CN111433884A - 带纹理的处理腔室部件及带纹理的处理腔室部件的制造方法 - Google Patents

带纹理的处理腔室部件及带纹理的处理腔室部件的制造方法 Download PDF

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Abstract

于此提供了处理腔室部件及处理腔室部件的制造方法。在一些实施方式中，一种部件部分主体包括具有基底平面和至少一个带纹理的表面区域的部件部分主体，其中至少一个带纹理的表面区域包含多个独立表面特征，多个独立表面特征具有相对于基底平面至少45度角度的第一侧。在至少一些实施方式中，带纹理的表面包括无孔隙的多个独立表面特征。

Description

带纹理的处理腔室部件及带纹理的处理腔室部件的制造方法
技术领域
本公开的实施方式关于用于制造半导体装置的设备的腔室部件。
背景技术
半导体产业中的次半微米和更小特征的制造依赖于各种处理设备，诸如物理气相沉积腔室(PVD)及类似物。沉积腔室使用RF线圈来维持处理腔室中的等离子体。在PVD腔室中利用的现有腔室部件可能具有高温差，这导致在PVD腔室的操作期间可能黏附到部件的材料的高膜应力。发明人已经观察到在膜达到临界厚度之后，更高的膜应力可能导致在PVD腔室的操作期间沉积材料的剥落。沉积材料的剥落导致PVD腔室的内侧的污染(如，颗粒)增加，这促进了基板缺陷、低产出、对(多个)腔室部件部分的损坏及更短的部件寿命。因此，高污染的风险不期望地要求增加PVD腔室的清洁、维护和翻新的频率。
发明人还观察到具有诸如线圈间隔件的特征的腔室部件难以使用诸如3D印刷的现有技术的金属增材制造技术来制造，因为在制造期间可能在部件中形成孔隙或裂缝。在部件中(诸如在部件部分特征中)的孔隙在减少或降低特征的结构完整性上存在问题，这可能导致较短的部件部分或特征的寿命。
因此，发明人提供了有助于减少或防止处理腔室的污染的改进处理腔室部件及制造这种处理腔室部件的方法。
发明内容
于此提供了处理腔室部件及处理腔室部件的制造方法。在一些实施方式中，一种部件部分主体包括具有基底平面和至少一个带纹理的表面区域的部件部分主体，其中至少一个带纹理的表面区域包含多个独立表面特征，多个独立表面特征具有相对于基底平面具有至少45度角度的第一侧。在至少一些实施方式中，带纹理的表面包括无孔隙的多个独立表面特征。
在一些实施方式中，一种用于处理腔室的线圈间隔件包括：顶部；底部；开口，设置在顶部中并朝向底部延伸；外侧表面；内侧表面，设置成邻近开口；及杯形区域，设置在顶部和底部之间，其中杯形区域具有外侧部分；其中带纹理的表面设置在杯形区域的外侧部分上，且其中至少一个带纹理的表面区域包括多个独立表面特征，多个独立表面特征具有相对于底部具有至少45度角度的第一侧。
在一些实施方式中，一种减少或消除在三维印刷腔室部件中的孔隙的方法包括以下步骤：(a)以足以形成具有20-40微米的厚度的层的量沉积金属粉末；(b)熔化金属粉末以形成层；(c)重复(a)和(b)直到腔室部件制造成基本上无孔隙。
以下描述本公开的其他和进一步的实施方式。
附图说明
通过参考附图中描绘的本公开的说明性实施方式，可理解以上简要概述并在下面更详细论述的本公开的实施方式。然而，附图仅显示了本公开的典型实施方式，且因此不应视为对范围的限制，因为本公开可允许其他等效的实施方式。
图1A描绘了具有根据本公开的一些实施方式的部件的处理腔室的示意性横截面图。
图1B描绘了根据本公开的一些实施方式的线圈间隔件的横截面图。
图2描绘了根据本公开的一些实施方式的线圈间隔件的等距横截面图。
图3描绘了根据本公开的一些实施方式的线圈间隔件的等距横截面图。
图4描绘了根据本公开的一些实施方式的线圈间隔件的等距横截面图。
图5是根据本公开的一些实施方式的线圈间隔件的示意性侧视图。
图6是根据本公开的显示了特征的线圈间隔件的局部示意性侧视图。
图7是根据本公开的一些实施方式的制造处理的流程图。
为促进理解，在可能的情况下，使用相同的元件符号来表示图中共有的相同元件。图未按比例绘制，且为了清楚起见可简化。一个实施方式的元件和特征可有利地并入其他实施方式中而无需进一步叙述。
具体实施方式
