TWI270934B - Laser drilled surfaces for substrate processing chambers - Google Patents

Description

1270934 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明的實施例關於用於處理一基材的基材處理室。 【先前技術】

一基材處理室係用以在一處理氣體中而處理一基材， 以製造例如積體電路及顯示器的電子元件。典型地，該室 包含一密封體壁，其密封住一處理區，其中，引入有一氣 體並可以被激發以形成一電漿。該室可以藉由一化學或物 理氣相沉積，而沉積材料至一基材上，或由基材上姓刻材 料，或用於其他目的。該室同時也包含其他元件，例如一 基材支撐件、一配氣器、及不同類型的屏蔽。於處理基材 時，處理殘留物產生於室中，並被沉積在室内的曝露表面 上，例如室壁及元件上。

然而，當過厚之處理殘留物累積在内部室表面上時， 殘留物經常剝離、落在予以處理的基材上因而將之污染。 而厚殘留濺鍍材累積於曝露之内室表面上係特別是濺鍍製 程中之問題。當表面溫度上升時，造成於累積殘留物與下 層結構間之應力與熱膨脹不配合，厚殘留物可能剝落。於 電漿加強及熱CVD製程中也是一問題，因為CVD沉積物 累積於内部室表面上。因此，室係經常地關閉，以由元件 上清除所累積之殘留物。此室停機時間係在高度競爭之電 子工業中不希望存在的。 為了降低清除週期，内部室表面有時被塗覆以一塗覆 5 1270934 層，其加強製程殘留物（如：藏鍍材料）的黏著力。此一 表面塗覆係說明於例如由林等人所受讓，並申請於 2 0 0 1 年六月二十七曰之美國專利申請第 09/895,8 62號案名為” 具有結構性表面之元件的室及其製造方法”案中，該案係併 入作為參考。雖然此等内表面允許室予以操作於較長期間 並增加製程循環次數而沒有清除，但累積沉積物及下層塗 覆最後由表面上微破裂或剝離。於室中之電漿穿透此等微 破裂及損壞區域，並腐蝕室中之曝露表面。吾人想要製造 具有内表面之室壁及元件，其能忍受較厚之製程殘留物及 增加處理循環次數而不必清除。 元件的製造也造成另一問題，於例如用以供給一氣體 至處理基材的腔室中，或作為基材下方之傳熱氣體的配氣 器。部份配氣器具有很大量之非常細微的出口孔，其具有 很高之深寬比。例如，面向基材的喷氣頭配氣器可以具有 直徑小於0.2 5毫米（約0 · 0 1吋）的孔中，其深寬比至少4。 大量之細微孔均勻喷出處理氣體而流於一基材的整個表面 上，但是，這是很困難製造，特別是由易脆陶瓷材料所製 成之配氣器。傳統用以形成細微孔之機械鑽礼方法經常造 成不均勻大小或不均勻分隔孔、或具有破裂粗緣之孔，並 可能造成在孔旁之區域中之微破裂。當形成於室中之電漿 的帶電氣體物種進入配氣器的孔中，會造成不必要的配氣 器中之發弧或發光放電時，另一問題產生。這些放電可能 腐姓這些孔。因此，需要一方法，以在這些元件中製造細 微孔，同時，也想要製造減少不希望存在之發弧及發光放 6 1270934 電現象的孔。 【發明内容】 於一態樣中，一種用於基材處理室中之元件包含一結 構，其具有一表面而至少部份曝露至室中之電漿，曝露之 表面具有一雷射鑽孔之凹陷的圖案，且該些凹陷係彼此分 隔，每一凹陷具有一開口 、多個側壁、及一底壁。

一種用於基材處理室的組件可以包含多個此等元件。 一類型之組件包含為屏蔽的元件，例如包含一沉積環、蓋 環、上氣體屏蔽及下氣體屏蔽。 該元件可以藉由下述步驟而製造：形成一結構，該結 構具有一至少部份曝露至室中之電漿的表面；將一脈衝雷 射束朝向該結構表面之一位置，以蒸發該結構的一部份， 而在結構中形成一凹陷；及將脈衝雷射束朝向結構表面的 其他位置’以在結構表面中’形成一具分隔之凹陷的圖案。

於另一態樣中，用以配送一處理氣體至一基材處理室 的處理氣體配氣器，包含一密封體；一氣體導管，以提供 一處理氣體至密封體；及多個雷射鑽孔之氣體出口 ，係位 於密封體中，以配送處理氣體進入基材處理室中。至少部 份之氣體出口可以使其成形而包括在密封體内具有一第一 直徑之第一開口 ，及在該室内而具有一第二直徑的一第二 開口 ，第二直徑係小於第一直徑。或者，或另外，至少部 份之氣體出口可以具有圓化邊緣。 本發明之這些特性、態樣及優點可以參考以下說明、 7 1270934 隨附申清專利範圍万附同而* 礼固及附圖而加以了解，附圖例示本發明的 範例。然而，應了 # AA e a .了角午的疋’母一特性可以用於本發明中， 而不只是特定圖的今士 l ^ α的文中’本發明可以包含這些特性的其他 組合 【實施方式】 依據本發明之如第1 Α及1 Β圖所示之處理室1 〇〇的實 施例係用—基材11〇，叾係藉由以㈣發一氣體， 或於一電漿中進行處理，而用以沉積（CVD)材料至基材 1 1 0、>賤鍛（P V D)材料至其士士 1， 土材 1 〇，或由基材11 〇去除（钱刻） 材料。例，一氣體可以被激發，而以離子及中性粒子轟 擊基材110 ’以由基材110濺射蝕刻材料，例如清除及備 製基材1 1 0以供後續處理。於 、处里於一恶樣中，室100可以經由 氧化一下層金屬層，而用以清 /月形成在基材丨丨〇上之自然 氧化物層，使得一後續金屬沉 一 價衣％可以進行，以沉積一 金屬層’其與在基材110上 、 月除下層金屬層作良好的雷 氣接觸。室10 0可以用以由一靶 冤 纪材1 2 1濺鍍材料 110。予以處理之基材110典型為一 暴材 V肢晶圓或—介帝 板，並且，在其上可以有半導體、 所、、 电貝 型半導體材料包括含矽材料，例如，-或‘ 材料。典 ’元素石夕式石々儿人 及砷化鎵。介電材料包含二氧化 ^ y化合物， 卒隹石々由 玻璃（P S G)、麟石夕玻璃（Bp s g)、I化 、 續、嘴石夕 璃。導電材料包含鋁、鋼、矽化鎮、 T E 0 S沉積坡

