具有射频(rf)回程路径的基板支撑件的制作方法
【专利摘要】本文提供用于处理基板的设备。在一些实施例中，一种用于处理基板的设备包含基板支撑件，所述基板支撑件可包含具有表面以在所述表面上支撑基板的介电构件；设置在所述介电构件之下的一或更多个第一导电构件且所述一或更多个第一导电构件具有与所述介电构件相邻的面对介电构件的表面；及设置在所述一或更多个第一导电构件周围且接触所述一或更多个第一导电构件的第二导电构件，使得由射频源提供至所述基板的射频能量通过沿着所述一或更多个第一导电构件的所述面对介电构件的表面且在沿着面对介电层的表面行进之后沿着实质上平行于所述一或更多个第一导电构件的外围边缘表面设置的所述第二导电构件的第一表面从所述基板支撑件径向地向外行进而返回所述射频源。
【专利说明】具有射频(RF)回程路径的基板支撑件
【技术领域】
[0001]本发明的实施例大体涉及基板处理系统。
【背景技术】
[0002]使用射频(RF)产生等离子体的基板处理系统需要回程路径供在处理过程中所产生的射频电流返回诸如供给电流的射频源之类的源。在一些实施例中，所述回程路径可包括电流经由基板支撑件沿着处理系统的地面行进，然后最终沿着处理系统的壁流回源。然而，发明人已发现当在某些处理条件下操作时，杂散的等离子体(stray plasma)和/或在腔室部件之间的电弧，比如在基板支撑件与相邻的腔室部件之间的电弧能不期望地发生，导致部件受损和/或产生能够进而不期望地污染设置在处理系统中的基板的颗粒(particle)。
[0003]因此，发明人已提供使用于基板处理系统中的改良的基板支撑件的实施例。
【发明内容】
[0004]本文提供用于处理基板的设备。在一些实施例中，一种用于处理基板的设备包含基板支撑件，所述基板支撑件可包含具有表面以在所述表面上支撑基板的介电构件；设置在所述介电构件之下的一或更多个第一导电构件且所述一或更多个第一导电构件具有与所述介电构件相邻的面对介电构件的表面；以及第二导电构件，所述第二导电构件设置在所述一或更多个第一导电构件周围且接触所述一或更多个第一导电构件，以使得由射频源提供至所述基板的射频能量通过沿着所述一或更多个第一导电构件的所述面对介电构件的表面且在沿着面对介电层的表面行进之后沿着实质上平行于所述一或更多个第一导电构件的外围边缘表面设置的所述第二导电构件的第一表面从所述基板支撑件径向地向外行进而返回至所述射频源。
[0005]在一些实施例中，一种设备可包括基板处理系统,所述基板处理系统包括具有内容积的工艺腔室；将所述内容积隔成处理容积和非处理容积且向所述工艺腔室的顶板延伸的隔件；以及设置在所述隔件之下的基板支撑件。其中所述基板支撑件进一步包含:具有表面以在所述表面上支撑基板的介电构件；设置在介电层之下的一或更多个第一导电构件且所述一或更多个第一导电构件具有与所述介电构件相邻的面对介电构件的表面；以及第二导电构件，所述第二导电构件设置在所述一或更多个第一导电构件周围且接触所述一或更多个第一导电构件导电构件，以使得由射频源提供至所述基板的射频能量通过从所述一或更多个第一导电构件行进至所述第二导电构件再行进至所述隔件而返回所述射频源，其中所述射频能量沿着所述一或更多个第一导电构件的面对介电构件的表面且在沿着所述面对介电构件的表面行进之后沿着实质上平行于所述一或更多个第一导电构件的外围边缘表面设置的所述第二导电构件的第一表面从所述基板支撑件径向地向外行进。
[0006]本发明的其他和进一步的实施例被描述于下文。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]能通过参考描绘于附图中的本发明的说明性实施例来理解上文简要概述且下文更加详细论述的本发明的实施例。然而，应注意的是，附图仅图示本发明的典型实施例且因此不被视为本发明的范围的限制，因为本发明可允许其他等同效果的实施例。
[0008]图1描绘根据本发明的一些实施例的具有基板支撑件的工艺腔室的截面示意图；
[0009]图1A描绘根据本发明的一些实施例的图1中的基板支撑件的部分截面示意图；
[0010]图2描绘根据本发明的一些实施例的具有基板支撑件的工艺腔室的部分截面示意图；
[0011]图2A描绘根据本发明的一些实施例的图2中的基板支撑件的部分截面示意图；
[0012]图3A至图3B分别描绘根据本发明的一些实施例的基板支撑件的多个导电元件的顶视及侧视示意图；
[0013]为了帮助理解，已尽可能使用相同的标记数字，以表示各附图共有的元件。附图并未按比例绘制且附图可为清楚而被简化。可理解的是一个实施例中的元件和特征可有益地并于其它实施例中而无需进一步详述。