本公开关于一种用于处理腔室的腔室部件，腔室部件，包括：具有基底平面和至少一个带纹理的表面区域的部件部分主体，其中至少一个带纹理的表面区域包括多个独立表面特征，多个独立表面特征具有相对于基底平面具有至少45度角度的第一侧。本公开的优点可包括以下的一个或多个。腔室部件(腔室部件可在非常紧密的公差内制造)(例如)具有良好的厚度均匀性和控制。可使用传统制造方法在腔室部件中无法进入的部分形成可再现且坚固的几何特征。增材制造使得难以用传统的制造方法复制的复杂形状和几何形状成为可能。另外，3D印刷腔室部件可比其他类似形状的传统腔室部件更快且更便宜地制造。而且，部件部分可没有孔隙，孔隙降低部件部分的结构完整性并缩短部件部分的寿命。
现在参照图1A，图1A将处理腔室101显示为具有如下所述的根据本公开的部件的示例性物理气相沉积(PVD)腔室。合适的PVD腔室的示例包括SIP
Figure BDA0002527092680000031
PVD处理腔室，可从加州圣克拉拉市的应用材料公司(Applied Materials，Inc.)商购获得。可从其他制造商获得的处理腔室也可适以包括于此所述的实施方式。在一个实施方式中，处理腔室101能够在基板118上沉积(例如)钛、氧化铝、铝、氮化铝、铜、钽、氮化钽、氮化钛、钨或氮化钨。
根据一个实施方式，处理腔室101具有感应线圈170。处理腔室101具有主体105，主体105包括封闭内侧容积106的侧壁102、底部103和盖104。基板支撑件(诸如基座108)设置在处理腔室101的内侧容积106中。基板传送端口109形成在侧壁102中，用于将基板传送进出内侧容积106。
气体源113耦接到处理腔室101，以将处理气体供应到内侧容积106中。在一个实施方式中，若需要的话，处理气体可包括惰性气体、非反应性气体和反应性气体。可由气体源113提供的处理气体的示例包括(但不限于)氩气(Ar)、氦气(He)、氖气(Ne)、氮气(N2)、氧气(O2)和H2O等。
泵送装置112耦接到处理腔室101，与内侧容积106连通，以控制内侧容积106的压力。在一个实施方式中，处理腔室101的压力可维持在约1托或更低。在另一个实施方式中，处理腔室101内的压力可维持在约500毫托或更低。在又一个实施方式中，处理腔室101内的压力可维持在约1毫托和约300毫托。
盖104可支撑溅射源，诸如靶114。靶114通常提供将沉积在基板118中的材料源。靶114可由含有钛(Ti)金属、钽金属(Ta)、钨(W)金属、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、铝(Al)、它们的合金、它们的组合或类似物的材料制成。在于此描绘的示例性实施方式中，靶114可由钛(Ti)金属、钽金属(Ta)或铝(Al)制成。
靶114可耦接到DC源功率组件116。磁控管119可耦接到靶114附近。磁控管119组件的示例包括电磁线性磁控管、蛇形磁控管、螺旋磁控管、双指磁控管、矩形化螺旋磁控管等及其他。替代地，可将强力磁铁放置在靶114附近。磁铁可为稀土磁铁(诸如钕或其他合适的材料)，用于产生强磁场。磁控管119可限制等离子体以及沿着靶114分配等离子体的浓度。
控制器131耦接到处理腔室101。控制器131包括中央处理单元(CPU)160、存储器168和支持电路162。控制器131用以控制处理顺序、调节气体从气体源113流到处理腔室101中并控制靶114的离子轰击。CPU 160可为可在工业设定中使用的任何形式的通用计算机处理器。软件例程可储存在存储器168中，诸如随机存取存储器、只读存储器、软盘或硬盘驱动器，或其他形式的数字储存器。支持电路162通常耦接到CPU 160，并且可包含缓存、时钟电路、输入/输出子系统、电源及类似物。当由CPU 160执行时，软件例程将CPU 160变换为控制处理腔室101的计算机(控制器)131，使得根据本公开而执行处理。软件例程也可由远离处理腔室101的第二控制器(未显示)储存及/或执行。
根据需要，附加RF功率源181还可通过基座108耦接到处理腔室101，以在靶114和基座108之间提供偏压功率。在一个实施方式中，RF功率源181可向基座108提供功率，以使基板118以约1MHz和约100MHz之间的频率(诸如约13.56MHz)偏压。
如箭头182所示，基座108可在升高位置和降低位置之间移动。在降低位置中，基座108的顶表面111可与基板传送端口109对齐或正好在基板传送端口109下方，以促进从处理腔室101进入和移除基板118。顶表面111可具有边缘沉积环136，边缘沉积环136经调整尺寸以在边缘沉积环136上接收基板118，同时保护基座108免受等离子体和沉积材料的影响。基座108可移动到更靠近靶114的升高位置，以处理处理腔室101中的基板118。当基座108处于升高位置时，盖环126可啮合边缘沉积环136。盖环126可防止沉积材料在基板118和基座108之间桥接。当基座108处于降低位置时，盖环126悬挂在基座108和位于基座108上的基板118的上方以允许基板传送。
