TWI639732B - 用於電鍍黏附之陽極氧化架構 - Google Patents
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Abstract
為製造用於處理腔室之腔室元件，在帶有雜質的金屬製品上形成第一陽極氧化層，該第一陽極氧化層具有大於約100 nm之厚度，且在該第一陽極氧化層上形成鋁塗層，該鋁塗層大體上沒有雜質。在該鋁塗層上可形成第二陽極氧化層。
Description
本申請案主張2013年8月29日提交的美國臨時申請案第61/871,807號之權益，該申請案以引用方式併入本文中。
本揭示案之實施例一般而言係關於鋁塗佈製品及一種用於將鋁塗層塗覆至基板之製程。
在半導體工業中，藉由許多製造製程製作裝置，產生大小逐漸減少的結構。一些製造製程（諸如乾燥蝕刻）可在所處理的基板上產生粒子及金屬污染，造成裝置缺陷。隨裝置幾何形狀縮小，對該等缺陷的易感性提高，且粒子及金屬污染要求變得更嚴格。因此，隨裝置幾何形狀縮小，粒子缺陷及金屬污染之容許含量可顯著降低。
在一實施例中，在包括雜質及夾雜物的金屬製品上形成具有大於大約100 nm的厚度之第一陽極氧化層，且在該第一陽極氧化層上形成大體上沒有雜質及夾雜物的鋁塗層，該鋁塗層大體上沒有雜質。
鋁塗層可以具有在大約20微米到大約80微米範圍內之厚度。陽極氧化金屬製品在陽極氧化後可能不經受去離子水密封（DI密封）。在陽極氧化層上形成鋁塗層之前，經陽極氧化之金屬製品可被加熱到從大約60攝氏度到大約150攝氏度之範圍內的溫度達從大約2小時到大約12小時之範圍內的一時間。在鋁塗層上可形成第二陽極氧化層，且該第二陽極氧化層可具有在大約5微米到大約30微米之範圍內之厚度。在陽極氧化之前，該金屬製品之平均表面粗糙度(Ra)可在大約15微吋到大約300微吋之範圍內。
在鋁塗層上可形成複合陶瓷層，且該複合陶瓷層可具有在大約50微米到大約300微米之範圍內之厚度。製品可以為Al 6061。鋁塗層可電鍍在該製品上。
本揭示案之實施例係針對用於陽極氧化製品（例如，供半導體製造使用的製品）以形成某一厚度（例如，大於大約100 nm）之陽極氧化層及用鋁塗層塗佈該製品之製程，且針對使用此塗佈製程生產的製品。例如，該製品可為用於諸如蝕刻器、清潔器、爐等等之處理設備的腔室之噴淋頭、陰極套管、套管襯料門、陰極芯、腔室襯料、靜電夾盤基底等等。在一個實施例中，腔室用於電漿蝕刻器或電漿清潔器。在一個實施例中，該等製品可由鋁合金（例如，Al 6061）、另一種合金、金屬、金屬氧化物、或任何其他適當材料（例如，導電材料）形成。在一個實施例中，在鋁塗層上方可形成複合陶瓷層。
歸因於用來製造半導體腔室元件之金屬（例如，Al 6061）中的雜質，該等元件可能不能滿足一些半導體製造規範。例如，對於具有小於90 nm尺寸之裝置節點的金屬污染規範可係嚴格的。該等雜質可在晶圓之電漿製程期間從典型的塗佈或陽極氧化製品中析出且提高污染程度。然而，歸因於較低的結構強度，純鋁可能不是製造該等元件之適當材料。同樣，塗佈在典型的陽極氧化微觀結構上的大體上純的鋁可能具有低黏著力（例如，小於大約10 MPa），此歸因於陽極氧化管柱高度與陽極氧化管柱之間的縫隙直徑（亦稱為孔隙直徑）之低深寬比。此情況可能導致鋁塗層之低的抗剪力。此外，陽極氧化可使得在陽極氧化管柱之間保留足夠的水分以形成一密封層。如此之密封層減少連續的純鋁滲入陽極氧化管柱之間的縫隙或孔隙中，導致鋁塗層黏著力進一步降低。根據實施例，可最佳化於該等元件之陽極氧化的參數（例如，陽極氧化層之厚度）以減少來自製品的金屬污染及提高鋁塗層的黏著力。用於陽極氧化的一個此種示例性參數為陽極氧化層之厚度。根據實施例，製品之效能特性可包括相對長的使用壽命，及低的晶圓上金屬污染。
當在用於富電漿製程之處理腔室中使用時，本文描述的實施例可使晶圓上的金屬污染減少。然而，應瞭解當在用於其他製程之處理腔室（諸如非電漿蝕刻器、非電漿清潔器、化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)腔室、物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)腔室等等）中使用在本文中論述的鋁塗佈製品時，亦可提供減少的金屬污染。
