JP2008047500A - ヒータユニット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、プレートとヒータとの密着性を高めることで、熱伝導率が向上した、厚みが薄く、かつ、減圧下での使用を可能とするヒータユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明の一実施形態に係るヒータユニットにおいては、金属からなる第１及び第２のプレートと、第１のプレートの凹部に配置された、マイカと発熱抵抗体とを有するヒータと、を備え、第１のプレートと第２のプレートとは、圧縮加熱によってろう付接合されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば半導体基板等の被加熱体を加熱するヒータユニット及びその製造方法に関する。

例えば、半導体基板であるウエーハを加熱するヒータユニットが提案されており、その一例が下記特許文献１に開示されている。

図１１を参照する。図１１は、マイカを用いた一般的なヒータユニット６０の断面を模式的に示した概略図である。図１１に示されるように、ヒータユニット６０は、アルミニウムからなる基体２４及び加熱基材２６からなるプレート１６と、図示しない発熱抵抗体２０及び図示しないマイカ２２からなるヒータ１８と、を備え、基体２４の上面にヒータ１８が形成され、このヒータ１８を挟むようにその上面に加熱基材２６が配置されている。また、ヒータ１８においては、発熱抵抗体２０の周囲をマイカ２２が覆い、発熱抵抗体２０とその他の部材とが電気的に絶縁されている。そして、発熱抵抗体２０により発生した熱が、発熱抵抗体２０の上方のマイカ２２に伝わり、この熱が更に上方の加熱基材２６に伝わる。こうして加熱された加熱基材２６上にウエーハや液晶基盤等の被加熱体が１枚ずつに載置されて、ヒータ１８から発生する熱によって所定の温度に加熱される。
特開平１０−３２１３５５号公報

マイカを用いた一般的なヒータユニットにおいて、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とヒータ１８とを接合するにあたっては、基体２４及び加熱基材２６でヒータ１８を挟み込んで、三者を適所でボルト締結することにより接合する方法（以下、「ボルト締結法」と言う。）、あるいは基体２４及び加熱基材２６でヒータ１８を挟み込んで、基体２４と加熱基材２６とが接する外周部分を電子ビームで溶接することで三者を接合する方法（以下、「ＥＢ溶接法」と言う。）が用いられている。

しかしながら、マイカ２２の表面を撮影した写真である図４（Ａ）で示すように、マイカ２２の表面は凹凸が多いため、ボルト締結法では、ヒータ１８とプレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とを十分に密着させることができない。また、プレート１６をなす基体２４と加熱基材２６との接合強度が弱いと、減圧下においては、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）の側面からマイカ２２等の粉塵が剥離・飛散してしまうことがあるため、減圧下での使用が困難となる。

図１２を参照する。図１２は、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とヒータ１８とをボルト締結法で一体化した場合の断面図を模式的に示している。図１２に示すように、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とヒータ１８とは、十分に密着しておらず、所々に間隙が生じている。このようにプレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とヒータ１８との密着性が悪いと、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とヒータ１８との間の間隙が断熱層となるために熱伝導率が低下し、場合によっては局部的に昇温してヒータ１８の損傷が引き起こされる。

また、ＥＢ溶接法は、溶接歪や変形が小さく、精密な溶接が可能であるという利点があるが、この方法は、基体２４と加熱基材２６とが接する外周部分を接合するのみであり、結局は上述したボルト締結法と同様の問題が生じることとなる。そのため、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とヒータ１８とをＥＢ溶接法により一体化した場合の断面図も、図１２と同様となっている。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、プレートとヒータとの密着度を高めて、熱伝導率が向上した、厚みが薄く、かつ、減圧下での使用を可能とするヒータユニットを提供することにある。

請求項１に記載の発明においては、金属からなる第１及び第２のプレートと、前記第１のプレートの凹部に配置された、マイカと発熱抵抗体とを有するヒータと、を備え、前記第１のプレートと前記第２のプレートとは、圧縮加熱によりろう付接合されていることを特徴とするヒータユニットが提供される。

この請求項１に記載の発明に係るヒータユニットによれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率を向上することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上し、減圧下での使用が可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って、昇温速度を早め、かつ、小さいヒータ容量で高温まで加熱することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減されることにより、様々な装置への応用的な利用が可能となる。

