KR101861600B1 - 챔버 구성부품들을 연결하기 위해 이용되는 접착제 재료 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 반도체 프로세싱 챔버 구성부품들을 연결하기에 적당한 강건한 본딩 재료를 제공한다. 다른 실시예들은 희망하는 특성들을 갖는 접착제 재료를 이용하여 연결된 반도체 프로세싱 챔버 구성부품들을 제공한다. 하나의 실시예에서, 반도체 챔버 구성부품들을 연결하기에 적당한 접착제 재료는 300 psi보다 낮은 영률(Young's modulus)을 갖는 접착제 재료를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 반도체 챔버 구성부품은 제 2 표면에 인접하게 배치된 제 1 표면과, 제 1 및 제 2 표면들을 결합하고 300 psi보다 낮은 영률을 가지는 접착제 재료를 포함한다.

Description

챔버 구성부품들을 연결하기 위해 이용되는 접착제 재료{AN ADHESIVE MATERIAL USED FOR JOINING CHAMBER COMPONENTS}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱 챔버(semiconductor processing chamber)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 반도체 프로세싱 챔버 구성부품(component)들을 연결하기에 적당한 접착제 재료에 관한 것이다.
반도체 프로세싱은 미세한 집적회로들이 기판 상에 생성되도록 하는 다수의 상이한 화학적 및 물리적 프로세스들을 포함한다. 집적 회로를 이루는 재료들의 층들은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 물리 기상 증착(physical vapor deposition), 에피택셜 성장(epitaxial growth), 등에 의해 생성된다. 재료들의 층들 중의 일부는 포토레지스트 마스크(photoresist mask)들 및 습식 또는 건식 식각 기술들을 이용하여 패터닝(patterning)된다. 집적 회로들을 형성하기 위하여 사용되는 기판은 실리콘(silicon), 갈륨 비소(gallium arsenide), 인듐 인화물(indium phosphide), 유리, 또는 임의의 다른 적절한 재료들일 수 있다.
대표적인 반도체 프로세싱 챔버는 다수의 구성부품들을 가질 수 있다. 일부 구성부품들은 프로세스 구역(process zone)을 정의하는 챔버 본체, 가스 공급 장치(gas supply)로부터 프로세스 구역으로 프로세스 가스를 공급하도록 구비된 가스 분배 어셈블리(gas distribution assembly), 프로세스 구역 내에서 프로세스 가스를 활성화하기 위해 사용되는 가스 활성화기(gas energizer), 예를 들어, 플라즈마 발생기(plasma generator), 기판 지지체 어셈블리, 및 가스 배기 장치(gas exhaust)를 포함한다. 일부 구성부품들은 부품들의 어셈블리로 구성될 수 있다. 예를 들어, 샤워헤드 어셈블리(showerhead assembly)는 세라믹 가스 분배 플레이트(ceramic gas distribution plate)에 접착 방식으로 본딩된(bonded) 전도성 베이스 플레이트(conductive base plate)를 포함할 수 있다. 부품들의 효과적인 본딩은 열 팽창에 있어서의 임의의 불일치를 보상하면서 그리고 불리하게 임의의 계면 결함(interfacial defect)들을 생성하지 않으면서, 상기 부품들이 서로 단단하게 부착되는 것을 보장하기 위한 적당한 접착제 및 특유의 본딩 기술을 필요로 한다.
그러므로, 반도체 프로세싱 챔버에서 부품들 및/또는 구성부품들을 조립하기 위해 사용되는 강건한(robust) 접착제 재료에 대한 필요성이 있다.