石夕化欽、功乂L 氮化鈦、及钽/氮化钽。 化鈷、敎/ 1270934 一部份或所有之處理室1 ο 〇可以由金屬或陶瓷材料製 造。可以用以製造處理室 100之金屬包含鋁、陽極處理 鋁、” HAYNES 242”、” AI - 606 1 ”、” SS 3 04”、” SS316”及 INCONEL，其中，陽極處理鋁係為較佳的。適當陶瓷材料 包含石英或銘土。例如，於一範例中，處理室1 0 0包含一 圍繞處理室1 〇 〇之一處理區3 4 0的室壁1 2 0，其係為實質 可滲透R F波長之陶瓷材料所製造，例如石英。室壁120 可以包含室1 0 0之一側壁1 3 0、一底壁1 3 5或一頂板1 4 0。 頂板14 0可以如第1A圖所示之圓頂形，具有多數半徑弧 形，或可以為平坦狀，如第1B圖所示。一外殼15 2係用 以防止在處理室1 0 0外之電場及磁場對室1 0 0的操作產生 干擾。 於第 1B 圖所示之實施例中，室 10 0具有若干元件 410，其包含具有表面195的屏蔽150，而表面195曝露至 室100之内部，用以屏蔽元件或室100的壁面而使其不接 受到電漿、接收形成在電漿中之殘留物 2 5 0、或導引電漿 或濺射物種朝向基材1 1 0或離開基材1 1 〇。屏蔽1 5 0可以 例如包含一圍繞基材1 1 0之環形沉積環3 9 0，以及一圍繞 基材1 1 0之蓋環3 9 1。屏蔽1 5 0可以包含上及下氣體屏蔽 3 9 2、3 9 4，其係分別位在基材1 1 0及支撐件1 6 0旁。屏蔽 1 5 0也可以覆蓋室1 0 0的内壁的一部份，例如一襯墊3 9 5， 其定位在側壁1 3 0或頂板1 4 0之旁。屏蔽1 5 0可以由鋁、 欽、不鏽鋼及氧化銘作成。 用於室1 0 0的一組件為一組元件4 1 0，例如屏蔽1 5 0， 1270934

其包含例如一沉積環 3 9 0、蓋環 3 9 1、及上、下氣體屏蔽 3 9 2、3 9 4，但也可以為一組為熟習於本技藝者所知之其他 元件。該組件大多以包括一或多個偶爾需要替換、修理或 清洗的室元件4 1 0之組合販售。例如，一屏蔽元件之組件， 其可以包含例如沉積環3 9 0及蓋環3 9 1，其可能需要在大 量基板在室中處理後而被經常地清洗。有時，在室元件4 1 0 需要更新前，多至1〇〇或甚至500個基板於室中進行處理。 該組元件亦可以為需要再磨光之元件 4 1 0，例如將處理殘 留物及殘留塗覆去除，並施加一新塗覆於元件4 1 0上。

於本發明之一態樣中，一雷射束鑽孔機3 0 0係用以雷 射鑽孔一凹陷 200之圖案在如第 2圖所示之基材處理室 100的元件410的表面195。元件410的表面195可以曝露 至室100之處理區340中之氣體或電漿。每一凹陷200具 有一開口 230、側壁210、211及一底壁220。元件410於 其表面1 9 5上可以包含一金屬，例如銘、不鏽鋼、氧化I呂 或鈦。例如，元件41 0可以為上述屏蔽1 5 0之一，並特別 有用於包含該組屏蔽的元件。 如第3Α、3Β圖所示，於元件410之表面195中之雷 射鑽孔凹陷 2 0 0改良在電漿中之處理殘留物 2 5 0的附著 力。凹陷2 0 0包含於結構1 9 0中之開口 ，其中可以收集處 理殘留物2 5 0，並且，處理殘留物2 5 0可以穩固地附著至 結構1 9 0。此結構性表面1 9 5提供高程度之處理殘留物2 5 0 的附著力。藉由穩固地附著至這些處理殘留物 2 5 0，結構 性表面1 9 5實質地防止處理殘留物2 5 0由元件 4 1 0上剝 10 1270934 落。於處理殘留物2 5 0及結構1 9 0間之機械固鎖力荜 幾項因素，包含凹陷2 0 0之間隔、凹陷2 0 0的輪廓， 構表面1 9 5的局部曲率。 於一實施例中，凹陷2 0 0的側壁2 1 0、2 1 1係相對 壁220係為傾斜，如於第 4Α及4Β圖所示。例如， 2 1 0 ; 2 1 1可以自結構1 9 0之平面1 9 5傾斜約6 0至約 的角度0。於一實施例中，側壁2 1 0、2 1 1係為傾斜， 凹陷200的尺寸隨著進入凹陷200之深度而增加。凹R 之傾斜侧壁 2 1 0、2 1 1造成於凹陷 2 0 0進入室的開口 中，一具有第一尺寸的剖面，以及，在凹陷200之底壁 具有一第二尺寸的剖面，第二尺寸係大於第一尺寸。ί 第一尺寸可以為至少約2 0微米，而第二尺寸可以為至 3 0微米。 凹陷200也可以具有如第4C圖所示之形狀，其 實線所示，凹陷2 0 0的開口 2 3 0之形狀上實質為圓形 如虛線所示，凹陷2 0 0的底壁2 2 0形狀上可以為實質 甚至橢圓形。此一具有一錐形剖面之楔形凹陷2 0 0允 理殘留物2 5 0填充該等凹陷2 0 0，並保持更強固地附 表面1 9 5上。楔形凹陷2 0 0穩固地將殘留物2 5 0保持 面195，因為殘留物25 0的較大形狀累積於凹陷200 壁2 2 0者並不能容易地通過較小尺寸之開口 2 3 0，因 更能穩固地保持殘留物2 5 0於表面1 9 5上。因此，具 壁之凹陷2 0 0提供較佳之製程殘留物2 5 0的保留情形 於進入凹陷2 0 0之製程殘留物2 5 0會於凹陷2 0 0中固 決於 及結 於底 側壁 85度 使得 ^ 200 230 220， “J如， 少約 中如 ， 而 蛋形 許處 著至 於表 的底 此， 傾斜 0由 化， 1270934 又因為凹陷2 0 0之開口 2 3 0在往凹陷2 0 0之更深處會逐漸 變得更廣，所以，固化的製程殘留物2 5 0則會嵌卡於凹陷 2 00中，如第4Β圖所示。而凹陷200中的固化製程殘留物 2 5 0會與結構1 9 0之表面1 9 5上的殘留物2 5 0強力結合， 因此，亦可牢固地將表面殘留物2 5 0維持在結構1 9 0上。

