CN115734405A - 具有增强温度均匀特性的基材加热设备 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种具有增强温度均匀特性的基材加热设备。该基材加热设备包括：一本体，其包括该基材座落于其上的一基材座落部分，以支撑该基材；一第一加热组件，其位于该本体的一内部区域中；一第二加热组件，其位于围绕该内部区域的一外部区域中；一第三加热组件，其经组态以横跨该本体的该内部区域传送电流至该第二加热组件；及一连接器，其电互连该第二加热组件及该第三加热组件，其中该连接器由含有钼及钨的一钼钨合金制成。

Description

具有增强温度均匀特性的基材加热设备
技术领域
本发明关于一种基材加热设备。更特定而言，本发明关于一种基材加热设备，其包括位于该基材加热设备的一内部区域中的一第一加热组件、位于一外部区域中的一第二加热组件、经组态以跨越该内部区域传送电力至该第二加热组件的一第三加热组件、及电连接该第二加热组件及该第三加热组件的一连接器，且能够有效地抑制导因于施加至该连接器的高温与高压所导致的热膨胀及压缩应力的细微裂纹的发生。
背景技术
一般而言，为了制造平板显示器面板或半导体装置，基材，诸如玻璃基材、可挠性基材、或半导体基材，依序经受层压及图案化一系列层的工艺，该系列层包括介电层及其上的金属层。在此情况下，透过诸如化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)或物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)的工艺，使诸如介电层及金属层的该等层沉积于基材上。
在此情况下，为了均匀形成该等层，应将基材加热至均匀温度，且可使用基材加热设备以加热及支撑基材。基材加热设备可用于在形成于基材上的介电层或金属层的蚀刻工艺、光电阻器的烧结工艺、及类似者中加热基材。
此外，近年来，对于用于减少基材加热设备的温度偏差的方法的需求仍持续着，因为需要半导体装置的较细配线及半导体基材的精确热处理。具体而言，基材加热设备具有位于其中央区域中的支撑部分，其用于支撑由陶瓷或类似者制成的本体，且具有内建加热组件。因此，致使诸如热容量增加的问题，即使将相同量的热供应至基材加热设备的各区域，温度偏差可能发生在该等区域之间。
就此而言，提出一技术，其中如图1所绘示，基材加热设备划分成内部区域(图1中的区域(B))及外部区域(图1中的区域(C))，且针对各区域控制基材的加热，从而减少内部区域(图1的区域(B))及外部区域(图1中的区域(C))之间的温度偏差。然而，在此情况下，可能产生问题，导因于供应电流至外部区域(图1中的区域(C))的加热组件的导体的热产生，对应于导体的特定区域(图1中的区域(A))被过度加热。例如，图2绘示产生的问题，其中导因于横跨内部区域传送电力至外部区域中的加热组件的导体的热产生，对应于导体的特定区域(图2中的区域(A))被过度加热。
基材加热设备的本体通常由陶瓷(诸如：氮化铝(AlN))制成，而用于连接加热组件的连接器或类似者由金属制成，如：钼(Mo)。在制造基材加热设备的工艺中，在设置加热组件、连接器、及类似者在由陶瓷(诸如：氮化铝(AlN))制成的本体的预形成体中的预定位置处之后，且接着通过在高温(例如，约1800℃)环境下施加高压来烧结陶瓷，以制造本体。
然而，在烧结工艺中，在高温环境中施加高压时，因为导因于本体的陶瓷与连接器的金属材料之间的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion,CTE)的差异的热应力以及导因于本体中引致的高压的压缩应力，本体中可能发生细微裂纹。此外，根据基材加热设备的使用，导因于裂纹的扩散，可能劣化基材加热设备的耐久性，且可能缩短基材加热设备的使用寿命。
因此，需要额外措施以减轻或防止导因于供应电流至外部区域中的加热组件的导体的热产生的特定区域中过度加热的问题，同时通过将基材加热设备划分成内部区域及外部区域而控制加热；通过抑制因连接器的金属材料与本体的陶瓷之间的热膨胀系数的差异的热应力以及在烧结工艺或类似者(其中在基材加热设备的制造工艺期间施加高温及高压)中所施加的高压所导致的压缩应力的产生，来防止本体中细微裂纹的发生；有效防止基材加热设备的耐久性的劣化及使用寿命的缩短。然而，至始并未提出适当措施。
现有技术文献
专利文献
日本专利公开第2001-102157号(2001年4月13日公告)。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明为解决上述先前技术的问题，提供一种基材加热设备，其中当该基材加热设备被划分成多个区域(包括一内部区域及一外部区域)以控制各区域的加热时，可防止一特定区域导因于供应电流至该外部区域的一加热组件的一导体的热产生的过度加热。
另外，本发明提供一种基材加热设备，其中当该基材加热设备划分成多个区域，包括一内部区域、一外部区域、及横越该内部区域的一中间区域，且针对各区域加热时，可最小化因该中间区域中的该导体的热产生的基材加热不均匀的问题。
另外，本发明提供一种结构，其能够改善该外部区域中的加热组件与供应电流至其的该导体之间的连接结构的热及结构稳定性。
此外，本发明提供一种基材加热设备，其中通过抑制因连接器的金属材料与本体的陶瓷材料之间的热膨胀系数的差异的热应力的产生以及因在烧结工艺或类似者(其中在制造基材加热设备的工艺中施加高温及高压)中所施加的高压的压缩应力的产生，可防止本体中细微裂纹的发生，且亦可有效防止基材加热设备的耐久性的劣化及使用寿命的缩短。
