本發(fā)明的實(shí)施方式涉及用于在半導(dǎo)體器件制造中使用的設(shè)備的腔室元件。
背景技術(shù):
可靠地制造亞半微米(sub-halfmicron)及更小特征是半導(dǎo)體器件的下一代超大規(guī)模集成電路(verylargescaleintegration,vlsi)及特大規(guī)模集成電路(ultralarge-scaleintegration,ulsi)的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)之一。然而,隨著電路技術(shù)的限制被推進(jìn),縮小的vlsi及ulsi互連技術(shù)尺寸已在處理性能上產(chǎn)生了額外的需求。可靠地在基板上形成柵極結(jié)構(gòu)對(duì)于vlsi及ulsi的成功及持續(xù)努力以增加單個(gè)基板及晶片(die)的電路密度及品質(zhì)而言是重要的。
隨著集成電路元件的尺寸減少(例如減少到深度亞微米尺寸),用以制造如此元件的材料必須被小心地選擇以獲得令人滿意的電性性能水準(zhǔn)。例如,當(dāng)相鄰金屬互連之間的距離及/或隔離互連的介電塊絕緣材料的厚度具有亞微米尺寸時(shí),發(fā)生在金屬互連之間的電容耦合的電位是高的。相鄰金屬互連之間的電容耦合可能造成串?dāng)_(crosstalk)及/或電阻電容(rc)延遲,這降低了集成電路的整體性能并可能使所述電路不可操作。
制造亞半微米及更小的特征依賴各種處理設(shè)備,例如物理氣相沉積腔室(pvd)等等。沉積腔室使用rf線圈以維持處理腔室中的等離子體。在pvd腔室中所使用的現(xiàn)有腔室元件可具有高溫差,這在pvd腔室的操作期間對(duì)于附著于元件的材料造成了高膜應(yīng)力。更高的膜應(yīng)力可能在膜已到達(dá)臨界厚度之后在pvd腔室的操作期間造成經(jīng)沉積材料的剝脫。沉積材料的剝脫造成pvd腔室的內(nèi)部污染(也就是微粒)的增加,這造成了基板缺陷及低產(chǎn)量。因此,高污染風(fēng)險(xiǎn)不期望地需要更頻繁地清潔及維護(hù)pvd腔室。
因此,存在著幫助防止處理腔室污染的改良的腔室元件的需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
公開內(nèi)容是作為腔室元件上的紋理表面的一部分而形成的改造特征的實(shí)施方式。
在一個(gè)實(shí)施方式中,一種用于處理腔室的腔室元件具有主體。所述主體具有單一整體(monolithic)結(jié)構(gòu)。所述主體具有紋理表面。所述紋理表面具有多個(gè)獨(dú)立的改造特征,其中所述改造特征包括宏觀特征。所述改造特征經(jīng)構(gòu)造以降低膜應(yīng)力并調(diào)整所述腔室元件的熱傳導(dǎo)性。
在另一個(gè)實(shí)施方式中,一種用于處理腔室的腔室元件包括:元件部分主體,具有單一整體結(jié)構(gòu)。所述元件部分主體具有紋理表面。所述紋理表面包括:多個(gè)獨(dú)立的改造宏觀特征,與所述元件部分主體一體形成。所述改造宏觀特征包括從所述紋理表面延伸的宏觀特征主體。
在又一實(shí)施方式中,一種用于處理腔室的線圈間隔件的杯件包括:主體,具有單一整體結(jié)構(gòu)。所述主體包括:外表面;頂部;底部;開口,所述開口設(shè)置于所述頂部中且朝所述底部延伸;內(nèi)表面,所述內(nèi)表面設(shè)置于所述開口附近;上蓋體,所述上蓋體位于所述頂部附近,且設(shè)置于所述外表面及所述內(nèi)表面之間;及形成于所述外表面上的多個(gè)宏觀層面表面特征。
在又一實(shí)施方式中,一種用于處理腔室的線圈間隔件的杯件包括:主體,具有由附加式(additive)制造技術(shù)所形成的單一整體結(jié)構(gòu)。所述附加式制造技術(shù)可為選擇性激光燒結(jié)、粘合劑噴射、材料噴射、粉末床熔融、片積層、直接能量沉積或任何其他附加式制造工藝。所述主體包括:外表面;頂部;底部;開口,所述開口設(shè)置于所述頂部中且朝所述底部延伸;內(nèi)表面,所述內(nèi)表面設(shè)置于所述開口附近;上蓋體,所述上蓋體位于所述頂部附近,并設(shè)置于所述外表面及所述內(nèi)表面之間;及多個(gè)宏觀層面表面特征,形成于所述內(nèi)表面及所述外表面中的至少一者上。所述表面特征包括改造表面結(jié)構(gòu)的重復(fù)性預(yù)定圖案。
附圖說明
可通過參照實(shí)施方式(這些實(shí)施方式中的一些繪示于所附附圖中)來獲得以上簡要概述的本發(fā)明的更具體的描述,以便可以更詳細(xì)的方式了解本發(fā)明的上述特征。然而,應(yīng)注意的是,所附附圖僅繪示本發(fā)明的典型實(shí)施方式且因此并不視為對(duì)本此發(fā)明的范圍的限制,因?yàn)楸景l(fā)明可容許其他等效實(shí)施方式。
圖1a為處理腔室元件的紋理表面的部分平面圖;
圖1b為處理腔室元件的紋理表面的替代性圖案的部分平面圖;
圖2為處理腔室元件的紋理曲面的部分等角視圖;
圖3為沿區(qū)段線8--3截取的圖6的處理腔室元件的紋理表面特征的部分橫截面圖;
圖4a-4f為處理腔室元件的紋理表面的示例特征的部分平面圖;
圖5為處理腔室元件的紋理表面的額外示例特征的部分平面圖;
圖6描繪具有適于紋理表面的元件的處理腔室的一個(gè)實(shí)施方式的示例橫截面圖;
圖7描繪具有線圈間隔件用于圖11中所示的處理腔室的工藝套件;
圖8描繪圖7中所示的線圈間隔件的橫截面圖;
圖9描繪依據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的杯件的橫截面圖;
圖10描繪依據(jù)另一實(shí)施方式的杯件的橫截面圖;
圖11描繪依據(jù)又一實(shí)施方式的杯件的橫截面圖;
為了促進(jìn)理解,已盡可能使用相同參考標(biāo)號(hào)以指定普遍用于這些附圖的相同構(gòu)件??深A(yù)期的是,可有益地將一個(gè)實(shí)施方式的構(gòu)件及特征并入其他實(shí)施方式而無需贅述。
然而,應(yīng)注意的是,所附附圖僅繪示本發(fā)明的示例性實(shí)施方式且因此并不視為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制,因?yàn)樗霭l(fā)明可容許其他等效實(shí)施方式。
具體實(shí)施方式
3d打印是通過鋪設(shè)連續(xù)的薄材料層來制造三維元件的技術(shù)。3d打印也用于半導(dǎo)體工業(yè)中以制造半導(dǎo)體處理腔室元件(包括線圈杯件),所述半導(dǎo)體處理腔室元件用于等離子體沉積腔室中而可提供腔室元件表面上的沉積材料的改良附著。在3d打印工藝中,前體的薄層(例如粉末或其他原料材料)被逐步沉積及熔融以形成腔室的完整3維元件。此附加式制造技術(shù)允許腔室元件的表面被改造以提供改良的薄膜附著,這抑制了腔室元件的膜剝脫,此處這些剝脫變成工藝污染物。此附加式制造技術(shù)可附加性地或替代性地允許腔室元件表面被改造以跨越元件表面在處理期間最小化熱溫度改變,這反過來對(duì)于附著于腔室元件表面的材料造成了更低的膜應(yīng)力。在某些實(shí)施方式中,單一步驟的生產(chǎn)可產(chǎn)生可從一個(gè)或多個(gè)材料層形成的單塊元件。材料層可經(jīng)最佳化以提供局部強(qiáng)度、成本節(jié)省、熱傳導(dǎo)、光反射性或其他有益的屬性。雖然3d打印被描述為有益地允許腔室元件的幾何形成,應(yīng)考慮的是,具有類似幾何形狀的腔室元件可利用其他制造技術(shù)來制造。
