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TWI882911B - 陶瓷基座及其製造方法 - Google Patents

陶瓷基座及其製造方法 Download PDF

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TWI882911B
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池珉皓
成基明
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南韓商美科陶瓷科技有限公司
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Abstract

本發明涉及一種陶瓷基座及其製造方法。本發明的陶瓷基座包括：基底基材，具有用於供應冷卻氣體的氣體流路；絕緣板，固定在基底基材上並具有氣孔；以及氣孔結構，在基底基材和絕緣板之間使氣體流路和氣孔連通，氣孔結構包括支撐體、多孔過濾器以及流體塞，支撐體固定於基底基材的凹槽並具有與氣體流路連通的連通孔，多孔過濾器在支撐體上內置於連通孔和氣孔之間，流體塞配置於支撐體的外側面，用於使基底基材和絕緣板之間黏結的黏合劑在基底基材和支撐體之間的空間被流體塞限制。

Description

陶瓷基座及其製造方法
本發明關於一種陶瓷基座，特別是，關於一種保護冷卻氣孔的陶瓷基座及其製造方法。
通常，半導體裝置或顯示裝置藉由將包括介電層和金屬層的多個薄膜層依次層疊在玻璃基板、柔性基板或半導體晶片(wafer)基板上後對其進行圖案化(patterning)的方式來製造。這些薄膜層藉由化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition，CVD)製程或物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，PVD)製程來依次沉積在基板上。作為所述CVD製程，包括低壓化學氣相沉積(Low Pressure CVD，LPCVD)製程、電漿增強化學氣相沉積(Plasma Enhanced CVD，PECVD)製程、有機金屬化學氣相沉積(Metal Organic CVD，MOCVD)製程等。
在這些CVD裝置和PVD裝置中配置有陶瓷基座(susceptor)，所述陶瓷基座用於支撐玻璃基板、柔性基板、半導體晶片基板等並處理半導體製程。所述陶瓷基座可以被設置於CVD裝置和PVD裝置中，並且可以設置有用於支撐基板的卡盤電極以及用於在熱處理製程等中加熱基板的加熱線。此外，所述陶瓷基座可以設置有高頻(RF)電極以替代加熱線，或者進一步設置有高頻(RF)電極，從而還可以在形成於基板上的多個薄膜層的蝕刻製程(etching process)等中用於形成電漿。
在這種陶瓷基座中，基底(base)基材和與其黏結的絕緣板具有規定的冷卻結構，以便利用外部的冷卻氣體來均勻地冷卻絕緣板上的基板。通常，設置有冷卻結構，使得設置於基底基材的冷卻氣體流路與設置於絕緣板的氣孔連通(疏通)。正在進行各種嘗試，以在利用液態黏合劑來使基底基材和絕緣 板黏結的製程中防止黏合劑滲透到氣孔中。
作為一個示例，傳統的陶瓷基座的這種氣孔結構是直管式結構，是直接供應製程氣體(例如，He(氦))的結構，為了提高製程氣體供應的分佈度並防止在表面側產生電弧(arcing)，如圖5所示，其具有在基底基材20的氣體流路和絕緣板13的氣孔3之間插入氣孔性陶瓷結構4的結構。但是，因用於使基底基材20和絕緣板13黏結的黏合劑12而可能會發生氣孔被堵塞的現象，並且為了防止發生這種現象，存在不容易調節黏合劑12的體積的問題。此外，在這種結構中，因氣孔周邊的污染等可能會成為導致氣體供應不良、產生顆粒(particle)或發生電弧等的原因。特別是，這種問題在高深寬比接觸(High Aspect Ratio Contact，HARC)製程中使用的高功率陶瓷基座等中十分嚴重。
因此，本發明是為了解決上述問題而提出的，本發明的目的在於提供一種陶瓷基座及其製造方法，其在基底基材和絕緣板的黏結結構中應用流體塞(stopper)結構，由此可以容易調節黏結製程中的黏合劑的體積，從而防止HARC(High Aspect Ratio Contact，高深寬比接觸)製程中使用的高功率陶瓷基座等中的氣孔堵塞現象，並且可以藉由減少氣孔周邊的污染來使電弧的產生最小化。
首先，總結本發明的特徵，根據用於實現上述目的的本發明的一個方面的陶瓷基座，其包括：基底基材，具有用於供應冷卻氣體的氣體流路；絕緣板，固定於所述基底基材上並具有氣孔；以及氣孔結構，其是用於在所述基底基材和所述絕緣板之間使所述氣體流路和所述氣孔連通的氣孔結構，並且包括：固定於所述基底基材的凹槽並具有與所述氣體流路連通的連通孔的支撐體；在所述支撐體上配置於所述連通孔和所述氣孔之間的多孔過濾器；以及配置於所述支撐體的外側面的流體塞，用於使所述基底基材和所述絕緣板之間黏 結的黏合劑在所述基底基材和所述支撐體之間的空間中被所述流體塞限制。
