專(zhuān)利名稱(chēng)：陶瓷加熱器與陶瓷接合體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及應(yīng)用于半導(dǎo)體器件生產(chǎn)與檢驗(yàn)、光學(xué)領(lǐng)域等的陶瓷加熱器與陶瓷接合體。
背景技術(shù)：
通常，半導(dǎo)體器件生產(chǎn)/檢驗(yàn)設(shè)備等一直使用加熱器、晶片探針等，其中使用的基體材料由不銹鋼或鋁合金等金屬組成，這類(lèi)設(shè)備的例子包括能蝕刻設(shè)備與化學(xué)氣相生長(zhǎng)設(shè)備等。
然而，這種金屬制作的加熱器有以下問(wèn)題。
首先，因?yàn)榧訜崞饔山饘僦谱?，加熱板厚度必須?5mm厚。由于在薄金屬板中因加熱造成熱膨脹而產(chǎn)生彎曲、應(yīng)力等，使置于金屬板上的硅片會(huì)受損或傾斜。但若增大加熱板厚度，加熱器就變得量重而體大。
改變加給加熱元件的電壓或電流量，可控制用于加熱硅片等被加熱物體的表面溫度(下稱(chēng)加熱面)。但因金屬板厚，加熱板溫度不能迅速地跟上電壓或電流量的變化，造成溫度不易控制。
因此，日本Kokai Hei 11-40330等提出一種陶瓷基片，其中把高熱導(dǎo)率與高強(qiáng)度的氮化物或碳化物陶瓷用作基片，并在這種陶瓷制作的板形體表面設(shè)置了通過(guò)燒結(jié)金屬顆粒形成的加熱元件。
如圖15所示，在這種陶瓷加熱器中，通常在陶瓷基片61內(nèi)形成加熱元件62，再在中心附近形成通過(guò)提升銷(xiāo)的通孔，因?yàn)樽屘嵘N(xiāo)通過(guò)通孔65再上下移動(dòng)，就相對(duì)便于從前一行接收半導(dǎo)體晶片，或把它送到下一行。標(biāo)號(hào)64代表埋置熱電偶等測(cè)溫元件的底孔64，標(biāo)號(hào)63代表把加熱元件62接電源的外部端子。
如上所述，通孔65排在陶瓷基片61的中心附近，因?yàn)橐靡粋€(gè)電機(jī)操縱提升銷(xiāo)，諸提升銷(xiāo)的位置最好相互靠近。
在用該陶瓷加熱器60加熱半導(dǎo)體晶片等被加熱物體時(shí)，若該物體接觸陶瓷加熱器10的加熱面被加熱，則陶瓷加熱器60表面的溫度分布就反映在半導(dǎo)體晶片等上，因而半導(dǎo)體晶片等難以均勻加熱。
為使陶瓷加熱器60的表面溫度均勻地加熱半導(dǎo)體晶片等，要求高度精細(xì)的控制，因而溫控不容易。
因此，加熱半導(dǎo)體晶片時(shí)，通常應(yīng)用一種利用為載送半導(dǎo)體晶片而設(shè)置的提升銷(xiāo)來(lái)支承半導(dǎo)體晶片的方法。就是說(shuō)，提升銷(xiāo)保持稍伸出陶瓷基片61表面的狀態(tài)，并在半導(dǎo)體晶片離陶瓷基片61表面指定距離的狀態(tài)支承半導(dǎo)體晶片，再對(duì)其加熱。
根據(jù)該應(yīng)用提升銷(xiāo)的方法，由于半導(dǎo)體晶片保持與陶瓷加熱器61表面隔開(kāi)指定距離的狀態(tài)，所以它被陶瓷基片61的輻射或?qū)α骷訜帷Ｏ鄳?yīng)地，陶瓷基片61表面的溫度分布一般不直接反映在半導(dǎo)體晶片上，因而半導(dǎo)體晶片被更均勻地加熱，使其不易產(chǎn)生任何溫度分布。
但提升銷(xiāo)(lifter)原來(lái)用于載送半導(dǎo)體晶片，半導(dǎo)體晶片可能不穩(wěn)定地被支承，此時(shí)產(chǎn)生了半導(dǎo)體晶片傾斜偏離位置的問(wèn)題。
在將半導(dǎo)體晶片或液晶基板置于其上加熱時(shí)(和在半導(dǎo)體晶片或液晶基板置于加熱的陶瓷基片上知道其溫度回到原來(lái)溫度即過(guò)渡狀態(tài)時(shí))，會(huì)在半導(dǎo)體晶片或液晶基板等被加熱物體中產(chǎn)生溫差。
另還遇到過(guò)自由顆粒粘附于被加熱物體的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明人對(duì)在加熱半導(dǎo)體晶片等時(shí)，諸如半導(dǎo)體晶片或液晶基板等被加熱物體(下稱(chēng)半導(dǎo)體晶片等)傾斜或產(chǎn)生溫度不均勻的原因作了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在提升銷(xiāo)集中于中心周?chē)鷷r(shí)，不能穩(wěn)定地支承半導(dǎo)體晶片等被加熱物體，而且陶瓷基片61中心部分比外圍部分的單位面積(容積)熱容量更小，使陶瓷基片61中心部分的溫度在加熱陶瓷基片時(shí)容易升高。
還發(fā)現(xiàn)，若提升銷(xiāo)出現(xiàn)在中心附近，在提升半導(dǎo)體晶片或液晶等被加熱板形物體時(shí)，該物體就彎曲，其外圍部分與陶瓷基片61接觸，從而生成自由顆粒。
用帶這些通孔65的陶瓷加熱器60加熱半導(dǎo)體晶片或液晶基板等被加熱物體時(shí)，通孔65附近的溫度局部變低，即產(chǎn)生一冷卻點(diǎn)，結(jié)果半導(dǎo)體晶片、液晶基板等的溫度在這一部分降低，使它們不易均勻受熱。
再者，在日本Kokai Hei4-324276提出的陶瓷加熱器中，把氮化鋁用作基片，這是一種導(dǎo)率高、強(qiáng)度大的非氧化物陶瓷；在這種氮化鋁基片中制作加熱元件和由鎢組成的填導(dǎo)體通孔；并對(duì)其銅焊了作為外接端子的鎳鉻引線。
由于這種陶瓷加熱器的陶瓷基片在高溫具有很大的機(jī)械強(qiáng)度，所以陶瓷基片厚度能做小，使熱容量小，結(jié)果能使陶瓷基片溫度迅速地跟上電壓或電流量的變化。
如日本專(zhuān)利公報(bào)NO.2525974與2783980和日本Kokai2000-114355所描述，上述的陶瓷加熱器采用了將柱形陶瓷與盤(pán)狀陶瓷接合的方法，使外接端子等引線免受半導(dǎo)體生產(chǎn)步驟中使用的反應(yīng)氣體、鹵素氣體等的影響。
但在使用日本專(zhuān)利公報(bào)NO.2525974描述的陶瓷加熱器時(shí)，要長(zhǎng)期暴露于反應(yīng)氣體、鹵素氣體等，熱應(yīng)力集中于柱形與盤(pán)狀陶瓷之間的接合界面(下稱(chēng)界面)。這樣，通過(guò)其溫度的反復(fù)升降，產(chǎn)生熱疲勞，由此界面發(fā)聲開(kāi)裂，其氣密性劣化，因而外接端子等引線被腐蝕。
在日本專(zhuān)利公報(bào)NO.2783980描述的陶瓷加熱器中，陶瓷顆粒在其界面生長(zhǎng)而向兩邊伸展，據(jù)此柱形陶瓷接合至盤(pán)狀陶瓷，因此界面的接合強(qiáng)度很強(qiáng)，但熱應(yīng)力局部集中。這樣，通過(guò)其反復(fù)升溫降溫，產(chǎn)生熱疲勞，界面、柱形陶瓷或盤(pán)狀陶瓷出現(xiàn)開(kāi)裂等。
對(duì)新近的半導(dǎo)體產(chǎn)品，要求縮短通過(guò)所需要的時(shí)間，因而強(qiáng)烈要求縮短其升降溫時(shí)間。但在日本專(zhuān)利公報(bào)NO.2525974、日本Kokai Hei2000-114355等描述的陶瓷加熱器中，柱形陶瓷形成了突緣部，造成熱容量增大、升溫速度降低的問(wèn)題。
為縮短升溫時(shí)間，必須提高升溫速度；為縮短降溫時(shí)間，必須提高降溫速度。然而，若突然升降陶瓷加熱器溫度，界面等產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，容易增加產(chǎn)生上述的開(kāi)裂等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述諸問(wèn)題，其一個(gè)目的是提供一種能穩(wěn)定地支承半導(dǎo)體晶片、液晶基板得很被加熱物體并對(duì)其均勻加熱的陶瓷加熱器。
本發(fā)明的另一目的是提供一種陶瓷加熱器，它可防止產(chǎn)生冷卻點(diǎn)，不使形成在陶瓷基片里的通孔附近的半導(dǎo)體晶片、液晶基板等的溫度下降，從而能均勻地加熱半導(dǎo)體晶片、液晶基板等被加熱物體。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種保持足夠氣密性并顯著提高其可靠性的陶瓷接合體，因?yàn)闊o(wú)熱應(yīng)力的面局部集中在柱形或圓柱形等指定形狀的陶瓷體與盤(pán)狀陶瓷之間的接合界面內(nèi)，使這部分不產(chǎn)生開(kāi)裂等。
為實(shí)現(xiàn)上述諸目的，本發(fā)明第一個(gè)方面的陶瓷加熱器包括盤(pán)狀陶瓷基片；形成在上述陶瓷基片表面或內(nèi)部的加熱元件；和讓提升銷(xiāo)通過(guò)上述陶瓷基片的通孔，其中形成了三個(gè)或更多的上述通孔，而且上述通孔形成在某一區(qū)域中，該區(qū)域離上述加熱元件中心的距離為上述加熱元件中心到其外緣的距離的1/2或更大。
根據(jù)上述陶瓷加熱器，陶瓷基片外圍部有三個(gè)或更多的通孔；因而通過(guò)這些通孔的提升銷(xiāo)也出現(xiàn)在陶瓷基片的外圍部而不集中在中心部，使提升銷(xiāo)支承的半導(dǎo)體晶片不會(huì)變得不穩(wěn)定，因此，即使在使用陶瓷加熱器時(shí)引起碰撞等，半導(dǎo)體晶片等也不易偏離位置，這樣提升銷(xiāo)能穩(wěn)定的支承半導(dǎo)體晶片等被加熱物體。
在半導(dǎo)體晶片等被加熱而升溫時(shí)，陶瓷基片中心部與外圍部的單位面積(容積)熱容量之差變成基本上可忽略的程度，結(jié)果二者的單位容積(面積)熱容量幾乎相當(dāng)。因此，半導(dǎo)體晶片等即使在升溫時(shí)(過(guò)渡時(shí))也能均勻地加熱。
再者，在中心附近有通孔時(shí)，當(dāng)提升銷(xiāo)上推板形物時(shí)，半導(dǎo)體晶片或液晶基板等被加熱板形物彎曲，因而板形物外圍擦碰陶瓷基片表面而產(chǎn)生自由顆粒。但根據(jù)本發(fā)明的一方面的陶瓷加熱器，不會(huì)造成這種問(wèn)題。
希望在與上述陶瓷基片保持同心圓關(guān)系的單一圓圈上幾乎與等間隔形成通孔。由于穿過(guò)通孔的提升銷(xiāo)廣泛散布在陶瓷基片上按等間隔排列，功能更穩(wěn)定地支承半導(dǎo)體晶片等。而且，半導(dǎo)體晶片等能更水平地保持，使陶瓷基片與半導(dǎo)體晶片等的距離不變，因此能更均勻地加熱半導(dǎo)體晶片等。
本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器包括；盤(pán)狀陶瓷基片；形成在上述陶瓷基片表面或里面的加熱元件；和讓提升銷(xiāo)通過(guò)上述陶瓷基片的通孔，其中加熱被加熱物體的加熱面一側(cè)每個(gè)上述通孔的直徑大于上述加熱面相對(duì)側(cè)的上述通孔的直徑。
在陶瓷加熱器設(shè)置了穿過(guò)提升銷(xiāo)的通孔時(shí)，通孔側(cè)壁周?chē)臏囟认陆?，因?yàn)橥讉?cè)壁通常接觸到溫度比基片本身更低的氣體，因此在加熱面產(chǎn)生冷卻點(diǎn)。
當(dāng)半導(dǎo)體晶片、液晶基板等置于該陶瓷加熱器上時(shí)，熱量在冷卻點(diǎn)被減小，因此這部分溫度下降，使半導(dǎo)體晶片、液晶基板等的溫度均勻性喪失。
但根據(jù)本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器，加熱被加熱物體加熱面一側(cè)的上述每個(gè)通孔直徑，要大于上述加熱面相對(duì)一側(cè)的上述通孔的直徑，因而構(gòu)成基片的固體不出現(xiàn)在產(chǎn)生冷卻點(diǎn)的部分。結(jié)果，空間占有率變大，其熱容量變小。相應(yīng)地，形成通孔附近部分地半導(dǎo)體晶片、液晶基板等的溫度幾乎不降低，故能更均勻地加熱半導(dǎo)體晶片或液晶基板等被加熱物體。
關(guān)于直徑在加熱面一側(cè)大于底面一側(cè)的通孔，在構(gòu)成的通孔具有柱形部和直徑越靠近加熱面變得越大的直徑漸增部時(shí)，即具有隧道形狀時(shí)，具有累加熱量的氣體就保持在隧道形狀部，冷卻點(diǎn)本身不擴(kuò)大，這樣就能更均勻地加熱半導(dǎo)體晶片或液晶基板等被加熱物體。
因上述形狀的通孔較容易用鉆頭等形成，故能有效地形成通孔。
加熱晶片等時(shí)，不填充上述直徑漸增部的空間。其原因在于，多用填充件填充直徑漸增部時(shí)，陶瓷與填充件就相互摩擦而產(chǎn)生自由顆粒。
另外，本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體包括里面設(shè)置導(dǎo)體的盤(pán)狀陶瓷基片；和接合到上述陶瓷基片底面的陶瓷體，其中由上述陶瓷體與陶瓷基片的界面包圍的區(qū)域中心或上述陶瓷體與陶瓷基片的界面構(gòu)成的區(qū)域中心，與上述陶瓷基片底面中心分開(kāi)3～200μam。
在本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體中，陶瓷體可以是柱形體或板形體，或是柱體等空心體，或是具有里面無(wú)空腔的陶瓷填充結(jié)構(gòu)的填充體。
圖28是剖視圖，示出的陶瓷接合體700應(yīng)用了由填充體構(gòu)成的陶瓷體281。在填充體構(gòu)成的陶瓷體281中，埋置了帶插口285的外接端子283和導(dǎo)線235，還埋置了測(cè)溫元件84的引線890。圖29是剖視圖，示出的陶瓷接合體800應(yīng)用了由板形體構(gòu)成的陶瓷體381。在由填充體構(gòu)成的陶瓷體381中，埋置了帶插口385的外接端子383和導(dǎo)線335，還埋置了測(cè)溫元件84的引線890。
在柱形體場(chǎng)合中，可以是三角形柱體150或方形柱體160或多邊形柱體170，如圖30(a)～(c)所示。
在本發(fā)明第三方面中，陶瓷體與陶瓷基片的界面包圍區(qū)的中心，或陶瓷體與陶瓷基片的界面構(gòu)成區(qū)的中心，指該界面包圍而成的圖的重心，或界面自身構(gòu)成的圖的重心。
該重心定義為把圖等分為兩半的直線的交點(diǎn)。在圓圈的情況下，圓心就是重心。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例是一陶瓷接合體，包括里面設(shè)置導(dǎo)體的盤(pán)狀陶瓷基片；和接合到陶瓷基片底面的陶瓷體，其中柱形陶瓷體與陶瓷基片的界面包圍的圓圈中心，與陶瓷基片底面中心隔開(kāi)3～200μm。下面再描述該陶瓷接合體。
例如，在加熱陶瓷接合體時(shí)，其中柱形陶瓷體與陶瓷基片的界面包圍的圓心(下稱(chēng)中心A)與陶瓷基片底面的中心(下稱(chēng)中心A)與陶瓷基片底面的中心(下稱(chēng)中心B)一致，柱形陶瓷體延伸方向與陶瓷基片在上述界面中的延伸方向一致，因而熱應(yīng)力局部集中，產(chǎn)生熱疲勞，生成開(kāi)裂等。
但根據(jù)本發(fā)明第三方面，即中心A與B的距離(指距離L)分開(kāi)3～200μm的陶瓷接合體被加熱時(shí)，柱形陶瓷體延伸方向與陶瓷基片延伸方向不同，熱應(yīng)力被分散，可防止產(chǎn)生開(kāi)裂等。
在距離L小于3μm的陶瓷接合體中，難以充分地分散熱應(yīng)力。
若距離L超出200μm，熱應(yīng)力反向集中，容易產(chǎn)生開(kāi)裂。而且，加熱半導(dǎo)體晶片的面的溫度分布變大。
希望上述導(dǎo)體是加熱元件，陶瓷接合體起到陶瓷加熱器的作用。
