TWI768726B - 陶瓷加熱器以及其製造方法 - Google Patents

Abstract

靜電吸盤加熱器係在陶瓷基板12的內部，包括電阻發熱體16。在電阻發熱體16的表面，係沿著電阻發熱體16之縱向，設有凹槽17。凹槽17的側壁面17a，係相對於陶瓷基板12的表面而言傾斜。在凹槽17的側壁面17a與陶瓷基板12之間，不存在有空隙。

Description

陶瓷加熱器以及其製造方法

本發明係關於一種陶瓷加熱器以及其製造方法。

先前，被使用於半導體製造裝置之陶瓷加熱器係被知曉。例如在專利文獻1中，開示一種在陶瓷基板的表面，設有電阻發熱體之陶瓷加熱器以及其製造方法。在專利文獻1中，開示有在陶瓷基板的表面形成既定圖案之電阻發熱體後，照射雷射光到電阻發熱體以形成凹槽，藉此，調整電阻發熱體之電阻值。另外，在專利文獻2中，開示有一種當作陶瓷加熱器使用之電極內藏燒結體。在專利文獻2中，電極內藏燒結體之製造方法，開示有形成氧化鋁燒結體或氧化鋁臨時燒成體，在其上印刷電極膏，在電極膏上填充氧化鋁粉體以成型，熱壓燒成該成型體。 ［先行技術文獻］ ［專利文獻］

［專利文獻1］日本特開2002-190373號公報 〔專利文獻 2〕日本特開 2005-343733號公報

［發明所欲解決的問題］

順便一提，為了調整被印刷於專利文獻2中之氧化鋁燒結體或氧化鋁臨時燒成體之電極膏之電阻值，如專利文獻1所示，係考慮照射雷射光到電極膏，以形成凹槽。但是，當在形成凹槽後之電極膏上，填充氧化鋁粉體以成型，熱壓燒成該成型體時，有時氧化鋁陶瓷基板之中，在凹槽的側壁的附近產生空隙。這種空隙係成為熱傳導惡化或均熱性降低之原因，所以不佳。

本發明係為了解決這種課題所研發出者，其主要目的係在於在具有凹槽之電阻發熱體，被埋設於陶瓷基板之陶瓷加熱器中，使熱傳導性或均熱性良好。 ［用以解決問題的手段］

本發明之陶瓷加熱器之製造方法係包含： 製程（a），在第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面，形成既定圖案之電阻發熱體或其前驅體； 製程（b），照射雷射光到該電阻發熱體或其前驅體，沿著該電阻發熱體或其前驅體之縱向，形成凹槽； 製程（c），配置第2陶瓷未燒成層，使得覆蓋該電阻發熱體或其前驅體，在該第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面，以獲得積層體； 製程（d），藉熱壓燒成該積層體，獲得在陶瓷基板的內部，埋設有該電阻發熱體之陶瓷加熱器， 在該製程（b）中，形成該凹槽，使得該凹槽的側壁面相對於該第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面傾斜。

在此陶瓷加熱器之製造方法之製程（b）中，係於電阻發熱體或其前驅體形成凹槽，藉此，調整電阻發熱體或其前驅體之剖面積（進而，電阻發熱體之電阻）。此時，形成凹槽，使得凹槽的側壁面相對於第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面傾斜。當以製程（d）熱壓燒成積層成型體時，凹槽的側壁面係傾斜，所以，在凹槽的側壁面與被包含於第2陶瓷未燒成層之陶瓷粉之間，施加壓力，在兩者緊密接觸之狀態下，積層成型體係被燒成。藉此，防止在凹槽的側壁面與陶瓷基板之間，產生空隙之情事，同時可提高凹槽的側壁面與陶瓷基板之接著強度。因此，所得之陶瓷加熱器之熱傳導性或均熱性變良好。

而且，所謂「陶瓷燒成層」，係指被燒成後之陶瓷之層，例如可以係陶瓷燒成體（燒結體）之層，也可以係陶瓷臨時燒成體之層。所謂「陶瓷未燒成層」，係指未被燒成之陶瓷之層，例如可以係陶瓷粉體之層，也可以係陶瓷成型體（包含乾燥成型體過者或乾燥及脱脂成型體過者或陶瓷生片等）之層。所謂「電阻發熱體的前驅體」，係指藉燒成而成為電阻發熱體者，例如係指印刷過電阻發熱體膏者。「積層體」可以係配置第2陶瓷未燒成層，使得覆蓋電阻發熱體或其前驅體於第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面，也可以係在第2陶瓷未燒成層之上，更積層有另一層（例如在第2陶瓷未燒成層側，設有電極或其前驅體之第3陶瓷燒成層或未燒成層）。

在本發明之陶瓷加熱器之製造方法中，於該製程（b）中，係可以形成該凹槽，使得該凹槽的側壁面相對於該第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面之傾斜角度β係成為45°以下。如果如此時，在凹槽的側壁面與陶瓷基板之間，可確實防止產生空隙之情事。凹槽的側壁面之傾斜角度β，當考慮加工性時，最好係18°以上。

在本發明之陶瓷加熱器之製造方法中，於該製程（b）中，係也可以形成該凹槽，使得沿著該電阻發熱體或其前驅體之縱向，以被決定之複數量測點中之剖面積，分別成為預定之目標剖面積。如果如此時，未量測電阻發熱體或其前驅體之電阻，便可決定凹槽之形狀。

在本發明之陶瓷加熱器之製造方法中，於該製程（b）中，該凹槽之深度，也可以係該電阻發熱體或其前驅體之厚度之一半以下。如果如此時，其與凹槽之深度太深之情形相比較下，在凹槽的側壁面與陶瓷基板之間，成為可更容易防止產生空隙之情事。

