JP2021521479A - Surface texturing without bead blasting - Google Patents
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Abstract
半導体処理チャンバで使用するためのコンポーネントの表面にテクスチャを提供するためのシステムが提供される。このシステムは、処理領域を含むエンクロージャ、処理領域に配置された支持体、光子の流れを生成するための光子光源、光子光源に動作可能に結合された光学モジュール、およびレンズを含む。光学モジュールは、光子光源から生成された光子の流れから光子のビームを生成するためのビーム変調器と、コンポーネントの表面に光子のビームを走査するためのビームスキャナとを含む。レンズは、ビームスキャナから光子のビームを受け取り、コンポーネントの表面に約345nmから約1100nmの範囲の波長の光子のビームを分配して、コンポーネント上に複数のフィーチャを形成するために使用される。【選択図】図12A system for providing a texture to the surface of a component for use in a semiconductor processing chamber is provided. The system includes an enclosure containing a processing area, a support located in the processing area, a photon light source to generate a photon flow, an optical module operably coupled to the photon light source, and a lens. The optical module includes a beam modulator for generating a photon beam from a flow of photons generated from a photon light source and a beam scanner for scanning the photon beam on the surface of a component. A lens is used to receive a beam of photons from a beam scanner and distribute a beam of photons with wavelengths in the range of about 345 nm to about 1100 nm on the surface of the component to form multiple features on the component. [Selection diagram] FIG. 12
Description
[0001]本開示の実施形態は、概して、半導体処理チャンバで使用するためのコンポーネントの表面をテクスチャリングするための方法ならびにシステムおよび装置に関する。 [0001] Embodiments of the present disclosure generally relate to methods and systems and devices for texturing the surface of components for use in semiconductor processing chambers.
[0002]集積回路デバイスが、縮小された寸法で製造され続けるにつれて、これらのデバイスの製造は、汚染による歩留まりの低下を、ますます受けやすくなる。その結果、集積回路デバイス、特に物理的サイズが小さいデバイスを製造するには、以前に必要であると考えられていたよりも大幅に汚染を制御する必要がある。 As integrated circuit devices continue to be manufactured in reduced dimensions, the manufacture of these devices becomes increasingly susceptible to reduced yields due to contamination. As a result, the production of integrated circuit devices, especially those with smaller physical sizes, requires significant pollution control than previously thought to be necessary.
[0003]集積回路デバイスの汚染は、薄膜堆積、エッチング、または他の半導体製造プロセス中に基板に衝突する望ましくない浮遊粒子などの汚染源から生じる可能性がある。一般に、集積回路デバイスの製造は、物理気相堆積(PVD)スパッタリングチャンバ、化学気相堆積(CVD)チャンバ、およびプラズマエッチングチャンバを含むがこれらに限定されないチャンバの使用を含む。堆積およびエッチングプロセスの過程で、材料が、しばしば、気相からチャンバの様々な内部表面上およびチャンバ内に配置されたチャンバコンポーネントの表面上に凝結する。材料が気相から凝結すると、材料は、チャンバとコンポーネントの表面に存在する固体の塊を形成する。この凝結した異物は、表面に蓄積し、ウェハプロセスシーケンス中またはその間に表面から剥離または剥落する傾向がある。この剥離した異物は、ウェハおよびその上に形成されたデバイスに衝突して汚染する可能性がある。汚染されたデバイスは、多くの場合、廃棄する必要があるので、プロセスの製造歩留まりが低下する。 Contamination of integrated circuit devices can result from contamination sources such as thin film deposition, etching, or unwanted suspended particles that collide with the substrate during other semiconductor manufacturing processes. In general, the manufacture of integrated circuit devices includes the use of chambers including, but not limited to, physical vapor deposition (PVD) sputtering chambers, chemical vapor deposition (CVD) chambers, and plasma etching chambers. During the deposition and etching process, the material often condenses from the vapor phase onto the various internal surfaces of the chamber and on the surface of the chamber components located within the chamber. When the material condenses from the gas phase, the material forms a solid mass present on the surface of the chamber and components. This condensed foreign matter accumulates on the surface and tends to exfoliate or exfoliate from the surface during or during the wafer process sequence. This exfoliated foreign matter can collide with the wafer and the devices formed on it and contaminate it. Contaminated devices often need to be discarded, which reduces the manufacturing yield of the process.
[0004]形成された異物の剥離を防止するために、チャンバの内部表面およびチャンバ内に配置されたチャンバコンポーネントの表面は、特定の表面テクスチャを備えることができる。表面テクスチャは、これらの表面に形成される異物が、表面への付着力を強化し、剥離してウェハを汚染する可能性が低くなるように構成されている。表面テクスチャの重要なパラメータは、表面粗さである。 In order to prevent exfoliation of the formed foreign matter, the inner surface of the chamber and the surface of the chamber component disposed within the chamber can be provided with a specific surface texture. The surface texture is configured such that foreign matter formed on these surfaces enhances the adhesion to the surface and reduces the possibility of peeling and contaminating the wafer. An important parameter of surface texture is surface roughness.
[0005]一般的なテクスチャリングプロセスの1つは、ビードブラストである。ビードブラストプロセスでは、固体ブラストビードが、テクスチャリングされるべき表面に向かって推進される。テクスチャリングされるべき表面に向かって固体ブラストビードを推進することができる1つの方法は、加圧ガスによるものである。固体ブラストビードは、適切な材料、例えば、酸化アルミニウム、ガラス、シリカ、または硬質プラスチックでできている。所望の表面粗さに応じて、ブラストビードは、様々なサイズおよび形状にすることができる。 One of the common texturing processes is bead blasting. In the bead blasting process, solid blast beads are propelled towards the surface to be textured. One way a solid blast bead can be propelled towards a surface to be textured is by pressurized gas. Solid blast beads are made of suitable materials such as aluminum oxide, glass, silica, or hard plastic. Depending on the desired surface roughness, the blast beads can be of various sizes and shapes.
[0006]しかし、ビードブラストプロセスの均一性と再現性を制御するのは難しい場合がある。さらに、ビードブラストプロセス中に、テクスチャリングされている表面が、鋭くギザギザになり、固体ブラストビードの衝撃によって表面の先端が折れ、それによって汚染源が導入される可能性がある。さらに、ブラストビードは、ビードブラストプロセス中に表面内に閉じ込められたり埋め込まれたりする可能性がある。例えば、テクスチャリングされている表面が、様々な幅の小さな貫通孔を含む場合(例えば、ガス分配シャワーヘッド)、ブラストビードは、貫通孔内に閉じ込められる可能性がある。このような状況では、ブラストビードは、例えば、貫通孔がガス通路として機能するのを妨げるだけでなく、ウェハの潜在的な汚染源にもなる。 However, it can be difficult to control the uniformity and reproducibility of the bead blasting process. In addition, during the bead blasting process, the textured surface becomes sharply jagged and the impact of the solid blast bead breaks the tip of the surface, which can introduce a source of contamination. In addition, blast beads can be trapped or embedded within the surface during the bead blasting process. For example, if the textured surface contains small through-holes of various widths (eg, gas distribution showerheads), the blast beads can be trapped inside the through-holes. In such a situation, the blast bead not only prevents the through hole from functioning as a gas passage, for example, but also becomes a potential source of contamination of the wafer.
