JP6389181B2 - 基板を結合する方法 - Google Patents
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Description
図1は、ともに結合された基板を備える従来のチャンバ部品の一例であり、このチャンバ部品を静電チャックアセンブリ100として示す。静電チャックアセンブリ100は、接着層104によって温度制御ベース106に連結された静電パック102を含む。静電パック102は基板支持面120を含み、真空処理中は、基板支持面120上にウエハ(図示せず)が静電気で保持される。基板支持面120は、概して、基板と静電パック102との間の熱伝達を改善するために、ヘリウムなどの裏側ガスを提供する複数の裏側ガス供給孔(図示せず)を含む。
接着層104は、概して、静電パック102および温度制御ベース106の嵌合面全体を覆う連続的なモノリシック層である。接着層104は、たとえばリフトピン、RF電力供給ロッド、ヘリウム通路などを収容するために接着層104を通って形成された複数の孔を含むことができる。話を簡単にするために、接着層104内に形成された例示的なリフトピン孔110のみを図1に示す。リフトピン孔110は、静電パック102を通って形成されたリフトピン孔116および温度制御ベース106を通って形成されたリフトピン孔118と位置合わせされる。
静電チャックアセンブリ100の製造および/または使用中、特に硬化中、接着層104によって放出される揮発性ガスが、静電パック102と温度制御ベース106との間に閉じ込められることがある。閉じ込められた揮発性ガスは、図2に示すボイド210によって示すように、静電パック102および温度制御ベース106の一方または両方から接着層104を剥離させることがある。ボイド210は、静電パック102と温度制御ベース106との間の熱インピーダンスを増大させ、その結果、処理された基板(たとえば、ウエハ)上の温度均一性が規格外れになる可能性があり、これは収率および生産性の大きな損失を招く。さらに、接着層104として湿分硬化させたシリコーンを利用する適用分野では、接着層104を完全に硬化させるために、局所的に結合箇所に十分な湿気が存在し、それを利用できることが必要である。接着層の直径に対して接着層が非常に薄いとき、十分な湿気を利用できるようにすることは、困難または不可能であり、その結果、接着層の硬化が不完全になる。これにより、使用中の揮発性ガスの放出およびその後の剥離、ならびに/または静電チャックアセンブリ100の性能の劣化が生じる可能性がさらに悪化する。
前述の問題は、静電チャックアセンブリに特有のものではなく、2つの基板を結合するために隣接する接着層を利用するほぼすべての半導体チャンバ構成要素にある程度存在する。この問題はまた、結合する表面積がはるかに大きくなりうるディスプレイおよび太陽真空処理の適用分野にも同様に存在する。
一実施形態では、アセンブリを製造する方法が提供され、この方法は、接着層を第1の基板上へ付着させるステップと、接着層上へ第2の基板を配置し、それによって2つの基板をともに固定するステップであり、接着層が、基板間をアセンブリの外部まで横方向に延びるチャネルの少なくとも一方の側の境界を画す、固定するステップと、基板および接着層を結合手順にかけ、接着層から放出される揮発性ガスが基板間からチャネルを通って逃げることを可能にするステップとを含む。
一実施形態では、接着層によってともに接合された2つの基板を有するアセンブリを修繕する方法が提供され、接着層の少なくとも一方の側が、基板間をアセンブリの外部まで横方向に延びるチャネルの境界を画す。この方法は、チャネルを通って接着層の内部領域へ結合弱化剤を導入するステップと、基板を分離するステップと、第1の基板を修繕するステップと、修繕された第1の基板を使用して修繕されたアセンブリを形成するステップとを含む。
本発明の実施形態は、概して、基板を結合する方法、この方法によって製造されたアセンブリ、ならびに前記アセンブリを修繕する改善された方法を提供する。本明細書に記載する本発明の実施形態は、2つの基板を接合するために利用される接着層によって部分的に境界を画された少なくとも1つのチャネルを利用する。本発明の特定の実施形態では、チャネルは、基板をともに結合する接着層の隣接セグメント間に画定される。チャネルは、基板アセンブリの外部に開いており、したがってアセンブリの硬化または使用中に接着層から放出される揮発性ガスが基板間から逃げるための通気経路を提供する。有利には、通気経路は、接着層のより良好な硬化を強化する。通気経路はまた、基板の表面全体にわたって温度プロファイルに悪影響を与えうるガスポケットが基板間に形成されるのを防止する。基板の表面全体にわたって温度プロファイルを制御する能力の信頼性を改善することによって、処理されたウエハの収率および生産性の大きな損失を招きうるウエハ上の規格外れの温度均一性、過熱点などが回避される。