於一範例中，元件4 1 0的曝露表面1 9 5可以實質完全 地被一凹陷2 0 0之圖案所覆蓋，以形成一結構性表面。該 圖案可以例如包含一均勻分隔陣列的凹陷2 0 0，而凹陷2 0 0 間之間距可以加以選擇，以最佳化由結構性表面1 9 5對處 理殘留物2 5 0的吸附及滯留。例如，若更多處理殘留物2 5 0 收集於表面1 9 5上，則凹陷2 0 0可以更密地分隔於曝露表 面1 9 5上，允許表面1 9 5接收及固持更大量之殘留物2 5 0。

回到第2圖，雷射束鑽孔機3 0 0將一雷射束3 1 0導引 至曝露表面19 5，以蒸發曝露表面19 5的材料，有效地建 立及加深於曝露表面195中之凹陷200。於一實施例中， 雷射束鑽孔機300包含一雷射束產生器320，其產生具有 一強度隨時間調變的脈衝雷射束3 1 0。脈衝雷射束3 1 0使 用峰值脈衝功率（p e a k p u 1 s e ρ 〇 w e r )，以改良材料3 3 5的 蒸發或液化，同時，最小化熱損失，以提供對凹陷2 Ο 0的 形狀之較佳控制。雷射能量連續分解材料3 3 5的分子層， 而不會有過量的熱傳遞至材料。雷射束鑽孔機3 00較佳包 含例如一準分子雷射，其產生紫外線雷射束，具有少於約 3 60奈米的波長，例如約3 5 5奈米。具有波長大於400奈 米的雷射束的使用會造成大量之熱產生進入工件，導致較 12 1270934 差的表面介面形態及可能之微破裂。一適當準分子雷射係 可以例如由美國新罕布夏州之納休艾之Resonetics公司所 購得。

雷射束鑽孔機3 0 0可以藉由改變一或多數峰值脈衝功 率、脈衝持續時間、及脈衝頻率加以控制。脈衝雷射束3 1 0 係操作於一峰值功率位準，係足夠高以去除受到雷射束 3 1 0之材料的想要厚度。例如，為了形成一結構性表面， 脈衝雷射束3 1 0係操作於選定功率位準，足夠高以形成一 凹陷2 0 0，其具有一底壁2 2 0，其終止於結構1 9 0，而不必 鑽穿結構1 9 0的整個厚度。然而，為了形成一凹陷2 0 0， 雷射束功率位準被設定以鑽穿該結構1 9 0的厚度之一孔。 因此，雷射束鑽孔機3 0 0產生一雷射束，其可以在結構1 9 0 之表面上形成凹陷 200 或凹陷 200 —路延伸穿過結構 1 9 0。雷射束鑽孔機3 0 0典型為一高功率，脈衝UV雷射系 統，其能鑽出期望結構的精確孔，並可以被控制以設定直 徑、深度、傾角、錐角，及凹陷2 0 0之邊緣的圓化位準。

雷射束鑽孔機3 00提供一具有高至約1 00的高深寬比 的脈衝雷射束3 1 0以供鑽孔。脈衝雷射束3 1 0係對焦於結 構1 9 0上欲形成孔洞的* ^點，以將在該點的材料措由加熱 至一足夠高溫度，而使該材料轉換至液態及/或氣相。期望 之孔結構形成後，逐脈衝地由此地點移開液態及氣相。例 如，一 UV脈衝準分子雷射可以操作於由約1 0至約3 0奈 秒之脈衝寬度（每一脈衝時間），一由約1 0至約4 0 0瓦之平 均功率位準、及由約1 0 0 Η z至約1 0 0 0 0 Η z的脈衝頻率。於 13 1270934 1 0至3 0奈秒脈衝雷射操作時，材料由固相轉換為氣相係 相當地快速，而使得實際上並沒有熱被傳送至結構1 9 0的 主體。因此，高功率UV脈衝雷射束有效地最小化雷射微 加工處理時熱所影響之結構1 9 0的面積大小，藉以最小化 區域微破裂。

雷射束鑽孔機3 0 0包含光學系統3 3 0，其可以包含一 自動對焦機構（未示出），其決定於脈衝雷射束3 1 0之來源 與結構1 9 0間之距離，並因此，對焦脈衝雷射束3 1 0。例 如，自動對焦機制可以反射來自結構1 9 0的光束並檢測被 反射的光束，以決定至結構1 9 0的表面1 9 5的距離。被檢 測之光束可以例如藉一干涉儀方法加以分析。此自動對焦 機制例如當結構1 9 0之表面1 9 5並不平坦時，藉由更適當 地對焦脈衝雷射束3 1 0，而提供改良之雷射鑽孔。

