專利名稱：真空處理裝置的有孔內(nèi)部部件的涂覆方法及利用該方法涂覆的有孔內(nèi)部部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空處理裝置的有孔內(nèi)部部件的涂覆方法及利用該方法涂覆的有孔內(nèi)部部件，具體地說，其對象是，在半導(dǎo)體晶片的制造中所使用的真空處理裝置中，為了使保持半導(dǎo)體晶片時所利用的靜電吸盤的吸持面等表面上有小孔的有孔內(nèi)部部件具有耐久性等的功能，形成陶瓷材料的涂覆膜的方法及通過該方法涂覆的靜電吸盤等。
背景技術(shù)：
靜電吸盤在對半導(dǎo)體晶片進行CVD處理、濺射處理和蝕刻處理等時，作為確實地保持半導(dǎo)體晶片而可良好地進行所需處理的構(gòu)件，而被廣泛應(yīng)用。
作為靜電吸盤的基本構(gòu)造，具有將由導(dǎo)電材料構(gòu)成的電極埋入絕緣體內(nèi)的構(gòu)造，通過在電極層施加高壓直流電壓，而在作為絕緣體表面的吸持面上產(chǎn)生靜電吸持力。
但是，半導(dǎo)體晶片與絕緣體的表面接觸而摩擦，與濺射處理的濺射材料等碰撞的話，則有損傷吸持面而使絕緣性能受損、耐久性能降低的問題。
為了解決這個問題，以下說明的技術(shù)是已公知的。
例如，在特開平7-335732號公報中所示的那樣，通過等離子體噴鍍，在靜電吸盤的吸持面上形成由Al2O3等陶瓷材料構(gòu)成的涂覆膜，該涂覆膜保護被配置在其下面的部件。另外，也可以用陶瓷材料的涂覆膜形成絕緣體本身。
另外，在靜電吸盤上吸持半導(dǎo)體晶片而進行上述的各種處理時，半導(dǎo)體晶片的溫度對處理質(zhì)量有很大影響這點是眾所周知的。所以，如在特開平7-335732號公報中所示的那樣，提出了在靜電吸盤的吸持面上吹出溫度調(diào)整的He氣體，進行被吸持在吸持面上的半導(dǎo)體晶片溫度調(diào)整的技術(shù)。在這種情況下，在吸持面上設(shè)置氣體排放孔。
為了在吸持面上具有氣體排放孔的靜電吸盤上形成上述的涂覆膜，在通過等離子體噴鍍而進行的涂覆工序中，必須不使涂覆材料進入氣體排放孔，但是在工業(yè)上并沒有有效的方法。
例如，可以考慮在吸持面的氣體排放孔上，粘貼膠帶的方法。但是，在這個方法中，由于膠帶連同氣體排放孔外側(cè)的吸持面一同蓋上，所以會在氣體排放孔周圍產(chǎn)生沒有形成涂覆膜的區(qū)域。
還可以考慮在氣體排放孔上插入由對于涂覆膜附著性小的氟樹脂構(gòu)成的塞栓的方法。但是存在下述問題由于堵塞氣體排放孔的塞栓的外徑較細，而因在涂覆處理時施加的等離子體噴鍍的熱量而使樹脂制的塞栓熔融，而不能塞住氣體排放孔，或熔融的樹脂落到氣體排放孔的內(nèi)部而固定。
靜電吸盤的氣體排放孔在上述絕緣體的背側(cè)，與內(nèi)藏在靜電吸盤裝置內(nèi)的氣體供給通道連接，從氣體排放孔的里面落到氣體供給通道而固定的塞栓樹脂，以后極難取出。即使殘留微量的樹脂，在使用靜電吸盤而進行半導(dǎo)體晶片的CVD處理等時，上述樹脂蒸發(fā)，而給質(zhì)量帶來不良影響。
如果使用金屬材料作為上述塞栓的話，雖然不會因等離子體噴鍍的熱而熔融，但是金屬材料上會接合有涂覆材料。在涂覆工序之后，要拔塞栓的話，與涂覆膜接合了的塞栓不容易被拔下。而硬拔的話，會在涂覆膜上發(fā)生剝離和龜裂。
另外，有時還會在拔塞栓之前，就已經(jīng)在涂覆膜上發(fā)生微細的龜裂。這被認為是由于等離子體噴鍍的熱量而造成熱膨脹，其后，冷卻的塞栓和涂覆膜的熱變形不同，在兩者之間產(chǎn)生熱應(yīng)力，由于這個熱應(yīng)力過大，而在涂覆膜上發(fā)生龜裂等缺陷。塞栓和涂覆膜被強力地接合的話，上述的熱應(yīng)力變大。
上述問題，不僅靜電吸盤，而在各種真空處理裝置上被設(shè)置在處理室內(nèi)部的部件在表面上有小孔的部件上形成涂覆膜時也會發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上的問題而完成的，其目的是在靜電吸盤等的真空處理裝置的有孔內(nèi)部部件的涂覆方法方面上，消除用塞栓堵小孔的技術(shù)問題，可以高效率地制造質(zhì)量性能優(yōu)異的涂覆膜，同時利用該方法提供有孔內(nèi)部部件。
本發(fā)明的第一方面是一種有孔內(nèi)部部件的涂覆方法，針對設(shè)置于真空處理裝置內(nèi)并且在表面有小孔的內(nèi)部部件，在具有上述小孔的內(nèi)部部件表面形成由陶瓷材料構(gòu)成的涂覆膜，包括用具有由金屬材料構(gòu)成的芯材、由相對于上述涂覆膜為非接合性的樹脂材料和金屬材料的復(fù)合體構(gòu)成并且覆蓋芯材外周的金屬-樹脂復(fù)合層的塞栓，堵塞上述內(nèi)部部件的小孔的步驟A；在上述步驟A之后，在上述內(nèi)部部件的表面上通過等離子體噴鍍形成由陶瓷材料構(gòu)成的涂覆膜的步驟B；在上述步驟B之后，從上述內(nèi)部部件的小孔拔取上述塞栓的步驟C。
