氧化铍基座的制作方法

氧化铍基座
相关申请的交叉引用
1.本技术要求2019年8月15日提交的美国临时专利申请no.62/887,282的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
2.本发明涉及用于高温应用的陶瓷基座。特别地，本发明涉及用于半导体生产工艺的包含氧化铍的基座。


背景技术：

3.在许多高温衬底处理应用中，在高温处理室中对衬底进行处理，例如，蚀刻、涂布、清洁和/或激活其表面能。为了进行处理，将加工气体引入加工室，然后通电以达到等离子体状态。该通电可通过将rf电压施加到电极(例如，阴极)并将阳极电接地以在加工室中形成电容场来完成。然后利用在加工室内产生的等离子体处理衬底以在其上蚀刻或沉积材料。
4.在该工艺中，衬底必须被支撑(并保持在适当位置)。在许多情况下，采用陶瓷基座来实现这一目标。在一些实例中，使用静电卡盘组件(作为基座的一部分)将衬底保持在适当位置。其他支撑机构也是已知的，例如机械和真空。静电卡盘通常包括由电介质覆盖的电极。当电极被充电时，反向静电电荷在衬底中累积，由此产生的静电力将衬底保持在静电卡盘上。一旦衬底牢固地被保持在卡盘上，等离子体处理就继续进行。
5.一些已知的等离子体工艺通常在稍微高温和高腐蚀性气体中进行。例如，蚀刻铜或铂的工艺是在250℃至600℃的温度下进行的，相比之下，蚀刻铝在100℃至200℃的温度下进行。这些温度和腐蚀性气体使用于制造卡盘的材料热降解。常规的陶瓷基座采用各种氧化物、氮化物和合金，例如，氮化铝、氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、蓝宝石、氧化锆或石墨或阳极化金属作为主要组分。在一些情况下，这些要求可以通过常规陶瓷材料，例如氧化铝或氮化铝来满足。
6.然而，随着技术的进步，需要更高的衬底处理操作条件(温度)，例如高于650℃、高于750℃或高于800℃的温度。遗憾的是，发现在这些较高的温度下，常规陶瓷基座材料存在结构问题，例如，分解、热和/或机械降解、粉化和分层。
7.此外，发现在操作过程中，常规的陶瓷基座显示出在基座板表面的温度均匀性不一致，这可能是由于氮化铝、二氧化硅或石墨的固有特性所致。这进而导致在半导体晶片的处理中存在问题的不一致。已经进行了改进常规基座板的温度均匀性的尝试。但这些尝试包括更复杂得多的加热配置和控制机构，例如，增加加热区和热电偶的数量，这增加了成形工艺的成本和不确定性。
8.此外，常规的非铍基座难以提供将晶片保持在适当位置所需的足够的夹紧力(夹持压力)，特别是在较高温度下。常规的基座在高温下也会遇到与微裂纹、表面粉化、(热)分解以及降低的吸热系数(effusivity)有关的问题。即使在适中的温度下，常规的基座也会
出现释放时间(unchucking time)的问题，这可能是由于高电容造成的。
9.此外，许多常规的基座采用层状结构，这些层状结构依赖于粘合型粘结，例如，使用钎焊材料，或通过扩散粘结进行的层压以将金属导体固定在多个(陶瓷)层中。然而，这种层压结构反复出现结构问题和通常是由于高温操作的应力造成的分层。
10.另外，为了在较窄的温度范围内维持衬底或清洁基座、衬底或腔室，可能理想的是要快速冷却衬底。但是，由于rf能量和等离子体离子密度在衬底上的耦合变化，高功率等离子体中会发生温度波动。这些温度波动可能导致衬底温度的迅速升高或降低，这需要稳定。因此，理想的是在清洁过程中需要很少或不需要冷却的基座，例如，可以在操作温度下清洁、且/或需要很少或不需要清洁循环时间的基座，这有利地改进了工艺效率(通过减少/消除停机时间)。
11.即使考虑到常规的基座技术，仍然需要具有改进性能的改进的基座组件，例如，分解减少、热力减小、微裂纹减少和/或机械降解、改进的温度均匀性和/或更好的夹持压力，特别是在较高温度下，例如在高于650℃，同时不表现出层间分层。
附图说明
12.图1是示出在0℃至900℃温度范围内绘制的实施例和对比例的热扩散率的曲线图。
13.图2是示出在0℃至900℃温度范围内绘制的实施例和对比例的比热的曲线图。
14.图3是示出在0℃至900℃温度范围内绘制的实施例和对比例的热导率的曲线图。
15.图4是示出在0℃至850℃温度范围内绘制的实施例和对比例的吸热系数的曲线图。
16.图5是示出在0℃至850℃温度范围内绘制的实施例和对比例的体电阻率(bulk resistivity)的曲线图。
17.图6是示出在0℃至850℃温度范围内绘制的实施例和对比例的体电阻率的曲线图。


技术实现要素：

18.在一些实施方式中，本发明涉及包括轴和基板的基座组件，所述轴包含含有氧化铍和氟/氟离子(1ppb至1000ppm或10ppb至800ppm)的第一氧化铍组合物，所述基板包含含有至少95wt％氧化铍和可选地氟/氟离子的第二氧化铍组合物。基板在800℃下表现出至少133kpa的夹持压力和/或大于1x105ohm-m的体电阻率。第一氧化铍组合物可包含比第二氧化铍组合物更多的氟/氟离子，并且可进行加工以达到氟/氟离子浓度。第一氧化铍组合物还可包括：小于50wt％的氧化镁和小于50wt％ppm的二氧化硅和/或1ppb至50wt％的氧化铝；1ppb至10000ppm的亚硫酸盐；和/或1ppb至1wt％ppm的硼、钡、硫或锂，或其组合，包括氧化物、合金、复合材料或同素异形体，或其组合。第一氧化铍组合物可具有大于0.1微米的平均晶界和/或小于100微米的平均晶粒尺寸。第二氧化铍组合物还可包含1ppb至10wt％的氧化镁和1ppb至10wt％的二氧化硅和/或1ppb至10wt％ppm的三硅酸镁和/或1ppb至1wt％的氧化锂。第一氧化铍组合物可包含比第二铍组合物更多的氧化镁和/或三硅酸镁。第一氧化铍组合物可包含小于75wt％的氮化铝和/或第二氧化铍组合物可包含小于5wt％的氮化铝。
第一氧化铍组合物在室温下可具有小于300w/m-k的电导率和/或可具有在90％至100％范围内的理论密度，第二氧化铍组合物在室温下可具有小于400w/m-k的电导率。在加热到高于700℃的温度时，基板可表现出小于
±
3℃的温度方差，和/或在800℃下的体电阻率大于1
×
104ohm-m，和/或腐蚀损失小于0.016wt％，和/或介电常数小于20，和/或45n级的表面硬度为至少50洛氏硬度，和/或整个基板的热膨胀系数为5至15，和/或基板上的最小横向尺寸值为至少100mm，和/或平坦度(flatness)为在300mm的距离内弯度(camber)小于50微米。基板还可包括封装在基板和/或台面中的加热元件，任选地，具有大于1微米的高度。基板可包含小于2层的叠层和/或没有分离层。轴可包括具有相似的热膨胀系数的短节部分(stub portion)。
19.本发明还涉及具有顶部和底部且包括氧化铍组合物的基板，氧化铍组合物含有至少95wt％氧化铍和可选地氟/氟离子。基板可在至少600℃的温度下表现出至少133kpa的夹持压力，和/或在大于1600℃的温度下表现出小于1wt％的分解变化，和/或当加热到高于700℃的温度时表现出小于
±
3％的温度方差；和/或大于1x108的体电阻率；和/或小于0.016wt％的腐蚀损失；和/或小于20的介电常数；和/或45n级的表面硬度至少为50洛氏硬度；和/或在800℃下的体电阻率大于1x105ohm-m，和/或在整个基板上的热膨胀系数为5至15(热膨胀系数可以从顶部至底部变化小于25％)，和/或清洁循环时间小于2小时，和/或温度方差小于
±
3％。基板可以包括氧化铍组合物，该氧化铍组合物包含1ppb至10wt％ppm(例如1ppm至5wt％)的氧化镁、1ppb至10wt％ppm(例如1ppm至5wt％)的二氧化硅、和/或1ppb至10wt％ppm(例如1ppm至5wt％)的三硅酸镁。基板可以不包含分离层，可以具有从顶部至底部递减的热导率梯度；和/或从顶部至底部递减的电阻率梯度；和/或从顶部至底部递减的纯度梯度；和/或从顶部至底部递减的理论密度梯度；和/或从顶部至底部递增的介电常数梯度。基板还可包括可选地包括铌和/或铂的加热元件，可选地包括卷绕和/或卷曲的加热元件和/或天线。最高纯度可以比最低纯度高至少0.4％。
20.本发明还涉及具有顶部和底部且包括氧化铍组合物的基板，其中所述基板具有：从顶部至底部递减的热导率梯度；和/或从顶部至底部递减的电阻率梯度；和/或从顶部至底部递减的纯度梯度；和/或从顶部至底部递减的理论密度梯度；和/或从顶部至底部递增的介电常数梯度。当在室温下测量时，基板的顶部热导率可以在125至400w/mk的范围内，且底部热导率可以在146至218w/mk的范围内；和/或当在800℃下测量时，顶部热导率在25w/mk至105w/mk的范围内，且底部热导率在1w/mk至21w/mk的范围内，当在室温下测量时，顶部热导率可选地比底部热导率大至少6％；和/或当在800℃下测量时，顶部热导率可选地比底部热导率大至少6％。顶部纯度可在99.0至99.9的范围内，底部纯度可在95.0至99.5的范围内。顶部纯度可比底部纯度高至少0.4％。顶部理论密度可在93％至100％的范围内，底部理论密度可在93％至100％的范围内。顶部理论密度可比底部理论密度高至少0.5％。顶部介电常数可在1至20之间，底部介电常数可在1至20之间。基板可以不包含分离层。基板可表现出上述夹持压力、温度方差和腐蚀损失。
21.本发明还涉及用于基座组件的轴，所述轴包括含有氧化铍和(10ppb至800ppm)氟/氟离子的氧化铍组合物。该氧化铍组合物具有大于0.1微米的平均晶界，和/或无定形晶粒结构，和/或小于100微米的平均晶粒尺寸，和/或可在室温下表现出小于300w/m-k的热导率，和/或在90至100范围内的理论密度。当在室温下测量时，该轴表现出顶部热导率在
146w/mk至218w/mk的范围内，底部热导率在1w/mk至218w/mk的范围内；和/或当在800℃下测量时，顶部热导率在1w/mk至21w/mk之间，底部热导率在1w/mk至21w/mk之间，顶部理论密度可比底部理论密度大至少0.5％。所述氧化铍组合物可包括小于75wt％的氮化铝。第一氧化铍组合物可包括：1ppb至1000ppm的氟/氟离子，和/或小于50wt％的氧化镁，和/或小于50wt％ppm的二氧化硅，和/或1ppb至50wt％ppm的氧化铝，和/或1ppb至10000ppm的亚硫酸盐，和/或1ppb至1wt％ppm的硼、钡、硫或锂，或其组合，包括氧化物、合金、复合材料或同素异形体，或其组合。
22.本发明还涉及一种基座组件，其包括：前述任一实施方式的轴，含有可选地通过钎焊材料彼此粘结的多个层的基板，以及可选的印刷加热元件。
23.本发明还涉及具有顶部和底部且包含陶瓷组合物的基板，其中所述基板表现出：夹持压力为至少133kpa；当加热到高于700℃时，温度方差小于
±
3％；和/或在800℃的体电阻率大于1x108；和/或腐蚀损失小于0.016wt％；和/或介电常数小于20；和/或45n级的表面硬度为至少50洛氏硬度；和/或整个基板的热膨胀系数在5至15的范围内。
24.本发明还涉及制造基板的方法，该方法包括以下步骤：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)区域；由第二粉末形成第二(中部)区域；由所述第三粉末形成第三(顶部)区域以形成基板前驱体，其中所述第二区域设置在所述第一区域和所述第三区域之间；可选地将基板前驱体共混(co-mingling)以结合粉末，可选地将加热元件放置在这些区域中的一个和/或端子的卷边中，可选地对基板前驱体进行冷成型，并烧制基板前驱体以形成基板。第一和第三(和第二)粉末可能包含不同等级的原始beo。
25.本发明还涉及制造基座轴的方法，包括对氧化铍组合物进行处理以实现在1ppb至1000ppm氟/氟离子范围内的氟/氟离子浓度。
26.本发明还涉及清洁污染的基座组件的方法，包括：提供基座组件和晶片，晶片设置在基座组件上；将晶片加热至高于600℃的温度；将晶片冷却小于100℃至冷却温度(或完全不冷却)；在冷却温度下对板进行清洁；可选地将晶片再加热至600℃；其中从冷却步骤到再加热步骤的清洁循环时间小于2小时。清洁循环时间可以在0至10分钟之间。
