CN204407286U - 衬底支撑件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型通常涉及用于处理腔室中的衬底支撑件。衬底支撑件被分成多个象限，其中每一象限能够独立于其他象限加热。独立加热允许衬底支撑件提供不同加热至同时布置在衬底支撑件上的不同衬底，或至公用衬底的不同区域。因此，衬底加热可被定制以确保发生衬底或多个衬底的所需处理。

Description

衬底支撑件
相关申请案的相互参考
本申请案主张申请于2014年10月24日的美国临时专利申请案第61/894,954号(APPM/21211L)的权益，所述申请案通过引用并入本文。
技术领域
本案的实施例通常涉及用于衬底处理腔室中的衬底支撑件。
背景技术
等离子体增强化学气相沉积(Plasma enhanced chemical vapor deposition；PECVD)通常被用于在诸如有机发光二极管(organic light emitting diode；OLED)衬底和半导体衬底的衬底上沉积薄膜。PECVD通常是通过引入前驱物气体到具有布置在衬底支撑件上的衬底的真空腔室中来完成。前驱物气体通常被导向通过位于真空腔室顶部附近的气体分配喷头。真空腔室中的前驱物气体是通过施加来自耦合至腔室的一或多个RF源的RF功率到腔室电极而被激发成为等离子体。等离子体在位于衬底支撑件上的衬底的表面上形成一层材料。气体分配喷头通常被连接到RF电源且衬底支撑件典型地被连接到腔室主体以产生RF功率返回路径。
对于大面积衬底(即，具有大于约1600cm2的表面积的衬底)，由于其中需要保持受控的条件的面积巨大，所以在处理期间维持均匀的条件可能存在挑战。时常存在这样的情况，即衬底的一个区域当与衬底的另一区域相比时将被暴露于不同的处理条件。另外，当多个衬底被在与大面积衬底相同的面积上处理时，每一衬底可被暴露于不同处理条件。
因此，在本技术中存在对于在大体上均匀的处理条件下操作的装置的需要。
实用新型内容
本公开文本通常涉及在处理腔室中使用的衬底支撑件。衬底支撑件被分成多个象限，其中每一象限能够独立于其他象限加热。独立加热允许衬底支撑件提供不同加热至同时布置在衬底支撑件上的不同衬底，或至公用衬底的不同区域。因此，衬底加热可被定制以确保发生衬底或多个衬底的所需处理。
在一个实施例中，衬底支撑件包含：矩形衬底支撑件主体，所述支撑件主体具有第一象限、第二象限、第三象限和第四象限；和第一加热元件，所述第一加热元件布置在第一象限中且从衬底支撑件主体的中心区域延伸。第一加热元件具有：第一节段，具有第一长度且从中心区域延伸；第二节段，具有第二长度；第三节段，具有第三长度且大体上垂直于第二节段延伸；和第四节段，具有第四长度且大体上垂直于第三节段和大体上平行于第二节段延伸，所述第四节段延伸至中心区域。衬底支撑件还包含：第二加热元件，大体上由第一加热元件围绕，第二加热元件具有大体上“C”形图案；第一热电偶，布置在第一加热元件和第二加热元件之间；和第二热电偶，至少部分地由“C”形图案围绕。
在另一实施例中，衬底支撑件包含具有四个象限的衬底支撑件主体，其中每一象限具有：第一加热元件，大体上围绕第二加热元件；第一热电偶，布置在第一加热元件和第二加热元件之间；和第二热电偶，至少部分地由第二加热元件围绕。
在另一实施例中，衬底支撑件包含：矩形衬底支撑件主体，所述支撑件主体具有第一象限、第二象限、第三象限和第四象限；和第一加热元件，所述第一加热元件布置在第一象限中且耦接到从衬底支撑件主体的中心区域延伸的第一电气连接。第一加热元件具有：第一节段，大体上平行于衬底支撑件主体的第一边缘；第一弯曲节段，耦接到第一节段；反向弯曲的边角段，耦接到第一弯曲节段；第二弯曲节段，耦接到反向弯曲的边角段；和第二节段，大体上平行于衬底支撑件主体的第二边缘延伸且垂直于第一节段，第二节段延伸到从中心区域中延伸的第二电气连接。衬底支撑件另外包括：第二加热元件，大体上由第一加热元件围绕，第二加热元件具有大体上“C”形图案；第一热电偶，布置在第一加热元件和第二加热元件之间；和第二热电偶，至少部分地由“C”形图案围绕。
附图说明
因此，以可详细地理解本公开文本的上述特征的方式，可参考实施例获得上文简要概述的本案的更特定描述，所述实施例中的一些实施例图示在附图中。然而，应注意，附图仅图示本案的典型实施例且因此不将附图视为限制本案的范畴，因为本案可允许其他同等有效的实施例。
图1是根据本案的一个实施方式的PECVD装置的剖视图。
图2是根据本案的一个实施例的具有加热元件和热电偶元件布局的衬底支撑件的示意图。
图3是根据本案的另一实施例的具有加热元件和热电偶元件布局的衬底支撑件的示意图。
为了便于理解，在可能的情况下，已使用相同元件符号来指定对诸图共用的相同元件。可以预期，在一个实施例中公开的元件可在无需特定叙述的情况下有利地用于其他实施例。
具体实施方式
本案通常涉及用于处理腔室中的衬底支撑件。衬底支撑件被分成多个象限，其中每一象限能够独立于其他象限加热。独立加热允许衬底支撑件提供不同加热至同时布置在衬底支撑件上的不同衬底，或至公用衬底的不同区域。因此，衬底加热可被定制以确保发生衬底或多个衬底的所需处理。
