CN110281160B - 由硬脆性材料制成的工件的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种由硬脆性材料制成的工件的表面处理方法,其包括:采用硬度高于工件的基材的硬度的磨粒进行第一次喷砂,用于在工件的表面上形成三维凹凸轮廓,该三维凹凸轮廓具有突出部和在该突出部之间形成的凹陷部;以及采用具有以下结构的弹性磨料进行第二次喷砂:其中磨粒承载在由具有低回弹性的材料制成的弹性主体中和/或上,用于对形成有凹凸轮廓的工件的表面进行抛光,从而实现在工件的突出部和凹陷部的表面上的算术平均粗糙度Ra不大于1.6μm,同时保持通过第一次喷砂形成的凹凸轮廓。
Description
技术领域
本发明涉及一种由硬脆性材料制成的工件的表面处理方法。例如,本发明涉及一种表面处理方法,用于在设置在静电吸盘装置上的陶瓷介电层的基板吸附表面上形成多个微小凸起,然后在基板吸附表面上形成微小凸起之后对该基板吸附表面进行抛光。在该方法中,由诸如陶瓷等既硬又脆的材料制成的工件的表面被加工成三维凹凸轮廓,该三维凹凸轮廓由宽度大约为从几十微米到几毫米的细微的突出部和凹陷部构成。然后,对被加工成三维凹凸轮廓的工件的表面进行抛光,同时保持其上的三维凹凸轮廓。
背景技术
现在,作为由硬脆性材料制成的制品的例子,将给出构成在制备半导体的工艺中使用的静电吸盘装置的吸附表面的介电层的例子。
在半导体的制备或制造中,将诸如半导体晶片、玻璃等基板放置在称为基座的保持体上,并且在处理设备内部,在将基板保持在固定状态的同时,进行诸如成膜、曝光和蚀刻等各种处理。诸如静电吸盘等固定装置设置在这种基座的基板吸附表面上,以便将基板吸引到基座上而将基板固定在基座上。
例如,这种静电吸盘10具有如图6所示的构造。静电吸盘10包括用作电极并设置在陶瓷板11上的金属电极层12和由陶瓷制成并形成吸附表面以将基板15吸附到其上的介电层13。例如,在金属电极层12和基板15之间施加电压,以使基板15能够被吸力吸引向介电层13的表面并且通过金属电极层12与基板15之间产生的库仑力固定在介电层13的表面上。
这种介电层13的基板吸附表面形成有平坦的轮廓。然而,为了减小与基板的接触面积以减小漏电流(参见专利文献1的第[0004]段)或者为了在介电层与基板之间引入用作加热介质的气体以改善基板的加热均匀性(参见专利文献2的第[0067]段),陶瓷介电层的基板吸附表面形成为三维凹凸表面,该三维凹凸表面形成有多个微小凸起和凹槽(参见专利文献1和专利文献2)。
在半导体制备中需要避免对半导体产品的产率和可靠性具有不利影响的诸如颗粒(异物颗粒)等微小污染物的产生。这意味着,优选对这种静电吸盘的介电层的吸附表面进行处理,以便达到不易产生颗粒的状态。
如图7中的放大图所示,当介电层13的基板吸附表面的表面粗糙度粗糙并且在粗糙度轮廓中在显微镜下显示出大量的尖峰时,粗糙度轮廓上的这种峰部分t可能会断裂而形成颗粒。
在介电层13的表面上的凹陷部和突出部中,当在突出部21的上表面22上的端部处形成有尖锐的边缘时,这种尖锐的边缘e可能容易断裂并由此产生颗粒。
因此,为了抑制这种颗粒的产生,优选通过抛光使介电层13的基板吸附表面平滑,并且优选通过抛光使边缘e磨圆。
专利文献2披露了用于对这种介电层13进行抛光的方法,包括使用磨石进行抛光和采用其中悬浮有磨料颗粒的磨料(研磨剂)的研磨工艺(专利文献2的第[0068]段)。
