CN101469416B - 用于处理衬底的设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于处理衬底的设备包含：腔室，其包含上盖；后板，其在所述腔室中；气体分配板，其在所述后板下方，所述气体分配板包含多个注射孔，使用多个第一耦合构件将所述气体分配板与所述上盖组合；以及衬底夹具，其在所述气体分配板下方，所述衬底夹具在其上具有所述衬底。
Description
本申请案主张2007年12月26日申请的第2007-0137630号韩国专利申请案的权益，所述申请案以全文引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于处理衬底的设备，且更特定来说，涉及一种包含气体分配板的设备。
背景技术
一般来说，大尺寸玻璃衬底用于例如平板显示器(FPD)装置和太阳能电池的半导体装置的制造工艺。半导体装置的制造工艺包含重复薄膜的沉积步骤、光致抗蚀剂(PR)图案的光刻步骤以及为获得薄膜图案而对薄膜的蚀刻步骤。半导体装置的制造工艺的每一步骤均可在用于处理衬底的设备中执行。举例来说，FPD装置和太阳能电池的制造工艺的沉积步骤和蚀刻步骤可在处理腔室中执行，将处于气相的反应材料从所述处理腔室的顶部下游注入所述处理腔室内。因此，处理腔室可包含气体分配板，其具有位于衬底上方的多个注射孔以用于均匀分配反应气体。
特定来说，广泛使用等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)方法，其中引起通过外部高压能量激励为等离子体的反应气体之间的化学反应。随着衬底尺寸增加，气体分配板的尺寸增加。因此，大尺寸气体分配板可能由于处理腔室中的热膨胀而弯曲。
图1是展示根据现有技术的用于处理衬底的设备的横截面图。图1中，用于处理衬底的设备10包含处理腔室12、后板14、气体入口36、气体分配板18、衬底夹具22、气体出口24、匹配器32以及射频(RF)电源30。后板14安置在处理腔室12的上部处且用作第一等离子体电极。气体入口36连接到后板14且向处理腔室12供应反应气体。气体分配板18安置在后板14下方且包含多个注射孔16。气体分配板18可由铝(Al)形成。上面有衬底20的衬底夹具22用作第二等离子体电极。所使用的反应气体和处理腔室12中的残余产物通过气体出口24排出。另外，RF电源30通过用于最小化阻抗的匹配器32连接到后板且向其供应源功率。
气体分配板18与后板14间隔开以界定缓冲空间26。气体分配板18固定到从后板14延伸的支撑器28或由其支撑。另外，为防止热变形，例如气体分配板18由于热膨胀而在其中心部分处的弯曲，气体分配板18通过螺栓34与后板14组合。因此，气体分配板18与衬底夹具22之间的距离通过抑制气体分配板18由于热膨胀而引起的热变形而保持恒定。
然而，后板14可能由于由后板14和处理腔室12的下部界定的反应空间被抽空时的压力差而变形。举例来说，当处理腔室12的反应空间被抽空以具有真空条件时，后板14的作为质量中心的中心部分可能向下弯曲。由于气体分配板18通过螺栓34与后板14组合，因此气体分配板18也弯曲。因此，气体分配板18与衬底夹具22之间的距离可能根据位置而变化。因此，衬底20上的薄膜在厚度上具有不均匀性，或衬底20上的薄膜图案在蚀刻轮廓上具有不均匀性。
发明内容
因此，本发明针对一种用于处理衬底的设备，其大体上避免了由于现有技术的限制和缺点而引起的问题中的一个或一个以上问题。
本发明的目的是提供一种用于处理衬底的设备，其中防止了气体分配板的变形。
一种用于处理衬底的设备包含：腔室，其包含上盖；后板，其在所述腔室中；气体分配板，其在所述后板下方，所述气体分配板包含多个注射孔，使用多个第一耦合构件将所述气体分配板与所述上盖组合；以及衬底夹具，其在所述气体分配板下方，所述衬底夹具在其上具有所述衬底。
附图说明
包含附图以提供对本发明的进一步理解且附图并入且构成本说明书的一部分，所述附图说明本发明的实施例。
图1是展示根据现有技术的用于处理衬底的设备的横截面图；
图2是展示根据本发明一实施例的用于处理衬底的设备的横截面图；
图3是对应于图2的部分A的放大图；
图4是对应于图2的部分A的平面图；
图5是展示根据本发明另一实施例的用于处理衬底的设备的平面图；
