CN107636374B - 一种波纹管和阀门组件 - Google Patents

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Abstract

本文所描述的实现方式可保护腔室部件免遭高温下使用的腐蚀性清洁气体腐蚀。在一个实施方式中，腔室部件包括至少一波纹管，此波纹管包括通过管状折形接头结构耦接至底部安装凸缘的顶部安装凸缘。在至少管状折形接头结构的外表面上设置涂层。涂层包括聚四氟乙烯、聚一氯对二甲苯、聚二氯对二甲苯、类金刚石碳(DLC)、氧化钇稳定的氧化锆、镍、氧化铝或铝硅镁钇氧复合物的至少一个。在一个实施方式中，腔室部件是具有内部波纹管的阀门。

Description

一种波纹管和阀门组件
背景
技术领域
本文所描述的实现方式总体涉及半导体制造，并且尤其是，涉及保护真空处理设备免遭腐蚀的腔室部件。
背景技术
在半导体器件的制造期间，基板可在各种处理腔室中经历许多操作，以达形成适于最终使用的材料层及特征的目的。举例而言，基板可经历若干沉积、退火及蚀刻操作以及其他操作。处理腔室由各种部件形成，这些部件由含铝化合物、含钢化合物、含镍化合物以及其他化合物形成。这些化合物可另外含有铬、钛及钼以及其他材料。
器件小型化使得形成于基板的薄膜层中的器件图案的小尺寸更加关键。在基板中实现临界尺寸从良好品质且对基板中的下层薄膜层具有良好粘附性的薄膜层开始。为实现良好品质薄膜，处理设备最小化处理腔室环境污染影响或形成于腔室内所处理的基板上。
处理气体在形成等离子体时的完全解离增强了沉积在基板上的薄膜的品质。使用高温提供处理气体的更完全解离且亦提供基板上的高品质薄膜的强粘附性。然而，在处理腔室的连续操作期间，腔室中的腐蚀剂侵蚀腔室部件，并产生残余颗粒，这些残余颗粒增加处理腔室的内部容积中铬、钛及钼的浓度。随时间推移，处理腔室的内部容积中的残余颗粒的浓度趋于上升。沉积环境中的杂散材料可最终进入基板上所沉积的薄膜中，并且非期望地造成工艺污染及工艺偏差。为防止工艺污染及工艺偏差，处理腔室环境可需要监测及定期清洁。
因此，需要保护腔室部件免遭腐蚀。
发明内容
本文所描述的实现方式保护腔室部件免遭高温下使用的腐蚀性清洁气体腐蚀。在一个实施方式中，提供一种呈波纹管形式的腔室部件，此腔室部件包括由管状折形接头(accordion)结构耦接至底部安装凸缘的顶部安装凸缘。至少在管状折形接头结构的外表面上设置涂层。涂层包括聚四氟乙烯 (polytetrafluoroethylene；PTFE)、聚一氯对二甲苯(parylene C)、聚二氯对二甲苯(parylene D)、类金刚石碳(Diamond like carbon)、氧化钇稳定的氧化锆、氧化铝或铝硅镁钇氧复合物中的至少一种。
在另一示例中，提供一种阀门组件，此阀门组件包括具有阀座的外壳、耦接至外壳的致动器、延伸至外壳的内部工作容积的杆及环绕杆的波纹管。将杆耦接至致动器。波纹管使杆与外壳的内部工作容积分隔。波纹管具有暴露于外壳的内部工作容积中的涂层。
在又一示例中，提供一种呈屏蔽件形式的腔室部件，此腔室部件包括具有圆柱形内壁的管状主体，该管状主体具有至少约0.75英寸的直径。管状主体具有顶端及底端。顶端处的圆柱形内壁具有第一啮合特征，此第一啮合特征经构造以啮合处理腔室的基板支撑件。
附图说明
以上简要概述的本发明的实施方式的上述详述特征能够被具体理解的方式、以及本公开内容的更特定描述，可以通过参照实现方式获得，实现方式中的一些实现方式绘示于附图中。然而，应当注意，附图仅绘示出本发明的典型实现方式，因而附图不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其他等同有效的实现方式。
图1是等离子体处理腔室的横截面示意性侧视图。
图2图示等离子体处理腔室中的具有波纹管的基板支撑组件的侧视平面图，其中波纹管具有腐蚀保护涂层。
图3图示等离子体处理腔室中的具有用于腐蚀保护的柔性屏蔽件的基板支撑组件的另一侧视平面图。
图4图示等离子体处理腔室中的具有用于腐蚀保护的热阻挡层的基板支撑组件的另一侧视平面图。
图5图示用于清洁及施用保护涂层至波纹管的波纹管夹持装置的侧视平面图。
图6图示具有腐蚀保护的阀门组件的横截面图。
为了促进理解，尽可能地，已使用相同附图标号标示附图中共通的相同元件。考虑到，一个实现方式中所公开的元件在没有进一步地描述下可有益地用于其他实现方式中。
具体实施方式
公开耐腐蚀的腔室部件。在一个实施方式中，基板支撑件的波纹管具有适于在高温下保护基板支撑表面免遭腐蚀性气体的腐蚀的涂层。涂层可呈至少一个等离子体喷涂涂层、3D打印件、盖板或其他涂层的形式，此涂层保护基板支撑件的波纹管并明显减缓腔室环境中由处理和/或清洁气体对腔室部件上的侵蚀造成的不期望副产物的形成。在其他实施方式中，采用屏蔽件以保护其他腔室部件免遭腐蚀。
