TW200521265A - Component for vacuum apparatus, production method thereof and apparatus using the same - Google Patents
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Description
200521265 (1) 九、發明說明 [發明所屬之技術領域】 本發明係關於欲用於製造半導體裝置等時使用的成膜 裝置或電漿加工裝置(電漿蝕刻裝置或電漿淸潔裝置)之 真空裝置的組件。用於本發明的真空裝置之組件可防止在 剝離成膜作業或電漿加工作業時黏於該裝置的組件之膜狀 物質時造成的粒子產生,也可顯著地改良該組件對於該裝 置產生的電漿的持久性。 【先前技術】 在用於半導體裝置等產物之物質上進行成膜或電漿加 工之成膜裝置或電漿加工裝置中,會將膜狀物質沈積在用 於此裝置內部的組件上。已知,有時候會依以下的狀態持 續地進行成膜或電漿加工,使經沈積的膜狀物質變得更厚 且終致剝離而在裝置內產生粒子,因而污染裝置的內部及 用於此產物的物質。另外在成膜裝置或電漿加工裝置內部 產生的電漿也會侵蝕該組件的表面,因而引起組件變差及 自彼產生粒子的缺點。因爲此等現象會導致產物基材具變 差的性·質或變差的生產量,所以是嚴重的問題。 爲了降低膜狀物質剝離造成的粒子產生,已知有一種 對組件施行噴砂處理以形成去光澤表面並提高對膜狀物質 的黏著性之方法。舉例來說,已知對鐘形石英罩的內表面 施行噴砂處理以提高飛行於罩內的粒子之黏著性,並對陶 瓷圓柱表面施行噴砂處理以提高沈積於圓柱內之膜狀物質 -5- 200521265 (2) 的黏著性(例如,US Patent 5,4 6 0,6 8 9 )。然而,對石英 玻璃噴砂而形成的粗製表面包括低強度部分及分裂且幾乎 分離的片斷,所以難以沈積或輕易地剝離膜狀物質。 另一方面,也有人揭示在石英玻璃上施行噴砂,然後 利用氫氟酸溶液施行蝕刻處理的方法(例如,.:^-八-8-1 045 4 1 )。然而,對石英玻璃噴砂並利用氫氟酸溶液蝕刻 噴砂面所製得的表面包括可輕易地沈積膜狀物質的部分和 無法輕易地沈積膜狀物質的部分,所以直接在此表面上沈 積時的黏著性並不夠。 爲了改良膜狀物質在該組件上的黏著性,已知先對石 英材料的表面噴砂,然後利用含至少氫氟酸的酸施行蝕刻 處理並使鹼材料與電漿噴槍之間有一控制距離而在此經處 理的鹼材料上施行電漿噴霧(例如,JP-A-200 3 -2 1 2 5 9 8 ) 。然而,儘管此方法可使膜狀物質的黏著性達到一定程度 的改良,但預期仍沒有足夠的效應可忍受長時期使用。 在真空裝置之組件方面,市場上經常都需要可進一步 改良膜狀物質的黏著性,進而長時期以連續的方式執行成 膜或電漿加工之技術。因此,本發明在於提供優異的真空 裝置,例如用於半導體裝置等之基材的成膜裝置或電漿加 工裝置,之組件,該組件對於膜狀物質具有比先前技術更 高的黏著性’並可長時期連續使用。 【發明內容】 經考慮前述情況深入硏究的結果’本發明者發現用於 -6 - 200521265 (3) 真空裝置的組件對於經沈積的膜狀物質具有比先前技術更 好的黏著性,由此實現本發明(第一個發明),該組件包 括在基底材料上的陶瓷熱噴霧膜並含突出狀粒子,該突出 狀粒子係由熱噴霧膜上直徑〇 . 1至5微米的粒子團塊形成 〇 本發明者也發現用於真空裝置的組件對於經沈積的膜 狀物質具有比先前技術更好的黏著性,由此實現本發明( 第二個發明),該組件包括在基底材料上的金屬熱噴霧膜 並含突出狀粒子,該突出狀粒子係由熱噴霧膜上直徑〇 .:[ 至1 〇微米的粒子團塊形成。 本發明者也發現用於真空裝置的組件之特徵爲在基底 材料上形成陶瓷及/或金屬熱噴霧膜,該組件對於經沈積 的膜狀物質具有比先前技術更好的黏著性(第三個發明) ’該熱噴霧膜表面上存在介於20至20,000粒子/平方毫米 之寬度10至300微米、高度4至600微米且平均高/寬比 〇·4或更高的突出狀粒子。 再者,本發明者發現可藉著使熱噴霧粉末與基底材料 碰撞而形成突出狀粒子,或使低熔點的材料環繞著高熔點 材料的方式形成熱噴霧粉末,並在熱噴霧時使低熔點材料 維持於完全熔融的狀態,同時使高熔點材料維持於未熔融 或半熔融的狀態而使該熱噴霧粉末與基底材料碰撞而形成 突出狀粒子。除此之外,本發明者發現可防止利用本發明 的真空裝置之成膜裝置、電漿蝕刻裝置或電漿淸潔裝置中 產生粒子,藉以完成本發明。 -7- 200521265 (4) 【實施方式】 本發明將詳細說明如下。 第一個發明係關於用於真空裝置的組件,其包含在基 底材料上形成的陶瓷熱噴霧膜,其中使直徑0 ·丨至5微米 的粒子之團塊形成的突出狀粒子分散於熱噴霧膜上。個別 粒子直徑小於0 . 1微米並不理想,因爲由個別粒子的團塊 形成之突出狀粒子傾向於具有寬廣的分布,且個別粒子直 徑大於5微米並不理想,因爲突出狀粒子將變得難以藉由 個別粒子的團塊形成。根據這些考量,較佳的粒子直徑係 介於0.2至4.0微米。 第二個發明係關於用於真空裝置的組件,其包含在基 底材料上形成的金屬熱噴霧膜,其中使直徑0」至10微 米的粒子之團塊形成的突出狀粒子分散於熱噴霧膜上。個 別粒子直徑小於0. 1微米並不理想,因爲由個別粒子的團 塊形成之突出狀粒子傾向於具有寬廣的分布,且個別粒子 直徑大於1 〇微米並不理想,因爲突出狀粒子將變得難以 藉由個別粒子的團塊形成。根據這些考量,較佳的粒子直 徑係介於〇 . 2至5.0微米。 粒子直徑係採用特定數量之放大數百倍至數千倍的電 子顯微照片並計算1 〇〇個粒子的直徑(依相同方向)平均 値而獲得,在此操作中,選擇至少1 〇個突出狀粒子並於 該突出狀粒子中選擇1 0或更少粒子以計算平均値。 由粒子的團塊形成之突出狀粒子較佳具有5至1 0 0微 -8- 200521265 (5) 米之平均直徑。小於5微米的突出狀粒子平均直徑供給膜 狀物質插入突出狀粒子底下的空間太小’因而使對於膜狀 物質的黏著性變差。另外超過1 0 0微米的突出狀粒子平均 直徑增加了膜狀物質插入突出狀粒子底下的空間’但變得 不易於完全地環繞突出狀粒子,因而在沈積膜狀物質時產 生不平坦並使對於膜狀物質的黏著性變差。考量前述,突 出狀粒子更佳地具有介於1 〇至6 0微米的平均直徑。 突出狀粒子的直徑係採用特定數量之放大數十倍至數 百倍的電子顯微照片並計算1 0 0個粒子的直徑(依相同方 向)平均値而獲得。 接著由粒子的團塊形成之突出狀粒子較佳以10 0至 20,000粒子/平方毫米的數目存在。小於100粒子/平方毫 米的突出狀粒子平均數目將由於膜狀物質與突出狀粒子的 糾纏而降低黏合頻率,因而降低膜狀物質的黏著性。