TWI812009B - 氧化鈹基座 - Google Patents

Abstract

具有頂部和底部且包含氧化鈹組合物的基板，該氧化鈹組合物含有至少95 wt %的氧化鈹和可選的氟/氟離子。該基板在至少600ºC的溫度表現出至少133 kPa的夾持壓力，在800ºC的溫度表現出大於1 x 10 ⁵ohm-m的體電阻率。

Description

氧化鈹基座

[相關申請的交叉引用]

本申請要求2019年8月15日提交的美國臨時專利申請No. 62/887,282的優先權，其全部內容通過引用併入本文。

本發明涉及用於高溫應用的陶瓷基座。特別地，本發明涉及用於半導體生產工藝的包含氧化鈹的基座。

在許多高溫襯底處理應用中，在高溫處理室中對襯底進行處理，例如，蝕刻、塗布、清潔和/或啟動其表面能。為了進行處理，將加工氣體引入加工室，然後通電以達到等離子體狀態。該通電可通過將RF電壓施加到電極（例如，陰極）並將陽極電接地以在加工室中形成電容場來完成。然後利用在加工室內產生的等離子體處理襯底以在其上蝕刻或沉積材料。

在該工藝中，襯底必須被支撐（並保持在適當位置）。在許多情況下，採用陶瓷基座來實現這一目標。在一些實例中，使用靜電卡盤元件（作為基座的一部分）將襯底保持在適當位置。其他支撐機構也是已知的，例如機械和真空。靜電卡盤通常包括由電介質覆蓋的電極。當電極被充電時，反向靜電電荷在襯底中累積，由此產生的靜電力將襯底保持在靜電卡盤上。一旦襯底牢固地被保持在卡盤上，等離子體處理就繼續進行。

一些已知的等離子體工藝通常在稍微高溫和高腐蝕性氣體中進行。例如，蝕刻銅或鉑的工藝是在250 ℃至600 ℃的溫度下進行的，相比之下，蝕刻鋁在100 ℃至200 ℃的溫度下進行。這些溫度和腐蝕性氣體使用於製造卡盤的材料熱降解。常規的陶瓷基座採用各種氧化物、氮化物和合金，例如，氮化鋁、氧化鋁、二氧化矽、碳化矽、氮化矽、藍寶石、氧化鋯或石墨或陽極化金屬作為主要組分。在一些情況下，這些要求可以通過常規陶瓷材料，例如氧化鋁或氮化鋁來滿足。

然而，隨著技術的進步，需要更高的襯底處理操作條件（溫度），例如高於650 ℃、高於750 ℃或高於800℃的溫度。遺憾的是，發現在這些較高的溫度下，常規陶瓷基座材料存在結構問題，例如，分解、熱和/或機械降解、粉化和分層。

此外，發現在操作過程中，常規的陶瓷基座顯示出在基座板表面的溫度均勻性不一致，這可能是由於氮化鋁、二氧化矽或石墨的固有特性所致。這進而導致在半導體晶片的處理中存在問題的不一致。已經進行了改進常規基座板的溫度均勻性的嘗試。但這些嘗試包括更複雜得多的加熱配置和控制機構，例如，增加加熱區和熱電偶的數量，這增加了成形工藝的成本和不確定性。

此外，常規的非鈹基座難以提供將晶片保持在適當位置所需的足夠的夾緊力（夾持壓力），特別是在較高溫度下。常規的基座在高溫下也會遇到與微裂紋、表麵粉化、（熱）分解以及降低的吸熱係數（effusivity）有關的問題。即使在適中的溫度下，常規的基座也會出現釋放時間（unchucking time）的問題，這可能是由於高電容造成的。

此外，許多常規的基座採用層狀結構，這些層狀結構依賴於粘合型粘結，例如，使用釺焊材料，或通過擴散粘結進行的層壓以將金屬導體固定在多個（陶瓷）層中。然而，這種層壓結構反復出現結構問題和通常是由於高溫操作的應力造成的分層。

另外，為了在較窄的溫度範圍內維持襯底或清潔基座、襯底或腔室，可能理想的是要快速冷卻襯底。但是，由於RF能量和等離子體離子密度在襯底上的耦合變化，高功率等離子體中會發生溫度波動。這些溫度波動可能導致襯底溫度的迅速升高或降低，這需要穩定。因此，理想的是在清潔過程中需要很少或不需要冷卻的基座，例如，可以在操作溫度下清潔、且/或需要很少或不需要清潔迴圈時間的基座，這有利地改進了工藝效率（通過減少/消除停機時間）。

即使考慮到常規的基座技術，仍然需要具有改進性能的改進的基座元件，例如，分解減少、熱力減小、微裂紋減少和/或機械降解、改進的溫度均勻性和/或更好的夾持壓力，特別是在較高溫度下，例如在高於650 ℃，同時不表現出層間分層。

在一些實施方式中，本發明涉及包括軸和基板的基座組件，所述軸包含含有氧化鈹和氟/氟離子(1 ppb至1000 ppm或10 ppb至800 ppm) 的第一氧化鈹組合物，所述基板包含含有至少95 wt %氧化鈹和可選地氟/氟離子的第二氧化鈹組合物。基板在800 ℃下表現出至少133 kPa的夾持壓力和/或大於1 x 10 ⁵ohm-m的體電阻率。第一氧化鈹組合物可包含比第二氧化鈹組合物更多的氟/氟離子，並且可進行加工以達到氟/氟離子濃度。第一氧化鈹組合物還可包括：小於50 wt%的氧化鎂和小於50 wt% ppm的二氧化矽和/或1 ppb至50 wt%的氧化鋁；1 ppb至10000 ppm的亞硫酸鹽；和/或1 ppb至1 wt% ppm的硼、鋇、硫或鋰，或其組合，包括氧化物、合金、複合材料或同素異形體，或其組合。第一氧化鈹組合物可具有大於0.1微米的平均晶界和/或小於100微米的平均晶粒尺寸。第二氧化鈹組合物還可包含1 ppb至10 wt %的氧化鎂和1 ppb至10 wt %的二氧化矽和/或1 ppb至10 wt % ppm的三矽酸鎂和/或1 ppb至1 wt %的氧化鋰。第一氧化鈹組合物可包含比第二鈹組合物更多的氧化鎂和/或三矽酸鎂。第一氧化鈹組合物可包含小於75 wt%的氮化鋁和/或第二氧化鈹組合物可包含小於5 wt%的氮化鋁。第一氧化鈹組合物在室溫下可具有小於300W/m-K的電導率和/或可具有在90%至100%範圍內的理論密度，第二氧化鈹組合物在室溫下可具有小於400W/m-K的電導率。在加熱到高於700 ℃的溫度時，基板可表現出小於±3 ℃的溫度方差，和/或在800 ℃下的體電阻率大於1 × 10 ⁴ohm-m，和/或腐蝕損失小於0.016 wt%，和/或介電常數小於20，和/或45N級的表面硬度為至少50洛氏硬度，和/或整個基板的熱膨脹係數為5至15，和/或基板上的最小橫向尺寸值為至少100 mm，和/或平坦度（flatness）為在300 mm的距離內彎度（camber）小於50微米。基板還可包括封裝在基板和/或檯面中的加熱元件，任選地，具有大於1微米的高度。基板可包含小於2層的疊層和/或沒有分離層。軸可包括具有相似的熱膨脹係數的短節部分（stub portion）。

本發明還涉及具有頂部和底部且包括氧化鈹組合物的基板，氧化鈹組合物含有至少95 wt %氧化鈹和可選地氟/氟離子。基板可在至少600ºC的溫度下表現出至少133kPa的夾持壓力，和/或在大於1600ºC的溫度下表現出小於1wt %的分解變化，和/或當加熱到高於700 ºC的溫度時表現出小於±3%的溫度方差；和/或大於1 x 10 ⁸的體電阻率；和/或小於0.016 wt%的腐蝕損失；和/或小於20的介電常數；和/或45 N級的表面硬度至少為50洛氏硬度；和/或在800 ℃下的體電阻率大於1 x 10 ⁵ohm-m，和/或在整個基板上的熱膨脹係數為5至15（熱膨脹係數可以從頂部至底部變化小於25%），和/或清潔迴圈時間小於2小時，和/或溫度方差小於±3%。基板可以包括氧化鈹組合物，該氧化鈹組合物包含1 ppb至10 wt％ ppm（例如1 ppm至5 wt％）的氧化鎂、1 ppb至10 wt％ppm（例如1 ppm至5 wt％）的二氧化矽、和/或1 ppb至10 wt％ppm（例如1 ppm至5 wt％）的三矽酸鎂。基板可以不包含分離層，可以具有從頂部至底部遞減的熱導率梯度；和/或從頂部至底部遞減的電阻率梯度；和/或從頂部至底部遞減的純度梯度；和/或從頂部至底部遞減的理論密度梯度；和/或從頂部至底部遞增的介電常數梯度。基板還可包括可選地包括鈮和/或鉑的加熱元件，可選地包括捲繞和/或捲曲的加熱元件和/或天線。最高純度可以比最低純度高至少0.4%。

本發明還涉及具有頂部和底部且包括氧化鈹組合物的基板，其中所述基板具有：從頂部至底部遞減的熱導率梯度；和/或從頂部至底部遞減的電阻率梯度；和/或從頂部至底部遞減的純度梯度；和/或從頂部至底部遞減的理論密度梯度；和/或從頂部至底部遞增的介電常數梯度。當在室溫下測量時，基板的頂部熱導率可以在125至400W/mK的範圍內，且底部熱導率可以在146至218 W/mK的範圍內；和/或當在800 ℃下測量時，頂部熱導率在25W/mK至105W/mK的範圍內，且底部熱導率在1W/mK至21W/mK的範圍內，當在室溫下測量時，頂部熱導率可選地比底部熱導率大至少6%；和/或當在800ºC下測量時，頂部熱導率可選地比底部熱導率大至少6%。頂部純度可在99.0至99.9的範圍內，底部純度可在95.0至99.5的範圍內。頂部純度可比底部純度高至少0.4%。頂部理論密度可在93%至100%的範圍內，底部理論密度可在93%至100%的範圍內。頂部理論密度可比底部理論密度高至少0.5%。頂部介電常數可在1至20之間，底部介電常數可在1至20之間。基板可以不包含分離層。基板可表現出上述夾持壓力、溫度方差和腐蝕損失。

本發明還涉及用於基座組件的軸，所述軸包括含有氧化鈹和 (10 ppb至800 ppm) 氟/氟離子的氧化鈹組合物。該氧化鈹組合物具有大於0.1微米的平均晶界，和/或無定形晶粒結構，和/或小於100微米的平均晶粒尺寸，和/或可在室溫下表現出小於300W/m-K的熱導率，和/或在90至100範圍內的理論密度。當在室溫下測量時，該軸表現出頂部熱導率在146 W/mK至218 W/mK的範圍內，底部熱導率在1 W/mK至218 W/mK的範圍內；和/或當在800 ℃下測量時，頂部熱導率在1 W/mK至21 W/mK之間，底部熱導率在1 W/mK至21 W/mK之間，頂部理論密度可比底部理論密度大至少0.5%。所述氧化鈹組合物可包括小於75 wt%的氮化鋁。第一氧化鈹組合物可包括：1 ppb至1000 ppm的氟/氟離子，和/或小於50 wt %的氧化鎂，和/或小於50 wt % ppm的二氧化矽，和/或1 ppb至50 wt % ppm的氧化鋁，和/或1 ppb至10000 ppm的亞硫酸鹽，和/或1 ppb至1 wt % ppm的硼、鋇、硫或鋰，或其組合，包括氧化物、合金、複合材料或同素異形體，或其組合。

本發明還涉及一種基座元件，其包括：前述任一實施方式的軸，含有可選地通過釺焊材料彼此粘結的多個層的基板，以及可選的印刷加熱元件。

本發明還涉及具有頂部和底部且包含陶瓷組合物的基板，其中所述基板表現出：夾持壓力為至少133kPa；當加熱到高於700 ℃時，溫度方差小於±3 %；和/或在800 ℃的體電阻率大於1 x 10 ⁸；和/或腐蝕損失小於0.016 wt%；和/或介電常數小於20；和/或45 N級的表面硬度為至少50 洛氏硬度；和/或整個基板的熱膨脹係數在5至15的範圍內。

本發明還涉及製造基板的方法，該方法包括以下步驟：提供第一BeO粉末和第三BeO粉末；由第一粉末和第三粉末形成第二粉末；由第一粉末形成第一（底部）區域；由第二粉末形成第二（中部）區域；由所述第三粉末形成第三（頂部）區域以形成基板前驅體，其中所述第二區域設置在所述第一區域和所述第三區域之間；可選地將基板前驅體共混（co-mingling）以結合粉末，可選地將加熱元件放置在這些區域中的一個和/或端子的卷邊中，可選地對基板前驅體進行冷成型，並燒制基板前驅體以形成基板。第一和第三（和第二）粉末可能包含不同等級的原始BeO。

本發明還涉及製造基座軸的方法，包括對氧化鈹組合物進行處理以實現在1 ppb至1000 ppm氟/氟離子範圍內的氟/氟離子濃度。

本發明還涉及清潔污染的基座元件的方法，包括：提供基座元件和晶片，晶片設置在基座組件上；將晶片加熱至高於600°C的溫度；將晶片冷卻小於100 ℃至冷卻溫度（或完全不冷卻）；在冷卻溫度下對板進行清潔；可選地將晶片再加熱至600ºC；其中從冷卻步驟到再加熱步驟的清潔迴圈時間小於2小時。清潔迴圈時間可以在0至10分鐘之間。