(二)技术方案
鉴于前述，根据本发明的一实施例，用于加热一基材的一种基材加热设备包括：一本体，其包括该基材座落于其上的一基材座落部分，以支撑该基材；一第一加热组件，其位于该本体的一内部区域中；一第二加热组件，其位于围绕该内部区域的一外部区域中；一第三加热组件，其经组态以横跨该本体的该内部区域传送电流至该第二加热组件；及一连接器，其电互连该第二加热组件及该第三加热组件，其中该连接器由含有钼及钨的一钼钨合金制成。
该连接器可以一部分球形实施，该部分球形通过从一球形移除一第一平面下方的一部分而获得，该第一平面自该球形的一中心点向下间隔开一预定距离，且该第一平面可设置平行于该基材座落部分。
该连接器可以一椭圆形实施，该椭圆形通过垂直地缩小一球形而获得，且该连接器可设置成使得该椭圆形的一垂直轴垂直于该基材座落部分。
该连接器可以一圆柱形实施，且该连接器设置成使得该圆柱形的一纵轴垂直于该基材座落部分，且该第二加热组件及该第三加热组件分别固定地插入其中的开口可在垂直于该纵轴的一方向上垂直地提供于该圆柱形的一侧部分中。
该连接器可以一圆柱形实施，且该连接器设置成使得该圆柱形的一纵轴平行于该基材座落部分，且该第二加热组件及该第三加热组件分别固定地插入其中的开口可提供于该圆柱形的相对平坦表面中，以面向彼此。
该连接器可经受一热处理工艺，该热处理工艺包括一退火工艺(annealingprocess)。
该基材加热设备可进一步包括一加热组件连接器，其连接至该第一加热组件的一端，以传输由一电源供应器供应的电力，其中该加热组件连接器可由含有钼及钨的一钼钨合金(molybdenum-tungsten alloy)制成。
该加热组件连接器可经受一热处理工艺，该热处理工艺包括一退火工艺。
该基材加热设备可进一步包括：一高频电极单元，高频波施加至其，以产生电浆；及一高频连接器，其连接至该高频电极单元的一端以传输由一高频波供应单元供应的高频波，其中该高频电极单元及该高频连接器中的至少一者可由含有钼及钨的一钼钨合金制成。
该高频电极单元及该高频连接器中的至少一者可经受一热处理工艺，该热处理工艺包括一退火工艺。
该第一加热组件、该第二加热组件、及该第三加热组件的至少一者可由含有钼及钨的一钼钨合金制成。
该第一加热组件、该第二加热组件、及该第三加热组件的至少一者可经受一热处理工艺，该热处理工艺包括一退火工艺。
在此情况下，该钼钨合金可含有40％至80％的一比例的钼及20％至60％的一比例的钨。
该退火工艺可在选自钼的再结晶温度与钨的再结晶温度之间的一范围内的一温度下执行。
此外，该热处理工艺可包括一快速冷却工艺，其在该钼中产生一σ相的一温度范围中快速冷却该第一加热组件、该第二加热组件、及该第三加热组件中的至少一者。
(三)有益效果
在本发明中，基材加热设备划分成多个区域(包括内部区域及外部区域)，且当控制各区域的加热时，将电流供应至位于外部区域中的第二加热组件的第三加热组件的导线的直径设定成比第二加热组件的导线厚的直径。因此，可抑制特定区域导因于第三加热组件的热产生的过度加热。
在本发明中，基材加热设备划分成多个区域(包括内部区域、外部区域、及横越内部区域的中间区域)，且当针对各区域加热基材加热设备时，中间区域中的第三加热组件所产生的热值及第二加热组件所产生的热值的总和被控制在预定范围内。因此，可最小化因中间区域中的导体的热产生的加热基材的不均匀的问题。
在本发明中，第二加热组件及第三加热组件通过使用与位于外部区域中的第二加热组件及中间区域中的第三加热组件相同的材料制成的连接器互连。因此，尽管导因于在制造基材加热设备的工艺中及基材处理工艺期间的加热的温度变化，仍可维持基材加热设备的热及结构稳定性。
此外，在本发明中，通过抑制导因于连接器或类似者的金属材料与本体的陶瓷材料之间的热膨胀系数的差异的热应力的产生以及导因于在烧结工艺或类似者(其中在制造基材加热设备的工艺中施加高温及高压)中所施加的高压的压缩应力的产生，可防止本体中细微裂纹的发生，且有效防止基材加热设备的耐久性的劣化及使用寿命的缩短。
附图说明
附图包括作为实施方式的部分以帮助理解本发明，提供本发明的实施例，且与实施方式一起说明本发明的技术精神，其中：
图1是根据先前相关技术领域的基材加热设备的俯视图；
图2是先前相关技术领域的基材加热设备中的非均匀加热的特定区域过度加热的情况的视图；
图3是根据本发明的一实施例的基材加热设备的结构示意图；
图4是本发明的实施例的第三加热组件产生的热值取决于其导线直径的变化的表格；
图5是根据本发明的一实施例的基材加热设备中消除特定区域中的过度加热的情况的视图；
图6是根据本发明的一实施例的基材加热设备中的第二加热组件及第三加热组件的连接器的结构的视图；
图7是根据本发明的一实施例的基材加热设备中减少中间区域中的热值与对称于中间区域的区域中的热值之间的偏差的情况的视图；
图8是根据本发明的一实施例的基材加热设备中减少中间区域中的热值与垂直于中间区域的区域中的热值之间的偏差的情况的视图；
图9是根据本发明的一实施例的基材加热设备的结构示意图；
图10至图13是根据本发明的一实施例的连接器的结构示意图；
图14至图18是根据本发明的一实施例的基材加热设备中的连接器及连接器的视图；及
图19至图20是根据本发明的一实施例的基材加热设备中的连接器及连接器上执行的热处理的视图。