當在本文使用術語「大約」及「近似」時，該等術語意謂所呈現的標稱值精確度在±10%內。在本文描述的製品可為暴露於電漿的其他結構。
第 1 圖
圖示根據本發明之一個實施例的供半導體製造腔室使用的腔室元件100之橫截面圖。腔室元件100包括製品102、陽極氧化層104、鋁塗層106，及第二陽極氧化層108。所圖示的腔室元件100係用於說明性目的，且未必按比例繪製。
製品102可以為通常由鋁合金（例如，6061 Al）製造的半導體腔室元件。然而，製品102亦可以由任何其他適當的材料形成，諸如其他金屬或金屬合金。根據實施例，製品可為用於諸如蝕刻器、清潔器、爐等等之處理設備的一腔室之噴淋頭、陰極套管、套管襯料門、陰極芯、腔室襯料、靜電夾盤基底等等。
在一實施例中，製品102之表面粗糙度在大約15微吋到大約300微吋之範圍內（例如，大約120微吋）。製品102可已經初步形成，如此表面粗糙度在上述範圍之內。然而，藉由降低表面粗糙度（例如，藉由拋光或噴砂）或提高表面粗糙度（例如，藉由珠撃或者研磨）可以調整製品102之表面粗糙度。可最佳化表面粗糙度以用於不同應用，諸如在半導體製造腔室之內製品的不同位置。
製品102經陽極氧化（例如，經由草酸陽極氧化）以在製品102之表面上形成陽極氧化層104，在製品102之表面上，在由Al2
O3
形成的陽極氧化管柱110之間形成孔隙112。陽極氧化層104可形成為具有某一厚度，該厚度產生陽極氧化管柱110高度與孔隙直徑之一深寬比，該深寬比在大約10比1(10:1)到大約2000比1(2000:1)之範圍內。如此之深寬比可確保在一些實施例中，孔隙112有適當的深度。例如，孔隙直徑通常在大約10 nm到大約50 nm之範圍內（例如，大約30 nm），此10比1的深寬比可產生具有大約300 nm之厚度的陽極氧化層104。在另一實例中，2000比1之深寬比可產生具有厚度大約為60微米的陽極氧化層104。以下將更詳細地論述陽極氧化層104之形成。
在陽極氧化製程中，標準的最終步驟為執行去離子水(DI)密封。DI密封為一製程,在該製程中，將陽極氧化部分沉浸在去離子水（例如，大約96-100℃的熱DI水）中以在該陽極氧化層之柱狀孔隙中形成三水合氧化鋁（水鋁礦）。執行DI密封以關閉或密封陽極氧化層之柱狀結構（例如，孔隙）。在沒有高品質的密封的情況下，陽極氧化層（陽極塗層）可能非常容易吸收污垢、油膏、油劑及汙斑。通常執行DI密封以給予最大的耐蝕性。然而，在實施例中，省略DI密封製程以使隨後的高純度塗層能夠錨定於柱狀孔隙且提供良好的黏附。
然後可在陽極氧化層104上方形成（例如，經由電鍍或任何其他適當的方法）鋁塗層106。如所提及，在一個實施例中，在形成鋁塗層106之前不執行去離子水(DI)密封，如此水分不被添加到孔隙112中。此外，根據一個實施例，可以烘焙具有陽極氧化層104之製品102以進一步從孔隙112中移除水分。此種烘焙可能在大約60攝氏度到大約150攝氏度之範圍內的溫度下持續在大約2小時到大約12小時之範圍內的一時間。例如，可以在大約95攝氏度下將具有陽極氧化層104之製品102烘焙大約6小時。以下將更詳細地論述鋁塗層106之形成。
隨著在陽極氧化層104上鋁塗層106的形成，鋁塗層106之部分114可以滲透孔隙112。因為孔隙112深度適當，且未以其他方式被水分阻隔，滲透到孔隙112之鋁塗層106的部分114足夠的長，以至於能適當地將鋁塗層106黏附至陽極氧化層104。因而，關於典型的鋁塗層，鋁塗層106對製品之黏附被改良。在一個實施例中，鋁塗層之厚度可在大約20微米到大約80微米之範圍內（例如，大約50微米）。
在一個實施例中，以類似於如上所述的陽極氧化的方式，可陽極氧化鋁塗層106以形成由來自鋁塗層106的Al2
O3
形成的第二陽極氧化層108。第二陽極氧化層108可在腔室元件100使用期間保護鋁塗層106免受磨耗及損傷。此外，由於具有一純鋁塗層（例如，超高純的鋁塗層），第二陽極氧化層108相對較純。因此，暴露於電漿化學將產生較少的金屬污染。同樣，第二陽極氧化層108比裸鋁更抗電漿。在一個實施例中，第二陽極氧化層108之厚度可在大約5微米到大約30微米之範圍內。然而，該第二陽極氧化層108可以為任選的。黏附強度之範圍可在大約5 MPa到大約100 MPa之間。
在一個實施例中，可在鋁塗層106或第二陽極氧化層108上形成陶瓷層。陶瓷層可為由任何適當材料（諸如Y2