如上文所述，在處理過程中，例如，化學氣相沉積、蝕刻等，通常使用常規的基座元件來支撐半導體襯底並將其保持在適當位置。典型的陶瓷基座採用各種氧化物、氮化物和合金，例如，氮化鋁、氧化鋁、二氧化矽或石墨，作為主要組分。這些陶瓷材料可以滿足中高溫（例如，低於650 ℃或低於600℃的溫度）下的處理方法的需要。然而，隨著技術的進步，需要更高的襯底處理操作溫度，例如，高於650 ℃或甚至高於800°C的溫度。遺憾的是，發現常規陶瓷基座材料在這些較高溫度下存在結構問題，例如，分解，熱降解和/或機械降解以及分層。此外，常規的基座材料已知沒有足夠的體電阻率。在一些情況下，差的電阻率會導致將晶片保持在適當位置所需的夾緊/夾持力不足，特別是在較高溫度下。

此外，已經發現常規的陶瓷基座在基座板表面的溫度均勻性不一致，導致在對半導體晶片的處理中存在不一致的問題。另外，已經發現許多常規的層狀基座配置容易出現通常由高溫操作的應力引起的結構問題和分層。

發明人們現在發現，使用所公開的氧化鈹（BeO）組合物（具有高純度水準和相組分含量）會得到表現出高溫性能和高夾緊力（“夾持壓力”）的協同組合的基座元件（或基座基板和軸部件），這可能與電阻率有關。在不受理論約束的情況下，假設將（在一些情況下，所公開的組分濃度的）BeO組合物的某些特定組分的組合可選地與特定的處理參數組合會導致BeO中的有利的微結構，例如，晶界和晶粒尺寸，進而提供高溫性能和高夾持壓力的組合。而且，在不受理論約束的情況下，所公開的BeO組合物會得出具有最佳（較小）量的氧化鎂、二氧化矽和/或三矽酸鎂的基座基板，這有助於得到高的體電阻率。

此外，發明人們還發現，（在一些情況下，所公開的組分濃度的）所公開的氧化鈹（BeO）組合物中的一些與特定的處理參數組合意外地得出了有利的微結構（本文進行了更詳細的討論）。

此外，還發現BeO組合物中的組分提供了低的介電常數，這導致低的電容，進而改進了釋放時間延遲。還發現所公開的BeO組合物表現出改進的耐蝕性、改進的熱吸熱係數、改進的熱擴散率、改進的熱導率、改進的比熱和較低的熱滯後，所有這些都有助於本文所公開的性能協同作用。

常規的陶瓷基座，例如，以氮化鋁、氧化鋁、二氧化矽、碳化矽、氮化矽、藍寶石、氧化鋯、陽極氧化金屬或石墨為主要組分形成的陶瓷基座，已不能實現高溫性能。它們在這些溫度下也不能實現可接受的夾持壓力——已發現夾持壓力被耗盡/降低，尤其是在高溫下。

基座組件

本文公開了一種基座元件。該基座組件包括設置在軸上或上面的基板。軸含有第一BeO組合物（並由其形成），第一BeO組合物含有BeO以及氟離子和/或氟。該基板含有第二BeO組合物（並由其形成），第二BeO組合物含有（高純度水準，例如至少95.0 wt%）的BeO和可選的氟離子和/或氟。在一些實施方式中，所公開的組合物中的BeO是合成的BeO，例如，由原材料（粉末）製成的BeO，與天然BeO相反，其是自然界中存在的固體。發明人們發現，在組合物中使用氧化鈹作為主要組分（以及可選地本文討論的其他組分）提供或有助於本文討論的性能特徵，例如，高溫性能和/或優異的夾持壓力。

在一些實施方式中，所公開的基座組件（或其基板）表現出寬範圍的夾持壓力性能。在一些情況下，所公開的基座組件是Johnsen-Rahbek基座。例如，所公開的基座元件可表現出大於133 kPa的夾持壓力，例如，大於135 kPa，大於140 kPa，大於145 kPa或大於150 kPa。就上限而言，基座元件可表現出小於160 kPa的夾持壓力，例如，小於155 kPa，小於150 kPa，小於145 kPa，小於140 kPa或小於135 kPa。就範圍而言，基座組件可表現出在133 kPa至160 kPa範圍內的夾持壓力，例如，133 kPa至155 kPa，133 kPa至150 kPa，135 kPa至150 kPa，135 kPa至145 kPa，或138 kPa至143 kPa。

如本文所用，術語“大於”、“小於”等被視為包括實際數值極限，例如，應理解為“大於或等於”。這些範圍被視為包括端點值。

在其他情況下，所公開的基座組件是庫侖基座（coulombic pedestal）。例如，所公開的基座元件可表現出大於0.1 kPa的夾持壓力，例如，大於0.5 kPa，大於1 kPa，大於1.3 kPa，大於2 kPa或大於4 kPa。就上限而言，基座元件可表現出小於15 kPa的夾持壓力，例如，小於14 kPa，小於13 kPa，小於12 kPa或小於10 kPa。就範圍而言，基座組件可表現出在0.1 kPa至15 kPa範圍內的夾持壓力，例如，0.5 kPa至14 kPa，1 kPa至14 kPa，1.3 kPa至13 kPa，2 kPa至12 kPa，或4 kPa至10 kPa。

在其他情況下，所公開的基座元件是部分Johnsen-Rahbek/部分庫侖基座。例如，所公開的基座元件可表現出大於0.1 kPa的夾持壓力，例如，大於1 kPa，大於10 kPa，大於13 kPa，大於20 kPa，大於40 kPa或大於60 kPa。就上限而言，基座元件可表現出小於160 kPa的夾持壓力，例如，小於155 kPa，小於135 kPa，小於133 kPa，小於130 kPa，小於120 kPa，小於100 kPa或小於80 kPa。就範圍而言，基座組件可表現出在0.1 kPa至160 kPa範圍內的夾持壓力，例如，1 kPa至155 kPa，1 kPa至135 kPa，1 kPa至133 kPa，10 kPa至130 kPa，13 kPa至133 kPa，20 kPa至120 kPa，40 kPa至100 kPa或60 kPa至80 kPa。

在一些實施方式中，所公開的基座組件可表現出大於0.1 kPa的夾持壓力，例如，大於1 kPa，大於1.3 kPa，大於3 kPa，大於5 kPa，大於10 kPa或大於20 kPa。就上限而言，基座元件可表現出小於70 kPa的夾持壓力，例如，小於60 kPa，小於55 kPa，小於50 kPa或小於45 kPa。就範圍而言，基座組件可表現出在0.1 kPa至70 kPa範圍內的夾持壓力，例如，1 kPa至60 kPa，1.3 kPa至55 kPa，5 kPa至50 kPa，或10 kPa至45 kPa。

在一些實施方式中，所公開的基座組件可表現出大於70 kPa的夾持壓力，例如，大於100 kPa，大於135 kPa，大於150 kPa，大於200 kPa或大於250 kPa。就上限而言，基座元件可表現出小於550 kPa的夾持壓力，例如，小於500 kPa，小於450 kPa，小於400 kPa或小於350 kPa。就範圍而言，基座組件可表現出在70至550 kPa範圍內的夾持壓力，例如，100 kPa至500 kPa，135 kPa至450 kPa，150 kPa至400 kPa，200 kPa至400 kPa，或250 kPa至350 kPa。

此外，已發現特定的組成和處理參數會導致在基座基板的厚度和/或在基座軸的長度上的特性梯度。有益地，發現這些梯度能夠更好地分配高溫沉積操作中存在的熱應力和機械應力（這可以消除應力梯級（stress risers））。重要的是，這些梯度是在不需要分離層的情況下實現的。

在更嚴苛的操作條件下，例如溫度、壓力和/或電壓（與常規的基座元件相比），所公開的基座組件出乎意料地能夠達到上述夾持壓力。在一些實施方式中，基座能夠在大於400ºC的溫度下，例如，在大於500 ºC，大於600ºC，大於700 ºC或大於800ºC下，和/或在大於300 V的電壓下，例如，在大於400V，大於450V，大於500V，大於550V，大於600V，或大於650V下，實現上述夾持壓力。相比之下，發現常規的硝酸鋁基座在嚴苛的操作條件下的夾緊非常無效—在大多數情況下，常規的硝酸鋁在這些條件下分解，不能提供有限的（如有）夾緊能力。

軸

本發明還涉及軸。軸包括BeO組合物，例如，上述第一BeO組合物。由於其組成和可選地處理，軸表現出本文公開的優異的性能特點和微結構。特別地，軸具有大於0.1微米的平均晶界或無定形晶粒結構，如本文所討論的。在一些情況下，軸在軸的長度上具有有利的特性梯度（見下文討論）。

第一BeO組合物包含BeO作為主要組分。BeO的存在量可為50 wt%至99.9 wt%，例如，75 wt%至99.9 wt%，85 wt%至99.7 wt%，90 wt%至99.7 wt%，或92 wt%至99.5 wt%。就下限而言，第一BeO組合物可包含大於50 wt% 的BeO，例如，大於75 wt %，大於85 wt %，大於90 wt %，大於92 wt %，大於95 wt %，大於98 wt %或大於99 wt%。就上限而言，第一BeO組合物可包括小於99.9wt%的BeO，例如，小於99.8wt%，小於99.7wt %，小於99.6wt%，小於99.5wt %或小於99.0wt %。

在一些實施方式中，第一BeO組合物，例如軸的BeO組合物，包括1 ppb至1000 ppm的氟離子和/或氟，例如，10 ppb至800 ppm，100 ppb至500 ppm，500 ppb至500 ppm，1 ppb至300 ppm，25 ppm至250 ppm，25 ppm至200 ppm，50 ppm至150 ppm，或75 ppm至125 ppm。就下限而言，第一BeO組合物可包括大於1 ppb的氟離子和/或氟，例如，大於10 ppb，大於100 ppb，大於500 ppb，大於1 ppm，大於2 ppm，大於50 ppm或大於75 ppm。就上限而言，第一BeO組合物可包括小於1000 ppm的氟離子和/或氟，例如，小於800 ppm，小於500 ppm，小於300 ppm，小於250 ppm，小於200 ppm，小於150 ppm或小於125 ppm。在一些實施方式中，對第一BeO組合物進行加工以達到氟/氟離子濃度，例如通過進行分離操作以達到期望的氟/氟離子濃度。在一些情況下，期望的氟/氟離子濃度不會自然發生，需要這種分離操作。此外，令人驚訝地發現BeO組合物中的所公開量的氟/氟離子提供了出乎意料的益處。認為氟/氟離子（可選地以所公開的量）有助於/獲得一種微結構，這種微結構在中斷聲子波函數、聲子傳輸和/或傳輸（通過散射）方面令人驚訝地有效。

在一些實施方式中，第一BeO組合物包含比第二BeO組合物更多的氟離子和/或氟。發明人們驚訝地發現，至少因為上述聲子中斷特性，基板與軸之間的氟離子和/或氟含量的差異是重要的。在一些實施方式中，第一BeO組合物包含比第二BeO組合物多至少10%的氟離子和/或氟，例如，至少20 %，至少30 %，至少50%，至少75 %或至少100 %。

在一些情況下，第一BeO組合物還包括氧化鎂。例如，第一BeO組合物可包括1 ppb至50 wt% ppm的氧化鎂，例如，100 ppm至25 wt%，500 ppm至10 wt%，0.1 wt %至10 wt%，0.5 wt %至8 wt%，0.5 wt %至5 wt%，0.7 wt %至4 wt%或0.5 wt %至3.5 wt%。就下限而言，第一BeO組合物可包含大於1 ppb的氧化鎂，例如，大於10 ppb，大於100 ppm，大於500 ppm，大於0.1 wt %，大於0.5 wt%，大於0.7 wt%或大於1 wt%。就上限而言，第一BeO組合物可包括小於50 wt %的氧化鎂，例如，小於25 wt %，小於10 wt %，小於8 wt %，小於5 wt %，小於4 wt %或小於3.5 wt %。

在一些特定實施方式中，第一BeO組合物包含二氧化矽。例如，第一BeO組合物可包括1 ppb至50 wt % ppm的二氧化矽，例如，100 ppm至25 wt %，500 ppm至10 wt %，0.1 wt %至10 wt %，0.5 wt %至8 wt %，0.5 wt %至5 wt %，0.7 wt %至4 wt %，或0.5 wt %至3.5 wt %。就下限而言，第一BeO組合物可包含大於1 ppb的二氧化矽，例如，大於10 ppb，大於100 ppm，大於500 ppm，大於0.1 wt %，大於0.5 wt %，大於0.7 wt %或大於1 wt %。就上限而言，第一BeO組合物可包含小於50 wt %的二氧化矽，例如，小於25 wt %，小於10 wt %，小於8 wt %，小於5 wt %，小於4 wt %或小於3.5 wt %。

第一BeO組合物可包括三矽酸鎂。例如，第一BeO組合物可包括1 ppb至5 wt %的三矽酸鎂，例如，1 ppb至2 wt %，100 ppm至2 wt%，500 ppm至1.5 wt%，1000 ppm至1 wt%，2000 ppm至8000 ppm，3000 ppm至7000 ppm，或4000 ppm至6000 ppm。就下限而言，第一BeO組合物可包括大於1 ppb的三矽酸鎂，例如，大於1 ppm，大於100 ppm，大於500 ppm，大於1000 ppm，大於2000 ppm，大於3000 ppm或大於4000 ppm。就上限而言，第一BeO組合物可包含小於5 wt%的三矽酸鎂，例如，小於2 wt%，小於1.5 wt%，小於1 wt%，小於8000 ppm，小於7000 ppm或小於6000 ppm。

