200415249 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關一島狀突起修飾元件，其譬如用於製造半 導體等之薄膜形成裝置及電漿處理裝置（電漿蝕刻裝置、 電漿淸洗裝置等）。當用於這些裝置時，該元件釋放出極 少之氣體且不會產生灰塵。 【先前技術】 φ 於半導體等之製造技藝中，耐熱及可輕易加工之玻璃 元件、譬如石英玻璃或耐熱玻璃之反應爐管或鐘罩本質上 係用於形成多晶矽、氧化矽、氮化矽等之化學氣相沈積 (CVD)薄膜。於該薄膜形成製程中，薄膜狀物質不只附著 至用於在其上面形成薄膜之意欲基板，同時也那上面至諸 如反應爐管及鐘罩之機器元件。其結果是，已經黏著至該 反應爐管及該鐘罩之薄膜狀物質在重複薄膜形成操作之後 變厚，因此造成各種問題，其中該反應爐管及該鐘罩可能 Φ 由於該物質及石英玻璃間之熱膨脹差異而破裂，且該薄膜 狀物質可剝落而形成灰塵及污染該基板。於經過氮化鈦或 氮化鉅之物理氣相沈積（PVD)之薄膜形成中係使用金屬或 陶瓷屏蔽元件，且這些亦具有問題，其中在重複薄膜形成 操作之後，已附著該處之薄膜狀物質變厚及剝落而形成灰 塵及污染基板。此外，電漿蝕刻裝置及電漿淸洗裝置亦具 有問題，其中已黏著至該裝置之機器元件之薄膜狀物質變 厚及剝落而形成灰塵及污染基板。 (2) (2)200415249 爲了解決這些問題，譬如已提出一種施加負向偏壓至 欲處理物體之電漿淸洗裝置（譬如美國專利第5,460,6 8 9 號）。然而，甚至於此一電漿淸洗裝置中，在蝕刻該物體 之製程中已擴散之微粒可黏著至該裝置之內部元件，以在 其上面形成一薄膜狀沉澱，且隨著欲處理物體之數目增 加，該薄膜狀沉澱剝落及污染該處理之物體。 爲增強機器元件保有澱積在其上面之薄膜狀物質之能 力，吾人已提出在一機器元件之表面上形成鉬、鎢、鋁、 碳化鎢等電漿噴灑薄膜之方法，以藉此分散該薄膜狀沉澱 之內應力及增加該薄膜狀物質沉澱區域，以便防止該薄膜 狀沉澱由該元件剝離（譬如，JP-A-60-120515及JP-A-4-268065)。吾人已亦提出一種用絕緣薄膜塗佈石英玻璃之 機器元件之方法，該絕緣薄膜比石英對電漿更具防蝕性， 此方法係譬如藉著在其上面經過爆震火焰噴塗形成一礬土 基陶瓷薄膜（譬如，JP-A-8-339895)。然而，塗以除了石英 玻璃（例如鉬、鎢、鋁、碳化鎢、礬土）以外之薄膜之石英 玻璃元件仍然有問題，其中該塗佈薄膜本身由於石英玻璃 及該塗佈薄膜間之熱膨脹係數差異而輕易地剝落。 在另一方面’爲了解決有關該薄膜狀沉澱可由薄膜形 成裝置、電漿蝕刻裝置及電漿淸洗裝置之機器元件剝離之 問題，吾人已提出一種表面已經過噴砂變粗糙之石英玻璃 元件，及一種已噴砂且然後以酸蝕刻之石英玻璃元件（譬 如，JP-A-10-5 9744)。然而，經過噴砂處理之石英玻璃元 件於其變粗糙表面中之具有微裂縫，且它們係因此有問 (3) (3)200415249 題，其中由其微裂縫開始’該元件之碎片將成爲該裝置中 之灰塵（雜質）。有關該元件在其表面中形成微裂縫之另一 問題係其壽命變短，這是因爲其機械強度變低。又另一問 題係當雜質進入該元件之微裂縫時，則它們可使該元件變 不透明。當該石英玻璃元件係噴砂、然後以酸蝕刻及加熱 以表面融合時，多少可克服造成灰塵（雜質）之碎片問題， 但這仍然是不能令人滿意的（譬如，JP-A-9-202630及JP-A-2003-212598)。在另一方面，當以硝酸/氫氟酸再三地 洗滌業已經過噴砂使表面變粗糙之石英玻璃元件，用於由 它們移去該薄膜狀沉澱時，則其造成一問題，其中該元件 之粗糙表面變得平滑，且黏著至該元件之如此平滑表面之 薄膜狀物質可輕易地剝離而形成微粒。 除了上面之方法以外，吾人亦提出一種不經過機械處 理、但僅只經過化學處理使石英玻璃元件之表面變粗糙之 方法（譬如，JP-A-11-106225 及 JP-A-2002-68766)。化學 處理不會於欲處理元件之表面中形成穿過該表面之微裂 縫’且係因此不會有由它們所造成之污染問題。然而，既 然藉著化學處理可獲得之表面粗糙度係小的且不足以防止 薄膜狀沉澱由該表面變粗糙元件剝離。有關化學處理之另 一問題係所使用處理化學品之性質可隨著處理操作次數之 增加而遲早改變，因此其難以經過化學處理穩定地處理機 器元件。 在另一方面，吾人已提出一種具有特定表面輪廓之玻 璃工具。該工具具有均勻地分佈在其表面上之小的突起部 (4) (4)200415249 份，該突起部份具有一由7〇至1000微米之寬度及一由 1〇至100微米之高度（譬如，JP-A-2002-110554)。關於根 據該方法所製成之表面輪廓，裂縫係形成在該突起部份之 表面中，且其看見該小的突起部份係形成在該工具表面所 形成之大突起部份之表面上。此種突起部份係以包含氫氟 酸之酸經過化學分解所形成，且許多大突起部份係漸漸傾 斜者。因此，所提出玻璃工具之表面輪廓未必係令人滿意 地用於防止薄膜狀沉澱由該工具剝離。此外，存在於該基 馨 底突起部份之表面或該基底突起部份之裂縫上之細微突起 部份可造成環繞它們之電漿場集中，及造成該基底突起部 份之剝離’且其結果是它們本身可造成微粒。特別地是當 在使用之後以酸洗滌該工具及再次使用時，該工具上之細 微突起部份將蝕刻去除’且該剝離之突起部份可於重複洗 滌中造成微粒形成之一嚴重問題。 【發明內容】 於本發明之技術領域中，其中使用薄膜形成裝置或電 漿處理裝置’防止可能由該裝置之內部元件剝離薄膜狀沉 激所is成灰塵（雜質）及微粒之形成係一極重要之主題。 本發明有關一用於薄膜形成裝置或電獎處理裝置之熱 噴塗薄膜修飾兀件。本發明兀件之優點係形成在該元件上 之薄膜狀沉澱幾乎不會由其剝離，該元件造成極少之微粒 及極少之氣體’且在該兀件上之噴塗薄膜不會由其基板剝 落。 (5) (5)200415249 本發明亦有關一用於製造該元件之方法及一包含該元 件之裝置。 考慮到如上文所述之近況，並作廣泛硏究之結果’吾 人已發現一島狀突起修飾元件由其突起部份釋放極少之氣 體，而在其在一基板上已形成玻璃之島狀突起部份，特別 是已在其上面經由電漿噴塗形成玻璃之球形或類似鐘形島 狀突起部份，該突起部份不會由該基板剝落，因此不會產 生任何微粒，且該如此修飾元件在其上面保有一薄膜狀沉 鲁 澱之能力係良好的。再者，吾人已發現甚至當在其使用之 後以酸洗滌該元件，其仍然保持其表面突起輪廓，且因此 保持其禁止微粒形成及在其上面保有一薄膜狀沉澱之能 力。再者，吾人已發現可在玻璃材料電漿噴塗至一基板上 之製程中製造該玻璃島狀突起修飾元件，其中欲電漿噴塗 至該基板上之玻璃材料數量係最多20毫克/平方公分。 吾人已進一步發現在其基板上之具有陶瓷及/或金屬 噴塗類似鐘形島狀突起部份之島狀突起修飾元件具有以下 φ 優點，其中該元件由其突起部份釋放極少之氣體，該突起 部份在加熱之下不會由該基板剝落及不會產生微粒，且該 元件在其上面保有一薄膜狀沉澱之能力係良好的。吾人又 進一步發現藉著製成一與基板熱衝撞之半熔化噴灑粉末、 或藉著形成一在低熔點材料中所包圍之高熔點材料之微米立 粉末且然後以一條件製成與一基板熱衝撞之粉末，即能_ 造此種島狀突起修飾元件，此條件即該低熔點材料係完$ 地熔化，但該局熔點材料未熔化或半培化，同時該粉末j系 (6) (6)200415249 熱噴塗在該基板上。 