基板处理腔室的制作方法

基板处理腔室
背景领域
1.本公开内容的实施例总体涉及在半导体器件的制造中使用的设备和方法。更具体地，本公开内容的实施例涉及用于形成半导体器件的基板处理腔室及其部件。相关技术说明
2.集成电路已经发展成为可以在单个芯片上包含数百万个晶体管、电容器和电阻器的复杂器件。芯片设计的发展不断涉及更快的电路系统和更大的电路密度。对具有更大电路密度的更快电路的需求，对用于制造此类集成电路的材料提出了相应的需求。具体地，随着集成电路部件的尺寸减小到亚微米级，存在使用低电阻率导电材料以及低介电常数绝缘材料以从此类部件获得合适的电性能的趋势。
3.对于更大的集成电路密度的需求也对在集成电路部件的制造中使用的工艺序列提出了要求。例如，在使用常规光刻技术的工艺序列中，在设置在基板上的材料层的堆叠之上形成能量敏感抗蚀剂层。将能量敏感抗蚀剂层暴露于图案的图像以形成光刻胶掩模。此后，使用蚀刻工艺将掩模图案转移到堆叠的材料层中的一个或多个材料层。用于蚀刻工艺的化学蚀刻剂被选择为具有的对堆叠的材料层的蚀刻选择性大于对能量敏感抗蚀剂的掩模的蚀刻选择性。即，化学蚀刻剂以比能量敏感抗蚀剂快得多的速率蚀刻材料堆叠的一个或多个层。对抗蚀剂上的堆叠的一个或多个材料层的蚀刻选择性防止能量敏感抗蚀剂在完成图案转移之前被消耗。
4.随着图案尺寸的减小，能量敏感抗蚀剂的厚度相应地减小，以便控制图案分辨率。由于化学蚀刻剂的侵蚀，这种薄的抗蚀剂层可能不足以在图案转移过程期间掩盖下面的材料层。通常在能量敏感抗蚀剂层和下面的材料层之间使用被称为硬模的中间层(例如，氮氧化硅、碳化硅或碳膜)以促进图案转移，因为中间层对化学蚀刻剂的抗性更大。通常使用具有高蚀刻选择性和高沉积速率的硬模材料。随着临界尺寸(cd)的减小，当前的硬模材料相对于下面的材料(例如，氧化物和氮化物)缺乏期望的蚀刻选择性，并且通常难以沉积。因此，在本领域中需要用于制造半导体器件的改进的方法和设备。


技术实现要素：

5.本公开内容的实施例总体涉及在半导体器件的制造中使用的设备和方法。更具体地，本公开内容的实施例涉及用于形成半导体器件的基板处理腔室及其部件。
6.在一个实施例中，公开了一种处理腔室，所述处理腔室包括：盖组件；腔室主体，所述腔室主体通过间隔垫耦合至盖组件。间隔垫和腔室主体限定共振腔。处理腔室还包括：可旋转的磁体组件，所述可旋转的磁体组件耦合至共振腔外部的间隔垫；以及基板支撑件，所述基板支撑件设置在共振腔内并在共振腔内可移动，其中基板支撑件耦合至设施电缆，所述设施电缆基于耦合至基板支撑件的致动器的操作而屈曲。
7.在另一个实施例中，公开了一种处理腔室，所述处理腔室包括：盖组件，所述盖组件包括喷淋头；腔室主体，所述腔室主体通过间隔垫耦合至盖组件。间隔垫和腔室主体限定
共振腔。处理腔室还包括：磁体组件，所述磁体组件耦合至共振腔外部的间隔垫；以及基板支撑件，所述基板支撑件设置在共振腔内，其中基板支撑件耦合至设施电缆并且包括静电吸盘，所述静电吸盘具有圆盘，所述圆盘包括多个电极。
8.在另一个实施例中，公开了一种处理腔室，处理腔室包括：盖组件，所述盖组件包括喷淋头；腔室主体，所述腔室主体通过间隔垫耦合至盖组件。间隔垫和腔室主体限定共振腔。处理腔室还包括：磁体组件，所述磁体组件耦合至共振腔外部的间隔垫；以及基板支撑件，所述基板支撑件可移动地设置在共振腔内，其中基板支撑件耦合至设施电缆，所述设施电缆包括单片导体，所述单片导体包括弯曲部，并且其中基板支撑件包括静电吸盘，所述静电吸盘具有圆盘，所述圆盘包括多个电极。
附图说明
9.为了能够更详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可通过参考实施例来得到以上简要概述的本公开的更具体描述，所述实施例中的一些在附图中图示。然而应注意到，附图仅图示本公开内容的典型实施例，并且因此不应被视为限制本公开内容的范围，因为本公开内容可允许其他等效的实施例。
10.图1是根据实施例的说明性处理腔室的示意性侧视截面图。
11.图2a是根据实施例的旋转约90度的图1的处理腔室的示意性侧视图。
12.图2b是根据实施例的旋转约90度的图1的处理腔室的示意性侧视图。
13.图3a和图3b是根据实施例的处理腔室的示意性截面图。
14.图4a是根据实施例的基板支撑件的示意性截面图。
15.图4b是根据实施例的图4a所示的基板支撑件的一部分的放大截面图。
16.图5a-5d是根据实施例的支撑结构的一部分和基板支撑件的阴极组件的各种视图。
17.图6a-6c是根据实施例的设施电缆的各种截面图。
18.图7是根据实施例的盖组件的示意性截面图。
19.为了促进理解，已在可能的情况下使用相同的附图标记标定附图中共有的相同要素。已构想到，一个实施例的要素与特征可被有益地并入其他实施例中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
20.本公开内容的实施例涉及在电子器件的制造中的基板处理中使用的基板处理腔室。基板处理包括用于在基板上制造电子器件的沉积工艺、蚀刻工艺以及其他低压工艺、等离子体工艺、热处理工艺。可以适于从本公开内容的示例性方面中受益的处理腔室和/或系统的示例是可从位于美国加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司商购的apf
