CN116113084B - 一种陶瓷加热盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷加热盘，包括加热层，加热层包括氮化铝陶瓷基盘、加热丝，氮化铝陶瓷基板顶部沿径向开设有N组由若干第一腰形槽组成的同圆心圆环状的第一腰形槽组，氮化铝陶瓷基板底部沿径向开设有N组由若干第二腰形槽组成的同圆心圆环状的第二腰形槽组，每个第一腰形槽的两端分别开设有第一圆形穿孔、第二圆形穿孔，任意一个第二腰形槽的一端位于一个第一腰形槽的第一圆形穿孔处，该第二腰形槽的另一端位于另外一个第一腰形槽的第二圆形穿孔处，加热丝穿在若干第一腰形槽的第一圆形穿孔、第二圆形穿孔内且嵌设在若干第一腰形槽和第二腰形槽内。本发明具有氮化铝陶瓷基板在同电流同时间内产生更多热量、散热快、真空腔内加热速度快的优点。

Description

一种陶瓷加热盘

技术领域

本发明涉及半导体制造设备技术领域，特别涉及一种陶瓷加热盘。

背景技术

在CVD设备的真空腔中，半导体晶片直接放置于加热盘的上方，注入真空腔内的气体吸附在半导体晶片表面后发生化学反应，由此生成的固体生成物沉积在半导体晶片表面。此时，为促进气体的化学反应提供活化能，通过加热盘产生热能作为活化能的来源，陶瓷加热盘的加热层是在氮化铝陶瓷基盘的顶部设有加热片，陶瓷加热盘在工作时，需要加热片对加热盘整体加热后，随后热量通过氮化铝陶瓷散发至真空腔内，对陶瓷加热盘表面的温度加热至400-600℃，随后再向真空腔内散发热量。

目前，公开号为“CN110230043A”的中国专利申请公开了供一种化学气相淀积设备、陶瓷加热盘与陶瓷加热盘的制备方法。所述陶瓷加热盘包括加热盘体、陶瓷管，加热盘体包括由下至上依次层叠设置的第一氮化铝陶瓷基板、加热片及第二氮化铝陶瓷基板；所述各层之间由导热陶瓷浆料粘结，经烧结后形成一体；所得第一陶瓷体的导热率低于第二陶瓷体的导热率。化学气相淀积设备包括该陶瓷加热盘。陶瓷加热盘的制备方法，包括将第一氮化铝陶瓷基板、加热片、第二氮化铝陶瓷基板、电极板及第三氮化铝陶瓷基板依次通过陶瓷浆料粘结，经过热压烧结得到加热盘体。

但是，目前情况下，陶瓷加热盘均使用的是加热片，其将加热片放置在氮化铝陶瓷基盘的顶部连接一个电源，或者将加热片放置在氮化铝陶瓷基盘的顶部和底部且分别连接两个电源，如公开号为“CN114158150A”的中国专利申请公开的加热片、陶瓷加热盘及其制备方法和化学气相沉积设备中提到加热丝呈蛇形延伸，即为了提高加热丝的长度，进而增加发热量，使加热片在电流和时间一致的情况下，发出更多的热量，但是，其蛇形延伸是有限的，进而使热量增加不明显，且热量低，使陶瓷加热盘表面温度增加缓慢，最终导致陶瓷加热盘的散热慢，真空腔内加热速度慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷加热盘，加热丝通过氮化铝陶瓷基板编织成立体网状，具有氮化铝陶瓷基板在同电流同时间内产生更多热量、散热快、真空腔内加热速度快、通过散热快减少陶瓷加热盘内外温度不均匀的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种陶瓷加热盘，包括加热盘体和位于加热盘体底部的陶瓷管，所述加热盘体包括由上而下一次层叠设置的顶层、接地层、绝缘层、加热层和底层；

所述加热层包括氮化铝陶瓷基盘、加热丝，所述氮化铝陶瓷基盘顶部沿径向开设有N组由若干第一腰形槽组成的同圆心圆环状的第一腰形槽组，所述氮化铝陶瓷基盘底部沿径向开设有N组由若干第二腰形槽组成的同圆心圆环状的第二腰形槽组，每个所述第一腰形槽的两端分别开设有第一圆形穿孔、第二圆形穿孔，所述任意一个第二腰形槽的位置均位于对应的两个第一腰形槽之间，且该第二腰形槽的一端位于一个第一腰形槽的第一圆形穿孔处，该第二腰形槽的另一端位于另外一个第一腰形槽的第二圆形穿孔处，所述加热丝穿在若干第一腰形槽的第一圆形穿孔、第二圆形穿孔内且嵌设在若干第一腰形槽和第二腰形槽内形成立体编织网状，所述加热丝的两端分别位于氮化铝陶瓷基盘的圆心圆心的两侧。