具体实施方式
27.如上文所述，在处理过程中，例如，化学气相沉积、蚀刻等，通常使用常规的基座组件来支撑半导体衬底并将其保持在适当位置。典型的陶瓷基座采用各种氧化物、氮化物和合金，例如，氮化铝、氧化铝、二氧化硅或石墨，作为主要组分。这些陶瓷材料可以满足中高温(例如，低于650℃或低于600℃的温度)下的处理方法的需要。然而，随着技术的进步，需要更高的衬底处理操作温度，例如，高于650℃或甚至高于800℃的温度。遗憾的是，发现常规陶瓷基座材料在这些较高温度下存在结构问题，例如，分解，热降解和/或机械降解以及分层。此外，常规的基座材料已知没有足够的体电阻率。在一些情况下，差的电阻率会导致将晶片保持在适当位置所需的夹紧/夹持力不足，特别是在较高温度下。
28.此外，已经发现常规的陶瓷基座在基座板表面的温度均匀性不一致，导致在对半导体晶片的处理中存在不一致的问题。另外，已经发现许多常规的层状基座配置容易出现通常由高温操作的应力引起的结构问题和分层。
29.发明人们现在发现，使用所公开的氧化铍(beo)组合物(具有高纯度水平和相组分含量)会得到表现出高温性能和高夹紧力(“夹持压力”)的协同组合的基座组件(或基座基板和轴部件)，这可能与电阻率有关。在不受理论约束的情况下，假设将(在一些情况下，所公开的组分浓度的)beo组合物的某些特定组分的组合可选地与特定的处理参数组合会导致beo中的有利的微结构，例如，晶界和晶粒尺寸，进而提供高温性能和高夹持压力的组合。而且，在不受理论约束的情况下，所公开的beo组合物会得出具有最佳(较小)量的氧化镁、二氧化硅和/或三硅酸镁的基座基板，这有助于得到高的体电阻率。
30.此外，发明人们还发现，(在一些情况下，所公开的组分浓度的)所公开的氧化铍(beo)组合物中的一些与特定的处理参数组合意外地得出了有利的微结构(本文进行了更详细的讨论)。
31.此外，还发现beo组合物中的组分提供了低的介电常数，这导致低的电容，进而改进了释放时间延迟。还发现所公开的beo组合物表现出改进的耐蚀性、改进的热吸热系数、改进的热扩散率、改进的热导率、改进的比热和较低的热滞后，所有这些都有助于本文所公开的性能协同作用。
32.常规的陶瓷基座，例如，以氮化铝、氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、蓝宝石、氧化锆、阳极氧化金属或石墨为主要组分形成的陶瓷基座，已不能实现高温性能。它们在这些温度下也不能实现可接受的夹持压力——已发现夹持压力被耗尽/降低，尤其是在高温下。基座组件
33.本文公开了一种基座组件。该基座组件包括设置在轴上或上面的基板。轴含有第一beo组合物(并由其形成)，第一beo组合物含有beo以及氟离子和/或氟。该基板含有第二beo组合物(并由其形成)，第二beo组合物含有(高纯度水平，例如至少95.0wt％)的beo和可选的氟离子和/或氟。在一些实施方式中，所公开的组合物中的beo是合成的beo，例如，由原材料(粉末)制成的beo，与天然beo相反，其是自然界中存在的固体。发明人们发现，在组合物中使用氧化铍作为主要组分(以及可选地本文讨论的其他组分)提供或有助于本文讨论的性能特征，例如，高温性能和/或优异的夹持压力。
34.在一些实施方式中，所公开的基座组件(或其基板)表现出宽范围的夹持压力性能。在一些情况下，所公开的基座组件是johnsen-rahbek基座。例如，所公开的基座组件可表现出大于133kpa的夹持压力，例如，大于135kpa，大于140kpa，大于145kpa或大于150kpa。就上限而言，基座组件可表现出小于160kpa的夹持压力，例如，小于155kpa，小于150kpa，小于145kpa，小于140kpa或小于135kpa。就范围而言，基座组件可表现出在133kpa至160kpa范围内的夹持压力，例如，133kpa至155kpa，133kpa至150kpa，135kpa至150kpa，135kpa至145kpa，或138kpa至143kpa。
35.如本文所用，术语“大于”、“小于”等被视为包括实际数值极限，例如，应理解为“大于或等于”。这些范围被视为包括端点值。
36.在其他情况下，所公开的基座组件是库仑基座(coulombic pedestal)。例如，所公开的基座组件可表现出大于0.1kpa的夹持压力，例如，大于0.5kpa，大于1kpa，大于1.3kpa，大于2kpa或大于4kpa。就上限而言，基座组件可表现出小于15kpa的夹持压力，例如，小于14kpa，小于13kpa，小于12kpa或小于10kpa。就范围而言，基座组件可表现出在0.1kpa至15kpa范围内的夹持压力，例如，0.5kpa至14kpa，1kpa至14kpa，1.3kpa至13kpa，2kpa至
12kpa，或4kpa至10kpa。
37.在其他情况下，所公开的基座组件是部分johnsen-rahbek/部分库仑基座。例如，所公开的基座组件可表现出大于0.1kpa的夹持压力，例如，大于1kpa，大于10kpa，大于13kpa，大于20kpa，大于40kpa或大于60kpa。就上限而言，基座组件可表现出小于160kpa的夹持压力，例如，小于155kpa，小于135kpa，小于133kpa，小于130kpa，小于120kpa，小于100kpa或小于80kpa。就范围而言，基座组件可表现出在0.1kpa至160kpa范围内的夹持压力，例如，1kpa至155kpa，1kpa至135kpa，1kpa至133kpa，10kpa至130kpa，13kpa至133kpa，20kpa至120kpa，40kpa至100kpa或60kpa至80kpa。
38.在一些实施方式中，所公开的基座组件可表现出大于0.1kpa的夹持压力，例如，大于1kpa，大于1.3kpa，大于3kpa，大于5kpa，大于10kpa或大于20kpa。就上限而言，基座组件可表现出小于70kpa的夹持压力，例如，小于60kpa，小于55kpa，小于50kpa或小于45kpa。就范围而言，基座组件可表现出在0.1kpa至70kpa范围内的夹持压力，例如，1kpa至60kpa，1.3kpa至55kpa，5kpa至50kpa，或10kpa至45kpa。
39.在一些实施方式中，所公开的基座组件可表现出大于70kpa的夹持压力，例如，大于100kpa，大于135kpa，大于150kpa，大于200kpa或大于250kpa。就上限而言，基座组件可表现出小于550kpa的夹持压力，例如，小于500kpa，小于450kpa，小于400kpa或小于350kpa。就范围而言，基座组件可表现出在70至550kpa范围内的夹持压力，例如，100kpa至500kpa，135kpa至450kpa，150kpa至400kpa，200kpa至400kpa，或250kpa至350kpa。
40.此外，已发现特定的组成和处理参数会导致在基座基板的厚度和/或在基座轴的长度上的特性梯度。有益地，发现这些梯度能够更好地分配高温沉积操作中存在的热应力和机械应力(这可以消除应力梯级(stress risers))。重要的是，这些梯度是在不需要分离层的情况下实现的。
41.在更严苛的操作条件下，例如温度、压力和/或电压(与常规的基座组件相比)，所公开的基座组件出乎意料地能够达到上述夹持压力。在一些实施方式中，基座能够在大于400℃的温度下，例如，在大于500℃，大于600℃，大于700℃或大于800℃下，和/或在大于300v的电压下，例如，在大于400v，大于450v，大于500v，大于550v，大于600v，或大于650v下，实现上述夹持压力。相比之下，发现常规的硝酸铝基座在严苛的操作条件下的夹紧非常无效-在大多数情况下，常规的硝酸铝在这些条件下分解，不能提供有限的(如有)夹紧能力。轴
42.本发明还涉及轴。轴包括beo组合物，例如，上述第一beo组合物。由于其组成和可选地处理，轴表现出本文公开的优异的性能特点和微结构。特别地，轴具有大于0.1微米的平均晶界或无定形晶粒结构，如本文所讨论的。在一些情况下，轴在轴的长度上具有有利的特性梯度(见下文讨论)。
43.第一beo组合物包含beo作为主要组分。beo的存在量可为50wt％至99.9wt％，例如，75wt％至99.9wt％，85wt％至99.7wt％，90wt％至99.7wt％，或92wt％至99.5wt％。就下限而言，第一beo组合物可包含大于50wt％的beo，例如，大于75wt％，大于85wt％，大于90wt％，大于92wt％，大于95wt％，大于98wt％或大于99wt％。就上限而言，第一beo组合物可包括小于99.9wt％的beo，例如，小于99.8wt％，小于99.7wt％，小于99.6wt％，小于
99.5wt％或小于99.0wt％。
44.在一些实施方式中，第一beo组合物，例如轴的beo组合物，包括1ppb至1000ppm的氟离子和/或氟，例如，10ppb至800ppm，100ppb至500ppm，500ppb至500ppm，1ppb至300ppm，25ppm至250ppm，25ppm至200ppm，50ppm至150ppm，或75ppm至125ppm。就下限而言，第一beo组合物可包括大于1ppb的氟离子和/或氟，例如，大于10ppb，大于100ppb，大于500ppb，大于1ppm，大于2ppm，大于50ppm或大于75ppm。就上限而言，第一beo组合物可包括小于1000ppm的氟离子和/或氟，例如，小于800ppm，小于500ppm，小于300ppm，小于250ppm，小于200ppm，小于150ppm或小于125ppm。在一些实施方式中，对第一beo组合物进行加工以达到氟/氟离子浓度，例如通过进行分离操作以达到期望的氟/氟离子浓度。在一些情况下，期望的氟/氟离子浓度不会自然发生，需要这种分离操作。此外，令人惊讶地发现beo组合物中的所公开量的氟/氟离子提供了出乎意料的益处。认为氟/氟离子(可选地以所公开的量)有助于/获得一种微结构，这种微结构在中断声子波函数、声子传输和/或传输(通过散射)方面令人惊讶地有效。
45.在一些实施方式中，第一beo组合物包含比第二beo组合物更多的氟离子和/或氟。发明人们惊讶地发现，至少因为上述声子中断特性，基板与轴之间的氟离子和/或氟含量的差异是重要的。在一些实施方式中，第一beo组合物包含比第二beo组合物多至少10％的氟离子和/或氟，例如，至少20％，至少30％，至少50％，至少75％或至少100％。
46.在一些情况下，第一beo组合物还包括氧化镁。例如，第一beo组合物可包括1ppb至50wt％ppm的氧化镁，例如，100ppm至25wt％，500ppm至10wt％，0.1wt％至10wt％，0.5wt％至8wt％，0.5wt％至5wt％，0.7wt％至4wt％或0.5wt％至3.5wt％。就下限而言，第一beo组合物可包含大于1ppb的氧化镁，例如，大于10ppb，大于100ppm，大于500ppm，大于0.1wt％，大于0.5wt％，大于0.7wt％或大于1wt％。就上限而言，第一beo组合物可包括小于50wt％的氧化镁，例如，小于25wt％，小于10wt％，小于8wt％，小于5wt％，小于4wt％或小于3.5wt％。
47.在一些特定实施方式中，第一beo组合物包含二氧化硅。例如，第一beo组合物可包括1ppb至50wt％ppm的二氧化硅，例如，100ppm至25wt％，500ppm至10wt％，0.1wt％至10wt％，0.5wt％至8wt％，0.5wt％至5wt％，0.7wt％至4wt％，或0.5wt％至3.5wt％。就下限而言，第一beo组合物可包含大于1ppb的二氧化硅，例如，大于10ppb，大于100ppm，大于500ppm，大于0.1wt％，大于0.5wt％，大于0.7wt％或大于1wt％。就上限而言，第一beo组合物可包含小于50wt％的二氧化硅，例如，小于25wt％，小于10wt％，小于8wt％，小于5wt％，小于4wt％或小于3.5wt％。