本發(fā)明的第二方面是根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的有孔內(nèi)部部件的涂覆方法，其中上述內(nèi)部部件的表面由選自鋁、鋁合金中的材料構(gòu)成，上述小孔的內(nèi)徑為0.3～5.0mm，上述塞栓的芯材由鋼線構(gòu)成，上述塞栓的金屬-樹脂復(fù)合層由分散了氟樹脂顆粒的無電解鎳鍍層構(gòu)成、并且厚度為10～50μm，上述涂覆膜由選自Al2O3、AlN、TiO2、Y2O3中的材料構(gòu)成，上述步驟A，以從上述內(nèi)部部件的表面突出1～3mm的方式安裝上述塞栓。
本發(fā)明的第三方面是一種靜電吸盤的涂覆方法，在作為設(shè)置于真空處理裝置內(nèi)并且表面具有成為氣體排放孔的小孔的內(nèi)部部件的靜電吸盤的基臺部，形成有成為絕緣層的涂覆膜及成為埋入在絕緣層內(nèi)的電極層的涂覆膜，包括用本發(fā)明第一方面所定義的涂覆方法，在上述基臺部的表面形成由Al2O3的涂覆膜構(gòu)成的第一絕緣層的步驟D；經(jīng)由用由金屬材料構(gòu)成的塞栓堵塞上述基臺部的氣體排放孔的工序a、在上述工序a之后利用等離子體噴鍍在上述第一絕緣層的表面形成鎢的涂覆膜的工序b、在上述工序b之后從上述基臺部的氣體排放孔拔取上述塞栓的工序c，形成配置于上述第一絕緣層上的上述電極層的步驟E；用本發(fā)明第一方面所定義的涂覆方法，在上述電極層上形成由Al2O3的涂覆膜構(gòu)成的第二絕緣層的步驟F。
本發(fā)明的第四方面是根據(jù)本發(fā)明第三方面所述的靜電吸盤的涂覆方法，其中上述內(nèi)部部件的表面由選自鋁、鋁合金中的材料構(gòu)成，上述小孔的內(nèi)徑為0.3～5.0mm，上述塞栓的芯材由鋼線構(gòu)成，上述塞栓的金屬-樹脂復(fù)合層由分散了氟樹脂顆粒的無電解鎳鍍層構(gòu)成、并且厚度為10～50μm，上述涂覆膜由選自Al2O3、AlN、TiO2、Y2O3中的材料構(gòu)成，上述步驟A，以從上述內(nèi)部部件的表面突出1～3mm的方式安裝上述塞栓。
本發(fā)明的第五方面是一種用本發(fā)明第一方面所定義的有孔內(nèi)部部件的涂覆方法制造的有孔內(nèi)部部件。
本發(fā)明的第六方面是根據(jù)本發(fā)明第五方面所述的有孔內(nèi)部部件，其中上述內(nèi)部部件的表面由選自鋁、鋁合金中的材料構(gòu)成，上述小孔的內(nèi)徑為0.3～5.0mm，上述塞栓的芯材由鋼線構(gòu)成，上述塞栓的金屬-樹脂復(fù)合層由分散了氟樹脂顆粒的無電解鎳鍍層構(gòu)成、并且厚度為10～50μm，上述涂覆膜由選自Al2O3、AlN、TiO2、Y2O3中的材料構(gòu)成，上述步驟A，以從上述內(nèi)部部件的表面突出1～3mm的方式安裝上述塞栓。
本發(fā)明的第七方面是一種用本發(fā)明第三方面所定義的靜電吸盤的涂覆方法制造的靜電吸盤。
本發(fā)明的第八方面是根據(jù)本發(fā)明第七方面所述的靜電吸盤，其中上述內(nèi)部部件的表面由選自鋁、鋁合金中的材料構(gòu)成，上述小孔的內(nèi)徑為0.3～5.0mm，上述塞栓的芯材由鋼線構(gòu)成，上述塞栓的金屬-樹脂復(fù)合層由分散了氟樹脂顆粒的無電解鎳鍍層構(gòu)成、并且厚度為10～50μm，上述涂覆膜由選自Al2O3、AlN、TiO2、Y2O3中的材料構(gòu)成，上述步驟A，以從上述內(nèi)部部件的表面突出1～3mm的方式安裝上述塞栓。
(1)真空處理裝置的有孔內(nèi)部部件所謂真空處理裝置是半導(dǎo)體晶片的制造加工裝置等，將處理室置于比大氣壓低的真空狀態(tài)，在被處理物上進行蝕刻、形成薄膜等處理的裝置為對象。真空狀態(tài)，除了將空氣排出的狹義真空狀態(tài)外，還包括在真空中存在惰性氣體的情況和存在等離子體氣體和離子氣體的情況。
有孔內(nèi)部部件是被設(shè)置在這樣的真空處理裝置的處理室內(nèi)部的機器和部件等，在其表面上有小孔的部件。
在有孔內(nèi)部部件中，具有小孔的表面的材質(zhì)一般為鋁、鋁合金、鋼、不銹鋼和其他的金屬材料。有時也在鋁的表面實施氧化鋁膜處理。
作為有孔內(nèi)部部件的具體例，可以舉出靜電吸盤和噴淋頭。
只要是在靜電吸持半導(dǎo)體晶片的吸持面上具有噴出熱傳導(dǎo)氣體的氣體排放孔的靜電吸盤，則不限定具體的構(gòu)造和使用的材料。
可以適用于組裝在通常的半導(dǎo)體晶片處理裝置和搬運處理裝置上的靜電吸盤機構(gòu)和裝置。
例如，作為半導(dǎo)體晶片處理裝置，可以舉出進行CVD處理、濺射處理和蝕刻處理等的等離子體處理裝置?？梢允褂盟^的干式處理裝置。
半導(dǎo)體晶片是硅等的各種半導(dǎo)體材料的薄板，是制作電子元件等的襯底材料。由于靜電吸持對于所吸持的材料的材質(zhì)沒有大的影響，所以可以比較自由地選擇半導(dǎo)體晶片的材料。
在靜電吸盤上，作為產(chǎn)生靜電吸持力的構(gòu)造，有在絕緣體的內(nèi)部埋入由導(dǎo)電膜構(gòu)成的電極，具備在電極上施加直流高電壓的機構(gòu)的構(gòu)造。電極及絕緣體的材料、形狀及構(gòu)造可以在與通常的靜電吸盤的同樣范圍內(nèi)改變。