在基板传送期间，机器人叶片上具有基板118的机器人叶片(未显示)延伸穿过基板传送端口109。升降杆(未显示)延伸穿过基座108的顶表面111以从基座108的顶表面111提升基板118，从而允许机器人叶片通过在基板118和基座108之间的空间。机器人可接着通过基板传送端口109将基板118带出处理腔室101。基座108及/或升降杆的升高和降低可通过控制器131控制。
在溅射沉积期间，可通过利用设置在基座108中的热控制器138来控制基板118的温度。可将基板118加热到期望的温度以进行处理。在处理之后，可利用设置在基座108中的热控制器138快速冷却基板118。热控制器138控制基板118的温度，且可用以在几秒到约一分钟内将基板118的温度从第一温度改变到第二温度。
内屏蔽件150可定位在靶114和基座108之间的内侧容积106中。内屏蔽件150可由铝或不锈钢以及其他材料形成。在一个实施方式中，内屏蔽件150由不锈钢形成。外屏蔽件195可形成在内屏蔽件150和侧壁102之间。外屏蔽件195可由铝或不锈钢以及其他材料形成。外屏蔽件195可延伸超过内屏蔽件150并且被配置为当基座108处于降低位置时支撑盖环126。
在一个实施方式中，内屏蔽件150包括径向凸缘123，径向凸缘123包括大于内屏蔽件150的外径的内径。径向凸缘123从内屏蔽件150以相对于内屏蔽件150的内径表面大于约90度的角度延伸。径向凸缘123可为从内屏蔽件150的表面延伸的圆形脊，并且通常适于与形成在设置在基座108上的盖环126中的凹槽配合。凹槽可为形成在盖环126中的圆形沟槽，凹槽使盖环126相对于基座108的纵向轴线而置中。
处理腔室101的感应线圈170可恰好在内屏蔽件150内侧并且定位在基座108的上方。感应线圈170可定位成比靶114更靠近基座108。感应线圈170可为由与靶114组成相似的材料(诸如钽)形成，以用作二次溅射靶。感应线圈142自内屏蔽件150通过多个腔室部件(诸如腔室部件100)支撑，腔室部件100可包括线圈间隔件110或由线圈间隔件110组成(图2)。线圈间隔件110可将感应线圈170与内屏蔽件150和其他腔室部件电隔离。
感应线圈170可耦接到电源151。电源151可具有穿过处理腔室101的侧壁102、外屏蔽件195、内屏蔽件150和线圈间隔件110的电引线。电引线连接到感应线圈170上的接头165，用于向感应线圈170提供功率。接头165可具有多个绝缘电连接件，用于向感应线圈170提供功率。另外，接头165可被配置成与线圈间隔件110接口连接并支撑感应线圈170。电源151将电流施加到感应线圈170，以在处理腔室101内感应RF场并将功率耦合到等离子体以增加等离子体密度，亦即，反应离子的浓度。
图1B描绘了根据本公开的腔室部件100的横截面图。腔室部件100可包括线圈间隔件110。在实施方式中，腔室部件100仅包括线圈间隔件110。腔室部件100可任选地包括至少一个接头接收器130。紧固件135可用以将接头接收器130和线圈间隔件110保持在一起，以形成腔室部件100。
线圈间隔件110具有顶部140和底部145。底部145可设置在内屏蔽件150附近。线圈间隔件110、接头接收器130和紧固件135可附接在一起，以将线圈间隔件110固定到内屏蔽件150。在一个实施方式中，线圈间隔件110的底部145设置在开口155附近。在实施方式中，内屏蔽件150可具有与线圈间隔件110的互补特征相互配合的特征(未显示)，以将线圈间隔件110定位及/或固定到内屏蔽件150。例如，线圈间隔件110可具有螺纹、套圈、锥形或适于将线圈间隔件110附接到内屏蔽件150的其他结构。
接头接收器130可用作背衬或结构构件，用于将线圈间隔件110附接到内屏蔽件150。另外，接头接收器130或紧固件135可与感应线圈170的接头165接口连接。接头接收器130可具有接收特征175，用于与接头165上的相应互补接头特征180形成接头或连接。在一个实施方式中，接头特征185、180啮合以在接头165和线圈间隔件110之间形成结构连接，用于支撑感应线圈170。接头特征185、180可为指形接头、锥形接头或其他合适的结构，用于在接头165和线圈间隔件110之间形成适于支撑感应线圈170的结合。在一些实施方式中，接头特征185可形成电连接件的一部分。
