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TW202127513A - 用以為使用在半導體處理腔室中的部件的表面提供紋理的系統及其方法 - Google Patents

用以為使用在半導體處理腔室中的部件的表面提供紋理的系統及其方法 Download PDF

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TW202127513A
TW202127513A TW109139102A TW109139102A TW202127513A TW 202127513 A TW202127513 A TW 202127513A TW 109139102 A TW109139102 A TW 109139102A TW 109139102 A TW109139102 A TW 109139102A TW 202127513 A TW202127513 A TW 202127513A
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Abstract

提供一種為部件表面提供紋理的系統，部件使用在半導體處理腔室中。系統包含：外殼，外殼包含處理區域；設置在處理區域中的支座；用於產生光子流的光子光源；可操作地耦合至光子光源的光學模組；以及透鏡。光學模組包含光束調變器與光束掃描器，光束調變器用於從光子光源產生的光子流產生光子束，光束掃描器用於跨部件表面掃描光子束。透鏡用於接收來自光束掃描器的光子束，並在約345nm至約1100nm之間的範圍的波長下，跨部件的表面分佈光子束，以在部件上形成複數個特徵。

Description

用以為使用在半導體處理腔室中的部件的表面提供紋理的系統及其方法
本揭示內容的具體實施例大抵涉及用於對部件表面進行紋理化的方法、系統與設備，此部件係使用在半導體處理腔室中。
隨著積體電路裝置繼續以減小的尺寸製造，這些裝置的製造變得更容易因污染而降低良率。因此，製造積體電路裝置（特別是具有較小實體尺寸的積體電路裝置），需要比以前認為必要的程度更大程度地控制污染。
積體電路裝置的污染，可能源於諸如在薄膜沉積、蝕刻或其他半導體製造處理期間，撞擊在基板上的不期望的雜散粒子之類的來源。一般而言，積體電路裝置的製造包括使用腔室，包括但不限於物理氣相沉積（PVD）濺射腔室、化學氣相沉積（CVD）腔室和電漿蝕刻腔室。在沉積和蝕刻處理中，材料通常從氣相冷凝到腔室的各個內表面上，以及設置在腔室內的腔室部件的表面上。當材料從氣相冷凝時，材料形成駐留在腔室和部件表面上的固體塊。此冷凝的異物積聚在表面上，並且在晶圓處理序列期間或之間易於從表面脫離或剝落。這種分離的異物可能撞擊並污染晶圓和在晶圓上形成的裝置。受污染的裝置經常必須被丟棄，從而降低了處理的製造良率。
為了防止已經形成的異物的分離，腔室的內表面和設置在腔室內的腔室部件的表面，可以具有特定的表面紋理。表面紋理被配置成使得在這些表面上形成的異物具有增強的對表面的黏附性，並且不太可能分離且污染晶圓。表面紋理的關鍵參數是表面粗糙度。
一種常見的紋理化方法是珠粒噴砂(bead blasting)。在珠粒噴砂處理中，將固體噴砂珠推向要進行紋理化的表面。一種方式可為通過加壓氣體將固體噴砂珠推向待紋理化的表面。固體噴砂珠由合適的材料製成，例如氧化鋁、玻璃、二氧化矽或硬塑膠。根據所需的表面粗糙度，噴砂珠粒可具有不同的尺寸和形狀。
然而，可能難以控制珠粒噴砂處理的均勻性和可重複性。此外，在珠粒噴砂處理過程中，待紋理化的表面可能變得尖銳並為鋸齒狀，使得表面的尖端由於固體噴砂珠的衝擊而脫落，從而引入污染源。另外，在珠粒噴砂處理期間，噴砂珠粒可能被捕獲或嵌入表面內。例如，如果被紋理化的表面包括具有變化寬度的小通孔（例如氣體分配噴淋頭），則噴砂珠粒可能陷入通孔內。在這種情況下，噴砂珠不僅例如防止通孔起到氣體通道的作用，而且還引入了晶圓的潛在污染源。
電磁束也可用於使腔室表面紋理化。使用電磁束使腔室表面紋理化，可以克服與珠粒噴砂相關的一些上述問題。但是，電磁束必須在真空下操作以防止散射。當電磁束內的電子與空氣或其他氣體分子相互作用時，可能發生散射。因此，電磁束必須在真空腔室內操作。對真空腔室的需求限制了可以紋理化的部件的尺寸，因為部件必須能夠裝配在真空腔室內。此外，與操作電磁束相關的資本成本，顯著高於與珠粒噴砂處理相關的資本成本。例如，對真空腔室的需求增加了與用電磁束紋理化表面相關的成本。
因此，需要一種改進的紋理化方法，此方法克服了與珠粒噴砂相關的問題，同時避免了與使用電磁束相關的資本成本和尺寸限制。
