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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Heizgeräte und insbesondere auf elektrische Heizgeräte mit einer gleichmäßigeren Struktur und einer gleichmäßigeren Heizleistung und ein Verfahren zu deren Herstellung.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Erfindung und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
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Elektrische Heizelemente umfassen im Allgemeinen ein Substrat, eine auf dem Substrat angeordnete dielektrische Schicht, eine auf der dielektrischen Schicht angeordnete Widerstandsheizschicht und eine auf der Widerstandsheizschicht angeordnete Schutzschicht. Die dielektrische Schicht, die Widerstandsheizschicht und die Schutzschicht können allgemein als „Funktionsschichten“ bezeichnet werden. Eine oder mehrere der Funktionsschichten der elektrischen Heizungen können die Form eines Films haben, indem ein Material auf einer Oberfläche oder ein Substrat aufgebracht wird.
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Im mikroskopischen Maßstab kann ein abgeschiedener Film aufgrund vorhandener Charakteristika oder Einschnitte auf der Substratoberfläche eine unebene Oberfläche aufweisen. Eine obere Oberfläche des abgeschiedenen Films wird im Allgemeinen einem Planarisierungsprozess unterzogen, um die obere Oberfläche zu glätten und eine gleichmäßigere Leistung der Funktionsschicht bereitzustellen. Der Planarisierungsprozess kann jedoch unerwünscht überschüssiges Material von dem abgeschiedenen Film entfernen, wodurch die Dicke des schlussendlich abgeschiedenen Films von seiner vorgesehenen Dicke abweicht. Wenn der abgeschiedene Film eine dielektrische Schicht mit einem darin eingebetteten elektrischen Element ist, kann darüber hinaus die dielektrische Integrität des Films aufgrund der verringerten Dicke der dielektrischen Schicht beeinträchtigt werden, was zu einer schlechten Leistung der elektrischen Heizung führt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Aufbau einer Heizung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Substrats; Bilden mindestens eines Einschnitts in dem Substrat; Abscheiden eines Funktionsmaterials auf dem Substrat und in dem mindestens einen Einschnitt, um ein Funktionselement zu bilden; und Bereitstellen eines elektrischen Abschlusses in Kontakt mit dem Funktionselement.
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Weitere Anwendungsbereiche werden aus der vorliegenden Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung dienen und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den beigefügten Figuren umfänglich verstanden werden, wobei:
- 1 eine Querschnittsansicht einer elektrischen Heizung, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
- 2A bis 2C zeigen Diagramme, die Schritte zur Herstellung einer Heizschicht einer elektrischen Heizung gemäß 1 darstellen in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung;
- 2D zeigt ein Diagramm, das Schritte zum Herstellen einer Leitschicht einer elektrischen Heizung gemäß 1 darstellt in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung; und
- 3 zeigt ein Diagramm, das Schritte eines alternativen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Heizung gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Gleichlautende Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten der Figuren.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Erfindung, Anwendung oder Verwendung nicht einschränken.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst eine elektrische Heizung 10, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, eine Heizschicht 12, eine Leitschicht 14, eine Verbindungsschicht 16, die zwischen der Heizschicht 12 und der Leitschicht 14 angeordnet ist, und eine Schutzschicht 17, die auf der Heizschicht 12 angeordnet ist. Die Verbindungsschicht 16 verbindet die Heizschicht 12 mit der Leitschicht 14. Die Schutzschicht 17 isoliert die Heizschicht 12 elektrisch.
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Die Heizschicht 12 umfasst ein Substrat 18, das mindestens einen Einschnitt 20 aufweist, und mindestens ein Widerstandsheizelement 22, das in dem Einschnitt 20 angeordnet ist. Wenn mehrere Einschnitte 20 in dem Substrat 18 ausgebildet sind, können mehrere Widerstandsheizelemente 22 in mehreren Einschnitte 20 angeordnet sein, um mehrere Heizzonen zu definieren. Der Einschnitt 20 kann mehrere erste Einschnittabschnitte 21 aufweisen und mindestens zwei zweite Einschnittabschnitte 24 mit einem vergrößerten Einschnittbereich zum elektrischen Abschluss. Der Einschnitt 20 weistt eine Tiefe von ungefähr 1 bis 10 Mikron, vorzugsweise eine Tiefe von ungefähr 3 bis 5 Mikron, auf.
