CN103890224A - 半导体制造装置用构件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供不易产生成分污染、并且能够充分地减少半导体制造装置中的颗粒的产生的半导体制造装置用构件。形成一种高强度陶瓷层5，其由向传送臂1的载置构件16喷涂陶瓷而形成喷涂覆膜、对该喷涂覆膜照射激光束、使陶瓷组合物再熔融、再凝固而改质后的陶瓷再结晶物构成，且具有网眼状裂纹6，所述高强度陶瓷层使由于半导体制造装置50中的外在因素而从载置构件16上脱落的粒子减少至不对半导体制造工艺产生影响的程度。

Description

半导体制造装置用构件
技术领域
本发明涉及装入到半导体制造装置中的各种构件，并且涉及通过使涂布的陶瓷喷涂覆膜再熔融、再凝固而提高了表层的机械强度的半导体制造装置用构件。
背景技术
与半导体制造相关的装置涉及蚀刻装置、CVD装置、PVD装置、抗蚀剂涂布装置、曝光装置等多种装置，这些各种装置中产生的颗粒的存在会影响产品的质量、成品率，因此必须减少该颗粒。另外，半导体制造工艺一味追求微细化，迄今未列举过的微细尺寸的颗粒的产生成为问题。
颗粒的产生源多种多样，其中有在构成半导体制造装置的各种半导体制造装置用构件中与晶圆的接触面产生的颗粒。例如，有产生在蚀刻装置中保持晶圆的静电卡盘的表面的颗粒，其成为附着在晶圆背面的背面颗粒。作为使这种颗粒减少的手段，已知通过对卡盘表面进行压花加工而在该表面上形成多个突起部且使该多个突起部的边缘呈圆形的静电卡盘(例如，参考专利文献1)。
专利文献2中，使用陶瓷烧结材料形成用于传送晶圆的传送臂中与晶圆接触的部分且使其表面以Ra值计为0.2～0.5μm的表面粗糙度，由此抑制了晶圆因滑动、撞击导致的损伤。认为表面粗糙度小于0.2μm时，晶圆容易滑动，由此容易产生由晶圆与传送臂的撞击引起的损伤，表面粗糙度超过0.5μm时，容易因其粗糙度而产生颗粒。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-60035号公报
专利文献2：日本特开平7-22489号公报
发明内容
发明所要解决的问题
静电卡盘上作用有由晶圆的脱附产生的撞击、由晶圆的热膨胀及收缩产生的摩擦、晶圆的按压等的力。如专利文献1所述在构件的表面上设置多个突起部的情况下，需要以更小的面支撑晶圆，因此，可容许的力比较小，有时不能完全应对上述的力。为了提高生产效率，需要加快传送臂的速度。传送臂的速度加快时，伴随其的微小振动会在与晶圆微微接触时产生力的作用，或者驱动/停止时与晶圆接触的力增大。专利文献2中，只是使陶瓷烧结材料的表面达到预定的表面粗糙度来限制晶圆的行为，因此，不能应对这种力。另外，在静电卡盘、传送臂以外的半导体制造装置用构件中有作用更大的力的构件，因此，难以通过专利文献1、专利文献2的方法得到充分减少颗粒的效果。而且，在如专利文献2所述使用陶瓷烧结材料的情况下，难以应对大的构件，需要烧结助剂那样的杂质成分且需要进行使用树脂、焊料的胶粘，因此会产生成分污染，还存在制造成本也升高的问题。
另一方面，也考虑在半导体制造装置用构件的表面上涂布陶瓷喷涂覆膜来减少颗粒。与使用陶瓷烧结材料的情况相比，陶瓷喷涂覆膜容易应对更大的构件，不存在烧结助剂那样的杂质成分，不需要使用树脂、焊料的胶粘，因此没有成分污染，而且能够更廉价地进行制造。从这一点来看，日益期待应用于不期望成分污染的半导体制造装置构件。但是，陶瓷喷涂覆膜的机械强度比烧结构件低，因此，现状是在上述多种力作用的情况下可能会产生颗粒而无法发挥其优点。
因此，鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供不易产生成分污染、并且能够充分地减少半导体制造装置中的颗粒产生的半导体制造装置用构件。
用于解决问题的方法
为了达到上述目的，采取了如下技术手段。