图6是展示根据本发明另一实施例的用于处理衬底的设备的耦合构件的横截面图；以及
图7是展示图6的部分B的放大图。
具体实施方式
现在将详细参考附图中所说明的实施例。只要可能，类似的参考标号将用于指代相同或类似部分。
图2是展示根据本发明一实施例的用于处理衬底的设备的横截面图，且图3和4分别是对应于图2的部分A的放大图和平面图。
图2、3和4中，用于处理衬底的设备110包含处理腔室112、后板114、气体入口136、气体分配板118、衬底夹具122、气体出口124、匹配器132以及射频(RF)电源130。后板114安置在处理腔室112的上部处且用作第一等离子体电极。气体入口136连接到后板114且向处理腔室112供应反应气体。气体分配板118安置在后板114下方且包含多个注射孔116。气体分配板118可由铝(Al)形成。上面有衬底120的衬底夹具122用作第二等离子体电极。所使用的反应气体和处理腔室112中的残余产物通过气体出口124排出。另外，RF电源130通过用于最小化阻抗的匹配器132连接到后板且向其供应源功率。
处理腔室112包含上盖138、侧盖140以及腔室主体142。上盖138、侧盖140以及腔室主体142通过例如O形环的密封构件彼此组合。上盖138与后板114间隔开，且气体分配板118与后板114间隔开。另外，气体分配板118固定到从后板114延伸的支撑器128或由其支撑。因此，气体分配板118的边界部分与后板114的边界部分组合，且气体分配板118的中心部分与后板114的中心部分间隔开以界定缓冲空间126。此外，包含缓冲空间126的反应空间由后板114和腔室主体142界定。在用反应气体处理衬底120之前，安置衬底120的反应空间经抽空以具有比包含由后板114、上盖138和侧盖140界定的空间的外部低的压力。
为了防止热变形，例如在处理衬底120的过程期间气体分配板118由于热膨胀而在其中心部分处的弯曲，气体分配板118通过包含多个第一螺钉144和多个螺钉孔164的多个第一耦合构件与上盖138组合。因此，通过抑制气体分配板118由于热膨胀而引起的变形而使气体分配板118与衬底夹具122之间的距离保持恒定。另外，无论后板114由于在反应空间被抽空时的压力差而引起的变形如何，气体分配板118与衬底夹具122之间的距离保持恒定。因此，通过沉积过程，形成于衬底120上的薄膜具有均匀厚度，或通过蚀刻过程，形成于衬底120上的薄膜图案具有均匀轮廓。
上盖138包含多个通孔160，且后板114包含多个第二通孔162，以用于组合气体分配板118与上盖138。另外，气体分配板118包含多个螺钉孔164。第一螺纹190形成于所述多个第一螺钉144中每一者的下部的外表面上，且第二螺纹192形成于所述多个螺钉孔164中每一者的内表面上。所述多个第一螺钉144穿过所述多个第一通孔160和所述多个第二通孔162，且与所述多个螺钉孔164组合。因此，所述多个螺钉孔164可不穿透气体分配板118。所述多个第一螺钉144中的每一者可不接触所述多个螺钉孔164中的每一者的底部，以界定缓冲区194。因此，上盖138与气体分配板118之间的距离可由所述多个第一螺钉144与所述多个螺钉孔164的耦合度(即，耦合深度)来控制。
为了防止通过上盖138中的所述多个第一通孔160而注入外部空气，在所述多个第一螺钉144中每一者上形成螺钉帽172，且在螺钉帽172与上盖138之间安置例如O形环的密封构件以用于气密密封。此外，为即使当上盖138与后板114之间的距离变化时也保持气密性，在上盖138与后板114之间形成围绕所述多个第一螺钉144中每一者的可膨胀波纹管146。因此，在处理衬底120时，无论由后板114、上盖138和侧盖140围绕的空间的压力如何，由螺钉帽172和波纹管146保持由后板114和腔室主体142界定的反应空间的真空状态。
所述多个第一螺钉144可由金属材料形成。由于由RF电源130将RF功率供应到后板114，因此针对所述多个第一螺钉144中的每一者形成多个绝缘构件174，以防止后板114与上盖138的电连接。所述多个绝缘构件174可包含第一、第二、第三和第四绝缘构件164、166、168和169。为了防止每一螺钉144与上盖138之间的电连接，在所述多个第一通孔160中的每一者中形成第一绝缘构件164，且在每一螺钉144的上部与上盖138的前表面之间形成第二绝缘构件166。另外，在上盖138的后表面与波纹管146之间形成第三绝缘构件168以防止波纹管146与上盖138之间的电连接。此外，在波纹管146与后板114的前表面之间形成第四绝缘构件169以防止波纹管146与后板114之间的电连接。所述多个螺钉144可安置在上盖138的中心部分处以围绕气体入口136。