また、請求項２に記載の発明においては、金属からなる第１及び第２のプレートと、前記第１のプレートの凹部に配置された、マイカと発熱抵抗体とからなるヒータと、を備え、前記第１のプレートと前記第２のプレートとは、圧縮加熱により拡散接合されていることを特徴とするヒータユニットが提供される。

この請求項２に記載の発明に係るヒータユニットによれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率を向上することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上し、減圧下での使用が可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って、昇温速度を早め、かつ、小さいヒータ容量で高温まで加熱することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減されることにより、様々な装置への応用的利用が可能となる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項1乃至２の何れか１項記載の発明において、冷却板をさらに備え、接合された第１及び第２のプレートと前記冷却板とは、圧縮加熱によるろう付接合により接合されていることを特徴とする。

この請求項３に記載の発明に係るヒータユニットによれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率を向上することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上し、減圧下での使用が可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って、昇温速度を早め、かつ、少ないヒータ容量で高温まで加熱することが可能となる。また、温度の制御性を向上することが可能となる。

また、請求項４は、請求項1乃至３の何れか１項記載の発明において、前記第１及び第２のプレートは、アルミニウム、銅及びそれらを主成分とする合金のいずれかからなることを特徴とする。

この請求項４に記載の発明によれば、熱伝導率の良好なプレートを備えたヒータユニットを実現することが可能となる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項1乃至３の何れか１項記載の発明において、前記ヒータは、前記発熱抵抗体の周囲が前記マイカで覆われていることを特徴とする。

この請求項５に記載の発明によれば、発熱抵抗体とヒータの周辺部材との電気的な絶縁性に優れたヒータを備えたヒータユニットを実現することが可能となる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項1乃至３の何れか１項記載の発明において、前記第１及び第２のプレートに接地電位が印加されていることを特徴とする。

この請求項６に記載の発明に係るヒータユニットによれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率を向上することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上し、減圧下での使用が可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って、昇温速度を早め、かつ、小さいヒータ容量で高温まで加熱することが可能となる。また、電気的なシールド効果を得ることが可能となる。

また、請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記冷却板は、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、ニッケル基合金、チタン及びそれらを主成分とする合金、セラミッスクスのいずれかからなることを特徴とする。

この請求項７に記載の発明によれば、温度の制御性に優れたヒータユニットを実現することが可能となる。

また、請求項８に記載の発明によれば、第１のプレートに凹部を形成し、前記凹部に、マイカと発熱抵抗体とからなるヒータを配置し、前記第１のプレートと第２のプレートとを、圧縮加熱によりろう付接合することを特徴とするヒータユニットの製造方法が提供される。

この請求項８に記載の発明によれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率を向上したヒータユニットを実現することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上し、減圧下での使用が可能なヒータユニットを実現することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って、昇温速度を早め、かつ、小さいヒータ容量で高温まで加熱することが可能なヒータユニットを実現することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減されることにより、様々な装置への応用的な利用が可能なヒータユニットを実現することが可能となる。

また、請求項９に記載の発明によれば、第１のプレートに凹部を形成し、前記凹部に、マイカと発熱抵抗体とからなるヒータを配置し、前記第１のプレートと第２のプレートとを、圧縮加熱により拡散接合することを特徴とするヒータユニットの製造方法が提供される。

この請求項９に記載の発明によれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率が向上したヒータユニットを実現することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上し、減圧下での使用が可能なヒータユニットを実現することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って、昇温速度を早め、かつ、小さいヒータ容量で高温まで加熱することが可能なヒータユニットが実現することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減されることにより、様々な装置への応用的利用が可能なヒータユニットを実現することが可能となる。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項８乃至９の何れか１項記載の発明において、冷却板をさらに備え、接合された第１及び第２のプレートと前記冷却板とは、圧縮加熱によるろう付接合により接合することを特徴とする。

この請求項１０に記載の発明によれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率を向上することが可能なヒータユニットを実現することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上し、減圧下での使用が可能なヒータユニットを実現することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って、昇温速度を早め、かつ、少ないヒータ容量で高温まで加熱することが可能なヒータユニットを実現することが可能となる。また、温度の制御性が向上したヒータユニットを実現することが可能となる。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項８乃至１０の何れか１項記載の発明において、前記第１及び第２のプレートは、アルミニウム、銅及びそれらを主成分とする合金のいずれかからなることを特徴とする。

