CN1492494A - 真空处理装置的有孔内部部件的涂覆方法及利用该方法涂覆的有孔内部部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空处理装置中的有孔内部部件的涂覆方法，包括：用具有由金属材料构成的芯材(22)、由相对于涂覆膜(80)为非接合性的树脂材料和金属材料的复合体构成并且覆盖芯材(22)外周的金属－树脂复合层(24)的塞栓(20)，堵塞有孔内部部件(81)的小孔(78)的步骤A；在步骤A之后，在有孔内部部件(81)的表面上通过等离子体喷镀形成由陶瓷材料构成的涂覆膜(80)的步骤B；在步骤B之后，从小孔(78)拔取塞栓(20)的步骤C。由此解决了预先用塞栓堵塞小孔的技术问题，可以高效率地制造质量性能优异的涂覆膜。

Description

真空处理装置的有孔内部部件的涂覆方法 及利用该方法涂覆的有孔内部部件

技术领域

本发明涉及真空处理装置的有孔内部部件的涂覆方法及利用该方法涂覆的有孔内部部件，具体地说，其对象是，在半导体晶片的制造中所使用的真空处理装置中，为了使保持半导体晶片时所利用的静电吸盘的吸持面等表面上有小孔的有孔内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过该方法涂覆的静电吸盘等。

背景技术

静电吸盘在对半导体晶片进行CVD处理、溅射处理和蚀刻处理等时，作为确实地保持半导体晶片而可良好地进行所需处理的构件，而被广泛应用。

作为静电吸盘的基本构造，具有将由导电材料构成的电极埋入绝缘体内的构造，通过在电极层施加高压直流电压，而在作为绝缘体表面的吸持面上产生静电吸持力。

但是，半导体晶片与绝缘体的表面接触而摩擦，与溅射处理的溅射材料等碰撞的话，则有损伤吸持面而使绝缘性能受损、耐久性能降低的问题。

为了解决这个问题，以下说明的技术是已公知的。

例如，在特开平7-335732号公报中所示的那样，通过等离子体喷镀，在静电吸盘的吸持面上形成由Al₂O₃等陶瓷材料构成的涂覆膜，该涂覆膜保护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绝缘体本身。

另外，在静电吸盘上吸持半导体晶片而进行上述的各种处理时，半导体晶片的温度对处理质量有很大影响这点是众所周知的。所以，如在特开平7-335732号公报中所示的那样，提出了在静电吸盘的吸持面上吹出温度调整的He气体，进行被吸持在吸持面上的半导体晶片温度调整的技术。在这种情况下，在吸持面上设置气体排放孔。

为了在吸持面上具有气体排放孔的静电吸盘上形成上述的涂覆膜，在通过等离子体喷镀而进行的涂覆工序中，必须不使涂覆材料进入气体排放孔，但是在工业上并没有有效的方法。

例如，可以考虑在吸持面的气体排放孔上，粘贴胶带的方法。但是，在这个方法中，由于胶带连同气体排放孔外侧的吸持面一同盖上，所以会在气体排放孔周围产生没有形成涂覆膜的区域。

还可以考虑在气体排放孔上插入由对于涂覆膜附着性小的氟树脂构成的塞栓的方法。但是存在下述问题：由于堵塞气体排放孔的塞栓的外径较细，而因在涂覆处理时施加的等离子体喷镀的热量而使树脂制的塞栓熔融，而不能塞住气体排放孔，或熔融的树脂落到气体排放孔的内部而固定。

静电吸盘的气体排放孔在上述绝缘体的背侧，与内藏在静电吸盘装置内的气体供给通道连接，从气体排放孔的里面落到气体供给通道而固定的塞栓树脂，以后极难取出。即使残留微量的树脂，在使用静电吸盘而进行半导体晶片的CVD处理等时，上述树脂蒸发，而给质量带来不良影响。

如果使用金属材料作为上述塞栓的话，虽然不会因等离子体喷镀的热而熔融，但是金属材料上会接合有涂覆材料。在涂覆工序之后，要拔塞栓的话，与涂覆膜接合了的塞栓不容易被拔下。而硬拔的话，会在涂覆膜上发生剥离和龟裂。

另外，有时还会在拔塞栓之前，就已经在涂覆膜上发生微细的龟裂。这被认为是由于等离子体喷镀的热量而造成热膨胀，其后，冷却的塞栓和涂覆膜的热变形不同，在两者之间产生热应力，由于这个热应力过大，而在涂覆膜上发生龟裂等缺陷。塞栓和涂覆膜被强力地接合的话，上述的热应力变大。

上述问题，不仅静电吸盘，而在各种真空处理装置上被设置在处理室内部的部件在表面上有小孔的部件上形成涂覆膜时也会发生。

发明内容

本发明是鉴于以上的问题而完成的，其目的是在静电吸盘等的真空处理装置的有孔内部部件的涂覆方法方面上，消除用塞栓堵小孔的技术问题，可以高效率地制造质量性能优异的涂覆膜，同时利用该方法提供有孔内部部件。

