TW201907433A - 保護材用環 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種將複數個矽構件接合而成之保護材用環。一種保護材用環,其特徵在於:其係設置於對基板進行電漿處理之基板處理裝置之收容上述基板之處理室內的保護材用環32,且具備3個以上之矽構件34、36、38、及將上述矽構件34、36、38彼此接合之接合部39,上述接合部39含有氧化硼。
Description
本發明係關於一種保護材用環。
作為LSI(Large Scale Integration,大型積體電路)等半導體積體元件製造中之基板處理裝置,使用利用電漿之乾式蝕刻裝置。乾式蝕刻裝置具有圓筒形狀之真空腔室。將蝕刻對象之晶圓配置於平面電極之陰極上,於對真空腔室內導入蝕刻氣體之狀態下,藉由高頻振盪器而向對向電極(陽極)與陰極之間施加高頻電壓,藉此,於電極間產生蝕刻氣體之電漿。電漿中之作為活性氣體之正離子入射至晶圓表面而進行蝕刻。 於乾式蝕刻裝置之真空腔室內,使用各種環狀構件。作為代表性之環狀構件,有形成包圍蝕刻對象之晶圓之圓環狀之形狀之聚焦環、以覆蓋載置晶圓之圓柱狀之基座基部之側面的方式配置之環狀之接地環。又,有設置於對向電極之周緣部之環狀之遮蔽環、覆蓋真空腔室之內壁側面之側壁構件等保護材(專利文獻1)。 於乾式蝕刻裝置之真空腔室內部,若使用金屬製零件則產生金屬污染,故而較理想為使用矽製零件。聚焦環、接地環、環狀之保護材必須具有較蝕刻對象之晶圓大之直徑。目前主流之300 mm晶圓用之矽製零件由於利用具有320 mm以上之直徑之矽晶錠製作,故而價格高。尤其,環狀之側壁構件亦有直徑達到700 mm以上者,亦存在實質上不可能利用矽晶錠製成之情形。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2008-251744號公報
[發明所欲解決之問題] 若可藉由將複數個矽構件接合而製造矽製零件,而並非以一體物之形式製造矽製零件,則可利用具有更小直徑之矽晶錠製作,故而可期待製造成本之削減等各種優點。 本發明之目的在於提供一種將複數個矽構件接合而成之保護材用環。 [解決問題之技術手段] 本發明之保護材用環之特徵在於:其係設置於對基板進行電漿處理之基板處理裝置之收容上述基板之處理室內者,且具備:3個以上之矽構件;及接合部,其將上述矽構件彼此接合;且上述接合部含有氧化硼。 本發明之保護材用環之特徵在於:其係設置於對基板進行電漿處理之基板處理裝置之收容上述基板之處理室內者,且具備:3個以上之矽構件;及接合部,其將上述矽構件彼此接合;上述接合部含有Al、Ga、Ge、及Sn之任一者,係與矽之共晶合金,上述矽構件包含2個以上之圓弧狀矽構件、及嵌入至橫跨上述圓弧狀矽構件彼此之位置之嵌入矽構件,於上述圓弧狀矽構件與上述嵌入矽構件之間,設置有將上述圓弧狀矽構件與上述嵌入矽構件接合之上述接合部。 [發明之效果] 根據本發明,可將自較保護材用環之外徑小之矽晶錠切出之複數個矽構件組合而製造保護材用環。因此,保護材用環無須使用較保護材用環之外徑大之矽晶錠,故而可相應地降低成本。
