專利名稱：基材處理腔室的構(gòu)件的局部表面退火的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例是有關(guān)于用于基材處理腔室的構(gòu)件。
技術(shù)背景基材處理腔室是用以在激化的制程氣體中處理一基材(例如半導(dǎo)體晶 片或顯示器)。處理腔室典型地包含一圍壁，圍壁是包圍住氣體所被導(dǎo)入且 被激化的制程區(qū)塊。腔室可以被用以藉由化學(xué)或物理氣相沉積而沉積材料 在基材上、自基材蝕刻材料、植入材料于基材上、或轉(zhuǎn)換基材層次(例如藉 由氧化層次或形成氮化物)。腔室典型地包括許多內(nèi)部腔室構(gòu)件，例如基材支撐件、氣體散布器、氣體激化器(gas energizer)、與不同型式的襯里與 屏蔽。例如，襯里與屏蔽可以為圍繞住基材的圓柱形組件，以做為集聚環(huán) (focus ring)以導(dǎo)引與容納基材附近的等離子、避免沉積在基材下方的構(gòu)件 或部分的沉積環(huán)、基材屏蔽、與腔室壁襯里。陶瓷材料常常被用來(lái)形成內(nèi)部腔室構(gòu)件，特別是暴露至激化氣體或等 離子的構(gòu)件，因此會(huì)處于高溫與腐蝕。陶瓷材料(例如氧化鋁與氧化硅)為 結(jié)晶體，而氧化硅玻璃不具有長(zhǎng)程次序。陶瓷材料典型地會(huì)對(duì)激化氣體造 成的腐蝕呈現(xiàn)良好阻抗性，因此其不需要如同金屬合金時(shí)常被更換。陶瓷 構(gòu)件也可以減少腔室內(nèi)的微粒產(chǎn)生，其中該些微粒是導(dǎo)因自構(gòu)件的腐蝕。 陶瓷構(gòu)件也可以忍受高溫而不會(huì)熱裂解。石英構(gòu)件對(duì)于會(huì)腐蝕其它材料的 等離子(例如包含氟物種的等離子)尤其是有用的。然而，陶瓷材料會(huì)造成易脆失能模式，且常常在腔室內(nèi)使用中或在操 縱構(gòu)件的更換或清潔時(shí)破裂或缺口 。非結(jié)晶與微結(jié)晶材料尤其是容易經(jīng)由 裂縫傳播而造成易脆失能。在非結(jié)晶材料中(例如玻璃)，表面微裂縫 (microcrack)會(huì)以原子次序傳播，這是因?yàn)椴ＡЬ哂卸坛檀涡?，而不具有?何長(zhǎng)程次序。微結(jié)晶材料(例如石英)具有晶粒，該些晶粒具有表面，該表 面具有通過(guò)單一晶粒的晶粒內(nèi)微裂縫、在晶粒周圍且沿著晶粒邊界延伸的晶粒間微裂縫、以及切割橫越鄰近晶粒的晶粒橫越微裂縫。當(dāng)然，在石英 的微結(jié)晶晶粒周圍延伸的晶粒間微裂縫大致上為對(duì)于裂縫成長(zhǎng)是最有害 的，且常常導(dǎo)致構(gòu)件的缺口與裂縫。因此，具有由微結(jié)晶或非結(jié)晶陶瓷材料的陶瓷構(gòu)件是所希望的，其中 該陶瓷材料是呈現(xiàn)減少的缺口與裂縫。制造在使用期間是低失能率的這樣 的陶瓷構(gòu)件也是進(jìn)一步所希望的。陶瓷構(gòu)件能夠忍受腔室內(nèi)激化氣體環(huán)境 而不會(huì)過(guò)度腐蝕或熱裂解也是所希望的。發(fā)明內(nèi)容一種基材處理腔室構(gòu)件具有一結(jié)構(gòu)性本體，該結(jié)構(gòu)性本體具有局部表 面區(qū)域，該些局部表面區(qū)域具有經(jīng)退火的微裂縫。該些經(jīng)退火的微裂縫可 以減少裂縫成長(zhǎng)與增加碎裂阻抗性。該構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性本體被形成，且一激裂縫。這將會(huì)強(qiáng)化材料且增加構(gòu)件的壽命。適當(dāng)?shù)募す獍ㄓ蠧02與氬激 光。該結(jié)構(gòu)性本體可以由結(jié)晶陶瓷、玻璃、或玻璃-陶瓷材料所制成，例如 該本體可以為由石英所制成的環(huán)。


