TW201615406A - 奈米碳管夾具的氟聚合物接觸層 - Google Patents

Abstract

在此所述的實施例大致上關於用以製造元件的方法與設備。具有氟聚合物層設置在基材與載座之間的一或更多個界面處的一改善的基材支撐組件以及利用此基材支撐組件來處理基材的方法係被提供。設置在基材與載座之間的一或更多個界面處的氟聚合物層係容許基材穩固地黏附到載座，並且容許基材與載座可忍受更大的剪切力，因此將基材與載座之間的移動予以最小化。

Description

奈米碳管夾具的氟聚合物接觸層

在此描述的實施例大致上關於用以使用改善的基材支撐組件來製造元件的方法與設備。

基材(諸如半導體基材、太陽能面板基材或大面積基材或一般基材)時常在腔室或其他處理設備內被處理。為了在腔室內均勻地塗覆或處理基材，基材在處理期間應該穩固地被接附到腔室內的載座，以減少基材的移動。一種將基材接附到載座的方式是使用靜電夾具作為基材支撐組件。靜電夾具透過施加電場與靜電力將基材黏附到載座。為了移除基材，電場與靜電力被移除。然而，靜電夾具存在一些問題。例如，靜電夾具會在基材上造成缺陷，並且靜電夾具隨著時間會劣化，因此污染了基材且需要昂貴的維護或更換費用。若靜電夾具隨著時間劣化，基材將不再穩固地被黏附到載座，造成基材會移動。若基材在在載座上時會移動，基材無法均勻地被塗覆或被處理。

所以，存在一種改善的不會隨著時間劣化且不會對基材造成缺陷的基材支撐組件的需求。

在此描述的實施例大致上關於用以製造元件的方法與設備。具有氟聚合物層設置在基材與載座之間的一或更多個界面處的一改善的基材支撐組件係允許基材黏附到載座，而不使用電場或靜電力。

在一實施例中，一種載座包含一載座主體，該載座主體具有一第一表面以支撐一基材以及一和該第一表面相對的第二表面。一第一氟聚合物層設置在該載座主體的該第一表面上，及一石墨烯層設置在該第一氟聚合物層上。該載座主體的該第二表面包含陽極化鋁。

在另一實施例中，一種基材包含：一聚醯亞胺層，該聚醯亞胺層設置在該基材的一第一表面上；及一第一氟聚合物層，該第一氟聚合物層設置在該聚醯亞胺層上。一或更多個薄膜層設置在該基材的一第二表面上，該基材的該第二表面和該基材的該第一表面相對。

在另一實施例中，一種處理一基材的方法包含以下步驟：施加一聚醯亞胺層到該基材；施加一第一氟聚合物層到該聚醯亞胺層；及將該基材送進一腔室。該基材接著被放置在一載座上，該載座具有一石墨烯表面，其中該基材的該氟聚合物層接觸該載座的該石墨烯表面。

100‧‧‧真空處理腔室

102‧‧‧內部處理區域

104‧‧‧頂部

105‧‧‧腔室主體

106‧‧‧腔室側壁

108‧‧‧腔室底部

110‧‧‧載座

114‧‧‧接地

116‧‧‧噴頭

118‧‧‧基材

119‧‧‧頂表面

120‧‧‧載座主體

122‧‧‧基材傳送埠

124‧‧‧泵送裝置

126‧‧‧氣體面板

128‧‧‧氣體管線

130‧‧‧匹配電路

132‧‧‧功率供應器

234‧‧‧氟聚合物層

236‧‧‧石墨烯層

318‧‧‧第一表面

319‧‧‧第二表面

338‧‧‧聚醯亞胺層

340‧‧‧氟聚合物層

342‧‧‧薄膜層

400‧‧‧基材支撐組件結構

500‧‧‧方法

544~556‧‧‧方塊

可藉由參考實施例來詳細暸解本發明的上述特徵，本發明的更特定說明簡短地在前面概述過，該些實施例的一些實施例在附圖中示出。但是應注意的是，附圖僅示出實施例的實例，並且因此附圖不應被視為會對本發 明範疇構成限制，這是因為本發明可允許其他等效實施例。

