专利名称：基座轴的真空泵吸的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及半导体制造和沉积室的领域。更具体地，本发明涉及在沉积工艺过程中提高基座的平面度的方法。
背景技术：
通过各种沉积工艺可以实现在例如半导体晶片或玻璃板的衬底上制造作为绝缘体、导体、电介质或其它层的薄膜。这些工艺中常见的是化学气相沉积(CVD)工艺和物理气相沉积(PVD或溅射)工艺，这两者都包括更多的具体的沉积方法。将这样的工艺应用于衬底要求在沉积室中以这样的方式处理衬底，使得所得到的沉积薄膜具有其预定用途所需的诸如尤其是保形性(conformality)、在整个衬底上的沉积速率的均一性、厚度均一性和膜的光滑度之类的最佳性能。
为了使用这样的沉积技术来处理衬底，可以提供具有基座的真空室，该基座被设置来安放衬底。基座是在例如CVD的制造步骤中支持处理室中的衬底的机械部件。例如，CVD装置包括位于沉积室之中的基座。基座的支撑板支撑诸如玻璃板或半导体晶片的衬底，其中，材料膜通过至少一种前驱体气体的热分解被沉积到该衬底之上。
在沉积工艺过程中，降低压力以减小沉积室中的总压力。这导致了作用在基座的底表面上的向上推的力，因为通常为管状结构的基座轴处于大气压的状态。这种压差可以引起基座表面变形或“弯曲”。由于基座的尺寸必须伴随着衬底尺寸的增加而增加，因此这样的变形被放大了。这导致薄膜在被支持在基座表面上的衬底之上的不规则沉积。
此外，通常用于制造基座的材料为诸如氮化铝之类的铝基材料。虽然耐处理气体和污染，但是由这些材料制造的基座往往在约300℃或更高的温度下失去刚度。因此，衬底支撑表面保持为平面的可能性更小，特别是结合了作用在支撑表面的底侧上的压差施加力的情况下。
在图1中描绘了在约300℃的温度下，在由处理室200提供的减压环境中的铝基衬底235的变形。随着室200的内部环境中的压力通过真空泵吸220被抽吸到大气压以下，并随着温度达到约300℃或以上，在支撑板210的顶部和底侧上的不相等的压力作用于铝基支撑板210的减小的刚度，并由此产生变形。
中空的并被暴露至约760Torr的大气压的基座轴也因此使支撑板210的中心部分的底表面暴露于大气压下。这可以导致在基座板210的上表面或支撑表面216的中心部分中的弯曲212，因为上表面被暴露于减压环境中。同时，由于基座材料的刚度的减小，基座板216的外围的边缘可能下垂214，且当存在弯曲时，可以加剧这种下垂。总的来说，结果为非平面的基座表面216。
在沉积工艺中，将要沉积到衬底上的处理材料必须以某种形式从输入件穿过沉积室到达衬底的表面。此距离，不管是在CVD应用中的从气体分配板到衬底的输入距离，或在PVD应用中的从可溅射靶标到衬底的距离，可能影响膜在衬底上的沉积速率。如果如上所述衬底被支撑在变形了的基座板上，则衬底表面的外围离处理材料的输入件之间的距离比衬底表面的中心与输入件之间的距离更大。因此，在衬底表面的中心的沉积速率大于在衬底表面的外围的沉积速率。所得到的非均匀沉积的膜可能具有缺陷，或不能如预期的那样使用。
通常，在越高的温度下，可以进行范围越广的沉积工艺。在高于约300℃的温度下，可以沉积更多种类的层。提供在大于约300℃的温度下和减压的环境中保持平面衬底支撑表面的铝基基座系统是有利的。
因此，现有技术缺乏在沉积工艺过程中提高基座的平面度的有效手段。特别是，现有技术缺乏对基座轴进行真空泵吸以提高基座表面的平面度的有效手段。本发明满足了在本领域中长期存在的需求和愿望。
发明内容
在本发明的一个实施例中提供了一种提高在将材料膜沉积到衬底上的过程中所使用的基座的支撑板的平面度的方法，包括下列步骤将轴的中空芯中的压力减小到低于大气压的水平；以及将沉积室中的压力减小到将材料膜沉积到所述衬底上所要求的水平，其中在所述轴的中空芯中的压力作用于所述支撑板的下表面上，所述下表面被连接到所述轴且与所述轴的中空芯相对接，所述沉积室中的压力作用于所述支撑板的适于支撑所述衬底的上表面上，由此来提高平面度。
在本发明的另一个实施例中提供了一种提高在将材料膜沉积到衬底的过程中所使用的基座的支撑板的平面度的方法，包括下列步骤将沉积室中的压力减小到约0.5Torr至约200Torr；利用轴真空连接器壳体使轴的中空芯与大气压隔离密封，其中所述轴真空连接器壳体包括适于连接到负压源的配合件；通过所述配合件将所述负压源施加到所述轴的中空芯；以及通过所述配合件将所述轴的中空芯中的压力减小到从约0.5Torr至约200Torr，其中，在 所述轴的中空芯中的压力作用于所述支撑板的下表面上，所述下表面被连接到所述轴并且与所述轴的中空芯相对接，所述沉积室中的压力作用于所述支撑板的用于支撑所述衬底的上表面上，由此来提高平面度。