在一些情況下，第一BeO組合物還包括氧化鋁。例如，第一BeO組合物可包括1 ppb至50 wt% ppm的氧化鋁，例如，100 ppm至25 wt%，500 ppm至10 wt%，0.1 wt %至10 wt%，0.5 wt %至8 wt%，0.5 wt %至5 wt%，0.7 wt %至4 wt%或0.5 wt %至3.5 wt%。就下限而言，第一BeO組合物可包括大於1 ppb的氧化鋁，例如，大於10 ppb，大於100 ppm，大於500 ppm，大於0.1 wt%，大於0.5 wt%，大於0.7 wt%或大於1 wt%。就上限而言，第一BeO組合物可包含小於50 wt %的氧化鋁，例如，小於25 wt%，小於10 wt%，小於8 wt%，小於5 wt%，小於4 wt%或小於3.5 wt%。

在一些情況下，第一BeO組合物還包括亞硫酸鹽。例如，第一BeO組合物可包括1 ppb至10000 ppm的亞硫酸鹽，例如，1 ppb至5000 ppm，1 ppm至2000 ppm，10 ppm至1500 ppm，10 ppm至1000 ppm，10 ppm至500 ppm，25 ppm至200 ppm或50 ppm至150 ppm。就下限而言，第一BeO組合物可包括大於1 ppb的亞硫酸鹽，例如，大於1 ppm，大於10 ppm，大於25 ppm或大於50 ppm。就上限而言，第一BeO組合物可包括小於10000 ppm的亞硫酸鹽，例如，小於5000ppm，小於2000 ppm，小於1500 ppm，小於1000 ppm，小於500 ppm，小於300 ppm，小於200 ppm或小於150 ppm。

在一些情況下，第一BeO組合物包括較少量的非BeO陶瓷，例如，氧化物陶瓷。例如，第一氧化鈹組合物可包含小於75 wt%的非BeO陶瓷，例如，小於50 wt%，小於25 wt%，小於10 wt%，小於5 wt%或小於1 wt%。就範圍而言，第一BeO組合物可包括1 wt%至75 wt%的非BeO陶瓷，例如，5 wt%至50 wt%，5 wt%至25 wt%或1至10 wt%。

第一BeO組合物還可包括其他組分，如硼、鋇、硫或鋰，或其組合，包括氧化物、合金、複合材料或同素異形體，或其組合。第一BeO組合物可包括在1 ppb至1 wt% ppm範圍內的量的這些組分，例如，10 ppb至0.5 wt%，10 ppb至1000 ppm，10 ppb至900 ppm，50 ppb至800 ppm，500 ppb至000 ppm，1 ppm至600 ppm，50 ppm至500 ppm，50 ppm至250 ppm，或50 ppm至150 ppm。就下限而言，第一BeO組合物可包括大於1 ppb的這些組分，例如，大於10 ppm，大於50 ppb，大於100 ppb，大於500 ppb，大於1 ppm，大於50 ppm，大於100 ppm或大於200 ppm。就上限而言，第一BeO組合物可包括小於1 wt %的這些組分，例如，小於0.5 wt%，小於1000 ppm，例如，小於900 ppm，小於800 ppm，小於700 ppm，小於600 ppm，小於500 ppm，小於250 ppm或小於150 ppm。

在一些實施方式中，第一BeO組合物包括小於75 wt%的非BeO陶瓷，例如，氮化鋁，例如，小於50 wt%，小於25 wt%，小於10 wt%，小於5 wt%，小於3 wt%或小於1 wt%。就範圍而言，第一BeO組合物可包括0.01 wt%至75 wt%的非BeO陶瓷，例如，0.05 wt%至50 wt%，0.05 wt%至25 wt%，或0.1至10 wt%。

還可存在其他組分，例如，鋁（與上述氧化鋁不同），鑭，鎂（除前述氧化鎂或三矽酸鎂以外），矽（除前述二氧化矽和三矽酸鎂以外），或氧化釔，或其組合，包括氧化物、合金、複合材料或同素異形體，或其組合。上述範圍和限度適用於這些額外的組分。

第二相

在一些情況下，軸和/或基板包括初生相（第一相）和次生相（第二相）。初生相包括材料的晶粒，次生相包括形成晶界的材料，例如晶粒之間的材料。初生相和次生相的組成可以彼此不同。軸和基板中次生相的各自組成可能影響其性能特性，例如，熱導率、（理論）密度和散射聲子的能力等。通常，次生相將是軸和/或基板的整體組成的相對較小的一部分。在一些情況下，軸將包含比基板更多的次生相，例如，多至少5%，多至少10%，多至少25%，或多至少50%，這有助於改進元件的性能。

在一些實施方式中，軸包含0.001 wt%至50 wt%的第二相，例如，0.01 wt%至25 wt%，0.01 wt%至10 wt%，0.05 wt%至10 wt%，0.1 wt%至10 wt%，0.1 wt%至5 wt%，0.5 wt%至5 wt%，或0.5 wt%至3 wt%。就上限而言，軸可包括小於50 wt%的第二相，例如，小於25 wt%，小於10 wt%，小於5 wt%，小於3 wt%或小於2 wt%。就下限而言，軸可包括大於0.001 wt%的第二相，例如，大於0.01 wt%，大於0.05 wt%，大於0.1 wt%，大於0.5 wt%，或大於1 wt%。這些重量百分比是基於軸的總重量計算的。

在一些實施方式中，基板包含0.05 wt%至10 wt%的第二相，例如，0.05 wt%至5 wt%，0.1 wt%至5 wt%，0.1 wt%至3 wt%，或0.1 wt%至1 wt%。就上限而言，基板可包括小於10 wt%的第二相，例如，小於5 wt%，小於3 wt%，小於2 wt%或小於1 wt%。就下限而言，軸可包括大於0.05 wt%的第二相，例如，大於0.1 wt%，大於0.2 wt%，大於0.5 wt%，大於0.7 wt%或大於1 wt%。這些重量百分比是基於基板的總重量計算的。

在一些情況下，第二相可包括非BeO組分。例如，構成軸的第一BeO組合物的第二相可包括氧化鎂 (MgO) 、二氧化矽 (SiO ₂) 、氧化鋁、氧化釔、二氧化鈦、氧化鋰、氧化鑭或三矽酸鎂或其混合物。第一BeO組合物（及由其製成的軸）包括非BeO組分，每種組分的存在量可在1ppb至500 ppm範圍內，例如，500 ppb至500 ppm，1ppb至300 ppm，1ppm至200 ppm，10 ppm至200 ppm，50 ppm至150 ppm或75 ppm至125 ppm。就上限而言，第一BeO組合物可包括非BeO組分，每種組分的存在量均小於500 ppm，例如，小於300 ppm，小於200 ppm，小於150 ppm或小於125 ppm。就下限而言，第一BeO組合物可包括非BeO組分，每種組分的存在量均大於1 ppb，例如，大於500 ppb，大於1 ppm，大於10 ppm，大於25 ppm，大於50 ppm，大於75 ppm或大於100 ppm。這些重量百分比是基於第一BeO組合物的總重量（例如軸的總重量）計算的。

在一些特定實施方式中，第一BeO組合物包含1 ppb至10000 ppm的第二相氧化鎂，例如，100 ppb至9000 ppm，2000 ppm至10000 ppm，5000 ppm至10000 ppm，5000 ppm至9000 ppm，6000 ppm至9000 ppm或7000 ppm至8000 ppm。就下限而言，第一BeO組合物可包括大於1 ppb的第二相氧化鎂，例如，大於10 ppb，大於100 ppb，大於1 ppm，大於50 ppm，大於100 ppm，大於200 ppm，大於1000 ppm，大於2000 ppm，大於3000 ppm，大於4000 ppm，大於5000 ppm，大於6000ppm，或大於7000ppm。就上限而言，第一BeO組合物可包括小於10000 ppm的第二相氧化鎂，例如，小於9000 ppm，小於8000 ppm，小於7000 ppm，小於6000 ppm，小於5000 ppm或小於4000 ppm。

在一些特定實施方式中，第一BeO組合物包含1 ppb至5000 ppm的第二相二氧化矽，例如，100 ppb至1000 ppm，100 ppb至500 ppm，1 ppb至500 ppm，1 ppm至100 ppm，5 ppm至50 ppm，1 ppm至20 ppm或2 ppm至10 ppm。就下限而言，第一BeO組合物包含大於1 ppb的第二相二氧化矽，例如，大於10 ppb，大於100 ppb，大於200 ppb，大於500 ppb，大於1 ppm，大於2 ppm，大於5 ppm或大於7 ppm。就上限而言，第一BeO組合物包含小於5000 ppm的第二相二氧化矽，例如，小於1000 ppm，小於500 ppm，小於100 ppm，小於50 ppm，小於20 ppm或小於10 ppm。

在一些特定實施方式中，第一BeO組合物包含1 ppb至5000 ppm的第二相氧化鋁，例如，100 ppb至1000 ppm，100 ppb至500 ppm，1 ppb至500 ppm，1 ppm至100 ppm，5 ppm至50 ppm，1 ppm至20 ppm或2 ppm至10 ppm。就下限而言，第一BeO組合物包括大於1 ppb的第二相氧化鋁，例如，大於10 ppb，大於100 ppb，大於200 ppb，大於500 ppb，大於1 ppm，大於2 ppm，大於5 ppm或大於7 ppm。就上限而言，第一BeO組合物包含小於5000 ppm的第二相氧化鋁，例如，小於1000 ppm，小於500 ppm，小於100 ppm，小於50 ppm，小於20 ppm或小於10 ppm。

第一BeO組合物的第二相還可包括其他組分，如碳、鈣、鈰、鐵、鉿、鉬、硒、鈦、釔或鋯，或其組合，包括氧化物、合金、複合材料或同素異形體，或其組合。這些組分也可以存在於第一BeO組合物的第一相（和軸）中。例如，第一BeO組合物可包括在1 ppb至5 wt%範圍內的量的這些組分，例如，10 ppb至3 wt%，100 ppb至1 wt%，1 ppm至1 wt%，1 ppm至5000 ppm，10 ppm至1000 ppm，50 ppm至500 ppm，或50 ppm至300 ppm。就上限而言，這些組分的存在量可小於5 wt%，例如，小於3 wt%，小於1 wt%，小於5000 ppm，小於1000 ppm，小於500 ppm，或小於300 ppm。就下限而言，這些組分的存在量可大於1 ppb，例如，大於10 ppb，大於100 ppb，大於1 ppm，大於10 ppm或大於50 ppm。

已經發現，第一BeO組合物的特定組成可選地與其處理工藝相結合提供了一種特別有利於高溫性能的特定微結構。在不受理論約束的情況下，假設氧化鎂、二氧化矽和/或三矽酸鎂意外地增加了晶界和/或減小了晶粒尺寸，從而在晶粒之間形成了更受熱限度的勢壘，例如在晶粒之間建立了一個勢壘扼流圈（barrier choke）。這種改進的微結構被認為有助於改進高溫性能。在一些實施方式中，第一BeO組合物的平均晶界大於0.05微米，例如，大於0.07微米，大於0.09微米，大於0.1微米，大於0.3微米，大於0.5微米，大於0.7微米，大於1.0微米，大於2微米，大於4微米，大於5微米，大於7微米，或大於10微米。就範圍而言，第一BeO組合物的平均晶界在0.05微米至25微米的範圍內，例如，0.05微米至15微米，0.07微米至12微米，0.1微米至10微米，0.5微米至10微米，或1微米至7微米。除了氧化鎂、二氧化矽和/或三矽酸鎂之外，假設本文所公開的其他微量組分可進一步有利地促進改進，儘管可能不是以相同程度。

在一些實施方式中，BeO組合物的平均晶粒尺寸小於100微米，例如，小於90微米，小於75微米，小於60微米，小於50微米，小於40微米，小於35微米，小於25微米，小於15微米，小於10微米，或小於5微米。就範圍而言，BeO組合物的平均晶粒尺寸可以在0.1微米至100微米的範圍內，例如，1微米至75微米，1微米至35微米，3微米至25微米，或5微米至15微米。發現這種較小的晶粒尺寸有利於防止傳熱，從而有助於或提高高溫性能——從板到軸的相對端的傳熱受限，這使得基板和軸的相鄰端保持熱的，而軸的相對端（遠離基板）保持冷的。假設特定的晶粒尺寸對聲子散射也有有利的影響。

在一些情況下，軸包括“短節”部分（熱扼流部分）。在一些情況下，短節部分可以是環或墊圈。短節部分可用於中軸溫度。與軸的其餘部分類似的熱膨脹係數，例如，在25 %以內，20%以內，15%以內，10%以內，5%以內，3%以內或1%以內。

基板

本發明還涉及基板。基板具有頂部和底部且包括BeO組合物，例如，前述的第二BeO組合物。由於組成和可選的其處理工藝，基板表現出本文公開的優異的性能特徵。特別地，基板表現出了本文所述的夾持壓力。