图1是示例性处理腔室100的横截面示意图，此示例性处理腔室在腔室主体 102内具有用于在处理期间支撑基板的基板支撑组件144。基板支撑组件144一般地包括耦接至轴136的基板支撑件120。基板支撑组件144可在升高位置与降低位置之间垂直移动。波纹管186经设置于腔室主体102内部及耦接在基板支撑组件144与腔室主体102之间。波纹管186允许基板支撑组件144在腔室主体102 内垂直移动，并同时提供真空密封以防止泄漏至处理腔室100中。将基板支撑件120的轴136设置在波纹管186内且因此与腔室主体102的内部隔离，从而保护轴136在处理期间免遭腐蚀。在一个实现方式中，将处理腔室100构造为沉积室。尽管示出基板支撑件120于图1所图示的处理腔室100中，但基板支撑件120可用于其他处理腔室中，例如等离子体处理腔室、物理气相沉积腔室、蚀刻腔室、化学气相沉积腔室及离子注入腔室，以及经历腐蚀性处理和/或清洁气体的其他处理腔室。
处理腔室100包括接地腔室主体102。腔室主体102包括围束内部腔室容积 128的壁103、底部106及盖108。将腔室主体102耦接至地面126。在内部腔室容积128中设置保护衬垫164以保护处理腔室100的壁103。保护衬垫164及壁103 具有开口118，可经由开口以机械手的方式移送基板(未图示)进出内部腔室容积128。
在壁103中的一个或腔室主体102的底部106中形成泵送口178。泵送口178 将内部腔室容积128流体地连接至泵阀组件170A。将泵阀组件170A连接至泵送系统(未图示)。利用泵送系统维持处理腔室100的内部腔室容积128内的真空环境，同时自内部腔室容积128移除处理副产物及腐蚀性气体。泵送系统及腔室热设计赋能适合于热收支需求的温度(例如，约-25摄氏度至约+500摄氏度) 下的高基底真空(约1xE-8托或以下)及低上升率(约1,000毫托/分钟)。泵送装置使真空压力能介于10mT与30mT之间。
泵阀组件170A可经构造以控制经由泵送口178至泵送系统的流体流动。举例而言，当处理腔室100处于操作中时，泵阀组件170A可处于打开状态以允许通过泵送系统经由泵送口178抽空处理腔室100的内部腔室容积128。当处理腔室100处于闲置或排放(vented)检修时，泵阀组件170A可处于关闭状态以使处理腔室100的内部腔室容积128与泵送系统隔离。在一个实施方式中，泵阀组件170A具有腐蚀保护以保护泵阀组件170A免遭因腐蚀性气体经由泵送口178 离开内部腔室容积128而造成的损坏。
经由气阀组件170B将气源160耦接至处理腔室100。气源160提供处理气体穿过气阀组件170B并经由穿过腔室主体105或盖108形成的入口161进入内部腔室容积128中。气阀组件170B可经构造以控制经由入口161进入内部腔室容积128中的流体流动。在一或多个实施方式中，处理气体可包括含卤素气体，诸如氟气和/或氯(Cl)气。或者，处理气体可包括沉积气体，例如，诸如包括碳 (C)、硅(Si)、氧(O)、氮(N)、上述的组合的气体或其他适宜气体。气源160亦提供清洁气体，这些清洁气体用于清洁存在于或暴露于处理腔室100的内部腔室容积128中的组件。可由气源160提供的清洁气体的示例包括含卤素气体，诸如氟气、含氟气体、氯气和/或含氯气体。
泵阀组件170B可经构造以控制经由入口161至处理腔室100的内部腔室容积128中的流体流动气源160。举例而言，当处理腔室100处于操作中时，泵阀组件170B可处于打开状态以允许将来自气源160的处理气体经由入口161提供至处理腔室100的内部腔室容积128中。当处理腔室100处于闲置或排放检修时，泵阀组件170B可处于关闭状态以使处理腔室100的内部腔室容积128与气源 160隔离。在一个实施方式中，泵阀组件170B具有腐蚀保护以保护泵阀组件 170B免遭因气体经由入口161流入内部腔室容积128中而造成的损坏。
泵阀组件170A及气阀组件170B可皆暴露于腐蚀剂中并具有对于减缓因腐蚀剂造成的损坏的控制。泵阀组件170A及气阀组件170B可在机械或操作上类似且类似地受益于侵蚀控制。图6所图示的阀门组件170可通用于泵阀组件 170A及气阀组件170B两者。下文关于图6论述对阀门组件170的腐蚀控制。
可将喷头184耦接至处理腔室100的盖108。喷头184具有多个气体输送孔 158，这些孔用于分布经由入口161进入内部腔室容积128中的处理气体。可经由匹配电路141将喷头184连接至RF电源142。由RF电源142提供给喷头184的 RF功率激励离开喷头184的处理气体，以用于在内部腔室容积128内维持喷头 184与基板支撑组件144之间的等离子体。
在内部腔室容积128中设置基板支撑组件144。基板支撑组件144包括耦接至轴136的基板支撑件120。在处理期间，基板支撑件120在其上支撑基板。基板支撑件120可包含介电主体154。介电主体154可由不锈钢或镍铬合金(诸如625)形成。介电主体154可由陶瓷材料、氮化铝、氧化钇氧化铝石榴石或具有铬、钼、钛或其他金属的其他适宜合金形成。介电主体154可视情况具有涂布有介电材料的铝芯。