若突 出狀粒子平均數目大於20,000粒子/平方毫米,突出狀粒 子將相互地重疊而降低黏著性效應。爲達對於膜狀物質有 更強的黏著性之目的,根據先前提到的理由,突出狀粒子 更佳地存在5 00至1 0,000·粒子/平方毫米。 突出狀粒子的數目可如同大小的例子中,採用特定數 量之放大數十倍至數百倍的電子顯微照片並以平均數目的 方式,藉由測量出現在複數個不定區部分的突出狀粒子之 數目而決定。 由熱噴霧膜上的粒子團塊形成的突出狀粒子實施例示 於第1、2及3圖中。此熱噴霧膜係由含5重量%氧化釔的 -9- 200521265 (6) 氧化锆之電漿噴霧形成。第1圖顯示由形成於熱噴霧膜上 的粒子團塊形成之突出狀粒子’而第2圖顯示突出狀粒子 進一步組合在一起的狀態(突出狀粒子重疊在其他突出狀 粒子上的狀態),而第3圖顯示第2圖中以圓圈標示的突 出狀粒子。以此方式可採用適當放大的顯微照片而獲得突 出狀粒子的數目和直徑。 第4圖顯示由熱噴霧膜上的粒子團塊形成的突出狀粒 子之另一實施例。此熱噴霧膜係由鋁粉的高速電漿噴霧形 成。突出狀粒子的數目與直徑可以含氧化釔的氧化鉻之熱 噴霧膜例子之相似方式測定。 以下將說明第三個發明。用於第三個發明的真空裝置 之組件包括在基底材料上的陶瓷及/或金屬熱噴霧膜,且 其特徵爲突出狀粒子出現於熱噴霧膜表面上。 第三個發明的突出狀粒子實施例示於第5圖中。此熱 噴霧膜由氧化鋁的電漿噴霧形成。本發明的突出狀粒子具 有像山的形狀且具有導圓角,以不含銳角部分爲宜。這是 因爲銳角突出形狀在電漿處理時會電漿的電場集中於此銳 角部分上,使其受到選擇性地蝕刻而引發粒子產生。在本 發明中’此等突出可爲各自獨立或由某些粒子的組合形成 。較佳地,在陶瓷熱噴霧膜的例子中,突出狀粒子係由直 徑Q · 1至5微米的粒子團塊形成,而在金屬熱噴霧膜的例 子中’突出狀粒子係由直徑0 · 1至1 〇微米的粒子團塊形 成。 測量第二個發明的突出狀粒子之寬度與高度的實施例 -10- 200521265 (7) 示於第6圖中。關此測量,可使用能觀察影像同時測量寬 度與高度的裝置,例如雷射共焦顯微鏡或掃描式電子顯微 鏡。經過如第5圖所示的影像觀察之後,畫一直線通過突 出狀粒子的頂點,繪出在此直線下的側面高度。然後在由 此獲得的側面上畫底線而決定突出狀粒子的寬度。計算此 線與突出頂點之間的距離而決定另一高度。依此方式計算 各個突出狀粒子的寬度22與高度23,並計算高/寬比。在 測量突出狀粒子時,可採用特定數目之放大數十倍至數百 倍的電子顯微照片並任意地選取1 00個突出狀粒子而獲得 寬度與高度。 現在將要解釋第三個發明中的孔隙度之測量方法。孔 隙度可藉鏡面拋光熱噴霧膜的截面並利用例如掃描式電子 顯微鏡拍得顯微照片而測量。在此操作過程中,可蝕刻熱 噴霧膜的截面以便使晶粒邊界淸晰呈現並方便孔隙度測量 。有時候也會有硏磨物等進入孔隙中,孔隙的內部可利用 化學藥劑加以淸潔。孔隙度可根據放大數十倍至數百倍的 顯微照片,藉由計算熱噴霧膜的全部面積和孔隙面積並以 孔隙面積除以全部面積而計算。在此操作的過程中’取數 張顯微照片以便從中抽取1 〇〇個孔隙。 在第三個發明中,各個突出狀粒子較佳都具有10至 300微米的寬度,4至600微米的寬度。寬度小於1〇微米 且高度小於4微米的小且平之突出將會降低對於沈積物質 的黏著性。另一方面’寬度超過300微米且高度超過600 微米時,不規則的間距變得太大而降低對於沈積膜的黏著 -11 - 200521265 (8) 性並導致易於產生粒子。根據前述,各個突出狀粒子* 0勺A 小包括15至200微米的寬度與10至4〇〇微米的高度’更 佳地20至100微米的寬度與15至200微米的高度。 根據前述每個粒子的大小,突出狀粒子的高/寬比奉交 佳爲0.4或更高。突出狀粒子的高/寬比平均値較佳爲〇· 5 至2.0。小於0.4的値將因爲過於平坦的形狀而使黏著能 力降低,超過2.0的値將因爲過於尖銳的形狀而使黏著能 力降低。因爲此等理由,高/寬比的平均値較佳爲介於0.8 至 1 · 5。 第三個發明中的突出狀粒子以每1平方毫米單位面積 20至20, 〇〇〇個的數目存在,特佳地200至10, 〇〇〇粒子/平 方毫米。數目小於20粒子/平方毫米將會降低對於沈積物 質的黏著性,而數目大於20,000粒子/平方毫米將會導致 突出狀粒子重疊而導致突出效應降低,而刺淚粒子產生。 熱噴霧膜的孔隙度較佳爲1 〇至40%。孔隙度超過 4〇 %將導致熱噴霧膜內的粒子具弱鍵結力,而使熱噴霧膜 變得更易於剝離並造成粒子產生。另一方面,孔隙度小於 1 ’熱噴霧膜將變得較無法剝離,但突出狀粒子傾向於 變得:平坦,而對由沈積膜的黏著性將會降低。基於這些理 由’熱噴霧膜更佳地具有15至35%的孔隙度。 在此情況之下,在前述熱噴霧膜的作用下,換言之在 基底材料與孔隙度1 〇至4 0 %的熱噴霧膜之間,可形成另 一?L隙度不同的熱噴霧膜。此中等熱噴霧膜理想上具有低 於前述熱噴霧膜的孔隙度,因爲熱噴霧膜將變得較無法剝 -12- 200521265 (9) 離,較佳地等於或高於3 %但小於1 0 %。 在第一、第二和第三個發明中,熱噴霧膜的膜厚並沒 有特別的限定,但較佳地5 0至1 5 0 0 0微米。膜厚小於5 0 微米時,包括突出狀粒子的熱噴霧膜可能變成可用以充分 地覆蓋基底材料上的不規則,當膜厚超過微米時, 熱噴霧膜的膜內可能產生應力並可能變得可輕易地剝離。 因爲這些理由,該膜厚更佳爲70至500微米。 在第一、第二和第三個發明中,在用於半導體裝置等 產物基材之成膜、濺鍍或電漿加工裝置所用之真空裝置的 組件中,熱噴霧膜可形成於可能沈積膜狀物質的部分,以 便以前述膜厚覆蓋該部分。 在第一、第二和第三個發明中,基底材料可爲例如玻 璃、鋁、不銹鋼或鈦等金屬,或氧化鋁、氧化鍩或富鈉煌 響岩(miirite )等陶瓷材料之任何材料。突出狀粒子和基 底材料可由相同材料或分別不同的材料形成。基底材料上 可設置底塗層,以便使熱噴霧粉末在基底材料上熔煉良好 以便於突出狀粒子之均勻產生。底塗層的種類、材料或厚 度並沒有特別的限定,例如,可藉由執行與基底材料的相 同材料之電漿熱噴霧膜,或濺鍍或電鍍鎳-鉻合金等而形 成。 構成第三個發明的突出狀粒子之金屬或陶瓷材料可爲 例如Al、Ti、Cu、Mo或W等金屬,或氧化鋁、氧化鉻、 氧化鈦、尖晶石或鉻英石(zircon )之中的任何材料,而 熔點較高的材料可便利在熱噴霧加工過程中的高/寬控制 •13- 200521265 (10) 含第三個發明的突出狀粒子之另一組件具有低熔點材 料環繞著高熔點材料的結構而形成像山的結構。第7圖係 該結構的槪略圖。