CN102171786A - Lavacoat型的预清洁与预热 - Google Patents

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Abstract

本文描述的实施例提供在部件的表面的改变之前使用电磁束进行表面制备的方法，该方法有利地改善那些位置中的最终纹理的质量且相应地减少粒子污染。在实施例中，提供一种对用于半导体处理腔室中的部件的表面提供纹理的方法。该方法包含：在部件的该表面上界定多个区域、将电磁束移动至该多个区域中的第一区域、横跨该第一区域的表面扫描该电磁束以加热该第一区域的该表面，及横跨该第一区域的该经加热的表面扫描该电磁束以形成特征结构。

Description

LAVACOAT型的预清洁与预热
技术领域
本发明的实施例一般而言是关于使用电磁辐射束以改变材料的表面的方法。更具体的，本发明的实施例是关于在处理腔室中所用的部件的表面改变前使用电磁束的表面制备的方法。
背景技术
随着持续以减小的尺寸来生产集成电路装置，这些装置的制造由于污染而变得更易受降低产量的影响。因此，生产集成电路装置，尤其具有较小实体尺寸的那些集成电路装置，需要比先前认为所必需的更大程度地控制污染。
集成电路装置的污染可在薄膜沉积、蚀刻或其它半导体生产处理期间，由诸如碰撞于基板上的不需要的杂散粒子的来源引起。通常，集成电路装置的制造包括诸如物理气相沉积(PVD)溅射腔室、化学气相沉积(CVD)腔室、等离子体蚀刻腔室等的腔室的使用。在沉积及蚀刻处理的过程期间，材料通常从气相冷凝至腔室中的各种内部表面上及腔室部件上以形成位于腔室及部件表面上的固体块状物。经冷凝的外来物质积聚于表面上且倾向于在晶圆处理顺序中或晶圆处理顺序期间从表面分离或剥落。经分离的外来物质随后可碰撞到晶圆基板及其上的装置上并将该晶圆基板及其上的装置污染。时常必须丢弃经污染的装置，从而降低了处理的制造产量。
为了防止已冷凝于处理腔室部件的表面上的外来物质的分离，可纹理化这些表面以使得形成于这些表面上的冷凝外来物质对表面的粘着力增强且较不可能分离及污染晶圆基板。
一种该纹理化处理将部件曝露于定向能量，其足以熔融及再成形部件表面上的材料，以形成纹理化表面。
然而，在纹理化部件之前，存在于部件表面上的沉积物以及作为纹理化处理的副产物而冷凝于部件表面上的有时可观数量的再沉积金属及金属氧化物可影响纹理形成及在纹理化处理期间从所形成的空穴喷射出的回焊材料与部件表面的粘着力。此外，来自纹理化处理的溅泼可留下松散粘着至所涂布的金属氧化物及仍未纹理化的表面的小片金属，因而降低那些位置中的最终纹理的质量。
此外，目前的纹理化处理可能不能由单程的纹理化能量束来产生足够的纹理形状及尺寸。此外，在一些状况下，若部件表面太冷，则自部件喷射出的材料可能无法充分熔合至该表面。
因此，需要一种改良的纹理化处理。
发明内容
本发明的实施例提供一种在由电磁束改变部件表面之前使用电磁束进行表面制备的方法。本文所述的实施例为待纹理化的表面提供优良预清洁而作为纹理化处理的整体部分，因而消除来自对部件的操纵或所蒸发的材料、所喷射的材料再沉积至部件表面之后清洁污染的机会。本文所述的实施例进一步强化目前的纹理化方法，以包括在能量束越过待纹理化的表面上后，立即使得该通过纹理化，因而预热表面以改良纹理形成及所喷射材料与部件表面的熔合。
在一个实施例中，提供一种对用于半导体处理腔室中的部件的表面提供纹理的方法。该方法包含在该部件的表面上界定多个区域、将电磁束移动至多个区域中的第一区域、横跨该第一区域的表面扫描该电磁束以加热该第一区域的表面，及横跨该第一区域的经加热的表面扫描该电磁束以形成特征结构。
在另一个实施例中，提供一种对用于半导体处理腔室中的部件的表面提供纹理的方法。该方法包含以电磁束扫描横跨部件表面的多个区域中的第一区域历时第一时间周期，以预清洁该部件的该第一区域的该表面而不熔融该部件，及以该电磁束扫描横跨该部件表面的该第一区域历时第二时间周期，以在该部件表面的该第一区域上形成特征结构，其中该第二时间周期在该第一时间周期完成之后立即发生。
在又一个实施例中，提供一种对用于半导体处理腔室中的部件的表面提供纹理的方法。该方法包含以电磁束扫描横跨该部件表面的多个区域中的第一区域历时第一时间周期，以熔融该部件表面，及以该电磁束扫描横跨该部件表面的该第一区域历时第二时间周期，以在该部件表面的该第一区域上形成特征结构，其中该第二时间周期在该第一时间周期之后立即发生。