本发明为一种半导体制造装置用构件，具备用于构成半导体制造装置的基底构件和涂布在该基底构件的表面上的陶瓷喷涂覆膜，其特征在于，在上述陶瓷喷涂覆膜的表层形成使由于上述半导体制造装置中的外在因素而从该半导体制造装置用构件上脱落的粒子减少至不给半导体制造工艺带来影响的程度的高强度陶瓷层，该高强度陶瓷层由向上述基底构件的表面喷涂陶瓷而涂布喷涂覆膜后、对该表面照射激光束或电子束、使该喷涂覆膜的表层的陶瓷组合物再熔融、再凝固而改质后的陶瓷再结晶物构成，上述高强度陶瓷层上形成有网眼状裂纹。
涂布在本发明的半导体制造装置用构件上的陶瓷喷涂覆膜是使用等离子火焰等使陶瓷的喷涂粉末熔融、将其喷吹到基底构件的表面、使熔融后的粒子在该表面上沉积而得到的覆膜，本发明中，进一步在该覆膜的表层形成有高强度陶瓷层，因此，该半导体制造装置用构件能够耐受来自晶圆等的多种力的作用。由此，能够使从半导体制造装置用构件上脱落的粒子减少至不给半导体制造工艺带来影响的程度，能够充分地减少颗粒的产生。而且，由于使用陶瓷喷涂覆膜，因此不会因半导体制造装置用构件的大小而使本发明的应用受到限制，并且由于不存在杂质成分等而没有成分污染，能够更廉价地进行制作。
对于通过沉积熔融状态的粒子而得到的陶瓷喷涂覆膜而言，已知由于粒子间的边界处的结合力的强弱和气孔的存在、未结合的粒子的有无的量、未完全熔融的粒子的存在等而使覆膜的机械强度产生较大的差异。因此，如本发明所述，通过形成使陶瓷组合物再熔融、再凝固而改质后的陶瓷再结晶物，使高强度陶瓷层能够得到致密的层结构，从而能够可靠地减少从半导体制造装置用构件上脱落的粒子。而且，由于在高强度陶瓷层中形成有网眼状裂纹，因此，对于作用于高强度陶瓷层的热应力，网眼状裂纹作为其缓冲机构起作用，能够防止高强度陶瓷层的破裂或剥离。
优选构成上述网眼状裂纹的多个网眼区域中的至少90%的网眼区域各自为收纳在直径约1mm的假想圆内的程度的大小。这种情况下，能够可靠地使针对热应力的缓冲机构起作用。
优选上述裂纹抵达上述陶瓷喷涂覆膜中的未再结晶层。如果裂纹抵达陶瓷喷涂覆膜中的未再结晶层，则作为针对作用于高强度陶瓷层的热应力的缓冲机构的作用增强，能够提高防止高强度陶瓷层的破裂或剥离的效果。
优选上述裂纹的开口部分被密封，以便能够防止粒子通过该裂纹而脱落。这种情况下，作为用于密封的物质，可以列举SiO2等无机物、环氧树脂、有机硅树脂等有机物。
优选上述高强度陶瓷层的厚度为200μm以下。为了减少从陶瓷喷涂覆膜上脱落的覆膜粒子，有200μm的层厚度就足够了，因为为了得到超过该厚度的层厚度，需要提高激光束或电子束的功率、需要长的扫描时间，是不高效的。
优选上述高强度陶瓷层的表面粗糙度以Ra值计为2.0μm以下。设定为这样的表面粗糙度时，例如与晶圆摩擦的情况下，能够防止过大的力作用于高强度陶瓷层。
上述陶瓷喷涂覆膜可以采用多种化合物构成，作为该化合物，可以列举例如选自氧化物系陶瓷、氮化物系陶瓷、碳化物系陶瓷、氟化物系陶瓷、硼化物系陶瓷的组中的一种以上的化合物。作为氧化物系陶瓷，优选氧化铝、氧化钇中的任何一种或它们的混合物。
作为本发明中能够减少的上述粒子，可以列举例如由于晶圆或玻璃基板与上述陶瓷喷涂覆膜接触而在该晶圆背面或玻璃基板背面产生的背面颗粒。这种情况下，晶圆或玻璃基板的局部的突起、晶圆或玻璃基板的平面度的降低以及晶圆或玻璃基板与半导体制造装置用构件的密合度的降低得到抑制，能够减少由颗粒引起的故障的发生。
作为半导体制造装置用构件，可以列举晶圆把持构件或玻璃基板把持构件。通过将本发明应用于这些构件，能够制造具有半导体制造工艺中极其良好的品质的加工品。
发明效果
如上所述，根据本发明，由于使用了陶瓷喷涂覆膜，因此不易产生成分污染，并且在陶瓷喷涂覆膜的表层形成有由陶瓷再结晶物构成的高强度陶瓷层，因此，能够使从半导体制造装置用构件上脱落的粒子减少至不给半导体制造工艺带来影响的程度，能够充分地减少颗粒的产生。
附图说明
图1(a)是表示本发明的一个实施方式的传送臂装入到半导体制造装置中的状态的示意图，(b)是传送臂的立体图。