在本发明的另一个实施例中提供了一种在用于将材料膜沉积到衬底上的沉积室中使用的基座，所述基座包含安装在具有中空芯的轴上的支撑板，所述支撑板具有适于支撑衬底的上表面和被连接到所述轴并和所述中空芯相对接的下表面，其中所述中空芯与大气压隔离密封；以及输入件，用于向所述中空芯内部施加作用于所述衬底支撑板的下表面的负压。
在本发明的另一个实施例中提供了一种在用于将材料膜沉积到衬底上的沉积室中使用的基座，所述基座包含安装在具有中空芯的轴上的支撑板，所述支撑板具有适于支撑衬底的上表面和被连接到所述轴并和所述中空芯对接的下表面；轴真空连接器壳体，所述轴真空连接器壳体使所述中空芯与大气压隔离密封；以及位于所述轴真空连接器壳体上的输入件，所述输入件用于向所述中空芯内部施加作用于所述衬底支撑板的下表面的负压。
在本发明的另一个实施例中提供了一种将材料膜沉积到衬底上的方法，包括下列步骤在沉积室中，将所述衬底固定到在此所公开的基座的支撑板的上表面；将所述沉积室中的压力减小到沉积压力；将所述基座的轴的中空芯内部的压力减小到低于大气压，其中在所述轴的中空芯中的所述压力施加到所述基座的支撑板的下表面；使至少一种前驱体气体流入所述沉积室之中；以及将膜沉积到所述衬底上，其中所述膜至少部分地由所述至少一种前驱体气体产生。
在本发明的另一个实施例中提供了一种将材料膜沉积到衬底上的方法，包括下列步骤在沉积室中，将衬底固定到在此所公开的基座的支撑板的上表面；使所述沉积室内部的温度为至少300℃；将所述沉积室中的压力减小到约0.5Torr至约6Torr；将基座的轴的中空芯内部的压力减小到从约0.5Torr到约200Torr，其中所述轴的中空芯中的压力被施加到所述基座的支撑板的下表面；使至少一种前驱体气体流入所述沉积室之中；将膜沉积到所述衬底上，其中所述膜至少部分地由所述至少一种前驱体气体产生；监测所述沉积压力和所述轴的中空芯内部的压力；以及在将所述膜沉积到所述衬底上的过程中，如果所述轴的中空芯内部的压力超出了相对于所述沉积室的压力的预定值范围，则调节所述轴的中空芯内部的压力。
在本发明的另一个实施例中提供了一种将膜沉积到衬底上的方法，包括下列步骤在沉积室中，将衬底固定到在此所公开的基座的支撑板的上表面；使所述沉积室内部的温度为至少300℃；将所述沉积室中的压力减小到约0.5Torr至约6Torr将基座的轴的中空芯内部的压力减小到从约0.5Torr到约200Torr，其中所述轴的中空芯中的压力被施加到所述基座的支撑板的下表面；使至少一种前驱体气体流入所述沉积室之中；将膜沉积到所述衬底上，其中所述膜至少部分地由所述至少一种前驱体气体产生；监测其上将要沉积所述膜的所述衬底的表面的平面度；以及在将所述膜沉积到所述衬底上的过程中，如果所述衬底的表面相对于理想平面的变形大于预定的容许量，则调节所述的轴的中空芯内部的压力，由此使得所述基座和衬底回到容许的平面度限度内。
通过下面的为了公开的目的所给出的本发明的实施例的描述，本发明的其它和还有的方面、特征和优点将变得清楚。
参考在附图中示出的一些实施例，可以得到对于在上面简短概述的本发明的更加具体的说明，由此获得并可以详细地理解所述内容，并且本发明的上述特征、优点和目的，以及其它问题将变得清楚。这些附图形成说明书的一部分。但是请注意，附示了本发明的实施例，并因此不认为其限制本发明的范围。
图1是描绘了在减压和约300℃的温度的条件下基座的变形的处理室的示意图。
图2描绘了置于沉积室之中的基座和基座轴的各种横截面示意图。图2A示出了如何在基座轴中施加负压并示出了用于监测和控制沉积室压力和轴中的压力的反馈控制系统。图2B示出了用于轴中的压力的另一独立的监测和控制配置。图2C示出了用于监测和控制沉积室压力和轴中的压力的反馈控制系统。此外，示出了用于各种监测基座支撑板/衬底表面的物理变形的方法的可选传感器。
图3比较了在固定到不带真空泵吸的轴的整个基座支撑板上的表面平坦度的变化(图3A)和在固定到带有真空泵吸的轴的整个基座支撑板上的表面平坦度(图3B)的变化。使用4300LTP 620×750基座进行测试。