在基板支撑件120的介电主体154内嵌入阴极电极122。经由集成匹配电路 137将阴极电极连接至RF电源138。阴极电极122将功率自基板支撑件120上设置的基板下方电容耦合至等离子体。在一个实施方式中，RF电源138为阴极电极122提供约200瓦特至约1000瓦特之间的RF功率。亦可将RF电源138耦接至系统控制器(未图示)，系统控制器通过将DC电流导向至阴极电极122以用于夹持基板及解除夹持来控制阴极电极122的操作。
基板支撑件120可包括嵌入介电主体154中的一或多个电阻加热器124。经由RF过滤器148将电阻加热器124耦接至加热器电源174。可提供电阻加热器 124以将基板支撑件120及基板支撑件上所设置的基板的温度升高至进行基板处理的温度。
基板支撑组件144的轴136包括顶端146，此顶端耦接至基板支撑件120的主体154。可设置轴136穿过处理腔室100的底部106中的凸缘188。轴136可由含有铬、钛、钼或其他金属的合金形成。在一个实施方式中，轴136由不锈钢形成。在另一实施方式中，轴136由625形成。
将隔热体182耦接至轴136的底部部分147或耦接在轴136的底部部分147周围。隔热体182可具有冷却通道134以防止来自基板支撑件120的热量向下传导穿过轴136至处理腔室100外部的组件。另外，凸缘188可具有嵌入的导热材料以防止热量传导至处理腔室100的外部。基板支撑件120与外部环境的隔热允许基板支撑组件144的较佳温度控制。可穿过隔热体182形成通道以将导体布线至电阻加热器124及阴极电极122，且以将背侧气体布线至支撑基板的基板支撑件 120的顶部。
可将基板支撑组件144可移动地耦接至腔室主体102。基板支撑组件144可在上部位置(更靠近喷头184以用于处理)与下部位置(对准开口118或位于开口118下方以促进基板移送)之间可移动。波纹管186可提供基板支撑件120与腔室主体102之间的柔性密封。波纹管186可具有主体196。主体196可具有圆柱形形状的管状折形接头结构。主体196具有外表面198。可使外表面198暴露于内部腔室容积128中。主体196的顶部192可接触基板支撑件120的底侧。主体196 的底部194可接触腔室主体102。顶部192及底部194可形成真空密封且防止处理气体自内部腔室容积128泄漏出腔室主体102。波纹管186可屏蔽诸如轴136的腔室部件免遭内部腔室容积128中的腐蚀性等离子体和/或热量的腐蚀。波纹管 186亦可保护隔热体182、凸缘188或基板支撑组件144的一些其他部分与腔室环境隔开。波纹管186的主体196可由含有钛、钼和/或铬的材料(诸如不锈钢、镍铬合金(例如，Inconel 625)或其他适宜材料)形成。在一个实施方式中，波纹管186由不锈钢形成。在另一实施方式中，波纹管186由含有钼及铌的镍铬合金(诸如Inconel625)形成。
一或多个腔室部件具有涂层180，此涂层用以保护组件避免受处理腔室100 的内部腔室容积128内的腐蚀环境的影响。举例而言，可在基板支撑件120上设置涂层180。涂层180可为多层且呈直接设置在基板支撑件120的外部上的薄膜、电镀物、喷涂涂层或其他材料涂层形式。涂层180可另外或可替代地形成于其他腔室部件上，诸如波纹管186的外表面198上。涂层180可为单片式且包含可保形沉积的材料，这些材料诸如聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene；PTFE)、聚一氯对二甲苯、聚二氯对二甲苯、类金刚石碳或陶瓷(诸如氧化钇稳定的氧化锆或氧化铝)的选择性涂层，或铝硅镁钇氧复合物，或适于保护基板支撑组件 144免遭处理腔室100中的腐蚀性气体腐蚀的其他材料。或者，涂层180可具有多个层。涂层180的多个层可由上述的适宜涂层材料中的一或多种形成。举例而言，多个层可包括两个或更多个层，诸如粘合层及保护层。粘合层可适合于腔室部件以促进对腔室部件的粘附，而保护层可提供该腔室部件与腐蚀性腔室环境或高温及其他腔室危险物的隔离。粘合层减小了腔室部件与保护层之间的热膨胀系数不匹配以改良粘附。热膨胀系数不匹配在下层腔室部件与粘合层之间下降且因此粘合层促进对下层腔室部件的良好粘附。粘合层允许保护层形成于腔室部件上作为暴露于腔室内部的保护层。保护层经构造以具有良好机械特性及耐蚀性以用于保护腔室部件。
可将至多10微米厚的Ni涂层用作粘合层，此粘合层具有良好机械及化学特性。举例而言，DLC保护层可具有粘合层，此粘合层具有Ni、Cr、Ti、NiCrAl、 CrNiCoAl、MoCrNiAl或其他适宜合金。在一个实施方式中，对于DLC保护涂层，粘合层具有xCrAl或xTi合金材料，其中x为钴、镍或钴与镍的组合。DLC 保护涂层可具有与粘合层成比例的厚度。DLC层厚度与粘合层厚度之比可处于约1/3:2/3或约至50:50的范围内。举例而言，DLC层的厚度可小于约5微米，诸如约2微米至约3微米之间。在此示例中，Ni粘合层可具有小于约12微米的厚度。多层具有改良的机械特性、改良的磨损特性及良好粘附性。另外，可将层用作磨损指示物。可利用分光计、光度计或其他工具量测层以检测可能需要清洁或替换层的时间。