图2是载置构件的表面附近的截面示意图。
图3(a)是涂布Al2O3喷涂覆膜且进行磨削加工后的载置构件的截面示意图，(b)是照射激光束后的截面示意图。
图4是用于调节表面粗糙度的工序图。
图5是另一实施方式的载置构件的表面附近的截面示意图。
图6(a)是试验片1的表面的电子显微镜照片，(b)是其表层的截面的电子显微镜照片。
图7(a)是试验片2的表面的电子显微镜照片，(b)是其表层的截面的电子显微镜照片。
图8(a)是试验片1的Al2O3喷涂覆膜的表层的X射线分析图，(b)是试验片2的Al2O3喷涂覆膜的表层的X射线分析图。
图9(a)是表示试验片1的Al2O3喷涂覆膜的表面粗糙度的图，(b)是表示试验片2的Al2O3喷涂覆膜的表面粗糙度的图。
图10(a)是试验片1和试验片2的磨损试验的试验结果，(b)是试验片1和试验片2的硬度试验的试验结果。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。图1(a)是表示本发明的一个实施方式的传送臂1(半导体制造装置用构件)装入到半导体制造装置50中的状态的示意图，图1(b)是传送臂1的立体图。如图1所示，在处理室51内设置有用于保持晶圆52的静电卡盘53，利用升降销54将晶圆52从静电卡盘53上提起，在该状态下，传送臂1进入晶圆52的下侧且升降销54下降，由此将晶圆52载置到传送臂1上，该传送臂1从处理室51移出，由此对晶圆52进行传送。
传送臂1由不锈钢或铝合金等构成，整体呈长板状。该传送臂1上形成有用于保持晶圆52的凹状的保持部15。在保持部15的两角设置有形成传送臂1的一部分的截面为L形的载置构件16。晶圆52实际上被载置于该载置构件16上，该晶圆52的背面的边缘部分52a及侧面52b与该载置构件16接触。图2是载置构件16的表面附近的截面示意图。载置构件16由不锈钢或铝合金等构成的基底构件2和涂布在该基底构件2的接触晶圆52的一侧的表面2a上的陶瓷喷涂覆膜3构成。
本实施方式的陶瓷喷涂覆膜3为Al2O3喷涂覆膜3，该Al2O3喷涂覆膜3通过利用喷砂处理使基底构件2粗面化后、利用大气等离子体喷涂法对该基底构件2的表面2a喷涂Al2O3喷涂粉末而形成。另外，用于得到Al2O3喷涂覆膜3的喷涂法不限于大气等离子体喷涂法，也可以为减压等离子体喷涂法、水等离子体喷涂法、高速和低速火焰喷涂法。
Al2O3喷涂粉末采用粒径5～80μm的粒度范围的粉末。其理由如下：粒径小于5μm时，粉末的流动性降低而无法稳定供给，覆膜的厚度将变得不均匀，粒径超过80μm时，在未完全熔融的状态下成膜，过度多孔质化而使膜质变粗。
Al2O3喷涂覆膜3的厚度优选为50～2000μm的范围，因为厚度小于50μm时，该喷涂覆膜3的均匀性降低，不能充分地发挥覆膜功能，超过2000μm时，机械强度因覆膜内部的残留应力的影响而降低，从而导致该喷涂覆膜3的破裂、剥离。
Al2O3喷涂覆膜3为多孔质体，其平均气孔率优选为5～10%的范围。平均气孔率根据喷涂法、喷涂条件而变化。气孔率小于5%时，存在于Al2O3喷涂覆膜3内的残留应力增大，这会导致机械强度的降低。气孔率超过10%时，半导体制造工艺中使用的各种气体容易侵入Al2O3喷涂覆膜3内，喷涂覆膜3的耐久性降低。
本实施方式中，采用了Al2O3作为陶瓷喷涂覆膜3的材料，但也可以为其他氧化物系陶瓷、氮化物系陶瓷、碳化物系陶瓷、氟化物系陶瓷、硼化物系陶瓷或它们的混合物。作为其他氧化物系陶瓷的具体例，可以列举：TiO2、SiO2、Cr2O3、ZrO2、Y2O3、MgO。作为氮化物系陶瓷，可以列举：TiN、TaN、AiN、BN、Si3N4、HfN、NbN。作为碳化物系陶瓷，可以列举：TiC、WC、TaC、B4C、SiC、HfC、ZrC、VC、Cr3C2。作为氟化物系陶瓷，可以列举：LiF、CaF2、BaF2、YF3。作为硼化物系陶瓷，可以列举：TiB2、ZrB2、HfB2、VB2、TaB2、NbB2、W2B5、CrB2、LaB6。