尽管与用于对静电吸盘10的介电层13进行抛光的方法无关,但是提出了一种用于对由诸如玻璃、硅晶片或陶瓷基板等硬脆性材料制成的基板进行抛光的方法。在该方法中,通过在工件的待处理表面与固着磨粒抛光工具之间引入无磨粒浆料来进行抛光,由具有孔的多孔体制成的磨粒被固定在所述固着磨粒抛光工具上(参见专利文献3)。
如图8所示,还提出了一种用于对玻璃、陶瓷和金属进行抛光的方法,其中,使用抛光垫30进行抛光,所述抛光垫30具有设置在形成于基层31的一侧表面上的底座32上的柱形或截头锥形的尖端部分33(参见专利文献4)。
此外,尽管与静电吸盘的介电层的抛光无关,但是本申请的申请人提交了涉及一种对由硬脆性材料制成的基板的侧面部分进行抛光的方法的申请。在该方法中,用于抛光的磨粒分散在弹性基材中的弹性磨料或者用于抛光的磨粒附着在弹性基材表面上的弹性磨料与压缩气体一起从喷射喷嘴朝向由硬脆性材料制成的基板构成的工件的侧面部分喷射,从而使弹性磨料撞击侧面部分,以便对工件的侧面部分进行抛光。上述申请已被授予专利权(专利文献5)。
还提出了一种使用弹性磨料对模具进行表面处理的方法。在该方法中,对制造的模具的表面进行第一次喷砂,以除去在表面上产生的硬化层和/或调节表面粗糙度。然后,进行第二次喷砂,以在表面上形成微小的凹陷部和突出部,随后进行进一步的平坦化处理,其中进行第三次喷砂以去除在表面上形成的凹陷部和突出部的峰部分。在第三次喷砂中,磨粒捏合到弹性主体中的弹性磨料和/或磨粒承载在弹性主体的表面中和/或表面上的弹性磨料以相对于模具表面倾斜的喷射角度喷射,从而使喷射的磨料在模具表面上滑动(参见专利文献6的权利要求1和权利要求2)。
现有技术
专利文献
专利文献1:日本专利公开No.2002-334920
专利文献2:日本专利公开No.2008-112751
专利文献3:日本专利公开No.2006-192546
专利文献4:日本专利公开No.2014-018893
专利文献5:日本专利No.5793014
专利文献6:日本专利No.5606824
专利文献2中描述的使用磨石和研磨工艺的抛光以及专利文献3中描述的抛光方法都是用于平坦表面的抛光方法,并且都适用于对具有平坦表面的静电吸盘的介电层进行抛光。
然而,如图7所示,当介电层13的表面形成有三维凹凸轮廓(如上所述其上形成有多个微小凸起等)时,尽管在使用磨石或研磨工艺的抛光中可以对凹陷部和突出部中的突出部21的上表面22进行抛光,但是却不能对突出部21的侧表面23以及凹陷部24的底表面25进行抛光。结果,这些部分的表面粗糙度保持在原始的粗糙状态,因此如上所述可能从这些部分产生颗粒。
在采用专利文献4中描述的抛光垫30进行抛光时(参见图8),即使抛光面的表面弯曲成曲面等或具有起伏形状,在抛光过程中,通过使抛光垫30的基层31变形以便遵循抛光面的形状变化,也能够保持抛光垫30的尖端部分33接触抛光面的状态。
然而,当抛光面由于如上所述在其上形成的微小凹陷部和突出部而具有三维形状时,抛光垫30的尖端部分33不能进入凹陷部24,因此突出部21的侧表面23和凹陷部24的底表面25不能通过该方法进行抛光。
此外,由于在上述每种抛光方法中抛光集中在突出部21的上表面22上,因此上述抛光方法不能在保持初始的凹凸轮廓的同时进行抛光,原因是在抛光之前在工件表面上形成的凹凸轮廓通过抛光而被改变。
此外,在上述用于在介电层13上形成凹陷部和突出部的各个抛光方法中,与其后续的抛光相比,采用了完全不同的方法、装置和设备。这使处理过程复杂化,导致了用于提供每个处理所需的处理设备等的高的初始投资要求。
专利文献5披露了通过使用弹性磨料对玻璃进行喷砂来将由玻璃(硬脆性材料)制成的基板的端部(侧表面)抛光成镜面加工面。
