CN113395793A - 陶瓷加热器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供陶瓷加热器。陶瓷加热器(10)具备陶瓷板(12)、平面电极(14)以及电阻发热体(21)。在陶瓷板(12)中埋设有第一导通孔(51)、第二导通孔(52)、连接部(53)和增强部(54)。第一导通孔(51)是导电性的，从电阻发热体(21)朝向导通孔用贯通孔(16)设置。第二导通孔(52)是导电性的，从导通孔用贯通孔(16)朝向与电阻发热体(21)相反的一侧设置。连接部(53)是导电性的，将第一导通孔(51)与第二导通孔(52)电连接。增强部(54)在导通孔用贯通孔(16)的内侧设置于连接部(53)与导通孔用贯通孔(16)的内周面之间，由与陶瓷板(12)相同的材料制作。

Description

陶瓷加热器
技术领域
本发明涉及一种陶瓷加热器。
背景技术
以往，在加工半导体晶片时，使用吸附保持晶片的静电卡盘加热器。作为这样的静电卡盘加热器，已知如专利文献1所示的静电卡盘加热器，其具备在陶瓷烧结体中埋设有静电电极的静电卡盘、以及作为具有多个电阻发热体的树脂片且一个面与静电卡盘进行树脂粘接的片加热器。片加热器还具备对多个电阻发热体的每一个供电的跳线、将电阻发热体和跳线沿上下方向连接的发热体连接导通孔、为了向跳线供电而向外部取出的供电导通孔等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2017/029876号小册子
发明内容
发明所要解决的课题
在这样的静电卡盘加热器中，由于树脂片的热阻高，无法得到充分的散热，因此存在想要将树脂片变更为陶瓷板的需求。在该情况下，有时在陶瓷板中埋设面积较大的平面电极，但有时无法充分得到这样的平面电极与陶瓷板的密合性。
本发明是为了解决这样的课题而完成的，其主要目的在于提高陶瓷加热器中的平面电极与陶瓷板的密合性。
用于解决课题的方案
本发明的陶瓷加热器具备：
陶瓷板，其表面具有晶片载置面；
平面电极，其埋设于所述陶瓷板，具有在厚度方向上贯通的导通孔用贯通孔；
电阻发热体，其埋设于所述陶瓷板；
导电性的第一导通孔，其从所述电阻发热体朝向所述导通孔用贯通孔设置；
导电性的第二导通孔，其从所述导通孔用贯通孔朝向与所述电阻发热体相反的一侧设置；
导电性的连接部，其在所述导通孔用贯通孔的内侧，与所述导通孔用贯通孔的内周面分开地设置，将所述第一导通孔与所述第二导通孔电连接；以及
增强部，其与所述陶瓷板为相同材料，在所述导通孔用贯通孔的内侧，设置于所述连接部与所述导通孔用贯通孔的内周面之间。
在本发明的陶瓷加热器中，平面电极具有在厚度方向上贯通该平面电极的导通孔用贯通孔。另外，在导通孔用贯通孔具有将第一导通孔和第二导通孔连接的连接部、以及在该连接部与导通孔用贯通孔的内周面之间的与陶瓷板为相同材料的增强部。平面电极通过增强部牢固地密合于陶瓷板。因此，根据本发明的陶瓷加热器，与没有增强部的情况相比，平面电极与陶瓷板的密合性提高。
在本发明的陶瓷加热器中，也可以是，所述电阻发热设置于在所述陶瓷板设置的多个区域中的每一个，所述第一导通孔、所述第二导通孔、所述连接部以及所述增强部与所述电阻发热体的每一个对应地设置。在这样的所谓的多区域加热器中，由于增强部根据电阻发热体的数量而增加，因此平面电极与陶瓷板的密合性进一步提高。
在本发明的陶瓷加热器中，也可以是，所述平面电极与向所述电阻发热体供给电力的一对供电端子中的一方连接，所述第一导通孔、所述连接部以及所述第二导通孔与所述一对供电端子中的另一方连接。在该情况下，平面电极可以用作接地电极，也可以用作跳线。平面电极与导电线相比面积大，因此即使通电也难以发热。因此，能够提高载置于晶片载置面的晶片的均热性。另外，在电阻发热体设置于多个区域的每一个的情况下，也可以将平面电极用作多个电阻发热体共用的1个接地电极。或者，在电阻发热体设置于多个区域的每一个的情况下，也可以将平面电极与多个电阻发热体的每一个对应地设置，用作跳线。