如上所述，這種陶瓷接合體的結(jié)構(gòu)能分散熱應(yīng)力，使之不局部集中，因而即使其升溫與降溫反復(fù)，都不產(chǎn)生熱疲勞。在該陶瓷結(jié)合體中，不必在柱形陶瓷體與陶瓷基片間形成突緣，因而熱容量不增大，降溫速度不降低，故該陶瓷接合體適合用作陶瓷加熱器。
可將加熱元件形成層式或線式。
再者，希望上述導(dǎo)體是靜電電極，上述陶瓷體接合體起靜電夾盤(pán)的作用。
這是因?yàn)樵谠S多場(chǎng)合中都把任何靜電夾盤(pán)應(yīng)用于腐蝕氣氛中，而陶瓷基片與柱形陶瓷體像上述那樣相互結(jié)合的結(jié)構(gòu)最適合這種夾盤(pán)。
相應(yīng)地，希望陶瓷基片的直徑為250mm或以上。若陶瓷基片直徑為250mm或以上，則本發(fā)明第三方面的效果，即分散熱應(yīng)力和防止產(chǎn)生開(kāi)裂等的效果變得更大。從示出諸實(shí)施例結(jié)果的圖32很容易理解這一事實(shí)，即在距離L＝0時(shí)直徑越大，開(kāi)裂的產(chǎn)生率越高，當(dāng)直徑超過(guò)250mm時(shí)，產(chǎn)生率突然變大。但通過(guò)使L為3μm或200μm，可將開(kāi)裂產(chǎn)生率抑制在低水平。


圖1是示出本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器的底面圖。
圖2是圖1所示陶瓷加熱器的部分放大剖視圖。
圖3是示出本發(fā)明第一方面另一例陶瓷加熱器的底面圖。
圖4是圖3所示陶瓷加熱器的部分放大剖視圖。
圖5(a)～5(d)是示出生產(chǎn)圖1所示陶瓷加熱器某些過(guò)程部分的剖視圖。
圖6(a)～6(d)是示出生產(chǎn)圖3所示陶瓷加熱器某些過(guò)程部分的剖視圖。
圖7是表示升溫高度時(shí)溫差與通孔位置的關(guān)系的曲線圖。
圖8是自由顆粒數(shù)與通孔位置的關(guān)系曲線。
圖9是示出本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器的底面圖。
圖10是圖9所示陶瓷加熱器的部分放大剖視圖。
圖11是示出本發(fā)明第二方面另一例陶瓷加熱器的底面圖。
圖12是圖11所示陶瓷加熱器的部分放大剖視圖。
圖13(a)～13(d)是示出生產(chǎn)圖9所示陶瓷加熱器某些過(guò)程部分的剖視圖。
圖14(a)～14(d)是示出生產(chǎn)圖11所示陶瓷加熱器某些過(guò)程部分的剖視圖。
圖15是常規(guī)陶瓷加熱器的底面圖。
圖16是曲線圖。表示用實(shí)例4的陶瓷加熱器加熱時(shí)，硅片的溫差(ΔT)與(其加熱面的直徑漸增部分的直徑)/(其柱形部直徑)的關(guān)系。
圖17(a)是示出本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體的平面圖，圖17(b)是圖(a)所示陶瓷接合體的剖視圖。
圖18是示出本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體的底面圖。
圖19是本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體的剖視圖。
圖20是部分放大剖視圖，示出構(gòu)成本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體的陶瓷基片。
圖21是垂向剖視圖，示出構(gòu)成本發(fā)明第三方面一例陶瓷接合體的靜電夾盤(pán)的陶瓷基片。
圖22是部分放大剖視圖，示出構(gòu)成圖21所示靜電夾盤(pán)的陶瓷基片。
圖23是水平剖視圖，示出一例埋置在陶瓷基片里的靜電電極。
圖24是水平剖視圖，示出另一例埋置在陶瓷基片里的靜電電極。
圖25是水平剖視圖，示出又一例埋置在陶瓷基片里的靜電電極。
圖26(a)～26(d)是剖視圖，示出一例生產(chǎn)陶瓷加熱器的過(guò)程，它是一例本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體。
圖27是示出一例接合陶瓷基片與柱形陶瓷體方法的透視圖。
圖28是示出一例本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體的剖視圖。
圖29是示出一例本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體的剖視圖。
圖30(a)～30(c)是透視圖，示出幾例構(gòu)成本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體的柱形體。
圖31是示出測(cè)試?yán)Y(jié)果的曲線圖。
圖32是示出對(duì)比例9與10和實(shí)例15與16的結(jié)果的曲線圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明10、20、30、40、70陶瓷加熱器11、21、31、41、71、91陶瓷基片11a、21a、31a、41a、71a加熱面11b、21b、31b、41b、71b底面12、22、32、42、72加熱元件120、320含膠層導(dǎo)體130、330填充層13、23、33、43外接端子13a、33a、73、73’填導(dǎo)體通孔13b、33b、79盲孔14、24、34、44、74底孔15、25、35、45、75通孔16、26、36、46提升銷(xiāo)220、420金屬覆蓋層39、59半導(dǎo)體晶片50、100、500生片77柱形陶瓷體發(fā)明詳細(xì)描述首先描述本發(fā)明的一方面的陶瓷加熱器。
本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器包括盤(pán)狀陶瓷基片；形成在上述陶瓷基片表面或里面的加熱元件；和讓提升銷(xiāo)穿過(guò)上述陶瓷基片的通孔，其中形成了三個(gè)和更多的上述通孔，而且上述通孔形成在一區(qū)域中，它與上述陶瓷基片中心的距離是上述陶瓷基片中心到其外緣的距離的1/2或更大。
圖1是示出本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器的底面圖，圖2是示出圖1中陶瓷加熱器的部分放大剖視圖。在該陶瓷加熱器中，加熱元件形成在其陶瓷基片里面。
在陶瓷加熱器10中，陶瓷基片11以盤(pán)狀形式形成。為了以陶瓷加熱器10整個(gè)加熱面的溫度均勻的方式加熱該陶瓷加熱器，同心圓圖形的加熱元件12形成在陶瓷基片11里面。
將填導(dǎo)體通孔13a正好形成在加熱元件12的端下面，而使填導(dǎo)體通孔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，它們相互用銅焊料等(未示出)接合。例如，使帶導(dǎo)線的插口(未示出)與外接端子13配合，導(dǎo)線接電源等。
在陶瓷基片11底面，形成插入測(cè)溫元件(未示出)的底孔14。
另在陶瓷基片11中，在圓上等間隔形成通過(guò)提升銷(xiāo)16的三個(gè)通孔15，它與陶瓷基片11中心的距離是該中心與其外緣距離的55％。
上下移動(dòng)提升銷(xiāo)16，可從前一行較容易地接收半導(dǎo)體晶片等，并把它們送到下一行。
因半導(dǎo)體晶片等與陶瓷基片不摩擦，故陶瓷基片不產(chǎn)生自由顆粒。
加熱半導(dǎo)體晶片39時(shí)，通過(guò)使提升銷(xiāo)16稍伸出陶瓷基片11地加熱面11a，能使晶片39通過(guò)提升銷(xiāo)16與陶瓷基片11加熱面11a隔開(kāi)一定距離加熱。
通過(guò)安置一有伸出結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，如銷(xiāo)，在陶瓷基片表面上，半導(dǎo)體晶片能與陶瓷基片加熱面隔開(kāi)而加熱，與使提升銷(xiāo)伸出陶瓷基片加熱面的情況一樣。
在本發(fā)明的一方面的陶瓷加熱器中，加熱元件形成在陶瓷基片里面或外面。
圖3是本發(fā)明第一方面另一例陶瓷加熱器的底面圖。圖4是圖3中陶瓷加熱器部分放大的剖視圖。在該陶瓷加熱器中，加熱元件形成在陶瓷基片表面。
在陶瓷加熱器20中，其陶瓷基片21做成盤(pán)狀，同心圓圖形的加熱元件22形成在陶瓷基片21表面，輸入和輸出外接端子23通過(guò)金屬覆蓋層220接加熱元件兩端。
在陶瓷基片21底面，形成插測(cè)溫元件(未示出)的后孔24。
另在陶瓷基片21中，在圖上形成三個(gè)等間隔通孔25，它與陶瓷基片21中心的距離是該中心與陶瓷基片外緣的距離的75％。
與陶瓷加熱器10中一樣，在陶瓷加熱器20中，提升銷(xiāo)26穿過(guò)通孔25上下移動(dòng)，可載送半導(dǎo)體晶片等。而且使提升銷(xiāo)26伸出陶瓷基片21的加熱面21a，使半導(dǎo)體晶片39與陶瓷基片21a分開(kāi)。
在本發(fā)明第一方面的陶瓷基片中，在其中形成的通孔數(shù)為三個(gè)或更多。若通孔數(shù)小于3，即2或更小，則穿過(guò)通孔的提升銷(xiāo)難以穩(wěn)定地支承半導(dǎo)體晶片等被加熱物體。若數(shù)量是3或更大，則不具體限制通孔數(shù)量。但在使用陶瓷加熱器時(shí)，為抑制產(chǎn)生冷卻點(diǎn)，在陶瓷基片中形成地通孔數(shù)量最好為11或更少。
若在某一區(qū)域形成地通孔與陶瓷基片中心的距離是該中心與陶瓷基片外緣的距離的1/2或更大，就不具體限制通孔的位置。
但為了保持半導(dǎo)體晶片等水平，在某一區(qū)域中形成的通孔與陶瓷基片中心的距離最好是中心與其外緣的距離的50～75％。在一區(qū)域中形成的通孔與陶瓷基片中心的距離超過(guò)中心與其外緣的距離的75％時(shí)，半導(dǎo)體晶片等雖能被穩(wěn)定地支承，但由于其中心部未被支承，恐怕會(huì)彎曲。
從半導(dǎo)體晶片能被更穩(wěn)定地支承而且更均勻地加熱來(lái)看，希望在與陶瓷基片有同心圓關(guān)系的單一圓上大體上等間隔的形成通孔。由于穿過(guò)通孔的提升銷(xiāo)廣泛散布于陶瓷基片中并以等間隔排列，所以半導(dǎo)體晶片等能被更穩(wěn)定的支承并保持更水平，使陶瓷基片與半導(dǎo)體晶片等的距離恒定，結(jié)果能更均勻地加熱半導(dǎo)體晶片等。
在形成三個(gè)上述通孔時(shí)，通孔排列例如如下如圖1所示，在一種排列中，在一區(qū)域中與陶瓷基片有同心圓關(guān)系的單圓上以等間隔形成三個(gè)通孔15時(shí)，它與陶瓷基片中心的距離是中心與其外緣的距離地1/2或更大。在形成四個(gè)通孔時(shí)，其一例排列是在同一區(qū)域中與陶瓷基片有同心圓關(guān)系的單圓上等間隔形成四個(gè)通孔。
在陶瓷基片中形成四個(gè)或更多通孔時(shí)，其中一個(gè)通孔可形成在陶瓷基片中心。當(dāng)半導(dǎo)體晶片等被提升銷(xiāo)保持與陶瓷基片分開(kāi)加熱時(shí)，可防止其中心部彎曲。結(jié)果半導(dǎo)體晶片等與陶瓷基片的距離不變，可均勻地加熱半導(dǎo)體晶片等。
當(dāng)提升銷(xiāo)使半導(dǎo)體晶片等保持分開(kāi)加熱時(shí)，提升銷(xiāo)穿過(guò)通孔從陶瓷基片加熱面伸出地高度最好為5～5000μm。即希望半導(dǎo)體晶片等保持與陶瓷基片加熱面分開(kāi)5～5000μm。若高度小于5μm，半導(dǎo)體晶片的溫度就受到陶瓷基片中溫度分布的影響而不均勻。若高度超過(guò)5000μm，則不易升高半導(dǎo)體晶片等的溫度。結(jié)果，尤其是半導(dǎo)體晶片等外圍部的溫度變低。
被加熱物體與陶瓷基片加熱面相互分開(kāi)希望是5～500μm，更希望是20～200μm。
從平面圖看，通孔和提升銷(xiāo)的形狀通常為圓形。關(guān)于通孔，它在加熱被加熱物體的加熱面?zhèn)鹊闹睆酱笥诘酌鎮(zhèn)鹊闹睆?，這是因?yàn)槟艽蟠蠼档腿菀桩a(chǎn)生冷卻點(diǎn)的部分的熱容量，從而更均勻地加熱半導(dǎo)體晶片。
再者，希望通過(guò)直徑為1～100mm，更希望為1～20mm。若直徑小于1mm，由于穿過(guò)通孔地提升銷(xiāo)太細(xì)，半導(dǎo)體晶片等不能穩(wěn)定地置于提升銷(xiāo)上。反之，若直徑超過(guò)100mm。由于通孔太大，令在陶瓷加熱器加熱面上產(chǎn)生冷卻點(diǎn)，結(jié)果不能均勻地加熱半導(dǎo)體晶片等。
希望提升銷(xiāo)與通孔的直徑基本上相等，以讓提升銷(xiāo)通過(guò)。當(dāng)提升銷(xiāo)與通孔的直徑相差很大時(shí)，即提升銷(xiāo)的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于通孔直徑時(shí)，提升銷(xiāo)與通孔側(cè)壁之間就產(chǎn)生間隙。相應(yīng)地，熱量從間隙輻射，在陶瓷加熱器加熱面中產(chǎn)生冷卻點(diǎn)，就不能均勻地加熱半導(dǎo)體晶片等。
在本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器中，希望陶瓷基片的直徑為200mm或更大，理由如下由于陶瓷加熱器直徑更大，可以放置直徑更大更容易彎曲的半導(dǎo)體晶片等，因而本發(fā)明第一方面的結(jié)構(gòu)可有效地起作用。
希望陶瓷基片的直徑為12英寸(300mm)或更大。該尺寸是下一代半導(dǎo)體晶片的主流尺寸。
希望陶瓷基片的厚度為25mm或更小，因?yàn)槿粼摵穸瘸^(guò)25mm，溫度跟隨特性會(huì)劣化。希望該厚度為0.5mm或更大，若厚度小于0.5mm，由于陶瓷基片強(qiáng)度自身下降，故陶瓷基片更容易斷裂。更希望厚度超過(guò)1.5與5mm或不到一點(diǎn)。若厚度比5mm大得多，就不易加熱，使加熱效率變劣。反之，若厚度為1.5mm或更小，由于陶瓷基片中熱傳導(dǎo)擴(kuò)散不充分，令在加熱面中產(chǎn)生溫度分布。另還降低了陶瓷基片的強(qiáng)度，可能斷裂。
在本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器中，希望在陶瓷基片中形成一從其上放置被加熱物體的加熱面的相對(duì)側(cè)延伸到加熱面的底孔，而且形成的底孔的底部比加熱元件更靠近加熱面，熱電偶等測(cè)溫元件(未示出)與該底孔相配。
希望底孔底部與加熱面的距離從0.1mm到陶瓷基片厚度的1/2。
這樣，測(cè)溫位置比加熱元件更靠近加熱面，可更精密地測(cè)量半導(dǎo)體晶片等的溫度。
若底孔底部與加熱面的距離小于0.1mm，就在該點(diǎn)輻射熱量，在加熱面形成溫度分布。若距離超過(guò)1/2，陶瓷基片易受加熱元件溫度影響，無(wú)法溫控，也在加熱面中形成溫度分布。
希望底孔直徑范圍為0.3～5mm。若直徑過(guò)大，熱輻射特性就變大，若過(guò)小，工作能力變差，無(wú)法使與加熱面的距離均勻。
希望多個(gè)底孔與陶瓷基片中心對(duì)稱(chēng)排列且成為+字形，這樣可以測(cè)量整個(gè)加熱面的溫度。
測(cè)溫元件的例子包括熱電偶、鉑測(cè)溫電阻器、熱敏電阻等。
熱電偶例子包括K、R、B、S、E、J與T型熱電偶，如JIS-C-1602(1980)中描述的那樣，其中以K型熱電偶為佳。
熱電偶連接件的尺寸希望等于或大于其股線直徑，為0.5mm或更小，因?yàn)槿暨B接件大，熱容量就大，響應(yīng)度變劣，難以將尺寸做得小于股線直徑。
