專利名稱：氣體分配器和包括氣體分配器的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用等離子的設備，且更明確地說，涉及用于具有支撐構件的設備的 氣體分配器。
背景技術：
具有便攜性和低功率消耗的平板顯示(FPD)裝置已成為當前信息時代中日益增 加的研究中的一個課題。在各種類型的FPD裝置中，因為液晶顯示(LCD)裝置的高分辨率、 顯示有色圖像的能力和高質量圖像顯示，所以其一般用于筆記本和臺式計算機。一般來說，半導體裝置或LCD裝置是通過重復在晶圓或玻璃襯底上形成薄膜的沉 積步驟、暴露使用光敏材料的薄膜的某些部分的光刻步驟、移除暴露薄膜的圖案化步驟、和 消除殘留材料的清潔步驟而制造的。制造過程的每個步驟在設備中、在每個步驟的最優條 件下執行。圖1為顯示根據相關技術的用于半導體裝置或LCD裝置的等離子設備的示意性橫 截面圖。在圖1中，等離子設備100包括定義一反應空間的腔室110、上面具有襯底“S”的 基座120和在基座120之上的氣體分配器140。可稱作噴頭的氣體分配器140包括復數個 注入孔142。背襯板150安置在氣體分配器140之上且充當射頻(RF)電極。氣體分配器 140的邊緣部分固定于背襯板150以定義一緩沖空間180。所述緩沖空間用于反應氣體的 均勻注入，使得所述反應氣體從外部氣體箱(未圖示)經由氣體注入管170被供應到緩沖 空間180，且接著主要擴散于緩沖空間中。因為氣體注入管170 —般穿透背襯板150的中心，所以氣體注入管170可連接到 RF電源160。當RF電源160連接到氣體注入管170時，RF功率被施加到背襯板150的中 心，且因此獲得對稱等離子體(symmetric plasma)。基座120可通過一驅動構件(未圖示) 而上下移動且其中包括一加熱器(未圖示)以用于加熱所述襯底“S”。基座120可接地且 充當氣體分配器140的相對電極，其中RF功率從RF電源160施加穿過背襯板150。用于移 除殘留氣體的排氣口 130形成穿過腔室110的底部，并連接到一真空泵，例如，渦輪分子泵。下文中說明等離子設備100中的制造過程。具有襯底“S”的機械臂(未圖示)移 動到腔室110中，穿過槽閥(未圖示)，且接著將襯底“S”裝載到基座120上。然后，機械 臂移出腔室110且槽閥關閉。接著，基座120向上移動使得襯底“S”被安置在反應區域中。 下一步，經由氣體注入管170注入且主要擴散于緩沖空間180中的反應氣體經由氣體分配 器140的復數個注入孔142噴射于在襯底“S”之上的反應區域上。當將RF電源160的RF 功率施加到背襯板150時，氣體分配器140與基座120之間的反應區域中的反應氣體被解離且被激勵以形成具有強氧化力的等離子基。所述等離子基接觸襯底“S”以形成一薄膜或 蝕刻一薄膜。可將額外RF功率施加到基座120以控制等離子基的入射能量。下一步，基座 120向下移動，且機械臂移動到腔室110中，穿過槽閥。制造過程通過從腔室110轉移機械 臂上的襯底“S”完成。氣體分配器140具有矩形形狀且由鋁制成。復數個注入孔142可具有圓錐形狀以 擴散反應氣體。圓錐形狀的上部部分具有小于所述圓錐形狀的下部部分的直徑。固定終端 146形成于氣體分配器140的外圍處。固定終端146使用螺釘192固定于背襯板150的底 部表面。為更穩定的固定，夾桿190可插入于固定終端146與螺釘192之間。另外，氣體分 配器140和夾桿190的邊緣部分可由從腔室110的側壁延伸的支撐構件194支撐。支撐構 件194包括絕緣材料以防止RF功率泄漏。圖2為根據相關技術的用于等離子設備的氣體分配器140的示意性橫截面圖。在 圖2中，氣體分配器140包括具有矩形板形狀的機體144和從機體144的側面橫向延伸的 固定終端146。機體144包括復數個注入孔142。固定終端146包括第一水平部分146a、垂 直部分146b和第二水平部分146c。固定終端146具有從機體144的側壁延伸的薄板形狀 且在三維視圖中彎曲兩次。圖2的氣體分配器140由于其質量和熱轉換可在中心部分下陷。圖3為顯示根據 相關技術的用于等離子設備的氣體分配器的彎曲動量的示意性橫截面圖。在圖3中，氣體 分配器140因為熱轉換而在機體144的中心部分具有向下的彎曲動量。熱轉換由由于高溫 等離子體和/或從基座102 (圖1)中的加熱器發射的熱導致的熱膨脹所引起。即使機體 144可垂直膨脹，機體144的熱轉換仍主要由水平熱膨脹產生。因為高溫等離子體和加熱器 安置于氣體分配器140之下，所以相對于機體144的質量中心表面，機體144的下部部分水 平膨脹大于上部部分。因此，在機體144的中心部分產生向下的彎曲動量(朝向基座120)。 另外，機體可通過萬有引力向下曲折。因此，由于向下的彎曲動量，氣體分配器140可在中 心部分下陷。結果，在機體144的中心部分的氣體分配器140與基座120之間的距離大于 在機體144的外圍處的。反應空間中的反應氣體具有不均勻濃度，借此降低處理均勻度。圖4為根據相關技術的另一個氣體分配器的示意性橫截面圖。在圖4中，氣體分 配器140具有柔性固定終端146以釋放彎曲動量。當機體144水平膨脹時，固定終端146 的垂直部分146b。被向外推動，且部分接收水平熱膨脹。因此，由于機體144的質量和熱膨 脹所引起的向下的彎曲動量減緩。然而，柔性固定終端146僅部分減緩向下的彎曲動量，且 不可移除機體144的下陷。因為固定終端146從相對于質量中心表面的機體144的上部部 分延伸，所以機體144的下部部分中的膨脹不受限制，且氣體分配器140具有一下陷。