靜電吸盤具有與靜電吸持的半導(dǎo)體晶片的形狀尺寸配合的吸持面。例如，對于圓形的半導(dǎo)體晶片，優(yōu)選具有同樣外形的吸持面。吸持面通常為平滑面，但是有時也有作為半導(dǎo)體晶片的定位構(gòu)造等的凹凸。
作為小孔的氣體排放孔，向靜電吸盤的吸持面開口的話，可以適宜地設(shè)定其配置構(gòu)造。在吸持面中，可以在與半導(dǎo)體晶片接觸的整個區(qū)域上以一定間隔設(shè)置多個氣體排放孔?？梢愿鶕?jù)吸持面的大小而改變氣體排放孔的配置密度。氣體排放孔的截面形狀一般為圓形，但是也可以采用長方形和橢圓形。內(nèi)徑通常被設(shè)定在0.3～5.0mm的范圍內(nèi)。也可以設(shè)置內(nèi)徑不同的多個氣體排放孔。
氣體排放孔一般為直線孔，但也可以是錐孔和帶臺階的孔。氣體排放孔的里面與供應(yīng)熱傳導(dǎo)氣體的氣體排放通道連接。氣體排放孔的深度包括在氣體排放通道里到達內(nèi)壁的深度，在1～50mm的范圍內(nèi)。
氣體排放通道與氣體排放孔的配置相配合，或分支、或合流或變徑地進行配置，而連接到熱傳導(dǎo)氣體的供應(yīng)源上。
熱傳導(dǎo)氣體只要是可以起到調(diào)整半導(dǎo)體晶片的溫度的作用，不限定氣體的種類。通常使用He等的惰性氣體。
相對于上述靜電吸盤在處理裝置內(nèi)被設(shè)置在載置半導(dǎo)體晶片的下部電極一側(cè)這一點，噴淋頭是被設(shè)在上部電極一側(cè)，使蝕刻氣體等處理氣體噴出，對于半導(dǎo)體晶片等被處理物進行必要處理的部件。在噴淋頭上設(shè)置處理氣體的噴出孔。
噴淋頭中具有噴出孔的表面的材質(zhì)構(gòu)造、噴出孔的尺寸形狀等可以采用與上述靜電吸盤的氣體排放孔同樣的技術(shù)條件。
(2)涂覆膜涂覆膜例如在靜電吸盤的吸持面上覆蓋絕緣體而進行保護，或構(gòu)成絕緣體、電極層本身。另外，保護噴淋頭中設(shè)置噴出孔的表面。此外，將有小孔的內(nèi)部部件的表面進行物理的或化學(xué)的保護，而賦予規(guī)定的功能。
如果可以達到這個目的的話，則不限制涂覆膜的材質(zhì)和構(gòu)造。
在設(shè)置于各種半導(dǎo)體晶片的處理裝置中的內(nèi)部部件上，可以選擇能夠耐受這些處理的涂覆膜的材料。
作為涂覆膜的有用特性可以舉出機械強度、耐久性能、耐磨性能、不反應(yīng)性能、耐蝕刻性能、耐熱性能等。例如，優(yōu)選不影響用涂覆膜覆蓋的靜電吸盤的靜電吸持功能的材料。
作為具備這樣特性的涂覆膜的材料，可以舉出Al2O3、AlN、TiO2、Y2O3等?？梢詫訅翰馁|(zhì)不同的多個涂覆膜，或混合多個材料進行涂覆。
涂覆膜的厚度根據(jù)目的不同而不同，但是通?？梢栽O(shè)定在50～1000μm的范圍內(nèi)。
也可以在陶瓷材料的涂覆膜上，含浸硅樹脂液等，進行埋住涂覆膜氣孔的封孔處理，或進行涂覆膜的表面研磨精加工等。
(3)塞栓塞栓用于堵塞有孔內(nèi)部部件的小孔，在等離子體噴鍍的涂覆工序中，防止噴鍍材料侵入小孔中或附著。
塞栓在至少與小孔的開口相對應(yīng)的部位，具有與小孔的內(nèi)部形狀對應(yīng)的外部形狀。具體地說，與上述小孔的截面形狀相配合，有圓形、橢圓形等的截面形狀。
塞栓既可以整體是相同截面形狀的，也可是在長度方向上有截面形狀不同的部位。塞栓中，除了與小孔的開口相對應(yīng)的部位外，例如配置于里面的部位，也可以在小孔的內(nèi)部形狀之間有間隙。在設(shè)置于小孔外的部位上，只要不影響噴鍍，也可以是與小孔的內(nèi)部形狀不同的形狀。在塞栓中，在插入小孔側(cè)的端部上，設(shè)置倒角部和R形部或錐形部的話，可使插入小孔變得簡單。
在與小孔的開口相對應(yīng)的部位，與小孔的內(nèi)徑實質(zhì)相同地設(shè)定塞栓的外徑?？梢栽诎惭b時幾乎沒有過盈量而可以順利地安裝，在等離子體噴鍍的工序中，在塞栓熱膨脹時，通過按照塞栓和小孔之間發(fā)生充分的過盈量那樣設(shè)定，可以高效地進行塞栓的安裝作業(yè)。
塞栓的長度只要是可以裝到小孔上而且可以堵塞小孔即可。優(yōu)選具有在堵塞小孔時從小孔的表面突出1～3mm的全長。在這個范圍內(nèi)的話，在噴鍍工序中塞栓不會遮擋而影響噴鍍材料向吸持面的附著。也可以容易地拔取塞栓。
芯材由金屬構(gòu)成。優(yōu)選具有可以耐受在噴鍍工序中溫度上升的耐熱性能的金屬。優(yōu)選與樹脂材料相比熱膨脹率足夠小的金屬。優(yōu)選具有在噴鍍工序后可以從小孔拔出的機械強度的金屬。優(yōu)選與金屬-樹脂復(fù)合層的整體性優(yōu)異的材料。
作為具體的金屬可以舉出鋼等的鐵系金屬、鋁、銅、鎳等。除了這些金屬的單體以外，也可以采用這些金屬之間或與其他金屬的合金。
芯材的外徑可以配合小孔的內(nèi)徑而設(shè)定，通常可以設(shè)定在0.5～3mm的范圍內(nèi)。