本揭示內容的一個實施例涉及用於對部件表面進行紋理化的方法，此部件係使用在半導體處理腔室中。方法包括：將光子束引導通過環境空氣或氮氣至部件表面處；以及跨部件表面第一區域掃描光子束，以在第一區域內的表面上形成複數個特徵，其中形成的特徵是凹陷、突起或其組合。
本揭示內容的另一個實施例涉及用於對部件表面進行紋理化的方法，此部件係使用在半導體處理腔室中。方法包括：將光子束引導至在大氣中部件表面處，大氣的壓力大抵均等於大氣壓力；以及跨部件表面第一區域掃描光子束，以在第一區域內的表面上形成複數個特徵，其中形成的特徵是凹陷、突起或其組合。
本揭示內容的另一個具體實施例是用於半導體處理腔室的部件。部件包括在第一區域內的表面上的複數個特徵，其中形成的特徵是凹陷、突起或其組合。藉由跨部件表面掃描光子束來形成這些特徵。
本揭示內容的另一個具體實施例為一種為部件表面提供紋理的系統，部件使用在半導體處理腔室中。系統包含：外殼，外殼包含處理區域；設置在處理區域中的包含支撐表面的支座；用於產生光子流的光子光源；可操作地耦合至光子光源以接收來自光子光源的光子流的光學模組；以及透鏡。光學模組包含光束調變器與光束掃描器，光束調變器用於從光子光源產生的光子流產生光子束，光束掃描器用於跨部件表面掃描光子束。透鏡用於接收來自光束掃描器的光子束，並在約345nm至約1100nm之間的範圍的波長下，跨部件的表面分佈光子束，以在部件上形成複數個特徵。
本揭示內容的另一個具體實施例是一種為部件的表面提供紋理的方法，部件使用在半導體處理腔室中。方法包含：產生光子流；將光子流整形為光束；掃描光子束透過處理區域朝向部件的表面，處理區域包含環境空氣或氮氣的氣體濃度，且環境空氣或氮氣的壓力大抵均等於大氣壓力；以及跨部件的表面分佈光子束，以在表面上形成複數個特徵。
再者，本揭示內容的又另一個具體實施例為一種為部件表面提供紋理的系統，部件使用在半導體處理腔室中。系統包含：外殼，外殼包含被維持為1級（Class 1）環境的處理區域，具有大抵均等於大氣壓力的壓力；設置在處理區域中的包含支撐表面的支座；用於產生光子流的光子光源；可操作地耦合至光子光源以接收來自光子光源的光子流的光學模組；以及透鏡。光學模組包含光束調變器與光束掃描器，光束調變器用於從光子光源產生的光子流產生光子束，光束掃描器用於跨部件表面掃描光子束。透鏡設置在處理區域中，用於接收來自光束掃描器的光子束，並在約345nm至約1100nm之間的範圍的波長下，跨部件的表面分佈光子束，以在部件上形成複數個特徵。
本文描述的實施例，利用由雷射產生的光子束，以在部件的表面上進行紋理化處理，此部件用於半導體處理腔室中。光子束指向部件的表面，並掃過表面區域以形成複數個特徵。在表面上形成的特徵，包括凹陷、突起及（或）其組合。光子束可被減少強度、散焦及（或）以特定的行進速度掃描，以形成所需的表面形態。
圖1描繪了雷射機100的示意圖，雷射機100可用於將部件104的表面103與支撐系統102紋理化。部件104可以是例如氣體分配噴淋頭、腔室壁或靜電吸盤。雷射機100包括電源供應器106、控制器108和雷射裝置116。雷射裝置116輸出光子束112。控制器108可以包括調變器及（或）掃描器，以調變和掃描光子束112。雷射機還可以包括脈衝供應單元，以脈衝化光子束112。脈衝化光子束112可有助於最小化施加到部件104的表面103的熱量。另外，脈衝化光子束112可以幫助減少由於部件104的表面103的反射而引起的問題。本文揭示的具體實施例可用於使部件104的表面103紋理化，以具有約60μin至約360μin的粗糙度輪廓的算術平均值（Ra）。
部件104可包括的材料諸如金屬或金屬合金、陶瓷材料、聚合物材料、複合材料或其組合。在一個實施例中，部件104包括選自包含以下材料之群組的材料：鋼、不銹鋼、鉭、鎢、鈦、銅、鋁、鎳、金、銀、氧化鋁、氮化鋁、矽、氮化矽、氧化矽、碳化矽、藍寶石（Al2 O3 ）、氮化矽、氧化釔(yttria)、氧化釔(yttrium oxide)及其組合。在一個實施例中，部件104包括金屬合金，諸如奧氏體不銹鋼、鐵-鎳-鉻合金（例如InconelTM 合金）、鎳-鉻-鉬-鎢合金（例如HastelloyTM ）、銅鋅合金、鉻銅合金（例如5％或10％Cr，餘量為Cu）等。在另一個實施方案中，部件包含石英。部件104還可以包括聚合物，諸如聚酰亞胺（VespelTM ）、聚醚醚酮（PEEK）、聚芳酯（ArdelTM ）等。在又一實施例中，部件104可以包括諸如金、銀、鋁矽、鍺、鍺矽、氮化硼、氧化鋁、氮化鋁、矽、氮化矽、氧化矽、碳化矽、氧化釔、氧化釔、非聚合物及其組合。