この請求項１１に記載の発明によれば、熱伝導率の良好なプレートを備えたヒータユニットを実現することが可能となる。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項８乃至１０の何れか１項記載の発明において、前記ヒータは、前記発熱抵抗体の周囲が前記マイカで覆われていることを特徴とする。

この請求項１２に記載の発明によれば、発熱抵抗体とヒータの周辺部材との電気的な絶縁性に優れたヒータを備えたヒータユニットを実現することが可能となる。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項８乃至１０の何れか１項記載の発明において、前記第１及び第２のプレートに接地電位が印加されていることを特徴とする。

この請求項１３に記載の発明によれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率を向上することが可能なヒータユニットを実現することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上し、減圧下での使用が可能なヒータユニットを実現することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って、昇温速度を早め、かつ、小さいヒータ容量で高温まで加熱することが可能なヒータユニットを実現することが可能となる。また、電気的なシールド効果を得ることが可能なヒータユニットを実現することが可能となる。

また、請求項１４に記載の発明は、請求項８乃至１０の何れか１項記載の発明において、前記冷却板は、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、ニッケル基合金、チタン及びそれらを主成分とする合金、セラミッスクスのいずれかからなることを特徴とする。

この請求項１４に記載の発明によれば、温度の制御性に優れたヒータユニットを実現することが可能となる。

以上に説明したように、本発明によれば、プレートとヒータとの密着度を高めて、熱伝導率が向上した、厚みが薄く、かつ、減圧下でも使用できるヒータユニットを実現することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係るヒータユニットについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態においては本発明の一実施形態に係るヒータユニットの例を示しており、本発明のヒータユニットはそれら実施形態に限定されるわけではない。また、以下の実施形態において参照する図面では、同一部分又は同様な機能を有する部分に同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略するものとする。

（実施形態１）
図１及び図２を参照する。図１は、本実施形態１に係るヒータユニット１０を備えたプロセスチャンバ１２の概略が断面図にて模式的に示されている。また、図２は、ヒータユニット１０の概略が斜視図（一部断面図）にて示されている。

本実施形態１のプロセスチャンバ１２は、例えば、プラズマＣＶＤ法を利用した半導体製造プロセスや熱ＣＶＤ法を利用した半導体製造プロセス等に用いられる処理装置である。

このプロセスチャンバ１２は、例えば矩形箱型状のハウジング１４を備えている。ハウジング１４の内部は外部（大気）から遮断されており、これにより、このハウジング１４は、内部の気密性が保たれている。

このようなハウジング１４には、ヒータユニット１０が収容されている。このヒータユニット１０は、略円板状のプレート１６と、プレート１６の内部に配置されたヒータ１８と、プレート１６に連結された略円筒状の支柱部３２と、を有している。

また、本実施形態１で用いるプレート１６は、基体２４と加熱基材２６とからなる。プレート１６は、熱伝導率が高く、被加熱体が載置される表面の平面度が高いものであり、例えば、熱伝導率２３７〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕のアルミニウムからなる。なお、ここで言うアルミニウムとは、純粋なアルミニウムと、アルミニウム合金とを含む概念である。

本実施形態１で用いるプレート１６には、熱伝導率４０１〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕の銅を用いることが可能である。なお、プレート１６に銅を用いた場合は、後述する実施形態２で説明する拡散接合ではなく、本実施形態１で説明するろう付接合により、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とヒータ１８とが接合される。銅の融点は、約１０８３℃とされており、このような高温まで加熱すると、熱分解温度が約６００〜８００℃のマイカ２２が破壊されてしまうからである。プレート１６に銅を用いた場合は、アルミニウムを用いた場合よりも熱伝導率が高く、高温での耐性のあるプレート１６を実現することが可能となる。なお、ここで言う銅とは、純粋な銅と、銅合金とを含む概念である。