在本發明之陶瓷加熱器之製造方法中，於該製程（a）中，也可以形成該電阻發熱體或其前驅體，使得沿著該電阻發熱體或其前驅體之縱向之端面相對於該第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面傾斜。如果如此時，係防止在沿著電阻發熱體之縱向之端面與陶瓷基板之間，產生空隙係情事，同時可提高該端面與陶瓷基板之接著強度，所以，所得之陶瓷加熱器之熱傳導性或均熱性成為更良好。在此情形下，於該製程（a）中，以形成該電阻發熱體或其前驅體，使得沿著該電阻發熱體或其前驅體之縱向之端面相對於該第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面之傾斜角度，成為45度以下為佳。如果如此時，可確實防止沿著電阻發熱體之縱向之端面與陶瓷基板之間，產生空隙之情事。

在本發明之陶瓷加熱器之製造方法中，於該製程（b）中，也可以使該凹槽的側壁面之傾斜角度，大於沿著該電阻發熱體或其前驅體之縱向之端面之傾斜角度。電阻發熱體或其前驅體之高度，係大於凹槽之深度。因此，使沿著電阻發熱體或其前驅體之縱向之端面之傾斜成為更和緩，藉此，可更加防止在陶瓷加熱器的電阻發熱體的端面與陶瓷基板之間，產生空隙之情事。

本發明之陶瓷加熱器係 一種陶瓷加熱器，在陶瓷基板的內部埋設有電阻發熱體，其包括： 凹槽，在該電阻發熱體的表面，沿著該電阻發熱體之縱向設置；以及 該凹槽的側壁面，相對於該陶瓷基板的表面傾斜， 在該凹槽的側壁面與該陶瓷基板之間，不存在有空隙。

在此陶瓷加熱器中，凹槽的側壁面係相對於陶瓷基板的表面傾斜，在凹槽的側壁面與陶瓷基板之間，不存在有空隙。因此，陶瓷加熱器之熱傳導性或均熱性變得良好。這種陶瓷加熱器，可藉例如上述之陶瓷加熱器之製造方法獲得。相對於陶瓷基板的表面而言，凹槽的側壁面之傾斜角度α，最好係27°以下。傾斜角度α係當考慮加工性時，最好係10°以上。

在本發明之陶瓷加熱器中，該凹槽的開口緣也可以呈經倒角之形狀。如果如此時，其與凹槽的開口緣係凸角之情形相比較下，變得較難產生將凹槽的開口緣當作起點之龜裂。

在本發明之陶瓷加熱器中，該凹槽之深度，最好係該電阻發熱體之厚度之一半以下。

在本發明之陶瓷加熱器中，也可以沿著該電阻發熱體之縱向之端面相對於該陶瓷基板的表面傾斜，在該端面與該陶瓷基板之間，不存在有空隙。如果如此時，陶瓷加熱器之熱傳導性或均熱性係變得更加良好。相對於陶瓷基板的表面而言，沿著電阻發熱體之縱向之端面之傾斜角度γ，最好係27°以下。

在本發明之陶瓷加熱器中，沿著該電阻發熱體之縱向之端面之傾斜角度，以比該凹槽的側壁面之傾斜角度還要小為佳。

接著，依據圖面，說明本發明之實施形態。圖1係本實施形態之靜電吸盤加熱器10之立體圖；圖2係圖1之A－A剖面圖；圖3係俯視電阻發熱體16時之說明圖；圖4係圖3之B－B剖面圖。

靜電吸盤加熱器10係在陶瓷基板12的內部，埋設有静電電極14與電阻發熱體16者。冷卻板22係透過接著層26，被接著於靜電吸盤加熱器10的內表面。

陶瓷基板12係陶瓷製（例如氧化鋁製或氮化鋁製）之圓板。在陶瓷基板12的表面，係設有可載置晶圓W之晶圓載置面12a。

静電電極14係概略平行於晶圓載置面12a之圓形導電性薄膜。在此静電電極14，係電性連接有未圖示之棒狀端子。棒狀端子係自静電電極14的下表面，經過陶瓷基板12後，通過冷卻板22而往下方延伸出。棒狀端子係與冷卻板22電性絶緣。陶瓷基板12之中，比静電電極14還要靠近上側之部分，係發揮當作誘電體層之功能。静電電極14之材料，係可例舉例如碳化鎢、金屬鎢、碳化鉬、金屬鉬等，其中，最好選用熱膨脹係數與所使用之陶瓷接近者。

電阻發熱體16係被設於概略平行於晶圓載置面12a之面之帶狀導電性線體。帶狀導電性線體係並未特別侷限，但是，也可以被設定為例如寬度0.1～10mm、厚度0.001～0.1mm、線間距離0.1～5mm。電阻發熱體16係被配線為自一邊之端子部18至另一邊之端子部20為止，以一筆畫之要領，綿延陶瓷基板12的全體，不與帶狀導電性線體相交叉。在電阻發熱體16的端子部18,20之每一個，係個別地電性連接有未圖示之供電端子。這些供電端子係自電阻發熱體16的下表面，通過陶瓷基板12後，通過冷卻板22而往下方延伸出。又，這些供電端子係與冷卻板22電性絶緣。電阻發熱體16之材料，係例舉例如碳化鎢、金屬鎢、碳化鉬、金屬鉬等，其中最好選用熱膨脹係數與所使用之陶瓷接近者。

在電阻發熱體16的表面，如圖4所示，係沿著電阻發熱體16之縱向（電流之流動方向）設有凹槽17。凹槽17之深度，當然小於電阻發熱體16之厚度，但是，最好係電阻發熱體16之厚度之一半以下。凹槽17的側壁面17a，係相對於陶瓷基板12的晶圓載置面12a而言傾斜。在凹槽17的側壁面17a與陶瓷基板12之間，係不存在有空隙。而且，所謂「不存在有空隙」，係指當以肉眼觀看倍率150倍之陶瓷基板12之SEM剖面時，未確認到空隙（以下相同）。對於晶圓載置面12a之側壁面17a之傾斜角度α，最好係27°以下。又，此傾斜角度α係當考慮加工性時，最好係10°以上。凹槽17之寬度，最好係凹槽17之深度以上。凹槽17的開口緣17b係並非凸角，而呈經倒角之形狀。倒角可以係C倒角，也可以係R倒角。相對於陶瓷基板12的晶圓載置面12a而言，沿著電阻發熱體16之縱向之端面16a係傾斜。在端面16a與陶瓷基板12之間，係不存在有空隙。對於晶圓載置面12a之端面16a之傾斜角度γ，最好係27°以下。電阻發熱體16的端面16a之傾斜角度γ，最好小於凹槽17的側壁面17a之傾斜角度α。