【具体实施方式】
[0014]本文提供用于处理基板的设备的实施例。本发明的设备可包含基板支撑件，所述基板支撑件被配置以在基板支撑件与相邻的腔室部件之间提供射频回程路径，所述邻近的腔室部件比如围绕工艺腔室的处理容积的工艺配件隔件(process kit shield)。本发明的设备可为在处理过程中产生的射频电流有利地提供低阻抗回程路径。在一些示例性实施例中，当因提供约40MHz或更高的源频率以及高达约6kW的功率电平而在约60mTorr-140mTorr的压强下产生比如约150安培(A)的较高电流时，本发明的设备可有利地减少或防止在基板支撑件与诸如工艺配件隔件之类的相邻部件之间的电弧。举例而言，此类源和腔室参数可用于形成等离子体或类似物。本发明的其他实施例和有利的益处将论述于下文。
[0015]图1描绘根据本发明的一些实施例的PVD腔室100的简化截面图。适合于根据提供于本文的教导来修改的PVD腔室的实例包括ALPS? Plus和SIP ENCORE? PVD工艺腔室，二者均可从加州圣克拉拉市的应用材料公司(Applied Materials, Inc., of SantaClara, California)购得。来自于应用材料公司或其他制造商的其他处理腔室，包含那些被配置以用于除PVD外的其他类型的处理的处理腔室，也可从根据本文揭示的本发明的设备的修改受益。
[0016]本发明的一些实施例中，PVD腔室100包括设置在工艺腔室104顶部及能从工艺腔室104移除的腔室盖101。腔室盖101可包括靶材组件102和接地组件103。工艺腔室104含有用于在其上接收基板108的基板支撑件106。基板支撑件106可位于下接地外壳壁110内，所述下接地外壳壁110可以是工艺腔室104的腔室壁。下接地外壳壁110可电气耦接至腔室盖101的接地组件103，使得射频回程路径被提供给设置在腔室盖101上方的射频电源182。或者，其他射频回程路径是可能的，比如那些从基板支撑件106行进经由工艺配件隔件(例如以下叙述的底部隔件138)且最终回到腔室盖101的接地组件103的路径。射频电源182可提供射频功率至靶材组件102，如下文所述。
[0017]基板支撑件106具有面对靶材114的主要表面的接收材料表面且支撑基板108以使基板108在与祀材114的主要表面相对的平面位置中被派镀(sputter coated)。基板支撑件106可包括具有基板处理表面109以用于在基板处理表面109上支撑基板108的介电构件105。在一些实施例中，基板支撑件108可包括一或更多个设置在介电构件105之下的第一导电构件107且所述一或更多个第一导电构件107具有与介电构件105相邻的面对介电构件的表面118。例如，介电构件105和一或更多个第一导电构件107可以是可用来提供射频功率或夹持力至基板支撑件106的射频电极、静电夹具(electrostatic chuck)的一部分或类似物。
[0018]基板支撑件106可将基板108支撑在工艺腔室104的第一容积120中。第一容积120可以是用于处理基板108的工艺腔室104的内容积的一部分且在基板108的处理过程中可以与内容积的剩余容积(例如非处理容积)隔开。第一容积120被界定为在处理过程中在基板支撑件106上方的区域(例如，介于靶材114与在处理位置中的基板支撑件106之间)。
[0019]在一些实施例中，基板支撑件106可以是能够垂直移动的以允许基板108通过在工艺腔室104的较低部分中的装载锁定阀(load lock valve)(未图示)而被传送至基板支撑件106上且之后被提升至沉积或处理位置。连接至底部腔室壁124的波纹管122可被提供以用来维持工艺腔室104的内容积与工艺腔室104外部的大气的分隔。一或更多种气体可从气源126经由质流控制器128而供给至工艺腔室104的较低部分。可提供排气口 130并经由阀132将排气口 130耦接至泵(未图示)，用以排出工艺腔室104内部的气体且帮助维持工艺腔室104内部的期望压强。
[0020]为了在基板108上引起负直流偏压(negative DC bias),射频偏压电源134可顆接至基板支撑件106。此外，在一些实施例中，在处理过程中可于基板108上形成负直流自偏压(negative DC self-bias)。例如，由射频偏压电源134供给的射频能量频率可在从约2MHz到约60MHz的范围中，例如诸如2MHz、13.56MHz或60MHz之类的非限制频率能被使用。在其他的应用中，基板支撑件106可以接地或保持电气浮接(electrically floating)。以替代的或结合的方式，对于不希望使用射频偏压电源的应用，电容调谐器136可耦接至基板支撑件106以调整基板108上的电压。