线圈间隔件110的一个或多个可具有延伸穿过线圈间隔件110中的电通路(图1B中未显示)。电通路可在感应线圈170上的接头165和用于激励感应线圈170的电源(未显示)之间提供电连接。替代地，线圈间隔件110可不提供电通路，且用于激励感应线圈170的功率以另一种方式设置，而不穿过线圈间隔件110中的一个。电通路可为用于传输电信号的导电路径。替代地，电通路可为提供在电源(未显示)和感应线圈170的接头165之间的电连接的可接近性的空隙或空间。
线圈间隔件110可由金属形成，诸如不锈钢。在实施方式中，具有35-45微米的尺寸的不锈钢粉末是合适的前驱物材料，如以下进一步描述的。线圈间隔件110可将感应线圈170与内屏蔽件150电隔离。线圈间隔件110可具有开口190。开口190可配置为接收接头165。开口190可设置在顶部140中并朝底部145延伸。在一个实施方式中，开口190具有圆形轮廓并且配置成接收具有圆形形状的接头165。在另一个实施方式中，开口190成形为接收具有互补的互配形状的接头165。
在实施方式中，线圈间隔件110包括与轴线197和底部145对准的基底平面198。基底平面198通常横跨底部145延伸。图1B还显示了与腔室部件100相邻的外屏蔽件195。尽管未与腔室部件100连接，外屏蔽件195显示为与轴线197、底部145和基底平面198平行对准。
在实施方式中，线圈间隔件110可具有根据本公开的表面和多个独立表面特征(如图2-图6中更详细描述的)，多个独立表面特征被配置为在操作处理腔室的期间促进黏附并最小化沉积材料的剥落。例如，尽管在图1中不可见，但线圈间隔件110可包括至少一个带纹理的表面区域，其中至少一个带纹理的表面区域包括多个独立表面特征，多个独立表面特征具有相对于基底平面具有至少45度角度的第一侧面。图2-图6显示了用于处理腔室的腔室部件的各种实施方式(诸如配置为抑制沉积材料的剥落的线圈间隔件200、300、400和500)。图2描绘了显示为线圈间隔件200的腔室部件的一个实施方式的横截面图。图3描绘了显示为线圈间隔件300的腔室部件的一个实施方式的横截面图。图4描绘了显示为线圈间隔件400的腔室部件的又一实施方式的横截面图。图5是根据本公开的一些另外的实施方式的线圈间隔件500的示意性侧视图。图6是根据本公开的实施方式的线圈间隔件500的局部示意性侧视图。
如图2-图6所示，线圈间隔件200、300、400和500具有主体210。主体210可为整体结构(诸如来自3D印刷的结构)并且具有内侧表面205和外侧表面207。内侧表面205邻近开口290设置。内侧表面205和外侧表面207可间隔开以在顶部240处形成外唇缘212，线圈间隔件200、300、400。外唇缘212可配置成以最小的应力刚性地支撑感应线圈170(图1A中所示)。外唇缘212可调整尺寸以促进散热。例如，较大的(如，较厚的)外唇缘212比较薄的唇缘具有更大的质量且更好地散热。外唇缘212可具有在约2mm和约8mm之间的厚度215(图2)(诸如约5mm)，以获得更好的热效能。尽管线圈间隔件200、300、400和500可在类似条件和类似温度下在处理腔室中操作，但是每个线圈间隔件200、300、400和500的最大操作温度受到线圈间隔件200、300、400和500的性质和几何形状(诸如外唇缘212的形状和厚度)或特征(诸如设置在外唇缘顶上的突起)的夹杂物的影响。当在相同的温度处理中在相同的处理腔室中使用时，一个实施方式的线圈间隔件可具有超过来自其他实施方式的线圈间隔件的温度的最大温度。
线圈间隔件200、300、400和500可在外侧表面207上具有基本相同的表面积。例如，外侧表面207可具有在约9.0平方英寸(in2)到约9.5in2之间的表面积。在一个实施方式中，线圈间隔件200、300、400和500在外侧表面上具有约4.2388in2的表面积。其他参数(诸如容积和重量)对于线圈间隔件200、300、400和500可为基本不同的，且将分别与下面的线圈间隔件200、300、400和500的每个实施方式一起论述。
尽管线圈间隔件200显示为绕中心轴线或中心线245对称，但是线圈间隔件200、300、400和500可为不规则形状或不对称的。线圈间隔件200、300、400和500的开口290延伸穿过线圈间隔件的顶部240。在一个实施方式中，开口290可由围绕中心线245的圆柱形突起(仅在图2中由虚线276显示)描述。开口290从靠近顶部240并设置在外侧表面207和内侧表面205之间的外唇缘212穿过线圈间隔件200、300、400和500延伸到内唇缘271。内唇缘271朝向中心线245延伸到线圈间隔件200中的底部开口246，如图2所示。底部开口246可配置成与处理腔室(诸如PVD处理腔室)的内屏蔽件150(图1B)接口连接。底部开口246还可配置成在处理腔室(未显示)和感应线圈170(图1B)之间提供电连接或其他连接。例如，感应线圈170(图1B)可具有功率引线，功率引线穿过底部开口246到RF电源(未显示)，用于激励感应线圈。