以下,參照圖式對本發明之實施形態詳細地進行說明。 1.第1實施形態 (1)整體構成 圖1所示之乾式蝕刻裝置10具備作為處理室之真空腔室12、上部電極板14、及基台16。真空腔室12為大致圓筒形狀,且於內部具有由圓筒形狀之側壁包圍之處理空間31。真空腔室12之側壁之內面由側壁構件13覆蓋。真空腔室12之上壁之上部電極板14之周圍之內面由上壁構件17覆蓋。側壁構件13及上壁構件17係用以保護真空腔室12之曝露於電漿之內壁之環狀之構件,且由矽形成。 真空腔室12設置有將真空腔室12內於高度方向分隔之隔板25。於由隔板25分隔之真空腔室12內之下側形成有排氣空間26,於上側形成有處理空間31。隔板25係用以防止蝕刻氣體逆流之保護構件,且由矽形成。隔板25具有環狀之本體,且於本體具有於厚度方向貫通之流通路27。如本圖所示,隔板25係設置於真空腔室12內之高度方向之大致中央。 上部電極板14係圓板狀之構件,且固定於真空腔室12內之上部。上部電極板14之周緣部由保護環20覆蓋。於上部電極板14與保護環20之間,設置有由石英形成之遮蔽環21。保護環20係用以保護真空腔室12之內壁免受產生於上部電極板14周邊之電漿影響之構件,且由矽形成。保護環20亦存在接地之情形。於本圖之情形時,保護環20係真空腔室12內側之表面較遮蔽環21更突出,並且為與上壁構件17相同之高度。上部電極板14具有於厚度方向貫通之複數個貫通孔15。上部電極板14電性連接有未圖示之高頻電源。上部電極板14連接有氣體供給管24。 自氣體供給管24供給之蝕刻氣體自上部電極板14之貫通孔15向真空腔室12內流入。向真空腔室12內流入之蝕刻氣體經由流通路27而向排氣空間26流入,並自排出口28排出至外部。 基台16設置於真空腔室12內之隔板25之上側即處理空間31內,且其周圍由接地環30包圍。接地環30係由矽形成,且接地。於基台16上,設置有聚焦環18。聚焦環18係由矽形成,且遍及內側之全周而形成有支持晶圓22之周緣之凹部19。於聚焦環電性連接有施加用以使蝕刻處理中之電漿穩定之電壓之電源。於聚焦環18之周圍,亦可設置保護聚焦環18之側面之覆蓋環23。覆蓋環23係由石英形成,且遍及內側之全周而形成有支持聚焦環18之周緣之凹部33。 乾式蝕刻裝置10中,若經由上部電極板14而供給蝕刻氣體,並自高頻電源施加高頻電壓,則於上部電極板14與晶圓22之間產生電漿。藉由該電漿而蝕刻晶圓22表面。 本實施形態之保護材用環可應用於作為矽製零件之側壁構件13、上壁構件17、保護環20、隔板25。保護材用環並不限定於上述矽製零件。保護材用環可應用於除了作為電極用環之聚焦環18及作為電極用環之接地環30以外的設置於乾式蝕刻裝置10之真空腔室12內之矽製零件。保護材用環可設為內徑為320 mm以上,且外徑為800 mm以下左右。 作為一例,以下,對成為保護環20用之構件之本實施形態之保護材用環進行說明。如圖2所示,保護材用環32具備複數個(於本圖之情形時,為3個)第1矽構件34、36、38。再者,於以下之說明中,於不特別區分複數個第1矽構件34、36、38之情形時,總稱而稱為矽構件。矽構件為圓弧狀,且藉由在作為長度方向之端面之對接面37A經由接合部(於本圖中未圖示)於一方向接合,而呈環狀地一體化。矽構件既可為單晶,亦可為多晶,且其製造方法、純度、結晶方位等不受限定。矽構件之大小並無特別限定,例如,可設為厚度為1 mm以上且100 mm以下,寬度為10 mm以上且100 mm以下左右。 如圖3所示,於矽構件彼此之對接面37A,設置有接合部39及矽接著部40。圖3表示第1矽構件34、36之間之對接面37A。圖中箭頭之方向表示保護材用環32之半徑方向之外側方向。 接合部39設置於將距對接面37A之外緣數mm之範圍除外之中央部分、較佳為將1 mm以上之範圍除外之中央部分。接合部39係包含與矽形成共晶合金之金屬之與矽之共晶合金。與矽形成共晶合金之金屬為Al、Ga、Ge、及Sn之任一者(以下,亦稱為「合金形成金屬」)。Al、Ga、Ge、及Sn由於在矽晶中之擴散係數較低,在矽構件內之擴散較少,不易形成電性上成為問題之深能階(deep level),及不存在對環境之問題,故而較佳。