TW200417624A - Design of hardware features to facilitate arc-spray coating applications and functions - Google Patents

Description

200417624 玖、 【發 之硬 材泠 【先 般濺 標靶 有效 腔體 已經 材污 可降 片所 【發 含至 渠， 佈層 發明說明： 明所屬之技術領域】 本發明之具體實施例一般係關於製造製造半導體裝置 體的設備與方法。更特定言之，本發明係關於降低基 染的電弧喷塗濺鍍室硬體。 前技術】 濺鍍為將材料層沉積於半導體基材上的一種方法。一 鑛設備包含包圍於濺鍍室内的標靶與基材支撐么座。 包含沉積於基材上的材料。雖然藏鍍已為形成；膜的 技術’但於濺鍍室内壁而非基材上所沉積的材料在當 進行熱循環時，會容易制落產生碎屑或薄μ，尤其是 累積相當量材料的情況下。上述碎屑或薄片會造成基 染。 因此，為了降低此類型污染，需要於製備半導體時， 低因為濺鍍粒子聚集於腔體硬體上時產生的碎屬與薄 導致之基材污染的設備與方法。 明内容】 本發明之具體實施例一般包含濺鍍室。濺鍍室一般包 ^工件，上述工件至少包含一或多個形成於内之溝 上述溝渠可定義電弧喷塗區域。 本發明之具體實施例更包含—於錢鑛室工件上形成塗 上述方法一般包含於工件内形成至少一或多 200417624 個溝渠’上述溝渠疋義喷塗區域之邊界，且使用金屬 塗佈技術將溝渠定義之邊界内區域加以塗佈以將溝渠 到所需厚度。 【實施方式】 第1圖為藏鍵室1〇〇之示意圖。濺鍍室1〇〇 一般 錢鐘室包圍牆102,上述牆體至少包含一與製程氣體源 連接之氣體進口 104’及與排氣幫浦110連接之排氣 108。基材支撐台座112 —般安置於濺鍍室1〇〇的較低 標靶11 4 一般則與傳統相同，安置於或形成為濺鍍室 上部。基材支撐台座—般安置於夾具132上，例 電吸盤（electrostatic chuck)，以將工件或基材122保 基材支撐台座112之表面。基材支撐台座112可更包 支撐112沿放射方向延展且包圍支撐112全體的 134。上述凸緣134支撐沉積環113。因為基材支撐台座 一般難以由濺鑛室1 0 0移除而加以清潔，所以一般會 上述沉積環113，以避免於基材支撐台座112之週邊 沉積。 標靶11 4具有前表面11 6與至少一側表面11 8。 而言，標靶為碟狀，所以具有單一、周圍側表面 118 流電源1 2 0與基材支撐台座11 2具操作上相關性，所 交流電源1 2 0所發出的交流電源訊號，可以藉由基材 台座112與安置於其上的基材122產生操作上的交互f 標靶114藉由絕緣件124，與濺鍍室包圍牆102 噴塗 填充 包含 106 開π 處， 100 如靜 持於 含由 凸緣 112 使用 產生 一般 。交 以由 支撐 g用。 間產 200417624 生絕緣。上述濺鍍室包圍牆1〇2較佳為接地。 由直流電源128，保持負電位（與接地之濺鍍室 相比較）。控制器13〇係可操作式地連接到直流 氣體進口 104、排氣出口 1〇8與交流電源12〇。 操作中，氣體（舉例言之，氬氣）經由氣體i 以控制器130所控制之流速流入濺鍍室1〇〇。 並可藉由調節通過排氣開口 1〇8的速率，控制 力。因此，雖然濺鍍時腔内壓力保持固定，但 充新鮮製程氣體進入濺鍍室1〇〇内。 標靶11 4上所保持之負電位，可將製程氣 漿態。電漿中的離子轟擊標靶114後，會造成 標靶濺出。濺出的標靶原子由標靶114經由直 於基材122。 部分藏出標靶原子，於電漿中會產生散射 集於濺鍍室100的另一表面，上述表面包含標 積環113的側表面118 ^如上所述，未沉積於 標乾原子於此指稱為錢鏡粒子。部分未穩固丨 114側表面118之〉賤鑛粒子，於腔體内產生熱 易剝落產生碎屑或薄片。上述造成碎屑或薄片 可停留於基材122上並造成污染。任何聚华於 上的濺射粒子可能會造成濺鍍室包圍牆1〇2與 的電氣短路。上述電氣短路可造成濺鍍室1〇〇 因此，屏蔽126 —般放置於避免濺射粒子聚集 基材污染源的絕緣件1 2 4與於粒子可能產生碎 標靶11 4藉 包圍牆102 .電源1 2 8、 鱼口 104於 控制器1 3 0 濺鍍室内壓 仍可持續補 體激發為電 標靶原子由 線軌跡沉積 ，之後並聚 靶11 4與沉 表面的濺出 时著於標靶 循環時，容 之濺射粒子 絕緣件124 標靶11 4間 喪失功能。 於可能造成 屑的濺鍍室 200417624 包圍表面1〇2上。 數種方式已用來降低因為濺射粒子由濺鍍室1〇〇硬 剝落產生碎屑或薄片所造成的基材污染。舉例言之，塗 層（如金屬嘴塗塗佈層）可塗敷於濺鍍室1〇〇内的硬體。 述塗料層一般具有粗糙塗面表面，舉例言之，表面粗糙 (RA)為高於約2〇〇微英吋或更高。塗料層一般具有足夠 度以避免濺射粒子產生碎屑。雖然厚度與特定濺射製程 關，一般約150微米到500微米的範圍為足夠塗佈厚度 此外塗佈材料之熱膨脹係數一般與濺射粒子相似。舉例 之，塗佈層可為鋁、鈦或其他金屬。塗佈層的粗糙度可 增加製程腔硬體與聚集其上的濺射粒子間的黏著力。 電弧噴塗為熱噴塗技術，將形狀為粉末、線狀或棒 之材料放入火炬或搶中，之後並加熱到溫度接近材料熔 或更高。所得到的材料之後於氣體流中加速並輸送至欲 行塗佈之平面。一般電弧喷塗製程中，欲沉積材料為兩 具有不同電荷之金屬線，其係經接合以使金屬線兩端頂 橫節面產生電弧。頂端的融熔材料會原子化，並藉由壓 空氣或其他氣體流推至欲塗佈表面以進行塗佈。電弧喷 製程一般可具高沉積逮率，且相對來說成本較低。 但電弧喷塗一般難以控制，導致部分表面上喷塗後 佈層有無法限制噴塗位置，難以控制塗佈之厚度與粗糙 與其他性質之困難。因此需要改進的方法使濺鍍室硬體 有需要之表面粗糙度。 第2圖為包含用於塗佈之第一溝渠200與第二溝 體 料 上 度 厚 有 〇 以 狀 點 進 端 點 縮 塗 塗 度 具 渠 200417624