O3
、Al2
O3
、ZrO2
或該等金屬氧化物之混合物）形成的陶瓷複合層。陶瓷層可具有在大約100微米到大約300微米之範圍內的厚度（例如，在大約200微米到大約250微米之範圍內）。或者，在一個實施例中，陶瓷層可具有大約2-10微米的厚度。陶瓷複合層可幫助保護腔室元件100，且可改良元件之粒子效能。
第 2 圖
圖示用於製造腔室元件（例如第 1 圖
之腔室元件100）之製造系統200之示範性架構。製造系統200可為用於製造供半導體製造使用的製品之系統。在一個實施例中，製造系統200包括連接到設備自動化層215之處理設備201。處理設備201可包括珠撃機203、鋁塗佈機204及/或陽極氧化機205。製造系統200可進一步包括連接到設備自動化層215之一或更多個計算裝置220。在替代實施例中，製造系統200可包括更多或更少元件。例如，製造系統200可包括無設備自動化層215或計算裝置220之手動操作的（例如，離線）處理設備201。
在任何層或塗層形成之前，珠撃機203可調整製品之表面粗糙度。例如，珠撃機203可調整製品之表面粗糙度在大約15微吋到大約300微吋之範圍內（例如，大約120微吋）。在其他實施例中，可藉由研磨提高製品之表面粗糙度，或可藉由噴砂或拋光降低製品之表面粗糙度。然而，製品之表面粗糙度可能已經為適當的，所以表面粗糙度調整可為任選的。以下將更詳細地描述表面粗糙度調整。
在一個實施例中，濕式清潔器使用濕式清洗製程清洗製品，在該製程中，製品沉浸於濕浴內（例如，在表面粗糙度調整之後或在塗層或層形成之前）。在其他實施例中，可用諸如乾式清潔器之類的替代類型清潔器來清洗製品。乾式清潔器可藉由施加熱、藉由施加氣體、藉由施加電漿等等來清洗製品。在一個實施例中，在陽極氧化以形成陽極氧化層之後，製品不在濕式清潔器（未圖示）中清洗。此外，在陽極氧化之後，可在加熱器材（例如，烘箱）內，以某一溫度（例如，60攝氏度至150攝氏度）烘焙該製品達某段時間（例如，2小時至12小時）以移除該製品及/或陽極氧化層中的殘留水分。
在一個實施例中，陽極氧化機205為經配置以在鋁塗層上形成陽極氧化層的系統。例如，製品（例如，導電製品）沉浸於陽極氧化浴（例如，包括硫酸、草酸、磷酸，或該等酸之混合物）內，且施加電流至該製品上以使該製品成為陽極。然後在該製品上的鋁塗層上形成陽極氧化層，以下將更詳細地描述該製程。
在一個實施例中，在陽極氧化以形成陽極氧化層之後，製品不在濕式清潔器中清洗。此外，在陽極氧化之後，可在加熱器材（例如，烘箱）內，以某一溫度（例如，60攝氏度至150攝氏度）烘焙該製品達某段時間（例如，2小時至12小時）以移除該製品及/或陽極氧化層中的殘留水分。
鋁塗佈機204為經配置以將鋁塗層塗覆至製品之表面之系統。在一個實施例中，鋁塗佈機204為電鍍系統，當製品沉浸於包括鋁之電鍍浴中時，該電鍍系統藉由對該製品施加一電流，將鋁電鍍至該製品（例如，導電製品）上，以下將更詳細地描述此系統。此處，因為導電製品沉浸於浴內，可均勻地塗佈製品之表面。在替代實施例中，鋁塗佈機204可使用其他技術來塗覆鋁塗層，諸如物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)、雙線電弧噴塗、離子氣相沉積、濺射及冷噴塗。以下將更詳細地描述鋁塗層之形成。
設備自動化層215可將製造機器201之一些或全部與計算裝置220互連、與其他製造機器互連、與測量工具及/或其他裝置互連。設備自動化層215可包括網路（例如，區域網路(location area network; LAN)）、路由器、閘道器、伺服器、資料儲存器等等。經由SEMI設備通信標準/通用設備模型(SEMI Equipment Communications Standard/Generic Equipment Model; SECSGEM)介面、經由乙太網路介面及/或經由其他介面，製造機器201可連接至設備自動化層215。在一個實施例中，設備自動化層215使製程資料（例如，在製程執行期間藉由製造機器201收集之資料）能夠被儲存在資料儲存器（未圖示）中。在替代實施例中，計算裝置220直接連接至製造機器201中之一或更多者。
