专利名称：用于半导体真空处理装置的薄膜粘合剂的制作方法
用于半导体真空处理装置的薄膜粘合剂
背景技术：
半导体真空处理装置(比如等离子体处理系统)被用于通过各种技术处理衬底， 包括蚀刻、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、离子注入和抗蚀剂除去。等离子体处理中使用的一种类型的半导体真空处理装置包括包含上下电极的反应室。在该电极之间建立电场以将工艺气体激励为等离子态以处理该反应室中的衬底。在半导体处理领域，真空处理室通常用于衬底上的材料的蚀刻和化学气相沉积(CVD)，通过将蚀刻或沉积气体供应到该真空室并向该气体施加射频场以将该气体激励为等离子态完成。平行板、变压器耦合等离子体(TCP TM，也被称为电感耦合等离子体 (ICP))和电子回旋共振(ECR)反应器及其元件的例子在共同持有的美国专利4，340，462、 4，948，458,5, 200，232和5，820，723中公开过，其内容都通过引用并入此处。因为这种反应器中的等离子体环境的腐蚀本性，以及最小化微粒和/或重金属污染物的需要，期望这种设备的各元件呈现高度的耐腐蚀性。在半导体衬底处理过程中，该衬底通常被用机械夹具和静电夹具(ESC)固定在真空室内的衬底座上。这样的卡固系统及其元件的实施例可以在共同持有的美国专利 5，262，029和5，838，529中找到，其内容都通过引用并入此处。工艺气体可以用多种方式供应到该室，比如通过气体喷嘴、气体环、气体分配板等。用于电感耦合等离子体反应器的温度可控的气体分配板及其元件的实施例可以在共同持有的美国专利5，863，376中找到，其内容通过引用并入此处。一种其中在处理室中耦合于射频(RF)源的天线将气体激励为等离子态的等离子体处理系统在共同持有的美国专利4，948，458中公开过，其内容通过引用并入此处。在这样的系统中，该天线位于该处理室外且该RF能量是通过介电窗供应到该室中的。这样的处理系统可用于各种半导体处理应用，比如蚀亥IJ、沉积、抗蚀剂剥离等。铝和铝合金通常被用作等离子体反应器的壁。为了防止该壁的腐蚀，已经提出各种技术来用各种涂层涂覆该铝表面。例如，共同持有的美国专利6，408，786(其内容通过引用并入此处)提出用衬垫中的每个瓷砖和该室的侧壁之间的弹性支撑构件(比如弹性体接头或弹性可弯曲的金属框架)支撑瓷砖化(ceramic tiled)的衬垫。至于等离子体反应器元件(比如喷淋头气体分配系统)，已经针对该喷淋头的材料提出了各种方案。例如，共同持有的美国专利5，569，356和5，074，356 (其内容都通过引用并入此处)公开了硅、石墨或碳化硅的喷淋头。
发明内容
在一个实施方式中，提供一种在用于半导体衬底处理的等离子体处理装置中使用的粘结元件总成(bonded component assembly)。该粘结元件总成包含具有至少一个用于支撑元件的承载表面的支撑构件。该至少一个承载表面上支撑的该元件具有至少一个暴露于等离子体的表面。在该至少一个承载表面和该元件的啮合表面之间的弹性体片粘合剂接头允许在温度周期变化过程中由该支撑构件和该元件的热膨胀的不匹配带来的该元件相对于该支撑构件的横向移动。在另一个实施方式中，提供一种连接用于处理半导体衬底的等离子体处理装置中使用的总成的方法，其包括将预定图案未固化的弹性体粘合剂的片的第一表面施加到预定图案的待粘结区域中的支撑构件的至少一个承载表面，该待粘结区域不包括要保持不粘结的区域。将元件的至少一个粘结表面施加到预定图案的待粘结区域中的该未固化的弹性体粘合剂的片的第二表面，该元件具有被暴露于等离子体的至少一个其它表面。将该元件的该至少一个粘结表面粘结到该支撑构件的该至少一个承载表面以形成总成，其中该弹性体粘合剂的片位于两者之间。又一个实施方式提供一种用包含权利要求I的该粘结元件总成的等离子体处理装置处理半导体衬底以减少微粒污染物的方法。将衬底放置在该等离子体处理室的内部空间中的衬底支座上。用组合喷淋头电极总成、气体环或气体注射器将该工艺气体引入该等离子体处理室的该内部空间。在该等离子体处理室的该内部空间中在该衬底上方从该工艺气体生成等离子体，以及用该等离子体处理该衬底。在另一个实施方式中，提供一种用于减少半导体衬底的等离子体处理过程中的微粒污染物的元件总成。该元件总成包括具有至少一个用于支撑元件的承载表面的等离子体处理室的支撑构件。该至少一个承载表面上支撑的该元件具有至少一个将被暴露于等离子体的表面。该兀件总成包括将在该至少一个承载表面和该兀件的哨合表面之间固化的未固化的弹性体片粘合剂接头。该接头允许固化以后在温度周期变化过程中由该支撑构件和该元件的热膨胀的不匹配带来的该元件相对于该支撑构件的横向移动，其中该弹性体粘合剂的片是填充的、热固化的、未硫化的弹性体有机硅片。
图IA和IB描绘了反应室的各实施方式，在横截面视图中显示了等离子体处理装置的陶瓷和石英真空部件和衬底支座。图2A-2D是下电极的一个实施方式的侧视图，描绘了在下电极和衬底支座之间施加弹性体片粘合剂。图3A-3E显示了包含光学管的元件总成的一个实施方式。图4描绘了具有不同共面性质的片粘合剂的实施方式。图5描绘了具有凸起部(elevation jog)的片粘合剂的一个实施方式。图6描绘了各种形状的片粘合剂的实施方式。图7描绘了片粘合剂的一个实施方式。图8描绘了用弹性体片粘合剂粘结于支撑构件的等离子体处理室元件的一个实施方式。图9A描绘了在粘结之前支撑未固化浆糊或液体粘合剂的小珠的支撑构件的一个实施方式的横截面部分；图9B描绘了该元件被用该浆糊或液体粘合剂粘结于该支撑构件后图9A中所示的横截面。图IOA和IOB描绘了用片粘合剂粘结于支撑构件的元件的一个实施方式的横截面部分。图11描绘了在用片粘合剂粘结于支撑构件之前和之后的等离子体处理室元件的一个实施方式的一部分。图12显示了片粘合剂实施例I在室温下执行的剪切试验結果。图13显示了片粘合剂实施例2在180摄氏度下执行的剪切试验結果。图14显示了片粘合剂实施例3在180摄氏度下执行的疲劳试验結果。图15显示了在疲劳试验之后片粘合剂实施例3在180摄氏度下执行的剪切试验结果。
