施例制造多区加热器组件允许在最终烧结加热器的陶瓷件之后插入热电偶，其中利用热电偶监测加热器的区。还通过适于承受高温和那些腐蚀气体的气密性密封部将热电偶与在半导体处理期间加热器将承受的外部环境隔离开，所述外部环境可以包括腐蚀气体。另外，气密性密封部还是结构连接部，并且可以利用一个钎焊步骤结构连接并且气密性密封多部件组件。
[0097]如本文所述的连接方法的另一个优势是根据本发明的一些实施例的连接部可以允许根据需要拆卸组件，以便维修或者替换两个部件中的一个。因为连接处理不能通过将连接层扩散到陶瓷中来修改陶瓷件，所以陶瓷件能够重复使用。
[0098]在一些实施例中，通过部件几何结构来保持轴和板的对准和位置，从而消除了固定和柱结合机械加工。加重可以用于确保在结合处理期间除了在钎焊材料熔融时发生某些轴线运动之外不会发生其它运动。可以自上而下放置板，其中，连接元件位于板的后表面中的凹部中。轴可以垂直向下插入到板内的凹部中。加重物可以放置在轴401上，以便在连接处理期间提供某些接触压力。
[0099]在一些实施例中，通过固定来保持轴/板的位置和垂直。固定可能因热膨胀和机械加工公差而不够精确，因此，可能需要柱结合机械加工。可以增加轴直径以容纳所需的材料去除物，以便满足最终尺寸要求。而且，加重可以用于确保在结合处理期间除了在钎焊材料熔融时发生某些轴线运动之外不会发生其它运动。可以自上而下放置板，其中，连接元件位于板的后表面上方。轴可以放置到板上，以便产生板和轴预组件。夹具适于支撑并且定位轴。夹具可以用销固定到板中，以提供位置完整性。压重物可以放置在轴上，以便在连接处理期间提供某些接触压力。
[0100]本发明的一方面是如由选择用于连接的铝或者铝合金的随着温度递减的拉伸强度所限定的结合的轴-板的最大操作温度。例如，如果纯铝被用作连接材料，则轴和板之间的结合部的结构强度随着连接部的温度接近铝的熔融温度(通常为660°C)而变得极其低。在实践中，当使用99.5%或者纯铝时，轴-板组件将承受针对600°C的温度在典型硅片处理工具中遭遇的所有法向和预期应力。然而，某些半导体装置制程需要大于600°C的温度。
[0101]可以如下实施检修程序，用于断开已经根据本发明的实施例连接的组件。可以使用夹具将这种组件放置在处理炉中，所述夹具适于将张力施加在连接部上。固定可以将大约2psi至30psi的张应力施加到连接部接触区域。在某些实施例中，固定可以将更大的应力施加在连接部上。固定组件随后可以被放置在处理炉中。可以排空炉，尽管在这些步骤期间可能不需要排空。缓慢升高温度，例如，每分钟15°C升高至200°C，随后以每分钟20°C升高至标准温度，例如，400°C，然后达到分开温度。在达到分开温度时，件可以相互分离开。分开温度特定于钎焊层中所使用的材料。在一些实施例中，分开温度可以介于600°C至800°C范围内。固定可以适于允许两个件之间有限运动，使得在分离时不会损坏件。分开温度可以因材料而特异。就铝而言，分开温度可以介于450°C至660°C范围内。
[0102]在再次使用先前使用的件之前，例如陶瓷轴，可以通过机械加工连接部区域移除不规则表面来制备件，以用于再次使用。在一些实施例中，理想的是移除所有剩余钎焊材料，使得当件连接到新的配合零件时控制连接部中的钎焊材料的总量。
[0103]与在陶瓷内产生扩散层的连接方法相比，根据本发明的某些实施例的连接处理不会导致这样的扩散层。因此，陶瓷和钎焊材料在钎焊步骤之后保持与钎焊步骤之前相同的材料性能。因此，如果需要在分离之后重新使用一部件，则在该部件中应存在相同的材料和相同的材料性能，以允许在已知组成和性能的条件下重新使用。
