TW202207341A - 陶瓷結構、靜電夾盤及基板固定裝置 - Google Patents

陶瓷結構、靜電夾盤及基板固定裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW202207341A
TW202207341A TW110123678A TW110123678A TW202207341A TW 202207341 A TW202207341 A TW 202207341A TW 110123678 A TW110123678 A TW 110123678A TW 110123678 A TW110123678 A TW 110123678A TW 202207341 A TW202207341 A TW 202207341A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
conductor
ceramic structure
conductor portion
tungsten
ceramic
Prior art date
Application number
TW110123678A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI857234B (zh
Inventor
峯村知剛
Original Assignee
日商新光電氣工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商新光電氣工業股份有限公司 filed Critical 日商新光電氣工業股份有限公司
Publication of TW202207341A publication Critical patent/TW202207341A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI857234B publication Critical patent/TWI857234B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/855—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing boron, carbon, oxygen or nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one thermoelectric or thermomagnetic element covered by groups H10N10/00 - H10N15/00
    • H10N19/101—Multiple thermocouples connected in a cascade arrangement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/04—Ceramic interlayers
    • C04B2237/06—Oxidic interlayers
    • C04B2237/062—Oxidic interlayers based on silica or silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/343—Alumina or aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/401—Cermets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/402—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/403—Refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/404—Manganese or rhenium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/68—Forming laminates or joining articles wherein at least one substrate contains at least two different parts of macro-size, e.g. one ceramic substrate layer containing an embedded conductor or electrode
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/704—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the ceramic layers or articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/706—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the metallic layers or articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/708—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the interlayers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002—Cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/2007—Holding mechanisms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

