TWI334449B - Island projection-modified part, method for producing the same, and apparatus comprising the same - Google Patents

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1334449 (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】 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 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 氮化鉬之物理氣相沈積（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。 -5- (2) (2)1334449 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5,460,689 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殿可由薄膜形 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-10-59744)。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 -6- (3) (3)1334449 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，：TP-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 薄膜狀沉源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)1334449 份，該突起部份具有一由70至1000微米之寬度及一由 10至100微米之高度（譬如，：FP-A-2002- 1 1 05 54)。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&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殿由該工具剝離。此外，存在於該基 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 澱所造成灰塵（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漿處理裝置之熱 噴塗薄膜修飾元件。本發明元件之優點係形成在該元件上 之薄膜狀沉薇幾乎不會由其剝離，該元件造成極少之微粒 及極少之氣體’且在該元件上之噴塗薄膜不會由其基板剝 落。 (5) (5)1334449 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 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 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粒 粉末且然後以一條件製成與一基板熱衝撞之粉末，即能製 造此種島狀突起修飾元件，此條件即該低熔點材料係完全 地熔化，但該高熔點材料未熔化或半熔化，同時該粉末係 -9 - (6) (6)1334449 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。 本發明之島狀突起修飾兀件具有形成在一未塗佈.基板 或一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 修飾元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 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 12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42。 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)1334449 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，施加至它們之電獎場可集中環繞其尖 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300微米及高度大於200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10至150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1，000/平方毫米。 假如該數目係少於2 0/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5,000/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) ·1334449 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 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72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)1334449 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100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 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、Vy鈷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3a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5x1 0_6/K之熱膨脹係 數之玻璃或高純度石英玻璃。 對於該島狀突起部份、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5x1 0·ό/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)1334449 圖10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100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 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 0 A中；其類似山形樣式之上部係略圓及在上方突 出，且該底部之寬度係大於其頂部之寬度，如於圖10B 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0.3，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) 1334449 對寬度速率下，在一包含由20至200突起部份之樣本中 測量每一突起部份之尺寸，且對該資料作平均。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，並可使用一能夠 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 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 U)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。 (1)

Rsk = Rtp/Rq3 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)1334449 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12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 1 2 1。如所示，該突起部份1 2 1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13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 —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、欽、銅、銷或鶴之任何一種；且該陶| 瓷可爲礬土、二氧化锆、提羅斯（1'丨^11〗3)、氧化鋁鎂或錯 石之任何一種。較佳者係具有一高熔點之材料，如於形& 它們之熱噴塗製程中輕易地控制該突起部份之高度/胃胃 比者。 於本發明之島狀突起修飾元件之又另一論點中，該a 狀突起部份可藉著於一低熔點材料中包圍一高熔點材料m (13) (13)1334449 形成，且它們可具有一類似鐘形樣式。圖〗4係一顯示此 具體貫施例之槪要圖。如所示，島狀突起部份丨43係在〜 基板上藉者於一低熔點材料丨43中包圍—高熔點材料 1 4 1所形成。該低熔點材料丨42及該高熔點材料丨4丨間之 熔點差値最好係至少攝氏4〇0度。於該狀態中，藉著該高 熔點材料Mi之高度可控制該島狀突起部份M3之高度， 且該島狀突起部份可更有效率地複製。該低熔點材料及該 闻培點材料之範例係鋁與鉬、及銅與鎢，該二者係爲金 屬；及攀土與二氧化鍩，及堇青石與礬土，該二者係陶 瓷β視情況而定，金屬及陶瓷可結合。譬如，亦可在此使 用鋁及氮化砸、與鈷及鎢鋼之結合。 下面敘述一用於製造本發明之玻璃島狀突起修飾元件 之方法。 可藉著於一電漿噴塗製程中在一基板上形成島狀突起 部份製造本發明之島狀突起修飾元件，其中欲塗至該基板 之玻璃材料數量係相對該基板之表面積控制落在1及2 〇 毫克/平方公分之間。自然地，此數量之最佳値依所使用 玻璃材料之型式而定作變化。 於該電漿噴塗製程中，假如塗至該基板之材料數量係 相對該基板之表面積大於20毫克/平方公分，則所形成之 島狀突起部份將過多重疊，及假如如此，所形成薄膜之輪 廓將不同於本發明中所形成者。在另一方面，假如塗至該 基板之材料數量係小於1毫克/平方公分，其係不宜的， 因爲所形成之島狀突起部份將太小，且該突起部份形成速 -17 - (14) (14)1334449 度爲低。塗至該基板之材料數量最好係由5至1〇毫克/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 在該基板上。然而’該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 可更輕易地重疊以形成—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 由燃燒或電漿所輔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 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)1334449 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50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50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〗0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100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)1334449 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 使用之基板型式而定作變化。