JP3198619U - 象限を有する基板支持体 - Google Patents

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Abstract

【課題】処理チャンバ内で使用するための基板支持体を提供する。【解決手段】基板支持体は、４つの象限３０２、３０４、３０６、３０８に分割されており、各々の象限は、他の象限とは独立して加熱することができる。独立した加熱によって、基板支持体は、基板支持体上に同時に配置された異なる基板に、又は共通の基板の異なる領域に、異なる加熱を提供することが可能となる。このように、基板の加熱は、１以上の基板の所望の処理が起こることを確実にするように調整することができる。【選択図】図３

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年１０月２４日に出願された米国仮特許出願第６１／８９４，９５４号（ＡＰＰＭ／２１２１１Ｌ）の利益を主張し、参照により本明細書に組み込まれる。
背景
（分野）
本開示の実施形態は、概して、基板処理チャンバ内で使用するための基板支持体に関する。
（関連技術の説明）
プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）は、一般に、基板（例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）基板及び半導体基板）上に薄膜を堆積するために用いられる。ＰＥＣＶＤは、一般に、基板支持体上に配置された基板を有する真空チャンバ内に前駆体ガスを導入することによって達成される。前駆体ガスは、典型的には、真空チャンバの上部近くに位置するガス分配シャワーヘッドを通して導かれる。真空チャンバ内の前駆体ガスは、チャンバに結合された１以上のＲＦ電源からチャンバ電極にＲＦ電力を印加することによって、プラズマに励起される。プラズマは、基板支持体上に配置される基板の表面上に材料の層を形成する。ガス分配シャワーヘッドは、一般に、ＲＦ電源に接続され、基板支持体は、典型的には、ＲＦ電力のリターンパスを作成するためにチャンバ本体に接続されている。
大面積基板（すなわち、約１６００ｃｍ２より大きい表面積を有する基板）において、処理中に均一な条件を維持することは、条件が制御されたままにする必要がある巨大な領域のため、困難である可能性がある。基板の一領域が、基板の別の一領域と比較した場合、異なる処理条件に曝露される場合が多い。また、複数の基板が、大面積基板と同じ領域で処理される場合は、各基板は、異なる処理条件に曝露されるかもしれない。
したがって、実質的に均一な処理条件の下で動作する装置のための技術の必要性がある。
概要
本開示は、概して、処理チャンバ内で使用するための基板支持体に関する。基板支持体は、象限に分割されており、各々の象限は、他の象限とは独立して加熱することができる。独立した加熱によって、基板支持体は、基板支持体上に同時に配置された異なる基板に、又は共通の基板の異なる領域に、異なる加熱を提供することが可能となる。このように、基板の加熱は、１以上の基板の所望の処理が起こることを確実にするように調整することができる。
一実施形態では、基板支持体は、第１象限、第２象限、第３象限、及び第４象限を有する矩形基板支持体本体と、第１象限内に配置され、基板支持体本体の中心領域から延びる第１加熱要素を含む。第１加熱要素は、第１長さを有し、中心領域から延びる第１線分と、第２長さを有する第２線分と、第３長さを有し、第２線分と実質的に垂直に延びる第３線分と、第４長さを有し、第３線分と実質的に垂直に、第２線分と実質的に平行に延びる第４線分であって、中心領域まで延びる第４線分を有する。基板支持体はまた、第１加熱要素によって実質的に囲まれ、実質的に「Ｃ」形状のパターンを有する第２加熱要素と、第１加熱要素と第２加熱要素の間に配置された第１熱電対と、「Ｃ」形状のパターンによって少なくとも部分的に囲まれた第２熱電対を含む。
別の一実施形態では、基板支持体は、４つの象限を有する基板支持体本体を含み、各々の象限は、第２加熱要素を実質的に囲む第１加熱要素と、第１加熱要素と第２加熱要素のとの間に配置された第１熱電対と、第２加熱要素によって少なくとも部分的に囲まれた第２熱電対を有する。
