TWI314547B - Methods of roughening a ceramic surface - Google Patents

Description

1314547 捌、發職《明 【發明所属之技術領域】 本發明有關粗縫化陶究表面之方法，用以促進施加於 該陶究上之材料的附著。本發明亦有關使用於半導體處理設 備中包括經粗键化表面之部件。 【先前技術】 在半導體裂置製造φ，物； 中物理鐵4相沉積（PVD)製程常用以 沉積一材料層於基枒。筮,闰_ 黍柯上。第1圖顯不PVD處理室1〇〇之剖面 圖。在PVD製程中，電衆(如氬電毁)係用以由靶材1〇2濺鍍 材料(例如銅或纽)至座落於靜電夾# 1〇6上之半導體基材 104(通常為梦晶圓）的表面 幻衣卸上 /儿積環108位於曝露夾盤 106之上表面上’其延伸超出半導體基材_外緣以隔離沉 積材料而保護夾盤。沉積環1()8通常由例如氧化銘之陶究材 料製成’以使沉積5裏108之線性熱膨脹係數與靜電夹盤1〇6 之氧化鋁表面相同…覆蓋環110環繞沉料1〇8之外緣。 覆蓋環110通常係由金屬（如鈦）製成。 在銅金屬化製程中，一组層通常被沉積在基材104上作 為一濕式層以易於後續銅之沉積。在鈕沉積時（及當一钽質靶 材位於處理室時之處理室暖機操作中），组經濺鐘至沉積環 ⑽以及基材104上。沉積環108之陶资表面經粗链化，以 :沉積之组將附著於沉積環108表面且不會剝落而污染處理 至Lf㈣表“_化通常藉由使用碳切微粒 砂法施行。 4 1314547 在某些位置，需要將建置之钽由沉積環1〇8加以移除， 以免因其數量太多而跨接至鄰近沉積環1〇8之表面，且在金 屬覆蓋環1 10與半導體基材102間建置一電性通路。然而， 鈕對化學蝕刻劑有高度抵抗性而不易以習知方法移除。 請參考第2A圖，提供移除鈕的方式涉及以一犧牲鋁層 204塗佈於陶瓷沉積環2〇2之粗糙面2〇3上。第2b圖顯示當 一钽層開始建置而覆蓋犧牲鋁層2〇4時之陶瓷沉積環粗 链面203。犧牲銘& 2()4可以很容易地連同位於上方之沉積 钽2〇6(未顯示）溶除（例如浸於酸洗槽中）。然而，當鈕層206 於半導體處理操作中漸增時’將拉扯下方之犧牲鋁層2〇4, 而造成犧牲鋁| 204與陶瓷沉積環2〇2表面2〇3脫離，如第 2C圖所示。Λ情況導致鈕層206與鋁層204之剝離。 雖然此失效情形之本質並未能完全得知，初步觀察指出 失效發生在靠近犧牲_ 2G4與陶曼沉積環2〇2間之介面 處且並未深入鋁層。因此咸信該陶瓷之表面性質係失 效之主因。 銘層綱對下方陶究表面2〇3之附著主要取決於陶究母 艘(其影響附著強度)之抗拉強度，與陶曼之表面形態(其影響 表面附著)。已知以鑽石工具研磨而粗糙化陶瓷表面之方法將 瓷表面數微米處產生細微裂痕2〇5，因而減低陶究母體 之抗拉強度且增加陶莞之脆性，當上方之犧牲紹層2〇4施加 作用力於陶究沉積環202表面2〇3時，將使陶竟材料遭受附 著失效情況。可預期伸闲卢 ’ 灭化矽噴砂法處理陶瓷將與鑽石工 具研磨有相同之效應，當砂粒衝擊時更可能會嵌人陶竞表 1314547 面因此’由於拉扯鈕層206與鋁層204離開陶瓷202所用 、力而在陶瓷沉積環202内部產生之應力’預期將進一 步增加細微裂痕205之深度與範圍，如第2C圖所示。 需灰— 一種陶瓷表面之粗糙化方法以促進犧牲鋁層2〇4與 陶瓷^積環202表面203之附著，同時使造成陶瓷表面初始 裂痕或增加其數量之損壞型式減至最低。可充分確立的是在 受應力情況下，一脆性材料表面或外層之尖銳凹角可定為初 始裂痕之位置。 π 【發明内容】 本發明發現一種陶瓷表面之粗糙化方法，其藉由化學 蝕刻、熱蝕刻或使用雷射微加工製程於陶瓷表面（如氧化鋁表 面）形成機械互鎖。本發明之方法產生一能提供與覆蓋犧牲層 (例如銘)間良好附著之有效粗糙化陶£表面，同時使陶究表 面之細微裂痕與損壞降至最低。因為實質上陶竟與其上層（通 常為金屬犧牲層)間並無化學鍵結’本發明方法之功能可增加 陶免表面與犧牲層間之接觸面積，且機械鎖定犧牲層至陶究 表面。 