却效率变差，因而冷却时间变长。
综上可知，板状体的另一面中的从喷嘴24前端的投影位置的中心至电阻发热体5的最短距离所造成的影响大，优选为3mm以上，较佳的方式为3～10mm。
【实施例4】
这里，评价了喷嘴数量对冷却时间造成的影响。调整喷嘴头24的数量，使喷嘴24的数量变化。然后，进行与实施例1相同的评价。将其结果例示于表4。
表4
  试样No.   喷嘴数目[个]   降温稳定时间[秒]
  16   3   170
  17   4   165
  18   8   160
  19   16   160
  20   17   170
由上可知，上述喷嘴数目为4～16个的试样No.17～19，其温度稳定时间为165秒或165秒以下，故成为优选。与实施例3相比，可知温度稳定时间短，为更佳的方式。
在试样No.16中，由于喷嘴的数量少使得进行冷却时产生了不均，故到降温稳定为止的时间变长，导致冷却效率变差。另外，在试样No.20中，喷嘴24的数量为17个，由于设备上的问题，使得流速降低且冷却时间变长，导致冷却效率低落。
若喷嘴24的数量过多，则为了使所有喷嘴24获得必要的气体压力及流速，需要大型且高气体容量的设备，从而不适于量产。认为16个以下较为妥当，喷嘴24的数量优选为4～16个。
【实施例5】
对热传导率为100W/(m·K)的碳化硅烧结体实施研磨加工，制作多个板厚为3mm、外径330mm的圆形板状体。
然后，在板状体上通过丝网印刷法将玻璃糊印刷于板状体的一整个面而形成绝缘层后，以150℃加热并干燥，之后再以550℃进行30分钟脱脂处理。然后，以800～950℃的温度煅烧绝缘层。为了被覆电阻发热体及供电部，将作为导电材料的Ag粉末和Pt粉末、以及添加了粘合剂的玻璃糊相混而制得的导电体糊，以丝网印刷法在所述绝缘层上印刷成图6所示的电阻发热体形状，之后，加热至150℃使有机溶剂干燥，进而以550℃进行30分钟脱脂处理后，以700～900℃的温度进行煅烧，由此形成了厚度为55μm的电阻发热体。这里，调整金属成分和玻璃成分的比率，使得供电部的比电阻小于电阻发热体。
而且，制作了以覆盖所述电阻发热体的方式形成了带状绝缘层12的加热器部，以及形成了覆盖所述电阻发热体整个面的绝缘层的加热器部。
另外，壳体通过将由厚度3.0mm的SUS304构成的底板为基础，利用螺丝紧固与同样由SUS304构成的侧壁部进行固定而构成。
之后，在所述壳体上重叠板状体，并使螺栓贯通其外周部，按照板状体和壳体不直接碰触的方式夹设隔热构件，且从壳体侧通过螺合安装螺帽进行固定，由此，作成了晶片加热装置。
试样No.101的喷嘴前端位于板状体(图7A的AP)的位置，与图8相同，冷却喷嘴的前端位于电阻发热体5之间。另外，在电阻发热体上无绝缘层。
而且，制作与上述加热器部相同的加热器部，并使玻璃粉成糊状地印刷于各电阻发热体上。然后进行加热，形成了绝缘层。绝缘层对应于图6所示的电阻发热体区域而形成，各电阻发热体区域的间隔S1为30mm、S2为33mm、S3为42mm，与此对应，各绝缘层的间隔为25mm、25mm、35mm。而且，与上述相同地组装隔热构件和壳体，制作了配设有喷嘴的晶片加热装置。
试样No.102的喷嘴前端位于电阻发热体之间。而且，电阻发热体上形成有个别覆盖各环状区域的绝缘层(图9)。覆盖最外侧的电阻发热体区域的绝缘层，与覆盖其内侧的电阻发热体区域的绝缘层之间的间隔为35mm，并将喷嘴前端配设置于该绝缘层之间。
试样No.103的喷嘴前端位于电阻发热体之间。另外，在电阻发热体的整个面上同样地形成有绝缘层(图10)。
试样No.104其喷嘴位置配置在最外侧的电阻发热体区域的绝缘层上。
另外，喷嘴前端的口径为直径1.2mm，从喷嘴前端至加热器部的距离为6mm。另外，试样No.101～104外侧的喷嘴数量为8个，在从板状体中心数第2个圆环状的电阻发热体区域上配置了4个喷嘴。
而且，对各晶片加热装置的供电端子通电，将保持于140℃时的晶片W表面的温度偏差调整为±0.5℃，并使其保持于140℃。在将温度设定值变更为90℃后，立即从所有喷嘴喷射冷却气体，使温度降至90℃，并将晶片W表面的温度偏差成为±0.5℃为止的时间作为冷却时间。为了改善至今为止的冷却效率，将目标的冷却时间设为180秒以内。有关晶片W表面的温度偏差，使用在直径300mm的晶片表面埋入有29个测温传感器的测温用晶片加以评价。
制得的晶片加热装置的评价，在25℃的恒温室内进行，冷却气体为常温，且冷却气体的总流量为120(升/分)。
首先，评价了冷却位置对冷却时间造成的影响。
之后，反复进行1000次下述循环，即，使晶片加热装置在5分钟内从30℃升温至200℃，保持5分钟后再进行30分钟强制冷却的加热冷却循环，之后，由室温设定成200℃，测量10分钟后晶片温度的最大值和最小值之差，作为稳定时的晶片W的温度差。
将其结果表示于表5。
表5
试样No. 喷嘴前端的位置 绝缘层12的形态 冷却时间(秒)   反复加热冷却后的稳定时的晶片W温度差(℃)