在本发明的陶瓷加热器中，也可以是，所述平面电极具有在厚度方向上贯通该平面电极的密合用贯通孔，在所述密合用贯通孔中填充有与所述陶瓷板相同的材料。这样的话，除了导通孔用贯通孔的增强部以外，还存在填充有与陶瓷板相同的材料的密合用贯通孔，因此平面电极与陶瓷板的密合性进一步提高。在该情况下，优选的是，所述导通孔用贯通孔及所述密合用贯通孔的密度越靠近所述陶瓷板的外周则越高(每单位面积的个数变多)。陶瓷板越靠近外周则由热引起的伸缩越大，但通过使导通孔用贯通孔、密合用贯通孔的密度越靠近外周越高，从而能够良好地维持外周的密合性。
附图说明
图1为陶瓷加热器10的俯视图。
图2为图1的A-A截面图。
图3为图2的B-B截面图。
图4为图2的C-C截面图。
图5为平面电极114的说明图。
图6为第一～第四平面电极141～144的说明图。
具体实施方式
接着，以下对作为本发明的优选的一个实施方式的陶瓷加热器10进行说明。图1是陶瓷加热器10的俯视图，图2是图1的A-A截面图，图3是图2的B-B截面图(将陶瓷加热器10在设有平面电极14的面切断时的截面图)，图4是图2的C-C截面图(将陶瓷加热器10在设置有第一～第四电阻发热体21～24的面切断时的截面图)。另外，图1、图3及图4的单点划线表示各区域的边界。另外，在图3以及图4中，为了方便，省略了表示切断面的剖面线。在以下的说明中，有时使用上下、左右、前后，但上下、左右、前后只不过是相对的位置关系。
如图2所示，陶瓷加热器10具备陶瓷板12、平面电极14以及第一～第四电阻发热体21～24。
陶瓷板12是由陶瓷(例如氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷)制成的圆盘状的部件。在该陶瓷板12的上表面设有载置晶片的晶片载置面12a。
如图2及图3所示，平面电极14是比陶瓷板12小一圈的圆板电极，埋设于陶瓷板12中。平面电极14具备多个导通孔用贯通孔16和多个密合用贯通孔18。导通孔用贯通孔16和密合用贯通孔18是在厚度方向上贯通平面电极14的相同直径的孔，在平面电极14的整体等间隔地设置。在密合用贯通孔18的内侧填充有与陶瓷板12相同的陶瓷材料。在陶瓷板12中的平面电极14的下表面与陶瓷板12的下表面之间，埋设有1根在厚度方向上延伸的导电性的接地连接部件15。接地连接部件15的上端与平面电极14连接，下端与未图示的地线连接。
第一～第四电阻发热体21～24埋设于陶瓷板12中。如图2所示，第一～第四电阻发热体21～24设置在晶片载置面12a与平面电极14之间的同一平面上。陶瓷板12在从上方观察时被分为第一～第四区Z1～Z4。
如图4所示，第一区Z1是与陶瓷板12为同心圆的小圆形区。第一电阻发热体21是对第一区Z1进行加热的发热体，以从一个端子21a按一笔画的要领不交叉地布线于整个第一区Z1并到达另一个端子21b的方式设置。
如图2的放大图所示，第一电阻发热体21的一个端子21a与在陶瓷板12的厚度方向上延伸的导电部件31a连接。导电部件31a的上端与端子21a连接，下端从陶瓷板12的下表面露出。导电部件31a与未图示的第一外部电源连接，通过第一外部电源施加电压。导电构件31a包括第一导通孔51、第二导通孔52和连接部53。
第一导通孔51从端子21a朝向导通孔用贯通孔16设置。第二导通孔52从该导通孔用贯通孔16朝向与第一电阻发热体21相反的一侧设置，从陶瓷板12的下表面露出。连接部53在导通孔用贯通孔16的内侧，与该导通孔用贯通孔16的内周面分开地设置，将第一导通孔51与第二导通孔52电连接。连接部53的直径大于第一导通孔51和第二导通孔52的直径。设有导电部件31a的导通孔用贯通孔16中，在连接部53与导通孔用贯通孔16的内周面之间设有增强部54。增强部54由与陶瓷板12相同的材料形成。第一电阻发热体21的另一个端子21b与在陶瓷板12的厚度方向上延伸的导电部件31b连接。导电部件31b的上端与端子21b连接，下端与平面电极14连接。导电部件31b经由平面电极14以及接地连接部件15而与地线连接。
如图4所示，第二区Z2是中心与陶瓷板12相同的环状区域，设置于第一区Z1的外侧。第二电阻发热体22是对第二区Z2进行加热的发热体，以从一个端子22a按一笔画的要领不交叉地布线于整个第二区Z2并到达另一个端子22b的方式设置。