[0007]電磁ビームを使用して、チャンバ表面をテクスチャリングすることもできる。電磁ビームを使用してチャンバ表面をテクスチャリングすると、ビードブラストに関連する上記の問題のいくつかを克服できる可能性がある。しかし、電磁ビームは、散乱を防ぐために真空下で操作する必要がある。散乱は、電磁ビーム内の電子が空気または他のガス分子と相互作用するときに発生する可能性がある。したがって、電磁ビームは、真空チャンバ内で操作する必要がある。真空チャンバの必要性は、コンポーネントが真空チャンバ内に収まらなければならないので、テクスチャリングできるコンポーネントのサイズを制限する。さらに、電磁ビームの操作に関連する資本コストは、ビードブラストプロセスに関連する資本コストよりも大幅に高くなる。例えば、真空チャンバの必要性は、電磁ビームで表面をテクスチャリングすることに関連するコストを増加させる。 The surface of the chamber can also be textured using an electromagnetic beam. Texturing the chamber surface with an electromagnetic beam may overcome some of the above problems associated with bead blasting. However, the electromagnetic beam needs to be operated under vacuum to prevent scattering. Scattering can occur when the electrons in the electromagnetic beam interact with air or other gas molecules. Therefore, the electromagnetic beam needs to be operated in a vacuum chamber. The need for a vacuum chamber limits the size of the component that can be textured, as the component must fit within the vacuum chamber. In addition, the cost of capital associated with operating the electromagnetic beam is significantly higher than the cost of capital associated with the bead blasting process. For example, the need for a vacuum chamber increases the costs associated with texturing the surface with an electromagnetic beam.
[0008]したがって、電磁ビームの使用に関連する資本コストおよびサイズの制約を回避しながら、ビードブラストに関連する問題を克服する改善されたテクスチャリングプロセスが必要である。 Therefore, there is a need for an improved texturing process that overcomes the problems associated with bead blasting while avoiding the cost of capital and size constraints associated with the use of electromagnetic beams.
[0009]本開示の一実施態様は、半導体処理チャンバで使用するためのコンポーネントの表面にテクスチャを提供する方法に関する。この方法は、周囲空気または窒素を通してコンポーネントの表面に光子のビームを向けることと、コンポーネントの表面の第1の領域に光子のビームを走査して、第1の領域内の表面上に複数のフィーチャを形成することと、を含み、形成されるフィーチャは、くぼみ、隆起、またはそれらの組み合わせである。 One embodiment of the present disclosure relates to a method of providing a texture on the surface of a component for use in a semiconductor processing chamber. This method directs a beam of photons to the surface of the component through ambient air or nitrogen and scans the beam of photons into a first region of the surface of the component to scan multiple features on the surface within the first region. The features that are formed, including forming, are depressions, ridges, or a combination thereof.
[0010]本開示の別の実施態様は、半導体処理チャンバで使用するためのコンポーネントの表面にテクスチャを提供する方法に関する。この方法は、大気圧とほぼ同等の圧力を有する雰囲気中でコンポーネントの表面に光子のビームを向けることと、コンポーネントの表面の第1の領域に光子のビームを走査して、第1の領域内の表面上に複数のフィーチャを形成することと、を含み、形成されるフィーチャは、くぼみ、隆起、またはそれらの組み合わせである。 Another embodiment of the present disclosure relates to a method of providing a texture on the surface of a component for use in a semiconductor processing chamber. This method directs the photon beam to the surface of the component in an atmosphere with a pressure approximately equal to atmospheric pressure, and scans the photon beam to the first region of the component surface within the first region. The features that are formed, including the formation of multiple features on the surface of the, are indentations, ridges, or a combination thereof.
[0011]本開示の別の実施形態は、半導体処理チャンバで使用するためのコンポーネントである。コンポーネントは、第1の領域内の表面上の複数のフィーチャを含み、形成されるフィーチャは、くぼみ、隆起、またはそれらの組み合わせである。フィーチャは、コンポーネントの表面に光子のビームを走査することによって形成される。 Another embodiment of the present disclosure is a component for use in a semiconductor processing chamber. A component comprises a plurality of features on a surface within a first region, the features formed being indentations, ridges, or a combination thereof. Features are formed by scanning a beam of photons onto the surface of a component.
[0012]本開示の別の実施形態は、半導体処理チャンバで使用するためのコンポーネントの表面にテクスチャを提供するためのシステムである。このシステムは、処理領域を含むエンクロージャ、処理領域に配置され、支持面を含む支持体、光子の流れを生成するための光子光源、光子光源から光子の流れを受け取るように光子光源に動作可能に結合された光学モジュール、およびレンズを含む。光学モジュールは、光子光源から生成された光子の流れから光子のビームを生成するためのビーム変調器と、コンポーネントの表面に光子のビームを走査するためのビームスキャナとを含む。レンズは、ビームスキャナから光子のビームを受け取り、コンポーネントの表面に約345nmから約1100nmの範囲の波長の光子のビームを分配して、コンポーネント上に複数のフィーチャを形成するために使用される。 Another embodiment of the present disclosure is a system for providing a texture on the surface of a component for use in a semiconductor processing chamber. The system is located in an enclosure that includes a processing area, a support that includes a support surface, a photon light source to generate a photon flow, and a photon light source that can operate to receive a photon flow from a photon light source. Includes combined optical modules and lenses. The optical module includes a beam modulator for generating a photon beam from a flow of photons generated from a photon light source and a beam scanner for scanning the photon beam on the surface of a component. A lens is used to receive a beam of photons from a beam scanner and distribute a beam of photons with wavelengths in the range of about 345 nm to about 1100 nm on the surface of the component to form multiple features on the component.
[0013]本開示の別の実施形態は、半導体処理チャンバで使用するためのコンポーネントの表面にテクスチャを提供する方法である。この方法は、光子の流れを生成すること、光子の流れをビームに成形すること、大気圧とほぼ同等の圧力の周囲空気または窒素のガス濃度を含む処理領域を通してコンポーネントの表面に向かって光子のビームを走査すること、およびコンポーネントの表面に光子のビームを分配して、表面上に複数のフィーチャを形成することを含む。 Another embodiment of the present disclosure is a method of providing a texture on the surface of a component for use in a semiconductor processing chamber. This method creates a flow of photons, shapes the flow of photons into a beam, and directs the photons toward the surface of the component through a processing area containing a gas concentration of ambient air or nitrogen at a pressure approximately equal to atmospheric pressure. It involves scanning the beam and distributing the beam of photons to the surface of the component to form multiple features on the surface.