所述流體塞可以包括環形狀的密封構件，所述密封構件被配置於沿所述支撐體的邊緣形成的凹槽中。
所述環形狀的密封構件的截面形狀可以包括四邊形、圓形、橢圓形或梯形中的任意一種。
所述流體塞可以包括沿所述支撐體的邊緣形成的凸出部。
所述流體塞可以包括以沿所述支撐體的邊緣與所述支撐體相接觸的方式形成於所述基底基材的凸出部。
在所述基底基材的凹槽內，所述基底基材和所述支撐體之間的間距可以是0.1mm至0.8mm。
所述流體塞可以被配置於所述支撐體的總高度的20%至80%的位置，較佳地，可以被配置於50%至80%的位置。
所述黏合劑的介電強度可以是20kV/mm以上，並且體積電阻是1012Ω．cm以上。
此外，根據本發明另一方面的陶瓷基座的製造方法，其包括：將支撐體配置於基底基材的凹槽的步驟，所述基底基材具有用於供應冷卻氣體的氣體流路，所述支撐體具有與所述氣體流路連通的連通孔；將多孔過濾器以與所述連通孔相接觸的方式配置在所述支撐體上的步驟；利用黏合劑在所述支撐體上形成黏合層的步驟；將陶瓷片黏貼在所述基底基材上的步驟；以及將電極層形成在所述陶瓷片上的步驟，所述陶瓷基座包括被配置於所述支撐體的外側面的流體塞，在形成所述黏合層以及黏貼所述陶瓷片的過程中，利用形成於所述支撐體的外側面的流體塞來在所述基底基材和所述支撐體之間的空間限制所述黏合劑。
在將陶瓷片黏貼在所述基底基材的步驟中，可以在所述陶瓷片的與所述多孔過濾器相對應的位置上預先加工有氣孔，或者還可以在將電極層形成 在所述陶瓷片上的步驟之後包括加工氣孔的步驟，所述氣孔從所述陶瓷片的與所述多孔過濾器相對應的位置的外側貫穿至所述多孔過濾器的位置。
並且，根據本發明另一方面的陶瓷基座的製造方法，其包括：將多孔過濾器以與氣孔相接觸的方式配置於包括電極層的絕緣板的凹槽的步驟；配置具有與所述多孔過濾器連通的連通孔的支撐體，並且所述支撐體配置成所述連通孔位於所述多孔過濾器的位置上的步驟；利用黏合劑在所述支撐體上形成黏合層的步驟；以及配置所述基底基材，使得具有用於供應冷卻氣體的氣體流路的基底基材的凹槽安置在具有與所述氣體流路連通的所述連通孔的所述支撐體上的步驟，並且在所述形成黏合層和配置所述基底基材的過程中，利用被配置於所述支撐體的外側面的流體塞來在所述基底基材和所述支撐體之間的空間限制所述黏合劑。
較佳地，在所述基底基材的凹槽內，所述基底基材和所述支撐體之間的間距是0.1mm至0.8mm。
通過所述流體塞可以將所述黏合劑填充至所述支撐體的總高度的20%至80%的位置，較佳地，可以填充至50%至80%的位置。
根據本發明的陶瓷基座及其製造方法，可以提供一種陶瓷基座，其藉由在基底基材和絕緣板的黏結結構中應用流體塞(stopper)結構來能夠容易調節黏結製程中的黏合劑的體積，從而防止HARC(High Aspect Ratio Contact，高深寬比接觸)製程中使用的高功率陶瓷基座等中的氣孔堵塞現象，並且藉由減少氣孔周邊的污染來能夠使電弧的產生最小化。
此外，根據本發明的陶瓷基座及其製造方法，可以提供一種陶瓷基座，其能夠將黏合劑的高度容易調節到例如支撐體高度的20%至80%等的適當高度，並且藉由應用可有效防止發生氣孔堵塞現象和污染的結構來能夠使電弧的產生最小化。
3:氣孔
4:氣孔性陶瓷結構
12:黏合劑
13:絕緣板
15:冷卻氣體流路
20:基底基材
30:冷卻氣孔
40:多孔過濾器
45:多孔過濾器的上表面
50:支撐體
51:連通孔
52:安置槽
55:支撐體的上表面
90:氣孔結構
100:陶瓷基座
200:基底基材
250:基底基材的上表面
280:孔
281:電極桿
290:凹槽
300:絕緣板
310:絕緣層
312:黏合劑
313:陶瓷片
315:凹槽
316:流體塞/密封構件
320:電極層
330:介電層
416:流體塞/凸出部
516:流體塞/凸出部
h:高度
H:總高度
為了幫助理解本發明，作為詳細說明的一部分包括的圖式提供本發明的實施例，並且與詳細說明一起說明本發明的技術思想。
圖1是根據本發明一實施例的陶瓷基座的概略性的剖視圖。
圖2A是根據第一實施例的圖1的AA部分的剖視圖。
圖2B是根據第二實施例的圖1的AA部分的剖視圖。
圖2C是根據第三實施例的圖1的AA部分的剖視圖。
圖3A至圖3C是用於說明根據本發明一實施例的陶瓷基座的製造過程的每個過程中的氣孔部分的剖視圖。
圖4A至圖4C是用於說明根據本發明另一實施例的陶瓷基座的製造過程的每個過程中的氣孔部分的剖視圖。
圖5是用於說明傳統的陶瓷基座的氣孔結構的圖。
以下，參照圖式，對本發明進行詳細說明。此時，每個圖式中相同的構成要素盡可能用相同的元件符號表示。另外，將省略對已知的功能和/或構成的說明。以下公開的內容，將主要說明理解多種實施例的操作所需的部分，並且省略可能使說明的主旨模糊的要素的說明。另外，圖式中的一部分構成要素可能會放大、省略或示意性地示出。每個構成要素的大小不能完全反映實際大小，因此，這裡記載的內容不受每個圖式中示出的構成要素的相對大小或間距的限制。
