電阻加熱器的制造方法
【專利摘要】示出并且描述了一種電阻加熱器。電阻加熱器可以包括本體。本體可以包括：至少一個加熱表面，此加熱表面是大體平滑的并且大體平坦的；以及形成在本體中的凹入部，至少一部分所述本體具有選自下述形狀的橫截面形狀：大體U狀、大體I狀、以及大體H狀，并且其中橫截面形狀沿著至少一部分本體延伸。
【專利說明】電阻加熱器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年3月20日提交的標(biāo)題為“電阻加熱器”的美國專利申請第13/424，947的權(quán)益，其是2009年I月26日提交的美國專利申請第12/321，284的部分繼續(xù)申請，二者均通過引用的方式整體地包含于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及由諸如石墨、SiC等材料制成的電阻加熱器，并且更具體地說，涉及將要用于在其中執(zhí)行例如CVD(化學(xué)蒸汽沉積)或其它涂覆方法的半導(dǎo)體晶片處理設(shè)備中直接或間接地加熱半導(dǎo)體晶片的加熱器。

【背景技術(shù)】
[0004]在公布號為2005_86117(A)的日本專利中公開了現(xiàn)有技術(shù)加熱器的實例。此加熱器采用具有比厚度更大寬度的長方形橫截面的細長陶瓷本體，其形成為環(huán)形或螺旋形構(gòu)造。此加熱器具有低電阻，因此其將需要使用以低電壓與高電流操作的電源，導(dǎo)致用于電源的成本增加。此外，尤其當(dāng)加熱器受到高溫條件時，此加熱器將趨于彎曲、扭曲或變形。這使得不能均勻地加熱將要在高溫下處理的晶片或任何其它物體。
[0005]這里在圖3中示出了現(xiàn)有技術(shù)加熱器的通常形狀，其包括具有連接孔的終端部分的放大圖。終端部分在端部具有加寬與擴大形狀的原因在于此部分需要減小的電阻以防止此部分過熱。然而，當(dāng)使用此加熱器時，此擴大的終端部分可能使得加熱模式的設(shè)計更加困難。通過具有擴大終端部分的現(xiàn)有技術(shù)加熱器不能夠?qū)崿F(xiàn)簡單加熱模式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明提供了一種具有高電阻與改進強度的加熱器以防止甚至在高溫條件下的加熱器的變形。本發(fā)明還防止在加熱器的終端部分處過多的熱量生成，同時終端部分保持狹窄并且不擴大，由此在加熱模式設(shè)計中提供了更寬的選擇。
[0007]電阻加熱器可以包括本體。電阻加熱器的本體可以包括:至少一個加熱表面，此加熱表面是大體平滑的并且大體平坦的；形成在本體中的凹入部，至少一部分該本體具有選自下述形狀的橫截面形狀:大體U狀、大體I狀、以及大體H狀，并且其中所述橫截面形狀沿著至少一部分所述本體延伸。
[0008]一種用于處理半導(dǎo)體晶片的方法，該方法可以包括提供具有本體的電阻加熱器的步驟，所述本體包括:至少一個加熱表面，該加熱表面是大體平滑的且大體平坦的；形成在本體中的凹入部，至少一部分該本體具有大體水平對稱的橫截面形狀；并且其中該橫截面形狀至少沿著至少一部分本體延伸。該方法還可以包括:將半導(dǎo)體晶片支撐在至少一個加熱表面上；將電流施加到加熱器；以及將半導(dǎo)體晶片加熱到預(yù)定溫度。
[0009]電阻加熱器可以包括本體。本體可以包括至少一個加熱表面，該加熱表面是大體平滑的且大體平坦的。本體還可以包括形成在本體中的凹入部，至少一部分該本體具有大體上水平對稱的橫截面形狀；并且其中該橫截面形狀沿著至少一部分本體延伸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]通過下面結(jié)合附圖理會時的描述，能夠理解本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點，在附圖中:
[0011]圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的電阻加熱器的平面圖；
[0012]圖2是沿著圖1中的線A-A所剖切的放大橫截面；
[0013]圖3示出了傳統(tǒng)的加熱器，其中圖3(a)是其局部平面圖，并且圖3 (b)是沿著圖(a)中的線B-B所剖切的放大橫截面。