在一個實施例中，一些或所有製造機器201包括可載入、儲存及執行製程配方之可程式化控制器。可程式化控制器可控制製造機器201之溫度設定、氣體及/或真空設定、時間設定等等。可程式化控制器可包括主記憶體（例如，唯讀記憶體(read-only memory; ROM)、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory; DRAM)、靜態隨機存取記憶體(static random access memory; SRAM)等等），及/或副記憶體（例如，諸如磁碟機的資料儲存裝置）。主記憶體及/或副記憶體可儲存用於執行本文中描述的熱處理製程之指令。
該可程式化控制器亦可包括（例如，經由匯流排）耦接至主記憶體及/或副記憶體以執行指令之處理裝置。該處理裝置可為通用處理裝置，諸如微處理器、中央處理器等等。該處理裝置亦可為專用處理裝置，諸如特殊應用積體電路(application specific integrated circuit; ASIC)、現場可程式化閘極陣列(field programmable gate array; FPGA)、數位訊號處理器(digital signal processor; DSP)、網路處理機等等。在一個實施例中，可程式化控制器為可程式化邏輯控制器(programmable logic controller; PLC)。
第 3 圖
圖示根據本發明之實施例的在製造製程之不同階段期間，製品之橫截面側視圖310及320。在一個實施例中，橫截面側視圖對應於第 1 圖
之腔室元件100在藉由調整表面粗糙度對陽極氧化做預備期間之狀態。
側視圖310圖示佈置於所提供的製品之受保護的部分上的硬式光罩353。所提供的製品可具有金屬主體（例如，由AL 6061形成）。硬式光罩353可預防受保護的部分在珠撃期間變得粗糙。藉由珠撃機（或其他陶瓷粗糙器）使製品變粗糙。在一個實施例中，珠撃機使用陶瓷珠以沖撃製品之表面。在一個實施例中，陶瓷珠具有大約0.2-2 mm之大小範圍。珠撃機可在氣壓大約為30-90 psi且工作距離大約為50-150 mm的條件下珠撃製品，且相對於主體的沖撃角度應該為大約或略小於90度。珠撃機可使製品之主體的暴露部分（彼等部分未藉由光罩覆蓋）變粗糙。
側視圖320圖示在已執行珠撃之後的製品352。製品352具有粗糙表面358，該表面對應於在珠撃期間製品的未受保護的部分。製品352另外具有光滑表面357，該表面對應於製品的未變粗糙的部分。如圖所示，在製品352已變粗糙之後，軟式光罩356佈置在製品352的光滑表面357上方。軟式光罩356可用來覆蓋先前藉由硬式光罩353保護的製品352之同一區域。側視圖320圖示在方塊212完成之後製品之狀態。
在一個實施例中，經處理的製品具有在大約15微吋到大約300微吋之範圍內的沖撃後粗糙度。在一個實施例中，沖撃後粗糙度可大約為120微吋。使製品變粗糙至最佳粗糙度可改良隨後的層或塗層之黏附強度。然而，在一個實施例中，製品未變粗糙。
第 4 圖
圖示根據一實施例的用於陽極氧化製品403以形成陽極氧化層409之製程400。例如，製品403可以為第 1 圖
之製品102。陽極氧化改變製品403之表面的微觀紋理，因此第 4圖
僅用於說明目的且未必按比例繪製。在陽極氧化製程之前，可在硝酸浴、鹼性溶液或NaOH中清洗製品403，或在陽極氧化之前製品403經受化學處理（例如，脫氧）。
製品403與陰極主體405一起沉浸於包括酸性溶液之陽極氧化浴401內。可使用的陰極主體之實例包括諸如Al 6061及Al 3003之鋁合金，及碳主體。經由電流供應器407（例如，電池或其他電源），藉由使電流穿過電解溶液或酸性溶液，陽極氧化層409在製品403上生長。此處，製品403為陽極（正電極）。電流然後釋放氫於陰極主體405（例如，負電極），及釋放氧於製品403之表面以形成氧化鋁之陽極氧化層409。在實施例中，使得能夠使用多種溶液進行陽極氧化之電壓可從1 V到300 V變動，或從15 V到21 V變動。陽極氧化電流隨陰極主體405受陽極氧化之面積而變，且可以從30到300安培/平方米範圍內變動（2.8到28安培/平方呎）。