其中优选方案如下：

优选的：所述顶层底部开设有网槽，所述网槽内填充有液态导电金属，该液态导电金属为银浆，所述银浆在500℃-850℃高温烧结成金属网形成接地层。

优选的：所述陶瓷管内部设有第一电极杆、第二电极杆和第三电极杆，所述第一电极杆、第二电极杆分别与加热丝的两端电性连接，所述第三电极杆与接地层电性连接。

优选的：所述顶层、绝缘层和底层均为氮化铝陶瓷基板。

综上所述，本发明申请的陶瓷加热盘包括编织在氮化铝陶瓷基盘的若干第一腰形槽和第二腰形槽内的加热丝，在同尺寸的陶瓷加热盘内，使加热丝的长度增加，加热丝的长度越长，其产生的电阻越大，电阻越大，在相同时间和相同的电流的情况下，其产生的热量越高，在通过导热性能好的氮化铝陶瓷加热盘，使其散发出的热量就越高。

附图说明

图1是实施例一的陶瓷加热盘的整体结构造型示意图；

图2是实施例一的陶瓷加热盘的部分剖视图；

图3是图2中A的放大图；

图4是实施例一的陶瓷加热盘的接地层的底部的部分视图；

图5是实施例一的加热层的透视图；

图6是图5中B的放大图；

图7是实施例一的加热层的部分剖视图；

图8是实施例二的加热层的俯视图。

图中，1、加热盘体；2、陶瓷管；3、顶层；4、接地层；5、绝缘层；6、加热层；7、底层；8、氮化铝陶瓷基盘；9、加热丝；10、第一电极杆；11、第二电极杆；12、第三电极杆；13、第一腰形槽；14、第一腰形槽组；15、第二腰形槽；16、第二腰形槽组；17、第一圆形穿孔；18、第二圆形穿孔；19、卡槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“顶”和“底”、“上”和“下”指的是附图中的方向。

实施例一：

如图1、图2、图3所示，一种陶瓷加热盘，包括加热盘体1和位于加热盘体1底部的陶瓷管2，加热盘体1包括由上而下一次层叠设置的顶层3、接地层4、绝缘层5、加热层6和底层7，顶层3、绝缘层5和底层7均为氮化铝陶瓷基板。

如图3、图4所示，顶层3底部开设有网槽，网槽内填充有液态导电金属，液态导电金属高温烧结成金属网形成接地层4，该液态导电金属为银浆，将顶层3翻转，网槽位于上方，将银浆倒入至顶层3底部的网槽内，经过500℃-850℃烧结，形成低电阻、附着力强的导电银网，银的熔点960.8℃，陶瓷加热盘表面的温度需加热至400-600℃，因此可选用导电银网作为接地层4。

如图2、图5、图6、图7所示，加热层6包括氮化铝陶瓷基盘8、加热丝9，氮化铝陶瓷基盘8顶部沿径向开设有N组由若干第一腰形槽13组成的同圆心圆环状的第一腰形槽组14，每两组相邻的第一腰形槽组14之间的间距一致,每个第一腰形槽13与氮化铝陶瓷基盘8的直径所形成的角度均为30°，氮化铝陶瓷基盘8底部沿径向开设有N组由若干第二腰形槽15组成的同圆心圆环状的第二腰形槽组16；

每个第一腰形槽13的两端分别开设有第一圆形穿孔17、第二圆形穿孔18，第一圆形穿孔17位于第一腰形槽13远离氮化铝陶瓷基盘8圆心的一侧，任意一个第二腰形槽15的位置均位于对应的两个第一腰形槽13之间，且该第二腰形槽15的一端位于一个第一腰形槽13的第一圆形穿孔17处，该第二腰形槽15的另一端位于另外一个第一腰形槽13的第二圆形穿孔18处；

加热丝9穿在若干第一腰形槽13的第一圆形穿孔17、第二圆形穿孔18内且嵌设在若干第一腰形槽13和第二腰形槽15内形成立体编织网状，而且，每两组相邻的第二腰形槽组16均开有两个相邻的卡槽19，每个卡槽19分别连接两组相邻的第二腰形槽组16中两个第二腰形槽15，卡槽19分别连接位于外围的第二腰形槽组16的第一圆形穿孔17和对应位于内围的第二腰形槽组16的第一圆形穿孔17、位于外围的第二腰形槽组16的第二圆形穿孔18和对应位于内围的第二腰形槽组16的第二圆形穿孔18，用于加热丝9连接两组相邻的第一腰形槽组14和第二腰形槽组16时，加热丝9方便卡在卡槽19内；

加热丝9的两端分别位于氮化铝陶瓷基盘8的圆心圆心的两侧，在陶瓷管2内部设有第一电极杆10、第二电极杆11和第三电极杆12，第一电极杆10、第二电极杆11分别与加热丝9的两端电性连接，第三电极杆12与接地层4电性连接。

