JP2008537327A - 基板を加熱冷却するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、基板（Ｓ）を加熱冷却するための装置及び方法、並びにそのような装置を製造するための方法に関する。前記装置は、基板（Ｓ）に当接する搭載面（２０）及び第一接合面（２２）を有する第一部品要素（１０）と、第一部品要素（１０）の第一接合面（２２）に少なくとも部分的に当接する第二接合面（２８）を有する第二部品要素（１２）とを備え、両部品要素（１０，１２）の少なくとも一つはセラミック材料を含み、両接合面（２２，２８）の少なくとも一つには、前記装置内で少なくとも一つの空洞（３２）を定義する少なくとも一つの切り取り部（２４，３０）が設けられ、少なくとも一つの空洞（３２）へ及び／又は空洞から加熱冷却流体を供給及び／又は排出することができる少なくとも一つの接続開口部を設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を加熱冷却するための装置及び方法、及びそのような装置を製造するための方法に関する。

基板保持装置、特にディスク形状の基板上にある回路配置をテストするための基板保持装置は、ＤＥ１０１２２０３６Ａ１で開示されている。そこに記載されている装置は、テストする基板を収容するための表面を有しており、種々の厚みをもつ層を有する一体のセラミック体として構成されている。特にその装置は、セラミック体の内側に設けたヒーターの役割をする層を備えることができる。それにより、より高い温度で基板を測定することが可能である。この装置では基板の冷却は考えられていない。そのために、その保持装置は従来のサーモチャックを組み合わせねばならない。

ＵＳ５６１０５２９Ｂで開示されている基板保持装置は、電気ヒーターの他に電気による冷却要素も備えている。そのような電気による加熱冷却要素は常に、加熱冷却すべき基板での電気的な測定に影響を与え得る電気的な妨害信号の原因となる。電気的な妨害信号を遮蔽するために、構造上、基板搭載面と加熱冷却要素との間に、導電可能な絶縁領域からなる層システムを設けている。

そのような電気的な妨害作用が防止される基板保持装置の冷却が、ＵＳ６１８８５６３Ｂ１で開示されている。そこでは、セラミック体で出来た保持装置が公開されており、そのセラミック体には、基板の冷却に働く冷却流体を供給できる冷却流路が構成されている。しかし、セラミック体において、温度分布が均一になるように冷却流路を形成することは、一般的に難しい。しかし、多くの用途において、加えてもっと広い温度範囲でも調整することができる均一な温度分布は、特に重要である。
ＤＥ１０１２２０３６Ａ１号公報 ＵＳ５６１０５２９Ｂ号公報 ＵＳ６１８８５６３Ｂ１号公報

それゆえ、本発明の課題は、基板を加熱冷却するための装置及び方法であって、基板を冷却及び／又は加熱するための温度調整を均一性の高い温度分布において可能にする装置及び方法、並びに基板を加熱冷却するためのそのような装置を製造する方法を提供することである。

この課題は、請求項１、１３、又は１８に記載された特徴を有する、基板を加熱冷却するための装置及び方法並びにそのような装置を製造するための方法によって、解決される。好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。

すなわち、本発明により提供される装置は、基板を加熱冷却するための装置であって、
−基板に当接する搭載面及び第一接合面を有する第一部品要素と、
−少なくとも部分的に第一部品要素の第一接合面に間接又は直接当接する第二接合面を有する第二部品要素とを備え、
両部品要素の少なくとも一つはセラミック材料を含み、
両接合面の少なくとも一つには、装置内で少なくとも一つの空洞を定義する少なくとも一つの切り取り部が設けられ、
少なくとも一つの空洞へ及び／又は空洞から、加熱冷却流体を供給及び／又は排出することができる少なくとも一つの第一接続開口部が設けられている装置である。

本発明の装置により、接続開口部を介して装置の空洞に供給され得る、又は空洞から排出され得る加熱冷却流体によって基板を加熱冷却する一体化装置が得られる。特に装置を二つの部分で構成していることにより、空洞が二つの部品要素の間に配置され又は境界面に接して又は境界面に設けられるため、多様で且つそれぞれの用法に適した空洞の形成が可能となる。それにより、均一な温度分布、及び加熱冷却流体の熱を良好に装置に伝達することが可能になる。さらに、セラミック材料を使用することで耐熱性が向上する。

両部品要素が基本的にセラミック材料で出来ていることが好ましい、即ち、両部品要素は、少なくとも一つのセラミック核又はセラミック材料（例えば、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウム）の要素体を含み、それが部品要素の基本的な構成部分又は主要構成部分を形成する。このとき主要構成部分は、基本的にその部品要素の形状を決める部分となる。