在基底材料3 0上,形成具有低熔點材 料2環繞者咼熔點材料3 1的結構之突出狀粒子。低溶點 材料3 2及局熔點材料3 1較佳地具有4 0 0 °C或更大的溶點 差距,更佳地1,00(TC或更大。 該結構可藉高熔點材料3 i的高度控制突出狀粒子3 3 的亮度,而形成更具再生性的突出狀粒子。低熔點材料與 局熔點材料結合的實施例包括,在金屬方面,銘與鉬、銅 與鶴’及陶瓷方面,氧化鋁與氧化鉻、堇青石與氧化鋁。 也可結合金屬與陶瓷材料,例如鋁與氮化硼,或鈷與碳化 鶴。 以下當中’將解釋用於第一個發明的真空裝置之組件 的製造方法。 在用作產生直徑0.1至5微米的粒子之陶瓷熱噴霧材 料之原料粉末中,可添加抑制晶粒成長的燒結助劑。存在 燒結助劑可抑制熱噴霧膜的突出狀粒子中的不正常晶粒成 長’同樣地也可抑制由球形粒子的團塊形成的突出狀粒子 之不正常成長,而獲得具有均勻織構的熱噴霧膜。 至於燒結助劑’可使用習知用於作爲原料粉末的陶瓷 物之燒結助劑而沒有限制。例如’在以氧化鉻作爲原料粉 末的k況中’可添加用量1至2 0重量%的氧化鎂、氧化金乙 或氧化鈽充當燒結助劑,而,在以氧化鋁作爲原料粉末的 -14- 200521265 (11) 情況中,可添加用量0.0 5至1 0重量%的氧化鎂。 爲了形成第一個發明的陶瓷熱噴霧膜,最好使用高,钝 度的原料。特佳爲使用99重量%或更高的高純度材料,更 甚者99 ·9重量%或更高。用於熱噴霧的原料粉末可藉由例 如電熔融壓碎法或粉碎法製造,也可使用將微粒燒結至相 對密度80%或更高而形成的球形粉末。 原料粉末較佳地也具有0.1至3微米之平均初始粒子 大小,更佳地0.2至2微米。具有此初始粒子大小的原料 粉末可改良團塊構成的次粒子之均勻性,而使由粒子團塊 形成之本發明的突出狀粒子得以形成。因爲前述的理由, 所以次粒子較佳地具有5至1 00微米之平均粒子大小,更 佳地1 0至6 0微米。 熱噴霧法並沒有特別的限定,且可選自火焰噴霧、電 弧噴霧、爆炸噴霧及電漿噴霧。例如選擇電漿噴霧,電漿 噴霧通常都以氬氣進行,但氫氣可加入氬氣中。添加氫可 提高電漿火焰的溫度,特別是可抑制前端部分的電漿溫度 損失。添加氫較佳地介於1 〇至5 0體積%之間,特佳地2 0 至4 0體積%。 若以電漿噴霧形成陶瓷熱噴霧膜,熱噴霧膜較佳地在 基底材料與電漿噴霧槍之間的距離介於60至130毫米時 進行製造。對陶瓷熱噴霧膜若電漿槍與基底材料之間的距 離小於6 0毫米,將難以得到構成本發明的因素之突出狀 粒子,因爲在基底材料上將拒絕電漿噴霧的粒子。另一方 面,距離超過1 3 〇毫米時,突出狀粒子將呈現過度熔融的 -15- 200521265 (12) 狀態,而降低熱噴霧膜對基底材料的黏著力,最終降低了 膜狀物質的黏著性。 在陶瓷熱噴霧膜形成之後,可在1,0 〇 〇至1,6 〇 〇 t:時 熱處理陶瓷熱噴霧膜。在1,〇 〇 〇 °C或更高時熱處理可降低 陶瓷熱噴霧膜的晶體缺陷,並改良陶瓷熱噴霧膜的耐酸性 。陶瓷熱噴霧膜經改良的耐酸性可避免用於真空裝置的組 件,在成膜裝置或電漿加工裝置中使用過之後,經由酸蝕 刻移除組件上的膜狀物質時陶瓷熱噴霧膜本身的分解,藉 以使該組件可使用複數次。因爲,例如若陶瓷熱噴霧膜由 氧化鋁構成,在1,〇 〇 〇 °C或以上時熱處理將會降低熱噴霧 膜中的γ-氧化鋁含量,所以該熱處理將變得有效。在氧化 鋁以外的材料也可藉由降低晶格缺陷而獲得相似的效應。 另一方面,熱處理溫度超過1,6 0 0 °c時並不理想,例如若 是組件中有裂痕的話。熱處理進行數分鐘至約1 〇小時, 較佳地3 0分鐘至3小時,且較佳地在空氣中或氧氣環境 中執行。 以下,將解釋用於第二個發明的真空裝置之組件的製 造方法。 作爲產生直徑0.1至10微米之金屬熱噴霧材料的原 料粉末並沒有特別的限定並可爲純金屬或合金的粉末,且 較佳地添加抑制晶粒成長的輔助試劑。此輔助試劑的存在 可抑制熱噴霧膜的突出狀粒子之不正常晶粒成長,同樣地 也可抑制由球形粒子團塊形成的突出狀粒子的不正常晶粒 成長,而獲得具有均勻織構的熱噴霧膜。 -16- 200521265 (13) 至於輔助試劑,任何輔助試劑皆可使用而不限於作爲 原料粉末的金屬。舉例來說,若使用鋁充當原料粉末,可 以含量1至5 0重量%的矽、銅、鈦、鎳或鐵作爲輔助試劑 〇 爲了形成本發明的金屬熱噴霧膜,最好使用高純度的 原料。特佳爲使用9 9重量%或更高的高純度材料,更甚者 9 9.9重量%或更高。用於熱噴霧膜的原料粉末可藉由例如 原子化方法、電熔融壓碎法或粉碎法製造。 原料粉末較佳地也可具有〇.1至微米之平均初始 粒子大小,更佳地〇. 2至5微米。具此初始粒子大小的原 料粉末可改良團塊構成之次粒子的不均勻性,而使由粒子 團塊形成之本發明的突出狀粒子得以形成。因爲前述的理 由,次粒子較佳地具有5至1 2 0微米之平均粒子大小,更 佳地1 0至1 0 0微米。 熱噴霧法並沒·有特別的限定,且可選自火焰噴霧、電 弧噴霧、爆炸噴霧及電漿噴霧。例如選擇電漿噴霧,電漿 噴霧較佳地盡可能以較高的速度並盡可能以較低的火焰溫 度進行。以此方式成膜可使得僅金屬粉末的周圍部分稍微 地熔融,而使金屬粉末達到基底材料時引起塑性變形並達 到有效率的成膜。 以下,將解釋用於第三個發明的真空裝置之組件的製 造方法。 在熱噴霧時,可使半熔融狀態的熱噴霧粉末與基底材 料碰撞而製造山形突出狀粒子。在熱噴霧期間可使用例如 -17- 200521265 (14) 電漿噴霧法或高速火焰噴霧法,使熱噴霧粉末變成半熔融 狀態’其中,如第7圖所示,藉由調整熱噴霧粉末、熱噴 霧距離、高速火焰噴霧的火焰強度而使中心附近的粉末呈 未熔融狀態(43 ),而在周圍部分的粉末呈熔融狀態(44 )。若使用陶瓷粉末充.當熱噴霧粉末,可使用電漿噴霧法 以少量噴霧粉末使熱噴霧粉末達到呈半熔融狀態的基底材 料。若使用金屬粉末充當熱噴霧粉末,可以類似的方法使 熱噴霧粉末達到呈半熔融狀態的基底材料,但較佳地使用 電漿噴霧法或高氣體流速的高速火焰噴霧法。以此方式可 使半熔融狀態的粒子與基底材料碰撞,而引發塑性變形並 獲得具適當黏者力的膜。爲了藉由單只保留可輕易地以均 勻方式熔解之熱噴霧粉末的周圍部分之方式而形成具適當 黏著力及高的高/寬比之表面突出,熱噴霧粉末較佳地具 有球形,而經原子化的粉末就可供此目的之用。 另一個含本發明的突出狀粒子之組件可藉由形成低熔 點材料環繞著高熔點材料之熱噴霧粉,並在熱噴霧時以低 熔點材料完全地熔融,同時高熔點材料未熔融或半熔融的 方式使該粉末與基底材料碰撞而製造。 在本發明中’爲了形成基底材料上含足量突出狀粒子 的熱噴霧膜,較佳地進行二次或更多次熱噴霧。 