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Das Widerstandsheizelement 22 umfasst mindestens zwei Anschlussflächen 26, die in den zweiten Einschnittabschnitten 24 mit vergrößerten Einschnittbereichen angeordnet sind. Das Widerstandsheizelement 22 weist ein Widerstandsmaterial auf, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Molybdän, Wolfram, Platin oder Legierungen davon. Zusätzlich kann das Widerstandsmaterial des Widerstandsheizelements 22 ausreichende Werte für den Widerstandstemperaturkoeffizienten (TCR) aufweisen, so dass das Widerstandsheizelement 22 als Heizung und als Temperatursensor fungiert.
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Die Heizschicht 12 umfasst ferner ein Paar Anschlussstifte 28, die in direktem Kontakt mit den Anschlussfeldern 26 des Widerstandsheizelements 22 stehen und sich von den Anschlussfeldern 26 durch das Substrat 18 und die Verbindungsschicht 16 zur Leitschicht 14 erstrecken.
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Die Leitchicht 14 umfasst ein Substrat 30, das mindestens einen Einschnitt 32 aufweist, und ein Leit(Routing-)element 34, das in dem Einschnitt 32 angeordnet ist. Ein oder mehrere Leitelemente 34 können anwendungsabhängig bereitgestellt werden. Das Leitelement 34 dient dazu, die Widerstandsheizelemente 22 der Heizschicht 12 mit einer externen Stromquelle (nicht gezeigt) zu verbinden. Der Einschnitt 32 der Leitschicht 14 kann mindestens zwei Einschnittabschnitte 33 enthalten, die den zweiten Einschnittabschnitten 24 des Einschnitts 20 der Heizschicht 12 entsprechen. Die Leitschicht 14 umfasst ferner ein Paar Anschlussstifte 36, die in den mindestens zwei Einschnittabschnitten 33 angeordnet sind und sich vom Leitelement 34 durch das Substrat 30 und über eine untere Oberfläche 38 des Substrats 30 hinaus erstrecken. Die Anschlussstifte 36 der Leitschicht 14 sind mit den Anschlussstiften 28 der Heizschicht 12 ausgerichtet und stehen mit diesen in Kontakt.
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Das Substrat 18 der Heizschicht 12 und das Substrat 30 der Leitschicht 14 können ein Keramikmaterial wie Aluminiumnitrid und Aluminiumoxid enthalten.
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Die 2A bis 2E zeigen ein Verfahren 100 zur Herstellung einer elektrischen Heizung 10 gemäß 1, welches einen Teilprozess zum Herstellen der Heizschicht 12 (wie in 2A bis 2D gezeigt) und einen Teilprozess zum Herstellen der Leitschicht 14 (wie in 2E gezeigt), gefolgt von einem Verbinden der Heizschicht 12 und der Leitschicht 14 (auch in 2E gezeigt), umfasst. Die zwei Teilprozesse können gleichzeitig oder nacheinander ausgeführt werden.
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Bei dem Teilprozess zur Herstellung der Heizschicht 12 wird in Schritt 102 ein Substrat 18 in einer Blindform bereitgestellt. Das Substrat 18 hat gegenüberliegende erste und zweite Oberflächen 40 und 42. Eine Hartmaskenschicht 46 wird beispielsweise durch Abscheidung auf der ersten Oberfläche 40 in Schritt 104 gebildet.
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Als nächstes wird in Schritt 106 eine Fotolackschicht 48 auf der Hartmaskenschicht 46 abgeschieden. Die Fotolackschicht 48 wird geätzt, um in Schritt 108 ein Fotolackmuster 50 auf der Hartmaskenschicht 46 zu bilden. In diesem Schritt wird eine Fotomaske (nicht gezeigt) zum Strukturieren der Fotolackschicht 48 über der Fotolackschicht 48 angeordnet, und ultraviolettes (UV) Licht wird durch die Fotomaske auf die Fotolackschicht 48 eingesetzt, um die Teile der Fotolackschicht 48, die dem UV-Licht ausgesetzt sind, zu entwickeln, gefolgt von einem Ätzen des belichteten Bereich oder der unbelichteten Bereich der Fotolackschicht 48, um das Fotolackmuster 50 zu bilden. Das Fotolackmuster 50 kann ein positives oder ein negatives Muster sein, abhängig davon, ob die belichteten oder unbelichteten Bereiche der Fotolackschicht 48 geätzt und entfernt werden.