前記装置において、第一接続開口部に加えて、少なくとも一つの空洞から及び／又は空洞へ、流体を排出及び／又は供給することができる少なくとも一つの第二接続開口部が設けられていることが好ましい。さらに、空洞が、第一接続開口部と第二接続開口部の間で、少なくとも一つの繋がった流路を形成していることが好ましい。これにより加熱冷却流体の連続的流動が可能となり、このとき一方の接続開口部が流体の流入口、他方が流出口として機能する。これによって、流動する流体の温度及び／又は量若しくは流速を制御又は調整することにより、基板温度の制御又は調整が容易となる。

少なくとも一つの繋がった流路は、基本的に蛇行して延伸していることが好ましい。即ち、流路は、局部では基本的に反転しながら延伸するループを形成していることが好ましい。これにより、一方で、加熱冷却流体の熱の装置への伝達が改善されると共に、他方で、温度分布の均一性が向上する。

さらに、繋がった流路は、流体が第一接続開口部から流路を通過して第二接続開口部へと基本的に逆流原理で流動するように、配置されていることが好ましい。流路は、少なくとも一つの流路第一区間に加えて、それに隣接し基本的に平行に延伸する流路第二区間が存在するように配置され、そこで二つの流路区間にある流体は概ね逆の方向に流れる。これにより、流体の流動方向において流体と装置間のエネルギー伝達に基づいて第一流路区間で形成された温度勾配が、隣接する第二流路区間における逆向きの流動方向による概ね逆向きの温度勾配に対峙するように作用する。それにより、基板用の搭載面では温度均一性の向上が達成される。特に、同じ流路の二つの接続開口部が予め隣接し、流路区間が、接続開口部から装置全体を通じて蛇行しながら基本的に互いに平行に延伸していることが好ましい。

流路内に、長手方向が基本的に流路の方向に延伸しているフィンが形成されていることが好ましい。これによって、流路領域で大きな表面積が得られ、それにより加熱冷却流体から装置への良好な熱伝達が達成される。

両方の部品要素に、それぞれ少なくとも一つの切り取り部を設け、それが一緒になって少なくとも一つの空洞を形成することが好ましい。特に、接合面が基本的に一つの接合平面にあり、両部品要素中の切り取り部がこの接合平面に対して対称的に形成されていることが好ましい。両部品要素を対称的に構成することは、セラミックの部品要素を製造するために特に利点がある。その理由は、セラミックの焼成時に場合により部品要素の収縮が生じた後でも、部品要素をお互いに適合させることが充分に確保されるからである。加えて、部品要素を対称的に構成すれば、基本的に同じ熱膨張挙動が得られる。

部品要素は、空洞からの流体の排出が基本的に少なくとも一つの接続開口部を通じてのみ可能であるように、液密に接合面で互いに接合されていることが好ましい。

両接合面の少なくとも一つに、接合層が配置されていることが好ましい。これにより、特に、接合面の密封及び／又は部品要素の互いの固着が容易となる。特に、少なくとも一つの接合層が、少なくとも部分的に、好ましくはニッケル又は銅を含む導電性の層に形成されていることが好ましい。この導電層により電気的な妨害信号を遮蔽できるので、特に加熱冷却すべき基板での電気的な測定のために望ましい。加えて、特に装置の外側から繋げる電気的接点を形成するために、導電性の接合層が接合面から突出していることが最も好ましい。

第一部品要素の搭載面に、少なくとも部分的に又は範囲的に、導電性の第一遮蔽層を配置することが好ましい。この第一遮蔽層により、導電性の接合層に加えて又はその代替として、電気的妨害信号の遮蔽が可能となる。しかし、基板を一定の電位にするために、遮蔽層は基板と導電的に接続させることもあり得る。特に、この第一遮蔽層は少なくとも一つの電気的接点を有していることが好ましい。

第二部品要素は、さらに外側面又は取り付け面を有し、これに、少なくとも範囲的に導電性の第二遮蔽層が配置されていることが好ましい。特に、この外側面又は組み付け面は、接合面とは反対側にあって接合面に面平行な平面であることが好ましい。この第二遮蔽層は、第一遮蔽層又は接合層のように、電気的妨害信号の遮蔽に作用し、電気的接点を有していることが好ましい。