另外爲了獲得粉末的半熔融狀態或爲了獲得低熔點材 料的完全熔融狀態和高熔點材料的未熔融狀態或半熔融狀 態、’熱噴霧條件可根據要使用的熱噴霧粉末而變化且難以 單獨地界定’但熟於此藝之士可藉由重複進行熱噴霧試驗 -18- 200521265 (15) 數次而輕易地決定。 要用於製備突出狀粒子的熱噴霧粉末之平均粒子大小 (次粒子大小)較佳爲5至1 0 0微米,更佳地1 〇至6 0微 米。平均粒子大小小於5微米,將難以均勻地將原料導入 火焰中’因爲原料粉末本身缺乏足夠的流動性。另一方面 ’平均粒子大小超過100微米傾向於造成熱噴霧粒子的不 均勻熔融’因此使製得的突出狀粒子對基底材料的黏著力 變差。爲了製得突出狀粒子的均勻形狀且爲了提高沈積膜 的黏著性’用於熱噴霧的粒子較佳地盡可能具有均勻的粒 子大小。 由前述方法製得之用於第一、第二或第三個發明的真 空裝置之組件可在熱噴霧膜形成之後,利用純水等進行超 音波沖洗然後乾燥。在最後的超音波沖洗之前,可先將用 於真空裝置的組件浸在用於淸潔熱噴霧膜表面的硝酸等弱 酸當中。 本:發明進一步提出利用前述用於真空裝置的組件之成 膜裝置。本發明的成膜裝置並不限於成膜方法,包括CVD (化學氣相沈積)法及濺鍍法。較佳地以用於真空裝置的 組件作爲沈積膜狀物質部分的組件,而非在該裝置中進行 成膜的產物基材。例如該組件可以鐘形罩或屏蔽板的方式 使用。特別是在鎢或鈦之CVD成膜裝置中或在氮化鈦之 濺鍍裝置中,以鐘形罩或屏蔽板的方式使用之用於本發明 的真空裝置之組件並沒有基底材料與突出狀粒子之間的熱 膨脹係數不同而造成的龜裂或剝離,且沒有沈積膜狀物質 -19- 200521265 (16) 剝離造成的粒子產生,因而可提供能長時期連續成膜的裝 置。 另外本發明進一步提出利用前述用於真空裝置的組件 之電漿蝕刻裝置和電漿淸潔裝置。較佳地以用於真空裝置 的組件作爲在該裝置中沈積膜狀物質之部分的組件,或該 組件表面與電漿接觸而傾向於剝離之部分’例如環形夾或 屏蔽板。 電漿蝕刻裝置或電漿淸潔裝置表示利用電漿照射置於 彼內的產物,藉以蝕刻掉或淸潔產物表面之裝置。 沈積膜狀物質的部分表示當電漿照射在電漿蝕刻裝置 中的產物而蝕刻該產物表面時,經蝕刻的物質散播並沈積 在裝置中的部分。在本發明中,藉由電漿蝕刻的部分表示 與電漿接觸而蝕刻的部分,而非裝置中的產物。該裝置經 設計以藉由電漿照射產物而蝕刻該產物的表面,但該電漿 難以僅選擇性地照射該產物,電漿會與裝置中在產物附近 的裝置組件接觸,而蝕刻該組件的表面。在該部分中使用 時,電漿將難以蝕刻本發明的組件而抑制粒子產生。 接著,在電漿淸潔裝置中,沈積薄膜的部分表示利用 電漿淸潔裝置中的電漿照射而進行反向濺鍍或產物表面淸 潔時此淸潔作用淸除的物質散播並沈積在裝置中的部分。 電漿淸潔裝和電漿蝕刻裝皆係利用電漿根據對產物表面相 同的蝕刻原理而進行。在本發明的電漿淸潔過程中的反向 濺鍍部分表示歷經與電漿接觸之反向濺鍍(藉蝕刻淸潔) 的產物以外的部分。該裝置原先係設計成利用電漿照射產 -20- 200521265 (17) 物而淸潔該產物的表面,但難以僅利用該電漿選擇性地照 射產物,電漿也會與在裝置內的產物附近的裝置組件接觸 ,而淸潔該組件的表面。 本發明也提出承載前述突出狀粒子構成的熱噴霧膜之 濺鍍靶。依此方式,當濺鍍粒子散播在靶或背板上時,可 使引發粒子的濺鍍粒子(再沈積粉末)有效地沈積在熱噴 霧膜上。構成熱噴霧膜的材料並沒有特別的限定,但較佳 以用於靶之相同材料構成,以防濺鍍裝置內受到污染。 在濺鍍靶中’較佳使本發明的熱噴霧膜形成於靶表面 的非丨賤鍍部分(非侵軸部分)中。在此例中,本發明的熱 噴霧膜可形成於整個非侵蝕部分或其一部分上,視再沈積 粉末的產生量而定。若再沈積粉末不僅沈積在靶同時還沈 積在背板上的話,本發明的熱噴霧膜也可形成於該背板表 面上。右熱噴霧腠形成於背板上時’構成熱噴霧膜的材料 並沒有特別的限定’但在無氧銅背板上可爲銅、鋁或鈦的 粉末。再者,若再沈積粉末在靶或背板的側面部分形成時 ’本發明的熱噴霧膜也可根據其產生量供於該側面部分。 用於本發明之真空裝置的組件,與先前組件相比,顯 示對於膜狀物質具優異的黏著性,可防止成膜裝置或預淸 潔裝置使用時膜狀物質剝離造成產物的污染,也顯示可長 時期連續使用。 本發明將參照以下的實施例更詳細地說明,但要瞭解 本發明並不限於彼。 -21 - 200521265 (18) 實施例1 在0.5 MPa的壓力之下利用白色氧化鋁 Grit WA#60 對鐘形石英罩的內部噴砂,然後利用純水沖洗並在烘箱中 乾燥。然後利用氬:氫流量比8 0 : 2 0且充電電力3 5千瓦 的電漿熱噴霧對鐘形石英罩內表面進行氧化鉻熱噴霧膜之 形成。至於原料粉末,可使用添加5重量%氧化釔(純度 :9 9.9重量% )之安定化氧化鍩粉末(平均初始粒子大小 :0.2微米,平均粒子大小:5 0微米,純度:9 9.9 % )。 使電漿槍與鐘形石英罩維持7 0毫米的距離。經熱噴霧之 後’在維持於4 0 °C之5重量%硝酸水溶液中浸漬1小時, 然後利用超純水進行超音波沖洗並在淸潔烘箱中乾燥而製 得承載部分安定化氧化鉻的陶瓷熱噴霧膜之鐘形石英罩。 在鐘形石英罩之相同條件作用下,在5平方英寸石英 基底材料上製備氧化锆熱噴霧膜。自基底材料切下樣品並 進行表面的 S EM觀察,確定存在之微細球形粒子構成的 突出狀粒子介於0.2至4.0微米。由任意地自放大200倍 的SEM顯微照片中選取之1〇〇個突出狀粒子提供20微米 之平均大小。另外自1 0張放大200倍的顯微照片測量大 量突出狀粒子爲平均950個粒子/平方毫米。 將前述方法製備的鐘形石英罩裝在預淸潔的裝置中以 供使用。即使自開始使用時算起22 0小時之後該裝置中也 未收集到由膜狀物質剝離產生的粒子。 實施例2 -22- 200521265 (19) 在實施例1之相同條件之下製備在5平方英寸 熱噴霧膜,但是電漿槍與鐘形石英罩之間的距離改 毫米。自基底材料切下樣品並進行表面的SEM觀 定存在之微細球形粒子構成的突出狀粒子介於0 ·2 微米。由任意地自放大2 0 0倍的S E M顯微照片中 1 〇〇個突出狀粒子提供3 2微米之平均大小。另外g 放大200倍的顯微照片測量大量突出狀粒子爲平均 粒子/平方毫米。 將前述方法製備的鐘形石英罩裝在預淸潔的裝 供使用。即使自開始使用時算起2 2 0小時之後該裝 未收集到由膜狀物質剝離產生的粒子。 實施例3 在0.5 MPa的壓力之下利用白色氧化鋁 Grit 對鐘形石英罩的內部噴砂,然後利用純水沖洗並在 乾燥。然後利用氬:氫流量比7 5 : 2 5 ’電漿槍與石 基底材料之間的距離6 5毫米且充電電力3 5千瓦的 噴霧對鐘形石英罩內表面進行氧化鋁熱噴霧膜之形 此電漿噴霧,使用添加1重量%氧化鎂(純度:9 9. % )之氧化鋁粒狀粉末(平均初始粒子大小:〇. 5 平均粒子大小:25微米,純度:99.9% )。