專利名稱：靜電吸盤,基座及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利申請是1999年12月9日提交的美國專利臨時申請?zhí)朜o09/457,968專利的繼續(xù)，該專利的全部內(nèi)容引入本文作參考。
背景技術(shù)：
靜電吸盤，也稱之為基座，是用于在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)制造過程中支撐各種各樣基片，例如，晶片。晶片受到外部電極和嵌入在電介質(zhì)吸盤主體中的電極之間所產(chǎn)生的靜電力而固定在吸盤的表面。加熱元件也可以嵌入在吸盤的主體中。
電極和可選擇的嵌入式加熱元件通過電觸點，或端點與電源相連接。然而，受到制造靜電吸盤方法的限制，以及也常常受到其它設(shè)計因素的限制，要求電極和/或加熱元件與觸點分別制造。例如，有時電極和/或加熱元件預(yù)先制成，隨后必須將單個端點，或多個端點與電極鍵合在一起。此外，吸盤主體的電介質(zhì)材料一般是通過烘烤新的生成層來制成的。在烘烤中，新的生成層的尺寸改變往往需要在吸盤主體形成后再連接電觸點。用于形成電極和連接器之間結(jié)合層的常用方法是采用銅焊的方法。對所形成電觸點采用后燒結(jié)的另一種方法包括鎳—鉬低共熔合成物。
采用低共熔合成物作為觸點的一個缺點是它們往往會產(chǎn)生金屬間的化合物。由于這類金屬間的化合物一般都是易碎的，因此它們會引起電觸點的折斷，從而引起吸盤的故障。
因此，對靜電吸盤和制造靜電吸盤的方法而言，就需要能減小或克服以上所提到的問題。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有低Ni成分的Mo-Ni觸點在使用中不容易被折斷。不需要依賴?yán)碚摼涂梢韵嘈沤饘匍g化合物所形成的常規(guī)觸點常常會在使用中出現(xiàn)故障，因為金屬間化合物具有易碎的特性?？梢韵嘈旁诒景l(fā)明的新型觸點中沒有金屬間化合物，減小或消除了這類故障的模式，從而可以產(chǎn)生具有較高耐折斷性能的有價值的商品。
在本發(fā)明的觸點的范圍中包含的某些合金所具有的熱膨脹系數(shù)(CTE’s)明顯地不同于常規(guī)吸盤主體(典型的是AlN)的熱膨脹系數(shù)。在該領(lǐng)域中，最好合金的CTE約在吸盤主體CTE的10％之內(nèi)。于是，就要求觸點不僅沒有金屬間化合物還要有適當(dāng)?shù)腃TE。本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對觸點增加一些“CTE-調(diào)整化合物”，例如，鉭，不僅能適當(dāng)?shù)卣{(diào)整CTE，而且還不會產(chǎn)生金屬間化合物。
本發(fā)明提出了一種靜電吸盤以及制造靜電吸盤的方法。本發(fā)明也一般地針對基座，例如靜電吸盤。
靜電吸盤包括吸盤主體和嵌入式電極。電觸點從電極引出。至少在電極或電觸點中有一個是包括第一種金屬和第二種金屬的合金，并且電極和電觸點都包括第一種金屬。在本發(fā)明的一個實施例中，觸點不包括金屬間化合物。在本發(fā)明的另一個實施例中，所有第二種金屬都熔融于第一種金屬。
本發(fā)明的靜電吸盤進(jìn)一步包括嵌入在吸盤主體中的金屬加熱元件?？蛇x擇的加熱元件可以包括第一種金屬。電觸點，包括具有和金屬加熱元件相同金屬成分的合金，該合金基本上是由金屬元件的溶液所構(gòu)成的。
在另一個實施例中，本發(fā)明的基座包括陶瓷主體和嵌入在陶瓷主體中的金屬元件。至少有一個電觸點是從金屬元件中引出。至少金屬元件或電觸點中有一個包括第一種金屬和第二種金屬的合金，并且金屬元件和電觸點都包括第一種金屬。在本發(fā)明的一個實施例中，觸點并不包括金屬間化合物。在另一個實施例中，所有第二種金屬都熔融于第一種金屬種。金屬元件的例子包括但并不局限于電極或加熱元件。
