CN1452232A - 用于加工设备的工件固定器和使用该固定器的加工设备 - Google Patents

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CN1452232A CN03107447A CN03107447A CN1452232A CN 1452232 A CN1452232 A CN 1452232A CN 03107447 A CN03107447 A CN 03107447A CN 03107447 A CN03107447 A CN 03107447A CN 1452232 A CN1452232 A CN 1452232A
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Abstract

提供一种不昂贵的具有高的可靠性的工件固定器和一种设有工件固定器的加工设备，其能防止由空气中的氧所引起的损坏。固定器包括：陶瓷体，其具有电极和加热器电路并能够固定工件；管形件，其具有连接至陶瓷体的末端部分；密封件，其放在管形件的内部并将管形件的内部空间分成两个区域：在第一末端部分的区域(“密封部分”)和在相对侧的区域(“相对区域”)；和电源导电元件，其从相对区域侧，穿过密封件至密封区域侧，并与电极和加热器电路电气连接。

Description

用于加工设备的工件固定器和使用该固定器的加工设备
技术领域
本发明涉及一种固定器(下文称作“工件固定器”或“基座”)，用于在加工设备(例如半导体制造设备)中固定被加工材料(例如圆片)，以及使用该固定器的加工设备。本发明尤其涉及一种对热循环具有较高可靠性的工件固定器以及具有该工件固定器的加工设备。
背景技术
迄今为止，在半导体器件的制造步骤中，在工件(即半导体基底)上要进行成膜或蚀刻处理。用于加工这种基底的加工设备设有基座，它是在处理过程中固定半导体基底的固定器。
例如，日本未审查专利申请出版物No.7153706披露了一种上述传统基座。
然而，上述传统基座存在如下问题。即，为了在支持台内供应惰性气体，必须为基座设置气体供应管，此外，供应惰性气体所需设备(例如质量流量控制器)必须连接到气体供应管上。因此，基座的结构变得复杂，结果，用作工件固定器的基座的制造成本增加。
此外，当使用这种基座时，由于惰性气体必须供应至支持台内，因此基座的运转成本也增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种高可靠性的不昂贵的工件固定器和设有这种工件固定器的加工设备，其中所述工件固定器通过避免由反应气体引起的损坏而获得高可靠性。
本发明的工件固定器包括：陶瓷体，其具有电路并能够固定工件；管形件，其具有固定至所述陶瓷体后表面上的末端部分(“第一末端部分”)；密封件，其放置在所述管形件内部并粘接在那里，并且把管形件内的空间分成两个区域：在第一末端部分侧的区域(“密封区域”)和在相对侧的区域(“相对区域”)；和电源导电元件，其从相对区域侧穿透密封件延伸至密封区域侧，并与陶瓷体的电路电气连接。
本发明的加工设备装备了上述工件固定器。
用在半导体制造设备中使用的基座需要能够经受住严峻的加工条件(例如在半导体基底上的蚀刻处理)，此外，基座不能太昂贵。当使用本发明的工件固定器时，可以获得一种用于半导体制造设备的廉价基座，其能够可靠地经受住严峻的加工条件。
在根据本发明的工件固定器中，由于密封件放在支持陶瓷体的管形件内部并粘接在那里，因此连接部分(在该部分陶瓷体的电路连接至电源导电元件)能够与工件固定器周围环境隔离。因而，当本发明的工件固定器用于加工工件(例如基底)时，能够防止连接部分被所述管形件中空气所含的氧破坏。因此，没有必要向管形件内部空间供应惰性气体来避免连接部分遭受上述损坏。这使工件固定器成本降低。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方案在加工设备中使用的工件固定器的示意性截面图；
图2是说明图1所示工件固定器一部分的示意性放大截面图；
图3是说明图1所示工件固定器中不同于图2部分的一部分的示意性放大截面图；
图4是根据本发明第二实施方案的工件固定器示意性截面图；
图5是根据本发明第三实施方案的工件固定器示意性截面图；
图6是根据本发明第四实施方案的工件固定器示意性截面图；
图7是说明图6所示固定器一部分的示意性截面图；
图8是说明根据本发明第四实施方案的图6和7所示的工件固定器的第一修改实例的示意性截面图；
图9说明图8所示工件固定器一部分的示意性截面图；
图10是说明根据本发明第四实施方案图6和7所示的工件固定器的第二修改实例的示意性截面图；
图11是说明图10所示工件固定器一部分的示意性截面图；
图12是用于确定密封性的样品的示意性截面图；
图13是用于确定密封性的样品的示意性截面图；和
图14是用于确定密封性的样品的示意性截面图。
具体实施方式
根据本发明的第一方面的工件固定器包括：陶瓷体，其具有电路并用于固定工件；管形件，其具有粘接至陶瓷体上的末端部分(“第一末端部分”)；密封件，其放置在管形件内部并粘接在那里，并且把管形件内的空间分成两个区域：在第一末端部分侧的区域(“密封区域”)和在相对侧的区域(“相对区域”)；和电源导电元件，其从相对区域侧穿透密封件至密封区域侧延伸，并与所述电路电气连接。
陶瓷体中的电路例如可以包括：加热器电路，其用于加热工件；静电电极，其用于将工件保持在陶瓷体上，或RF电极，其用于产生等离子体。制成电路的材料可以是低抗氧化性的钨或钼等。此外，在某些情况下，低抗氧化性的材料也被用作在电路与电源导电元件之间的连接部分所用的供电端子。因此，如果电源导电元件与电路之间的连接部分或供电端子处于空气中，则在工件固定器受到加热并且半导体基底等放在其上并进行蚀刻的情况下，暴露在管形件中的电路可能被在空气中的氧腐蚀。
然而，根据本发明，在用于陶瓷体的电路与电源导电元件之间的连接部分位于被密封件、管形件和陶瓷体所包围的区域(即上述密封区域)。如果在管形件与陶瓷体之间和在密封件与陶瓷体之间形成粘接区域并具有预定的密封性，则上述连接部分所位于的部分(密封部分)与在管形件内包围密封部分的空间(下文称作“包围区域”)隔离。因此，当进行加热处理(例如蚀刻)时，可以防止电路或形成连接部分的材料被管形件内空气中存在的氧所腐蚀。
此外，由于密封件放在管形件内以至于密封区因此与上述包围区域隔离，没必要像在传统装置中那样设置管道来供应惰性气体进入管形件。因此，能够简化工件固定器的结构，进而减小其制造成本。此外，当用工件固定器对工件进行加工(通过蚀刻等)时，没有必要向管形件内持续供应惰性气体，因此，能够减少用上述工件固定器的处理运转成本。
另外，通过选择具有彼此差异不大的适宜热膨胀系数的材料作为陶瓷体、管形件、密封件和电源导电元件，所述元件组成工件固定器，可能避免由于环境温度的变化而产生的热应力局部集中等问题。因此，能够获得对由热循环产生的热滞后现象具有高可靠性的工件固定器。
在根据本发明的第一方面的工件固定器中，密封件优选地与陶瓷体的后表面(要安装圆片的表面的相对侧面)接触。此外，在根据本发明的第一方面的工件固定器中，密封件可以用在其间设置的固定粘接件粘接在陶瓷体表面上。
在这种情况下，由于陶瓷体能够支持密封件，因此密封件本身不需要有很大强度。因此能够减小密封件的厚度。进而，能够使设计密封件的自由度增大。
在根据本发明的第一方面的工件固定器中，固定粘接件通过加热固定粘接材料同时通过密封件在其上施加100g/cm2或更大的压力而制成。
因此，能够减少在固定粘接件中的细小缝隙数量，从而能够获得具有较高密封性的粘接部分。此外，能够同步地增加陶瓷体与密封件间的粘接强度。把施加至固定粘接件的压力设为100g/cm2或更大的原因是，当压力为100g/cm2或更大时，能够增加固定粘接件的密封性能；当压力小于100g/cm2时，不能够获得密封性能增加的优势。
根据本发明的第一方面的工件固定器中，密封件可以放置成与陶瓷体的表面有一段距离。
在这种情况下，由于密封件不与陶瓷体接触，因此可以防止陶瓷体的温度分布。因此，由于与密封件的接触，密封件与陶瓷体的接触变得不均匀。结果，陶瓷体的温度分布变得更均匀，因此能够很容易地使固定在陶瓷体上的工件的温度分布更均匀。
在根据本发明的第一方面的工件固定器中，由密封件、管形件和陶瓷体所包围的区域可以是真空或非氧化性环境。
在这种情况下，能够有效地防止此区域中电源导电元件与电路之间连接部分的氧化。
在根据本发明第一方面的工件固定器中，氦从由密封件、管形件和陶瓷体所包围的区域(密封区域)泄漏到其它区域的氦泄漏率可以是10-8Pa.m3/s或更少。
在这种情况下，当密封区域中的氦泄漏率设定在上述范围内的值时，能够成功地防止此区域中电源导电元件和电源导电元件与电路之间连接部分的氧化。
根据本发明的第一方面的工件固定器还可以包括粘接件，其设在管形件与密封件之间的粘接部分。
在这种情况下，在管形件与密封件之间的粘接部分的缝隙能够由粘接件填充。因此，能够提高上述粘接部分的密封性。进而，能够确保管形件内的第一区域与包围工件固定器的外区域隔离。
