TWI379019B - Gas distributor and apparatus using the same - Google Patents

Description

1379019 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於使用電漿之裝置，且更特定言之，係關於 用於具有支撐構件之裝置的氣體散流盤。 【先前技術】 具有攜帶性及低功率消耗之平板顯示（FPD)設備已成為 當前資訊時代中日益增加的研究中之課題。在各種類型之 FPD設備中，因為液晶顯示（LCD)設備之高解析度、顯示有 色影像之能力及高品質影像顯示，所以其一般用於筆記型 電腦及桌上型電腦。 一般而言，半導體設備或LCD設f係藉由4複在晶圓或 玻璃基板上形成薄膜之沉積步驟、曝露使用感光材料之薄 膜的某些部分之微影步驟、移除曝露薄膜之圖案化步—驟、 及消除殘留材料之清潔步驟而製造的。製造過程之每一步 驟在裝置中、.在母一步驟之最優條件下執行。 圖1為展示根據相關技術之用於半導體設備或LCD設備 的電漿裝置之示意性橫截面圖。在圖1中，電漿裝置1〇〇包 括界定一反應空間之腔室110、上面具有基板，，s"之晶座12〇 及在晶座120之上的氣體散流盤14〇。可稱作簇射頭之氣體 散流盤140包括複數個注入孔142。背襯板15〇安置於氣體散 流盤140之上且充當射頻（RF)電極。氣體散流盤14〇之邊緣 部分固定於背襯板150以界定一緩衝空間18〇。該織衝空間 用於反應氣體之均勻注入，使得該反應氣體自外部氣體箱 (未圖示）經由氣體注入管170被供應至緩衝空間18〇，且接著 103283.doc 1379019 主要擴散於緩衝空間中。 因為氣體注入管170 —般穿透背襯板15〇之中心，所以氣 體注入管170可連接至RF電源160。當RF電源16〇連接至氣 體注入管170時，RF功率被施加至背襯板15〇之中心，且因 此獲得對稱電漿(symmetric plasma)。晶座12〇可藉由一驅動 構件（未圖示）而上下移動且其中包括一加熱器（未圖示）以 用於加熱該基板"S "。晶座12 0可接地且充當氣體散流盤J 4 〇 之相對電極，其中RF功率自RF '電源160施加穿過背襯板 150。，於移除殘留氣體之排氣口 13〇形成穿過腔室之底 部’並連接至一真空泵，倒如，渦輪分子泵。 下文中έ兒明電毁裝置1〇〇中之製造過程。具有基板"s"之 機褲臂（未圖示）移動至腔室110中，穿過槽閥（未圖示），且 接著將基板"S"裝載於晶座120上。然後，機械臂移-出腔室 110且槽閥關閉。接著’晶座120向上移動使得基板”；§"被安 置在反應區域中。下一步，經由氣體注入管17〇注入耳主要 擴散於緩衝空間180中之反應氣體經由氣體散流盤14〇之複 數個注入孔142喷射於在基板"S”之上的反應區域上。當將 r RF電源160之RF功率施加至背襯板150時，氣體散流盤140 與晶座120之間的反應區域中之反應氣體被解離且被激勵 以形成具有強氧化力之電毁基（plasma radical) »該電毁基 接觸基板”S”以形成一薄膜或蝕刻一薄膜。可將，外rf功率 施加至晶座120以控制電漿基之入射能量。下一步，晶座120 向下移動，且機械臂移動至腔室110中，穿過槽閥。製造過 程藉由自腔室110轉移機械臂上之基板，，S”完成。 103283.doc 1379019 氣體散流盤140具有矩形形狀且由鋁製成。複數個注入孔 142可具有圓錐形狀以擴散反應氣體。圓錐形狀之上部部分 ^ 具有小於該圓錐形狀之下部部分的直徑。