特に、加熱冷却する装置は、導電性の接合層と、導電性の第一及び第二遮蔽層とを同時に有していることが好ましい。それにより、第一遮蔽層をフォース電位と、導電性接合層をガード電位と、そして第二遮蔽層をシールド又はグラウンド電位と繋ぐことができるため、三つの層の３軸回路を機能させることができる利点がある。これにより、電気的妨害信号を特に良好に遮蔽でき、それにより基板において高感度で雑音のない電気的な測定を行うことができる。

第二部品要素の外側面又は取り付け面に、加熱要素を内蔵して配置する、及び／又は外部加熱要素を装備できることが好ましい。特に、加熱要素と冷却流体を組み合わせることにより、迅速でかつ有利に正確な温度調整又は温度制御が可能となる。加えて、従来のサーモチャック又は加熱プレート（ホットプレート）付きの装置を使用することができる。

第一部品要素は円筒形状に形成されていることが好ましく、その場合、第一接合面と搭載面は面平行のベース面を形成する。

加えて、本発明によれば、基板を加熱冷却するための装置を製造する方法が提供され、その方法は、順に、以下の工程を備える：
（ａ）搭載面と第一接合面を有する第一部品要素、及び第二接合面を有する第二部品要素の少なくとも一つはセラミック材料を含む両部品要素を準備する工程；
（ｂ）両接合面の少なくとも一つに、少なくとも一つの切り取り部を形成する工程；
（ｃ）切り取り部が装置内に空洞を形成するように、第一部品要素の第一接合面と、第二部品要素の第二接合面とを接合する工程。

本発明の方法により、基板を加熱冷却するための装置を二つの部品要素から製造することで、部品要素を接合した後に空洞を形成する少なくとも一つの切り取り部の形成が容易になり、それにより特に、問題に対応する個々の空洞を形成することができる。加えて、セラミック材料を使用することにより耐熱性が向上し、若しくは高温にすることが可能になり、及び／又は強度が向上する。

両部品要素を接合する工程（ｃ）は、硬ろう付けの工程を含むことが好ましい。

第一及び第二部品要素を準備する工程（ａ）が、セラミック材料からの第一及び／又は第二素地として、第一及び／又は第二部品要素を成形する工程を含んでいることが好ましい。素地は、好ましくはセラミックの粉末混合物を含むセラミック原材料から、一定の形状につくられることが好ましく、その形状は、所望の第一及び／又は第二部品要素の最終的な形状によって、後続の工程で起きる形状変化を考慮して、決められる。すなわち、第一又は第二接合面を有する第一及び／又は第二素地をつくることが好ましい。

本発明の方法は、第一及び／又は第二素地を焼成する工程をさらに含んでいることが好ましい。それにより、好ましくは比較的容易に変形可能な素地から、（好ましくは非常に多くの）固さをもつ第一及び／又は第二部品要素が得られる。焼成は、好ましくは焼成の工程に含まれる焼結プロセスにより行うことが好ましく、それにより、強度の低いセラミック原材料から機械的に強固なセラミック材料が高温において生成する。

少なくとも一つの切り取り部を形成する工程（ｂ）は、当該部品要素を焼成する工程の前に行い、これによって切り取り部が形成されることが好ましい。焼成していない状態、即ち素地の状態では、当該部品要素の機械的な加工は、焼成した即ち硬化した状態での加工よりも簡単に行うことができる。修正、特に部品要素の変形により焼成時に生じた欠陥からの修正を行うために、焼成後に後加工を行うことが好ましい。そのような部品要素は一般的に、素地状態から焼成された状態になると２０％〜３０％収縮する。この収縮は場合により不均等に起きることもある。

本発明の方法はさらに、第一部品要素の搭載面に少なくとも一つの第一導電性遮蔽層を形成する工程、及び／又は第二部品要素の外側面に第二導電性遮蔽層を形成する工程を含んでいることが好ましい。第一及び／又は第二遮蔽層の形成は、好ましくは金属を含む導電性材料をスパッタリング及び／又は蒸着する工程を含んでいることが好ましい。さらに、第一及び／又は第二遮蔽層を形成する工程は、当該部品要素を焼成する工程の後に行うことが好ましい。その場合、少なくとも一つの遮蔽層は、両部品要素を接合する工程（ｃ）の前又は後に形成することができる。