然而,专利文献5中经过了抛光的玻璃基板的端部(侧表面)是其上没有形成凸起等的平坦平面或弯曲表面,并且不是诸如静电吸盘10的介电层13的表面等具有三维轮廓的待抛光表面,所述三维轮廓形成有多个微小的凹陷部和突出部。
此外,在专利文献6中公开了一种构造,其中,在通过第二次喷砂形成微小的凹陷部和突出部之后,使用弹性磨料对金属模具的表面进行喷砂(第三次喷砂)。然而,采用第三次喷砂,以便通过对由第二次喷砂形成的凹陷部和突出部的峰部分进行刮擦来进行平坦化。因此,这与在保持由第二次喷砂形成的凹凸轮廓的同时对突出部的侧表面和凹陷部的底表面进行抛光的方法无关。
因此,如上所述,需要一种对具有形成有微小凸起的凹凸表面的工件的表面进行的抛光方法,特别地,对在制造半导体的装置中采用的固定装置的基板吸附表面(例如,静电吸盘的介电层)进行的抛光方法,以便不仅能够对突出部的上表面进行抛光,而且还能对突出部的侧表面和凹陷部的底表面进行抛光,同时保持在该基板吸附表面上呈现的凹凸轮廓。
本发明用于解决上述现有技术的缺陷,从而旨在提供一种由硬脆性材料制成的工件的表面处理方法,其能够在工件的表面上形成具有微小凸起等的三维凹凸轮廓,以及能够通过采用相对简单和相似类型的工作对已经形成有凹凸轮廓的工件的表面进行抛光。该方法也能够对包括突出部的上表面和侧表面以及凹陷部的底表面等的凹陷部和突出部的整个表面进行抛光,同时保持在工件的表面上呈现的凹凸轮廓。
发明内容
下面利用在优选实施例的详细描述中使用的附图标记来描述用于解决问题的方法。这些附图标记旨在阐明权利要求书中的记载与优选实施例的详细描述中的记载之间的对应关系,并且不用说,这些附图标记不应该被用于限制性地解释本发明的技术范围。
为了实现上述目的,根据本发明的由硬脆性材料(例如,陶瓷、玻璃等)制成的工件的表面处理方法包括:
采用硬度高于工件的基材的硬度的磨粒进行第一次喷砂,用于在工件的表面上形成三维凹凸轮廓,通过第一次喷砂获得的三维凹凸轮廓具有多个突出部21和在突出部21之间形成的多个凹陷部24,该凹陷部在突出部21之间的最窄部分处的宽度w为至少50μm;以及
采用具有以下结构的弹性磨料进行第二次喷砂:其中粒径小于凹陷部24的宽度w的磨粒承载在由具有低回弹性的材料制成的弹性主体上和/或中,用于对形成有凹凸轮廓的工件的表面进行抛光,从而实现在工件的突出部21和凹陷部24的表面上的算术平均粗糙度Ra不大于1.6μm,同时保持通过第一次喷砂形成的凹凸轮廓。
优选地,当通过第一次喷砂形成具有平坦的上表面22的突出部21时,通过第二次喷砂将在突出部21的上表面22的端部处形成的边缘磨圆成具有不小于10μm的半径。
此外,由硬脆性材料制成的工件的表面可以是设置在用于制造半导体的设备中的基板固定工具(例如静电吸盘等)的基板吸附表面。
优选地,第二次喷砂包括在平面图中从至少四个方向将弹性磨料喷射到工件的表面上。
第二次喷砂中采用的弹性磨料可以包括承载在由具有低回弹性的橡胶或弹性体制成的弹性主体中和/或上的磨粒,并且磨粒由选自以下的材料制成:金刚石、氮化硼、金刚砂、绿色金刚砂、氧化铝、白色氧化铝和碳化硼。磨粒的平均粒径在0.1μm至100μm的范围内并且小于凹限24的宽度。
优选地,通过第二次喷砂将设置在用于制造半导体的设备中的基板固定工具的基板吸附表面上的突出部的上表面抛光成算术平均粗糙度Ra不大于0.2μm。
发明效果
由于如上所述构造本发明,因此如上所述的本发明的表面处理方法能够获得以下显着的有益效果。