此外’吾人已進一步發現於一包含本發明之島狀突起 修飾元件之薄膜形成裝置、電漿蝕刻裝置及電漿淸洗滌裝 置中’可防止在其中形成微粒。本發明已基於那些發現所 達成。 【實施方式】 在下文將詳細敘述本發明。 φ 本發明之島狀突起修飾元件具有形成在一未塗佈基板 或~玻璃噴塗基板上之島狀突起部份。 圖1及圖4係槪要圖，每一視圖顯示一在基板上具有 玻璃之島狀突起部份之玻璃修飾元件。本發明之島狀突起 修飾兀件具有在一平滑玻璃基板1 0或4 0上之玻璃之球形 島狀突起部份或類似鐘形突起部份。在本發明中，這些突 起部份係像島嶼般彼此獨立。一些島狀突起部份可能互相 重疊，且該球形或類似鐘形突起部份以整體而言係彼此互 鲁 相連接以形成一薄膜。 在此所提及之球形島狀突起部份不限於嚴格界定之球 體，但包含局部刪除球體、半球形及所有其他像圖1中 1 2之略圓之修正。此外，它們尙包含一些此等球形樣式 之重疊修正。同理，該類似鐘形島狀突起部份包含類似山 形樣式，其上部係半球形且該底部之寬度係大於其頂部之 寬度，及一些此等樣式之重疊修正係譬如像圖4之4 2。 在本發明中，這些不同型式之球形或類似鐘形島狀突起部 -10- (7) (7)200415249 份可隨意地設置或可互相重疊。最好，一些突起部份不會 互相重疊以形成一封閉之空隙空間。 本發明之球形或類似鐘形島狀突起部份以整體而言係 略圓，且更好的是它們不具有任何尖銳邊緣。假如該突起 部份一些尖銳邊緣，施加至它們之電漿場可集中環繞其尖 銳邊緣，且可選擇性地蝕刻該突起部份以形成微粒。 有關該島狀突起部份之尺寸，一島狀突起部份最好具 有一由5至300微米之寬度及一由2至200微米之高度。 具有小於5微米之寬度及小於2微米之高度之低及變平突 起部份係不宜的，因爲在其上面保有沉澱之能力係不佳 的。寬度大於3 0 0微米及高度大於2 0 0微米之突起部份可 具有一在其上面保有沉澱之改善能力，但它們可藉著電漿 局部蝕刻以形成微粒。由於這些，該島狀突起部份之尺寸 係更好使得一突起部份之寬度係由1 0至1 5 0微米及其高 度係由5至1 〇 〇微米，甚至更好的是一突起部份之寬度係 由10至80微米及其高度係由5至100微米。 在此所提及之突起部份之寬度係該橢圓形對應於該島 狀突起部份之上視圖之短軸長度，且其高度係由該突起部 份之底部至頂部之長度。 該島狀突起部份之數目於1平方毫米之單位面積中在 20及5,000間之範圍，更好係由50至15000/平方毫米。 假如該數目係少於20/平方毫米，則該突起修飾元件在其 上面保有沉澱之能力將係不佳的；但假如大於5,0 0 0/平方 毫米，該島狀突起部份將彼此過度重疊及形成一薄膜，且 -11 > (8) (8)200415249 假如如此，封閉之孔隙將產生及微粒將產生。 關於其高度，本發明之修飾元件之表面島狀突起部份 顯著地彼此不同，譬如當與經由習知化學處理所形成之突 起部份作比較時，如於JP-A 2003-212598及11-106225 中。因此，甚至當以酸洗滌本發明之元件時，其很好地保 持其原來之表面突起輪廓，而不會失去在其上面保有沉澱 之能力，且能很好地再三使用。經由普通化學處理所形成 之突起部份、諸如那些於JP-A 2002-68766中者在其表面 上具有細微之額外突起部份或係破裂的，及它們本身造成 微粒。不同於這些，本發明中之島狀突起部份在其表面上 不會具有任何細微之額外突起部份，且因此產生很少之微 粒。 可經由該元件之剖面或頂面之掃描電子顯微鏡檢查確 認本發明之修飾玻璃元件之表面突起部份之形態、尺寸及 狀況。 本發明之島狀突起修飾元件之另一論點具有如上文在 鲁 一玻璃底塗層上之島狀突起部份，該底塗層形成在一基板 之表面上。圖7係一顯示該具體實施例之槪要圖。如所 示，玻璃之一底塗層71係形成在一基板70上，且島狀突 起部份之一表面修飾層7 2係形成在該底塗層上。當玻璃 之底塗層係如於該案例中形成在該基板之表面上時，可防 止來自該基板之雜質之擴散作用，及此外，甚至當該基板 表面有些缺陷時，該底塗層可蓋住它們以使該表面變平， 而更有效地防止微粒之形成。 -12 - (9) (9)200415249 玻璃之底塗層之厚度最好係由100至1000微米。該 底塗層更好係緊密且平滑的，而在其中沒有1 〇〇微米或更 大之孔隙。假如該底塗層之表面係不平滑，可藉著該底塗 層之表面粗糙度吸收在其上面所形成各島狀突起部份間之 高度差。譬如，具體言之，其想要的是藉著由1至5微米 之表面粗糙度Ra支撐該底塗層之表面粗糙度。 本發明中之基板可爲玻璃，但亦可爲金屬或陶瓷。關 於本發明之表面修飾元件，那些具有經由玻璃之熱噴塗在 鲁 一基板上所形成之玻璃底塗層者係無來自該基板之雜質污 染問題，及能呈現與該玻璃基板相同之性能。 用於本發明之島狀突起修飾元件之玻璃材料可爲任何 耐熱玻璃，諸如石英玻璃、V y銘r ®、矽酸鋁玻璃、高硼 矽酸鹽玻璃及其他非鹼玻璃，或藉著將一 2a或3 a元素加 至矽石所製備之耐電漿玻璃。尤其使用本發明之島狀突起 修飾元件之技術領域需要耐熱衝擊性及高純度，且因此其 想要的是在本發明中使用具有最多5x 1 (Γ6/Κ之熱膨脹係 馨 數之玻璃或高純度石英玻璃。 ϊ寸於該島狀突起部份、該底塗層及該基板，可使用相 同或不同之材料。如果對它們使用不同材料，其想要的是 該個別材料間之熱膨脹係數差最多係5 X 1 〇·6/κ，用於防止 本發明之表面修飾元件在熱衝擊之下斷裂。 本發明島狀突起修飾元件之又另一論點之特徵爲其具 有形成在其基板上之陶瓷及/或金屬島狀突起部份，且該 突起部份具有一類似鐘形樣式。 -13- (10) (10)200415249 圖1 〇顯示本發明之各種島狀突起修飾元件之槪要 圖。如所示，本發明之島狀突起修飾元件具有形成在一基 板1 0 0上之類似鐘形陶瓷及/或金屬突起部份。在本發明 中，這些突起部份係像島嶼般彼此獨立。一些島狀突起部 份可彼此重疊。然而，該類似鐘形突起部份以整體而言係 未彼此互相連接以形成一薄膜。於該狀態中，本發明之表 面修飾元件具有很少藉著該島狀突起部份所封閉之孔隙， 且因此比起由一連續熱噴塗薄膜所釋放之氣體，可由本發 馨 明之元件釋放之氣體係顯著地減少。此外，甚至當加熱本 發明之元件時，島狀突起部份及該基板在加熱下之線性膨 脹之差異可落在該島狀突起部份之尺寸範圍內，因爲該島 狀突起部份係彼此獨立的。因此，甚至在加熱下，該突起 部份幾乎不會由該基板剝落。 該類似鐘形島狀突起部份包含譬如類似山形之樣式， 其上部係半球形且該底部之寬度係大於其頂部之寬度’如 於圖1 〇 A中；其類似山形樣式之上部係略圓及在上方突 β 出，且該底部之寬度係大於其頂部之寬度，如於圖1 0Β 中；及一些此等樣式之重疊修正。 於本發明中，該島狀突起部份可由各種材料所形成。 最好，以不同突起部份之平均値之觀點而言，該島狀突起 部份之高度104對寬度103之速率下落於0.3及1·5之 間。假如該速率下係小於〇 . 3，該修飾元件在其上面保有 沉澱之能力將係不佳的；但假如大於1 . 5，該島狀突起部 份對該基板之黏接性可能不佳。爲決定該突起部份之高度 -14 - (11) (11)200415249 對寬度速率下，在一包含由20至200突起部份之樣本中 測里每一突起部份之尺寸，且¥彳該資料作平均。具體言* 之，以該方式測量至少3樣本，且對該資料作平均。爲測 量該突起部份之尺寸，可分析藉著使用一雷射共焦顯微鏡 或一掃描電子顯微鏡所拍攝樣本之影像，並可使用一能多句 同時地決定每一突起部份之寬度及高度兩者之影像分析 器。在此所提及之突起部份之寬度係該橢圓形對應於該島 狀突起部份之上視圖之短軸長度，且其高度係由該突起部 0 份之底部至頂部之長度。 最好，用作本發明表面修飾元件之島狀突起部份之支 撐之基板具有一最多5微米之表面粗糙度Ra，且其粗糙 畸變係負向的。該粗糙畸變可決定如下：使用一表面粗糙 輪廓量測儀，分析一具有足夠用於JIS或ANSI之表面粗 糙度測量標準之長度之基板樣本以決定其表面粗糙輪廓。 如此分析，該樣本之表面粗糙畸變Rsk係藉著以下之公式 (1)所表示，其中Rq指示該樣本之RMS表面粗糙度，且 ·