冷卻板22係金屬製（例如鋁製），內藏有可通過冷媒（例如水）之冷媒通路24。此冷媒通路24係被形成為綿延陶瓷基板12的全面以通過冷媒。而且，在冷媒通路24係設有冷媒的供給口與排出口（皆未圖示）。

接著，說明靜電吸盤加熱器10之使用例。在此靜電吸盤加熱器10的晶圓載置面12a載置晶圓W，在静電電極14與晶圓W之間施加電壓，藉此，藉静電力，吸附晶圓W到晶圓載置面12a。在此狀態下，對晶圓W施加電漿CVD成膜或電漿蝕刻。又，對電阻發熱體16施加電壓以加熱晶圓W，或者，循環冷媒到冷卻板22的冷媒通路24以冷卻晶圓W，藉此，控制晶圓W之溫度為一定。當施加電壓於電阻發熱體16時，係在電阻發熱體16的一邊之端子部18與另一邊之端子部20之間，施加電壓。如此一來，電流流到電阻發熱體16，藉此，電阻發熱體16係發熱以加熱晶圓W。

在本實施形態中，在電阻發熱體16的表面係形成有凹槽17。電阻發熱體16係自一邊之端子部18至另一邊之端子部20為止，被分割為複數區間，在每個區間，凹槽17（深度係概略一定）之寬度係被決定。凹槽17的寬度較大之區間，係電阻發熱體16之剖面積變得較小，所以，電阻變大，發熱量變多。凹槽17的寬度較窄之區間，係電阻發熱體16之剖面積變得較大，所以，電阻變小，發熱量變少。因此，藉調整各區間的凹槽17之寬度，使電阻發熱體16的每個區間之發熱量與目標發熱量一致。

接著，說明靜電吸盤加熱器10之製造例。圖5係靜電吸盤加熱器10之製造製程圖；圖6係以包含電阻發熱體前驅體66之寬度方向之面，垂直地切斷電阻發熱前驅體66後之電阻發熱體前驅體66之剖面圖；圖7係在電阻發熱體前驅體66，形成凹槽67之製程之說明圖；圖8及圖9係以包含電阻發熱體前驅體66之寬度方向之面，垂直地切斷電阻發熱體前驅體66後之線凹槽68及凹槽67之剖面圖。以下，陶瓷基板12係例舉製造氧化鋁基板時之例，做說明。

[1]成型體之製作（參照圖5（A）） 製作圓盤狀之下部及上部之成型體51,53。各成型體51,53係例如首先，投入包含氧化鋁粉體（例如平均粒徑0.1～10μm）、溶媒、分散劑及凝膠化劑之漿料到成型模具，在成型模具內，化學反應凝膠化劑以凝膠化漿料後，離型之，藉此製作。將如此獲得之成型體51,53稱做鑄模成型體。

溶媒只要係溶解分散劑及凝膠化劑者時，並未特別侷限，但是，例如可例舉碳氫化合物類溶媒（甲苯、二甲苯、溶劑石腦油等）、醚類溶媒（乙二醇單乙醚、丁基卡必醇、乙酸丁基卡必醇酯等）、醇類溶媒（異丙醇、1－丁醇、乙醇、2－乙基己醇、松油醇、乙二醇、甘油等）、酮類溶媒（丙酮、甲基乙基酮等）、酯類溶媒（乙酸丁酯、戊二酸二甲酯、三乙酸甘油酯等）、多元酸類溶媒（戊二酸等）。尤其，以使用多元酸酯（例如戊二酸二甲酯等）、多元醇的酸酯（例如三乙酸甘油酯等）等之具有2以上之酯鍵之溶媒為佳。

分散劑只要係均勻地分散氧化鋁粉體到溶媒中者時，並未特別侷限。例如可例舉聚羧酸類共聚物、聚羧酸酯、山梨聚醣脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、磷酸酯鹽類共聚物、磺酸鹽類共聚物、具有三級胺之聚氨酯聚酯類共聚物等。尤其，以使用聚羧酸類共聚物、聚羧酸酯等為佳。藉添加此分散劑，可使成型前之漿料為低黏度，而且具有較高之流動性者。

凝膠化劑也可以係例如包含異氰酸酯類、多元醇類及觸媒之凝膠化劑。其中，異氰酸酯類只要係具有將異氰酸酯基當作官能基之物質時，並未特別侷限，但是可例舉例如甲苯二異氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）或這些修飾產物等。而且，在分子內，也可以含有異氰酸酯基以外之反應性官能基，甚至，也可以係如多異氰酸酯般地，含有多個反應性官能基。多元醇類只要係具有2個以上可與異氰酸酯基反應之羥基之物質時，並未特別侷限，但是，可例舉例如乙二醇（EG）、聚乙二醇（PEG）、丙二醇（PG）、聚丙二醇（PPG）、聚四亞甲基二醇（PTMG）、聚六亞甲基二醇（PHMG）、聚乙烯醇（PVA）等。觸媒如果係促進異氰酸酯類與多元醇類之胺基甲酸乙酯反應之物質時，並未特別侷限，但是，可例舉例如三乙烯二胺、六亞甲基二胺、6－二甲胺基－1－己醇等。

在此製程中，首先，以既定比例，添加溶媒及分散劑到氧化鋁粉體，經過既定時間以混合這些，藉此，調製漿料前驅體，然後，添加凝膠化劑到此漿料前驅體，以混合・真空脱泡而做成漿料為佳。調製漿料前驅體或漿料時之混合方法，係並未特別侷限，但是，可使用例如球磨機、自公轉式攪拌、振動式攪拌、螺旋槳式攪拌等。而且，經添加凝膠化劑到漿料前驅體之漿料，係隨著時間經過，而開始進行凝膠化劑之化學反應（胺基甲酸乙酯反應），所以，以較快速地流入成型模具內之方法為佳。流入到成型模具之漿料，係藉包含於漿料之凝膠化劑進行化學反應，而凝膠化。所謂凝膠化劑之化學反應，係指異氰酸酯類與多元醇類產生胺基甲酸乙酯反應，以成為聚氨酯樹脂（聚胺基甲酸乙酯）之反應。藉凝膠化劑之反應，漿料係凝膠化，聚氨酯樹脂係發揮有機黏合劑之功能。

