CN1473452A - 陶瓷加热器与陶瓷接合体 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种陶瓷加热器，它们稳定地支承半导体晶片并均匀地加热整个半导体晶片等，不会使其产生任何弯曲。本发明的陶瓷加热器包括：盘状陶瓷基片；形成于陶瓷基片表面或里面的加热元件；和让提升销穿过陶瓷基片的通孔，其中形成的通孔数为三个或以上，而且诸通孔形成于某一区域，它与陶瓷基片中心的距离为该中心与陶瓷基片外缘距离的1/2或以上。

Description

陶瓷加热器与陶瓷接合体

技术领域

本发明主要涉及应用于半导体器件生产与检验、光学领域等的陶瓷加热器与陶瓷接合体。

背景技术

通常，半导体器件生产/检验设备等一直使用加热器、晶片探针等，其中使用的基体材料由不锈钢或铝合金等金属组成，这类设备的例子包括能蚀刻设备与化学气相生长设备等。

然而，这种金属制作的加热器有以下问题。

首先，因为加热器由金属制作，加热板厚度必须有15mm厚。由于在薄金属板中因加热造成热膨胀而产生弯曲、应力等，使置于金属板上的硅片会受损或倾斜。但若增大加热板厚度，加热器就变得量重而体大。

改变加给加热元件的电压或电流量，可控制用于加热硅片等被加热物体的表面温度(下称加热面)。但因金属板厚，加热板温度不能迅速地跟上电压或电流量的变化，造成温度不易控制。

因此，日本Kokai Hei 11-40330等提出一种陶瓷基片，其中把高热导率与高强度的氮化物或碳化物陶瓷用作基片，并在这种陶瓷制作的板形体表面设置了通过烧结金属颗粒形成的加热元件。

如图15所示，在这种陶瓷加热器中，通常在陶瓷基片61内形成加热元件62，再在中心附近形成通过提升销的通孔，因为让提升销通过通孔65再上下移动，就相对便于从前一行接收半导体晶片，或把它送到下一行。标号64代表埋置热电偶等测温元件的底孔64，标号63代表把加热元件62接电源的外部端子。

如上所述，通孔65排在陶瓷基片61的中心附近，因为要用一个电机操纵提升销，诸提升销的位置最好相互靠近。

在用该陶瓷加热器60加热半导体晶片等被加热物体时，若该物体接触陶瓷加热器10的加热面被加热，则陶瓷加热器60表面的温度分布就反映在半导体晶片等上，因而半导体晶片等难以均匀加热。

为使陶瓷加热器60的表面温度均匀地加热半导体晶片等，要求高度精细的控制，因而温控不容易。

因此，加热半导体晶片时，通常应用一种利用为载送半导体晶片而设置的提升销来支承半导体晶片的方法。就是说，提升销保持稍伸出陶瓷基片61表面的状态，并在半导体晶片离陶瓷基片61表面指定距离的状态支承半导体晶片，再对其加热。

根据该应用提升销的方法，由于半导体晶片保持与陶瓷加热器61表面隔开指定距离的状态，所以它被陶瓷基片61的辐射或对流加热。相应地，陶瓷基片61表面的温度分布一般不直接反映在半导体晶片上，因而半导体晶片被更均匀地加热，使其不易产生任何温度分布。

但提升销(lifter)原来用于载送半导体晶片，半导体晶片可能不稳定地被支承，此时产生了半导体晶片倾斜偏离位置的问题。

在将半导体晶片或液晶基板置于其上加热时(和在半导体晶片或液晶基板置于加热的陶瓷基片上知道其温度回到原来温度即过渡状态时)，会在半导体晶片或液晶基板等被加热物体中产生温差。

另还遇到过自由颗粒粘附于被加热物体的问题。

因此，本发明人对在加热半导体晶片等时，诸如半导体晶片或液晶基板等被加热物体(下称半导体晶片等)倾斜或产生温度不均匀的原因作了分析。结果发现，在提升销集中于中心周围时，不能稳定地支承半导体晶片等被加热物体，而且陶瓷基片61中心部分比外围部分的单位面积(容积)热容量更小，使陶瓷基片61中心部分的温度在加热陶瓷基片时容易升高。

还发现，若提升销出现在中心附近，在提升半导体晶片或液晶等被加热板形物体时，该物体就弯曲，其外围部分与陶瓷基片61接触，从而生成自由颗粒。

用带这些通孔65的陶瓷加热器60加热半导体晶片或液晶基板等被加热物体时，通孔65附近的温度局部变低，即产生一冷却点，结果半导体晶片、液晶基板等的温度在这一部分降低，使它们不易均匀受热。

再者，在日本Kokai Hei4-324276提出的陶瓷加热器中，把氮化铝用作基片，这是一种导率高、强度大的非氧化物陶瓷；在这种氮化铝基片中制作加热元件和由钨组成的填导体通孔；并对其铜焊了作为外接端子的镍铬引线。

由于这种陶瓷加热器的陶瓷基片在高温具有很大的机械强度，所以陶瓷基片厚度能做小，使热容量小，结果能使陶瓷基片温度迅速地跟上电压或电流量的变化。

如日本专利公报NO.2525974与2783980和日本Kokai2000-114355所描述，上述的陶瓷加热器采用了将柱形陶瓷与盘状陶瓷接合的方法，使外接端子等引线免受半导体生产步骤中使用的反应气体、卤素气体等的影响。

但在使用日本专利公报NO.2525974描述的陶瓷加热器时，要长期暴露于反应气体、卤素气体等，热应力集中于柱形与盘状陶瓷之间的接合界面(下称界面)。这样，通过其温度的反复升降，产生热疲劳，由此界面发声开裂，其气密性劣化，因而外接端子等引线被腐蚀。

在日本专利公报NO.2783980描述的陶瓷加热器中，陶瓷颗粒在其界面生长而向两边伸展，据此柱形陶瓷接合至盘状陶瓷，因此界面的接合强度很强，但热应力局部集中。这样，通过其反复升温降温，产生热疲劳，界面、柱形陶瓷或盘状陶瓷出现开裂等。

对新近的半导体产品，要求缩短通过所需要的时间，因而强烈要求缩短其升降温时间。但在日本专利公报NO.2525974、日本Kokai Hei2000-114355等描述的陶瓷加热器中，柱形陶瓷形成了突缘部，造成热容量增大、升温速度降低的问题。

为缩短升温时间，必须提高升温速度；为缩短降温时间，必须提高降温速度。然而，若突然升降陶瓷加热器温度，界面等产生较大的热应力，容易增加产生上述的开裂等。

发明内容

本发明针对上述诸问题，其一个目的是提供一种能稳定地支承半导体晶片、液晶基板得很被加热物体并对其均匀加热的陶瓷加热器。

本发明的另一目的是提供一种陶瓷加热器，它可防止产生冷却点，不使形成在陶瓷基片里的通孔附近的半导体晶片、液晶基板等的温度下降，从而能均匀地加热半导体晶片、液晶基板等被加热物体。

本发明的再一个目的是提供一种保持足够气密性并显著提高其可靠性的陶瓷接合体，因为无热应力的面局部集中在柱形或圆柱形等指定形状的陶瓷体与盘状陶瓷之间的接合界面内，使这部分不产生开裂等。

为实现上述诸目的，本发明第一个方面的陶瓷加热器包括：盘状陶瓷基片；形成在上述陶瓷基片表面或内部的加热元件；和让提升销通过上述陶瓷基片的通孔，其中形成了三个或更多的上述通孔，而且上述通孔形成在某一区域中，该区域离上述加热元件中心的距离为上述加热元件中心到其外缘的距离的1/2或更大。

根据上述陶瓷加热器，陶瓷基片外围部有三个或更多的通孔；因而通过这些通孔的提升销也出现在陶瓷基片的外围部而不集中在中心部，使提升销支承的半导体晶片不会变得不稳定，因此，即使在使用陶瓷加热器时引起碰撞等，半导体晶片等也不易偏离位置，这样提升销能稳定的支承半导体晶片等被加热物体。

在半导体晶片等被加热而升温时，陶瓷基片中心部与外围部的单位面积(容积)热容量之差变成基本上可忽略的程度，结果二者的单位容积(面积)热容量几乎相当。因此，半导体晶片等即使在升温时(过渡时)也能均匀地加热。

再者，在中心附近有通孔时，当提升销上推板形物时，半导体晶片或液晶基板等被加热板形物弯曲，因而板形物外围擦碰陶瓷基片表面而产生自由颗粒。但根据本发明的一方面的陶瓷加热器，不会造成这种问题。

希望在与上述陶瓷基片保持同心圆关系的单一圆圈上几乎与等间隔形成通孔。由于穿过通孔的提升销广泛散布在陶瓷基片上按等间隔排列，功能更稳定地支承半导体晶片等。而且，半导体晶片等能更水平地保持，使陶瓷基片与半导体晶片等的距离不变，因此能更均匀地加热半导体晶片等。

本发明第二方面的陶瓷加热器包括；盘状陶瓷基片；形成在上述陶瓷基片表面或里面的加热元件；和让提升销通过上述陶瓷基片的通孔，其中加热被加热物体的加热面一侧每个上述通孔的直径大于上述加热面相对侧的上述通孔的直径。

在陶瓷加热器设置了穿过提升销的通孔时，通孔侧壁周围的温度下降，因为通孔侧壁通常接触到温度比基片本身更低的气体，因此在加热面产生冷却点。

当半导体晶片、液晶基板等置于该陶瓷加热器上时，热量在冷却点被减小，因此这部分温度下降，使半导体晶片、液晶基板等的温度均匀性丧失。

但根据本发明第二方面的陶瓷加热器，加热被加热物体加热面一侧的上述每个通孔直径，要大于上述加热面相对一侧的上述通孔的直径，因而构成基片的固体不出现在产生冷却点的部分。结果，空间占有率变大，其热容量变小。相应地，形成通孔附近部分地半导体晶片、液晶基板等的温度几乎不降低，故能更均匀地加热半导体晶片或液晶基板等被加热物体。

关于直径在加热面一侧大于底面一侧的通孔，在构成的通孔具有柱形部和直径越靠近加热面变得越大的直径渐增部时，即具有隧道形状时，具有累加热量的气体就保持在隧道形状部，冷却点本身不扩大，这样就能更均匀地加热半导体晶片或液晶基板等被加热物体。

因上述形状的通孔较容易用钻头等形成，故能有效地形成通孔。

加热晶片等时，不填充上述直径渐增部的空间。其原因在于，多用填充件填充直径渐增部时，陶瓷与填充件就相互摩擦而产生自由颗粒。

另外，本发明第三方面的陶瓷接合体包括：里面设置导体的盘状陶瓷基片；和接合到上述陶瓷基片底面的陶瓷体，其中由上述陶瓷体与陶瓷基片的界面包围的区域中心或上述陶瓷体与陶瓷基片的界面构成的区域中心，与上述陶瓷基片底面中心分开3～200μam。

在本发明第三方面的陶瓷接合体中，陶瓷体可以是柱形体或板形体，或是柱体等空心体，或是具有里面无空腔的陶瓷填充结构的填充体。

图28是剖视图，示出的陶瓷接合体700应用了由填充体构成的陶瓷体281。在填充体构成的陶瓷体281中，埋置了带插口285的外接端子283和导线235，还埋置了测温元件84的引线890。图29是剖视图，示出的陶瓷接合体800应用了由板形体构成的陶瓷体381。在由填充体构成的陶瓷体381中，埋置了带插口385的外接端子383和导线335，还埋置了测温元件84的引线890。

在柱形体场合中，可以是三角形柱体150或方形柱体160或多边形柱体170，如图30(a)～(c)所示。

在本发明第三方面中，陶瓷体与陶瓷基片的界面包围区的中心，或陶瓷体与陶瓷基片的界面构成区的中心，指该界面包围而成的图的重心，或界面自身构成的图的重心。

该重心定义为把图等分为两半的直线的交点。在圆圈的情况下，圆心就是重心。

本发明的最佳实施例是一陶瓷接合体，包括：里面设置导体的盘状陶瓷基片；和接合到陶瓷基片底面的陶瓷体，其中柱形陶瓷体与陶瓷基片的界面包围的圆圈中心，与陶瓷基片底面中心隔开3～200μm。下面再描述该陶瓷接合体。

例如，在加热陶瓷接合体时，其中柱形陶瓷体与陶瓷基片的界面包围的圆心(下称中心A)与陶瓷基片底面的中心(下称中心A)与陶瓷基片底面的中心(下称中心B)一致，柱形陶瓷体延伸方向与陶瓷基片在上述界面中的延伸方向一致，因而热应力局部集中，产生热疲劳，生成开裂等。

但根据本发明第三方面，即中心A与B的距离(指距离L)分开3～200μm的陶瓷接合体被加热时，柱形陶瓷体延伸方向与陶瓷基片延伸方向不同，热应力被分散，可防止产生开裂等。

在距离L小于3μm的陶瓷接合体中，难以充分地分散热应力。

若距离L超出200μm，热应力反向集中，容易产生开裂。而且，加热半导体晶片的面的温度分布变大。

希望上述导体是加热元件，陶瓷接合体起到陶瓷加热器的作用。

如上所述，这种陶瓷接合体的结构能分散热应力，使之不局部集中，因而即使其升温与降温反复，都不产生热疲劳。在该陶瓷结合体中，不必在柱形陶瓷体与陶瓷基片间形成突缘，因而热容量不增大，降温速度不降低，故该陶瓷接合体适合用作陶瓷加热器。

可将加热元件形成层式或线式。

再者，希望上述导体是静电电极，上述陶瓷体接合体起静电夹盘的作用。

这是因为在许多场合中都把任何静电夹盘应用于腐蚀气氛中，而陶瓷基片与柱形陶瓷体像上述那样相互结合的结构最适合这种夹盘。

相应地，希望陶瓷基片的直径为250mm或以上。若陶瓷基片直径为250mm或以上，则本发明第三方面的效果，即分散热应力和防止产生开裂等的效果变得更大。从示出诸实施例结果的图32很容易理解这一事实，即在距离L＝0时直径越大，开裂的产生率越高，当直径超过250mm时，产生率突然变大。但通过使L为3μm或200μm，可将开裂产生率抑制在低水平。