一種陶瓷結構，其包括一基體，及具有與該基體直接接觸之一部分的一熱電裝置。該基體係由氧化鋁組成的陶瓷。該熱電裝置包括一導體部分，其係具有鎢及錸之合金作為主要組分，並包含氧化鎳、氧化鋁及二氧化矽的燒結體。

Description

陶瓷結構、靜電夾盤及基板固定裝置
本發明係關於一種陶瓷結構、一種靜電夾盤、及一種基板固定裝置。
在相關技藝中，當製造半導體裝置時所使用的膜形成設備及電漿蝕刻設備各具有在真空處理腔室中用來準確地固持晶圓的平台。例如，已提出一種經組構成藉由裝置於基底板上之靜電夾盤來吸附及固持晶圓的基板固定裝置，作為該平台。
存在一種具有其中設置用來調節晶圓溫度之熱產生元件之結構的靜電夾盤。在此情況，例如將熱電偶嵌入靜電夾盤中，且基於由熱電偶所偵測到之靜電夾盤的溫度來控制熱產生元件，以進行晶圓的溫度調節(例如，參照PTL 1)。 [引用清單] [專利文獻]
[PTL 1] JP-A-2000-286331
然而，在許多情況中，一般將燒結添加劑(例如，矽石、氧化鎂、氧化鈣、氧化釔、及其類似物)包含於鋁氧陶瓷中。在含有燒結添加劑之陶瓷中，絕緣電阻值可能會隨使用環境溫度的上升而減小。因此，需要不包含燒結添加劑且具有溫度依賴性小之絕緣電阻的鋁氧陶瓷。然而，由於不存在於燒結期間變為液相之燒結添加劑，因此在諸如靜電夾盤之陶瓷結構中，可能無法獲得於構成基體之陶瓷與諸如熱電偶之熱電裝置之間的黏著性(結合強度)。
本揭示之非限制性具體例的態樣係要提供一種陶瓷結構，其中陶瓷與熱電裝置之間的黏著性獲得改良。 本揭示之某些非限制性具體例的態樣著眼於以上論述的特徵及／或未於以上描述的其他特徵。然而，非限制性具體例的態樣不需著眼於以上特徵，且本揭示之非限制性具體例的態樣可不著眼於前述特徵。
根據本揭示之一態樣，提供一種陶瓷結構，其包括： 一基體；及 一熱電裝置，其具有與該基體直接接觸的一部分， 其中該基體係由氧化鋁組成的陶瓷，及 其中該熱電裝置包括一導體部分，其係具有鎢及錸之合金作為主要組分，並包含氧化鎳、氧化鋁及二氧化矽的燒結體。
根據所揭示技術，有可能提供陶瓷與熱電裝置間之黏著性獲得改良的陶瓷結構。
以下將參照圖式描述本發明之具體例。在各別圖式中，相同的組成部分以相同的元件符號指示，且可省略重複說明。
＜第一具體例＞ [基板固定裝置之結構] 圖1A係顯示根據第一具體例之基板固定裝置的簡化視圖，其中圖1A係截面圖及圖1B係僅顯示熱電偶的部分放大圖。
參照圖1A，基板固定裝置1包括作為主要組成元件的基底板10、黏著層20、靜電夾盤30、及控制單元40。基板固定裝置1係經組構以藉由裝置於基底板10之一表面10a上之靜電夾盤30來吸附及固持作為吸附標的之基板(晶圓及其類似物)的裝置。
基底板10係用來裝置靜電夾盤30的部件。基底板10的厚度係，例如，約20mm至40mm。基底板10係由例如金屬材料，諸如鋁及燒結碳化物合金、金屬材料及陶瓷材料之複合材料、或其類似者形成，且可使用作為用來控制電漿的電極。舉例來說，由容易可用性、容易加工、良好導熱性及其類似者之觀點來看，可有利地使用其中使用鋁或其合金且於其表面上進行耐酸鋁(alumite)處理(絕緣層形成)的基底板。
舉例來說，經由向基底板10供應預定的高頻電功率，可控制用來導致呈所產生電漿狀態之離子與吸附於靜電夾盤30上之基板碰撞，及有效地進行蝕刻處理的能量。
在基底板10中，可設置用來引入惰性氣體以冷卻吸附於靜電夾盤30上之基板的氣體供應路徑。當將諸如He及Ar之惰性氣體自基板固定裝置1之外部引入至氣體供應路徑中及將惰性氣體供應至吸附於靜電夾盤30上之基板之背面時，基板可經冷卻。
在基底板10中，可設置冷卻劑流動路徑。冷卻劑流動路徑係，例如，形成於基底板10中的環狀孔洞。例如，將諸如冷卻水及Galden之冷卻劑自基板固定裝置1之外部引入至冷卻劑流動路徑中。冷卻劑於冷卻劑流動路徑中循環以冷卻基底板10，藉此冷卻吸附於靜電夾盤30上之基板。
靜電夾盤30係經組構來吸附及固持作為吸附標的之基板的陶瓷結構。靜電夾盤30的平面形狀係根據基板的形狀形成，且係例如圓形。作為靜電夾盤30之吸附標的之基板的直徑係例如，8英吋、12英吋、或18英吋。
注意，「如自上方觀看」之描述係指於基底板10之一表面10a之正向方向中觀看標的，及平面形狀係指於基底板10之一表面10a之正向方向中觀看的形狀。
靜電夾盤30係透過黏著層20固定於基底板10上。關於黏著層20，例如，可使用矽基黏著劑。黏著層20的厚度可例如約0.1mm至2.0mm。黏著層20的導熱性較佳等於或大於2W/mK。黏著層20可經形成為一層，但較佳經形成為具有雙層結構，其中組合具高導熱性之黏著劑及具低彈性模數之黏著劑。藉此，獲得降低由於陶瓷靜電夾盤30與鋁基底板10間之熱膨脹係數差所產生應力的效果。注意，亦可藉由螺釘將靜電夾盤30固定至基底板10。
靜電夾盤30係具有基體31、靜電電極32、熱產生元件33、及熱電偶34作為主要組成元件的陶瓷結構。基體31之上方面係吸附標的放置於其上的放置表面31a。靜電夾盤30係例如Johnson-Rahbek型靜電夾盤。然而，靜電夾盤30亦可係庫倫力(Coulomb force)型靜電夾盤。
基體31係介電體。明確言之，基體31係由氧化鋁(Al2 O3 )組成之陶瓷。如文中所使用，「由氧化鋁組成之陶瓷」意指其中未添加除氧化鋁外之無機組分的陶瓷。基體31之厚度係例如約5mm至10mm，及基體31之比介電常數(1 kHz)係例如約9至10。
