(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置する載置面を有する第１均熱板と、
前記第１均熱板を支持する第２均熱板と、
前記第１均熱板と前記第２均熱板との間に設けられた少なくとも１層の絶縁された抵抗発熱体とを有するヒータユニットであって、
前記第１均熱板と前記第２均熱板とが互いの対向面に対して略平行な方向に相対移動自在に結合されており、前記第１均熱板と前記第２均熱板は、一方が金属からなり且つ少なくとも片面に可撓性を持たせるための加工が施されており、他方がセラミックス又は金属セラミックス複合材料からなり且つ前記絶縁された抵抗発熱体に当接する面は略中央部が窪んだすり鉢状であることを特徴とするヒータユニット。
【請求項２】
前記第１均熱板と前記第２均熱板は、金属からなる前記一方の厚みが、セラミックス又は金属セラミックス複合材料からなる前記他方の厚みに比べて同等以下であることを特徴とする、請求項１記載のヒータユニット。
【請求項３】
前記第２均熱板において前記絶縁された抵抗発熱体に当接する面の平面度が１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のヒータユニット。
【請求項４】
前記相対移動自在な結合が真空吸着手段による結合又はネジとベアリングを組み合わせた結合手段による結合であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のヒータユニット。
【請求項５】
前記真空吸着手段に供する真空封止用部材が更に具備されていることを特徴とする、請求項４記載のヒータユニット。
【請求項６】
前記真空封止用部材は前記第１均熱板と前記第２均熱板との外周部近傍に配置されていることを特徴とする、請求項５記載のヒータユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒータユニットに冷却プレートを具備していることを特徴とするヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にフラットパネルディスプレイ用のガラス基板や半導体基板を加熱する際に用いるヒータユニット、及びそれを搭載した製造又は検査装置に関するものであり、特にフォトリソグラフィ工程やプローバ検査工程で用いる加熱処理装置、又は半導体基板の最終検査工程で用いる加熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被加熱物を載置してこれを加熱処理できる装置が数多く開発されており、このうち特に被加熱物の載置面での温度分布の均一性（以下、均熱性とも称する）が要求されるものとして、半導体装置やフラットパネルディスプレイの製造工程や検査工程において使用される、半導体基板やガラス基板などの基板の加熱用ヒータが挙げられる。このヒータは、例えばリソグラフィ工程において基板上に塗布したレジスト液を加熱乾燥するために用いられたり、あるいは検査工程において基板の検査を所望の温度で行うための昇温に用いられたりしている。
【０００３】
これら半導体装置やフラットパネルディスプレイの生産では、連続操業による大量生産によって製品の低価格化が競われており、このため製造装置や検査装置ではタクトタイムの短縮化が要望されている。１台の装置で高いスループットを得るには、一定の温度に維持して所定の処理を行う被処理物の熱処理工程自体の処理時間を短くすることはもちろんのこと、処理条件の変更に伴うヒータの設定温度変更に要する時間（昇温時間、冷却時間）を短くしていく必要がある。
【０００４】
このため、すでに本発明者らは、半導体装置製造用のヒータとして、所望の熱容量を有する冷却プレートとヒータプレートとを互いに分離又は当接可能に構成し、加熱時は冷却プレートをヒータプレートから分離することにより急速昇温し、冷却時は加熱されたヒータプレートに冷却プレートを当接することによって、ヒータプレートに設けられた載置台及びこの載置台に戴置した被加熱物を急速冷却することができる発明を行った（特許文献１）。これにより、生産工程全体としての所要時間を短縮することが可能となった。
【０００５】
図８に、かかるヒータ１の模式的断面図が示されている。このヒータ１は、基板を載置して加熱するヒータプレート２と、ヒータプレート２を迅速に冷却するための冷却プレート３と、ヒータプレート２の熱が他の生産装置に容易に伝わるのを遮蔽するためのステンレス等などからなる容器４とから構成されている。尚、ヒータプレート２は、容器４に設けられたロッドなどの支持手段（図示せず）によって支持されている。また、ヒータプレート２にはヒータの温度を測定する側温温度計などの温度センサ５が設けられている。
【０００６】
ヒータプレート２は、例えば、半導体基板を載置する載置台５０と、その下面に配設した例えば渦巻状の発熱体回路５１とから構成することができる。発熱体回路５１は、タングステンメタライズ法によって形成しても良い。発熱体回路５１は、電気絶縁膜（図示せず）によってコーティングすることで絶縁されている。
【０００７】
ヒータプレート２は、図９に示すような構造であっても良い。即ち、ステンレスやニッケル−クロム箔で構成された発熱体回路５３を必要に応じて絶縁シート５４で挟み込んだうえで載置台５２と押さえ板５５との間に設置する。押さえ板５５と載置台５２とは、リベットやボルトナット等の結合手段５６を用いて機械的に固定する。尚、上記発熱体回路５１、５３には配線（図示せず）が接続されており、これを介して給電することによりヒータプレート２の加熱が行われる。
【０００８】
冷却プレート３には冷媒流路３ａが形成されており、ここに冷媒を流して冷却を行う。冷却プレート３とヒータプレート２との分離及び当接は、例えば冷却プレート３をエアシリンダなどの昇降機構（図示せず）によって上下に駆動することで可能となる。即ち、図１０（ａ）に示すように、加熱時は冷却プレート３を下方に駆動してヒータプレート２から分離させる。一方、図１０（ｂ）に示すように、冷却時は冷却プレート３を上方に駆動してヒータプレート２に当接させる。
【０００９】
次に、このヒータ１を用いて被加熱物に対し熱処理を施す手順について図１０（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。まず、図１０（ａ）に示す状態にある低温のヒータプレート２の発熱体回路５１に通電してヒータプレート２を昇温する。その後、載置台５０上にウエハ（半導体基板）、ガラス基板等の被加熱物Ｓを載置して、被加熱物Ｓを加熱する。６０〜１８０秒程度の加熱処理が終わると、載置台５０上から被加熱物Ｓを取り出し、次の被加熱物Ｓを載置台５０上に載置して同様に加熱処理を行う。
【００１０】
上記加熱処理を繰り返して所定量の被加熱物Ｓの加熱処理が終了した後、上記加熱処理とは別プロセスの加熱処理のため、温度条件の変更を行う。この温度条件の変更が高温側への変更の場合、図１０（ａ）に示す状態のまま通電条件を変更して温度変更するだけで良い。これに対して低温側への変更の場合、ヒータプレート２の発熱体回路５１への通電を一旦停止し、しかるのち昇降機構（図示せず）を用いて図１０（ｂ）に示すように冷却プレート３をヒータプレート２に当接させ、ヒータプレート２の熱を冷却プレート３に逃がす。これにより、ヒータプレート２及び被加熱物Ｓの温度を急激に低下させることができる。