酸性溶液溶解（例如，消耗或轉換）製品403之表面（例如，鋁塗層）以形成帶孔隙（例如，柱狀奈米孔隙）之塗層。陽極氧化層409然後自該奈米孔隙塗層繼續生長。孔隙可具有在大約10 nm到大約50 nm之範圍內之直徑（例如，大約30 nm）。酸性溶液可以為草酸、磷酸、硫酸（III型陽極氧化）、或該等酸之組合，及/或其他酸。對於草酸，製品之消耗與陽極氧化層生長之比率大約為1:1。控制電解質濃度、酸性、溶液溫度及電流以在製品403上形成一致的氧化鋁陽極氧化層409。在一個實施例中，陽極氧化層409可生長成具有在大約100 nm到大約60微米之範圍內之厚度。
在一個實施例中，電流密度起初很高以生長陽極氧化層之很密的阻障層部分，隨後電流密度減少以生長陽極氧化層之多孔的柱狀層部分。在用草酸來形成陽極氧化層之一個實施例中，多孔性在大約40%到大約50%之範圍內，且孔隙具有在大約10 nm到大約50 nm之範圍內的直徑。
在一個實施例中，陽極氧化層之平均表面粗糙度(Ra)在大約15微吋到大約300微吋之範圍內，該粗糙度類似於製品之最初的粗糙度。在一個實施例中，平均表面粗糙度大約為120微吋。
第 5 圖
圖示製程500，製程500用於電鍍具有陽極氧化層509之製品503，陽極氧化層509具有鋁塗層511。在一個實施例中，製品503為具有來自第 1 圖
之陽極氧化層104之製品102。電鍍可產生具有純度為99.99的鋁層。電鍍為一製程，在該製程中使用電流以減少所溶解的金屬陽離子以在電極上形成金屬塗層，例如，在具有陽極氧化層509之製品503上形成鋁塗層511。製品503為陰極，且鋁主體505（例如，高純度鋁）為陽極。兩元件都沉浸於包括電解溶液的鍍鋁浴501內，該電解溶液包含一或更多種溶解的金屬鹽以及准許電流動之其他離子。電流供應器507（例如，電池或其他電源）為製品503供應直流。直流使鋁主體505之金屬原子氧化，以使金屬原子溶於溶液中。電解質溶液中溶解的金屬離子在溶液及製品503之間的介面處減少以電鍍到製品503上且形成鋁塗層511或鍍鋁層。根據實施例，金屬離子亦滲透陽極氧化層509之孔隙以形成鋁塗層511之部分，該等部分延伸到陽極氧化層509內。鋁塗層511之該等部分延伸到陽極氧化層509內且經由基底陽極氧化之高深寬比柱狀結構，藉由更好地錨定鋁塗層，幫助改良鋁塗層511至製品503之黏附。
在一個實施例中，鋁塗層511為平滑的。例如，鍍鋁可具有大約20微吋到大約300微吋的平均表面粗糙度(Ra)。
在一個實施例中，為了節省成本及用於防止污染之足夠的厚度，最佳化鋁塗層511的厚度。鋁塗層之厚度可經選擇以便厚度在大約25 μm到大約75 μm之範圍內的陽極氧化層可由未對整體鋁塗層進行陽極氧化之鋁塗層組成。在一個實施例中，鋁塗層511具有在大約20微米到大約80微米之範圍內之厚度（例如，在一實施例中大約為50微米）。請注意，除了電鍍之外的其他鋁塗層製程亦可用於其他實施例中，諸如高速含氧燃料噴塗(high-velocity oxy-fuel spray; HVOF)。
第 6 圖
為圖示根據本揭示案之實施例的用於製造鋁塗佈製品之方法600的流程圖。可藉由多種製造機器執行方法600之操作，如在第 2 圖
中所闡明。
在方塊601處，提供製品（例如，具有至少一導電部分之製品）。例如，製品可為由鋁合金（例如，Al 6061）形成之導電製品。製品可為噴淋頭、陰極套管、套管襯料門、陰極芯、腔室襯料、靜電夾盤基底等等，以供在處理腔室內使用。
在方塊603處，根據一個實施例，製品為塗佈做準備。可藉由使表面粗糙、使表面平滑，或清潔表面來改變製品之表面。
在方塊605處，根據一個實施例，陽極氧化製品以形成陽極氧化層（例如，由Al2
O3
形成）。例如，如關於第 4 圖
類似描述的，可在草酸或硫酸浴中陽極氧化製品，以形成具有在大約300 nm到大約60微米之範圍內的厚度之陽極氧化層。在一個實施例中，在陽極氧化之後，可烘焙製品以移除陽極氧化層之孔隙中的殘留水分，如上所述。
在方塊607處，用鋁塗層（例如，大體上純的鋁塗層）塗佈（例如，電鍍）製品。例如，如關於第 5 圖
類似描述的，可用鋁電鍍製品，以形成具有在大約20微米到大約80微米之範圍內的厚度之鋁塗層。在其他實例中，塗層可藉由物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)、雙線電弧噴塗、離子氣相沉積、濺射及冷噴塗來塗覆。
在方塊609處，根據一個實施例，陽極氧化製品以在鋁塗層上形成第二陽極氧化層。第二陽極氧化層（例如，由Al2
O3
形成，如上所述）可具有在大約5微米到大約30微米之範圍內之厚度。然而，該第二陽極氧化層可為任選的。
