CN105580128B - 具有射频施加器的可旋转的基板支撑件 - Google Patents

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Abstract

一种基板支撑组件包括：轴组件；耦接至该轴组件的一部分的底座；以及耦接至该轴组件的第一旋转连接器，其中该第一旋转连接器包括：围绕可旋转的轴构件的第一线圈构件，该可旋转的轴构件与该轴组件电耦合，该第一线圈构件可与该可旋转的轴一起旋转；以及第二线圈构件，该第二线圈构件围绕该第一线圈构件，该第二线圈构件相对于该第一线圈构件是固定的，其中该第一线圈构件在旋转的射频施加器被激励时与第二线圈构件电耦合并且通过轴组件向底座提供射频信号/功率。

Description

具有射频施加器的可旋转的基板支撑件
背景
技术领域
本发明的实施例一般涉及用于半导体器件的制造中的装置及方法。更具体地，本发明的实施例一般涉及用于可旋转的基板支撑件的装置及方法，该可旋转的基板支撑件被用于施加在半导体器件的制造中所使用的射频功率。
背景技术
对于半导体器件的下一代超大规模集成电路(VLSI)与极大规模集成电路(ULSI)而言，可靠地生产亚半微米或更小的特征是关键技术挑战之一。然而，由于推进电路技术的极限，VLSI与ULSI互连技术的收缩尺寸对于处理能力产生额外的需求。在基板上可靠地形成栅极结构对于VLSI与ULSI成功以及对于增加电路密度与各个基板与管芯的质量的不断努力而言是重要的。
用于形成这些结构的一种工艺包括等离子体处理。在这些等离子体工艺之一中，将基板定位在腔室中的基板支撑件上，并且工艺气体被激励，以形成工艺气体的等离子体。等离子体可被用于材料的沉积或材料的蚀刻以便形成结构。可通过向来自腔室内的喷头的气体的射频(RF)施加、耦接至腔室的电感耦合RF设备、由基板支撑件或穿过基板支撑件所施加的RF以及其组合，来促进等离子体形成。
能够进行RF施加(即，RF“热(hot)”或偏压功率)的可旋转的基板支撑件遭受严重的缺点。历史上，已经通过例如滚动的RF环、RF刷、RF集电弓和电容结构，来达成任何旋转的零件之间的电连接。然而，当在RF匹配之后进行这些连接时，由于高电压/电流而产生电弧。此电弧通常导致对腔室的损害。因此，需要一种改进的旋转的基板支撑件。
发明内容
基板支撑组件包括：轴组件；底座，该底座耦接至轴组件的一部分；以及耦接至轴组件的一个或多个旋转连接器，其中该一个或多个旋转连接器中的一个包括旋转的射频施加器。该旋转的射频施加器包括：第一线圈构件，该第一线圈构件围绕可旋转的轴，该可旋转的轴电耦接至轴组件，该第一线圈构件可与该可旋转的轴一起旋转；以及第二线圈构件，该第二线圈构件围绕该第一线圈构件，该第二线圈构件相对于该第一线圈构件是固定的，其中该第一线圈构件在旋转的射频施加器被激励时与第二线圈构件电耦合并且通过轴组件向底座提供射频信号。
在另一实施例中，基板支撑组件包括：轴组件；底座，该底座耦接至该轴组件的一部分；以及耦接至轴组件的第一旋转连接器。该第一旋转连接器包括：可旋转的线圈构件，该可旋转的线圈构件围绕可旋转的介电轴，该可旋转的介电轴在操作期间与该轴组件电磁耦合；固定的线圈构件，该固定的线圈构件围绕该可旋转的线圈构件，其中该可旋转的线圈构件在可旋转的射频施加器被激励时与固定的线圈构件电磁耦合并且通过轴组件向底座提供射频功率；以及导电外壳，该导电外壳绕该固定的线圈构件设置。
在另一实施例中，基板支撑组件包括：轴组件；底座，该底座耦接至该轴组件的一部分；以及一个或多个旋转连接器，该一个或多个旋转连接器耦接至该轴组件，其中该一个或多个旋转连接器中的一个包括旋转的射频施加器。该旋转的射频施加器包括：旋转的导电构件，该旋转的导电构件围绕可旋转的轴构件，该可旋转的轴构件在操作期间与该轴组件电磁耦合；以及固定的导电构件，该固定的导电构件至少部分地围绕该旋转的导电构件，其中该旋转的导电构件在可旋转的射频施加器被激励时与固定的导电构件电磁耦合并且通过轴组件向底座提供射频功率；以及导电外壳，该导电外壳围绕该可旋转的射频施加器。
附图说明
为了可详细理解本发明的上述特征的方式，可通过参照实施例对简要概述于上的本发明进行更加详细的描述，该等实施例中的一些实施例图示于附图中。然而应注意的是，这些附图仅图示本发明的典型实施例且因此不被视为限制本发明的范畴，因为本发明可允许其他等效实施例。
图1为其中可实践本发明的实施例的说明性处理腔室的截面图。
图2为图1的基板支撑组件的部分侧截面图。
图3为示出分离机构的一个实施例的轴组件的一部分的侧截面图。
图4为可被用于图1的腔室中的基板支撑组件的另一实施例的一部分的侧截面图。
图5A为可被用于图1的腔室中的基板支撑组件的另一实施例的一部分的侧截面图。
图5B为图5A的基板支撑组件的俯视截面图。
图6为可与图2的基板支撑组件一起使用的外壳的一个实施例的俯视截面图。
图7为可被用于图1的处理腔室中的基板支撑组件的另一实施例的一部分的示意性截面图。
图8A和图8B为描绘可被用于图7的基板支撑组件中的内部导电屏蔽件的实施例的俯视截面图。