在根据本发明第一方面的工件固定器中，粘接件具有从管形件内表面的一部分延伸到密封件内表面的一部分的表面，并且粘接件的表面优选是凹弯月形。
当粘接件具有上述形状(所谓的弯月)时，应能理解，粘接件对密封件和管形件的表面具有好的浸润性。即，当粘接件具有这样的凹弯月形时，粘接部分具有高的密封性。因此，能够可靠地抑制粘接部分产生的泄漏。
根据本发明的第二方面的工件固定器包括陶瓷体，其具有电路并用于固定工件；管形件，其具有固定至陶瓷体后表面的末端部分；电源导电元件，其在位于管形件内的连接部分处与电路电气连接；和密封件，其放置在管形件内部并固定在陶瓷体的后表面以形成密封部分，每个所述密封部分包围各自的连接部分以至于密封件使连接部分的密封部分与包围密封件的外围环境隔离。
因此，在陶瓷体中的电路与电源导电元件之间的每个连接部分都位于被密封件和陶瓷体所包围的区域中。当密封件与陶瓷体之间形成粘接部分以具有预定密封性时，连接部分所位于的区域与包围密封件的空间隔离。因此，当进行加热处理(例如蚀刻)时，可以防止电路或形成连接部分的材料被管形件内空气中存在的氧所腐蚀的问题。
此外，由于密封件放置在管形件的内部，上述连接部分与包围密封件的区域隔离(密封)，因此不必要安装管道以向管形件中供应惰性气体。因此，工件固定器的结构得到简化，并从而减少其制造成本。此外，当使用工件固定器加工(蚀刻等)工件时，不需在管形件内供应惰性气体，因此能够减小使用工件固定器进行处理的运转成本。
另外，通过选择具有彼此差异不大的适宜热膨胀系数的材料作为陶瓷体、管形件、密封件和电源导电元件，所述元件组成工件固定器，可以避免由于环境温度的变化而产生的热应力局部集中的问题。因此，能够实现对累积热(例如热循环)具有高可靠性的工件固定器。
此外，由于对电路与电源导电元件之间的各个连接部分都设有密封件，如上所述，每一个密封件的尺寸能够减小。因此能够减小密封件的成本。另外，由于密封件与陶瓷元件接触的区域减小，因此能够减小密封件对陶瓷体的温度分布的影响。结果，能够使陶瓷体的温度分布更均匀，因此很容易使固定在陶瓷体上的工件的温度分布更均匀。
在根据本发明的第二方面的工件固定器中，包围电路与电源导电元件之间的连接部分所位于的区域的环境优选地是真空或非氧化性环境。
在这种情况下，能够有效地防止电源导电元件和电源导电元件与电路之间的连接部分的氧化。
在根据本发明的第二方面的工件固定器中，氦从连接部分所位于的区域泄漏到其它区域的氦泄漏率优选地是10-8Pa.m3/s或更少。
在这种情况下，当如上所述设定上述区域的氦泄漏率时，能够可靠地抑制电源导电元件和电路与电源导电元件之间连接部分的氧化。
根据本发明的第二方面的工件固定器还可以包括粘接件，其设在陶瓷体与密封件之间的连接部分。
在这种情况下，在陶瓷体与密封件之间的粘接部分中，其间的缝隙能够由粘接件填充。结果，上述粘接部分的密封性能够改善。因此，能够确保在电路与电源导电元件之间的连接部分所在的区域与包围密封件的区域隔离。
在根据本发明的第一或第二方面的工件固定器中，粘接件可以通过经过密封件施加至其上的100g/cm2或更大的压力下粘接材料的加热处理而制成。
在这种情况下，由于能够减少在粘接件中的细小缝隙数量，从而能够获得具有较高密封性的连接部分。因此，能够减小氦从由密封件、管形件和陶瓷体所包围的区域泄漏到其它区域的氦泄漏率(即能够提高密封性)，所述其它区域是电路与电源导电元件之间的连接部分所位于的区域。此外，能够增加管形件与密封件之间的粘接部分的粘接强度或陶瓷体与密封件之间的粘接部分的粘接强度。因此能够获得更可靠的粘接部分。设定施加至固定粘接材料上的压力为100g/cm2或更大的原因是，如果压力是100g/cm2或更大，则能够减小氦泄漏率；如果压力小于100g/cm2，几乎不能减小氦泄漏率。
此外，在这种情况下，粘接材料可以含有玻璃。这种含有玻璃的粘接材料可以预先通过预烧制成几乎与粘接件相似的形状。随后，预处理的粘接材料可以放置在预定的位置并通过热处理进行加工。这样，在粘接部分能够容易地进行粘接和密封。
在根据本发明第二方面的工件固定器中，粘接件可具有从陶瓷体后表面的一部分延伸到密封件内表面的一部分上的表面，并且粘接件的表面优选是凹弯月形。
在上述情况下，当粘接件制成上述所谓弯月形状时，应能理解，粘接件对密封件和陶瓷体的表面具有好的浸润性。即，当粘接件具有凹弯月形时，粘接部分具有较高密封性。因此，能够确保防止在粘接部分发生泄漏。
在根据本发明第一或第二方面的工件固定器中，粘接件可以包括玻璃。
当陶瓷材料用作粘接件时，在粘接部分形成粘接件的过程中，热处理温度增加到1500℃或更高。在这个过程中，当密封件和电源导电元件被预先粘接一起时，必须用能够承受1500℃或更高温度的材料来制成这种电源导电元件。因此，能够用作制成电源导电元件的材料种类非常有限。
相反，当玻璃被用于粘接件时，在粘接部分形成粘接件的热处理温度能够减小到相对低的温度(大约1000℃或更低)。因此，能够增加选择材料作电源导电元件的自由度。
当密封件或管形件由陶瓷制成时，如果金属铜焊材料用作典型的粘接件，由于陶瓷具有小于金属铜焊材料的热膨胀系数，因此由热循环等引起的热应力可以集中在粘接部分。结果，在某些情况下，粘接部分可能被热应力损坏。相反，玻璃的热膨胀系数相对低于金属铜焊材料等的热膨胀系数。因此，当选择适宜作为粘接件的玻璃种类时，粘接件的热膨胀系数能够被制成大约与制成管形件的陶瓷的热膨胀系数相等。因此，能够抑制在粘接部分的热应力集中。因此，能够抑制由热应力引起的粘接部分的破损，从而能够获得具有高的可靠性的工件固定器。
根据本发明第一或第二方面的工件固定器可以包含另一个粘接件，用于粘接密封件和电源导电元件的部分可以有一个设在它们之间的附加的粘接件。附加粘接件可以具有从密封件表面的一部分延伸到电源导电元件表面的一部分上的表面，并且粘接件的表面优选地是凹弯月形。
当附加粘接件制成上述弯月形状时，应能理解，粘接件对密封件和电源导电元件的表面具有良好的浸润性。即，当附加粘接件具有上述凹弯月形时，密封件与电源导电元件之间的粘接部分具有高密封性。因此，能够有效地防止在粘接部分发生泄漏。
在根据本发明第一或第二方面的固定器中，附加粘接件可以包括玻璃。
在这种情况下，当玻璃作为粘接材料被用于附加粘接件时，在密封件与电源导电元件之间的粘接部分制成粘接件的热处理温度能够在相对较低的温度(大约1000℃或更少)下进行。因此，在选择材料作电源导电元件方面能够获得更大的自由度。
在根据本发明第一或第二方面的工件固定器中，玻璃可以是ZnO-SiO2-B2O3-基玻璃。
ZnO-SiO2-B2O3-基玻璃具有与陶瓷相等的热膨胀系数，这种玻璃对由陶瓷制成的管形件和密封件具有好的浸润性。因此，当ZnO-SiO2-B2O3-基玻璃用作粘接件时，能够提高粘接部分的密封性和可靠性。
在根据本发明第一或第二方面的工件固定器中，密封件可以包括与形成管形件的材料相同的材料。
在这种情况下，密封件和管形件能够由具有彼此相等的热膨胀系数的材料制成。因此，在密封件与管形件之间的粘接部分，能够抑制由制成密封件和管形件的材料的热膨胀系数的差异引起的热应力的集中。因此，能够提高上述粘接部分的可靠性。
在根据本发明第一或第二方面的工件固定器中，密封件可以包括与形成陶瓷体的材料相同的材料。
在这种情况下，密封件和陶瓷体可以由具有彼此相等的热膨胀系数的材料制成。因此，在密封件和陶瓷体之间的粘接部分，能够抑制由形成密封件和陶瓷体的材料的热膨胀系数的差异引起的热应力集中。因此，能够提高上述粘接部分的可靠性。
在根据本发明第一或第二方面的固定器中，陶瓷体可以包括氮化铝。
氮化铝对用于加工半导体基底的卤化气体具有高的抗蚀性。此外，由氮化铝制成的陶瓷体的颗粒产生率小于由除氮化铝外的材料制成的陶瓷体的颗粒产生率。另外，由于氮化铝的导热性相对较高，能够使在陶瓷体的表面(例如半导体基底等工件安装在此表面上)上的温度分布均匀。
在根据本发明第一或第二方面的工件固定器中，电源导电元件可以包括铁-镍-钴合金。
在上述铁-镍-钴合金与陶瓷之间的热膨胀系数的差别相对较小。因此，当制成电源导电元件与密封件制之间的粘接部分并且当工件固定器经受热循环时，可以减小电源导电元件与密封件之间的粘接部分产生热应力。
此外，上述铁-镍-钴合金对用作粘接件的玻璃具有高的浸润性。因此，能够提高在电源导电元件与密封件之间的粘接部分的可靠性。
在根据本发明第一或第二方面的工件固定器中，电源导电元件可以包括基底材料和涂层。基底材料可以包括从由钨、钼和它们的合金组成的组中选择至少一种材料。涂层可以在基底材料的表面上制成并包含至少镍和金中的一种。此外，涂层可以是包含至少镍和金中的一种的镀层。
在这种情况下，制成基底材料的金属(例如钨)的抗氧化性不是特别高；然而，电源导电元件的抗氧化性能够通过在其上涂敷含有镍或金的涂层而提高。此外，上述制成基底材料的材料是具有相对低的热膨胀系数的金属。因此，例如，在把电源导电元件与密封件粘接在一起的过程中热施加在连接部分时，能够减小因此产生的热应力。