设备110可进一步包含位于由后板114和气体分配板118界定的缓冲空间126中的挡板148，以改进反应气体从气体入口136的扩散。挡板148可包含用于所述多个第一螺钉144的多个第三通孔170。
图5是展示根据本发明另一实施例的用于处理衬底的设备的平面图。
图5中，在每一螺钉144的上部与上盖138的前表面之间形成代替图4的多个第二绝缘构件166的第五绝缘构件154。第五绝缘构件154可具有圆板形状，其具有用于气体入口136的开口。另外，可使用例如多个第二螺钉176的多个第二耦合构件将第五绝缘构件154与上盖138组合。
图6是展示根据本发明另一实施例的用于处理衬底的设备的耦合构件的横截面图，且图7是展示图6的部分B的放大图。
图6和7中，用于处理衬底的设备包含后板114和气体分配板118。尽管图6和7未图示，但设备进一步包含处理腔室、气体入口、衬底夹具、气体出口、匹配器和射频(RF)电源。处理腔室包含上盖138、侧盖(未图示)和腔室主体(未图示)。上盖138与后板114间隔开，且气体分配板118与后板114间隔开。
为了防止热变形，例如在处理衬底的过程期间气体分配板118由于热膨胀而在其中心部分处的弯曲，通过包含多个第一螺钉144和多个螺钉孔164的多个第一耦合构件将气体分配板118与上盖138组合。因此，通过抑制气体分配板118由于热膨胀而引起的变形而将气体分配板118与衬底夹具之间的距离保持恒定。另外，无论后板114由于在反应空间被抽空时的压力差而引起的变形如何，气体分配板118与衬底夹具122之间的距离保持恒定。因此，通过沉积过程，形成于衬底上的薄膜具有均匀厚度，或通过蚀刻过程，形成于衬底上的薄膜图案具有均匀轮廓。
上盖138包含多个第一通孔160，且后板114包含多个第二通孔162，以用于组合气体分配板118与上盖138。另外，气体分配板118包含多个螺钉孔164。第一螺纹190形成于所述多个第一螺钉144中每一者的下部的外表面上，且第二螺纹192形成于所述多个螺钉孔164中每一者的内表面上。所述多个第一螺钉144穿过所述多个第一通孔160和所述多个第二通孔162，且分别与所述多个螺钉孔164组合。因此，所述多个螺钉孔164可不穿透气体分配板118。所述多个第一螺钉144中的每一者可不接触所述多个螺钉孔164中的每一者的底部，以界定缓冲区194。因此，上盖138与气体分配板118之间的距离可由所述多个第一螺钉144与所述多个螺钉孔164的耦合度(即，耦合深度)来控制。
上盖138进一步包含多个注射孔196，所述多个第一螺钉144的上部插入到所述注射孔中以使得所述多个第一螺钉144的上部(即，头部)与上盖138一起形成平坦表面而没有突出部。
为了防止通过上盖138中的所述多个第一通孔160而注入外部空气，在所述多个第一螺钉144中每一者上形成具有板形状的螺钉帽172，且在螺钉帽172与上盖138之间安置例如O形环的密封构件以用于气密密封。此外，为即使当上盖138与后板114之间的距离变化时也保持气密性，在上盖138与后板114之间形成围绕所述多个第一螺钉144中每一者的可膨胀波纹管146。另外，使用例如O形环的密封构件，在上盖138与波纹管146之间形成第一凸缘221，且在波纹管146与后板114之间形成第二凸缘224。因此，在处理衬底时，无论后板114与上盖138之间的空间的压力如何，由螺钉帽172和波纹管146保持由后板114和腔室本体界定的反应空间的真空状态。
所述多个第一螺钉144可由金属材料形成。由于由RF电源将RF功率供应到后板114，因此针对所述多个第一螺钉144中的每一者形成多个绝缘构件174，以防止后板114与上盖138的电连接。所述多个绝缘构件174可包含第一、第二、第三和第四绝缘构件200、202、204和206。为了防止每一螺钉144与上盖138之间的电连接，在每一插入孔196中的每一第一螺钉144的上部上形成第一绝缘构件200，且在每一第一通孔160的上部中形成第二绝缘构件202，以围绕每一螺钉144。