[2]臨時燒成體之製作（參照圖5（B）） 在乾燥下部及上部之成型體51,53後，脱脂之，還藉臨時燒成，獲得下部及上部之臨時燒成體61,63。成型體51,53之乾燥，係為了蒸發包含於成型體51,53之溶媒而進行。乾燥溫度或乾燥時間，只要係對應使用之溶媒而適宜設定即可。但是，乾燥溫度係注意設定，使得乾燥中之成型體51,53不產生龜裂。又，環境氣體也可以係大氣環境氣體、惰性環境氣體、真空環境氣體之任一者。乾燥後之成型體5l,53之脱脂，係為了分解・去除分散劑或觸媒或黏合劑等之有機物而進行。脱脂溫度係只要對應包含之有機物之種類以適宜設定即可，但是，也可以設定為例如400～600℃。又，環境氣體也可以係大氣環境氣體、惰性環境氣體、真空環境氣體之任一者。脱脂後之成型體5l,53之臨時燒成，係為了提高強度且容易處理而進行。臨時燒成溫度係並未特別侷限，但是，也可以設定為例如750～900℃。又，環境氣體也可以係大氣環境氣體、惰性環境氣體、真空環境氣體之任一者。

[3]電阻發熱體前驅體之形成（參照圖5（C）及圖6） 使電阻發熱體用膏成為與電阻發熱體16為相同圖案地，印刷到下部的臨時燒成體61的單面後，乾燥之，藉此，形成電阻發熱體前驅體66。又，使静電電極用膏成為與静電電極14為相同形狀地，印刷到上部的臨時燒成體63的單面後，乾燥之，藉此，形成静電電極前驅體64。兩膏體皆係包含氧化鋁粉體與導電性粉末與黏合劑與溶媒者。氧化鋁粉體係可使用與例如在製作成型體51,53時所使用者為同樣者。導電性粉末係可例舉例如碳化鎢粉末。黏合劑係可例舉例如纖維素類黏合劑（乙基纖維素等）或丙烯酸類黏合劑（聚甲基丙烯酸甲酯等）或乙烯類黏合劑（聚乙烯醇縮丁醛等）。溶媒係可例舉例如松油醇等。印刷方法係可例舉例如絲網印刷法等。印刷係實施複數次。因此，各前驅體66,64係成為多層構造。又，電阻發熱體前驅體66係印刷，使得沿著縱向之端面66a成為階梯狀（參照圖6）。被印刷後之膏體的端部係垂下，所以，最後，端面66a係不成為階梯狀而成為傾斜面。端面66a係相對於下部的臨時燒成體61的表面而言傾斜，最好該傾斜角度δ係45°以下。静電電極前驅體64係雖然未圖示，但是，也印刷使得同樣成為階梯狀。在此情形下，印刷後之膏體的端部係垂下，所以，最後，端面係不成為階梯狀而成為傾斜面。

[4]凹槽之形成（參照圖5（D）及圖7～9） 在設於下部的臨時燒成體61的單面之電阻發熱體前驅體66，形成凹槽67。凹構67之深度，最好係電阻發熱體前驅體66之一半以下。凹構67之形成，係藉圖7所示之皮秒雷射加工機30而進行。皮秒雷射加工機30係一邊驅動加爾帕諾鏡子之馬達與桌台之馬達，一邊沿著電阻發熱體前驅體66之縱向，照射雷射光32，藉此，形成線凹槽68。線凹槽68之寬度（一口氣形成之凹槽寬度）係並未特別侷限，但是，最好係例如10～100μm，20～60μm則更佳。皮秒雷射加工機30係使這種線凹槽68，在電阻發熱體前驅體66之寬度方向上重疊地，設置複數條，藉此，形成凹槽67。雷射光32係在照射位置之中心，能量最高，自中心愈往外側則能量變得愈低。因此，生成之線凹槽68之剖面，如圖8所示，係成為接近正弦彎曲之形狀。當設定線凹槽68之節距為線凹槽68之寬度之一半時，自現在之線凹槽68形成下一線凹槽68時，雷射光32之剖面係成為如圖8之虛線，在形成又一線凹槽68時，雷射光32之剖面係成為如圖8之中心線，在形成再一線凹槽68時，雷射光32之剖面係成為如圖8之假想線。因此，當形成這些全部之線凹槽68後，如圖9所示，係獲得底面大概接近平坦之凹槽67。凹槽67係線凹槽68之集合體。凹槽67的側壁面67a，係相對於下部的臨時燒成體61的表面而言傾斜。相對於下部的臨時燒成體61的表面而言，凹槽67的側壁面67a之傾斜角度β（參照圖9），最好係45°以下。又，當考慮雷射光32之加工性時，傾斜角度β最好係18°以上。傾斜角度β係因為雷射光32之輸出或雷射光32之加工次數（照射到相同處所之雷射光32之次數）而改變。此時，使傾斜角度β比傾斜角度δ還要大，換言之，最好使傾斜角度δ成為比傾斜角度β還要和緩。

當形成凹槽67時，首先，使用雷射位移計，量測形成凹槽67前之電阻發熱體前驅體66之厚度分佈。此量測係在沿著電阻發熱體前驅體66之中心線，事先被決定之複數量測點中，實施之。求出在各量測點中，事先被決定之厚度之目標值與厚度之量測值之差（厚度之差）。厚度之目標值，係依據燒成電阻發熱體前驅體66，以當作電阻發熱體16時之電阻之目標值而被設定。而且，依據某量測點之厚度之差，決定形成在自該量測點至其鄰接之量測點為止之區間之線凹槽68之條數。線凹槽68之深度係預定之值。因此，藉改變線凹槽68之條數，凹槽67之寬度係改變，凹槽67之剖面積，進而，電阻發熱體前驅體66之剖面積係改變。亦即，凹槽67係被形成為複數量測點中之電阻發熱體前驅體66之剖面積，成為分別預定之目標剖面積。

