[发明专利]高温热板基座

说明书

一种组件，其在一种形式中是基座，该组件包括上部构件、结合到上部构件的下部构件以及在气密密封的体积内设置在上部构件和下部构件之间的热相扩散器。热相扩散器通过在气密密封的体积内的工作流体的相变来扩散热量。该组件/基座能够在超过1000℃的高温下以高的温度均匀性操作，并且在一种形式中是氮化铝(AlN)材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年6月23日提交的申请号为62/523,976、标题为“高温热板基座”的美国临时申请和2018年4月17日提交的申请号为62/658,770、标题为“高温振荡热管基座”的美国临时申请的权益，这些申请的内容通过引用被整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及半导体处理设备，并且更具体地涉及用于在各种半导体处理步骤期间支撑、加热或冷却在其上的晶片的基座(pedestal)和/或静电卡盘(electrostaticchucks)。

背景技术

该部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可不构成现有技术。

基座在半导体处理中已知用于支撑和加热布置在其上的晶片。基座通常包括用于支撑晶片的板构件和附接到该板构件的底侧的轴构件。加热器可被嵌入板构件中以向晶片提供所需的加热。另外，可以将静电卡盘或冷却装置结合到或嵌入在基座的板构件内，以向晶片提供静电卡紧力或冷却。

在诸如等离子增强膜沉积或蚀刻之类的各种晶片处理步骤期间，需要均匀地加热或冷却板构件的晶片支撑表面以减少晶片内的处理变化。因此，加热器或冷却装置需要被特别地配置为向晶片提供均匀的加热/冷却，从而导致加热/冷却回路的复杂设计。

此外，晶片支撑表面需要被快速加热或冷却以减少总处理时间。用于基座的典型加热器可以具有多层结构，其包括例如电阻加热层、路由层、介电层和保护层。加热器的多层结构以及静电卡盘、加热器和冷却装置的层压通过增加在穿过基座的z轴上的热障而不期望地限制了晶片的加热/冷却速率。

此外，用于形成组件的各个层的材料由于这些材料之间的热膨胀系数(CTE)兼容性而受到限制。当材料具有不兼容的CTE时，尤其是在高温下，可能会出现裂纹或分层。基座的操作温度也可能受到电阻加热层的材料的限制，或者由于一些材料层之间的CTE不兼容而受到限制。通常，基座可以在低于700℃的操作温度下工作。

发明内容

在一种形式中，提供了一种组件(其在一种形式中是用于半导体处理应用的基座)，该组件包括上部构件、下部构件以及在气密密封的体积内设置在上部构件和下部构件之间的热相扩散器。热相扩散器通过在密封体积内的工作流体的相变来扩散热量。

在一个变型中，填充材料设置在热相扩散器和下部构件之间的间隙内。填充材料可以是高温可压缩材料，例如，石墨(Grafoil)、氮化铝(AlN)粉末、陶瓷浆料和柔性石墨/石墨烯。

在其他变型中，结合层设置在上部构件和热相扩散器之间，其在一种形式中是钛镍钎焊合金。

上部构件可包括上壁和从上壁向下延伸的外周壁，热相扩散器被上部构件的外周壁围绕。在这种形式的一种变型中，下部构件结合到上部构件的外周壁。上部构件和下部构件可以由不同的材料或相同的材料制成。

在一种形式中，热相扩散器包括具有T形横截面的管状壳体。在另一种形式中，热相扩散器还包括芯结构，该芯结构限定了蒸汽引导通道。工作流体的蒸汽在蒸汽引导通道中流动，并且工作流体的液体沿着芯结构并且在蒸汽引导通道的外部流动。在一种变型中，工作流体的蒸汽沿着垂直于上部构件的方向流动。

在另一种形式中，热相扩散器包括板部分和从板部分的下表面延伸并垂直于板部分的轴部分。轴构件可以设置在下部构件的下方，并且填充材料也可以设置在轴构件和热相扩散器的轴部分之间。