CN107735386B - 用于修复在半导体加工中使用的设备件的方法 - Google Patents

用于修复在半导体加工中使用的设备件的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于修复在半导体工艺腔室中使用的半导体加工件的方法。该方法包括以下步骤：将该半导体加工件的部分机加工掉以形成机加工过的表面；在该机加工过的表面上方定位新部件以替代该部分；将钎焊层放置在该新部件与该机加工过的表面之间；以及加热至少该钎焊层以在该新部件与该半导体加工件之间形成气密接头。该半导体加工件可以是加热器或静电卡盘。该接头材料适于随后在半导体制造过程期间承受工艺腔室内的环境。

Description

用于修复在半导体加工中使用的设备件的方法
发明领域
本发明涉及用于修复半导体加工设备的方法，并且更特别地涉及修复衬底支撑基座。
背景
陶瓷的制作和陶瓷材料的接合可涉及需要非常高的温度和非常高的接触压力的工艺。例如，液相烧结可用于将陶瓷材料接合在一起。大型复杂陶瓷件的热压/烧结需要在非常专业化的工艺炉中有大的物理空间。在半导体加工中使用的加热器和静电卡盘可以由陶瓷制成，并且可以使用热压工艺制造。
在过去的二十年中，在半导体加工中使用的衬底支撑基座中陶瓷的使用大大增加。衬底支撑基座(通常称为加热器，静电卡盘(或e-卡盘或ESC)，真空卡盘，真空基座，或者只是基座)经常是在半导体器件的加工中活跃的参与者，并且可以提供许多功能，以协助产生所需的工艺结果。这些功能可包括但不限于加热，冷却，衬底夹持(静电或采用真空)，向衬底及其加工环境提供气体或真空，以及其他功能。由于陶瓷材料的某些性质，即良好的电绝缘性、高的操作温度、对某些电场的透明度、优异的耐腐蚀性和良好的机械稳定性，陶瓷已成为这些衬底支撑基座的材料选择。
使用陶瓷的一个缺点是与使用陶瓷材料制造这些衬底支撑基座相关的高成本。陶瓷衬底支撑基座通常每个花费数万美元，并且在一些情况下可超过10万美元。典型的半导体制造设施具有数千个衬底支撑基座。由于苛刻的操作环境，陶瓷衬底支撑基座具有有限的使用寿命，通常仅持续1至3年。大型的半导体制造工厂每年可以花费数千万美元用于更换陶瓷衬底支撑基座。
使用卡盘或加热器的更常见的失效之一是顶表面可能被损坏，其可包括翘曲或顶表面上的凹陷。这些类型的失效可能会在进入加热器或卡盘的使用寿命三个月就出现。陶瓷衬底支撑基座的典型寿命终止是由陶瓷的顶表面被磨损、蚀刻、破裂或以其它方式受损坏而造成的，致使陶瓷衬底支撑基座对于产生所需的工艺结果是无效的。
目前，衬底支撑基座的受损顶表面可以通过机加工成新的、平滑、无缺陷的顶表面来更新。这可以在许多装置上完成一次，有时多次。嵌入式加热器上方的陶瓷层或RF天线上方的陶瓷层不会太厚，因为如果顶层太厚，则基座将不会以高性能水平工作。因此，没有太多材料可用于允许重复机加工顶表面。此外，衬底支撑基座可以被设计或调整以与特定的顶层厚度一起使用。可导致与原始装置相同厚度的顶层的修复工序可为优选的。
所要求的是一种修复方法，其允许修复衬底支撑基座，使得这些非常昂贵的物品的寿命可以得到延长。
附图简要说明
图1是根据本发明的一些实施方案的在半导体加工中使用的板和轴装置的视图。
图2是根据本发明的一些实施方案的用于板的高温压机和炉的简图。
图3是根据本发明的一些实施方案的用于多个板的高温压机和炉的简图。
图4是用于板和轴装置的高温压机和炉的简图。
图5是根据本发明的一些实施方案的板和轴装置的视图。
图6是根据本发明的一些实施方案的在半导体制造中使用的板和轴装置的局部横截面视图。
图7是根据本发明的一些实施方案的板和轴装置的局部横截面视图。
图8是根据本发明的一些实施方案的新的顶部陶瓷层的局部横截面视图。
图9是根据本发明的一些实施方案的接头的SEM横截面视图。
图10是根据本发明的一些实施方案的接头的SEM横截面视图。
图11是根据本发明的一些实施方案的接头的SEM横截面视图。
图12是根据本发明的一些实施方案的接头的SEM横截面视图。
图13是根据本发明的一些实施方案的接头的SEM横截面视图。
图14是表示接头的接头完整性的视图。
图15是根据本发明的一些实施方案的具有周边密封环的基座的示意图。
图16是根据本发明的一些实施方案的说明性截面图。
详细说明
在一个实施方案中，提供了一种用于修复在半导体工艺腔室中使用的半导体加工件的方法。该方法可包括机加工掉该半导体加工件的一部分以形成机加工过的表面的步骤。可以在该机加工过的表面上方放置新部件以替换该部分，并且可以在该新部件与该机加工过的表面之间放置钎焊层。可以加热至少钎焊层以在该新部件和该半导体加工件之间形成气密接头。
下面阐述的本发明的实施方案是本发明的实例，并且可以在一些情况下是比本发明的前述实施方案更宽泛，但并不意在限制前述实施方案的宽度或本发明的宽度。在这样的实施方案中阐述的本发明的额外特征是任选的。以下阐述的任何实施方案的特征可以与前述实施方案组合，具有或不具有任何以下阐述的任何实施方案的任何其他特征。以下方法的所有特性、步骤、参数和特征不限于下面阐述的特定实施方案或特定部件，而是同样适用于本发明的前述实施方案并同样适用于本发明的所有实施方案。宽泛的术语和描述符被更具体的术语和描述符所取代，不是将公开内容限于特定的术语或描述符，而仅仅是为了便于讨论和理解。
在一个实施方案中，该半导体加工件可以是衬底支撑基座。在一个实施方案中，该半导体加工件具有外表面并且机加工步骤包括机加工去掉该外表面，并且该方法还包括机加工该新部件，以形成用于半导体加工件的替换表面，其等同于该外表面。
在一个实施方案中，待修复的半导体加工件可以是加热器或静电卡盘。本发明的一种方法可以包括修复这样的加热器或卡盘的一部分，并在这样的修复中使用新部件，例如陶瓷顶层。在使用陶瓷顶层修复这样的加热器或静电卡盘的一种方法中，加热器或静电卡盘可被机加工到移除具有受损顶表面的加热器或卡盘的部分，并允许接合具有新的顶表面的新部件。新的顶部件可以是氮化铝，并且这些件可以在受控的气氛下用铝合金钎焊。接头材料适于随后在衬底加工期间承受工艺腔室内的环境以及在加热器或静电卡盘的轴内可见的含氧气氛。