Rtp指示在該樣本之每一測量點藉著升高該高度及該中心 線高度間之差値所獲得各測量値範圍內之平均値’並達三 次方。
Rsk — Rtp/Rq3 (1) 一般言之，該正畸變意指該山形突起部份係陡峭的’ 且該山谷係寬闊的，或亦即這指示該基板表面之不佳滑動 -15- (12) (12)200415249 性。在另一方面，該負畸變意指係該山形突起部份係比該 山谷更寬闊且係逐漸傾斜，或亦即這指示該基板表面之良 好滑動性。如於圖1 2中，其顯示一基板上所形成之島狀 突起部份之一槪要圖，具有一負畸變之基板表面能夠讓該 噴塗熔料平滑地散佈，以在其上面產生類似鐘形突起部份 121。如所示，該突起部份121皆具有一平滑之表面及具 有一使其中心部份腫大之類似圓盤樣式。在另一方面，當 一基板之表面粗糙度Ra係大於5微米，或亦即該基板具 有一正畸變時，則形成在其上面之島狀突起部份之表面係 如圖1 3之槪要圖中般變粗糙。具體言之，該噴塗熔料可 噴濺在該基板上，同時其散佈在該基板上面，以環繞該突 起部份形成液滴1 3 2，或該突起部份之圓周係變粗糙以具 有環繞它們之孔隙1 3 3。 本發明中所用之基板可爲玻璃、金屬、陶瓷等之任何 一種。相同之材料可用於該島狀突起部份及該基板，然 而，不同之材料亦可用於此。 有關形成本發明中之島狀突起部份之金屬或陶瓷材 料’該金屬可爲銘、駄、銅、銷或鎢之任何一種；且該陶 瓷可爲_土、二氧化鍩、提羅斯（Tit an i a)、氧化鋁鎂或鉻 石之任何一種。較佳者係具有一高熔點之材料，如於形成 它們之熱噴塗製程中輕易地控制該突起部份之高度/寬g 比者。 於本發明之島狀突起修飾元件之又另一論點中，該胃 狀突起部份可藉著於一低熔點材料中包圍一高熔點材料戶斤 -16- (13)200415249 形成，且它們可具有 具體實施例之槪要圖 基板1 4 0上藉著於一 1 4 1所形成。該低熔 $容點差値最好係至少 熔點材料1 4 1之高度 且該島狀突起部份可 高熔點材料之範例係 屬，及_ 土與二氧化 瓷。視情況而定，金 用銘及氣化硼、與銘 下面敘述一用於 之方法。 可藉著於一電漿 部份製造本發明之島 之玻璃材料數量係相 毫克/平方公分之間。 玻璃材料之型式而定 於該電漿噴塗製 相對該基板之表面積 島狀突起部份將過多 廓將不同於本發明中 基板之材料數量係小 因爲所形成之島狀突 一類似鐘形樣式。圖丨4係一顯示此 。如所不，島狀突起部份〗4 3係在一 低熔點材料1 43中包圍一高熔點材料 點材料M2及該高熔點材料1 4 i間之 攝氏400度。於該狀態中，藉著該高 可控制該島狀突起部份〗4 3之高度， 更有效率地複製。該低熔點材料及該 銘與鉬、及銅與鎢，該二者係爲金 鉻’及堇青石與礬土，該二者係陶 屬及陶瓷可結合。譬如，亦可在此使 及鎢鋼之結合。 製造本發明之玻璃島狀突起修飾元件 噴塗製程中在一基板上形成島狀突起 狀突起修飾元件，其中欲塗至該基板 對該基板之表面積控制落在1及20 自然地，此數量之最佳値依所使用 作變化。 程中，假如塗至該基板之材料數量係 大於2 0毫克/平方公分，則所形成之 重疊，及假如如此，所形成薄膜之輪 所形成者。在另一方面，假如塗至該 於1毫克/平方公分，其係不宜的， 起部份將太小，且該突起部份形成速 -17- (14) (14)200415249 度爲低。塗至該基板之材料數量最好係由5至毫克/平 方公分。 爲了形成該島狀突起部份，該材料可於不同時間噴塗 在b基板上然而，^島狀突起部份最好在一噴灑操作中 形成，其中該材料係全部同時噴塗在該基板上。當該材料 係於不同時間噴塗在該基板上時，所形成之島狀突起部份 可更輕易地重置以形成一緊密之薄膜。因此，在該種情況 下’該材料噴塗速度必須低於另一案例，在此案例中該材 · 料係全部同時噴塗在該基板上。在該島狀突起部份如此形 成在該基板之後’其想要的是該基板表面係暴露至未對該 表面塗以任何材料之電漿噴射器。這是用於移除附著在該 基板表面上之微粒及用於改善該島狀突起部份至該基板之 黏接性。 本發明之島狀突起修飾元件之島狀突起部份可用任何 由燃燒或電漿所補助之熱噴塗方法所形成。爲形成它們， 較佳的是一種電漿噴塗方法，其中該基板之表面或形成在 鲁 該基板上之底塗玻璃層之表面係藉著施加至該表面之電漿 噴射所熔化。當該基板或該底塗玻璃層之表面係如此熔化 時，一欲形成突起部份之材料係熱噴塗在該表面上，藉此 該如此形成島狀突起部份至該基板或至該底塗玻璃層之黏 接性可增加。在該島狀突起部份一旦已形成在其上面之 後，該基板可連續地暴露至電漿噴射以熔化之。這對進一 步增加該島狀突起部份至該基板之黏接性是有效的。 該基板及該電漿槍間之距離依所使用電漿噴射裝置而 -18- (15) (15)200415249 定作變化，而電漿噴射係由該噴射裝置施加至該基板。譬 如，當使用如圖8之普通電漿噴射裝置時，該基板及在該 噴槍尖端之粉末供給嘴部間之噴灑距離可爲5 0毫米左 右，及該噴灑粉末至少可爲35kW。在另一方面，當在本 發明中使用一減壓電漿噴塗方法時，則該基板及在該噴槍 間之距離可爲100毫米或更多，因爲該噴槍可產生長電漿 噴射。 尤其，當在本發明中製造一大尺寸玻璃修飾元件時， 最好使用者係一於如上面電漿噴塗方法中之多火炬電漿噴 塗裝置（譬如看JP-B 6-22719; 1991年之熱噴塗技術，第 11冊、編號1、第1-8頁）。使用該裝置，電漿噴射之一 層流可施加至該基板。圖9顯示該多火炬電漿噴塗裝置之 槪要。於該多火炬電漿噴塗裝置中，可形成如於本發明中 之島狀突起部份，即使該噴灑距離係100毫米或更多，因 爲該裝置可形成電漿火焰之一具有數百毫米長度之層流 (於其亂流之狀態下大致上具有5 0毫米之長度）。 用於製造該島狀突起部份之玻璃、陶瓷或金屬微粒之 平均粒徑較好係由10微米至100微米，更好由10微米至 5 〇微米。假如其平均微粒係小於1 〇微米，該粉狀材料未 能充分地流動，且將難以均勻地導入電漿火焰。在另一方 面，假如其平均粒徑係大於】〇〇微米，噴入火焰之微粒將 不均勻地熔化，且假如如此，該島狀突起部份形成至該基 板之黏接性將係不佳的。其想要的是欲熱噴塗微粒之尺寸 係盡可能均勻，以便在該基板上形成均勻之島狀突起部 •19- (16) (16)200415249 份，及增強在該表面修飾元件上面保有薄膜狀沉澱之能 力。 本發明中之基板表面最好預先加熱。預先加熱該基板 表面可有效地用於增加該島狀突起部份形成至該基板之黏 接性。