在對本發明的實施例進行說明時，如果判斷對與本發明相關的已知技術的具體說明不必要地模糊本發明的主旨時，將省略其詳細說明。並且，後述的術語是考慮到本發明的功能而定義的術語，可以根據使用者、操作者的意圖或判例而有所不同。因此，其定義應基於整個說明書的內容進行。本說明書中所使用的術語，僅僅是為了說明本發明的實施例而使用的，並不是用來限定。 除非另有說明，單數表述應包括複數表述。本說明書中的“包括”或“具有”等表述，是用於指任意特徵、數字、步驟、動作、構件或它們的組合，不應理解為排除一個以上的其他特徵、數字、步驟、動作、構件或它們的組合的存在或附加可能性。
另外，第一、第二等術語雖然可以用來說明各種構成要素，但所述構成要素不限定於所述術語，所述術語僅用於區分一個構成要素與另一構成要素。
圖1是根據本發明一實施例的陶瓷基座100的概略性的剖視圖。
參照圖1，根據本發明一實施例的陶瓷基座100包括基底基材200和絕緣板300。所述陶瓷基座100較佳為圓形類型，但在一些情況下，也可以設計成橢圓形、四邊形等其他形狀。
基底基材200可以形成為由多個金屬層構成的多層結構。這些多個金屬層可以藉由釺焊製程、焊接製程或鍵合製程等黏結。絕緣板300可以被固定於基底基材200上，其可以利用規定的固定裝置或黏附/黏結裝置來固定於基底基材200上。基底基材200和絕緣板300也可以單獨製作並黏結，並且根據情況，也可以利用陶瓷片等將絕緣板300的結構來直接形成於基底基材200的上表面。
如圖1所示，絕緣板300可以包括絕緣層310、位於絕緣層310上的電極層320和位於電極層320上的介電層330。
絕緣層310可以由陶瓷材料製成。作為一個實施例，絕緣層310可以由選自氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、氮化矽(Si3N4)、氧化矽(SiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈷(CoO)、氧化錫(SnO2)、氧化鋯(ZrO2)、Y2O3、YAG、YAM、YAP等的材料中的物質形成。絕緣層310可以藉由使用如上所述的陶瓷材料執行熱噴塗製程、陶瓷片的黏貼製程等來形成於基底基材200的上表面。以這種方式形成的絕緣層310執行用於使基底基材200和電極層320之間絕緣的功能。
電極層320可以由導電金屬材料製成。作為一個示例，電極層320可以由銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)，鎢(W)、鉬(Mo)和鈦(Ti)中的至少一種形成，更佳地，可以由鎢(W)形成。電極層320可以使用熱噴塗製程或絲網印刷製程形成。電極層320具有約1.0μm至100μm的厚度。例如，較佳地，當利用絲網印刷製程形成電極層320時，可以適用1.0μm至30μm的厚度，當利用熱噴塗製程形成電極層320時，可以適用30μm至100μm的厚度。然而，由於難以形成電極層320的厚度小於1.0μm等的太薄的層，故不較佳，另外，此時，電阻值因該電極層內的孔隙率和其他缺陷而增加，並且隨著所述電阻值的增加而可能會發生靜電吸附力降低的現象，故不較佳。此外，如果電極層320的厚度諸如超過100μm等的太厚，則可能會發生電弧(arcing)現象，故不較佳。因此，較佳地，電極層320的厚度具有約1.0μm至100μm的範圍內的適當的值。如此形成的電極層320在加載(loading)被放置於介電層330上部的基板(未示出)時接收偏壓，由此產生靜電力，從而進行吸附(chucking)。當卸載基板(未示出)時，藉由向電極層320施加相反的偏壓來實現放電，從而實現解除吸附(de-chucking)。
電極層320包括用於這種吸附(chucking)和解除吸附(de-chucking)的電極圖案，然而不限於此，根據情況，除此之外還可以包括用於加熱器的電極圖案或用於生成電漿的高頻電極圖案。即，本發明的陶瓷基座100是用於處理出於各種目的的待加工基板(例如半導體晶片、玻璃基板、柔性基板等)的半導體裝置，可以在用作靜電吸盤(electrostatic chuck)以支撐所述待加工基板的電極層320上設置有靜電吸盤電極，也可以設置有加熱線(或加熱體)以將所述待加工基板加熱到規定的溫度，或者，還可以設置有高頻電極或設置有高頻電極來替代加熱線，以便對所述待加工基板進行電漿增強化學氣相沉積等的製程處理。
介電層330可以由陶瓷材料製成。作為一個實施例，介電層330可以 由選自作為與上述絕緣層310相同材料的氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、氮化矽(Si3N4)、氧化矽(SiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈷(CoO)、氧化錫(SnO2)、氧化鋯(ZrO2)、Y2O3、YAG、YAM、YAP等的材料中的物質形成。