另外，第三绝缘构件204形成于每一第一通孔160的下部中以围绕每一螺钉144，且形成于上盖138与第一凸缘222之间。因此，由第三绝缘构件204防止每一第一螺钉144与上盖138之间的电连接以及波纹管146与上盖138之间的电连接。此外，在第二凸缘224与后板114之间形成第四绝缘构件206以防止波纹管146与后板114之间的电连接。在另一实施例中，所述多个绝缘构件174可进一步包含位于波纹管146中的第五绝缘构件以防止每一第一螺钉144与波纹管146之间的电连接。第一凸缘222和第三绝缘构件204可与例如O形环的密封构件组合，且第二凸缘224和第四绝缘构件206可与例如O形环的密封构件组合。
第一绝缘构件200包含位于其下圆周部分处的第一台阶部210。另外，第二绝缘构件202包含位于其上圆周部分处的第二台阶部212以及位于其下圆周部分处的第三台阶部214。此外，第三绝缘构件204包含位于其上圆周部分处的第四台阶部216。第一和第二台阶部210和212具有彼此对应的形状以使得第一台阶部210插入到第二台阶部212内。类似地，第三和第四台阶部214和216具有彼此对应的形状以使得第三台阶部214插入到第四台阶部216内。因此，第一和第二绝缘构件200和202彼此组合，且第二和第三绝缘构件202和204彼此组合。在每一第一螺钉144通过每一第一通孔160中的第二和第三绝缘构件202和204而与气体分配板118组合之后，第一绝缘构件200可与上盖138组合。
因此，在根据本发明一实施例的用于处理衬底的设备中，由于气体分配板的中心部分通过后板与处理腔室的上盖组合，因此防止气体分配板由于热膨胀而变形。另外，由于上盖与后板之间的空间具有高于具有衬底的反应空间的压力的压力，因此上盖不经历压力差。因此，防止由于压力差使气体分配板根据后板的变形而变形。因此，气体分配板与衬底之间的距离保持恒定，且改善了对衬底的处理(例如设备的沉积和蚀刻)的均匀性。
所属领域的技术人员将了解，可在不脱离本发明精神或范围的情况下在本发明的用于处理衬底的设备中做出各种修改和变化。因此，期望本发明涵盖对本发明的修改和变化，只要其处于所附权利要求书及其等效物的范围内。
Claims (6)
1.一种用于处理衬底的设备，其包括：
腔室，其包含上盖和腔室主体；
后板，其位于所述腔室中，且与所述上盖间隔开，以在二者之间形成一空间，所述后板与所述腔室主体形成一反应空间，所述后板用作第一等离子体电极；
气体分配板，其在所述后板下方，所述气体分配板包含多个注射孔，使用多个第一耦合构件将所述气体分配板与所述上盖组合,其中所述多个第一耦合构件包含多个金属材料的第一螺钉和位于所述气体分配板中的多个螺钉孔；
螺钉帽，其位于所述多个第一螺钉中的每一者上；
可膨胀波纹管，其位于所述上盖与所述后板之间以用于气密密封，其中所述可膨胀波纹管围绕所述多个第一螺钉中的每一者；
第一、第二、第三和第四绝缘构件，其用于使所述上盖与所述气体分配板绝缘，其中所述第一绝缘构件形成于所述多个第一通孔中的每一者中，所述第二绝缘构件形成于所述多个第一螺钉中的每一者与所述上盖的前表面之间，所述第三绝缘构件形成于所述上盖的后表面与所述波纹管之间，且所述第四绝缘构件形成于所述波纹管与所述后板之间，且其中所述第二绝缘构件具有具有开口的圆板形状且使用多个第二耦合构件将所述第二绝缘构件与所述上盖组合；
气体入口，其通过所述上盖与所述后板的中心连接至位于所述后板和所述气体分配板之间的缓冲空间；
挡板，其位于所述后板与所述气体分配板之间，且对应于所述气体入口，其中所述挡板包含用于所述多个第一螺钉的多个第三通孔；以及
衬底夹具，其在所述气体分配板下方，所述衬底夹具在其上具有所述衬底，且用作第二等离子体电极；
其中所述空间与所述反应空间具有压力差，且所述气体分配板与所述后板间隔开，所述气体分配板固定到从所述后板延伸的支撑器或由该支撑器支撑，使得所述气体分配板的边界部分与所述后板的边界部分结合，且所述气体分配板的中心部分与所述后板的中心部分间隔开，以在所述反应空间中界定所述缓冲空间；
其中所述上盖包含多个第一通孔且所述后板包含多个第二通孔；且
