TWI818950B

TWI818950B - 用於抗電漿塗層塗布之表面選擇性圖案化方法

Info

Publication number: TWI818950B
Application number: TW108103016A
Authority: TW
Inventors: 阿米爾Ａ雅薩瑞; 道恩奧特卡; 宏侍; 約翰道芬堤
Original assignee: 美商蘭姆研究公司
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2023-10-21
Also published as: US20190233658A1; CN110098101A; CN110098101B; US11124659B2; TW201934801A; JP7471054B2; JP2019131888A

Abstract

提供了一種用以對一零件提供一抗電漿陶瓷塗層以用於一電漿處理腔室的方法。放置一圖案化遮罩於該零件上。沉積一薄膜於該零件上方。移除該圖案化遮罩。塗佈一抗電漿陶瓷塗層於該零件上。

Description

用於抗電漿塗層塗布之表面選擇性圖案化方法

本發明與用以施加一熱噴塗層於一零件上的方法相關。本發明更相關於用以提供圖案化熱噴塗層於一零件上的方法。

熱噴塗層施加於零件上以對該零件提供抗電漿保護。將這樣的塗層用於電漿處理腔室中。熱噴塗層可施加含陶瓷釔塗層於氧化鋁零件的表面上。

為達成前述內容且根據本發明之目的，提供了用以對一零件提供一抗電漿陶瓷塗層以用於一電漿處理腔室的方法。放置一圖案化遮罩於該零件上。沉積一薄膜於該零件上方。移除該圖案化遮罩。塗佈一抗電漿陶瓷塗層於該零件上。

本發明的這些及其他特徵將在下面本發明的詳細描述中結合附圖更詳細地描述。

本發明現將參照如附圖中所說明的一些其較佳的實施例加以詳細描述。在後續描述中，闡述許多特定細節以提供對本發明的完整理解。然而，對精於本項技術者而言將顯而易見的是，本發明可在不具某些或所有這些特定細節的情況下實施。在其他情況下，習知的製程步驟以及/或者結構不被詳細描述，以避免不必要地模糊本發明內容。

諸如氧化釔、氧化鋯、氧化鋁的電漿熱噴塗層材料沉積於零件（例如用於導體蝕刻腔室系統中的尖柱、高流襯裡、以及門）的陽極氧化的鋁表面上。然而，零件設計的改變以及零件架構複雜度的成長，導致與在更複雜的零件架構中對噴塗沉積製程的精準控制相關一系列全新的零件製造挑戰。例如，經常觀察到的一個問題就是在用於導體蝕刻腔室系統中之高流量襯裡的高深寬比泵溝槽特徵部中進行噴塗沉積期間的噴餘效應。用以在零件上之溝槽的表面加以噴塗的習知生產方法，缺乏選擇性以準確地沉積該噴塗料於預期區域內且沒有使噴餘塗層沉積在不期望的區域上之效應。該噴餘塗層是不希望的，並且導致許多零件品質相關的問題升級（escalation），例如包含剝落、破碎、扇形部（scalloping）的外觀異常。更重要的是，這樣的問題升級本身呈現為以下的潛在根本原因：一旦這樣的成品零件安裝於用以製程測試的腔室中，導致與關於此等成品零件之不良缺陷性能疑慮有關之壞觀感問題。

有鑑於這些疑慮，噴塗生產廠家做了一些嘗試，在電漿熱噴塗沉積製程期間嘗試硬遮罩及軟遮罩的手段，以克服噴餘沉積的問題。然而，習知手段並未成功。缺乏進展的一個原因是諸如黏著劑、塗料等的習知遮罩材料已知與熱噴塗沉積製程條件不相容。在使用時，該習知遮罩材料被發現會反應、融化、以及形成非所欲之副產物，增加零件汙染的風險。硬遮罩的手段亦無法成功，由於其通常導致在複雜架構中修改噴流圖案相關的問題，因而負面地影響沉積製程且造成不良品質的薄膜。

由於缺乏進展，同時並行的有致力於以噴砂處理技術移除非所欲之噴餘沉積。然而，使用傳統珠噴砂處理技術本身亦帶來新挑戰。例如，由於對下方的陽極氧化的鋁層而言噴塗料的強黏著性，諸如氧化鋁或氧化矽的噴粒處理介質被用於移除噴餘塗層，但是在某些情況下該製程並不是非常有選擇性。這樣的介質的使用被發現不只會移除噴餘塗層，還會顯著地損壞陽極氧化的下層因而暴露出大塊（bulk）鋁。產生好結果的製程窗口條件非常狹窄，並且由於對損壞零件的顧慮，擴大到量產的產量不太可行。