本发明的第一方面是一种有孔内部部件的涂覆方法，针对设置于真空处理装置内并且在表面有小孔的内部部件，在具有上述小孔的内部部件表面形成由陶瓷材料构成的涂覆膜，包括：用具有由金属材料构成的芯材、由相对于上述涂覆膜为非接合性的树脂材料和金属材料的复合体构成并且覆盖芯材外周的金属-树脂复合层的塞栓，堵塞上述内部部件的小孔的步骤A；在上述步骤A之后，在上述内部部件的表面上通过等离子体喷镀形成由陶瓷材料构成的涂覆膜的步骤B；在上述步骤B之后，从上述内部部件的小孔拔取上述塞栓的步骤C。

本发明的第二方面是根据本发明第一方面所述的有孔内部部件的涂覆方法，其中：上述内部部件的表面由选自铝、铝合金中的材料构成，上述小孔的内径为0.3～5.0mm，上述塞栓的芯材由钢线构成，上述塞栓的金属-树脂复合层由分散了氟树脂颗粒的无电解镍镀层构成、并且厚度为10～50μm，上述涂覆膜由选自Al₂O₃、AlN、TiO₂、Y₂O₃中的材料构成，上述步骤A，以从上述内部部件的表面突出1～3mm的方式安装上述塞栓。

本发明的第三方面是一种静电吸盘的涂覆方法，在作为设置于真空处理装置内并且表面具有成为气体排放孔的小孔的内部部件的静电吸盘的基台部，形成有成为绝缘层的涂覆膜及成为埋入在绝缘层内的电极层的涂覆膜，包括：用本发明第一方面所定义的涂覆方法，在上述基台部的表面形成由Al₂O₃的涂覆膜构成的第一绝缘层的步骤D；经由：用由金属材料构成的塞栓堵塞上述基台部的气体排放孔的工序a、在上述工序a之后利用等离子体喷镀在上述第一绝缘层的表面形成钨的涂覆膜的工序b、在上述工序b之后从上述基台部的气体排放孔拔取上述塞栓的工序c，形成配置于上述第一绝缘层上的上述电极层的步骤E；用本发明第一方面所定义的涂覆方法，在上述电极层上形成由Al₂O₃的涂覆膜构成的第二绝缘层的步骤F。

本发明的第四方面是根据本发明第三方面所述的静电吸盘的涂覆方法，其中：上述内部部件的表面由选自铝、铝合金中的材料构成，上述小孔的内径为0.3～5.0mm，上述塞栓的芯材由钢线构成，上述塞栓的金属-树脂复合层由分散了氟树脂颗粒的无电解镍镀层构成、并且厚度为10～50μm，上述涂覆膜由选自Al₂O₃、AlN、TiO₂、Y₂O₃中的材料构成，上述步骤A，以从上述内部部件的表面突出1～3mm的方式安装上述塞栓。

本发明的第五方面是一种用本发明第一方面所定义的有孔内部部件的涂覆方法制造的有孔内部部件。

本发明的第六方面是根据本发明第五方面所述的有孔内部部件，其中：上述内部部件的表面由选自铝、铝合金中的材料构成，上述小孔的内径为0.3～5.0mm，上述塞栓的芯材由钢线构成，上述塞栓的金属-树脂复合层由分散了氟树脂颗粒的无电解镍镀层构成、并且厚度为10～50μm，上述涂覆膜由选自Al₂O₃、AlN、TiO₂、Y₂O₃中的材料构成，上述步骤A，以从上述内部部件的表面突出1～3mm的方式安装上述塞栓。

本发明的第七方面是一种用本发明第三方面所定义的静电吸盘的涂覆方法制造的静电吸盘。

本发明的第八方面是根据本发明第七方面所述的静电吸盘，其中：上述内部部件的表面由选自铝、铝合金中的材料构成，上述小孔的内径为0.3～5.0mm，上述塞栓的芯材由钢线构成，上述塞栓的金属-树脂复合层由分散了氟树脂颗粒的无电解镍镀层构成、并且厚度为10～50μm，上述涂覆膜由选自Al₂O₃、AlN、TiO₂、Y₂O₃中的材料构成，上述步骤A，以从上述内部部件的表面突出1～3mm的方式安装上述塞栓。

(1)真空处理装置的有孔内部部件

所谓真空处理装置是半导体晶片的制造加工装置等，将处理室置于比大气压低的真空状态，在被处理物上进行蚀刻、形成薄膜等处理的装置为对象。真空状态，除了将空气排出的狭义真空状态外，还包括在真空中存在惰性气体的情况和存在等离子体气体和离子气体的情况。

有孔内部部件是被设置在这样的真空处理装置的处理室内部的机器和部件等，在其表面上有小孔的部件。

在有孔内部部件中，具有小孔的表面的材质一般为铝、铝合金、钢、不锈钢和其他的金属材料。有时也在铝的表面实施氧化铝膜处理。

作为有孔内部部件的具体例，可以举出静电吸盘和喷淋头。

[静电吸盘]