[0021]工艺腔室104进一步包括工艺配件隔件或隔件，以围绕处理或工艺腔室104的第一容积以保护其他腔室部件不受到处理的损坏和/或污染。在一些实施例中，隔件可包括连接至工艺腔室104的上接地外壳壁116的凸缘(ledge) 140的接地底部隔件138。如图1所示，腔室盖101可放置在上接地外壳壁116的凸缘140上。类似于下接地外壳壁110，上接地外壳壁116可在下接地外壳壁116与腔室盖101的接地组件103之间提供射频回程路径的一部分。然而，其他射频回程路径是可能的，比如经由接地底部隔件138的射频回程路径。
[0022]底部隔件138向下延伸且可包括一或更多个被配置以围绕第一容积120的侧壁139。底部隔件138沿着上接地外壳壁116和下接地外壳壁110的壁向下延伸至基板支撑件106的顶表面下方且反转向上直到到达基板支撑件106的顶表面(例如在隔件138的底部形成U型部分)。当基板支撑件106位于其较低的装载位置(未图示)时，第一环148 (例如覆盖环)放置在U型部的顶部(即第一环148的第一位置)，但当基板支撑件106位于其较高的沉积位置(如图1所示)时，第一环148放置在基板支撑件106的外围上(即第一环148的第二位置)以保护基板支撑件106免受溅射沉积的影响。虽然如上所述基板支撑件106能够相对于隔件138和第一环148而移动，但在一些实施例中可能是基板支撑件106静止不动而隔件138和第一环148相对于基板支撑件106是能够移动的。
[0023]额外的介电环111 (例如沉积环)可用来使基板108的周边不被沉积。例如，介电环111可设置在基板支撑件106的外围边缘周围且与基板处理表面109相邻，如图1所示。在一些实施例中，介电环111可挡住如图所不的一或更多个第一导电构件107的暴露表面。
[0024]基板支撑件106可包括第二导电构件115以促进基板支撑件106与底部隔件138之间的射频回程路径。第二导电构件115可包括任何适合的导电材料，比如包括不锈钢、铜(Cu)、镍(Ni)、任合适合的金属合金和/或任何能够呈薄片的导电柔性材料或类似材料中的一或更多种。例如，如图1所示，第二导电构件115可设置在一或更多个第一导电构件107周围且与所述一或更多个第一导电构件107接触，以使得由射频源(例如以下论述的射频电源182)提供至基板108的射频能量通过沿着一或更多个第一导电构件107的面对介电构件的表面118且在沿着所述面对介电构件的表面118行进之后沿着实质上平行于一或更多个第一导电构件107的外围边缘表面117设置的第二导电构件115的第一表面119从所述基板支撑件径向地向外行进而返回所述射频源。
[0025]提供第二导电构件115为在处理过程中产生的射频电流有利地提供低阻抗回程路径。在一些实施例中，第二导电构件115可以是柔性的以允许在第二导电构件115与隔件138的底部之间的间隙被压缩或扩大。此柔性可允许靶材114的源材料113与基板108之间的间距最佳化，而不需要改变从基板支撑件106经由第二导电构件115而到达隔件138的射频回程路径。
[0026]在一些实施例中，如示于图1中的实施例，第二导电构件115可包括设置在一或更多个第一导电构件107周围的主体121。例如，在一些实施例中，主体121可具有圆筒管状。主体121可包括第一表面119,第一表面119设置在主体121的面对外围边缘表面的侧上。第一唇部123可从主体121的下端径向地向外延伸且包括第二表面125。第二表面125是径向地向外延伸的表面，其中射频能量在沿着第一表面119行进之后沿着第二表面125行进。第二导电构件115可进一步包括第二唇部127，第二唇部127从主体121的上端径向地向内延伸且覆盖一或更多个第一导电构件107的面对介电构件的表面118的外围边缘。
