CN204375716U - 遮蔽框、基板支撑件以及等离子体增强型化学气相沉积设备 - Google Patents

遮蔽框、基板支撑件以及等离子体增强型化学气相沉积设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及遮蔽框、基板支撑件以及等离子体增强型化学气相沉积设备。金属材质的基板支撑件具有陶瓷插入物，以避免处理过程中基板支撑件与遮蔽框之间的电弧作用，所述遮蔽框用以保护基板支撑件边缘。在诸如大面积基板的处理腔室之类处理腔室的腔室主体中，遮蔽框可包括多个部件，例如第一部件和第二部件。一个或多个耦接元件可耦接至诸如第一部件和第二部件的各个部件。诸如第一部件和第二部件的各个部件可以被耦接在一起，但会以一间隙稍微地分隔开来，以容许热膨胀。陶瓷插入物位于基板支撑件上，使得当遮蔽框被放置在陶瓷插入物的相邻位置时，陶瓷插入物是位于相邻于遮蔽框中的间隙的位置。

Description

遮蔽框、基板支撑件以及等离子体增强型化学气相沉积设备
技术领域
本实用新型的实施例大体是关于使用在一等离子体处理腔室中的基板支撑件(substrate support)。
背景技术
电视、电脑显示器(computer monitor)以及其他平板显示器(Flat Panel Displays,FPD)典型地在大面积基板的处理腔室中被制造。为了最大化基板的有效使用，这些大面积的处理腔室被设计来处理矩形基板。由于大部分FPD的形状为矩形，被设计来处理圆形基板(例如半导体晶圆)的处理腔室可能不是所想要的，这是因为所述圆形基板为了形成矩形FPD的最终形状而必须被移除的浪费掉的基板的量。
随着大面积处理腔室的尺寸持续增加，用一个单一的部件(piece)制造出各种的腔室元件变得困难。因此，某些腔室元件可能包括多个部件。由于热膨胀的问题，每一个部件可能会膨胀和收缩。故这多个部件可能被稍微分开，以在相邻的部件之间产生间隙。若施加偏压于这些部件上，电弧作用(arcing)可能容易地发生在腔室中。
因此，在本技术领域中，存在有避免大面积处理腔室中的电弧作用的需求，其中多部件元件在所述大面积处理腔室中使用。
实用新型内容
本实用新型的实施例大体是关于用于等离子体处理腔室中的基板支撑件。金属材质的基板支撑件具有陶瓷插入物，以避免处理过程中基板支撑件与遮蔽框之间的电弧作用，所述遮蔽框用以保护基板支撑件边缘。在大面积基板的处理腔室中，遮蔽框可包括多个部件。个别的部件可能被耦接在一起，但会以一间隙稍微地分隔开来，以容许热膨胀。陶瓷插入物是位在基板支撑件上，使得当遮蔽框被放置在陶瓷插入物的相邻位置时，陶瓷插入物是位在相邻于遮蔽框间隙的位置。相邻于间隙的陶瓷插入物避免和/或减少电弧作用，这是因为间隙是位在电绝缘材料上而不是导电材料上。
在一实施例中，揭露一种用以设置于腔室主体中的遮蔽框。遮蔽框包括第一部件、以一间隙与第一部件隔开的第二部件以及耦接至第一部件和第二部件的一或多个耦接元件。
在另一实施例中，揭露一种设备。所述设备包括腔室主体、矩形基板支撑件以及陶瓷插入物，矩形基板支撑件设置于腔室主体中，并具有第一部分，第一部分环绕第二部分，第一部分具有第一厚度，第二部分具有第二厚度，第二厚度大于第一厚度，陶瓷插入物耦接至基板支撑件，并具有第一顶部表面及第二顶部表面，第一顶部表面平行于第一部分的顶部表面，第二顶部表面平行于第二部分的顶部表面。
在另一实施例中，揭露一种基板支撑件。基板支撑件包括矩形基板支撑件主体及陶瓷插入物，矩形基板支撑件主体具有第一部分，第一部分环绕第二部分，第一部分具有一第一厚度，第二部分具有第二厚度，第二厚度大于第一厚度，陶瓷插入物耦接至基板支撑件主体，并具有第一顶部表面及第二顶部表面，第一顶部表面平行于第一部分的顶部表面，第二顶部表面平行于第二部分的顶部表面。
在另一实施例中，揭露一种等离子体增强型化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)设备。所述设备包括腔室主体、气体分配喷淋头(gas distribution showerhead)、矩形基板支撑件、陶瓷插入物以及遮蔽框，气体分配喷淋头设置于腔室主体中，矩形基板支撑件设置于腔室主体中相对于气体分配喷淋头，并具有第一部分，第一部分环绕第二部分，第一部分具有第一厚度，第二部分具有第二厚度，第二厚度大于第一厚度，陶瓷插入物耦接至基板支撑件，并具有第一顶部表面及第二顶部表面，第一顶部表面平行于第一部分的顶部表面，第二顶部表面平行于第二部分的顶部表面，遮蔽框设置于腔室主体中。遮蔽框包括第一部件、以一间隙与第一部件隔开的第二部件以及耦接至第一部件和第二部件的一或多个耦接元件。