[0014]さらに、本開示のさらに別の実施形態は、半導体処理チャンバで使用するためのコンポーネントの表面にテクスチャを提供するためのシステムである。このシステムは、大気圧とほぼ同等の圧力を有するクラス1環境として維持される処理領域を含むエンクロージャ、処理領域に配置され、支持面を含む支持体、光子の流れを生成するための光子光源、光子光源から光子の流れを受け取るように光子光源に動作可能に結合された光学モジュール、およびレンズを含む。光学モジュールは、光子光源から生成された光子の流れから光子のビームを生成するためのビーム変調器と、コンポーネントの表面に光子のビームを走査するためのビームスキャナとを含む。レンズは、ビームスキャナから光子のビームを受け取り、コンポーネントの表面に約345nmから約1100nmの範囲の波長の光子のビームを分配して、コンポーネント上に複数のフィーチャを形成するように、処理領域に配置される。 Yet another embodiment of the present disclosure is a system for providing a texture on the surface of a component for use in a semiconductor processing chamber. This system includes an enclosure containing a processing area maintained as a Class 1 environment with a pressure approximately equal to atmospheric pressure, a support located in the processing area, including a support surface, a photon light source for generating photon flow, Includes an optical module operably coupled to the photon light source to receive the flow of photons from the photon light source, and a lens. The optical module includes a beam modulator for generating a photon beam from a flow of photons generated from a photon light source and a beam scanner for scanning the photon beam on the surface of a component. The lens receives a beam of photons from the beam scanner and distributes a beam of photons with wavelengths in the range of about 345 nm to about 1100 nm on the surface of the component and places it in the processing area to form multiple features on the component. Will be done.
[0015]本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施態様を参照することによって行うことができ、そのいくつかを添付の図面に示す。ただし、添付の図面は、例示的な実施態様のみを示しており、したがって、その範囲を限定するものと見なされるべきではないことに、留意されたい。 A more specific description of the present disclosure briefly summarized above can be made by reference to embodiments so that the above features of the present disclosure can be understood in detail. Is shown in the attached drawing. However, it should be noted that the accompanying drawings show only exemplary embodiments and should therefore not be considered to limit their scope.
[0026]理解を容易にするために、図面に共通する同一の要素は、可能であれば、同一の参照番号を使用して示してある。一つの実施態様の要素および特徴は、さらなる列挙なしに他の実施態様に有益に組み込まれ得ることが、企図される。 For ease of understanding, the same elements common to the drawings are shown using the same reference numbers, if possible. It is contemplated that the elements and features of one embodiment may be beneficially incorporated into another embodiment without further enumeration.
[0027]特許または出願ファイルには、カラーで実行された図面が少なくとも1つ含まれている。カラー図面を伴うこの特許または特許出願公開のコピーは、要求と必要な料金の支払いに応じて、官庁から提供される。 The patent or application file contains at least one drawing executed in color. A copy of this patent or publication of the patent application with color drawings will be provided by the Office upon request and payment of the required fee.
[0028]本明細書に記載の実施態様は、レーザーによって生成された光子のビームを利用して、半導体処理チャンバで使用するためのコンポーネントの表面上にテクスチャリングプロセスを実行する。光子のビームは、コンポーネントの表面に向けられ、表面の領域に走査されて、複数のフィーチャを形成する。表面に形成されたフィーチャには、くぼみ、隆起、および/またはそれらの組み合わせが含まれる。光子のビームは、強度を低下され、デフォーカスされ、および/または特定の移動速度で走査されて、所望の表面形態を形成することができる。 The embodiments described herein utilize a beam of photons generated by a laser to perform a texturing process on the surface of a component for use in a semiconductor processing chamber. The beam of photons is directed at the surface of the component and scanned into the area of the surface to form multiple features. Features formed on the surface include indentations, ridges, and / or combinations thereof. The photon beam can be reduced in intensity, defocused, and / or scanned at a particular rate of movement to form the desired surface morphology.
[0029]図1は、コンポーネント104の表面103をテクスチャリングするために使用され得るレーザー機械100および支持システム102の概略図を示す。コンポーネント104は、例えば、ガス分配シャワーヘッド、チャンバ壁、または静電チャックであり得る。レーザー機械100は、電源106、コントローラ108、およびレーザーデバイス116を備える。レーザーデバイス116は、光子112のビームを出力する。コントローラ108は、光子112のビームを変調および走査するための変調器および/またはスキャナを備え得る。レーザー機械は、光子112のビームをパルス化するためのパルス供給ユニットを、さらに備え得る。光子112のビームをパルス化することは、コンポーネント104の表面103に加えられる熱の量を最小化するのに役立つことができる。さらに、光子112のビームをパルス化することは、コンポーネント104の表面103の反射性の結果として生じる問題を減らすのに役立つことができる。本明細書に開示される実施形態は、約60μinから約360μinの粗さプロファイルの算術平均(Ra)を有するようにコンポーネント104の表面103をテクスチャリングするために利用され得る。
FIG. 1 shows a schematic view of a
[0030]コンポーネント104は、金属もしくは金属合金、セラミック材料、ポリマー材料、複合材料、またはそれらの組み合わせなどの材料を含み得る。一実施態様では、コンポーネント104は、鋼、ステンレス鋼、タンタル、タングステン、チタン、銅、アルミニウム、ニッケル、金、銀、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ケイ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、サファイア(Al2O3)、窒化ケイ素、イットリア、酸化イットリウム、およびそれらの組み合わせを含む群から選択される材料を含む。一実施態様では、コンポーネント104は、オーステナイト型ステンレス鋼、鉄−ニッケル−クロム合金(例えば、インコネル(Inconel)(商標)合金)、ニッケル−クロム−モリブデン−タングステン合金(例えば、ハステロイ(Hastelloy)(商標))、銅亜鉛合金、クロム銅合金(例えば、5%または10%のCrと残りのCu)などの金属合金を含む。別の実施態様では、コンポーネントは、石英を含む。コンポーネント104はまた、ポリイミド(ベスペル(Vespel)(商標))、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアリレート(Ardel(商標))などのポリマーを含み得る。さらに別の実施態様では、コンポーネント104は、金、銀、アルミニウムケイ素、ゲルマニウム、ゲルマニウムケイ素、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ケイ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、イットリア、酸化イットリウム、非ポリマー、およびそれらの組み合わせなどの材料を含み得る。