涂布在载置构件16上的Al2O3喷涂覆膜3的表层4上形成有高强度陶瓷层5。该高强度陶瓷层5成为本实施方式中最特征性的部分，是使位于Al2O3喷涂覆膜3的表层4中的多孔质Al2O3改质而形成的陶瓷再结晶物。该高强度陶瓷层5如下得到：对Al2O3喷涂覆膜3照射激光束，将该喷涂覆膜3的表层4的多孔质Al2O3加热至熔点以上，使其再熔融、再凝固而改质，由此形成Al2O3再结晶物。
Al2O3喷涂粉末的结晶结构为α型，该粉末在火焰中充分地熔融，撞击到基底构件2上而成为扁平形状，其迅速地凝固而形成γ型结晶结构的Al2O3喷涂覆膜3。该Al2O3喷涂覆膜3的绝大部分为γ型，但也混有在火焰中几乎不熔融、即使撞击到基底构件2上也不会成为扁平形状而保持摄入时的α型的状态的结晶。因此，照射激光束之前的Al2O3喷涂覆膜3的结晶结构为α型与γ型的混合状态。形成高强度陶瓷层5的Al2O3再结晶物的结晶结构几乎仅为α型。
如上所述，Al2O3喷涂覆膜3形成多孔质体而成为多个Al2O3粒子层叠而成的结构，该Al2O3粒子间存在边界。通过照射激光束使Al2O3喷涂覆膜3的表层4再熔融、再凝固，上述边界消失，并且气孔数减少。因此，由Al2O3再结晶物构成的高强度陶瓷层5具有非常致密的层结构。形成Al2O3喷涂覆膜3的表层4的高强度陶瓷层5与不照射激光束时的表层相比成为非常致密的结构，由此，Al2O3喷涂覆膜3的机械强度提高，对于向载置构件16作用的外力的耐久性显著提高。
在未照射激光束的原来的Al2O3喷涂覆膜的状态下，外力作用时，在存在于Al2O3粒子间的边界处该粒子相互剥离，覆膜粒子容易脱落。如果如本实施方式所述在Al2O3喷涂覆膜3的表层4上形成高强度陶瓷层5，则能够减少因Al2O3粒子间存在边界而引起的覆膜粒子的脱落。当然，也能够减少从由Al2O3喷涂覆膜3包覆的基底构件2上产生的粒子的脱落。通过形成本实施方式的高强度陶瓷层5而产生的减少覆膜粒子、基底构件粒子的脱落的效果足以得到良好的半导体制造工艺，能够使该粒子的脱落不给该工艺带来影响。
高强度陶瓷层5的厚度优选为200μm以下。因为如果制成厚度超过200μm的高强度陶瓷层5，则再熔融、再凝固后的表层的残留应力过大，对外力的耐撞击性降低，反而会导致机械强度减小。此外，需要提高激光束的功率，需要较长的扫描时间，由此变得不高效而导致制造成本的提高。
高强度陶瓷层5的平均气孔率优选小于5%，更优选小于2%。也就是说，重要的是，通过激光束的照射使Al2O3喷涂覆膜3的表层4的具有5～10%的平均气孔率的多孔质层成为具有小于5%的平均气孔率的致密化层，由此，能够得到Al2O3粒子间的边界少的、充分地致密化的高强度陶瓷层5。
图3(a)是涂布Al2O3喷涂覆膜3且进行磨削加工后的载置构件16的截面示意图，(b)是照射激光束后的截面示意图。高强度陶瓷层5的表面5a通过照射激光束而使表面粗糙度以Ra值计为2.0μm以下。设定为这样的表面粗糙度时，例如与晶圆52摩擦的情况下，能够防止过大的力作用于高强度陶瓷层5，能够相应地减少覆膜粒子的脱落。
图4是用于调节表面粗糙度的工序图。用于调节表面粗糙度的工序分为喷涂工序、喷涂后的表面处理工序、照射激光束的工序及照射激光束后的表面处理工序。喷涂后的表面粗糙度例如以Ra值计为约4μm～约6μm，但在此所说的粗糙度不需要严密地进行调节。喷涂后的表面处理工序有磨削加工和凹凸处理。作为磨削加工，有利用磨石的磨削、利用LAP的研磨等，例如以Ra值计调节至约0.2μm～约1.0μm。作为凹凸处理，可以列举：通过喷砂赋予细小的凹凸、通过机械加工赋予大的凹凸或压纹，例如以Ra值计调节至1.0μm以上。