Al由於價格低,故而最佳。合金形成金屬之純度只要能夠與矽形成共晶則並不特別限定,較佳為98%以上。 矽接著部40設置於對接面37A之外緣,且將對接面37A之間堵塞。較佳為,矽接著部40不與真空腔室12、上壁構件17、及遮蔽環21相接,而於真空腔室12內露出,且設置於在乾式蝕刻時曝露於電漿之部分、即對接面37A之外緣中保護材用環32中之上表面側。進而,更佳為,矽接著部40除了設置於對接面37A之外緣中上表面側,亦設置於內周面側。矽接著部40藉由將被照射電漿之對接面37A之間堵塞,而可防止接合部39中之共晶合金露出。 (2)製造方法 其次,對製造保護材用環32之方法進行說明。首先,對矽構件進行表面處理。具體而言,對矽構件之表面藉由研削及研磨等進行加工,較佳為形成為鏡面。亦可對矽構件之表面藉由氫氟酸與硝酸之混合液等進行蝕刻。作為混合液,可使用JIS規格H0609中規定之化學研磨液(氫氟酸(49%):硝酸(70%):乙酸(100%)=3:5:3)等。 繼而,將3個第1矽構件34、36、38呈環狀地排列。於第1矽構件34、36、38彼此之對接面37A彼此之間,配置合金形成金屬箔。合金形成金屬箔之厚度係自用以使之熔解之能量較少即可之方面而言,較佳為較薄。合金形成金屬箔為了獲得接合強度而較佳為0.1~100 μm,更佳為0.5~20 μm。合金形成金屬箔若較上述下限值薄,則於在接合面配置合金形成金屬箔時容易產生破損。合金形成金屬箔若較上述上限值厚,則容易產生與矽之接合並不充分之部分。 其次,自矽構件之外側進行加熱,產生包含矽與合金形成金屬之熔解物。加熱方法並無特別限定,可藉由電阻加熱、光加熱等而進行。自可使加熱部位容易地移動,且容易根據所供給之電力而使加熱量變化之方面而言,較佳為光加熱,例如使用各種燈、雷射。 於本實施形態之情形時,可使用圖4所示之裝置。本圖所示之裝置具備至少一個燈42及作為將該燈42出射之光聚光之聚光部之至少一個橢圓鏡44。作為燈42,可使用紅外線結晶成長裝置中一般使用之氙氣燈或鹵素燈。作為輸出,較佳為1~30 kW左右。 加熱只要自對接面37A之外側進行即可,並不限定於相對於矽構件垂直之方向,亦可自傾斜方向進行。藉由加熱而合金形成金屬箔先熔解產生金屬熔解物。繼而,與該金屬熔解物相接之矽構件之對接面37A被該金屬熔解物侵入,而產生包含矽之熔解物。認為若停止加熱而溫度降低,則該熔解物一面形成包含共晶之合金相一面凝固,而接合完成。例如,於使用Al箔作為合金形成金屬箔之情形時,可以達到800℃左右之加熱將矽構件彼此充分接合。 聚光區域通常為直徑10~30 mm左右。聚光區域係藉由使燈42之發光位置自橢圓鏡44之焦點錯開,而擴展為30~100 mm左右。藉由使聚光區域擴展,可擴大加熱範圍。較佳為,使聚光區域遍及對接面37A之保護材用環32中之上表面之整個區域掃描而進行加熱。 其次,藉由使包含矽與合金形成金屬之熔解物冷卻並固化,而產生包含共晶合金之接合部39。於合金形成金屬為Al之情形時,當冷卻至約577℃時,產生包含Al-矽共晶物(12.2原子%Al)之接合部39。冷卻速度根據所使用之合金形成金屬而不同,但於使用Al作為合金形成金屬之情形時,較佳為以成為10~100℃/分鐘之方式進行控制。若冷卻速度未達上述下限值,則冷卻時間變長,效率較差。若冷卻速度大於上述上限值,則有於接合部39中殘留應變之傾向。冷卻速度可藉由如下方式進行控制:於合金形成金屬箔之熔解完成之後,使加熱機構之輸出逐漸降低,當推測為接合部39之溫度較共晶物之熔解溫度低時停止加熱。