48.第一beo组合物可包括三硅酸镁。例如，第一beo组合物可包括1ppb至5wt％的三硅酸镁，例如，1ppb至2wt％，100ppm至2wt％，500ppm至1.5wt％，1000ppm至1wt％，2000ppm至8000ppm，3000ppm至7000ppm，或4000ppm至6000ppm。就下限而言，第一beo组合物可包括大于1ppb的三硅酸镁，例如，大于1ppm，大于100ppm，大于500ppm，大于1000ppm，大于2000ppm，大于3000ppm或大于4000ppm。就上限而言，第一beo组合物可包含小于5wt％的三硅酸镁，例如，小于2wt％，小于1.5wt％，小于1wt％，小于8000ppm，小于7000ppm或小于6000ppm。
49.在一些情况下，第一beo组合物还包括氧化铝。例如，第一beo组合物可包括1ppb至50wt％ppm的氧化铝，例如，100ppm至25wt％，500ppm至10wt％，0.1wt％至10wt％，0.5wt％至8wt％，0.5wt％至5wt％，0.7wt％至4wt％或0.5wt％至3.5wt％。就下限而言，第一beo组
合物可包括大于1ppb的氧化铝，例如，大于10ppb，大于100ppm，大于500ppm，大于0.1wt％，大于0.5wt％，大于0.7wt％或大于1wt％。就上限而言，第一beo组合物可包含小于50wt％的氧化铝，例如，小于25wt％，小于10wt％，小于8wt％，小于5wt％，小于4wt％或小于3.5wt％。
50.在一些情况下，第一beo组合物还包括亚硫酸盐。例如，第一beo组合物可包括1ppb至10000ppm的亚硫酸盐，例如，1ppb至5000ppm，1ppm至2000ppm，10ppm至1500ppm，10ppm至1000ppm，10ppm至500ppm，25ppm至200ppm或50ppm至150ppm。就下限而言，第一beo组合物可包括大于1ppb的亚硫酸盐，例如，大于1ppm，大于10ppm，大于25ppm或大于50ppm。就上限而言，第一beo组合物可包括小于10000ppm的亚硫酸盐，例如，小于5000ppm，小于2000ppm，小于1500ppm，小于1000ppm，小于500ppm，小于300ppm，小于200ppm或小于150ppm。
51.在一些情况下，第一beo组合物包括较少量的非beo陶瓷，例如，氧化物陶瓷。例如，第一氧化铍组合物可包含小于75wt％的非beo陶瓷，例如，小于50wt％，小于25wt％，小于10wt％，小于5wt％或小于1wt％。就范围而言，第一beo组合物可包括1wt％至75wt％的非beo陶瓷，例如，5wt％至50wt％，5wt％至25wt％或1至10wt％。
52.第一beo组合物还可包括其他组分，如硼、钡、硫或锂，或其组合，包括氧化物、合金、复合材料或同素异形体，或其组合。第一beo组合物可包括在1ppb至1wt％ppm范围内的量的这些组分，例如，10ppb至0.5wt％，10ppb至1000ppm，10ppb至900ppm，50ppb至800ppm，500ppb至000ppm，1ppm至600ppm，50ppm至500ppm，50ppm至250ppm，或50ppm至150ppm。就下限而言，第一beo组合物可包括大于1ppb的这些组分，例如，大于10ppm，大于50ppb，大于100ppb，大于500ppb，大于1ppm，大于50ppm，大于100ppm或大于200ppm。就上限而言，第一beo组合物可包括小于1wt％的这些组分，例如，小于0.5wt％，小于1000ppm，例如，小于900ppm，小于800ppm，小于700ppm，小于600ppm，小于500ppm，小于250ppm或小于150ppm。
53.在一些实施方式中，第一beo组合物包括小于75wt％的非beo陶瓷，例如，氮化铝，例如，小于50wt％，小于25wt％，小于10wt％，小于5wt％，小于3wt％或小于1wt％。就范围而言，第一beo组合物可包括0.01wt％至75wt％的非beo陶瓷，例如，0.05wt％至50wt％，0.05wt％至25wt％，或0.1至10wt％。
54.还可存在其他组分，例如，铝(与上述氧化铝不同)，镧，镁(除前述氧化镁或三硅酸镁以外)，硅(除前述二氧化硅和三硅酸镁以外)，或氧化钇，或其组合，包括氧化物、合金、复合材料或同素异形体，或其组合。上述范围和限度适用于这些额外的组分。第二相
55.在一些情况下，轴和/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，例如晶粒之间的材料。初生相和次生相的组成可以彼此不同。轴和基板中次生相的各自组成可能影响其性能特性，例如，热导率、(理论)密度和散射声子的能力等。通常，次生相将是轴和/或基板的整体组成的相对较小的一部分。在一些情况下，轴将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％，这有助于改进组件的性能。
56.在一些实施方式中，轴包含0.001wt％至50wt％的第二相，例如，0.01wt％至25wt％，0.01wt％至10wt％，0.05wt％至10wt％，0.1wt％至10wt％，0.1wt％至5wt％，0.5wt％至5wt％，或0.5wt％至3wt％。就上限而言，轴可包括小于50wt％的第二相，例如，小于25wt％，小于10wt％，小于5wt％，小于3wt％或小于2wt％。就下限而言，轴可包括大于
0.001wt％的第二相，例如，大于0.01wt％，大于0.05wt％，大于0.1wt％，大于0.5wt％，或大于1wt％。这些重量百分比是基于轴的总重量计算的。
57.在一些实施方式中，基板包含0.05wt％至10wt％的第二相，例如，0.05wt％至5wt％，0.1wt％至5wt％，0.1wt％至3wt％，或0.1wt％至1wt％。就上限而言，基板可包括小于10wt％的第二相，例如，小于5wt％，小于3wt％，小于2wt％或小于1wt％。就下限而言，轴可包括大于0.05wt％的第二相，例如，大于0.1wt％，大于0.2wt％，大于0.5wt％，大于0.7wt％或大于1wt％。这些重量百分比是基于基板的总重量计算的。
58.在一些情况下，第二相可包括非beo组分。例如，构成轴的第一beo组合物的第二相可包括氧化镁(mgo)、二氧化硅(sio2)、氧化铝、氧化钇、二氧化钛、氧化锂、氧化镧或三硅酸镁或其混合物。第一beo组合物(及由其制成的轴)包括非beo组分，每种组分的存在量可在1ppb至500ppm范围内，例如，500ppb至500ppm，1ppb至300ppm，1ppm至200ppm，10ppm至200ppm，50ppm至150ppm或75ppm至125ppm。就上限而言，第一beo组合物可包括非beo组分，每种组分的存在量均小于500ppm，例如，小于300ppm，小于200ppm，小于150ppm或小于125ppm。就下限而言，第一beo组合物可包括非beo组分，每种组分的存在量均大于1ppb，例如，大于500ppb，大于1ppm，大于10ppm，大于25ppm，大于50ppm，大于75ppm或大于100ppm。这些重量百分比是基于第一beo组合物的总重量(例如轴的总重量)计算的。
59.在一些特定实施方式中，第一beo组合物包含1ppb至10000ppm的第二相氧化镁，例如，100ppb至9000ppm，2000ppm至10000ppm，5000ppm至10000ppm，5000ppm至9000ppm，6000ppm至9000ppm或7000ppm至8000ppm。就下限而言，第一beo组合物可包括大于1ppb的第二相氧化镁，例如，大于10ppb，大于100ppb，大于1ppm，大于50ppm，大于100ppm，大于200ppm，大于1000ppm，大于2000ppm，大于3000ppm，大于4000ppm，大于5000ppm，大于6000ppm，或大于7000ppm。就上限而言，第一beo组合物可包括小于10000ppm的第二相氧化镁，例如，小于9000ppm，小于8000ppm，小于7000ppm，小于6000ppm，小于5000ppm或小于4000ppm。
60.在一些特定实施方式中，第一beo组合物包含1ppb至5000ppm的第二相二氧化硅，例如，100ppb至1000ppm，100ppb至500ppm，1ppb至500ppm，1ppm至100ppm，5ppm至50ppm，1ppm至20ppm或2ppm至10ppm。就下限而言，第一beo组合物包含大于1ppb的第二相二氧化硅，例如，大于10ppb，大于100ppb，大于200ppb，大于500ppb，大于1 ppm，大于2ppm，大于5ppm或大于7ppm。就上限而言，第一beo组合物包含小于5000ppm的第二相二氧化硅，例如，小于1000ppm，小于500ppm，小于100ppm，小于50ppm，小于20ppm或小于10ppm。
61.在一些特定实施方式中，第一beo组合物包含1ppb至5000ppm的第二相氧化铝，例如，100ppb至1000ppm，100ppb至500ppm，1ppb至500ppm，1ppm至100ppm，5ppm至50ppm，1ppm至20ppm或2ppm至10ppm。就下限而言，第一beo组合物包括大于1ppb的第二相氧化铝，例如，大于10ppb，大于100ppb，大于200ppb，大于500ppb，大于1ppm，大于2ppm，大于5ppm或大于7ppm。就上限而言，第一beo组合物包含小于5000ppm的第二相氧化铝，例如，小于1000ppm，小于500ppm，小于100ppm，小于50ppm，小于20ppm或小于10ppm。
62.第一beo组合物的第二相还可包括其他组分，如碳、钙、铈、铁、铪、钼、硒、钛、钇或锆，或其组合，包括氧化物、合金、复合材料或同素异形体，或其组合。这些组分也可以存在于第一beo组合物的第一相(和轴)中。例如，第一beo组合物可包括在1ppb至5wt％范围内的
量的这些组分，例如，10ppb至3wt％，100ppb至1wt％，1ppm至1wt％，1ppm至5000ppm，10ppm至1000ppm，50ppm至500ppm，或50ppm至300ppm。就上限而言，这些组分的存在量可小于5wt％，例如，小于3wt％，小于1wt％，小于5000ppm，小于1000ppm，小于500ppm，或小于300ppm。就下限而言，这些组分的存在量可大于1ppb，例如，大于10ppb，大于100ppb，大于1ppm，大于10ppm或大于50ppm。
63.已经发现，第一beo组合物的特定组成可选地与其处理工艺相结合提供了一种特别有利于高温性能的特定微结构。在不受理论约束的情况下，假设氧化镁、二氧化硅和/或三硅酸镁意外地增加了晶界和/或减小了晶粒尺寸，从而在晶粒之间形成了更受热限度的势垒，例如在晶粒之间建立了一个势垒扼流圈(barrier choke)。这种改进的微结构被认为有助于改进高温性能。在一些实施方式中，第一beo组合物的平均晶界大于0.05微米，例如，大于0.07微米，大于0.09微米，大于0.1微米，大于0.3微米，大于0.5微米，大于0.7微米，大于1.0微米，大于2微米，大于4微米，大于5微米，大于7微米，或大于10微米。就范围而言，第一beo组合物的平均晶界在0.05微米至25微米的范围内，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。除了氧化镁、二氧化硅和/或三硅酸镁之外，假设本文所公开的其他微量组分可进一步有利地促进改进，尽管可能不是以相同程度。
64.在一些实施方式中，beo组合物的平均晶粒尺寸小于100微米，例如，小于90微米，小于75微米，小于60微米，小于50微米，小于40微米，小于35微米，小于25微米，小于15微米，小于10微米，或小于5微米。就范围而言，beo组合物的平均晶粒尺寸可以在0.1微米至100微米的范围内，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。发现这种较小的晶粒尺寸有利于防止传热，从而有助于或提高高温性能——从板到轴的相对端的传热受限，这使得基板和轴的相邻端保持热的，而轴的相对端(远离基板)保持冷的。假设特定的晶粒尺寸对声子散射也有有利的影响。