附图标记说明
100a：支座 100b：电源供应器
100c：接地单元 110：本体
120：基材座落部分 130：加热单元
140：高频电极单元 300：基材加热设备
310：第一加热组件 320：第二加热组件
330：第三加热组件 340：连接器
31：腔室 32：电浆电极
33：喷头 A：平面
C：区域 D：区域
S：基材 W：基材
H11、H12、H13、H2、H3、H41、H42、H43：高度
W11、W12、W13、W2、W3、W41、W42、W43：宽度
具体实施方式
本发明可经各种修改且可包括各种实施例。在本文中，将参考附图详细描述具体实施例。
在描述本发明中，当判定相关已知技术的详细描述可能模糊本发明的要点时，将省略其详细描述。
诸如第一、第二、及类似者的用语可用以描述各种组件，但组件不受用语限制，且此等用语仅用于区分一个组件与另一组件的目的。
在本文中，将参考随附图式详细描述根据本发明的基材加热设备的例示性实施例。
如上文所描述，当基材加热设备的区域划分成多个区域(包括内部区域及外部区域)且针对各区域加热以便增加基材加热设备的热均匀性时，可能会有下列问题：特定区域因横跨内部区域传送电力至外部区域的加热组件的导体的热产生的过度加热的问题。
就此而言，本发明揭示一种基材加热设备，其包括：一第一加热组件，其位于该基材加热设备的一内部区域中；一第二加热组件，其位于该外部区域中；及一第三加热组件，其经组态以跨越该内部区域传送电力至该第二加热组件，其中构成该第三加热组件的导线的直径比构成该第二加热组件的导线的直径厚，使得因该第三加热组件的热产生的过度加热区域的产生可受抑制。
图3为根据本发明的一实施例的基材加热设备300的结构。如由图3可见，根据本发明的一实施例的基材加热设备300包括：支撑基材的本体(未绘示)；第一加热组件310，其位于该本体的内部区域中；第二加热组件320，其位于环绕该内部区域的一外部区域中；及第三加热组件330，其跨越本体的内部区域传送电流至第二加热组件320，其中构成该第三加热组件330的导线的直径比构成该第二加热组件320的导线的直径厚，使得第三加热组件330的电阻值降低，且加热组件330的热产生被抑制，使得可防止特定区域因第三加热组件330的热产生的过度加热。
在此情况下，基材(诸如：玻璃基材、可挠性基材、或半导体基材)座落于基材加热设备300上，且经由诸如化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)或物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)的工艺，层压出一系列的层(包括介电层及金属层)并于该等层上形成图案化的结构。在此情况下，基材加热设备300均匀地加热基材至工艺所需的预定温度。
基材加热设备300的本体(未绘示)可由陶瓷或金属制成，取决于基材加热设备的用途或使用基材加热设备的工艺，且用于加热基材与电浆工艺或类似者中使用的高频电极(未绘示)的加热组件可包括在本体中。此外，多个针孔(未绘示)可形成于基材加热设备300中，使得用于使基材安置于本体的顶面上或可通过针孔移动卸除基材至外部的升降销。
对于高温工艺或类似者的稳定性，基材加热设备300的本体可由陶瓷材料制成，且此时可使用的陶瓷材料可选自Al2O3、Y2O3、Al2O3/Y2O3、ZrO2、AlC、TiN、AlN、TiC、MgO、CaO、CeO2、TiO2、BxCy、BN、SiO2、SiC、YAG、莫来石(Mullite)、AlF3、或类似者，且可组合使用二或更多种陶瓷材料。
加热组件可由钨(W)、钼(Mo)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、铌(Nb)、钛(Ti)、或其合金形成。
如图3的(b)中可见，因为第二加热组件320及第三加热组件330通常是由相同直径的单一导线制成，因此将基材加热设备组态成其中基材加热设备被划分成多个区域(各区域待加热)的结构是相当容易的。然而，在此情况下，当施加电力以加热外部区域中的第二加热组件320时，可能发生问题，其中第三加热组件330也以与第二加热组件320相同的方式产生热，且第三加热组件330所位于的中间区域过度加热。
具体而言，由于靠近中间区域的第一加热组件310的热值添加至第三加热组件330的热值，可进一步加热中间区域。因此，可能产生一问题，其中如上文参考图2所描述，特定区域过度加热且热均匀性大幅劣化。
就此而言，为了降低由第一加热组件310的热产生的影响，可考虑分离第一加热组件310与第三加热组件330的措施。然而，在此情况中，取决于各区域的电力施加状态，第三加热组件330所位于的中间区域中的热值可显著不同于相对于本体的中心点对称于中间区域的区域中的热值。因此，在一些情况下，基材加热设备的热均匀性可能劣化。
因此，较佳地，在中间区域中的第一加热组件310的结构及在对称对应于中间区域的区域中的第一加热组件310的结构具有相同的对称结构，且即使针对第三加热组件330的导线包覆或类似者组态对称结构，较佳地，将结构组态成尽可能类似。
因此，降低第三加热组件330中的热值，同时尽可能维持第一加热组件310的对称结构是更佳的方法。因此，在本发明中，如在图3的(c)中可见，构成第三加热组件330的导线的直径ΦX+Y增加至大于构成第二加热组件的导线的直径ΦX，以减少电阻值，从而抑制第三加热组件330的热产生。