雷射束鑽孔機3 0 0可以更包含一喷氣源3 4 2，以將一 氣體流3 5 5導向結構1 9 0的鑽孔區域。氣體流3 5 5自被雷 射鑽孔的區域去除蒸發材料 3 3 5，以改良鑽孔的速度及均 勻性，以保護聚焦透鏡3 3 0免受到蒸發之材料影響。該氣 體可以例如包含一惰性氣體。喷氣源3 4 2可以包含一喷嘴 3 4 5，其與結構1 9 0相隔一距離，以對焦及導引氣體流至結 構190上。 予以雷射鑽孔之結構 1 90典型被安裝在一可動平台 上，以允許雷射束鑽孔機3 0 0予以定位在該結構表面之不 同點上，以鑽出凹陷 200。例如，一適當平台可以為 4-5 軸活動系統，其能在X、Υ、Ζ方向中有± 1微米增量運動 14 1270934 及具有±0.5微米之解析度及每秒50mm之最大速度。

製造基材處理室1 〇 〇之元件4 1 0包含形成一結構1 9 0 的啟始步驟。然後藉由導引脈衝雷射束3 1 0至結構1 9 0表 面1 9 5上之一位置，而雷射鑽孔，以蒸發結構1 9 0的一部 份而形成凹陷2 0 0。脈衝雷射束3 1 0導引向結構1 9 0之表 面1 9 5上的另一位置，以蒸發另一部份之結構1 9 0及形成 另一凹陷2 0 0。這些步驟被重覆，以在結構1 9 0之表面1 9 5 中建立凹陷200之圖案。此在結構190之中形成凹陷200 的製程係重覆，直到所曝露表面1 9 5實質被凹陷2 0 0所整 個覆蓋為止◦例如，為了建立如第4A、B圖所示具有斜側 壁2 1 0、2 1 1之凹陷2 0 0，脈衝雷射束3 1 0以入射角0 2、 0 3導向結構1 9 0的表面1 9 5，入射角係被選擇以形成具有 與結構1 9 0之表面1 9 5呈由約6 0至約8 5度之角度0 。例

如，參考第 4 A圖，一第一雷射束3 1 1 a可以被以由約6 0 至8 5度之入射角0 2，被導引至結構1 9 0的表面19 5，以 形成結構1 9 0的側壁2 1 1，然後，如第二雷射束3 1 1 b所示， 以由約9 5至約12 0度的入射角0 3，導引至結構1 9 0的表 面195上，以形成凹陷200之另一斜向側壁210。 參考第1A圖，本發明之另一態樣包含一配氣器2 6 0， 其係用以提供一處理氣體進入室1 0 0之處理區3 4 0，用以 處理基材 1 1 0。於一蝕刻處理中，配氣器2 6 0提供一蝕刻 氣體進入處理區3 4 0中，而於沉積處理中，配氣器2 6 0提 供一沉積氣體。於一濺射蝕刻處理中，蝕刻氣體可以包含 惰性氣體，例如氬或氙，其不會與基材材料作化學反應。 15 1270934 配氣器2 6 0係在氣體被輸送至室1 00内前，連接至收納有 處理氣體的處理氣體源2 8 0。

一般而言，配氣器260包含一密封體125在一空腔126 四周，以在傳送氣體進入處理區3 4 0前，收納及保持來自 氣體源2 8 0之處理氣體。氣體導管2 6 2係用以將處理氣體 由氣體源2 8 0輸送進入密封體1 2 5。密封體1 2 5可以在處 理氣體源2 8 0及處理區3 4 0之間，例如包圍住釋氣喷氣頭 之内空腔的殼體，以釋放氣體於基材1 1 0上。密封體1 2 5 包含一下壁、多個側壁及上壁，其係接合在一起，以界定 一空腔126。密封體125的至少一壁面具有一表面411，其 係曝露於室100之處理區340之環境中。每一壁面均可以 為一分離結構或被製造為一單體結構。密封體1 2 5可以由 I呂、氮化紹、氧化銘、碳化石夕或石英作成。 於密封體125中之多數雷射鑽孔氣體出口 265配送處 理氣體進入室1 〇〇之處理區340。或者，雷射鑽孔氣體出 口 2 6 5係於氣體溝蓋2 6 6中相互間隔設置，以均勻地配送 處理氣體流入室1 〇 〇之處理區3 4 0。例如，密封體1 2 5可 以與處理區340分別設置在氣體溝蓋266的相對側（如圖所 示）。氣體出口 265係定位於氣體溝蓋266中，以在室100 中提供均勻之處理氣體分佈。例如，氣體出口 2 6 5可以定 位在基材1 1 0的周圍，以將處理氣體引入接近基材1 1 0。 配氣器2 6 0可以包含由約1至約2 0 0 0 0個氣體出口 2 6 5。 至少部份之氣體出口 2 6 5係為錐形，以允許處理氣體 進入處理區 340之同時亦可防止處理氣體回到密封體 16 1270934 125。個別氣體出口 265包含一第一開口 ，在密封體 125 内具有第一直徑（dl)，及一第二開口 ，在密封體125外具 有第二直徑（d2)，使得氣體出口 265呈錐形。典型地，第 二直徑（d2)係小於第一直徑（dl)。例如，第二直徑（d2)可以 小於約 1 m m (約0 · 0 4忖），例如約0.2 5 m m (約0 · 0 1叶）；而 第一直徑（d 1 )則小於2 · 5 m m (約0 · 1 0忖），例如約2.3 m m (約 0 · 0 9 口寸）。

