[發明專利]立體形狀的陶瓷加熱器

有效

• 申請號: 201410410809.1
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104427666A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 串橋卓馬;木村昇;田村和義
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: H05B3/14
• 分類號: H05B3/14
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

技術領域

本發明涉及用于對在半導體、太陽電池、有機EL顯示器等的制造工藝中使用的真空蒸鍍裝置的材料坩堝進行加熱的立體形狀的陶瓷加熱器。

背景技術

真空蒸鍍法作為薄膜形成方法之一為人所知。該真空蒸鍍法是將蒸鍍材料放入坩堝，并在真空裝置內將坩堝加熱至蒸鍍材料的氣化溫度以上而產生蒸鍍材料的蒸汽，從而沉積在基板上形成薄膜層的方法。并且，作為坩堝的加熱方法，通常采用電阻加熱、電子束加熱、高頻感應加熱等。其中，作為電阻加熱的方式，已知在坩堝的外側纏繞用絕緣體保持的由鉭絲或鎢絲構成的發熱體的結構(專利文獻1)。

但是，在專利文獻1的電阻加熱方式中，由于發熱體沒有任何包覆層而是在導體裸露的狀態下使用，所以有發生放電和短路的危險。另外，當發熱體被加熱到高溫時，有時會發生因發熱體的脆化或散射而引起的損耗等造成斷線。

另一方面，專利文獻2中記載了如下的陶瓷加熱器(PG/PBN加熱器)：在由化學氣相沉積法生成的熱解氮化硼(PBN)的支撐基材上，通過化學氣相沉積法形成熱解碳(PG)的導電性薄膜，并對其進行加工形成所期望的加熱器發熱體，再通過化學氣相沉積法在該加熱器發熱體上包覆熱解氮化硼的絕緣層。

專利文獻2所記載的陶瓷加熱器，由于發熱體由絕緣層所包覆，故沒有放電和短路的擔心，并且，因為支撐基材、發熱體及絕緣層均通過化學氣相沉積法制造，故具有高純度而不容易產生雜質的優點。

但是，由于這種陶瓷加熱器是用于加熱形成半導體晶片或薄膜時的基板的平板狀的加熱器，故無法將這種陶瓷加熱器直接應用于加熱真空蒸鍍裝置的材料坩堝。另外，即使應用于加熱溫度上升至1000℃以上的材料坩堝的加熱，若采用這種陶瓷加熱器的加熱器圖案，在其折回部流動的電流會集中于內周側，折回部的內周側產生局部過熱，而外周側出現低溫，因此，從長期穩定使用的角度考慮，在耐久性和壽命方面存在問題。

專利文獻3中記載了一種為了解決以往的平板狀陶瓷加熱器的均勻加熱問題而在加熱器圖案的折回部沿著電流流動的方向分割成多個流路的陶瓷加熱器。然而，這種改良后的陶瓷加熱器也是為了均勻地加熱平板狀的被加熱體而改進的，并不適用于立體形狀的材料坩堝的高溫加熱。另外，對于能否將這種陶瓷加熱器作為加熱溫度為1000℃以上的材料坩堝的加熱器長期穩定地使用(長壽命化)，專利文獻3也并未給出任何啟示。

專利文獻

專利文獻1:日本特開2007-262478

專利文獻2:日本特開2001-6854

專利文獻3:日本特開2001-342071

發明內容

發明要解決的課題

不過，作為PG/PBN制的陶瓷加熱器，其形狀除了平板狀的之外，也有采用圓筒形狀等立體形狀的。例如，在制作呈圓通形狀的立體形狀的陶瓷加熱器時，其加熱器圖案的加工可通過如下方法進行：利用加工中心(machining?center)等的機床和前端形狀平坦的立銑刀或球頭立銑刀等的切削工具，將導電性薄膜機械加工成所希望的加熱器圖案形狀，或者將所希望的加熱器圖案形狀的膜罩貼在導電性薄膜表面后通過噴砂處理去掉不需要的導電性薄膜。

但是，通過這種方法制作的立體形狀的PG/PBN陶瓷加熱器，當用于真空蒸鍍裝置的材料坩堝時，由于存在在一千數百℃的高溫下的壽命不能令人滿意的問題，下面，使用附圖對該問題進行具體說明。

首先，說明伴隨于加熱器圖案的問題。圖6(a)是從上方觀察圓通形狀的PG/PBN陶瓷加熱器時的俯視圖，圖6(b)是從側面觀察圓通形狀的PG/PBN陶瓷加熱器時的側視圖，圖7是圓筒形狀的PG/PBN陶瓷加熱器的分解圖，表示陶瓷加熱器的圖案形狀。

這種陶瓷加熱器的圖案形狀由規定電路通路的槽部2a和發熱體2b構成。該槽部2a通過對于設置在熱解氮化硼PBN的支撐基材上的熱解碳PG的導電性薄膜，實施采用立銑刀進行的機械加工及噴砂處理等之后，去掉不需要的導電性薄膜而形成。該槽部2a以外的殘留于支撐基材上的PG的導電性薄膜部分成為發熱體2b。并且，在上述結構的陶瓷加熱器的一端形成有電力供給端子1，從該電力供給端子1流入的電流沿著發熱體2b流動，并在加熱器圖案折回部3改變方向，流向相反測的電力供給端子1。