通过第一次喷砂,可以比较容易地在工件的表面上形成三维凹凸轮廓,并且,通过采用弹性磨料的第二次喷砂,可以比较容易地使不仅包括突出部21而且还包括凹陷部24的底表面25等的三维凹凸轮廓的整个表面具有不大于1.6μm的表面粗糙度Ra(算术平均粗糙度),同时保持通过第一次喷砂形成的凹凸轮廓。
结果,通过将本发明的方法应用于真空沉积膜形成设备内部采用的部件(例如静电吸盘10的介电层13上的基板吸附表面)以形成多个微小凸起,通过本发明的方法处理的静电吸盘10的介电层13,不仅对其与基板接触的部分(突出部21的上表面22)进行抛光,而且还对突出部21的侧表面23和凹陷部24的底表面25进行抛光。结果,静电吸盘10的介电层13不太容易成为基板15(例如硅晶片)的污染源(颗粒产生源)。
在本发明的表面处理方法中,凹陷部和突出部形成步骤和随后的抛光步骤都可以通过喷砂进行,因此上述两个步骤中的处理可以通过类似的工作流程完成。这使得能够简化处理,并且由于整个喷砂设备或喷砂设备的一些元件的共同使用等而能够降低生产成本。
以这种方式,当工件是由诸如玻璃等的透明材料制成的制品时,通过对工件上的整个凹凸表面(不仅包括突出部21而且还包括凹陷部24的底表面25)进行相对简单地抛光,在抛光之后,可以使经过根据本发明的处理的工件透明,同时保持初始的凹凸轮廓。此外,通过使表面光滑,处理能够获得不易粘附污物等的表面状态,并且即使粘附了污物,也能够容易地去除污物。
当通过第一次喷砂形成的突出部21具有包括平坦的上表面22的形状并且形成在上表面的端部处的边缘e形成有尖锐的轮廓时,这些部分可能容易断裂并成为如上所述的颗粒的产生源,或者可能成为工件断裂的起点。然而,由于采用其中形成在突出部21的上表面22的端部处的边缘e通过第二次喷砂被磨圆成具有不小于10μm的半径的构造,因此可以适当地防止边缘e成为颗粒的产生源或成为诸如碎裂等断裂的起点。
附图说明
通过下面结合附图对优选实施例的详细描述,本发明的目的和优点将变得显而易见,其中:
图1示出了实施例1中工件表面的扫描电子显微镜(SEM)图像,图1中的A示出了第一次喷砂之后的状态,并且图1中的B示出了第二次喷砂之后的状态;
图2示出了实施例1中工件表面上的突出部的激光显微镜图像和轮廓测量数据,图2中的A示出了第一次喷砂之后的状态,并且图2中的B示出了第二次喷砂之后的状态;
图3示出了实施例1中工件表面上的凹陷部的底表面的激光显微镜图像和轮廓测量数据,图3中的A示出了第一次喷砂之后的状态,并且图3中的B示出了第二次喷砂之后的状态;
图4示出了实施例2中第一次喷砂后的工件表面上的突出部的激光显微镜图像和突出部的上表面和侧表面的测量的横截面轮廓和粗糙度轮廓;
图5示出了实施例2中第二次喷砂后的工件表面上的突出部的激光显微镜图像和突出部的上表面和侧表面的测量的横截面轮廓和粗糙度轮廓;
图6是静电吸盘的示意说明图;
图7是在静电吸盘的介电层上的形成有凸起的表面的说明图;以及
图8是抛光垫的说明图(专利文献4)。
具体实施方式
下面参考附图说明本发明的实施例。
工件
要经过本发明的表面处理方法的工件通常包括由硬且脆的材料制成的工件。这种硬脆性材料的例子包括氧化铝、碳化硅、氮化硅、蓝宝石、氧化锆、氮化铝、金属陶瓷、石英玻璃、钠玻璃等。
作为工件表面的例子,给出了静电吸盘的陶瓷介电层的基板吸附表面,但不限于此。在本发明中,设置有具有形成有凸起、凹槽等的凹凸轮廓的表面的由硬脆性材料制成的任何制品通常可用作工件。
第一次喷砂
在第一次喷砂中,将硬度高于由硬脆性材料制成的工件的基材的硬度的磨粒喷射到工件上,以形成预定的三维凹凸轮廓,该三维凹凸轮廓包括在工件表面上形成的多个突出部21以及在突出部21之间形成的多个凹陷部24。
