陶瓷加热器的制作方法

1.本发明涉及一种陶瓷加热器，其为了实现陶瓷加热器加热面的均匀温度分布，形成有陶瓷加热器发热体的同心圆柱连接部，以使陶瓷加热器发热体的各同心圆柱连接部对的对称轴的延伸线不经过陶瓷板的中心。


背景技术：

2.陶瓷加热器(ceramic heater)用于以预定的加热温度对半导体晶片、玻璃基板、柔性基板等多种目的的热处理对象进行热处理。通常，陶瓷加热器包括通过从外部的电极接收电力来发热的陶瓷板(ceramic plate)，陶瓷板包括嵌入陶瓷板内部的具有预定电阻的发热体。陶瓷加热器加热面的温度分布可通过嵌入的发热体的设置和设计来调节，可以根据发热体的间距、发热体的形状、发热体的材料和发热体的厚度等的变化来调节陶瓷加热器加热面的温度分布。
3.图1是示出陶瓷加热器100结构的一例的图。
4.参照图1，陶瓷加热器100可包括：陶瓷板110，包括发热体；和轴(shaft)120，包括用于向发热体供给电力的供电线。陶瓷板110可包括加热面，加热对象物体位于所述加热面，陶瓷板110可以设计成使用从发热体供给的热，以预先设计的温度将热传递至加热对象物体。轴120可包括电力线，可以向陶瓷板110所含的发热体供给电力。
5.图2是示出现有陶瓷加热器所含的发热体结构的一实施例的图。
6.参照图2，在设计陶瓷加热器时，可以仅使用一个发热体来设计陶瓷加热器，也可以通过将2个以上独立的发热体嵌入陶瓷加热器来设计陶瓷加热器。图2的(a)示出通过使用一个发热体而设计的现有单区陶瓷加热器的发热体210结构，图2的(b)是通过嵌入2个以上独立的发热体而设计的陶瓷加热器的一例，并且示出通过使用2个发热体而设计的现有两区陶瓷加热器的发热体220结构。
7.针对图2的(a)和(b)的陶瓷加热器所含的发热体，为了从外部接收电力，可以设计发热体的结构，使得在陶瓷板110中与轴120相对应的位置存在电极，在该过程中，可包括发热体以约90度的角度弯曲的弯曲部。为了提高陶瓷板的加热面的温度均匀性，发热体弯曲部可以在包括发热体的二维平面上具有一定的图案并并排地形成。在半导体工艺中，陶瓷加热器是将热传递至加热对象物体(例如，晶片)的部件，当从陶瓷板110的加热面传递至加热对象物体的温度均匀性(uniformity)良好时，可以期待能够在加热对象物体堆积均匀的薄膜的效果。陶瓷板内部所含的发热体在陶瓷板110的加热面温度均匀性中起最重要的作用。如上所述，在有些情况下为了制造发热体需要弯曲部，在发热体的结构设计过程中，由于弯曲部周围的发热体形状与其他部分的发热体形状不同，因此与发热体弯曲部对应的陶瓷板的加热面部分的温度与其他部分有差异，从而具有陶瓷板的加热面温度均匀性可能破坏的问题。作为可能破坏陶瓷板的加热面温度均匀性的一例，参照图2的(a)，包括现有单区发热体210的平面中小圆圈部分是低温区域211、212、213、214、215，在与低温区域对应的陶瓷板的加热面区域可能会发生形成比周围的温度低的温度的现象。另外，参照图2的(b)，包
括现有两区发热体220的平面中小圆圈部分是低温区域221、222、223、224，在与低温区域对应的陶瓷板的加热面区域可能会发生形成比周围的温度低的温度的现象。
8.图3是放大示出图2的(a)示出的包括现有单区发热体210的低温区域的一部分区域230的图。
9.参照图3，发热体可包括：2个以上的同心圆柱；第一连接部至第四连接部310、320、330、340，连接各同心圆柱；和第一弯曲部至第六弯曲部301、302、303、304、305、306，连接所述同心圆柱和所述连接部。连接相邻的2个同心圆柱的第一连接部至第四连接部310、320、330、340可以以对形成，连接部对310和320、330和340可以沿彼此平行的方向形成。将沿平行的方向形成的连接部对310和320、330和340向长度方向延伸的线361、362形成在连接部对310和320、330和340之间，并且可以具有以与连接部对平行的方向的“连接部对对称轴360”为基准而线对称形状的布置。如上所述，现有单区发热体210的连接部310、320可以形成为连接部对对称轴360经过发热体的中心，如上所述，当连接包括在现有单区发热体的所有同心圆柱的连接部对对称轴360设计成经过发热体的中心的结构时，如图2所示，具有可形成低温区域211、212、213、214、215、221、222、223、224的问题。
