基板传送设备的制作方法

文档序号:18399797发布日期:2019-08-09 23:45阅读:168来源:国知局
基板传送设备的制作方法

本公开内容的实施方式一般地涉及一种用于到达和始于基座或基板支撑件的基板传送的方法和设备,基板诸如太阳能面板基板、平板基板或半导体基板。



背景技术:

在太阳能面板或平板显示器的制造中,采用许多工艺在诸如半导体基板、太阳能面板基板和液晶显示器(lcd)和/或有机发光二极管(oled)基板之类的基板上沉积薄膜,以在基板上形成电子器件。沉积一般通过将前驱物气体引入具有设置在温度受控的基板支撑件上的基板的真空腔室中完成。前驱物气体通常被引导通过位于真空腔室的顶部附近的气体分配板。通过从耦接到腔室的一个或多个rf源向腔室施加射频(rf)功率,真空腔室中的前驱物气体可以被激励(例如,激发)成等离子体。被激发的气体反应以在定位在温度受控的基板支撑件上的基板的表面上形成材料层。

用于形成电子器件的基板的尺寸现在常常超过1平方米的面积,并且基板支撑件类似地设定尺寸或包括略微大的表面积。典型地,基板支撑件包括设置在基板支撑件上或穿过基板支撑件的多个升降杆,这些升降杆用于促成基板到达和始于基板支撑件的表面的传送。例如,升降杆用于使基板远离基板支撑件的支撑表面隔开,使得机器人叶片或终端受动器可以通过两者之间。每个升降杆具有升降杆头部,该升降杆头部典型地位于基板支撑件的凹陷凹穴中。在基板支撑件上的升降杆头部的存在促成整个基板支撑件上的温度差异和/或整个基板支撑件上的射频(rf)耦合增量。例如,升降杆的位置可以致使基板的与之接近的部分比基板的其它区域更冷。在另一个示例中,升降杆的位置可以致使基板的与之接近的部分具有较小的接地电势,这改变了等离子体耦合条件。

在沉积在基板上的薄膜中一般需要均匀性。例如,通常在基板上沉积非晶硅膜(诸如微晶硅膜)或多晶硅膜,以形成晶体管或太阳能电池中所需的p-n结。非晶硅膜或多晶硅膜以及金属氧化物膜的质量和均匀性对于商业运营是重要的。温度和rf耦合的不均匀性中的一者或两者可能改变沉积在基板上的膜的性质,从而导致不均匀的沉积。另外,升降杆可能在与基板的表面接触期间刮擦或以其它方式损坏基板的表面。

因此,需要一种使膜不均匀性和/或损坏最小化的基板支撑件。



技术实现要素:

本公开内容的实施方式一般涉及一种用于传送基板的方法和设备。在一个实施方式中,提供一种基板传送装置,所述基板传送装置包括:基板支撑件,所述基板支撑件具有周边;多个中心支撑构件,所述多个中心支撑构件定位在所述周边外;和边缘支撑构件,所述边缘支撑构件定位在所述基板支撑件的相对侧上。

在另一个实施方式中,描述一种等离子体处理系统。所述等离子体处理系统包括:腔室;基板支撑件,所述基板支撑件具有设置在所述腔室中的周边;以及基板传送装置,所述基板传送装置定位在所述腔室内。所述基板传送装置包括;多个中心支撑构件,所述多个中心支撑构件定位在所述周边外;及边缘支撑构件,所述边缘支撑构件定位在所述基板支撑件的相对侧上。

在另一个实施方式中,描述一种用于将基板传送到基板支撑件的基板接收表面的方法。所述方法包括:向腔室提供基板;使用一个或多个中心支撑构件由所述基板的中心区域支撑所述基板;使用边缘支撑构件由所述基板的两个相对边缘支撑所述基板;使所述一个或多个中心支撑构件旋转经过所述基板支撑件的周边;和朝向所述基板接收表面降低所述基板的所述两个相对边缘。

附图说明

以上简要概述本公开内容的详述特征可以被详细理解的方式、以及本公开内容的更特定描述,可通过参照实施方式来获得,一些实施方式绘示于所附图式中。然而,应当注意,附图仅绘示本公开内容的典型的实施方式,因而不应当被视为对本公开内容的范围的限制,因为本公开内容可以允许其它等同有效的实施方式。

