專利名稱：具有滾軋成型表面的基座和其制造方法
技術領域：
本發(fā)明實施例一般地涉及一種用于處理大面積基板的裝置和方法。更具體地，本 發(fā)明實施例涉及一種用于在半導體處理中支撐大面積基板的基板支撐件和制造此支撐件 的方法。
背景技術：
用于處理大面積基板的設備已經(jīng)成為諸如液晶顯示器(IXD)、等離子體顯示面板 (PDP)、有機發(fā)光二極管顯示器(OLED)和太陽能面板等平板顯示器制造領域中的主要投 資。用于制造LCD、PDP、OLED或太陽能面板的大面積基板可以是玻璃或聚合物工件。大面積基板通常經(jīng)歷多個連續(xù)步驟以在其上創(chuàng)造出組件、導體和絕緣體。通常在 用來執(zhí)行制造工藝的單一步驟的處理室內(nèi)執(zhí)行每個步驟。為了有效完成整個連續(xù)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制造步驟是等離子體增強化學氣相沉 積(PECVD)。PECVD 一般用于在諸如平面基板或半導體基板上沉積薄膜。通常在相距數(shù)英寸且 平行設置的電極間的真空室中執(zhí)行PECVD，且平行電極之間的間隙通?？勺円允构に囎罴?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，通常借助位于靠近真空室頂 部的分配板來引入前驅物氣體。然后施加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(fā)成等離子體。激發(fā)后的氣體發(fā)生反應而在位于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 作為激發(fā)前驅物氣體的電極。通常，大面積基板，例如用于制造平面面板的基板，尺寸經(jīng)常超過550毫米X650 毫米，表面積預期達到并超過4平方米。相應地，用于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制造用于高溫使用的基板支撐件，并 在其鋁主體中包裹一個或多個加熱組件和熱電偶。由于基板支撐件的尺寸，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°C，接近500°C 以使某些薄膜中的氫含量降至最低)下的硬度和性能。然后對鋁基板支撐件進行電鍍以提 供保護涂層。雖然以這種方式配置的基板支撐件已經(jīng)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沉積。已經(jīng)觀察到薄膜厚度中出現(xiàn)小的局部差異，這些厚度差異 經(jīng)常以較薄薄膜厚度的點狀形式出現(xiàn)，其可能危害在大面積基板上形成組件的后續(xù)生產(chǎn)工 藝?？梢哉J為，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(chǎn)生局部等離子體不均勻 性，從而導致沉積變化，例如薄沉積薄膜厚度的點。第二個問題是由摩擦生電過程或兩種材料彼此接觸然后再彼此分開的過程而產(chǎn) 生的靜電荷所引發(fā)。其結果是，可能在基板和基板支撐件之間積累靜電，使得在工藝完成時難以將基板從基板支撐件分開。工業(yè)中已知的額外問題是靜電釋放(ESD)金屬線產(chǎn)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?？梢哉J為，在等離子體沉積期間，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(jīng)成為主要的頻發(fā)問題。因此，需要一種改進的基板支撐件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般地提供等離子體反應器中支撐大面積基板的裝置。在一個實施例中， 在等離子體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(roll-formed indent)。本發(fā)明的另一實施例提供一等離子體反應器，其包含具有一工藝容積的一室體。 一噴頭被配置在該工藝容積中，并經(jīng)配置以將工藝氣體流導入該工藝容積。一鋁主體被配 置在噴頭底下的工藝容積中。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。


為了可詳細理解本發(fā)明上述特征，參考實施例對以上概述的本發(fā)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(fā)明的典型實施例， 不應將附圖視為本發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明允許其它等效實施例。圖1示意性描述具有一基板支撐件的一個實施例的等離子體增強化學氣相沉積 室的截面圖；圖2是圖1的基板支撐件的部分截面圖；圖3是一基板支撐件的另一實施例的部分截面圖；圖4示意性繪示一種形成一基板支撐件的一表面的方法的實施例；圖5A-D是圖4的滾軋成型工具的各種部分視圖；圖6示意性描述圖4的滾軋成型工具與一基板支撐件的一頂面接觸；圖7是一滾軋成型表面的一個實施例的部分俯視圖。為了便于理解，盡可能地使用相同附圖標記來表示附圖中共有的相同組件。然而， 需要指出的是，附圖僅描述本發(fā)明的典型實施例，因此不能用來限制本發(fā)明范圍，本發(fā)明還 允許其它等效實施例。