발명의 실시예들은 반도체 프로세싱 챔버 구성부품들을 연결하기에 적당한 강건한 접착제 재료를 제공한다. 하나의 실시예에서, 반도체 챔버 구성부품들을 연결하기에 적당한 접착제 재료는 300 psi보다 낮은 영률(Young's modulus)을 갖는 접착제 재료를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 반도체 챔버 구성부품은 제 2 표면에 인접하게 배치된 제 1 표면과, 제 1 및 제 2 표면들을 결합하고 300 psi보다 낮은 영률을 가지는 접착제 재료를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 반도체 프로세싱 챔버 구성부품들을 본딩하기 위한 방법은 제 1 구성부품의 표면 상에 300 psi보다 낮은 영률(Young's modulus)을 가지는 접착제 재료를 도포하고, 상기 접착제 재료와의 접촉을 통해 제 2 구성부품을 상기 제 1 구성부품의 표면에 결합하고, 상기 제 1 및 제 2 구성부품을 결합하는 상기 접착제 층을 열적으로 프로세싱하는 것을 포함한다.
본 발명의 위에서 인용된 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간략하게 요약된 발명의 더욱 구체적인 설명은 실시예들을 참조하여 행해질 수 있고, 그 일부는 첨부 도면들에서 예시된다.
도 1은 본 발명에 따라 본딩 재료를 이용하는 프로세싱 챔버의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따라 접착제 재료에 의해 구속되는 기판들을 갖는 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따라 접착제 재료의 천공된 시트에 의해 구속되는 기판들을 갖는 하나의 실시예의 분해 단면도를 도시한다.
그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 대표적인 실시예들만을 예시하고 있고, 그러므로, 발명이 다른 동등하게 효과적인 실시예들을 허용할 수 있으므로, 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는 것에 주목해야 한다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 가능한 경우, 도면들에 공통적인 동일한 구성요소들을 지시하기 위하여 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 하나의 실시예의 구성요소들은 더 이상의 인용 없이 다른 실시예들에서 유익하게 사용될 수 있다는 것을 고려해야 한다.
본 발명의 실시예들은 반도체 프로세싱 챔버에서 사용되는 부품들을 연결하기 위한 강건한 접착제 재료, 발명의 접착제 재료와 본딩되는 프로세싱 챔버 구성부품들, 및 이를 제조하기 위한 방법들을 제공한다. 하나의 실시예에서, 강건한 본딩 재료는 가스 분배 어셈블리 또는 반도체 프로세싱 챔버의 다른 상이한 어셈블리들에서 부품들을 본딩하기 위한 양호한 본딩 인터페이스를 제공하기 위하여 특정의 희망하는 접착제 재료 특성들을 갖는 실리콘계(silicone-based) 재료이다. 접착제 재료는 혹독한 플라즈마 식각 환경들 등에서 사용되는 본딩 구성부품들 사이에서 강건한 본딩을 제공하기 위하여, 희망하는 범위의 열 팽창 계수(thermal expansion coefficient), 열 응력(thermal stress), 연신율(elongation) 및 열 전도율(thermal conductivity)을 가진다.
도 1은 본 발명에 따라 본딩 재료를 사용하는 적어도 하나의 구성부품을 갖는 반도체 프로세싱 챔버(100)의 하나의 실시예의 단면도이다. 적당한 프로세싱 챔버(100)의 하나의 예들은 California, Santa Clara의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 CENTURA® ENABLER™ 식각 시스템일 수 있다. 본 명세서에서 개시된 발명의 기술들 중의 하나 이상으로부터 이익을 얻도록 다른 프로세싱 챔버들이 구비될 수 있다는 것을 고려해야 한다.
