KR101919429B1 - 수명이 연장된 텍스쳐링된 챔버 부품들 및 그 제조 방법 - Google Patents

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티옹 카이 수
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조셉 에프. 섬머스
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Abstract

프로세싱 챔버 부품 및 그 제조 방법이 제공된다. 프로세싱 챔버 부품은 본 명세서에 설명된 방식으로 제조되며, 챔버 부품의 표면 상의 적어도 매크로 텍스쳐의 생성을 포함한다. 매크로 텍스쳐는 챔버 부품의 표면 상에 미리 정의된 배향으로 배열된 복수의 엔지니어링된 피처들에 의해 정의된다. 일부 실시예들에서, 엔지니어링된 피처들은, 챔버 부품 상에 증착되는 필름들의 유지를 강화하기 위해 피처들 사이에 정의되는 시선면의 형성을 방지한다.

Description

수명이 연장된 텍스쳐링된 챔버 부품들 및 그 제조 방법{EXTENDED LIFE TEXTURED CHAMBER COMPONENTS AND METHOD FOR FABRICATING SAME}
본 발명의 실시예들은 일반적으로, 프로세싱 챔버 부품들 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
프로세싱 챔버 부품들은 증착된 필름들의 유지(retention)를 강화하기 위해 거칠게 되어(roughened) 왔고, 그에 의해, 필름들이 챔버 부품으로부터 박리되고 오염원들이 되는 것을 방지하기 위해 챔버 부품이 세정되어야만 하는 시간을 연장해 왔다. 그러나, 한층 더 긴 간격들 동안 필름들을 유지할 의도로 표면들이 더욱 더 큰 표면 거칠기(RA)로 거칠게 됨에 따라, 거칠게 된 표면들의 피크들이 분리되는(break off) 경향이 증가되며, 따라서, 그들 자체가 오염원이 되고, 다수의 매우 거칠게 된 표면들을 중요한 애플리케이션들에 적합하지 않게 한다.
따라서, 개선된 프로세싱 챔버 부품에 대한 필요성이 존재한다.
프로세싱 챔버 부품 및 그 제조 방법이 제공된다. 프로세싱 챔버 부품은 본 명세서에 설명된 방식으로 제조되며, 챔버 부품의 표면 상의 적어도 매크로 텍스쳐(macro texture)의 생성을 포함한다. 매크로 텍스쳐는 챔버 부품의 표면 상에 미리 정의된 배향(orientation)으로 배열된 복수의 엔지니어링된 피처(engineered feature)들에 의해 정의된다. 일부 실시예들에서, 엔지니어링된 피처들은, 챔버 부품 상에 증착되는 필름들의 유지를 강화하기 위해 피처들 사이에 정의되는 시선면(line of sight surface)의 형성을 방지한다.
일 실시예에서, 챔버 부품은 매크로 텍스쳐링된 피처들 및 마이크로 텍스쳐링된 표면 거칠기를 가진 표면을 포함한다. 다른 실시예에서, 챔버 부품을 제조하기 위한 방법은, 반도체 챔버 부품의 표면 상에 레지스트 마스크를 배치하는 단계, 및 이산(discrete) 피처들의 전사된 패턴을 형성하기 위해, 레지스트 마스크에 형성된 개구를 통해 반도체 챔버 부품으로부터 재료를 제거하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 챔버 부품은 매크로 텍스쳐링된 피처들 및 마이크로 텍스쳐링된 표면 거칠기를 가진 표면을 포함하며, 여기서, 피처들은 라운딩된(rounded) 에지들을 갖는다.
다른 실시예에서, 증착된 필름들의 유지를 강화하기 위해 패턴화된 표면을 가진 물품(article)이 제공되며, 그 물품은, 텍스쳐링된 표면에 걸쳐 시선면의 형성을 방지하도록 배열된 엔지니어링된 피처들로부터 형성되는 매크로 텍스쳐링된 표면을 가진 프로세싱 챔버 부품을 포함한다.
다른 실시예에서, 증착된 필름들의 유지를 강화하기 위해 패턴화된 표면을 가진 물품이 제공되며, 그 물품은, 텍스쳐링된 표면에 걸쳐 시선면의 형성을 방지하는 미리 정의된 패턴으로 배열된 엔지니어링된 피처들로부터 형성되는 매크로 텍스쳐링된 표면을 가진 프로세싱 챔버 부품을 포함하며, 엔지니어링된 피처들은 미리 정의된 패턴으로 배열되고, 텍스쳐링된 표면을 형성하는 엔지니어링된 피처들은 약 100 내지 약 300RA의 표면 피니시(surface finish)로 마이크로 텍스쳐링된다(micro textured).