具體實施例方式本發(fā)明涉及為處理基板提供必要電容去耦的基板支撐件和制造該基板支撐件的 方法。特別是，本發(fā)明的基板支撐件減少基板和基板支撐件之間的靜電，并使通常會讓基 板受損的等離子體團(plasmoid)減至最小。雖然不希望受理論限制，可以認為，在大面積 基板的金屬線上方的強等離子體會加熱大面積基板，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于等離子體中，而發(fā)生電弧或等離子體團。本發(fā)明的基 板支撐件可減少靜電、使等離子體團減至最小，并提供良好薄膜沉積性能。
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圖1示意性繪出根據(jù)本發(fā)明一實施例的等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)系統(tǒng) 100的截面圖。PECVD系統(tǒng)100用于在大面積基板上形成多種結構和組件，例如可在液晶顯 示器(IXD)和等離子體顯示器面板(PDP)、有機發(fā)光顯示器(OLED)和太陽能面板制造中使 用的大面積基板上形成多種結構和組件。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(tǒng)100通常包括與氣體源104連接的室102。室102包括用來定義出工 藝容積112的多個室壁106、室底部108和蓋組件110。通常通過形成在室壁106中的艙門 (未示出)來進出工藝容積112，艙門利于大面積基板140 (以下稱為基板140)進出室102。 基板140可以是玻璃或聚合物工件。在一個實施例中，基板140具有大于約0. 25平方米的 設計表面積。通常室壁106和室底部108由整塊鋁或其它可用于等離子體處理的材料制成。 室壁106和室底部108通常是電性接地。室底部108具有連接到不同泵部件(未示出)的 排氣口 114，以利于控制工藝容積112內(nèi)的壓力并在處理期間排出氣體和副產(chǎn)物。在圖1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 接到氣體分配板118以提供激發(fā)由氣體源104提供的工藝氣體的電偏壓，并在處理期間維 持在氣體分配板118下方的工藝容積112中由工藝氣體形成的等離子體。蓋組件110由室壁106支撐并可以移除以維修室102。蓋組件110通常由鋁組成。 將氣體分配板118連接到蓋組件110的內(nèi)側120。氣體分配板118通常由鋁制成。氣體分 配板118的中心部包括一穿孔區(qū)域，通過該區(qū)域將氣體源104所提供的工藝氣體和其它氣 體輸送到工藝容積112。氣體分配板118的穿孔區(qū)域設計成可通過氣體分配板118提供流 入到室102的均勻氣體分布?？梢詮?005年7月1日申請且標題為“Plasma Uniformity Control by Gas Diffuser Curvature (利用氣體擴散器曲率實現(xiàn)等離子體均勻性控 制)”的美國專利申請序號11/173，210以及于2005年7月25日申請且標題為“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 板118的詳細描述，這些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(nèi)的中心位置?；逯渭M件138用于在 處理期間支撐基板140。基板支撐件組件138 —般包括借助延伸穿過室底部108的軸142 所支撐的導電主體124?；逯渭M件138通常接地，使得RF電源122提供給氣體分配板118或位在室 蓋組件內(nèi)或附近的其它電極的RF功率可以激發(fā)位在基板支撐件組件138和氣體分配板118 間的工藝容積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 動化學氣相沉積工藝。在一個實施例中，通過連接在導電主體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 請且標題為“Method and Apparatus for Dechucking a Substrate (用于移出基板的方法 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。在一個實施例中，可以用電絕緣涂層覆蓋至少一部分的導電主體124，以改進沉積 均勻性，而不需要對基板支撐件組件138施以昂貴的時效或等離子體處理。導電主體124 可以由金屬或其它類似導電材料制成。涂層可以是諸如氧化物、氮化硅、二氧化硅、二氧化 鋁、五氧化二鉭、碳化硅、聚酰亞胺等絕緣材料，可以利用不同的沉積或涂覆工藝來施加涂 層，該些工藝包括，但不限于，火焰噴涂、等離子體噴涂、高能涂覆、化學氣相沉積、噴涂、粘合膜、濺射和包覆。可從2003年5月9日申請且標題為“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日申請且標題為 "Reduced Electrostatic Charge by Roughening the Susc印tor(利用粗糙化底座降低靜 電荷)”的美國專利申請序號11/182，168中查到涂層的詳細描述，或者，導電主體124的一 頂面180可不用涂層或電鍍。在一個實施例中，導電主體124包裹至少一個嵌入式加熱組件132。一般在導電主 體124中臨近加熱組件132處嵌入至少一第一加固件116?？梢栽趯щ娭黧w124中在加熱 組件132與第一加固件116相對的側邊處設置一第二加固件166。