由相對于涂覆膜的非接合性的樹脂材料和金屬材料的復(fù)合體構(gòu)成，覆蓋芯材的外周。金屬-樹脂復(fù)合層是在金屬材料的基體上以微細狀態(tài)樹脂材料而復(fù)合一體化的。不包括簡單地層壓金屬層和樹脂層得到的材料。
樹脂材料根據(jù)涂覆膜的材質(zhì)和噴鍍條件不同而相對于涂覆膜的接合性不同。所謂相對于涂覆膜的非接合性是指即使涂覆膜附著在樹脂材料上，也可以容易地分離下來。作為這種非接合性的材料，一般地說，優(yōu)選難于濕潤、摩擦系數(shù)低、滑動良好、沒有發(fā)熱粘著性的材料。具體地可以舉出氟樹脂、硅樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂等。
作為氟樹脂，可以舉出聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTEF)、四氟乙烯-乙烯的共聚物(ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、氯三氟乙烯-乙烯共聚物(ECTFE)等。
金屬材料具有保持樹脂材料、負擔(dān)金屬-樹脂復(fù)合層的機械強度、抑制熱變形的功能。作為具體的材料，可以舉出Ni、Fe、Cu、Zn、Sn、Al的金屬單體或合金。這些金屬之間或與其他金屬的合金也可以。可以使用耐酸鋁等的金屬氧化物。
作為金屬-樹脂復(fù)合層的硬度或強度、表面的非接合性能等的特性，根據(jù)金屬和樹脂的比例而改變。樹脂愈多，表面的非接合性能愈好，但是存在硬度、強度和耐熱性能下降的傾向。具體地說，根據(jù)材料的組合而不同，但可以將金屬-樹脂復(fù)合層中的樹脂量設(shè)定在10～30重量％的范圍內(nèi)。
金屬-樹脂復(fù)合層的厚度可以設(shè)定在10～50μm的范圍內(nèi)。過薄的話，會在裝到小孔上時或在等離子體噴鍍的工序中損傷而不能充分發(fā)揮與涂覆膜的非接合性能。過厚的話，在制作時，花費人工和成本。
金屬-樹脂復(fù)合層在芯材中可以設(shè)置在至少與小孔接觸的部位或在其周圍。當(dāng)然，可以在芯材的全長上設(shè)金屬-樹脂復(fù)合層。
作為金屬-樹脂復(fù)合層的制作方法，只要具有上述的金屬-樹脂復(fù)合層的構(gòu)造，可以發(fā)揮目的的功能，則可以采用通常的金屬-樹脂復(fù)合層的形成手段。具體地說，可以采用分散了樹脂顆粒的金屬鍍層、含浸了樹脂材料的多孔質(zhì)金屬層、封入了樹脂顆粒的多孔質(zhì)金屬層等。
作為金屬-樹脂復(fù)合層可以采用分散了樹脂顆粒的無電解鎳鍍層。作為カニフロン(日本カニゼン株式會社的商標)處理膜是眾所周知的，通過在分散有粒徑為1μm以下左右的氟樹脂的微粉末的鍍液中進行鍍鎳處理而形成?？梢栽阱冩囍信浜狭?。
作為カニフロン處理膜的具體例，可以舉出Ni為83～86重量％、P為7.5～9重量％、PTFE樹脂為6～8.5重量％(20～25容量％)、密度為6.4～6.8g/cm3的處理膜和Ni為88～90重量％、P為8～9.5重量％、PTFE樹脂為1.5～3重量％(5～10容量％)、密度為7.3～7.6g/cm3的處理膜。
(4)塞栓的安裝塞栓被裝在有孔內(nèi)部部件的小孔上。具體地說，將塞栓的前端部壓入小孔，用塞栓堵塞小孔的同時將塞栓支撐在小孔上。
在塞栓的外徑和小孔的內(nèi)徑之間有過盈量的話，在小孔和塞栓之間不會形成間隙而塞栓固定也牢固。在實用上，即使在幾乎沒有過盈量的狀態(tài)下，噴鍍材料的侵入也不會成為問題。在用手工作業(yè)可以將塞栓壓入小孔程度的嵌合狀態(tài)下，容易進行安裝作業(yè)。
若壓入塞栓，令其端部到達小孔的底部或與小孔連接的通道內(nèi)壁，則便于作業(yè)。只要可以固定塞栓，也可以插到小孔的中間部位。
在用塞栓堵塞小孔的狀態(tài)下，可以部分切除或全部切除塞栓中突出到小孔外的部分。塞栓突出過長的話，影響噴鍍材料的流動，小孔周圍的涂覆膜的厚度部分地變薄。
但是，有時在作成涂覆膜后除去塞栓時，塞栓留下一定長度會比較方便。因此可以設(shè)定從小孔表面突出的塞栓的長度為1～3mm。也可以在塞栓的外周上，設(shè)置用于容易進行突出部分的除去作業(yè)的縮頸、切口、薄弱部等。
若反復(fù)進行將長的線形或棒形的塞栓裝到小孔上、在小孔外進行切斷塞栓的作業(yè)，則可以將1根塞栓依次地裝在多個部位的小孔上。
(5)涂覆方法等離子體噴鍍法將陶瓷的噴鍍材料通過等離子流加速而涂覆到對象物的表面。
作為等離子體噴鍍的條件，一般將等離子體的溫度設(shè)定在1200～1500℃。在此，所謂等離子體溫度是以等離子體流照射在被噴鍍面上時的溫度規(guī)定的。不是在等離子流從噴鍍器照射步驟的初期溫度。初期溫度可以比上述溫度范圍高。處理時間是每一次通過為300～500mm/sec的范圍內(nèi)。若是這個范圍的處理條件的話，可以避免塞栓熔融脫落或固定在孔部上。
在進行等離子體噴鍍處理時，或加熱對象物的表面，或使對象物的表面粗糙的話，可以提高涂覆膜的緊密結(jié)合性能。
(6)除去塞栓形成了涂覆膜，結(jié)束噴鍍工序后，可以從內(nèi)部部件表面的小孔拔取塞栓。