此種加熱溫度之控制例如可將與實際貼合之矽構件相同形狀之熱電偶設置於矽構件彼此之間,預先測定加熱機構之功率與溫度之關係,基於該測定結果而進行。 藉由上述加熱而進行之熔解物之產生、藉由冷卻而進行之包含共晶合金之接合部39之產生係為了防止合金形成金屬及矽之氧化,較佳為於10~200 torr(約1333~26664 Pa)之氬氛圍之腔室內進行。亦可不使用氬氣而藉由減壓來防止氧化,但若進行減壓,則存在產生矽之蒸發而腔室內被污染之情形,故而不佳。又,藉由氮氣亦可防止氧化,但由於在1200℃以上會產生矽之氮化,故而不佳。 繼而,對矽接著部40進行說明。第1矽構件34、36、38彼此之對接面37A之間之矽接著部40係將對接面37A附近之矽加熱並熔解而形成。首先,以使橢圓鏡44之焦點位置與燈42之發光部之位置一致之方式調整燈位置,且以使矽構件之上表面之高度成為橢圓鏡44之另一個焦點位置之方式進行調整,藉此,使照射位置上之橢圓鏡44之擴展為約3 mm。於該狀態下,使橢圓鏡44與對接面37A之位置一致並提高燈42之功率。若開始加熱,則對接面37A之上表面側熔解而產生矽熔解物。具體而言,以燈額定之60%而表面開始熔解(推定表面溫度為1420℃),以燈額定之90%而矽熔解物流入至對接面37A之間而將對接面37A之間之一部分堵塞。於該狀態下,使橢圓鏡44沿著對接面37A以固定之速度、例如5 mm/分鐘之速度進行掃描,藉此可利用熔解矽將對接面37A之間填埋、堵塞。較佳為,使橢圓鏡44遍及對接面37A之外緣中保護材用環32中之上表面側及內周面側掃描而進行加熱。 繼而,將經熔解之對接面37A之上表面冷卻,使矽熔解物按照矽構件之結晶而結晶化。具體而言,將燈42之功率降低2分鐘直至矽熔解物開始凝固之燈額定之55%為止,並於該狀態下保持5分鐘。 根據上述順序,於所有對接面37A同樣地形成接合部39及矽接著部40,藉此可將第1矽構件34、36、38彼此接合而形成保護材用環32。 以上述方式獲得之保護材用環32成為保護環20。保護環20係使於對接面37A設置有矽接著部40之上表面朝下,使下表面與真空腔室12之上壁接觸,而安裝於上部電極板14之周緣部。 保護材用環32可將自較側壁構件13、上壁構件17、保護環20、隔板25之外徑小之晶圓用之矽晶錠切出之3個以上之矽構件組合而製造。因此,保護材用環32無須使用較側壁構件13、上壁構件17、保護環20、隔板25之外徑大之晶圓用之矽晶錠,故而可相應地降低成本。 本實施形態之保護材用環32由於在對接面37A設置有矽接著部40,故而可防止接合部39中之共晶合金露出。因此,保護材用環32即便於真空腔室12內被照射電漿,亦可防止因共晶合金而真空腔室12內受到污染。 於本實施形態之情形時,對矽接著部40設置於對接面37A之外緣中保護材用環32中之上表面側及內周面側之情形進行了說明,但本發明並不限定於此。矽接著部40既可設置於對接面37A之外緣中上表面側及外周面側,亦可設置於對接面37A之外緣之全周。 於本實施形態之情形時,對在第1矽構件34、36、38彼此之對接面37A之間設置有矽接著部40之情形進行了說明,但本發明並不限定於此。亦可如圖5所示,不於對接面37B之間設置矽接著部。 2.第2實施形態 其次,對第2實施形態之保護材用環進行說明。再者,對與上述第1實施形態相同之構成標註相同之符號,並省略說明。圖6所示之保護材用環46具備第1環體32及第2環體47。第1環體32係與上述第1實施形態之保護材用環相同。第2環體47具備複數個(於本圖之情形時為3個)第2矽構件48、50、52。第2矽構件48、50、52係為了便於說明而改變符號,但與第1矽構件34、36、38相同。