假如該基板未預先加熱，則該島狀突起部份形成至 該處之黏接性將變低，且假如如此，當該表面修飾元件係 用酸性蝕刻劑洗滌以在使用之後由其移去該沉澱時，該島 狀突起部份可由該基板輕易地剝落。該預先加熱溫度依所 馨 使用之基板型式而定作變化。譬如，其較好落在攝氏700 及1500度之間’更好於攝氏800及1200度之間，用於預 先加熱石英玻璃基板。假如該預先加熱溫度係太高，其係 不宜的，因爲玻璃將結晶及該基板可能變不透明或變形。 用於本發明之島狀突起修飾元件，該基板可爲有著玻 璃之底塗層。欲以玻璃爲底塗層之基板可能不只爲一玻璃 基板，同時也爲一金屬或陶瓷基板。在該基板上形成底塗 層之方法係未特別地界定，譬如，在此亦可採用之係方法 春 電漿噴塗法。 對於在電漿噴塗之模式中形成該底塗層，譬如，可採 用者係圖8及圖9中所說明之裝置及條件。具體言之，欲 噴在該基板上之粉狀材料之數量至少係20毫克/平方公 分，且該熱噴塗操作係重複數次。其他裝置可如同上面形 成該島狀突起部份之製程中之裝置。該底塗層之表面最好 係平滑的。因此，其想要的是已有底塗層之基板係暴露至 沒有任何材料噴在其上面之電漿噴射，以便熔化該底塗層 -20- (17) (17)200415249 之表面。 用於形成該島狀突起部份，亦可採用者係使用鹼氧化 矽溶液之一溶膠凝膠製程及如上面電漿噴塗法之一組合。 譬如，由數微米至數百微米之矽石粒徑係散佈在一鹼氧化 矽溶液中及塗至一基板，以在其上面預先形成矽石及島狀 突起部份之一底塗層，且該基板之如此處理表面係根據如 上面之電漿噴塗方法暴露至電漿噴射。以該方式，與上面 相同之玻璃修飾表面亦可形成在該基板上。當使用有尖銳 邊緣之矽石微粒時，該基板之塗有微粒之表面必須經由電 漿噴塗法不可或缺地暴露至電漿噴射。這是因爲假如未暴 露至電漿噴射，不能形成本發明之特色之球形或類似鐘形 島狀突起部份，或亦即不能形成所意欲之略圓及無尖銳邊 緣之突起部份。甚至當使用球形矽石微粒時，其想要的是 該基板之塗有微粒之表面係亦暴露至電漿噴射，以便進一 步增加該島狀突起部份形成至該基板之黏接性。 假如想要時，本發明之島狀突起修飾元件可在該基板 上形成島狀突起部份之後用酸洗滌，以藉此由該元件移去 細小微粒。於本發明中，該島狀突起部份可經由電漿噴塗 之操作形成在該基板上，以產生所意欲之島狀突起修飾元 件，而不會在所形成之島狀突起部份之表面形成任何多餘 之細微突起部份。然而，在該電漿噴塗操作之後，細微無 形之沉澱可留在該島狀突起部份之表面上。假如此細微沉 澱係保持留在其上面，它們可能於該元件之使用期間由該 表面修飾元件掉落，且將造成微粒及雜質。因此，在該島 -21 - (18) (18)200415249 狀突起部份已經由電漿噴塗形成在其上面之後，該表面修 飾元件係用酸洗滌，以完全由其移去該沉澱。最好，氫氟 酸或硝酸係用作用於該酸洗滌之洗滌液體。
如上文所論及，本發明之島狀突起修飾元件可藉著在 該基板上以熱噴塗模式形成島狀突起部份所製成。用於形 成該島狀突起部份，欲在該基板上熱噴塗之粉末數量係減 少至少於普通所使用者，以致所形成之島狀突起部份不會 重疊以形成一連續之薄膜。此外，當其係沖擊在該基板上 φ 時’欲在該基板上熱噴塗之粉末係保持半熔化。以該方 式’可形成一具有類似圓盤樣式之類似鐘形島狀突起部 份’且使中心腫大。欲在此使用之熱噴塗方法可爲電漿噴 塗或火焰噴塗之任何一種。欲噴在該基板上之粉末最好係 保持半熔化藉著控制該噴灑動力及亦控制該火燄動力，譬 如’如於圖1 5中。特別地是，欲噴塗粉末之中心部份係 保ί寺未熔化（153)，而其周邊部份係保持已熔化（154)，如 所示°於此案例中，當該噴灑動力及該火燄動力係增加 H 則該粉末將完全熔化以形成類似圓盤島狀突起部份 1 1 1 ’如於圖1 1中所示，且該如此表面修飾元件在其上面 保有薄膜狀沉澱之能力將係不佳的。 於製造本發明之島狀突起修飾元件之另一方法包含 Μ $ -包圍在低熔點材料中之高熔點材料之微粒粉末，且 Μ @於一條件中使得該粉末與一基板熱撞擊，此條件即該 ® ;熔點材料係完全地熔化，但該高熔點材料未熔化或半熔 化’同時該粉末係熱噴塗在該基板上。 •22- (19) (19)200415249 如上文所論及，其想要的是本發明表面修飾元件之島 狀突起部份所支撐之基板具有一最多5微米之表面粗糙度 Ra，且其粗糙畸變係負向的。爲使得其具有最多5微米之 表面粗糙度Ra及具有一負向粗糙畸變，該基板可藉著使 用一砂輪機或一磨光機用粗糙之硏磨劑拋光，或在拋光至 具有一平滑表面之後，該基板可藉著噴砂微量地變粗糙， 或在藉著噴砂變粗糙之後，該基板可藉著使用一砂輪機或 一磨光機微量地拋光，以移去大幅地由該基板之中心線突 φ 出之突起部份。 該島狀突起部份至具有一較高表面粗糙度之基板之黏 接性係較高。然而，如上文所論及，直接朝向具有此一高 表面粗糙度之基板之熔化噴料可當其散佈在其上面時噴濺 在該基板上，或在該基板上由其所形成之島狀突起部份可 具有成波狀之表面及在其中可包含孔隙。假如該基板表面 係預先加熱，則該噴塗熔料可平滑地散佈在其上面，且該 島狀突起部份形成至該基板之黏接性可增加。該預先加熱 · 溫度依該基板之型式及該噴灑材料而定作變化。譬如，當 金屬係噴在一不鏽鋼基板上時，其可落在攝氏100及500 度之間，最好於攝氏200及400度之間。假如該預先加熱 溫度係太高，其係不宜的，因爲該基板可能變形或破裂。 在經過如上面之熱噴塗形成在該基板上之後，該島狀 突起部份係最好在其上面加熱。於如此處理之本發明之島 狀突起修飾元件中，該島狀突起部份至具有一低表面粗糙 度及平滑之基板之黏接性係良好的。用於該熱處理之溫度 -23- (20) (20)200415249 係盡可能爲高，不會超越該基板之耐熱溫度範圍及該島狀 突起部份之熔點範圍。 本發明亦提供一種包含上文所論及之島狀突起修飾元 件之薄膜形成裝置。 用於本發明之薄膜形成裝置之薄膜形成方法係未特別 地界定。其包含譬如CVD(化學氣相沈積）及噴鍍。關於該 裝置中使用該元件之模式，本發明之島狀突起修飾元件最 好係用於該薄膜形成裝置之元件，除了該基板外，該裝置 φ 可在其上面接收一薄膜狀沉澱形成，該意欲薄膜將在該基 板上形成於該裝置中。譬如，該元件包含一反應爐管及一 鐘罩。特別地是，當具有本發明之表面修飾層或石英玻璃 之底塗層之石英反應爐管或鐘罩係用於一 CVD薄膜形成 裝置時，其中多晶矽、氧化矽、氮化矽等之薄膜係在由攝 氏6 00至1 5 0 0 0度左右之高溫下所形成，則其將無可能由 該基板及該底塗層或該修飾層間之熱膨脹差異所造成斷裂 或分層之問題，且其結果是已黏著至該元件之薄膜狀沉澱 馨 不會剝落以產生微粒。據此，此種薄膜形成裝置可在其中 確保長期連續之薄膜形成。 本發明亦提供一種電漿蝕刻裝置及一種包含本發明之 島狀突起修飾元件之電漿淸洗滌裝置，且設有上述之玻璃 表面修飾層。關於在這些裝置中使用該元件之模式，該島 狀突起修飾元件最好係用於可接收一形成在其上面之薄膜 狀沉澱之裝置之元件，或用於該表面層可經由與電漿接觸 而分層之元件。譬如，其可用於一環形焦點元件或一鐘 -24 - (21) (21)200415249 本發明之島狀突起修飾元件亦最好係用於可接收一形 成在其上面之薄膜狀沉澱之裝置之元件，除了該基板外， 該意欲薄膜將在該基板上形成於該裝置中。