支撐系統102可以位於雷射機100的下游。支撐系統102包括支撐件122，諸如類似於一個或多個具體實施例中的基板支座，用於支撐部件104。支撐系統102和雷射機100相對於彼此定位，使得由雷射裝置116輸出的光子束112指向部件104的表面103。在圖1所示的本揭示內容的一個實施例中，雷射機100還可以包括用於調節雷射裝置116的輸出的位置的致動構件124。在這樣的實施例中，支座122可以保持靜止，並且致動構件124可以調整雷射裝置116的輸出位置，從而使得由雷射裝置116輸出的光子束112被在表面103上掃描。在圖2所示的本揭示內容的替代實施例中，支撐系統102可包括用於移動支座122的致動構件124。在這樣的實施例中，雷射裝置116的輸出可以保持靜止，並且致動構件124可以調節支座122的位置，從而使得由雷射裝置116輸出的光子束112在表面103上掃描。用於調節雷射裝置116或支座122的位置的致動構件124，可包括例如X-Y平台、延伸臂及（或）能夠進行平移運動及（或）旋轉運動的旋轉軸。
控制器108可以連接到雷射裝置116，並使得控制器能夠控制與雷射裝置116輸出的光子束112相關聯的各種參數。具體而言，控制器108可以連接到雷射裝置116，以至少控制與光子束112相關的以下參數：波長、脈衝寬度、重複率、行進速度、功率位準、和光束尺寸。由於能夠控制與光子束112相關聯的這些各種參數，控制器108能夠控制在部件104的表面103上形成的表面形態。應當理解，「行進速度」包括其中光子束112正在移動並且部件104靜止的實施例，以及光子束112靜止並且部件正在移動的實施例。如圖2所示，控制器108還可以連接到支撐系統102，而使得控制器能夠控制連接到支座122的致動構件124。或者，輔助控制器可以連接到支撐系統102，以控制連接到支座122的致動構件124。
控制器108可以是可以在工業環境中使用的任何形式的一般用途電腦處理器（CPU）之一。電腦可以使用任何合適的記憶體，諸如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、軟碟機、硬碟、或任何其他形式的本端或遠端的數位儲存器。各種支援電路可以耦合到CPU，以便以習知方式支援處理器。所需的軟體程序可以存儲在記憶體中，或由位於遠端的第二CPU執行。軟體程序在執行時，將一般用途電腦轉換為控制作業的特定程序電腦，以便執行腔室處理。或者，本文描述的實施例可以在硬體中執行，作為特定應用積體電路或其他類型的硬體實施例，或者軟體或硬體的組合。
雷射機100的雷射裝置116可具有約3W至約30W的功率輸出。或者，雷射機可具有約1W至約150W的功率輸出。雷射裝置116還能夠脈衝化和改變與光子束112相關的參數（例如波長、脈衝寬度、脈衝頻率、重複率、行進速度、功率位準和光束尺寸），這將在下面進行更詳細討論。雷射機100的雷射裝置116可以是市售的雷射。可符合本揭示內容的市售雷射機的範例是Spectral Physics Quanta-Ray Laser的IPG YLPP雷射。
雷射機100和支撐系統102不需要真空環境來執行紋理化處理，因為雷射裝置116的輸出是光子束112。因此，雷射裝置116的輸出不同於習知的電磁束產生系統，其中使用電子束以執行紋理化處理。由於電子與環境氣體原子的相互作用和散射，電磁束系統通常需要真空環境（例如真空腔室），因此真空環境對於保持電子束的精確控制是必要的。如上所述，真空環境的要求對可以使用電磁束系統進行紋理化的部件的尺寸施加了實體限制，因為部件必須能夠被裝配在真空腔室內。此外，真空環境的要求增加了電磁系統的複雜性，因為真空腔室必須包括特殊設備（例如泵、感測器、密封件）。因此，電磁束系統的資本成本，比使用本揭示內容中討論的雷射機100和支撐系統102進行紋理化處理時所產生的資本成本顯著更高。
因此，雷射機100和支撐系統102可以用在環境空氣環境中，其中光子束112通過的空氣是大約78％的氮和大約21％的氧。然而，在某些情況下，可能期望將雷射機100和支撐系統102定位在貧氧環境中。在這種情況下，雷射機100和支撐系統102可以定位在使用氮氣代替環境空氣的腔室內。因為不需要真空，所以腔室內的壓力可以保持在大氣壓。應該理解到，在不同位置處的「大氣壓」可以不同。在一些實施例中，在處理期間部件104所在區域中的壓力可以是不受管制的。