tm pecvd系统。可以想到，其他处理腔室和/或处理平台，包括来自其他制造商的那些处理腔室和/或处理平台，可以适于从本公开内容的方面中受益。
21.本文公开的沉积腔室的实施例可用于制造存储器器件，并且特别是用于在制造存储器器件期间使用的硬模的沉积。当前的存储器器件能够在不向其施加电压的情况下在很长的时间内保持所存储的数据，并且此类存储器器件的读取速率相对较高。抹除所存储的
数据和将数据重写到存储器器件中是相对容易的。因此，存储器器件已被广泛用于微计算机和自动控制系统等等中。为了增加存储器器件的位密度并降低每位的成本，已经开发了3d nand(三维非与)存储器器件。还在开发其他存储器器件，诸如dram(动态随机存取存储器)、em(扩展存储器)和reram(电阻随机存取存储器)以及用于形成这些存储器器件的高级硬模材料，以进一步促进半导体产业中的进步。
22.随着存储器单元层数增加，正在探索用于3d nand技术的垂直栅极3d存储器单元以降低成本。由于材料集成的优势，氧化物/硅和氧化物/氮化物层堆叠是有用的，但是随着存储器单元层数增加，层的厚度成为限制因素。因此，尽管有兴趣减小存储器单元层的厚度，但是随着层厚度减小，氧化物质量(即击穿电压)、硅电阻率和高深宽比蚀刻的问题仍然存在。
23.图1是适于进行沉积工艺的说明性处理腔室100的示意性侧视截面图。在可与本文描述的其他实施例结合的一个实施例中，处理腔室100可配置成将先进的图案化膜沉积到基板上，诸如硬模膜，例如非晶碳硬模膜。
24.处理腔室100包括盖组件105、设置在腔室主体192上的间隔垫110、基板支撑件115和可变压力系统120。盖组件105包括盖板125和热交换器130。在可以与本文描述的其他实施例结合的所示的实施例中，盖组件105还包括喷淋头135。然而，在可与本文描述的其他实施例结合的其他实施例中，盖组件105包括凹形或圆顶形的气体引入板(如图7所示)。
25.盖组件105耦合至第一处理气体源140。第一处理气体源140包含用于在支撑在基板支撑件115上的基板145上形成膜的前驱物气体。作为示例，第一处理气体源140包括诸如含碳气体、含氢气体、氦气等前驱物气体。在特定示例中，含碳气体包括乙炔(c2h2)。第一处理气体源140将前驱物气体提供到设置在盖组件105中的气室190。盖组件包括一个或多个通道以用于将前驱物气体从第一处理气体源140导入气室190。前驱物气体从气室流经喷淋头135进入处理空间160。在可以与本文描述的其他实施例结合的一些实施例中，第二处理气体源142经由穿过间隔垫110设置的入口144流体耦合至处理空间160。作为示例，第二处理气体源142包括前驱物气体，诸如含碳气体、含氢气体、氦气等，诸如c2h2。在可以与本文描述的其他实施例结合的一些实施例中，前驱物气体进入处理空间160的总流速为约100sccm至约2slm。前驱物气体在处理空间160中经由第二处理气体源142的流动调节流经喷淋头135的前驱物气体的流动，使得前驱物气体均匀地分布在处理空间160中。在一个示例中，多个入口144可围绕间隔垫110径向分布。在这样的示例中，可以分别控制流到入口144中的每个入口144的气流以进一步促进处理空间160内的气体均匀性。
26.盖组件105还耦合至可选的远程等离子体源150。远程等离子体源150耦合至清洁气体源155以用于向形成在盖组件105与基板145之间的间隔垫110内部的处理空间160提供清洁气体。在一个示例中，通过中央导管191提供清洁气体，中央导管191轴向穿过盖组件105而形成。在另一个示例中，通过引导前驱物气体的相同通道提供清洁气体。示例清洁气体包括诸如氧气和/或臭氧之类的含氧气体，以及诸如nf3之类的含氟气体，或其组合。
27.除了远程等离子体源150之外或作为远程等离子体源150的替代，盖组件105还耦合至第一或上射频(rf)电源165。第一rf电源165促进维持或产生等离子体，诸如从清洁气体产生的等离子体。在一个示例中，省略了远程等离子体源150，并且清洁气体经由第一rf电源165原位电离为等离子体。基板支撑件115耦合至第二或下部rf电源170。第一rf电源
165可以是高频rf电源(例如，约13.56mhz至约120mhz)，并且第二rf电源170可以是低频rf电源(例如，约2mhz至约13.56mhz)。要注意的是，也可以考虑其他频率。在一些实施方式中，第二rf电源170是混合频率rf电源，提供高频和低频功率两者。特别是对于第二rf电源170，双频rf电源的使用改善了膜沉积。在一个示例中，利用第二rf电源170提供双频功率。约2mhz至约13.56mhz的第一频率改善了物质向沉积膜的植入，而约13.56mhz至约120mhz的第二频率提高了膜的电离和沉积速率。
