TWI527929B - 具有滾軋成型表面之基座和其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明實施例大體上涉及一種用於處理大面積基板的裝置和方法。更明確而言，本發明實施例涉及一種用於在半導體製程中支撐大面積基板的基板支撐件和製備此支撐件的方法。
用於處理大面積基板的設備已經成爲諸如液晶顯示器(LCD)、電漿顯示面板(PDP)、有機發光二極體顯示器(OLED)和太陽能面板等平板顯示器製造領域中的主要投資。用於製造LCD、PDP、OLED或太陽能面板的大面積基板可以是玻璃或聚合物基板。
大面積基板通常經歷多個連續步驟以在其上創造出元件、導體和絕緣體。通常在用來執行製程單一步驟的處理室內執行每個步驟。爲了有效完成整個連續步驟，通常使用多個處理室。處理大面積基板的其中一個常用製造步驟是電漿增強化學氣相沈積(PECVD)。
PECVD一般用於在諸如平面基板或半導體基板上沈積薄膜。通常在相距數英寸且平行設置之電極間的真空室中執行PECVD，且平行電極之間的間隙通常可變以使製程最佳化。在真空室中的溫度控制基板支撐件上放置將要進行處理的基板。在某些情況中，基板支撐件可以是其中一個電極。將一前驅物氣體引入真空室中，通常藉由位於靠近真空室頂部的分配盤來引入前驅物氣體。然後施加RF功率到電極上，以將真空室中的前驅物氣體能量化或激發成電漿。激發後的氣體發生反應而在位於基板支撐件上的基板表面上形成材料層。通常，PECVD室中的基板支撐件或基板支撐件組件設置用來支撐且加熱基板，以及作爲激發前驅物氣體的電極。
通常，大面積基板，例如用於製造平面面板的基板，尺寸經常超過550毫米×650毫米，表面積預期達到並超過4平方米。相應地，用於處理大面積基板的基板支撐件也照比例放大，以容納基板的大表面積。通常利用模鑄方法來製備用於高溫使用的基板支撐件，並在其鋁主體中包埋一個或多個加熱元件和熱電偶。由於基板支撐件的尺寸，通常會在基板支撐件中設置一個或多個加固件以增強基板支撐件在高溫操作(即超過350℃，接近500℃以使某些薄膜中的氫含量降至最低)下的硬度和性能。然後對鋁基板支撐件進行電鍍以提供保護塗層。
雖然以這種方式配置的基板支撐件已經顯示出良好的處理性能，但觀察到兩個問題。第一個問題是不均勻沈積。已經觀察到薄膜厚度中出現小的局部差異，這些厚度差異經常以較薄薄膜厚度的點狀形式出現，其可能危害在大面積基板上形成元件的後續生產製程。可以認爲，基板的厚度、平坦度以及光滑的基板支撐件表面中的差異(通常約50微英寸)會在整個玻璃基板表面的某些位置造成局部電容變化，因而產生局部電漿不均勻性，從而導致沈積變化，例如薄沈積薄膜厚度的點。
第二個問題是由摩擦生電過程或兩種材料彼此接觸然後再彼此分開之過程而產生的靜電荷所引發。其結果是，可能在基板和基板支撐件之間積累靜電，使得在製程完成時難以將基板從基板支撐件分開。
工業中已知的額外問題是靜電釋放(ESD)金屬線產生電弧的問題。當基板尺寸增加時，ESD金屬線變得更長且更大。可以認爲，在電漿沈積期間，ESD金屬線中的感應電流變得大到足以損害基板。該ESD金屬線的電弧問題已經成爲主要的頻發問題。
因此，需要一種改進的基板支撐件。
本發明大體上涉及電漿反應器中支撐大面積基板的裝置。
在一實施例中，在電漿反應器中使用的基板支撐件包括一導電主體，其具有一頂面，該頂面具有多個滾軋成型壓印。
本發明的另一實施例提供一電漿反應器，其包含具有一製程容積的一室體。一蓮蓬頭被配置在該製程容積中，並經調設以將製程氣體流導入該製程容積。一鋁主體被配置在蓮蓬頭底下的製程容積中。一加熱器被配置在該鋁主體中。該鋁主體具有一頂面，其包含滾軋成型壓印。
本發明涉及爲處理基板提供必要電容去耦的基板支撐件和製備該基板支撐件的方法。特別是，本發明的基板支撐件減少基板和基板支撐件之間的靜電，並使通常會讓基板受損的電漿團(plasmoid)減至最小。雖然不希望受理論限制，可以認爲，在大面積基板之金屬線上方的強電漿會加熱大面積基板，因而在大面積基板中引起不均勻熱應力。大面積基板中的熱應力可能積累到夠大以致使大面積基板破裂。一旦不導電的大面積基板破裂，將使導電基板支撐件暴露於電漿中，而發生電弧或電漿團。本發明的基板支撐件可減少靜電、使電漿團減至最小，並提供良好薄膜沈積性能。
