近年来，在半导体制造中，由于半导体的集成度越来越高、半导体 越来越微型化，由铝溅射或铜电镀形成的硅片上铝或铜电路中的金属线 (互连)宽以及线之间的间距逐年变窄。
对于铝或者铜电路，互连图案由光刻技术形成。例如，将树脂均匀 的涂在铝膜上，从而在铝互连膜上形成负图案光刻胶，其后，用被称为 分档器(stepper)的曝光设备将图案印到光刻胶上，并热固光刻胶以去 除不需要的区域。沿负图案区域用蚀刻设备蚀刻铝膜和去除光刻胶，就 获得了图形化的铝互连。
因为互连线越来越靠近导致线中的信号之间相互干扰，必须在互连 之间和薄片层之间填充低介电常数的绝缘材料消除互连线之间的相互干 扰。为了这个目的，传统上使用二氧化硅作为绝缘材料，低k电介质的 材料也渐渐被用作低介电常数的绝缘膜。
用一种方法形成低k绝缘膜，根据此方法，将膜的原材料溶化成浆， 旋转涂浆产生均匀的层，用上述的光刻技术使图案形成在所述层上，其 后在加热器中烘使其变硬。
以夹在石英晶体片中的不锈钢薄片做电阻加热元件的加热器是应用 于前述的热固光刻膜中和烘低介电常数绝缘膜中的加热器的例子。此外， 由于加热器的等温性和耐用性问题，就希望有等温性能好且耐用性高的 加热设备。
同时，陶瓷制成的其中钼线圈嵌入高热导性、高抗腐蚀的AlN或者 Si3N4中的加热器用在形成各种薄膜的电容分压器(CVD)中。这样陶 瓷制造的加热器在基片保持表面的背面连接到管状铝支撑部件的一端， 支撑部件的另一端由密封在室中的O形圈支撑。此外，抗腐蚀性差的电 极端子和电极供电引线容纳在管状铝支撑部件的内部，以便使其不暴露 在室中的腐蚀气体中。
在半导体制造中，为了减少成本，要缩小硅片的尺寸，最新的变化 范围是从8英寸到12英寸。因此，要求增强应用在热固光刻抗蚀膜中和 烘低k电介质绝缘膜中的加热器的等温性。特别是要求加热器的基片保 持表面中的等温率在±1.0％之内，更期望在±0.5％之内。
为了稳定基片保持架和保护电极端子不接触室中的空气，大多数情 况下，陶瓷制成的加热器中基片保持架与支撑部件连接在一起。如果在 基片保持架和支撑部件的热膨胀系数不同的情况下，在温度升高和冷却 过程中，由于材料间热膨胀系数的不同将会产生热应力，从而会使较脆 的陶瓷材料产生裂缝。因此，使用相同材料的基片保持架和支撑部件连 接在一起。
然而，如果将具有高热传导率的材料用在基片保持架中以提高基片 保持表面的等温性，则由于支撑部件也必须是有相同高热传导率的材料， 所以基片保持架中电阻加热元件产生的热可以通过具有高热传导率的支 撑部件极其有效地发散。基片保持架与支撑部件连接的区域的温度就会 显著降低，这迫使基片保持架的等温性降低。
若基片保持架与具有低热传导率且与其热膨胀系数不同的支撑部件 连接——为了保持其等温属性不因热发散到与其连接的支撑物上而恶化 ——由于不同的热膨胀系数产生的热应力会使易碎材料陶瓷制成的基片 保持架上出现裂纹。
此外，为了降低支撑部件所在位置的温度并防止室末端上材料的热 损失，在室中安装支撑部件的附近用水或者类似的东西冷却。如果在支 撑部件短的情况下，温度梯度会很陡，因而使支撑部件很容易在热冲击 下断裂。为了防止热冲击带来的断裂，要加长支撑部件到300毫米或者 通常所必须的长度，由此，放支撑部件的室的长度就不得不很大，这对 设备的微型化是个约束。

考虑到目前这样的情况，本发明的目的是实现其基片保持表面等温 性好的半导体制造设备工件保持架，其适合用在涂胶机/显影机中热固光 刻胶和烘低介电常数，也就是，低k的绝缘膜中。