其中所述多个第一螺钉中的每一个从所述多个第一通孔中的每一个延伸至所述气体分配板，且穿过所述多个第二通孔中的每一个，从而所述多个第一螺钉与所述多个螺钉孔组合，且所述后板的中心不固定于所述上盖和所述气体分配板中的每一者上，从而无论所述后板当所述反应空间被抽空时的压力差而引起的变形如何，所述气体分配板与所述衬底夹具之间的距离保持恒定；且
其中，所述多个第一螺钉定位于与所述气体入口相邻，以固定所述上盖和所述气体分配板的中心部分，使得所述多个第一螺钉穿过所述多个第三通孔。
2.根据权利要求1所述的设备，其中将射频功率施加于所述后板和所述衬底夹具，使得在所述腔室中产生等离子体。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个第一螺钉中的每一者包含位于其下部的外表面上的第一螺纹，且所述多个螺钉孔中的每一者包含位于其内表面上的第二螺纹。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述上盖与所述气体分配板之间的距离由所述多个第一螺钉与所述多个螺钉孔的耦合度控制。
5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括连接到所述腔室的气体出口、连接到所述后板的匹配器以及连接到所述匹配器的射频电源。
6.一种用于处理衬底的设备，其包括：
腔室，其包含上盖和腔室主体，其中所述上盖包含多个注射孔；
后板，其位于所述腔室中，且与所述上盖间隔开，以在二者之间形成一空间，所述后板与所述腔室主体形成一反应空间，所述后板用作第一等离子体电极；
气体分配板，其在所述后板下方，所述气体分配板包含多个注射孔，使用多个第一耦合构件将所述气体分配板与所述上盖组合,其中所述多个第一耦合构件包含多个金属材料的第一螺钉和位于所述气体分配板中的多个螺钉孔，且其中所述多个第一螺钉的上部插入到所述多个注射孔中；
螺钉帽，其位于所述多个第一螺钉中的每一者上；
可膨胀波纹管，其位于所述上盖与所述后板之间以用于气密密封，其中所述可膨胀波纹管围绕所述多个第一螺钉中的每一者；
位于所述上盖与所述波纹管之间的第一凸缘以及位于所述波纹管与所述后板之间的第二凸缘；
第一、第二、第三和第四绝缘构件，其用于使所述上盖与所述气体分配板绝缘，其中所述第一绝缘构件形成于位于所述多个插入孔中的每一者中的所述多个第一螺钉的每一者的上部上，所述第二绝缘构件形成于所述多个第一通孔中的每一者的上部中，所述第三绝缘构件形成于所述多个第一通孔中的每一者的下部中，且所述第四绝缘构件形成于所述第二凸缘与所述后板之间；
气体入口，其通过所述上盖与所述后板的中心连接至位于所述后板和所述气体分配板之间的缓冲空间；
挡板，其位于所述后板与所述气体分配板之间，且对应于所述气体入口，其中所述挡板包含用于所述多个第一螺钉的多个第三通孔；以及
衬底夹具，其在所述气体分配板下方，所述衬底夹具在其上具有所述衬底，且用作第二等离子体电极；
其中所述空间与所述反应空间具有压力差，且所述气体分配板与所述后板间隔开，所述气体分配板固定到从所述后板延伸的支撑器或由该支撑器支撑，使得所述气体分配板的边界部分与所述后板的边界部分结合，且所述气体分配板的中心部分与所述后板的中心部分间隔开，以在所述反应空间中界定所述缓冲空间；
其中所述上盖包含多个第一通孔且所述后板包含多个第二通孔；且其中所述多个第一螺钉中的每一个从所述多个第一通孔中的每一个延伸至所述气体分配板，且穿过所述多个第二通孔中的每一个，从而所述多个第一螺钉与所述多个螺钉孔组合，且所述后板的中心不固定于所述上盖和所述气体分配板中的每一者上，从而无论所述后板由于所述反应空间被抽空时的压力差而引起的变形如何，所述气体分配板与所述衬底夹具之间的距离保持恒定；
其中所述第一绝缘构件包含位于其下圆周部分处的第一台阶部，第二绝缘构件包含位于其上圆周部分处的第二台阶部以及位于其下圆周部分处的第三台阶部，且第三绝缘构件包含位于其上圆周部分处的第四台阶部，且其中所述第一台阶部插入到所述第二台阶部内，且所述第三台阶部插入到所述第四台阶部内；且
其中，所述多个第一螺钉定位于与所述气体入口相邻，以固定所述上盖和所述气体分配板的中心部分，使得所述多个第一螺钉穿过所述多个第三通孔。
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