譬如，其可用 於一鐘罩或一護罩。特別地是，當本發明之島狀突起修飾 層係在一形成鎢或鈦薄膜之c V D裝置中或於形成氧化鈦 薄膜之噴濺裝置中用於一鐘罩或一護罩時，則其將無可能 由該基板及該修飾層間之熱膨脹差異所造成斷裂或分層問 馨 題，且其結果是已黏著至該元件之薄膜狀沉澱不會剝落以 產生微粒。據此’此種薄膜形成裝置可在其中確保長期連 續之薄膜形成。 本發明亦提供一種電駿鈾刻裝置及一種包含本發明之 島狀突起修飾元件之電漿淸洗滌裝置，且設有上述之島狀 突起修飾層。關於在這些裝置中使用該元件之模式，該島 狀突起修飾元件最好係用於可接收一形成在其上面之薄膜 狀沉澱之裝置之元件，或用於該表面層可經由與電漿接觸 馨 而分層之元件。譬如，其可用於一環形團塊元件或一護 罩。 該電漿蝕刻裝置及該電漿淸洗滌裝置係那些將一物體 暴露至電漿以致用電漿蝕刻或淸潔之裝置。 可接收一形成在其上面之薄膜狀沉澱之電漿鈾刻裝置 之元件意指下列所示裝置之元件，即當在其中之物體係經 由暴露至在其中之電漿而蝕刻時，其可能接收由該蝕刻物 體所釋放而擴散環繞該處之物質，且因此可在其上面具有 -25- (22) (22)200415249 一沉澱之元件。除了該裝置中之欲處理物體以外，可經由 暴露至電漿蝕刻之裝置之元件意指其所示欲蝕刻元件係與 電漿接觸。通常於該電漿蝕刻裝置中，電漿係引導至在其 中處理之物體，以致蝕刻該物體之表面，但其難以僅只選 擇性地將該物體暴露至該裝置中之電漿。其結果是，環繞 該物體之裝置之元件係亦暴露至電漿，且它們可藉此蝕 刻。當本發明之表面修飾元件係用於該裝置之那些元件 時，則該元件係幾乎不會以電漿蝕刻，及可減少最終之微 φ 虫丄 板。 可接收一形成在其上面之電漿淸洗滌裝置之元件意指 下列所示裝置之元件，即當在其中之物體係暴露至電漿， 以便隨其經由後面之噴鍍淸潔，其可能接收由該淸潔物體 所釋放而擴散環繞該處之物質，且因此可在其上面具有一 沉澱之元件。對於該電漿淸洗滌裝置及該電漿蝕刻裝置兩 者’於該裝置中經由暴露至電漿蝕刻該物體表面之原理根 本上係相同。在此所提及經由暴露至電漿施行後面噴濺之 · 電漿淸洗滌裝置之元件意指其所示元件係與電漿接觸，用 於後面噴濺（藉著蝕刻淸潔），除了該裝置中之欲處理物體 以外。通常於該裝置中，電漿係引導至在其中處理之物 體’以致淸潔該物體之表面，但其難以僅只選擇性地將該 物體暴露至該裝置中之電漿。其結果是，環繞該物體之裝 置之元件係亦暴露至電漿，且它們可藉此淸潔。 包含本發明之島狀突起修飾元件之裝置不會產生最初 之微粒’及於該裝置之電漿處理製程中確保形成在其內部 -26- (23) (23)200415249 元件上之沉澱之良好保有性。此外，減少可能源自該裝置 內部元件上之沉澱之微粒，且該裝置之連續運轉期間係藉 此延長。 本發明之島狀突起修飾元件及包含該元件之裝置之優 點係敘述如下。 (1) 因爲該元件保有在其上面之沉澱之能力係良好 的，該元件不會釋放該沉澱，且因此當用於一薄膜形成裝 置及一電漿處理裝置中時不會產生灰塵及微粒。 (2) 因爲該元件之島狀突起部份係球形或鐘形，當使 用於一薄膜形成裝置及一電漿處理裝置中時，該元件不會 有電漿場集中以造成微粒之問題。 (3) 當形成玻璃之元件以在其表面上具有玻璃之島狀 突起部份時，該島狀突起部份不會具有環繞該處之任何額 外之細微突起部份。因此，甚至當以酸洗滌該元件時，該 表面突起部份不會剝落而產生微粒，且很好地保持其原 形。據此，該元件可多次再三地使用。 (4) 該元件之島狀突起部份在該基板上係彼此隔絕。 因此，甚至當該元件接收一施加至該處之熱負載時，該島 狀突起部份不會剝落，因爲由於該島狀突起部份及該基板 間之熱膨脹差異所導致之應力係小的。此外，該元件具有 很少之封閉孔隙，及其釋放極少之氣體。 參考以下之範例更詳細地敘述本發明。然而，應了解 本發明係不應解釋爲受限於此。 -27- (24) (24)200415249 範例1 使用如圖9所示之一多火炬電漿噴塗裝置。氮之電漿 氣體92係在5 SLM(每分鐘之標準公升）之速率下導入該 裝置。粉末93未給入該裝置。該噴灑距離94係80毫 米。該噴槍氣體在80毫米/秒之速率下移動，且一熱電發 係在2 0千瓦之功率下形成。於該條件中，一石英玻璃基 板95之平滑表面係預先加熱一次。該熱電漿之長度係大 約3 0 〇毫米，且該電漿形成一層流。緊接在以該電漿預先 鲁 加熱之後，該預先加熱基板之溫度係攝氏820度。一具有 5 0微米平均粒徑之石英玻璃粉末係以1公克/分鐘之進給 速率一次噴在該基板上。該噴槍係在100毫米/秒之速率 及在4毫米之節距下移動。一具有島狀突起部份之表面層 係如此形成在該基板上。施加至該基板之粉末數量對應於 5毫克/平方公分。如此已在其上面形成該島狀突起部份 之基板係再一次僅只以電漿處理，爲此該噴槍係在1 2 0毫 米/秒之速率下移動，而沒有任何石英玻璃粉末施加至該 馨 基板。如此處理，該島狀突起部份及該基板表面係熔化， 且已黏著至該島狀突起部份之物質係再次熔化，及該島狀 突起部份至該石英玻璃基板之黏接性係藉此增強。該基板 係浸入百分之5氫氟酸水溶液達3 0分鐘，然後以超純水 洗滌及於一淸潔爐中乾燥。以一顯微鏡觀察其表面，且在 該表面層中發現球形島狀突起部份，如圖2及圖3所示。 關於一突起部份之尺寸，該寬度係由5至5 0微米，且該 高度係由5至60微米，及該高度對該寬度之平均比値係 -28- (25) (25)200415249 1 . 〇。該突起部份之數目係1 8 0 /平方毫米。如此以一描圖 器測量之修飾基板之表面粗糙度Ra係1 2微米。 範例2 遵照範例1 ，除了使用一具有2 0微米平均粒徑之石 英玻璃粉末以外。以一顯微鏡觀察該表面修飾基板之表 面，且在該表面層中發現球形島狀突起部份。關於一突起 部份之尺寸，該寬度係由5至20微米，且該高度係由2 至4〇微米。該突起部份之數目係3,0 00/平方毫米。如此 以一描圖器測量之修飾基板之表面粗糙度Ra係5微米。 範例3 一切開之石英玻璃基板係在攝氏8 5 0度下預先加熱， 且一石英玻璃粉末係在該基板上再三地熱噴塗6次。該粉 末之數量係2公克/分鐘；該噴灑距離係80毫米；及該噴 槍係在8 0毫米/秒之速率及在4毫米之節距下移動。一石 英玻璃噴灑底塗層係如此形成在該石英玻璃基板上。 該如此底塗之基板係藉著該噴槍在8 0毫米/秒之速率 下移動僅只一次暴露至電漿，而沒有任何石英玻璃粉末施 加至該基板，藉此再次熔化該底塗層之表面。如此處理， 該底塗層之石英熔化薄膜具有一平滑表面及具有一大約 3 〇 〇微米之厚度。如此塗以該平滑底塗層之基板係以與在 範例1相同之方式處理，以在其上面形成島狀突起部份之 一表面層，然而，該粉末供給係2公克/分鐘及用於再次 -29- (26) (26)200415249 熔化該表面層之噴槍速度係1 0 0毫米/秒。 於此案例中，供給至該基板之粉末在該底塗層之形成 中對應於60毫克/平方公分，及在該島狀突起部份之形成 中對應於1 〇毫克/平方公分。以一顯微鏡觀察如此修飾基 板之表面，且在該表面層中隨機地發現大量球形及類似鐘 形突起部份，如於圖5及圖6所示。關於一突起部份之尺 寸，該寬度係由10至150微米及該高度係由1〇至〗00微 米，且該高度對該寬度之平均比値係0.6。