TWI326315B - Process chamber component with layered coating and method - Google Patents

Description

發明所屬之技術領域】 本發明係有關於用於基板製程室之組件 【先前技術】 在基板（如，半導體晶圓及顯示器）製程中， 置放於一製程室中，且曝露於一高能氣體中，以 積於基板上或對基板上之材料進行蝕刻。在這樣 間，會產生製程殘餘物，且這些製程殘餘物會沈 的内表面上。例如，在濺鍍沈積過程中，由一標 用於沈積在一基板上的材料，亦會沈積在室中其 表面上，如沈積於沈積環上、陰影環上、内壁襯 聚焦環上。在後續的製程中’所沈積的製程殘餘 壁表面剝落，而掉在該基板上，造成污染。 為了減少基板因製程殘餘物所造成的污染， 件的表面應具有特殊結構。製程殘餘物較易附著 特殊結構表面，且可避免因剝落而污染了室内的 由於一組件上塗佈一粗糙表面，可形成具有特殊 件表面，如以下範例中所描述般：美國專利案第 號（頒證日2004/08/1 7，發明人Shyh_Nung Un等 受讓人係Applied Materials公司）及美國專利申 1 0/83 3,975(申請日 2004/04/27，發明人 Lin 等人 讓人係Applied Materials公司），該等文獻係以引 併入本文中》表面較粗糙的塗層較能累積且留住

一基板會 將材料沈 的製程期 積在該室 乾滅锻而 他組件的 塾上、及 物會由室 該室内組 在曝露的 基板。藉 結構的組 6,777,045 人，共同 請案序號 ’共同受 用的方式 基板製程 1326315

的製裎殘餘物，以降低基板在室内處理時的污染。 然而，塗佈於塗層上之表面粗糙度會受限於塗層與 襯組件結構的黏合特質。例如，因目前製程所造成的兩 狀況是，令表面粗糙度增加，且因此而提昇製程殘餘物 附著力的塗層，典型上亦較不易黏著於下槻的結構上。 於組件上具有不相似成分的塗層（例如，陶瓷或不銹鋼組 上的鋁塗層）而言，如此之狀況尤是。具有較弱附著力塗 之基板的製程，會造成塗層由下襯結構的脫層、破裂、 剝落。該室中的電漿會穿透塗層的受損區，而腐蝕下襯 構的表面，最後導致該組件的失效。因此，具有塗層之 件典型上無法同時提供合適的黏著力及良好的殘餘物附 特質。 因此.，我們期望能夠擁有一種具有塗層之組件及 法，其可令製程殘餘物對组件表面具有改良的附著力， 實質上，塗層不由組件脫層。我們更期望可擁有一種具 塗層之組件及方法，其可提供表面較為粗糙的良好黏著 層，而可改良製程殘餘物的附著力。 【發明内容】 在一態樣中，在一製程室中，能夠曝露於一高能化 體的基板處理室組件，具有一下襯結構及第一及第二塗 層。該第一塗覆層形成於該下襯結構上方，且具有一第 表面，其平均表面粗糙度低於約25微米。該第二塗覆層 成於該第一塗覆層上方，且具有一第二表面，其平均表 下 難 之 對 件 層 及 結 組 著 方 使 有 塗 氣 覆 形 面 6 1326315 粗糙度至少為約50微米。製程殘餘物可附著於該第二塗覆 層之表面，以降低經處理之基板的污染。

在另一態樣中，提供一種能夠在一結構上形成一塗層 的雙線弧形喷塗器。該喷塗器具有第一及第二電極，其能 夠承受偏壓而在其間產生一電弧，至少一電極具有自耗電 極。該喷塗器亦可具有一壓縮氣體之供應器，其可引導壓 縮氣體通過該等電極，及一壓縮氣體所流通經過的喷嘴。 該喷嘴具有可接收壓縮氣體的導管，及具有一入口的圓錐 部份，其附著於該導管及釋放壓縮氣體的出口之處。該圓 錐部份具有傾斜的導管側壁，由入口向出口往外擴大。該 入口具有一第一直徑，及該出口具有一第二直徑，該第二 直徑係為該第一直徑之1.5倍大小，藉以可選擇流過該喷 嘴之壓縮氣體的壓力，以提供一預設平均表面粗糙度的塗 層。該自耗電極係至少部份會因電弧而熔化，形成熔化的 材料，及該熔化材料會藉由壓縮氣體推進，而通過該喷嘴， 塗佈於該結構上，形成塗層。該喷嘴可選擇壓縮氣體的壓 力，以提供一預設平均表面粗链度的塗層。 【實施方式】 第1圖顯示適用於一基板製程室的組件20。該組件20 包含一塗層22，其具有製程殘餘物可附著的特殊結構之表 面25，且亦可避免下襯組件的腐蝕。具有塗層22的組件 20可以是該室106中的組件，其易受腐蝕及/或累積製程 殘餘物，該等組件係（例如）以下至少一者之部份：氣體分 1326315