图1a是具有基板传送装置的一个实施方式的等离子体处理系统的示意性截面图。

图1b示出了缩回的图1a的基板传送装置,该基板传送装置将基板放在基板支撑件的基板接收表面上以进行处理。

图2a-8b是基板传送装置的一个实施方式的各种视图,其描绘了基板传送工艺的一个实施方式。

图9a-15b是基板传送装置的另一个实施方式的各种视图,其描绘了基板传送工艺的另一个实施方式。

图16a是基板支撑件的等距平面图,该基板支撑件具有定位在基板支撑件的相对侧上的边缘支撑构件。

图16b是图16a中所示的基板支撑件的一部分的等距图。

图16c是基板支撑件和定位在基板支撑件上的边缘支撑构件的局部侧面截面图。

为了便于理解,已经尽可能地使用相同的附图标号标示附图中共通的相同元件。考虑到,在没有附加的描述下一个实施方式的元件和/或工艺步骤可以有益地并入其它实施方式。

具体实施方式

本公开内容的实施方式一般涉及一种用于在不使用常规的升降杆的情况下向或从基板支撑件传送基板的方法和设备。在以下描述中,将参考等离子体增强化学气相(pecvd)腔室来在大面积基板上形成膜,但是应当理解,本文中的实施方式也可以在其它腔室中实践,包括物理气相沉积(pvd)腔室、蚀刻腔室、半导体晶片处理腔室、太阳能电池处理腔室和有机发光显示器(oled)处理腔室,这里仅举几个例子。可使用的合适腔室可从作为美国加利福尼亚州圣克拉拉市应用材料公司的子公司akt公司(aktamerica,inc.,asubsidiaryofappliedmaterials,inc.,santaclara,california)获得。应当理解,本文中讨论的实施方式也可以在可从其它制造商获得的腔室中进行实践。

本公开内容的实施方式一般用于处理矩形基板,诸如用于液晶显示器或平板的基板,以及用于太阳能面板的基板。其它合适的基板可以是圆形的,诸如半导体基板。然而,本公开内容在具有约15,600cm2的平坦表面区域的基板并包括具有约90,000cm2表面积(或更大)的平坦表面区域的基板的方面是尤其有利的。

图1a是等离子体处理系统100的一个实施方式的示意性截面图。等离子体处理系统100被构造为使用等离子体在大面积基板105上形成结构和器件来处理大面积基板105,以供用于制造液晶显示器(lcd)、平板显示器、有机发光二极管(oled)或用于太阳能电池阵列的光伏电池。基板105可以是金属、塑料、有机材料、硅、玻璃、石英或聚合物、以及其它合适的材料的薄片。基板105可以具有大于约1平方米的表面积,诸如大于约2平方米的表面积。在其它实施方式中,基板105可以包括约15,600cm2或更大的平面表面积,例如约90,000cm2的平面表面积(或更大)。该结构可以是薄膜晶体管,其可以包括多个顺序沉积和掩蔽步骤。其它结构可以包括p-n结以形成用于光伏电池的二极管。

等离子体处理系统100可以被构造为在大面积基板105上沉积各种材料,包括但不限于介电材料(例如,sio2、sioxny、它们的衍生物或它们的组合)、半导体材料(例如,si和其掺杂剂)、阻挡材料(例如,sinx、sioxny或它们的衍生物)。由等离子体处理系统100在大面积基板上形成或沉积的介电材料和半导体材料的具体示例可以包括外延硅、多晶硅、非晶硅、微晶硅、硅锗、锗、二氧化硅、氮氧化硅、硅氮化物、它们的掺杂剂(例如,b、p或as)、它们的衍生物或它们的组合。等离子体处理系统100还被构造为接收气体,诸如氩、氢、氮、氦或它们的组合,以用作净化气体或载气(例如,ar、h2、n2、he、它们的衍生物或它们的组合)。使用系统100在大面积基板105上沉积硅薄膜的一个示例可以通过使用硅烷作为氢载气中的处理气体来实现。

如图1a所示,等离子体处理系统100一般包括腔室主体110,腔室主体110包括底部115和侧壁120,侧壁120至少部分地限定处理容积125。基板支撑件130设置在处理容积125中。基板支撑件130耦接到致动器135,致动器135适于至少竖直地移动基板支撑件以促成基板105的传送和/或调整基板105与喷头组件140之间的距离。基板支撑件130适于在处理期间将基板105支撑在基板接收表面145上。