介電層330可以藉由利用如上所述的陶瓷材料來執行熱噴塗製程、陶瓷片的黏貼製程等，從而形成於絕緣層310和電極層320的上表面。以這種方式形成的介電層330可以執行介電質的功能以便藉由電極層320形成靜電力，並且還可以執行作為針對外部環境的保護膜的功能。
當所述陶瓷基座100安裝於用於執行半導體製程的腔室內部時，為了利用外部的冷卻氣體來均勻地冷卻絕緣板300上的基板(例如，玻璃基板、柔性基板和半導體晶片基板等)，在基底基材200和絕緣板300可以設置有如圖2A、圖2B、圖2C的規定的冷卻結構。
圖2A是根據第一實施例的圖1的AA部分的剖視圖。
圖2B是根據第二實施例的圖1的AA部分的剖視圖。
圖2C是根據第三實施例的圖1的AA部分的剖視圖。
參照圖2A、圖2B、圖2C，例如，如圖1所示，在基底基材200的內部可以具有形成為適當圖案的冷卻氣體流路15以供應冷卻氣體，並且冷卻氣體流路15通過本發明的氣孔結構90的連通孔51和多孔過濾器(filter)40來與絕緣板300的多個冷卻氣孔30實現流體連通，由此可以從多個冷卻氣孔30噴出冷卻氣體，從而能夠均勻地冷卻絕緣板300上的基板。此時，主要可以使用氦氣(He)作為冷卻氣體，但並非必須限於此。絕緣板300的多個冷卻氣孔30可以根據設計設定為適當的數量。
在圖1中，偏壓(bias)從設置於陶瓷基座100下部的孔280的規定的電極桿281施加到電極層320，從而可以實現例如吸附(chucking)和解除吸附(de-chucking)。根據設計，可以在構成電極層320的規定的電極圖案之間形成 有適當的數量的冷卻氣孔30，並且可以形成為通過氣孔結構90的連通孔51和多孔過濾器40來實現從冷卻氣體流路15至絕緣板300上表面為止的流體連通。
根據本發明一實施例的具有冷卻氣孔30的陶瓷基座100包括氣孔結構90，所述氣孔結構90安裝在基底基材200和絕緣板300的絕緣層310之間，並且使冷卻氣體流路15和冷卻氣孔30連通。
氣孔結構90包括固定於基底基材200的凹槽290的支撐體50、多孔過濾器40以及流體塞(圖2A中的316、圖2B中的416、圖2C中的516)。支撐體50包括與基底基材200的冷卻氣體流路15連通的連通孔51。在支撐體50的上部側設置有與連通孔51連通且直徑大於連通孔51的安置槽52。多孔過濾器40可以形成為圓柱形等適當的形狀，並且被設置於支撐體50上，即被設置於支撐體50的安置槽52部分，從而內置於氣孔結構90的連通孔51和絕緣板300的冷卻氣孔30之間。此時，多孔過濾器40被製作/形成為比支撐體50的安置槽52的端部延伸得更長，即比支撐體50的上表面55延伸得更長，即，向絕緣板300側凸出。在一些情況下，多孔過濾器40還可以被製作/形成於支撐體50的安置槽52部分的端部或低於支撐體50的安置槽52部分的端部的高度上。
對於支撐體50的整體外觀而言，較佳地，對應於安置槽52的部分所具有的直徑大於對應於連通孔51的部分所具有的直徑，由此防止從多孔過濾器40到支撐體50外側為止的最短距離變小，並且在支撐體50沒有厚度變薄的部分的情況下支撐體50的整體厚度保持在規定的厚度以上，從而成為抗電弧能力較強的結構。
此外，支撐體50可以包括被配置於其外側面的流體塞316、416、516。流體塞316、416、516被配置為，用於使基底基材200和絕緣板300之間黏結的黏合劑312在基底基材200和支撐體50之間的空間中不會進一步延伸，並且使該黏合劑312限制在其位置上。通過流體塞316、416、516，黏合劑312填充在基底基材200和支撐體50之間的空間中的高度h，相對於支撐體50的總高度H可以 是距支撐體50的上表面55的20%至80%，較佳地，可以是50%至80%(參照圖3B)。
例如，如圖2A所示，流體塞316的一部分被容納於沿支撐體50的邊緣(例如，圓形外周面、多邊形外側面等)所形成的凹槽315，並且包括被配置於凹槽315和基底基材200之間的空間的環(ring)形狀的密封(sealing)構件316，從而可以限制黏合劑312。較佳地，凹槽315的截面的橫向和縱向的長度小於凹槽315和基底基材200之間的空間的寬度，並且，較佳地，環形狀的密封構件316的直徑和厚度大於凹槽315和基底基材200之間的空間的寬度。在圖2A中，環形狀的密封構件316的截面形狀示出為四邊形，但不限於此，並且環形狀的密封構件316的截面形狀可以形成為圓形、橢圓形或梯形等各種形狀。
此外，例如，如圖2B所示，流體塞416可以是沿支撐體50的邊緣(例如，圓形外周面、多邊形外側面等)凸出形成的凸出部416，並且凸出部416位於基底基材200和支撐體50之間的空間，從而可以限制黏合劑312。較佳地，凸出部416的截面的橫向長度可以是基底基材200和支撐體50之間的空間的寬度的0.5倍至2倍，並且凸出部416的截面的縱向長度可以是基底基材200和支撐體50之間的空間的寬度的1倍至5倍。