通?？梢杂霉ぞ叩茸プ∪ㄉ喜慷?。由于塞栓的金屬-樹脂復(fù)合層相對于涂覆膜的接合性極低，所以不用施加大的力量，即可拉拔出塞栓。
在除去塞栓時，可以將附著在塞栓表面的噴鍍材料與吸持面的涂覆膜分離。
(7)靜電吸盤的涂覆方法作為靜電吸盤的構(gòu)造，可以采用在由鋁等金屬構(gòu)成的基臺部上依次涂覆形成絕緣層及埋設(shè)在絕緣層內(nèi)的電極層的方法。具體地可以采用以下方法。
基本上，是反復(fù)進行在氣體排放孔中裝入塞栓、用等離子體噴鍍形成涂覆膜、除去塞栓的作業(yè)工序。
步驟D在基臺部的表面上，形成由Al2O3的涂覆膜構(gòu)成的第一絕緣層。通過使用帶上述金屬-樹脂復(fù)合層的塞栓，可以良好地形成Al2O3的涂覆膜。
步驟E在第一絕緣層上，形成由鎢的涂覆膜構(gòu)成的電極層。對于塞栓，通過使用由鋼材等的金屬材料構(gòu)成的材料，可以良好地形成鎢的涂覆膜。與使用帶金屬-樹脂復(fù)合層的塞栓的情況相比，可以降低成本。
步驟F在電極層上，形成由Al2O3的涂覆膜構(gòu)成的第二絕緣層。與第一絕緣層相同，使用帶上述金屬-樹脂復(fù)合層的塞栓。
另外，也可以使用這種涂覆方法制造靜電吸盤。
根據(jù)上述方法，與利用等離子體噴鍍形成的涂覆膜材料相配合，通過改變?nèi)ǖ牟牧?，對于任何涂覆膜，都可以得到良好的精加工質(zhì)量。
可以利用涂覆技術(shù)高效率地制造靜電吸盤的絕緣層及電極層，而各層的質(zhì)量性能優(yōu)異，可以提高靜電吸盤的性能。


圖1是表示本發(fā)明實施方式的真空處理裝置的全體構(gòu)造圖。
圖2是靜電吸盤部分的放大剖面圖。
圖3是噴淋頭部分的放大剖面圖。
圖4是表示在涂覆處理期間、塞栓的安裝工序的剖面圖。
圖5是表示第一絕緣層的形成步驟的剖面圖。
圖6是表示電極層的形成步驟的剖面圖。
圖7是表示第二絕緣層的形成步驟的剖面圖。
圖8是除去塞栓后的剖面圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)圖1～圖8對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。
(1)半導(dǎo)體晶片處理裝置圖1～圖3所示的實施方式是裝備了靜電吸盤及噴淋頭的半導(dǎo)體晶片用的等離子體處理裝置。
如圖1所示，半導(dǎo)體晶片用等離子體處理裝置50，在處理室52的內(nèi)部具備載置半導(dǎo)體晶片W并作為下部電極的載置部70、在其上方相對向地配置并作為上部電極的噴淋頭60。載置部70的上端面為靜電吸盤80。載置部70和噴淋頭60的間隔被設(shè)定為5～150mm的范圍。
在噴淋頭60上連接高頻施加線63，從與高頻施加線63連接的高頻電源、經(jīng)過阻抗匹配器等在噴淋頭60上施加13.56～100MHz的高頻電力。在載置部70上，也連接同樣的高頻施加線72，并施加2～13.56MHz的偏壓高頻電力。
處理室52從真空排氣口54進行真空排氣，處理室52的內(nèi)部可以維持規(guī)定的真空狀態(tài)。處理室52與相鄰的真空預(yù)備室51連接，半導(dǎo)體晶片W在真空預(yù)備室51與處理室52之間出入。雖然省略了圖示，但在真空預(yù)備室51中裝備有用于移送半導(dǎo)體晶片W的搬運臂，從真空預(yù)備室51延伸到處理室52的搬運臂將半導(dǎo)體晶片W配置到載置部70的規(guī)定位置或?qū)⑵淠米摺?br> 如圖2所詳細表示的那樣，靜電吸盤80在載置部70的上端面上構(gòu)成。從由鋁等金屬構(gòu)成的基臺部81的上面到側(cè)面，形成由Al2O3的涂覆膜構(gòu)成的絕緣體84，在絕緣體84中，在上端面的部分，由鎢膜構(gòu)成的電極層82被埋在內(nèi)部。通過基臺部81的內(nèi)部向外部延伸的配線83連接到電極層82上，從與配線83連接的可變電源施加直流高電壓。若在電極層82上施加直流高電壓的話，在絕緣體84的表面發(fā)生靜電吸持力，可以吸持固定半導(dǎo)體晶片W。
在靜電吸盤80上，氣體排放孔78被設(shè)置在其整個上面上。氣體排放孔78與通過基臺部81內(nèi)部的氣體通道74相連接。He氣體等的傳熱氣體被供到氣體通道74上，從氣體排放孔78吹到半導(dǎo)體晶片W上的熱傳導(dǎo)氣體起到調(diào)整半導(dǎo)體晶片W溫度的作用。雖然省略了圖示，但是在基臺部81的內(nèi)部設(shè)置冷媒通道，可以冷卻基臺部81。
在靜電吸盤80的外側(cè)的載置部70上，按照包圍配置于靜電吸盤80的半導(dǎo)體晶片W的周圍的方式設(shè)置聚焦環(huán)76。聚焦環(huán)76，根據(jù)在處理室52內(nèi)進行的處理內(nèi)容不同而使用材質(zhì)不同的材料。具體地說，例如可以選擇導(dǎo)電性材料或絕緣材料，起到或封閉或擴散反應(yīng)性離子的作用。
如圖3所詳細表示的那樣，在噴淋頭60上連接有處理氣體供給管62，配合處理方法供應(yīng)鹵族氣體等的處理氣體。噴淋頭60的內(nèi)部形成空洞，在下面開多個噴出孔66。從噴出孔66噴出的處理氣體，通過施加高頻電力而被等離子體化，在被處理襯底W上實施蝕刻處理。按照可以在半導(dǎo)體晶片W的整個面上進行適當(dāng)處理的方式，設(shè)定噴出孔66的直徑和配置。