또 다른 실시예에서, 반도체 챔버 부품을 제조하기 위한 방법이 제공되며, 그 방법은, 챔버 부품의 표면을 마스크로 덮는 단계, 및 텍스쳐링된 표면을 정의하는 복수의 엔지니어링된 피처들을 형성하기 위해 챔버 부품의 표면으로부터 재료를 제거하는 단계를 포함하며, 엔지니어링된 피처들은 텍스쳐링된 표면에 걸쳐 시선면의 형성을 방지하도록 배열된다.
본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로 앞서 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 프로세싱 챔버 부품의 텍스쳐링된 표면의 부분 평면도이다.
도 2는 도 1의 프로세싱 챔버 부품의 텍스쳐링된 표면의 부분 단면도이다.
도 3은 레지스트 마스크가 위에 배치된 도 2의 프로세싱 챔버 부품의 텍스쳐링된 표면의 부분 단면도이다.
도 4는 레지스트 마스크의 일 실시예의 부분 평면도이다.
도 5는 프로세싱 챔버 부품의 텍스쳐링된 표면의 다른 실시예의 부분 단면도이다.
도 6은 레지스트 마스크가 위에 배치된 도 5의 프로세싱 챔버 부품의 텍스쳐링된 표면의 부분 단면도이다.
도 7 및 도 8은 하나 또는 그 초과의 텍스쳐링된 표면들을 가진 프로세싱 챔버 부품들의 예시적인 실시예들이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예의 프로세싱 챔버 부품의 텍스쳐링된 표면의 상면도이다.
도 10은 단면선 A--A를 통해 취해진 도 9의 프로세싱 챔버 부품의 텍스쳐링된 표면의 횡단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예의 프로세싱 챔버 부품의 텍스쳐링된 표면의 부분 평면도이다.
도 12는 단면선 B--B를 통해 취해진 도 11의 프로세싱 챔버 부품의 텍스쳐링된 표면의 부분 횡단면도이다.
도 13a 내지 도 13e는, 프로세싱 챔버 부품 상에 텍스쳐링된 표면의 일 실시예를 형성하기 위해 활용되는 제조 순서의 상이한 스테이지들을 예시하는 프로세싱 챔버 부품의 부분 횡단면도들이다.
이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 피처들이 추가적인 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다는 것이 또한 고려된다.
본 발명의 실시예들은 프로세싱 챔버에서 키트 수명을 연장하기 위한 방법들, 및 그 방법들에 의해 제조된 프로세싱 챔버 부품들에 관한 것이다. 본 명세서에 설명된 방식으로 제조된 프로세싱 챔버 부품들은, 필름 유지가 강화되는 챔버 부품의 표면 상의 적어도 매크로 텍스쳐의 생성을 포함하며, 그에 의해, 표면 간격을 연장하고, 부가적으로, 입자 오염을 감소시킨다. 따라서, 새로운 프로세싱 챔버 부품들은 감소된 툴 다운타임 및 더 낮은 소유 비용에 기여한다. "프로세싱 챔버 부품"이 집적 회로들, 평판 디스플레이들, 솔라 패널들, OLED들, LED들 등의 제조를 위해 이용되는 프로세싱 챔버들에서 활용되는 부품들을 포함한다는 것이 고려된다. 또한, 본 명세서에 설명된 텍스쳐라이징(texturizing) 기술들이, 표면에 대한 필름의 유지가 요구되는 다른 애플리케이션들에서 유용성을 찾을 수 있다는 것이 고려된다.
본 발명의 실시예들은, 선택적으로 마이크로 텍스쳐 비드 블라스팅(bead-blasting)과 함께 리소그래픽 방법을 이용한 프로세스 키트 표면(예를 들어, 챔버 부품의 표면) 상의 매크로 텍스쳐의 정밀한(deliberate) 생성을 수반한다. 매크로 텍스쳐는, 유지되는 필름의 퍼센티지를 최대화하기 위해 필름 특성들의 지식을 이용하여 설계될 수 있다. 압축성(compressive) 금속 필름의 예에서, 필름이 파열되는 경우에도 필름을 유지하기 위해, 리세스된(recessed) 텍스쳐가 이용될 수 있다. 이러한 방법은, 대안적인 열적 패터닝 기술들의 열적 부하를 견딜 수 없는 패턴 파트들, 뿐만 아니라, 특정 필름의 특성들에 대해 튜닝된(tuned) 프로세스 키트 파트 상의 패턴의 생성을 허용한다. 또한, 프로세싱 챔버 부품을 텍스쳐라이징하기 위한 방법은, 고-거칠기(high-roughness) 코팅들을 생산 가치있게 하는 것과 연관된 어려움들을 회피한다. 일부 경우들에서, 실질적으로 키트 수명을 연장할 뿐만 아니라 결함 카운트들이 실질적으로 감소되었다. 이 프로세스는 잠재적으로, 프로세스 챔버의 결함에 민감한 모든 파트들에 대해 이용될 수 있다. 