此外，例如，如圖2C所示，流體塞516可以是以與支撐體50的邊緣(例如，圓形外周面、多邊形外側面等)相接觸的方式凸出形成於基底基材200的凸出部516。此時，也與圖2B類似地，凸出部516可以位於基底基材200和支撐體50之間的空間，從而可以限制黏合劑312。較佳地，凸出部516的截面的橫向長度可以是基底基材200和支撐體50之間的空間的寬度的0.5倍至2倍，並且凸出部516的截面的縱向長度可以是基底基材200和支撐體50之間的空間的寬度的1倍至5倍。
支撐體50和多孔過濾器40可以由陶瓷材料製成，並且多孔過濾器40可以具有多個多孔性間隙，以允許氣體穿過但不允許諸如顆粒(particle)等污染源穿過。這種陶瓷材料例如可以由氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、碳化 矽(SiC)、氮化矽(Si3N4)、氧化矽(SiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈷(CoO)、氧化錫(SnO2)和氧化鋯(ZrO2)中的一種以上的組合構成。
環形狀的密封構件316可以由各種材料製成，但較佳為有機矽(silicone)材料，因此在黏合劑312的固化製程中一起被固化，從而使環形狀的密封構件316保持為有機矽固化物。
在基底基材200的內部具有形成為適當圖案的冷卻氣體流路15以供應冷卻氣體，並且冷卻氣體流路15通過本發明的氣孔結構90來與絕緣板300的多個冷卻氣孔30實現流體連通，由此可以從多個冷卻氣孔30噴出冷卻氣體，從而能夠均勻地冷卻絕緣板300上的基板。
在基底基材200的上表面250上通過黏合劑312形成作為絕緣層310的陶瓷片(sheet)313。此外，必要時，在支撐體50的上表面55上還可以形成黏合劑312。電極層320和介電層330依次形成在絕緣板300的絕緣層310上。
除此之外，可以在基底基材200的上表面250上進一步形成由陶瓷材料構成的塗布層(未示出)。此外，必要時，還可以在支撐體50的上表面55上還進一步形成塗布層(未示出)。在形成黏合劑312之前，所述塗布層(未示出)可以形成在多孔過濾器40的上表面45的高度或支撐體50的上表面55的高度上，或者形成在低於該高度的高度上。
如上所述，基底基材200和絕緣板300之間可以藉由黏合劑312固定，特別是，黏合劑312填充在基底基材200的凹槽290內的基底基材200和氣孔結構90之間的一部分空間中。黏合劑312較佳為介電強度(dielectric strength)為20kV/mm以上且體積電阻為1012Ω．cm以上的材料，以便有利於防止電弧。黏合劑312可以是有機矽膏(paste)形態，並且可以藉由壓接基底基材200和絕緣板300並進行固體化，從而能夠牢固地黏結基底基材200和絕緣板300。
特別是，在這種基底基材200的凹槽290內，基底基材200和氣孔結構90之間的空間的間距較佳是0.1mm至0.8mm。在這種基底基材200的凹槽290內 由基底基材200和氣孔結構90之間的間距所形成的空間中，填充有黏合劑312的高度h相對於支撐體50的總高度H(在圖3B中，從上到下)可以是20%至80%，較佳地，可以是50%至80%(凹槽315)。
根據如上所述的本發明一實施例的陶瓷基座100，藉由在沒有環形狀的密封構件的情況下應用氣孔結構90，可以保持恆定的壁厚而不會變薄，因此能夠在適用於HARC(High Aspect Ratio Contact，高深寬比接觸)製程中的高功率陶瓷基座等使電弧的產生最小化。
此外，根據本發明一實施例的陶瓷基座100將黏合劑的高度容易調節至支撐體50的總高度的20%至80%，由此，用於使基底基材200和絕緣板300相結合的諸如有機矽黏合劑等的塗布厚度增加至0.2mm至0.4mm以上的厚度，從而可以將黏合劑塗布在比傳統的結構更寬的垂直範圍內，並且此時應用了可有效防止氣孔的堵塞現象和污染的結構，從而能夠使電弧的產生最小化。
圖3A至圖3C是用於說明根據本發明一實施例的陶瓷基座100的製造過程的每個過程中的氣孔部分的剖視圖。其中，基於根據第一實施例(圖2A)的陶瓷基座100的結構說明了其製造過程，但是也可以類似地適用於第二實施例(圖2B)和第三實施例(圖2C)。
參照圖3A，在本發明一實施例中，為了製造出具有冷卻氣孔30的陶瓷基座100，首先，準備基底基材200，在所述基底基材200預先形成有與用於供應冷卻氣體的冷卻氣體流路15連通的一個以上的凹槽290。在基底基材200的凹槽290中配置/插入有支撐體50，所述支撐體50具有與基底基材200的冷卻氣體流路15連通的連通孔51並且設置有流體塞316、416、516。支撐體50的連通孔51從支撐體50下部的一側端部向上部側延伸，並且支撐體50的上部側具有與連通孔51連通且直徑大於連通孔51的安置槽52。多孔過濾器40被配置/插入於支撐體50上，即被配置/插入於支撐體50的安置槽52部分。