形成具有氣體出口 2 6 5之配氣器2 6 0包含形成一結構 2 6 4的啟始步驟，其為密封體1 2 5之至少一部份，並於其 上具有表面4 1 1。例如，結構2 6 4可以為氣體溝蓋2 6 6的 一部份。一脈衝雷射束3 1 0係朝向結構2 64之表面4 1 1， 以雷射鑽孔氣體出口 2 6 5。聚焦雷射束3 1 0之剖面積的幾 何係於雷射鑽孔處理時被設定為第一或第二直徑（d 1、 d2)。雷射束3 1 0的光束尺寸（寬度）可以於雷射鑽孔處理時 加以調整，以形成錐形氣體出口 2 6 5。例如，光束尺寸可 以藉由關閉或開啟光束源前方之孔洞或藉由使光束失焦或 對焦而改變其尺寸以調整之。 錐形氣體出口 265之第二直徑（d2)係足夠小於第一直 徑（dl)，以限制形成於室處理區340中之電漿進入密封體 125。例如，第一直徑（dl)可以至少約1 .3mm及第二直徑（d2) 可以少於約0.3 m m。錐形氣體出口 2 6 5相較於傳統具有階 式孔之孔洞係為有利的，並降低於加工之時及陽極氧化處 理後於孔中之微破裂。 於另一實施例，如第5圖所示，氣體出口 2 6 5具有階 17 1270934 式剖面，氣體出口 265之一部份長度具有第一直徑（dl)及 長度的一部份具有第二直徑（d2)。此階式出口係藉由將結 構190曝露至具有第一直徑的第一雷射束310以到達第一 深度，然後，曝露至具有第二直徑的第二雷射束 3 1 0，以 到達第二深度。 於一較佳實施例中，氣體出口 2 6 5包含一剖面，其係 如第6圖所示係為實質連續變窄。剖面連續及平滑地變窄 (錐形），以允許處理氣體通過氣體出口 2 6 5，而沒有突然 阻礙。此平滑變尖孔洞可以藉由將結構1 9 0曝露至一具有 一光束尺寸之雷射束3 1 0加以製造，該光束尺寸係隨著時 間而在連續降低其直徑，同時，加脈衝及維持定位於結構 1 9 0之一點上。此連續變尖剖面係有利的，因為其並沒有 如階式剖面之尖銳的轉換邊緣，而傾向於製造時發生微破 裂。 氣體出口 265可以更包含一圓化邊緣412，其具有一 平滑剖面，其係在第一（dl)或第二（d2)直徑之周圍。圓化 邊緣4 1 2允許處理氣體平順地流出氣體出口 2 6 5，而沒有 由扭結邊緣所造成之空氣動力阻礙。這允許處理氣體更有 效地進出氣體出口 265。為了完成於第一（dl)或第二直徑 (d2)旁的圓化邊緣 4 1 2，於雷射鑽孔處理時，雷射束 3 1 0 的光束尺寸係由較小調整至略大之尺寸，此調整例如藉由 改變雷射束3 1 0前方之孔徑大小。較佳地，雷射束之圓緣 係在邊緣旁並沒有微破裂。傳統機械鑽孔方法係受限於其 在孔中完成平滑圓化邊緣的能力，同時，機械力經常造成 18 1270934 加工邊緣旁的微破裂，特別是於易脆或非延性材料，例如 陶瓷材料。

使用雷射束以鑽孔在室元件410中之凹陷200圖案或 於配氣器2 6 0中之氣體出口 2 6 5，以提供相較於機械鑽孔 而具有較高精確度及較小之直徑。再者，因為結構 1 9 0、 2 6 4並不與一機械鑽頭接觸，且結構1 9 0、2 6 4並無毛邊， 所以雷射束鑽孔機3 00較耐久並更可靠。因為雷射直徑可 以迅速地改變，所以上述凹陷200或氣體出口 265具有多 個直徑，而使得雷射鑽孔係特別有利的。

回來參考第1A圖，處理室100更包含一或多數質流 控制器（未示出），以控制處理氣體進入室1 〇 〇的流量。一 排氣裝置2 7 0被提供以由室1 0 0排出氣體，例如已使用之 處理氣體。排氣裝置2 7 0可以包含一泵管道（未示出）以接 收氣體、一節流閥（未示出），以控制於室1 〇 〇中之處理氣 體的壓力、及一或多數排氣泵（未示出）。排氣泵可以包含 例如一機械栗或一渴輪栗，例如一 3 5 0 1 / s L e y b ο 1 d渦輪 泵。排氣裝置2 7 0也可以包含一系統，用以自處理氣體而 消減去不想要之氣體。 於室100中之氣體組成及壓力典型藉由在以氬回填室 100至幾毫托耳之壓力前，先將室100之處理區340抽真 空至至少約1 〇_7托耳。於這些壓力下，基材1 1 0可以於室 100内而升高。於一實施例中，處理室100包含一旋钮（未 示出），其可以為一作業員所旋轉，以調整基材11 0於處理 室100中之高度。 19 1270934