[0031]支持システム102を、レーザー機械100の下流に配置することができる。支持システム102は、コンポーネント104を支持するための、例えば1つ以上の実施形態における基板支持体と同様の、支持体122を備える。支持システム102およびレーザー機械100は、レーザーデバイス116によって出力された光子112のビームがコンポーネント104の表面103に向けられるように、互いに対して配置される。図1に示される本開示の一実施態様では、レーザー機械100は、レーザーデバイス116の出力の位置を調整するための作動手段124を、さらに備え得る。そのような実施態様では、支持体122は静止したままであり、作動手段124が、レーザーデバイス116の出力の位置を調整し、それにより、レーザーデバイス116によって出力された光子112のビームが表面103に走査されるようにすることができる。図2に示される本開示の代替の実施形態では、支持システム102は、支持体122を移動させるための作動手段124を備えることができる。そのような実施態様では、レーザーデバイス116の出力は、静止したままであり、作動手段124が、支持体122の位置を調整し、それにより、レーザーデバイス116によって出力された光子112のビームが表面103に走査されるようにすることができる。レーザーデバイス116または支持体122のいずれかの位置を調整するための作動手段124は、例えば、X−Yステージ、並進運動および/または回転運動が可能な伸長アームおよび/または回転シャフトを備え得る。
The
[0032]コントローラ108が、レーザーデバイス116によって出力された光子112のビームに関連する様々なパラメータを制御することができるように、レーザーデバイス116に接続され得る。詳細には、コントローラ108は、レーザーデバイス116に接続されて、光子112のビームに関連する少なくとも以下のパラメータを制御することができる:波長、パルス幅、繰り返し率、移動速度、出力レベル、およびビームサイズ。光子112のビームに関連するこれらの様々なパラメータを制御することができることによって、コントローラ108は、コンポーネント104の表面103上に形成される表面形態を規定することができる。「移動速度」は、光子112のビームが移動されていてコンポーネント104が静止している実施態様と、光子112のビームが静止していてコンポーネントが移動されている実施態様とを組み入れていることを理解されたい。図2に示されるように、コントローラ108はまた、支持体122に接続された作動手段124を制御することができるように、支持システム102に接続され得る。あるいは、二次コントローラが、支持システム102に接続されて、支持体122に接続された作動手段124を制御してもよい。
A
[0033]コントローラ108は、産業環境で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサ(CPU)の1つであり得る。コンピュータは、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、またはローカルもしくはリモートの他の形式のデジタルストレージなどの適切なメモリを使用できる。従来の方法でプロセッサをサポートするために、様々なサポート回路をCPUに結合することができる。必要に応じて、ソフトウェアルーチンを、メモリに保存するか、またはリモートに配置された第2のCPUで実行することができる。ソフトウェアルーチンが実行されると、汎用コンピュータを、チャンバプロセスが実行されるように動作を制御する特定のプロセスコンピュータに変換する。あるいは、本明細書に記載の実施態様は、特定用途向け集積回路もしくは他のタイプのハードウェア実装として、ハードウェアで実行されてもよいし、またはソフトウェアもしくはハードウェアの組み合わせで実行されてもよい。
The
[0034]レーザー機械100のレーザーデバイス116は、約3Wから約30Wの範囲の出力を有し得る。あるいは、レーザー機械は、約1Wから約150Wの範囲の出力を有し得る。レーザーデバイス116はまた、光子112のビームに関連するパラメータ(例えば、波長、パルス幅、パルス周波数、繰り返し率、移動速度、出力レベル、およびビームサイズ)をパルス化および変化させることができてもよい。レーザー機械100のレーザーデバイス116は、市販のレーザーであり得る。本開示に従うことができる市販のレーザー機械の例は、スペクトラ・フィジックスのQuanta−RayレーザーのIPG YLPPレーザーである。
The
[0035]レーザーデバイス116の出力は、光子112のビームであるので、レーザー機械100および支持システム102は、テクスチャリングプロセスを実行するために真空環境を必要としない。したがって、レーザーデバイス116の出力は、電子ビームを使用してテクスチャリングプロセスを実行する従来の電磁ビーム生成システムとは異なる。電磁ビームシステムは、通常、電子と周囲のガス原子との相互作用および散乱のため真空環境(例えば、真空チャンバ)を必要とし、したがって、真空環境が、電子ビームの正確な制御を維持するために必要である。上記のように、真空環境の要件は、コンポーネントが真空チャンバ内に収まらなければならないので、電磁ビームシステムを使用してテクスチャリングできるコンポーネントのサイズに物理的な制約を課す。さらに、真空チャンバには特別な機器(ポンプ、センサ、シールなど)を含める必要があるので、真空環境の要件により電磁システムの複雑さが増す。結果として、電磁ビームシステムは、テクスチャリングプロセスを実行するために本開示で論じられるレーザー機械100および支持システム102を使用するときに発生するであろうコストよりも、著しく高い資本コストを有する。
Since the output of the
[0036]したがって、レーザー機械100および支持システム102は、光子112のビームが通過する空気が約78%の窒素と約21%の酸素である周囲空気環境で使用することができる。しかしながら、状況によっては、レーザー機械100および支持システム102を、酸素が枯渇した環境内に配置することが望ましい場合がある。このような状況では、レーザー機械100および支持システム102は、周囲空気の代わりに窒素ガスが使用されるチャンバ内に配置することができる。真空が不要なため、チャンバ内の圧力を大気圧に保つことができる。「大気圧」は場所によって異なる場合があることを理解されたい。いくつかの実施形態では、処理中にコンポーネント104が配置されている領域内の圧力は、調整されていなくてもよい。
Therefore, the
[0037]図4は、レーザー機械100および支持システム102を操作する方法についての、201で始まり209で終わるプロセスシーケンス200を示している。ボックス202において、コンポーネント104が、支持体122上に配置される。ボックス204において、第1の領域126が、コンポーネント104の表面103上に画定される。図3に示すように、コンポーネント104は、複数の貫通孔135を有するガス分配シャワーヘッド133であり、第1の領域126は、第1の領域の外側境界を画定する第1の外側境界線127を有する。第1の外側境界線127は、第1の表面積を画定する。コンポーネント104の第2の表面積に対する第1の表面積の比は、少なくとも0.6であり得る。コンポーネント104の第2の表面積は、テクスチャリングされている表面103の第2の外側境界線132によって画定される。したがって、第2の表面積内に配置される第1の表面積は、第2の表面積の少なくとも60%であり得る。第1および第2の表面積のサイズは、テクスチャリングされているコンポーネント104の形状およびサイズに応じて異なることを理解されたい。あるいは、第2の表面積に対する第1の表面積の比は、0.7、0.8、および/または0.9より大きくてもよい。
FIG. 4 shows a
[0038]ボックス206で、レーザー機械100は、レーザーデバイス116が光子112のビームを出力するように、電源106によって電力供給される。上で論じたように、レーザー機械100のコントローラ108は、表面103上の所望のテクスチャに応じて、光子112のビームに関連するパラメータを変えることができる。一実施態様では、光子112のビームは、約345nmから約1100nmの範囲の波長を有し得る。別の実施態様では、光子のビームは、紫外線範囲(約170nmから約400nm)の波長を有し得る。さらに別の実施態様では、光子のビームは、赤外線範囲(約700nmから約1.1mm)の波長を有し得る。レーザーデバイス116によって出力された光子112のビームは、コンポーネント104の表面103の方へ第1の領域126内の位置に向けられる。光子112のビームは、コンポーネント104の表面103において、約7μmから約75μmの範囲のビーム径を有し得る。あるいは、光子112のビームは、コンポーネント104の表面103において、約2.5μmから約100μmの範囲のビーム径を有し得る。一実施態様では、光子112のビームが移動する作動距離は、約50ミリメートルから約1,000ミリメートルである。別の実施態様では、光子112のビームが移動する作動距離は、約200ミリメートルから約350ミリメートルの間である。レーザー機械100のレーザーデバイス116は、約1Wから約150Wの範囲の出力を有し得るので、光子112のビームは、約10×10−6Jから約400×10−6Jの範囲のパルス出力を有し得る。光子112のビームは、約10psから約30nsの範囲のパルス幅を有し得る。さらに、光子112のビームは、一実施形態では約10KHzから約200KHzの範囲のパルス繰り返し率を有し、より具体的には、別の実施形態では約10KHzから約3MHzの範囲のパルス繰り返し率を有し得る。コントローラ108が、レーザーデバイス116のパルス幅および/またはパルス繰り返し率を制御するために使用され得る。