雖然省略了圖示，但是在噴淋頭60的內(nèi)部空間，配置有使處理氣體擴散的擴散板。
(2)涂覆處理下面說明在具備上述那樣構(gòu)造的半導(dǎo)體晶片用的等離子體處理裝置中、靜電吸盤80的絕緣體84及成為電極層82的涂覆膜的形成方法。
圖4～8表示用上述實施方式的處理裝置在載置部70的上端面上形成涂覆膜80的分步工序。
如圖4所示，在構(gòu)成載置部70上部的基臺部81上，開設(shè)氣體排放孔78。另外，埋入于基臺部81的配線部件83的前端，向基臺部81的上面突出。配線部件83由作為導(dǎo)電材料的鈦構(gòu)成，在整個面上涂覆作為絕緣材料的Al2O3層，與基臺部81絕緣隔離。
若在基臺部81上面形成第一絕緣體層84a之前進行粗面化處理的話，則與絕緣體層84a的接合性提高。另外，如果在進行粗面化處理時，也用塞栓等堵上氣體排放孔78的話，處理材料不會侵入氣體排放孔78的內(nèi)部。此時使用的塞栓，用鋼線等就足夠了，在進行等離子體噴鍍處理之前拔掉。
在進行了粗面化處理的基臺部81上，裝上堵塞氣體排放孔78的塞栓20。塞栓20由與氣體排放孔78的截面形狀相同的線材構(gòu)成。塞栓20具有芯材22、和覆蓋芯材22的外周面的金屬-樹脂復(fù)合層24。芯材22用鋼線構(gòu)成。金屬-樹脂復(fù)合層24由分散有PTFE樹脂顆粒的作為無電解鍍鎳膜的通稱カニロン(日本カニゼン株式會社的商標)處理膜構(gòu)成。在塞栓20的前端進行倒角加工，可容易進行向氣體排放孔78的嵌入。
塞栓20被嵌入氣體排放孔78。從圖4右側(cè)到成為左側(cè)狀態(tài)為止進行嵌入。塞栓20的上端按照在氣體排放孔78上稍稍露出的程度配置。
如圖5所示，氣體排放孔78在塞栓20堵塞的基臺部81的表面上，進行等離子體噴鍍處理，以500μm的厚度形成作為第一絕緣體層84a的Al2O3的涂覆膜。涂覆膜以覆蓋配線部件83的方式形成。在涂覆處理之前，將基臺部81加熱升溫到約150℃。由此，可防止在涂覆膜與配線部件83相接觸的部位等的涂覆膜上發(fā)生龜裂等的缺陷。
在用塞栓20堵住的氣體排放孔78中，不會侵入噴鍍材料。由于塞栓20對于由金屬構(gòu)成的芯材22及金屬-樹脂復(fù)合層24的任何一方，都具有充分的耐熱性能，所以即使施加來自等離子體流及噴鍍材料的熱，也不會熔融或發(fā)生過多地變形。另外，塞栓20相對于基臺部81的材料及涂覆膜84a的熱膨脹率的不同，但若與樹脂制的塞栓相比，明顯地少，所以在等離子體噴鍍中和在其后的冷卻過程中不會在涂覆膜84a之間發(fā)生大的熱應(yīng)力?？梢苑乐乖诶鋮s過程中在涂覆膜84a上產(chǎn)生龜裂。
在等離子體噴鍍作業(yè)結(jié)束、涂覆膜84a形成后，除去塞栓20。在塞栓20和涂覆膜84a相接觸的部分上，配置相對于涂覆膜84a幾乎沒有接合性的金屬-樹脂復(fù)合層24，所以只要將塞栓20直接向上方拔出，或稍稍擰著向上拔，塞栓20就可以容易地與涂覆膜84a分離，可以僅僅拔下塞栓20。可以防止涂覆膜84a的部分與塞栓20一起剝離，或龜裂進入到涂覆膜84a的內(nèi)緣。
除去塞栓20后，將涂覆膜84a的表面研磨400μm，使表面平滑，完成第一絕緣體層84a。這時，覆蓋配線部件83的部分的涂覆膜84a也被削去(參照圖6)。在配線部件83的前端，露出作為導(dǎo)電材料的鈦。在研磨處理后，進行洗凈和干燥處理。
如圖6所示，在氣體排放孔78上，裝上由鋼線構(gòu)成的塞栓26。該塞栓26由與上述塞栓20的芯材22同樣的鋼材料構(gòu)成，外形與塞栓20相同。
在裝了塞栓26后，對第一絕緣體層84a的表面進行粗面化處理。接著，利用與上述同樣的等離子體噴鍍處理，形成厚度約為50μm的作為電極層82的鎢涂覆膜。配線部件83的上端面與涂覆膜相接合，可以形成電氣上的導(dǎo)通。
在基臺部81的整個上面形成涂覆膜后，通過噴砂處理除去不要部分的涂覆膜的話，可以形成電極層82。
然后，拔取塞栓26。由于鎢涂覆膜相對于鋼制的塞栓26沒有接合性，所以可以容易地拔取塞栓26。
如圖7所示，將上述同樣的塞栓20裝在氣體排放孔78上。
然后，以埋入電極層82的方式，利用與上述同樣的等離子體噴鍍處理，在整個面上形成厚度約為500μm的由Al2O3的涂覆膜構(gòu)成的第二絕緣體層84b。在進行等離子體噴鍍之前，將基臺部81加熱升溫到100℃。
其結(jié)果是，在上下二層的Al2O3膜84a、84b一體化的絕緣體84上，可以得到埋入了鎢電極層82的靜電吸盤的構(gòu)造。
如圖8所示，如果除去塞栓20，基本的涂覆處理結(jié)束。
(3)后處理工序形成了涂覆膜82、84后，根據(jù)需要進行各種后處理工序。
將涂覆膜的形成部分浸漬在硅樹脂中，在55Torr的減壓情況下，進行脫氣處理，將由Al2O3構(gòu)成的絕緣體84的微細氣孔埋入硅樹脂，在110℃的溫度下進行加熱燒成的封孔處理是有效的。
將絕緣體84的表面研磨處理而使其平滑化是有效的?？梢詫⒈砻娲植诙燃庸さ絉a為0.1～1.6μm。