为了实现前述目标，本发明实现的用在半导体制造设备中的保持部 件由陶瓷制成的基片保持架和支撑部件组成，其中基片保持架有电阻加 热元件，而支撑部件用来支撑基片保持架；其特征在于：支撑部件的热 传导率比基片保持架的热传导率低。
根据上述本发明的半导体制造设备保持部件，其特征在于：基片保 持架和支撑部件或者不连接，或者基片保持架和支撑部件连接且两者的 热膨胀系数是2.0×10-6/℃或者更小。
此外，根据前述本发明的半导体制造设备保持部件，其特征在于： 从AlN，Al2O3，SiC，Si3N4中选出的至少一种陶瓷类型是基片保持架的 主要成分。
根据上述本发明的半导体制造设备保持部件，其特征在于：高铝红 柱石是支撑部件的主要成分，特别地支撑部件最好是高铝红柱石和铝的 合成物。
此外，本发明实现了使用任何前述半导体制造设备保持部件的半导 体制造设备。同样的，本发明实现的半导体制造设备用在热固光刻树脂 膜中，或者烘低介电常数的绝缘膜中。
如本发明确定的，对于半导体制造设备，可以实现工件保持表面的 等温率在±1.0％之内，更好的在±0.5％之内，从而可使整个设备微型化 的工件保持架。所述半导体制造设备工件保持架适用于在涂胶机和显影 机中热固光刻胶中，和烘低介电常数，也就是低k，的绝缘膜中。
参照附图，通过以下详细的描述，对于本领域的普通技术人员，本 发明的前述和其他的目的，特性，方面内容和优点将变得更加清楚和易 于理解。
附图简述
图1为示意剖面图，示出了根据本发明的基片保持架，其固定在室 的内部。

在制造半导体的过程中，用于涂胶机/显影机中热固光刻抗蚀材料的 过程和低k烘的过程——不同于使用含有卤素的腐蚀气体的CVD设备和 蚀刻设备——使用He，Ar，N2和H2气作为气体环境。因此，因为即使 其主要成分是容易被卤素腐蚀的材料，电极也不会腐蚀，所以不会产生 室污染的问题。
由此，用使用非腐蚀气体的半导体制造设备，支撑部件不必是管状 的以将加热器电极端子和为基片保持架提供的引线放入其中，也不需要 完全密封与室内的气体隔离。因此就不必在基片保持架和支撑主体之间 形成不漏气的连接，例如只是将基片保持架放在支撑主体顶上来支撑它。
在基片保持架和支撑部件不连接的情况下，基片保持架中电阻加热 元件产生的热可以得到控制而不会经过支撑部件发散出去，在本发明中 这意味着结合支撑部件的热传导率低于基片保持架的热传导率，从而使 基片保持架的等温属性显著提高。此外，因为基片保持架和支撑部件不 连接，它们丝毫不受热应力，因此没有陶瓷制造的基片保持架断裂的危 险。
考虑到通过支撑部件控制热的发散，基片保持架和支撑部件最好不 连接，而只是简单的摆放在一起，例如，如上所述，一个放在另一个上。 然而，为了稳定基片保持架和保护基片保持架中的电极端子不要暴露在 室中的气体中，有些情况下，基片保持架和支撑部件最好连接在一起被 固定。
如果在基片保持架和支撑部件的热膨胀系数显著不同的情况下，将 在其连接处产生由于其热膨胀量的差产生的热应力和收缩，使易受影响 的陶瓷材料产生裂纹。为了在基片保持架和支撑部件连接的情况下防止 这样，基片保持架和支撑部件间的热膨胀系数的差值可以是2.0×10-6/℃ 或者更小，以控制由热膨胀/收缩量的差引起的热应力，从而在加热循 环中控制由于热应力引起的断裂。
基片保持架和支撑物不连接或者基片保持架和支撑连接，在上述的 任何一种情况下，为了提高基片保持架的等温率并缩短支撑部件的长度， 最好使用热传导率尽可能高的材料制造基片保持架——其热传导率至少 高于支撑部件的热传导率；同时，用热传导率尽可能低的材料制作支撑 部件。