使用作為與電漿噴塗沉積條件相容的遮罩之分子單層或犧牲無機薄膜進行表面的改質，可調制表面特性以將後續熱噴塗製程的黏著性最小化或是將其消除。這些改質提供了解決及消除噴餘問題的獨立且有效的方法。

圖1係一實施例的流程圖。清潔一零件（步驟104）。放置一圖案化遮罩於該零件上（步驟108）。沉積一薄膜於該零件上（步驟112）。移除該圖案化遮罩（步驟116）。清潔該零件（步驟120）。塗佈一抗電漿陶瓷塗層於該零件（步驟124）。移除噴餘塗層（步驟128）。使該零件經過額外清潔（步驟132）。

一個範例提供了一種選擇性方法，該方法用於處理一用機械加工的腔室零件，該零件以諸如陽極氧化的鋁或鋁的材料所製成，其表面具有已知在熱電漿噴塗製程期間會負載非所需之噴餘沉積量的特徵部（例如高深寬比泵溝槽特徵部以及晶圓溝槽）。此範例中的該零件具有陽極氧化的鋁表面。在一個方法序列中，此方法包含選擇性地以化學處理在該零件上特定預遮罩的表面區域，以使用作為後續噴塗製程遮罩的分子單層將該表面功能化。具有複雜零件架構的該機械製造零件之單層功能化區域完全地抑制以及/或者最小化後續噴塗料在該零件表面上的黏附。該零件接著可被處以電漿噴塗或任何替代沉積製程以對預期要以抗電漿陶瓷塗層塗覆的所期望位置進行塗覆。在完成塗覆後，任何沉積於功能化遮罩區域上的噴餘料可被吹洩、掃除或是輕易地以諸如二氧化碳（CO₂ ）或替代軟珠噴砂之溫和的清潔方式加以清潔，藉由諸如剝離機制以移除任何非所欲之殘餘材料。該零件在清潔後呈現出由遮罩所定義之優越的噴塗終端，而不具有有效的噴餘沉積。

藉由氣相或液相自組裝或者任何其他替代沉積製程，一薄膜可加以塗佈為一單層遮罩。該薄膜的目的為化學性地改變表面上的反應性部分（reactive moiety），使得噴塗層與該表面之間的黏著力可被改變（在此例中為最小化以及/或者消除），因而防止任何後續將沉積在單層遮罩表面上的過度塗覆料的黏附。會將表面黏著性調制的化學改變的一個例子為將一陽極氧化的鋁表面的極性羥基（如陽極氧化的鋁（Al-O_x ）或羥化鋁（Al-OH））以諸如Si-CH₂ -CH₂ (CF₂ -)_n -CF₃ 的非極性基加以替換。此外，因為表面上的這種單層通常具有低表面能，表面間的凡得瓦吸引力傾向也會降低。

在第一實施例中，一序列藉由將該零件遮罩開始，使得預期將以一薄膜化學性地改質的區域不被遮罩。另外，該薄膜的形成可在表面電漿噴塗之前以溶液中的化學前驅劑加以執行。這些及本實施例之其他步驟將在下面有詳細的描述。範例 1

圖2A係一示意性剖面圖顯示一零件204，在此例中，該零件具有陽極氧化的鋁表面。預清潔該表面（步驟104）以移除有機或無機的碎屑或微汙染物，從而使表面終端基團化學性地活化（例如羥基化）以用於後續與化學前驅劑的反應。零件204上的至少一個活化表面係存在並使用一遮罩方案加以遮罩（步驟108），以僅暴露出將需要塗層黏著抑制的區域。該遮罩方案可藉由一硬遮罩或軟遮罩達成。用於遮罩方案之材料的某些例子可包含諸如用於塗覆應用的那些黏性膠帶（凱通、粉末塗層、3M膠帶、感光光阻、塗料、聚矽氧、硬遮罩等等）。圖2B係一示意性剖面圖顯示在施加了一凱通遮罩208後的該零件204。

