多区加热器的制造方法_3

文档序号:9757052阅读:来源:国知局
许将部件组装到板层的表面中,并且组装到各板层之间的空间中。
[0048]板组件557的层561、562、563在加热器的情况中可以由陶瓷例如氮化铝制成,或者在静电夹头的情况中由其它的材料(包括氧化铝、掺杂氧化铝、氮化铝、掺杂氮化铝、氧化铍、掺杂氧化铍和其它材料)制成。在将它们引入到板组件557中之前,构成衬底支撑件的板组件的层561、562、563可以是完全烧结的陶瓷。例如,当板处于高温高接触压力的专用炉中或者用带铸法或火花等离子体烧结或其它方法处理板时,可以完全烧结各层561、562、563,随后按照它们的用途和它们在板组件的堆中的位置来根据需要机械加工成最终尺寸。随后可以使用钎焊处理将板层561、562、563与连接层567连接在一起,这允许在不需要配备有用于高接触应力的冲头的专业高温炉的情况下完成板组件557的最后组装。
[0049]在轴还是最终组件的部件的实施例中,例如在板轴装置的情况中,将板组件557连接到轴558的连接处理步骤也可以在不需要配备有用于高接触应力的冲头的专业高温炉的情况下使用钎焊处理来完成。在某些实施例中,可以在同步处理步骤中完成将板层和板组件连接到轴的处理。轴558可以利用连接层568连接到板组件557。连接层568在某些实施例中可以是与连接层567相同的钎焊元件。
[0050]用于制造板或者板组件的改进方法可以涉及将板组件层连接到最终板组件中,并且无需利用高温和高接触压力的额外处理的耗时且昂贵的步骤,已经在上文描述过并将在下文更加详细地描述该方法。根据本发明的实施例可以利用用于连接陶瓷的钎焊方法来连接板层。用于将第一和第二陶瓷件连接在一起的钎焊方法的示例可以包括以下的步骤:将第一和第二陶瓷件用钎焊层(选自于由布置在第一和第二陶瓷件之间的铝和铝合金构成的组)连接在一起、加热钎焊层到至少800°C的温度、然后将钎焊层冷却至低于其熔融点的温度,使得钎焊层硬化并形成气密性的密封,以便将第一构件连接到第二构件。可以根据本文所描述的方法实现钎焊连接部的各种几何结构。
[0051]在本发明的某些实施例中,可以提出具有多层的板组件,使得在板层之间存在支撑件,以使得当加热连接层并且将轻微压力轴向施加到板时,存在略微的轴向压缩,使得连接层适度变薄,直到一块板上的支撑件接触毗邻的板为止。在某些方面中,这允许不仅控制连接部的厚度,而且还能控制板组件的尺寸和公差。例如,通过关于板层的机械公差能够设定各种板的结构的平行度,并且该方面在利用支撑件的连接处理期间能够得到保持。在某些实施例中,使用一个板层上的圆周外环状件能够实现连接后的尺寸控制,所述圆周外环状件覆盖毗邻层上的内环状件,以便提供轴向一致性。在某些实施例中,外环状件或者内环状件中的一个还可以沿着垂直于板的轴向方向接触毗邻板,使得沿着该轴向方向也能实现位置控制。轴向位置控制还可以由此确定两块毗邻板之间的连接层的最终厚度。
[0052]在本发明的某些实施例中,层之间的电极的材料可以与连接层的材料相同并且能够以连接层和电极两者的双重身份发挥作用。例如,先前由静电夹头中的电极占据的区域可以改为由连接层占据,所述连接层具有用作电极和连接层的双重功能,当用作电极时,其用于例如提供静电夹持力,当用作连接层时,其连接两块板,连接层位于这两块板之间。在该实施例中,迷宫式部分(labyrinth)可以位于两块连接的板的外周周围,以使从板外侧的区域到带电电极的视线和通路基本被最小化。
[0053]图12图解了根据本发明的某些实施例的板组件的局部剖视图。板组件是多层板组件,其中加热器和电极位于不同的层之间。各层通过钎焊元件相连接并且由板上的支撑件578、579决定板在垂直于板的主平面所在的平面的方向上的最终位置。
[0054]第一层或顶板层571覆盖第二层或者下板层572。下板层572覆盖第三层或者底板层573。尽管在图12中图解了具有三个板层,但是可以根据特定应用的需要使用不同数量的板层。顶板层571利用多功能连接层576而连接到下板层572。多功能连接层576适于将顶板层571连接到下板层572并且适于作为电极。这种电极可以是连接层,所述连接层基本为圆盘,其中,连接材料也用作电极。如图12所示,支撑件578适于沿着垂直于板层主平面的垂直方向针对下板层572控制顶板层571的位置。顶板层571的边沿适于沿着两块板之间的位于它们周界处的边界577来遮挡视线。连接层576的厚度可以成适当尺寸,以使得在板组件的加热和连接步骤之前,连接层576就与顶板层571和下板层572接触。
[0055]下板层572覆盖底板层573。加热器574位于下板层572和底板层573之间。在这方面,凹部、腔或者腔室设置在下板层572和底板层573的相对表面中的至少一个中,以形成用于接收加热器574的凹部、腔或者腔室580。在一个实施例中,如图12所示,凹部或者腔580形成在底板层573的上表面中,以用于接收加热器574。凹部580能够具有任何适当的尺寸和形状并且当以平面图观察时例如能够是圆形,以便形成圆柱形的凹部。连接层575将下板层572连接到底板层573。连接层575可以是位于板层周界内的环形环状件。支撑件579适于控制下板层572沿着垂直于板层的主平面的垂直方向相对于底板层573的位置。在板组件的连接步骤期间,可以预先组装如图12所示的部件,随后使用本文所描述的处理连接该板预组件,以便形成完整的板组件。在某些实施例中,这个板预组件还可以与轴和轴连接层预先组装在一起,以使得可以在单个加热处理中连接完整的板轴装置。该单个加热处理可以不需要高温炉或者具有适于提供高接触应力的冲头的高温炉。另外,在某些实施例中,完整的板轴组件可以不需要任何连接后的机械加工步骤,而且仍然可以满足在半导体制程的实际使用中对这种装置的公差要求。