图4比较了在固定到不带真空泵吸的轴上的基座支撑板的整个表面上的沉积速率(图4A)和在固定到带有真空泵吸的轴上的基座支撑板的整个表面上的沉积速率(图4B)。温度为450/460℃；压力为320mTorr；间隔为920mil。
具体实施例方式
在本发明的一个实施例中提供了提高在将材料膜沉积到衬底上的过程中所使用的基座的支撑板的平面度的方法，包括下列步骤将轴的中空芯中的压力减小到低于大气压的水平；以及将沉积室中的压力减小到在衬底之上沉积材料膜所要求的水平，其中，轴的中空芯中的压力作用于支撑板的下表面上，该支撑板的下表面被连接到轴上并和轴的中空芯相对接，并且沉积室中的压力作用在用于支撑衬底的支撑板的上表面，由此提高平面度。
在本实施例的一个方面中，通过将轴的中空芯与大气压隔离密封，并且将负压源施加到轴的中空芯由此降低中空芯中的压力，来减小轴的中空芯中的压力。代表性的示例是轴真空连接器壳体，该壳体被用来例如通过配合件与负压源连接，因而通过该配合件来施加负压。
在本实施例的另一个方面，支撑板的上表面可以包含多个开口，所述多个开口穿过上表面，并用于通过对其施加真空来将衬底固定到上表面上。开口与在轴的中空芯中穿行的真空管线顺畅连接，并产生与在轴的中空芯中所产生的压力无关的负压。
在本实施例中，沉积温度为至少300℃，而代表性的示例为约400℃至约450℃。沉积室压力从约0.5Torr至约6Torr。使轴中的压力达到低于约200Torr的水平，代表性的示例为从约0.5Torr到约200Torr。此外，可以使轴压力达到等于沉积室中的压力水平。
在本发明的另一个实施例中提供了提高在将材料膜沉积到衬底上的过程中所使用的基座的支撑板的平面度的方法，包括下列步骤将沉积室中的压力减小到约0.5Torr至约200Torr；利用轴真空连接器壳体将轴的中空芯与大气压隔离密封，其中，轴真空连接器壳体包含用于连接到负压源的配合件；将负压源通过配合件施加到轴的中空芯；以及通过配合件将轴的中空芯中的压力减小到约0.5至约200Torr，其中轴的中空芯中的压力作用于支撑板的下表面上，该支撑板的下表面被连接到轴上并和轴的中空芯相对接，并且沉积室中的压力作用在用于支撑衬底的支撑板的上表面，由此提高平面度。
在本实施例的一个方面，支撑板的上表面可以包含多个开口且真空管线被顺畅连接到所述开口。如上所述，轴压力可以等于沉积室中的压力。
在本发明的另一个实施例中提供了在用于将材料膜沉积到衬底上的沉积室中所使用的基座，该基座包括安装在具有中空芯的轴上的支撑板，该支撑板具有用于支撑衬底的上表面和连接到轴并和中空芯对接的下表面，其中中空芯与大气压隔离密封；以及输入件，用于向中空芯内部施加作用于衬底支撑板的下表面的负压。
在本实施例的一个方面，基座具有如上所述的轴真空连接器壳体。此外，如上所述基座可以包含在支撑板的上表面上的多个开口和顺畅连接到所述开口的真空管线。
在本发明的另一个实施例中提供了在用于将材料膜沉积到衬底上的沉积室中所使用的基座，该基座包括安装在具有中空芯的轴上的支撑板，该支撑板具有用于支撑衬底的上表面和连接到轴并和中空芯对接的下表面；轴真空连接器壳体，该轴真空连接器壳体将中空芯与大气压隔离密封；以及位于轴真空连接器壳体上的输入件，输入件向中空芯内部施加作用于衬底支撑板的下表面的负压。如上所述，基座可以包含在支撑板的上表面上的多个开口和顺畅连接到所述开口的真空管线。
在本发明的另一个实施例中提供了将材料膜沉积到衬底之上的方法，包括下列步骤在沉积室中，将衬底固定到在此所公开的基座的支撑板的上表面上；将沉积室中的压力减小到沉积压力；将基座的轴的中空芯内部的压力减小到大气压以下，其中在轴的中空芯中的压力被施加到基座的支撑板的下表面上；使至少一种前驱体气体流入沉积室之中；以及将膜沉积到衬底上，其中膜至少部分地由所述至少一种前驱体气体生成。温度和压力可以为上面所描述的条件。
在本实施例的一个方面，监测沉积压力和轴的中空芯内部的压力，并且如果轴的中空芯内部的压力超出了相对于沉积室中的压力的预定值范围，则调节轴的中空芯内部的压力。
在本实施例的另一个方面，监测在其上将要沉积膜的衬底的表面的平面度，并且如果衬底的表面相对于理想平面的变形大于预定的容许量，则调节轴的中空芯内部的压力，使得基座和衬底回到容许的平面度限度内。
