CN1719965B

CN1719965B - 气体分配器和包括气体分配器的设备

Info

Publication number: CN1719965B
Application number: CN2005100828605A
Authority: CN
Inventors: 康豪哲
Original assignee: Jusung Engineering Co Ltd
Current assignee: Jusung Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2025-07-11
Also published as: TW200617208A; CN101888736B; CN1719965A; TWI379019B; CN101888736A; US8236134B2; KR101063737B1; US20060005926A1; KR20060004505A

Abstract

一种用于一等离子设备的气体分配器，其包括：一具有复数个注入孔的机体，所述机体相对于一中心表面被划分成一下部部分和一上部部分；和一连接到所述下部部分的机体支撑单元。

Description

气体分配器和包括气体分配器的设备

本发明主张于2004年7月9日在韩国申请的韩国专利申请案第2004-0053641号的权利，其以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及使用等离子的设备，且更明确地说，涉及用于具有支撑构件的设备的气体分配器。

背景技术

具有便携性和低功率消耗的平板显示(FPD)装置已成为当前信息时代中日益增加的研究中的一个课题。在各种类型的FPD装置中，因为液晶显示(LCD)装置的高分辨率、显示有色图像的能力和高质量图像显示，所以其一般用于笔记本和台式计算机。

一般来说，半导体装置或LCD装置是通过重复在晶圆或玻璃衬底上形成薄膜的沉积步骤、暴露使用光敏材料的薄膜的某些部分的光刻步骤、移除暴露薄膜的图案化步骤、和消除残留材料的清洁步骤而制造的。制造过程的每个步骤在设备中、在每个步骤的最优条件下执行。

图1为显示根据相关技术的用于半导体装置或LCD装置的等离子设备的示意性横截面图。在图1中，等离子设备100包括定义一反应空间的腔室110、上面具有衬底“S”的基座120和在基座120之上的气体分配器140。可称作喷头的气体分配器140包括复数个注入孔142。背衬板150安置在气体分配器140之上且充当射频(RF)电极。气体分配器140的边缘部分固定于背衬板150以定义一缓冲空间180。所述缓冲空间用于反应气体的均匀注入，使得所述反应气体从外部气体箱(未图示)经由气体注入管170被供应到缓冲空间180，且接着主要扩散于缓冲空间中。

因为气体注入管170一般穿透背衬板150的中心，所以气体注入管170可连接到RF电源160。当RF电源160连接到气体注入管170时，RF功率被施加到背衬板150的中心，且因此获得对称等离子体(symmetric plasma)。基座120可通过一驱动构件(未图示)而上下移动且其中包括一加热器(未图示)以用于加热所述衬底“S”。基座120可接地且充当气体分配器140的相对电极，其中RF功率从RF电源160施加穿过背衬板150。用于移除残留气体的排气口130形成穿过腔室110的底部，并连接到一真空泵，例如，涡轮分子泵。

下文中说明等离子设备100中的制造过程。具有衬底“S”的机械臂(未图示)移动到腔室110中，穿过槽阀(未图示)，且接着将衬底“S”装载到基座120上。然后，机械臂移出腔室110且槽阀关闭。接着，基座120向上移动使得衬底“S”被安置在反应区域中。下一步，经由气体注入管170注入且主要扩散于缓冲空间180中的反应气体经由气体分配器140的复数个注入孔142喷射于在衬底“S”之上的反应区域上。当将RF电源160的RF功率施加到背衬板150时，气体分配器140与基座120之间的反应区域中的反应气体被解离且被激励以形成具有强氧化力的等离子基。所述等离子基接触衬底“S”以形成一薄膜或蚀刻一薄膜。可将额外RF功率施加到基座120以控制等离子基的入射能量。下一步，基座120向下移动，且机械臂移动到腔室110中，穿过槽阀。制造过程通过从腔室110转移机械臂上的衬底“S”完成。

气体分配器140具有矩形形状且由铝制成。复数个注入孔142可具有圆锥形状以扩散反应气体。圆锥形状的上部部分具有小于所述圆锥形状的下部部分的直径。固定终端146形成于气体分配器140的外围处。固定终端146使用螺钉192固定于背衬板150的底部表面。为更稳定的固定，夹杆190可插入于固定终端146与螺钉192之间。另外，气体分配器140和夹杆190的边缘部分可由从腔室110的侧壁延伸的支撑构件194支撑。支撑构件194包括绝缘材料以防止RF功率泄漏。