照射激光束后的表面粗糙度分成例如以Ra值计为(A)0.4～2.0μm的情况、(B)2.0～10.0μm的情况及(C)10.0μm以上的情况等。照射激光束后的表面处理工序有磨削加工和凹凸处理。磨削加工分成例如以Ra值计(D)调节至约0.1μm～约0.4μm而使其最平坦的情况、(E)调节至0.4μm以上而使其粗糙的情况及(F)使其粗糙后仅使顶部变得平坦的情况等。作为凹凸处理，可以列举：通过喷砂赋予细小的凹凸、通过机械加工赋予大的凹凸或压纹等。例如，为了防止从载置构件16向晶圆52的成分转移或热传导，考虑减小载置构件16与晶圆52的接触面积等多种条件，通过组合图4的各工序，由此将高强度陶瓷层5的表面5a的表面粗糙度调节至适当的数值。
如图2所示，在高强度陶瓷层5上形成有整体为网眼状的裂纹6。该裂纹6因Al2O3喷涂覆膜3的表层4的再凝固而形成，是由该表层4从熔融状态开始凝固时的收缩而产生的。该裂纹6的宽度优选为10μm以下，实际上多小于1μm。在此所说的宽度是指裂纹6的开口部的宽度。裂纹6的边缘不突出于高强度陶瓷层5的表面5a。因此，不会因裂纹6的存在而使表层4的高强度陶瓷层5与晶圆52之间的摩擦力增大，不会使由于该高强度陶瓷层5的磨损而脱落的覆膜粒子增多。
网眼状裂纹6由多个小裂纹7连接而构成。小裂纹7间的间隔为1mm以下，本实施方式中大部分为0.1mm级的裂纹。由于裂纹6形成网眼状，因此该裂纹6不易进一步发展，不会扩大。由此，高强度陶瓷层5的经时性状的变化得到抑制，由裂纹6引起的高强度陶瓷层5的机械强度的降低得到防止。而且，由于裂纹6形成网眼状，因此对于作用于高强度陶瓷层5的热应力，该裂纹6作为其缓冲机构其作用，能够防止高强度陶瓷层5的破裂或剥离。另外，裂纹6不需要多个小裂纹7完全连接，只要整体上大致呈网眼状即可。
构成网眼状裂纹6的一个网眼区域12成为矩形或龟甲状等任何形状，构成裂纹6的多个网眼区域12中的至少90%的网眼区域12各自为收纳在直径约1mm的假想圆内的程度的大小。换言之，是指例如存在于某一范围内的100个网眼区域12中的90个各自为收纳在直径约1mm的假想圆内的程度的大小，除此以外的10个网眼区域12各自为使其一部分超出直径约1mm的假想圆的外侧的大小及形状。通过使多个网眼区域12成为这样的大小，能够可靠地使针对热应力的缓冲机构起作用。
改变照射激光束的条件时，能够控制裂纹6的宽度(网眼区域12间的间隙的间隔)及网眼区域12的尺寸。即，如果增多使Al2O3喷涂覆膜3暂时熔融的量且减慢冷却速度，则裂纹6的宽度及网眼区域12的尺寸有增大的倾向，与之相反时则有裂纹6的宽度及网眼区域12的尺寸减小的倾向。因此，通过增大激光束的功率及点径，减小扫描速度，使裂纹6的宽度及网眼区域12的尺寸变大，通过减小激光束的功率及点径，增大扫描速度，使裂纹6的宽度及网眼区域12的尺寸变小。
如图2所示，裂纹6比高强度陶瓷层5更深入，抵达Al2O3喷涂覆膜3中的未再结晶层8。如果裂纹6抵达Al2O3喷涂覆膜3中的未再结晶层8，则作为对于作用于高强度陶瓷层5的热应力的缓冲机构的作用增强，能够提高防止高强度陶瓷层5的破裂或剥离的效果。
激光束的照射通过使用激光束在形成于载置构件16上的Al2O3喷涂覆膜3上扫描来进行。激光束的扫描通过使用Galvano扫描仪等进行的方法、将作为扫描对象物的传送臂固定在X-Y平台上并使其在X方向及Y方向上移动而进行的方法等公知的方法来进行即可。激光束照射可以在大气中进行，因此，Al2O3的脱氧现象减少。根据激光束照射的条件，有时在大气中也会产生脱氧现象而使喷涂覆膜黑化。这种情况下，通过在激光束照射中喷吹氧气或者使用腔室等包围周围并形成氧分压高的气氛，能够避免脱氧现象而防止黑化。通过调节上述各种条件，能够降低Al2O3喷涂覆膜3的明度或者使该Al2O3喷涂覆膜3保持白色的状态。
激光束的照射优选使用CO2气体激光、YAG激光。作为激光束的照射条件，推荐下述的条件。激光功率：5～5000W，激光束面积：0.01～2500mm2，处理速度：5～1000mm/s。
另外，可以通过对Al2O3喷涂覆膜的表面照射电子束而在该喷涂覆膜的表层形成高强度陶瓷层。这种情况下形成的高强度陶瓷层具有与上述的高强度陶瓷层同等的性能，Al2O3喷涂覆膜的机械强度提高，对作用于载置构件16的外力的耐久性显著提高。作为电子束的照射条件，推荐下述的条件。照射气氛：10～0.005Pa的Ar气，照射功率：10～10KeV，照射速度：1～20m/s。