本發(fā)明的特征、態(tài)樣與優(yōu)點(diǎn)由以上敘述、隨附權(quán)利要求及附圖能夠更 加以了解，其中附圖是繪示出本發(fā)明的實(shí)例。然而，必須了解的是，每一 特征大致上能被使用在本發(fā)明中，不是僅有在特定圖式中，并且本發(fā)明包 括這些特征的組合，其中圖1A為一由玻璃所制成的腔室構(gòu)件的截面圖，其顯示出在玻璃表面中的微裂縫；圖1B為圖1A的腔室構(gòu)件被局部地激光處理以退火表面微裂縫之后的 截面圖；圖1C為一由石英所制成的腔室構(gòu)件的截面圖，其顯示出沿著石英的 晶粒與晶粒邊界區(qū)域的微裂縫；圖1D為圖1C的腔室構(gòu)件被局部地激光處理以退火表面微裂縫之后的截面圖；圖2為具有經(jīng)激光處理的表面的石英環(huán)的截面圖；圖3A與圖3B分別為具有表面微裂縫的石英表面在激光處理之前與之后的光學(xué)顯微圖像；圖4為適用于腔室構(gòu)件的局部表面退火的一激光退火設(shè)備示意圖；圖5為使用圖2的環(huán)的一基材處理腔室示意圖；以及圖6為圖5腔室中的支撐件組件的部分截面圖，其中該支撐件組件是使用圖2的環(huán)。主要組件符號(hào)說(shuō)明20構(gòu)件24本體25環(huán)26表面28微裂縫29晶粒30內(nèi)部側(cè)壁31邊界34內(nèi)部軸36邊緣45介電質(zhì)50激光54來(lái)源55電源供應(yīng)器56激光束58,泉62再聚焦鏡64焦,泉68顫動(dòng)鏡72驅(qū)動(dòng)馬達(dá)76軸82開(kāi)孔90聚焦系統(tǒng)92掃描鏡94掃描系統(tǒng)100圍壁102窗口110平臺(tái)114馬達(dá)118控制器122顯示器200設(shè)備215基材225腔室230支撐件組件235制成區(qū)塊238設(shè)備240夾盤245介電質(zhì)250電極260氣體出口265氣體來(lái)源270電壓供應(yīng)器275氣體激化器280基座285氣體供應(yīng)290氣體來(lái)源295氣體噴嘴300控制器305排氣系統(tǒng)310節(jié)流閥315電極320磁場(chǎng)產(chǎn)生器
具體實(shí)施例方式
如圖lA-1D所示， 一基材處理腔室構(gòu)件20包含一具有局部表面區(qū)域 26的結(jié)構(gòu)本體24,其中該局部表面區(qū)域26具有微裂縫28。腔室構(gòu)件20 可以由陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷材料(例如石英、氧化硅玻璃、氧化鋁、氧化 鈦、氮化硅、氧化鋯、與其它這樣的材料)所制成。表面微裂縫28是在制 造該構(gòu)件的期間或之后被細(xì)微的塵?；蚱渌心ゲ牧献矒襞c磨損構(gòu)件表面 26所造成。圖1A是顯示一由玻璃所制成的構(gòu)件20,其中玻璃為非結(jié)晶且 具有短程原子次序而不具有長(zhǎng)程原子次序。例如氧化硅玻璃在具有固定的 硅與氧鍵結(jié)角度的個(gè)別氧化硅四面體內(nèi)具有短程次序，但是氧化硅四面體 能夠以隨機(jī)的鍵結(jié)角度而互相連接。在玻璃中，微裂縫是非常細(xì)微的，且 以原子鍵結(jié)來(lái)終結(jié)。微結(jié)晶陶瓷材料(如圖1C所示)為具有細(xì)微晶粒29的 多結(jié)晶體，其中該些晶粒29具有微米大小的尺寸。在微結(jié)晶材料中，微裂 縫28典型地在細(xì)微的晶粒29周圍與/或沿著晶粒邊界31而延伸，但是微 裂縫28也可以切割橫越單一或鄰近的晶粒29。構(gòu)件20上的表面微裂縫 28用做為應(yīng)力聚積物，其會(huì)造成施加的力量聚積在微裂縫28的尖端。因 為微裂縫28的尺寸是非常小(在玻璃材料中為構(gòu)件材料原子之間原子鍵結(jié) 的等級(jí)，且在微結(jié)晶材料中為微米大小晶粒的等級(jí))，所施加的應(yīng)力是在裂 縫尖端極度地被放大。這會(huì)造成快速災(zāi)難失能模式，其中即使僅是一小的 施加力量或沖擊， 一部分構(gòu)件20是容易地破裂或缺口 。在一示范性實(shí)施例中，構(gòu)件20包含一形狀為環(huán)25的結(jié)構(gòu)本體24,如圖2所示。環(huán)25包含具有微裂縫28的表面26。環(huán)25為環(huán)狀，其具有一 內(nèi)部側(cè)壁28與一外部側(cè)壁30。內(nèi)部側(cè)壁28面對(duì)一內(nèi)部軸34,其中結(jié)構(gòu) 本體是圍繞該內(nèi)部軸34而具有旋轉(zhuǎn)的對(duì)稱性。環(huán)25的形狀是用以保護(hù)或 符合于一處理腔室的一區(qū)塊、腔室構(gòu)件、或腔室內(nèi)的基材。例如，構(gòu)件20 可以為一襯里或屏蔽，其為一圓柱形組件，其尺寸能嵌合在正在腔室內(nèi)被 處理的基材周圍。屏蔽20可以為一包圍住基材的石英器具。