TW483285B - Ceramic heater - Google Patents

Description

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五、發明說明（l) 發明所屬技術領域 本發明係有關於陶瓷加熱器， 二 可適合在半導體製造裂4、蝕 ：：二之，係有關於 器。 衣置寺使用之陶瓷加熱 習知技術 在半導體製造裝置，具備陶瓷 σ 等由石夕燒氣體等原料製造半導體胃_ y ^用熱CVD 加熱。 、守將係基板之晶圓 二：陶竟加熱器’使用稱為所謂的2區加敎 1基體中埋設“等高㈣金 電、-在陶 電流導入電阻發熱體各自形成不同之 電壓，猶ΐ:後，藉著對各電流導入端子部施加既定之 獨立控制該内側電阻發熱體與外侧電阻發熱體。 在特開千5-326112號公郝士？恭由避> ^ 等構成之雷政R安德^ ζ現△報圮載由後數尚熔點金屬 包名圖案構成之陶瓷加熱器之發熱體，配置成I 自：電路圖案補償彼此之受損部分。具體而 各 業之折口或折回部和別的電路圖案重疊而實現。 發明要解決之課題 a赠1 =，令如上述之2區加熱器長時間運轉時，該陶瓷 ::::5發熱體極頻繁的加熱冷卻。而，由於該加熱 ϋ同了因該陶兗基體與該電阻發熱體之熱膨脹係 和该電阻發熱體連接之電流導入端子部發生由 Ή 7066-3385-？F.ptd 第4頁

五、發明說明（2) 熱膨脹差所引起之剪切應力。 發生 攻種勇切應力頻繁的作用於該電产 山 該電流導入端子部因纟勞而斷掉之^ 知子部 又，一般電阻發熱體和電流被 合，但是這些接合部分有因該電阻 邛利用焊料接 脹差所引起之剪切應力而斷掉之情^ 了 _和該焊料之熱膨 照這樣電流導入端子部 電阻發熱體與外側電阻發熱體之苴=二體切斷時，在内側 成不發熱之狀態。0而，在 二心：電流不導通，變 生大的溫差，在這些之間發生ί;"有部和内周部發 瓷加熱器之情況。 w有事貫上無法用作陶 又，在特開平5_3261 1 2號公 例如在用2層4冓成電路圖宰 °載•之陶充加熱器， 只用另-層將晶圓加敎之情二，广方之電路損壞而 大。因而，如上述所 t 瓷加熱器之面内溫差變 曼加熱器損壞之情：：，在陶免加熱器内發生龜裂’有陶 熱器本毛月之目的在於提供無上述問題之新構造之陶瓷加 解決課題之手段 於該5 ί】二：瓷加熱器係具備加熱面之陶瓷恭體和埋設 體由= = 且發熱體，其特徵在於：多發熱

第5頁 熱體構成，；複數：度方向$層狀配設之複數肀面電阻發 發熱密度增加$平面電阻發熱體各自在相異A部分具傷 五、發明說明（3) 外，表示本發明之陶£加熱器之-例之剖面圖。此 ^各圖，對於可使得說明明瞭 對於各部之大小也以不同之尺度描繪、、。即名略§己載，而且 埋設於^ 1陶所》不装’本發明之陶吏加熱器1具備陶兗基體2和 二：電Si體中並在其厚度方向配設成層狀而成之上 丁面電阻發熱體3與下部平面 基體2之中央具備電流導入端子部則'熱體4。又，在陶兗 設成力熱:面 丨J瓦卷體2之加熱面2Α大致羋仁 ^ 阻發熱體3在外周部且右私献六&十仃。又，上部平面電 電阻發埶體4在内;:二在又增加部分3A，下部平面 電入:::具有發熱密度 接，電流導入端子部6之一端和面電阻發熱體3連 熱密度增加部分“連接。而，下平面電阻發熱體4之發 之另-端連接導線8與9，自“ 2，流導入端子部5與6 ::體3與下部平面電阻發熱體4引入、；：對上部平面電阻 邛平面電阻發熱體3盥 電^，可獨立控制上 立陶究基體2在其；方發熱體4。 邛5與6之另一端，即那些之门 保濩電流導入端子 突出之部分。 碼子部之自陶瓷基體2向外部 因此，如上述所示，、 膨脹差，例如在上部 瓷基體和電阻發熱體埶 之連接受到破壞之情：面熱叫電流導入端子部；