프로세싱 챔버(100)는 내부 용적(interior volume)(106)을 둘러싸는 챔버 본체(102) 및 덮개(lid)(104)를 포함한다. 챔버 본체(102)는 대표적으로 알루미늄, 스테인리스 스틸(stainless steel), 또는 다른 적당한 재료로 제조된다. 챔버 본체(102)는 일반적으로 측벽(sidewall)들(108) 및 저부(bottom)(110)를 포함한다. 기판 접속 포트(substrate access port)(도시되지 않음)는 일반적으로 측벽(108) 내에 정의되고, 프로세싱 챔버(100)로부터의 기판(144)의 진입 및 진출을 용이하게 하기 위하여 슬릿 밸브(slit valve)에 의해 선택적으로 밀봉된다. 외부 라이너(outer liner)(116)는 챔버 본체(102)의 측벽들(108) 상에 붙여서 위치될 수 있다. 외부 라이너(116)는 플라즈마 또는 할루겐-함유 가스 저항성 재료로 제조 및/또는 코팅될 수 있다. 하나의 실시예에서, 외부 라이너(116)는 알루미늄 산화물로 제조된다. 또 다른 실시예에서, 외부 라이너(116)는 이트륨(Yttrium), 이트륨 합금(Yttrium alloy) 또는 그 산화물로 제조되거나 코팅된다. 또 다른 실시예에서, 외부 라이너(116)는 Y2O3 덩어리(bulk)로 제조된다.
배기 포트(126)는 챔버 본체(102) 내에 정의되고, 내부 용적(106)을 펌프 시스템(128)에 결합한다. 펌프 시스템(128)은 프로세싱 챔버(100)의 내부 용적(106)의 압력을 진공 배기하고 조절하기 위하여 사용되는 하나 이상의 펌프들 및 스로틀 밸브(throttle valve)들을 일반적으로 포함한다. 하나의 실시예에서, 펌프 시스템(128)은 내부 용적(106) 내의 압력을 대표적으로, 약 10 mTorr 내지 약 20 Torr 사이의 동작 압력들로 유지한다.
덮개(104)는 챔버 본체(102)의 측벽(108) 상에 밀봉 방식으로 지지된다. 덮개(104)는 프로세싱 챔버(100)의 내부 용적(106)에 대한 접근을 허용하기 위하여 개방될 수 있다. 덮개(104)는 광학 프로세스 감시(monitoring)를 용이하게 하는 윈도우(142)를 선택적으로 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 윈도우(142)는 광학 감시 시스템(140)에 의해 사용되는 신호에 대해 투과성인 석영(quartz) 또는 다른 적당한 재료로 이루어진다. 본 발명으로부터 이익을 얻도록 구비될 수 있는 하나의 광학 감시 시스템은 California, Santa Clara의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 EyeD® 풀-스펙트럼(full-spectrum), 간섭 계측 모듈(interferometric metrology module)이다.
가스 패널(158)은 프로세스 및/또는 세정 가스들을 내부 용적(106)에 제공하기 위하여 프로세싱 챔버(100)에 결합된다. 프로세싱 가스들의 예들은 특히, C2F6, SF6, SiCl4, HBr, NF3, CF4, Cl2, CHF3, CF4, 및 SiF4와 같은 할로겐-함유 가스, 및 O2 또는 N2O와 같은 다른 가스들을 포함할 수 있다. 캐리어 가스(carrier gas)들의 예들은 N2, He, Ar, 프로세스에 불활성(inert)인 다른 가스들 및 비-반응성(non-reactive) 가스들을 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서는, 가스들이 가스 패널(158)로부터 가스 분배 어셈블리(130)를 통해 프로세싱 챔버(100)의 내부 용적(106)에 전달되도록 하기 위하여, 입구 포트들(132' 132")(집합적으로 포트들(132))이 덮개(104)에 제공된다.
가스 분배 어셈블리(130)는 덮개(104)의 내부 표면에 결합된다. 가스 분배 어셈블리(130)는 전도성 베이스 플레이트(196)에 결합된 가스 분배 플레이트(194)를 포함한다. 전도성 베이스 플레이트(196)는 RF 전극으로서 작용할 수 있다. 하나의 실시예에서, 전도성 베이스 플레이트(196)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 또는 다른 적당한 재료들에 의해 제조될 수 있다. 가스 분배 플레이트(194)는 할로겐-함유 화학물질들에 대한 내성을 제공하기 위하여, 실리콘 탄화물(silicon carbide), 이트륨 덩어리 또는 그 산화물과 같은 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로, 가스 분배 플레이트(194)는 가스 분배 어셈블리(130)의 수명(life time)을 연장하기 위하여 이트륨 또는 그 산화물로 코팅될 수 있다.