在進行了這樣的精加工處理后的最終的涂覆膜的構(gòu)造是，第一絕緣體層84a約為400μm，電極層82約為50μm，第二絕緣體層84b約為250μm。
(4)側(cè)面部分的絕緣體在如圖2所示的靜電吸盤80的情況下，從具有氣體排放孔78的基臺部81的上端面到側(cè)面形成涂覆膜84。在這種情況下，對于基臺部81的上端面，在采用上述涂覆方法的同時，可以用別的工序從基臺部81的上端面的外周緣到側(cè)面形成涂覆膜84。
例如，在對基臺部81的側(cè)面進行粗面化處理后，形成約為600μm的與絕緣體84同樣的Al2O3涂覆膜，對于基臺部81的側(cè)面部分，也可以用絕緣體84覆蓋。對于側(cè)面部分的絕緣體84，也可以進行與上述部分相同的后處理工序。最終完成的基臺部81的側(cè)面部分的絕緣體84的厚度約為300～500μm。
作為更具體的工序，在遮蔽基臺部81側(cè)面部分的狀態(tài)下，形成上述涂覆膜82、84，然后再遮蔽基臺部81的上端面，可以進行側(cè)面部分的涂覆處理。
在該側(cè)面部分的涂覆處理中，由于不存在氣體排放孔78，所以可以進行通常的涂覆處理。涂覆材料也可以與上端面的涂覆膜82、84不同。在形成的涂覆膜上，可以進行與上述同樣的用樹脂進行的氣孔封閉處理?？梢允褂霉铇渲鳛闃渲牧?。
若側(cè)面部分的涂覆膜和上端面的涂覆膜連接為一體的話，可以形成與基臺部81的整體相連的絕緣體84。
(5)塞栓的具體例在1mm的鋼線上，形成厚度約為20μm的カニフロン(商標)處理膜(分散了氟樹脂顆粒的無電解鎳-磷鍍層)。將得到的帶金屬-樹脂復(fù)合層的鋼材切斷為10～15mm的長度，可以得到塞栓20。
(6)等離子體噴鍍條件作為形成涂覆膜的等離子體噴鍍的具體條件，可以采用以下條件。
基材為鋁、噴鍍材料為Al2O3、等離子體溫度為1200～1500℃、通過速度為300～500mm/sec、涂覆的Al2O3膜的厚度為0.4～0.5mm。
在形成了涂覆膜后，冷卻到50～60℃后，進行拔取塞栓20的作業(yè)的話，不用擰，而只要沿垂直方向拔，塞栓20即可容易地與涂覆膜分離而取下。在涂覆膜上，完全沒有剝離和龜裂等的缺陷。在其后，進行研磨精加工，而在精加工后的氧化鋁皮膜上，完全不存在缺陷。
分散在鎳-磷鍍層中的氟樹脂微顆粒，對于Al2O3膜發(fā)揮了優(yōu)異的非接合性的結(jié)果是，可以評價為對于Al2O3膜可以順利地進行塞栓20的拔取，而不發(fā)生Al2O3膜的缺陷。
將塞栓改為由鍍鉻鋼材構(gòu)成的材料，進行同樣的涂覆工序，其結(jié)果是，塞栓的拉拔在沿垂直方法拉拔時就困難。因此要將塞栓轉(zhuǎn)1/2～1圈，切斷圓周面上的附著邊緣后，沿垂直方向取下。其結(jié)果是，在塞栓的周圍部分，Al2O3膜浮起而發(fā)生剝離。即使在拔塞栓時沒有剝離的情況下，在那之后進行研磨精加工的話，在裝了塞栓的小孔周圍部分在Al2O3膜上發(fā)生細微的裂紋。
通常對鍍鉻層進行拋光研磨的話，陶瓷噴鍍皮膜難于附著。但是，可以推定為，在小徑的孔中裝入的是細塞栓的情況下，熱容量小的小塞栓的鍍鉻層由于等離子體噴鍍時的熱而變質(zhì)，而產(chǎn)生對于Al2O3膜的附著。
(7)噴淋頭的涂覆基本上，可以使用與針對上述靜電吸盤的涂覆處理相同的材料，在同樣的處理條件下實施。
例如，用鋁構(gòu)成噴淋頭60，在其表面上形成厚度為300μm的Al2O3的涂覆膜68。在涂覆膜68的形成步驟中，在噴出孔66中裝入塞栓20。
在涂覆工序后，將涂覆膜68的表面研磨約100μm左右，使表面平滑。
形成有涂覆膜68的噴淋頭60，在處理室52內(nèi)進行蝕刻處理等時，伴隨著處理而生成的副生成物難以附著在表面上。即使附著了，也容易剝離除去。
(8)效果本發(fā)明的真空處理裝置的有孔內(nèi)部部件的涂覆方法，在用等離子體噴鍍形成涂覆膜時，將有孔內(nèi)部部件的小孔，用在芯材上覆蓋了金屬-樹脂復(fù)合層而構(gòu)成的塞栓堵塞，不會帶來塞栓損傷涂覆膜等的不良影響，而可以得到充分滿足所要求性能的質(zhì)量性能高的涂覆膜。
具體地說，塞栓不會由于噴鍍時施加的熱而熔融。由于塞栓和涂覆膜不接合，在除去塞栓時不會發(fā)生涂覆膜的剝離和龜裂。塞栓的熱變形特性與涂覆膜及內(nèi)部部件的構(gòu)成材料相近，所以在噴鍍時的加熱及其后的冷卻過程中，在與涂覆膜之間不會產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力，可以防止由于熱應(yīng)力引起的涂覆膜的損傷和發(fā)生龜裂。
權(quán)利要求