接著沉積一薄膜於該零件的表面上方（步驟112）。在此實施例中，遮罩表面的裸露區域與化學前驅劑反應。在此實施例中，此程序可包含，從將一化合物溶解於無水溶劑之溶液，沉積該化學前驅劑的一單層。舉例而言，無水溶劑可包含無水正己烷、正庚烷、甲苯、三氯甲烷、丙酮、NMP N-甲基吡咯烷酮、DMSO 二甲亞碸、DMF 二甲基甲醯胺、DMAC 二甲基乙醯胺或HFE 氫氟醚。

源自會調制黏著性之化學前驅劑的化學改質的一個例子，是以非極性基替換掉裸露之陽極氧化的鋁表面的極性羥基（例如Al-O_x 、Al-OH）。非極性基可為諸如Si-CH₃ 、Si-R或Si-RF（其中R為具有n長度的烴基或氟取代鍊）的含矽烷化合物成分。舉例而言，Al-O-Si-R基可由1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯矽烷（FOTS, C₈ F₁₃ H₄ SiCl₃ ）所提供。全氟的有機矽烷終端提供具有去離子水（DIW）接觸角從＞110-130°變化之穩定的改質表面，其由於化學鍵結形成而過高的黏著力可被調節。其他潛在表面改質劑的某些其他例子包含：六甲基二矽氮烷（HMDS）、烷氧矽烷以及烷基矽烷。更精確地說，氟化或長鍊烴基的三氯矽烷、二氯矽烷、一氯甲矽烷、三甲氧矽烷、二甲氧矽烷、甲氧矽烷、三乙氧矽烷、二乙氧矽烷以及乙氧矽烷。這些矽烷的某些為含有聚合物成分的矽烷。

舉例說明，使用FOTS的一個樣品處理流程首先從將1體積的FOTS與9體積的無水正己烷混合以生成化學劑的儲備溶液開始，接著將幾滴該儲備溶液與將被改質的樣品在封閉反應容器中的100℃通風烘箱裡一同加熱。30秒後，該儲備溶液完全蒸發且FOTS分子與該樣品表面反應。氣相沉積製程的額外例子可包含輔以在減壓真空（reduced vacuum）的環境下加熱以將化學前驅劑氣化，使得該化學前驅劑可在與大塊表面相容的所欲之溫度範圍內輕易地汽化。反應時間可包含大約2分鐘、大約4分鐘、大約6分鐘、大約8分鐘、大約10分鐘、大約15分鐘，以及由化學前驅劑濃度、沉積溫度、以及沉積時間的範圍的組合所形成的所有範圍。以此方式準備之表面具有大於120°的DIW接觸角。

另外，化學前驅劑可在濕式相處理步驟期間藉由使用包含改質劑的合適溶劑而從溶液中被添加。舉例說明，使用FOTS的一個樣品處理為：將該樣品在氮環境下浸沒於在HFE-7100（3M, Minneapolis, MN）、甲苯、正己烷、三氯甲烷、丙酮、NMP、DMSO、丙酮、DMF、或DMAC中重量百分比0.2%的FOT之中一小時，接續以新鮮HFE-7100超音波潤洗，接著以氮乾燥。

圖2C係一示意性剖面圖顯示在沉積一薄膜212後的零件204。在此實施例中，薄膜212僅沉積在零件204的裸露表面上而不在由凱通遮罩208所覆蓋的區域上。

在形成該薄膜的化學性功能化步驟完成後，將圖案化遮罩（例如凱通遮罩208）移除（步驟116）。方法可包含將初始的軟或硬遮罩移除，接續以諸如異丙醇（IPA）、丙酮、正己烷以及/或者甲苯的溶劑將該零件表面浸漬、沖洗、以及/或者擦淨，以清潔先前被遮罩的區域。在一實施例中，在此清潔步驟之後，該表面以DIW沖洗。該去離子水沖洗較佳在約30 psi至約50 psi。非限定地，去離子水沖洗壓力的額外例子包含約10 psi、約20 psi、約25 psi、約35 psi、約45 psi、約50 psi、約60 psi，以及由所揭露之數值的組合所形成的範圍。若該零件被製造而使得穿孔出現，則進行沖洗使得在孔內有有效率的流體交換。

