处理腔室中的RF接地条的制作方法

本实用新型大致关于一种在半导体处理腔室中使用的零件，更具体地说，本实用新型涉及一种在处理腔室中的RF接地条。

背景技术：

电子装置的制造过程中通常会使用到各种半导体处理腔室进行不同的处理。为了进行例如沉积、蚀刻、溅镀等等各种处理，处理腔室通常需要耦合至RF电源，用于在处理区域中产生等离子体。

在进行处理期间，设置在处理腔室中的基板支撑件需要适当的作RF接地，使得来自RF电源的功率能够形成回路，以确保不会有压降通过基板支撑件表面而影响沉积均匀性。如果基板支撑件没有适当的RF接地，则会导致形成于基板上方处理区域中的等离子扩散在基板支撑件的侧边或下方，而造成非所欲的沉积。因此，通常在例如基板支撑件的基座和腔室主体之间设置一或更多个接地条，以利于将来自RF电源的功率在基板支撑件处作RF接地。

在处理腔室中，用于支撑基板于其上的基座需要进行上下的移动，使得基板能够顺利传送进出腔室，且可调整基板与等离子体之间的距离。因此，用于基板支撑件的一或更多个RF接地条通常选择具有弹性的金属材料，使得RF接地条能够在基座上下移动的情况下，仍保持与基座和腔室主体之间的连接。然而，RF接地条在处理期间不断传送来自RF电源的高频率和高功率，以及在基座上下移动期间受到挤压，而容易发生弹性疲乏、弯折或甚至断裂的不良结果。当出现不同曲率的弯折尖角或者断裂的情况时，来自RF电源的电荷将容易聚集或累积于此处，不但会使得RF接地条的部分区域温度升高，且在断裂的区域更容易受到等离子体的腐蚀，而阻碍了RF接地条发挥接地的作用。

如此，现有的RF接地条需要非常频繁地进行检查和替换，才能避免失效的RF接地条存在于处理腔室中，而对处理中的基板造成不利的影响。此外，频繁的检查和替换不但耗费材料成本且需要花费时间人力，进而延长了处理腔室的停机时间，降低了整体的处理生产率。

因此，本领域中存在对于RF接地条进行改良的需求。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述现有技术中的缺点，提供了对处理腔室中的RF接地条改良的技术。

根据本实用新型，在一个实施例中，揭示一种在处理腔室中使用的接地条，所述接地条可包括：核心主体；和铝层，所述铝层涂在并且覆盖所述核心主体的周围；其中所述铝层具有超过15μm的厚度。核心主体可为具有在0.1mm和0.2mm范围的厚度的合金。在某些实施例中，核心主体为基于镍的合金。或者，核心主体可为具有0.1mm厚度的铬镍铁合金，或具有0.1mm厚度的Haynes 242合金。在一个实施例中，核心主体可以Chronin合金形成。铝层的厚度可在超过15μm至20μm的范围中，或在介于50μm和100μm的范围中。在一个实施例中，铝层的厚度可为18μm。至少一个通孔可布置在所述核心主体中，且所述铝层完全覆盖所述至少一个通孔的侧壁。

在另一个实施例中，揭示一种处理腔室，所述处理腔室包括：腔室主体，所述腔室主体界定内部空间；基座，所述基座布置在所述内部空间中，用于在其上支撑基板；至少一个接地条，所述至少一个接地条连接在所述腔室主体和所述基座之间；其中所述至少一个接地条包括：核心主体；和具有超过15μm厚度的铝层，所述铝层涂在并且覆盖所述核心主体的周围。腔室主体可通过盖、侧壁、和底板形成，且所述至少一个接地条可连接在所述腔室主体的所述底板和所述基座之间。

本实用新型的上述及其他实施例在以下的内容中将更详细说明。应理解以上的概述和以下的详细说明仅为范例，且意图提供所揭示的主题的进一步说明。本实用新型的其他特征、态样和优点将通过说明书、说明书附图和权利要求书进行详细说明。

附图说明

为了更详细理解本实用新型的技术特征，摘要如上的内容的进一步明确描述可参照其实施例，如附图标记所表示者。然而应理解的是，附图标记仅用于说明本实用新型的一般实施例，而不应视为是对本实用新型范围的限制，因为本实用新型也应涵盖其它均等效果的实施例。

