CN112789714A - 可拆卸的热矫平器 - Google Patents

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苏达山·纳塔拉詹
范炜
刘翔
格雷戈里·谢弗
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Abstract

本文示出并描述了一种设备，其适于在加工腔室或其它应用中支撑衬底，并提供期望的热矫平分布。该设备被构造成提供可从该设备拆卸的热矫平器。

Description

可拆卸的热矫平器
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年8月1日提交的题为“Detachable Thermal Leveler”的美国临时专利申请No.62/713,169的优先权和权益，该申请的公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种包括热矫平器的设备。具体而言，本发明涉及一种具有热矫平器的设备，该热矫平器可从该设备拆卸和移除。
背景技术
基于热解石墨(TPG)的热矫平器或散热器与加热器或冷却器一起用于各种散热、矫平、扩散和聚焦的应用。使用这些矫平器的目的是利用TPG材料增强的热传导率获得所需的温度分布。这些矫平器可以呈裸TPG或封装TPG结构的形式，所述封装TPG结构即为分别由金属、半金属、陶瓷或合金(比如举例来说铝、铜、不锈钢、硅、氮化铝、氧化铝或钨铜)封装的TPG。基于TPG的散热器通常用于冷却高端电子设备，以提高系统的可靠性。在这种应用中，散热器在系统的整个使用寿命期间提供不降低的性能，因此散热器是资本支出的一部分。
基于TPG的热矫平器用于生产半导体装备。许多半导体加工通常在真空环境(即，包含用于支撑设置在其中的晶片衬底的组件的密封腔室)中进行。在半导体工艺中，加热设备通常包括陶瓷支撑件，该支撑件中可设置有电极以加热该支撑件，并且此外可具有电极，该电极将晶片或衬底静电地保持抵靠在陶瓷支撑件上，即静电卡盘或ESC(有时也称为基座)。半导体装置制造工艺可以在腔室内进行，包括沉积、蚀刻、注入、氧化等。沉积工艺的一个例子是物理气相沉积(PVD)工艺，称为溅射沉积，在该工艺中通常由要沉积在晶片衬底上的材料组成的标靶被支撑在衬底上方，通常被固定到腔室的顶部。等离子体由衬底和标靶之间供应的气体比如氩气形成。标靶被偏置，导致等离子体中的离子朝向标靶加速。等离子体的离子与标靶材料相互作用，导致材料的原子被溅射掉，穿过腔室向晶片行进，并重新沉积在正被加工成集成电路(IC)的半导体晶片的表面上。其它沉积工艺可包括但不限于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、负压化学气相沉积(SACVD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束蒸发(MBE)等。
在上述的一些工艺中，希望的是通过加热支撑件来加热晶片。在一些其它情况下，由于工艺原因在晶片上产生的热量需要被去除。正在沉积、蚀刻、植入等的材料的化学反应速率在某种程度上受晶片温度的控制。如果晶片横跨其整个区域的温度变化太大，沉积、蚀刻、注入等中的不希望的不均匀性很容易在晶片的整个面上产生。在大多数情况下，非常希望沉积、蚀刻、注入均匀到近乎完美的程度，因为否则在晶片上的不同位置制造的集成电路将具有偏离标准超过期望的电子特性。
在这些应用中，热矫平器有助于在横向方向散发热量，改善横跨整个晶片的温度分布。然而，热矫平器暴露在腐蚀性化学过程中。这种腐蚀环境会磨损热矫平器或包含矫平器的部件，因此矫平器或包含矫平器的部件会变得“可消耗”，即随着性能的下降，矫平器需要替换为新制造的部件。替换可由热矫平器的性能下降或部件的一些其它子部件的故障引起，例如加热器或封装热矫平器的矫平器的腐蚀导致污染或颗粒产生。矫平器的封装层的腐蚀也会导致点蚀和/或使平整度超出规范。这些机制通过引起与晶片/衬底接触不良，从而降低矫平器的热性能。尽管用新制造的矫平器或用矫平器新制造的部件替换旧的和磨损的矫平器在技术上是可行的，但在经济上这不是一个可行的解决方案，因为制造矫平器的成本非常高。矫平器的成本很高，因为在制造过程中涉及大量的批处理过程。制造涉及粘合、加工、研磨和抛光多个步骤。除了这些过程之外，因为批处理过程，例如CVD和高温处理，TPG材料的成本很高。
发明内容
以下提供本公开的概要以提供对一些方面的基本理解。该概述既不旨在标识关键或重要要素，也不旨在定义实施例或权利要求的任何限制。更进一步，该概要可以提供对可以在本公开的其它部分中被更详细地描述的一些方面的简化概述。