65.在一些情况下，轴包括“短节”部分(热扼流部分)。在一些情况下，短节部分可以是环或垫圈。短节部分可用于中轴温度。与轴的其余部分类似的热膨胀系数，例如，在25％以内，20％以内，15％以内，10％以内，5％以内，3％以内或1％以内。基板
66.本发明还涉及基板。基板具有顶部和底部且包括beo组合物，例如，前述的第二beo组合物。由于组成和可选的其处理工艺，基板表现出本文公开的优异的性能特征。特别地，基板表现出了本文所述的夹持压力。
67.在一些实施方式中，第二beo组合物，例如基板的beo组合物，包含高纯度水平的beo。已经发现用于基板的氧化铍组合物的纯度水平(可选地连同其形成基板的处理工艺)有利地有助于高温性能。可以对用于第二beo组合物的beo(或用于该物质的第一beo组合物)进行处理以达到特定的纯度水平。此外，基板有很少的任何分离(层压)层，例如，小于3，小于2。在一些情况下，基板没有分离层，这有利于消除常规的分层和劣化问题。
68.beo的存在量可以在50wt％至99.99wt％的范围内，例如，75wt％至99.95wt％，75wt％至99.9wt％，85wt％至99.7wt％，90wt％至99.7wt％，或92wt％至99.5wt％。就下限而言，第一beo组合物可包括大于50wt％的beo，例如，大于75wt％，大于85wt％，大于90wt％，大于92wt％，大于95wt％，大于98wt％或大于99wt％。就上限而言，第一beo组合物
可包括小于99.99wt％的beo，例如，小于99.95wt％，小于99.90wt％，小于99.70wt％，小于99.50wt％或小于99.0wt％。在一些实施方式中，第二beo组合物的beo浓度大于第一beo组合物的beo浓度，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％。以另一种方式来说，基板beo组合物可以比轴beo组合物更纯，这是有利的，因为已经发现固有特性、介电特性和热特性对板的顶部更重要，比在轴中更重要。
69.在不受理论约束的情况下，认为基板(或轴)的协同性能，如改进的高温性能、优异的夹持压力等，至少部分是beo浓度的作用。发现常规的基板(或轴)，例如包括非beo陶瓷(如氮化铝、氧化铝、二氧化硅或石墨)作为主要组分的基板(或轴)，不能实现这种性能。在一些实施方式中，第二beo组合物包含小于5wt％的这些非beo陶瓷，例如，小于3wt％，小于1wt％，小于0.5wt％或小于0.1wt％。就范围而言，第二beo组合物可包括0.01wt％至5wt％的非beo陶瓷，例如，0.05wt％至3wt％，0.05wt％至1wt％，或0.1至1wt％。
70.第二beo组合物可以还包括氟/氟离子。氟/氟离子可以以上述关于第一beo组合物所述的量存在。但是，如上文所述，在一些情况下，第二beo组合物包含比第二beo组合物更多的氟离子和/或氟。
71.在一些情况下，第二beo组合物可以还包括氧化镁、二氧化硅和/或三硅酸镁。已经发现，这些组分的浓度及其对微结构的影响(见上文讨论)出乎意料地提供了表现出较低腐蚀损失和较高体电阻率的基座基板。低电阻率(可选地组合其他特征)提供了改进的夹持性能(组合改进的高温性能)。
72.在一些情况下，第二beo组合物还包括氧化镁。例如，第二beo组合物可包括1ppb至10wt％ppm的氧化镁，例如，1ppb至5wt％，10ppm至1wt％，100ppm至1wt％，500ppm至8000ppm，1000ppm至8000ppm，3000ppm至7000ppm或4000ppm至6000ppm。就下限而言，第二beo组合物可包括大于1ppb的氧化镁，例如，大于10ppb，大于1ppm，大于10ppm，大于100ppm，大于500ppm，大于1000ppm，大于2000ppm，大于3000ppm或大于4000ppm。就上限而言，第一beo组合物可包括小于10wt％的氧化镁，例如，小于5wt％，小于1wt％，小于8000ppm，小于7000ppm，或小于6000ppm。
73.在一些情况下，第二beo组合物还包括二氧化硅、氧化铝、氧化钇、二氧化钛、氧化锂、氧化镧或三硅酸镁或其混合物。这些组分可以以针对第二beo组合物中的氧化镁所指出的量存在。
74.在一些情况下，第二beo组合物还包含较小浓度的氧化锂，例如，1ppb至1wt％，例如，100ppb至0.5wt％，1ppm至0.1wt％，100ppm至900ppm，200ppm至800ppm，300ppm至700ppm，或400ppm至600ppm。就下限而言，第二beo组合物可包括大于1ppb的氧化锂，例如，大于100ppb，大于1ppm，大于100ppm，大于200ppm，大于200ppm，大于300ppm或大于400ppm。就上限而言，第一beo组合物可包括小于10wt％的氧化锂，例如，小于1wt％，小于0.5wt％，小于0.1wt％，小于900ppm，小于800ppm，小于700ppm或小于600ppm。
75.第二beo组合物可以还包括其他组分，如碳、钙、铈、铁、铪、钼、硒、钛、钇或锆，或其组合，包括氧化物、合金、复合材料或同素异形体，或其组合。这些组分也可存在于第二beo组合物的第二相(和基板)中。例如，第二beo组合物可包括1ppb至5wt％范围内的量的这些组分，例如，10ppb至3wt％，100ppb至1wt％，1ppm至1wt％，1ppm至5000ppm，10ppm至1000ppm，50ppm至500ppm，或50ppm至300ppm。就上限而言，这些组分的存在量可小于5wt％，
例如，小于3wt％，小于1wt％，小于5000ppm，小于1000ppm，小于500ppm，或小于300ppm。就下限而言，这些组分的存在量可大于1ppb，例如，大于10ppb，大于100ppb，大于1ppm，大于10ppm或大于50ppm。
76.在一些实施方式中，第二beo组合物可以还包括关于第一beo组合物所述的其他组分。这些组成范围和限度也适用于第二beo组合物。
77.在一些实施方式中，第一氧化铍组合物包含比第二铍组合物更多的氧化镁和/或三硅酸镁和/或其他组分。以上讨论了这些组分在微结构方面的益处。第二相
78.在一些情况下，第二beo组合物的第二相可包含非beo组分。例如，构成基板的第二beo组合物的第二相可包括氧化镁、二氧化硅、氧化铝、氧化钇、二氧化钛、氧化锂、氧化镧或三硅酸镁或其混合物。第二beo组合物(及由其制成的基板)包括非beo第二相组分，每种组分的存在量可在1ppb至500ppm范围内，例如，500ppb至500ppm，1ppb至300ppm，1ppm至200ppm，10ppm至200ppm，50ppm至150ppm或75ppm至125ppm。就上限而言，第一beo组合物可包括非beo第二相组分，每种组分的存在量均小于500ppm，例如，小于300ppm，小于200ppm，小于150ppm或小于125ppm。就下限而言，第二beo组合物可包括非beo组分，每种组分的存在量均大于1ppb，例如，大于500ppb，大于1ppm，大于10ppm，大于25ppm，大于50ppm，大于75ppm或大于100ppm。这些重量百分比是基于第一beo组合物的总重量(例如轴的总重量)计算的。性能
79.除了夹持压力之外，已经发现基板表现出协同组合的性能特点。例如，基板可以在以下一个或多个方面表现出优异的性能：
·
温度均匀性
·
体电阻率
·
腐蚀损失
·
介电常数。
80.这些性能特征的数值范围和限度将在下文详细描述。
81.在一些实施方式中，基板从顶部至底部具有一致的热膨胀系数(cte)，例如，cte不会从顶部至底部发生变化。例如，热系数从顶部至底部的变化可小于25％，例如，小于20％，小于15％，小于10％，小于7％，小于5％，小于3％或小于1％。
82.在一个实施方式中，基座，例如基板，表现出低的(若有)循环清洁时间。在操作过程中，可能需要清洁基座、晶片衬底和/或腔室，清洁/去除积聚的过度喷涂。常规地，基座组件需要冷却步骤，例如，至少一小时才能达到300℃，以达到适于清洁的温度，然后需要额外的加热步骤，例如，至少另外一小时才能返回温度。晶片必须随着温度的变化而稳定。由于所公开的基座/基板的组成，不需要冷却(或随后的再加热)——清洁可以在操作温度下进行，循环清洁时间被最小化(如果不被消除)，并且晶片不必(太)稳定。在一些实施方式中，基座/基板的循环清洁时间小于2小时，例如，小于1.5小时，小于1小时，小于45分钟，小于30分钟，小于20分钟，小于10分钟或小于5分钟。
83.在一些情况下，本发明还涉及清洁被污染的基座组件/晶片/腔室的方法。该方法包括以下步骤：向腔室提供基座组件和晶片，其中晶片布置在基座组件的顶部，并将晶片加热至至少400℃、至少450℃、至少500℃、至少550℃、至少600℃、至少650℃或至少700℃的
操作温度。一旦处于生产温度(如果被污染)下，该方法包括以下步骤：将晶片冷却小于150℃，例如，小于100℃、小于50℃、小于25℃或小于10℃，(或对于beo完全不冷却)至冷却温度，并在冷却温度下清洁板。在一些实施方式中，该方法还包括将晶片再加热至至少400℃、至少450℃、至少500℃、至少550℃、至少600℃、至少650℃或至少700℃的操作温度的步骤。重要的是，从冷却步骤到再加热步骤的清洁循环时间比常规方法短，例如，小于2小时，例如小于1.5小时、小于1小时、小于45分钟、小于30分钟、小于20分钟、小于10分钟或小于5分钟。有利的是，由于所公开的基座/基板的组成，不需要冷却(或随后的再加热)或使其最小化-清洁可在操作温度下进行(或仅略低于操作温度，循环清洁时间被最小化(如果未被消除)，晶片不必(太)稳定。
84.所公开的基板的尺寸可以比一些常规基板大，但仍表现出本文所述的优良性能特征。常规地，制造商一直在努力生产表现出合适特征的较大的基板。如本领域所知，随着基板的尺寸增大，维持性能和生产基板的困难也随之增加。一些原因包括常规的基座材料的cte值较高，这有害地导致开裂问题，以及常规商业机器的尺寸限制。在一些实施方式中，基板上的最小横向尺寸值为至少100mm，例如，至少125mm、至少150mm、至少175mm、至少200mm、至少225mm、至少250mm、至少300mm、至少400mm、至少500mm、至少750mm或至少1000mm。
85.在一些实施方式中，基板具有在300mm的距离上弯度小于50微米的平坦度，例如，小于40微米，小于30微米，小于25微米，小于15微米，小于10微米或小于5微米。
86.在一些情况下，基板还包括台面(托脚)。台面用来提升晶片。在一些实施方式中，台面从基板的顶面向上突出。台面的平均高度可以在1微米至50微米的范围内，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，台面的平均高度可大于1微米，例如，大于1.5微米，大于2微米，大于2.5微米，大于3微米或大于5微米。就上限而言，台面的平均高度可小于50微米，例如，小于40微米，小于30微米，小于20微米，小于18微米或大于15微米。
87.在一些情况下，基板还包括封装在其中的加热元件。在一些情况下，加热元件是卷绕或卷曲的加热元件。与采用非beo陶瓷和/或其他类型的加热元件的常规基板相比，beo组合物和/或卷绕或卷曲的加热元件的组合出乎意料地提供了改进的温度均匀性(见下文的讨论)。
88.基板可以还包括其他硬件，例如天线。下文将更详细地讨论这些特征。在一些情况下，天线和/或加热元件包括铌和/或铂和/或钛。发明人们发现，当与beo组合物一起使用时，铌和/或铂和/或钛会在热膨胀系数的协同作用以及耐腐蚀性和电阻方面提供出乎意料的性能。在一些情况下，当这些金属用作硬件时，具有与beo材料协同工作良好的热相容性因子。已经发现热相容性因子会防止应力诱导的失效，例如，由于温度循环。基板梯度概念/性能
89.本发明还涉及被设计成从顶部至底部具有各种特性梯度的基板。这些基板可以通过以下步骤来制造：利用多种粉末来形成前驱体，其中每种粉末具有不同的特性，然后加热前驱体以形成具有特性梯度的基板。重要的是，所得基板没有分离层，这提供了优于分层基板组件的益处。
