專利名稱：陶瓷件及其制造方法及半導(dǎo)體加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，尤其涉及一種半導(dǎo)體加工設(shè)備的工藝腔室內(nèi)的
陶瓷件及其制造方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體加工設(shè)備的工藝腔室內(nèi)部，通常需要使用陶瓷件如八1203、 &03等以支撐 晶圓或進(jìn)行絕緣。這些陶瓷件的工作環(huán)境非常苛刻，腐蝕性很高的鹵素氣體的等離子體能 量不斷的轟擊和侵蝕陶瓷件的表面。同時(shí)，由于陶瓷件固有的孔隙率大的特點(diǎn)，使其比表面 積增大，使陶瓷件表面與空氣中的水分反應(yīng)性很高。 在定期對(duì)腔室進(jìn)行維護(hù)，使陶瓷件暴露在大氣環(huán)境中時(shí)；或?qū)μ沾杉M(jìn)行濕法清 洗時(shí)，會(huì)使陶瓷件的表面附著大量的水分。這些水分的附著和脫離會(huì)造成反應(yīng)腔室在進(jìn)行 真空狀態(tài)的恢復(fù)時(shí)耗時(shí)增加，效率降低；可能導(dǎo)致設(shè)備工作時(shí)對(duì)晶圓的刻蝕速率不穩(wěn)定，產(chǎn) 生顆粒脫落和異常放電等問題。 現(xiàn)有技術(shù)中，通過控制陶瓷粉體純度、粒度和陶瓷件表面晶粒和品界的面積比來 提高陶瓷零部件的耐腐蝕性。具體操作方法為使用純度在99.8%以上的陶瓷粉體，經(jīng)球 磨研磨成粒度為O. 2微米至5微米的粉術(shù)；之后用該陶瓷粉末制成的陶瓷預(yù)制件，并將陶瓷 預(yù)制件在130(TC到180(TC的溫度被燒結(jié)；最后將陶瓷預(yù)制件進(jìn)一步機(jī)加工得到耐腐蝕的 陶瓷件。
上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn) 通過提高陶瓷粉體的純度，可以提高陶瓷件的耐腐蝕性，但不能解決陶瓷件本身 固有的孔隙率大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既能提高陶瓷件表面的致密性、又能提高陶瓷件的耐腐 蝕性的陶瓷件及其制造方法及半導(dǎo)體加工設(shè)備。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的陶瓷件，所述陶瓷件的表面設(shè)有疏水層。 本發(fā)明的陶瓷件的制造方法，包括燒結(jié)步驟、機(jī)加工步驟，所述機(jī)加工步驟之后包 括水合處理步驟，用于在所述陶瓷件的表面形成疏水層。 本發(fā)明的半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括工藝腔室，所述工藝腔室中設(shè)有權(quán)利要求1、2或3 所述的陶瓷件。 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的陶瓷件及其制造方法及半 導(dǎo)體加工設(shè)備，由于陶瓷件在機(jī)加工步驟之后通過水合處理步驟在陶瓷件的表面形成疏水 層。既能提高陶瓷件表面的致密性、又能提高陶瓷件的耐腐蝕性。


圖1為本發(fā)明的陶瓷件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的具體試驗(yàn)例一中，水合處理前、后的陶瓷件的效果對(duì)比圖；
圖3為本發(fā)明的具體試驗(yàn)例二中，水合處理前、后的陶瓷件的效果對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的陶瓷件，其較佳的具體實(shí)施方式
是，在陶瓷件的表面設(shè)有疏水層。這里的 陶瓷件可以包括AlA、L03、Zi^等材料中的一種或多種，也可以是其它材料的陶瓷件。
本發(fā)明的上述的陶瓷件的制造方法，其較佳的具體實(shí)施方式
是，包括燒結(jié)步驟、機(jī) 加工步驟，在機(jī)加工步驟之后包括水合處理步驟，用于在陶瓷件的表面形成疏水層。
具體水合處理步驟可以包括將陶瓷件用水蒸氣加熱至95t:以上，水蒸氣的壓力 可以大于或等于202. 65kPa、相對(duì)濕度可以大于或等于90%。陶瓷件用水蒸氣加熱的時(shí)間 可以為10 40個(gè)小時(shí)，如加熱20、30、36個(gè)小時(shí)等。具體將陶瓷件用水蒸氣加熱的各個(gè)參 數(shù)可以根據(jù)疏水層的厚度、工藝要求等進(jìn)行調(diào)整。 水合處理步驟中，也可以將陶瓷件用純水或超純水煮沸加熱，實(shí)現(xiàn)水合處理。