이는, 인-시튜(in-situ) 세정 능력들을 갖지 않은 프로세스들(예컨대, PVD 챔버들 및 일부 금속 CVD 챔버들)에 대해 특히 유용하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 프로세싱 챔버 부품(100)의 매크로 텍스쳐링된 표면(102)의 부분 평면도이다. 매크로 텍스쳐링된 표면(102)은 엔지니어링된 피처들(104)의 반복적인 미리 정의된 패턴을 포함한다. 용어 "엔지니어링된 피처들"은, 예컨대 단지, 피처들(104)의 배열을 정의하도록 마스크를 통해 형성된 애퍼처(aperture)들의 형상 및 배열을 활용하여, 애퍼처들의 미리 정의된 패턴이 형성되도록 챔버 부품의 표면으로부터 재료가 제거되는 곳을 미리 정의하는 마스크 또는 다른 정밀 머시닝 기술을 활용하여, 피처들의 일반적인 형상 및 배열이 챔버 부품의 표면으로 전사되는 것을 의미한다. 예를 들어, 마스크를 사용하지 않는 표면 에칭 또는 비드 블라스팅은 엔지니어링된 피처를 형성할 수 없다. 엔지니어링된 피처들(104)은 챔버 부품(100)의 미리-텍스쳐링된(pre-textured) 표면 아래로 적어도 부분적으로 리세스되고, 예컨대, 피처들(104)의 상단이 챔버 부품(100)의 미리-텍스쳐링된 표면과 실질적으로 동일한 평면 상에 있을 수 있다. 피처들(104)은 인접하여(contiguously) 연결될 수 있거나, 또는 이산 형태들일 수 있다. 예를 들면, 피처들(104)은, 도 2 및 도 11에서 묘사된 예시적인 실시예들에 도시된 바와 같이, 재료의 "기둥들(pillars)"을 남기도록 챔버 부품(100)의 미리-텍스쳐링된 표면으로부터 재료를 제거함으로써 형성된 인접하여 연결된 리세스들일 수 있거나; 피처들(104)은, 도 5 및 도 9에서 묘사된 예시적인 실시예들에 도시된 바와 같이, 챔버 부품(100)의 미리-텍스쳐링된 표면에 형성된, 복수의 상호연결된 벽체들 또는 리지(ridge)들이 분리하는 리세스된 영역들의 형태의 이산 리세스들일 수 있거나; 또는, 인접하여 연결된 피처들과 이산 피처들의 조합일 수 있다. 표면(102)에 형성된 피처들(104)은 반복적인 패턴으로 또는 무작위한(random) 방식으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 텍스쳐링된 표면(102)에 걸쳐 피처들(104) 사이에 시선면이 형성되는 것을 방지하는 패턴 또는 다른 배열로 피처들(104)을 배열함으로써, 피처들(104) 사이에 중단되지 않는(uninterrupted) 평면의 생성을 회피하도록 피처들(104)이 배열된다. 텍스쳐링된 표면(102)에 걸쳐 피처들(104) 사이에 시선면이 정의되지 않는 패턴으로 배열된 피처들(104)의 예들이 도 9 및 도 11을 참조하여 아래에서 설명 및 묘사된다. 유익하게, 텍스쳐링된 표면(102)을 형성하는 피처들(104) 사이에 시선면들이 정의되지 않은 텍스쳐링된 표면(102)을 가진 프로세싱 챔버 부품(100)은, 쉽게 떨어지는 입자들 및/또는 증착된 재료의 필링(peeling)에 취약한 긴 중단되지 않는 선형 표면들을 제거한다. 따라서, 피처들(104) 사이에 시선면들이 정의되지 않은 텍스쳐링된 표면(102)을 가진 프로세싱 챔버 부품(100)은, 증착된 필름이 박리되는 리스크가 저감됨과 함께, 세정 사이의 더 긴 서비스 간격들, 그에 의한 제품 수율들의 개선, 감소된 유지보수 요건들, 및 텍스쳐라이징된 프로세싱 챔버 부품(100)이 활용되는 프로세싱 챔버들의 더 수익성이 있는 동작을 허용한다.
엔지니어링된 피처들(104)이 프로세싱 챔버 부품(100)에 적용될 수 있는 용이성은, 통상적인 텍스쳐링이 가능하지 않거나 또는 챔버 부품을 잠재적으로 손상시킬 수 있는 표면들 상에 매크로 텍스쳐링된 표면(102)이 형성되게 허용한다. 예를 들어, 엔지니어링된 피처들(104) 및 매크로 텍스쳐링된 표면(102)은, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 세라믹, 또는 다른 패턴화 가능한 재료들로부터 제조된 프로세싱 챔버 부품들(100) 상에 형성될 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 피처들(104)은 임의의 수의 기하학적 형상들을 가질 수 있으며, 그 형상들이 텍스쳐링된 표면(102)에 걸쳐 균일할 필요는 없다. 피처들(104)이 원들(즉, 실린더들)로서 평면도에 도시되어 있으나, 피처들(104)은 특히, 그루브(groove), 다각형, 또는 불규칙한 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 피처들(104) 사이의 간격이 텍스쳐링된 표면(102)에 걸쳐 균일한 또는 불규칙한 형상, 크기, 및 분포를 가질 수 있다.