譬如，其較好落在攝氏7 00 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 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)1334449 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)1334449 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 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 保持未熔化（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 時’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。 用於製造本發明之島狀突起修飾元件之另—方法包含 形成一包圍在低熔點材料中之高熔點材料之微粒粉末，且 然後於一條件中使得該粉末與一基板熱撞擊，此條件即該 低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)1334449 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 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)1334449 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 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600至1,000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 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—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费接觸 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)1334449 罩。 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CVD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 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清洗滌裝置，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 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蝕刻裝置 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)1334449 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 粒。 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)1334449 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源’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 間之熱膨張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)1334449 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，且一熱電漿 係在20千瓦之功率下形成。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300毫米，且該電漿形成一層流。緊接在以該電漿預先 φ 加熱之後，該預先加熱基板之溫度係攝氏820度。一具有 50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 φ 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50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)1334449 1.0。該突起部份之數目係180/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微米。 範例2 遵照範例1 ，除了使用一具有20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40微米。該突起部份之數目係3,000/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 —切開之石英玻璃基板係在攝氏850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80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80毫米/秒之速率 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 ''表面層，然而，該粉末供給係2公克/分鐘及用於再次 -2S - (26) (26)1334449 熔化該表面層之噴槍速度係1 00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10至1〇〇微 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280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1 7 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 R a係2 5微米。 範例5 遵照範例3，除了該不銹鋼板係甩於該基板，及一石 (27) (27)1334449 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320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20至 160微米’及該高度係由20至1〇〇微米，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R a係 23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50 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2 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1 0微 米。 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20千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)1334449 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500度。 一具有5 0微米平均粒徑之矽酸鋁玻璃粉末係經由在 1 20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 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140/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(OC2H5)4 '酒精 (C2H5〇H)、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)1334449 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80毫米，且該噴槍係100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30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40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250/ 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。 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)1334449 其表面粗糙度Ra係1 3微米。 比較範例2 遵照比較範例1，除了該Vycor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I 5微米。 比較範例3 一表面抛光之石英玻璃基板係浸入氫氟酸水溶液、氟 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5x1 0·5 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150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)1334449 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 0 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 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200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/氫氟酸洗滌液體中，並已藉著於1/1之 比率下混合硝酸（濃度百分之61)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 中心蝕刻範例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)1334449 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1.0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 LPCVD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 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200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 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)1334449 該噴槍係在400毫米/秒之速率及在4毫米之節距下移 動，且該電發功率係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丨，300度下加熱達1小時 之久β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淌及乾燥’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10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0.4。該突起部份之數目係1 800/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。 比較範例4 一表面層係在與範例12相同之條件下形成’然而’ 其噴塗功率係35千瓦及該預先加熱溫度係攝氏250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15至80 微米，及該高度係由2至20微米’及該高度對該寬度之 平均比値係〇」。