該零件204可經過一額外清潔（步驟120）。該零件204可經過額外化學性擦淨步驟，該零件204的所有表面均以IPA以及/或者其他前述溶劑擦淨或浸漬，隨後也可接著進行諸如CO₂ 清潔的噴砂清潔技術。在更進一步的實施例中，該方法更包括以丙酮擦淨/浸漬該零件204的所有表面。在另一實施例中，該擦淨物可由聚酯或聚氨酯編織的潔淨室織物所製成。在一替代實施例中，該擦淨物可由已發現更有效率地移除碎屑之特別設計編織的織物所製成，例如MiraWIPE^® 。以諸如異丙醇以及/或者丙酮的有機溶劑之擦淨操作可移除油脂以及可能從用以遮罩該零件的附著材料所留下的其他有機汙染物。可預期的是，亦可使用已為精於本項技術者所知、可將油脂或其他汙染物從表面移除而對其功能化表面沒有任何不當傷害的額外熱方法以及/或者化學配方（例如非離子或陰離子表面活性劑）。圖2D係一示意性剖面圖顯示在移除該圖案化遮罩之後的該零件204且該零件204已被清潔。該薄膜212仍留存。

在一實施例中，在使用異丙醇以及/或者丙酮的化學性擦淨步驟後，該實施例更包含將零件204傳送進入一電漿熱噴塗環境，以在該零件204預期被塗覆的區域上進行電漿噴塗沉積。一抗電漿陶瓷塗層塗佈於該零件204的表面（步驟124）。在此例中，該抗電漿陶瓷塗層以熱噴塗法塗佈。熱噴塗法係用以描述各種塗覆製程的一個普遍用語，例如電漿噴塗法、電弧噴塗法以及火焰/燃燒噴塗法。所有的熱噴塗法均係使用能量以將一固態材料加熱至熔融或塑化態。熔融或塑化態材料朝向該零件204加速，使得該熔融或塑化態材料因而塗覆在該零件204的表面。接者冷卻該熔融或塑化態材料。較佳是，將電漿噴塗用以提供氧化釔塗層。這些熱噴塗製程與氣相沉積製程不同，氣相沉積製程是使用汽化材料而非熔融材料。熱噴塗法使用機器人控制的塗覆系統，其提供抗腐蝕材料，諸如氧化釔、氧化鋁、氧化釔穩定的氧化鋯、複合摻合物、以及具有高鍵結強度共相塗層。圖2E係一示意性剖面圖顯示在沉積一熱噴塗層216後的該零件204。

接著移除噴餘料（步驟128）。該噴餘料可藉由移除薄膜212以及該薄膜212上熱噴塗的部分加以移除，或者藉由移除薄膜212上熱噴塗的部分但不移除該薄膜212而加以移除。該零件204可經過另一系列的化學清潔步驟，其中該零件204的所有表面再次浸漬於IPA中。該浸漬、擦淨、或洗滌步驟旨在移除任何在化學性功能化區域上不佳地吸附或沉積的殘留噴餘料。此步驟持續大約5至大約15分鐘。在IPA浸漬步驟後，該方法可包含在一去離子水沖洗步驟中，以過濾的去離子水沖洗該零件204的表面。該去離子水沖洗較較佳在約20 psi至約50 psi。在下一步驟中，該方法更包括浸漬該零件204的所有表面於丙酮中。此步驟持續大約5至大約15分鐘。在丙酮浸漬步驟後，該方法可包含在一去離子水沖洗步驟中，再一次以過濾的去離子水沖洗該零件204表面。該去離子水沖洗較較佳在約20 psi至約50 psi。