在方塊611處，根據一個實施例，製品塗佈有抗電漿陶瓷層。可塗佈製品的將暴露於電漿環境中之一側面。在一個實施例中，用電漿噴塗器來將陶瓷塗層電漿噴塗到製品上。在一個實施例中，在塗佈之前，將製品的未經塗佈之部分遮罩。然而，該陶瓷層可為任選的。
在一個實施例中，噴塗混合原陶瓷粉末於製品上。在電漿噴塗期間，製品可被加熱到大約50-70°C之溫度。在一個實施例中，使用大約35-36.5瓦特(W)的電漿功率來電漿噴塗該製品，但亦可使用其他電漿功率。可以多次噴塗執行電漿噴塗製程。在一個實施例中，施加大約35-40次噴塗以形成一陶瓷塗層。在一個實例中，塗層可具有大約5-50密爾之厚度。
在一個實施例中，陶瓷塗層為使用熱噴塗技術（例如，電漿噴塗技術）沉積在陶瓷主體上之含氧化釔的陶瓷或其他含釔氧化物。熱噴塗技術（例如，電漿噴塗技術）可熔化材料（例如，陶瓷粉末）且將熔化的材料噴塗在製品上。經熱噴塗或電漿噴塗之複合陶瓷層可具有在大約100微米到大約300微米之範圍內的厚度（例如，在大約200微米到大約250微米之範圍內的厚度）。
在一個實施例中，陶瓷塗層由混合在一起之Y2
O3
、Al2
O3
及ZrO2
的原始陶瓷粉末產生。在一個實施例中，該等原始陶瓷粉末可具有99.9%或更高之純度。原始陶瓷粉末可使用例如球磨研磨來混合。原始陶瓷粉末可具有大約0.5-5 μm之粉末粒度。在一個實施例中，原始陶瓷粉末具有大約1 μm之粉末粒度。在陶瓷粉末混合之後，該等陶瓷粉末可在大約1200-1600℃的煆燒溫度（例如，在一實施例中為1400℃）下煆燒，且煆燒時間大約為5-10天（例如，在一實施例中為3天）。混合粉末的噴射乾燥後的粒度大小可具有大約3-50 μm的粒度分佈。在一個實施例中，中值大小大約為15 μm。在另一實施例中，中值大小大約為25 μm。
另外，陶瓷塗層可具有大約4-25 MPa的黏附強度（例如，在一實施例中，大於大約14 MPa）。藉由施加法向力（例如，按兆帕計量）至陶瓷塗層直到陶瓷塗層從製品上剝落可判定黏附強度。
可測試製品之粒子。表示粒子計數之量測參數為帶剝離測試粒子計數及液體粒子計數(liquid particle count; LPC)。可藉由在陶瓷塗層上貼上膠帶，將帶剝離，及對黏附在帶上的粒子計數來執行帶測試。可藉由將製品置放在水浴（例如，去離子(de-ionized; DI)水浴）及超音波處理該水浴來判定LPC。然後可使用例如鐳射計數器對在溶液中脫離的粒子計數。第 7A 圖、第 7B 圖、及第 7C 圖
分別圖示具有以200 nm比例的Al 6061製品之橫截面圖的掃描電子顯微照片702、704及706，Al 6061製品具有在草酸浴中形成的陽極氧化層。孔隙具有大約30 nm之直徑。
表1展示根據一實施例的經電鍍鋁塗層的黏附測試結果之實例，該實例中量測具有多種陽極氧化層類型及厚度的樣品之黏附強度。用草酸或者III型基底陽極氧化層類型製作測試試樣，其中對每一陽極氧化層類型而言，基底陽極氧化層厚度在0.3 μm、3 μm及10 μm之間變化。為改良電鍍層黏附，測試試樣在陽極氧化之後，沒有用去離子水密封。試樣隨後用厚度大約為50微米的高純度鋁層電鍍。然後陽極氧化試樣以形成草酸或者III型陽極氧化層，每一陽極氧化類型之厚度在10 μm及30 μm之間變化。然後每ASTM633C執行一黏附測試，在測試中，使用高強度黏著劑將測試試樣膠著在未處理的試樣上，然後撕開測試試樣及未處理的試樣。量測撕開試樣所需要的破壞力即為黏附強度，在一實例中，對於預想效能，30 MPa之黏附強度可為臨限強度。
表1–塗層黏附測試結果
表2展示根據一實施例的經電鍍鋁塗層黏附測試結果之另一實例（在該實例中使用的程序類似於上述表1之彼等程序），以證明測試結果之可重複性。
表2–塗層黏附測試結果
表3展示根據一實施例的經電鍍鋁塗層的黏附測試結果之另一實例，在該實例中，除測試試樣在大約130攝氏度下經受大約20小時的真空烘焙測試以模擬實際的腔室情況外，使用的程序類似於上述表1之程序。表3之結果指示真空烘焙後黏附仍維持，此情況可指示使用半導體製造腔室之適合性。
表3–塗層黏附測試結果
表4展示根據關於表1所描述的程序進行處理的樣品之目測檢查測試結果，在該測試結果中，「好」指示顏色均勻，「可以」指示顏色部分不均勻，及「差」指示顏色不均勻。顏色均勻可指示完成均勻的陽極氧化。