第1圖示意性繪出根據本發明一實施例之電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)系統100的截面圖。PECVD系統100用於在大面積基板上形成多種結構和元件，例如可在液晶顯示器(LCD)和電漿顯示器面板(PDP)、有機發光顯示器(OLED)和太陽能面板製備中使用的大面積基板上形成多種結構和元件。欲處理的大面積基板可以是玻璃基板或聚合物基板。
PECVD系統100通常包括與氣體源104連接的室102。室102包括用來定義出製程容積112的多個室壁106、室底部108和蓋組件110。通常透過形成在室壁106中的艙門(未示出)來進出製程容積112，艙門利於大面積基板140(以下稱爲基板140)進出室102。基板140可以是玻璃或聚合物工件。在一實施例中，基板140具有大於約0.25平方米的設計表面積。通常室壁106和室底部108由整塊鋁或其他可用於電漿處理的材料製成。室壁106和室底部108通常是電性接地。室底部108具有連接到不同泵浦部件(未示出)的排氣口114，以利於控制製程容積112內的壓力並在處理期間排出氣體和副產物。
在第1圖示出的實施例中，室102具有連接到其上的RF電源122。將RF電源122連接到氣體分配盤118以提供電偏壓激發由氣體源104提供的製程氣體，並在處理期間維持在氣體分配盤118下方之製程容積112中由製程氣體形成的電漿。
蓋組件110由室壁106支撐並可以移除以維修室102。蓋組件110通常由鋁組成。將氣體分配盤118連接到蓋組件110的內側120。氣體分配盤118通常由鋁製成。氣體分配盤118的中心部/中央部包括一穿孔區域，透過該區域將氣體源104所提供的製程氣體和其他氣體輸送到製程容積112。氣體分配盤118的穿孔區域設計成可透過氣體分配盤118提供流入到室102的均勻氣體分佈。可以從2005年7月1日申請且標題爲「Plasma Uniformity Control by Gas Diffuser Curvature(利用氣體擴散器曲率達成電漿均勻性控制)」的美國專利申請序號11/173210以急於2005年7月25日申請且標題爲「Diffuser Gravity Support(擴散器重力支撐件)」的美國專利申請序號11/188822中查到氣體分配盤118的詳細描述，該等專利文獻納入本文中以供參考。
將基板支撐件組件138設置在室102內的中心位置。基板支撐件組件138用於在處理期間支撐基板140。基板支撐件組件138一般包括藉由延伸穿過室底部108之軸142所支撐的導電主體124。
基板支撐件組件138通常接地，使得RF電源122提供給氣體分配盤118或位在室蓋組件內或附近之其他電極的RF功率可以激發位在基板支撐件組件138和氣體分配盤118間之製程容積112中的氣體。來自RF電源122的RF功率通常選擇與基板尺寸相稱，以驅動化學氣相沈積製程。在一實施例中，透過連接在導電主體124周界和接地室底部108之間的一個或多個RF接地回路構件184將導電主體124接地。可從2004年8月16日申請且標題爲「Method and Apparatus for Dechucking a Substrate(用於移出基板的方法和裝置)」的美國專利申請序號10/919457中查到RF接地回路構件184的詳細描述。
在一實施例中，可以用電絕緣塗層覆蓋至少一部分的導電主體124，以改進沈積均勻性，而不需要對基板支撐件組件138施以昂貴的時效或電漿處理。導電主體124可以由金屬或其他類似導電材料製成。塗層可以是諸如氧化物、氮化矽、二氧化矽、二氧化鋁、五氧化二鉭、碳化矽、聚醯亞胺等絕緣材料，可以利用不同的沈積或塗覆製程來施加塗層，該些製程包括，但不限於，火焰噴塗、電漿噴塗、高能塗覆、化學氣相沈積、噴塗、粘性膜、濺鍍和包覆。可從2003年5月9日申請且標題爲「Anodized Substrate Support(電鍍基板支撐件)」的美國專利申請序號10/435,182以及2005年7月15日申請且標題爲「Reduced Electrostatic Charge by Roughening the Susceptor(利用粗糙化底座降低靜電荷)」的美國專利申請序號11/182168中查到塗層的詳細描述，或者，導電主體124的一頂面180可不用塗層或電鍍。