一些用于陶瓷材料接合的现有方法需要专业化的炉，以及炉内的压缩压机，以便接合材料。例如，采用液相烧结，可以将两个件在非常高的温度和接触压力下接合在一起。高温液相烧结工艺可以看到温度在1700℃范围内且接触压力在2500ps i范围内。当使用这样的工艺制造衬底支撑基座时，需要大量的时间，专业化的炉，压机和固定装置，并且整个工艺非常昂贵。
相比于上述的高温工艺，产品的一个例子，例如接合的陶瓷最终产品，其可以根据本发明的实施方案来制造，是在半导体加工中使用的其它类型的衬底支撑基座或加热器组件的修复。图1示出了在半导体加工中使用的衬底支撑基座100形式的示例性半导体加工件(例如加热器)。在一些方面中，衬底支撑基座由陶瓷例如氮化铝组成。加热器具有轴101，该轴又支撑板102。板102具有包括顶表面103的部分，该顶表面可以被称作外表面103。轴101可以是中空柱体。板102可以是扁平盘。可存在其他子零件。尽管这里用相对于板直径的窄轴来说明，但是本文描述的修复方法也可以应用于具有宽基底的衬底支撑基座。
图2概念性地示出了具有压机121的工艺炉120。板122可以在适于被压机121压制的夹具123中在温度下被压缩。也可以在工艺步骤中类似地制造轴101。在典型的方法中，板和轴通过以下步骤形成：将掺入烧结助剂例如氧化钇(约4重量％)的氮化铝粉末装载到模具中，随后将氮化铝粉末压实成通常称为“生坯”陶瓷的“固体”状态，然后进行高温液相烧结工艺，该工艺将氮化铝粉末致密化为固体陶瓷体。高温液相烧结工艺可以看到温度在1700℃范围内并且接触压力在2500psi范围内。然后通过使用金刚石磨料的标准研磨技术将所述主体成形为所需的几何形状。
存在该轴的多种功能：一种是通过真空腔室的壁提供真空密封的电通信，以便施加电功率至加热器元件以及各种可以嵌入加热器板的其他电极类型。另一种是允许使用监控装置例如热电偶监控加热器板的温度，以及允许该热电偶位于该加工腔室之外，以避免热电偶的材料和工艺化学品之间的相互作用例如腐蚀，以及允许热电偶接点在非真空环境中操作以快速响应。另一个功能是提供用于前述电通信的材料与加工环境的隔离。用于电通信的材料通常是金属性的，其可由此与在加工环境中使用的工艺化学品以对于加工结果可有害并且对于用于电通信的金属性材料的寿命有害的方式相互作用。
鉴于板的相对平坦的属性，可以在单一工艺中通过沿着位于工艺炉140内的压机141的轴向方向堆叠多个板模制固定装置143形成多个板142，如在图3中概念性地示出的那样。也可以使用工艺炉中的压机以类似的工艺形成轴。
在制造用于半导体加工中的加热器基座的整个工艺中，形成板和形成轴的步骤都需要大量的时间和能量。鉴于具有物理压机的专业化高温炉的成本，并且形成板和形成轴的工艺步骤各自可能需要使用几天专业化化工艺炉，已投资大量的时间和金钱投资只是为了让整个工艺到达轴和板完成的地步。在现有的工艺中需要专业化工艺炉中的另一个步骤来将板固定至轴。这个步骤的一个例子是在专业化的高温工艺炉中使用液压烧结步骤将该轴接合至板。在专业化工艺炉中的这个第三步骤在这样的工艺炉中也需要显著的空间，因为加热器的组装构造包括轴的长度和板的直径两者。尽管仅轴的制造可能需要相同数量的轴向长度，但是轴的直径使得可以在单个工艺中并行地制造多个轴。
如图4中看到的那样，用于烧结该轴至该板的接合工艺再次需要使用具有压机161的工艺炉160。一组固定装置164，165被用于定位板162和轴163并且传递由压机161传送的压力。
一旦完成加热器基座，其可以用于半导体加工中。加热器基座可能用于苛刻的条件，包括腐蚀性气体、高温、热循环和气体等离子体。此外，加热器基座可经受无意的影响。如果板或轴受损，修复这些装置的机会有限。
图5示出了在半导体加工腔室中使用的加热器基座柱的示意图的一个实施方案。加热器基座300，其可以是陶瓷加热器基座，可以包括射频天线310、加热器元件320、轴330、板340和安装凸缘350。射频天线310可以非常接近安装板的顶表面。
如图6所示，衬底支撑基座可以桥接在两种不同的气氛之间，这两者对于现有的钎焊材料都可能存在明显问题。在半导体加工设备例如加热器205的外表面207上，材料必须与所发生的工艺，和存在的环境201，其中将使用加热器205的半导体工艺腔室200兼容。这些可包括氟化学物质，以及其他极易挥发或腐蚀性的化学物质。加热器205可具有固定到板203的顶表面的衬底206，其由轴204支撑。在加热器205的内表面208上，材料必须与不同的气氛202兼容，该气氛可以是含氧气氛。含有铜、银或金的材料可干扰正在加工的硅晶片的晶格结构，因此不合适。对于可使用钎焊作为修复工艺的一部分的任何修复，钎焊材料可以暴露于空心轴中心内的含氧气氛。会暴露于该气氛的钎焊接头的部分将氧化，并可能氧化到接头中，导致接头的气密性失效。除了结构附接以外，在待用于半导体制造中的这些装置的轴和板的区域中使用的钎焊材料，在许多(如果不是则大多数或全部)使用中必须是气密的。
在示例性实施方案中，板和轴可都是氮化铝。在一些实施方案中，该板的直径可以是约9-13英寸，厚度可以是0.5-0.75英寸。轴可以是5-10英寸长且壁厚为0.1英寸的空心柱体。
在本发明的一些实施方案中，如图7中的放大视图所见，见到板和轴装置200具有板组件201和轴202。板组件201具有层203、204、205。顶板层203覆盖中间层204，电极层206位于顶板层203和中间层204之间。中间层204覆盖底层205，加热器层207位于中间层204和底层205之间。
板组件201的层203、204、205可以是陶瓷，例如在加热器的情况下的氮化铝，或在静电卡盘的情况下的其它材料，包括氧化铝、掺杂的氧化铝、AlN、掺杂AlN、氧化铍、掺杂的氧化铍和其他。虽然在图7中板组件的层203、204、205可被视为分离的，但是在实践中这些层可以都是固体陶瓷件的一部分，其中在所有的零件中，包括轴、板层、加热器和电极在陶瓷的热压过程中被组装在一起。衬底支撑基座通常将具有陶瓷顶表面，且加热器或RF天线或夹持电极在该顶表面下方。衬底支撑基座可以被设计成使得顶表面在接下来的下部部分(加热器等)上方的厚度是设计的重要方面。
当衬底支撑基座的顶表面被损坏时，如果顶表面被修复，基座可能仅具有进一步的实用性。在一些方面，可以通过研磨顶表面以减少或去除缺陷来修复顶表面。这种方法的限制是顶表面可能已经非常薄，有时薄到0.006英寸，并且可能没有足够的材料以允许研磨足以去除瑕疵。这种方法的另一个限制是当研磨顶表面时，顶表面的总厚度小于原始的顶表面层的厚度，并且这可导致小于衬底支撑基座的优化性能。