此時，多孔過濾器40被製作/形成為比支撐體50的安置槽52部分的 端部延伸得更長，即向絕緣板300側凸出。然而，不限於此，在一些情況下，可以被製作/形成為在多孔過濾器40插入安置槽52部分時多孔過濾器40的高度等於或低於支撐體50的安置槽52的端部的高度。
這種支撐體50和多孔過濾器40可以由陶瓷材料製成，並且多孔過濾器40可以具有多個多孔性間隙，以允許氣體穿過但不允許諸如顆粒(particle)等污染源穿過。這種陶瓷材料例如可以由氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、氮化矽(Si3N4)、氧化矽(SiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈷(CoO)、氧化錫(SnO2)和氧化鋯(ZrO2)中的一種以上的組合構成。
此外，參照圖3B，在如上所述那樣將包括支撐體50和多孔過濾器40的氣孔結構90配置於基底基材200之後，利用諸如有機矽膏形態等的黏合劑312來形成黏合層，並且準備待層疊在黏合劑312上的陶瓷片313。黏合劑312可以是有機矽膏形態，並且可以對基底基材200和包括陶瓷片313的絕緣板300進行壓接並進行固體化，從而牢固地黏結基底基材200和絕緣板300。
參照圖3C，藉由將陶瓷片313層疊並黏貼在黏合劑312上來形成絕緣層310。這種陶瓷片313可以由陶瓷材料製成，例如，可以由氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、氮化矽(Si3N4)、氧化矽(SiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈷(CoO)、氧化錫(SnO2)和氧化鋯(ZrO2)中的一種以上的組合構成。
儘管未在圖式中示出，但是如圖1所示，在絕緣板300的絕緣層310上的適當的位置可以形成有電極層320，並且在所述電極層320上可以形成介電層330。電極層320包括如上所述的用於吸附和解除吸附的電極圖案，然而不限於此，並且根據情況，除此之外還可以包括用於加熱器的電極圖案或用於生成電漿的高頻電極圖案。介電層330也可以由與陶瓷片313相同的陶瓷材料形成。
此後，包括陶瓷片313的上部結構，即包括絕緣層310、電極層320 和介電層330的絕緣板300可以藉由基底基材200的壓接和固體化來使基底基材200與絕緣板300牢固地黏結。
在上述的由黏合劑312形成黏合層和黏貼陶瓷片313的過程中，可以包括黏合劑312被塗布/形成於基底基材200的上表面250上的情況(必要時，黏合劑312也形成於支撐體50的上表面55上)，並且藉由上述壓接，基底基材200和絕緣板300之間藉由黏合劑312固定，特別是，在基底基材200的凹槽290內的基底基材200和氣孔結構90之間的一部分空間中填充有黏合劑312。黏合劑312較佳為介電強度為20kV/mm以上且體積電阻為1012Ω．cm以上的材料，以便有利於防止電弧。
特別是，較佳地，在這種基底基材200的凹槽290內的基底基材200和氣孔結構90之間的間距是0.1mm至0.8mm。在這種基底基材200的凹槽290內由基底基材200和氣孔結構90之間的間距所形成的空間中，黏合劑312所填充的高度h受到流體塞316、416、516的限制，從而相對於支撐體50的總高度H(在圖3B中，從上到下)可以是20%至80%，較佳地，可以是50%至80%(凹槽315)。
例如，如圖2A所示，當利用被配置於沿支撐體50的邊緣(例如，圓形外周面、多邊形外側面等)凹陷形成的凹槽315和基底基材200之間的空間的環形狀的密封構件316來用作流體塞316時，可以將黏合劑312限制到環形狀的密封構件316的配置位置上，即，限制到距支撐體50的上表面55的高度h上。此外，例如，如圖2B所示，當利用沿支撐體50的邊緣(例如，圓形外周面、多邊形外側面等)凸出形成的凸出部416來用作流體塞416時，可以將黏合劑312限制到凸出部416的配置位置上，即，限制到距支撐體50的上表面55的高度h上。此外，例如，如圖2C所示，當利用以與支撐體50的邊緣(例如，圓形外周面、多邊形外側面等)相接觸的方式凸出形成於基底基材200的凸出部516自身來用作流體塞516時，也可以將黏合劑312限制到凸出部516的配置位置上，即，限制到距支撐體50的上表面55的高度h上。
此外，如上面的圖3C所示，當將陶瓷片313黏貼在黏合劑312上時，可以在陶瓷片313的與多孔過濾器40相對應的位置上預先加工有冷卻氣孔30。然而，不限於此，在形成電極層320的步驟之後，即在形成介電層330之後，也可以加工從介電層330外側的與多孔過濾器40相對應的位置貫穿至多孔過濾器40的位置為止的冷卻氣孔30。考慮到多孔過濾器40的直徑等大小，可以在與多孔過濾器40相對應的位置上形成適當數量的一個以上的冷卻氣孔30。
這種孔的加工可以利用激光加工等方式，並且可以加工成直徑為0.1mm至1mm的孔。在冷卻氣孔30的垂直下部不形成有電極層320。此外，介電層330形成於電極層320上，然而，並不是必須在絕緣板300上的冷卻氣孔30的垂直下部形成介電層330，並且可以根據需要形成介電層330。