在推薦的實施例中，吸盤或基座的陶瓷主體是由氮化鋁制成的。第一種金屬可以包括，例如，鉬，鎢，或它們的合金。除了第一種金屬之外，電觸點可以包括第二種金屬，例如，鎳，鈷，或它們的化合物。在電觸點中，第二種金屬的含量基本上防止在第一種金屬和第二種金屬之間形成金屬間化合物。
本發(fā)明的方法所包括的步驟有模制陶瓷先驅(qū)體的第一部分，在陶瓷先驅(qū)體的第一部分形成凹部，并在凹部沉積電觸點或電觸點的先驅(qū)體。在一個實施例中，電觸點或電觸點的先驅(qū)體包括第一種金屬和第二種金屬。該方法所包括的步驟還有在陶瓷先驅(qū)體的第一部分沉積電極或電極先驅(qū)體，而電極或電極的先驅(qū)體覆蓋著電觸點或電觸點的先驅(qū)體，在電極或電極的先驅(qū)體上模制陶瓷先驅(qū)體的第二部分。該方法進(jìn)一步包括加熱陶瓷先驅(qū)體，從而形成靜電吸盤。在本發(fā)明的一個實施例中，陶瓷先驅(qū)體是氮化鋁的新的生成層。在所推薦的實施例中，采用相同的材料來形成第一和第二部分。
本發(fā)明的方法也包括制成具有嵌入式電極的吸盤主體，制成開孔來暴露電極部分，在電極的暴露部分沉積電觸點的先驅(qū)體，以及加熱電觸點的先驅(qū)體，從而制成靜電吸盤。在一個實施例中，電極包括第一種金屬和第二種金屬的合金以及電觸點先驅(qū)體包括第一種金屬。在另一個實施例中，電觸點先驅(qū)體包括第一種金屬和第二種金屬的合金以及電極包括第一種金屬。在還有一個實施例中，電極和電觸點都包括第一種和第二種金屬的合金。在另一個實施例中，電極和電觸點先驅(qū)體都包括相同的合金成分。
本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括，在沉積電極或電極先驅(qū)體之前，加熱陶瓷先驅(qū)體的第一部分，以形成第一陶瓷主體的步驟。
本發(fā)明可具有許多優(yōu)點。例如，本發(fā)明的靜電吸盤具有低阻抗以及電觸點與電極之間良好的機(jī)械粘結(jié)。通過提供第二種金屬基本上完全熔融于第一種金屬的連接，基本防止或減少了易碎金屬間化合物的產(chǎn)生，從而制成具有較高可靠性和牢靠性的靜電吸盤，或基座。


圖1是本發(fā)明的靜電吸盤，或基座的一個實施例的垂直剖面圖。
圖2是Mo-Ni系統(tǒng)的二元相圖。
圖3是W-Co系統(tǒng)的二元相圖。
圖4是700℃時三元Mo-W-Ni的等溫部分。
圖5是1000℃時三元Mo-W-Ni的等溫部分。
圖6是本發(fā)明的靜電吸盤的另一個實施例的垂直剖面圖。
圖7A-7G是本發(fā)明一個方法所采用步驟的示意圖。
圖8A-8G是本發(fā)明另一個方法所采用步驟的示意圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的性能和其細(xì)節(jié)，以及本發(fā)明的步驟和其組合部分，將結(jié)合附圖作具體的討論并在權(quán)利要求中指出。在不同的圖中所顯示的相同數(shù)字表示著相同的部件。應(yīng)該理解到本發(fā)明特殊的實施例是通過說明的方式來理解的，并不限制本發(fā)明。本發(fā)明的基本原理可以在各種實施例中采用，這并沒有脫離本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明涉及靜電吸盤或基座?；ㄇ度朐谔沾芍黧w中的金屬元件。金屬元件可以是，例如，加熱元件或電極，它包括第一種金屬。至少有一個電觸點從金屬元件上引出并包括合金。該合金包括第一種金屬和第二種金屬，其中所有第二種金屬都能熔融于第一種金屬。
圖1是本發(fā)明一個實施例的靜電吸盤10的示意圖。靜電吸盤10包括吸盤主體12。電極14是嵌入在吸盤主體12中。在操作中，靜電吸盤10采用機(jī)械支撐(圖1中未顯示)定位在處理腔室內(nèi)(也未顯示)。來自電源16的電壓施加到電極14和工件18(例如，半導(dǎo)體晶片)之間，從而將工件18固定在靜電吸盤10的吸盤表面20上。
對制作吸盤主體12有用的材料包括但并不局限于陶瓷材料，例如，氮化鋁(AlN)，氧化鋁(Al2O3)，氮化硼(BN)，以及任何它們的化合物。最好是采用氮化鋁(AlN)。根據(jù)陶瓷材料的電介質(zhì)性能，靜電吸盤10可以是Coulombic(庫侖)型的靜電吸盤，Johnson-Rahbek型的靜電吸盤，或其它在該領(lǐng)域中所熟悉的吸盤或基座。
