陶瓷加熱器加熱絲的布置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及陶瓷加熱器加熱絲的布置，是陶瓷加熱器和散熱的陶瓷基板上加熱絲的布置，陶瓷加熱器加熱絲的布置包括加熱絲，其加熱絲是縱向延伸的金屬絲構(gòu)件，并二維布置在一個虛擬的二維平面上，此二維平面基本平行于陶瓷基板的上表面。因此，與傳統(tǒng)的三維式加熱絲不同，其可以維持均勻的加熱密度并可以實現(xiàn)溫度快速上升。
【專利說明】陶瓷加熱器加熱絲的布置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷加熱器加熱絲的布置，更特別的是涉及可以維持均勻的加熱密度和溫度快速上升的陶瓷加熱器的加熱絲。

【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷加熱器是在半導(dǎo)體制造過程中加熱半導(dǎo)體晶片的裝置，圖1顯示了這樣的陶瓷加熱器(I)的一個示例。
[0003]陶瓷加熱器(I)包括陶瓷基板(2)，陶瓷基板(2)是通過利用陶瓷材料如氮化鋁(AIN ；aluminium nitride)或氧化銷(A1203 ；aluminium oxide)制造成的圓形平板，空心軸(3)連接至陶瓷基板(2)的底表面并在空心軸(3)的內(nèi)部有一個孔H，加熱絲(4)是三維卷(coil)式金屬絲(wire)并布置在陶瓷基板(2)的內(nèi)部以散熱，靜電發(fā)電電極(5)是布置在陶瓷基板(2)內(nèi)部的網(wǎng)(mesh)狀金屬部件，并產(chǎn)生靜電以吸附半導(dǎo)體晶片，第一供電部件(6)是布置在空心軸(3)的孔H內(nèi)的桿狀部件，并向加熱絲(4)供電，第一連接部件(8)用于連接第一供電部件(6)至加熱絲(4)，第二供電部件(7)是布置在空心軸(3)的孔H內(nèi)的桿狀部件，并向靜電發(fā)電電極(5)供電，第二連接部件(9)是用于連接第二供電部件
(7)至靜電發(fā)電電極(5)。因此，陶瓷加熱器(I)通過利用加熱絲(4)加熱半導(dǎo)體晶片，并通過利用由靜電發(fā)電電極(5)產(chǎn)生的靜電吸附和固定半導(dǎo)體晶片。
[0004]如圖2所示，陶瓷加熱器(I)通常包括三維卷式加熱絲(4)，由于陶瓷基板(2)在燒結(jié)過程中可能會發(fā)生的收縮變形，因此很難維持三維卷式的形狀。
[0005]此外，由于三維線圈的特性和在燒結(jié)過程中可能發(fā)生的三維線圈形狀變形，很難維持加熱密度(heat density)，需要設(shè)計陶瓷加熱器(I)，需要陶瓷基板(2)上面整體均勻。
[0006]此外，如圖3所示，由于三維卷式加熱絲(4)具有三維線圈的形狀，有比橫截面的直徑(D)更厚的厚度(W)，其產(chǎn)生的熱量向四方發(fā)散。因此，經(jīng)比較，通過加熱絲4產(chǎn)生同樣熱量，二維平面式加熱絲，在向上方向上產(chǎn)生的熱量，也就是說，在加熱半導(dǎo)體晶片必要的一個方向上產(chǎn)生的熱量會減少。
[0007]此外，由于三維卷式加熱絲(4)具有三維線圈的形狀，工作人員把加熱絲布置在陶瓷基板(2)的內(nèi)部不容易。因此，陶瓷基板(2)不得不使用粉末型原料制造。
[0008]為了解決三維卷式加熱絲(4)的這些問題，二維平面式加熱絲(未示出)通過使用金屬粘貼劑(paste)以薄片(sheet)形狀制造。
[0009]然而，盡管薄片形狀的加熱絲(未示出)可實現(xiàn)均勻的加熱密度，由于其制造方法只局限在蝕刻、粘貼壓印或其它類似的方法，所以只能制造比較薄的薄片形狀的加熱絲。因此，加熱絲與第一連接部件(8)的物理連接會更加惡化，并且加熱絲的耐蝕性和耐久性會更加惡化。