構(gòu)件20也可 以為一沉積環(huán)、掩蔽環(huán)(shadow ring)或遮覆環(huán)(cover ring)。其它的腔室構(gòu) 件包含腔室壁襯里。構(gòu)件20的結(jié)構(gòu)本體24上的表面微裂縫28是被退火以修復(fù)且密封住 微裂縫，如圖1B與圖1D所示，以減少裂縫傳播且增加構(gòu)件20的碎裂阻 抗性。在一實(shí)施例中， 一激光束在足夠高的強(qiáng)度下被導(dǎo)引至構(gòu)件20的局部 表面區(qū)域26上持續(xù) 一足夠時(shí)間，以軟化且修復(fù)微裂縫28周圍的區(qū)域26。 激光束是用以選擇性地加熱構(gòu)件20的局部表面區(qū)域。局部表面區(qū)域26為 使用期間傾向于碎裂的區(qū)域，或其在制造期間具有過(guò)量的微裂縫(例如，在 構(gòu)件制造的操作期間會(huì)由所施加外力而漸漸地研磨與磨損的區(qū)域)。是以， 局部表面區(qū)域位在環(huán)25的平坦頂表面上。局部表面區(qū)域26也可以包括構(gòu) 件20在操作與使用期間更容易遭受所施加應(yīng)力的區(qū)域。例如，當(dāng)環(huán)25在 使用 一預(yù)定次數(shù)制成循環(huán)之后而被移動(dòng)以清潔或更換時(shí)，用在腔室20內(nèi)的 石英環(huán)25的邊緣36常常碎裂或破裂。邊緣36(也可以包括角落)在使用中 常常容易破裂或碎裂。因此，增加石英環(huán)的區(qū)域26的碎裂強(qiáng)度可以顯著地 增加其制程壽命。激光束能量與束特征(例如集聚強(qiáng)度)、束形狀、與束直徑可以被控制， 以在高于用來(lái)修復(fù)表面微裂縫28的微裂縫修復(fù)溫度而選擇性地加熱構(gòu)件 20的局部表面區(qū)域的一淺部分。在一實(shí)施例中， 一激光束是被用以加熱構(gòu) 件20的局部表面區(qū)域26的一薄表面層次，其中該薄表面層次具有小于500 微米(典型地為小于100微米)的深度。集聚的激光束是選擇性地加熱構(gòu)件 20的局部表面區(qū)域26至高于裂縫修復(fù)溫度的溫度，而不過(guò)度地升高構(gòu)件 的主體溫度(其可能會(huì)造成構(gòu)件20的扭曲或熱碎裂)。在加熱構(gòu)件20的薄 表面層次之后，快速淬冷(rapid quenching)熱表面僅在藉由將熱傳導(dǎo)出表面而進(jìn)入周圍環(huán)境而發(fā)生。因?yàn)閮H有一非常淺部分的局部表面區(qū)域26被激 光束所加熱，藉由自然傳導(dǎo)或?qū)α鞯拇憷渌俣认喈?dāng)快。雖然激光束加熱處理是被描述做為一示范性退火制程，其它退火制程也可以被使用。例如，替代性的退火制程包括有等離子噴射加熱(plasma jet heating)、電'性電 瓜力口^((electrical arc heating)、火:^力口^(。是以，本發(fā)明 的范圍應(yīng)該不受限在在此所敘述的示范性態(tài)樣，并且本發(fā)明包括熟習(xí)該技 藝人士所能了解的其它局部表面退火制程與設(shè)備。微裂縫形成制程是實(shí)質(zhì)上部分或全部地逆行退火步驟。藉由激光被供 應(yīng)至微裂縫表面的局部熱能量會(huì)造成局部被加熱區(qū)域的軟化與熔化，致使 微裂縫28密封住且關(guān)閉住，如圖1B與圖1D所示?？梢韵嘈诺氖?，在非 晶形或玻璃材料中(如圖1A與圖1B所示)，微裂縫修復(fù)制程會(huì)被增強(qiáng)，這 是因?yàn)樽饔脵M越微裂縫28的尖端的原子力量在整個(gè)微裂縫平面上傾向于 拉引回裂縫表面而接觸。在微結(jié)晶材料中(如圖1C與圖1D所示)，晶粒邊 界區(qū)域31常常包含少量作用為熔化劑的雜質(zhì)，其會(huì)致使微裂縫表面的更快 速熔化與最終修復(fù)。激光退火處理的效應(yīng)是被顯示在圖3A與圖3B中，其分別為包含表面 微裂縫的石英表面在激光處理之前與之后的光學(xué)顯微圖像。圖3A顯示具 有大量微裂縫的石英表面，該些微裂縫是對(duì)應(yīng)至較輕顏色的晶粒表面區(qū)域 之間的黑線。在圖3B中，其為經(jīng)激光處理的樣品的照片，所顯示出的是， 大部分表面微裂縫已經(jīng)消失而提供了一平順與連續(xù)的表面。必須注意的是， 一凹處標(biāo)記是被人工地制作在石英4羊品的中心。