部件部分主体293的外侧表面207可具有至少一个带纹理的表面区域295(参见，如，图2)，其中至少一个带纹理的表面区域295包括多个独立表面特征291。在一些实施方式中，独立表面特征291、591从部件部分主体293轴向突出(参见，如，图2、图5和图6)且围绕部件部分主体293的周边等距地间隔开。在实施方式中，部件部分主体293包括至少两个带纹理的表面区域295。在部件部分主体(诸如293)上独立地形成的表面特征291、591促进对线圈间隔件200、300、400和500的黏附。类似地，内侧表面205可具有形成于内侧表面205上的表面特征291。形成在表面205、207上的表面特征291可基本相似。形成在表面205、207上的表面特征291可为突起的重复预定图案，突起的重复预定图案产生工程表面结构，工程表面结构中断表面205、207的宏观水平表面轮廓，以促进沉积材料的膜黏附。替代地，表面特征291的几何形状可在不同的表面205、207上及/或在表面205、207的一个或多个上不同。在一个实施方式中，如下面进一步描述的，杯形区域260设置在顶部240和底部145之间，其中杯形区域260具有外侧表面207，外侧表面207包括至少一个带纹理的表面区域295。至少一个带纹理的表面区域295包括多个独立表面特征，多个独立表面特征具有相对于底部145具有至少45度角度的第一侧。在实施方式中，表面特征291可形成为局部图案，使得表面特征291的图案在外唇缘212和杯形区域260上可为不同的。表面特征291、591可提供促进沉积材料的黏附的宏观带纹理的区域。在等离子体处理期间，沉积材料可容易地黏附到形成在外侧表面207上的表面特征291、591。沉积材料也可容易地黏附到形成在线圈间隔件200的内侧表面205上的表面特征291上。表面特征291、591可另外配置成增加线圈间隔件200、300、400和500的表面积。增加的表面积有助于增加处理期间的膜黏附。因此，表面特征291、591促进黏附并减轻黏附材料的剥落及污染处理腔室的可能性。
如下面进一步描述的，表面特征291、591可为在3D印刷处理的期间形成的突起。表面特征291、591可为纹理(诸如小圆柱形突起和类似物的图案)，或用于增强膜黏附的其他合适的纹理。在实施方式中，独立表面特征291、591也可印刷在线圈间隔件200、300、400和500的外侧表面上。
回到图2，线圈间隔件200具有延伸超过开口290的空隙254。空隙254在内侧并且从虚线276延伸到内侧表面205的下部273。空隙254是由底表面252线圈间隔件200界定，底表面252从靠近内唇缘271的突起280延伸到内侧表面205的下部273。突起280具有顶表面282、内表面281和外表面283。外表面283靠近底表面252。内表面281可与内表面272显著对齐，使得内表面272、281与由虚线276所示的圆柱形投影对齐。顶表面282、内表面281和外表面283可具有在上面形成的表面特征291，以促进沉积膜的黏附。
线圈间隔件200的主体210具有壁287。壁287具有由在壁287的内侧表面205与外侧表面207之间的距离界定的厚度。在一个实施方式中，壁287的厚度基本上是均匀的。也就是说，外唇缘212的厚度215在线圈间隔件200的壁287的整个轮廓中基本相同。在另一个实施方式中，壁287具有不均匀的厚度。例如，外唇缘212的厚度215可大于壁287的杯形区域260处的厚度225。
在一个实施方式中，线圈间隔件200的主体210可由不锈钢或其他合适的材料形成。线圈间隔件200可配置为促进热均匀性并因此减少黏附到线圈间隔件200的材料中的应力，这有利地减轻了黏附材料的剥落。线圈间隔件200的热质量和散热特性可减小在线圈间隔件200的顶部240和底部145之间的热梯度。图2的一些实施方式包括多个独立表面特征291，多个独立表面特征291具有相对于基底平面具有至少45度角度的第一侧，例如如下面的图5和图6所示。在图2中，基底平面显示为轴线X'208和轴线Z'209。