전도성 베이스 플레이트(196)는 본 발명에 따른 접착제 재료(122)에 의해 가스 분배 플레이트(194)에 본딩된다. 가스 분배 플레이트(194)를 전도성 베이스 플레이트(196)에 기계적으로 본딩하기 위하여, 접착제 재료(122)는 전도성 베이스 플레이트(196)의 하부 표면 또는 가스 분배 플레이트(194)의 상부 표면에 도포될 수 있다. 하나의 실시예에서, 접착제 재료(122)는 가스 분배 플레이트(194) 및 전도성 베이스 플레이트(196) 사이에서 강건한 본딩 계면을 제공하는 특정의 희망하는 특성들을 가지는 실리콘계 재료이다. 접착제 재료(122)는 전도성 베이스 플레이트(196) 및 가스 분배 플레이트(194)를 단단하게 연결하기에 충분한 본딩 에너지(bonding energy)를 제공한다. 본딩 재료(122)는 가스 분배 플레이트(194) 및 전도성 베이스 플레이트(196) 사이에 양호한 열 전달을 제공하기에 충분한 열 전도율(thermal conductivity)을 추가적으로 제공하며, 플라즈마 프로세싱 동안에 가열될 때, 가스 분배 플레이트(194) 및 전도성 베이스 플레이트(196) 사이의 열 팽창 불일치로 인한 박리(delamination)를 방지하기에 충분히 유연하다. 접착제 재료(122)는 가스 분배 어셈블리(130)를 조립하기 위해 사용되는 다른 부품들 및/또는 구성부품들을 본딩하기 위해 이용될 수도 있다는 것을 고려해야 한다. 하나의 실시예에서, 접착제 재료(122)의 층은 가스 분배 플레이트(194)를 통한 가스 전달의 독립적인 구역들을 분리하기 위하여 요구되는 바에 따라 복수의 접착제 링(adhesive ring)들 및/또는 복수의 접착제 비드(adhesive bead)들 또는 그루빙(grooving)을 포함한다.
하나의 실시예에서, 접착제 재료(122)는 본딩된 구성부품들 사이의 본딩 에너지를 촉진하기 위한 희망하는 선택된 특성들을 갖는 열 전도성 페이스트(thermal conductive paste), 글루(glue), 겔(gel), 또는 패드(pad)일 수 있고, 이것은 도 2를 참조하여 아래에서 더욱 설명될 것이다. 접착제 재료들은 접착제 링, 접착제 비드들, 또는 그 조합의 형태로 계면에 도포될 수 있다. 가스 분배 플레이트(194)는 기판(144)을 향해 대향하는 가스 분패 플레이트(194)의 하부 표면에 형성된 복수의 개구(aperture)들(134)을 갖는 평판 디스크(flat disc)일 수 있다. 가스들이 챔버(100)에서 프로세싱되고 있는 기판(144)의 표면에 걸쳐 미리 정의된 분포로 입구 포트(132)(132', 132"로서 도시됨)로부터 하나 이상의 플레넘(plenum)들(127, 129로서 도시됨)을 통해 프로세싱 챔버(100)의 내부 용적(106)으로 흐르게 하기 위하여, 가스 분배 플레이트(194)의 개구들(134)은 전도성 베이스 플레이트(196)를 통해 형성된 대응하는 개구들(154)과 정렬된다.
