具有射频(rf)返回路径的基板支撑件的制作方法
【专利摘要】在此提供具有射频(RF)返回路径的基板支撑件的实施方式。在一些实施方式中，基板支撑件可包括介电支撑主体、夹具电极和RF返回路径电极，所述介电支撑主体具有支撑表面和相对的第二表面，所述支撑表面用以在其上支撑基板；所述夹具电极位于支撑主体内并靠近支撑表面；所述RF返回路径电极位于介电支撑主体的第二表面上。在一些实施方式中，基板处理系统可包括处理腔室、屏蔽件和基板支撑件，所述处理腔室具有内容积；所述屏蔽件将内容积分为处理容积和非处理容积，并且所述屏蔽件朝向处理腔室的天花板延伸；基板支撑件位于屏蔽件下方，其中所述基板支撑件如以上所描述。
【专利说明】具有射频（RF)返回路径的基板支撑件
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式大体涉及基板处理系统。
【背景技术】
[0002] 为了某些应用，物理气相沉积（PVD)工艺可以使用射频（RF)能量以强化基板处 理。例如，可以向PVD腔室的靶材提供RF能量，以便于溅射靶材材料，并将溅射材料沉积 于PVD腔室中的基板上。本发明人已经观察到，在某些操作条件下，在这些PVD腔室中 可能出现诸如非均匀膜沉积之类的处理非均匀性问题。本发明人相信传统的静电夹具 (electrostatic chuck)可能是造成这些处理非均勻性的至少一部分原因。
[0003] 据此，本发明人提供在基板处理系统中使用的改良的基板支撑件的实施方式。
【发明内容】
[0004] 在此提供具有射频（RF)返回路径的基板支撑件的实施方式。在一些实施方式中， 基板支撑件可包括介电支撑主体、夹具电极和RF返回路径电极，所述介电支撑主体具有支 撑表面和相对的第二表面，所述支撑表面用以在其上支撑基板；所述夹具电极位于支撑主 体内并靠近支撑表面；所述RF返回路径电极位于介电支撑主体的第二表面上。
[0005] 在一些实施方式中，基板支撑件可包括介电支撑主体、夹具电极和RF返回路径电 极，所述介电支撑主体具有支撑表面和相对的第二表面，所述支撑表面用以在其上支撑基 板；所述夹具电极位于支撑主体内并靠近支撑表面；所述RF返回路径电极位于介电支撑主 体内。
[0006] 在一些实施方式中，基板处理系统可包括处理腔室、屏蔽件和基板支撑件，所述处 理腔室具有内容积；所述屏蔽件将内容积分为处理容积和非处理容积，并且所述屏蔽件朝 向处理腔室的天花板延伸。基板支撑件可包括介电支撑主体、夹具电极和RF返回路径电 极，所述介电支撑主体具有支撑表面和相对的第二表面，所述支撑表面用以在其上支撑基 板；所述夹具电极位于支撑主体内并靠近支撑表面；所述RF返回路径电极位于介电支撑主 体的第二表面上，其中RF返回路径电极被图案化为多个部分。
[0007] 在下文中描述本发明的其他和进一步的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 以上简要概述并于以下更加详细地讨论的本发明的实施方式，可以参照在附图中 所描绘的本发明的说明性实施方式来理解。然而要注意，这些附图仅图示本发明的典型实 施方式，并因此不被视为限制本发明的范围，因为本发明可以允许其他等效的实施方式。
[0009] 图1描绘根据本发明的一些实施方式的具有基板支撑件的处理腔室的示意性截 面图。
[0010] 图IA描绘根据本发明的一些实施方式的图1的基板支撑件的示意性局部截面图。
[0011] 图2描绘根据本发明的一些实施方式的具有基板支撑件的处理腔室的示意性局 部截面图。
[0012] 图2A描绘根据本发明的一些实施方式的图2的基板支撑件的示意性局部截面图。
[0013] 图3A至图3C分别描绘根据本发明的一些实施方式的基板支撑件的示意性侧视 图。
[0014] 图4描绘根据本发明的一些实施方式的基板支撑件的示意性底视图。
[0015] 图5描绘根据本发明的一些实施方式的基板支撑件截面中的局部侧视图。
[0016] 图6A至图6B分别描绘根据本发明的一些实施方式的基板支撑件的多个导电元件 的不意性俯视图和侧视图。
[0017] 为了便于理解，已经尽可能使用相同的参考数字来标示各附图中共有的相同元 件。这些附图并未按比例绘制，并可能为了清楚而简化。预期一个实施方式的元件和特征 可被有利地整合至其他实施方式中，而无需进一步详述。
【具体实施方式】
[0018] 在此提供具有射频（RF)返回路径的基板支撑件的实施方式。在一些实施方式中， 根据本发明的基板支撑件被配置成在基板支撑件与相邻的腔室部件之间提供改良的RF返 回路径，以提供较短的接地路径，所述相邻的腔室部件诸如围绕处理腔室的处理容积的处 理配件屏蔽件。所述RF返回路径可有利于在处理期间为使用的RF电流提供低阻抗返回路 径。例如，在一些实施方式中，根据本发明的基板支撑件可包括RF返回路径接地平面，所述 RF返回路径接地平面提供更有效率且更短的RF返回路径电气长度，从而减少不受控制的 损耗和杂散损耗，并改善处理均勻性。