提供了一种适于在加工腔室或其它应用中支撑衬底并提供期望的热矫平分布的设备。该设备被构造成提供可从该设备拆卸的热矫平器。这样，当设备的一部分(例如设备的外表面)已经恶化(例如腐蚀、消耗等)到了设备的性能使其不再适合使用的程度时，热矫平器可以从设备移除。热矫平器可以从设备移除，并通过转移到另一个设备来重新使用，以提供期望的热矫平分布。
在一个方面，提供了一种用于支撑衬底的设备，其包括盖板和热矫平器，所述盖板具有用于支撑衬底的上表面和与上表面相对的下表面，所述热矫平器包括热解石墨，热矫平器设置成邻近盖板的下表面并且可从盖板拆卸。
在一个方面，提供了一种设备，该设备包括与盖板可释放地相关联的热矫平器。
在一个实施例中，所述热矫平器经由夹具、螺栓、螺纹、凸轮锁、保持沟槽、保持环、弹簧、真空、静电力、电磁力、磁力、粘合剂、焊料或软膏与所述盖板可释放地相关联。
在一个实施例中，热矫平器设置在盖板和基座板之间。
在一个实施例中，所述热矫平器与所述基座板可拆卸地相关联。
在一个实施例中，所述基座板包括下表面、围绕所述基座板的周边延伸的一个或更多个侧壁以及被限定在一个或更多个侧壁之间的开口，所述热矫平器设置在所述开口内，并且所述一个或更多个侧壁具有邻近所述一个或更多个侧壁的上端部的螺纹表面；其中，所述盖板设定尺寸为安装在所述基座板的开口内，并且包括螺纹侧表面以接合所述基座板的螺纹表面。
在一个实施例中，所述基座板包括上表面、下表面和螺纹侧表面，所述上表面支撑所述热矫平器；所述盖板包括上表面、从所述盖板的上表面向下延伸并围绕盖板的周边延伸的一个或更多个侧壁、以及被限定在所述一个或更多个侧壁之间的开口，该开口设定尺寸为环绕所述热矫平器和所述基座板，其中所述盖板的一个或更多个壁包括螺纹表面以接合所述基座板的螺纹表面。
在一个实施例中，所述盖板包括一个或更多个孔眼；所述热矫平器包括与所述盖板的一个或更多个孔眼对齐的一个更多个孔眼；并且所述基座板包括与所述热矫平器的一个或更多个孔眼对齐的一个或更多个凹槽，其中所述盖板、所述热矫平器和所述基座板经由穿过所述盖板和所述热矫平器的一个或更多个孔眼以及所述基座板的凹槽设置的紧固件可释放地彼此连接。
在一个实施例中，所述紧固件中的至少一个是锁定到所述基座板的一个或更多个凹槽之一中的销。
在一个实施例中，所述基座板中的一个或更多个凹槽中的至少一个具有螺纹表面，并且所述紧固件中的至少一个是螺纹紧固件，其适于使至少一个或更多个凹槽与所述螺纹表面螺纹接合。
在一个实施例中，所述热矫平器的上表面包括凹槽，所述盖板的下表面包括突起，该突起与所述热矫平器的上表面中的凹槽对齐并且尺寸适于与该凹槽配合。
在一个实施例中，热矫平器包括热解石墨。
在一个实施例中，所述热矫平器包括设置在上薄片和下薄片之间的热解石墨薄片。
在一个实施例中，所述热矫平器由覆盖层封装。
在一个实施例中，所述上薄片、所述下薄片或所述覆盖层独立地选自金属或陶瓷材料。
在一个实施例中，所述上薄片、所述下薄片或所述覆盖层独立地选自：铝、铜、银、金、镍、铍、锡、铅、钢、钢合金、铜钨、铜钼、因瓦、铝铍、锡铅；从硼、铝、硅、镓、钇、耐高温硬金属、过渡金属组成的组选出的元素的氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物或氧氮化物。
在一个实施例中，热矫平器包括多个热解石墨薄片。
在一个实施例中，所述多个热解石墨薄片具有平行或垂直于衬底表面的石墨烯基面。
在一个实施例中，所述设备包括多个热矫平器。
在一个实施例中，多个热矫平器包括热解石墨，该热解石墨具有平行于或垂直于所述衬底表面的石墨烯基面。
在一个实施例中，基座板包括加热器和/或冷却器。
在一个实施例中，所述设备包括设置在其中的电极。
在另一方面，提供了一种用于加热或冷却衬底的过程，其包括加热或冷却设置在任一前述实施例的盖板的上表面上的衬底。
在一个实施例中，所述过程包括：将衬底加热到终点，从设备移除衬底，从热矫平器上释放盖板，提供新鲜的盖板并将其可释放地连接到热矫平器，以及向设备提供第二衬底并加热第二衬底。
以下描述和附图公开了各种说明性方面。一些改进和新颖方面可以被明确地识别，而其它可以从描述和附图中显而易见。
附图说明
附图示出了各种系统、设备、装置和相关方法，其中相似的附图标记始终表示相似的零件，并且在附图中：
图1是示出加热设备的一实施例的透视图；
图2是包括可拆卸的热矫平器的设备的一个实施例的剖视图；
图3是包括可拆卸的热矫平器的设备的一个实施例的剖视图；
图4a是包括可拆卸的热矫平器的设备的一个实施例的剖视图；
图4b是包括可拆卸的热矫平器的设备的一个实施例的剖视图；