在又一个实施例中，提供一种金属部件。该金属部件包含具有多个特征结构的环形主体，该等特征结构包含形成于该环形主体中的突出及凹陷，其中该突出以极软状态产生以降低金属的回火度且在夹持部件周围的其它部分期间确保部件得以软化(yield)并保形(conform)的能力。
附图说明
所以，上述简介的本发明的特征可参考对本发明更具体描述的实施例进一步理解和叙述，部分实施例示出于附图中。然而要指出的是，附图仅说明本发明的典型实施例，因此不应被视为其范围的限制，本发明亦适用于其它具有同等功效的实施例。
图1示出可用于实施本文所述的实施例的表面纹理化设备的示意性截面图；
图2示出可连接到表面纹理化设备以实施本文所述的实施例的控制系统的示意性截面图；
图3A示出根据本文所述的实施例的可用于在材料的表面改变前预清洁材料的处理；
图3B示出根据本文所述的实施例的可用于在材料的表面改变前预热材料的处理；
图4示出根据本文所述的实施例的部件及形成于其上的特征结构的俯视图；
图5A示出根据本文所述的实施例的部件的透视图；及
图5B示出图5A的部件的部分侧视图。
为了便于理解，已经在可能的情况下，使用相同的组件符号指示各图中相同的组件。意即，在一个实施例中所揭示的组件亦可用于其它实施例而无需特别指明。
具体实施方式
本文所述的实施例利用纹理化处理的能量束类型所可能具有的极高能量密度及快速横动速度，以从材料表面移除表面污染而作为纹理化处理的整体部分。通过在射束的纹理化通过前以射束扫描横跨待纹理化区中的部件表面，在利用能量束的纹理化处理之前在原位完成清洁表面。可减小射束的强度、散焦该射束及/或以下速度扫描该射束，该速度足够快而不会损坏材料表面，但射束在此速度下在将表面加热至足以驱除原生氧化物的温度的同时磨耗来自表面的有机物及再沉积的金属。
本文所述的实施例在纹理化腔室中，随纹理的施加而产生清洁且经制备的表面，进而消除在纹理化处理之前的污染积累的机会。在能量束包含电子束的实施例中，可在真空腔室中执行该处理，因此经磨耗的沉积物再沉积至其它表面上或通过真空系统从该腔室移除。在周围环境中执行的另一个实施例中，可使用吸取喷嘴或惰性气体吹气以确保经清洁的区域在纹理化处理之前保持清洁。此预纹理化表面改变可如适用于被纹理化的部件及材料一样，逐孔、逐列或逐区来完成。
本文所述的实施例在纹理化处理之前对部件表面赋予额外的热，从而使得大特征结构成为可能并改良所喷射的材料与部件表面的熔合。本文所述的实施例利用射束的能力，其以足够快以限制能量穿透至部件表面中而仅使部件顶面得以加热并熔合的速度来扫描。使射束越过将建立特征结构的表面(该表面围绕该特征结构)，或者射束处于足以将表面熔融到理想深度的能量密度和速度下。预热熔融的深度可经制定以适合待施加的纹理。一旦完成预热过程，则射束立即越过相同区域以形成最终纹理。这可如适用于所纹理化的部件一样，逐孔、逐列或逐区进行。
应理解，在某些实施例中，在讨论射束相对于部件移动的“行进速度”时，可使用相同“行进速度”描述部件相对于射束的移动。在特定实施例中，可使射束和部件相对于彼此移动。
图1示出可用于改变部件104的表面纹理化设备100的截面示意性图。表面纹理化设备100包含柱120。围绕阴极106的偏压杯116位于柱内。举例而言，阴极106可为包含诸如钨的材料的细丝。高压电缆122连接到阴极106，该高压电缆将高压电源供应至阴极106及阳极108。
阳极108及两对高速偏转线圈112与阴极106间隔分离且在阴极106之下。在阳极108内形成通孔118。通常为圆形设计且与柱120同心的快速聚焦线圈110位于阳极108之下。两对高速偏转线圈112位于快速聚焦线圈110之下。具有顶面114T的工作腔室114连接到柱120且位于柱120下。工作腔室114通常包含基板支撑件140。基板支撑件140可连接到用于移动基板支撑件140的致动构件142，诸如致动器或旋转轴，其可平移部件104或沿一或多个旋转轴旋转部件104。致动构件142相对于电磁束102移动基板。电磁束102可为(例如)电子束。基板支撑件140可进一步包含加热组件150(诸如，电阻加热器或热电装置)。定位于阳极108与快速聚焦线圈110之间的隔离阀128通常将柱120分隔，从而使得可将腔室114维持在与隔离阀128上的柱120的部分不同的压力。在一个实施例中，射束102行进穿过聚焦线圈110以及高速偏转线圈112。
泵124(诸如，扩散泵或涡轮分子泵)经由阀126连接到柱120。泵124用于抽空柱120。通常，真空泵130经由隔离阀132连接到腔室114以抽空腔室114。可在本文所述的处理中使用或修正且使用的e射束装置的实例包括来自Enfield，Conn的Precision Technologies或来自Cabs，United Kingdom的Cambridge Vacuum Engineering of Waterbeach的电子束焊接系统。