陶瓷表面内之機械互錯诵t茲+ 娜庄頻逋常藉由（但不因而限於）下列 方法形成：1)經由一遮罩使用_仆墨為 尤用化學飯刻劑圖樣化蝕刻陶寰 表面，或2)—熱钱刻製短，式η搞〜t ^ 我牲次3)使用包括光學產生圖樣化光 東之雷射糸統。當需要改進施加於陶竞矣π P + 4 1』充表面上之材料層的闲 著性時，具有機械互鎖之陶^:矣& 頌之阉无表面可用於許多不同用途之半 導體處理設備中。本發明之特定用 疋用途係使用在物理氣相沉賴 1314547 室之沉積環，其中該沉積壤 刻或使用雷射微加工形成之λ纟面具冑由化學㈣、熱蝕 办成·之機械互鎖。 【實施方式】 本文描述藉由化學蝕 程於陶究表面形成機械互/、熱㈣或使用雷射微加工製 方法係用於半導體理室中，μ粗糙化陶究表面之方法。該 表面的附著。為示範本發明，二促：：覆蓋層與其下方之陶究 處理室之使用而描述本發明甲#人參考物理氣相沉積（PVD) 熱蚀刻或雷射微加工所形戍。該㈣表面具有由化學钱刻、 法之代表性製程條件說明^機械互鎖1於施行本發明方 在此詳細說明開端， 請專利範圍中’單數形式 除非文章明顯指明不同含義 ;|丨銘簡 „ 心/主意的是在此說明書及隨附申 該」包括複數表示法 1.陶瓷表面之粗糙化方法 本發明係一種藉由形 ^ .. _ _ ^ 成機械互鎖以粗糙化陶瓷表面4 方法。該陶瓷可以是本技 M ^ib ^ ^ ^ 中已知之任何陶瓷材料，視該致 粗梭化陶瓷表面之特殊是故m 、"!用途而定。用於半導體處理j 中，較佳之陶瓷材料包括礬 篆土、石英、鋁/石英混合物（如| 鋁紅柱石）、氮化鋁 '碳化 &硬、虱化矽及碳化硼（以上為舉合 說明而非限制）。 可使用一化學蚀刻劁钮 J聚程、一熱蝕刻製程或一雷射微办 工製程中之一實施在陶窨矣Z / 你J无表面形成機械互鎖。 7 1314547 第3 A至3 C圖係示範本發明一特定具體實施例，使用 化學钱刻製程在陶瓷表面形成機械互鎖。製程之第一步驟係 在陶瓷表面302上形成一圖樣化遮罩3〇4,如第3A圖所示。 該圖樣化遮罩可為各種形式。包括一共型彈性遮罩之數種選 擇可黏結或夾置於陶瓷表面3〇2; 一密實金屬遮罩緊密配置 至陶瓷表面3 02 ;或為一由金屬移除製程（例如蝕刻）形成開 口之圖樣化薄金屬塗佈層。遮罩3〇4上之開〇可使用電漿蝕 刻製程、雷射微加工製程、習知加工或微影雕刻而形成（以上 係舉例說明而非限制）。 請參考第3 β圖，陶瓷層3 02經圖樣化蝕刻以在陶瓷表 面產生機械互鎖305。如果使用化學独刻以在陶瓷表面3〇2 形成機械互鎖，較佳之蝕刻化學方式將取決於被蝕刻之特定 陶瓷的化學性質’以及所使用之特定遮罩。該化學蝕刻劑通 常為酸性或鹼性溶液，例如1〇〇%硫酸（約攝氏230度）、85% 磷酸（約攝氏350至420度）、比例1 : 1之硫酸/碟酸（約攝氏 270至300度）、10°/。氫氟酸（約攝氏2〇度）、熔融之硫酸钟（約 攝氏650度）、熔融之五氧化二釩（約攝氏900度）、熔融之四 硼酸鈉（約攝氏850至900度）或不含水之氫氧化鉀（約攝氏 335度）。通常須選擇化學蝕刻劑以提供一下切凹陷（undercut) 蝕刻輪廓，如第3 B圖所示。 陶瓷浸泡蝕刻溶液所需之時間取決於特定陶瓷、餘刻 劑溶液型式與濃度’以及機械互鎖之需求尺寸。如果該陶究 係礬土而蝕刻劑係比例1:1之硫酸/磷酸溶液，在約攝氏27〇 度至約3 0 0度溫度而浸泡時間1 〇分鐘至6 0分鐘下，通常可 1314547 提供具有需求輪廓及尺寸之互鎖。 機械互鎖305之尺寸將視形成該互鎖之製程而定。該 製程將經設計以獲得需求量之表面積。當使用濕式化學蝕刻 製程在礬土中形成機械立鎖時，產生之機械互鎖3 05的直徑 A通常為約30微米至約300微米間，更通常為約30微米至 約2 0 0微米間。直徑介於約5 0微米至約1 〇 〇微米間之機械 互鎖，其功能將特別良好。機械互鎖305之深度b通常介於 約1微米至約4〇微米間，而直徑對深度比（A : B)通常介於 約5 : 1至約5 〇 : 1之間。當使用濕式化學蝕刻製程形成機 械互鎖時，相鄰機械互鎖之間隔通常介於約200微米至約700 微米間；更通常為約2〇〇微米至約500微米間。 機械互鎖最好形成具有如第3B圖的下切凹陷輪麻。