[0014]圖4是體現(xiàn)螺旋形形狀的電阻加熱器的平面圖；；
[0015]圖5是體現(xiàn)長方形形狀的電阻加熱器的平面圖；
[0016]圖6是電阻加熱器的其它實施方式的平面圖；
[0017]圖7是沿著線7-7所剖切的圖6的電阻加熱器的放大橫截面視圖。
[0018]圖8是電阻加熱器的其它實施方式的平面圖；以及
[0019]圖9是沿著線9-9所剖切的圖8的電阻加熱器的放大橫截面視圖。

【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的示例性實施方式，在附圖中示出了其實例。應(yīng)該理解的是，在不偏移本發(fā)明的相應(yīng)范圍的情況下，可以利用其它實施方式并且可以作出結(jié)構(gòu)性與功能性改變。此外，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以結(jié)合或更改多個實施方式的特征。同樣，下面的描述僅通過說明的方式提出并且不應(yīng)該以任何方式限定對示出的實施方式做出各種替換與修改并且仍然在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
[0021]圖1和圖2中示出了體現(xiàn)本發(fā)明的加熱器。加熱器I包括由諸如石墨、諸如SiC的陶瓷等的材料制成的C狀加熱器本體2。在C狀加熱器本體2的相應(yīng)端部處具有終端連接孔3a、3b，相對的外端表面7a與7b隔開以便在其間限定間隙G。連接孔3a與3b是將電流提供到電阻加熱器I的電源(未示出)的附接點。通過實例，在此實施方式中加熱器本體2可以具有約20mm的橫截面寬度W，約6mm的高度H、約10mm的內(nèi)徑Di以及約140mm的外徑Do。這些尺寸是示例性的適當(dāng)尺寸。適當(dāng)時可以選擇其它尺寸。
[0022]如在圖2中清晰示出的，其是沿著圖1的中的A-A所剖切的放大橫截面，加熱器本體2具有上水平壁8，上水平壁8具有待加熱的諸如晶片的物體直接地或經(jīng)由基座等間接地安裝在其上的平滑且平坦的頂部加熱表面4。加熱器本體2的底面的中心部分凹入以在一對相對豎直側(cè)壁或肋部6a、6b之間形成細長凹槽或凹入部5，所述側(cè)壁具有至少部分地限定凹入部5的內(nèi)表面9a和％。凹入部5與側(cè)壁6a、6b沿著C狀加熱器本體2的弧狀線性方向延伸，以便沿著加熱器的中間部分7c而不是在加熱器本體的端部處提供倒轉(zhuǎn)的U狀橫截面。特別地，凹入部5終止于端表面5a和5b,凹入的端表面5a和5b之間的一部分本體與相應(yīng)外端表面Ia和Ib限定本體的相應(yīng)端部。在一個實施方式中，具有20_寬度的加熱器本體的底面包括具有16mm寬度的凹入部5和各自都具有2mm寬度的相對側(cè)壁6a、6b。凹入部5自加熱器本體2的底面深4mm，保留上水平壁8的2mm厚度。
[0023]如上所述，本發(fā)明的特征是本體2沿著其整個長度(包括兩個端部與兩個端部之間的中間部分7c)具有相同的寬度W。
[0024]本發(fā)明的加熱器在半導(dǎo)體晶片處理應(yīng)用中尤其有利。本體2的在端部處的全部厚度在端部保持相對較冷的溫度，而且本體的均勻?qū)挾雀倪M了對熱分配模式的控制。本體的中間部分7c具有可適用于電傳導(dǎo)的減小的橫截面積，由此增加、并且改進了加熱器電阻。
[0025]實例
[0026]根據(jù)本發(fā)明制造的加熱器具有20mm的寬度與6mm的高度，并且其顯示0.09 Ω的電阻。相比之下，由相同材料制成并且具有20mm寬度與6mm高度，但是在沒有凹入部5與肋部6a、6b的情況下制造的控制加熱器，顯示0.04 Ω的電阻。這些測試結(jié)果顯示通過在加熱器本體2的底面2上形成凹入部5而顯著地改進了加熱器電阻。