[5]積層體之製作（參照圖5（E）） 積層氧化鋁粉體，使得電阻發熱體前驅體66覆蓋設有下部的臨時燒成體61的電阻發熱體前驅體66之面，在其上，積層成型，使得上部的臨時燒成體63的設有静電電極前驅體64之面，接觸到氧化鋁粉體，而獲得積層體50。積層體50係在上部及下部的臨時燒成體61,63之間，夾持有氧化鋁粉體層62之構造。氧化鋁粉體可使用與在製作成型體51,53時，所使用者同樣者。

[6]熱壓燒成（參照圖5（F）） 一邊在厚度方向上，施加壓力到所得之積層體50，一邊熱壓燒成。此時，積層體50係被克制，使得藉模具而不往徑向擴大，所以，在厚度方向上被壓縮。壓縮率係因為壓制力而不同，但是，例如係30～70%。藉此，電阻發熱體前驅體66係被燒成以成為電阻發熱體16，静電電極前驅體64係被燒成以成為静電電極14，臨時燒成體61,63及氧化鋁粉體層62係被燒結以一體化，而成為陶瓷基板12。結果，可獲得靜電吸盤加熱器10。在熱壓燒成中，最好至少在最高溫度（燒成溫度）中，使壓制力為30～300kgf／cm² ，50～250kgf／cm² 則更佳。又，最高溫度係只要因為陶瓷粉末之種類、粒徑等而適宜設定即可，但是，最好設定在1000～2000℃之範圍。環境氣體係只要自大氣環境氣體、惰性環境氣體、真空環境氣體之中，適宜選擇即可。

在此，使本實施形態之構造元件與本發明之構造元件之對應關係變得清楚。本實施形態之靜電吸盤加熱器10，係相當於本發明之陶瓷加熱器。又，本實施形態之電阻發熱體前驅體之形成（參照圖5（C）及圖6），係相當於本發明之製程（a），凹槽之形成（參照圖5（D）及圖7～9）係相當於製程（b），積層體之製作（參照圖5（E））係相當於製程（c），熱壓燒成（參照圖5（F））係相當於製程（d)，臨時燒成體61係相當於第1陶瓷燒成層，氧化鋁粉體層62係相當於第2陶瓷未燒成層。

在以上詳述過之本實施形態中，係藉在電阻發熱體前驅體66形成凹槽67，而調整電阻發熱體前驅體66之剖面積（進而，電阻發熱體16之電阻）。此時，形成凹槽67，使得相對於下部的臨時燒成體61的表面而言，凹槽67的側壁面67a係傾斜。當熱壓燒成積層體50時，凹槽67的側壁面67a係傾斜，所以，在凹槽67的側壁面67a與包含於氧化鋁粉體層62之氧化鋁粉體之間，施加壓力，於兩者緊密地接觸之狀態下，積層體50係被燒成。藉此，在靜電吸盤加熱器10中，於凹槽17的側壁面17a與陶瓷基板12之間，防止產生空隙之情事，同時可提高凹槽17的側壁面17a與陶瓷基板12之接著強度。因此，所得之靜電吸盤加熱器10之熱傳導性或均熱性係變得良好。

又，如果對於臨時燒成體61的表面之凹槽67的側壁面67a之傾斜角度β係45度以下時，可確實防止在靜電吸盤加熱器10的電阻發熱體16的凹槽17的側壁面17a與陶瓷基板12之間，產生空隙之情事。傾斜角度β係當考慮加工性（例如由雷射光所做之加工次數等）時，最好係18度以上。因為當傾斜角度β太小時，由一次之雷射光所做之加工所形成之凹槽17之深度係變淺，所以，在使凹槽17達到既定深度時，需增加加工次數，而所費之加工時間係較長。

而且，凹槽67係被形成，使得沿著電阻發熱體前驅體66之縱向，以被決定之複數量測點中之剖面積，分別成為預定之目標剖面積。因此，未量測電阻發熱體前驅體66之電阻，便可決定凹槽67之形狀。

凹槽67之深度，最好係電阻發熱體前驅體66之厚度之一半以下。如果如此時，其與凹槽67之深度太深之情形相比較下，變得更容易防止在靜電吸盤加熱器10的凹槽17的側壁面17a與陶瓷基板12之間，產生空隙之情事。

而且，相對於臨時燒成體61的表面而言，沿著電阻發熱體前驅體66之縱向之端面66a係傾斜。因此，防止在沿著靜電吸盤加熱器10的電阻發熱體16之縱向之端面16a與陶瓷基板12之間，產生空隙之情事，同時可提高該端面16a與陶瓷基板12之接著強度。因此，所得之靜電吸盤加熱器10之熱傳導性或均熱性係變得更良好。尤其，如果對於臨時燒成體61的表面之沿著電阻發熱體前驅體66之縱向之端面之傾斜角度δ係45°以下時，可確實防止在沿著電阻發熱體16之縱向之端面16a與陶瓷基板12之間，產生空隙之情事。

在形成凹槽67時，係使凹槽67的側壁67a之傾斜角度β，變得大於電阻發熱體前驅體66的端面66a之傾斜角度δ，換言之，最好使傾斜角度δ比傾斜角度β還要和緩。電阻發熱體前驅體66之高度，係比凹槽67之深度還要大。因此，藉使電阻發熱體前驅體66的端面66a之傾斜成為較和緩，更可防止在靜電吸盤加熱器10的電阻發熱體16的端面16a與陶瓷基板12之間，產生空隙之情事。

而且，靜電吸盤加熱器10係凹槽17的側壁面17a相對於陶瓷基板12的表面而言傾斜，在凹槽17的側壁面17a與陶瓷基板12之間，不存在有空隙。因此，靜電吸盤加熱器10之熱傳導性或均熱性變得良好。對於陶瓷基板12的表面之凹槽17的側壁面17a之傾斜角度α，最好係27°以下。又，傾斜角度α最好係10度以上。當更加確實防止凹槽17的側壁面17a與陶瓷基板12之間，產生空隙之情事時，最好設定凹槽17之寬度為凹槽17之深度以上。