該 下切凹陷輪廓在陶瓷表面302與後續沉積之犧牲材料層間提 供互鎖及附著性》下切凹陷之程度在室溫下冷卻與收縮後， 應足以在犧牲材料層上產生一機械鎖定。請參考第3C圖， 當使用化學蝕刻製程以形成機械互鎖時，在機械互鎖3〇5之 壁306與陶竟表面307間形成之央_角Θ通常介於約45度至 約87度間。下切凹陷之形狀以及相鄰下切凹陷陶瓷表面之 間隔，在拉伸負荷施加於陶瓷表面與犧牲材料層介面時，可 使其周圍陶瓷結構内產生之合成應力實質上係可壓縮。 請參考第3C圖’當圖樣化姓刻陶瓷至—需求蝕刻深度 元成後，將移除圖樣化遮罩304。移除圖樣化遮罩3〇4時可 視所使用之特定遮罩而施行習知之技藝。 依據本發明一特定具體實施例，一具有高熔點之金屬 1314547 層（如鋼或鎳）經濺鍍至陶瓷表面上使其 50 子度為約〗〇微米至 做米。使用電子束以鑽出穿透金屬塗佈之力，.s也 邱& _ 孔通常亦鑽入 :份陶究層。須注意在遮罩之圖像化製程中不要施加太多能 量，以避免陶瓷產生裂痕。實例中，藉由浸入攝氏85〇至9〇月〇 度間之熔融四硼酸鈉（Na2B4〇7)中約1 〇分錆s的 ，〜0 υ分鐘，將 遗過金屬遮罩層而使陶瓷表面蝕刻出圖樣。 侏接耆藉由將陶 文表面浸入酸洗槽中而使銅遮罩層剝離。例如，可將陶亮表 面在室溫下浸入鹽酸槽中約丨分鐘至約5分鐘而使鋼遮罩層 制離。接著將陶瓷表面以去離子水沖洗清潔。 “ 在另一具體實施例中，一具有高熔點而厚度為約25微 米至250微米之金屬薄片（如銅或鎳）經以遮罩覆蓋且餘刻以 形成許多小開口。該金屬薄片接著經成形以適配至陶瓷表 面。該金屬薄片隨後經塗佈一厚度為約25微米至約125微 米之中間轉變硬焊材料，以使該轉變材料不致填滿金屬薄片 内之孔。適當之中間轉變硬焊材料包括鉬、錳、氧化鉬及銅 之混合物，係由Claes I, Helgesson在"陶瓷與金屬之結合 (第1 1頁，1 968，美國麻州劍橋，波士頓技術出版社）中描 述。經塗佈之金屬薄片隨後適配至陶瓷表面並經烘烤硬焊。 在貫例中’藉由浸入攝氏850至900度間之溶融四硼酸鈉 (^a2B4〇7)中約1〇分鐘至約60分鐘，將可透過金屬遮罩層而 使陶瓷表面蝕刻出圖樣。接著將陶瓷表面浸入酸洗槽中而使 鋼遮罩層剝離。例如，可將陶瓷表面在室溫下浸入鹽酸槽中 、’·勺1分鐘至約5分鐘而使銅遮罩層剝離。接著將陶瓷表面以 去離子水沖洗清潔。 10 1314547 在第三具體貫施例中，一具有高熔點之金屬層（如銅或 鎳）經濺鍍沉積至陶瓷表面以形成厚度為約50微米至250微 米。在該金屬層加工一精細之螺旋或同心之溝槽圖樣且部份 深入陶瓷表面。在實例中’藉由浸入攝氏8 5 0至9 0 〇度間之 熔融四硼酸鈉（Na2B4〇7)中約1〇分鐘至約6〇分鐘，將可透過 金屬遮罩層而使陶瓷表面姓刻出圖樣。接著將陶曼表面浸入 酸洗槽中而使銅遮罩層剝離。例如，可將陶瓷表面在室溫下 浸入鹽酸槽中約1分鐘至約5分鐘而使銅遮罩層剝離。接著 將陶瓷表面以去離子水沖洗清潔。 在又另一具體實施例中’一具有高熔點之金屬層（如銅 或鎳）經濺鍍沉積至陶瓷表面以形成約為2微米至1 〇微米之 厚度。使用具有使電極能依據金屬塗佈層輪廓移動之電極運 動控制系統的放電加工機（EDM) ’將金屬層加工出精細之螺 旋或同心之溝槽圖樣。在實例中，藉由浸入攝氏8 5 0至9 0 0 度間之熔融四硼酸鈉（Na2B4〇7)中約1 〇分鐘至約60分鐘，將 可透過金屬遮罩層而使陶瓷表面蝕刻出圖樣。接著將陶曼表 面浸入酸洗槽中而使銅遮罩層剝離。例如，可將陶究表面在 室溫下浸入鹽酸槽中約1分鐘至約5分鐘而使鋼遮罩層制 離。接著將陶瓷表面以去離子水沖洗清潔。 上述金屬遮罩/化學钱刻製程之具體實施例也可以使 用銅以外之遮罩金屬，以及四硼酸鈉以外之蝕刻劑，其限制 條件在於所選擇之遮罩金屬與化學蝕刻劑，能使該金屬足以 抵抗特定化學蝕刻劑之蝕刻，而施行需求之遮罩功能。在任 何情況下，該遮罩必須能從陶瓷表面完全移除，或必須與該 1314547 陶瓷表面紋理的辑令县 町特疋最終用途相容。例如，在生產用於半導 體處理室之部件睹，+甘& , ^ 在某些情況下使用銅並不符合需求，因 為在處理室内4j ia t , 現之殘餘銅將對在處理室内施行之半導體 製造過程有負面之影響。 