また、本実施形態１で用いるヒータ１８は、電気的絶縁性を有するマイカ２２と発熱抵抗体２０とを有し、ニクロム板からなる発熱抵抗体２０の周囲がマイカ２２で覆われている。また、発熱抵抗体２０の周囲を覆うマイカ２２は、発熱抵抗体２０を挟んで、発熱抵抗体２０と他の部材との電気的絶縁性を確保するに足る厚みまで低減することが可能である。かくして、本実施形態１のヒータユニット１０は、プレート１６全体の厚みも低減することが可能である。このように、ヒータユニット１０の厚みが低減することで、後述する熱伝導率の向上と相俟って、ヒータユニット１０の昇温速度を早めることが可能となる。

なお、本実施形態１において、発熱抵抗体２０にニクロム板を用いたが、本発明のヒータユニットにおいてはこれに限定されるわけではなく、例えば、発熱抵抗体２０にステンレス鋼を用いることも可能である。

また、本実施形態のマイカ２２には、硬質マイカを用いる。表１を参照する。表１は、本実施形態で用いる硬質マイカの物性値を示した表である。なお、本実施形態のヒータ１８では硬質マイカを用いたが、硬質マイカと同様の電気的な絶縁性を有するのであれば、他の種類のマイカを用いることも可能である。

ここで、図３、図４（Ｂ）及び図８を参照する。図３は、図１の（Ａ）の部分を模式的に示したヒータユニット１０の概略図である。また、図４（Ｂ）は、ろう付接合した場合のプレート１６とヒータ１８との接合部分を拡大して示した写真である。また、図８は、図１の（Ａ）を拡大して模式的に示したヒータユニット１０の断面図である。

本実施形態１においては、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とヒータ１８とは、圧縮加熱によりろう付接合されている。ここで、ろう付接合とは、母材を溶融することなく、母材よりも低い融点をもつ金属の溶加材（ろう材３０）を溶融させて接合を行う方法をいう。

本実施形態１において、ろう付接合する場合は、ろう材３０の熱分解温度まで加熱し、加熱基材２６に形成された凹部にヒータ１８を圧入し、基体２４上面にろう材３０を塗布し、真空状態又は窒素等の雰囲気下で矢印に示すように押圧して加圧し、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）を塑性変形させてヒータ１８に密着させつつ、基体２４と加熱基材２６とを接合させる。

このようにろう付接合することで、図４（Ｂ）及び図８で示すように、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とヒータ１８とが、界面全体で互いに密着するので、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）が単に物理的に密着するボルト締結法及びＥＢ溶接法（図１２）による接合の場合と比べて、熱伝達のロスが発生しにくい。したがって、熱伝導率を向上することが可能であり、プレート１６の厚みを低減することが可能であることと相俟って、昇温速度を速め、かつ、小さいヒータ容量で高温まで加熱することが可能となる。また、ヒータ１８の電力密度を低下させることができ、ヒータ１８の局部的な異常発熱を避けることができ、これによる断線を防止することも可能となる。また、ボルト締結法及びＥＢ接合法による接合の場合と比べてプレート同士（基体２４及び加熱基材２６）の接合強度が強いため、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）の側面から発生するろう材３０及びマイカ２２の粉塵の剥離・飛散を防止でき、減圧下での使用が可能なヒータユニットを実現することができる。

なお、図２に示す、本実施形態１で用いるプレート１６（基体２４及び加熱基材２６）は略円形状となっているが、例えば、四角形等とすることも可能である、また、ヒータ１８についても、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）の形状に合わせてその形状及びレイアウトを変えることが可能である。

プレート１６上には、例えば半導体基板等の被加熱体２８が載置される。プロセスチャンバ１２の内部空間の温度、雰囲気、真空度等は、被加熱体の処理に応じて図示しないコントローラによって制御される。

プレート１６には、支柱部３２が取り付けられている。支柱部３２には、図示しないコントローラに接続された給電端子３４が内部に配置されている。そして、図示しないコントローラに接続された図示しない電源３６により発電された電力は、給電端子３４を介して、ヒータ１８に供給され、ヒータ１８の発熱量がコントロールされる。

また、本実施形態１のヒータユニット１０は、発熱抵抗体２０の線幅等を変えることで、加熱基材２６面内での温度分布均一性を向上することが可能である。以下では、公知の技術に基づいて説明する。