90.在一些实施方式中，基板由两个等级或更多个等级的原始beo粉末制成。在一个实施方式中，顶表面包括第一级，底部包括第二级，中部区域包括第一级和第二级的混合物。
例如，第一级可以是较高纯度/较高热导率/较高(理论)密度材料/较低孔隙率的材料，第二级可以是较低纯度/较低热导率/较低(理论)密度/较高孔隙率材料。当然，还考虑各种其他数量和组合的原始beo粉末。
91.基板可表现出以下期望性能梯度中的一个或多个。
·
从顶部至底部递减的热导率梯度
·
从顶部至底部递减的电阻率梯度
·
从顶部至底部递减的纯度梯度
·
从顶部至底部递减的理论密度梯度
·
从顶部至底部递增的介电常数梯度。
92.这些性能梯度中的每一个都有在板的顶部测量的“顶部值”和在板的底部测量的“底部值”。本文的范围的端点可用作上限和下限。例如，231至350w/mk范围可得到小于350w/mk的上限和231w/mk的下限。
93.热导率：在一些实施方式中，当在室温测量时，基板具有在125至400w/mk范围内的顶部热导率，例如，231至350w/mk、250至350w/mk、265至335w/mk或275至325w/mk。当在室温测量时，基板具有在146至218w/mk范围内的底部热导率，例如，150至215w/mk、160至205w/mk、165至200w/mk或170至190w/m-k。就上限而言，基板在室温下可具有小于400w/m-k的热导率，例如，小于375w/mk、小于350w/mk、小于300w/mk、小于275w/mk、小于255w/mk或小于250w/mk。
94.当在800℃测量时，基板可具有在25至105w/mk范围内的顶部热导率，例如35至95w/mk、45至85w/mk或55至75w/mk。当在800℃测量时，基板可具有在1至21w/mk范围内的底部热导率，例如3至20w/mk、5至15w/mk、7至13w/mk或9至11w/mk。
95.一般地，底部热导率将低于顶部热导率。当在室温或800℃测量时，或与测量温度无关，顶部热导率可比底部热导率大至少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％。
96.电阻率：在一些情况下，室温的顶部电阻率在1x105至1x10
16
ohm-m范围内，例如，1x106至1x10
16
，1x107至5x10
15
，1x108至1x10
15
，或1x109至1x10
15
。底部电阻率可小于顶部电阻率。底部电阻率可以在1x105至1x10
16
ohm-m范围内，例如1x105至1x10
15
，1x105至5x10
14
，1x106至1x10
13
，或1x107至5x10
12
。
97.在这些情况下，顶部电阻率大于底部电阻率。通常底部电阻率将小于顶部电阻率，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％。
98.纯度：在一些实施方式中，顶部纯度在99.0％至99.9％范围内，例如99.1％至99.9％，99.4％至99.8％。底部纯度可在95.0％至99.5％范围内，例如，95.5％至99.5％，96％至99.5％，或96.5％至98.5％。一般底部纯度将低于顶部纯度，至少0.2％、至少0.4％、至少0.5％或至少1.0％。
99.理论密度：在一些情况下，顶部理论密度可在93至200的范围内，例如94至100、95至100、96至99.5或97至99。底部理论密度可在93至100的范围内，例如94至99.5，95至99，或96至98。一般底部理论密度将小于顶部理论密度。顶部理论密度可以比底部理论密度至少大0.1％，例如至少0.2，至少0.4，至少0.5％或至少1.0％。
100.基板的理论密度可类似于轴的理论密度。在一些情况下，轴的理论密度小于基板
的理论密度，和/或轴的孔隙率大于基板的孔隙率。
101.晶粒尺寸：在一些情况下，顶部(最大)晶粒尺寸可在5至60微米的范围内，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微米的范围内，例如20至90微米，25至85微米，或30至80微米。一般底部(最大)晶粒尺寸将大于顶部晶粒尺寸。顶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％。
102.晶界：在一些情况下，一般晶界在无定形至10微米的范围内，例如1至9微米，2至8微米，或3至7微米。在一些情况下，底部晶界将小于顶部晶界。在其他实施方式中，顶部晶界将小于底部晶界。
103.比热：在一些实施方式中，当在室温测量时，基板具有在0.9至1.19j/gk范围内的顶部比热，例如0.95至1.15j/gk，或1.0至1.1j/gk。当在室温测量时，基板可具有在0.9至1.19j/gk范围内的底部比热，例如0.95至1.15j/gk，或1.0至1.1j/gk时。
104.当在800℃测量时，基板可具有在1.8至2.06j/gk范围内的顶部比热，例如1.85至2.03j/gk，或1.87至1.97j/gk。当在800℃测量时，基板可具有在1.8至2.03j/gk范围内的底部比热，例如1.85至2.03j/gk，或1.87至1.97j/gk。
105.一般底部比热将小于顶部比热。当在室温或800℃测量时或与测量温度无关，顶部比热可比底部比热大至少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％。
106.热扩散率：在一些实施方式中，当在室温测量时，基板具有在90至115mm2/秒范围内的顶部热扩散率，例如95至110mm2/秒或97至108mm2/秒。当在室温测量时，基板可具有在58至115mm2/秒范围内的底部热扩散率，例如65至105mm2/秒，或75至95mm2/秒。
107.当在800℃测量时，基板可具有在5至21mm2/秒范围内的顶部热扩散率，例如7至19mm2/秒，9至17mm2/秒或10至15mm2/秒。当在800℃测量时，基板可具有在3至7.7mm2/秒范围内的底部热扩散率，例如3.5至7mm2/秒，或4至6mm2/秒。
108.一般底部热扩散率将小于顶部比热。当在室温或800℃测量时或与测量温度无关，顶部热扩散率可比底部热扩散率大至少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％。
109.吸热系数：在一些实施方式中，当在室温测量时，基板可具有在22.0至30.02s
0.5
w/k/km2范围内的顶部吸热系数，例如24.0至30.02s
0.5
w/k/km2，25.0至29.0s
0.5
w/k/km2，或26.0至28.0s
0.5
w/k/km2。当在室温测量时，基板可具有在1.0至25.0s
0.5
w/k/km2范围内的底部热吸热系数，例如3.0至24.0s
0.5
w/k/km2，或5.0至23.0s
0.5
w/k/km2。在一些实施方式中，基板具有大于22.0s
0.5
w/k/km2的(顶部)吸热系数，例如大于23.0s
0.5
w/k/km2，大于24.0s
0.5
w/k/km2，大于25.0s
0.5
w/k/km2，大于27.0s
0.5
w/k/km2，大于28.0s
0.5
w/k/km2或大于30.0s
0.5
w/k/km2。
110.当在800℃测量时，基板可具有在11.0至16.4s
0.5
w/k/km2范围内的顶部吸热系数，例如12.0至15.0s
0.5
w/k/km2，12.5至14.5s
0.5
w/k/km2或13.0至14.0s
0.5
w/k/km2。当在800℃测量时，基板可具有在0.1至12.0s
0.5
w/k/km2范围内的底部热吸热系数，例如0.5至11.0s
0.5
w/k/km2，或1.0至10.0s
0.5
w/k/km2。在一些实施方式中，基板具有大于14.0s
0.5
w/k/km2的(顶部)吸热系数，例如大于15.0s
0.5
w/k/km2，大于16.0s
0.5
w/k/km2，大于17.0s
0.5
w/k/
km2，大于18.0s
0.5
w/k/km2，大于19.0s
0.5
w/k/km2或大于20.0s
0.5
w/k/km2。在其他温度下也可以显示出吸热系数改进，例如，如实施例中所示。
111.一般底部吸热系数将小于顶部吸热系数。当在室温或800℃测量或与测量温度无关，顶部吸热系数可比底部吸热系数大至少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％。
112.平均cte：在一些实施方式中，基板具有在7.0至9.5范围内的顶部平均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范围内的底部平均cte，例如7.2至9.3，7.5至9.0，或7.7至8.8。在一些情况下，底部平均cte将小于顶部平均cte。在其他情况下，底部平均cte将大于顶部平均cte。当在室温或800℃测量或与测量温度无关时，该差值可为至少0.5％，例如，至少1％，至少2％，至少5％，至少10％或至少20％。
113.在一些实施方式中，顶部介电常数在1至20范围内，例如，至15，3至12，或5至9。底部介电常数可与顶部介电常数相似。在一些情况下，底部介电常数可大于顶部介电常数。在其他情况下，顶部介电常数可大于底部介电常数。
114.对于本文所述的beo组合物，可形成具有期望性能梯度的基板，在一些情况下，在组成参数内修改这些beo组合物来实现这些梯度。此外，基板也可以表现出其它性能特点，例如，夹持压力、腐蚀损失、温度均匀性等，如本文所公开的。轴梯度概念/性能
115.在一些实施方式中，当在室温测量时，轴具有在146w/mk至218w/mk范围内的顶部热导率，例如，150w/mk至215w/mk，160w/mk至205w/mk，165w/mk至200w/mk或170w/mk至190w/mk。当在室温测量时，轴具有在1w/mk至218w/mk范围内的底部热导率，例如，50w/mk至218w/mk，100w/mk至218w/mk，146w/mk至218w/mk，150w/mk至215w/mk，160w/mk至205w/mk，165w/mk至200w/mk，或170w/mk至190w/mk。
116.当在800℃测量时，轴可具有在1至21范围内的顶部热导率，例如，3至20，5至15，7至13或9至11。当在800℃测量时，轴具有在1至21范围内的底部热导率，例如，3至20，5至15，7至13，或9至11。
117.一般底部热导率将小于顶部热导率。当在室温或800℃测量或与测量温度无关时，顶部热导率可比底部热导率大至少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％。在一些情况下，梯度可以是非线性的，例如，阶梯函数或最大整数函数。在其他情况下，梯度可以是线性的。一般性能
118.基板和轴也表现出优异的性能数字，一般不考虑梯度。在一些情况下，一般或整体而言，基板的性能范围和限度可与上文讨论的“顶部值”和/或“底部值”相似。为了简洁起见不再重复这些。还提供了额外的性能范围和限度。
119.热扩散率：在一些实施方式中，当在室温测量时，基板具有在75至115mm2/秒范围内的(顶部)热扩散率，例如90至115mm2/秒，95至110mm2/秒或97至108mm2/秒。当在室温测量时，基板可具有在58至115mm2/秒范围内的底部热扩散率，例如，65至105mm2/秒，或75至95mm2/秒。在一些实施方式中，基板具有大于75mm2/秒的(顶部)热扩散率，例如，大于80mm2/秒，大于85mm2/秒，大于90mm2/秒，大于95mm2/秒，大于100mm2/秒或大于110mm2/秒。
120.当在800℃测量时，基板可具有在5至21mm2/秒范围内的顶部热扩散率，例如7至