도 2는 도 1의 프로세싱 챔버 부품(100)의 텍스쳐링된 표면(102)의 부분 단면도이다. 피처들(104)은 폭 또는 평균 직경(202) 및 평균 간격(204)을 가지면서, 텍스쳐링된 표면(102) 내에 깊이(200)로 형성된 것으로 예시되어 있다. 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 피처 형성 후에 텍스쳐링된 표면(102)이 마이크로 텍스쳐링되므로, 피처들(104)은 매크로 텍스쳐라고 고려된다. 깊이(200)는 100㎛ 내지 약 200㎛의 범위 내에 있을 수 있고, 심지어 약 1㎜ 만큼 깊을 수 있다. 폭 또는 평균 직경(202)은 약 100㎛ 내지 약 200㎛일 수 있으며, 심지어 약 1mil 만큼 넓을 수 있다. 일부 실시예들에서, 평균 직경(202) 대 깊이(200)의 비율은 약 1.0:0.5 내지 약 0.5:1.0의 범위일 수 있다. 일 실시예에서, 피처들(104) 사이의 평균 간격(204)은, 피처들(104)을 형성하기 위해 활용되는 아래에서 논의되는 레지스트 마스크의 우수한 접착을 위한 충분한 표면적(예컨대, 인접한 피처들(104)의 에지들 사이에 정의된 텍스쳐링된 표면(102) 상에 남아 있는 웨브(208))을 허용하기 위해 적어도 약 0.5㎜일 수 있다.
도 3은, 텍스쳐링된 표면(104)의 웨브(208) 상에 배치된 레지스트 마스크(300)의 일 실시예를 예시하는, 도 2의 프로세싱 챔버 부품(100)의 텍스쳐링된 표면(104)의 부분 단면도이다. 레지스트 마스크(300)는 개구들(302)을 형성하기 위해 패턴화되고, 그 개구들(302)을 통해, 피처들(104)이 부품(100)에 기계적으로 그리고/또는 화학적으로 형성된다. 일 실시예에서, 레지스트 마스크(300)의 개구들(302)을 통해 프로세싱 챔버 부품(100)을 비드 블라스팅함으로써, 개구들의 형상이 피처들(104)로 전사된다. 다른 실시예에서, 레지스트 마스크(300)의 개구들(302)을 통해 프로세싱 챔버 부품(100)을 습식 또는 건식 에칭함으로써, 개구들의 형상이 피처들(104)로 전사된다. 이러한 방식으로, 이산 피처들(104)의 전사된 패턴이 미리 정의된 패턴으로 형성된다. 레지스트 마스크(300)는, 추후에 패턴화되는 액체 또는 겔 재료의 층으로서, 또는 미리 형성된 레지스트의 시트로서, 프로세싱 챔버 부품(100) 상에 적용될 수 있다.
레지스트 마스크(300)는 개구들(302)을 형성하기 위해 리소그래피 또는 다른 적합한 기술을 이용하여 패턴화될 수 있다. 일 실시예에서, 레지스트 재료의 층은, 레지스트 재료의 부분들이 취약하게(brittle) 되도록, 텍스쳐링 전에 표면(102) 상에 패턴화된다. 레지스트 재료의 층이 비드 블라스팅되는 경우에, 개구들(302)을 정의하도록, 레지스트 재료의 층의 취약한 부분들이 파열 및 분리되며, 그 개구들(302)을 통해, 이제 노출되는 표면(102)의 연속되는 비드 블라스팅에 의해 피처들(104)이 기계적으로 형성된다. 비드 블라스팅 동안에 표면 상에 남아 있는 레지스트 재료의 층의 부분들이 프로세싱 챔버 부품(100)으로부터의 재료의 제거를 방지함으로써, 웨브(208)가 형성된다. 다른 실시예에서, 현상되지 않은(undeveloped) 레지스트 재료의 층의 부분들은, 레지스트 마스크(300)에 개구들(302)을 형성하기 위해, 파워 세척(power washing)과 같은 적합한 기술에 의해 제거될 수 있다.