101   电阻发热体间的板状体的绝缘层14上 无 135 0.32
102   电阻发热体间的板状体的绝缘层14上   上述电阻发热体被带状绝缘层12覆盖 140 0.24
103   电阻发热体间的板状体的绝缘层12上   覆盖电阻发热体的绝缘层位于整个面 152 0.25
*104   绝缘层12上且电阻发热体之上   覆盖电阻发热体的绝缘层位于整个面 358 0.32
*号表示本发明以外的实施例。
试样No.101其喷嘴前端位于电阻发热体的带之间(图7的AP)，冷却时间为135秒，而且加热冷却循环后的稳定时的晶片温度差为0.32℃，显示出优异的特性。
另外，试样No.102在电阻发热体上具有带状的绝缘层，冷却时间为140秒，且加热冷却循环后的稳定时的晶片温度差为0.24℃，为理想方式。
而且，在板状体上形成绝缘层14，在其上形成电阻发热体，进而于电阻发热体上形成绝缘层，使冷却气体碰触电阻发热体间的绝缘层来冷却加热器部的试样No.103，其冷却时间为152秒，且加热冷却循环后的稳定时的晶片温度差为0.25℃，由此可知耐久性优异。
在形成有电阻发热体的板状体的另一主面中，当喷嘴前端的投影位置位于易于向板状体传送热量的电阻发热体之间，且隔着绝缘层而冷却板状体时，冷却时间短，显示出优异的特性。
另一方面，在板状体上形成绝缘层，在其上形成电阻发热体，进而在电阻发热体上形成绝缘层且从电阻发热体上的绝缘层上喷射冷却气体进行冷却的试样No.104，其冷却时间大至358秒，故不优选。
【实施例6】
在实施例6中，与实施例5的试样No.101～103相同地制作试样，并将在各绝缘层的上面以喷砂法(sand blasting method)形成有凹凸的装置作为试样121～124。槽的宽度为30μm，凸部为正方形且一边的长度为40μm、深度为20μm。然后，与实施例5相同地进行评价。将其结果表示于表6。
表6
试样No. 喷嘴前端的位置 绝缘层12的形态   绝缘层12的表面有无凹凸   冷却时间(秒)
121   电阻发热体间的板状体的绝缘层14上 无 有 95
122   电阻发热体间的板状体的绝缘层14上   上述电阻发热体被带状的绝缘层12覆盖 有 102
123   电阻发热体间的板状体的绝缘层12上   覆盖电阻发热体的绝缘层位于整个面 有 108
试样No.121～123的冷却时间分别为95秒、102秒、108秒，充分小于试样No.101～103的冷却时间135秒、140秒、152秒，可知若绝缘层的上面为凹凸面，则可显示优异的冷却特性。
【实施例7】
以下说明本发明的实施例及比较例(下面，有时表示实施例与比较例公共部分的符号在其中任意一方都进行了表示)。
对热传导率为100W/(m·K)、比重为3.2、吸水率0％的氮化铝烧结体实施研磨加工，一边变化板厚一边制作多个外径是300mm的圆盘状板状体2。
接着，为了将电阻发热体5被覆于板状体2上，将混合了Pt、Au、Ag及玻璃等各粉末的糊，以丝网印刷法印刷成电阻发热体5的图案形状。由于为了提高印刷性，欲先将糊的黏度做成100泊左右的呈流动性高的状态体，所以，印刷后的凹凸面55、61会自然被掩埋，不管制版网眼的大小，都可完成极平滑的印刷表面。
然后，在该印刷面完全干燥前，按压使大小加以各种变化的波纹状模具，转印出大致格子状的形状。由于刚印刷完的电阻发热体5缺乏保形性，因此存在着无法转印大致格子状的形状的问题，另一方面，完全干燥的电阻发热体5由于硬度高而有无法进行转印问题。
但是，在印刷了电阻发热体5之后，以80℃×10分钟左右进行干燥的条件，可转印大致格子状的形状。之后，通过将形成了具有大致格子状凹凸面55、61的电阻发热体5的板状体2，在玻璃的结晶化温度附近，即以700℃进行烧成，可制得如表7所示的各种电阻发热体5。
另外，由于电阻发热体5通过烧成会以几％程度的比率产生烧成收缩，故优选使用预先估算出该收缩率大小的波纹模具。
这里，虽然表示了通过波纹状的模具而转印大致格子状的形状的方法，但也可利用丝网印刷时所用的制版网眼本身，形成大致格子状的形状。具体而言，虽然印刷性略差，但使用黏度为3000泊程度的极具黏性且保形性高的电阻发热体用糊，并使用基于JIS R6002的40～600网眼的制版来进行印刷，由此在印刷后的面上留下制版残迹，并直接干燥～烧成，这样可形成格子状的槽按每1mm宽度为0.2～80条的凹凸形状。即，当想变更格子状的槽时，只要选定符合想要形成的格子形状的网眼大小即可。这样，利用丝网印刷时所用的制版的网眼，制作大致格子状的形状的方法就不需要波纹状的模具，使得工序简单化，故为理想方式。当然，电阻发热体5的糊会因烧成而以几％程度的比例产生煅烧收缩，故优选使用预先估算出该收缩率大小的网眼尺寸。
之后，在电阻发热体5上形成具备大致格子状凹凸面55、61的绝缘层60。作为形成具备大致格子状凹凸面55、61的绝缘层60的方法，将在玻璃粉末中混合了作为粘合剂的乙基纤维素(Ethyl Cellulose)，以及作为有机溶剂的松油醇(Terpineol)而制得的玻璃糊，以丝网印刷法首先平滑地印刷。之后，与所述电阻发热体5相同地，在玻璃糊完全干燥前，按压使大小进行各种变化的波纹状的模具，来转印大致格子状的形状。然后，通过将电阻发热体5上形成有大致格子状的绝缘层60的板状体2，在玻璃的结晶化温度附近，即700℃进行烧成，制成大致格子状的绝缘层60。