在一个实施例中，表面纹理化设备100包含安装于部件104附近可用于在执行纹理化处理之前预热部件104的能量源181。典型能量源的实例包括(但不限于)辐射热灯、电感加热器或IR型电阻加热器。在该结构中，在开始纹理化处理之前可打“开”能量源181且维持指定时间周期或直至部件104达到理想的温度。
虽然图1明确示出包含电子束的表面纹理化设备，但是本文所述的实施例可使用电磁波或粒子的任何射束，诸如质子、中子、X射线、雷射、电弧束等。此外，术语电磁束的使用并非意欲限于带电粒子束，而意欲涵盖传送传递至部件的任何形式的聚焦能量，例如，电子束，质子或中子束、X射线、高密度光学辐射(例如，雷射)或电弧型处理(例如，放电加工(EDM)等)。表面纹理化设备通常包含用于控制特定能量束并将其聚焦至部件的表面上的构件。用于控制及聚焦射束的特定构件通常视所使用的电磁辐射的特定类型而定。
图2示出可连接到表面纹理化设备以实施本文所述的实施例的控制系统的示意性截面图。微处理器控制器200优选连接到聚焦线圈110及高速偏转线圈112。微处理器控制器200可为可用于工业环境(其用于控制各种腔室及子处理器)中的通用计算机处理器(CPU)的任何形式中的一者。计算机可使用任何适合的内存，诸如随机存取内存、只读存储器、软盘驱动机、硬盘或任何其它形式的本地或远程数字储存器。各种支持电路可连接到CPU以用于以传统方式支持处理器。所需要的软件常用程序可储存于内存中或通过位于远程的第二CPU执行。
在将部件104定位于腔室114后执行软件常用程序。在软件常用程序执行时，将通用计算机转换成控制腔室操作以使腔室处理得以执行的特殊处理计算机。或者，可以硬件(如特殊应用集成电路或其它类型的硬件实施)或软件或硬件的组合来执行本文所述的实施例。
参照图2，通常将一组指令编码到设置到控制器200的计算机可读媒体上。通过执行指令产生的控制讯号经由一或多个功能产生器204从控制器200传达至快速聚焦线圈110及高速偏转线圈112。在一个实施例中，指令经由五个功能产生器204传达。五个功能产生器中的一者用于快速聚焦。两个功能产生器用于第一射束偏转且两个功能产生器用于第二射束偏转。功能产生器伴随有相应的功率放大器(未示出)。指令通常使快速聚焦线圈110及高速偏转线圈112能够通过将射束102移动至部件表面上的特定位置来操控电磁束102，以将特征结构的特殊图案、间隔及特征建立至部件104的表面上。
功能产生器204能够在各种频率上产生讯号波形。这使得电磁束102的位置及焦直径能够迅速调整至从控制器200发起的讯号且使得能够在部件表面上迅速形成特征结构。功能产生器204优选连接到一或多个功率放大器、电源等(未示出)以促进控制器200与聚焦线圈110以及高速偏转线圈112之间的讯号交流。
预清洁处理
在一个实施例中，利用纹理化处理的能量束类型可能具有的极高能量密度及快速横动速度来磨耗来自材料表面的表面污染，而无需熔融作为纹理化处理的整体部分的表面。通过在射束102的纹理化通行之前用射束102扫描横跨待纹理化区中的部件104的表面，在利用电磁束102的纹理化处理之前在原位进行清洁表面。为了在纹理化之前清洁表面，可减小射束102的强度、散焦该射束及/或以足够快而不会损坏材料表面(但在此速度下，在将部件104的表面加热至足以驱除原生氧化物的温度的同时，该射束磨耗来自部件104的表面的有机物及再沉积的金属)的速度扫描。该预清洁处理在纹理化腔室100中，随纹理的施加而产生清洁并经制备的表面，进而消除在纹理化之前污染积累的机会。
图3A示出根据本文所述的实施例的可用于在部件104的表面的改变之前预清洁部件104的表面的处理顺序300，该处理顺序在框301开始且在框380结束。在框310，部件104定位于纹理化腔室100中。在框320，纹理化腔室100经抽空。在框330，在部件104的表面上界定多个区域(n+1，其中n＝0、1、2、3、4....)。在框340，将电磁束102移动至区域。在框350，横跨区域(n+1)的表面扫描电磁束102以加热区域的表面而不熔融区域的表面。在框360，横跨区域的表面扫描电磁束102以形成特征结构。在框370，确定是否已经将部件104纹理化所要量。若已经将部件104纹理化所要量，则处理在框380结束。若尚未将部件104纹理化所要量，则电磁束102移动至另一区域(n+1)且重复框340至370所代表的处理顺序。