【００１１】
このとき、冷却プレート３の冷媒流路（図１０には図示せず）に冷却水などの冷媒を流しても良い。冷却プレート３に伝わった熱をこの冷媒を介してヒータの系外に排出することにより、効果的に排熱することができる。ヒータ制御用の温度センサ５により概ね設定温度になったことが検知された後、冷却プレート３をヒータプレート２から分離して図１０（ａ）に示す状態に戻し、設定温度維持のため再度発熱体回路５１への通電を開始する。このようにして、冷却時の温度条件変更を短時間に行うことにより、スループット向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−０１４６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、近年更なる高精度化、スループット向上が求められており、ヒータプレートの載置面内の高均熱性を維持したまま、昇温速度、冷却速度を更に速めることが要望されている。これを実現するには、できるだけ載置台の熱容量を小さくすること、即ち載置台を軽く、薄くすることが望ましいが、載置台を金属板で形成する場合、金属は剛性が低いため、薄くすると撓んだり昇降温の際に反ったりして良好な均熱性を維持できなかった。一方、載置台をセラミックス板で形成する場合、セラミックスは比較的剛性が高いので薄くできるものの、薄くなると均熱性が確保されにくくなるうえ割れやすくなり、実用に耐えなかった。
【００１４】
剛性を確保しつつ均熱性と昇降温速度を向上させる試みもなされており、セラミック板と金属板との間に発熱体と絶縁シートを介在させる構造も開示されている。しかしながら、良好な伝熱性を確保すべくリベットやボルトナット等を多数用いてこれらの対向面をほぼ全面に亘って接合すると、セラミックと金属との熱膨張差に起因するバイメタルによって、高温時や低温時には室温での平面度を維持できず、均熱性が悪化するという問題があった。このように、載置面内での高均熱性の維持と昇降温速度の向上の両立は非常に困難であった。
【００１５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、載置面内の均熱性を悪化させることなく、あるいは従来よりも高い均熱性を維持しながら、昇温、降温速度の高速化を図ることを課題とする。かかる課題を解決することにより、特に半導体装置あるいはフラットパネルディスプレイの製造プロセスにおいて、昇温、降温側への温度条件変更後、すみやかに次条件での加熱プロセスを実施することができる。また、載置面内での高い均熱性を達成することで、半導体製造プロセスにおいて、例えばフォトレジスト工程での膜厚や線幅のばらつきを低減することができる。
【００１６】
即ち、加熱処理工程における載置面内での温度ばらつきを低減しつつ昇温及び冷却の温度変更に要する時間を短縮化することで、この加熱処理工程によって製造、検査される半導体装置やフラットディスプレイパネル装置の生産性、性能、歩留まり、信頼性を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、均熱板厚さを薄くして熱容量を低減することによって昇降温速度の高速化を図りつつ、均熱板厚さが薄くなることによって面内の均熱性が阻害されることのないように、材料の異なる２枚の均熱板の間に絶縁された発熱体を挟みこみ、これら２枚の均熱板のうちの一方を金属にすると共に他方をセラミック又は金属セラミックス複合体とし、更に、金属の少なくとも片方の面に可撓性を持たせる加工を施すことによって、剛性が高く且つ熱変形の小さいセラミック又は金属セラミックス複合体に金属が倣いやすくなり、従来避けることができなかった昇降温時の２枚の均熱板の互いの熱膨張差に起因する平面度の変化を抑えて良好な熱伝達を保つことができることを見出した。
【００１８】
特に、２枚の均熱板の一方を金属とし、他方をセラミック又は金属セラミックス複合体とすることで、金属製の均熱板に高均熱性の機能を発揮させつつ、セラミック又は金属セラミックス複合体の均熱板に剛性の機能を発揮させることができた。このように、２枚の均熱板に別々の役割を担わせることにより、単独の材質では両立しえない高剛性且つ高均熱性且つ低熱容量化が実現でき、高速昇降温が可能になった。
【００１９】
また、金属製の均熱板を薄くすることで一層昇降温速度を速くすることができ、更に、この薄い金属製の均熱板に可撓性を付与する加工を施すことで、温度が著しく変化しても他方の高剛性の均熱板に常時密着させることが可能になった。これにより、金属薄板単独では避けられない昇降温時の平面度の変化を抑えることができ、昇降温時の高均熱化を実現できた。
【００２０】
即ち、本発明が提供するヒータユニットは、基板を載置する載置面を有する第１均熱板と、前記第１均熱板を支持する第２均熱板と、前記第１均熱板と前記第２均熱板との間に設けられた少なくとも１層の絶縁された抵抗発熱体とを有しており、前記第１均熱板と前記第２均熱板とが互いの対向面に略平行な方向に対して相対移動自在に結合されており、前記第１均熱板と前記第２均熱板は、一方が金属からなり且つ少なくとも片面に可撓性を持たせるための加工が施されており、他方がセラミックス又は金属セラミックス複合材料からなり且つ前記絶縁された抵抗発熱体に当接する面は略中央部が窪んだすり鉢状であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、載置台の平面度が経時的に変化することなく、載置面内の均熱性を従来と同様に、あるいは従来よりも高い均熱性を維持しながら、更にパーティクルの発生も抑えながら、昇降温時の平面度変化を抑えつつ昇降温速度の高速化を図ることができる。
【００２２】
その結果、特に半導体装置又はフラットディスプレイパネル装置の製造工程において、昇温や降温側への温度条件変更後、条件の異なる加熱プロセスを速やかに実施することができる。また、載置台の載置面内で高い均熱性を達成することで、半導体製造プロセスの例えばフォトレジスト工程での膜厚や線幅のばらつきを低減することができる。更に、検査工程では、プローバ装置において、載置面の平面度を変化させることなく常に一定の均熱性とプロービング性を再現することができる。
【００２３】
これにより、半導体装置又はフラットディスプレイパネル装置の製造装置や検査装置に対して信頼性の高いヒータを提供することが可能となる。即ち、熱処理工程における載置面内の温度ばらつきを安定化させつつ昇温及び冷却の温度変更に要する時間を短縮化することにより、この熱処理工程によって製造、検査される半導体装置やフラットディスプレイパネル装置の生産性、性能、歩留まり、及び信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るヒータユニットの一実施態様を示す模式的断面図である。
【図２】本発明に係るヒータユニットが有する金属製の均熱板に施される可撓性を持たせるための加工の具体例を示す模式図である。