다른 실시예에서, 레지스트 마스크(300)로서 활용되는 레지스트 재료의 층은, 프로세싱 챔버 부품(100)의 표면(102)에 대한 적용 전에 또는 후에 패턴화될 수 있는 레지스트의 시트의 형태이다. 예를 들어, 레지스트의 시트(310)는 배킹(backing)(314) 상에 배치된 레지스트 층(312)을 포함할 수 있다. 레지스트의 시트(310)는 프로세싱 챔버 부품(100)에 레지스트의 시트(310)를 고정하기 위한 감압 접착제(316)를 포함할 수 있다. 레지스트의 시트(310)는 프로세싱 챔버 부품(100)에 결합되기 전에 또는 그 후에 패턴화될 수 있다. 일 실시예에서, 포토레지스트인 레지스트(300)의 시트에 아트 패턴이 적용되고, 아트 패턴을 통해 레지스트(300)에 UV 광이 노광된다. 피처들(104)을 형성하기 위하여, 레지스트(300)에 의해 보호되지 않는 표면(102)을 제거하기 위해 화학적 에칭 프로세스가 수행되고, 나머지 레지스트(300)는 스트립핑될(stripped) 수 있거나, 세척될 수 있거나, 건식 에칭될 수 있거나, 또는 유사하게 될 수 있다. 이러한 프로세스는 유리하게, 균일한 피처들(104)을 형성하도록, 레지스트(300)가 표면(102)에 부착되게 허용한다.
또 다른 실시예에서, 프로세싱 챔버 부품(100)에 결합되기 전에, 레지스트의 시트(310)의 다른 부분들로부터 (부품(100)에 대한 부착 전에 개구들(302)이 내부에 형성되고 배킹(314)이 없이 부가적으로 도 4에 보이는 바와 같은) 레지스트 층(312)이 분리된다. 분리된 레지스트 층(312)이 매우 유연하므로, 레지스트 층(312)은, 레지스트의 시트(310) 전체보다 더 쉽게, 복잡한 또는 기복이 심한(highly contoured) 표면을 가진 프로세싱 챔버 부품(100)의 표면들에 더 컨포멀하게(conformally) 적용될 수 있고, 그에 의해, 마스크 층(300)의 주름을 방지할 수 있고, 피처들(104)의 형상이 개구들(302)을 통해 더 정밀하게 형성되게 허용할 수 있다. 배킹(314)이 없는 레지스트 층(312)에서의 개방된 개구들(302)은 프로세싱 챔버 부품(100)에 결합되기 전에 또는 그 후에 패턴화될 수 있다.
도 5 및 도 6은 프로세싱 챔버 부품(500)의 매크로 텍스쳐링된 표면(502)의 다른 실시예의 부분 단면도들이다. 피처들(504)은, 텍스쳐링된 표면(502) 상에 존재하는 주된(predominant) 구조물들이 도 2에 도시된 바와 같이 리세스된 피처들(504)이 아니라 융기된 웨브(208)이도록, 인접한 피처들(504) 사이에서 레지스트 마스크(300) 아래에 형성된 웨브(208)가 피처(504)보다 실질적으로 더 작다는 것을 제외하면, 실질적으로 전술한 바와 같이 프로세싱 챔버 부품(500)에 형성된다.
매크로 텍스쳐링된 표면들(102, 502)은 선택적으로, 레지스트 마스크(300)의 적용 전에 또는 제거 후에 마이크로 텍스쳐링될 수 있다. 마이크로 텍스쳐링은 피처들(104, 504)의 표면 윤곽에 적용되며, 챔버 부품들(100, 500)의 웨브(208) 및 피처(104, 504) 양자 모두를 비드 블라스팅함으로써 기계적으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 본 명세서에 설명된 텍스쳐링된 표면들(102, 502)은 약 100 내지 약 300RA의 표면 피니시로 비드 블라스팅될 수 있다. 마이크로 텍스쳐링이 선택적으로, 산 에칭, 플라즈마 처리, 또는 적합한 표면 피니시를 생성할 수 있는 다른 적합한 절차와 같은 비-기계적 방법들을 통해 달성될 수 있다.
