專利名稱：陶瓷件及其制造方法及半導體加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體加工設(shè)備，尤其涉及一種半導體加工設(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 晶圓或進行絕緣。這些陶瓷件的工作環(huán)境非?？量蹋g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，由于陶瓷件固有的孔隙率大的特點，使其比表面 積增大，使陶瓷件表面與空氣中的水分反應性很高。 在定期對腔室進行維護，使陶瓷件暴露在大氣環(huán)境中時；或?qū)μ沾杉M行濕法清 洗時，會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造成反應腔室在進行 真空狀態(tài)的恢復時耗時增加，效率降低；可能導致設(shè)備工作時對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制件，并將陶瓷 預制件在130(TC到180(TC的溫度被燒結(jié)；最后將陶瓷預制件進一步機加工得到耐腐蝕的 陶瓷件。
上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點 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體加工設(shè)備。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(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、機加工步驟，所述機加工步驟之后包 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 導體加工設(shè)備，由于陶瓷件在機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)明的具體試驗例一中，水合處理前、后的陶瓷件的效果對比圖；
圖3為本發(fā)明的具體試驗例二中，水合處理前、后的陶瓷件的效果對比圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的陶瓷件，其較佳的具體實施方式
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，其較佳的具體實施方式
是，包括燒結(jié)步驟、機 加工步驟，在機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、相對濕度可以大于或等于90%。陶瓷件用水蒸氣加熱的時間 可以為10 40個小時，如加熱20、30、36個小時等。具體將陶瓷件用水蒸氣加熱的各個參 數(shù)可以根據(jù)疏水層的厚度、工藝要求等進行調(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)明的半導體加工設(shè)備，其較佳的具體實施方式
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)和機加工的陶瓷件再進行水合處理，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 時間和真空狀態(tài)恢復時間。 具體實施例，如圖1所示，包括步驟
首先，對陶瓷件進行清洗 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 下高速沖擊陶瓷件基底12的表面，使其表面附著的有機物和機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，粉碎的干冰微粒進入裂隙， 迅速升華，體積瞬間膨脹近800倍，從而將有機物與陶瓷噴涂膜12表面迅速剝離，達到去除 陶瓷件基底12表面有機物和臟物的目的。
然后，進行陶瓷件的水合處理 水合處理優(yōu)選采用水蒸氣進行水合反應，在壓力為202. 65kPa以上，相對濕度為 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個小時，優(yōu)選 36個小時，使其表面與水蒸氣進行水合反應而穩(wěn)定化，從而在陶瓷件基底12的外表面上形 成疏水層ll，其生成反應可用下式進行說明 A1203+H20 — A1203 (H20) n — Al (OH) 3 (本式未考慮價數(shù))。
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最后，進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小時以上，對附著在 陶瓷件表面的水分進行干燥，使疏水層ll表面上的細小空隙存儲的水分脫離。至此，對陶 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加和清洗后進行水合處理，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兩種陶瓷件進行超聲清洗
IO分鐘，通過測量超聲清洗后水中的微粒子個數(shù)以判斷陶瓷件的耐腐蝕性。 測量結(jié)果如圖2所示，經(jīng)酸液浸泡并在純水中進行超聲清洗后 未經(jīng)水合處理的陶瓷件表面的粒子濃度為3. 2E+06個/cm2 ;經(jīng)水合處理后的陶瓷
件表面粒子濃度為1. 8E+06個/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 降低酸液對陶瓷件表面的腐蝕速度，提高陶瓷件的耐腐蝕性。
具體試驗例二 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，
并分別對工藝腔室進行真空狀態(tài)恢復，對比工藝腔室恢復真空狀態(tài)的耗時。 對比結(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，恢復真空狀態(tài)的時間縮短了約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行真
空狀態(tài)的恢復耗時有所減少。 本發(fā)明通過對陶瓷預制件在燒結(jié)和機加后進行水合處理，提高了陶瓷件表面的致 密性，進而提高了陶瓷件的耐腐蝕性并縮短了工藝腔室維護時間。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 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， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(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、機加工步驟，其特征 在于，所述機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 的時間為10 40個小時。
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間為 36個小時。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3至7任一項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小時以上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3至7任一項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體加工設(shè)備，將經(jīng)過燒結(jié)和機加工的陶瓷件首先進行清洗；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，進行水合處理；再進行干燥處理。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體加工設(shè)備的工藝腔室中，可以縮短工藝腔室的維護時間和真空狀態(tài)恢復時間。
文檔編號C04B41/81GK101747087SQ20081024010
公開日2010年6月23日 申請日期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 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責任公司