7066-3385-PF-ptd 4之發熱密度增加部分4Α之比’用在下部平面電阻發熱體 _ .…… 乂之加熱量將陶瓷基體2整 483285 五、發明說明（4) 體比較均句的加熱。因而，可防止由陶瓷基體2之溫差引 起之龜裂。 此外’在特開平5-326 1 1 2號公報所記載之發明只不過 配置成使得複數電路圖案補償彼此之受損部分而已。而， 本發明在相當於在特開平5-326 1 1 2號公報之複數電路圖案 之複數平面電阻發熱體之相異之部分設置「發熱密度增加 利用該「發熱密度增加部 公報一樣，可補償平面電阻發 完全利用「發熱密度增加部分 配置的。此外，「發熱密度增 損部分之複數電路圖案之配置 分」，和特開平5-326 1 1 2號 熱體之受損部分，但是這是 」的，不是利用電路圖案之 加部分」和「補償彼此之受 」之概念完全不同。 發明之實施例 下依照發明之實施例詳細說明 以下，在令和圖面關聯 本發明。 本發明之陶瓷加熱界 成層狀配設之複數平而:而要具備在陶瓷基體之厚度方向 数十面電阻發熱體。 在圖1所示陶瓷加熱豆 與下部平面電阻發熱體4 = \ .具有曰上部平面電阻發熱體3 個數只要係滿足上^要 固。可疋，平面電阻發熱體之 設2至3個平面電阻；；：的；f特=定。-般，藉著配 又，本發明之陶:是力勒充分達成本發明之目的。 要在各自之相異部分呈:.、、、益，在複數平面電阻發熱體需 刀〃備發熱密度增加部分。像這樣藉著

具有發熱密度增加部分 發熱體3不發熱之情況，也可/用圖=不之上部平面電阻 體4之發熱密度増加部分4 ^下部平面電阻發熱 迫的以熱面2A之被加熱物大均的勻=7似 密度數I:;::;體之相異之部分具備發熱 之情況，來自久私ϋ 電阻發熱體之至少兩個發熱 真在陶茗A X w搶度增加部分4A之發孰所產生之加埶 重在陶瓷基體内變成均白。 …、所座玍之加熱 龜裂，還可將被加埶腩^ h因可防止在陶瓷基體發生 J财_被加熱物均勻的加熱。 在圖1所示陶瓷加熱器1， 部平面電阻發熱體4配# 士#上4千面電阻發熱體3與下 行。因而，因在陶瓷基又體2中°:瓷基體2之加熱面2A大致平 勻，在加埶面2A上放之上下方向之熱傳導極均 … i放置例如石夕晶圓算；Λσ埶私7 >卜主、口 將該石夕晶圓極均勻且高效率的;^等被加熱物之十月況，可 a 5 t社在此所指之大致平行除了完全平行之情況以 外，运包括位於—。‘5〜05度之範圍内的。…况以 ^孓月之陶瓷加熱器，在利闬各平面電阻發埶 體加熱時，陶瓷基髀夕‘丸 丨W电丨且乂熟 佳，係20〇C以内更好〜：熱面内之溫度分布係㈣以内較 上部平面電阻發執^3而口益而土’例如在電流不流入在圖1之 因只用下部平面電^私献無躺法作為發熱體作用之情況’也 抑制因陶甍基體内之：；=可均句的加熱，可更有效的 产々無二〇A ^ 皿度分布不均勻而發生龜裂。還可將 在加熱面2A之被加熱物更均勾的加数。 七…了將 在圖1所示之陶究加熱器1，在上部平面電阻發熱體3