根据本实施方式的传送臂1，在形成于载置构件16上的Al2O3喷涂覆膜3的表层4上形成由使Al2O3再熔融、再凝固而改质后的Al2O3再结晶物构成的高强度陶瓷层5，使该表层4成为致密的层结构，使Al2O3喷涂覆膜3的机械强度提高，因此，能够使该载置构件16能耐受多种力的作用。
因此，即使存在为了提高生产效率而加快传送臂1的速度时，由于微小的振动而与晶圆52微微接触时产生力的作用的情况、或者驱动/停止时与晶圆52接触的力增大的情况，也能够可靠地使从Al2O3喷涂覆膜3上脱落的覆膜粒子、从基底构件2上脱落的基底构件粒子减少至不给半导体制造工艺带来影响的程度，能够充分地减少颗粒的产生。另外，由于使用Al2O3喷涂覆膜3，因此不存在杂质成分等，因此没有成分污染，能够更廉价地进行制作。
本发明中使用陶瓷喷涂覆膜，因此，不会因半导体制造装置用构件的大小而使本发明的应用受到限制，不仅可以如上所述应用于比较小的构件，也可以应用于大型的构件。上述实施方式中形成了Al2O3喷涂覆膜作为陶瓷喷涂覆膜，但上述的其他氧化物系陶瓷、氮化物系陶瓷、碳化物系陶瓷、氟化物系陶瓷、硼化物系陶瓷或它们的混合物也同样可以形成具有致密的层结构的高强度陶瓷层，能够可靠地使从陶瓷喷涂覆膜上脱落的覆膜粒子、从基底构件上脱落的基底构件粒子减少至不给半导体制造工艺带来影响的程度，能够充分地减少颗粒的产生。
在将本发明应用于作为其他半导体制造装置用构件的静电卡盘、在形成于该静电卡盘上的陶瓷喷涂覆膜的表层形成由使陶瓷组合物再熔融、再凝固而改质后的陶瓷再结晶物构成的高强度陶瓷层的情况下，即使作用有由晶圆的脱附产生的撞击、由晶圆的热膨胀及收缩产生的摩擦、晶圆的按压等来自晶圆的力或除此以外的较大的力，也能够可靠地使从陶瓷喷涂覆膜上脱落的覆膜粒子、从基底构件上脱落的基底构件粒子减少至不给半导体制造工艺带来影响的程度，能够充分地减少颗粒的产生。因此，能够使由于晶圆与静电卡盘接触而在该晶圆背面产生的背面颗粒的数量减少。背面颗粒的数量减少时，晶圆的局部的突起、晶圆的平面度的降低以及晶圆与静电卡盘的密合度的降低得到抑制，能够减少由颗粒引起的故障的发生。
图5是另一实施方式的载置构件的表面附近的截面示意图。本实施方式与上述实施方式的不同点在于，在基底构件2与Al2O3喷涂覆膜3之间形成有底涂层10。在Al2O3喷涂覆膜3的表层4上形成有与上述实施方式同样的高强度陶瓷层5。底涂层10通过喷涂法或蒸镀法等形成。
作为底涂层的材质，优选选自Ni、Al、W、Mo及Ti等金属、含有一种以上该金属的合金、作为上述金属的氧化物、氮化物、硼化物、碳化物等的陶瓷、由该陶瓷和上述金属构成的金属陶瓷、由上述陶瓷和上述合金构成的金属陶瓷的组中的一种以上。
通过形成底涂层10，将基底构件2的表面2a与腐蚀性环境隔绝，能够提高载置构件的耐腐蚀性，而且能够提高基底构件2与Al2O3喷涂覆膜3的密合性。另外，底涂层10的厚度优选设定为约50μm～约500μm。底涂层10的厚度小于20μm时，无法得到充分的耐腐蚀性且难以进行均匀的成膜，厚度即使厚于500μm，耐腐蚀性及密合性的效果也相同，成本反而升高。
实施例
以下，通过实施例更详细地说明本发明。另外，本发明不限定于以下的实施例。在100×100×5mm的A6061的平板的一侧的表面上，通过等离子体喷涂法以200μm的厚度涂布Al2O3喷涂覆膜，使用#400金刚石磨石对表面进行磨削而制成试验片1。在100×100×5mm的A6061的平板的一侧的表面上，通过等离子体喷涂法以200μm的厚度涂布Al2O3喷涂覆膜，使用#400金刚石磨石对表面进行磨削，再照射激光束而制成试验片2。喷涂时的等离子体气体使用Ar和H2，等离子体功率以30kW进行。激光的照射在功率：5W、激光束面积：0.03mm2、处理速度：10mm/s的条件下进行。
