CN104937710A - 具有受控的密封间隙的基板支撑件 - Google Patents
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Abstract
此处提供基板支撑件的实施方式。在某些实施方式中,基板支撑件可包括支撑板,所述支撑板具有支撑表面以支撑基板;支撑环,所述支撑环用以于支撑表面的周边处支撑基板;及多个第一支撑元件,所述多个第一支撑元件布置于支撑环中,其中各个第一支撑元件的端部分被抬升高于支撑环的上部表面,以在支撑环的上部表面与布置于多个第一支撑元件的端部分上的虚构平面之间界定间隙。
Description
技术领域
本发明的实施方式大致关于半导体处理设备。
背景技术
原子层沉积(ALD)及化学气相沉积(CVD)是半导体制造中使用的用以在处理腔室中的基板上沉积薄膜的两种范例方法。典型的处理腔室包括例如基板支撑板这样的基板支撑件,以在处理期间支撑基板。基板支撑板可包括:例如形成在基板支撑板的支撑表面中的通道或其它凹槽,以促进在基板的背侧与支撑表面之间形成真空,从而将基板夹持至基板支撑件。基板支撑件以基板的背侧提供密封,以允许在基板的背侧与支撑板之间形成真空。
发明人已观察到基板与某些基板支撑件材料接触可造成不希望有的基板污染。消除或减少基板与那些导致基板污染的基板支撑件材料的接触能够消除基板污染,或者减少基板污染。
因此,本发明提供改良的基板支撑件的实施方式。
发明内容
此处提供基板支撑件的实施方式。在某些实施方式中,基板支撑件可包括支撑板,所述支撑板具有支撑表面以支撑基板;支撑环,所述支撑环用以于支撑表面的周边处支撑基板;及多个第一支撑元件,所述多个第一支撑元件布置于支撑环中,其中各个第一支撑元件的端部分被抬升高于支撑环的上部表面,以在支撑环的上部表面与布置于多个第一支撑元件的端部分上的虚构平面(imaginary plane)之间界定间隙。
在某些实施方式中,基板支撑件包括支撑板,所述支撑板具有支撑表面以支撑基板;支撑环,所述支撑环用以于支撑表面的周边处支撑基板;多个第一支撑元件,所述多个第一支撑元件布置于支撑环中,其中多个第一支撑元件为圆球形且以非金属材料制造形成,且其中各个第一支撑元件的端部分被抬升高于支撑环的上部表面,以在支撑环的上部表面与布置于多个第一支撑元件的端部分上的虚构平面之间界定间隙;及多个第二支撑元件,所述多个第二支撑元件布置于支撑表面中,其中多个第二支撑元件为圆球形且以非金属材料制造形成,且其中各个第二支撑元件的端部分被抬升高于支撑表面,使得端部分接触虚构平面且在支撑表面与虚构平面之间界定间隙。
以下说明本发明的其它及进一步的实施方式。
附图说明
以上简短概述及以下更加详细讨论的本发明的实施方式,可通过参考附图中所描绘的本发明的说明性实施方式而理解。然而应了解,附图仅说明本发明的典型实施方式,且因此不应考虑为限制本发明的范围,因为本发明可认知有其它等同效果的实施方式。
图1描绘根据本发明的某些实施方式的基板支撑件的侧面剖面视图,有基板布置在基板支撑件上。
图2描绘图1的基板支撑件的顶部视图,其中基板被移除。
图3描绘根据本发明的某些实施方式的基板支撑件的侧面剖面视图,且有基板布置在基板支撑件上。
为了帮助理解,已尽可能地使用相同的元件符号以标示各图都有的相同元件。附图并非依比例绘制且为了清楚而可能简化。应考虑一个实施方式的元件及特征可有益地并入其它实施方式中而无须进一步说明。
具体实施方式
在半导体制造处理期间的基板支撑件可由根据此处批露的实施方式的基板支撑件来提供。实施方式可有益地对基板提供受控密封间隙(sealinggap)、减少的金属污染及减少的热传导之一或种。