經熱噴 ,利用超純水進行超音波沖洗並在淸潔烘箱中乾燥 鐘形石英罩。 在鐘形石英罩之相同條件作用下,在5平方英 氧化銷 成120 察,確 至 3.6 選取之 1 0張 40 0個 置中以 置中也 WA#60 烘箱中 英玻璃 電漿熱 成。關 9重量 微米, 霧之後 而製得 寸石英 -23- 200521265 (20) 基底材料上製備添加氧化鎂的氧化鋁熱噴霧膜。自基底材 料切下樣品並進行表面的S E Μ觀察’確定存在之微細球 形粒子構成的突出狀粒子介於〇 · 5至3 · 5微米。由任意地 自放大150倍的SEM顯微照片中選取之1〇〇個突出狀粒 子提供1 6微米之平均大小。另外自1 〇張放大1 5 0倍的顯 微照片測量大量突出狀粒子爲平均個粒子/平方毫米 〇 將前述方法製備的鐘形石英罩裝在CVD成膜裝置中 以供使用。即使自開始使用時算起1 5 0小時之後該裝置中 也未收集到由膜狀物質剝離產生的粒子。 .實施例4 在實施例3之相同條件之下製備在5平方英寸氧化锆 熱噴霧膜,但是電漿槍與鐘形石英罩之間的距離改成1 2 5 毫米。自基底材料切下樣品並進行表面的S E M觀察’確 定存在之微細球形粒子構成的突出狀粒子介於0.5至3.9 微米。由任意地自放大1 5 0倍的s E Μ顯微照片中選取之 100個突出狀粒子提供22微米之平均大小。另外自10張 放大1 5 0倍的顯微照片測量大量突出狀粒子爲平均8 6 0個 粒子/平方毫米。 將前述方法製備的鐘形石英罩裝在CVD成膜裝置中 以供使用。即使自開始使用時算起1 8 0小時之後該裝置中 也未收集到由膜狀物質剝離產生的粒子。 -24- 200521265 (21) 實施例5 在0.5 MPa的壓力之下利用白色氧化鋁 Grit WA#60 對圈狀環的內表面噴砂,然後利用純水沖洗並在烘箱中乾 燥。然後利用氮氣充當電漿氣體,電漿槍與不銹鋼基底材 料之間的距離7 5毫米且充電電力40千瓦的電漿熱噴霧對 圈狀環內表面進行氧化釔熱噴霧膜之形成。至於原料粉末 ,使用含純度99.9重量%之15重量%氧化鑭粒狀粉末(平 均初始粒子大小:0.3微米,平均粒子大小:3 0微米)的 氧化釔粉末(平均初始粒子大小:〇. 3微米,平均粒子大 小:3 5微米)。經熱噴霧之後,利用超純水進行超音波沖 洗並在淸潔烘箱中乾燥而製得含氧化釔·氧化鑭構成之陶 瓷熱噴霧膜的濺鍍屏蔽物。 在濺鍍屏蔽物之相同條件作用下,在5平方英寸石英 不銹鋼基底材料上製備氧化釔-氧化鑭熱噴霧膜。自基底 材料切下樣品並進行表面的 S EM觀察,確定存在之微細 球形粒子構成的突出狀粒子介於0.3至3.2微米。由任意 地自放大100倍的SEM顯微照片中選取之100個突出狀 粒子提供1 2微米之平均大小。另外自1 〇張放大1 00倍的 顯微照片測量大量突出狀粒子爲平均2200個粒子/平方毫 米。 將前述方法製備的濺鍍屏蔽物裝在濺鍍裝置中以供使 用。即使自開始使用時算起1 4〇小時之後該裝置中也未收 集到由膜狀物質剝離產生的粒子。 200521265 (22) 實施例6 在實施例5之相同條件之下製備在5平方英寸氧化 釔-氧化鑭熱噴霧膜,但是電漿槍與圈狀環之間的距離改 成1 15毫米。自基底材料切下樣品並進行表面的SEM觀 察,確定存在之微細球形粒子構成的突出狀粒子介於〇 . 3 至3.4微米。由任意地自放大1〇〇倍的SEM顯微照片中選 取之1 〇 〇個突出狀粒子提供1 4微米之平均大小。另外自 1 〇張放大1 〇 0倍的顯微照片測量大量突出狀粒子爲平均 1 600個粒子/平方毫米。 將前述方法製備的屏蔽物裝在濺鍍裝置中以供使用。 即使自開始使用時算起1 6 0小時之後該裝置中也未收集到 由膜狀物質剝離產生的粒子。 實施例7 在實施例5之相同條件之下製備在5平方英寸氧化 釔-氧化鑭熱噴霧膜,但是電漿槍與圈狀環之間的距離改 成1 8 0毫米。自基底材料切下樣品並進行表面的S EM觀 察,確定存在之微細球形粒子構成的突出狀粒子介於〇 . 3 至4.8微米。由任意地自放大1 0 0倍的S E Μ顯微照片中選 取之1 〇 〇個突出狀粒子提供2 5微米之平均大小。另外自 1 〇張放大1 〇〇倍的顯微照片測量大量突出狀粒子爲平均 300個粒子/平方毫米。 將前述方法製備的屏蔽物裝在濺鍍裝置中以供使用。 自開始使用之後1 〇〇小時,觀察到裝置中有膜狀物質即將 -26- 200521265 (23) 剝離的情況。 比較實施例1 在0.5 MPa的壓力之下利用白色氧化鋁Grit WA#60 對鐘形石英罩的內部噴砂.,然後利用純水沖洗並在烘箱中 乾燥。然後利用氬:氫流量比7 0 : 3 0且充電電力4 0千瓦 的電漿熱噴霧對鐘形石英罩內表面進行氧化鋁熱噴霧膜之 形成。至於原料粉末,可使用純度99.9%之氧化鋁粒狀粉 末(平均初始粒子大小:0 · 5微米,平均粒子大小:4 5微 米)。使電漿槍與鐘形石英罩維持1 5 0毫米的距離。經熱 噴霧之後’利用超純水進行超音波沖洗並在淸潔烘箱中乾 燥而製得承載高純度氧化鋁之鐘形石英罩。 在鐘形石英罩之相同條件作用下,在5平方英寸石英 基底材料上製備氧化鋁熱噴霧膜。自基底材料切下樣品並 進行表面的SEM觀察。熱噴霧膜表面由熔融良好的薄片 激冷金屬形成’且未觀察到5 · 0微米或更小的微細球形粒 子構成之突出狀粒子。 將前述方法製備的鐘形石英罩裝在預淸潔的裝置中以 供使用。自開始使用之後7 0小時,觀察到該裝置中有膜 狀物質剝離產生的粒子。 比較實施例2 將在比較實施例1之相同條件之下製備的鐘形石英罩 裝在CVD成膜裝置中以供使用。自開始使用之後小時 -27- 200521265 (24) ,觀察到該裝置中有膜狀物質剝離產生的粒子。 實施例8 使用第8圖所示的電漿熱噴霧裝置’配合氬:氫流量 比80: 20充當電漿氣體51、熱噴霧距離54爲100毫米、 熱噴霧槍移動速度6 0 0毫米/秒且間距5毫米,及粉末供 應量 20克/分之平均粒子大小40微米的氧化鋁’以電力 25千瓦進行兩次熱噴霧而形成石英基底材料上含突出狀粒 子的表面層。 將歷經熱噴霧的基底材料切成顯微鏡可觀察的大小, 經超音波沖洗並乾燥之後,在雷射共焦顯微鏡下觀察熱噴 霧膜的表面和截面。熱噴霧膜具有100微米的厚度並顯示 表面層上有山形突出狀粒子存在。表面層的電子顯微照片 如第5圖所示。 測量1 0 0個經任意地選取的突出狀粒子提供每個突出 的寬度10至70微米、高度5至100微米及平均高/寬比 1.2,且突出的數目爲1000個突出/平方毫米。 鏡面修飾熱噴霧膜的截面並拍攝電子顯微照片以進行 孔隙度測量證明孔隙度爲25%。