CN103572261A - 石墨加热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种既不使石墨加热器的电阻值有大的下降，而挠曲以及翘曲等的变形又极少的高温强度高的石墨加热器。本发明的石墨加热器，为了达成上述目的，在两端有电气连接部或端子部，在与电流流动的长方向上的交叉的截面上呈凹形的沟部形成，其特征在于∶所述沟部沿着所述长方向连续形成，但是在该沟部与所述长方向交叉的方向上有至少一个梁部形成。

Description

石墨加热器

技术领域

本发明涉及在CVD(化学的气相蒸镀法)等的处理被进行的半导体基板处理装置以及基板成长装置等中，以对所述半导体基板进行加热为目的使用的石墨加热器。

背景技术

半导体基板的结晶性以及单结晶性的薄膜，一般说来，是通过用等离子以及紫外线激光等的CVD法，或使用电子束蒸发法以及MBE法，进一步使用磁控等的溅射法以及脉冲激光蒸镀法等的PVD法等，在单独的基板上或材料本身被作为基板而制作的。

在这样的薄膜的制作时，制作条件中特别以温度条件最为重要，如不达到一定以上的基板温度，就不能使结晶性以及单结晶性的薄膜生长。特别是，SiC，GaN，ZnO等的将来型宽能隙半导体等，与具有1400℃左右的熔点的Si不同，由于具有约2500，1900，1700℃等的超高温度的熔点，所以有必要使其具有进行升华以及烧结体的生成的超高温度。用成膜法，虽然可以在比这样的温度低的基板温度进行成膜，但即使如此,也需要在1000～1300℃的超高温度进行加热。

另外，对于成膜以及元件化来说,进行高品质的薄膜的制作也是不可缺少的，由此，由于使杂质的混入的减少也是重要的条件之一，所以在超高温度不进行蒸发的的清洁的超高温加热器也是必要的。作为这样的超高温加热器，已知的有使用W以及Mo的金属制加热器，但是这样的金属制的加热器，在真空下使用时，其表面上形成的氧化物会蒸发从而具有混入杂质的问题。

另外，金属制的加热器之外，也已知有石墨制的加热器。石墨制的加热器，虽然在高温的高纯度处理时可以使杂质的混入变低，但是这种容器在高温进行高纯度处理时,会暴露在氨，氢等的腐蚀性气体中，易被消耗，所以要对加热器的表面用耐腐蚀性的膜进行保护。

进一步，作为用于半导体基板在高温下的高纯度处理的加热器，在满足上述杂质的混入的减低化的条件以外，还优选在高温处理时的变形要少，发热量要大。所以即使满足杂质的混入的条件，但是在电阻值低的加热器的场合，如要使发热量变大，就要准备满足在低电圧，大电流的条件下使用的新电源装置，从而会使成本升高。

对于这样的问题，由于加热器的电阻值用(电阻值)＝(固有电阻率)×(长度)÷(截面积)的来进行决定，所以要对加热器的长度和截面积进行调整，以使加热器的电阻值变大,使发热量増加。

例如，在专利文献1中，记载了通过使截面形状变为凹形或凸形，使在图案长以及容许电流值被维持的状态下使发热量増加的碳加热器。

另外，在专利文献2中，记载了一种通过使加热面成为平滑面，而使其相反侧形成凹形，从而截面积变小，电阻变大的石墨加热器。

专利文献

【专利文献1】特开2005-217317号公报

【专利文献2】专利第4690297号

但是，专利文献1记载的碳加热器，为了使电阻变高，被制成细长型，但是如过长，具有易破损，在实用上处理困难的问题。另外，专利文献2记载的矩形的石墨加热器，在电流流动的长方向上形成凹状，由此来对电阻值变低进行抑制的同时，在两侧形成肋筋，来对加热器本身的强度变低进行抑制，但是这在实用上是不充分的。

即，石墨加热器，如上述，由于易被氨，氢等气体腐蚀，所以要在加热器表面涂布耐腐蚀性的保护膜，在进行该涂布处理时，要对加热器进行支持，并且在加热器上施加有重力等，由此加热器本身会发生挠曲，变形以及翘曲等，而且还会由于高温处理的热膨张等原因加热器本身会挠曲，变形以及翘曲。由此，如石墨加热器变形，向装置的安装就会变得困难，会对装置使用时的温度分布产生坏影响，从而使产品的特性不良。