根据本发明第三方面的加工设备包括根据本发明第一或第二方面的工件固定器。
通过用上述以相对合理的成本制作的高可靠性的工件，可以制造高可靠性的加工设备，在所述加工设备中，能够以低成本对工件(例如基底)进行处理。
用于半导体制造设备的基座需要以合理的成本制造，并能经受象对半导主体基底座进行蚀刻处理情况下的严峻条件。本发明的工件固定器能够以低成本制造，并能承受在半导体制造设备使用时的严峻运行条件。
实施方案
下面将参照图说明本发明的实施方案。在下面所示的图中，相同的或对等的组成元件指定相同的附图标记，并不将重复其中的说明。
第一实施方案
图1是根据本发明第一实施方案在加工设备中使用的工件固定器的示意性截面图。图2是说明图1所示工件固定器一部分的示意性放大截面图。图3是说明图1所示工件固定器中不同于图2部分的一部分的示意性放大截面图。下面将参照图1-3说明根据本发明第一实施方案的固定器。
如图1-3所示，固定器1是放在加工设备室内部的基座，它包括陶瓷体2和管形件6，所述管形件6在其后表面侧与陶瓷体2粘接。管形件6由陶瓷制成。固定器1在管形件6的底部与室壁表面(未示出)粘接。对于加工设备，例如，可以是半导体基底的制造步骤中使用的半导体制造设备(例如蚀刻设备或成膜设备)。
陶瓷体2在其表面上固定工件(例如半导体基底)。陶瓷体2包括由陶瓷制成的主体基底3和电路，所述电路包括电极4和嵌入主体基底3的加热器电路5。电极4可以是静电卡盘电极，其用于在陶瓷体2的表面上固定工件(例如基底)，或可以是等离子体产生(无线电频率(RF))电极，其用作产生等离子体以加工基底。此外，静电卡盘电极和等离子体产生电极都可以在陶瓷体2内制成。
供电端子7a至7c连接到电极4和加热器电路5的电路上。这些供电端子7a至7c由导电材料(例如金属)制成并被嵌入陶瓷体2中。每个供电端子7a至7c的一个末端都暴露在管形件6内陶瓷体2的表面。用作电源导电元件的端子侧电极线8放置得与这些相应的供电端子7a至7c相接触。端子侧电极线8放置在管形件6的内部。这些终端侧电极线8用金(Au)铜焊材料17在连接部分10处连接到相应的电源侧电极线9。镍(Ni)可以用作电源侧电极线9的材料。除了镍(Ni)，具有抗氧化性的导电材料可以用作电源侧电极线9的材料。拧入结构可以用作端子侧电极线8与电源侧电极线9之间的连接结构。例如，可以在端子侧电极线8的末端部分制成螺纹部分，可以在电源侧电极线9的末端部分制成螺纹孔，螺纹部分插入并固定在螺纹孔中，所述末端部分与端子侧电极线8相对。随后，通过把螺纹部分插入螺纹孔中并固定在一起，端子侧电极线8和相应的电源侧电极线9可以被连接并固定。
在端子侧电极线8与电源侧电极线9之间的连接部分10中，如图2所示，在动力侧电极9的末端部分制成末端开口部分15。端子侧电极线8的末端部分(与连接至供电端子7a至7c的末端相对的末端)被插入这些相应的末端开口部分15，在上述的状态下，金铜焊材料17被填入末端开口部分15。
此外，在管形件6内，由陶瓷制成的密封件11放在端子侧电极线8与电源侧电极线9之间的连接部分10上面的区域。在与管形件延伸方向垂直的方向上，平面图中的密封件11的形状大约与管形件的内周相同。此外，在密封件11内制成多个开口12。端子侧电极线8放置得穿过这些开口12。
端子侧电极线8和密封件11用使用玻璃13的附加粘接件在开口12处固定在一起。玻璃13作为填充开口12的密封材料，所述开口12是连接部分，这样，由管形件6、密封件11和陶瓷体2所包围的密封区域(在管形件6内第一末端部分侧的空间)与其它区域被密封件隔离(其它区域是与管形件6内的密封区域相对的区域和包围固定器1的外围的外部空间)。此外，密封件11和管形件6由作为粘接件的玻璃13彼此粘接和固定。结果，密封室11能够把管形件6内的密封区域与管形件内的相对区域(与密封区域相对的区域)隔离。另外，作为电源导电元件的端子侧电极线8从相对区域延伸，通过开口12穿过密封件11，延伸至管形件6内的密封区域，并通过供电端子7a至7c连接至电极4和加热器电路5。
位于密封件11与端子侧电极线8之间的粘接部分的玻璃13和位于密封件11与管形件6之间的粘接部分的玻璃13制成弯月形部分14。当玻璃13对密封件11、端子侧电极线8和管形件6的浸润性高时，上述弯月形部分14形成。当所述弯月形部分14形成时，粘接部分呈现高的可靠性，泄漏不可能发生。
位于密封件11与端子侧电极线8之间的粘接部分的玻璃13和位于密封件11与管形件6之间的粘接部分的玻璃13可以通过经密封件11把100g/cm2或更高的压力施加到玻璃13上同时进行热处理而制得。根据这样的处理，能够减少在玻璃13内的细小裂纹的数量。因此，除了密封性能的提高外，也能够提高包含玻璃3的粘接部分的粘接强度。
具有低的抗氧化性的材料(例如钨或钼)用作制加热器电路5或电极4的材料。相似地，在一些情况下，供电端子7a至7c也由具有低的抗氧化的材料制成。在本发明的固定器1中，端子侧电极线8与加热器电路5或陶瓷体2等的供电端子之间的连接部分位于密封区域(在管形件的第一末端侧的区域)，所述密封区域是由密封件11、管形件6和陶瓷体2所围成。因此，如果管形件6与陶瓷体2之间的粘接区域、管形件6与密封件11之间的粘接区域和密封件11与端子侧电极线8之间的粘接区域都制成具有预定的密封性，则端子侧电极线8与用于加热器电路5等的供电端子7之间的连接部分所位于的区域与固定器1周围环境(其它区域)隔离。因此，当(例如蚀刻)进行加工时，可以防止连接部分和用于加热器电路5和电极4的供电端子7被固定器1周围环境中存在的反应气体所腐蚀。
此外，由于密封件11放在管形件6的内部，因此上述的第一区域，即，在第一末端部分侧的管形件6内的区域，与除上述第一区域以外的区域隔离，不需要像过去那样使用管道供应惰性气体进入管形件6。由于与过去相比固定器1的结构得到简化，因此能够减少制造成本。此外，当使用固定器1加工(蚀刻等)半导体基底(即工件)时，不必要持续地供应惰性气体进入管形件6，因此，用固定器1能够减少运转成本。
另外，如果具有热膨胀系数彼此差异不大的适宜材料被选择作为陶瓷体2、管形件6、密封件11和终端侧电极元件6(这些元件构成固定器1)，则能够抑制由环境温度差异引起的热应力局部集中这样的问题发生。因此，可以获得对热循环产生的热滞后现象具有高可靠性的固定器1。
在如图1-3所示的固定器1中，由于密封件11放置得与陶瓷体2的表面有一段距离，因此密封件11不与它接触。因此，可以防止由于密封件11与陶瓷体2接触而使陶瓷体2内的温度分布不均匀。从而，能够进一步提高陶瓷体的温度分布的均匀性。
由于用作粘接件的玻璃13设在管形件6与密封件11之间的粘接部分，因此，密封件11与管形件6之间的缝隙能够由玻璃13填充。结果，能够提高上述粘接部分的密封性能。
此外，由于玻璃13的热膨胀系数相对低于金铜焊材料等的热膨胀系数，如果从各种材料中选择适当类型的玻璃13作为粘接件，则玻璃13的热膨胀系数能够制成与形成管形件6的陶瓷的热膨胀系数接近相等。因此，能够抑制在粘接部分的热应力集中。
如图3所示，玻璃13具有从管形件6的一部分表面延伸到密封件11的一部分表面的表面，并且玻璃有凹的横截面形(形成所谓的弯月形部分14)。当玻璃13对管形件6和密封件11的表面具有好的浸润性时，上述弯月形部分14形成。即，当粘接件具有凹弯月形时，粘接部分具有高的密封性。
此外，在如图1-3所示的固定器1中，玻璃13作为附加粘接件设在密封件11与端子侧电极线8之间的粘接部分。如图2所示，玻璃13具有从部分密封件11表面的一部分延伸到端子侧电极线8表面的一部分的表面，玻璃13的表面是凹弯月形(形成弯月形部分14)。当在玻璃13的表面上形成上述弯月部分14时，应能理解，玻璃13对密封件11和端子侧电极线8的表面具有好的浸润性。即，当形成上述弯月形部分14时，在密封件11与端子侧电极线8之间的粘接部分具有高密封性。此外，当玻璃13被用作所述另一个粘接件时，把玻璃13设在密封件11与端子侧电极线8之间粘接部分的热处理步骤能够在相对低的温度(大约1000℃或更低)下进行。因此，能够使选择端子侧电极线8的材料的自由度增大。
ZnO-SiO2-B2O3-基玻璃可以用作玻璃13。ZnO-SiO2-B2O3-基玻璃具有与陶瓷相等的热膨胀系数和对由陶瓷制成的管形件6和密封件11较高的浸润性。因此，如果这样的ZnO-SiO2-B2O3-基玻璃用作玻璃13，能够提高粘接部分的密封性和可靠性。
此外，制成密封件11的材料可以包含与制成管形件相同的材料。当这样选择材料时，密封件11能够由具有与管形件6几乎相等的热膨胀系数的材料制成。因此，防止由于密封件11与管形件6材料之间的热膨胀系数的差别而在密封件11和管形件6之间的粘接部分的热应力集中是可能的。
制成密封件11的材料可以包含与制成陶瓷体2的主体基底3的材料相同的材料。
在上述的情况下，密封件11和陶瓷体2可以由具有彼此几乎相等的热膨胀系数的材料制成。因此，与下文所述的本发明的第三实施方案的固定器1的情况相同，当密封件11和陶瓷体2直接粘接在一起时，可以防止由于密封件11与陶瓷体2材料之间的热膨胀系数差异而产生的粘接部分的热应力集中。