7066-3385-??.Pu 第8頁 五、發明說明（6) 將電流導入端子部5和與 連接。在連接發熱密度增加、八度增加部分3A相異之部分 需要比較多之焊料，在這:=和電流導入端子部時，因 所引起之切斷。因此，蕤#部分易發生由兩者之熱膨脹差 可防止平面電阻發熱電流導入端子部， 之情況。 電机導入知子部之連接全部斷掉 對這種電流導入端子邱 除了圖i所示之形態以外，°例之平面電阻發熱體之連接方法 子部5和上部平面電阻發埶 可將在圖1之電流導入端 ..各 知熱體3之外周部3B連接。 在圖1所示陶瓷加熱器丨，λ 部5與6集中於陶£基體2之_= H電流導入端子 對室之設置變得交总 ^ 、邓 口而，陶瓷加熱器之 入端子部。 @且可用—對熱電偶控制該電流導 端子部5;^】 所具備之圓筒部7覆蓋電流導入 之徐，二自陶瓦基體2向外側突出之部分，Τ自外部 衝#或腐蝕性氣體有效的保護這些部分。 圖2，圖』：=本广月之陶曼加熱器之別例之剖面圖。在 、：圖1相同之部分使用相同之符號表示。 15B構’由陽極端子15A與陰極端子 樣部平面電阻發熱體3之電流導入端子部。- 阻ί熱端Λ16Α與陰極端子166構成對於下部平面電 及極踹早'導入端子部。而，將陽極端子15Α與16Α 體Γ之沪邱^ 6Β各自集中並彼此分離，配設於陶瓷基 而邛。藉著該端子之配置，可抑制端子間發生放 奶3285 五、發明說明（7) 電。 到和二著：圖2所不之形態配設電流導入端子部，也可得 著用兄：同之效果。㈣所示之情況，也藉 可自腐…體等有:之:二極端權顯^ 可達ΐ ΐ i:: ί::加=，平面電阻發熱體之形態只要 彈簧狀物以及锻帶物等為=於：由網狀物、線圈 之加熱冷卻循環賦盘U 了：於陶莞加熱器運轉時 物構成平面電阻發熱體d:=物或線圈彈箐狀 形狀未特別限定。千面電阻發熱體之平面 的編電阻發熱體之情況，藉著高密度 積構狀物之材料之既定部分之截面 阻發熱體之情況，可藉 或增大構成既定部分之 在由線圈彈黃狀物構成平面電 著令既定部分之圈數或間距增加， 線圈之同心圓之直徑形成。 在由锻f物構成平面電 定部分之鍛帶寬變小而形成 本發明之陶瓷基體可由 賽阿龍（S i a 1 on )等氮化物陶 周知之陶瓷材料製作。可是 入半導體製造裝置等使用之 體等腐蝕性氣體之高耐腐蝕 阻發熱體之情況 可藉著使既 氮 瓷 情 性 化鋁、氮 及氧化I呂 在將本發 況，為了 ’使用氮 化矽、氮 碳化ί夕複 明之陶瓷 賦與對於 化銘較好 化硼以及 合材料等 加熱器組 鹵素系氣

7066-3385-PF-ptd 第10頁 483285 五、發明說明（8) '"" 又，平面電阻發熱體使用钽、鎢、鉬、 以及係這些之合金之高溶點金屬較好，尤其：： ： = 成陶瓷基體之情況，係鉬與鉬合金較好。” ：、’ τ 1· r I又ϋ：除了上述高熔點金屬以外，也可使用碳、T i N、 11L寺導電性材料。 器。如以下所示製作本發明之例如圖1所示之陶瓷加熱 例之『程係之表圖示本發明之圖1所示陶竟加熱器之製造方法- =圓筒篩等方法將構成陶宪基體2之氮化銘等之陶 合ί造粒黏合劑混合後’利用喷霧造粒裝置將所得到之混 Ρ且ί次，藉著將所得到之造粒顆粒如圖3(a)所示充填至 二】、下衝頭22以及上衝頭23之中後’單軸加壓成型， 传到第一預備成形體24。 ^ ’如圖3⑻所示’在第一預備成形體24上放置構 平面電阻發熱體3之網狀物之導電性材料別與構成 =入端子部5之第一構件5Μ，在導電性材料3Μ與第一 ^ =成形體24上充填造粒顆粒25，使得埋住第一構件5Μ之 俺ί，如圖3(C)所示，利用模具21、下衝頭22以及上 衝頭23,這些單轴加壓成型，形成第二預備成形體^。 接著，如圖3(d)所示，在第二預備成形體26上放置構 成下部平面電阻發熱體4之網狀物之導電性材料"與構成