第1環體32與第2環體47係以矽構件彼此之對接面37A於圓周方向錯開之狀態於接合面54A重疊於同軸上。 如圖7A、7B所示,於第1矽構件34、36、38彼此之對接面37A之間,設置有接合部39及矽接著部40。圖7A表示第1矽構件34、36之間之對接面37A,圖7B表示第2矽構件48、52之間之對接面37A。圖中箭頭之方向表示保護材用環46之半徑方向之外側方向。接合部39設置於將距對接面37A之外緣數mm之範圍除外之中央部分、較佳為將1 mm以上之範圍除外之中央部分。進而,於第1環體32與第2環體47之接合面54A亦設置有接合部55。再者,亦可於第2矽構件48、50、52彼此之對接面37A亦設置接合部39。 矽接著部40設置於對接面37A之外緣、及第1環體32與第2環體47之接合面54A之外緣。於應用於保護環20之情形時,較佳為,矽接著部40不與真空腔室12、上壁構件17、及遮蔽環21相接,而設置於在真空腔室12內露出之部分、即保護材用環46中之上表面側及內周面側。具體而言,較佳為,矽接著部40設置於第1環體32中之對接面37A之外緣中保護材用環46中之上表面側及內周面側、第2環體47中之對接面37A之外緣中保護材用環46中之內周面側、接合面54A之外緣中保護材用環46中之內周面側57。保護環20係使於對接面37A設置有矽接著部40之上表面朝下,使下表面與真空腔室12之上壁接觸,而安裝於上部電極板14之周緣部。 如此一來,矽接著部40將第1矽構件34、36、38彼此及第2矽構件48、50、52彼此之對接面37A之間及第1環體32與第2環體47之接合面54A之間堵塞。 其次,對本實施形態之保護材用環46之製造方法進行說明。再者,關於與上述第1實施形態相同之步驟,適當省略說明。首先,將表面處理後之3個第2矽構件48、50、52呈環狀地排列。繼而,於第2矽構件48、50、52之上表面配置合金形成金屬箔。繼而,於合金形成金屬箔上放置3個第1矽構件34、36、38。於3個第1矽構件34、36、38彼此之間配置合金形成金屬箔。第1矽構件34、36、38相對於先配置之第2矽構件48、50、52,錯開長度方向之長度之一半而配置。以上述方式,成為於第2矽構件48、50、52上介隔合金形成金屬箔而堆積有第1矽構件34、36、38之狀態。 其次,自第1矽構件34、36、38側進行加熱,於第1環體32與第2環體47之間、及第1矽構件34、36、38彼此之對接面37A之間產生包含矽與合金形成金屬之熔解物,而形成接合部39、55。加熱條件、冷卻條件可設為與上述第1實施形態相同。 繼而,將第1環體32及第2環體47之對接面37A之間、及接合面54A之間之矽加熱並熔解,而形成矽接著部40。 本實施形態之保護材用環46由於在對接面37A之間及接合面54A之間設置有矽接著部40,故而可獲得與上述第1實施形態相同之效果。 於本實施形態之情形時,對矽接著部40設置於第1環體32中之對接面37A之外緣中保護材用環46中之上表面側及內周面側、第2環體47中之對接面37A之外緣中保護材用環46中之內周面側、接合面54A之外緣中保護材用環46中之內周面側57之情形進行了說明,但本發明並不限定於此。矽接著部40既可設置於第1環體32中之對接面37A之外緣中上表面側及外周面側,亦可設置於對接面37A之外緣中上表面側、內周面側、及外周面側。又,矽接著部40既可設置於第2環體47中之對接面37A之外緣中保護材用環46中之外周面側、接合面54A之外緣中保護材用環46中之外周面側,亦可設置於接合面54A之外緣之全周。 於本實施形態之情形時,對在第1環體32及第2環體47之對接面37A之間及接合面54A之間設置有矽接著部40之情形進行了說明,但本發明並不限定於此。