CN1551326A - 阳极化衬底支撑件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了衬底支撑件和其制造方法。在本发明的一种实施例中，衬底支撑件包括具有衬底支撑表面的导电主体，所述衬底支撑表面被电绝缘涂层覆盖。涂层的至少位于衬底支撑表面中心上的一部分具有约80至约200微英寸的表面光洁度。在另一个实施例中，衬底支撑件包括阳极化的铝主体，所述铝主体在所述主体的适于将衬底支撑于其上的部分具有约80至约200微英寸的表面光洁度。
Description
技术领域
本发明的实施例一般地涉及用于半导体处理的衬底支撑件和制造此衬底支撑件的方法。
背景技术
液晶显示器或者平面显示板通常被用于有源矩阵显示器，例如计算机和电视监视器、个人数字助理(PAD)、蜂窝电话等。通常，平面显示板包含两个玻璃板，所述两个玻璃板具有夹在其间的一层液晶材料。玻璃板中的至少一个包括至少一个被置于其上的导电膜，所述导电膜被耦合至电源。从电源向导电膜所供的电使液晶材料的取向发生改变，生成了在显示器上所见到的诸如文字或图像之类的图案。一种经常用来生产平面显示板的制造工艺是等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。
等离子体增强化学气相沉积通常被用于在诸如平面显示板或者半导体晶片的衬底上沉积薄膜。等离子体增强化学气相沉积常常通过将前驱体气体引入容纳衬底的真空室中来完成。前驱体气体一般通过位于室顶部附近的分配板来进行引导。通过从耦合到室的一个或多个射频(RF)源向室施加RF能，将室中的前驱体气体赋能(例如激发)为等离子体。受激气体发生反应以在衬底的表面上形成一层材料，其中所述衬底被放置在温度受控的衬底支撑件上。在衬底接收一层低温多晶硅的应用中，衬底支撑件可以被加热超过400摄氏度。在反应过程中产生的挥发性副产物通过排出系统被从室中抽出。
通常，用于平面显示板制造的大面积衬底很大，常常超过550mm×650mm，并且表面积预计达到并超过4平方米。相应地，用于处理大面积衬底的衬底支撑件成比例地变大，以适应衬底的大的表面积。用于高温用途的衬底支撑件一般是铸造的，其将一个或多个加热元件和热电偶包覆(encapsulating)在铝主体中。由于衬底支撑件的尺寸，通常将一个或多个增强部件置于衬底支撑件之中，以提高衬底支撑件在高工作温度(即超过350摄氏度并接近500摄氏度以使某些膜中的氢含量最小化)下的刚度和性能。铝衬底支撑件然后被阳极化，以提供保护涂层。
虽然以这种方式构造的衬底支撑件表现了良好处理性能，但是已经观察到了经常表现为膜厚度较薄的疵点的小的膜厚度局部波动，该局部波动可能对形成在大面积衬底上的下一代器件是有害的。人们相信连同光滑衬底支撑表面一起的玻璃厚度和平面度的波动，该波动通常为约50微英寸，产生了在整个玻璃衬底范围内的某些位置上的局部电容波动，从而产生了局部等离子体的非均匀性，其导致了沉积波动，例如膜厚度沉积得薄的疵点。
已经发现衬底支撑件的陈化(aging)和改进等离子体调整，可以减少薄的疵点的形成，尤其是当与将衬底转移到用于处理的室中之前的补充的室真空净化结合进行的时候。但是，这种方法所要求的材料和时间的总的消耗，以及其对成本和产量的不利影响使得人们希望获取更有效的解决方案。
随着下一代衬底的尺寸持续增大，由于由每个衬底所代表的平面显示板制造商所进行的大量投资，减少缺陷的重要性变得日益重要。而且，在对器件临界尺寸的减小方面的持续进展要求膜均匀性的更精密的公差的情况下，减小和/或消除膜厚度的波动成为对于形成在大面积衬底上的下一代器件的经济生产的重要因素。
因此，存在对于改善的衬底支撑件的需要。
发明内容