在偏極顯微鏡下觀察突出 狀粒子的拋光截面顯示大部分突出狀粒子都有核心狀部分 ,由此確認熱噴霧粉末係以周圍部分熔融且中心部分保持 未熔融的狀態進行熱噴霧。 比較實施例3 -28- 200521265 (25) 在實施例8的相同條件之下熱噴霧而形成表面 是將熱噴霧電力改成3 5千瓦。將歷經熱噴霧的基 切成顯微鏡可觀察的大小’經超音波沖洗並乾燥之 雷射共焦顯微鏡下觀察熱噴霧膜的表面和截面°熱 具有120微米的厚度並顯示表面層上有山形突出狀 在。測量1 〇 〇個經任意地選取的突出狀粒子提供每 的寬度20至200微米及高度4至100微米,且在 個突出狀粒子中觀察到具高/寬比〇 .·3的平坦粒子。 飾熱噴霧膜的截面並拍攝電子顯微照片以進行孔隙 證明孔隙度爲3 %。在偏極顯微鏡下觀察平坦粒子 截面確認粒子都已經熔到中心部分。 實施例9 在實施例8的相同條件之下形成樣品,但是將 電力改成3 0千瓦並使用平均粒子大小6 0微米的氧 末。將歷經熱噴霧的基底材料切成顯微鏡可觀察的 經超音波沖洗並乾燥之後,在雷射共焦顯微鏡下觀 霧膜的表面和截面。熱噴霧膜具有120微米的厚度 表面層上有山形突出狀粒子存在。測量1 0 0個經任 取的突出狀粒子提供每個突出的寬度1 5至1 〇 〇微 度5至85微米及平均高/寬比0.9,且突出的數目 個突出/平方毫米。鏡面修飾熱噴霧膜的截面並拍 顯微照片以進行孔隙度測量證明孔隙度爲1 8 %。在 微鏡下觀察突出狀粒子的拋光截面顯示大部分突出 層,但 底材料 後,在 噴霧膜 粒子存 個突出 該1〇〇 鏡面修 度測量 的拋光 熱噴霧 化鋁粉 大小, 察熱噴 並顯示 意地選 米、局 爲730 攝電子 偏極顯 狀粒子 -29- 200521265 (26) 都有核心狀部分,由此確認熱噴霧粉末係以周圍部分熔融 且中心部分保持未熔融的狀態進行熱噴霧。 實施例1 〇 在實施例8的相同條件之下形成樣品,但是將熱噴霧 電力改成3 2千瓦並使用平均粒子大小5 0微米的氧化鋁粉 末。然後在實施例8的相同條件之下在由此製備的熱噴霧 膜上製備熱噴霧膜,但是將熱噴霧電力改成20千瓦並使 用平均粒子大小2 5微米的氧化鋁粉末。將歷經熱噴霧的 基底材料切成顯微鏡可觀察的大小,經超音波沖洗並乾燥 之後,在雷射共焦顯微鏡下觀察熱噴霧膜的表面和截面。 熱噴霧膜具有200微米的厚度並顯示表面層上有0.6至 3 · 6微米的微細球形粒子團塊構成的山形突出狀粒子存在 。測量1 〇 〇個經任意地選取的突出狀粒子提供每個突出的 寬度10至65微米、高度6至120微米及平均高/寬比i.6 ,且突出的數目爲1300個突出/平方毫米。鏡面修飾熱噴 霧膜的截面並拍攝電子顯微照片以進行孔隙度測量證日月上 層的孔隙度爲3 2 %,且下層爲8 %。在偏極顯微鏡下觀察 突出狀粒子的拋光截面顯示大部分突出狀粒子都有核心、片犬 部分,由此確認熱噴霧粉末係以周圍部分熔融且中心、@ $ 保持未熔融的狀態進行熱噴霧。 實施例1 1 使用第8圖所示的電漿熱噴霧裝置,配合氬:氮丨荒量 -30- 200521265 (27) 比75: 25充當電漿氣體51、熱噴霧距離54爲100毫米、 熱噴霧槍移動速度5 00毫米/秒且間距5毫米,及粉末供 應量15克/分之平均粒子大小30微米的球形銅粉’以電 力20千瓦進行兩次熱噴霧而形成不銹鋼基底材料上含突 出狀粒子的表面層。 將歷經熱噴霧的基底材料切成顯微鏡可觀察的大小’ 經超音波沖洗並乾燥之後,在雷射共焦顯微鏡下觀察熱噴 霧膜的表面和截面。熱噴霧膜具有100微米的厚度並顯示 表面層上有山形突出狀粒子存在。測量1 0 0個經任意地選 取的突出狀粒子提供每個突出的寬度15至65微米、高度 10至95微米及平均局/寬比1.3’且突出的數目爲1,250 個突出/平方毫米。在偏極顯微鏡下觀察突出狀粒子的拋 光截面顯示大部分突出狀粒子都、有核心狀部分,由此確認 熱噴霧粉末係以周圍部分熔融且中心部分保持未熔融的狀 態進行熱噴霧。 實施例1 2 以實施例8的兩倍氣體流速8 0 S LM使用第8圖所示 的電漿熱噴霧裝置。使用氬:氫流量比9 0 : 1 0充當電漿 氣體51、熱噴霧距離54爲100毫米、熱噴霧槍移動速度 1,0 00毫米/秒且間距5毫米,及粉末供應量1 0克/分之平 均粒子大小65微米的球形鋁粉’以電力70千瓦進行兩次 熱噴霧而形成不銹鋼基底材料上含突出狀粒子的表面層。 將歷經熱噴霧的基底材料切成顯微鏡可觀察的大小’ -31 - 200521265 (28) 經超音波沖洗並乾燥之後,在雷射共焦顯微鏡下觀祭熱噴 霧膜的表面和截面。熱噴霧膜具有150微米的^度並福不 表面層上有2至9微米的微細球形粒子團塊構成之山形突 出狀粒子存在。表面層的電子顯微照片示於第4圖中。測 量1 0 0個經任意地選取的突出狀粒子提供每個突出的覓度 20至80微米、高度25至150微米及平均商/ Λ比1.8’且 突出的數目爲3 2 0個突出/平方毫米。鏡面修飾熱噴霧膜 的截面並拍攝電子顯微照片以進行孔隙度測量證明孔隙度 爲3 0 %。在偏極顯微鏡下觀察突出狀粒子的拋光截面顯示 大部分突出狀粒子都有核心狀部分,由此確認熱噴霧粉末 係以周圍部分稍微地熔融且中心部分保持未熔融的狀態進 行熱噴霧。 比較實施例4 在實施例1 1的相同條件之下熱噴霧而形成表面層’ 但是將熱噴霧電力改成3 5千瓦。將歷經熱噴霧的基底材 料切成顯微鏡可觀察的大小,經超音波沖洗並乾燥之後’ 在雷射共焦顯微鏡下觀察熱噴霧膜的表面和截面。熱噴霧 膜具有110微米的厚度並顯示表面層上有山形突出狀粒子 存在。測量1 0 0個經任意地選取的突出狀粒子提供每個突 出的寬度15至180微米及高度3至70微米,且在該100 個突出狀粒子中觀察到具高/寬比〇 · 2的平坦粒子。鏡面修 飾熱噴霧膜的截面並拍攝電子顯微照片以進行孔隙度測量 證明孔隙度爲8 %。在偏極顯微鏡下觀察平坦粒子的拋光 -32- 200521265 (29) 截面確認粒子都已經熔到中心部分。 實施例1 3 使用第8圖所示的電漿熱噴霧裝置,配合氬:氫流量 比90 : 10充當電漿氣體51、熱噴霧距離54爲80毫米、 熱噴霧槍移動速度4 0 0毫米/秒且間距5毫米’及粉末供 應量1 5克/分之利用比率1 : 1之平均粒子大小3 0微米的 氧化鋁塗覆平均粒子大小3 5微米的安定化氧化銷粉末形 成的粉末,以電力2 5千瓦進行兩次熱噴霧而形成含突出 狀粒子的表面層。 將歷經熱噴霧的基底材料切成顯微鏡可觀察的大小’ 經超音波沖洗並乾燥之後,在雷射共焦顯微鏡下觀察熱噴 霧膜的表面和截面。熱噴霧膜具有1 3 0微米的厚度並顯示 表面層上有山形突出狀粒子存在。