为了便于理解，已经在可能的地方使用相同的附图标记来指示诸图所共有的相同元件。可构想，一个实施例的元件及特征可有利地并入其他实施例而无需进一步详述。
具体实施方式
本发明的实施例涉及处理腔室，该处理腔室具有可旋转的基板支撑件，该可旋转的基板支撑件能够射频(RF)偏置(biasing)。处理腔室和/或基板支撑件可被用于制造电子器件中的基板处理中。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或热工艺。本文中所描述的处理腔室和/或基板支撑件可被用于由加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司(Applied Materials,Inc.of Santa Clara,California)所售的系统中，以及可从其他制造商获得的其它系统中。
图1为适合于进行蚀刻或沉积工艺的说明性处理腔室100的侧截面图。在一个实施例中，处理腔室100可被配置成从设置在基板表面上的材料层移除材料。处理腔室100对于执行等离子体辅助干式蚀刻工艺可以是特别有用的。一种可被适配成受益于本发明的处理腔室为可从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司获得的SiconiTM腔室。要注意的是，可从其他制造商获得的其他真空处理腔室也可被适配成受益于本发明。
处理腔室100提供对基板表面的加热与冷却两者，而没有破坏真空。在一个实施例中，处理腔室100包括腔室主体102、盖组件104与基板支撑组件106。盖组件104被设置在腔室主体102的上端处，并且基板支撑组件106被至少部分地设置于腔室主体102内。
腔室主体102包括狭缝阀开口108，该狭缝阀开口108形成于该腔室主体102的侧壁中，以提供对处理腔室100的内部的访问。选择性地打开和关闭狭缝阀开口108，以允许由晶片传送机械手(未示出)对腔室主体102的内部的访问。
在一个或多个实施例中，腔室主体102包括形成于其中以用于使热传递流体流过其中的通道110。热传递流体可以是加热流体或冷却剂，并且被用于在处理与基板传送期间控制腔室主体102的温度。对腔室主体102温度的控制对于防止在腔室壁上的不想要的气体冷凝或副产品而言是重要的。示例性的热传递流体包括水、乙二醇或其混和物。示例性的热传递流体还可包括氮气。
腔室主体102可以进一步包括衬垫112，该衬垫112围绕基板支撑组件106。衬垫112为可移除的，以用于维修与清洁。衬垫112可由诸如铝之类的金属、陶瓷材料或任何其他工艺相容的材料制成。衬垫112可经喷砂处理，以增加表面粗糙度和/或增加沉积于其上的任何材料的粘附的表面区域，藉此防止材料的剥落，而材料的剥落导致处理腔室100的污染。在一个或多个实施例中，衬垫112包括一个或多个孔径114以及形成于该衬垫112中与真空系统流体连通的泵送通道116。这些孔径114提供多个气体进入泵送通道116的流动路径，该泵送通道116为处理腔室100内的这些气体提供出口。
真空系统可包括真空泵118和节流阀120，用于调节多个气体通过处理腔室100的流动。真空泵118被耦接至设置在腔室主体102中的真空口122并因此与形成在衬垫112内的泵送通道116流体连通。除非另有说明，否则术语“气体(gas)”和“多个气体(gases)”可互换使用，并且指代一种或多种前驱物、反应物、催化剂、载体、净化剂、清洁剂，其组合，以及被引入至腔室主体102中的任何其它流体。
基板支撑组件106包括底座124，该底座124被耦接至轴组件126。该底座124具有适配成支撑基板(未示出)的上表面。底座124可被配置为静电夹盘以固定基板并被适配成施加RF功率。可围绕底座124的外围设置屏蔽构件125。屏蔽构件125可包括诸如铝之类的导电材料，并被用于控制腔室主体102内的等离子体。屏蔽构件125也可在处理腔室100的操作期间被用作RF电流承载构件。
轴组件126可包括至少三个管状构件，这些管状构件垂直地移动并在腔室主体102内旋转。例如，屏蔽构件125可被耦接至轴部分127，该轴部分127被设置于腔室主体102中的开口中。中央轴128被设置于轴组件126内，并且包括中空部分或芯129。中央轴128由诸如铝之类的导电材料制成，并被用作RF电流承载构件。中央轴128与屏蔽构件125的轴部分127由设置于其间的绝缘轴130电隔离。
RF止动板131可被设置于底座124中。RF止动板131的周边被连接至中央轴128。RF止动板131可包括孔(未示出)，以用于从轴组件126路由至设置于底座124中的部件的信号构件，诸如线。这些线的经屏蔽的金属可被连接至这些孔。在一个实施例中，RF结构表面上具有折叠同轴结构的形式，其在旋转RF侧上具有DC短路。绝缘轴130的材料可包括陶瓷、耐热与工艺化学的聚合材料，以及其他的耐介电处理的材料。绝缘轴130的材料可包括陶瓷、耐热与工艺化学的聚合材料，以及其他的耐介电处理的材料。绝缘轴130的材料的示例包括材料、ULTEMTM材料等等。轴组件126被耦接至致动器132，该致动器132促进轴组件126与底座124以及屏蔽构件125的旋转。第一旋转连接器134被耦接至基板支撑组件106，以从冷却剂源136向底座124提供冷却剂。第一旋转连接器134可以是适配成使液体冷却剂流动的旋转接头。由致动器组件138提供基板支撑组件106和第一旋转连接器134的垂直移动。致动器组件138可包括支撑构件140，该支撑构件140耦接至腔室主体102和致动器142。