上述測(cè)溫元件可利用銅焊金、銅焊銀等方法接合至底孔的底部，上述測(cè)溫元件插入底孔后用耐熱樹(shù)脂密封底孔?？梢詢蓚€(gè)一起使用。耐熱樹(shù)脂的例子包括熱固樹(shù)脂，尤其是環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、二順丁烯二酰亞胺三連氮樹(shù)脂等，這些樹(shù)脂可單獨(dú)使用或兩種或多種組合使用。
作為上述的銅焊金。希望至少選一種37～80.5％重量金與18.5～17.5％重量鎳的合金。它們的熔化溫度為900℃或更高，在高溫區(qū)不易熔化。
銅焊銀的例子包括銀—銅型。
構(gòu)成本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器的陶瓷基片材料不作具體限制。例如，希望是氮化物或碳化物陶瓷，因?yàn)樗鼈兊臒崤蛎浵禂?shù)小于金屬，而且機(jī)械強(qiáng)度比金屬高得多，即使其厚度很小，其陶瓷基片不會(huì)彎曲，因而陶瓷基片可以做得薄而輕。由于陶瓷基片的熱導(dǎo)率高而且陶瓷基片本身恒薄，所以陶瓷基片的表面溫度可迅速跟上加熱元件的溫度變化，即通過(guò)改變電壓或電流量來(lái)改變加熱元件的溫度，可控制陶瓷基片的表面溫度。
氮化物陶瓷的例子包括氮化鋁、氮化硅、氮化硼、氮化鈦等，這些材料可單獨(dú)使用或兩種或多種組合使用。
碳化物陶瓷的例子包括碳化硅、碳化銑、碳化鈦、碳化鉭、碳化鎢等，它們可以單獨(dú)使用或兩種或多種組合使用。
在這些材料當(dāng)中，碳化鋁最佳，因?yàn)槠錈釋?dǎo)率最高，即180W/m·k，且溫度跟隨特性優(yōu)良。
將氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等用作陶瓷基片時(shí)，如有必要，可形成一絕緣層。關(guān)于氮化物陶瓷，其體電阻值在高溫時(shí)容易被氧固溶液等減小，而碳化物陶瓷的電導(dǎo)率大得不可將陶瓷制成高純度。在高溫下或甚至含雜質(zhì)時(shí)，通過(guò)制作絕緣層，可防止電路間短路，保證了溫度可控性。
希望上述絕緣層是氧化物陶瓷，具體而言，可以使用硅石、氧化鋁、富鋁紅柱石、堇青石、氧化鈹?shù)取?br> 這種絕緣層的形成方法是用醇鹽被水解與聚合的可溶溶液旋涂陶瓷基片，然后干燥與燒制溶液，或用濺射、CVD法。陶瓷基片表面經(jīng)氧化處理而沉積一氧化物層。
希望絕緣層厚度為0.1～1000μm。若厚度小于0.1μm，不能確保絕緣特性，若超過(guò)1000μm，會(huì)妨礙加熱元件與陶瓷基片的熱導(dǎo)率。
而且，希望絕緣層的體電阻率是上述陶瓷基片的10倍或更大(同一測(cè)量溫度下)，若小于10倍，就不能防止電路間的短路。
希望陶瓷基片含碳，而且碳含量為200～5000ppm，因?yàn)殡姌O可以掩蓋，便于應(yīng)用黑體輻射。
希望陶瓷基片的亮度為N6或更小，取值基于JIS陶瓷加熱器8721法則，因?yàn)樵谳椛錈崛萘颗c掩蓋特性方面，具有這種亮度的陶瓷是優(yōu)異的。
亮度N定義如下理想黑體亮度為0；理想白體亮度為10；各別顏色分成10種，各色的亮度在黑體與白體的亮度之間分段；得到的諸部分分別用符號(hào)NO～N10指示。
通過(guò)與相應(yīng)于NO～NO10的色信號(hào)作比較，進(jìn)行實(shí)測(cè)，此時(shí)一個(gè)小數(shù)位置是0或5。
配置加熱元件時(shí)，把它們形成在陶瓷基片表面(底面)上，或埋置在陶瓷基片里。
把加熱元件形成在陶瓷基片里面時(shí)，希望在離加熱面的相對(duì)面的距離為厚度60％或更小的位置形成加熱元件。在大于60％時(shí)，因加熱元件太靠近加熱面，陶瓷基片里的傳到的熱量不能充分?jǐn)U散，故在加熱面中產(chǎn)生溫度分布。
當(dāng)加熱元件形成在陶瓷基片里面時(shí)，可形成多個(gè)加熱元件形成層。此時(shí)，希望各個(gè)層的圖形處于任一加熱元件形成在某一層而相互補(bǔ)充的狀態(tài)，當(dāng)從加熱表面上方觀看時(shí)，圖形形成在所有區(qū)域內(nèi)。一例這樣的結(jié)構(gòu)具有交錯(cuò)關(guān)系。
加熱元件可以設(shè)置在陶瓷基片里面，而且部分分露出。
當(dāng)加熱元件形成在陶瓷基片表面上時(shí)，希望加熱面在相對(duì)于其上形成了加熱元件的面一側(cè)，因?yàn)樘沾苫鸬綗釘U(kuò)散作用，可改善加熱面的溫度均勻性。
當(dāng)加熱元件形成在陶瓷基片表面上時(shí)，優(yōu)選下述方法該法把含金屬顆粒膠的導(dǎo)體加到陶瓷基片表面而形成含指定圖形膠層的導(dǎo)體，再的其燒制以燒結(jié)陶瓷基片表面上的金屬顆粒。在金屬燒結(jié)中，若金屬顆粒熔化并相互粘結(jié)，而且金屬顆粒與陶瓷熔化后相互粘結(jié)，則燒結(jié)是充分的。
在加熱元件形成在陶瓷基片里面時(shí)，其厚度較佳為1～50μm。當(dāng)加熱元件形成在陶瓷基片表面上時(shí)，加熱元件厚度較佳為1～30μm，更佳為1～10μm。
當(dāng)加熱元件形成在陶瓷基片里面時(shí)，加熱元件寬度較佳為5～20μm。當(dāng)加熱元件形成在陶瓷基片表面上時(shí)，其寬度較佳為0.1～20μm，更佳為0.1～5mm。
加熱元件的阻值變化取決于其寬度或厚度，但上述范圍最實(shí)用。加熱元件變薄和變窄，阻值就變大。在加熱元件形成在陶瓷基片里面時(shí)，其厚度與寬度變大。但在加熱元件形成在里面時(shí)，加熱表面與加熱元件的距離變短，表面中的溫度均勻度劣化，因而必須把加熱元件本身的寬度做大。由于加熱元件形成在里面，所以不必考慮對(duì)氮化物陶瓷和同類(lèi)陶瓷的粘附性，故可使用高熔點(diǎn)金屬，如鎢或鉬或鎢、鉬的碳化物等。這樣，可將阻值做高，所以為防止絲拉斷等，可將厚度本身做大。為此，希望把加熱元件形成具有上述的厚度和寬度。
通過(guò)設(shè)定以這種方式形成加熱元件的位置，加熱時(shí)使加熱元件產(chǎn)生的熱量擴(kuò)散到整個(gè)陶瓷基片，這樣使加熱被加熱物體(半導(dǎo)體晶片等)的面的溫度分布均勻，從而使被加熱物體各部分的溫度均勻。
作為本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器中加熱元件的圖形，除了圖1所示的同心圓圖形以外，還可使用例如螺旋圖形、偏心圓圖形、重復(fù)彎曲線圖形等，這些圖形可以一起使用。
通過(guò)把形成在最外圍的加熱元件圖形做成沿外圍方向分割的圖形，可在陶瓷加熱器最外圍實(shí)現(xiàn)精密溫控，便于降低其溫度，這樣可抑制陶瓷加熱器的任何溫度分布。而且，不僅在陶瓷基片最外圍，也可在其里面形成沿外圍方向劃分的加熱元件圖形。
加熱元件可以具有矩形或橢圓形截面。希望它們具有扁平截面，熱量更容易從扁平截面向加熱面輻射，因而加熱面不易產(chǎn)生溫度分布。
希望截面的縱橫比(加熱元件寬度/加熱元件厚度)為10～5000。
把縱橫比調(diào)入這一范圍，可增大加熱元件阻值并保持加熱面的溫度均勻。
在加熱元件厚度不變時(shí)，若縱橫比小于上述范圍，傳向陶瓷基片加熱面的熱量就變小，在加熱面中產(chǎn)生類(lèi)似于加熱元件圖形的熱量分布。另一方面，若縱橫比過(guò)大，則加熱元件中心正上方部分的溫度變高，在加熱面中產(chǎn)生類(lèi)似于加熱元件圖形的熱量分布。因此，若考慮到溫度分布，截面的縱橫比較佳為10～5000。
當(dāng)加熱元件形成在陶瓷基片表面上時(shí)，希望縱橫比為10～200。當(dāng)加熱元件形成在陶瓷基片里面時(shí)，希望縱橫比為200～5000。
在加熱元件形成在陶瓷基片里面時(shí)，縱橫比變大，理由如下。若加熱元件形成在里面，加熱面與加熱元件的距離變短，表面溫度均勻度劣化，所以必須把加熱元件本身做成扁平。
在形成加熱元件時(shí)，不具體限制所使用的含膠導(dǎo)體。較佳地，膠包含樹(shù)脂、溶劑、增稠劑等以及金屬顆?；?qū)щ娞沾?，以保證導(dǎo)電率。
例如，上述金屬顆粒較佳地用貴金屬(金、銀、鉑或鈀)、鉛、鎢、鉬、鎳等構(gòu)成，其中更偏向貴金屬(金、銀、鉑或鈀)。它們可以單獨(dú)使用，但希望兩種或多種組合使用。這些金屬相對(duì)不易氧化，并具有足以發(fā)熱的阻值。
上述導(dǎo)電陶瓷的例子包括鎢與鉬的碳化物，它們可以單獨(dú)或兩種、多種組合使用。
這些金屬顆?；?qū)щ娞沾深w粒的粒徑較佳地為0.1～100μm。若太細(xì)，即小于0.1μm，容易氧化。反之，若粒徑超過(guò)100μm，則不易燒結(jié)，阻值變大。
金屬顆粒的形狀可以是球形或鱗形。使用這些金屬顆粒時(shí)，它們可以是球粒與鱗粒的混合物。
在金屬顆粒是鱗形或球粒，與鱗?；旌衔飼r(shí)，金屬顆粒間易保持金屬氧化物，肯定會(huì)粘附在加熱元件與氮化物陶瓷等之間。而且，可將阻值做大，這是有益的。
應(yīng)用于含膠導(dǎo)體的樹(shù)脂的例子包括環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等，溶劑的例子有異丙基乙醇等，增稠劑例子有纖維素等。
如上所述，希望對(duì)含導(dǎo)體膠中的金屬顆粒添加某種金屬氧化物，并將加熱元件形成金屬顆粒與金屬氧化物的燒結(jié)體。以該方法將金屬氧化物與金屬顆粒燒結(jié)在一起，則構(gòu)成陶瓷基片的氮化物或碳化物陶瓷就能緊密地粘附于金屬顆粒。
通過(guò)混合金屬氧化物而改善對(duì)氮化物或碳化物陶瓷的粘附性，其原因還不清楚，但可以下述情況為基礎(chǔ)。金屬顆粒表面或氮化物或者碳化物陶瓷表面稍作氧化，從而形成一氧化膜。若干片這種氧化膜燒結(jié)后通過(guò)金屬氧化物相互集成在一起，使得金屬顆粒和氮化物或碳化物陶瓷相互緊密地粘附。
一例較佳的上述金屬氧化物至少選自氧化鉛、氧化鋅、二氧化硅、氧化硼(B2O3)、氧化鋁、氧化銀和二氧化鈦之一。
這類(lèi)氧化物能改善金屬顆粒與氮化物或碳化物陶瓷間的粘附作用，不會(huì)增大加熱元件的阻值。
當(dāng)設(shè)定金屬氧化物總量為100份重量時(shí)，氧化鉛、氧化鋅、二氧化硅、氧化硼(B2O3)、氧化鋁、氧化銀和二氧化鈦的重量比如下氧化鋅20～70，氧化鋁1～10，氧化銀1～50，二氧化鈦1～50。希望把重量比調(diào)節(jié)在其總數(shù)不超過(guò)100份重量的范圍內(nèi)。
將這些氧化物總量調(diào)節(jié)在這些范圍內(nèi)，尤能改善氮化物陶瓷的粘附作用。
添入金屬顆粒的金屬氧化物量，較佳為0.1％重量或以上且小于10％重量。
作為加熱元件，可使用金屬箔或金屬絲。作為金屬箔，以基于蝕刻等方法形成圖案把鎳箔或不銹鋼箔做入加熱元件為佳。有圖案的金屬箔可與樹(shù)脂膜等粘附。金屬絲例子包括鎢絲與鉬絲。
形成加熱元件時(shí)，面積電阻率較佳為1mΩ/□～10Ω/□。若面積電阻率小于0.1Ω/□，則電阻率太小，熱量也小，加熱元件不易呈現(xiàn)出其原來(lái)的作用；反之，若面積電阻率超過(guò)10Ω/□，則對(duì)施加的電壓量來(lái)說(shuō)，熱量變得過(guò)大，因而在陶瓷基片表面形成了加熱元件的陶瓷基片中，其熱量不易受控。從熱量控制出發(fā)，加熱元件的面積電阻率更佳為1～50mΩ/□。然而，若把面積電阻率做大，圖形寬度(截面積)就可做大，故不易造成斷絲問(wèn)題。因此，此時(shí)最好把面積電阻率定為50mΩ/□。
在陶瓷基片21表面形成加熱元件時(shí)，較佳地在加熱元件表面形成金屬覆蓋層220(圖4)，后者可防止基于內(nèi)部金屬燒結(jié)體氧化而出現(xiàn)的阻值變化。形成的金屬覆蓋層220的厚度較佳為0.1～10μm。
在形成金屬覆蓋層220時(shí)，若使用的金屬是不可氧化金屬，就不作具體限制。其特定例子包括金、銀、鈀、鉑與鎳，它們可以單獨(dú)或兩種或多種組合使用。這些金屬以鎳為佳。
在加熱元件12中，必須有接電源的端子。該端子通過(guò)焊接固定于加熱元件12。鎳可防止焊接的熱擴(kuò)散。一例連接端子是用鎳基合金制作的外接端子13。
在陶瓷基片里面形成加熱元件時(shí)，由于加熱元件表面不氧化，故無(wú)需覆蓋。在陶瓷基片11里面形成加熱元件時(shí)，一部分加熱元件可露出表面。允許在端接部分形成連接加熱元件的導(dǎo)體填充通孔，并把端子接至導(dǎo)體填充通孔固定。
連接連接端子時(shí)，可將銀鉛、鉛錫或鉍錫等合金用作焊料。希望焊層厚度為0.1～50μm，因?yàn)檫@一范圍足以保持基于焊接的連接。
本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器可用于100～800℃溫度內(nèi)。
可將柱形等陶瓷體接合至構(gòu)成本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器的陶瓷基片底面，以保護(hù)外接端子等導(dǎo)線，這樣可防止外接端子等導(dǎo)線被反應(yīng)氣體、鹵素氣體等腐蝕。
另在加熱液晶基板時(shí)，可使用本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器。
下面描述生產(chǎn)本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器的過(guò)程。
首先，根據(jù)圖5描述生產(chǎn)在陶瓷基片11內(nèi)形成加熱元件12的陶瓷加熱器(圖1與2)的過(guò)程。
(1)形成陶瓷基片的步驟先把氮化物陶瓷等粉料與粘劑、溶劑等混合而制成膠，用這種膠形成生片50。
作為上述的陶瓷粉，可使用氮化鋁等，必要時(shí)可對(duì)其添加燒結(jié)輔料，如氧化銀、含Na或Ca的混合物等。
作為粘劑，希望至少選擇丙稀酚樹(shù)脂粘劑、乙基纖維、丁基溶纖劑與聚乙烯醇之一。
作為溶劑，希望至少選擇α-松油醇與甘醇之一。
這些材料混合成的膠用于手術(shù)刀處理成片狀，制造生片。
生片的厚度較佳為0.1～5mm。
(2)在生片上印刷含膠導(dǎo)體的步驟在生片50上印刷金屬膠或含導(dǎo)電陶瓷的含導(dǎo)體膠，形成加熱元件12，以形成含導(dǎo)體膠層120。在通孔中形成導(dǎo)體填充通孔13a的含導(dǎo)體膠填充層130。
含導(dǎo)體膠包含金屬顆?；?qū)щ娞沾深w粒。
鎢或鉬顆粒的平均粒徑較佳為0.1～5μm，若不到0.1μm或超過(guò)5μm，就不易印刷含導(dǎo)體膠。
這種含導(dǎo)體膠可以是一種混合物(膠)，例如通過(guò)把85～87份重量的金屬顆?；?qū)щ娞沾深w粒、1.5～10份重量的至少一種選自丙稀酚樹(shù)脂粘劑、乙基纖維、丁基溶纖劑與聚乙烯醇的粘劑和1.5～10份重量的至少一種選自α-松油醇與甘醇的溶劑混合而得到。
(3)生片層迭步驟把其上不印刷含導(dǎo)體膠的生片50層迭在其上印刷了含導(dǎo)體膠的生片50的上下側(cè)(圖5(a))。
此時(shí)以這樣的方式層迭，即將其上印刷了含導(dǎo)體膠的生片50置于某一位置，使之與底面的距離是層迭生片厚度的60％或更小。
具體而言，層迭于上側(cè)的生片數(shù)較佳為20～50，而層迭于下側(cè)的生片數(shù)較佳為5～20。
(4)生片層迭體的燒制步驟對(duì)生片層迭體加熱加壓，以燒結(jié)生片與內(nèi)部含導(dǎo)體膠層。加熱溫度較佳為1000～2000℃，壓制壓力較佳為10～20Mpa。在惰性氣氛中加熱，可將氬、氮等作為惰性氣體。
在得到的燒結(jié)體中形成三個(gè)或更多通孔15，以讓支承半導(dǎo)體晶片39的提升銷(xiāo)16穿過(guò)。形成孔15的區(qū)域其與陶瓷基片中心的距離是該中心與陶瓷基片外緣的距離的1/2或更大。
