一种用于调节加热对象温度并支撑加热对象的组件，加热对象例如是半导体基板或者金属／陶瓷模件或者需要温度调节例如排气或者退火的其它工艺。在一个实施例中，该组件包含用于支撑加热对象的加热对象支撑体；用于将对象加热至至少３００℃温度的陶瓷加热元件；设置在该基板支撑体和陶瓷加热层之间的第一导热层；设置在该陶瓷加热层下面的第二层。加热组件中的第一层和第二层具有小于５ＧＰａ的弹性模量，用于偏压陶瓷加热层而不会引起对于陶瓷层的破坏，同时还能给基板提供均匀和优良的加热。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术通常涉及这样的组件，其用于在半导体工艺处理室中调节基 板的温度，用于调节金属模件或陶瓷模件包括玻璃模压的温度，用于除 气、合金化或者需要温度调节的其它工业处理工艺。
技术介绍
由于高能效以及易于测量和控制，电阻加热器作为加热对象的器件 广受欢迎。在那些电阻加热器中，当需要的温度比传统的金属加热器能 够承受的温度高时，通常选择陶瓷加热器。陶瓷加热器还用于对于金属 污染敏感的工艺中。半导体工艺、金属或者陶瓷模压、除气和合金化是 通常使用陶瓷加热器的领域实例。在这些领域中应用通常需要对象达到60crc或者更高的温度。加热对象例如半导体晶片或者模件的温度控制对于满足需要的工艺性能是关键的。热调节装置包括电阻加热器，还可以包括在对象和电阻加热器之间的目标支撑元件的分离部件。例如当电阻加热器需要免受苛刻的工艺环境、机械负载或者污染影响时，就需要这种结构。当加热对象的温度均匀性需要提高时，还需要这种目标支撑元件。通常，在这种结构中，具 有与加热对象的温度控制相关的两个关心区域。第一关心的是在加热对象和对象支撑体的表面之间的热传导，第二关心的是在组件结3勾中目标 支撑体的热调节。组装热装置通常具有热接触电阻的问题。在真空或者低气压(20Pa或更低)气氛中，通过气体传递对流热的效率更低，上述 问题变得非常重要。通常，背景气体例如氩气或者氦气用作在基底和对象支撑体之间的热传导介质以补偿这种热传导困难。对象支撑元件可以具有的例如真空或者静电夹头功能以将加热对象 保持在其位置上。功能的另一实例，目标支撑提可以作为等离子工艺中 的RF电极工作。第二关心的是对象支撑体的热调节。在组件中对象支撑体的热调节 通常由位于组件之中的金属冷却板来提供。通过具有固相接触的材料提 高导热传导促进更高的热传导率，与通过气隙或者空隙包括在接触面上 表面不规则(平坦性、粗糙度等)引起的缝隙的热传导不同，通过固体 材料的导热以更高的速率发生。希望提高能量效率、更快的加热/冷却以 及在组件例如弹性O环中保护非热阻部件。热界面材料(TIM)层已经用于最大化在陶资支撑体和冷却板之间 的固固相接触。美国专利No.6,292,346中公开使用了厚度小于500)um 的金属箔或者碳片。美国专利No.6,563,686中公开使用共形石墨空隙层以提高热导率。然而，为了获得来自石墨或者碳层的最佳性能，需要充 分压缩加热元件和目标支撑元件以最小化接触表面中的气隙或孔隙。然而，使用由上述引证的专利公开的单TIM层的方法不容易应用 于陶t;加热器。尽管陶资加热器与传统金属加热器相比具有很多优点， 陶瓷部件通常具有固有的脆性缺点。对加热器难于获得充分的压缩以最 大化TIM层的性能而不破坏加热元件。由不充分的压缩引起的低效热传 导是陶瓷加热器的共有问题。此外，现有技术中的TM压缩方法难于在 加热对象上提供半导体工艺和透镜模压工艺必须的均匀温度分布。重复 性和可复制性是与不充分接触TIM相关的另一问题。这种性能对于实际 的接触区域是敏感的，该接触区域取决于各部分之间的变化和组件操作 变化。因此，需要热传导性能提高并且对加热元件影响最小的加热组件。