在本发明的另一个实施例中提供了将膜沉积到衬底之上的方法，包括下列步骤在沉积室中，将衬底固定到在此所公开的基座的支撑板的上表面上；使沉积室内部的温度达到至少300℃；将沉积室中的压力减小到约0.5Torr至约6Torr；将基座的轴的中空芯内部的压力减小到从约0.5Torr到约200Torr，其中在轴的中空芯中的压力被施加到基座的支撑板的下表面上；使至少一种前驱体气体流入沉积室之中；将膜沉积到衬底上，其中膜至少部分地由所述至少一种前驱体气体生成；监测沉积压力和轴的中空芯内部的压力；以及在将材料膜沉积到衬底上的过程中，当轴的中空芯内部的压力值超出了相对于沉积室中的压力的预定值范围时，调节轴的中空芯内部的压力。沉积室中的温度可以是从约400℃到约450℃。轴中的压力可以等于沉积室中的压力。
在本发明的另一个实施例中提供了将膜沉积到衬底之上的方法，包括下列步骤在沉积室中，将衬底固定到在此所公开的基座的支撑板的上表面上；使沉积室内部的温度达到至少300℃；将沉积室中的压力减小到约0.5Torr至约6Torr；将基座的轴的中空芯内部的压力减小到从约0.5Torr到约200Torr，其中在轴的中空芯中的压力被施加到基座的支撑板的下表面上；使至少一种前驱体气体流入沉积室之中；将膜沉积到衬底上，其中膜至少部分地由所述至少一种前驱体气体生成；监测在其上将要沉积膜的衬底的表面的平面度；以及在将材料膜沉积到衬底的过程中，当衬底的表面相对于理想平面的变形大于预定的容许量时，调节轴的中空芯内部的压力，由此使得基座和衬底回到容许的平面度限度内。沉积室中的温度可以是从约400℃到约450℃。轴中的压力可以等于沉积室中的压力。
在此所提供的是这样一种方法，即通过提供可操作地连接到基座轴上的真空源以使基座轴中的压力减小到大气压以下，来提高被固定到基座轴上的基座表面的平面度。随着室压力被减小到低于大气压，室压力和基座轴中的压力之间的差增大。基座轴中的压力施加在基座表面上的力与室压力和轴中的压力之间的差是成比例的。随着压差增大，基座表面发生变形并变弯曲。
在沉积工艺中在小于约300℃的温度下，在铝或含铝基座上的压差效应通常被局限于基座表面的中心。但是，在大于约300℃的更高的温度下，基座的刚度减小，因此不仅压差作用于基座表面的中心使其向上挠曲，而且基座表面的角和边发生下垂。
真空管线向轴的内部空间施加负压，由此使作用于基座板的底侧的压力低于大气压。可以和室中的真空压力的引进同时或依次地对轴引进真空压力。通过对沉积室和基座轴都抽真空，在基座两侧上的压差减小，因此消除了作用在基座上的将导致表面变形的合力。因此，在甚至超过约300℃的温度下也可以使基座的上表面保持为是基本平坦或平面的。使通常由非平面的基座表面所造成的在衬底上所沉积的膜的变形最小化。使用平面基座表面所沉积的膜具有更好的诸如膜厚度和沉积速率之类的均一特性。
在为诸如但不限于快速热处理或气相沉积工艺的应用所设计的室中，薄膜可以被沉积到被固定到如在此所描述的基座上的衬底之上。这样的气相沉积工艺可以是化学气相沉积(CVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)或物理气相沉积或溅射(PVD)。所沉积的膜可以是，但不限于，非晶硅(a-Si)、氮化硅(SiN)、氧化硅或热氧化硅(SiO2)或氮氧化硅(SiON)，并且还可以使用诸如硅烷(SiH4)、TEOS、NH3、H2、N2、N2O、PH3、CO2等的前驱体。
在沉积工艺过程中，工艺温度从约150℃到约450℃，通常为至少300℃，虽然很多工艺要求的温度为约400℃到约450℃。对于最佳沉积，衬底的温度可以在衬底支撑表面的温度的约20℃的范围内。当空闲时，室压力为约100到约200Torr，随后，在沉积开始之前被泵吸到约0.5Torr到约6Torr。同时，对基座轴进行泵吸，除非在轴中已经形成了静态的处理压力。
为了说明本发明的各种实施例的目的，给出了下面的示例，而不意味着以任何形式对本发明进行限制。
示例1带有真空泵吸的基座系统在图2A中示出的包括有真空泵吸机构的、被置于处理室133之中的基座系统包含基座135、马达14、轴真空连接器壳体16和控制器170，其中基座135包括基座轴137和衬底支撑板20。支撑板20包括顶板40、底板42以及它们之间的加热区(braised region)44，还可以通过焊接或其它等同的技术来接合顶部和底部。支撑板20可以包含被置于顶板40和底板42之间的一个或多个加热元件24。