別の一実施形態では、基板支持体は、第１象限、第２象限、第３象限、及び第４象限を有する矩形基板支持体本体と、第１象限内に配置され、基板支持体本体の中心領域から延びる第１電気接続に結合された第１加熱要素を含む。第１加熱要素は、基板支持体本体の第１エッジに実質的に平行な第１線分と、第１線分に結合された第１湾曲線分と、第１湾曲線分に結合された逆湾曲角部と、逆湾曲角部に結合された第２湾曲線分と、基板支持体本体の第２エッジに実質的に平行で、第１線分に垂直に延びる第２線分であって、中心領域から延びる第２電気接続まで延びる第２線分を有する。基板支持体はまた、第１加熱要素によって実質的に囲まれ、実質的に「Ｃ」形状のパターンを有する第２加熱要素と、第１加熱要素と第２加熱要素の間に配置された第１熱電対と、「Ｃ」形状のパターンによって少なくとも部分的に囲まれた第２熱電対を含む。
本開示の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限されていると解釈されるべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
本開示の一実施形態に係るＰＥＣＶＤ装置の断面図である。 本開示の一実施形態に係る、加熱要素及び熱電対要素のレイアウトを有する基板支持体の概略図である。 本開示の別の一実施形態に係る、加熱要素及び熱電対要素のレイアウトを有する基板支持体の概略図である。
理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態で開示された要素を、特に説明することなく、他の実施形態で有益に利用してもよいと理解される。
詳細な説明
本開示は、概して、処理チャンバ内で使用するための基板支持体に関する。基板支持体は、象限に分割されており、各々の象限は、他の象限とは独立して加熱することができる。独立した加熱によって、基板支持体は、基板支持体上に同時に配置された異なる基板に、又は共通の基板の異なる領域に、異なる加熱を提供することが可能となる。このように、基板の加熱は、１以上の基板の所望の処理が起こることを確実にするように調整することができる。
本明細書内の記載は、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．）の子会社のＡＫＴアメリカ社（ＡＫＴ Ａｍｅｒｉｃａ， Ｉｎｃ．）から入手できるＰＥＣＶＤチャンバを参照して行われている。本明細書内の実施形態は、他のメーカーから販売されている処理チャンバを含む他の処理チャンバにも等しく適用可能であると理解されるべきである。
図１は、一実施形態に係るＰＥＣＶＤ装置の断面図である。装置は、内部で１以上の膜を基板１２０上に堆積可能なチャンバ１００を含む。チャンバ１００は、一般に、壁部１０２、底部１０４、及び処理容積を画定するガス分配シャワーヘッド１０６を含む。基板支持体１１８は、処理容積内に配置される。処理容積は、スリットバルブ開口部１０８を介してアクセスされ、これによって基板１２０をチャンバ１００の内外に搬送することができる。基板支持体１１８は、アクチュエータ１１６に結合され、これによって基板支持体１１８を昇降させることができる。リフトピン１２２が基板支持体１１８を貫通して移動自在に配置され、これによって基板受取面へ及び基板受取面から基板を移動する。基板支持体１１８は、加熱及び／又は冷却要素１２４も含み、これによって基板支持体１１８を所望の温度に維持することができる。基板支持体１１８はまた、ＲＦリターンストラップ１２６を含み、これによって基板支持体１１８の周囲にＲＦリターンパスを提供することができる。
ガス分配シャワーヘッド１０６は、固定機構１５０によってバッキングプレート１１２に結合される。ガス分配シャワーヘッド１０６は、１以上の固定機構１５０によってバッキングプレート１１２に結合され、これによってガス分配シャワーヘッド１０６の垂下を防止し、及び／又は、真直度／曲率を制御するのを助長することができる。
ガス源１３２は、バッキングプレート１１２に結合され、これによってガス分配シャワーヘッド１０６内のガス通路を通してガスをガス分配シャワーヘッド１０６と基板１２０との間の処理領域へと供給する。真空ポンプ１１０はチャンバ１００に結合され、これによって処理容積を所望の圧力に制御する。ＲＦ源１２８は、整合ネットワーク１９０を介してバッキングプレート１１２に及び／又はガス分配シャワーヘッド１０６に結合され、これによってＲＦ電流をガス分配シャワーヘッド１０６に供給する。ＲＦ電流は、ガス分配シャワーヘッド１０６と基板支持体１１８の間に電界を作り、これによってガス分配シャワーヘッド１０６と基板支持体１１８の間でガスからプラズマを生成することができる。
