TWI484576B - 半導體真空處理設備用之薄膜黏接劑 - Google Patents

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Description

半導體真空處理設備用之薄膜黏接劑
本發明係關於半導體處理中之元件接合，尤關於半導體真空處理設備用之薄片黏接劑。
半導體真空處理設備，如電漿處理系統，係用以處理基板，其藉助之技術包括蝕刻、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、離子植入及光阻去除。一種用於電漿處理之半導體真空處理設備包括含有上、下電極之反應室。該等電極之間建立起一電場，以將處理氣體激發成電漿狀態，進而在反應室中處理基板。
在半導體處理的領域中，真空處理室通常用來進行基板上材料的蝕刻及化學氣相沉積(CVD)，其係藉由將一蝕刻或沉積氣體供給到真空室，並藉由對氣體施加一射頻(RF)場而將氣體激發成電漿狀態。在共同擁有之美國專利第4340462、4948458、5200232、5820723號中，揭露有利用平行板之變壓耦合電漿(TCP TM)(亦稱作感應耦合電漿(ICP))以及電子迴旋共振(ECR)反應器及其元件之範例；而該等美國專利之全部內容於此併入參考。因為在該等反應器中電漿環境的腐蝕性，以及對粒子及/或重金屬污染最小化的要求，理想上該等裝備的元件需具備高抗蝕性。
在處理半導體基板的期間，基板通常藉由機械夾具及靜電夾具(ESC)固定在真空室內的基板支座上。在共同擁有之美國專利第5262029、5838529號中，揭露有該等夾持系統及其元件；而該等美國專利之全部內容於此併入參考。處理氣體能以各種方式供給到腔室，如藉由氣體噴嘴、氣體環、氣體分配板等方式。至於感應耦合電漿反應器及其元件之溫度控制氣體分配板的範例，則揭露於共同擁有之美國專利第5863376號；而該美國專利之全部內容於此併入參考。
在共同擁有之美國專利第4948458號中，揭露一電漿處理系統，其中耦合到射頻(RF)源的天線將氣體在處理室內激發成電漿狀態；而該美國專利之全部內容於此併入參考。在此般系統中，天線位於處理室之外，而RF能量經由一介電窗被供給進入腔室。此般處理系統能用於各種半導體處理應用中，如蝕刻、沉積、光阻去除等應用。
電漿反應器的器壁普遍使用鋁及鋁合金。為了防止器壁的腐蝕，吾人已提出各種技術來將各種塗佈層塗佈在鋁表面。例如，在全部內容併入於此之共同擁有之美國專利第6408786號中，提出了藉由一彈性支撐構件來支撐一陶瓷磚襯板的方案，該彈性支撐構件如彈性接頭或介於襯板之每個陶瓷磚與腔室器壁之間的彈性可折金屬框架。
針對如噴淋頭氣體分配系統之電漿反應器元件而言，已有各種針對噴淋頭材料的方案被提出。例如，在全部內容併入於此之共同擁有之美國專利第5569356、5074356號中，揭露了以矽、石墨或碳化矽為材料之噴淋頭。
在一實施例中，提供有一在處理半導體基板之電漿處理設備中使用的一接合元件組件。該接合元件組件包含一支撐構件，該支撐構件具有至少一承載表面支撐一元件。該支撐在至少一承載表面上的元件具有至少一表面曝露於電漿中。介於至少一承載表面與元件之接合表面的彈性薄片黏接劑接頭容許因在溫度循環期間支撐構件與元件之熱膨脹不匹配所造成元件相對於支撐構件的橫方向移動。
在另一實施例中，提供有一在處理半導體基板之電漿處理設備中使用之組件的接合方法。該方法包括將未硬化彈性黏接劑薄片之第一表面施加到支撐構件之至少一承載表面的具有預定圖形之數個欲接合區域，該等欲接合區域將保持未接合區域排除在外。元件之至少一接合表面被施加到未硬化彈性薄片黏接劑之第二表面的具有預定圖形之數個欲接合區域，該元件具有至少一其他表面曝露於電漿中。藉由元件之至少一接合表面與支撐構件之至少一承載表面之間的彈性薄片黏接劑，該至少一接合表面係接合到該至少一承載表面，以形成組件。
另一實施例提供以降低之微粒污染在電漿處理設備中處理半導體基板的方法。基板設置於電漿處理設備之反應室的基板支座上。處理氣體藉由複合噴淋頭電極組件、氣體環或氣體注入器通入反應室，且至少一元件藉由彈性薄片黏接劑接頭接合到支撐構件。電漿在反應室內從處理氣體產生電在基板上方，元件具有至少一表面曝露於電漿中，且基板以電漿處理。
在另一實施例中，提供有一用以在電漿處理半導體基板期間降低微粒污染的元件組件。元件組件包括電漿處理室之支撐構件，該支撐構件具有至少一承載表面，以支撐元件。該支撐在至少一承載表面的元件具有至少一表面曝露於電漿中。元件組件包括至少一承載表面與元件之接合表面之間的接頭中的欲硬化之未硬化彈性薄片黏接劑。接頭容許因硬化後支撐構件與元件之熱膨脹不匹配所造成元件相對於支撐構件的相對移動，其中彈性黏接劑薄片係為已填充、可熱硬化之未硫化彈性矽酮薄片。
在積體電路製造中，為達成可靠裝置及獲得高良率，需有對半導體晶圓表面之微粒污染的控制。而處理設備，如電漿處理設備，可能是微粒污染源。舉例而言，晶圓表面上粒子的存在能局部干擾在光微影及蝕刻步驟進行期間的圖形轉移。因此，這些微粒能在如閘結構、金屬間介電層或金屬內連線之臨界特徵部中造成缺陷，進而造成積體電路元件的失效或故障。
具有較短生命期之反應器零件通常稱作「耗材」，如乾蝕刻室上電極與靜電夾頭下電極、光學管、氣體注入器及其他真空室相關零件，在此統稱為元件。若耗材零件的生命期很短，所有權成本將會很高。用於介電蝕刻工具之元件在預定之RF小時(用射頻功率產生電漿之時間，以小時為單位)後便會惡化，耗材及其他零件的腐蝕便會在電漿處理室中產生微粒污染。
元件組件能藉由將具有機械順應性及/或熱傳導性接合材料之二或更多個相異構件來製造，以容許功能的多重性。元件的表面能以底部塗層處理，以增強接合材料的黏接。為了增強電傳導性或熱傳導性，接合材料能含有導電及/或熱傳導性填充劑粒子。然而，與接合材料使用有關之底部塗層及填充劑粒子亦會是潛在的微粒污染源。此外，因為元件組件能含有氣體通道或其他精密公差，接合材料的流動有必要受到控制，俾使氣體通道保持不受接合材料阻塞。在此提供用以結合電漿處理設備元件的方法，其能減少來自接合材料的污染，並精確地控制接合材料的設置。
元件組件能用於各種電漿蝕刻系統中，如圖1A及圖1B所示之電漿蝕刻系統。圖1A所示之電漿蝕刻系統包含一電極組件110，該電極組件110包括一位於平行板反應器系統100的上電極112，該平行板反應器系統100具有一腔室101。腔室101包括一下電極132，下電極132在其頂部表面上支撐單一晶圓基板。電極組件110裝設在一上外殼111中。上外殼111能利用一機構(未繪示)而垂直移動，以調整上電極112與下電極132之間的空隙。選擇性地，下電極132能移動而調整該空隙，而上電極112能保持固定。