在一實施例中，導電主體124包埋至少一個嵌入式加熱元件132。一般在導電主體124中臨近加熱元件132處嵌入至少一第一加固件116。可以在導電主體124中在加熱元件132側邊且在第一加固件116相反位置處設置一第二加固件166。加固件116、166可以由金屬、陶瓷或其他加固材料構成。在一實施例中，加固件116、166由氧化鋁纖維構成。或者，加固件116、166可以由氧化鋁纖維結合氧化鋁顆粒、碳化矽纖維、氧化矽纖維或相似材料構成。加固件116、166可以包括鬆散材料或可以具有諸如平板等預製形狀。或者，加固件116、166可以包括其他形狀和幾何結構。一般而言，加固件116、166具有少許孔隙，以允許鋁在下述的鑄造製程期間能夠滲入構件116、166。
將設置在基板支撐件組件138中的諸如電極等加熱元件132連接到電源130，加熱元件132可以將基板支撐件組件138和放置其上的基板140可控制地加熱到預期溫度。典型地，加熱元件132將基板140保持在大約150℃到至少大約460℃之間的均勻溫度。加熱元件132通常與導電主體124電性絕緣。
導電主體124具有相對於頂面180的一下方面126。該頂面180經調設以支撐基板140且爲基板140提供熱能。該頂面180具有至少0.25平方米的一平面區域，例如，大於2.5平方米和超過6平方米。可以粗糙化該頂面180，以在頂面180和基板140之間形成空間(如第2圖所示)。該粗糙化的頂面180減少導電主體124和基板140之間的電容耦合。在一實施例中，頂面180可以是用於在處理期間與基板140部分接觸的非平坦表面。
下方面126具有連接到下方面的杆端蓋144。杆端蓋144一般是耦接到基板支撐件組件138的鋁環，以提供用於將軸142連接到其上的安裝表面。
軸142從杆端蓋144延伸出，並將基板支撐件組件138連接到一升降系統(未示出)，該升降系統可在高位置(如圖所示)和低位置之間移動基板支撐件組件138。波紋管146在製程容積112和室102外部的大氣之間提供真空密封，同時便於基板支撐件組件138的移動。
基板支撐件組件138額外支撐著一外接遮蔭框架148。一般而言，遮蔭框架148防止在基板140和基板支撐件組件138邊緣處的沈積，使得基板不會黏在基板支撐件組件138上。
基板支撐件組件138具有多個貫穿該支撐件組件的孔128，用以接收多個舉升銷(lift pin)150。舉升銷150通常由陶瓷或電鍍鋁構成。一般而言，舉升銷150具有當舉升銷150在正常位置(即相對基板支撐件組件138縮回)時與基板支撐件組件138之頂面180實質齊平的或比頂面180略微凹進的第一末端160。通常使第一末端160展開或者擴大，以防止舉升銷150從孔128中落下。另外，舉升銷150具有延伸超過基板支撐件組件138之下方面126的第二末端164。舉升銷150與室底部108接觸，並從基板支撐件組件138的頂面180移開，而將基板140放置在與基板支撐件組件138隔開來的位置。
在一實施例中，使用不同長度的舉升銷150，以便它們與室底部108接觸，並可在不同時間起動。例如，舉升銷150可沿基板140的外邊緣間隔開來，此外可在基板140的外邊緣朝向基板140之中心向內排列多個相對較短的舉升銷150，使基板140能夠相對其中心處而率先舉起基板的外邊緣。在另一實施例中，使用均勻長度的舉升銷150，並且配合使用設置在外部舉升銷150下方的突起或高臺182，使得相對於內部舉升銷150而言，能先起動外部舉升銷150並將基板140從頂面180移開更大距離。或者，室底部108可以包括多個設置在內部舉升銷150下方的槽或溝，使得相較於外部舉升銷150而言，較晚起開動該等內部舉升銷150並移開較短距離。在美國專利6,676,761號中，描述了具有從邊緣到中心方式將基板從基板支撐件上提起之舉升銷的系統實施例，其可從本發明受益。
第2圖係導電主體124的頂面180的部分截面圖，其繪示一滾軋成型壓印200的一實施例。通常在頂面180上形成該滾軋成型壓印200，以在導電主體124上產生一溝槽或空間。該滾軋成型壓印200可具有多種幾何圖形和平面形式。在第2圖所示之實施例中，滾軋成型壓印200具有一平方截角錐形狀。其他實施性形狀包含但不限於截圓錐、圓錐、角錐、立方體和半球體等等。
在第2圖所繪示的實施例中，滾軋成型壓印200具有一寬度202，其介於約0.06至約0.48英吋(約0.406毫米至約1.219公分)之間，例如，約0.032英吋(約0.08128公分)。在鄰近滾軋成型壓印200的中心間的節距208可以約為寬度202的兩倍。因此，介於鄰近滾軋成型壓印間的頂面180的部分可藉由約0.016英吋至約0.48英吋(0.406毫米至約1.219公分)的一距離206來界定，例如，約0.032英吋(約0.08128公分)。