[0019] 在一些实施方式中，提供配置有RF返回路径电极的基板支撑件，以在处理腔室中 为至所需腔室部件的RF能量提供RF返回路径。所述RF返回路径可在与用于支撑基板的 支撑表面实质上平行的平面中提供接地平面。与传统的基板支撑件相比，所述RF返回路径 可以提供更短的RF返回路径。与传统的基板支撑件相比，所述RF返回路径可以替代地或 可以结合提供一种径向和/或方位上更均匀的RF返回路径。例如，在使用以高频率或非常 高的频率（诸如27MHz或以上，或40MHz或以上）提供至处理腔室中的电极的RF能量的某 些应用中，基板支撑件可成为天线，为提供至处理腔室的RF能量提供RF返回路径。在所述 实施方式中，传统的基板支撑件可能提供不合需要的RF返回路径，可能由于杂散损耗造成 处理非均匀性，或由于可能位于基板支撑件内的加热器、夹具电极、热电耦或类似物的控制 信号与RF能量之间的信号串扰造成处理控制的困难度。本发明人已经观察到在返回RF电 流开始不可控制地偶合之前提供RF接地平面，并在基板支撑件上提供更均匀的配置，可在 基板上获得更均匀的处理结果。
[0020] 图3A至图3C分别描绘根据本发明的一些实施方式的基板支撑件300的的示意性 局部侧视图。基板支撑件300包括支撑主体302和RF返回路径电极304 (或接地平面电 极），支撑主体302具有支撑表面306,支撑表面306用于在处理期间支撑基板，RF返回路 径电极304(或接地平面电极）为处理期间提供至处理腔室的RF能量提供接地返回路径。 RF返回路径电极304例如可被配置成提供RF返回路径至基板支撑件300的外边缘，以便于 耦接至邻近于基板支撑件300的另一腔室部件，诸如以下针对图1至图1A、图2至图2A和 图5所述的腔室部件。支撑主体302可由适合的工艺兼容的介电材料制成，诸如陶瓷材料。 在一些实施方式中，所述陶瓷材料可为提供低损耗正切（tangentloss)或损失耗散因子的 高Q或低损耗陶瓷材料。在一些实施方式中，支撑主体302可由氮化铝（AlN)制成。
[0021] 基板支撑件300的支撑主体302还可包括夹具电极310,例如当基板支撑件300被 配置为静电夹具时。可提供第一导电体312,以将夹具电极耦接至电源（如图1所示），以 便于所述静电夹具的操作。在一些实施方式中，基板支撑件300的支撑主体302还可包括 一个或更多个加热电极314,如图3A至图3C所描绘。在一些实施方式中，所述一个或更多 个加热电极314例如可包括布置于多个区域中的多个加热电极。例如，图3A至图3C描绘 了分别布置于中央区域和外部区域中的两个加热电极316、318,然而本发明同时考虑到更 多数量的区域和/或不同几何布置的情况。提供一个或更多个导电体（诸如导电体320、 322)，以将所述一个或更多个加热电极314耦接至一个或更多个加热电极电源（如图1所 示），以便于这些加热器的操作。
[0022] 在一些实施方式中，RF返回路径电极304可位于支撑主体302的与支撑表面306 相对的表面308上，诸如图3A中的RF返回路径电极304A。在一些实施方式中，RF返回路 径电极304可位于支撑主体302内，如图3B和图3C中所描绘的。在对应于图3B的实施方 式中，RF返回路径电极304(也就是RF返回路径电极304B)可位于支撑主体302内并靠近 表面308,例如在表面308的数毫米范围内（诸如大约2毫米），并比任何其他电极（诸如 一个或更多个加热电极314)更靠近表面308。或者，在对应于图3C的实施方式中，RF返回 路径电极304(也就是RF返回路径电极304C)可位于支撑主体302内并且在RF返回路径 电极304与夹具电极310之间没有其他电极。可能存在的任何其他电极（诸如一个或更多 个加热电极314)都可以位于RF返回路径电极304的相对侧上且更靠近于主体302的表面 308。
[0023] RF返回路径电极304可包括为RF能量的良导体的任何适合的工艺兼容的导电材 料。在RF返回路径电极304位于支撑主体302内的实施方式中，RF返回路径电极304例 如可包括钥网（molybdenum mesh)。在RF返回路径电极304位于支撑主体302的表面308 上（也就是304A)的实施方式中，RF返回路径电极304可为诸如通过沉积、印刷或类似方式 设置于表面308上的导电材料层。在一些实施方式中，RF返回路径电极304可包括钛、铜、 镍、陶瓷与金属的复合混合物或类似材料的一种或更多种。在一些实施方式中，RF返回路 径电极304可包括多个层，诸如位于表面308上的钛层（可作为粘着层）、位于钨层上的铜 层（可作为基本电极层）和位于铜层上的镍层（可作为保护层，例如保护铜层避免腐蚀）。
[0024] 根据所使用的RF频率的集肤深度（skin cbpth)，RF返回路径电极304可为任何 适当的厚度，以提供足够的RF传导性并避免电气扼流（electrical choke)情况。在一些 实施方式中，RF返回路径电极304的厚度可从大约50微米至大约150微米。
[0025] 在RF返回路径电极304位于表面308上的实施方式中，RF返回路径电极304可被 图案化为多个部分402,如图4所示。在一些实施方式中，这些部分402可以由各个开放区 域404所分离。这些开放区域404可为各个相邻的部分402之间的各个薄条（thin strip)。 相邻的部分402可由导电材料的桥或薄条耦接在一起而形成RF返回路径电极304。RF返 回路径电极304上的热应力可能会由于在使用时造成的重复膨胀和收缩循环而使电极从 支撑主体302脱离，以各个部分提供RF返回路径电极304有利于促进减少RF返回路径电 极304上的热应力。