在移除噴餘料後，可經由若干替代方式完成額外清潔（步驟132），以將任何殘存的剩餘鬆散黏附的材料從噴餘發生的區域移除。在一方法中，細屑型態的CO₂ 固體與壓縮空氣結合用作噴砂氣體，以初始地轟擊表面。測試發現一組製程條件，其有效地將大塊有機污斑以及殘留物伴隨著噴餘塗覆粒子碎屑從該薄膜所沉積且噴餘料鬆散黏附的區域移除。在一實施例中，表面的CO₂ 固體乾冰調節係在大約25 psi到大約70 psi。此外，CO₂ 乾冰噴砂壓力的例子包含大約20 psi、大約25 psi、大約30 psi、大約35 psi、大約40 psi、大約50 psi、大約60 psi、大約70 psi，以及由那些此處所揭露之數值的組合所形成的所有其他範圍。乾冰刨屑由高純度的固塊或顆粒通過裝有一系列的旋轉葉片的漏斗所產生，該漏斗以如下條件加以給料：大約每分鐘0.5磅、大約每分鐘1磅、大約每分鐘1.25磅、大約每分鐘1.5磅、大約每分鐘1.75磅、大約每分鐘2磅、大約每分鐘2.5磅、大約每分鐘2.75磅、大約每分鐘3磅、高達每分鐘4磅的速率，以及由前述之壓力及給料速率的組合所形成的所有其他範圍。在一實施例中，使用扇形分配噴嘴的乾冰噴砂步驟持續大約30秒至大約10分鐘，該扇形分配噴嘴從範圍在大約1-12吋遠的距離以對一工作表面從淺掠射角到直角之任意範圍的角度使一條1-1.5吋條帶噴塗圖案內的亞微米刨削冰粒衝擊在該工作表面上。在另一實施例中，該表面的CO₂ 乾冰噴砂持續大約8分鐘至大約20分鐘。在另一實施例中，該零件的CO₂ 乾冰噴砂持續大約18分鐘至大約30分鐘。此外，CO₂ 乾冰噴砂持續時間的例子包含大約2分鐘、大約4分鐘、大約6分鐘、大約8分鐘、大約10分鐘、大約15分鐘，以及由如所述之噴塗時間、工作距離以及噴塗角度的組合所形成的所有範圍。在其他實施例中，可使用清潔劑、超音波處理或兆聲波處理、水柱、或諸如軟式珠的軟噴砂媒介以將噴餘料移除。

在一替代實施例中，該CO₂ 固體乾冰噴砂可以一方法取代，以移除在單層功能化區域上的大塊汙染及噴餘塗層粒子碎屑。該方法包括首先以異丙醇將所有表面擦淨。該方法更包括以丙酮將所有表面擦淨或浸漬。該擦淨物係由聚酯或聚氨酯編織的潔淨室織物所製成。在一替代實施例中，該擦淨物係由特別設計編織的織物所製成，該特別設計編織的織物係已發現能更有效地移除碎屑，例如MiraWIPE^® 。在另一實施例中，使用聚乙烯醇（PVA）刷或泡綿以完成擦淨步驟。在另一實施例中，使用Scotch-Brite™板或使用替代拋光媒介以完成擦淨步驟。以諸如異丙醇以及/或者丙酮的溶劑浸漬或擦淨，以將大塊油脂或其他汙染物從表面移除。在另一實施例中，該零件可後續浸漬於任何前述的混合化學溶液或其後續組合之中，例如：使用0.01% 至28%的稀釋氨溶液（NH₄ OH:H₂ O）或是SC1溶液（NH₄ OH:H₂ O₂ :H₂ O，以1:1:50混合），達1至約15分鐘。接著以加壓去離子水潤洗以及/或者接續以使用化學品或去離子水的任何後續超音波或兆聲波處理。

額外清潔可在噴餘料移除（步驟128）後提供。圖2F係在移除薄膜212上的熱噴塗層216後該零件204的一示意性剖面圖。在此例中，形成該薄膜212的單層沒有被移除。範例 2

在一替代例子中，諸如薄膜遮罩的一犧牲層係由可被氣相沉積且與電漿噴塗製程相容的無機材料所製成。在該電漿噴塗製程完成後，該犧牲層可接著被濕式清潔以及/或者濕式蝕刻，以相較於該噴塗層而言以對該犧牲層的良好蝕刻選擇性將該噴餘塗層加以底割及剝離。

圖3係在此例中所使用之製程的高級流程圖。圖4A係一示意性剖面圖顯示一零件404，在此例中，該零件404具有一陽極氧化的鋁表面。在此例的起始，清潔該零件404（步驟304）。該清潔步驟移除有機或無機碎屑或微汙染物，從而使表面終端基團化學性地活化（例如羥基化）以用於後續與化學前驅劑的反應。一圖案化遮罩置於該零件404上（步驟308）。該零件404上有至少一個活化表面且用一遮罩方案加以遮罩，以僅暴露出將需要塗覆黏著抑制的區域。該遮罩方案可藉由一硬遮罩或軟遮罩達成。用於遮罩方案之材料的某些例子可包含諸如用於塗覆應用的那些黏性膠帶（凱通、粉末塗層、感光光阻、塗料等等）。圖4B係一示意性剖面圖顯示在使用該遮罩方案而附加一凱通遮罩408後的該零件404。