图2为根据相关技术的用于等离子设备的气体分配器140的示意性横截面图。在图2中，气体分配器140包括具有矩形板形状的机体144和从机体144的侧面横向延伸的固定终端146。机体144包括复数个注入孔142。固定终端146包括第一水平部分146a、垂直部分146b和第二水平部分146c。固定终端146具有从机体144的侧壁延伸的薄板形状且在三维视图中弯曲两次。

图2的气体分配器140由于其质量和热转换可在中心部分下陷。图3为显示根据相关技术的用于等离子设备的气体分配器的弯曲动量的示意性横截面图。在图3中，气体分配器140因为热转换而在机体144的中心部分具有向下的弯曲动量。热转换由由于高温等离子体和/或从基座102(图1)中的加热器发射的热导致的热膨胀所引起。即使机体144可垂直膨胀，机体144的热转换仍主要由水平热膨胀产生。因为高温等离子体和加热器安置于气体分配器140之下，所以相对于机体144的质量中心表面，机体144的下部部分水平膨胀大于上部部分。因此，在机体144的中心部分产生向下的弯曲动量(朝向基座120)。另外，机体可通过万有引力向下曲折。因此，由于向下的弯曲动量，气体分配器140可在中心部分下陷。结果，在机体144的中心部分的气体分配器140与基座120之间的距离大于在机体144的外围处的。反应空间中的反应气体具有不均匀浓度，借此降低处理均匀度。

图4为根据相关技术的另一个气体分配器的示意性横截面图。在图4中，气体分配器140具有柔性固定终端146以释放弯曲动量。当机体144水平膨胀时，固定终端146的垂直部分146b被向外推动，且部分接收水平热膨胀。因此，由于机体144的质量和热膨胀所引起的向下的弯曲动量减缓。然而，柔性固定终端146仅部分减缓向下的弯曲动量，且不可移除机体144的下陷。因为固定终端146从相对于质量中心表面的机体144的上部部分延伸，所以机体144的下部部分中的膨胀不受限制，且气体分配器140具有一下陷。

发明内容

因此，本发明针对气体分配器和使用气体分配器的等离子设备，其基本上排除了由于相关技术的限制和缺点所引起的一个或一个以上的问题。

本发明的一目标在于提供一气体分配器和一使用气体分配器的等离子设备，其中所述气体分配器通过从机体的下部部分延伸的刚性固定终端来防止机体的下陷。

本发明的额外特征和优点将阐述于下列描述中，且将部分地从描述中变得显而易见，或可通过实践本发明而得到了解。本发明的目标和其它优点可通过在书面描述和由此的权利要求书以及附加图式中特定指出的结构而得以实现和达到。

为达成这些和其它优点且根据本发明的目的，如所体现并广泛描述，用于等离子设备的气体分配器包括：具有复数个注入孔的机体，所述机体相对于中心表面被划分成一下部部分和一上部部分；和连接到所述下部部分的机体支撑单元。

另一方面，等离子设备包括：处理衬底的处理腔室；上面具有衬底的基座；和在衬底之上的气体分配器，所述气体分配器包括：具有复数个注入孔的机体，所述机体相对于中心表面被划分成一下部部分和一上部部分；和连接到所述下部部分的机体支撑单元。

应理解，前述一般性描述和下列详细描述为示范性和解释性的，且意在如所主张的提供本发明的进一步解释。

附图说明

所包括的用以提供对本发明的进一步理解且被并入并组成本说明书的一部分的附图说明了本发明的实施例，且连同所述描述以用于解释本发明的原理。在所述图式中：

图1为显示根据相关技术的用于半导体装置或LCD装置的等离子设备的示意性横截面图；

图2为根据相关技术的用于等离子设备的气体分配器140的示意性横截面图；

图3为显示根据相关技术的用于等离子设备的气体分配器的弯曲动量的示意性横截面；

图4为根据相关技术的另一个气体分配器的示意性横截面图；

图5为根据本发明一实施例的用于等离子设备的气体分配器的示意性横截面图；

图6为显示根据本发明一实施例的用于等离子设备的气体分配器的弯曲动量的示意性横截面图；

图7和图8为显示根据本发明的另一个实施例的用于等离子设备的气体分配器的示意性横截面图；和

图9为显示根据本发明的一实施例的用于半导体装置或LCD装置的等离子设备的示意性横截面图。

具体实施方式

详细参考优选实施例，其实例在附图中说明。

因为本发明涉及等离子设备(例如，等离子增强化学气相沉积(PECVD)设备)和蚀刻器，其中处理气体在腔室中被激励到等离子状态并接触衬底，所以所述等离子设备可为用于液晶显示(LCD)装置或半导体装置的制造设备。另外，所述衬底可为用于LCD装置的玻璃衬底或用于半导体装置的晶圆。