送系統（其提供該室106中的處理氣體）112、支持該室106 中之基板104的基板支架114、令該處理氣體高能化的氣 體激發器116、艙室密封壁118及遮罩120、及將氣體由該 室106排出的排氣口 122,在第4圖中顯示其示範實施例。 例如，在一物理氣相沈積室1 0 6中，該塗層組件包含以下 任一者：艙室密封壁118、一艙室遮罩120、一標靶124、 一遮蓋環1 2 6、一沈積環1 2 8、一支持環1 3 0、絕緣環1 3 2、 一線圈135、線圈支架137、濺鍍板133、夾鉗遮罩141、 及一基板支架114之表面134。

該艙室組件20包含一下襯結構24，其具有覆蓋至少 部份該結構24的上覆塗層22，如第1圖所示般。該下襯 結構24包含抗高能氣體腐蚀的材料，該高能氣體（例如） 形成於基板製程環境中。例如，該結構2 4包含一金屬，例 如以下至少一者：鋁、鈦、钽、不銹鋼、銅及鉻。在一態 樣中，包含改良之抗腐蝕蜮的結構24包含以下至少一者： 鋁、钽、及不銹鋼。該結構24亦包含一陶瓷材料，例如以 下至少一者：礬土、矽土、氧化锆、氮化矽及氮化鋁。該 結構24表面26與該塗層22接觸，且其表面較佳為具有表 面粗糙性，這可改良上覆塗層22對該結構24的附著力。 例如，該結構26之表面粗糙度至少約為2.0微米（80微英 Η ) ° 可藉由提供包含至少二塗層材料之塗覆層30a，b的塗 層22,來改良基板製程。該多層塗層22包含二塗覆層30a， b，其特徵係可選擇以提供該塗層22對該下襯結構24的良 8 1326315

好黏著力，且亦可改良該製程殘餘物的附著力。我 該塗層22包含一第一層30a及一第二層30b，該第-形成於該下襯結構24的至少部份表面26上方，該 3 0b形成於該第一層之至少部份上方。用於該第一 層30a，b中至少一者的合適材料包含（例如）一金肩 例如以下至少一者：鋁、銅、不銹鋼、鎢、钽及錄 一及第二層30a，b中至少一者亦包含一陶曼材料， 下至少一者：氧化鋁、氧化矽：、碳化矽、碳化硼、 銘。在一態樣中，該塗層22包含至少一銘層30a 形成在一下襯結構24之上方，該下襯結構24包含 少一者：不銹鋼及氧化鋁。雖該塗層22僅由二層 組成，然而該塗層 2 2亦可包含多層可提供改良特 料。 該塗層22較佳包含一第一層30a，其特徵為提 襯結構24之表面26的強化黏著力。在一態樣，具 結構表面32的第一層30a可提供改良之結果，該 具有一第一平均表面粗糙度，其夠低而足以提供該 30a對該下襯結構24的良好黏著力。該表面的平均 係沿著表面之粗糙特製件的尖端與低凹處之平均線 的絕對值平均數。具有較低表面粗糙度的該第一層 會展現良好的黏著特徵，例如，在該層 30與該下 26之間的較佳接觸區。具有較低表面粗糙度的 3 0 a，典型上亦具有較低的孔隙度，而藉由降低黏合 孔洞數，即可增進下襯表面 26的黏著力。合適的 ,們希望 •層 3 0 a 第二層 及第二 !材料， 。該第 例如以 及氮化 ’ b，其 以下至 30a，b 徵的材 供對下 有特殊 表面32 第一層 粗糙度 位移量 30s， 襯表面 第一層 介面的 第一層 9 1326315