凹凸轮廓可以形成有具有柱形(例如圆柱或角柱)或者截头锥形(例如截头圆锥或截棱锥)的凸起,或者可以通过形成多个凹槽或孔而形成有凹凸轮廓。这种凹槽或孔可以是底孔或通孔。
当通过形成凸起在工件表面上形成凹凸轮廓时,这些凸起是上面提到的突出部21,并且在这些突出部21之间形成凹陷部24。
此外,当通过形成凹槽或孔在工件表面上形成凹凸轮廓时,形成有凹槽或孔的部分是上面提到的凹陷部24,并且剩余的其他部分(没有形成凹槽或孔的部分)是上面提到的突出部21。
在这种凹凸轮廓中,如果凹陷部24的宽度太小,则在稍后所述的第二次喷砂中,弹性磨料不能对突出部21的侧表面23和凹陷部24的底表面25进行充分地抛光。因此,凹凸轮廓形成为使得凹陷部24的最窄部分处的宽度w不小于50μm。
在进行第一次喷砂之前,可以在制品的表面上粘附防喷砂的掩蔽构件,以便保护根据需要不对其进行切割的部分。
通过粘附掩蔽构件,可以在工件的表面上形成凸起和凹槽或孔等的预定图案,使得能够在工件的表面上呈现预定的三维凹凸轮廓。
在第一次喷砂中采用的磨粒的硬度比工件的基材的硬脆性材料的硬度更高。作为例子,其包括以下磨粒:氧化铝、白色氧化铝、金刚砂、绿色金刚砂、碳化硼、金刚石等,其可以根据工件的基材的硬度来选择。所采用的磨粒的形状也可以是多边形(砂砾)和/或没有角的球形(球)。
根据所形成的凹陷部和突出部的尺寸、经受处理的工件的基材所采用的材料等来选择所用磨粒的粒径,并且其平均粒径在1μm至1000μm的范围内,优选地在3μm至200μm的范围内,并且更优选地在10μm至60μm的范围内。
可以使用各种已知类型的喷射设备喷射上述磨粒。以预定的喷射速度和喷射角度向工件的待处理表面喷射磨料的各种可能的喷砂设备的例子包括:使用其中使用压缩流体(例如压缩空气)喷射磨料的干喷砂或湿喷砂的喷砂设备,使用通过旋转叶轮对磨料施加离心力来喷射磨料的离心方法(叶轮法)和通过用冲压转子抛出磨料来推动磨料的冲压法的其他喷砂设备。然而,优选采用使用空气的干喷砂设备,原因是相对容易控制喷射压力、喷射速度、喷射范围等。
这种干燥空气式喷砂设备的市售例子包括:吸力式喷砂设备,其利用通过喷射压缩空气所产生的负压吸入磨料,并通过将磨料和压缩空气流合并来喷射磨料;重力式喷砂设备,其使从磨料罐落下的磨料由压缩空气携带并喷射;直接压力式喷砂设备,其中,将压缩空气引入装有磨料的罐中,并且通过将来自磨料罐的磨料流与来自单独设置的压缩气体供应源的压缩气流合并来喷射磨料;以及鼓风式喷砂设备,其利用由鼓风单元产生的气流输送和喷射来自这种直接压力式喷砂设备的压缩气流。在上述第一次喷砂中可以采用以上任一种喷砂设备。
空气式喷砂设备的推动磨粒的速度和喷射压力等可以被设定成向磨料提供所需的速度和能量,并且可以根据处理的目的、采用的磨料、工件的材料和其他条件来选择。当采用空气式喷砂设备作为喷砂设备时,那么喷射压力例如可以调节到0.05MPa至0.6MPa的范围内。
向工件喷射磨料的角度可根据工件的待处理表面的形状等进行调节,并且位于10°至90°的范围内。从喷射喷嘴的尖端到工件表面的距离(喷射距离)可根据处理的目的和工件的形状、所用的磨料、工件的材料和其他条件进行调节,并且位于0.5mm至300mm的范围内。
第二次喷砂
具有通过利用第一次喷砂进行切割所形成的三维凹凸轮廓的表面是由于磨料的撞击而在微观上粗糙的表面。因此,容易产生上述颗粒,并且容易出现碎裂或破裂。此外,当工件由透明材料构成时,表面就变成不透明的,就像磨砂玻璃一样。