10.参照图3，对发热体210的低温区域形成进行更详细说明，通常，发热体210同心圆柱之间的间距c可以恒定地形成。发热体210的低温区域可以形成在未通过连接部对连接的相邻的同心圆柱的弯曲部303、304、305、306之间，连接第四弯曲部304与第五弯曲部305的线段a和连接第三弯曲部303与第六弯曲部306的线段b可以形成彼此相交的交点350，所述a和b的交点350可以是包括陶瓷板110的发热体的平面的所有点中最远离发热体的点。其最大隔开距离可以是a/2或b/2。另外，所述a和b的交点350可以形成低温区域，由于与低温区域对应的发热体的加热面区域可以形成比周围的温度低的温度，因此具有陶瓷板的加热面温度均匀性可能破坏的问题。
11.另外，如果为了减少所述低温区域而缩小发热体210的连接部之间的距离d，则与发热体210的连接部之间的区域对应的陶瓷板110加热面的温度形成为比周围的温度高，因此可能会破坏陶瓷板的加热面温度均匀性，从而具有不优选通过调节连接部之间的距离d的方法来减少低温区域的问题。


技术实现要素：

12.要解决的技术问题
13.本发明的目的在于提供一种陶瓷加热器，其减少陶瓷加热器所含的发热体的低温区域，从而提高陶瓷板加热面的温度均匀性。
14.本发明的另一目的在于提供一种陶瓷加热器，其变更陶瓷加热器所含的发热体的同心圆柱连接部结构的设计，从而提高陶瓷加热器加热面的温度均匀性。
15.用于解决问题的手段
16.为了实现上述或其他目的，根据本发明的一方面，提供一种陶瓷加热器，其特征在于，形成有陶瓷加热器100所含的发热体400的同心圆柱的连接部，连接所述同心圆柱的连接部对的连接部对对称轴不经过发热体的中心420。
17.另外，沿第一方向设置的所述发热体的连接部对的各连接部对对称轴可以平行，所述第一方向是以所述发热体的中心420为基准的任一方向，沿第二方向设置的所述发热
体的连接部对的各连接部对对称轴可以平行，所述第二方向是以所述发热体的中心420为基准的与第一方向不同的另一方向。
18.另外，沿所述第一方向设置的所述发热体的连接部对的各连接部对对称轴与沿所述第二方向设置的所述发热体的连接部对的各连接部对对称轴平行，所述第一方向和所述第二方向可以为以发热体的中心420为基准而彼此相反的方向。
19.另外，所述陶瓷加热器100所含的发热体的各连接角大于临界角且小于直角，所述连接角是所述发热体的连接部对对称轴与延伸线形成的角度中的锐角，当与所述发热体的连接部对连接的任一弯曲部位于延伸线上时，临界角可以是连接部对对称轴与延伸线形成的角度中的锐角。
20.另外，所述连接角是30度以上且60度以下。
21.另外，所述发热体400的材料包括mo、mo2c、moc、mo3c2、mo中的任一者。
22.另外，所述发热体(400)的材料与ti和c中的任一材料混合或涂覆有ti和c中的任一材料。
23.发明效果
24.根据本发明的陶瓷加热器100，具有能够减少陶瓷加热器所含的发热体的低温区域，从而提高陶瓷板加热面的温度均匀性的效果。
25.另外，根据本发明的陶瓷加热器100，具有能够在无需添加额外的装置的情况下，仅通过变更连接陶瓷加热器所含的发热体的同心圆柱的连接部结构的设计，来提高陶瓷加热器加热面的温度均匀性的效果。
附图说明
26.图1是示出陶瓷加热器100结构的一例的图。
27.图2是示出现有陶瓷加热器所含的发热体结构的一实施例的图。
28.图3是放大示出图2的(a)示出的包括现有单区发热体210的低温区域的一部分区域230的图。
29.图4是示出本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的单区发热体400的结构的图。
30.图5是更详细地示出本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的单区发热体400的一部分区域410的图。
31.图6是为了定义本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的发热体400的延伸线，放大示出发热体的一部分区域的图。
32.图7至图9是示出本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的单区发热体的多种结构的图。
33.图10是示出本发明的又一实施例的陶瓷加热器100所含的两区发热体1000的结构的图。
34.图11是示出本发明的一实施例的根据陶瓷加热器100所含的单区发热体400的连接角j的陶瓷加热器100的加热面温度分布的图。
具体实施方式