該突起部份之 數目係1 5 0/平方毫米。如此以一描圖器測量之修飾基板之 表面粗糙度Ra係20微米。 範例4 遵照範例3，除了該锆石（Zr02.Si02)係用於該基板， 及一石英玻璃底塗層及島狀突起部份係形成在該基板上以 外。以一顯微鏡觀察該表面修飾基板之表面，且該底塗層 之厚度係2 8 0微米。在該表面層中隨機地發現大量球形及 類似鐘形突起部份。關於一突起部份之尺寸，該寬度係由 10至150微米，及該高度係由10至1〇〇微米，且該高度 對該寬度之平均比値係0.7。該突起部份之數目係170/平 方毫米。如此以一描圖器測量之修飾基板之表面粗糙度 Ra係25微米。 範例5 遵照範例3，除了該不銹鋼板係用於該基板，及一石 (27) (27)200415249 英玻璃底塗層及島狀突起部份係形成在該基板上以外。以 一顯微鏡觀察該表面修飾基板之表面，且該底塗層之厚度 係3 2 0微米。在該表面層中隨機地發現大量球形及類似鐘 形突起部份。關於一突起部份之尺寸，該寬度係由2 0至 160微米，及該高度係由20至100微米，且該高度對該 寬度之平均比値係〇·6。該突起部份之數目係200/平方毫 米。如此以一描圖器測量之修飾基板之表面粗糙度Ra係 2 3微米。 範例6 遵照範例1 ，除了該Vycor玻璃係在此用於該玻璃基 板及用於欲熱噴塗在該基板上之粉末以外。以一顯微鏡觀 察該表面修飾基板之表面，且在該表面層中發現球形島狀 突起部份。關於一突起部份之尺寸，該寬度係由5至5 0 微米，及該高度係由5至55微米，且該高度對該寬度之 平均比値係1.1。該突起部份之數目係200/平方毫米。如 此以一描圖器測量之修飾基板之表面粗糙度Ra係1 0微 米0 範例7 矽酸鋁玻璃係用於該玻璃基板及用於欲熱噴塗在該基 板上之粉末。沒有粉末施加至該基板，該矽酸鋁玻璃基板 之平滑表面係以2 0千瓦功率之熱電漿一次預先加熱。爲 此，該噴灑距離係120毫米，且該噴槍速度係1〇〇毫米/ -31 - (28) (28)200415249 秒及其節距係4毫米。緊接在以該電漿預先加熱之後，該 預先加熱基板之溫度係攝氏5 00度。 一具有5 0微米平均粒徑之矽酸鋁玻璃粉末係經由在 120毫米/秒之速度下運轉且以1公克/分鐘之進給速率之 噴槍一次熱噴塗在該基板上，以在其上面形成島狀突起部 份。其次，沒有矽酸鋁玻璃粉末施加至該處，該基板係僅 只又一次由在140毫米/秒之速度下運轉之噴槍暴露至電 漿，藉此再次熔化該基板及該島狀突起部份之表面。該基 φ 板係浸入百分之5氫氟酸水溶液達3 0分鐘，然後以超純 水洗滌及於一淸潔爐中乾燥。以一顯微鏡觀察其表面，且 在該表面層中隨機地發現球形及類似鐘形突起部份。關於 一突起部份之尺寸，該寬度係由5至30微米，且該高度 係由5至40微米，及該高度對該寬度之平均比値係1.0。 該突起部份之數目係1 4 0/平方毫米。如此以一描圖器測量 之修飾基板之表面粗糙度Ra係8微米。 範例8 島狀突起部份係經由在其上面之溶膠凝膠反應預先形 成在一平滑石英基板之表面上，且這些係經由在其上面之 電漿噴塗熱熔化，藉此該預先形成突起部份變成平滑之球 形或類似鐘形突起部份。製備鹼氧化矽Si(〇C2H5)4、酒精 (C2H5OH)、水（H20)及氫氯酸（HC1)之一液體混合物。一具 有3 0微米平均粒徑之石英粉末係加至該液體混合物，且 適當地攪拌及然後事實上靜態地保持之。加至該液體混合 -32- (29) (29)200415249 物之石英粉末之數量係該混合物之重量比之百分之5。當 其黏度達到百分之1 5泊時，該最終之混合物係進一步攪 拌’以致在其中均勻地分散該石英粉末。該石英玻璃基板 係浸入該石英分散混合物中，且以2毫米/秒之拉扯速率 向上拉。該石英分散混合物均勻地黏著至該基板表面。使 用與上面相同之電漿裝置，該如此處理之石英基板係兩次 暴露至20千瓦功率之熱電漿，而沒有粉末施加至該處。 爲此’該噴灑距離係8 0毫米，且該噴槍係1 〇 〇毫米/秒之 速度及4毫米之節距下移動。該基板係浸入百分之5氫氟 酸水溶液達3 G分鐘，然後以超純水洗滌，及於一淸潔爐 中乾燥。所形成表面層之厚度係4 0微米。以一顯微鏡觀 察如此修飾基板之表面，且在該表面層中隨機地發現大量 球形及類似鐘形突起部份。關於一突起部份之尺寸，該寬 度係由5至50微米，且該高度係由5至40微米，及該高 度對該寬度之平均比値係0 · 9。該突起部份之數目係2 5 0/ 平方毫米。如此以一描圖器測量之修飾基板之表面粗糙度 馨 Ra係8微米。 比較範例1 一拋光石英玻璃基板之表面係以一白礬土 #60之網格 在0.5百萬巴之壓力下噴砂。該基板係浸入百分之5氫氟 酸水溶液達3 0分鐘，然後以超純水洗滌，及於一淸潔爐 中乾燥。以一顯微鏡觀察其表面，且呈現有角之粗糙面。 當觀察其剖面時，發現有很多微裂縫。以一描圖器測量， -33- (30) (30)200415249 其表面粗縫度R a係1 3微米。 比較範例2 遵照比較範例1 ，除了該VyC0r玻璃及矽酸鋁玻璃係 用於該玻璃基板以外。當以一顯微鏡觀察在此處理基板之 表面時，其呈現有角之粗糙面及變粗糙且具有微裂縫，類 似在比較範例1中。以一描圖器測量，其表面粗糙度Ra 係1 5微米。 比較範例3 一表面拋光之石英玻璃基板係浸入氫氟酸水溶液、氧 化銨及醋酸水溶液之一液體混合物中。在如此以該化學溶 液處理之後，該石英玻璃基板之表面粗糙度Ra係1 . 5微 米。觀察其表面，但在其中沒有發現微裂縫。 範例9 這是爲了評估該樣本在其上面保有一沉澱之能力。一 氮化矽薄膜係經由在其上面之噴鍍直接形成在範例1至8 及比較範例1至3之樣本上，且對在該樣本上面保有該薄 膜之能力作測試。特別地是，該噴鍍室係排氣至5x10·5 巴之一極端真空，及一矽目標係噴鍍朝向該樣本，以在室 溫下於其上面形成1 5 G微米厚之氮化矽薄膜。該噴鍍氣體 係氬及氮之混合物，且其壓力係0.3巴。在如此塗覆之 後，該樣本係保持在大氣壓力之下達一天，及然後以一顯 -34 ‘ (31) (31)200415249 微鏡檢查。其結果是，範例1至8之樣本不會剝落及產生 微粒，但比較範例1至3之樣本會剝落。