In box 206, the
[0039]ボックス208で、光子112のビームは、表面103の第1の領域126に走査され、それによって、表面上に複数のフィーチャを形成する。光子112のビームは、例えばレーザーデバイス116からパルス出力されながら、約0.1m/秒から約30m/秒の範囲の移動速度で、表面103の第1の領域126に走査されることができる。図5〜図10に見られるように、光子112のビームが表面103の第1の領域126に走査される結果として形成されるフィーチャは、くぼみ、隆起、またはそれらの組み合わせを含む。コントローラ108は、ビームが第1の領域126に走査されているときに、光子112のビームに関連する特定のパラメータを変化させるように、プログラムすることができる。例えば、コントローラ108は、ビームが第1の領域126に走査されている間、光子112のビームをパルス化することができる。一実施態様では、コントローラ108は、約0.2nsから約100nsの範囲のパルス幅を有するようにレーザーデバイス116を制御することができる。一実施形態では、コントローラ108は、約400fsから約200nsの範囲のパルス幅を有するようにレーザーデバイス116を制御することができる。
In
[0040]このようにして、レーザー機械100を使用して、第1の領域の全体的な表面形態を形成することができる。
In this way, the
[0041]状況に応じて、レーザー機械100を使用して、第1の領域126の3つの異なるタイプの表面形態を形成することができる。図5および図6に示されるように、第1の表面形態は、隆起およびくぼみの組み合わせを生成する、繰り返されるランダム形状である。複数の隆起は、例えば、平坦な表面および凸状の表面を有し得ることが、理解されるべきである。図5と図6では、最低のくぼみから最高の隆起までの高さにおける最大の変動は、約4,000nmから約4,500nmの範囲にある。表面形態は、繰り返されるランダム形状であるので、隆起とくぼみは、周期的な波を形成しない。
Depending on the situation, the
[0042]パルス周波数と走査速度を同期させることにより、繰り返される形状を実現できる。パルスレーザーと基材が互いに対して移動しているときに、レーザーは、放射を放出し、放射は、繰り返し間隔で基材表面に衝突し、繰り返される形状をもたらす。繰り返される形状の正確な形は、レーザーパルスの時間プロファイルを走査速度に合わせて調整することによって調整できる。走査速度と比較して非常に速い出力ランプ時間のレーザーパルスが使用される場合、ランプアップまたはランプダウン中に基材が遠くまで移動しないので、繰り返される形状は、実質的に長方形のプロファイルに向かう傾向がある。ランプ時間が、パルス持続時間と比較して非常に小さい場合、レーザーパルスの時間プロファイルが実質的に平坦であるので、繰り返される形状は、同様に、実質的に長方形のプロファイルに向かう傾向がある。走査速度が、パルス持続時間またはランプ時間と比較して低い場合、各レーザーパルスによって送達される光子が、基材のより小さな領域に集中するので、繰り返される形状は、同様に、実質的に長方形のプロファイルに向かう傾向がある。パルス持続時間に比べてランプ時間および/または走査速度を増やすと、形成されたフィーチャの角が、より丸くなり、またはよりテーパがつく。レーザーパルス自体もまた、波形発生器をレーザー電源に結合することによって変調することができる。このようにして、よりテーパのあるランプ速度のパルス、および正弦波の時間プロファイルのパルスさえも生成できる。そのような手段は、波形状に向かう傾向のあるフィーチャをもたらす。フィーチャピッチは、パルス周波数と走査速度の関係によって決定される。したがって、フィーチャピッチは、パルス周波数を調整することによって独立して調整することができ、パルス周波数は、パルス持続時間によって上限が制限される。 By synchronizing the pulse frequency and the scanning speed, a repetitive shape can be realized. When the pulsed laser and the substrate are moving relative to each other, the laser emits radiation, which collides with the surface of the substrate at repeating intervals, resulting in a repeating shape. The exact shape of the repeating shape can be adjusted by adjusting the time profile of the laser pulse to the scanning speed. When a laser pulse with a very fast output ramp time compared to the scan speed is used, the repeating shape tends towards a substantially rectangular profile, as the substrate does not move far during ramp-up or ramp-down. Tend. If the ramp time is very small compared to the pulse duration, then the repeated shape tends towards a substantially rectangular profile as well, since the time profile of the laser pulse is substantially flat. When the scanning speed is low compared to the pulse duration or ramp time, the photons delivered by each laser pulse are concentrated in a smaller area of the substrate, so that the repeating shape is also substantially rectangular. Tends towards the profile of. Increasing the ramp time and / or scan speed relative to the pulse duration causes the corners of the formed features to be more rounded or more tapered. The laser pulse itself can also be modulated by coupling a waveform generator to a laser power source. In this way, more tapered ramp velocity pulses, and even sinusoidal time profile pulses can be generated. Such means result in features that tend towards a wavy shape. The feature pitch is determined by the relationship between the pulse frequency and the scanning speed. Therefore, the feature pitch can be adjusted independently by adjusting the pulse frequency, and the pulse frequency is limited by the pulse duration.
[0043]図5および図6に示される繰り返されるランダム形状のRaの例は、レーザー機械100の出力が30Wであり、コンポーネント104がアルミニウムであり、ビーム径が約7μmである場合、約60μinである。Ra値は、レーザー機械100の出力および光子112のビームに関連する様々な変数に応じて異なることを理解されたい。レーザー機械100を使用して達成された、繰り返されるランダム形状は、レーザー機械100の使用が、ビードブラストプロセスに固有の問題のいくつかを回避することを除いて、ビードブラストプロセスを使用して達成できるものと同様の表面形態およびRa値を有し得る。例えば、コンポーネント104がガス分配シャワーヘッド133(図3に概略的に示されている)である場合、テーパのついた複数の貫通孔135が存在するであろう。上記のように、ビードブラストプロセスは、テクスチャリングされるべき表面に複数のビードを高速でブラストすることを含む。その結果、ビードブラストプロセスに関して、制御と精度の欠如が内在している。
An example of the repeating random shape Ra shown in FIGS. 5 and 6 is at about 60 μin when the output of the
[0044]ビードブラストプロセスで使用されるビードはまた、貫通穴135内に閉じ込められるかまたは埋め込まれる可能性がある。さらに、ビードは、貫通孔135の角または縁にぶつかり、表面103をテクスチャリングするのではなく、貫通孔のプロファイルを望ましくないように変更する可能性がある。レーザー機械100を使用して、ガス分配シャワーヘッド133を、繰り返されるランダム形状の表面形態でテクスチャリングすることは、このテクスチャリングプロセスを通じて達成できるより高い精度のために、シャワーヘッド133の貫通穴135の境界プロファイルを、同じくらい大幅には変更しない。レーザー機械100は、繰り返されるランダム形状が第1の外側境界線127内で継続的に繰り返されるように、第1の領域126内の表面103をテクスチャリングすることができる。
The beads used in the bead blasting process can also be trapped or embedded within the through