第1圖是一具有基材支撐組件的示意性真空處理腔室的剖視圖。

第2A~2B圖係圖示根據一實施例的一載座。

第3A~3B圖係圖示根據一實施例的一基材。

第4圖是一基材支撐組件結構的示意圖。

第5圖是一用以處理基材的方法的流程圖。

為促進了解，在可能時使用相同的元件符號來表示該等圖式共有的相同元件。可設想出的是一實施例的元件與特徵可有利地被併入到其他實施例而不需再詳述。

然而，值得注意的是附圖僅示出本發明的示範性實施例，並且因此附圖不應被視為會對本發明範疇構成限制，這是因為本發明可允許其他等效實施例。

在此描述的實施例大致上關於用以製造元件的方法與設備。本發明係提供改善的具有氟聚合物層被沉積在基材與載座之間的一或更多個界面處的基材支撐組件以及用以使用該基材支撐組件來處理基材的方法。被沉積在基材與載座之間的一或更多個界面處的氟聚合物層容許基材可穩固定黏附到載座，並且容許基材與載座可忍受更大的剪切力，因此將基材與載座之間的移動予以最小化。

第1圖顯示真空處理腔室100的一實施例的示意側視圖，該真空處理腔室100具有基材支撐組件(諸如載座110)，基材118在載座110上被處理。真空處理腔室100可併同化學氣相沉積(CVD)製程、物理氣相沉積(PVD)製程、電漿增強化學氣相沉積(PECVD)製程、原子層沉積(ALD)製程、蝕刻製程或用以處理基材的其他一般製程來使用。

真空處理腔室100包括一腔室主體105，腔室主體105具有耦接到接地114的頂部104、腔室側壁106與腔室底部108。頂部104、腔室側壁106與腔室底部108界定一內部處理區域102。腔室側壁106可包括一基材傳送埠122，以促進傳送基材118進出真空處理腔室100。基材傳送埠122可耦接到傳送腔室與/或基材處理系統的其他腔室。載座110具有一載座主體120，並且設置在真空處理腔室100的底部108上方且在沉積期間固持住基材118。

腔室主體105的尺寸以及真空處理腔室100的相關部件不受到限制，並且大致上成比例地大於在其中待處理的基材118的尺寸。基材尺寸的實例包括200mm直徑、250mm直徑、300mm直徑與450mm直徑，及其他者。腔室主體105不受限於處理圓形基材。相反地，腔室主體105的形狀可處置多邊形基材，諸如具有表面積介於約1600cm²與約90000cm²或更大之間的基材。

在一實施例中，一泵送裝置124耦接到真空處理腔室100的底部108，以淨空且控制真空處理腔室100內的壓力。泵送裝置124可以是傳統的粗抽泵(rough pump)、羅茨鼓風機(roots blower)、渦輪泵(turbo pump)或適於控制內部處理區域102中的壓力的其他類似裝置。在一實例中，真空處理腔室100的內部處理區域102的壓力位準可被維持在小於約760托。

一氣體面板126供應製程與其他氣體通過一氣體管線128到腔室主體105的內部處理區域102內。氣體面板126可設以提供一或更多個製程氣體源、惰性氣體、非反應性氣體與反應性氣體，若有需要的話。可由氣體面板126提供的製程氣體的實例包括但不限於含矽(Si)氣體、碳前驅物與含氮氣體。含矽氣體包括富矽或缺矽氮化物(Si_xN_y)與氧化矽(SiO₂)。碳前驅物的實例包括丙烯、乙炔、乙烯、甲烷、己烷、異戊二烯與丁二烯，及其他者。含矽氣體的實例包括矽烷(SiH₄)、四乙氧基矽烷(TEOS)。含氮與/或氧氣體的實例包括砒啶、脂肪族胺、胺、亞硝酸鹽、一氧化二氮、氧、TEOS與氨，及其他者。