도 9는 프로세싱 챔버 부품(900)의 매크로 텍스쳐링된 표면(902)의 다른 실시예의 부분 단면도이다. 매크로 텍스쳐링된 표면(902)을 형성하는 엔지니어링된 피처들(104)은, 도 10에서 더 잘 보이는 바와 같이, 피처들(104) 사이에 정의된 구조물들(904)이 라운딩된 에지(908)를 갖는다는 것을 제외하면, 실질적으로 전술한 바와 같이 프로세싱 챔버 부품(900)의 표면에 형성된다. 구조물들(904)은, 텍스쳐링된 표면의 생성 동안에 제거된 재료에 의해 형성된 피처들(104)에 의해 구획된(bounded) 재료의 기둥들의 형태일 수 있다. 기둥들은 프로세싱 챔버 부품(900)으로부터 연장하며, 원통형, 다각형, 타원형, 또는 다른 적합한 형상과 같은 임의의 적합한 기하학적 프로파일을 가질 수 있다. 프로세싱 챔버 부품(900)으로부터 연장하는 기둥들은, 텍스쳐링된 표면에 걸쳐, 형상, 크기, 및 분포가 균일할 수 있거나, 또는 형상, 크기, 및 분포 중 하나 또는 그 초과가 다를 수 있다. 기둥들은 이산될 수 있고 이웃 기둥들에 연결되지 않을 수 있거나, 또는 2개 또는 그 초과의 기둥들이 재료의 웨브에 의해 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 라운딩된 에지들(908)은 유리하게, 후속적인 비드 블라스팅에 대한 필요 없이, 도 13a 내지 도 13e를 참조하여 아래에서 설명되는 것처럼 전술한 화학적 에칭 또는 비드 블라스팅 프로세스 동안에, 또는 다른 적합한 프로세스 동안에 형성될 수 있다. 특정 재료들 및 얇은 챔버 부품들이 비드 블라스팅의 응력 및 열을 견딜 수 없기 때문에, 화학적 에칭이 0.1 인치 미만의 두께(그러나 이에 제한되지 않음)를 갖는 챔버 부품들에서 구조물들(904)의 라운딩된 에지들(908) 및 피처들(104)을 허용한다. 도 9 및 도 10에 묘사된 실시예에서, 텍스쳐링된 표면(902)의 필름 유지 특성들을 강화하기 위해 피처들 사이의 시선면이 존재하지 않도록, 피처들(104)에 의해 정의된 구조물들(904)이 밀집된(close-packed) 육각형 패턴으로 배열된다. 예를 들어, 도 10에 예시된 바와 같이, 하나가 다른 하나 뒤에 엇갈려 (one staggered behind the other) 형성된 구조물들(904)이 매크로 텍스쳐링된 표면(902)에 걸쳐 시선을 차단하고, 그에 의해, 필름 접착이 강화된다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로세싱 챔버 부품(100)의 매크로 텍스쳐링된 표면(1100)의 부분 평면도이다. 엔지니어링된 피처들(104)은 챔버 부품(100)의 표면에 형성되고, 상호연결 벽체들(1002)에 의해 분리되며, 그에 따라, 텍스쳐링된 표면(1100)에 걸쳐 벽체 상에 시선면이 정의되지 않는다. 일 실시예에서, 상호연결 벽체들(1002)은 복수의 원통형, 타원형, 또는 다각형 형상들을 형성하였으며, 예컨대, 벽체들(1002)은 하니컴(honeycomb) 패턴을 정의하도록 배열될 수 있다. 텍스쳐링된 표면(1100) 및 그 위에 증착된 필름들 양자 모두에 대한 응력들을 감소시키기 위해, 벽체들(1002)의 교차부(1004)는 라운딩될 수 있다. 또한, 피처들(104)에 의해 정의되는 벽체들(1002)의 외측 에지들(1006)은 유리하게, 엔지니어링된 피처들(104)의 형성 동안에 라운딩될 수 있다. 화학적 에칭 프로세스에서, 전술한 바와 같이, 포토레지스트는 아트 패턴의 에지들에서 완전히 현상되지 않고, 그에 따라, 도 12에 보이는 바와 같이 라운딩된 에지들(1006)을 생성하도록 피처들(104)의 화학적 또는 기계적 형성 동안에 포토레지스트가 침식되며, 따라서, 에지 라운딩을 위한 후속적인 블라스팅이 요구되지 않는다.
엔지니어링된 피처들(104)은 챔버 부품(100)의 표면에 형성되고, 상호연결 벽체들(1002)에 의해 분리되며, 원통형, 다각형, 타원형 또는 다른 적합한 형상과 같은 임의의 적합한 기하학적 프로파일을 가질 수 있다. 프로세싱 챔버 부품(100)에 형성된 엔지니어링된 피처들(104)은, 매크로 텍스쳐링된 표면(1100)에 걸쳐, 형상, 크기, 및 분포가 균일할 수 있거나, 또는 형상, 크기, 및 분포 중 하나 또는 그 초과가 다를 수 있다.
도 13a 내지 도 13e는, 엔지니어링된 피처들(104)을 이용하여 프로세싱 챔버 부품(100) 상에 텍스쳐링된 표면(102)의 일 실시예를 형성하기 위해 활용되는 제조 순서의 상이한 스테이지들을 예시하는, 프로세싱 챔버 부품(100)의 부분 횡단면도들이다. 유리하게, 도 13a 내지 도 13e에 예시된 프로세스는, 엔지니어링된 피처들(104)에 의해 정의되는 구조물들이 라운딩된 외측 에지들(1006)을 갖도록 형성되게 허용하고, 그에 의해, 증착된 필름들을 더 쉽게 유지하는, 응력이 더 없는(more stress free) 텍스쳐링된 표면(102)을 형성한다.