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Bezugnehmend auf FIG. In 2B wird die Hartmaskenschicht 46 unter Verwendung des Fotolackmusters 50 als Maske geätzt, um in Schritt 110 ein Hartmaskenmuster 52 zu bilden. Danach wird das Fotolackmuster 50 entfernt, wobei das Hartmaskenmuster 52 in Schritt 112 auf der ersten Oberfläche 40 des Substrats 18 verbleibt. Das Hartmaskenmuster 52 enthält mindestens zwei vergrößerte Öffnungen 54.
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Als nächstes wird ein Ätzprozess an der ersten Oberfläche 40 des Substrats 18 durchgeführt, indem das Hartmaskenmuster 52 als Maske verwendet wird, um in Schritt 114 mindestens einen Einschnitt 20 in dem Substrat 18 zu bilden. Der Einschnitt 20 definiert mehrere erste Einschnittabschnitte 21 und mindestens zwei zweite Einschnittabschnitte 24 mit vergrößerten Bereichen. Die mindestens zwei zweiten Einschnittabschnitte 24 entsprechen den mindestens zwei vergrößerten Öffnungen 54 des Hartmaskenmusters 52. Der mindestens eine Einschnitt 20 kann durch einen Laserentfernungsprozess, Bearbeitung, 3D-Sintern / Drucken / additive Fertigung, Grünzustand, Formen, Wasserstrahl, Hybridlaser / Wasser, Trockenplasmaätzen gebildet werden.
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Nachdem der Einschnitt 20 in dem Substrat 18 ausgebildet ist, wird das Hartmaskenmuster 52 entfernt und das Substrat 18 wird gereinigt, um ein Substrat 18 mit einem Einschnitt 20 mit einem gewünschten Einschnittmuster auf der ersten Oberfläche 40 des Substrats 18 in Schritt 114 zu bilden .
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Die Anzahl der Einschnitte 20 und die Anzahl der vergrößerten zweiten Einschnittabschnitte 24 hängen von der Anzahl der Heizzonen des in dem Einschnitt 20 zu bildenden Widerstandsheizelements 22 ab. Die Tiefe und Breite der ersten und zweiten Einschnittabschnitte 21 und 24 des Einschnitts 20 hängen von der gewünschten Funktion und Leistung des Widerstandsheizelements 22 ab. Wenn beispielsweise nur ein Einschnitt 20 in dem Substrat 18 gebildet wird, kann der Einschnitt 20 eine konstante oder variable Tiefe und / oder Breite aufweisen. Wenn mehrere Einschnitte 20 in dem Substrat 18 ausgebildet sind, können einige der Einschnitte 20 breiter und die anderen schmaler sein; einige der Einschnitte 20 können tiefer und die anderen flacher sein.
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Gemäß 2C wird, nachdem der Einschnitt 20 mit einem gewünschten Einschnittmuster in dem Substrat 18 gebildet wurde, ein Bearbeitungsprozess in jedem der vergrößerten zweiten Einschnittabschnitte 24 des Einschnitts 20 durchgeführt, um eine Kissen(Pad-)öffnung 62 und ein Durchgangsloch 64 durch das Substrat 18 in Schritt 118 zu bilden. Die Kissenöffnung 62 ist zwischen dem Durchgangsloch 64 und dem vergrößerten zweiten Einschnittabschnitt 24 angeordnet. Das Durchgangsloch 64 erstreckt sich von der Kissenöffnung 62 zur zweiten Oberfläche 42 des Substrats 18.
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Anschließend wird in Schritt 122 ein Widerstandsmaterial 66 auf der ersten Oberfläche 40 des Substrats 18 und im Einschnitt 20 abgeschieden. Beispielsweise kann das Widerstandsmaterial 66 auf dem Substrat 18 und im Einschnitt 20 ausgebildet werden.
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Das Widerstandsmaterial 66 wird in Schritt 124 thermisch behandelt. Beispielsweise kann das Substrat 18 mit dem Widerstandsmaterial 66, das sowohl im Einschnitt 20 als auch auf der ersten Oberfläche 40 des Substrats 18 angeordnet ist, zum Tempern in einen Ofen gegeben werden.