附图说明
为了能详细了解本实用新型的上述列举特征，将参照实施例对于简短概括于上的本实用新型进行更具体的描述，所述实施例中部分实施例绘示于附图中。然而，应该要注意的是，附图只是绘示出本实用新型的典型实施例，因此并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型容许其它相同效用的实施例。
图1A为根据本实用新型一实施例的一设备的截面示意图。
图1B为图1A和图1B的设备特写示意图。
图2为图1A和图1B的设备的俯视特写示意图。
图3A和图3B为根据本实用新型一实施例的基板支撑件的示意等角视图。
为了帮助理解，尽可能地使用了相同的元件符号指示图式中共有的相同元件。可以被理解的是，揭露在一个实施例中的元件可以在不特别列举的情况下有益地使用在其他实施例中。
具体实施方式
本实用新型的实施例大体是关于用于等离子体处理腔室中的基板支撑件。金属材质的基板支撑件具有陶瓷插入物，以避免处理过程中基板支撑件与遮蔽框之间的电弧作用，所述遮蔽框用以保护基板支撑件边缘。在大面积基板的处理腔室中，遮蔽框可包括多个部件。各个部件可能被耦接在一起，但会以一间隙稍微地分隔开来，以容许热膨胀。陶瓷插入物位于基板支撑件上，使得当遮蔽框被放置在陶瓷插入物的相邻位置时，陶瓷插入物是位于相邻于遮蔽框中的间隙的位置。相邻于间隙的陶瓷插入物避免和/或减少电弧作用，这是因为间隙是位于电绝缘材料上而不是导电材料上。
以下的说明将参照等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)腔室来进行，此PECVD腔室例如是可从位于加州圣克拉拉市的应用材料公司的一子公司美商业凯科技公司(AKT America,Inc)购买到的90K PECVD腔室。可以被理解的是，在这里被讨论的实施例也可以被实施在其他处理腔室中，所述其他处理腔室包含其他制造商所出售的处理腔室。
图1A是根据本实用新型一实施例的设备100的截面示意图。此设备100包括腔室主体102，腔室主体102具有开口104贯穿至少一面腔壁，透过开口104，基板可以进入和退出腔室主体102。气体分配喷淋头110相对于基板支撑件126配置在腔室中。基板支撑件126可于杆子(stem)128上沿着方向移动，所述方向垂直于气体分配喷淋头110的相对背板108的表面，如箭头A所示。基板支撑件126可包括导电材料，例如铝或阳极氧化铝(anodized aluminum)。
如图1B中更进一步的细节所示，基板支撑件126具有一个矩形截面并具有多个不同的层体。最低的层体是当基板118进行处理时遮蔽框124所靠置处。最高的层体是基板118被放置的地方。较低的层体完全围绕着较高的层体。
处理及/或清洁气体从气体来源106被供应到设备100的处理区域122。气体透过和气体分配喷淋头110隔开的背板108进入腔室。气体在离开背板108的开口时，即扩张到形成于气体分配喷淋头110与背板108之间的充气室(plenum)112内。气体接着从充气 室112经由通过气体通道114前进到处理区域122内，所述气体通道114形成在气体分配喷淋头110中。一旦到了处理区域122之中，气体就被点燃成为等离子体。
在操作过程中，射频功率(RF power)从射频功率源116被供应到背板108上。射频电流沿着背板108的背面传输到支架132，支架132不只是支撑气体分配喷淋头110，同时也将气体分配喷淋头110电性耦接至背板108。射频电流沿着导电结构的表面传输，因此射频电流不会进入充气室112。射频电流沿着气体分配喷淋头110相对于背板108的表面传输，并且射频电流在处理区域122点燃处理气体成等离子体120。射频电流试图返回到射频电流的驱动源。
为了有一个更可预测的射频返回路径，射频返回机构130可于基板支撑件126和腔室主体102的腔壁之间提供电性连接。可以被理解的是，射频返回机构130可包括使射频电流能在所述机构上传输的任何适当的机构，例如金属带。如图1A所示，射频返回机构130可以在腔室主体中的开口104上方位置被耦接到腔壁。然而，可以被理解的是射频接地机构可在其他位置被耦接到腔室主体102。