图6(a)是试验片1的表面的电子显微镜照片，(b)是其表层的截面的电子显微镜照片。图7(a)是试验片2的表面的电子显微镜照片，(b)是其表层的截面的电子显微镜照片。裂纹成为网眼状，构成网眼状裂纹的多个网眼区域以矩形或龟甲状等构成，其中至少90%的网眼区域各自为收纳在直径约0.3mm的假想圆内的程度的大小。确认高强度陶瓷层的裂纹抵达Al2O3喷涂覆膜中的未再结晶层。未照射激光束的试验片1的表面为粗糙不平滑的状态。照射激光束后的高强度陶瓷层的表面上在扫描激光束时存在微小的起伏，但几乎不存在锐利的部位，该表面非常光滑且致密。因此，即使外力作用于形成Al2O3喷涂覆膜的表层的高强度陶瓷层，也不易产生微小破坏，能够减少覆膜粒子的脱落。
图8(a)是试验片1的Al2O3喷涂覆膜的表层的X射线分析图，(b)是试验片2的Al2O3喷涂覆膜的表层的X射线分析图。试验片1的Al2O3喷涂覆膜的结晶结构为α型与γ型的混合状态。照射激光束后的试验片2的Al2O3喷涂覆膜的表层的结晶结构几乎均为α型，确认形成了高强度陶瓷层。图9(a)是表示试验片1的Al2O3喷涂覆膜的表面粗糙度的图，(b)是表示试验片2的Al2O3喷涂覆膜的表面粗糙度的图。可确认照射激光束后的试验片2的Al2O3喷涂覆膜的表面被熔融，因此稍微变得光滑。
对试验片1和试验片2的耐磨损性及硬度进行了比较。耐磨损性使用须贺式（SUGA）磨损试验进行评价。磨损试验的条件如下。载荷：3.25kgf、研磨纸：GC#320，测定往返次数为2000次的磨损减量。将试验结果示于图10(a)中。照射激光束而形成高强度陶瓷层后的试验片2的磨损减量比未照射激光束的试验片1少，耐磨损性提高。
硬度通过依据JISZ2244的维式硬度试验来评价。硬度试验的条件如下。载荷：0.1kgf、测定点：10处，计算1～10个测定点的平均值。将试验结果示于图10(b)中。照射激光束而形成高强度陶瓷层后的试验片2的维式硬度比未照射激光束的试验片1高，确认通过激光束的照射使硬度提高。
接着，制成裂纹的宽度不同的多个试验片，实施对按压晶圆时的高强度陶瓷层的缺损和晶圆的损伤的程度进行观察的按压试验。高强度陶瓷层的缺损和晶圆的损伤是由于载荷集中于裂纹的角部而产生的，另外，晶圆的损伤也会由高强度陶瓷层的缺损所产生的颗粒引起。裂纹的宽度过大时，载荷集中于裂纹的角部，高强度陶瓷层发生缺损而容易产生颗粒，该载荷的集中和产生的颗粒会对晶圆造成损伤。
将高强度陶瓷层的厚度设定为20μm，以14kPa的压力将0.7mm的晶圆按压到高强度陶瓷层的表面。如上所述改变照射激光束的条件时，能够控制裂纹的宽度。制成裂纹的宽度为1μm、2μm、5μm、10μm、20μm的试验片，使用各试验片进行按压试验。裂纹的宽度为1μm的试验片与上述试验片2相同，裂纹的宽度为2μm、5μm、10μm、20μm的各试验片是使对试验片2进行的激光的照射条件的功率、激光束面积逐渐增大并且使处理速度逐渐减小而得到的。结果，在任何一个试验片的情况下均未观察到晶圆的损伤，但在裂纹的宽度为20μm的试验片的情况下确认到高强度陶瓷层的缺损。
接着，制成网眼区域的尺寸不同的多个试验片，实施对加热时网眼区域(高强度陶瓷层)的脱落进行观察的加热膨胀试验。加热时的网眼区域的脱落是由于网眼区域无法追随由非高强度陶瓷层的热膨胀及收缩引起的变形而剥离所产生的。网眼区域的尺寸大时，网眼区域难以追随由非高强度陶瓷层的热膨胀及收缩引起的变形，网眼区域的尺寸小时，由非高强度陶瓷层的热膨胀及收缩引起的变形能够由网眼区域间的间隙(裂纹部分)吸收，网眼区域不易剥离。
将高强度陶瓷层的厚度设定为20μm，将加热温度设定为150℃。如上所述改变照射激光束的条件时，能够控制网眼区域的尺寸。制成网眼区域的尺寸最大为Φ0.2、Φ0.5、Φ1.0、Φ2.0的试验片，使用各试验片进行加热膨胀试验。网眼区域的尺寸最大为Φ0.2的试验片与上述试验片2相同，网眼区域的尺寸最大为Φ0.5、Φ1.0、Φ2.0的试验片是使试验片2中进行的激光的照射条件的功率、激光束面积逐渐增大并且使处理速度逐渐减小而得到的。结果，在网眼区域的尺寸最大为Φ0.2的试验片中略微确认到网眼区域的脱落，在网眼的尺寸最大为Φ0.5、Φ1.0、Φ2.0的试验片中未观察到网眼区域的脱落。