而且，靜電吸盤加熱器10係凹槽17的開口緣17b成為經倒角之形狀。因此，其與凹槽17的開口緣係凸角之 情形相比較下，變得較難產生將凹槽17的開口緣17b當作起點之龜裂。而且，即使在進行熱壓燒成前之凹槽67的開口緣係凸角，熱壓燒成後之凹槽17的開口緣17b也成為經倒角之形狀。凹槽17之深度，最好係電阻發熱體16之厚度之一半以下。

而且，靜電吸盤加熱器10相對於陶瓷基板12的表面而言，沿著電阻發熱體16之縱向之端面16a係傾斜，在端面16a與陶瓷基板12之間，係不存在有空隙。因此，靜電吸盤加熱器10之熱傳導性或均熱性係變得更良好。對於陶瓷基板12的表面之沿著電阻發熱體16之縱向之端面16a之傾斜角度γ最好係27°以下。傾斜角度γ最好係小於凹槽17的側壁面17a之傾斜角度α。

而且，本發明係並不侷限於上述之實施形態，只要係屬於本發明之技術的範圍，當然可藉種種態樣實施之。

例如在上述之實施形態中，陶瓷加熱器雖然例示靜電吸盤加熱器10，但是，其也可以係不具有静電電極14之陶瓷加熱器。在此情形下，可以使用不具有静電電極前驅體64之上部的臨時燒成體63，以製作積層體50，而熱壓燒成該積層體50，或者，省略上部的臨時燒成體63，以製作積層體50，而熱壓燒成該積層體50。

在上述之實施形態中，第2陶瓷未燒成層雖然例示氧化鋁粉體層62，但是，也可以取代氧化鋁粉體層62，而使用氧化鋁成型體層或氧化鋁生片。氧化鋁成型體層係可以使用乾燥過者，也可以使用乾燥後脱脂過者。

在上述之實施形態中，第1陶瓷燒成層雖然例示臨時燒成體61，但是，也可以取代臨時燒成體61，而使用氧化鋁燒結體。或者，取代第1陶瓷燒成層，而使用陶瓷成型體層或陶瓷生片。也可以陶瓷成型體層可以係使用乾燥過者，也可以使用乾燥後脱脂過者。

在上述之實施形態中，形成凹槽67之電阻發熱體前驅體66，係使用印刷電阻發熱體用膏後，乾燥過者，但是，也可以使用印刷乾燥後，脱脂過者，或者，印刷乾燥脱脂後，臨時燒成（或燒成）過者。

在上述之實施形態中，電阻發熱體16係採用在陶瓷基板12之全體，以一筆畫之要領，使帶狀導電性線體不交叉地配線者，但是，本發明並不特別侷限於此。例如也可以劃分陶瓷基板12為複數區域，在各區域，設置以一筆畫之要領，使帶狀導電性線體不交叉地配線之電阻發熱體。在此情形下，各電阻發熱體係只要採用與上述之電阻發熱體16同樣之構造即可。 [實施例]

以下，說明本發明之實施例。而且，以下之實施例係並不侷限本發明。

[實施例1] 依照上述之製造例，以製作靜電吸盤加熱器10（參照圖5）。 [1]成型體之製作 秤量氧化鋁粉末（平均粒徑0.5μm，純度99.7%)100重量份、氧化鎂0.04重量份、分散劑使用聚羧酸類共聚物3重量份、溶媒使用多元酸酯20重量份，以球磨機（滾筒）混合這些14小時，而當作漿料前驅體。對於此漿料前驅體，加上凝膠化劑，亦即，異氰酸酯類使用4,4’－二苯基甲烷二異氰酸酯3.3重量份，多元醇類使用乙二醇0.3重量份，觸媒使用6－二甲基胺基－1－己醇0.1重量份，以自公轉式攪拌機混合12分鐘，而獲得漿料。使所得之漿料流入到成型模具。之後，在22℃放置2小時，藉此，在成型模具內，化學反應凝膠化劑以凝膠化漿料後，離型之。藉此，獲得上部及下部的成型體51,53（參照圖5（A））。

[2]臨時燒成體之製作 將上部及下部的成型體51,53，以100℃乾燥10小時後，以最高溫度500℃，脱脂1小時，而且，以最高溫度820℃及大氣環境氣體，臨時燒成1小時，藉此，獲得上部及下部的臨時燒成體61,63（參照圖5（B））。

[3]電阻發熱體前驅體之形成 混合碳化鎢粉末（平均粒徑1.5μm）與氧化鋁粉末（平均粒徑0.5μm），使得氧化鋁含有量成為10重量%，加入當作黏合劑之聚甲基丙烯酸甲酯與當作溶媒之松油醇以混合之，藉此，調製膏體。此膏體係使用於電阻發熱體用及静電電極用兩者。而且，在下部的臨時燒成體61的單面，複數次絲網印刷電阻發熱體用膏，之後，乾燥之，藉此，形成厚度100μm之電阻發熱體前驅體66。又，在上部的臨時燒成體63的單面，複數次絲網印刷静電電極用膏，之後，乾燥之，藉此，形成静電電極前驅體64（參照圖5（C））。電阻發熱體前驅體66的端面66a之傾斜角度δ係10度。實際上，被印刷之膏的端部係垂下，所以，端面66a並非階梯狀而成為傾斜面。静電電極前驅體64的端面之傾斜角度也係相同值。

[4]凹槽之形成 使用雷射位移計，以量測電阻發熱體前驅體66之厚度分佈，依據量測結果，使用皮秒雷射加工機30以在電阻發熱體前驅體66的表面形成凹槽67。雷射加工條件係雷射輸出20W、加工速度2000mm／sec、及加工次數2次。進行過被形成之凹槽67之形狀量測。其結果係如圖10所示。由圖10可知：凹槽67之深度係20μm，凹槽67的側壁面67a之傾斜角度β係34°。