[0056]在某些实施例中,顶板层和底板层是氮化铝。在某些实施例中,连接层是铝。在下文中讨论连接处理和材料的示例。
[0057]图13是板轴装置600的剖视图,所述板轴装置600可以是加热器、硅片夹、基架或者基座,其中,多个加热区和多个热电偶使用根据本发明的某些实施例的多层板601。提供了具有第一端部641和相对的第二端部642以及在端部641、642之间延伸的纵向轴线643的长形轴。轴602的第一端部641能够通过任何适当的装置(包括在本文公开的那些装置)联接到板601的底部中心。在这些实施例中,使用同样适于承受腐蚀处理化学品的气密性连接层能够用于将相邻板连接在一起,以便允许将温度传感器插入到板601的部分605中,所述部分605从轴602的内部603包围的区域径向向外延伸而且与由加热器可能经受的腐蚀处理气体隔离开。适当的提升销孔或者开口630能够设置在板601中,例如,如图13所示。
[0058]在一些实施例中,使用多层板允许接近位于各层之间的空间,在所述空间中,热电偶能够放置到否则将无法进行监测的区域中。例如,在例如图13所示的板轴装置600中,所有的动力和监测通常都是通过轴602的中空中心或者中央通路603进行布线并且经由室馈通而离开处理室。在现有技术的装置中,其中,整个陶瓷板轴装置被热烧结在一起,仅可嵌入热电偶并且使遥测装置顺着中空轴向下布线的可用区域位于中空轴中央的区域中。例如,能够使用适于从中空轴中央向下的长钻头在板的底部中钻孔。随后热电偶能够被插入到该孔中并且仅用于监测在该中央区域中的板的温度。能够安装热电偶的部位的局限性排除了监测落在中空轴内部之外的部位处的温度。
[0059]在本发明的某些实施例中,中央衬套604可以用于辅助将板层之间的内层空间与可以存在于轴中的气氛密封隔离。在这样的实施例中,中央衬套604可以用作从轴602的中央部分到板层之间的内层空间的馈通。
[0000]在一些实施例中,可由三个板层组装成加热器600的板601。板层中的每一层均可以是完全烧结的陶瓷例如氮化铝。在被组装成多层板组件之前,板层中的每一层均可以事先机械加工为成品或者接近于成品的尺寸。第一层或者顶部板层612可以覆盖第二层或者中部板层611,所述第二层或者中部板层611相应地可以覆盖第三层或者底部板层610。板层中的每一层均可以是圆柱状,并且在一个实施例中,板层中的每一层均具有相同的横向尺寸或直径,所述横向尺寸或直径与板601的横向尺寸或直径相等。中间板层的周界可以利用连接层614连接到底板层610。顶板层612和中间板层611之间的金属层613可以用作RF层,并且用作这些板层之间的连接层。板601具有从轴线643径向向外延伸超过轴602的部分605。
[0061]在中部板层611和下板层610之间设有一个或多个加热元件。中部板层611可以适于接收加热元件,使得加热元件621位于中部板层611的底部中的槽620中。在图17中可见多区加热元件布局的示例。对于总共六个区而言,加热元件分成三个径向区,所述三个径向区中的每一个区均具有两个半区。在这方面,板602包括:中央加热区647,所述中央加热区647能够是环形并且分成第一和第二中央半区647a、647b;中部加热区648,所述中部加热区648能够是环形并且分成第一和第二中部半区648a、648b;和边缘加热区649,所述边缘加热区649能够是环形并且分成第一和第二边缘半区649a、649b。这些半区中的每一个均能够是半环形。中央加热区647能够以轴线643为中心,中部加热区能够与轴线643和中央加热区647径向向外地间隔开,并且边缘加热区能够与轴线和中部加热区径向向外地间隔开。径向区中的两个即中部加热区648和边缘加热区649能够位于板601的部分695中并且完全位于中空轴的内部的周界外侧。加热元件621可以由钼制成,并且可以用AIN封装混合物622封装到槽中。用于加热元件621的馈电线646可以从中央衬套展开,以便将电力输送到各加热器电路。
[0062]在一个实施例中,例如图17所示,至少一个第一温度传感器651布置在板601中的中央加热区647附近或者毗邻所述中央加热区647,至少一个第二温度传感器652布置在板中的中部加热区648附近或者毗邻所述中部加热区648,并且至少一个第三温度传感器653布置在板中的边缘加热区649附近或者毗邻边缘加热区649。相对于相应的加热区域定位温度传感器的任何适当方式均处于本发明的范围内。在一个实施例中,第二和第三温度传感器652、653中的每一个均布置在板601的部分605中。因此,位于适于提供温度监测的加热区648、649中的温度传感器以大于轴602的内半径的径向距离被安置在板中。在一个实施例中,温度传感器651、652、653相互径向间隔开,并且在一个实施例中每个第二温度传感器652均与至少一个第一温度传感器651径向向外地间隔开,每个第三温度传感器653与至少一个第二温度传感器652径向向外地间隔开。温度传感器中的每一个均能够是任何适当的类型,并且在一个实施例中,温度传
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