さらに、本発明の方法は、（好ましくは両部品要素を接合する工程（ｃ）の前に）少なくとも一つの両接合面の少なくとも一部又は範囲に、導電性の層を析出させる工程をさらに含む。特に、少なくとも一つの切り取り部を形成する工程（ｂ）の後に、この工程を行うことが好ましい。少なくとも一つの導電性層は、好ましくは接合層の一部として形成され、それを介して両部品要素が工程（ｃ）で接合される。この少なくとも一つの導電性層を析出させる工程は、好ましくは金属を含む導電性材料をスパッタリング及び／又は蒸着する工程を含んでいることが好ましい。この層は、好ましくは基本的に密着して繋がる層を形成し、それが少なくとも一つの接合面全体に配置されていることが特に好ましい。

本発明によれば、さらに、基板を加熱冷却するための方法が提供され、その方法は、以下の工程を含む：
−本発明による基板又は好ましい実施形態による基板を加熱冷却する装置を準備する工程；
−搭載面上に少なくとも部分的に基板を配置する工程；
−少なくとも一つの空洞へ及び／又は空洞から、少なくとも一つの第一接続開口部を介して、流体を供給及び／又は排出する工程。

流体は、少なくとも一つの第一接続開口部を介して少なくとも一つの空洞に供給され、少なくとも一つの第二接続開口部を介して少なくとも一つの空洞から排出されることが好ましい。

特に、基板の温度を制御又は調整するために、供給する流体の温度及び／又は流速を変えることが好ましい。そこで、供給する流体の温度及び／又は流速は、好ましくは、装置内に又は装置上に及び／又は基板上に設けた温度センサーの信号に従って調整することができる。

加熱冷却方法において、本発明の装置を準備し、その装置は搭載面に真空溝を形成していることが好ましく、その加熱冷却方法は、さらに、その真空溝を使って基板を吸引する工程を含んでいることが好ましい。

加熱冷却方法においては、両接合面の少なくとも一つに導電性の接合層を、搭載面に導電性の第一遮蔽層を、そして第二部品要素の外側面に導電性の第二遮蔽層を備えた装置を準備し、
−第一遮蔽層がフォース電位と、
−第二遮蔽層がシールド電位と、そして
−接合層がガード電位と
導電的に繋がっていることが好ましい。

加熱冷却方法において、第二部品要素の外側面に加熱要素を配置し、基板温度の制御又は調整が、その加熱要素の温度及び／又は加熱出力の制御又は調整を含んでいることが好ましい。

全体として、本発明による装置及びその好ましい実施形態は、好ましくは、本発明の製造方法により製造することができる。さらに、本発明による製造方法の好ましい実施形態の方法により得られる物は、好ましくは、本発明による装置の好ましい実施形態を示している。

以下に、好ましい実施形態に関する添付の図面を参照して、本発明を例示的に説明する。

図１は、基板を加熱冷却するための、本発明による装置の好ましい実施形態の断面を示している。図には、第一部品要素１０と第二部品要素１２が示され、それぞれ好ましくは基本的に円筒形状の第一セラミック体１４又は第二セラミック体１６を有している。そのためのセラミック材料としては、例えば酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムが適している。第一セラミック体１４の基本的に平坦な（好ましくは円形状の）ベース面には、導電性の第一遮蔽層１８を設けており、それが第一部品要素１０の搭載面２０を形成している。基板Ｓ（例えば、半導体ウエハー）を加熱冷却するためには、これを、少なくとも部分的に搭載面２０と接触させるようにする。このとき基板Ｓが搭載面２０に面接触していると好ましい。

第一遮蔽層１８は、金属（例えば、金又はニッケル）を含んでいると好ましく、搭載面２０に対して垂線方向で約１μｍ〜数１０μｍの範囲にある層厚さを有している。図示している実施形態では、第一遮蔽層１８は搭載面２０を越えて張り出しており、第一セラミック体１４の平坦な面をカバーするだけでなく、加えてその円筒形状外側面を少なくとも部分的にカバーする縁部分をも有している。この縁部分は、電気的遮蔽機能を付加する他に、電気接点としての役割もする。それにより、導電性の第一遮蔽層１８は、好ましいことに、搭載面２０を越えて張り出しているとともに、搭載面２０に配置された第一遮蔽層１８と導電的に接続する少なくとも一つの接触領域を有することになる。搭載面中又は搭載面上には、基板Ｓを吸引するための真空溝が形成されることが好ましい。