图5是包括可拆卸的热矫平器的设备的一个实施例的剖视图；
图6是包括可拆卸的热矫平器的设备的一个实施例的剖视图；
图7是包括可拆卸的热矫平器的设备的一个实施例的剖视图；
图8a-8d示出了热矫平器的实施例的剖视图；
图9a-9c示出了热矫平器的实施例的顶视图；
图10示出热矫平器的实施例的剖视图。
具体实施方式
现在将参考示例性实施例，其示例在附图中示出。应该明白的是，可以采用其它实施例，并且可以进行结构和功能上的改变。此外，各个实施例的特征可以被组合或更改。因此，以下描述仅以说明的方式呈现，并且不应以任何方式限制可以对所示实施例进行的各种替换和修改。在本公开中，许多具体细节提供了对本主题公开的透彻理解。应该明白的是，本公开的各方面可以用不一定包括本文所描述的所有方面等的其它实施例来实践。
如本文中使用的，词语“示例”和“示例性”意指实例或例证。词语“示例”或“示例性”不指示关键或优选的方面或实施例。除非上下文另有说明，否则词语“或”旨在是包含性的而非排他性的。作为一个示例，表述“A采用B或C”包括任何包容性组合(例如，A采用B；A采用C；或A采用B和C)。作为另一方面，冠词“一”和“一个”通常旨在意指“一个或更多个”，除非上下文另有说明。
如本文中使用的，“加热设备”可与“处理设备”、“加热器”、“静电卡盘”、“卡盘”或“加工设备”、“底座”、“上电极或下电极”互换使用，指包含至少一个加热和/或冷却元件的设备，以调节支撑在其上的衬底的温度，特别是通过加热或冷却所述衬底。
如本文中使用的，术语“衬底”是指由本发明的加工设备支撑/加热的半导体晶片或玻璃模具。如本文中使用的，术语“薄片”可与“层”互换使用。
如本文中使用的，术语“电路”可与“电极”互换使用，术语“加热元件”可与“加热电极”、“电极”、“电阻器”、“加热电阻器”或“加热器”互换使用。术语“电路”可以以单个或多个形式使用，表示存在至少一个单元。
热矫平器可以具有多个区域。基于TPG(如图8和9中所例示)的构造和布局以及加热器和冷却器相对于TPG的布局和位置，不同区域的温度可能不同。如本文中使用的，热均匀性或相对均匀的温度是指该区域内一定长度上的最高和最低温度点之间的差异。区域内的热均匀性至关重要，范围可以从整个300mm的3％到小于整个300mm的0.5％。
在用于加工衬底(例如半导体晶片或玻璃透镜)的等离子体腔室中，衬底温度显著影响加工。对于用以均匀地调节被处理的衬底的温度的加工设备，期望的是该设备提供对衬底的表面温度的时间和空间控制。石墨是一种各向异性的材料，具有沿优选方向引导热量的独特能力。热解石墨(TPG)是一种独特的石墨材料，其由相当大尺寸的微晶组成，微晶相对于彼此高度地对齐或定向，并且具有良好有序的碳层或高度优选的微晶定向。TPG可与“高定向热解石墨”(“HOPG”)或压缩退火热解石墨(“CAPG”)互换使用。TPG具有极高的热传导率，其面内(a-b方向)热传导率大于1000W/m-K，而沿面外(z方向)的热传导率在5至30W/m-K的范围内。在一个实施例中，TPG具有大于1500W/m-K的面内热传导率。
在一个实施例中，加热设备100如图1所示，包括在其中埋有电极(未示出)的圆盘形金属或陶瓷衬底，其顶部表面112用作衬底(例如晶片W)的支撑表面。在一个实施例中，顶部表面112被制成高度平坦(在0.05mm的表面波动内)，以进一步增强对衬底W的温度控制。用于向加热电阻器供电的电端子130可以附接在衬底的底部表面的中心处，或者在一个实施例中，附接在衬底的侧面。
在一个实施例中，顶部表面112在温度上相对均匀，即顶部表面上的最高和最低温度之间的差异小于10℃。在第二个实施例中，温度差异小于5℃。顶部表面112的温度均匀性对应于被加热的衬底W的均匀温度。在一个实施例中，衬底W具有5℃的最大温度变化，在第二个实施例中，最大温度变化为2℃。
在加热器设备中，可以采用一个或更多个电极。根据应用，电极可以用作电阻加热元件、等离子体产生电极、静电卡盘电极或电子束电极。电极可以朝向顶部(靠近晶片衬底)或底部(远离晶片衬底)嵌入加热器的衬底内。底部位置可以帮助扩散电极的图案，并有助于热量分配到晶片衬底。
在一个实施例中，电极呈膜电极的形式，并通过本领域公知的工艺形成，包括丝网印刷、旋涂、等离子体喷涂、喷雾热解、反应性喷雾沉积、溶胶-凝胶、燃烧炬、电弧、离子镀、离子注入、溅射沉积、激光烧蚀、蒸发、电镀和激光表面合金化。在一个实施例中，膜电极包括具有高熔点的金属，例如钨、钼、铼和铂或其合金。在另一个实施例中，膜电极包括铪、锆、铈及其混合物的碳化物或氧化物中的至少一种。
