CN104206003B - 电阻加热器 - Google Patents

Abstract

示出并且描述了一种电阻加热器。电阻加热器可以包括本体。本体可以包括：至少一个加热表面，此加热表面是大体平滑的并且大体平坦的；以及形成在本体中的凹入部，至少一部分所述本体具有选自下述形状的横截面形状：大体U状、大体I状、以及大体H状，并且其中横截面形状沿着至少一部分本体延伸。

Description

电阻加热器

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年3月20日提交的标题为“电阻加热器”的美国专利申请第13/424,947的权益，其是2009年1月26日提交的美国专利申请第12/321,284的部分继续申请，二者均通过引用的方式整体地包含于此。

技术领域

本发明涉及由诸如石墨、SiC等材料制成的电阻加热器，并且更具体地说，涉及将要用于在其中执行例如CVD(化学蒸汽沉积)或其它涂覆方法的半导体晶片处理设备中直接或间接地加热半导体晶片的加热器。

背景技术

在公布号为2005-86117(A)的日本专利中公开了现有技术加热器的实例。此加热器采用具有比厚度更大宽度的长方形横截面的细长陶瓷本体，其形成为环形或螺旋形构造。此加热器具有低电阻，因此其将需要使用以低电压与高电流操作的电源，导致用于电源的成本增加。此外，尤其当加热器受到高温条件时，此加热器将趋于弯曲、扭曲或变形。这使得不能均匀地加热将要在高温下处理的晶片或任何其它物体。

这里在图3中示出了现有技术加热器的通常形状，其包括具有连接孔的终端部分的放大图。终端部分在端部具有加宽与扩大形状的原因在于此部分需要减小的电阻以防止此部分过热。然而，当使用此加热器时，此扩大的终端部分可能使得加热模式的设计更加困难。通过具有扩大终端部分的现有技术加热器不能够实现简单加热模式。

发明内容

因此，本发明提供了一种具有高电阻与改进强度的加热器以防止甚至在高温条件下的加热器的变形。本发明还防止在加热器的终端部分处过多的热量生成，同时终端部分保持狭窄并且不扩大，由此在加热模式设计中提供了更宽的选择。

电阻加热器可以包括本体。电阻加热器的本体可以包括：至少一个加热表面，此加热表面是大体平滑的并且大体平坦的；形成在本体中的凹入部，至少一部分该本体具有选自下述形状的横截面形状：大体U状、大体I状、以及大体H状，并且其中所述横截面形状沿着至少一部分所述本体延伸。

一种用于处理半导体晶片的方法，该方法可以包括提供具有本体的电阻加热器的步骤，所述本体包括：至少一个加热表面，该加热表面是大体平滑的且大体平坦的；形成在本体中的凹入部，至少一部分该本体具有大体水平对称的横截面形状；并且其中该横截面形状至少沿着至少一部分本体延伸。该方法还可以包括：将半导体晶片支撑在至少一个加热表面上；将电流施加到加热器；以及将半导体晶片加热到预定温度。

电阻加热器可以包括本体。本体可以包括至少一个加热表面，该加热表面是大体平滑的且大体平坦的。本体还可以包括形成在本体中的凹入部，至少一部分该本体具有大体上水平对称的横截面形状；并且其中该横截面形状沿着至少一部分本体延伸。

附图说明

通过下面结合附图理会时的描述，能够理解本发明的其它目的与优点，在附图中：

图1是体现本发明的电阻加热器的平面图；

图2是沿着图1中的线A-A所剖切的放大横截面；

图3示出了传统的加热器，其中图3(a)是其局部平面图，并且图3(b)是沿着图(a)中的线B-B所剖切的放大横截面。

图4是体现螺旋形形状的电阻加热器的平面图；；

图5是体现长方形形状的电阻加热器的平面图；

图6是电阻加热器的其它实施方式的平面图；

图7是沿着线7-7所剖切的图6的电阻加热器的放大横截面视图。

图8是电阻加热器的其它实施方式的平面图；以及

图9是沿着线9-9所剖切的图8的电阻加热器的放大横截面视图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的示例性实施方式，在附图中示出了其实例。应该理解的是，在不偏移本发明的相应范围的情况下，可以利用其它实施方式并且可以作出结构性与功能性改变。此外，在不偏离本发明的范围的情况下，可以结合或更改多个实施方式的特征。同样，下面的描述仅通过说明的方式提出并且不应该以任何方式限定对示出的实施方式做出各种替换与修改并且仍然在本发明的精神和范围内。