在與陶瓷基片11具有同心圓關(guān)系的單一圓上希望以基本上等間隔形成通孔15，理由如下穿過(guò)通孔15的提升銷(xiāo)散布于陶瓷基片11上并按等間隔排列，因而半導(dǎo)體晶片39能保持更水平，使陶瓷基片11與半導(dǎo)體晶片39的距離不變，從而更均勻地加熱半導(dǎo)體晶片39。
另在陶瓷基片中形成底孔14，以便埋置熱電偶等測(cè)溫元件(圖5(b))。之后設(shè)置盲孔13，露出導(dǎo)體填充通孔13a，將加熱元件12接至外接端子13(圖5(c))。
上述的底孔和通孔制作步驟適用于上述的生片層迭體，但更適用于上述的燒結(jié)體，因?yàn)閷拥w在燒結(jié)步驟中會(huì)變形。
通過(guò)研磨表面再對(duì)其作噴砂等沖擊處理，可以形成通孔和底孔。將外接端子13接導(dǎo)體填充通孔13a以連接內(nèi)部加熱元件12，對(duì)回流焊加熱，加熱溫度較佳為200～500℃。
另外，把作為測(cè)溫元件的熱電偶(未示出)用銅焊銀、銅焊金等方法配入底孔14，然后用聚酰亞胺等耐熱樹(shù)脂將孔密封，完成陶瓷加熱器10的生產(chǎn)(圖5(d))。
下面按圖6描述加熱元件22形成在陶瓷基片21底面的陶瓷加熱器20(圖3與4)的生產(chǎn)過(guò)程。
(1)陶瓷基片形成步驟把氧化銀(Y2O3)或B4C等燒結(jié)助劑、含Na或Ca的混合物、粘劑等適當(dāng)?shù)嘏c由諸如氮化物陶瓷如上述的氮化鋁等陶瓷或碳化物陶瓷制作的粉料混合，制成漿料。之后，通過(guò)噴干法把漿料做成粒狀，裝入模具壓成板形或其他形狀，從而制成原料形成體(生體)。
接著對(duì)該原料形成體加熱而燒結(jié)，做出陶瓷板，之后把板做成一定形狀而制出陶瓷基片21。原料形成體形狀做成燒制后可用作燒結(jié)體的形狀(圖6(a))。通過(guò)在壓力下加熱燒制原料形成體，制成無(wú)孔陶瓷基片21。以燒結(jié)溫度或更高溫度作加熱燒制是充分的。氮化物或碳化物陶瓷的燒制溫度為1000～2500℃，氧化物陶瓷則為1500～2000℃。
再者，在一區(qū)域?qū)μ沾苫@孔而形成三個(gè)或更多的通孔25，讓支承半導(dǎo)體晶片39的提升銷(xiāo)穿過(guò)，而通孔與陶瓷基片中心的距離是該中心與陶瓷基片外圍的距離的1/2或更大。
以陶瓷基片10一樣的方式，希望在與陶瓷基片21具有同心圓關(guān)系的單一圓上基本上以等間隔形成通孔25。
另在陶瓷基片中形成埋置熱電偶等測(cè)溫元件的底孔24(圖6(a))。
(2)在陶瓷基片上印刷含導(dǎo)體膠的步驟含導(dǎo)體膠通常是一種包含金屬顆粒、樹(shù)脂與溶劑的流體，有高粘度。在準(zhǔn)備用絲網(wǎng)印刷等方法形成加熱元件22的部分印刷該含導(dǎo)體膠，這樣就形成了含導(dǎo)體膠層。
形成含導(dǎo)體膠時(shí)希望加熱元件22燒制的截面為矩形或扁平形。
(3)含導(dǎo)體膠的燒制加熱燒制印刷在陶瓷基片底面21b上的含導(dǎo)體膠層，以除去樹(shù)脂與溶劑，燒結(jié)金屬顆粒，這樣就使金屬顆粒燒固于陶瓷基片21的底面形成加熱元件22(圖6(b))。加熱燒制溫度較佳為500～1000℃。
若對(duì)含導(dǎo)體膠添加上述氧化物，金屬顆粒，陶瓷基片和氧化物就相互燒結(jié)成一體，改善了加熱元件22與陶瓷基片21的粘合性。
(4)金屬覆蓋層的形成步驟接著，在加熱元件22表面淀積金屬覆蓋層220(圖6(c))。該金屬覆蓋層220可通過(guò)電鍍、無(wú)電電鍍、濺鍍等方法形成。從批量生產(chǎn)出發(fā)，無(wú)電電鍍法最佳。
(5)端子等的配置用焊接法將接電源的端子(外接端子23)配置到加熱元件22各圖案件的端部。用銅焊銀、銅焊金等方法把熱電偶(未示出)固定于底孔24，底孔用聚酰亞胺等耐熱樹(shù)脂密封，制成陶瓷加熱器20(圖6(d))。
對(duì)于本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器，在陶瓷基片內(nèi)部設(shè)置了若干靜電電極，故陶瓷基片可用作靜電夾盤(pán)。
在表面上形成一夾盤(pán)上導(dǎo)電層，可將陶瓷加熱器用作晶片探測(cè)器的陶瓷基片。
如上所述，本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器可用作半導(dǎo)體產(chǎn)生/檢驗(yàn)設(shè)備的陶瓷加熱器或用于加熱液晶基板。
下面描述本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器。
本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器包括盤(pán)狀陶瓷基片；形成于該陶瓷基片表面或里面的加熱元件；和讓提升銷(xiāo)插入陶瓷基片的通孔，其中在加熱面?zhèn)燃訜岜患訜嵛矬w的每個(gè)上述通孔的直徑，小于上述通孔在相對(duì)上述加熱面一側(cè)的直徑。
在本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器中，通孔在加熱面?zhèn)鹊闹睆较Ｍ窍鄬?duì)加熱面一側(cè)直徑的1.2～10倍，若小于1.2倍，就得不到累計(jì)加熱效果。
圖9是示出本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器的平面圖，圖10是示出圖9中陶瓷加熱器的部分放大剖視圖。在該陶瓷加熱器中，加熱元件形成在其陶瓷基片里面。
在該陶瓷加熱器30中，陶瓷基片31做成盤(pán)狀。為在加熱該陶瓷加熱器時(shí)使其整個(gè)加熱面31a的溫度均勻，將同心圓圖形的加熱元件32做在陶瓷基片31里面。
在加熱元件32端部正下方形成導(dǎo)體填充通孔33a，并在底面31b形成露出導(dǎo)體填充通孔33a的盲孔33b。外接端子33插入盲孔33b，利用銅焊材料(未示出)相互接合。例如，將帶導(dǎo)線的插口(未示出)配至外接端子33，該導(dǎo)線接電源等。
在陶瓷基片31底面，形成插入測(cè)溫元件(未示出)的底孔34。
另在陶瓷基片31的中心附近，形成三個(gè)讓提升銷(xiāo)36穿過(guò)的通孔35。
如圖10所示，通孔35包括柱形部35a和直徑漸增部35b，后者越靠近加熱面，其直徑就越大，整體呈漏斗形。在容易產(chǎn)生冷卻點(diǎn)的部分，幾乎不出現(xiàn)構(gòu)成基片的固體，而出現(xiàn)空氣等氣體。
相應(yīng)地，容易產(chǎn)生冷卻點(diǎn)的部分，熱容量變小。由于存在這一部分，半導(dǎo)體晶片59中不易產(chǎn)生低溫部分。由于空氣等氣體把熱量累計(jì)保持在該漏斗形部分，可均勻加熱半導(dǎo)體基片59。
圖10中，通孔35具有其直徑在某一點(diǎn)從加熱面附近(具體而言，與陶瓷基片加熱面的距離是陶瓷基片厚度的2/3或更小的位置)向加熱面突然增大的形狀。然而，通孔的形狀使其直徑從底面?zhèn)雀浇饾u增大，使得帶累積熱量的氣體(如空氣)維持在加熱面附近。
用陶瓷加熱器30加熱半導(dǎo)體晶片59時(shí)，可利用提升銷(xiāo)36收容晶片59并將其置于加熱面，再向陶瓷加熱器送電流而加熱。還可通過(guò)使提升銷(xiāo)36保持略伸出陶瓷基片31加熱面31a的狀態(tài)，把半導(dǎo)體晶片59支承為使該晶片通過(guò)提升銷(xiāo)36與陶瓷基片加熱面31a分開(kāi)一指定距離，再加熱半導(dǎo)體晶片59。
尤其在半導(dǎo)體晶片等放置成與加熱面接觸時(shí)，一般易受通孔附近出現(xiàn)的冷卻點(diǎn)的影響。但在本發(fā)明第二方面中，如上所述，通孔在加熱面?zhèn)鹊闹睆捷^大，不易產(chǎn)生冷卻點(diǎn)，因而可比原有技術(shù)更均勻地加熱半導(dǎo)體晶片。
在用本發(fā)明第二方面的陶瓷基片作加熱處理等步驟的前后，使提升銷(xiāo)36穿過(guò)通孔35后上下移動(dòng)，半導(dǎo)體晶片等相對(duì)容易從前一行接收或送到下一行。
在半導(dǎo)體晶片等被提升銷(xiāo)36支承時(shí)，不會(huì)與陶瓷基片擦碰，故陶瓷基片不產(chǎn)生自由顆粒。
通過(guò)在陶瓷基片表面安置一銷(xiāo)等具有突出結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，半導(dǎo)體晶片等加熱時(shí)可與陶瓷基片加熱面分開(kāi)，與提升銷(xiāo)保持略伸出陶瓷基片加熱面的情況一樣。
在本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器中，加熱元件可形成在陶瓷基片的里面或外面。
圖11是示出本發(fā)明第二方面另一側(cè)陶瓷加熱器的底面圖，圖12是示出圖11中陶瓷加熱器的部分放大剖視圖。在該陶瓷加熱器中，加熱元件形成在陶瓷基片表面。
在陶瓷加熱器40中，其陶瓷基片41做成盤(pán)狀，具有同心圓圖形的加熱元件42形成于陶瓷基片41表面。輸入和輸出的外接端子43通過(guò)金屬覆蓋層420接加熱元件兩端。
在陶瓷基片41底面，形成插入測(cè)溫元件(未示出)的底孔44。
另在陶瓷基片41中心附近形成三個(gè)通孔45，讓提升銷(xiāo)46穿過(guò)。像陶瓷加熱器30一樣，通孔45由柱形部45a與直徑漸增部45b組成。在易產(chǎn)生冷卻點(diǎn)的部分，幾乎不出現(xiàn)構(gòu)成基片的固體，故能明顯減小易產(chǎn)生冷卻點(diǎn)的部分的熱容量，能均勻地加熱半導(dǎo)體晶片59。
溶提升銷(xiāo)46穿過(guò)通孔45再上下移動(dòng)，可運(yùn)送與移動(dòng)半導(dǎo)體晶片等。使提升銷(xiāo)46從陶瓷基片41加熱面41a伸出，半導(dǎo)體晶片59保持與陶瓷基片41a分開(kāi)。
在本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器中，若通孔的直徑在加熱面?zhèn)缺鹊酌娲?，則不特地限制其形狀。如圖10描述的那樣，通孔較佳地包括柱形部與直徑漸增部。
形成在陶瓷基片中的通孔數(shù)較佳為三個(gè)或更多，若為兩個(gè)或更少，穿過(guò)通孔的提升銷(xiāo)就難以穩(wěn)定地支承半導(dǎo)體晶片等被加熱物體。若通孔數(shù)為三個(gè)或更多，則不具體限制數(shù)量。對(duì)本發(fā)明第二方面而言，由于通孔部中也容易產(chǎn)生冷卻點(diǎn)，故通孔數(shù)不宜太多，如希望為11個(gè)或更少。
形成通孔的位置不作具體限制。希望通孔形成在某個(gè)區(qū)域里，使之與陶瓷基片中心的距離是該中心與陶瓷基片外緣的距離的1/2或更大，因?yàn)檫@樣能更穩(wěn)定地支承半導(dǎo)體晶片等。外圍部體積比中心部更大；因而若通孔形成在中心附近，通過(guò)制作通孔可使中心部的熱容量變小，從而容易使中心部的溫度做高。然而，若通孔形成在外圍部，中心部與外圍部之間幾乎不產(chǎn)生熱容量差，可使加熱面溫度均勻。
希望在與陶瓷基片有同心圓關(guān)系的單一圓上基本上以等間隔形成通孔，因?yàn)榘雽?dǎo)體晶片等可更穩(wěn)定地得以支承，而且仍能更均勻地被加熱。在陶瓷基片中形成四個(gè)或更多通孔時(shí)，其中一個(gè)通孔可形成在陶瓷基片中心。半導(dǎo)體晶片等可利用提升銷(xiāo)保持與陶瓷基片分開(kāi)，而且半導(dǎo)體晶片等的中心部在加熱時(shí)可防止彎曲。結(jié)果，半導(dǎo)體晶片等與陶瓷基片的距離保持不變，能均勻加熱半導(dǎo)體晶片等。
當(dāng)用提升銷(xiāo)保持半導(dǎo)體晶片等分開(kāi)時(shí)，銷(xiāo)穿過(guò)通孔，希望提升銷(xiāo)從陶瓷基片加熱面伸出的高度為5～5000μm，即半導(dǎo)體晶片等與陶瓷基片加熱面保持分開(kāi)5～5000μm。若該距離小于5μm，半導(dǎo)體等的溫度會(huì)受陶瓷基片溫度分布的影響而不均勻；若距離超過(guò)5000μm，則半導(dǎo)體晶片等的溫度不易升高，尤其是半導(dǎo)體晶片等外圍部溫度會(huì)下降。
希望被加熱物體與陶瓷基片加熱面相互分開(kāi)5～500μm的距離，更希望分開(kāi)20～200μm。
希望通孔直徑為1～100mm，更希望為1～20mm。在通孔截面為梯形時(shí)，通孔直徑指它在底面與加熱面中間位置的直徑。當(dāng)通孔由柱形部與直徑漸增部組成時(shí)，其直徑指柱形部直徑。若通孔直徑小于1mm，穿過(guò)通孔的提升銷(xiāo)變得太細(xì)，不易將半導(dǎo)體晶片等穩(wěn)定地放在提升銷(xiāo)上。反之，若通孔直徑超過(guò)100mm，則通孔太大，加熱面容易通孔里面的氣體作用產(chǎn)生冷卻點(diǎn)。相應(yīng)地，在有通孔部分與無(wú)通孔部分之間，陶瓷基片指定區(qū)域內(nèi)的熱容量不同，加熱面溫度容易不均勻，恐怕無(wú)法均勻地加熱半導(dǎo)體晶片等。
除了陶瓷基片中通孔以外的部分是本發(fā)明的第二方面的陶瓷加熱器部分，如測(cè)溫元件、加熱元件與連接端子等，其構(gòu)造與本發(fā)明第一方面相同，不再?gòu)?fù)述。
把柱形等陶瓷體接合至構(gòu)成本發(fā)明第二方面陶瓷加熱器的陶瓷基片底面，以保護(hù)外接端子等導(dǎo)線，使之不受反應(yīng)氣體、鹵素氣體等影響。
另在加熱液晶基板時(shí)，也可使用并本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器。
下面描述生產(chǎn)本發(fā)明第二方面陶瓷加熱器的過(guò)程。
先按圖13描述在陶瓷基片31里面形成加熱元件32(圖9與10)的陶瓷加熱器。
(1)陶瓷基片形成步驟首先把氮化物陶瓷等制成的陶瓷粉與粘劑、溶劑等混合而制成膠，用于形成生片100。
氮化鋁等可用作上述由氮化物陶瓷等制成的陶瓷粉，必要時(shí)可對(duì)其添加氮化銀等燒結(jié)助劑、含Na或Ca化合物等。
作為粘劑，希望至少選擇丙烯酸樹(shù)脂粘劑、乙基纖維、丁基溶纖劑與聚乙烯醇之一。
作為溶劑，希望至少選擇α-松油醇與甘醇之一。
用刮刀處理法將混合的膠形成片狀以制造生片。
生片厚度較佳為0.1～5mm。
(2)生產(chǎn)上印刷含導(dǎo)體膠的步驟在生片100上印刷用于形成加熱元件32的金屬膠或包含導(dǎo)電陶瓷的膠的含導(dǎo)體膠，以形成含導(dǎo)體膠層320。在通孔內(nèi)形成導(dǎo)體填充通孔33a的含導(dǎo)體膠填充層330。
含導(dǎo)體膠包含金屬顆?；?qū)щ娞沾深w粒。
鎢?；蜚f粒的平均粒徑較佳為0.1～5μm，若小于0.1μm或超過(guò)5μm，含導(dǎo)體膠就不易印刷。
這種含導(dǎo)體膠可以是一種例如通過(guò)混合下列材料得到的合成物(膠)85～87份重量的金屬?；?qū)щ娞沾闪＃?.5～10份重量的至少一種選自丙烯酸樹(shù)脂粘劑、乙基纖維、丁基溶纖劑與聚乙烯醇的粘劑；和1.5～10份重量的至少一種選自α-松油醇與甘醇的溶劑。
(3)生片層迭步驟在上面印刷了含導(dǎo)體膠的生片100上下側(cè)層迭其上不印刷含導(dǎo)體膠的生片100(圖13(a))。
此時(shí)，層迭將上面印刷了含導(dǎo)體膠的生片100安置于某一位置，使之與底面的距離為層迭生片厚度的60％或更小。
具體而言，層迭于上側(cè)的生片數(shù)較佳為20～50，層迭于下側(cè)的生片數(shù)較佳為5～20。
(4)片層迭體燒制步驟對(duì)生片層迭體加熱加壓，燒結(jié)生片與內(nèi)部含導(dǎo)體膠。加熱溫度較佳為1000～2000℃，壓制壓力較佳為10～20Mpa。在惰性氣氛中加熱，惰性氣體可用氬、氮等。