【図３】本発明に係るヒータユニットの他の実施態様を示す模式的断面図である。
【図４】本発明に係るヒータユニットが有する絶縁された抵抗発熱体の一例を示す模式的断面図である。
【図５】本発明に係るヒータユニットの更に他の実施態様を示す模式的断面図である。
【図６】本発明に係るヒータユニットが好適に備える真空封止用部材の具体例を示す模式的部分断面図である。
【図７】本発明の一実施態様のヒータユニットを冷却プレートと共に容器に収納してなるヒータの一具体例を示す模式的断面図である。
【図８】ヒータプレートと冷却プレートとからなる従来のヒータを示す模式的断面図である。
【図９】従来のヒータプレートの他の具体例を示す模式的断面図である。
【図１０】従来のヒータが具備するヒータプレートと冷却プレートとの分離・当接状態を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係るヒータユニットの一実施態様を説明する。図１（ａ）〜（ｄ）には、本発明の一実施態様のヒータユニット１０の断面図が模式的に示されている。このヒータユニット１０は、半導体基板やガラス基板を載置する載置面１１ａを有する第１均熱板１１と、第１均熱板１１を下方から支持する第２均熱板１２とを備えている。これら第１均熱板１１と第２均熱板１２との間には、少なくとも１層の絶縁された抵抗発熱体１３が設けられている。図１（ａ）〜（ｄ）には一例として２層の絶縁された抵抗発熱体１３を設けた例が示されている。これら２層の絶縁された抵抗発熱体１３は、それぞれ抵抗発熱体１３ａが絶縁シート１３ｂによって絶縁されている。
【００２６】
第１均熱板１１と第２均熱板１２の材質は、一方が金属であり、他方がセラミックス又は金属セラミックス複合材料から形成されている。一般に、基板を載置する均熱板に用いる材料は、熱伝導率の高い材料が好ましい。なぜなら、熱伝導率が高ければ高いほど薄く加工しても高い均熱性を保つことができるので、均熱板の熱容量を小さく抑えて昇降温速度を速めることができるからである。そこで、均熱板は熱伝導率の高い金属のみから形成すればよいことになるが、金属はヤング率が小さいため、薄く加工すると反りやすくなり、昇降温など熱履歴により反りやすくなり、薄くすることができなかった。
【００２７】
これに対して、本発明では均熱板に第１均熱板１１と第２均熱板１２とを使用し、これらのうちの一方を金属材料で形成し、他方をセラミック又は金属セラミックス複合材料で形成している。これにより、それぞれの材料が得意とする機能を発揮させることができるので、それらの材料の利点を両方とも兼ね備えた優れた均熱板を得ることができる。
【００２８】
即ち、金属には特に高熱伝導性という特性があるため、これにより得られる均熱性の機能を一方の均熱板に発揮させることができる。また、セラミック又は金属セラミックス複合材料には高剛性及び低熱膨張という特性があるため、これにより得られる昇降温時の平面度維持という機能を他方の均熱板に発揮させることができる。そして、これら２種類の均熱板を抵抗発熱体を介して結合することによって、１種類の均熱板単独では実現できない様々な特徴、即ち、高均熱性と、昇降温時でも変化しにくい高平面度と、薄肉化による高速昇降温性能とを同時に実現することが可能になる。
【００２９】
例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、載置面１１ａを有する第１均熱板１１を金属で形成し、第２均熱板１２をセラミックス又は金属セラミックス複合材料で形成してもよいし、図１（ｃ）及び（ｄ）に示すように、第１均熱板１１をセラミックス又は金属セラミックス複合材料で形成し、第２均熱板１２を金属で形成してもよい。尚、図１（ａ）〜（ｄ）では、後述する可撓性を持たせるための加工が、第１均熱板１１と第２均熱板１２との対向面側、又はその反対側のいずれかに設けられている。
【００３０】
載置面１１ａを有する第１均熱板１１を金属で形成する場合は、例えば載置面１１ａに通常形成されている基板吸着用の真空溝加工などの第１均熱板１１自身に施される加工を容易に行うことができるという利点がある。一方、第１均熱板１１をセラミック又は金属セラミックス複合材で形成する場合は、第１均熱板１１自身の剛性が高くなるため、加工による変形が少なくなり、高精度加工がしやすくなるという利点がある。
【００３１】
いずれの場合であっても、第１均熱板１１及び第２均熱板１２は、熱伝導率が高い材料で形成されることが好ましい。なぜなら、前述したように、熱伝導率が高ければ高いほど、均熱板を薄くできるからである。特に、均熱板の熱伝導率は１５０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。均熱板が金属製の場合は、更に２００Ｗ／ｍＫ以上が好ましい。この条件を満たす金属として、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、又はこれらを含む合金を挙げることができる。
【００３２】
均熱板がセラミック又は金属セラミックス複合材の場合は、更にヤング率が２００ＧＰａ以上であることが好ましい。ヤング率が高ければ高いほど均熱板を薄くできるからである。例えば、セラミックではＡｌＮ、ＳｉＣ、又はこれらを含む複合体、金属セラミック複合材ではＳｉと炭化ケイ素の複合体、Ａｌと炭化ケイ素の複合体やＳｉとＡｌと炭化ケイ素の複合体、又はこれらを含む複合体を使用することが好ましい。これら材料は熱伝導率が大きく、且つヤング率が大きいからである。
【００３３】
また、金属製や金属セラミックス複合体製の均熱板の場合には、Ｎｉなどの比較的硬い金属やアルマイトなどのセラミックス、テフロン系やポリイミド系樹脂など耐食性の高い材料で表面処理しても良い。このように表面処理することによって耐久性が向上する上、半導体装置などの製品に対して汚染源となるコンタミやパーティクルの発生を防ぐことができる。もちろん、セラミックの場合にも同様な表面処理をしてもかまわない。
【００３４】
金属製の均熱板は、その少なくとも片面に可撓性を持たせるための加工が施されている。これにより、金属製からなる一方の均熱板は、セラミック又は金属セラミックス複合体といった剛性の高い他方の均熱板に倣いやすくなる。即ち、金属製の均熱板に著しい温度変化が生じても、この金属製の均熱板は、対向する他方の均熱板の対向面に常に沿うように弾性変形することが可能となる。これにより、下記のような基板加熱用ヒータユニットにとって特に好ましい効果が得られることが分かった。
【００３５】
即ち、金属製の均熱板に可撓性を持たせるための加工を施して、剛性の高い他方の均熱板に倣いやすくすることにより、金属製の均熱板の厚みを薄くしても反りを抑えることができ、昇降温時にも平面度が悪化せず、よって均熱性が悪化することがない。また、金属は高い熱伝導性を備えているため、厚みを薄くしても均熱性が損なわれることがない。よって、厚みを薄くできるので熱容量が小さくなり、高速昇降温が可能となる。
【００３６】