圖4描繪了用於操作雷射機100和支撐系統102的方法的處理序列200，處理序列200開始於201並結束於209。在框202處，部件104定位在支座122上。在框204處，在部件104的表面103上限定第一區域126。如圖3所示，其中部件104是具有複數個通孔135的氣體分配噴淋頭133，第一區域126具有限定第一區域的外邊界的第一外邊界127。第一外邊界127限定第一表面區域。部件104的第一表面積與第二表面積的比率可以是至少0.6。部件104的第二表面區域由被紋理化的表面103的第二外邊界132限定。因此，位於第二表面區域內的第一表面區域可以是第二表面區域的至少60％。應該理解，第一和第二表面區域的尺寸將根據正在紋理化的部件104的形狀和尺寸而變化。或者，第一表面積與第二表面積的比率可以大於0.7、0.8及（或）0.9。
在框206處，雷射機100經由電源供應器106供電，使得雷射裝置116輸出光子束112。如上所述，雷射機100的控制器108可以根據表面103上的所需紋理，改變與光子束112相關的參數。在一個實施例中，光子束112可具有介於約345nm與約1100nm之間的波長。在另一個實施例中，光子束可具有紫外光範圍（約170nm至約400nm）的波長。在又一實施例中，光子束可具有紅外光範圍內（約700nm至約1.1mm）的波長。由雷射裝置116輸出的光子束112，被引導朝向部件104的表面103於第一區域126內的位置處。光子束112可以在部件104的表面103處具有在約7μm至約75μm的範圍內的光束直徑。或者，光子束112可以在部件104的表面103處具有在約2.5μm至約100μm的範圍內的光束直徑。在一種實施例中，光子束112行進的工作距離為約50毫米至約1,000毫米。在另一實施例中，光子束112行進的工作距離在約200毫米至約350毫米之間。由於雷射機100的雷射裝置116可具有在約1W至約150W範圍內的功率輸出，因此光子束112可具有在約10×10-6 J至約400×10-6 J範圍內的脈衝功率。光子束112可以具有在大約10ps到大約30ns之間的範圍內的脈衝寬度。此外，在一個具體實施例中，光子束112可以具有在大約10KHz到大約200KHz之間的範圍內的脈衝重複率，並且更具體而言，在另一個具體實施例中，在大約10KHz到大約3MHz之間的範圍內。控制器108可用於控制雷射裝置116的脈衝寬度及（或）脈衝重複率。
在框208處，橫跨表面103的第一區域126掃描光子束112，從而在表面上形成複數個特徵。光子束112可以由約0.1 m/s至約30 m/s的行進速度掃過表面103的第一區域126，例如當從雷射裝置116脈衝輸出光子束112時。如在圖5至10中可以看到的，由於光子束112被掃過表面103的第一區域126而形成的特徵，包括凹陷、突起或其組合。控制器108可以被編程為在橫跨第一區域126掃描光束時改變與光子束112相關聯的某些參數。例如，控制器108可以在橫跨第一區域126掃描光束的同時脈衝化光子束112。在一個實施例中，控制器108可以控制雷射設備116具有在約0.2ns至約100ns範圍內的脈衝寬度。在一個具體實施例中，控制器108可以控制雷射裝置116具有在約400fs至約200ns範圍內的脈衝寬度。
以這種方式，雷射機100可用於形成第一區域的整體表面形態。
根據情況，雷射機100可用於形成第一區域126的三種不同類型的表面形態。第一表面形態是重複隨機形式，如圖5和6所示，其中重複隨機形式產生突起和凹陷的組合。應該瞭解到，複數個突起可以具有例如平坦表面和突起表面。在圖5和6中，從最低凹陷到最高突起的高度變化最大值，在約4,000nm至約4,500nm的範圍內。因為表面形態是重複的隨機形式，所以突起和凹陷不形成週期波。
可以藉由同步脈衝頻率和掃描速率，來實現重複形式。當脈衝雷射和基板相對於彼此移動時，雷射以重複間隔發射衝擊基板表面的輻射，從而產生重複形式。可以藉由將雷射脈衝的時間分佈調整為掃描速率，來調整重複形式的確切形狀。如果使用與掃描速率相比具有非常快的功率斜坡時間的雷射脈衝，則重複形式將傾向於實質上矩形的輪廓，因為在斜升或斜降期間基板不會平移很遠。如果斜坡時間與脈衝持續時間相比非常小，則重複形式也將傾向於實質上矩形的輪廓，因為雷射脈衝的時間分佈實質上是平坦的。如果掃描速率與脈衝持續時間或斜坡時間相比較低，則重複形式也將傾向於實質上矩形的輪廓，因為由每個雷射脈衝傳遞的光子集中在基板的較小區域中。相對於脈衝持續時間增加斜坡時間及（或）掃描速率，將導致所形成的特徵的角更圓滑或更呈錐形。雷射脈衝本身也可以藉由將波形產生器耦合到雷射電源供應器來調變。藉由這種方式，可以產生具有更多錐形斜率的脈衝，甚至是正弦時間曲線。這些措施將產生傾向於波浪形狀的特徵。特徵間距由脈衝頻率與掃描速率的關係決定。因此，可以藉由調節脈衝頻率來獨立地調節特徵間距，脈衝頻率將被脈衝持續時間在高端受限。