或者，處理室1 〇 〇可以更包含一氣體激發器3 3 1，以 激發處理氣體成為電漿。氣體激發器3 3 1耦合能量至處理 室100(如所示）處理區 340中之處理氣體，或耦合至在處 理室1 0 0上游之遠端區域（未示出）之處理氣體。於一範例 中，氣體激發器3 3 1包含一具有一或多數電感線圈3 6 0之 天線3 5 0。電感線圈3 6 0可以相對於處理室1 0 0之中心而 具有圓形對稱。典型地，天線3 5 0包含一或多數螺線管， 係成形並定位以提供強電感通量耦合至處理氣體。當天線 3 5 0定位接近處理室1 0 0之頂板1 4 0時，頂板1 4 0的鄰近 部份可以由介電材料所作成，例如二氧化矽，其可供由天 線3 5 0所射出之電磁輻射（例如RF電源）穿透。一天線 電源3 70例如提供RF電源給天線3 5 0，以典型約 50kHz 至約60MHz之頻率，更典型約400kHz ;及於由約100至 約5 0 0 0瓦之功率位準。一 RF匹配網路（未示出）可以提供， 而用以匹配RF功率至處理氣體的阻抗。於另一範例中， 氣體激發器33 1包含一電極205，以在處理區340中建立 一電場，以激發處理氣體。於此範例中，一電極電源 240 提供電力至電極205，例如由約 50kHz至約 60MHz之頻 率，典型約13.56MHz。或者或另外，氣體激發器331也可 以包含一微波氣體活化器（未示出）。 處理室1 0 0包含一基材支撐件1 6 0以支撐基材1 1 0於 處理室100中。支撐件160可以包含一覆蓋有介電層170 之電極 2 0 5，其具有一基材承接面 1 8 0。一電極電源 2 4 0 提供一直流或交流偏壓（例如RF偏壓）至電極205，以激 20 1270934

發氣體。於電極2 0 5下的是一介電板1 9 1，例如一石英板， 以電氣絕緣電極2 0 5與處理室1 0 0的室壁1 2 0，其部份係 可以電氣接地或浮置或可以相對於電極2 0 5作電氣偏壓。 該電氣偏壓電極2 0 5係藉由激發及加速朝向基材1 1 0之濺 射離子，而提供基材1 1 0進行姓刻。至少一部份導電室壁 1 2 0係較佳為接地，使得一負壓可以相對於接地或浮置室 壁120而維持在基材110上。可選用地，支撐件160可以 更包含靜電吸盤（未示出），其可以靜電夾持基材1 1 〇至支 撐件1 6 0上，或更包含施加至電極2 0 5之一直流電壓，以 產生靜電吸引力。

支撐件160之電極205也可以包含一或多數通道（未示 出）延伸穿過其間，例如一氣體通道（未示出）提供以由熱傳 遞氣體源（未示出）供給熱傳遞氣體至基材承接面1 8 0。典 型為氦之熱傳遞氣體提升於基材1 1 〇及支撐件1 6 0間之熱 傳遞。其他通道（未示出）允許抬舉銷（未示出）延伸穿過電 極 2 0 5，用以為一抬舉機制（未示出）而裝載或卸載基材 1 1 0。處理室1 0 0也可以包含一支撐抬舉機制1 6 2，以將支 撐件1 6 0於處理室1 0 0中升高或降低，以提供或改變基材 1 1 0的處理狀態。 處理室1 0 0也可以包含其他系統，例如，一處理監視 系統（未示出），包含一或多數檢測器（未示出），係用以於 處理室1 0 0的操作時，連續檢測或監視處理狀態，或監視 進行於基材11 〇上之處理。檢測器例如包含但並不限定於 一輻射感應裝置（未示出），例如一光電倍增管或光學檢測 21 1270934 系統；一氣體壓力感應裝置（未示出），例如壓力計，例如 一流體壓強計；一溫度感應裝置（未示出），例如一熱電耦 或RTD ;安培表或伏特計（未示出），以量測施加至室元件 4 1 0之電流及電壓；或其他裝置，其能量測於處理室1 0 0 中之處理狀態並提供一輸出信號，例如一電信號，其相關 於可量測處理狀態而改變。例如，該處理監視系統可以用 以決定一予以處理於基材1 1 0上之層的厚度。

一控制器4 8 0藉由傳送及接收電信號進出各種室元件 及系統，而控制處理室1 0 0的操作。例如，由處理監視系 統所量測之於處理室1 0 0中之處理狀態可以被傳送為電信 號至控制器 4 8 0，然後當信號到達一臨限值時改變處理狀 態。於一實施例中，控制器4 8 0包含一含有電路之電子硬 體，而該電路包含適用以操作處理室100之積體電路。一 般而言，控制器4 8 0係適用以接收資料輸入、執行演繹法、 產生有用之輸出信號、並可以用以檢測來自檢測器及其他 室元件4 1 0之資料信號，並監視或控制於處理室1 0 0中之 處理狀況。例如，於第7圖所示，控制器48 0可以包含（1) 一電腦，其包含中央處理單元5 00 (CPU)，其係以週邊控制 元件而連接至一記憶體系統，（Π)專用積體電路（AS 1C)(未 示出），其操作處理室1〇〇的特定室元件410，及（iii) 一控 制器界面5 06與適當的支援電路。典型中央CPU 5 00包含 PowerPC™ > Pentium™ ^及其他此等處理器。A SIC 係被 設計及預先規劃用以特定工作，例如擷取來自處理室 100 之資料或其他資訊，或用以特定室元件4 1 0的操作。控制 22 1270934

器界面5 0 6板係用於特定信號處理工作，例如，用以處理 來自處理監視系統的信號並提供一資料信號給CPU 500。 典型支援電路包含例如共處理器、時鐘電路、快速緩衝貯 存區、電源、及其他與C P U 5 0 0相通之已知元件。例如， CPU 5 00經常配合一隨機存取記憶體（RAM)5 10、一唯讀記 憶體（未示出）、一軟碟機4 9 1、一硬碟機4 9 2、及其他儲存 裝置一起操作。RAM 5 1 0可以用以儲存於處理實施時之本 發明中之電腦程式碼6 0 0。控制器界面5 0 6將控制器4 8 0 連接至其他室元件，例如氣體激發器33 1。CPU 5 00的輸 出係傳送至一顯示器5 3 0或其他通訊裝置。輸入裝置5 4 0 允許一作業員以輸入資料至控制器 4 8 0，以控制操作或改 變於控制器4 8 0中之軟體。例如，於作業員與電腦系統間 之界面可以為陰極射線管（CRT)監視器（未示出）及一光筆 (未示出）。光筆檢測由CRT監視器所發出之光，並具有一 光感應器於筆的尖端上。為了選擇一特定螢幕或功能，作 業員接觸CRT監視器的指定區域並按下在筆上之按鈕。被 接鱗的區域改變其色彩或顯示出一新選單或螢幕，以確定 於光筆與CRT螢幕間之通訊。其他裝置，例如鍵盤、滑鼠、 或指示通訊裝置也可以用以與控制器4 8 0相通訊。於一實 施例中，係使用兩監視器（未示出），一安裝在清潔室壁面， 供作業員使用，另一安裝在壁面後，供服務技術員使用。 兩監視器（未示出）同時顯示相同訊息，但只有一光筆被致 動。 雖然本發明已經針對某些較佳範例加以相當詳細說 23 1270934 明，但其他範例也是可能的。例如，本發明也可以用於其 他處理室，例如一化學氣相沉積（C V D)處理室或一餘刻 室。處理室1 0 0可以包含為熟習於本技藝者所知之其他等 效架構。例如，處理室1 0 0之一或多數室元件4 1 0可以包 含其他雷射鑽孔特性。因此，隨附之申請專利範圍並不被 限定為於此所述之較佳範例的說明。 【圖式簡單說明】