483285 五、發明說明（9) 電流導入端子部6之構件6M，而且在該第一構件5A上設置 構成電流導入端子部5之第二構件5N，在導電性材料4B與 第二預備成形體26上充填造粒顆粒25，使得埋住構件6M與 第二構件5N之周圍。 接著’如圖3 (e )所示，和上述一樣利用模具2 1、下衝 頭2 2以及上衝頭2 3將這些單軸加壓成型後，得到成形體 27 ° 雖未圖示，利用一般之熱壓製程 接者 得到之成形體27，得 接、玻璃黏接以及擴 9，最後可得到圖j與 此外，按照使用 等任意的設定將第一 之燒結條件等。 以上在本發明之 曼加熱器，但是本發 在未超出本發明之範 例如，也可在内 密度增加部分在外周 度增加部分。 又’也可在平面 端子部之至少一方和 到燒結體，藉著利用機 散黏接等方法安裝圓筒 圖2所示之陶瓷加熱器J 之陶瓷之種類、粒徑以 成形體等成形時之成形 實施例，舉例具體說明 明之陶瓷加熱器未限定 圍也可進行各種變更或 周部形成上部平面電阻 部形成下部平面電阻發 電阻發熱體之外周部將 該平面電阻發熱體連接 處理照這樣所 械性固定、焊 部7與導線8、 〇 及精加工尺寸 壓力或在熱壓 圖1所示之陶 為如上述的， 變形。 發熱體之發熱 熱體之發熱密 複數電流導入 成大致平行。 發明之效果

7066-3335-PF-ptd 第12頁 加熱器之一例之 加熱器之別例之 加熱器之製造方 、發明說明（10) 如以上之說明所示，甚彳少 提供-種陶莞加熱器，在為了1 : : t陶:麦 勾的加熱而配設複數電阻發教俨 日日圓等 -部分破損也不會發生龜；：體之情況，該電 题4寺，可令安定的運 圖式簡單說明 圖1係表示本發明之陶究 圖2係表不本發明之陶竟 圖3係表示本發明之陶替 程之圖。 符號說明 1、11陶莞加熱器、2陶瓷基體、2A降 ίί相L上部平面電阻發熱體、Μ上部平3 X…达度增加部分、4下部平面電阻發埶 平面電阻發熱體之發熱密度增加部分、5、”6 f部、7圓筒部、8、9導線、15Α、16Α在 j之陽極端子、21模具、22下衝頭、23上 一預備成形體、25造粒顆粒、26第二成形, 體。 加熱器，可 被處理物均 阻發熱體之 轉。 J面圖。 J面圖。 「一例之製 L基體之加 t阻發熱體 、4A下部 【流導入端 流導入端子 「頭、24第 、27形

Claims (1)

1. H-OJZOJ H-OJZOJ 六 圍 、申請專利範 電流7導2請專利範圍第5項之陶兗加教写，意I 和該平 子部之至少—個在該平面電阻°私刼、中該複數 8面電阻發熱體連接成大致平行。x “、、體之外周部 中該複ΐ1請專利範圍第4、5、6或7項之陶奢，。 分。 流導入端子部配設成集中於該陶瓷：3器’其 / u文基體之一部 基體t二請專利範圍第8項之陶瓷加埶哭，复由 χ圓埼部内。 主〆一部分配 其中^電如丄請專利範圍第4、5、6 S戈7項之陶兗加熱器， 複數電法端子部由陽極端子和陰極端子構成/在兮 相八★導入端子部之複數該陽極端子釦it缸^成在°亥 “而且各自配设成集中於該陶瓷基體之一 基體夏備二睛專利範圍第8項之陶瓷加熱器，其中該陶瓷 、備後數圓筒部，該複數陽 尤 稷數陰極端子之$ ,1、 ^ ^ f %極鈿子之至少一部分與該 12 部分各自配設於該圓筒部内。 平面電阻利範圍第1或2項之陶变加熱器，其中該 發熱體由網狀物或線圈彈簧狀物構成。 其中：平如：請專利範圍第4、5、6或7項之陶竞加熱器， 1千面電阻發熱體由網狀物或線圈彈箬狀物構成。 雪阻敎如/請專利範圍第9項之陶竟加熱器，其中該平面 ^體由網狀物或線圈彈簧狀物構成。 15.如申請專利範圍第丨丨項之陶兗加熱器，其中該平 甶電阻發熱體由網狀物或線圈彈簧狀物構成。