固定终端146形成 - 於氣體散流盤140之外圍處。固定終端146使用螺桿192固定 於背襯板150之底部表面。為更穩定之固定，夾鉗桿19〇可 插入於固定終端146與螺桿192之間。另外，氣體散流盤14〇 及夾鉗桿190之邊緣部分可由自腔室11〇的側壁擴展之支撐 Φ 構件I94支撐。支撐構件194包括絕緣材料以防止RF功率洩 漏。 圖2為根據相關技術之用於電漿裝置的氣體散流盤14〇之 示意性橫截面圖。在圖2中，氣體散流盤丨4〇包括具有矩形 板形狀之機體144及自機體144之側面橫向擴展的固定終端 146。機體144包括複數個注入孔142。固定終端146包括第 一水平部分146a、垂直部分146b及第二水平部分146c。固 定終端146具有自機體144之側壁擴展的薄板形狀且在三維 _^視圖中膏曲兩次。 圖2之氣體散流盤14 0由於其質量及熱轉換可在中心部分 下陷。圖3為展示根據相關技術之用於電漿裝置的氣體散流 盤之彎曲動量的示意性橫截面圖。在圖3中，氣體散流盤14〇 因為熱轉換而在機體144之中心部分具有向下之彎曲動 量。熱轉換由由於高溫電漿及/或自晶座12〇(圖1)中之加熱 器發射的熱導致之熱膨脹所引起。即使機體144可垂直膨 服’機體144之熱轉換仍主要由水平熱膨脹產生。因為高溫 電毁及加熱器安置於氣體散流盤14 0之下，所以相對於機體 103283.doc 1379019 144之質量中心表面’機體144之下部部分水平膨脹大於上 部部分。因此’在機體144之中心部分產生号下之彎曲動量 (朝向晶座120)。另外，機體可藉由萬有引力向下曲折。： ^，由於向下之彎曲動量，氣體散流盤14〇可在中心部分下 陷。結果，在機體144之中心部分的氣體散流盤14〇與晶座 120之間的距離大於在機體144之外圍處的。反應空間中之 反應氣體具有不均勻濃度，藉此降低處理均勻度。 圖4為根據相關技術之另一氣體散流盤的示意性橫截面 圖。在圖4中，氣體散流盤14〇具有可撓性固定終端146以釋 放彎曲動置。當機體144水平膨脹時，固定終端之垂直 部分146b被向外推動，且部分接收水平熱膨脹。因此，由 於機體144的質量及熱膨脹所引起之向下的彎曲動量減 緩。然而，可撓性固定終端146僅部分減緩向下之彎曲動 量，且不可移除機體144之下陷。因為固定終端146自相對 於質量中心表面的機體144之上部部分擴展，所以機體Μ* 之下部部分中的膨脹不受限制，且氣體散流盤14〇具有一下 陷。 【發明内容】 因此’本發明針對氣體散流盤及使用大體上排除了由於 相關技術之限制及缺點所〗丨起的一或多個問題的氣體散流 盤之電漿裝置。 本發明之一目標在於提供一氣體散流盤及一使用氣體散 流盤之電聚裝置’其中該氣體散流盤藉由自機體之下部部 分擴展的剛性固定終端來防止機體之下陷。 I03283.doc 1379019 本發明之額外特徵及優點將闡述於下列描述中，且將呷 分地自描述中變得顯而易見’或可藉由本發明之實務而得 到瞭解。本發明之目標及其它優點可藉由在書面描述及由 此之申請專利範圍以及附加圖式中特定指出之結構而得以 實現並達到。 - 為達成此等及其它優點且根據本發明之目的，如所體現 並廣泛描述，用於電漿裝置之氣體散流盤包括：具有複數 個注入孔之機體，該機體相對於中心表面被劃分成一下部 部分及一上部部分；及連接至該下部部分之機體支撐單元❶ 在另一態樣中，電漿裝置包括：處理基板之處理腔室； 上面昇有基板之P;及在基板之上的氣體散流盤，該氣 體散流盤包括:具有複數個注入孔之機體，該機體相對於 中心表，被劃分成-下部部分及—上部部分；及連接至該 下部部分之機體支撐單元。