另外，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，较佳地，通过防止第一加热组件310位于第三加热组件330所位于的中间区域中，来减少第一加热组件310的热产生与第三加热组件330的热产生的重迭效应，使得第一加热组件310及第三加热组件330设置成彼此间隔开，而非设置成彼此重迭。
根据本发明的一实施例的基材加热设备300并不必然必须组态成将基材加热设备划分成内部区域及外部区域的仅两个区域，如图3的(a)中所绘示，且基材加热设备可通过除了内部区域及外部区域之外进一步包括一或多个区域而包括多个区域。
此外，第一加热组件310、第二加热组件320、及第三加热组件330参考通过本体中心点的中间区域的中心轴而经被配置为成对称形状。因此，可能使根据本发明的一实施例的基材加热设备300具有参考中心轴的对称热分布，且另外，可能进一步改善基材加热设备300的热均匀性。
图4显示根据本发明的实施例的构成第三加热组件的导线的电阻值及热值，其在改变导线的直径时计算。如图4中可见，当构成第三加热组件的导线的直径为0.50mm时，导线的电阻值为0.030Ω，且当14.5A的电流施加至导线时，导线展现6.27W的热值(calorificvalue)。
相比之下，当构成第三加热组件的导线的直径为1.00mm时，导线的电阻值为0.007Ω，且当14.5A的电流施加至导线时，导线展现1.57W的热值。因此，可看出，当导线直径从0.50mm倍增至1.00mm时，电阻值及热值各自降至约1/4原始位准。
同样的，当构成第三加热组件的导线的直径从0.5mm至0.70mm增加约1.4倍时，电阻值及热值各自降至约1/2位准。
因此，通过增加导线的直径，可降低导线产生的热值。然而，由于不可能无限地增加导线的直径，因此较佳地，考虑到导线的直径、导线之间的间距、及第一加热组件产生的热值，将第三加热组件330所位于的中间区域中产生的热值调整成接近其他区域中产生的热值。
图5所示为根据本发明的一实施例的基材加热设备300中抑制特定区域中的过度加热，使得热均匀性改善的情况。如图5的(a)中可见，当中间区域中的第三加热组件330的热产生未适当地抑制时，热值集中至中间区域且因此会发生过度加热。然而，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，其显示通过将构成第三加热组件330的导线的直径设定成比构成第二加热组件320的导线的直径厚，可通过减少第三加热组件330的电阻值且抑制第三加热组件330的热产生，而有效抑制在中间区域中的过度加热的发生。
图6为本发明的一实施例的基材加热设备300中的第二加热组件320及第三加热组件330的连接器的结构示意图。如图6的(a)中可见，作为本发明的一实施例，第二加热组件320的导线具有ΦX的直径，且第三加热组件330的导线具有ΦX+Y的直径。因此，第二加热组件及第三加热组件可由具有不同直径的分开的导线制成。因此，如图6的(b)中可见，第二加热组件320及第三加热组件330可通过使用连接器340互连。
在此情况下，连接器340可各自包括开口，构成第二加热组件320及第三加热组件330且具有不同直径的导线压配且固定于开口中。此外，第二加热组件320、第三加热组件330、及连接器340全部可由相同材料制成。
因此，在第二加热组件320、第三加热组件330、及连接器340中，即使在制造根据本发明的一实施例的基材加热设备300的工艺中的高温环境或类似者中(诸如陶瓷烧结)或在基材处理工艺中(诸如基材上的化学气相沉积(CVD))，耦接结构可稳定地维持。
根据本发明的一实施例的基材加热设备300中不总是必须使用连接器340。作为一更具体实例，如在图6的(c)中可见，第二加热组件320及第三加热组件320可以单一导线组态，且第二加热组件320及第三加热组件330的连接部分可具有渐缩形状。藉此，可进一步改善第二加热组件320与第三加热组件330之间的连接部分中的热及结构稳定性，使得连接结构即使在非常高的温度或重复的热环境改变下仍可更稳定地维持。替代地，如图6的(d)中所示，第二加热组件320及第三加热组件330的连接部分可通过使用焊接或类似者接合。
图7所示为用于减少基材加热设备300的中间区域(图7中的区域C)中产生的热值与对称区域(图7中的区域D)中产生的热值之间的偏差的结构，作为本发明的一实施例。亦即，关于相对于基材加热设备300中的本体的中心点对称于中间区域的对称区域，可使通过本体的中心点的中间区域的中心轴(图7中的C1至C2)上的第一加热组件310及第三加热组件330的热产生的平均表面温度值实质上等于通过本体的中心点的对称区域的中心轴(图7中的C2至C3)上的第一加热组件310的热产生的平均表面温度值。为此，可调整中间区域中的中心轴周围的第三加热组件330的直径、第三加热组件330的导线之间的分离距离、第三加热组件330与第一加热组件310之间的分离距离、及类似者。
因此，通过使中间区域的中心轴处的温度的平均值及对称区域的中心轴处的表面温度等于彼此，可改善根据本发明的实施例的基材加热设备300的热均匀性。
作为本发明的另一实施例，通过使通过本体的中心点的中间区域(图7中的区域C)的中心轴(图7中的C1至C2)上的第一加热组件310及第三加热组件330的热产生的表面温度的最大值与最小值之间的差值小于或等于通过本体的中心点的对称区域(图7中的区域D)的中心轴(图7中的C2至C3)上的第一加热组件310的热产生的表面温度的最大值与最小值之间的差值，亦可改善根据本发明的实施例的基材加热设备300的热均匀性。