支撑板20通过焊接、铜焊和其它传统的方法被固定到轴137上。轴137包括中空芯，并被构造得与支撑板20的底板42相匹配。通过被可操作地连接到马达14的轴137，可以垂直地和/或旋转地移动基座135。轴真空壳体16被安装在马达14的下方，并提供了用于将诸如真空泵(没有示出)之类的真空源的真空管线49可操作地连接到轴137的装置。真空管线49可以被连接到与用于沉积室的真空排气泵相分离的真空泵，或可以被连接到所述的真空排气泵，以进行单独地控制。如果被连接到真空排气泵，则可以使用连接到真空管线49、160上的独立的节流阀162、164，来独立地调节在室中和在基座轴中所施加的真空量。轴真空连接器壳体16可以包括铝或铝合金或任何其它本领域的普通技术人员清楚的材料或合金。
可选地，可以使用真空吸盘来将衬底固定到支撑板20的上表面22上。在这种情况下，真空管线8被连接到诸如真空泵之类的真空源，该真空源与用于沉积室自身的真空排气泵相分离。真空管线8从在支撑板20的上表面22中的多个均匀间隔的真空端口(没有示出)出发，穿过轴137，到达真空源。启动真空源使得安装在基座135上的衬底被均均地向下吸引到支撑板20的上表面22上，以在此处将其吸紧。如果使用真空吸盘来将衬底吸紧到支撑板的上表面22上，则用于轴的真空源也可以是用于至真空吸盘的真空管线8的同一真空源，因此，节流阀将控制这两者。真空管线49被连接到外部真空泵158，该外部真空泵158通过真空管线160也被顺畅连接到室133。压力传感器166、168监测轴压力和室压力，并通过输入线172、174将反馈提供给控制器170。
控制器170可以被编程来维持轴137中的静态压力，或者，也可以被编程来动态地调节轴137中的压力，以便当室133中的压力变化时，保持与室133中的压力的预先限定的关系。例如，在将衬底转移到或转移出室133的过程中，可以将室压力维持在约100-200Torr。室中的空闲时压力可以是大致相等的，约100-200Torr。但是，在处理的过程中，室中的压力被泵吸下降到例如5-10Torr的更低的压力。传感 166、168向控制器170发信号来开启节流阀162，因而与室压力成比例地泵吸降低轴压力；如果室不在处于空闲时压力，则使轴压力相应地改变至更低的值，以便在基座支撑板20的两侧上维持压力平衡。虽然可以将轴压力泵吸降低到约5-10Torr之间，但是更高一些的压力也是足够的。在更高的温度下，基座材料将保持一定程度的刚度，并因此可以经受住一定的压差而不发生变形。
此外，控制器170可以将轴压力维持在预定的室压力水平之中。例如，可以将轴压力维持在室压力的三倍，但不超出某个水平，例如200Torr，或者，也可以将轴压力维持在超过室压力的某个特定的压力，例如室压力以上200Torr。虽然轴压力不限于这些值，就是说在处理过程中轴压力可以被减小到等于室压力的值，或任何在中间的值，但是所设计的是轴压力不小于约200Torr。
监测基座轴压力的另一种方法在此考虑监测轴压力的另一种方法，该方法可以被用来将轴压力维持在某个水平，以确保基座表面22的平面度。例如，压力计180或其它压力指示计从传感器166接收输入(图2B)。这样的系统允许由操作者进行可视监测，该操作者然后设置节流阀162，以将轴压力维持在所期望的静态压力。或者，将压力计180连接到节流阀162，使得操作者可以将压力计180设置到所期望的设置，并由此控制节流阀162。如上所述在基座系统中，可以将轴顺畅连接到用于沉积室的真空源158，或也可以连接到独立的源。
所进一步考虑的是可以通过或不通过由压力传感器166、168进行监测，动态地控制基座轴137中的压力，以使基座表面保持为基本是平面的。以已知的距离，将光发射器182和接收器184放置在沉积室133中。来自发射器182的光照射在衬底表面或基座表面22上，并被反射至接收器184，由此测量发射器/接收器和表面之间的距离。至控制器170的输入提供此距离的实时检测，控制器170可以调节节流阀162以使基座表面/衬底表面保持为基本是平面的(图2C)。
如果所监测的表面的实时距离减小，则表明基座表面开始弯曲，于是控制器170开启节流阀162来减小轴压力以进行补偿。同样地，如果距离增大，则增大轴压力以防止基座/衬底表面发生下陷。可选地，可以通过或不用通过至控制器170的有源输入，利用压力传感器配置166、168来监测在沉积室和轴中的压力值。因此，它们可以是有源输入件，或也可以是仅仅监测并提供实际的轴压力和室压力的示值读数的无源器件(图2C)。