[0027]图1A在进一步放大的视图中描绘原图示于图1中的基板支撑件106和第二导电构件115。在操作中，如图1A中的虚线所示，射频电流可沿着一或更多个第一导电构件107的面对介电构件的表面118径向地向外行进。接着，射频电流可沿着与面对介电构件的表面118相邻设置的第二唇部127的表面继续径向地向外行进。射频电流可从第二唇部127的表面继续行进至主体的第一表面119，且然后到达第一唇部123的第二表面125。从第二表面125，射频电流可沿着设置在第二表面125上的多个导电元件129而行进。导电元件129可设置在主体121周围第二表面上，且于下文进一步地详细论述。从多个导电元件129，射频电流接着可沿着底部隔件138朝接地组件103行进，最终到达射频电源182。
[0028]图2描绘基板支撑件的第二导电构件的替代实施例。图2中的基板支撑件可以是大致类似于以上描述的基板支撑件，除了以下所指出的。如图2所示，基板支撑件200可包含具有表面209以在表面209上支撑基板108的介电构件205。基板支撑件200可包含设置在介电构件205之下的一或更多个第一导电构件207且所述一或更多个第一导电构件207具有与介电构件205相邻的面对介电构件的表面213。如图2所示，介电构件205可沿径向向外方向延伸超过一或更多个第一导电构件207的外围边缘表面217。
[0029]基板支撑件200可包含第二导电构件215以促进基板支撑件200与底部隔件138之间的射频回程路径。第二导电构件215可包含任何适合的导电材料，比如包括在上文针对第二导电构件115论述的适合的导电材料。例如，如图2所示，第二导电构件215可设置在一或更多个第一导电构件207周围且与所述一或更多个第一导电构件207接触，以使得由射频源(例如以下论述的射频电源182)提供至基板108的射频能量通过沿着一或更多个第一导电构件207的面对介电层的表面213且在沿着面对介电构件的表面213行进之后沿着一或更多个第一导电构件207上的外围边缘表面217及沿着一或更多个第一导电构件107的外围边缘表面117设置的第二导电构件215的第一表面219从基板支撑件径向地向外行进而返回所述射频源。
[0030]在一些实施例中，如图示于图2的那些实施例，第二导电构件215可包括设置在一或更多个第一导电构件207周围的主体221。主体221可包括第一表面119,第一表面119设置在主体221的面对外围边缘表面的侧上。第二导电构件215可进一步包括第一唇部223、第三唇部231和第四唇部233以及以下论述的其他元件。
[0031]第四唇部233可从主体221的下端径向地向内延伸且在一或更多个第一导电构件207之下。例如，第四唇部233可用来将第二导电构件215至少部分地固定于基板支撑件200，比如使用通过第四唇部233设置而进入一或更多个第一导电构件207的下侧的固定件、螺栓或类似物的方法。第四唇部233可促进在第一表面219与一或更多个第一导电构件207的外围边缘表面217之间的间隙235的形成。在操作中，射频能量可通过从外围边缘表面217行进到第四唇部233的第四表面234再行进至主体221的第一表面219而行经所述间隙
[0032]第三唇部231可从主体221的上端径向地向外延伸且进一步地至少部分地沿着介电构件205的下表面而延伸。第三唇部231可包括第三表面236,其中射频能量从第一表面219行进至第三表面236。第三表面236可设置在第三唇部231的面对介电构件的侧上。
[0033]第二导电构件215可包括伸出部238，伸出部238从第三唇部231的与主体相对的端向下延伸。所述伸出部可包括表面240，其中射频能量从第三表面236行进至表面240。
[0034]第一唇部223可从伸出部238的下端径向地向外延伸。第一唇部223可包括第二表面225。第二表面225可以是径向地向外延伸的表面，其中射频能量在沿着伸出部238的表面240行进后沿着第二表面225行进。
[0035]图2A在进一步放大的视图中描绘原图示于图2中的基板支撑件106和第二导电构件215。在操作中，如图2A中虚线所示，射频电流可沿着一或更多个第一导电构件207的面对介电构件的表面213径向地向外行进。然后，射频电流可沿着一或更多个第一导电构件207的外围边缘表面217继续行进且接着沿着第四唇部233的第四表面234径向地向外行进。射频电流可继续从第四表面234向主体221的第一表面219行进，然后到达第三唇部231的第三表面236。从第三表面236，射频电流可沿着伸出部的表面240向下行进，之后沿着第一唇部223的第二表面225径向地向外行进。从第二表面225，射频电流可沿着设置在第二表面225上的多个导电元件129行进。这些导电元件129可设置在主体221周围第二表面225上且被进一步详细论述于下文。从多个导电元件129，射频电流可接着沿着底部隔件138朝接地组件103行进且最终到达射频电源182。