在此，說明傾斜角度β之求出方法。首先，如圖11所示，在寬度方向上，設定0.5mm之對象範圍，使得包含做為傾斜面之側壁面67a。此時，校正使得電阻發熱體前驅體66的底面成為大概水平，同時使對象範圍之中心與側壁面67a之正中為大概一致。綿延此對象範圍的全域，在寬度方向上，以2.5μm節距，取得電阻發熱體前驅體66之高度。高度係使用觸針式量測器以量測之。而且，做成橫軸為電阻發熱體前驅體66之高度，縱軸為頻率之圖表（直方圖）。高度之數據間隔係當作1μm。以圖12表示直方圖之一例。在直方圖中，高度較低之第1群組與高度較高之第2群組係顯現。第1群組係凹槽67的底面之高度之群組，第2群組係電阻發熱體前驅體66的頂面（未設有凹槽67之部分）之高度之群組。在直方圖中，將第1群組內，頻率最高之值（頻率最高值）視為凹槽67之底面高度HL，在第2群組內，將頻率最高之值（頻率最高值）視為電阻發熱體前驅體66之頂面高度HU。又，將自HU減去HL後之值，當作凹槽67之深度D。而且，將HL加上0.1D後之值當作下限值，將自HU減去0.1D後之值當作上限值，使用側壁面67a之中，自下限值至上限值為止之間，以2.5μm節距，測得之高度，求出側壁面67a之回歸直線，將該回歸直線與水平線（圖10之橫軸）之夾角，當作傾斜角度β。而且，上述之電阻發熱體前驅體66的端面66a之傾斜角度δ，也與此同樣地求出。但是，當求出傾斜角度δ時，不設定對象範圍為0.5mm，而設定為1.5mm。

[5]積層體之製作 在臨時燒成體61的設有電阻發熱體前驅體66之面，積層氧化鋁粉體，使得覆蓋電阻發熱體前驅體66，在其上，積層以成型臨時燒成體63，使得設有静電電極前驅體64之面與氧化鋁粉體相接，而獲得積層體50。

[6]熱壓燒成 進行所得之積層體50之熱壓燒成。藉此，電阻發熱體前驅體66係被燒成，以成為厚度50μm之電阻發熱體16，静電電極前驅體64係被燒成以成為静電電極14，臨時燒成體61、63及氧化鋁粉體層62係燒結以一體化而成為陶瓷基板12，獲得靜電吸盤加熱器10。熱壓燒成係藉在真空環境氣體下、壓力250kgf／cm² 、最高溫度1600℃下，保持兩小時以進行之。之後，藉鑽石砂輪，平面研磨加工陶瓷燒結體表面，將自静電電極14至晶圓載置面12a為止之厚度，當作350μm。

[評估] 當觀察所得之靜電吸盤加熱器10的陶瓷基板（氧化鋁基板）12之外觀時，係未見色調有差異之處所。又，由所得之靜電吸盤加熱器10之剖面之SEM照片（倍率150倍、畫素數16.5萬畫素以上）可知：凹槽17之深度係10μm，凹槽17的側壁面17a之傾斜角度α係18°。凹構17之深度及傾斜角度α，係使用SEM照片，與上述之凹槽67之深度D及傾斜角度β之求出方法同樣地求出。又，在SEM照片中，在凹槽17的側壁面17a與陶瓷基板（氧化鋁基板）12之間，係未見空隙。沿著電阻發熱體16之縱向之端面16a之傾斜角度γ係5度。傾斜角度γ係使用SEM照片，與上述之傾斜角度δ之求出方法同樣地求出。静電電極14的端面之傾斜角度也相同係5度。在各端面與陶瓷基板12之間，也未見空隙。

[實施例2] 除了上述之實施例1之雷射加工條件之加工次數當作一次，其餘與實施例1同樣地，製作靜電吸盤加熱器10。電阻發熱體前驅體66的凹槽67之深度係10μm，傾斜角度β係18°，電阻發熱體前驅體66的端面66a之傾斜角度δ或静電電極前驅體64的端面之傾斜角度係10°。當與實施例1同樣地，拍攝觀察靜電吸盤加熱器10之剖面之SEM照片後，凹槽17之深度係5μm，凹槽17的側壁面17a之傾斜角度α係10度。在凹槽67的側壁面67a與陶瓷基板12之間，係未見空隙。沿著電阻發熱體16之縱向之端面之傾斜角度γ係5度。静電電極14的端面之傾斜角度也相同係5度。在各端面與陶瓷基板12之間也未見空隙。而且，各傾斜角度係與實施例1同樣地求出之。

[實施例3] 除了將上述之實施例1之雷射加工條件之加工次數當作3次，其餘係與實施例1同樣地，製作靜電吸盤加熱器10。電阻發熱體前驅體66的凹槽67之深度係30μm，傾斜角度β係45°，電阻發熱體前驅體66的端面66a之傾斜角度δ或静電電極前驅體64的端面之傾斜角度係10°。當與實施例1同樣地，拍攝觀察靜電吸盤加熱器10之剖面之SEM照片後，凹槽17之深度係15μm，凹槽17的側壁面17a之傾斜角度α係27°。在凹構17的側壁面17a與陶瓷基板12之間，係未見空隙。沿著電阻發熱體16之縱向之端面之傾斜角度γ係5度。静電電極14的端面之傾斜角度也相同係5度。在各端面與陶瓷基板12之間，也未見空隙。而且，各傾斜角度係與實施例1同樣地求出之。

實施例1～3之主要結果表示於表1。

[表1]

	雷射 加工次數	凹槽67（燒成前）	凹槽17（燒成後）
	傾斜角度β（°）	深度（μm)	傾斜角度α（°）	深度（μm)
實施例1	2	34	20	18	10
實施例2	1	18	10	10	5
實施例3	3	45	30	27	15

[實施例4及5] 在實施例4中，係除了端面66a之傾斜角度δ為18°，其餘與上述之實施例1相同地，製作靜電吸盤加熱器10。沿著所得之電阻發熱體16之縱向之端面16a之傾斜角度γ係10°。在實施例5中，係除了端面66a之傾斜角度δ為45°，其餘與上述之實施例1同樣地，製作靜電吸盤加熱器10。沿著所得之電阻發熱體16之縱向之端面16a之傾斜角度γ係26°。在實施例4,5中，於電阻發熱體16的端面16a附近，係並未確認到空隙（伴隨著均熱性異常）。