當雷射機100的功率輸出為30W、部件104為鋁、並且光束直徑為約7μm時，圖5和圖6中所示的重複隨機形式的Ra的範例為約60μin。應當理解，Ra值將根據雷射機100的功率輸出和與光子束112相關的各種變量而變化。使用雷射機100實現的重複隨機形式的表面形態和Ra值，可類似於使用珠粒噴砂處理所可實現的表面形態和Ra值，不同之處在於使用雷射機100將避免一些珠粒噴砂處理固有的問題。例如，如果部件104是氣體分配噴淋頭133（在圖3中示意性地示出），則將存在複數個錐形的通孔135。如上所述，珠粒噴砂處理涉及以高速對要紋理化的表面噴射複數個珠粒。因此，存在與珠粒噴砂處理相關的固有的缺乏控制和精確性。
在珠粒噴砂處理中使用的珠粒，也可以被捕獲或嵌入通孔135內。另外，珠粒可能撞擊通孔135的拐角或邊緣，不期望地改變通孔的輪廓而不是紋理化表面103。使用雷射機100以重複隨機形狀表面形態紋理化氣體分佈噴淋頭133，將不會顯著改變噴淋頭133中的通孔135的邊界輪廓，因為透過此紋理化處理可以實現更高的精度。雷射機100可以使第一區域126內的表面103紋理化，使得重複隨機形式在第一外邊界127內連續地重複。
第二表面形態是重複波形，如圖7和8所示，其中重複波形產生突起和凹陷的組合。應該瞭解到，複數個突起可以具有例如大抵凸起表面。在圖7和8中，從最低凹陷到最高突起的高度變化最大值，在約4,000nm至約4,500nm的範圍內。因為表面形態是重複波形，所以突起和凹陷形成週期性輪廓，其中複數個突起中的每一個到達大抵凸起的尖頭部分。與重複波形相關聯的週期性輪廓沿著表面的x軸和表面的y軸，在整個表面103的第一區域126中重複。
當雷射機100的功率輸出為30W、部件104為鋁並且光束直徑約為7微米時，圖7和8中所示的重複波形的粗糙度輪廓的算術平均值（Ra）的範例為約108μin。應當理解，Ra值將根據雷射機100的功率輸出和與光子束112相關的各種變量而變化。與重複隨機形式不同，重複波形不同於使用珠粒噴砂處理通常會實現的表面形態。雷射機100可以使第一區域126內的表面103紋理化，使得重複波形在第一外邊界127內連續地重複。
第三表面形態是重複方形，如圖9和10所示，其中重複方形產生突起和凹陷的組合。應該瞭解到，複數個突起可以具有例如大抵平坦表面。在圖9和10中，從最低凹陷到最高突起的高度變化最大值，在約4,000nm至約4,500nm的範圍內。因為表面形態是重複方形，所以突起和凹陷形成週期性輪廓，其中複數個突起中的每一個到達大抵平坦部分。與重複方形相關聯的週期性輪廓沿著表面的x軸和表面的y軸，在整個表面103的第一區域126中重複。
當雷射機100的功率輸出為30W、部件104為鋁並且光束直徑約為25微米時，圖9和10中所示的重複方形的粗糙度輪廓的算術平均值（Ra）的範例為約357μin。應當理解，Ra值將根據雷射機100的功率輸出和與光子束112相關的各種變量而變化。當部件104是靜電吸盤時，重複方形可能特別適用。如圖9中最佳所示，重複方形內的突起和凹陷產生複數個通道。複數個通道使得氣體能夠通過矽晶圓下方的通道，例如，矽晶圓在晶圓處理期間位於靜電吸盤的頂部。
可以在紋理化處理之後執行隨後的拋光處理，以幫助平坦化突起的頂表面，從而有助於在晶圓處理期間使矽晶圓黏附到靜電吸盤。在拋光過程中未平坦化的部件104的部分將保持表面粗糙度，從而有助於防止在晶圓處理期間在複數個通道內冷凝的異物的分離。雷射機100可以使第一區域126內的表面103紋理化，使得重複方形在第一外邊界127內連續地重複。
與使用雷射機100相關的另一個好處是，正在紋理化的部件104的表面103不必在此過程的框202之前經歷精確的預清潔過程。相反的，所需要的只是粗略的預清潔過程以對部件104的表面103進行脫脂。這與電磁束系統不同，在電磁束系統中，由於電子束的高反應性本質，通常需要精確的預清潔處理。
與使用雷射機100對部件104的表面103進行紋理化相關聯的另一個好處是，在框202之後，沒有額外的步驟來降低真空腔室內的壓力，相較於使用電磁束系統的情況。如上所述，電磁束系統在真空環境中操作，從而需要抽空環境壓力。雖然雷射機100和支撐系統102可以定位在腔室內以便產生貧氧環境，但環境壓力不必被抽空。因為消除了此抽空步驟，所以用雷射機100使部件104的表面103紋理化所需的時間小於用電子束使部件表面紋理化所需的時間。與使用電磁束系統對部件表面紋理化相比，這有助於增加相關聯於利用雷射機100對部件表面紋理化的產量。與雷射機100相關的產量，也大於與使用電磁束系統相關的產量，因為在表面上掃描電子束以形成複數個特徵的行進速度，顯著小於在表面上掃描光子束112的行進速度。例如，當使表面紋理化時，電子束的行進速度在約0.02M/s至約0.03M/s的範圍內。如上所述，當使表面紋理化時，光子束112的行進速度在約0.1M/s至約300M/s的範圍內。