19mm2/秒，9至17mm2/秒或10至15mm2/秒。当在800℃测量时，基板可具有在3至7.7mm2/秒范围内的底部热扩散率，例如3.5至7mm2/秒，或4至6mm2/秒。在一些实施方式中，基板具有大于5mm2/秒的(顶部)热扩散率，例如大于10mm2/秒，大于12mm2/秒，大于14mm2/秒，大于15mm2/秒或大于20mm2/秒。在其他温度下也可以显示出热扩散率改进，例如，如实施例中所示。
121.比热：在一些实施方式中，当在室温测量时，基板具有在0.7至1.19j/gk范围内的顶部比热，例如，0.9至1.19j/gk，0.95至1.15j/gk或1.0至1.1j/gk。当在室温下测量，基板可具有在0.9至1.19j/gk范围内的底部比热，例如0.95至1.15j/gk，或1.0至1.1j/gk。在一些实施方式中，基板具有大于0.7j/gk的(顶部)比热，例如，大于0.8j/gk，大于0.9j/gk，大于0.95j/gk或大于1.0j/gk。
122.当在800℃测量时，基板可具有在1.0至2.06j/gk范围内的顶部比热，例如，1.8至2.06j/gk，1.85至2.03j/gk，或1.87至1.97j/gk。当在800℃测量时，基板可具有在1.8至2.03j/gk范围内的底部比热，例如，1.85至2.03j/gk，或1.87至1.97j/gk。在一些实施方式中，基板具有大于1.0j/gk的(顶部)比热，例如，大于1.5j/gk，大于1.7j/gk，大于1.8j/gk或大于1.85j/gk。在其他温度下也可以显示出比热改进，例如，如实施例中所示。
123.热导率：在一个实施方式中，第二氧化铍组合物(和基板)在室温下一般具有小于400w/m-k的热导率，例如，小于375w/m-k，小于350w/m-k，小于300w/m-k，小于275w/m-k，小于255w/m-k，或小于250w/m-k。就范围而言，第二氧化铍组合物具有在125w/m-k至400w/m-k范围内的热导率，例如，145w/m-k至350w/m-k，175w/m-k至325w/m-k，或200w/m-k至300w/m-k。在一些实施方式中，基板具有大于125w/m-k的(顶部)热导率，例如，大于150w/m-k，大于175w/m-k，大于200w/m-k，大于250w/m-k或大于255w/m-k。热导率可以在基板的顶部测量。
124.在一个实施方式中，第二氧化铍组合物(和基板)在800℃一般具有小于150w/m-k的热导率，例如，小于105w/m-k，小于95w/m-k，小于85w/m-k或小于75w/m-k。就范围而言，当在800℃测量时，第二氧化铍组合物具有在25至105w/m-k范围内的热导率，例如，35至95w/mk，45至85w/mk或55至75w/mk。热导率可在基板的顶部测量。在一些实施方式中，基板具有大于25w/m-k的(顶部)热导率，例如，大于30w/m-k，大于35w/m-k，大于40w/m-k，大于42w/m-k或大于45w/m-k。在其他温度下也可以显示出热导率改进，例如，如实施例中所示。热导率可在基板的顶部测量。
125.轴的热导率：在一些实施方式中，第一氧化铍组合物(和轴)在室温一般具有小于300w/m-k的热导率，例如，小于275w/m-k，小于250w/m-k，小于225w/m-k，小于220w/m-k，小于218w/m-k，或小于210w/m-k。就范围而言，第一氧化铍组合物具有在100w/m-k至300w/m-k范围内的热导率，例如，125w/m-k至275w/m-k，125w/m-k至250w/m-k，或140w/m-k至220w/m-k。在一些实施方式中，轴具有大于125w/m-k的(顶部)热导率，例如，大于150w/m-k，大于175w/m-k，大于200w/m-k，大于250w/m-k或大于255w/m-k。热导率可以在基板的顶部测量。热导率可以在轴的顶部测量。
126.在一些情况下，第一氧化铍组合物(和基板)在800℃一般具有小于25w/m-k的热导率，例如，小于23w/m-k，小于21w/m-k，小于20w/m-k，小于15w/m-k，小于10w/m-k，或小于5w/m-k。就范围而言，当在800℃测量时，第二氧化铍组合物具有在1至5w/mk范围内的热导率，例如，2至23w/mk，4至21w/mk，或5至20w/mk。在一些实施方式中，轴具有大于25w/m-k的(顶部)热导率，例如，大于30w/m-k，大于35w/m-k，大于40w/m-k，大于42w/m-k或大于45w/m-k。
在其他温度下也可以显示出热导率改进，例如，如实施例中所示。热导率可在基板的顶部测量。
127.轴的理论密度：在一些实施方式中，第一beo组合物(和轴)一般具有在90至100范围内的理论密度，例如，92至100，93至99，95至99，或97至99。就下限而言，轴具有大于90的理论密度，例如，大于92，大于93，大于95或大于97。就上限而言，轴具有小于100的理论密度，例如，小于99.5，小于99，小于98.7或小于98。假设期望的理论密度和孔隙率可源自第一beo组合物所提供的微结构特点，如晶界和晶粒尺寸。
128.在一些实施方式中，基板在800℃下表现出大于1x104ohm-m的体电阻率，例如，大于5x104，大于1x105，大于5x105，大于1x106，大于5x106，大于1x107，大于5x107，大于1x108，大于5x108，大于1x109，或大于1x10
10
。这种电阻率至少部分有利地提供了改进的夹持性能。
129.发明人们发现，轴比基板密度小/孔多可能是有益的。相应地调整了各beo组合物的微结构，如本文所公开的。认为这种配置令人惊讶地避免了热沉效应(产生冷点)和/或避免了原始板/轴密封的变形(熔化)。
130.基座部件的理论密度是一个重要特点。在一些情况下，理论密度(和/或孔隙率)会影响或有助于热导率。
131.已经发现孔隙率有利地延缓微裂纹的扩展。在一些实施方式中，基板和/或轴具有在0.1％至10％范围内的孔隙率，例如，0.5％至8％，1％至7％，1％至5％，或2％至4％。就上限而言，基板和/或轴可具有小于10％的孔隙率，例如，小于9％，小于8％，小于7％，小于6％，小于5％，小于4％，小于3％，小于2％或小于1％。就下限而言，基板和/或轴可具有大于1％的孔隙率，例如，大于2％，大于3％，大于4％，大于5％，大于6％，大于7％，大于8％或大于9％。
132.第二beo组合物有利地有助于基板上的均匀温度性能，尤其是在较高温度下。使用常规的非beo陶瓷没有达到这种温度均匀性。在一些实施方式中，当加热至高于700℃的温度(例如，高于750℃，高于800℃或850℃)时，基板表现出小于
±
3％的温度方差，例如，小于
±
2.5％，小于
±
2％，小于
±
1％或小于
±
0.5％。可以如本领域已知地在板的顶表面上测量温度，例如通过热电偶、ir或tcr器件。
133.在一些情况下，基板可表现出小于0.016wt％的腐蚀损失，例如，200次循环后小于0.015wt％，小于0.013wt％，小于0.012，小于0.010wt％，小于0.008wt％，或小于0.005wt％。腐蚀损失可通过根据测试方案对样品进行循环前后测量样品的重量来测试，例如，在400℃下在nf3中进行200个循环(5.5小时)，在300℃下在c1f中进行4个循环(12小时)。
134.在一些情况下，基板在大于1600℃的温度下可表现出小于1wt％的分解变化，例如，小于0.1wt％，或小于0.005wt％。分解可定义为分解为其前驱体组分(在一些情况下为分离)，例如化学变化。已经发现，所公开的基板有利地具有改进的软化点和分解点。在一些实施方式中，基板具有大于1600℃的软化点，例如，大于1700℃，大于1750℃，大于1800℃，大于1850℃，大于1900℃或大于2000℃。在一些实施方式中，基板(在氮气中)具有大于2200℃的熔点，例如，大于2325℃，大于2350℃，大于2400℃，大于2450℃。与常规基板不同，所公开的基板能够在这些温度提供上述夹持压力。常规基板，如氮化铝基板，在低于1600℃的温度分解，并将在低于2200℃的温度熔化。
135.在一些实施方式中，基板具有小于20的介电常数，例如，小于17，小于15，小于12，小于10，小于8或小于7。
136.在一些情况下，基板在45n标尺上测量的表面硬度为至少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。
137.在一些实施方式中，在整个基板内，基板具有5至15范围内的热膨胀系数，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，基板可具有大于5的热膨胀系数，例如，大于6，大于6.5，大于7或大于7.5。就上限而言，基板可具有小于15的热膨胀系数，例如，小于13，小于12，小于9.5或小于9。热膨胀系数从顶部至底部的变化小于25％，例如，小于10％，小于5％，小于3％，或小于1％。基座组件组合
138.所公开的基板和轴可以相互结合使用。作为替代，这些部件可与本领域已知的其他部件组合使用。例如，所公开的基板可与常规轴一起使用，或者所公开的轴可与常规基板一起使用。
139.在一些实施方式中，基座组件包括所公开的轴和包括两个或多个(层压)层和/或共烧陶瓷材料的基板。这些层可以用钎焊材料彼此粘结。这种基板的例子是美国专利no.7,667,944和5,737,178中公开的基板，这些专利通过引用并入本文。除了轴和基板之外，这些组件可以还包括额外的硬件，例如加热元件、天线等。
140.本发明还涉及制造基板的方法。基板可由两个等级或更多个等级的原始beo粉末制成。beo粉末可用于形成前驱体板，然后被烧制成基板。在一个实施方式中，顶表面包括第一级，底部包括第二级，中部区域包括第一级和第二级的混合物。当然，还考虑了各种其他数量和组合的原始beo粉末。
141.在一个实施方式中，该方法包括以下步骤：提供第一beo粉末和第三beo粉末，并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级的原始beo。该方法可以还包括从第一粉末形成第一(底部)区域、从第二粉末形成第二(中部)区域以及从第三粉末形成第三(顶部)区域，以形成基板前驱体。该成型可以通过按预定顺序将相应粉末分配在模具中来实现。第二区域可设置在第一区域和第三区域之间。由额外粉末形成的额外区域也可以以不同的配置形成。该方法可以还包括烧制基板前驱体以形成基板的步骤。
142.重要的是，在一些情况下，一旦形成前驱体，可以将前驱体共混，例如振动(可选地在受控条件下)，以使得粉末能够部分共混或结合，这在烧制后可以提供组成梯度。部分共混对于维持组成梯度很重要。在一些情况下，不充分的共混或完全不共混会导致真正分层的基板，这可能不会实现本文所述的所有益处。过量共混可能导致beo粉末的均匀混合，而没有任何期望的组成梯度。
143.该方法还可以包括将加热元件放置在这些区域中的至少一个和/或端子的卷边中。该方法还包括冷成型步骤，然后烧制(烧结)基板前驱体以形成基板。
144.可以用类似方法来制造轴。
145.一些实施方式涉及制造基座组件的方法。该方法包括提供所公开的基板和所公开的轴以及将该轴连接到该基板的步骤。
实施例实施例1-4和对比例a-c
146.实施例1-4使用了从各种beo等级制备的试样(coupons)，而对比例a-c使用了从各种aln等级制备的试样，如表1所示。使用标准的磨粒金刚石研磨和清洁方法，从较大的陶瓷块加工出试样。*组成的其他组分可能以微量形式存在
147.试样的尺寸符合各种astm标准，如表2所示。
148.测试了实施例1-4和对比例a-c的热扩散率。按照astm e 1461-13(2013)，使用netzsch lfa 467 ht hyperflash测量了热扩散率。半上升时间大于10ms。试样溅射涂覆0.2μm金和喷射涂覆5μm石墨。按照astm e 1269(2013)，使用netzsch dsc 404f1 pegasus差示扫描量热仪测量了比热。外推25℃处的数值。