制成陶瓷体2的主体基底3的材料可以包含氮化铝。氮化铝对用于加工半导体基底的卤化气体具有高抗蚀性。此外，包含氮化铝的陶瓷体2与包含其它材料的陶瓷体相比呈现低的颗粒产生率。另外，由于氮化铝的导热性相对较高，能够使在陶瓷体2的表面(在此表面上安装例如半导体基底等工件)上的温度分布均匀。
另外，由密封件11、管形件6和陶瓷体2所包围的区域优选地处于真空或非氧化状态。在这种情况下，能够有效地抑制在端子侧电极线8或端子侧电极线8与供电端子之间的连接部分处发生氧化，所述供电端子用于加热器电路5或电极4，并位于上述区域内。
铁-镍-钴合金可以用作形成端子侧电极线8的材料。在这种情况下，铁-镍-钴合金的热膨胀系数与陶瓷的热膨胀系数差异不大。因此，当由陶瓷制成的端子侧电极线8与密封件11之间的连接部分形成并且固定器1经受热循环时，能够抑制在端子侧电极线8与密封件11之间的粘接部分处产生热应力。此外，上述铁-镍-钴合金对用作粘接件的玻璃具有较高的浸润性。因此，能够提高端子侧电极线8与密封件11之间的粘接部分的可靠性。
用作电源导电元件的端子侧电极线8可以包括基底材料和镀层，所述基底材料包括从由钨(W)、钼(Mo)和它们的合金组成的组中选择至少一种材料，所述镀层在基底材料上制成并是包含至少镍和金中的一种材料的涂层。在这种情况下，陶瓷和形成基底材料的上述金属之间的热膨胀系数差别相对较小。因此，当端子侧电极线8与密封件11之间的粘接部分形成时，能够抑制由端子侧电极线8与密封件11之间的热膨胀系数的差异引起的粘接部分处产生的热应力集中。
从密封区域泄漏到其它区域的的氦泄漏率优选地为10-8Pa.m3/s或更小，所述密封区域是由密封件11、管形件6和陶瓷体3所包围的区域。在这种情况下，能够安全地抑制在端子侧电极线8和端子侧电极线8与用于加热器电路5或电极4的供电端子之间的连接部分处发生氧化，所述端子侧电极线8和供电端子位于密封区域内。
当图1-3所示的固定器1被应用到用于加工半导体基底的加工设备时，半导体基底能够在不昂贵的成本下加工，除了这以外，能够获得具有高可靠性的加工设备。
第二实施方案
图4是根据本发明第二实施方案的工件固定器示意性截面图。下面将参照图4说明根据本发明第二实施方案的固定器。
如图4所示，本实施方案的固定器1基本上有与图1-3所示相同的结构；然而，在管形件6的内壁上制成用于确定密封件11位置的突出部分18。当密封件11的末端部分被压向突出部分18时，管形件6和密封件11用设置在其间的玻璃13粘接并固定在一起。
根据上述结构，能够获得与图1所示的固定器1相同的优点，同时，由于存在突出部分18，能够增加管形件6与密封件11彼此相对的面积。因此，增加了管形件6与密封件11之间的粘接部分的可靠性。结果，泄漏产生率得到有效减小。
第三实施方案
图5是根据本发明第三实施方案的工件固定器示意性截面图。下面将参照图5说明根据本发明第三实施方案的固定器。
如图5所示，本实施方案的固定器1基本上有与图1-3所示固定器相同的结构；然而，密封件11放置的位置不同。即，密封件11放在管形件6的内部从而与陶瓷体2的后表面紧密接触。
此外，如此放置的密封件11用玻璃13固定到管形件6和端子侧电极线8上。
根据上述结构，能够获得与图1-3所示的固定器1相同的优点，同时，由于密封件11与陶瓷体2的后表面接触，陶瓷体2能够固定密封件11。结果，能够减小密封件11的厚度。因此，设计密封件11的自由度能够更大。
此外，在上述情况下，通过提供玻璃作为陶瓷体2与密封件11之间的固定粘接件，陶瓷体2和密封件11可以彼此粘接。因此，能够获得与图4所示的固定器1相同的优点。此外，设在陶瓷体2与密封件11之间的玻璃能够通过热处理同时通过密封件11侧施加100g/cm2或更大的压力而制成。在这种情况下，由于玻璃能够除去细小缝隙的数量，因此能够提高陶瓷体2与密封件11之间的粘接部分的密封性，另外还改善了粘接强度。
第四实施方案
图6是根据本发明第四实施方案的工件固定器示意性截面图。图7是说明图6所示固定器一部分的示意性截面图。下面将参照图6和7说明根据本发明第四实施方案的固定器。
如图6和7所示，用作半导体制造设备基座的固定器1基本上具有图5所示相同的结构；然而，密封件21(如图6)的结构与其不同。即，在如图6和7所示的固定器1中，管形密封件21放在管形件6的内部以便包围用作电源导电元件的端子侧电极线8与电路(例如电极4和加热器电路5)之间的连接部分的周围。密封件21用玻璃13粘接并固定到陶瓷体2的表面，所述陶瓷体包含氮化铝。此外，在密封件21内部(在密封件21的开口部分)放置端子侧电极线8，在端子侧电极线8与密封件21之间设置了玻璃13作为所述另一个粘接件。可以用铁-镍-钴合金作为端子侧电极线8的材料。密封件21使具有加热器电路5和电极4的端子侧电极线8的连接部分与包围密封件21的周围环境隔离。
作为所述另一个粘接件的玻璃13有从部分密封件21表面的一部分延伸到端子侧电极线8的表面的一部分表面，玻璃13的表面具有凹的横截面形(形成所谓的弯月形)。结果，在本发明的第一实施方案的固定器1的情况下，能够通过用密封件21与端子侧电极线8之间的粘接部分的玻璃13获得高密封性。
此外，在图6和7所示的固定器1中，端子侧电极线8与陶瓷体2的电路之间的连接部分(例如加热器电路5和电极4的供电端子)位于由密封件21和陶瓷体2所包围的区域。当密封件21和陶瓷体2之间的粘接区域用玻璃13制成以便有一个预定的密封性，并且密封件21和端子侧电极线8用玻璃13固定在一起时，连接部分所位于的区域与包围密封件21外围的周围环境(其它区域)隔离。因此，当热处理(例如蚀刻)进行时，本发明的第一实施方案能够防止电路或制成连接部分的材料被管形件6等内部存在的空气中的氧腐蚀。
此外，由于密封件21放置在管形件6的内部，并且上述连接部分与包围密封件21外围的区域隔离(密封)，因此不需要像过去一样供应惰性气体进入管形件6的管道。因此，由于能够简化固定器1的结构，制造成本降低。此外，当用固定器1通过蚀刻等来加工工件时，不必要持续供应惰性气体进入管形件6，因此运转成本也能够通过用固定器1而减少。
热膨胀系数彼此差异不大的材料可以用作陶瓷体2、密封件21、端子侧电极线8和电源侧电极线9的材料。在这种情况下，能够防止热应力的局部集中，例如，由于周围温度的变化而集中在密封件21和陶瓷体2的材料之间的粘接部分。
如上所述，由于端子侧电极线8和电路(加热器电路5和电极4)之间的每一个连接部分都分别设有密封件21，能够减小密封件21的尺寸。因此密封件21的成本降低。另外，由于能够减小陶瓷体2与密封件21彼此接触的面积，能够降低密封件21对陶瓷体2内的温度分布的影响。结果，由于陶瓷体2的温度分布能够更均匀，放在陶瓷体2上的工件(例如半导体基底)的温度分布也能够更均匀。
在图6和7所示的固定器1中，在终端侧电力线8和加热器电路5和电极4的供电端子处，玻璃13作为端子侧电极线8和密封件21之间的附加粘接件被填充。在这种情况下，只要密封件21和终端侧电力线8在密封件21的底部安全地粘接在一起并密封，在密封件21的内壁和端子侧电极线8之间，例如在密封件21的中部或上部，可以形成缝隙。优选地，缝隙应该是真空或非氧化性环境。在这种情况下，能够有效地防止端子侧电极线8和端子侧电极线8与电路(例如加热器电路5)之间的连接部分被氧化。
在固定器1中，从端子侧电极线8与电路(例如加热器电路5)之间的连接部分所位于的区域到包围密封件21的区域的氦泄漏率优选地为10-8Pa.m3/s或更小。在这种情况下，能够安全地抑制端子侧电极线8和终端电极线8与加热器电路5等的供电端子之间的连接部分的氧化，所述连接部分位于密封件21的内部。
在固定器1中，在陶瓷体2与密封件21之间的粘接部分，可以提供作为粘接件的玻璃。在这种情况下，密封件21与陶瓷体2之间的缝隙能够用玻璃来填充。结果，粘接部分的密封性能得到提高。
如图6和7所示，作为粘接件的玻璃13具有从陶瓷体2的后表面的一部分延伸到密封件21表面的一部分的表面，并且玻璃13的表面是凹弯月形。在这种情况下，应能理解，玻璃13对密封件21和陶瓷体2的表面具有好的浸润性，并密封件21与陶瓷体2的连接部分具有高密封性。因此，必定能够防止在粘接部分的产生泄漏。
如本发明的第一实施方案，ZnO-SiO2-B2O3-基玻璃可以用作玻璃13。此外，形成密封件21的材料可以包含与形成管形件6的材料相同的材料。此外，形成密封件21的材料可以包含形成陶瓷体2的材料。
图8是说明根据本发明第四实施方案的图6和7所示的工件固定器的第一修改实例的示意性截面图。图9说明图8所示工件固定器一部分的示意性截面图。下面将参照图8和9说明根据本发明的第四实施方案的固定器的第一修改实例。