接著，在得到的燒結(jié)體中形成通孔35，讓支承半導(dǎo)體晶片59的提升銷(xiāo)36穿過(guò)。
此時(shí)，按下述方法形成帶柱形部35a與直徑漸增部35b的通孔35先用有普通刀刃的鉆頭形成柱形通孔；再用刀刃能指出錐形凹部的鉆頭從加熱面?zhèn)燃庸ね撞?。而且通過(guò)硼砂處理，形成梯形垂直截面的通孔和上述形狀的通孔。
希望在與陶瓷基片31有同心圓關(guān)系的單一圓上基本上以等間隔形成通孔35，理由如下穿過(guò)通孔35的提升銷(xiāo)36散布于陶瓷基片31并以等間隔排列，可將半導(dǎo)體晶片59保持得更水平。
另在陶瓷基片中形成埋置熱電偶等測(cè)溫元件的底孔34(圖13(b))。之后，設(shè)置盲孔33以露出將加熱元件32接至外接端子33的導(dǎo)體填充通孔33a(圖13(c))。
上述的底孔與通孔制作步驟適用于上述的生片層迭體，但較佳地適用于上述的燒結(jié)體，因?yàn)閷拥w在燒結(jié)步驟中會(huì)變形。
通常在研磨了表面后形成通孔與底孔。之后，外接端子33接導(dǎo)體填充通孔33a以連接內(nèi)部加熱元件32，并回流加熱。加熱溫度較佳為200～500℃。
另外，運(yùn)用銅焊銀、銅焊金等方法把測(cè)溫元件熱電偶(未示出)配入底孔14，再用聚酰亞胺等耐熱樹(shù)脂將孔密封，從而結(jié)束陶瓷加熱器30的生產(chǎn)(圖13(d))。
下面按圖14描述在陶瓷基片41底面形成加熱元件42(圖11與12)的陶瓷加熱器40的生產(chǎn)過(guò)程。
(1)陶瓷基片形成步驟把氧化銀(Y2O3)或B4C等燒結(jié)助劑、含Na或Ca化合物、粘劑等與氮化物陶瓷(如上述的氮化鋁)或碳化物陶瓷等陶瓷粉適當(dāng)混合，制成漿料，之后運(yùn)用噴干等方法把該漿料制成粒狀，把顆粒轉(zhuǎn)入模具壓成板形或其他形狀，從而制成原料成形體(生片)。
然后將該原料成形體加熱燒結(jié)，制成陶瓷板，再把板做成指定形狀而生產(chǎn)陶瓷基片41。原料成形體形狀是一種燒結(jié)體燒制后可使用的形狀。通過(guò)在壓力下加若燒制原料成形體，可制出無(wú)孔隙陶瓷基片41。以燒結(jié)溫度或更高溫度足以加熱燒制。氮化物或碳化物陶瓷的燒制溫度為1000～2500℃，氧化物陶瓷的燒結(jié)溫度為1500～2000℃。
再者，對(duì)陶瓷基片鉆孔而形成通孔45，讓支承半導(dǎo)體晶片59的提升銷(xiāo)46穿過(guò)。通孔形成方法與上述里面有加熱元件的陶瓷加熱器的一樣。
另在陶瓷基片中形成埋置熱電偶等測(cè)溫元件的底孔44(圖14(a))。
(2)在陶瓷基片上印刷含導(dǎo)體膠的步驟含導(dǎo)體膠一般是含金屬粒、樹(shù)脂與溶劑的流體，具有高粘性。該含導(dǎo)體膠印刷在準(zhǔn)備用絲網(wǎng)等方法形成加熱元件4的部位上，從而形成含導(dǎo)體膠層。
形成含導(dǎo)體膠時(shí)，希望加熱元件42受燒制的解碼呈矩形與扁平形。
(3)含導(dǎo)體膠的燒制對(duì)印刷在陶瓷基片底面41b的含導(dǎo)體膠層加熱燒制，以除去樹(shù)脂與溶劑，燒結(jié)金屬粒，從而將金屬粒燒到陶瓷基片41底面而形成加熱元件42(圖14(b))。加熱燒制溫度較佳為500～1000℃。
若對(duì)含導(dǎo)體添加上述氧化物，就鈀金屬粒、陶瓷基片與氧化物燒結(jié)成一體，從而改善了加熱元件42與陶瓷基片41的粘合度。
(4)金屬覆蓋層形成步驟接著，在加熱元件表面淀積金屬覆蓋層420(圖14(c))。金屬覆蓋層420可用電鍍、無(wú)電電鍍、濺涂等方法形成，從批量生產(chǎn)出發(fā)，無(wú)電電鍍最佳。
(5)配置端子等用焊接法將接電源的端子(外接端子23)配置到加熱元件22各圖案件的端部。把端子(接電源的外接端子43)用焊接配置到各加熱元件42圖案件端部，熱電偶(未示出)用銅焊銀、銅焊金等固定于底孔44，底孔用聚酰亞胺等耐熱樹(shù)脂密封，制成陶瓷加熱器40(圖14(d))。
關(guān)于本發(fā)明第二發(fā)明的陶瓷加熱器，在陶瓷基片里面設(shè)置了靜電電極，故該陶瓷加熱器可用作靜電夾盤(pán)。
在表面形成夾盤(pán)頂導(dǎo)電層，可將該陶瓷加熱器用作品片探頭的陶瓷基片。
下面描述本發(fā)明第三發(fā)明諸實(shí)施例的陶瓷接合體。本發(fā)明第三發(fā)明不限于這一描述。下面把該陶瓷體描述為柱形陶瓷體，但它可以是柱形填充體或三角形或方形板面空心體或填充體。
本發(fā)明第三方面的一實(shí)施例的陶瓷接合體包括里面設(shè)置導(dǎo)體的盤(pán)狀陶瓷基片；和柱形形狀接合至陶瓷基片底面的柱形陶瓷體，其中柱形陶瓷體與陶瓷基片的界面所包繞的圓心與陶瓷基片底面中心分開(kāi)3～200μm。
圖17(a)是示出本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體的平面圖，圖17(b)是示出該陶瓷接合體的部分放大剖視圖。
圖17僅示出陶瓷基片與柱形陶瓷體，未示出形成在陶瓷基片里面的導(dǎo)體或其他構(gòu)件。
把柱形陶瓷體7接合至盤(pán)狀陶瓷基片2的底面，形成陶瓷接合體1。此時(shí)，陶瓷基片2與柱形陶瓷體7接合的面就是界面6。
在陶瓷接合體1中，界面6包繞的圓心A與陶瓷基片2底面中心B的距離L為3～200μm。
下面詳述陶瓷基片與柱形陶瓷體的接合方法。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明第三方面的半導(dǎo)體接合體，希望內(nèi)含導(dǎo)體的陶瓷基片固定于帶底板支承外殼的上部，并將諸導(dǎo)體的導(dǎo)線藏在接合至陶瓷基片底面的柱形陶瓷體內(nèi)，以防導(dǎo)線暴露于腐蝕氣體而受蝕。
在形成于構(gòu)成本發(fā)明第三方面陶瓷接合體的陶瓷基片內(nèi)的諸導(dǎo)體是加熱元件與導(dǎo)體電路時(shí)，該陶瓷接合體起著陶瓷加熱器的作用。
圖18是示出作為一側(cè)本發(fā)明第三方面陶瓷接合體的陶瓷加熱器的平面圖，圖19是其剖視圖，圖20是圖19所示柱形陶瓷體附近的部分放大剖視圖。
如圖19所示，在陶瓷加熱器70中，柱形陶瓷體71直接接合至盤(pán)狀陶瓷基片71底面71b的中心附近，此時(shí)柱形陶瓷體77與陶瓷基片71的界面包繞的圓心與陶瓷基片71底面中心分開(kāi)3～200μm，如上所述。
由于柱形陶瓷體77形成得緊密粘附于支承外殼的底板(未示出)，因而柱形陶瓷體77的內(nèi)外側(cè)完全分離。
如圖18所示，在陶瓷基片71內(nèi)形成由同心圓狀電路組成的加熱元件72。關(guān)于這些加熱元件72，將兩個(gè)相互鄰近的同心圓連成單根線，像一個(gè)電路。
如圖19所示，在加熱元件72與底面71b之間形成向陶瓷基片71中心延伸的導(dǎo)體電路78，加熱元件端部72a通過(guò)通孔86接導(dǎo)體電路78的一端。
把導(dǎo)體電路78形成使加熱元件端部72a向中心部延伸。在陶瓷基片71中，在柱形陶瓷體77里面附近延伸的導(dǎo)體電路78另一端正下方，形成導(dǎo)體填充通孔73’和使導(dǎo)體填充通孔73’露出的盲孔79。該導(dǎo)體填充通孔73’通過(guò)焊料層(未示出)接頂端呈T形的外接端子87’。
在加熱元件端部72a位于柱形陶瓷體77內(nèi)部時(shí)，通孔或?qū)w電路就不需要了，相應(yīng)地把導(dǎo)體填充通孔73直接配置于加熱元件端部，并通過(guò)焊料層接外接端子83。
帶導(dǎo)線830的插口85配置于這些外接端子83，該導(dǎo)線830從形成于底板(未示出)的通孔引出并接電源(未示出)等。
另一方面，將熱電偶等有引線890的測(cè)溫元件84插入形成于陶瓷基片71底面71b的底孔74，孔用耐熱樹(shù)脂、陶瓷(如二氧化硅膠)等密封。引線890穿過(guò)絕緣體(未示出)經(jīng)形成于支承外殼底板的通孔(未示出)引出。絕緣體內(nèi)部也與其外部絕緣。
另在陶瓷基片71中心附近形成通孔75，讓提升銷(xiāo)(未示出)穿過(guò)。
提升銷(xiāo)形成得可在其上安置硅片等被加熱物體時(shí)上下移動(dòng)，這樣使它能向未示出的載送機(jī)提供硅片或從其接收硅片，并且對(duì)置于陶瓷基片71加熱面71a的硅片加熱，或保持硅片與加熱面71a分開(kāi)50～2000μm對(duì)它加熱。
硅片與加熱面71a分開(kāi)50～2000μm被加熱的方法是在陶瓷基片71中制作通孔或凹部；把頂端呈塔尖形或半球形的支承銷(xiāo)插入通孔或凹部；將支承銷(xiāo)固定成略伸出陶瓷基片71；再用支承管系支承硅片。
對(duì)支承外殼底板配置一根冷卻劑引管，此時(shí)可將冷卻劑通過(guò)管道引入該冷卻劑引管，能控制陶瓷基片71的溫度、致冷速率等。
如上所述，在該陶瓷加熱器70中，把柱形陶瓷體77接合至陶瓷基片71底面71b，而柱形陶瓷體77形成向未示出的支承外殼的底板(殼壁)延伸；因此，柱形陶瓷體77的內(nèi)外部完全隔離。
因此，通過(guò)用管件保護(hù)從底板的通孔引出的導(dǎo)線830，即使陶瓷加熱器70被含反應(yīng)氣體、鹵素氣體等氣氛范圍包圍，而且即使處于反應(yīng)氣體等容易進(jìn)入支承外殼里面的狀態(tài)，柱形陶瓷體77里的導(dǎo)線仍不會(huì)腐蝕。測(cè)溫元件84的導(dǎo)線890因受絕緣體等保護(hù)，故并不腐蝕。
再者，惰性氣體等會(huì)慢慢流入柱形陶瓷體77，使反應(yīng)氣體、鹵素氣體等不會(huì)流入柱形陶瓷體77，因而更能防止導(dǎo)線830受蝕。
由于柱形陶瓷體77具有固定支承陶瓷基片71的作用，即使把陶瓷基片71加熱到高溫，陶瓷基片71也可防止其自身重量造成彎曲，因此可防止硅片等被加熱物體受損，并將其加熱得具有均勻溫度。
陶瓷基片與測(cè)溫元件都是本發(fā)明第三方面的陶瓷加熱器的部件，它們的構(gòu)造與本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器中所揭示的相同，故省去對(duì)它們的描述。
形成使提升銷(xiāo)穿過(guò)陶瓷基片的通孔的數(shù)量及其形成的位置，不限于上述情況。
本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體中，柱形陶瓷體形狀為圖19所示的柱形，希望其內(nèi)徑為30mm或更大。
若該直徑小于30mm，就不易牢固地支承陶瓷基片。在把陶瓷基片加熱到高溫時(shí)，陶瓷基片會(huì)被其自身重量壓彎。
希望柱形陶瓷體的厚度為3～20mm，若厚度小于3mm，則柱形陶瓷體厚度太小，機(jī)械強(qiáng)度差，通過(guò)其反復(fù)升降溫，柱形陶瓷體會(huì)損壞。若厚度超過(guò)20mm，則柱形陶瓷體厚度太大，使熱容量變大，升溫速率下降。
作為形成柱形陶瓷體的陶瓷，可使用上述陶瓷基片一樣的材料。下面詳述柱形陶瓷體與陶瓷基片的接合方法。
形成于陶瓷基片里面的加熱元件、外接端子、導(dǎo)線等的構(gòu)造，與本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器中的一樣，省略對(duì)其描述。
在圖18～20所示的陶瓷加熱器70中，通常將陶瓷基片71配置于支承外殼(未示出)的上部。但在其他實(shí)施例中，則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。
希望上述陶瓷加熱器70應(yīng)用于100℃或以上溫度，更希望是200℃或以上溫度。
構(gòu)成本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體的陶瓷基片用于生產(chǎn)半導(dǎo)體器件或檢驗(yàn)半導(dǎo)體器件。具體而言，其例子包括靜電夾盤(pán)、接受器、陶瓷加熱器(熱板)等。
上述陶瓷加熱器是陶瓷基片里面只形成加熱元件的裝置，能把硅片等被加熱物體保持在陶瓷基片表面或與表面分開(kāi)，并把該物體加熱到指定溫度或?qū)ζ淝逑础?br> 另在加熱液晶基板時(shí)，也可使用作為本發(fā)明第三方面一例陶瓷接合體的陶瓷加熱器。
在構(gòu)成本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體的陶瓷基片里面形成的導(dǎo)體是靜電電極或?qū)w電路時(shí)，該陶瓷接合體起著靜電夾盤(pán)的作用。
圖21是示出這種靜電夾盤(pán)的垂向剖視圖，圖22是其部分放大剖視圖，圖23是示出形成于構(gòu)成靜電夾盤(pán)的基片上的靜電電極附近區(qū)域的水平剖視圖。
在構(gòu)成該靜電夾盤(pán)90的陶瓷基片91里面，半圓形夾盤(pán)正負(fù)靜電層92a與92b相對(duì)排列，在這些靜電電極上形成陶瓷介質(zhì)膜94。陶瓷基片91里面形成加熱元件920，可加熱硅片等被加熱物體。必要時(shí)，在陶瓷基片里埋置RF電極。
該靜電電極較佳地由貴金屬(金、銀、鉑或鈀)、鉛、鎢、鉬、鎳等金屬或鎢、鉬碳化物等導(dǎo)電陶瓷制作，它們可以單獨(dú)或兩種或多種組合使用。
如圖21、22、所示，在靜電夾盤(pán)90中，靜電電極92a、92b形成在陶瓷基片91中，導(dǎo)體填充通孔93形成在各靜電電極92a、92b一端的正下方。陶瓷介質(zhì)膜94形成在靜電電極92上。除了這些以外，該靜電夾盤(pán)具有與上述陶瓷加熱器70一樣的結(jié)構(gòu)。
就是說(shuō)，把柱形陶瓷體97接合到陶瓷基片91底面的中心附近。如上所述，柱形陶瓷體97與陶瓷基片陶瓷基片91的界面所包圍的圓心，此時(shí)與陶瓷基片91的底面中心分開(kāi)3～200μm。
導(dǎo)體填充通孔93與930在柱形陶瓷體97里面形成在該區(qū)域上方，并接靜電電極92a、92b和加熱元件920，還接插入盲孔990的外接端子960。有導(dǎo)線931的插口950接外接端子960的一端。導(dǎo)線931通過(guò)通孔(未示出)引出。
在加熱元件920的一端位于柱形陶瓷體97外面時(shí)，以圖18～20所示的陶瓷加熱器70同樣的方法形成通路孔99、導(dǎo)體電路980和導(dǎo)體填充通孔930’，使加熱元件920的端部延伸到柱形陶瓷體92內(nèi)部(圖22)。因此，把外接端子960插入盲孔990使導(dǎo)體填充通孔930’露出并與之連接，可將其藏在柱形陶瓷體97里面。
靜電夾盤(pán)90工作時(shí)，分別對(duì)加熱元件920與靜電電極92加電壓，置于靜電夾盤(pán)90上的硅片被加熱到指定溫度，并靜電吸附在陶瓷基片91上。這種靜電夾盤(pán)不一定有加熱元件920。
圖24是示出形成在靜電夾盤(pán)基片上的另一根靜電電極的水平剖視圖。包括半圓部172a與梳齒形部172b的夾盤(pán)正靜電層172和同樣包括半圓部173a與梳齒形部173b的夾盤(pán)負(fù)靜電層173面對(duì)面排列，使一個(gè)梳齒形部172b的齒與另一梳齒形部173b的齒成交錯(cuò)關(guān)系延伸。
圖25是示出形成在靜電夾盤(pán)基片上再一種靜電電極的水平剖視圖。在該靜電夾盤(pán)中，在陶瓷基片181里面形成各自通過(guò)把圓一分為四而成形的夾盤(pán)正靜電層182a、182b和夾盤(pán)負(fù)靜電層183a、183b，它們相互交叉。
在形成通過(guò)將圓形或其他形狀的電極分割而成形的電極時(shí)，分割件數(shù)量不作具體限制，可以是5或更多。其形狀不限于扇形。