28.第一rf电源165和第二rf电源170中的一者或两者被用于在处理空间160中产生或维持等离子体。例如，可以在沉积工艺期间利用第二rf电源170，并且可以在清洁工艺期间利用第一rf电源165(单独地或与远程等离子体源150结合使用)。在一些沉积工艺中，第一rf电源165与第二rf电源170结合使用。在沉积或蚀刻工艺期间，第一rf电源165和第二rf电源170中的一者或两者在处理空间160中提供约100瓦(w)至约20,000w的功率，以促进前驱物气体的电离。在可以与本文描述的其他实施例组合的一个实施例中，第一rf电源165和第二rf电源170中的至少一者被脉冲。在可以与本文描述的其他实施例结合的另一个实施例中，前驱物气体包括氦气和c2h2。在可与本文描述的其他实施例结合的一个实施例中，以约10sccm至约1,000sccm的流速提供c2h2，并且以约50sccm至约10,000sccm的流速提供he。
29.基板支撑件115耦合至致动器175(即升降致动器)，致动器175提供基板支撑件115在z方向上的运动。基板支撑件115还耦合至柔性的设施电缆178，设施电缆178允许基板支撑件115的垂直运动，同时保持与第二rf电源170以及其他功率和流体连接的连通。间隔垫110设置在腔室主体192上。间隔垫110的高度允许基板支撑件115在处理空间160内垂直移动。间隔垫110的高度为约0.5英寸至约20英寸。在一个示例中，基板支撑件115可相对于盖组件105(例如相对于喷淋头135的下表面)从第一距离180a移动到第二距离180b。在一个实施例中，第二距离180b约为第一距离180a的2/3。例如，第一距离180a与第二距离之间的差为约5英寸至约6英寸。因此，从图1所示的位置开始，基板支撑件115相对于喷淋头135的下表面可移动约5英寸至约6英寸。在另一示例中，基板支撑件115被固定在第一距离180a和第二距离180b中的一者处。与常规的等离子体增强化学气相沉积(pecvd)工艺相比，间隔垫110大大增加了基板支撑115与盖组件105之间的距离(并因此增加了它们之间的体积)。基板支撑件115与盖组件105之间的增加的距离减少了处理空间160容积中的电离物质的碰撞，从而导致膜沉积具有较小的中性应力，诸如小于2.5吉帕斯卡(gpa)。以较小的中性应力沉积的膜促进在其上形成膜的基板的改善的平面度(例如，较少的翘曲)。减少基板翘曲导致下游图案化操作的精度提高。
30.可变压力系统120包括第一泵182和第二泵184。第一泵182是可以在清洁工艺和/或基板传送工艺期间使用的粗抽泵(roughing pump)。粗抽泵通常配置成用于移动较高的体积流量和/或操作相对较高的压力(尽管仍低于大气压)。在一个示例中，在清洁工艺期间，第一泵182将处理腔室内的压力维持在小于50毫托。在另一示例中，第一泵182在处理腔室内维持约0.5毫托至约10托的压力。(与清洁操作相比)在清洁操作期间利用粗抽泵有助于清洁气体的相对较高的压力和/或体积流量。在清洁操作期间相对较高的压力和/或体积流量改善了腔室表面的清洁。
31.第二泵184可以是涡轮泵和低温泵中的一者。在沉积工艺期间利用第二泵184。第二泵184通常配置成用于操作相对较低的体积流速和/或压力。例如，第二泵184配置成用于
将处理腔室的处理区域160维持在小于约50毫托的压力下。在另一个示例中，第二泵184在处理腔室内维持约0.5毫托至约10托的压力。当沉积碳基硬模时，在沉积期间保持的处理区域160的减小的压力促进沉积具有减小的中性应力和/或增加的sp
2-sp3转化率的膜。因此，处理腔室100被配置成既利用相对较低的压力来改善沉积，又利用相对较高的压力来改善清洁。
32.在可以与本文描述的其他实施例结合的一些实施例中，在沉积工艺期间利用第一泵182和第二泵184两者，以将处理腔室的处理区域160维持在小于约50毫托的压力下。在其他实施例中，第一泵182和第二泵184将处理区域160维持在约0.5毫托至约10托的压力下。阀门186用于控制通向第一泵182和第二泵184中的一者或两者的传导路径。阀门186还提供从处理空间160的对称泵送。
33.处理腔室100还包括基板传送端口185。基板传送端口185由内门186a和外门186b选择性地密封。门186a和186b中的每一个都耦合至致动器188(即，门致动器)。门186a和186b促进处理空间160的真空密封。门186a和186b还在处理空间160内提供对称的rf应用和/或等离子体对称。在一个示例中，至少门186a由促进传导rf功率的材料形成，所述材料诸如不锈钢、铝或其合金。设置在间隔垫110和腔室主体192的界面处的密封件116(诸如o形环)可以进一步密封处理空间160。耦合至处理腔室100的控制器194配置成用于在处理期间控制处理腔室100的各方面。
34.图2a和图2b是图1的处理腔室100旋转约90度的示意性侧视图。在图2a和图2b中，示出了间隔垫110的细节。间隔垫110包括围绕处理空间160的衬垫200。在可与本文描述的其他实施例结合的一个实施例中，间隔垫110和衬垫200由单个构件组成。衬垫200可以结合(例如扩散结合)到间隔垫110。
35.间隔垫110还包括嵌入在间隔垫110的主体中或与间隔垫110的主体热连通的多个加热器元件205。加热器元件205用于将间隔垫110的温度保持在约80摄氏度或更高。加热器元件205中的每一个可以是盒式加热器。