如图8和图9所示，除了用于将密封件21粘接在陶瓷体2上的玻璃13的形状不同外，作为半导体制造设备的基座的固定器1基本上具有与图6和7所示的固定器1相同的结构。即，在图8和9所示的固定器1中，玻璃13设在密封件21与陶瓷体2之间。此外，玻璃13放在以便包围并密封端子侧电极线8与供电端子7a至7c之间的连接部分的位置。另外，在密封件21与端子侧电极线8之间，有一个不具有玻璃13的空间。即在密封件21与端子侧电极线8之间，玻璃13仅设在陶瓷体2侧。这种结构能够提供与图6和7所示的固定器1相同的优势。
在将玻璃13固定在固定器1中的热处理过程中，压力优选通过密封件21施加到玻璃13上。在这种情况下，100g/cm2或更大的压力优选地从密封件21侧施加到玻璃13上。因此，能够减少或消除玻璃13与陶瓷体2、密封件21或端子侧电极线8的界面之间存在的细小的缝隙数量。结果，能够减小从供电端子7a至7c和端子侧电极线8之间的连接部分所位于的每一个区域的氦泄漏率，即，能够提高密封性。此外，当施加100g/cm2或更大的压力时，能够获得与第四实施方案接近相同的优点；然而，当压力小于100g/cm2时，不能获得降低氦泄漏率的重要作用。
图10是说明根据本发明第四实施方案图6和7所示的工件固定器的第二修改实例的示意性截面图。图11是说明图10所示工件固定器一部分的示意性截面图。下面将参照图10和11说明根据本发明第四实施方案的固定器的第二修改实例。
如图10和11所示，除了陶瓷体2表面的形状不同外，作为半导体制造设备的基座的固定器1基本上具有与图8和9所示的固定器1相同的结构。即，在图10所示的固定器1中，在陶瓷体2的后表面侧上制成三个凹槽25(如图11)。在平面图中凹槽25的形状可以为圆形或多边形。此外，在凹槽25的底壁，暴露出供电端子7a至7c。暴露在凹槽25底壁的供电端子7a至7c的末端表面连接至相应的端子侧电极线8。密封件21和玻璃13设在供电端子7a至7c与端子侧电极线8之间的连接部分周围，如图8和9所示的固定器1中。
如此制成的结构提供与图8和9所示的固定器1相同的优点。此外，由于供电端子7a至7c与端子侧电极线8之间的连接部分放在凹槽25内部，如果任何应力沿横向施加到端子侧电极线8上(即例如当横向应力施加到连接部分)，则应力不仅分散地施加到玻璃13与凹槽25的底壁之间的粘接部分，而且也施加到凹槽25的侧壁上。因此，能够提高连接部分的耐久力。在这种情况下，玻璃13或密封件21优选地放在以便与凹槽25的侧壁接触的位置。通过这样的结构，由于玻璃13或密封件21由凹槽25的侧壁支撑，能够有效地提高连接部分对外力的耐久力。
在本发明的上述实施方案中，供电端子7a至7c与端子侧电极线8之间的连接部分可以具有拧入结构。例如，可以在供电端子7a至7c的每一个的末段部分制成螺纹部分，可以在端子侧电极线8的每一个的上部(对应每一个供电端子7a至7c)制成螺纹孔。随后，通过把螺纹部分插入螺纹孔并固定在一起，端子侧电极线8和相应的供电端子7a至7c可以相互连接。
实例
为了证实根据本发明的固定器的优点，进行如下实验。
首先，制备四种粉末状基底材料，其成分如表1所示。
表I
序号 质量比
成分1  AlN∶Y2O3＝100∶5
成分2  AlN∶Y2O3＝100∶0.5
成分3  Al2O3∶CaO∶MgO＝100∶0.2∶0.2
成分4  AlN∶CaO＝100∶2.0
对每一个具有如上表1所示成分的基底材料，加入粘结剂和溶剂，然后，用球磨机进行混合，因此制成具有成分(成分1到4)的料浆。
然后，具有表1所示的成分1到4的各个料浆通过刮浆刀方法制成薄片。如此制成的薄片(生片)被切成圆形，在进行完烧结后具有350mm的直径。然后，通过丝网印刷方法把含有钨的浆糊涂敷在所制成的圆形的薄片，进而制成加热器电路。
然后，不设有加热器电路的许多薄片层压在上述制成的加热器的表面上。此外，在这个层压薄板的表面层压具有等离子形成电极或静电电极(静电卡盘)的薄片，所述等离子形成电极或静电电极通过丝网印刷方法涂敷含有钨的浆糊制成。因此，制成了有薄片组成的层压薄板。
因此制成的层压薄板通过在氮气环境下700℃的热处理进行脱脂。
然后，使用具有成分1、2和4的料浆的层压薄板在氮气下被加热到1800℃进行烧结。由具有成分3的料浆制成的层压薄板在氮气下被加热到1600℃进行烧结。然后，在预定的位置制成用于供应电流至加热器电路的供电端子和静电电极或等离子形成电极。这样制成由上述成分组成的陶瓷体。
然后，具有表1所示的成分1至4的每一个料浆通过喷雾干燥法制成颗粒。用这些颗粒作为基底材料，用干压法制成圆柱型体。这些型体在氮气流环境中700℃的加热温度下被脱脂。然后，分别在与上述具有成分1-4的陶瓷体烧结相同的条件下进行烧结处理。
进行完上述烧结处理之后，对如此制成的圆柱烧结体进行加工。结果，获得内径50mm、外径60mm、长200mm的管形件。
除了那些管形件，通过与上述步骤相同的步骤也能制成具有与上述管形件不同结构的管形件。在这些管形件的内壁上，与陶瓷体粘接的连接部分距离30mm的位置上(管形件的末端)设置了用于固定密封件的凸出部分。用作固定部分的突出部分为5mm高(从管形件的内壁开始的高度)，内径为40mm。
把由Al2O3-Y2O3-AlN组成的料浆涂敷在管形件的末端表面。管形件和陶瓷体通过用料浆涂层表面与陶瓷体的后表面接触而连接在一起，如此制成的连接体在与烧结陶瓷体工艺相同的条件下经过热处理。结果，每一个陶瓷体和每一个管形件都粘接在一起。在每一个连接体中，把电力从外部供应到嵌入陶瓷体内部的加热器、静电电极和等离子形成电极的各个供电端子的末端暴露在位于管形件的内部的表面区域。
然后，作为供电元件的终端侧电极线连接至加热器、静电电极和等离子形成电极的供电端子。通过这些电极线，电流能够供应至加热器、静电电极和等离子形成电极。
此外，分别具有成分1至4的薄片被切成预定尺寸，然后，象制成陶瓷体的情况一样，它们经过热处理而变成烧结体。如果必要，烧结体可以通过层压许多薄片而制成，以具有预定的厚度。然后，如此制成的烧结体经过加工以在其内制成为端子侧电极线穿过的开口部分。此外，层压体经过加工以调整它们的外围尺寸，使它们能够插入管形件的内部。这样可以制成密封件。此外，用相似的方式制成了另一种密封件，所述密封件如本发明的第四实施方案所述，用于端子侧电极线与电路之间的每一个连接部分。
然后，在每一个陶瓷体设有管形件、供电端子和作为供电元件的电极线之后，密封件每一个都插入管形件内部。可选择地，可以通过把密封件固定至管形件内部而制成连接体，然后连接体粘接至陶瓷体。此外，在陶瓷体上设置上述另一种密封件，以包围端子侧电极线的每一个连接部分。
然后，在管形件与密封件之间和电力线与密封件之间分别涂敷玻璃。密封件分别通过在氮气环境、氩气环境、真空环境或在由密封件、管形件和陶瓷体所密封的区域中的空气下以700℃的温度加热处理而固定。此外，在具有上述另一种密封件的样品上，在密封件与陶瓷体之间及电极线与密封件之间分别涂敷玻璃，其后，在与上述相似的方式下进行加热处理。在一些样品中，通过密封件把100g/cm2或更大的压力施加到玻璃上时进行热处理。这样密封件分别被固定，每一个被密封件和陶瓷体所包围的区域都被密封。在这些实例中用于密封的玻璃是ZnO-SiO2-B2O3结晶玻璃。
根据上述方法，制备了如表II至VI所示的68个样品。此外，为了证实在玻璃的加热处理过程中所施加的压力的影响，制备了表VII至IX所示的39个样品。表II至IX说明在如下实验中所用的制造样品的条件及其评价结果。
表II
样品号 类型 陶瓷体材料 管形件材料 密封件材料 密封 密封环境 电极线材料 弯月形成 泄漏率(Pa.m3/s) 抗氧化性(空气中750℃)
1 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
2 实例 成分1 成分1 成分1 空间 Ar 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
3 实例 成分1 成分1 成分1 空间 真空 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
4 比较实例 成分1 成分1 成分1 空间 空气 铁镍钴合金 不是 不可密封(供电端子氧化)
5 比较实例 成分1 成分1 成分3 空间 N2 铁镍钴合金 不是 不可密封(供电端子氧化)
6 比较实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 镍 不是 不可密封(玻璃损坏)
7 实例 成分1 成分1 成分2 空间 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
8 实例 成分1 成分1 成分4 空间 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
9 实例 成分2 成分2 成分1 空间 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
10 实例 成分3 成分3 成分3 空间 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