[0027]盡管已經(jīng)參照附圖中示出的本發(fā)明特定實施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于此特定實施方式，并且在它們不偏離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)的情況下，涉及多種修改與改變。例如，在示出的實施方式中加熱器本體是C狀的，但是在多種情形中，諸如圖4中示出的加熱器I’，以及如在日本專利公開第2005-86117 (A)中所示，加熱器本體可以設(shè)計為螺旋形加熱模式，以便均勻加熱待加熱的晶片或任何其它物體。在一些應(yīng)用中，加熱器本體形成諸如圖5中示出的加熱器I”的正方形或長方形式樣。這些與其它加熱器形狀也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0028]下面描述根據(jù)本教導(dǎo)的電阻加熱器的其它實施方式。在說明書中，不是所有的細節(jié)與部件都可以被充分地描述與示出。恰恰相反，描述了特征或部件，并且在一些情況下，可以指出與上述實施方式的區(qū)別。此外，應(yīng)該理解的是，這些其它實施方式可以包括在上述實施方式中使用的但是未示出或描述的元件或部件。因此，對這些其它實施方式的描述僅僅是示例性的并且不是包括一切的也不是排它的。此外，應(yīng)該理解的是，在不偏離本教導(dǎo)的精神與范圍的情況下，可以結(jié)合或更改多個實施方式的特征、部件、元件與功能以實現(xiàn)期望的電阻加熱器。
[0029]在圖6和圖7中示出了電阻加熱器的實施方式。電阻加熱器41可以包括大體C狀的加熱器本體42。加熱器本體42可以由任何適當(dāng)材料制成，諸如通過非限定實例，石墨、諸如SiC的陶瓷等。加熱器本體42可以包括可以定位在C狀加熱器本體42的相應(yīng)端部處的終端連接孔43a、43b。相對的外端表面47a與47b可以大體上隔開，以便在外端表面47a與47b之間限定間隙G2。連接孔43a與43b可以是將電流提供到電阻加熱器41的電源(未示出)的附接點。通過非限定實例，在這些實施方式中，加熱器本體42可以具有諸如圖7中示出的橫截面形狀。
[0030]如圖7中所示，加熱器本體42可以具有大體水平對稱的橫截面形狀，諸如通過非限定實例，大體H狀橫截面形狀。在這些實施方式中，加熱器本體42可以包括大體居中地定位并且大體水平的壁48。
[0031]在這些實施方式中，加熱器本體42的頂部中心部分51與底部中心部分53可以凹入以在一對相對豎直側(cè)壁或肋部46a、46b之間形成一對細長凹槽或凹入部45a、45b。凹入部45a、45b可以定位在加熱器本體42的頂部與底部上。側(cè)壁46a、46b每個都可以包括可以至少部分地限定凹入部45a、45b的內(nèi)表面49a、49b、49c和49d。凹入部45a、45b與側(cè)壁46a、46b都可以沿著大體C狀的加熱器本體42的弧狀線性方向延伸。這可以沿著電阻加熱器41的至少中間部分47c提供大體H狀的橫截面形狀。豎直側(cè)壁46a、46b每個都可以具有待加熱的諸如晶片的物體可以直接地或者經(jīng)由基座等間接地分別安裝在其上的大體平滑且平坦的加熱表面44a、44b。
[0032]然而大體H狀的橫截面形狀可以不延伸到加熱器本體42的端部47a、47b。通過非限定實例，凹入部45a、45b可以大體終止于端表面55a和55b,凹入部端表面55a和55b與相應(yīng)外端表面47a和47b之間的一部分本體42可以限定本體42的相應(yīng)端部57a、57b。通過非限定實例，加熱器本體42的頂面與底面可以具有大約20mm的寬度W，這可以包括具有約16mm的寬度的凹入部45a、45b與各自都具有大約6mm的寬度的相對側(cè)壁46a、46b。凹入部45a、45b自加熱器本體42的頂面與底面深約2mm,保留中間水平壁48的大約2mm的厚度。
[0033]如上所述，本體42可以沿著其整個長度(包括兩個端部與兩個端部之間的中間部分47c)具有寬度W。寬度W沿著本體42的整個長度可以是大體一致的。在一些實施方式中，寬度W可以大約是20mm。盡管上面描述了示例性尺寸，但是本教導(dǎo)不限于這些特定尺寸。該尺寸僅僅是示例性的并且可以根據(jù)需要而改變。
[0034]在圖8和圖9中示出了加熱器的實施方式。電阻加熱器61可以包括大體C狀的加熱器本體62。加熱器本體62可以由適當(dāng)材料制成，諸如通過非限定實例，石墨、諸如SiC的陶瓷等。加熱器本體62可以包括可以定位在C狀加熱器本體62的相應(yīng)端部的終端連接孔63a、63b。相對的外端表面67a與67b可以大體上隔開，以便在相對的外端表面67a與67b之間限定間隙G3。連接孔63a與63b可以是可以將電流提供到電阻加熱器61的電源(未示出)的附接點。通過非限定實例，在這些實施方式中，加熱器本體62可以具有諸如圖9中示出的橫截面形狀。
