CN105900210B - 用于纹理化腔室部件的方法和具有纹理化表面的腔室部件 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于腔室部件上的纹理化表面的方法，并且所述方法包括：提供腔室部件；将光刻胶层施加至所述腔室部件的表面；使用掩模来将所述光刻胶的一部分暴露于光能，以便固化所述光刻胶的一部分；将未固化的光刻胶从所述表面上移除；和对所述腔室部件进行电化学蚀刻，以在所述腔室部件上形成纹理化表面。
Description
技术领域
本文所披露的实施方式大体涉及用于改变材料的表面的方法。更具体地，本文所披露的实施方式涉及用于改变用于工艺腔室中的部件的表面的方法并且提供腔室部件上的纹理化表面。
背景技术
由于集成电路装置的制造尺寸持续减小，因此这些装置的制造更易因污染而降低产出率。因此，制造集成电路装置、尤其是具有更小物理尺寸的那些装置需要比以前认为必需的程度更大程度地控制污染。
集成电路装置的污染可能由在薄膜沉积、蚀刻或其他半导体制造工艺期间撞击基板上的来源(诸如不希望有的杂散颗粒)造成。一般来说，集成电路装置的制造包括使用工艺腔室，诸如物理气相沉积(PVD)腔室和溅射腔室、化学气相沉积(CVD)腔室、等离子体蚀刻腔室，在此仅仅列举几个。在沉积和蚀刻工艺过程期间，材料常从气相冷凝并沉积到腔室中的各个内表面上，以在腔室的这些表面上形成固体物质。这种沉积物质在腔室的内表面上累积，并易于在基板工艺工序之间或在基板工艺工序期间从内表面上脱离或剥落。随后，所脱离的物质可撞击并污染基板和基板上的装置。受污染的装置通常必须被弃用，由此降低工艺的制造产出率。
为避免与所脱离的物质相关联的问题，腔室表面需要频繁且有时耗时的清洁步骤以将沉积物质从腔室表面移除。另外，不管执行多少次的清洁，在某些情况下，来自所脱离的物质的污染仍可能发生。
因此，需要减少来自已沉积于工艺腔室的内表面上的物质的污染。
发明内容
在一个实施方式中，提供用于腔室部件上的纹理化表面的方法。所述方法包括：提供腔室部件；将光刻胶层施加至所述腔室部件的表面；使用掩模来将所述光刻胶的一部分暴露于光能，以便固化所述光刻胶的一部分；将未固化的光刻胶从所述表面上移除；和对所述腔室部件进行电化学蚀刻，以在所述腔室部件上形成纹理化表面。
在另一实施方式中，提供用于处理腔室的腔室部件。所述部件包括纹理化表面，所述纹理化表面包括通过电化学蚀刻工艺形成的多个纹理化特征结构。所述纹理化特征结构每个包括多个凸起特征结构，所述多个凸起特征结构环绕和/或外接多个沟槽，并且所述沟槽的至少一部分相交。
附图说明
因此，为了详细理解本发明的上述特征、优点和目的，可以参照本发明的图示在附图中的实施方式对上文简要概述的本发明进行更具体的描述。
图1是具有腔室部件的工艺腔室的简化的示意性截面图，所述腔室部件具有如本文所述的纹理化表面。
图2A至图2H是示出用于在腔室部件上形成纹理化表面的工艺的示意图。
图3A和图3B分别是可用作纹理化表面的纹理化特征结构的一个实施方式的等距视图和侧视截面图。
图4A和图4B分别是可用作图1中所示的腔室部件上的纹理化表面的纹理化表面的俯视平面图和侧视截面图。
图5A和图5B分别是可用作图1中所示的腔室部件上的纹理化表面的纹理化表面的俯视平面图和侧视截面图。
图6A和图6B分别是可用作图1中所示的腔室部件上的纹理化表面的纹理化表面的俯视平面图和侧视截面图。
为了便于理解，已尽可能使用相同的参考标记指定各图所共有的相同元件。应预见到，一个实施方式的要素和/或工艺步骤可有利地并入其他实施方式，而无需进一步叙述。
具体实施方式