等离子体处理系统100包括基板传送装置150,基板传送装置150适于从基板支撑件130的基板接收表面145提升或降低基板105。在图1a中的视图中,示出了基板105被基板传送装置150从基板接收表面145抬起。基板105的后侧表面155与基板支撑件130的基板接收表面145之间的空间被提供用于使常规的机器人或终端受动器(均未示出)从这两者之间通过。当基板传送装置150处于图1a中所示的位置时,基板105可以通过传送端口160传送进出腔室主体110。

图1b示出了缩回的基板传送装置150,该基板传送装置150将基板105放在基板接收表面145上以进行处理。基板传送装置150可以包括适于接触基板105的后侧表面155的多个支撑构件。多个支撑构件可以包括边缘支撑构件162(图1a和图1b中仅示出了一个)和中心支撑构件164。边缘支撑构件162可以用于接触和支撑基板105的边缘。中心支撑构件164可以用于接触和支撑基板105在基板105的边缘内的区域。边缘支撑构件162和中心支撑构件164适于相对于基板支撑件130横向地和/或旋转地移动(在x-y平面中)。边缘支撑构件162和中心支撑构件164适于相对于基板支撑件130竖直地(在z方向上)移动。

边缘支撑构件162可以耦接到第一致动器166。边缘支撑构件162可以由支撑轴165耦接到第一致动器166。如图所示,在一些实施方式中,支撑轴165可以定位在基板支撑件130的周边外。在其它实施方式中,支撑轴165可以替代地或附加地定位,使得支撑轴165穿过基板支撑件130。中心支撑构件164可以耦接到定位在基板支撑件130的周边外的支撑轴167。

中心支撑构件164可以耦接到第二致动器168。每个第一致动器166可以是适于在竖直方向(z方向)上移动边缘支撑构件162的线性驱动装置。每个第二致动器168可以适于使中心支撑构件164上下(在z方向上)移动以及使中心支撑构件164在x-y平面中移动的线性和旋转驱动装置。

在操作中,喷头组件140被构造为从处理气源170向处理容积125供应处理气体。等离子体处理系统100还包括排气系统172,排气系统172被构造为向处理容积125施加负压。喷头组件140一般与基板支撑件130相对以实质上平行的关系设置。

喷头组件140包括气体分配板174和背板176。背板176可以用作阻挡板,以使得能够在气体分配板174与背板176之间形成气体容积。气源170由导管178耦接到气体分配板174。在一个实施方式中,远程等离子体源180耦接到导管178,以用于通过气体分配板174将活化气体的等离子体供应到处理容积125。来自远程等离子体源180的等离子体可以包括用于清洁设置在处理容积125中的腔室部件的活化气体。在一个实施方式中,活化清洁气体流到处理容积125。用于清洁的合适气体包括氟(f2)、三氟化氮(nf3)、六氟化硫(sf6)和含碳/氟气体,诸如碳氟化合物,如八氟四氢呋喃(c4f8o)、碳酰氟(cof2)、六氟乙烷(c2f6)、四氟甲烷(cf4)、全氟丙烷(c3f8)以及它们的组合。尽管可以使用含碳和氧气体,但是由于可能碳和/或氧污染,该气体是不利的。

气体分配板174、背板176和导管178一般由导电材料形成并彼此电连通。腔室主体110也由导电材料形成。腔室主体110一般与喷头组件140电绝缘。在一个实施方式中,喷头组件140由绝缘体182安装在腔室主体110上。

在一个实施方式中,基板支撑件130也由导电材料制成,并且基板支撑件130和喷头组件140被构造为相反电极,以用于在处理和/或预处理或后处理工艺期间产生处理气体的等离子体184。另外,基板支撑件130和喷头组件140可以用于在清洁工艺期间支撑清洁气体的等离子体。基板支撑件130也可以被加热,诸如通过电阻加热元件(未示出)和/或包括流体通道(未示出)以用于循环流体来控制定位在基板支撑件上的基板的温度。

射频(rf)电源186一般用于在处理之前、期间和之后在喷头组件140与基板支撑件130之间产生等离子体184。在一些实施方式中,基板支撑件130处于接地电势。rf电源186还可以用于维持被激励的物质或进一步激发从远程等离子体源180供应的清洁气体。阻抗匹配电路188可以耦接在电源186和喷头组件140之间。在一些实施方式中,框架构件190(图1b中所示)可以围绕基板105的周边放置。框架构件190可以用于在处理期间将气体限制在基板105上方。