转到图3，线圈间隔件300具有延伸超过开口290的腔345。腔345可具有顶表面361、底表面362和内壁363。顶表面361和底表面362可具有由顶表面361和底表面362从内壁363到开口290的距离界定的深度347。内壁363可具有由在顶表面361和底表面之间的距离界定的高度346。顶表面361和底表面362连同内壁363基本上描述了腔345的范围。在一个实施方式中，腔345具有基本上矩形的侧面轮廓。在另一个实施方式中，腔345可具有三角形侧面轮廓，其中顶表面361和底表面362相交并且没有内壁363。
线圈间隔件300的部件部分主体可由不锈钢或其他合适的材料形成。线圈间隔件300可通过增材制造形成，线圈间隔件300上形成有表面特征291，以促进沉积材料的黏附。图3的一些实施方式包括多个独立表面特征291，多个独立表面特征291具有相对于基底平面具有至少45度角度的第一侧，例如如下面的图5和图6所示。
转到图4，线圈间隔件400具有鳍片450。槽451界定在鳍片450之间。鳍片450可具有宽度452，宽度452可被微调以实现期望的热传递速率。槽451可具有由鳍片450的数量和鳍片的宽度452决定的宽度454。在一个实施方式中，线圈间隔件400可具有8个相等间隔的鳍片450。替代地，线圈间隔件400可具有约4到18个相等间隔的鳍片450，诸如12个鳍片或8个鳍片。线圈间隔件400可另外具有在感应线圈(未显示)附近的在约2mm至约8mm之间(诸如约5mm)的凸缘壁厚度410。鳍片450和凸缘壁厚度410有助于减小线圈间隔件400上的温差。线圈间隔件400的鳍片450更快地传导热量，因此与没有鳍片的线圈间隔件300相比允许线圈间隔件400保持在较低温度。鳍片450的宽度452起到降低线圈间隔件400的温度的作用。例如，具有宽度452为约2mm的8个鳍片450的杯子可具有略高于具有宽度452为约3mm的8个鳍片450的杯子的温度。因此，增加鳍片450的宽度452可降低在处理腔室的操作期间的线圈间隔件400所经历的温度。如图4所示，线圈间隔件可包括具有多个鳍片450(诸如，传热鳍片)的内侧表面和外侧表面207，在外侧表面207上形成至少一个带纹理的表面区域。
线圈间隔件400可通过印刷(诸如3D印刷)，由不锈钢或其他合适的材料形成。用于线圈间隔件400的不锈钢材料允许线圈间隔件400经受的温度远远超过线圈间隔件400在操作期间经历的最高温度。线圈间隔件400可具有两个或更多个紧固件，以将线圈间隔件400保持在内屏蔽件上的适当位置。可增加紧固件的数量以改善在线圈间隔件400和内屏蔽件之间的导热性。
在一个实施方式中，线圈间隔件400具有8个鳍片和约5mm的凸缘壁厚度410。线圈间隔件400可通过增材制造形成，其中表面特征291形成在表面上，包括鳍片450、槽451和空隙455，以促进沉积材料的黏附。线圈间隔件400可配置为促进热均匀性并因此减少应力并减轻黏附材料的剥落。
图4的一些实施方式包括多个独立表面特征291，多个独立表面特征291具有相对于基底平面具有至少45度角度的第一侧，例如如下面的图5和图6相对于独立表面特征591所示。
现在参考图5，显示了根据本公开的一些实施方式的线圈间隔件500的横截面图。部件部分主体505显示具有基底平面510和至少一个带纹理的表面区域520。然而，在实施方式中，部件部分主体505可包括至少两个带纹理的表面区域(图5中未显示)。至少一个带纹理的表面区域520包括多个独立表面特征591，多个独立表面特征591具有相对于基底平面510具有至少45度角度的第一侧530。在实施方式中，多个独立表面特征591从部件部分主体505轴向突出且围绕部件部分主体505的周边等距间隔开。在实施方式中，独立表面特征591为相同尺寸且相等间隔的圆柱形突起。
在实施方式中，多个独立表面特征591包括具有预定直径的突起592。根据本公开的具有非限制性合适直径的突起包括具有约1.1毫米至约1.8毫米，或约1.40毫米，或1.40毫米的直径的突起592。在实施方式中，独立表面特征591是与突起592相同的结构。
在实施方式中，多个独立表面特征591包括具有预定高度的突起592。根据本公开的突起592的非限制性合适高度包括具有约0.70毫米至1.30毫米，或约1.00毫米，或1.00毫米的高度的突起592。
在实施方式中，多个独立表面特征591包括在部件部分主体505上具有预定间隔的突起592。根据本公开的突起592的非限制性合适间隔包括具有约0.70毫米至约1.30毫米，或约1.00毫米，或1.00毫米的间隔的突起592。间隔可例如通过从第一突起592的边缘到紧邻第一突起的第二突起592的边缘测量来测量。在实施方式中，每个特征具有中心，且每个中心距任何相邻特征约1.3毫米至约2.5毫米，或在一些实施方式中，约2.2毫米。