靜電吸盤10具有一個電極，它在吸盤的主體中。嵌入式保護(hù)電極14在晶片制造構(gòu)成中免受處理腔室內(nèi)腐蝕氣體的影響。在嵌入式電極14和吸盤表面20之間的距離范圍一般為約0.5毫米至約2毫米。靜電吸盤10可以有，例如，單片的，分層的或?qū)盈B的結(jié)構(gòu)或其它適用于制造靜電吸盤的結(jié)構(gòu)，對這些結(jié)構(gòu)來說，電極不直接物理接觸到工件18。
電極14可以是，例如，靜電電極。在本發(fā)明的吸盤或基座中所采用的其它電極的例子包括但并不局限于等離子體產(chǎn)生的和射頻(RF)的電極。
可以將多于一個的電極嵌入在吸盤主體12中。例如，本發(fā)明的靜電吸盤可以包括多個電極層，未示出。在這種情況下，各個電極層可以是相互獨立供電的，它采用了以下將進(jìn)一步討論的觸點。
電極14可以是薄片，穿孔的薄片，固體的平板，穿孔的平板，絲網(wǎng)，絲網(wǎng)印刷層，或者可以有一些適用于結(jié)合在靜電吸盤或基座中的其它結(jié)構(gòu)。電極14可以采用適合的金屬或金屬組合材料來制造。最好，電極14包括，鉬(Mo)，鎢(W)，或鉬和鎢的組合。Mo，W，或Mo-W電極可選擇性地包括其它金屬，例如，鎳(Ni)或鈷(Co)。其它能夠用于制造電極14適合的金屬包括但并不局限于鉭(Ta)，鉑(Pt)，銠(Rh)和鉿(Hf)。
電觸點22從電極14引出。在一個實施例中，電觸點22引到了吸盤主題12的表面22。在另一個實施例中，較短的電觸點，采用以下將討論的方法來制成的，從電極14引出并將電極14連結(jié)到連接器，在圖1中未顯示。電觸點22也被本文稱之為端點，它允許電源功率能施加到電極14。外部與功率電源16相連接可以是通過電纜26，它一般連接著功率電源16和電觸點22的端點28。另外，連接器，在圖1中未顯示，可以用于將電觸點22與電纜26相連接。電纜26以及將電纜與端點28相連接的裝置都是本領(lǐng)域業(yè)內(nèi)人士所熟悉的。
至少電極14或電觸點22中有一個是采用金屬合金或包括了第一種和第二種金屬的混合物制成的。在金屬合金或混合物中基本上不出現(xiàn)金屬間化合物。所有的第二種金屬基本上都熔融于第一種金屬中，從而基本上防止了金屬間或其它相的產(chǎn)生。可以相信，通過將第二種金屬的量限制在基本上防止金屬間化合物產(chǎn)生的水平上，就可以明顯的降低在電觸點和電極的界面上的破碎或使之最小。因此，電觸點故障的可能性也明顯的降低或減少到最低程度。
適合第一種金屬的例子包括但并不局限于，鉬(Mo)，鎢(W)，或鉬和鎢的組合。適合第二種金屬的例子包括但并不局限于，鎳(Ni)或鈷(Co)，或鎳和鈷的組合。
在本發(fā)明的一個實施例中，電極14包括第一種金屬，而電觸點22包括以上討論的合金。在另一個實施例中，電觸點22包括第一種金屬，而電極14包括以上討論的合金。在還有一個實施例中，電極14和電觸點22都包括以上討論的合金。
最好第一-第二金屬組合可以包括但并不局限于，Mo-Ni，Mo-Co，W-Ni，W-Co，Mo-W-Ni和Mo-W-Co。能夠用于制造電觸點22但又不會產(chǎn)生易碎的金屬間化合物和/或其它相的成分是可以選擇的，例如，從成分金屬的相圖或等溫圖來選擇。這類相圖和等溫圖對多數(shù)二元和三元系統(tǒng)都是有效的，其例子有，圖2顯示了Mo-Ni的二元相圖；圖3顯示了W-Co的二元相圖；圖4顯示了Mo-Ni-W系統(tǒng)在700℃時的三元等溫圖；以及圖5顯示了Mo-Ni-W系統(tǒng)在1000℃時的三元等溫圖。
第一-第二金屬組合適用于制造電觸點22和/或電極14，它們最佳的成分范圍以及第二種金屬最大所要求的分量如表1所示。
電極/觸點金屬成分

*該范圍可以引起MoNi金屬間化合物的產(chǎn)生，然而，所產(chǎn)生的量足夠小不足以引起電觸點和電極之間界面的破碎。