應理解，前述一般性描述及下列詳細描述為例示性及解 釋性的，且旨在如所主張的提供本發明之進一步解釋。-【實施方式】 洋細參考較佳實施例，其實例在附圖中說明。 因為本發明係關於電漿裝置（例如，電漿增強化學氣相沉 積（PiCVD)裝置）及蝕刻器，其中處理氣體在腔室中被激勵 至電漿狀態並接觸基板，所以該電漿裝置可為用於液晶顯 不（LCD)設備或半導體設備之製造笨置。另外，該基板可為 用於LCD設備之玻璃基板或用於半導體設備之晶圓。 圖5為根擄本發明一實施例之用於電漿裝置的氣體散流 103283.doc 1379019 盤之示意性橫截面圖。 在圖5中’電漿裝置中之氣體散流盤200包括具有複數個 ,. 注入孔202之機體210及剛性材料之機體支撐單元220 〇該機 - 體210可相對於質量中心表面210c被劃分成一下部部分 • 2l〇a及一上部部分210b。機體支撐單元220連接至在下部部 分210a中之機體210的側。另外，機體支撐單元220包括 ^ * . 連接至下部部分210a中之機體210的側壁之第一支樓部分 ^ 220a、垂直於第一支樓_部分220a之第二支標部分220b及平 行於第一支撐部分220a之第三支撐部分220c。 當機體具有總質量時，可獲得單元質量乘以機體之單元 元件的位置矢量之總數，且質量中心可界定為該總數除以 總質量。質量中心可為機體之一點。在設計周式中，質量 中心線可被界定成連接橫截面圖中垂哀質量中心的線。在 本發明中，質量中心表面被界定為連接橫截面圖中垂直單 元元件之垂直質量中心的表面。儘管質量中心表面21以在 • 圖5中展示為一條線，但質量中心表面大體上為在三維視圖 中將機體210劃分成下部部分21〇a及上部部分21扑之一表 面。當機體2ιο具有一恆定密度時，質量中心表面21〇c大輯 上與機體210之立方體中心表面相符，且形成一水平表面。 當複數個注入孔202具有圓錐形狀而不是圓柱形狀時，質量 中心表卧210c並不與機體21〇之立方體中心表面精確相 符，但形成在複數個注入孔2〇2處之包括複數個不平坦部分 的表面。然而，因為該等複數個不平坦部分之影響可以忽 略，所以質量中心' 表面大體上可與機體21〇之立方體中心表 103283.doc -10- 1379019 面相符。 ，另外，機體支撐單元220連接至機體21〇之下部邹八 •. 鳩。具體言之’第-支擇部分220a水平連接至下部部： 、21〇a之側壁。因此，支撐單元220具有自機體21〇之下部； :分施中的側壁擴展之薄板形狀，且在三維視圖中腎曲： 次。機體支撐單元220連接至質量中心表面21〇〇之下的下部 部分21〇a以減緩由於水平熱膨服引起之熱應力。 φ 盤2〇0安置於腔室中’且晶座安置於氣體散流盤200之下。 加熱器可安置於腔室中以在過程其間保持最優溫度。 圖6為展示根據本發明一實施例之用於電漿裝置的氣體 散流盤之彎曲動量的示意性橫截面圖。 在圖6中，機體21〇之T部部分210a的熱應力大於機體21〇 之上部部分210b的熱應力。因為剛性材料之機體支撐單元 220連接至質量中心表面21〇c之下的下部部分2i〇a之側 壁，所卩由於熱應力引起之下部部分21〇a的水平膨脹受剛 • 性機體支撐單元220之限制，且上部部分210b水平膨脹。因 此，在機體210之中心部分產生向上之彎曲動量。當機體支 撐單元220具有可撓性時，機體支撐單元22〇可吸收熱應 力然而，因為向上之彎曲動量減少，所以機體支樓單元 220可包括剛性材料以獲得足夠之向上彎曲動量。此外，第 一與第二支撐部分220a及220b之間的角度及第二與第三支 撐部分220b及220c之間的角度可保持恆定，以獲得足夠的 向上之f曲動里。第一、第二及第三支撐部分22和、〇b 及220c可彼此具有相同厚度。 I03283.doc ^/9019 在相關技術中’連接至機體114(圖2)之上部部分的固定終 端146(圖2)吸收由於固定終端146之轉換及/或收縮所引起 • 的機體144(圖2)之水平熱膨脹，且向下之彎曲動量減緩。然 而，在本發明中，機體210之下部部分210a的水平熱膨脹受 剛性機體支撐單元22〇之限制，且向上之彎曲動量產生。 /圖7及圖8為展示根據本發明之另一實施例的用於電漿裝 置之氣體散流盤的示意性橫截面圖。在圖7及圖8中，機體 % 支撐單70220連接至質量中心表面210c之下的機體210之下 部部分21〇a » 如圖7中所示，第一支撐部分220a具有與機體210之下部 部分2U)a相同的厚度。另夕卜，第一支樓部分22〇&之厚度大 =第二支禮部分22Gb之厚度。因此，第—支禮部分22〇&充 當用於機體210之熱應力的機體21〇與第二支撐部分22〇b之 間的減緩單元。