其中第一腰形槽组14和第二腰形槽组16的数量均为10组，且每两组第一腰形槽组14之间的间距是一致的，而且最内部的第一腰形槽组14的第一腰形槽13的数量为10，且第一腰形槽组14的第一腰形槽13沿径向以10N的规律逐渐递增，即最外围一层的第一腰形槽13的数量为100，第一腰形槽13和第二腰形槽15的槽宽和槽深均为0.55mm，第一圆形穿孔17和第二圆形穿孔18的直径均为0.55mm，加热丝9的直径为0.5mm，根据电阻定律公式R=ρL/S，导体的电阻R跟它的长度L、电阻率ρ成正比，跟它的横截面积S成反比，由于加热丝9形成立体编织网状导致长度L加长，则电阻R增大，根据焦耳定律公式Q=I²Rt，则在电流相同、时间相同的的情况下，电阻R越大，则热量越高。

实施例二：

如图8所示，第一腰形槽组14从径向的方向每两组第一腰形槽组14之间的间距逐渐减小，通过两组第一腰形槽组14之间的间距逐渐减小，从而实现陶瓷加热盘外圆区域不会因为散热而引起与中间部分的热量差异，避免陶瓷加热盘的热量不均匀现象。

具体实施过程：

S1、分别质检加工完成的顶层3、接地层4、绝缘层5、加热层6和底层7；

S2、在顶层3的底部利用雕铣机加工出网槽，在网槽内填充有液态银浆，经过500℃到850℃烧结，形成导电银网作为接地层4；

S3、利用雕铣机加工出若干第一腰形槽13、第二腰形槽15、第一圆形穿孔17和第二圆形穿孔18；

S4、将加热丝9人工穿在若干第一腰形槽13的第一圆形穿孔17、第二圆形穿孔18内且嵌设在若干第一腰形槽13和第二腰形槽15内，并且通过卡槽19使相邻的两组第一腰形槽组14和第二腰形槽组16连接，形成立体编织网状；

S5、在底层7的底部加工出3个电极连接孔，一个电极连接孔与接地层4连通，另外两个连接孔分别与加热丝9的两端连通；

S6、将顶层3、接地层4、绝缘层5、加热层6和底层7板依次通过陶瓷浆料粘结，经过烘干烧结得到加热盘体1；

将陶瓷管2与S6中得到的加热盘体1通过氮化铝陶瓷浆料粘结、烘干烧结形成陶瓷加热盘；

S7、将第一电极杆10、第二电极杆11、第三电极杆12安装在陶瓷加热盘底部，第一电极杆10、第二电极杆11分别与加热丝9的两端电性连接，第三电极杆12与接地层4电性连接。

本发明中氮化铝陶瓷基盘8、氮化铝陶瓷基板、陶瓷加热盘的材料、加工以及通过氮化铝陶瓷浆料粘结、烘干烧结均采用的是现有技术，本专利并不加以限定。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种陶瓷加热盘，其特征在于，包括加热盘体（1）和位于加热盘体（1）底部的陶瓷管（2），所述加热盘体（1）包括由上而下一次层叠设置的顶层（3）、接地层（4）、绝缘层（5）、加热层（6）和底层（7）；

所述加热层（6）包括氮化铝陶瓷基盘（8）、加热丝（9），所述氮化铝陶瓷基盘（8）顶部沿径向开设有N组由若干第一腰形槽（13）组成的同圆心圆环状的第一腰形槽组（14），所述氮化铝陶瓷基盘（8）底部沿径向开设有N组由若干第二腰形槽（15）组成的同圆心圆环状的第二腰形槽组（16），每个所述第一腰形槽（13）的两端分别开设有第一圆形穿孔（17）、第二圆形穿孔（18），任意一个第二腰形槽（15）的位置均位于对应的两个第一腰形槽（13）之间，且该第二腰形槽（15）的一端位于一个第一腰形槽（13）的第一圆形穿孔（17）处，该第二腰形槽（15）的另一端位于另外一个第一腰形槽（13）的第二圆形穿孔（18）处，所述加热丝（9）穿在若干第一腰形槽（13）的第一圆形穿孔（17）、第二圆形穿孔（18）内且嵌设在若干第一腰形槽（13）和第二腰形槽（15）内形成立体编织网状，所述加热丝（9）的两端分别位于氮化铝陶瓷基盘（8）的圆心的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷加热盘，其特征在于，所述顶层（3）底部开设有网槽，所述网槽内填充有液态导电金属，该液态导电金属为银浆，所述银浆在500℃-850℃高温烧结成金属网形成接地层（4）。

3.根据权利要求2所述的一种陶瓷加热盘，其特征在于，所述陶瓷管（2）内部设有第一电极杆（10）、第二电极杆（11）和第三电极杆（12），所述第一电极杆（10）、第二电极杆（11）分别与加热丝（9）的两端电性连接，所述第三电极杆（12）与接地层（4）电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种陶瓷加热盘，其特征在于，所述顶层（3）、绝缘层（5）和底层（7）均为氮化铝陶瓷基板。

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