一噴頭116設置在真空處理腔室100的頂部104下方且在載座110上方而和載座110有間隔。依此，當基材118位在載座110上而進行處理時，噴頭116係直接地位在基材118的頂表面119上方。由氣體面板126提 供的一或更多個製程氣體可供應反應性物種通過噴頭116到內部處理區域102內。

噴頭116的功能亦可作為用以將功率耦合到在內部處理區域102內的氣體的電極。可設想出的是可利用其他電極或裝置使功率可耦合到內部處理區域102內的氣體。

應瞭解的是當噴頭如第1圖所示時，亦可以其他方式(諸如通過腔室的側壁)將處理與/或清潔氣體輸送到腔室。此外，除了噴頭以外，可設想出基材處理腔室中可找到的其他物件(諸如標靶、加熱燈、冷卻板等)。依此，在此揭示的腔室應該不受限於具有噴頭的腔室。

在第1圖所繪示的實施例中，一功率供應器132可透過一匹配電路130耦接到噴頭116。從功率供應器132被施加到噴頭116的RF能源係感應地耦合到設置在內部處理區域102中的製程氣體，以在真空處理腔室100中維持一電漿。替代地，或除了功率供應器132以外，功率可電容地耦合到處理區域102中的製程氣體，以在處理區域102內維持電漿。功率供應器132的操作可受到一控制器(未示出)所控制，該控制器亦控制真空處理腔室100中的其他部件的操作。

第2A圖係圖示載座110的俯視立體剖視圖。第2B圖顯示載座110的側視圖。載座110包含一載座主體120。一氟聚合物層234設置在載座主體120上。和氟聚合物層234接觸的載座主體120的表面可包含陽極化 鋁。一石墨烯層236設置在氟聚合物層234上。第2A圖中的氟聚合物層234與石墨烯層236係被切割開以顯示層疊。第2A圖中的氟聚合物層234與石墨烯層236被施加到載座主體120的整個表面，如第2B圖所示。

用於氟聚合物層的適當材料包括乙烯四氟乙烯(ETFE)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、氟化乙丙烯(FEP)與過氟烷氧(PFA)。

在一實施例中，載座主體120包含鋁。鋁可以是陽極化鋁。在另實施例中，載座主體120包含奈米碳管。載座主體120亦可包括一形成在其中的前頂元件。氟聚合物層234可具有約10Å至約20Å範圍內的厚度，並且石墨烯層236可具有約10Å至約20Å範圍內的厚度。

將氟聚合物層234施加在介於石墨烯層236與載座主體120之間係容許石墨烯層236穩固地被接附到載座主體120，而不使用電場、靜電力或藉由用以將石墨烯層236黏附到載座主體120的任何一般方式。藉由利用石墨烯層236與氟聚合物層234之間以及載座主體120與氟聚合物層234之間的表面力，石墨烯層236強健地被黏附到載座主體120，並且石墨烯層236與載座主體120可以忍受更大的剪切力。氟聚合物層234作為石墨烯層236與載座主體120之間的接觸層，而強化石墨烯層 236與載座主體120之間的表面力且有效地減少石墨烯層236與載座主體120之間的移動。

第3A圖係圖示具有額外的層的基材118的仰視立體剖視圖。第3B圖顯示具有額外的層的基材118的側視圖。一聚醯亞胺層338設置在基材118的第一表面318上。一氟聚合物層340設置在聚醯亞胺層338上。在基材118的第二表面319上的是一或更多個薄膜層342。薄膜層342可以是第1圖的基材118的頂表面119。在一實施例中，薄膜層342可不存在，並且基材的第二表面319可以是頂表面119。儘管第3A~3B圖繪示兩個薄膜層342，任何數量的薄膜層342可設置在基材118的第二表面319上。第3A圖中的氟聚合物層340與聚醯亞胺層338係被切割開以顯示層疊。第3A圖中的氟聚合物層340與聚醯亞胺層338被施加到基材118的整個表面，如第3B圖所示。