二 在本毛明另一具體實施例中，熱蝕刻製程將用以在陶 :表面形成機械互鎖。熱蝕刻可用以構成如礬土、碳化矽及 技鋁等（作為實例而不限於此）等任何多晶系陶瓷紋理。在 ’’、、蝕刻時在陶瓷表面處之部份結合劑(各種結合劑之實例如 曰匕夕氧化鈣及氧化鎂）經部份移除，而露出陶瓷表面之 n ”Ό合劑通常具有比陶瓷高之蒸氣壓，當陶瓷曝露 在比陶ή結溫度略低之溫度時，將造成心表面之結合劑 揮發而離開陶瓷表面。通常係在低於燒結溫度約攝氏2〇〇度 至約500度之溫度下施行熱蝕刻約2〇分鐘至約6小時之間。 例如礬土之熱蝕刻通常係在介於攝氏約1 2 $ 〇度至約1 $⑽ 度之溫度下施行約30分鐘至約4 5小時之間。時間長短係依 實驗決疋’以便使礬土晶體仍然鍵結在陶曼表面上，而裂縫 將產生在晶體之晶粒間。 為求擴大接觸範圍而避免陶究產生細微裂痕，所移走 之結合劑量應少於被姓刻之特定陶究平均晶粒尺寸之5〇%。 例如當陶竞為礬土時，以平均晶粒尺寸為約6微米至約1〇 微米’移走結合劑之深度應不大於约2微米至約5微米。請 參考第4圖’熱勉刻導致溝槽4〇2形成於陶究表面楊之晶 粒邊界。形成之圖樣係經蝕刻之特定陶究 陶瓷内溝槽或表皮間之間隔大體上等於陶 的晶粒結構加工 竞之晶粒尺寸。 12 1314547 在熱钱刻後’陶瓷表面可使用超音波清洗加以移除任 何未文束縛之陶瓷微粒。超音波清洗可藉由將陶瓷表面产入 攝氏2 0至8 〇度間之去離子水超音波清洗槽中約1 〇分鐘至 約1小時。 、/月洗後’陶瓷表面經遮罩覆蓋稍後將施行熱炫射塗佈 之部伤陶瓷表面。陶瓷表面未經遮罩覆之部份可被重新研磨 或抛光以提供需求之表面粗度。 在本發明第三具體實施例中’使用包括用於產生圖樣 化光束之光學雷射系統以在陶瓷表面形成機械互鎖。該雷射 最好為高功率、UV脈衝式雷射系統，其能夠鑽出需求深度 之準確孔位而不產生明顯之加熱或造成陶瓷表面之損壞。適 用於本發明之雷射系統包括（但不限於）準分子雷射系統（例 如佛羅里達州勞德岱堡Limbda Physik美國公司出隹之 LPX210i型）以及二極體激發式固態雷射系統（例如亦由 Limbda Physik 公司出售之 PG3 5 5 - 1 0-F10 型）。 雷射微加工製程通常涉及高功率、UV脈衝式雷射光束 之應用。雷射光束聚焦於工件上將形成孔的—點。工件上位 於聚焦範圍處之材料由於足夠之高溫而轉變成液態與氣 態。藉由斷續地施加雷射脈衝使材料成為液態與氣態而加以 移除’即可形成需求之孔。在1〇至3〇奈秒之脈衝雷射操作 時間内’材料由固態轉為液態而後為氣態之速度極快，因而 實際上熱量將來不及傳遞至工件本體。據此，使用高功率、 UV脈衝式雷射光束可在微加工製程中有效地降低熱對工件 造成影響之範圍，因而使細微裂痕降至最低。使用波長大於 13 1314547 400奈米及/或較長脈衝時間之雷射光束，可能會將明顯之熱 里傳導至工件，導致不良之表面形態及可能之細微裂痕。 ΐ使用雷射微加工製程以形成機械互鎖時，該形成之 機械互鎖通常具有約3〇微米至約1〇〇微米之直徑，與約1〇 微米至約50微米之深度。雷射微加工形成之機械互鎖的直 徑對深度比介於約2 : 1至約3 : 1帛。相鄰互鎖之間距通常 介於約2 0 〇微米至約7 〇 〇微米間。 經雷射鑽孔之凹穴通常係與陶瓷表面成9〇度以外之切 割角。當使用雷射微加工製程以形成機械互鎖時，凹穴側壁 與陶瓷表面之失角通常介於約30度至約87度；更通常為介 於約60度至約8〇度間。第5圖係由雷射微加工產生之示範 結構500的剖面簡圖。第5圖顯示具有四突出部（各具有一下 切凹陷側壁）之多重突出凹穴501中的二突出部5〇2、5〇4 , 其彼此成90度排列且在中間處相交。該四凹穴的大多數側 壁均為下切凹陷形式。 在陶究表面（以化學蝕刻、熱蝕刻或使用雷射微加工製 程中任—）形成機械互鎖後’陶曼表面可視需要加以洪烤除 氣’隨後經退火以進一步消除表面應力。通常將陶兗加熱至 攝氏120度至300度間約1小時至4小時以實施退火。特定 陶瓷材料之退火溫度大體上為習知之技藝。 