图1是工艺腔室的简化的示意性截面图，所述工艺腔室被示例性地示为其中污染可使用本文所述的实施方式减少的溅射腔室100。可受益于如本文所述的表面处理的其中基板被暴露于一种或更多种气相材料的其他工艺腔室包括物理气相沉积(PVD)腔室和离子金属等离子体(IMP)腔室、化学气相沉积(CVD)腔室、蚀刻腔室、分子束外延(molecularbeam epitaxy,MBE)腔室、原子层沉积(ALD)腔室等等。腔室例如还可以是蚀刻腔室，诸如等离子体蚀刻腔室。合适的工艺腔室的其他实例包括离子注入腔室、退火腔室以及其他炉腔(furnace chamber)。本文所披露的表面处理工艺以及工艺腔室可从California(加利福尼亚)州Santa Clara(圣克拉拉)市的Applied Materials,Inc.(应用材料公司)商购获得。可从其他制造商处商购到的工艺腔室以及腔室部件也可以受益于如本文所述的表面处理工艺。
溅射腔室100包括真空腔室102和具有支撑表面106的基板支撑件104。基板支撑件104例如可为静电夹具(electrostatic chuck)。溅射腔室100还进一步包括屏蔽组件108和升降系统110。基板112(例如，半导体晶片)可在处理期间定位在基板支撑件104的支撑表面106上。为了清楚起见，某些硬件诸如进气歧管和/或真空泵被省去。
示例性的真空腔室102包括圆柱形腔室壁114和支撑环116，支撑环116被安装至腔室壁114的顶部。腔室顶部由靶板118封闭，所述靶板118具有内表面120。靶板118通过位于靶板118与支撑环116之间的环形绝缘体122而与腔室壁114电绝缘。一般来说，为了确保真空腔室102中的真空压力的完整性，在绝缘体122上方和下方使用O形环(未示出)提供真空密封。靶板118可由将变为沉积物质的材料制成，或者靶板118可以包含沉积物质的涂层。为有利于溅射工艺，高压电源124连接至靶板118。
基板支撑件104将基板112保持和支撑在真空腔室102内。基板支撑件104可以包含嵌入支撑主体128内的一个或更多个电极126。电极126由来自电极电源130的电压驱动，且响应于电压施加，基板112可由静电力被夹持到至基板支撑件104的支撑表面106。支撑主体128可以包含例如陶瓷材料。
壁状圆柱形的屏蔽构件132被安装至支撑环116。屏蔽构件132的圆柱形形状是与真空腔室102和/或基板112的形状相符的屏蔽构件的示例。当然，屏蔽构件132可为任何形状。除了屏蔽构件132之外，屏蔽组件108还包括环形沉积环134，所述环形沉积环134具有经选择以使得该环在不接触基板112的情况下装配在基板112的周边边缘之上的内径以用作阴影环。沉积环134位于对准环136上，并且对准环136由从基板支撑件104延伸的凸缘支撑。
在溅射沉积工艺期间，将工艺气体供应至真空腔室102并且将功率供应至靶板118。工艺气体被点燃(ignited)成等离子体并且朝着靶板118加速。工艺气体使颗粒从靶板118离开，并且颗粒沉积到基板112上，从而在基板上形成沉积材料的涂层。
虽然屏蔽组件108通常将等离子体和溅射颗粒限制在反应区138内，但是不可避免的是，初始呈等离子体或气态的溅射颗粒冷凝于各个内部腔室表面上。例如，溅射颗粒可冷凝于屏蔽组件108的内表面140上、靶板118的内表面120上、支撑环116的内表面142上、沉积环134的表面144上以及其他内部腔室表面。此外，其他表面(诸如基板支撑件104的支撑表面106)可在沉积工序期间或在沉积工序之间受到污染。
一般来说，术语“内表面”是指具有与真空腔室102的界面的任何表面。“腔室部件”是指完全或部分容纳在真空腔室102内的任何可拆卸的元件。腔室部件可为真空腔室部件，即，放置在真空腔室(例如像真空腔室102)内的腔室部件。腔室部件的内表面上形成的冷凝物质通常仅仅具有有限的粘附性，并且可从部件分离而且污染基板112，这减少了在基板112上形成的装置的产出率。
为了减少冷凝物质从工艺腔室部件脱离的趋势，例如像屏蔽组件108、靶板118、支撑环116、沉积环134、支撑主体128、对准环136或基板支撑件104这些腔室部件设置有纹理化表面146。其他腔室部件(未示出)也可包括如本文所述的纹理化表面146。例如，诸如线圈、线圈支撑件、准直器、闸门盘(shutter disk)这些部件可设置有纹理化表面146。
用于形成纹理化表面的方法