从高热膨胀系数，耐热性，和绝缘性来看，基片保持架材料最好使 用从AlN，Al2O3，SiC，Si3N4中选出的至少一种陶瓷类型。在这些材料 中，具有特别高热传导率和好的耐热耐腐蚀性的AlN尤其好。
在AlN用在基片保持架中的情况中，主要成分是高铝红柱石 (3Al2O3·2SiO2)——有4.0×10-6/℃的热膨胀系数，接近AlN的4.5 ×10-6/℃的热膨胀系数——的材料最好用做支撑部件的材料。事实上， 具有4W/mK的极低的热传导率的高铝红柱石对于控制热发散非常有效， 而且能提高基片保持架的等温性。此外，虽然支撑部件的长度缩短了， 但是伴随基片保持架的温度梯度，支撑部件和基片保持架的污染安装没 有变严重，及支撑部件中由于热冲击产生的断裂可以控制的事实，支撑 部件的可靠性增加了。
此外，将氧化铝(Al2O3)加到高铝红柱石中可以调节支撑部件的热 膨胀系数，使其近似于构成基片保持架的AlN的热膨胀系数。加氧化铝 到高铝红柱石中将支撑部件的热膨胀系数调整到例如4.5×10-6/℃，使 用这样的支撑部件显著的减少了基片保持架和支撑部件连接处的热应 力，其中，虽然连接后要冷却及经过热循环过程的升降温度，热应力能 急剧减少，而可靠性显著提高。
实施例
实施例1
加重量百分比占0.5％的氧化钇(Y2O3)到氮化铝(AlN)中，其中 氧化钇作为助烧结剂，进一步分散和混合附加有机粘合剂到含Y2O3的AlN粉末中，然后喷溅烘干混合物使其成为颗粒状。烧结后，用单轴压力将 成颗粒状的粉末注模形成两个350毫米直径×5毫米厚度的板。这个注 模的材料在氮气流中以800℃的温度脱脂，并在氮气室中在1900℃ 的温度下烧结6小时。这样产生的AlN烧结部件的热传导率是180W/mK。 烧结材料制成的2个板用金刚砂进行表面抛光。
用钨浆将电阻加热元件电路印到AlN烧结材料板上，其中所述钨浆 是加了助烧结剂和乙基纤维素粘合剂的钨粉末的搅拌混合物。然后，将 印制的AlN板放入氮气流中在900℃下脱脂，在1850℃下加热1小 时显影。用于粘合的搅拌混合玻璃浆，其中加了乙基纤维素粘合剂，展 开到保持烧结部件上，其在氮气流中900℃下脱脂。
AlN烧结材料制成的这两个板的粘合玻璃表面和电阻加热元件表面 是堆叠的，同时放在50g/cm2的负载下以防止不对准，所述两个表面通 过在1800℃下加热2小时被连接，由此制造出AlN制成的其内部嵌有 电阻加热元件2的基片保持架1，如图1所示。连接到内部电阻加热元 件2的电极端子(未示出)连接到所述基片保持架1的背面，且该背面 与电气连接到系统外部电源的供电引线3连接。
100mm外径×90mm内径×100mm长且由高铝红柱石 (3Al2O3·2SiO2)制成的圆柱体支撑部件作为支撑部件支撑基片保持架。 这个高铝红柱石制成的支撑部件的热传导率是4W/mK。如图1所示，这 个支撑部件4的一个末端夹在室5上，基片保持架1放在支撑物4上， 但并未连接。在此，放在支撑部件4中的由基片保持架1引出的引线3 被O形圈6密封在O形圈6和室5之间。
室5内部氮气压力减少到0.1托，从系统外面供电到电阻加热元件2 上将室5加热到500℃，同时用水冷却固定在室5上的支撑部件4的另 一端，测量保持基片7的基片保持架1的全部表面的等温率，其在 500℃±0.39％内。制造10个同样的基片保持架，经过热循环测试，在 室温和500℃之间升高和降低温度500次，经过加热循环的10个保持 架仍然没有问题。