当射频返回机构130被耦接到开口104上面的腔壁时，因为射频电流在沿腔壁往上移动之前，不需要先往下传输到杆子128并沿着腔室主体102底部传输，故射频返回路径缩短了。相信由于距离较短，电弧作用会发生在气体分配喷淋头110和遮蔽框124之间，即使遮蔽框124及气体分配喷淋头110之间的距离(以箭头B表示)是一样的。
为了减轻电弧作用，遮蔽框124可包括绝缘材料，例如陶瓷材料。如同前面所讨论的，对于大面积处理腔室，从单一件材料来制造遮蔽框124可能会很昂贵而且制造上也有困难。因此，遮蔽框124可以包括多个部件。
图2为图1A和图1B的设备100的俯视特写示意图。如图2所示，遮蔽框具有二部件124A、124B，部件124A、124B由耦接元件204耦接在一起。因为遮蔽框124具有多个部件124A、124B，部件124A和124B将为了热膨胀目的被分隔开来。
耦接元件204可包括金属材料，例如铝。具有高热传导性的铝会膨胀与收缩，故能容许相邻遮蔽框部件124A与124B之间的距离(以箭头C表示)于处理过程中变化，而相邻的部件124A和124B不会直接接触另一方。可以预期的是，耦接元件204可包括陶瓷材料。耦接元件204藉由一或多个固定件(fastener)206，例如螺丝，耦接至相应部件124A、124B。可以被理解的是，尽管图中绘示三个耦接元件204，可使用更多或更少的耦接元件204。耦接元件204可以沿着部件124A、124B的宽度(以箭头D表示)以相等间距隔开。
由于相邻部件124A和124B之间的间隔，电弧作用可能发生在基板支撑件126。电弧作用的发生是因为在沿着基板支撑件126的射频电流与在部件124A、124B边缘的射频电流，或来自气体分配喷淋头110或甚至来自等离子体120的射频电流之间的电位差。如果具有导电性的基板支撑件126在相邻的遮蔽框部件124A、124B之间的间隔处被暴露出来，则电弧作用可能产生。通过以直接位于相邻的部件124A、124B之间的间隔下的插入物202，取代将被暴露在相邻遮蔽框部件124A、124B之间的间隔处的基板支撑件126的部分，电弧作用可以被消除或实质性地减少。插入物202可包括电性绝缘材料，例如陶瓷材料。为了在相邻部件124A、124B的端部与基板支撑件126的导电部分之间提供足够的电性绝缘，插入物202取代基板支撑件126的角落，且插入物202在第一方向以如箭头E所示的一距离、在第二方向以如箭头F所示的一距离延伸进入基板支撑件126。插入物202的功用为遮住基板支撑件126被暴露出而未接触遮蔽框部件124A、124B的传导性表面。
图3A和图3B为根据本实用新型一实施例的基板支撑件126的等角视图示意图。在图3A中，为了能看得清楚而将相邻部件124A、124B移除。在图3B中，部件124A被示出，而相邻的部件124B以虚线示出。基板支撑件126具有凹处形成于所述基板支撑件中，插入物202配置在这些凹处中。凹处形成在基板支撑件126最上方的顶部表面306，以及遮蔽框部件124所处的围绕层的顶部表面308二者之上。插入物202被设计成符合凹处内部的尺寸，如此使得插入物202露出的表面与基板支撑件126露出的表面为齐平的。
如同图3A和图3B中所示，插入物202具有第一部分310的顶部表面302，所述顶部表面302平行于基板支撑件126的顶部表面306，且所述顶部表面302实质上与基板支撑件126的顶部表面306是齐平的。此外，插入物202具有第二表面304，所述第二表面304与遮蔽框124所处的基板支撑件126的围绕层312的顶部表面308齐平。围绕层312具有如箭头H所示的厚度，而基板支撑件126其余部分在围绕层312之上延伸了以箭头I所示的距离。因此，基板支撑件126具有由箭头H和I共同表示的总厚度。距离C小于顶部表面302的宽度，故在部件124A、124B与基板支撑件126隔开的位置处，相邻部件124A与124B间的间隔总是会位在电性绝缘的材料之上。整体来看，插入物202的大小设计成，使得没有任何一个位置是：各个部件124A、124B为分开来的、与基板支撑件126分隔开来的，并相邻于基板支撑件126的导电部分或在基板支撑件126的导电部分之上。