測量1 00個經任意地選 取的突出狀粒子提供每個突出的寬度10至90微米、高度 1〇至130微米及平均高/寬比1.2,且突出的數目爲1,350 個突出/平方毫米。鏡面修飾熱噴霧膜的截面並拍攝電子 顯微照片以進行孔隙度測量證明孔隙度爲2 0 %。在偏極顯 微鏡下觀察突出狀粒子的拋光截面顯示大部分突出狀粒子 都有核心狀部分’由此確認熱噴霧粉末係以存在熱噴霧粉 末周圍部分的氧化鋁粉末熔融同時存在熱噴霧粉末中心部 分的氧化锆粉末保持未熔融的狀態進行熱噴霧。 實施例1 4 -33- 200521265 (30) 爲了評估樣品對於沈積物質的黏著性,直接地在實施 例8至1 3及比較實施例3至4的樣品上沈積氮化矽膜。 抽真空至5 X 1(T5 Pa之後,在室溫時形成厚度100微米的 氮化矽膜,使用矽靶並導入氬氣與氮氣的混合物達0.3 P a 的壓力。成膜之後,使環境再返回空氣中,靜置1天,在 6〇〇t時加熱各樣品1小時並在樣品返回室溫之後在顯微 鏡底下檢查。實施例8至1 3中完全未觀察到剝離或粒子 生成,但比較實施例3至4的樣品顯示有的剝離現象。 實施例15 將實施例8至9及比較實施例3之方法製備的鐘形石 英罩裝在CVD成膜裝置中以供使用。在實施例8至9的 方法製備之屏蔽物中,即使自開始使用之後1 6 0小時該裝 置仍未收集到由膜狀物質剝離產生的粒子,但在比較實施 例3的方法製備的屏蔽物中,自開始使用之後70小時可 觀察到由膜狀物質剝離產生的粒子。 實施例1 6 將實施例1 〇至1 3及比較實施例4之方法製備的屏蔽 物裝在濺鍍成膜裝置中以供使用。在實施例1 0至1 3的方 法製備之屏蔽物中,即使自開始使用之後1 5 0小時該裝置 仍未收集到由膜狀物質剝離產生的粒子,但在比較實施例 4的方法製備的屏蔽物中,自開始使用之後6 0小時可觀察 到由膜狀物質剝離產生的粒子。 -34- 200521265 (31) 實施例1 7 使用第8圖所示的電漿熱噴霧裝置,配合氬:氫流量 比95 : 5充當電漿氣體5 1、熱噴霧距離54爲120毫米、 熱噴霧槍移動速度400毫米/秒且間距5毫米,及粉末供 應量20克/分之平均粒子大小30微米的ITO粉末(氧化 銦-1 0重量%氧化錫),以電力2 5千瓦在IΤ Ο IE (氧化錫 :1 0重量% )上進行兩次熱噴霧而形成含突出狀粒子的表 面層。在此操作過程中,ITO靶表面上的侵蝕部分係經遮 蔽而無法熱噴霧,且僅有非侵蝕部分形成ITO熱噴霧膜。 將歷經熱噴霧的靶切成顯微鏡可觀察的大小,經超音 波沖洗並乾燥之後,在雷射共焦顯微鏡下觀察熱噴霧膜的 表面和截面。熱噴霧膜具有130微米的厚度並顯示表面層 上有山形突出狀粒子存在。測量1 〇〇個經任意地選取的突 出狀粒子提供每個突出的寬度至140微米、高度8至 120微米及平均高/寬比0.9,且突出的數目爲1300個突出 /平方毫米。鏡面修飾熱噴霧膜的截面並拍攝電子顯微照 片以進行孔隙度測量證明孔隙度爲24%。在偏極顯微鏡下 觀察突出狀粒子的拋光截面顯示大部分突出狀粒子都有核 心狀部分,由此確認熱噴霧粉末係以周圍部分熔融且中心 部分保持未熔融的狀態進行熱噴霧。 實施例18 使用第8圖所示的電漿熱噴霧裝置,配合氣體流速7 〇 -35- 200521265 (32) SLM之氬:氫流量比90: 10充當電發氣體51、熱噴霧距 離54爲125毫米、熱噴霧槍移動速度300毫米/秒且間距 3毫米,及粉末供應量1 5克/分之平均粒子大小1 5微米的 球形鉻粉,以電力8 0千瓦在鉻靶上進行兩次熱噴霧而形 成含突出狀粒子的表面層。在此操作過程中,鉻靶表面上 的侵蝕部分係經遮蔽而無法熱噴霧’且僅有非侵蝕部分形 成鉻熱噴霧膜。 將歷經熱噴霧的靶切成顯微鏡可觀察的大小’經超音 波沖洗並乾燥之後,在雷射共焦顯微鏡下觀察熱噴霧膜的 表面和截面。熱噴霧膜具有150微米的厚度並顯示表面層 上有0.8至6.7微米的微細球形粒子團塊構成的山形突出 狀粒子存在。測量1 0 0個經任意地選取的突出狀粒子提供 每個突出的寬度12至130微米、高度1〇至140微米及平 均高/寬比1.1,且突出的數目爲800個突出/平方毫米。鏡 面修飾熱噴霧膜的截面並拍攝電子顯微照片以進行孔隙度 測量證明孔隙度爲22%。在偏極顯微鏡下觀察突出狀粒子 的拋光截面顯示大部分突出狀粒子都有核心狀部分,由此 確認熱噴霧粉末係以周圍部分熔融且中心部分保持未熔融 的狀態進行熱噴霧。 實施例1 9 使用第8圖所示的電漿熱噴霧裝置,配合氣體流速9 0 SLM之氬:氫流量比92 : 8充當電漿氣體51、熱噴霧距 離5 4爲1 0 0毫米、熱噴霧槍移動速度4 5 0毫米/秒且間距 -36- 200521265 (33) 3.5毫米,及粉末供應量8克/分之平均粒子大小70微米 的球形鋁粉,以電力7 0千瓦在鋁靶上進行四次熱噴霧而 形成含突出狀粒子的表面層。在此操作過程中,鋁靶表面 上的侵蝕部分係經遮蔽而無法熱噴霧,且僅有非侵蝕部分 形成鋁熱噴霧膜。 接著在鋁粉的相同條件之下,在無氧銅背板的表面與 側面上進行熱噴霧四次,但使用平均粒子大小5 5微米的 銅-鋁混合粉末而形成含突出狀粒子的表面層。 將歷經熱噴霧的靶切成顯微鏡可觀察的大小,經超音 波沖洗並乾燥之後,在雷射共焦顯微鏡下觀察熱噴霧膜的 表面和截面。熱噴霧膜具有180微米的厚度並顯示表面層 上有2.5至1 0微米的微細球形粒子團塊構成的山形突出 狀粒子存在。測量1 0 0個經任意地選取的突出狀粒子提供 每個突出的寬度25至200微米、高度16至130微米及平 均高/寬比0.8,且突出的數目爲280個突出/平方毫米。鏡 面修飾熱噴霧膜的截面並拍攝電子顯微照片以進行孔隙度 測量證明孔隙度爲1 2%。在偏極顯微鏡下觀察突出狀粒子 的拋光截面顯示大部分突出狀粒子都有核心狀部分’ $比匕 確認熱噴霧粉末係以周圍部分熔融且中心部分保胃$ ;熔融 的狀態進行熱噴霧。 實施例2 0 使用可高速噴霧的高速噴霧裝置,配合壓力MPa 的丙烷氣體充當燃料氣體、壓力1 .〇 MPa的氧氣體充當燃 -37- 200521265 (34) 燒氣體、熱噴霧距離爲140毫米、熱噴霧槍移動速度500 毫米/秒且間距5毫米,及粉末供應量1 〇克/分之平均粒子 大小6 0微米的球形鋁粉鋁靶與背板的表面與側面上進行 熱噴霧四次。在此操作的過程中,鋁靶表面上的侵蝕部分 係經遮蔽而無法熱噴霧,且僅有非侵蝕部分形成鋁熱噴霧 膜。 將歷經熱噴霧的靶切成顯微鏡可觀察的大小’經超音 波沖洗並乾燥之後,在雷射共焦顯微鏡下觀察熱噴霧膜的 表面和截面。熱噴霧膜具有200微米的厚度並顯示表面層 上有1 . 4至5.0微米的微細球形粒子團塊構成的山形突出 狀粒子存在。測量1 〇 〇個經任意地選取的突出狀粒子提供 每個突出的寬度20至180微米、高度25至240微米及平 均高/寬比1.6,且突出的數目爲480個突出/平方毫米。