圖1B所示之電漿蝕刻系統包括一下電級132及一機械夾具133，該下電極132將RF偏壓供給到在其上被支撐的基板，而該機械夾具133用以在施行He背側冷卻(backcooled)時夾持基板。一用以將高密度電漿(如1011 -1012 離子/cm3 )維持在腔室中的能量源，如由適當RF源109及適當RF阻抗匹配電路提供能量的天線107，將RF能量感應式地耦合進入腔室101中，用以供給高密度電漿。該腔室包括用以將腔室內部維持在一期望壓力(如低於50mTorr，通常為1-20mTorr)的適當真空泵設備。一具有均勻厚度的實質上平面介電窗105設置於天線107與處理室101內部之間，並在處理室101頂部形成真空壁。一氣體分配板，一般稱作噴淋頭113，設置在介電窗105的下方，並包括複數個如圓孔之開孔(未繪示)用以將由氣體供給部供給之處理氣體輸送到處理室101。然而，氣體分配板113能被省略，而處理氣體能藉由如氣體環、氣體注入器等其他配置供給到腔室。根據一實施例，天線107設有一通道103，一溫度控制流體經由入口及出口管道穿過該通道。然而，天線107及/或介電窗105可藉由其他技術冷卻，如將空氣吹過天線與介電窗、將一冷卻媒介輸送過或用以熱接觸到介電窗及/或氣體分配板等。
基板能經過負載鎖定而進入腔室，如共同讓與之美國專利第6899109號所述；而該美國專利之全部內容於此併入參考。參考圖1A，一處理氣體源104連接到外殼111，以將包含一或更多個氣體之蝕刻劑氣體輸送經過一處理氣體供給部108而到達電極組件110。一真空泵配置130在腔室中維持一期望真空，如0.001至10Torr。一溫度控制器126連接到下電極132，以將下電極132維持在一期望溫度。舉例而言，下電極132的溫度能以溫度控制器來控制，如共同擁有之美國專利申請案公開第2004/0187787號所述；而該美國專利申請案之全部內容於此併入參考。又例如，上電極的溫度能以溫度控制器來控制，如共同擁有之美國專利申請案公開第2005/0133160號所述；而該美國專利申請案之全部內容於此併入參考。一電源106將射頻(RF)功率供給到上電極112及/或下電極132。
圖1A表示一電容耦合系統，且圖1B表示在一系統中耦合到RF源之天線將氣體激發成電漿狀態，腔室能有模組設計，容許各種電漿產生源設置在其上。腔室能以任何適當材料製成，且根據一較佳實施例，腔室以鋁或鋁合金一體成形。
圖1A、1B繪示電漿處理設備之元件組件的例示性實施例，其中如矽晶圓之半導體基板接受處理。各元件組件包含固定於一支撐構件的一元件。在包括多重區段之元件的實施例中，多個區段較佳地具有彼此間相互重疊之邊緣，以保護下方之接合材料，使其不曝露在電漿中，如共同擁有之美國專利申請案公開第2004/0092120、2007/0187038號所述；而該等美國專利申請案之全部內容於此併入參考。元件能包含一腔室襯板118，該腔室襯板118固定於一支撐構件138，或固定於一腔室壁120。腔室襯板118能具有在其中嵌入的一電阻加熱器142。元件能包含一光學窗160，該光學窗160固定於一光學管116。舉例而言，光學管116能如圖1B所示般以偏心的方式裝設穿過TCP介電窗105。元件亦能包含一包含靜電夾頭疊層之基板支座124，固定於下電極132，作為支撐構件。元件亦能包含圖中未繪示之用於電漿處理設備的其他零件，例如環繞上電極或下電極之分段屏蔽環。
在元件組件中，元件之電漿曝露表面所用的材料中，陶瓷、石英、矽(例如，單晶矽、多晶矽及如氧化矽、氮化矽之化合物)係較佳材料。舉例而言，氧化釔(Y2 O3 )能用於電漿曝露表面，如共同讓與之美國專利第7220497號所述；而該美國專利之全部內容於此併入參考。支撐構件，如腔室壁120，係較佳地以鋁或鋁合金製成。
用以製成元件及支撐構件的材料係較佳為與在電漿處理室中用以處理半導體基板之處理氣體有化學相容的材料，並能導電及/或導熱。例示性之適當的材料能用於製造支撐構件者包括鋁、鋁合金、石墨、介電質、半導體及SiC。一較佳作為支撐構件的材料為鋁合金6061，其在與元件接合之部分尚未進行陽極處理。
元件116/118/124能利用一適當熱及/或電傳導性彈性接合材料而附接在支撐構件120/138/132，該彈性材料在元件與支撐構件之間承受熱應力，並在該二者之間傳遞熱能及/或電能。舉例而言，利用彈性體接合一電極組件的多個表面係描述於共同擁有之美國專利第6073577號；而該美國專利之全部內容於此併入參考。
在一實施例中，一彈性接頭為一彈性薄片黏接劑。薄片黏接劑可能是任何適當的彈性材料，如相容於真空環境並能抵抗如超過200℃之高溫熱解的聚合物材料。彈性材料能選擇性地包括導電及/或導熱粒子的填充劑，或其他定型填料如金屬絲網、具傳導性之織布或不織布。能用於高於160℃之電漿環境的聚合接合材料包括聚醯亞氨、聚酮、聚醚酮、聚醚碸、聚對苯甲二乙酯、氟乙烯丙烯共聚合物、纖維素、三乙酸酯、矽酮及橡膠。
較佳的情形為：薄片黏接劑為熱傳導性矽酮黏接劑，將鋁支撐構件接合到陶瓷或石英元件。較佳的情形為：黏接劑在溫度範圍為室溫到180℃或更高溫度內(如在室溫與300℃之間)時，能承受至少500%(如500到900%、500到800%、500到700%或500到600%)之高剪應變。亦較佳為，黏接劑在溫度範圍為室溫到180℃或更高溫度內(如室溫到300℃)時，能承受至少800%(如800到900%或800到850%)之高剪應變。黏接劑會需要大約50到300psi(如50-100psi、100-150psi、150-200psi、200-250psi或250-300psi)的剪應力來達成500%的應變(在室溫到180℃或更高溫度之下)。較佳的情形為：黏接劑會需要大約50到300psi的剪應力來達成800%的應變(在室溫到180℃或更高溫度之下)。舉例而言，黏接劑會需要50-100psi、100-200psi或200-300 psi的剪應力來達成800%的應變(在室溫到180℃或更高溫度之下)。最佳者為，黏接劑會需要大約225-275psi的剪應力來達到600-800%的應變(如600-700%或700-800%)(在室溫到180℃或更高溫度之下)。較佳的情形為：黏接劑所表示出的一線性剪應力/應變曲線在溫度範圍為室溫到180℃或室溫到300℃內時，到達至少500%或到達至少800%，但曲線接近線性者亦為較佳。亦較佳為，黏接劑在極限破裂時具有最低可能剪應力，例如，在應變為800%時，剪應力為少於或等於250psi(在溫度範圍為室溫到180℃或室溫到300℃內)。