[0026] RF返回路径电极304还可包括各个开放区域，以向多个端子（terminal) 406提供 电气间隙（electrical standoff),可以提供这些端子406以将功率f禹接至支撑主体内的 电极（诸如夹具电极和一个或更多个加热电极）。在一些实施方式中，可以提供导管408， 以便于提供气体至支撑主体102,例如提供背侧气体至支撑主体302的支撑表面306 (例如， 如图5所不经由支撑主体302中的通孔（through hole)506)。在一些实施方式中，导管408 可被设置成靠近于支撑主体302的中央轴。由于并未通过导管408提供电信号，因此不需 要围绕导管408的电气间隙区域。
[0027] 如图5所示，可以提供多个端子502 (为了清楚起见在图5中示出一个端子），以将 RF返回路径电极304电耦接至导电构件（例如，以下针对图1所述的第二导电构件115)。 也可以提供类似的端子504,以将夹具电极和/或一个或更多个加热电极（未在图5中示 出）耦接至其各自的导电体（例如，在图3A至图3C所述的312、320、322)。
[0028] 第二导电构件从支撑主体径向向外延伸，以例如经由多个导电元件129将RF返回 路径电极304耦接至接地屏蔽件（例如，以下针对图1讨论的底部屏蔽件138)。因此，RF 返回路径电极304于支撑主体302内提供接地平面，与传统的基板支撑件相比，可有利于缩 短接地的RF返回路径。此外，RF返回路径电极304提供在方位上可以更均匀和/或更对 称的接地平面，这有利于改善处理均匀性。
[0029] 以上的基板支撑件可以在许多不同处理腔室中使用，其中提供RF能量至所述处 理腔室。例如，图1描绘根据本发明的一些实施方式的具有基板支撑件106的物理气相沉 积（PVD)腔室100的简化截面图。基板支撑件106可以与以上讨论的基板支撑件300类 似。适合根据在此提供的教导进行修改的PVD腔室的实例包括具有高频源的腔室：ALPS? Plus和SIP EncOREvIPVD处理腔室，两者均可从California(加利福尼亚）州Santa Clara(圣克拉拉）市的Applied Materials, Inc.(应用材料公司）购买。来自Applied Materials，Inc.或其他制造商的其他处理腔室，包括那些配置用于除PVD之外的其他处理 类型的处理腔室，也可以从根据在此披露的本发明的设备进行修改而获益。
[0030] 在本发明的一些实施方式中，PVD腔室100包括腔室盖101，所述腔室盖101位于 处理腔室104的顶上并且可从处理腔室104移除。腔室盖101可包括靶材组件102和接地 组件103。处理腔室104包括基板支撑件106,所述基板支撑件106用于在其上接收基板 108。基板支撑件106可位于下接地围壁（lower grounded enclosure wall) 110内，所述 下接地围壁110可为处理腔室104的腔室壁。下接地围壁110可以电耦接至腔室盖101的 接地组件103,从而对位于腔室盖101上方的RF功率源182提供RF返回路径。或者，也可 以使用其他RF返回路径，诸如从基板支撑件106经由处理配件屏蔽件（例如，如以下讨论 的底部屏蔽件138)并最后回到腔室盖101的接地组件103的那些路径。RF功率源182可 如以下讨论提供RF功率至靶材组件102。
[0031] 基板支撑件106具有面向靶材114的主表面的材料接收表面，并且基板支撑件106 将待被进行溅射涂覆的基板108支撑于与靶材114的主表面相对的平面位置中。基板支撑 件106可包括介电构件105,所述介电构件105具有用于在其上支撑基板108的基板处理表 面109。在一些实施方式中，基板支撑件108可包括一个或更多个第一导电构件107,这些 第一导电构件107位于介电构件105下方并具有邻近于介电构件105的面对介电构件的表 面118。例如，介电构件105和一个或更多个第一导电构件107可为静电夹具、RF电极或类 似物的一部分，可用于向基板支撑件106提供夹具或RF功率。
[0032] 基板支撑件106可以支撑基板108于处理腔室104的第一容积120中。第一容积 120可为处理腔室104的内容积的一部分，第一容积120用于处理基板108并可以在基板 108处理期间与内容积的剩余部分（例如，非处理容积）隔离。第一容积120被界定为在处 理期间基板支撑件106上方的区域（例如，当在处理位置时基板支撑件106与靶材114之 间的区域）。
[0033] 在一些实施方式中，基板支撑件106可以垂直移动，以允许基板108通过处理腔室 104下部中的负载锁定阀（load lock valve)(未图示）而被传送至基板支撑件106上，并随 后被升高至沉积位置或处理位置。可以提供连接至底部腔室壁124的波纹管（bellow) 122， 以维持处理腔室104的内容积与处理腔室104的外部气氛隔离。可以从气源126通过质量 流量控制器128供应一种或更多种气体至处理腔室104的下部中。可以提供排气口 130并 使排气口 130经由阀132耦接至泵（未图示），以排空处理腔室104的内部并促进维持处理 腔室104内部的所需压力。
[0034] RF偏压功率源134可耦接至基板支撑件106,以在基板108上诱导负DC偏压。此 夕卜，在一些实施方式中，在处理期间可于基板108上形成负DC自偏压。例如，由RF偏压功 率源134供应的RF能量的频率范围可以介于大约2MHz至大约60MHz，例如可以使用诸如 2MHz、13. 56MHz或60MHz的非限制性频率。在其他应用中，基板支撑件106可接地或维持电 气浮动。替代地或结合地，电容调谐器136可耦接至基板支撑件106,以在可能不需要RF偏 压功率的应用中调整基板108上的电压。替代地或结合地，如由虚线框所示，功率源134可 为DC功率源并可以在基板支撑件106被配置为静电夹具时耦接至位于基板支撑件106中 的夹具电极。