在本发明的一些实施方案中，使用方法、例如使用具有金刚石钻头的旋转台研磨掉半导体加工件例如衬底支撑基座的顶部上的受损材料。可以研磨掉基座顶表面穿过一些顶部陶瓷层，或者可以进一步进入陶瓷内嵌入的特征。在一些实施方案中，研磨可以移除RF天线。然后可以通过用材料钎焊将新部件附接至衬底支撑基座的研磨过的表面(其在本文中有时称作机加工过的表面)，该材料将采用气密密封附接该新部件，例如新的顶片，并且使用不会受到基座可能受到的环境的不利影响的钎焊材料，如上所述。在一些实施方案中，钎焊层被仅用于附接基座的新的顶表面片。在一些实施方案中，钎焊层替代并用作RF天线。新的顶部片最初可能比在最终产品中所需的要厚，以限制处置损坏和安装期间的损坏。然后可以将顶层研磨，以使得完成的基座的尺寸等于原始基座，或者关于重要的参数例如嵌入式加热器上方的顶表面的深度是相等的。
在一些方面，钎焊层将新的陶瓷顶层或其他新部件附接至半导体加工件实现气密接头可为重要的。当原始基座的顶表面被研磨掉时，形貌可能会被带到不能承受基座稍后将用于制造半导体的腔室内部的环境。此外，良好和完全的润湿以及气密性，对于消除任何虚漏(virtual leak)(其中非气密钎焊层可以“泄漏”在钎焊中的空隙中捕获的气体到随后使用基座的腔室中)是所需的。这不是期望的状况。此外，无孔完全润湿的气密接头将在嵌入式加热器和基座的顶表面之间提供更一致、均匀的热路径，且具有更加等同的导热性。
在一个示例性实施方案中，衬底支撑基座形式的半导体加工件(其外表面有一些损坏)准备进行修复。研磨掉包括顶表面或外表面的受损部分例如穿过陶瓷。在一个实施方案中，该部分被研磨掉直至RF天线。在一些实施方案中，已知RF天线的深度具有足够的精度，使得机加工可以被设置为下降到已知的切割深度。一旦RF天线暴露，机加工可继续，直到RF天线被移除。可以看到可能已经附接到来自RF天线下方的引线的RF天线的引线焊盘，指示引线的位置。与RF天线耦合的相同引线将保持为被替换的RF天线的引线。例如铝和如下讨论的钎焊层可以被放置或沉积在机加工过的基座的顶部上。然后将新部件(例如在一些方面可以是AlN的新陶瓷顶层)放置在预组件上。随后可以将预组件放置在可以是真空腔室的工艺炉中。然后将组件钎焊在一起。在钎焊之后，可以对新陶瓷顶层进行机加工，以赋予基座所需的高度，该高度可以是基座的原始高度。
在示例性实施方案中，基座的顶层是氮化铝，新陶瓷顶层也是氮化铝。钎焊层是99.9％的铝，并且沉积在基座上，厚度为30微米。在一些实施方案中，钎焊层可以是铝箔并且在钎焊之前可以是15-200微米厚。在安装和钎焊过程中，新陶瓷顶层可以是0.125英寸厚，然后被机加工降到0.040英寸。在850℃下钎焊10分钟。钎焊在低于1×10E-4乇的压力下完成。
在一些实施方案中，可以在800℃下持续2分钟至10分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在800℃下持续10分钟至100分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在1200℃下持续2分钟至100分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在770℃下持续2分钟至10分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在770℃持续10分钟至100分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在1200℃下持续2分钟至100分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。当凑整到最接近的50℃增量时，所需的最低温度可以是800℃。当凑整到最接近的10℃增量时，所需的最低温度可以是770℃。
在本发明的一些实施方案中，使用方法例如使用具有金刚石钻头的旋转台研磨掉衬底支撑基座或其他半导体加工件顶部上的受损材料。可以研磨掉基座顶表面穿过一些顶部陶瓷层，或者可以进一步进入陶瓷内嵌入的特征。在一些实施方案中，研磨可以移除夹持电极。然后可以通过用材料钎焊将新顶部片附接至衬底支撑基座的研磨过的表面，该材料将采用气密密封附接该新顶片，并且使用不会受到基座可能受到的环境的不利影响的钎焊材料，如上所述。在一些实施方案中，钎焊层替代并用作夹持电极。新的顶部片最初可能比在最终产品中所需的要厚，以限制处置损坏和安装期间的损坏。然后可以将顶部层研磨，以使得完成的基座的尺寸等于原始基座，或者关于重要的参数例如嵌入式加热器上方的顶表面的深度是相同的，或者以便于衬底的静电夹紧。
在一些方面，钎焊层将新的陶瓷顶层或其他部件附接至基座实现气密接头可为重要的。当原始基座的顶表面被研磨掉时，形貌可能会被带到不能承受基座稍后将用于制造半导体的腔室内部的环境。此外，良好和完全的润湿以及气密性，对于消除任何虚漏(其中非气密钎焊层可以“泄漏”在钎焊中的空隙中捕获的气体到随后使用基座的腔室中)是所需的。这不是期望的状况。此外，无孔完全润湿的气密接头将在嵌入式加热器和基座的顶表面之间提供更一致、均匀的热路径，且具有更加等同的导热性。
在一个示例性实施方案中，衬底支撑基座(其顶表面有一些损坏)准备进行修复。研磨掉顶表面穿过陶瓷并且直到夹持电极。在一些实施方案中，已知夹持电极的深度具有足够的精度，使得机加工可以被设置为下降到已知的切割深度。一旦夹持电极暴露，机加工可继续，直到夹持电极被移除。可以看到可能已经附接到来自夹持电极下方的引线的夹持电极的引线焊盘，指示引线的位置。与夹持电极耦合的相同引线将保持为被替换的夹持电极的引线。铝和如下讨论的钎焊层可以被放置或沉积在机加工过的基座的顶部上。然后将新陶瓷顶层(例如在一些方面可以是AlN)放置在预组件上。随后可以将预组件放置在可以是真空腔室的工艺炉中。然后将组件钎焊在一起。在钎焊之后，可以对新陶瓷顶层进行机加工，以赋予基座所需的高度，该高度可以是基座的原始高度。