鏡 面修飾熱噴霧膜的截面並拍攝電子顯微照片以進行孔隙度 測量證明孔隙度爲20%。在偏極顯微鏡下觀察突出狀粒子 的拋光截面顯示大部分突出狀粒子都有核心狀部分,由此 確認熱噴霧粉末係以周圍部分稍微地熔融且中心部分保持 未熔融的狀態進行熱噴霧。 實施例2 1 將實施例1 7至20製備的靶裝在濺鍍成膜裝置中以供 使用。自開始使用之後1 〇 〇小時的靶表面觀察到再沈積粉 末堅固地沈積於靶表面上,堅固的程度利用徒手都難以剝 離。 -38- 200521265 (35) 比較實施例5 以實施例2 1的相同方式將以實施例1 7之相同方法製 備的ITO靶裝在濺鍍成膜裝置中以供使用,但IT0粉末並 未熱噴於ΙΤΟ靶表面上。自開始使用之後50小時的靶表 面觀察到再沈積粉末自靶的未侵蝕部分剝離下來,且再沈 積的粉末散播在該靶侵蝕部分的四周。 如以上所示及說明之發明的不同變化形式與詳細內容 對於熟於此藝之士而言應更加顯而易見。試圖將該等變化 涵括於後附的申請專利範圍之精神與範圍當中。 本申請案係根據2003年,十月17日提出申請的曰本 專利申請案第2 0 0 3 - 3 5 8 4 7 0號及2 0 0 3年,十月3 1日提出 申請的日本專利申請案第2 0 0 3 - 3 7 2 7 5 5號,其揭示內容係 以其全文倂入本文中以供參考。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明的突出狀粒子實施例之電子顯微 照片圖式。 第2圖係顯示本發明的突出狀粒子實施例之電子顯微 照片圖式。 第3圖係顯示經標示之第2圖的突出狀粒子之電子顯 微照片圖式。 第4圖係顯示實施例1 2中獲得的組件之表面結構圖 式。 -39- 200521265 (36) 第5圖係顯示實施例8中獲得的組件之表面結構圖1 〇 第6圖係顯示本發明的突出狀粒子之寬度與高度的晋 式。 。 第7圖係顯示具有低熔點材料環繞著高熔點材料的# 構之突出狀粒子的圖式。 第8圖係顯示用於真空裝置的組件之製造方法的圖式 ’該組件由本發明的突出狀粒子構成。 第9圖係顯示藉由電漿噴霧而製造用於真空裝置的組 件之方法的圖式’該組件由本發明的突出狀粒子構成。 【主要元件之符號說明】 2 〇 :突出狀粒子 2 1 :側面高度 22 :突出狀粒子的寬度 2 3 :突出狀粒子的高度 3 〇 :基底材料 3 1 :高熔點熱噴霧膜 3 2 :低熔點熱噴霧膜 3 3 :突出狀粒子 4〇 :熱噴霧槍 4 1 :熱噴霧火焰 42 :熱噴霧粉末 43 :飛行熱噴霧粒子的未熔融部分 -40 - 200521265 (37) 44 :飛行熱噴霧粒子的熔融部分 4 5 =由飛行熱噴霧粒子未熔融部分形成的突出狀粒子 核心 46 :由飛行熱噴霧粒子熔融部分形成的突出狀粒子表 皮 50 :陰極 51 ·陽極 5 2 :電漿氣體(供應罐) 5 3 :熱噴霧粉末(供應罐) 5 4 :熱噴霧距離 5 5 :基底材料 5 6 :突出狀粒子層 -41 -
Claims (1)
- 200521265 (1) 十、申請專利範圍 1. 一種用於真空裝置的組件,其包含在基底 形成的陶瓷熱噴霧膜,其中使直徑〇.1至5微米的 團塊形成的突出狀粒子分散於該熱噴霧膜上。 2. —種用於真空.裝置的組件,其包含在基底 形成的金屬熱噴霧膜,其中使直徑〇.1至1 0微米 之團塊形成的突出狀粒子分散於該熱噴霧膜上。 3 . 一種用於真空裝置的組件,其包含形成於 料上的陶瓷及/或金屬熱噴霧膜,其中該熱噴霧膜 存在介於20至20,000粒子/平方毫米之寬度10至 米、高度4至600微米且平均高/寬比〇.4或更高的 粒子,且該熱噴霧膜具有1 〇至4 0 %的孔隙度。 4.如申請專利範圍第3項之用於真空裝置的 其中在該基底材料與該熱噴霧膜之間形成另一與該 膜不同且具有3至1 〇%孔隙度的熱噴霧膜。 5 ·如申請專利範圍第3或4項之用於真空裝 件’其中該突出狀粒子具有0.5至2.0之平均高/寬丨 6 ·如申請專利範圍第3或4項之用於真空裝 件’其中該突出狀粒子具有保持未熔融的中心部分 7.如申請專利範圍第3或4項之用於真空裝 件’其中該突出狀粒子包含不同熔點的材料,並係 點材料環繞著高熔點材料的方式形成。 8 . 種用於真空裝置的組件之製造方法,宜 含半熔融狀態的陶瓷及/或金屬材料之熱噴霧粉末 材料上 粒子之 材料上 的粒子 基底材 表面上 3 0 0微 突出狀 組件, 熱噴霧 置的組 :匕° 置的組 〇 置的組 以低熔 包含使 與基底 -42- 200521265 (2) 材料碰撞而在基底材料表面上形成熱噴霧膜,該熱噴霧膜 包含形成於該熱噴霧膜表面上之介於20至20,000粒子/平 方毫米之寬度10至300微米、高度4至600微米且平均 高/寬比0 · 4或更高的突出狀粒子,且具有1 〇至4 0 %的孔 隙度。 9 · 一種用於真空裝置的組件之製造方法,其包含使 低熔點材料環繞著高熔點材料而形成陶瓷及/或金屬熱噴 霧粉末,以及在熱噴霧時,使該粉末與基底材料在低熔點 材料完全熔融,同時高熔點材料未熔融或半熔融的狀態下 碰撞而在該基底材料表面上形成含突出狀粒子的熱噴霧膜 ’該熱噴霧膜包含介於20至20, 〇〇〇粒子/平方毫米之寬度 10至300微米、高度4至600微米且平均高/寬比〇.4或 更咼的突出狀粒子,且具有1 〇至4 0 %的孔隙度。 1 〇. —種成膜裝置,其以申請專利範圍第丨至6項中 任一項之用於真空裝置的組件運用於p V D方法或C V D方 法中產生的膜狀材料被沈積之部分。 11· 一種電漿蝕刻裝置,其以申請專利範圍第1至3 項中任一項之用於真空裝置的組件運用於電漿蝕刻方法產 生的膜狀材料被沈積或蝕刻之部分。 1 2 . —種電漿淸潔裝置,其以申請專利範圍第1至3 項中任一項之用於真空裝置的組件運用於電漿蝕刻方法產 生的膜狀材料被沈積或纟虫刻之部分。 1 3 . —種濺鍍靶,其係藉著在用於真空裝置的組件構 成之濺鍍材料的非侵蝕部分上形成陶瓷及/或金屬熱噴 -43- 200521265 (3) 霧膜而製得,其中該熱噴霧膜包含介於20至2 0,0 00粒子/ 平方毫米之寬度10至300微米、高度4至600微米且平 均高/寬比0.4或更高的突出狀粒子,且具有10至40%的 孔隙度。 14. 如申請專利範圍第1 3項之濺鍍靶,其中靶材係 黏合於背板上。 15. 如申請專利範圍第1 4項之濺鍍靶,其中該濺鍍 靶的非侵蝕部分係至少一選自背板之靶材非侵蝕部分、表 面部分及側面部分的部分。 -44-
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