底座124可包括加热器、一个或多个夹持电极、一个或多个温度传感器和冷却剂通道。在一个或多个实施例中，可利用静电夹盘将基板(未示出)固定至底盘124。静电夹盘通常包括至少一介电材料，该介电材料围绕嵌入在底座124中的电极(未示出)。该夹盘的介电部分将夹盘电极与基板电绝缘，并与基板支撑组件106的剩余部分电绝缘。
可由第一旋转连接器134将冷却剂提供至冷却剂通道。底座124还可包括形成于其中的通道，以用于将气体提供至安装在底座124上的基板的背侧。底座124还可通过第四旋转连接器150连接至RF功率源148。第四旋转连接器150可包括一个或多个可旋转的导电构件，该一个或多个导电构件在操作期间与一个或多个固定的导电构件电磁耦合。
在一个实施例中，当RF功率源148不包括积分匹配电路时，可在第四旋转连接器150和RF功率源148之间耦接匹配电路152。RF功率源148一般能够产生具有从大约50kHz至大约200MHz的频率，以及大约0瓦特(Watt)和大约5000瓦特之间的功率的RF信号。在一个实施例中，RF功率源148被耦接至底座124中的导电板。来自RF功率源148的RF偏置功率还可被用于激发并维持由设置于腔室主体102的处理区域中的气体形成的等离子体放电。在其他实施例中，可经由第二旋转连接器144从电源143提供底座124内的夹持电极的功率。电源143可以是直流电(DC)电源，并且第二旋转连接器144可以是滑环或辊环连接器。在此配置中，来自RF功率源148的RF偏压被用于激发并维持腔室主体102中的处理气体的等离子体。可通过第三旋转连接器146从气体源145向底座124提供气体。第三旋转连接器146可以是旋转气体接头。
底座124可包括具有设置在定位盘(puck)中的电极的双极夹盘。底座124还可包括配置为阴极且由导电材料制成的RF电极，该RF电极可通过陶瓷材料与定位盘分离。该阴极可包括设置于定位盘下方的铝板。该铝板可与中央轴128直接耦接，该中央轴128从第四旋转连接器150向该阴极提供RF能量。
在一个实施例中，盖组件104包括至少两个叠层部件，该至少两个叠层部件被配置成在它们之间形成等离子体空间或腔室。盖组件104包括第一电极154(“上电极”)，该第一电极154垂直地设置于第二电极156(“下电极”)上方，而于其间限定等离子体空间或腔室160。第一电极154被连接至电源158，诸如RF电源，并且第二电极156被连接至地，从而在这两个电极154、156之间形成电容。
在某些实施例中，盖组件104包括一个或多个气体入口162(仅示出一个)，该一个或多个气体入口162至少部分地形成于第一电极154内。来自工艺气体源的一个或多个工艺气体经由该一个或多个气体入口162进入盖组件104。该一个或多个气体入口162在其第一端处与等离子体腔室160流体连通，并且在其第二端处耦接至一个或多个上游气体源和/或其他气体输送部件，诸如气体混和器。
在某些实施例中，第一电极154具有扩张部分164，该扩张部分164容纳等离子体腔室160。在一个或多个实施例中，扩张部分164为环形构件，该环形构件具有从其上部分至其下部分逐渐地增加的内表面或直径。扩张部分164与如上所述的气体入口162流体连通。该一个或多个气体入口162的第一端可在扩张部分164的内直径的最上部点处通向等离子体腔室160。同样地，该一个或多个气体入口162的第一端可在沿着扩张部分164的内直径的任何高度间隔处通向等离子体腔室160。虽然未示出，但可在扩张部分164的相对侧处设置两个气体入口162，以产生旋流模式或“涡流”流动至该扩张部分164中，这帮助混合等离子体腔室160内的多个气体。
盖组件104可进一步包括隔离器环166，该隔离器环166将第一电极154与第二电极156电隔离。隔离器环166可由氧化铝或任何其他绝缘的、工艺相容的材料制成。隔离器环166围绕或基本上围绕至少扩张部分164。
盖组件104可进一步包括分配板168以及毗邻第二电极156的区隔板170。第二电极156、分配板168和区隔板170可以是叠层的并设置于盖支撑板172上，该盖支撑板172与腔室主体102连接。铰链组件(未示出)可被用于将盖支撑板172耦接至腔室主体102。盖支撑板172可包括嵌入式通道或通路174，以用于容纳热传递介质。根据工艺需求，热传递介质可被用于加热、冷却或两者。