可通过等离子体喷涂、浸渍、静电粉末涂布或以另一适宜方法施用来将涂层180施用至腔室部件。或者，可在3D打印腔室部件的同时沉积涂层180。举例而言，可使用直接金属激光烧结的工艺完全打印腔室部件，其中最终层为涂层180。涂层180可具有约0.5微米至约50微米(诸如约8微米)的厚度。涂层材料可经进一步热处理至约650摄氏度与约1,100摄氏度之间的温度以改良对涂层下层基底材料(亦即，基板支撑件120、波纹管186和/或其他腔室部件)的粘附强度。热处理可持续至多10小时以确保涂层材料对腔室部件的基底材料的良好粘附。
在一个实施方式中，将三氟化氮清洁气体引入到处理腔室100中以形成用于清洁处理腔室100的内部腔室容积128的等离子体。将基板支撑件120的顶表面的温度维持在超过约400摄氏度的温度下。在腐蚀性处理气体存在的情况下，尤其是当暴露于高于约400摄氏度的温度中时，可在处理腔室100的内部腔室容积128中自腔室部件形成铬、钛、钼和/或其他副产物。涂层180保护腔室部件避免与腐蚀性处理气体反应并在内部腔室容积128中形成铬、钛和/或钼污染，此污染可不利地影响内部腔室容积中所处理的基板。
本文提供不同解决方案，这些解决方案保护腔室部件(诸如基板支撑件120 和/或波纹管186)免遭处理腔室100的腐蚀性处理气体腐蚀。在图2中描绘第一示例。图2图示对于波纹管186具有腐蚀保护的基板支撑组件144的侧视平面图以防止波纹管186的腐蚀及污染引入到处理腔室100的内部腔室容积128(亦即，处理环境)中。腐蚀保护可包括屏蔽件210、热断裂228、288和/或冷却通道320、 380(图4所示)中的一或多个。
屏蔽件210可保护基板支撑组件144的其他部件的波纹管186避免受等离子体腐蚀或高温影响。屏蔽件210可具有中空圆柱形形状。屏蔽件210具有内直径 212及外表面214。内直径212可设定尺寸以形成适合于收纳基板支撑件120的开口。可在固定端218处将屏蔽件210附接于基板支撑件120。屏蔽件210亦可具有自由端216，此自由端并未与腔室主体或凸缘188接触。屏蔽件210可随着基板支撑件120的移动上下移动。屏蔽件210可由铝、不锈钢、镍、Inconel 625、氧化钇或其他适宜材料形成。在一个实施方式中，屏蔽件210具有涂覆至外表面 214的涂层220。涂层180可为多层涂层，诸如外表面214附近或外表面处的粘合层及设置在粘合层上的保护层。粘合层可介于约0.5微米厚与约5微米厚之间，诸如约1.5微米厚。保护层可介于约2微米厚与约20微米厚之间，诸如约2.5微米厚。涂层180可保护屏蔽件210免遭可对腔室处理环境造成污染的等离子体腐蚀和/或保护避免高腔室温度。
可在腔室部件中的一或多个上设置涂层。基板支撑件120可具有涂层220。波纹管186可具有涂层224。凸缘188的一或多个部分亦可具有涂层226。涂层 220、224、226可实质上与上文所描述的涂层180类似。取决于诸如局部温度、对腐蚀剂的暴露、下层材料、弹性需求、柔性需求或其他因素的原因，单个涂层220、224、226可由各自腔室部件上的不同材料或厚度形成。举例而言，可形成于基板支撑件120上的涂层220比波纹管186上所形成的涂层224更厚，原因是由于波纹管186的反复扩张与收缩运动，涂层224需要更具柔性。
在一些实施方式中，由涂层224保护波纹管186免遭腐蚀性处理气体及高温腐蚀。在其他实施方式中，由涂层224、屏蔽件210或热断裂228、288中的一或多个保护波纹管186免遭腐蚀性处理气体及高温腐蚀。由涂层224提供的保护防止污染(诸如铬、钛和/或钼颗粒)聚积在处理腔室的内部容积中并污染内部容积中的基板上所沉积的薄膜。以下论述将集中于基板支撑组件144及波纹管 186上。然而，应了解，由涂层提供给基板支撑组件144及波纹管186的保护可用于经历腐蚀的其他处理腔室部件。
在第一实施方式中，涂层180及屏蔽件210用于保护基板支撑件120、凸缘 188及波纹管186。基板支撑件120及波纹管186可由镍铬合金形成。屏蔽件210 可由铝(诸如6061-T6)形成。涂层180可由聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene； PTFE)或聚一氯对二甲苯或聚二氯对二甲苯材料形成。涂层180可为自约0.5微米至约50.0微米，诸如约5微米。聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene；PTFE)或聚一氯对二甲苯或聚二氯对二甲苯材料可经化学气相沉积以形成多个层，并可视情况具有设置在两层之间的粘合层。涂层180可为非常薄且保形的顶层，例如，可使用物理气相沉积及/或化学气相沉积沉积涂层180。在基板支撑件120 及波纹管186上形成涂层180。基板支撑件120上的涂层180可为连续且延伸至波纹管186及覆盖波纹管186成为整体单涂层。举例而言，可将基板支撑件120及波纹管186组装在一起，并在单次涂覆中于基板支撑件120及波纹管186上等离子体喷涂涂层180(亦即，涂层220、224)。或者，可单独形成基板支撑件120 上的涂层220及波纹管186上的涂层224以使得涂层220、224跨基板支撑件120 及波纹管186且不连续。举例而言，在波纹管186组装至基板支撑件120之前，可在一个操作期间在基板支撑件120上形成涂层220并在独立操作中在波纹管 186上形成涂层224。