参考框310，部件104定位于诸如图1中所述的纹理化腔室114的纹理化腔室中。在其中使用电子束的实施例中，可在真空腔室中执行处理，因此经磨耗的沉积物再沉积于其它表面上或通过真空泵130从腔室114移除。在周围环境中执行的实施例中，可使用吸取喷嘴或惰性气体吹气来确保经清洁的区在纹理化之前保持清洁。
部件104可包含诸如金属或金属合金的材料、陶瓷材料、聚合物材料、复合材料或其组合。在一个实施例中，部件104包含选自包含钢、不锈钢、钽、钨、钛、铜、铝、镍、金、银、氧化铝、氮化铝、硅、氮化硅、氧化硅、碳化硅、蓝宝石(Al2O3)、氮化硅、氧化钇、三氧化二钇及其组合的群组的材料。在一个实施例中，部件104包含金属合金，诸如奥氏体(austenitic)型不锈钢、铁-镍-铬合金(例如，InconelTM合金)、镍-铬-钼-钨合金(例如，HastelloyTM)、铜锌合金、铬铜合金(例如，5％或10％Cr，剩余为Cu)或类似物。在另一个实施例中，部件包含石英。部件104亦可包含诸如聚醯亚胺(VespelTM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚芳香酯(ArdelTM)、及类似物。
在另一个实施例中，部件104可包含诸如金、银、铝硅、锗、锗硅、氮化硼、氧化铝、氮化铝、硅、氮化硅、氧化硅、碳化硅、氧化钇、三氧化二钇、非聚合物及其组合的材料。
参考框320，腔室114及柱120经抽空至范围在约1×10-5torr至约3×10-2torr中的压力。在一个实施例中，电磁束102通过使用电阻加热器(未示出)加热阴极106及使用电源(未示出)向阴极106施加电流来形成。电子自阴极106逃离且收集到偏压杯116中。负高电压电位(其称为加速电压)经由电压电缆122施加至相对于阳极108的阴极106，且量值通常小于加速电压的第二负电位被施加至偏压杯116。加速电压可在约50至约175kV的范围中。第二电位用于控制传送至部件104的电磁束能量的量值。
电子移动通过阳极108中的通孔118并开始发散。位于阳极108下方的快速聚焦线圈110将电磁束102聚焦至部件104上的窄直径，而高速偏转线圈112使射束磁性偏转至部件104的表面的特定位置。电流施加至快速聚焦线圈110并施加至高速偏转线圈112以产生足以操纵电磁束102的磁通量。在通过快速聚焦线圈110及高速偏转线圈112之后，电磁束立即提供到部件104的表面。腔室114的顶面114T与部件104之间的距离为射束102的工作距离。在一个实施例中，工作距离为约50毫米至约1000毫米。在一个实施例中，工作距离在约200毫米与约350毫米之间。
参考框330及图4，在部件104的表面上界定多个区域(n+1，其中n＝0、1、2、3、4...)。在预清洁及随后处理期间可将界定在部件104的表面上的区域的每一者相继曝露于电磁束102。每一区域可包含单一单元402或多个单元。每一单元可包含在随后处理期间形成特征结构408的外部区404及内部区406。在一个实施例中，该区域可包含一列单元或单元的丛集。在一个实施例中，每一单元可覆盖约0.025mm2与16mm2之间(诸如约0.0625mm2(例如，0.25mm×0.25mm)与约2.25mm2(例如，1.5mm×1.5mm)之间)的面积。应注意，在不脱离本文所述的实施例的范畴的情况下，每一区域的边缘的形状可为任何形状。
应理解，可在预清洁处理之前或预清洁处理期间的任何时间界定多个区域。举例而言，可在将部件104置放于腔室100中之前界定多个区域。在处理类似部件的实施例中，可界定多个区域，用于被处理、储存于控制器200中的第一部件并用于反馈型处理中的相继处理的部件。
参考框340，电磁束102相对于该区域定位。可通过相对于部件104平移电磁束的输出及/或相对于电磁束辐射源(例如，传统X/Y级、精确级)的输出平移定位于基板支撑件140上的部件104，来连续曝露部件104的表面上的区域。电子束102及/或部件104可沿任何方向平移。
参考框350，横跨区域的表面扫描电磁束102以加热区域的表面，而无需熔融区域的表面。可减小电磁束102的强度、散焦该射束及/或以以下速度扫描该束，该速度足够快以将部件104的区域的表面加热至这样的温度，用于在将该表面加热至足以驱除原生氧化物的温度而无需将部件的材料表面加热至部件104熔融、流动或经历实质分解的温度的同时，从表面移除有机物及再沉积的金属。部件104的预清洁温度通常视构成部件104的材料而定。