技术实现思路
-一方面，本专利技术涉及用于在工艺处理室例如晶片处理室或者高温模压室中调节对象温度和支撑对象的组件，该组件包括用于支撑晶片基板 或者模件的对象支撑体；用于将对象加热至至少30(TC温度的陶资加热元件；设置在该对象支撑体和陶资加热层之间的第一导热层；设置在该 陶瓷加热层下面的第二层。第一层和第二层都包含弹性模量小于5GPa 的材料，用于偏置陶瓷加热层而不会引起对于陶瓷层的破坏，同时还能 提供均匀和优良的加热基板。在一个实施例中，笫一层和第二层都包含相同的材料例如石墨。在 第二实施例中，第一层包含石墨片，第二层包含陶瓷毡材料。在第三实 施例中，第二层具有至少500Mm的厚度。附图说明图1是陶瓷加热器的一个实施例的透^L图。图2A、 2B和2C是具有不同层结构的图1的陶瓷加热器的各种实 施例的横截面图。图3是本专利技术的加热器组件的实施例中的一个实施例的分解图。 图4是本专利技术的加热器组件的另一实施例的横截面图。 图5是本专利技术的加热器组件的第三实施例的横截面图。具体实施例方式如在此使用的，近似的语言可能用于修正任何可以改变的定量表 示，而不会导致与之相关的基本功能的改变。因此，在一些情况中通过 术语例如大约和实质上修正的值不是要限制于特定精确值。如在此使用的，术语对象或基板表示由本专利技术的加热组件 支撑或者加热的半导体晶片或者模件。而且如在此使用的，处理装置 可以和加热器、加热组件、加热装置，，或工艺装置互换地使用，表示包含至少一个加热元件和/或冷却设备以调节在其之上支撑的基 板温度的组件。如在此使用的，术语电路可以和电极互换地使用，术语 加热元件可以和电阻、加热电阻或加热器互换地使用。 术语电路可以以单数或复数形式使用，表示存在至少一个单元。 如在此使用的，术语片可以和层互换地使用。 组件例如加热装置在加热元件和对象例如加热晶片基板、加热模件或者加热其它各种样品容器之间提供有效导热，期中加热对象加热至至少300。C的温度。该装置在对象甚至有缺陷的加热元件例如不均匀的接触表面上提供相对均匀的温度分布。组件的实施例如下所述，通过描述 使用的材料、元件的组装、其制造工艺并且参考附图来介绍。陶瓷加热元件的一般实施例在一个实施例中，该组件包括如图1 所示的陶资加热器33。陶资加热器33包含具有埋在其中的加热电阻16 (未示出)的盘形致密陶瓷基板12,其顶部表面13充当加热对象即晶 片、模件或其它样品容器S的支撑表面。用于为加热电阻供电的电端子 15可以附着在陶资基板12的底部表面中心，或者在一个实施例中，在 陶瓷基板的侧面上。在如图2A所示的一个实施中，陶乾底部基板包含盘或基板18,该 盘或基板18包含导电材料、具有电绝缘的外套层19并且优选复合薄膜 粘结层(未示出)以提高在层19和基底基板18之间的粘性。导电材料 的实例包括石墨；难熔金属例如W和Mo、过渡金属、稀土金属和合金； Hf、 Zr和Ce的氧化物和碳化物及其混合物。关于外套层19,该层包含 选自由B、 Al、 Si、 Ga、 Y、难熔硬金属、过渡金属组成的组的元素的 氧化物、氮化物、碳化物、氮碳化物或者氮氧化物中的至少一种；铝的 氧化物、氮氧化物；以及它们的组合物。关于选择的复合薄膜粘结层， 该层包含选自Al、 Si、包括Ta、 W、 Mo的难熔金属、包括Ti、 Cr、 Fe 的过渡金属中的至少一种的氮化物、碳化物、氮碳化物、硼化物、氧化 物、氮氧化物；以及它们的混合物。实例包括TiC、 TaC、 SiC、 MoC及 其混合物。