35.以下，参照附图，对本发明进行详细说明。此时，每个附图中相同的构成要素尽可能用相同的附图标记表示。另外，将省略对已知的功能和/或构成的说明。以下公开的内容，将主要说明理解多种实施例的操作所需的部分，并且省略可能使说明的要点模糊的要素的说明。另外，附图中的一部分构成要素可能会放大、省略或示意性地示出。每个构成要素的大小不能完全反应实际大小，因此，这里记载的内容不受每个附图中示出的构成要素的相对大小或间距的限制。
36.包括如第一、第二等序数的术语可用于说明多种构成要素，但所述构成要素不限定于所述术语。所述术语仅用于区分一个构成要素与另一构成要素。
37.涉及到某一构成要素“连接”或“接合”于另一构成要素时，应理解为可以直接连接或接合于另一构成要素，两者之间也可存在其他构成要素。相反，涉及到某一构成要素“直接连接”或“直接接合”于另一构成要素时，应理解为两者之间不存在其他构成要素。
38.除非上下文中明确指出，单数形式包括复数形式。
39.本申请中的“包括”或“具有”等术语，是用于指定所说明的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在，并非预先排除一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在或附加可能性。
40.图4是示出本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的单区发热体400的结构的图。
41.参照图4，为了向发热体供电，可以设计成形成有发热体400的电极的发热体400的两端靠近发热体400的中心部分，使得发热体400的电极位于与轴120对应的区域内。另外，发热体400可包括连接多个同心圆柱的多个连接部对，所述连接部对可以不像现有的包括在发热体的形状那样位于直线上，可以沿斜线方向形成。以下，对多个连接部对的连接方向进行更加详细的说明。
42.图5是更详细地示出本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的单区发热体400的一部分区域410的图。
43.图5放大示出包括图4所示的本发明的一实施例的陶瓷加热器所含的单区发热体400的连接部对的一部分区域410。参照图5，对连接部对结构进行更加详细的说明，根据示出的本发明的一实施例，陶瓷加热器100所含的单区发热体400形成多个同心圆柱，各同心圆柱可以通过连接部510、520、530、540连接，各同心圆柱和连接部可以具有通过弯曲部501、502、503、504、505、506连接的结构。
44.在图5所示的任一连接部对510、520中，第一连接部510可以具有通过第一弯曲部501和第三弯曲部503而与相邻的2个同心圆柱连接的结构，并且第二连接部520可以具有通过第二弯曲部502和第四弯曲部504而与2个相邻的同心圆柱连接的结构。此时，延伸第一连接部510的直线和延伸第二连接部520的直线可以是以第一连接部对对称轴550为基准而线对称的形状。关于图5所示的另一连接部对530、540，延伸第三连接部530的直线和延伸第四连接部540的直线可以是以第二连接部对对称轴560为基准而线对称的形状。如此，包括在本发明的一实施例的发热体400的各连接部对可以分别具有连接部对对称轴，连接部对对称轴是延伸连接部的直线的虚拟对称线。
45.图6是为了定义本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的发热体400的延伸线，
放大示出发热体的一部分区域410的图。
46.在本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的单区发热体400的设计中，当连接部以斜线形成时，可以设置用作确定连接部形成的角度的基准的虚拟线，以下称为延伸线740、750。