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Gemäß 2D wird nach der thermischen Behandlung des Widerstandsmaterials 66 ein chemisch-mechanischer Polier-/Planarisierungsprozess (CMP) an dem Widerstandsmaterial 66 durchgeführt, um überschüssiges Widerstandsmaterial 66 zu entfernen, bis die erste Oberfläche 40 des Substrats 18 freigelegt ist, wodurch ein Widerstandsheizelement 22 im Einschnitt 20 in Schritt 126 gebildet wird. In diesem Schritt wird die erste Oberfläche 40 des Substrats 18 freigelegt und ist nicht von einem Widerstandsmaterial 66 bedeckt. Das im Einschnitt 20 verbleibende Widerstandsmaterial 66 bildet das Widerstandsheizelement 22 mit einer Oberseite 67, die mit der ersten Oberfläche 40 des Substrats 18 bündig ist.
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Schließlich wird in Schritt 128 eine Schutzschicht 17 auf der ersten Oberfläche 40 des Substrats 18 und der oberen Oberfläche 67 des Widerstandsheizelements 22 gebildet. Die Schutzschicht 17 isoliert das Widerstandsheizelement 22 elektrisch. Die Schutzschicht 17 kann auf dem Substrat 18 durch Verbinden einer vorgeformten Schutzschicht mit dem Substrat 18 gebildet werden. Der Verbindungsprozess kann ein Lötprozess oder eine Glas-Frit-Bonden sein. Wenn alternativ mehrere Einschnitte 20 in dem Substrat 18 gebildet werden, können einige der Einschnitte 20, vorzugsweise die Einschnitte, die sich im Umfeld um das Substrats 18 herum befinden, mit einem Bindemittel gefüllt sein, so dass sich das Bindemittel in einigen der Einschnitte 20 das Substrat 18 mit der Schutzschicht 17 verbinden kann. Nachdem die Schutzschicht 17 auf dem Substrat 1 8 gebildet ist, ist eine Heizschicht 12 fertiggestellt.
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Wie zuvor beschrieben, können die Tiefe und Breite des Einschnitts 20 so konfiguriert sein, dass sie entlang der Länge des Einschnitts 20 variiert werden. Mit unterschiedlicher Tiefe und Breite ermöglicht der Einschnitt 20, dass das Widerstandsheizelement 22 mit unterschiedlicher Dicke und Breite entlang seiner Länge ausgebildet wird, wodurch eine variable Leistung entlang der Länge des Widerstandsheizelements 22 erreicht wird. Darüber hinaus ist es unter Verwendung des Einschnitts 20 zum Definieren der Form des Widerstandsheizelements 22 möglich, verschiedene Materialien in verschiedenen Abschnitten desselben Einschnitts abzuscheiden oder zwei oder mehr Materialschichten in demselben Einschnitt 20 abzuscheiden. Beispielsweise kann zuerst ein Widerstandsmaterial in dem Einschnitt 20 abgeschieden werden, gefolgt von der Abscheidung eines Bindemittels auf dem Widerstandsmaterial. Daher können die Materialien in dem Einschnitt 20 auch als Bindemittel verwendet werden, um eine Schutzschicht darauf zu binden. Technische Schichten oder dotierte Materialien können auch in verschiedenen Abschnitten des Einschnitts 20 abgeschieden werden, um ein Widerstandsheizelement mit unterschiedlichen Materialeigenschaften entlang seiner Länge zu erhalten.
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Gemäß 2E umfasst der Teilprozess der Herstellung einer Leitschicht 14 Schritte, die den zuvor beschriebenen Schritten des Teilprozesses zum Herstellen einer Heizschicht 12 ähnlich sind, mit der Ausnahme, dass der Teilprozess der Herstellung einer Leitschicht 14 einen Schritt zum Bearbeiten eines Durchgangsloches durch das Leit(Routing-)material umfasst und keinen Schritt des Verbindens einer Schutzschicht beinhaltet. Da darüber hinaus die Heizschicht 12 und die Leitschicht 14 unterschiedliche Funktionen haben, sind die Materialien zur Bildung des Widerstandsheizelements 22 und des Leitelements 34 unterschiedlich.