在示例性实施方案中，基座的顶层是氮化铝，新陶瓷顶层也是氮化铝。钎焊层是99.9％的铝，并且沉积在基座上，厚度为30微米。在一些实施方案中，钎焊层可以是铝箔并且在钎焊之前可以是15-200微米厚。例如，在安装和钎焊过程中，新的陶瓷顶层可以是0.125英寸厚，然后被机加工降到0.008至0.040英寸。在850℃下钎焊10分钟。钎焊在低于1×10E-4乇的压力下完成。
在一些实施方案中，可以在800℃下持续2分钟至10分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在800℃下持续10分钟至100分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在1200℃下持续2分钟至100分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在770℃下持续2分钟至10分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在770℃持续10分钟至100分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在1200℃下持续2分钟至100分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。当凑整到最接近的50℃增量时，所需的最低温度可以是800℃。当凑整到最接近的10℃增量时，所需的最低温度可以是770℃。
在本发明的一些实施方案中，使用方法例如使用具有金刚石钻头的旋转台研磨掉衬底支撑基座顶部上的受损材料。可以研磨掉基座顶表面穿过一些顶部陶瓷层，或者可以进一步进入陶瓷内嵌入的特征。在一些实施方案中，研磨可以移除加热器上方的陶瓷。然后可以通过用材料钎焊将新的顶部片附接至衬底支撑基座的研磨过的表面，该材料将采用气密密封附接该新顶部片，并且使用不会受到基座可能受到的环境的不利影响的钎焊材料，如上所述。在一些实施方案中，钎焊层被仅用于附接基座的新的顶表面片。在一些实施方案中，钎焊层替代并用作RF天线。新的顶部片最初可能比在最终产品中所需的要厚，以限制处置损坏和安装期间的损坏。然后可以将顶层研磨，以使得完成的基座的尺寸等于原始基座，或者关于重要的参数例如嵌入式加热器上方的顶表面的深度是相同的，或者以便于衬底的静电夹紧。
在一些方面，钎焊层将新的陶瓷顶层附接至基座实现气密接头可为重要的。当原始基座的顶表面被研磨掉时，形貌可能会被带到不能承受基座稍后将用于制造半导体的腔室内部的环境。此外，良好和完全的润湿以及气密性，对于消除任何虚漏(其中非气密钎焊层可以“泄漏”在钎焊中的空隙中捕获的气体到随后使用基座的腔室中)是所需的。这不是期望的状况。此外，无孔完全润湿的气密接头将在嵌入式加热器和基座的顶表面之间提供更一致、均匀的热路径，且具有更加等同的导热性。
在一个示例性实施方案中，衬底支撑基座(其顶表面有一些损坏)准备进行修复。研磨掉顶表面穿过陶瓷到加热器上方的一段距离。为了不损坏加热器，加热器上方的目标残余陶瓷可以是0.100英寸。铝和下面讨论的钎焊层可以被放置或沉积在机加工过的基座的顶部上。然后将新的陶瓷顶层(在一些方面可为AlN)放置在预组件上。随后可以将预组件放置在工艺炉中，该工艺炉可以是真空腔室。然后将组件钎焊在一起。在钎焊之后，可以对新的陶瓷顶层进行机加工，以赋予基座所需的高度，该高度可以是基座的原始高度。
在示例性实施方案中，基座的顶层是氮化铝，新陶瓷顶层也是氮化铝。钎焊层是99.9％的铝，并且沉积在基座上，厚度为30微米。在一些实施方案中，钎焊层可以是铝箔并且在钎焊之前可以是15-200微米厚。例如，在安装和钎焊过程中，新的陶瓷顶层可以是0.125英寸厚，然后被机加工降到0.040至0.060英寸。在850℃下钎焊10分钟。钎焊在低于1×10E-4乇的压力下完成。
在一些实施方案中，可以在800℃下持续2分钟至10分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在800℃下持续10分钟至100分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。在一些实施方案中，可以在1200℃下持续2分钟至100分钟将新陶瓷顶层钎焊至基座。
图8示出了根据本发明的一些实施方案的基座顶板260的横截面。基座顶板260是具有位于不同的层之间的加热器和电极两者的多层板组件。用钎焊元件266接合该新的顶层。在一些实施方案中，在沿垂直于板的平面的方向上新顶板层的最终位置是由板上的支架(standoff)268所决定的。
新的陶瓷顶层261覆盖下部部分262。使用多功能接合层266将顶板层261接合到下部部分262。多功能接合层266适于提供将新的陶瓷顶层261接合到下部板部分262并适于成为电极。这样的电极可以是基本上为圆盘的接合层，其中接合材料也用作电极。如图36所示，支架268适于在垂直于板层的主平面的垂直方向上提供顶板层261到下部板层262的位置控制。在一些实施方案中，钎焊层可以是如此薄的以至于不需要或实施位置控制。顶板层261的边缘适于沿着两个板之间在其周边的边界267去除视线。可以调整接合层266的厚度的大小使得接合层266在加热和接合板组件的步骤之前与顶板层261和下部板层262接触。
在板组件接合新陶瓷顶层的接合步骤期间，可以预先组装图8所示的零件，然后可使用本文描述的方法将该板预组件接合以形成完整的修复的衬底支撑基座。
在本发明的一些实施方案中，如图15所示，静电卡盘300可具有接合至轴302的板组件301。轴302可以是中空的，并且可以具有安装凸缘303。板组件301具有适于在加工期间支撑晶片或其他衬底的新的顶表面308。可使用钎焊层306将新的顶层305接合到接合到下部板部分304。夹持电极307可以位于顶层305和下部板部分304之间。夹持电极307可通过间隙309与钎焊层306分隔以提供电极与腔室的电隔离。
图16示出了可以与具有用于移除衬底的销的静电卡盘一起使用的夹持电极336的各方面。图16可以被看作穿过上部板层和中间板层之间的第一密封环334的垂直截面视图。夹持电极336适于向由静电卡盘支撑的衬底提供夹持力。看到第一密封环334围绕板层330的外围周边。第一密封环334和夹紧电极336之间的间隙333提供经由间隙335的电隔离。销孔331每个都具有围绕其周边的密封环332。密封环332在密封环332与夹持电极336之间具有间隙333。