[0035] 处理腔室104进一步包括处理配件屏蔽件或屏蔽件，以围绕处理腔室104的处理 容积或第一容积并用以保护其他腔室部件不受到来自处理的损坏和/或污染。在一些实施 方式，屏蔽件可包括接地底部屏蔽件138,所述接地底部屏蔽件138与处理腔室104的上接 地围壁116的突出部分（ledge) 140连接。如图1所示，腔室盖101可以坐落在上接地围壁 116的突出部分140上。与下接地围壁110类似，上接地围壁116可以在下接地围壁116与 腔室盖101的接地组件103之间提供一部分RF返回路径。然而，其他RF返回路径也是可 能的，诸如经由接地底部屏蔽件138。
[0036] 底部屏蔽件138向下延伸并可包括一个或更多个侧壁139,这些侧壁139被配置成 围绕第一容积120。底部屏蔽件138沿着上接地围壁116和下接地围壁110的壁向下延伸 至基板支撑件106的顶表面下方，并向上返回直到到达基板支撑件106的顶表面（例如，于 屏蔽件138底部处形成u形部分）。当基板支撑件106位于其下方装载位置（未图示）时， 第一环148 (例如，盖环）坐落在u形部分的顶部上（例如，第一环148的第一位置），但当 基板支撑件106位于其上方沉积位置时（如图1所示），第一环148则坐落在基板支撑件 106的外周边上（例如，第一环148的第二位置），以保护基板支撑件106避免受到溅射沉 积。虽然如以上讨论基板支撑件106相对于屏蔽件138和第一环148是可移动的，但在一 些实施方式中，也可能基板支撑件106为固定的，而屏蔽件138和第一环148则相对于基板 支撑件106是可移动的。
[0037] 可以使用额外的介电环111 (例如，沉积环）以使基板108的外围避免受到沉积。 例如，如图1所示，介电环111可以位于基板支撑件106的外围边缘四周并邻近于基板处理 表面109。在一些实施方式中，介电环111可以如图所不屏蔽一个或更多个第一导电构件 107的暴露表面。
[0038] 在一些实施方式中，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与底部屏蔽件138之间的RF返回路径。第二导电构件115可包括任何适当的导电材 料，诸如包括不锈钢、铜（Cu)、镍（Ni)、任何适当的金属合金和/或薄片中可利用的任何导 电柔性材料或其他类似材料的一种或更多种。例如，如图1所示，第二导电构件115可位于 一个或更多个第一导电构件107四周并与其接触，使得由RF源（例如，如以下讨论的RF功 率源182)提供至基板108的RF能量通过以下方式返回RF源：从基板支撑件沿着一个或更 多个第一导电构件107的面对介电构件的表面118径向向外移动，并在沿着面对介电构件 的表面118移动之后沿着第二导电构件115的第一表面119移动，其中所述第二导电构件 115的第一表面119设置成实质上平行于一个或更多个第一导电构件107的外围边缘表面 117。
[0039] 提供第二导电构件115有利于在处理期间为产生的RF电流提供低阻抗返回路径。 在一些实施方式中，第二导电构件115可具有柔性以允许第二导电构件115与屏蔽件138 底部之间的间隙的压缩或膨胀。这种柔性可以允许靶材114的源材料113与基板108之间 的间隔最佳化，而不需要改变从基板支撑件106经由第二导电构件115至屏蔽件138的RF 返回路径。
[0040] 在一些实施方式中，诸如图1所示的那些实施方式，第二导电构件115可包括位于 一个或更多个第一导电构件107四周的主体121。例如，在一些实施方式中，主体121可以 具有圆柱管状形状。主体121可包括第一表面119,其中第一表面119位于主体121的与外 围边缘表面相对的一侧上。第一唇部123可以从主体121的下端径向向外延伸并包括第二 表面125。第二表面125为径向向外延伸的表面，其中RF能量在沿着第一表面119移动后 沿着第二表面125移动。第二导电构件115可进一步包括第二唇部127,所述第二唇部127 从主体121的上端径向向内延伸并覆盖一个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。
[0041] 图IA以进一步放大视图描绘原始于图1中所示的基板支撑件106和第二导电构 件115。操作中，如图IA中以点划线所示，RF电流可沿着一个或更多个第一导电构件107 的面对介电构件的表面118径向向外移动。接着，RF电流可以继续沿着第二唇部127的表 面径向向外移动，第二唇部127的表面设置成邻近于面对介电构件的表面118。RF电流可 以继续从第二唇部127的表面至主体的第一表面119,并接着至第一唇部123的第二表面 125。RF电流从第二表面125可沿着位于第二表面125上的多个导电元件129移动。这些 导电元件129可位于主体121四周并位于第二表面上，并且以下进一步详细讨论导电元件 129。接着RF电流从多个导电元件129沿着底部屏蔽件138朝向接地组件103移动，最后 移动至RF功率源182。