然而，凹處標(biāo)記的大小是 石英材料的表面粗糙性的等級(jí)，因此在圖3A中的原始未處理的石英材料 是無(wú)法看見(jiàn)。然而，在圖3B的激光處理過(guò)的樣品照片中，經(jīng)部分修復(fù)的 凹處標(biāo)記是可以看見(jiàn)為一模糊黑點(diǎn)，這是因?yàn)榧す馓幚磉^(guò)的樣品的表面為 平順且不具有表面微裂縫與粗糙性。腔室構(gòu)件的表面微裂縫退火實(shí)質(zhì)上也會(huì)增加被退火材料的硬度與碎裂 應(yīng)力，這會(huì)顯著地增加其對(duì)形成缺口與破裂的阻抗性。在硬度測(cè)試中，一 增加的負(fù)載是使用 一具有已知幾何形狀的微壓痕機(jī)(micro-indenter)而被垂 直地施加至樣品表面的平面。接著，該負(fù)載纟皮減少而直到樣品表面部分或全部地松弛，并且量測(cè)壓痕深度。然后，負(fù)載被漸進(jìn)地增加，且壓痕與測(cè)量過(guò)程被重復(fù)而直到危及硬度為止且樣品破裂。維克氏硬度(Vickers hardness)是以公式H=Pmax/Ac而被計(jì)算出，其中Pmax為破裂之前承受的 最大負(fù)載，且Ac為壓痕機(jī)接觸的投射面積。硬度是使用一納米硬度測(cè)試機(jī) (Nano Hardness Tester)來(lái)測(cè)量。所施加的負(fù)載為納米牛頓等級(jí)，且位移 是使用一微分電容傳感器(differential capacitor sensor)而被精確地決定。 一原始未處理的石英樣品與 一 被激光退火的石英樣品皆被測(cè)量。未處理的 樣品的平均維克氏硬度指數(shù)(mean Vickers hardness index)約為771.68, 且已激光退火的石英樣品的平均維克氏硬度指數(shù)約為951.68。是以，被激 光退火的石英樣品具有比未處理樣品更硬至少約10。/。(更佳為至少約25%) 的維克氏硬度。另 一表露出所增加破裂與缺口阻抗性的測(cè)量為碎裂應(yīng)力測(cè)量(fracture stress measurement),陶瓷材料因?yàn)槠湟状嗵匦远３Ｊ窃谝徽蹚澔驈澢?測(cè)試中(而非張力測(cè)試)被測(cè)試。陶瓷材料因?yàn)樗榱讯艿膽?yīng)力被稱為碎 裂應(yīng)力或該材料的碎裂強(qiáng)度。未處理與已激光退火的石英樣品的碎裂應(yīng)力 是藉由使用在根據(jù)ASTM C1161-90的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(Universal Testing Machine)上的四點(diǎn)彎曲測(cè)試而被比較。碎裂的負(fù)載與樣品截面積被用以自 公式c^負(fù)載/wxt而計(jì)算出應(yīng)力碎裂，其中wxt為所被施加負(fù)載于其上的截 面積。未處理的石英樣品的平均碎裂應(yīng)力為86.23MPa，且已激光退火的 石英樣品的平均碎裂應(yīng)力為132.27MPa。因此，已激光退火的石英樣品的 平均碎裂應(yīng)力是比未處理樣品高至少約25%,更佳為高至少約50%。因此， 一構(gòu)件20的局部表面區(qū)域26中的微裂縫28的退火可以顯著 地增加構(gòu)件20的表面平順性、硬度與碎裂強(qiáng)度。缺乏或減少構(gòu)件20表面 中(尤其是易遭受所施加應(yīng)力或僅是容易脆裂的區(qū)域，例如構(gòu)件的突出部、 角落與邊緣)的微裂縫28可以實(shí)質(zhì)上增加構(gòu)件20的破裂與形成缺口的阻抗 性。有益的是，表面退火可以允許所選擇表面區(qū)域26的修復(fù)與增加強(qiáng)度， 而不使整個(gè)構(gòu)件20承受高溫，其中該高溫會(huì)造成結(jié)構(gòu)變形或其它熱裂解。 然而，整個(gè)構(gòu)件也可以藉由適當(dāng)?shù)臒崽幚矶煌嘶?。?gòu)件20的局部表面區(qū)域26中的微裂縫28的退火可以使用一激光退火設(shè)備50而被執(zhí)行，激光退火設(shè)備50的一示范性實(shí)施例是顯示在圖4。 激光退火設(shè)備50包含一激光束圍壁52,該圍壁52是包圍住被一電源供應(yīng) 器55所給予動(dòng)力的激光束來(lái)源54。能夠用在微裂縫退火的適當(dāng)?shù)募す馐?來(lái)源54包括有例如Ar、〇02與KrF激光。 