基體31較佳具有99.5%或更高之氧化鋁純度。99.5%或更高的純度指示未添加燒結添加劑。此外，99.5%或更高之純度意謂於製造過程及其類似者期間可包括意料之外的雜質。基體31較佳具有97%或更大之相對氧化鋁的相對密度。基體31較佳具有1.0μm或更大及3.0μm或更小之氧化鋁的平均粒徑。平均粒徑可例如使用雷射繞射／散射光裝置來測量。
靜電電極32係薄膜電極，且係嵌入於基體31中。靜電電極32係連接至設置於基板固定裝置1外部之電源，且經組構以自電源施加預定電壓，藉此藉由靜電電極與吸附標的之間的靜電力產生吸附力(庫倫力)。藉此，基板可吸附及固持於基體31的放置表面31a上。當施加至靜電電極32之電壓較高時，吸附固持力變得較強。靜電電極32可具有單極形狀或雙極形狀。靜電電極32之材料較佳係具有鎢(W)作為主要組分且含有氧化鎳(NiO)、氧化鋁(Al2 O3 )及二氧化矽(SiO2 )的燒結體。
熱產生元件33係嵌入於基體31中且經由佈線(未圖示)電連接至控制單元40。熱產生元件33係經組構以當自控制單元40向其施加電壓時產生熱，藉此將基體31之放置表面31a加熱至預定溫度。熱產生元件33可，例如，將基體31之放置表面31a加熱至約250℃至300℃。關於熱產生元件33之材料，例如可使用銅(Cu)、鎢(W)、鎳(Ni)及其類似物。
熱電偶34係經組構以偵測基體31之溫度的熱電裝置，且至少部分地嵌入於基體31中。明確言之，熱電偶34具有與基體31接觸的一部分。熱電偶34具有第一導體部分341、第二導體部分342、第一佈線部分343、及第二佈線部分344。第一導體部分341及第二導體部分342各具有大致L形，且係嵌入於基體31中。第一導體部分341及第二導體部分342經基體31覆蓋。第一導體部分341之一端與第二導體部分342之一端彼此結合形成溫度測量接觸點34c。
第一導體部分341具有在平行於放置表面31a之方向中延伸且具有作為溫度測量接觸點34c之一端的第一水平部分341a，及自第一水平部分341a之另一端在垂直於放置表面31a之方向中延伸並具有自基體31暴露之端部分的第一垂直部分341b。第一水平部分341a及第一垂直部分341b係由相同材料整體形成。第一垂直部分341b的截面形狀係例如圓形。在此情況，第一垂直部分341b的直徑可經形成為大於第一水平部分341a之寬度。
第二導體部分342具有在平行於放置表面31a之方向中延伸且具有作為溫度測量接觸點34c之一端的第二水平部分342a，及自第二水平部分342a之另一端在垂直於放置表面31a之方向中延伸並具有自基體31暴露之端部分的第二垂直部分342b。第二水平部分342a及第二垂直部分342b係由相同材料整體形成。第二垂直部分342b的截面形狀係例如圓形。在此情況，第二垂直部分342b的直徑可經形成為大於第二水平部分342a之寬度。
在圖1B中，如於放置表面31a之正向方向中觀看，第一水平部分341a及第二水平部分342a係經結合為直線。然而，此僅係一實例。如於放置表面31a之正向方向中觀看，第一水平部分341a及第二水平部分342a可經結合為具有任意角度。此外，如於放置表面31a之正向方向中觀看，第一水平部分341a及第二水平部分342a可各自具有彎曲或曲面部分。
第一水平部分341a及第二水平部分342a可例如在基體31之厚度方向中設置在不同於靜電電極32及熱產生元件33之位置(於基體31中之不同平面)。
注意，如文中所用「平行於放置表面31a」及「垂直於放置表面31a」不僅包括「嚴格平行於放置表面31a」及「嚴格平行於放置表面31a」之情況，並且亦包括「實質平行於放置表面31a」及「實質平行於放置表面31a」之情況。「實質平行於放置表面31a」之情況包括與「嚴格平行於放置表面31a」之情況偏差約±10o 之情況。類似地，「實質垂直於放置表面31a」之情況包括與「嚴格垂直於放置表面31a」之情況偏差約±10o 之情況。
第一佈線部分343的一端結合至基體31中之第一導體部分341之另一端(第一垂直部分341b之端部分)，且另一端延伸至基體31之外部。延伸至基體31之外部的第一佈線部分343穿過黏著層20插入至形成於基底板10中之貫穿孔10x，使得另一端電連接至設置於基底板10之另一表面10b側上的控制單元40。注意，較佳將絕緣材料設置於貫穿孔10x之內壁與第一佈線部分343之間。
第二佈線部分344的一端結合至基體31中之第二導體部分342之另一端(第二垂直部分342b之端部分)，且另一端延伸至基體31之外部。延伸至基體31之外部的第二佈線部分344穿過黏著層20插入至形成於基底板10中之貫穿孔10y，使得另一端電連接至設置於基底板10之另一表面10b側上的控制單元40。注意，較佳將絕緣材料設置於貫穿孔10y之內壁與第二佈線部分344之間。
第一導體部分341係由具有預定電阻溫度係數的材料形成。第二導體部分342亦係由具有不同於第一導體部分341之電阻溫度係數的材料形成。藉此，熱電偶34可藉由溫度測量接觸點34c(其係第一導體部分341與第二導體部分342之間的連接部分)與第一導體部分341之另一端及第二導體部分342之另一端之間的溫度差產生熱電動勢。關於第一佈線部分343及第二佈線部分344之材料，例如，可使用銅及其類似物。
第一導體部分341及第二導體部分342之材料較佳係各具有高於基體31之燒結溫度(約1500℃)之熔點的導電材料。藉此，第一導體部分341及第二導體部分342可與基體31共燒結。關於具有高於基體31之燒結溫度之熔點的導電材料，可舉以下材料為例。