較佳的情形為：對接合的元件組件從室溫加熱到250℃而進行了大約5000個循環後，薄片黏接劑的一線性剪應力/應變曲線在溫度範圍為室溫到180℃或室溫到300℃內時，到達至少500%或到達至少800%，其剪應力為50-300psi。
當鋁支撐構件及矽、陶瓷或石英元件以不同速率進行熱膨脹時，接合二零件的黏接劑會將該二零件間的負載耦合。相反地，當黏接劑為軟性(在一實施例中，應變具有低剪應力)時，該二零件將不會在彼此中誘發應力或隔膜偏斜。較佳的情形為：支撐構件及元件在二個接合表面之非接合區域之間具有一空隙。在該二零件熱膨脹時，隔膜偏斜能造成支撐構件表面的非接合區域接觸並摩擦元件表面的非接合區域。此摩擦能造成擦傷，損耗該一或二個表面的粒子。因此，當黏接劑為軟性時，因較少或沒有隔膜偏斜，且較少因不匹配熱膨脹係數造成零件變形產生的相對摩擦，微粒污染會較少產生。
薄片黏接劑能以高分子量的二甲基矽酮及選擇性地採用填充劑所配製，或其亦能作為基材而圍繞玻璃纖維篩網(玻璃纖維平紋織物(scrim))、金屬篩網，或與玻璃微米珠及/或玻璃奈米珠(nanobeads)混合，或為其他因應各種應用需求的材料。較佳的情形為：薄片黏接劑係以高分子量的二甲基矽酮作為基材而圍繞Al2 O3 微米珠而配製。薄片黏接劑的複合層能被製造出並作為疊層，各層具有不同物理屬性。在一較佳實施例中，薄片黏接劑的多個區域能離散地配製成成而具有不同物理屬性。該等物理屬性如導熱係數、彈性、拉伸強度與剪力強度、厚度、熱膨脹係數、耐化學性、粒子腐蝕性及運作溫度範圍。
舉例而言，在電漿處理期間，已填充的彈性材料可能受到電漿侵蝕，可能會釋出傳導性的填料粒子。在電漿處理期間，離子或自由基可能會遷移進入通道或空隙，造成在通道或空隙周圍之接頭介面的已填充彈性材料的侵蝕。舉例而言，源自受電漿侵蝕之彈性材料的鋁合金填充劑粒子能附著在晶圓上，在蝕刻處理期間產生缺陷。在一減少傳導性填充劑粒子釋放的實施例中，薄片黏接劑的數個區域能離散地以不同填充劑粒子密度來配製。舉例而言，在接頭介面中薄片黏接劑之曝露於經通道或空隙遷移穿過之離子或自由基中的區域可能是未填充的(未含填充劑粒子)，而薄片黏接劑之其他未曝露於離子或自由基中的區域能包括有填充劑粒子。選擇性地，薄片黏接劑之離散配製而具有不同物理屬性的區域可能是共平面的。
較佳的情形為：彈性薄片黏接劑之高純度彈性材料係為以二苯基二甲基矽酮為基底之可熱硬化之熱傳導性矽酮。舉例而言，彈性薄片黏接劑從一具熱傳導性室溫未硫化的矽酮薄片所配製而成，該矽酮薄片之商名為CV-2680-12，可從NUSIL TECHNOLOGY獲致。較佳的情形為：矽酮薄片黏接劑利用一Al2 O3 填充劑，配製成可熱硬化，亦即較佳為，薄片黏接劑不需要用一單獨活化劑的施加來起始交聯反應。較佳的情形為：薄片以一適當熱活化成分配製，在一預定硬化溫度下執行交聯反應，如熱活化交聯劑可為過氧化物。以此方式配製之黏接劑薄片的範例為可從NUSIL TECHNOLOGY獲致的HCR-9800-30。
在彈性體為導電彈性體的情況下，導電填充劑材料能包含導電材料的粒子。用於電漿反應室中雜質敏感環境之潛在導電材料係為塗佈有鎳之碳粉、鎳粉、碳奈米管、石墨烯(graphene)、石墨及上述之組合。
在彈性體為熱傳導性彈性體的情況下，熱傳導性填充劑材料能包含熱傳導性金屬或金屬合金的粒子。用於電漿反應室中雜質敏感環境之一較佳金屬為鋁合金、氧化鋁(Al2 O3 )或氮化硼(BN)。彈性薄片黏接劑較佳地具有低強度，能承受高剪應變，並具有高導熱係數。導熱係數較佳為至少0.2W/mK，更佳為至少1.0W/mK，而最佳為至少1.5W/mK(如0.2-2.0W/mK、0.75-1.5W/mK)。導熱體及/或導電體粒子的較均勻分佈能在彈性薄片黏接劑中達到，而非在液體或糊狀物彈性接合材料中達到。
為了維持在最終形成接頭之彈性限制內，適當的接合厚度能被使用。亦即，若薄片黏接劑接頭太薄，會在熱循環期間撕裂，而若薄片黏接劑接頭太厚，又會降低欲結合之零件間的導熱係數。導電及/或導熱彈性體的使用並非為必要，因為足夠的RF功率若有需要能因電感耦合而透過彈性接頭之減薄區域供給。
圖2A到2C繪示接合到下電極之靜電夾頭裝置的實施例。在所示之實施例中，支撐構件包含一電極132及一中間層134。元件包含一基板支座124，該基板支座藉由一包含薄片黏接劑122之接合材料附接到支撐構件中間層134。中間層134能包含數個溫度控制通道及連接到一夾持電源128之靜電夾頭裝置136(亦參照圖1A)。此般支撐構件並非特別受限，其可包含一介電質或半導體物體，該介電質或半導體物體在其中嵌入有靜電夾頭裝置136、中間層134及/或下電極132。
圖2A到2C繪示在一實施例中，一凹部135位於支撐構件中間層134，在該凹部中具有薄片黏接劑122，以接合基板支座124及支撐構件中間層134的接合表面。圖2C詳細繪示圖2B所示之支撐構件的上緣。圖2C的實施例繪示一凹部135具有一到較低表面137的深度，以接受具有一加高之嵌合部125之薄片黏接劑122。舉例而言，此加高之嵌合部125使有一較厚部分之薄片黏接劑122在基板支座124之邊緣，承受對支撐構件中間層134之較高剪應變，而不造成彈性體的撕裂或構件的隔膜化(diaphragming)。在圖2D所示之另一實施例中，一外保護環139能藉由在外保護環139中一凹部之薄片黏接劑單一錐形環127接合到支撐構件中間層134。
元件與支撐構件的接合表面可能是平面或非平面的。例如，一接合表面可能是平面的，而另一則能包括用以接受薄片黏接劑接合材料的非平面凹部。參考圖2A到2C，基板支座124之下表面為平面，而支撐構件中間層134之上表面為非平面，在表面129與137之間形成一階梯而具有凹部。或者，接合表面可能是有起伏的，以設有互鎖及/或自我對準之配置。
圖3A繪示光學管116之實施例。光學管116係一空心管，具有內孔150而與如用石英作成之真空室(參考圖1A、1B)連通。一窗座152及一環繞在窗座152邊緣的支撐墊環154支撐用以將光學窗接合到光學管116的一彈性黏接劑薄片。圖3B繪示光學窗160藉由彈性薄片黏接劑162的一墊圈接合到光學管116。光學窗160可能是如藍寶石之材料。光學窗160較佳地具有4到55mm的直徑(如5、10、13、20、25、40、51mm)，以及0.75到3mm的厚度。
圖3C繪示在光學窗160接合到窗座152之前，光學管116的部分橫剖面。圖3D繪示光學管116的側視圖，其中光學窗160藉由彈性薄片黏接劑162的墊圈接合到光學管116。圖3D所示之細部AA係繪示於圖3E，繪示光學管116之上部部分的部分橫剖面圖，其中光學窗160接合到窗座152與支撐墊環154。彈性薄片黏接劑162接合到光學窗160的一側部及一底部。彈性薄片黏接劑在接合區域164將光學窗160底部接合到窗座152。鄰接接合區域164之未接合區域166與光學管116之內孔150接界。使用彈性薄片黏接劑容許接合區域164中的精確設置，而不污染未接合區域166。