图1根据此处所揭示的实施例，描绘处理腔室的概要示意图。

图2A和2B根据此处所揭示的实施例，描绘在处理腔室中使用的接地条的不同态样的俯视图。

图3根据此处所揭示的实施例，描绘从图2A和2B中的A-A线检视的接地条的侧面截面图。

为了说明的原因，附图中尽可能地使用相同或类似的参考标记来标示相同或类似的组件。附图仅为概要式呈现，可能为了更清楚地说明而简化，所以不一定必须按照比例绘制。

具体实施方式

本实用新型大致关于一种在半导体处理腔室中使用的零件，更具体地说，本实用新型涉及一种在处理腔室中的RF接地条。所揭示的RF接地条可用于各种半导体处理系统的处理腔室中，例如但不限于沉积系统、蚀刻系统、溅镀系统和其中需要将基板支撑件RF接地而形成RF电流返回路径的其他处理系统。

图1根据此处所揭示的一个实施例，描绘处理腔室100的概要示意图。处理腔室100可以是用于半导体处理的任何适合的腔室，例如但不限于物理气相沉积(PVD)腔室、化学气相沉积(CVD)腔室、电浆辅助化学气相沉积(PECVD)腔室、原子层沉积(ALD)腔室、蚀刻腔室、溅镀腔室或在其中产生电场或等离子体的任何其他处理腔室。

处理腔室100可包括腔室主体，所述腔室主体通过盖104、侧壁106和底板108形成，以围绕形成内部空间102。腔室主体的盖104、侧壁106和底板108的至少一部分可分别通过相同或不同的导电材料形成。在某些实施例中，腔室主体的盖104、侧壁106和底板108的至少一部分以相同的金属材料形成，且腔室主体的侧壁106和/或底板108可连接而接地。在某些实施例中，腔室主体进一步包括绝缘块110，所述绝缘块110将腔室主体的盖104和侧壁106分隔开来，使得盖104与侧壁106电气隔绝开。

处理腔室100可进一步包括进出口(未显示)，用于传送基板114进出处理腔室100的内部空间102。

一或更多个气体源116可通过导管，经由腔室主体的盖104耦合至内部空间102，用于在内部空间102中对基板114提供一或更多种处理气体。在图1所显示的实施例中，RF电源118可耦合至腔室主体的盖104，以在处理腔室100的内部空间102中和/或基板114上方形成等离子体。在某些实施例中，RF电源118可远端耦合至一或更多个气体源116，用于形成远端电浆，而传送至处理腔室100的内部空间102中。

基板支撑件可设置在处理腔室100的内部空间102中，且包括用于在其上支撑基板114的基座112。如图示，基板支撑件的基座112在处理腔室100的内部空间102中可上下移动，以利于调整基板114在内部空间102中的位置，且帮助基板进出处理腔室100的内部空间102。在某些实施例中，基板支撑件的基座112可包括下电极(未显示)。在某些实施例中，基板支撑件的基座112可进一步包括加热器(未显示)，用于在处理期间加热基板114。

一或更多个接地条120可设置在处理腔室100的内部空间102中，连接于基板支撑件的基座112和腔室主体之间，用于帮助基座112进行RF接地。在某些实施例中，接地条120的一端可连接至腔室主体的侧壁106和/或底板108，而接地条120的另一端可连接至基座112中的下电极，用于将来自RF电源的功率接地，以形成RF电流返回路径。在某些实施例中，接地条120可以具有弹性的导电材料形成，且具有至少大于基座112和底板108之间的最大距离的长度，使得基板支撑件的基座112在处理腔室100的内部空间102中向下移动时，接地条120能够适当地弯曲，而在基板支撑件的基座112向上移动时，接地条120能够随着拉身，同时保持在基板支撑件的基座112和腔室主体的底板108之间的连接，而维持RF电流的返回路径。

为了帮助传导RF功率而形成RF电流的返回路径，在某些实施例中，可在一个处理腔室100内设置复数个接地条。举例而言，在某些实施例中，处理腔室100内可设置8个接地条、16个接地条、40个接地条、48个接地条、52个接地条或更多个接地条。此等接地条120的一端可连接到基板支撑件的基座112的下方周围，且另一端可连接到腔室主体的底板108和/或侧壁106。

现参照图2A和2B，分别根据此处所揭示的实施例，描绘在处理腔室中使用的接地条的不同态样的俯视图。接地条可为长条状的形状，且可以具有弹性的导电材料形成。在某些实施例中，接地条可用于传导来自RF电源的不同频率的功率。举例而言，接地条可设计成传导13.56MHz的RF频率，或传导高达27MHz的RF频率。如图2A中所显示，接地条220A在中间区域可具有狭长的沟槽，而可促进电流的传导，且避免电荷的集中。同样地，在图2B中，接地条220B的中间区域设计成比两端更窄，而能够促进电流的传导，且避免电荷的集中。在所显示的实施例中，接地条220A、220B可具有一或更多通孔，用于帮助接地条两端的固定和连接。