在如图2B所示的一个实施例中，基底基板18包含电绝缘材料，该 电绝缘材料包括烧结陶瓷例如选自B、 Al、 Si、 Ga、 Y、高温稳定磷酸 锆、具有NaZr2 (P04) 3的NZP结构、难熔硬金属、过渡金属组成的 组的元素的氧化物、氮化物、碳化物、氮碳化物或者氮氧化物；Al的氯 化一物、氮氧化物以及它们的组合物，具有高的耐磨性和高的热阻性。在 一个实施例中，基底基板18包含纯度>99.7 %的A1N和选自Y203、 Er203 及其组合物本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在处理工艺室中调节加热对象的温度和支撑加热对象的组件，该组件包括： 具有顶部表面和底部表面的对象支撑元件，顶部表面用于支撑加热对象； 用于调节基板温度的温度调节设备，该温度调节设备具有顶部表面和底部表面； 设置在基底支撑体和温度调节设备之间的第一层，该第一层偏压在该温度调节设备的顶部表面上，该第一层包含在平行于温度调节设备的平面上导热率至少为２０Ｗ／ｍＫ并且弹性模量小于１ＧＰａ的材料； 设置在该温度调节设备下面的第二层，该第二层偏压在该温度调节设备的底部表面上，并且该第二层包含弹性模量小于１ＧＰａ的材料。
【技术特征摘要】
US 2006-9-19 60/826150;US 2006-10-30 11/5545731、一种用于在处理工艺室中调节加热对象的温度和支撑加热对象的组件，该组件包括具有顶部表面和底部表面的对象支撑元件，顶部表面用于支撑加热对象；用于调节基板温度的温度调节设备，该温度调节设备具有顶部表面和底部表面；设置在基底支撑体和温度调节设备之间的第一层，该第一层偏压在该温度调节设备的顶部表面上，该第一层包含在平行于温度调节设备的平面上导热率至少为20W/mK并且弹性模量小于1GPa的材料；设置在该温度调节设备下面的第二层，该第二层偏压在该温度调节设备的底部表面上，并且该第二层包含弹性模量小于1GPa的材料。2、 权利要求1的组件，其中该温度调节设备包含陶瓷加热器和冷 却板，用于在-80。C至600°C的温度范围内调节基板温度。3、 权利要求1-2中任何一个的组件，其中该温度调节设备是陶瓷 加热器，用于将加热对象加热至至少30(TC的温度。4、 权利要求1-3中任何一个的组件，其中第一层或者第二层包含 延展性至少为5%的材料。5、 权利要求1-4中任何一个的组件，其中第一层或者第二层包含 压缩率至少为20%的材料。6、 权利要求1-5中任何一个的组件，其中该第一层和第二层都具 有50 jLim-10mm的厚度。7、 权利要求1-6中任何一个的组件，其中该第二层的厚度至少为500 Mm,第一层的厚度至少为100Mm。8、 权利要求1-7中任何一个的组件，其中该第二片的厚度是第一 片厚度的1.5至4倍。9、 权利要求1-8中任何一个的组件，其中该第一层和第二层以小 于30psi的力偏压在陶资加热元件上。10、 权利要求1-9中任何一个的组件，其中该第一层至少包含石墨 层，并且其中该第二层包含选自石墨片、陶瓷毡、陶瓷泡沫、碳片、陶 瓷纤維和石墨泡沫中的材料。11、 权利要求1-10中任何一个的组件，其中该温度调节设备是陶 瓷加热器，用于将加热对象加热至至少30Crc的温度，该组件还包括设置在该第二层下面的热绝缘层；以及与对象支撑元件密封连接的平台，形成容纳第一层...
【专利技术属性】
技术研发人员：K富杰穆拉，A米雅哈拉，T希古奇，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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