这样的光学监测的变化方案提供了位于室的一侧上的发射器186，该发射器186向位于室的相对一侧上的接收器188发射横穿基座/衬底表面的光束。将光束设定在作为障碍物的基座/衬底的表面以上的特定距离，例如约0.2mm。倘若基座表面发生弯曲或变形，以及由此延伸衬底表面也发生弯曲或变形，则光束的光路被中断，从接收器188至控制器170的信号也被中断。控制器170调节所述的阀以减小轴压力，直到基座/衬底的表面足够平整，使得接收器188又可以从发射器186接收输入信号为止。如上所述，可选地，可以有源地或无源地使用压力传感器166、168(图2C)。
此外考虑的是可以在基座板20的底侧上安装一个或多个应变量规190，作为监测基座板20的变形的装置。控制器170监测应变量规190以探测基座板的弯曲或下陷。倘若变形超出可容许的预设限度，则控制器170相应地调节节流阀162，以泵吸降低或升高基座轴137中的压力。同样，如上所述，可以可选地有源地或无源地使用压力传感器166、168(图2C)。
示例2真空泵吸对表面平坦度的影响图3将基座轴处在大气压的基座支撑板的表面的平面度或表面平坦度的变化与进行了真空泵吸的基座轴的情况作了比较。当最初被安装时，基座非常的平坦，对平面是零偏差。随着基座被加热和冷却，它开始失去其平面度。最后，随着对其进行热循环，基座发生变形，并成为倒置的V形，如在图3A中以均一性分布图所示出的和在图1中图示说明的。这使基座必须被更换。
如果对轴进行泵吸，则如图3B所示，随着时间的推移，基座的平面度保持得恒定得多，热循环对支撑板表面的均一性的影响明显小得多。基座的工作寿命被延长，需要的更换更少。这也提供了更经济的工艺并提高了产量，因为停机时间减少了。
示例3真空泵吸对沉积速率均一性的影响当对基座轴进行真空泵吸时，在整个基座表面上沉积速率的均匀性提高。图4比较了对基座轴进行泵吸对整个衬底上的沉积速率的影响，其中在两个衬底上，从左上到右下，从左下到右上进行测量。在450/460℃的温度，320mTorr的压力下以920mil的间隔，在两个衬底上沉积材料膜。
在图4A中，基座表面的变形使得在衬底的整个表面上沉积速率变化明显。在发生弯曲的衬底的中心，沉积更快。处理气体或所溅射的材料穿过室时不用行进那么远的距离来沉积在衬底上，因此，在相同的时间内，更多的膜被沉积在衬底上的弯曲区域，由此增大了在这些区域上的沉积速率，并使整个衬底上的沉积速率发生变化。
如果对基座轴进行泵吸，则基座表面基本是平面的，以及由此延伸，衬底表面也基本是平面的。在整个衬底表面上，处理气体或溅射材料穿过沉积室而必须行进的距离相对相等，因此确保在相同的时间内，相同量的材料到达衬底表面。整个衬底上的沉积速率因而更加均一(图4B)。
本领域的技术人员将容易地理解本发明能很好地适用于实现所述的目的，并获得所提及的结果和优点，以及其中所固有的那些结果和优点。在不偏离本发明的精神和范围的情况下，在实施本发明时可以进行各种修改和变化对于本领域的技术人员将是明显的。本领域的技术人员将想到其中的改变和其它的用途，而这些改变和用途被包括在如权利要求的范围所限定的本发明的精神中。
权利要求
1.一种提高在将材料膜沉积到衬底的过程中所使用的基座的支撑板的平面度的方法，包括下列步骤将轴的中空芯中的压力减小到低于大气压的水平；以及将沉积室中的压力减小到将材料膜沉积到所述衬底上所要求的水平，其中在所述轴的中空芯中的压力作用于所述支撑板的下表面上，所述下表面被连接到所述轴且与所述轴的中空芯相对接，所述沉积室中的压力作用于所述支撑板的适于支撑所述衬底的上表面上，由此来提高平面度。
2.如权利要求1所述的方法，其中减小所述轴的中空芯中的压力的操作包括下列步骤将所述轴的中空芯与大气压隔离密封；以及将负压源施加到所述轴的中空芯，由此减小所述中空芯中的压力、
3.如权利要求2所述的方法，其中所述中空芯由轴真空连接器壳体密封，其中所述轴真空连接器壳体适于与所述负压源相连接。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述轴真空连接器壳体包括适于连接到所述负压源的配合件，所述负压源通过所述配合件被施加到所述中空芯。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述上表面还包括多个穿过此表面的开口，所述开口适于通过对其施加真空将所述衬底固定到所述上表面上，其中，所述多个开口与在所述轴的中空芯中穿行的真空管线连接。