[0010]此外，當(dāng)從陶瓷基板(2)觀察，薄片形狀的加熱絲與三維卷式加熱絲(4)相比具有更大的上平表面。因此，與具有相同橫截面和相同長度的加熱絲相比，薄片形狀的加熱絲具有更小的單位面積上的加熱密度，薄片形狀的加熱絲具有較慢的溫度上升(ramp up)速度。
[0011]因此，有必要開發(fā)一種加熱絲以彌補(bǔ)三維卷式加熱絲(4)和薄片形狀加熱絲的各自的相關(guān)問題。
發(fā)明詳細(xì)說明要解決的技術(shù)問題
[0012]本發(fā)明提供了陶瓷加熱器加熱絲的布置，其布置是加強(qiáng)的，以便維持均勻的加熱密度并可以實現(xiàn)溫度快速上升。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了陶瓷加熱器加熱絲的布置，是陶瓷加熱器和散熱的陶瓷基板上加熱絲的布置，包括加熱絲，其加熱絲是縱向延伸的金屬絲部件，并二維布置在一個虛擬的二維平面上，此二維平面基本平行于陶瓷基板的上表面。
[0014]加熱絲包括:多個彎曲部分布置成彼此平行相對的兩列；及多個連接部分用于彼此連接多個彎曲部分，及加熱絲是由多個彎曲部分和多個連接部分以Z字型彎曲形成的。
[0015]加熱絲的間距彼此之間根據(jù)加熱絲在陶瓷基板上的位置具有不同值。
[0016]加熱絲的振動幅度彼此之間根據(jù)加熱絲在陶瓷基板上的位置各自具有不同的值。
[0017]陶瓷基板是圓形平板，及加熱絲布置在以陶瓷基板的圓心為中心的多個同心圓上。
[0018]加熱絲的振動幅度或間距彼此之間根據(jù)加熱絲在徑向方向上從陶瓷基板的圓心遠(yuǎn)離的位置各自具有不同值。
[0019]加熱絲的兩端都布置在一個位置上以便連接至與陶瓷基板的底表面連接的空心軸的孔。
[0020]加熱絲在相互平行二維平面上布置成多層結(jié)構(gòu)。
[0021]加熱絲是具有相對于陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)在±3.0^KTSlT1的誤差范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)的金屬部件。
發(fā)明有益效果
[0022]本發(fā)明中，陶瓷加熱器加熱絲的布置包括加熱絲，其加熱絲是縱向延伸的金屬絲部件，并二維布置在一個虛擬的二維平面上，此二維平面基本平行于陶瓷基板的上表面。因此可以維持均勻的加熱密度并可以實現(xiàn)溫度快速上升。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為傳統(tǒng)陶瓷加熱器的橫剖面透視圖；
[0024]圖2為圖1中的加熱絲局部透視圖；
[0025]圖3為圖2中的加熱絲插入陶瓷基板的橫剖面示意圖；
[0026]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的陶瓷加熱器加熱絲的布置的平面圖；
[0027]圖5是圖4中加熱絲的正面圖；
[0028]圖6是沿著圖4中V1-VI線的加熱絲橫剖面圖；
[0029]圖7是圖4的加熱絲插入陶瓷基板內(nèi)部的橫剖面示意圖；
[0030]圖8是圖4加熱絲VIII部分的放大圖；
[0031]圖9是圖4的加熱絲在陶瓷基板內(nèi)部以多層結(jié)構(gòu)布置的橫剖面示意圖。
本發(fā)明的最佳實施例