具体实施例方式为了实现可靠的器件并获得高良率，在集成电路制造过程中对半导体晶圆表面上 的微粒污染物进行控制是必要的。处理设备，比如等离子体处理装置，可以是微粒污染物的 来源。例如，该晶圆表面上微粒的存在可能局部破坏光刻和蚀刻步骤过程中的图形转移。结 果是，这些微粒可能将缺陷引入关键特征，包括栅极结构、金属间介电层或金属互连线，导 致集成电路元件的故障或失效。具有相对较短寿命的反应器部件通常被称为“易耗品”，例如，干法蚀刻室上电极 和静电卡盘下电极、光学管、气体注射器、及其它与真空室相关的部件，此处将其称为元件。 如果该易耗部件的寿命很短，那么拥有成本很高。在预定数量的射频小时(使用射频电カ 产生等离子体的以小时计的时间)之后，电介质蚀刻工具中使用的硅电极总成退化。易消 耗品及其他部件的腐蚀在等离子体处理室中产生微粒污染物。元件总成可以是通过用机械兼容的和/或导热的粘结材料粘结两个或多个不相 似的构件而制造成的，能够实现许多功能。元件的表面可以用底涂剂(primer)进行处理以 提高粘结材料的粘合性。为了提高导电或导热性，该粘结材料可以包含导电和/或导热的 填充剂微粒。然而，与粘结材料有关的该底涂剂和该填充剂微粒也可能是微粒污染物的潜 在来源。而且，因为元件总成可包含气体通道或其它严密容差，必须要控制该粘结材料的流 动，从而该气体通道保持不被该粘结材料阻塞。提供联接等离子体处理装置的各元件的方 法，其能够减少源自该粘结材料的污染物，并能够精确地控制粘结材料的放置。该元件总成可被用于各种等离子体蚀刻系统中，比如图IA和图IB中描绘的等离 子体蚀刻系统。图I中描绘的等离子体蚀刻系统包含电极总成110，电极总成110包括位于 平行板反应器系统100中的上电极112，该平行板反应器系统100具有室101。室101包括 下电极132，下电极132在它的顶面上支撑单一晶圆衬底。电极总成110安装在上外壳111 中。上外壳111可以由ー机构(未示)纵向移动以调整上电极112和下电极132之间的空 隙。可选地，下电极132可以被移动以调整该空隙而上电极112可以被固定。图IB中描绘的等离子体蚀刻系统包括衬底座132和机械夹具135，衬底座132向 支撑在上面的衬底提供射频偏置，而机械夹具135用于在衬底被He回冷却(backcool)时 卡固该衬底。用于在该室中保持高密度(例如IOll-IO12个离子/cm3)等离子体的能量源 (比如由合适的射频电源和合适的射频阻抗匹配线路加电的天线107)将射频能量电感耦 合到室101中以提供高密度等离子体。该室包括合适的真空泵装置，以将该室内部保持在 期望压强(例如，50毫托以下，通常是1-20毫托)。在天线107和处理室103的内部之间 提供厚度均匀的基本上平面的介电窗105，并在处理室103的顶部形成真空壁。在窗105下 方提供气体分配板(通常被称为喷淋头113)，该喷淋头113包括多个开ロ(比如圆孔，未示)以将由该气体供应提供的工艺气体输送到处理室103。然而，气体分配板113可以被省略而工艺气体可以由其它装置(比如气体环、气体注射器等)提供给该室。根据一个实施方式，天线107配有沟道103，温度控制流体经由进口和出口导管经过沟道103。然而，天线 107和/或窗105可以用其它技术冷却，比如通过在该天线和窗上方吹空气、使冷却介质通过或与该窗和/或气体分配板热接触等。该衬底可以通过负载锁定腔(load lock)进入该室，如共同持有的美国专利 6，899，109中所描述的，其内容通过引用并入此处。参考图1A，工艺气体源104连接于外壳111以通过工艺气体供应向电极总成110输送包含一种或多种气体的蚀刻剂气体。真空泵装置130在该室内保持所需的真空，例如，O. 001到10托。温度控制器126连接于下电极132以将其保持在所需温度。例如，下电极132的温度可以用例如共同持有的公开号为 2004/0187787的美国专利申请(其内容通过引用并入此处)所述的温度控制器控制。该上电极的温度可以用例如在公开号为2005/0133160的共同持有的美国专利申请(其内容通过引用并入此处)所述的温度控制器控制。电源106向该上和/或下电极112和132提供射频(RF)。尽管图IA显不了一种电容稱合系统,而图IB显不了一种系统,其中f禹合于射频电源的天线将气体激励为等离子态，然而该室可以具有模块化设计，该模块化设计允许在其上安装各种等离子体生成源。该室可以是由任何合适材料制成的，并且根据一个优选实施方式，该室是由单片铝或铝合金形成的。图IA和IB描绘了等离子体处理装置的元件总成的示例性实施方式，半导体衬底 (例如硅晶圆)在其中进行处理。每个元件总成包含固定于支撑构件的一个元件。在该元件包括多个段的实施方式中，各段优选地具有彼此重叠的边缘以保护下面的粘合材料免于暴露于等离子体中，如例如共同持有的公开号为2004/0092120和2007/0187038的美国专利申请中所示的，其内容都通过引用并入此处。各元件可以包含固定于光学管116的光学窗 160，例如，光学管116可以通过图IB中所示的TCP介电窗105离心安装。各元件还可以包含作为支撑构件固定于下电极132的静电卡固器件(electrostatic chucking device) 124。 各元件还可以包含等离子体处理装置中使用的图中没有显示的其它部件，例如围绕上电极或下电极的分段遮蔽环。陶瓷、石英和硅(例如，单晶和多晶硅和化合物比如碳化硅和氮化硅)是用作该元件总成中的元件的等离子体暴露表面的优选材料。例如，氧化钇(Y203)可以用作等离子体暴露表面，如同共同转让的美国专利7，220，497所述，其内容通过引用并入此处。支撑构件 (比如室壁120)优选地是由铝和铝合金制成的。该元件和支撑构件优选地是由与等离子体处理室中用来处理半导体衬底的工艺气体化学兼容，并且导电和/或导热的材料制成的。可用于制造该支撑构件的示例性的合适材料包括铝、铝合金、石墨、电介质、半导体和Sic。支撑构件的优选材料是在其粘结于该化合物的部分被有被阳极化的铝合金6061。元件116/118/124可以用合适的导热和/或导电弹性体粘合材料附着于支撑构件 120/138/132，该粘合材料适应热应力，并在该元件和该支撑构件之间传递热和/或电能。 使用弹性体将电极总成的各表面粘结起来在例如共同持有的美国专利6，073，577中描述过，其内容通过引用并入此处。