图3根据此处所揭示的实施例，描绘从图2A和2B中的A-A线检视的接地条320的侧面截面图。接地条320可通过具有弹性的导电材料形成。在图示的实施例中，接地条320包括核心主体322和铝层324。

在某些实施例中，接地条320的核心主体322以合金材料形成，使得接地条320能够适当地散热，且能够承受半导体处理期间的处理温度。在某些实施例中，核心主体322经选择而具有良好的弹性，使得接地条320在随着基座112上下移动时能够保持弹性，避免造成曲率过大的弯折尖角。在某些实施例中，核心主体322经选择而具有与铝层324实质上相同或接近的热膨胀系数，使得接地条320在受到高处理温度而膨胀时，铝层324不容易从核心主体322的表面剥离。在某些实施例中，核心主体322经选择而能够承受内部空间102中等离子体的侵蚀，特别是能够承受氟电浆或NF3气体的侵蚀。在特定实施例中，核心主体322的材料经选择为铬镍铁合金(Inconel)、Haynes 242合金、Hastelloy合金中任何一种合金，且可具有在约0.1mm和约0.2mm范围的厚度。在某些实施例中，核心主体322的厚度为约0.1mm。

如图示，接地条320的铝层324涂在并且覆盖核心主体322的周围。在某些实施例中，铝层324具有足够的厚度D，使得接地条320能够通过表面的铝层324传导来自RF电源的电流，而避免电流穿透铝层324损害其中的核心主体322。在某些实施例中，铝层324设计成不会太厚，使得接地条320整体的重量不会太重，且可避免在受到处理温度时铝层324从核心主体322的表面剥离。在某些实施例中，铝层324具有超过约15μm的厚度D，而能够在接地条320的表面上传导电流。

同时参照图1和图3，取决于不同的半导体处理，处理腔室100的内部空间102可能在处理期间提升到不同的处理温度。在某些实施例中，内部空间102的处理温度可能升高到超过约摄氏400度。在这种情况下，接地条320的铝层324可通过物理气相沉积(PVD)涂布的方式形成于核心主体322上，且可具有在约15μm至约20μm的范围中的厚度D。在处理腔室100的处理温度超过约摄氏400度的特定实施例中，铝层324的厚度D为约18μm。

在某些实施例中，处理腔室100的处理温度可能在低于约摄氏400度的温度下。在这种情况下，接地条320的铝层324可通过冷喷涂(cold spray)的方式形成于核心主体322上，且可具有在约50μm至约100μm的范围中的厚度D。在处理腔室100的处理温度低于约摄氏400度的特定实施例中，铝层324的厚度D可为约50μm。

在某些实施例中，如图2A和图2B中所显示，接地条220A和220B可具有沟槽和/或一或更多个通孔。在这种情况下，不论使用上述的物理气相沉积涂布方式或是冷喷涂方式，铝层324均可完全覆盖接地条320的所有表面和通孔的侧壁，使得接地条320中的核心主体322不会暴露出来。铝层324可均匀地分布在核心主体322的整个表面上，而具有小于约10μm的粗糙度和小于约10％的孔隙率，以促进电流的传导。

通过上述的设计，所揭示的接地条相较于现有技术具有更强的硬度以及更佳的弹性，使得在使用期间不容易受到基板支撑件的基座上下移动的影响，而造成弯折尖角。此外，所揭示的接地条具有更好的热膨胀适应性和抗腐蚀性，而能够适用于各种不同的半导体处理腔室中。归因于核心主体和具有一定程度厚度的表面铝层的设计，处理腔室中RF电流的返回路径更加稳定，使得内部空间中等离子体能够更均匀地分布在基板上方，而避免对腔室主体和/或基板支撑件造成损害。此外，接地条的使用寿命明显增加，因而减少了检查和替换处理腔室中的接地条的频率和时间。因此，处理腔室的停机时间能够大幅缩短，且可提升处理腔室的生产品质和生产效率。

以上参考说明书附图说明本实用新型的范例实施例。应理解关于一个实施例所述的特征可有利的应用或并入其他实施例中而无须进一步说明。上述实施例的形状、尺寸、数量等等都应该考虑为参考的性质。本实用新型应包括对于所揭示内容的各种修改和改变。