在一些實施方式中，第二BeO組合物，例如基板的BeO組合物，包含高純度水準的BeO。已經發現用於基板的氧化鈹組合物的純度水準（可選地連同其形成基板的處理工藝）有利地有助於高溫性能。可以對用於第二BeO組合物的BeO（或用於該物質的第一BeO組合物）進行處理以達到特定的純度水準。此外，基板有很少的任何分離（層壓）層，例如，小於3，小於2。在一些情況下，基板沒有分離層，這有利於消除常規的分層和劣化問題。

BeO的存在量可以在50 wt%至99.99 wt%的範圍內，例如，75 wt%至99.95 wt%，75 wt%至99.9 wt%，85 wt%至99.7 wt%，90 wt%至99.7 wt%，或92 wt%至99.5 wt%。就下限而言，第一BeO組合物可包括大於50 wt%的BeO，例如，大於75 wt%，大於85 wt%，大於90 wt%，大於92 wt%，大於95 wt%，大於98 wt%或大於99 wt%。就上限而言，第一BeO組合物可包括小於99.99 wt%的BeO，例如，小於99.95 wt%，小於99.90 wt%，小於99.70 wt%，小於99.50 wt%或小於99.0 wt%。在一些實施方式中，第二BeO組合物的BeO濃度大於第一BeO組合物的BeO濃度，例如，大至少1%，大至少2%，大至少3%，大至少5%，大至少7%或大至少10%。以另一種方式來說，基板BeO組合物可以比軸BeO組合物更純，這是有利的，因為已經發現固有特性、介電特性和熱特性對板的頂部更重要，比在軸中更重要。

在不受理論約束的情況下，認為基板（或軸）的協同性能，如改進的高溫性能、優異的夾持壓力等，至少部分是BeO濃度的作用。發現常規的基板（或軸），例如包括非BeO陶瓷（如氮化鋁、氧化鋁、二氧化矽或石墨）作為主要組分的基板（或軸），不能實現這種性能。在一些實施方式中，第二BeO組合物包含小於5 wt %的這些非BeO陶瓷，例如，小於3 wt %，小於1 wt %，小於0.5 wt %或小於0.1 wt %。就範圍而言，第二BeO組合物可包括0.01 wt%至5 wt%的非BeO陶瓷，例如，0.05 wt%至3 wt%，0.05 wt%至1 wt%，或0.1至1 wt%。

第二BeO組合物可以還包括氟/氟離子。氟/氟離子可以以上述關於第一BeO組合物所述的量存在。但是，如上文所述，在一些情況下，第二BeO組合物包含比第二BeO組合物更多的氟離子和/或氟。

在一些情況下，第二BeO組合物可以還包括氧化鎂、二氧化矽和/或三矽酸鎂。已經發現，這些組分的濃度及其對微結構的影響（見上文討論）出乎意料地提供了表現出較低腐蝕損失和較高體電阻率的基座基板。低電阻率（可選地組合其他特徵）提供了改進的夾持性能（組合改進的高溫性能）。

在一些情況下，第二BeO組合物還包括氧化鎂。例如，第二BeO組合物可包括1 ppb至10 wt% ppm的氧化鎂，例如，1 ppb至5 wt%，10 ppm至1 wt%，100 ppm至1 wt%，500 ppm至8000 ppm，1000 ppm至8000 ppm，3000 ppm至7000 ppm或4000 ppm至6000 ppm。就下限而言，第二BeO組合物可包括大於1 ppb的氧化鎂，例如，大於10 ppb，大於1 ppm，大於10 ppm，大於100 ppm，大於500 ppm，大於1000 ppm，大於2000 ppm，大於3000 ppm或大於4000 ppm。就上限而言，第一BeO組合物可包括小於10 wt %的氧化鎂，例如，小於5 wt %，小於1 wt %，小於8000 ppm，小於7000 ppm，或小於6000 ppm。

在一些情況下，第二BeO組合物還包括二氧化矽、氧化鋁、氧化釔、二氧化鈦、氧化鋰、氧化鑭或三矽酸鎂或其混合物。這些組分可以以針對第二BeO組合物中的氧化鎂所指出的量存在。

在一些情況下，第二BeO組合物還包含較小濃度的氧化鋰，例如，1 ppb至1 wt%，例如，100 ppb至0.5 wt%，1 ppm至0.1 wt%，100 ppm至900 ppm，200 ppm至800 ppm，300 ppm至700 ppm，或400 ppm至600 ppm。就下限而言，第二BeO組合物可包括大於1 ppb的氧化鋰，例如，大於100 ppb，大於1 ppm，大於100 ppm，大於200 ppm，大於200 ppm，大於300 ppm或大於400 ppm。就上限而言，第一BeO組合物可包括小於10 wt %的氧化鋰，例如，小於1 wt %，小於0.5 wt %，小於0.1 wt %，小於900 ppm，小於800 ppm，小於700 ppm或小於600 ppm。

第二BeO組合物可以還包括其他組分，如碳、鈣、鈰、鐵、鉿、鉬、硒、鈦、釔或鋯，或其組合，包括氧化物、合金、複合材料或同素異形體，或其組合。這些組分也可存在於第二BeO組合物的第二相（和基板）中。例如，第二BeO組合物可包括1 ppb至5 wt%範圍內的量的這些組分，例如，10 ppb至3 wt%，100 ppb至1 wt%，1 ppm至1 wt%，1 ppm至5000 ppm，10 ppm至1000 ppm，50 ppm至500 ppm，或50 ppm至300 ppm。就上限而言，這些組分的存在量可小於5 wt%，例如，小於3 wt%，小於1 wt%，小於5000 ppm，小於1000 ppm，小於500 ppm，或小於300 ppm。就下限而言，這些組分的存在量可大於1 ppb，例如，大於10 ppb，大於100 ppb，大於1 ppm，大於10 ppm或大於50 ppm。

在一些實施方式中，第二BeO組合物可以還包括關於第一BeO組合物所述的其他組分。這些組成範圍和限度也適用於第二BeO組合物。

在一些實施方式中，第一氧化鈹組合物包含比第二鈹組合物更多的氧化鎂和/或三矽酸鎂和/或其他組分。以上討論了這些組分在微結構方面的益處。

第二相

在一些情況下，第二BeO組合物的第二相可包含非BeO組分。例如，構成基板的第二BeO組合物的第二相可包括氧化鎂、二氧化矽、氧化鋁、氧化釔、二氧化鈦、氧化鋰、氧化鑭或三矽酸鎂或其混合物。第二BeO組合物（及由其製成的基板）包括非BeO第二相組分，每種組分的存在量可在1ppb至500 ppm範圍內，例如，500 ppb至500 ppm，1ppb至300 ppm，1ppm至200 ppm，10 ppm至200 ppm，50 ppm至150 ppm或75 ppm至125 ppm。就上限而言，第一BeO組合物可包括非BeO第二相組分，每種組分的存在量均小於500 ppm，例如，小於300 ppm，小於200 ppm，小於150 ppm或小於125 ppm。就下限而言，第二BeO組合物可包括非BeO組分，每種組分的存在量均大於1 ppb，例如，大於500 ppb，大於1 ppm，大於10 ppm，大於25 ppm，大於50 ppm，大於75 ppm或大於100 ppm。這些重量百分比是基於第一BeO組合物的總重量（例如軸的總重量）計算的。

性能

除了夾持壓力之外，已經發現基板表現出協同組合的性能特點。例如，基板可以在以下一個或多個方面表現出優異的性能： 溫度均勻性

體電阻率

腐蝕損失

介電常數。

這些性能特徵的數值範圍和限度將在下文詳細描述。

在一些實施方式中，基板從頂部至底部具有一致的熱膨脹係數 (CTE)，例如，CTE不會從頂部至底部發生變化。例如，熱係數從頂部至底部的變化可小於25 %，例如，小於20%，小於15%，小於10 %，小於7%，小於5%，小於3%或小於1 %。

在一個實施方式中，基座，例如基板，表現出低的（若有）迴圈清潔時間。在操作過程中，可能需要清潔基座、晶片襯底和/或腔室，清潔/去除積聚的過度噴塗。常規地，基座元件需要冷卻步驟，例如，至少一小時才能達到300 ℃，以達到適於清潔的溫度，然後需要額外的加熱步驟，例如，至少另外一小時才能返回溫度。晶片必須隨著溫度的變化而穩定。由於所公開的基座/基板的組成，不需要冷卻（或隨後的再加熱）——清潔可以在操作溫度下進行，迴圈清潔時間被最小化（如果不被消除），並且晶片不必（太）穩定。在一些實施方式中，基座/基板的迴圈清潔時間小於2小時，例如，小於1.5小時，小於1小時，小於45分鐘，小於30分鐘，小於20分鐘，小於10分鐘或小於5分鐘。

在一些情況下，本發明還涉及清潔被污染的基座元件/晶片/腔室的方法。該方法包括以下步驟：向腔室提供基座元件和晶片，其中晶片佈置在基座組件的頂部，並將晶片加熱至至少400ºC、至少450 ºC、至少500 ºC、至少550 ºC、至少600ºC、至少650 ºC或至少700 ºC的操作溫度。一旦處於生產溫度（如果被污染）下，該方法包括以下步驟：將晶片冷卻小於150 ℃，例如，小於100 ℃、小於50 ℃、小於25 ℃或小於10 ℃，（或對於BeO完全不冷卻）至冷卻溫度，並在冷卻溫度下清潔板。在一些實施方式中，該方法還包括將晶片再加熱至至少400ºC、至少450 ºC、至少500 ºC、至少550 ºC、至少600ºC、至少650 ºC或至少700 ºC的操作溫度的步驟。重要的是，從冷卻步驟到再加熱步驟的清潔迴圈時間比常規方法短，例如，小於2小時，例如小於1.5小時、小於1小時、小於45分鐘、小於30分鐘、小於20分鐘、小於10分鐘或小於5分鐘。有利的是，由於所公開的基座/基板的組成，不需要冷卻（或隨後的再加熱）或使其最小化—清潔可在操作溫度下進行（或僅略低於操作溫度，迴圈清潔時間被最小化（如果未被消除），晶片不必（太）穩定。

所公開的基板的尺寸可以比一些常規基板大，但仍表現出本文所述的優良性能特徵。常規地，製造商一直在努力生產表現出合適特徵的較大的基板。如本領域所知，隨著基板的尺寸增大，維持性能和生產基板的困難也隨之增加。一些原因包括常規的基座材料的CTE值較高，這有害地導致開裂問題，以及常規商業機器的尺寸限制。在一些實施方式中，基板上的最小橫向尺寸值為至少100 mm，例如，至少125 mm、至少150 mm、至少175 mm、至少200 mm、至少225 mm、至少250 mm、至少300 mm、至少400 mm、至少500 mm、至少750 mm或至少1000 mm。

在一些實施方式中，基板具有在300 mm的距離上彎度小於50微米的平坦度，例如，小於40微米，小於30微米，小於25微米，小於15微米，小於10微米或小於5微米。

在一些情況下，基板還包括檯面（托腳）。檯面用來提升晶片。在一些實施方式中，檯面從基板的頂面向上突出。檯面的平均高度可以在1微米至50微米的範圍內，例如，1.5微米至40微米，2微米至30微米，2微米至20微米，2.5微米至18微米，或5微米至15微米。就下限而言，檯面的平均高度可大於1微米，例如，大於1.5微米，大於2微米，大於2.5微米，大於3微米或大於5微米。就上限而言，檯面的平均高度可小於50微米，例如，小於40微米，小於30微米，小於20微米，小於18微米或大於15微米。

在一些情況下，基板還包括封裝在其中的加熱元件。在一些情況下，加熱元件是捲繞或捲曲的加熱元件。與採用非BeO陶瓷和/或其他類型的加熱元件的常規基板相比，BeO組合物和/或捲繞或捲曲的加熱元件的組合出乎意料地提供了改進的溫度均勻性(見下文的討論)。

基板可以還包括其他硬體，例如天線。下文將更詳細地討論這些特徵。在一些情況下，天線和/或加熱元件包括鈮和/或鉑和/或鈦。發明人們發現，當與BeO組合物一起使用時，鈮和/或鉑和/或鈦會在熱膨脹係數的協同作用以及耐腐蝕性和電阻方面提供出乎意料的性能。在一些情況下，當這些金屬用作硬體時，具有與BeO材料協同工作良好的熱相容性因數。已經發現熱相容性因數會防止應力誘導的失效，例如，由於溫度迴圈。

基板梯度概念 / 性能

本發明還涉及被設計成從頂部至底部具有各種特性梯度的基板。這些基板可以通過以下步驟來製造：利用多種粉末來形成前驅體，其中每種粉末具有不同的特性，然後加熱前驅體以形成具有特性梯度的基板。重要的是，所得基板沒有分離層，這提供了優於分層基板元件的益處。

在一些實施方式中，基板由兩個等級或更多個等級的原始BeO粉末製成。在一個實施方式中，頂表面包括第一級，底部包括第二級，中部區域包括第一級和第二級的混合物。例如，第一級可以是較高純度/較高熱導率/較高（理論）密度材料/較低孔隙率的材料，第二級可以是較低純度/較低熱導率/較低（理論）密度/較高孔隙率材料。當然，還考慮各種其他數量和組合的原始BeO粉末。

基板可表現出以下期望性能梯度中的一個或多個。 從頂部至底部遞減的熱導率梯度 從頂部至底部遞減的電阻率梯度 從頂部至底部遞減的純度梯度 從頂部至底部遞減的理論密度梯度

從頂部至底部遞增的介電常數梯度。

這些性能梯度中的每一個都有在板的頂部測量的“頂部值”和在板的底部測量的“底部值”。本文的範圍的端點可用作上限和下限。例如，231至350 W/mK範圍可得到小於350 W/mK的上限和231 W/mK的下限。