範例1 Q 在範例1至3、範例6至8、或比較範例1至3之條 件下，建造一用於LPCVD薄膜形成裝置之石英管之一內 部壁面、用於一電漿蝕刻裝置之變焦環、及用於一電漿淸 洗滌裝置之石英鐘罩。當驅動這些裝置時，所有這些裝置 鲁 皆接收一形成在其上面之薄膜狀沉澱。已將該樣本裝在其 中，驅動這些裝置用於薄膜形成及電漿處理。當使用在比 較範例1至3之條件下建造之鐘罩時，於該操作之初期發 現微粒。特別地是，當驅動該裝置時，黏著至比較範例3 之鐘罩之沉澱剝落。在另一方面，當該裝置係連續地驅動 達2 ο 〇小時之久或更長時，在範例1至3及6至8之條件 下建造之元件不會釋放該微粒及不會產生任何沉澱。 範例1 1 測試範例1至3及比較範例1至3之樣本對於以酸洗 滌之阻抗。特別地是，範例1至3及比較範例1至3之樣 本係浸入硝酸/氫氟酸洗液體中，並已藉著:於1 / 1之 比率下混合硝酸（濃度百分之6 1)及氫氟酸性（濃度百分之 4 6)製備該洗滌液體。在3小時之後，環繞其噴塗薄膜之 中心鈾刻範例1至3之樣本’但其表面粗糙度仍然係與該 浸泡處理之前在相同水準。然而，比較範例1及2之樣本 -35 - (32) (32)200415249 之表面變得多少有點變平，且比較範例3之樣本之表面粗 糙度Ra降低至1 .〇微米。 已在如上面之條件下處理之石英管、變焦環及石英鐘 罩係實際地測試當作一 L p c v D薄膜形成裝置中之石英管 之內部壁面、當作一電漿蝕刻裝置中之變焦環、及當作一 電漿淸洗滌裝置中之石英鐘罩。已在比較範例1及2之條 件下建造之樣本於測試驅動之初期產生微粒。在比較範例 3之條件下建造之樣本釋放附著該處之沉澱，因爲其保有 φ 該沉澱之能力降低，且其產生微粒。然而，如與這些相反 者，當該裝置係連續地驅動達2 0 0小時之久或更長時，在 範例1至3之條件下建造之樣本不會釋放該沉澱及不會產 生任何微粒。 範例1 2 使用如圖8之一電漿噴塗裝置。氬及氫係用作該電漿 氣體82，且氬之流速係35SLM(每分鐘之標準公升），及 φ 氫之SLM流速是10SLM。粉末83不會給入該裝置。該噴 灑距離94係100毫米。該噴槍氣體在400毫米/秒之速率 下及在4毫米之節距下移動，且一熱電漿係在25千瓦之 功率下形成。於該條件中，一業已預先拋光至具有0.5微 米表面粗糙度及-0.3畸變之礬土陶瓷基板85係預先加熱 兩次。緊接在以該電漿預先加熱之後，該預先加熱基板之 溫度係攝氏200度。其次，一具有20微米平均粒徑之礬 土粉末係以8公克/分鐘之進給速率一次噴在該基板上。 • 36 - (33) (33)200415249 該噴槍係在400毫米/秒之速率及在4毫米之節距下移 動，且該電漿功率係25千瓦。一具有島狀突起部份之表 面層係如此形成在該基板上。在如此噴塗之後，該基板係 放入於一加熱爐及在其中於攝氏1,3 0 0度下加熱達1小時 之久。在該熱處理之前，當以鑷子拿起時該表面層剝落， 但在該熱處理之後，其不會剝落，而是堅牢地黏著至該基 板。所完成之樣本係在純水中以超音波洗滌及乾燥，及以 一顯微鏡觀察其表面。在該表面層上發現類似鐘形島狀突 φ 起部份。關於一突起部份之尺寸，該寬度係由1 0至40微 米，及該高度係由4至30微米，且該高度對該寬度之平 均比値係〇.4。該突起部份之數目係1 8 00/平方毫米。如 此以一描圖器測量之修飾基板之表面粗糙度Ra係4微 米。該島狀突起部份之剖面係已拋光及以一偏光顯微鏡觀 察，且在幾乎所有該島狀突起部份之中心部份發現類似一 核心之事物。這證實該噴塗微粒之周邊部份已熔化，但其 中心部份係保持未熔化而產生該島狀突起部份。 φ 比較範例4 一表面層係在與範例1 2相同之條件下形成，然而， 其噴塗功率係3 5千瓦及該預先加熱溫度係攝氏2 5 0度。 以一顯微鏡觀察其表面，且在該表面層上發現平坦之島狀 突起部份。關於一突起部份之尺寸，該寬度係由1 5至80 微米，及該高度係由2至20微米，及該高度對該寬度之 平均比値係0.1。該突起部份之數目係3,5 00/平方毫米。 -37- (34) (34)200415249 如此以一描圖器測量之修飾基板之表面粗糙度Ra係3微 米。該島狀突起部份之剖面係已拋光及以一偏光顯微鏡觀 察，且在大部份該島狀突起部份中未發現任何核心。這意 指該噴塗微粒幾乎完全熔化至其中心以產生該突起部份。 比較範例5 一具有1 4 0微米厚度之連續式熔化噴塗薄膜係在與範 例1 2相同之熱噴塗條件下形成，然而，該礬土粉末供給 數量係3 0公克/分鐘，且該噴塗功率係2 5千瓦。在如此 塗覆之後，該基板係放入於一加熱爐及在其中於攝氏 1,3 00度下加熱達1小時之久。如此加熱，該塗佈薄膜係 變形及其一部份係大幅破裂。 範例1 3 一樣本係在與範例1 2相同之條件下製成，然而，其 噴塗功率係30千瓦，及該預先加熱溫度係攝氏220度， 且使用一具有60微米平均粒徑之礬土粉末。以一顯微鏡 觀察其表面，且在該表面層上發現類似鐘形之島狀突起部 份。關於一突起部份之尺寸，該寬度係由30至100微 米，及該高度係由20至120微米，且該高度對該寬度之 平均比値係1 .〇。該突起部份之數目係3 00/平方毫米。如 此以一描圖器測量之修飾基板之表面粗糙度Ra係3微 米。該島狀突起部份之剖面係已拋光及以一偏光顯微鏡觀 察，且在幾乎所有該島狀突起部份之中心部份發現類似一 -38- (35) (35)200415249 核心之事物。追證實該噴塗微粒之中心部份係保持未熔 化，以產生該島狀突起部份。 範例1 4 一樣本係在與範例1 2相同之條件下製成，然而，使 用一已用砂輪機加工至具有1微米表面粗糙度Ra及- 0.5 畸變之不鏽鋼基板，該噴塗功率係2 7千瓦，該預先加熱 溫度係攝氏200度，及使用一具有30微米平均粒徑之銷 石粉末。以一顯微鏡觀察其表面，且在其表面層上發現類 似鐘形之島狀突起部份。關於一突起部份之尺寸，該寬度 係由15至60微米，及該高度係由6至45微米，且該高 度對該寬度之平均比値係0.5。該突起部份之數目係900/ 平方毫米。如此以一描圖器測量之修飾基板之表面粗糙度 Ra係6微米。該島狀突起部份之剖面係已拋光及以一偏 光顯微鏡觀察，且在幾乎所有該島狀突起部份之中心部份 發現類似一核心之事物。這證實該噴塗微粒之中心部份係 保持未熔化，以產生該島狀突起部份。 範例1 5 在此使用如圖8之電漿噴塗裝置。當作該電漿氣體 82，氬係在50 SLM之流速下導入該裝置。粉末83不會 給入該裝置。該噴灑距離84係100毫米。該噴槍氣體在 400毫米/秒之速率及在4毫米之節距下移動，且一熱電漿 係在20千瓦之功率下形成。於該條件中，一業已預先拋 -39- (36) (36)200415249 光至具有〇·3微米表面粗糙度及- 0.2畸變之不鏽鋼基板85 係預先加熱兩次。緊接在以該電漿預先加熱之後，該預先 加熱基板之溫度係攝氏1 7 0度。一具有4 0微米平均粒徑 之鉬粉末係以1 〇公克/分鐘之進給速率一次噴在該基板 上。該噴槍係在4 0 0毫米/秒之速率及在4毫米之節距下 移動，且該電漿功率係20千瓦。一具有島狀突起部份之 表面層係如此形成在該基板上。在如此噴塗之後，該基板 係放入於一加熱爐及在其中於攝氏600度下加熱達1小時 肇 之久。所加工之樣本係在純水中以超音波洗滌及乾燥，及 以一顯微鏡觀察其表面。在該表面層上發現類似鐘形島狀 突起部份。關於一突起部份之尺寸，該寬度係由3 0至8 0 微米，及該高度係由10至70微米，且該高度對該寬度之 平均比値係0.7。該突起部份之數目係800/平方毫米。如 此以一描圖器測量之修飾基板之表面粗糙度Ra係6微 米。該島狀突起部份之剖面係已拋光及以一偏光顯微鏡觀 察，且在幾乎所有該島狀突起部份之中心部份發現類似一 · 核心之事物。這證實該噴塗微粒之中心部份係保持未熔 化，以產生該島狀突起部份。 比較範例6 一表面層係在與範例1 5相同之條件下形成，然而， 其噴塗功率係30千瓦及該預先加熱溫度係攝氏2 00度。 以一顯微鏡觀察其表面，且在該表面層上發現平坦之島狀 突起部份。關於一突起部份之尺寸，該寬度係由5 0至 -40- (37) (37)200415249 150微米，及該高度係由5至15微米，及該高度對該寬 度之平均比値係〇·1。該突起部份之數目係1，2〇〇/平方毫 米。如此以一描圖器測量之修飾基板之表面粗糙度Ra係 3微米。