上述的水合處理步驟之后還可以包括干燥步驟，具體干燥步驟可以包括
將水合處理步驟后的陶瓷件移入干燥爐內(nèi)，在60 80°C的常壓環(huán)境中加熱。如將 水合處理步驟后的陶瓷件在7(TC的環(huán)境中加熱2小時(shí)以上等。 上述的水合處理步驟之前還可以包括清洗步驟，具體清洗步驟可以包括用干冰 固態(tài)顆粒沖擊所述陶瓷件表面，干冰固態(tài)顆粒的直經(jīng)可以為2-3mm，根據(jù)需要也可以選用其 它的粒徑。 本發(fā)明的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其較佳的具體實(shí)施方式
是，包括工藝腔室，工藝腔室中 設(shè)有上述的陶瓷件。 本發(fā)明中，將經(jīng)過燒結(jié)和機(jī)加工的陶瓷件再進(jìn)行水合處理，既能提高陶瓷件表面 的致密性、又提高陶瓷件的耐腐蝕性，可以縮短陶瓷件安裝在工藝腔室后的工藝腔室維護(hù) 時(shí)間和真空狀態(tài)恢復(fù)時(shí)間。 具體實(shí)施例，如圖1所示，包括步驟
首先，對(duì)陶瓷件進(jìn)行清洗 為了更好的清洗效果，優(yōu)選使用直經(jīng)為2-3mm的干冰固態(tài)顆粒在壓縮空氣的驅(qū)動(dòng) 下高速?zèng)_擊陶瓷件基底12的表面，使其表面附著的有機(jī)物和機(jī)械加工過程中引入的臟物 受到極冷迅速脆化龜裂，與陶瓷件基底12的粘附力大大降低，粉碎的干冰微粒進(jìn)入裂隙， 迅速升華，體積瞬間膨脹近800倍，從而將有機(jī)物與陶瓷噴涂膜12表面迅速剝離，達(dá)到去除 陶瓷件基底12表面有機(jī)物和臟物的目的。
然后，進(jìn)行陶瓷件的水合處理 水合處理優(yōu)選采用水蒸氣進(jìn)行水合反應(yīng)，在壓力為202. 65kPa以上，相對(duì)濕度為 90%以上的環(huán)境中，在95°C以上的溫度下，將所述陶瓷件基底12加熱10到40個(gè)小時(shí)，優(yōu)選 36個(gè)小時(shí)，使其表面與水蒸氣進(jìn)行水合反應(yīng)而穩(wěn)定化，從而在陶瓷件基底12的外表面上形 成疏水層ll，其生成反應(yīng)可用下式進(jìn)行說明 A1203+H20 — A1203 (H20) n — Al (OH) 3 (本式未考慮價(jià)數(shù))。
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最后，進(jìn)行陶瓷件的干燥處理 將水合處理后陶瓷零部件10移入干燥爐內(nèi)在7(TC常壓加熱2小時(shí)以上，對(duì)附著在 陶瓷件表面的水分進(jìn)行干燥，使疏水層ll表面上的細(xì)小空隙存儲(chǔ)的水分脫離。至此，對(duì)陶 瓷件10的制造過程結(jié)束。 本發(fā)明將陶瓷件完成最終的機(jī)加和清洗后進(jìn)行水合處理，能顯著的提高陶瓷件表
面的致密性，改善陶瓷本身固有的孔隙率大的問題。 具體試驗(yàn)例一 將未經(jīng)水合處理的陶瓷件和經(jīng)水合處理的陶瓷件分別用含重量比15%的HF和
20% HN03的混合溶液浸泡陶瓷件30分鐘，之后在純水中分別對(duì)兩種陶瓷件進(jìn)行超聲清洗
IO分鐘，通過測(cè)量超聲清洗后水中的微粒子個(gè)數(shù)以判斷陶瓷件的耐腐蝕性。 測(cè)量結(jié)果如圖2所示，經(jīng)酸液浸泡并在純水中進(jìn)行超聲清洗后 未經(jīng)水合處理的陶瓷件表面的粒子濃度為3. 2E+06個(gè)/cm2 ;經(jīng)水合處理后的陶瓷
件表面粒子濃度為1. 8E+06個(gè)/cm2。 由此可以判斷，經(jīng)水合處理后的陶瓷件耐腐蝕性有所增加。陶瓷件在進(jìn)行水合處 理后，降低了陶瓷件表面的孔隙率，使得陶瓷件表面與混合酸液的接觸面積減少，從而能夠 降低酸液對(duì)陶瓷件表面的腐蝕速度，提高陶瓷件的耐腐蝕性。
具體試驗(yàn)例二 將未經(jīng)水合處理的陶瓷件和經(jīng)水合處理的陶瓷件分別安裝在等離子工藝腔室中，
并分別對(duì)工藝腔室進(jìn)行真空狀態(tài)恢復(fù)，對(duì)比工藝腔室恢復(fù)真空狀態(tài)的耗時(shí)。 對(duì)比結(jié)果如圖3所示，安裝了經(jīng)水合處理的陶瓷件的等離子工藝腔室較安裝了未