图8所示为用于减少基材加热设备300的中间区域(图8中的区域C)中产生的热值与垂直于中间区域的区域(图8中的区域E)中产生的热值之间的偏差的结构，作为本发明的一实施例。首先，关于中间区域及垂直于基材加热设备300中的中间区域的区域，可使通过本体的中心点的中间区域的中心轴(图8中的C1至C2)上的第一加热组件310及第三加热组件330的热产生的平均表面温度值实质上等于垂直于通过本体的中心点的中间区域的区域的中心轴(图8中的C2至C4)上的第一加热组件310的热产生的平均表面温度值。为此，可调整中间区域中的中心轴周围的第三加热组件330的直径、第三加热组件330的导线之间的分离距离、第三加热组件330与第一加热组件310之间的分离距离、及类似者。
因此，通过使中间区域的中心轴处的温度的平均值及垂直于中间区域的区域的中心轴处的表面温度等于彼此，可改善根据本发明的实施例的基材加热设备300的热均匀性。
作为本发明的另一实施例，通过通过本体的中心点的中间区域(图8中的区域C)的中心轴(图8中的C1至C2)上的第一加热组件310及第三加热组件330的热产生的表面温度的最大值与最小值之间的差值小于或等于垂直于中间区域的区域(图8中的区域E)的中心轴(图8中的C2至C4)上的第一加热组件310的热产生的表面温度的最大值与最小值之间的差值，亦可改善根据本发明的实施例的基材加热设备300的热均匀性。
图9所示为根据本发明的一实施例的基材加热设备300的结构示意图。如图9中可见，根据本发明的一实施例的基材加热设备300为加热基材S的基材加热设备300，其中基材加热设备300可包括本体110，该本体包括基材W座落于其上的基材座落部分120，以支撑该基材W；及加热单元130，其内建于本体110之下部中，用以加热基材W。加热单元130可包括第一加热组件310(位于本体110的内部区域中)、第二加热组件320(位于围绕内部区域之外部区域中)、及第三加热组件330(其被配置以跨越本体110的内部区域传送电流至第二加热组件320)。此外，可进一步包括电互连第二加热组件320及第三加热组件330的连接器340。
此外，如在图9中可见，根据本发明的一实施例的基材加热设备300可包括支撑本体110的支座110a、供应电力至加热单元130的电源供应器100b、及用于接地的接地单元100c，且可设有高频电极单元140，用于将电浆形成的高频波施加至高频电极单元。
此外，如图9中可见，根据本发明的一实施例的基材加热设备300可设置于腔室31内，以执行一工艺，且腔室31可设有电浆电极32、喷头33、及类似者。
如上文参考图3及图6所描述，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，用于电互连第二加热组件320及第三加热组件330的连接器340通常由诸如钼(Mo)的金属制成，类似于第二加热组件320及第三加热组件330，但基材加热设备300的本体110通常由陶瓷制成，诸如氮化铝(AlN)。
此时，在制造基材加热设备300的工艺中，第二加热组件320、第三加热组件330、及连接器340、及类似者置放于由陶瓷(如氮化铝(AlN))制成的本体110的预形成体内的预定位置处，且接着烧结陶瓷，同时在高温(例如，约1800℃)环境中施加高压，以制造基材加热设备300。
然而，由于在烧结工艺中的高温环境中施加高压，因构成本体110的陶瓷与连接器340的金属材料之间的热膨胀系数(CTE)的差异的热应力以及因高压的压缩应力，本体110的陶瓷区域中可能发生细微裂纹。
此外，因细微裂纹扩散，基材加热设备300的使用可能导致基材加热设备300的耐久性的劣化及使用寿命的缩短。
就此而言，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，如可见于图10中，连接器340可经组态成部分球形，该部分球形通过从一球形移除第一平面(例如，图10的(a)中的平面A)下方的一部分而获得，该第一平面自第一平面的球形的中心点向下间隔开一预定距离。此时，连接器340的第一平面可设置平行于基材座落部分120。
因此，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，因为压缩应力导因于连接器340的部分球形而分散且连接器340的高度通过移除如上文所描述的预定向下部分而减少，可减少导因于从上侧施加高压的应力的影响，从而抑制细微裂纹的发生。
此外，通过移除如上文所描述的预定向下部分，可减少连接器340的体积，藉此抑制导因于高温环境中的热膨胀的应力的产生。
此时，如图10的(a)中可见，连接器340可具有一结构，其中高度(例如，图10的(a)中的H11)小于宽度(图10的(a)中的W11)。
另外，在本发明中，如图10中可见，通过减少部分球形的宽度(W11→W12→W13)及高度(H11→H12→H13)，可通过减少连接器340的体积抑制导因于热膨胀的热应力的产生，且同时，因为高度减少，亦可通过抑制压缩应力的产生而防止细微裂纹的发生。
另外，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，如可见于图11中，连接器340可经组态成椭圆形，该椭圆形通过垂直地缩小一球形而获得。在此情况下，连接器340可设置成使得椭圆形的垂直轴(例如，图11的(B))垂直于基材座落部分120。