在本發(fā)明的一個實施例中，電觸點22熱膨脹系數(shù)(CTE)與吸盤主體12的CTE差不多。電觸點22可以包括適合的其它成分，但在量上不能引起金屬間化合物和/或第二相的產(chǎn)生，這樣使得電觸點22所具有的CTE與吸盤主體的CTE差不多。這類成分的例子包括，銠(Rh)，鉿(Hf)，鈮(Nb)，和鉭(Ta)。在推薦的實施例中，吸盤的主體12包括氮化鋁(AlN)以及電觸點22具有接近或匹配氮化鋁的CTE。例如，電觸點22的CTE可以約在吸盤主體CTE的10％的范圍內(nèi)。典型的AlN吸盤主體具有室溫下約為5.0×10-6℃-1的CTE。電觸點最好能采用Mo(CTE室溫下約為5.7×10-6℃-1)和W(CTE室溫下約為4.6×10-6℃-1)的組合來制成。吸盤主體12的CTE與電觸點22的CTE最好能在整個制造過程中所涉及的溫度范圍(例如，從室溫至2000℃)內(nèi)進(jìn)一步匹配。。
在本發(fā)明的另一個實施例中，第二種金屬改善了第一種金屬粉末的燒結(jié)和致密性。例如，如果用于電觸點22的粉末先驅(qū)體預(yù)先混合的話，則諸如Ni這樣的第二種金屬就能夠改善諸如Mo的金屬粉末的致密性。
端點28可以采用適當(dāng)?shù)牟牧线M(jìn)行電鍍，使其具有耐腐蝕性。這類材料最好是鎳。
正如在圖6中所看到的，靜電吸盤10可選擇性地包括嵌入在吸盤主體12中的加熱元件30。加熱元件30可以是線狀，線圈狀，帶狀，或者是其它適用的形狀。電觸點32，34從加熱元件中引出。電纜36將電觸點32，34與電功率電源38相連接。加熱元件30可以是任何適用于加熱吸盤主體12的裝置。加熱元件30和電觸點32，34的結(jié)構(gòu)材料是相同的，正如以上所討論的用于電極14和電觸點22的材料。
本發(fā)明也涉及制成靜電吸盤的方法。該方法的一個實施例的步驟如圖7A-7F所示。如圖7A所示，本發(fā)明的方法包括提供吸盤主體12的第一部分40。第一部分40可以由陶瓷先驅(qū)體制成。例如，第一部分40可以是新的生成層，它可以是干的壓制粉末或其它使用的陶瓷先驅(qū)體的材料，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ǔ尚秃蛪褐频?。正如這里所使用的，“新的”是指陶瓷先驅(qū)體材料的預(yù)致密狀態(tài)。如果是使用陶瓷材料的新的生成層的話，吸盤主體12第一部分40的密度可以在，例如，陶瓷材料理論密度的40％至60％的范圍內(nèi)。適用先驅(qū)體的例子包括，AlN，Al2O3，BN，，以及上述材料的混合物。在推薦的實施例中，陶瓷先驅(qū)體包括AlN。在另一個實施例中，能夠使用高純的AlN先驅(qū)體，正如1999年12月9日提交的美國專利申請No.09/458,278“高純低阻抗的靜電吸盤”中所描述的，該文的全部內(nèi)容引入本文作參考。另外，第一部分40可以是預(yù)制的，且已對吸盤主體12第一部分40致密的。
凹部42，正如圖7B所示，是形成在吸盤主體12的第一部分40中。對于預(yù)制的和已致密的部分40來說，凹部42能夠鉆入到陶瓷材料中。如果部分40是新的主體，則凹部42可以采用針或其它在該領(lǐng)域所熟悉的工具來制成。在本發(fā)明的一個實施例中，凹部不是一個通孔。
電觸點或電觸點先驅(qū)體44，如圖7C所示，可以放置在或沉積在凹部42中。電觸點或電觸點的先驅(qū)體44可以插頭，帶，線或球的形狀沉積在凹部42。在推薦的實施例中，電觸點的先驅(qū)體44可以金屬粉末的形式沉積在凹部42的中且在原位上壓制。在推薦實施例中，將第一種和第二種金屬的預(yù)混合粉末放置在或沉積在凹部且在原位上壓制。在另一推薦的實施例中，壓實粉末或粉末的混合物，例如，制成插頭的形式，它的密度與陶瓷材料的新生成層所環(huán)繞的第一部分40的密度接近。壓制粉末的密度范圍約為，例如，從陶瓷材料的理論密度的40％至60％。