[0036]图3A至图3B描绘根据本发明的一些实施例的导电元件129。图3A至图3B所示的导电元件的实施例可与上述第二导电构件(例如115或215)的任一实施例一起使用。例如，如图3A中的基板支撑件(106或200)的俯视图所示，多个导电元件129可设置在第二导电构件(115或215)的第一唇部(123或223)的第二表面(125或225)周围。多个导电元件129的大小和数目可根据需要改变以为在处理过程中所产生的射频电流提供期望的射频回程路径。多个导电元件129可如图示的那样在基板支撑件106(200)周围对称地设置。然而，例如根据射频电流如何被供给至系统100，这些导电元件129的诸如非对称排列之类的其他排列可以是可能的。如本文所论述的，射频电流可通过与系统100的中心轴一致的电极而对称地提供。然而，在其他实施例中，射频源可非对称地耦接于处理系统中的靶材(或其他电极)。
[0037]图3B描绘示例性导电元件129。在一些实施例中，导电元件129可呈环状，比如圆形、椭圆形，或类似形状，其中所述环的底侧接触第二表面(125或225)且所述环的上侧接触底部隔件138的U型部。导电元件129的其他实施例可以是可能的，比如连续元件，举例而言，比如连续螺旋形的密封件或垫圈、球密封件或类似元件的一或更多种。
[0038]回到图1，在一些实施例中，磁体152可围绕工艺腔室104而设置以用于在基板支撑件106与靶材114之间选择性地提供磁场。例如，如图1所示，磁体152可围绕腔室壁110的外侧而被设置在刚好在处于处理位置时的基板支撑件106的上方的区域中。在一些实施例中，磁体152可额外地或替代地设置在其他位置中，比如与上接地外壳壁116相邻的位置。磁体152可以是电磁体且可耦接至电源(未图示)以控制由所述电磁体产生的磁场的强度。
[0039]腔室盖101通常包括设置在靶材组件102周围的接地组件103。接地组件103可包括具有第一表面157的接地板156，第一表面157可与靶材组件102的背侧大致平行且相对。接地隔件112可从接地板156的第一表面157延伸且围绕靶材组件102。接地组件103可包括支撑构件175以支撑在接地组件102内的靶材组件102。
[0040]在一些实施例中，支撑构件175可耦接至紧邻支撑构件175的外周围边缘的接地隔件112的下端且径向地向内延伸以支撑密封环181、靶材组件102及选择性地暗空间隔件(dark space shield) 179。密封环181可以是具有期望横截面的环(ring)或环状物。密封环181可包括两个相对的平坦的且大体平行的表面，以在密封环181的第一侧上促进与诸如背板162之类的靶材组件102相接合且在密封环181的第二侧促进与支撑构件175相接合。密封环181可用诸如陶瓷之类的介电材料制成。密封环181可使靶材组件102与接地组件103绝缘。
[0041]暗空间隔件179通常被设置在靶材114的外边缘周围，比如在靶材114的源材料113的外边缘周围。在一些实施例中，密封环181与暗空间隔件179的外边缘(即暗空间隔件179的径向向外)相邻设置。在一些实施例中，暗空间隔件179由诸如陶瓷之类的介电材料制成。通过提供介电暗空间隔件179，在暗空间隔件与相邻的射频热(RF hot)部件之间的电弧可以被避免或减到最少。或者，在一些实施例中，暗空间隔件179由诸如不锈钢、铝或类似物的导电材料制成。通过提供导电暗空间隔件179，可在工艺腔室100内维持更均匀的电场，从而促进工艺腔室内的基板的更均匀的处理。在一些实施例中，暗空间隔件179的下部分可由导电材料制成且暗空间隔件179的上部分可由介电材料制成。
[0042]支撑构件175可以是具有中间开口的大致平坦的构件，以容纳暗空间隔件179和靶材114。在一些实施例中，支撑构件175的形状可以是圆形或类盘形，虽然所述形状可以根据相应的腔室盖的形状和/或将在工艺腔室100中被处理的基板的形状而变化。使用时，当腔室盖101打开或关闭时，支撑构件175将暗空间隔件179相对于靶材114维持在适当的定向中，从而将因为腔室组件或打开和关关腔室盖101而造成的错误定向的风险降到最小。