附图说明

图1是示出本发明第一方面的陶瓷加热器的底面图。

图2是图1所示陶瓷加热器的部分放大剖视图。

图3是示出本发明第一方面另一例陶瓷加热器的底面图。

图4是图3所示陶瓷加热器的部分放大剖视图。

图5(a)～5(d)是示出生产图1所示陶瓷加热器某些过程部分的剖视图。

图6(a)～6(d)是示出生产图3所示陶瓷加热器某些过程部分的剖视图。

图7是表示升温高度时温差与通孔位置的关系的曲线图。

图8是自由颗粒数与通孔位置的关系曲线。

图9是示出本发明第二方面的陶瓷加热器的底面图。

图10是图9所示陶瓷加热器的部分放大剖视图。

图11是示出本发明第二方面另一例陶瓷加热器的底面图。

图12是图11所示陶瓷加热器的部分放大剖视图。

图13(a)～13(d)是示出生产图9所示陶瓷加热器某些过程部分的剖视图。

图14(a)～14(d)是示出生产图11所示陶瓷加热器某些过程部分的剖视图。

图15是常规陶瓷加热器的底面图。

图16是曲线图。表示用实例4的陶瓷加热器加热时，硅片的温差(ΔT)与(其加热面的直径渐增部分的直径)/(其柱形部直径)的关系。

图17(a)是示出本发明第三方面的陶瓷接合体的平面图，图17(b)是图(a)所示陶瓷接合体的剖视图。

图18是示出本发明第三方面的陶瓷接合体的底面图。

图19是本发明第三方面的陶瓷接合体的剖视图。

图20是部分放大剖视图，示出构成本发明第三方面的陶瓷接合体的陶瓷基片。

图21是垂向剖视图，示出构成本发明第三方面一例陶瓷接合体的静电夹盘的陶瓷基片。

图22是部分放大剖视图，示出构成图21所示静电夹盘的陶瓷基片。

图23是水平剖视图，示出一例埋置在陶瓷基片里的静电电极。

图24是水平剖视图，示出另一例埋置在陶瓷基片里的静电电极。

图25是水平剖视图，示出又一例埋置在陶瓷基片里的静电电极。

图26(a)～26(d)是剖视图，示出一例生产陶瓷加热器的过程，它是一例本发明第三方面的陶瓷接合体。

图27是示出一例接合陶瓷基片与柱形陶瓷体方法的透视图。

图28是示出一例本发明第三方面的陶瓷接合体的剖视图。

图29是示出一例本发明第三方面的陶瓷接合体的剖视图。

图30(a)～30(c)是透视图，示出几例构成本发明第三方面的陶瓷接合体的柱形体。

图31是示出测试例结果的曲线图。

图32是示出对比例9与10和实例15与16的结果的曲线图。

标号说明

10、20、30、40、70：陶瓷加热器

11、21、31、41、71、91：陶瓷基片

11a、21a、31a、41a、71a：加热面

11b、21b、31b、41b、71b：底面

12、22、32、42、72：加热元件

120、320：含胶层导体

130、330：填充层

13、23、33、43：外接端子

13a、33a、73、73’：填导体通孔

13b、33b、79：盲孔

14、24、34、44、74：底孔

15、25、35、45、75：通孔

16、26、36、46：提升销

220、420：金属覆盖层

39、59：半导体晶片

50、100、500：生片

77：柱形陶瓷体

发明详细描述

首先描述本发明的一方面的陶瓷加热器。

本发明第一方面的陶瓷加热器包括：盘状陶瓷基片；形成在上述陶瓷基片表面或里面的加热元件；和让提升销穿过上述陶瓷基片的通孔，其中形成了三个和更多的上述通孔，而且上述通孔形成在一区域中，它与上述陶瓷基片中心的距离是上述陶瓷基片中心到其外缘的距离的1/2或更大。

图1是示出本发明第一方面的陶瓷加热器的底面图，图2是示出图1中陶瓷加热器的部分放大剖视图。在该陶瓷加热器中，加热元件形成在其陶瓷基片里面。

在陶瓷加热器10中，陶瓷基片11以盘状形式形成。为了以陶瓷加热器10整个加热面的温度均匀的方式加热该陶瓷加热器，同心圆图形的加热元件12形成在陶瓷基片11里面。

将填导体通孔13a正好形成在加热元件12的端下面，而使填导体通孔13a暴露的其它盲孔13b形成在底面11b。外接端子13插入盲孔13b，它们相互用铜焊料等(未示出)接合。例如，使带导线的插口(未示出)与外接端子13配合，导线接电源等。

在陶瓷基片11底面，形成插入测温元件(未示出)的底孔14。

另在陶瓷基片11中，在圆上等间隔形成通过提升销16的三个通孔15，它与陶瓷基片11中心的距离是该中心与其外缘距离的55％。

上下移动提升销16，可从前一行较容易地接收半导体晶片等，并把它们送到下一行。

因半导体晶片等与陶瓷基片不摩擦，故陶瓷基片不产生自由颗粒。

加热半导体晶片39时，通过使提升销16稍伸出陶瓷基片11地加热面11a，能使晶片39通过提升销16与陶瓷基片11加热面11a隔开一定距离加热。

通过安置一有伸出结构的构件，如销，在陶瓷基片表面上，半导体晶片能与陶瓷基片加热面隔开而加热，与使提升销伸出陶瓷基片加热面的情况一样。

在本发明的一方面的陶瓷加热器中，加热元件形成在陶瓷基片里面或外面。

图3是本发明第一方面另一例陶瓷加热器的底面图。图4是图3中陶瓷加热器部分放大的剖视图。在该陶瓷加热器中，加热元件形成在陶瓷基片表面。

在陶瓷加热器20中，其陶瓷基片21做成盘状，同心圆图形的加热元件22形成在陶瓷基片21表面，输入和输出外接端子23通过金属覆盖层220接加热元件两端。

在陶瓷基片21底面，形成插测温元件(未示出)的后孔24。

另在陶瓷基片21中，在图上形成三个等间隔通孔25，它与陶瓷基片21中心的距离是该中心与陶瓷基片外缘的距离的75％。

与陶瓷加热器10中一样，在陶瓷加热器20中，提升销26穿过通孔25上下移动，可载送半导体晶片等。而且使提升销26伸出陶瓷基片21的加热面21a，使半导体晶片39与陶瓷基片21a分开。

在本发明第一方面的陶瓷基片中，在其中形成的通孔数为三个或更多。若通孔数小于3，即2或更小，则穿过通孔的提升销难以稳定地支承半导体晶片等被加热物体。若数量是3或更大，则不具体限制通孔数量。但在使用陶瓷加热器时，为抑制产生冷却点，在陶瓷基片中形成地通孔数量最好为11或更少。

若在某一区域形成地通孔与陶瓷基片中心的距离是该中心与陶瓷基片外缘的距离的1/2或更大，就不具体限制通孔的位置。

但为了保持半导体晶片等水平，在某一区域中形成的通孔与陶瓷基片中心的距离最好是中心与其外缘的距离的50～75％。在一区域中形成的通孔与陶瓷基片中心的距离超过中心与其外缘的距离的75％时，半导体晶片等虽能被稳定地支承，但由于其中心部未被支承，恐怕会弯曲。

从半导体晶片能被更稳定地支承而且更均匀地加热来看，希望在与陶瓷基片有同心圆关系的单一圆上大体上等间隔的形成通孔。由于穿过通孔的提升销广泛散布于陶瓷基片中并以等间隔排列，所以半导体晶片等能被更稳定的支承并保持更水平，使陶瓷基片与半导体晶片等的距离恒定，结果能更均匀地加热半导体晶片等。

在形成三个上述通孔时，通孔排列例如如下：如图1所示，在一种排列中，在一区域中与陶瓷基片有同心圆关系的单圆上以等间隔形成三个通孔15时，它与陶瓷基片中心的距离是中心与其外缘的距离地1/2或更大。在形成四个通孔时，其一例排列是在同一区域中与陶瓷基片有同心圆关系的单圆上等间隔形成四个通孔。

在陶瓷基片中形成四个或更多通孔时，其中一个通孔可形成在陶瓷基片中心。当半导体晶片等被提升销保持与陶瓷基片分开加热时，可防止其中心部弯曲。结果半导体晶片等与陶瓷基片的距离不变，可均匀地加热半导体晶片等。

当提升销使半导体晶片等保持分开加热时，提升销穿过通孔从陶瓷基片加热面伸出地高度最好为5～5000μm。即希望半导体晶片等保持与陶瓷基片加热面分开5～5000μm。若高度小于5μm，半导体晶片的温度就受到陶瓷基片中温度分布的影响而不均匀。若高度超过5000μm，则不易升高半导体晶片等的温度。结果，尤其是半导体晶片等外围部的温度变低。

被加热物体与陶瓷基片加热面相互分开希望是5～500μm，更希望是20～200μm。

从平面图看，通孔和提升销的形状通常为圆形。关于通孔，它在加热被加热物体的加热面侧的直径大于底面侧的直径，这是因为能大大降低容易产生冷却点的部分的热容量，从而更均匀地加热半导体晶片。

再者，希望通过直径为1～100mm，更希望为1～20mm。若直径小于1mm，由于穿过通孔地提升销太细，半导体晶片等不能稳定地置于提升销上。反之，若直径超过100mm。由于通孔太大，令在陶瓷加热器加热面上产生冷却点，结果不能均匀地加热半导体晶片等。

希望提升销与通孔的直径基本上相等，以让提升销通过。当提升销与通孔的直径相差很大时，即提升销的直径远远小于通孔直径时，提升销与通孔侧壁之间就产生间隙。相应地，热量从间隙辐射，在陶瓷加热器加热面中产生冷却点，就不能均匀地加热半导体晶片等。

在本发明第一方面的陶瓷加热器中，希望陶瓷基片的直径为200mm或更大，理由如下：由于陶瓷加热器直径更大，可以放置直径更大更容易弯曲的半导体晶片等，因而本发明第一方面的结构可有效地起作用。

希望陶瓷基片的直径为12英寸(300mm)或更大。该尺寸是下一代半导体晶片的主流尺寸。

希望陶瓷基片的厚度为25mm或更小，因为若该厚度超过25mm，温度跟随特性会劣化。希望该厚度为0.5mm或更大，若厚度小于0.5mm，由于陶瓷基片强度自身下降，故陶瓷基片更容易断裂。更希望厚度超过1.5与5mm或不到一点。若厚度比5mm大得多，就不易加热，使加热效率变劣。反之，若厚度为1.5mm或更小，由于陶瓷基片中热传导扩散不充分，令在加热面中产生温度分布。另还降低了陶瓷基片的强度，可能断裂。

在本发明第一方面的陶瓷加热器中，希望在陶瓷基片中形成一从其上放置被加热物体的加热面的相对侧延伸到加热面的底孔，而且形成的底孔的底部比加热元件更靠近加热面，热电偶等测温元件(未示出)与该底孔相配。

希望底孔底部与加热面的距离从0.1mm到陶瓷基片厚度的1/2。

这样，测温位置比加热元件更靠近加热面，可更精密地测量半导体晶片等的温度。

若底孔底部与加热面的距离小于0.1mm，就在该点辐射热量，在加热面形成温度分布。若距离超过1/2，陶瓷基片易受加热元件温度影响，无法温控，也在加热面中形成温度分布。

希望底孔直径范围为0.3～5mm。若直径过大，热辐射特性就变大，若过小，工作能力变差，无法使与加热面的距离均匀。

希望多个底孔与陶瓷基片中心对称排列且成为+字形，这样可以测量整个加热面的温度。

测温元件的例子包括热电偶、铂测温电阻器、热敏电阻等。

热电偶例子包括K、R、B、S、E、J与T型热电偶，如JIS-C-1602(1980)中描述的那样，其中以K型热电偶为佳。

热电偶连接件的尺寸希望等于或大于其股线直径，为0.5mm或更小，因为若连接件大，热容量就大，响应度变劣，难以将尺寸做得小于股线直径。

上述测温元件可利用铜焊金、铜焊银等方法接合至底孔的底部，上述测温元件插入底孔后用耐热树脂密封底孔。可以两个一起使用。耐热树脂的例子包括热固树脂，尤其是环氧树脂、聚酰亚胺树脂、二顺丁烯二酰亚胺三连氮树脂等，这些树脂可单独使用或两种或多种组合使用。

作为上述的铜焊金。希望至少选一种37～80.5％重量金与18.5～17.5％重量镍的合金。它们的熔化温度为900℃或更高，在高温区不易熔化。

铜焊银的例子包括银—铜型。

构成本发明第一方面的陶瓷加热器的陶瓷基片材料不作具体限制。例如，希望是氮化物或碳化物陶瓷，因为它们的热膨胀系数小于金属，而且机械强度比金属高得多，即使其厚度很小，其陶瓷基片不会弯曲，因而陶瓷基片可以做得薄而轻。由于陶瓷基片的热导率高而且陶瓷基片本身恒薄，所以陶瓷基片的表面温度可迅速跟上加热元件的温度变化，即通过改变电压或电流量来改变加热元件的温度，可控制陶瓷基片的表面温度。

氮化物陶瓷的例子包括氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钛等，这些材料可单独使用或两种或多种组合使用。

碳化物陶瓷的例子包括碳化硅、碳化铣、碳化钛、碳化钽、碳化钨等，它们可以单独使用或两种或多种组合使用。

在这些材料当中，碳化铝最佳，因为其热导率最高，即180W/m·k，且温度跟随特性优良。

将氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等用作陶瓷基片时，如有必要，可形成一绝缘层。关于氮化物陶瓷，其体电阻值在高温时容易被氧固溶液等减小，而碳化物陶瓷的电导率大得不可将陶瓷制成高纯度。在高温下或甚至含杂质时，通过制作绝缘层，可防止电路间短路，保证了温度可控性。