将参考可从AKT America,Inc.获得的PECVD腔室进行本文的描述，所述公司是加利福尼亚圣克拉拉(Santa Clara,CA.)的Applied Materials,Inc.的子公司。应将理解，本文的实施例也同样适用于其他处理腔室，包括由其他制造商销售的处理腔室。
图1是根据一个实施例的PECVD装置的剖视图。该装置包括腔室100，在所述腔室100中，一或多个薄膜可被沉积到衬底120上。腔室100通常包括壁102、底部104和气体分配喷头106，上述各者界定处理空间。衬底支撑件118被布置在处理空间之内。处理空间是通过狭缝阀开口108进入，以使得衬底120可被传递进出腔室100。衬底支撑件118可被耦合至致动器116以升高和降低衬底支撑件118。升降杆122是通过衬底支撑件118可移动地布置以移动衬底往返于衬底接收表面。衬底支撑件118也可包括加热和/或冷却元件124以将衬底支撑件118保持在所需 温度下。衬底支撑件118也可包括RF回程带126，以在衬底支撑件118的周边提供RF回程路径。
气体分配喷头106被通过紧固机构150耦合至背板112。气体分配喷头106可通过一或多个紧固机构150被耦合至背板112，以帮助防止下垂和/或控制气体分配喷头106的直线性/曲率。
气源132被耦合至背板112以通过气体分配喷头106中的气体通道提供气体到在气体分配喷头106和衬底120之间的处理区域。真空泵110被耦合至腔室100以控制处理空间在所需压力下。RF源128通过匹配网络190被耦合到背板112和/或耦合到气体分配喷头106，以提供RF电流到气体分配喷头106。RF电流在气体分配喷头106和衬底支撑件118之间产生电场，以便等离子体可从气体分配喷头106和衬底支撑件118之间的气体产生。
诸如电感耦合远程等离子体源的远程等离子体源130也可耦合在气源132和背板112之间。在处理衬底之间，清洁气体可被提供到远程等离子体源130以便产生远程等离子体。来自远程等离子体的自由基可被提供到腔室100以清洁腔室100的元件。清洁气体可被进一步通过提供到气体分配喷头106的RF源128激发。
气体分配喷头106可被另外通过喷头悬挂件134耦合至背板112。喷头悬挂件134在气体分配喷头106和背板112之间提供热传递接触。喷头悬挂件134可具有凸出部136，气体分配喷头106可置于所述凸出部136上。背板112可置于耦合至腔室壁102的凸缘114的上表面上以密封腔室100。在一个实施方式中，喷头悬挂件134是在背板112和气体分配喷头106之间互连的柔性金属边缘。
图2是根据本案的一个实施例的具有加热元件和热电偶元件布局的衬底支撑件118的示意图。衬底支撑件118具有四个象限202、204、206和208。在每一象限202、204、206和208之内，存在第一和第二加热元件240、220，其中第一加热元件240大体上围绕第二加热元件220。如图2中所示，第一加热元件240具有第一节段212，所述第一节段212从衬底支撑件的中心区域210延伸。第一加热元件240通过基座电气耦接至电源，衬底支撑件118置于所述基座上。第一节段212延伸达第一距离“A”且耦接到第二节段214。第二节段214被经由弯曲部分242耦接到第一节段212。第二节段214延伸达距离“B”。第三节段216被耦接到第 二节段214且大体上垂直于第二节段214。第三节段216具有长度“C”且经由弯曲部分244耦接到第二节段214。如图2中所示，“B”分别地长于“A”和“C”。
第一节段212和第三节段216不平行。第三节段216大体上平行于边缘246，而第一节段212相对于边缘246成角度。第三节段216经由弯曲部分250耦接到第四节段218。第四节段218大体上垂直于第三节段216，大体上平行于第二节段214，和大体上平行于衬底支撑件118的边缘248。边缘248大体上垂直于边缘246。第四节段218延伸达第四距离“D”且延伸至中心区域210。
第二加热元件220具有大体上“C”形图案且第二加热元件220几乎完全地由第一加热元件240围绕。第二加热元件220以第一部分226从中心区域210延伸，所述第一部分226相对于第一加热元件240的第一节段212成一角度。第二部分228通过弯曲部分252耦接到第一部分226。第二部分228大体上平行于第一加热元件240的第二节段214。第二部分228经由弯曲部分254耦接到第三部分230。第三部分230大体上平行于第三节段216，且第三部分230大体上垂直于第二部分228。第四部分232经由弯曲部分256耦接到第三部分230。第四部分232大体上平行于第四节段218。第五部分234经由弯曲部分258耦接到第四部分232。第五部分234大体上平行于第三部分230，且第五部分234大体上垂直于第四部分232。第六部分236经由弯曲部分260耦接到第五部分234。第六部分236大体上平行于第五部分234。第七部分238经由弯曲部分262耦接到第六部分236。第七部分238大体上垂直于第六部分236。另外，第七部分238大体上平行于第四部分232且与第四部分232沿着公共轴线延伸。