图1描绘包含支撑板102的基板支撑件100,所述支撑板102具有支撑表面104以支撑基板。在某些实施方式中,因为一些原因,支撑板102以处理兼容的(process compatible)金属材料形成,例如铝、不锈钢、钼或钼合金、镍、或基于镍的合金(例如),这些原因包括易于制造及热的考虑等等。在某些实施方式中,因为一些原因,支撑板以处理兼容的非金属材料形成,例如氧化铝(Al2O3)或陶瓷材料(例如氮化铝(AlN)),这些原因包括减少基板污染的可能性等等。
支撑板102至少可与基板114一样大,以将基板114支撑在支撑板102上。基板的直径可为例如200mm、300mm或450mm(7.87英寸、11.81英寸或17.72英寸),而更大和更小直径的基板也能从本发明的特征得到益处。
在某些实施方式中,支撑表面104与基板114具有相同大小,以将基板114支撑在支撑表面104上。在其它实施方式中,支撑表面104可比基板114更大或更小。
在图1的实施方式中,支撑表面104图示为平坦表面。在其它实施方式中,支撑表面104并非平坦。在某些实施方式中,支撑表面104可具有变化的轮廓。如此处所使用,变化的轮廓代表在支撑表面104与虚构平面之间所量测的变化的距离,所述虚构平面相对应至当布置在基板支撑件100上时基板的背侧(例如,在布置于基板支撑件100上的基板与支撑表面104之间的变化的间隙或凹陷)。举例而言,如图3所示,支撑板102可具有中央部分302、居间部分304、及周边部分306。在某些实施方式中,中央部分302及周边部分306以相同方向从居间部分304偏移(例如,在各个部分中的顶部表面与基板的背侧之间界定变化的间隙)。具有变化的轮廓的支撑表面104可促进由基板支撑件100所支撑的基板114的更均匀温度轮廓。亦可使用其它构造,包括比三个部分更多或更少的构造。在某些实施方式中,该轮廓是如图3中的介于各部分之间的台阶状。在其它实施方式中,该轮廓在各部分之间具有平缓或倾斜的转变(gradual or sloping transition)。
支撑板102可具有布置在支撑表面104中的一个或更多个真空口122(某些时候称为真空夹持孔)。真空口122可流体耦接至真空源126(如以下所讨论)。
支撑环106可布置在支撑板102上,位于或靠近周边103,亦即,在图1中表示的周边区域处,所述基板114支撑在支撑环106上。有益地,支撑环106经尺寸设计以支撑将要在支撑环106上支撑的基板。支撑环106包括中央开口,所述中央开口暴露支撑板102的支撑表面104的一部分,使得于支撑表面104、支撑环106与虚构平面之间界定间隙109,所述虚构平面相对应至当布置在基板支撑件100上时基板114背侧的位置。
支撑环106可与支撑板102一体形成,或可分开形成。在支撑环106分开形成的实施方式中,支撑环106可由足够坚固以在处理条件下维持其形状的延展性材料(例如铝)形成。分开形成的支撑环106可永久或可移除地耦接至支撑表面104的周边。
支撑杆110可布置于支撑板102的下方以支撑支撑板102。在某些实施方式中,支撑杆110可固定至支撑板102的底部表面108。一个或更多个导管可形成或者布置在支撑杆110之中。举例而言,真空导管124可布置在支撑杆110之中,且与一个或更多个真空口122于第一端处流体耦接。真空导管124的第二端可与真空源126流体耦接,以于支撑表面104处或靠近支撑表面104提供减少的压力。在某些应用(例如,真空夹盘)中,真空源126及一个或更多个真空口122合作,以建立真空条件来限制基板114用于处理。
多个第一支撑元件112布置在支撑环106之中或之上,以支撑基板114与支撑环106的上部表面107分隔开来。第一支撑元件112的端部分支撑基板114与支撑环106分隔开来,形成受控边缘间隙或间隙120。间隙120因而形成于支撑环的上部表面107与布置于多个第一支撑元件112的端部分上的虚构平面之间。在某些实施方式中,支撑环106包括形成于上部表面107中的多个凹槽,适于稳固多个第一支撑元件112的一部分。