在另一个实施例中，电极层呈热解石墨的细长连续带的形式。热解石墨(“PG”)首先经由本领域公知的工艺(例如化学气相沉积)沉积到加热器基座(例如热解氮化硼涂覆的石墨基座)上。然后将PG加工成预定的图案，例如螺旋形、蛇形等。加热区域的电图案的形成(即电绝缘的电阻加热器路径)可以通过本领域公知的技术来完成，包括但不限于微加工、微磨擦、激光切割、化学蚀刻或电子束蚀刻。
回头参考图1，设备100包括限定上表面112的盖板110和基座板120。根据本发明，该设备包括热矫平器，例如设置在盖板和基座板之间的基于TPG的矫平器。热矫平器可从设备上拆卸，并可根据需要从设备上移除。例如，当表面112被认为不再适合在期望的加热操作中使用时，热矫平器可以从设备中移除。矫平器可以被移除，并且随后被转移到被构造成接收和固定热矫平器的另一个设备。
热矫平器可从设备上可释放地拆卸。热矫平器可以通过任何合适的紧固件或紧固机构与设备相关联或固定在设备中。这可以包括但不限于夹具、螺栓、螺纹、凸轮锁、保持沟槽、保持环、弹簧、真空、静电力、电磁力、磁力、粘合剂、焊料、软膏等。在粘合类型的紧固件的情况下(例如粘合剂、焊料、软膏等)，粘合紧固件应该使得粘合紧固件能够“回流”达足够的程度，以允许矫平器从盖板和/或基座板上拆卸。
图2-7示出了根据本发明各方面的设备的不同实施例。图2示出了具有盖板210和基座板220的设备200的实施例。热矫平器230设置在盖板和基座板之间。该设备由销240保持在一起。销可以形成为盖板的下侧的一部分。在另一个实施例中，销可以形成为基座板的一部分，并且从其上表面延伸。销设置为穿过热矫平器中的孔洞，并且能按照设计锁定到基座板(或盖板)中的凹槽中。
图3示出了设备300，其具有盖板310、基座板320和设置在盖板310和基座板320之间的热矫平器330。盖板经由螺纹紧固件340固定到基座板。盖板和热矫平器被构造成具有孔眼，紧固件可以插入穿过该孔眼，并且基座板被构造成具有螺纹狭槽322以接收紧固件的螺纹部分。盖板可以构造成使得孔眼的一部分被设定尺寸为允许紧固件的头部相对于盖板的上表面312齐平或凹陷。应当理解的是，该构造可以颠倒，使得盖板包括螺纹凹陷部分，其被构造成接收穿过基座板和热矫平器中的孔眼插入的螺纹紧固件。
图4a示出了设备400，其具有盖板410、基座板420和设置在盖板和基座板之间的热矫平器430。在图4a的实施例中，基座板包括开口，热矫平器可以通过该开口插入并定位在基座板内。基座板包括螺纹开口424，其被构造成接收盖板，该盖板具有螺纹表面以与基座板的螺纹部分配合。在该实施例中，基座板设为使得它具有上表面422，其在盖板紧固到基座板时与盖板的上表面412共同延伸，从而形成设备的整个上表面。
应当理解的是，这种构造可以如图4b所示那样颠倒过来，并且设备400'可以被构造成使得盖板410'安装在搁置于基座板420'上的热矫平器430'的顶部上。基座板420'和盖板410'被构造成具有螺纹，并且该设备可以通过盖板410'和基座板420'的螺纹接合来得到固定。
图5示出了仅包括盖板510和热矫平器520的设备500。该盖板和热矫平器被构造成具有螺纹512和522，以允许盖板与热矫平器的螺纹接合。
图6示出了设备600，其包括盖板610、基座板620和设置在盖板和基座板之间的热矫平器630。该设备包括凸轮锁系统，以将盖板固定到基座板，并将热矫平器保持就位。凸轮锁系统包括销或暗榫640和凸轮650，以与暗榫接合和互锁。暗榫可以具有适于拧入到基座板中的凹槽622中的螺纹。
盖板、热矫平器和/或基座板可以被构造成具有附加特征，这些附加特征可以用来提供附加的支撑、定心或锁定能力。例如，热矫平器的表面可以设置有狭槽，其可以接收被限定在盖板和/或基座板的表面中的突起。参照图7，设备700包括盖板710、基座板720和设置在盖板和基座板之间的热矫平器730。热矫平器的表面732包括狭槽或凹陷区域734，并且盖板的与热矫平器的表面732接合的表面712包括突起714，该突起被构造成安装到热矫平器的狭槽734中。再次，应该理解的是，热矫平器的相对表面和基座板的上表面可以被构造成具有这样的轮廓，以允许类似的接合。这种特征的形状和/或数量通常不受限制，并且可以根据需要进行选择，用于特定的目的或预期的应用。
热矫平器包括热解石墨。热矫平器的构造没有特别的限制，并且可以根据特定的应用或最终用途的需要进行选择。特别地，将选择热矫平器的构造以提供期望的热分布。TPG层可以单独作为单层嵌入在本发明的加热器中，或者在用于具有金属衬底的加热器的一个实施例中，TPG层可以呈封装形式，例如封装在结构金属壳内的TPG芯。封装TPG可从Momentive Performance Materials公司作为
Figure BDA0002998470150000101