2 0 1之沉積環1 1 3側面圖。沉積環1 1 3 —般包含延伸圍繞 基材支撐臺座112之邊緣部分202。溝渠200與201需精 準的符合沉積環尺寸，因此可於噴塗多部分時，控制電弧 喷塗與喷塗重現性。第一溝渠200 —般具有内表面203。 内表面203 —般用於界定電弧喷塗塗佈之内限。第二溝渠 2 0 1 —般包含用於界定電弧噴塗塗佈外限之外表面2 0 7與 内表面 205。電弧喷塗可包含任何可提供工件粗糙表面之 金屬塗佈之特定具體實施例，塗佈層之表面粗糙度範圍為 由約700微英吋至約900微英吋。金屬塗佈層可為氧化鋁， 例如於特定具體實施例中，金屬塗佈層為純度至少為 99.5 %之氧化鋁。溝渠200與201 —般包含圓滑表面/周邊， 而非粗糙表面或周邊，藉此使塗佈層附著。工件具有低的 表面公差，例如其他部分間的關鍵距離，據以接受溝渠2 0 0 與2 01之距離與深度所決定之預定塗佈層厚度。例如，塗 佈層厚度一般約為0.001英吋至約0.02 0英吋。於特定具 體實施例中，塗佈層厚度由約0.006英吋到約0.009英吋， 上述厚度一般根據塗佈區域206預先決定，塗佈厚度會根 據塗佈區域206位置而變化。形成溝渠200與201之方法 則已為熟習技藝人士所熟知。 溝渠200與201亦可使用光罩製程以進一步抑制沉積 環11 3上的錯誤喷塗。表面不需喷塗部分，可以於塗佈層 塗敷於硬體後移除之光罩覆蓋。光罩因為工件間的重複 性，故可以輕易覆蓋於溝渠200與201之表面。 雖然本發明之具體實施例基本上為可應用於沉積環， 9 200417624 但任何濺鍍室 1 0 0内之表面亦可以使用本發明。舉例言 之，此處所述之具體實施例，可以用於覆蓋環，腔側壁， 標靶，支撐板或暗區屏蔽。本發明之具體實施例亦可以使 用於傳統上至少包含線圈（未繪出）高密度電漿濺鍍室。 雖以上敘述為針對本發明之具體實施例，但其他與更 進一步之關於本發明實施例可以在不偏離本發明之精神與 以下請求項所確立之範圍前提下實施。