在一个实施方式中，该弹性体接头是弹性体片粘合剂。该片粘合剂可以是任何合适的弹性体材料，比如与真空环境兼容并且在高温(比如200摄氏度)下耐热老化的聚合物材料。该弹性体材料可选地包括导电和/或导热微粒制成的填充剂，或其它形状的填充剂，比如金属丝网、编织或非编织导电纤维。可用于160摄氏度以上的等离子体环境的聚合粘合材料包括聚酰亚胺、聚酮、聚醚酮、聚醚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、氟乙烯丙烯共聚物、纤维素、三乙酸盐、有机硅和橡胶。优选地，该片粘合剂是导热有机硅粘合剂，其将铝支撑构件粘结于陶瓷或石英元件。优选地，该粘合剂承受在从室温到180摄氏度或更高(例如，在室温和300摄氏度之间) 温度范围内至少500%的高剪切应变(例如，500到900%、500到800%,500到700%或500 到600% )。更优选地，该粘合剂承受从室温到180摄氏度或更高(例如室温到300摄氏度) 的温度范围内至少300%的高剪切应变(例如，800到900%或800%到850% )。该粘合剂可能需要 50 到 300psi 量级(例如，50-100psi、100-150psi、150-200psi、200-250psi 或 250-300psi)的切变应力以实现500%的应变(在室温到180摄氏度或更高温度下)。优选地，该粘合剂需要50到300psi量级的切变应力以达到800%的应变(在室温到180摄氏度或更高温度下)。例如，该粘合剂可能需要50-100psi、100-200psi或200-300psi的切变应力以达到800%的应变(在室温到180摄氏度或更高温度下)。最优选地，该粘合剂可能需要225-275psi量级的切变应力以达到600-800%的应变(例如，600-700%或700-800% ) (在室温到180摄氏度或更高温度下)。优选地，该粘合剂呈现线性切变应力/应变曲线，直到至少500%或直到至少800%，在从室温到180摄氏度或从室温到300摄氏度的温度范围内，然而近似线性也是优选的。更优选地，该粘合剂具有在最终故障处的最低可能最大切变应力，例如，在800%应变下(在从室温到180摄氏度或室温到300摄氏度的温度范围内) 小于或等于250psi的切变应力。优选地，在大约5，000次将该粘结的元件总成从室温加热到250摄氏度的循环后， 该片粘合剂呈现线性切变应力/应变曲线，知道至少500%或直到至少800%，在从室温到 180摄氏度或室温到300摄氏度的温度范围内，从50到300psi的切变应力。当该铝支撑构件和硅、陶瓷、或石英元件以不同速率热膨胀时，用于将这两个部件粘结起来的该粘合剂稱合这两个部件之间的负载。相反，当该粘合剂是软的(根据一个实施方式，在给定应变下有低切变应力)时，这两个部件不会引起应力或隔板偏转到彼此中。 优选地，该支撑构件和元件在该两个啮合表面的非粘结区域之间有空隙。隔板偏转可能导致这两个部件的热膨胀过程中该支撑构件表面的非粘结区域沿着该元件表面的非粘结区域接触并摩擦。这样的摩擦可可能导致从一个或两个表面擦伤或磨掉微粒。因此，当该粘合剂是软的时，由于没有或有很少的隔板偏转以及来自由于热膨胀系数的不匹配带来的部件变形产生的更少的相对摩擦，所以产生更少的微粒污染物。该片粘合剂可以是用高分子量二甲基硅酮和可选的填充剂配制的，或者它可以是围绕玻璃纤维筛(纱布)、金属筛成长的或者由玻璃微珠和/或玻璃或其它材料的纳米珠混合成的，以适应各种应用的要求。优选地，该片粘合剂是用围绕Al2O3微珠成母体的高分子量二甲基硅酮配制的。片粘合剂的组合层可以被制造或叠层，其具有不同的物理性质。在一个优选实施方式中，该片粘合剂的各区域可以被离散地配制为具有不同的物理性质。物理性质的例子是导热性、弹性、拉伸和切变强度、厚度、热膨胀系数、耐化学性、微粒腐蚀和工作温度范围。例如，填充的弹性材料可以经受等离子体腐蚀并且有可能在等离子体处理过程中释放导电填充剂微粒。在等离子体处理过程中，离子或基团可能移动到通道或空隙中，导致围绕该通道或空隙的接头交界处的该填充的弹性材料的腐蚀。例如，在蚀刻过程中，源自被等离子体腐蚀的弹性体材料的铝合金填充剂微粒可能沉积在该晶圆上而产生缺陷。在一个实施方式中，为了减少导电填充剂微粒的释放，该片粘合剂的各区域可以被离散地配制为具有不同的填充剂微粒密度。例如，暴露于通过通道或空隙迁移过来的离子或基团的该片粘合剂在该接头交界处的区域可以是非填充的(没有填充剂微粒)而不暴露于该离子或基团的该片粘合剂的其它区域可以包括填充剂微粒。可选地，被离散地配置为具有不同物理性质的该片粘合剂的各区域可以是共面的。优选地，该弹性体片粘合剂的高纯度弹性体材料是基于联苯二甲基硅酮共聚物的热固化导热有机硅。例如，该弹性体片粘合剂是从导热的在室温下未硫化的有机硅片配制的，该有机硅片是可以从NUSIL TECHNOLOGY公司得到的商品CV-2680-12。优选地，该有机硅片粘合剂产品使用Al2O3填充剂，并被配置为是热固化的，也就是说，优选地，该片粘合剂不需要单独的活化剂施加来启动交联(cross-linking)反应。优选地，该片粘合剂被配制为具有合适的热活化成分以在预定固化温度下执行该交联反应，例如，该热活化交联剂可以是过氧化物。一个这样配制的粘合剂片的一个实施例是HCR-9800-30，可以从NUSIL TECHNOLOGY 获得。在该弹性体是导电弹性体的情况下，该导电填充剂金属可以包含导电材料的微粒。可用于等离子体反应室的对杂质敏感的环境的潜在导电材料是镀镍碳粉、镍粉、碳纤管、石墨烯、石墨及其结合。在该弹性体是导热弹性体的情况下，该导热填充剂金属可以包含导热金属或金属合金微粒。可用于等离子体反应室的对杂质敏感的环境中的一种优选金属是铝合金、氧化铝(Al2O3)或氮化硼(BN)。优选地，该弹性体片粘合剂具有低强度，可以承受高剪切应变并具有高导热率。优选地，热传导率在0. 2ff/mK,更优选地在至少I. Off/mK,最优选地在至少 I. 5W/mK(例如，0. 2-2. Off/mK,0. 75-1. 5W/mK)。在弹性体片粘合剂中比在液体或浆糊弹性体粘合材料中能够实现导热和/或导电微粒的更均匀分布。为了保持在最终形成的接头的弹性极限内，使用合适的粘合厚度。也就是说太薄的片粘合剂接头在热循环过程中可能撕裂而太厚的粘合剂接头会减少其连接的部件间的热传导率。使用导电和/或导热弹性体不是必须的，因为如果需要的话可以通过该弹性体接头的很薄的区域由电容耦合供应足够的RF电力。图2A-2C显示了粘结于下电极的静电卡固器件的一个实施方式。在图示实施方式中，该支撑构件包含电极132和中间层134。该元件包含通过粘结材料122附着于支撑构件中间层134的衬底支座124。中间层134可包含温度控制通道和连接到卡固电力供应 128的静电卡固器件136。这样的支撑构件不是特别限制的，并可以包含具有静电卡固器件 136、中间层134和/或嵌入其中的下电极132的电介质或半导体本体。