预清洁扫描步骤可通过在区域的表面上以图案快速传送电磁束102来进行，加热其中将要进行纹理化处理的区域。在一个实施例中，将单元的外部区404预清洁。在另一个实施例中，将包括外部区404及内部区406的整个单元402预清洁。在一个实施例中，电磁束102的处理参数(诸如焦距及处理、功率)在预热部件104的处理期间变化。在预清洁处理期间所使用的处理参数可视所要的预清洁温度、横跨部件104的表面传送射束102的速度及/或在经纹理化之前得以预清洁的部件材料而定。
在预清洁扫描步骤期间，可以约每秒1米与每秒1000米之间(诸如约每秒1米与每秒400米之间，例如，约每秒1米与约每秒100米之间)的行进速度来移动电磁束102。在一个实施例中，可以相对于电磁束102的介于约每秒10米与每秒100米之间的行进速度移动部件104。通常，在电磁束102由电子束、离子束或电弧产生的情况下，电流将流至部件104。在一个实施例中，在电磁束102为电子束的情况下，电流可在约4至约150毫安(mA)的范围中。在一个实施例中，在电磁束102为电子束的情况下，电流可在8至45毫安(mA)的范围中。可根据功率密度(横跨部件104的表面上的特定界面区传送的平均功率)界定由电磁束102传送的能量。在一个实施例中，在部件104的表面上引导射束的点上，电磁束102的平均功率密度可(例如)介于约10KW/mm2至约500KW/mm2的范围中(诸如50KW/mm2和250KW/mm2)。在部件104的表面上的一点上，电磁束102的峰值功率密度可(例如)在约300KW/mm2至约350KW/mm2的范围中(诸如330KW/mm2)。峰值功率密度可界定为处理设定，其中射束在给定功率设定处，处于最大焦点(即，最小可能光斑尺寸)。一旦完成预清洁，则射束102立即越过相同的区域以形成最终纹理。
在一个实施例中，预清洁扫描步骤可通过以图案在区域的表面上散焦及传送电磁束102来进行，加热并清洁其中将要进行纹理化处理的区域。纹理化处理随后可通过以该图案在区域的表面上重新聚焦及传送电磁束102来执行。在散焦预清洁处理期间所使用的处理参数可视所要的预清洁温度、横跨部件104的表面传送射束102的速度及/或在经纹理化之前得以预清洁的部件材料而定。
参考框360，在预清洁之后，横跨区域的表面扫描电磁束102以形成特征结构408(如图4中所示)。特征结构408可为凹陷、突出或其组合。在特征结构408包含凹陷的实施例中，凹陷压缩材料其亦可减少处理期间从沉积于部件上的处理副产物剥落及脱落的粒子。在一个实施例中，所形成的特征结构408的类型亦可视部件的材料而定。举例而言，在部件的材料为硅的情况下，所形成的特征结构408包含由于材料的热膨胀形成的突出。射束102穿过聚焦线圈110以及高速偏转线圈112。举例而言，可以约每秒0.5米至每秒4米的范围中的行进速度移动电磁束102。在一个实施例中，可以约每秒1米至每秒3米的范围中的行进速度移动电磁束102。在另一个实施例中，可以约每秒1米与约每秒1.7米之间的范围中的行进速度移动电磁束102。视从控制器200经由功能产生器204发出的讯号的性质而定，射束202扫描横跨过部件104的表面的经预清洁的区域，从而导致在部件104的表面上形成特征结构408或多个特征结构。特征结构408可具有特定几何图案。在一个实施例中，在纹理化处理期间相对于碰撞电磁束102来移动部件104。在一个实施例中，可(例如)以约每分钟0.5米至约每分钟4米的范围中的行进速度移动部件104。在另一个实施例中，可(例如)以约每分钟2米至约每分钟3米的范围中的行进速度移动部件。在又一个实施例中，可以相对于电磁束102以约每分钟1米与约每分钟1.7米之间的范围中的行进速度移动部件。在一个实施例中，部件104在曝露于电磁束102期间沿一或多个旋转轴旋转。旋转轴可为(例如)与入射束垂直或平行。由于部件104的尺寸或形状，可能不能实施实体移动或旋转部件并进而横跨部件104移动电磁束102以形成所要纹理。
在由电子束、离子束或电弧产生电磁束102的实施例中，电流将流至部件104。在电磁束102为电子束的情况下，电流可在约4至约150毫安(mA)的范围中，优选为8至45毫安(mA)。在一个实施例中，在部件104的表面上的引导射束的点上，电磁束102的平均功率密度可(例如)在约10KW/mm2至约500KW/mm2的范围中(诸如50KW/mm2及250KW/mm2)。在部件104的表面上的一点上，电磁束102的峰值功率密度可(例如)在约300KW/mm2至约350KW/mm2的范围中(诸如330KW/mm2)。应注意，由于吸收或能量传送至部件104的效率，在部件104的表面上形成特征结构408所需要的能量的量可在一种类型的能量源与另一种(例如，电子束、雷射等)之间不同。射束密度可确定所使用的功率密度。