亦可如圖8A、8B所示,不於對接面37B之間及接合面54B之間設置矽接著部。 3.第3實施形態 其次,對第3實施形態之保護材用環進行說明。圖9A、9B所示之保護材用環56具備複數個(於本圖之情形時,為3個)第1矽構件58、60、62、及嵌入至橫跨第1矽構件58、60、62彼此之位置之複數個(3個)嵌入矽構件64A。嵌入矽構件64A係設置於保護材用環56之與被照射電漿之側相反側,於本圖之情形時為下表面側。 嵌入矽構件64A較佳為由與矽構件相同之材料形成。嵌入矽構件64A之四角較佳為被實施R(圓弧)加工。藉由嵌入矽構件64A之四角被實施R加工,可防止缺損等損傷。R較佳為3 mm以上。 嵌入矽構件64A較佳為以下表面成為與矽構件之下表面大致相同之高度之方式形成。嵌入矽構件64A之厚度較佳為矽構件之厚度之20~80%,更佳為40~60%。 嵌入矽構件64A較佳為由矩形之板狀構件構成,且為於俯視時不自保護材用環56突出之大小。嵌入矽構件64A之長度方向之長度較佳為保護材用環56之外周長度之2~10%。 更具體之矽構件之尺寸可設為將內周直徑330 mm、外周直徑400 mm、厚度10 mm之環分割為3個部分而成之大小。嵌入矽構件64A可設為長度62 mm、寬度25 mm、對4個角實施5 mm之R加工之厚度5 mm。形成於矽構件之下表面之孔形成為與矽之小片之形狀對應的形狀,且深度設為5 mm。於該情形時,嵌入矽構件64A之厚度為矽構件之厚度之50%,嵌入矽構件64A之長度方向之長度為保護材用環56之外周長度之5%。 如圖10所示,於矽構件之下表面,於長度方向之端部形成有具有底面之孔。圖10表示第1矽構件58、60之間之對接面63A。圖中箭頭之方向表示保護材用環56之半徑方向之外側方向。嵌入矽構件64A嵌入至該孔。於嵌入矽構件64A之上表面與第1矽構件(孔之底面)之間,設置有接合部68。較佳為於第1矽構件58、60、62彼此之對接面63A之間設置矽接著部70。於應用於保護環20之情形時,較佳為矽接著部70設置於對接面63A之外緣中保護材用環56中之上表面側及內周面側。保護環20係使設置有矽接著部70之上表面朝下,使下表面與真空腔室12之上壁接觸,而安裝於上部電極板14之周緣部。 本實施形態之保護材用環56係藉由自矽構件之上表面側進行加熱,產生包含矽與合金形成金屬之熔解物,而形成接合部68。又,對接面63A中之矽接著部70可藉由與上述第1實施形態相同之方法而形成。 本實施形態之保護材用環56藉由設置嵌入矽構件64A,可使矽構件彼此之間之接合面積變大,故而可使機械強度更大。又,保護材用環56藉由將對接面63A之間利用矽接著部70堵塞,可獲得與上述第1實施形態相同之效果。 嵌入矽構件64A無須為矩形狀,例如,亦可如圖11A、11B所示,為長圓形狀之嵌入矽構件64B(圖11A)、圓弧狀之嵌入矽構件64C(圖11B)。又,嵌入矽構件64B、64C之長度方向端部如該圖所示,亦可為半圓形狀。 於本實施形態之情形時,對接合部68設置於嵌入矽構件64A與矽構件(孔之底面)之間之情形進行了說明,但本發明並不限定於此。亦可如圖12A所示,於矽構件彼此之對接面63B之間亦設置接合部72。 於本實施形態之情形時,對矽接著部70設置於對接面63A之外緣中保護材用環56中之上表面側、及內周面側之情形進行了說明,但本發明並不限定於此。矽接著部70既可設置於對接面63A之外緣中上表面側及外周面側,亦可設置於對接面63A之外緣之全周。 又,於本實施形態之情形時,對在第1矽構件58、60、62彼此之對接面63A之間設置有矽接著部70之情形進行了說明,但本發明並不限定於此。