图2A-2C显示了一个实施方式，其中缺口 135位于支撑构件中间层134中，其具有位于其中的粘合剂122的扁平片以粘结衬底支座124和支撑构件中间层134的啮合表面。 图2C显示了图2B中显示的支撑构件的上边缘的细节视图。图2C中的实施方式显示了有更大的深度137的缺口 135以接收具有凸起部125的扁平片粘合剂122。例如，这样的凸起部125允许具有更厚部分的扁平片粘合剂122适应衬底支座124对比支撑构件中间层134 接头的圆周处的更大的剪切应变而不会使该弹性体撕裂或该构件隔板(diaphraming)。在图2D中显示的另一个实施方式中，外部保护环139可以由外部保护环139中的缺口中的片粘合剂127的单一圆锥环粘结于支撑构件中间层134。该元件和支承构件的啮合表面可以是平面的或非平面的。例如，一个啮合表面可以是平面的，而另一个可以包括用于接收该片粘合剂粘结材料的缺口。参考图2A-2C，衬底支座124的下表面是平面的而支撑构件中间层134的上表面是非平面的，在平面135和137 之间有一个台阶。替代地，该啮合表面的外形可以提供联锁和/或自我对准装置。图3A描绘了光学管116的一个实施方式。光学管是具有内径150的中空管，其与例如由石英制成的真空室(参考图IA和1B)连通。窗座152和围绕窗座圆周的支座边框 154支撑弹性体粘合剂片以将该窗粘结于光学管116。图3B显示了由弹性体片粘合剂162 的圆角(filleted)环粘结于光学管116的窗160。窗160可以是比如蓝宝石等材料的。优选地，窗160的直径在4到55mm之间(例如，5、10、13、20、25、40、51mm)，厚度在O. 75到3mm 之间(例如I或2mm)。图3C显不了窗160粘结于窗座152以前光学管116的局部横截面。图3D显不了光学管116的侧视图，其中窗160由弹性体片粘合剂162的圆角环粘结于光学管116。图3D 的细节AA显示在图3E中，图3E显示了光学管116的上部的局部横截面视图，其中窗160粘结于窗座152和支撑边框154。弹性体片粘合剂162粘合于窗160的侧面部分和底部部分。 弹性体片粘合剂在粘结区域164中将窗160的底部粘结于窗座152。邻接粘结区域164的非粘结区域166接界于(borders)光学管116的内径表面150。使用弹性体片粘合剂允许在粘结区域164中的精确放置而不污染非粘结区域166。为了提高该弹性体粘合材料的粘合性，该啮合表面优选地涂覆有合适的底涂剂。 当该粘合材料是从上述NUSIL TECHNOLOGY HCR-9800-30材料配制而成时，该底涂剂可以是 NUSIL TECHNOLOGY制造的商品SP-120或SP-270有机硅底涂剂。优选地，这样的底涂剂被用于该啮合表面，并在将该片粘合剂放置在表面位置上之前被干燥。该底涂剂可以作为薄涂层通过任何合适技术(比如擦拭、刷、喷淋)施加在该元件和/或支撑构件的离散的粘结表面上以形成后来施加的粘结材料的粘结点。如果该底涂剂包含溶剂，通过擦拭施加该底涂剂可以通过清洁该表面而提高粘着性。当在空气中在室温下固化时，含硅氧烷的底涂剂与空气反应并产生硅粘结点。这样的底涂剂提供粘结点的量的可视指示，因为有过量底涂剂的位置显得满是粉末。该片粘合剂优选地在转移片(transfer sheets)之间以进行处理(handling)。优选地，该转移片是由DUPONT制造的TEFLON。转移片优选地阻止例如未固化的片粘合剂的变形和损害。通过除去一个转移片并将该粘合剂片的暴露表面应用到第一啮合表面、除去另一个转移片并将第二啮合表面应用到该粘合剂片的另一个暴露表面，而将表面该片粘合剂应用到啮合表面或底涂过的啮合表面。该粘合剂片表面可以是粘的(tacky)并且优选地， 可以使用工具以精确地除去转移片并将该片粘合剂放在该啮合表面上。更优选地，该啮合表面上的该粘合剂片可以在真空下被放置以吸出该粘合剂下方的任何空隙并施加临时的固定载荷(seating load),比如通过真空装袋。
在该片粘合剂粘结材料被施加到该表面中的至少一个之后，该部件可以被组合从而各表面在压缩下(比如在静态重量下)或通过真空袋内的大气压而被压在一起。因此该弹性体是片粘合剂形式的，所以不是一定要施加初始轻微压力(比如手的压力)以使该弹性体在整个待形成的接头上展开。然而，轻微压力(比如手的压力)或替代地，真空袋内的轻微大气压负载是需要的，以使该粘合剂固定于(seat)该啮合表面。在大约五分钟或更少的固定载荷之后，优选地，除去该粘合剂上的所有载荷。该固化应当优选地在没有任何显著的静态重量或真空袋负载的情况下被执行。该粘结可以在较高温度下在大气压或保护气体环境下固化。该总成可以被放于对流烘箱中并被加热以活化固化该粘合的交联处理。例如， 可热固化的粘结材料被在110摄氏度到122摄氏度之间的主要固化温度下(例如，116摄氏度)处理10到20分钟(例如15分钟)。在成功检查该总成后，该粘结材料可以在140摄氏度到160摄氏度之间的次要固化温度下(例如150摄氏度)处理I. 5到2. 5小时(例如 2小时)。可选地，只施加该次要固化2. 5到3. 5小时(例如3小时)而跳过该主要固化。优选地，该片粘合剂保持其几何形状从而在粘结和固化过程中该片粘合剂不凸起或流动。然而，固化过程中该片粘合剂的体积变化可能达到5%。优选地，该片粘合剂在固化过程中之经历不多于2到3%的体积收缩。在等离子体处理过程中，该弹性体粘结元件总成能够保持高工作温度、大功率密度和长射频小时。而且，在半导体晶圆的等离子体处理过程中，使用粘合剂弹性材料作为连接元件总成的机构相对非片粘合剂有额外的优点。具有残留的未使用的底涂剂的元件的区域(非粘结区域)可能是污染源。例如， 使用硅氧烷底涂剂(例如，RHODIA SILICONES VI-SIL V06C)已经确定具有引入污染物(包括钛)水平的可能。钛污染物有可能与硅衬底反应，在蚀刻处理过程中在该衬底的不期望区域中形成硅化钛。通过将该底涂剂选择性地施加到该元件总成上后来会施加片粘合剂粘结材料的区域而不是广泛地用该底涂剂涂覆所有表面，片粘合剂允许减少来自该底涂剂材料的污染物。该片粘合剂允许该弹性体在底涂过的表面上的放置，减少了弹性体放置中的误差量或不确定性，这又带来了底涂剂的更精确和节约的施加。作为优选实施方式，该片粘合剂可以是在厚度方向(叠层的)或平面方向(共平面的)上有一种或多种不同物理性质的各种平面宽度的扁平环的组合单层或组合堆栈层。 图4显示了具有不同的共平面物理性质的扁平环片粘合剂122的一部分。