一氬激光會(huì)傳送在約5145埃 的可見(jiàn)波長(zhǎng)。一 C02激光為具有10.6微米波長(zhǎng)的一紅外線能量來(lái)源，且 可以提供具有10千瓦功率的束。C02激光是比氬激光更有效率100多被， 且具有更大強(qiáng)度，而允許了比氬激光更快的掃描速度與更大的點(diǎn)尺寸。一 C02激光是被描述在公元1972年11月14日所發(fā)證的美囯專利 US3，702,973中，其在此被并入本文以做為參考。另一種型式激光為KrF 激光，其具有約248納米的波長(zhǎng)、5.0eV的Eg、約3%的效率、與350mJ 的輸出能量。激光束典型地為一圓形束，其具有典型地小于約10毫米束直 徑，更典型地為介于0.5毫米至4毫米之間。是以，適當(dāng)?shù)募す馐梢跃?有介于約190納米至約10600納米的波長(zhǎng)。激光典型地是被操作在介于約 5瓦特至約10000瓦特的功率位準(zhǔn)。激光50產(chǎn)生聚焦在一主要焦點(diǎn)58的激光束56，且藉由一再聚焦鏡 62而被再成像至一次要焦點(diǎn)84,其中該再聚焦鏡62是提供了一更大的焦 距。再聚焦鏡62與次要焦點(diǎn)64之間為連接至一顫動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)72的顫動(dòng) 鏡(dithering mirmr)68，該顫動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)72會(huì)將顫動(dòng)鏡68震動(dòng)于一預(yù)定 的頻率。顫動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)72會(huì)將顫動(dòng)鏡68圍繞一軸76而震動(dòng)，該軸76是 實(shí)質(zhì)上位在鏡68的平面且橫斷于被鏡所聚焦的入射激光束56。自顫動(dòng)鏡 68放射出的顫動(dòng)束是空間地振蕩(oscillate)成橫斷于圖1平面的一弧線。典型地，激光束56具有橫越束直徑的一強(qiáng)度分布(其也被稱為強(qiáng)度輪 廓或束的強(qiáng)度形狀)，其是依據(jù)束50的型式而定。 一般的束輪廓形狀為一 高斯形狀，且典型地為一U形強(qiáng)度輪廓。激光束的聚焦會(huì)改變束的截面尺 寸，但是不會(huì)改變其維持為高斯或U形的束強(qiáng)度分布。 一種修正激光束的 高斯或U形截面為空間地振蕩該激光束56，亦被稱為顫動(dòng)。激光束56的 空間振蕩可以為正弦、鋸齒狀、或方形波。激光束56的空間振蕩或顫動(dòng)在 顫動(dòng)束所掃描過(guò)的區(qū)域中產(chǎn)生一平均與更均勻的強(qiáng)度的輻射。在一實(shí)施例 中，激光束56在其焦點(diǎn)具有一約高斯分布，且空間振蕩或顫動(dòng)為正弦。顫動(dòng)是藉由顫動(dòng)鏡76而被產(chǎn)生，其中該顫動(dòng)鏡76是在軸76上往復(fù)振蕩， 該軸是平行于鏡76的平面且橫斷于顫動(dòng)平面。典型地，顫動(dòng)束是覆蓋住至 少兩倍于未顫動(dòng)束的區(qū)域。對(duì)于正弦顫動(dòng)，在投射至局部表面區(qū)域上的顫 動(dòng)束的每一點(diǎn)的平均強(qiáng)度大約是中心區(qū)域?yàn)槠教?，且在相?duì)端具有尖峰。 顫動(dòng)束的最終強(qiáng)度輪廓的形狀像是一 方形波，且提供了 一良好的強(qiáng)度輪廓 以連續(xù)、重迭的掃視來(lái)掃描橫越過(guò)局部表面區(qū)域。然而，其它束形狀(例如 正弦波形)也可以與適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償激光掃描方法一同被使用。接著，顫動(dòng)束會(huì)通過(guò)一束寬控制開(kāi)孔80,其在第二焦點(diǎn)84具有一可 控制或預(yù)定的固定開(kāi)孔82。開(kāi)孔80是位于顫動(dòng)鏡76與第二聚焦系統(tǒng)90 之間，其中該第二聚焦系統(tǒng)90可以為一掃描鏡或透鏡。鏡68的軸76可 以橫斷或平行于圖1平面。然后，束被投射至被一掃描系統(tǒng)94所驅(qū)動(dòng)的掃 描鏡92上。