金属製の均熱板に可撓性を持たせるための加工は、図２のように、ノッチ、切り欠き、くぼみ、キズ、切り込み部、有底穴部、貫通穴部などの形状を有する凹部Ｎを設けることで可能となる。これら凹部Ｎの深さや、凹部Ｎを均熱板の載置面に垂直な方向から見たときの凹部Ｎの幅、長さ、形状などは特に制約なく、可撓性を持たせることができる加工であれば任意のものでよい。
【００３７】
また、載置面の単位面積当たりの凹部Ｎの個数（密度）や密度分布、隣接する凹部同士の間隔なども特に限定がなく、他方の均熱板に倣いやすくするために必要な可撓性が得られる程度に適宜最適化すればよい。これらの加工の中でも、切り欠きが特に好ましい。なぜなら、少ない個数の切り欠きを加工することで十分な可撓性を持たせることができる上、安価に加工できるからである。このような切り欠きの加工は、例えば、機械的な切削加工によって行うことができる。
【００３８】
可撓性を持たせるための凹部Ｎは、第１均熱板１１が金属製である図１（ａ）や（ｂ）、又は第２均熱板１２が金属製である図１（ｃ）や（ｄ）のように、金属製の均熱板の片面だけに設けてもよいし、第１均熱板１１が金属製である図３のように金属製の均熱板の両面に設けてもよい。均熱板の両面に設ける場合は、他方の均熱板との対向面側に設けた可撓性を持たせるための凹部Ｎを、後述する真空吸着用の溝として用いることができる。更に、凹部Ｎを両面に設けた金属製の均熱板が第１均熱板１１であれば、載置面１１ａ側に設けた可撓性を持たせるための凹部Ｎを、前述した基板吸着用の溝と兼用することができる。
【００３９】
更に、金属製の均熱板には、当該金属の焼きなましに必要な温度以上の温度で適宜熱処理を行うのが好ましい。例えば、金属製の均熱板にＣｕを使用する場合は、Ｃｕの焼きなましに必要な温度が約３８０℃であるので、このＣｕ製の均熱板を４００〜４５０℃で１５分〜８時間程度保持する熱処理を施すのが好ましい。これにより、金属製の均熱板は、セラミックス又は金属セラミックス複合材料からなる他方の均熱板により一層倣いやすくなる。
【００４０】
金属製の均熱板の厚みは、セラミックス又は金属セラミックス複合材料製の均熱板の厚みに比べて同等以下であることが好ましい。金属製の均熱板をできるだけ薄くすることにより、剛性のあるセラミックス又は金属セラミックス複合材料製の均熱板の板面により倣いやすくなるからである。尚、セラミックス又は金属セラミックス複合材料製の均熱板は、剛性を確保するための厚みがあればよい。
【００４１】
金属製の均熱板の厚みをセラミックス又は金属セラミックス複合材料製の均熱板の厚みに比べて同等以下とすることで、剛性のあるセラミックス又は金属セラミックス複合材料製の均熱板の板面に対して金属製の均熱板がより倣いやすくなる。よって、高い均熱性と優れた平面度が維持できる上、ヒータユニットとしての総厚を薄くすることができ、総熱容量を抑えることができるので、高速で昇降温させることができる。
【００４２】
抵抗発熱体１３ａは、ステンレスやニッケルークロム箔を例えば渦巻状の発熱体回路パターンとなるようにエッチングして形成することができる。抵抗発熱体１３ａと第１均熱板１１の間や抵抗発熱体１３ａと第２均熱板１２の間、及び抵抗発熱体１３ａ同士の間には電気絶縁性を有するシートを介在させて絶縁することができる。抵抗発熱体１３ａの層の数や複数層の場合はその積層順については特に制約はないが、１層の場合に比べ複数層を積層してこれらを別々に通電可能にすることで、昇温速度に変化をもたせることができる。また、異なるパターンの発熱体回路を組み合わせることによって例えば局所的な温度制御を行うことができるため、より均熱性を高める設計を施すことも可能となる。
【００４３】
例えば抵抗発熱体１３ａを２層設ける場合は、図４に示すように、絶縁シート１３ｂ／抵抗発熱体１３ａ／絶縁シート１３ｂ／抵抗発熱体１３ａ／絶縁シート１３ｂとすればよい。抵抗発熱体１３ａは絶縁シート１３ｂと分離可能に当接させてもよいし、抵抗発熱体１３ａの片面だけ絶縁シート１３ｂに接着や融着しても良いし、抵抗発熱体１３ａの両面を絶縁シート１３ｂに接着や融着しても良い。少なくとも片面が絶縁シート１３ｂと接着や融着している場合は、第１、第２均熱板１１、１２の間にセッティングするのが容易となる。
【００４４】
複数層の抵抗発熱体１３ａを設ける場合は、抵抗発熱体１３ａ同士を絶縁シート１３ｂを介して互いに接着若しくは融着し、更に抵抗発熱体１３ａと第１、第２均熱板１１、１２との結合部分の絶縁シート１３ｂも抵抗発熱体１３ａに接着若しくは融着して一体化構造にすることができる。このように複数層の抵抗発熱体１３ａが絶縁状態で一体化されている場合は、第１、第２均熱板１１、１２の間にセッティングするのが容易となる。また、絶縁された抵抗発熱体は、第１均熱板１１及び／又は第２均熱板１２に別々に接着若しくは融着されていても良い。この場合もセッティングが容易となる。絶縁シート１３ｂは、抵抗発熱体１３ａの電気絶縁設計に要求される厚みを満たす限り、薄ければ薄いほど熱抵抗を小さくできるので好ましい。
【００４５】
また、抵抗発熱体１３ａの熱を良好に拡散するため、第１、第２均熱板１１、１２と抵抗発熱体１３ａの間には柔軟な絶縁シートを用いても良い。この場合は、絶縁シートはできる限り高熱伝導率のものを使用することが望ましい。尚、本発明の一実施態様のヒータユニット１０の下部に後述する移動可能な冷却プレート２０を設ける場合は、急速冷却時において、ヒータユニット１０の背面、即ち、第２均熱板１２において第１均熱板１１との対向面とは反対側の面に冷却プレート２０が直接当接することになる。
【００４６】
本発明では、絶縁された抵抗発熱体１３を介して対向するこれら第１均熱板１１と第２均熱板１２とが、互いの対向面に対して略平行な方向に相対移動自在に結合されており、これにより温度が変化しても金属製からなる一方の均熱板がセラミック又は金属セラミックス複合体からなる他方の均熱板に倣うことができる。これら均熱板を互いの対向面に対して略平行な方向に相対移動自在に結合する方法としては、例えば真空吸着手段を用いて結合する方法や、ネジとベアリングを組み合わせた結合手段による結合方法を挙げることができる。
【００４７】
真空吸着手段を用いて結合する方法について具体的に説明すると、第１均熱板１１において、抵抗発熱体１３に対向する面に溝などの凹部を形成し、更に、この凹部によって形成される空間に流通する貫通孔を抵抗発熱体１３と第２均熱板１２に設ける。そして、真空ポンプなどの真空発生手段によってこの貫通孔を介して上記空間を真空引きすることにより抵抗発熱体１３と第１均熱板１１とを真空吸着させることができる。第２均熱板１２と絶縁された抵抗発熱体１３との真空吸着も、同様に第２均熱板１２に形成した溝などの凹部及び貫通孔を介して真空引きすることによって可能となる。
【００４８】
ネジとベアリングを組み合わせた結合手段による結合方法について具体的に説明すると、例えば図５（ａ）に示すように、第１均熱板１１において、抵抗発熱体１３に対向する面側にネジ孔１１ｂを設けると共に、第２均熱板１２及び抵抗発熱体１３の当該ネジ孔１１ｂに対応する位置に貫通孔を設ける。そして、この第１均熱板１１のネジ孔１１ｂに螺合するネジ１４を用いて第１均熱板１１と第２均熱板１２とを機械的に結合するものである。
【００４９】