第二加热元件220大体上围绕第一热电偶222，由此，热电偶被弯曲部分260、第五部分234和第六部分236围绕。第二热电偶224也存在于第一和第二加热元件240、220之间。具体地说，第二热电偶在第一和第二加热元件240、220的弯曲部分244、254之间。
每一象限202、204、206和208具有相同的加热元件和热电偶布局。象限202中的加热元件和热电偶被布置为象限204的加热元件和热电偶的镜像，其中理论镜面是“Y”轴。类似地，象限206中的加热元件和热电偶被布置为象限204中的加热元件和热电偶的镜像，其中理论镜面是“X”轴。因此，象限208中的加热元件 和热电偶被镜像布置为象限202和206中的加热元件的镜像，其中理论镜面分别是“X”轴和“Y”轴。因而，象限208是象限204的翻转镜像。
总共存在四个不同象限202、204、206和208。每一象限202、204、206和208具有两个加热区域和两个热电偶，衬底支撑件118总共有八个加热区域和八个热电偶。因为存在各自独立操作的四个象限，所以如果需要确保衬底上的均匀沉积，那么布置在所述四个象限上的衬底的各个区域可被不同地加热。或者，如果存在多个衬底，那么当所述多个衬底在相同衬底支撑件118上时，每一衬底可被以不同的衬底温度处理。
图3是根据本案的另一实施例的具有加热元件和热电偶元件的衬底支撑件118的示意图。衬底支撑件118被分成四个象限302、304、306和308。每一象限302、304、306和308具有相同加热元件和热电偶布局。因此，将参考单个象限302、304、306和308进行描述。
象限302、304、306和308具有外部加热元件310和内部加热元件312。外部加热元件不在中心区域314处开始，而是接近于衬底支撑件118的边缘316、318开始。如图3中所示，电气连接320大体上平行于“Y”轴从中心区域314延伸。加热元件312在所述加热元件中的弯曲322之前耦接到电气连接320。然后，加热元件具有节段324，所述节段324大体上平行于边缘316达第一距离。然后，加热元件具有连接到反向弯曲的边角段328的弯曲节段326，所述反向弯曲的边角段328被连接到另一弯曲节段330，所述弯曲节段330相对于弯曲边角段328反向地弯曲。节段330被连接到节段332，节段332大体上平行于衬底支撑件118的边缘318。其后，加热元件310弯曲且随后连接到另一电气连接334，所述电气连接334延伸回到中心区域314。如可从图3中清楚地所见，因为存在从中心区域314延伸出的电气连接320、334而不是加热元件，所以相邻象限302、304、306和308中的两个外部加热元件没有相邻于彼此布置。因此，加热元件310不‘双重加热’公用区域且因此，遍及象限302、304、306和308的温度可被控制为大体上均匀。节段324和332大体上彼此垂直。
内部加热元件312具有与外部加热元件310相比的不同图案。如图3中所示，电气连接336从中心区域314延伸且作为中心区域之外的位置连接至加热元件 312。加热元件312具有大体上平行于边缘318的节段338。弯曲边角部340被连接到节段338，也一样被连接到节段342，所述节段342大体上垂直于节段338，还大体上平行于边缘316。然后，加热元件312围绕弯曲部分344进行180度转弯至节段346，所述节段346大体上平行于节段342。然后，加热元件312围绕弯曲部分348进行另一个180度转弯至节段350，所述节段350大体上平行于节段346。然后，加热元件312在连接到节段354的弯曲部分352处进行另一个180度转弯，所述节段354大体上平行于节段350。节段354延伸到中心区域314中，在所述中心区域处，节段354被连接到另一电气连接356。
第一热电偶358被布置在内部加热元件312和外部加热元件310之间，且第一热电偶358具有匹配节段338、弯曲边角部340和节段342的图案。第一热电偶358(而不是匹配弯曲部分344)向外朝向外部加热元件310的弯曲弯角节段328延伸。第二热电偶360在由内部加热元件312包围的区域内延伸。如图3中所示，内部加热元件312具有大体上“C”形图案。
每一象限302、304、306和308具有相同加热元件和热电偶布局。象限302中的加热元件和热电偶被布置为象限304的加热元件和热电偶的镜像，其中理论镜面是“Y”轴。同样地，象限306中的加热元件和热电偶被布置为象限304中的加热元件和热电偶的镜像，其中理论镜面是“X”轴。因此，象限308中的加热元件和热电偶被镜像布置为象限302和306中的加热元件的镜像，其中理论镜面分别是“X”轴和“Y”轴。因而，象限308是象限304的翻转镜像。
总共存在四个不同象限302、304、306和308。每一象限302、304、306和308具有两个加热区域和两个热电偶，衬底支撑件118总共有八个加热区域和八个热电偶。因为存在各自独立操作的四个象限，所以如果需要确保衬底上的均匀沉积，那么布置在所述四个象限上的衬底的各个区域可被不同地加热。或者，如果存在多个衬底，那么当所述多个衬底在相同衬底支撑件118上时，每一衬底可被以不同的衬底温度处理。