只要是在静电吸持半导体晶片的吸持面上具有喷出热传导气体的气体排放孔的静电吸盘，则不限定具体的构造和使用的材料。

可以适用于组装在通常的半导体晶片处理装置和搬运处理装置上的静电吸盘机构和装置。

例如，作为半导体晶片处理装置，可以举出进行CVD处理、溅射处理和蚀刻处理等的等离子体处理装置。可以使用所谓的干式处理装置。

半导体晶片是硅等的各种半导体材料的薄板，是制作电子元件等的衬底材料。由于静电吸持对于所吸持的材料的材质没有大的影响，所以可以比较自由地选择半导体晶片的材料。

在静电吸盘上，作为产生静电吸持力的构造，有在绝缘体的内部埋入由导电膜构成的电极，具备在电极上施加直流高电压的机构的构造。电极及绝缘体的材料、形状及构造可以在与通常的静电吸盘的同样范围内改变。

静电吸盘具有与静电吸持的半导体晶片的形状尺寸配合的吸持面。例如，对于圆形的半导体晶片，优选具有同样外形的吸持面。吸持面通常为平滑面，但是有时也有作为半导体晶片的定位构造等的凹凸。

作为小孔的气体排放孔，向静电吸盘的吸持面开口的话，可以适宜地设定其配置构造。在吸持面中，可以在与半导体晶片接触的整个区域上以一定间隔设置多个气体排放孔。可以根据吸持面的大小而改变气体排放孔的配置密度。气体排放孔的截面形状一般为圆形，但是也可以采用长方形和椭圆形。内径通常被设定在0.3～5.0mm的范围内。也可以设置内径不同的多个气体排放孔。

气体排放孔一般为直线孔，但也可以是锥孔和带台阶的孔。气体排放孔的里面与供应热传导气体的气体排放通道连接。气体排放孔的深度包括在气体排放通道里到达内壁的深度，在1～50mm的范围内。

气体排放通道与气体排放孔的配置相配合，或分支、或合流或变径地进行配置，而连接到热传导气体的供应源上。

热传导气体只要是可以起到调整半导体晶片的温度的作用，不限定气体的种类。通常使用He等的惰性气体。

[喷淋头]

相对于上述静电吸盘在处理装置内被设置在载置半导体晶片的下部电极一侧这一点，喷淋头是被设在上部电极一侧，使蚀刻气体等处理气体喷出，对于半导体晶片等被处理物进行必要处理的部件。在喷淋头上设置处理气体的喷出孔。

喷淋头中具有喷出孔的表面的材质构造、喷出孔的尺寸形状等可以采用与上述静电吸盘的气体排放孔同样的技术条件。

(2)涂覆膜

涂覆膜例如在静电吸盘的吸持面上覆盖绝缘体而进行保护，或构成绝缘体、电极层本身。另外，保护喷淋头中设置喷出孔的表面。此外，将有小孔的内部部件的表面进行物理的或化学的保护，而赋予规定的功能。

如果可以达到这个目的的话，则不限制涂覆膜的材质和构造。

在设置于各种半导体晶片的处理装置中的内部部件上，可以选择能够耐受这些处理的涂覆膜的材料。

作为涂覆膜的有用特性可以举出机械强度、耐久性能、耐磨性能、不反应性能、耐蚀刻性能、耐热性能等。例如，优选不影响用涂覆膜覆盖的静电吸盘的静电吸持功能的材料。

作为具备这样特性的涂覆膜的材料，可以举出Al₂O₃、AlN、TiO₂、Y₂O₃等。可以层压材质不同的多个涂覆膜，或混合多个材料进行涂覆。

涂覆膜的厚度根据目的不同而不同，但是通常可以设定在50～1000μm的范围内。

也可以在陶瓷材料的涂覆膜上，含浸硅树脂液等，进行埋住涂覆膜气孔的封孔处理，或进行涂覆膜的表面研磨精加工等。

(3)塞栓

塞栓用于堵塞有孔内部部件的小孔，在等离子体喷镀的涂覆工序中，防止喷镀材料侵入小孔中或附着。

塞栓在至少与小孔的开口相对应的部位，具有与小孔的内部形状对应的外部形状。具体地说，与上述小孔的截面形状相配合，有圆形、椭圆形等的截面形状。

塞栓既可以整体是相同截面形状的，也可是在长度方向上有截面形状不同的部位。塞栓中，除了与小孔的开口相对应的部位外，例如配置于里面的部位，也可以在小孔的内部形状之间有间隙。在设置于小孔外的部位上，只要不影响喷镀，也可以是与小孔的内部形状不同的形状。在塞栓中，在插入小孔侧的端部上，设置倒角部和R形部或锥形部的话，可使插入小孔变得简单。

在与小孔的开口相对应的部位，与小孔的内径实质相同地设定塞栓的外径。可以在安装时几乎没有过盈量而可以顺利地安装，在等离子体喷镀的工序中，在塞栓热膨胀时，通过按照塞栓和小孔之间发生充分的过盈量那样设定，可以高效地进行塞栓的安装作业。

塞栓的长度只要是可以装到小孔上而且可以堵塞小孔即可。优选具有在堵塞小孔时从小孔的表面突出1～3mm的全长。在这个范围内的话，在喷镀工序中塞栓不会遮挡而影响喷镀材料向吸持面的附着。也可以容易地拔取塞栓。

[芯材]