掃描系統(tǒng)94會(huì)在軸96上將鏡92予以振蕩，以在一選定的局 部區(qū)域100上方往復(fù)地掃視且掃描束56,其中該局部區(qū)域100是位在正 被處理的腔室構(gòu)件100上。掃描束會(huì)通過(guò)圍壁100中的一窗口 102。掃描 鏡92的掃視速度典型地是小于顫動(dòng)鏡68的顫動(dòng)頻率。例如，一具有約500 微米束直徑的聚焦C02激光可以在介于約1毫米/秒至約100毫米/秒之間 被掃描。掃描系統(tǒng)溝通于被一平臺(tái)馬達(dá)114所驅(qū)動(dòng)的X-Y可移動(dòng)平臺(tái)110。平 臺(tái)110也可以適用以滑動(dòng)于Z或垂直方向，以改變?nèi)肷湓跇?gòu)件上的束寬度。 掃描系統(tǒng)94將掃描鏡92的掃描速度與平臺(tái)110的移動(dòng)同步化，及因此置 放在平臺(tái)110上的腔室構(gòu)件的移動(dòng)，以均勻地掃描橫越構(gòu)件的顫動(dòng)與穿孔 的束。掃描參數(shù)是被選定以均勻地加熱束所被掃描橫越的局部表面區(qū)域， 其是藉由調(diào)整掃描速度與圖案以補(bǔ)償激光束的形狀。例如，束56的強(qiáng)度分 布可以包含圍繞一中心最大值的環(huán)與甚至一束中間的凹處(其是導(dǎo)因自靠 近于束的場(chǎng)環(huán)狀特征)。再者，也希望能重迭束掃描，以補(bǔ)償任何在激光束 的截面強(qiáng)度中的變異，若激光束是以光柵型式掃描來(lái)掃視橫越表面而不使 束掃描重迭，熱處理的深度可以依據(jù)束形狀而橫越束掃描地改變。激光束退火設(shè)備50更包含一控制器118,其是控制系統(tǒng)的操作且連接 至電源供應(yīng)器55,其中該電源供應(yīng)器55是施予動(dòng)力給激光54、顫動(dòng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)72與掃描系統(tǒng)94。在輸入?yún)?shù)中，控制器118是接收來(lái)自一使用者 輸入裝置的輸入，且顯示出輸入?yún)?shù)及掃描系統(tǒng)信息于顯示器122上?？?制器118可以為一傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，其具有連接至適當(dāng)內(nèi)存裝置(包括隨機(jī)存 取內(nèi)存與磁盤中的儲(chǔ)存內(nèi)存、及適配卡與總線)的中央處理單元(CPU)。激 光束退火設(shè)備50能夠?qū)M越構(gòu)件表面的局部表面區(qū)域予以激光退火，其中 該構(gòu)件表面在整個(gè)表面區(qū)域具有良好均勻性。被退火以減少或修復(fù)微裂縫的構(gòu)件20可以被用在一基材處理設(shè)備200 中(如圖5所示)，其是用以制造基材215(例如半導(dǎo)體晶片與顯示器)。設(shè)備 200可以為MxP、 MxP Super E、或eMax型式的蝕刻腔室，其可由美國(guó) 力口州Santa Cla「a的Applied Materials lnc.所獲得，且大體上^皮描述于共同 受讓給Cheng等人的美國(guó)專利案號(hào)US4，842，683與US5,215,619及 Maydan等人的美國(guó)專利案號(hào)US4，668，338中，這些專利是在此被并入本 文以做為參考。 一示范性設(shè)備200可被用在一多腔室整合系統(tǒng)中以處理半 導(dǎo)體基材，如Maydan等人的美囯專利US4,951,601中所描述的，其是在 此被并入本文以做為參考。一般而言，設(shè)備200包含一處理腔室225,以及輔助控制、電性、配 管與支撐構(gòu)件。 一包含支撐件238的支撐組件230是被提供以在一制程區(qū) 塊235中接收基材215。支撐件238可以為一靜電夾盤240,該靜電夾盤 240包含至少部分地覆蓋住一電極250的一介電質(zhì)245,且具有氣體出口 260， 一熱傳送氣體(例如氦)可以經(jīng)由氣體導(dǎo)管270自一熱傳送氣體來(lái)源 265通過(guò)該氣體出口 260以控制基材215的溫度。替代性地，支撐件238 可以為一真空或機(jī)械夾盤或任何其它該技藝中所熟知的支撐件。電極250 是被一電極電壓供應(yīng)器275所電性充電，以靜電地固持住基材215。 一位 在靜電夾盤240下方的基座280可以選擇性地包含一熱交換器，例如一熱 交換流體可以被循環(huán)通過(guò)的通道。