該島狀突起部份之剖面係已拋光及以一偏光顯微 鏡觀察，且在大部份該島狀突起部份中未發現任何核心。 這意指該噴塗微粒幾乎完全熔化至其中心以產生該突起部 份。 比較範例7 一具有160微米厚度之連續式熔化噴塗薄膜係在與範 例1 5相同之條件下形成，然而，該鉬粉末供.給數量係3 〇 公克/分鐘，且該噴塗功率係20千瓦。 範例1 6 在此使用如圖8之電漿噴塗裝置。當作該電漿氣體 82，氬係在50 SLM之流速下導入該裝置。粉末83不會 φ 給入該裝置。該噴灑距離8 4係8 0毫米。該噴槍氣體在 4 00毫米/秒之速率及在4毫米之節距下移動，且一熱電漿 係在2 5千瓦之功率下形成。於該條件中，一業已預先拋 光及平滑至具有0 · 1微米表面粗糙度之不鏽鋼基板8 5係 預先加熱兩次。緊接在以該電漿預先加熱之後，該預先加 熱基板之溫度係攝氏200度。 一具有30微米平均粒徑、並以重量比百分之2〇之鈷 塗覆、燒結球形微粒之鎢鋼粉末係以1 0公克/分鐘之進給 -41 - (38) (38)200415249 速率一次噴在該基板上。該噴槍係在400毫米/秒之速率 及在4毫米之節距下移動，且該電漿功率係22千瓦。一 具有島狀突起部份之表面層係如此形成在該基板上。在如 此噴塗之後，該基板係放入於一加熱爐及在其中於攝氏 6 0 〇度下加熱達1小時之久。所加工之樣本係在純水中以 超音波洗滌及乾燥，及以一顯微鏡觀察其表面。在該表面 層上發現類似鐘形島狀突起部份。關於一突起部份之尺 寸，該寬度係由30至90微米，及該高度係由I5至90微 着 米，且該高度對該寬度之平均比値係0.8。該突起部份之 數目係600/平方毫米。如此以一描圖器測量之修飾基板之 表面粗糙度Ra係7微米。該島狀突起部份之剖面係已拋 光及以一偏光顯微鏡觀察，且在幾乎所有該島狀突起部份 之中心部份發現類似一核心之事物。這證實該鎢鋼之噴塗 微粒之中心部份係保持未熔化，以產生該島狀突起部份。 範例17 # 這是爲了評估在該樣本上面保有一沉澱之能力。一氮 化矽薄膜係經由在其上面之噴鍍直接形成在範例1 2至1 6 及比較範例4及6之樣本上，且對在該樣本上面保有該薄 膜之能力作測試。特別地是，該噴鍍室係排氣至5x1 (Γ 5 巴之一極端真空，及一矽目標係噴鍍朝向該樣本，以在室 溫下於其上面形成1 〇〇微米厚之氮化矽薄膜。該噴鍍氣體 係氬及氮之混合物，且其壓力係〇. 3巴。在如此塗覆之 後，該樣本係保持在大氣壓力之下達一天，然後在攝氏 -42 - (39) (39)200415249 600度下加熱達1小時之久，且其後冷卻至室溫，及然後 以一顯微鏡檢查。其結果是，範例1 2至1 6之樣本不會剝 落及不會產生微粒，但比較範例4及6之樣本會剝落。 範例1 8 在範例1 2及1 3與比較範例4及5之條件下，用於接 收一形成在其上面之薄膜狀沉澱之電漿淸洗裝置之石英鐘 罩係建造及用於電漿處理中。範例1 2及比較範例5係就 在其中之排氣時間彼此比較。於範例1 2中，抵達該極端 真空所花時間係比較範例5中所花時間之2/3。在另一方 面，於該裝置開始運轉之後，在範例1 2及1 3之鐘罩上所 形成薄膜狀沉澱開始剝落之前所花時間係比該比較範例5 之鐘罩所花時間長至少2倍。 範例1 9 在範例1 4至1 6及比較範例6與7之條件下，用於 PVD裝置而接收在其上面所形成之氮化錫薄膜狀沉澱之上 護罩係建造及用於晶圓形成中。範例1 5及比較範例7係 就在其中之排氣時間彼此比較。於範例1 5中，抵達該極 端真空所花時間係比較範例7中所花時間之一半。在另一 方面，於該裝置開始運轉之後，在範例1 4至1 6之上護罩 上所形成薄膜狀沉澱開始剝落之前所花時間係比該比較範 例6之上護罩所花時間長至少2倍。 -43- (40) (40)200415249 【圖式簡單說明】 圖1係一槪要圖，其顯示本發明之一島狀突起修飾元 件之結構。 圖2係範例1樣本之頂面圖畫，其經由一掃描電子顯 微鏡所拍得。 圖3係範例1樣本之一剖面圖畫，其經由一掃描電子 顯微鏡所拍得。 圖4係一槪要圖，其顯示本發明之一島狀突起修飾元 · 件之結構。 圖5係範例3樣本之頂面圖畫，其經由一掃描電子顯 微鏡所拍得。 圖6係範例3樣本之一剖面圖畫，其經由一掃描電子 顯微鏡所拍得。 圖7係一槪要圖，其顯示本發明之一修飾玻璃元件之 結構。 圖8係一視圖，其顯示一普通電漿噴塗裝置之範例。 · 圖9係一視圖，其顯示一多火炬電漿噴塗裝置之範 例。 圖1 〇係一槪要圖，其顯示本發明之一類似鐘形島狀 突起修飾元件之結構。 圖1 1係一槪要圖，其顯示一類似圓盤島狀突起修飾 元件之結構。 圖1 2係一槪要圖，其顯示本發明之一島狀突起修飾 元件之結構，其中類似鐘形島狀突起部份係形成在一具有 -44 - (41) (41)200415249 負畸變之基板上。 圖1 3係一槪要圖，其顯示本發明之一島狀突起修飾 元件之結構’其中類似鐘形島狀突起部份係形成在一具有 IE畸變之基板上。 圖1 4係—槪要圖，其顯示本發明之一島狀突起修飾 元件之結構’其中類似鐘形島狀突起部份係由一包圍於低 培點材料中之高熔點材料所形成。 圖1 5係一槪要圖，其顯示一用於製造本發明之類似 鐘形島狀突起修飾元件之方法。 [主要元件對照表] 1 0 :基板 1 1 :表面修飾層 1 2 :球形突起部份 4 0 :基板 4 1 :表面修飾層 4 2 :類似鐘形突起部份 7 〇 :基板 7 1 :玻璃噴塗底塗層 7 2 :表面修飾層 8 〇 :陰極 81 :陽極 82 :電漿氣體 8 3 :噴塗粉末（給料噴嘴） (42) (42)200415249 8 4 :噴塗距離 8 5 :基板 8 6 :玻璃噴塗薄膜 8 7 :電源 9 0 :陰極 91 :陽極 92 :電漿氣體（給料噴嘴） 93 :噴塗粉末（給料噴嘴） φ 9 4 :噴塗距離 9 5 :基板 9 6 :玻璃噴塗薄膜 97 :電漿氣體（給料噴嘴） 9 8 :主要電源 9 9 :輔助電源 1 〇 〇 :基板 1 0 1 :半球形類似鐘形島狀突起部份 φ 1 02 :略圓類似鐘形島狀突起部份 1 03 :類似鐘形島狀突起部份之寬度 1 04 :類似鐘形島狀突起部份之高度 1 1 〇 :基板 1 1 1 :類似圓盤島狀突起部份 1 1 2 :類似圓盤島狀突起部份之寬度 1 1 3 :類似圓盤島狀突起部份之高度 ]2 0 :具有負粗糙畸變之基板 -46 - (43) (43)200415249 1 2 1 ·類似鐘形島狀突起部份 130 :具有正粗糙畸變之基板 1 3 1 :類似鐘形島狀突起部份 1 3 2 ··局部噴濺類似鐘形島狀突起部份 1 3 3 :孔隙 1 4 0 :基板 1 4 1 :高熔點材料 142 :低熔點材料 _ 1 4 3 :類似鐘形島狀突起部份 1 5 0 :噴槍 1 5 1 :噴塗火談 152 :噴塗粉末 1 5 3 :飄浮微粒之未熔化部份 1 5 4 :飄浮微粒之熔化部份 1 5 5 :噴塗微粒之未熔化部份所形成之類似鐘形島狀 突起部份之核心 Φ 1 5 6 :噴塗微粒之熔化部份所形成之類似鐘形島狀突 起部份之外皮 1 5 7 :基板 1 5 8 :噴塗距離 - 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