[0043]靶材组件102可包括与靶材114的背侧相对且沿着靶材114的外围边缘而电气耦接至靶材114的源分布板158。靶材114可包含将被沉积在基板上的源材料113，所述基板比如是溅射过程中的基板108。源材料113比如是金属、金属氧化物、金属合金或类似材料。在一些实施例中，靶材114可包括背板162以支撑源材料113。源材料113可设置在背板162的面对基板支撑件的侧上，如图1所示。背板162可包含诸如铜-锌、铜-铬之类的导电材料或包含与靶材相同的材料，以使得射频及直流电源能够通过背板162耦接至源材料113。或者，背板162可以是非导电的且可包括导电元件(未图示)，所述导电元件比如电气馈通(electrical feedthrough)或类似兀件。
[0044]导电构件164可设置在源分布板与靶材114的背侧之间以将射频能量从源分布板传送到靶材114的外围边缘。导电构件164可以是圆筒形，具有第一端166和第二端168，第一端166紧邻源分布板158的外围边缘而耦接至源分布板158的面向靶材的表面，第二端168紧邻靶材114的外围边缘而耦接至靶材114的面向源分布板的表面。在一些实施例中，第二端168紧邻背板162的外围边缘而耦接至背板162的面向源分布板的表面。
[0045]靶材组件102可包括设置在靶材114的背侧与源分布板158之间的腔洞170。腔洞170可至少部分地容纳如以下所论述的磁控组件196。腔洞170至少部分地由导电构件164的内表面、源分布板158的面向靶材的表面以及靶材114(或背板162)的面向源分布板的表面(例如背侧)界定。在一些实施例中，腔洞170至少部分地填充有冷却流体192，比如水(H2O)或类似流体。在一些实施例中，可提供分隔件194以将冷却流体192包含在腔洞170的期望部分中(比如如图所示在下部)且如以下所论述的，防止冷却流体192流至设置在分隔件194的其他侧的部件。
[0046]绝缘间隙180被提供在接地板156与源分布板158的外表面、导电构件164和靶材114(和/或背板162)之间。绝缘间隙180可填充空气或其他适合的介电材料，比如陶瓷、塑胶或类似材料。接地板156与源分布板158之间的距离取决于接地板156与源分布板158之间的介电材料。当介电材料主要是空气时，则接地板156与源分布板158之间的距离应介于5mm与40mm之间。
[0047]接地组件103与靶材组件102可通过密封环181以及通过设置在接地板156的第一表面157与靶材组件102的背侧(例如源分布板158的非面向靶材的侧)之间的一或更多个绝缘件160而电气隔开。
[0048]靶材组件102具有连接至电极154 (例如射频馈送结构)的射频电源182。射频电源182可包括射频发生器和匹配电路，例如以将在操作过程中反射回射频发生器的反射射频能量最小化。例如，由射频电源182供给的射频能量频率范围可从约13.56MHz至约162MHz或以上。例如诸如13.56MHz,27.12MHz、60MHz或162MHz之类的非限制频率能被使用。
[0049]在一些实施例中，第二能源183可被耦接至靶材组件102以在处理过程中提供额外的能量至靶材114。在一些实施例中，第二能源183可以是提供直流能量的直流电源，例如以提高靶材材料的溅射速率(也因此提高了在基板上的沉积速率)。在一些实施例中，第二能源183可以是和射频电源182类似的第二射频电源，以提供例如与由射频电源182提供的射频能量的第一频率相异的第二频率的射频能量。在第二能源183是直流电源的实施例中，第二能源可在任何适合将直流能量电气耦接至靶材114的位置中被耦接至靶材组件102，所述位置比如电极154或其他导电构件(比如下文论述的源分布板158)。在第二能源183是第二射频电源的实施例中，第二能源可经由电极154耦接至靶材组件102。
[0050]电极154可以是圆柱形或其他的像杆的形状且可对准于PVD腔室100的中心轴186 (例如电极154可在与靶材的中心轴重合的点处耦接至靶材组件，所述靶材的中心轴与中心轴186重合)。对准于PVD腔室100的中心轴186的电极154有助于以轴对称的方式(例如电极154可将射频能量在对准于PVD腔室的中心轴的“单点”处耦接至靶材)将来自射频源182的射频能量施加至靶材114。电极154的中心位置有助于消除或减少在基板沉积工艺中的沉积非对称性。电极154可以具有任何适合的直径，然而，电极154的直径越小，射频能量的施加越接近真正的单点。例如，虽然可使用其他的直径，但在一些实施例中，电极154的直径可以是约0.5英寸至约2英寸。根据PVD腔室的配置，电极154可通常具有任何适合的长度。在一些实施例中，电极可具有介于约0.5英寸至约12英寸之间的长度。电极154可由任何适合的导电材料制成，比如铝、铜、银或类似导电材料。