가스 분배 어셈블리(130)는 내부 플레넘(127) 및 외부 플레넘(129)을 정의하는, 덮개(104) 및 전도성 베이스 플레이트(196) 사이에 배치된 분할기(divider)들(125)을 포함할 수 있다. 가스 분배 어셈블리(130) 내에 형성된 내부 플레넘(127) 및 외부 플레넘(129)은 가스 분배 플레이트(194)를 통과하기 전에 가스 패널로부터 제공되는 가스들의 혼합(mixing)을 방지하는 것을 도울 수 있다. 분할기들(125)이 이용될 때, 가스 분배 플레이트(194)를 통해 내부 용적(106)으로 통과하기 전에 각각의 입구 포트들(132', 132")로부터 제공되는 가스들을 격리하도록, 대응하는 접착제 층(122)이 가스 분배 플레이트(194) 및 전도성 베이스 플레이트(196) 사이에 배치된다. 또한, 가스 분배 어셈블리(130)는 광학 감시 시스템(140)이 기판 지지체 어셈블리(148) 상에 위치된 기판(144) 및/또는 내부 용적(106)을 관측하도록 하기에 적당한 투과성 영역 또는 통로(138)를 더 포함할 수 있다. 통로(138)는 통로(138)로부터의 가스 누설을 방지하기 위한 윈도우(window)(142)를 포함한다.
기판 지지체 어셈블리(148)는 가스 분배 어셈블리(130) 하부의 프로세싱 챔버(100)의 내부 용적(106) 내에 배치된다. 기판 지지체 어셈블리(148)는 프로세싱 동안에 기판(144)을 지지한다. 기판 지지체 어셈블리(148)는 지지체 어셈블리(148)로부터 기판(144)을 승강시키고 기존의 방식으로 로봇(도시되지 않음)으로 기판(144)의 교환을 용이하게 하도록 구성되는, 관통하여 배치된 복수의 승강 핀(lift pin)들(도시되지 않음)을 일반적으로 포함한다. 내부 라이너(inner liner)(118)는 기판 지지체 어셈블리(148)의 외주(periphery) 상에 코팅될 수 있다. 내부 라이너(118)는 외부 라이너(116)를 위해 이용되는 재료와 실질적으로 유사한 할로겐-함유 가스 저항성 재료일 수 있다. 하나의 실시예에서, 내부 라이너(118)는 외부 라이너(116)의 재료와 동일한 재료로 제조될 수 있다. 내부 라이너(118)는 내부 도관(internal conduit)(120)을 포함할 수 있고, 열 전달 유체는 이 내부 도관을 통해, 온도를 조절하기 위하여 유체 소스(fluid source)(124)로부터 제공된다.
하나의 실시예에서, 기판 지지체 어셈블리(148)는 장착 플레이트(162), 베이스(164) 및 정전 척(electrostatic chuck)(166)을 포함한다. 장착 플레이트(162)는 챔버 본체(102)의 저부(110)에 결합되고, 특히, 유체들, 파워 라인들 및 센서 리드(lead)들과 같은 설비들을 베이스(164) 및 척(166)으로 경로설정(route)하기 위한 통로들을 포함한다.
베이스(164) 또는 척(166) 중의 적어도 하나는 지지체 어셈블리(148)의 측방향 온도 프로파일(lateral temperature profile)을 제어하기 위하여, 적어도 하나의 선택적인 내장된 히터(176), 적어도 하나의 선택적인 내장된 아이솔레이터(isolator)(174) 및 복수의 도관들(168, 170)을 포함할 수 있다. 도관들(168, 170)은 그것을 통해 온도 조절 유체를 순환시키는 유체 소스(fluid source)(172)에 유체 결합된다. 히터(176)는 파워 소스(power source)(178)에 의해 조절된다. 도관들(168, 170) 및 히터(176)는 베이스(164)의 온도를 제어하기 위하여 사용되고, 그것에 의해, 정전 척(166)을 가열 및/또는 냉각한다. 정전 척(166) 및 베이스(164)의 온도는 복수의 온도 센서들(190, 192)을 이용하여 감시될 수 있다. 정전 척(166)은 척(166)의 기판 지지 표면에 형성되며 He와 같은 열 전달(또는 후방(backside)) 가스의 소스에 유체 결합되는, 홈(groove)들과 같은 복수의 가스 통로들(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 동작 시에, 정전 척(166) 및 기판(144) 사이의 열 전달을 강화하기 위하여, 후방 가스는 제어된 압력으로 가스 통로들 내로 제공된다.