熱導率：在一些實施方式中，當在室溫測量時，基板具有在125至400 W/mK範圍內的頂部熱導率，例如，231至350 W/mK、250至350 W/mK、265至335 W/mK或275至325 W/mK。當在室溫測量時，基板具有在146至218 W/mK範圍內的底部熱導率，例如，150至215 W/mK、160至205 W/mK、165至200 W/mK或170至190 W/m-K。就上限而言，基板在室溫下可具有小於400 W/m-K的熱導率，例如，小於375 W/mK、小於350 W/mK、小於300 W/mK、小於275 W/mK、小於255 W/mK或小於250 W/mK。

當在800ºC測量時，基板可具有在25至105 W/mK範圍內的頂部熱導率，例如35至95 W/mK、45至85 W/mK或55至75 W/mK。當在800ºC測量時，基板可具有在1至21 W/mK範圍內的底部熱導率，例如3至20 W/mK、5至15 W/mK、7至13 W/mK或9至11 W/mK。

一般地，底部熱導率將低於頂部熱導率。當在室溫或800ºC測量時，或與測量溫度無關，頂部熱導率可比底部熱導率大至少6%，例如，大至少10%，大至少20%，大至少35%，大至少50%，大至少100%或大至少200%。

電阻率：在一些情況下，室溫的頂部電阻率在1 x 10 ⁵至1 x 10 ¹⁶ohm-m範圍內，例如，1 x 10 ⁶至1 x 10 ¹⁶，1 x 10 ⁷至5 x 10 ¹⁵，1 x 10 ⁸至1 x 10 ¹⁵，或1 x 10 ⁹至1 x 10 ¹⁵。底部電阻率可小於頂部電阻率。底部電阻率可以在1 x 10 ⁵至1 x 10 ¹⁶ohm-m範圍內，例如1 x 10 ⁵至1 x 10 ¹⁵，1 x 10 ⁵至5 x 10 ¹⁴，1 x 10 ⁶至1 x 10 ¹³，或1 x 10 ⁷至5 x 10 ¹²。

在這些情況下，頂部電阻率大於底部電阻率。通常底部電阻率將小於頂部電阻率，小至少150%，小至少200%，小至少250%，小至少300%，小至少500%或小至少1000%。

純度：在一些實施方式中，頂部純度在99.0%至99.9 %範圍內，例如99.1%至99.9%，99.4%至99.8 %。底部純度可在95.0%至99.5%範圍內，例如，95.5%至99.5%，96%至99.5%，或96.5%至98.5%。一般底部純度將低於頂部純度，至少0.2%、至少0.4%、至少0.5%或至少1.0%。

理論密度：在一些情況下，頂部理論密度可在93至200的範圍內，例如94至100、95至100、96至99.5或97至99。底部理論密度可在93至100的範圍內，例如94至99.5，95至99，或96至98。一般底部理論密度將小於頂部理論密度。頂部理論密度可以比底部理論密度至少大0.1%，例如至少0.2，至少0.4，至少0.5%或至少1.0%。

基板的理論密度可類似於軸的理論密度。在一些情況下，軸的理論密度小於基板的理論密度，和/或軸的孔隙率大於基板的孔隙率。

晶粒尺寸：在一些情況下，頂部（最大）晶粒尺寸可在5至60微米的範圍內，例如，10至50微米，15至45微米，或20至40微米。底部（最大）晶粒尺寸可在10至100微米的範圍內，例如20至90微米，25至85微米，或30至80微米。一般底部（最大）晶粒尺寸將大於頂部晶粒尺寸。頂部晶粒尺寸可以比底部晶粒尺寸小至少0.1%，例如至少0.2 %、至少0.4 %、至少0.5%或至少1.0 %。

晶界：在一些情況下，一般晶界在無定形至10微米的範圍內，例如1至9微米，2至8微米，或3至7微米。在一些情況下，底部晶界將小於頂部晶界。在其他實施方式中，頂部晶界將小於底部晶界。

比熱：在一些實施方式中，當在室溫測量時，基板具有在0.9至1.19 J/gK範圍內的頂部比熱，例如0.95至1.15 J/gK，或1.0至1.1 J/gK。當在室溫測量時，基板可具有在0.9至1.19 J/gK範圍內的底部比熱，例如0.95至1.15 J/gK，或1.0至1.1 J/gK時。

當在800ºC測量時，基板可具有在1.8至2.06J/gK範圍內的頂部比熱，例如1.85至2.03J/gK，或1.87至1.97 J/gK。當在800ºC測量時，基板可具有在1.8至2.03J/gK範圍內的底部比熱，例如1.85至2.03J/gK，或1.87至1.97 J/gK。

一般底部比熱將小於頂部比熱。當在室溫或800ºC測量時或與測量溫度無關，頂部比熱可比底部比熱大至少0.5%，例如，大至少1%，大至少2%，大至少5%，大至少5%，大至少10%或大至少20%。

熱擴散率：在一些實施方式中，當在室溫測量時，基板具有在90至115 mm ²/秒範圍內的頂部熱擴散率，例如95至110 mm ²/秒或97至108mm ²/秒。當在室溫測量時，基板可具有在58至115 mm ²/秒範圍內的底部熱擴散率，例如65至105 mm ²/秒，或75至95 mm ²/秒。

當在800 ℃測量時，基板可具有在5至21 mm ²/秒範圍內的頂部熱擴散率，例如7至19 mm ²/秒，9至17 mm ²/秒或10至15 mm ²/秒。當在800 ℃測量時，基板可具有在3至7.7 mm ²/秒範圍內的底部熱擴散率，例如3.5至7 mm ²/秒，或4至6 mm ²/秒。

一般底部熱擴散率將小於頂部比熱。當在室溫或800 ℃測量時或與測量溫度無關，頂部熱擴散率可比底部熱擴散率大至少0.5%，例如，大至少1%，大至少2%，大至少5%，大至少5%，大至少10%或大至少20%。

吸熱係數：在一些實施方式中，當在室溫測量時，基板可具有在22.0至30.02 S ^0.5W/K/km ²範圍內的頂部吸熱係數，例如24.0至30.02 S ^0.5W/K/km ²，25.0至29.0 S ^0.5W/K/km ²，或26.0至28.0 S ^0.5W/K/km ²。當在室溫測量時，基板可具有在1.0至25.0 S ^0.5W/K/km ²範圍內的底部熱吸熱係數，例如3.0至24.0 S ^0.5W/K/km ²，或5.0至23.0 S ^0.5W/K/km ²。在一些實施方式中，基板具有大於22.0 S ^0.5W/K/km ²的（頂部）吸熱係數，例如大於23.0 S ^0.5W/K/km ²，大於24.0 S ^0.5W/K/km ²，大於25.0 S ^0.5W/K/km ²，大於27.0 S ^0.5W/K/km ²，大於28.0 S ^0.5W/K/km ²或大於30.0 S ^0.5W/K/km ²。

當在800 ℃測量時，基板可具有在11.0至16.4 S ^0.5W/K/km ²範圍內的頂部吸熱係數，例如12.0至15.0 S ^0.5W/K/km ²，12.5至14.5 S ^0.5W/K/km ²或13.0至14.0 S ^0.5W/K/km ²。當在800 ℃測量時，基板可具有在0.1至12.0 S ^0.5W/K/km ²範圍內的底部熱吸熱係數，例如0.5至11.0 S ^0.5W/K/km ²，或1.0至10.0 S ^0.5W/K/km ²。在一些實施方式中，基板具有大於14.0 S ^0.5W/K/km ²的（頂部）吸熱係數，例如大於15.0 S ^0.5W/K/km ²，大於16.0 S ^0.5W/K/km ²，大於17.0 S ^0.5W/K/km ²，大於18.0 S ^0.5W/K/km ²，大於19.0 S ^0.5W/K/km ²或大於20.0 S ^0.5W/K/km ²。在其他溫度下也可以顯示出吸熱係數改進，例如，如實施例中所示。

一般底部吸熱係數將小於頂部吸熱係數。當在室溫或800ºC測量或與測量溫度無關，頂部吸熱係數可比底部吸熱係數大至少0.5%，例如，大至少1%，大至少2%，大至少5%，大至少5%，大至少10%或大至少20%。

平均CTE：在一些實施方式中，基板具有在7.0至9.5範圍內的頂部平均CTE，例如，7.2至9.3，7.5至9.0，或7.7至8.8。基板可具有在7.0至9.5範圍內的底部平均CTE，例如7.2至9.3，7.5至9.0，或7.7至8.8。在一些情況下，底部平均CTE將小於頂部平均CTE。在其他情況下，底部平均CTE將大於頂部平均CTE。當在室溫或800ºC測量或與測量溫度無關時，該差值可為至少0.5%，例如，至少1%，至少2%，至少5%，至少10%或至少20%。

在一些實施方式中，頂部介電常數在1至20範圍內，例如，至15，3至12，或5至9。底部介電常數可與頂部介電常數相似。在一些情況下，底部介電常數可大於頂部介電常數。在其他情況下，頂部介電常數可大於底部介電常數。

對於本文所述的BeO組合物，可形成具有期望性能梯度的基板，在一些情況下，在組成參數內修改這些BeO組合物來實現這些梯度。此外，基板也可以表現出其它性能特點，例如，夾持壓力、腐蝕損失、溫度均勻性等，如本文所公開的。

軸梯度概念 / 性能

在一些實施方式中，當在室溫測量時，軸具有在146 W/mK至218 W/mK範圍內的頂部熱導率，例如，150 W/mK至215 W/mK，160 W/mK至205 W/mK，165 W/mK至200 W/mK或170 W/mK至190 W/mK。當在室溫測量時，軸具有在1W/mK至218 W/mK範圍內的底部熱導率，例如，50W/mK至218 W/mK，100W/mK至218 W/mK，146W/mK至218 W/mK，150W/mK至215 W/mK，160W/mK至205 W/mK，165 W/mK至200 W/mK，或170 W/mK至190 W/mK。

當在800 ℃測量時，軸可具有在1至21範圍內的頂部熱導率，例如，3至20，5至15，7至13或9至11。當在800 ℃測量時，軸具有在1至21範圍內的底部熱導率，例如，3至20，5至15，7至13，或9至11。

一般底部熱導率將小於頂部熱導率。當在室溫或800ºC測量或與測量溫度無關時，頂部熱導率可比底部熱導率大至少6%，例如，大至少10%，大至少20%，大至少35%，大至少50%，大至少100%或大至少200%。在一些情況下，梯度可以是非線性的，例如，階梯函數或最大整數函數。在其他情況下，梯度可以是線性的。

一般性能

基板和軸也表現出優異的性能數位，一般不考慮梯度。在一些情況下，一般或整體而言，基板的性能範圍和限度可與上文討論的“頂部值”和/或“底部值”相似。為了簡潔起見不再重複這些。還提供了額外的性能範圍和限度。

熱擴散率：在一些實施方式中，當在室溫測量時，基板具有在75至115 mm ²/秒範圍內的（頂部）熱擴散率，例如90至115 mm ²/秒，95至110 mm ²/秒或97至108 mm ²/秒。當在室溫測量時，基板可具有在58至115 mm ²/秒範圍內的底部熱擴散率，例如，65至105 mm ²/秒，或75至95 mm ²/秒。在一些實施方式中，基板具有大於75mm ²/秒的（頂部）熱擴散率，例如，大於80 mm ²/秒，大於85 mm ²/秒，大於90 mm ²/秒，大於95 mm ²/秒，大於100 mm ²/秒或大於110 mm ²/秒。

當在800 ℃測量時，基板可具有在5至21 mm ²/秒範圍內的頂部熱擴散率，例如7至19 mm ²/秒，9至17 mm ²/秒或10至15 mm ²/秒。當在800 ℃測量時，基板可具有在3至7.7mm ²/秒範圍內的底部熱擴散率，例如3.5至7 mm ²/秒，或4至6 mm ²/秒。在一些實施方式中，基板具有大於5 mm ²/秒的（頂部）熱擴散率，例如大於10 mm ²/秒，大於12 mm ²/秒，大於14 mm ²/秒，大於15 mm ²/秒或大於20 mm ²/秒。在其他溫度下也可以顯示出熱擴散率改進，例如，如實施例中所示。

比熱：在一些實施方式中，當在室溫測量時，基板具有在0.7至1.19J/gK範圍內的頂部比熱，例如，0.9至1.19J/gK，0.95至1.15J/gK或1.0至1.1J/gK。當在室溫下測量，基板可具有在0.9至1.19 J/gK範圍內的底部比熱，例如0.95至1.15 J/gK，或1.0至1.1 J/gK。在一些實施方式中，基板具有大於0.7J/gK的（頂部）比熱，例如，大於0.8J/gK，大於0.9J/gK，大於0.95J/gK或大於1.0J/gK。

當在800ºC測量時，基板可具有在1.0至2.06J/gK範圍內的頂部比熱，例如，1.8至2.06J/gK，1.85至2.03J/gK，或1.87至1.97 J/gK。當在800ºC測量時，基板可具有在1.8至2.03J/gK範圍內的底部比熱，例如，1.85至2.03J/gK，或1.87至1.97 J/gK。在一些實施方式中，基板具有大於1.0J/gK的（頂部）比熱，例如，大於1.5J/gK，大於1.7J/gK，大於1.8J/gK或大於1.85J/gK。在其他溫度下也可以顯示出比熱改進，例如，如實施例中所示。