芯材由金属构成。优选具有可以耐受在喷镀工序中温度上升的耐热性能的金属。优选与树脂材料相比热膨胀率足够小的金属。优选具有在喷镀工序后可以从小孔拔出的机械强度的金属。优选与金属-树脂复合层的整体性优异的材料。

作为具体的金属可以举出钢等的铁系金属、铝、铜、镍等。除了这些金属的单体以外，也可以采用这些金属之间或与其他金属的合金。

芯材的外径可以配合小孔的内径而设定，通常可以设定在0.5～3mm的范围内。

[金属-树脂复合层]

由相对于涂覆膜的非接合性的树脂材料和金属材料的复合体构成，覆盖芯材的外周。金属-树脂复合层是在金属材料的基体上以微细状态树脂材料而复合一体化的。不包括简单地层压金属层和树脂层得到的材料。

树脂材料根据涂覆膜的材质和喷镀条件不同而相对于涂覆膜的接合性不同。所谓相对于涂覆膜的非接合性是指即使涂覆膜附着在树脂材料上，也可以容易地分离下来。作为这种非接合性的材料，一般地说，优选难于湿润、摩擦系数低、滑动良好、没有发热粘着性的材料。具体地可以举出氟树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂等。

作为氟树脂，可以举出聚四氟乙烯(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。

金属材料具有保持树脂材料、负担金属-树脂复合层的机械强度、抑制热变形的功能。作为具体的材料，可以举出Ni、Fe、Cu、Zn、Sn、Al的金属单体或合金。这些金属之间或与其他金属的合金也可以。可以使用耐酸铝等的金属氧化物。

作为金属-树脂复合层的硬度或强度、表面的非接合性能等的特性，根据金属和树脂的比例而改变。树脂愈多，表面的非接合性能愈好，但是存在硬度、强度和耐热性能下降的倾向。具体地说，根据材料的组合而不同，但可以将金属-树脂复合层中的树脂量设定在10～30重量％的范围内。

金属-树脂复合层的厚度可以设定在10～50μm的范围内。过薄的话，会在装到小孔上时或在等离子体喷镀的工序中损伤而不能充分发挥与涂覆膜的非接合性能。过厚的话，在制作时，花费人工和成本。

金属-树脂复合层在芯材中可以设置在至少与小孔接触的部位或在其周围。当然，可以在芯材的全长上设金属-树脂复合层。

作为金属-树脂复合层的制作方法，只要具有上述的金属-树脂复合层的构造，可以发挥目的的功能，则可以采用通常的金属-树脂复合层的形成手段。具体地说，可以采用分散了树脂颗粒的金属镀层、含浸了树脂材料的多孔质金属层、封入了树脂颗粒的多孔质金属层等。

[氟树脂颗粒分散无电解镍镀层]

作为金属-树脂复合层可以采用分散了树脂颗粒的无电解镍镀层。作为カニフロン(日本カニゼン株式会社的商标)处理膜是众所周知的，通过在分散有粒径为1μm以下左右的氟树脂的微粉末的镀液中进行镀镍处理而形成。可以在镀镍中配合磷。

作为カニフロン处理膜的具体例，可以举出Ni为83～86重量％、P为7.5～9重量％、PTFE树脂为6～8.5重量％(20～25容量％)、密度为6.4～6.8g/cm³的处理膜和Ni为88～90重量％、P为8～9.5重量％、PTFE树脂为1.5～3重量％(5～10容量％)、密度为7.3～7.6g/cm³的处理膜。

(4)塞栓的安装

塞栓被装在有孔内部部件的小孔上。具体地说，将塞栓的前端部压入小孔，用塞栓堵塞小孔的同时将塞栓支撑在小孔上。

在塞栓的外径和小孔的内径之间有过盈量的话，在小孔和塞栓之间不会形成间隙而塞栓固定也牢固。在实用上，即使在几乎没有过盈量的状态下，喷镀材料的侵入也不会成为问题。在用手工作业可以将塞栓压入小孔程度的嵌合状态下，容易进行安装作业。

若压入塞栓，令其端部到达小孔的底部或与小孔连接的通道内壁，则便于作业。只要可以固定塞栓，也可以插到小孔的中间部位。

在用塞栓堵塞小孔的状态下，可以部分切除或全部切除塞栓中突出到小孔外的部分。塞栓突出过长的话，影响喷镀材料的流动，小孔周围的涂覆膜的厚度部分地变薄。

但是，有时在作成涂覆膜后除去塞栓时，塞栓留下一定长度会比较方便。因此可以设定从小孔表面突出的塞栓的长度为1～3mm。也可以在塞栓的外周上，设置用于容易进行突出部分的除去作业的缩颈、切口、薄弱部等。

若反复进行将长的线形或棒形的塞栓装到小孔上、在小孔外进行切断塞栓的作业，则可以将1根塞栓依次地装在多个部位的小孔上。

(5)涂覆方法

等离子体喷镀法将陶瓷的喷镀材料通过等离子流加速而涂覆到对象物的表面。

作为等离子体喷镀的条件，一般将等离子体的温度设定在1200～1500℃。在此，所谓等离子体温度是以等离子体流照射在被喷镀面上时的温度规定的。不是在等离子流从喷镀器照射步骤的初期温度。初期温度可以比上述温度范围高。处理时间是每一次通过为300～500mm/sec的范围内。若是这个范围的处理条件的话，可以避免塞栓熔融脱落或固定在孔部上。