在第二实施方式中，波纹管186上的涂层224由类金刚石碳或陶瓷材料(诸如氧化钇稳定的氧化锆或氧化铝或AsMy)形成。涂层224可具有约0.5微米至约50.0微米的厚度，诸如对于DLC为约5微米及对于陶瓷为约25微米。类金刚石碳或陶瓷材料可经化学气相沉积而具有多层，在两层之间具有粘合层。可使用物理气相沉积或化学气相沉积而沉积非常薄且保形的顶层以覆盖任何倾注 (pour)。基板支撑件120的涂层220可由聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene； PTFE)或聚一氯对二甲苯或聚二氯对二甲苯基、类金刚石碳或陶瓷材料或金属 (诸如镍涂层)形成。涂层220可具有约0.5微米至约50.0微米(诸如约12微米) 的厚度。涂层220可经等离子体喷涂具有多层，在两层之间具有粘合层及薄保形顶层。波纹管186由镍铬合金形成且由涂层224及屏蔽件210保护此波纹管免遭腐蚀性处理气体及高温腐蚀。
在第三实施方式中，波纹管186由Inconel 625形成且由柔性屏蔽件310保护此波纹管免遭腐蚀性处理气体及高温腐蚀。图3图示供等离子体处理腔室100 中使用的基板支撑组件300的侧视平面图。基板支撑组件300具有用于波纹管 186的腐蚀保护的柔性屏蔽件310。柔性屏蔽件310可由聚四氟乙烯 (polytetrafluoroethylene；PTFE)或其他适宜材料制成。柔性屏蔽件310可具有在一端处的瞬动密封件(snap seal)312及第二端处的第二瞬动密封件314。基板支撑件120可具有用于与瞬动密封件312接合的特征322。另外，可在凸缘188 上设置第二特征384用于与第二瞬动密封件314接合。瞬动密封件312、314及特征322、384可呈公/母界面、球窝或其他两部件紧固系统形式以密封接合至组件。瞬动密封件312、314产生对特征322、384的配合柔性迷宫式密封以防止腐蚀性材料进入波纹管186的空间。有利的是，通过减缓波纹管186的腐蚀且同时延长波纹管186的寿命周期使得柔性屏蔽件310容易安装并防止污染。
图4图示供等离子体处理腔室100中使用的另一基板支撑组件400的另一侧视平面图。基板支撑组件400具有用于降低波纹管186及凸缘188的温度的热阻挡层。热阻挡层可由热断裂228、288和/或冷却通道320、380组成。在处理期间，凸缘188及波纹管186因高处理温度(诸如超出300摄氏度的温度)而被加热。热断裂228、288中断穿过基板支撑组件400的导热路径。热断裂228、288 可由低导热材料制成，在基板支撑件120及凸缘188中3D打印、夹入或涂布此材料。举例而言，高导热石墨烯或金属箔可经浇铸或3D打印或粘合在基板支撑件120及凸缘188中的多个层中以用于维持波纹管186的较低温度。热断裂 228、288可来自多个层并具有约1微米至约30微米(诸如约15微米)的总厚度。当制造基板支撑件120或凸缘188时，可3D打印冷却通道320、380。冷却通道 320、380可用于维持波纹管186处于所期望温度下以减少金属污染。在腔室部件的金属3D打印期间，可暂停Z轴生长以插入高导热纳米或微米石墨烯箔。
在第四实施方式中，波纹管186由镍铬合金形成且由热断裂228、288保护此波纹管避免高处理温度。热断裂228、288中的一或多个可由石墨烯形成，且可具有例如自约0.5微米至约750微米的厚度。屏蔽件210亦可保护波纹管186。屏蔽件210可由铝(诸如6061-T6铝)形成。在第五实施方式中，波纹管186由镍铬合金形成，并由在基板支撑件中由石墨烯或金属箔形成的两层或更多层热断裂228、在凸缘188中由石墨烯或金属箔形成的两层或更多层热断裂228及屏蔽件210而受到保护。在第六实施方式中，波纹管186由镍铬合金形成，并由在基板支撑件中形成的两层或更多层热断裂228及冷却通道320、在凸缘188中形成的两层或更多层热断裂228及冷却通道380以及屏蔽件210保护此波纹管避免高处理温度。
图5图示用于清洁及涂覆保护涂层180至波纹管186的波纹管夹持装置500 的侧视平面图。波纹管夹持装置500可旋转并用于涂覆等离子体喷涂涂层和/ 或CVD和/或用于清洁波纹管186的试剂的腔室中。波纹管夹持装置500可适用于波纹管186的表面准备，诸如清洁、形成均匀多层涂层(诸如波纹管上的粘合层及保护层)之前的除脂。