電極14，例如，以上所討論的電極，可以放置在或沉積在第一部分40上并覆蓋著電觸點先驅(qū)體44，合成后的結(jié)構(gòu)如圖7D所示。另外，使用的電極先驅(qū)體一旦加熱之后就可形成電極14，它是沉積在陶瓷材料的新的生成層第一部分40上且覆蓋著電觸點先驅(qū)體44。電極先驅(qū)體的一個例子是金屬粉末或一束金屬電極。
陶瓷材料的新生成層的第二部分46是模制在電極14或電極14的先驅(qū)體上。在推薦的實施例中，第一部分40和第二部分46都包括相同的陶瓷材料。然而，第二部分46可以具有與第一部分40不同的成分。在一個實施例中，第二部分包括高純AlN材料，例如以上所討論的，合成后的結(jié)構(gòu)如圖7E所示。在本發(fā)明的一個實施例中，另一種電極，與新生成層的新層相分離的電極，可以覆蓋著陶瓷材料新生成層的第二部分46上。
如圖7E所示的結(jié)構(gòu)經(jīng)加熱后，便可獲得靜電吸盤，正如圖7F所示，它包括吸盤主體12和電觸點22。在本發(fā)明的一個實施例中，所采用的加熱是溫度范圍從約1700℃至2000℃和壓力范圍從約10MPa至40MPa的熱壓。另外，加熱也可以采用燒結(jié)的方法，而不需要壓力，燒結(jié)的溫度范圍從約1500℃至2000℃。
在凹部不是通孔的情況下，本發(fā)明的方法可進(jìn)一步包括暴露電觸點22的端點28，以產(chǎn)生如圖7G所示的靜電吸盤10。例如，陶瓷材料的層可采用機(jī)械加工的方法，從而暴露端點28。另外，也可以用鉆孔的方法來暴露電觸點22的端點28。
在本發(fā)明的一個實施例中，可以看到如圖8A至8G所示的步驟，在新生成層的第一部分沉積電極或電極先驅(qū)體的步驟之前，加熱包括沉積在凹部32中的電觸點先驅(qū)體44的陶瓷材料的新生成層的第一部分40。加熱可以在，例如，從約1500℃至2000℃的溫度范圍，來完成，以及可選擇性地施加壓力的方法來完成，例如，壓力在從約10MPa至40MPa的壓力范圍內(nèi)。
模制陶瓷材料的新生成層的第一部分40的步驟(圖8A)，陶瓷材料的新生成層的第一部分40中制成凹部42的步驟(圖8B)，以及在凹部42中沉積電觸點先驅(qū)體44的步驟(圖8C)以上已經(jīng)作了討論。
圖8C所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱，例如，采用熱壓的方法，來制成包括了電觸點22的陶瓷主體48。為了能獲得如圖8D所示的結(jié)構(gòu)，圖中電觸點22的兩個端點都是暴露的，可以采用機(jī)械的方法來加工燒結(jié)的陶瓷材料的層。電極14(或電極14的先驅(qū)體，正如以上的一種討論)可以放置在或沉積在陶瓷主體48上，如圖8E所示。在推薦的實施例中，電極是絲網(wǎng)印刷在機(jī)械加工的面50上。制成具有絲網(wǎng)印刷電極的靜電吸盤的工藝在正如在1999年12月9日公布的美國專利臨時申請No.60/169,859“采用平面電極的靜電吸盤”一文中所討論的，該文的全部內(nèi)容引入本文作參考。
陶瓷材料的新生成層的第二部分46是放置在電極14(電極14的先驅(qū)體)上，以形成如圖8F所示的結(jié)構(gòu)。正如以上所討論的那樣，加熱合成的組件，從而可以形成圖8G所示的靜電吸盤10。
在上述的加熱條件下，當(dāng)金屬原子在兩者之間擴(kuò)散，即，產(chǎn)生擴(kuò)散鍵合時，電連接也在電極14和電觸點22之間形成。
吸盤10可以是冷處理，也可以選擇熱處理，典型的浸漬溫度范圍為約1500℃至1750℃。
電觸點22的長度是可變的。最好是采用短的電觸點。隨著電觸點的長度縮短，在電觸點22和和周圍陶瓷材料之間CTE失配的程度以及在電極14和電觸點22之間界面上的結(jié)塊和/或裂縫能夠減少或消除。例如，電觸點22能夠具有這樣一類成分，即，當(dāng)加熱時，例如在加熱處理的過程中，它的CTE失配會導(dǎo)致在約9mm的長度中產(chǎn)生結(jié)塊或裂縫。將電觸點的長度從約9mm減少至約2mm，最好是能減少至1mm，就可以明顯地減少或消除接塊或裂縫的產(chǎn)生。