第一導體部分341係具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:5重量%)作為主要組分，且包含氧化鎳(NiO)、氧化鋁(Al2 O3 )及二氧化矽(SiO2 )的燒結體。第二導體部分342係具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:26重量%)作為主要組分，且包含氧化鎳(NiO)、氧化鋁(Al2 O3 )及二氧化矽(SiO2 )的燒結體。
在第一導體部分341及第二導體部分342之各者中，鎢之平均粒徑較佳等於或大於0.5μm且等於或小於3.0μm。錸之平均粒徑較佳等於或大於1.5μm且等於或小於4.5μm。
氧化鎳相對於鎢之添加量較佳等於或大於0.2重量%且等於或小於1.0重量%。氧化鎳之平均粒徑較佳等於或大於5.0μm且等於或小於15.0μm。
氧化鋁相對於鎢之添加量較佳等於或大於0.2重量%且等於或小於3.0重量%。氧化鋁之平均粒徑較佳等於或大於0.1μm且等於或小於4.0μm。
二氧化矽相對於鎢之添加量較佳等於或大於0.2重量%且等於或小於3.0重量%。二氧化矽之平均粒徑較佳等於或大於0.1μm且等於或小於12.0μm。
包含於第一導體部分341及第二導體部分342之各者中之鎢組分僅存在於第一導體部分341及第二導體部分342中而不存在於基體31中。此外，包含於第一導體部分341及第二導體部分342之各者中之錸組分僅存在於第一導體部分341及第二導體部分342中而不存在於基體31中。此外，包含於第一導體部分341及第二導體部分342之各者中之鎳組分僅存在於第一導體部分341及第二導體部分342中而不存在於基體31中。
相對地，包含於第一導體部分341及第二導體部分342之各者中之鋁組分既存在於第一導體部分341及第二導體部分342中亦存在於基體31中。此外，包含於第一導體部分341及第二導體部分342之各者中之矽組分既存在於第一導體部分341及第二導體部分342中亦存在於基體31中。
特定而言，在構成基體31之陶瓷中，矽組分僅存在於距構成基體31之陶瓷與構成熱電偶之第一導體部分341及第二導體部分342之間之邊界20μm之範圍內。在該範圍中，形成鋁及矽之複合氧化物層(富鋁紅柱石層、矽線石(sillimanite)層或富鋁紅柱石層及矽線石層之混合層)。因此，由於矽組分未擴散超過複合氧化物層，而可降低構成基體31之陶瓷之特性將劣化的顧慮。注意，複合氧化物層之範圍可藉由添加至導電糊之氧化鋁及矽石的添加量來改變。
注意，圖1A顯示基板固定裝置1具有一個熱電偶34之實例。然而，基板固定裝置1可具有複數個熱電偶34。藉此，可準確地進行基體31的溫度控制。在此情況，可將熱電偶34設置於基體31之厚度方向中的不同位置。
控制單元40具有基於自熱電偶34獲得之熱電動勢計算基體31之溫度並控制施加至熱產生元件33之電壓以將基體31之放置表面31a調整至預定溫度的功能。控制單元40可包括例如CPU(中央處理單元)、ROM(唯讀記憶體)、RAM(隨機存取記憶體)及其類似物。例如，可將控制單元40裝置於基板上並固定至基底板10。
[基板固定裝置之製造方法] 圖2A至3C例示根據第一具體例之基板固定裝置之製造方法。參照圖2A至3C說明基板固定裝置1之製造方法。
首先，在圖2A中顯示的製程中，製造複數個(例如，在此為五個)生坯片材311、312、313、314及315。其中欲形成熱電偶34之生坯片材311、312及313的部分經形成有貫穿孔。注意，形成於生坯片材311、312及313中之貫穿孔可經形成為，例如，於燒結後具有約50至300μm之直徑。
注意，生坯片材311、312、313、314及315各係由氧化鋁(其係陶瓷材料)及有機材料製成，且不含燒結添加劑。生坯片材311、312、313、314及315經由移除有機組分，及燒結並緻密化陶瓷材料而形成為圖1A中顯示的基體31。
隨後，使生坯片材312之一表面形成有金屬糊33P，其於燒結後欲作為熱產生元件33，及使生坯片材314之一表面形成有金屬糊32P，其於燒結後欲作為靜電電極32，以成為圖1A中顯示的圖案。此外，在生坯片材311及312之貫穿孔、及一表面及生坯片材313之貫穿孔中形成有金屬糊341P及342P，其於燒結後欲作為第一導體部分341及第二導體部分342，以成為圖1A中顯示的圖案。
金屬糊341P係，例如，具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:5重量%)作為主要組分，且包含氧化鎳(NiO)、氧化鋁(Al2 O3 )、二氧化矽(SiO2 )並混合有機材料的材料。金屬糊342P係，例如，具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:26重量%)作為主要組分，且包含氧化鎳(NiO)、氧化鋁(Al2 O3 )、二氧化矽(SiO2 )並混合有機材料的材料。
在金屬糊341P及342P之各者中，氧化鎳相對於鎢之添加量較佳等於或大於0.2重量%且等於或小於1.0重量%。氧化鎳較佳以0.2重量%或更多添加，以改良鎢及錸的可燒結性。注意，當以超過1.0重量%添加氧化鎳時，鎢的晶體變得過大，以致無法獲得與基體31的充分黏著。當共燒結導電糊及生坯片材時，鎢的平均粒徑較佳等於或大於0.5μm且等於或小於3.0μm。類似地，氧化鎳的平均粒徑較佳等於或大於5.0μm且等於或小於15.0μm。
氧化鋁相對於鎢之添加量較佳等於或大於0.2重量%且等於或小於3.0重量%。氧化鋁較佳以0.2重量%或更多添加，以改良熱電偶34與由氧化鋁陶瓷製成之基體31之間的黏著性。注意，當以超過3.0重量%添加氧化鋁時，可燒結性降低且比電阻提高。當共燒結導電糊及生坯片材時，氧化鋁的平均粒徑較佳等於或大於0.1μm且等於或小於4.0μm。