如上所介紹的,某些3d打印腔室元件可經(jīng)設(shè)計(jì)以在處理腔室操作期間跨越元件促進(jìn)膜附著并具有更低的溫差。例如,具有更低溫差的用于pvd腔室中的線圈杯件將反過來幫助降低材料的膜應(yīng)力,所述材料可在pvd腔室中執(zhí)行的基板沉積操作期間無意地沉積在線圈杯件上。降低的膜應(yīng)力增加了pvd膜對(duì)于杯件的附著性。對(duì)于杯件所增加的膜附著性耐剝脫,并因此降低了pvd腔室中的污染。因?yàn)槲廴镜臐撛谛员唤档土耍鍧嵓熬S護(hù)pvd腔室的頻率(也稱為清潔之間的平均時(shí)間(meantimebetweencleaning,mtbc))可被有益地延長。腔室元件表面可具有促進(jìn)對(duì)于杯件的膜附著性的特征。附著特征可包括表面紋理(例如滾花表面)、增加的粗糙度、微坑(dimple)、溝槽、突起或其他附著強(qiáng)化表面特征。
本發(fā)明的實(shí)施方式可包括以下內(nèi)容中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)容。腔室元件具有外表面,所述外表面形成有改造(engineered)的表面特征,這些改造的表面特征改良了了來自處理腔室的沉積材料的附著,并因此隨時(shí)間降低了沉積材料剝離的傾向。改造的表面特征大致為凹陷的、凸出的或混合的表面結(jié)構(gòu)的重復(fù)性圖案,這些重復(fù)性圖案中斷宏觀層面(macro-level)的表面輪廓,所述表面輪廓定義了特征形狀。此外,宏觀層面表面輪廓可具有設(shè)置于所述宏觀層面表面輪廓上的類似的(盡管在尺寸上是小的)微觀表面特征。腔室元件可形成自多個(gè)層,其中所述多個(gè)層中的各層的厚度可小于66的厚(微米)。當(dāng)需要時(shí),形成特征的凹陷及突起可以可選地形成于腔室元件的內(nèi)在部分中。
在腔室元件是使用3d打印來制造的實(shí)施方式中,腔室元件打印材料可使用固化處理來固化。腔室元件可由材料前體形成,所述材料前體包括對(duì)高溫表現(xiàn)出抗性的屬性。研磨料或其他微??晒?yīng)至用以制造腔室元件的前體材料中,這強(qiáng)化了腔室元件的表面的變形加工。此外,多個(gè)打印前體材料可用于形成腔室元件的不同部分。腔室元件前體材料可替代性地為熔化的材料,所述熔化的材料通過冷卻來固化。替代性地,腔室元件可使用與之分離的制造技術(shù)來形成,且表面的變形加工可使用后續(xù)的附加式制造技術(shù)來形成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可包括以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。腔室元件可被制造在非常嚴(yán)格的容差(即良好的厚度均勻性及控制)內(nèi)。溝槽及其他幾何特征可形成在腔室元件的使用傳統(tǒng)制造方法無法到達(dá)的部分中。附加式制造允許了使用傳統(tǒng)制造方法難以復(fù)制或不可能復(fù)制的復(fù)雜形狀及幾何結(jié)構(gòu)。此外,3d打印腔室元件相較于類似成形的傳統(tǒng)腔室元件可被更快地且更便宜地制造。
圖1a是處理腔室元件100的紋理表面102的部分平面圖。腔室元件100可具有單一整體結(jié)構(gòu)的元件部分主體140。元件部分主體140具有紋理表面102。替代性地,可使腔室元件100在二次操作中增加紋理表面102。紋理表面102可至少在元件部分主體140的外表面上,所述外表面暴露于處理腔室的處理環(huán)境,并且紋理表面102因此經(jīng)受在紋理表面102上的沉積。紋理表面102可為大尺度(宏觀)的紋理,其包括改造特征104的重復(fù)預(yù)定義圖案。用語“改造特征”指的是,利用附加式制造處理(例如3d打印或其他精密制造技術(shù))形成的定義腔室元件表面的特征的一般形狀及布置,所述附加式制造處理在腔室元件的表面上產(chǎn)生預(yù)定義的幾何形狀,從而形成高容差結(jié)構(gòu)的預(yù)定義圖案。改造特征104可在3d打印腔室元件100的下層主體140的同時(shí)具有形成的孔的形狀及布置。改造特征104可具有僅可通過附加式制造來實(shí)現(xiàn)的形狀或配置。改造特征104可至少部分地凹陷于紋理表面102之下或紋理表面102之上。改造特征104也可實(shí)質(zhì)上與腔室元件100的紋理表面102共面。改造特征104可以是連貫相連的,或可以是離散的形式。改造特征104經(jīng)構(gòu)造以降低膜應(yīng)力及/或調(diào)整下層腔室元件100的熱傳導(dǎo)性。改造特征104可具有不同于相鄰特征104的形狀及形式。改造特征104可額外包括形成于改造特征104上的微觀特征。形成于改造特征104上的微觀特征可被類似地建構(gòu)為更大的特征(即通過附加式制造技術(shù)來進(jìn)行)??蛇x地,微觀特征可使用傳統(tǒng)糙化(例如非改造)技術(shù)(例如噴珠(beadblasting)等等)來形成。替代性地,每個(gè)改造特征的形狀對(duì)于該改造特征的位置及功能是唯一的,且可不同于相鄰的特征。
作為紋理表面102的一部分而形成的改造特征104可以重復(fù)性圖案或以隨機(jī)方式布置。例如,除其他圖案外,改造特征可以小環(huán)、鏈甲(chainmail)、鱗片(scale)、波紋、蛋盒(egg-carton)狀紋理、滾花鉆石形狀、緊密堆積(close-packed)形狀、微坑(dimple)、樹叢(grove)、突起及正弦波狀輪廓的重復(fù)性圖案來布置。在一個(gè)實(shí)施方式中,改造特征104經(jīng)布置,以避免產(chǎn)生在改造特征104之間延伸的不間斷的平面表面,例如通過以防止跨越紋理表面102在改造特征104之間形成視線表面(lineofsightsurface)的圖案或其他布置來布置改造特征104來避免。以跨越紋理表面102在改造特征104之間沒有定義視線表面的圖案150來布置的改造特征104的示例描繪于圖1b中。改造特征104可包括多個(gè)尺寸及形狀。例如,改造特征104的圖案可具有較大特征120及較小特征130兩者。在其他實(shí)施方式中,可能額外地存在特征104,所述特征104可大于或小于較大特征120或較小特征130。在又一個(gè)實(shí)施方式中,特征104可被類似地調(diào)整尺寸并布置成一定圖案(例如圖1a中所示的圖案110)。圖案110可經(jīng)布置,使得不存在定義于改造特征104之間的視線表面。有益地,具有紋理表面102且所述紋理表面102不具有定義于形成紋理表面102的改造特征104間的視線表面的處理腔室元件100消除了長的不間斷的線性表面,所述長的不間斷的線性表面易于剝離沉積材料及/或容易脫落的微粒。因此,具有紋理表面102且所述紋理表面102不具有定義于改造特征104間的視線表面的處理腔室元件100在降低沉積膜剝脫風(fēng)險(xiǎn)的情況下允許清潔之間較長的服務(wù)間隔,從而改良了生產(chǎn)產(chǎn)量、降低了維護(hù)需求及更有利地操作在處理腔室中采用了紋理處理腔室元件100的處理腔室。
可以將宏觀尺度的改造特征104應(yīng)用于處理腔室元件100的容易性允許了紋理表面102形成在對(duì)于傳統(tǒng)紋理技術(shù)來說會(huì)是不可能的表面上或傳統(tǒng)紋理技術(shù)可能潛在損害腔室元件的表面上。用于制造改造特征104的附加式制造技術(shù)在工具無法到達(dá)的位置中允許形成具有底切(undercut)、交叉孔、微坑及其他表面外形的改造特征104,并因此產(chǎn)生先前無法形成的結(jié)構(gòu)幾何形狀。并且,改造特征104及紋理表面102可形成在以不銹鋼、鋁、陶瓷或其他材料制造的處理腔室元件100上。