47.参照图6对延伸线进行更具体地定义，延伸线是指从发热体的中心420向同心圆柱连接部对的中心600方向延伸的半直线，所述发热体的中心420是根据本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的发热体的同心圆柱的中心，同心圆柱连接部对的中心600是在与发热体的任一连接部对510、520连接的4个弯曲部501、502、503、504的对角线方向，通过连接第一弯曲部501和第四弯曲部504来形成的线段m与通过连接第二弯曲部502和第三弯曲部503来形成的线段n相遇形成的交点。在一般的发热体的设计中，延伸线通常可以从发热体的中心向2个方向形成，但也可以存在延伸线向3个以上的方向形成的发热体。另外，在根据本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的发热体的结构中，假设从发热体的中心420形成2条延伸线740、750，并且2条延伸线740、750形成的角度为180度。然而，这仅是本发明的陶瓷加热器所含的发热体结构的一示例，在根据本发明的又一实施例的陶瓷加热器的发热体结构中，2条延伸线从发热体的中心形成的角度可以形成为不是180度的其他角度。
48.再次回到图5，对连接部对对称轴的角度进行详细说明，连接部对对称轴550可以不平行于第一延伸线740。换言之，图3所示的现有陶瓷加热器所含的发热体210的连接部对对称轴360可以与延伸线平行或与延伸线在同一条线上，但图5所示的根据本发明的陶瓷加热器100所含的发热体400的连接部对对称轴550可以形成为与第一延伸线740形成规定角度。因此，根据本发明的陶瓷加热器100所含的发热体400的连接部510、520可以设计并形成为连接部对对称轴550不经过发热体的中心420。此时，可以将在连接部对对称轴550与第一延伸线740形成的角中的任一锐角称为连接角j。
49.如此，当根据本发明的陶瓷加热器100所含的发热体400的连接部对对称轴550形成为与第一延伸线740形成规定角度时，可以预期低温区域在未通过连接部510、520、530、540连接的相邻的同心圆柱的4个弯曲部503、504、505、506之间的空间中消失。更具体而言，在图5中观察与图3中现有陶瓷加热器所含的发热体210的低温区域对应的位置350，有可能在通过连接第三弯曲部503和第六弯曲部506形成的对角线f与通过连接第四弯曲部504和第五弯曲部505形成的对角线e的交点650形成低温区域，在根据本发明的陶瓷加热器所含的发热体结构中，由于通过连接第四弯曲部504和第五弯曲部505形成的对角线e比通过连接第三弯曲部503和第六弯曲部506形成的对角线f短，因此所述交点650与最近的发热体之间的距离为e/2，并且可以比对应于从与图3所示的现有陶瓷加热器的发热体210所含的低温区域对应的位置350到最近的发热体的距离的a/2短很多。因此，可以期望低温区域在所述交点650减少并消失的效果。
50.另外，当根据本发明的陶瓷加热器100所含的发热体400的连接部对对称轴550形成为与第一延伸线740形成规定角度，并且连接角j为特定角度时，任一弯曲部501或504可位于第一延伸线740上，此时的特定连接角j可称为临界角。当连接角j具有临界角以上的角度时，由于从e与f的交点650到最近的发热体之间的距离等于作为发热体的相邻的同心圆柱之间的距离的一半的g/2，因此能够发生低温区域在e与f的交点650减少并消失的效果。
51.图7至图9是示出本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的单区发热体的多种结
构的图。
52.参照图7，根据本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的单区发热体可包括与6个连接部对对应的6个连接部对对称轴721、722、723、724、725、726，各连接部对可以平行地形成，使得各连接部对对称轴与从发热体的中心420沿两个方向延伸的第一延伸线740或第二延伸线750形成相同的连接角。换言之，包括在根据本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的单区发热体的6个连接部对可以平行地形成，使得与所述6个连接部对对应的6个连接部对对称轴721、722、723、724、725、726可以全部平行。
53.参照图8，根据本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的单区发热体可包括与6个连接部对对应的6个连接部对对称轴821、822、823、824、825、826，在各连接部对中，沿第一方向设置的所述发热体连接部对可以形成为与沿第一方向设置的第一延伸部相交的3个连接部对对称轴821、822、823彼此平行，所述第一方向是以发热体的中心420为基准的任一方向，在各连接部对中，沿第二方向设置的所述发热体连接部对可以形成为与沿第二方向设置的第二延伸部相交的3个连接部对对称轴824、825、826彼此平行，所述第二方向是以发热体的中心420为基准的与所述第一方向不同的另一方向。另外，与第一延伸部相交的3个连接部对对称轴821、822、823与第一延伸部形成的连接角可以形成为大小等于与第二延伸部相交的3个连接部对对称轴824、825、826与第二延伸部形成的连接角但方向不同。更具体而言，与第一延伸部相交的连接部对对称轴821、822、823可以在与第一延伸部的交点沿顺时针方向形成规定大小的锐角，与第二延伸部相交的连接部对对称轴824、825、826可以在与第二延伸部的交点沿逆时针方向形成规定大小的锐角。
