、难熔金属、过渡金属、以及稀土金属的组的元素的氮氧化物；或者其 合成物和/或组合。在一个实施方式中，外涂层包括热解氮化硼、氮化铝、碳化硅、或者氮化 娃。
[0056] 包覆层可以利用与第一涂层相同的技术施加，或者可以利用如在前面部分中描述 的本领域中已知的任何其它技术施加，包括但不限于PVD、CVD、经由热注入的粉末涂覆、热 喷射、电弧喷射、喷涂、以及空气喷射。
[0057] 在一个实施方式中，包覆层具有0.005英寸到0.20英寸的厚度。在另一个实施方 式中，从大约0. 01英寸到0. 10英寸。在第三实施方式中，包覆层具有小于大约0. 05英寸 的厚度。还在第四实施方式中，包覆层是具有大约0. 01英寸到大约0. 03英寸范围的厚度 的热解氮化硼的平坦固态大致连续的表面层。
[0058] 在一个实施方式中，其中热解氮化硼被用于包覆涂层，利用热解氮化硼中固有的 高度热传导各向异性，层厚度被优化以促进热均匀性。在又一个实施方式中，利用多个包覆 层，热解氮化硼以及热解石墨，以促进热均匀性。
[0059] 本发明的加热器的此构造适于释放在加热器上的热应力、CTE错配应力或者两者。 当与大致垂直于上表面定向加热横档相比时已经发现使每个加热器横档的主要部分大致 平行于加热器的上表面定向缓解了热应力与CTE错配应力。（参见表1)。在一个实施方式 中，此构造提供了具有小于形成加热器本体的材料的弯曲强度的CTE错配应力的加热器。 在一个实施方式中，已经发现本发明的加热器的CTE错配应力小于形成加热器本体的石墨 的弯曲强度。
[0060] 形成电触头。在此最终步骤中，电触头被通过顶部涂层机械加工以在接触位置处 暴露石墨以便连接到外电源。另选地，电触头延伸部可以在最终涂覆处理以前一开始就机 械加工成石墨基部，或者在包覆操作以前增加。
[0061] 本发明的加热器可以用于不同的应用，特别是作为晶片载体的半导体处理应用。 已经发现本发明的加热器的机械强度相对于传统石墨加热器的强度被显著地提高。
[0062] 在半导体应用中，通常地处理不同尺寸和/或形状的晶片。因此，应该理解的是在 本发明的广义实践中加热器可以具有如用于特定使用或应用要求的任何适当的尺寸与形 状/轮廓。加热器可以是圆柱形状、平坦圆盘、滚筒等。其可以具有其最长尺寸（例如，直 径、长度等）为大约2到20英寸的尺寸以及0. 05"到0. 50"英尺厚度。在一个实施方式 中，其可以是具有2"长X2"宽X0.01" _厚的尺寸的圆盘。在圆柱形的一个实施方式 中，加热器具有2"到20"内径、0. 10"到0.50"壁、以及2"到40"长的尺寸。
[0063] 这里涉及的全部引文都通过引用的方式包含与此。
[0064] 实例
[0065] 根据描述技术的方面与实施方式的加热器的特性被估计并且与现有加热器设计 的特性进行比较。实例1是通过图1-图4描述的加热器。比较实例1是具有如图5中所 示的构造的加热器。图5中的加热器200由石墨本体形成并且涂覆有热解氮化硼。加热器 包括彼此平行的两个半部。从弯曲路径中的端子延伸的路径包括加热横档，此加热横档具 有垂直于加热器的上表面定向的主要部分210。在弯曲路径的转弯230之间加热器包括间 隙或空间220,并且包括在加热横档之间由热解氮化硼形成的桥240。除了在比较实例2中 已经移除热解氮化硼桥以外比较实例2与比较实例1类似。
[0066] 利用有限元分析软件一 一种有限元件分析软件工具一来估计当从20°C加热到 1500°C固定端子处于20°C时加热器的热应力。当利用用于有限元件分析的有限元分析软件 以及用于理论值的一维应力等式当将加热器从1800°C冷却到20°C时估计CTE错配应力。
[0067] 表1包括各种加热器设计的特性。
[0071] 如表1中所示，本加热器构造可以提供具有与现有技术加热器设计相比降低的热 应力与降低的CTE错配应力的设计。这甚至被视为封装石墨的涂层减少。
[0072] 上面已经描述了本发明的实施方式并且当阅读与理解本说明书时会想到其它变 型与另选。如下的权利要求旨在在它们属于权利要求或其等效物的范围内情况下包括全部 修改和变型。
【主权项】