30a包含平均表面粗糙度（例如）低於約25微米（ 1 000微 吋）的表面3 2，例如，由約1 5微米（6 0 0微英吋）至約2 3 米（900微英吋），及甚至約20微米（800微英吋）。該第 層3 0 a適宜的孔隙度係低於約體積之1 0 %，如，由佔體 之約5 %至約9 %。該第一層3 0 a之厚度係可選擇，以提 對下襯表面26的良好附著力，而提供良好的抗腐蝕性， 該厚度可以為（例如）由約〇 · 1 〇公厘至約0.2 5公厘，例如 由約0.1 5公厘至約0.20公厘。 該塗層22更包含一第二塗覆層3 Ob，其形成於至少 份之該第一層30a之上方，該第一層30a具有可提供對 程殘餘物之改良附著力的特殊結構曝露表面2 5。例如， 第二塗覆層30b包含一特殊結構曝露表面25,其平均表 粗糙度大於該第一層30b。第二層曝露表面30b的較高 面粗糙平均值，可強化製程殘餘物對該曝露表面的附 力，降低材料由特殊結構曝露表面25剝落或碎裂的發生 會，並避免處理中之基板104與組件20的污染。適合提 改良之製程殘餘物附著力的特殊結構曝露表面 25之平 表面粗糙度，其平均表面粗糙度至少約50微米（2000微 吋），及甚至至少約5 6微米（2 2 0 0微英吋），例如，由約 微米（2200微英吋）至約66微米（2600微英吋）。表面較 糙的第二層30b亦具有較高的孔隙度程度，其高於該第 塗覆層 3 0 a，例如，至少約1 2 %體積的孔隙度，例如由 1 2 %至約2 5 %之體積，及甚至至少約1 5 %之體積。足以 供該第二層3 Ob對該第一層3 0a之表面32的良好附著力 英 微 積 供 且 部 製 該 面 表 著 機 供 均 英 56 粗 約 提 的 10 1326315

第二層30b之厚度，在維持對高能化氣體的良好抗 之時，係由約0.1 5公厘至約0.3 0公厘，例如由約 厘至約0.2 5公厘。 包含該第一層及第二層30a，b的該塗層22, 塗層22對下襯結構24之黏著力及殘餘物對塗層22 力的本質改良。包含該第一較低表面粗糙度平均值 層3 0a，能夠形成與下襯結構24之表面26的強黏 及因此可將該塗層22固定於下襯結構24。包含該 高表面粗縫度平均值的第二層30b，相較於具有較 度平均值之表面，更能夠累積及維持更大體積的製 物，及因此可改良具有塗層22之組件20的製程耐 因此，具有該第一及第二塗覆層22的塗層22，可 板製程中改良的效能，同時亦減少了塗層22由該； 碎裂，且降低了經處理之基板104的污染。 在一態樣中，該第一及第二塗覆層30a，b較佳 強化該二層3 0 a，b間之黏合的材料成分。例如，該 第二塗覆層 30a，b可由本質上具有相似熱膨脹^ 如，差異低於約5 %的熱膨脹係數）的材料所組成， 該等層30a，b因熱膨脹不相匹配而造成的碎裂。在 樣中，該第一及第二層30a，b包含相同的組成，以 第一及第二層 30a，b的最理想的附著力及熱匹配 如，該第一及第二層30a，b可由鋁所組成。因為包 材料的第一及第二層所具有的性質會彼此良好匹配 製程環境中的不同應力會有相似的回應，故可設置 腐姓性 0.20 公 可提供 之附著 的第一 著力， 第二較 低粗梭 程殘餘 受力。 提供基 逢構24 包含可 第一及 备數（例 以減少 較佳態 提供該 度。例 含相同 ，且對 具有較 11 丄 高平均表面粗糙度的第二層 層的良好附著力。 藉由一輪廓檢測儀 定該第-&第二㉟錯由—掃描電子顯微鏡，即可判 儀將-針分別it:表b的平均表面粗糙i，該輪廓檢測 粗糙高度之變動的圖32 ’25 ’且在該等表面上產生表面 等表面所反射的電子/錄’該掃描電影顯微鏡使用由該

而仍維持該第二層對該第一 粗糙度平均值或他來產生該等表面的影像。在量測如 阻他特徵 明了合適切斷長及坪估’面性質時可使用詳細說

B.46.1 - 1 995。以τ 估長度的國際標準ANSI/ASME 卜之表格I翻一 度平均值，合適切斯I 々不依該標準所界定的粗糙 與最小坪仕且由 ^ 間之對應關係： 〗斤估長度與典型評估長度