54.参照图9，根据本发明的一实施例的陶瓷加热器100所含的单区发热体可包括与6个连接部对对应的6个连接部对对称轴921、922、923、924、925、926，根据需求，各连接部对可以形成为，各连接部对对称轴与从发热体的中心420沿两个方向延伸的第一延伸线740或第二延伸线750形成彼此不同的连接角。换言之，考虑到陶瓷板加热面的温度分布，与发热体的6个连接部对对应的6个连接部对对称轴921、922、923、924、925、926可以形成全部不同大小的连接角，因此，陶瓷板的加热面温度分布可以设计成符合陶瓷加热器设计者的要求。
55.图10是示出本发明的又一实施例的陶瓷加热器100所含的两区发热体1000的结构的图。
56.参照图10，根据本发明的又一实施例的陶瓷加热器100所含的两区发热体1000的同心圆柱连接部对也可以设计成，各连接部对对称轴不经过发热体的中心。因此，当根据本发明的发热体连接部结构应用于包括两区发热体的陶瓷加热器时，可以获得可去除由于现有两区陶瓷加热器所含的发热体连接部结构发生的低温区域的效果。
57.另外，图4和图10所示的根据本发明的陶瓷加热器的所含发热体结构仅是示例性的，根据本发明的陶瓷加热器所含的发热体结构不限于单区或两区结构，也可以应用于包括具有三区以上的温度区域的发热体的陶瓷加热器。
58.图11是示出本发明的一实施例的根据陶瓷加热器100所含的单区发热体400的连接角j的陶瓷加热器100的加热面温度分布的图。
59.参照图11，在陶瓷加热器所含的发热体的相邻的同心圆柱之间的最短距离g为1mm，同心圆柱连接部对之间的距离h为0.5mm且陶瓷加热器的加热面温度为500℃的条件下，测定同心圆柱连接部对对称轴与延伸线形成的连接角分别是(a)30度时、(b)45度时、
(c)60度时的与各低温区域对应的陶瓷加热器的加热面温度，将其结果与现有陶瓷加热器进行比较并示出。从图11的表可以看出，对应于实施例a的低温区域的陶瓷加热器的加热面温度为493℃，对应于实施例b的低温区域的陶瓷加热器的加热面温度为498℃，对应于实施例c的低温区域的陶瓷加热器的加热面温度为495℃。将所述结果与在现有陶瓷加热器中对应于低温区域的加热面温度432℃进行比较，可以看出出现了明显的差异。与具有现有发热体结构的陶瓷加热器相比，可以确认低温区域在具有根据本发明的一实施例的发热体结构的陶瓷加热器的加热面减少很多。
60.当将根据本发明的陶瓷加热器所含的发热体的连接角j设计为30度以下进行试验时，低温区域的减少不明显，当将连接角j设计为60度以上进行试验时，存在设计发热体时难以设计位于与发热体的中心近的位置的发热体的连接部的问题。因此，根据本发明的陶瓷加热器所含的发热体的连接角j优选设计为30度以上且60度以下。
61.另外，根据本发明的一实施例的陶瓷加热器所含的发热体的材料可包括mo、mo2c、moc、mo3c2、mo中的任一者。另外，所述发热体的材料可以与ti和c中的任一材料混合，或者，涂覆有ti和c中的任一材料。
62.根据本发明的陶瓷加热器100，具有能够减少陶瓷加热器所含的发热体的低温区域，从而提高陶瓷板加热面的温度均匀性的效果。
63.另外，根据本发明的陶瓷加热器100，具有能够在无需添加额外的装置的情况下，仅通过变更连接陶瓷加热器所含的发热体的同心圆柱的连接部结构的设计，来提高陶瓷加热器加热面的温度均匀性的效果。
64.如上所述，在本发明中，已经说明了如具体构成要素等的特定事项和有限的实施例和附图，但这仅是为了帮助对本发明整体的理解而提供的，而本发明并不限于所述实施例，本发明所属领域的普通技术人员能够在不脱离本发明的本质特征的范围内进行各种修改和变更。因此，本发明的精神不应被限制于所说明的实施例并确定，不仅是所附的权利要求，与所述权利要求等同或等效变更的所有技术思想都应被解释为包括在本发明的范围内。
65.工业上的可利用性
66.本发明可应用于陶瓷加热器。