該突起部份之數目係3 = 5〇〇/平方毫米。 (34) (34)1334449 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14 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30公克/分鐘，且該噴塗功率係25千瓦。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 0 0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13 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300/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)1334449 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 4 一樣本係在與範例〗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27千瓦，該預先加熱 溫度係攝氏2〇〇度，及使用一具有30微米平均粒徑之锆 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15 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50SLM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1〇〇毫米。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—熱電槳 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)1334449 光至具有0.3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170度。一具有40微米平均粒徑 之鉬粉末係以10公克/分鐘之進給速率一次噴在該基板 上。該噴槍係在40 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 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80 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 —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200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50至 -40 - (37) (37)1334449 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0.1。該突起部份之數目係1，200/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 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30 公克/分鐘，且該噴塗功率係20千瓦。 範例16 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50SLM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80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25千瓦之功率下形成。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。 一具有30微米平均粒徑、並以重量比百分之20之鈷 塗覆、燒結球形微粒之鎢鋼粉末係以I 0公克/分鐘之進給 -41 - (38) (38)1334449 速率一次噴在該基板上。該噴槍係在4〇0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 60 0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15至90微 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1 7 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 〇·5 巴之一極端真空，及一砂目標係噴鑛朝向該樣本，以在室 溫下於其上面形成100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，然後在攝氏 -42 - (39) (39)1334449 60 0度下加熱達1小時之久，且其後冷卻至室溫，及然後 以一顯微鏡檢査。其結果是，範例12至16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12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12及13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19 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— 方面，於該裝置開始運轉之後，在範例14至16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)1334449 【圖式簡單說明】 圖1係一槪要圖’其顯不本發明之一島狀突起修飾兀 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，其顯不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10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~槪要圖，其顯示一類似圓盤島狀突起修飾 元件之結構。 圖12係一槪要圖，其顯示本發明之—島狀突起修飾 兀件之結構，其中類似鐘形島狀突起部份係形成在一具有 -44 - (41) (41)1334449 負畸變之基板上。 圖13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 正畸變之基板上。 圖〗4係一槪要圖，其顯示本發明之一島狀突起修飾 兀件之結構’其中類似鐘形島狀突起部份係由—包圍於低 培點材料中之高熔點材料所形成。 圖15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 〇 :基板 1 1 :表面修飾層 1 2 :球形突起部份 40 :基板 4 1 :表面修飾層 42 :類似鐘形突起部份 70 :基板 71·玻璃噴塗底塗層 7 2 :表面修飾層 80 :陰極 8 1 :陽極 82 :電漿氣體 83:噴塗粉末（給料噴嘴） -45- (42) (42)1334449 84 :噴塗距離 8 5 :基板 8 6 :玻璃噴塗薄膜 8 7 :電源 90 :陰極 91 :陽極 92 :電漿氣體（給料噴嘴） 93 :噴塗粉末（給料噴嘴） 94 :噴塗距離 95 :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 0 0 :基板 1 〇】：半球形類似鐘形島狀突起部份 1 02 :略圓類似鐘形島狀突起部份 103: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 0 :基板 1 1 1 :類似圓盤島狀突起部份 112: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)1334449 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 ]4 1 :高熔點材料 1 4 2 :低熔點材料 1 4 3 :類似鐘形島狀突起部份 150 :噴槍 151 :噴塗火燄 1 5 2 :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 ]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 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 158 :噴塗距離 -4 / -

Claims (1)

1334449 拾、申請專利範圍 第92 1 30522號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國99年8月17曰修正 1. 一種島狀突起修飾元件，其在基板上具有島狀突起 部份，該島狀突起部份具有一由5至300微米之寬度及一 由2至200微米之高度，該島狀突起部份係由玻璃所形 成，且它們係呈球形、局部球形、半球形、鐘形或山形， 或係呈這些形狀之二或更多種之混合，且其中該島狀突起 部份以整體而言係略圓，及該島狀突起部份之數目係由 20至5000/平方毫米。 2 .如申請專利範圍第1項之島狀突起修飾元件，其中 該島狀突起部份係形成在一玻璃噴塗薄膜上，該薄膜係形 成在該基板上。 3 .如申請專利範圍第1項之島狀突起修飾元件，其中 形成該島狀突起部份之玻璃係石英玻璃。 4. 如申請專利範圍第2項之島狀突起修飾元件，其中 該噴塗薄膜具有石英玻璃。 5. —種用於製造申請專利範圍第1至4項任一項之突 起修飾元件之方法，其包含在一基板之表面上或在一基板 上所形成玻璃噴塗薄膜之表面上電漿噴塗一突起部份形成 材料，以藉此在其上面形成島狀突起部份，且其中噴塗在 該表面上之突起部份形成材料之量係由1至20毫克/平方 公分表面積。 1334449 6. 一種薄膜形成裝置’其包含申請專利範圍第1至4 項任一項之島狀突起修飾元件。 7. —種電漿蝕刻裝置，其中申請專利範圍第1至4項 任一項之島狀突起修飾元件係用於該元件，一薄膜可澱積 ' 在該元件上或經由電漿蝕刻法蝕刻。 8·—種電漿清洗滌裝置，其中申請專利範圍第1至4 項任一項之島狀突起修飾元件係用於該元件，一薄膜可澱 |積在該元件上或經由後面噴鍍法蝕刻。 9.如申請專利範圍第1項之島狀突起修飾元件，其中 該島狀突起部份係由陶瓷及/或金屬所形成，且它們係呈 . 山形及/或鐘形。 . 10.如申請專利範圍第1項之島狀突起修飾元件，其 中該島狀突起部份之高度對寬度之平均比値（高度/寬度）落 在〇 . 3及1 . 5之間。 1 1 .如申請專利範圍第9或1 0項之島狀突起修飾元 件，其中形成該島狀突起部份之基板之表面具有最多5微 米之表面粗糙度Ra。 12. 如申請專利範圍第9或10項之島狀突起修飾元 件’其中該島狀突起部份係由具有不同熔點之材料所形 • 成，且具有高熔點之材料被包圍於另一具有低熔點之材料 - 中，以產生該島狀突起部份。 13. —種用於製造申請專利範圍第9或10項之突起修 飾元件之方法’其包含當該材料係於半熔化之狀態中時， 使一突起部份形成材料沖擊至一基板之表面，且其中塗至 -2- 1334449 該表面之材料量係由1至20毫克/平方公分表面積。 I4·一種用於製造申請專利範圍第9或10項之島狀突 起修飾元件之方法，其包含製備一被包圍在低熔點材料中 之高熔點材料微粒之噴灑粉末，及當該低熔點材料係完全 熔化但該高熔點材料係未熔化或半熔化時，以熱噴塗之模 式使該粉末沖擊至一基板。 15.如申請專利範圍第13項之用於製造該島狀突起修 飾元件之方法，其中在熱噴塗至已在該基板上面形成島狀 突起部份之後進一步加熱該基板。 16· —種薄膜形成裝置，其中申請專利範圍第9或10 項之元件係用於可經由物理氣相沈積（P V D )或化學氣相沈 積（CVD)接收一在其上面所形成之薄膜狀沉澱之元件。 I7·—種電漿蝕刻裝置，其中申請專利範圍第9或10 項之元件係用於該元件，一薄膜可澱積在該元件上或經由 電漿鈾刻法蝕刻。 18· —種電漿清洗滌裝置，其中申請專利範圍第9或10 項之元件係用於該元件，一薄膜可澱積在該元件上或經由 後面噴鍍法蝕刻。