本发明提供了衬底支撑件和其制造方法。在本发明的一种实施例中，衬底支撑件包括具有衬底支撑表面的导电主体，所述衬底支撑表面被电绝缘涂层覆盖。所述涂层的至少位于衬底支撑表面中心上的一部分具有约80微英寸至约200微英寸的表面光洁度。在另一个实施例中，衬底支撑件包括阳极化的铝主体，在所述主体的适于将衬底支撑于其上的部分具有约80微英寸至约200微英寸的表面光洁度。
在另一实施例中，衬底支撑件由包括以下步骤的工艺制造：提供适于在衬底支撑表面上支撑大面积衬底的铝主体，以及在所述衬底支撑表面上形成具有约80微英寸至约200微英寸之间的表面粗糙度的阳极化涂层。
附图说明
参考在附图中示出的本发明的实施例，可以获得对在上面所概述的本发明的更具体的描述。但是应该注意，附图示出的仅仅是本发明的典型实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，因为本发明可以容许有其他的等效实施例。
图1描绘了具有本发明的衬底支撑组件的处理室的一个实施例的示意性剖视图；
图2是衬底支撑组件的另一个实施例的局部剖视图；
图3是用于制造衬底支撑组件的方法的一个实施例的流程图；
图4是用于制造衬底支撑组件的方法的另一个实施例的流程图；
图5是衬底支撑组件的另一个实施例的局部剖视图；以及
图6是衬底支撑组件的另一个实施例的局部剖视图。
为了便于理解，在可能的地方，使用了相同的参考标号来指示多个附图共有的等同元件。
具体实施方式
本发明一般地提供了大面积衬底支撑件和其制造方法。下面参考等离子体增强化学气相沉积系统说明性地描述本发明，所述等离子体增强化学气相沉积系统例如是可以从美国加利福尼亚圣克拉拉的应用材料公司分部AKT得到的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统。但是应该理解，本发明具有在其他系统结构中的用途，这些系统结构例如是物理气相沉积系统、离子注入系统、刻蚀系统、其他的化学气相沉积系统和在其中需要处理在衬底支撑件上的衬底的任何其他系统。
图1是等离子体增强化学气相沉积系统100的一个实施例的横截面图。系统100通常包括耦合到气体源104的室102。室102具有限定处理空间112的若干壁106、底部108和盖组件110。处理空间112通常用壁106中的端口(没有示出)作为进出的通道，所述端口便于大面积玻璃衬底140移入或者移出室102。壁106和底部108通常由一整块的铝或者适合加工的其他材料制成。盖组件110包含抽气通气口114，所述抽气通气口114将处理空间112耦合到排出端口(所述排出端口被耦合到各种抽气部件，没有示出)。
盖组件110由壁106支撑，并可以被移去以维修室102。盖组件110通常由铝组成。分配板118被耦合到盖组件110的内侧120。分配板118通常由铝制成。中心部分包括多孔区域，从气体源104所供应的处理气体和其他气体通过所述多孔区域被输送至处理空间112。分配板118的多孔区域被构造成能够使穿过分配板118进入室102中的气体均匀分配。
被加热的衬底支撑组件138被居中放置在室102中。支撑组件138在处理过程中支撑大面积玻璃衬底140(此后称为“衬底140”)。衬底支撑组件138通常包括导电主体124，所述导电主体124至少在主体124支撑衬底140的部分上覆盖有电绝缘涂层180。涂层180具有约80至约200微英寸的表面光洁度，这样的表面光洁度已经被证明可以提高沉积均匀性，而不用对支撑组件138进行昂贵的陈化或者等离子体处理。涂层180还可以覆盖主体124的其他部分。可以认为较粗糙的表面抵消了玻璃衬底厚度波动的影响，在整个衬底上提供了更加均匀的电容，由此提高了等离子体和沉积的均匀性，并基本消除了在所沉积的膜中的薄疵点的形成。