第二电阻发热体22的一个端子22a与在陶瓷板12的厚度方向上延伸的导电部件32a(参照图3)连接。虽未图示，但导电部件32a的上端与端子22a连接，下端从陶瓷板12的下表面露出。导电部件32a与未图示的第二外部电源连接，通过第二外部电源施加电压。导电部件32a是与导电部件31a同样的构成(如图2的放大图所示，具备第一导通孔51、第二导通孔52和连接部53的构成)。在导电部件32a要穿过的导通孔用贯通孔16的内侧设置有增强部54。第二电阻发热体22的另一个端子22b与在陶瓷板12的厚度方向上延伸的导电部件32b(参照图3)连接。虽然未图示，但导电部件32b的上端与端子22b连接，下端与平面电极14连接。导电部件32b经由平面电极14以及接地连接部件15而与地线连接。
如图4所示，第三区Z3是中心与陶瓷板12相同的环状区域，设置于第二区Z2的外侧。第三电阻发热体23是对第三区Z3进行加热的发热体，以从一个端子23a按一笔画的要领不交叉地布线于整个第三区Z3并到达另一个端子23b的方式设置。
第三电阻发热体23的一个端子23a与在陶瓷板12的厚度方向上延伸的导电部件33a(参照图3)连接。虽未图示，但导电部件33a的上端与端子23a连接，下端从陶瓷板12的下表面露出。导电部件33a与未图示的第三外部电源连接，通过第三外部电源施加电压。导电部件33a是与导电部件31a同样的构成(如图2的放大图所示，具备第一导通孔51、第二导通孔52和连接部53的构成)。在导电部件33a要穿过的导通孔用贯通孔16的内侧设置有增强部54。第三电阻发热体23的另一个端子23b与在陶瓷板12的厚度方向上延伸的导电部件33b(参照图3)连接。虽然未图示，但导电部件33b的上端与端子23b连接，下端与平面电极14连接。导电部件33b经由平面电极14以及接地连接部件15而与地线连接。
如图4所示，第四区Z4是中心与陶瓷板12相同的环状区域，设置于第三区Z3的外侧。第四电阻发热体24是对第四区Z4进行加热的发热体，以从一个端子24a按一笔画的要领不交叉地布线于整个第四区Z4并到达另一个端子24b的方式设置。
第四电阻发热体24的一个端子24a与在陶瓷板12的厚度方向上延伸的导电部件34a(参照图3)连接。虽未图示，但导电部件34a的上端与端子24a连接，下端从陶瓷板12的下表面露出。导电部件34a与未图示的第四外部电源连接，通过第四外部电源施加电压。导电部件34a是与导电部件31a同样的构成(如图2的放大图所示，具备第一导通孔51、第二导通孔52和连接部53的构成)。在导电部件34a要穿过的导通孔用贯通孔16的内侧设置有增强部54。第四电阻发热体24的另一个端子24b与在陶瓷板12的厚度方向上延伸的导电部件34b(参照图3)连接。虽未图示，但导电部件34b的上端与端子24b连接，下端与平面电极14连接。导电部件34b经由平面电极14以及接地连接部件15而与地线连接。
在此，若考虑提高陶瓷板12与平面电极14的密合性，则导通孔用贯通孔16的直径优选比连接部53的直径大0.3mm以上。另外，若考虑通过连接部53将第一和第二导通孔51、52良好地连接，则连接部53的直径优选比第一和第二导通孔51、52的直径大0.3mm以上。
接着，对陶瓷加热器10的制造方法的一例进行说明。陶瓷加热器10例如能够通过将多个陶瓷生片(包含陶瓷粉末的薄的带成型体)层叠并加压而制成层叠体，并对该层叠体进行干燥、预烧、烧成来制作。在该情况下，在预定的陶瓷生片上，以成为平面电极14的形状的方式印刷电极糊剂。此时，向平面电极14的导通孔用贯通孔16中，以成为连接部53的形状的方式印刷电极糊剂。在另一陶瓷生片上，以成为第一～第四电阻发热体21～24的图案的方式印刷电极糊剂。另外，对于需要设置接地连接部件15、导电部件31a～34a的各导通孔、导电部件31b～34b的部位，在陶瓷生片上设置贯通孔后向该贯通孔中印刷电极糊剂。
接着，对陶瓷加热器10的使用方法的一例进行说明。首先，在陶瓷板12的下表面接合具有使制冷剂循环的制冷剂通路的冷却板(未图示)。在冷却板上，在平面电极14的接地连接部件15和第一～第四电阻发热体21～24的与导电部件31a～34a相对的位置设置有在厚度方向上贯通冷却板的贯通孔。平面电极14的接地连接部件15经由这些贯通孔而与地线连接，第一～第四电阻发热体21～24的导电部件31a～34a分别与对应的第一～第四外部电源连接。接下来，将安装有冷却板的陶瓷加热器10配置在腔室(未图示)的内部。然后，将晶片载置于晶片载置面12a，将腔室的内部空间设为真空，从第一～第四外部电源向各电阻发热体21～24供给电力，并且使制冷剂在冷却板的制冷剂通路中循环。对于晶片温度，由于通过设置在每个区域的第一～第四电阻发热体21～24进行加热，并且通过冷却板以避免温度过度上升的方式进行调整，因此能够维持为预定的目标温度。第一～第四区Z1～Z4由第一～第四电阻发热体21～24分别进行温度控制。