此外，传统的具有300mm长度的支撑部件必须要有450mm高的室 来容纳它。相反地，在实施例1中，即使其长度缩减到100mm，支撑部 件4也没有任何问题，且可以使高为250mm的室5紧凑。
实施例2
加重量百分比占2％的用作助烧结剂的氧化镁(MgO)到氧化铝 (Al2O3)粉末中，进一步分散和混合附加的粘合剂到含MgO的Al2O3粉末中，然后喷溅烘干混合物使其成颗粒状。烧结后，用单轴压力将成 颗粒状的粉末注模成2块350mm直径×5mm厚度的板。
用加有助烧结剂和乙基纤维素的钨粉末的搅拌混合物，将电阻加热 元件电路印到上述注模的部件中的一个部件上。然后，被印的注模的部 件在700℃空气流中脱脂，并将其在1600℃下加热3小时进行烧结。 从而产生的Al2O3的烧结部件的热传导率是20W/mK。用金刚砂对烧结 部件做表面抛光。
以上述同样的方式烧结保持模制部件，用来粘合的加有乙基纤维素 粘合剂的搅拌混合玻璃浆展开到烧结的保持模制部件上，所述保持模制 部件在900℃空气流里脱脂。堆叠烧结材料的这两个板的粘合玻璃表 面和电阻加热元件表面，并以实施例1中同样的方式连接产生基片保持 架。电极端子以实施例1中同样的方式连接到基片保持架的背面，引线 也连接在该背面上。
Al2O3制造的基片保持架放在与实施例1中相同的高铝红柱石制造的 支撑部件顶部。高铝红柱石支撑部件的一个末端夹在室上。在与实施例 1相同的条件下，测量保持基片的基片保持架表面的全部表面的等温率， 其在500℃±0.7％中。此外，制造10个相同的基片保持架，以与实施 例1中相同的方法经过加热循环测试，它们中任何一个也没有产生问题。
实施例3
加重量百分比占2％的作为助烧结剂的碳化硼(B4C)到碳化硅(SiC) 粉末中，进一步分散和混合附加的粘合剂到含B4C的SiC粉末中，然后 喷溅烘干混合物使其成颗粒状。烧结后，用单轴压力将成颗粒状的粉末 注模成2块350mm直径×5mm厚度的板。
用加有助烧结剂和乙基纤维素的钨粉末的搅拌混合物，将电阻加热 元件电路印到上述模制材料片中的一个片上。然后，印制的注模模制部 件在900℃氮气流中脱脂，并将其在1900℃下加热5小时进行烧结。 从而产生的SiC烧结部件的热传导率是150W/mK。用金刚砂对烧结部件 做表面抛光。
以上述同样的方式烧结保持模制部件，用来粘合的加有乙基纤维素 粘合剂的搅拌混合玻璃浆展开到烧结的保持模制部件上，所述保持模制 部件在900℃氮气流里脱脂。堆叠烧结材料的这两个板的粘合玻璃表 面和电阻加热元件表面，并以实施例1中同样的方式连接产生基片保持 架。电极端子以实施例1中同样的方式连接到基片保持架的背面，引线 也连接在该背面上。
SiC制造的基片保持架放在与实施例1中相同的高铝红柱石制造的 支撑部件顶部。高铝红柱石支撑部件的一个末端夹在室上。在与实施例 1相同的条件下，测量保持基片的基片保持架表面的全部表面的等温率， 其在500℃±0.5％中。此外，制造10个相同的基片保持架，以与实施 例1中相同的方法经过加热循环测试，它们中任何一个也没有产生问题。
实施例4
加重量百分比分别占2％的作为助烧结剂的氧化钇(Y2O3)和氧化 铝(Al2O3)到氮化硅(Si3N4)粉末中，进一步分散和混合附加的粘合剂 到含Y2O3和Al2O3的Si3N4粉末中，然后喷溅烘干混合物使其成颗粒状。 烧结后，用单轴压力将成颗粒状的粉末注模成2块350mm直径×5mm 厚度的板。
