具有圆柱各向异性热导率的复合装置制造方法及图纸

提供了一种用于在加工室中支撑基底和调节该基底表面温度的设备及其制造方法。该设备包括基座，其具有用于支撑所述基底的表面，和用于加热该基底的加热器，并且该加热器紧邻该基座布置。该基座是由复合材料制成的，其包含植入基质中的多个导热弓形元件，该多个导热弓形元件的每个是同心排列的，并且在径向上限定了预定的间隔，以使得所述复合材料在该基座的圆柱坐标系中，在径向(ρ)，方位角

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有圆柱各向异性热导率的复合装置专利
本专利技术涉及一种设备，其包括加热器系统，该系统能够在运行过程中将精确的温度曲线传递到加热目标，来补偿热损失和/或其他变化。所述设备可以用于多种应用，包括但不限于半导体加工。专利技术背景这节中的说明仅仅提供涉及本专利技术的背景信息，并且可以不构成现有技术。在半导体加工领域，例如，使用卡盘或者基座来在加工过程中保持基底(或者晶片)和为基底提供均匀温度曲线。这种支撑组件可以包括具有植入电极的静电卡盘，和加热器板，其通过粘结剂层结合到该静电卡盘上。加热器固定到加热器板上，其可以例如是蚀刻的箔加热器。这种加热器组件同样通过粘结剂层结合到冷却板上。该基底位于静电卡盘上，并且所述电极连接到电压源上，来产生静电功率，其将该基底保持在合适位置。无线电频率(RF)或者微波功率源可以连接到等离子体反应器室内的静电卡盘上，其包围着所述支撑组件。加热器因此在不同的室内等离子体半导体加工步骤过程中提供所必需的热来保持基底上的温度，包括等离子体膜沉积或蚀刻。在基底加工的全部阶段过程中，严格控制静电卡盘的温度曲线，来降低要蚀刻的基底内的加工变量，同时降低总加工时间。在半导体加工等应用领域中一直期望用于提高基底上温度均匀性的装置和方法。
技术实现思路
在本专利技术的一种形式中，提供了一种用于在加工室中支撑基底和调节该基底表面温度的设备。该设备包括基座，其包括用于支撑所述基底的表面，和用于加热该基底的加热器，并且该加热器紧邻该基座布置。该基座是由复合材料制成的，其包含植入基质中的多个导热弓形元件。该多个导热弓形元件的每个是同心排列的，并且在径向上限定了预定的间隔，以使得所述复合材料在该基座的圆柱坐标系中，在径向(ρ)，方位角和轴向(z)方向上提供各向异性热导率。可以排列该导热元件，以使得方位角方向上的热导率高于径向或者轴向。在一种形式中，所述加热器是层化的加热器。该导热弓形元件可以限定连续的环。该弓形元件还可以限定分区排列的对称的段。该弓形元件可以由相同或者不同的材料制成，并且可以具有类似或者不同的长度。该弓形元件还可以表现出可变的宽度或者限定可变的追踪几何形状和/或以非弧形的几何形状来提供，例如作为例子是多边形或者多种形状的非连续段。根据本专利技术的另一方面，所述基质可以不限于聚酰亚胺材料。这种聚酰亚胺材料可以是但不限于聚氧二亚苯基-苯均四酸酰亚胺材料。根据本专利技术仍然的另一方面，所述导热元件是石墨纤维。当该基座重量的大约10％包含石墨纤维时，在一种形式中，该基座在径向和轴向方向上的热导率是至少0.4W/mK。当该基座的重量大约88％包含石墨纤维时，在一种形式中该基座在径向和轴向方向上的热导率小于6.0W/mK。可选择地，当该基座的重量大约8％包含石墨纤维时，在一种形式中该基座在方位角方向上的热导率是至少80W/mK。当该基座重量的大约90％包含石墨纤维时，在一种形式中该基座在方位角方向上的热导率小于900W/mK。在本专利技术的另一形式中，提供一种设备，其将热供给到目标零件。该设备包含由复合材料制成的基座，其包含植入基质中的至少一个导热弓形元件，其中在该基座的圆柱坐标系中，所述复合材料在径向(ρ)，方位角和轴向(z)方向上提供各向异性热导率。当期望时，该设备可以进一步包含多个导热弓形元件，其同心排列，并且在径向上限定了预定的间隔。这些弓形元件可以限定连续的环或者其他构造，如上所述和如本文进一步显示和描述的。在本专利技术的仍然另一形式中，提供了一种将热提供到目标零件的方法。这种方法包含提供由复合材料制成的基座和通过相邻部件将热施加到该基座。所述复合材料包含植入基质中的多个导热弓形元件，该多个导热弓形元件的每个是同心排列的，并且在径向上限定了预定的间隔。该复合材料在该基座的圆柱坐标系的径向(ρ)，方位角和轴向(z)方向上提供了各向异性热导率。另外的应用领域将从本文提供的说明书而变得显而易见。应当理解说明书和具体实施例目的仅仅是用于说明，并非打算限制本专利技术的范围。附图说明为了能够充分理解本专利技术，现在将参考附图来描述其作为例子给出的不同的形式，其中：图1是根据本专利技术教导构建的设备的侧横截面图；图2A-2D是基座的平面图，其显示了植入基座内的不同的形式的导热元件，其是根据本专利技术的教导来复合和构建的；图3是与圆柱坐标相关的几何空间的图示，其提供来用于参考目的；图4是测试数据图，其显示了在本专利技术一种形式中的基座在不同方向上表现出的热导率，其是作为石墨纤维重量百分比的函数来绘图的；图5A是热曲线的平面图，其测量来用于仅仅包含基质材料的支撑基座；图5B是热曲线的平面图，其用于根据本专利技术教导制备的复合支撑基座；和图6是一种根据本专利技术的教导将热提供到目标零件的方法的图示。本文所述的图仅仅用于说明目的，并非打算以任何方式限制本专利技术的范围。具体实施方式下面的说明书仅仅是示例性的，并非打算限制本专利技术，应用或者用途。例如下面形式的本专利技术涉及半导体加工所用卡盘的支撑组件，和在一些情况中是静电卡盘。但是，应当理解本文提供的支撑组件和系统可以用于许多应用，并且不限于半导体加工应用。应当理解在整个附图中，相应的附图标记表示相同或者相应的零件和特征。参见图1，通常提供设备20，用于支撑加工室中的基底10和调节基底10的表面温度。设备20包含基座22，其包括用于支撑该基底10的表面24和与该基座22紧邻布置的加热器26来加热该基底10。与本专利技术有关的这样的加热器和它们的材料的进一步说明在美国专利号7,196,295和未授权的美国专利申请系列号11/475,534和13/599,648中公开，其与本申请属于同一申请人，并且其公开内容在此以它们全部引入作为参考。在一种形式中，所述加热器可以是层化的加热器。作为本文使用的，层化的加热器定义为这样的加热器，其包含通过层化方法形成的至少一个层。换言之，作为本文使用的，术语“层化的加热器”应当解释为包括这样的加热器，其包含至少一种功能层(例如结合涂层，介电层，电阻加热层，保护层，面涂层等)，其中该层是使用与厚膜，薄膜，热喷或者溶胶-凝胶等相关的方法，通过将材料施用或者聚集在基底或者另一层来形成的。这些方法也称作“层合方法”、“成层方法”或者“层化加热器方法”。这些类型的层化加热器之间的主要区别是所述方法中形成层。例如用于厚膜加热器的层典型的是使用方法例如丝网印刷，贴花施用或者膜印刷头等形成的。用于薄膜加热器的层典型的是使用沉积方法形成的，例如离子电镀，溅射，化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)等。不同于薄膜和厚膜技术的仍然的另一系列方法是被称作热喷方法的那些，其可以包括例如火焰喷射，等离子体喷射，线弧喷射和HVOF(高速氧燃料)等。现在参见图2A-2D，基座22是复合材料28，其包含植入基质材料32内的多个导热弓形元件30。在一种形式中，弓形元件30限定了连续的环，如所示的。在一种可选形式中，弓形元件30限定了分区排列的对称的段，如图2B和2C所示。例如在图2B中，弓形元件30显示为不连续的同心弧，其排列来限定不同的加热器区，其也减少了区域之间的串音(在连续同心环/段之间不期望的电流传播)。在图2C中，分布弓形元件30，以使得不连续同心弧在径向上存在交叠，其也减少了串音。这些排列的每个仅仅是不同形式的示例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在加工室中支撑基底和调节所述基底表面温度的设备，所述设备包含：基座，其包括用于支撑所述基底的表面；和加热器，用于加热所述基底，所述加热器紧邻所述基座布置，其中所述基座是由复合材料制成的，其包含植入基质中的多个导热弓形元件，所述多个导热弓形元件的每个是同心排列的，并且在径向上限定了预定的间隔，以使得所述复合材料在所述基座的圆柱坐标系中，在径向(ρ)，方位角