[0045]図7および図8に示されるように、第2の表面形態は、隆起およびくぼみの組み合わせを生成する、繰り返される波形状である。複数の隆起は、例えば、ほぼ凸状の表面を有し得ることが、理解されるべきである。図7と図8では、最低のくぼみから最高の隆起までの高さにおける最大の変動は、約4,000nmから約4,500nmの範囲にある。表面形態は、繰り返される波形状であるので、隆起とくぼみは、周期的なプロファイルを形成し、複数の隆起のそれぞれが、ほぼ凸状の尖った部分に来る。繰り返される波形状に関連する周期的なプロファイルは、表面のx軸および表面のy軸の両方に沿って、表面103の第1の領域126全体にわたって繰り返される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the second surface morphology is a repeating wave shape that produces a combination of ridges and depressions. It should be understood that multiple ridges can have, for example, a nearly convex surface. In FIGS. 7 and 8, the maximum variation in height from the lowest depression to the highest ridge is in the range of about 4,000 nm to about 4,500 nm. Since the surface morphology is a repetitive wavy shape, the ridges and depressions form a periodic profile, with each of the ridges coming to a nearly convex pointed portion. The periodic profile associated with the repeating wave shape is repeated across the
[0046]図7および図8に示される繰り返される波形状の粗さプロファイルの算術平均(Ra)の例は、レーザー機械100の出力が30Wであり、コンポーネント104がアルミニウムであり、ビーム径が約7μmである場合、約108μinである。Ra値は、レーザー機械100の出力および光子112のビームに関連する様々な変数に応じて異なることを理解されたい。繰り返されるランダム形状とは違って、繰り返される波形状は、ビードブラストプロセスを使用して通常達成される表面形態とは異なる。レーザー機械100は、繰り返される波形状が第1の外側境界線127内で継続的に繰り返されるように、第1の領域126内の表面103をテクスチャリングすることができる。
An example of the arithmetic mean (Ra) of the repeated wave-shaped roughness profile shown in FIGS. 7 and 8 is that the
[0047]図9および図10に示されるように、第3の表面形態は、隆起およびくぼみの組み合わせを生成する、繰り返される正方形形状である。複数の隆起は、例えば、ほぼ平坦な表面を有し得ることが、理解されるべきである。図9と図10では、最低のくぼみから最高の隆起までの高さにおける最大の変動は、約4,000nmから約4,500nmの範囲にある。表面形態は、繰り返される正方形形状であるので、隆起とくぼみは、周期的なプロファイルを形成し、複数の隆起のそれぞれが、ほぼ平坦な部分に来る。繰り返される正方形形状に関連する周期的なプロファイルは、表面のx軸および表面のy軸の両方に沿って、表面103の第1の領域126全体にわたって繰り返される。
As shown in FIGS. 9 and 10, the third surface morphology is a repeating square shape that produces a combination of ridges and depressions. It should be understood that multiple ridges can have, for example, a nearly flat surface. In FIGS. 9 and 10, the maximum variation in height from the lowest depression to the highest ridge is in the range of about 4,000 nm to about 4,500 nm. Since the surface morphology is a repeating square shape, the ridges and depressions form a periodic profile, with each of the ridges coming to a nearly flat portion. The periodic profile associated with the repeating square shape is repeated across the
[0048]図9および図10に示される繰り返される正方形形状の粗さプロファイルの算術平均(Ra)の例は、レーザー機械100の出力が30Wであり、コンポーネント104がアルミニウムであり、ビーム径が約25μmである場合、約357μinである。Ra値は、レーザー機械100の出力および光子112のビームに関連する様々な変数に応じて異なることを理解されたい。繰り返される正方形形状は、コンポーネント104が静電チャックである場合に、特に適用可能であり得る。図9に最もよく見られるように、繰り返される正方形形状内の隆起およびくぼみは、複数の通路をもたらす。複数の通路により、例えば、ウェハ処理中に静電チャックの上に位置するシリコンウェハの下にある通路をガスが通過することが可能になる。
An example of the arithmetic mean (Ra) of the repeating square roughness profile shown in FIGS. 9 and 10 is that the
[0049]後続の研磨プロセスが、テクスチャリングプロセスの後に実行されて、隆起の上面を平坦化するのを促進し、それにより、ウェハ処理中の静電チャックへのシリコンウェハの付着を促進することができる。研磨プロセス中に平坦化されなかったコンポーネント104の部分は、表面粗さを保持し、それによって、ウェハ処理中に複数の通路内に凝縮した異物の剥離の防止に役立つ。レーザー機械100は、繰り返される正方形形状が第1の外側境界線127内で継続的に繰り返されるように、第1の領域126内の表面103をテクスチャリングすることができる。
Subsequent polishing processes are performed after the texturing process to facilitate flattening of the top surface of the ridge, thereby facilitating the adhesion of the silicon wafer to the electrostatic chuck during wafer processing. Can be done. The portion of
[0050]レーザー機械100の使用に関連する別の利点は、テクスチャリングされているコンポーネント104の表面103が、プロセスのボックス202の前に精密な前洗浄プロセスを受ける必要がないことである。代わりに、必要なのは、コンポーネント104の表面103を脱脂するための大まかな前洗浄プロセスだけである。これは、電子ビームの反応性が高いため、精密な前洗浄プロセスが一般に必要とされる電磁ビームシステムとは異なる。
Another advantage associated with the use of the
[0051]コンポーネント104の表面103をテクスチャリングするためのレーザー機械100の使用に関連するさらに別の利点は、ボックス202の後、電磁ビームシステムが使用されている場合のように、真空チャンバ内の圧力をポンプダウンする追加のステップがないことである。上で論じたように、電磁ビームシステムは、真空環境内で操作され、それにより、環境の圧力をポンプダウンする必要がある。レーザー機械100および支持システム102は、酸素が枯渇した環境を作り出す目的のチャンバ内に配置されてもよいが、環境圧力をポンプダウンする必要はない。このポンプダウンステップが排除されるので、レーザー機械100でコンポーネント104の表面103をテクスチャリングするのに必要な時間は、電子ビームでコンポーネントの表面をテクスチャリングするのに必要な時間よりも短い。これは、電磁ビームシステムを使用してコンポーネントの表面をテクスチャリングするのと比較して、レーザー機械100を使用してコンポーネントの表面をテクスチャリングすることに関連するスループットを向上させるのに役立つ。レーザー機械100に関連するスループットはまた、電子ビームが複数のフィーチャを形成するために表面に走査されることができる移動速度が、光子112のビームが表面に走査されることができる移動速度よりも著しく遅いので、電磁ビームシステムを使用することに関連するスループットよりも大きい。例えば、電子ビームの移動速度は、表面をテクスチャリングしているとき、約0.02M/秒から約0.03M/秒の範囲にある。上で論じたように、光子112のビームの移動速度は、表面をテクスチャリングしているとき、約0.1M/秒から約300M/秒の範囲を有する。
Yet another advantage associated with the use of the