沉積一薄膜於暴露區域上以形成一犧牲層（步驟312）。遮罩表面的該暴露區域與化學蒸氣反應，該化學蒸氣沉積具有厚度約1 nm到約1微米的無機材料的一薄膜，該無機材料例如多晶矽、氧化矽、或諸如Ag之作為犧牲層的任何其他合適的無機金屬。薄犧牲層在接續在抗電漿陶瓷塗層的塗佈步驟後的清潔步驟中提供選擇性。該材料可使用具有選擇性且只與該犧牲層反應而不會溶解該抗電漿陶瓷塗層的化學品而被選擇性地濕式蝕刻，以將該抗電漿陶瓷塗層底割及剝離。圖4C係一示意性剖面圖顯示在一薄膜412沉積後的該零件404。在此實施例中，該薄膜412沉積於該零件404的裸露表面以及該凱通遮罩408上。

移除圖案化遮罩（步驟316）。此步驟可包含：將初始的軟或硬遮罩移除，接續是一清潔步驟（步驟320），該清潔步驟以諸如IPA、丙酮、正己烷以及/或者甲苯的溶劑，將該零件表面以諸如浸漬、沖洗、以及/或者擦淨的方式，清潔先前被遮罩的區域。圖4D係一示意性剖面圖顯示在移除該圖案化遮罩（步驟316）後的該零件404且該零件已被清潔（步驟320）。只有沉積在該零件404表面的薄膜412留下。

塗佈一抗電漿陶瓷塗層於該零件的表面（步驟324）。在使用異丙醇以及/或者丙酮的化學性擦淨步驟後，此實施例更包含將該零件傳送進一電漿熱噴塗環境以在該零件預期被塗覆的區域上進行電漿噴塗沉積。圖4E係一示意性剖面圖顯示在沉積一熱噴塗層416後的該零件404。

接著移除該薄膜及噴餘料（步驟328）。在熱噴塗製程後，該零件可經過另一系列的化學性清潔步驟，其中將該零件的所有表面再次浸漬於IPA中。該浸漬、擦淨、噴砂、或洗滌步驟旨在移除在先前步驟中在化學性功能化區域上不佳地吸附或沉積的任何殘留噴餘料。圖4F係一示意性剖面圖顯示在移除該薄膜以及在該薄膜上的熱噴塗沉積物416後的該零件404。

可經由若干替代方式完成額外清潔（步驟332），以將任何殘存的剩餘鬆散黏附的材料從噴餘發生的終端區域移除。在一方法中，細屑型態的固體CO₂ 與壓縮空氣結合用作噴砂氣體，以初始轟擊表面。在另一實施例中，該零件可接著以1至約30分鐘浸漬於任何前述的混合化學溶液或其後續組合之中，例如： 0.01% 至28%的稀釋氫氧化鉀或氨溶液（NH₄ OH:H₂ O）、或是AMP溶液（NH₄ OH:H₂ O₂ :H₂ O，以1:1:2-50混合）、稀釋氟化氫/過氧化氫混合物、或具有甘油或乙二醇的緩衝氟化氫及銨溶液。接續著以加壓去離子水潤洗以及/或者後續接著以使用化學品或去離子水的任何噴砂、洗滌、超音波或兆聲波處理。

本發明提供方法以產生經電漿熱噴塗的一零件，其呈現由精密遮罩所定義的優異噴塗終端而沒有有效噴餘沉積。該方法避免了直接以大塊材料軟式或硬式遮罩該零件，該大塊材料會直接受電漿熱噴塗製程條件影響。該方法避免了使用侵入式珠噴砂清潔方式，該清潔方式缺乏夠寬的製程窗口而被發現會損壞下層的陽極氧化的鋁表面且因而暴露出鋁，或者由於非所預之噴砂碎屑的產生而增加嚴重的汙染。由於零件架構的複雜性以及操作者為達成可接受之結果所需的技術，亦發現使用習知珠噴砂媒介及技術以移除噴餘料對生產是非常不友善的。再者，由於這般沒效率及低產率的問題，任何服務可能將受生產該零件的成本增加所影響。

所提出之方法允許以更合適於電漿熱噴塗條件且不會導致相關於大塊汙染物的問題的無機化合物之薄膜或單層直接將大塊表面化學性功能化。亦避免了在塗覆製程期間可能改變噴塗流量動力作用而導致終端或邊緣斷裂區域之問題的硬遮罩的使用。