[0051]电极154可穿过接地板156而稱接至源分布板158。接地板156可包含任合适合的导电材料，比如招、铜或类似导电材料。在一或更多个绝缘件160之间的空区(open space)允许射频波沿着源分布板158的表面传播。在一些实施例中，一或更多个绝缘件160可相对于PVD腔室100的中心轴186被对称地定位。这样定位可有助于对称的射频波沿着源分布板158的表面传播，且最终传播到耦接至源分布板158的靶材114。相比于传统的PVD腔室，至少部分地由于电极154的中心位置，射频能量可以更对称和更均匀的方式被提供。
[0052]磁控组件196的一或更多个部分可至少部分地设置在腔洞170内。磁控组件提供紧邻靶材的旋转磁场以帮助在工艺腔室104内的等离子体处理。在一些实施例中，磁控组件196可包括电机176、电机轴174、齿轮箱178、齿轮箱轴184及能旋转的磁体(例如耦接至磁体支撑构件172的多个磁体188)。
[0053]在一些实施例中，磁控组件196在腔洞170内旋转。例如，在一些实施例中，电机176、电机轴174、齿轮箱178和齿轮箱轴184可被提供以旋转磁体支撑构件172。在具有磁控管(magnetron)的传统PVD腔室中，磁控管驱动轴通常沿着腔室的中心轴设置，以防止在对准腔室中心轴的位置中的射频能量耦合。相反地，在本发明的实施例中，电极154对准PVD腔室的中心轴186。如此，在一些实施例中，磁控管的电机轴174可通过接地板156中的偏离中心的开口设置。从接地板156伸出的电机轴174的端部耦接至电机176。电机轴174进一步地通过穿过源分布板158的相应的偏离中心的开口(例如第一开口 146)而设置且耦接至齿轮箱178。在一些实施例中，一或更多个第二开口 198可与第一开口 146呈对称关系穿过源分布板158而设置，以沿着源分布板158有利地维持轴对称的射频分布。一或更多个第二开口 198也可用来允许物件进入腔洞170，所述物件比如光学传感器或类似物。
[0054]齿轮箱178可通过任何适合的设施来支撑，比如通过耦接至源分布板158的底表面来支撑。齿轮箱178可通过用介电材料制造至少齿轮箱178的上表面或者通过在齿轮箱178与源分布板158之间插入绝缘层190或其他类似方式而与源分布板158绝缘。齿轮箱178通过齿轮箱轴184进一步耦接至磁体支撑构件172，以将电机176提供的旋转运动转移至磁体支撑构件172 (因此，转移至多个磁体188)。
[0055]磁体支撑构件172可由任何适合的材料建造以提供足够的机械强度以钢性地(rigidly)支撑多个磁体188。例如,在一些实施例中，磁体支撑构件188可由非磁性金属来建造，比如非磁性不锈钢。磁体支撑构件172可具有任何适合的形状以允许多个磁体188在期望位置中耦接到磁体支撑构件172。例如，在一些实施例中，磁体支撑构件172可包含板、盘、十字构件或类似构件。多个磁体188可配置成任何方式以提供具有期望形状和强度的磁场。
[0056]或者，磁体支撑构件172可被任何具有足够扭矩的其他设施转动，以克服例如由于在腔洞170中的冷却流体(存在时)而在磁体支撑构件172上和所附着的多个磁体188上产生的阻力(drag)。例如，在一些实施例中(未图示)，磁控组件196可使用设置于腔洞170内的电机176和电机轴174而在腔洞170内旋转且磁控组件196可直接连接到磁体支撑构件172 (例如扁平电机(pancake motor))。电机176需有足够的大小以装入腔洞170，或者有分隔件194时，装入腔洞170的上部。电机176可以是电动机、气压或液压驱动或任何其他能提供所需扭矩的工艺兼容的机构。
[0057]虽然前述内容针对本发明的实施例，但在不背离本发明的基本范围的情况下，可设计出本发明的其他或进一步的实施例。
【权利要求】
1.一种使用于物理气相沉积腔室的基板支撑件，包含: 介电构件，所述介电构件具有表面以在所述表面上支撑基板； 一或更多个第一导电构件，所述一或更多个第一导电构件设置在所述介电构件之下且具有与所述介电构件相邻的面对介电构件的表面；以及 第二导电构件，所述第二导电构件设置在所述一或更多个第一导电构件周围且接触所述一或更多个第一导电构件，使得由射频源提供至所述基板的射频能量通过沿着所述一或更多个第一导电构件的所述面对介电构件的表面且在沿着所述面对介电构件的表面行进之后沿着实质上平行于所述一或更多个第一导电构件的外围边缘表面设置的所述第二导电构件的第一表面从所述基板支撑件径向地向外行进而返回所述射频源。