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.19 US 14/886,7831.一种用于在加工室中支撑基底和调节所述基底表面温度的设备，所述设备包含：基座，其包括用于支撑所述基底的表面；和加热器，用于加热所述基底，所述加热器紧邻所述基座布置，其中所述基座是由复合材料制成的，其包含植入基质中的多个导热弓形元件，所述多个导热弓形元件的每个是同心排列的，并且在径向上限定了预定的间隔，以使得所述复合材料在所述基座的圆柱坐标系中，在径向(ρ)，方位角和轴向(z)方向上提供各向异性热导率。2.根据权利要求1的设备，其中所述多个导热弓形元件限定了连续的环。3.根据权利要求1的设备，其中所述多个导热弓形元件限定了分区排列的对称的段。4.根据权利要求1的设备，其中所述多个导热弓形元件限定了不同的长度。5.根据权利要求1的设备，其中所述多个导热弓形元件限定了不同的材料。6.根据权利要求1的设备，其中所述多个导热弓形元件的至少一个限定了可变的宽度。7.根据权利要求1的设备，其中所述多个导热弓形元件的至少一个限定了可变的追踪几何形状。8.根据权利要求1的设备，其中所述基质是聚酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：张三宏，凯文·帕塔斯恩斯基，凯文·R·史密斯，
申请(专利权)人：沃特洛电气制造公司，
类型：发明
国别省市：美国,US