該方法允許更加溫和及潔淨的技術的使用，以移除鬆散黏附的噴餘料，上述技術與該零件的其餘部分化學性相容。這些可藉由犧牲層的乾冰噴砂以及/或者化學溶解以及底割剝離清潔機制加以完成。這些所論及的差異將有助於簡化此生產製程的技術實施態樣的複雜性，且無可避免地對生產更加友善及有效益。

該零件可使用於電漿製程腔室中。該熱噴塗層能夠在溫度高達約1000℃蝕刻電漿環境中提供保護。圖案化熱噴塗層可用在蝕刻腔室的高流襯裡上。

圖5係一示意圖，顯示實施例可於其中使用的一蝕刻反應器。在一或多個實施例中，一電漿處理腔室500包括：提供氣體輸入一氣體分布板506以及一靜電吸盤（ESC）508，其位在由一腔壁552所封閉的一蝕刻腔室549之中。在該蝕刻腔室549中，一堆疊503放置於ESC 508上方，其係一基板支撐件。一邊緣環509環繞著ESC 508。一ESC源548可提供偏壓至該ESC 508。一氣體源510經由該氣體分布版506連接至該蝕刻腔室549。一ESC溫度控制器550連接至該ESC 508。一射頻（RF）源530供應RF功率至一下部電極以及/或者一上部電極，在此實施例中，該等電極為ESC 508及氣體分布板506。在一示例性實施例中，400 kHz、 60 MHz、以及選用性的2 MHz、 27 MHz的功率源構成了該RF源530以及該ESC源548。在此實施例中，該上部電極接地。在此實施例中，為各頻率提供一產生器。在其他實施例中，該等產生器可在獨立的RF源中，或是獨立的PF產生器可連接至不同電極。舉例而言，該上部電極可具有連接至不同RF源的內部及外部電極。其他RF源以及電極的布置可用於其他實施例中。一控制器535可控地連接至RF源530、ESC源548、一排氣泵520以及該氣體源510。一高流襯裡504係在該蝕刻腔室549中的一襯裡，其限制了來自氣體源的氣體，並且具有允許控制的氣流從氣體源510通至排氣泵520的溝槽502。這樣的蝕刻腔室的一個例子為由加利福尼亞州費利蒙市的Lam Research Corporation所生產的Exelan Flex^TM 蝕刻系統。

在一實施例中，鋁高流襯裡504的內部以氧化釔的一熱噴塗層所塗覆。在此實施例中，該溝槽502的內側以及在高流襯裡504內部的各部分並未塗覆。在此實施例中，施加圖案化遮罩於在高流襯裡504內部將要被塗覆的部分（步驟108）。薄膜沉積於沒有要被塗覆之高流襯裡504的部分上，例如溝槽502的內側。移除該圖案化遮罩（步驟116）。高流襯裡504內部以氧化釔塗層加以熱噴塗（步驟124）。將在該溝槽502內側以及其他以薄膜覆蓋之部分的噴餘料移除（步驟128）。在諸如額外清潔（步驟132）的額外處理之後，該高流襯裡504可放置於一電漿處理腔室中且用於電漿處理。

在某些實施例中，噴餘料沉積於薄膜上然後接著被移除。在其他實施例中，該熱噴塗並未沉積於薄膜上，因此並不需要移除噴餘料的步驟。在某些實施例中，該薄膜可為由包括一含矽烷成分或替代性熱力學穩定紫外（UV）可固化商用摻合物的前驅物所形成的多層薄膜或一分子單層。在某些實施例中，該薄膜具有小於約1 mm的厚度。

在某些實施例中，該熱噴塗層可由其他抗電漿陶瓷塗層所取代。這樣的抗電漿陶瓷塗層可由熱噴塗、物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）、電漿輔助化學氣相沉積（PECVD）、原子層沉積（ALD）、或者電沉積而加以塗佈。這樣的抗電漿陶瓷塗層對電漿蝕刻或腐蝕相較於待塗覆的零件而言更有抗性。該抗電漿陶瓷塗層可包括以下一或多者：氧化釔、氧化鋯、氧化鋁、複合摻合物、可由其他鑭系元素或3族或4族元素所製成之具有高鍵結強度的共相塗層。

儘管本發明以若干較傾向之實施例的形式加以描述，仍有落於此發明之範疇內的改動、調整、置換和各種替代均等者。亦應注意的是，有許多實施本發明之方法及儀器的替代方式。因此，以下所附之申請專利範圍意欲解讀為包含所有諸如落於本發明之真實精神及範疇內的改動、調整、置換和各種替代均等者。