由此，本发明，就是着眼于上述的情况而完成的，本发明的目的就是提供一种既不使石墨加热器的电阻值有大的下降，并且挠曲以及翘曲等的变形极少的高温强度高的石墨加热器。

发明内容

本发明的石墨加热器，为了达成上述目的，在两端有电气连接部或端子部，有在与电流流动的长方向交叉的截面呈凹形的沟部形成，其特征在于∶所述沟部在所述长方向上连续形成，但是有至少1个在该沟部与所述长方向交叉的方向上形成的梁部。

另外，本发明的石墨加热器的电阻值为，在石墨的固有电阻率为ρ，两端的端子间距离为L，沟部截面积为S时，用式R＝ρ×L/S计算出的端子间的电阻值的80％以上且100％未满。

进一步，本发明的石墨加热器，优选在其表面全体或者一部分上涂布保护膜，该保护膜，优选由从PBN(热解氮化硼)，PG(热解石墨)，AlN，SiC选择的耐腐蚀性保护膜。

发明的效果

根据本发明，即使在石墨加热器上涂布保护膜的场合，由于可以对加热器本身的挠曲，变形，翘曲等的变形进行抑制，其在装置上的安装变得容易。另外，加热器的变形引起的装置内的温度分布的不均一化被抑制，可以安定地生产品质良好的产品。进一步，根据本发明，由于不会使现有的石墨加热器的电阻值有大的下降，所以可以在现有的加热器电源的规格范围内使用，不需要准备新的电源，在设备成本上有优点。

附图说明

图1，为本发明的石墨加热器1的概略说明平面图，梁部4的截面图以及沟3的截面图。

图2为电阻值的计算，测定时的端子间距离位置的示意说明图。

图3为测定变形时的端子中心间距离的示意说明图。

图4为梁的部分的种种的形状的示意概略说明图。

具体实施方式

以下，对本发明的石墨加热器1参照附图进行说明。

图1为表示本发明的石墨加热器1的形状的图。在该石墨加热器1中，有在与电流流动的长方向交叉的截面上呈凹形的沟部3形成，该沟3在所述长方向上连续形成，但是在该沟3有梁部4形成。

该梁部4，在石墨加热器1高温下进行涂布处理时，有对处理中与长方向相交叉的方向等上的热膨张进行抑制的功能，所述可以对以往的加热器易发生的热膨张等造成的挠曲，变形以及翘曲等的变形进行极力的抑制。为了对该热膨张等造成的变形进行抑制，与长方向交叉的方向上至少要有一个梁部4形成。图1中，有7个梁部4形成。

在本发明中，由于梁部4仅至少有一个在与长方向交叉的方向上形成，所以加热器的电阻值与现有的加热器相比没有大的降低，由此可以提高加热器的高温强度。另外，由于加热器的电阻值与以往的加热器相比没有大的下降，所以以往的石墨加热器的供电电源可以原封不动地使用，这在设备成本上有优点。

假如，要准备新的电源，所有的装置都会发生同样的问题，这会发生大的成本负担，但是根据本发明，现有的加热器电源可以原封不动地使用，所以没有设置变更的负担。

本发明的石墨加热器将梁部4留下而对将沟3进行加工，使加热器的电阻值与以往的加热器相比没有大的下降，即使本发明的石墨加热器的电阻值为，在使在石墨的固有电阻率为ρ，两端的端子间距离为L，沟的截面积为S，石墨加热器的端子间电阻值为R时，用R＝ρ×L/S的式子计算出的该电阻值R的80％以上且为100％未满。

其次，端子间距离L为从端子部2的贯通穴中心沿长方向，到首先与石墨相交的点之间的距离，如图2表示的那样，为从与石墨相交的右侧的点沿石墨加热器的长方向到左侧的点的距离。另外，沟的截面积S为图1表示的斜线部的面积。

本发明的梁部4，至少有1个形成即可，其个数根据石墨加热器的长度等来进行增减调整。例如，全长300ｍｍ～3000ｍｍ，宽5ｍｍ～30ｍｍ，厚2ｍｍ～10ｍｍ左右的石墨加热器的场合，梁部4，以1个～30个左右为优选。

