[發(fā)明專利]加熱元件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711047285.4
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN108012351A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 狩野正樹
• 申請（專利權）人: 信越化學工業(yè)株式會社
• 主分類號: H05B3/20
• 分類號: H05B3/20;H05B3/08;H05B3/10
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 李英艷;張永康

本發(fā)明是一種加熱元件，其在棒狀部的與發(fā)熱體的連接部中，棒狀部的與發(fā)熱體相連接的面上設置有連接手段，在棒狀部的設置有連接手段的面的相反側的面上形成有供電端子，所述供電端子用于供電至加熱元件，并且在供電端子上具有用于固定加熱元件的固定手段，并且，棒狀部在連接手段與固定手段之間具有空洞部。由此，提供一種加熱元件，其能夠抑制供電端子的腐蝕，耐久性高、制造成本低并且溫度分布良好。

技術領域

本發(fā)明涉及一種加熱元件，其作為加熱源而被使用在半導體器件或光學器件制造工藝等之中的晶片(Wafer)加熱、原料加熱步驟、單晶制造時、太陽能電池制造時等制造工藝中。

背景技術

以往，作為半導體制造工藝和光學制造工藝所使用的電阻加熱式加熱器，使用下述加熱器：在由氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、氮化硼等陶瓷燒結體所構成的支撐基板上，纏繞或黏接鉬、鎢等高熔點金屬的線材或箔作為發(fā)熱體后，在其上承載電絕緣性陶瓷板而成的加熱器；或是直接埋設發(fā)熱體并同時焙燒而成的加熱器。又，作為將此加熱器加以改良而成的加熱器，開發(fā)了一種在電絕緣性陶瓷支撐基板上設置導電性陶瓷發(fā)熱層后，在其上施行電絕緣性陶瓷的被覆所制成的電阻加熱式加熱元件，進而提升了絕緣性、耐蝕性。

通常，就陶瓷支撐基板而言，使用了一種對原料粉體添加燒結助劑并加以焙燒而成的燒結體。然而，因為添加了燒結助劑，所以會有加熱時的雜質污染和耐蝕性降低等的顧慮。進一步，因為是燒結體，在耐熱沖擊性這點也有問題，特別是如果大型化則會有源自燒結性不均所產生的基材破裂等顧慮，而有無法適用于必須快速升降溫的工藝的問題。

因此，開發(fā)了一體型的電阻加熱式多層陶瓷加熱器，其作為一種高純度且化學穩(wěn)定的耐熱沖擊(thermal shock)的加熱器，廣泛地用于必須急速升降溫的各種領域，特別是用于一片一片地處理半導體晶片的單晶片處理(single wafer processing)而需要階段性改變溫度來實行處理的連續(xù)工藝等之中，并且，所述一體型的電阻加熱式多層陶瓷加熱器是如下所述地制成：在由通過熱化學氣相沉積法(以下，也稱作熱CVD法)成膜的熱解氮化硼(以下，也稱作PBN)所構成的支撐基板的表面上，通過由熱CVD法成膜的熱解石墨(pyrolytic graphite，以下也稱作PG)所構成的發(fā)熱層被接合至支撐基板的表面，進一步，在發(fā)熱層上，被覆與支撐基板相同材質的致密層狀的保護層。

又，此多層陶瓷加熱器的構成部件全部都是利用熱CVD法來制作，因此不存在將粉末進行燒結所作成的燒結體陶瓷中會觀察到的粒界，并且致密而不吸留氣體，因此，不脫去氣體，所以也被擴大使用作為在真空內的工藝中不會影響到真空度的加熱器。

現(xiàn)狀為：通常，這種加熱元件為了要使發(fā)熱體通電，會在成為端子的部分設置孔洞后，進一步將覆蓋發(fā)熱體的電絕緣性陶瓷部分地去除來使導電層露出，然后隔著墊圈(washer)等鎖上螺栓(bolt)來使其通電。

然而，成為發(fā)熱體的熱解石墨，由于其耐氧化消耗性較差、會與氫反應而甲烷氣體化等原因，與制造工藝中所使用的高溫氣體具有反應性，所以為了要供電而露出的供電端子部的熱解石墨會被制造工藝內殘存的氧和制造工藝中的高溫氣體消耗，因此，會有使用壽命短這樣的問題。

為了解決這個問題，嘗試了使供電端子部遠離發(fā)熱部。例如，提出了下述技術方案：供電端子隔著會因為通電而發(fā)熱并且具有加熱器圖案的供電部件而連接至電源端子部件，并將覆蓋加熱器圖案的保護層制成PBN等電絕緣性陶瓷，來防止供電端子部的過熱，而延長供電端子的使用壽命(專利文獻1)等。

進一步，提出了一種將碳制的供電端子部通過組件來組裝后，形成保護層的方法(專利文獻2、3)。

然而，關于這種組合復數(shù)個零件來加以組裝而成的連接部附近的保護層，其會有下述問題：由于使用會容易造成裂痕(crack)，而自裂痕開始進行導電層的腐蝕，于是使用壽命會變短。特別是，已知在由基材上插入螺栓來連接棒狀部的情況下，在基材與螺栓的界面處，保護層容易發(fā)生裂痕。