因此，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，因为压缩应力导因于连接器340的椭圆形而分散且连接器340的高度导因于如上文所描述的垂直地缩小的椭圆形而减少，可减少导因于从上侧施加高压的应力的影响，从而抑制细微裂纹的发生。
此外，如上文所描述的垂直缩小的形状，可减少连接器340的体积，藉此抑制导因于高温环境中的热膨胀的应力的产生，使得亦可防止细微裂纹的发生。
此时，如图11中可见，连接器340可具有一结构，其中高度(例如，图11中的H2)小于宽度(图11中的W2)。
此外，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，如图12中可见，连接器340可以圆柱形实施，且可设置成使得圆柱形的纵轴垂直于基材座落部分120。
因此，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，可减少连接器340的体积，以抑制因高温环境中的热膨胀的应力的产生，从而防止细微裂纹的发生。
此外，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，如图13中可见，连接器340以圆柱形实施，且可设置成使得圆柱形的纵轴平行于基材座落部分120。基材加热设备300可包括第二加热组件320及第三加热组件330分别固定地插入其中的开口，且其提供于该圆柱形的相对平坦表面中，以面向彼此。
在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，此可降低连接器340的高度或减少连接器340的体积(参见例如，图13的(b)及(c)，相较于图13的(a))。因此，可通过抑制导因于高温及高压环境中的热膨胀或压缩应力的应力的产生，而防止细微裂纹的发生。
在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，连接器340可由含有钼(Mo)及钨(W)的钼钨合金制成(例如，位于图14中的(E)处)。
根据本发明的一实施例的基材加热设备300可包括加热组件连接器(未绘示)，其连接至第一加热组件310的一端，并传输由电源供应器100b供应的电力。加热组件连接器(未绘示)亦可由含有钼(Mo)及钨(W)的钼钨合金制成(位于图14中的(C)处)。
如图9中可见，根据本发明的一实施例的基材加热设备300可包括高频电极单元140(高频波施加至其，以产生电浆)以及高频连接器(未绘示)，该高频连接器连接至高频电极单元140的该端，以传输由高频供应单元(未绘示)供应的高频波，且高频连接器(未绘示)亦可由含有钼(Mo)及钨(W)的钼钨合金制成(位于图14中的(D)处)。
亦即，在习知基材加热设备300中，连接器340、加热组件连接器(未绘示)及高频连接器(未绘示)通常由诸如钼(Mo)的金属制成，类似于加热组件，而基材加热设备300的本体110通常由陶瓷(诸如氮化铝(AlN))制成。在制造基材加热设备300的工艺中，第二连接器340、加热组件连接器(未绘示)、及高频连接器(未绘示)设置在由陶瓷(诸如氮化铝(AlN))制成的本体110及加热组件的预形成体中的预定位置处，且接着通过在高温环境(例如，约1800℃)中施加高压而烧结陶瓷，以制造基材加热设备300。
然而，在烧结工艺中，当高压在高温环境中施加时，因于陶瓷形成的本体110与连接器340、加热组件连接器(未绘示)及高频连接器(未绘示)的金属材料之间的热膨胀系数(CTE)差异所产生的热应力，细微裂纹可发生在本体110中的连接器340周围的陶瓷区域中(例如，参见图15中的连接器340周围的裂纹)。
此外，随着基材加热设备300曝露于工艺温度(例如，650℃)的累积，细微裂纹扩散，其可导致基材加热设备300的耐久性的劣化及基材加热设备300的使用寿命的缩短。
就此而言，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，由于连接器340、加热组件连接器(未绘示)或高频连接器(未绘示)由含有钼及钨的钼钨合金制成，可通过防止因与构成本体110的陶瓷材料(诸如氮化铝(AlN))的热膨胀系数(CTE)差异的热应力的产生，从而有效地抑制细微裂纹的发生。
作为具体实例，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300的本体110中，加热单元130及高频电极单元140可嵌入在本体110的陶瓷烧结致密体(未绘示)中，其中加热组件连接器(未绘示)设置于加热组件连接器连接至加热单元130的位置处，以传输电力至加热单元130。
在此情况下，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，因为加热组件连接器(未绘示)由含有钼及钨的钼钨合金制成，因此防止因与构成本体110的陶瓷材料(诸如氮化铝(AlN))的热膨胀系数(CTE)的差异的热应力的产生，使得细微裂纹的发生受到抑制。
更具体而言，图16所示为构成加热组件连接器(未绘示)的金属材料(钼、钼钨合金)及陶瓷材料(AlN)相比较的热膨胀系数(图16的(a)为温度升高的CTE；图16的(b)为温度降低的CTE)。
图17为示出构成加热组件连接器(未绘示)的金属材料(钼、钼钨合金)的热膨胀系数参考陶瓷材料的热膨胀系数的数值差异的表格。