图1和图2中示出了体现本发明的加热器。加热器1包括由诸如石墨、诸如SiC的陶瓷等的材料制成的C状加热器本体2。在C状加热器本体2的相应端部处具有终端连接孔3a、3b，相对的外端表面7a与7b隔开以便在其间限定间隙G。连接孔3a与3b是将电流提供到电阻加热器1的电源(未示出)的附接点。通过实例，在此实施方式中加热器本体2可以具有约20mm的横截面宽度W，约6mm的高度H、约100mm的内径Di以及约140mm的外径Do。这些尺寸是示例性的适当尺寸。适当时可以选择其它尺寸。

如在图2中清晰示出的，其是沿着图1的中的A-A所剖切的放大横截面，加热器本体2具有上水平壁8，上水平壁8具有待加热的诸如晶片的物体直接地或经由基座等间接地安装在其上的平滑且平坦的顶部加热表面4。加热器本体2的底面的中心部分凹入以在一对相对竖直侧壁或肋部6a、6b之间形成细长凹槽或凹入部5，所述侧壁具有至少部分地限定凹入部5的内表面9a和9b。凹入部5与侧壁6a、6b沿着C状加热器本体2的弧状线性方向延伸，以便沿着加热器的中间部分7c而不是在加热器本体的端部处提供倒转的U状横截面。特别地，凹入部5终止于端表面5a和5b，凹入的端表面5a和5b之间的一部分本体与相应外端表面la和lb限定本体的相应端部。在一个实施方式中，具有20mm宽度的加热器本体的底面包括具有16mm宽度的凹入部5和各自都具有2mm宽度的相对侧壁6a、6b。凹入部5自加热器本体2的底面深4mm，保留上水平壁8的2mm厚度。

如上所述，本发明的特征是本体2沿着其整个长度(包括两个端部与两个端部之间的中间部分7c)具有相同的宽度W。

本发明的加热器在半导体晶片处理应用中尤其有利。本体2的在端部处的全部厚度在端部保持相对较冷的温度，而且本体的均匀宽度改进了对热分配模式的控制。本体的中间部分7c具有可适用于电传导的减小的横截面积，由此增加、并且改进了加热器电阻。

实例

根据本发明制造的加热器具有20mm的宽度与6mm的高度，并且其显示0.09Ω的电阻。相比之下，由相同材料制成并且具有20mm宽度与6mm高度，但是在没有凹入部5与肋部6a、6b的情况下制造的控制加热器，显示0.04Ω的电阻。这些测试结果显示通过在加热器本体2的底面2上形成凹入部5而显著地改进了加热器电阻。

尽管已经参照附图中示出的本发明特定实施方式描述了本发明，但是应该理解的是，本发明不限于此特定实施方式，并且在它们不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神与范围内的情况下，涉及多种修改与改变。例如，在示出的实施方式中加热器本体是C状的，但是在多种情形中，诸如图4中示出的加热器1’，以及如在日本专利公开第2005-86117(A)中所示，加热器本体可以设计为螺旋形加热模式，以便均匀加热待加热的晶片或任何其它物体。在一些应用中，加热器本体形成诸如图5中示出的加热器1”的正方形或长方形式样。这些与其它加热器形状也在本发明的范围内。

下面描述根据本教导的电阻加热器的其它实施方式。在说明书中，不是所有的细节与部件都可以被充分地描述与示出。恰恰相反，描述了特征或部件，并且在一些情况下，可以指出与上述实施方式的区别。此外，应该理解的是，这些其它实施方式可以包括在上述实施方式中使用的但是未示出或描述的元件或部件。因此，对这些其它实施方式的描述仅仅是示例性的并且不是包括一切的也不是排它的。此外，应该理解的是，在不偏离本教导的精神与范围的情况下，可以结合或更改多个实施方式的特征、部件、元件与功能以实现期望的电阻加热器。