[0052]レーザーデバイス116によって出力された光子112のビームを利用してコンポーネント104の表面103をテクスチャリングすることに関連する別の利点は、例えば、ビードブラストまたは電子ビームを使用するよりも、クリーンなプロセスを作り出せることである。光子112のビームの波長に応じて、光子のビームが向けられる表面103の材料は、表面を改変するために、主に光の放射または熱エネルギーを受け取ることができる。光の放射は、光子のビームが向けられる位置でコンポーネント104の表面103を溶かし、それにより、溶けた材料またはスラグを生成し、これらは、再固化されると、くぼみまたは隆起のいずれかを形成する。溶けた材料に関連する運動エネルギーを最小限に抑えることができるので、溶けた材料が、残った表面103から叩き出されて他の場所に再堆積する可能性が低くなる。これにより、他の方法であれば発生した可能性のある再堆積の量が減少する。逆に、電磁ビームシステムを使用する場合、テクスチャリングされているコンポーネントには、多くの場合、電子が埋め込まれており、これらは電子ビームと相互作用して、かなりのエネルギーを生成し、その結果、溶けた材料の少なくとも一部が、残った表面から叩き出され、それにより、再堆積の可能性を増大させる。その結果、光子112のビームで表面をテクスチャリングすることは、電子ビームで表面をテクスチャリングするよりもクリーンなプロセスをもたらすことができる。
Another advantage associated with texturing the
[0053]レーザーデバイス116によってコンポーネント104の表面103に送達される光子112のビームは、コンポーネント104の著しいまたは大きな歪み(例えば、溶融、反り、亀裂など)を引き起こすことを意図していないことに留意されたい。コンポーネント104の著しいまたは大きな歪みは、テクスチャリングプロセスの適用により、コンポーネント104がその意図された目的のために使用することができない状態として、一般に定義することができる。
Note that the beam of
[0054]図11および図12は、コンポーネント104の表面103をテクスチャリングするために使用され得るレーザー機械100の概略図を示す。詳細には、図11および図12は、レーザー機械100および/またはレーザーデバイス116の異なる配置、部品、および要素を示している。図11に示されるように、レーザー機械100は、コンポーネント104に対して垂直方向を有してもよく、または図12に示されるように、レーザーデバイス116は、コンポーネント104に対して水平方向を有してもよい。上で論じたように、コンポーネント104は、半導体処理チャンバ内で使用される。コンポーネント104は、例えば、ガス分配シャワーヘッド、シールド、チャンバライナー、カバーリング、クランプリング、基板支持ペデスタル、および/または静電チャックであり得る。したがって、レーザー機械100でテクスチャリングされた後、コンポーネント104は、半導体処理チャンバのコンポーネントとして使用され、そこで、ウェハなどの半導体が、半導体処理チャンバ内で処理される。
11 and 12 show a schematic representation of a
[0055]上で論じたように、レーザーデバイス116が、光子のビームを出力するために使用される。図11および図12のレーザーデバイス116は、それぞれが互いに動作可能に結合された、光子光源などの光源142、光学モジュール144、およびレンズ146を含むように示されている。しかしながら、他の実施形態では、レーザーデバイス116が、光源142、光学モジュール144、およびレンズ146を含むものとして示されているが、本開示は、そのように限定されない。例えば、1つ以上の他の実施形態では、図1および図2に示される電源106および/またはコントローラ108が、本開示の範囲から逸脱することなく、追加的または代替的に、光源142、光学モジュール144、および/またはレンズ146を含むことができる。
As discussed above, the
[0056]光源142は、光の源、詳細には、この実施形態では、光子の流れを生成するために使用される。光源142に動作可能に結合された光学モジュール144は、光源142からの光子の流れを受け取り、光源142からの光子の流れを成形し、方向付け、またはその他の方法で変調する。光学モジュール144は、ビーム変調器と、ビームスキャナとを含み、ビームスキャナは、ビーム変調器の下流(光源142に対して)に配置されている。ビーム変調器は、光源142から光子の流れを受け取り、光子の流れから光子のビームを生成する。例えば、ビーム変調器は、光源142からの光子の流れを成形することによって、単一の焦点を有する光子のビームを生成するために、使用され得る。ビームスキャナは、ビーム変調器から光子のビームを受け取って、コンポーネント104の表面103に光子のビームを走査するために使用される。このように、ビームスキャナは、電気機械式アクチュエータの使用などを通じて、光子のビームの方向を移動させ、偏向させ、およびその他の方法で制御するために使用される。
The
[0057]レンズ146は、光学モジュール144から、より具体的にはビームスキャナから光子のビームを受け取って、光子のビームをコンポーネント104の表面103に分配するために使用される。光学モジュール144のビーム変調器が、光子の流れをフォーカスして、光子の単一焦点ビームなどの光子のビームにするために、使用されるので、レンズ146は、光子のビームをデフォーカスして、所定の面積または領域全体に均等に分配するために、使用される。例えば、レンズ146を使用して、光子のビームを約355mm2の面積全体に分配することができる。コンポーネント104の表面103全体に分配された光子のビームは、コンポーネント104の表面103上のくぼみおよび/または隆起などの、1つ以上のテクスチャリングされたフィーチャをコンポーネント104の表面103上に形成するために使用される。
[0057]
[0058]レーザーデバイス116は、レーザーデバイス116から放出され、コンポーネント104の表面103に走査される光子のビームの出力、速度、周波数、方向、分配、および/またはパルスを制御するために使用される。例えば、光源142および/または光学モジュール144を使用して、光子のビームがコンポーネント104の表面103に走査されている間、光子のビームをパルス化することができる。さらに、光学モジュール144のビームスキャナを使用して、光子のビームを方向付け、または1つ以上の所定のパターンでコンポーネント104の表面103に走査することができる。一実施形態では、ビームスキャナを使用して、ラインバイラインパターン、スズメパターン、および/またはランダムパターンを使用して光子のビームを走査することができる。スズメパターンは、コンポーネント104の表面103の中央または中心領域に対してアウトツーインまたはインツーアウトパターンで、光子のビームを走査し、したがって、ラインバイラインパターンとは対照的に、放射状パターンで動作することを含む。
The
[0059]レーザーデバイス116はまた、レンズ146からコンポーネント104の表面103に向かって垂直または水平に光子のビームを分配および走査するために使用される。支持面190を含む支持体122が、レーザー機械100と共に使用されているのが示されており、レンズ146と支持体122との間にコンポーネント104が配置されている。光子のビームがコンポーネント104の表面103に向かって垂直に分配される図11に示される配置では、支持面190は、支持体122上でコンポーネント104を支持するために使用され、したがって、コンポーネント104は、支持体122の支持面190上に配置されている。光子のビームがコンポーネント104の表面103に向かって水平に分配される図12に示される配置では、支持体122の支持面190は、コンポーネント104の後ろの障壁として使用される。図12に示される水平配置の利点は、材料が溶けたときなどに、重力を使用して材料をコンポーネント104の表面103から引き離すことができることである。これにより、材料が表面に再堆積または形成されることができる場合よりも、プロセスをクリーンにすることができる。
The
[0060]さらに図11および図12を参照すると、レーザー機械100と共に使用するためのクリーンエンクロージャ150またはクリーンコンパートメントが含まれている。クリーンエンクロージャ150は、一般に、支持体122が配置される処理領域151を含む。例えば、コンポーネント104は、テクスチャリングプロセス中、クリーンエンクロージャ150内に配置され、クリーンエンクロージャ150の処理領域151は、ISO14644−1からの分類パラメータによるクラス1環境として処理領域を維持することができる濾過システムを含む。さらに、支持体122およびレンズ146などのレーザーデバイス116の少なくとも一部が、クリーンエンクロージャ150内に配置される。レーザー機械100は、与圧されていない(例えば、大気圧)環境内で使用されるので、クリーンエンクロージャ150内の圧力は、大気圧とほぼ同等もしくはおおよそ大気圧とすることができ、または圧力が調整されていなくてもよい。クリーンエンクロージャ150は、酸素、水、および/または他のプロセス汚染物質を除去するために、代替的および/または追加的に、不活性ガス(例えば、N2)でパージされ得る。さらに、コンベヤを使用して、コンポーネント104をクリーンエンクロージャ150内そして支持体122上に導入することができ、および/またはコンベヤを使用して、コンポーネント104を支持体122から取り除き、クリーンエンクロージャ150から出すことができる。例えば、支持体122は、そのような実施形態ではコンベヤを含み得る。あるいは、別個のロボットアームまたは同様の機構を使用して、コンベヤからコンポーネント104を取り外すこと、および/またはコンベヤ上にコンポーネント104を配置することを容易にすることができる。
Further referring to FIGS. 11 and 12, a