参考图16及图17，当相较于陶瓷材料的热膨胀系数(H65)时，可看见，钼70％-钨30％合金(Mo0.7W0.3)的热膨胀系数最接近陶瓷材料的热膨胀系数，且钼50％-钨50％合金(Mo0.5W0.5)的热膨胀系数亦具有接近陶瓷材料的热膨胀系数的值，而钼30％-钨70％合金(Mo0.3W0.7)与陶瓷材料之间的热膨胀系数的差异可大于钼100％(Mo)与陶瓷材料之间的热膨胀系数的差异。
就此而言，图18例示根据构成加热组件连接器(未绘示)的金属材料(钼、钼钨合金、钨)的类型，关于细微裂纹的发生的实验结果。
首先，将加热组件连接器分类成圆柱形及具有半球形加至其一端的形状，且对于各形状，通过使用钼(Mo)、钼钨合金(Mo0.3W0.7、Mo0.5W0.5及Mo0.7W0.3)及钨(W)制成加热组件连接器。因此，图18显示在烧结工艺之后，确认陶瓷烧结致密体中是否发生细微裂纹的结果。
如图18中可见，当加热组件连接器由钼(Mo)或钨(W)制成时，可确认在陶瓷烧结致密体中发生数个细微裂纹。
此外，加热组件连接器由钼30％-钨70％合金(Mo0.3W0.7)制成，可确认在陶瓷烧结致密体中发生一些细微裂纹。
相比之下，当加热组件连接器由钼70％-钨30％合金(Mo0.7W0.3)及钼50％-钨50％合金(Mo0.5W0.5)制成时，可看出，在陶瓷烧结致密体中没有发生细微裂纹。
因此，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，加热组件连接器较佳地由含有钼及钨的钼钨合金制成。此外，已确认，当钼钨合金含有40％至80％的比例的钼及20％至60％的比例的钨时，可有效防止本体110的陶瓷烧结致密体中的细微裂纹的发生，即使在陶瓷烧结致密体经受高温及高压烧结工艺时。
虽然本发明主要参考加热组件连接器作为实例来描述，但本发明不限于此。如上文所描述，不仅高频连接器(未绘示)及连接器340，在相关技术领域中通常由钼制成的第一加热组件310、第二加热组件320、第三加热组件330、或高频电极单元140也可由含有钼及钨的钼钨合金制成。此外，当钼钨合金含有40％至80％的比例的钼及20％至60％的比例的钨时，可有效防止本体110中的陶瓷烧结致密体中的细微裂纹的发生，即使在本体110经受高温及高压烧结工艺时。
此外，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，当连接器340、加热组件连接器(未绘示)或高频连接器(未绘示)由含有钼(Mo)与钨(W)的钼钨合金制成时，连接器340、加热组件连接器或高频连接器较佳地经受包括退火工艺的热处理工艺。
亦即，当连接器340、加热组件连接器或高频连接器由钼钨合金制成时，在加工工艺、压配加热组件至开口中的压制工艺或类似者中，导因于钨的易碎性质，钼钨合金中可能发生裂纹。
作为一更具体实例，图19例示当连接器340由钼钨合金制成时，在加工工艺及压制工艺期间，连接器340中发生裂纹的情况。
就此而言，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，当连接器340、加热组件连接器或高频连接器由钼钨合金制成时，连接器340、加热组件连接器或高频连接器经受包括退火工艺的热处理工艺。因此，可通过移除硬化钼钨合金的内部裂纹及再精化钼钨合金的晶粒，而改良钼钨合金的延展性。
在此情况下，较佳地考虑根据本发明的一实施例的基材加热设备300的材料的再结晶温度来执行退火工艺。特定而言，根据本发明的一实施例的基材加热设备300较佳地在选自钼的再结晶温度与钨的再结晶温度之间的范围内的一温度下经受退火工艺。
更特定而言，对于钼钨合金，根据本发明的一实施例的基材加热设备300较佳地在钼的再结晶温度(900℃)与钨的再结晶温度(1000℃至130℃)之间的范围内的一温度下经受退火工艺。当超出适当的温度时，晶粒生长且变得更易碎而非更可延展，增加在加工工艺及压制工艺期间在钼钨合金中开裂的风险。
此外，用于根据本发明的一实施例的基材加热设备300的退火工艺可包括快速冷却工艺，其在钼中产生σ相的温度范围中快速冷却连接器340、加热组件连接器、或高频连接器。
亦即，在钼的情况下，在冷却期间，σ相可产生在约700℃至900℃的温度范围内，且因此，钼钨合金的可加工性及延展性可劣化。因此，较佳地，从上述温度区段快速冷却钼，以抑制σ相的形成。
作为更具体的实例，在对于根据本发明的一实施例的基材加热设备300在约1250℃执行退火工艺之后，可以自900℃执行快速冷却工艺的方式执行连接器340、加热组件连接器或高频连接器的热处理工艺。
图20更具体地例示根据在各种条件下执行的热处理对于连接器340的裂纹产生实验的结果。
如图20中可见，在条件1(在1020℃的退火工艺2小时之后，通过使用氮(N2)，诸如气态氮或液态氮，从800℃执行快速冷却)的情况中，可看见，在连接器340中清楚地观察到裂纹。
在条件2(在1200℃的退火工艺2小时之后，通过使用液态氮(N2)，从800℃执行快速冷却)及条件3(在1200℃的退火工艺2小时之后，通过使用液态氮(N2)，从900℃执行快速冷却)的情况中，在连接器340中观察到细微裂纹。因此，可看出，即使降低开裂的程度，仍会发生裂纹。
相比之下，在条件4(在1250℃的退火工艺2小时之后，通过使用氮(N2)，诸如气态氮或液态氮，从900℃执行快速冷却)的情况中，完全没有观察到裂纹。因此，可看出，钼钨合金的延展性经改善，且可加工性经由热处理工艺而获得。