根据本发明一些实施方案的接合方法依赖于控制接合材料相对于待接合的陶瓷件的润湿和流动。在一些实施方案中，在接合工艺过程中不存在氧允许适当的润湿，而没有反应来改变接头区域中的材料。例如，采用接合材料适当的润湿和流动，可以在相对于液相烧结的低温下实现气密密封接头。
在使用接合陶瓷的最终产品的一些应用中，接头的强度可能不是关键的设计因素。在一些应用中，可能需要接头的气密性以允许在接头的任一侧上分离气氛。在一些应用中，可需要接头的气密性来防止钎焊层的虚漏。而且，接合材料的组成可为重要的，使得其耐受陶瓷组件最终产品可能暴露的化学品。接合材料可需要抵抗化学品，否则其可能导致接头变质，并且失去密封。接合材料也可需要是不会对成品陶瓷装置所支持的后续工艺产生负面干扰的材料类型。
图9是根据本发明一些实施方案的接头10的横截面视图。通过扫描电子显微镜(SEM)看到图像，并以20000倍放大倍数拍摄。采用接合层13，第一陶瓷件11接合到第二陶瓷件12。在该示例性实施方案中，第一陶瓷件和第二陶瓷件由单晶氮化铝(AlN)制成。接合层开始为含有0.4重量％Fe的铝箔，接合温度为1200℃并保持120分钟。接合是在7.3×10E-5乇的真空下进行的，且在接合期间跨接头的物理接触压力为约290psi。
以下讨论涉及导致气密接头的钎焊工艺的实例。图1示出了接头，其具有在第一陶瓷件11和接合层13之间的上边界15和在接合层13和第二陶瓷件12之间的下边界16。如在20,000倍放大倍数下在边界区域处看到的，没有看到接合层进入陶瓷件的扩散。没有看到陶瓷内反应的证据。边界没有显示空隙的任何证据，并确实表明在接合工艺过程中边界被铝完全润湿。在接合层中看到的亮点14是铝铁化合物，铁是来自用于接合层的箔的残留物。
图10是根据本发明一些实施方案的接头20的横截面视图。通过扫描电子显微镜(SEM)看到图像，并以8000倍放大倍数拍摄。采用接合层23，第一陶瓷件21接合到第二陶瓷件22。在该示例性实施方案中，第一陶瓷件和第二陶瓷件由单晶氮化铝(AlN)制成。接合层开始为含有0.4重量％Fe的铝箔。接合温度为900℃并保持15分钟。接合是在1.9×10E-5乇的真空下进行的，且在接合期间跨接头的物理接触压力最小。接合层23示出了在接合第一陶瓷件21和第二件22之后，在接合片之间残留残余铝层。
图10示出了接头，其具有在第一陶瓷件21和接合层23之间的上边界24和在接合层23和第二陶瓷件22之间的下边界25。如在8000倍放大倍数下在边界区域处看到的，没有看到接合层进入陶瓷件的扩散。没有看到陶瓷内反应的证据。边界没有显示空隙的任何证据，并确实表明在接合工艺过程中边界被铝完全润湿。在接合层中看到的亮点26含有来自用于接合层的箔的Fe残余物。
图9和10示出了根据本发明的实施方案的接头，其中用铝接合层接合陶瓷、例如单晶氮化铝，这在接合工艺过程中实现充分润湿。接头没有显示接合层扩散到陶瓷内的证据，并且没有显示接合层内或陶瓷件中反应区域的证据。没有在陶瓷件或接合层内化学转变的证据。在接合工艺之后存在残余铝层。
图11示出了根据本发明实施方案的使用多晶氮化铝陶瓷的接头30。在图3中，看到接合层32接合到下部陶瓷件31。通过扫描电子显微镜(SEM)看到图像，并以4000倍放大倍数拍摄。在该示例性实施方案中，第一陶瓷件由多晶氮化铝(AlN)制成。接合层开始为含有0.4重量％Fe的铝箔。接合温度为1200℃并保持60分钟。接合是在2.4×10E-5乇的真空下进行的，且在接合期间跨接头的物理接触压力为约470psi。
在一些实施方案中，多晶AlN(例如图11-13中所见的陶瓷)由96％AlN和4％氧化钇组成。这样的陶瓷可用于工业应用中，因为在用于制造陶瓷的液相烧结期间，可以使用较低的温度。与单晶AlN相比，较低温度的工艺降低了陶瓷的制造能耗和成本。多晶材料还可以具有优选的性质，例如不太脆。氧化钇和其他掺杂剂例如Sm2O3经常用于可制造性和调整材料性质。
如采用在图1和图2中看到的单晶示例所看到的那样，图11示出在接合层32和第一陶瓷件31(其为多晶AlN陶瓷)之间的边界33处同样缺乏扩散。尽管边界33可能看起来比图1和2中看到的稍微粗糙一些，但这是较粗糙的原始表面的结果。沿边界没有看到扩散。
采用如在图11-13中见到的多晶AlN例如96％AlN-4％氧化钇陶瓷，陶瓷呈现AlN晶粒，其散布有铝酸钇。当该陶瓷呈现有铝，例如根据本发明的一些实施方案在较高的温度例如高于Al的液相线温度下接合层，Al钎焊材料可以与铝酸钇反应，导致陶瓷表面的一些AlN晶粒的移去和释放。
图12示出了根据本发明实施方案的使用多晶氮化铝陶瓷的接头40。在图4中，看到接合层43接合上部陶瓷件42到下部陶瓷件41。通过扫描电子显微镜(SEM)看到图像，并以8000倍放大倍数拍摄。在该示例性实施方案中，第一陶瓷件由多晶氮化铝(AlN)制成。接合层开始为含有99.8％Al的铝箔。接合温度为1120℃并保持60分钟。接合是在2.0×10E-5乇的真空下进行的，且在接合期间跨接头的物理接触压力最小。
图12示出了接合层43内的AlN的一些晶粒46。晶粒已经从上部陶瓷件42的表面44和/或下部陶瓷件41的表面45迁移。AlN晶粒由于接合层的铝已经侵蚀了多晶AlN的晶粒之间的铝酸钇而已经被从表面移去。AlN晶粒本身没有与铝接合层反应，也没有看到铝扩散到AlN晶粒中的任何迹象。先前已经在图1和2的单晶AlN的实例中看到了AlN在根据本发明的实施方案的方法的条件下与铝一起扩散的不敏感性，并且在图4的多晶实例中得以保持。
图13示出了根据本发明实施方案的使用多晶氮化铝陶瓷的接头50。在图5中，看到接合层52接合到上部陶瓷件51。通过扫描电子显微镜(SEM)看到图像，并以2300倍放大倍数拍摄。在该示例性实施方案中，第一陶瓷件51由多晶氮化铝(AlN)制成。接合层开始为含有5重量％Zr的铝粉，接合温度为1060℃并保持15分钟。接合是在4.0×10E-5乇的真空下进行的，且在接合期间跨接头的物理接触压力为约8psi。