在一實施例中，基材118包含一半導體材料。在另一實施例中，基材118包含藍寶石(sapphire)。在又另一實施例中，基材118包含玻璃。氟聚合物層340可具有約10Å至約20Å範圍內的厚度。聚醯亞胺層338可具有約10Å至約20Å範圍內的厚度。

將氟聚合物層340施加到聚醯亞胺層338係使基材118處於設置在載座(諸如載座110)上的狀態。設置有氟聚合物層340的基材118的側將被放置在載座的表面(諸如藍寶石表面)上。氟聚合物層340作為接觸層， 並且利用介於氟聚合物層340與聚醯亞胺層338之間以及氟聚合物層340與載座的表面(諸如第2A~2B圖的石墨烯層236)之間的表面力。氟聚合物層340容許基材118透過表面力穩固地被接附到載座。

第4圖係圖示一基材支撐組件結構400。如第4圖所示，設置在載座主體120上的是一第一氟聚合物層234。一石墨烯層236設置在第一氟聚合物層234上。一第二氟聚合物層340設置在石墨烯層236上。設置在第二氟聚合物層340上的是一聚醯亞胺層338。聚醯亞胺層338設置在基材118的第一表面318上。在基材118的第二表面319上的是一或更多個薄膜層342。薄膜層342是基材118的頂表面119而面對噴頭(諸如第1圖的噴頭116)。

第二氟聚合物層340作為聚醯亞胺層338與石墨烯層236之間的接觸層，並且有利地利用第二氟聚合物層340與聚醯亞胺層338之間以及第二氟聚合物層340與石墨烯層236之間的表面力來減少載座110與基材118之間的移動。更詳細地說，將第二氟聚合物層340放置在聚醯亞胺層338與石墨烯層236之間在兩界面皆造成強的雙極性力，而將層236、338之間的移動予以最小化。第二氟聚合物層340與聚醯亞胺層338兩者皆是極性的，這造成層338、340之間的雙極性力。石墨烯層236可以被極化，而亦造成和氟聚合物層340之強的雙極性力。雙極性表面力是介於第二幅聚合物層340與聚醯亞胺 層338和石墨烯層236兩者之間的吸引力，這有效地將聚醯亞胺層338透過氟聚合物層340黏附到石墨烯層236。

在界面處的雙極性表面力於分子層面作用成一似Velcro^®形式。將第二氟聚合物層340添加到石墨烯層236與聚醯亞胺層338之間容許層236、338能忍受更大的剪切力。層236、338忍受剪切力的能力係比層236、338忍受垂直力更大得多。因此，該些層可能會垂直地被移動，但具有水平地移動於任一方向的困難時間，極像是Velcro^®。這容許一些基材可在載座110上隨著時間精確地被處理，這是因為當基材被處理時，基材可以垂直地被放置且被移除，但水平地具有非常微小的移動。

相同的現象發生在第一氟聚合物層234與載座主體120之間的界面處。第一氟聚合物層234是極性的，並且作為石墨烯層236與載座柱體120之間的接觸層，如上所討論。第一氟聚合物層234與石墨烯層236和載座主體120兩者之間的強的雙極性表面力亦作用成一似Velcro^®形式，而容許該些層可忍受更大的剪切力。這容許石墨烯層236穩固地被黏附到載座110，而減少結構400的所有層之間的移動。

由於氟聚合物層234、340利用表面力，氟聚合物層234、340不會隨著時間劣化，氟聚合物層234、340也不會對基材118造成缺陷。由於氟聚合物層340設置在基材118的側上而面對頂表面119，頂表面119可被處理，同時基材118維持穩固地被黏附到載座110。因 此，對基材118造成的缺陷被最小化，並且基材118可以均勻地被塗覆與/或處理。