用加有助烧结剂和乙基纤维素的钨粉末的搅拌混合物，将电阻加热 元件电路印到上述模制的材料片中的一个片上。然后，印制的注模模制 部件在900℃氮气流中脱脂，并将其在1900℃下加热5小时进行烧 结。从而产生的Si3N4的烧结部件的热传导率是20W/mK。用金刚砂对烧 结部件做表面抛光。
以上述同样的方式烧结保持模制部件，用来粘合的加有乙基纤维素 粘合剂的搅拌混合玻璃浆展开到烧结的保持模制部件上，所述保持模制 部件在900℃氮气流里脱脂。堆叠烧结材料的这两个板的粘合玻璃表 面和电阻加热元件表面，并以实施例1中同样的方式连接产生基片保持 架。电极端子以实施例1中同样的方式连接到基片保持架的背面，引线 也连接在该背面上。
Si3N4制造的基片保持架放在与实施例1中相同的高铝红柱石制造的 支撑部件顶部。高铝红柱石支撑部件的一个末端夹在室上。在与实施例 1相同的条件下，测量保持基片的基片保持架表面的全部表面的等温率， 其在500℃±0.8％中。此外，制造10个相同的基片保持架，以与实施 例1中相同的方法经过加热循环测试，它们中任何一个也没有产生问题。
实施例5
与上述实施例1相同的AlN制造的基片保持架放在100mm外径× 90mm内径×100mm长度且由不锈钢制成的支撑部件的顶部，两者不连 接。可以意识到到内部电阻加热元件的一个末端的电极端子和引线与实 施例1中相同被连接到基片保持架的背面。这里，不锈钢的热传导率是 15W/mK。
对这个基片保持架做了与实施例1相同的评测，其中基片保持架表 面的等温率是500℃±0.42％。此外，制造10个相同的基片保持架，以 与实施例1中相同的方法经过加热循环测试，它们中任何一个也没有产 生问题。
实施例6
加重量百分比占5％的Al2O3粉末到AlN粉末中形成的混合物用于 制造实施例1中的基片保持架，其中混合物中加有挤压粘合剂，烧结后， 混合物注模成100mm外径×90mm内径×100mm长度的圆柱体形状。 在900℃氮气流中对所述圆柱体脱脂，在1850℃下对其烧结6小时， 并抛光圆柱体的两端，这样形成了支撑部件。
将AB-Si玻璃展开到AlN制造的这个支撑部件的一个末端，其在800 ℃下连接到与实施例1相同的AlN制造的基片保持架上(热传导率： 170W/mK；热膨胀系数：4.5×10-6℃)。对这样产生的基片保持架做与 实施例1相同的评测，其中等温率是500℃±0.5％。此外，制造10个 相同的基片保持架，以与实施例1中相同的方法经过加热循环测试，它 们中任何一个也没有产生问题。
实施例7
准备与实施例1中相同的由AlN制造的基片保持架和由高铝红柱石 制造的支撑部件。支撑部件的两端经过抛光处理，一个末端用B-Si展成， 并在800℃下连接到基片保持架。AlN和高铝红柱石的热膨胀系数是0.5 ×10-6℃。
对这样产生的基片保持架做与实施例1相同的评测，其中等温率是 500℃±0.43％。此外，制造10个相同的基片保持架，以与实施例1中 相同的方法经过加热循环测试，它们中任何一个也没有产生问题。
实施例8
准备100mm外径×90mm内径×100mm长度的圆柱体支撑部件， 其由加入Al2O3的高铝红柱石(3Al2O3·2SiO3)的合成材料制成，其中 加入的Al2O3将热膨胀系数调节到4.5×10-6℃。支撑部件的两个末端都 经过抛光处理，一个末端由B-Si玻璃展开形成，且在800℃下连接到 与实施例1相同的AlN制成的基片保持架。
对这样产生的基片保持架做与实施例1相同的评测，其中等温率是 500℃±0.41％。此外，制造10个相同的基片保持架，以与实施例1中 相同的方法经过加热循环测试，它们中任何一个也没有产生问题。