第1 A圖為依據本發明之一實施例之處理室的示意圖； 第 1 B 圖為依據本發明之另一處理室的各種屏蔽的側視 圖，顯示一沉積環、蓋環及上及下屏蔽，這些元件 均包圍置放在室中之基材支稽件上之基板； 第2圖為於一處理室之元件中之雷射束鑽孔凹陷的剖面側 視圖； 第3 A圖為形成於一處理室中之元件之矩形凹陷的剖面側 視圖；

第3 B圖為第3 A圖之收集沉積材料的凹陷的剖面側視圖； 第4A圖為形成於一處理室之元件中之有角度凹陷的剖面 側視圖； 第4B圖為第4A圖之收集沉積材料的凹陷之剖面側視圖； 第4C圖為第4A圖的凹陷的俯視圖； 第5圖為於配氣器中之步階氣體出口之剖面側視圖； 第6圖為在配氣器中具有梯形剖面之氣體出口的剖面側視 圖。 24 1270934 第7 圖為適用以操作如第 例示意圖。 【元件代表符號簡單說明】 100 處理室 121 靶材 125 密封體 130 側壁 140 頂板 152 外殼 162 支撐件抬舉機制 180 基材承接面 191 介電板 200 凹陷 210 側壁 220 底壁 240 電極電源. 260 配氣器 264 結構 266 氣體溝盖 280 氣體源 3 10 雷射束 3 11b 第二雷射束 330 光學系統/聚焦透 圖所示之室的控制器的實施 基材 室壁 空腔 底壁 屏蔽 支撐件 介電層 結構 表面 電極 側壁 開口 殘留物 氣體導管 氣體出口 氣體排氣裝置 雷射束鑽孔機 第一雷射束 雷射束產生器 25 氣 體 激 發 器 335 材 料 處 理 區 342 噴 氣 源 喷 嘴 350 天 線 氣 體 流 360 電 感 線 圈 天 線 電 源 390 沉 積 環 蓋 環 392 上 氣 體 屏蔽 下 氣 體 屏 蔽 395 襯 墊 元 件 411 表 面 圓 化 邊 緣 480 控 制 器 軟; 碟機 492 硬， 碟' 機 中 央 處 理 〇σ 早 元 506 控 制 器 界面 隨 機 存 取 記 憶體5 3 0 顯 示 器 毕別 入 裝 置 600 電腦程式碼 角’ 度 0 2、 Θ 3 入 射 角 第 直徑 d2 第 直 徑 26

Claims (1)

1270934 十、申請專利範圍： 1. 一種用於一基材處理室的元件，該元件至少包含： 一結構，具有一表面，其係至少部份曝露於該室中， 該表面具有一雷射鑽孔凹陷之圖案，該些凹陷係彼此分 隔，每一該些凹陷具有一開口 、多個側壁、及一底壁。

2.如申請專利範圍第1項所述之元件，其中上述之表面係 實質完全地被該些凹陷所覆蓋。 3 .如申請專利範圍第1項所述之元件，其中上述之凹陷包 含側壁，該些側壁係相對於該表面而為傾斜的。 4 ·如申請專利範圍第3項所述之元件，其中上述之側壁係 相對於該表面而傾斜約6 0度至約8 5度之角度。

5 .如申請專利範圍第1項所述之元件，其中上述之開口具 有一第一尺寸，而該底壁具有一第二尺寸，該第一尺寸 係小於該第二尺寸。 6.如申請專利範圍第1項所述之元件，其中上述之結構為 一屏蔽。 7. —種基材處理室，至少包含：如申請專利範圍第1項所 27 1270934 述之元件，並更包含： (a) —基板支樓件； (b) —配氣器，以提供一氣體進入該室； (c) 一氣體激發器，以激發該氣體；及 (d) —排氣裝置，以將該氣體由該室排出。

8 . —種用於製造一基材處理室之一元件的方法，該方法至 少包含步驟： (a) 形成一結構，該結構具有一至少部份曝露於該室中 之一表面； (b) 將一脈衝雷射束指向該結構之該表面的一位置，以 蒸發該結構的一部份，以在該結構中形成一凹陷；及 (c) 重覆步驟（b)至該結構之該表面上的其他位置，以形 成一凹陷圖案，該些凹陷在該結構之該表面上係彼此分 隔。 9.如申請專利範圍第8項所述之方法，其中上述之步驟（b) 包含將該脈衝雷射束指向該結構的該表面上，以形成具 有一傾斜側壁之該些凹陷。 1 0.如申請專利範圍第8項所述之方法，其中上述之步驟（b) 包含將該脈衝雷射束指向該結構的該表面上，使得該脈 衝雷射束相對於該結構的該表面形成一入射角，且該入 28 1270934 射角呈（i)由約60至約85度角，或（ii)由約95至約120 度角。 1 1 ·如申請專利範圍第8項所述之方法，其中上述之步驟（b) 中，該脈衝雷射係被設定於足夠高之一功率位準，以形 成該些凹陷，且該些凹陷之底壁終止於該結構中。