如以上所討論,改造特征104可具有任何數(shù)量的幾何形狀,且這些形狀不必是跨越紋理表面102均勻的。雖然改造特征104在平面圖中表示為圓形,改造特征104可具有復(fù)雜的形狀,例如多邊形或不規(guī)則形狀等等。此外,跨越紋理表面102的改造特征104分布之間的間隔在形狀及尺寸上可為均勻的或不規(guī)則的。
簡要參照?qǐng)D2,改造特征104可在不扭曲改造特征104的情況下形成于曲面上。圖2繪示了腔室元件200的紋理曲面的部分平面圖。腔室元件200可為彎曲的、圓柱形的、具有弧的、斜的或其他圓角的表面。例如,腔室元件200可為罩、襯墊基座或其他腔室元件,并可具有內(nèi)表面210及/或外表面220。內(nèi)表面210及外表面220可被改造特征104紋理化,以降低膜應(yīng)力及促進(jìn)沉積材料的附著。通過附加式制造技術(shù)形成改造特征104允許在腔室元件200的內(nèi)表面210或外表面220上的曲線202處或曲線202附近的改造特征104在層的厚度上具有一致性。此外,改造特征104的形狀及尺寸可不被曲線202扭曲,特別是例如當(dāng)曲線202形成于內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)角上時(shí)。因此,改造特征104可提供均勻的錨點(diǎn)以供沉積材料粘附。
改造特征104的示例實(shí)施方式將參照?qǐng)D3、圖4a-4f及圖5a-5b來進(jìn)一步描述。圖3是通過圖1的區(qū)段線3-3所截取的圖1的處理腔室元件的紋理表面的改造特征的部分橫截面圖。圖4a-4f是處理腔室元件的紋理表面102的示例改造特征104的部分平面圖。圖5是處理腔室元件的紋理表面的額外示例改造特征的部分平面圖。應(yīng)理解的是,繪示于圖4a-4f及圖5a-5b中的改造特征104僅是代表性的,且改造特征104可具有適于促進(jìn)所需性質(zhì)(例如膜附著及/或熱傳導(dǎo)性)的材料、形狀及尺寸等屬性。
圖3圖示兩個(gè)相鄰的特征104,標(biāo)識(shí)為宏觀層面改造特征310及第二宏觀層面改造特征320。兩個(gè)宏觀層面的改造特征310、320只是設(shè)置于腔室元件100上的多個(gè)改造特征104中的兩個(gè)改造特征104。兩個(gè)宏觀層面的改造特征310、320可具有結(jié)構(gòu)性差異,例如圖示于圖4a-4f及圖5a-5b的示例中的那些差異。宏觀層面的改造特征310可實(shí)質(zhì)類似于第二宏觀層面改造特征320。替代性地,兩個(gè)宏觀層面特征310、320可為不同的。例如,宏觀層面的改造特征310可類似于圖4a中的改造特征410,同時(shí)第二宏觀層面改造特征可類似于圖4d中所示的改造特征430。
作為腔室元件100的一部分而形成的改造特征104可具有凹陷、突起或混合凹陷及突起的重復(fù)性預(yù)定圖案,所述圖案產(chǎn)生中斷宏觀層面表面輪廓的改造表面結(jié)構(gòu)(與通過表面噴砂技術(shù)所產(chǎn)生的微觀層面粗糙度的隨機(jī)的峰及谷相反),以促進(jìn)沉積材料的膜附著。
第二宏觀層面改造特征320圖示為具有可選的外層324??蛇x外層324也可存在或可不存在于所有改造特征104上,且此處為了易于討論,僅圖示在第二宏觀層面特征320上??蛇x外層324從基材322到外表面332可額外具有層。例如,基材322可為考慮成本、熱傳輸或其他期望屬性而選擇的合適材料??蛇x外層324可具有一層或多層堆疊以形成可選外層324。層的堆疊可經(jīng)布置以從基材322的屬性到外表面332促進(jìn)附著及改變。例如,基材322可為不銹鋼材料,且外表面332可由陶瓷材料形成,其中外層324摻合了兩個(gè)材料之間的過渡物。
跨越腔室元件的離散區(qū)域的改造特征104的布置可在腔室元件的局部屬性上提供變化。例如,圖4a-4f及圖5a-5b中所示的各種改造特征104可用于在處理腔室的處理環(huán)境的各種區(qū)域中調(diào)整熱傳導(dǎo)性、膜應(yīng)力及其他屬性,以促進(jìn)均勻性及降低環(huán)境污染。在某些實(shí)施方式中,改造特征104也可跨越腔室元件100的表面隨機(jī)地布置。改造特征104可提供宏觀紋理區(qū)域,所述宏觀紋理區(qū)域促進(jìn)期望屬性(例如沉積材料的附著)。例如,改造特征104可具有宏觀層面特征310。
在某些實(shí)施方式中,微觀層面特征304可形成于宏觀層面特征310的外表面332上。在某些實(shí)施方式中,微觀層面特征304可位于宏觀層面特征310、320之間的表面302上。在其他實(shí)施方式中,改造宏觀層面特征310上可不形成有額外的改造特征。微觀層面特征304可實(shí)質(zhì)類似于宏觀層面特征310。替代性地,微觀層面特征304可在形狀上不同于最近的宏觀層面特征104。例如,微觀層面特征304可為改造特征,且具有如圖4a-4f及圖5a-5b的示例中所示的那些結(jié)構(gòu)。微觀層面特征304可作為改造特征104的一部分而被形成。微觀層面特征304可呈一定圖案而完全跨越外表面332形成或僅部分地形成于外表面332上。例如,微觀層面特征304可存在于改造特征104的頂面312上而不是側(cè)面311上。在其他實(shí)施方式中,微觀特征可以不是改造特征,且使用傳統(tǒng)粗糙化技術(shù)(例如噴珠技術(shù)等等)來形成。
更小的子特征314可以可選地形成于微觀特征304中的一個(gè)或多個(gè)微觀特征上。在某些實(shí)施方式中,子特征314直接形成于微觀特征304或形成在相鄰微觀特征304之間的表面上。子特征314可實(shí)質(zhì)類似于宏觀特征104或微觀特征304。替代性地,子特征314可在形狀或尺寸上不同于最近的宏觀特征104或微觀特征304。在一個(gè)實(shí)施方式中,子特征314可具有如圖4a-4f及圖5a-5b的示例中所示的那些結(jié)構(gòu)。子特征314可為改造特征,或可選地,子特征314可使用傳統(tǒng)粗糙化技術(shù)(例如噴珠技術(shù)等等)來形成。此外,可考慮到,甚至更小的額外特征也可形成于子特征314上。
改造特征104(例如可選地具有額外微觀特征204及/或子特征314的宏觀特征310)可經(jīng)構(gòu)造以增加腔室元件100、200的表面區(qū)域。增加的表面區(qū)域在處理期間幫助增加膜附著。因此,改造特征104促進(jìn)附著且減輕了附著材料的剝脫及處理腔室的可能污染。改造特征104也可經(jīng)構(gòu)造以改變腔室元件100、200的熱傳導(dǎo)性。
圖4a-4f及圖5a-5b繪示適用于宏觀特征、微觀特征及更小特征310、304、314的示例改造特征104。在一個(gè)實(shí)施方式中,改造特征410(如圖4a中所示)可具有改造特征410的外緣411上的底切(undercut)412。底切412有益地提供用于促進(jìn)強(qiáng)力膜附著的安全錨點(diǎn)。底切412可有益地經(jīng)調(diào)整,以提供用于在隔絕某些腔室元件的同時(shí)跨越其他腔室元件使溫度變化最小化的熱傳導(dǎo)。例如,底切412可被制作得更大或更小,以調(diào)整膜及腔室元件之間的熱傳輸。簡要參照?qǐng)D5a及5b,相較于圖5b,在圖5a中改造特征410具有更大的底切412。圖5a中的更大的底切412造成了具有更小直徑530的桿536,所述桿536將上部538附接至紋理表面102。桿536的更小直徑530限制了從上部538到紋理表面102的熱傳輸,且如此,桿536充當(dāng)熱壅塞(thermalchoke),所述熱壅塞限制改造特征410及元件部分主體140之間的熱傳輸。同樣地,圖5b中的更小的底切412造成了具有更大直徑520的桿526,所述桿526將上部528附接至紋理表面102。桿526的更大直徑520促進(jìn)從上部538到紋理表面102的熱傳輸。有益地,熱傳輸可通過調(diào)整用于改造特征410的底切412的尺寸而被調(diào)整。