36.衬垫200包括上部或第一部分210和下部或第二部分215。衬垫200的厚度，例如，部分210的厚度和第二部分215的厚度，可以改变。衬垫200的变化的厚度提供了控制处理空间160的下部中的流导的能力。控制处理空间160的下部中的流导，提供了将基板185暴露于基本上均匀分布的前驱物气体的能力，以及使处理空间160均匀暴露于清洁气体的能力，从而导致更加均匀的基板处理。在可以与本文描述的其他实施例组合的一个实施例中，第一部分210具有的厚度大于第二部分215的厚度。第二部分215的厚度减小的一个好处是增加了基板支撑件115与间隔垫110的内壁之间的空间，从而增加了真空传导性。第二部分215的厚度减小的另一个益处是衬垫200的热质量的改变。因此，与第一部分210相邻或在第一部分210中的衬垫200的部分的温度被维持为高于与第二部分215相邻或在第二部分215中的衬垫200的部分的温度。
37.衬垫200包括要暴露于处理空间160的内表面202。在可以与本文描述的其他实施例结合的一个实施例中，内表面202可以包括一种或多种材料，包括铝、钛或其合金。衬垫200的内表面202可以涂覆有铝、钛或其合金中的一种或多种。在可以与本文描述的其他实施例结合的另一实施例中，内表面202可以包括一种或多种含陶瓷的材料。在一个示例中，衬垫200从盖组件105延伸，经过基板支撑件115，并邻近处理腔室100的底部。在这样的示例
中，衬垫200可以不接触腔室100的底部，而是与腔室100的底部间隔开。另外，尽管图2a和图2b将衬垫200示出为单个构件，但是可以预期的是，可以利用多个衬垫来衬托处理腔室的内表面。例如，第一(或上)衬垫可用于衬托间隔垫110，而第二(或下)衬垫可用于衬托腔室主体的内表面(如图1所示)。
38.在本文所述的实施例中，由要暴露于处理空间160的内表面202以及衬垫200的厚度中的至少一者来控制的衬垫200的电导率，改变了提供给基板支撑件115的静电吸盘330(如图3所示)的电流(例如直流电(dc)、rf电流和其他合适的电流)。增加衬垫200的电导率为处理空间160中产生的等离子体壳层的rf能量从侧壁传播到接地提供了短而对称的路径。rf能量从侧壁传播到接地的路径改善了电流并通过增加的效率而减少了静电吸盘330所需的电流量。静电吸盘330所需的电流量的减少允许通过增加的效率而将增加的电压(例如v
dc
)输送到静电吸盘330。增加的电压导致等离子体壳层的更大电离，从而增加对基板105的离子或自由基轰击。对基板105的增加的离子或自由基轰击减小了要沉积或蚀刻的膜的应力。
39.间隔垫110还包括磁体组件220。在可以与本文描述的其他实施例结合的一个实施例中，如图2a所示，磁体组件220包括围绕间隔垫110的多个磁体225。磁体225中的每个磁体225耦合至致动器230(即，磁体致动器)。致动器230使磁体225绕衬垫200外部的间隔垫110围绕处理腔室100的纵轴235旋转。致动器230还适于沿纵轴235垂直地(沿z方向)移动磁体225。磁体225中的每个磁体225可以是永磁体或电磁体、或其组合。磁体225中的每个磁体225定位在间隔垫110的侧壁242中形成的腔240内。在一个示例中，磁铁定位在加热器元件205的下方。外侧壁242的材料和厚度通过控制外侧壁242的磁导率来提供将磁场限制在处理空间160中。将磁场限制在处理空间160中减轻了磁场对相邻处理腔室的附近处理空间的影响，从而提高处理均匀性。耦合至处理腔室100和磁体组件220的控制器194配置成用于在处理期间控制处理腔室100和磁体组件220的各方面。
40.在可与本文描述的其他实施例结合的另一实施例中，如图2b所示，磁体组件220包括导电线204，导电线204可盘绕间隔垫110(或嵌入在隔离垫110内)一次或多次以形成围绕隔离垫110的单个电磁体。电源206耦合至导线204，以使电流在围绕处理空间160的圆形路径中流动。导电线204可以设置在间隔垫100和衬垫200中的一者中。外屏蔽层208的材料和厚度通过控制外屏蔽层208的磁导率来提供将磁场限制在处理空间160内。将磁场限制在处理空间160中减轻了磁场对相邻处理腔室的附近处理空间的影响，从而提高处理均匀性。
41.在可以与本文描述的其他实施例结合的一些实施例中，多个磁体225中的约一半定向成北极面向基板支撑件115(基本上平行于纵轴235)。多个磁体225的另一部分定向成南极面向基板支撑件115(基本上平行于纵轴235)。在一个示例中，多个磁体225围绕间隔垫110布置成圆形(在平面图中)。多个磁体225被分成第一部分或第一半圆和第二部分或第二半圆。第一半圆中的磁体225中的每个磁体225被定向成北极面向基板支撑件115(基本上平行于纵轴235)。第二半圆中的磁体225中的每个磁体225被定向成南极面向基板支撑件115(基本上平行于纵轴235)。在这样的示例中，多个磁体225可以在沉积期间旋转，或者多个磁体可以保持静止。
42.在可以与本文描述的其他实施例结合的一些实施例中，导线204包括导线204的芯材料中的气隙、芯材料的变化的横截面积、以及导线204的每一匝之间的变化的距离中的至