另外，玻璃糊也会因烧成而以几％的比率产生煅烧收缩，因此优选使用预先估算出该收缩率大小的波纹状模具。
这里，虽然表示了由波纹状的模具转印大致格子状的形状的方法，但也可利用丝网印刷时所用的制版的网眼其本身来形成大致格子状的形状。具体而言，可通过使用基于JIS R6002的40～600网眼的制版，形成格子状的槽为0.2～80条/mm的凹凸形状。
即，在欲变更格子状的槽时，只要选定符合想要形成的格子形状的网眼大小即可。这样，通过丝网印刷时所用的制版的网眼制作大致格子状的形状的方法就不需要波纹状的模具，使得工序简单化，故为优选方式。当然，玻璃糊会因烧成而以几％程度的比例产生煅烧收缩，故优选使用预先估算出该收缩率大小的网眼尺寸。
将壳体19安装于如上所述的板状体2，制作成晶片加热装置1。
然后，反复进行加热冷却循环试验，即，对该晶片加热装置1施加200V，在从室温升温到300℃后，从排出口排出制冷剂，急速地从300℃冷却至室温。然后，调查加热冷却循环的次数与电阻发热体5产生剥离或裂纹的关系。
另外，在第一次的加热冷却循环中，测量从300℃至50℃为止的时间作为冷却时间。
将其结果表示于表7(表7-1～6)。
表7-1
  试样No.   电阻发热体表面的形状   绝缘层表面的形状
  *201   平滑   平滑
  202   平滑   大致格子状的槽
  203   大致格子状的槽   平滑
  204   凹凸面   凹凸面
  205   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  206   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  207   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  208   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  209   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  210   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  211   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  212   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  213   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  214   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  215   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  216   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  217   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  218   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  219   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  220   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  221   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  222   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  223   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  224   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  225   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  226   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  227   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  228   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  229   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  230   大致格子状的槽   大致格子状的槽