在一个或多个实施例中，第二电极156可包括多个气体通路或孔径176，该多个气体通路或孔径176形成于等离子体腔室160下方，以允许来自等离子体腔室160的气体流过那儿。分配板168可以是基本上盘形的，并且还包括多个孔径178或通路，以分配通过那儿的多个气体的流动。可设计孔径178的尺寸并围绕分配板168定位这些孔径178，以向待处理的基板所位于的腔室主体102提供受控且均匀的流动分布。此外，孔径178通过放慢并重新引导流动气体的速度分布以及均匀地分配气体流动以提供气体在基板的表面上的均匀分布，来防止气体直接撞击在基板表面上。
在某些实施例中，分配板168包括一个或多个嵌入式通道或通路180，以用于容纳加热器或加热流体，以提供对盖组件104的温度控制。电阻加热元件(未示出)可被插入在通路180内，以加热分配板168。热电耦可被连接至分配板168，以调节分配板168的温度。如上所述，热电耦可被用于反馈环中，以控制施加至加热元件的电流。
替代地，可使热传递介质通过通路180。如果需要，该一个或多个通路180可含有冷却介质，以根据腔室主体102内的工艺要求，而更好地控制分配板168的温度。可使用任何合适的热传递介质，例如，诸如氮气、水、乙二醇或其混合物。
在一个或多个实施例中，可利用一个或多个加热灯(未示出)加热盖组件104。一般而言，这些加热灯围绕分配板168的上表面进行布置，以通过辐射加热盖组件104的部件(包括分配板168)。
当存在时，区隔板170可任选地设置于第二电极156和分配板168之间。区隔板170被可移除地安装至第二电极156的下表面。区隔板170可处于与第二电极156的良好热与电气接触。在一个或多个实施例中，可利用螺栓或类似的紧固件将区隔板170耦接至第二电极156。区隔板170还可被用螺纹拴紧到或用螺丝拧紧到第二电极156的外直径上。
区隔板170包括多个孔径182，以提供从第二电极156至分配板168的多个气体通路。可设计孔径182的尺寸，并围绕区隔板170定位这些孔径，以向分配板168提供受控且均匀的气体流动分布。
在一个实施例中，RF功率源148通过匹配电路152被耦接至设置于底座124中的导电板。由RF功率源148生成的信号通过匹配电路152且通过第四旋转连接器150被递送至底座124，以使处理腔室100中所提供的气体混和物离子化，藉此提供用于执行沉积、蚀刻或其他等离子体增强工艺所需的离子能量。附加的偏压电源可被耦接至第四旋转连接器150，以根据需要控制处理腔室100中的等离子体的特性。
在一个实施例中，RF功率源148向底座124提供偏置功率，藉此轰击在处理腔室100中形成的等离子体中的离子。例如，可在处理腔室100中形成等离子体鞘，并且在该等离子体鞘内的正离子可被RF与等离子体自身直流偏压加速，而负离子通常停止在前鞘(pre-sheath)区域中。因此，偏置功率通过促成高度定向的蚀刻来提供增强蚀刻。例如，来自等离子体主体的带正电的离子促成笔直向下的(即，垂直的)蚀刻，以在基板上形成精细结构，诸如沟槽和通孔。底座124还在处理期间旋转，这可缓解处理腔室100内的处理条件的非均匀性。例如，处理条件的非均匀性(诸如温度非均匀性、压力非均匀性、等离子体密度和处理腔室100中的其他条件)可通过旋转底座124实际上被平均。因此，在底座上支撑的基板将在旋转时经历基本上均匀的处理条件。
图2为图1的基板支撑组件106的部分侧截面图，其更详细地示出了第一旋转连接器134、第二旋转连接器144、第三旋转连接器146和第四旋转连接器150的实施例。此外，为了清楚起见，将标识基板支撑组件106的可旋转的部分及固定部分。
基板支撑组件106的可旋转的部分包括轴组件126，特别是屏蔽构件125(图1中所示)的轴部分127、中央轴128以及绝缘轴130。中央轴128耦接至介电轴200，该介电轴200为第四旋转连接器150的一部分。第四旋转连接器150可被设置于外壳240内，该外壳240由为良导体(例如，铝、铜)的材料制成。介电轴200耦接至基轴205，该基轴205为第三旋转连接器146的一部分。在一个实施例中，基轴205由不锈钢材料制成，并且介电轴200由陶瓷材料制成。在一个实施例中，介电轴200为中空的。
第四旋转连接器150包括可旋转的线圈215(可旋转的线圈215在被激励时与固定线圈220电磁耦合)。由为良导体(例如，铝、铜)的材料制成的旋转板210可被设置于介电轴200与基轴205之间。此外，轴组件126可包括金属板244，该金属板244由为良导体(例如，铝、铜)的材料制成。外壳240、旋转板210和金属板244中的每一个被用于通过防止在第四旋转连接器150外形成RF磁场，来使RF泄漏最小化。
例如，外壳240、旋转板210和金属板244中的每一个阻止在第四旋转连接器150外形成RF磁场，这是通过出现在旋转板210上作为涡电流的反RF磁场形成的。换句话说，RF磁场被限制在外壳240内。进而，由涡电流造成的RF磁场在外壳240的壁上的耗散是通过为毗邻于第四旋转连接器150的表面利用诸如铜和铝之类的高度导电金属来降低。为了进一步增加效率，可在外壁240中设置介电中断(在图6中被示为介电狭缝610)，以防止或最小化圆形涡电流在外壳240的内表面上的形成。虽然未示出，但旋转板210和金属板244可包括形成于其中或其上的一个或多个介电中断，以防止或最小化涡电流在其表面上的形成。