在另一實(shí)施方式中,改造特征104可包括改造特征420,所述改造特征420具有設(shè)置于改造特征420的內(nèi)部表面上的底切422,如圖4b所示。底切422可具有開口423,所述開口423比內(nèi)部壁425更窄。有益地,底切422可為沉積膜提供在處理腔室元件時(shí)不易損壞的安全錨點(diǎn)。在另一實(shí)施方式中,改造特征104可從圓形至三角形、正方形或多邊形變化所述改造特征104的形狀。所述改造特征104可形成三維(3d)微坑或突起結(jié)構(gòu),且也可沿著周邊具有溝槽。
在又一實(shí)施方式中,改造特征104可包括具有內(nèi)部空隙432的改造特征430,例如圖4c所示。內(nèi)部空隙432可具有上表面433,所述上表面433完全包住(encase)內(nèi)部空隙432,以最小化熱傳導(dǎo)并同時(shí)額外地最小化膜附著。在某些實(shí)施方式中,上表面433提供小的通氣孔(未圖示)以使內(nèi)部空隙432通氣。替代性地,上表面433可部分地覆蓋或橋接內(nèi)部空隙432。在其他實(shí)施方式中,上表面433跨越(span)空隙432且提供二個(gè)或更多個(gè)開口。有益地,熱傳導(dǎo)可被調(diào)整,同時(shí)改造特征430的內(nèi)部空隙432為強(qiáng)力膜附著提供錨。內(nèi)部空隙432可以可選地由具有不同于上表面433的材料的熱延展系數(shù)的材料來填充。
在又一實(shí)施方式中,改造特征104可包括具有孔442的改造特征440,如圖4d所示。改造特征440可具有圓的、矩形的或任何合適的橫截面,以用于調(diào)整材料的質(zhì)量,以用于將熱向下傳導(dǎo)至紋理表面102???42可為通孔或盲孔。孔442可以與紋理表面102平行的方向或以另一角度而被定向。有益地,孔442可降低改造特征440的熱質(zhì)量,同時(shí)為沉積膜提供多個(gè)錨點(diǎn)以促進(jìn)膜的強(qiáng)力附著???42可替代性地以微坑、溝槽或槽等形狀的形式而被形成在改造特征440中。
在又一實(shí)施方式中,改造特征104可包括附接至紋理表面102的扭轉(zhuǎn)或螺旋特征450,如圖4e所示。螺旋特征450可與孔(例如圖4d中所示的孔442)一起形成,或不具有孔。螺旋特征450具有表面451,表面451面向紋理表面102同時(shí)被螺旋特征450覆蓋。如此,表面451可在暴露表面452上促進(jìn)膜附著。有益地,螺旋特征450可提供大的熱質(zhì)量,同時(shí)仍為沉積膜提供錨點(diǎn)以促進(jìn)膜的強(qiáng)力附著。
在又一實(shí)施方式中,改造特征104可包括鉤特征460,如圖4f所示。鉤特征460可為圓的、矩形的或任何合適的橫截面,以調(diào)整經(jīng)構(gòu)造以向紋理表面102傳導(dǎo)熱的材料質(zhì)量。鉤特征460可與孔(例如圖4d中所示的孔442)一起形成,或不具有孔。鉤特征460具有表面462,表面462面向紋理表面102同時(shí)被鉤特征460的主體462覆蓋。如此,表面462可促進(jìn)膜附著。有益地,鉤特征460可提供能夠調(diào)整的熱質(zhì)量,同時(shí)為沉積膜提供錨點(diǎn)以促進(jìn)膜的強(qiáng)力附著。
應(yīng)理解的是,關(guān)于圖4a-4f及5a-5b用于改造特征104所述的形狀僅為示例性形狀的樣本,且改造特征104的其他形狀及形狀組合是被考慮的。例如,圖4a的改造特征410可具有帶有第二底切或堆疊肋式效果(stackedribbedeffect)的外緣411,進(jìn)一步增加表面區(qū)域以促進(jìn)附著。
現(xiàn)參照?qǐng)D6,圖6繪示了示例性物理氣相沉積(pvd)處理腔室600,所述處理腔室600具有適合于紋理表面102的元件且具有改造表面改造特征104。適合的pvd腔室的示例包括sipencore改造特征處理腔室(可從加州圣克拉拉的應(yīng)用材料公司購得)??紤]的是,從其他制造商取得的處理腔室也可適于執(zhí)行本文所述的實(shí)施方式。在一個(gè)實(shí)施方式中,處理腔室600能夠在基板618上進(jìn)行沉積,例如沉積鈦、氧化鋁、鋁、氮化鋁、銅、鉭、氮化鉭、氮化鈦、鎢或氮化鎢。
依據(jù)一個(gè)實(shí)施方式,處理腔室600具有感應(yīng)線圈642。處理腔室600具有主體605,所述主體605包括側(cè)壁602、底部603及蓋體604,以封閉內(nèi)部容積606。基板支架(例如基座608)設(shè)置于處理腔室600的內(nèi)部容積606中?;鍌鬏斀涌?09形成于側(cè)壁602中,用于將基板傳輸進(jìn)入及離開內(nèi)部容積606。
氣體源610耦合至處理腔室600,以將處理氣體供應(yīng)至內(nèi)部容積606。在一個(gè)實(shí)施方式中,若必要,處理氣體可包括惰性氣體、非反應(yīng)性氣體及反應(yīng)性氣體??捎蓺怏w源610所提供的處理氣體的示例包括(但不限于)氬氣(ar)、氦(he)、氖氣(ne)、氮?dú)?n2)、氧氣(o2)及h2o等等。
抽吸裝置612耦合至處理腔室600而與內(nèi)部容積606連通,以控制內(nèi)部容積606的壓力。在一個(gè)實(shí)施方式中,處理腔室600的壓力可維持在約1托耳(torr)或低于1托耳。在另一個(gè)實(shí)施方式中,處理腔室600內(nèi)的壓力可維持在約500毫托耳(millitorr)或低于500毫托耳。在又一個(gè)實(shí)施方式中,處理腔室600內(nèi)的壓力可維持在約1毫托耳和約300毫托耳。
蓋體604可支撐濺射源,例如靶材614。靶材614一般提供將沉積于基板618中的材料源。靶材614可由包含以下物質(zhì)的材料而被制造:鈦(ti)金屬、鉭金屬(ta)、鎢(w)金屬、鈷(co)、鎳(ni)、銅(cu)、鋁(al)、上述物質(zhì)的合金、上述物質(zhì)的組合等等。在本文描繪的示例性實(shí)施方式中,靶材614可由鈦(ti)金屬、鉭金屬(ta)或鋁(al)所制造。
靶材614可耦合至dc電源組件616。磁控管619可耦合至靶材614的附近。磁控管619組件的示例包括電磁線性磁控管、蛇紋(serpentine)磁控管、螺旋磁控管、雙指(double-digitated)磁控管、矩形化螺旋磁控管等等。替代性地,強(qiáng)力磁體可放置在靶材614的附近。磁體可為稀土磁體,例如用于產(chǎn)生強(qiáng)力磁場的釹或其他合適的材料。磁控管619可約束等離子體以及沿靶材614分布等離子體濃度。
控制器698耦合至處理腔室600??刂破?98包括中央處理單元(cpu)660、存儲(chǔ)器658及支援電路662??刂破?98用于控制工藝序列、調(diào)節(jié)從氣體源610進(jìn)入處理腔室600的氣流及控制靶材614的離子轟擊。cpu660可為用于工業(yè)設(shè)定中的任何形式的一般用途計(jì)算機(jī)處理器。軟件程序可儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器658中,例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、軟盤或硬盤驅(qū)動(dòng)器,或其他形式的數(shù)字存儲(chǔ)器。支援電路662通常耦合至cpu660,且可包括高速緩存(cache)、時(shí)鐘電路、輸入/輸出子系統(tǒng)、電源等等。軟件程序當(dāng)被cpu660執(zhí)行時(shí),將cpu660轉(zhuǎn)換成特定用途計(jì)算機(jī)(控制器)698,所述特定用途計(jì)算機(jī)(控制器)698控制處理腔室600,使得依據(jù)本發(fā)明來執(zhí)行工藝。軟件程序也可被第二控制器(未圖示)儲(chǔ)存及/或執(zhí)行,所述第二控制器相對(duì)于處理腔室600位于遠(yuǎn)程端。