  231   大致格子状的槽   大致格子状的槽
*号表示本发明的范围之外。
表7-2
Figure GSB00000020234100521
表7-3
表7-4
Figure GSB00000020234100541
表7-5
Figure GSB00000020234100551
表7-6
试样No.   至产生裂纹为止的升降温试验次数(循环)   冷却时间(从300℃至50℃的时间)(秒)
  *201   2400   450
  202   4050   300
  203   4060   300
  204   4100   300
  205   5500   280
  206   9200   270
  207   14300   260
  208   14600   220
  209   9200   220
  210   6800   220
  211   4200   220
  212   14800   220
  213   15000   220
  214   14800   220
  215   11000   220
  216   9800   220
  217   6000   220
  218   15400   220
  219   23200   220
  220   15600   220
  221   12300   220
  222   23200   220
  223   11200   220
  224   12300   220
  225   23200   220
  226   11200   220
  227   13400   220
  228   13500   220
  229   13100   220
  230   13500   220
  231   8800   220
这样，在电阻发热体5及/或绝缘层60的表面上具有大致格子状的形状等、凹凸面55、61的晶片加热装置1的试样No.202～231，即使加热冷却循环超过4000次，电阻发热体5也不会剥离或产生裂纹，故成为优选。
然而，如试样No.201那样，电阻发热体5的表面平坦的晶片加热装置1，在2400次循环时，电阻发热体5会产生裂纹。
而且，形成于板状体2的电阻发热体5及/或绝缘层60上的所述凹凸面55、61为大致格子状，且该格子状的槽按每1mm宽度设置了0.2～80条的晶片加热装置1的实施例，即试样No.206～209，不仅可吸收板状体2与电阻发热体5及/或绝缘层60的热膨胀差，而且能够抑制电阻发热体5及/或绝缘层60的劣化损伤，因此到电阻发热体5产生裂纹或剥离为止的次数多达9000次，从而可获得可靠性高的晶片加热装置1。
进而，所述凹凸面55、61中，凹部的厚度(tv)与凸部的厚度(tp)之比(tp/tv)×100为105～200％，且所述电阻发热体5或所述绝缘层60的平均厚度为3～60μm的试样No.212～215，到产生裂纹或剥离为止的加热冷却循环更增加至10000次，故成为优选。
综上可知，可做成可靠性特别高的晶片加热装置1。
另外，使电阻发热体5或绝缘层60的表面成为凹凸面55、61的实施例，即试样No.202～231中任一个相比于无凹凸面55、61的比较例，即试样No.201，其冷却时间为300秒或300秒以下，由此可知，当具有凹凸面55、61，特别是大致格子状的槽时，冷却时间短。
另外，该玻璃优选为以ZnO为主成分的ZnO-B2O3-SiO2-MnO2类的结晶化玻璃。进而，更理想的是，以ZnO为50～70质量％，B2O3为20～30质量％，SiO2为5～20质量％，MnO2为1～2质量％的玻璃作为绝缘层的实施例，即试样No.218～220，其加热冷却循环为15000～23200次。
而且，电阻发热体5优选由从Pt、Au、Ag中选出的至少二种以上的金属和玻璃构成，进而该比率优选为重量比是Pt∶Au∶玻璃＝30∶20∶50质量％，或Pt∶Ag∶玻璃＝30∶20∶50质量％。
另外，各自的误差优选为±5质量％以内。
但是，绝缘层60并不需要限定形成于电阻发热体5的表面，也可扩展于基底的板状体2等。

Claims (17)

1.一种晶片加热装置，包含：
板状体，其具有对置的二个主面，其中一主面作为载置晶片的载置面，在另一主面上具有带状的电阻发热体；
供电端子，其连接于所述电阻发热体并将电力提供给该电阻发热体；
壳体，其按照覆盖所述供电端子的方式设置在所述板状体的所述另一主面上；及
喷嘴，其具有与所述板状体的所述另一主面对置的前端，对所述板状体进行冷却；
在所述板状体的另一主面上，所述喷嘴的前端的投影位置位于所述电阻发热体的带之间，