图5为根据本发明一实施例的用于等离子设备的气体分配器的示意性横截面图。

在图5中，等离子设备中的气体分配器200包括具有复数个注入孔202的机体210和刚性材料的机体支撑单元220。所述机体210可相对于质量中心表面210c被划分成一下部部分210a和一上部部分210b。机体支撑单元220连接到在下部部分210a中的机体210的侧壁。另外，机体支撑单元220包括连接到下部部分210a中的机体210的侧壁的第一支撑部分220a、垂直于第一支撑部分220a的第二支撑部分220b和平行于第一支撑部分220a的第三支撑部分220c。

当机体具有总质量时，可获得单元质量乘以机体的单元元件的位置矢量的总数，且质量中心可定义为所得总数除以总质量。质量中心可为机体的一点。在设计图式中，质量中心线可被定义成连接横截面图中垂直质量中心的线。在本发明中，质量中心表面被定义为连接横截面图中垂直单元元件的垂直质量中心的表面。尽管质量中心表面210c在图5中显示为一条线，但是质量中心表面基本上是在三维视图中将机体210划分成下部部分210a和上部部分210b的一表面。当机体210具有一恒定密度时，质量中心表面210c基本上与机体210的立方体中心表面相符，且形成一水平表面。当复数个注入孔202具有圆锥形状而不是圆柱形状时，质量中心表面210c并不与机体210的立方体中心表面精确相符，但是形成在复数个注入孔202处的包括复数个不平坦部分的表面。然而，因为所述复数个不平坦部分的影响可以忽略，所以质量中心表面基本上可与机体210的立方体中心表面相符。

另外，机体支撑单元220连接到机体210的下部部分210a。具体地说，第一支撑部分220a水平连接到下部部分210a的侧壁。因此，支撑单元220具有从机体210的下部部分210a中的侧壁延伸的薄板形状，且在三维视图中弯曲两次。机体支撑单元220连接到质量中心表面210c之下的下部部分210a以减缓由于水平热膨胀引起的热应力。气体分配器200安置于腔室中，且基座安置于气体分配器200之下。加热器可安置于腔室中以在过程其间保持最优温度。

图6为显示根据本发明一实施例的用于等离子设备的气体分配器的弯曲动量的示意性横截面图。

在图6中，机体210的下部部分210a的热应力大于机体210的上部部分210b的热应力。因为刚性材料的机体支撑单元220连接到质量中心表面210c之下的下部部分210a的侧壁，所以由于热应力引起的下部部分210a的水平膨胀受刚性机体支撑单元220的限制，且上部部分210b水平膨胀。因此，在机体210的中心部分产生向上的弯曲动量。当机体支撑单元220具有柔性时，机体支撑单元220可吸收热应力。然而，因为向上的弯曲动量减少，所以机体支撑单元220可包括刚性材料以获得足够的向上弯曲动量。此外，第一与第二支撑部分220a和220b之间的角度和第二与第三支撑部分220b和220c之间的角度可保持恒定，以获得足够的向上的弯曲动量。第一、第二和第三支撑部分220a、220b和220c可彼此具有相同厚度。

在相关技术中，连接到机体114(图2)的上部部分的固定终端146(图2)吸收由于固定终端146的转换和/或收缩所引起的机体144(图2)的水平热膨胀，且向下的弯曲动量减缓。然而，在本发明中，机体210的下部部分210a的水平热膨胀受刚性机体支撑单元220的限制，且向上的弯曲动量产生。

图7和图8为显示根据本发明的另一个实施例的用于等离子设备的气体分配器的示意性横截面图。在图7和图8中，机体支撑单元220连接到质量中心表面210c之下的机体210的下部部分210a。

如图7中所示，第一支撑部分220a具有与机体210的下部部分210a相同的厚度。另外，第一支撑部分220a的厚度大于第二支撑部分220b的厚度。因此，第一支撑部分220a充当用于机体210的热应力的机体210与第二支撑部分220b之间的减缓单元。

在图8中，机体支撑单元220进一步包括机体210与第一支撑部分220a之间的第四支撑部分220d。第四支撑部分220d平行于第一支撑部分220a并连接到机体210的下部部分210a。另外，第四支撑部分220d的厚度大于第一支撑部分220a的厚度。第四支撑部分220d进一步减缓由于机体210的热膨胀所引起的热应力。因此，第四支撑部分220d充当用于机体210的热应力的机体210与第一支撑部分220a之间的减缓单元。