為了增加彈性接合材料的黏著性，接合表面較佳地以一適當底部塗層塗佈。當接合材料以前述NUSIL TECHNOLOGY之HCR-9800-30材料所配製時，底部塗層可能是NUSIL TECHNOLOGY所製造之商名為SP-120或SP-270的矽酮底部塗層。較佳的情形為：此底部塗層被塗佈於接合表面後，在將薄片黏接劑置放於欲接合之表面區域上之前，予以乾燥。
藉由任何適當技術如擦、刷、噴塗等，底部塗層作為一薄塗佈層能被塗佈在元件及/或支撐構件的離散接合表面上，以為後續所塗佈之接合材料建立起接合位置。若底部塗層含有一溶劑，利用擦拭的底部塗層塗佈技術能藉由將表面清潔而強化接合。含有底部塗層之矽氧烷會與空氣反應，在室溫空氣中硬化後會產生矽接合位置。此般底部塗層提供接合位置數量的目視驗證，過多的底部塗層位置會看起來呈粉末狀。
針對處置(handling)而言，薄片黏接劑較佳介於轉印薄片之間。較佳的情形為：轉印薄片係由DU PONT所製造之TEFLON。轉印薄片較佳用以防止如未硬化薄片黏接劑的變形與損壞。藉由移除一轉印薄片，並將黏接劑薄片之所曝露表面施加到一第一接合表面，以及藉由移除另一轉印薄片，並將一第二接合表面施加到黏接劑薄片之另外曝露表面，薄片黏接劑能被施加在接合表面或有底部塗層之接合表面上。因黏接劑薄片具黏性，較佳的情形為：利用工具來精確地移除轉印薄片，將薄片黏接劑置放在接合表面上。亦較佳為，接合表面上的黏接劑薄片能置放在真空中，以抽光黏接劑下任何空隙，且藉由如真空封袋方式施加一暫時性的固定載荷(seating load)。
在薄片黏接劑接合材料被施加到至少一個表面之後，可組裝零件，俾將該多個表面在一靜重之下或在一真空袋中藉由大氣壓力壓縮而壓接在一起。因彈性體係呈薄片黏接劑之形式，並無必要施加一初步之輕微壓力諸如手的壓力等，以將彈性體徹底分散於欲形成之接頭。然而，需要有一輕微壓力諸如手壓或者真空袋內的輕微大氣負載將黏接劑固定到接合表面。固定載荷約五分鐘或更短時間之後，較佳的情形為：移除所有黏接劑上的負載。硬化應該較佳地在沒有任何顯著靜重或真空袋負載的情況下執行。在大氣或保護氣體環境中，結合能在升高的溫度中硬化。組件能放置在對流烤箱，接受加熱而活化硬化接合的交聯作用。舉例而言，一熱硬化接合材料能在110℃與122℃之間(如116℃)之主要硬化溫度下受接受處理10至20分鐘(如15分鐘)。在對組件檢驗成功後，接合材料能在140℃與160℃之間(如150℃)之次要硬化溫度下受接受處理1.5至2.5小時(如2小時)。或者，亦可僅施加次要硬化2.5至3.5小時(如3小時)，而省略主要硬化。
較佳的情形為：薄片黏接劑維持其幾何形狀，使薄片黏接劑在接合及硬化期間不突起或流動。然而，硬化期間的薄片黏接劑容積變化能達到5%。較佳的情形為：薄片黏接劑在硬化期間具有不超過2到3%的容積收縮。
在電漿處理期間，具有彈性體接合之元件組件能夠承受高操作溫度、高功率密度及長RF小時。又，相較於在半導體晶圓之電漿處理期間使用非薄片黏接劑，使用薄片黏接劑彈性體材料作為結合元件組件的機構具有額外優點。
元件上具有殘留、未使用之底部塗層的區域(未接合區域)能成為污染源。舉例而言，使用矽氧烷底部塗層(如RHODIA SILICONES VI-SIL V-06C)已被證明具有潛在不同程度的污染，包括鈦。在蝕刻處理期間，鈦污染物與矽基板會具有潛在反應，在基板之不期望區域形成鈦矽化物。
薄片黏接劑使源自底部塗層材料的污染降低，其係藉由將底部塗層選擇性地施加到元件組件(如將元件118與支撐構件138結合)上之後續將會施加薄片黏接劑接合材料的區域，而非寬廣地將底部塗層塗佈在所有表面上。薄片黏接劑容許彈性體在有底部塗層表面上之精確設置，減少了錯誤的限度或彈性體設置的不確定性，因而使底部塗層的施加能更精確且節約。
作為一較佳實施例，薄片黏接劑可能是具有各種平面寬度之平面環的複合材料單層或是複合材料堆疊層，在厚度方向(疊層)或平面方向(共平面)具有一或更多個不同物理屬性。圖4繪示具有不同共平面物理屬性之平面環薄片黏接劑122的一部分。舉例而言，內部62與外部64可能是用於低微粒污染釋放之未填充矽酮彈性體薄片黏接劑，而中間部分66能含有Al2 O3 粒子，用以導熱。
圖5繪示一薄片黏接劑123之實施例。薄片黏接劑123可為複數個平面環形或半環形環，具有各種寬度及加高之嵌合部68(小階梯)。表面70及72可接合到一元件接合表面之凹部(未繪示，但類似於支撐構件中間層134的凹部135或表面137)，或是表面70可接合到一不具有凹部之元件接合表面，如腔室襯板118接合表面。表面74及76可接合到類似於凹部135或表面137之支撐構件中間層134接合表面的凹部，或表面76可接合到一不具有凹部之支撐構件，如圖1A之腔室襯板支撐構件138。
再舉例，薄片黏接劑能不受限地被配置呈具有點狀、三角狀、柱狀及其他具有各種寬度及厚度之幾何形狀的均勻或非均勻圖形。圖6繪示錐狀206、直條狀208、三角狀210、圓點狀212及具有薄片黏接劑之加高之嵌合部214的圓點狀。薄片黏接劑可能是複數個此般幾何形狀，以接合元件及支撐構件之接合表面上的接合區域。然而，在另一實施例中，薄片黏接劑可能是具有「蜘蛛網」幾何形狀的單一薄片，以精確地匹配接合區域，而留下未接合區域。區域可保持未接合，以用於如氣體通道、螺栓孔或起銷。圖7繪示單一薄片122之實施例的俯視圖，該單一薄片用以如接合基板支撐元件124及支撐構件中間層134的接合表面。據此，薄片黏接劑122中的空間78能對應到未接合區域。在此實施例中，此般未接合區域會對應到大於80%之接合表面面積。
圖8繪示一實施例，其中元件組件包含一腔室襯板元件及一腔室襯板支撐構件。腔室襯板118能包含瓷磚(tile)119。舉例而言，瓷磚119可能是石英、SiC、氮化矽、含釔陶瓷、二氧化矽(silica)等。一電漿屏352，用以將電漿約束在環繞基板支座124上之晶圓的空間中，從襯板118的下端向內延伸。在圖1A、1B所示之實施例中，襯板118由一支撐構件138所支撐，而該支撐構件138能包括一內支撐框架及一外支撐框架的一彈性可折框架。在處理基板期間，為了將襯板維持在一期望溫度，便在支撐構件138的頂部設有一加熱器142。在操作時，加熱器142有效地加熱襯板118，且將熱從襯板118移除能由一溫度控制構件350來完成，溫度控制構件350將熱透過內框架及外框架從襯板抽出。其他類型的加熱配置亦能使用，如嵌入襯板的加熱器或適當之輻射加熱配置。適當輻射加熱器之細節揭露於共同擁有之美國專利第6227140號，該美國專利之全部內容於此併入參考。