其他的可旋转部分包括第二旋转连接器144的可旋转的第一部分225，该可旋转的第一部分225与屏蔽构件125的轴部分127的末端230电耦合。该末端230在图1中所示的底座124的远侧。导电间隔件235可被设置于末端230与可旋转的第一部分225之间。可穿过轴组件126的可旋转部分中的每一个(诸如基轴205、旋转板210、介电轴200与中央轴128)形成导管207，以将冷却剂从第一旋转连接器134提供至底座124(在图1中所示)。
RF能量从RF功率源148和/或匹配电路152(在图1中所示)被提供至固定线圈220。可旋转线圈215和固定线圈220中的一者或两者可包括围绕导电芯的绝缘构件。RF能量与可旋转线圈215磁耦合，并且RF能量经由连接器242被有效地提供至中央轴128上或穿过中央轴128的底座124(在图1中所示)。中央轴128以及屏蔽构件125(图1中所示)的轴部分127可由铝材料制成，并且这两个元件通过绝缘轴130与彼此绝缘。可旋转线圈215和固定线圈220的接地连接器分别被示为条状体243A和243B。金属板244和连接器242以及条状体243A和243B可以是高导电性材料，诸如铜或铝。连接器242以及条状体243A和243B不应被置于固定线圈220与可旋转线圈215之间，因为固定线圈220在可旋转线圈215中间生成泄漏磁场，这在接近于这些区域的表面上形成强的涡电流。在此实施例中，条状体243B是在可旋转线圈215内部(即，在介电轴200与可旋转线圈215之间)，其中源自于一次与二次负载电流的磁场基本上相互抵消。
在旋转部分上的RF回程开始于可旋转线圈215的条状体243B，并进入第二旋转连接器144的第一部分225的内部部分，并进入导电间隔件235，并且最后进入屏蔽构件125的轴部分127。在固定部分上的RF回程开始于条状体243A，并进入外壳240的壁，并进入匹配电路152的接地(图1中所示)。当操作时，这两个分离的RF回程路径可给静电夹持系统造成问题，因为RF回程路径必须操作作为所施加的DC电压的接地参考。为此目的，在第二旋转连接器144的第一部分225与固定外壳256之间使用导电辊环/刷/滑环，以便使两个DC接地统一。进一步要注意的是，将辊环/刷/滑环置于其中RF电流小的点上。如果被置于其中RF电流大的位置中，电弧可能产生。
可通过第三旋转连接器146从气体源145向底座124(图1中所示)提供气体。第三旋转连接器146可以是旋转接头，该旋转接头包括与多个环形密封件248交替的多个环形气体通路246。这些环形密封件248中的每一个可以是动态真空密封件。气体通过形成于固定外壳252中的导管250从气体源145被提供至环形气体通路246中的至少一个。气体源145可包括净化气体，或用于背侧冷却的多个气体，诸如氦气。该气体通过环形密封件248而被包含于基轴205的外表面与固定外壳252的内表面之间的环形气体通路246中。该气体随后被提供至形成于基轴205中的入口导管254。入口导管254穿过旋转板210、介电轴200与中央轴128延伸至底座124。可在入口导管254与旋转板210、介电轴200与中央轴128的每一个交叉处使用O形环(未示出)，在这些交叉处，入口导管254作为入口导管254延伸至底座124。将陶瓷材料用于介电轴200减少了由泄漏磁场所引起的涡电流对通过介电轴200的流体(例如，来自第一旋转连接器134的水或其他冷却剂，和/或来自第三旋转连接器146的多个气体)的加热。此外，当金属材料被用于介电轴200时，可使涡电流和/或加热进一步加剧。
可通过第二旋转连接器144从电源143提供用于底座124(于图1中所示)内的夹持电极和/或加热器的电力。可穿过第二旋转连接器144的固定外壳256从电源143提供电线。电线258传输来自安装在底座124中的电阻式温度检测器(RTD)、热电耦合器或热敏电阻的信号，并供应用于静电夹持的电力(DC)，以及用于底座124中的加热器的电力(3相或1相AC，或DC)。电线258被设置于轴组件126内。电线258可被设置于形成在中央轴128中的开口或空间(未示出)中，和/或中空芯129内。虽然仅示出电线258，但可类似于电线258将其它信号构件耦接至底座124，该其它信号构件可以是一个或多个电线、缆线、光纤或其他能够传输电信号与电力的导管。电线258应当通过绝缘覆盖或涂层与轴组件126绝缘。此外，应当通过金属护套屏蔽电线258。如果电线258未被屏蔽，则存在于电线258被设置在的开口或空间中的RF功率可在电线258的表面上传输。具体地，在此情况中，电线258的表面作为RF的内导体，而中空芯129的内壁作为RF的外导体。这最终以有效的方式将不想要的RF功率携载至底座124，作为横向电磁波，这产生不想要的RF斑点(spot)，而这不想要的RF斑点将在蚀刻工艺期间产生不均匀性。然而，即使使用金属护套来覆盖电线258，RF功率仍在金属护套的表面上传输。然而，RF止动板131(图1中所示)的使用防止不想要的RF功率撞击底座124。RF止动板131的周边被连接至RF热中央轴128，并且RF止动板131中的孔(用于穿过电线258)被连接至电线258的屏蔽金属。以此方式，RF结构具有折叠同轴结构的形式，该折叠同轴结构在RF旋转侧上具有DC短路。因此，等离子体自身DC偏压由底座124中的静电夹盘的陶瓷部分所接收。