额外的第二支撑元件116可布置在支撑环106的周围之中,以支撑基板114的内部部分。第二支撑元件116可布置在支撑板102之中或之上,且具有实质上与第一支撑元件112的端部分对齐的端部分(例如,在同一虚构平面终止(ending))。第一及第二支撑元件112、116合作,以支撑基板114与支撑表面104分隔开来,形成间隙109。
发明人已观察到在某些应用中,当在基板处理(例如,沉积处理)中使用具有金属支撑板的基板支撑件时,由于金属对基板的接触的结果,可发生基板的污染。因此,在某些实施方式中,多个第一及第二支撑元件112、116以非金属材料做成。举例而言,第一及第二支撑元件112、116可以诸如陶瓷(例如氮化铝(AlN))或结晶形式的氧化铝(Al2O3)(例如,蓝宝石(sapphire))之类的非金属材料形成形成。在某些实施方式中,例如当金属污染并非问题的情况下,第一及第二支撑元件112、116可由处理兼容的金属材料制造形成。
发明人已观察到用于第一及第二支撑元件112、116的某些材料,例如氧化铝,有益地提供从支撑板102至基板114减少的热传导。在基板支撑件的位置处通过减少向基板114的热传导,可减少基板114非平均的局部加热。已观察到改良的温度均匀性能够产生更均匀的处理结果。
仅为了容易说明,第一及第二支撑元件112、116在图1中显示为具有圆球或实质上圆球的形状。包括圆柱形、圆锥形、截锥形(frustoconical)或多面体(例如角锥形)的其它形状可有益地在某些条件下使用。第一及第二支撑元件112、116的形状可经选择以有益地最小化支撑件与基板114之间的接触面积,进一步减少基板114的非平均加热。举例而言,大致平坦的基板与弯曲的支撑表面之间的接触产生线接触(如与圆柱形支撑件)或点接触(如与圆球形支撑件)。点接触也可以在将基板支撑于角锥形状的支撑件上的尖端的情况下而达成。
第一支撑元件112可布置于支撑环106之中,使得第一支撑元件112的一部分抬升高于支撑环106的上部表面107。第一支撑元件112可以任何适于在处理期间将基板114支撑于静态或稳定的位置的方式布置于支撑环106中。举例而言,在某些实施方式中,第一支撑元件112可部分地陷入至支撑环106中,例如陷入至支撑环中所形成的凹陷(pocket)中。在这些实施方式中,第一支撑元件112可通过任何适合的手段例如陷形模压处理(swagingprocess)(例如,通过挤压冲模(swage press))固定在适当位置。
在某些实施方式中,支撑环106可由多重片段形成(例如内环及外环),各个片段形成有凹陷,且当与第一支撑元件112一起组装时,这些凹陷合作以将第一支撑元件112固定在支撑环106中。
若与支撑板102分开地形成,则支撑环106可以任何处理兼容的金属材料或多种这样的材料形成,包括诸如铝、不锈钢、钼或钼合金、镍、或基于镍的合金(例如)的非限制范例。在某些实施方式中,支撑环可以非金属材料形成,包括非限制范例的陶瓷材料。
除了在支撑环106中的第一支撑元件112之外,某些实施方式包括部分地布置在支撑板102之中的第二支撑元件116,使得第二支撑元件116的一部分介于基板114与及支撑表面104之间,以进一步支撑基板114于支撑板102上方。第二支撑元件可与第一支撑元件112类似或实质上类似,且可类似地布置在支撑板102中以达到类似的结果。
在某些实施方式中,第一及第二支撑元件112、116可为不同大小。在图1的非限制范例中,第一支撑元件112描绘成比第二支撑元件116具有更小的直径。举例而言,在某些实施方式中,第一支撑元件112可具有从大约1mm至大约3mm的直径范围(大约0.039-0.118英寸),举例而言,具有2mm(0.080英寸)的直径,且第二支撑元件116可具有从大约2mm至大约8mm的直径范围(大约0.079-0.315英寸),举例而言,具有4mm(0.160英寸)的直径,而其它直径亦可考虑用于使用圆球支撑元件的应用。在某些实施方式中,第一支撑元件112比第二支撑元件116更大。