12 1326315

(ΐ〇μ α 上） 包含該第一及第二層 .a，b的塗層22，可提供福s 一層之塗層改良的結果， 』杈供僅早 ^ . ^ . 0 , 向該塗層會展現對製程殘餘物較 強的附著力’且可更強黏合 η - M ^ a „ :下规的結構。例如，包含一 第層30a及一第二層3〇b 至少約200RF+時，且實質塗層22’可用以處理基板_ 之平均表…度係低於二：污染該基板，該第-層心 、 5微米U000微英吋），及嗜 第二層30b之平均表面粗 丁）及該 〇又係大於約51微米OftOd妈常 吋）。相對的，習用的單層涂庶 傲木（2000微央 ^ ^ ^ 室層必須清潔組件以避免污毕昊 板之前，僅可處理基板！ 冑U杂基 叫夕於約100RF小時。 可藉由一方法塗敷該等 愛覆層30a，b，該方沐gp尤句· 塗層22與該下襯結構24 I7在該 -4知供強力黏合，以伴窄贫丁 襯結構24 »例如，至少— 乂保覆a下 塗覆層30a，b的奮動·，·^拉丄 一熱噴塗程序，例如以 敷了藉由 火焰喷塗程序、電㈣—者：雙“形噴塗程序、 電弧噴塗程序、及氫氧炮噴塗程序。 除了熱喷塗程序以夕卜 嘎寬序 至少-塗覆層。在一態化學或物理沈積程序來形成 L樣中，下襯结構24的表面26在該 等層30a，b沈積之前备 ’會先進打液滴撞擊，以藉由從該表 面26移除任何的鬆散粒子，而提升後續塗敷之塗層22的 附箸力，且提供黏著至該第一層3〇&的最適表面質地。經 液滴撞擊的表面26會進行移除液滴粒子的清除工作，且令 該表面26乾燥，以令任何殘留在該表面26上的濕氣蒸發\ 而提供該等塗覆層3〇a，b的良好附著力。 13 1326315

在一態樣中，該第一及第二塗覆層30a，b會藉由一雙 線弧形喷塗程序而塗敷於該組件20，例如描述於下者：美 國專利案第6, 227, 435 B1號（頒證曰2001/03/08，發明人 Lazarz等人）及美國專利案第 5，6 9 5,8 2 5 號（頒證曰 1997/12/09，發明人Scruggs)，該等文獻係以引用的方式 併入本文中。如第2圖之範例所示，在該雙線弧形喷塗程 序中，一熱喷塗器400包含二自耗電極490，499，其形狀 及角度皆可令電弧形成於該等電極490，499間之起弧區 450。例如，該等自耗電極490，499包含一雙電線，其由 塗層之金屬形成於該組件20之表面22上，且其角度朝向 彼此’以允許在最靠近的點之處產生放電。當來自（例如） 一電源供應452的電壓施加至該等自耗電極490，499，而 同時一載流氣體在該等電極490, 499之間流動時，在該等 自耗電極490, 499之間可產生一電弧放電，該載流氣體係 例如氮氣或氬氣中至少一者。該載流氣體可藉由一氣體供 應454而提供，該氣體供應454包含一壓縮空氣源456及 一導管458或其他導引構件，以引導該壓縮氣體通過該等 電極490，499 »該等電極490，499間之起弧，可令該等 電極490，499上之金屬原子化及至少部份液化，且藉由該 等起弧電極490 ’ 499高能化的載流氣體，會將熔化的粒子 由該熱喷塗器400推掛，且到達該組件2〇的表面26。該 等溶化粒子撞擊在該組件的表面上，在此處冷卻且凝聚而 形成一保形塗覆層30a’ b。該等自耗電極490,499(例如’ 自耗電線）可連續地饋入該熱喷塗器，以提供連續供應的金 14 1326315

屬材料。 在熱喷塗期間的操作參數可為了適用於調整該塗 料塗敷之特徵而選擇，例如，塗層材料由該熱喷塗器 該組件時的溫度及速度。例如，由該熱喷塗器往該表 的載流氣體流速、載流氣體壓力、功率位準、電線饋 率、相隔距離、及塗層材料相對於該表面2 6的沈積角 皆可為了增進該塗層材料的塗敷及該塗層 2 2對下襯 表面2 6的後續黏附而加以選擇。例如，該等自耗電極 4 99間之電壓可在由約1 0伏特至約5 0伏特之間選擇 如，約30伏特。此外，在該等自耗電極490，499之 動的電流可在由約1 0 0安培至約1 0 0 0安培之間選擇 如，約200安培。該熱噴塗器的功率位準之範圍通常 約6至8 0千瓦特，例如，約10千瓦特。 亦可為了調整該表面 26上之塗層材料的沈積 徵，而選擇該沈積物的相隔距離及角度。例如，可調 積物的相隔距離及角度，以修正溶化之塗層材料衝擊 面時濺鍍的型態，以形成（例如）「薄餅式」及「薄片 型態。亦可調整該沈積物的相隔距離及角度，以修正 層材料撞擊該表面26時的相位、速度、或液滴尺寸。 實施例中，該熱喷塗器400與該表面間之相隔距離 15cm，及該塗層材料在該表面26上之沈積物角度係： 可調整該塗層材料的速度，以該塗層材料使適當 積於該表面26上。在一實施例中，該粉未式塗層材料 層材 到達 面2 6 入速 度， 結構 490， ，例 間流 ，例 為由 物特 整沈 該表 狀」 該塗 在一 係約 約90 地沈 的速 15 1326315 度係由約1 0 0至約3 0米/秒。亦，可調適該熱噴塗器4 0 0， 是故當該塗層材料撞擊該表面時，該塗層材料之溫度係至 低為約熔點。高於熔點的溫度會產生高密度及黏合強度的 塗層。例如，接近放電之高能化載流氣體的溫度會超過 5000°C。然而，接近放電之高能化載流氣體的溫度亦可設 定為夠低，以致於該塗層材料在撞擊該表面2 6時，仍維持 熔化態一段時間。例如，一段合適的時間應至少約數秒鐘。