封装TPG购得。TPG可以作为连续的单个薄片或者在一个实施例中作为重叠/镶嵌构造的多个较小的TPG薄片结合到加热器中。图8a-8d示出了热矫平器构造的示例的剖视图。在图8a中，热矫平器800a是TPG薄片。在图8b中，热矫平器800b包括设置在金属或陶瓷上层820b与金属或陶瓷下层830b之间的TPG薄片810b。在图8c中，热矫平器800c包括由金属或陶瓷层820c封装的TPG薄片810c。
热矫平器中的TPG薄片的定向和数量没有特别的限制。可以根据需要选择薄片的数量、定向和位置，以提供特定的热分布。如图8d所示，示出了热矫平器800d，其中TPG薄片810d和820d设置或封装在金属或陶瓷830d中。
图9a-9c示出了不同热矫平器构造的实施例的顶视图。在图9a中，热矫平器900a包括TPG薄片910a。在图9b中，热矫平器900b包括中心TPG薄片910b以及限定围绕热矫平器的周边的环的TPG薄片920b。在图9c中，TPG薄片910c、920c和930c被设置为三角形，在相邻薄片之间具有空间。再次，这些仅仅是热矫平器中TPG薄片的可能构造的示例。可以根据需要选择薄片的数量、形状和定向，以提供所需的热分布。此外，热分布可以通过TPG薄片中石墨烯层的平面的定向来构造(例如，设置该薄片使得石墨烯平面定向为平行于该薄片的表面或者垂直于该薄片的表面)。
热矫平器也可以设置有沟槽。沟槽可以设置成接收气体、O形环、流体、加热器附接件、冷却器附接件等。图10示出了热矫平器1000，其具有设置在热矫平器表面中的沟槽1010。在图10中，热矫平器通常示出为块。应当理解的是，如果热矫平器由TPG本身形成，则沟槽可以在TPG材料的表面中，或者如果TPG薄片设置在金属或陶瓷材料之间或被金属或陶瓷材料包封，则沟槽可以设置在金属或陶瓷层中。沟槽也可以根据需要设置在热矫平器的任何表面中。
热矫平器中的TPG没有特别的限制。TPG可与“高定向热解石墨”(“HOPG”)或压缩退火热解石墨(“CAPG”)互换使用。TPG具有极高的热传导率，其面内(a-b方向)热传导率大于1000W/m-K，而沿面外(z方向)的热传导率在5至30W/m-K的范围内。在一个实施例中，TPG具有大于1500W/m-K的面内热传导率。在一个实施例中，TPG层具有约0.5mm至15mm范围的厚度，厚度波动(平行度)在0.005mm内。在另一个实施例中，TPG层具有1mm至10mm范围内的厚度。在第三个实施例中，TPG层具有2至8mm范围内的厚度。
在一个实施例中，TPG被保持就位，并简单地通过它们接触的下方的衬底和/或外涂层的粘附而嵌入热矫平器内。在另一个实施例中，TPG(呈纯TPG薄片的形式，或者作为金属外壳中的封装TPG芯，作为小片尺寸的纯热解石墨，例如长方形、正方形片；随机尺寸；或者呈“带”状)使用本领域公知的高温粘合剂粘合就位。
热矫平器的外层或封装层可以根据需要选择，以有助于矫平器的所需热分布。热矫平器的外层或封装层可以是例如金属或陶瓷材料。用于涂覆、覆盖和/或包封TPG的合适材料的示例包括但不限于铝、铜、银、金、镍、铍、锡、铅和钢或它们的合金或复合材料，例如柯伐(Kovar)合金、铜钨合金、铜钼合金、因瓦合金、铬镍铁合金、哈氏合金、铝铍合金和锡铅，从硼、铝、硅、镓、钇、耐高温硬金属、过渡金属组成的组选出的元素的氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物或氮氧化物；铝的氧化物、氮氧化物。
盖板和/或基座板可以根据需要由任何合适的材料形成，用于特定的目的或预期的应用。盖和/或基座板可以形成加热器构造的一部分。盖和/或基座板可以由金属或陶瓷材料形成。合适的金属的示例包括但不限于高温材料，例如铜或铝合金。合适的陶瓷材料的示例包括但不限于从硼、铝、硅、镓、钇、耐高温硬金属、过渡金属组成的组选出的元素的氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物或氮氧化物；铝的氧化物、氮氧化物；以及它们的组合。
基座板或盖板可以可选地包括有助于控制设备温度的特征。基座板或盖板可以包括例如加热器管、冷却管或它们的组合。
设备的组装可以通过设置相应的部件(例如，盖板、热矫平器和可选的基座板)、附接紧固件并将部件固定在一起来实现，所述部件被构造成通过特定的紧固件或紧固机构彼此固定。通过分开紧固件或紧固机构，类似地拆卸该设备。热矫平器可以从系统中移除并在后续过程中使用，或者可以将不同的热矫平器插入到设备中。如果由于零件的分解(例如，盖板由于暴露于加工条件而产生的磨损/分解)而有必要，可以根据需要替换相应的部件。因此，在一实施例中，可能需要替换盖板以在加工操作中使用。