정전 척(166)은 척킹 파워 소스(182)를 이용하여 제어되는 적어도 하나의 클램핑 전극(clamping electrode)(180)을 포함한다. 전극(180)(또는 척(166) 또는 베이스(164) 내에 배치된 다른 전극)은 프로세싱 챔버(100) 내의 프로세스 및/또는 다른 가스들로부터 형성된 플라즈마를 유지하기 위해 정합 회로(matching circuit)(188)를 통해 하나 이상의 RF 파워 소스들(184, 186)에 더 결합될 수 있다. 소스들(184, 186)은 약 50 kHz로부터 약 3 GHz까지의 주파수 및 약 10,000 와트(watt)에 이르는 파워(power)를 갖는 RF 신호를 일반적으로 생성할 수 있다.
베이스(164)는 본딩 재료(136)에 의해 정전 척(166)에 고정되고, 이 본딩 재료(136)는 가스 분배 어셈블리(130)에서 가스 분배 플레이트(194) 및 전도성 베이스(196)를 본딩하기 위해 사용되는 본딩 재료(122)와 실질적으로 유사하거나 동일할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 본딩 재료(136)는 정전 척(166) 및 베이스(164) 사이의 열 에너지 교환을 용이하게 하고, 그 사이의 열 팽창 불일치를 보상한다. 하나의 전형적인 실시예에서, 본딩 재료(136)는 정전 척(166)을 베이스(164)에 기계적으로 본딩한다. 본딩 재료(136)는 베이스(164)를 장착 플레이트(162)에 본딩하는 것과 같이, 기판 지지체 어셈블리(148)를 조립하기 위해 사용되는 다른 부품들 및/또는 구성부품들을 본딩하기 위하여 이용될 수도 있다는 것이 고려된다.
도 2는 제 1 표면(204)을 제 2 표면(206)에 본딩하기 위해 사용되는 접착제 재료(122)(또는 재료(136))의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다. 표면들(204, 206)은 필요에 따라, 가스 분배 어셈블리(130) 내에 형성된 가스 분배 플레이트(194) 및 전도성 베이스 플레이트(196) 상에, 기판 지지체 어셈블리(148)에서 사용된 다른 구성부품들 상에, 또는 다른 챔버 부품들 상에 정의될 수 있다. 하나의 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 접착제 재료(122)는 가스 분배 어셈블리(130)에서 가스 분배 플레이트(194)를 전도성 베이스 플레이트(196)에 본딩하기 위해 사용되는 접착제 재료(122)일 수 있다.
접착제 재료(122)는 겔, 글루, 패드 또는 페이스트의 형태일 수 있다. 적당한 접착제 재료의 일부 예들은 아크릴계 및 실리콘계 화합물들을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 적당한 예들은 아크릴(acrylic), 우레탄(urethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리카프로락톤(PCL : polycaprolactone), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA : polymethylmethacrylate), PEVA, PBMA, PHEMA, PEVAc, PVAc, 폴리 N-비닐 피롤리돈(Poly N-Vinyl pyrrolidone), 폴리(에틸렌-비닐 알콜)[Poly(ethylene-vinyl alcohol)], 수지(resin), 폴리우레탄(polyurethane), 플라스틱 또는 다른 폴리머 접착제 재료들을 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 접착제 재료(122)는 예를 들어, 300 psi보다 작은 낮은 영률(Young's modulus)을 가지도록 선택된다. 낮은 영률을 갖는 접착제 재료들은 비교적 유연하며, 플라즈마 프로세스 동안에 본딩 계면에서 표면 변동을 수용할 수 있다. 플라즈마 프로세싱 동안, 계면에서의 표면들은 플라즈마 반응에서 발생된 열 에너지로 인해 팽창할 수 있다. 따라서, 2개의 표면들(204, 206)이 2개의 상이한 재료들, 예를 들어, 세라믹 가스 분배 플레이트(194) 및 금속 전도성 베이스 플레이트(196)로 이루어질 때, 계면에 배치된 접착제 재료(122)는 계면에서의 열 팽창 불일치를 수용하도록 충분히 유연하다. 그러므로, 낮은 영률을 갖는 접착제 재료(122)는 플라즈마 프로세스 동안에 낮은 열 응력을 제공하고, 그것에 의해, 계면에서의 열 팽창 불일치를 수용하기 위하여 희망하는 정도의 유연성(degree of compliance)을 제공한다. 하나의 실시예에서, 접착제 재료는 약 2 MPa보다 작은 열 응력을 가지도록 선택된다.