該等熱喷塗處理參數依期望而選擇，以提供具有期望 之結構及表面特徵的含該二層30a，b之塗層22，例如，

期望的塗層厚度、塗層表面粗糙度、及塗層之孔隙度，而 這可促成該塗層組件2 0的改良效能。在一態樣中，藉由在 形成第一層30a的第一步驟期間，維持該等第一熱喷塗處 理參數，及在形成具有較高平均表面粗糙度之第二層3 0b 的第二步騾期間，將該等熱喷塗處理參數改成一第二參數 組，可形成一塗層22。例如，該等第一熱喷塗處理參數適 合形成平均表面粗糙度較低之表面32的第一層30a，而該 等第二熱喷塗參數適合形成平均表面粗糙度較高之表面 32的第二層30b。 在一態樣中，用以沈積該第一層30a的第一熱喷塗處 理參數包含較高第一氣壓的載流氣體，及用以沈積該第二 層30b的第二熱喷塗處理參數包含低於該第一氣壓的較低 第二氣壓之載流氣體。例如，在該第一層3 0a沈積期間所 維持之載流氣體的第一氣壓，應至少約200千巴（30磅/平 方英吋），例如，由約 275 千巴（40PSI)至約 415 千巴 16 1326315

(60PSI)。較高氣壓的載流氣體會令該结構表面26 塗層材料成為更緻密的壓塞，因而提供具有較低的 面粗糙度的結果層。在該第二層30b沈積期間所維 流氣體之第二氣壓，應低於200千巴（3 0PSI)，且甚至 175千巴（25PSI)，例如由約100千巴（15PSI)至約175 (2 5PSI)。在該第一與該第二層30A，B的沈積之間， 改變其他參數，以提供該層所欲的性質。 在一態樣中，沈積一第一鋁層 3 0a的第一熱喷 序，包含維持該載流氣體的第一氣壓於約 415 (6OPSI)，同時施加約10瓦特的功率位準於該等電極 499。由該下襯結構24表面26的相隔距離會維持在 公分（6英吋），及對該表面2 6的沈積角度會維持在約 沈積一第二鋁層30b的第二熱喷塗程序，包含維持該 氣體的第一氣壓於約175千巴（25PSI)的低氣壓，同時 約10瓦特的功率位準於該等電極490，499。由該第 層30a表面32的相隔距離會維持在約15公分（6英4 對該表面32的沈積角度會維持在約90°。 根據本發明之原理，改良之熱噴塗器400已發展 供形成該第一及第二層30a，b兩者所用，該第一及第 3 0a，b係使用相同熱喷塗器400，而具有較高及較低 均表面粗糙度。在一態樣中，該改良之熱喷塗器400 一改良喷嘴402，其實施例顯示於第3a圖及第3b圖 改良喷嘴402包含一導管404及一圓錐部份406，該 4 04可接收壓縮氣體及熔化塗層粒子，及該圓錐部份 喷塗 均表 的載 低於 千巴 亦可 塗程 千巴 490， 約15 90 ° ° 載流 施加 一鋁 •)，及 為可 二層 的平 包含 。該 導管 406 17 1326315 可將該壓縮氣體及熔化粒子由該熱喷塗器400釋放，以令 該熔化之塗層材料噴塗於該組件結構上。該導管404包含 一入口 403，其可接收由該電弧區流入該導管的該壓縮氣 體及塗層粒子。.該圓錐部份406包含一入口 405及一出口 407,該入口 405可接收來自該導管的該壓縮氣體及塗層粒 子，及該出口 407可由該喷嘴402釋放該氣體及熔化的塗 層粒子*