[0032]以下，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0033]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的陶瓷加熱器加熱絲的布置的平面圖，圖5是圖4中加熱絲的正面圖。
[0034]參照圖4和圖5，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，陶瓷加熱器加熱絲的布置是陶瓷加熱器(ceramic heater)中用于加熱半導(dǎo)體晶片(wafer)的加熱絲(heat wire)的布置。包括陶瓷基板(2)，空心軸(3)和加熱絲(100)。以下說明是以用于如圖1所示的陶瓷加熱器加熱絲的布置為前提。
[0035]陶瓷基板(2)是圓形平板部件，其通過使用陶瓷材料如具有熱膨脹系數(shù)的氮化銷(AIN ；aluminium nitride)或者具有膨脹系數(shù)8.Ο^ΙΟ'ΙΓ1的氧化銷(A1203 ；aluminium oxide)制造的，在本實施例中，使用的是氮化銷(AlN)。
[0036]陶瓷基板(2)是通過在等于或高于1500°C的高溫下燒結(jié)氮化鋁的粉末原料制造的。
[0037]如圖1所示，空心軸(3)是在內(nèi)部具有孔(H)的管道型陶瓷部件，并連接至陶瓷基板⑵的底表面以便空心軸⑶可被密封，因此，孔⑶可與外部隔離以使空氣密封。
[0038]加熱絲(100)是布置在陶瓷基板(2)的內(nèi)部的部件并因此散熱。加熱絲(100)是通過彎曲加工金屬絲(wire)使其縱向延伸制造的。如圖6所示，在本實施例中，使用的加熱絲具有圓形橫截面，具有預(yù)先確定的直徑(D)。
[0039]在陶瓷基板(2)燒結(jié)之前，加熱絲(100)布置在陶瓷基板(2)的粉末原料的內(nèi)部，并通過燒結(jié)陶瓷基板固定在陶瓷基板(2)的內(nèi)部。
[0040]加熱絲(100)可以使用導(dǎo)電性金屬如鉬(Mo ;moIybdenum)或者鶴(ff ；tungsten)制造。在本實施例中，加熱絲(100)是用鉬(Mo)制造的。鉬(Mo)的熱膨脹系數(shù)是5.ΙΦΙΟ'Γ1，鎢(W)的熱膨脹系數(shù)是5.^ΙΟ'Γ1。
[0041]因此，加熱絲(100)的熱膨脹系數(shù)相對于陶瓷基板(2)的熱膨脹系數(shù)具有在±3.(mo'r1的誤差范圍內(nèi)的值。
[0042]如圖5和圖7所示，加熱絲(100) 二維布置在一個虛擬的二維平面上，此二維平面基本平行于陶瓷基板(2)的上表面。加熱絲(100)布置在不突出二維平面上以使加熱絲(100)的布置厚度(D)具有與加熱絲直徑(D)相同的值。在本發(fā)明中，虛擬二維平面指的不是通常數(shù)學(xué)上完美的平面。
[0043]如圖4所示，參考分割線(S)，加熱絲(100)包含布置在陶瓷基板(2)的右表面的右半部分(1a)和布置在陶瓷基板(2)的左半表面的左半部分(1b)。
[0044]本實施例中，加熱絲(100)是通過彎曲加工一根絲制造的，不需要執(zhí)行附加的彎曲加工工作。
[0045]右半部分(1a)和左半部分(1b)分別包括以陶瓷基板2的圓心C為中心的多個同心圓上布置的多個弧形(14)，及彼此連接布置在不同的同心圓上的多個弧形(14)的多個連接部分(15)。
[0046]右半部分(1a)的一端11和左半部分(1b)的一端(12)是連接至第一連接部件
(8)以接收電流的部分，并這些部分布置在陶瓷基板(2)圓心(C)的附近以便連接至空心軸
(3)孔(H)的內(nèi)部。
[0047]右半部分(1a)另外一端和左半部分(1b)的另外一端彼此連接至連接點(13)，連接點(13)布置位于陶瓷基板(2)最外部的邊緣。