[0042] 图2描绘基板支撑件的第二导电构件的替代实施方式。除非以下另有注明，图2 的基板支撑件与上述基板支撑件大致类似。如图2所示，基板支撑件200可包括介电构件 205,介电构件205具有用于在其上支撑基板108的表面209。基板支撑件200可包括一个 或更多个第一导电构件207,这些第一导电构件207位于介电构件205下方并具有邻近于介 电构件205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 超过一个或更多个第一导电构件207的外围边缘表面217。
[0043] 基板支撑件200可包括第二导电构件215,以促进基板支撑件200与底部屏蔽件 138之间的RF返回路径。第二导电构件215可包括任何适当的导电材料，诸如以上对于第 二导电构件115所讨论的那些材料。例如，如图2所示，第二导电构件215可位于一个或更 多个第一导电构件207四周并与其接触，使得由RF源（例如，如以下讨论的RF功率源182) 提供至基板108的RF能量通过以下方式返回RF源：从基板支撑件沿着一个或更多个第一 导电构件207的面对介电构件的表面213径向向外移动，并在沿着面对介电构件的表面213 移动之后沿着第二导电构件215的第一表面219移动，其中所述第二导电构件215的第一 表面219设置成沿着一个或更多个第一导电构件107的外围边缘表面117。
[0044] 在一些实施方式中，诸如图2所示的那些实施方式，第二导电构件215可包括位于 一个或更多个第一导电构件207四周的主体221。主体221可包括第一表面119,其中第一 表面119位于主体221的面对外围边缘表面的一侧上。如以下讨论，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和其他元件。
[0045] 第四唇部233可从主体221的下端径向向内延伸，并延伸至一个或更多个第一导 电构件207下方。例如，可以使用第四唇部233诸如通过紧固件、螺栓或类似物将第二导电 构件215至少部分地固定至基板支撑件200,所述紧固件、螺栓或类似物设置成穿过第四唇 部233并至一个或更多个第一导电构件207的下侧中。第四唇部233可以促进在第一表面 219与一个或更多个第一导电构件207的外围边缘表面217之间形成间隙235。操作上，RF 能量可以通过从外围边缘表面217移动至第四唇部233的第四表面234再至主体221的第 一表面219而穿过间隙。
[0046] 第三唇部231可从主体221的上端径向向外延伸，并进一步可至少部分地沿着介 电构件205的下表面延伸。第三唇部231可包括第三表面236,其中RF能量从第一表面219 移动至第三表面236。第三表面236可以位于第三唇部231的面对介电构件的一侧上。
[0047] 第二导电构件215可包括突出部（protrusion) 238,突出部238从第三唇部231的 与主体相对的端部向下延伸。突出部238可包括表面240,其中RF能量从第三表面236移 动至表面240。
[0048] 第一唇部223可以从突出部238的下端径向向外延伸。第一唇部223可包括第二 表面225。第二表面225可为径向向外延伸的表面，其中RF能量在沿着突出部238的表面 240移动之后，沿着第二表面225移动。
[0049] 图2A以进一步放大视图描绘原始于图2中所示的基板支撑件106和第二导电构 件215。操作中，如图2A中以点划线所示，RF电流可沿着一个或更多个第一导电构件207 的面对介电构件的表面213径向向外移动。接着，RF电流可以继续沿着一个或更多个第一 导电构件207的外围边缘表面217移动，并接着沿着第四唇部233的第四表面234径向向 外移动。RF电流可以继续从第四表面234移动至主体221的第一表面219,并接着至第三 唇部231的第三表面236。RF电流可以从第三表面236沿着突出部的表面240向下移动， 并接着沿着第一唇部223的第二表面225径向向外移动。RF电流可以从第二表面225沿 着位于第二表面225上的多个导电兀件129移动。这些导电兀件129可位于主体221四周 并位于第二表面225上，以下进一步详细讨论导电元件129。接着RF电流从多个导电元件 129沿着底部屏蔽件138朝向接地组件103移动，最后移动至RF功率源182。
[0050] 图3A至图3B描绘根据本发明的一些实施方式的导电元件129。如图6A至图6B 所示的这些导电元件的实施方式可以用于如以上讨论的第二导电构件（例如，115或215) 的任何实施方式。例如，如图6A所示的基板支撑件（106或200)由上往下的视图中，多个导 电兀件129可以位于第二导电构件（115或215)的第一唇部（123或223)的第二表面（125 或225)四周。多个导电元件129的尺寸和数量可以根据需要改变，以在处理期间为所产生 的RF电流提供所需的RF返回路径。多个导电元件129可如图所示对称地位于基板支撑件 106(200)四周。然而，其他布置（诸如导电元件129的非对称布置）也是可能的，例如根据 RF电流如何被供应至系统100的方式而使用其他布置。如在此讨论的，RF电流可以通过电 极被对称地提供，所述电极与系统100的中央轴重合。然而在其他实施方式中，RF源可被 非对称地耦接至处理系统中的靶材（或其他电极）。