図５及び図６を参照する。図５は、本実施形態１に係るヒータユニット１０の平面図である。図６は、ヒータ１８の発熱抵抗体２０のレイアウト配置を示した概略図である。図５に示すように、発熱抵抗体２０は、プレート１６の表面がほぼ均一に加熱できるようにレイアウト配置されている。そして、図６で示すように、本実施形態１においては、加熱基材２６面内の領域ごとに発熱率の異なる発熱抵抗体２０を用いて、加熱基材２６面内の温度分布が均一になるように発熱抵抗体２０ａ、２０ｂ、２０ｃを配置する。すなわち、電源３６から給電端子３４を介して電力がヒータ１８に供給されるが、ヒータ１８においては、プレート１６の内部側の領域Ａから外縁側の領域Ｃへ移るにつれて、発熱率の高い発熱抵抗体２０が用いられるように発熱抵抗体２０ａ、２０ｂ、２０ｃを配置する。なお、本実施形態１のヒータユニット１０においては、プレート１６の内部側の領域Ａの発熱抵抗体２０ａと外縁側の領域Ｃの発熱抵抗体２０ｃとで、後者の発熱抵抗体の幅を広くするという方法により、加熱基材２６面内の温度を調整することも可能である。このように発熱抵抗体２０のレイアウト配置を工夫することで、加熱基材２６面内での温度均一性を向上することが可能となる。従って、プレート１６の表面に載置され加熱される被加熱体としての基板２８の温度均一性を向上することが可能となる。

以上に説明したとおり、本発明の一実施形態に係るヒータユニットによれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率を向上することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上し、減圧下で使用することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って、昇温速度を早め、かつ、小さいヒータ容量で高温まで加熱することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減されることにより、様々な装置への応用的な利用が可能となる。

（実施形態２）
上記実施形態１においては、プレートとヒータとをろう付接合したが、本実施形態２においては、プレートとヒータとを圧縮加熱により拡散接合する。

図１及び図２については、接合部分を除き、上記実施形態１と同様であるため、本実施形態２においては、説明を省略する。

図７を参照する。図７は、図１の（Ａ）を拡大して模式的に示したヒータユニット１０の断面図である。本実施形態２においては、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とヒータ１８とは、圧縮加熱により拡散接合されている。ここで、拡散接合とは、２つの部材を加熱・加圧して、接合面間に生じる拡散現象を使用して金属学的に一体化させる接合方法を言う。この拡散接合によれば、溶融接合に比べて精度が高く、接合強度の強い接合を行うことができる。

本実施形態２において、拡散接合する場合には、加熱基材２６に形成された凹部にヒータ１８を圧入し、真空雰囲気下でプレート１６（基体２４及び加熱基材２６）のアルミニウムの熱分解温度まで加熱し、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）の界面に拡散現象を生じさせた上で、矢印に示すように押圧して加圧し、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）を塑性変形させてヒータ１８に密着させつつ、基体２４と加熱基材２６とを接合する。

このように、本実施形態２の拡散接合によれば、図４及び図８に示すように、プレート１６（基体２４及び加熱基材２６）とヒータ１８とが、界面全体で互いに密着するので、プレート１６が単に物理的に密着するボルト締結法及びＥＢ溶接法（図１２）による接合の場合と比べて熱伝達のロスが発生しにくい。したがって、熱伝導率を向上することが可能であり、プレート１６の厚みを低減することが可能であることと相俟って、昇温速度が早め、かつ、少ないヒータ容量で高温まで加熱することが可能となる。また、ヒータ１８の電力密度を低下させることができ、ヒータ１８の局部的な異常発熱を避けることができ、これによる断線を防止することも可能となる。また、拡散接合によれば、基体２４と加熱基材２６とは原子レベルで接合するため、接合部分は母材と全く同じ組織、特性（耐熱性、耐食性、強度等）を有する。これにより、経年変化が少なく長期間の使用が可能となるほか、上記実施形態１と同様、ヒータユニット側面から発生するマイカ２２の粉塵の剥離・飛散を防止でき、ヒータユニット１０を減圧下で使用することが可能となる。また、界面が消失するため、プレート１６表面上に継ぎ目が出来ない（なお、図７においては、説明の便宜上、基体２４と加熱基材２６との界面を点線で示している）。