本発明の第1の実施形態については、接着層によって接合された2つの基板と、接着層から放出される揮発性ガスがアセンブリの外部へ逃げるための経路を提供する少なくとも1つのチャネルとを有する静電チャックアセンブリとして、例示的に説明する。本発明の第2の実施形態については、シャワーヘッドアセンブリとして例示的に説明し、本発明の第3の実施形態では、概して、少なくとも2つの基板からなるアセンブリについて説明する。本明細書に記載する本発明の他の実施形態は、上述のアセンブリを製造および修繕する方法を含む。本発明のさらに他の実施形態は、揮発性物質のための経路を提供するチャネルを必ずしも必要とするとは限らず、ウエハが載置される表面の平坦度が規定の平坦度公差内に留まるように基板間で十分な接着を確保する方法論を含む。
チャネル310は、概して、接着層302内に開放面積をもたらす。接着層302の開放面積は、接着層302の50パーセントも占めることができる。一実施形態では、チャネル310(および接着層302の他の穿孔)は、接着層302の約1%未満〜約50%パーセントの開放面積を画定する。
図3Bは、シールリング360を有する図3の静電チャックアセンブリ300の部分横断面図である。加えて、図3Bの断面線3C−3Cに沿って切り取った静電チャックアセンブリ300の横断面図を参照すると、Oリングまたはガスケットなどのシールリング360を、静電パック102と温度制御ベース106との間の結合線に配置することができる。加えて、シールリング360は、温度制御ベース106内に形成されたシール保持グランド362内に保持することができる。そのような実施形態では、接着層302から化学種のガスを放出するために内部領域306に通気口を付けることで、チャネル310の1つまたは複数を温度制御ベース106の外径308に連結する温度制御ベース106を通って形成された通路364を利用することができる。
別法として、通路364は、シール保持グランド362を横切って横方向に設けられた溝(図示せず)の形とすることができ、これによって、接着セグメント304間のチャネル310がシールリング360の周りを通って静電チャックアセンブリ300の外径308へ漏れ出ることが可能になる。
図5〜12は、静電チャックアセンブリの外部に露出された出口を有する少なくとも1つのチャネルを有する接着層の代替実施形態の横断面図であり、この接着層は、上記の接着層302の代わりに使うことができる。温度制御ベース上に配置された接着層を示すが、接着層は、別法として、温度制御ベースへの接着前に、静電パック上に配置することもできる。
接着層502は、パイ状の構成で配置された複数のセグメント504を含み、したがってセグメント504間に画定されたチャネル510は、接着層502の内部領域306を通過する。少なくとも1つのチャネル510は、静電チャックアセンブリ500の外径308上に配置された出口316を有し、ガスが接着層502から効率的に逃げ、または排出されるための経路を提供する。接着層502が直径450mmを超過する実施形態の場合、これらのガスをさらにうまく排出することができる。チャネル510は、静電チャックアセンブリ500の中心線を通過し、それによって接着層502の均一で徹底的な硬化を促進する。チャネル510は、揮発性ガスを効率的に除去する。加えて、チャネル510は、修繕中に静電パック102を温度制御ベース106から迅速に実質上問題なく結合解除するため、結合弱化剤を接着層502の内部領域306へ効率的に供給することを容易にする。
接着層602は、パイ状の構成で配置された複数のセグメント604を含み、したがってセグメント604間に画定されたチャネル610は、接着層602の内部領域306を通過する。少なくとも1つのチャネル610は、静電チャックアセンブリ600の外径308上に配置された出口316を有する。チャネル610は、ガスが接着層602から効率的に逃げ、または排出されるための経路を提供する。接着層602が約450mmの直径を超過する実施形態では、これらのガスをさらにうまく排出することができる。一実施形態では、チャネル610は、静電チャックアセンブリ600の中心線を通過することができる。
接着層702を構成するセグメント704は、少なくとも1つの外側セグメント622と少なくとも1つの内側セグメント624に分類することができる。外側セグメント622は、内側セグメント624の外側で放射状に配置される。外側セグメント622と内側セグメント624は、内部チャネル720によって分離される。
図11を次に参照すると、静電チャックアセンブリ1100では、温度制御ベース106上に配置された下の接着層1102を見せるため、静電パック102が除去されている(たとえば、図11には図示せず)。接着層1102は、上記の接着層と同様に製造することができ、パック102をベース106に固定するために利用することができる。より具体的には、静電チャックアセンブリ1100は、上記の静電チャックアセンブリと実質上同一であるが、接着層1102は、出口316で終端する少なくとも1つのチャネル1110によって分離された複数のセグメント1104を含むことができる。加えて、複数のセグメント1104は、少なくとも1つの1次セグメント1122を含むことができ、1次セグメント1122は、少なくとも1つの2次セグメント1120に外接する。