因此,进行第二次喷砂,其中,向通过如上所述的第一次喷砂而形成有凹凸轮廓的工件表面喷射弹性磨料。通过第二次喷砂,突出部21的上表面22和突出部21的侧表面23以及凹陷部24的底表面25被抛光成镜面加工面,并且由此将在突出部21的上表面22的端部处形成的边缘e磨圆。
在第二次喷砂中采用的弹性磨料可以是如下弹性磨料:其中,磨粒被承载在由具有低回弹性的材料制成的弹性主体(例如橡胶(rubber)或弹性体(elastomer))中和/或上。磨粒可以通过将磨粒粘附到弹性主体的表面而承载在弹性主体上,或者可以通过将磨粒捏合到弹性主体中来承载。
当弹性磨料与工件表面碰撞时,弹性主体可以抑制具有这种结构的弹性磨料反冲,并且弹性磨料沿工件的表面滑动,同时受到撞击而被挤压并使轮廓变形。由此,对在第一次喷砂期间形成的凹凸表面的粗糙表面进行抛光,以使其平滑。
所采用的弹性磨料是如下的弹性磨料,其承载的磨粒的尺寸相对于通过第一次喷砂形成的凹陷部24的宽度w足够小。弹性磨料的尺寸可根据通过第一次喷砂形成的凹陷部24的宽度w来选择,并且在50μm至2000μm的范围内,优选地在100μm至1500μm的范围内。具有良好的可变形性的弹性磨料的粒径可以具有大于凹陷部24的宽度w的尺寸。
待承载在弹性主体中和/或上的磨粒具有比工件基材更高的硬度,且其尺寸小于凹陷部的宽度w。例如,磨粒可从以下材料的磨粒中选择:金刚石、氮化硼、金刚砂、绿色金刚砂、氧化铝、白色氧化铝或碳化硼,其平均粒径在0.1μm至100μm的范围内。
与在第一次喷砂中类似,在第二次喷砂中也可以使用各种已知类型的喷砂设备喷射弹性磨料,类似地优选采用空气式喷砂设备。
当通过空气式喷砂设备进行第二次喷砂时,例如,喷射压力在0.05MPa至0.6MPa的范围内可调节。
磨料相对于工件的喷射角度可根据处理的目的和工件的轮廓在10°至90°的范围内进行调节。
第二次喷砂被配置成通过以相对于工件表面的预定的倾斜角度喷射弹性磨料并在使喷射喷嘴和工件相对于彼此以预定的模式移动的同时喷射弹性磨料来在平面图中的至少四个方向上将弹性磨料喷射到形成为凹凸表面的工件的表面的各部分上。
更优选地,优选通过改变喷射角度进行多次这种相对运动。
采用这种构造使得能够确定地对在工件表面上形成的凹陷部24的底表面25的角落部分进行抛光,从而能够防止发生残余抛光。
这种相对运动可以通过例如使用多轴机器人装置以预定的模式移动喷嘴来进行。
从喷射喷嘴的尖端到工件表面的距离(即,喷射距离)可根据处理的目的和工件的形状、所用的磨料、工件的材料和其他条件进行调节,并且在3mm至300mm的范围内。
通过如上所述的第二次喷砂,使在工件表面上形成的突出部21和凹陷部24的表面具有不大于1.6μm的算术平均粗糙度Ra,并且优选地不大于1.0μm。特别地,当处理静电吸盘的介电层时,接触基板的突出部21的上表面22被抛光至不大于0.2μm的算术平均粗糙度Ra,并且在突出部21的上表面22的端部处形成的边缘e被磨圆成具有不小于10μm的半径。
通过使用本发明的表面处理方法处理在用于制造半导体的设备中所用的部件,例如为了在静电吸盘等的介电层的表面上形成凸起等,不易产生污染物的颗粒,并且不易发生碎裂和破裂。
当工件由透明材料形成时,表面变得不透明的工件的表面(像磨砂玻璃一样)可以变得透明或接近透明。
实施例
现在,将通过实施例说明通过本发明的抛光方法处理硬脆性材料的表面的处理实施例。
实施例1
(1)处理概要
对静电吸盘的碳化硅(SiC)介电层(直径为200mm,厚度为5mm)进行第一次喷砂,以形成截头圆锥形状的凸起的均匀图案,其中顶端部的直径为450μm,底部的直径为750μm,高度h为180μm,使得最窄部分处的谷底的宽度w为240μm。然后,通过第二次喷砂对形成有这种凸起的工件表面进行抛光。