该设备可以包括根据需要的其它特征，用于特定的目的或应用。在一个实施例中，该设备包括穿过基座板和/或热矫平器设置的升降销。盖板可以包括凹槽，以接收穿过基座板和/或热矫平器推动的升降销。销通过凹槽接合盖板，并且当力施加到销上时，从设备上推动或分离盖板。
以上所描述的内容包括本说明书的示例。当然，不可能描述每个可想到的部件或操作方法的组合以用于描述本说明书的目的，但是本领域的技术人员可以意识到本说明书的许多进一步组合和置换是可能的。相应地，本说明书旨在包含落于所附权利要求书的精神和范围内的所有这种变化、修改和变型。更进一步，就在说明书或权利要求书中使用术语“包含”而言，这种术语旨在是包容性的，方式类似于术语“包括”，如“包括”当在权利要求中作为过渡词语被采用时所解释的那样。
前面的描述确定了热控制组件的各种非限制性实施例。本领域技术人员以及可以制造和使用本发明的人员可以想到修改。所公开的实施例仅仅是为了说明的目的，并不旨在限制本发明的范围或权利要求中给出的主题。

Claims (23)

1.一种设备，包括与盖板可释放地相关联的热矫平器。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述热矫平器经由夹具、螺栓、螺纹、凸轮锁、保持沟槽、保持环、弹簧、真空、静电力、电磁力、磁力、粘合剂、焊料或软膏与所述盖板可释放地相关联。
3.根据权利要求1所述的设备，包括基座板，其中所述热矫平器设置在所述盖板与基座板之间。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述热矫平器与所述基座板可拆卸地相关联。
5.根据权利要求4所述的设备，其中：
所述基座板包括下表面、围绕所述基座板的周边延伸的一个或更多个侧壁以及被限定在一个或更多个侧壁之间的开口，所述热矫平器设置在所述开口内，并且所述一个或更多个侧壁具有邻近所述一个或更多个侧壁的上端部的螺纹表面；
其中，所述盖板设定尺寸为安装在所述基座板的开口内，并且包括螺纹侧表面以接合所述基座板的螺纹表面。
6.根据权利要求4所述的设备，其中：
所述基座板包括上表面、下表面和螺纹侧表面，所述上表面支撑所述热矫平器；
所述盖板包括上表面、从所述盖板的上表面向下延伸并围绕盖板的周边延伸的一个或更多个侧壁、以及被限定在所述一个或更多个侧壁之间的开口，该开口设定尺寸为环绕所述热矫平器和所述基座板，其中所述盖板的一个或更多个壁包括螺纹表面以接合所述基座板的螺纹表面。
7.根据权利要求4所述的设备，其中
所述盖板包括一个或更多个孔眼；
所述热矫平器包括与所述盖板的一个或更多个孔眼对齐的一个更多个孔眼；并且
所述基座板包括与所述热矫平器的一个或更多个孔眼对齐的一个或更多个凹槽，其中所述盖板、所述热矫平器和所述基座板经由穿过所述盖板和所述热矫平器的一个或更多个孔眼以及所述基座板的凹槽设置的紧固件可释放地彼此连接。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述紧固件中的至少一个是锁定到所述基座板的一个或更多个凹槽之一中的销。
9.根据权利要求7或8所述的设备，其中，所述基座板中的一个或更多个凹槽中的至少一个具有螺纹表面，并且所述紧固件中的至少一个是螺纹紧固件，其适于使至少一个或更多个凹槽与所述螺纹表面螺纹接合。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的设备，其中，所述热矫平器的上表面包括凹槽，所述盖板的下表面包括突起，该突起与所述热矫平器的上表面中的凹槽对齐并且尺寸适于与该凹槽配合。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的设备，其中，所述热矫平器包括热解石墨。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述热矫平器包括设置在上薄片和下薄片之间的热解石墨薄片。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，所述热矫平器由覆盖层封装。