希望上述绝缘层是氧化物陶瓷，具体而言，可以使用硅石、氧化铝、富铝红柱石、堇青石、氧化铍等。

这种绝缘层的形成方法是用醇盐被水解与聚合的可溶溶液旋涂陶瓷基片，然后干燥与烧制溶液，或用溅射、CVD法。陶瓷基片表面经氧化处理而沉积一氧化物层。

希望绝缘层厚度为0.1～1000μm。若厚度小于0.1μm，不能确保绝缘特性，若超过1000μm，会妨碍加热元件与陶瓷基片的热导率。

而且，希望绝缘层的体电阻率是上述陶瓷基片的10倍或更大(同一测量温度下)，若小于10倍，就不能防止电路间的短路。

希望陶瓷基片含碳，而且碳含量为200～5000ppm，因为电极可以掩盖，便于应用黑体辐射。

希望陶瓷基片的亮度为N6或更小，取值基于JIS陶瓷加热器8721法则，因为在辐射热容量与掩盖特性方面，具有这种亮度的陶瓷是优异的。

亮度N定义如下：理想黑体亮度为0；理想白体亮度为10；各别颜色分成10种，各色的亮度在黑体与白体的亮度之间分段；得到的诸部分分别用符号NO～N10指示。

通过与相应于NO～NO10的色信号作比较，进行实测，此时一个小数位置是0或5。

配置加热元件时，把它们形成在陶瓷基片表面(底面)上，或埋置在陶瓷基片里。

把加热元件形成在陶瓷基片里面时，希望在离加热面的相对面的距离为厚度60％或更小的位置形成加热元件。在大于60％时，因加热元件太靠近加热面，陶瓷基片里的传到的热量不能充分扩散，故在加热面中产生温度分布。

当加热元件形成在陶瓷基片里面时，可形成多个加热元件形成层。此时，希望各个层的图形处于任一加热元件形成在某一层而相互补充的状态，当从加热表面上方观看时，图形形成在所有区域内。一例这样的结构具有交错关系。

加热元件可以设置在陶瓷基片里面，而且部分分露出。

当加热元件形成在陶瓷基片表面上时，希望加热面在相对于其上形成了加热元件的面一侧，因为陶瓷基片起到热扩散作用，可改善加热面的温度均匀性。

当加热元件形成在陶瓷基片表面上时，优选下述方法：该法把含金属颗粒胶的导体加到陶瓷基片表面而形成含指定图形胶层的导体，再的其烧制以烧结陶瓷基片表面上的金属颗粒。在金属烧结中，若金属颗粒熔化并相互粘结，而且金属颗粒与陶瓷熔化后相互粘结，则烧结是充分的。

在加热元件形成在陶瓷基片里面时，其厚度较佳为1～50μm。当加热元件形成在陶瓷基片表面上时，加热元件厚度较佳为1～30μm，更佳为1～10μm。

当加热元件形成在陶瓷基片里面时，加热元件宽度较佳为5～20μm。当加热元件形成在陶瓷基片表面上时，其宽度较佳为0.1～20μm，更佳为0.1～5mm。

加热元件的阻值变化取决于其宽度或厚度，但上述范围最实用。加热元件变薄和变窄，阻值就变大。在加热元件形成在陶瓷基片里面时，其厚度与宽度变大。但在加热元件形成在里面时，加热表面与加热元件的距离变短，表面中的温度均匀度劣化，因而必须把加热元件本身的宽度做大。由于加热元件形成在里面，所以不必考虑对氮化物陶瓷和同类陶瓷的粘附性，故可使用高熔点金属，如钨或钼或钨、钼的碳化物等。这样，可将阻值做高，所以为防止丝拉断等，可将厚度本身做大。为此，希望把加热元件形成具有上述的厚度和宽度。

通过设定以这种方式形成加热元件的位置，加热时使加热元件产生的热量扩散到整个陶瓷基片，这样使加热被加热物体(半导体晶片等)的面的温度分布均匀，从而使被加热物体各部分的温度均匀。

作为本发明第一方面的陶瓷加热器中加热元件的图形，除了图1所示的同心圆图形以外，还可使用例如螺旋图形、偏心圆图形、重复弯曲线图形等，这些图形可以一起使用。

通过把形成在最外围的加热元件图形做成沿外围方向分割的图形，可在陶瓷加热器最外围实现精密温控，便于降低其温度，这样可抑制陶瓷加热器的任何温度分布。而且，不仅在陶瓷基片最外围，也可在其里面形成沿外围方向划分的加热元件图形。

加热元件可以具有矩形或椭圆形截面。希望它们具有扁平截面，热量更容易从扁平截面向加热面辐射，因而加热面不易产生温度分布。

希望截面的纵横比(加热元件宽度/加热元件厚度)为10～5000。

把纵横比调入这一范围，可增大加热元件阻值并保持加热面的温度均匀。

在加热元件厚度不变时，若纵横比小于上述范围，传向陶瓷基片加热面的热量就变小，在加热面中产生类似于加热元件图形的热量分布。另一方面，若纵横比过大，则加热元件中心正上方部分的温度变高，在加热面中产生类似于加热元件图形的热量分布。因此，若考虑到温度分布，截面的纵横比较佳为10～5000。

当加热元件形成在陶瓷基片表面上时，希望纵横比为10～200。当加热元件形成在陶瓷基片里面时，希望纵横比为200～5000。

在加热元件形成在陶瓷基片里面时，纵横比变大，理由如下。若加热元件形成在里面，加热面与加热元件的距离变短，表面温度均匀度劣化，所以必须把加热元件本身做成扁平。

在形成加热元件时，不具体限制所使用的含胶导体。较佳地，胶包含树脂、溶剂、增稠剂等以及金属颗粒或导电陶瓷，以保证导电率。

例如，上述金属颗粒较佳地用贵金属(金、银、铂或钯)、铅、钨、钼、镍等构成，其中更偏向贵金属(金、银、铂或钯)。它们可以单独使用，但希望两种或多种组合使用。这些金属相对不易氧化，并具有足以发热的阻值。

上述导电陶瓷的例子包括钨与钼的碳化物，它们可以单独或两种、多种组合使用。

这些金属颗粒或导电陶瓷颗粒的粒径较佳地为0.1～100μm。若太细，即小于0.1μm，容易氧化。反之，若粒径超过100μm，则不易烧结，阻值变大。

金属颗粒的形状可以是球形或鳞形。使用这些金属颗粒时，它们可以是球粒与鳞粒的混合物。

在金属颗粒是鳞形或球粒，与鳞粒混合物时，金属颗粒间易保持金属氧化物，肯定会粘附在加热元件与氮化物陶瓷等之间。而且，可将阻值做大，这是有益的。

应用于含胶导体的树脂的例子包括环氧树脂、酚醛树脂等，溶剂的例子有异丙基乙醇等，增稠剂例子有纤维素等。

如上所述，希望对含导体胶中的金属颗粒添加某种金属氧化物，并将加热元件形成金属颗粒与金属氧化物的烧结体。以该方法将金属氧化物与金属颗粒烧结在一起，则构成陶瓷基片的氮化物或碳化物陶瓷就能紧密地粘附于金属颗粒。

通过混合金属氧化物而改善对氮化物或碳化物陶瓷的粘附性，其原因还不清楚，但可以下述情况为基础。金属颗粒表面或氮化物或者碳化物陶瓷表面稍作氧化，从而形成一氧化膜。若干片这种氧化膜烧结后通过金属氧化物相互集成在一起，使得金属颗粒和氮化物或碳化物陶瓷相互紧密地粘附。

一例较佳的上述金属氧化物至少选自氧化铅、氧化锌、二氧化硅、氧化硼(B₂O₃)、氧化铝、氧化银和二氧化钛之一。

这类氧化物能改善金属颗粒与氮化物或碳化物陶瓷间的粘附作用，不会增大加热元件的阻值。

当设定金属氧化物总量为100份重量时，氧化铅、氧化锌、二氧化硅、氧化硼(B₂O₃)、氧化铝、氧化银和二氧化钛的重量比如下：氧化锌20～70，氧化铝1～10，氧化银1～50，二氧化钛1～50。希望把重量比调节在其总数不超过100份重量的范围内。

将这些氧化物总量调节在这些范围内，尤能改善氮化物陶瓷的粘附作用。

添入金属颗粒的金属氧化物量，较佳为0.1％重量或以上且小于10％重量。

作为加热元件，可使用金属箔或金属丝。作为金属箔，以基于蚀刻等方法形成图案把镍箔或不锈钢箔做入加热元件为佳。有图案的金属箔可与树脂膜等粘附。金属丝例子包括钨丝与钼丝。

形成加热元件时，面积电阻率较佳为1mΩ/□～10Ω/□。若面积电阻率小于0.1Ω/□，则电阻率太小，热量也小，加热元件不易呈现出其原来的作用；反之，若面积电阻率超过10Ω/□，则对施加的电压量来说，热量变得过大，因而在陶瓷基片表面形成了加热元件的陶瓷基片中，其热量不易受控。从热量控制出发，加热元件的面积电阻率更佳为1～50mΩ/□。然而，若把面积电阻率做大，图形宽度(截面积)就可做大，故不易造成断丝问题。因此，此时最好把面积电阻率定为50mΩ/□。

在陶瓷基片21表面形成加热元件时，较佳地在加热元件表面形成金属覆盖层220(图4)，后者可防止基于内部金属烧结体氧化而出现的阻值变化。形成的金属覆盖层220的厚度较佳为0.1～10μm。

在形成金属覆盖层220时，若使用的金属是不可氧化金属，就不作具体限制。其特定例子包括金、银、钯、铂与镍，它们可以单独或两种或多种组合使用。这些金属以镍为佳。

在加热元件12中，必须有接电源的端子。该端子通过焊接固定于加热元件12。镍可防止焊接的热扩散。一例连接端子是用镍基合金制作的外接端子13。

在陶瓷基片里面形成加热元件时，由于加热元件表面不氧化，故无需覆盖。在陶瓷基片11里面形成加热元件时，一部分加热元件可露出表面。允许在端接部分形成连接加热元件的导体填充通孔，并把端子接至导体填充通孔固定。

连接连接端子时，可将银铅、铅锡或铋锡等合金用作焊料。希望焊层厚度为0.1～50μm，因为这一范围足以保持基于焊接的连接。

本发明第一方面的陶瓷加热器可用于100～800℃温度内。

可将柱形等陶瓷体接合至构成本发明第一方面的陶瓷加热器的陶瓷基片底面，以保护外接端子等导线，这样可防止外接端子等导线被反应气体、卤素气体等腐蚀。

另在加热液晶基板时，可使用本发明第一方面的陶瓷加热器。

下面描述生产本发明第一方面的陶瓷加热器的过程。

首先，根据图5描述生产在陶瓷基片11内形成加热元件12的陶瓷加热器(图1与2)的过程。

(1)形成陶瓷基片的步骤

先把氮化物陶瓷等粉料与粘剂、溶剂等混合而制成胶，用这种胶形成生片50。

作为上述的陶瓷粉，可使用氮化铝等，必要时可对其添加烧结辅料，如氧化银、含Na或Ca的混合物等。

作为粘剂，希望至少选择丙稀酚树脂粘剂、乙基纤维、丁基溶纤剂与聚乙烯醇之一。

作为溶剂，希望至少选择α-松油醇与甘醇之一。

这些材料混合成的胶用于手术刀处理成片状，制造生片。

生片的厚度较佳为0.1～5mm。

(2)在生片上印刷含胶导体的步骤

在生片50上印刷金属胶或含导电陶瓷的含导体胶，形成加热元件12，以形成含导体胶层120。在通孔中形成导体填充通孔13a的含导体胶填充层130。

含导体胶包含金属颗粒或导电陶瓷颗粒。

钨或钼颗粒的平均粒径较佳为0.1～5μm，若不到0.1μm或超过5μm，就不易印刷含导体胶。

这种含导体胶可以是一种混合物(胶)，例如通过把85～87份重量的金属颗粒或导电陶瓷颗粒、1.5～10份重量的至少一种选自丙稀酚树脂粘剂、乙基纤维、丁基溶纤剂与聚乙烯醇的粘剂和1.5～10份重量的至少一种选自α-松油醇与甘醇的溶剂混合而得到。

(3)生片层迭步骤

把其上不印刷含导体胶的生片50层迭在其上印刷了含导体胶的生片50的上下侧(图5(a))。

此时以这样的方式层迭，即将其上印刷了含导体胶的生片50置于某一位置，使之与底面的距离是层迭生片厚度的60％或更小。

具体而言，层迭于上侧的生片数较佳为20～50，而层迭于下侧的生片数较佳为5～20。

(4)生片层迭体的烧制步骤

对生片层迭体加热加压，以烧结生片与内部含导体胶层。加热温度较佳为1000～2000℃，压制压力较佳为10～20Mpa。在惰性气氛中加热，可将氩、氮等作为惰性气体。

在得到的烧结体中形成三个或更多通孔15，以让支承半导体晶片39

的提升销16穿过。形成孔15的区域其与陶瓷基片中心的距离是该中心与

陶瓷基片外缘的距离的1/2或更大。

在与陶瓷基片11具有同心圆关系的单一圆上希望以基本上等间隔形成通孔15，理由如下：穿过通孔15的提升销散布于陶瓷基片11上并按等间隔排列，因而半导体晶片39能保持更水平，使陶瓷基片11与半导体晶片39的距离不变，从而更均匀地加热半导体晶片39。

另在陶瓷基片中形成底孔14，以便埋置热电偶等测温元件(图5(b))。之后设置盲孔13，露出导体填充通孔13a，将加热元件12接至外接端子13(图5(c))。

上述的底孔和通孔制作步骤适用于上述的生片层迭体，但更适用于上述的烧结体，因为层迭体在烧结步骤中会变形。

通过研磨表面再对其作喷砂等冲击处理，可以形成通孔和底孔。将外接端子13接导体填充通孔13a以连接内部加热元件12，对回流焊加热，加热温度较佳为200～500℃。

另外，把作为测温元件的热电偶(未示出)用铜焊银、铜焊金等方法配入底孔14，然后用聚酰亚胺等耐热树脂将孔密封，完成陶瓷加热器10的生产(图5(d))。

下面按图6描述加热元件22形成在陶瓷基片21底面的陶瓷加热器20(图3与4)的生产过程。

(1)陶瓷基片形成步骤

把氧化银(Y₂O₃)或B₄C等烧结助剂、含Na或Ca的混合物、粘剂等适当地与由诸如氮化物陶瓷如上述的氮化铝等陶瓷或碳化物陶瓷制作的粉料混合，制成浆料。之后，通过喷干法把浆料做成粒状，装入模具压成板形或其他形状，从而制成原料形成体(生体)。