波纹管夹持装置500可由附接于托架502的框架586组成。框架586经构造以设置于波纹管186内部并在清洁和或涂覆保护涂层180期间固持波纹管186。框架586具有顶端508及底端512。可在顶端508处移送波纹管186上下框架586。框架586的底端512附接于托架502。
托架502具有板件510、支柱504及支撑件520。可将板件510附接于固持波纹管186的框架586的底端512。由支柱504将板件510附接于支撑件520。在一个实施方式中，板件510或支撑件520可沿支柱504相对于彼此移动。板件510的移动可实现框架586的长度以用于完全延伸设置在框架上的波纹管186。以此方式，波纹管186将呈现平坦圆柱形表面以用于处理。在另一实施方式中，板件 510及支撑件520相对于彼此固定。支撑件520可视情况具有附接件590(诸如键孔)，以容纳用于旋转波纹管夹持装置500的马达或旋转装置，同时波纹管夹持装置500具有附接的波纹管186并经历处理。旋转排列可顺时针或逆时针旋转波纹管夹持装置500以用于控制涂层180的厚度的均匀性。有利地是，涂层180 的磨损可更加可预测，且在处理内部容积中的基板期间的波纹管186的腐蚀污染处理腔室内部容积之前，可检修波纹管186。
图6图示具有腐蚀保护的阀门组件170的横截面图。尽管示出阀门组件170 于图1所图示的处理腔室100中，但阀门组件170可用于其他处理腔室中，例如等离子体处理腔室、物理气相沉积腔室、蚀刻腔室、化学气相沉积腔室及离子注入腔室，以及经历腐蚀性处理和/或清洁流体的其他处理腔室。另外，尽管图6中所描绘的阀门组件170具有球阀，但应了解，对于阀门组件170所公开的腐蚀控制同等适用于其他类型阀门组件，诸如蝶阀、球阀、隔膜阀(diaphragm valves)、闸阀及适于具有腐蚀剂从中通过的其他阀门组件。
阀门组件170具有外壳610。外壳610可由不锈钢(诸如304SST)、625、Haynes 242或其他适宜材料形成。外壳610内形成有入口612 及出口614。外壳610另外具有内部工作容积602。当阀门组件170处于打开状态中时，流体可自入口612流入内部工作容积602中及自出口614离开外壳610。
在一或多个实施方式中，外壳610可具有阀体涂层650。阀体涂层650可保护外壳610的内部工作容积602免遭诸如清洁气体、处理气体及类似的腐蚀剂的腐蚀。
入口612可具有用于提供流体紧密密封的凸缘616。凸缘616可提供密封，以用于将外壳610流体地耦接至处理腔室100或处理腔室的组件(诸如泵送口 178)。凸缘616可由不锈钢(诸如304SST)、625、Haynes 242或其他适宜材料形成。凸缘616可具有凸缘涂层656。凸缘涂层656经构造以保护凸缘616免遭入口612中进入的腐蚀剂腐蚀。在一个实施方式中，将入口612处的凸缘616流体地附接于腔室主体102的泵送口178。在另一实施方式中，将入口612处的凸缘616流体地附接于气源160。
出口614亦可具有凸缘617。凸缘617可提供密封并将外壳610流体地附接于处理腔室100或处理腔室的组件。凸缘617可由不锈钢(诸如304SST)、625、Haynes242或其他适宜材料形成。凸缘617可具有凸缘涂层 657。凸缘涂层657经构造以保护凸缘617免遭经由出口614离开的进入的腐蚀剂的腐蚀。在一个实施方式中，将出口614流体地附接于腔室主体102或垂准附接于腔室主体，诸如入口161至内部腔室容积128。在另一实施方式中，将出口614 流体地耦接至真空。
外壳610可具有阀帽618。可由紧固件、粘合剂、焊接或由其他适宜手段将阀帽618附接于外壳610。在一个实施方式中，利用螺钉式紧固件将阀帽618附接于外壳610。阀帽618与外壳610形成密封以使得内部工作容积602中的流体不在阀帽618处或自阀帽离开外壳610。阀帽618可由与外壳610类似的材料制成。举例而言，阀帽618可由不锈钢(诸如304SST)、625、Haynes 242 或其他适宜材料形成。
可经由阀帽618的中央部分设置中心开口635。中心开口635可经构造以收纳并支撑从中穿过的杆622。可穿过中心开口635移动杆622。杆622可延伸穿过阀帽618至外壳610的内部工作容积602中。杆622可由不锈钢(诸如304SST)、625、Haynes 242或其他适宜材料形成。
可将致动器620附接于杆622的一端。致动器620可为旋钮螺钉(knob and screw)、螺线管、气动或液压缸、马达或适合于线性位移杆622的其他致动器。可将阀塞632附接于设置在外壳610的内部工作容积602中的杆622的另一端。阀塞632可由不锈钢(诸如304SST)、625、Haynes 242或其他适宜材料形成。致动器620可提供杆622的线性移动，且因此附接阀塞632的线性移动。举例而言，致动器620可向上移动阀塞632至升高位置，如虚线672所示。在另一示例中，致动器620可向下移动阀塞632至降低位置，如虚线674所示。当处于降低位置中时，阀塞632可接触外壳610的阀座。阀塞632可具有密封件 634，以用于在阀塞632处于降低位置中时，当与外壳610的阀座接触时形成流体紧密闭合。因此，当阀塞632处于抵靠阀座的降低位置中时，流入入口612 中的流体并不流动穿过内部工作容积602及流出出口614。同样地，当阀塞632 处于与阀座间隔的升高位置中时，流入入口612中的流体可流动穿过内部工作容积602及流出出口614。