[0035]如圖9中所示，加熱器本體62可以具有大體對稱的橫截面形狀，諸如通過非限定實例，大體I狀橫截面形狀。再進一步地，加熱器本體62可以具有大體水平對稱的橫截面形狀。在這些實施方式中，加熱器本體62可以包括一對大體水平壁68a和68b。第一壁68a可以在本體62的頂部上，并且第二壁68b可以在本體62的底部上。水平壁68a與68b的任一或全部都可以具有待加熱的諸如晶片的物體可以直接地或者經(jīng)由基座等間接地安裝在其上的大體平滑的且平坦的加熱表面64。
[0036]在這些實施方式中，加熱器本體62的一對側(cè)壁66a、66b可以凹入以形成一對細長凹槽或凹入部65a、65b。通過非限定實例，凹入部65a、65b可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞叫纬稍诖藢ο鄬ωQ直側(cè)壁66a、66b中。一旦凹入部65a、65b形成在豎直側(cè)壁66a、66b中，則大體的中心壁72便可以形成在加熱器本體62中。這可以限定大體I狀橫截面的加熱器本體42。中心壁72的側(cè)壁73a、73b可以限定凹入部65a、65b。
[0037]凹入部65a、65b與側(cè)壁73a、73b可以沿著大體C狀加熱器本體62的弧狀線性方向延伸，以便沿著電阻加熱器61的至少中間部分67c提供大體I狀橫截面形狀。然而，大體I狀橫截面形狀可以不延伸到加熱器本體62的端部75a、75b。通過非限定實例，凹入部65a、65b可以終止于端表面75a和75b處。凹入部端表面75a和75b以及相應(yīng)的外端表面67a與67b之間的本62的一部分可以限定本體62的相應(yīng)端部77a、77b。
[0038]通過非限定實例，加熱器本體62的頂面與底面可以具有大約20mm的寬度，其可以包括具有約2mm的高度，自加熱器本體62的豎直側(cè)壁66a、66b深約7mm的凹入部65a、65b。這可以導(dǎo)致壁68a和68b各自在凹入部65a、65b處的厚度都約為2mm。中間壁72可以具有大約6mm的寬度與大約6mm的厚度。
[0039]如上所述，本體62可以沿著其整個長度(包括兩個端部77a、77b與兩個端部77a、77b之間的中間部分67c)具有寬度W。寬度W可以沿著本體62的整個長度大體上一致并且可以約為20mm。盡管上面描述了示例性尺寸，但是本教導(dǎo)不限于這些特定尺寸。該尺寸僅僅是示例性的并且可以根據(jù)需要而改變。
[0040]盡管在附圖中示出了并且在上面的詳細描述中描述了本發(fā)明的實施方式，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不僅僅限于公開的實施方式，而且在不偏離下文權(quán)利要求的范圍的情況下，這里公開的本發(fā)明能夠具有多種重新布置、修改和替換。如下的權(quán)利要求旨在在它們屬于權(quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)情況下包括全部修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種電阻加熱器,其包括: 本體，所述本體包括: 至少一個加熱表面，所述加熱表面是大體平滑的并且大體平坦的； 凹入部，其形成在所述本體中，至少一部分所述本體具有選自下述形狀的橫截面形狀:大體U狀、大體I狀、以及大體H狀；并且 