[0051] 图6B描绘示例性的导电元件129。在一些实施方式中，导电元件129可具有环路 (loop)形状，诸如圆形、椭圆形或类似形状，其中环路的底侧与第二表面（125或225)接触， 而环路的上侧与底部屏蔽件138的u形部分接触。这些导电元件129的其他实施方式也是 可能的，诸如连续元件，例如诸如连续螺旋密封件或垫片（gasket)、球形密封件或类似元件 的一种或更多种。
[0052] 回到图1，在一些实施方式中，磁铁152可位于处理腔室104四周，用于选择性地 在基板支撑件106与靶材114之间提供磁场。例如，如图1所示，磁铁152可以位于腔室壁 110的外侧四周，恰好在处于处理位置时的基板支撑件106上方的区域中。在一些实施方式 中，磁铁152可额外地或替代地位于其他位置，诸如邻近于上接地围壁116。磁铁152可为 电磁铁并可以耦接至功率源（未图示），所述功率源用于控制由电磁铁所产生的磁场强度。
[0053] 腔室盖101 -般而言包括接地组件103,所述接地组件103位于靶材组件102四 周。接地组件103可包括接地板156,所述接地板156具有第一表面157,所述第一表面157 一般而言可与靶材组件102的背侧平行且相对。接地屏蔽件112可以从接地板156的第一 表面157延伸并围绕靶材组件102。接地组件103可包括支撑构件175,用以将靶材组件 102支撑于接地组件102内。
[0054] 在一些实施方式中，支撑构件175可在靠近支撑构件175的外周边缘处耦接至接 地屏蔽件102的下端，并径向向内延伸以支撑密封环181、靶材组件102和可选择的暗区 (dark space)屏蔽件179。密封环181可为环状物或具有所需截面的其他环形形状。密封 环181可包括两个相对的平坦并大致上为平行的表面，以便于在密封环181的第一侧上与 靶材组件102 (诸如与背板162)界面连接，并在密封环181的第二侧上与支撑构件175界 面连接。密封环181可由介电材料制成，诸如陶瓷材料。密封环181可使靶材组件102与 接地组件103绝缘。
[0055] 暗区屏蔽件179 -般而言位于靶材114的外缘四周，诸如位于靶材114的源材料 113的外缘四周。在一些实施方式中，密封环181设置成邻近于暗区屏蔽件179的外缘（也 就是，暗区屏蔽件179的径向向外部分）。在一些实施方式中，暗区屏蔽件179可由介电材 料制成，诸如陶瓷材料。通过提供介电暗区屏蔽件179的方式，便可避免或最小化暗区屏蔽 件与相邻的RF热（RF hot)的部件之间的电弧。或者，在一些实施方式中，暗区屏蔽件179 可由导电材料制成，诸如不锈钢、铝或类似材料。通过提供导电暗区屏蔽件179的方式，可 在处理腔室100内维持更均匀的电场，从而促进对处理腔室100中的基板更均匀的处理。在 一些实施方式中，暗区屏蔽件179的下部可由导电材料制成，而暗区屏蔽件179的上部可由 介电材料制成。
[0056] 支撑构件175 -般而言可为具有中央开口的平面构件，以容纳暗区屏蔽件179和 革巴材114。在一些实施方式中，支撑构件175可为圆形或盘状（disc-like),然而支撑构件 175的形状可根据对应的腔室盖的形状和/或在处理腔室100中待被处理的基板的形状而 改变。在使用上，当开启或关闭腔室盖101时，支撑构件175使暗区屏蔽件179相对于靶材 114保持适当对准，由此使由于腔室组件或开启和关闭腔室盖101所导致的未对准风险最 小化。
[0057] 靶材组件102可包括源分配板158,所述源分配板158与靶材114的背侧相对并 沿着靶材114的外围边缘电耦接至靶材114。靶材114可包括待被沉积于基板（诸如在喷 溅期间的基板108)上的源材料113,所述源材料113诸如金属、金属氧化物、金属合金或类 似材料。在一些实施方式中，靶材114可包括背板162以支撑源材料113。如图1所示，源 材料113可以位于背板162的面对基板支撑件的一侧上。背板162可包括导电材料，诸如 铜-锌、铜-铬或是与靶材相同的材料，因此RF和DC功率能够经由背板162耦接至源材料 113。或者，背板162可为非导电的并可包括导电元件（未图示），所述导电元件诸如电馈通 件（electrical feedthrough)或类似者。
[0058] 导电构件164可位于源分配板158与靶材114的背侧之间，以将RF能量从源分配 板158传播至靶材114的外围边缘。导电构件164可为圆柱形且具有第一端166和第二端 168,所述第一端166在靠近源分配板158的外围边缘处耦接至源分配板158的面对靶材的 表面，所述第二端168在靠近靶材114的外围边缘处耦接至靶材114的面对源分配板的表 面。在一些实施方式中，第二端168在靠近背板162的外围边缘处耦接至背板162的面对 源分配板的表面。
[0059] 靶材组件102可包括腔体（cavity) 170,腔体170位于靶材114的背侧与源分配板 158之间。如以下讨论，腔体170可以至少部分地容纳磁控管组件196。腔体170至少部分 地由导电构件164的内表面、源分配板158的面对靶材的表面和靶材114(或背板162)的 面对源分配板的表面（例如，背侧）所界定。在一些实施方式中，腔体170可以至少部分地 填充有冷却流体192,诸如水（H 2O)或类似流体。在一些实施方式中，如以下讨论，可以提供 分隔器（divider) 194以将冷却流体192控制在腔体170的所需部分（诸如如图所示的下 部）中，并避免冷却流体192触及位于分隔器194另一侧上的各个部件。