二氧化矽相對於鎢之添加量較佳等於或大於0.2重量%且等於或小於3.0重量%。二氧化矽較佳以0.2重量%或更多添加，以於燒結期間成為液相並改良鎢及錸之可燒結性及與基體31之黏著性。注意，當以超過3.0重量%添加二氧化矽時，可燒結性及黏著性降低且比電阻提高。當共燒結導電糊及生坯片材時，二氧化矽的平均粒徑較佳等於或大於0.1μm且等於或小於12.0μm。
金屬糊32P、33P、341P及342P可，例如，藉由網印方法形成。注意，形成於生坯片材313之一表面上之金屬糊341P及342P可經形成為，例如，使得燒結後的厚度為約10至30μm及燒結後的寬度為約50至300μm。
隨後，在圖2B中顯示的製程中，製造其中依序堆疊圖2A中顯示之製程中製造之生坯片材311、312、313、314及315的堆疊體。
然後，在圖2C中顯示之製程中，製備第一佈線部分343及第二佈線部分344。接著，將第一佈線部分343之一端插入至填充於圖2B中顯示之堆疊體之生坯片材311之貫穿孔中的金屬糊341P中，及將第二佈線部分344之一端插入至填充於生坯片材311之貫穿孔中的金屬糊342P中。第一佈線部分343及第二佈線部分344之佈線直徑可各自經形成為例如具有約50至300μm。
隨後，在圖3A中顯示之製程中，燒結圖2C中顯示之堆疊體以整合生坯片材311、312、313、314及315，藉此形成基體31。此外，靜電電極32、熱產生元件33、第一導體部分341、及第二導體部分342係由金屬糊32P、33P、341P及342P形成。此外，第一導體部分341及第一佈線部分343彼此結合，且第二導體部分342及第二佈線部分344彼此結合。藉由以上製程，完成靜電夾盤30。堆疊體的燒結可例如在常壓下進行。注意，與燒結前相比，燒結後之靜電夾盤30的體積降低數十%。
隨後，在圖3B中顯示之製程中，製備其中形成貫穿孔10x及10y的基底板10，及將黏著層20(尚未固化)形成於基底板10的一表面10a上。然後，在將於圖3A中完成之靜電夾盤30之第一佈線部分343插入至貫穿孔10x中及將第二佈線部分344插入至貫穿孔10y中的同時，將靜電夾盤30設置於基底板10之一表面10a上，使黏著層20插置於其間，並使黏著層20固化。
隨後，在圖3C中顯示之製程中，將裝置於例如基板(未圖示)上之控制單元40固定至基底板10之另一表面10b側。此時，利用焊接或類似方式將第一佈線部分343之另一端及第二佈線部分344之另一端電連接至控制單元40。以此方式，完成其中靜電夾盤30裝置於基底板10之一表面10a上且黏著層20插置於其間的基板固定裝置1。
如前所述，在基板固定裝置1之靜電夾盤30中，基體31係由氧化鋁(Al2 O3 )製成的陶瓷，並且具有熱電偶34。作為熱電偶34之一接腳的第一導體部分341係具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:5重量%)作為主要組分的燒結體。作為另一接腳的第二導體部分342係具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:26重量%)作為主要組分的燒結體。此外，熱電偶34之各接腳包括氧化鎳(NiO)、氧化鋁(Al2 O3 )及二氧化矽(SiO2 )。
經由向欲作為熱電偶34之各接腳的導電糊添加氧化鎳，於構成熱電偶34之導體中之鎢及錸的可燒結性獲得改良，而不會顯著地降低熱電偶34的電動勢。注意，電動勢愈高，熱電偶就可愈準確地測量溫度。電動勢係由材料的組合決定。在相關技藝中，據認為當將另一組分與具有鎢(W)及錸(Re)作為主要組分之熱電偶混合時，電動勢降低。因此，未將另一組分添加至欲作為熱電偶的導電糊。本發明人新發現即使當將氧化鎳及其類似物添加至鎢及錸時，熱電偶的電動勢亦未顯著地降低。
此外，當將氧化鋁及二氧化矽添加至欲作為熱電偶34之各接腳的導電糊時，構成基體31之陶瓷與鎢之間的黏著性(即基體31與熱電偶34之間的黏著性)獲得改良。因此，由於不需使用燒結添加劑，而可降低構成基體31之陶瓷之特性將劣化的顧慮。明確言之，例如當包含燒結添加劑時，陶瓷之絕緣電阻的溫度依賴性增加且體積電阻率隨使用環境溫度的上升而顯著減小。然而，未使用燒結添加劑，以致可抑制因使用環境之溫度上升所引起之體積電阻率的減小。
此外，鎢組分及氧化鎳組分不存在於構成基體31之陶瓷中而僅存在於熱電偶34之各個接腳中。氧化鋁組分及二氧化矽組分既存在於構成基體31之陶瓷中亦存在於熱電偶34之各個接腳中。明確言之，在構成基體31之陶瓷中，二氧化矽組分僅存在於距構成基體31之陶瓷與熱電偶34之各個接腳間之邊界20μm之範圍內。在該範圍中，形成鋁及矽之複合氧化物層(富鋁紅柱石層、矽線石層或富鋁紅柱石層及矽線石層之混合層)。因此，由於Si組分未擴散超過複合氧化物層，而可降低構成基體31之陶瓷之特性將劣化的顧慮。注意，複合氧化物層之範圍可藉由添加至導電糊之氧化鋁及矽石的添加量來改變。
此外，靜電電極32較佳係具有鎢(W)作為主要組分且包括氧化鎳(NiO)、氧化鋁(Al2 O3 )及二氧化矽(SiO2 )的燒結體。
經由向欲作為靜電電極32之導電糊添加氧化鎳，於構成靜電電極32之導電體中之鎢的可燒結性獲得改良。此外，經由向欲作為靜電電極32之導電糊添加氧化鋁及二氧化矽，於構成基體31之陶瓷與鎢之間的黏著性獲得改良。因此，由於不需使用燒結添加劑，而可降低構成基體31之陶瓷之特性將劣化的顧慮。
此外，構成基體31之陶瓷較佳具有99.5%或更高之氧化鋁純度。藉此，在基體31中，絕緣電阻的溫度依賴性降低，且可抑制因溫度上升所引起之絕緣電阻的減小。
