[发明专利]陶瓷加热器加热丝的结构

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷加热器加热丝的布置，更特别的是涉及可以维持均匀的加热密度和温度快速上升的陶瓷加热器的加热丝。

背景技术

陶瓷加热器是在半导体制造过程中加热半导体晶片的装置，图1显示了这样的陶瓷加热器(1)的一个示例。

陶瓷加热器(1)包括陶瓷基板(2)，陶瓷基板(2)是通过利用陶瓷材料如氮化铝(AIN；aluminium nitride)或氧化铝(Al2O3；aluminium oxide)制造成的圆形平板，空心轴(3)连接至陶瓷基板(2)的底表面并在空心轴(3)的内部有一个孔H，加热丝(4)是三维卷(coil)式金属丝(wire)并布置在陶瓷基板(2)的内部以散热，静电发电电极(5)是布置在陶瓷基板(2)内部的网(mesh)状金属部件，并产生静电以吸附半导体晶片，第一供电部件(6)是布置在空心轴(3)的孔H内的杆状部件，并向加热丝(4)供电，第一连接部件(8)用于连接第一供电部件(6)至加热丝(4)，第二供电部件(7)是布置在空心轴(3)的孔H内的杆状部件，并向静电发电电极(5)供电，第二连接部件(9)是用于连接第二供电部件(7)至静电 发电电极(5)。因此，陶瓷加热器(1)通过利用加热丝(4)加热半导体晶片，并通过利用由静电发电电极(5)产生的静电吸附和固定半导体晶片。

如图2所示，陶瓷加热器(1)通常包括三维卷式加热丝(4)，由于陶瓷基板(2)在烧结过程中可能会发生的收缩变形，因此很难维持三维卷式的形状。

此外，由于三维线圈的特性和在烧结过程中可能发生的三维线圈形状变形，很难维持加热密度(heat density)，需要设计陶瓷加热器(1)，需要陶瓷基板(2)上面整体均匀。

此外，如图3所示，由于三维卷式加热丝(4)具有三维线圈的形状，有比横截面的直径(D)更厚的厚度(W)，其产生的热量向四方发散。因此，经比较，通过加热丝4产生同样热量，二维平面式加热丝，在向上方向上产生的热量，也就是说，在加热半导体晶片必要的一个方向上产生的热量会减少。

此外，由于三维卷式加热丝(4)具有三维线圈的形状，工作人员把加热丝布置在陶瓷基板(2)的内部不容易。因此，陶瓷基板(2)不得不使用粉末型原料制造。

为了解决三维卷式加热丝(4)的这些问题，二维平面式加热丝(未示出)通过使用金属粘贴剂(paste)以薄片(sheet)形状制造。

然而，尽管薄片形状的加热丝(未示出)可实现均匀的加热密度，由于其制造方法只局限在蚀刻、粘贴压印或其它类似的方法，所以只能制造比较薄的薄片形状的加热丝。因此，加热丝与第一连接部件(8)的物理连接会更加恶化，并且加热丝的耐蚀性和耐久性会更加恶化。

此外，当从陶瓷基板(2)观察，薄片形状的加热丝与三维卷式加热丝(4)相比具有更大的上平表面。因此，与具有相同横截面和相同长度的加热丝相比，薄片形状的加热丝具有更小的单位面积上的加热密度，薄片形状的加热丝具有较慢的温度上升(ramp up)速度。

因此，有必要开发一种加热丝以弥补三维卷式加热丝(4)和薄片形状加热丝的各自的相关问题。

发明详细说明

要解决的技术问题

本发明提供了陶瓷加热器加热丝的布置，其布置是加强的，以便维持均匀的加热密度并可以实现温度快速上升。

根据本发明的一方面，提供了陶瓷加热器加热丝的布置，是陶瓷加热器和散热的陶瓷基板上加热丝的布置，包括加热丝，其加热丝是纵向延伸的金属丝部件，并二维布置在一个虚拟的二维平面上，此二维平面基本平行于陶瓷基板的上表面。

加热丝包括：多个弯曲部分布置成彼此平行相对的两列；及多个连接部分用于彼此连接多个弯曲部分，及加热丝是由多个弯曲部分和多个连接部分以Z字型弯曲形成的。

加热丝的间距彼此之间根据加热丝在陶瓷基板上的位置具有不同值。

加热丝的振动幅度彼此之间根据加热丝在陶瓷基板上的位置各自具有不同的值。

陶瓷基板是圆形平板，及加热丝布置在以陶瓷基板的圆心为中心的多个同心圆上。

加热丝的振动幅度或间距彼此之间根据加热丝在径向方向上从陶瓷基板的圆心远离的位置各自具有不同值。

加热丝的两端都布置在一个位置上以便连接至与陶瓷基板的底表面连接的空心轴的孔。

加热丝在相互平行二维平面上布置成多层结构。

加热丝是具有相对于陶瓷基板的热膨胀系数在±3.0*10^-6*K^-1的误差范围内的热膨胀系数的金属部件。

发明有益效果