在具有嵌入式電極14的靜電吸盤10已經(jīng)燒結(jié)了之后，也可以制成電觸點22。也可以制成孔或?qū)Ч?例如，采用鉆孔的方法)來暴露電極14。
在一個實施例中，一個電觸點的先驅(qū)體，例如，包括第一種金屬和第二種金屬的粉末，正如以上所討論的，它可以沉積在電極14上的孔中。所推薦粉末的成分可包括98.8％Mo和0.2％Ni。在一個實施例中，電觸點先驅(qū)體放置在孔中但并不延伸到表面，并且采用連接器來連接電觸點22和電纜26，連接器的一端與電觸點的先驅(qū)體物理接觸。連接器可以包括第一種金屬(如，Mo)。組件加熱，并在一定的溫度下保持一定的時間周期，以形成電觸點，例如，溫度約為1650℃至1750℃，時間周期約為至少0.5小時。也可以采用亞氮氣氛。適用于制成電觸點的氣氛和方法在1999年12月9日提交的美國專利No.09/458,278名為“高純低阻抗的靜電吸盤”一文中所討論的，該文的全部內(nèi)容引入本文作參考。合成后的電觸點牢固的粘結(jié)在電極14上，并且在拉力的測試中，它的性能優(yōu)于商業(yè)上廣泛使用的金屬銅焊方法所制成的電觸點，例如，Ag-Cu-Sn-Ti的銅焊，其中，Ag和Cu是銅焊的主要成分(如，85-98％)。電觸點從電極14作長度延伸，例如，它的延伸范圍可以從10微米至100微米。
在另一個實施例中，電極是采用第一種金屬和第二種金屬的合金制成的，正如以上所討論的，例如，合金含有99.8％的Mo和0.2％的Ni的成分。在推薦的實施例中，電極是絲網(wǎng)印刷的，正如在1999年12月9日提交的美國專利臨時申請No.60/169,859“采用平面電極的靜電吸盤”一文中所討論的，該文的全部內(nèi)容引入本文作參考。包括第一種金屬(例如，Mo)的電觸點先驅(qū)體可以放置在孔中。電觸點先驅(qū)體可以是，例如，金屬園棒，金屬小球，金屬線，或者可以是其它使用的形狀。組件加熱并在一定的溫度下保持足夠的時間周期，以形成電觸點先驅(qū)體和電極14之間的連接。例如，加熱可以在約為1650℃至1750℃的溫度范圍內(nèi)，時間周期約為至少0.5小時。適用的亞氮氣氛工藝在1999年12月9日提交的美國專利No.09/458,278名為“高純低阻抗的靜電吸盤”一文中所討論的，該文的全部內(nèi)容引入本文作參考。
本發(fā)明通過以下的例子作進(jìn)一步的討論，這些例子只是用于說明并不是限制。
舉例高純的AlN粉末填入在熱壓處理工藝中常用的模制腔室中，該模制的腔室是由石墨擋板和底部上的薄片石墨箔(石墨箔)以及圓柱形石墨套所構(gòu)成，是熱壓工藝采用的典型裝置。石墨箔可從UCAR Carbon有限公司(P.O.Box94637，Cleveland，OH 44101，Tel800-232-8003)購得。AlN粉末可采用壓板對粉末施壓而壓成。利用壓板上的針形成具有圓形孔的壓制。這孔并不是通孔，所以能防止在端點(電觸點)成分和石墨擋板之間的任何反應(yīng)。個別地，包括電觸點(或端點)冶金的預(yù)混合金屬粉末被壓制成圓柱形的鋼模，以便于能獲得實用的“插頭”。預(yù)混合的金屬粉末包含著重量百分比為99.8％的鉬和重量百分比為0.2％的鎳。預(yù)混合的粉末可以從Atlantic Equipment Engineers公司(13 Foster Street，P.O.Box 181，Bergenfield，Nj07621，Tel201-304-5606)獲得?！安孱^”壓制到接近周圍AlN壓制的新生成層的密度(以理論密度的百分比來測量)，以便于在致密的過程中AlN的收縮相同于端點的收縮。插頭放置在AlN新壓制時預(yù)先制成的孔中。能吸的和能等離子的Mo電極放置在AlN新壓制的表面，且物理接觸壓制插頭中的預(yù)混合金屬粉末。另外一些AlN粉末可以加在電極的上面，且將整個組件進(jìn)一步壓制，以產(chǎn)生具有嵌入電極層和端點的新的主體。薄片的石墨箔(石墨箔)和平的石墨擋板放置在組件的上面。組件在1850℃溫度和20MPa壓力的氮氣下進(jìn)行熱壓以完成致密。熱壓所合成AlN組件的剖面顯示在電觸點(端點)和電極之間具有良好的連接，且沒有金屬間的化合物和其它缺陷，例如。在陶瓷界面上的裂縫或大的孔。