[0104]在一个实施例中，提供了一种用于在半导体制程中使用的硅片夹并且所述硅片夹能够包括:轴，所述轴具有轴线和端部;板，所述板连接到轴的端部并且具有从轴线径向向外延伸超过轴的部分;温度传感器，所述温度传感器布置在所述板的所述部分中；以及电引线，所述电引线从温度传感器延伸穿过轴，以用于在半导体制程期间测量所述板在温度传感器附近的温度。
[0105]板能够是陶瓷板。硅片夹还能够包括附加温度传感器，所述附加温度传感器与所述温度传感器相距一定径向距离地布置在所述板的所述部分中；以及附加电引线，所述附加电引线从附加温度传感器延伸穿过轴，以用于测量板在附加温度传感器附近的温度。硅片夹还能够包括:第一加热器，其用于在温度传感器附近加热所述板；以及第二加热器，其用于独立于第一加热器地在附加温度传感器附近加热所述板。板能够由至少第一板层和毗邻的第二板层形成，所述第二板层气密性地连接到第一板层，所述第一板层具有第一表面，所述第二板层具有与所述第一表面相对的第二表面，所述第一和第二表面中的至少一个在其中具有凹部，以用于在第一板层和第二板层之间形成在温度传感器和轴之间延伸的用于接收电引线的凹部。凹部能够包括:用于接收电引线的第一通道;和用于接收附加电引线的第二通道。凹部能够包括以所述轴线为中心的筒形腔。硅片夹还能够包括连接层，所述连接层布置在所述的第一板层和第二板层之间，以用于将各板层气密性地连接在一起。温度传感器能够是热电偶。
[0106]在一个实施例中，提供了一种多区加热器并且所述多区加热器能够包括加热板，所述加热板包括:第一加热器，所述第一加热器能够与加热板中心相距第一径向距离;第一热电偶套管，所述第一热电偶套管位于所述第一径向距离的范围内；第一热电偶，所述第一热电偶位于所述第一热电偶套管内；第二加热器，所述第二加热器位于与加热板中心相距第二径向距离的范围处，其中，与所述第一径向距离的区域相比，所述第二径向距离的范围距离加热板中心更远；以及第二热电偶套管，所述第二热电偶套管位于所述第二径向距离的范围内；第二热电偶，所述第二热电偶位于所述第二热电偶套管内；位于加热板和盖之间的通道；以及所述通道上的盖，其中，所述第二热电偶包括分路穿过所述通道的遥测引线。
[0107]多区加热器还能够包括附接到所述加热板的中空加热轴，所述中空加热轴包括内表面和外表面。第二热电偶套管能够在加热板中位于被中空加热轴的内部包围的区域外侦U。所述第二热电偶的遥测引线能够分路穿过所述通道进入到所述中空加热轴的内部。能够利用第一连接层将盖气密性地连接到所述加热板。加热板能够包括氮化铝。中空加热轴能够包括氮化铝。第一连接层能够包括铝。多区加热器还能够包括第二连接层，所述第二连接层布置在所述加热板和所述中空加热轴之间，其中，所述第二连接层气密性地密封所述轴的内部空间以通过所述第二连接层与所述轴的外部隔离。第二连接层能够包括铝。
[0108]在一个实施例中，提供了一种多区加热器并且所述多区加热器能够包括多层加热板，所述多层加热板能够包括:顶板层;一个或多个中间板层;底板层；以及多个板连接层，所述多个板连接层布置在所述各板层之间，其中，所述连接层连接所述各板层;位于两个板层之间的多个加热元件区，所述加热元件区适于被单独控制;和多个热电偶，所述热电偶安装在所述板层中的两个板层之间。