疋 "、η囬形 啊鲰互鎖605後 犧牲材料層608通常沉積於陶瓷表面6〇2 _之沉積可取決於特定犧牲材料種類與機械疋 (通常該：者係視該互鎖形成過程而定）而使 白夭口技藝0如 14 1314547 果犧牲材料倍、叙而# 使用濕式化學蝕刻製程形成互鎖，通常係 使用熱溶射（|g雷h 電弧熔射）製程以沉積該鋁層。然而如果該互 鎖之直徑係約3 〇料半 嘁水或更少（例如，如果該互鎖係由電漿蝕 刻或由雷射微加工》 乂成）’將很難以鋁熱炫射填滿該互鎖。因 此，對於小尺寸（gp古" P直徑3 〇微米或更小）機械互鎖’通常以濺 鍛或蒸鍵方式沉籍兮·战， ，/ 積μ犧牲材料（如鋁）。另一選擇是可藉由電 鍵將犧牲材料>’5?藉· Μ / τχ 儿積於—經由PVD或CVD(即化學氣相沉積） >儿積之紹種晶層上〇 犧牲材料層608之沉積厚度取決於使用之特定犧牲材 料。例如（如果犧牲材料係鋁）犧牲材料層008通常沉積之厚 度介於G · 0 〇 3英〇寸（約7 6微米）至約Q Q 6 G英对（約}. 5毫米） 間。 第7圖顯示本發明另一具體實施例，其中一結合塗佈 層707將在犧牲材料層7〇8沉積前，先沉積於陶瓷表面7〇2 上。結合塗佈層707之目的係進一步改進犧牲材料層708與 陶究表面702之附著。 結合塗佈層707包含的材料所具有之線性膨脹係數 (CTE)通常不超過陶瓷7〇2之CTE上/下20%範圍。例如鋁具 有之CTE(視組成與純度而定）約介於7.0χι〇-6厂c至8.4X1 〇.6/ °C間（通常約7·8χ1(Γ6)。適用於鋁之結合塗佈層包括鈕 (CTE = 6.5xl0.6/°C )、錬（CTE = 8.3xl〇-6/t )、鉻（CTE = 6.2xl〇·6/ °C )、鈦（CTE = 8.5xl(T6/°C )、鉑（CTE = 8.8xl0.6/°C )及以上之組 合物。鉬（CTE = 4.9xl(r6/t )、鎳（CTE = 12.7xl〇-6/t：)與猛 (CTEWlJxlO-Vt )可以與上列任何不同結合塗佈層材料或 15 1314547 彼此組D，以提供需求之公稱。例如鉬與錳之混合物（通 Φ 3有約重里百分比約】5%至約之錳)可經調整而具有 需求之公稱CTE。 如果結合塗佈材料具有之cte低於陶瓷表面，使用時 陶瓷表面702與結合塗佈層7〇7將可互鎖。隨著冷卻而溫度 降低時，陶究與結合塗佈層間之結合益形緊密。因此，為能 在陶瓷表面702與結合塗佈層7〇7間獲得最緊密之情況，結 合塗内材料應在可達到之最高陶堯表面溫度下沉積至陶莞 表面如j >如果陶瓷係礬土而結合塗佈材料為钽，陶瓷表 面應可加熱至高達攝氏1000度。 如果結合塗佈材料具有之CTE高於陶究表面，將需要 較大之下切凹陷以確侔主尤，μ也，丨λ '、陶是表面702與結合塗佈層7〇7能維 持互鎖。 如果保使用熱蝕刻製程以構成陶瓷 具有適當熱膨脹係數與熱力學性質之結合塗佈材料，使得结 合塗佈材料不致造成陶莞内之裂痕。特別是需選擇結合㈣ 材料，使得後續鋁電弧熔射所達溫度對應於其應力對溫度之 關係曲線時’將不會對應至高應力中間區域，因為此將：結 合塗佈層膨脹而（在鋁電弧熔射製程中或之後）導致陶瓷之裂 痕。 結合塗佈層707之沉積可取決於特定之結合塗佈材料 而選用習知之標準技藝。例如果結合塗佈層7〇7係钽， 通常藉由物理氣相沉積（即濺鍍沉積）而沉積鈕。纟士人 、 、、Q δ里佈層 707通常沉積之厚度介於0.0003英呀（約7·6微米）至約 16 1314547 Ο. Ο Ο 1 5英时（約3 8微米）間。 為了増加上方犧牲材料708對結合塗佈層7〇7之附著 性，結合塗佈層707之上表面7〇9最好在沉積犧牲材料層7〇8 前先予以粗糙化，使其表面粗度介於約5〇微吋Ra至約4〇〇 微寸a間有效地粗彳造化結合塗佈層表面7 〇 9可藉由調整 各種熱熔射參數，例如氣體壓力、氣體及粉體進給速率、電 壓電ML噴嘴之動作及方向、機械表面粗链性、氣體化學 性及粉體組份。 第6與第7圖所示之結構可用作半導體處理室的部 I 丁 (如沉積環）之表面。