等效性在該領(lǐng)域中的專業(yè)人士不需要更多的說明例子就能意識，或能確認(rèn)許多與上述特別討論的本發(fā)明特別實施例的等效的例子。這類等效的例子都將包含在下列權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種靜電吸盤包括a)吸盤主體；b)電極，所述的電極嵌入在吸盤主體中；和c)從電極引出的電觸點；其中，電極和電觸點都包括第一種金屬，以及至少在電觸點或電極中有一個包括第一種金屬和第二種金屬的合金，所述的第二種金屬基本上都熔融于第一種金屬。
2.權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其特征在于第一種金屬可從鉬，鎢，以及它們組合所構(gòu)成的族中選出。
3.權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其特征在于第二種金屬可從鎳，鉻，以及它們組合所構(gòu)成的族中選出。
4.權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其特征在于合金進(jìn)一步包括至少一種附加的金屬。
5.權(quán)利要求4所述的靜電吸盤，其特征在于附加的金屬可從銠，鈮，鉭，鉿，以及它們組合所構(gòu)成的族中選出。
6.權(quán)利要求5所述的靜電吸盤，其特征在于電極的附加金屬成分的量要使得電極的熱膨脹系數(shù)接近于吸盤主體的熱膨脹系數(shù)。
7.權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其特征在于吸盤主體包括氮化鋁。
8.權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，進(jìn)一步包括在電極表面的電鍍。
9.一種靜電吸盤包含有a)吸盤主體；b)包括第一種金屬的電極，所述的電極嵌入在吸盤的主體中；c)第一電觸點，所述的第一電觸點從電極引出，并包括第一種金屬和第二種金屬的合金，其中，第二種金屬基本上都熔融于第一種金屬；d)嵌入在吸盤主體中的金屬加熱元件；以及，e)第二電觸點從金屬加熱元件引出，所述的第二電觸點包括含有與金屬加熱元件相同成分的金屬，所述的合金基本是由金屬元件的溶液組成。
10.一種基座，包括a)陶瓷主體；b)嵌入在陶瓷主體中的金屬元件；以及，c)至少一個電觸點，所述的電觸點從金屬元件引出，其中，金屬元件核電觸點都包括第一種金屬，并且至少在電觸點或金屬元件中有一個包括第一種金屬和第二種金屬的合金，所述的第二種金屬基本上都熔融于第一種金屬。
11.權(quán)利要求10所述的基座，其特征在于金屬元件是加熱元件。
12.權(quán)利要求10所述的基座，其特征在于金屬元件是電極。
13.權(quán)利要求12所述的基座，進(jìn)一步包括a)嵌入在吸盤主體中的金屬加熱元件，以及，b)第二電觸點，所述第二電觸點包括含有與金屬加熱元件相同金屬的合金，所述的合金基本是由金屬元件的溶液組成。
14.一種制成靜電吸盤的方法，所包含的步驟有a)模制陶瓷材料的新生成層的第一部分；b)在所述的新生成層的第一部分制成凹部；c)在所述的凹部沉積電觸點的先驅(qū)體，所述的電觸點的先驅(qū)體包括第一種金屬和第二種金屬；d)在新生成層的第一部分上沉積電極或電極先驅(qū)體，從而使電極或電極先驅(qū)體覆蓋所述的電觸點的先驅(qū)體；e)在電極或電極先驅(qū)體上模制陶瓷材料新生成層的第二部分；以及，f)加熱新生成層，從而制成靜電吸盤。
15.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于電觸點先驅(qū)體包括第一種金屬粉末和第二種金屬粉末的混合物。
16.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于電極或電極先驅(qū)體包括第一種金屬。