在进行等离子体喷镀处理时，或加热对象物的表面，或使对象物的表面粗糙的话，可以提高涂覆膜的紧密结合性能。

(6)除去塞栓

形成了涂覆膜，结束喷镀工序后，可以从内部部件表面的小孔拔取塞栓。

通常可以用工具等抓住塞栓上部而拉拔。由于塞栓的金属-树脂复合层相对于涂覆膜的接合性极低，所以不用施加大的力量，即可拉拔出塞栓。

在除去塞栓时，可以将附着在塞栓表面的喷镀材料与吸持面的涂覆膜分离。

(7)静电吸盘的涂覆方法

作为静电吸盘的构造，可以采用在由铝等金属构成的基台部上依次涂覆形成绝缘层及埋设在绝缘层内的电极层的方法。具体地可以采用以下方法。

基本上，是反复进行在气体排放孔中装入塞栓、用等离子体喷镀形成涂覆膜、除去塞栓的作业工序。

步骤D：在基台部的表面上，形成由Al₂O₃的涂覆膜构成的第一绝缘层。通过使用带上述金属-树脂复合层的塞栓，可以良好地形成Al₂O₃的涂覆膜。

步骤E：在第一绝缘层上，形成由钨的涂覆膜构成的电极层。对于塞栓，通过使用由钢材等的金属材料构成的材料，可以良好地形成钨的涂覆膜。与使用带金属-树脂复合层的塞栓的情况相比，可以降低成本。

步骤F：在电极层上，形成由Al₂O₃的涂覆膜构成的第二绝缘层。与第一绝缘层相同，使用带上述金属-树脂复合层的塞栓。

另外，也可以使用这种涂覆方法制造静电吸盘。

根据上述方法，与利用等离子体喷镀形成的涂覆膜材料相配合，通过改变塞栓的材料，对于任何涂覆膜，都可以得到良好的精加工质量。

可以利用涂覆技术高效率地制造静电吸盘的绝缘层及电极层，而各层的质量性能优异，可以提高静电吸盘的性能。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的真空处理装置的全体构造图。

图2是静电吸盘部分的放大剖面图。

图3是喷淋头部分的放大剖面图。

图4是表示在涂覆处理期间、塞栓的安装工序的剖面图。

图5是表示第一绝缘层的形成步骤的剖面图。

图6是表示电极层的形成步骤的剖面图。

图7是表示第二绝缘层的形成步骤的剖面图。

图8是除去塞栓后的剖面图。

具体实施方式

以下，根据图1～图8对本发明的实施方式进行详细说明。

(1)半导体晶片处理装置

图1～图3所示的实施方式是装备了静电吸盘及喷淋头的半导体晶片用的等离子体处理装置。

[全体构造]

如图1所示，半导体晶片用等离子体处理装置50，在处理室52的内部具备载置半导体晶片W并作为下部电极的载置部70、在其上方相对向地配置并作为上部电极的喷淋头60。载置部70的上端面为静电吸盘80。载置部70和喷淋头60的间隔被设定为5～150mm的范围。

在喷淋头60上连接高频施加线63，从与高频施加线63连接的高频电源、经过阻抗匹配器等在喷淋头60上施加13.56～100MHz的高频电力。在载置部70上，也连接同样的高频施加线72，并施加2～13.56MHz的偏压高频电力。

处理室52从真空排气口54进行真空排气，处理室52的内部可以维持规定的真空状态。处理室52与相邻的真空预备室51连接，半导体晶片W在真空预备室51与处理室52之间出入。虽然省略了图示，但在真空预备室51中装备有用于移送半导体晶片W的搬运臂，从真空预备室51延伸到处理室52的搬运臂将半导体晶片W配置到载置部70的规定位置或将其拿走。

[静电吸盘的详细构造]

如图2所详细表示的那样，静电吸盘80在载置部70的上端面上构成。从由铝等金属构成的基台部81的上面到侧面，形成由Al₂O₃的涂覆膜构成的绝缘体84，在绝缘体84中，在上端面的部分，由钨膜构成的电极层82被埋在内部。通过基台部81的内部向外部延伸的配线83连接到电极层82上，从与配线83连接的可变电源施加直流高电压。若在电极层82上施加直流高电压的话，在绝缘体84的表面发生静电吸持力，可以吸持固定半导体晶片W。

在静电吸盘80上，气体排放孔78被设置在其整个上面上。气体排放孔78与通过基台部81内部的气体通道74相连接。He气体等的传热气体被供到气体通道74上，从气体排放孔78吹到半导体晶片W上的热传导气体起到调整半导体晶片W温度的作用。虽然省略了图示，但是在基台部81的内部设置冷媒通道，可以冷却基台部81。

在静电吸盘80的外侧的载置部70上，按照包围配置于静电吸盘80的半导体晶片W的周围的方式设置聚焦环76。聚焦环76，根据在处理室52内进行的处理内容不同而使用材质不同的材料。具体地说，例如可以选择导电性材料或绝缘材料，起到或封闭或扩散反应性离子的作用。