ここで、ネジ１４の頭部の座面にはベアリング溝１４ａが設けられており、このベアリング溝１４ａ内にベアリングボール１５が保持されている。これによりネジ１４の頭部は、第２均熱板１２に対して該座面に平行な面方向に移動自在となる。尚、ベアリング構造は上記構造に限定されるものではなく、例えば図５（ｂ）に示すように、第２均熱板１２においてネジ１４の頭部の座面に対向する領域にベアリング溝１２ａが設けられていて、このベアリング溝１２ａ内にベアリングボール１５が保持されていてもよい。
【００５０】
上記のような真空吸着法やネジとベアリングを組み合わせた方法を用いて結合する方法では、第１均熱板１１と絶縁された抵抗発熱体１３とを、これらの界面において互いに摺動させることが可能となる。また、第２均熱板１２と絶縁された抵抗発熱体１３とを、これらの界面において互いに摺動させることも可能となる。更に抵抗発熱体１３が２層以上の場合は、互いに絶縁されたこれら発熱体をこれらの界面において摺動させることも可能となる。その結果、第１均熱板１１と第２均熱板１２との熱膨張差を吸収することができる。このように昇降温時の各部材の熱膨張差による反りを抑えることにより、載置面内で良好な均熱性を確保することができる。
【００５１】
また、前述したように、金属製の均熱板には可撓性を持たせるための加工が施されているので、金属製の均熱板は、セラミックス又は金属セラミックス複合材料製の均熱板により一層倣いやすくなる。よって、より確実に第１均熱板１１と第２均熱板１２との熱膨張差による反りを抑えることができ、載置面内で良好な均熱性を確保することができる。
【００５２】
絶縁された抵抗発熱体１３を介して第１均熱板１１と第２均熱板１２とを結合してヒータユニット１０を組んだ後、このヒータユニット１０全体を、実際に使用する温度範囲を包含する温度範囲（例えば、室温〜３００℃）の熱履歴がかかるように熱処理してもよい。このヒータユニット１０の熱処理は、ヒータユニット１０自らが備えている抵抗発熱体１３を発熱させることで簡易に行うことができる。
【００５３】
このように、予めヒータユニット１０に熱履歴を加えることによって、金属製の均熱板をセラミック又は金属セラミックス製からなる他方の均熱板にほぼ完全に倣わせることができ、以降の実際の使用に際して第１均熱板１１の載置面１１ａでの平面度がほとんど変化しなくなる。よって、極めて信頼性の高いヒータユニット１０を作製することができる。
【００５４】
このように、上記した本発明の一実施態様のヒータユニット１０は、２枚の均熱板のうちの一方を、可撓性を持たせる加工を施した金属板にし、更に必要に応じてこの金属板に焼きなましを施し、他方の均熱板にはセラミックス又は金属セラミックス複合材料にする。そして、これら２種類の均熱板を抵抗発熱体１３を介して対向させた上で、２種類の均熱板を互いの対向面に対して略平行な方向に相対移動自在に結合することを特徴としている。
【００５５】
これにより、従来の金属板のみからなるヒータユニットや、セラミックス又は金属セラミックス複合材料のみからなるヒータユニットでは達成できなかった均熱性及び平面度の安定性、並びに高速昇降温を兼ね備えたヒータユニットを提供することが可能になった。また、これら２種類の均熱板を抵抗発熱体を介して結合した後、ヒータユニットとして一体化した状態で必要に応じて熱処理することによって、上記均熱性及び平面度の安定性をより一層高めることが可能になった。
【００５６】
即ち、従来は、例えば半導体ウエハなどの基板を載置する載置台とこれを冷却する冷却プレートとの間の熱抵抗を小さくする場合は、接着剤を用いたりネジなどの結合手段を多数用いたりして、両部材同士をそれらが対向する面のほぼ全面で密着固定する方法が用いられてきた。しかし、これらの方法では、載置台と冷却プレートの間の熱膨張差に起因して昇降温時にバイメタルによる反りが生じることがあった。その結果、常温時に維持されていた平面度が悪化し、載置面に載置する基板の均熱性が著しく悪化することがあった。
【００５７】
これに対して、本発明のヒータユニットでは、前述したように、一方の均熱板が他方の均熱板に倣いやすくなる加工や処理を施すことによって、常温時のみならず昇降温時においても常に載置面の平面度をほぼ一定に保つことが可能となった。尚、抵抗発熱体を介した２種類の均熱板の結合は、上記の真空吸着法やネジとベアリングを組み合わせた方法、又は上記の可撓性絶縁シートを用いた接着若しくは融着法に限定されるものではなく、ヒータユニットの昇降温に際して一方の均熱板が他方の均熱板に倣うように変形可能に結合できるのであれば任意の結合手段を用いることができる。
【００５８】
前述したように、第１均熱板１１と第２均熱板１２とが抵抗発熱体１３を介して互いに結合された状態で抵抗発熱体１３や後述する可動式冷却プレート２０によって加熱と冷却が交互に繰り返された場合、抵抗発熱体１３が介在しているにもかかわらず、第１均熱板１１において抵抗発熱体１３に当接する面は、第２均熱板１２において抵抗発熱体１３に当接する面の形状に倣うようになる。換言すれば、後者の面の形状に沿って前者の面が変形するようになる。
【００５９】
その結果、第２均熱板１２において抵抗発熱体１３に当接する面の平面度が悪ければ、第１均熱板１１において抵抗発熱体１３に当接する面の平面度も悪化し、その影響を受けて第１均熱板１１の載置面１１ａの平面度が悪化する。これにより、載置面１１ａでの均熱性が低下するおそれが生じる。このような問題を避けるため、第２均熱板１２において抵抗発熱体１３に当接する面の平面度は１００μｍ以下であるのが好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。即ち、上記平面度が１００μｍを超えると、載置面１１ａの平面度が徐々に悪化し、これに伴って載置面１１ａでの均熱性が低下するおそれがある。
【００６０】
第２均熱板１２において抵抗発熱体１３に当接する面の平面度が１００μｍ以下であっても、当該面の形状は上に凸ではなく上に凹、即ち、面の略中央部が窪んだすり鉢状を有しているのが好ましい。なぜなら、第２均熱板１２において抵抗発熱体１３に当接する面が上に凹であれば、その形状に沿った第１均熱板１１の変形がスムーズに進行するため、載置面１１ａでの均熱性の低下の影響を抑えることができるからである。尚、面の平面度とは、その面を間に挟む互いに平行な２つの平面の内、それらが離間する距離が最も短い２平面を想定したときの、その２平面間の距離のことをいう。
【００６１】
本発明の一実施態様のヒータユニット１０において、前述したように第１均熱板１１と第２均熱板１２を真空吸着で結合するときは、より強く真空吸着させるため、真空封止用部材を備えていることが好ましい。この真空封止用部材は、特に第１均熱板１１と第２均熱板１２の両外周部に備わっているとより一層密着性を高めることができるので好ましい。
【００６２】
例えば、真空封止用部材を備えた構造の一具体例として、図６（ａ）に示すように、真空封止用部材を環状の弾性部材１６ａによって形成し、この弾性部材１６ａを、第１、第２均熱板１１、１２の外周にそれぞれ設けられたフランジ部の対向する部分に設けた構造を挙げることができる。これによって、第１均熱板１１と第２均熱板１２が対向してできる空間の気密性をより高めることができる。