另外，沟3的深度，以0.5ｍｍ～8ｍｍ程度为优选；梁的部分4的宽以1ｍｍ～20ｍｍ程度为优选。

另外，本发明的石墨加热器1的全体形状，如图1所示，为Ｕ字形状，但根据使用状況并不限于此，曲线或直线形状，Ｃ字形状也可。

进一步，本发明的梁部4，如图1所示，以与长方向垂直的形状为优选，但时并不限定于此，只要可以抑制热膨张引起的变形，可以如图4表示的那样，其根部的形状为倾斜的形状也可以，圆面也可以。

本发明的石墨加热器1，优选其表面全体或一部分涂布保护膜，该保护膜可以使加热器对腐蚀性气体以及液体的耐受性提高。保护膜，优选对氨，氢的耐性高的从PBN(热解氮化硼)，PG(热解石墨)，AlN，SiC选择出的耐腐蚀性的膜。

【实施例1】

在全长600ｍｍ，宽20ｍｍ，厚5ｍｍ的石墨加热器1的两端，设置用来进行电接续的端子部2(螺丝卡定的贯通穴)，在端子间的电流流动的长方向上，形成两侧壁厚3ｍｍ，底部厚1.5ｍｍ的凹沟3。沟3形成时，与电流流动的长方相交叉的方向上，进行沟加工，形成7个宽10ｍｍ的梁部4。

图1为，制作的石墨加热器1的平面图，分别表示梁部4的截面图以及沟3的截面图。梁部4的截面积为标准的矩形，但是本发明并不限定于此，梁部4的截面积，只要比沟3大即可。

制作的石墨加热器1的端子间的电阻值用日置公司制高毫欧测试仪3540进行测定，得知石墨加热器1的电阻值为0.16Ω。另外，测定位置为具有与计算时的端子间距离等同的距离的位置。与此相对，石墨的固有电阻率为15μΩ·ｍ，两端的端子间距离为600ｍｍ，截面积S为51ｍｍ2时的计算的电阻值R为，R＝ρ×L/S＝0.176Ω，所以制作的石墨加热器1，其电阻值下降程度为9％程度，所以为完全可以使用现有的电源。

接着，为了对石墨加热器用高温进行涂布处理时的挠曲，变形以及翘曲的状況进行比较，作为比较例制作了仅有沟3而没有梁部4形成加热器。

将沟3中有梁部4形成的本发明的石墨加热器和上述比较例的加热器分别放入真空炉，在1800℃，50Pa的条件下，用BCl3和NH3气体，进行约300μｍ的PBN涂布。该涂布处理后，分别将加热器载置于面板上，对其变形和翘曲用三丰公司制的三维测定机进行测定。另外，在该测定中，翘曲作为在面板上载置时的最大高度的差，变形为端子部2的中心间的距离的变化。图3表示了该端子部2中心间的距离。

作为测定的结果，形成梁部4的本发明的石墨加热器1的翘曲为0.31ｍｍ，端子中心间距离的变化为0.15ｍｍ，与此相对，没有梁部的石墨加热器的翘曲为0.45ｍｍ，端子中心间距离的变化为0.42ｍｍ。

因此，本发明的石墨加热器1，即使在高温下进行涂布处理时，加热器的翘曲，变形少，从而确认到本发明对加热器的变形的抑制是有效的。

【实施例2】

在与实施例1同样的条件进行加工，制作3个石墨加热器，对该3个石墨加热器，分别进行300μｍ厚的PG，AlN，SiC涂布处理。在任一个中，都可以得知形成梁部4的本发明的石墨加热器比没有形成梁部的比较例的石墨加热器的变形要小。

因此，可以确认本发明的石墨加热器1用PG，AlN，SiC等在不同的处理温度进行的涂布处理也是有效的。

【符号的说明】

1  石墨加热器

2  端子部(电气连接部)

3  沟部

4  梁部

Claims (4)

1.本发明的石墨加热器，在两端有电气连接部，在电流流动的长方向上形成在与长交叉的截面上呈凹形的沟，其特征在于∶所述沟部沿着所述长方向连续形成，但是在与该沟部交叉的方向上有至少一个梁部形成。

2.权利要求1所述的石墨加热器，其特征在于∶其端子间的电阻值为，在石墨的固有电阻率为ρ，两端的端子间距离为L，沟部截面积为S时，用R＝ρ×L/S来计算的电阻值的80％以上且100％未满。

3.权利要求1或2所述的石墨加热器，其特征在于∶所述石墨加热器表面全体或者一部分涂布有保护膜。

4.权利要求3所述的石墨加热器，其特征在于∶所述保护膜由选自耐腐蚀性的PBN，PG，AlN以及SiC构成。

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