1. 一种加热器，包括： 带涂层的石墨本体，所述本体包括： 上表面； 下表面；以及 限定预定路径的构造，所述预定路径限定了多个加热横档，其中，每个加热横档的主要 部分大致平行于所述上表面定向。2. 根据权利要求1所述的加热器，其中所述石墨本体涂覆的涂层选自：氮化物；碳化 物；碳氮化物；或选自包括硼、铝、硅、镓、难熔金属、过渡金属、以及稀土金属的组的元素的 氮氧化物；或者其两种或更多种的组合。3. 根据权利要求2所述的加热器，其中所述涂层选自：热解氮化硼（pBN)、氮化铝、氮化 钛铝、氮化钛、碳氮化钛铝、碳化钛、碳化硅、以及氮化硅。4. 根据权利要求3所述的加热器，其中所述涂层是热解氮化硼。5. 根据权利要求1所述的加热器，其中所述本体还包括串联连接的两个半部，其中每 个半部都具有限定预定路径的构造，所述预定路径限定多个加热横档，其中每个加热横档 的主要部分都大致平行于所述上表面定向。6. 根据权利要求1所述的加热器，其中所述本体是圆柱形本体。7. 根据权利要求1所述的加热器，其中每个加热横档都具有大致相同的宽度。8. 根据权利要求1所述的加热器，其中至少一个加热横档的宽度窄于至少一个其它加 热横档的宽度。9. 根据权利要求8所述的加热器，其中在所述本体的上表面的顶部处的最上端加热横 档的宽度窄于至少一个其它加热横档。10. 根据权利要求9所述的加热器，其中在所述本体的上表面的顶部处的最上端加热 横档的宽度小于或等于至少一个其它加热横档的宽度的一半。11. 根据权利要求1所述的加热器，其中所述热膨胀系数（CTE)错配应力小于所述石墨 的弯曲强度。12. 根据权利要求1所述的加热器，其中每个加热横档都形成弯曲的图案，并且在各加 热横档之间存在间隙，其中至少两个加热横档之间的所述间隙的至少一部分是键孔间隙。13. -种加热器，包括： 带涂层的石墨本体，所述本体包括： 上表面； 下表面； 限定预定路径的构造，所述预定路径限定了多个加热横档，其中每个加热横档的主要 部分大致平行于所述上表面定向；并且 其中至少一个加热横档的宽度窄于至少一个其它加热横档的宽度。14. 根据权利要求13所述的加热器，其中在所述本体的上表面的顶部处的最上端加热 横档的宽度窄于至少一个其它加热横档。15. 根据权利要求14所述的加热器，其中在所述本体的上表面的顶部处的最上端加热 横档的宽度小于或等于至少一个其它加热横档的宽度的一半。16. 根据权利要求13所述的加热器，其中所述石墨涂覆的涂层选自：氮化物；碳化物； 碳氮化物；或选自包括硼、铝、硅、镓、难熔金属、过渡金属、以及稀土金属的组中的元素的氮 氧化物；或者其两种或更多种的组合。17. 根据权利要求13所述的加热器，其中所述涂层选自：热解氮化硼（pBN)、氮化铝、氮 化钛铝、氮化钛、碳氮化钛铝、碳化钛、碳化硅、以及氮化硅。18. 根据权利要求17所述的加热器，其中所述涂层是热解氮化硼。19. 根据权利要求13所述的加热器，其中所述本体还包括串联连接的两个半部，其中 每个半部都具有限定预定路径的构造，所述预定路径限定了多个加热横档，其中每个加热 横档的主要部分都大致平行于所述上表面定向。20. 根据权利要求13所述的加热器，其中所述热膨胀系数（CTE)错配应力小于所述石 墨的弯曲强度。21. -种加热器，包括： 带涂层的石墨本体，所述本体包括： 上表面； 下表面； 限定预定路径的构造，所述预定路径限定多个加热横档，其中每个加热横档的主要部 分大致平行于所述上表面定向；并且 其中在所述本体的上表面的顶部处的加热横档的宽度小于或者等于至少一个其它加 热横档的宽度的一半。22. 根据权利要求22所述的加热器，其中所述热膨胀系数（CTE)错配应力小于所述石 墨的弯曲强度。
【专利摘要】本发明公开了一种带涂层的石墨加热器。加热器具有包括多个加热横档的构造，多个加热横档具有大致平行于加热器的上表面布置的主要部分使得主要部分水平地布置。特别与具有主要部分垂直于加热器的上表面的平面定向的加热横档的设计相比，加热器构造提供了展现了减小的热应力和/或减小的CTE错配应力的加热器。
【IPC分类】H05B6/36
【公开号】CN105379415
【申请号】CN201480040144
【发明人】陆中浩
【申请人】莫门蒂夫性能材料股份有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年7月10日
【公告号】EP3022986A1, US20160174302, WO2015009538A1