在圖8中，機體支撐單元22〇進一步包括機體2ι〇與第一支 樓卞分22Ga之間的第四支撐部分·。第四支樓部分220d 平仃於第一支撐部分220a並連槔至機體210之下部部分 210”另外’第四支撑部分22Gd之厚度大於第—支擇部分 ^2〇a之厚度°第四支撐部分22Gd進—步減緩由於機體210之 熱膨脹所Μ的熱應力。因&，第四切部分雇充當用 •於機體210之熱應力的機 一 減緩單元。 機m切部w之間的 導體設備或 圖9為展示根據本發明一實施例的用於半 LCD設備之電漿裝，置的示意性橫截面圖。 103283.doc •12- 1379019 在圖9中，電漿裝置300包括界定一反應空間之腔室11〇、 上面具有基板301之晶座302及在晶座302之上的氣’體散流 盤34〇〇可稱作簇射頭之氣體散流盤2〇〇包括複數個注入孔 2〇2。背襯板303安置於氣體散流盤200之上，且充當射頻 (RF)電極。氣體散流盤200之邊緣部分固定於背襯板3〇3以 界定一緩!,衝空間304。緩衝空間304用於反應氣體之均勻注 入，使得反應氣體自外部氣體箱（未圖示）經由氣體注A管 3〇5被供應至緩衝空間3〇4，且接著主要擴敢於緩衝空間3〇4 中。 因為氣體注入管305 —般穿透背襯板3〇3之中心，所以氣 體注入管305可連接至RF電源160。當rf電源160連接至氣 體注入管3 05時，RF功率被施加至背襯板3 〇3之中心，且因 此獲得對稱電漿。晶座3 02可藉由一驅動構件（未圖示）上下 移動，且其中包括一加熱器（未圖示）以用於加熱基板3〇1。 晶座302可接地且充當氣體散流盤2〇〇之相對電極，其中rf 功率自RF電源16〇施加穿過背襯扠3〇3β用於夢除殘留氣體 之排氣口形成穿過腔室110之底部，且連接至真空泵，例 如，渦輪分子泵。 氣體散流盤200由機體支撐單元22〇支#。當氣體散流盤 200相對於質量中心表面被劃分成下部部分及上部部分 時，機體支撐單元220自氣體散流盤2〇0之下部部分擴展。 另外，氣體散流盤200可具有矩形形狀或圓形形狀，且包括 紹。複數個注入孔2〇2可具有圓錐形狀以擴散反應氣體。圓 錐形狀之上σ卩分具有小於該圓錐形狀之下部部分的直 I03283.doc -13· 徑。機體支撐單元220可使用固 構件（例如，螺栓）連接至 者襯板303 »為更穩定之固定，夹 穴鉗杯可插入於機體支撐單 :220與固定構件之間。另外’氣體散流盤200及夾鉗桿之 邊緣部分可由自腔室UG之側㈣展的支撑構件支禮。支撲 構件包·括絕緣材料以防止RF功率洩漏。 在^據本發明之具有氣體散流盤之電锻裝置中，可防止 :於尚溫電漿及/或來自加熱器之熱放射所引起的氣體散 〜!·盤之熱轉換。因此，可改良處理均勻度。 熟習此項技術者將明瞭，可在不脫離本發明之精神或範 可的It況下對該具有氣體散流盤之裝置做出各種修改及改 變。因而’本發明意在涵蓋在附加申請專利範圍及其等效 物範圍内之本發明的修改及改變。 【圖式簡單說明】 圖1為展示根據相關技術之用於半導體設備或LCD設備 之電黎裝置的示意性橫截面圖； 圖2為根據相關技術之用於電漿裝置的氣體散流盤140之 示意性橫‘面圖； 圖3為养示根據相關技術之用於電漿裝置的氣體散流盤 之彎曲動量的示意性橫截面； 圖4為根據相關技術之另一氣體散流盤的示意性橫截面 圖； 圖5為根據本發明一實施例之用於電漿裝置的氣體散流 盤之示意性橫截面圖； 圖6為展示根據本發明一實施例之用於電漿裝置的氣體 103283.doc • 14· 1379019 散流盤之彎曲動量的示意性橫截面圖； 圖7及圖8為展示根據本發明之另一實施例的用於電漿裝 置之氣體散流盤的示意性橫截面圖；及 圖9為展示根據本發明之一實施例的用於半導體設備或 LCD設備之電漿裝置的示意性橫截面圖。 【主要元件符號說明】