さらに、第一部品要素１０は、搭載面２０とは基本的に反対側にあってこれに面平行をなす第一接合面２２を有している。第一部品要素１０の第一接合面２２には、第一切り取り部又は溝２４を設けている。さらに、第一接合面２２には導電性の接合層２６を配置している。接合層２６は、第一切り取り部２４の領域で不連続となっている。しかしながら、第一切り取り部２４の境界面又は表面を導電性の層で被覆して、その層が接合層２６と繋がった導電性の層を形成できるようにすることが好ましい。導電性の接合層２６は、電気的な接点を形成するために、第一接合面を越えて張り出すか又はそのように形成されることが好ましい。

第二部品要素１２は基本的に平坦な第二接合面２８を有し、第二接合面は、第一部品要素１０の第一接合面２２に接して配置され、第一接合面と接合する又は接合可能である（間接的／直接的）。このとき、接合層２６は銅又はニッケルを含むことが好ましく、硬ろう付けにより両方の部品要素を互いに接合させることが好ましい。

第二部品要素１２の第二接合面２８には、第一部品要素１０にある第一切り取り部２４とともに空洞３２を形成するように、第二切り取り部３０が形成される。第一切り取り部２４の境界面又は表面と同様に、第二切り取り部３０の境界面又は表面に、少なくとも一つの導電性の層を代替的に又は追加的に配置することにより、接合層２６と繋がった導電性の層を形成することができる。加熱冷却流体との接触面としての役割をする切り取り部２４，３０の表面を大きくするために、切り取り部２４，３０には、空洞３２の中に突出する一つ又は複数のフィン３４が形成される。それにより、加熱冷却流体と加熱冷却装置との間のエネルギー伝達が向上する。加熱冷却流体から装置への良好な熱伝達は、温度を迅速及び／又は正確に制御又は調節するために特に有利である。

第二切り取り部３０は、接合面に関して、基本的に第一切り取り部２４に対して、対称的又は鏡面対称的に配置されていることが好ましい。第二部品要素１２の全体が、第一部品要素１０に対して基本的に対称的又は鏡面対称的に形成されていることが好ましい。特に、セラミック体１４，１６は、基本的に互いに対称的に形成される。これにより、加熱冷却装置を製造するときに、特に二つの部品要素を合わせることが容易になる。

加えて第二部品要素１２は、外側面又は取り付け面３６を有しており、それに導電性の第二遮蔽層３８を配置する又は配置可能である。第二遮蔽層３８は、第一遮蔽層１８と同様に構成されることが好ましい。外側面３６には加熱要素４０を配置していることが好ましい。加熱要素４０は外側面３６と固定して接続するか、又は取り外し自在で外側面３６に配置することができる。この加熱要素４０を使うことにより、温度の制御又は調節を追加的に補助することができる。正確な温度調節を可能にするために、第一部品要素１０又は下側部品は、好ましくは熱抵抗（例えばＰＴ１００）で形成される温度センサー４２を備えている。

基板を加熱冷却するための本発明による方法の好ましい実施形態においては、図１に示す導電性の遮蔽層１８，３８及び導電性の接合層２６は、３軸回路でそれぞれ電位が印加される。そのために、それらは側面に構成した接点に導電的に接続される。このとき第一遮蔽層１８をフォース電位と、接合層２６をガード電位と、第二遮蔽層３８をシールド又はグラウンド電位と接続することが好ましい。基板Ｓを加熱冷却するためには、加熱冷却流体（即ち、冷却流体又は加熱流体）を空洞３２に供給することが好ましく、その場合、加熱又は正確な温度調節は、加熱要素４０を介して行うことが好ましい。代替的に、加熱要素４０を必要とすることなく、加熱流体により基板の温度を上げることもできる。

図２は、第一切り取り部２４の好ましい実施形態を、第一部品要素１０の第一接合面２２の上方からみた外観図を示している。

図２Ａでは、空洞３２は、多数のリング形状の流路４４により形成され、流路４４は、基本的に放射状に延びる流入流路４６を介して第一接続開口部５０と、そして基本的に放射状に延びる流出流路４８を介して第二接続開口部５２と、接続している。それにより、第一接続開口部５０を通して流入した加熱冷却流体は、流入流路４６を介してリング形状の流路４４に配分され、そして流出流路４８を介して第二接続開口部５２を通して再び装置から排出される。これにより、加熱冷却流体を基本的に連続する流れにすることができる。特に、第二接続開口部５２から流出した流体は、外部のヒーター又はクーラーにより所望の温度とした後に、再び第一接続開口部５０を通して装置内に還流させることができる。この温度は、例えば温度センサー４２の信号に従って調節することができる。この実施形態では、個々のリング形状流路４４の貫流断面をそれぞれその長さに合わせることが特に好ましい。即ち例えば、外側のリング形状流路の貫流断面を大きくすれば、貫流速度が大きくなり、それにより個々のリング形状流路を流れる流体の貫流時間を調節することができる。すべての流路における平均貫流時間が、基本的に同じ大きさであることが特に好ましい。それにより、より高い均一性をもつ温度分布が得られる。