少一者。导线204的第一半部(例如涵盖约180度)的芯材料可比导线204的第二半部(例如涵盖约180度)具有更多的气隙。导线204的第一半部的芯材料可具有比导线204的第二半部的截面积更大的截面积。第一半部的导线204的每一匝之间的距离可以小于第二半部的导线204的每一匝之间的距离。
43.在可以与本文描述的其他实施例结合的其他实施例中，磁体组件220包括两条或更多条导电线204。导线204中的每条导线204设置在间隔垫110的部分的相应部分中。可电操作的电源206可连接到控制器194。控制器194可操作以循序打开或关闭电源206中的每个电源206，以及同时打开或关闭电源206中的每个电源206，以控制向导线204中的每个导线204的电力供应。同时关闭电源206中的每个电源206使得能够分流由电磁体产生的磁场。在一个示例中，第一导线在半圆中盘绕一次或多次并且被设置在间隔垫110的与处理空间160的第一半部相对应的第一半部中，以形成第一电磁体。第二导线在半圆中盘绕一次或多次并且被设置在间隔垫110的与处理空间160的第二半部相对应的第二半部中，以形成第二电磁体。第一和第二电磁体可以具有相反的极性。
44.在另一示例中，第一导线在具有90度或更小的角弧的半圆中盘绕一次或多次并且被设置在间隔垫110的与处理空间160的第一象限相对应的第一象限中，以形成第一电磁体。第二导线在具有90度或更小的角弧的半圆中盘绕一次或多次并且被设置在间隔垫110的与处理空间160的第二象限相对应的第二象限中，以形成第二电磁体。第三导线在具有90度或更小的角弧的半圆中盘绕一次或多次并且被设置在间隔垫110的与处理空间160的第三象限相对应的第三象限中，以形成第三电磁体。第四导线在具有90度或更小的角弧的半圆中盘绕一次或多次并且被设置在间隔垫110的与处理空间160的第四象限相对应的第四象限中，以形成第四电磁体。第一、第二、第三和第四电磁体可以具有交替的极性。
45.磁体组件220有助于处理空间160中的等离子体约束和/或调谐。在可与本文描述的其他实施例结合的一个实施例中，磁体组件220还在沉积工艺期间在处理空间160内形成共振腔245。共振腔245提供磁通量，所述磁通量将等离子体壳层垂直向下(z方向)朝向基板(在图2a和图2b中未示出)延伸。磁体225和导线204的芯材料中的一者的强度提供了对处理空间160中的等离子体的压缩，并且将等离子体的壳层径向向外延伸至间隔垫110。如前所述，将等离子体的壳层延伸到间隔垫110(例如延伸到间隔垫110的衬垫200)为rf能量从侧壁传播到接地提供了短而对称的路径。
46.磁体组件220在x/y平面中以及z方向上提供b场。磁体组件220还允许调谐处理空间160和/或共振腔245内的等离子体。可以监视等离子体中的涡流，以提供用于调整磁体225的位置和磁体225的旋转速度中的一者或两者的度量。附加地或替代地，可以执行先前沉积在基板上的膜的计量，并且将结果用于改变磁体225的位置和/或旋转速度。因此，共振腔245和磁体组件220在基板上提供更好的膜均匀性。在包括磁体225的实施例中，磁体225的相反极性使经由磁体225产生的b场偏斜。在包括电磁体的一些实施例中，对导线204的每一匝之间的空气间隙、截面积和距离中的至少一者的调节，使经由流过导线204的流动电流产生的b场偏斜。在包括具有相反或交替的极性的两个或更多个电磁体的一些实施例中，顺序地向每根导线204提供电力使经由流过导线204的流动电流产生的b场偏斜。b场的偏斜使等离子体壳层的峰移动。磁体的旋转和在围绕处理空间160的圆形路径中流过导线204的流动电流促进基板150更均匀地暴露于倾斜的等离子体壳层的离子和自由基。在可与本文描
述的其他实施例结合的一个实施例中，金属带(未示出)设置在衬垫200内。金属带可以进一步移动b场。
47.间隔垫110包括高度250，高度250提供比常规腔室大得多的处理空间160和/或共振腔245的容积。在一些实施例中，本文先前描述的高度250为约0.5英寸至约20英寸，诸如约0.5英寸至约3英寸，诸如约15英寸至约20英寸。由高度250提供的共振腔245的高度提供了许多益处。一个益处包括减小膜应力，这减小了在其中处理的基板中应力引起的翘曲。
48.图3a和图3b是处理腔室100的示意性截面图。在图3a和图3b中示出了包括基板支撑件115的阴极组件300。阴极组件300耦合至致动器305(类似于图1所示的致动器175)，致动器305在z方向上垂直移动阴极组件300。
49.图3a示出了相对于盖组件105处于最低位置(例如第一距离180a)的阴极组件300，并且图3b示出了相对于盖组件105处于最高位置(例如第二距离180b)的阴极组件300。调整用于沉积工艺的阴极组件300的位置的能力允许实现最佳的膜质量。
50.阴极组件300还包括设施接口310。设施接口310提供用于rf功率的连接以及其他电和流体连接。设施接口310经由设施电缆178耦合至基板支撑件115。其他连接包括电源315、冷却剂源320和气源325。