下面參照?qǐng)D26描述作為一側(cè)本發(fā)明第三方面陶瓷接合體生產(chǎn)過(guò)程的陶瓷加熱器生產(chǎn)過(guò)程。
圖26(a)～(d)是示出陶瓷加熱器生產(chǎn)過(guò)程中某些部分的剖視圖，這是一例本發(fā)明第三方面的陶瓷接合體。
1、生產(chǎn)形成步驟首先以本發(fā)明第一方面的陶瓷加熱器生產(chǎn)過(guò)程同樣的方法形成生片500。
接著生產(chǎn)形成生片，其中部分860將是把加熱元件一端接導(dǎo)體電路的通路孔；并形成生片，其中部分730、730’將是把導(dǎo)體電路接外接端子的導(dǎo)體填充通孔。
若有必要，則形成將是讓提升銷(xiāo)載送硅片通過(guò)的通孔的部分；將是插入支承銷(xiāo)以支承硅片的通孔的部分；將是埋置熱電偶等測(cè)溫元件的底孔的部分。關(guān)于通孔和底孔，上述加工在形成了下面描述的生片層迭件之后或該層迭件形成并燒制后實(shí)施。
上述添加碳的膠填入將成為通路孔的部分860和將成為導(dǎo)體填充通孔的部分730、730’，因?yàn)樯械奶寂c填入導(dǎo)體填充通孔的鎢或鉬會(huì)發(fā)生反應(yīng)而形成其碳化物。
2、生片印刷含導(dǎo)體膠的步驟在生片上印刷金屬膠或含導(dǎo)電陶瓷的含導(dǎo)體膠，其中已形成將成為通路孔的部分860，以形成含導(dǎo)體膠層720。
含導(dǎo)體膠包含金屬?；?qū)щ娞沾闪！?br> 將成為金屬粒的鎢?；蜚f粒的平均粒徑較佳為0.1～5μm，若小于0.1μm或超出5μm，就不易印刷含導(dǎo)體膠。
這種含導(dǎo)體膠可以是一種合成物(膠)，例如通過(guò)混合下列材料而得到85～87份重量的金屬?；?qū)щ娞沾闪＃?.5～10份重量的至少一種選自丙烯酸樹(shù)脂粘劑、乙基纖維、丁基溶纖劑與聚乙烯醇的粘劑；和1.5～10份重量的至少一種選自α-松油醇與甘醇的溶劑。
在其中形成了將成為導(dǎo)體填充通孔的部分730、730’的生片上，印刷通常在形成靜電電極等時(shí)使用的含導(dǎo)體膠，以形成含導(dǎo)體膠層780。
3、生片層迭步驟在印有含導(dǎo)體膠的生片上層迭不印含導(dǎo)體膠的生片500，然后在下面放置已形成含導(dǎo)體膠層780的生片，再在該生產(chǎn)下面層迭不印含導(dǎo)體膠層的生片500(圖26(a))。
此時(shí)，層迭在印有含導(dǎo)體膠層720的生片上側(cè)的生片500的數(shù)量，比層迭在下側(cè)的生片500多，使形成了準(zhǔn)備生產(chǎn)的加熱元件的位置偏向底側(cè)。
具體而言，層迭于上側(cè)的生片500較佳為20～50片，而層迭于下側(cè)的生片500較佳為5～20片。
4、生片迭件的燒制步驟對(duì)生片層迭件加熱加壓，以燒結(jié)生片500和部分含導(dǎo)體膠層720、780等，制出陶瓷基片71、加熱元件72、導(dǎo)體電路78等(圖26(b))。
加熱溫度較佳為1000～2000℃，壓制壓力較佳為10～20Mpa。在惰性氣氛中加熱，惰性氣體可使用氬、氮等。
接著，在陶瓷基片71底面71b形成埋置測(cè)溫元件的底孔(未示出)。通過(guò)研磨表面再作鉆孔或噴砂等處理，可形成底孔。上述底孔或凹部可在下述的陶瓷基片71和柱形陶瓷體70相互接合后形成，或在將成為底孔的部分預(yù)先形成于生片500后對(duì)生片500層迭與燒制的同時(shí)形成。
為了露出接內(nèi)部加熱元件72的導(dǎo)體填充通孔73、73’，還設(shè)置了盲孔79。盲孔79也可在陶瓷基片71接合至柱形陶瓷體77后形成。
5、生產(chǎn)柱形陶瓷體將氮化鋁粉等裝入柱形模具成形，必要時(shí)切割成形體。在常壓下以1000～2000℃加熱溫度對(duì)其燒結(jié)而制成柱形陶瓷體77。燒結(jié)在惰性氣氛中進(jìn)行，可用的惰性氣體包括氬與氮。
調(diào)節(jié)柱形陶瓷體77的尺寸，使陶瓷基片里面形成的導(dǎo)體填充通孔73、73’裝在體77中。
接著，將柱形陶瓷體77的端面磨平。
6、陶瓷基片與柱形陶瓷體的接合在陶瓷基片71底面71b的中心附近與柱形陶瓷體77的端面接觸時(shí)，把陶瓷基片71和柱形陶瓷體77加熱而相互接合。此時(shí)，讓陶瓷基片71里面的導(dǎo)體填充通孔73、73’位于柱形陶瓷體77內(nèi)經(jīng)里面的一區(qū)域上方，而且柱形陶瓷體77與陶瓷基片71的界面所包圍的圓心與陶瓷基片71的底面中心分開(kāi)3～200μm，以將柱形陶瓷體77接合至陶瓷基片71的底面71b(圖26(c))。
具體而言，把圖27所示形成開(kāi)口191的掩膜190置于陶瓷基片71底面，再把柱形陶瓷體77配入開(kāi)口191后加熱，將陶瓷基片71與柱形陶瓷體77相互接合。
由于開(kāi)口191直徑等于柱形陶瓷體77的外經(jīng)，所以開(kāi)口191中心C與陶瓷基片71底面中心B的距離等于距離L，而L是陶瓷基片71與柱形陶瓷體77的界面包圍的圓心與陶瓷基片71底面中心的距離。
陶瓷基片71與柱形陶瓷體77的接合方法，可以采用應(yīng)用銅焊金、銅焊銀等銅焊方法、利用氧化物基玻璃等制作的粘劑把它們粘合的方法或其他方法。
還可通過(guò)應(yīng)用主成分與構(gòu)成陶瓷基片71和柱形陶瓷體77相同的陶瓷膠的方法，或應(yīng)用其燒結(jié)助劑把陶瓷基片與柱形陶瓷體表面接合起來(lái)的溶液的方法，使陶瓷基片71與柱形陶瓷體77相互接合。
在本發(fā)明第三方面中，即使應(yīng)用了任一種接合法，也能分散接合面中的熱應(yīng)力，因而能保證陶瓷基片71與柱形陶瓷體77接合部的氣密性。7、配置端子等外接端子83通過(guò)焊料或銅焊料插入形成在柱形陶瓷體77內(nèi)經(jīng)里面的盲孔79，并對(duì)焊料等作回流加熱，將外接端子83接至導(dǎo)體填充通孔73、73’(圖26(d))。
加熱溫度在焊料處理時(shí)較佳為90～450℃，在銅焊料處理時(shí)較佳為900～1100℃。
接著，外接端子83通過(guò)插口85接到連接電源的導(dǎo)線830(圖19)。
再把作為測(cè)溫元件的熱電偶插入形成的底孔，并用耐熱樹(shù)脂等將孔密封，由此制成在其底面有柱形陶瓷體的陶瓷加熱器。
根據(jù)該陶瓷加熱器，在提升銷(xiāo)、支承銷(xiāo)或其他構(gòu)件保持了置于陶瓷加熱器或硅片等上的硅片等半導(dǎo)體晶片后，可在加熱或冷卻硅片等的同時(shí)作清洗等操作。
在生產(chǎn)上述陶瓷加熱器時(shí)，通過(guò)在陶瓷基片里面形成靜電電極而制成靜電夾盤(pán)。但在此時(shí)，必須形成連接靜電電極與外接端子的導(dǎo)體填充通孔，但不必形成插支承銷(xiāo)的通孔。
在陶瓷基片里面形成電極時(shí)，可用形成加熱元件同樣的方法在生片表面形成作為靜電電極的含導(dǎo)體膠層。
實(shí)施本發(fā)明的較佳方式現(xiàn)以下列加工例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
實(shí)例1生產(chǎn)陶瓷加熱器(圖1、2、5)(1)采用刮刀法將下述膠成形而形成厚度為0.47μm的生片50膠通過(guò)混合以下材料得到100份重量的氮化鋁粉(Tokuyama公司制造，平均粒徑為0.6μm)，4份重量的氧化鋁，11.5份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑，0.5份重量的分散劑，以及53份重量的1-丁醇乙醇與乙醇。
(2)然后，生片50在80℃干燥5小時(shí)，再用穿孔法形成導(dǎo)體填充通孔13a部分。
(3)混合下列材料而制備含導(dǎo)體膠A100份重量的平均粒徑為1μm的碳化鎢粒、3.0份重量的丙烯酸粘劑、3.5份重量的α-松油醇溶劑和0.3份重量的分散劑。
混合下列材料而制備含導(dǎo)體膠B100份重量的平均粒徑為3μm的鎢粒、1.9份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、3.7份重量的α-松油醇溶劑和0.2份重量的分散劑。
用絲網(wǎng)印刷法在生片上印刷該含導(dǎo)體膠A，形成加熱元件的含導(dǎo)體膠層。印刷圖案為圖1的同心圓圖形。
再把含導(dǎo)體膠B填入導(dǎo)體填充通孔13a部分以連接外接端子13，從而形成填充層130。
在經(jīng)過(guò)上述處理的生片50的上側(cè)(加熱面)層迭37塊不印刷含導(dǎo)體膠的生片50，而在生片50下側(cè)層迭13塊同樣的生產(chǎn)。該合成物以130℃、8Mpa壓力壓制而形成層迭件(圖5(a))。
(4)接著，把得到的層迭件在氮?dú)夥罩幸?00℃脫脂5小時(shí)，并以1890℃、15Mpa壓力熱壓10小時(shí)，得到3mm厚的陶瓷板。將其切割成直徑為210mm的盤(pán)狀，以制備其內(nèi)具有厚6μm、寬10mm加熱元件12的陶瓷板。
(5)然后用金剛磨石研磨(4)中得到的陶瓷板，再在底面形成插入熱電偶的底孔14。
另還形成三個(gè)通孔15(直徑5.6mm)，讓載送半導(dǎo)體晶片等的提升銷(xiāo)(直徑5mm)穿過(guò)(圖5(b))。
在直徑為116mm且與陶瓷基片11有同心圓關(guān)系的圓上，以等間隔形成通孔15。
通孔15位于某區(qū)域，它與陶瓷基片11中心的距離是該中心與其外緣的距離的55％，即1/2多一點(diǎn)。
(6)接著，把形成的導(dǎo)體填充通孔13a上方的部分挖空形成盲孔36(圖5(C))。使用的由鎳與金組成的銅焊金作用流加熱，以把鎳基合金制作的外接端子13接至盲孔13b(圖5(d))。
(7)將用于溫控的熱電偶(未示出)埋在底孔14中，完成本發(fā)明第一方面陶瓷加熱器10的生產(chǎn)。
實(shí)例2生產(chǎn)陶瓷加熱器(圖3、4、6)(1)合成物經(jīng)噴干而形成粉粒，該合成物由100份重量的氮化鋇粉(平均粒徑0.6μm)、4份重量的氮化釔(平均粒徑0.4μm)、12份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑和乙醇組成。
(2)然后，將這種粉粒準(zhǔn)攻入模具形成平板狀，得到原料形成體(生片)。
(3)接著，該原料形成體在1800℃、2Mpa壓力下熱壓，得到3mm厚的氮化鋁板。
再把該板切成直徑為210mm的盤(pán)狀，制成由陶瓷制作的板(陶瓷基片21)。對(duì)陶瓷基片21鉆孔，形成三個(gè)讓提升銷(xiāo)26(直徑3mm)穿過(guò)的通孔25(直徑3.5mm)和埋置熱電偶的底孔24(圖6(a))。
在與陶瓷基片21具有同心圓關(guān)系且直徑為158mm的圓上，以等間隔形成通孔25。
形成通孔25的位置，與陶瓷基片21的中心的距離是該中心與其外緣的距離的75％，即1/2以上。
(4)在上述步驟(3)得到的陶瓷基片21上，用絲網(wǎng)印刷法形成含導(dǎo)體膠層，印制圖形是圖3所示的同心圓圖形。
使用的含導(dǎo)體膠具有如下成分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。
該含導(dǎo)體膠是Ag-Pt，銀粒平均粒徑為4.5μm鱗狀。Pt粒平均粒度為0.5μm，球狀。
(5)另在形成含導(dǎo)體層后，以780℃對(duì)陶瓷基片21加熱燒制，以燒結(jié)含導(dǎo)體膠中的Ag與Pt，并將它們燒到陶瓷基片21上，這樣就形成了加熱元件22(圖6(b))。加熱元件22的厚度為5μm，面電阻率為7.7mΩ/口。
(6)將上述(5)制成的陶瓷基片21浸入由水溶液組成的無(wú)電鎳鍍槽，水溶液含有80g/L的硫酸鎳、24g/L的次磷酸鈉、12g/L的乙酸鈉、8g/L的硼酸和6g/L的氯化銨，以在銀鉛加熱元件22表面沉淀出1μm厚的金屬覆蓋層(鎳層)220(圖6(c))。
(7)然后通過(guò)絲網(wǎng)印刷，在要設(shè)置接電源的端子部23的部位印刷銀鉛焊膠(Tanaka kikinzokukogyok..k.制造)，形成焊料層(未示出)。
接著將鎳基合金制作的外接端子23置于該焊料層，以420℃作回流加熱，把外接端子23連到加熱元件22表面(圖6(d))。
(8)用聚烯亞胺把溫控?zé)犭娕?未示出)密封在底孔24中，完成本發(fā)明第一方面陶瓷加熱器20的生產(chǎn)。
實(shí)例3(1)用刮刀法將下列膠成形為0.47μm厚的生片50，該膠通過(guò)混合以下材料得到100份重量的SiC粉(Yakushima制造，平均粒徑1.1μm)、4份重量的B4C、11.5份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、0.5份重量的分散劑和53份重量的1-丁醇乙醇與乙醇，另混合80份重量的平均粒度1.0μm的硼硅酸鹽、5份重量的聚乙烯乙二醇和15份重量的乙醇而得到玻璃膠，涂布于已形成的生片。
(2)然后將該生片以80℃干燥5小時(shí)，再穿孔形成導(dǎo)體填充通孔部分。
(3)混合下列材料，制備含導(dǎo)體膠A100份重量平均粒徑為1μm的碳化鎢粒、3.0份重量的丙烯酸粘劑、3.5份重量的α-松油醇溶劑和0.3份重量的分散劑。
混合下列材料，制備含導(dǎo)體膠B100份重量平均粒徑為3μm的鎢粒、1.9份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、3.7份重量的α-松油醇溶劑和0.2份重量的分散劑。
用絲網(wǎng)印刷法在生片上印刷含導(dǎo)體膠A，形成加熱元件的含導(dǎo)體膠層，印刷圖形為圖3的同心圓圖形。
另將含導(dǎo)體膠B填入連至外接端子的導(dǎo)體填充通孔部分，形成填充層。
對(duì)作過(guò)上述處理的生片涂布玻璃膠，并在生片上側(cè)(加熱面)層迭37塊不印刷含導(dǎo)體膠的生片，在生片下側(cè)層迭13塊同樣的生片，合成約130℃、8Mpa壓力下壓制成層迭件。
(4)然后，得到的層迭件在氮?dú)夥罩幸?00℃脫脂5小時(shí)，并在15Mpa壓力下以1890℃熱壓10小時(shí)，得到3mm厚的陶瓷板。將板切成直徑為230mm的盤(pán)狀，制備其內(nèi)加熱元件厚6μm、寬10mm的陶瓷板。另在直徑為207mm、與陶瓷基片有同心圓關(guān)系的圓上，以等間隔形成三個(gè)直徑為5mm的提升銷(xiāo)的通孔，形成通孔的位置位于某一區(qū)域，它與陶瓷基片中心的距離是該中心與其外緣距離的90％，即1/2以上。
(5)接著，用金剛磨石研磨在(4)得到的陶瓷板，再在表面上用濺涂機(jī)(ASP-34型，showa Sinu制造)形成2mm厚的氟化鎂膜。
(6)再將已形成的導(dǎo)體填充通孔13a上方的部位挖空而形成盲孔。應(yīng)用鎳、金構(gòu)成的銅焊金，作用流加熱，把鎳基合金制作的外接端子接至盲孔。
(7)將溫控?zé)犭娕?未示出)埋入底孔，得到陶瓷加熱器。
試驗(yàn)例1該例與實(shí)例1基本上相同，但直徑為330mm，提升銷(xiāo)通孔的位置與陶瓷基片中心距離是該中心與其外緣距離的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。如下面描述的那樣，測(cè)量了陶瓷加熱器溫度升高時(shí)加熱面的溫度均勻性和自由例子數(shù)。
對(duì)比例1生產(chǎn)陶瓷加熱器以實(shí)例1的方法生產(chǎn)陶瓷加熱器，只是在下述位置形成的提升銷(xiāo)(直徑5.0mm)穿過(guò)的通孔(直徑5.6mm)。
即在直徑為63mm、與陶瓷基片有同心圓關(guān)系的圓上以等間隔形成三個(gè)通孔。
