TWI343420B - Design of hardware features to facilitate arc-spray coating applications and functions - Google Patents

Description

1343420 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之具體實施例一般係關於製造製造半導體裝置 之硬體的設備與方法。更特定言之’本發明係關於隊& ^低基 材污染的電弧喷塗濺鍍室硬體。 【先前技術】 濺鍍為將材料層沉積於半導體基材上的一種方法_。 般濺鍍設備包含包園於濺鍍室内的標靶與基材支律& 0屋〇 標靶包含沉積於基材上的材料。雖然濺鍍已為形成速 的 有效技術，但於濺鍍室内壁而非基材上所沉積的材料在當 腔體進行熱循環時，會容易剝落產生碎屑或薄>{， n 疋具是 已經累積相當量材料的情況下。上述碎屑或薄片會造成基 材污染。 因此’為了降低此類型污染，需要於製備半導想時， 可降低因為濺鍍粒子聚集於腔體硬體上時產生的碎肩與薄 片所導致之基材污染的設備與方法》 【發明内容】 本發明之具體實施例一般包含濺鍍室。濺鍍室一般包 含至少一工件，上述工件至少包含一或多個形成於内之溝 渠，上述溝渠可定義電弧喷塗區域β 本發明之具體實施例更包含一於濺鍍室工件上形成塗 佈層之方法。上述方法一般包含於工件内形成至少一哎多 5 1343420 個溝渠，上述溝渠定義喷塗區域之邊界，且使用金屬噴塗 塗佈技術將溝渠定義之邊界内區域加以塗佈以將溝渠填充 到所需厚度。 【實施方式】 第1圖為濺鍍室100之示意圖。濺鍍室10〇 一般包含 激链室包圍牆102’上述牆體至少包含—與製程氣體源1〇6 連接之氣趙進口 104，及與排氣幫浦110連接之排氣開口 108。基材支撐台座112 —般安置於濺鍍室1〇〇的較低處， 標乾114 一般則與傳統相同，安置於或形成為濺鍍室ι〇〇 上部。基材支撐台座112 —般安置於夾具132上，例如靜 電吸盤（electrostatic chuck)，以將工件或基材122保持於 基材支樓台座112之表面。基材支撐台座112可更包含由 支# 112沿放射方向延展且包圍支撐112全體的凸緣 134。上述凸緣134支撐沉積環113。因為基材支撐台座n2 一般難以由減鍍室1 〇〇移除而加以清潔，所以一般會使用 上述沉積環113，以避免於基材支撐台座112之週邊產生 沉積。 標靶114具有前表面116與至少一側表面118。一般 而言’標乾為碟狀，所以具有單_、周圍側表面118。交 流電源120與基材支撐台座112具操作上相關性，所以由 交流電源120所發出的交流電源訊號，可以藉由基材支撐 台座112與安置於其上的基材122產生操作上的交互作用》 標乾114藉由絕緣件124，與濺鍍室包圍牆1〇2間產 6 1343420 生絕緣。上述濺鍍室包圍牆102較佳為接地。標靶 由直流電源128，保持負電位（與接地之濺鍍室包圍 相比較）》控制器1 3 0係可操作式地連接到直流電功 氣體進口 104、排氣出口 108與交流電源120。 操作中，氣體（舉例言之，氬氣）經由氣體進口 以控制器1 3 0所控制之流速流入減鍵室1 〇 〇。控制 並可藉由調節通過排氣開口 108的速率，控制濺链 力。因此，雖然濺鍍時腔内壓力保持固定，但仍可 充新鮮製程氣體進入濺鍍室100内。 標靶1丨4上所保持之負電位，可將製程氣體激 漿態。電漿中的離子轟擊標乾114後，會造成標靶 標靶濺出。濺出的標靶原子由標靶114經由直線轨 於基材122。 部分濺出標靶原子’於電漿中會產生散射，之 集於濺鍍室100的另/表面，上述表面包含標靶1 積環113的側表面118。如上所述，未沉積於表面 標靶原子於此指稱為濺鍍粒子。部分未穩固附著 Π4側表面118之濺鍍粒子，於腔體内產生熱循環 易剝落產生碎屑或薄月。上述造成碎屑或薄片之滅 可停留於基材122上在造成污染•任何聚集於絕綠 上的濺射粒子可能會造成濺鍍室包团牆102與標把 的電氣短路。上述電氣短路可造成減鍵室1〇〇喪失 因此，屏蔽126 —般放置於避免濺射粒子聚集於可 基材污染源的絕緣件124與於粒子可能產生碎屑的 114藉 牆102 % 128 ' 104於 器130 室内壓 持續補 發為電 原子由 跡沉積 後並聚 14與沉 的濺出 於標靶 時，容 射粒子 :件 124 114間 功能。 能造成 濺鍍室 1343420 包圍表面1 02上》 數種方式已用來降低因為濺射粒子由濺鍍室100硬趙 剝落產生碎屑或薄片所造成的基材污染。舉例言之，塗料 層（如金屬喷塗塗佈層）可塗敷於濺鍍室100内的硬體。上 述塗料層一般具有粗糙塗面表面，舉例言之，表面粗键度 (RA)為高於約200微英吋或更高β塗料層一般具有足夠厚 度以避免濺射粒子產生碎屑。雖然厚度與特定濺射製程有 關’ 一般約150微米到500微米的範圍為足夠塗佈厚度。 此外重佈材料之熱膨脹係數一般與濺射粒子相似。舉例言 之，塗佈層可為鋁、鈦或其他金屬。塗佈層的粗糙度可以 增加製程腔硬體與聚集其上的濺射粒子間的黏著力。 電弧喷塗為熱喷塗技術，將形狀為粉末、線狀或棒狀 之材料放入火炬或搶中’之後並加熱到溫度接近材料熔點 或更高。所得到的材料之後於氣體流中加速並輸送至欲進 行塗佈之平面。一般電弧噴塗製程中，欲沉精材料為兩端 具有不同電荷之金屬線’其係經接合以使金屬線兩端頂點 橫節面產生電弧。頂端的融熔材料會原子化，並藉由壓縮 空氣成其他氣趙流推至欲塗佈表面以進行塗佈。電弧嘴塗 製程般可具高沉積速率，且相對來說成本較低。 但電弧喷塗一般難以控制，導致部分表面上噴塗後塗 佈層有無法限制喷塗位置，難以控制塗佈之厚度與粗糙度 與其他性質之困難。因此需要改進的方法使濺鍍室硬體具 有需要之表面粗糙度。 第2囷為包含用於塗佈之第一溝渠2〇〇與第二溝渠 8 1343420 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1 12之邊緣部分202。溝渠200與201需精 準的符合沉積環尺寸，因此可於喷塗多部分時，控制電弧 喷塗與喷塗重現性。第一溝渠2 00 —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 201 —般包含用於界定電弧喷塗塗佈外限之外表面207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200 與201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0.020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2 06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113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 1343420 但任何濺鍍室 100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 台座 環 標靶 前表面 側表面 基材 絕緣件 屏蔽 直流電源 控制器 夾具 凸緣 溝渠 溝渠 邊緣部分 内表面 内表面 外表面 11