図２Ｂは、空洞３２に関する別の好ましい実施形態を示している。これは、一つに繋がっている、即ち枝分かれせずに基本的に曲がりくねって伸びる流路に構成されている。

図２Ｃも、一つに繋がっている流路が、基本的に曲がりくねって延伸していることを示している。特にこの流路は逆流原理で設計されている、即ち各第一流路区間５４のそれぞれに対して、隣接し基本的にそれに平行に延伸する第二流路区間５６があり、その中を加熱冷却流体が基本的に第一流路区間５４における方向とは逆に流れる。これにより、加熱冷却装置から又はそれに、流体のエネルギーを受け入れ又は放出することにより生じる第一流路区間５４の温度勾配に、第二流路区間５６において逆向きに伸びる温度勾配が隣り合う。それにより、流路区間の間での部分的な温度差は、少なくとも流路間隔より大きい距離でバランスされ、それが搭載面２０の領域で特に均一な温度分布を与える。図２Ｃで示した流路では、基本的に流路の延伸全体に亘って逆流原理を実現している。

図示していないが別の実施形態では、好ましくは第一部品要素１０が真空接続口を備えており、それを使うことにより搭載面２０にある溝を介して基板Ｓを吸引することができる。この溝は、搭載面２０と９０°未満の角度をなす側面壁を有していることが好ましい。それにより、第一遮蔽層１８をスパッターする時に、繋がった導電性の層とすることができる。溝が搭載面２０に直角に延伸する側面壁を有しているとすれば、あるいは側面壁がいわばオーバーハングした構造を有しているとすれば、搭載面２０に垂直な方向からスパッターされた金属フィルムが、この側面壁で中断されることがあり、そして残りの遮蔽層と導電的に繋がらない第一遮蔽層１８の領域が形成されることになろう。また、切り取り部２４，３０も、切り取り部と接合面２２，２８の領域で繋がった導電性の層を得るようにするために、同様の側面構造を有していることが好ましい。

図示している好ましい実施形態とは異なって、図示していない本発明による別の好ましい実施形態では、切り取り部を二つの部品要素の一方のみに設ける。その場合、他方の部品要素は、好ましくは、連続した又は繋がった平坦な接合面を有することになる。その他に、第一遮蔽層１８は搭載面２０の一部のみを形成し得る。遮蔽層の形状と大きさは、特に加熱冷却すべき基板Ｓに合わせることができる。その場合、搭載面２０に残る面は、第一セラミック体１４により形成することができる。同様に、第二遮蔽層３８は、外側面３６の一部のみを形成し得る。導電性の層（例えば導電層３８）の一つは、同様に、（ＰＴ１００センサーのように）温度測定のために層の抵抗の温度依存性を利用する温度センサーとして使用することもできる。

本発明による製造方法の好ましい実施形態では、まず両部品要素１０，１２のセラミック体１４，１６を、基本的に円筒形状をした素地としてつくる。この未だ硬化していない状態では、即ち素地として、セラミック体１４，１６はまだ比較的簡単に成形することができる。よって、予めこの状態で、切り取り部２４，３０を少なくとも部分的に成形する。このとき切り取り部は、円筒形状と一緒につくることも可能である。それに引き続いて、素地を乾燥し焼成する。それによりセラミック体は、基本的にその最終的な硬度と耐熱性が達成される。乾燥及び硬化の際に、セラミック体１４，１６は、一般的に約２０％〜３０％収縮する。このとき、その形状も僅かに変化することがある。セラミック体１４，１６を対称的に形成している場合には、変形（例えば収縮）も基本的に対称的になるので、両方のセラミック体は互いにそのまま維持されて合致する。セラミック体１４，１６及び特にその切り取り部２４，３０は、焼成後に（好ましくは機械的に）後加工することが好ましい。このとき、接合面２２，２８も平面加工することが好ましい。

真空を使って基板を搭載面に保持することができる溝を、搭載面２０に設けていることが好ましい。この溝は、予め素地のときに形成することができる。しかし、焼成した状態で溝を作ることも可能である。