2次セグメント1120は、外接する1次セグメント1122に接触することができ、またはセグメント1120、1122は、2次チャネル1124によって分離することができる。2次チャネル1124は、チャネル1110から分離することができ、または別法として、接続チャネル1126(破線で示す)によってチャネル1110に接続することができる。チャネル1110によって提供される通気経路は、静電パック102と温度制御ベース106との間からガスが逃げるのを容易にする。加えて、チャネル1110は、接着層1102の内部領域306へ結合弱化剤を導入することを容易にすることができる。セグメント1120、1122を製造する際に使用される接着材料は、同様のものとすることができ、または異なるものとすることができる。接着材料の選択を使用して、熱伝達プロファイルを制御し、接着層1102内の応力を管理し、かつ/または基板支持面120に対する平坦度を制御することができる。
アセンブリ1500は、ガス放出からの汚染および/または基板1502、1506間の接着層からのガス放出による剥離のリスクを軽減するために、真空の条件下、超清浄な(たとえば、クリーンルーム)環境内、プラズマ処理システム内、または他のシステム内で使用されるように設計されたシステムまたは構成要素とすることができる。アセンブリ1500はまた、基板1502、1506を後に分離するために、接着層1504を化学的に弱めることが望ましい構成要素とすることができる。
接着層1504は、図3〜12を参照して上述したように製造および構成することができる。接着層1504を通って形成された1つまたは複数のチャネル1510は、接着層1504のガス放出を容易にするために、アセンブリ1500の外部1550上に少なくとも1つの出口1512を有する。加えて、接着層1504を通って形成された1つまたは複数のチャネル1510を使用して、結合された基板1502、1506を分離するための結合弱化剤を接着層1504の内部領域1514へ導入することができる。
一実施形態では、方法1800は、ステップ1802で、チャンバ構成要素などのアセンブリを形成するために組み立てられるべき2つの基板の嵌合面を洗浄することによって始まる。洗浄は、溶剤、脱イオン水、または他の適した洗浄剤で嵌合面を拭き取ることによって実現することができる。任意選択で、2つの基板の嵌合面を粗面化することができる。
ステップ1804で、嵌合面の少なくとも1つに接着層が付着される。接着層は、事前に形成された接着シート(敷設することができる)または流体(たとえば、所望のパターンで分注し、スクリーン印刷し、マスキングし、もしくは他の方法で付着させることができるペースト)の形とすることができる。一実施形態では、接着層は、基板の嵌合面の少なくとも1つに固定された複数の事前に切断された形状を含む。接着層にスクイージをかけて、気泡を実質上除去し、接着層が嵌合面に対して実質上平坦になることを確実にすることができる。接着層は、1つまたは複数のチャネルのうち、チャンバ構成要素の外部に開く側を画定するように、嵌合面の少なくとも1つに付着される。チャネルは、接着層から放出される揮発性ガスが基板間から逃げることを可能にし、かつ/または、基板を後に分離することが望ましい場合、結合解除中に結合弱化剤を接着層の内部領域内へ導入することを可能にするように構成される。
ステップ1808で、基板および接着層は、利用されている接着剤のタイプに適した結合手順にかけられる。アセンブリで使用される例示的なアクリルベースの接着層の場合、結合手順は、事前に定義された期間にわたってオートクレーブ内で焼成することを含むことができる。結合手順は、接着層からの揮発性ガスの放出を強化するために、真空下で実行することができる。接着層の境界を画すチャネルは、接着層を構成する接着材料のより速く徹底的な硬化を可能にするとともに、接着層から放出されるあらゆる揮発性ガスが基板間から逃げることを可能にする。
図19は、アセンブリを修繕する方法1900のブロック図である。図3〜17を参照して上述したアセンブリなどのアセンブリは、接着層によって固定された少なくとも2つの基板を含むことができる。接着層の少なくとも一方の側は、基板間をアセンブリの外部まで横方向に延びるチャネルの境界を画す。方法1900は、概して、チャネルを通って接着層の内部領域へ結合弱化剤を導入することと、基板を分離することと、第1の基板を修繕することと、修繕された第1の基板を使用して修繕されたアセンブリを形成することとを含む。
ステップ1906で、基板の少なくとも1つは再び表面仕上げされる。たとえば、プラズマ環境への露出によって点食された表面の一部分を除去して、実質上点食されていない表面を残すことができる。表面のこの部分は、機械加工、研削、ビードブラスト、吹付け加工、化学機械研磨、ラッピング、または他の適した技法によって除去することができる。
再び表面仕上げされている基板がセラミックの静電パックである場合、再び表面仕上げした後の表面上に、新しいセラミック材料層を配置することができる。新しいセラミック材料層は、基板に溶射堆積させることができ、または他の方法で結合することができる。次いで、基板上に堆積させた新しいセラミック材料層は、メサ、表面ガス分配チャネルなどの表面特徴を追加するように加工される。