亦可如圖12B所示,不於對接面63C之間設置矽接著部。 4.變化例 本發明並不限定於上述實施形態,可於本發明之主旨之範圍內適當變更。 於上述實施形態之情形時,對接合部包含合金形成金屬之情形進行了說明,但本發明並不限定於此,亦可包含氧化硼。以下,以接合面為例,對接合部包含氧化硼之情形時之保護材用環之製造方法進行說明。 首先,將與上述實施形態同樣地進行了表面處理之3個矽構件呈環狀地排列。繼而,將該矽構件加熱至第1溫度(180~280℃),並對矽構件之接合面之至少一部分供給由粒子狀之硼酸(B(OH)3
)構成之起始原料。矽構件可藉由使用一般之電阻加熱器之加熱機構而加熱。由於接合面之溫度為180~280℃,故而於該接合面上產生硼酸之脫水反應。水以10~60秒左右自硼酸脫離,產生偏硼酸(HBO2
)。偏硼酸溶解於已脫離之水中,成為富有流動性之液體狀物。 於矽構件之溫度過低之情形時,無法使水自硼酸脫離而獲得偏硼酸。另一方面,若矽構件之溫度過高,則水自硼酸急遽地脫離。由此導致供給至矽構件之接合面之硼酸飛散或直接產生固化之偏硼酸。第1溫度只要為180~280℃,則可更確實地獲得偏硼酸。第1溫度較佳為200~240℃。 作為由粒子狀之硼酸構成之起始原料,可直接使用直徑0.1~2 mm之顆粒狀之市售品。藉由將由直徑為0.1~2 mm之硼酸構成之起始原料供給至已加熱至第1溫度之矽構件之上表面,可形成如下所述之包含偏硼酸之層。較佳為硼酸逐步少量地供給至矽構件之上表面之一部分。 藉由利用刮刀使水自硼酸脫離而產生之液體狀物延展,而獲得包含偏硼酸之層。藉由如上述般將作為起始原料之硼酸逐步少量地供給至矽構件之接合面,並相應地使所產生之液體狀物延展,可於接合面形成均勻之包含偏硼酸之層。作為刮刀,藉由使用將晶圓切斷所獲得者,可避免雜質向包含偏硼酸之層混入。 包含偏硼酸之層之厚度較佳為1 mm以下,更佳為0.1~0.5 mm。包含偏硼酸之層之厚度越薄,於之後之步驟中加熱時,越可抑制由脫水反應所致之泡之產生。包含偏硼酸之層之厚度可控制所供給之作為起始原料之硼酸之量而調整。 將於接合面形成有包含偏硼酸之層之矽構件加熱,並升溫至第2溫度(500~700℃)。其結果,水自偏硼酸進一步脫離,獲得包含氧化硼(B2
O3
)之溶融物。於第2溫度過高之情形時,有於之後之步驟中冷卻時因氧化硼與矽之熱膨脹係數之差異而導致矽構件產生裂紋之虞。只要第2溫度為500~700℃,則可更確實地獲得包含氧化硼之溶融物。第2溫度較佳為550~600℃。 隔著產生於矽構件之接合區域之包含氧化硼之溶融物,壓接進行了表面處理之其他矽構件。壓接時之壓力並無特別限定,可適當設定。於矽構件之寬度為30 mm左右之情形時,可隔著隔熱材用手按壓而將矽構件與其他矽構件接合。 藉由使氧化硼之溶融物固化,而將矽構件與其他矽構件藉由氧化硼之層而接合。溶融物例如藉由在室溫下放置而固化。藉由以如上方式產生接合部,可製造保護材用環。 亦可將包含偏硼酸之層沿著接合面之外緣形成為框狀,而並非形成於矽構件之接合面之整個區域。框狀之包含偏硼酸之層之寬度可設為5~10 mm。於框狀之包含偏硼酸之層之內側之區域,配置合金形成金屬箔。亦可於將合金形成金屬箔配置於內側之區域之前,將框狀之包含偏硼酸之層冷卻,對表面進行研磨而降低厚度。於矽構件之接合面形成框狀之包含偏硼酸之層,並配置合金形成金屬箔之後,配置其他矽構件,並加熱至共晶溫度以上且700℃以下。藉由利用加熱而合金形成金屬與矽形成共晶,可將矽構件彼此更牢固地接合。此處所形成之共晶合金由框狀之氧化硼之層包圍。進而,藉由在接合面之外緣設置矽接著部,可獲得與上述第1實施形態相同之效果。