形成通孔的位置與陶瓷基片中心的距離時(shí)該中心與其外緣距離的30％，不在與中心的距離為其1/2以上的區(qū)域內(nèi)。
用提升銷(xiāo)把硅片置于實(shí)例1～3對(duì)比例1的每個(gè)陶瓷加熱器，并對(duì)其供電流而使它的溫度升到300℃。用下述方法作評(píng)估，結(jié)果示于表1。
還用下述方法評(píng)估試驗(yàn)例的9個(gè)陶瓷加熱器，結(jié)果示于圖7與8。
提升銷(xiāo)伸出陶瓷加熱器加熱面50mm，提升銷(xiāo)支承的硅片部分與加熱面分開(kāi)50μm。評(píng)估方法(1)加熱面內(nèi)溫度在升溫時(shí)的溫度均勻性放置帶熱電偶的硅片時(shí)，陶瓷加熱器溫度在45秒鐘內(nèi)升至300℃，觀察升溫步驟中硅片在最高與最低溫之間的溫差。
(2)自由顆粒數(shù)放置直徑為200或300mm的半導(dǎo)體晶片，作100次試驗(yàn)，其中提升銷(xiāo)將該晶片上推。然后，測(cè)量粘附于晶片的自由顆粒數(shù)。在自由顆粒數(shù)測(cè)量中，用電子顯微鏡觀察任意10點(diǎn)以測(cè)量自由顆粒數(shù)，并把該數(shù)換算成粒數(shù)/cm2。
表1

陶瓷基片1)通孔與中心的距離從陶瓷基片中心到通孔的距離同該中心到陶瓷基片萬(wàn)元的距離的百分比陶瓷基片2)加熱面中的面內(nèi)溫度分布(℃)加熱面靜止時(shí)，最高與最低溫之間的最大溫差。
從表1可見(jiàn)，升溫時(shí)，諸實(shí)施例的陶瓷加熱器溫度是均勻的，而對(duì)比例陶瓷加熱器的溫度分散很大。這時(shí)因?yàn)樵趯?duì)比例陶瓷加熱器中，三個(gè)通孔集中在其中心部，中心部的單位面積(容積)熱容量變小；因此升溫時(shí)，中心部的溫度容易變高。反之，在實(shí)例陶瓷加熱器中，還因?yàn)橥仔纬捎诖竺娣e(大容積)的外圍部?jī)?nèi)，所以中心部與外圍部之間的單位面積(容積)熱容量幾乎無(wú)差別。
由圖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離為該中心與其外緣距離的50％以上時(shí)，溫度是平穩(wěn)上升的。
由圖8可知，在通孔形成位置于陶瓷基片中心的距離為該中心與其外緣距離的50％以上時(shí)，自由顆粒數(shù)變少。如上所述，假定當(dāng)晶片向上彎曲成凸形時(shí)，外周線性地觸及陶瓷基片并刮擦陶瓷基片表面，由此產(chǎn)生自由顆粒；但在本發(fā)明第一方面中，提升銷(xiāo)通孔位置安排在某一區(qū)域，它與中心的距離是外緣與基片中心之間距離的1/2以上，可避免產(chǎn)生自由顆粒。實(shí)例4生產(chǎn)陶瓷加熱器圖9、10、13)(1)用刮刀法將膠形成0.47μm厚的生片100，該膠通過(guò)混合下列材料得到100份重量的氮化鋁粉(Tokuyama公司制造，平均粒徑0.6μm)、4份重量的氧化鋁、11.5份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、0.5份重量的分散劑和53份重量的1-丁醇乙醇與乙醇。
(2)然后以80℃使該生片干燥5小時(shí)，再穿孔形成導(dǎo)體填充通孔33a部分。
(3)混合下列材料，制備含導(dǎo)體膠A100份重量的平均粒徑1μm的碳化鎢粒、3.0份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、3.5份重量的α-松油醇溶劑和0.3份重量的分散劑。
混合下列材料，制備含導(dǎo)體膠B100份重量的平均粒徑3μm的鎢粒、1.9份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、3.7份重量的α-松油醇溶劑和0.2份重量的分散劑。
將含導(dǎo)體膠A絲網(wǎng)印刷在生片上，形成加熱元件的含導(dǎo)體膠層320，印刷圖形為圖9的同心圓形。
再將含導(dǎo)體膠B填入連至外接端子33的導(dǎo)體填充通孔33a的部位，形成填充層330。
在作過(guò)上述處理的生片100上側(cè)(加熱面)層迭未印刷含導(dǎo)體膠的37塊生片100，在其下側(cè)層迭13塊同樣的生片。合成物在130℃、8Mpa壓力下壓成層迭件(圖13(a))。
(4)接著，得到的層迭件以600℃在氮?dú)夥罩忻撝?小時(shí)，并在1890℃、15MPa壓力下熱壓10小時(shí)，得到4mm厚的陶瓷板。將該板切成直徑310mm的盤(pán)狀，制備其內(nèi)的加熱元件32厚6μm、寬10mm的陶瓷板。
(5)然后用金剛磨石研磨在(4)中得到的陶瓷板，再在底面形成插入熱電偶的底孔34。
還形成三個(gè)通孔35，讓載送半導(dǎo)體晶片等的提升銷(xiāo)36(直徑4mm)穿過(guò)。
關(guān)于通孔35，其柱形部35a的直徑為3.5mm，其長(zhǎng)度為2mm，直徑漸增部35b的深度(長(zhǎng)度)為2mm，直徑漸增部35b的加熱面的直徑為7mm(圖10)在直徑為200mm、與陶瓷基片31有同心圓關(guān)系的圓上，以等間隔形成通孔35。
(6)接著，挖空已形成的導(dǎo)體填充通孔33a上方部位，形成盲孔33b(圖13C(c))。應(yīng)用鎳與金制作的銅焊金，作回流加熱，把鎳基合金制作的外接端子33接至盲孔33b(圖13(d))。
(7)將溫控?zé)犭娕?未示出)埋入底孔34，完成本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器30的生產(chǎn)。
實(shí)例5生產(chǎn)陶瓷加熱器(圖11、12、14)(1)將合成物噴干形成粉粒，該合成物由100份重量的氮化鋁粉(平均粒徑0.6μm)、4份重量的氧化釔(平均粒徑0.4μm)、12份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑和乙醇組成。
(2)然后，將該顆粒裝入模具形成平板形，得到原料形成體(個(gè)體)。
(3)接著，該原料形成體在1800℃、2Mpa壓力下熱壓，得到5mm厚的氮化鋁板。
然后將板切成直徑為310mm的盤(pán)狀，制備該陶瓷組成的板(陶瓷基片41)。對(duì)陶瓷基片41鉆孔，形成讓提升銷(xiāo)46(直徑3mm)穿過(guò)的三個(gè)通孔45(直徑3.5mm)和埋置熱電偶的底孔44(圖14(a))。
關(guān)于通孔45，其柱形部45a的直徑為3.5mm，其長(zhǎng)度為3mm，其直徑漸增部45b的深度(長(zhǎng)度)為2mm，直徑漸增部45b加熱面的直徑為10mm(圖12)。
在與陶瓷基片41有同心圓關(guān)系、直徑為40mm的圓上，形成等間隔通孔45。
(4)在上述(3)中得到的陶瓷基片(41)上的絲網(wǎng)印刷含導(dǎo)體膠層，印刷圓形是圖3中的同心圓形。
所用的含導(dǎo)體膠具有下列成分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。
該含導(dǎo)體膠是Ag-Pt膠，銀粒平均粒徑為4.5μm，鱗狀；鉑粒平均粒度為0.5μm，球狀。
(5)另在形成含導(dǎo)體膠層后，以780℃加熱燒制陶瓷基片41，以燒結(jié)含導(dǎo)體膠中的銀與鉑，把它們燒到陶瓷基片41上，從而形成加熱元件42(圖14(b))。加熱元件42厚5μm、寬2.4mm，面電阻率7.7mΩ/□。(6)把上述(5)中形成的陶瓷基片41浸入由水溶液組成的無(wú)電鍍鎳槽，水溶液含有80g/L的硫酸鎳、24g/L的次磷酸鈉、12g/L的乙酸鈉、8g/L的硼酸和6g/1的氧化胺，在銀鉛加熱元件42表面沉淀1μm厚的金屬覆蓋層(鎳層)420(圖14(c)).
(7)在設(shè)置接電源的端子部分43的部分，絲網(wǎng)印刷銀鉛焊膠(TanakaKikinzoku Kogyo K、K、制造)，形成焊料層(未示出)。
然后，將鎳基合金制作的外接端子43置于焊料層上，以420℃作用回流加熱，將外接端子43接到加熱元件42表面(圖14(d))。
(8)溫控?zé)犭娕?未示出)用聚烯亞胺密封在底孔44中，完成本發(fā)明第二方面的陶瓷加熱器40的生產(chǎn)。
對(duì)比例2生產(chǎn)陶瓷加熱器除在陶瓷基片中形成讓提升銷(xiāo)(直徑3.0mm)穿過(guò)的柱形通孔(直徑3.5mm)外，按原有技術(shù)方法，以實(shí)例4的方式生產(chǎn)陶瓷加熱器。
對(duì)比例3除了將能配入通孔、由AlN制作的插頭配入通孔以外，以實(shí)例4的方法生產(chǎn)陶瓷加熱器。
利用提升銷(xiāo)將硅片置于實(shí)例4與5和對(duì)比例2與3的各個(gè)陶瓷加熱器，并對(duì)其供電流，將其溫度升到300℃，用下列方法對(duì)它們?cè)u(píng)估。
提升銷(xiāo)伸出陶瓷加熱器加熱面50μm，硅片被提升銷(xiāo)支承的部分與加熱面分開(kāi)50μm。
評(píng)估方法(1)加熱面的面內(nèi)溫度在升溫時(shí)的溫度均勻性安置帶熱電偶的硅片時(shí)，將陶瓷加熱器溫度在45秒內(nèi)升至300℃。在升溫步驟中，觀察硅片在最高與最低溫度之間的溫差，結(jié)果列于表2。
(2)硅片上的自由顆粒數(shù)將陶瓷加熱器溫度升至300℃，之后測(cè)量硅片上產(chǎn)生的自由顆粒數(shù)，結(jié)果列于表2。
表2

注)面內(nèi)溫度分布硅片中最高與最低溫之差。
由表2可知，根據(jù)諸實(shí)施例的陶瓷加熱器，硅片溫度在升溫時(shí)是均勻的。反之，根據(jù)對(duì)比例2的陶瓷加熱器，硅片溫度在升溫時(shí)相當(dāng)分散，尤其在對(duì)應(yīng)與形成通孔部分，其溫度下降了。理由如下在對(duì)比例2的陶瓷加熱器中，由于通孔為柱形，其直徑在加熱面附近不增大，故冷卻點(diǎn)部分的熱容量很大，導(dǎo)致硅片在對(duì)應(yīng)與形成通孔的部分的溫度下降。
另一方面，在諸實(shí)施例的陶瓷加熱器中，通孔包括柱形部和直徑漸增部，其直徑在加熱面附近增大，因而易產(chǎn)生冷卻點(diǎn)部分的熱容量很小，所以認(rèn)為硅片溫度不易分散。
在對(duì)比例3的陶瓷加熱器中，將AlN制作的插頭配入通孔，故陶瓷加熱器并無(wú)易生成冷卻點(diǎn)的部分，因而升溫時(shí)，硅片溫度均勻。
在實(shí)例4、5和對(duì)比例2的陶瓷加熱器中，硅片由提升銷(xiāo)安置，幾乎不生成自由顆粒。但在對(duì)比例3的陶瓷加熱器中，陶瓷加熱器在加熱時(shí)擦碰AlN制作的插頭，故在硅片中生成大量自由顆粒。
實(shí)例6實(shí)例6中，以實(shí)例4的方法生產(chǎn)陶瓷加熱器，但改變了加熱面中直徑漸增部與柱形部的直徑比。
通過(guò)提升銷(xiāo)將帶熱電偶的硅片置于生產(chǎn)的陶瓷加熱器上，再把晶片加熱到300℃。觀察硅片中最高與最低溫度之差，結(jié)果示于圖16。
圖16中，垂直軸ΔT代表硅片中最高與最低溫的溫差(℃)，水平軸的比率代表陶瓷加熱器加熱面的直徑漸增部直徑與主新華不直徑之比(直徑漸增部直徑/柱形部直徑)。
從圖16可看出，若加熱面中直徑漸增部與柱形部的直徑比小于1.2或超過(guò)10，硅片中溫差ΔT就變大。
實(shí)例7生產(chǎn)靜電夾盤(pán)(圖21～22)(1)用刮刀法把膠形成0.47μm厚的生片，該膠通過(guò)混合下列材料得到100份重量的氮化鋁粉(Tokuyama公司制造，平均粒徑1.1μm)、4份重量的氧化釔(平均粒徑0.4μm)、12份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、0.5份重量的分散劑和53份重量的1-丁醇乙醇與乙醇。
(2)然后，生片100在80℃干燥5小時(shí)，再生產(chǎn)不作處理的生片；其中穿孔形成將加熱元件截止導(dǎo)體電路的通路孔通孔的生片；其中穿孔形成將導(dǎo)體電路接至外接端子的通路孔通孔的生片；和其中穿孔形成將靜電電極接至外接端子的導(dǎo)體填充通孔的通孔。
(3)混合下列材料而制備含導(dǎo)體膠A；100份重量的平均粒徑1μm的碳化鎢粒、3.0份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、3.5份重量的α-松油醇溶劑和0.3份重量的分散劑。
混合下列材料而制備含導(dǎo)體膠B100份重量的平均粒徑3μm的鎢粒，1.9法呢重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、3.7份重量的α-松油醇溶劑和0.2份重量的分散劑。
(4)在形成了通路孔通孔的生片表面絲網(wǎng)印刷含導(dǎo)體膠A，印刷成加熱元件的含導(dǎo)體膠層。在形成了把導(dǎo)體電路接至外接端子的導(dǎo)體填充通孔的通孔的生片表面上，絲網(wǎng)印刷含導(dǎo)體膠A，印刷成導(dǎo)體電路的含導(dǎo)體膠層。在不作處理的生片上形成含導(dǎo)體膠層，其靜電電極圖形如圖23所示。
另將含導(dǎo)體膠B由孔洞填入通孔以將加熱元件接至導(dǎo)體電路，并且填入導(dǎo)體填充通孔的通孔以連接外接端子。
然后，層迭已作上述處理的各塊生片。
首先，在印有加熱元件的含導(dǎo)體膠層的生片上側(cè)(加熱面?zhèn)?，層迭34塊只形成導(dǎo)體填充通孔93部分的生片，然后在其正下側(cè)(底面?zhèn)?層迭印有導(dǎo)體電路的含導(dǎo)體膠層的生片。另在其下側(cè)層迭12塊形成了導(dǎo)體填充通孔93、930與930’部分的生片。
在如此層迭的生片的最上部，層迭印有靜電電極圖形的含導(dǎo)體膠層的生片，還在其上層迭2塊不作處理的生片。合成物在130℃、8Mpa壓力下被壓成層迭件。
(5)接著，得到的層迭件以600℃在氮?dú)夥罩忻撝?小時(shí)，再在1890℃、15Mpa壓力下熱壓3小時(shí)，得到3mm厚的氮化鋁板。
將板切成直徑為230mm的盤(pán)狀，制備陶瓷基片91，其中具有厚5μm與寬2.4mm的加熱元件920、厚20μm與寬10mm的導(dǎo)體電路980，以及厚6μm的夾盤(pán)正負(fù)靜電層92a與92b。
(6)然后，用金剛磨石研磨在(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噴射處理，在表面為熱電偶形成底孔900。在陶瓷基片91底面91b中控空已形成的導(dǎo)體填充通孔93與930上方的部分，形成盲孔990。
(7)用噴干法把一合成物制成粒狀，而該合成物通過(guò)混合以下材料得到100份重量的氮化鋁粉(Tokuyama公司制造，平均粒徑1.1μm)、4份重量的氧化銀(平均粒徑0.4μm)、11.5份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、0.5份重量的分散劑和53份重量的1-J醇與乙醇。將顆粒裝入管形模具，在常壓下以1890℃燒結(jié)成柱形陶瓷體，長(zhǎng)200mm，外徑45mm，內(nèi)徑35mm。
(8)對(duì)陶瓷基片91與柱形陶瓷體97的接合面涂布液體，該液體通過(guò)混合以下材料得到；100份重量的氮化鋁粉(Tokayama公司制造，平均粒徑1.1μm)，4份重量的氧化釔(平均粒徑0.4μm)、11.5份重量丙烯酸樹(shù)脂粘合劑、0.5份分散劑和53份1-丁醇乙醇與乙醇。之后，使柱形陶瓷體97端面在某一位置與陶瓷基片91底面91b接觸，使盲孔990位于該端面的內(nèi)徑里面。合成物在1890℃加熱，以接合陶瓷基片91與柱形陶瓷體97。
具體而言，把開(kāi)口191如圖27所示的掩膜190置于陶瓷基片91底面，之后將柱形陶瓷體97配入開(kāi)口191，并對(duì)合成物加熱以接合陶瓷基片91與柱形陶瓷體97。