在圖8所示之實施例中，電漿腔室襯墊118包含互鎖陶瓷襯板元件，如平面瓷磚119。為了為電漿提供一電性接地路徑，瓷磚119較佳為導電材料，如矽或碳化矽。此般材料提供了額外好處，即其不含鋁而因此減少處理基板的Al污染。根據一較佳實施例，SiC瓷磚接合到鋁背板336。一較佳的接合材料為導電彈性體薄片黏接劑140，其能吸收由SiC及Al之不同熱膨脹係數所造成的側應力。各個瓷磚及背板組件能藉由包括一內框架342及一外框架344的一彈性可折框架340附接到腔室壁。襯板的溫度控制係由一經電性導線提供電源之加熱器142及一溫度控制構件350所達到。
在此實施例中，彈性材料之薄片黏接劑140能在含有通道360的數個區域之間被施加為連續環形區圖形。然而，在施加彈性材料之前，底部塗層能被施加在對應彈性材料之相同環形區中。此般通道360可能是螺栓孔，或填充有熱傳遞氣體以接觸瓷磚119之外部表面(後側)而達成溫度控制。
雖然薄片黏接劑被繪示成施加於環形區中，施加薄片黏接劑的圖形並不受限，其能以其他圖形施加，如非環形之圖形。薄片黏接劑能被切割成預定圖形及部分，該等部分從轉印薄片移除，而使薄片黏接劑的離散區段轉印到欲結合之零件。
底部塗層能施加在瓷磚119的外部表面上，係在由未接合區域所環繞之接合區域的預定圖形內。在一範例中，底部塗層能由一配給器(如氈尖配給器(felt-tip dispenser))施加成圖形，其係藉由在相對於一參照點之單一位置或多重位置接觸一或更多個配給器的出口，一次產生一或更多個區。在另一範例中，預定圖形的施加係藉由以一具有預定圖形開口之遮罩覆蓋瓷磚119的外部表面。若底部塗層僅施加在薄片黏接劑彈性體材料之下方區域，底部塗層可施加為任何適當的預定圖形(如複數個離散的區、輻射及/或不連續環形區)。底部塗層亦能藉由透過遮罩的開孔擦、刷、噴塗而施加。上述兩者方法亦能用於將底部塗層施加在支撐構件138之承載表面上。僅將底部塗層施加在薄片黏接劑彈性材料下方之選定區域時，與施加底部塗層有關之污染物能大幅減少。
遮罩材料的範例能包括KAPTON(聚醯亞氨基底材料)、MYLAR(聚酯基底材料)或TEFLON(氟聚合物樹脂)，皆能從DU PONT獲致。
相對於液體、膠體及糊狀物而言，薄片黏接劑具有額外優點。舉例而言，如圖9A、9B所示，當欲結合之元件組件零件含有通道32及/或44時(亦即，元件24可能有通道32，及/或支撐構件34可能有通道44)，未硬化彈性材料50之液體、糊狀物的流動必須要在彈性體硬化之前將元件按壓在一起時受到控制。通道32、44可能是螺栓孔、氣體通道、起銷開孔、膨脹接頭等。當未硬化糊狀物50施加在二個元件之間並受到按壓時，對於未硬化彈性體材料之流動將很難控制。如圖9B所示，未硬化彈性體材料50之未控制的流動能造成通道32及/或44的阻塞或阻擋。因此，額外的清潔或機械加工需要用來清除受阻塞或阻擋的通道32及/或44。如圖10A所示，薄片黏接劑彈性材料能避免這種問題，因為薄片黏接劑52能以比液體或糊狀物彈性材料有更精細的公差而置放在欲結合之原件組件零件之間。薄片黏接劑能用以表現出良好的容積控制，俾使不滲漏或流入不期望之區域。如此，薄片黏接劑彈性材料52的位置能比液體、糊狀物或膠體更接近通道32/44，而無阻塞或阻擋通道32/44之風險。
當元件24及支撐構件34以不同熱膨脹係數之材料構成時，彈性體材料的厚度能加以變化，以因應熱膨脹的差異。如圖8中，瓷磚119可能是矽，而背板336可能是金屬(如鋁、不鏽鋼、銅、鉬或上述之合金)。然而，若二個具有較大熱膨脹係數差異之元件結合時(即鋁與矽)，在溫度硬化期間或電極操作期間加熱時，因不同之熱膨脹率，在彈性接合材料中會產生一非均勻剪應力。舉例而言，參考圖2A，若中間層134以同心方式接合到包含環形靜電夾頭疊層的基板支座124，靠近支撐構件134與基板支座124中心之彈性接合材料的剪應力在一升高之處理溫度下會是最小的。然而，鋁支撐構件134的外部部分比靜電夾頭疊層的外部部分進行更多的熱膨脹。因此，當該二材料接合時，最大剪應力發生在支撐構件134或靜電夾頭疊層的外周緣，該處係熱膨脹差異最大之處。
圖10A、10B的實施例繪示一方案，該方案用以減少因使用彈性體材料作為結合元件組件之機構相關所產生的複雜性。圖10A繪示一實施例，說明薄片黏接劑52在通道44之間接合到支撐構件34之承載表面上的凹部48。圖10B繪示薄片黏接劑52在通道32及34之間接合到支撐構件34的承載表面38及元件24之接合表面28。
以薄片為形式的黏接劑能提供卓越的接合厚度控制，以精確地在大區域上控制接合表面的平行，以使控制接合厚度或平行時不需要插件或間隔件。薄片形式容許卓越的容積控制，以限制或防止黏接劑滲漏進入不期望之區域。薄片黏接劑的施加排除了施加液體或糊狀物黏接劑用之精準配給設備的必要性。有關自動及/或人工配給程序之進給速度以及黏接劑配給珠粒(beads)之相關乾燥、頸縮(necking)、球形化的問題因而消除。薄片黏接劑具有較高之熱傳導性填充劑懸浮均勻性、較佳庫存壽命及/或能提供較有效率及可靠製程。
較佳的情形為：薄片黏接劑能切成預製形狀，其係藉由如雷射、水噴注、模切、繪圖機切割(plotter cutting)及其他切割方法。薄片黏接劑亦能藉由如模具鑄造或軋製之鑄造方式鑄造成預製形狀。
較佳的情形為：薄片黏接劑作為疊層在TEFLON轉印薄片(未繪示)之間接受切割、處置並轉印。圖11繪示薄片黏接劑140a/140b位於元件118之接合表面146中的一凹部及支撐構件138之承載表面144之間。此凹部能具任何形式，如軌道溝槽之形式。薄片黏接劑亦繪示為具有部分140b及部分140a，以使部分140a作為未填充之矽酮彈性體薄片黏接劑，用以釋放低微粒污染，而中間部分140b能含有Al2 O3 粒子，用以導電及/或導熱。薄片140a/140b具有加高之嵌合部，以使薄片能在元件118與支撐構件138的接合表面之間配合。接合表面為元件118的接合表面146及支撐構件138的承載表面144。接合表面146係其方向遠離電漿狀態下之處理氣體的一表面。元件亦具有至少一內表面143曝露於電漿中。
承載表面38中的凹部48座落在能精準控制接合與未接合區域之處。未接合區域能佔有1至95%之承載表面38的表面面積。例如，未接合區域可能是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%之承載表面38的表面面積。通道44位於未接合區域，而薄片黏接劑將接合區域接合。可選擇地，元件及/或支撐構件能不含通道。一介於薄片黏接劑邊緣(如平面環52內直徑或外直徑)與表面38上通道44開孔之間的距離能被精確地控制，以最佳化接合屬性，且如前述般消除因非薄片彈性黏接劑之滲漏或突起對通道44所造成阻擋的風險。較佳的情形為：在硬化之前、之中或之後，薄片黏接劑實質上維持其原有大小，並維持相同之前的形狀，而產生些微收縮或不產生收縮，例如，硬化後的容積收縮率為2-3%。