导电主体124可以由金属或其他同等的导电材料制成。涂层180可以是电介质材料，其中包括例如氧化物、氮化硅、二氧化硅、二氧化铝、五氧化二钽、碳化硅、聚酰亚胺，这些电介质材料可以通过各种沉积或涂层工艺进行涂覆，所述沉积或涂层工艺包括但不限于火焰喷涂、等离子体喷涂、高能涂层、化学气相沉积、喷涂、粘合膜、溅射和包覆。
在一个实施例中，衬底支撑组件138包括包覆有至少一个嵌入的加热元件132和热电偶190的铝导电主体124。至少，第一增强部件116通常被嵌入在主体124中，紧邻加热元件132。第二增强部件166可以被放置在主体124中，位于加热元件132的与第一增强部件116相对的一侧。增强部件116和166可以由金属、陶瓷或者其他的加强材料组成。在一个实施例中，增强部件116和166由氧化铝纤维组成。或者，增强部件116和166可以由与氧化铝微粒、碳化硅纤维、氧化硅纤维或者类似的材料相结合的氧化铝纤维组成。增强部件116和166可以包括松散材料，或者可以是诸如板的预制形状。或者，增强部件116和166可以包括其他的形状和几何尺寸。通常，增强部件116和166具有一定的孔隙率，所述的孔隙率允许铝在下面所述的铸造工艺过程中浸渍部件116和166。
诸如被置于支撑组件138中的电极之类的加热元件132被耦合到电源130，并将支撑组件138和置于其上的衬底140可控地加热至预定的温度。一般来说，加热元件132将衬底140保持在约150摄氏度到至少约460摄氏度的均一温度。
通常，支撑组件138具有下侧126和支撑衬底的上侧134。下侧126具有耦合到其上的管轴(stem)盖144。管轴盖144通常是耦合到支撑组件138上的铝环，其提供用于将管轴142连接到其上的安装表面。
通常，管轴142从管轴盖144开始延伸，并将支撑组件138耦合至升降系统(没有示出)，所述升降系统使支撑组件138在提升位置(如图所示)和下降位置之间移动。可伸缩管146提供处理空间112和在室102外部的大气之间的真空密封，同时便于支撑组件138的移动。管轴142此外还提供用于在支撑组件138和系统100的其他部件之间的电导线和热电偶导线的管道。
支撑组件138通常是接地的，以使由电源122供应至分配板118(或者位于室的盖组件之中或附近的其他电极)的RF能可以激发分布在处理空间112中支撑组件138和分配板118之间的气体。来自电源122的RF能通常被选择得与衬底的尺寸相称，以驱动化学气相沉积工艺。
支撑组件138此外还支撑围绕的遮蔽框148。通常，遮蔽框148防止在衬底140和支撑组件138的边缘发生沉积，以便衬底不会粘到支撑组件138上。
支撑组件138具有多个贯穿其布置的孔128，这些孔128容纳多个起模针150。起模针150一般由陶瓷或者阳极化铝组成。通常，起模针150具有第一端部160，当起模针150处在正常位置时，所述第一端部160基本与支撑组件138的上侧134平齐，或者自支撑组件138的上侧134轻微地凹入(即，相对于支撑组件138缩进)。第一端部160通常是喇叭形的，以防止起模针150穿过孔128掉落。此外，起模针150具有第二端部164，所述第二端部164延伸超过支撑组件138的下侧126。起模针150可以被升降板154相对于支撑组件138致动，以从上侧134突出，由此使衬底处于与支撑组件138相隔开的关系中。
升降板154被紧邻支撑组件的下侧126布置。支撑板154通过套管156连接到致动器，其中所述套管156围绕管轴142的一部分。可伸缩管146包括上部168和下部170，它们允许管轴142和套管156独立移动，同时保持处理空间112与室102的外部环境相隔离。通常，升降板154被致动，当支撑组件138和升降板154移动得相对彼此较靠近时，使得起模针150从上侧134伸出来。