实施例9
使用与实施例1相同的AlN制成的基片保持架。对于支撑部件，使 用与实施例8相同的成分，制造具有下列形状的支撑部件。确定的被制 造的形状为：一个支撑部件a 350mm外径×330mm内径×100mm长度； 两个支撑部件b 10mm外径×9mm内径×100mm长度。
支撑部件a和支撑部件b各自的两个末端均经过抛光处理，每个部 件的一个末端是由B-Si玻璃展开而成，且其在800℃下在氮气中连接 到各自的由AlN制成的基片保持架。然而，支撑部件a连接到其基片保 持架背面的中间，而两个支撑部件b每一个连接到它们基片保持架背面， 以便覆盖电极端子。
对这样产生的基片保持架做与实施例1相同的评测，其使用支撑部 件a的基片保持架的等温率是500℃±0.44％，而使用两个支撑部件b 的基片保持架的等温率是500℃±0.40％。此外，制造10个相同的基片 保持架，以与实施例1中相同的方法经过加热循环测试，它们中任何一 个也没有产生问题。 对比例子1
用与实施例1相同的方法制造AIN制成的基片保持架。支撑部件由 与基片保持架相同的AlN制成，其具有100mm外径×90mm内径×300mm 长度。基片保持架和支撑部件的热传导率均是180W/mK。支撑部件的两 个末端均做了抛光处理，其一个末端由B-Si玻璃展开形成，且在800 ℃下连接到基片保持架。
对这样产生的基片保持架做与实施例1相同的评测，其中等温率是 500℃±1.5％。此外，制造10个相同的基片保持架，以与实施例1中 相同的方法经过加热循环测试，它们中任何一个也没有产生问题。 对比例子2
用与对比例子1相同的方法制造基片保持架和支撑部件，除了支撑 部件的长度缩短到100mm。基片保持架和支撑部件均由AlN制成，它们 的热传导率是180W/mK。基片保持架和支撑部件以与对比例子1相同的 方式连接。
对这样产生的基片保持架做与实施例1相同的评测，其中等温率是 500℃±2.0％。此外，相同的基片保持架在500℃下保持1小时，于 是由于水冷却保持末端产生的热冲击使所述的基片保持架断裂。 对比例子3
用与对比例子1相同的方法制造基片保持架和支撑部件。基片保持 架和支撑部件均由AlN制成，它们的热传导率是180W/mK。基片保持 架放在支撑部件的顶部，但并不与支撑部件连接。
对这样产生的基片保持架做与实施例1相同的评测，其中等温率是 500℃±1.2％。此外，制造10个相同的基片保持架，以与实施例1中 相同的方法经过加热循环测试，它们中任何一个也没有产生问题。 对比例子4
使用与实施例1相同的方法制造AlN制成的基片保持架。对于支撑 部件，a 100mm外径×90mm内径×300mm长度的支撑部件由铜制成。 基片保持架的热传导率使180W/mK，而支撑部件的热传导率是 393W/mK。支撑部件的两个末端均经过抛光处理，基片保持架放在其顶 部但并不连接。
对这样产生的基片保持架做与实施例1相同的评测，其中等温率是 500℃±2.5％。此外，制造10个相同的基片保持架，以与实施例1中 相同的方法经过加热循环测试，它们中任何一个也没有产生问题。
仅仅选择了被选的实施对本发明做了解释。但本领域技术人员将会 理解在不偏离本发明的原理和实质的情况下，可对这些实施例进行改变， 其范围也落入本发明的权利要求及其等同物所限定的范围内。此外，根 据本发明前述的实施例只是用来解释，并不是对权利要求及其等同物限 定的本发明做限制。