阀塞632可具有阀座涂层652。阀座涂层652经构造以保护阀塞632免遭外壳 610的内部工作容积602中的腐蚀剂腐蚀。
可在外壳610的内部工作容积602中设置波纹管642。波纹管642可具有折形接头形状并具有内部波纹管区域644。举例而言，波纹管642可在横截面上为圆柱形或多边形，环绕内部波纹管区域644。可将波纹管642的一端密封地附接于阀塞632。可将波纹管642的另一端密封地附接于外壳610或者阀帽618。因此，可在阀塞632与阀帽618之间产生密封以防止内部工作容积602中的流体进入波纹管642内部所界定的内部波纹管区域644及流体经由阀帽618中的中心开口 635离开。波纹管642可由不锈钢(诸如304SST)、625、Haynes 242 或其他适宜材料形成。波纹管642可具有波纹管涂层654。可使波纹管涂层654暴露于设置在外壳610的内部工作容积602中的流体中。波纹管涂层654经构造以保护波纹管642免遭外壳610的内部工作容积602中的腐蚀剂腐蚀。
可由各种涂层(诸如阀体涂层650、阀座涂层652、波纹管涂层654及凸缘涂层656、657)保护腔室部件避免与腐蚀剂(诸如氟或氯)反应而在处理腔室的内部容积中形成污染(诸如铬、钛和/或钼)。涂层650、652、654、656、 657可为单片式且包含可保形沉积的材料。涂层可另外或可替代地形成于其他腔室部件上，诸如升降销波纹管(未图示)的外表面198上。涂层650、652、 654、656、657可为含碳材料，诸如聚对二甲苯基(聚对二甲苯)，例如聚二氯对二甲苯或聚一氯对二甲苯(氯化线型聚对二甲苯)、聚对二甲苯N(parylene N)(线型聚对二甲苯)及聚对二甲苯X(parylene X)(交联聚对二甲苯)。可使用的其他含碳材料包括PEEK(polyether ether ketones；聚醚醚酮)及诸如类金刚石碳(diamond-like carbon；DLC)的非晶碳材料。DLC可具有约0.5微米至约50.0微米(诸如约5微米)的厚度。涂层650、652、654、656、657可替代地为诸如以下的材料：聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene；PTFE)或陶瓷(诸如氧化钇稳定的氧化锆或氧化铝)的选择性涂层，或铝硅镁钇氧复合物，或适于保护免遭处理腔室100中的腐蚀性流体腐蚀的其他材料。陶瓷可具有约0.5微米至约50.0微米的厚度，诸如约25微米。涂层亦可由镍形成。镍可具有约0.5微米至约50.0微米的厚度，诸如约10微米。
视情况，涂层650、652、654、656、657可具有多个层。涂层650、652、 654、656、657的多个层可由上述的适宜涂层材料的一或多种形成。举例而言，多个层可包括两个或更多个层，诸如粘合层及保护层。粘合层可适合于腔室部件以促进对腔室部件的粘附，而保护层可提供该腔室部件与腐蚀性腔室环境或高温及其他腔室危险的隔离。
在第一实施方式中，保护阀门组件170免遭从中流动穿过的腐蚀剂腐蚀。阀门组件170的外壳610由304SST形成。利用镍形式的阀体涂层650覆盖外壳 610的内部工作容积602。镍涂层可为约10微米厚。
阀门组件170具有在入口612及出口614处由625形成的凸缘 616、617。阀塞632亦由625形成。波纹管642由242合金形成。波纹管642保护杆622及致动器620避免暴露在存在于外壳610的内部工作容积602中的流体中。
在第二实施方式中，保护阀门组件170免遭从中流动穿过的腐蚀剂腐蚀。阀门组件170的外壳610由304SST形成。利用镍形式的阀体涂层650覆盖外壳 610的内部工作容积602。镍涂层可为约10微米厚。阀门组件170具有在入口612 及出口614处由625形成的凸缘616、617。凸缘616、617的凸缘涂层656、657可由镍形成。镍涂层可为约10微米厚。阀塞632亦由625 形成。阀塞632的阀座涂层652由镍形成。镍涂层可为约10微米厚。波纹管642 由242合金形成。波纹管642保护将阀塞632附接至致动器620的杆 622免遭腐蚀剂腐蚀。
在第三实施方式中，保护阀门组件170免遭从中流动穿过的腐蚀剂腐蚀。阀门组件170的外壳610由304SST形成。利用阀体涂层650覆盖外壳610的内部工作容积602。阀体涂层650可为具有约10微米厚度的镍。阀门组件170具有在入口612及出口614处由SST形成的凸缘616、617。凸缘616、617的凸缘涂层656、 657可由镍形成。镍涂层可为约10微米厚。阀塞632由SST形成。阀塞632的阀座涂层652可由镍形成。镍涂层可为约10微米厚。波纹管642亦由SST形成。波纹管642的波纹管涂层654可由镍形成。镍涂层可为约10微米厚。波纹管642及波纹管涂层654保护将阀塞632附接至致动器620的杆622免遭腐蚀剂腐蚀。