图2是支撑组件200的另一个实施例的局部剖视图。支撑组件200包括基本由阳极化涂层210覆盖的铝主体202。主体202可以由一个或多个耦合部件，或者由具有嵌入在其中的加热元件132的单一铸造体组成。在2002年12月2日递交的美国专利申请No.10/308,385和2001年8月1日递交的美国专利申请No.09/921,104中描述了可以适合从本发明受益的衬底支撑组件的示例，因而所述两篇美国专利申请通过全文引用被包括于此。
主体202通常包括衬底支撑表面204和与之相对的安装表面206。安装表面206被耦合到管轴142(见图1)。阳极化涂层210至少覆盖主体202的支撑表面204，并在衬底140和支撑表面204之间提供分隔层。
涂层210包括外表面212和内表面214。内表面214通常被直接布置在主体202上。在一个实施例中，阳极化涂层的厚度为约0.3至约2.16密耳之间。厚度不在此范围内的阳极化涂层往往在温度循环过程中失效，或者不能充分地减少在由PECVD沉积所形成的SiN、αSi和n+α-Si大面积膜中发生疵点。
位于衬底支撑表面204上方的外表面212的部分218具有被构造来将衬底140支撑于其上的几何尺寸。外表面212的部分218具有表面光洁度216，所述表面光洁度216具有促进沉积在衬底140上的膜厚度均匀的预定粗糙度。表面光洁度216具有约80至约200微英寸的粗糙度。表面光洁度216有利地使得膜厚度均匀性被改善，特别是其已经被发现基本消除了局部厚度不均匀性(沉积得薄的疵点)而不用调整(例如陈化)衬底支撑件。取消对衬底支撑件的调整节省了通常在等离子体陈化工艺中所消耗的时间以及材料，并且取消了循环之间的真空净化，取消真空净化使得系统的产量提高。在一个实施例中，表面光洁度216具有约130微英寸的粗糙度。
阳极化涂层210的表面光洁度216可以通过至少处理外侧衬底支撑表面204的位于衬底140下方的部分220，和/或通过至少处理支撑衬底140的阳极化涂层210(以得到预定的表面光洁度208)来获得。衬底支撑表面204的表面光洁度208可以以多种方式形成，包括微珠喷射、磨料喷射、研磨、压花、砂磨、纹理化、刻蚀或者用于提供预定表面粗糙度的其他方法。在一个实施例中，主体202的支撑表面204的表面光洁度208为约88至约230微英寸。在另一个实施例中，表面光洁度208为约145微英寸。
可选地，支撑表面204的与部分220邻接的、位于衬底140下方之外的带224可以保持不被处理，以使制造成本最小化。这产生了阳极化涂层210的位于未处理的带224之上的带222，所述的带222可能具有不同于光洁度216的光洁度，但是因为带222位于衬底140之外，所以带222的表面光洁度对膜沉积均匀性没有影响。在一个实施例中，阳极化涂层210的带222具有比其邻接的涂层210中的部分218更加光滑的表面光洁度。
图3描绘了用于制造支撑组件138的方法300的一个实施例。本方法由制备主体202的支撑表面202而开始于步骤302。制备步骤302通常需要加工或用其他方式处理支撑表面204，以使光洁度208在约80至约200微英寸之间。在一个实施中，制备步骤302可以包括微珠喷射、磨料喷射、研磨、压花、砂磨、纹理化、刻蚀或者用于提供预定表面粗糙度的其他方法，其中所述预定表面粗糙度例如为约130微英寸。
在一个实施例中，衬底支撑表面204被微珠喷射至预定的表面光洁度。微珠喷射可以包括用陶瓷或者氧化物微珠撞击主体202。
在另一个实施例中，微珠是氧化铝，具有约125至约375微米的平均直径。微珠通过喷嘴被提供，具有足够产生约88至约230微英寸的表面光洁度208的出口速度。