當經沉積钽之量增至不可接收之水準 時’該部件可由半導體處理室中移除，而後可視使用之犧牲 材料藉由習知之技藝移除犧牲材料層與组沉積物。例如，如 1# #係@ ’可將處理室部件之表面浸人酸性溶液（例 如’ 37%鹽酸、93%硫酸、85%鱗酸、7〇%确酸、氮氣酸、 3〇%雙氧水或以上之混合物中）以移除铭層與纽沉積物。浸入 時]可視is層3 0 6之厚度而定。，然而，對於厚度介於〇. _ 英对（約150微米）至約〇〇15英对（約38〇毫米）間之銘層約 5分鐘至約2 0分鐘之涔人眭„ .s a σ α 叹入時間通㊉足以移除整個鋁層與其钽 沉積。 如果處理室部件在陶竟表面702與犧牲材料層7〇8間 包括-選擇性之結合塗佈層7〇7，該結合塗佈層7〇7應至少 ^含是可以輕易從陶究表面7G2移除（例如可同時與犧牲材 料層7〇8移除），或是不需移除而是與在半導體處理室内施行 之+導體製程相容之材料。组（其⑽稱低於氧化則係用作 17 1314547 ^月老景j中所述），叙结合綠^ 會Μη 塗佈層707通常不 會在移除犧㈣料層7G8與其上之组沉積物時被移除。 在移除犧牲材料層與钽沉積物之後， 塗佈層將如前述再塗佈一層#牲材料。 ^… 儘：不如經喷砂之陶曼表面粗糙，吾人發現依據本發 予蝕刻 '熱蝕刻與雷射微加工方法粗糙化之陶瓷表 ^呈Π傳統以習知噴砂技藝㈣化之陶竟表面可減低脆性 :呈現較少之損壞。再者’依據本發明之方法粗糙化之陶究 表面’將比喷砂粗糙化之表面更能提供上方銘犧牲層較佳之 附著。因為鋁犧牲塗佈層對陶瓷表面 …之機械性附著(而非化學鍵結)，本：明藉實:增上= 表面與銘間之接觸面積以及機械性鎖定紹至陶莞表面 供基本問題之解答。 上述具體實施例並非意於限制本發明之範嘴’熟習本 技藝者在察看本發明所揭露示後可擴充此具體實施例以關 聯至以下本發明專利申請範圍之主題。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示一物理氣相沉積(PVD)處理室1〇〇之剖面簡圖。 第2A至2C圖顯示鈕層206建置於犧牲鋁層2〇4之表面上 以及组層206與銘層204後續由經粗糙化之陶究表面 2〇2分離，其增加陶究表面之細微裂痕2〇5。 28 1314547 第3 A至3 C圖係示範本發明一代表性方法之剖面簡8 使用化學蝕刻製程在陶瓷表面形成機械互鎖。 第4圖係一結構4 0 0之剖面簡圖，顯示使用在此描述 刻製程於陶瓷表面401形成之溝槽402。 第5圖係一至少包含四凹穴之結構5 0 0的剖面簡圖， 一經雷射鑽挖出之凹穴 501 中的四突出部 502、504。四個分隔之凹穴各具有一以與陶瓷 成90度切割角之壁。該四個凹穴係彼此呈90 且在中間處相交，以產生單一具四突出部之凹 第6圖係具有一犧牲材料層608覆蓋於陶瓷表面602 滿機械互鎖605之結構600的剖面簡圖。 第7圖係具有一結合塗佈層707沉積於陶瓷表面702 滿機械互鎖705之結構700的剖面簡圖。一犧 層708係沉積於結合塗佈層707上。 丨，用於 之熱蝕 顯示出 中之二 表面不 度排列 穴。 上且填 上且填 牲材料 【元 件 代 表 符 號簡單說明】 100 處 理 室 102 靶 材 104 基 材 106 靜 電 夾 盤 108 沉 積 環 110 覆 蓋 環 112 線 圈 114 能 量 來 源 116 屏 蔽 118 覆 蓋 環 202 陶 瓷 沉 積 環 203 粗 糙 面 204 犧 牲 鋁 層 205 細 微 裂 痕 206 沉 積 钽 層 302 陶 瓷 表 面 19 1314547

304 遮 罩 305 互 鎖 306 側 壁 307 陶 瓷 表 面 400 結 構 401 陶 瓷 表 面 402 溝 槽 500 結 構 501 凹 穴 502 突 出 部 504 突 出 部 600 結 構 602 陶 瓷 表 面 605 機 械 互 鎖 608 犧 牲 層 700 結 構 702 陶 瓷 表 面 705 機 械 互 鎖 707 結 合 塗 佈層 708 犧 牲 材 料 709 上 表 面 20

Claims (1)