在图6和图7中示出了电阻加热器的实施方式。电阻加热器41可以包括大体C状的加热器本体42。加热器本体42可以由任何适当材料制成，诸如通过非限定实例，石墨、诸如SiC的陶瓷等。加热器本体42可以包括可以定位在C状加热器本体42的相应端部处的终端连接孔43a、43b。相对的外端表面47a与47b可以大体上隔开，以便在外端表面47a与47b之间限定间隙G2。连接孔43a与43b可以是将电流提供到电阻加热器41的电源(未示出)的附接点。通过非限定实例，在这些实施方式中，加热器本体42可以具有诸如图7中示出的横截面形状。

如图7中所示，加热器本体42可以具有大体水平对称的横截面形状，诸如通过非限定实例，大体H状横截面形状。在这些实施方式中，加热器本体42可以包括大体居中地定位并且大体水平的壁48。

在这些实施方式中，加热器本体42的顶部中心部分51与底部中心部分53可以凹入以在一对相对竖直侧壁或肋部46a、46b之间形成一对细长凹槽或凹入部45a、45b。凹入部45a、45b可以定位在加热器本体42的顶部与底部上。侧壁46a、46b每个都可以包括可以至少部分地限定凹入部45a、45b的内表面49a、49b、49c和49d。凹入部45a、45b与侧壁46a、46b都可以沿着大体C状的加热器本体42的弧状线性方向延伸。这可以沿着电阻加热器41的至少中间部分47c提供大体H状的横截面形状。竖直侧壁46a、46b每个都可以具有待加热的诸如晶片的物体可以直接地或者经由基座等间接地分别安装在其上的大体平滑且平坦的加热表面44a、44b。

然而大体H状的横截面形状可以不延伸到加热器本体42的端部47a、47b。通过非限定实例，凹入部45a、45b可以大体终止于端表面55a和55b，凹入部端表面55a和55b与相应外端表面47a和47b之间的一部分本体42可以限定本体42的相应端部57a、57b。通过非限定实例，加热器本体42的顶面与底面可以具有大约20mm的宽度W，这可以包括具有约16mm的宽度的凹入部45a、45b与各自都具有大约6mm的宽度的相对侧壁46a、46b。凹入部45a、45b自加热器本体42的顶面与底面深约2mm，保留中间水平壁48的大约2mm的厚度。

如上所述，本体42可以沿着其整个长度(包括两个端部与两个端部之间的中间部分47c)具有宽度W。宽度W沿着本体42的整个长度可以是大体一致的。在一些实施方式中，宽度W可以大约是20mm。尽管上面描述了示例性尺寸，但是本教导不限于这些特定尺寸。该尺寸仅仅是示例性的并且可以根据需要而改变。

在图8和图9中示出了加热器的实施方式。电阻加热器61可以包括大体C状的加热器本体62。加热器本体62可以由适当材料制成，诸如通过非限定实例，石墨、诸如SiC的陶瓷等。加热器本体62可以包括可以定位在C状加热器本体62的相应端部的终端连接孔63a、63b。相对的外端表面67a与67b可以大体上隔开，以便在相对的外端表面67a与67b之间限定间隙G3。连接孔63a与63b可以是可以将电流提供到电阻加热器61的电源(未示出)的附接点。通过非限定实例，在这些实施方式中，加热器本体62可以具有诸如图9中示出的横截面形状。

如图9中所示，加热器本体62可以具有大体对称的横截面形状，诸如通过非限定实例，大体I状横截面形状。再进一步地，加热器本体62可以具有大体水平对称的横截面形状。在这些实施方式中，加热器本体62可以包括一对大体水平壁68a和68b。第一壁68a可以在本体62的顶部上，并且第二壁68b可以在本体62的底部上。水平壁68a与68b的任一或全部都可以具有待加热的诸如晶片的物体可以直接地或者经由基座等间接地安装在其上的大体平滑的且平坦的加热表面64。