該滾軋成型壓印200可延伸入導體主體124內達一深度204，其介於約10至20密爾“mils”(約0.254至約0.508毫米)，例如，約16密爾(0.406毫米)。選擇足夠淺的深度204，以防止移除的材料在頂面180上產生擦刮導致的特徵，但要足夠深，以對重複壓印提供好的壓印。
在一實施例中，該滾軋成型壓印200包含一上方側壁216、一下方側壁214和一底部212。該上方側壁216係形成於該下方側壁214和該頂面180之間。該下方側壁214係形成於該上方側壁216和該底部202之間。該下方側壁216係形成在該上方側壁216和該底部202之間。該下方側壁214和該底部202相交成一角度210，其大於90度，例如，介於120和150度之間，以防止粒子陷入該滾軋成型壓印200。
該滾軋成型壓印200通常呈一規律(重複)陣列分佈。該陣列可被安排成一格狀、巢狀、或其他適合的重複圖案。
第3圖係導電主體124的頂面180的部分截面圖，其繪示一滾軋成型壓印300的另一實施例。該滾軋成型壓印300包括一圓筒狀側壁302和一底部306。該底部306可以是一全半徑、或充分圓形以防止粒子陷入。該滾軋成型壓印300具有一深度304，其介於上述滾軋成型壓印200中所述之範圍內。
第4圖示意性繪示一種用以製造基板支撐件組件138的滾軋成型表面180之方法的實施例。該基板支撐件組件138的導電主體124係置於一滾軋成型工具400的一平台402。該滾軋成型工具400具有一啟動器404，其在平台402上支撐一滾軋成型頭406。該啟動器404被用來在置於平台402上的導電主體124上，控制滾軋成型頭406的在平台402上的高度，以及由該滾軋成型頭406所施加的力量。
該滾軋成型頭406具有一圖案408，當滾軋成型頭406接觸頂面180時，藉由橫向地驅動平台402和導電主體124，將圖案408傳送至頂面180。
第5A-D圖係滾軋成型頭406之各種視圖。該滾軋成型頭406具有一筒狀主體，其具有一中心孔502，以容納當使用時用來轉動滾軋成型頭406的一軸承或軸。滾軋成型頭406的圖案408包含多個突起500，當滾軋成型頭406壓住頂面180時，突起500被用來移除導電主體124的材料，以及形成壓印200。該滾軋成型頭406和突起500係由比基板支撐件組件138的材料(例如，一工具鋼)來得硬的材料製成。
第6圖係滾軋成型頭406與一基板支撐件138的一頂面180之接觸的示意圖。使圖案408轉印至頭面180所需之力因鋁的韌性、突起500的大小和形狀、形成的壓印200而異。在這裡提供的示例性壓印深度值係從6061 T6鋁所製成的一導電主體124。在滾軋成型頭406接觸頂面180而平台402側向前進時，滾軋成型頭406滾動以連續將突出500壓入頂面180中，公使圖案408的反像便被轉印至頂面180。
被壓印200移除的導電主體124的材料(如移除的材料600所示)使頂面180的高度抬高接近壓印200。選擇壓印200的深度204，以使移除的材料600形成一大致平順表面，其增加導電主體124的厚度約2密爾。如果移除了太多的材料，則冷加工移除材料600可能在頂面180上形成一區域***的硬塊(未圖示)。
第7圖係一滾軋成型表面180之一實施例之俯視圖。在圖示之實施例中，壓印200係被配置成一格狀圖案。因為圖案是由滾軋成型技術所產生，壓印分佈和壓印容積/幾何之圖案是統一而重複的。
雖然前述內容描述了本發明數個實施例，但可在不偏
離本發明基本範圍的情況下設計出本發明的其他和額外實施例，因此本發明的範圍由後附申請專利範圍所界定。
100．．．系統
102．．．室
104．．．氣體源
106．．．室壁
108．．．底部
110．．．蓋組件
112．．．製程容積
114．．．排氣口
116．．．加固件
118．．．氣體分配盤
120．．．內側
122．．．電源
124．．．導電主體
126．．．下方面
128．．．孔
130．．．電源
132．．．加熱元件
138．．．支撐件組件
140．．．基板
142．．．軸
144．．．杆端蓋
146．．．波紋管
148．．．遮蔭框架
150．．．舉升銷
160．．．第一末端
164．．．第二末端
166．．．第二加固件
180．．．頂面
182．．．高臺
184．．．接地回路構件
200．．．滾軋成型壓印