制程氣體經(jīng)由一氣體供應(yīng)285被導(dǎo)入腔室225,該氣體供應(yīng)285包括 一氣體來(lái)源290與一或多個(gè)終止于腔室225內(nèi)的氣體噴嘴295。氣體噴嘴 295可以位在基材215的周圍(如圖所示)，或在一裝設(shè)于腔室頂?shù)膰姙㈩^ 內(nèi)(未顯示)。 一氣體流控制器300被用已控制制程氣體的流速。耗用的制程氣體與副產(chǎn)物經(jīng)由一排氣系統(tǒng)305而自腔室225禾皮排;故。排氣系統(tǒng)305 典型地包含連接到數(shù)個(gè)泵(例如粗抽泵或高真空泵)的一排氣導(dǎo)管，該些泵 可以排放腔室225中的氣體。 一節(jié)流閥310被提供在排氣導(dǎo)管中，以控制 腔室225內(nèi)的氣體壓力。一激化氣體(例如一氣體等離子)被一氣體激化器275自制程氣體所產(chǎn) 生，該氣體激化器275是耦接電磁能(例如RF或微波能量)至腔室225的 制程區(qū)塊235中的制程氣體。例如，氣體激化器275可以包含第 一制程電 極315(例如電性接地的側(cè)壁或腔室頂)，以及第二電極(其可以為介電質(zhì)245 中的電極250)。第一與第二電極315、 250是彼此相對(duì)而被一電極電壓供 應(yīng)器270提供的RF電壓施予電性偏壓。所施加至電極315、 250的RF 電壓的頻率典型地介于約50KHz至約60KHz之間。在其它態(tài)樣中，氣體 激化器275也可以包括一誘導(dǎo)器天線(未顯示)，其包含一或多個(gè)線圈以感 應(yīng)地耦合RF能量至腔室225。被電容地產(chǎn)生的等離子可以藉由在磁性強(qiáng) 化反應(yīng)器(magnetically enhanced reactor)中的電子回旋共振而^皮增強(qiáng)，其 中一磁場(chǎng)產(chǎn)生器320(例如一永久磁鐵或電磁線圈)是提供磁場(chǎng)于腔室225 內(nèi)，該腔室225具有具一軸的旋轉(zhuǎn)^f茲場(chǎng)，該軸是旋轉(zhuǎn)平行于基材215的平 面。腔室225也可以包含一或多個(gè)制程監(jiān)視系統(tǒng)(未顯示)以監(jiān)視正被執(zhí)行 在基材215上的制程。典型的制程監(jiān)視系統(tǒng)包含一干涉系統(tǒng)(其會(huì)測(cè)量自基 材215上正被處理層次所反射的光強(qiáng)度)，或一等離子放射系統(tǒng)(其會(huì)測(cè)量 腔室225中氣體物種的光放射強(qiáng)度的改變)。制程監(jiān)視系統(tǒng)是有用的，其能 偵測(cè)正被執(zhí)行在基材215上的制程的終點(diǎn)。已激光退火的構(gòu)件20(例如環(huán)25)是被嵌合在腔室225內(nèi)的支撐件組件 230的基材支撐件238周圍。環(huán)25可以藉由避免使介電質(zhì)245接觸于腔 室225內(nèi)的激化制程氣體而保護(hù)支撐件組件230(例如靜電夾盤240的介電 質(zhì)245)不被腐蝕。替代性地，環(huán)25在支撐件組件230中可以具有其它用 途。請(qǐng)參閱圖6,額外的結(jié)構(gòu)(例如包圍住環(huán)25的項(xiàng)圈210)也可以被激光 退火以減少表面微裂縫。項(xiàng)圖210可以由一陶瓷材料(例如氧化鋁或氧化硅)所制成。項(xiàng)圈210是做為一屏蔽，其與環(huán)一起為用于腔室的可更換的制程 套件。其它環(huán)狀結(jié)構(gòu)(例如腔室壁襯里)也可以被激光退火，且也可以用在腔室225的制程套件的部件。雖然本發(fā)明的示范性實(shí)施例已經(jīng)被顯示且被描述，熟習(xí)該技藝的人士 可以構(gòu)想出其它包含本發(fā)明且位于本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例。例如，已退火 的腔室構(gòu)件20可以來(lái)自腔室225的頂或室壁腔室構(gòu)件。此外，表面退火 的替代性方法也可以被使用。再者，關(guān)于示范性實(shí)施例的相對(duì)或位置的用 語(yǔ)是可以交替的。因此，隨附權(quán)利要求不應(yīng)該被受限在本文所描述以說(shuō)明 本發(fā)明的較佳態(tài)樣、材料或空間配置的敘述。
