[发明专利]具有圆柱各向异性热导率的复合装置

说明书

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)，方位角和轴向(z)方向上提供各向异性热导率。

发明领域

本发明涉及一种设备，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。

发明背景

这节中的说明仅仅提供涉及本发明的背景信息，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。

发明内容

在本发明的一种形式中，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。

根据本发明的另一方面，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。

根据本发明仍然的另一方面，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。

在本发明的另一形式中，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。