如图1-5中的实例所示，根据本发明形成的接头可以用于需要陶瓷件之间的气密密封接头的任何应用中。在一个实施方案中，应用是将第一陶瓷件接合到第二陶瓷件。在一个实施方案中，应用是将第一半导体加工设备件接合到第二半导体加工设备件。在一个实施方案中，应用是将第一陶瓷半导体加工设备件接合到第二陶瓷半导体加工设备件。在一个实施方案中，应用是将新部件附接到半导体加工件，例如将新的陶瓷顶层附接到衬底支撑基座。所有这样的应用可为修复方法的一部分。
在一些实施方案中，可以使用支架来产生用于接头的最小钎焊层厚度。在其它实施方案中，通过将粉末状材料纳入钎焊层填料材料中来产生用于接头的最小钎焊层厚度。纳入的粉末材料的最大颗粒尺寸确定最小的接头厚度。粉末状材料可以与粉末状钎焊层填料材料混合，或涂在陶瓷接头表面上，或者涂在适当厚度的钎焊层填料箔上，或者直接纳入适当厚度的钎焊层填料材料箔中。在一些实施方案中，钎焊层材料在钎焊之前将比由轴端和板之间的台面(mesa)或粉末颗粒保持的距离更厚。在一些实施方案中，可以使用其他方法来建立最小钎焊层厚度。在一些实施方案中，可以使用陶瓷球来建立最小钎焊层厚度。在一些方面中，接头厚度可以比支架或其他最小厚度确定装置的尺寸略厚，因为不是所有的钎焊材料都可以从支架和相邻界面表面之间被挤出。在一些方面，可发现一些铝钎焊层在支架和相邻界面表面之间。在一些实施方案中，钎焊材料可以为溅射到陶瓷表面上达0.0003英寸厚度的铝。在一些实施方案中，钎焊材料在钎焊之前可以是0.006英寸厚，完成的接头最小厚度为0.004英寸。钎焊材料可以是含有0.4重量％Fe的铝。
在一个实施方案中，作为本发明的部件而形成的接头是铝接头。在一个实施方案中，这样的接头是气密的铝接头。铝具有形成氧化铝的自限层的性质。该层通常是均匀的，并且一旦形成，防止或显著限制额外的氧或其他氧化化学物质(例如氟化学物质)渗入铝基底并继续氧化过程。以这种方式，存在铝的氧化或腐蚀的初始的短暂时间段，然后该氧化或腐蚀被铝表面上已形成的氧化物(或氟化物)层基本上阻止或减慢。可以是铝的钎焊材料可以是片材、粉末、薄膜的形式，或可以是适用于本文所述的钎焊工艺的任何其它形状因数。在一个实施方案中，术语钎焊元件、材料或层不包括任何粘结剂或添加到钎焊元件、材料或层但在用于钎焊的加热之后或在完成钎焊之后在最终钎焊接头或层中不包含的其它材料。在一个实例中，可以是铝层的钎焊层可具有0.00019英寸至0.011英寸或更大的厚度。在一些实施方案中，钎焊材料可以是具有大约0.0012英寸的厚度的片。在一些实施方案中，钎焊材料可以是具有大约0.006英寸的厚度的片。典型地，铝中的合金化成分(例如镁)在铝的晶界之间形成为析出物。虽然它们可以减少铝结合层的耐氧化性，典型地这些析出物没有通过铝形成连续的通路，并由此不允许氧化剂通过完整铝层中的渗透，并因此使得铝的自限氧化物层特性完整，这提供其耐腐蚀性。在使用含有能够形成析出物的成分的铝合金的实施方案中，可以调整包括冷却方案在内的工艺参数以最小化晶界中的析出物。例如，在一个实施方案中，钎焊材料可以是纯度至少为99.5％的铝。在一个实施方案中，该钎焊材料可以是纯度至少为89％的铝。在一个实施方案中，钎焊材料可以具有大于89重量％的铝。在一个实施方案中，钎焊材料可以是纯度至少为98％的铝。在一个实施方案中，钎焊材料可以具有大于98重量％的铝。在一个实施方案中，钎焊材料可以是具有至少99％纯度的铝。在一个实施方案中，钎焊材料具有大于99重量％的铝。在一个实施方案中，钎焊材料可以是金属性铝。在一些实施方案中，可以使用纯度可大于92％的市售铝箔。在一些实施方案中，使用合金。这些合金可以包括Al-5w％Zr，Al-5w％Ti，商业合金#7005，#5083和#7075。在一些实施方案中，可以以1100℃的接合温度使用这些材料以形成气密接头。在一些实施方案中，可以以在800℃和1200℃之间的温度使用这些材料以形成气密接头。在一些实施方案中，可以以更低或更高的温度使用这些材料。当凑整到最接近的50℃增量时，形成气密接头所需的最低温度可以是800℃。当凑整到最接近的10℃增量时，形成气密接头所需的最低温度可以是770℃。在一个实施方案中，可以以至少800℃的温度使用材料以形成气密接头。在一个实施方案中，可以以至少770℃的温度使用材料以形成气密接头。在一个实施方案中，可以以从800℃至1200℃范围的温度使用材料以形成气密接头。在一个实施方案中，可以以从770℃到1200℃范围的温度使用材料以形成气密接头。
在根据本发明的实施方案的方法条件下AlN与铝一起扩散的非敏感性，导致材料性质和材料一致性的保留以及在板和轴组件的织造中的钎焊步骤之后陶瓷的保留。
在一些实施方案中，本发明的接合工艺在适于提供非常低的压力的工艺腔室中进行。根据本发明实施方案的接合工艺可需要不存在氧以实现气密密封接头。在一个实施方案中，作为接合工艺的一部分，从工艺腔室除去氧。在一些实施方案中，该工艺在低于1×10E-4乇的压力下进行。在一些实施方案中，该工艺在低于1×10E-5乇的压力下进行。在一些实施方案中，通过在工艺腔室中放置锆或钛来实现进一步除氧。例如，锆内腔室可以放置在待接合的件周围。
在一些实施方案中，除了真空之外的气氛可以用作本发明的接合工艺的一部分以实现气密密封。在一些实施方案中，可以使用氩(Ar)气氛来实现气密接头。在一些实施方案中，使用其他惰性气体来实现气密接头。在一些实施方案中，可以使用氢气(H2)来实现气密接头。
钎焊层的润湿和流动可能对各种因素敏感。关注的因素包括钎焊材料组成、陶瓷组成、工艺腔室中的气氛的化学组成(特别是在接合工艺过程中腔室中的氧水平)、温度、在温度下的时间、钎焊材料的厚度、待接合的材料的表面特性、待接合的件的几何形状、在接合工艺过程中跨接头施加的物理压力、和/或在接合工艺过程中维持的接头间隙。
用于将第一和第二陶瓷物体接合在一起的钎焊方法的实例可以包括如下步骤：将第一和第二物体与选自铝和铝合金的钎焊层放在一起，且该钎焊层设置在第一和第二陶瓷物体之间，将该钎焊层加热至至少800℃的的温度或至少770℃的温度，以及将该钎焊层冷却至低于其熔点的温度以使得钎焊层硬化并产生气密密封从而将第一构件接合到第二构件。根据本文所述的方法，可以实施钎焊接头的各种几何形状。当凑整到最接近的50℃增量时，所需的最低温度可以是800℃。当凑整到最接近的10℃增量时，所需的最低温度可以是770℃。