11 比较实例 成分3 成分3 成分1 空间 N2 铁镍钴合金 不是 不可密封(玻璃损坏)
12 实例 成分1 成分2 成分4 空间 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
13 实例 成分1 成分1 成分1 接触 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
14 实例 成分1 成分1 成分1 接触 Ar 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
15 实例 成分1 成分1 成分1 接触 真空 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
表III
样品号   类型   陶瓷体材料   管形件材料   密封件材料   密封   密封环境   电极线材料   弯月形成   泄漏率(Pa.m3/s)  抗氧化性(空气中750℃)
16 比较实例 成分1 成分1 成分1 接触 空气 铁镍钴合金 不是 不可密封(供电端子氧化)
17 比较实例 成分1 成分1 成分3 接触 N2 铁镍钴合金 不是 不可密封(供电端子氧化)
18 比较实例 成分1 成分1 成分1 接触 N2 镍 不是 不可密封(玻璃损坏)
19 实例 成分1 成分1 成分2 接触 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
20 实例 成分1 成分1 成分4 接触 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
21 实例 成分2 成分2 成分1 接触 N2 镍 是 10-8或更小 好
22 实例 成分3 成分3 成分3 接触 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
23 比较实例 成分3 成分3 成分1 接触 N2 铁镍钴合金 不是 不可密封(玻璃损坏)
24 实例 成分1 成分2 成分4 接触 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
表IV
样品号 类型 陶瓷体材料 管形件材料 密封件材料 密封 密封环境 电极线材料 弯月形成 泄漏率(Pa.m3/s) 抗氧化性(空气中750℃)
25 实例 成分1 成分1 成分1 单独 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
26 实例 成分1 成分1 成分1 单独 Ar 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
27 实例 成分1 成分1 成分1 单独 真空 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
28 比较实例 成分1 成分1 成分1 单独 空气 铁镍钴合金 不是 不可密封
29 实例 成分1 成分1 成分3 单独 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
30 比较实例 成分1 成分1 成分1 单独 N2 镍 不是 不可密封
31 实例 成分1 成分1 成分2 单独 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
32 实例 成分1 成分1 成分4 单独 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
33 实例 成分2 成分2 成分1 单独 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
34 实例 成分3 成分3 成分3 单独 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
35 比较实例 成分3 成分3 成分1 单独 N2 铁镍钴合金 不是 不可密封
36 实例 成分1 成分2 成分4 单独 N2 铁镍钴合金 是 10-8或更小 好
表V
样品号 类型 陶瓷体材料 管形件材料 密封件材料 密封 密封环境 电极线材料 弯月形成 泄漏率(Pa.m3/s) 抗氧化性(空气中750℃)
37 比较实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 钨(无镀层) 是 10-8或更小 被氧化
38 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 钨-1 是 10-8或更小 好
39 实例 成分1 成分1 成分1 空间 真空 钨-2 是 10-8或更小 好
40 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 钨-3 是 10-8或更小 好
41 比较实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 铜-钨(无镀层) 是 10-8或更小 被氧化
42 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 铜-钨-1 是 10-8或更小 好
43 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 铜-钨-2 是 10-8或更小 好
44 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 铜-钨-3 是 10-8或更小 好
45 比较实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 钼(无镀层) 是 10-8或更小 被氧化
46 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 钼-1 是 10-8或更小 好
47 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 钼-2 是 10-8或更小 好
48 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 钼-3 是 10-8或更小 好
49 比较实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 铜-钼(无镀层) 是 10-8或更小 被氧化
50 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 铜-钼-1 是 10-8或更小 好
51 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 铜-钼-2 是 10-8或更小 好
52 实例 成分1 成分1 成分1 空间 N2 铜-钼-3 是 10-8或更小 好
表VI
样品号   类型   陶瓷体材料   管形件材料   密封件材料   密封   密封环境   电极线材料   弯月形成   泄漏率(Pa.m3/s)   抗氧化(空气中750℃)
  53   比较实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   钨(无镀层)   是   10-8或更小   被氧化
  54   实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   钨-1   是   10-8或更小   好
  55   实例   成分1   成分1   成分1   空间   真空   钨-2   是   10-8或更小   好
  56   实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   钨-3   是   10-8或更小   好
  57   比较实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   铜-钨(无镀层)   是   10-8或更小   被氧化
  58   实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   铜-钨-1   是   10-8或更小   好
  59   实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   铜-钨-2   是   10-8或更小   好
  60   实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   铜-钨-3   是   10-8或更小   好
  61   比较实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   钼(无镀层)   是   10-8或更小   被氧化