該圓錐部份406的内壁包含多個斜錐側壁408，其關 於該圓錐部份406之中央軸409，而由距該圓錐部份入口 405第一距離A處向外延展，至距該圓錐部份出口 407的 第二距離心處。該等斜錐側壁4 0 8可提供流經該部份的錐 狀流徑，由該入口 4 0 5處的較窄流徑逐漸增加至該出口 4 0 7 處的較寬流徑。例如，該等圓錐側壁4 0 8包含由約5公厘 至約2 3公厘的第一直徑，例如由約1 0公厘至約2 3公厘， 及甚至由約1 0公厘至約1 5公厘。一第二直徑係由約2 0 公厘至約3 5公厘，例如由約2 3公厘至約2 5公厘。該出口 407的較佳第二直徑可以是（例如）至少約該入口 405之第 一直徑大小的1.5倍，例如，由約1.5倍至約2倍的入口 直徑大小。該等斜錐側壁408關於另一者會形成由約60 ° 至約120 °的角度α ，例如，約90 °。 該改良喷嘴 402可使壓縮氣體及熔化之塗層粒子通 過，以供沈積具有一範圍之平均表面粗糙度的塗覆層 3 0a，b所用。根據期望的第一及第二層30a，b的最小及 最大表面粗糙度，可選擇該圓錐部份入口 405的第一直徑 18 1326315

心，較小的第一直徑利於形成較低範圍的平均 度，及較大的第一直徑可促進形成較高範圍的平 糙度。可依該噴塗塗層材料的期望擴展及分佈範 該第二直徑心的大小，以提供期望的塗層性質。 為了提供期望的平均表面粗糙度，而加以選擇該 理參數。例如，可提供較高的載流氣體氣壓，’以 表面粗Μ度較低的層 30a，反之，可提供較低的 氣壓，以形成平均表面粗糙度較高的層 30b。較 氣體可令該熔化的塗層材料較緻密且同質地一起 組件結構的表面上，以產出較低表面粗糙度的結 少部份導因於較高饋給速率的塗層材料。較低的 較低的饋給速率，且因此產生較高的孔隙度及較 表面粗糙度之塗層結構。該改良噴嘴402可允許 製造該組件20上具有不同平均表面粗糙度之層 亦可同時慮及期望的喷塗性質，例如，該塗層粒 及分佈，且實質上各層30a，b不需要分離的裝置 為數眾多的噴塗參數。 一旦該塗層22已塗敷，該塗層22表面25的 粒子或其他污染物就應清除。可使用乾淨的液體 面2 5，該乾淨液體例如下列乍至少一者：水、酸相 及鹼性清潔劑，且可隨機地藉由超聲波振動該組 一態樣中，該表面25的清潔可藉由去離子水進巧 亦可在處理至少一基板104之後，才清潔及 層組件2 0，以由該組件2 0除去該塗層2 2累積的 表面粗链 均表面粗 圍來決定 接著，可 等喷塗處 形成平均 載流氣體 高氣壓.的 壓塞在該 構，其至 氣壓導致 高對平均 有效率地 30a， b ， 子的擴展 或再設定 疏鬆塗層 清潔該表 :清潔劑、 件20。在 •沖洗。 刷新該塗 製程殘餘 19 1326315

物及腐蝕部份。在一態樣中，該組件2 0的刷新可藉由除去 該塗層22及製程殘餘物，及藉由執行多樣清潔處理，以在 再塗敷該塗覆層30a，b之前，先行對該下襯表面26進行 清潔。該下襯表面26的清潔可提供該下襯結構24與後續 再形成之塗層2 2間的強化黏合。一旦完成該下襯結構的清 潔，例如，藉由一種描述於美國專利申請案第10/833,975 號（發明人 Lin等人，申請曰 2004/04/27，共同受讓人為 Applied Materials公司）的清潔方涂，其以引用的方式併入 本文中，該塗層 2 2可再形成於該下襯結構24的表面26 上方。

第4圖顯示具有含塗覆層3 0a，b之組件的合適製程室 之範例。該室106可以是多室平台（未示）的一部份，該平 台具有一群互相連通之室，其藉由將該等基板104在該等 室1 06之間傳送的機械臂構造而連接。在顯示的態樣中， 該製程室106包含一濺鍍沈積室，其亦稱為物理氣相沈積 或PVD室，可令沈積材料濺鍍在一基板104上，該沈積材 料係例如以下至少一者：組、氣化组、鈦、氣化鈦、銅、 鎢、氮化鎢及鋁。該室106包含密封一製程區109的多個 密封壁118，及該製程區109包含多個側壁164、一底壁 166、及一頂罩168。一支持環130配置在該等側壁164與 該頂罩168之間，以支持該頂罩168。其他室壁包含至少 一遮罩120,其使該等密封壁118由該濺鍍環境得到庇護。 該室106包含一基板支架130，以支持位於該濺鍍沈 積室106中的基板。該基板支架130可以是電浮動的，或 20 1326315 包含一電極1 70 ’其藉由—電源供應丨72(例如，^電源供 應）而產生偏壓0該基长丄 板支架130亦包含一活動遮片133, 其在無該基板時可保護該支架130的上表面134。在操 作時，該基板1 04會鹆丄 ’、 、在由該室1 06之侧壁1 64的基板裝載 入口（未示）送入該室 υ6，且置放於該支架130上。該支 架130會藉由下方的支 衆升降機上升或下降，且在該基板 104送入及送出該室1〇 ,之時，可使用—指狀升降裝備（未 示）來升起或降低該支架130上的基板。