加固件116、166可以由 金屬、陶瓷或其它加固材料構成。在一個實施例中，加固件116、166由氧化鋁纖維構成?；?者，加固件116、166可以由氧化鋁纖維結合氧化鋁顆粒、碳化硅纖維、氧化硅纖維或相似材 料構成。加固件116、166可以包括松散材料或可以具有諸如平板等預制形狀。或者，加固 件116、166可以包括其它形狀和幾何結構。一般而言，加固件116、166具有少許孔隙，以允 許鋁在下述的鑄造工藝期間能夠滲入構件116、166。將設置在基板支撐件組件138中的諸如電極等加熱組件132連接到電源130，加熱 組件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，加熱組件132將基板140保持在大約150°C到至少大約460°C之間的均勻溫度。加熱 組件132通常與導電主體124電性絕緣。導電主體124具有相對于頂面180的一底面126。該頂面180經(jīng)配置以支撐基板 140且為基板140提供熱能。該頂面180具有至少0. 25平方米的一平面區(qū)域，例如，大于 2. 5平方米和超過6平方米?？梢源植诨擁斆?80，以在頂面180和基板140之間形成空 間(如圖2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。 在一個實施例中，頂面180可以是用于在處理期間與基板140部分接觸的非平坦表面。底面126具有連接到底面的桿端蓋144。桿端蓋144 一般是耦接到基板支撐件組 件138的鋁環(huán)，以提供用于將軸142連接到其上的安裝表面。軸142從桿端蓋144延伸出，并將基板支撐件組件138連接到一升降系統(tǒng)(未示 出)，該升降系統(tǒng)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在工藝容積112和室102外部的大氣之間提供真空密封，同時便于基板支撐件組件138 的移動?；逯渭M件138額外支撐著一外接遮蔭框架148。一般而言，遮蔽框架148防 止在基板140和基板支撐件組件138邊緣處的沉積，使得基板不會粘在基板支撐件組件138 上?；逯渭M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的頂 面180基本齊平的或比頂面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的底面126的第二末端164。舉升銷150與室底部108接觸，并從基板支撐件組件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。在一個實施例中，使用不同長度的舉升銷150，以便它們與室底部108接觸，并可
7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的中心向內(nèi)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，并且配合使 用設置在外部舉升銷150下方的突起或高臺182，使得相對于內(nèi)部舉升銷150而言，能先起 動外部舉升銷150并將基板140從頂面180移開更大距離?；蛘撸业撞?08可以包括多 個設置在內(nèi)部舉升銷150下方的槽或溝，使得相較于外部舉升銷150而言，較晚起開動這些 內(nèi)部舉升銷150并移開較短距離。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的舉升銷的系統(tǒng)實施例，其可從本發(fā)明受益。圖2是導電主體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與基板之間產(chǎn)生 一溝槽或空間，從而減小電容耦合。該滾軋成型壓印200可具有多種幾何圖形和平面形式。 在圖2所示的實施例中，滾軋成型壓印200具有一平方截角錐形狀。其它實施性形狀包含 但不限于截圓錐、圓錐、角錐、立方體和半球體等等。在圖2所繪示的實施例中，滾軋成型壓印200具有寬度202，其介于約0. 016至約 0. 48英寸(約0. 406毫米至約1.219厘米)之間，例如，約0. 032英寸(約0. 08128厘米)。 在鄰近滾軋成型壓印200的中心間的節(jié)距208可以約為寬度202的兩倍。因此，介于鄰近 滾軋成型壓印間的頂面180的部分可借助約0. 016英寸至約0. 48英寸(0. 406毫米至約 1.219厘米)的距離206來界定，例如，約0.032英寸(約0. 08128厘米)。該滾軋成型壓印200可延伸入導體主體124內(nèi)達一深度204，其介于約10至20密 耳(約0. 254至約0. 508毫米)，例如，約16密耳(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(chǎn)生擦刮導致的特征，但要足夠深，以對重復壓印提供好 的壓印。在一個實施例中，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形成于該下方側壁214和該頂面180之間。該下方側壁214形 成于該上方側壁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， 其大于90度，例如，介于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(guī)律(重復)陣列分布。該陣列可被安排成一格狀、 巢狀、或其它適合的重復圖案。圖3是導電主體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，其介于上述 滾軋成型壓印200中所述的范圍內(nèi)。圖4示意性繪示一種用以制造基板支撐件組件138的滾軋成型表面180的方法的 實施例。該基板支撐件組件138的導電主體124置于一滾軋成型工具400的一平臺402。 該滾軋成型工具400具有一啟動器404，其在平臺402上支撐一滾軋成型頭406。該啟動器 404被用來控制滾軋成型頭406的在平臺402上的高度，以及該滾軋成型頭406對置于平 臺402上的導電主體124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，借助橫向地驅動平臺402和導電主體124，將圖案408傳送至頂面 180。