接着对该原料形成体加热而烧结，做出陶瓷板，之后把板做成一定形状而制出陶瓷基片21。原料形成体形状做成烧制后可用作烧结体的形状(图6(a))。通过在压力下加热烧制原料形成体，制成无孔陶瓷基片21。以烧结温度或更高温度作加热烧制是充分的。氮化物或碳化物陶瓷的烧制温度为1000～2500℃，氧化物陶瓷则为1500～2000℃。

再者，在一区域对陶瓷基片钻孔而形成三个或更多的通孔25，让支承半导体晶片39的提升销穿过，而通孔与陶瓷基片中心的距离是该中心与陶瓷基片外围的距离的1/2或更大。

以陶瓷基片10一样的方式，希望在与陶瓷基片21具有同心圆关系的单一圆上基本上以等间隔形成通孔25。

另在陶瓷基片中形成埋置热电偶等测温元件的底孔24(图6(a))。

(2)在陶瓷基片上印刷含导体胶的步骤

含导体胶通常是一种包含金属颗粒、树脂与溶剂的流体，有高粘度。在准备用丝网印刷等方法形成加热元件22的部分印刷该含导体胶，这样就形成了含导体胶层。

形成含导体胶时希望加热元件22烧制的截面为矩形或扁平形。

(3)含导体胶的烧制

加热烧制印刷在陶瓷基片底面21b上的含导体胶层，以除去树脂与溶剂，烧结金属颗粒，这样就使金属颗粒烧固于陶瓷基片21的底面形成加热元件22(图6(b))。加热烧制温度较佳为500～1000℃。

若对含导体胶添加上述氧化物，金属颗粒，陶瓷基片和氧化物就相互烧结成一体，改善了加热元件22与陶瓷基片21的粘合性。

(4)金属覆盖层的形成步骤

接着，在加热元件22表面淀积金属覆盖层220(图6(c))。该金属覆盖层220可通过电镀、无电电镀、溅镀等方法形成。从批量生产出发，无电电镀法最佳。

(5)端子等的配置

用焊接法将接电源的端子(外接端子23)配置到加热元件22各图案件的端部。用铜焊银、铜焊金等方法把热电偶(未示出)固定于底孔24，底孔用聚酰亚胺等耐热树脂密封，制成陶瓷加热器20(图6(d))。

对于本发明第一方面的陶瓷加热器，在陶瓷基片内部设置了若干静电电极，故陶瓷基片可用作静电夹盘。

在表面上形成一夹盘上导电层，可将陶瓷加热器用作晶片探测器的陶瓷基片。

如上所述，本发明第一方面的陶瓷加热器可用作半导体产生/检验设备的陶瓷加热器或用于加热液晶基板。

下面描述本发明第二方面的陶瓷加热器。

本发明第二方面的陶瓷加热器包括：盘状陶瓷基片；形成于该陶瓷基片表面或里面的加热元件；和让提升销插入陶瓷基片的通孔，其中在加热面侧加热被加热物体的每个上述通孔的直径，小于上述通孔在相对上述加热面一侧的直径。

在本发明第二方面的陶瓷加热器中，通孔在加热面侧的直径希望是相对加热面一侧直径的1.2～10倍，若小于1.2倍，就得不到累计加热效果。

图9是示出本发明第二方面的陶瓷加热器的平面图，图10是示出图9中陶瓷加热器的部分放大剖视图。在该陶瓷加热器中，加热元件形成在其陶瓷基片里面。

在该陶瓷加热器30中，陶瓷基片31做成盘状。为在加热该陶瓷加热器时使其整个加热面31a的温度均匀，将同心圆图形的加热元件32做在陶瓷基片31里面。

在加热元件32端部正下方形成导体填充通孔33a，并在底面31b形成露出导体填充通孔33a的盲孔33b。外接端子33插入盲孔33b，利用铜焊材料(未示出)相互接合。例如，将带导线的插口(未示出)配至外接端子33，该导线接电源等。

在陶瓷基片31底面，形成插入测温元件(未示出)的底孔34。

另在陶瓷基片31的中心附近，形成三个让提升销36穿过的通孔35。

如图10所示，通孔35包括柱形部35a和直径渐增部35b，后者越靠近加热面，其直径就越大，整体呈漏斗形。在容易产生冷却点的部分，几乎不出现构成基片的固体，而出现空气等气体。

相应地，容易产生冷却点的部分，热容量变小。由于存在这一部分，半导体晶片59中不易产生低温部分。由于空气等气体把热量累计保持在该漏斗形部分，可均匀加热半导体基片59。

图10中，通孔35具有其直径在某一点从加热面附近(具体而言，与陶瓷基片加热面的距离是陶瓷基片厚度的2/3或更小的位置)向加热面突然增大的形状。然而，通孔的形状使其直径从底面侧附近逐渐增大，使得带累积热量的气体(如空气)维持在加热面附近。

用陶瓷加热器30加热半导体晶片59时，可利用提升销36收容晶片59并将其置于加热面，再向陶瓷加热器送电流而加热。还可通过使提升销36保持略伸出陶瓷基片31加热面31a的状态，把半导体晶片59支承为使该晶片通过提升销36与陶瓷基片加热面31a分开一指定距离，再加热半导体晶片59。

尤其在半导体晶片等放置成与加热面接触时，一般易受通孔附近出现的冷却点的影响。但在本发明第二方面中，如上所述，通孔在加热面侧的直径较大，不易产生冷却点，因而可比原有技术更均匀地加热半导体晶片。

在用本发明第二方面的陶瓷基片作加热处理等步骤的前后，使提升销36穿过通孔35后上下移动，半导体晶片等相对容易从前一行接收或送到下一行。

在半导体晶片等被提升销36支承时，不会与陶瓷基片擦碰，故陶瓷基片不产生自由颗粒。

通过在陶瓷基片表面安置一销等具有突出结构的构件，半导体晶片等加热时可与陶瓷基片加热面分开，与提升销保持略伸出陶瓷基片加热面的情况一样。

在本发明第二方面的陶瓷加热器中，加热元件可形成在陶瓷基片的里面或外面。

图11是示出本发明第二方面另一侧陶瓷加热器的底面图，图12是示出图11中陶瓷加热器的部分放大剖视图。在该陶瓷加热器中，加热元件形成在陶瓷基片表面。

在陶瓷加热器40中，其陶瓷基片41做成盘状，具有同心圆图形的加热元件42形成于陶瓷基片41表面。输入和输出的外接端子43通过金属覆盖层420接加热元件两端。

在陶瓷基片41底面，形成插入测温元件(未示出)的底孔44。

另在陶瓷基片41中心附近形成三个通孔45，让提升销46穿过。像陶瓷加热器30一样，通孔45由柱形部45a与直径渐增部45b组成。在易产生冷却点的部分，几乎不出现构成基片的固体，故能明显减小易产生冷却点的部分的热容量，能均匀地加热半导体晶片59。

溶提升销46穿过通孔45再上下移动，可运送与移动半导体晶片等。使提升销46从陶瓷基片41加热面41a伸出，半导体晶片59保持与陶瓷基片41a分开。

在本发明第二方面的陶瓷加热器中，若通孔的直径在加热面侧比底面大，则不特地限制其形状。如图10描述的那样，通孔较佳地包括柱形部与直径渐增部。

形成在陶瓷基片中的通孔数较佳为三个或更多，若为两个或更少，穿过通孔的提升销就难以稳定地支承半导体晶片等被加热物体。若通孔数为三个或更多，则不具体限制数量。对本发明第二方面而言，由于通孔部中也容易产生冷却点，故通孔数不宜太多，如希望为11个或更少。

形成通孔的位置不作具体限制。希望通孔形成在某个区域里，使之与陶瓷基片中心的距离是该中心与陶瓷基片外缘的距离的1/2或更大，因为这样能更稳定地支承半导体晶片等。外围部体积比中心部更大；因而若通孔形成在中心附近，通过制作通孔可使中心部的热容量变小，从而容易使中心部的温度做高。然而，若通孔形成在外围部，中心部与外围部之间几乎不产生热容量差，可使加热面温度均匀。

希望在与陶瓷基片有同心圆关系的单一圆上基本上以等间隔形成通孔，因为半导体晶片等可更稳定地得以支承，而且仍能更均匀地被加热。在陶瓷基片中形成四个或更多通孔时，其中一个通孔可形成在陶瓷基片中心。半导体晶片等可利用提升销保持与陶瓷基片分开，而且半导体晶片等的中心部在加热时可防止弯曲。结果，半导体晶片等与陶瓷基片的距离保持不变，能均匀加热半导体晶片等。

当用提升销保持半导体晶片等分开时，销穿过通孔，希望提升销从陶瓷基片加热面伸出的高度为5～5000μm，即半导体晶片等与陶瓷基片加热面保持分开5～5000μm。若该距离小于5μm，半导体等的温度会受陶瓷基片温度分布的影响而不均匀；若距离超过5000μm，则半导体晶片等的温度不易升高，尤其是半导体晶片等外围部温度会下降。

希望被加热物体与陶瓷基片加热面相互分开5～500μm的距离，更希望分开20～200μm。

希望通孔直径为1～100mm，更希望为1～20mm。在通孔截面为梯形时，通孔直径指它在底面与加热面中间位置的直径。当通孔由柱形部与直径渐增部组成时，其直径指柱形部直径。若通孔直径小于1mm，穿过通孔的提升销变得太细，不易将半导体晶片等稳定地放在提升销上。反之，若通孔直径超过100mm，则通孔太大，加热面容易通孔里面的气体作用产生冷却点。相应地，在有通孔部分与无通孔部分之间，陶瓷基片指定区域内的热容量不同，加热面温度容易不均匀，恐怕无法均匀地加热半导体晶片等。

除了陶瓷基片中通孔以外的部分是本发明的第二方面的陶瓷加热器部分，如测温元件、加热元件与连接端子等，其构造与本发明第一方面相同，不再复述。

把柱形等陶瓷体接合至构成本发明第二方面陶瓷加热器的陶瓷基片底面，以保护外接端子等导线，使之不受反应气体、卤素气体等影响。

另在加热液晶基板时，也可使用并本发明第二方面的陶瓷加热器。

下面描述生产本发明第二方面陶瓷加热器的过程。

先按图13描述在陶瓷基片31里面形成加热元件32(图9与10)的陶瓷加热器。

(1)陶瓷基片形成步骤

首先把氮化物陶瓷等制成的陶瓷粉与粘剂、溶剂等混合而制成胶，用于形成生片100。

氮化铝等可用作上述由氮化物陶瓷等制成的陶瓷粉，必要时可对其添加氮化银等烧结助剂、含Na或Ca化合物等。

作为粘剂，希望至少选择丙烯酸树脂粘剂、乙基纤维、丁基溶纤剂与聚乙烯醇之一。

作为溶剂，希望至少选择α-松油醇与甘醇之一。

用刮刀处理法将混合的胶形成片状以制造生片。

生片厚度较佳为0.1～5mm。

(2)生产上印刷含导体胶的步骤

在生片100上印刷用于形成加热元件32的金属胶或包含导电陶瓷的胶的含导体胶，以形成含导体胶层320。在通孔内形成导体填充通孔33a的含导体胶填充层330。

含导体胶包含金属颗粒或导电陶瓷颗粒。

钨粒或钼粒的平均粒径较佳为0.1～5μm，若小于0.1μm或超过5μm，含导体胶就不易印刷。

这种含导体胶可以是一种例如通过混合下列材料得到的合成物(胶)：85～87份重量的金属粒或导电陶瓷粒；1.5～10份重量的至少一种选自丙烯酸树脂粘剂、乙基纤维、丁基溶纤剂与聚乙烯醇的粘剂；和1.5～10份重量的至少一种选自α-松油醇与甘醇的溶剂。

(3)生片层迭步骤

在上面印刷了含导体胶的生片100上下侧层迭其上不印刷含导体胶的生片100(图13(a))。

此时，层迭将上面印刷了含导体胶的生片100安置于某一位置，使之与底面的距离为层迭生片厚度的60％或更小。

具体而言，层迭于上侧的生片数较佳为20～50，层迭于下侧的生片数较佳为5～20。

(4)片层迭体烧制步骤

对生片层迭体加热加压，烧结生片与内部含导体胶。加热温度较佳为1000～2000℃，压制压力较佳为10～20Mpa。在惰性气氛中加热，惰性气体可用氩、氮等。

接着，在得到的烧结体中形成通孔35，让支承半导体晶片59的提升销36穿过。

此时，按下述方法形成带柱形部35a与直径渐增部35b的通孔35：先用有普通刀刃的钻头形成柱形通孔；再用刀刃能指出锥形凹部的钻头从加热面侧加工通孔部。而且通过硼砂处理，形成梯形垂直截面的通孔和上述形状的通孔。

希望在与陶瓷基片31有同心圆关系的单一圆上基本上以等间隔形成通孔35，理由如下：穿过通孔35的提升销36散布于陶瓷基片31并以等间隔排列，可将半导体晶片59保持得更水平。

另在陶瓷基片中形成埋置热电偶等测温元件的底孔34(图13(b))。之后，设置盲孔33以露出将加热元件32接至外接端子33的导体填充通孔33a(图13(c))。

上述的底孔与通孔制作步骤适用于上述的生片层迭体，但较佳地适用于上述的烧结体，因为层迭体在烧结步骤中会变形。

通常在研磨了表面后形成通孔与底孔。之后，外接端子33接导体填充通孔33a以连接内部加热元件32，并回流加热。加热温度较佳为200～500℃。

另外，运用铜焊银、铜焊金等方法把测温元件热电偶(未示出)配入底孔14，再用聚酰亚胺等耐热树脂将孔密封，从而结束陶瓷加热器30的生产(图13(d))。

下面按图14描述在陶瓷基片41底面形成加热元件42(图11与12)的陶瓷加热器40的生产过程。

(1)陶瓷基片形成步骤

把氧化银(Y₂O₃)或B₄C等烧结助剂、含Na或Ca化合物、粘剂等与氮化物陶瓷(如上述的氮化铝)或碳化物陶瓷等陶瓷粉适当混合，制成浆料，之后运用喷干等方法把该浆料制成粒状，把颗粒转入模具压成板形或其他形状，从而制成原料成形体(生片)。