該支架U0亦包含至少一環’例如一遮蓋環12 -沈積環128 ’其覆蓋至少部份之該支架13;的上表面 134’以避免該支架13〇的腐#。在—態樣中該沈積環 128至少部份環繞該基板104，以保護部份該支架13〇免於 為該基板1〇4所覆蓋。該遮蓋環126壤繞及覆蓋了至少部 伤的沈積環128 ’且減少沈積在該沈積 谓％ 128及該下襯支 永丨3〇兩者之上的粒子。

氣體分送系統注入 製程氣體供應，其 源174,該導管176 控制器，以使固定 氣體饋入一混合歧 —期望之製程氣體 氣體分佈器180， 體包含一'不反應氣 由一標靶衝撞於濺 例如濺鍍氣體的製程氣體會經由〜 該至1〇6，該氣體分送系統112包含〜 包含各饋入一導管丨76的至少一氣體來 、^ ~氣體流動控制閥1 7 8，例如質淹 、丰 ;IL迷的氣體通過。該導管176可將該等 管f去 - 、木示），其中該等氣體會混合而形 組虑 ^ 、取°該混合歧管會饋入該室106中姑 其具古 ^ 、有至少一氣體出口 182。該處理梟 體，彳 礼 J如’氬氣或氙氣，其可以高能量 21 1326315

鍍材料上。該製程氣體亦包含一反應性氣體，例如以下至 少一者：含氧氣體及含氮氣體，其可與該濺鍍材料反應， 而在該基板1 04上形成一個層。用過的製程氣體及副產品 會由經由一排氣口 122而由該室106排出，該排氣口 122 包含至少一排氣門184，其可接收用過的製程氣體及令用 過的氣體通過一排氣管 1 8 6，其含有一節流閥，可控制該 室106中的氣體壓力。該排氣管186可饋入至少一排氣泵 190。典型上，該室106中濺鍍氣體的氣壓的大小可設定為 低於大氣壓力。

該濺鍍室106更包含一濺鍍標靶124，其面對該基板 104表面105,及包含待濺鍍於該基板104上的材料。該標 靶124藉由一環狀絕緣環132而電隔離於該室106，且連 接至一電源供應192。該濺鍍室106亦具有一遮罩120，以 將該室106之壁118與濺鍍材料隔離。該遮罩120包含一 似障壁之圓柱狀的形狀，具有上及下遮罩部份 120a， 12 0b，其可庇護該室106的上部及下部。在第4圖顯示的 態樣中，該遮罩120具有架設於該支持環130的上方部份 120a，及吻合於該遮蓋環126的下方部份120b»亦可設置 包含一夾鉗環的夾鉗遮罩141，以將該上遮罩與下遮罩部 份1 2 0 a，b夾在一起。亦可設置其他的遮罩結構，例如， 内及外遮罩。在一態樣中，電源供應1 92、標靶1 24、及遮 罩120中至少一者可作用如同一氣體激發器116，其可令 該濺鍍氣體高能化，以由該標靶124濺鍍材料。該電源供 應192可供應一關於該遮罩120的偏壓至該標靶124。在 22 1326315

該室106中因施加電壓所產生的電場，可令該濺鍍氣體高 能化而形成一電漿，其以高能量衝撞在該標靶124上，以 將該標靶124上的材料濺鍍至該基板104上。具有該電極 170及該支架電極電源供應172的支架130,亦可藉由令由 該標靶124濺鍍的該離子化材料產生高能化，且朝向該基 板1 04加速，而操作如同部份的氣體激發器1 1 6。此外， 可設置一氣體高能化線圈135，其藉由一電源供應19 2供 能且設置於該室1 0 6内，以提供增強的高能氣體特徵，例 如，改良的高能氣體密度。該氣體高能化線圈1 3 5之支持 係藉由一線圈支架137，其附著於一遮罩120或該室106 中的其他壁上。

藉由包含程式碼的控制器194可控制該室106，該程 式碼具有可操作該室1 〇 6之組件的指令組，以處理該室1 0 6 中之基板1 04。例如，該控制器1 94包含一基板定位指令 組，以操作至少一基板支架1 3 0及基板運輸系統，以令一 基板1 04定位於該室1 06中；一氣體流量控制指令組，以 操作該流控閥1 78，而固定流向該室1 06之濺鍍氣體的流 量，來維持該室106中之壓力；一氣體激發器控制指令組， 其操作該氣體激發器116，以設定一氣體激發功率位準； 一溫控指令組，以控制該室106中之溫度；及一製程監控 指令組，以監控該室106中的製程。 雖然本發明的示範實施例皆已顯示及描述，熟習該項 技藝者可設計其他併入本發明的實施例，且其亦在本發明 之範圍内。例如，除了上文教示的示範組件以外，亦可清 23 1326315