此外，構成基體31之陶瓷較佳具有97%或更大之相對於氧化鋁的相對密度。該基體31於其表面及內部具有極少孔隙。孔隙會影響基體31的吸附。因此，就作為基板固定裝置1之特性而言，具高相對密度的基體31為較佳。
此外，根據基板固定裝置1，由於靜電夾盤30之基體31及熱電偶34係藉由共燒結形成，因此可簡化製造過程。共燒結可於大氣壓力下進行。
此外，根據基板固定裝置1，第一導體部分341及第一佈線部分343、及第二導體部分342及第二佈線部分344係經由與基體31共燒結而直接結合。因此，不同於相關技藝之基板固定裝置，不需使用結合用之墊，以致熱電偶34可以高密度設置於基體31中。此外，與具有其中基體設有溝槽及將市售熱電偶插入溝槽中之結構之熟知基板固定裝置相比，熱電偶34可以高密度設置於基體31中。
此外，根據基板固定裝置1，由於陶瓷不包括燒結添加劑，因此即使係在1300℃或更高之溫度環境中及在酸-鹼氛圍中其亦可使用。
注意，基板固定裝置1可作為完成產品運送。在此情況，圖3A中顯示的靜電夾盤30可作為完成產品運送。在此情況，購買靜電夾盤30的人士可經由視需要執行圖3B及3C中顯示的製程來獲得基板固定裝置1。
此外，基板固定裝置1可不具有控制單元。明確言之，可將經組構以基於自熱電偶34獲得之熱電動勢計算基體31之溫度並控制欲施加至熱產生元件33之電壓的控制單元與基板固定裝置1分開設置。在此情況，在未結合至第一導體部分341及第二導體部分342之側上之第一佈線部分343及第二佈線部分344的端部分(第一佈線部分343之另一端及第二佈線部分344之另一端)自基底板10的另一表面10b突出。自基底板10之另一表面10b突出之第一佈線部分343及第二佈線部分344的端部分可視需要在所需位置處電連接至控制單元。
＜第二具體例＞ 在第二具體例中，描述具有陶瓷基板及熱電裝置之熱電組件的實例。注意，在第二具體例中，可省略與前述具體例中之相同組成組件的說明。
圖4A係顯示根據第二具體例之熱電組件的視圖，其中圖4A係透視圖及圖4B係截面圖。如圖4A所示，熱電組件5係具有欲成為基體之陶瓷基板51、設置於陶瓷基板51之厚度方向中之不同位置的第一導體層及第二導體層、及用來電連接第一導體層及第二導體層之通孔53及54的陶瓷結構。
陶瓷基板51可經由燒結複數個(例如三個)生坯片材來製造。陶瓷基板51中之第一導體層及第二導體層經形成有複數個熱電偶+接腳55(第一導體部分)及複數個熱電偶-接腳56(第二導體部分)。
複數個熱電偶+接腳55及複數個熱電偶-接腳56係彼此毗鄰地交替設置。在第一導體層及第二導體層中，熱電偶+接腳55及熱電偶-接腳56經結合及電連接。例如，在第一導體層中，外部電極端子57設置於串聯連接之複數個熱電偶裝置對之一端側上及外部電極端子57設置於另一端側上。注意，為方便起見，在圖4A中，複數個熱電偶+接腳55及複數個熱電偶-接腳56以不同的緞紋圖案顯示。通孔53係由與熱電偶+接腳55相同的材料形成，及通孔54係由與熱電偶-接腳56相同的材料形成。
陶瓷基板51係由氧化鋁(Al2 O3 )製成之陶瓷。陶瓷基板51較佳具有99.5%或更高之氧化鋁純度。陶瓷基板51較佳具有97%或更大之相對氧化鋁的相對密度。陶瓷基板51較佳具有1.0μm或更大及3.0μm或更小之氧化鋁的平均粒徑。
熱電偶+接腳55係例如具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:5重量%)作為主要組分，且包含氧化鎳(NiO)、氧化鋁(Al2 O3 )及二氧化矽(SiO2 )的燒結體。熱電偶-接腳56係，例如，具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:26重量%)作為主要組分，且包含氧化鎳(NiO)、氧化鋁(Al2 O3 )及二氧化矽(SiO2 )的燒結體。各組分的較佳平均粒徑及較佳添加量與第一導體部分341及第二導體部分342的彼等相似。
在熱電組件5中，當將陶瓷基板51之上表面側設為高溫及將陶瓷基板51之下表面側設為低溫時，於熱電組件5中產生熱電動勢，以致可自外部電極端子57與外部電極端子58之間引出電流。
以此方式，當將氧化鎳添加至熱電偶+接腳55及熱電偶-接腳56時，構成熱電偶之各接腳之導電體中之鎢及錸的可燒結性獲得改良且熱電偶的電動勢未顯著降低。
此外，當將氧化鋁及二氧化矽添加至熱電偶+接腳55及熱電偶-接腳56時，於構成欲作為基體之陶瓷基板51之陶瓷與鎢及錸之間的黏著性(明確言之，於基體與熱電偶之各接腳之間的黏著性)獲得改良。因此，由於不需使用燒結添加劑，而可降低構成基體之陶瓷之特性將劣化的顧慮。其他效應亦與第一具體例之彼等相似。
以下，參照實施例及比較例更明確地描述陶瓷結構。然而，本發明不受限於實施例。
製備其中之陶瓷材料係氧化鋁並包含燒結添加劑的生坯片材。將具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:5重量%)作為主要組分，並包含以相對於鎢粉末之量0.5重量%添加之氧化鎳粉末的導電糊(用於+接腳)印刷於生坯片材之表面上。此外，印刷具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:26重量%)作為主要組分，並包含以相對於鎢粉末之量0.5重量%添加之氧化鎳粉末的導電糊(用於-接腳)。然後，將生坯片材及兩種類型的導電糊於大氣壓下共燒結，以製得具有圖5中顯示之圖案之熱電偶的樣本300A。