[0061]図13は、ビードブラストプロセス302を使用してテクスチャリングされたコンポーネント、本明細書に記載の実施形態によるレーザープロセス304を使用してテクスチャリングされたコンポーネント、および半導体処理チャンバ内で使用されるコンポーネントに一般的に必要とされる仕様306の平均的な元素の結果を比較するグラフ表示を示す。x軸は、各コンポーネントでテストされた様々な元素(微量金属など)を提供し、y軸は、原子/cm2の単位でコンポーネントの表面にある元素の量を提供する。示されるように、レーザープロセス304を使用してテクスチャリングされたコンポーネントは、一般に、仕様306によって要求されるものよりも少ない元素または微量金属を有し、また、一般に、ビードブラストプロセス302を使用してテクスチャリングされたものよりも少ない元素または微量金属を有した。例えば、ビードブラストプロセス302で使用されるビードは、一般にナトリウム(Na)を含むので、ビードブラストプロセス302とは対照的に、レーザープロセス304を使用してテクスチャリングされたコンポーネントは、ナトリウムの量が著しく減少した。レーザープロセス304を使用してテクスチャリングされたコンポーネントは、一般に、より多くの量のマグネシウム(Mg)を有する可能性があるが、これらのコンポーネントは、その後、希酸および高純度水(例えば、高温脱イオン水)を使用して洗浄され、過剰なマグネシウムを除去することができる。したがって、レーザープロセス304を使用してテクスチャリングされたコンポーネントは、ビードブラストプロセス302を使用してテクスチャリングされたコンポーネント(歩留まりが約50%であると予想される)と比較して、その後の半導体処理中に、約95%などのより高い歩留まりをもたらした。
FIG. 13 shows a component textured using the
[0062]上記は、本開示の実施態様に向けられているが、本開示の他のおよびさらなる実施態様が、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
Although the above is directed to embodiments of the present disclosure, other and further embodiments of the present disclosure may be devised without departing from the basic scope of the present disclosure. The scope is determined by the following claims.
Claims (15)
処理領域を含むエンクロージャ、
前記処理領域に配置され、支持面を備える支持体、
光子の流れを生成するための光子光源、
前記光子光源から光子の前記流れを受け取るように前記光子光源に動作可能に結合された光学モジュールであって、
前記光子光源から生成された光子の前記流れから光子のビームを生成するためのビーム変調器、および
前記コンポーネントの前記表面に光子の前記ビームを走査するためのビームスキャナ、
を備える光学モジュール、ならびに
前記ビームスキャナから光子の前記ビームを受け取り、約345nmから約1100nmの範囲の波長の光子の前記ビームを前記コンポーネントの前記表面に分配して、前記コンポーネント上に複数のフィーチャを形成するためのレンズ、
を備えるシステム。 A system for providing texture to the surface of components for use in semiconductor processing chambers.
Enclosure containing processing area,
A support arranged in the processing area and having a support surface,
Photon light source for generating photon flow,
An optical module operably coupled to the photon light source so as to receive the flow of photons from the photon light source.
A beam modulator for generating a beam of photons from the flow of photons generated from the photon light source, and a beam scanner for scanning the beam of photons on the surface of the component.
The beam of photons is received from the beam scanner and the beam of photons having a wavelength in the range of about 345 nm to about 1100 nm is distributed to the surface of the component to generate a plurality of features on the component. Lens to form,
System with.
約7μmから約100μmの範囲のビーム径、
約10psから約30nsの範囲のパルス幅、および
約10KHzから約200KHzの範囲のパルス繰り返し率、
を備える、請求項6に記載のシステム。 The beam of photons
Beam diameter in the range of about 7 μm to about 100 μm,
Pulse widths in the range of about 10 ps to about 30 ns, and pulse repetition rates in the range of about 10 KHz to about 200 KHz,
The system according to claim 6.
光子の流れを生成すること、
光子の前記流れをビームに成形すること、
大気圧とほぼ同等の圧力を有する周囲空気または窒素のガス濃度を含む処理領域を通して、前記コンポーネントの前記表面に向かって光子の前記ビームを走査すること、および
前記コンポーネントの前記表面に光子の前記ビームを分配して、前記表面上に複数のフィーチャを形成すること、
を含む方法。 A method of providing a texture to the surface of a component for use in a semiconductor processing chamber.
Generating a flow of photons,
Forming the flow of photons into a beam,
Scanning the beam of photons toward the surface of the component through a processing area containing a gas concentration of ambient air or nitrogen having a pressure approximately equal to atmospheric pressure, and the beam of photon on the surface of the component. To form multiple features on the surface,
How to include.
大気圧とほぼ同等の圧力を有するクラス1環境として維持された処理領域を含むエンクロージャ、
前記処理領域に配置され、支持面を備える支持体、
光子の流れを生成するための光子光源、
前記光子光源から光子の前記流れを受け取るように前記光子光源に動作可能に結合された光学モジュールであって、
前記光子光源から生成された光子の前記流れから光子のビームを生成するためのビーム変調器、および
前記コンポーネントの前記表面に光子の前記ビームを走査するためのビームスキャナ、
を備える光学モジュール、ならびに
前記ビームスキャナから光子の前記ビームを受け取り、前記コンポーネントの前記表面に約345nmから約1100nmの範囲の波長の光子の前記ビームを分配して、前記コンポーネント上に複数のフィーチャを形成するように、前記処理領域に配置されたレンズ、
を備えるシステム。 A system for providing texture to the surface of components for use in semiconductor processing chambers.
An enclosure containing a processing area maintained as a Class 1 environment with a pressure approximately equal to atmospheric pressure,
A support arranged in the processing area and having a support surface,
Photon light source for generating photon flow,
An optical module operably coupled to the photon light source so as to receive the flow of photons from the photon light source.
A beam modulator for generating a beam of photons from the flow of photons generated from the photon light source, and a beam scanner for scanning the beam of photons on the surface of the component.
The beam of photons is received from the beam scanner, and the beam of photons having a wavelength in the range of about 345 nm to about 1100 nm is distributed to the surface of the component to generate a plurality of features on the component. Lenses arranged in the processing area to form,
System with.
14. The system of claim 14, wherein the lens is configured to horizontally distribute the beam of photons towards the surface of the component.
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