202．．．寬度
204．．．深度
206．．．距離
208．．．節距
210．．．角度
212．．．底部
214．．．下方側壁
216．．．上方側壁
300．．．滾軋成型壓印
302．．．圓筒狀側壁
304．．．深度
306．．．底部
400．．．工具
402．．．平台
404．．．啟動器
406．．．滾軋成型頭
408．．．圖案
500．．．突起
502．．．中央孔
600．．．移除的材料
為了可詳細理解本發明上述特徵，參考實施例對以上概述的本發明做更明確詳細的描述，且部分實施例繪在附圖中。然而，需要指出的是，附圖僅描述本發明的典型實施例，不應將附圖視為本發明範圍的限制，本發明允許其他等效實施例。
第1圖示意性描述具有一基板支撐件的一實施例之電漿輔助化學氣相沈積室的截面圖；第2圖係第1圖之基板支撐件之部分截面圖；第3圖係一基板支撐件之另一實施例之部分截面圖；第4圖示意性繪示一種形成一基板支撐件的一表面之方法的實施例；第5A-D圖係第4圖之滾軋成型工具之各種部分視圖；第6圖示意性描述第4圖之滾軋成型工具與一基板支撐件的一頂面接觸；第7圖係一滾軋成型表面之一實施例之俯視圖。
為了便於理解，盡可能地使用相同元件符號來表示附圖中共有的相同元件。然而，需要指出的是，附圖僅描述本發明的典型實施例，因此不能用來限制本發明範圍，本發明還允許其他等效實施例。
124．．．導電主體
180．．．頂面
200．．．滾軋成型壓印
202．．．寬度
204．．．深度
206．．．距離
208．．．節距
210．．．角度
212．．．底部
214．．．下方側壁
216．．．上方側壁
Claims (15)
- 一種在一電漿反應器中使用的基板支撐件，包括：一導電鋁主體，其被配置為該電漿反應器的一電極，其中該導電鋁主體具有一頂面，其被配置為支撐一基板，該頂面具有一陣列的壓印，該壓印係配置成一重複的格狀圖案；以及一加熱器，其與該導電鋁主體接觸。
- 如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中該壓印具有一深度，其介於約10至約20密爾之間(0.254至約0.508毫米之間)。
- 一種電漿反應器，包含：一室體，其具有一製程容積；一蓮蓬頭，其被配置在該製程容積中，並經配置以將提供的製程氣體流導入該製程容積；以及如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件。
- 如申請專利範圍第3項所述之電漿反應器，其中該壓印具有一深度，其介於約10至約20密爾之間(0.254至約0.508毫米之間)。
- 如申請專利範圍第3項所述之電漿反應器，更包含：一RF電源，其耦接至該蓮蓬頭。
- 如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中該頂面更包含： 相鄰該壓印之每一者的一上升部分。
- 如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中該頂面包含相鄰該壓印之每一者的一***的硬塊。
- 如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中該頂面係粗糙的。
- 一種藉由一方法形成之一基板支撐件組件，該方法包含以下步驟：在整個該基板支撐件組件的一鋁主體的一頂面上滾軋形成一陣列的壓印，該鋁主體的頂面係配置以支撐一基板，該基板具有一表面積超過550毫米×650毫米。
- 如申請專利範圍第9項所述之基板支撐件，其中在該頂面上該滾軋形成陣列的壓印的步驟更包含：將該壓印形成為一重複的圖案。
- 如申請專利範圍第9項所述之基板支撐件，其中在該頂面上該滾軋形成陣列的壓印的步驟更包含：將該壓印形成為一格狀圖案。
- 如申請專利範圍第9項所述之基板支撐件，其中在該頂面上該滾軋形成陣列的壓印的步驟更包含：形成相鄰該滾軋形成的壓印之每一者的上升部分。
- 如申請專利範圍第9項所述之基板支撐件，其中在該頂面上該滾軋形成陣列的壓印的步驟更包含：移除相鄰該滾軋形成的壓印材料之每一者的材料以形 成硬塊。
- 如申請專利範圍第9項所述之基板支撐件，更包含：將該基板支撐件組件的該頂面粗糙化。
- 如申請專利範圍第9項所述之基板支撐件，其中一加熱器係與該鋁主體接觸。
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