然后将该原料成形体加热烧结，制成陶瓷板，再把板做成指定形状而生产陶瓷基片41。原料成形体形状是一种烧结体烧制后可使用的形状。通过在压力下加若烧制原料成形体，可制出无孔隙陶瓷基片41。以烧结温度或更高温度足以加热烧制。氮化物或碳化物陶瓷的烧制温度为1000～2500℃，氧化物陶瓷的烧结温度为1500～2000℃。

再者，对陶瓷基片钻孔而形成通孔45，让支承半导体晶片59的提升销46穿过。通孔形成方法与上述里面有加热元件的陶瓷加热器的一样。

另在陶瓷基片中形成埋置热电偶等测温元件的底孔44(图14(a))。

(2)在陶瓷基片上印刷含导体胶的步骤

含导体胶一般是含金属粒、树脂与溶剂的流体，具有高粘性。该含导体胶印刷在准备用丝网等方法形成加热元件4的部位上，从而形成含导体胶层。

形成含导体胶时，希望加热元件42受烧制的解码呈矩形与扁平形。

(3)含导体胶的烧制

对印刷在陶瓷基片底面41b的含导体胶层加热烧制，以除去树脂与溶剂，烧结金属粒，从而将金属粒烧到陶瓷基片41底面而形成加热元件42(图14(b))。加热烧制温度较佳为500～1000℃。

若对含导体添加上述氧化物，就钯金属粒、陶瓷基片与氧化物烧结成一体，从而改善了加热元件42与陶瓷基片41的粘合度。

(4)金属覆盖层形成步骤

接着，在加热元件表面淀积金属覆盖层420(图14(c))。金属覆盖层420可用电镀、无电电镀、溅涂等方法形成，从批量生产出发，无电电镀最佳。

(5)配置端子等

用焊接法将接电源的端子(外接端子23)配置到加热元件22各图案件的端部。把端子(接电源的外接端子43)用焊接配置到各加热元件42图案件端部，热电偶(未示出)用铜焊银、铜焊金等固定于底孔44，底孔用聚酰亚胺等耐热树脂密封，制成陶瓷加热器40(图14(d))。

关于本发明第二发明的陶瓷加热器，在陶瓷基片里面设置了静电电极，故该陶瓷加热器可用作静电夹盘。

在表面形成夹盘顶导电层，可将该陶瓷加热器用作品片探头的陶瓷基片。

下面描述本发明第三发明诸实施例的陶瓷接合体。本发明第三发明不限于这一描述。下面把该陶瓷体描述为柱形陶瓷体，但它可以是柱形填充体或三角形或方形板面空心体或填充体。

本发明第三方面的一实施例的陶瓷接合体包括：里面设置导体的盘状陶瓷基片；和柱形形状接合至陶瓷基片底面的柱形陶瓷体，其中柱形陶瓷体与陶瓷基片的界面所包绕的圆心与陶瓷基片底面中心分开3～200μm。

图17(a)是示出本发明第三方面的陶瓷接合体的平面图，图17(b)是示出该陶瓷接合体的部分放大剖视图。

图17仅示出陶瓷基片与柱形陶瓷体，未示出形成在陶瓷基片里面的导体或其他构件。

把柱形陶瓷体7接合至盘状陶瓷基片2的底面，形成陶瓷接合体1。此时，陶瓷基片2与柱形陶瓷体7接合的面就是界面6。

在陶瓷接合体1中，界面6包绕的圆心A与陶瓷基片2底面中心B的距离L为3～200μm。

下面详述陶瓷基片与柱形陶瓷体的接合方法。

对于根据本发明第三方面的半导体接合体，希望内含导体的陶瓷基片固定于带底板支承外壳的上部，并将诸导体的导线藏在接合至陶瓷基片底面的柱形陶瓷体内，以防导线暴露于腐蚀气体而受蚀。

在形成于构成本发明第三方面陶瓷接合体的陶瓷基片内的诸导体是加热元件与导体电路时，该陶瓷接合体起着陶瓷加热器的作用。

图18是示出作为一侧本发明第三方面陶瓷接合体的陶瓷加热器的平面图，图19是其剖视图，图20是图19所示柱形陶瓷体附近的部分放大剖视图。

如图19所示，在陶瓷加热器70中，柱形陶瓷体71直接接合至盘状陶瓷基片71底面71b的中心附近，此时柱形陶瓷体77与陶瓷基片71的界面包绕的圆心与陶瓷基片71底面中心分开3～200μm，如上所述。

由于柱形陶瓷体77形成得紧密粘附于支承外壳的底板(未示出)，因而柱形陶瓷体77的内外侧完全分离。

如图18所示，在陶瓷基片71内形成由同心圆状电路组成的加热元件72。关于这些加热元件72，将两个相互邻近的同心圆连成单根线，像一个电路。

如图19所示，在加热元件72与底面71b之间形成向陶瓷基片71中心延伸的导体电路78，加热元件端部72a通过通孔86接导体电路78的一端。

把导体电路78形成使加热元件端部72a向中心部延伸。在陶瓷基片71中，在柱形陶瓷体77里面附近延伸的导体电路78另一端正下方，形成导体填充通孔73’和使导体填充通孔73’露出的盲孔79。该导体填充通孔73’通过焊料层(未示出)接顶端呈T形的外接端子87’。

在加热元件端部72a位于柱形陶瓷体77内部时，通孔或导体电路就不需要了，相应地把导体填充通孔73直接配置于加热元件端部，并通过焊料层接外接端子83。

带导线830的插口85配置于这些外接端子83，该导线830从形成于底板(未示出)的通孔引出并接电源(未示出)等。

另一方面，将热电偶等有引线890的测温元件84插入形成于陶瓷基片71底面71b的底孔74，孔用耐热树脂、陶瓷(如二氧化硅胶)等密封。引线890穿过绝缘体(未示出)经形成于支承外壳底板的通孔(未示出)引出。绝缘体内部也与其外部绝缘。

另在陶瓷基片71中心附近形成通孔75，让提升销(未示出)穿过。

提升销形成得可在其上安置硅片等被加热物体时上下移动，这样使它能向未示出的载送机提供硅片或从其接收硅片，并且对置于陶瓷基片71加热面71a的硅片加热，或保持硅片与加热面71a分开50～2000μm对它加热。

硅片与加热面71a分开50～2000μm被加热的方法是：在陶瓷基片71中制作通孔或凹部；把顶端呈塔尖形或半球形的支承销插入通孔或凹部；将支承销固定成略伸出陶瓷基片71；再用支承管系支承硅片。

对支承外壳底板配置一根冷却剂引管，此时可将冷却剂通过管道引入该冷却剂引管，能控制陶瓷基片71的温度、致冷速率等。

如上所述，在该陶瓷加热器70中，把柱形陶瓷体77接合至陶瓷基片71底面71b，而柱形陶瓷体77形成向未示出的支承外壳的底板(壳壁)延伸；因此，柱形陶瓷体77的内外部完全隔离。

因此，通过用管件保护从底板的通孔引出的导线830，即使陶瓷加热器70被含反应气体、卤素气体等气氛范围包围，而且即使处于反应气体等容易进入支承外壳里面的状态，柱形陶瓷体77里的导线仍不会腐蚀。测温元件84的导线890因受绝缘体等保护，故并不腐蚀。

再者，惰性气体等会慢慢流入柱形陶瓷体77，使反应气体、卤素气体等不会流入柱形陶瓷体77，因而更能防止导线830受蚀。

由于柱形陶瓷体77具有固定支承陶瓷基片71的作用，即使把陶瓷基片71加热到高温，陶瓷基片71也可防止其自身重量造成弯曲，因此可防止硅片等被加热物体受损，并将其加热得具有均匀温度。

陶瓷基片与测温元件都是本发明第三方面的陶瓷加热器的部件，它们的构造与本发明第一方面的陶瓷加热器中所揭示的相同，故省去对它们的描述。

形成使提升销穿过陶瓷基片的通孔的数量及其形成的位置，不限于上述情况。

本发明第三方面的陶瓷接合体中，柱形陶瓷体形状为图19所示的柱形，希望其内径为30mm或更大。

若该直径小于30mm，就不易牢固地支承陶瓷基片。在把陶瓷基片加热到高温时，陶瓷基片会被其自身重量压弯。

希望柱形陶瓷体的厚度为3～20mm，若厚度小于3mm，则柱形陶瓷体厚度太小，机械强度差，通过其反复升降温，柱形陶瓷体会损坏。若厚度超过20mm，则柱形陶瓷体厚度太大，使热容量变大，升温速率下降。

作为形成柱形陶瓷体的陶瓷，可使用上述陶瓷基片一样的材料。下面详述柱形陶瓷体与陶瓷基片的接合方法。

形成于陶瓷基片里面的加热元件、外接端子、导线等的构造，与本发明第一方面的陶瓷加热器中的一样，省略对其描述。

在图18～20所示的陶瓷加热器70中，通常将陶瓷基片71配置于支承外壳(未示出)的上部。但在其他实施例中，则把基片置于有基片接收部的支承面的上面，并用螺栓等固定件固定。

希望上述陶瓷加热器70应用于100℃或以上温度，更希望是200℃或以上温度。

构成本发明第三方面的陶瓷接合体的陶瓷基片用于生产半导体器件或检验半导体器件。具体而言，其例子包括静电夹盘、接受器、陶瓷加热器(热板)等。

上述陶瓷加热器是陶瓷基片里面只形成加热元件的装置，能把硅片等被加热物体保持在陶瓷基片表面或与表面分开，并把该物体加热到指定温度或对其清洗。

另在加热液晶基板时，也可使用作为本发明第三方面一例陶瓷接合体的陶瓷加热器。

在构成本发明第三方面的陶瓷接合体的陶瓷基片里面形成的导体是静电电极或导体电路时，该陶瓷接合体起着静电夹盘的作用。

图21是示出这种静电夹盘的垂向剖视图，图22是其部分放大剖视图，图23是示出形成于构成静电夹盘的基片上的静电电极附近区域的水平剖视图。

在构成该静电夹盘90的陶瓷基片91里面，半圆形夹盘正负静电层92a与92b相对排列，在这些静电电极上形成陶瓷介质膜94。陶瓷基片91里面形成加热元件920，可加热硅片等被加热物体。必要时，在陶瓷基片里埋置RF电极。

该静电电极较佳地由贵金属(金、银、铂或钯)、铅、钨、钼、镍等金属或钨、钼碳化物等导电陶瓷制作，它们可以单独或两种或多种组合使用。

如图21、22、所示，在静电夹盘90中，静电电极92a、92b形成在陶瓷基片91中，导体填充通孔93形成在各静电电极92a、92b一端的正下方。陶瓷介质膜94形成在静电电极92上。除了这些以外，该静电夹盘具有与上述陶瓷加热器70一样的结构。

就是说，把柱形陶瓷体97接合到陶瓷基片91底面的中心附近。如上所述，柱形陶瓷体97与陶瓷基片陶瓷基片91的界面所包围的圆心，此时与陶瓷基片91的底面中心分开3～200μm。

导体填充通孔93与930在柱形陶瓷体97里面形成在该区域上方，并接静电电极92a、92b和加热元件920，还接插入盲孔990的外接端子960。有导线931的插口950接外接端子960的一端。导线931通过通孔(未示出)引出。

在加热元件920的一端位于柱形陶瓷体97外面时，以图18～20所示的陶瓷加热器70同样的方法形成通路孔99、导体电路980和导体填充通孔930’，使加热元件920的端部延伸到柱形陶瓷体92内部(图22)。因此，把外接端子960插入盲孔990使导体填充通孔930’露出并与之连接，可将其藏在柱形陶瓷体97里面。

静电夹盘90工作时，分别对加热元件920与静电电极92加电压，置于静电夹盘90上的硅片被加热到指定温度，并静电吸附在陶瓷基片91上。这种静电夹盘不一定有加热元件920。

图24是示出形成在静电夹盘基片上的另一根静电电极的水平剖视图。包括半圆部172a与梳齿形部172b的夹盘正静电层172和同样包括半圆部173a与梳齿形部173b的夹盘负静电层173面对面排列，使一个梳齿形部172b的齿与另一梳齿形部173b的齿成交错关系延伸。

图25是示出形成在静电夹盘基片上再一种静电电极的水平剖视图。在该静电夹盘中，在陶瓷基片181里面形成各自通过把圆一分为四而成形的夹盘正静电层182a、182b和夹盘负静电层183a、183b，它们相互交叉。

在形成通过将圆形或其他形状的电极分割而成形的电极时，分割件数量不作具体限制，可以是5或更多。其形状不限于扇形。

下面参照图26描述作为一侧本发明第三方面陶瓷接合体生产过程的陶瓷加热器生产过程。

图26(a)～(d)是示出陶瓷加热器生产过程中某些部分的剖视图，这是一例本发明第三方面的陶瓷接合体。

1、生产形成步骤

首先以本发明第一方面的陶瓷加热器生产过程同样的方法形成生片500。

接着生产：形成生片，其中部分860将是把加热元件一端接导体电路的通路孔；并形成生片，其中部分730、730’将是把导体电路接外接端子的导体填充通孔。

若有必要，则形成：将是让提升销载送硅片通过的通孔的部分；将是插入支承销以支承硅片的通孔的部分；将是埋置热电偶等测温元件的底孔的部分。关于通孔和底孔，上述加工在形成了下面描述的生片层迭件之后或该层迭件形成并烧制后实施。