14.根据权利要求12或13所述的设备，其中，所述上薄片、所述下薄片或所述覆盖层独立地选自金属或陶瓷材料。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述上薄片、所述下薄片或所述覆盖层独立地选自：铝、铜、银、金、镍、铍、锡、铅、钢、钢合金、铜钨、铜钼、因瓦、铝铍、锡铅；从硼、铝、硅、镓、钇、耐高温硬金属、过渡金属组成的组选出的元素的氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物或氧氮化物。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的设备，其中，所述热矫平器包括多个热解石墨薄片。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述多个热解石墨薄片具有平行或垂直于衬底表面的石墨烯基面。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的设备，包括多个热矫平器。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述多个热矫平器包括热解石墨，该热解石墨具有平行于或垂直于所述衬底表面的石墨烯基面。
20.根据权利要求3-19中任一项所述的设备，其中，所述基座板包括加热器和/或冷却器。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的设备，其中，所述设备包括设置在其中的电极。
22.一种用于加热或冷却衬底的过程，包括加热或冷却设置在权利要求1-21中任一项所述的盖板的上表面上的衬底。
23.根据权利要求22所述的过程，包括：
将衬底加热到终点，
从设备上移除衬底，
从热矫平器释放盖板，
提供新鲜的盖板并将其可释放地连接到所述热矫平器，以及
向所述设备提供第二衬底并加热第二衬底。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022046830A1 (en) * 2020-08-25 2022-03-03 Momentive Performance Materials Quartz, Inc. Graphite based thermal leveler with high thermal conductivity material encapsulated therein
KR102643286B1 (ko) * 2022-04-21 2024-03-05 세메스 주식회사 지지구조체, 기판지지장치 및 기판처리설비

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050064230A1 (en) * 2003-09-19 2005-03-24 General Electric Company Bulk high thermal conductivity feedstock and method of making thereof
US20070053168A1 (en) * 2004-01-21 2007-03-08 General Electric Company Advanced heat sinks and thermal spreaders
CN101154555A (zh) * 2006-09-26 2008-04-02 通用电气公司 增强均热性的加热装置及其制造方法
CN101338414A (zh) * 2007-06-29 2009-01-07 应用材料股份有限公司 具有可拆式基座的热批处理反应器
US20100326645A1 (en) * 2004-01-21 2010-12-30 Wei Fan Thermal pyrolytic graphite laminates with vias
US20180096867A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Momentive Performance Materials Inc. Heating apparatus with controlled thermal contact

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06103670B2 (ja) * 1989-04-04 1994-12-14 三菱電機株式会社 半導体ウェハ加熱装置
US5796074A (en) * 1995-11-28 1998-08-18 Applied Materials, Inc. Wafer heater assembly
KR100351049B1 (ko) * 1999-07-26 2002-09-09 삼성전자 주식회사 웨이퍼 가열 방법 및 이를 적용한 장치
US6945312B2 (en) 2002-12-20 2005-09-20 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Thermal interface material and methods for assembling and operating devices using such material