17.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于電觸點先驅(qū)體的第二種金屬基本上完全熔融于或基本上完全可溶于上述電觸點的第一種金屬。
18.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于第一種金屬可從鉬，鎢，以及它們組合所構(gòu)成的族中選出。
19.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于第二種金屬可從鎳和鉻所構(gòu)成的族中選出。
20.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于電觸點先驅(qū)體進(jìn)一步包括至少一種附加的金屬。
21.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所附加的金屬成分可從銠，鈮，鉭，鉿，以及它們組合所構(gòu)成的族中選出。
22.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于電極或電極先驅(qū)體包括從鉬，鎢，以及它們組合所構(gòu)成的族中選出的金屬。
23.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于陶瓷材料包括氮化鋁。
24.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于采用熱壓新生成層的方法來加熱新生成層。
25.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括在覆蓋電極或電極先驅(qū)體之前加熱新生成層的第一部分以形成陶瓷主體的步驟。
26.一種制成靜電吸盤的方法，包括步驟有a)制成包括嵌入電極的吸盤主體；b)制成開口部分以暴露部分嵌入電極；c)在電極的暴露部分沉積電觸點先驅(qū)體，其中電極或電觸點先驅(qū)體都包括第一種金屬，以及至少電極或電觸點的先驅(qū)體中有一個包括上述第一種金屬和第二種金屬的合金，第二種金屬基本上都熔融于第一種金屬；以及，d)加熱電觸點先驅(qū)體，從而制成靜電吸盤。
27.一種靜電吸盤，包括a)吸盤主體；b)包括第一種金屬的電極，所述的電極嵌入在吸盤主體中；c)從電極引出的電觸點，所述的電觸點包括第一種金屬和第二種金屬的合金，其中第二種金屬基本上都熔融于第一種金屬。
28.一種靜電吸盤，包括a)吸盤主體；b)嵌入在吸盤主體的電極，所述的電極包括第一種金屬和第二種金屬的合金，其中第二種金屬基本上都熔融于第一種金屬；c)從電極引出的電觸點，所述的電觸點包括第一種金屬。
全文摘要
靜電吸盤，或基座，包括嵌入在陶瓷主體中的電極和/或加熱元件，且具有從電極引出的電觸點。電極或加熱元件可以采用，例如，鉬，來構(gòu)成，以及吸盤主體可由氮化鋁構(gòu)成。電觸點包括一定成分比的第一種金屬和第二種金屬，其中第二種金屬基本上都熔融于第一種金屬，從而防止第一和第二種金屬間化合物的產(chǎn)生。電觸點的一個例子包括約99.8重量百分比的鉬和約0.2重量百分比的鎳。另外，電極可由按一定成分比的第一種金屬和第二種金屬所構(gòu)成，其中第二種金屬基本上都熔融于第一種金屬，從而防止第一和第二種金屬間化合物的產(chǎn)生。電觸點可由諸如鉬的金屬構(gòu)成或可由第一和第二種金屬的合金構(gòu)成，其中第二種金屬基本上都熔融于第一種金屬。電觸點可以在制造靜電吸盤所采用的熱壓步驟過程中利用預(yù)混合的金屬粉末先驅(qū)體的致密工藝在原位上制成。
文檔編號H01L21/67GK1409870SQ00816927
公開日2003年4月9日 申請日期2000年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月9日
發(fā)明者R·迪瓦卡爾, M·贊迪 申請人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司