6.如权利要求5所述的方法，其中连接到所述多个开口的所述真空管线具有产生于其中的、并且独立于所述轴的中空芯中所产生的负压而进行控制的负压。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述室压力为从约0.5Torr至约6Torr。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述轴的中空芯内部的压力被减小到低于约200Torr。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述轴的中空芯内部的压力被减小到约0.5Torr至约200Torr。
10.如权利要求9所述的方法，其中使所述轴的中空芯内部的压力为大致等于所述室压力的值。
11.一种提高在将材料膜沉积到衬底的过程中所使用的基座的支撑板的平面度的方法，包括下列步骤将沉积室中的压力减小到约0.5Torr至约200Torr；利用轴真空连接器壳体使轴的中空芯与大气压隔离密封，其中所述轴真空连接器壳体包括适于连接到负压源的配合件；通过所述配合件将所述负压源施加到所述轴的中空芯；以及通过所述配合件将所述轴的中空芯中的压力减小到从约0.5至约200Torr，其中在所述轴的中空芯中的压力作用于所述支撑板的下表面上，所述下表面被连接到所述轴且与所述轴的中空芯相对接，所述沉积室中的压力作用于所述支撑板的适于支撑所述衬底的上表面上，由此来提高平面度。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述上表面还包括多个穿过此表面的开口，所述开口适于通过对其施加真空将所述衬底固定到所述上表面上，其中，所述多个开口与在所述轴的中空芯中穿行的真空管线连接。
13.如权利要求12所述的方法，其中连接到所述多个开口的所述真空管线具有产生于其中的、并且独立于所述轴的中空芯中所产生的负压而进行控制的负压。
14.如权利要求11所述的方法，其中使所述轴的中空芯内部的压力为大致等于所述室压力的值。
15.一种在用于将材料膜沉积到衬底上的沉积室中使用的基座，所述基座包含安装在具有中空芯的轴上的支撑板，所述支撑板具有适于支撑衬底的上表面和被连接到所述轴并和所述中空芯对接的下表面，其中所述中空芯与大气压隔离密封；以及输入件，用于向所述中空芯内部施加作用于所述衬底支撑板的下表面的负压。
16.如权利要求15所述的基座，还包括轴真空连接器壳体，所述轴真空连接器壳体将所述中空芯与大气压隔离密封。
17.如权利要求16所述的基座，其中所述轴真空连接器壳体具有置于其上的输入件。
18.如权利要求15所述的基座，其中所述衬底支撑板还包括多个开口，所述开口穿过所述上表面，并适于通过对其施加真空将所述衬底固定到所述上表面上，所述多个开口与在所述轴的中空芯中穿行的真空管线连接。
19.如权利要求18所述的基座，其中，独立于在所述轴的中空芯内部所产生的并作用于所述支撑板的下表面的所述负压，来控制在连接到所述多个开口的所述真空管线中所产生的负压。
20.如权利要求18所述的基座，其中，将被连接到所述多个开口上的所述真空管线连接到真空源，所述真空源独立于被连接到所述输入件的真空源，所述输入件用于在所述轴的中空芯内部产生作用于所述支撑板的下表面的负压。
21.一种在用于将材料膜沉积到衬底上的沉积室中使用的基座，所述基座包含安装在具有中空芯的轴上的支撑板，所述支撑板具有适于支撑衬底的上表面和被连接到所述轴并和所述中空芯对接的下表面；轴真空连接器壳体，所述轴真空连接器壳体使所述中空芯与大气压隔离密封；以及位于所述轴真空连接器壳体上的输入件，所述输入件用于向所述中空芯内部施加作用于所述衬底支撑板的下表面的负压。
22.如权利要求21所述的基座，其中所述衬底支撑板还包括多个开口，所述开口穿过所述上表面，并适于通过对其施加真空将所述衬底固定到所述上表面上，所述多个开口与在所述轴的中空芯中穿行的真空管线连接。
23.如权利要求22所述的基座，其中，独立于在所述轴的中空芯内部所产生的并作用于所述支撑板的下表面的所述负压，来控制在连接到所述多个开口的所述真空管线中所产生的负压。
24.如权利要求23所述的基座，其中，将被连接到所述多个开口上的所述真空管线连接到真空源，所述真空源独立于被连接到所述输入件的真空源，所述输入件用于在所述轴的中空芯内部产生作用于所述支撑板的下表面的负压。