图2A至图2H是示出用于在腔室部件(诸如屏蔽组件108、靶板118、支撑环116、沉积环134、支撑主体128、对准环136或基板支撑件104，这些全都在图1中示出)上形成纹理化表面(诸如纹理化表面146)的工艺的示意图。在这些附图中，腔室部件被称为工件200。工件200可为铝、不锈钢、钛或具有将承受在图1的真空腔室102中或真空腔室102上的处理的特性的其他材料。
图2A是具有形成在其上的光刻胶材料205的工件200的示意性侧视图。光刻胶材料205可为具有光致聚合树脂的聚醋酸乙烯酯乳液。光刻胶材料205可包括在工件200的整个表面212上大体均匀的厚度210。在一些实施方式中，厚度210可为约10微米(μm)至约500μm，例如像约0.1毫米(mm)至约10μm。
图2B是具有设置在光刻胶材料205之上的图案化掩模214的工件200的示意性侧视图，图2C是图案化掩模214的一部分的放大俯视图，并且图2D是工件200的示意性侧视图。光能(诸如紫外光216)撞击光刻胶材料205和图案化掩模214。图案化掩模214包括区域220A，在这个区域中，紫外光216可以穿过图案化掩模214并且固化光刻胶材料205。图案化掩模214还包括区域220B，在这个区域中，紫外光216不会穿过，并且下层的光刻胶材料205未被固化。可移除任何未固化的光刻胶材料205，并且图案221由固化光刻胶材料222构成，如图2D所示。具有图案221的工件200可被放置在罐(tank)中(未示出)以供进一步的处理。
图2E是具有放置在工件的表面212之上的电极224的工件200的示意性侧视图。电极224可与电源228电气连通，电源还与工件200电气连通。电解质226可在表面212与电极224之间流动。在一些实施方式中，工件200是阳极，并且电极224是阴极。电极224可为铜板或铜网。在一些实施方式中，表面212与电极224之间的距离230可在约0.1mm至约20mm之间，并且在处理过程中，电极224可平行于表面212。在一个实施方式中，电极224可被直接放置在固化光刻胶材料222的上表面232上。例如，固化光刻胶材料222的厚度234可以等于图2A中所示的光刻胶材料205的厚度210(例如，约0.1mm至约20mm)。以此方式，固化光刻胶材料222可起间隔件的作用。在一些实施方式中，间隔件236可被放置在固化光刻胶材料222的上表面232与电极224之间，以便在两者之间维持恒定间距。间隔件236可由介电材料(诸如聚合物材料或陶瓷材料)制成。
电解质226可为混合物或溶液，所述混合物或溶液可为碱性或酸性的。碱性电解质可包含NaCl(2-40％)、NaBr(2-40％)、NaNO3(2-40％)、NaClO3(2-40％)、(CH2OH)2(10-50％)、NaOH(3-20％)。酸性电解质可包含NaCl(2-40％)、NaBr(2-40％)、NaNO3(2-40％)、NaClO3(2-40％)、(CH2OH)2(10-50％)、HCl(3-20％)。电解质226可以在压力下流过喷嘴(未示出)，或可使用磁搅拌器来维持电解质226的流动。电源228可被设定为处于约3伏特直流(DC)至约100伏特DC的功率，例如像约10伏特DC至约20伏特DC、直到并包括约35伏特DC。
图2F是在关于图2A至2E所描述的蚀刻工艺之后具有形成在其上的图案化表面240的工件200的示意性侧视图。图案化表面240包括多个突起242和多个凹陷或沟槽244。所述图案化表面还包括留在突起242上的固化光刻胶材料222。固化光刻胶材料222可由合适的溶剂清洁，以便在工件200上提供纹理化表面146，如图2G和图2H所示。
图2G是具有形成在其上的纹理化表面146的一个实施方式的工件200的示意性侧视图。图2H是纹理化表面146和工件200的一部分的放大俯视图。纹理化表面146包括多个凸起特征结构246A，所述多个凸起特征结构环绕和/或外接多个凹陷或沟槽246B。在一些实施方式中，凸起特征结构246A的至少一部分在公共区域248处相交。在其他实施方式中，凸起特征结构246A的至少一部分包括圆形结构250。在一些实施方式中，沟槽246B的至少一部分包括弓形结构255。