1. 作千月4修⑻正本 玫、申請專利範圍 1. 一種形成一用於一半導體處理室_之部件的方法，其至 少包含使用一化學蝕刻劑經由一遮罩圖樣化蝕刻一陶瓷 表面以在該陶瓷表面中形成機械互鎖；接著應用一犧牲 塗層覆蓋該機械互鎖，而該犧牲塗層可被移除而不傷害 該陶瓷表面。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該陶瓷係由礬 土、石英、氮化鋁、碳化矽、氮化矽、碳化硼及以上組 合之群組中選出。 3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該機械互鎖的 直徑介於約30微米至約300微米之範圍間。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該機械互鎖的 深度介於約1微米至約40微米之範圍間。 5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該機械互鎖之 直徑對深度比介於約5 : 1至約50 : 1之範圍間。 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該相鄰機械互 鎖之間隔介於約200微米至約700微米之範圍間。 7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該機械互鎖係 21 1314547 下切凹陷形。 8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中藉由在該陶瓷 表面上形成一圖樣化之遮罩，隨後將經遮罩之該陶瓷表 面浸入一酸性溶液中而圖樣化蝕刻該陶瓷表面，該酸性 溶液係由硫酸、磷酸、氫氟酸、硫酸鉀、五氧化二釩、 四棚酸納、氫氧化鉀及以上組合之群組中選出。 9. 一種形成一用於一半導體處理室中之部件的方法，其至 少包含使用一熱蝕刻製程在一陶瓷表面中形成圖樣化機 械互鎖；接著應用一犧牲塗層覆蓋該圖樣化機械互鎖， 而該犧牲塗層可被移除而不傷害該陶瓷表面。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該陶瓷係由礬 土、石英、氮化鋁、碳化矽、氮化矽、碳化硼及以上組 合之群組中選出。 11.如申請專利範圍第9項所述之方法，其中藉由曝露該陶 瓷表面至低於該陶瓷燒結溫度的一溫度下而熱蝕刻該陶 瓷表面。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中藉由曝露該陶 瓷表面至低於該陶瓷燒結溫度約攝氏200度至約500度 之溫度範圍間而熱蝕刻該陶瓷表面。 22 1314547 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之方法，其中該陶瓷表面係 曝露在低於該陶瓷燒結溫度約攝氏200度至約500度之 溫度間約2 0分鐘至約6小時之時間範圍。 1 4.如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中該陶瓷表面至 少包含礬土，且藉由曝露該礬土於攝氏約1250度至約 1 5 0 0度之温度間約3 0分鐘至約4.5小時而熱蝕刻該礬土。 15. —種形成一用於一半導體處理室中之部件的方法，其至 少包含使用一光學雷射系統而在一陶瓷表面中形成圖樣 化機械互鎖，該光學雷射系統具有能產生一圖樣化光束 之光學零件；接著應用一犧牲塗層覆蓋該圖樣化機械互 鎖，而該犧牲塗層可被移除而不傷害該陶瓷表面。 1 6.如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中該陶瓷係由礬 土、石英、氮化銘、破化梦、氮化石夕、碳化蝴及以上組 合之群組中選出。 1 7.如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中該機械互鎖的 直徑介於約30微米至約1 00微米之範圍間。 1 8.如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中該機械互鎖的 深度介於約1 〇微米至約5 0微米之範圍間。 