上述添加碳的胶填入将成为通路孔的部分860和将成为导体填充通孔的部分730、730’，因为生片中的碳与填入导体填充通孔的钨或钼会发生反应而形成其碳化物。

2、生片印刷含导体胶的步骤

在生片上印刷金属胶或含导电陶瓷的含导体胶，其中已形成将成为通路孔的部分860，以形成含导体胶层720。

含导体胶包含金属粒或导电陶瓷粒。

将成为金属粒的钨粒或钼粒的平均粒径较佳为0.1～5μm，若小于0.1μm或超出5μm，就不易印刷含导体胶。

这种含导体胶可以是一种合成物(胶)，例如通过混合下列材料而得到：85～87份重量的金属粒或导电陶瓷粒；1.5～10份重量的至少一种选自丙烯酸树脂粘剂、乙基纤维、丁基溶纤剂与聚乙烯醇的粘剂；和1.5～10份重量的至少一种选自α-松油醇与甘醇的溶剂。

在其中形成了将成为导体填充通孔的部分730、730’的生片上，印刷通常在形成静电电极等时使用的含导体胶，以形成含导体胶层780。

3、生片层迭步骤

在印有含导体胶的生片上层迭不印含导体胶的生片500，然后在下面放置已形成含导体胶层780的生片，再在该生产下面层迭不印含导体胶层的生片500(图26(a))。

此时，层迭在印有含导体胶层720的生片上侧的生片500的数量，比层迭在下侧的生片500多，使形成了准备生产的加热元件的位置偏向底侧。

具体而言，层迭于上侧的生片500较佳为20～50片，而层迭于下侧的生片500较佳为5～20片。

4、生片迭件的烧制步骤

对生片层迭件加热加压，以烧结生片500和部分含导体胶层720、780等，制出陶瓷基片71、加热元件72、导体电路78等(图26(b))。

加热温度较佳为1000～2000℃，压制压力较佳为10～20Mpa。在惰性气氛中加热，惰性气体可使用氩、氮等。

接着，在陶瓷基片71底面71b形成埋置测温元件的底孔(未示出)。通过研磨表面再作钻孔或喷砂等处理，可形成底孔。上述底孔或凹部可在下述的陶瓷基片71和柱形陶瓷体70相互接合后形成，或在将成为底孔的部分预先形成于生片500后对生片500层迭与烧制的同时形成。

为了露出接内部加热元件72的导体填充通孔73、73’，还设置了盲孔79。盲孔79也可在陶瓷基片71接合至柱形陶瓷体77后形成。

5、生产柱形陶瓷体

将氮化铝粉等装入柱形模具成形，必要时切割成形体。在常压下以1000～2000℃加热温度对其烧结而制成柱形陶瓷体77。烧结在惰性气氛中进行，可用的惰性气体包括氩与氮。

调节柱形陶瓷体77的尺寸，使陶瓷基片里面形成的导体填充通孔73、73’装在体77中。

接着，将柱形陶瓷体77的端面磨平。

6、陶瓷基片与柱形陶瓷体的接合

在陶瓷基片71底面71b的中心附近与柱形陶瓷体77的端面接触时，把陶瓷基片71和柱形陶瓷体77加热而相互接合。此时，让陶瓷基片71里面的导体填充通孔73、73’位于柱形陶瓷体77内经里面的一区域上方，而且柱形陶瓷体77与陶瓷基片71的界面所包围的圆心与陶瓷基片71的底面中心分开3～200μm，以将柱形陶瓷体77接合至陶瓷基片71的底面71b(图26(c))。

具体而言，把图27所示形成开口191的掩膜190置于陶瓷基片71底面，再把柱形陶瓷体77配入开口191后加热，将陶瓷基片71与柱形陶瓷体77相互接合。

由于开口191直径等于柱形陶瓷体77的外经，所以开口191中心C与陶瓷基片71底面中心B的距离等于距离L，而L是陶瓷基片71与柱形陶瓷体77的界面包围的圆心与陶瓷基片71底面中心的距离。

陶瓷基片71与柱形陶瓷体77的接合方法，可以采用应用铜焊金、铜焊银等铜焊方法、利用氧化物基玻璃等制作的粘剂把它们粘合的方法或其他方法。

还可通过应用主成分与构成陶瓷基片71和柱形陶瓷体77相同的陶瓷胶的方法，或应用其烧结助剂把陶瓷基片与柱形陶瓷体表面接合起来的溶液的方法，使陶瓷基片71与柱形陶瓷体77相互接合。

在本发明第三方面中，即使应用了任一种接合法，也能分散接合面中的热应力，因而能保证陶瓷基片71与柱形陶瓷体77接合部的气密性。7、配置端子等

外接端子83通过焊料或铜焊料插入形成在柱形陶瓷体77内经里面的盲孔79，并对焊料等作回流加热，将外接端子83接至导体填充通孔73、73’(图26(d))。

加热温度在焊料处理时较佳为90～450℃，在铜焊料处理时较佳为900～1100℃。

接着，外接端子83通过插口85接到连接电源的导线830(图19)。

再把作为测温元件的热电偶插入形成的底孔，并用耐热树脂等将孔密封，由此制成在其底面有柱形陶瓷体的陶瓷加热器。

根据该陶瓷加热器，在提升销、支承销或其他构件保持了置于陶瓷加热器或硅片等上的硅片等半导体晶片后，可在加热或冷却硅片等的同时作清洗等操作。

在生产上述陶瓷加热器时，通过在陶瓷基片里面形成静电电极而制成静电夹盘。但在此时，必须形成连接静电电极与外接端子的导体填充通孔，但不必形成插支承销的通孔。

在陶瓷基片里面形成电极时，可用形成加热元件同样的方法在生片表面形成作为静电电极的含导体胶层。

实施本发明的较佳方式

现以下列加工例更详细地描述本发明。

实例1

生产陶瓷加热器(图1、2、5)

(1)采用刮刀法将下述胶成形而形成厚度为0.47μm的生片50：胶通过混合以下材料得到：100份重量的氮化铝粉(Tokuyama公司制造，平均粒径为0.6μm)，4份重量的氧化铝，11.5份重量的丙烯酸树脂粘剂，0.5份重量的分散剂，以及53份重量的1-丁醇乙醇与乙醇。

(2)然后，生片50在80℃干燥5小时，再用穿孔法形成导体填充通孔13a部分。

(3)混合下列材料而制备含导体胶A：100份重量的平均粒径为1μm的碳化钨粒、3.0份重量的丙烯酸粘剂、3.5份重量的α-松油醇溶剂和0.3份重量的分散剂。

混合下列材料而制备含导体胶B：100份重量的平均粒径为3μm的钨粒、1.9份重量的丙烯酸树脂粘剂、3.7份重量的α-松油醇溶剂和0.2份重量的分散剂。

用丝网印刷法在生片上印刷该含导体胶A，形成加热元件的含导体胶层。印刷图案为图1的同心圆图形。

再把含导体胶B填入导体填充通孔13a部分以连接外接端子13，从而形成填充层130。

在经过上述处理的生片50的上侧(加热面)层迭37块不印刷含导体胶的生片50，而在生片50下侧层迭13块同样的生产。该合成物以130℃、8Mpa压力压制而形成层迭件(图5(a))。

(4)接着，把得到的层迭件在氮气氛中以600℃脱脂5小时，并以1890℃、15Mpa压力热压10小时，得到3mm厚的陶瓷板。将其切割成直径为210mm的盘状，以制备其内具有厚6μm、宽10mm加热元件12的陶瓷板。

(5)然后用金刚磨石研磨(4)中得到的陶瓷板，再在底面形成插入热电偶的底孔14。

另还形成三个通孔15(直径5.6mm)，让载送半导体晶片等的提升销(直径5mm)穿过(图5(b))。

在直径为116mm且与陶瓷基片11有同心圆关系的圆上，以等间隔形成通孔15。

通孔15位于某区域，它与陶瓷基片11中心的距离是该中心与其外缘的距离的55％，即1/2多一点。

(6)接着，把形成的导体填充通孔13a上方的部分挖空形成盲孔36(图5(C))。使用的由镍与金组成的铜焊金作用流加热，以把镍基合金制作的外接端子13接至盲孔13b(图5(d))。

(7)将用于温控的热电偶(未示出)埋在底孔14中，完成本发明第一方面陶瓷加热器10的生产。

实例2

生产陶瓷加热器(图3、4、6)

(1)合成物经喷干而形成粉粒，该合成物由100份重量的氮化钡粉(平均粒径0.6μm)、4份重量的氮化钇(平均粒径0.4μm)、12份重量的丙烯酸树脂粘剂和乙醇组成。

(2)然后，将这种粉粒准攻入模具形成平板状，得到原料形成体(生片)。

(3)接着，该原料形成体在1800℃、2Mpa压力下热压，得到3mm厚的氮化铝板。

再把该板切成直径为210mm的盘状，制成由陶瓷制作的板(陶瓷基片21)。对陶瓷基片21钻孔，形成三个让提升销26(直径3mm)穿过的通孔25(直径3.5mm)和埋置热电偶的底孔24(图6(a))。

在与陶瓷基片21具有同心圆关系且直径为158mm的圆上，以等间隔形成通孔25。

形成通孔25的位置，与陶瓷基片21的中心的距离是该中心与其外缘的距离的75％，即1/2以上。

(4)在上述步骤(3)得到的陶瓷基片21上，用丝网印刷法形成含导体胶层，印制图形是图3所示的同心圆图形。

使用的含导体胶具有如下成分：48％重量Ag、21％重量Pt、1.0％重量SiO₂、1.2％重量B₂O₃、4.1％重量ZnO、3.4％重量PbO、3.4％重量乙酸乙酯和17.9％重量丁基卡必醇。

该含导体胶是Ag-Pt，银粒平均粒径为4.5μm鳞状。Pt粒平均粒度为0.5μm，球状。

(5)另在形成含导体层后，以780℃对陶瓷基片21加热烧制，以烧结含导体胶中的Ag与Pt，并将它们烧到陶瓷基片21上，这样就形成了加热元件22(图6(b))。加热元件22的厚度为5μm，面电阻率为7.7mΩ/口。

(6)将上述(5)制成的陶瓷基片21浸入由水溶液组成的无电镍镀槽，水溶液含有80g/L的硫酸镍、24g/L的次磷酸钠、12g/L的乙酸钠、8g/L的硼酸和6g/L的氯化铵，以在银铅加热元件22表面沉淀出1μm厚的金属覆盖层(镍层)220(图6(c))。

(7)然后通过丝网印刷，在要设置接电源的端子部23的部位印刷银铅焊胶(Tanaka kikinzokukogyok..k.制造)，形成焊料层(未示出)。

接着将镍基合金制作的外接端子23置于该焊料层，以420℃作回流加热，把外接端子23连到加热元件22表面(图6(d))。

(8)用聚烯亚胺把温控热电偶(未示出)密封在底孔24中，完成本发明第一方面陶瓷加热器20的生产。

实例3

(1)用刮刀法将下列胶成形为0.47μm厚的生片50，该胶通过混合以下材料得到：100份重量的SiC粉(Yakushima制造，平均粒径1.1μm)、4份重量的B4C、11.5份重量的丙烯酸树脂粘剂、0.5份重量的分散剂和53份重量的1-丁醇乙醇与乙醇，另混合80份重量的平均粒度1.0μm的硼硅酸盐、5份重量的聚乙烯乙二醇和15份重量的乙醇而得到玻璃胶，涂布于已形成的生片。

(2)然后将该生片以80℃干燥5小时，再穿孔形成导体填充通孔部分。

(3)混合下列材料，制备含导体胶A：100份重量平均粒径为1μm的碳化钨粒、3.0份重量的丙烯酸粘剂、3.5份重量的α-松油醇溶剂和0.3份重量的分散剂。

混合下列材料，制备含导体胶B：100份重量平均粒径为3μm的钨粒、1.9份重量的丙烯酸树脂粘剂、3.7份重量的α-松油醇溶剂和0.2份重量的分散剂。

用丝网印刷法在生片上印刷含导体胶A，形成加热元件的含导体胶层，印刷图形为图3的同心圆图形。

另将含导体胶B填入连至外接端子的导体填充通孔部分，形成填充层。

对作过上述处理的生片涂布玻璃胶，并在生片上侧(加热面)层迭37块不印刷含导体胶的生片，在生片下侧层迭13块同样的生片，合成约130℃、8Mpa压力下压制成层迭件。

(4)然后，得到的层迭件在氮气氛中以600℃脱脂5小时，并在15Mpa压力下以1890℃热压10小时，得到3mm厚的陶瓷板。将板切成直径为230mm的盘状，制备其内加热元件厚6μm、宽10mm的陶瓷板。另在直径为207mm、与陶瓷基片有同心圆关系的圆上，以等间隔形成三个直径为5mm的提升销的通孔，形成通孔的位置位于某一区域，它与陶瓷基片中心的距离是该中心与其外缘距离的90％，即1/2以上。

(5)接着，用金刚磨石研磨在(4)得到的陶瓷板，再在表面上用溅涂机(ASP-34型，showa Sinu制造)形成2mm厚的氟化镁膜。

(6)再将已形成的导体填充通孔13a上方的部位挖空而形成盲孔。应用镍、金构成的铜焊金，作用流加热，把镍基合金制作的外接端子接至盲孔。

(7)将温控热电偶(未示出)埋入底孔，得到陶瓷加热器。

试验例1

该例与实例1基本上相同，但直径为330mm，提升销通孔的位置与陶瓷基片中心距离是该中心与其外缘距离的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。如下面描述的那样，测量了陶瓷加热器温度升高时加热面的温度均匀性和自由例子数。

对比例1

生产陶瓷加热器

以实例1的方法生产陶瓷加热器，只是在下述位置形成的提升销(直径5.0mm)穿过的通孔(直径5.6mm)。

即在直径为63mm、与陶瓷基片有同心圆关系的圆上以等间隔形成三个通孔。

形成通孔的位置与陶瓷基片中心的距离时该中心与其外缘距离的30％，不在与中心的距离为其1/2以上的区域内。

用提升销把硅片置于实例1～3对比例1的每个陶瓷加热器，并对其供电流而使它的温度升到300℃。用下述方法作评估，结果示于表1。

还用下述方法评估试验例的9个陶瓷加热器，结果示于图7与8。

提升销伸出陶瓷加热器加热面50mm，提升销支承的硅片部分与加热面分开50μm。评估方法

(1)加热面内温度在升温时的温度均匀性放置带热电偶的硅片时，陶瓷加热器温度在45秒钟内升至300℃，观察升温步骤中硅片在最高与最低温之间的温差。

(2)自由颗粒数

放置直径为200或300mm的半导体晶片，作100次试验，其中提升销将该晶片上推。然后，测量粘附于晶片的自由颗粒数。在自由颗粒数测量中，用电子显微镜观察任意10点以测量自由颗粒数，并把该数换算成粒数/cm²。