圖9A中，如凹部48之橫剖面所示，液體或糊狀物之未硬化彈性材料50的珠粒沿著未硬化彈性材料50之弧形表面接觸支撐構件34。珠粒與支撐板承載表面38之間的接觸面積比珠粒窄，且其接合的均勻性及重製性較難控制。圖9B中，當元件24接合到支撐構件34時，介於液體或糊狀物黏接劑珠粒與支撐構件及元件之接合表面38/28之間的接觸會受限制，且很難控制，使接觸面積小於珠粒的直徑，而需要過量之液體或糊狀物黏接劑來達成所欲接觸面積，以得到介於元件24與支撐構件34之間的合適接合強度及熱及/或電傳導性。過量的彈性黏接劑可能會干擾元件24與支撐構件34之間的熱及/或電傳導性。
圖10A中，如凹部48之橫剖面所示，彈性薄片黏接劑52係沿著薄片黏接劑之一預定表面與支撐構件34精準接觸，平行於支撐構件表面。如圖10B所示，介於黏接劑薄片52與支撐構件34及元件24之接合表面38/28之間的接觸面積提供了彈性黏接劑容積與接觸面積的最大比。相較於液體/糊狀物黏接劑，薄片黏接劑52的較大接觸面積容許在一接合中使用較少的彈性薄片黏接劑52，而仍達到支撐構件34與元件24之間適當的熱及/或電傳導性、接合強度及接合彈性。
薄片黏接劑在硬化之前，較佳具有穩定的物理狀態。硬化前之薄片黏接劑係未硫化、未交聯之組成，具有尺寸穩定性。未硬化薄片黏接劑為可變形的(malleable)。如前述，較佳者為利用轉印薄片來處置未硬化薄片黏接劑，以防止薄片黏接劑在硬化前變形。加熱時，一交聯劑，如過氧化物填充劑，較佳地將薄片黏接劑在整體形狀與未硬化薄片黏接劑相同的情況下硬化。硬化後，薄片黏接劑在機械力移除後回復到相同形狀。對接觸面積的較高控制增加了黏接零件之間的熱及/或電傳導性。在有高填充劑粒子數量的情況下，硬化後之薄片黏接劑與硬化後之膠狀彈性體相比，亦維持在相當彈性，且在有高填充劑粒子數量的情況下，硬化後之薄片黏接劑與硬化後之液體或糊狀物彈性體相比，維持在較高之彈性。藉由在彈性薄片黏接劑中使用高數量之填充劑粒子，針對一已知彈性黏接劑之容積而言，較高之熱及/或電傳導性能在黏接零件之間達成，而不會犧牲接合強度或彈性。
較佳的情形為：預製形狀被裝設於接合組件之凹部48之中。裝設之執行係藉由如以人工、人工配合裝設工具或自動化機具之方法來完成。黏接劑薄片能配製為具有有限或無限作業時間，且若適合硬化時，將之加熱硬化。
如圖10A、10B所示，支撐構件34接合到元件24，使元件24之第一通道32及支撐構件34之第二通道44具有流體連通。為了加強黏接，亦可塗佈底部塗層46在支撐構件34之承載表面38上，此底部塗層46係與塗佈於元件24之接合表面28之圖形具相同之預定的圖形。在替代性的實施例中，支撐構件34或元件24可含有分配一或更多個氣體之充氣部用於溫度控制，或於期望氣體分配樣式下之處理氣體供給部。在另一實施例中，通道32能與一或更多個通道44有流體連通。
在一較佳實施例中，薄片黏接劑將元件的接合表面28接合到支撐構件的承載表面38，使在該二表面之間之未接合區域具有一51到381μm(0.002到0.015吋)的空隙。舉例而言，支撐構件承載表面及/或元件外部表面上的凹部48深度係較佳為102到508μm，如100到200μm或200到500μm。更佳者為，凹部48深度為178μm(0.007吋)。然而，支撐構件承載表面及元件接合表面能由薄片黏接劑接合而不具有凹部。亦較佳為，薄片黏接劑將支撐構件承載表面平行地接合到元件接合表面，使該二個接合表面之間的距離有少於+/-25μm(0.001吋)的變動。
範例：
薄片黏接劑之非限制性範例如上述般完成配製後，加熱硬化並受測試。測試樣本由薄片黏接劑製成，以模擬薄片黏接劑在接合表面間接合的功效。然而，需注意者，在此並未表示元件與支撐構件之間實際接合的測試結果。剪力試驗在室溫及如180℃之升高溫度下執行。升高溫度疲勞試驗在如180℃之溫度下執行。圖12表示範例1薄片黏接劑在室溫下的剪力試驗結果。範例1表示一接近線性之應力-應變曲線到達超過800%之剪應變及在高剪應變時的低剪應力。以此軟性薄片黏接劑作成之接合能適當地因應高剪應變，而幾乎無由連接力對所接合元件與支撐構件造成的隔膜化。
圖13及15表示範例2薄片黏接劑在180℃的剪力試驗結果。範例2表示一接近線性之應力-應變曲線在180℃到達超過700%之剪應變及在高剪應變時的低強度。此軟性薄片黏接劑接合能適當地因應高剪應變，而無接合元件與支撐構件之隔膜化。
圖14表示範例3薄片黏接劑在180℃的疲勞試驗結果。疲勞試驗執行超過36000個循環(所示為約35000個)。雖然僅有薄片黏接劑的樣本接受測試，各個循環模擬一熱循環，而在該熱循環中，因元件與支撐構件之材料的熱膨脹係數不同，在電漿處理期間支撐構件與元件的膨脹程度會不同。圖15表示範例3薄片黏接劑在進行超過36000個循環的疲勞試驗之後在180℃的剪力試驗結果。範例3表示一接近線性應力-應變曲線在180℃到達超過500%之剪應力及高應變時的低強度。此軟性薄片黏接劑接合能適當地因應高剪應變，而即使在36000個循環之後仍不會產生所接合元件與支撐構件的隔膜化。
本發明參照特定實施例已經詳述，本發明所屬技術領域中具有通常知識者當瞭解到，在不背離隨附之申請專利範圍之範圍下，本發明能進行各種等效修改及更動。
24．．．元件
28．．．接合表面
32．．．通道
34．．．支撐構件
38．．．承載表面
44．．．通道
46．．．底部塗層
48．．．凹部
50．．．未硬化彈性材料
52．．．薄片黏接劑
62．．．內部
64．．．外部
66．．．中間部分
68．．．加高之嵌合部
70．．．表面
72．．．表面
74．．．表面
76．．．表面
78．．．空間
100．．．平行板反應器系統
101．．．腔室
103．．．通道
104．．．處理氣體源
105．．．介電窗
106．．．電源
107．．．天線
108．．．處理氣體供給部
109．．．RF源
110．．．電極組件
111．．．外殼
112．．．上電極
113．．．氣體分配板(噴淋頭)
116．．．光學管
118．．．腔室襯板
119．．．瓷磚
120．．．腔室壁
122．．．薄片黏接劑
123．．．薄片黏接劑
124．．．基板支座
125．．．加高之嵌合部
126．．．溫度控制器
127．．．錐形環
128．．．夾持電源
129．．．表面
130．．．真空泵配置
132．．．下電極
134．．．中間層
133．．．機械夾具