1.一種有孔內(nèi)部部件的涂覆方法，針對設(shè)置于真空處理裝置內(nèi)并且在表面有小孔的內(nèi)部部件，在具有所述小孔的內(nèi)部部件表面形成由陶瓷材料構(gòu)成的涂覆膜，其特征在于包括用具有由金屬材料構(gòu)成的芯材、由相對于所述涂覆膜為非接合性的樹脂材料和金屬材料的復(fù)合體構(gòu)成并且覆蓋芯材外周的金屬-樹脂復(fù)合層的塞栓，堵塞所述內(nèi)部部件的小孔的步驟A；在所述步驟A之后，在所述內(nèi)部部件的表面上通過等離子體噴鍍形成由陶瓷材料構(gòu)成的涂覆膜的步驟B；在所述步驟B之后，從所述內(nèi)部部件的小孔拔取所述塞栓的步驟C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有孔內(nèi)部部件的涂覆方法，其特征在于所述內(nèi)部部件的表面由選自鋁、鋁合金中的材料構(gòu)成，所述小孔的內(nèi)徑為0.3～5.0mm，所述塞栓的芯材由鋼線構(gòu)成，所述塞栓的金屬-樹脂復(fù)合層由分散了氟樹脂顆粒的無電解鎳鍍層構(gòu)成、并且厚度為10～50μm，所述涂覆膜由選自Al2O3、AlN、TiO2、Y2O3中的材料構(gòu)成，所述步驟A，以從所述內(nèi)部部件的表面突出1～3mm的方式安裝所述塞栓。
3.一種靜電吸盤的涂覆方法，在作為設(shè)置于真空處理裝置內(nèi)并且表面具有成為氣體排放孔的小孔的內(nèi)部部件的靜電吸盤的基臺部，形成有成為絕緣層的涂覆膜及成為埋入在絕緣層內(nèi)的電極層的涂覆膜，其特征在于包括用權(quán)利要求1所定義的涂覆方法，在所述基臺部的表面形成由Al2O3的涂覆膜構(gòu)成的第一絕緣層的步驟D；經(jīng)由用由金屬材料構(gòu)成的塞栓堵塞所述基臺部的氣體排放孔的工序a、在所述工序a之后利用等離子體噴鍍在所述第一絕緣層的表面形成鎢的涂覆膜的工序b、在所述工序b之后從所述基臺部的氣體排放孔拔取所述塞栓的工序c，形成配置于所述第一絕緣層上的所述電極層的步驟E；用權(quán)利要求1所定義的涂覆方法，在所述電極層上形成由Al2O3的涂覆膜構(gòu)成的第二絕緣層的步驟F。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電吸盤的涂覆方法，其特征在于所述內(nèi)部部件的表面由選自鋁、鋁合金中的材料構(gòu)成，所述小孔的內(nèi)徑為0.3～5.0mm，所述塞栓的芯材由鋼線構(gòu)成，所述塞栓的金屬-樹脂復(fù)合層由分散了氟樹脂顆粒的無電解鎳鍍層構(gòu)成、并且厚度為10～50μm，所述涂覆膜由選自Al2O3、AlN、TiO2、Y2O3中的材料構(gòu)成，所述步驟A，以從所述內(nèi)部部件的表面突出1～3mm的方式安裝所述塞栓。
5.一種用權(quán)利要求1所定義的有孔內(nèi)部部件的涂覆方法制造的有孔內(nèi)部部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有孔內(nèi)部部件，其特征在于所述內(nèi)部部件的表面由選自鋁、鋁合金中的材料構(gòu)成，所述小孔的內(nèi)徑為0.3～5.0mm，所述塞栓的芯材由鋼線構(gòu)成，所述塞栓的金屬-樹脂復(fù)合層由分散了氟樹脂顆粒的無電解鎳鍍層構(gòu)成、并且厚度為10～50μm，所述涂覆膜由選自Al2O3、AlN、TiO2、Y2O3中的材料構(gòu)成，所述步驟A，以從所述內(nèi)部部件的表面突出1～3mm的方式安裝所述塞栓。
7.一種用權(quán)利要求3所定義的靜電吸盤的涂覆方法制造的靜電吸盤。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靜電吸盤，其特征在于所述內(nèi)部部件的表面由選自鋁、鋁合金中的材料構(gòu)成，所述小孔的內(nèi)徑為0.3～5.0mm，所述塞栓的芯材由鋼線構(gòu)成，所述塞栓的金屬-樹脂復(fù)合層由分散了氟樹脂顆粒的無電解鎳鍍層構(gòu)成、并且厚度為10～50μm，所述涂覆膜由選自Al2O3、AlN、TiO2、Y2O3中的材料構(gòu)成，所述步驟A，以從所述內(nèi)部部件的表面突出1～3mm的方式安裝所述塞栓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種真空處理裝置中的有孔內(nèi)部部件的涂覆方法，包括用具有由金屬材料構(gòu)成的芯材(22)、由相對于涂覆膜(80)為非接合性的樹脂材料和金屬材料的復(fù)合體構(gòu)成并且覆蓋芯材(22)外周的金屬－樹脂復(fù)合層(24)的塞栓(20)，堵塞有孔內(nèi)部部件(81)的小孔(78)的步驟A；在步驟A之后，在有孔內(nèi)部部件(81)的表面上通過等離子體噴鍍形成由陶瓷材料構(gòu)成的涂覆膜(80)的步驟B；在步驟B之后，從小孔(78)拔取塞栓(20)的步驟C。由此解決了預(yù)先用塞栓堵塞小孔的技術(shù)問題，可以高效率地制造質(zhì)量性能優(yōu)異的涂覆膜。
文檔編號C23C4/00GK1492494SQ0315742
公開日2004年4月28日 申請日期2003年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月20日
發(fā)明者武內(nèi)順, 岸田正明, 松永忠和, 遠藤昇佐, 佐, 和, 明 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社