                           表1

	通孔与中心的距离	加热面在升温时的面内温度分布	自由颗粒数(粒数/cm2)
				实例1	55	2	68
实例2	75	1.5	53
				实例3	90	1.8	96
比较例1	30	5	265

陶瓷基片1)通孔与中心的距离：从陶瓷基片中心到通孔的距离同该中心到陶瓷基片万元的距离的百分比

陶瓷基片2)加热面中的面内温度分布(℃)：加热面静止时，最高与最低温之间的最大温差。

从表1可见，升温时，诸实施例的陶瓷加热器温度是均匀的，而对比例陶瓷加热器的温度分散很大。这时因为：在对比例陶瓷加热器中，三个通孔集中在其中心部，中心部的单位面积(容积)热容量变小；因此升温时，中心部的温度容易变高。反之，在实例陶瓷加热器中，还因为通孔形成于大面积(大容积)的外围部内，所以中心部与外围部之间的单位面积(容积)热容量几乎无差别。

由图7可知，由于上述原因，在通孔形成位置于陶瓷基片中心的距离为该中心与其外缘距离的50％以上时，温度是平稳上升的。

由图8可知，在通孔形成位置于陶瓷基片中心的距离为该中心与其外缘距离的50％以上时，自由颗粒数变少。如上所述，假定：当晶片向上弯曲成凸形时，外周线性地触及陶瓷基片并刮擦陶瓷基片表面，由此产生自由颗粒；但在本发明第一方面中，提升销通孔位置安排在某一区域，它与中心的距离是外缘与基片中心之间距离的1/2以上，可避免产生自由颗粒。实例4生产陶瓷加热器图9、10、13)

(1)用刮刀法将胶形成0.47μm厚的生片100，该胶通过混合下列材料得到：100份重量的氮化铝粉(Tokuyama公司制造，平均粒径0.6μm)、4份重量的氧化铝、11.5份重量的丙烯酸树脂粘剂、0.5份重量的分散剂和53份重量的1-丁醇乙醇与乙醇。

(2)然后以80℃使该生片干燥5小时，再穿孔形成导体填充通孔33a部分。

(3)混合下列材料，制备含导体胶A：100份重量的平均粒径1μm的碳化钨粒、3.0份重量的丙烯酸树脂粘剂、3.5份重量的α-松油醇溶剂和0.3份重量的分散剂。

混合下列材料，制备含导体胶B：100份重量的平均粒径3μm的钨粒、1.9份重量的丙烯酸树脂粘剂、3.7份重量的α-松油醇溶剂和0.2份重量的分散剂。

将含导体胶A丝网印刷在生片上，形成加热元件的含导体胶层320，印刷图形为图9的同心圆形。

再将含导体胶B填入连至外接端子33的导体填充通孔33a的部位，形成填充层330。

在作过上述处理的生片100上侧(加热面)层迭未印刷含导体胶的37块生片100，在其下侧层迭13块同样的生片。合成物在130℃、8Mpa压力下压成层迭件(图13(a))。

(4)接着，得到的层迭件以600℃在氮气氛中脱脂5小时，并在1890℃、15MPa压力下热压10小时，得到4mm厚的陶瓷板。将该板切成直径310mm的盘状，制备其内的加热元件32厚6μm、宽10mm的陶瓷板。

(5)然后用金刚磨石研磨在(4)中得到的陶瓷板，再在底面形成插入热电偶的底孔34。

还形成三个通孔35，让载送半导体晶片等的提升销36(直径4mm)穿过。

关于通孔35，其柱形部35a的直径为3.5mm，其长度为2mm，直径渐增部35b的深度(长度)为2mm，直径渐增部35b的加热面的直径为7mm(图10)

在直径为200mm、与陶瓷基片31有同心圆关系的圆上，以等间隔形成通孔35。

(6)接着，挖空已形成的导体填充通孔33a上方部位，形成盲孔33b(图13C(c))。应用镍与金制作的铜焊金，作回流加热，把镍基合金制作的外接端子33接至盲孔33b(图13(d))。

(7)将温控热电偶(未示出)埋入底孔34，完成本发明第二方面的陶瓷加热器30的生产。

                             实例5

生产陶瓷加热器(图11、12、14)

(1)将合成物喷干形成粉粒，该合成物由100份重量的氮化铝粉(平均粒径0.6μm)、4份重量的氧化钇(平均粒径0.4μm)、12份重量的丙烯酸树脂粘剂和乙醇组成。

(2)然后，将该颗粒装入模具形成平板形，得到原料形成体(个体)。

(3)接着，该原料形成体在1800℃、2Mpa压力下热压，得到5mm厚的氮化铝板。

然后将板切成直径为310mm的盘状，制备该陶瓷组成的板(陶瓷基片41)。对陶瓷基片41钻孔，形成让提升销46(直径3mm)穿过的三个通孔45(直径3.5mm)和埋置热电偶的底孔44(图14(a))。

关于通孔45，其柱形部45a的直径为3.5mm，其长度为3mm，其直径渐增部45b的深度(长度)为2mm，直径渐增部45b加热面的直径为10mm(图12)。

在与陶瓷基片41有同心圆关系、直径为40mm的圆上，形成等间隔通孔45。

(4)在上述(3)中得到的陶瓷基片(41)上的丝网印刷含导体胶层，印刷圆形是图3中的同心圆形。

所用的含导体胶具有下列成分：48％重量的Ag、21％重量的Pt、1.0％重量的SiO2、1.2％重量的B₂O₃、4.1％重量的ZnO、3.4％重量的PbO、3.4％重量的乙酸乙酯和17.9％重量的丁基卡必醇。

该含导体胶是Ag-Pt胶，银粒平均粒径为4.5μm，鳞状；铂粒平均粒度为0.5μm，球状。

(5)另在形成含导体胶层后，以780℃加热烧制陶瓷基片41，以烧结含导体胶中的银与铂，把它们烧到陶瓷基片41上，从而形成加热元件42(图14(b))。加热元件42厚5μm、宽2.4mm，面电阻率7.7mΩ/□。(6)把上述(5)中形成的陶瓷基片41浸入由水溶液组成的无电镀镍槽，水溶液含有80g/L的硫酸镍、24g/L的次磷酸钠、12g/L的乙酸钠、8g/L的硼酸和6g/1的氧化胺，在银铅加热元件42表面沉淀1μm厚的金属覆盖层(镍层)420(图14(c)).

(7)在设置接电源的端子部分43的部分，丝网印刷银铅焊胶(TanakaKikinzoku Kogyo K、K、制造)，形成焊料层(未示出)。

然后，将镍基合金制作的外接端子43置于焊料层上，以420℃作用回流加热，将外接端子43接到加热元件42表面(图14(d))。

(8)温控热电偶(未示出)用聚烯亚胺密封在底孔44中，完成本发明第二方面的陶瓷加热器40的生产。

对比例2

生产陶瓷加热器

除在陶瓷基片中形成让提升销(直径3.0mm)穿过的柱形通孔(直径3.5mm)外，按原有技术方法，以实例4的方式生产陶瓷加热器。

对比例3

除了将能配入通孔、由AlN制作的插头配入通孔以外，以实例4的方法生产陶瓷加热器。

利用提升销将硅片置于实例4与5和对比例2与3的各个陶瓷加热器，并对其供电流，将其温度升到300℃，用下列方法对它们评估。

提升销伸出陶瓷加热器加热面50μm，硅片被提升销支承的部分与加热面分开50μm。

评估方法

(1)加热面的面内温度在升温时的温度均匀性

安置带热电偶的硅片时，将陶瓷加热器温度在45秒内升至300℃。在升温步骤中，观察硅片在最高与最低温度之间的温差，结果列于表2。

(2)硅片上的自由颗粒数

将陶瓷加热器温度升至300℃，之后测量硅片上产生的自由颗粒数，结果列于表2。

                            表2

	加热面在升温时的面内温度分布	自由颗粒数(粒数/cm2)
			实例4	3	30
实例5	2	30
			比较例2	5	30
比较例3	2	500

注)面内温度分布：硅片中最高与最低温之差。

由表2可知，根据诸实施例的陶瓷加热器，硅片温度在升温时是均匀的。反之，根据对比例2的陶瓷加热器，硅片温度在升温时相当分散，尤其在对应与形成通孔部分，其温度下降了。理由如下：在对比例2的陶瓷加热器中，由于通孔为柱形，其直径在加热面附近不增大，故冷却点部分的热容量很大，导致硅片在对应与形成通孔的部分的温度下降。

另一方面，在诸实施例的陶瓷加热器中，通孔包括柱形部和直径渐增部，其直径在加热面附近增大，因而易产生冷却点部分的热容量很小，所以认为硅片温度不易分散。

在对比例3的陶瓷加热器中，将AlN制作的插头配入通孔，故陶瓷加热器并无易生成冷却点的部分，因而升温时，硅片温度均匀。

在实例4、5和对比例2的陶瓷加热器中，硅片由提升销安置，几乎不生成自由颗粒。但在对比例3的陶瓷加热器中，陶瓷加热器在加热时擦碰AlN制作的插头，故在硅片中生成大量自由颗粒。

实例6

实例6中，以实例4的方法生产陶瓷加热器，但改变了加热面中直径渐增部与柱形部的直径比。

通过提升销将带热电偶的硅片置于生产的陶瓷加热器上，再把晶片加热到300℃。观察硅片中最高与最低温度之差，结果示于图16。

图16中，垂直轴ΔT代表硅片中最高与最低温的温差(℃)，水平轴的比率代表陶瓷加热器加热面的直径渐增部直径与主新华不直径之比(直径渐增部直径/柱形部直径)。

从图16可看出，若加热面中直径渐增部与柱形部的直径比小于1.2或超过10，硅片中温差ΔT就变大。

实例7

生产静电夹盘(图21～22)

(1)用刮刀法把胶形成0.47μm厚的生片，该胶通过混合下列材料得到：100份重量的氮化铝粉(Tokuyama公司制造，平均粒径1.1μm)、4份重量的氧化钇(平均粒径0.4μm)、12份重量的丙烯酸树脂粘剂、0.5份重量的分散剂和53份重量的1-丁醇乙醇与乙醇。

(2)然后，生片100在80℃干燥5小时，再生产：不作处理的生片；其中穿孔形成将加热元件截止导体电路的通路孔通孔的生片；其中穿孔形成将导体电路接至外接端子的通路孔通孔的生片；和其中穿孔形成将静电电极接至外接端子的导体填充通孔的通孔。

(3)混合下列材料而制备含导体胶A；100份重量的平均粒径1μm的碳化钨粒、3.0份重量的丙烯酸树脂粘剂、3.5份重量的α-松油醇溶剂和0.3份重量的分散剂。

混合下列材料而制备含导体胶B：100份重量的平均粒径3μm的钨粒，1.9法呢重量的丙烯酸树脂粘剂、3.7份重量的α-松油醇溶剂和0.2份重量的分散剂。

(4)在形成了通路孔通孔的生片表面丝网印刷含导体胶A，印刷成加热元件的含导体胶层。在形成了把导体电路接至外接端子的导体填充通孔的通孔的生片表面上，丝网印刷含导体胶A，印刷成导体电路的含导体胶层。在不作处理的生片上形成含导体胶层，其静电电极图形如图23所示。

另将含导体胶B由孔洞填入通孔以将加热元件接至导体电路，并且填入导体填充通孔的通孔以连接外接端子。

然后，层迭已作上述处理的各块生片。

首先，在印有加热元件的含导体胶层的生片上侧(加热面侧)，层迭34块只形成导体填充通孔93部分的生片，然后在其正下侧(底面侧)层迭印有导体电路的含导体胶层的生片。另在其下侧层迭12块形成了导体填充通孔93、930与930’部分的生片。

在如此层迭的生片的最上部，层迭印有静电电极图形的含导体胶层的生片，还在其上层迭2块不作处理的生片。合成物在130℃、8Mpa压力下被压成层迭件。

(5)接着，得到的层迭件以600℃在氮气氛中脱脂5小时，再在1890℃、15Mpa压力下热压3小时，得到3mm厚的氮化铝板。

将板切成直径为230mm的盘状，制备陶瓷基片91，其中具有厚5μm与宽2.4mm的加热元件920、厚20μm与宽10mm的导体电路980，以及厚6μm的夹盘正负静电层92a与92b。

(6)然后，用金刚磨石研磨在(5)中得到的陶瓷基片91。之后，在其上置一掩膜并用玻璃珠作喷射处理，在表面为热电偶形成底孔900。在陶瓷基片91底面91b中控空已形成的导体填充通孔93与930上方的部分，形成盲孔990。

(7)用喷干法把一合成物制成粒状，而该合成物通过混合以下材料得到：100份重量的氮化铝粉(Tokuyama公司制造，平均粒径1.1μm)、4份重量的氧化银(平均粒径0.4μm)、11.5份重量的丙烯酸树脂粘剂、0.5份重量的分散剂和53份重量的1-J醇与乙醇。将颗粒装入管形模具，在常压下以1890℃烧结成柱形陶瓷体，长200mm，外径45mm，内径35mm。

(8)对陶瓷基片91与柱形陶瓷体97的接合面涂布液体，该液体通过混合以下材料得到；100份重量的氮化铝粉(Tokayama公司制造，平均粒径1.1μm)，4份重量的氧化钇(平均粒径0.4μm)、11.5份重量丙烯酸树脂粘合剂、0.5份分散剂和53份1-丁醇乙醇与乙醇。之后，使柱形陶瓷体97端面在某一位置与陶瓷基片91底面91b接触，使盲孔990位于该端面的内径里面。合成物在1890℃加热，以接合陶瓷基片91与柱形陶瓷体97。