熱導率：在一個實施方式中，第二氧化鈹組合物（和基板）在室溫下一般具有小於400W/m-K的熱導率，例如，小於375W/m-K，小於350 W/m-K，小於300W/m-K，小於275 W/m-K，小於255 W/m-K，或小於250 W/m-K。就範圍而言，第二氧化鈹組合物具有在125 W/m-K至400 W/m-K範圍內的熱導率，例如，145 W/m-K至350 W/m-K，175 W/m-K至325 W/m-K，或200 W/m-K至300 W/m-K。在一些實施方式中，基板具有大於125 W/m-K的（頂部）熱導率，例如，大於150 W/m-K，大於175 W/m-K，大於200 W/m-K，大於250 W/m-K或大於255 W/m-K。熱導率可以在基板的頂部測量。

在一個實施方式中，第二氧化鈹組合物（和基板）在800 ℃一般具有小於150 W/m-K的熱導率，例如，小於105 W/m-K，小於95 W/m-K，小於85 W/m-K或小於75 W/m-K。就範圍而言，當在800ºC測量時，第二氧化鈹組合物具有在25至105 W/m-K範圍內的熱導率，例如，35至95 W/mK，45至85 W/mK或55至75 W/mK。熱導率可在基板的頂部測量。在一些實施方式中，基板具有大於25 W/m-K的（頂部）熱導率，例如，大於30 W/m-K，大於35 W/m-K，大於40 W/m-K，大於42 W/m-K或大於45 W/m-K。在其他溫度下也可以顯示出熱導率改進，例如，如實施例中所示。熱導率可在基板的頂部測量。

軸的熱導率：在一些實施方式中，第一氧化鈹組合物（和軸）在室溫一般具有小於300 W/m-K的熱導率，例如，小於275 W/m-K，小於250 W/m-K，小於225 W/m-K，小於220 W/m-K，小於218 W/m-K，或小於210 W/m-K。就範圍而言，第一氧化鈹組合物具有在100W/m-K至300W/m-K範圍內的熱導率，例如，125 W/m-K至275 W/m-K，125 W/m-K至250W/m-K，或140 W/m-K至220 W/m-K。在一些實施方式中，軸具有大於125 W/m-K的（頂部）熱導率，例如，大於150 W/m-K，大於175 W/m-K，大於200W/m-K，大於250W/m-K或大於255W/m-K。熱導率可以在基板的頂部測量。熱導率可以在軸的頂部測量。

在一些情況下，第一氧化鈹組合物（和基板）在800 ℃一般具有小於25 W/m-K的熱導率，例如，小於23 W/m-K，小於21 W/m-K，小於20 W/m-K，小於15 W/m-K，小於10 W/m-K，或小於5 W/m-K。就範圍而言，當在800ºC測量時，第二氧化鈹組合物具有在1至5 W/mK範圍內的熱導率，例如，2至23 W/mK，4至21 W/mK，或5至20 W/mK。在一些實施方式中，軸具有大於25W/m-K的（頂部）熱導率，例如，大於30W/m-K，大於35W/m-K，大於40W/m-K，大於42W/m-K或大於45W/m-K。在其他溫度下也可以顯示出熱導率改進，例如，如實施例中所示。熱導率可在基板的頂部測量。

軸的理論密度：在一些實施方式中，第一BeO組合物（和軸）一般具有在90至100範圍內的理論密度，例如，92至100，93至99，95至99，或97至99。就下限而言，軸具有大於90的理論密度，例如，大於92，大於93，大於95或大於97。就上限而言，軸具有小於100的理論密度，例如，小於99.5，小於99，小於98.7或小於98。假設期望的理論密度和孔隙率可源自第一BeO組合物所提供的微結構特點，如晶界和晶粒尺寸。

在一些實施方式中，基板在800 ℃下表現出大於1 x 10 ⁴ohm-m的體電阻率，例如，大於5 x 10 ⁴，大於1 x 10 ⁵，大於5 x 10 ⁵，大於1 x 10 ⁶，大於5 x 10 ⁶，大於1 x 10 ⁷，大於5 x 10 ⁷，大於1 x 10 ⁸，大於5 x 10 ⁸，大於1 x 10 ⁹，或大於1 x 10 ¹⁰。這種電阻率至少部分有利地提供了改進的夾持性能。

發明人們發現，軸比基板密度小/孔多可能是有益的。相應地調整了各BeO組合物的微結構，如本文所公開的。認為這種配置令人驚訝地避免了熱沉效應（產生冷點）和/或避免了原始板/軸密封的變形（熔化）。

基座部件的理論密度是一個重要特點。在一些情況下，理論密度（和/或孔隙率）會影響或有助於熱導率。

已經發現孔隙率有利地延緩微裂紋的擴展。在一些實施方式中，基板和/或軸具有在0.1%至10 %範圍內的孔隙率，例如，0.5%至8 %，1%至7 %，1%至5 %，或2%至4 %。就上限而言，基板和/或軸可具有小於10%的孔隙率，例如，小於9%，小於8%，小於7%，小於6%，小於5%，小於4%，小於3%，小於2%或小於1%。就下限而言，基板和/或軸可具有大於1%的孔隙率，例如，大於2%，大於3%，大於4%，大於5%，大於6%，大於7%，大於8%或大於9%。

第二BeO組合物有利地有助於基板上的均勻溫度性能，尤其是在較高溫度下。使用常規的非BeO陶瓷沒有達到這種溫度均勻性。在一些實施方式中，當加熱至高於700 ℃的溫度（例如，高於750 ℃，高於800°C或850 ° C）時，基板表現出小於±3 %的溫度方差，例如，小於±2.5 %，小於±2 %，小於±1 %或小於± 0.5 %。可以如本領域已知地在板的頂表面上測量溫度，例如通過熱電偶、IR或TCR器件。

在一些情況下，基板可表現出小於0.016 wt%的腐蝕損失，例如， 200次迴圈後小於0.015 wt%，小於0.013 wt%，小於0.012，小於0.010 wt%，小於0.008 wt%，或小於0.005 wt%。腐蝕損失可通過根據測試方案對樣品進行迴圈前後測量樣品的重量來測試，例如，在400ºC下在NF ₃中進行200個迴圈 (5.5小時)，在300 ºC下在ClF中進行4個迴圈 (12小時)。

在一些情況下，基板在大於1600°C的溫度下可表現出小於1 wt%的分解變化，例如，小於0.1 wt%，或小於0.005 wt %。分解可定義為分解為其前驅體組分（在一些情況下為分離），例如化學變化。已經發現，所公開的基板有利地具有改進的軟化點和分解點。在一些實施方式中，基板具有大於1600 ℃的軟化點，例如，大於1700 ℃，大於1750 ℃，大於1800 ℃，大於1850 ℃，大於1900 ℃或大於2000 ℃。在一些實施方式中，基板（在氮氣中）具有大於2200ºC的熔點，例如，大於2325ºC，大於2350ºC，大於2400ºC，大於2450ºC。與常規基板不同，所公開的基板能夠在這些溫度提供上述夾持壓力。常規基板，如氮化鋁基板，在低於1600°C的溫度分解，並將在低於2200°C的溫度熔化。

在一些實施方式中，基板具有小於20的介電常數，例如，小於17，小於15，小於12，小於10，小於8或小於7。

在一些情況下，基板在45N尺規上測量的表面硬度為至少50洛氏硬度，例如，至少50洛氏硬度，至少52洛氏硬度，至少55洛氏硬度，至少57洛氏硬度，至少60洛氏硬度，至少65洛氏硬度，或至少70洛氏硬度。

在一些實施方式中，在整個基板內，基板具有5至15範圍內的熱膨脹係數，例如，6至13，6.5至12，7至9.5，7.5至9或7至9。就上限而言，基板可具有大於5的熱膨脹係數，例如，大於6，大於6.5，大於7或大於7.5。就上限而言，基板可具有小於15的熱膨脹係數，例如，小於13，小於12，小於9.5或小於9。熱膨脹係數從頂部至底部的變化小於25%，例如，小於10%，小於5%，小於3%，或小於1%。

基座元件組合

所公開的基板和軸可以相互結合使用。作為替代，這些部件可與本領域已知的其他部件組合使用。例如，所公開的基板可與常規軸一起使用，或者所公開的軸可與常規基板一起使用。

在一些實施方式中，基座元件包括所公開的軸和包括兩個或多個（層壓）層和/或共燒陶瓷材料的基板。這些層可以用釺焊材料彼此粘結。這種基板的例子是美國專利No.7,667,944和5,737,178中公開的基板，這些專利通過引用併入本文。除了軸和基板之外，這些元件可以還包括額外的硬體，例如加熱元件、天線等。

本發明還涉及製造基板的方法。基板可由兩個等級或更多個等級的原始BeO粉末製成。BeO粉末可用於形成前驅體板，然後被燒製成基板。在一個實施方式中，頂表面包括第一級，底部包括第二級，中部區域包括第一級和第二級的混合物。當然，還考慮了各種其他數量和組合的原始BeO粉末。

在一個實施方式中，該方法包括以下步驟：提供第一BeO粉末和第三BeO粉末，並由第一粉末和第三粉末形成第二粉末。第一粉末和第二粉末可以包括不同等級的原始BeO。該方法可以還包括從第一粉末形成第一（底部）區域、從第二粉末形成第二（中部）區域以及從第三粉末形成第三（頂部）區域，以形成基板前驅體。該成型可以通過按預定順序將相應粉末分配在模具中來實現。第二區域可設置在第一區域和第三區域之間。由額外粉末形成的額外區域也可以以不同的配置形成。該方法可以還包括燒制基板前驅體以形成基板的步驟。

重要的是，在一些情況下，一旦形成前驅體，可以將前驅體共混，例如振動（可選地在受控條件下），以使得粉末能夠部分共混或結合，這在燒制後可以提供組成梯度。部分共混對於維持組成梯度很重要。在一些情況下，不充分的共混或完全不共混會導致真正分層的基板，這可能不會實現本文所述的所有益處。過量共混可能導致BeO粉末的均勻混合，而沒有任何期望的組成梯度。

該方法還可以包括將加熱元件放置在這些區域中的至少一個和/或端子的卷邊中。該方法還包括冷成型步驟，然後燒制（燒結）基板前驅體以形成基板。

可以用類似方法來製造軸。

一些實施方式涉及製造基座元件的方法。該方法包括提供所公開的基板和所公開的軸以及將該軸連接到該基板的步驟。

實施例

實施例1-4和對比例A-C

實施例1-4使用了從各種BeO等級製備的試樣（coupons），而對比例A-C使用了從各種AlN等級製備的試樣，如表1所示。使用標準的磨粒金剛石研磨和清潔方法，從較大的陶瓷塊加工出試樣。

表1：試樣組成*
實施例/對比例	陶瓷	組成（wt%）	純度，%
實施例1	Beo Thermalox 995	BeO, Mg 2O 8Si 3(＜0.5), S (＜0.5)	＞99.5
實施例2	BeO HIP	BeO, Li 2O (＜1), S(＜1), SiO 2(＜1), Mg 2O 8Si 3(＜1)	85 – 99.5
實施例3	BeO VHP	BeO, Li 2O (＜1), S(＜1), SiO 2(＜1), Mg 2O 8Si 3(＜1)	85 – 99.5
實施例4	BeO VHP-HT	BeO, Li 2O (＜1), S(＜1), SiO 2(＜1), Mg 2O 8Si 3(＜1)	＞99.5
對比例A	AlN 1	AlN, Y 2O 3, 有機物	88 – 97.1
對比例B	AlN 2	AlN, Y 2O 3, 有機物	88 – 97.1
對比例C	AlN 3	AlN, Y 2O 3, 有機物, CaO Li 2O MgO, YF 3	88 – 97.1

*组成的其他组分可能以微量形式存在

試樣的尺寸符合各種ASTM標準，如表2所示。

表2：試樣尺寸標準
標準	測量
ASTM D-150（D-116） ASTM D-149  (D-116) ASTM D-357（D-116）	介電； AC損耗介電常數
ENG 1362	熱擴散率
ASTM C 51 ASTM E1269	比熱

測試了實施例1-4和對比例A-C的熱擴散率。按照ASTM E 1461-13  (2013)，使用NETZSCH LFA 467 HT Hyperflash測量了熱擴散率。半上升時間大於10 ms。試樣濺射塗覆0.2µm金和噴射塗覆5µm石墨。按照ASTM E 1269  (2013)，使用Netzsch DSC 404 F1 Pegasus差示掃描量熱儀測量了比熱。外推25 °C處的數值。

熱擴散率結果如圖1所示。如圖1所示，在高達500 ℃的溫度，BeO實施例1-4有利地表現出比AlN對比例A-C明顯更高的熱擴散率。在高於500 ℃的溫度下，實施例1-4也顯示出更高的熱擴散率。差異不是很大，但仍然明顯—即使微小的差異也有助於顯著的性能改進。

測試了實施例1-4和對比例A-C的比熱。比熱是改變主體溫度所需的能量。比熱結果如圖2所示。如圖2所示，BeO實施例1-4有利地顯示出比AlN對比例A-C更高的比熱值。事實上，在溫度範圍內，所有實施例1-4都顯示出比所有對比例A-C更高的結果。有利地，實施例1-4對功率變化反應更慢（更低的滯後），尤其是一旦達到操作溫度。