(2)喷砂条件
第一次和第二次喷砂条件列于下表1中。
表1
实施例1的喷砂条件
(3)处理结果
图1中示出了在以上喷砂条件下处理的工件表面的扫描电子显微镜(SEM)图像,图2中示出了通过激光显微镜得到的突出部的观察结果,以及图3示出了通过激光显微镜得到的凹陷部的底表面的观察结果。
可以从图1的SEM图像中确认,与第一次喷砂后的工件表面(见图1中的A)相比,第二次喷砂后的工件表面(见图1中的B)变为具有光泽的表面,其中突出部的上表面和侧表面以及凹陷部的底表面都是光滑的。还可以确认的是,在第一次喷砂之后在表面上具有锐角的突出部的上表面的端部处形成的边缘被修改成具有被磨圆的状态。
作为使用激光显微镜观察的结果,如图2中的A和图2中的B所示,观察到在第一次喷砂之后在突出部的上表面的端部处出现的边缘在表面上具有5.717μm的半径,但是在第二次喷砂之后该边缘被磨圆成在表面上具有27.431μm的半径,即,被抛光成不易发生碎裂和破裂等的状态。
此外,如图3所示,对于在突出部之间形成的凹陷部的表面,在第一次喷砂后,该表面的算术平均粗糙度Ra为0.445μm,并且最大高度Rz为2.737μm,然而,在第二次喷砂后,在其上实现了平滑状态,其中,粗糙度减少了60%以上,其算术平均粗糙度Ra为0.175μm,并且最大高度Rz为1.036μm。
此外,从图2的轮廓测量数据可以明显看出,尽管在第二次喷砂之后突出部的表面是光滑的,但是与第一次喷砂之后的突出部相比,高度和整体形状几乎没有任何变化。这证实了,通过采用弹性磨料进行第二次喷砂,可以在工件的整个表面上实现均匀抛光,同时保持通过第一次喷砂形成的凹凸轮廓几乎没有任何变化。
以这种方式,对于使用本发明的方法被处理成在表面上形成凸起(销)和突出部21的静电吸盘的介电层,不仅使与基板接触的突出部的上表面抛光成光滑的,而且使包括突出部的侧表面和在该突出部之间形成的凹陷部的底表面的整个表面也抛光成光滑的。这意味着,即使当通过将静电吸盘放置在真空沉积膜形成装置内部来固定基板时,表面也不易成为诸如颗粒等污染物的产生源。
此外,从突出部的上表面和侧表面到凹陷部的底表面的整个表面都被抛光成光滑的表面。因此,诸如油或异物等污物不易粘附到静电吸盘的介电层上,并且即使粘附了污物,也能够简单地去除。
实例2
(1)处理概要
对由氧化铝制成的基板(40mm×40mm×1.5mm)进行第一次喷砂,以形成具有堤形轮廓(顶边s1为135μm,底边s2为290μm,高度h为110μm)的突出部的预定图案,使得凹陷部的底表面的宽度w为650μm。然后,通过第二次喷砂对形成有这种突出部的基板表面进行抛光。
(2)喷砂条件
第一次和第二次喷砂条件列于下表2中。
表2
实施例2的喷砂条件
(3)处理结果
第二次喷砂前后在基板的表面上形成的突出部的上表面和侧表面的表面粗糙度的测量结果和在突出部的上表面的端部处形成的边缘的磨圆的测量结果如图4和图5所示。
如图4所示,虽然第一次喷砂之后和第二次喷砂之前突出部的侧表面和上表面的表面粗糙度的算术平均粗糙度Ra分别为1.856μm和0.681μm,并且在第二次喷砂之后,这些粗糙度分别减少到0.973μm和0.106μm,如图5所示,因此证实了表面粗糙度得到显着改善。
此外,关于突出部的上表面的端部处的边缘,与第一次喷砂之后半径为4.150μm的边缘相比,第二次喷砂后的边缘的半径为52.884μm,因此,证实了边缘的磨圆。