因此，在根据本发明的一实施例的基材加热设备300中，通过抑制导因于连接器340或类似者的金属材料与本体的陶瓷材料之间的热膨胀系数的差异的热应力的产生以及在烧结工艺或类似者(其中在制造基材加热设备300的工艺中施加高温及高压)中所施加的高压的压缩应力的产生，可防止本体110的陶瓷材料中细微裂纹的发生。此外，可有效防止基材加热设备300的耐久性的劣化及使用寿命的缩短。
在上述描述中，本发明主要参考连接器340作为实例来描述，但本发明不限于此。如上文所描述，除了加热组件连接器(未绘示)及高频连接器(未绘示)之外，第一加热组件310、第二加热组件320、第三加热组件330、或高频电极单元140亦可由含有钼及钨的钼钨合金制成，且可经受包括退火工艺的热处理工艺。另外，通过在选自钼的再结晶温度与钨的再结晶温度之间的范围内的一温度下执行退火工艺，并使热处理工艺包括在钼中产生σ相的温度范围中快速冷却第一加热组件310、第二加热组件320、第三加热组件330、或高频电极单元140的快速冷却工艺，可改善钼钨合金的可延展性并确保钼钨合金的可加工性。
前述描述仅说明性地描述本发明的技术概念，且各种改变及修改可由所述技术领域中具有通常知识者做出，而不脱离本发明的基本特性。因此，提供本发明中所描述的实施例并非限制，而是解释本发明的技术精神，且本发明不限于此等实施例。本发明的保护范围应基于以下权利要求书解释，且其均等物的范围内的所有技术构想应解释为包括于本发明的范围中。

Claims (18)

1.一种用于加热基材的基材加热设备，所述基材加热设备包含：
本体，其包括所述基材座落于其上的基材座落部分，以支撑所述基材；
第一加热组件，其位于所述本体的内部区域中；
第二加热组件，其位于围绕所述内部区域的外部区域中；
第三加热组件，其经组态以横跨所述本体的所述内部区域传送电流至所述第二加热组件；以及
连接器，其电互连所述第二加热组件及所述第三加热组件，
其中所述连接器由含有钼及钨的钼钨合金制成。
2.根据权利要求1所述的基材加热设备，其中所述连接器为部分球形，所述部分球形通过从球形移除第一平面下方的一部分而获得，所述第一平面自所述球形的中心点向下间隔开预定距离，且所述第一平面设置平行于所述基材座落部分。
3.根据权利要求1所述的基材加热设备，其中所述连接器为椭圆形，所述椭圆形通过垂直地缩小球形而获得，且所述连接器设置成使得所述椭圆形的垂直轴垂直于所述基材座落部分。
4.根据权利要求1所述的基材加热设备，其中所述连接器为圆柱形，且所述连接器设置成使得所述圆柱形的纵轴垂直于所述基材座落部分，且所述第二加热组件及所述第三加热组件分别固定地插入其中的开口在垂直于所述纵轴的方向上垂直地提供于所述圆柱形的侧部分中。
5.根据权利要求1所述的基材加热设备，其中所述连接器为圆柱形，且所述连接器设置成使得所述圆柱形的纵轴平行于所述基材座落部分，且所述第二加热组件及所述第三加热组件分别固定地插入其中的开口提供于所述圆柱形的相对平坦表面中，以面向彼此。
6.根据权利要求1所述的基材加热设备，其中所述钼钨合金含有40％至80％的比例的钼及20％至60％的比例的钨。
7.根据权利要求1所述的基材加热设备，其中所述连接器经受热处理工艺，所述热处理工艺包括退火工艺。
8.根据权利要求7所述的基材加热设备，其中所述退火工艺选自在钼的再结晶温度与钨的再结晶温度之间的范围内的温度下执行。
9.根据权利要求7所述的基材加热设备，其中所述热处理工艺包括快速冷却工艺，其在钼中产生σ相的温度范围中快速冷却所述连接器。
10.根据权利要求1所述的基材加热设备，其进一步包含：
加热组件连接器，其连接至所述第一加热组件的一端，以传输由电源供应器供应的电力，
其中所述加热组件连接器由含有钼及钨的钼钨合金制成。
11.根据权利要求10所述的基材加热设备，其中所述加热组件连接器经受热处理工艺，所述热处理工艺包括退火工艺。
12.根据权利要求1所述的基材加热设备，其进一步包含：
高频电极单元，被施加高频波以产生电浆；以及
高频连接器，其连接至所述高频电极单元的一端以传输由高频波供应单元供应的高频波，
其中所述高频电极单元及所述高频连接器中的至少一者由含有钼及钨的钼钨合金制成。
13.根据权利要求12所述的基材加热设备，其中所述高频电极单元及所述高频连接器中的至少一者经受热处理工艺，所述热处理工艺包括退火工艺。
14.根据权利要求1所述的基材加热设备，其中所述第一加热组件、所述第二加热组件及所述第三加热组件的至少一者由含有钼及钨的钼钨合金制成。
15.根据权利要求14所述的基材加热设备，其中所述第一加热组件、所述第二加热组件、及所述第三加热组件的至少一者经受热处理工艺，所述热处理工艺包括退火工艺。
16.根据权利要求10、12、及14中任一项所述的基材加热设备，其中所述钼钨合金含有40％至80％的比例的钼及20％至60％的比例的钨。
17.根据权利要求11、13、15中任一项所述的基材加热设备，其中所述退火工艺选自在钼的再结晶温度与钨的再结晶温度之间的范围内的温度下执行。
18.根据权利要求11、13、15中任一项所述的基材加热设备，其中所述热处理工艺包括快速冷却工艺，其在钼中产生σ相的温度范围中快速冷却所述第一加热组件、所述第二加热组件及所述第三加热组件中的至少一者。
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