图2中所描述的基板支撑组件106的实施例已经经过测试，显示了75％的RF传输效率，即使测试平台具有大的RF功率泄漏，并且因此预期实际效率更高。发明人相信可在实践中实现针对测试平台设计的多达80％的效率提升。
图3为示出了用于轴组件126的分离机构300的一个实施例的轴组件126的一部分的侧截面图。分离机构300提供二件式轴组件126，藉此轴组件126的第一部分305A可容易地与第二部分305B附连或分离。第一部分305A可包括中央轴128、绝缘轴130和屏蔽构件125的轴部分127，以及底座124(图1中所示)。分离机构300可被用于使轴组件126分叉，以用于维修和/或安装到处理腔室100(图1中所示)中。
在一个实施例中，分离机构300包括具有设置于其中的一个或多个电连接器315的插头组件310，在第一中央轴325A与第二中央轴325B之间的界面处的密封表面320，以及柔性导电连接330。密封表面320可包括密封件，诸如O形环(未示出)。插头组件310包括用于底座124(图1中所示)中的部件的电连接器。柔性导电连接330可被用于促进DC的接地或处理腔室100中的RF回程路径。柔性导电连接330可以是设置于导电中间轴元件336与屏蔽构件125的轴部分127的末端338之间的导电弹簧335。绝缘套管340将导电弹簧335与中央轴128电分离。此外，绝缘盖体342将导电弹簧335与外壳344电绝缘。分离机构300还可包括泵送通道346，该泵送通道346由动态密封件348所密封。泵送通道346可被耦接至真空泵，以用于二次泵送。可包括陶瓷材料的轴承350也被示为耦接至轴组件126。
图4为可被用于图1的处理腔室100中的基板支撑组件400的另一实施例的一部分的侧截面图。基板支撑组件400与图2中所示的基板支撑组件106类似，其差异在于第三旋转连接器146与第四旋转连接器150。基板支撑组件400的第三旋转连接器146包括耦接至真空泵的一个或多个泵送通道405。该一个或多个泵送通道405中的每一个包括围绕每个泵送通道405的两个环形密封件248。此外，第三旋转连接器146包括附加的气体导管410，用于将净化气体或背侧冷却气体提供至底座124(图1中所示)。如图2中所描述的，气体由导管250从气体源145提供，并至环形气体通路246。可通过形成在固定外壳252中的入口导管410提供附加的气体。入口导管410将气体提供至环形气体通路415，并至入口导管420。入口导管254和420穿过旋转板210、介电轴200和中央轴128延伸至底座124。可在入口导管254和420与旋转板210、介电轴200和中央轴128的每一个交叉处使用O形环(未示出)，在这些交叉处，入口导管254作为入口导管254和410延伸至底座124。对可在基板支撑组件400中使用的第三旋转连接器的描述可见于2002年10月3日公开的美国专利公开案No.2002/0139307。
第四旋转连接器150与图2中所述的第四旋转连接器150类似，除了设置在介电轴200中或上的旋转铁氧体壳425，以及围绕固定线圈220的固定铁氧体壳430。旋转铁氧体壳425和/或固定铁氧体壳430提供使磁通泄漏最小化的基本上封闭的磁路。铁氧体材料还降低了涡电流在毗邻于第四旋转连接器150的部件的表面上的发生。在降低涡电流的发生方面，铁氧体中的磁滞的损耗可能发生。由于磁通密度B可在1-200MHz的这样的高频下保持为低，因此很少关心可能在所选的铁氧体中达到磁饱和。因此，用于旋转铁氧体壳425和固定铁氧体壳430的铁氧体在处理腔室100中所使用的RF功率的范围中，应当是低滞后铁氧体材料。一般而言，图4中所示的铁氧体结构优选处于低RF频率(例如，)下。
图5A为可被用于图1的处理腔室100中的基板支撑组件500的另一实施例的一部分的侧截面图。图5B为图5A的基板支撑组件500的俯视截面图。在此实施例中，第四旋转连接器150被描绘为电容耦合RF施加器。第四旋转连接器150包括固定内导体505，该固定内导体505具有一个或多个固定电容器510，该一个或多个固定电容器510与一个或多个旋转电容器515相接(interface)。该固定内导体505可被耦接至RF源148(以及匹配电路152(如果需要的话)(两者都在图1中示出))。旋转电容器515可直接与中央轴128耦接，并且其中可将RF能量提供至底座124(图1中所示)。