將陶瓷基片91與柱形陶瓷體97的界面所包圍的圓心與陶瓷基片91底面中心的距離L定為5μm。
(9)然后，用銅焊銀(40％重量的銀、30％重量的銅、28％重量的鋅、1.8％重量的鎳，并且平衡其它元素，回流溫度800℃)將外接端子960連至形成在柱形陶瓷體97里的盲孔990。導(dǎo)線931經(jīng)插口950接至外接端子960。
(10)把溫控?zé)犭娕疾迦氲卓?00，將硅膠注入孔內(nèi)。硅膠在190℃硬化凝結(jié)2小時(shí)，使柱形陶瓷體與陶瓷基片底面接合，而陶瓷基片里面已形成了靜電電極、加熱元件、導(dǎo)體電路、通路孔和導(dǎo)體填充通孔。這樣就生產(chǎn)出陶瓷基片起著靜電夾盤(pán)作用的陶瓷接合體。
實(shí)例8生產(chǎn)陶瓷加熱器(圖18、19、26)(1)用刮刀法將膠形成0.47μm厚的生片，這種膠通過(guò)混合下列材料得到100份重量的氮化鋁粉(Touyama公司制造，平均粒徑1.1μm)、4份重量的氧化釔(Y2O3釔，平均粒徑0.4μm)、11.5份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、0.5份重量的分散劑和53份重量的1-丁醇乙醇與乙醇。
(2)然后，該生片釔80℃干燥5小時(shí)，再穿孔形成讓載送硅片的提升銷(xiāo)穿過(guò)的通孔75部分；通路孔860部分；和導(dǎo)體填充通孔部分730、730’，如圖18所示。
(3)混合下列材料而制備含導(dǎo)體膠A100份重量的平均粒徑1μm的碳化鎢粒、3.0份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、3.5份重量的α-松油醇溶劑和0.3份重量的分散劑。
混合下列材料而制備含導(dǎo)體膠B100份重量平均粒徑3μm的鎢粒、1.9份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、3.7份重量的α-松油醇溶劑和0.2份重量的分散劑。
在形成通路孔部分860的生片上絲網(wǎng)印刷含導(dǎo)體膠A，印成加熱元件的含導(dǎo)體膠層720，圖形印成圖18所示的同心圓形。含導(dǎo)體膠層的寬度定為10mm，厚度定為12μm。
然后，在形成導(dǎo)體填充通孔部730’的生片上絲網(wǎng)印刷含導(dǎo)體膠A，由此形成導(dǎo)體電路的含導(dǎo)體膠層780，印刷形狀為帶形。
另將含導(dǎo)體膠B注入通路孔部860和導(dǎo)體填充通孔部730和730’。
在作過(guò)上述處理的印有含導(dǎo)體膠層720的生片上，層迭37塊不印刷含導(dǎo)體膠的生片。然后，在其下面層迭印有含導(dǎo)體膠層780的生片。之后，在其下面層迭不印刷含導(dǎo)體膠的12塊生片。合成物在130℃、8Mpa下被壓成層迭件。
(4)接著，得到的層迭件以600℃在氮?dú)夥罩忻撝?小時(shí)，再在1890℃、15Mpa壓力下熱壓10小時(shí)，得到3mm厚的氮化鋁板。將板切成直徑230mm的盤(pán)狀以制備陶瓷基片71，其中加熱元件72厚6μm與寬10mm、導(dǎo)體電路78厚20μm與寬10mm，并具有通路孔860和導(dǎo)體填充通孔73、73’。
(5)然后，用金剛磨石研磨在(4)中得到的陶瓷基片71。接著在其上置一掩膜，用玻璃珠作噴射處理，在表面中形成熱電偶底孔74。
在陶瓷基片71底面71b中，挖空已形成的導(dǎo)體填充通孔73、73’上方的部分，形成盲孔79。
(6)用噴干法將通過(guò)混合下列材料得到的合成物制成粒狀100份重量的氮化鋁粉(Tokuyama公司制造，平均粒徑1.1μm)、4份重量的Y2O3(平均粒徑0.4μm)、11.5份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、0.5份重量的分散劑和53份重量的1-丁醇乙醇與乙醇。將顆粒裝入柱形模具在常壓下以1890℃燒結(jié)成柱形陶瓷體77。
(7)對(duì)陶瓷基片71與柱形陶瓷體的接合面涂布水溶性硝酸釔(2.61×10-1mol/L)溶液，之后使柱形陶瓷體77端面在某一位置與陶瓷基片71底面71b接觸，讓盲孔79位于該端面的內(nèi)徑里面。合成物以1890℃加熱，以接合陶瓷基片71與柱形陶瓷體77。
具體而言，將其中形成了圖27所示開(kāi)口191的掩膜190置于陶瓷基片71的底面，之后把柱形陶瓷體77配入開(kāi)口191，并對(duì)合成物加熱以接合陶瓷基片71與柱形陶瓷體77。
陶瓷基片71與柱形陶瓷體77的界面所包圍的圓心與陶瓷基片71底面中心的距離L定為190μm。
(8)接著，用銅焊銀(40％重量銀、30％重量銅、28％重量鋅、1.8％重量鎳、并平衡其它元素，回流溫度800℃)將外接端子83接至形成在柱形陶瓷體77內(nèi)的盲孔79。導(dǎo)線830經(jīng)插口85接外接端子83)。
(9)將溫控?zé)犭娕疾迦氲卓?4，向孔注入硅膠，硅膠以190℃硬化凝固2小時(shí)，把柱形陶瓷體接合至陶瓷基片內(nèi)形成了加熱元件、導(dǎo)體電路、通路孔與導(dǎo)體填充通孔的底面，生產(chǎn)出陶瓷基片起陶瓷加熱器作用的陶瓷接合體。
實(shí)例9除下列步驟外，以實(shí)例7方法生產(chǎn)陶瓷接合體。
首先，把陶瓷基片直徑定為300mm，并在步驟(7)中，混合下列材料用噴干法制作顆粒100份重量的氮化鋁粉、4份重量的氧化釔、1.5份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、0.5份重量的分散劑和53份重量的乙醇。而且，導(dǎo)線經(jīng)插口接合至外接端子而形成電源供電線。把電源供電線裝入模具，把顆粒注入模具后壓制。另外，顆粒以1000kg/cm2作冷均壓，再在常壓下以1890℃燒結(jié)，把合成物成形為陶瓷體，其柱形出模體長(zhǎng)200mm，外徑45mm。
陶瓷基片底面中心與陶瓷同陶瓷基片之間界面中心的距離L定為3μm。
實(shí)例10除了下列步驟外，以實(shí)例8的方法生產(chǎn)陶瓷接合體。
將陶瓷基片直徑定為320mm。在(6)中，混合下列材料以噴干法生產(chǎn)顆粒100份重量的氮化鋁粉、4份重量的氧化釔、11.5份重量的丙烯酸樹(shù)脂粘劑、0.5份重量的分散劑和53份重量的乙醇。另將導(dǎo)線經(jīng)插口接合至外接端子而形成電源供電線，并把它裝入模具，再將顆粒注入模具壓制。而且，顆粒以1000kg/cm2壓力作冷均壓，再在常壓下以1890℃燒結(jié)，合成物成形為陶瓷體，其柱形出模體長(zhǎng)200mm，外徑45mm。
陶瓷基片底面中心與陶瓷體同陶瓷基片之間界面(圓)中心的距離L定為200μm。
實(shí)例11以實(shí)例7的方法生產(chǎn)陶瓷接合體，L為10μm。
實(shí)例12以實(shí)例8方法生產(chǎn)陶瓷接合體，L為50μm。
實(shí)例13以實(shí)例9方法生產(chǎn)陶瓷接合體，L為100μm。
實(shí)例14以實(shí)例10方法生產(chǎn)陶瓷接合體，L為150μm。
試驗(yàn)例2生產(chǎn)L為0～241μm的陶瓷接合體，板其溫度升至450℃，此時(shí)測(cè)量加熱面中最高與最低溫度的溫差ΔT，結(jié)果示于圖31?？梢岳斫猓?dāng)L大于200μm時(shí)，ΔT變大。陶瓷接合體的結(jié)構(gòu)如圖18～19所示。
對(duì)比例4以實(shí)例7方法生產(chǎn)陶瓷接合體，但將陶瓷基片91接合至柱形陶瓷體97時(shí)，陶瓷基片91與柱形陶瓷體97的界面所包圍的圓心，同陶瓷基片91底面中心處于同一位置。
對(duì)比例5以實(shí)例7方法生產(chǎn)陶瓷接合體，但是陶瓷基片91與柱形陶瓷體97的界面所包圍的圓心與陶瓷基片91底面中心的距離L定為2μm。
對(duì)比例6以實(shí)例8的方法生產(chǎn)的陶瓷接合體，但將陶瓷基片71與柱形陶瓷體77的界面包圍的圓心與陶瓷基片71底面中心的距離L定為2μm。
對(duì)比例7
以實(shí)例7的方法生產(chǎn)陶瓷接合體，但將陶瓷基片91與柱形陶瓷體的界面包圍的圓心與陶瓷基片91底面中心的距離L定為205μm。
對(duì)比例8以實(shí)例8的方法生產(chǎn)陶瓷接合體，但將陶瓷基片71與柱形陶瓷體77的界面包圍的圓心與陶瓷基片91底面中心的距離L定為205μm。
實(shí)例7～14和對(duì)比例4～8的陶瓷接合體作下列評(píng)估試驗(yàn)，結(jié)果列于下面的表3，(1)測(cè)量斷裂強(qiáng)度作彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)，測(cè)量接合面的斷裂強(qiáng)度。
(2)加熱循環(huán)試驗(yàn)作500次加熱循環(huán)試驗(yàn)，其中重復(fù)如下步驟將各陶瓷接合體保持于25℃，再加熱到450℃。檢查在柱形陶瓷體與陶瓷基片間的接合部是否產(chǎn)生開(kāi)裂。產(chǎn)生率小于50％，定為不產(chǎn)生開(kāi)裂；產(chǎn)生率在50％以上，定為產(chǎn)生開(kāi)裂。
(3)導(dǎo)線等出現(xiàn)腐蝕將諸實(shí)例與對(duì)比例的每個(gè)陶瓷接合體配入支承外殼，在CF4氣氛中將其溫度升至200℃，之后用肉眼檢查陶瓷接合體的導(dǎo)線等的腐蝕狀況。
作為惰性氣體，把氮?dú)庖胫翁沾审w。
表3

由表3結(jié)果可知，實(shí)例7～14的陶瓷接合體在斷裂與加熱循環(huán)兩種試驗(yàn)中，都具有足夠大的接合強(qiáng)度，而且安置在這些陶瓷接合體柱形陶瓷體里面的導(dǎo)線等不受CF4氣體腐蝕。
另一方面，在對(duì)比例4～8的陶瓷接合體中，柱形陶瓷體與陶瓷基片之間的接合強(qiáng)度很低，而且安置在柱形陶瓷體里面的導(dǎo)線等受CF4氣體腐蝕。
這是因?yàn)闊釕?yīng)力局部集中于柱形陶瓷與盤(pán)狀陶瓷之間的接合界面，由此產(chǎn)生熱疲勞，產(chǎn)生開(kāi)裂等。
實(shí)例15與16及對(duì)比例9與10把L分別定為3μm(實(shí)例15)、200μm(實(shí)例16)、0μm(對(duì)比例9)和205μm(對(duì)比例10)，陶瓷基片直徑從150mm改變到350mm，檢查這樣生產(chǎn)的陶瓷接合體的開(kāi)裂產(chǎn)生率，結(jié)果示于圖32。
由對(duì)比例9與10可知，當(dāng)直徑大于250mm時(shí)，開(kāi)裂產(chǎn)生率接近80％，得不到實(shí)用強(qiáng)度。反之，在實(shí)例15與16中，即使直徑超過(guò)250mm，開(kāi)裂產(chǎn)生率仍保持很低。如上所述，在直徑為250mm以上的陶瓷加熱器中，本發(fā)明克服了強(qiáng)度下降。
工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明第一發(fā)明的陶瓷加熱器，陶瓷基片中形成三個(gè)以上通孔，形成區(qū)與陶瓷基片中心的距離是該中心與其外緣距離的1/2以上，因而穿過(guò)通孔的提升銷(xiāo)也位于陶瓷基片的外圍部而不集中于中心部，這樣提升銷(xiāo)等支承的半導(dǎo)體晶片不會(huì)不穩(wěn)定。
陶瓷基片的熱容量差很小，因而在升溫時(shí)，其溫度分散性也小，這樣能均勻地加熱半導(dǎo)體晶片等。
根據(jù)本發(fā)明第二發(fā)明的陶瓷加熱器，在形成于陶瓷基片的通孔中，其用于加熱被加熱物體的加熱面一側(cè)的直徑大于相對(duì)加熱面一側(cè)的直徑，所以氣體在生成冷卻點(diǎn)部分的占有率變大，使其熱容量變小。相應(yīng)地，半導(dǎo)體晶片、液晶基板和通孔附近部分的溫度幾乎不降低，能更均勻地加熱半導(dǎo)體晶片或冶金基板等被加熱物體。
另根據(jù)本發(fā)明第三發(fā)明的陶瓷接合體，熱應(yīng)力不局部集中于有圓柱或柱形等一定形狀的陶瓷體于盤(pán)狀陶瓷的接合界面，該部不產(chǎn)生開(kāi)裂等，可保持足夠氣密性，明顯提高陶瓷接合體的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷加熱器，其特征在于包括盤(pán)狀陶瓷基片；形成于所述陶瓷基片表面或里面的加熱元件；和讓提升銷(xiāo)在所述陶瓷基片穿過(guò)的通孔，其中形成三個(gè)或更多個(gè)所述通孔，所述通孔形成于某一區(qū)域，它與所述陶瓷基片中心的距離是所述陶瓷基片中心與所述陶瓷基片外緣距離的1/2或以上。
2.如權(quán)利要求1所述的陶瓷加熱器，其特征在于，所述通孔大體上以等間隔形成在與所述陶瓷基片有同心圓關(guān)系的單個(gè)圓上。
3.一種陶瓷加熱器，其特征在于包括盤(pán)狀陶瓷基片；形成于所述陶瓷基片表面或里面的加熱元件；和讓提升銷(xiāo)穿過(guò)所述陶瓷基片的通孔，其中每個(gè)所述通孔在加熱被加熱物體的加熱面一側(cè)的直徑，大于所述通孔在所述加熱面相對(duì)一側(cè)的直徑。
4.如權(quán)利要求3所述的陶瓷加熱器，其特征在于，每個(gè)所述通孔包括柱形部和直徑漸增部，所述直徑漸增部越接近加熱面，其直徑變得越大。
5.如權(quán)利要求3或4所述的陶瓷加熱器，其特征在于，每個(gè)所述通孔在加熱面?zhèn)鹊闹睆绞撬鐾自谒黾訜崦嫦鄬?duì)側(cè)的直徑的1.2～10倍。
6.一種陶瓷接合體，其特征在于包括里面設(shè)置導(dǎo)體的盤(pán)狀陶瓷基片；和接合至所述陶瓷基片底面的陶瓷體，其中被所述陶瓷體與所述陶瓷基片的界面包圍的區(qū)域中心，或由所述陶瓷體與所述陶瓷基片的界面構(gòu)成的區(qū)域中心，與所述陶瓷基片底面中心相隔3～200μm。
7.一種陶瓷接合體，其特征在于，包括里面設(shè)置導(dǎo)體的盤(pán)狀陶瓷基片；和其柱形接合至所述陶瓷基片底面的柱形陶瓷體，其中被所述柱形陶瓷體與所述陶瓷基片的界面包圍的圓心，與所述陶瓷基片底面中心相隔3～200μm。
8.如權(quán)利要求6或7所述的陶瓷接合體，其特征在于，所述導(dǎo)體是加熱元件，起熱板作用。
9.如權(quán)利要求6或7的陶瓷接合體，其特征在于，所述導(dǎo)體是靜電電極，起靜電夾盤(pán)的作用。
10.如權(quán)利要求6或7的陶瓷接合體，其特征在于，所述陶瓷基片的直徑為250mm或以上。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種陶瓷加熱器，它們穩(wěn)定地支承半導(dǎo)體晶片并均勻地加熱整個(gè)半導(dǎo)體晶片等，不會(huì)使其產(chǎn)生任何彎曲。本發(fā)明的陶瓷加熱器包括盤(pán)狀陶瓷基片；形成于陶瓷基片表面或里面的加熱元件；和讓提升銷(xiāo)穿過(guò)陶瓷基片的通孔，其中形成的通孔數(shù)為三個(gè)或以上，而且諸通孔形成于某一區(qū)域，它與陶瓷基片中心的距離為該中心與陶瓷基片外緣距離的1/2或以上。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1473452SQ02802778
公開(kāi)日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2002年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月9日
發(fā)明者伊藤康隆 申請(qǐng)人:Ibiden股份有限公司