類似地，製備其中之陶瓷材料係氧化鋁並包含燒結添加劑的生坯片材。將具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:5重量%)作為主要組分的導電糊(用於+接腳)印刷於生坯片材之表面上。此外，印刷具有鎢(W)及錸(Re)之合金(Re:26重量%)作為主要組分的導電糊(用於-接腳)。然後，將生坯片材及兩種類型的導電糊於大氣壓下共燒結，以致製得具有圖5中顯示之圖案之熱電偶的樣本300B。
然後，將圖5中顯示的M1至M4設為測量點，並針對樣本300A及300B各者測量於各測量點處的電動勢。圖6A顯示於樣本300A上的測量結果，及圖6B顯示於樣本300B上的測量結果。如圖6A所示，就樣本300A而言，電動勢係平均約10.2μV/℃，及如圖6B所示，就樣本300B而言，電動勢係平均約9.9μV/℃。由此等結果，可見即使當將氧化鎳添加至鎢(W)及錸(Re)之合金時，亦產生充足的電動勢。
製備其中之陶瓷材料係氧化鋁且不包含燒結添加劑的生坯片材。將其中相對於鎢粉末之量以0.5重量%添加氧化鎳粉末、以2.0重量%添加氧化鋁粉末及以2.0重量%添加二氧化矽粉末的導電糊印刷於生坯片材之表面上，然後將其於大氣壓下共燒結。藉此，製得實施例之樣本300C。
圖7顯示於樣本300C之+接腳之截面上的EPMA分析結果。圖8顯示於樣本300C之-接腳之截面上的EPMA分析結果。由圖7及8，經確認於樣本300C中，Si組分存在於導電體(燒結後之導電糊)及陶瓷(燒結後之生坯片材)兩者中，及特定而言，僅存在於陶瓷中之邊界附近(在朝向陶瓷20μm之範圍內，包括邊界)。
由於Si組分僅存在於朝向陶瓷20μm之範圍內(包括邊界)，且不擴散超過該範圍，因此可降低陶瓷之特性將劣化的顧慮。
然後，將樣本300C之導電體(燒結後之導電糊)自表面刮除，及於陶瓷經暴露的部分上進行XRD分析。結果顯示於圖9A及9B。圖9A顯示+接腳之資料，及圖9B顯示-接腳之資料。由圖9A及9B，經確認在陶瓷經暴露處之樣本300C的部分中形成其中存在富鋁紅柱石或矽線石或兩者混合之晶相。
經添加至導電糊之矽石的Si組分被分成殘留於燒結後之導電體中的Si組分及朝向陶瓷擴散的Si組分。由於自導電體朝向陶瓷擴散之Si組分經消耗形成在導電體與陶瓷間之邊界附近之Al及Si的複合氧化物層，因此Si組分未擴散至陶瓷中。據認為於導電體與陶瓷間之邊界附近形成之Al及Si的複合氧化物層顯著地促成導電體與陶瓷間之黏著性的改良。
富鋁紅柱石的化學式係3Al2 O3 /2SiO2 (Al6 Si2 O13 )，及矽線石的化學式係Al2 O3 /SiO2 (Al2 SiO5 )。Al及Si之複合氧化物層的範圍在一些程度上可由經添加至導電糊之氧化鋁及矽石的添加量來控制。
雖然已詳細說明較佳具體例，但本發明不受限於前述具體例且可以各種方式修改及取代前述具體例而不脫離申請專利範圍之範疇。
舉例來說，關於本發明之基板固定裝置之吸附標的，除晶圓(矽晶圓及其類似物)外，可舉使用於液晶面板及其類似物之製造過程中之玻璃基板及其類似物為例。
已提供本發明之例示性具體例的前述說明來作說明及敘述用。其不欲為巨細靡遺的或將本發明限制於所揭示之精確形式。顯然地，熟悉技藝人士當可明白許多修改及變化。具體例係經選擇及描述來最佳地解釋本發明之原理及其實際應用，藉此使其他熟悉技藝人士能夠瞭解本發明之各種具體例及適用於所涵蓋之特定用途之各種修改。本發明之範疇意欲由隨後申請專利範圍及其等效物來界定。
1:基板固定裝置 5:熱電組件 10:基底板 10a:表面 10b:表面 10x:貫穿孔 10y:貫穿孔 20:黏著層 30:靜電夾盤 31:基體 31a:放置表面 32:靜電電極 32P:金屬糊 33:熱產生元件 33P:金屬糊 34:熱電偶 34c:溫度測量接觸點 40:控制單元 51:陶瓷基板 53:通孔 54:通孔 55:熱電偶+接腳 56:熱電偶-接腳 57:外部電極端子 58:外部電極端子 311:生坯片材 312:生坯片材 313:生坯片材 314:生坯片材 315:生坯片材 341:第一導體部分 341a:第一水平部分 341b:第一垂直部分 341P:金屬糊 342:第二導體部分 342a:第二水平部分 342b:第二垂直部分 342P:金屬糊 343:第一佈線部分 344:第二佈線部分 M1:測量點 M2:測量點 M3:測量點 M4:測量點
將基於以下圖式詳細說明本發明之例示性具體例，其中： 圖1A及1B係顯示根據第一具體例之基板固定裝置的簡化視圖； 圖2A至2C係顯示根據第一具體例之基板固定裝置之製造過程的視圖； 圖3A至3C係顯示根據第一具體例之基板固定裝置之製造過程的視圖； 圖4A及4B顯示根據第二具體例之熱電組件。 圖5顯示熱電偶之樣本的圖案； 圖6A及6B顯示熱電偶之各樣本的電動勢； 圖7顯示樣本300C之+接腳(leg)之截面上的EPMA分析結果； 圖8顯示樣本300C之-接腳之截面上的EPMA分析結果；及 圖9A及9B顯示於樣本300C之+接腳及-接腳上的XRD分析結果。
1:基板固定裝置
10:基底板
10a:表面
10b:表面
10x:貫穿孔
10y:貫穿孔
20:黏著層
30:靜電夾盤
31:基體
31a:放置表面
32:靜電電極
33:熱產生元件
34:熱電偶
40:控制單元
341:第一導體部分
342:第二導體部分
343:第一佈線部分
344:第二佈線部分

Claims (15)

  1. 一種陶瓷結構，其包括： 一基體；及 一熱電裝置，其具有與該基體直接接觸的一部分， 其中該基體係由氧化鋁組成的陶瓷，及 其中該熱電裝置包括一導體部分，其係具有鎢及錸之合金作為主要組分，並包含氧化鎳、氧化鋁及二氧化矽的燒結體。
  2. 如請求項1之陶瓷結構，其中，該導體部分具有相對於鎢0.2至1.0重量%之氧化鎳的添加量。