2.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述第二导电构件进一步包含: 径向地向外延伸的第二表面，其中所述射频能量在沿着所述第二导电构件的所述第一表面行进之后，沿着所述第二导电构件的所述第二表面行进。
3.如权利要求2所述的基板支撑件，其中所述第二导电构件进一步包含: 第三表面，所述第三表面从所述第二导电构件的所述第一表面径向地向外延伸且被设置在所述第二导电构件的所述第一表面与所述第二表面之间，其中射频能量在沿着所述第二导电构件的所述第二表面行进之前沿着所述第三表面行进。
4.如权利要求2所述的基板支撑件，其中所述第二导电构件进一步包含: 主体，所述主体设置在所述一或更多个第一导电构件周围，其中所述主体包括所述第二导电构件的所述第一表面； 径向地向外延伸的第一唇部，其中所述第一唇部包括所述第二导电构件的所述第二表面。
5.如权利要求4所述的基板支撑件，其中所述第一唇部从所述主体的下端径向地向外延伸。
6.如权利要求5所述的基板支撑件，其中所述第二导电构件进一步包含: 第二唇部，所述第二唇部从所述主体的上端径向地向内延伸且覆盖所述一或更多个第一导电构件的所述面对介电构件的表面的外围边缘。
7.如权利要求4所述的基板支撑件，其中所述第二导电构件进一步包含: 第三唇部，所述第三唇部从所述主体的上端径向地向外延伸且具有设置在所述第二导电构件的所述第一表面与所述第二表面之间的第三表面，其中射频能量在沿着所述第二导电构件的所述第二表面行进之前沿着所述第三表面行进。
8.如权利要求7所述的基板支撑件，其中所述第三表面至少部分地设置为与所述介电构件的下表面相邻。
9.如权利要求7所述的基板支撑件，其中所述第二导电构件进一步包含: 伸出部，所述伸出部从所述第三唇部的与主体相对的端向下延伸，其中所述第一唇部从所述伸出部的下端径向地向外延伸。
10.如权利要求9所述的基板支撑件，其中所述第二导电构件进一步包含: 第四唇部，所述第四唇部从所述主体的下端径向地向内延伸且在所述一或更多个第一导电构件之下；及 间隙，所述间隙被设置在所述一或更多个第一导电构件的所述外围边缘表面与所述主体的所述第一表面之间且通过所述第四唇部形成，其中所述射频能量通过从所述外围边缘表面行进到所述第四唇部的第四表面再行进到所述主体的所述第一表面而行经所述间隙。
11.如权利要求2至权利要求10中的任一项权利要求所述的基板支撑件，进一步包含: 设置在所述第二表面上的多个导电元件，其中所述射频能量从所述第二表面行进进入所述导电元件。
12.如权利要求11所述的基板支撑件，其中每一个导电元件呈环状。
13.如权利要求11所述的基板支撑件，其中所述多个导电元件在所述基板支撑件周围对称地设置。
14.一种基板处理系统,包含: 具有内容积的物理气相沉积工艺腔室；隔件，所述隔件将所述内容积隔成处理容积和非处理容积且向所述工艺腔室的顶板延伸； 设置在所述隔件之下的基板支撑件，其中所述基板支撑件进一步包含: 介电构件，所述介电构件具有表面以在所述表面上支撑基板； 一或更多个第一导电构件，所述一或更多个第一导电构件设置在所述介电构件之下且具有与所述介电构件相邻的面对介电构件的表面；以及 第二导电构件，所述第二导电构件设置在所述一或更多个第一导电构件周围且接触所述一或更多个第一导电构件，使得由射频源提供至所述基板的射频能量通过从一或更多个第一导电构件行进至所述第二导电构件，再行进至所述隔件而返回所述射频源，其中所述射频能量沿着所述一或更多个第一导电构件的所述面对介电构件的表面且在沿着面对所述介电层的表面行进之后沿着实质上平行于所述一或更多个第一导电构件的外围边缘表面设置的所述第二导电构件的第一表面从所述基板支撑件径向地向外行进。
15.如权利要求14所述的基板处理系统，其中所述第二导电构件进一步包含: 径向地向外延伸的第二表面，其中所述射频能量在沿着所述第二导电构件的所述第一表面行进之后，沿着所述第二导电构件的所述第二表面行进。
【文档编号】C23C14/50GK104205319SQ201380016084
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月25日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】艾伦·里奇, 唐尼·扬, 伟·W·王, 阿南塔克里希纳·朱普迪, 清·X·源, 希兰库玛·萨万戴亚 申请人:应用材料公司