依所需,額外的rf電源680也可通過基座608耦合至處理腔室600,以在靶材614及基座608之間提供偏壓電源。在一個(gè)實(shí)施方式中,rf電源680可向基座608提供電力,以使用約1mhz及約100mhz之間的頻率(例如約13.56mhz)來偏壓基板618。
基座608可在升起位置及降低位置之間移動(dòng),如由箭頭682所示的。在降低位置處,基座608的頂面611可與基板傳輸接口609對(duì)準(zhǔn)或正好在基板傳輸接口609之下,以促進(jìn)將基板618輸入進(jìn)入處理腔室600及從處理腔室600移除基板618。頂面611可具有邊緣沉積環(huán)636,所述邊緣沉積環(huán)636經(jīng)調(diào)整尺寸以在邊緣沉積環(huán)636上接收基板618,同時(shí)保護(hù)基座608免受等離子體及沉積材料的影響。基座608可移動(dòng)至靠近靶材614的升起位置,用于在處理腔室600中處理基板618。覆蓋環(huán)626可在基座608在升起位置處時(shí)接合邊緣沉積環(huán)636。覆蓋環(huán)626可防止沉積材料在基板618及基座608之間橋接。當(dāng)基座608是在降低位置時(shí),覆蓋環(huán)626懸浮于基座608和位于基座608上的基板618的上方,以允許基板傳輸。
在基板傳輸期間,機(jī)器人葉片(機(jī)器人葉片上具有基板618)(未圖示)延伸穿過基板傳輸接口609。升降銷(未圖示)延伸穿過基座608的頂面611,以從基座608的頂面611升降基板618,因此允許機(jī)器人葉片有空間在基板618及基座608之間傳送。機(jī)器人可接著攜基板618通過基板傳輸接口609離開處理腔室600。升起及降低基座608及/或升降銷可由控制器698控制。
在濺射沉積期間,基板618的溫度可通過利用設(shè)置于基座608中的熱控制器638來控制?;?18可被加熱至用于工藝的期望的溫度。在處理之后,基板618可利用設(shè)置于基座608中的熱控制器638來快速冷卻。熱控制器638控制基板618的溫度,且可用于在數(shù)秒至約一分鐘內(nèi)將基板618的溫度從第一溫度改變至第二溫度。
內(nèi)罩620可定位在靶材614及基座608之間的內(nèi)部容積606中。內(nèi)罩620可由鋁或不銹鋼等材料形成。在一個(gè)實(shí)施方式中,內(nèi)罩620由不銹鋼形成。外罩622可形成于內(nèi)罩620及側(cè)壁602之間。外罩622可由鋁或不銹鋼等材料形成。外罩622可延伸越過內(nèi)罩620,且經(jīng)構(gòu)造以當(dāng)基座608在降低位置時(shí)支撐覆蓋環(huán)626。
在一個(gè)實(shí)施方式中,內(nèi)罩620包括徑向凸緣623,所述徑向凸緣623包括內(nèi)徑,所述徑向凸緣623的內(nèi)徑大于內(nèi)罩620的外徑。徑向凸緣623相對(duì)于內(nèi)罩620的內(nèi)徑表面以大于約九十度(90°)的角度從內(nèi)罩620延伸。徑向凸緣623可為從內(nèi)罩620的表面延伸的圓形脊,且通常適于與形成于覆蓋環(huán)626中的凹陷匹配,所述覆蓋環(huán)626設(shè)置于基座608上。凹陷可為形成于覆蓋環(huán)626中的圓形溝槽,所述圓形溝槽相對(duì)于基座608的縱軸圍繞(center)覆蓋環(huán)626。
處理腔室600的感應(yīng)線圈642可具有一匝(turn)。感應(yīng)線圈652可正好在內(nèi)罩620的里面且定位于基座608上。感應(yīng)線圈642可相較于靶材614定位得更靠近基座608。感應(yīng)線圈642可由成分上類似于靶材614的材料(例如鉭)形成,以充當(dāng)次要濺射靶材。感應(yīng)線圈642由多個(gè)線圈間隔件640自內(nèi)罩620而被支撐。線圈間隔件640可從內(nèi)罩620及其他腔室元件與感應(yīng)線圈642電性隔離。
感應(yīng)線圈642可耦合至電源650。電源650可具有電導(dǎo)線,這些電導(dǎo)線貫穿處理腔室600的側(cè)壁602、外罩622、內(nèi)罩620及線圈間隔件640。電導(dǎo)線在感應(yīng)線圈642上連接至突片644以向感應(yīng)線圈642提供電力。突片644可具有多個(gè)絕緣的電連接件用于向感應(yīng)線圈642提供電力。此外,突片644可經(jīng)構(gòu)造以與線圈間隔件640接合并支撐感應(yīng)線圈642。電源650向感應(yīng)線圈642施加電流,以在處理腔室600內(nèi)誘發(fā)rf場,并將電力耦合至等離子體用于增加等離子體密度(即反應(yīng)離子濃度)。
圖7描繪具有線圈間隔器640的工藝套件700的示意頂視圖,工藝套件700用于圖6所示的處理腔室600。工藝套件700包括內(nèi)罩620、外罩622及感應(yīng)線圈642。工藝套件700可附加性地或替代性地包括:沉積環(huán)、覆蓋環(huán)、陰影環(huán)、聚焦環(huán)、陰影框等等。工藝套件700具有中心軸701,內(nèi)罩620、外罩622及感應(yīng)線圈642圍繞在所述中心軸701周圍。內(nèi)罩620具有頂面725、內(nèi)表面722及外表面724,所有的這些表面可具有改造表面改造特征104。
額外參照?qǐng)D6,內(nèi)罩620的內(nèi)表面722暴露于處理腔室600的內(nèi)部容積606。外表面724設(shè)置于側(cè)壁602及外罩622的附近。頂面611設(shè)置于處理腔室600的蓋體604附近。內(nèi)罩620沿下頂面721具有多個(gè)固定件723,用于將內(nèi)罩620附接至外罩622。
外罩622沿外表面724而被設(shè)置,并在內(nèi)罩620下方延伸。外罩622具有內(nèi)徑772,所述內(nèi)徑772延伸超出內(nèi)罩620的內(nèi)表面722。內(nèi)徑772相較于內(nèi)表面722更靠近中心軸701。在一個(gè)實(shí)施方式中,內(nèi)表面722相較于感應(yīng)線圈642更靠近中心軸701。
感應(yīng)線圈642由線圈間隔件640以距離740從內(nèi)罩620的內(nèi)表面722隔開。線圈間隔件640具有頂部744及底部746。距離740由線圈間隔件640的頂部744距底部746有多遠(yuǎn)而被決定。也就是說,線圈間隔件640的高度決定距離740。距離740可經(jīng)調(diào)整用于最佳化等離子體密度,并防止通電的感應(yīng)線圈642產(chǎn)生電弧。
線圈間隔件640可圍繞中心軸701周圍圓周隔離。例如,所述多個(gè)線圈間隔件640中的每一個(gè)可被間隔750隔開。相鄰線圈間隔件640的等距間隔750提供感應(yīng)線圈642的均勻性支撐。
感應(yīng)線圈642可具有第一端708及第二端706。感應(yīng)線圈642可具有單一匝,使得在端706、708之間形成間隙742。感應(yīng)線圈642的端706、708可被支撐。在一個(gè)示例中,所述多個(gè)線圈間隔件640的第一線圈間隔件780可在第一端708附近與感應(yīng)線圈642接合,且所述多個(gè)線圈間隔件640的第二線圈間隔件760可在第二端706附近與感應(yīng)線圈642接合,以在間隙742附近向感應(yīng)線圈提供支撐。替代性地,線圈間隔件640可跨越間隙742,以物理上與感應(yīng)線圈642的端706、708兩者接合,而不電性橋接端706、708。如此,一個(gè)線圈間隔件640可支撐第一端708及第二端706兩者。