또한, 접착제 재료(122)는 예를 들어, 약 0.1 W/mK 및 약 5.0 W/mK 사이의 높은 열 전도율을 가지며 약 150 퍼센트(percent)보다 큰 높은 연신율(elongation)을 갖도록 선택된다. 접착제 재료(122)의 연신율은 인장 테스트(tensile test)에 의해 측정될 수 있다. 접착제 재료(122)의 높은 열 전도율은 가스 분배 어셈블리(130)에 걸쳐 균일한 열적인 열 전달을 유지하기 위하여 세라믹 가스 분배 플레이트(194) 및 금속 전도성 베이스 플레이트(196) 사이에서 열 에너지를 전달하는 것을 보조할 수 있다. 따라서, 접착제 재료(122)의 높은 열 전도율은 프로세싱 동안에 플라즈마의 균일한 분배를 보조하기 위하여, 내부 용적(106)에서 균일한 열 구배(thermal gradient)를 제공하도록 프로세싱 챔버(100)의 내부 용적(106)에 열 에너지를 전달하는 것을 또한 보조한다.
하나의 실시예에서, 접착제 재료(122)는 제 1 표면(204) 및 제 2 표면(206)이 확실하게 본딩되도록 하기에 충분하게 선택되며 충분히 유연한 두께를 가진다. 하나의 실시예에서, 접착제 재료(122)의 두께는 약 100 ㎛ 및 약 500 ㎛ 사이에서 선택된다. 본딩된 구성부품들 사이의 최종 갭(gap)은 약 25 ㎛ 및 약 500 ㎛ 사이에서 제어될 수 있다. 접착제 재료(122)는 표면들(204, 206) 사이의 엄격한 공차(close tolerance) 및 양호한 평행 상태를 보장하기 위하여 50 ㎛보다 작은 표면 편평도를 갖는 시트(sheet)로서 적용될 수 있다.
하나의 실시예에서, 도 1을 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 접착제 재료(122)는 희망하는 대로, 천공된 시트 재료, 상이한 치수들을 갖는 원형 링(ring)들, 동심 링들 또는 메쉬(mesh)의 형태일 수 있다. 제 1 표면(204) 및 제 2 표면(206)이 접착제 재료(122)에 의해 본딩된 후, 베이킹(baking), 어닐링(annealing), 열 소킹(thermal soaking), 또는 다른 적당한 가열 프로세스와 같은 열 프로세스가 제 1 표면(204) 및 제 2 표면(206) 사이의 접착제 재료(122)의 본딩을 보조하기 위하여 수행될 수 있다. 접착제 층에 의해 본딩한 후, 제 1 표면(204) 및 제 2 표면(206)의 계면은 실질적으로 편평하여 100 ㎛보다 작은 표면 균일 프로파일을 가진다.