虽然前述内容是针对本案实施例，但是可在不背离本案的基本范围的情况下设计本案的其他和进一步实施例，且本案的范围是由以上权利要求书所决定。

Claims (19)

1.一种衬底支撑件，其特征在于，包含：
矩形衬底支撑件主体，具有第一象限、第二象限、第三象限和第四象限；
第一加热元件，布置在所述第一象限中且从所述衬底支撑件主体的中心区域延伸，所述第一加热元件具有：
第一节段，具有第一长度且从所述中心区域延伸；
第二节段，具有第二长度；
第三节段，具有第三长度且大体上垂直于所述第二节段延伸；和
第四节段，具有第四长度且大体上垂直于所述第三节段延伸且大体上平行于所述第二节段，所述第四节段延伸到中心区域；
第二加热元件，大体上由所述第一加热元件围绕，所述第二加热元件具有大体上“C”形图案；
第一热电偶，布置在所述第一加热元件和所述第二加热元件之间；和
第二热电偶，至少部分地由所述“C”形图案围绕。
2.如权利要求1所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第二加热元件具有：
第一部分，从所述中心区域延伸；
第二部分，耦接到所述第一部分；
第三部分，耦接到所述第二部分；
第四部分，耦接到所述第三部分；
第五部分，耦接到所述第四部分；
第六部分，耦接到所述第五部分；和
第七部分，耦接到所述第六部分且延伸到所述中心区域。
3.如权利要求2所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第二部分大体上平行于所述第二节段。
4.如权利要求3所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第二部分被经由弯曲部分耦接到所述第一部分。
5.如权利要求4所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第三部分大体上平行于所述第三节段。
6.如权利要求5所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第四部分和所述第七部分大体上平行。
7.如权利要求6所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第四部分和所述第七部分沿着公共轴线对准。
8.如权利要求7所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第五部分和所述第六部分大体上平行。
9.如权利要求8所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第五部分和所述第六部分大体上垂直于所述第四部分和所述第七部分。
10.如权利要求9所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第二热电偶被布置在所述第六部分、所述第五部分和弯曲部分之间，所述弯曲部分将所述第五部分耦接至所述第六部分。
11.如权利要求10所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第一热电偶被布置在两个弯曲部分之间，所述一个弯曲部分将所述第二节段耦接至所述第三节段，所述另一个弯曲部分将所述第二部分耦接至所述第三部分。
12.如权利要求11所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第二象限是所述第一象限的镜像。
13.如权利要求12所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第三象限是所述第一象限的镜像。
14.如权利要求13所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第四象限是所述第二象限和所述第三象限两者的镜像。
15.如权利要求1所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第二象限是所述第一象限的镜像。
16.如权利要求15所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第三象限是所述第一象限的镜像。
17.如权利要求16所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第四象限是所述第二象限和所述第三象限两者的镜像。
18.如权利要求1所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第三象限是所述第一象限的镜像。
19.如权利要求1所述的衬底支撑件，其特征在于，所述第四象限是所述第二象限和所述第三象限两者的镜像。
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