如以上所討論的,感應(yīng)線圈642可由多個(gè)線圈間隔件640所支撐。例如,感應(yīng)線圈642可具有三個(gè)或更多個(gè)線圈間隔件640以支撐感應(yīng)線圈642。在一個(gè)實(shí)施方式中,所述多個(gè)線圈間隔件640的第一線圈間隔件780可具有電性連接器用于向感應(yīng)線圈642提供電力。在一個(gè)實(shí)施方式中,所述多個(gè)線圈間隔件640的第二線圈間隔件760可具有電性返回路徑用于將感應(yīng)線圈642耦合接地。替代性地,第一線圈間隔件780可通過第一線圈間隔件780向感應(yīng)線圈642提供電力及返回路徑兩者。
現(xiàn)將相對(duì)于線圈間隔件640描述具有表面改造特征104的腔室元件100、200的示例性示例。圖8描繪圖7中繪示的線圈間隔件640的橫截面圖。線圈間隔件640可包括杯件840。在一個(gè)實(shí)施方式中,線圈間隔件640僅包括杯件840。線圈間隔件640可以可選地包括至少一個(gè)突片接收器842??墒褂霉潭?46一起保持突片接收器842及杯件840以形成線圈間隔件640。在又一實(shí)施方式中,突片接收器842且固定件846可整合成線圈間隔件640的組件中的單一工件。
杯件840具有頂部862及底部860。底部860可設(shè)置于內(nèi)罩620的內(nèi)表面722附近。杯件840、突片接收器842及固定件846可附接在一起以將線圈間隔件640固定至內(nèi)罩620。在一個(gè)實(shí)施方式中,杯件840的底部860設(shè)置于內(nèi)罩620的內(nèi)表面722上的開口820附近。在另一實(shí)施方式中,杯件840的底部860設(shè)置于內(nèi)罩620的內(nèi)表面722附近。例如,開口820可具有通過開口820而延伸的杯件840、突片接收器842或固定件846中的一個(gè)。在另一實(shí)施方式中,內(nèi)罩620可具有特征(未圖示),所述特征與杯件840的迎受(complimentary)特征相互配合以將線圈間隔件640定位及/或固定至內(nèi)罩620。例如,線圈間隔件640可具有螺紋、套圈、楔銷(taper)或適于將線圈間隔件640附接至內(nèi)罩620的其他結(jié)構(gòu)。替代性地,底部860可例如利用環(huán)氧樹脂或其他粘著劑而附著至內(nèi)表面722。
突片接收器842可充當(dāng)背襯或結(jié)構(gòu)性構(gòu)件用于將杯件840附接至內(nèi)罩620。此外,突片接收器842或固定件846可與感應(yīng)線圈642的突片644接合。突片接收器842可具有接收特征844用于形成分別與突片644上的迎受突片特征818進(jìn)行的接合或連接。在一個(gè)實(shí)施方式中,特征844、818接合以在突片644及線圈間隔件640之間形成結(jié)構(gòu)性連接,用于支撐感應(yīng)線圈642。特征844、818可為指狀接合件、錐形接合件或其他用于在突片644及線圈間隔件640之間形成適于支持感應(yīng)線圈642的接合的合適的結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施方式中,特征844、816可形成上述電性連接的一部分。
線圈間隔件640中的一個(gè)或多個(gè)線圈間隔件(例如圖7所示的所述多個(gè)線圈間隔件640的第一線圈間隔件780)可具有通過線圈間隔件640而延伸的電性路徑884。電性路徑884可在感應(yīng)線圈642上的突片644及電源650之間提供電性連接,用于將感應(yīng)線圈642通電。替代性地,線圈間隔件640可不提供電性路徑,且用于將感應(yīng)線圈642通電的電力以另一方式提供而不穿過線圈間隔件640中的一個(gè)線圈間隔件。電性路徑884可為用于傳送電信號(hào)的傳導(dǎo)性路徑。替代性地,電性路徑884可為空隙或空間,而在電源650及感應(yīng)線圈642的突片644之間提供電性連接的接取能力(accessibility)。
杯件840可由熱絕緣材料來形成,例如陶瓷。附加性地或替代性地,杯件840可由電性絕緣材料形成。仍然替代性地,杯件840可由金屬形成,例如不銹鋼。杯件840可自內(nèi)罩620與感應(yīng)線圈642電性隔離。杯件840可具有開口872。開口872可經(jīng)構(gòu)造以接受突片644。開口872可設(shè)置于頂部862中,并朝底部860延伸。在一個(gè)實(shí)施方式中,開口872具有圓形輪廓,且經(jīng)構(gòu)造以接受圓突片644。在另一實(shí)施方式中,開口872經(jīng)調(diào)整形狀以接收具有迎受的相互配合的形狀的突片644。
線圈間隔件640的杯件840可具有表面,這些表面經(jīng)構(gòu)造以在處理腔室600的操作期間促進(jìn)附著并最小化沉積材料的剝脫。圖9到11繪示了線圈間隔件640的杯件的各種布置,這些杯件的布置經(jīng)構(gòu)造以抑制沉積材料的剝脫。圖9描繪了繪示杯件900的杯件840的一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖。圖10描繪了繪示杯件1000的杯件840的一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖。圖11描繪了繪示杯件1100的杯件840的又一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖。
在某些實(shí)施方式中,線圈間隔件640可使用附加式制造方法來形成,例如3d打印。線圈間隔件640的杯件840、900、1000、1100可使用3d打印工藝來制造,所述3d打印工藝?yán)缭谌廴诔蓡我徽w結(jié)構(gòu)的多個(gè)層中從序列的材料沉積形成杯件840、900、1000、1100。用于3d打印杯件840、900、1000、1100的合適技術(shù)可通常包括定向能量沉積、粉末床熔融或片積層法等等。例如,聚噴(polyjet)3d技術(shù)是層附加式技術(shù),其中層薄達(dá)16微米(0.0006″)。聚噴快速成型工藝使用與uv可固化材料結(jié)合的高解析度噴墨技術(shù),以在杯件840、900、1000、1100中產(chǎn)生高度細(xì)密及準(zhǔn)確的層或表面修飾。在另一示例中,3d打印機(jī)使用熔融沉積建模(fuseddepositionmodeling,fdm)以附加地逐層鋪設(shè)材料。線圈杯件材料的纖絲或線從線圈展開且熔融在一起以產(chǎn)生杯件840、900、1000、1100。在又一示例中,3d打印機(jī)將粘合劑噴墨進(jìn)粉末床。此技術(shù)稱為“粘合劑噴射”或“落在粉末上(drop-on-powder)”。粉末床可包含添加物以及基材,用于在杯件840、900、1000、1100中產(chǎn)生特征及特性。噴墨打印頭跨越粉末床移動(dòng),選擇性地沉積液態(tài)粘合材料。粉末薄層跨越完成區(qū)段而被擴(kuò)散,且所述工藝在各層附著到上一層時(shí)重復(fù)。在另一示例中,杯件840、900、1000、1100可使用選擇性激光燒結(jié)來進(jìn)行3d打印。激光或其他合適的電源通過在由3d模型所定義的粉末中的點(diǎn)處自動(dòng)瞄準(zhǔn)激光來燒結(jié)粉末化材料。激光將材料結(jié)合在一起以產(chǎn)生固態(tài)整體結(jié)構(gòu)。當(dāng)層被完成時(shí),建造平臺(tái)向下移動(dòng),且新的材料層被燒結(jié)以形成杯件840、900、1000、1100的下個(gè)橫截面(或?qū)?。