利用雷射裝置116輸出的光子束112對部件104的表面103進行紋理化的另一個好處是，它可以產生比使用例如珠粒噴砂或電子束更清潔的處理。取決於光子束112的波長，光子束所指向的表面103的材料可主要接收光學輻射或熱能以修改表面。光輻射在光子束被引導的位置處熔化部件104的表面103，從而產生熔融材料或熔渣，當再固化時，熔融材料或熔渣產生凹陷或突起。因為與熔融材料相關的動能可以最小化，所以熔融材料不太可能從剩餘表面103撞擊下並且再沉積到一些其他位置。這減少了在其他情況下可能發生的再沉積量。相反的，當使用電磁束系統時，被紋理化的部件通常嵌入與電子束相互作用的電子，產生顯著的能量，導致至少一些熔融材料從剩餘表面被撞擊下，從而增加了再沉積的可能。因此，用光子束112對表面進行紋理化，可以產生比用電子束對表面紋理化更清潔的處理。
應注意到，由雷射裝置116傳遞到部件104的表面103的光子束112，不會引起部件104的顯著或嚴重的變形（例如熔化、翹曲、斷裂等）。部件104的顯著或嚴重變形，通常可以定義為由於紋理化處理的應用，部件104不能用於其預期目的的狀態。
圖11和12描繪了可用於使部件104的表面103紋理化的雷射機100的示意圖。特定而言，圖11和12示出了雷射機100及（或）雷射裝置116的不同的設置、零件和元件。如圖11所示，雷射機100可以具有相對於部件104的垂直取向，或者雷射裝置116可以具有相對於部件104的水平取向，如圖12所示。如上所述，部件104用在半導體處理腔室中。部件104可例如為氣體分配噴淋頭、遮罩、腔室襯墊、蓋環、夾環、基板支撐基座、及（或）靜電吸盤。因此，在用雷射機100進行紋理化之後，部件104用作半導體處理腔室的部件，其中在半導體處理腔室內處理諸如晶圓的半導體。
如上所述，雷射裝置116用於輸出光子束。圖11和12中的雷射裝置116被示出為包括光源142，諸如光子光源、光學模組144和透鏡146，每個光源可操作地彼此耦合。然而，在其他具體實施例中，儘管雷射裝置116被示出為包括光源142、光學模塊144和透鏡146，但是本揭示內容不限於此。例如，在一個或多個其他具體實施例中，圖1和2中所示的電源供應器106及（或）控制器108可以附加地或替代地包括光源142、光學模塊144及（或）透鏡146，而不背離本揭示內容的範圍。
在此具體實施例中，光源142用於產生光源，特定而言為光子流。可操作地耦合到光源142的光學模組144接收來自光源142的光子流，以對來自光源142的光子流進行整形、引導或以其他方式調變。光學模組144包括光束調變器和光束掃描器，光束掃描器位於光束調變器的下游（相對於光源142）。光束調變器接收來自光源142的光子流，以從光子流產生光子束。例如，藉由整形來自光源142的光子流，光束調變器可用於產生具有單個焦點的光子束。光束掃描器用於接收來自光束調變器的光子束，以掃描跨越部件104的表面103的光子束。因此，光束掃描器用於移動、偏轉和以其他方式控制光子束的方向，諸如透過使用機電致動器。
透鏡146用於接收來自光學模組144的光子束，更特定而言來自光束掃描器，以將光子束分佈在部件104的表面103上。當光學模組144的光束調變器用於將光子流聚焦成光子束（諸如單個焦點光子束）時，透鏡146用於使光子束散焦並均勻地分佈在預定地區或區域。例如，透鏡146可用於將光子束分佈在約355mm2 的區域上。分佈在部件104的表面103上的光子束用於在部件104的表面103上形成一個或多個紋理化特徵，諸如部件104的表面103上的凹陷及（或）突起。
雷射裝置116用於控制從雷射裝置116發射並掃過部件104的表面103的光子束的功率、速度、頻率、方向、分佈、及（或）脈衝。例如，光源142及（或）光學模組144可用於脈衝化光子束，同時光子束被掃描過部件104的表面103。此外，光學模組144的光束掃描器可用於以一個或多個預定圖案，將光子束引導或掃描過部件104的表面103。在一個具體實施例中，光束掃描器可用於使用逐行圖案、麻雀(sparrow)圖案及（或）隨機圖案來掃描光子束。麻雀圖案包括相對於部件104的表面103的中間或中心區域，以外向內圖案或內向外圖案掃描光子束，因此以徑向圖案工作，而不是逐行圖案。