【００６３】
あるいは、図６（ｂ）に示すように、第１均熱板１１と第２均熱板１２の対向面側の外縁部を囲むように、第１均熱板１１と第２均熱板１２の外周側面周上に環状の弾性部材１６ｂを設けてもよい。尚、弾性部材１６ａ、１６ｂのいずれの場合においても、これら環状の弾性部材１６ａ、１６ｂに応力が生じていないときは、その内径が第１均熱板１１及び第２均熱板１２の外径より小さいことが好ましい。これにより、真空引きされる前から弾性部材１６ａ、１６ｂと第１、第２均熱板１１、１２の外縁部との密着性を高めることができる。
【００６４】
更に別の具体例として、図６(ｃ)に示すように、第１均熱板１１と第２均熱板１２の対向面の両外周部に、全周に亘って互いに対向する溝加工をそれぞれ施し、ここにＯリングなどのシール部材１６ｃを嵌め込んで両均熱板が対向してできる空間の気密性を高めることもできる。この場合、第１、第２均熱板１１、１２の中心部付近をネジなどの結合手段で互いに締め付けておくことにより気密シールがしやすくなる。
【００６５】
ヒータユニット１０には、例えば第１均熱板１１に温度センサが取り付けられていてもよい。また、ヒータユニット１０には、温度センサのケーブルを通すための回避穴、基板を持ち上げるためのリフタピン用の貫通穴、抵抗発熱体１３に通電するためのケーブルを通すための穴などが設けられる場合がある。この場合は、それらの穴を各々囲うようにＯリングなどの真空封止部材を備えることで気密性を確保することができる。
【００６６】
ヒータユニット１０の下方には、必要に応じて冷却プレートを備えて、これらヒータユニット１０と冷却プレートとを互いに分離、当接可能にしても良い。これにより、急速冷却時には、十分に冷却した冷却プレートをエアシリンダなどからなる昇降機構により第２均熱板１２の背面（下面）に当接させることでヒータユニット１０を急速冷却することができる。
【００６７】
図７に、ヒータユニット１０の下方（即ち第２均熱板１２の下方）に可動式冷却プレート２０を備えてなるヒータの一例が模式的断面図で示されている。この冷却プレート２０には冷媒流路２０ａが形成されており、ここに冷却水などの冷媒を流通させることができる。冷却プレート２０はエアシリンダなどからなる昇降機構（図示せず）によって上下に駆動することができ、ヒータユニット１０に対して、当接／分離できるようになっている。
【００６８】
これらヒータユニット１０と冷却プレート２０は、ヒータユニット１０の熱が他の生産装置に容易に伝わるのを遮蔽するためのステンレス等などからなる容器３０に収納されていることが好ましい。この場合は、冷却プレート２０及び容器３０に、ヒータユニット１０を支持する支持ロッドや給電配線、温度センサを挿通するための貫通孔が設けられる。
【００６９】
図７の冷却プレート２０はその冷媒流路に流れる冷媒で直接冷却されるものであるが、冷却プレート２０に冷媒流路を形成せずに、冷却モジュールを用いて間接的に冷却しても良い。この場合は、冷却プレート２０は、ヒータユニット１０から分離して下降した際に冷却プレート２０の下部に備えた冷却モジュールに当接することによって冷やされる。即ち、冷却モジュールに冷媒流路が形成されており、ここに冷媒を流通することによって冷却プレート２０を所定の温度まで間接的に冷却することができる。
【００７０】
以上説明したように、金属製の均熱板とセラミックス又は金属セラミックス複合材料製の均熱板とが抵抗発熱体を介して互いの対向面に略平行な方向に相対移動自在に結合した構造を有する本発明のヒータユニットは、金属製の均熱板に可撓性を持たせる加工が施されており、更に結合前の金属製の均熱板や結合して一体化した状態のヒータユニットに対して必要に応じて熱処理が施されている。その結果、金属製の均熱板はセラミックス又は金属セラミックス複合材料製の均熱板に倣いやすくなり、よって、抵抗発熱体や冷却プレートによって昇温及び降温が繰り返されても、これら２枚の均熱板は、常にその対向面においてほぼ全面に亘って密着状態を保つことができる。
【００７１】
これにより、熱抵抗を小さくすべく接着剤などを用いて材質の異なる２種類の部材同士を密着固定する方法が用いられてきた従来のものに比べて、熱抵抗を大きくすることなく高速で加熱冷却することができる上、急速加熱や急速冷却時における激しい温度変化の条件下においても上下の均熱板の熱膨張差によるバイメタルによる反りを小さくできる。その結果、載置面に載置されている基板の均熱性を常に高く維持することができる。
【００７２】
以上、本発明のヒータユニット、及びこれを具備する検査装置や製造装置を実施形態に基づいて説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨から逸脱しない範囲の種々の態様で実施可能であることを理解すべきである。即ち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲及びその均等物に及ぶものである。
【実施例】
【００７３】
［実施例１Ａ］
本発明に係る実施例として、図１（ａ）に示すヒータユニット１０を製作した。第１均熱板１１の材料には金属であるＣｕ及びＡｌのなかから選択し、第２均熱板１２の材料にはセラミックス又は金属セラミックス複合体であるＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＳｉＣ、及びＡｌＳｉＣのなかから選択して様々な材料の組み合わせとなるようにした。
【００７４】
第１均熱板１１の載置面１１ａには基板吸着用の加工を施し、載置面１１ａの反対面には、可撓性のためのノッチ加工を切削加工によって行い、平面度５０μｍに仕上げ加工し、Ｎｉめっきを行った。第１均熱板１１には温度をモニタするための温度センサ４０を埋設した。第２均熱板１２には温度センサ４０や給電配線を避けるための加工を施し、平面度を５０μｍに仕上げた。第１均熱板１１及び第２均熱板１２は、各々直径３３０ｍｍ、厚み３ｍｍとした。
【００７５】
抵抗発熱体１３ａにはＳＵＳ箔を発熱体回路に形成したものを使用し、絶縁シート１３ｂとしてポリイミドシートを複数枚準備し、これらを図４のように積層した。積層した２つの抵抗発熱体１３ａには別々に給電配線を接続して別々に通電可能にした。このようにして得られた絶縁された抵抗発熱体１３を、第１均熱板１１と第２均熱板１２の間に挟みこみ、第１均熱板１１と第２均熱板１２を中央部のみネジ止めで仮止めした。第２均熱板１２に予め設けておいた真空引き用貫通孔に真空ポンプに連結した管を取り付け、第１均熱板１１と第２均熱板１２との間を真空吸着する真空吸着手段により第１均熱板１１と第２均熱板１２とを結合した。
【００７６】
このようにして下記表１Ａに示す試料１Ａ〜８Ａのヒータユニット１０を作製した。これら試料の各々に対して、２つの抵抗発熱体１３ａのうちの一方のみに給電して加熱する場合（１.２５ｋＷ）と両方に給電して加熱する場合（２.５ｋＷ）において、それぞれ室温から２００℃まで加熱した時の載置面１１ａの平面度変化と昇温速度を測定した。この測定結果及びその評価を下記の表１Ａに示す。
【００７７】
【表１Ａ】
0005447123.tif 000002