亦应注意，可基于不同材料的特性而通过那些材料使用不同功率密度以达成不同结果。可使用变化的方法来改变部件表面。举例而言，可使用高功率以溅射及/或耗散一些材料，且可多次使用较低功率以熔融并重新形成表面，使得材料不会蒸发而是在某些区的外部形成并发展诸如突出的凸起特征结构。在低功率与高功率密度之间，可使用该处理以制作所要的特征结构。视功率密度及所要的特征结构而定，亦可能返回至相同区以用于进一步改变。举例而言，在一个实施例中，射束102可多次越过相同区域以形成诸如突出及凹陷的特征结构408。来自凹陷的熔融材料经移位以形成突出。允许熔融材料部分地凝固，且重复射束处理以发展突出。视所要特征结构的尺寸及形状而定，多次重复射束处理。
通过电磁束102传送至部件104的表面的功率或能量并非意欲引起部件104的显著或严重扭曲(例如，熔融、翘曲、破裂等)。部件104的显著或严重扭曲通常可界定为由于纹理化处理的应用而使部件104不能用于其意欲的目的的状态。引起部件104的显著扭曲所需要的能量的量将视以下而定：制成部件104的材料、正经纹理化的区附近的部件104的厚度及/或质量、部件104的形状(例如，平坦、圆柱形等)、部件104中残余应力的量、传送至部件104的实际功率、横跨部件104的射束的传送速度、部件104的表面上的纹理化特征结构408的密度及/或在部件104上的任何点上射束的停留时间。在一个实施例中，为了防止薄部件或对由纹理化处理诱发的热应力敏感的部件中的显著扭曲，可完成以下步骤：可增加射束传送速度，可在传送时间期间散焦射束，或可在传送时间期间减小射束的功率，以企图减小传递至部件104的未用于在部件104的表面上形成特征结构的能量。为了减少易受扭曲的部件(例如，具有高热膨胀的几何平坦材料等)中的扭曲，在一个实施例中，纹理化处理可能需要在部件的两侧上纹理化以补偿在部件的一侧上的纹理化处理所诱发的应力。在2004年11月2日颁予的标题为METHOD OF SURFACE TEXTURIZING的美国专利申请案第6,812,471号及2005年8月23日颁予的标题为METHOD OF SURFACE TEXTURIZING的美国专利申请案第6,933,508号中描述纹理化处理的额外细节，该等申请案的全部以引用的方式并入本文中。
参考框370，进行是否纹理化了部件104的所要量的确定。若已纹理化了部件104的所要量，则纹理化处理在框380结束。若尚未纹理化部件104的所要量，则重复框340至370的处理顺序。
在实施例中，在特征结构408包含凹陷的情况下，凹陷包括亦可减少处理期间从沉积于部件上的处理副产物的粒子剥落及脱落的材料。在一个实施例中，特征结构408的类型亦可视部件的材料而定。举例而言，在部件的材料为硅的情况下，所形成的特征结构408将包含由于材料的热膨胀形成的突出。
预热处理
图3B示出根据本文所述的实施例的可用于在材料表面的改变前预热材料的处理顺序300。除了以框355(其中横跨区域的表面来扫描电磁束102，以熔融区域的表面)替换框350的外，图3B描述如图3A中的处理300。亦应理解，可将框350及355作为相同处理的部分来执行以在纹理化部件之前提供预清洁及预热。此处理300在纹理化之前对区域赋予额外热以使得大特征结构纹理成为可能，并改良所喷射材料与母体材料的熔合。处理300利用于足够快以限制能量穿透部件104的表面的速度扫描能量束102的能力，从而使得部件104的仅顶面得以加热及熔融。在表面、将形成诸如孔的特征结构408的内部区406、外部区404(正好在孔外部的表面)或外部区404及内部区406上，以足以将部件104的表面熔融至所要深度的能量密度及/或速度扫描射束102。预热熔融的深度可经定制，以适合使被施加的纹理作为程序设计处理的部分。一旦预热处理完成，射束102就立即越过相同区域以形成最终特征结构。
参考框355，横跨区域的表面扫描电磁束102以熔融区域的表面。该处理可如所纹理化的部件一样逐孔、逐列或逐区执行。可减小电磁束102的强度、散焦该射束及/或以以下速度扫描该射束，该速度足够快以将部件的表面加热至这样的温度，以将部件104的区域的表面熔融至预定深度。部件104的预热温度通常视构成部件104的材料而定。