도 13a를 먼저 참조하면, 프로세싱 챔버 부품(100)은 포토레지스트 층(314)으로 코팅된다. 아트워크(artwork)(1302)가 포토레지스트 층(314)의 상단 상에 놓이거나 또는 그 위에 배치된다. 아트워크(1302)는 적어도 3종류의 영역들, 즉, 아래놓인 포토레지스트 층(314)을 노광하기 위해 에너지(1304)가 통과하는 복수의 투과성(transparent) 영역들(1306); 투과성 영역들(1306) 바로 옆에 접한(immediately bounding) 오페이크(opaque) 영역들(1308); 및 에너지(1304)가 아래놓인 포토레지스트 층(314)을 노광하는 것을 실질적으로 차단하는 비-투과성 영역들(1310)을 포함한다. 오페이크 영역들(1308)은 에너지(1304)의 일부가 아래놓인 포토레지스트 층(314)을 부분적으로 노광하게 허용하도록 선택된 그레이스케일(grayscale)을 갖는다. 따라서, 아래놓인 포토레지스트 층(314)은, 도 13b에 도시된 바와 같이, 현상된 영역(1312), 부분 현상된 영역(1314), 및 비-현상된 영역(1316)을 형성하도록, 아트워크(1302)를 통해 노광된다.
도 13c에 예시된 바와 같이, 패턴화된 포토레지스트 층(314)을 통해 챔버 부품(100)의 상면(1324)을 노출시키는 개구(1318)를 형성하기 위해, 예컨대, 비드 블라스팅, 에칭, 또는 파워 세척에 의해, 비-현상된 영역(1316)이 제거된다.
이제 도 13d 및 도 13e를 참조하면, 프로세싱 챔버 부품(102)의 상면(1324)으로부터 재료를 제거함으로써, 엔지니어링된 피처(104)가 형성된다. 위에서 논의된 바와 같이, 재료는 비드 블라스팅, 에칭, 또는 파워 세척에 의해 제거될 수 있다. (활용된 포토레지스트에 따라) 더 연한 또는 더 취약한 부분 현상된 영역(1314)은 재료 제거 프로세스 동안에 신속하게 침식되고, 따라서, 엔지니어링된 피처(104)가 형성되는 동안, 개구(1318)의 애퍼처(폭 또는 직경(1322))를 증가시킨다. 재료 제거 프로세스의 완료 근처에서, 부분 현상된 영역(1314)은, 피처(104)에 접한 벽체들(1002)의 외측 에지들(1006)이 라운딩되도록, 프로세싱 챔버 부품(102)의 아래놓인 상면(1324)이 노출되는 포인트까지 침식된다. 라운딩된 외측 에지들(1006)은 유리하게, 텍스쳐링된 표면(1100) 및 그 위에 증착된 필름들 양자 모두에 대한 응력들을 감소시킨다.
전술한 실시예들 중 임의의 실시예에서, 텍스쳐링된 표면(102, 502, 902, 1100)을 형성하는 엔지니어링된 피처들은 선택적으로, 약 100 내지 약 300RA의 표면 피니시로 마이크로 텍스쳐링될 수 있다는 것이 유의된다. 마이크로 텍스쳐링은 비드 블라스팅, 산 에칭, 플라즈마 처리, 또는 적합한 표면 피니시를 생성할 수 있는 다른 적합한 절차에 의해 적용될 수 있다.
도 7 및 도 8은 하나 또는 그 초과의 텍스쳐링된 표면들을 가진 프로세싱 챔버 부품들의 예시적인 실시예들이다. 도 7에는 PVD 챔버 쉴드(700)가 예시되어 있다. 쉴드(700)는 전술한 바와 같이 텍스쳐링된 적어도 하나의 표면을 포함한다. 예를 들어, 쉴드(700)의 외경 표면(702) 또는 (절개하여 도시한) 내경 표면(704) 중 적어도 하나는 위에서 논의된 바와 같이 엔지니어링된 피처들을 형성하도록 매크로 텍스쳐링되며, 엔지니어링된 피처들은 선택적으로, 마이크로 텍스쳐링될 수 있다. 도 8에는 프로세스 키트 링(800)이 예시되어 있다. 링(800)은, 위의 실시예들에서 설명된 바와 같이 엔지니어링된 피처들을 이용하여 형성된 적어도 하나의 매크로 텍스쳐링된 표면을 포함하며, 여기서, 엔지니어링된 피처들은 선택적으로 마이크로 텍스쳐링될 수 있다. 예를 들어, 링(800)의 적어도 상측 디스크 형상의 표면(802)이 매크로 텍스쳐링되면서도 마이크로 텍스쳐링될 수 있다. 링(800)은 증착 링, 클램프 링, 커버 링, 포커스 링, 에지 링, 또는 반도체 프로세싱 챔버에서 활용되는 다른 링일 수 있다. 도 7 및 도 8을 참조하여 위에서 논의된 반도체 챔버 부품들은 예시이며, 특히 챔버 본체들, 페데스탈들, 라이너들, 시준기들, 섀도우 프레임들, 및 커버 링들과 같은 (그러나 이에 제한되지 않음) 다른 반도체 챔버 부품들이, 서비스 수명이 연장되고 저 입자 생성 특성들을 가진 텍스쳐링된 반도체 챔버 부품을 형성하기 위해, 매크로 및 마이크로 텍스쳐링될 수 있다. 전술한 바가 본 발명의 실시예들에 관한 것이나, 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 다른 및 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 본 발명의 범위는 하기된 특허청구범위에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 증착된 필름들의 유지(retention)를 강화하기 위해 패턴화된 표면을 갖는 물품(article)으로서,
    상기 물품은, 마스크를 사용하여 엔지니어링된 피처들(engineered features)로부터 형성된 매크로 텍스쳐링된(macro textured) 표면을 갖는 프로세싱 챔버 부품을 포함하고,
    상기 엔지니어링된 피처들은, 상기 매크로 텍스쳐링된 표면을 가로지르는 시선면(line of sight surface)의 형성을 방지하도록 배열되며,
    이로써 상기 매크로 텍스쳐링된 표면과 상기 엔지니어링된 피처들의 상단이 동일 평면에 놓이는(coplanar),