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Insbesondere umfasst der Teilprozess der Herstellung der Leitschicht 14 Schritte, die den Schritten 102 bis 126 ähnlich sind, wie zuvor in Verbindung mit den 2A bis 2D beschrieben. Daher wird die detaillierte Beschreibung dieser Schritte hier der Klarheit halber weggelassen. Die Materialfüllung in dem Einschnitt 32 der Leitschicht 14 unterscheidet sich von der Materialfüllung in dem Einschnitt 20 der Heizschicht 12. Die Heizschicht 12 ist konfiguriert, um Wärme zu erzeugen, und somit ist das Material, das den Einschnitt 20 des Substrats 18 ausfüllt, ein Widerstandsmaterial mit einem relativ hohen spezifischen Widerstand, um Wärme zu erzeugen. In der Leitschicht 14 ist das Material, das den Einschnitt 32 des Substrats 30 ausfüllt, ein leitendes Material mit relativ hoher Leitfähigkeit, um das Widerstandsheizelement 22 der Heizschicht 12 elektrisch mit einer externen Stromquelle zu verbinden.
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Darüber hinaus weist das Substrat 30 der Leitschicht 14 einen Einschnitt 32 mit einem Einschnittmuster auf, welches sich von dem des Einschnitts 20 des Substrats 18 der Heizschicht 12 unterscheidet. Wie 2E entnommen werden kann, ist der Einschnitt 32 der Leitschicht 14 breiter ist als der Einschnitt 20 der Heizschicht 12.
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Gemäß 2E wird das Fräsmaterial thermisch behandelt und planarisiert, um in Schritt 1 30 ein Leitelement 34 zu bilden. In diesem Schritt ist die Oberseite des Substrats 30 bündig mit der Oberseite des Leitelements 34. Ähnlich wie bei der Heizschicht 12 umfasst die Leitschicht 14 ein Paar von Anschlussstiften 36 und ein Paar von Anschlussenden 69, die mit mindestens zwei Teilen des Leitelements 34 verbunden sind.
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Als nächstes wird das Leitelement 34 bearbeitet, um ein Paar von Durchgangslöchern 68 zu definieren, die sich von einer oberen Oberfläche des Verlegungselements 34 zu den Anschlussenden 69 erstrecken. Danach wird die Heizschicht 12 auf die Leitschicht 14 gelegt. Die Anschlussstifte 28 der Heizschicht 12, die sich über die zweite Oberfläche 42 des Substrats 18 hinaus erstrecken, werden in die Durchgangslöcher 68 eingeführt, so dass die Anschlussstifte 28 der Heizschicht 12 mit dem Anschlussende 69 der Leitschicht in Kontakt stehen 14. Derart ist das Widerstandsheizelement 22 der Heizschicht 12 elektrisch mit dem Leitelement 34 verbunden, das wiederum elektrisch mit einer externen Energiequelle verbunden ist.
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Gemäß 3 ist eine Alternative eines Verfahrens 200 zur Herstellung einer elektrischen Heizung gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Verfahren kann angewendet werden, um eine andere elektrische Komponente zu bilden, wie beispielsweise eine Elektrodenschicht einer elektrostatischen Einspannvorrichtung (Chuck) und eine HF-Antennenschicht, abhängig von der Art des Funktionsmaterials, das den Einschnitt des Substrats ausfüllt.
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Das Verfahren 200 beginnt mit dem Bereitstellen eines Substrats 70 und dem Bilden mindestens eines Einschnitts 72 in dem Substrat 70 in Schritt 202. Das Substrat 70 kann Aluminiumnitrid enthalten. In diesem Schritt kann der mindestens eine Einschnitt durch ein mechanisches Verfahren gebildet werden, wie beispielsweise mit einem Laserentfernungs-/Schneidverfahren, Mikrokugelstrahlen, Bearbeitung, 3D-Sintern / Drucken / additive Fertigung, Grünzustand, Formen, Wasserstrahl, Hybridlaser / Wasser oder trockenes Plasmaätzen ohne Verwendung eines Hartmaskenmusters. Wenn ein Mikrokugelstrahlverfahren verwendet wird, beträgt die Teilchengröße der Kugeln weniger als 100 µm, vorzugsweise weniger als 50 µm.