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圖5A-D是滾軋成型頭406的各種視圖。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由比基板支撐件組件 138的材料(例如，一工具鋼)更硬的材料制成。圖6是滾軋成型頭406與一基板支撐件138的一頂面180的接觸的示意圖。使圖 案408轉印至頭面180所需的力因鋁的韌性、突起500的大小和形狀、形成的壓印200的期 望深度而異。在這里提供的示例性壓印深度值是用于從6061 T6鋁所制成的一導電主體 124。在滾軋成型頭406接觸頂面180而平臺402側向前進時，滾軋成型頭406滾動以連續(xù) 將突出500壓入頂面180中，以使圖案408的反面便被轉印至頂面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形成一大致平滑表 面，其增加導電主體124的厚度約2密耳。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(qū)域隆起的硬塊(未圖示)，其會是基材擦刮的來源。圖7是一滾軋成型頂面180的一個實施例的俯視圖。在圖示的實施例中，壓印200 被配置成一格狀圖案。因為圖案是由滾軋成型技術所產(chǎn)生，壓印分布和壓印容積/幾何的 圖案是統(tǒng)一而重復的。壓印200的高度均勻性促進了工藝一致性。雖然前述內(nèi)容描述了本發(fā)明幾個實施例，但可在不偏離本發(fā)明基本范圍的情況下 設計出本發(fā)明的其它和額外實施例，因此本發(fā)明的范圍由后附權利要求所界定。
權利要求
一種在一等離子體反應器中使用的基板支撐件，包括一導電主體，其被配置為該等離子體反應器的一電極，其中該導電主體具有一頂面，其被配置為支撐一大面積基板，并提供熱能給該大面積基板，該頂面具有一陣列的滾軋成型壓印。
2.如權利要求1所述的基板支撐件，其中該滾軋成型壓印布置成一格狀圖案。
3.如權利要求1所述的基板支撐件，其中該滾軋成型壓印布置成一巢狀圖案。
4.如權利要求1所述的基板支撐件，其中該滾軋成型壓印具有一深度，其介于約10至 約20密耳之間(0. 254至約0. 508毫米之間)。
5.一種等離子體反應器，包含 一室體，其具有一工藝容積；一噴頭，其被設置在該工藝容積中，并經(jīng)配置以將提供的工藝氣體流導入該工藝容積；一鋁主體，其被設置在該噴頭下方的該工藝容積中，該鋁主體具有一頂面，其包含滾軋 成型壓印，該滾軋成型壓印布置成一格狀圖案；以及 一加熱器，其被設置在該鋁主體中。
6.如權利要求5所述的等離子體反應器，其中該滾軋成型壓印具有一深度，其介于約 10至約20密耳之間(0. 254至約0. 508毫米之間)。
7.如權利要求5所述的等離子體反應器，還包含 一 RF電源，其耦接至該噴頭。
8.一種用以形成一基座的方法，該方法包含下列步驟提供一鋁主體，其具有至少一嵌入式加熱組件，該鋁主體具有一頂面，其具有至少0. 25 平方米的一平面區(qū)域；以及在該頂面上滾軋成型一格狀圖案。
9.如權利要求8所述的方法，其中上述滾軋成型步驟還包含 形成具有一平方截角錐形狀的壓印。
10.如權利要求8所述的方法，其中上述滾軋成型步驟還包含形成具有下列形狀的至少一個的壓印截圓錐、圓錐、角錐、立方體和半球體。
11.如權利要求8所述的方法，其中該滾軋成型格狀圖案還包括形成具有約0. 016英寸至約0. 48英寸(0. 406毫米至約1. 219厘米)的寬度的壓印。
12.如權利要求8所述的方法，其中該滾軋成型圖案還包括 形成具有中心間的節(jié)距約壓印寬度的兩倍的壓印。
13.如權利要求8所述的方法，其中該滾軋成型圖案還包括形成以一距離分隔的壓印，該距離介于約0. 016英寸至約0. 48英寸(0. 406毫米至約 1. 219 厘米)。
14.如權利要求8所述的方法，其中該滾軋成型圖案還包括形成一壓印，其具有介于約10至約20密耳(0.254至約0.508毫米)的一深度，其中 該滾軋成型壓印的一下方側壁和一底部相交成大于約90度的一角度。
15.如權利要求8所述的方法，其中該滾軋成型圖案還包括形成具有介于約10至約20密耳(0. 254至約0. 508毫米)的深度的壓印，其中該壓印的一底部具有一全半徑。
全文摘要
本發(fā)明一般地提供用于在等離子體反應器中支撐大面積基板的裝置。在一個實施例中，在等離子體反應器中使用的一基板支撐件包括一導電主體，該導電主體包括一頂面，其具有多個滾軋成型的壓印。
文檔編號H01L21/683GK101978473SQ200980109686
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月18日 優(yōu)先權日2008年3月20日
發(fā)明者古田學, 崔壽永, 戴維·阿奇利, 約翰·M·懷特 申請人:應用材料股份有限公司