圖4A至圖4C是用於說明根據本發明另一實施例的陶瓷基座的製造過程的每個過程中的氣孔部分的剖視圖。其中，也是基於根據第一實施例(圖2A)的陶瓷基座100的結構說明其製造過程，但是也可以類似地適用於第二實施例(圖2B)和第三實施例(圖2C)。
參照圖4A，在本發明另一實施例中，為了製造出具有冷卻氣孔30的陶瓷基座100，首先，可以在如上所述的包括電極層320的絕緣板300的凹槽315配置多孔過濾器40，使得所述多孔過濾器40與預先加工的絕緣板300的冷卻氣孔30相接觸。此時，多孔過濾器40可以被製作/形成為比絕緣板300的安置槽52的端部更延伸凸出。
接下來，如圖4B所示，配置具有與多孔過濾器40連通的連通孔51的支撐體50，並且以將連通孔51配置於多孔過濾器40的位置上的方式配置支撐體50。此時，可以將多孔過濾器40配置於支撐體50的安置槽52。然後，可以利用黏合劑312來在支撐體50上形成黏合層。
接下來，如圖4C所示，以將具有用於供應冷卻氣體的冷卻氣體流路15的基底基材200的凹槽290安置於具有與冷卻氣體流路15連通的連通孔51的 支撐體50上的方式配置基底基材200。
在這裡，同樣，在基於黏合劑312而形成黏合層和配置基底基材200的過程中，可以包括黏合劑312被塗布/形成於支撐體50的流體塞316、416、516下部的情況，然後，藉由壓接來使基底基材200和絕緣板300之間被黏合劑312黏結固定，特別是，在基底基材200的凹槽290內的基底基材200和氣孔結構90之間的一部分空間填充有黏合劑312。黏合劑312較佳為介電強度為20kV/mm以上且體積電阻為1012Ω．cm以上的材料，以便有利於防止電弧。
特別是，較佳地，在這種基底基材200的凹槽290內的基底基材200和氣孔結構90之間的間距是0.1mm至0.8mm。在這種基底基材200的凹槽290中由基底基材200和氣孔結構90之間的間距所形成的空間中，黏合劑312所填充的高度h受到流體塞316、416、516的限制，從而相對於支撐體50的總高度H(在圖3B中，從上到下)可以是20%至80%，較佳地，可以是50%至80%(凹槽315)。
例如，如圖2A所示，當利用被配置於沿支撐體50的邊緣(例如，圓形外周面、多邊形外側面等)導線形成的凹槽315和基底基材200之間的空間的環形狀的密封構件316來用作流體塞316時，可以將黏合劑312限制到環形狀的密封構件316的配置位置上，即，限制到距支撐體50的上表面55的高度h上。此外，例如，如圖2B所示，當利用沿支撐體50的邊緣(例如，圓形外周面、多邊形外側面等)凸出形成的凸出部416來用作流體塞416時，可以將黏合劑312限制到凸出部416的配置位置上，即，限制到距支撐體50的上表面55的高度h上。此外，例如，如圖2C所示，當利用以與支撐體50的邊緣(例如，圓形外周面，多邊形外側面等)相接觸的方式凸出形成於基底基材200的凸出部516自身來用作流體塞516時，也可以將黏合劑312限制到凸出部516的配置位置上，即，限制到距支撐體50的上表面55的高度h上。
如上所述，根據本發明一實施例的陶瓷基座100，其藉由在基底基材200和絕緣板300的黏結結構中應用流體塞結構來能夠容易調節黏結製程中的 黏合劑的體積，從而防止HARC(High Aspect Ratio Contact，高深寬比接觸)製程中使用的高功率陶瓷基座等中的氣孔堵塞現象，並且藉由減少氣孔周邊的污染來能夠使電弧的產生最小化。此外，可以提供一種陶瓷基座，其能夠將黏合劑的高度h容易調節到諸如支撐體50的總高度H的20%至80%等的適當高度，並且藉由應用可有效防止發生氣孔堵塞現象和污染的結構來能夠使電弧的產生最小化。
如上所述，在本發明中，已經說明了如具體構成要素等的特定事項和有限的實施例和圖式，但這僅為幫助對本發明整體的理解而提供，而本發明並不限於所述實施例，本發明所屬領域的普通技術人員能夠在不脫離本發明的本質特徵的範圍內進行各種修改和變更。因此，本發明的精神不應被限制於所說明的實施例並確定，除稍後所描述的權利要求之外，與所述權利要求等同或等效變更的所有技術思想都應被解釋為包括在本發明的申請專利範圍內。
30：冷卻氣孔 40：多孔過濾器 45：多孔過濾器的上表面 50：支撐體 51：連通孔 52：安置槽 55：支撐體的上表面 90：氣孔結構 200：基底基材 250：基底基材的上表面 290：凹槽 312：黏合劑 313：陶瓷片 315：凹槽 316：流體塞

Claims (14)

  1. 一種陶瓷基座，其特徵在於，包括： 基底基材，具有用於供應冷卻氣體的氣體流路； 絕緣板，固定在所述基底基材上並具有氣孔；以及 氣孔結構，在所述基底基材和所述絕緣板之間使所述氣體流路和所述氣孔連通，所述氣孔結構包括支撐體、多孔過濾器以及流體塞，所述支撐體固定於所述基底基材的凹槽並具有與所述氣體流路連通的連通孔，所述多孔過濾器在所述支撐體上內置於所述連通孔和所述氣孔之間，所述流體塞配置於所述支撐體的外側面； 用於使所述基底基材和所述絕緣板之間黏結的黏合劑在所述基底基材和所述支撐體之間的空間被所述流體塞限制， 所述流體塞由有機矽材料製成，所述多孔過濾器比所述支撐體的上表面延伸得更長並向所述絕緣板側凸出。