JP4286568B2 (ja) 2003-03-25 2009-07-01 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置
JP2005274181A (ja) 2004-03-23 2005-10-06 Ebara Corp 環境ボックス内のケミカルガスフィルタの消耗度測定方法及び湿度測定方法
CN100463594C (zh) 2005-06-18 2009-02-18 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 具有散热功能的电磁屏蔽装置
JP2008085283A (ja) 2006-09-26 2008-04-10 Momentive Performance Materials Inc 熱均一性が強化された加熱装置及びその製造方法
US20080085403A1 (en) 2006-10-08 2008-04-10 General Electric Company Heat transfer composite, associated device and method
US20080128067A1 (en) * 2006-10-08 2008-06-05 Momentive Performance Materials Inc. Heat transfer composite, associated device and method
US10347559B2 (en) 2011-03-16 2019-07-09 Momentive Performance Materials Inc. High thermal conductivity/low coefficient of thermal expansion composites
US8371567B2 (en) 2011-04-13 2013-02-12 Novellus Systems, Inc. Pedestal covers
JP2013239744A (ja) 2013-08-08 2013-11-28 Toyo Tanso Kk 太陽電池ユニット
JP2016021523A (ja) 2014-07-15 2016-02-04 ダイキン工業株式会社 熱伝導部材を用いた実装構造
US10440812B2 (en) * 2018-02-26 2019-10-08 Dell Products L. P. Heatsink mounting system to maintain a relatively uniform amount of pressure on components of a circuit board

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050064230A1 (en) * 2003-09-19 2005-03-24 General Electric Company Bulk high thermal conductivity feedstock and method of making thereof
US20070053168A1 (en) * 2004-01-21 2007-03-08 General Electric Company Advanced heat sinks and thermal spreaders
US20100326645A1 (en) * 2004-01-21 2010-12-30 Wei Fan Thermal pyrolytic graphite laminates with vias
CN101154555A (zh) * 2006-09-26 2008-04-02 通用电气公司 增强均热性的加热装置及其制造方法
CN101338414A (zh) * 2007-06-29 2009-01-07 应用材料股份有限公司 具有可拆式基座的热批处理反应器
US20180096867A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Momentive Performance Materials Inc. Heating apparatus with controlled thermal contact

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