    물품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 피처들은 미리 정의된 패턴으로 배열되는,
    물품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 피처들은 100㎛ 내지 200㎛의 깊이를 가진,
    물품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 피처들은 100㎛ 내지 200㎛의 폭을 가진,
    물품.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 피처들은 1.0:0.5 내지 0.5:1.0의 평균 폭 대 깊이 비율을 가진,
    물품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 피처들은 하니콤(honeycomb) 패턴을 형성하는 벽체들에 의해 구획되는(bounded),
    물품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 피처들은 밀집되는(closely packed),
    물품.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 피처들은 이산 기둥들(discrete pillars)을 형성하는,
    물품.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기둥들은 텍스쳐링된 표면을 가로지르는 시선면의 형성을 방지하도록 배열되는,
    물품.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 매크로 텍스쳐링된 표면을 형성한 엔지니어링된 피처들은, 100 내지 300 RA의 표면 피니시(surface finish)로 마이크로 텍스쳐링되는(micro textured),
    물품.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 매크로 텍스쳐링된 표면을 형성한 엔지니어링된 피처들은, 100 내지 300 RA의 표면 피니시로 마이크로 텍스쳐링되는,
    물품.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 매크로 텍스쳐링된 표면을 형성한 엔지니어링된 피처들은, 상기 매크로 텍스쳐링된 표면에 걸쳐 균일한 형상, 크기, 및 분포 중 적어도 하나를 가지는,
    물품.
  13. 증착된 필름들의 유지를 강화하기 위해 패턴화된 표면을 갖는 물품으로서,
    상기 물품은, 마스크를 사용하여 엔지니어링된 피처들로부터 형성된 매크로 텍스쳐링된 표면을 갖는 프로세싱 챔버 부품을 포함하고,
    상기 엔지니어링된 피처들은, 상기 매크로 텍스쳐링된 표면을 가로지르는 시선면의 형성을 방지하는 미리 정의된 패턴으로 배열되며, 상기 매크로 텍스쳐링된 표면을 형성한 엔지니어링된 피처들은, 100 내지 300 RA의 표면 피니시로 마이크로 텍스쳐링되고,
    이로써 상기 매크로 텍스쳐링된 표면과 상기 엔지니어링된 피처들의 상단이 동일 평면에 놓이는,
    물품.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 피처들은 하니콤 패턴을 형성하는 벽체들에 의해 구획되는,
    물품.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 피처들은 밀집되는,
    물품.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 엔지니어링된 피처들은 이산 기둥들을 형성하는,
    물품.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기둥들은 텍스쳐링된 표면을 가로지르는 시선면의 형성을 방지하도록 배열되는,
    물품.
  18. 반도체 챔버 부품을 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    챔버 부품의 표면을 마스크로 덮는 단계; 및
    텍스쳐링된 표면을 정의하는(defining) 복수의 엔지니어링된 피처들을 형성하기 위해, 상기 챔버 부품의 표면으로부터 재료를 제거하는 단계 ― 상기 엔지니어링된 피처들은 마스크를 사용하여 형성되고, 상기 엔지니어링된 피처들은 상기 텍스쳐링된 표면을 가로지르는 시선면의 형성을 방지하도록 배열되며, 이로써 상기 텍스쳐링된 표면과 상기 엔지니어링된 피처들의 상단이 동일 평면에 놓임 ―;를 포함하는,
    반도체 챔버 부품을 제조하기 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 마스크는,
    현상된(developed) 영역, 부분 현상된 영역, 및 비-현상된(non-developed) 영역을 더 포함하는,
    반도체 챔버 부품을 제조하기 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 챔버 부품의 표면으로부터 재료를 제거하는 단계는,
    형성되고 있는 엔지니어링된 피처에 인접한 상기 챔버 부품의 표면을 노출하도록, 상기 부분 현상된 영역을 침식시키는(eroding) 단계; 및
    상기 엔지니어링된 피처에 접하는(bounding) 구조물의 라운딩된(rounded) 에지들을 생성하는 단계;를 포함하는,
    반도체 챔버 부품을 제조하기 위한 방법.
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