100 電漿裝置 110 腔室 120 晶座 130 排氣口 140 氣體散流盤 142 注入孔 144 機體 146 固定終端 146a 水乎部分 146b 垂直部分 146c 第二水平部分 150 背概板 160 RF電源 170 氣體注入管 180 緩衝空間 190 夾鉗桿 192 螺桿 194 支撐構件 103283.doc -15- 2001379019 202 210 210a 210b 210c 220 220a

220b 220c 220d 300 301 302 303

305 氣體散流盤 注入孔 機體 下部部分 上部部分 質量中心表面 機體支撐單元 第一支撐部分 第二支撐部分 第三支撐部分 第四支撐部分 電漿裝置 基板 晶座 背襯板 緩衝空間 氣體注入管 103283.doc -16-

Claims (1)

1. 充 、申請 第094123081號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(101年7月） —種用於—電漿裝置之氣體散流盤，其包含： 具有複數個注入孔之機體，該機體相對於一中心部 分破劃分成-下部部分及-上部部分； 機體支撐單元；及 p ’咸緩單元’僅連接至該機體之該下部部分與該機體 署單元以減緩該機體之熱應力，其中該減緩單元之厚 度較°亥機體之厚度為小且較該機體支撐單元之厚度為 大0 如μ求項1之氣體散流盤，其中該機體及該機體支撐單元 組成一單片形狀。 3_如清求項1之氣體散流盤，其中該機體及該機體支撐單元 包括鋁。 4，如請求項1之氣體散流盤，其中該減煖單元連接至該下部 部分之一側壁及該機體支撐單元。 5. 如請求項1之氣體散流盤，其中該機體支撐單元垂直連接 至該減緩單元。 6. 如請求項1之氣體散流盤，其中該機體支撐單元包括一連 接至該減緩單元的第一支撐單元及〆垂直連接至該第一 支撐單元的第二支撐單元。 7·如請求項1之氣體散流盤，其中該中心部分包括一水平中 心部分》 8. 如請求項1之氣體散流盤，其中該機體具有一板形狀。 9. 如請求項1之氣體散流盤，其中該機體支撐單元包括一第 103283-1010723.doc 1379019 ίο. 11. 12. 13. 14. 支樓。P刀、—第二支樓部分及-第三支樓部分，且其 中該第—切部分H切料及該第三支樓❹ 具有相同之厚度。 如請求項1之氣體散流盤’其中該減緩單元具有之厚度與 該機體之該下部部分具有之厚度相同。 又一、 如明求項1之氣體散流盤中該中心部分錢該機體之 一質心水平延伸，且其中該減緩單元係連接至位於該中 心部分下方之該機體之該下部部分。 如請求項6之氣體散流盤，其另包含一第三支撐部分垂直 連接至該第二支稱部分且平行於該第一支撐部分。 如請求項1之氣體散流盤，其中該減緩單元之一材料沿著 該機體之一較低表面之平行線，從該機體之該下部部分 連續地延伸至該機體支撐單元。 一種電漿裝置，其包含： 一處理一基板之處理腔室； 一上面具有該基板之晶座；及 一在該基板之上的氣體散流盤，該氣體散流盤包含： 一具有複數個注入孔之機體，該機體相對於—中心 部分被劃分成一下部部分及一上部部分； 一機體支撐單元；及 一減緩單元，僅連接至該機體之該下部部分與节機 體支樓單元以減緩該機體之熱應力，其中該減緩單元之 厚度較該機體之厚度為小且較該機體支撐單元之厚产為 大0 103283-1010723.doc -2-