測試了實施例1-4和對比例A-C的熱導率，結果如圖3所示。應用傅裡葉熱方程，從比熱、熱擴散率和密度計算熱導率。熱導率調節主體的穩態熱變化。如圖所示，在高達500 ℃的溫度，BeO實施例1-4有利地比AlN對比例A-C更快地達到穩態溫度。在高於500 ℃的溫度，實施例1-4也顯示出更高的熱導率。差異不大，但仍然明顯。與熱擴散率的情況一樣，甚至微小的差異也有助於顯著的性能改進。

測量了實施例1-4和對比例A-C的吸熱係數，結果如圖4所示。由其它熱值計算了吸熱係數。吸熱係數控制兩個主體的接觸點和接觸時刻處的溫度，例如，在加熱元件與BeO之間，BeO與背部He氣和Si晶片之間。如圖所示，在整個溫度範圍內，BeO實施例1-4有利地顯示出比AlN對比例A-C更高的吸熱系數值。在溫度範圍內，所有實施例1-4均顯示出比所有對比例A-C更高的吸熱系數值。與對比例A-C相比，實施例1-4保持在更穩定的溫度下，與背部氣體和晶片接觸時的溫度下降更小，熱應力歷史更少。

測量了實施例1-4和對比例A-C的體電阻率，結果如圖5所示。按照ASTM D 257/ASTM D 1829程式A，使用Keithley 237 HV源測量了體電阻率。體電阻率與夾持有關（在較高溫度下）。在高溫下，較高的體電阻率是有益的。J-R夾持一般在1 x 10 ⁷至1 x 10 ⁹Ω-m  (4在400V至600V下) 範圍內是靜電啟動的。圖5示出了實施例1-4的最高值和對比例A-C的最高值的電阻率斜率。曲線的斜率與1 x 10 ⁷至1 x 10 ⁹Ω-m的“夾緊/夾持區”中的時間有關。如圖5所示，實施例1-4令人驚訝地具有更平坦得多的曲線，並且在夾緊/夾持區花費了更多的時間。這表明了改進的夾持性能，並提供了本文公開的優異的夾持壓力性能，例如，至少133kPa的夾持壓力。

實施例5和6

以類似的方式測試了BeO材料的額外樣品的體電阻率。BeO材料的組成如表3所示。實施例5和6是由基本上相似的陶瓷粉末的混合物製成的。實施例5和6是在不同設備在不同時間下測量的。如圖6所示，實施例1、5和6的曲線非常類似，並且剛好處於預期的典型批間差異內，尤其是在夾緊/夾持範圍內。

表3：BeO組成*
實施例/對比例	陶瓷	組成（wt%）	純度，%
實施例1	BeO Thermalox 995	BeO, Mg 2O 8Si 3(＜0.5), S (＜0.5)	＞ 99.5
實施例5	BeO Thermalox 995	BeO, Mg 2O 8Si 3(＜0.5), S (＜0.5)	＞ 99.5
實施例6	BeO Thermalox 995	BeO, Mg 2O 8Si 3(＜0.5), S (＜0.5)	＞ 99.5

*组成的其他组分可能以微量形式存在

結果如圖6所示。如圖所示，實施例1、5和6表現特別出色，尤其是在較高溫度下。

實施例7和對比例D

實施例7使用了包含BeO組合物的試樣，BeO組合物包含BeO  (＞ 99.5%純度)。對比例D使用了包含AlN組合物的試樣。通過測量初始重量，處理，然後測量最終重量，測試了實施例7和對比例D的耐腐蝕性。在400°C的NF ₃中進行200個迴圈 (5.5小時)和在300 °C的ClF中進行4個迴圈 (12小時)來進行處理。實施例7令人驚訝地表現出僅0.007wt%的平均百分比損失，而對比例D表現出0.016的平均百分比—大於實施例7的兩倍（實施例7的重量損失比對比例D的 重量損失少56%）。 實施例8

如下製備了實施例8的基板。製備了含有高熱導率等級的BeO和可選的粘結劑、潤滑劑和燒結助劑的壓制前（RTP）粉末(高TC粉末)。採用低熱導率級BeO（低TC粉末）製備了類似粉末。將一定量高TC粉末和低TC粉末混合以製備中TC粉末。

在底部第三體積用高TC粉末填充壓板狀彈性體/石墨腔模。將箔或沉積物或薄膜或線形式的鈮的金屬加熱元件放置在粉末床中。然後將中TC粉末添加到中部第三體積。將金屬接地平面或射頻天線或鈮電極放置在粉末床中。然後用低TC粉末填充頂部第三體積。

將電連接柱和端子插入每個粉末層中，並連接到嵌入其中的金屬元素。在室溫對模具進行密封和加壓以壓實/密化粉末。將壓實的粉末形狀與臨時的有機或無機粘結劑保持在一起，並將其生胚加工成接近最終形狀的物體。然後將物體在爐中燒結，以誘導緻密化。將該物體加工成符合成品尺寸要求，從而得到最終基板，該基板具有本文公開的各種特性梯度。將電力和或其他連接被應用到電連接柱，以操作用於加熱和靜電夾緊的裝置。

在測試室中加熱基板，使得擱置在基板上的矽晶片的表面達到800 ℃的溫度（優選操作半導體生產室的溫度）。令人驚訝的是，基板在高溫下表現很好。例如，基板沒有開裂並表現出與上面討論的數值（圖5，例如電阻率）類似的體電阻率性能。這些出乎意料的電阻率值與高溫下優異的夾持性能有關，例如，維持了靜電夾緊/夾持（在高溫下）。常規的基板材料（如AlN）未能實現這種性能。

實施例

除其他外，公開了以下實施方式。

實施方式1：一種基座元件，包括：軸，其包含含有氧化鈹和氟/氟離子的第一氧化鈹組合物；和基板，其包含含有至少95 wt%的氧化鈹和可選的氟/氟離子的第二氧化鈹組合物；其中所述基板表現出至少133 kPa的夾持壓力。

實施方式2：根據實施方式1所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物包含1 ppb至1000 ppm的氟/氟離子。

實施方式3：根據實施方式1或2所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物包含比所述第二氧化鈹組合物更多的氟/氟離子。

實施方式4：根據實施方式1-3中任一項所述的實施方式，其中，處理所述第一氧化鈹組合物以實現氟/氟離子濃度。

實施方式5：根據實施方式1-4中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物還包含小於50 wt %的氧化鎂和小於50 wt % ppm的二氧化矽。

實施方式6：根據實施方式1-5中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物還包含：1ppb至50wt% ppm的氧化鋁；1 ppb至10000 ppm的亞硫酸鹽；和/或1ppb至1wt% ppm的硼、鋇、硫或鋰，或其組合，包括氧化物、合金、複合材料或同素異形體，或其組合。

實施方式7：根據實施方式1-6中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物的平均晶界大於0.1微米。

實施方式8：根據實施方式1-7中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物的平均晶粒尺寸小於100微米。

實施方式9：根據實施方式1-8中任一項所述的實施方式，其中，所述第二氧化鈹組合物包含1ppb至10wt % ppm的氧化鎂和1ppb至10wt % ppm的二氧化矽。

實施方式10：根據實施方式1-9中任一項所述的實施方式，其中，所述第二氧化鈹組合物包含1ppb至10wt % ppm的三矽酸鎂。

實施方式11：根據實施方式1-10中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物包含比所述第二鈹組合物更多的氧化鎂和/或三矽酸鎂。

實施方式12：根據實施方式1-11中任一項所述的實施方式，其中，所述第二氧化鈹組合物包含1ppb至1wt %的氧化鋰。

實施方式13：根據實施方式1-12中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物包含小於75wt%的氮化鋁和/或所述第二氧化鈹組合物包含小於5wt%的氮化鋁。

實施方式14：根據實施方式1-13中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物在室溫的電導率小於300W/m-K。

實施方式15：根據實施方式1-14中任一項所述的實施方式，其中，所述第二氧化鈹組合物在室溫下的電導率小於400W/m-K。

實施方式16：根據實施方式1-15中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物的理論密度在90%至100%的範圍內。

實施方式17：根據實施方式1-16中任一項所述的實施方式，其中，當被加熱至高於700 ℃的溫度時，所述基板表現出小於±3 %的溫度方差。

實施方式18：根據實施方式1-17中任一項所述的實施方式，其中，所述基板在800ºC表現出大於1 x 10 ⁴ohm-m的體電阻率。

實施方式19：根據實施方式1-18中任一項所述的實施方式，其中，所述基板表現出小於0.016 wt%的腐蝕損失。

實施方式20：根據實施方式1-19中任一項所述的實施方式，其中，所述基板具有小於20的介電常數。

實施方式21：根據實施方式1-20中任一項所述的實施方式，其中，所述基板在45N尺規上的表面硬度為至少50洛氏硬度。

實施方式22：根據實施方式1-21中任一項所述的實施方式，其中，所述基板在整個所述基板上的熱膨脹係數在5-15的範圍內。

實施方式23：根據實施方式1-22中任一項所述的實施方式，還包括封裝在所述基板中的加熱元件。

實施方式24：根據實施方式1-23中任一項所述的實施方式，其中，跨越所述基板的最小橫向尺寸為至少100 mm。

實施方式25：根據實施方式1-24中任一項所述的實施方式，其中，所述基板的平坦度為在300 mm的距離上彎度小於50微米。

實施方式26：根據實施方式1-25中任一項所述的實施方式，其中，所述基板還包括可選地具有大於1微米的高度的檯面。

實施方式27：根據實施方式1-26中任一項所述的實施方式，其中，所述軸包括具有相似的熱膨脹係數的短節部分。

實施方式28：根據實施方式1-27中任一項所述的實施方式，其中，所述基板含有少於2層的層壓片。

實施方式29：根據實施方式1-28中任一項所述的實施方式，其中，所述基板不含有分離層。

實施方式30：一種基板，具有頂部和底部且包括氧化鈹組合物，該氧化鈹組合物含有至少95 wt %的氧化鈹和可選的氟/氟離子；其中所述基板在至少600ºC的溫度表現出至少133 kPa的夾持壓力，其中所述基板在大於1600ºC的溫度表現出小於1 wt %的分解變化。

實施方式31：根據實施方式30所述的實施方式，其中，當被加熱到高於700 ℃的溫度時，所述基板表現出小於±3 %的溫度方差；和/或大於1 x 10 ⁸的體電阻率；和/或小於0.016 wt%的腐蝕損失；和/或小於20的介電常數；和/或在45 N級至少50 洛氏硬度的表面硬度；和/或在整個所述基板上5至15的熱膨脹係數。

實施方式32：根據實施方式30或31所述的實施方式，其中，熱膨脹係數從頂部至底部變化小於25%。

實施方式33：根據實施方式30-32中任一項所述的實施方式，其中，所述基板表現出小於2小時的清潔迴圈時間和小於±3 %的溫度方差。

實施方式34：根據實施方式30-33中任一項所述的實施方式，其中，所述氧化鈹組合物包含1ppb至10wt % ppm的氧化鎂和1ppb至10wt % ppm的二氧化矽。

實施方式35：根據實施方式30-34中任一項所述的實施方式，其中，所述氧化鈹組合物包含1ppb至10wt % ppm的三矽酸鎂。

實施方式36：根據實施方式30-35中任一項所述的實施方式，其中，所述基板不包含分離層。

實施方式37：根據實施方式30-36中任一項所述的實施方式，其中，所述基板具有：從頂部至底部遞減的熱導率梯度；和/或從頂部至底部遞減的電阻率梯度；和/或從頂部至底部遞減的純度梯度；和/或從頂部至底部遞減的理論密度梯度；和/或從頂部至底部遞增的介電常數梯度。

實施方式38：根據實施方式30-37中任一項所述的實施方式，還包括加熱元件，可選地為捲繞和/或捲曲的加熱元件。

實施方式39：根據實施方式30-38中任一項所述的實施方式，還包括天線。

實施方式40：根據實施方式30-39中任一項所述的實施方式，其中，所述加熱元件和/或所述天線包括鈮和/或鉑。

實施例41：一種基板，其具有頂部和底部且包含氧化鈹組合物，其中所述基板具有：從頂部至底部遞減的熱導率梯度；和/或從頂部至底部遞減的電阻率梯度；和/或從頂部至底部遞減的純度梯度；和/或從頂部至底部遞減的理論密度梯度；和/或從頂部至底部遞增的介電常數梯度。

實施方式42：根據實施方式41所述的實施方式，其中，當在室溫測量時，頂部熱導率範圍為125至400 W/mK，底部熱導率範圍為146至218 W/mK；和/或當在800ºC測量時，頂部熱導率範圍為25W/mK至105W/mK，底部熱導率範圍為1W/mK至21W/mK。

實施方式43：根據實施方式41或42所述的實施方式，當在室溫測量時，所述頂部熱導率比所述底部熱導率大至少6%；和/或當在800ºC測量時，所述頂部熱導率比所述底部熱導率大至少6%。