[0060] 可以在接地板156与源分配板158、导电构件164和靶材114(和/或背板162)的 外表面之间提供绝缘间隙180。绝缘间隙180可填充有空气或一些其他适当的介电材料， 诸如陶瓷、塑料或类似材料。接地板156与源分配板158之间的距离依接地板156与源分 配板158之间的介电材料而定。在介电材料主要为空气的情况中，接地板156与源分配板 158之间的距离应该介于5毫米与40毫米之间。
[0061] 可以利用密封环181和一个或更多个绝缘件160使接地组件103与靶材组件102 电气隔离，所述一个或更多个绝缘件160位于接地板156的第一表面157与靶材组件102 的背侧（例如源分配板158的非面对靶材的一侧）之间。
[0062] 靶材组件102具有与电极154 (例如，RF馈送结构）连接的RF功率源182。RF功 率源182例如可包括RF发生器和匹配电路，以使在操作期间反射回到RF发生器的反射的 RF能量最小化。例如，由RF功率源182供应的RF能量的频率可以介于大约13. 56MHz至大 约162MHz或以上的范围。例如，可以使用诸如13. 56MHz、27. 12MHz、60MHz或162MHz这样 的非限制性频率。
[0063] 在一些实施方式中，第二能量源183可耦接至靶材组件102,以在处理期间向靶材 114提供额外能量。在一些实施方式中，第二能量源183例如可为DC功率源以提供DC能 量，用以提高靶材材料的溅射率（并因此提高在基板上的沉积率）。在一些实施方式中，第 二能量源183例如可为与RF功率源182类似的第二RF功率源，用以在第二频率下提供RF 能量，所述第二频率不同于由RF功率源182所提供RF能量的第一频率。在第二能量源183 为DC功率源的实施方式中，第二能量源183可以在任何适合将DC能量电耦接至靶材114 的位置处耦接至靶材组件102,诸如在电极154或是一些其他导电构件（诸如以下讨论的源 分配板158)处。在第二能量源183为第二RF功率源的实施方式中，第二能量源可以经由 电极154耦接至靶材组件102。
[0064] 电极154可为圆柱形或是类棒状，并可以与PVD腔室100的中央轴186对准（例 如，电极154可以在与靶材的中央轴重合的位置耦接至靶材组件，靶材的中央轴则与中央 轴186重合）。电极154与PVD腔室100的中央轴186对准，便于从RF源182以轴对称方 式供应RF能量至靶材114 (例如，电极154可以在与PVD腔室的中央轴对准的"单一点"处 将RF能量耦接至靶材）。电极154的中央位置有助于消除或降低在基板沉积处理中的非对 称沉积。电极154可以具有任何适当的直径，然而电极154的直径越小，可使RF能量的施 加更接近真实的单一点。例如，在一些实施方式中，电极154的直径可以为大约0. 5英寸至 大约2英寸然而可以使用其他直径。电极154 -般而言可以根据PVD腔室的配置而具有任 何适当的长度。在一些实施方式中，电极可以具有介于大约0. 5英寸至大约12英寸之间的 长度。电极154可以由任何适当的导电材料制成，诸如铝、铜、银或类似材料。
[0065] 电极154可以穿过接地板156并耦接至源分配板158。接地板156可包括任何适 当的导电材料，诸如错、铜或类似材料。一个或更多个绝缘件160之间的开放空间允许RF 波沿着源分配板158的表面传播。在一些实施方式中，一个或更多个绝缘件160可以相对 于PVD腔室100的中央轴186对称放置。这种放置方式可以促进RF波沿着源分配板158 的表面对称传播，并最后传播至耦接至源分配板158的靶材114。与传统的PVD腔室相比， 至少部分地由于电极154的中央位置，可以以更对称且更均匀的方式提供RF能量。
[0066] 磁控管组件196的一个或更多个部分可以至少部分地位于腔体170内。磁控管组 件196靠近靶材提供旋转磁场，有助于处理腔室104内的等离子体处理。在一些实施方式 中，磁控管组件196可包括马达（motor) 176、马达轴174、变速器（gearbox) 178、变速器轴 184和可旋转的磁铁（例如，耦接至磁铁支撑构件172的多个磁铁188)。
[0067] 在一些实施方式中，磁控管组件196可于腔体170内旋转。例如在一些实施方式 中，可以提供马达176、马达轴174、变速器178和变速器轴184,以旋转磁铁支撑构件172。 在具有磁控管的传统的PVD腔室中，磁控管驱动轴通常沿着腔室的中央轴设置，妨碍了 RF 能量在与腔室的中央轴对准的位置中的耦接。相反地，在本发明的实施方式中，电极154与 PVD腔室的中央轴186对准。因此，在一些实施方式中，磁控管的马达轴174可被设置成穿 过接地板156的偏离中央的开口。从接地板156伸出的马达轴174的端部耦接至马达176。 马达轴174进一步被设置成穿过源分配板158的对应的偏离中央的开口（例如第一开口 146)，并耦接至变速器178。在一些实施方式中，一个或更多个第二开口 198可被设置成以 与第一开口 146之间具有对称关系的方式穿过源分配板158,以有利于沿着源分配板158保 持轴对称的RF分布。也可以使用一个或更多个第二开口 198来使物件出入腔体170,所述 物件诸如光学传感器或类似物。
[0068] 变速器178可以任何适当的方式被支撑，诸如利用耦接至源分配板158的底表面 的方式。可以利用由介电材料制成至少变速器178的上表面的方式，或利用在变速器178与 源分配板158之间插入绝缘层190的方式，或是类似方式，来使变速器178与源分配板158 绝缘。变速器178进一步经由变速器轴184耦接至磁铁支撑构件172,以将由马达176提供 的转动传送至磁铁支撑构件172 (并因此传送至多个磁铁188)。