仍然参考图5，突起592包括具有基本平坦的顶表面的圆柱形突起。在实施方式中，多个独立表面特征591具有约0.25毫米的上部圆角半径。在实施方式中，多个独立表面特征591具有约0.10毫米的底部圆角半径。在实施方式中，多个独立表面特征591包括圆柱形突起592的预定重复图案。在实施方式中，至少一个带纹理的表面区域520包括在多个独立表面特征591之间的空间的预定重复图案。
线圈间隔件500可通过印刷(诸如3D印刷)，由不锈钢或其他合适的材料形成。用于线圈间隔件500的不锈钢材料允许线圈间隔件500经历远远超过线圈间隔件500在操作期间经历的最高温度的温度。
在完成本公开的方法的增材处理之后，方法产生线圈间隔件110、200、300、400或500，线圈间隔件110、200、300、400或500包括多个独立表面特征(诸如291和591)，多个独立表面特征没有孔隙和夹杂物。多个独立表面特征(诸如291和591)基本上是均匀的，且在用以产生多个独立表面特征的材料中包括基本上整体的晶体结构。在实施方式中，多个独立表面特征在每个相邻沉积层中基本上没有孔隙和夹杂物。在实施方式中，多个独立表面特征基本上无孔隙，诸如在增材处理完成时检查时低于约1％、约0.5％或低于约0.5％。在实施方式中，通过沿着部件或线圈间隔件的表面形成横截面切口(距离部件或线圈间隔件的表面至少3至5毫米并且使用光学显微镜目视检查横截面)来执行检查。
图6是如图5中公开的线圈间隔件500的局部示意性侧视图，更清楚地显示了根据本公开的一些实施方式的多个特征。这里，主体210显示为具有基底平面510和至少一个带纹理的表面区域。至少一个带纹理的表面区域包括多个独立表面特征591，多个独立表面特征591具有相对于基底平面510具有至少45度角度的第一侧530。在实施方式中，多个独立表面特征591从主体210轴向突出，且围绕主体210的周边等距间隔开。
杯形区域260显示为设置在顶部140和底部145之间，其中杯形区域260具有外侧表面207。至少一个带纹理的表面区域设置在杯形区域260的外侧表面207的至少一部分(如，杯形区域260的外侧部分602)处。至少一个带纹理的表面区域可为如上文关于于此公开的任何其他实施方式所论述的任何区域。至少一个带纹理的表面区域包括多个独立表面特征591，多个独立表面特征591具有相对于基底平面510具有至少45度角度的第一侧530。基底平面510通常作为穿过底部145的平面延伸。虚线604显示了第一侧530相对于基底平面510的角度。在实施方式中，第一侧530相对于基底平面510的角度大于或等于45度，诸如在约85度和45度之间，或在约75度和45度之间，或在约65度和45度之间，或在约55度和45度之间，或在约50度和45度之间，或约45度，或45度。在实施方式中，如上所述，第一侧530的下肤(downskin)(如，独立表面特征591的面向下方表面)形成为基本上无孔隙或具有小于1％或小于0.5％的孔隙率。
增材制造
3D印刷是通过铺设连续的薄材料层来制造三维部件的技术。3D印刷还用于半导体产业中，用于制造用于等离子体沉积腔室的半导体处理腔室部件(诸如线圈间隔件)，所述半导体处理腔室部件可提供改善的沉积材料在腔室部件的表面上的黏附性。在本公开的3D印刷处理中，逐渐沉积并熔融薄的前驱物层(如，金属粉末或其他原料)，以形成腔室的完整三维部件。在实施方式中，预选前驱物材料以减少或消除腔室部件的孔隙率。在实施方式中，腔室部件的前驱物材料是不锈钢金属粉末。在实施方式中，不锈钢金属粉末具有特征为35-45微米的粉末尺寸。
在一些实施方式中，用于3D印刷线圈间隔件110、200、300、400和500的合适技术包括使用选择性激光烧结的3D印刷。激光或其他合适的功率(诸如约244W)源通过在3D模型界定的粉末中的点自动瞄准激光而烧结粉末材料(诸如35至40微米的不锈钢粉末)。激光将材料结合在一起以形成坚固的结构，诸如单件结构。当层完成时，构建平台向下移动并烧结新的材料层以形成线圈间隔件110、200、300、400和500的下一个横截面(或层)。重复上述处理构建线圈间隔件110、200、300、400和500一次一层。在实施方式中，其中线圈间隔件、特征或特征的第一表面的孔隙率是基本上无孔隙的(如孔隙率<1％或<0.5％)，前几层可牺牲至约500微米。当层迭至500微米时，依次加入约40微米的层以降低部件的孔隙率。发明人已经发现，通过预先选择粉末的尺寸，并提供预定厚度的层，在分层的前500微米之上，可以约244W施加激光以减少或消除线圈间隔件、特征，或特征的表面边缘中的孔隙形成。印刷处理可排除使用可能导致下肤中有问题的粗糙度的附加支撑物。在实施方式中，选择高速钢硬涂覆叶片以确保前驱物粉末的均匀尺寸，诸如35-45微米的不锈钢粉末。