204‧‧‧零件 208‧‧‧凱通遮罩 212‧‧‧薄膜 216‧‧‧熱噴塗層 404‧‧‧零件 408‧‧‧凱通遮罩 412‧‧‧薄膜 416‧‧‧熱噴塗層 500‧‧‧電漿處理腔室 502‧‧‧溝槽 503‧‧‧堆疊 504‧‧‧高流襯裡 506‧‧‧氣體分布板 508‧‧‧靜電吸盤 509‧‧‧邊緣環 510‧‧‧氣體源 520‧‧‧排氣泵 530‧‧‧射頻源 535‧‧‧控制器 548‧‧‧ESC源 549‧‧‧蝕刻腔室 550‧‧‧ESC溫度控制器 552‧‧‧腔壁

本發明以示例而非限制的方式於隨附圖式中圖片加以說明，且其中相同索引號碼代表相同部件，且其中：

圖1係一實施例的高級流程圖。

圖2A-F係一示意性剖面圖顯示根據圖1的該實施例加以處理的一零件表面。

圖3係另一實施例的高級流程圖。

圖4A-F係一示意性剖面圖顯示根據圖3的該實施例加以處理的一零件表面。

圖5係一示意圖顯示根據一實施例，具有至少一個零件被塗覆的一電漿處理腔室。

Claims

一種用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，包含：放置一圖案化遮罩於該蝕刻腔室零件上，其中該圖案化遮罩包括一粉末塗層、黏性膠帶、感光光阻、塗料、聚矽氧或硬遮罩的至少其中之一的一層；沉積一薄膜於該蝕刻腔室零件上方，其中該薄膜係一分子單層；在沉積該薄膜後移除該圖案化遮罩；在移除該圖案化遮罩後塗佈一抗電漿陶瓷塗層於該蝕刻腔室零件上；以及在塗佈該抗電漿陶瓷塗層於該零件上後移除該薄膜。
如申請專利範圍第1項之用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，其中移除該薄膜的步驟移除了塗佈於該薄膜上方之該抗電漿陶瓷塗層的部分。
如申請專利範圍第1項之用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，其中該薄膜係由包含六甲基二矽氮烷(HMDS)、烷氧矽烷以及烷基矽烷之群組中至少其中之一的化學前驅劑所形成的一單層。
如申請專利範圍第1項之用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，更包含移除沉積於該薄膜上方之該抗電漿陶瓷塗層的一或多個部分，包括：將該抗電漿陶瓷塗層以異丙醇、PVA、替代軟式洗滌或拋光媒介、丙酮、氟化氫/過氧化氫溶液、具有甘油、乙二醇的氟化氫溶液、或含氨溶液的至少其中之一加以擦淨或浸漬；或是以清潔劑、超音波處理或兆聲波處理、水柱、CO₂噴砂、或軟珠噴砂加以清潔。
如申請專利範圍第1項之用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，更包含移除沉積於該薄膜上的該抗電漿陶瓷塗層的一或多個部分，包括：將固體CO₂刨屑在大於約25psi的壓力下導向該抗電漿陶瓷塗層，其中未位於該薄膜上的該抗電漿陶瓷塗層的部分並未被移除。
如申請專利範圍第1項之用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，其中施加該抗電漿陶瓷塗層的步驟包括施加一熱噴塗層。
如申請專利範圍第1項之用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，更包含在移除該圖案化遮罩的步驟之後且在施加該抗電漿陶瓷塗層的步驟之前，清潔該零件。
如申請專利範圍第1項之用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，其中該抗電漿陶瓷塗層包括氧化釔、氧化鋯、或氧化鋁其中一或多個。
如申請專利範圍第1項之用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，其中該抗電漿陶瓷塗層包括鑭系元素或3族或4族元素其中一或多個。
如申請專利範圍第1項之用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，其中該蝕刻腔室零件為一腔室襯裡、門或尖柱的至少其中之一。
如申請專利範圍第1項之用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，其中塗佈該抗電漿陶瓷塗層係在移除該圖案化遮罩後，且其中移除該圖案化遮罩係在沉積該薄膜後，且其中沉積該薄膜係在放置該圖案化遮罩後。
如申請專利範圍第1項之用以對一蝕刻腔室零件提供一抗電漿陶瓷塗層的方法，更包含使用該零件做為一蝕刻腔室中的一腔室襯裡、一腔室門或一腔室尖柱。