具体而言，把开口191如图27所示的掩膜190置于陶瓷基片91底面，之后将柱形陶瓷体97配入开口191，并对合成物加热以接合陶瓷基片91与柱形陶瓷体97。

将陶瓷基片91与柱形陶瓷体97的界面所包围的圆心与陶瓷基片91底面中心的距离L定为5μm。

(9)然后，用铜焊银(40％重量的银、30％重量的铜、28％重量的锌、1.8％重量的镍，并且平衡其它元素，回流温度800℃)将外接端子960连至形成在柱形陶瓷体97里的盲孔990。导线931经插口950接至外接端子960。

(10)把温控热电偶插入底孔900，将硅胶注入孔内。硅胶在190℃硬化凝结2小时，使柱形陶瓷体与陶瓷基片底面接合，而陶瓷基片里面已形成了静电电极、加热元件、导体电路、通路孔和导体填充通孔。这样就生产出陶瓷基片起着静电夹盘作用的陶瓷接合体。

实例8

生产陶瓷加热器(图18、19、26)

(1)用刮刀法将胶形成0.47μm厚的生片，这种胶通过混合下列材料得到：100份重量的氮化铝粉(Touyama公司制造，平均粒径1.1μm)、4份重量的氧化钇(Y₂O₃：钇，平均粒径0.4μm)、11.5份重量的丙烯酸树脂粘剂、0.5份重量的分散剂和53份重量的1-丁醇乙醇与乙醇。

(2)然后，该生片钇80℃干燥5小时，再穿孔形成：让载送硅片的提升销穿过的通孔75部分；通路孔860部分；和导体填充通孔部分730、730’，如图18所示。

(3)混合下列材料而制备含导体胶A：100份重量的平均粒径1μm的碳化钨粒、3.0份重量的丙烯酸树脂粘剂、3.5份重量的α-松油醇溶剂和0.3份重量的分散剂。

混合下列材料而制备含导体胶B：100份重量平均粒径3μm的钨粒、1.9份重量的丙烯酸树脂粘剂、3.7份重量的α-松油醇溶剂和0.2份重量的分散剂。

在形成通路孔部分860的生片上丝网印刷含导体胶A，印成加热元件的含导体胶层720，图形印成图18所示的同心圆形。含导体胶层的宽度定为10mm，厚度定为12μm。

然后，在形成导体填充通孔部730’的生片上丝网印刷含导体胶A，由此形成导体电路的含导体胶层780，印刷形状为带形。

另将含导体胶B注入通路孔部860和导体填充通孔部730和730’。

在作过上述处理的印有含导体胶层720的生片上，层迭37块不印刷含导体胶的生片。然后，在其下面层迭印有含导体胶层780的生片。之后，在其下面层迭不印刷含导体胶的12块生片。合成物在130℃、8Mpa下被压成层迭件。

(4)接着，得到的层迭件以600℃在氮气氛中脱脂5小时，再在1890℃、15Mpa压力下热压10小时，得到3mm厚的氮化铝板。将板切成直径230mm的盘状以制备陶瓷基片71，其中加热元件72厚6μm与宽10mm、导体电路78厚20μm与宽10mm，并具有通路孔860和导体填充通孔73、73’。

(5)然后，用金刚磨石研磨在(4)中得到的陶瓷基片71。接着在其上置一掩膜，用玻璃珠作喷射处理，在表面中形成热电偶底孔74。

在陶瓷基片71底面71b中，挖空已形成的导体填充通孔73、73’上方的部分，形成盲孔79。

(6)用喷干法将通过混合下列材料得到的合成物制成粒状：100份重量的氮化铝粉(Tokuyama公司制造，平均粒径1.1μm)、4份重量的Y₂O₃(平均粒径0.4μm)、11.5份重量的丙烯酸树脂粘剂、0.5份重量的分散剂和53份重量的1-丁醇乙醇与乙醇。将颗粒装入柱形模具在常压下以1890℃烧结成柱形陶瓷体77。

(7)对陶瓷基片71与柱形陶瓷体的接合面涂布水溶性硝酸钇(2.61×10^-1mol/L)溶液，之后使柱形陶瓷体77端面在某一位置与陶瓷基片71底面71b接触，让盲孔79位于该端面的内径里面。合成物以1890℃加热，以接合陶瓷基片71与柱形陶瓷体77。

具体而言，将其中形成了图27所示开口191的掩膜190置于陶瓷基片71的底面，之后把柱形陶瓷体77配入开口191，并对合成物加热以接合陶瓷基片71与柱形陶瓷体77。

陶瓷基片71与柱形陶瓷体77的界面所包围的圆心与陶瓷基片71底面中心的距离L定为190μm。

(8)接着，用铜焊银(40％重量银、30％重量铜、28％重量锌、1.8％重量镍、并平衡其它元素，回流温度800℃)将外接端子83接至形成在柱形陶瓷体77内的盲孔79。导线830经插口85接外接端子83)。

(9)将温控热电偶插入底孔74，向孔注入硅胶，硅胶以190℃硬化凝固2小时，把柱形陶瓷体接合至陶瓷基片内形成了加热元件、导体电路、通路孔与导体填充通孔的底面，生产出陶瓷基片起陶瓷加热器作用的陶瓷接合体。

实例9

除下列步骤外，以实例7方法生产陶瓷接合体。

首先，把陶瓷基片直径定为300mm，并在步骤(7)中，混合下列材料用喷干法制作颗粒：100份重量的氮化铝粉、4份重量的氧化钇、1.5份重量的丙烯酸树脂粘剂、0.5份重量的分散剂和53份重量的乙醇。而且，导线经插口接合至外接端子而形成电源供电线。把电源供电线装入模具，把颗粒注入模具后压制。另外，颗粒以1000kg/cm²作冷均压，再在常压下以1890℃烧结，把合成物成形为陶瓷体，其柱形出模体长200mm，外径45mm。

陶瓷基片底面中心与陶瓷同陶瓷基片之间界面中心的距离L定为3μm。

实例10

除了下列步骤外，以实例8的方法生产陶瓷接合体。

将陶瓷基片直径定为320mm。在(6)中，混合下列材料以喷干法生产颗粒：100份重量的氮化铝粉、4份重量的氧化钇、11.5份重量的丙烯酸树脂粘剂、0.5份重量的分散剂和53份重量的乙醇。另将导线经插口接合至外接端子而形成电源供电线，并把它装入模具，再将颗粒注入模具压制。而且，颗粒以1000kg/cm²压力作冷均压，再在常压下以1890℃烧结，合成物成形为陶瓷体，其柱形出模体长200mm，外径45mm。

陶瓷基片底面中心与陶瓷体同陶瓷基片之间界面(圆)中心的距离L定为200μm。

实例11

以实例7的方法生产陶瓷接合体，L为10μm。

实例12

以实例8方法生产陶瓷接合体，L为50μm。

实例13

以实例9方法生产陶瓷接合体，L为100μm。

实例14

以实例10方法生产陶瓷接合体，L为150μm。

试验例2

生产L为0～241μm的陶瓷接合体，板其温度升至450℃，此时测量加热面中最高与最低温度的温差ΔT，结果示于图31。可以理解，当L大于200μm时，ΔT变大。陶瓷接合体的结构如图18～19所示。

对比例4

以实例7方法生产陶瓷接合体，但将陶瓷基片91接合至柱形陶瓷体97时，陶瓷基片91与柱形陶瓷体97的界面所包围的圆心，同陶瓷基片91底面中心处于同一位置。

对比例5

以实例7方法生产陶瓷接合体，但是陶瓷基片91与柱形陶瓷体97的界面所包围的圆心与陶瓷基片91底面中心的距离L定为2μm。

对比例6

以实例8的方法生产的陶瓷接合体，但将陶瓷基片71与柱形陶瓷体77的界面包围的圆心与陶瓷基片71底面中心的距离L定为2μm。

对比例7

以实例7的方法生产陶瓷接合体，但将陶瓷基片91与柱形陶瓷体的界面包围的圆心与陶瓷基片91底面中心的距离L定为205μm。

对比例8

以实例8的方法生产陶瓷接合体，但将陶瓷基片71与柱形陶瓷体77的界面包围的圆心与陶瓷基片91底面中心的距离L定为205μm。

实例7～14和对比例4～8的陶瓷接合体作下列评估试验，结果列于下面的表3，

(1)测量断裂强度

作弯曲强度试验，测量接合面的断裂强度。

(2)加热循环试验

作500次加热循环试验，其中重复如下步骤：将各陶瓷接合体保持于25℃，再加热到450℃。检查在柱形陶瓷体与陶瓷基片间的接合部是否产生开裂。产生率小于50％，定为不产生开裂；产生率在50％以上，定为产生开裂。

(3)导线等出现腐蚀

将诸实例与对比例的每个陶瓷接合体配入支承外壳，在CF₄气氛中将其温度升至200℃，之后用肉眼检查陶瓷接合体的导线等的腐蚀状况。

作为惰性气体，把氮气引入柱形陶瓷体。

                       表3

	断裂强度(Mpa)	加热循环试验	腐蚀
				实例7	400	不产生开裂	不产生
实例8	410	不产生开裂	不产生
				实例9	440	不产生开裂	不产生
实例10	435	不产生开裂	不产生
				实例11	411	不产生开裂	不产生
实例12	405	不产生开裂	不产生
				实例13	438	不产生开裂	不产生
实例14	430	不产生开裂	不产生
				对比例4	320	产生开裂	产生
对比例5	300	产生开裂	产生
				对比例6	285	产生开裂	产生
对比例7	320	产生开裂	产生
				对比例8	300	产生开裂	产生

由表3结果可知，实例7～14的陶瓷接合体在断裂与加热循环两种试验中，都具有足够大的接合强度，而且安置在这些陶瓷接合体柱形陶瓷体里面的导线等不受CF₄气体腐蚀。

另一方面，在对比例4～8的陶瓷接合体中，柱形陶瓷体与陶瓷基片之间的接合强度很低，而且安置在柱形陶瓷体里面的导线等受CF₄气体腐蚀。

这是因为热应力局部集中于柱形陶瓷与盘状陶瓷之间的接合界面，由此产生热疲劳，产生开裂等。

实例15与16及对比例9与10

把L分别定为3μm(实例15)、200μm(实例16)、0μm(对比例9)和205μm(对比例10)，陶瓷基片直径从150mm改变到350mm，检查这样生产的陶瓷接合体的开裂产生率，结果示于图32。

由对比例9与10可知，当直径大于250mm时，开裂产生率接近80％，得不到实用强度。反之，在实例15与16中，即使直径超过250mm，开裂产生率仍保持很低。如上所述，在直径为250mm以上的陶瓷加热器中，本发明克服了强度下降。

工业适用性

根据本发明第一发明的陶瓷加热器，陶瓷基片中形成三个以上通孔，形成区与陶瓷基片中心的距离是该中心与其外缘距离的1/2以上，因而穿过通孔的提升销也位于陶瓷基片的外围部而不集中于中心部，这样提升销等支承的半导体晶片不会不稳定。

陶瓷基片的热容量差很小，因而在升温时，其温度分散性也小，这样能均匀地加热半导体晶片等。

根据本发明第二发明的陶瓷加热器，在形成于陶瓷基片的通孔中，其用于加热被加热物体的加热面一侧的直径大于相对加热面一侧的直径，所以气体在生成冷却点部分的占有率变大，使其热容量变小。相应地，半导体晶片、液晶基板和通孔附近部分的温度几乎不降低，能更均匀地加热半导体晶片或冶金基板等被加热物体。

另根据本发明第三发明的陶瓷接合体，热应力不局部集中于有圆柱或柱形等一定形状的陶瓷体于盘状陶瓷的接合界面，该部不产生开裂等，可保持足够气密性，明显提高陶瓷接合体的可靠性。

Claims (10)

1.一种陶瓷加热器，其特征在于包括：

盘状陶瓷基片；

形成于所述陶瓷基片表面或里面的加热元件；和

让提升销在所述陶瓷基片穿过的通孔，

其中形成三个或更多个所述通孔，所述通孔形成于某一区域，它与所述陶瓷基片中心的距离是所述陶瓷基片中心与所述陶瓷基片外缘距离的1/2或以上。

2.如权利要求1所述的陶瓷加热器，其特征在于，所述通孔大体上以等间隔形成在与所述陶瓷基片有同心圆关系的单个圆上。

3.一种陶瓷加热器，其特征在于包括：

盘状陶瓷基片；

形成于所述陶瓷基片表面或里面的加热元件；和

让提升销穿过所述陶瓷基片的通孔，

其中每个所述通孔在加热被加热物体的加热面一侧的直径，大于所述通孔在所述加热面相对一侧的直径。

4.如权利要求3所述的陶瓷加热器，其特征在于，每个所述通孔包括柱形部和直径渐增部，所述直径渐增部越接近加热面，其直径变得越大。

5.如权利要求3或4所述的陶瓷加热器，其特征在于，每个所述通孔在加热面侧的直径是所述通孔在所述加热面相对侧的直径的1.2～10倍。

6.一种陶瓷接合体，其特征在于包括：

里面设置导体的盘状陶瓷基片；和

接合至所述陶瓷基片底面的陶瓷体，

其中被所述陶瓷体与所述陶瓷基片的界面包围的区域中心，或由所述陶瓷体与所述陶瓷基片的界面构成的区域中心，与所述陶瓷基片底面中心相隔3～200μm。

7.一种陶瓷接合体，其特征在于，包括：

里面设置导体的盘状陶瓷基片；和

其柱形接合至所述陶瓷基片底面的柱形陶瓷体，

其中被所述柱形陶瓷体与所述陶瓷基片的界面包围的圆心，与所述陶瓷基片底面中心相隔3～200μm。

8.如权利要求6或7所述的陶瓷接合体，其特征在于，所述导体是加热元件，起热板作用。

9.如权利要求6或7的陶瓷接合体，其特征在于，所述导体是静电电极，起静电夹盘的作用。

10.如权利要求6或7的陶瓷接合体，其特征在于，所述陶瓷基片的直径为250mm或以上。

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