图3A和图3B分别是可用作腔室部件(诸如图1中所示的腔室部件)上的纹理化表面146的纹理化特征结构300的等距视图和侧视截面图。虽然示出单个纹理化特征结构300，但应理解，类似于纹理化特征结构300的其他纹理化特征结构将会环绕纹理化特征结构300和/或与其相交。纹理化特征结构300可以形成在如图2A、图2B和图2D至图2G所述的工件200上。
根据本实施方式的纹理化特征结构300包括多个凸起特征结构246A，所述多个凸起特征结构环绕和/或外接多个凹陷或沟槽246B。沟槽246B的至少一部分可为弓形结构255，如平面图所示。在一些实施方式中，弓形结构255可为半圆形的，如图所示。然而，在其他实施方式中，弓形结构255可以交叉，使得沟槽246B形成完整圆形。凸起特征结构246A的至少一部分可以包括类似于图2H所示的实施方式的圆形结构250。
如图3B所示，每个沟槽246B可包括弯曲表面305。每个沟槽246B可形成至深度310。沟槽246B的深度310可为约0.1mm或更大，诸如约1mm至约2mm，直到并包括约3mm。纹理化特征结构300还可包括锐边或尖点315，在此位置，沟槽246B与凸起特征结构246A相交。如本文所述的点315包括沟槽246B与凸起特征结构246A之间的尖锐过渡部分，并且点315可能没有任何倒角、斜角或半径。点315可以增加沉积在其上的任何膜的表面张力，由此增加膜对纹理化特征结构300的粘附力。沟槽246B还可包括约10μm至约100μm的平均表面粗糙度(Ra)。凸起特征结构246A还可包括可具有约1μm至约10μm的表面粗糙度的表面320。
图4A和图4B分别是可用作腔室部件(诸如图1中所示的腔室部件)上的纹理化表面146的纹理化表面400的俯视平面图和侧视截面图。纹理化表面400包括多个凸起特征结构246A，所述多个凸起特征结构由多个凹陷或沟槽246B环绕。根据本实施方式的多个凸起特征结构246A包括多个突起多边形特征结构405。在图4A和图4B所示的视图中，多个突起多边形特征结构405每个的形状为六边形，但也可以形成其他多边形的形状。例如，突起多边形特征结构405可形成为矩形形状、三角形形状、八边形形状、菱形形状和它们的组合。在一些实施方式中，沟槽246B的深度可为约700μm至约750μm。在一些实施方式中，突起多边形特征结构405的宽度或主要尺寸(平边至平边)可为约4mm至约4.25mm。
图5A和图5B分别是可用作腔室部件(诸如图1中所示的腔室部件)上的纹理化表面146的纹理化表面500的俯视平面图和侧视截面图。纹理化表面500包括多个凸起特征结构246A，所述多个凸起特征结构由多个凹陷或沟槽246B环绕。根据本实施方式的多个凸起特征结构246A包括多个突起圆形特征结构505。在一些实施方式中，沟槽246B的深度可为约500μm至约650μm。在一些实施方式中，突起圆形特征结构505的宽度或主要尺寸(外径)可为约800μm至约1,400μm。
图6A和图6B分别是可用作腔室部件(诸如图1中所示的腔室部件)上的纹理化表面146的纹理化表面600的俯视平面图和侧视截面图。纹理化表面600包括多个凸起特征结构246A，所述多个凸起特征结构由多个凹陷或沟槽246B环绕。根据本实施方式的多个凸起特征结构246A包括多个凹坑结构(dimple structure)605。每个凹坑结构605可包括凸起特征结构246A和形成在凸起特征结构246A中心的沟槽246B。在所示的实施方式中，凹坑结构605是圆形的。然而，在其他实施方式中，凹坑结构605可为多边形形状的(如在图4A和图4B中示出并描述的)，其中凹槽610形成在凸起特征结构246A内。在一些实施方式中，沟槽246B和/或凹槽610的深度可为约400μm至约650μm。在一些实施方式中，突起圆形特征结构505的宽度或主要尺寸(外径)可为约500μm至约2,600μm。