  62   实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   钼-1   是   10-8或更小   好
  63   实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   钼-2   是   10-8或更小   好
  64   实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   钼-3   是   10-8或更小   好
  65   比较实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   铜-钼(无镀层)   是   10-8或更小   被氧化
  66   实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   铜-钼-1   是   10-8或更小   好
  67   实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   铜-钼-2   是   10-8或更小   好
  68   实例   成分1   成分1   成分1   空间   N2   铜-钼-3   是   10-8或更小   好
表VII
样品号  类型 陶瓷体材料 管形件材料 密封件材料   密封 密封环境   电极线材料   密封载荷   泄漏率(Pa.m3/s) 抗氧化(空气中750℃)
69 实例 成分1 成分1 成分1 与玻璃接触(图8) N2 铁镍钴合金 无 10-8或更小 好
70 比较实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钨 无 10-8或更小 不好
71 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钨-1 无 10-8或更小 好
72 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钨-1 100g/cm2 10-8或更小 好
73 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钨-2 无 10-8或更小 好
74 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钨-2 100g/cm2 10-8或更小 好
75 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钨-3 无 10-8或更小 好
76 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钨-3 100g/cm2 10-8或更小 好
77 比较实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钼 无 10-8或更小 不好
78 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钼-1 无 10-8或更小 好
79 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钼-1 100g/cm2 10-8或更小 好
80 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钼-2 无 10-8或更小 好
81 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钼-2 100g/cm2 10-8或更小 好
82 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钼-3 无 10-8或更小 好
83 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 钼-3 100g/cm2 10-8或更小 好
84 比较实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钨 无 10-8或更小 不好
表VIII
样品号   类型   陶瓷体材料   管形件材料   密封件材料   密封 密封环境   电极线材料   密封载荷   泄漏率(Pa.m3/s) 抗氧化(空气中750℃)
85 实例 成分1 成分1 成分1 与玻璃接触(图8) N2 铜-钨-1 无 10-8或更小 好
86 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钨-1 100g/cm2 10-8或更小 好
87 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钨-2 无 10-8或更小 好
88 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钨-2 100g/cm2 10-8或更小 好
89 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钨-3 无 10-8或更小 好
90 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钨-3 100g/cm2 10-8或更小 好
91 比较实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钼 无 10-8或更小 不好
92 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钼-1 无 10-8或更小 好
93 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钼-1 100g/cm2 10-8或更小 好
94 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钼-2 无 10-8或更小 好
95 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钼-2 100g/cm2 10-8或更小 好
96 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钼-3 无 10-8或更小 好
97 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铜-钼-3 100g/cm2 10-8或更小 好
98 实例 成分1 成分1 成分1 同上 N2 铁镍钴合金 100g/cm2 10-8或更小 好
99 实例 成分1 成分1 成分1 同上 Ar 铁镍钴合金 无 10-8或更小 好
100 实例 成分1 成分1 成分1 同上 Ar 铁镍钴合金 100g/cm2 10-8或更小 好
表IX
样品号   类型   陶瓷体材料   管形件材料   密封件材料   密封 密封环境   电极线材料   密封载荷   泄漏率(Pa.m3/s) 抗氧化(空气中750℃)
101 实例 成分1 成分1 成分1 与玻璃接触(图8) 真空 铁镍钴合金 无 10-8或更小 好
102 实例 成分1 成分1 成分2 同上 N2 铁镍钴合金 无 10-8或更小 好
103 实例 成分1 成分1 成分4 同上 N2 铁镍钴合金 无 10-8或更小 好
104 实例 成分2 成分2 成分1 同上 N2 铁镍钴合金 无 10-8或更小 好
105 实例 成分3 成分3 成分3 同上 N2 铁镍钴合金 无 10-8或更小 好
106 比较实例 成分3 成分3 成分1 同上 N2 铁镍钴合金 无 不可密封(玻璃损坏)
107 实例 成分1 成分2 成分4 同上 N2 铁镍钴合金 无 10-8或更小 好
在表中“电极线材料”栏目中，铜-钨意指铜(Cu)-钨(W)合金。在表V的“电极线材料”栏目中，样品38的“钨-1”指电极线由具有2um厚的镍镀层(下文指“第一镀层”)的钨基底材料组成的电极线。在栏目“电极线材料”中样品39的“钨-2”指具有1um厚的金(Au)镀层(下文指“第二镀层”)的钨(W)基底材料作为涂层用作电极线。在“电极线材料”栏目中样品40的“钨-3”指具有2um厚的镍(Ni) 镀层和在镍镀层上的1um厚的金镀层(下文指“第三镀层”)的钨(W)基底材料用作电极线。
在栏目“电极线材料”中，样品42-44的“铜-钨-1”、“铜-钨-2”和“铜-钨-3”指电极线每一个都分别由具有第一、第二和第三镀层的铜-钨合金基底材料组成。在栏目“电极线材料”中，样品46-48的“钼-1”至“钼-3”指电极线每一个都分别由具有第一至第三镀层的钼基底材料制成。在表VII至IX的栏目“密封”中，词语“与玻璃接触”(图8)指采用图8所示的固定器的密封类型。