なお、図５及び図６で示す発熱抵抗体２０のレイアウト配置については、上記実施形態１と同様であるため、本実施形態２においては説明を省略する。

以上に説明したとおり、本発明の一実施形態に係るヒータユニットによれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率を向上することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上するため、ろう付接合の場合と同様、ヒータユニットを減圧下で使用することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って昇温速度を早め、かつ、少ないヒータ容量で高温まで加熱することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減されることにより、様々な装置への応用的利用が可能となる。

（実施形態３）
上記実施形態１及び２において説明したヒータユニット１０は、種々の応用的な利用が可能である。本実施形態３においては、加熱機能とともに冷却機能を併せ持つ複合的装置について説明する。

図９を参照する。図９は、本実施形態３に係るヒータユニット４４の応用例を模式的に示した断面図である。図９で示すとおり、本実施形態３のプロセスチャンバ１２は、ヒータユニット４４（加熱機構であるヒータユニット１０、冷却機構である冷却板４０、支柱部３２）を備えている。

本実施形態３で用いるヒータユニット１０及び支柱部３２については、上記実施形態１及び２と同様であるため、本実施形態３においては説明を省略する。なお、本実施形態３においては、実施形態１のヒータユニット１０を用いている。

本実施形態３で用いるプレート１６の下部には冷却板４０が接合されている。冷却板４０には、冷却媒体用の通路４２が設けられ、冷却媒体が通路４２を通過することにより、冷却板４０及びプレート１６の温度を下げることが可能となる。

本実施形態３の冷却板４０には、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、ニッケル基合金、チタン及びそれらを主成分とする合金等の熱伝導率の良い金属を用いることができるほか、セラミックスを用いることが可能である。なお、本実施形態３のプレート１６と冷却板４０とは、ろう付接合によって接合することが可能である。

本実施形態３のヒータユニット４４によれば、熱伝導率が良いため、これまでのヒータよりも昇温速度を早め、かつ、少ないヒータ容量で高温まで加熱することができるほか、冷却機構を有することにより、迅速にプレート１６の温度を下げることが可能となる。これにより、温度の制御性が向上し、設定温度が異なる加熱工程にも迅速に対応することが可能となる。

なお、図５及び図６で示す発熱抵抗体２０のレイアウト配置については、上記実施形態１と同様であるため、本実施形態３においては説明を省略する。

以上に説明したとおり、本発明の一実施形態に係るヒータユニットによれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率を向上することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上し、減圧下で使用することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って、昇温速度を早め、かつ、少ないヒータ容量で高温まで加熱することが可能となる。また、温度の制御性を向上することが可能となる。

（実施形態４）
本発明のヒータユニットは、上記実施形態において説明したプロセスチャンバのほか、例えば、スパッタ装置、プロバー装置等、種々の半導体製造装置に用いることが可能である。本実施形態４においては、本発明のヒータユニットをプロバー装置に用いた場合について説明する。

図１０を参照する。図１０は、本発明の一実施形態に係るヒータユニット１０の応用例であるプロバー装置５０を模式的に示した断面図である。本実施形態４においては、実施形態３において説明したヒータユニット４４を用いて説明する。本実施形態４のプロバー装置５０のような半導体検査装置は、半導体ウエーハの電気的諸特性を測定する装置であるが、その性質上、電気的なノイズからの影響を遮断する必要がある。そこで、本実施形態４のプロバー装置５０においては、図１０に示すとおり、プレート１６を接地することで、ヒータ１８から発生し、ヒータユニット４４及びプロバー装置５０に帯電した電荷を放出するような構成をとる。これにより、電気的なノイズからの影響を遮断したプロバー装置５０を実現することが可能となる。

なお、図９で示すヒータユニット４４についての説明、図５及び図６で示す発熱抵抗体２０のレイアウト配置については、上記実施形態３と同様であるため、本実施形態３においては説明を省略する。

また、本実施形態４においては、ヒータユニット４４を用いたが、上記実施形態1及び２において説明したヒータユニット１０を用いることが可能である。

以上に説明したとおり、本発明の一実施形態に係るヒータユニットによれば、プレートとヒータとの密着性が改善し、熱伝導率を向上することが可能となる。また、プレート同士の接合強度が向上し、減圧下で使用することが可能となる。また、ヒータユニットの厚みが低減し、熱伝導率の向上と相俟って、昇温速度を早め、かつ、小さいヒータ容量で高温まで加熱することが可能となる。また、電気的なシールド効果を得ることが可能となる。