遮蔽框124的部件124A、124B置于基板支撑件126的围绕层312的顶部表面308上面，因此所述部件124A、124B直接电性接触基板支撑件126的围绕层312。然而，遮蔽框部件124A、124B由以箭头G所示的距离与插入物202的顶部表面302隔开。在没有插入物202的情况下，遮蔽框124将会以距离G与具有传导性的基板支撑件126隔开，并因此在所述遮蔽框124与基板支撑件126之间能够容易地产生电弧。电性绝缘且直接被配置在遮蔽框124的两相邻部件124A、124B的间隙之下的插入物202，避免或至少减少在部件124A、124B与基板支撑件126之间的电弧作用。
很重要的是去了解，虽然插入物202已被描述成是取代基板支撑件126被移除部分的部件，可以预期的是，插入物202可包括配置在基板支撑件126一部分上的遮盖物(cover)，而没有移除基板支撑件126的任何部分。此外，可以预期插入物202的第二表面304能够延伸跨过以箭头J所示的整个距离，且第二表面304可能被任何适当的固定件316固定至基板支撑件126。
藉由以电性绝缘材料取代导电基板支撑件的一部分，在处理过程中基板支撑件与放置于基板支撑件上的遮蔽框之间的电弧作用可被减少或甚至消除。因此，大面积基板能够在可预测的处理腔室条件下容易地处理。
虽然上述内容是针对本实用新型实施例，但是可在不背离本实用新型的基本范围的情况下设计本实用新型的其他和进一步实施例，且本实用新型的范围是由后附的权利要求所界定。

Claims (15)

1.一种遮蔽框，用以设置于腔室主体中，其特征在于，所述遮蔽框包括：
第一部件；
第二部件，以一间隙与所述第一部件隔开，所述间隙设置于所述腔室内的基板支撑件之上；以及
一或多个耦接元件，耦接至所述第一部件和所述第二部件。
2.如权利要求1所述的遮蔽框，其特征在于，所述第一部件和所述第二部件包括陶瓷材料。
3.如权利要求2所述的遮蔽框，其特征在于，所述耦接元件包括铝。
4.如权利要求2所述的遮蔽框，其特征在于，所述耦接元件包括陶瓷。
5.如权利要求1所述的遮蔽框，其特征在于，所述耦接元件包括金属材料。
6.如权利要求1所述的遮蔽框，其特征在于，所述耦接元件包括陶瓷。
7.一种基板支撑件，包括：
矩形基板支撑件主体，具有第一部分，所述第一部分环绕第二部分，所述第一部分具有第一厚度，所述第二部分具有第二厚度，所述第二厚度大于所述第一厚度；以及
陶瓷插入物，耦接至所述基板支撑件主体，且所述陶瓷插入物具有第一顶部表面及第二顶部表面，所述第一顶部表面平行于所述第一部分的顶部表面，所述第二顶部表面平行于所述第二部分的顶部表面。
8.如权利要求7所述的基板支撑件，其特征在于，所述基板支撑件包括阳极氧化铝，并且其中所述第二顶部表面具有长度和宽度，其中所述长度大于所述宽度。
9.如权利要求7所述的基板支撑件，其特征在于，所述第二顶部表面具有长度和宽度，其中所述长度大于所述宽度。
10.一种等离子体增强型化学气相沉积设备，包括：
腔室主体；
气体分配喷淋头，设置于所述腔室主体中；
矩形基板支撑件，设置于所述腔室主体中相对于所述气体分配喷淋头，所述矩形基板支撑件具有第一部分，所述第一部分环绕第二部分，所述第一部分具有第一厚度，所述第二部分具有第二厚度，所述第二厚度大于所述第一厚度；
陶瓷插入物，耦接至所述基板支撑件，所述陶瓷插入物具有第一顶部表面及第二顶部表面，所述第一顶部表面平行于所述第一部分的顶部表面，所述第二顶部表面平行于所述第二部分的顶部表面；以及
遮蔽框，设置于所述腔室主体中，所述遮蔽框包括：
第一部件；
第二部件，以间隙与所述第一部件隔开；及
一或多个耦接元件，耦接至所述第一部件和所述第二部件。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述间隙位于所述陶瓷插入物之上。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述第一部件和所述第二部件包括陶瓷材料。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述耦接元件包括金属材料。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述金属材料包括铝。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述基板支撑件包括阳极氧化铝，其中所述第二顶部表面具有长度和宽度，其中所述长度大于所述宽度，以及其中所述间隙的宽度小于所述第二顶部表面的所述宽度。
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