その後、セラミック体に導電性の遮蔽層１８，３８を析出させることが好ましい。これは、好ましくは、スパッター、蒸着、特にＣＶＤ（化学気相成長法）、電解析出又は溶着（例えば溶解液を使用）によって行われる。

このとき、前もって搭載面に構成された溝は、溝の断面としてその長手方向に直角な面として得られる形状であって、基本的に“Ｖ”又は“Ｕ”形状を有していることが好ましい。溝の形状は、直線及び／又は曲線による組み合わせから得られる他の形状も考えられる。よって溝の表面は、平坦及び／又は湾曲した面の組み合わせにより形成することが好ましい。このとき溝の表面は、搭載面と９０°未満の角度をなすことが好ましい。これは、基本的に“Ｕ”形の形状においては、基本的に溝底又は溝頂点から、溝が搭載面との境界をなす溝縁部に断面が拡張することを意味している。これにより、遮蔽層１８を析出させるときに、搭載面と溝の領域においてセラミック体を連続して被覆することができる。それにより、遮蔽層１８において電気的に接触しない領域をつくることが回避される。

両方の部品要素は、最終的に好ましくは硬ろう付け（ｂｒａｚｉｎｇ）により互いに接合する。このとき、硬ろう付けに使用する銅又はニッケル上の銀ろうは、導電性の接合層としての役割をし、その層が電気的な妨害信号の遮蔽に働く。さらに、両方の部品要素をエナメル層の使用により一緒に焼成する相互固定方法、あるいは両方の部品要素を接着することも考えられる。

その場合、加熱冷却流体が接続開口部を介してのみ流入又は流出でき、その他の領域では流路から流出しないように、搭載面が互いに液密に接合されていることが特に有利である。

基板を加熱冷却するための、本発明による装置の好ましい第一実施形態の断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれは、本発明による装置の他の好ましい実施形態による、第一部品要素の第一接合面の上部外観図である。

符号の説明

１０ 第一部品要素
１２ 第二部品要素
１４ 第一セラミック体
１６ 第二セラミック体
１８ 第一遮蔽層
２０ 搭載面
２２ 第一接合面
２４ 第一切り取り部
２６ 接合層
２８ 第二接合面
３０ 第二切り取り部
３２ 空洞
３４ フィン
３６ 外側面又は取り付け面
３８ 第二遮蔽層
４０ 加熱要素
４２ 温度センサー
４４ リング形状の流路
４６ 流入流路
４８ 流出流路
５０ 第一接続開口部
５２ 第二接続開口部
５４ 第一流路区間
５６ 第二流路区間
Ｓ 基板

Claims (23)