重復(fù)此工藝一次一層地建立杯件840、900、1000、1100。選擇性激光熔化(selectivelasermelting,slm)使用類似的概念,但在slm中,材料被完全熔化,而不是燒結(jié),允許了不同的晶格結(jié)構(gòu)、多孔性等屬性。在另一示例中,杯件840、900、1000、1100使用片積層法來產(chǎn)生。杯件840、900、1000、1100可通過將材料片成層于彼此的頂部,并將它們粘合在一起來制造。3d打印機(jī)接著將杯件840、900、1000、1100的輪廓切進(jìn)結(jié)合的材料片。重復(fù)此工藝一次一層(片)地建立杯件840、900、1000、1100以形成整體結(jié)構(gòu)。在又另一示例中,杯件840、900、1000、1100使用定向能量沉積(directedenergydeposition,dep)來產(chǎn)生。dep是一種附加式制造工藝,在這種工藝中,使用經(jīng)聚焦的熱能以通過熔化材料來熔融這些材料。材料可被饋送進(jìn)由電子束所產(chǎn)生的熔池,所述電子束接著被計(jì)算機(jī)引導(dǎo)以移動(dòng)一次,以在建造平臺(tái)上形成杯件840、900、1000、1100的層,以形成整體結(jié)構(gòu)。應(yīng)理解的是,示例技術(shù)適于3d打印杯件840、900、1000、1100,其他3d打印技術(shù)也是如此。
應(yīng)理解的是,添加物可合并進(jìn)基材,用于在線圈間隔件640中產(chǎn)生表面紋理或其他特征。例如,添加物可用于在杯件840、900、1000、1100的表面中產(chǎn)生多孔性,用于在等離子體處理期間所沉積的材料的更佳的附著。添加物在整個(gè)杯件840、900、1000、1100的基材中可具有均一的濃度或可不具有均一的濃度。添加物可在杯件840、900、1000、1100的不同區(qū)域中在濃度上逐漸改變。例如,添加物從杯件840、900、1000、1100的邊緣到中心而跨越杯件840、900、1000、1100在濃度上可逐漸減少或增加。因此,添加物在杯件840、900、1000、1100的最終表面處或附近可具有較大的濃度。
孔隙或表面特征可使用添加物(例如噴墨氣泡)、泡沫uv可固化特征、反應(yīng)性噴射或用于產(chǎn)生孔隙的其他技術(shù)來形成于杯件840、900、1000、1100表面上??赏ㄟ^快速混合粘滯的配方,接著立刻通過進(jìn)行uv固化以將氣泡捕捉到位,來在最終固化的材料中實(shí)現(xiàn)杯件840、900、1000、1100的多孔性。替代性地,惰性氣體(例如氮)的小氣泡可用作添加物并引入配方、混合及立刻固化。也可通過增加造孔劑(例如直徑上約5nm-50例如的聚乙烯二醇(peg)、聚氧化乙烯(peo)、中空微?;蛭⑶蝮w,例如明膠、殼聚糖、si3n4、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、介孔納米微粒、羧基甲基纖維素(cmc)、大孔隙水凝膠及乳膠微球體)來實(shí)現(xiàn)孔隙。替代性地,可通過結(jié)合鹽顆粒(nacl)及peg作為聯(lián)合造孔劑來采用榨取(leeching)技術(shù),其中鹽隨后被榨取出以形成孔隙。
也可通過增加uv活化物種來實(shí)現(xiàn)多孔性,這些uv活化物種產(chǎn)生氣體及泡沫(例如在光酸發(fā)生器的幫助下),例如增加像是2,2例-偶氮二異丁腈(aibn)的熱引發(fā)劑。在暴露于uv之后,交聯(lián)的放熱反應(yīng)使得uv可固化配方加熱,這活化了aibn,這也產(chǎn)生了n2氣體,所述氣體在固化處理期間被困住,留下了孔隙。替代性地,uv可固化的聚氨酯-丙烯酸酯(pua)可具有用于產(chǎn)生微孔隙的中空的納米微粒。
杯件900、1000、1100具有主體922。主體922可為單一構(gòu)造的(例如從3d打印而來的構(gòu)造),且具有內(nèi)部表面972及外部表面942。內(nèi)部表面972設(shè)置于開口872附近。內(nèi)部表面972及外部表面942可被隔開以在杯件900、1000、1100的頂部862處形成外蓋體962。外蓋體962可經(jīng)構(gòu)造以剛性地以最小應(yīng)力支撐感應(yīng)線圈642。外蓋體962可經(jīng)調(diào)整尺寸以促進(jìn)熱散逸。例如,更大的(即更厚的)外蓋體962具有更多質(zhì)量且相較于較薄的蓋體散熱更佳。外蓋體962為了較佳的熱性能,可具有約2mm及約8mm之間的厚度924(例如約5mm)。雖然杯件900、1000、1100可在類似條件下并以類似溫度在處理腔室中被操作,各杯件900、1000、1100的最大操作溫度受到杯件900、1000、1100的屬性及幾何形狀(例如外蓋體962的形狀及厚度)的影響。當(dāng)杯件用于在相同溫度處理下的相同處理腔室中時(shí),一個(gè)實(shí)施方式的杯件可具有超過來自其他實(shí)施方式的杯件最大溫度的最大溫度。
杯件900、1000、1100可在外部表面942上具有實(shí)質(zhì)相同的表面區(qū)域。例如,外部表面942可具有約9.000平方英尺(in2)至約9.500in2之間的表面區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施方式中,杯件900、1000、1100的外部表面上具有約4.2388in2的表面區(qū)域。應(yīng)理解的是,其他參數(shù)(例如容積及重量)對(duì)于杯件900、1000、1100而言實(shí)質(zhì)上可為不同的,且將在以下與杯件900、1000、1100的各實(shí)施方式一起個(gè)別討論。
雖然杯件900、1000、1100圖示為圍繞中心線975周圍而對(duì)稱,杯件900、1000、1100在形狀上可為不規(guī)則的或不對(duì)稱的。杯件900、1000、1100的開口876延伸穿過杯件900、1000、1100的頂部862。在一個(gè)實(shí)施方式中,開口876可描述為圍繞中心線975的圓柱投影(僅由圖9中的虛線976所示)。開口876延伸穿過杯件900、1000、1100至內(nèi)蓋體971。內(nèi)蓋體971在杯件900、1000、1100中朝中心線975延伸至底開口946。底開口946可經(jīng)構(gòu)造以與處理腔室600的內(nèi)罩620接合。底開口946也可經(jīng)構(gòu)造以在處理腔室600及感應(yīng)線圈642之間提供電性或其他連接。例如,感應(yīng)線圈642可具有電導(dǎo)線,這些電導(dǎo)線穿過底開口946至rf電源650,用于將感應(yīng)線圈642通電。
外部表面942可具有形成于外部表面942上的表面特征990,所述表面特征990促進(jìn)對(duì)于杯件900、1000、1100的附著。類似地,內(nèi)部表面972可具有形成于內(nèi)部表面972上的表面特征990。形成于表面972、942上的特征990可實(shí)質(zhì)類似。形成于表面972、942上的表面特征990可為重復(fù)性預(yù)定圖案的凹陷、突起或凹陷及突起的混合,所述圖案產(chǎn)生中斷表面972、942的宏觀層面表面外形的改造表面結(jié)構(gòu)(與通過由表面噴砂技術(shù)所產(chǎn)生的微觀層面粗糙度的隨機(jī)的峰及谷相反),以促進(jìn)沉積材料的膜附著。替代性地,表面特征990的幾何形狀在表面972、942上可為不同的及/或跨越表面972、942中的一個(gè)或多個(gè)為不同的。表面特征990可以局部圖案形成,使得表面特征990的圖案在任何表面972、942上可為不同的。表面特征990也可具有不規(guī)則圖案或形狀,使得跨表面972、942的表面特征990的相似性是不可辨的。表面特征990可提供促進(jìn)沉積材料附著的宏觀紋理區(qū)域。在等離子體工藝期間,沉積材料可輕易附著至形成于外部表面942上的表面特征990。沉積材料也可輕易附著至形成于杯件900的內(nèi)部表面972上的表面特征990。表面特征990可額外經(jīng)構(gòu)造以增加杯件900、1000、1100的表面區(qū)域。增加的表面區(qū)域在處理期間幫助增加膜附著。因此,特征990促進(jìn)附著且減輕了附著材料的剝脫及處理腔室的可能污染。