图6为可被用作图2中所描述的外壳240的外壳600的一个实施例的俯视截面图。外壳600包括圆形主体605，该圆形主体605包括导电材料，诸如铜或铝。在基板支撑组件106(图1中所示)的操作期间，涡电流可在圆形主体605的内表面607上形成。为了使涡电流的形成最小化或防止涡电流的形成，圆形主体605包括介电狭缝610。介电狭缝610包括在圆形主体605的纵轴内并沿着圆形主体605的纵轴形成的开槽部分615，利用介电材料620填充该开槽部分615。介电材料620可以是陶瓷材料或聚合物材料。该介电材料620可从圆形主体605的外表面625向外径向突出。在一个实施例中，介电材料620的突出表面可包括导电帽630。该导电帽630被用于减少RF电流在圆形主体605外的泄漏。介电材料620还可延伸至开槽部分615中，以与圆形主体605的内表面607共面或齐平。例如，开槽部分615可完全地穿过圆形主体605形成，并以介电材料620进行填充。由此，介电材料620打破圆形主体605，并且沿着圆形主体605的内表面607流动的任何RF电流可被最小化或消除。
图7为可被用于图1的处理腔室100中的基板支撑组件700的另一实施例的一部分的示意性截面图。在图7中所描绘的实施例中，第四旋转连接器150与第二旋转连接器144的位置从图2和图4中所示的位置切换。因此，第二旋转连接器144和第三旋转连接器146可被组合成集成的气体和电气单元703，以节省成本。为了使RF能量对电线258的暴露最小化，如图7中所示设置内部导电屏蔽件1000。
此外，外壳600可被分成固定部分705A和可旋转部分705B。划分外壳600允许可旋转部分705B(具有设置于其中的可旋转线圈215)在被激励时相对于固定线圈220(设置于固定部分705A中)旋转。固定部分705A可与固定屏蔽件710耦接，该固定屏蔽件710被设置于轴部分127外。旋转设备715(诸如一个或多个轴承)可被设置于轴部分127与固定屏蔽件710之间。此外，旋转板材210可包括间隙720，该间隙720允许旋转板210的一部分与外壳600的可旋转部分705B一起旋转。由为良导体(例如，Al、Cu)的材料制成的旋转板210隔离第四旋转连接器150内的RF功率。因此，到外壳600下方的部分(例如，包括集成的气体和电气单元703的第二旋转连接器144和第四旋转连接器150)的RF泄漏被最小化。在一个实施例中，可在可旋转线圈215和固定线圈220之间设置壁712，以避免可旋转线圈215和固定线圈220之间的接触。壁712可由对RF能量透明的材料(诸如石英材料)制成。
在此实施例中，与图2中所描绘的实施例类似，主要RF电流经由RF连接器725从RF发生器148进入，流至固定线圈220，并接着至条状体243A。随后，RF能量从条状体243A流至第四旋转连接器150里面，并最终经由RF连接器725返回到RF发生器148。在可旋转线圈215中诱导二次电流，并且该二次电流流出至连接器242，传播至中央轴128中，并行进至底座124(图1)中的导电板，以在图1的处理腔室100中形成等离子体。在RF能量于等离子体中消散之后，返回的RF能量可在导电轴部分127的表面上流动。RF能量最终经由条状体243B返回，形成环。
图8A和图8B为描绘可被用于图7的基板支撑组件700中的内部导电屏蔽件1000的实施例的俯视截面图。所示的截面图是沿着近似位于图7中所示的内部导电屏蔽件1000的中心的线所获取的。然而，为了清楚起见，在图8A与图8B中，省略了图7的内部导电屏蔽件1000内所示的电线258以及入口导管254和420。
图8A中所示的示例与图6中所示的外壳600的示例类似，并且被用于阻碍内部导电屏蔽件1000的外表面800上引起的RF涡电流。然而，在图8A中所描绘的实施例中，不同于外壳600，某些RF能量容易泄漏在内部导电屏蔽件1000里面。RF泄漏主要是由于任何线圈的里面具有强的磁场这一事实。所泄漏的RF能量与电线258耦合，从而导致强污染的RF信号。例如，如果RF电流泄漏，则中央轴128的内部与电线258可构成同轴结构。具体来说，中央轴128的内壁与电线258可分别变成该同轴结构的外导体和内导体。在此情况中，RF传播是高度有效的。因此，需要大的RF滤波器，这将向基板支撑组件700添加额外体积，并向基板支撑组件700添加额外成本。
图8A的内部导电屏蔽件1000包括由导电材料制成的圆形主体805，以及介电通道或介电狭缝810。在圆形主体805的纵轴内并沿着圆形主体805的纵轴形成的开槽部分815以介电材料820进行填充。介电材料820可以是陶瓷材料或聚合物材料。介电材料820可从圆形主体805的外表面800向内径向突出。在一个实施例中，介电材料820的向内突出部分可包括导电帽830。导电帽830被用于降低RF电流在圆形主体805里面的泄漏。介电材料820还可延伸至开槽部分815中，以与圆形主体805的外表面800共面或齐平。例如，可完全地穿过圆形主体805形成开槽部分815，并利用介电材料820填充该开槽部分815。介电材料820打破圆形主体805，使得沿着圆形主体805的内表面807流动的RF电流可被最小化或消除。
图8B为导电圆柱体825，将预期该导电圆柱体825在外表面830上经历大量的RF涡电流。然而，出乎意料地，电磁模拟显示当可旋转线圈215和固定线圈220彼此接近时，在导电圆柱体825的外表面830上引起的涡电流是非常小的。当可旋转线圈215和固定线圈220像这样接近时，可旋转线圈215和固定线圈220的电感耦合是基本上理想的(即，耦合大于大约90％)。