在接合之前，新的顶部片或其它第一陶瓷件和基座或其他第二陶瓷件可以相对于彼此固定以在工艺腔室中时保持一些位置控制。在施加温度期间，固定装置还可以帮助施加外部施加的载荷以在两个件之间以及跨接头产生接触压力。可以将重物放置在固定件的顶部上，从而跨接头施加接触压力。重物可以与钎焊层的面积成比例。在一些实施方案中，跨接头施加的接触压力可以在接头接触面积上的大约2-500psi的范围内。在一些实施方案中，接触压力可以在2-40psi的范围内。在一些实施方案中，可以使用最小的压力。然后可以将固定的组件放置在工艺炉中。可以将炉抽空至小于5×10E-5乇的压力。在一些方面，真空除去残余的氧。在一些实施方案中，使用小于1×10E-5乇的真空。在一些实施方案中，将固定的组件放置在内锆腔室中，其作为氧吸引剂，进一步降低残余的氧，该残余的氧可能已经发现在加工过程中它朝向接头的路径。在一些实施方案中，工艺炉被吹扫并重新填充纯的、脱水的纯净惰性气体例如氩气以去除氧。在一些实施方案中，工艺炉被吹扫并重新填充纯化的氢以去除氧。
然后，固定组件可以经受温度的升高并保持在接合温度下。在启动该加热循环时，可以将温度缓慢升高，例如15℃每分钟至200℃并且此后20℃每分钟至标准化的温度，例如600℃和接合温度，并且在每个温度下保持固定的停留时间以在加热之后使真空恢复，以便使梯度最小化和/或出于其他原因。当达到钎焊温度时，温度可以保持一段时间以进行钎焊反应。在一个示例性实施方案中，停留温度可以是800℃并且停留时间可以是2小时。在一些实施方案中，停留温度可以在770℃至1200℃的范围内。在一些实施方案中，停留温度可以是至少770℃或至少800℃。在另一个示例性实施方案中，停留温度可以是1000℃，并且停留时间可以是15分钟。在另一个示例性实施方案中，停留温度可以是1150，并且停留时间可以是30-45分钟。在一些实施方案中，停留温度不超过1200℃的最大值。在一些实施方案中，停留温度不超过1300℃的最大值。在获得足够的钎焊停留时间时，炉子可以以20℃每分钟的速率冷却，或者当炉的固有冷却速率较低时以更低的速率冷却到室温。可以使炉达到大气压力，打开并且可以移除钎焊组件以进行检查、表征和/或评估。
由于显著的铝蒸发，使用太高的温度持续太长的时间段可能导致在接合层中形成空隙。由于在接合层中形成空隙，接头的气密性可能丧失。使用太低的温度可能会导致不气密的接头。可以控制工艺温度和工艺温度的持续时间，使得铝层不会蒸发掉，从而实现气密接头。除了上述的其他工艺参数之外，采用适当的温度和工艺持续时间控制，可以形成连续接头。根据本文所述的实施方案实现的连续接头将导致部件以及结构附件的气密密封。
钎焊材料将流动并且允许被接合的陶瓷材料的表面润湿。当使用铝钎焊层并且在足够低水平的氧的存在下并且如本文所述的那样接合陶瓷例如氮化铝时，接头是气密的钎焊接头。这与在一些现有的陶瓷接合工艺中看到的扩散结合相反。
气密和非气密接头都可以强烈地结合件：需要很大的力来分离这些件。然而，接头强的事实并不决定接头是否提供气密密封。获得气密接头的能力可能与接头的润湿有关。润湿描述液体在另一种材料的表面上方铺展的能力或倾向。如果钎焊接头润湿不足，则会存在没有结合的区域。如果有足够的非润湿区域，则气体可能会穿过接头，造成泄漏。
接头的声学成像允许观察接头的均匀性，并确定接头中是否存在空隙和/或通道。所测试的为气密的接头的所得图像显示均匀、无空隙的接头，而所测试的为非气密的接头的图像在陶瓷-钎焊层界面区域中显示空隙或大的非结合区域。在声学图像中看到的实例中，环已经结合到平坦的表面。在一个实施方案中，环的外径为1.40英寸，内径为1.183英寸，且接头界面面积为约0.44平方英寸。
图14是使用声学感测本发明的接头的接头完整性而创建的图像。接头在两个多晶氮化铝件之间。在这个接头中，使用台面支架来保持最小的接头厚度。三个台面在圆形轴元件上。台面为0.004英寸高度。钎焊材料是>99％的铝。钎焊之前，钎焊层厚度为0.006英寸。接合温度为1200℃，保持30分钟。接合在保持在低于1×10E-5乇的压力下的工艺腔室中进行。使用18磅的施加载荷来施加跨接头的压力。支架防止接头厚度变得低于支架高度。在使用一组支架台面的这种情况下，看到接头的润湿优于在现有的接头图像看到的。接头完全润湿并且没有空隙。
在钎焊工艺过程中大量氧或氮的存在可能产生干扰接头界面区域完全润湿的反应，这反过来可能导致不是气密的接头。在没有完全润湿的情况下，非润湿区域被引入最终接头中的接头界面区域中。当引入足够的连续非润湿区域时，接头的气密性丧失。
氮的存在可导致氮与熔融铝反应从而形成氮化铝，并且这种反应形成可干扰接头界面区域的润湿。类似地，氧的存在可导致氧与熔融铝反应从而形成氧化铝，并且这种反应形成可干扰接头界面区域的润湿。已经显示使用压力低于5×10-5乇的真空气氛移除了足够的氧和氮，以使接头界面区域和气密接头完全稳固地润湿。在一些实施方案中，例如在钎焊步骤期间在工艺腔室中使用较高的压力(包括大气压)，但使用非氧化性气体例如氢或纯惰性气体例如氩，也导致接头界面区域和气密接头的稳固的润湿。为了避免上面提到的氧反应，在钎焊工艺期间工艺腔室中的氧量应该足够低，使得接头界面区域的完全润湿不会受到不利的影响。为了避免上面提到的氮反应，在钎焊工艺期间在工艺腔室中存在的氮量应该足够低，使得接头界面区域的完全润湿不会受到不利的影响。
在钎焊工艺期间选择适当的气氛，并与保持最小的接头厚度相结合，可以使接头完全润湿。相反，选择不恰当的气氛可导致不良的润湿、空隙，并导致非气密性接头。受控气氛和受控接头厚度以及钎焊过程中适当的材料选择和温度的适当组合允许材料与气密接头的接合。
本发明的方法可以有利地提供被接合在一起的材料之间(例如在被接合的两个陶瓷件之间)的气密接头。气密接头在许多应用中可为重要的，例如在半导体工艺中，或者在工艺腔室或半导体工艺中使用的器件或部件中。在一个实施方案中，气密意味着接头是不透气的。在一个实施方案中，气密意味着在半导体工艺期间接头是不透气的。在一个实施方案中，气密意味着在半导体或类似工艺期间例如半导体工艺期间在工艺腔室中没有空气流或氧流跨过接头。在一个实施方案中，气密接头具有<1×10E-9sccm He/sec的真空泄漏率。