  2. 如請求項1所述之陶瓷基座，其中，所述流體塞包括環形狀的密封構件，所述環形狀的密封構件配置於沿所述支撐體的邊緣形成的凹槽。
  3. 如請求項2所述之陶瓷基座，其中，所述環形狀的密封構件的截面形狀包括四邊形、圓形、橢圓形或梯形中的任意一種。
  4. 一種陶瓷基座，其特徵在於，包括： 基底基材，具有用於供應冷卻氣體的氣體流路； 絕緣板，固定在所述基底基材上並具有氣孔；以及 氣孔結構，在所述基底基材和所述絕緣板之間使所述氣體流路和所述氣孔連通，所述氣孔結構包括支撐體、多孔過濾器以及流體塞，所述支撐體固定於所述基底基材的凹槽並具有與所述氣體流路連通的連通孔，所述多孔過濾器在所述支撐體上內置於所述連通孔和所述氣孔之間，所述流體塞配置於所述支撐體的外側面； 用於使所述基底基材和所述絕緣板之間黏結的黏合劑在所述基底基材和所述支撐體之間的空間被所述流體塞限制， 所述流體塞包括沿所述支撐體的邊緣形成的凸出部。
  5. 一種陶瓷基座，其特徵在於，包括： 基底基材，具有用於供應冷卻氣體的氣體流路； 絕緣板，固定在所述基底基材上並具有氣孔；以及 氣孔結構，在所述基底基材和所述絕緣板之間使所述氣體流路和所述氣孔連通，所述氣孔結構包括支撐體、多孔過濾器以及流體塞，所述支撐體固定於所述基底基材的凹槽並具有與所述氣體流路連通的連通孔，所述多孔過濾器在所述支撐體上內置於所述連通孔和所述氣孔之間，所述流體塞配置於所述支撐體的外側面； 用於使所述基底基材和所述絕緣板之間黏結的黏合劑在所述基底基材和所述支撐體之間的空間被所述流體塞限制； 所述流體塞包括凸出部，所述凸出部以沿所述支撐體的邊緣與所述支撐體相接觸的方式形成於所述基底基材。
  6. 如請求項1所述之陶瓷基座，其中，在所述基底基材的所述凹槽內，所述基底基材和所述支撐體之間的間距是0.1mm至0.8mm。
  7. 如請求項1所述之陶瓷基座，其中，所述流體塞配置於所述支撐體的總高度的50%至80%的位置。
  8. 如請求項1所述之陶瓷基座，其中，所述黏合劑的介電強度為20kV/mm以上，並且體積電阻為10 12Ω·cm以上。
  9. 一種陶瓷基座的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟： 將支撐體配置於基底基材的凹槽的步驟，所述基底基材具有用於供應冷卻氣體的氣體流路，所述支撐體具有與所述氣體流路連通的連通孔； 將多孔過濾器以與所述連通孔相接觸的方式配置在所述支撐體上的步驟； 利用黏合劑在所述基底基材上形成黏合層的步驟； 將陶瓷片黏貼在所述基底基材上的步驟；以及 將電極層形成在所述陶瓷片上的步驟； 在形成所述黏合層以及黏貼所述陶瓷片的過程中，所述黏合劑在所述基底基材和所述支撐體之間的空間被流體塞限制， 所述流體塞包括凸出部， 所述凸出部沿所述支撐體的邊緣形成，或者所述凸出部以沿所述支撐體的邊緣與所述支撐體相接觸的方式形成於所述基底基材。
  10. 如請求項9所述之陶瓷基座的製造方法，其中，在將所述陶瓷片黏貼在所述基底基材上的步驟中，在所述陶瓷片的與所述多孔過濾器對應的位置預先加工氣孔。
  11. 如請求項9所述之陶瓷基座的製造方法，其中，在將所述電極層形成在所述陶瓷片上的步驟之後，所述陶瓷基座的製造方法還包括以下步驟： 加工氣孔的步驟，所述氣孔從所述陶瓷片的與所述多孔過濾器對應的位置的外側貫穿至所述多孔過濾器的位置。
  12. 一種陶瓷基座的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟： 將多孔過濾器以與氣孔相接觸的方式配置於包括電極層的絕緣板的凹槽的步驟； 配置具有與所述多孔過濾器連通的連通孔的支撐體，並且所述支撐體配置成所述連通孔位於所述多孔過濾器的位置的步驟； 利用黏合劑在所述支撐體形成黏合層的步驟；以及 配置基底基材，使得具有用於供應冷卻氣體的氣體流路的所述基底基材的凹槽安置在具有與所述氣體流路連通的所述連通孔的所述支撐體上的步驟； 在形成所述黏合層以及配置所述基底基材的過程中，所述黏合劑在所述基底基材和所述支撐體之間的空間被流體塞限制， 所述流體塞包括凸出部， 所述凸出部沿所述支撐體的邊緣形成，或者所述凸出部以沿所述支撐體的邊緣與所述支撐體相接觸的方式形成於所述基底基材。
  13. 如請求項12所述之陶瓷基座的製造方法，其中，在所述基底基材的所述凹槽內，所述基底基材和所述支撐體之間的間距是0.1mm至0.8mm。
  14. 如請求項12所述之陶瓷基座的製造方法，其中，所述黏合劑通過所述流體塞填充至所述支撐體的總高度的50%至80%的位置。
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