具有通道的陶瓷构件制造技术

提供用于形成等离子体处理室的构件的方法。提供内部模具。提供将该内部模具围绕的外部模具。用陶瓷粉末填充该外部模具，其中该陶瓷粉末围绕该内部模具。烧结该陶瓷粉末以形成实心部件。将该实心部件从该外部模具移除。实心部件。将该实心部件从该外部模具移除。实心部件。将该实心部件从该外部模具移除。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有通道的陶瓷构件
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2020年11月11日申请的美国申请No.63/115,463、于2021年1月27日申请的美国申请No.63/142,346以及于2021年9月22日申请的美国申请No.63/247,187的优先权，这些申请都通过引用合并于此以用于所有目的。

技术介绍

[0002]这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的信息既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
[0003]本公开涉及在等离子体处理室中使用的部件。更具体而言，本公开涉及等离子体处理室中的等离子体暴露部件。更具体而言，本公开涉及使功率通过而进入等离子体处理室内的功率窗。
[0004]等离子体处理室的其中一些构件(例如，功率窗)需要冷却的。可通过将冷却气体吹至功率窗的背侧上而提供冷却。该冷却方法的容量是有限的。冷却不足可能会导致加热不均匀。加热不均匀可能会在晶片各处或在晶片与晶片之间造成不均匀处理。
[0005]等离子体处理室中的一些构件(例如，功率窗)被暴露于等离子体。等离子体可能会导致功率窗劣化。功率窗的劣化可能产生污染物，而该污染物可能会导致半导体设备失灵。可将耐等离子体的热喷涂涂层、物理气相沉积(PVD)涂层、化学气相沉积(CVD)涂层、或原子层沉积(ALD)涂层涂覆至功率窗。这些涂层具有终止点，而该终止点可能是污染及腐蚀的来源。当这些涂层过厚时，所述涂层较易碎裂。