도 3은 천공된 시트(300)의 형태인 접착제 재료(122)를 갖는 하나의 실시예의 가스 분배 어셈블리(130)의 분해 도면을 도시한다. 천공된 시트(300)는 위에서 설명된 접착제 재료(122)와 같은 치수 및 물리적 특성들을 가질 수 있다. 천공된 시트(300)는 디스크 형상을 가질 수 있고, 가스 분배 플레이트(194)와 실질적으로 동일한 직경을 가질 수 있다. 천공된 시트(300)는 개구들(134, 154)과 정렬하도록 위치하는 복수의 사전-형성된(pre-formed) 개구들(302)을 포함한다. 복수의 개구들(302)은 특히, 그리드(grid), 극성 어레이(polar array), 또는 방사상 패턴(radially pattern)과 같은 규칙적인 패턴으로 배열될 수 있다. 개구들(134, 154, 302)의 직경들은 실질적으로 동일하거나, 개구들(302)의 직경들이 개구들(134, 154)의 직경들보다 약간 커서, 가스 분배 어셈블리(130)를 통한 흐름은 최소의 제약을 가진다. 또한, 개구들(134, 154, 302)이 직경에 있어서 거의 또는 전혀 차이를 갖지 않는 동심원(concentric circle)들일 때, 입자들 또는 다른 잠재적인 오염물질들이 개구들(134, 154, 302)의 계면에서 축적할 최소의 포텐셜이 있는데, 이것은 접착제 층을 통한 개구의 기하구조(geometry)가 접착제 층이 천공된 비-시트(non-sheet) 형상이 아닐 때에 유력한 타원형 또는 다른 비-원형(non-circular)일 때에 더 잘 일어난다.
상기한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 그 기본적인 범위로부터 이탈하지 않으면서 고안될 수 있고, 그 범위는 뒤따르는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 반도체 챔버 구성부품들을 연결하기에 적당한 접착제 재료로서,
    300 psi보다 낮은 영률(Young's modulus)을 갖는 접착제 재료를 포함하되, 상기 접착제 재료는 복수의 사전 형성된 개구들을 가지는 디스크 형상의 천공된 시트이고, 상기 접착제 재료는 세라믹 가스 분배 플레이트와 금속 전도성 베이스 플레이트 사이에 프로세스 가스 통로를 정의하도록 배열되는, 접착제 재료.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착제 재료는 실리콘계(silicone based) 화합물인, 접착제 재료.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착제 재료는 2 MPa보다 작은 열 응력을 가지는, 접착제 재료.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착제 재료는 0.1 W/mK 및 5 W/mK 사이의 열 전도율을 가지는, 접착제 재료.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착제 재료의 두께는 100 ㎛ 및 500 ㎛ 사이인, 접착제 재료.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착제 재료는 150 퍼센트(percent)보다 큰 연신율(elongation)을 가지는, 접착제 재료.
  9. 반도체 챔버 구성부품으로서,
    제 2 표면에 인접하게 배치된 제 1 표면; 및
    상기 제 1 표면을 상기 제 2 표면에 결합하는 접착제 재료를 포함하되,
    상기 접착제 재료는 300 psi보다 낮은 영률을 가지며,
    상기 접착제 재료는 복수의 사전 형성된 개구들을 가지는 디스크 형상의 천공된 시트이고,
    상기 제1 표면은 세라믹 가스 분배 플레이트이고, 상기 제2 표면은 금속 전도성 베이스 플레이트이며, 상기 접착제 재료는 상기 세라믹 가스 분배 플레이트와 상기 금속 전도성 베이스 플레이트 사이에 프로세스 가스 통로를 정의하도록 배열되는, 반도체 챔버 구성부품.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 접착제 재료는 실리콘계 화합물인, 반도체 챔버 구성부품.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 접착제 재료는 2 MPa보다 작은 열 응력을 가지는, 반도체 챔버 구성부품.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 접착제 재료는 0.1 W/mK 및 5 W/mK 사이의 열 전도율과, 100 ㎛ 및 500 ㎛ 사이의 두께를 가지는, 반도체 챔버 구성부품.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 접착제 재료는 150 퍼센트보다 큰 연신율을 가지는, 반도체 챔버 구성부품.
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