【００７８】
［実施例１Ｂ］
真空吸着手段に代えて図５（ａ）に示すようなネジとベアリングを組み合わせた結合手段を用いて第１均熱板１１と第２均熱板１２とを６箇所で均等に結合した以外は実施例１Ａと同様にして下記表１Ｂに示す試料１Ｂ〜８Ｂのヒータユニット１０を作製した。これら試料に対して実施例１Ａと同様に加熱して載置面１１ａの平面度変化と昇温速度を測定した。この測定結果及びその評価を下記の表１Ｂに示す。
【００７９】
【表１Ｂ】
0005447123.tif 000003
【００８０】
［実施例２Ａ］
第１均熱板１１の材料にはセラミックス又は金属セラミックス複合体であるＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＳｉＣ、及びＡｌＳｉＣのなかから選択し、第２均熱板１２の材料には金属であるＣｕ及びＡｌのなかから選択して様々な材料の組み合わせとなるようにした。第１均熱板１１の載置面１１ａには基板吸着用の加工を施し、平面度５０μｍに仕上げ加工を行った。第２均熱板１２の基板側の面には可撓性のためのノッチ加工と温度センサ４０や給電配線を避けるための加工を施し、平面度を５０μｍに仕上げ、Ｎｉめっきを施した。これら以外は、実施例１Ａと同様にして試料９Ａ〜１６Ａを作製し、同様の測定を行った。この測定結果及びその評価を下記の表２Ａに示す。
【００８１】
【表２Ａ】
0005447123.tif 000004
【００８２】
［実施例２Ｂ］
真空吸着手段に代えて図５（ａ）に示すようなネジとベアリングを組み合わせた結合手段を用いて第１均熱板１１と第２均熱板１２とを６箇所で均等に結合した以外は実施例２Ａと同様にして下記表２Ｂに示す試料９Ｂ〜１６Ｂのヒータユニット１０を作製した。これら試料に対して実施例１Ａと同様に加熱して載置面１１ａの平面度変化と昇温速度を測定した。この測定結果及びその評価を下記の表２Ｂに示す。
【００８３】
【表２Ｂ】
0005447123.tif 000005
【００８４】
［比較例１Ａ］
第１均熱板１１及び第２均熱板１２を、両方ともＣｕにしたか、両方ともＡｌにしたか、又は両方ともＡｌＮにした以外は実施例１Ａと同様にして試料１７Ａ〜１９Ａを作製し、実施例１Ａと同様の測定を行った。更に比較のため、従来通り第２均熱板１２を用いずに、第１均熱板１１のみで厚みを６ｍｍとし、材料はＣｕ、Ａｌ、又はＡｌＮとし、第１均熱板１１の載置面１１ａと反対側の面にポリイミドシートで絶縁した発熱体を耐熱接着剤で貼り付けて一体化して作製した以外は実施例１Ａと同様にして試料２０〜２２を作製し、実施例１Ａと同様の測定を行った。この測定結果及びその評価を下記の表３Ａに示す。
【００８５】
【表３Ａ】
0005447123.tif 000006
【００８６】
［比較例１Ｂ］
真空吸着手段に代えて図５（ａ）に示すようなネジとベアリングを組み合わせた結合手段を用いて第１均熱板１１と第２均熱板１２とを６箇所で均等に結合した以外は比較例１Ａの試料１７Ａ〜１９Ａと同様にして下記表３Ｂに示す試料１７Ｂ〜１９Ｂのヒータユニットを作製した。これら試料に対して比較例１Ａと同様に加熱して載置面１１ａの平面度変化と昇温速度を測定した。この測定結果及びその評価を下記の表３Ｂに示す。
【００８７】
【表３Ｂ】
0005447123.tif 000007
【００８８】
表３Ａ及び３Ｂの結果から分るように、薄く加工した金属製の均熱板では剛性が弱いため、第２均熱板を用いない従来の１枚の金属板のみの場合はもちろんのこと、２枚重ねて真空吸着させた場合であっても昇温時の反りが大きく、十分な均熱性が得られなかった。更にＣｕ製の場合には熱容量が大きいため昇温速度も遅かった。
【００８９】
これに対して、表１Ａ、１Ｂ、２Ａ及び２Ｂの結果から、第１均熱板１１と第２均熱板１２のうち、一方に金属を用い、他方にセラミックス又は金属セラミックス複合体を用い、絶縁された積層状の抵抗発熱体１３を介してこれら均熱版を真空吸着手段又はネジとベアリングを組み合わせた結合手段で結合させることで、平面度変化を小さく抑え、均熱性を確保しつつ、高速昇温できることが分った。また、抵抗発熱体１３ａを２枚積層することで、通常の１枚の抵抗発熱体１３ａに比べて２倍までパワーをかけることができ、２倍の速さで高速昇温できることが分った。
【００９０】
［比較例２］
第１均熱板１１と第２均熱板１２とを真空吸着手段やネジとベアリングを組み合わせた結合手段による結合を行わずに、一般的なネジ止めにより多数の箇所を固定した以外は実施例１Ａと同様にして試料２３〜３８を作製した。これらを実施例１Ａと同様に室温から２００℃まで加熱し、載置面１１ａの平面度変化と昇温速度とを測定した。この測定結果及びその評価を下記の表４に示す。
【００９１】
【表４】
0005447123.tif 000008
【００９２】
上記表４から従来の一般的なネジ止めを多数用いることによって第１均熱板１１と第２均熱板１２とを固定したヒータユニットでは昇温時の平面度変化が大きく、２００℃において良好な均熱が得られないことが分った。
【００９３】
［比較例３Ａ］
第１均熱板１１に可撓性の加工を施さなかった以外は実施例１Ａと同様にして試料３９Ａ〜５４Ａのヒータユニットを作製し、これらを実施例１Ａと同様に室温から２００℃まで加熱し、載置面１１ａの平面度変化と昇温速度とを測定した。この測定結果及びその評価を下記の表５Ａに示す。
【００９４】
【表５Ａ】
0005447123.tif 000009
【００９５】
［比較例３Ｂ］
真空吸着手段に代えて図５（ａ）に示すようなネジとベアリングを組み合わせた結合手段を用いて第１均熱板１１と第２均熱板１２とを６箇所で均等に結合した以外は比較例３Ａと同様にして下記表５Ｂに示す試料３９Ｂ〜５４Ｂのヒータユニットを作製した。これら試料に対して実施例１Ａと同様に加熱して載置面１１ａの平面度変化と昇温速度を測定した。この測定結果及びその評価を下記の表５Ｂに示す。
【００９６】
【表５Ｂ】
0005447123.tif 000010
【００９７】
上記表５Ａ及び５Ｂから、可撓性の加工を施さない場合は、加工を施した場合に比べ、昇温時の平面度変化が大きく、昇温時の均熱性も良くないことが分る。
【００９８】
［実施例３Ａ］
第１均熱板１１の厚みを２ｍｍ、第２均熱板１２の厚みを４ｍｍとした以外は実施例１Ａと同様にして試料５５Ａ〜６２Ａのヒータユニットを作製し、実施例１Ａと同様の測定を行った。この測定結果及びその評価を下記の表６Ａに示す。
【００９９】
【表６Ａ】
0005447123.tif 000011
【０１００】
［実施例３Ｂ］
真空吸着手段に代えて図５（ａ）に示すようなネジとベアリングを組み合わせた結合手段を用いて第１均熱板１１と第２均熱板１２とを６箇所で均等に結合した以外は実施例３Ａと同様にして下記表６Ｂに示す試料５５Ｂ〜６２Ｂのヒータユニット１０を作製した。これら試料に対して実施例１Ａと同様に加熱して載置面１１ａの平面度変化と昇温速度を測定した。この測定結果及びその評価を下記の表６Ｂに示す。
【０１０１】
【表６Ｂ】
0005447123.tif 000012
【０１０２】
［実施例４Ａ］