他の実施形態では、分離された基板の1つを再び表面仕上げするのではなく、1つの基板を新しいまたは異なる基板に交換することができる。
要約すると、基板を結合する方法、およびこの方法によって製造されたアセンブリ、ならびに前記アセンブリを修繕する改善された方法を開示した。アセンブリは、少なくとも1つのチャネルを有する接着層を利用し、このチャネルは、2つの基板を接合するために利用される接着層によって境界を画される。接着層内のチャネルは、アセンブリの製造、性能、および修繕を改善する。チャネルは、アセンブリの硬化または使用中に揮発性ガスが接着層から放出されて基板間から逃げるための通気経路を提供する。有利には、通気経路は、接着層のより良好な硬化を強化し、温度プロファイルの制御を改善し、強化された平坦度の制御のためにアセンブリ内の応力の管理を可能にし、かつより効率的であるが破壊的でない基板の結合解除/分離を可能にする。本明細書に記載する本発明は、とりわけ、静電チャックアセンブリおよびシャワーヘッドアセンブリなどの半導体真空処理チャンバ構成要素(すなわち、アセンブリ)に特に有用である。しかし、本発明はまた、2つ以上の基板を固定する接着層に通気口を付ける能力が望ましい他の適用分野にも有用である。
Claims (10)
- アセンブリであって、
第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板および前記第2の基板を固定する接着層と、
前記接着層によって境界を画された少なくとも一方の側を有し、前記アセンブリの外部に露出された出口を有するチャネルとを備え、前記基板が、前記接着層によって固定され、半導体真空処理チャンバのための構成要素を形成し、
前記接着層が、
複数のセグメントを含み、前記複数のセグメントが、
異なる接着材料から製造された少なくとも2つのセグメントを含む、アセンブリ。 - アセンブリであって、
第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板および前記第2の基板を固定する接着層と、
前記接着層によって境界を画された少なくとも一方の側を有し、前記アセンブリの外部に露出された出口を有するチャネルとを備え、前記基板が、前記接着層によって固定され、半導体真空処理チャンバのための構成要素を形成し、
前記接着層が、
複数のセグメントを含み、前記複数のセグメントが、
第2のセグメントを構成する第2の接着材料とは異なる熱伝導性係数を有する第1の接着材料から構成された第1のセグメントを含む、アセンブリ。 - アセンブリであって、
第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板および前記第2の基板を固定する接着層と、
前記接着層によって境界を画された少なくとも一方の側を有し、前記アセンブリの外部に露出された出口を有するチャネルとを備え、前記基板が、前記接着層によって固定され、半導体真空処理チャンバのための構成要素を形成し、
前記接着層が、
複数のセグメントを含み、前記複数のセグメントが、
第2のセグメントを構成する第2の接着材料とは異なる強度を有する第1の接着材料から構成された第1のセグメントを含む、アセンブリ。 - 前記接着層が、約0.3W/mKより大きい熱伝導性を有する、請求項1から3のいずれか1つに記載の静電チャックアセンブリ。
- 前記第1の基板が静電パックまたはガス分配プレートである、請求項1から3のいずれか1つに記載の静電チャックアセンブリ。
- アセンブリを製造する方法であって、
異なる接着材料から製造された少なくとも2つのセグメントにおいて接着層を第1の基板上へ付着させるステップと、
前記接着層上へ第2の基板を配置し、それによって前記2つの基板をともに固定するステップであり、前記接着層が、前記基板間を前記アセンブリの外部まで横方向に延びるチャネルの少なくとも一方の側の境界を画す、固定するステップと、
前記基板および前記接着層を結合手順にかけ、前記接着層から放出される揮発性ガスが前記基板間から前記チャネルを通って逃げることを可能にするステップとを含み、前記接着層によって結合された前記基板が、半導体真空処理チャンバのための構成要素を形成する、方法。 - 静電チャックアセンブリであって、
静電パックと、
温度制御式ベースと、
前記静電パックおよび前記温度制御式ベースを固定する接着層と、
前記接着層によって境界を画された少なくとも一方の側を有し、前記アセンブリの外部に露出された出口を有するチャネルとを備え、前記チャネルは、前記接着層内で、前記接着層の平面を画定する分離された接着セグメント間に画定されており、少なくとも2つのセグメントが異なる接着材料から製造されているアセンブリ。 - 前記チャネルが、前記接着層を形成する複数のセグメント間に画定される、請求項7に記載のアセンブリ。
- 前記接着層に外接するシールリングをさらに備える、請求項7に記載のアセンブリ。
- 前記接着層が、約0.3W/mKより大きい熱伝導性を有する、請求項7に記載のアセンブリ。
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