为了确定固定器的热阻和抗氧化性，每个样品在空气中经受1000小时750℃的热处理。然后，在热处理之后，通过测量加热器电路的电路阻值，来评价每个样品相对电极线与加热器电路等之间的连接部分(供电端子等)的氧化。结果，可以确定根据本发明实施方案制成的固定器样品具有足够的抗氧化性，如图2-9所示。
然后，为了确定每个样品的密封部分(由陶瓷体、管形件和密封件所包围的区域)的密封性，制成测量孔19，所述测量孔19是一个从陶瓷体的表面(圆片安装在其上)穿到密封部分的孔，如图12和13所示。对于具有相应于图6和7所示的根据本发明的第四实施方案结构的样品，测量孔19在密封件21的侧壁上制成以便延伸至其内周，如图14所示。对于具有相应于图8所示的根据本发明第四实施方案的第一修改实例结构的样品(样品69至107)，为了确定密封性，制成测量孔，其是一个从陶瓷体的表面(圆片安装在其上)穿到密封部分的孔。图12至14每一个都是说明用于密封性能的测量的样品的示意性截面图。通过机加工制成的测量孔19，沿箭头20所示的方向排空密封区域的内部(由管形件、密封件和陶瓷体所包围的区域)和密封部分(由密封件和陶瓷体所包围的区域)，随后用氦探测器对每个样品进行泄漏率测量。结果如表II至IX所示。从表II至IX可以看出，根据本发明实施方案的每一个样品的密封区域具有足够的密封性能。
此外，相对于用作粘接件的玻璃与管形件、密封件、陶瓷体或电极线之间的弯月部分的形成来评估密封部分(密封件与端子侧电极线的粘接部分、密封件与陶瓷体之间的粘接部分)。结果如表II至VI所示。从表II至VI可以看出，在具有弯月部分的每一个固定器样品，密封区域都有高的密封性能。
考虑到样品69至107，表VII至IX中示出了是否在加热处理过程中施加压力(当进行密封时)，应能理解，在密封过程中施加压力的样品具有较高的密封性能。
虽然在表II至IX未示出，钼(Mo)或钨(W)用作形成嵌入在陶瓷体中的供电端子的材料。当钼(Mo)或钨(W)用作制供电端子的材料时，材料在优势方面不存在可意识到的差别。
在表II至VII中的栏目“密封”中，示出了“空间”、“接触”和“单独”。“空间”指一种结构，在本发明的第一实施方案情况下，由于密封件和陶瓷体放置得彼此分离，在此结构中由密封件、管形件和陶瓷体形成一个空间作为密封区域。术语“接触”指一种结构，在此结构中，如本发明的第三实施方案情况下，密封件与陶瓷体的后表面接触。此外，“单独”指一种结构，如本发明的第四实施方案情况下，对电极线与端子侧电极线之间相应的连接部分设置了单独密封件。术语“与玻璃接触(图8)”指一种结构，在图8所示的固定器的情况下，玻璃仅设在密封件的陶瓷体侧。
栏目“密封环境”说明了一种用在热处理下的环境，所述热处理在玻璃之后使密封件粘接和固定到电极线或管形件上。在栏目“电极线材料”中所示的材料是用作将电极线连接至电路(例如加热器电路、静电电极和等离子形成电极，它们都镶嵌在陶瓷体中)的供电端子的材料。
通过举例说明了上述实施方案和实例，本发明并不限制于此。权利要求书披露了本发明的精神和范围，此外，在不脱离本发明原理和范围下可以有选择地进行修改。

Claims (39)

1.用于固定工件的工件固定器，包括：
陶瓷体，其具有电路并固定工件；
管形件，其具有固定至陶瓷体的后表面的末端部分即“第一末端部分”；
密封件，其放置在管形件的内部并粘接至其上，并把管形件内部空间分成两个区域：在第一末端部分侧的区域即“密封区域”和在相对侧区域即“相对区域”；和
电源导电元件，其从相对侧穿过密封件至密封区域侧，并与陶瓷体的电路电气连接。
2.根据权利要求1所述的工件固定器，其中密封件与陶瓷体的后表面接触。
3.根据权利要求1所述的工件固定器，其中密封件放在与陶瓷体的后表面有一定距离的位置。
4.根据权利要求1所述的工件固定器，其中密封件通过固定粘接件粘接至陶瓷体的后表面。
5.根据权利要求4所述的工件固定器，其中固定粘接件通过加热固定粘接材料同时通过密封件在其上施加100g/cm2或更大的压力而制成。
6.根据权利要求1所述的工件固定器，其中由密封件、管形件和陶瓷体确定的区域是真空或非氧化性环境。
7.根据权利要求1所述的工件固定器，其中从由密封件、管形件和陶瓷体确定的区域到其它区域的氦泄漏率是10-8Pa.m3/s或更少。
8.根据权利要求1所述的工件固定器，其中管形件和密封件通过在其间设置的粘接件而粘接在一起。
9.根据权利要求8所述的工件固定器，其中粘接件通过加热粘接材料同时通过密封件在其上施加100g/cm2或更大的压力而制成。
10.根据权利要求9所述的工件固定器，其中粘接件具有从管形件内表面的一部分延伸至密封件表面的一部分的表面，并且粘接件的表面是凹弯月形。
11.根据权利要求8所述的工件固定器，其中粘接件具有从管形件内表面的一部分延伸至密封件表面的一部分的表面，并且粘接件的表面是凹弯月形。
12.根据权利要求8所述的工件固定器，其中粘接件包括玻璃。
13.根据权利要求12所述的工件固定器，其中玻璃是ZnO-SiO2-B2O3-基玻璃。
14.根据权利要求8所述的工件固定器，其中
密封件与电源导电元件之间的粘接部分包括设在密封件与电源导电元件之间的附加粘接件，
所述粘接件具有从密封件内表面的一部分延伸至电源导电元件表面的一部分的表面，和
所述附加粘接件的表面是凹弯月形。
15.根据权利要求1所述的工件固定器，其中密封件包括与制成管形件材料相同的材料。
16.根据权利要求1所述的工件固定器，其中密封件包括与制成陶瓷体材料相同的材料。
17.根据权利要求1所述的工件固定器，其中陶瓷体包括氮化铝。
18.根据权利要求1所述的工件固定器，其中电源导电元件包括铁-镍-钴合金。
19.根据权利要求1所述的工件固定器，其中电源导电元件包括：
基底材料，其包含从由钨、钼和其合金组成的组中至少选择其一；和
涂层，其设置在所述基底材料的表面上，并包含至少镍和金中的一种。
20.一种设有根据权利要求1的工件固定器的加工设备。
21.一种设有根据权利要求1的工件固定器的半导体制造设备。
22.一种固定工件的工件固定器，包括：
陶瓷体，其具有电路并固定工件；
管形件，其具有固定至陶瓷体的后表面的末端部分；
电源导电元件，其与管形件内部的连接部分的电路电气连接；和
密封件，其放置在管形件内部，并连接至位于管形件内部的连接部分处的陶瓷体；
多个密封件，其放在管形件的内部并固定至陶瓷体的后表面上以便形成密封部分，每一个所述密封部分包围各个连接部分；
其中密封件把连接部分的密封部分与包围密封件的外围环境隔离。
23.根据权利要求22所述的工件固定器，其中电源导电元件与电路连接在一起的连接部分的密封部分是真空或非氧化性环境。
24.根据权利要求23所述的工件固定器，其中从电源导电元件与电路连接在一起的连接部分的密封部分到其它区域的氦泄漏率是10-8Pa.m3/s或更少。
25.根据权利要求22所述的工件固定器，其中从电源导电元件与电路连接在一起的连接部分的密封部分到其它区域的氦泄漏率是10-8Pa.m3/s或更少。
26.根据权利要求22所述的工件固定器，其中粘接部分包括设在陶瓷体与密封件之间的粘接件。
27.根据权利要求26所述的工件固定器，其中粘接件通过加热粘接材料同时通过密封件在其上施加100g/cm2或更大的压力而制成。
28.根据权利要求27所述的工件固定器，其中粘接件具有从陶瓷体后表面的一部分延伸至密封件表面的一部分的表面，并且粘接件的表面是凹弯月形。
29.根据权利要求26所述的工件固定器，其中粘接件具有从陶瓷体后表面的一部分延伸至密封件表面的一部分的表面，并且粘接件的表面是凹弯月形。
30.根据权利要求26所述的工件固定器，其中粘接件包括玻璃。
31.根据权利要求30所述的工件固定器，其中玻璃是ZnO-SiO2-B2O3-基玻璃。
32.根据权利要求26所述的工件固定器，其中
密封件与电源导电元件之间的粘接部分包括设在密封件与电源导电元件之间的附加粘接件，
粘接件具有从密封件后表面的一部分延伸至电源导电元件表面的一部分的表面，和
附加粘接件的表面是凹弯月形。
33.根据权利要求22所述的工件固定器，其中密封件包括与制成管形件的材料相同的材料。
34.根据权利要求22所述的工件固定器，其中密封件包括与制成陶瓷体材料相同的材料。
35.根据权利要求22所述的工件固定器，其中陶瓷体包括氮化铝。
36.根据权利要求22所述的工件固定器，其中电源导电元件包括铁-镍-钴合金。
37.根据权利要求22所述的工件固定器，其中电源导电元件包括：
基底材料，其包含从由钨、钼和其合金组成的组中至少选择一个；和
涂层，其设在所述基底材料的表面上并包含镍和金中的至少一个。
38.一种设有根据权利要求22的工件固定器的加工设备。
39.一种设有根据权利要求22的工件固定器的半导体制造设备。
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