[喷淋头的详细构造]

如图3所详细表示的那样，在喷淋头60上连接有处理气体供给管62，配合处理方法供应卤族气体等的处理气体。喷淋头60的内部形成空洞，在下面开多个喷出孔66。从喷出孔66喷出的处理气体，通过施加高频电力而被等离子体化，在被处理衬底W上实施蚀刻处理。按照可以在半导体晶片W的整个面上进行适当处理的方式，设定喷出孔66的直径和配置。

虽然省略了图示，但是在喷淋头60的内部空间，配置有使处理气体扩散的扩散板。

(2)涂覆处理

下面说明在具备上述那样构造的半导体晶片用的等离子体处理装置中、静电吸盘80的绝缘体84及成为电极层82的涂覆膜的形成方法。

图4～8表示用上述实施方式的处理装置在载置部70的上端面上形成涂覆膜80的分步工序。

[第一绝缘体层]

如图4所示，在构成载置部70上部的基台部81上，开设气体排放孔78。另外，埋入于基台部81的配线部件83的前端，向基台部81的上面突出。配线部件83由作为导电材料的钛构成，在整个面上涂覆作为绝缘材料的Al₂O₃层，与基台部81绝缘隔离。

若在基台部81上面形成第一绝缘体层84a之前进行粗面化处理的话，则与绝缘体层84a的接合性提高。另外，如果在进行粗面化处理时，也用塞栓等堵上气体排放孔78的话，处理材料不会侵入气体排放孔78的内部。此时使用的塞栓，用钢线等就足够了，在进行等离子体喷镀处理之前拔掉。

在进行了粗面化处理的基台部81上，装上堵塞气体排放孔78的塞栓20。塞栓20由与气体排放孔78的截面形状相同的线材构成。塞栓20具有芯材22、和覆盖芯材22的外周面的金属-树脂复合层24。芯材22用钢线构成。金属-树脂复合层24由分散有PTFE树脂颗粒的作为无电解镀镍膜的通称カニロン(日本カニゼン株式会社的商标)处理膜构成。在塞栓20的前端进行倒角加工，可容易进行向气体排放孔78的嵌入。

塞栓20被嵌入气体排放孔78。从图4右侧到成为左侧状态为止进行嵌入。塞栓20的上端按照在气体排放孔78上稍稍露出的程度配置。

如图5所示，气体排放孔78在塞栓20堵塞的基台部81的表面上，进行等离子体喷镀处理，以500μm的厚度形成作为第一绝缘体层84a的Al₂O₃的涂覆膜。涂覆膜以覆盖配线部件83的方式形成。在涂覆处理之前，将基台部81加热升温到约150℃。由此，可防止在涂覆膜与配线部件83相接触的部位等的涂覆膜上发生龟裂等的缺陷。

在用塞栓20堵住的气体排放孔78中，不会侵入喷镀材料。由于塞栓20对于由金属构成的芯材22及金属-树脂复合层24的任何一方，都具有充分的耐热性能，所以即使施加来自等离子体流及喷镀材料的热，也不会熔融或发生过多地变形。另外，塞栓20相对于基台部81的材料及涂覆膜84a的热膨胀率的不同，但若与树脂制的塞栓相比，明显地少，所以在等离子体喷镀中和在其后的冷却过程中不会在涂覆膜84a之间发生大的热应力。可以防止在冷却过程中在涂覆膜84a上产生龟裂。

在等离子体喷镀作业结束、涂覆膜84a形成后，除去塞栓20。在塞栓20和涂覆膜84a相接触的部分上，配置相对于涂覆膜84a几乎没有接合性的金属-树脂复合层24，所以只要将塞栓20直接向上方拔出，或稍稍拧着向上拔，塞栓20就可以容易地与涂覆膜84a分离，可以仅仅拔下塞栓20。可以防止涂覆膜84a的部分与塞栓20一起剥离，或龟裂进入到涂覆膜84a的内缘。

除去塞栓20后，将涂覆膜84a的表面研磨400μm，使表面平滑，完成第一绝缘体层84a。这时，覆盖配线部件83的部分的涂覆膜84a也被削去(参照图6)。在配线部件83的前端，露出作为导电材料的钛。在研磨处理后，进行洗净和干燥处理。

[电极层]

如图6所示，在气体排放孔78上，装上由钢线构成的塞栓26。该塞栓26由与上述塞栓20的芯材22同样的钢材料构成，外形与塞栓20相同。

在装了塞栓26后，对第一绝缘体层84a的表面进行粗面化处理。接着，利用与上述同样的等离子体喷镀处理，形成厚度约为50μm的作为电极层82的钨涂覆膜。配线部件83的上端面与涂覆膜相接合，可以形成电气上的导通。

在基台部81的整个上面形成涂覆膜后，通过喷砂处理除去不要部分的涂覆膜的话，可以形成电极层82。

然后，拔取塞栓26。由于钨涂覆膜相对于钢制的塞栓26没有接合性，所以可以容易地拔取塞栓26。

[第二绝缘体层]