經(jīng)水合處理的陶瓷件的工藝腔室，恢復(fù)真空狀態(tài)的時(shí)間縮短了約12%。由于經(jīng)水合處理的
陶瓷件的表面形成的疏水層降低了陶瓷件表面水分的附著，因此等離子工藝腔室在進(jìn)行真
空狀態(tài)的恢復(fù)耗時(shí)有所減少。 本發(fā)明通過對(duì)陶瓷預(yù)制件在燒結(jié)和機(jī)加后進(jìn)行水合處理，提高了陶瓷件表面的致 密性，進(jìn)而提高了陶瓷件的耐腐蝕性并縮短了工藝腔室維護(hù)時(shí)間。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種陶瓷件，其特征在于，所述陶瓷件的表面設(shè)有疏水層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷件，其特征在于，所述陶瓷件包括以下至少一種材料Al203、Y203、Zr02。
3. —種權(quán)利要求1或2所述的陶瓷件的制造方法，包括燒結(jié)步驟、機(jī)加工步驟，其特征 在于，所述機(jī)加工步驟之后包括水合處理步驟，用于在所述陶瓷件的表面形成疏水層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷件的制造方法，其特征在于，所述水合處理步驟包括將 所述陶瓷件用水蒸氣加熱至95t:以上；或者，用純水或超純水煮沸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷件的制造方法，其特征在于，所述水蒸氣的壓力大于或 等于202. 65kPa、相對(duì)濕度大于或等于90%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷件的制造方法，其特征在于，所述陶瓷件用水蒸氣加熱 的時(shí)間為10 40個(gè)小時(shí)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷件的制造方法，其特征在于，所述陶瓷件加熱的時(shí)間為 36個(gè)小時(shí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3至7任一項(xiàng)所述的陶瓷件的制造方法，其特征在于，所述水合處理步 驟之后還包括干燥步驟，所述干燥步驟包括將所述水合處理步驟后的陶瓷件移入干燥爐內(nèi)，在60 8(TC的常壓環(huán)境中加熱。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的陶瓷件的制造方法，其特征在于，所述水合處理步驟后的陶 瓷件在7(TC的環(huán)境中加熱2小時(shí)以上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3至7任一項(xiàng)所述的陶瓷件的制造方法，其特征在于，所述水合處理 步驟之前還包括清洗步驟，所述清洗步驟包括用干冰固態(tài)顆粒沖擊所述陶瓷件表面。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的陶瓷件的制造方法，其特征在于，所述干冰固態(tài)顆粒的直經(jīng)為2-3mm。
12. —種半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括工藝腔室，其特征在于，所述工藝腔室中設(shè)有權(quán)利要求 l或2所述的陶瓷件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陶瓷件及其制造方法及半導(dǎo)體加工設(shè)備，將經(jīng)過燒結(jié)和機(jī)加工的陶瓷件首先進(jìn)行清洗；然后將陶瓷件用水蒸氣加熱至95℃以上，或用純水或超純水煮沸，進(jìn)行水合處理；再進(jìn)行干燥處理。在陶瓷件的表面形成疏水層，既能提高陶瓷件表面的致密性、又提高陶瓷件的耐腐蝕性。將陶瓷件安裝在半導(dǎo)體加工設(shè)備的工藝腔室中，可以縮短工藝腔室的維護(hù)時(shí)間和真空狀態(tài)恢復(fù)時(shí)間。
文檔編號(hào)C04B41/81GK101747087SQ20081024010
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者康明陽 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司