本申請案係將2020年2月26日提出申請之日本專利申請第2020-030724號，當作優先權主張之基礎，因為引用，而其內容之全部係包含於本專利說明書。 ［産業上之利用可能性］

本發明之陶瓷加熱器係可利用為例如半導體製造裝置用構件。

10:靜電吸盤加熱器 12:陶瓷基板 12a:晶圓載置面 14:静電電極 16:電阻發熱體 16a:端面 17:凹槽 17a:側壁面 17b:開口緣 18,20:端子部 22:冷卻板 24:冷媒通路 26:接著層 30:皮秒雷射加工機 32:雷射光 50:積層體 5l,53:成型體 61,63:臨時燒成體 62:氧化鋁粉體層 64:静電電極前驅體 66:電阻發熱體前驅體 66a:端面 67:凹槽 67a:側壁面 68:線凹槽

〔圖1〕係靜電吸盤加熱器10之立體圖。 〔圖2〕係圖1之A－A剖面圖。 〔圖3〕係俯視電阻發熱體16時之說明圖。 〔圖4〕係圖3之B－B剖面圖。 〔圖5〕係靜電吸盤加熱器10之製造製程圖。 〔圖6〕係以包含電阻發熱體前驅體66之寬度方向之面，切斷電阻發熱前驅體66後之剖面圖。 〔圖7〕係在電阻發熱體前驅體66，形成凹槽67之製程之說明圖。 〔圖8〕係線凹槽68之剖面圖。 〔圖9〕係凹槽67之剖面圖。 〔圖10〕係表示實施例1之凹槽67之形狀量測結果之圖形。 〔圖11〕係傾斜角度β之求出方法之說明圖。 〔圖12〕係將橫軸當作電阻發熱體前驅體66之高度，將縱軸當作頻率之直方圖。

12:陶瓷基板

16:電阻發熱體

16a:端面

17:凹槽

17a:側壁面

17b:開口緣

α:傾斜角度

γ:傾斜角度

Claims (14)

1. 一種陶瓷加熱器之製造方法，其包含：製程(a)，在第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面，形成既定圖案之電阻發熱體或其前驅體；製程(b)，照射雷射光到該電阻發熱體或其前驅體，以沿著該電阻發熱體或其前驅體之縱向，形成凹槽；製程(c)，配置第2陶瓷未燒成層，使得該電阻發熱體或其前驅體，覆蓋該第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面，以獲得積層體；製程(d)，藉熱壓燒成該積層體，獲得在陶瓷基板的內部，埋設有該電阻發熱體之陶瓷加熱器，在該製程(b)中，形成該凹槽，使得該凹槽的側壁面相對於該第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面傾斜，其中在該製程(b)中，形成該凹槽，使得該凹槽的側壁面相對於該第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面之傾斜角度，成為45°以下。
2. 如請求項1所述之陶瓷加熱器之製造方法，其中在該製程(b)中，形成該凹槽，使得沿著該電阻發熱體或其前驅體之縱向所決定之複數量測點中之剖面積，分別成為預定之目標剖面積。
3. 如請求項1或2所述之陶瓷加熱器之製造方法，其中在該製程(b)中，該凹槽之深度，係該電阻發熱體或其前驅體之厚度之一半以下。
4. 如請求項1或2所述之陶瓷加熱器之製造方法，其中在該製程(a)中，形成該電阻發熱體或其前驅體，使得沿著該電阻發熱體或其前驅體之縱向之端面相對於該第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面傾斜。
5. 如請求項4所述之陶瓷加熱器之製造方法，其中在該製程(a)中，形成該電阻發熱體或其前驅體，使得沿著該電阻發熱體或其前驅體之縱向 之端面相對於該第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面之傾斜角度，係成為45°以下。
6. 如請求項4所述之陶瓷加熱器之製造方法，其中在該製程(b)中，使該凹槽的側壁面之傾斜角度，大於沿著該電阻發熱體或其前驅體之縱向之端面之傾斜角度。
7. 如請求項1所述之陶瓷加熱器之製造方法，其中在該製程(b)中，形成該凹槽，使得該凹槽的側壁面相對於該第1陶瓷燒成層或未燒成層的表面之傾斜角度，成為18°以上45°以下，且該凹槽之深度，係該電阻發熱體或其前驅體之厚度之一半以下。
8. 一種陶瓷加熱器，在陶瓷基板的內部埋設有電阻發熱體，包括：凹槽，在該電阻發熱體的表面，沿著該電阻發熱體之縱向被設置；以及該凹槽的側壁面，相對於該陶瓷基板的表面傾斜，在該凹槽的側壁面與該陶瓷基板之間，不存在有空隙，其中該凹槽的側壁面相對於該陶瓷基板的表面之傾斜角度，係27度以下。
9. 如請求項8所述之陶瓷加熱器，其中該凹槽的開口緣呈經倒角之形狀。
10. 如請求項8或9所述之陶瓷加熱器，其中該凹槽之深度，係該電阻發熱體之厚度之一半以下。
11. 如請求項8或9所述之陶瓷加熱器，其中沿著該電阻發熱體之縱向之端面相對於該陶瓷基板的表面傾斜，在該端面與該陶瓷基板之間，不存在有空隙。
12. 如請求項11所述之陶瓷加熱器，其中沿著該電阻發熱體之縱向之端面相對於該陶瓷基板的表面之傾斜角度，係27°以下。
13. 如請求項11所述之陶瓷加熱器，其中沿著該電阻發熱體之縱 向之端面之傾斜角度，係小於該凹槽的側壁面之傾斜角度。
14. 如請求項8所述之陶瓷加熱器，其中該凹槽的側壁面相對於該陶瓷基板的表面之傾斜角度，係10度以上27度以下，且該凹槽之深度，係該電阻發熱體之厚度之一半以下。

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