如图7所示，将上述同样的塞栓20装在气体排放孔78上。

然后，以埋入电极层82的方式，利用与上述同样的等离子体喷镀处理，在整个面上形成厚度约为500μm的由Al₂O₃的涂覆膜构成的第二绝缘体层84b。在进行等离子体喷镀之前，将基台部81加热升温到100℃。

其结果是，在上下二层的Al₂O₃膜84a、84b一体化的绝缘体84上，可以得到埋入了钨电极层82的静电吸盘的构造。

如图8所示，如果除去塞栓20，基本的涂覆处理结束。

(3)后处理工序

形成了涂覆膜82、84后，根据需要进行各种后处理工序。

将涂覆膜的形成部分浸渍在硅树脂中，在55Torr的减压情况下，进行脱气处理，将由Al₂O₃构成的绝缘体84的微细气孔埋入硅树脂，在110℃的温度下进行加热烧成的封孔处理是有效的。

将绝缘体84的表面研磨处理而使其平滑化是有效的。可以将表面粗糙度加工到Ra为0.1～1.6μm。

在进行了这样的精加工处理后的最终的涂覆膜的构造是，第一绝缘体层84a约为400μm，电极层82约为50μm，第二绝缘体层84b约为250μm。

(4)侧面部分的绝缘体

在如图2所示的静电吸盘80的情况下，从具有气体排放孔78的基台部81的上端面到侧面形成涂覆膜84。在这种情况下，对于基台部81的上端面，在采用上述涂覆方法的同时，可以用别的工序从基台部81的上端面的外周缘到侧面形成涂覆膜84。

例如，在对基台部81的侧面进行粗面化处理后，形成约为600μm的与绝缘体84同样的Al₂O₃涂覆膜，对于基台部81的侧面部分，也可以用绝缘体84覆盖。对于侧面部分的绝缘体84，也可以进行与上述部分相同的后处理工序。最终完成的基台部81的侧面部分的绝缘体84的厚度约为300～500μm。

作为更具体的工序，在遮蔽基台部81侧面部分的状态下，形成上述涂覆膜82、84，然后再遮蔽基台部81的上端面，可以进行侧面部分的涂覆处理。

在该侧面部分的涂覆处理中，由于不存在气体排放孔78，所以可以进行通常的涂覆处理。涂覆材料也可以与上端面的涂覆膜82、84不同。在形成的涂覆膜上，可以进行与上述同样的用树脂进行的气孔封闭处理。可以使用硅树脂作为树脂材料。

若侧面部分的涂覆膜和上端面的涂覆膜连接为一体的话，可以形成与基台部81的整体相连的绝缘体84。

(5)塞栓的具体例

在1mm的钢线上，形成厚度约为20μm的カニフロン(商标)处理膜(分散了氟树脂颗粒的无电解镍-磷镀层)。将得到的带金属-树脂复合层的钢材切断为10～15mm的长度，可以得到塞栓20。

(6)等离子体喷镀条件

作为形成涂覆膜的等离子体喷镀的具体条件，可以采用以下条件。

基材为铝、喷镀材料为Al₂O₃、等离子体温度为1200～1500℃、通过速度为300～500mm/sec、涂覆的Al₂O₃膜的厚度为0.4～0.5mm。

在形成了涂覆膜后，冷却到50～60℃后，进行拔取塞栓20的作业的话，不用拧，而只要沿垂直方向拔，塞栓20即可容易地与涂覆膜分离而取下。在涂覆膜上，完全没有剥离和龟裂等的缺陷。在其后，进行研磨精加工，而在精加工后的氧化铝皮膜上，完全不存在缺陷。

分散在镍-磷镀层中的氟树脂微颗粒，对于Al₂O₃膜发挥了优异的非接合性的结果是，可以评价为对于Al₂O₃膜可以顺利地进行塞栓20的拔取，而不发生Al₂O₃膜的缺陷。

将塞栓改为由镀铬钢材构成的材料，进行同样的涂覆工序，其结果是，塞栓的拉拔在沿垂直方法拉拔时就困难。因此要将塞栓转1/2～1圈，切断圆周面上的附着边缘后，沿垂直方向取下。其结果是，在塞栓的周围部分，Al₂O₃膜浮起而发生剥离。即使在拔塞栓时没有剥离的情况下，在那之后进行研磨精加工的话，在装了塞栓的小孔周围部分在Al₂O₃膜上发生细微的裂纹。

通常对镀铬层进行抛光研磨的话，陶瓷喷镀皮膜难于附着。但是，可以推定为，在小径的孔中装入的是细塞栓的情况下，热容量小的小塞栓的镀铬层由于等离子体喷镀时的热而变质，而产生对于Al₂O₃膜的附着。