51.电源315用于为作为基板支撑件115一部分的静电吸盘330供电。电源315可以是dc电源。通过由为静电吸盘330放电(drain)的控制器(未示出)来促进解除吸附。另外，设施电缆178可选地通过匹配网络耦合至电源170，以促进处理腔室100内的操作。在一个示例中，设施电缆178在pecvd工艺期间促进传输rf功率。由于由间隔垫110产生相对较大的体积，以及在pecvd工艺期间处理腔室100工作的压力，因此使用(与常规pecvd工艺相比)较高的功率水平来建立和维持等离子体。例如，在pecvd工艺期间，设施电缆可在110安培下承载约4kw的功率至约9kw的功率。可构想到，当以调谐配置使用磁体225时，可将安培数减小到约78安培至约80安培的范围，而不会降低膜质量。
52.冷却剂源320包含冷却基板支撑件115的冷却剂。例如，来自冷却剂源320的冷却剂流到基板支撑件115以将静电吸盘330(和/或定位在其上的基板)的温度保持在约25摄氏度或更低。可以将静电吸盘330(和/或定位在其上的基板)保持在不高于约-40摄氏度的低温下。低温使离子能够以较少的自发沉积或蚀刻来轰击基板145和/或设置在基板145上的材料的面向上的表面，从而改善所沉积或蚀刻的膜的均匀性和特性。冷却剂包括流体，例如全氟聚醚氟化流体，以维持低温。
53.气源325向静电吸盘330下方的空间提供流体以便防止冷凝。流体可以是干净的干燥空气、氮气(n2)、氦气(he)或其他合适的气体。供给到静电吸盘下方的空间的流体减少了在静电(包括其下表面)上的冷凝。
54.如本文所述的对基板支撑件115、加热的间隔垫110(使用图2a和图2b所示的加热器元件205)和共振腔245的冷却中的一种或一些组合提供了许多益处。基板的低温增加了沉积速率并减少了基板翘曲。将间隔垫110和/或衬垫200的温度保持在约100摄氏度以下促进更高效的清洁和/或最小化颗粒在衬垫200上的粘附。为了促进对衬垫200的冷却，可在间隔垫110中形成一个或多个冷却通道。
55.在图3a和图3b中还示出了支撑结构335。虽然仅示出了一个真空通道340，但是支撑结构335具有在其中形成的三个真空通道340。真空通道340耦合至可变压力系统120。真
空通道340促进从处理空间160对称泵送。
56.阴极组件300耦合至基环340和可选的安装板345。紧固件355从基环340延伸以将基板支撑件115固定在其上。
57.图4a是基板支撑件115的一个实施例的示意性截面图。图4b是图4a所示的基板支撑件115的一部分的放大截面图。
58.如上所述，基板支撑件115包括静电吸盘330。静电吸盘330包括圆盘400。圆盘400包括嵌入其中的一个或多个电极405(在图4b中示出了第一电极405a和第二电极405b)。第一电极405a用作吸附电极，并且第二电极405b用作rf偏压电极。可以通过以约300khz至约60mhz的频率向第二电极405b提供rf功率来偏压基板支撑件115。提供给第二电极405b的频率可以是脉冲的。圆盘400由诸如陶瓷材料之类的介电材料形成，例如氮化铝(aln)。
59.圆盘由介电板410和底板415支撑。介电板410可以由电绝缘材料(诸如石英)或热塑性材料(诸如以商标名出售的高性能塑料)形成。底板415可以由诸如铝之类的金属材料制成。在操作期间，当圆盘400处于rf启动(rf hot)时，底板415耦合至接地或电浮接。至少圆盘400和介电板410被绝缘体环420围绕。绝缘体环420可以由诸如石英、硅或陶瓷材料之类的介电材料制成。底板415和绝缘体环420的一部分被铝制的接地环425包围。绝缘环420在操作期间防止或最小化圆盘400与底板415之间的电弧。设施电缆178的一端示出在圆盘400、介电板410和底板415中形成的开口中。圆盘400的电极以及从气源325(在图3a和图3b示出)到基板支撑件115的流体的电力由设施电缆178提供。
60.边缘环422邻近绝缘体环420的内周设置。边缘环422可包括介电材料，诸如石英、硅、交联的聚苯乙烯和二乙烯基苯(例如)、peek、al2o3、aln等。利用包括这种介电材料的边缘环422有助于调节等离子体耦合、调节等离子体特性，诸如基板支撑件上的电压(v
dc
)，而不必改变等离子体功率，从而改善在基板上沉积的硬模膜的特性。通过调节通过边缘环422的材料的到晶片或基板的rf耦合，可以使膜的模量与膜的应力解耦。
61.圆盘440、介电板410和底板415中的每一者都包括形成在其中或穿过其中的分别轴向对准的开口，以容纳设施电缆178。圆盘440包括成形为与设施电缆178接合的开口495。例如，开口495可以配置为用于容纳设施电缆178的母插座。介电板410包括与开口495轴向对准的开口496。开口496包括上部496a、中间部分496b与下部496c，上部496a具有的直径约等于开口495的直径，中间部分496b具有的直径大于上部的直径，下部496c具有的直径大于中间部分496b的直径。底板415包括开口497，开口497具有上部497a与下部497b，上部497a具有第一直径，下部497b具有小于第一直径的第二直径。开口496、496和497的多个直径促进将设施电缆178固定在其中。