1 2 .如申請專利範圍第8項所述之方法，其中上述之步驟（b) 係重覆，直到該曝露表面係實質完全地被該些凹陷所覆 蓋為止。

1 3 .如申請專利範圍第8項所述之方法，其中上述之步驟（b) 包含將該脈衝雷射束指向該結構之該表面上，以形成該 些凹陷，該些凹陷包含具有一第一尺寸之一開口 ，以及 具有一第二尺寸之一底壁，且該第一尺寸係小於該第二 尺寸。 1 4. 一種根據申請專利範圍第 8項所述之方法而製造之元 件，其中上述之元件具有形狀而適用為該基材處理室的 一屏蔽。 1 5 · —種處理氣體之配氣器，用以配送一處理氣體進入一基 材處理室，該配氣器至少包含： 29 1270934 (a) —密封體； (b) —氣體導管，用以提供該處理氣體至該密封體；及 (c) 多個雷射鑽孔之氣體出口，該些氣體出口位於該密 封體中，以配送該處理氣體進入該基材處理室中，至少 部份之該些氣體出口包含一第一開口 ，係在該密封體内 而具有一第一直徑，及一第二開口 ，係在該基材處理室 外而具有一第二直徑，該第二直徑係小於該第一直徑。

1 6 .如申請專利範圍第1 5項所述之配氣器，其中上述之氣 體出口包含一實質連續變窄之剖面。 1 7 .如申請專利範圍第1 5項所述之配氣器，其中上述之第 一或第二開口具有圓化邊緣。

1 8 =如申請專利範圍第1 5項所述之配氣器，其中上述之第 二直徑係足夠小於第一直徑，而可以限制形成於該室中 之一電漿進入該密封體。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項所述之配氣器，其中上述之第 二直徑係低於約0.3 mm及該第一直徑係至少約1 . 3 mm。 2 0 .如申請專利範圍第1 5項所述之配氣器，其中上述之密 封體包含鋁、氮化鋁、氧化鋁、碳化矽或石英。 30 1270934 2 1 . —種基材處理室，包含如申請專利範圍第1 5項所述之 配氣器，且該室更包含： (1) 一基材支撐件，面向該配氣器； (2) —氣體激發器，以激發由該配氣器而引入該室中之 該氣體，及 (3) —排氣裝置，以由該室中而排出該氣體。

2 2 . —種形成如申請專利範圍第 1 5項所述之配氣器的方 法，該方法至少包含步驟： (a) 形成一結構，其形成該密封體的至少一部份；及 (b) 將一脈衝雷射束指向該結構的一表面，以雷射鑽孔 該些氣體出口而穿過該表面。

2 3 .如申請專利範圍第2 2項所述之方法，其中上述之步驟 (b)包含將該脈衝雷射束的束尺寸由該第一直徑調整至 該第二直徑，或以相反方式調整。 24.如申請專利範圍第22項所述之方法，其中上述之步驟 (b)包含連續調整該脈衝雷射束的束尺寸，以形成具有實 質連續變窄之一剖面的一氣體出口。 2 5 ·如申請專利範圍第2 2項所述之方法，其中上述之步驟 31 1270934 (b)包含調整該脈衝雷射束的束尺寸以圓化該氣體出口 的邊緣。 2 6 · —種用以配送一處理氣體進入一基材處理室的處理氣 體配氣器，該配氣器至少包含： (a) —密封體； (b) —氣體導管，以提供該處理氣體至該密封體；及

(c) 多個雷射鑽孔之氣體出口，該些氣體出口位於該密 封體中，以配送該處理氣體進入該基材處理室，至少部 份之該些氣體出口具有圓化邊緣。 2 7 .如申請專利範圍第2 6項所述之配氣器，其中上述之氣 體出口包含一第一開口 ，係在該密封體内而具有一第一 直徑，及一第二開口 ，係在該基材處理室内而具有一第 二直徑，該第二直徑係小於該第一直徑。

2 8 .如申請專利範圍第2 6項所述之配氣器，其中上述之氣 體出口包含一剖面，其係實質連續變窄。 2 9 . —種基材處理室，包含如申請專利範圍第2 6項所述之 配氣器，該室更包含： (1) 一基材支撐件，面向該配氣器； (2) —氣體激發器，以激發由該配氣器而引入該室中之 32 1270934 該氣體；及 (3) —排氣裝置，由該室中而排出該氣體。

3 0 . —種用於一基材處理室的組件，該組件至少包含多個元 件，每一該些元件包含一結構，該結構具有一表面，且 該表面係至少部份曝露於該室中，該表面具有一雷射鑽 孔之凹陷的圖案，該些凹陷係彼此分隔，每一該些凹陷 具有一開口、多個側壁及一底壁。 3 1 .如申請專利範圍第3 0項所述之組件，其中上述之表面 係實質完全地被該些凹陷所覆蓋。 3 2 .如申請專利範圍第3 0項所述之組件，其中上述之元件 為屏蔽。

3 3 .如申請專利範圍第3 0項所述之組件，其中上述之元件 包含一沉積環、一蓋環、一上氣體屏蔽、及一下氣體屏 蔽。 3 4 · —種用於一基材處理室的組件，該組件至少包含多個元 件，該些元件包含一沉積環、一蓋環、一上氣體屏蔽及 一下氣體屏蔽，每一該些元件包含一結構，該結構具有 一表面，且該表面係至少部份曝露於該室中，該表面係 33 1270934 實質完全地被雷射鑽孔之凹陷的一圖案所覆蓋，該些凹 陷係彼此分隔，及每一該些凹陷具有一開口 、多個側壁 及一底壁。

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