如本文所述的接合方法的另一个优点是，根据本发明的一些实施方案制作的接头可以允许拆卸零件(如果需要)以修复或更换这两个零件中的一个。由于接合工艺不会通过将接合层扩散到陶瓷中来改变陶瓷件，因此陶瓷件能够被重新使用。
在一个实施方案中，提供用于修复在半导体加工腔室中使用的半导体加工片的方法，并且该方法如下步骤：将该半导体加工片的部分机加工掉以形成机加工过的表面，在该机加工过的表面上方定位新部件以替代该部分，在该新部件和该机加工的表面之间放置钎焊层，并且加热至少该钎焊层以在该新部件和该半导体加工件之间形成气密接头。
半导体加工件可为衬底支撑基座。该半导体加工件可具有外表面，并且其中该机加工步骤可包括机加工去掉该外表面，该方法可包括步骤：机加工该新部件以形成用于该半导体加工片的替代表面，该替代表面等同于该外表面。该外表面可为平坦表面，并且该替代表面可为替代平坦表面。该机加工步骤包括机加工穿过RF天线并移除RF天线。该机加工步骤包括机加工穿过夹持电极并移除夹持电极。钎焊层可以是铝。该钎焊层可选自具有至少89％的纯度的铝，具有至少98％的纯度的铝和具有至少99％的纯度的铝。该加热步骤可包括将加热至少该钎焊层至选自至少770℃和至少800℃的接合温度。该加热步骤可包括加热至少该钎焊层至选自在770和1200℃之间和在800和1200℃之间的接合温度。该加热步骤可包括在压力低于1×10E-4乇的真空炉中加热至少该钎焊层。该加热步骤可包括在该加热步骤期间在真空炉中加热至少该钎焊层并从该真空炉移除氧。该方法在该新部件与该半导体加工件之间没有扩散结合。该新部件是陶瓷新部件。
在一个实施方案中，提供了一种用于修复衬底支撑基座的方法，并且该方法包括以下步骤：机加工掉衬底支撑基座的顶表面以产生第一新的顶表面；将钎焊层放置在所述衬底支撑基座的所述第一新的顶表面与新的顶部陶瓷层之间；以及将所述新的顶部陶瓷层钎焊至所述衬底支撑基座的所述第一新的顶表面，由此在所述新的顶部陶瓷层至所述衬底支撑基座的所述第一新的顶表面之间形成气密接头。
机加工掉衬底支撑基座的顶表面以产生第一新的顶表面的步骤可以包括机加工穿过RF天线和移除RF天线。机加工掉衬底支撑基座的顶表面以产生第一新的顶表面的步骤可以包括机加工穿过夹持电极和移除夹持电极。钎焊层可以为大于99重量％的铝。将所述新的陶瓷顶层钎焊到所述衬底支撑基座的所述新的第一顶表面的步骤可以包括在800和1200℃之间的温度下进行钎焊。将所述新的陶瓷顶层钎焊到所述衬底支撑基座的所述第一新的顶表面的步骤可以包括在770和1200℃之间的温度下进行钎焊。该方法还可以包括在将所述新的顶部陶瓷层钎焊到所述衬底支撑基座的所述第一新的顶表面的步骤之后机加工掉所述新的顶部陶瓷层的顶表面的步骤。钎焊的步骤可以包括将基座组件放置在压力低于1×10E-4乇的真空炉中。钎焊层可为大于98重量％的铝。将所述新的陶瓷顶层钎焊到所述衬底支撑基座的所述第一新的顶表面的步骤可以包括在770和1200℃之间的温度下进行钎焊。钎焊的步骤可以包括将基座组件放置在压力低于1×10E-4乇的真空炉中。
从以上描述中可见的是，可以从本文给出的描述来配置各种各样的实施方案，并且本领域技术人员将容易地想到其他优点和改变。因此，本发明在更广泛的方面不限于所示和所述的具体细节和说明性实例。因此，在不脱离申请人的一般发明的精神或范围的情况下，可以对这些细节做出偏离。

Claims (18)

1.一种用于修复在半导体加工腔室中已被苛刻条件损坏的半导体加工件的外表面的方法，该方法包括以下步骤：将该半导体加工件的受损外表面的部分机加工掉以形成机加工过的表面，在该机加工过的表面上方定位新部件以替代该部分，在该新部件和该机加工过的表面之间放置钎焊层，以及加热至少该钎焊层以在该新部件和该半导体加工件之间形成气密接头从而在用于半导体加工腔室中的该半导体加工件上提供替代外表面，其中将该半导体加工件的受损外表面的部分机加工掉以形成机加工过的表面的步骤包括机加工穿过RF天线并移除RF天线。
2.如权利要求1所述的方法，其中该半导体加工件是衬底支撑基座并且该外表面是该衬底支撑基座的顶表面。
3.如权利要求1所述的方法，其中该外表面是平坦表面，并且其中该替代外表面是替代平坦外表面。
4.如权利要求1所述的方法，其中该钎焊层是铝。
5.如权利要求4所述的方法，其中该钎焊层是具有至少89％的纯度的铝。
6.如权利要求4所述的方法，其中该钎焊层是具有至少98％的纯度的铝。
7.如权利要求4所述的方法，其中该钎焊层是具有至少99％的纯度的铝。
8.如权利要求1所述的方法，其中该加热步骤包括加热至少该钎焊层至至少770℃的接合温度。
9.如权利要求1所述的方法，其中该加热步骤包括加热至少该钎焊层至至少800℃的接合温度。
10.如权利要求1所述的方法，其中该加热步骤包括加热至少该钎焊层至在770℃和1200℃之间的接合温度。
11.如权利要求1所述的方法，其中该加热步骤包括加热至少该钎焊层至在800℃和1200℃之间的接合温度。
12.如权利要求1所述的方法，其中该加热步骤包括在压力低于1×10E-4乇的真空炉中加热至少该钎焊层。
13.如权利要求1所述的方法，其中该加热步骤包括在该加热步骤期间在真空炉中加热至少该钎焊层并从该真空炉移除氧。
14.如权利要求1所述的方法，其中该方法在该新部件与该半导体加工件之间没有扩散结合。
15.如权利要求1所述的方法，其中该新部件是陶瓷新部件。
16.如权利要求1所述的方法，其中该钎焊层用作RF天线。
17.一种用于修复在半导体加工腔室中已被苛刻条件损坏的半导体加工件的外表面的方法，该方法包括以下步骤：将该半导体加工件的受损外表面的部分机加工掉以形成机加工过的表面，在该机加工过的表面上方定位新部件以替代该部分，在该新部件和该机加工过的表面之间放置钎焊层，以及加热至少该钎焊层以在该新部件和该半导体加工件之间形成气密接头从而在用于半导体加工腔室中的该半导体加工件上提供替代外表面，其中将该半导体加工件的受损外表面的部分机加工掉以形成机加工过的表面的步骤包括机加工穿过夹持电极并移除夹持电极。
18.如权利要求17所述的方法，其中该钎焊层用作夹持电极。
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