例如，内部部分 62和外部部分64可以是用于低微粒污染物释放的未填充的有机硅弹性体片粘合剂，而中间部分66可以包含用于热传导的Al2O3微粒。图5显示了片粘合剂123的一个实施方式。片粘合剂123可以是多个具有凸起部 68(小台阶)的各种宽度的扁平的圆环或半圆环。表面70和72可粘结于元件啮合表面中的缺口(未示，但是类似于支撑构件中间层134中的缺口 135和137)或表面70可粘结于没有缺口的元件啮合表面，比如该室衬垫118的啮合表面。表面74和76可粘结于支撑构件中间层134啮合表面中的缺口(类似于缺口 135、137)或表面76可粘结于没有支撑构件的缺口，比如图IA中的室衬垫支撑构件138。例如，该片粘合剂可以被排列为各种宽度和厚度的点、三角形、行列、及其他几何形状的均匀或非均匀图案而不受限制。图12显示了圆锥体206、方形条208、三角形210、圆点212和具有凸起部214的圆点式的片粘合剤。该片粘合剂可以是多个这样的几何形状， 以粘结该元件和支撑构件的啮合表面上的粘结区域。然而，在另一个实施方式中，该片粘合剂可以是有“蜘蛛网”几何形状的单片以精确地匹配于粘结区域而留下非粘结区域。例如， 可以为气体通道、螺栓孔或提升销留下非粘结的区域。图7显示了单片122的一个实施方式的平面视图，以粘结，例如，衬底支撑元件124和支撑构件中间层134的啮合表面。相应地，片粘合剂122中的空白78对应于非粘结区域。在此实施方式中，这样的非粘结区域将对应于该卩齿合表面面积的80%以上。图8显示了一个实施方式，其中该元件总成包含室衬垫元件和室衬垫支撑构件。 室衬垫118可以是由瓷砖(tiles) 119组成的。例如，瓷砖119可以是石英、SiC、氮化硅、含陶瓷的氧化钇、硅石等等。用于将该等离子体约束在围绕该衬底支座124上的晶圆的空隙中的等离子体筛(screen) 352从衬垫118的下端向内延伸。在图IA和IB显示的实施方式中，衬垫118是由支撑构件138支撑的，支撑构件138可以包括可弹性弯曲的框架，该可弹性弯曲的框架是由内支撑框架和外支撑框架构成的。为了在处理衬底的过程中将该衬垫保持在所需温度下，在支撑构件138的顶部上提供加热器142。在运行时，加热器142用于加热衬垫118，而从衬垫118除去热量可以由温度控制构件350实现，温度控制构件350通过该内和外框架从该衬垫吸收涉粮。还可以使用其它类型的加热装置(比如嵌入在该衬垫中的加热器或合适的热辐射装置)。合适热辐射器的细节在共同持有的美国专利6，227，140 中公开，其内容通过引用并入此处。在图8所示实施方式中，等离子体室衬垫118包含联锁陶瓷衬垫元件，比如扁平瓷砖119。为了为该等离子体提供电气接地通路，优选地，瓷砖119是导电材料(比如硅或碳化硅)制成的。这样的材料提供了一个附加利益，即它不包含铝，因此减少了铝对处理过的衬底的污染。根据ー个优选实施方式，SiC瓷砖粘结于招支撑板336。一种优选的粘合材料是导电弾性体片粘合剂140，其可以吸收由SiC和Al的不同的热膨胀系数带来的横向应力。每个瓷砖和支撑板总成可以由可弹性弯曲的340附着于该室壁，框架340包括内框架 342和外框架344。该衬垫的温度控制是通过由电导线供应电カ的加热器142和温度控制构件350实现的。在此实施方式中，该片粘合剂弾性体材料可以作为包含通道360的区域之间的连续的环形区图案140被施加。然而，在施加该弾性体材料之前，可以在对应于该弾性体材料的同样的环形区图案中施加底涂剂。这种通道360可以是螺栓孔，或被充满热传递气体以接触瓷砖119的外表面(背部)以进行温度控制。尽管图中显示该片粘合剂是施加在环形区的，然而施加片粘合剂的图案不受限制而且可以以其它图案(比如不是环形的区域)施加。片粘合剂可以被切割为预期图案和被从该转移片中除去的部分以允许该片粘合剂的离散部分向待连接的部件的转移。该底涂剂可以以预定的粘结区域图案(被非粘结区域围绕)被施加到瓷砖119的外表面。在一个实施例中，通过在相对于參考点的単一位置或多个位置接触分发器的ー个或多个出口，毎次生成ー个或多个区域，而用该分发器(例如，神经末梢分发器)在图案中施加该底涂剂。在另ー个实施方式中，该预定图案可以通过用具有该预定图案中的开ロ的掩模覆盖该瓷砖119的外表面而施加。该底涂剂可以以任何适当的预定图案(例如，多个离散区域、半径和/或间断的环形区)施加，只要该底涂剂只施加到该片粘合剂弾性体材料下的区域。该底涂剂还可以通过该掩模的开ロ通过擦拭、刷、喷淋施加。上面描述的两种方法还可以用于将底涂剂施加到支撑构件138的承担负载的表面。在只将该底涂剂施加到该片粘合剂弾性体材料下方的选定区域中时，与该底涂剂的施加有关的污染物可以显著減少。掩模材料的例子可以包括KAPTON (聚酰亚胺基材料)、MYLAR (聚酯纤维基材料)或TEFLON (氟聚合物树脂)，都可以从DU PONT得到。该片粘合剂相对于液体、凝胶和浆糊粘合剂有额外的优点。例如，如图9A和9B中所示，当待连接的元件总成部件包含通道32和/或44(即，元件24有通道32和/或支撑构件34有通道44)时，在该弾性体固化前当该元件被压在一起时液体或浆糊状未固化弾性体材料50的流动必须被控制。通道32和44可以是螺栓孔、气体通道、提升销开ロ、伸縮接头等。当该未固化浆糊50被施加在两个元件之间并按压时，难以控制该未固化的弾性材料的流动。如图9B所示，未固化的弾性体材料50的不受控制的流动科恩能够导致气体通道 32和/或44的阻塞或堵塞。结果是，需要额外的清洁或机械加工来清洁被阻塞或堵塞的气体通道32和/或44。该片粘合剂弾性体材料可以避免这样的问题，因为该片粘合剂52可以以比图IOA所示的液体或浆糊弾性体材料更细微的容差被放置在待连接的各元件总成部件之间。该片粘合剂可被配置为呈现处良好的体积控制而不会泄漏或流动到不期望的区域。同样地，该片粘合剂弾性体材料52可以比该液体、浆糊或凝胶更靠近通道32/44而没有阻塞或堵塞通道32/44的危险。当元件24和支撑构件34是由具有不同热膨胀系数的材料组成吋，该弹性材料的厚度可以被改变以适应热膨胀的差异。例如，在图8中，瓷砖119可以是硅而支撑板336可以是金属(例如，铝、不锈钢、铜、钥或其合金)。然而，如果两个热膨胀系数差异更大的元件(即，铝和硅)被粘结起来的话，在温度固化过程中或电极操作过程中加热时，由于不同的热膨胀速率，该弾性体粘结材料中产生不均匀的切变应力。