在区域上形成特征结构之前经预热的区域的尺寸可由在其上工作的材料的导热性确定。对于具有差导热性的材料而言，包含若干单元402的区域可在纹理化该区域之前经预热。然而，对于具有良好导热性的材料而言，可以仅在纹理化单元402之前预热该单元。举例而言，与不锈钢相比，铝具有较大导热性及较低熔融温度。然而，由于铝的较大导热性，铝将耗散热并且以比不锈钢快的速率重新凝固。因此，当预热铝时，可优选预热较小区域随后立即形成特征结构以避免重新凝固的问题。当预热具有较低传导性的材料(诸如不锈钢)时，可以在纹理化表面之前预热较大区域。
在一个实施例中，框355的预热扫描可通过在表面上以图案快速传送电磁束102来进行，加热其中将要进行纹理化处理的区域。在一个实施例中，可以相对于部件104的介于约每秒0.1米至约每秒10米的行进速度移动电磁束102。在另一个实施例中，可以约每秒0.3米至约每秒0.5米的行进速度移动电磁束。在一个实施例中，电磁束102或其它能量源处理参数(诸如焦距及处理、功率)在预热部件104的处理期间变化。在预热处理期间所使用的处理参数可视所要预热温度、横跨部件104的表面来传送射束的速度及/或在经纹理化之前得以预热的部件材料而定。在预热扫描步骤期间，可以介于约每秒1米与每秒100米之间的行进速度移动电磁束102。
在一个实施例中，在框355的预热扫描期间，可以介于约每分钟0.5米与每分钟4.0米之间的行进速度移动部件104。通常，在电磁束102由电子束、离子束或电弧产生的情况下，电流将流至部件104。在电磁束102为电子束的情况下，电流可在约4至约150毫安(mA)的范围中。在一个实施例中，在电磁束102为电子束的情况下，电流可在8至45毫安(mA)的范围中。在一个实施例中，在部件104的表面上的引导束的点上，电磁束102的平均功率密度可(例如)在约10KW/mm2至约500KW/mm2的范围中(诸如50KW/mm2及250KW/mm2)。在部件104的表面上的一点上，电磁束102的峰值功率密度可(例如)在约300KW/mm2至约350KW/mm2的范围中(诸如330KW/mm2)。
在一个实施例中，预热扫描步骤可通过在区域的表面上以图案散焦及传送电磁束102来进行，加热该区域以熔融其中将要进行纹理化处理的区域的表面。纹理化处理随后可通过以该图案在经预热区域的表面上散焦及传送电磁束102来执行。在散焦预热处理期间所使用的处理参数可视所要的预热温度、横跨部件104的表面来传送射束102的速度及/或在经纹理化之前得以预热的部件材料而定。
在一个实施例中，可使用形成螺旋图案的电磁束102。电磁束102可以足以将表面熔融至所要深度的能量密度及速度来预热欲建立诸如孔的特征结构408的外部区404的表面。随着螺旋变紧，电磁束102的速度经减速以熔融形成特征结构408的内部区406或中心。
热垫片
本文所述的实施例进一步提供诸如具有根据本文所述的实施例形成的经改变表面的垫片的部件。部件的实施例可用于位于系统(包括但不限于高真空处理腔室、电子系统、功率产生系统、汽车引擎、冷却系统、照明系统及需要将热自一个部件传送至另一部件的任何地方)中的部件之间的热传递。
栓接在一起的部件一般在紧密围绕螺栓位置的区域中表现可接受的热传送。然而，虽然在紧密围绕每一螺栓的区带中存在可接受的热传送，但是在螺栓位置之间的空间中存在差的热传送。本文所述的实施例提供韧性部件，诸如包含具有高导热性的金属且经改变以确保部件之间的保形接触及良好热传送的垫片。
图5A示出根据本文所述的实施例的部件的透视图，且图5B描述图5A的部件的部分侧视图。在一个实施例中，提供如包含金属的垫片的部件500。部件500具有环形主体502，其具有形成于环形主体502上的大量特征结构504。在一个实施例中，特征结构包含突出506及凹陷508。在一个实施例中，突出506具有介于约200微米与约2000微米之间的宽度。在另一个实施例中，突出具有介于约500微米与约1000微米之间的宽度。在另一个实施例中，突出以极软的状态产生，以降低金属的回火度，且确保在垫片周围的部分的夹持期间垫片得以软化并保形的能力。
突出506的形成与围绕突出的金属中的凹陷508的形成相关联，从而使得突出506具有当周围部分夹持在一起时落入其中的凹陷508。突出506及凹陷508可具有任何形状。特征结构504可经定制，以得到具有受控压缩以确保所组合部分的可重复堆栈高度的垫片。突出506及凹陷508可使用具有足以将金属从部件的一个位置移动至另一位置的功率的扫描电子束来形成。
在一个实施例中，垫片材料可选自包含铝、铜、铅、钢、锡、其合金及其组合的群组。在一个实施例中，垫片材料可包含可与处理化学品兼容的任何金属材料。