62.圆盘400包括形成在其中的多个流体通道430。流体通道430中的每个流体通道430与入口通道432流体连通。入口通道432流体地耦合至入口导管434。入口导管434耦合至冷却剂源320。流体通道430和入口通道432中的每一者均由盖板436密封。盖板436可以由与圆盘400相同的材料或铝制成，并且可以焊接或以其他方式结合到圆盘400以密封流体通道430和入口导管434。尽管未示出，但是类似于入口导管434，出口导管设置在基板支撑件115中，使得冷却流体可以在其中再循环。
63.入口导管434的一部分由管状构件438形成。管状构件438由诸如陶瓷材料之类的介电材料形成。密封件440设置在管状构件438的与盖板436和底板415相邻的端部处。管状
构件438防止可能由流过其中的冷却流体引起的电弧放电。管状构件438还可以使介电板410与在其中流动的相对较冷的冷却流体热绝缘，以便防止介电板410破裂。
64.基板支撑件115还包括多个升降销442(在图4a中仅示出了一个)。升降销442中的每个升降销442可移动地设置在介电套管(bushing)444中。升降销442中的每个升降销442可以由诸如aln、蓝宝石、石英等的陶瓷材料形成。介电套管444设置在圆盘400、介电板410和底板415中的每一者中或穿过圆盘400、介电板410和底板415中的每一者设置。介电套管444由诸如聚四氟乙烯(ptfe)材料的聚合物材料制成。介电套管444包括沿其长度方向的开口446，升降销442在开口446中被引导。开口446的尺寸略大于升降销442的尺寸(直径)，使得在介电套管444中形成传导路径。例如，开口446耦合至可变压力系统120，使得真空传导被提供在处理空间160之间并且穿过介电套管444到达可变压力系统120。由开口446提供的传导路径防止升降销产生电弧。介电套管444包括多个台阶448，这些台阶是直径变化的部分。台阶448通过增加电力可行进的路径的长度以及通过沿此路径引入角匝(angular turn)来减少圆盘400与底板415之间的电弧。
65.基板支撑件115还包括多个紧固件装置450(仅示出一个)。利用紧固件装置450将圆盘400附接到介电板410。每个紧固件装置450包括紧固件452、金属垫圈454和紧固件盖456(在图4b中示出了垫圈454和紧固件盖456)。当紧固件452被拧紧时，将垫圈454推靠在形成在介电板410中的开口460的表面458上。垫圈454和紧固件452由诸如不锈钢之类的金属材料制成。垫圈454包括圆形的上拐角462。当紧固件452被拧紧时，圆形的上拐角462防止介电板410的材料破裂。
66.紧固件盖456用于填充介电板410中的开口460的其余部分。紧固件盖456包括袋464、袋464被尺寸设置成容纳紧固件452的头部。紧固件盖456由介电材料形成，所述介电材料诸如聚合物，例如聚醚醚酮(peek)。紧固件盖456的外表面包括台阶466。台阶466通过增加电力可行进的路径的长度来减少圆盘400与底板415之间的电弧。
67.基板支撑件115还在其各层之间包括多个间隙。在圆盘400与介电板410之间提供第一间隙470。在介电板410与底板415之间设置第二间隙472。第一间隙470和第二间隙472与在图3a和图3b中示出和描述的气源325流体连通。来自气源325的流体在第一间隙470和第二间隙472中流动以防止相邻层之间的冷凝。第一间隙470和第二间隙472中的流体被边缘环420密封在基板支撑件115的端部上。边缘环420被尺寸设置成提供流体从第一间隙470和第二间隙472的受控泄漏。
68.图5a-5d是支撑结构335和阴极组件300的一部分的各种视图。图5a是示出支撑结构335上方的基环340的透视图。图5b示出了与基环340和支撑结构335对接的升降销星形轮500。图5c是具有组装在其中的升降销星形轮500的阴极组件300的放大的局部截面图。图5d是具有组装在其中的升降销星形轮500的阴极组件300的另一个放大的局部截面图。
69.如图5a和图5b所示，升降销星形轮500包括环体505(在图5b中示出)，环体505具有耦合至环体505的销夹持装置510。每个销夹持装置510支撑升降销442(在图5b中示出)。升降销星形轮500还包括容纳升降轴520的波纹管515(两者都在图5b-5d中示出)。环体505包括圆形或大致圆形的外边缘560和内边缘561。内边缘561是圆形的，并且包括一个或多个凸瓣(示出了两个较小的凸瓣562和一个较大的凸瓣563，凸瓣563的尺寸大于较小的凸瓣562)。凸瓣562、563彼此间隔约相等的角距离(诸如约120度)，并且包括附接到其上的升降
销。此外。升降轴520在与相应的升降销442相对的一侧上耦合至主凸瓣563。在这样的示例中，升降轴520和相应的升降销在轴向上对准，但是也可以考虑其他构造。
70.环体505适于在真空通道525(在图5a、5c和5d中示出)中装配和垂直地(在z方向上)移动。环体505的垂直运动由致动器530(在图5c中示出)提供，以使耦合至销夹持装置510的升降销442升高和降低。真空通道525经由一个或多个真空导管535(在图5a和图5d中示出)与可变压力系统120流体连通。以此方式，经由介电套管444中的开口446在升降销442周围形成传导路径。
71.参照图5c，升降销442通过形成在基环340中的开口540，从销夹持装置510延伸到介电套管444。