在第四实施方式中，保护阀门组件170免遭从中流动穿过的腐蚀剂腐蚀。阀门组件170的外壳610由304SST形成。利用呈类金刚石涂层(diamond-like coating；DLC)的阀体涂层650覆盖外壳610的内部工作容积602。DLC可为约10 微米厚。阀门组件170具有在入口612及出口614处由SST形成的凸缘616、617。凸缘616、617的凸缘涂层656、657可由DLC形成。DLC可为约10微米厚。阀塞 632由SST形成。阀塞632的阀座涂层652可由DLC形成。DLC涂层可为约10微米厚。波纹管642亦由SST形成。利用约10微米厚的DLC覆盖波纹管642以形成波纹管涂层654。波纹管642及波纹管涂层654保护将阀塞632附接至致动器620 的杆622免遭腐蚀剂腐蚀。
在又其他实施方式中，上文所描述的方法及设备与高温(亦即，大于200 摄氏度，诸如300摄氏度)下的碳膜沉积相关。在薄膜沉积后及在使用含氟或含氯气体及高腔室温度的腔室清洁工艺期间，由涂层保护SST及镍铬合金腔室部件避免与腐蚀性氟或氯反应且避免劣化腔室部件以及形成潜在污染(诸如铬、钛和/或钼)。举例而言，波纹管、基板支撑件、轴、阀门组件或其他腔室部件可由SST或625形成且由上文所描述的涂层进一步保护这些部件免遭腐蚀性处理气体腐蚀及高温。涂层的使用有利地减少了因腐蚀剂侵蚀腔室部件而进入及污染处理腔室的内部体积的Cr、Ti及Mo的量。另外，延长了腔室部件的预防性维护寿命周期。
尽管前述针对本发明的实现方式，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下可设计出本发明的其他及进一步实施方式，且本发明的范围由随附的权利要求书来确定。

Claims (15)

1.一种波纹管，包括：
顶部安装凸缘；
底部安装凸缘；
管状折形接头结构，所述管状折形接头结构耦接所述安装凸缘；
粘合层，所述粘合层设置在至少所述管状折形接头结构的经处理的外表面上，所述粘合层由铬、镍或钛中的至少一种制成；以及
涂层，所述涂层设置在所述粘合层上，所述涂层包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚一氯对二甲苯、聚二氯对二甲苯、类金刚石碳、氧化钇稳定的氧化锆、镍、氧化铝或铝硅镁钇氧复合物的至少一种。
2.如权利要求1所述的波纹管，其中所述管状折形接头结构由不锈钢或镍铬合金制成。
3.如权利要求1所述的波纹管，其中所述涂层包括类金刚石碳材料且具有约0.5微米至约5微米之间的厚度。
4.如权利要求1所述的波纹管，其中所述涂层包含多个层。
5.如权利要求4所述的波纹管，其中所述多个层由至少两种不同材料制成。
6.如权利要求5所述的波纹管，进一步包含：
第二粘合层，所述第二粘合层设置在所述多个层中的至少两层之间。
7.如权利要求6所述的波纹管，其中所述第二粘合层由以下材料中的至少一种形成：铬或钛或镍、或铬或钛或镍的合金。
8.如权利要求4所述的波纹管，其中所述涂层的所述多个层中的各层具有约0.25微米至约3微米之间的厚度。
9.如权利要求1所述的波纹管，其中所述管状折形接头结构具有至少0.70英寸至约2.9英寸的内直径，及约1.2英寸至约3.6英寸之间的轴向运动范围。
10.一种阀门组件，包括：
外壳，所述外壳具有阀座和内部工作容积；
致动器，所述致动器耦接至所述外壳；
杆，所述杆延伸至所述外壳的所述内部工作容积中，所述杆耦接至所述致动器；
阀塞，所述阀塞耦接至所述外壳的所述内部工作容积中的所述杆，所述阀塞由所述致动器在抵靠所述阀座及与所述阀座间隔的位置之间可移动；
波纹管，所述波纹管环绕所述杆且使所述杆与所述外壳的所述内部工作容积隔离，所述波纹管具有暴露于所述外壳的内部工作容积中的涂层；以及
粘合层，所述粘合层设置在所述涂层与所述波纹管之间。
11.如权利要求10所述的阀门组件，其中所述涂层包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚一氯对二甲苯、聚二氯对二甲苯、类金刚石碳、氧化钇稳定的氧化锆、镍、氧化铝或铝硅镁钇氧复合物的至少一种。
12.如权利要求10所述的阀门组件，其中所述波纹管由不锈钢或镍铬合金中的至少一种制成。
13.如权利要求10所述的阀门组件，其中所述涂层包含：
类金刚石碳材料，所述类金刚石碳材料具有约0.5微米至约5微米之间的厚度。
14.如权利要求10所述的阀门组件，其中所述涂层包含由至少两种不同材料制成的多个层。
15.如权利要求10所述的阀门组件，其中所述波纹管上暴露于所述内部工作容积的所述涂层进一步包含：
包含镍的金属。
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