149.热扩散率结果如图1所示。如图1所示，在高达500℃的温度，beo实施例1-4有利地表现出比aln对比例a-c明显更高的热扩散率。在高于500℃的温度下，实施例1-4也显示出更高的热扩散率。差异不是很大，但仍然明显-即使微小的差异也有助于显著的性能改进。
150.测试了实施例1-4和对比例a-c的比热。比热是改变主体温度所需的能量。比热结果如图2所示。如图2所示，beo实施例1-4有利地显示出比aln对比例a-c更高的比热值。事实上，在温度范围内，所有实施例1-4都显示出比所有对比例a-c更高的结果。有利地，实施例1-4对功率变化反应更慢(更低的滞后)，尤其是一旦达到操作温度。
151.测试了实施例1-4和对比例a-c的热导率，结果如图3所示。应用傅里叶热方程，从比热、热扩散率和密度计算热导率。热导率调节主体的稳态热变化。如图所示，在高达500℃的温度，beo实施例1-4有利地比aln对比例a-c更快地达到稳态温度。在高于500℃的温度，实施例1-4也显示出更高的热导率。差异不大，但仍然明显。与热扩散率的情况一样，甚至微小的差异也有助于显著的性能改进。
152.测量了实施例1-4和对比例a-c的吸热系数，结果如图4所示。由其它热值计算了吸热系数。吸热系数控制两个主体的接触点和接触时刻处的温度，例如，在加热元件与beo之间，beo与背部he气和si晶片之间。如图所示，在整个温度范围内，beo实施例1-4有利地显示出比aln对比例a-c更高的吸热系数值。在温度范围内，所有实施例1-4均显示出比所有对比例a-c更高的吸热系数值。与对比例a-c相比，实施例1-4保持在更稳定的温度下，与背部气体和晶片接触时的温度下降更小，热应力历史更少。
153.测量了实施例1-4和对比例a-c的体电阻率，结果如图5所示。按照astm d 257/astm d 1829程序a，使用keithley 237 hv源测量了体电阻率。体电阻率与夹持有关(在较高温度下)。在高温下，较高的体电阻率是有益的。j-r夹持一般在1x107至1x109ω-m(4在400v至600v下)范围内是静电激活的。图5示出了实施例1-4的最高值和对比例a-c的最高值的电阻率斜率。曲线的斜率与1x107至1x109ω-m的“夹紧/夹持区”中的时间有关。如图5所示，实施例1-4令人惊讶地具有更平坦得多的曲线，并且在夹紧/夹持区花费了更多的时间。这表明了改进的夹持性能，并提供了本文公开的优异的夹持压力性能，例如，至少133kpa的夹持压力。实施例5和6以类似的方式测试了beo材料的额外样品的体电阻率。beo材料的组成如表3所示。实施例5和6是由基本上相似的陶瓷粉末的混合物制成的。实施例5和6是在不同设备在不同时间下测量的。如图6所示，实施例1、5和6的曲线非常类似，并且刚好处于预期的典型批间差异内，尤其是在夹紧/夹持范围内。*组成的其他组分可能以微量形式存在
154.结果如图6所示。如图所示，实施例1、5和6表现特别出色，尤其是在较高温度下。实施例7和对比例d
155.实施例7使用了包含beo组合物的试样，beo组合物包含beo(＞99.5％纯度)。对比例d使用了包含aln组合物的试样。通过测量初始重量，处理，然后测量最终重量，测试了实施例7和对比例d的耐腐蚀性。在400℃的nf3中进行200个循环(5.5小时)和在300℃的clf中进行4个循环(12小时)来进行处理。实施例7令人惊讶地表现出仅0.007wt％的平均百分比损失，而对比例d表现出0.016的平均百分比-大于实施例7的两倍(实施例7的重量损失比对比例d的重量损失少56％)。实施例8
156.如下制备了实施例8的基板。制备了含有高热导率等级的beo和可选的粘结剂、润滑剂和烧结助剂的压制前(rtp)粉末(高tc粉末)。采用低热导率级beo(低tc粉末)制备了类似粉末。将一定量高tc粉末和低tc粉末混合以制备中tc粉末。
157.在底部第三体积用高tc粉末填充压板状弹性体/石墨腔模。将箔或沉积物或薄膜或线形式的铌的金属加热元件放置在粉末床中。然后将中tc粉末添加到中部第三体积。将
金属接地平面或射频天线或铌电极放置在粉末床中。然后用低tc粉末填充顶部第三体积。
158.将电连接柱和端子插入每个粉末层中，并连接到嵌入其中的金属元素。在室温对模具进行密封和加压以压实/密化粉末。将压实的粉末形状与临时的有机或无机粘结剂保持在一起，并将其生胚加工成接近最终形状的物体。然后将物体在炉中烧结，以诱导致密化。将该物体加工成符合成品尺寸要求，从而得到最终基板，该基板具有本文公开的各种特性梯度。将电力和或其他连接被应用到电连接柱，以操作用于加热和静电夹紧的装置。
159.在测试室中加热基板，使得搁置在基板上的硅晶片的表面达到800℃的温度(优选操作半导体生产室的温度)。令人惊讶的是，基板在高温下表现很好。例如，基板没有开裂并表现出与上面讨论的数值(图5，例如电阻率)类似的体电阻率性能。这些出乎意料的电阻率值与高温下优异的夹持性能有关，例如，维持了静电夹紧/夹持(在高温下)。常规的基板材料(如aln)未能实现这种性能。实施例
160.除其他外，公开了以下实施方式。
161.实施方式1：一种基座组件，包括：轴，其包含含有氧化铍和氟/氟离子的第一氧化铍组合物；和基板，其包含含有至少95wt％的氧化铍和可选的氟/氟离子的第二氧化铍组合物；其中所述基板表现出至少133kpa的夹持压力。
162.实施方式2：根据实施方式1所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物包含1ppb至1000ppm的氟/氟离子。
163.实施方式3：根据实施方式1或2所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物包含比所述第二氧化铍组合物更多的氟/氟离子。
164.实施方式4：根据实施方式1-3中任一项所述的实施方式，其中，处理所述第一氧化铍组合物以实现氟/氟离子浓度。
165.实施方式5：根据实施方式1-4中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物还包含小于50wt％的氧化镁和小于50wt％ppm的二氧化硅。
166.实施方式6：根据实施方式1-5中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物还包含：1ppb至50wt％ppm的氧化铝；1ppb至10000ppm的亚硫酸盐；和/或1ppb至1wt％ppm的硼、钡、硫或锂，或其组合，包括氧化物、合金、复合材料或同素异形体，或其组合。
167.实施方式7：根据实施方式1-6中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物的平均晶界大于0.1微米。
168.实施方式8：根据实施方式1-7中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物的平均晶粒尺寸小于100微米。
169.实施方式9：根据实施方式1-8中任一项所述的实施方式，其中，所述第二氧化铍组合物包含1ppb至10wt％ppm的氧化镁和1ppb至10wt％ppm的二氧化硅。
170.实施方式10：根据实施方式1-9中任一项所述的实施方式，其中，所述第二氧化铍组合物包含1ppb至10wt％ppm的三硅酸镁。
171.实施方式11：根据实施方式1-10中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物包含比所述第二铍组合物更多的氧化镁和/或三硅酸镁。
172.实施方式12：根据实施方式1-11中任一项所述的实施方式，其中，所述第二氧化铍组合物包含1ppb至1wt％的氧化锂。
173.实施方式13：根据实施方式1-12中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物包含小于75wt％的氮化铝和/或所述第二氧化铍组合物包含小于5wt％的氮化铝。
174.实施方式14：根据实施方式1-13中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物在室温的电导率小于300w/m-k。
175.实施方式15：根据实施方式1-14中任一项所述的实施方式，其中，所述第二氧化铍组合物在室温下的电导率小于400w/m-k。
176.实施方式16：根据实施方式1-15中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物的理论密度在90％至100％的范围内。
177.实施方式17：根据实施方式1-16中任一项所述的实施方式，其中，当被加热至高于700℃的温度时，所述基板表现出小于
±
3％的温度方差。
178.实施方式18：根据实施方式1-17中任一项所述的实施方式，其中，所述基板在800℃表现出大于1x104ohm-m的体电阻率。
179.实施方式19：根据实施方式1-18中任一项所述的实施方式，其中，所述基板表现出小于0.016wt％的腐蚀损失。
180.实施方式20：根据实施方式1-19中任一项所述的实施方式，其中，所述基板具有小于20的介电常数。
181.实施方式21：根据实施方式1-20中任一项所述的实施方式，其中，所述基板在45n标尺上的表面硬度为至少50洛氏硬度。
182.实施方式22：根据实施方式1-21中任一项所述的实施方式，其中，所述基板在整个所述基板上的热膨胀系数在5-15的范围内。
183.实施方式23：根据实施方式1-22中任一项所述的实施方式，还包括封装在所述基板中的加热元件。
184.实施方式24：根据实施方式1-23中任一项所述的实施方式，其中，跨越所述基板的最小横向尺寸为至少100mm。
185.实施方式25：根据实施方式1-24中任一项所述的实施方式，其中，所述基板的平坦度为在300mm的距离上弯度小于50微米。
186.实施方式26：根据实施方式1-25中任一项所述的实施方式，其中，所述基板还包括可选地具有大于1微米的高度的台面。
187.实施方式27：根据实施方式1-26中任一项所述的实施方式，其中，所述轴包括具有相似的热膨胀系数的短节部分。
188.实施方式28：根据实施方式1-27中任一项所述的实施方式，其中，所述基板含有少于2层的层压片。
189.实施方式29：根据实施方式1-28中任一项所述的实施方式，其中，所述基板不含有分离层。
190.实施方式30：一种基板，具有顶部和底部且包括氧化铍组合物，该氧化铍组合物含有至少95wt％的氧化铍和可选的氟/氟离子；其中所述基板在至少600℃的温度表现出至少133kpa的夹持压力，其中所述基板在大于1600℃的温度表现出小于1wt％的分解变化。
191.实施方式31：根据实施方式30所述的实施方式，其中，当被加热到高于700℃的温度时，所述基板表现出小于
±
3％的温度方差；和/或大于1x108的体电阻率；和/或小于
0.016wt％的腐蚀损失；和/或小于20的介电常数；和/或在45n级至少50洛氏硬度的表面硬度；和/或在整个所述基板上5至15的热膨胀系数。
192.实施方式32：根据实施方式30或31所述的实施方式，其中，热膨胀系数从顶部至底部变化小于25％。
193.实施方式33：根据实施方式30-32中任一项所述的实施方式，其中，所述基板表现出小于2小时的清洁循环时间和小于
±
3％的温度方差。
194.实施方式34：根据实施方式30-33中任一项所述的实施方式，其中，所述氧化铍组合物包含1ppb至10wt％ppm的氧化镁和1ppb至10wt％ppm的二氧化硅。
195.实施方式35：根据实施方式30-34中任一项所述的实施方式，其中，所述氧化铍组合物包含1ppb至10wt％ppm的三硅酸镁。
196.实施方式36：根据实施方式30-35中任一项所述的实施方式，其中，所述基板不包含分离层。
197.实施方式37：根据实施方式30-36中任一项所述的实施方式，其中，所述基板具有：从顶部至底部递减的热导率梯度；和/或从顶部至底部递减的电阻率梯度；和/或从顶部至底部递减的纯度梯度；和/或从顶部至底部递减的理论密度梯度；和/或从顶部至底部递增的介电常数梯度。
198.实施方式38：根据实施方式30-37中任一项所述的实施方式，还包括加热元件，可选地为卷绕和/或卷曲的加热元件。