[0109]热电偶能够定位成与所述多层加热板的中心相距多种距离。多区加热器还能够包括中空加热轴，所述中空加热轴附接到所述多层加热板的底部表面。热电偶能够包括热电偶引线，并且热电偶引线能够分路穿过所述中空加热轴的内部。所述热电偶中的一个或多个能够位于由附接到多层板的轴包围的区域的外侧。多区加热器还能够包括位于所述中空加热轴和所述多层板之间的连接层。多个板连接层能够包括铝。所述中空加热轴和所述多层板之间的连接层能够包括铝。顶板层和所述底板层能够包括陶瓷。中空加热轴能够包括铝。多个板连接层能够包括铝。所述中空加热轴和所述多层板之间的连接层能够包括铝。多区加热器还能够包括中央衬套，所述中央衬套布置在所述中空加热轴和所述多层板之间。
[0110]根据以上的描述显而易见的是，通过本文所给出的描述可以构造各种实施例，并且本领域技术人员易于得到更多的优点和变型方案。因此，本发明的更广泛的方面并不局限于图示和描述的具体细节和说明性的示例。因此，在不背离本申请人的主体发明的精神和范围的前提下，可以对这些细节进行更改。
【主权项】
1.一种用于在半导体制程中使用的硅片夹，包括:轴，所述轴具有轴线和端部;板，所述板连接到所述轴的端部并且具有从所述轴线径向向外延伸超过所述轴的部分;温度传感器，所述温度传感器布置在所述板的所述部分中；以及电引线，所述电引线从所述温度传感器延伸穿过所述轴，以用于在半导体制程期间测量所述板在所述温度传感器附近的温度。2.根据权利要求1所述的硅片夹，其中，所述板是陶瓷板。3.根据权利要求1所述的硅片夹，还包括:附加温度传感器，所述附加温度传感器与所述温度传感器相距一定径向距离地布置在所述板的所述部分中；以及附加电引线，所述附加电引线从所述附加温度传感器延伸穿过所述轴，以用于测量所述板在所述附加温度传感器附近的温度。4.根据权利要求3所述的硅片夹，还包括:第一加热器，所述第一加热器用于在所述温度传感器附近加热所述板；以及第二加热器，所述第二加热器用于独立于所述第一加热器地在所述附加温度传感器附近加热所述板。5.根据权利要求3所述的硅片夹，其中，所述板由至少第一板层和毗邻的第二板层形成，所述第二板层气密性地连接到所述第一板层，所述第一板层具有第一表面，所述第二板层具有与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面和第二表面中的至少一个在其中具有凹部，以用于在所述第一板层和第二板层之间形成在所述温度传感器和所述轴之间延伸的用于接收所述电引线的凹部。6.根据权利要求5所述的硅片夹，其中，所述凹部包括:用于接收所述电引线的第一通道;和用于接收所述附加电引线的第二通道。7.根据权利要求5所述的硅片夹，其中，所述凹部包括以所述轴线为中心的筒形腔。8.根据权利要求5所述的硅片夹，还包括连接层，所述连接层布置在所述第一板层和所述第二板层之间，以用于将各板层气密性地连接在一起。9.根据权利要求1所述的硅片夹，其中，所述温度传感器是热电偶。
【专利摘要】一种硅片夹，包括具有轴线的轴和连接到轴的端部的板。所述板能够具有从所述轴线径向向外延伸超过所述轴的部分。温度传感器能够布置在板的所述部分中并且电引线能够从所述温度传感器延伸穿过轴，以用于在半导体制程期间测量板在温度传感器附近的温度。
【IPC分类】H01L21/145, H01L21/22
【公开号】CN105518825
【申请号】CN201480020826
【发明人】B·D·埃李奥特, F·巴尔马, A·G·埃利奥特, A·维伊特泽, D·G·雷克斯, R·E·舒斯特
【申请人】部件再设计股份有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年3月14日
【公告号】EP2973659A1