リモートプラズマ源１３０（例えば、誘導結合リモートプラズマ源）を、ガス源１３２とバッキングプレート１１２の間に結合することもできる。基板処理の間に、洗浄ガスがリモートプラズマ源１３０に供給され、これによってリモートプラズマを生成することができる。リモートプラズマからのラジカルが、チャンバ１００に供給され、これによってチャンバ１００の構成要素を洗浄することができる。洗浄ガスは更に、ガス分配シャワーヘッド１０６に提供されたＲＦ源１２８によって励起させることができる。
ガス分配シャワーヘッド１０６は更に、シャワーヘッドサスペンション１３４によってバッキングプレート１１２に結合することができる。シャワーヘッドサスペンション１３４は、ガス分配シャワーヘッド１０６とバッキングプレート１１２の間の熱伝達接触を提供する。シャワーヘッドサスペンション１３４は、ガス分配シャワーヘッド１０６を載置することができるリップ部１３６を有することができる。バッキングプレート１１２は、チャンバ壁部１０２に結合された棚部１１４の上面上に載置し、これによってチャンバ１００を密閉することができる。一実施形態では、シャワーヘッドサスペンション１３４は、バッキングプレート１１２とガス分配シャワーヘッド１０６の間で相互接続されるフレキシブルな金属スカートである。
図２は、本開示の一実施形態に係る加熱要素及び熱電対要素のレイアウトを有する基板支持体１１８の概略図である。基板支持体１１８は、４つの象限２０２、２０４、２０６、２０８を有する。各象限２０２、２０４、２０６、２０８内には、第１及び第２加熱要素２４０、２２０が存在し、第１加熱要素２４０は第２加熱要素２２０を実質的に囲んでいる。図２に示されるように、第１加熱要素２４０は、基板支持体の中心領域２１０から延びる第１線分２１２を有する。第１加熱要素２４０は、基板支持体１１８が載置される土台を通して電源に電気的に結合される。第１線分２１２は、第１距離「Ａ」だけ延び、第２線分２１４に結合する。第２線分２１４は、湾曲部２４２を介して第１線分２１２に結合する。第２線分２１４は、距離「Ｂ」だけ延びる。第３線分２１６は、第２線分２１４に結合し、第２線分２１４に実質的に垂直である。第３線分２１６は、長さ「Ｃ」を有し、湾曲部２４４を介して第２線分２１４に結合する。図２に示されるように、「Ｂ」は個別に「Ａ」及び「Ｃ」よりも長い。
第１線分２１２及び第３線分２１６は、平行ではない。第３線分２１６はエッジ部２４６に実質的に平行であるが、一方、第１線分２１２はエッジ部２４６に対してある角度である。第３線分２１６は、湾曲部２５０を介して第４線分２１８に結合する。第４線分２１８は、第３線分２１６に実質的に垂直であり、第２線分２１４に対して実質的に平行であり、基板支持体１１８のエッジ部２４８に対して実質的に平行である。エッジ部２４８は、エッジ部２４６に対して実質的に垂直である。第４線分２１８は、第４距離「Ｄ」だけ延び、中心領域２１０まで延びる。
第２加熱要素２２０は、実質的に「Ｃ」形状のパターンを有し、第１加熱要素２４０によってほぼ完全に囲まれている。第２加熱要素２２０は、第１加熱要素２４０の第１線分２１２に対してある角度で延びる第１部分２２６によって中心領域２１０から延びる。第２部分２２８は、湾曲部２５２によって第１部分２２６に結合する。第２部分２２８は、第１加熱要素２４０の第２線分２１４に実質的に平行である。第２部分２２８は、湾曲部２５４を介して第３部分２３０に結合する。第３部分２３０は、第３線分２１６に対して実質的に平行であり、第２部分２２８に対して実質的に垂直である。第４部分２３２は、湾曲部２５６を介して第３部分２３０に結合される。第４部分２３２は、第４線分２１８に対して実質的に平行である。第５部分２３４は、湾曲部２５８を介して第４部分２３２に結合される。第５部分２３４は、第３部分２３０に実質的に平行であり、第４部分２３２に対して実質的に垂直である。第６部分２３６は、湾曲部２６０を介して第５部分２３４に結合される。第６部分２３６は、第５部分２３４に実質的に平行である。第７部分２３８は、湾曲部２６２を介して第６部分２３６に結合される。第７部分２３８は、第６部分２３６に対して実質的に垂直である。また、第７部分２３８は、第４部分２３２に対して実質的に平行であり、第４部分２３２と共通の軸に沿って延びる。