[0048]如圖4所示，加熱絲(100)是彎曲形成的，具有Z字型。如圖8所示，加熱絲(100)的Z字型是由布置成彼此平行相對的兩列的多個彎曲部分(16)和多個連接部件(17)布置在不同行并相互相鄰以便相互連接多個彎曲部分。
[0049]加熱絲(100)的各自的間距(P)，即在相同的行上布置為彼此相鄰的多個彎曲部分(16)之間的各個距離，其彼此之間根據(jù)其在布置在陶瓷基板(2)上的彎曲部分(16)各自的位置可能具有不同的數(shù)值。
[0050]在本實施例中，根據(jù)彎曲部分(16)從陶瓷基板(2)的圓心(C)向半徑方向分離的位置，加熱絲(100)的間距⑵根據(jù)彎曲部分(16)在徑向方向上從陶瓷基板的圓心(C)遠(yuǎn)離的位置彼此具有不同值。如圖4所示，這可通過陶瓷基板(2)圓心(C)附近的加熱絲(100)的間距⑵進(jìn)行核對，它比加熱絲(100)的保留部分的間距⑵更小。但是，加熱絲(100)的間距⑵在同一個同心圓上有著同樣的數(shù)值。
[0051]加熱絲(100)的震動幅度(A)，即在兩行上布置為彼此相對的多數(shù)個彎曲部分
(16)的峰之間的距離，其彼此之間根據(jù)其在布置在陶瓷基板(2)上的彎曲部分(16)各自的位置可能具有不同的數(shù)值布置。
[0052]在本實施例中，加熱絲(100)的震動幅度(A)根據(jù)彎曲部分(16)在徑向方向上從陶瓷基板的圓心(C)遠(yuǎn)離的位置彼此具有不同值。如圖4所示，這可通過陶瓷基板(2)圓心(C)最近的加熱絲(100)的振動幅度(A)進(jìn)行核對，它比加熱絲(100)的保留部分的振動幅度(A)更小。但是，加熱絲(100)的振動幅度(A)在同一個同心圓上有著同樣的數(shù)值。
[0053]上述描述的陶瓷加熱器加熱絲的布置包括加熱絲(100)，其加熱絲(100)是縱向延伸的金屬絲(wire)部件，并布置在一個虛擬的二維平面上，此二維平面基本平行于陶瓷基板(2)的上表面。因此，不像傳統(tǒng)的三維卷式加熱絲(4)，可以在加熱半導(dǎo)體晶片必要的一個方向上產(chǎn)生充足的熱量，即在朝向陶瓷基板(2)的上表面的方向上，及可以維持均勻的加熱密度并可以實現(xiàn)溫度快速上升。
[0054]另外，由于加熱絲(100)布置在二維平面上，只需考慮加熱絲(100)在二維平面上的布置，不像傳統(tǒng)的在三維空間布置的三維卷式加熱絲(4)需要確定。因此，加熱絲(100)的布置形狀和直徑(D)是為了達(dá)成容易地確定均勻的加熱密度。
[0055]另外，加熱絲(100)可彎曲形成Z字型使其包括布置成彼此平行相對的兩列的多個彎曲部分(16)，及多個連接部分(17)彼此連接多個彎曲部分(16)。因此，加熱絲(100)可以緊密并均勻地分布在陶瓷基板(2)上，因此冷點可以最小化。
[0056]另外，由于加熱絲(100)是布置在二維平面上的金屬絲，加熱絲(100)不僅可布置在粉末原材料的內(nèi)部還可在已經(jīng)燒結(jié)的陶瓷基板(2)上，不像三維卷式加熱絲(4)需要布置在陶瓷基板(2)的粉末原材料的內(nèi)部不同。
[0057]另外，加熱絲(100)的振動幅度㈧或間距⑵之間根據(jù)彎曲部分(16)布置在陶瓷基板(2)上各自的位置各自具有不同值。因此，根據(jù)布置位置很容易調(diào)節(jié)加熱絲的布置
Fth也/又。
[0058]另外，加熱絲(100)可布置在以陶瓷基板(2)的圓心(C)為圓中心的多個同心圓上。因此，可以很容易在圓形平板的陶瓷基板(2)上布置加熱絲(100)。