图2a至图8b是基板传送装置150的各种视图,示出了基板传送工艺的一个实施方式。图2a、图3a、图4a、图5a、图6a、图7a和图8a是基板105和基板支撑件130的俯视平面图,而图2b、图3b、图4b、图5b、图6b、图7b和图8b是示出图2a、图3a、图4a、图5a、图6a、图7a和图8a中描绘的工艺的正视图。

图2a和图2b示出了终端受动器200,该终端受动器200具有多个指状物205,这些指状物205至少部分地将基板105支撑在基板支撑件130上方。边缘支撑构件162可以用于支撑基板105的侧面,而中心支撑构件164可以用于支撑基板105在基板105的侧面的向内位置的区域。边缘支撑构件162和中心支撑构件164可以包括陶瓷材料。边缘支撑构件162和中心支撑构件164可以包括例如al2o3。边缘支撑构件162和中心支撑构件164的与基板105接触的表面可以是al2o3、阳极氧化铝或石墨。边缘支撑构件162可以用于支撑基板105的所有四个侧面或仅支撑基板105的两个侧面。边缘支撑构件162定位在指状物205外,以免干扰终端受动器200的操作。中心支撑构件164的至少一部分可以偏移(例如,“l”形),以免干扰终端受动器200的指状物205。

终端受动器200可以将基板105传送到在图2a中所示的基板支撑件130上方的位置。此后,边缘支撑构件162和中心支撑构件164可以被致动到图2b中所示的位置。

图3a示出了缩回的图2a和图2b的终端受动器200,而图3b示出了将基板105支撑在基板支撑件130上方的边缘支撑构件162和中心支撑构件164。如图3b所示,边缘支撑构件162和中心支撑构件164可以从基板支撑件130略微升高,使得指状物205远离基板105的后侧表面以防刮擦。

图4a和图4b示出了与图3b中所示的视图相比朝向基板支撑件130降低的基板105。另外,中心支撑构件164的内组400旋转到在基板105的周边外的位置。

图5a和图5b示出了与图4b中所示的视图相比朝向基板支撑件130降低的基板105。使基板105的中心部分更靠近基板支撑件130。

图6a和图6b示出了与图5b中所示的视图相比朝向基板支撑件130降低的基板105。另外,中心支撑构件164的中心组600旋转到在基板105的周边外的位置。与图5b中所示的视图相比,使基板105的中心部分更靠近基板支撑件130。

图7a和图7b示出了与图6b中所示的视图相比朝向基板支撑件130降低的基板105。另外,中心支撑构件164的外组700旋转到在基板105的周边外的位置。使基板105的中心部分与基板支撑件130接触。基板105的侧面保持由边缘支撑构件162支撑,而所有中心支撑构件164旋转到基板105的周边外。

图8a和图8b示出了降低到基板支撑件130上的基板105。降低是通过将边缘支撑构件162朝向基板支撑件130降低来实现。在一些实施方式中,边缘支撑构件162沿着基板支撑件130的边缘下降到凹部中。在该实施方式中,边缘支撑构件162定位在基板105与基板支撑件130之间。

图9a至图15b是基板传送装置150的另一个实施方式的各种视图,示出了基板传送工艺的另一个实施方式。图9a、图10a、图11a、图12a、图13a、图14a和图15a是基板105和基板支撑件130的俯视平面图,而图9b、图10b、图11b、图12b、图13b、图14b和图15b是示出图9a、图10a、图11a、图12a、图13a、图14aa和图15a中描绘的工艺的正视图。

基板传送顺序基本上类似于图2a-8b所示的实施方式,不同之处在于中心支撑构件164和边缘支撑构件162之间的中心边缘支撑构件900。

图9a和图9b示出了终端受动器200,该终端受动器200具有多个指状物205,这些指状物205至少部分地将基板105支撑在基板支撑件130上方。边缘支撑构件162以及中心边缘支撑构件900可以用于支撑基板105的侧面,而中心支撑构件164可以用于支撑基板105在基板105的侧面的向内位置的区域。中心边缘支撑构件900可以包括陶瓷材料。边缘支撑构件162定位在指状物205外,以免干扰终端受动器200的操作。中心边缘支撑构件900定位在指状物205之间,以免干扰终端受动器200的操作。

图10a示出了缩回的图9a和图9b的终端受动器200,而图10b示出了将基板105支撑在基板支撑件130上方的边缘支撑构件162和中心支撑构件164。如图3b所示,边缘支撑构件162和中心支撑构件164可以从基板支撑件130略微升高,使得指状物205远离基板105的后侧表面以防刮擦。