10‧‧‧乾式蝕刻裝置(基板處理裝置)
12‧‧‧真空腔室(處理室)
13‧‧‧側壁構件
14‧‧‧上部電極板
15‧‧‧貫通孔
16‧‧‧基台
17‧‧‧上壁構件
18‧‧‧聚焦環
19‧‧‧凹部
20‧‧‧保護環
21‧‧‧遮蔽環
22‧‧‧晶圓(基板)
23‧‧‧覆蓋環
24‧‧‧氣體供給管
25‧‧‧隔板
26‧‧‧排氣空間
27‧‧‧流通路
28‧‧‧排出口
30‧‧‧接地環
31‧‧‧處理空間
32、46、56‧‧‧保護材用環
33‧‧‧凹部
34‧‧‧第1矽構件
36‧‧‧第1矽構件
37A‧‧‧對接面
37B‧‧‧對接面
38‧‧‧第1矽構件
39‧‧‧接合部
40‧‧‧矽接著部
42‧‧‧燈
44‧‧‧橢圓鏡
47‧‧‧第2環體
48、50、52‧‧‧第2矽構件
54A‧‧‧接合面
54B‧‧‧接合面
55‧‧‧接合部
57‧‧‧內周面側
58‧‧‧第1矽構件
60‧‧‧第1矽構件
62‧‧‧第1矽構件
63A‧‧‧對接面
63B‧‧‧對接面
63C‧‧‧對接面
64A‧‧‧嵌入矽構件
64B‧‧‧嵌入矽構件
64C‧‧‧嵌入矽構件
68‧‧‧接合部
70‧‧‧矽接著部
72‧‧‧接合部
圖1係模式性地表示具備利用第1實施形態之保護材用環製作之矽製零件之乾式蝕刻裝置之構成的剖視圖。 圖2係表示第1實施形態之保護材用環之立體圖。 圖3係表示第1實施形態之對接面之剖視圖。 圖4係模式性地表示製造保護材用環之裝置之剖視圖。 圖5係表示第1實施形態之變化例之剖視圖。 圖6係表示第2實施形態之保護材用環之立體圖。 圖7係表示第2實施形態之對接面之剖視圖,圖7A係第1環體之對接面,圖7B係第2環體之對接面。 圖8係表示第2實施形態之變化例之剖視圖,圖8A係變化例(1),圖8B係變化例(2)。 圖9係表示第3實施形態之保護材用環之立體圖,圖9A係上表面側,圖9B係下表面側。 圖10係表示第3實施形態之對接面之剖視圖。 圖11係表示嵌入矽構件之俯視圖,圖11A係變化例(1),圖11B係變化例(2)。 圖12係表示第3實施形態之對接面之變化例之剖視圖,圖12A係變化例(1),圖12B係變化例(2)。
Claims (6)
- 一種保護材用環,其特徵在於:其係設置於對基板進行電漿處理之基板處理裝置之收容上述基板之處理室內者,且具備: 3個以上之矽構件;及 接合部,其將上述矽構件彼此接合;且 上述接合部含有氧化硼。
- 如請求項1之保護材用環,其中上述矽構件包含2個以上之圓弧狀矽構件、及嵌入至橫跨上述圓弧狀矽構件彼此之位置之嵌入矽構件,於上述圓弧狀矽構件與上述嵌入矽構件之間,設置有將上述圓弧狀矽構件與上述嵌入矽構件接合之上述接合部。
- 一種保護材用環,其特徵在於:其係設置於對基板進行電漿處理之基板處理裝置之收容上述基板之處理室內者,且具備: 3個以上之矽構件;及 接合部,其將上述矽構件彼此接合; 上述接合部含有Al、Ga、Ge、及Sn之任一者,且係與矽之共晶合金, 上述矽構件包含2個以上之圓弧狀矽構件、及嵌入至橫跨上述圓弧狀矽構件彼此之位置之嵌入矽構件,於上述圓弧狀矽構件與上述嵌入矽構件之間,設置有將上述圓弧狀矽構件與上述嵌入矽構件接合之上述接合部。
- 如請求項1至3中任一項之保護材用環,其中設置有將上述矽構件彼此之間堵塞之矽接著部。
- 如請求項1至3中任一項之保護材用環,其中內徑為320 mm以上,外徑為800 mm以下。
- 如請求項1至3中任一項之保護材用環,其中上述矽構件包括單晶矽或多晶矽。
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