图9为显示根据本发明一实施例的用于半导体装置或LCD装置的等离子设备的示意性横截面图。

在图9中，等离子设备300包括定义一反应空间的腔室110、上面具有衬底301的基座302和在基座302之上的气体分配器340。可称作喷头的气体分配器200包括复数个注入孔202。背衬板303安置于气体分配器200之上，且充当射频(RF)电极。气体分配器200的边缘部分固定于背衬板303以定义一缓冲空间304。缓冲空间304用于反应气体的均匀注入，使得反应气体从外部气体箱(未图示)经由气体注入管305被供应到缓冲空间304，且接着主要扩散于缓冲空间304中。

因为气体注入管305一般穿透背衬板303的中心，所以气体注入管305可连接到RF电源160。当RF电源160连接到气体注入管305时，RF功率被施加到背衬板303的中心，且因此获得对称等离子体。基座302可通过一驱动构件(未图示)上下移动，且其中包括一加热器(未图示)以用于加热衬底301。基座302可接地且充当气体分配器200的相对电极，其中RF功率从RF电源160施加穿过背衬板303。用于移除残留气体的排气口形成穿过腔室110的底部，且连接到真空泵，例如，涡轮分子泵。

气体分配器200由机体支撑单元220支撑。当气体分配器200相对于质量中心表面被划分成下部部分和上部部分时，机体支撑单元220从气体分配器200的下部部分延伸。另外，气体分配器200可具有矩形形状或圆形形状，且包括铝。复数个注入孔202可具有圆锥形状以扩散反应气体。圆锥形状的上部部分具有小于所述圆锥形状的下部部分的直径。机体支撑单元220可使用固定构件(例如，螺栓)连接到背衬板303。为更稳定的固定，夹杆可插入于机体支撑单元220与固定构件之间。另外，气体分配器200和夹杆的边缘部分可由从腔室110的侧壁延伸的支撑构件支撑。支撑构件包括绝缘材料以防止RF功率泄漏。

在根据本发明的具有气体分配器的等离子设备中，可防止由于高温等离子体和/或来自加热器的热放射所引起的气体分配器的热转换。因此，可改进处理均匀度。

所属领域的技术人员将明了，可在不脱离本发明的精神或范围的情况下对所述具有气体分配器的设备做出各种修改和改变。因而，本发明意在涵盖在附加权利要求书和其等同物范围内的本发明的修改和改变。

Claims

1.一种用于一等离子设备的气体分配器，其包含：

一具有复数个注入孔的机体，所述机体相对于一质量中心表面被划分成一下部部分和一上部部分；和

一连接到所述下部部分的机体支撑单元；

其中所述机体支撑单元包括一连接到所述下部部分的一侧壁的第一支撑部分和一垂直连接到所述第一支撑部分的第二支撑部分。

2.根据权利要求1所述的气体分配器，其进一步包含一垂直连接到所述第二支撑部分并平行于所述第一支撑部分的第三支撑部分。

3.根据权利要求1所述的气体分配器，其中所述机体和所述机体支撑单元组成一单片形状。

4.根据权利要求1所述的气体分配器，其中所述机体和所述机体支撑单元包括铝。

5.根据权利要求1所述的气体分配器，其中进一步包含一用于所述机体的热应力的在所述机体与所述机体支撑单元之间的减缓单元其中所述减缓单元连接到所述下部部分的一侧壁和所述机体支撑单元，并具有一小于所述机体的一厚度且大于所述机体支撑单元的一厚度的厚度。

6.根据权利要求5所述的气体分配器，其中所述机体支撑单元垂直连接到所述减缓单元。

7.根据权利要求5所述的气体分配器，其中所述机体支撑单元包括一连接到所述减缓单元的第一支撑单元和一垂直连接到所述第一支撑单元的第二支撑单元。

8.根据权利要求1所述的气体分配器，其中所述质量中心表面包括一连接一横截面中的所述机体的一垂直单元元件的质量中心的表面。

9.根据权利要求1所述的气体分配器，其中所述质量中心表面包括所述机体的一立方体中心表面。

10.根据权利要求1所述的气体分配器，其中所述质量中心表面包括一水平表面。

11.根据权利要求1所述的气体分配器，其中所述机体具有一板形状。

12.一种等离子设备，其包含：

一处理一衬底的处理腔室；

一上面具有所述衬底的基座；和

一在所述衬底之上的气体分配器，所述气体分配器包含：

一连接到所述下部部分的机体支撑单元；