因此,随附的最广泛的权利要求不指向以特定方式构成的机器。相反,所述最广泛的权利要求旨在保护这项突破性发明的核心或本质。本发明显然是新的和有用的。此外,当整体考虑现有技术时,对于创造本发明时的本领域普通技术人员来说,本发明不是显而易见的。
此外,鉴于本发明的革命性,它显然是一项开创性的发明。因此,在法律上,随附的权利要求享有非常广泛的解释以保护本发明的核心。
因此可以看出,有效地实现了上述目的和从前面的描述中显而易见的目的,并且由于在不脱离本发明的范围的情况下可以对上述结构进行某些改变,因此包含在前面的描述中或在附图中示出的所有内容应当被解释为说明性的而不是限制性的。
还应理解的是,随附权利要求旨在涵盖本发明的所有一般和具体特征以及在语言上可以说落入它们之间的本发明范围的所有陈述。
现在已经描述了本发明;
附图标记列表
10.静电吸盘
11.陶瓷板
12.金属电极层
13.介电层
15.基板
21.突出部
22.(突出部的)上表面
23.(突出部的)侧表面
24.凹陷部
25.(凹陷部的)底表面
30.抛光垫
31.基层
32.底座
33.尖端部分
t.峰部分
e.边缘
Claims (6)
1.一种工件的表面处理方法,所述工件是由硬脆性材料制成的静电吸盘的介电层,其包括:
采用硬度高于所述工件的基材的硬度的磨粒进行第一次喷砂,用于在所述工件的表面上形成三维凹凸轮廓,所述三维凹凸轮廓具有多个突出部和在所述突出部之间形成的多个凹陷部,所述凹陷部的在所述突出部之间的最窄部分处的宽度为至少50μm;以及
通过喷射具有以下结构的弹性磨料进行第二次喷砂:其中粒径小于所述凹陷部的所述宽度的磨粒承载在具有低回弹性的弹性主体上和/或中,并且所述弹性磨料沿所述工件的表面滑动,同时受到撞击而被挤压并使轮廓变形,以用于对形成有所述凹凸轮廓的所述工件的所述表面进行抛光,从而实现在所述工件的所述突出部和所述凹陷部的表面上的算术平均粗糙度Ra不大于1.6μm,同时仍然保持通过所述第一次喷砂形成的所述凹凸轮廓,并且用于将在所述突出部的上表面的端部处形成的边缘磨圆成具有不小于10μm的半径。
2.根据权利要求1所述的方法,其中:
通过所述第一次喷砂形成具有平坦的上表面的所述突出部;以及
通过所述第二次喷砂将在所述突出部的所述平坦的上表面的端部处形成的边缘磨圆成具有不小于10μm的半径。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,由所述硬脆性材料制成的所述工件的所述表面是设置在用于制造半导体的设备中的基板固定工具的基板吸附表面。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述第二次喷砂包括在平面图中从至少四个方向将所述弹性磨料喷射到所述工件的所述表面上。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述第二次喷砂中采用的所述弹性磨料包括承载在由具有低回弹性的橡胶或弹性体制成的弹性主体上和/或中的磨粒,并且所述磨粒选自以下的磨粒:金刚石、氮化硼、金刚砂、绿色金刚砂、氧化铝、白色氧化铝和碳化硼,其平均粒径小于所述凹陷部的所述宽度且在0.1μm至100μm的范围内。
6.根据权利要求3所述的方法,其中,通过所述第二次喷砂将设置在用于制造半导体的所述设备中的所述基板固定工具的所述基板吸附表面上的突出部的上表面抛光成算术平均粗糙度Ra不大于0.2μm。
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