表4–塗層黏附測試結果
之前的描述闡明諸如特定系統、元件、方法等等之實例的許多特定細節以便為本揭示案之幾個實施例提供良好理解。然而，將對熟習該項技術者而言顯而易見的是，在沒有該等特定細節的情況下可實踐本揭示案之至少一些實施例。在其他實例中，熟知的元件或方法未詳細描述或者是以簡單的方塊圖呈現，以避免不必要地模糊本揭示案。因此，闡明的特定細節僅為示範性的。特定實施可隨該等示範性細節變化，且仍然被認為在本揭示案之範疇內。
貫穿本說明書之對「一個實施例(one embodiment)」或「一實施例(an embodiment)」的提及意謂結合實施例描述的特定特徵、結構或特性包括在至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書，在各個地方出現之片語「在一個實施例中(in one embodiment)」或「在一實施例中(in an embodiment)」未必皆代表相同的實施例。另外，術語「或(or)」意欲意謂包含性的「或(or)」而不是排他性的「或(or)」。
雖然方法之操作在本文中以特定順序展示及描述，但是每一方法之操作順序可改變以致某些操作可以倒序執行，或以致某些操作可至少部分地與其他操作同時執行。在另一實施例中，指令或不同的操作之子操作可以斷續及/或交替方式執行。
應理解，上述描述意欲為說明性的而非限制性的。在閱讀及理解上述描述之後，對熟習該項技術者而言，許多其他實施例將為顯而易見的。因此，應參照所附申請專利範圍及申請專利範圍之請求項授權的等效物的全體範疇一起來判定本揭示案之範疇。
100‧‧‧腔室元件
102‧‧‧製品
104‧‧‧陽極氧化層
106‧‧‧鋁塗層
108‧‧‧第二陽極氧化層
110‧‧‧陽極氧化管柱
112‧‧‧孔隙
200‧‧‧製造系統
201‧‧‧處理設備
203‧‧‧珠撃機
204‧‧‧鋁塗佈機
205‧‧‧陽極氧化機
215‧‧‧設備自動化層
220‧‧‧計算裝置
310‧‧‧橫截面側視圖/側視圖
320‧‧‧橫截面側視圖/側視圖
352‧‧‧製品
353‧‧‧硬式光罩
356‧‧‧軟式光罩
357‧‧‧光滑表面
358‧‧‧粗糙表面
400‧‧‧製程
401‧‧‧陽極氧化浸泡劑
403‧‧‧製品
405‧‧‧陰極主體
407‧‧‧電流供應器
409‧‧‧陽極氧化層
500‧‧‧製程
501‧‧‧鍍鋁浴
503‧‧‧製品
505‧‧‧鋁主體
507‧‧‧電流供應器
509‧‧‧陽極氧化層
511‧‧‧鋁塗層
600‧‧‧方法
601‧‧‧方塊
603‧‧‧方塊
605‧‧‧方塊
607‧‧‧方塊
609‧‧‧方塊
611‧‧‧方塊
702‧‧‧掃描電子顯微照片
704‧‧‧掃描電子顯微照片
706‧‧‧掃描電子顯微照片
102‧‧‧製品
104‧‧‧陽極氧化層
106‧‧‧鋁塗層
108‧‧‧第二陽極氧化層
110‧‧‧陽極氧化管柱
112‧‧‧孔隙
200‧‧‧製造系統
201‧‧‧處理設備
203‧‧‧珠撃機
204‧‧‧鋁塗佈機
205‧‧‧陽極氧化機
215‧‧‧設備自動化層
220‧‧‧計算裝置
310‧‧‧橫截面側視圖/側視圖
320‧‧‧橫截面側視圖/側視圖
352‧‧‧製品
353‧‧‧硬式光罩
356‧‧‧軟式光罩
357‧‧‧光滑表面
358‧‧‧粗糙表面
400‧‧‧製程
401‧‧‧陽極氧化浸泡劑
403‧‧‧製品
405‧‧‧陰極主體
407‧‧‧電流供應器
409‧‧‧陽極氧化層
500‧‧‧製程
501‧‧‧鍍鋁浴
503‧‧‧製品
505‧‧‧鋁主體
507‧‧‧電流供應器
509‧‧‧陽極氧化層
511‧‧‧鋁塗層
600‧‧‧方法
601‧‧‧方塊
603‧‧‧方塊
605‧‧‧方塊
607‧‧‧方塊
609‧‧‧方塊
611‧‧‧方塊
702‧‧‧掃描電子顯微照片
704‧‧‧掃描電子顯微照片
706‧‧‧掃描電子顯微照片
本揭示案係以實例之方式而非以限制方式說明，在附圖之諸圖中，相同元件符號指示相同元件。應注意，在本揭示案中，對「一(an)」或「一個(one)」實施例的不同提及未必指相同實施例，且該等提及意謂至少一個實施例。
第 1 圖
圖示根據本發明之一個實施例的供半導體製造腔室使用的腔室元件。
第 2 圖
圖示根據本發明之一個實施例的製造系統之示範性架構。
第 3 圖