现在参考图7，显示了根据一个制造实施方式的制造处理700的示意图。在实施方式中，减少或消除三维印刷腔室部件中的孔隙的方法包括以下步骤：在705处任选地预选择具有35微米至45微米的尺寸的不锈钢粉末。在实施方式中，处理700任选地在710开始，沉积金属粉末以形成三维部件的第一层。接下来在715处，处理700包括熔化金属粉末以形成第一层。在717处，重复710和715直到第一层具有约500微米的厚度。在达到约500微米的厚度之后，处理700通过沉积足以形成具有20-40微米的厚度的附加层的量的金属粉末而以720继续。在725处，处理700通过熔化金属粉末以形成附加层而继续。在730处，处理通过重复720和725而继续，直到腔室部件制成基本上无孔隙。
在实施方式中，部件、线圈间隔件、特征及/或特征的外下肤部分被3D印刷为基本上无孔隙，使得可有利地提供小于或等于1％或0.5％的孔隙率。在实施方式中，本公开的方法包括使用前驱物(诸如具有颗粒尺寸分布为35-45微米量的金属粉末或不锈钢粉末)。在实施方式中，颗粒尺寸分布为使得大多数颗粒具有约35-45微米量的直径。在实施方式中，不锈钢粉末具有球形性质。在实施方式中，不锈钢粉末基本上是纯的，诸如具有99.9％的纯度。
尽管前述内容涉及本公开的实施方式，但是可在不背离本公开的基本范围的情况下设计本公开的其他和进一步的实施方式。

Claims (15)

1.一种用于处理腔室的腔室部件，包含：
部件部分主体，具有基底平面和至少一个带纹理的表面区域，其中所述至少一个带纹理的表面区域包含多个独立表面特征，所述多个独立表面特征具有相对于所述基底平面具有至少45度角度的第一侧。
2.如权利要求1所述的腔室部件，其中所述多个独立表面特征基本上无孔隙。
3.如权利要求1或2所述的腔室部件，其中所述多个独立表面特征包含具有约1.1毫米至约1.8毫米的直径的多个突起。
4.如权利要求1-3所述的腔室部件，其中所述多个独立表面特征包含具有约0.70毫米至约1.30毫米的高度的多个突起。
5.如权利要求1至4所述的腔室部件，其中所述多个独立表面特征在所述部件部分主体上间隔开约0.70毫米至约1.30毫米。
6.如权利要求1至5所述的腔室部件，其中每个特征具有中心，且每个中心距离任何相邻特征约1.3毫米至约2.5毫米。
7.如权利要求1至6所述的腔室部件，其中所述多个独立表面特征包括多个圆柱形突起的预定重复图案。
8.如权利要求1至7所述的腔室部件，其中所述多个独立表面特征从所述部件部分主体轴向突出并且围绕所述部件部分主体的周边而等距间隔开。
9.如权利要求1至8所述的腔室部件，其中所述独立表面特征为相同尺寸且相等间隔的多个圆柱形突起。
10.如权利要求1-9所述的腔室部件，其中所述独立表面特征具有平坦顶部。
11.如权利要求1-10所述的腔室部件，其中所述部件部分主体包含至少两个带纹理的表面区域。
12.如权利要求1至11所述的腔室部件，其中所述部件部分主体包含线圈间隔件。
13.如权利要求1至12所述的腔室部件，其中所述部件部分主体还包含：
内侧表面，具有多个传热鳍片；及
外侧表面，在所述外侧表面上形成所述至少一个带纹理的表面区域。
14.一种用于处理腔室的线圈间隔件，包含：
顶部；
底部；
开口，设置在所述顶部中并朝向所述底部延伸；
外侧表面；
内侧表面，设置成邻近所述开口；及
杯形区域，设置在所述顶部和所述底部之间，其中所述杯形区域具有外侧部分，其中至少一个带纹理的表面区域设置在所述杯形区域的所述外侧部分上，且其中所述至少一个带纹理的表面区域包含多个独立表面特征，所述多个独立表面特征具有相对于所述底部具有至少45度角度的第一侧。
15.一种减少或消除在三维印刷腔室部件中的多个孔隙的方法，包含以下步骤：
(a)以足以形成具有20-40微米的厚度的层的量来沉积金属粉末；
(b)熔化所述金属粉末以形成层；及
(c)重复(a)和(b)直到腔室部件制造成基本上无孔隙。
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