在完成制备步骤302之后，主体在步骤304被阳极化。阳极化步骤304通常包括涂覆厚度在约0.3至约2.16密耳之间的阳极化层。在阳极化涂层210外表面212上的得到的表面粗糙度216为约80至约200微英寸，在一个实施例中为约130微英寸。
图4描绘了制造支撑组件138的方法400的另一个实施例。本方法由使铝主体202阳极化而开始于步骤402。在步骤404，至少处理阳极化涂层210的外表面212的部分218，以提供粗糙化的表面光洁度216。或者，可以处理外表面212的其他部分。
处理步骤404可以包括微珠喷射、磨料喷射、研磨、压花、砂磨、纹理化、刻蚀或者用于提供预定表面粗糙度的其他方法。在一个实施例中，处理步骤404得到约80至约200微英寸之间的外表面的表面光洁度。
图5描绘了被构造来提高沉积厚度均匀性的支撑组件500的另一个实施例的局部剖视图。支撑组件500包括基本上被阳极化涂层506所包覆的铝支撑主体502。加热元件504被耦合到支撑主体502，以控制被置于支撑组件500的上表面上的衬底140的温度。加热元件504可以是耦合到主体502或者紧靠主体502布置的电阻加热器或者其他温度控制装置。或者，主体502的下部512可以是没有阳极化的，以提供加热元件504和主体502之间的直接接触。可选地，在加热元件504和主体502的下部分512之间可以布置导热材料的中间层(没有示出)。
阳极化涂层506的支撑衬底140的上部508具有被构造来提高在衬底140上膜的沉积均匀性的表面光洁度510。在一个实施例中，表面光洁度510具有约80至约200微英寸的粗糙度。表面光洁度510可以通过许多方法产生，包括上述的方法。
图6描绘了加热器组件600的另一个实施例。加热器组件600包括具有至少部分形成于其上的阳极化涂层606的铝主体602。加热元件604，即温度受控的流体通过其循环的管道，被紧靠主体602的底面布置，以便于衬底140的温度控制。可选地，在加热元件604和主体602之间可以布置导热板614，以便提高加热元件604和主体602之间的温度均匀性。在一个实施例中，中间层614是铜板。
夹持板608通过多个紧固件610(在图6中示出了其中的一个)耦合到主体602，其中所述紧固件610被拧入到形成在主体602中的螺纹孔612中。夹持板608将加热元件604夹在其与主体602之间，由此增强热传递。
阳极化涂层606的支撑衬底140的部分620具有被构造来提高在衬底140上膜的沉积均匀性的表面光洁度622。可以类似于上面所述的方法来产生表面光洁度622。
这样，提供了一种支撑组件，该支撑组件提高了在大面积衬底上沉积的膜的沉积均匀性。覆盖支撑组件铝主体的阳极化涂层的至少支撑衬底的一部分被纹理化至提高沉积均匀性的预定表面粗糙度，从而基本取消了支撑组件的费时的陈化，以及与之相关的成本。
虽然已经示出并详细描述了包含本发明的教导的若干优选实施例，但是本领域的技术人员可以容易地设计出许多仍然包含这些教导的其他不同的实施例。
Claims (25)
1.一种衬底支撑件，包括：
具有衬底支撑表面的导电主体；
布置在所述主体上的电绝缘涂层；并且
所述涂层的至少布置在所述衬底支撑表面的中心上方的一部分具有约80微英寸至约200微英寸之间的表面光洁度。
2.如权利要求1所述的衬底支撑件，其中所述主体至少部分地由铝主体制成，并且所述涂层是阳极化层。
3.如权利要求2所述的衬底支撑件，其中所述阳极化涂层的厚度为约0.3密耳至约2.16密耳。
4.如权利要求1所述的衬底支撑件，其中所述衬底支撑表面具有约88微英寸至约230微英寸之间的表面光洁度。
5.如权利要求4所述的衬底支撑件，其中所述衬底支撑表面是被微珠喷射的。
6.如权利要求1所述的衬底支撑件，其中布置在所述衬底支撑表面上的所述涂层还包括：