在这些实施方式中，加热器本体62的一对侧壁66a、66b可以凹入以形成一对细长凹槽或凹入部65a、65b。通过非限定实例，凹入部65a、65b可以以任何适当的方式形成在此对相对竖直侧壁66a、66b中。一旦凹入部65a、65b形成在竖直侧壁66a、66b中，则大体的中心壁72便可以形成在加热器本体62中。这可以限定大体I状横截面的加热器本体42。中心壁72的侧壁73a、73b可以限定凹入部65a、65b。

凹入部65a、65b与侧壁73a、73b可以沿着大体C状加热器本体62的弧状线性方向延伸，以便沿着电阻加热器61的至少中间部分67c提供大体I状横截面形状。然而，大体I状横截面形状可以不延伸到加热器本体62的端部75a、75b。通过非限定实例，凹入部65a、65b可以终止于端表面75a和75b处。凹入部端表面75a和75b以及相应的外端表面67a与67b之间的本62的一部分可以限定本体62的相应端部77a、77b。

通过非限定实例，加热器本体62的顶面与底面可以具有大约20mm的宽度，其可以包括具有约2mm的高度，自加热器本体62的竖直侧壁66a、66b深约7mm的凹入部65a、65b。这可以导致壁68a和68b各自在凹入部65a、65b处的厚度都约为2mm。中间壁72可以具有大约6mm的宽度与大约6mm的厚度。

如上所述，本体62可以沿着其整个长度(包括两个端部77a、77b与两个端部77a、77b之间的中间部分67c)具有宽度W。宽度W可以沿着本体62的整个长度大体上一致并且可以约为20mm。尽管上面描述了示例性尺寸，但是本教导不限于这些特定尺寸。该尺寸仅仅是示例性的并且可以根据需要而改变。

尽管在附图中示出了并且在上面的详细描述中描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，本发明不仅仅限于公开的实施方式，而且在不偏离下文权利要求的范围的情况下，这里公开的本发明能够具有多种重新布置、修改和替换。如下的权利要求旨在在它们属于权利要求或其等效物的范围内情况下包括全部修改和变型。

Claims (12)

1.一种用于处理半导体晶片的方法，该方法包括步骤：

a)提供具有本体的电阻加热器，所述本体包括：至少一个加热表面，所述加热表面是平滑的且平坦的；凹入部，其形成在所述本体中，至少一部分所述本体具有水平对称的横截面形状；并且其中所述横截面形状沿着至少一部分所述本体延伸；

b)将半导体晶片支撑在所述至少一个加热表面上；

c)将电流施加到所述加热器；以及

d)将所述半导体晶片加热到预定温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述本体还包括第一端部与第二端部，并且其中，所述凹入部未形成在所述第一端部与所述第二端部中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一端部与所述第二端部包括终端连接孔。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一端部与所述第二端部具有与限定在所述第一端部与所述第二端部之间的加热区域相同的宽度，并且所述凹入部未形成在所述第一端部与所述第二端部中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述本体涂覆以PBN与SiC中的至少一种。

6.一种电阻加热器，其包括：

本体，所述本体包括：

至少一个加热表面，所述加热表面是平滑的并且平坦的；

凹入部，其形成在所述本体中，至少一部分所述本体具有水平对称的横截面形状；并且

其中所述横截面形状沿着至少一部分所述本体延伸。

7.根据权利要求6所述的电阻加热器，其中，至少一部分所述本体的所述横截面形状是I状或H状的。

8.根据权利要求6所述的电阻加热器，其中，所述凹入部形成在所述本体的第一表面与第二表面的一部分中，以形成I状的横截面形状。

9.根据权利要求8所述的电阻加热器，其中，所述第一表面与所述第二表面分别是所述本体的顶面与底面。

10.根据权利要求6所述的电阻加热器，其中，所述凹入部形成在所述本体的第一表面与第二表面的一部分中，以形成H状的横截面形状。

11.根据权利要求10所述的电阻加热器，其中，所述第一表面与所述第二表面是所述本体的相对侧表面。

12.根据权利要求6所述的电阻加热器，其中，所述本体沿着其长度具有均匀的宽度。