1. 基板（Ｓ）を加熱冷却するための装置であって、前記装置は
   −基板（Ｓ）に当接する搭載面（２０）及び第一接合面（２２）を有する第一部品要素（１０）、及び
   −第一部品要素（１０）の第一接合面（２２）に少なくとも部分的に当接する第二接合面（２８）を有する第二部品要素（１２）
   を備え、
   前記両部品要素（１０，１２）の少なくとも一つはセラミック材料を含み、
   前記両接合面（２２，２８）の少なくとも一つには、前記装置内で少なくとも一つの空洞（３２）を定義する少なくとも一つの切り取り部（２４，３０）が設けられ、
   前記少なくとも一つの空洞（３２）へ及び／又は空洞から、加熱冷却流体を供給及び／又は排出することができる少なくとも一つの接続開口部（４８）が設けられている
   装置。
2. 前記少なくとも一つの空洞（３２）から及び／又は空洞へ、流体を排出及び／又は供給することができる少なくとも一つの第二接続開口部（５２）が、さらに設けられている請求項１に記載の装置。
3. 前記空洞（３２）が、前記第一接続開口部（４８）と第二接続開口部（５２）の間で、少なくとも一つの繋がった流路を形成する請求項２に記載の装置。
4. 前記少なくとも一つの繋がった流路が、基本的に蛇行して延伸している請求項３に記載の装置。
5. 流体が前記第一接続開口部から前記流路を通過して前記第二接続開口部に基本的に逆流原理で流動するように、前記繋がった流路が配置される請求項３又は４に記載の装置。
6. 流路内にフィン（３４）が設けられ、フィンの長手方向が流路の方向に延伸している請求項３〜５のいずれかに記載の装置。
7. 二つの部品要素（１０，１２）のそれぞれに、少なくとも一つの切り取り部（２４，３０）が設けられ、それが一緒になって前記少なくとも一つの空洞（３２）を形成する請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
8. 前記接合面（２２，２８）が基本的に一つの接合平面にあり、前記二つの部品要素中の切り取り部（２４，３０）が前記接合平面に対して対称的に形成される請求項７に記載の装置。
9. 前記両接合面（２２，２８）の少なくとも一つに、好ましくはニッケル又は銅を含む導電性の接合層（２６）が配置される請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
10. 前記搭載面（２０）に、少なくとも部分的に、導電性の第一遮蔽層（１８）が配置される請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
11. 前記第二部品要素（１２）は更に外側面（３６）を有し、前記外側面に少なくとも部分的に導電性の第二遮蔽層（３８）が配置される請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記第二部品要素（１２）が外側面（３６）を有し、前記外側面に、内蔵の加熱要素（４０）が配置される、及び／又は外部の加熱要素が装備可能である請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
13. 基板（Ｓ）を加熱冷却するための装置を製造する方法であって、前記方法は、順に
    （ａ）搭載面（２０）と第一接合面（２２）を有する第一部品要素（１０）、及び第二接合面（２８）を有する第二部品要素（１２）の少なくとも一つがセラミック材料を含む両部品要素（１０，１２）を準備する工程、
    （ｂ）前記両接合面（２２，２８）の少なくとも一つに、少なくとも一つの切り取り部（２４，３０）を形成する工程、
    （ｃ）前記少なくとも一つの切り取り部（２４，３０）が前記装置内に空洞（３２）を形成するように、第一部品要素（１０）の第一接合面（２２）と、第二部品要素（１２）の第二接合面（２８）とを接合する工程
    を備え、
    少なくとも一つの前記空洞（３２）へ及び／又は空洞から、加熱冷却流体を供給及び／又は排出することができる少なくとも一つの接続開口部（４８）が設けられる方法。
14. 前記両部品要素（１０，１２）を接合する工程（ｃ）が、硬ろう付けを含む請求項１３に記載の方法。
15. 第一部品要素（１０）と第二部品要素（１２）を準備する工程（ａ）が、セラミック材料製の第一素地及び／又は第二素地として、第一部品要素（１０）及び／又は第二部品要素（１２）を成形する工程を含む請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 更に、素地として形成された第一部品要素及び／又は第二部品要素を焼成する工程を含む方法であって、当該部品要素を焼成する工程の前に、前記少なくとも一つの切り取り部（２４，３０）を形成する工程（ｂ）が行われて、切り取り部（２４，３０）が形成される請求項１５に記載の方法。
17. 更に、前記搭載面（２０）に少なくとも一つの第一導電性遮蔽層（１８）を形成する工程、及び／又は前記第二部品要素（１２）の外側面（３６）に第二導電性遮蔽層（３８）を形成する工程を含む請求項１３〜１６のいずれかに記載の方法。
18. 基板（Ｓ）を加熱冷却するための方法であって、
    −請求項１〜１２のいずれかに記載の、基板を加熱冷却するための装置を準備する工程、
    −前記搭載面（２０）上に、少なくとも部分的に、前記基板（Ｓ）を配置する工程、
    −前記少なくとも一つの空洞（３２）へ及び／又は空洞から、前記少なくとも一つの第一接続開口部（４８）を介して、流体を供給する及び／又は排出する工程
    を備える方法。
19. 前記流体が、前期少なくとも一つの第一接続開口部（４８）を介して前記少なくとも一つの空洞（３２）に供給され、前記少なくとも一つの第二接続開口部（５２）を介して前記少なくとも一つの空洞（３２）から排出される請求項１８に記載の方法。
20. 基板（Ｓ）の温度を制御又は調整するために、供給される前記流体の温度及び／又は流速を変える請求項１８又は１９に記載の方法。
21. 前記搭載面（２０）に真空溝を形成し、前記真空溝を使って基板（Ｓ）を吸引する工程を更に含む請求項１８〜２０のいずれかに記載の方法。
22. 請求項１〜１２のいずれか及び請求項９〜１１に記載の装置を準備し、
    −前記第一遮蔽層（１８）にフォース電位を、
    −前記第二遮蔽層（３８）にシールド電位を、及び
    −前記接合層（２６）にガード電位を
    印加する請求項１８〜２１のいずれかに記載の方法。
23. 前記第二部品要素（１２）の外側面（３６）に加熱要素（４０）が配置され、前記基板（Ｓ）の温度の制御又は調整には、前記加熱要素（４０）の温度及び／又は加熱出力の制御又は調整が含まれる請求項１８〜２２のいずれかに記載の方法。

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