例如，參考图2A，如果圆形铝支撑构件134同心粘结于圆形静电卡固叠层板124时,支撑构件134和衬底支座124的中心附近的弾性体粘结材料中的切变应カ在更高的处理温度下是最小的。然而，铝支撑构件 134的外部部分比静电卡固叠层板124的外部部分经受更大量的热膨胀。因此，当这两个材料粘结起来时，在支撑构件134或顶部叠层板124的外部外围边缘中(哪里热膨胀的差异是最大的)出现最大切变应力。图IOA和IOB的实施方式描绘了减少与使用弾性体材料作为连接元件总成的机构有关的复杂度的ー种途径。图IOA显示了粘结于通道44之间的支撑构件34的承载表面中的缺ロ 48的片粘合剂52的一个实施方式。图IOB显示了粘结于通道32/44之间的支撑构件34的承载表面38和元件24的粘结表面28的片粘合剂52。片状的粘合剂可以提供卓越的粘结厚度控制以精确控制很大面积上粘结表面的平行度，从而不需要插入物或垫片来控制粘结厚度或平行度。片状允许卓越的体积控制以限制或阻止粘合剂泄漏到不期望区域。该片粘合剂的施加避免了对用于施加液体或浆糊状粘合剂的精确分发设备的需要。因此消除了与自动和/或人工分发过程的进料速度和粘合剂分发小珠的相关的干燥、颈缩或成珠的问题。该片粘合剂具有导热填充剂的更均匀悬浮、 更好的货架寿命，和/或可以提供更高效而可靠的制造过程。优选地，该片粘合剂可以被切割为预成形形状，例如通过激光、水力喷射、冲模切割、绘图切割及其他切割方法。该片粘合剂还可以被浇铸成预形成形状，例如通过浇鋳，比如模铸或碾压(rolling)。优选地，该片粘合剂是作为TEFLON的转移片(未示)之间的层叠被切割、处理和传送的。图11显示了位于元件118的粘结表面146中的缺ロ之间的片粘合剂140a/140b 的立体图。这种缺ロ可以是任何形式的，比如是跑道凹槽形式的。图中还显示，该片粘合剂具有部分140b和部分140a，从而部分140a可以是用于低微粒污染物释放的有机硅弾性体片粘合剂而中央部分140b可以包含用于导热的Al2O3微粒或用于导电的微粒。片粘合剂 140a/140b具有凸起部从而该片可以装在元件118和支撑构件138的啮合表面之间。该啮合表面是元件118上的粘结表面146和支撑构件138的承载表面144。粘结表面146指的是在远离等离子态的エ艺气体的方向上的表面。该元件还具有至少ー个暴露于等离子体的内表面142。啮合表面38中的缺ロ 48可以被定位以精确控制粘结和非粘结区域。该非粘结区域可以是啮合表面38的表面面积的1%到95%。例如，该非粘结区域可以是啮合表面 38 的表面面积的 1-5 %、5-10 %、10-15 %、15-20 %、20-30 %、30-40 %、40-50 %、50-60 %、 60-70 %、70-80 % >80-90 %或90-95 %。通道44在非粘结区域中而该片粘合剂粘合该粘结区域。可选地，该元件和/或该支撑构件可以是没有通道的。片粘合剂的边缘(例如，扁平环52的内径或外径)和表面38中的通道44的开ロ之间的距离可以被精确控制以优化粘结性质，并且如同前面提到的，消除了非片状弾性体粘合剂的泄漏或膨胀堵塞通道44的危险。优选地，该片粘合剂在固化前、固化过程中和固化后基本上保持它的原始尺寸并且保持同样的形状而不会縮小或縮小很少，例如，固化后有2-3%的体积缩小。在图9A中，液体或浆糊状粘合剂50的小珠沿着缺ロ 48中的横截面中显示的小珠 50的弯曲表面接触支撑构件34。小珠50和支撑板38的啮合表面之间的接触面积比小珠 50更窄，并且难以控制粘结的均匀性和可再现性。在图9B中，当元件24被啮合到支撑构件34时，液体或浆糊状粘合剂小珠50和支撑构件和元件38/28的啮合表面之间的接触被限制，并且难以控制，从而该接触面积会比小珠50的直径更小，为了实现支撑构件34和元件24之间合适的粘结强度和导热和/或导电率所需的接触面积，需要过量的液体或浆糊状粘合剤。在图IOA中，弹性体片粘合剂52沿着平行于该支撑构件表面的缺ロ 48中横截面中显示的该粘合剂片的预定表面精确地接触支撑构件34。粘合剂片52和支撑构件34和元件24的啮合表面38/28之间的接触面积提供了对于图IOB中所示的弾性体粘合剂的体积的最大接触面积比例。与液体/浆糊状粘合剂相比，片粘合剂52的更大的接触面积允许在粘结时使用更少的弾性体片粘合剂52来达到支撑构件34和元件24之间合适的导热和 /或导电率、粘结强度和粘结弹性。在固化以前，该片粘合剂优选地具有物理上稳定的本性。固化以前的片粘合剂是具有尺寸稳定性的未硫化的、未交联成分。该未固化的片粘合剂可以是可延展的。如同提到过的，优选使用转移片来处理该未固化的片粘合剂以防止该片粘合剂在固化前变形。在加热时，交联剂(比如过氧化物填充剂)优选地以与未固化的片粘合剂总体相同的形状固化该片粘合剤。在固化以后，该片粘合剂在机械カ被除去以后回到相同的形状。更大的接触面积控制増加了粘结的部件之间的导热和/或导电率。固化的片粘合剂还保持可与固化的凝胶弾性体相比在高容量的填充剂微粒下的弾性，以及比固化的液体和浆糊弾性体在高容量填充剂微粒下的更大的弾性。对于给定容量的弾性体粘合剤，通过在该弾性体片粘合剂中使用高容量填充剂微粒，在各粘结部件之间可以实现更大的导热和/或导电率而不会牺牲粘着強度或弾性。优选地,预形成的形状被安装到该哨合总成的捕获腔(captivating cavities) 48 中。安装可以通过比如人工执行、用安装工具人工执行或用自动化机械执行等方法执行。该粘合剂片可以被配制为具有有限或无限的工作时间，然后当方便固化时被热固化。如图IOA和IOB所示，支撑构件34以这种方式被连接到元件24，即元件24的第一通道32和支撑构件34的第二通道44流体连通。为了增强粘合性，底涂剂46也可以以与施加到元件24的粘结表面28的相同的预定图案被施加到支撑构件34的承载表面38。在替代实施方式中，支撑构件34或元件24可包含增压室(plenums)以分配一种或多种气体以进行温度控制或者以期望的气体分布图案供应エ艺气体。在另ー个实施方式中，通道32 可以与ー个或多个通道44流体连通。在ー个优选实施方式中，该片粘合剂将元件28的粘结表面粘结于支撑构件38 的承载表面，使两者之间在非粘结区域中有51到381iim(0. 002到0.015英寸)的空隙。例如，该支撑构件承载表面和/或该元件外表面上的缺ロ 48的深度优选地是102到 508 u m (0. 004到0. 020英寸)，例如100到200 y m或200到500 u m。更优选地，该缺ロ 48 的深度是178 um(0. 