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Als nächstes wird in Schritt 204 ein erstes Funktionsmaterial 74, das ein erstes Metall enthält, in den Einschnitt 72 und auf eine obere Oberfläche des Substrats 70 gefüllt. Das erste funktionelle Material 74 kann durch einen Schichtprozess gebildet werden, der das Aufbringen oder Akkumulieren eines Materials auf ein Substrat oder eine andere Schicht unter Verwendung von Prozessen beinhaltet wie unter anderem mit Dickfilm, Dünnfilm, thermischem Sprühen oder Sol-Gel. Alternativ kann das erste Funktionsmaterial 74 unter Verwendung eines Hartlot-Rückfluss(Reflow)-Prozesses auf dem Substrat 70 und im Einschnitt 72 abgeschieden werden, wie zuvor in Verbindung mit Schritt 122 von 2C beschreiben. Zum Beispiel kann das erste Funktionsmaterial 74 gebildet werden, indem eine Metallfolie auf das Substrat 70 gelegt wird, gefolgt von dem Schmelzen der Metallfolie, so dass das geschmolzene Material den Einschnitt 72 füllen und zu einer oberen Oberfläche des Substrats zurückfließen kann.
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Als nächstes kann ähnlich wie in Schritt 124, beschrieben in Verbindung mit 2C, in Schritt 204 das erste Funktionsmaterial 74 thermisch behandelt werden, beispielsweise durch Tempern. Danach wird überschüssiges erstes Funktionsmaterial 74 von dem Substrat 70 entfernt, um dadurch das erste Funktionsmaterial 74 in dem mindestens einen Einschnitt 72 des Substrats 70 zu belassen, um in Schritt 206 ein erstes Funktionselement 76 zu bilden. Der Entfernungsprozess kann ein chemisch-mechanischer Prozess (CMP), Ätzen oder Polieren sein. Dann wird in Schritt 208 eine dielektrische Schicht 78 über dem ersten Funktionselement 76 und über dem Substrat 70 abgeschieden.
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Als nächstes wird mindestens eine Durchkontaktierung 79 durch die dielektrische Schicht 78 an mindestens zwei entsprechenden Stellen gebildet, um einen Teil des ersten Funktionselements 76 in Schritt 210 freizulegen. Die Durchkontaktierung 79 kann ein Durchgangsloch 80 und einen Einschnitt 82 enthalten. Dieser Schritt umfasst einen Schritt zum Bilden eines Einschnitts 82 in der dielektrischen Schicht 78 und einen Schritt zum Bilden eines Durchgangslochs 80 durch die dielektrische Schicht 78 und in das erste Funktionselement 76. Der Einschnitt 82 kann vor oder nach der Bildung des Durchgangslochs 80 gebildet werden. Die Durchkontaktierung 79 kann durch Laserschneiden gebildet werden. Der Einschnitt 82 kann eine Tiefe im Bereich von ungefähr 100 nm bis 100 µm aufweisen.
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Ein zweites Funktionsmaterial 84 wird in der Durchkontaktierung 79 einschließlich des Durchgangslochs 80 und des Einschnitts 82 und einer oberen Oberfläche der dielektrischen Schicht 78 abgeschieden, so dass das zweite Funktionsmaterial 84 in Schritt 212 mit dem Material des ersten Funktionselements 76 in Kontakt steht.
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Überschüssiges zweites Funktionsmaterial 84 wird von der dielektrischen Schicht 78 entfernt, wodurch das zweite Funktionsmaterial 84 in der Durchkontaktierung 79 belassen wird, um in Schritt 214 elektrische Anschlüsse an das erste Funktionselement 76 zu bilden. In diesem Schritt bildet das zweite, im Einschnitt 80 verbleibende Funktionsmaterial 84 ein zweites Funktionselement 86. Die Oberseite des zweiten Funktionsmaterials 84 nach dem Entfernungsschritt ist bündig mit der Oberseite der dielektrischen Schicht 78. Alternativ kann das zweite Funktionsmaterial 84 geätzt werden, um ein gewünschtes Profil zu bilden.
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Wenn das Verfahren 200 verwendet wird, um eine elektrische Heizung zu bilden, kann das erste Funktionselement 76 ein Widerstandsheizelement sein und das zweite Funktionselement 86 kann ein Leitelement zum Verbinden des Widerstandsheizelements mit einer externen Stromquelle sein. Wenn das Verfahren 200 verwendet wird, um eine Elektrodenschicht einer elektrostatischen Einspannvorrichtung (Chuck) zu bilden, kann das erste Funktionselement 76 ein Elektrodenelement sein und das zweite Funktionselement 86 kann durch ein Leitelement zum Verbinden des Elektrodenelements mit einer externen Stromquelle sein.