135．．．凹部
136．．．靜電夾頭裝置
137．．．表面
138．．．支撐構件
139．．．外保護環
140、140a、140b．．．薄片黏接劑/薄片黏接劑部分
142．．．加熱器
143．．．內表面
144．．．承載表面
146．．．接合表面
150．．．內孔
152．．．窗座
154．．．支撐墊環
160．．．光學窗
162．．．薄片黏接劑
164．．．接合區域
166．．．未接合區域
206．．．錐形
208．．．直條狀
210．．．三角狀
212．．．圓點狀
214．．．加高之嵌合部
336．．．背板
340．．．彈性可折框架
342．．．內框架
344．．．外框架
350．．．溫度控制構件
352．．．電漿屏
360．．．通道
圖1A及1B繪示反應室的實施例，其橫剖面圖表示用於電漿處理設備之陶瓷與石英真空零件及基板支座。
圖2A至2D為下電極實施例之側視圖，繪示介於下電極與基板支座之間之彈性薄片黏接劑之應用。
圖3A至3E繪示包含光學管之元件組件的實施例。
圖4繪示具有不同共平面屬性之薄片黏接劑的實施例。
圖5繪示具有加高之嵌合部之薄片黏接劑的實施例。
圖6繪示各種形狀之薄片黏接劑的實施例。
圖7繪示薄片黏接劑的實施例。
圖8繪示以彈性薄片黏接劑接合到支撐構件之電漿處理室元件的實施例。
圖9A繪示接合前支撐未硬化糊狀物或液體黏接劑之珠粒的支撐構件的實施例橫剖面部分；圖9B繪示圖9A中元件以糊狀物或液體黏接劑已接合到支撐構件之後的橫剖面。
圖10A及10B繪示以薄片黏接劑接合到支撐構件的元件的實施例橫剖面部分。
圖11繪示電漿處理室元件在以薄片黏接劑接合到支撐構件之前及之後的實施例的部分。
圖12繪示薄片黏接劑範例1在室溫下所進行的剪力試驗結果。
圖13繪示薄片黏接劑範例2在180℃所進行的剪力試驗結果。
圖14繪示薄片黏接劑範例3在180℃所進行的疲勞試驗結果。
圖15繪示薄片黏接劑範例3在疲勞試驗之後在180℃所進行的剪力試驗結果。
100．．．平行板反應器系統
101．．．腔室
104．．．處理氣體源
106．．．電源
108．．．處理氣體供給部
110．．．電極組件
111．．．外殼
112．．．上電極
118．．．腔室襯板
120．．．腔室壁
122．．．薄片黏接劑
124．．．基板支座
126．．．溫度控制器
128．．．夾持電源
130．．．真空泵配置
132．．．下電極
136．．．靜電夾頭裝置
138．．．支撐構件
140．．．薄片黏接劑
142．．．加熱器

Claims (24)

  1. 一種接合元件組件，用於處理半導體基板用之電漿處理設備中，該接合元件組件包含：一支撐構件，具有至少一承載表面，用以支撐一元件；該支撐在至少一承載表面之元件，具有至少一表面曝露於電漿中；及一彈性薄片黏接劑接頭，介於該至少一承載表面與該元件之接合表面之間，以容許在溫度循環期間，因該支撐構件與該元件之膨脹係數的不匹配所造成該元件相對於該支撐構件的橫方向移動，且其中，在室溫至300℃的溫度範圍內，該彈性薄片黏接劑接頭可承受約50到300psi之剪應力而可在橫方向彈性變形到至少500%之剪應變。
  2. 如申請專利範圍第1項之接合元件組件，其中：該支撐構件包含一下電極，一機械夾具、一靜電夾頭裝置、一光學管或一腔室側壁，該腔室側壁包圍一電漿處理室內部空間；及該元件包含一基板支座、一氣體注入器、一氣體環、一氣體噴嘴、一氣體分配板、一溫度控制氣體分配板、一圍繞該基板的環、一電漿約束屏、一襯板或一光學管窗，該基板支座上的該基板在該內部空間中接受處理，該襯板用以隔離該處理氣體而保護該腔室側壁。
  3. 如申請專利範圍第1項之接合元件組件，其中：(a)該支撐構件的接合表面係平行於該元件的接合表面；(b)該支撐構件的接合表面係不平行於該元件的接合表面；或(c)該元件係由單晶矽、多晶矽、石墨、石英、藍寶石、陶瓷、碳化矽、氮化矽、含釔陶瓷、BN或B4 C或上述之組合，且該支撐構件係由鋁、石墨、銅、氧化鋁、石英、氧化鋯、氮化矽、氮化 鋁、碳化矽、鋼、鉬或鎢或上述之組合所構成。
  4. 如申請專利範圍第1項之接合元件組件，其中，該彈性薄片黏接劑接頭包含一熱及/或電傳導性矽酮黏接劑薄片。
  5. 如申請專利範圍第1項之接合元件組件，其中，在室溫至300℃的溫度範圍內，該彈性薄片黏接劑接頭可承受約50到300psi之剪應力而可在橫方向彈性變形到至少800%之剪應變。
  6. 如申請專利範圍第1項之接合元件組件，其中，在室溫至180℃的溫度範圍內，該彈性薄片黏接劑接頭可承受約100到200psi之剪應力而可在橫方向彈性變形到至少500%之剪應變。
  7. 如申請專利範圍第1項之接合元件組件，其中，於對該結合元件組件進行了5000個從室溫加熱到250℃的溫度循環後，在室溫至300℃的溫度範圍內，該彈性薄片黏接劑接頭可承受約50到300psi之剪應力而可在橫方向彈性變形到至少500%之剪應變。
  8. 如申請專利範圍第4項之接合元件組件，其中：(a)該熱及/或電傳導性矽酮黏接劑薄片包含具有不同物理屬性的二或更多個疊層；及/或(b)該熱及/或電傳導性矽酮黏接劑薄片包含具有不同物理屬性的二或更多個共平面部分。
  9. 如申請專利範圍第4項之接合元件組件，其中：該傳導性矽酮黏接劑薄片之至少一部分的導熱係數為約0.2到1.0W/mK；且/或該傳導性矽酮黏接劑薄片之至少一部分的導熱係數為大於1.0W/mK。
  10. 如申請專利範圍第4項之接合元件組件，其中：(a)該彈性薄片黏接劑接頭更包含一底部塗層，該底部塗層位於該支撐構件及/或該元件的一或更多個接合表面上；且/或(b)該傳導性矽酮黏接劑薄片包含一均勻分佈的傳導性填充劑。
  11. 如申請專利範圍第10項之接合元件組件，其中：(a)該熱傳導性填充劑係為氮化硼(BN)、氧化鋁(Al2 O3 )、矽或碳化矽或上述之組合；及/或(b)該熱傳導性矽酮黏接劑薄片係為(i)高分子量二甲基矽酮及熱傳導性填充劑、(ii)高分子量二甲基矽酮及環繞玻璃纖維篩網(玻璃纖維平紋織物)而作為基材的熱傳導性填充劑、(iii)高分子量二甲基矽酮及環繞金屬篩網作為基材的熱傳導性填充劑、或(iv)高分子量二甲基矽酮及與玻璃微米珠及/或玻璃奈米珠混合的熱傳導性填充劑。
  12. 如申請專利範圍第1項之接合元件組件，其中，介於該等接合表面之間的一空隙距離具有小於+/-25μm(0.001吋)的變化。
  13. 如申請專利範圍第1項之接合元件組件，其中：(a)該彈性薄片黏接劑接頭包含一鑄造或軋製成預製形狀的彈性薄片黏接劑；(b)該彈性薄片黏接劑接頭包含一具有模切之成預製形狀的彈性薄片黏接劑；(c)該彈性薄片黏接劑接頭包含一具有雷射切割、繪圖機切割及/或水刀切割之成預製形狀的彈性薄片黏接劑；或(d)該等接合表面中之一者包含一空腔。