雷射裝置116還用於從透鏡146垂直或水平地分佈和掃描光子束並朝向部件104的表面103。示出了包括支撐表面190的支座122，支座與雷射機100一起使用，其中部件104定位在透鏡146和支座122之間。支撐表面190用於將部件104支撐在支座122上，因此部件104以圖11所示的設置定位在支座122的支撐表面190上，其中光子束垂直地朝向部件104的表面103分佈。在圖12所示的佈置中，支座122的支撐表面190作為部件104後方的屏障，其中光子束水平地朝向部件104的表面103分佈。圖12中所示的水平佈置的一個優點，是可以使用重力將材料從部件104的表面103拉出，例如當材料熔化時。與材料能夠在表面上再沉積或形成時相比，這可以產生更清潔的過程。
仍參照圖11和12，包括清潔外殼150或清潔隔室以與雷射機100一起使用。清潔外殼150通常包括處理區域151，支座122設置在處理區域151中。例如，在紋理化處理期間，部件104定位在清潔外殼150內，其中清潔外殼150的處理區域151包括過濾系統，此過濾系統能夠將處理區域保持為根據ISO 14644-1的分類參數的1級環境。此外，支座122和雷射裝置116的至少一部分（諸如透鏡146）定位在清潔外殼150內。由於雷射機100在非加壓（例如大氣）環境中使用，清潔外殼150內的壓力通常可以等於或接近大氣壓，或者壓力可以是不受控制的。可以替代地及（或）另外地用惰性氣體（例如，N2 ）吹掃清潔外殼150，以去除氧氣、水及（或）其他處理污染物。另外，輸送器可用於將部件104引入清潔外殼150中並且引入支座122上，及（或）輸送器可用於將部件104從支座122移除並移出清潔外殼150。例如，在這樣的具體實施例中，支座122可包括輸送器。或者，可以使用單獨的機器人臂或類似機構，來便於從輸送器移除部件104及（或）將部件104放置在輸送器上。
圖13示出了比較使用珠粒噴砂處理302所紋理化的部件、根據本文所述具體實施例使用雷射處理304所紋理化的部件、以及使用在半導體處理腔室中的部件通常所需的規格306的平均元素性結果的視圖。x軸提供在每個部件中測試的不同元素（例如痕量金屬），並且y軸以原子/cm2 為單位提供在部件表面上發現的元素的量。如圖所示，使用雷射處理304紋理化的部件，通常具有比規格306所需的元素或痕量金屬更少的元素或痕量金屬，並且通常還具有比使用珠粒噴砂處理302紋理化的元素或痕量金屬更少的元素或痕量金屬。例如，由於在珠粒噴砂處理302中使用的珠粒通常包括鈉（Na），因此與珠粒噴砂處理302相比，使用雷射處理304紋理化的部件的鈉的量顯著減少。使用雷射處理304紋理化的部件，通常可以導致具有更高量的鎂（Mg），但是隨後可以使用稀酸和高純度水（例如熱去離子水）清潔這些部件以去除過量的鎂。因此，與使用珠粒噴砂處理302紋理化的部件相比（可以預期其為約50％），使用雷射處理304紋理化的部件在隨後的半導體處理期間產生更高的良率（例如約95％）。
雖然前述內容係關於特定實施例，但可發想其他與進一步的實施例而不脫離前述內容的基板範圍，且前述內容的範圍係由下列申請專利範圍判定。
100:雷射機 102:支撐系統 103:表面 104:部件 106:電源供應器 108:控制器 112:光子 116:雷射裝置 122:支座 126:第一區域 127:第一外邊界 132:第二外邊界 133:氣體分配噴淋頭 135:通孔 142:光源 144:光學模塊 146:透鏡 150:清潔外殼 151:處理區域 190:支撐表面 200:處理序列 202-208:框 302:珠粒噴砂處理 304:雷射處理 306:規格
可參考多個實施例以更特定地說明以上簡要總結的本公開內容，以更詳細瞭解本揭示內容的上述特徵，附加圖式圖示說明了其中一些具體實施例。然而應注意到，附加圖式僅說明一些示例性實施例，且因此不應被視為限制範圍。
圖1示出了根據本揭示內容的雷射機和支撐系統的示意圖。
圖2示出了根據本揭示內容的雷射機和支撐系統的替代示意圖。
圖3示出了根據本揭示內容的氣體分配噴淋頭的俯視圖，其中待紋理化的區域由邊界線標記。
圖4示出了根據本揭示內容的操作雷射機和支撐系統的方法的處理序列。
圖5和6示出了重複隨機形式的表面形態，表面形態由根據本揭示內容的雷射機產生。圖5示出了顯示表面形態的透視圖，圖6示出了顯示表面形態的俯視圖。
圖7和8示出了重複波形的表面形態，表面形態由根據本揭示內容的雷射機產生。圖7示出了顯示表面形態的透視圖，圖8示出了顯示表面形態的俯視圖與側視圖。
圖9和10示出了重複方形的表面形態，表面形態由根據本揭示內容的雷射機產生。圖9示出了顯示表面形態的透視圖，圖10示出了顯示表面形態的俯視圖與側視圖。
圖11示出了根據本揭示內容的雷射機和雷射裝置的示意圖。
圖12示出了根據本揭示內容的雷射機和雷射裝置的替代性示意圖。
圖13顯示比較使用珠粒噴砂處理和根據本揭示內容的方法紋理化的部件的結果的圖形。