第4圖的結構400可以有一些方式來設置。在一實施例中，結構400可被包含成將第3A~3B圖的基材118放置在第2A~2B圖的載座110上。在此實施例中，載座110包含一設置在載座主體120上的第一氟聚合物層234以及一位在第一氟聚合物層234上的石墨烯層236。基材118包含一或更多個設置在第二表面319上的薄膜層342、一設置在第一表面318上的聚醯亞胺層338、及一設置在聚醯亞胺層338上的第二氟聚合物層340。基材118的第二氟聚合物層340接著被放置在載座110的石墨烯層236上。基材118的頂表面119接著準備被處理。

在另實施例中，載座110僅包含載座主體120。基材118接著包含一設置在石墨烯層236上的第一氟聚合物層234，石墨烯層236設置在一第二氟聚合物層340上，第二氟聚合物層340設置在一聚醯亞胺層338上，聚醯亞胺層338設置在基材118的第一表面318上。在基材118的第二表面319上的是一或更多個薄膜層342。第一氟聚合物層234接著被放置在載座主體120上。在此實施例中，第一氟聚合物層234具有約10Å至約20Å範圍內的厚度，而第二氟聚合物層340具有約10Å至約20Å範圍內的厚度。

在又另一實施例中，載座110包含一設置在載座主體120上的第一氟聚合物層234、一設置在第一氟聚合物層234上的石墨烯層236、一設置在石墨烯層236上的第二氟聚合物層340、及一設置在第二氟聚合物層340上的聚醯亞胺層338。基材118接著僅包含設置在第二表面319上的一或更多個薄膜層342。基材118的第一表面318被放置在載座110的聚醯亞胺層338上。

在另一實施例中，石墨烯層236直接地設置在載座主體120上，去除了第一氟聚合物層234。在此實施例中，第二氟聚合物層340仍然設置在聚醯亞胺層338與石墨烯層236之間，而有效地將載座110與基材118之間的移動予以最小化。基材118接著包含設置在第一表面318上的聚醯亞胺層338與設置在聚醯亞胺層338上的第二氟聚合物層340。在基材118的第二表面319上的是一或更多個薄膜層342。石墨烯層236可直接地設置在載座主體120上，或石墨烯層236可設置在第二氟聚合物層340上，石墨烯層236接著被放置在載座主體120上，使基材118準備進行處理。

第5圖是處理基材(諸如基材118)的一方法500的流程圖。在方塊544，一聚醯亞胺層被施加到基材的第一表面。聚醯亞胺層可以是第3A~3B圖的聚醯亞胺層338。在一實施例中，使用CVD製程將聚醯亞胺層施加。應瞭解的是可使用此技術領域中一般的其他沉積技術(諸如PVD、PECVD或ALD)來施加聚醯亞胺層。

在方塊546，一第一氟聚合物層被施加到聚醯亞胺層。第一氟聚合物層可以是第3A~3B圖的氟聚合物層340。在方塊548，一第二氟聚合物層被施加到一載座的第一表面。第二氟聚合物層與載座可以是第2A~2B圖的氟聚合物層234與載座110。載座的第一表面可以是陽極化鋁。在方塊550，一石墨烯層被施加到第二氟聚合物層。石墨烯層可以是第2A~2B圖的石墨烯層236。

可使用用以施加聚醯亞胺層之相同的CVD來施加第一氟聚合物層、第二氟聚合物層與石墨烯層，或可以使用其他製程(諸如PCD、PECVD或ALD)來施加第一氟聚合物層、第二氟聚合物層與石墨烯層。可使用相同的技術來施加所有的第一氟聚合物層、第二氟聚合物層與石墨烯層，或可使用不同的技術來施加第一氟聚合物層、第二氟聚合物層與石墨烯層。

在方塊552，基材被送進一腔室。基材可透過真空處理腔室100的基材傳送埠被送進，如第1圖所示。腔室可以是上述所討論的任何類型的處理腔室。

在方塊554，基材被放置在載座上。更詳細地說，基材的第一氟聚合物層被放置在載座的石墨烯層上，而第一氟聚合物層作為石墨烯層與聚醯亞胺層之間的接觸層。第一氟聚合物層被放置在石墨烯層上，以促進對基材與載座之間的剪切力的強阻力，且將基材與載座之間的移動予以最小化。