25.一种将材料膜沉积到衬底上的方法，包括下列步骤在沉积室中，将所述衬底固定到如权利要求15所述的基座的支撑板的上表面；将所述沉积室中的压力减小到沉积压力；将所述基座的轴的中空芯内部的压力减小到低于大气压，其中在所述轴的中空芯中的所述压力施加到所述基座的支撑板的下表面；使至少一种前驱体气体流入所述沉积室之中；以及将膜沉积到所述衬底上，其中所述膜至少部分地由所述至少一种前驱体气体产生。
26.如权利要求25所述的方法，还包括下列步骤使所述沉积室内部的温度为至少300℃。
27.如权利要求26所述的方法，其中，使所述温度为约400℃到约450℃。
28.如权利要求25所述的方法，其中，所述沉积室中的压力为从约0.5Torr至约6Torr。
29.如权利要求28所述的方法，其中，将所述轴的中空芯中的压力减小到低于约200Torr。
30.如权利要求29所述的方法，其中，使所述的轴的中空芯中的压力为等于所述的沉积室中的压力的值。
31.如权利要求25所述的方法，还包括下列步骤监测所述沉积压力和所述的轴的中空芯内部的压力；以及如果所述的轴的中空芯内部的压力超出了相对于所述沉积室中的压力的预定值范围，则调节所述的中空芯内部的压力。
32.如权利要求25所述的基座，还包括下列步骤监测其上将要沉积所述膜的所述衬底的表面的平面度；以及如果所述衬底的表面相对于理想平面的变形大于预定的容许量，则调节所述的轴的中空芯内部的压力，由此使得所述基座和衬底回到容许的平面度限度内。
33.一种将膜沉积到衬底上的方法，包括下列步骤在沉积室中，将衬底固定到如权利要求15所述的基座的支撑板的上表面；使所述沉积室内部的温度为至少300℃；将所述沉积室中的压力减小到约0.5Torr至约6Torr；将所述基座的轴的中空芯内部的压力减小到从约0.5Torr到约200Torr，其中所述轴的所述中空芯中的压力被施加到所述基座的所述支撑板的下表面；使至少一种前驱体气体流入所述沉积室之中；将膜沉积到所述衬底上，其中所述膜至少部分地由所述至少一种前驱体气体产生；监测沉积压力和所述轴的中空芯内部的压力；以及在将所述膜沉积到所述衬底上的过程中，如果所述的轴的中空芯内部的压力超出了相对于所述的沉积室中的压力的预定值范围，则调节所述的中空芯内部的压力。
34.如权利要求33所述的方法，其中，使所述温度为约400℃至约450℃。
35.如权利要求33所述的方法，其中，使所述轴的中空芯中的压力为等于所述沉积室中的压力的值。
36.一种将膜沉积到衬底上的方法，包括下列步骤在沉积室中，将衬底固定到如权利要求15所述的基座的支撑板的上表面；使所述沉积室内部的温度为至少300℃；将所述沉积室中的压力减小到约0.5Torr至约6Torr；将所述基座的轴的中空芯内部的压力减小到从约0.5Torr到约200Torr，其中所述轴的所述中空芯中的压力被施加到所述基座的所述支撑板的下表面；使至少一种前驱体气体流入所述沉积室之中；将膜沉积到所述衬底上，其中所述膜至少部分地由所述至少一种前驱体气体产生；监测其上将要沉积所述膜的所述衬底的表面的平面度；以及在将所述膜沉积到所述衬底上的过程中，如果所述衬底的表面相对于理想平面的变形大于预定的容许量，则调节所述的轴的中空芯内部的压力，由此使得所述基座和衬底回到容许的平面度限度内。
37.如权利要求36所述的方法，其中，使所述温度为约400℃至约450℃。
38.如权利要求36所述的方法，其中，使所述轴的中空芯中的压力为等于所述沉积室中的压力的值。
全文摘要
在此所提供的是一种提高在将材料膜沉积到衬底的过程中所使用的基座的支撑板的平面度的方法，包括下列步骤将轴的中空芯中的压力减小到低于大气压的水平；以及将沉积室中的压力减小到将材料膜沉积到衬底上所要求的水平，其中在轴的中空芯中的压力作用于支撑板的下表面上，该下表面被连接到轴且与轴的中空芯相对接，沉积室中的压力作用于支撑板的适于支撑衬底的上表面上，由此来提高平面度。还提供了基座和将膜沉积到被固定至本发明的基座上的衬底上的方法。
文档编号H01L21/205GK1539158SQ02815295
公开日2004年10月20日 申请日期2002年7月31日 优先权日2001年8月3日
发明者桑盖·亚达夫, 权原·尚, 厄恩斯特·凯勒, 威·张, 尚, 桑盖 亚达夫, 特 凯勒 申请人:应用材料公司