Claims (1)

1343420 公^I 第PI w θ 1號專利案(少年 >月修正 / 拾、申請專利範圍： 1. 一種滅:鑛室，包含： 至少一沉積環，其具有一第一溝渠以及一第二溝渠 形成其中，該第一及第二溝渠係經設置以定義一具有塗 佈層形成其上的電弧噴塗塗佈區域。 2.如專利申請範圍第1項所述之濺鍍室，其中上述之電弧 喷塗塗佈區域係經設置以使沉積於其上的一塗佈層厚 度約為0.0 0 1英吋至約0.0 2 0英吋。 3. 如專利申請範圍第1項所述之濺鍍室，其中上述之電弧 噴塗塗佈區域係經設置以使沉積於其上的一塗佈層厚 度約為0.0 0 6英吋至約0 · 0 0 9英吋。 4. 如專利申請範圍第1項所述之濺鍍室，其中上述之沉積 環為由鈦製成。 5. 如專利申請範圍第1項所述之濺鍍室，其中上述之塗佈 層包含氧化鋁。 6. 如專利申請範圍第5項所述之濺鍍室，其中上述之塗佈 層提供電弧喷塗塗佈區域自約1 5 0微米到約5 0 0微米之 一表面粗縫度。 12 1343420 7. —種於一沉積環上形成一塗佈層的方法，該沉積環適於 接觸一濺鍍室中之一基材支撐台座，該方法包含： 於該沉積環中形成一或多個溝渠，該等溝渠定義一 塗佈區域；以及 使用電弧噴塗於該塗佈區域上形成一塗佈層。 8. 如專利申請範圍第7項所述之方法，更包含遮蓋該一或 多個溝渠以避免於該沉積環上過度噴塗。 9. 如專利申請範圍第7項所述之方法，其中上述之塗佈層 厚度約為0.0 0 1英吋至約0.0 2 0英吋。 10. 如專利申請範圍第7項所述之方法，其中上述之塗佈層 厚度約為0.006英吋至約0.009英吋。 11. 如專利申請範圍第7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。 12. 如專利申請範圍第11項所述之方法，其中上述之塗佈 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。 13 1343420 1 3 ·如專利申請範圍第1 1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。 14. 一種供設置於一基材支撐台座上之濺鍍室沉積環，其包 含： 一鈦環，具有一下表面用以接觸該基材支撐台座， 該鈦環具有一或多個溝渠形成其中，該等溝渠係經設置 以定義具有一塗佈層形成其上的一電弧喷塗塗佈區域， 該塗佈層於該塗佈區域中提供自約150微米至約500微 米之一.表面粗链度。 1 5 .如專利申請範圍第1 4項所述之濺鍍室沉積環，其中上 述一或多個溝渠包含一第一溝渠與一第二溝渠，且該第 一與第二溝渠具有一内表面與一外表面。 1 6.如專利申請範圍第1 5項所述之濺鍍室沉積環，其中上 述之塗佈區域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。 1 7,如專利申請範圍第1 4項所述之濺鍍室沉積環，其中上 述之一或多個溝渠係沿該沉積環之整個圓周延伸。 14