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Alternativ kann das erste Funktionselement 76 als Leitelement konfiguriert sein, während das zweite Funktionselement als Widerstandsheizelement oder Elektrodenelement konfiguriert sein kann. In diesem Fall kann das Durchgangsloch 80 mit dem gleichen Material des ersten Funktionselements 76 oder einem anderen Material für eine gewünschte elektrische Leitung gefüllt sein.
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Danach und gegebenenfalls kann in Schritt 216 ein erstes Pfostenloch 90 oder ein zweites Pfostenloch 92 gebildet werden. Das erste Pfostenloch 90 erstreckt sich durch die dielektrische Schicht 92 und das darunter liegende erste Funktionselement 76. Das zweite Pfostenloch 92 erstreckt sich durch das zweite Funktionselement 86. Das erste und das zweite Pfostenloch 90 und 92 können durch einen Laserschneidprozess oder einen Kugelstrahlprozess gebildet werden.
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Zusätzliche Anschlussstifte (nicht gezeigt) können in das erste Pfostenloch 90 und/oder das zweite Pfostenloch 92 eingeführt werden, um das erste Funktionselement 76 und/oder das zweite Funktionselement 86 mit einer anderen elektrischen Komponente, wie einer anderen Heizschicht, einer Tuningschicht, einer Temperaturerfassungsschicht, einer Kühlschicht, eine Elektrodenschicht und/oder einer HF-Antennenschicht zu verbinden. Infolgedessen kann die zusätzliche Heizschicht, Tuningschicht, Kühlschicht, Elektrodenschicht oder HF-Antennenschicht mit demselben Leitungselement und einer externen Stromquelle verbunden werden. Die zusätzliche Heizschicht, Tuningschicht, Kühlschicht, Elektrodenschicht, HF-Antennenschicht kann durch die in Verbindung mit den 2A bis 3 beschriebenen Verfahren 100 oder 200 hergestellt werden.
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In Bezug auf das in Verbindung mit den 2A bis 2E offenbarte Verfahren 100, wobei das Verfahren der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde derart, dass das Verfahren Teilprozesse zur Herstellung der Heizschicht 12 und der Leitschicht 14 umfasst, kann das Verfahren 100 zusätzlich einen oder mehrere Teilprozesse zur Herstellung einer oder mehrerer zusätzlicher elektrischer Komponenten mit ähnlichen Schritten umfassen. Zum Beispiel kann das Verfahren 100 weiterhin einen Teilprozess zur Herstellung einer anderen Heizschicht, einer Tuningschicht, einer Kühlschicht, einer Elektrodenschicht und einer HF-Antennenschicht usw. umfassen.
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Alternativ kann der Teilprozess zur Herstellung der Heizschicht 12 verwendet werden, um eine andere elektrische Komponente zu bilden, indem ein anderes Material in den Einschnitt gefüllt wird. Beispielsweise kann eine Kühlschicht gebildet werden, wenn ein Peltier-Material den Einschnitt des Substrats ausfüllt. Eine Elektrodenschicht für ein elektrostatisches Chuck kann gebildet werden, wenn ein Elektrodenmaterial den Einschnitt ausfüllt. Eine HF-Antennenschicht kann gebildet werden, wenn ein geeignetes HF-Antennenmaterial den Einschnitt ausfüllt. Eine Wärmesperrschicht kann gebildet werden, wenn ein Material mit relativ geringer Wärmeleitfähigkeit den Einschnitt ausfüllt. Ein Wärmeverteiler kann gebildet werden, wenn ein Material mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit den Einschnitt ausfüllt.
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Die durch die Verfahren 100, 200 der vorliegenden Erfindung hergestellte elektrische Heizung 10 weist eine eingebettete Heizschaltung und eine eingebettete Leitschaltung sowie mehrere Funktionsschichten auf, die im gesamten Substrat planarer sind. Daher kann die elektrische Heizung eine gleichmäßigere Struktur und eine gleichmäßigere Heizleistung aufweisen.
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Es ist anzumerken, dass die Erfindung nicht auf die in den Beispielen beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist. Eine große Anzahl von Weiterbildungen wurde beschrieben und weitere mögliche sind Teil des Wissens des Fachmanns. Diese und weitere Weiterbildungen sowie jeglicher Ersatz durch technische Äquivalente in der Beschreibung und den Figuren führen nicht aus dem Schutzbereich der Erfindung und des vorliegenden Patents heraus.