【圖式簡單說明】 為了更清楚了解上述關於本發明之技術特徵，上述關 於對於本發明之更特定敘述的摘要需要參考具體實施例， 所附圖示即為部分實施例。但需注意的是，所附圖示僅為 關於本發明之一般實施例，因為由本發明可以得到其他均 等之具體實施例，故不可因所附圖示而限制本發明之範圍。 第1圖係一濺鍍室之說明。 第2圖係一包括一溝渠以利塗佈之沉積環的側視圖。

【元件代表符號簡單說明】 100 濺鍍室 102 牆 104 氣體進口 106 製程氣體源 108 排氣開口 110 排氣幫浦 10 200417624 112 台座 113 環 114 標靶 116 前表面 118 側表面 122 基材 124 絕緣件 126 屏蔽 12 8 直流電源 130 控制器 132 夾具 134 凸緣 200 溝渠 201 溝渠 202 邊緣部分 203 内表面 205 内表面 207 外表面

Claims (1)

1. 200417624 拾、申請專利範圍： 1. 一種丨賤鍍室，其至少包含： 至少一工件，其具有一或多個溝渠形成其中，該等 溝渠係經設置以定義一具有塗佈層形成其上的電弧喷 塗塗佈區域。

   2 ·如專利申請範圍第1項所述之濺鍍室，其中上述之工件 為一沉積環。 3·如專利申請範圍第2項所述之濺鍍室，其中上述之電弧 喷塗塗佈區域係經設置以使一沉積於其上的塗佈層厚 度約為0.001英吋至約0.020英吋。

   4·如專利申請範圍第2項所述之濺鍍室，其中上述之電弧 喷塗塗佈區域係經設置以使一沉積於其上的塗佈層厚 度約為0.006英吋至約0.009英吋。 5 ·如專利申請範圍第2項所述之濺鍍室，其中上述之沉積 環為由鈦製成。 6.如專利申請範圍第1項所述之濺鍍室，其中上述之工件 為一標靶。 12 200417624 7·如專利申請範圍第1項所述之濺鍍室，其中上述之塗佈 層至少包含氧化鋁。 8.如專利申請範圍第7項所述之錢鍵室，其中上述之塗佈 層可使電弧喷塗塗佈區域之表面粗糙度為約1 5 0微米到 約5 0 0微米。

   9. 一種於一濺鍍室工件上形成一塗佈層的方法，該方法至 少包含： 於該工件中形成一或多個溝渠，該等溝渠可定義一 塗佈區域；以及 使用電弧喷塗於該塗佈區域上形成一塗佈層。 10·如專利申請範圍第9項所述之方法，更包含遮蓋一或多 個溝渠以避免於工件上過度喷塗。 11.如專利申請範圍第9項所述之方法，其中上述之工件為 一沉積環。 1 2.如專利申請範圍第11項所述之方法，其中上述之塗佈 層厚度約為0.001英吋至約0.020英吋。 13.如蓴利申請範圍第11項所述之方法，其中上述之塗佈 13 200417624 層厚度約為0.006英吋至約0.009英吋。 14.如專利申請範圍第11項所述之方法，其中上述一或多 個溝渠更包含一第一溝渠與一第二溝渠，該第一溝渠與 第二溝渠具有一内表面與一外表面。 1 5 .如專利申請範圍第1 4項所述之方法，其中上述之塗佈 層係由該第一溝渠之外表面與第二溝渠之外表面所定 義。 1 6 ·如專利申請範圍第1 4項所述之方法，其中上述之至少 一溝渠之位置傳送至一喷塗機以定義該塗佈區域。 1 7. —種濺鍍室沉積環，其至少包含： 一或多個溝渠形成其中，該等溝渠係經設置以定義 一具有一塗佈層形成其上的電弧喷塗塗佈區域，並使該 塗佈區域之一表面粗糙度約為150微米至約500微米。 1 8 .如專利申請範圍第1 7項所述之濺鍍室沉積環，其中上 述一或多個溝渠至少包含一第一溝渠與一第二溝渠，且 該第一溝渠與第二溝渠至少包含一内表面與一外表面。 1 9 .如專利申請範圍第1 7項所述之濺鍍室沉積環，其中上 14 200417624 述之塗佈層係由該第一溝渠之該外表面與該第二溝渠 之該外表面所定義。 2 0.如專利申請範圍第16項所述之濺鍍室沉積環，其中上 述之至少一溝渠係沿該沉積環之整個圓周延伸。 15 200417624 拾壹、圖式： 第1圖 濺鍍腔1 0 0 牆102 氣體進口 104 製程氣體源106 排氣開口 1 0 8 排氣幫浦11 0 台座112 環113 標靶11 4 前表面116 側表面11 8 基材122 絕緣薄膜124 屏蔽126 直流電源1 2 8 |控制器1 3 0 夾具132 凸緣1 3 4 第2圖 台座112 環113 200417624 凸緣1 3 4 溝渠200 溝渠201 邊緣部分202 内表面2 0 3 内表面205 外表面207