潔其他的室中組件。亦可使用其他的熱噴塗器400的 及實施例，及除了上文教示的塗層及結構組成以外， 使用其他的塗層及結構組成。除了所教示的清潔步 外，亦可執行額外的清潔步驟，及除了所教示的該等 步驟之次序之外，亦可執行其他次序。此外，關於示 施例所示的相對或位置形容詞是可互相交換的。因此 附的申請專利範圍不應受限於本文為了繪示本發明而 之較佳態樣，材料，或空間配置的敘述。 【圖式簡單說明】 經由上文敘述、後附申請專利範圍及繪示本發明 的附加圖式，可更了解本發明之特徵、觀點及優點。然 吾人應了解，各特製件可普遍用在本發明中，而非僅 特定圖式内容，且本發明包含該等特製件的任何組合 中： 第1圖係具有第一及第二塗覆層之製程室組件的 例之部份側剖面圖； 第2圖係能夠在一組件上形成一塗層之熱喷塗器 施例之部份示意圖； 第3a圖及第3b圖分別為熱喷塗器噴嘴之實施例 份側剖面圖及偏移俯視圖，該熱喷塗器噴嘴能夠形成 不同平均表面粗糙度之範圍的塗覆層；及 第4圖係一基板製程室之實施例的部份側剖面圖

結構 亦可 驟以 清潔 範實 ，後 教7F 範例 而， 用於 ，其 實施 的實 的部 具有 24 1326315

【主要元件符號說明】 20 組件 22 塗層 24 結構 25 曝露之特殊材料表 26 表面 30a ，b 層 32 表面 32a ，b 第一層表面 32 表面 104 基板 105 表面 106 製程室 109 製程區 112 分送系統 114 基板支架 116 氣體激發器 118 密封壁 118 製程室密封壁 120 遮罩 120. i，b 下遮罩部份 122 排氣口 124 標靶 126 遮蓋環 128 沈積環 130 支架 132 絕緣環 133 活動遮片 134 上表面 135 高能化線圈 137 線圈支架 141 夾鉗遮罩 164 包含側壁 166 底壁 168 頂罩 170 電極 172 電源供應 1 74 氣體來源 176 導管 178 控制閥 180 氣體分佈器 182 氣體出口 184 排氣門 186 排氣管 188 節流閥 25 1326315

190 排 氣 泵 192 電 源 供 應 1 94 控 制 器 400 熱 喷 塗 器 402 噴 嘴 403 入 σ 404 導 管 405 入 口 406 圓 錐 部 份 407 出 口 408 圓 錐 側 壁 409 中 央 轴 450 起 弧 區 452 電 源 供 應 454 氣 體 供 應 456 壓 縮 空 氣源 458 導 管 490 > 499 自 耗電

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Claims (1)

1326315 、申:讀>專:利甚園:::: 1. 一種雙線弧形喷塗器，其可在一結構上形成一塗層， 該喷塗器至少包含： (a) 第一及第二電極，可偏壓而在其之間產生一電 弧，該等電極中至少一者包含一自耗電極； (b) —壓縮氣體之供應源，引導壓縮氣體通過該等 電極；及 (c) 一喷嘴，該壓縮氣體流經該喷嘴，其中該噴嘴 至少包含： (1) 導管，以接收該壓縮氣體；及

(2) —圓錐部份，其具有附著至該導管之入 口及可釋放該壓縮氣體之出口，該圓錐部份至少包含多 個斜錐侧壁，該些斜錐側壁係由該入口向外延展至該出 口，該入口具有一第一直徑及該出口具有一第二直徑， 該第二直徑係為該第一直徑之尺寸之至少 1.5倍，藉 此，可選擇流經該喷嘴之該壓縮氣體之一壓力，以提供 該塗層之一預設平均表面粗链度， 藉此，該自耗電極會因該電弧而至少部份熔化以形 成熔化之材料，及藉由該壓縮氣體推擠該熔化材料而通 過該喷嘴且到達該結構上以形成該塗層。 2. 如申請專利範圍第1項所述之雙線弧形喷塗器，其中 該等斜錐側壁所形成之一角度係由約60 °至約1 20 °。 27 1326315

3.如申請專利範圍第1項所述之雙線弧形喷塗器，其中 該第一直徑係由約5公厘至約2 3公厘，及該第二直徑 係由約2 0公厘至約3 5公厘。 28