第２加熱要素２２０は、第１熱電対２２２を実質的に囲み、これによって熱電対は、湾曲部２６０、第５部分２３４及び第６部分２３６によって囲まれる。第２熱電対２２４がまた、第１及び第２加熱要素２４０、２２０間にも存在する、具体的には、第２熱電対は、第１及び第２加熱要素２４０、２２０の湾曲部２４４、２５４間にある。
各象限２０２、２０４、２０６、２０８は、同一の加熱要素及び熱電対のレイアウトを有する。象限２０２内の加熱要素及び熱電対は、理論上の鏡が「Ｙ」軸である象限２０４の加熱要素及び熱電対の鏡像として配置される。同様に、象限２０６内の加熱要素及び熱電対は、理論上の鏡が「Ｘ」軸である象限２０４内の加熱要素及び熱電対の鏡像として配置される。したがって、象限２０８内の加熱要素及び熱電対は、理論上の鏡がそれぞれ「Ｘ」及び「Ｙ」軸である象限２０２及び２０６内の加熱要素の鏡像としてミラー配置される。このように、象限２０８は、象限２０４の裏返された鏡像である。
全部で、４つの異なる象限２０２、２０４、２０６、２０８がある。各象限２０２、２０４、２０６、２０８は、２つの加熱ゾーンと２つの熱電対を有し、基板支持体１１８に対して合計８つの加熱ゾーンと８つの熱電対を有する。各々が独立して操作可能である４つの象限があるので、その上に配置された基板の個々の領域は、必要に応じて別々に加熱することができ、これによって基板上での均一な堆積を確実にする。あるいはまた、複数の基板が存在する場合は、各々の基板は、同じ基板支持体１１８上にありながら、異なる基板温度で処理することができる。
図３は、本開示の別の一実施形態に係る加熱要素及び熱電対要素のレイアウトを有する基板支持体１１８の概略図である。基板支持体１１８は、４つの象限３０２、３０４、３０６、３０８に分割されている。各象限３０２、３０４、３０６、３０８は、同一の加熱要素及び熱電対のレイアウトを有する。したがって、説明は、単一の象限３０２、３０４、３０６、３０８を参照して行われる。
象限３０２、３０４、３０６、３０８は、外側加熱要素３１０及び内側加熱要素３１２を有する。外側加熱要素は、中心領域３１４で始まるのではなく、むしろ基板支持体１１８のエッジ部３１６、３１８のより近くで始まる。図３に示されるように、電気接続３２０は、「Ｙ」軸に実質的に平行に中心領域３１４から延びる。加熱要素３１２は、加熱要素内の屈曲部３２２の直前で電気接続３２０に結合される。その後、加熱要素は、第１距離だけエッジ部３１６に実質的に平行である線分３２４を有する。その後、加熱要素は、湾曲角部３２８に対して逆に湾曲する別の湾曲部３３０に接続されている逆湾曲角部３２８に接続された湾曲部３２６を有する。線分３３０は、基板支持体１１８のエッジ部３１８に実質的に平行である線分３３２に接続されている。したがって、加熱要素３１０は湾曲し、その後中心領域３１４へと戻って延びる別の電気接続３３４に接続する。図３から明確に見られるように、中心領域３１４から延びる加熱要素ではなく電気接続３２０、３３４の存在のため、隣接する象限３０２、３０４、３０６、３０８内の２つの外側加熱要素は、互いに隣接して配置されない。こうして、加熱要素３１０は共通領域を「二重加熱」することはなく、したがって、象限３０２、３０４、３０６、３０８全体を通した温度は、実質的に均一に制御可能である。線分３２４及び３３２は、実質的に互いに垂直である。
内側加熱要素３１２は、外側加熱要素３１０と比較して異なるパターンを有する。図３に示されるように、電気接続３３６が、中心領域３１４から延びており、中心領域の外側の位置として、加熱要素３１２に接続する。加熱要素３１２は、エッジ部３１８に実質的に平行である線分３３８を有する。湾曲角部３４０は、線分３３８に実質的に直交するがエッジ部３１６に実質的に平行な線分３４２となるように線分３３８に接続される。その後、加熱要素３１２は、線分３４２に実質的に平行である線分３４６へ、湾曲部３４４の周りで１８０度方向を変える。その後、加熱要素３１２は、線分３４６に実質的に平行である線分３５０へ、湾曲部３４８の周りでもう１回１８０度方向を変える。その後、加熱要素は、線分３５０に実質的に平行である線分３５４に接続された湾曲部３５２でもう１回１８０度方向を変える。線分３５４は、それが別の電気接続３５６に接続されている中心領域３１４内へと延びる。
第１熱電対３５８は、内側加熱要素３１２と外側加熱要素３１０の間に配置され、線分３３８、湾曲角部３４０、及び線分３４２と一致するパターンを有する、第１熱電対３５８は、湾曲部３４４に一致せずに、外側加熱要素３１０の湾曲角部３２８に向かって外側へ延びる。第２熱電対３６０は、内側加熱要素３１２によって囲まれた領域内を延びる。図３に示されるように、内側加熱要素３１２は、実質的に「Ｃ」形状のパターンを有している。