第１均熱板１１の厚みを４ｍｍ、第２均熱板１２の厚みを２ｍｍとした以外は実施例２Ａと同様にして試料６３Ａ〜７０Ａのヒータユニットを作製し、実施例１Ａと同様の測定を行った。この測定結果及びその評価を下記の表７Ａに示す。
【０１０３】
【表７Ａ】
0005447123.tif 000013
【０１０４】
［実施例４Ｂ］
真空吸着手段に代えて図５（ａ）に示すようなネジとベアリングを組み合わせた結合手段を用いて第１均熱板１１と第２均熱板１２とを６箇所で均等に結合した以外は実施例４Ａと同様にして下記表７Ｂに示す試料６３Ｂ〜７０Ｂのヒータユニット１０を作製した。これら試料に対して実施例１Ａと同様に加熱して載置面１１ａの平面度変化と昇温速度を測定した。この測定結果及びその評価を下記の表７Ｂに示す。
【０１０５】
【表７Ｂ】
0005447123.tif 000014
【０１０６】
［参考例］
参考のため、実施例３Ａの試料５５Ａの第１均熱板１１と第２均熱板１２の厚みを逆にして試料７１のヒータユニットを作製し、同様の測定を行った。この測定結果及びその評価を下記の表８に示す。
【０１０７】
【表８】
0005447123.tif 000015
【０１０８】
表６Ａ、６Ｂ、７Ａ及び７Ｂの結果を表１Ａ、１Ｂ、２Ａ及び２Ｂと比べると、金属の厚みをセラミックス又は金属セラミックス複合体の厚みより薄くするほうが昇温速度を早くできることが分る。一方、表８に示す参考例のように、金属がセラミックスより厚いと昇温速度が大きくなった上、セラミックスを薄くしすぎることで、平面度を維持できなかった。即ち、セラミックスを厚くして金属を薄くする方が反り等の問題が起こりにくく、信頼性が高くなることが分る。
【０１０９】
［実施例５］
図６（ａ）のように第１均熱板１１と第２均熱板１２の外周にフランジ加工を施した以外は実施例１Ａと同様にしてヒータユニットを作製し、内径３００ｍｍの耐熱ゴム製の環状バンドを第１均熱板１１及び第２均熱板１２の両フランジ部の対向する部分に、第１均熱板１１と第２均熱板１２の外周部の側面を覆うようにかぶせて気密シールした。またリフタピンや温度センサ４０、給電配線引き出し部の周囲を耐熱樹脂からなるＯリングで気密シールした。このようにして得られた試料７２〜８７に実施例１Ａと同様の測定を行った。この測定結果及びその評価を下記の表９に示す。
【０１１０】
【表９】
0005447123.tif 000016
【０１１１】
上記表９から、第１均熱板１１と第２均熱板１２の外周部に気密シールを施した方が気密性が高まり、両均熱板１１、１２と絶縁された抵抗発熱体１３との密着性がより向上して昇温速度を速くできることが分かった。
【０１１２】
［実施例６Ａ］
図７に示すヒータを作製するため、先ずアルミニウム合金板を用いて冷却プレーと２０を作製した。この冷却プレート２０には、給電配線、温度センサ、及びヒータユニット１０を支持するロッドを挿通するための貫通孔を機械加工により形成した。更に、ヒータユニットと接触する側の面の平面度が２００μｍとなるように機械加工を施した。また、ヒータユニットとの当接面には、部分接触することなく全面に亘って均一に接触するように厚さ０.５ｍｍの軟性シリコンシートを設けた。
【０１１３】
更に、冷媒を流すことが出来る流路として外径６ｍｍ、内径４ｍｍのリン脱酸銅パイプを曲げ加工して形成した。一方、冷却プレーと２０においてヒータユニット１０と接触する面とは反対の面にザグリ部を設け、ここに上記銅パイプをはめ込み、できた隙間には熱伝導性樹脂を埋めて効率よく熱伝達できるようにした。流路の両端には冷却水を供給・排出するための入口及び出口を形成した。流路を支える止め板をネジ止めにより固定し、内部に流路を有する冷却プレート２０を完成させた。この冷却プレート２０は、エアシリンダからなる昇降機構によって、上下可動となっており、ヒータユニット１０に当接・分離することができる。
【０１１４】
次に、容器３０をステンレスから作製した。容器３０の側壁は内面高さ３０ｍｍ、内径３３７ｍｍ、厚さ１.５ｍｍとし、底面は厚さ３ｍｍとした。尚、底面には給電配線、温度センサ、及び容器に対してヒータユニット１０を支持する支持ロッドの締結のための開口を設けた。この容器３０の支持ロッドに、前述した実施例５、実施例３Ａ、及び実施例４Ａで作製した各試料を取り付け、更に冷却プレート２０を昇降機構に組み付けてヒータとした。得られた各ヒータにおいて、２００℃の昇温安定状態にあるヒータユニット１０に冷却プレート２０を押し当てて急速冷却させ、１５０℃での平面度変化と冷却速度を測定した。この測定結果及びその評価を、それぞれ下記の表１０、１１Ａ及び１２Ａに示す。
【０１１５】
【表１０】
0005447123.tif 000017
【０１１６】
【表１１Ａ】
0005447123.tif 000018
【０１１７】
【表１２Ａ】
0005447123.tif 000019
【０１１８】
［実施例６Ｂ］
実施例３Ａ、及び実施例４Ａで作製した各試料に代えて、それぞれ前述した実施例３Ｂ、及び実施例４Ｂで作製した各試料を取り付けた以外は実施例６Ａと同様にして図７に示すヒータを作製した。これらヒータに対して実施例６Ａと同様にして１５０℃での平面度変化と冷却速度を測定した。この測定結果及びその評価を、それぞれ下記の表１１Ｂ及び１２Ｂに示す。
【０１１９】
【表１１Ｂ】
0005447123.tif 000020
【０１２０】
【表１２Ｂ】
0005447123.tif 000021
【０１２１】
［比較例４］
比較のため、比較例２で作製した各試料を用いて実施例６Ａと同様にしてヒータを完成させ、実施例６Ａと同様に評価した。この測定結果及びその評価を下記の表１３に示す。
【０１２２】
【表１３】
0005447123.tif 000022
【０１２３】
これら表１０、１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ及び１３から、従来の一般的な多点ネジ止め方式に比べ、本発明では冷却時の平面度変化を小さく抑えることができ、均熱性を高めることができることが分る。また真空吸着手段又はネジとベアリングを組み合わせた結合手段による密着力により熱抵抗も低減されていることが分る。
【符号の説明】
【０１２４】
１０    ヒータユニット
１１    第１均熱板
１２    第２均熱板
１３    絶縁された抵抗発熱体
１４    ネジ
１５    ベアリングボール
１６ａ、ｂ、ｃ    弾性部材
２０    冷却プレート
３０    容器
４０    温度センサ
Ｎ      凹部
Ｓ      被加熱物
【図１】
0005447123.tif 000023
【図２】
0005447123.tif 000024
【図３】
0005447123.tif 000025
【図４】
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【図５】
0005447123.tif 000027
【図６】
0005447123.tif 000028
【図７】
0005447123.tif 000029
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005447123.tif 000032