围绕所述涂层的位于所述衬底支撑表面中心上的所述部分的带，所述带具有小于约130微英寸的表面光洁度。
7.如权利要求1所述的衬底支撑件，其中所述衬底支撑表面还包括：
中心区域，所述中心区域具有约88微英寸至约230微英寸之间的表面光洁度；和
外围区域，所述外围区域围绕所述中心区域，并具有小于约130微英寸的表面光洁度。
8.一种衬底支撑件，包括：
具有衬底支撑表面的导电主体；和
布置在所述衬底支撑表面上的电绝缘涂层，所述电绝缘涂层在沉积后被处理至具有约80微英寸至约200微英寸之间的表面光洁度。
9.如权利要求8所述的衬底支撑件，其中所述主体是铝，并且所述涂层是阳极化层。
10.一种衬底支撑件，包括：
具有衬底支撑表面的铝主体，其中所述衬底支撑表面被处理至具有约88微英寸至约230微英寸的表面光洁度；和
布置在所述被处理的衬底支撑表面上的阳极化涂层。
11.如权利要求10所述的衬底支撑件，其中所述衬底支撑表面通过微珠喷射、磨料喷射、研磨、压花、砂磨、纹理化或者刻蚀中的至少一种方法被处理。
12.如权利要求10所述的衬底支撑件，其中所述衬底支撑表面用氧化铝介质被喷射，所述氧化铝介质具有约125微米至约375微米的平均直径。
13.一种通过这样的工艺制造的衬底支撑件，所述工艺包括：
提供适于支撑大面积衬底的导电主体；以及
对所述衬底支撑表面进行涂层，其中所述涂层具有约80微英寸至约200微英寸之间的表面粗糙度。
14.如权利要求13所述的衬底支撑件，其中所述进行涂层的步骤还包括：
阳极化由铝组成的主体。
15.如权利要求13所述的衬底支撑件，其中在所述衬底支撑表面上进行涂层的步骤还包括：
处理所述涂层，以产生约80微英寸至约200微英寸之间的表面粗糙度。
16.如权利要求15所述的衬底支撑件，其中处理所述涂层的步骤还包括：
对所述阳极化涂层进行微珠喷射、磨料喷射、研磨、压花、砂磨、纹理化或者刻蚀中的至少一种处理。
17.如权利要求13所述的衬底支撑件，其中所述工艺还包括：
在进行涂层之前处理所述衬底支撑表面，以在所述主体上产生约88微英寸至约230微英寸的表面光洁度。
18.如权利要求17所述的衬底支撑件，其中处理所述衬底支撑表面的步骤还包括：
对所述衬底支撑表面进行微珠喷射、磨料喷射、研磨、压花、砂磨、纹理化或者刻蚀中的至少一种处理。
19.如权利要求17所述的衬底支撑件，其中处理所述衬底支撑表面的步骤还包括：
对所述衬底支撑表面进行微珠喷射。
20.如权利要求19所述的衬底支撑件，其中对所述衬底支撑表面进行微珠喷射的步骤还包括：
用具有约125微米至约375微米的平均直径的微珠对所述衬底支撑表面进行撞击。
21.如权利要求19所述的衬底支撑件，其中对所述衬底支撑表面进行微珠喷射的步骤还包括：
用具有约250微米的平均直径的氧化铝微珠对所述衬底支撑表面进行撞击。
22.如权利要求13所述的衬底支撑件，其中所述工艺还包括：
将加热元件包覆在所述铝主体中。
23.如权利要求13所述的衬底支撑件，其中所述工艺还包括：
将加热元件布置在所述导电主体中，其中所述导电主体包括一个或者多个铝部件。
24.如权利要求13所述的衬底支撑件，其中所述工艺还包括：
将加热元件耦合到所述主体的与所述支撑表面相对的铝表面上。
25.一种通过这样的工艺制造的衬底支撑件，所述工艺包括：
处理适于支撑大面积衬底的铝衬底支撑表面，以获得约88微英寸至约230微英寸的表面光洁度；以及
阳极化所述衬底支撑表面至约0.3至约2.16密耳的厚度，其中所述阳极化涂层的至少覆盖在所述衬底支撑表面中心部分上方的表面具有约80微英寸至约200微英寸之间的表面光洁度。
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