如本文所述的腔室部件上的纹理化表面146、400、500或600的实施方式增加了可沉积在其上的任何膜的粘附力。增加的粘附力防止或最小化沉积物质脱离并形成可能损坏基板上形成的装置的颗粒。继而，这可增加产出率。增加的粘附力还可延长腔室维护间隔，这可以提高生产率。用于形成纹理化表面146的方法还可节省时间并且要比其他方法(诸如化学蚀刻)更为环保。例如，与蚀刻速率为每小时几微米的酸(HNO3)蚀刻相比，根据本文所述的方法来使钛制工件纹理化，蚀刻速率为约1mm/20分钟。
尽管上述内容是针对本公开内容的实施方式，但也可在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设计出本公开内容的其他和进一步的实施方式，并且本公开内容的范围由随附的权利要求书来确定。
Claims (15)
1.一种用于腔室部件上的纹理化表面的方法，所述方法包括：
提供腔室部件；
将光刻胶层施加至所述腔室部件的表面；
使用掩模来将所述光刻胶的一部分暴露于光能，以便固化所述光刻胶的一部分；
将未固化的光刻胶从所述表面上移除；和
对所述腔室部件进行电化学蚀刻，以在所述腔室部件上形成纹理化表面，
其中所述纹理化表面包括多个凸起特征结构，所述多个凸起特征结构环绕和外接多个沟槽，其中所述凸起特征结构的至少一部分包括圆形结构并且外接的所述沟槽的至少一部分相交。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述蚀刻期间，所述腔室部件包括阳极。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述腔室部件包括屏蔽组件、靶板、支撑环、沉积环、支撑主体、对准环或基板支撑件。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述腔室部件包含铝、不锈钢或钛。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述圆形结构的至少一部分相交。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述圆形结构包括形成在其中的凹槽。
7.一种用于处理腔室的腔室部件，所述部件包括：
纹理化表面，所述纹理化表面包括通过电化学蚀刻工艺形成的多个纹理化特征结构，所述纹理化特征结构的每一个包括：
多个凸起特征结构，所述多个凸起特征结构环绕和外接多个沟槽，其中所述凸起特征结构的至少一部分包括圆形结构并且外接的所述沟槽的至少一部分相交。
8.根据权利要求7所述的部件，其中所述纹理化表面形成在屏蔽组件、靶板、支撑环、沉积环、支撑主体、对准环或基板支撑件上。
9.根据权利要求7所述的部件，其中所述纹理化表面形成在铝材料、不锈钢材料或钛材料上。
10.根据权利要求7所述的部件，其中所述沟槽包括弯曲表面。
11.根据权利要求10所述的部件，其中所述弯曲表面与所述凸起特征结构在尖点处相交。
12.根据权利要求7所述的部件，其中所述沟槽以0.1毫米至2毫米的深度形成。
13.一种用于处理腔室的腔室部件，所述部件包括：
形成为腔室部件的金属材料；
形成在所述金属材料上的纹理化表面，所述纹理化表面包括通过电化学蚀刻工艺形成的多个纹理化特征结构，所述纹理化特征结构的每一个包括：
多个凸起特征结构，所述多个凸起特征结构环绕和外接多个沟槽，其中所述凸起特征结构的至少一部分包括圆形结构并且外接的所述沟槽的至少一部分相交，所述沟槽的每一个包括弯曲表面，所述弯曲表面与所述凸起特征结构在尖点处相交。
14.根据权利要求13所述的部件，其中所述腔室部件包括屏蔽组件、靶板、支撑环、沉积环、支撑主体、对准环或基板支撑件之一。
15.根据权利要求13所述的部件，其中所述金属材料包括铝材料、不锈钢材料或钛材料。
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