在方塊556，一處理被執行在基材上。可藉由第1圖的噴頭116來執行此處理。在一實施例中，被執行在基材上的處理是PECVD。處理可以是此技術領域中一般的任何製程，諸如CVD、PVD、ALD、蝕刻或退火。

因此，在此所述的方法與設備係有利地減少基材與載座之間的移動。改善的具有氟聚合物層設置在基材與載座之間的一或更多個界面處的基材支撐組件以及利用此基材支撐組件來處理基材的方法係容許基材精確地被塗覆或被處理，而不會隨著時間劣化且具有最少的缺陷。設置在基材與載座之間的一或更多個界面處的氟聚合物層係穩固地將基材黏附到載座，而不使用靜電力，去除了由靜電力或電場所造成的任何缺陷。設置在基材與載座之間的一或更多個界面處的氟聚合物層係容許基材與載座可忍受更大的剪切力，因此減少了基材與載座之間的移動。

儘管上述說明導向本發明的實施例，可設想出其他與進一步的實施例而不悖離本發明的基本範疇，並且本發明的範疇是由隨附的申請專利範圍來決定。

110‧‧‧載座

120‧‧‧載座主體

234‧‧‧氟聚合物層

236‧‧‧石墨烯層

Claims (15)

1. 一種載座，包含：一載座主體，該載座主體具有一第一表面以支撐一基材以及一和該第一表面相對的第二表面；一第一氟聚合物層，該第一氟聚合物層設置在該載座主體的該第一表面上；及一石墨烯層，該石墨烯層設置在該第一氟聚合物層上，其中該載座主體的該第二表面包含陽極化鋁。
2. 如請求項1所述之載座，其中一第二氟聚合物層設置在該石墨烯層上。
3. 如請求項2所述之載座，其中一聚醯亞胺層設置在該第二氟聚合物層上。
4. 如請求項1所述之載座，其中該載座主體包含鋁。
5. 如請求項4所述之載座，其中該載座主體包含陽極化鋁。
6. 如請求項1所述之載座，其中該載座主體包括一被形成在該載座主體中的加熱元件。
7. 如請求項1所述之載座，其中該第一氟聚合物層具有約10Å至約20Å範圍內的一厚度，並且該石墨烯層可具有約10Å至約20Å範圍內的一厚度。
8. 一種基材，包含：一聚醯亞胺層，該聚醯亞胺層設置在該基材的一第一表面上；一第一氟聚合物層，該第一氟聚合物層設置在該聚醯亞胺層上；及一或更多個薄膜層，該一或更多個薄膜層設置在該基材的一第二表面上，該基材的該第二表面和該基材的該第一表面相對。
9. 如請求項8所述之基材，其中一石墨烯層設置在該第一氟聚合物層上。
10. 如請求項9所述之基材，其中一第二氟聚合物層設置在該石墨烯層上。
11. 如請求項10所述之基材，其中該第二氟聚合物層具有約10Å至約20Å範圍內的厚度。
12. 如請求項8所述之基材，其中該第一氟聚合物層具有約10Å至約20Å範圍內的一厚度，並且該聚醯亞胺層具有約10Å至約20Å範圍內的厚度。
13. 如請求項8所述之基材，其中該基材包含一半導體材料、一藍寶石或玻璃。
14. 一種處理一基材的方法，包含以下步驟：施加一聚醯亞胺層到該基材； 施加一第一氟聚合物層到該聚醯亞胺層；將該基材送進一腔室；及將該基材放置在一載座上，該載座具有一石墨烯表面，其中該基材的該氟聚合物層接觸該載座的該石墨烯表面。
15. 如請求項18所述之方法，其中該第一氟聚合物層具有約10Å至約20Å範圍內的一厚度，並且該聚醯亞胺層具有約10Å至約20Å範圍內的一厚度。