(7)喷淋头的涂覆

基本上，可以使用与针对上述静电吸盘的涂覆处理相同的材料，在同样的处理条件下实施。

例如，用铝构成喷淋头60，在其表面上形成厚度为300μm的Al₂O₃的涂覆膜68。在涂覆膜68的形成步骤中，在喷出孔66中装入塞栓20。

在涂覆工序后，将涂覆膜68的表面研磨约100μm左右，使表面平滑。

形成有涂覆膜68的喷淋头60，在处理室52内进行蚀刻处理等时，伴随着处理而生成的副生成物难以附着在表面上。即使附着了，也容易剥离除去。

(8)效果

本发明的真空处理装置的有孔内部部件的涂覆方法，在用等离子体喷镀形成涂覆膜时，将有孔内部部件的小孔，用在芯材上覆盖了金属-树脂复合层而构成的塞栓堵塞，不会带来塞栓损伤涂覆膜等的不良影响，而可以得到充分满足所要求性能的质量性能高的涂覆膜。

具体地说，塞栓不会由于喷镀时施加的热而熔融。由于塞栓和涂覆膜不接合，在除去塞栓时不会发生涂覆膜的剥离和龟裂。塞栓的热变形特性与涂覆膜及内部部件的构成材料相近，所以在喷镀时的加热及其后的冷却过程中，在与涂覆膜之间不会产生过大的热应力，可以防止由于热应力引起的涂覆膜的损伤和发生龟裂。

Claims (8)

1.一种有孔内部部件的涂覆方法，针对设置于真空处理装置内并且在表面有小孔的内部部件，在具有所述小孔的内部部件表面形成由陶瓷材料构成的涂覆膜，其特征在于：包括：

用具有由金属材料构成的芯材、由相对于所述涂覆膜为非接合性的树脂材料和金属材料的复合体构成并且覆盖芯材外周的金属-树脂复合层的塞栓，堵塞所述内部部件的小孔的步骤A；

在所述步骤A之后，在所述内部部件的表面上通过等离子体喷镀形成由陶瓷材料构成的涂覆膜的步骤B；

在所述步骤B之后，从所述内部部件的小孔拔取所述塞栓的步骤C。

2.根据权利要求1所述的有孔内部部件的涂覆方法，其特征在于：

所述内部部件的表面由选自铝、铝合金中的材料构成，

所述小孔的内径为0.3～5.0mm，

所述塞栓的芯材由钢线构成，

所述塞栓的金属-树脂复合层由分散了氟树脂颗粒的无电解镍镀层构成、并且厚度为10～50μm，

所述涂覆膜由选自Al₂O₃、AlN、TiO₂、Y₂O₃中的材料构成，

所述步骤A，以从所述内部部件的表面突出1～3mm的方式安装所述塞栓。

3.一种静电吸盘的涂覆方法，在作为设置于真空处理装置内并且表面具有成为气体排放孔的小孔的内部部件的静电吸盘的基台部，形成有成为绝缘层的涂覆膜及成为埋入在绝缘层内的电极层的涂覆膜，其特征在于：包括：

用权利要求1所定义的涂覆方法，在所述基台部的表面形成由Al₂O₃的涂覆膜构成的第一绝缘层的步骤D；

经由：用由金属材料构成的塞栓堵塞所述基台部的气体排放孔的工序a、

在所述工序a之后利用等离子体喷镀在所述第一绝缘层的表面形成钨的涂覆膜的工序b、

在所述工序b之后从所述基台部的气体排放孔拔取所述塞栓的工序c，

形成配置于所述第一绝缘层上的所述电极层的步骤E；

用权利要求1所定义的涂覆方法，在所述电极层上形成由Al₂O₃的涂覆膜构成的第二绝缘层的步骤F。

4.根据权利要求3所述的静电吸盘的涂覆方法，其特征在于：

所述内部部件的表面由选自铝、铝合金中的材料构成，

所述小孔的内径为0.3～5.0mm，

所述塞栓的芯材由钢线构成，

所述塞栓的金属-树脂复合层由分散了氟树脂颗粒的无电解镍镀层构成、并且厚度为10～50μm，

所述涂覆膜由选自Al₂O₃、AlN、TiO₂、Y₂O₃中的材料构成，

所述步骤A，以从所述内部部件的表面突出1～3mm的方式安装所述塞栓。

5.一种用权利要求1所定义的有孔内部部件的涂覆方法制造的有孔内部部件。

6.根据权利要求5所述的有孔内部部件，其特征在于：

所述内部部件的表面由选自铝、铝合金中的材料构成，

所述小孔的内径为0.3～5.0mm，

所述塞栓的芯材由钢线构成，

所述塞栓的金属-树脂复合层由分散了氟树脂颗粒的无电解镍镀层构成、并且厚度为10～50μm，

所述涂覆膜由选自Al₂O₃、AlN、TiO₂、Y₂O₃中的材料构成，

所述步骤A，以从所述内部部件的表面突出1～3mm的方式安装所述塞栓。

7.一种用权利要求3所定义的静电吸盘的涂覆方法制造的静电吸盘。

8.根据权利要求7所述的静电吸盘，其特征在于：

所述内部部件的表面由选自铝、铝合金中的材料构成，

所述小孔的内径为0.3～5.0mm，

所述塞栓的芯材由钢线构成，

所述塞栓的金属-树脂复合层由分散了氟树脂颗粒的无电解镍镀层构成、并且厚度为10～50μm，

所述涂覆膜由选自Al₂O₃、AlN、TiO₂、Y₂O₃中的材料构成，

所述步骤A，以从所述内部部件的表面突出1～3mm的方式安装所述塞栓。

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