上述中公开的实施方式及实施例为例示而非限制性。可以采用如上所述由各种材料构成的陶瓷喷涂覆膜，例如在Y2O3喷涂覆膜的情况下，可以形成具有与上述实施方式相同的形态的高强度陶瓷层。例如，可以将形成在高强度陶瓷层的表面上的裂纹的开口部分密封，这种情况下，能够防止粒子通过该裂纹而脱落。上述实施方式中，例示了晶圆与陶瓷喷涂覆膜接触的情况进行了说明，在玻璃基板与陶瓷喷涂覆膜接触的情况下也可以应用本发明，由此，例如，能够减少玻璃基板的背面颗粒。作为传送臂，除了仅载置晶圆的类型以外，还有吸附晶圆的类型、机械地抓持晶圆的类型、夹持晶圆的边缘的类型。本发明的半导体制造装置用构件不限于传送臂，也可以应用于静电卡盘、真空卡盘、机械卡盘等晶圆把持构件或玻璃基板把持构件或者升降销等其他各种构件。
在陶瓷喷涂覆膜上形成高强度陶瓷层后，可以通过机械加工、喷砂处理等对表面状态进行调节。也可以通过激光束的点径与扫描间距的组合、利用脉冲照射的点描绘、利用激光束照射的开/关控制的图案描绘等，有意地制作期望的微小形状。此外，可以在制成这样的微小形状后，通过机械加工、喷砂处理对表面状态进行调节。或者，可以在激光束的照射前对表面赋予压纹形状，对其照射激光束，再实施机械加工、喷砂处理而在表面上形成特有的形状。
标号说明
1  传送臂
2  基底构件
3  Al2O3喷涂覆膜
4  表层
5  高强度陶瓷层
6  裂纹
8  未再结晶部分
10 底涂层
12 网眼区域
16 载置构件

Claims (10)

1.一种半导体制造装置用构件，具备用于构成半导体制造装置的基底构件和涂布在该基底构件的表面上的陶瓷喷涂覆膜，其特征在于，
在所述陶瓷喷涂覆膜的表层形成高强度陶瓷层，该高强度陶瓷层使由于所述半导体制造装置中的外在因素而从该半导体制造装置用构件上脱落的粒子减少至不对半导体制造工艺产生影响的程度，该高强度陶瓷层由向所述基底构件的表面喷涂陶瓷而涂布喷涂覆膜后、对该表面照射激光束或电子束、使该喷涂覆膜的表层的陶瓷组合物再熔融、再凝固而改质后的陶瓷再结晶物构成，
所述高强度陶瓷层上形成有网眼状裂纹。
2.如权利要求1所述的半导体制造装置用构件，其特征在于，构成所述网眼状裂纹的多个网眼区域中的至少90%的网眼区域各自为收纳在直径约1mm的假想圆内的程度的大小。
3.如权利要求1或2所述的半导体制造装置用构件，其特征在于，所述裂纹抵达所述陶瓷喷涂覆膜中的未再结晶层。
4.如权利要求1～3中任一项所述的半导体制造装置用构件，其特征在于，所述裂纹的开口部分被密封。
5.如权利要求1～4中任一项所述的半导体制造装置用构件，其特征在于，所述高强度陶瓷层的厚度为200μm以下。
6.如权利要求1～5中任一项所述的半导体制造装置用构件，其特征在于，所述高强度陶瓷层的表面粗糙度以Ra值计为2.0μm以下。
7.如权利要求1～6中任一项所述的半导体制造装置用构件，其特征在于，所述陶瓷喷涂覆膜由选自氧化物系陶瓷、氮化物系陶瓷、碳化物系陶瓷、氟化物系陶瓷、硼化物系陶瓷的组中的一种以上的材料构成。
8.如权利要求7所述的半导体制造装置用构件，其特征在于，所述氧化物系陶瓷为氧化铝、氧化钇中的任何一种或它们的混合物。
9.如权利要求1～8中任一项所述的半导体制造装置用构件，其特征在于，所述粒子为由于晶圆或玻璃基板与所述陶瓷喷涂覆膜接触而在该晶圆背面或玻璃基板背面产生的背面颗粒。
10.如权利要求1～9中任一项所述的半导体制造装置用构件，其特征在于，该半导体制造装置用构件为晶圆把持构件或玻璃基板把持构件。
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