23 1314547 19. 如申請專利範圍第15項所述之方法，龙她 〜Τ該機械互鎖 直徑對深度比介於約2 : 1至約3 : 1之範圍間。 20. 如申請專利範圍第1 5項所述之方法，龙+上 -、Τ該機械互鎖 下切凹陷形。 2 1 ·如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中該雷射系統 一高功率、UV脈衝式雷射系統。 、、 22. —種用於一半導體處理室中之部件，其中該部件具有 少一陶瓷表面，該陶瓷表面具有形成於其間之圖樣化 械互鎖，其中利用一製程使該圖樣化機械互鎖下切凹 於該至少一陶瓷表面中，該製程係選自利用—化學钱 劑透過一遮罩圖樣化蝕刻該陶瓷表面、利用一熱姓刻 程圖樣化蝕刻該陶瓷、與利用一雷射微加工製程（應用 包括產生一圖樣化光束4光學零件的雷射系統）圖樣化 刻該陶瓷所構成之群組，且其中一犧牲層覆蓋該部件 一外表面層，其中該犧牲層可被移除而不傷害該陶曼 面0 23.如申請專利範圍第22項所述之部件’其中該陶瓷係由 土、石英、氮化鋁、碳化矽、氮化矽、碳化硼及以上 合之群組中選出。 之 係 係 至 機 陷 刻 製 之 表 礬 組 24 1314547 24.如申請專利範圍第22項所述之部件，其中該圖樣化機械 互鎖係使用一製程而形成於該至少一陶瓷表面中，該製 程係由一透過一圖樣化遮罩之化學蝕刻製程、一熱蝕刻 製程及一雷射微加工製程（應用一包括產生一圖樣化光束 之光學零件的雷射系統）之群組中選出。 2 5.如申請專利範圍第2 2項所述之部件，其中該機械互鎖係 下切凹陷形。 26.如申請專利範圍第22項所述之部件，其中該犧牲層材料 係銘。 2 7.如申請專利範圍第26項所述之部件，其中該鋁層之厚度 介於約76微米至約1.5毫米之範圍間。 2 8.如申請專利範圍第22項所述.之部件，其中該部件包括一 介於該陶瓷表面與該犧牲材料層間的結合塗佈層。 29.如申請專利範圍第28項所述之部件，其中該結合塗佈層 至少包含熱膨脹係數不超過該陶瓷之熱膨脹係數上/下 20%範圍的一材料。 3 0.如申請專利範圍第28項所述之部件，其中該陶瓷至少包 25 其中該陶瓷 、碳化硼及 1314547 含幾 x 而該結合塗佈詹至少包含由超、鍊、钥 鈦翻、錄與猛及以上組合之鮮組令選出的一材料 3 K如申請專利範圍第30項所述之部件，其中該結合a ^匕含紐’而該组層的厚度介於約7 · 6微米至約 米之範圍間。 •種用於一物理氣相沉積室中之沉積環，其中該沉 具有至少一陶瓷表面，該陶瓷表面具有形成於其間 樣化機械互鎖；且其中一犧牲材料層覆蓋位於該陶 面上之圖樣化機械互鎖。 3 3，如申請專利範圍第3 2項所述之沉積環， 礬土、石英、氮化鋁 '碳化矽、氮化矽 組合之群組中選出。 34.如申請專利範圍第32項所述之沉 係下切凹陷形。 積衣’其中該機械 3 5.如申請專利範圍第3 2項所述之沉 及f ’其中該犧牲 、鉻、 〇 :佈層 3 8微 積環 之圖 瓷表 係由 以上 互鎖 材料 36.如申請專利範圍第3 5項所述之沉積環， 度介於約76微米至約i 5毫米之範圍間 其中該鋁層 的厚 26 1314547 3 7 ·如申請專利範圍第3 2項所述之沉積環，其中該沉積環更 包括一介於該陶瓷表面與該犧牲材料層間的結合塗佈 層。 3 8 ·如申請專利範圍第3 7項所述之沉積環，其中該結合塗佈 層至少包含熱膨脹係數不超過該陶瓷之熱膨脹係數上/ 下20%範圍的一材料。 3 9.如申請專利範圍第3 7項所述之沉積環，其中該陶瓷至少 包含馨土，而該結合塗佈層至少包含由组、銶、飽、絡、 鈦、鉑、鎳與錳及以上組合之群組中選出的一材料。 40.如申請專利範圍第3 9項所述之沉積環，其中該結合塗佈 層至少包含钽，而該鈕層的厚度介於約7.6微米至约38 微米之範圍間。 27 1314547 陸、（一）、本案指定代表圖為：第 7 圖 (二）、本代表圖之元件代表符號簡單說明： 700 結構 702 陶瓷表面 705 機械互鎖 707 結合塗佈層 708 犧牲材料層 709 上表面