根据以上说明的本实施方式的陶瓷加热器10，平面电极14具有导通孔用贯通孔16，导通孔用贯通孔16具有将第一导通孔51与第二导通孔52连接的连接部53、以及在该连接部53与导通孔用贯通孔16的内周面之间的与陶瓷板12相同材料的增强部54。因此，平面电极14通过增强部54牢固地密合于陶瓷板12。因此，与没有增强部54的情况相比，平面电极14与陶瓷板12的密合性提高。
另外，在作为所谓的多区域加热器的陶瓷加热器10中，由于增强部54根据电阻发热体的数量而增加，因此平面电极14与陶瓷板12的密合性进一步提高。
进而，平面电极14的上表面经由导电部件31b～34b与第一～第四电阻发热体21～24的端子21b～24b连接，平面电极14的下表面与接地连接部件15连接。即，平面电极14被用作第一～第四电阻发热体21～24共用的1个接地电极。换个角度来看，平面电极14被用作用于将第一～第四电阻发热体21～24的导电部件31b～34b与接地连接部件15连接的跳线。任何情况下，平面电极14与一般的导电线相比面积大，即使通电也难以发热，因此能够提高载置于晶片载置面12a上的晶片的均热性。
此外，平面电极14具有密合用贯通孔18，在密合用贯通孔18中填充有与陶瓷板12相同的材料。这样，除了导通孔用贯通孔16的增强部54以外，还存在填充有与陶瓷板相同的材料的密合用贯通孔18，因此平面电极14与陶瓷板12的密合性进一步提高。
需说明的是，本发明不受上述实施方式的任何限定，不言而喻，只要属于本发明的技术范围，就能够以各种方式实施。
例如，在上述的实施方式中，将导通孔用贯通孔16和密合用通孔18设置为从上方观察平面电极14时为等间隔，但也可以如图5所示的平面电极114那样，设置为越靠近陶瓷板12的外周则密度越高(即每单位面积的个数越多)。陶瓷板12越靠近外周则由热引起的伸缩越大，但对于平面电极114，通过使导通孔用贯通孔16、密合用贯通孔18的密度越靠近外周越高，从而能够良好地维持外周的密合性。需说明的是，在图5中，对于与上述实施方式相同的构成要素标注了相同的附图标记。
在上述的实施方式中，例示了由一张圆板电极构成的平面电极14，但也可以如图6所示，采用与第一～第四电阻发热体21～24的各个端子对应地分割的第一～第四平面电极141～144。在图6中，将第一平面电极141设为圆形电极，将第二～第四平面电极142～144设为扇形电极。在图6中，对于与上述实施方式相同的构成要素标注了相同的附图标记。第一平面电极141与第一电阻发热体21的一对端子21a、21b对应地设置，第二平面电极142与第二电阻发热体22的一对端子22a、22b对应地设置，第三平面电极143与第三电阻发热体23的一对端子23a、23b对应地设置，第四平面电极144与第四电阻发热体24的一对端子24a、24b对应地设置。在第一～第四平面电极141～144的下表面设置有第一～第四接地连接部件151～154。第一～第四接地连接部件151～154从陶瓷板12的下表面露出。因此，第一～第四平面电极141～144起到将第一～第四电阻发热体21～24的端子21b～24b分别与第一～第四接地连接部件151～154连接的跳线的作用。另外，也可以将端子21b～24b(第一～第四接地连接部件151～154)连接于电压施加侧，将端子21a～24a与地线连接。另外，将第一～第四平面电极141～144设为了圆形、扇形，但并不特别限定于此，例如也可以是长方形等。
在上述的实施方式中，导通孔用贯通孔16及密合用贯通孔18为相同直径的圆孔，但并不特别限定于此，例如也可以使密合用贯通孔18的直径小于导通孔用贯通孔16的直径。另外，将导通孔用贯通孔16及密合用贯通孔18设为了圆孔，但并不特别限定于此，例如也可以是方孔。