各象限３０２、３０４、３０６、３０８は、同一の加熱要素及び熱電対のレイアウトを有する。象限３０２内の加熱要素及び熱電対は、理論上の鏡が「Ｙ」軸である象限３０４の加熱要素及び熱電対の鏡像として配置される。同様に、象限３０６内の加熱要素及び熱電対は、理論上の鏡が「Ｘ」軸である象限３０４内の加熱要素及び熱電対の鏡像として配置される。したがって、象限３０８内の加熱要素及び熱電対は、理論上の鏡がそれぞれ「Ｘ」及び「Ｙ」軸である象限３０２及び３０６内の加熱要素の鏡像としてミラー配置される。このように、象限３０８は、象限３０４の裏返された鏡像である。
全部で、４つの異なる象限３０２、３０４、３０６、３０８がある。各象限３０２、３０４、３０６、３０８は、２つの加熱ゾーンと２つの熱電対を有し、基板支持体１１８に対して合計８つの加熱ゾーンと８つの熱電対を有する。各々が独立して操作可能である４つの象限があるので、その上に配置された基板の個々の領域は、必要に応じて別々に加熱することができ、これによって基板上での均一な堆積を確実にする。あるいはまた、複数の基板が存在する場合は、各々の基板は、同じ基板支持体１１８上にありながら、異なる基板温度で処理することができる。
上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の及び更なる実施形態は本開示の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の実用新案登録請求の範囲に基づいて定められる。

Claims (15)

  1. 第１象限、第２象限、第３象限、及び第４象限を有する矩形基板支持体本体と、
    第１象限内に配置され、基板支持体本体の中心領域から延びる第１加熱要素であって、
    第１長さを有し、中心領域から延びる第１線分と、
    第２長さを有する第２線分と、
    第３長さを有し、第２線分と実質的に垂直に延びる第３線分と、
    第４長さを有し、第３線分と実質的に垂直に、第２線分と実質的に平行に延びる第４線分であって、中心領域まで延びる第４線分を有する第１加熱要素と、
    第１加熱要素によって実質的に囲まれ、実質的に「Ｃ」形状のパターンを有する第２加熱要素と、
    第１加熱要素と第２加熱要素の間に配置された第１熱電対と、
    「Ｃ」形状のパターンによって少なくとも部分的に囲まれた第２熱電対を含む基板支持体。
  2. 第２加熱要素は、
    中心領域から延びる第１部分と、
    第１部分に結合された第２部分と、
    第２部分に結合された第３部分と、
    第３部分に結合された第４部分と、
    第４部分に結合された第５部分と、
    第５部分に結合された第６部分と、
    第６部分に結合され、中心領域まで延びる第７部分を有する請求項１記載の基板支持体。
  3. 第２部分は、第２線分に実質的に平行である請求項２記載の基板支持体。
  4. 第２部分は、湾曲部を介して第１部分に結合されている請求項３記載の基板支持体。
  5. 第３部分は、第３線分に実質的に平行である請求項４記載の基板支持体。
  6. 第４部分及び第７部分は、実質的に平行である請求項５記載の基板支持体。
  7. 第４部分及び第７部分は、共通の軸に沿って整列している請求項６記載の基板支持体。
  8. 第５部分及び第６部分は、実質的に平行である請求項７の基板支持体。
  9. 第５部分及び第６部分は、第４部分及び第７部分に実質的に垂直である請求項８記載の基板支持体。
  10. 第２熱電対は、第６部分、第５部分、及び第５部分を第６部分に結合する湾曲部の間に配置される請求項９記載の基板支持体。
  11. 第１熱電対は、第２線分を第３線分に結合する湾曲部と、第２部分を第３部分に結合する湾曲部との間に配置される請求項１０記載の基板支持体。
  12. 第２象限は、第１象限の鏡像である請求項１１記載の基板支持体。
  13. 第３象限は、第１象限の鏡像である請求項１２記載の基板支持体。
  14. 第４象限は、第２象限と第３象限の両方の鏡像である請求項１３記載の基板支持体。
  15. 第２象限は、第１象限の鏡像である請求項１記載の基板支持体。
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