[0059]加熱絲(100)的間距⑵或振動幅度(A)彼此之間根據(jù)彎曲部分(16)在徑向方向上從陶瓷基板⑵的圓心(C)遠(yuǎn)離的位置具有不同值。因此，根據(jù)彎曲部分(16)在從陶瓷基板(2)的圓心(C)到半徑的方向上的位置可調(diào)節(jié)加熱密度。
[0060]另外，加熱絲(100)的兩端(11)和(12)都布置在陶瓷基板(2)的附近的位置上以便連接至與陶瓷基板⑵的底表面連接的空心軸⑶的孔⑶。因此，兩端(11)和(12)可電連接至布置在空心軸⑶孔⑶內(nèi)部的第一供電部件(6)。
[0061]加熱絲(100)是具有相對于陶瓷基板(2)的熱膨脹系數(shù)在±3.的誤差范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)的金屬部件。因此，當(dāng)制造或者使用陶瓷加熱器(I)時，即使加熱絲(100)通過加熱產(chǎn)生熱膨脹，陶瓷基板(2)不會被熱應(yīng)力破壞。
[0062]在本實施例中，加熱絲(100)在陶瓷基板(2)上單層布置，然而，如圖9所示，加熱絲(100)可在相互平行的二維平面上多層結(jié)構(gòu)布置。在這種情況下，可增強(qiáng)加熱絲(100)的布置密度和加熱密度。
[0063]雖然以上參考實施例具體展示和描述了本發(fā)明，但可以理解的是沒有脫離下述權(quán)利要求的精神和范圍的形式或者細(xì)節(jié)的各種變換都在本發(fā)明的的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.陶瓷加熱器加熱絲的布置是陶瓷加熱器和散熱的陶瓷基板上加熱絲的布置，陶瓷加熱器加熱絲的布置包括加熱絲，其加熱絲是縱向延伸的金屬絲部件，并二維布置在一個虛擬的二維平面上，此二維平面基本平行于陶瓷基板的上表面。
2.如權(quán)利要求1所述的陶瓷加熱器加熱絲的布置，其中加熱絲包括: 多個彎曲部分布置成彼此平行相對的兩列；及 多個連接部分用于彼此連接多個彎曲部分；及 加熱絲是由多個彎曲部分和多個連接部分以Z字型彎曲形成的。
3.如權(quán)利要求2所述的陶瓷加熱器加熱絲的布置，其中加熱絲的間距彼此之間根據(jù)加熱絲在陶瓷基板上的位置具有不同值。
4.如權(quán)利要求2所述的陶瓷加熱器加熱絲的布置，其中加熱絲的振動幅度彼此之間根據(jù)加熱絲在陶瓷基板上的位置各自具有不同的值。
5.如權(quán)利要求1所述的陶瓷加熱器加熱絲的布置，所述陶瓷基板是圓形平板，及 加熱絲布置在以陶瓷基板的圓心為中心的多個同心圓上。
6.如權(quán)利要求5所述的陶瓷加熱器加熱絲的布置，其中加熱絲的振動幅度或間距彼此之間根據(jù)加熱絲在徑向方向上從陶瓷基板的圓心遠(yuǎn)離的位置各自具有不同值。
7.如權(quán)利要求1所述的陶瓷加熱器加熱絲的布置，其中加熱絲的兩端都布置在一個位置以便連接至與陶瓷基板的底表面連接的空心軸的孔。
8.如權(quán)利要求1所述的陶瓷加熱器加熱絲的布置，加熱絲在相互平行二維平面上布置成多層結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的陶瓷加熱器加熱絲的布置，其中加熱絲是具有相對于陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)在±3.的誤差范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)的金屬部件。
【文檔編號】H05B3/56GK104472010SQ201380038256
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月18日
【發(fā)明者】金允鎬 申請人:Ksm元件株式會社