007英寸)。然而，该支撑构件承载表面和该元件粘结表面可以是同该片粘合剂粘结的而没有缺ロ。也是优选地，该片粘合剂粘结平行于该元件粘结表面的该支撑构件承载表面，该两个啮合表面之间距离的变化小于+/-25 um(0. 001英寸)。实施例片粘合剂的非限制性实施例被像上面描述的那样配制、热固化和测试。试验样品是由该片粘合剂组成的以模拟该片粘合剂在啮合表面之间的粘结中的性能，然而应当注意，元件和支撑构件之间的实际粘结的试验结果没有在这里显示。剪切试验是在室温下和在较高温度下(例如，在180摄氏度下)执行的。高温疲劳测试是在例如180摄氏度下执行的。图12显示了在室温下实施例I片粘合剂的剪切试验結果。实施例I显示了ー个近似线性的应カ应变曲线，有超过800%的剪切应变以及在高剪切应变下的低切变应カ。用这种软的片粘合剂制成的粘结适用于适应具有由耦合力带来的粘结元件和支撑构件的小隔板(diaphraming)的高剪切应变。图13和15显示了实施例2片粘合剂在180摄氏度下的剪切试验結果。实施例2 经历了近似线性的应カ应变曲线，在180摄氏度下有超过700 %的剪切应变和高应变下的低強度。这种软的片粘合剂适于适应高剪切应变而没有粘结元件和支撑构件之间的隔板 (,diaphraming)。图14显示了在180摄氏度下实施例3片粘合剂的疲劳试验結果。该疲劳试验被执行超过36，000个循环(cycles)(显示了约35，000个)。尽管只测试了片粘合剂的样品， 然而每个循环模拟了一次热循环，其中在等离子体处理过程中由于该支撑构件和元件的材料的热膨胀系数的差异，支撑构件扩展的量不同于元件的扩展的量。图15显示了在超过 36，000个循环的疲劳试验后在180摄氏度下实施例3片粘合剂的剪切试验結果。实施例3 呈现了近似线性的应カ应变曲线，在180摄氏度下超过500%的剪切应变和在高应变下的低強度。这种软的片粘合剂粘结适于适应高剪切应变而即便在36，000个温度循环后仍没有粘结元件和支撑构件的隔板(diaphraming)。尽管本发明时參考其具体实施方式
进行详细描述的，然而，对本领域的技术人员来说，显然，可以在不悖离所附权利要求的范围的基础上，对本发明作出变更和修改。
权利要求
1.一种在用于半导体衬底处理的等离子体处理装置中使用的粘结元件总成，该元件总成包含具有至少一个用于支撑元件的承载表面的支撑构件；该至少一个承载表面上支撑的该元件具有至少一个暴露于等离子体的表面；以及在该至少一个承载表面和该元件的啮合表面之间的弹性体片粘合剂接头，以允许在温度周期变化过程中由该支撑构件和该元件的热膨胀的不匹配带来的该元件相对于该支撑构件的横向移动。
2.根据权利要求I所述的粘结元件总成，其中该支撑构件包含下电极、机械夹具、静电卡固器件、光学管和/或限定等离子体处理室内部空间的室侧壁；以及该元件包含在该内部空间中在上面处理该衬底的衬底支座、气体注射器、气体环、气体喷嘴、气体分配板、温度控制气体分配板、围绕该衬底的环、等离子体约束筛、用于保护该室侧壁免于被该工艺气体损害的衬垫和/或光学管窗。
3.根据权利要求I所述的粘结元件总成，其中(a)该支撑构件的啮合表面平行于该元件的啮合表面，(b)该支撑构件的啮合表面不平行于该元件的啮合表面和/或(b)该元件是由单晶硅、多晶硅、石墨、石英、蓝宝石、陶瓷、碳化硅、氮化硅、含氧化钇的陶瓷、BN、B4C及其结合形成的；以及该支撑构件是由铝、石墨、铜、矾土、石英、氧化锆、氮化硅、氮化铝、碳化硅、钢、钥、钨或其结合构成的。
4.根据权利要求I所述的粘结元件总成，其中该弹性体片粘合剂接头包含导热和/或导电有机娃粘合剂片。
5.根据权利要求4所述的粘结元件总成，其中该弹性体片粘合剂接头在室温到300摄氏度的温度范围内可以在横向方向上由约50到300psi的切变应力弹性变形到至少500% 的剪切应变。
6.根据权利要求5所述的粘结元件总成，其中该弹性体片粘合剂接头在室温到300摄氏度的温度范围内可以在横向方向上由约50到300psi的切变应力弹性变形到至少800% 的剪切应变。
7.根据权利要求5所述的粘结元件总成，其中该弹性体片粘合剂接头在室温到180摄氏度的温度范围内可以在横向方向上由约100到200psi的切变应力弹性变形到至少500 % 的剪切应变。
8.根据权利要求5所述的粘结元件总成，其中在5000次将该粘结元件总成从室温加热到250摄氏度的温度循环之后，该弹性体片粘合剂接头在室温到300摄氏度的温度范围内可以在横向方向上由约50到300psi的切变应力弹性变形到至少500%的剪切应变。
9.根据权利要求4所述的粘结元件总成，其中(a)该导热和/或导电的有机硅粘合剂片包含两个或多个有不同物理性质的叠层和/或(b)该导热和/或导电的有机硅粘合剂片包含两个或多个有不同物理性质的共平面部分。
10.根据权利要求4所述的粘结元件总成，其中该传导性有机硅粘合剂片的至少一个部分具有约O. 2到I. Off/mK的导热率和/或该传导性有机硅粘合剂片的至少一个部分具有超过I. Off/mK的导热率。
11.根据权利要求4所述的粘结元件总成，其中(a)该弹性体片粘合剂接头进一步包含在该支撑构件和/或该元件的一个或多个啮合表面上的底涂剂；和/或(b)该传导性有机硅粘合剂片包含均匀分布的传导性填充剂。
12.根据权利要求11所述的粘结元件总成，其中(a)该导热填充剂是由氮化硼(BN)、 氧化铝(Al2O3)、硅、碳化硅及其结合的和/或(b)该导热有机硅粘合剂片是(i)高分子量二甲基硅酮和该导热填充剂，( )高分子量二甲基硅酮和围绕玻璃纤维筛(纱布)成长的导热填充剂，(iii)高分子量二甲基硅酮和围绕金属筛成长的导热填充剂或(iv)高分子量二甲基硅酮和与玻璃微珠或纳米珠混合的导热填充剂制成的。
13.根据权利要求I所述的粘结元件总成，其中该啮合表面之间的空隙距离的变化小于+/-25微米(O. 001英寸)。
14.根据权利要求I所述的粘结元件总成,其中(a)该弹性体片粘合剂接头包含被浇铸或被碾压成预成形形状的弹性体片粘合剂；(b)该弹性体片粘合剂接头包含被冲模切割成预成形形状的弹性体片粘合剂；(c)该弹性体片粘合剂接头包含被激光切割、绘图切割和/ 或水力喷射切割成预成形形状的弹性体片粘合剂；和/或(d)该啮合表面之一包含空腔。