199.实施方式39：根据实施方式30-38中任一项所述的实施方式，还包括天线。
200.实施方式40：根据实施方式30-39中任一项所述的实施方式，其中，所述加热元件和/或所述天线包括铌和/或铂。
201.实施例41：一种基板，其具有顶部和底部且包含氧化铍组合物，其中所述基板具有：从顶部至底部递减的热导率梯度；和/或从顶部至底部递减的电阻率梯度；和/或从顶部至底部递减的纯度梯度；和/或从顶部至底部递减的理论密度梯度；和/或从顶部至底部递增的介电常数梯度。
202.实施方式42：根据实施方式41所述的实施方式，其中，当在室温测量时，顶部热导率范围为125至400w/mk，底部热导率范围为146至218w/mk；和/或当在800℃测量时，顶部热导率范围为25w/mk至105w/mk，底部热导率范围为1w/mk至21w/mk。
203.实施方式43：根据实施方式41或42所述的实施方式，当在室温测量时，所述顶部热导率比所述底部热导率大至少6％；和/或当在800℃测量时，所述顶部热导率比所述底部热导率大至少6％。
204.实施方式44：根据实施方式41-43中任一项所述的实施方式，其中，顶部纯度范围为99.0至99.9，底部纯度范围为95.0至99.5。
205.实施方式45：根据实施方式41-44中任一项所述的实施方式，其中，所述顶部纯度比所述底部纯度大至少0.4％。
206.实施方式46：根据实施方式41-45中任一项所述的实施方式，其中，顶部理论密度范围为93％至100％，底部理论密度范围为93％至100％。
207.实施方式47：根据实施方式41-46中任一项所述的实施方式，其中，所述顶部理论密度比底部理论密度大至少0.5％。
208.实施方式48：根据实施方式41-47中任一项所述的实施方式，其中，顶部介电常数范围为1至20，底部介电常数范围为1至20。
209.实施方式49：根据实施方式41-48中任一项所述的实施方式，其中，所述基板不包含分离层。
210.实施方式50：根据实施方式41-49中任一项所述的实施方式，其中，所述基板表现出至少133kpa的夹持压力。
211.实施方式51：根据实施方式41-50中任一项所述的实施方式，其中，在被加热至高于700℃的温度时，所述基板表现出低于
±
3％的温度方差。
212.实施方式52：根据实施方式41-51中任一项所述的实施方式，其中，所述基板表现出小于0.016wt％的腐蚀损失。
213.实施方式53：一种用于基座组件的轴，其包括含有氧化铍和氟/氟离子的氧化铍组合物；其中，所述氧化铍组合物具有大于0.1微米的平均晶界或无定形晶粒结构。
214.实施方式54：根据实施方式53所述的实施方式，其中，所述氧化铍组合物的平均晶粒尺寸小于100微米。
215.实施方式55：根据实施方式53或54所述的实施方式，其中，所述氧化铍组合物包含小于75wt％的氮化铝。
216.实施方式56：根据实施方式53-55中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物在室温的热导率小于300w/m-k。
217.实施方式57：根据实施方式53-56中任一项所述的实施方式，其中，所述氧化铍组合物的理论密度在90至100范围内。
218.实施方式58：根据实施方式53-57中任一项所述的实施方式，其中：当在室温测量时，顶部热导率范围为146w/mk至218w/mk，底部热导率范围为1w/mk至218w/mk；和/或当在800℃测量时，顶部热导率范围为1w/mk至21w/mk，底部热导率范围为1w/mk至21w/mk。
219.实施方式59：根据实施方式53-58中任一项所述的实施方式，其中，所述顶部理论密度比所述底部理论密度大至少0.5％。
220.实施方式60：根据实施方式53-59中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物包含1ppb至1000ppm的氟/氟离子。
221.实施方式61：根据实施方式53-60中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物还包含小于50wt％的氧化镁和小于50wt％ppm的二氧化硅。
222.实施方式62：根据实施方式53-61中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物还包括：1ppb至50wt％ppm的氧化铝；1ppb至10000ppm的亚硫酸盐；和/或1ppb至1wt％ppm的硼、钡、硫或锂，或其组合，包括氧化物、合金、复合材料或同素异形体，或其组合。
223.实施例63：一种基座组件，包括：实施方式53-62中任一项所述的轴；基板，其包含可选地通过钎焊材料彼此粘结的多个层；以及可选的印刷加热元件。
224.实施例64：一种基板，其具有顶部和底部且包含陶瓷组合物，其中所述基板表现出：夹持压力为至少133kpa；当加热到高于700℃时，温度方差小于
±
3％；和/或在800℃的体电阻率大于1x108；和/或腐蚀损失小于0.016wt％；和/或介电常数小于20；和/或45n级的表面硬度为至少50洛氏硬度；和/或整个基板的热膨胀系数在5至15的范围内。
225.实施方式65：一种制造基板的方法，该方法包括以下步骤：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)区域；由所述第二粉末形成第二(中部)区域；由所述第三粉末形成第三(顶部)区域，以形成基板前驱体，其中所述第二区域设置在所述第一区域与所述第三区域之间；烧制所述基板前驱体以形成所述基板。
226.实施方式66：根据实施方式65所述的实施方式，其中，所述第一和第三(和第二)粉末包含不同等级的原始beo。
227.实施方式67：根据实施方式65或66所述的实施方式，还包括将加热元件放置在所述区域中一个和/或端子的卷边中。
228.实施方式68：根据实施方式65-67中任一项所述的实施方式，还包括将所述基板前驱体共混以结合粉末。
229.实施方式69：根据实施方式65-68中任一项所述的实施方式，还包括对所述基板前驱体进行冷成型的步骤。
230.实施方式70：一种制造基座轴的方法，包括对氧化铍组合物进行处理以实现1ppb至1000ppm氟/氟离子范围内的氟/氟离子浓度。
231.实施方式71：一种清洁污染的基座组件的方法，包括：提供所述基座组件和晶片，其中所述晶片设置在所述基座组件的顶部；将所述晶片加热至高于600℃的温度；将所述晶片冷却小于100℃至冷却温度(或完全不冷却)；在所述冷却温度下清洁板；可选地将所述晶片再加热至600℃；其中从所述冷却步骤到所述再加热步骤的清洁循环时间小于2小时。
232.实施方式72：根据实施方式71所述的实施方式，其中所述清洁循环时间为0至10分钟。
233.实施方式73：一种基板，其具有顶部和底部且包括氧化铍组合物，该氧化铍组合物含有至少95wt％的氧化铍和任选的氟/氟离子；其中所述基板在至少600℃的温度表现出至少133kpa的夹持压力，在800℃的温度表现出大于1x105ohm-m的体电阻率。
234.实施方式74：根据实施方式73所述的实施方式，其中所述基板表现出：当被加热至高于700℃的温度时，温度方差小于
±
3％；和/或在高于1600℃的温度分解变化小于1％wt％；和/或介电常数小于20；和/或在45n级的表面硬度为至少50洛氏硬度；和/或整个基板上的热膨胀系数为5至15。
235.实施方式75：根据实施方式73或74所述的实施方式，其中所述基板包含氧化铍组合物，所述氧化铍组合物包含1ppm至5wt％ppm的氧化镁和1ppm至5wt％的二氧化硅以及1ppm至小于5wt％ppm的三硅酸镁。
236.实施方式76：根据实施方式73-75中任一项所述的实施方式，其中，热膨胀系数从顶部至底部变化小于25％。
237.实施方式77：根据实施方式73-76中任一项所述的实施方式，其中，所述基板表现出小于0.016wt％的腐蚀损失。
238.实施方式78：根据实施方式73-77中任一项所述的实施方式，其中，所述基板表现出小于2小时的清洁循环时间和小于
±
3％的温度方差。
239.实施方式79：根据实施方式73-78中任一项所述的实施方式，其中，所述基板不包含分离层。
240.实施方式80：根据实施方式73-79中任一项所述的实施方式，其中，当被加热至高于700℃的温度时，所述基板表现出小于
±
3％的温度方差。
241.实施方式81：根据实施方式73-80中任一项所述的实施方式，其中，所述基板具有：从顶部至底部递减的热导率梯度；从顶部至底部递减的电阻率梯度；和从顶部至底部递减的纯度梯度。
242.实施方式82：根据实施方式73-81中任一项所述的实施方式，其中，所述顶部纯度比所述底部纯度大至少0.4％。
243.实施方式83：一种基座组件，其包括：轴，其包含含有氧化铍和氟/氟离子的第一氧化铍组合物；和基板，其包含含有至少95wt％的氧化铍的第二氧化铍组合物；其中所述基板在至少600℃的温度表现出至少133kpa的夹持压力，在800℃的温度表现出大于1x105ohm-m的体电阻率。
244.实施方式84：根据实施方式83所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物的平均晶界大于0.1微米。
245.实施方式85：根据实施方式83或84所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物的平均晶粒尺寸小于100微米。
246.实施方式86：根据实施方式83-85中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物包含10ppb至800ppm的氟/氟离子。
247.实施方式87：根据实施方式83-86中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物包含比所述第二氧化铍组合物更多的氟/氟离子。
248.实施方式88：根据实施方式83-87中任一项所述的实施方式，其中所述第一氧化铍组合物还包括：1ppb至50wt％ppm的氧化铝；1ppb至10000ppm的亚硫酸盐；和/或1ppb至1wt％ppm的硼、钡、硫或锂，或其组合，包括氧化物、合金、复合材料或同素异形体，或其组合。
249.实施方式89：根据实施方式83-88中任一项所述的实施方式，其中，所述第一氧化铍组合物包含小于75wt％的氮化铝，所述第二氧化铍组合物包含小于5wt％的氮化铝。
250.实施方式90：一种用于基座组件的轴，其包括含有氧化铍和10ppb至800ppm的氟/氟离子的氧化铍组合物；其中，所述氧化铍组合物具有大于0.1微米的平均晶界或无定形晶粒结构，和小于100微米的平均晶粒尺寸。
251.实施方式91：一种制造基板的方法，该方法包括以下步骤：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)区域；由所述第二粉末形成第二(中部)区域；从所述第三粉末形成第三(顶部)区域，以形成基板前驱体，其中所述第二区域设置在所述第一区域与所述第三区域之间；烧制所述基板前驱体以形成所述基板。
252.实施方式92：根据实施方式91所述的实施方式，其中，所述第一和第三和任选的第二粉末包含不同等级的原始beo。
253.虽然已经详细描述了本发明，但是在本发明的精神和范围内的修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。鉴于前述讨论、本领域中的相关知识和以上讨论的参考文献以及背景技术和具体实施方式，其全部公开内容通过引用并入本文。另外，应该理解，下面和/或所附权利要求书中记载的本发明的各个方面以及各种实施方式和各种特征的部分可以
全部或部分地组合或互换。如本领域技术人员将理解的，在各种实施方式的上述描述中，参考另一个实施方式的实施方式可适当地与其它实施方式组合。此外，本领域普通技术人员将理解的是，前面的描述仅作为示例，而不意在限制。