技术实现思路
r/>[0006]为了实现前述事项并符合本公开的目的，因此提供了用于形成等离子体处理室的构件的方法。提供内部模具。提供将该内部模具围绕的外部模具。用陶瓷粉末填充该外部模具，其中该陶瓷粉末围绕该内部模具。烧结该陶瓷粉末以形成实心部件。将该实心部件从该外部模具移除。
[0007]在另一实施方案中，提供了用于等离子体处理室中的构件。经火花等离子体烧结的陶瓷构件本体具有面向等离子体的表面。至少一个中空结构被嵌入在该陶瓷构件本体中。
[0008]在另一实施方案中，提供了用于处理晶片的装置。处理室具有内侧和外侧。衬底支撑件支撑位于该处理室内侧的衬底。气体输入口将气体提供至该处理室中。线圈位于该处理室外侧。功率窗介于该线圈与该处理室的内侧之间。该功率窗包括：经火花等离子体烧结的陶瓷构件本体，其具有面向等离子体表面；以及至少一个蛇形热通道，其延伸通过该陶瓷构件本体。热控制件与该至少一个蛇形热通道流体连接，其中该热控制件适于使流体流动通过该至少一个蛇形热通道。
[0009]本公开的这些及其他特征将在实施方案中并结合附图而在下文更详细描述。
附图说明
[0010]本公开是以示例而非限制的方式在附图中说明，其中类似的附图标记指类似元件，且其中：
[0011]图1是可在实施方案中使用的处理的高阶流程图。
[0012]图2A是在实施方案中使用的内部模具的俯视图。
[0013]图2B是在实施方案中使用的外部模具的俯视图。
[0014]图2C是在实施方案中使用的外部模具的侧视图。
[0015]图2D是位于外部模具中的内部模具的俯视图。
[0016]图2E是已填充基底区域粉末的外部模具的俯视图。
[0017]图2F是图2E所显示的外部模具沿着切割线2F
‑
2F的横截面图。
[0018]图2G是已填充保护性区域粉末的外部模具的俯视图。
[0019]图2H是图2G所显示的外部模具沿着切割线2H
‑
2H的横截面图。
[0020]图2I是位于压床中且具有脉冲功率源的外部模具的横截面图。
[0021]图2J为从外部模具移除的实心部件的俯视图。
[0022]图2K为图2J中所显示的实心部件沿着切割线2K
‑
2K的横截面图。
[0023]图2L是在溶解内部模具后留下空的蛇形通道的实心部件的俯视图。
[0024]图2M为图2L所显示的实心部件沿着切割线2M
‑
2M的横截面图。
[0025]图3是在实施方案中使用的等离子体处理室的示意图。
[0026]图4是在实施方案中使用的外部模具的填充步骤的较详细流程图。
具体实施方式
[0027]现在将参照附图中所图解的本公开的数个优选实施方案以对本公开进行详细描述。在下文的描述中，阐述了若干具体细节以提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见的是，本公开可在不具有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践。在其他示例中，并未详细描述公知的工艺步骤和/或结构以免不必要地使本公开难以理解。
[0028]等离子体处理室中的一些构件(例如，功率窗)被暴露于处理半导体设备所用的等离子体。功率窗将等离子体处理室内部与等离子体处理室的外部分隔开。线圈位于功率窗的外侧。功率从线圈传送通过功率窗而到达等离子体处理室的内侧。功率窗可由铝氧化物(Al2O3)(也称为氧化铝)陶瓷所制成。铝氧化物陶瓷具有足够的机械强度、热均匀性、低损耗射频(RF)传输、低成本、高直流(DC)电阻，并且易于加工。当暴露于氟等离子体时，铝氧化物陶瓷被氟化而产生颗粒污染物。可将氧化钇(Y2O3)陶瓷热喷涂至功率窗的面向等离子体表面上以提供保护性涂层，该保护性涂层使功率窗更具有蚀刻抗性。该热喷涂涂层的厚度有限，因此涂层寿命是受限的。此外，热涂层具有终端(termination)。这种终端可能是颗粒污染物的额外来源。此外，氧化钇涂层可能具有氟化问题。
[0029]等离子体处理室中的一些构件(例如，功率窗)是需要冷却的。来自被传送通过功率窗的功率的热以及来自等离子体处理室内的等离子体的热使功率窗的温度上升。较高的功率窗温度可能会导致功率窗劣化。可通过将冷却气体吹至功率窗的背侧上而提供冷却，以减少功率窗的劣化。该冷却方法的容量是受限的。使流体冷却剂流动通过这种功率窗可
提高热转移。然而，金属冷却剂管可能对通过功率窗的感应功率传输造成干扰。实施方案提供蛇形热通道，例如在等离子体处理部件(例如，功率窗)中的加热和/或冷却通道。所述冷却通道可用于提高热均匀性，使晶片各处的工艺均匀性提高。
[0030]实施方案提供了半导体处理室所用的更具腐蚀抗性的介电构件。在一些实施方案中，保护层是层合的而非热喷涂的，以消除终端。
[0031]为了促进理解，图1为等离子体处理室的构件的制造及使用方法的实施方案的高阶流程图。提供内部模具(步骤104)。图2A是在实施方案中提供的内部模具204的俯视图。在该实施方案中，内部模具204是中空管或中空管路。举例而言，内部模具204可以是陶瓷中空管或金属中空管，例如钛管。在该实施方案中，内部模具204是蛇形的。在本说明书及权利要求范围中，内部模具204的蛇形形状代表该内部模具具有超过180
°
的弯曲部分(盘绕的)(coiled)或是具有至少四个弯曲部(卷绕的)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于形成等离子体处理室的构件的方法，其包括：提供内部模具；提供围绕所述内部模具的外部模具；用陶瓷粉末填充所述外部模具，其中所述陶瓷粉末围绕所述内部模具；烧结所述陶瓷粉末以形成实心部件；以及将所述实心部件从所述外部模具移除。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述烧结所述陶瓷粉末为火花等离子体烧结。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷粉末为金属氧化物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述内部模具与所述外部模具接触。5.根据权利要求1所述的方法，其还包括通过工艺移除所述内部模具，所述工艺包括溶解、熔化、化学反应、汽化、热反应或其组合。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述内部模具包括至少一个中空管，且所述方法还包括移除所述内部模具，所述移除所述内部模具包括使流体流动通过所述至少一个中空管，其中所述流体以化学方式溶解所述至少一个中空管。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述用陶瓷粉末填充所述外部模具，其中所述陶瓷粉末围绕所述内部模具，包括：在模具中提供基底区域粉末，其中所述基底区域粉末包括第一介电材料，其中所述基底区域粉末围绕所述内部模具；以及在所述模具中提供保护性区域粉末的层，其中所述保护性区域粉末包括与所述第一介电材料不同的第二介电材料，其中所述烧结所述陶瓷粉末是使所述基底区域粉末和所述保护性区域粉末进行共烧结。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二介电材料包括钇铝氧化物、镁铝氧化物、氧化钇、镁氧化物、镁氟化物和钇铝氧基氟化物中的至少一者，且其中所述第一介电材料包括铝氧化物、铝氮化物、钇稳定氧化锆和锆增韧氧化铝中的至少一者。9.一种用于等离子体处理室中的构件，其包括：经火花等离子体烧结的陶瓷构件本体，其具有面向等离子体的表面；以及至少一个中空结构，其嵌入在所述陶瓷构件本体中。10.根据权利要求9所述的构件，其中所述中空结构包括延伸通过所述陶瓷构件本体的蛇形热通道。11.根据权利要求10所述的构件，其中介于所述蛇形热通道之间的壁具有大于6mm的厚度。12.根据权利要求9所述的构件，其中所述至少一个中空结构的壁由所述经火花等离子体烧结的陶瓷构件本体形成。13.根据权利要求9所述的构件，其中所述陶瓷构件本体形成功率窗、衬垫、喷头和边缘环中的至少一者。14.根据权利要求9所述的构件，其中所述陶瓷构件本体包括：基底区域，其中所述基底区域包括第一介电材料；保护性区域，其位于所述基底区域的第一侧上，其中所述保护性区域包括第二介电材料，所述第二介电材料为混合金属氧化物和混合金属氧基氟化物以及金属氟化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：