72.每个销夹持装置510包括夹持器546、夹持器杆548和夹持器壳体550。夹持器壳体550耦合至第一紧固件552a，第一紧固件552a将夹持器壳体550耦合至支座554。第二紧固件552b将支座554耦合至环体505。紧固件板556将第二紧固件552b固定到环体505。紧固件板556和第二紧固件552b定位在形成在环体505的下表面中的凹部558中。
73.夹持器壳体550、第一紧固件552a、第二紧固件552b、紧固件板556和波纹管515由诸如不锈钢之类的金属材料制成。夹持器546、夹持器杆548、支座554和环体505可以由介电材料制成，所述介电材料诸如聚合物或陶瓷材料。在特定示例中，夹持器546和夹持器杆548可以由塑料材料制成，所述塑料材料诸如聚酰亚胺塑料材料。支座554可以由peek材料制成。环体505可以由氧化铝(al2o3)制成。在阴极组件300的操作期间，环体505和销夹持装置510之中或之上的任何金属材料都接地或电浮接。
74.图6a-6c是设施电缆178的各种截面图。设施电缆178包括第一端600和第二端605。第一端600与基板支撑件115对接，并且第二端605与设施界面310对接(在图3a和图3b中示出)。
75.设施电缆178是单片导体(即单个单元或整体式)。根据此实施例的设施电缆178是对常规电缆的改进。例如，设施电缆178包括弯曲部610(例如弯曲或弓形的部分)，其中常规导体将具有两个导体的l形或90度连接。弯曲部610消除了常规的90度连接处的电弧，并改善了沿导体的电流。与常规导体相比，单件设计还提供了更稳健的绝缘，同时还具有更小的外径。在一些示例中，设施电缆178以弯曲形状制造，与形成线性设施电缆178然后弯曲相比，所述弯曲形状使设施电缆178的复合层之间的接触最大化。以预弯曲的形状制造设施电缆178避免了在弯曲直线成型的电缆时可能在弯曲部周围发生的材料起皱。这种起皱可能不利地增加电阻或引起电弧。如上所述，设施电缆178基于致动器175(如图1所示)的致动而屈曲，这提供了基板支撑件115的垂直运动。
76.图6b是设施电缆178的第一端600的截面图。第一端600包括从介电护套625延伸的连接器620。图6b是设施电缆178的第二端605的截面图。第二端605还包括从介电护套625延伸的连接器630。
77.连接器620和连接器630包括位于介电护套625内中心处的第一导体635。介电护套625不延伸至设施电缆178的端部620的末端，以允许与基板支撑件115耦合。连接器620和连接器630还包括基本上围绕第一导体635的第二导体640。
78.参考连接器620，第一导体635连接到插座645，插座645通过导电壳体650耦合至第一导体635。插座645和导电壳体650包括螺纹连接655。参照连接器630，第一导体635耦合至
凸形插入件660。
79.第一导体635和第二导体640被介电材料665和间隔或间隙670中的一者或两者电隔离。介电材料665可以是聚合材料，诸如peek、ptfe或其他聚合和/或电绝缘材料。第一导体635、第二导体640、插座645、导电壳体650和凸形插入件660均由诸如铜之类的导电金属制成。在弯曲部610处，第二导体640的变薄和介电材料665的塌陷(即设施电缆178的变形)可引起介电材料665与第二导体640的分离。所述分离可导致在弯曲部610处产生电弧。对弯曲部610处的预弯曲的设施电缆178的诸如应力消除和/或退火之类的预处理消除了由于潜在的第二导体640的变薄和电介质材料665的塌陷而导致的设施电缆178的可能的变形。
80.如本文中所描述的设施电缆178的构造提供了第二导体640的暴露的接触表面675，接触表面675包括比常规导体的长度更大的长度680。另外，本文所述的设施电缆178的构造为凸形插入件660提供了肩部区域或挡块685。
81.图7是盖组件105的另一实施例的示意性剖视图。根据此实施例的盖组件105包括形成在热交换器130的一部分中的圆顶结构700。圆顶结构700通过凸缘705耦合至远程等离子体源150，凸缘705具有轴向地穿过其形成的开口706以促进等离子体流过凸缘705。圆顶结构700还耦合至气体分配组件710。
82.气体分配组件710包括第一处理气体源140和净化气体源715。第一处理气体源140和净化气体源715两者都通过阀门(未示出)耦合至气体分配组件710。气体分配组件710还包括挡板720。挡板720用于散布来自远程等离子体源150的激发的清洁气体。挡板720通过一个或多个托架708耦合至气体分配组件710的内表面707。在轮辐和轮毂配置中，托架708以相等的角距离间隔开(诸如三个托架以120度间隔开)。挡板720还包括中央开口725。中央开口725可以用于从相应的源输送处理气体和净化气体中的一者或两者。
83.热交换器130包括入口730和出口735。热交换流体从入口730流过形成在圆顶结构700中的通道740，并流出出口735。
84.虽然前述内容针对本公开内容的实施例，但可在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设计其他和进一步的实施例，并且本公开内容的范围由所附权利要求书确定。