于周边103处,第一支撑元件112的支撑表面布置于支撑环106的上部表面107的上方,建立受控间隙120。如图1及图3中所示,基板114被支撑表面支撑。在某些实施方式中,间隙120小于0.254mm(0.010英寸);在其它实施方式中,间隙120是从0.025mm至0.127mm(0.001-0.005英寸),例如0.051mm(0.002英寸)。发明人已观察到通过在基板114与支撑环106之间建立且维持受控间隙,于间隙109中形成的背侧压力以可预测的比率改变。用以形成背侧压力的真空部件(也就是真空源126、真空导管124及真空口122)可有益地配置且适当地操作,以补偿压力的可预测改变,从而有益地在处理期间建立均匀的背侧压力。
第一支撑元件112通常如图2中所示围绕在范例支撑板102的周边平均地间隔开。在非限制范例中,第一支撑元件112可沿着支撑板102的周边以一英寸间隔开来。在某些实施方式中,第二支撑元件116以同心圆202安排,而在各个相邻圆中的第二支撑元件116以角度彼此偏移。在某些非限制实施方式中,同心圆202以一英寸在径向上分隔开来,且支撑元件可沿着各个圆以一英寸分隔开来。亦可使用其它均匀或变化的径向或角度分隔模式。
因此,此处已提供基板支撑环的实施方式,有多个支撑元件形成受控密封间隙。所批露的发明的益处可包括以下一个或多个:减少基板的金属污染、减少从支撑环至基板的热传导、及提供受控密封间隙以促进均匀压力的形成及维持。
尽管以上针对本发明的实施方式,但可在并未悖离本发明的基本范畴的情况下设计本发明的其它及进一步的实施方式。
Claims (15)
1.一种基板支撑件,包含:
支撑板,所述支撑板具有支撑表面以支撑基板;
支撑环,所述支撑环用以于所述支撑表面的周边处支撑基板;及
多个第一支撑元件,所述多个第一支撑元件布置于所述支撑环中,其中各个所述第一支撑元件的端部分被抬升高于所述支撑环的上部表面,以在所述支撑环的所述上部表面与布置于所述多个第一支撑元件的所述端部分上的虚构平面之间界定间隙。
2.如权利要求1所述的基板支撑件,其中所述多个第一支撑元件至少部分地凹陷至所述支撑环的所述上部表面中。
3.如权利要求1所述的基板支撑件,其中所述多个第一支撑元件具有实质上圆球的形状。
4.如权利要求3所述的基板支撑件,其中所述多个第一支撑元件具有大约0.039英寸至大约0.118英寸的直径。
5.如权利要求1至4任一项所述的基板支撑件,其中所述多个第一支撑元件是非金属。
6.如权利要求1至4任一项所述的基板支撑件,其中所述多个第一支撑元件是以氮化铝或氧化铝中的至少一种制造形成的。
7.如权利要求1至4任一项所述的基板支撑件,其中所述多个第一支撑元件是以蓝宝石制造形成的。
8.如权利要求1至4任一项所述的基板支撑件,其中所述多个第一支撑元件的支撑表面布置于所述上部表面上方大约0.001英寸至大约0.005英寸。
9.如权利要求1至4任一项所述的基板支撑件,其中所述支撑板或所述支撑环中的至少一个是以金属材料制造形成的。
10.如权利要求1至4任一项所述的基板支撑件,其中所述支撑环是与所述支撑板分开的部件,且所述支撑环耦接至所述支撑表面的周边。
11.如权利要求1至4任一项所述的基板支撑件,其中所述支撑板包含多个第二支撑元件,所述多个第二支撑元件具有布置在所述支撑板的所述支撑表面上方的部分,其中所述多个第一支撑元件及所述多个第二支撑元件将所述基板支撑在所述支撑环的上部表面上方。
12.如权利要求11所述的基板支撑件,其中所述多个第二支撑元件具有圆球的形状。
13.如权利要求11所述的基板支撑件,其中所述多个第二支撑元件是非金属。
14.如权利要求1至4任一项所述的基板支撑件,其中所述支撑表面包含变化的轮廓。
15.如权利要求1至4任一项所述的基板支撑件,进一步包含布置于所述支撑表面中的一个或更多个真空口。
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