所述各电阻发热体通过由弯折带连接所述多个圆弧形带而构成，所述多个圆弧形的带被配设成同心圆状，
所述多个电阻发热体包含：位于最内侧的第1电阻发热体、位于该第1电阻发热体的外侧的第2电阻发热体、位于该第2电阻发热体的外侧的第3电阻发热体、和位于该第3电阻发热体的外侧的第4电阻发热体；
第1电阻发热体区域、第2电阻发热体区域、第3电阻发热体区域及第4电阻发热体区域为同心，
其中：第1电阻发热体区域被定义为与所述第1电阻发热体中最外侧的圆弧形带外接的圆的内侧的区域，
第2电阻发热体区域被定义为与所述第2电阻发热体中最外侧的圆弧形带外接的圆，以及与最内侧的圆弧形带内接的圆之间的区域，
第3电阻发热体区域被定义为与所述第3电阻发热体中最外侧的圆弧形带外接的圆，以及与最内侧的圆弧形带内接的圆之间的区域，
第4电阻发热体区域被定义为与所述第4电阻发热体中最外侧的圆弧形带外接的圆，以及与最内侧的圆弧形带内接的圆之间的区域，
所述第4电阻发热体区域与所述第3电阻发热体区域之间的间隔，大于所述第3电阻发热体区域与所述第2电阻发热体区域之间的间隔、以及所述第2电阻发热体区域与所述第1电阻发热体区域之间的间隔。
2.一种晶片加热装置，包含：
板状体，其具有对置的二个主面，其中一主面作为载置晶片的载置面，在另一主面上具有带状的电阻发热体；
供电端子，其连接于所述电阻发热体并将电力提供给该电阻发热体；
壳体，其按照覆盖所述供电端子的方式设置在所述板状体的所述另一主面上；及
喷嘴，其具有与所述板状体的所述另一主面对置的前端，对所述板状体进行冷却；
在所述板状体的另一主面上，所述喷嘴的前端的投影位置位于所述电阻发热体的带之间，
所述带状的电阻发热体的上面的一部分或全部设有绝缘被覆层，
所述绝缘被覆层的表面为凹凸面。
3.根据权利要求2所述的晶片加热装置，其特征在于：
所述凹凸面的凹部是大致格子状的槽。
4.一种晶片加热装置，包含：
板状体，其具有对置的二个主面，其中一主面作为载置晶片的载置面，在另一主面上具有带状的电阻发热体；
供电端子，其连接于所述电阻发热体并将电力提供给该电阻发热体；
壳体，其按照覆盖所述供电端子的方式设置在所述板状体的所述另一主面上；及
喷嘴，其具有与所述板状体的所述另一主面对置的前端，对所述板状体进行冷却；
在所述板状体的另一主面上，所述喷嘴的前端的投影位置位于所述电阻发热体的带之间，
在所述带状的电阻发热体的上或下以带状设有绝缘层，所述喷嘴的前端的投影位置位于带状的绝缘层之间。
5.根据权利要求4所述的晶片加热装置，其特征在于：
所述板状体的热传导率高于绝缘层。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的晶片加热装置，其特征在于：
具有多个所述带状的电阻发热体，所述喷嘴的前端的投影位置位于不同的电阻发热体的带之间。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的晶片加热装置，其特征在于：
所述带状的电阻发热体隔着基底绝缘层而设置在板状体的另一主面上。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的晶片加热装置，其特征在于：
所述板状体的热传导率高于所述电阻发热体。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的晶片加热装置，其特征在于：
所述喷嘴为多个，该多个喷嘴的前端位于一个圆周上。
10.根据权利要求9所述的晶片加热装置，其特征在于：
所述板状体具有圆板形状，在上述板状体的中心轴上具有所述一个圆周的中心。
11.一种半导体制造装置，其特征在于，采用了权利要求1至5中任意一项所述的晶片加热装置。
12.根据权利要求1所述的晶片加热装置，其特征在于：
包含四个所述第4电阻发热体和两个所述第3电阻发热体，
各第4电阻发热体被分别设置于将第4电阻发热体区域四分割而成的区域，
各第3电阻发热体被分别设置于将第3电阻发热体区域二分割而成的区域。
13.根据权利要求1所述的晶片加热装置，其特征在于：
所述喷嘴为多个，各喷嘴的前端在所述另一主面上的投影位置位于所述第4电阻发热体区域与所述第3电阻发热体区域之间。
14.根据权利要求1至5中任意一项所述的晶片加热装置，其特征在于：所述电阻发热体的表面为凹凸面。
15.根据权利要求14所述的晶片加热装置，其特征在于：
所述凹凸面的凹部是大致格子状的槽。
16.根据权利要求1所述的晶片加热装置，其特征在于：
在所述带状的电阻发热体的上或下以带状设有绝缘层，所述喷嘴的前端的投影位置位于带状的绝缘层之间，
所述绝缘层按所述第1～第4电阻发热体区域被分离设置，
所述喷嘴的前端向所述另一主面上的投影位置在所述被分离设置的绝缘层之间。
17.根据权利要求16所述的晶片加热装置，其特征在于：
具有多个所述喷嘴。
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