權(quán)利要求
1.一種具有一結(jié)構(gòu)性本體的基材處理腔室構(gòu)件，其至少包含具有經(jīng)退火的微裂縫的局部表面區(qū)域，藉此該些經(jīng)退火的微裂縫可以減少裂縫成長(zhǎng)且增加碎裂阻抗性。
2. 如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，更包含經(jīng)激光退火的微裂縫的局部表面區(qū)域。
3. 如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，更包含經(jīng)C02激光退火的微裂縫的局4卩表面區(qū)i或。
4. 如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中該結(jié)構(gòu)性本體具有圍繞一內(nèi)部軸的 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。
5. 如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中該結(jié)構(gòu)性本體由一陶瓷、玻璃、或 玻璃-陶瓷材料所制成。
6. 如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中該結(jié)構(gòu)性本體包含石英。
7. 如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中該局部表面區(qū)域?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)性本體的 表面或邊》彖。
8. 如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中該結(jié)構(gòu)性本體包含以下的至少一個(gè) (i)比未處理本體高至少約10%的平均維克氏硬度(mean Vickers hardness);或(ii)比未處理本體高至少約25。/。的平均碎裂應(yīng)力。
9. 如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其中該結(jié)構(gòu)性本體包含一環(huán)、平板、或 圓柱體。
10. —種制造基材處理腔室構(gòu)件的方法，該方法至少包含(a) 形成具有一結(jié)構(gòu)性本體的構(gòu)件；以及(b) 導(dǎo)引一激光束至該構(gòu)件的局部表面區(qū)域上而持續(xù)一足夠時(shí)間，以退 火在該些局部表面區(qū)域上的微裂縫，藉此經(jīng)退火的微裂縫可以減少裂縫成長(zhǎng)與增加碎裂阻抗性。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，更包含以下的至少一個(gè)(i) 掃描該激光束橫越該些局部表面區(qū)域；或(ii) 以C02激光產(chǎn)生該激光束。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，更包含導(dǎo)引具有以下性質(zhì)的至少一個(gè) 的激光束(i) 介于約190納米至約10600納米之間的波長(zhǎng)；或(ii) 介于約5瓦特至約10000瓦特之間的功率位準(zhǔn)。
全文摘要
一種基材處理腔室構(gòu)件具有一結(jié)構(gòu)性本體，該結(jié)構(gòu)性本體具有局部表面區(qū)域，該些局部表面區(qū)域具有經(jīng)退火的微裂縫。該些經(jīng)退火的微裂縫可以減少裂縫成長(zhǎng)與增加碎裂阻抗性。在一制造方法中，該構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性本體是藉由傳統(tǒng)方式來(lái)形成，且一激光束被導(dǎo)引至該本體的局部表面區(qū)域上而持續(xù)足夠時(shí)間以退火該些表面微裂縫。
文檔編號(hào)C04B41/00GK101218191SQ200680025268
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月13日
發(fā)明者A·巴特納嗄, L·穆拉蓋西, P·古帕拉克芮西曼 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司