本文所述的实施例提供在部件表面的改变前使用电磁束的表面制备的方法，该方法有利地改善那些位置中的最终纹理的质量且相应地减少粒子污染。
虽然上文针对本发明的实施例，但在不脱离本发明的基本范畴的情况下，可设计本发明的其它及进一步实施例，且本发明的范畴由下文权利要求确定。

Claims (15)

1.一种对用于半导体处理腔室中的部件的表面提供纹理的方法，包含以下步骤：
在所述部件的所述表面上界定多个区域；
将电磁束移动至所述多个区域中的第一区域；
横跨所述第一区域的表面扫描所述电磁束，以加热所述第一区域的所述表面；及
横跨所述第一区域的所述经加热的表面扫描所述电磁束，以形成特征结构。
2.根据权利要求1所述的方法，还包含以下步骤：
将所述电磁束移动至所述多个区域中的第二区域；
横跨所述第二区域的表面扫描所述电磁束，以加热所述第二区域的所述表面；及
横跨所述第二区域的所述经加热的表面扫描所述电磁束，以形成特征结构。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述横跨所述第一区域的表面扫描所述电磁束以加热所述第一区域的所述表面的步骤包含以下步骤：将所述第一区域的所述表面加热至比所述部件开始熔融、流动或经历实质分解所处的温度小的温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，横跨所述第一区域的表面扫描所述电磁束以加热所述第一区域的所述表面的步骤包含以下步骤：将所述第一区域的所述表面熔融至预定深度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，横跨所述第一区域的所述经加热的表面扫描所述电磁束以形成特征结构的步骤，在横跨所述第一区域的表面扫描所述电磁束以加热所述第一区域的所述表面之后立即发生。
6.根据权利要求1所述的方法，还包含以下步骤：在横跨所述第一区域的表面扫描所述电磁束以加热所述第一区域的所述表面之前，散焦所述电磁束。
7.根据权利要求6所述的方法，还包含以下步骤：在横跨所述第一区域的表面扫描所述电磁束以加热所述第一区域的所述表面之后，且在横跨所述第一区域的所述经加热的表面扫描所述电磁束以形成特征结构之前，重新聚焦所述电磁束。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，横跨所述第一区域的所述表面扫描以形成特征结构的所述电磁束具有的功率密度，比横跨所述第一区域的表面扫描以加热所述区域的所述电磁束的功率密度大。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，横跨所述第一区域的表面扫描所述电磁束以加热所述第一区域的步骤包含以下步骤：以相对于所述部件的行进速度移动所述电磁束，因此所述电磁束不熔融所述区域的所述表面而从所述表面移除污染物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，相对于所述部件的所述行进速度介于约每秒10米到每秒100米之间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，横跨所述第一区域的所述经加热的表面扫描所述电磁束以形成特征结构的步骤还包含以下步骤：以介于约每秒0.5米到约每秒4米之间的行进速度移动所述电磁束。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述部件包含选自以下材料所构成的群组的材料：钢、不锈钢、钽、钨、钛、铜、铝、镍、金、银、氧化铝、氮化铝、硅、氮化硅、氧化硅、碳化硅、蓝宝石(Al2O3)、氮化硅、氧化钇、三氧化二钇及其组合。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述部件包含选自以下材料所构成的群组的材料：金、银、铝硅、锗、锗硅、氮化硼、氧化铝、氮化铝、硅、氮化硅、氧化硅、碳化硅、氧化钇、三氧化二钇、非聚合物及其组合。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所形成的所述等特征结构选自凹陷、突出及其组合所构成的群组。
15.一种金属部件，包含：
主体，其具有多个特征结构，所述多个特征结构包括形成于所述主体中的突出及凹陷，其中，所述突出以极软状态产生，以降低金属的回火度并且在夹持所述部件周围的其它部分期间确保所述部件得以软化并保形的能力。
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