  3. 如請求項1或2之陶瓷結構，其中，該導體部分具有相對於鎢0.2至3.0重量%之氧化鋁的添加量及0.2至3.0重量%之二氧化矽的添加量。
  4. 如請求項1或2之陶瓷結構，其中，該導體部分中所包含之鎢的平均粒徑係0.5μm至3.0μm，錸的平均粒徑係1.5μm至4.5μm，氧化鎳的平均粒徑係5.0μm至15.0μm，氧化鋁的平均粒徑係0.1μm至4.0μm，及二氧化矽的平均粒徑係0.1μm至12.0μm。
  5. 如請求項1或2之陶瓷結構，其中，鎢組分、錸組分及鎳組分不存在於該基體中而僅存在於該導體部分中，及鋁組分及矽組分存在於該基體及該導體部分兩者中。
  6. 如請求項5之陶瓷結構，其中，該基體中之該矽組分僅存在於距該基體與該導體部分間之邊界20μm之範圍內。
  7. 如請求項6之陶瓷結構，其中，於距該基體與該導體部分間之邊界20μm之範圍內形成鋁及矽之複合氧化物層。
  8. 如請求項7之陶瓷結構，其中，該複合氧化物層係富鋁紅柱石層、矽線石(sillimanite)層或富鋁紅柱石及矽線石層之混合層。
  9. 如請求項1或2之陶瓷結構，其中，該基體具有99.5%或更高之氧化鋁純度。
  10. 如請求項1或2之陶瓷結構，其中，該基體具有相對於氧化鋁97%或更高的相對密度。
  11. 如請求項1或2之陶瓷結構，其中，該基體具有1.0μm至3.0μm範圍內之氧化鋁的平均粒徑。
  12. 如請求項1或2之陶瓷結構，其中，該導體部分包含第一導體部分及第二導體部分， 其中該熱電裝置係熱電偶，其中該第一導體部分及該第二導體部分之一端結合形成溫度測量接觸點， 其中該第一導體部分係具有鎢及錸之合金(Re:5重量%)作為主要組分，且包含氧化鎳、氧化鋁及二氧化矽的燒結體，及 其中該第二導體部分係具有鎢及錸之合金(Re:26重量%)作為主要組分，且包含氧化鎳、氧化鋁及二氧化矽的燒結體。
  13. 如請求項12之陶瓷結構，其中，該第一導體部分及該第二導體部分各以複數個提供，且該第一導體部分及該第二導體部分係彼此毗鄰地交替設置。
  14. 一種靜電夾盤，其包括： 請求項1或2之陶瓷結構；及 嵌入於該基體中之一靜電電極。
  15. 一種基板固定裝置，其包括： 一基底板；及 請求項14之靜電夾盤，其裝置於該基底板之一表面上。
TW110123678A 2020-07-07 2021-06-29 陶瓷結構、靜電夾盤及基板固定裝置 TWI857234B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020117316A JP7422024B2 (ja) 2020-07-07 2020-07-07 セラミックス構造体、静電チャック、基板固定装置
JP2020-117316 2020-07-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202207341A true TW202207341A (zh) 2022-02-16
TWI857234B TWI857234B (zh) 2024-10-01

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
JP7422024B2 (ja) 2024-01-25
KR20220005984A (ko) 2022-01-14
US11658015B2 (en) 2023-05-23
US20220013341A1 (en) 2022-01-13
CN113903698A (zh) 2022-01-07
JP2022014775A (ja) 2022-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6077301B2 (ja) 静電チャック
EP1286390A1 (en) Ceramic substrate for semiconductor fabricating device
JP6718318B2 (ja) 加熱部材及び静電チャック
JP7278035B2 (ja) 静電チャック、基板固定装置
JP7306915B2 (ja) セラミックス基板、静電チャック、静電チャックの製造方法
US11658015B2 (en) Ceramic structure, electrostatic chuck and substrate fixing device
US20200075383A1 (en) Ceramics substrate and electrostatic chuck
JP7449768B2 (ja) セラミックス基板及びその製造方法、静電チャック、基板固定装置、半導体装置用パッケージ
TWI857234B (zh) 陶瓷結構、靜電夾盤及基板固定裝置
JP2005032842A (ja) 電極構造およびセラミック接合体
JP4241571B2 (ja) 双極型静電チャックの製造方法
JP2005026585A (ja) セラミック接合体
JP2002313530A (ja) 被処理物保持体
JP5562086B2 (ja) 加熱用部材およびこれを用いた加熱装置
JP7312712B2 (ja) セラミックス基板、静電チャック、静電チャックの製造方法
JP2006210696A (ja) セラミック製静電チャック
JP2021190603A (ja) 保持装置
JP2004356638A (ja) 半導体製造・検査装置用セラミック基板
KR20230138930A (ko) 세라믹 기판, 세라믹 기판의 제조 방법, 정전 척, 기판 고정 장치, 및 반도체 장치용 패키지
JP2003224048A (ja) ウエハ加熱装置