[0069] 磁铁支撑构件172可由任何适合提供足够的力学强度的材料所建构，以牢牢支撑 多个磁铁188。例如在一些实施方式中，磁铁支撑构件188可由非磁性金属建构，诸如非磁 性不锈钢。磁铁支撑构件172可以具有适于允许多个磁铁188于所需位置耦接至磁铁支撑 构件172的任何形状。例如在一些实施方式中，磁铁支撑构件172可包括板、盘（disk)、交 叉构件（cross member)或类似者。多个磁铁188可以任何方式配置，以提供具有所需形状 和强度的磁场。
[0070] 或者，可以利用任何其他具有足够力矩的方式旋转磁铁支撑构件172,以克服磁铁 支撑构件172和附接的多个磁铁188上造成的阻力（drag)，例如由于当在腔体170中存在 冷却流体192时造成的阻力。例如在一些实施方式中（未图示），可以利用位于腔体170内 并与磁铁支撑构件172直接连接的马达176和马达轴174 (例如，利用短轴马达（pancake motor))，使磁控管组件196在腔体170内旋转。马达176的尺寸必须能够安装于腔体170 内，或当存在分隔器194时安装于腔体170的上部内。马达176可为电动机、气动或液压驱 动或任何其他能够提供所需力矩的工艺兼容的机构。
[0071] 虽然以上是针对本发明的各个实施方式，但可在不背离本发明的基本范围的情况 下，设计出本发明的其他和进一步的实施方式。
【权利要求】
1. 一种基板支撑件，包括： 介电支撑主体，所述介电支撑主体具有支撑表面和相对的第二表面，所述支撑表面用 以在其上支撑基板； 夹具电极，所述夹具电极位于所述支撑主体内并靠近所述支撑表面；和 RF返回路径电极，所述RF返回路径电极位于所述介电支撑主体的所述第二表面上，其 中所述RF返回路径电极被图案化为多个部分。
2. 如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述RF返回路径电极进一步包括： 位于所述第二表面上的钛层、位于所述钛层上的铜层和位于所述铜层上的镍层。
3. 如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述RF返回路径电极为大约50微米至大约 150微米厚。
4. 如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述多个部分由位于相邻的部分之间的各个 开放区域的薄条所分离。
5. 如权利要求4所述的基板支撑件，其中所述相邻的部分可由导电材料的薄条耦接在 一起而形成所述RF返回路径电极。
6. 如权利要求4所述的基板支撑件，进一步包括多个端子，所述端子位于所述开放区 域中，以将RF功率耦接至位于所述支撑主体内的各个电极。
7. 如权利要求1-6中任一项所述的基板支撑件，进一步包括导管，所述导管设置成靠 近于所述RF返回路径电极的所述介电支撑主体的中央轴，所述导管配置成向所述介电支 撑主体提供背侧气体。
8. 如权利要求1-6中任一项所述的基板支撑件，其中所述RF返回路径电极包括多个 层，所述多个层包括粘着层、基本导电电极层和保护层，所述保护层配置成保护所述基本导 电电极层避免腐蚀。
9. 一种基板支撑件，包括： 介电支撑主体，所述介电支撑主体具有支撑表面和相对的第二表面，所述支撑表面用 以在其上支撑基板； 夹具电极，所述夹具电极位于所述支撑主体内并靠近所述支撑表面；和 RF返回路径电极，所述RF返回路径电极位于所述介电支撑主体内。
10. 如权利要求9所述的基板支撑件，其中所述RF返回路径电极位于所述第二表面大 约2毫米的范围内。
11. 如权利要求9-10中任一项所述的基板支撑件，进一步包括： 一个或更多个加热电极，所述加热电极位于所述夹具电极与所述RF返回路径电极之 间。
12. 如权利要求9-10中任一项所述的基板支撑件，进一步包括： 一个或更多个加热电极，所述加热电极位于所述支撑主体内，其中所述RF返回路径电 极位于所述夹具电极与所述一个或更多个加热电极之间。
13. 如权利要求9-10中任一项所述的基板支撑件，进一步包括： 导电构件，所述导电构件位于所述支撑主体四周并经由多个端子耦接至所述RF返回 路径电极。
14. 如权利要求13所述的基板支撑件，进一步包括： 多个导电元件，所述多个导电元件在所述支撑主体径向向外的位置中对称地位于所述 导电构件四周。
15. -种基板处理系统，包括： 处理腔室，所述处理腔室具有内容积； 屏蔽件，所述屏蔽件将所述内容积分为处理容积和非处理容积，并且所述屏蔽件朝向 所述处理腔室的天花板延伸；和 基板支撑件，所述基板支撑件位于所述屏蔽件下方，其中所述基板支撑件包括： 介电支撑主体，所述介电支撑主体具有支撑表面和相对的第二表面，所述支撑表面用 以在其上支撑基板； 夹具电极，所述夹具电极位于所述支撑主体内并靠近所述支撑表面；和 RF返回路径电极，所述RF返回路径电极位于所述介电支撑主体的所述第二表面上，其 中所述RF返回路径电极被图案化为多个部分。
【文档编号】C23C14/34GK104334768SQ201380027482
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】维贾伊·D·帕克赫, 瑞安·汉森 申请人:应用材料公司