图11a和图11b示出了与图10b中所示的视图相比朝向基板支撑件130降低的基板105。另外,中心支撑构件164的内组400旋转到在基板105的周边外的位置。

图12a和图12b示出了与图11b中所示的视图相比朝向基板支撑件130降低的基板105。使基板105的中心部分更靠近基板支撑件130。

图13a和图13b示出了与图12b中所示的视图相比朝向基板支撑件130降低的基板105。另外,中心支撑构件164的中心组600旋转到在基板105的周边外的位置。与图12b中所示的视图相比,使基板105的中心部分更靠近基板支撑件130。

图14a和图14b示出了与图13b中所示的视图相比朝向基板支撑件130降低的基板105。另外,中心支撑构件164的外组700旋转到在基板105的周边外的位置。使基板105的中心部分与基板支撑件130接触。基板105的侧面保持由边缘支撑构件162、中心边缘支撑构件900支撑,并且基板105的中心部分由中心支撑构件164的外组支撑。

图15a和图15b示出了降低到基板支撑件130上的基板105。降低是通过将边缘支撑构件162和中心边缘支撑构件900朝向基板支撑件130降低来实现。另外,中心支撑构件164的外组在基板105的周边外旋转。

图16a是基板支撑件130的等距平面图,该基板支撑件具有定位在基板支撑件130的相对侧上的边缘支撑构件162。另外,框架构件190示出在基板支撑件130上方。还示出了中心边缘支撑构件900在基板支撑件130的相对侧上定位在基板支撑件130上。还示出了定位在中心边缘支撑构件900的相对侧上的陶瓷条带1600。虽然边缘支撑构件162被构造为移动以致传送基板105,但是陶瓷条带1600可以保持耦接到基板支撑件130。在不使用中心边缘支撑构件900的构造中如此。陶瓷条带1600可以是单件(即,不被中心边缘支撑构件900折断)。

图16b是图16a中所示的基板支撑件130的一部分的等距视图。边缘支撑构件162和陶瓷条带1600被示出为定位在基板105的周边1605外。还示出了基板支撑件130的凹陷的外围区域1610,其中框架构件190可以定位在该凹陷的外围区域1610中。

图16c是基板支撑件130和定位在基板支撑件130上的边缘支撑构件162的局部侧面截面视图。边缘支撑构件162(在该视图中仅示出了一个)适于定位在位于基板支撑件130的基板接收表面145下方的凹部1615中。凹部1615可以设定尺寸为接收边缘支撑构件162的宽度。凹部1615也可以设定尺寸为接收边缘支撑构件162的厚度,使得边缘支撑构件162的上表面1620与基板105的上表面1625实质上共面。框架构件190适于在处理期间覆盖边缘支撑构件162的上表面1620,但是与该位置间隔开,以便示出其它元件。

还示出了在基板支撑件130的外围区域1635中的开口1630。开口1630可以设定尺寸为接收并允许支撑轴1640通过。虽然图16c中仅示出了一个开口1630,但是基板支撑件130的外围区域1635可以具有其它开口。支撑轴1640可以是用于边缘支撑构件162的支撑轴165以及用于中心边缘支撑构件900的支撑轴。开口1630可以用于相应支撑轴165,以接触、提升和降低边缘支撑构件162。

如本文所述的基板传送装置150的实施方式提供许多益处。一个益处包括消除基板支撑件130中的升降杆及基板支撑件130中的升降杆凹穴。基板支撑件130的基板接收表面145不包括任何通孔(即,没有穿孔),这减少或消除了基板105上的冷点(coldspots)。基板边缘支撑件(162和900)冲击膜性质并具有最小宽度,以便对rf耦合的影响最小。基板传送装置150的另一个益处包括对基板105的背侧表面的较小损坏。消除倾向于刮擦基板的常规的升降杆,这最小化或消除了对基板的刮擦。通过将中心支撑构件164从中心逐渐地移除(图2b-8b和图9b-15b中所示),基板传送装置150从基板的中心向外到基板的边缘将基板105放在基板支撑件130上。基板105的中心与基板支撑件130的初始接触使在传送操作期间基板105的移动最小化。基板传送装置150还用于维持基板105的形状(例如,使变形最小化)以控制应力(例如,小于约100mpa)。

尽管前述内容针对的是本公开内容的实施方式,但是在不背离本公开内容的基本范围的情况下,可以设计本公开内容的其它和进一步实施方式,并且本公开内容的范围由随附的权利要求书来确定。

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