  14. 如申請專利範圍第13項之接合元件組件，其中：(a)該空腔的深度在100到200μm的範圍內； (b)該空腔的深度在200到500μm的範圍內；(c)該空腔包含一加高之嵌合部，該加高之嵌合部之大小調整成與該薄片黏接劑之尺寸匹配；(d)該薄片黏接劑將該元件的接合表面接合到以50到400μm之距離間隔開之該支撐構件的至少一承載表面；(e)該薄片黏接劑接頭包含一矽酮黏接劑薄片，該矽酮黏接劑薄片之形式為單一薄片；(f)該薄片黏接劑接頭包含一矽酮黏接劑薄片，該矽酮黏接劑薄片之形式為一或更多個平面環，該等平面環具有加高之嵌合部、圓筒狀、平面或多角柱狀或塊狀或上述之組合；或(g)該彈性薄片黏接劑接頭包含一熱硬化黏接劑。
  15. 一種用於電漿處理設備之組件之接合方法，該電漿處理設備係用以處理半導體基板，該接合方法包含：一彈性黏接劑施加步驟，將一未硬化彈性黏接劑薄片的一第一表面以一預定圖形施加到一支撐構件之至少一承載表面上的具有一預定圖形之數個欲接合區域，該等欲接合區域將要保持未接合之區域排除在外；一元件接合表面施加步驟，將一元件之至少一接合表面施加到該未硬化彈性黏接劑薄片的具有一預定圖形之數個欲接合區域，該元件具有欲曝露於電漿中之至少一其他表面；及一接合步驟，利用該元件之至少一接合表面與該支撐構件之至少一承載表面之間的該彈性黏接劑薄片，將該至少一接合表面施加到該至少一承載表面，以形成該組件，且其中，在室溫至300℃的溫度範圍內，該彈性黏接劑薄片可承受約50到300psi之剪應力而可在橫方向彈性變形到至少500%之剪應變。
  16. 如申請專利範圍第15項之用於電漿處理設備之組件之接合方法，更包含： 一第一底部塗層施加步驟，將一底部塗層以一預定圖形施加到該支撐構件之至少一承載表面；及一第二底部塗層施加步驟，將一底部塗層以一預定圖形施加到該元件之至少一接合表面。
  17. 如申請專利範圍第16項之用於電漿處理設備之組件之接合方法，其中：該第二底部塗層施加步驟包含：以一遮罩覆蓋該至少一接合表面，該遮罩具有成一預定圖形的數個開口；及將該底部塗層塗佈在該至少一接合表面之數個未遮罩區域上；及/或該第一底部塗層施加步驟包含：以一遮罩覆蓋該至少一承載表面，該遮罩具有成一預定圖形的數個開口；及將該底部塗層塗佈在該至少一承載表面之數個未遮罩區域上。
  18. 如申請專利範圍第17項之用於電漿處理設備之組件之接合方法，其中，該遮罩中的預定圖形係為複數個半環形區。
  19. 如申請專利範圍第15項之用於電漿處理設備之組件之接合方法，其中：(a)該彈性黏接劑施加步驟包含：將該未硬化彈性黏接劑接合材料薄片預切成該預定圖形，其係利用機械切割、模切、雷射切割、水刀切割、電漿切割、繪圖機切割及上述之組合之其中一種切割方式；(b)該元件之至少一接合表面及/或該支撐構件之至少一承載表面包含位於該預定圖形之至少一部分上的通道；(c)該未硬化彈性黏接劑薄片係為一填充之未硬化彈性矽酮薄片；或(d)該未硬化彈性黏接劑薄片係為一填充之未硬化彈性矽酮薄片，其填充有鋁、氧化鋁、矽、碳化矽或氮化硼或上述之合金之其中一者的傳導性粒子。
  20. 如申請專利範圍第15項之用於電漿處理設備之組件之接合方法，其中：(a)該接合步驟更包含：貼合該薄片黏接劑，其方式係藉由一靜重，或選擇性地藉由一真空袋中的大氣壓力，將該元件之至少一接合表面與該支撐構件之至少一承載表面壓接在一起，其中該未硬化彈性黏接劑薄片係可熱硬化者；(b)在貼合該未硬化彈性黏接劑後且該靜重或該真空被移除時，加熱該組件，以硬化該未硬化彈性黏接劑；(c)該元件係為單晶矽、多晶矽、石墨、石英、陶瓷、碳化矽、含釔陶瓷、BN或B4 C或上述之組合；且該支撐構件係以鋁、石墨、銅、氧化鋁、石英、氧化鋯、氮化矽、氮化鋁或碳化矽或上述之組合構成；(d)該彈性黏接劑施加步驟包含：在將該第一表面施加到該支撐構件之至少一承載表面之前，將一轉印薄片從該第一表面移除；(e)該元件接合表面施加步驟包含：在將該元件之至少一接合表面施加到該未硬化彈性黏接劑薄片之該第二表面之前，將一轉印薄片從該彈性黏接劑薄片之第二表面移除；(f)該彈性黏接劑施加步驟包含：在將該第一表面施加到該支撐構件之至少一承載表面之後，將一真空施加到該未硬化彈性黏接劑薄片及該支撐構件，以消除在該未硬化彈性黏接劑薄片與該支撐構件之間的空隙；(g)該元件接合表面施加步驟包含：在將該元件之至少一接合表面施加到該未硬化彈性黏接劑薄片之第二表面之後，將一真空施加到該未硬化彈性黏接劑薄片、該元件及該支撐構件，以消除該未硬化彈性黏接劑薄片、該元件與該支撐構件之間的空隙；或(h)該元件包含：一基板支座、一環繞該基板的環、一電漿約束屏、一光學管窗、一腔室側壁襯板、一氣體注入器、一氣體環、一氣體噴嘴、一氣體分配板及/或一溫度控制氣體分配板；且該支撐構件包含：一下電極、一機械夾具、一靜電夾頭裝置、一光學 管及/或一包圍該電漿處理室的腔室側壁。
  21. 一種以降低之微粒污染在電漿處理設備中處理半導體基板之方法，該電漿處理設備包含如申請專利範圍第1項之該接合元件組件，該方法包含：一基板設置步驟，將一基板設置在該電漿處理室之一內部空間中的一基板支座上；一處理氣體通入步驟，利用一複合噴淋頭電極組件、一氣體環或一氣體注入器，將一處理氣體通入該電漿處理室之內部空間；一電漿產生步驟，在該電漿處理室之該基板上方的內部空間中，由該處理氣體產生一電漿；及一基板處理步驟，以該電漿處理該基板。
  22. 如申請專利範圍第21項之以降低之微粒污染在電漿處理設備中處理半導體基板之方法，其中，該基板處理步驟包含蝕刻該基板。
  23. 一種元件組件，用以在電漿處理半導體基板期間降低微粒污染，該元件組件包含：一電漿處理室中的支撐構件，具有至少一承載表面，以支撐一元件；受支撐於該至少一承載表面的該元件，具有要曝露於電漿中的至少一表面；及一未硬化彈性薄片黏接劑，欲在該至少一承載表面與該元件之數個接合表面之間的一接頭中硬化，以容許因在硬化後該支撐構件與該元件之熱膨脹的不匹配所造成該元件相對於該支撐構件的移動，其中，該彈性黏接劑薄片係為被填充、可熱硬化之未硫化彈性矽酮薄片，且其中，在室溫至300℃的溫度範圍內，該彈性黏接劑薄片 可承受約50到300psi之剪應力而可在橫方向彈性變形到至少500%之剪應變。
  24. 如申請專利範圍第23項之元件組件，其中，該未硬化彈性薄片黏接劑係利用一過氧化物作為熱活化成分而被配製，以進行交聯反應，該彈性薄片黏接劑在硬化期間之容積收縮率為3到5%，或小於3%。
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