圖示根據本發明之實施例的在製造製程之不同階段期間的製品之橫截面側視圖。
第 4 圖
圖示根據本發明之一個實施例的用於陽極氧化製品之製程。
第 5 圖
圖示根據本發明之一實施例的用於在製品上形成鋁塗層之製程。
第 6 圖
為圖示根據本發明之實施例的用於製造製品之製程的流程圖。
第 7A 圖、第 7B 圖及第 7C 圖
圖示根據本發明之實施例的在製品上之層的額外橫截面顯微照片視圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
Claims (20)
- 一種製造用於一處理腔室之一腔室元件的方法，該方法包含以下步驟： 陽極氧化包含雜質的一金屬製品以形成一第一陽極氧化層，其中該第一陽極氧化層具有大於大約100 nm的一厚度，及其中陽極氧化該金屬製品的步驟包含以下步驟：最初使用一第一電流密度用於該陽極氧化以生長該第一陽極氧化層之一密的阻障層部分；及隨後使用一第二電流密度用於該陽極氧化以生長該第一陽極氧化層之一多孔的柱狀層部分，其中該第二電流密度低於該第一電流密度；以及在該第一陽極氧化層上形成一鋁塗層，該鋁塗層大體上沒有雜質。
- 如請求項1所述之方法，其中該鋁塗層具有在大約20微米至大約80微米之一範圍內的一厚度。
- 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在該陽極氧化層上形成該鋁塗層之前，加熱該經陽極氧化的金屬製品至在大約60攝氏度到大約150攝氏度的一範圍內的一溫度達在大約2小時到大約12小時的一範圍內的一時間。
- 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：陽極氧化該鋁塗層以形成一第二陽極氧化層。
- 如請求項4所述之方法，其中該第二陽極氧化層具有在大約5微米至大約30微米之一範圍內的一厚度。
- 如請求項4所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在該第二陽極氧化層上形成一複合陶瓷層。
- 如請求項6所述之方法，其中該複合陶瓷層具有在大約100微米至大約1000微米之一範圍內的一厚度。
- 如請求項1所述之方法，其中該金屬製品之一表面粗糙度在陽極氧化之前在大約0.381微米到大約7.62微米之一範圍內。
- 如請求項1所述之方法，其中在陽極氧化該金屬製品之後，不執行去離子水密封。
- 如請求項1所述之方法，其中形成該鋁塗層之步驟包含執行電鍍。
- 一種用於一處理腔室之腔室元件，該腔室元件包含： 一金屬製品，該金屬製品包含雜質；一第一陽極氧化層，該第一陽極氧化層在該金屬製品上，該第一陽極氧化層具有大於大約100 nm之一厚度，其中該第一陽極氧化層為藉由陽極氧化該金屬製品而形成，及其中陽極氧化該金屬製品的步驟包含以下步驟：最初使用一第一電流密度用於該陽極氧化以生長該第一陽極氧化層之一密的阻障層部分；及隨後使用一第二電流密度用於該陽極氧化以生長該第一陽極氧化層之一多孔的柱狀層部分，其中該第二電流密度低於該第一電流密度，以及一鋁塗層，該鋁塗層在該第一陽極氧化層上，該鋁塗層大體上沒有雜質。
- 如請求項11所述之腔室元件，其中該鋁塗層具有在大約20微米至大約80微米之一範圍內的一厚度。
- 如請求項11所述之腔室元件，其中在該陽極氧化層上形成該鋁塗層之前，加熱該經陽極氧化的金屬製品至在大約60攝氏度到大約150攝氏度的一範圍內的一溫度達在大約2小時到大約12小時的一範圍內的一時間。
- 如請求項11所述之腔室元件，該腔室元件進一步包含在該鋁塗層上的一第二陽極氧化層。
- 如請求項14所述之腔室元件，其中該第二陽極氧化層具有在大約5微米至大約30微米之一範圍內的一厚度。
- 如請求項14所述之腔室元件，該腔室元件進一步包含在該第二陽極氧化層上的一複合陶瓷層。
- 如請求項16所述之腔室元件，其中該複合陶瓷層具有在大約100微米至大約1000微米之一範圍內的一厚度。
- 如請求項11所述之腔室元件，其中該金屬製品之一表面粗糙度在陽極氧化之前在大約0.381微米到大約7.62微米之一範圍內。
- 如請求項11所述之腔室元件，其中該製品包含Al 6061。
- 如請求項11所述之腔室元件，其中在該製品上電鍍該鋁塗層。
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