15.根据权利要求14所述的粘结元件总成，其中(a)该空腔的深度在100到200μ m范围内；(b)在空腔的深度在200到500 μ m范围内；(c)该空腔包含凸起部，该凸起部的尺寸与该片粘合剂的尺寸相匹配；(d)该片粘合剂将该元件的啮合表面粘结到该支撑构件的该至少一个承载表面，其中该元件的该啮合表面与该支撑构件的该至少一个承载表面之间间隔开50到400微米；(e)该片粘合剂接头包含单片形式的有机硅粘合剂片；(f)该片粘合剂接头包含一个或多个扁平环、具有凸起部的扁平环、圆柱体、扁平或圆柱状多角形、块状或其结合的形式的有机硅粘合剂片；和/或(g)该弹性体片粘合剂接头包含热固化粘合剂。
16.一种连接用于处理半导体衬底的等离子体处理装置中使用的总成的方法，包含将预定图案的未固化的弹性体粘合剂的片的第一表面施加到预定图案的待粘结区域中的支撑构件的至少一个承载表面，该待粘结区域不包括要保持不粘结的区域；将元件的至少一个粘结表面施加到预定图案的待粘结区域中的该未固化的弹性体粘合剂的片的第二表面，该元件具有被暴露于等离子体的至少一个其它表面；以及将该元件的该至少一个粘结表面粘结到该支撑构件的该至少一个承载表面以形成总成，其中该弹性体粘合剂的片位于该元件的该至少一个粘结表面与该支撑构件的该至少一个承载表面之间。
17.根据权利要求16所述的连接等离子体装置中使用的总成的方法，进一步包含将底涂剂施加到预定图案的该支撑构件的该至少一个承载表面；以及将底涂剂施加到预定图案的该元件的该至少一个粘结表面。
18.根据权利要求17所述的连接等离子体装置中使用的总成的方法，其中将底涂剂施加到该元件的该至少一个粘结表面包含用具有预定图案的开口的掩模覆盖该至少一个粘结表面并在该至少一个粘结表面的未遮蔽区域上涂覆该底涂剂，和/或将底涂剂施加到该支撑构件的该至少一个承载表面包含用具有预定图案的开口的掩模覆盖该至少一个承载表面并在该至少一个承载表面的未遮蔽区域上涂覆该底涂剂。
19.根据权利要求18所述的连接等离子体装置中使用的总成的方法，其中该掩模中的该预定图案是多个半环形区。
20.根据权利要求16所述的连接等离子体装置中使用的总成的方法，其中(a)施加该未固化弹性体粘合剂的片的该第一表面包含使用机械切割、冲模切割、激光切割、水力喷射切割、等离子切割、绘图切割及其组合之一将该弹性体粘合剂粘结材料的片预切割为该预定图案；(b)该元件的该至少一个粘结表面和/或该支撑构件的该至少一个承载表面包含在该预定图案的至少一部分上方的通道；(c)该弹性体粘合剂的片是填充的、未固化的弹性体有机硅片；和/或(d)该未固化弹性体有机硅的片是用铝、氧化铝、硅、碳化硅、氮化硼或其合金之一制成的传导性微粒填充的填充的、未固化的弹性体有机硅片。
21.根据权利要求16所述的连接等离子体装置中使用的总成的方法，其中(a)粘结进一步包含通过在静态重量下或可选地通过真空袋内的气压将该元件的该至少一个粘结表面和该支撑构件的该至少一个承载表面压在一起而固定该片粘合剂，其中该未固化的弹性体粘合剂的片是可热固化的；(b)当该静态重量或该真空被除去时，在固定后，加热该总成以固化该未固化的弹性体粘合剂；(c)该元件是由单晶硅、多晶硅、石墨、石英、陶瓷、碳化硅、含氧化钇的陶瓷、BN、B4C或其结合制成的；以及该支撑构件是由铝、石墨、铜、矾土、石英、氧化锆、氮化硅、氮化铝、碳化硅或其结合构成的；(d)施加该未固化的弹性体粘合剂的片的该第一表面包含在将该第一表面施加到该支撑构件的该至少一个承载表面之前从该第一表面除去转移片；(e)施加该元件的该至少一个粘结表面包含在将该元件的该至少一个粘结表面施加到该未固化的弹性体粘合剂的片之前，从该弹性体粘合剂的片的该第二表面除去转移片；(f)施加该未固化的弹性体粘合剂的片的该第一表面包含在将该第一表面施加到该支撑构件的该至少一个承载表面之后，向该未固化的弹性体粘合剂的片和该支撑构件施加真空以除去其间的空隙；(g)施加该元件的该至少一个粘结表面包含在向该未固化的弹性体粘合剂的片的该第二表面施加该元件的该至少一个粘结表面之后，向该未固化的弹性体粘合剂的片、该元件和该支撑构件施加真空以除去其间的空隙；和/或(h)该元件包含衬底支座、围绕该衬底的环、等离子体约束筛、光学管窗、室侧壁衬垫、 气体注射器、气体环、气体喷嘴、气体分配板、和/或温度可控的气体分配板，而该支撑构件包含下电极、机械夹具、静电卡固器件、光学管和/或限定该等离子体处理室的室侧壁。
22.一种用包含权利要求I的该粘结元件总成的等离子体处理装置处理半导体衬底以减少微粒污染物的方法，该方法包含将衬底放置在该等离子体处理室的内部空间中的衬底支座上；用组合喷淋头电极总成、气体环或气体注射器将该工艺气体引入该等离子体处理室的该内部空间；在该等离子体处理室的该内部空间中在该衬底上方从该工艺气体生成等离子体；用该等离子体处理该衬底。
23.根据权利要求22所述的方法，其中该处理包含蚀刻该衬底。
24.一种用于减少半导体衬底的等离子体处理过程中的微粒污染物的元件总成，该元件总成包含具有至少一个用于支撑元件的承载表面的等离子体处理室的支撑构件；该至少一个承载表面上支撑的该元件具有至少一个将被暴露于等离子体的表面；以及将在该至少一个承载表面和该元件的啮合表面之间固化的未固化的弹性体片粘合剂接头，以允许固化以后在温度周期变化过程中由该支撑构件和该元件的热膨胀的不匹配带来的该元件相对于该支撑构件的横向移动，其中该弹性体粘合剂的片是填充的、热固化的、未硫化的弹性体有机硅片。
25.根据权利要求24所述的组合喷淋头电极总成，其中该未固化的弹性体片粘合剂是用过氧化物作为热活化成分以执行交联反应而配制的，该弹性体片粘合剂在固化过程中的体积收缩是3-5 %，或小于3 %。
全文摘要
提供一种减少半导体真空室(比如等离子体处理装置)中的微粒污染物的粘结总成，其包括粘结于元件和支撑构件的啮合表面之间的弹性体片粘结剂以适应该热应力。该弹性体片包含有机硅粘合剂以在室温到300摄氏度的温度范围内承受＝800％的高剪切应变，比如由可选填充剂的可热固化的高分子量二甲基硅酮。片状有对粘结表面的平行度的粘结厚度控制。该片粘合剂可以被切割成预成形的形状以适应规则或不规则形状的特征，最大化与啮合部件的表面接触面积，并能够被安装到空腔中。安装可以是手动进行、用安装工具手动进行或用自动化机械进行的。具有不同物理性质的片粘合剂的组合层可以是层叠的或共平面的。
文档编号H01L21/00GK102610477SQ20111003512
公开日2012年7月25日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者德安·杰伊·拉森, 汤姆·史蒂文森, 维克托·王 申请人:朗姆研究公司