其中，所述橫截面形狀沿著至少一部分所述本體延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻加熱器，其中，沿著至少一部分所述本體延伸的所述橫截面形狀包括所述本體的長度的大部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻加熱器，其中，所述本體還包括第一端部與第二端部，并且其中，所述凹入部未形成在所述第一端部與所述第二端部中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電阻加熱器，其中，所述第一端部與所述第二端部包括終端連接孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電阻加熱器，其中，所述第一端部與所述第二端部具有與限定在所述第一端部與所述第二端部之間的加熱區(qū)域基本相同的寬度，并且所述凹入部未形成在所述第一端部與所述第二端部處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻加熱器，其中，所述本體沿著長度具有基本均勻的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻加熱器，其中，所述本體由石墨與陶瓷材料中的至少一種制造而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻加熱器，其中，所述本體涂覆以PBN與SiC中的至少一種。
9.一種用于處理半導(dǎo)體晶片的方法，該方法包括步驟: a)提供具有本體的電阻加熱器，所述本體包括:至少一個加熱表面，所述加熱表面是大體平滑的且大體平坦的；凹入部，其形成在所述本體中，至少一部分所述本體具有大體水平對稱的橫截面形狀；并且其中所述橫截面形狀沿著至少一部分所述本體延伸； b)將半導(dǎo)體晶片支撐在所述至少一個加熱表面上； c)將電流施加到所述加熱器；以及 d)將所述半導(dǎo)體晶片加熱到預(yù)定溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述本體還包括第一端部與第二端部，并且其中，所述凹入部未形成在所述第一端部與所述第二端部中。
11.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第一端部與所述第二端部包括終端連接孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一端部與所述第二端部具有與限定在所述第一端部與所述第二端部之間的加熱區(qū)域基本相同的寬度，并且所述凹入部未形成在所述第一端部與所述第二端部中。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述本體涂覆以PBN與SiC中的至少一種。
14.一種電阻加熱器,其包括: 本體，所述本體包括: 至少一個加熱表面，所述加熱表面是大體平滑的并且大體平坦的； 凹入部，其形成在所述本體中，至少一部分所述本體具有大體水平對稱的橫截面形狀；并且 其中所述橫截面形狀沿著至少一部分所述本體延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電阻加熱器，其中，至少一部分所述本體的所述橫截面形狀是大體I狀或H狀的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電阻加熱器，其中，所述凹入部形成在所述本體的第一表面與第二表面的一部分中，以形成大體I狀的橫截面形狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電阻加熱器，其中，所述第一表面與所述第二表面分別是所述本體的頂面與底面。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電阻加熱器，其中，所述凹入部形成在所述本體的所述第一表面與所述第二表面的一部分中，以形成大體H狀的橫截面形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電阻加熱器，其中，所述第一表面與所述第二表面是所述本體的相對側(cè)表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電阻加熱器，其中，所述本體沿著其長度具有基本均勻的覽度。
【文檔編號】H05B3/20GK104206003SQ201380015871
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月20日
【發(fā)明者】森川裕二, 松井吉彥, 尾高明信, 樋口武, 藤村健介, 中-浩·魯 申請人:莫門蒂夫性能材料股份有限公司