本発明のヒータユニットは、プロセスチャンバ、スパッタ装置、プロバー装置等の半導体製造装置をはじめ、種々のヒータに用いることができる。

本発明の一実施形態に係るヒータユニットを備えたプロセスチャンバの概略を模式的に示した断面図である。 ヒータユニットの概略が示された斜視図（一部断面図）である。 図１の（Ａ）を拡大して模式的に表したヒータユニットの断面図である。 （Ａ）はマイカの表面を拡大して撮影した写真であり、（Ｂ）はろう付接合した場合のプレートとヒータとの接合部分を拡大して撮影した写真である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの平面図である。 ヒータの発熱抵抗体のレイアウト配置を示した概略図である。 図１の（Ａ）を拡大して模式的に示したヒータユニットの断面図である。 ろう付接合又は拡散接合により接合し一体化した場合のプレートとヒータとの界面を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの応用例を模式的に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係るヒータユニットの応用例を模式的に示した断面図である。 ヒータを用いた一般的なヒータユニットの断面を模式的に示した概略図である。 ボルト締結法又はＥＢ溶接法により接合し一体化した場合のプレートとヒータとの界面を示す断面図である。

符号の説明

１０ ヒータユニット
１６ プレート
１８ ヒータ
２８ 基板（被加熱体）
３０ ろう材
３２ 支柱部
３４ 給電端子

Claims (14)

1. 金属からなる第１及び第２のプレートと、
   前記第１のプレートの凹部に配置された、マイカと発熱抵抗体とを有するヒータと、を備え、
   前記第１のプレートと前記第２のプレートとは、圧縮加熱によりろう付接合されていることを特徴とするヒータユニット。
2. 金属からなる第１及び第２のプレートと、
   前記第１のプレートの凹部に配置された、マイカと発熱抵抗体とからなるヒータと、を備え、
   前記第１のプレートと前記第２のプレートとは、圧縮加熱により拡散接合されていることを特徴とするヒータユニット。
3. 冷却板をさらに備え、
   接合された第１及び第２のプレートと前記冷却板とは、圧縮加熱によるろう付接合により接合されていることを特徴とする請求項１乃至２の何れか一に記載のヒータユニット。
4. 前記第１及び第２のプレートは、アルミニウム、銅及びそれらを主成分とする合金のいずれかからなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載のヒータユニット。
5. 前記ヒータは、前記発熱抵抗体の周囲が前記マイカで覆われていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載のヒータユニット。
6. 前記第１及び第２のプレートに接地電位が印加されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載のヒータユニット。
7. 前記冷却板は、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、ニッケル基合金、チタン及びそれらを主成分とする合金、セラミッスクスのいずれかからなることを特徴とする請求項３に記載のヒータユニット。
8. 第１のプレートに凹部を形成し、
   前記凹部に、マイカと発熱抵抗体とからなるヒータを配置し、
   前記第１のプレートと第２のプレートとを、圧縮加熱によりろう付接合することを特徴とするヒータユニットの製造方法。
9. 第１のプレートに凹部を形成し、
   前記凹部に、マイカと発熱抵抗体とからなるヒータを配置し、
   前記第１のプレートと第２のプレートとを、圧縮加熱により拡散接合することを特徴とするヒータユニットの製造方法。
10. 冷却板をさらに備え、
    接合された第１及び第２のプレートと前記冷却板とは、圧縮加熱によるろう付接合により接合することを特徴とする請求項８乃至９の何れか一に記載のヒータユニットの製造方法。
11. 前記第１及び第２のプレートは、アルミニウム、銅及びそれらを主成分とする合金のいずれかからなることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一に記載のヒータユニットの製造方法。
12. 前記ヒータは、前記発熱抵抗体の周囲が前記マイカで覆われていることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一に記載のヒータユニットの製造方法。
13. 前記第１及び第２のプレートに接地電位が印加されていることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一に記載のヒータユニットの製造方法。
14. 前記冷却板は、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、ニッケル基合金、チタン及びそれらを主成分とする合金、セラミッスクスのいずれかからなることを特徴とする請求項１０に記載のヒータユニットの製造方法。