實施方式44：根據實施方式41-43中任一項所述的實施方式，其中，頂部純度範圍為99.0至99.9，底部純度範圍為95.0至99.5。

實施方式45：根據實施方式41-44中任一項所述的實施方式，其中，所述頂部純度比所述底部純度大至少0.4%。

實施方式46：根據實施方式41-45中任一項所述的實施方式，其中，頂部理論密度範圍為93%至100%，底部理論密度範圍為93%至100%。

實施方式47：根據實施方式41-46中任一項所述的實施方式，其中，所述頂部理論密度比底部理論密度大至少0.5%。

實施方式48：根據實施方式41-47中任一項所述的實施方式，其中，頂部介電常數範圍為1至20，底部介電常數範圍為1至20。

實施方式49：根據實施方式41-48中任一項所述的實施方式，其中，所述基板不包含分離層。

實施方式50：根據實施方式41-49中任一項所述的實施方式，其中，所述基板表現出至少133 KPa的夾持壓力。

實施方式51：根據實施方式41-50中任一項所述的實施方式，其中，在被加熱至高於700 ℃的溫度時，所述基板表現出低於±3 %的溫度方差。

實施方式52：根據實施方式41-51中任一項所述的實施方式，其中，所述基板表現出小於0.016 wt%的腐蝕損失。

實施方式53：一種用於基座元件的軸，其包括含有氧化鈹和氟/氟離子的氧化鈹組合物；其中，所述氧化鈹組合物具有大於0.1微米的平均晶界或無定形晶粒結構。

實施方式54：根據實施方式53所述的實施方式，其中，所述氧化鈹組合物的平均晶粒尺寸小於100微米。

實施方式55：根據實施方式53或54所述的實施方式，其中，所述氧化鈹組合物包含小於75 wt %的氮化鋁。

實施方式56：根據實施方式53-55中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物在室溫的熱導率小於300W/m-K。

實施方式57：根據實施方式53-56中任一項所述的實施方式，其中，所述氧化鈹組合物的理論密度在90至100範圍內。

實施方式58：根據實施方式53-57中任一項所述的實施方式，其中：當在室溫測量時，頂部熱導率範圍為146W/mK至218 W/mK，底部熱導率範圍為1W/mK至218 W/mK；和/或當在800ºC測量時，頂部熱導率範圍為1W/mK至21W/mK，底部熱導率範圍為1W/mK至21W/mK。

實施方式59：根據實施方式53-58中任一項所述的實施方式，其中，所述頂部理論密度比所述底部理論密度大至少0.5%。

實施方式60：根據實施方式53-59中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物包含1 ppb至1000 ppm的氟/氟離子。

實施方式61：根據實施方式53-60中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物還包含小於50 wt%的氧化鎂和小於50 wt% ppm的二氧化矽。

實施方式62：根據實施方式53-61中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物還包括：1ppb至50wt% ppm的氧化鋁；1 ppb至10000 ppm的亞硫酸鹽；和/或1ppb至1wt% ppm的硼、鋇、硫或鋰，或其組合，包括氧化物、合金、複合材料或同素異形體，或其組合。

實施例63：一種基座元件，包括：實施方式53-62中任一項所述的軸；基板，其包含可選地通過釺焊材料彼此粘結的多個層；以及可選的印刷加熱元件。

實施例64：一種基板，其具有頂部和底部且包含陶瓷組合物，其中所述基板表現出：夾持壓力為至少133kPa；當加熱到高於700 ℃時，溫度方差小於±3 %；和/或在800 ℃的體電阻率大於1 x 10 ⁸；和/或腐蝕損失小於0.016 wt%；和/或介電常數小於20；和/或45 N級的表面硬度為至少50 洛氏硬度；和/或整個基板的熱膨脹係數在5至15的範圍內。

實施方式65：一種製造基板的方法，該方法包括以下步驟：提供第一BeO粉末和第三BeO粉末；由所述第一粉末和所述第三粉末形成第二粉末；由所述第一粉末形成第一（底部）區域；由所述第二粉末形成第二（中部）區域；由所述第三粉末形成第三（頂部）區域，以形成基板前驅體，其中所述第二區域設置在所述第一區域與所述第三區域之間；燒制所述基板前驅體以形成所述基板。

實施方式66：根據實施方式65所述的實施方式，其中，所述第一和第三（和第二）粉末包含不同等級的原始BeO。

實施方式67：根據實施方式65或66所述的實施方式，還包括將加熱元件放置在所述區域中一個和/或端子的卷邊中。

實施方式68：根據實施方式65-67中任一項所述的實施方式，還包括將所述基板前驅體共混以結合粉末。

實施方式69：根據實施方式65-68中任一項所述的實施方式，還包括對所述基板前驅體進行冷成型的步驟。

實施方式70：一種製造基座軸的方法，包括對氧化鈹組合物進行處理以實現1 ppb至1000 ppm氟/氟離子範圍內的氟/氟離子濃度。

實施方式71：一種清潔污染的基座元件的方法，包括：提供所述基座元件和晶片，其中所述晶片設置在所述基座組件的頂部；將所述晶片加熱至高於600°C的溫度；將所述晶片冷卻小於100 ℃至冷卻溫度（或完全不冷卻）；在所述冷卻溫度下清潔板；可選地將所述晶片再加熱至600ºC；其中從所述冷卻步驟到所述再加熱步驟的清潔迴圈時間小於2小時。

實施方式72：根據實施方式71所述的實施方式，其中所述清潔迴圈時間為0至10分鐘。

實施方式73：一種基板，其具有頂部和底部且包括氧化鈹組合物，該氧化鈹組合物含有至少95 wt %的氧化鈹和任選的氟/氟離子；其中所述基板在至少600ºC的溫度表現出至少133 kPa的夾持壓力，在800ºC的溫度表現出大於1 x 10 ⁵ohm-m的體電阻率。

實施方式74：根據實施方式73所述的實施方式，其中所述基板表現出：當被加熱至高於700 ℃的溫度時，溫度方差小於±3 %；和/或在高於1600°C的溫度分解變化小於1% wt %；和/或介電常數小於20；和/或在45 N級的表面硬度為至少50 洛氏硬度；和/或整個基板上的熱膨脹係數為5至15。

實施方式75：根據實施方式73或74所述的實施方式，其中所述基板包含氧化鈹組合物，所述氧化鈹組合物包含1 ppm至5 wt % ppm的氧化鎂和1 ppm至5 wt %的二氧化矽以及1 ppm至小於5 wt % ppm的三矽酸鎂。

實施方式76：根據實施方式73-75中任一項所述的實施方式，其中，熱膨脹係數從頂部至底部變化小於25 %。

實施方式77：根據實施方式73-76中任一項所述的實施方式，其中，所述基板表現出小於0.016 wt%的腐蝕損失。

實施方式78：根據實施方式73-77中任一項所述的實施方式，其中，所述基板表現出小於2小時的清潔迴圈時間和小於±3 %的溫度方差。

實施方式79：根據實施方式73-78中任一項所述的實施方式，其中，所述基板不包含分離層。

實施方式80：根據實施方式73-79中任一項所述的實施方式，其中，當被加熱至高於700 ℃的溫度時，所述基板表現出小於±3 %的溫度方差。

實施方式81：根據實施方式73-80中任一項所述的實施方式，其中，所述基板具有：從頂部至底部遞減的熱導率梯度；從頂部至底部遞減的電阻率梯度；和從頂部至底部遞減的純度梯度。

實施方式82：根據實施方式73-81中任一項所述的實施方式，其中，所述頂部純度比所述底部純度大至少0.4%。

實施方式83：一種基座元件，其包括：軸，其包含含有氧化鈹和氟/氟離子的第一氧化鈹組合物；和基板，其包含含有至少95 wt%的氧化鈹的第二氧化鈹組合物；其中所述基板在至少600ºC的溫度表現出至少133 kPa的夾持壓力，在800ºC的溫度表現出大於1 x 10 ⁵ohm-m的體電阻率。

實施方式84：根據實施方式83所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物的平均晶界大於0.1微米。

實施方式85：根據實施方式83或84所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物的平均晶粒尺寸小於100微米。

實施方式86：根據實施方式83-85中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物包含10 ppb至800 ppm的氟/氟離子。

實施方式87：根據實施方式83-86中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物包含比所述第二氧化鈹組合物更多的氟/氟離子。

實施方式88：根據實施方式83-87中任一項所述的實施方式，其中所述第一氧化鈹組合物還包括：1ppb至50wt% ppm的氧化鋁；1 ppb至10000 ppm的亞硫酸鹽；和/或1ppb至1wt% ppm的硼、鋇、硫或鋰，或其組合，包括氧化物、合金、複合材料或同素異形體，或其組合。

實施方式89：根據實施方式83-88中任一項所述的實施方式，其中，所述第一氧化鈹組合物包含小於75 wt %的氮化鋁，所述第二氧化鈹組合物包含小於5 wt %的氮化鋁。

實施方式90：一種用於基座元件的軸，其包括含有氧化鈹和10ppb至800ppm的氟/氟離子的氧化鈹組合物；其中，所述氧化鈹組合物具有大於0.1微米的平均晶界或無定形晶粒結構，和小於100微米的平均晶粒尺寸。

實施方式91：一種製造基板的方法，該方法包括以下步驟：提供第一BeO粉末和第三BeO粉末；由所述第一和第三粉末形成第二粉末；由所述第一粉末形成第一（底部）區域；由所述第二粉末形成第二（中部）區域；從所述第三粉末形成第三（頂部）區域，以形成基板前驅體，其中所述第二區域設置在所述第一區域與所述第三區域之間；燒制所述基板前驅體以形成所述基板。

實施方式92：根據實施方式91所述的實施方式，其中，所述第一和第三和任選的第二粉末包含不同等級的原始BeO。

雖然已經詳細描述了本發明，但是在本發明的精神和範圍內的修改對於本領域技術人員來說是顯而易見的。鑒於前述討論、本領域中的相關知識和以上討論的參考文獻以及背景技術和具體實施方式，其全部公開內容通過引用併入本文。另外，應該理解，下面和/或所附發明申請專利範圍中記載的本發明的各個方面以及各種實施方式和各種特徵的部分可以全部或部分地組合或互換。如本領域技術人員將理解的，在各種實施方式的上述描述中，參考另一個實施方式的實施方式可適當地與其它實施方式組合。此外，本領域普通技術人員將理解的是，前面的描述僅作為示例，而不意在限制。

無

圖1是示出在0°C至900°C溫度範圍內繪製的實施例和對比例的熱擴散率的曲線圖。 圖2是示出在0°C至900°C溫度範圍內繪製的實施例和對比例的比熱的曲線圖。 圖3是示出在0°C至900°C溫度範圍內繪製的實施例和對比例的熱導率的曲線圖。 圖4是示出在0 °C至850 °C溫度範圍內繪製的實施例和對比例的吸熱係數的曲線圖。 圖5是示出在0 °C至850 °C溫度範圍內繪製的實施例和對比例的體電阻率（bulk resistivity）的曲線圖。 圖6是示出在0 °C至850 °C溫度範圍內繪製的實施例和對比例的體電阻率的曲線圖。

Claims (15)

1. 一種氧化鈹基板，其具有頂部和底部且包括氧化鈹組合物，所述氧化鈹組合物含有氧化鈹和任選的氟/氟離子；其中所述氧化鈹基板具有：從頂部至底部遞減的熱導率梯度；從頂部至底部遞減的電阻率梯度；和/或從頂部至底部遞減的純度梯度。
2. 如請求項1所述的氧化鈹基板，其中，所述頂部純度比所述底部純度大至少0.4%。
3. 如請求項1所述的氧化鈹基板，其中，所述所述氧化鈹組合物包含三矽酸鎂。
4. 如請求項1所述的氧化鈹基板，其中，所述氧化鈹組合物包含1ppm至5wt% ppm的氧化鎂和1ppm至5wt%的二氧化矽以及1ppm至小於5wt% ppm的三矽酸鎂。
5. 如請求項1所述的氧化鈹基板，其中，熱膨脹係數從頂部至底部變化小於25%。
6. 如請求項1所述的氧化鈹基板，其中，所述氧化鈹基板表現出小於0.016wt%的腐蝕損失和/或在大於1600ºC的溫度表現出小於1wt%的分解變化。
7. 如請求項1所述的氧化鈹基板，其中，所述氧化鈹基板不包含分離層。
8. 一種基座元件，包括： 軸，其含有第一氧化鈹組合物，所述第一氧化鈹組合物含有氧化鈹和可選的氟/氟離子；和基板，其含有第二氧化鈹組合物，所述第二氧化鈹組合物含有氧化鈹；其中，所述軸或所述基板具有：從頂部至底部遞減的熱導率梯度；從頂部至底部遞減的電阻率梯度；和/或從頂部至底部遞減的純度梯度。
9. 如請求項8所述的基座元件，其中，所述第一氧化鈹組合物包含小於75wt%的氮化鋁，所述第二氧化鈹組合物包含小於5wt%的氮化鋁。
10. 如請求項8所述的基座元件，其中，所述第一氧化鈹組合物和/或所述第二氧化鈹組合物包含三矽酸鎂。
11. 如請求項8所述的基座元件，其中，所述基板不包含分離層。
12. 一種清潔污染的基座元件的方法，包括：提供所述基座元件和晶片，其中所述晶片設置在所述基座組件的頂部；將所述晶片加熱至高於600℃的溫度；將所述晶片冷卻小於100℃至冷卻溫度(或完全不冷卻)；在所述冷卻溫度下清潔板；可選地將所述晶片再加熱至600℃； 其中從所述冷卻步驟到所述再加熱步驟的清潔迴圈時間小於2小時。
13. 如請求項12所述的方法，其中，所述方法表現出小於2小時的清潔迴圈時間。
14. 一種用於基座元件的軸，其包含氧化鈹組合物，所述氧化鈹組合物含有氧化鈹和任選的氟/氟離子；其中，所述軸具有從頂部至底部遞減的熱導率梯度。
15. 如請求項14所述的軸，其中，所述氧化鈹組合物包含三矽酸鎂。