[发明专利]由硬脆性材料制成的工件的表面处理方法

说明书

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。

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)。