表面特征990可為空隙,例如由在3d打印工藝期間所形成的孔隙所產(chǎn)生。表面特征990可為紋理,例如小環(huán)、鏈甲、鱗片、波紋、蛋盒狀紋理或用于強(qiáng)化膜附著的其他合適紋理。特征990也可包括滾花鉆石形狀、緊密堆積形狀、微坑、溝槽、突起、正弦波狀輪廓或用于增加杯件900、1000、1100的表面區(qū)域的其他合適的宏觀層面紋理產(chǎn)生結(jié)構(gòu)。表面特征990也可打印于杯件900、1000、1100的頂部862上。頂部862可具有表面輪廓(例如正弦波狀輪廓),用于增加表面區(qū)域及促進(jìn)附著。
參照?qǐng)D9,杯件900具有延伸超出開口872外的空隙954。杯件900的頂部862處的開口872向下延伸至內(nèi)蓋體971,如虛線976所示。內(nèi)部空隙954從虛線976延伸至內(nèi)部表面972的下部973??障?54被杯件900的底面952所約束,所述底面952從在內(nèi)蓋體971附近的突起980延伸至內(nèi)部表面972的下部973。突起980具有頂面982、內(nèi)表面981及外表面983。外表面983在底面952附近。內(nèi)表面981可與內(nèi)部表面972顯著對(duì)準(zhǔn),使得內(nèi)表面972、981與由虛線976所繪示的圓柱投影對(duì)準(zhǔn)。頂面982、內(nèi)表面981及外表面983可具有形成于頂面982、內(nèi)表面981及外表面983上的表面特征990,以促進(jìn)沉積膜的附著。
杯件900的主體922具有壁987。壁987具有由壁987的內(nèi)部表面972及外部表面942間的距離所定義的厚度。在一個(gè)實(shí)施方式中,壁987的厚度是實(shí)質(zhì)均勻的。也就是說,外蓋體962的厚度924在整個(gè)杯件900的壁987的輪廓上是實(shí)質(zhì)相同的。在另一實(shí)施方式中,壁987具有不均勻的厚度。例如,外蓋體962的厚度924可大于在壁987的底部860處厚度925。
在一個(gè)實(shí)施方式中,杯件900的主體922可由不銹鋼或其他合適材料形成。杯件900可經(jīng)構(gòu)造以促進(jìn)熱均勻性,且因此降低附著至杯件900的材料的應(yīng)力,這預(yù)想地減輕了附著材料的剝脫。杯件900的熱質(zhì)量及熱散逸屬性可降低杯件900的頂部862及底部860之間的熱梯度。
參照?qǐng)D10,杯件1000具有延伸超出開口872外的空腔1045??涨?045可具有頂面1061、底面1062及內(nèi)壁1063。頂面1061及底面1062可具有深度1047,深度1047由從內(nèi)壁1063到開口872的表面1061、1062的距離所定義。內(nèi)壁1063可具有高度1046,高度1046由頂面1061及底面1062間的距離所定義。頂面及底面1061、1062連同內(nèi)壁1063實(shí)質(zhì)描述空腔1045的范圍。在一個(gè)實(shí)施方式中,空腔1045具有實(shí)質(zhì)矩形的側(cè)輪廓。在另一實(shí)施方式中,空腔1045可具有三角形側(cè)輪廓,其中頂面1061及底面1062相交且不存在內(nèi)壁1063。在又一實(shí)施方式中,空腔1045可具有實(shí)質(zhì)梯形的側(cè)輪廓,其中頂面1061的深度不同于底面1062的深度。應(yīng)理解的是,空腔1045的形狀及尺寸可經(jīng)選擇以影響杯件1000的熱質(zhì)量及熱散逸特征。
杯件1000的主體922可由不銹鋼或其他合適材料形成。杯件1000可通過附加式制造來形成,其中表面特征990形成于主體922上以促進(jìn)沉積材料的附著。
參照?qǐng)D11,杯件1100具有鰭片1150。線槽1151定義于鰭片1150之間。鰭片1150可具有寬度1052,所述寬度1052可經(jīng)調(diào)整以實(shí)現(xiàn)所需的熱傳輸率。線槽1151可具有寬度1054,寬度1054由鰭片1150的數(shù)量及鰭片的寬度1052所決定。在一個(gè)實(shí)施方式中,杯件1100可具有8個(gè)等距間隔的鰭片1150。替代性地,杯件1100可具有約4及18個(gè)之間的等距間隔的鰭片1150,例如12個(gè)鰭片或8個(gè)鰭片。杯件1100可在感應(yīng)線圈642附近額外具有約2mm至約8mm之間(例如約5mm)的凸緣壁厚度1110。鰭片1150及凸緣壁厚度1110幫助跨越杯件1100降低溫差。用于杯件1100的鰭片1150更快地將熱傳開,藉此允許杯件1100相較于無鰭片的杯件1000維持在更低的溫度。鰭片1150的寬度1052扮演著降低杯件1100的溫度的角色。例如,具有約2mm的寬度1052的8個(gè)鰭片1150的杯件可具有略高于具有約3mm的寬度1052的8個(gè)鰭片1150的杯件的溫度。因此,增加鰭片1150的寬度1052可降低在處理腔室操作期間由杯件1100所經(jīng)歷的溫度。
杯件1100可由不銹鋼或其他合適的材料通過打印(例如3d打印)來形成。杯件1100的不銹鋼材料容許杯件1100良好地經(jīng)歷超過杯件1100在操作期間經(jīng)歷的最大溫度的溫度。杯件1100可具有二個(gè)或更多個(gè)固定件以在內(nèi)罩上將杯件1100固持就位??稍黾庸潭臄?shù)量以改良杯件1100及內(nèi)罩之間的熱傳導(dǎo)性。
在一個(gè)實(shí)施方式中,杯件1100具有8個(gè)鰭片及約5mm的凸緣壁厚度1110。杯件1100可在特征990形成于表面上(包括鰭片1150及線槽1151)的情況下由附加式制造所形成,以促進(jìn)沉積材料的附著。杯件1100可經(jīng)構(gòu)造以促進(jìn)熱均勻性,并因此降低應(yīng)力及減輕附著材料的剝脫。杯件1100的熱質(zhì)量及熱散逸特征可降低杯件1100的頂部862及底部860之間的熱梯度。
在又一實(shí)施方式中,杯件1100具有12個(gè)鰭片及約2mm的凸緣壁厚度1110。在另一實(shí)施方式中,杯件1100具有12個(gè)鰭片及約5mm的凸緣壁厚度1110。在又一實(shí)施方式中,杯件1100具有12個(gè)鰭片及約7mm的凸緣壁厚度1110。
有益地,3d打印腔室元件(例如線圈間隔件640的杯件)輕易地允許增加在腔室元件上促進(jìn)沉積材料(也就是膜)附著的表面特征990。3d打印腔室元件也允許形成內(nèi)部特征,例如杯件840中所示的空隙954、空腔1045及鰭1150,這在杯件840內(nèi)促進(jìn)更低的操作溫度且造成更低的溫度梯度。較低的溫度梯度降低了沉積材料中的膜應(yīng)力并降低了膜剝脫的發(fā)生。因此,腔室元件上的特征促進(jìn)降低了被引進(jìn)處理環(huán)境的微粒的膜剝脫,并降低了處理腔室的清潔及維護(hù)之間的頻率或平均時(shí)間。
雖以上所述針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式,可在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他的及進(jìn)一步的實(shí)施方式,且本發(fā)明的范圍是由隨附的權(quán)利要求書所決定的。