虽然前述内容针对本发明的实施例，但可设计本发明的其他与进一步的实施例而不背离本发明的基本范围，并且本发明的范围由所附的权利要求书决定。

Claims (20)

1.一种基板支撑组件，包括：
轴组件；
底座，所述底座耦接至所述轴组件的一部分；以及
第一旋转连接器，所述第一旋转连接器耦接至所述轴组件，其中所述第一旋转连接器包括可旋转的射频施加器，所述可旋转的射频施加器包括：
第一线圈构件，所述第一线圈构件围绕可旋转的轴，所述可旋转的轴在操作期间与所述轴组件电磁耦合，所述第一线圈构件在操作期间可与所述可旋转的轴一起旋转；
第二线圈构件，所述第二线圈构件围绕所述第一线圈构件，所述第二线圈构件相对于所述第一线圈构件是固定的，其中所述第一线圈构件在所述可旋转的射频施加器被激励时与所述第二线圈构件电磁耦合并且通过所述轴组件向所述底座提供射频功率；
第一接地构件，置于所述可旋转的轴与所述第一线圈构件之间，且将所述第一线圈构件与所述轴组件的可旋转的部分进行耦合；以及
第二接地构件，将所述第二线圈构件与所述轴组件的固定部进行耦合。
2.如权利要求1所述的基板支撑组件，其特征在于，在操作期间，所述第一接地构件和所述第二接地构件提供两个分离的RF回程路径，以建立统一的DC接地参考。
3.如权利要求1所述的基板支撑组件，其特征在于，所述第一线圈构件在所述旋转的射频施加器被激励时与所述第二线圈构件电感耦合。
4.如权利要求1所述的基板支撑组件，其特征在于，可旋转的轴构件包括介电材料。
5.如权利要求4所述的基板支撑组件，其特征在于，所述可旋转的轴包括铁氧体结构。
6.如权利要求1所述的基板支撑组件，其特征在于，进一步包括：
第二旋转连接器，用于向底座提供冷却剂。
7.如权利要求6所述的基板支撑组件，其特征在于，进一步包括：
第三旋转连接器，用于向所述底座传输电信号/功率和从所述底座传输电信号/功率。
8.如权利要求7所述的基板支撑组件，其特征在于，进一步包括：
第四旋转连接器，用于向所述底座提供气体。
9.如权利要求1所述的基板支撑组件，其特征在于，所述轴组件进一步包括：
导电中央轴，所述导电中央轴与所述第一线圈构件电磁耦合。
10.如权利要求9所述的基板支撑组件，其特征在于，所述导电中央轴包括圆形导电板，所述圆形导电板被设置在所述底座中所设置的所述导电中央轴的一端处。
11.如权利要求9所述的基板支撑组件，其特征在于，进一步包括导电外壳，所述导电外壳绕所述可旋转的射频施加器设置。
12.如权利要求11所述的基板支撑组件，其特征在于，所述导电外壳包括包含介电材料的狭缝。
13.如权利要求12所述的基板支撑组件，其特征在于，穿过所述导电外壳形成所述狭缝。
14.一种基板支撑组件，包括：
轴组件，具有固定部分和旋转部分；
底座，所述底座耦接至所述轴组件的中心部分；以及
第一旋转连接器，所述第一旋转连接器耦接至所述轴组件，其中所述第一旋转连接器包括：
可旋转的线圈构件，所述可旋转的线圈构件围绕可旋转的介电轴，所述可旋转的介电轴在操作期间与所述轴组件电磁耦合；
固定的线圈构件，所述固定的线圈构件围绕所述可旋转的线圈构件，其中所述可旋转的线圈构件在可旋转的线圈构件被激励时与所述固定的线圈构件电磁耦合并通过耦合到所述轴组件的所述中心部分的连接器向所述底座提供射频功率；以及
导电外壳，所述导电外壳绕所述固定的线圈构件设置。
15.如权利要求14所述的基板支撑组件，其特征在于，进一步包括围绕所述固定的线圈构件的固定的铁氧体壳。
16.如权利要求14所述的基板支撑组件，其特征在于，在操作期间，形成两个分离的RF回程路径，以建立统一的DC接地参考。
17.一种基板支撑组件，包括：
轴组件；
底座，所述底座耦接至所述轴组件的一部分；以及
第一旋转连接器，所述第一旋转连接器耦接至所述轴组件，其中所述第一旋转连接器包括可旋转的射频施加器，所述可旋转的射频施加器包括：
旋转的导电构件，所述旋转的导电构件围绕可旋转的轴构件，所述可旋转的轴构件在操作期间与所述轴组件电磁耦合；
固定的导电构件，所述固定的导电构件至少部分地围绕所述旋转的导电构件，其中所述旋转的导电构件在所述可旋转的射频施加器被激励时与所述固定的导电构件电磁耦合并通过所述轴组件向所述底座提供射频功率；
导电外壳，所述导电外壳围绕所述可旋转的射频施加器；
第一接地构件，置于所述可旋转的导电构件与所述可旋转的轴之间，且将所述可旋转的导电构件与所述可旋转的轴构件进行耦合；以及
第二接地构件，将所述固定的导电构件与所述导电外壳进行耦合。
18.如权利要求17所述的基板支撑组件，其特征在于，在操作期间，所述第一接地构件和所述第二接地构件提供两个分离的RF回程路径，以建立统一的DC接地参考。
19.如权利要求17所述的基板支撑组件，其特征在于，所述可旋转的轴构件包括介电材料。
20.如权利要求19所述的基板支撑组件，其特征在于，所述可旋转的轴构件包括铁氧体结构。
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