為了協助瞭解，已儘可能使用相同的元件符號標定圖式中共有的相同元件。已思及到，一個實施例的元件與特徵，可無需進一步的敘述即可被有益地併入其他實施例中。
此專利或申請文件包含至少一幅彩色附圖。具有彩色附圖的本專利或專利申請公開的副本將在請求和支付必要費用後由主管局提供。
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
100:雷射機
103:表面
104:部件
116:雷射裝置
122:支座
142:光源
144:光學模塊
146:透鏡
150:清潔外殼
151:處理區域
190:支撐表面

Claims (20)

  1. 一種用於使用在一半導體處理腔室中的部件，該部件包含： 一表面，該表面包含：一或多個孔、由一第一外邊界界定的一第一表面區域，及由一第二外邊界界定的一第二表面區域，其中該第一表面區域小於該第二表面區域；及 複數個特徵，該等特徵形成在該第一外邊界內的該表面上，其中該複數個特徵是使用跨該表面掃描的一光子束來形成的。
  2. 如請求項1所述之部件，其中該複數個特徵包含：凹陷、突起，或其組合 。
  3. 如請求項1所述之部件，其中該光子束在跨該表面掃描時被脈衝化以形成該複數個特徵。
  4. 如請求項1所述之部件，其中該第一表面區域相對於該第二表面區域的一比率是至少0.6。
  5. 如請求項1所述之部件，其中該複數個特徵具有一表面形態，且該表面形態是一重複隨機形式、一重複波形，或一重複方形的。
  6. 如請求項1所述之部件，其中該部件包含：一靜電吸盤。
  7. 一種用於使用在一半導體處理腔室中的氣體分配噴淋頭，該氣體分配噴淋頭包含： 一表面，該表面包含：一或多個孔、由一第一外邊界界定的一第一表面區域，及由一第二外邊界界定的一第二表面區域，其中該第一表面區域小於該第二表面區域；及 複數個特徵，該等特徵形成在該第一外邊界內的該表面上，其中該複數個特徵是使用跨該表面掃描的一光子束來形成的。
  8. 如請求項7所述之氣體分配噴淋頭，其中該光子束在跨該表面掃描時被脈衝化以形成該複數個特徵。
  9. 如請求項7所述之氣體分配噴淋頭，其中該第一表面區域相對於該第二表面區域的一比率是至少0.6。
  10. 如請求項7所述之氣體分配噴淋頭，其中該複數個特徵具有一表面形態，且該表面形態是一重複隨機形式、一重複波形，或一重複方形的。
  11. 一種為一部件的一表面提供一紋理的方法，該部件使用在一半導體處理腔室中，該方法包含以下步驟： 產生一光子流； 將該光子流整形為一光子束； 通過一處理區域朝向該部件的該表面掃描該光子束；及 在大約345 nm與大約1100 nm之間的一範圍中的一波長下，跨該部件的該表面分佈該光子束，以在該表面上形成複數個特徵。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該分佈之步驟包含以下步驟：朝向該部件的該表面水平地分佈該光子束。
  13. 如請求項11所述之方法，其中該分佈之步驟包含以下步驟：朝向該部件的該表面垂直地分佈該光子束。
  14. 如請求項 11所述之方法，進一步包含以下步驟：將該半導體處理腔室與該部件組裝在一起，且處理在該半導體處理腔室內的一半導體。
  15. 如請求項11所述之方法，進一步包含以下步驟：將該部件設置在一外殼內，該外殼被維持為一1級(Class 1)環境，其中該設置步驟包含以下步驟：使用一輸送器以將該部件輸送至該1級(Class 1)環境。
  16. 如請求項11所述之方法，其中該分佈該光子束之步驟包含以下步驟：當跨該部件的該表面掃描該光子束時脈衝化該光子束，其中形成的該複數個特徵包含：凹陷、突起，或其組合。
  17. 一種為一部件的一表面提供一紋理的方法， 該部件使用在一半導體處理腔室中，包含以下步驟： 產生一光子流； 將該光子流整形為一光子束； 通過一處理區域朝向該部件的該表面掃描該光子束；及 當跨該部件的該表面掃描該光子束時脈衝化該光子束，以在該表面上形成複數個特徵。
  18. 如請求項17所述之方法，進一步包含以下步驟：將該半導體處理腔室與該部件組裝在一起，且處理在該半導體處理腔室內的一半導體。
  19. 如請求項17所述之方法，進一步包含以下步驟：使用一輸送器以輸送在一外殼內的該部件，該外殼被維持為一1級(Class 1)環境。
  20. 如請求項17所述之方法，其中該光子束包含：在大約345 nm與大約1100 nm之間的一範圍中的一波長，且形成的該複數個特徵包含：凹陷、突起，或其組合。
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