在上述的实施方式中，例示了陶瓷加热器10具备多个电阻发热体(第一～第四电阻发热体21～24)的构成，但也可以具备一个电阻发热体(按一笔画的要领不交叉地布线于晶片载置面12a的整个面)。
在上述的实施方式中，在平面电极14设置有多个密合用贯通孔18，但也可以不设置密合用贯通孔18。在该情况下，由于在导通孔用贯通孔16设置有增强部54，因此陶瓷板12与平面电极14通过该增强部54密合。
上述实施方式的平面电极14也可以多段地埋设于陶瓷板12的内部。
上述实施方式的平面电极14也可以在背面具有多个突起，或者背面为粗糙的面。这样的话，平面电极14与陶瓷板12的密合性变得更加良好。
在上述的实施方式的陶瓷加热器10中，也可以埋设有比陶瓷板12小一圈的圆形的静电电极。这样的话，通过对静电电极施加电压，从而能够将晶片吸附保持于晶片载置面12a。静电电极例如也可以埋设在晶片载置面12a与第一～第四电阻发热体21～24之间。静电电极也可以在背面具有多个突起，或者背面为粗糙的面，或者具有多个上下贯通的密合用贯通孔(圆孔、方孔、狭缝等)。这样的话，静电电极与陶瓷板12的密合性变得良好。
在上述的实施方式的陶瓷加热器10中，也可以埋设有比陶瓷板12小一圈的圆形的高频电极。这样的话，在与晶片载置面12a相对的位置配置与晶片载置面12a平行的平板电极，并通过在平板电极与高频电极之间施加高频电压，从而能够对晶片实施等离子体CVD等等离子体处理。高频电极例如也可以埋设在晶片载置面12a与第一～第四电阻发热体21～24之间。高频电极也可以在背面具有多个突起，或者背面为粗糙的面，或者具有多个上下贯通的密合用贯通孔(圆孔、方孔、狭缝等)。这样的话，高频电极与陶瓷板12的密合性变得良好。另外，高频电极也可以兼用作静电电极。
本申请将2020年3月11日申请的日本专利申请第2020-042336号作为优先权主张的基础，通过引用将其全部内容包含在本说明书中。

Claims (7)

1.一种陶瓷加热器，其具备：
陶瓷板；
平面电极，其埋设于所述陶瓷板，具有在厚度方向上贯通的导通孔用贯通孔；
电阻发热体，其埋设于所述陶瓷板；
导电性的第一导通孔，其从所述电阻发热体朝向所述导通孔用贯通孔设置；
导电性的第二导通孔，其从所述导通孔用贯通孔朝向与所述电阻发热体相反的一侧设置；
导电性的连接部，其在所述导通孔用贯通孔的内侧，与所述导通孔用贯通孔的内周面分开地设置，将所述第一导通孔与所述第二导通孔电连接；以及
增强部，其与所述陶瓷板为相同材料，在所述导通孔用贯通孔的内侧，设置于所述连接部与所述导通孔用贯通孔的内周面之间。
2.根据权利要求1所述的陶瓷加热器，其中，所述电阻发热体设置于在所述陶瓷板设置的多个区域的每一个，
所述第一导通孔、所述第二导通孔、所述连接部以及所述增强部与所述电阻发热体的每一个对应地设置。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷加热器，其中，所述平面电极与向所述电阻发热体供给电力的一对供电端子中的一方连接，
所述第一导通孔、所述连接部以及所述第二导通孔与所述一对供电端子中的另一方连接，
所述平面电极是接地电极或跳线。
4.根据权利要求2所述的陶瓷加热器，其中，所述平面电极与向所述电阻发热体供给电力的一对供电端子中的一方连接，
所述第一导通孔、所述连接部以及所述第二导通孔与所述一对供电端子中的另一方连接，
所述平面电极是多个所述电阻发热体共用的接地电极。
5.根据权利要求2所述的陶瓷加热器，其中，所述平面电极与向所述电阻发热体供给电力的一对供电端子中的一方连接，
所述第一导通孔、所述连接部以及所述第二导通孔与所述一对供电端子中的另一方连接，
所述平面电极是与多个所述电阻发热体的每一个对应地设置的跳线。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的陶瓷加热器，其中，所述平面电极具有在厚度方向上贯通该平面电极的密合用贯通孔，
在所述密合用贯通孔中填充有与所述陶瓷板相同的材料。
7.根据权利要求6所述的陶瓷加热器，所述导通孔用贯通孔及所述密合用贯通孔的密度越靠近所述陶瓷板的外周则越高。
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