發明內容
因此，本發明針對氣體分配器和使用氣體分配器的等離子設備，其基本上排除了 由于相關技術的限制和缺點所引起的一個或一個以上的問題。本發明的一目標在于提供一氣體分配器和一使用氣體分配器的等離子設備，其中 所述氣體分配器通過從機體的下部部分延伸的剛性固定終端來防止機體的下陷。本發明的額外特征和優點將闡述于下列描述中，且將部分地從描述中變得顯而易 見，或可通過實踐本發明而得到了解。本發明的目標和其它優點可通過在書面描述和由此的權利要求書以及附加圖式中特定指出的結構而得以實現和達到。為達成這些和其它優點且根據本發明的目的，如所體現并廣泛描述，用于等離子 設備的氣體分配器包括具有復數個注入孔的機體，所述機體相對于中心表面被劃分成一 下部部分和一上部部分；和連接到所述下部部分的機體支撐單元。另一方面，等離子設備包括處理襯底的處理腔室；上面具有襯底的基座；和在襯 底之上的氣體分配器，所述氣體分配器包括具有復數個注入孔的機體，所述機體相對于中 心表面被劃分成一下部部分和一上部部分；和連接到所述下部部分的機體支撐單元。應理解，前述一般性描述和下列詳細描述為示范性和解釋性的，且意在如所主張 的提供本發明的進一步解釋。
所包括的用以提供對本發明的進一步理解且被并入并組成本說明書的一部分的
了本發明的實施例，且連同所述描述以用于解釋本發明的原理。在所述圖式中圖1為顯示根據相關技術的用于半導體裝置或LCD裝置的等離子設備的示意性橫 截面圖；圖2為根據相關技術的用于等離子設備的氣體分配器140的示意性橫截面圖；圖3為顯示根據相關技術的用于等離子設備的氣體分配器的彎曲動量的示意性 橫截面；圖4為根據相關技術的另一個氣體分配器的示意性橫截面圖；圖5為根據本發明一實施例的用于等離子設備的氣體分配器的示意性橫截面圖；圖6為顯示根據本發明一實施例的用于等離子設備的氣體分配器的彎曲動量的 示意性橫截面圖；圖7和圖8為顯示根據本發明的另一個實施例的用于等離子設備的氣體分配器的 示意性橫截面圖；和圖9為顯示根據本發明的一實施例的用于半導體裝置或LCD裝置的等離子設備的 示意性橫截面圖。
具體實施例方式詳細參考優選實施例，其實例在附圖中說明。因為本發明涉及等離子設備(例如，等離子增強化學氣相沉積(PECVD)設備)和 蝕刻器，其中處理氣體在腔室中被激勵到等離子狀態并接觸襯底，所以所述等離子設備可 為用于液晶顯示(LCD)裝置或半導體裝置的制造設備。另外，所述襯底可為用于LCD裝置 的玻璃襯底或用于半導體裝置的晶圓。圖5為根據本發明一實施例的用于等離子設備的氣體分配器的示意性橫截面圖。
在圖5中，等離子設備中的氣體分配器200包括具有復數個注入孔202的機體210 和剛性材料的機體支撐單元220。所述機體210可相對于質量中心表面210c被劃分成一下 部部分210a和一上部部分210b。機體支撐單元220連接到在下部部分210a中的機體210 的側壁。另外，機體支撐單元220包括連接到下部部分210a中的機體210的側壁的第一支 撐部分220a、垂直于第一支撐部分220a的第二支撐部分220b和平行于第一支撐部分220a的第三支撐部分220c。當機體具有總質量時，可獲得單元質量乘以機體的單元元件的位置矢量的總數， 且質量中心可定義為所得總數除以總質量。質量中心可為機體的一點。在設計圖式中，質 量中心線可被定義成連接橫截面圖中垂直質量中心的線。在本發明中，質量中心表面被定 義為連接橫截面圖中垂直單元元件的垂直質量中心的表面。盡管質量中心表面210c在圖 5中顯示為一條線，但是質量中心表面基本上是在三維視圖中將機體210劃分成下部部分 210a和上部部分210b的一表面。當機體210具有一恒定密度時，質量中心表面210c基本 上與機體210的立方體中心表面相符，且形成一水平表面。當復數個注入孔202具有圓錐 形狀而不是圓柱形狀時，質量中心表面210c并不與機體210的立方體中心表面精確相符， 但是形成在復數個注入孔202處的包括復數個不平坦部分的表面。然而，因為所述復數個 不平坦部分的影響可以忽略，所以質量中心表面基本上可與機體210的立方體中心表面相 符。另外，機體支撐單元220連接到機體210的下部部分210a。具體地說，第一支撐 部分220a水平連接到下部部分210a的側壁。因此，支撐單元220具有從機體210的下部 部分210a中的側壁延伸的薄板形狀，且在三維視圖中彎曲兩次。機體支撐單元220連接到 質量中心表面210c之下的下部部分210a以減緩由于水平熱膨脹引起的熱應力。氣體分配 器200安置于腔室中，且基座安置于氣體分配器200之下。加熱器可安置于腔室中以在過 程其間保持最優溫度。圖6為顯示根據本發明一實施例的用于等離子設備的氣體分配器的彎曲動量的 示意性橫截面圖。在圖6中，機體210的下部部分210a的熱應力大于機體210的上部部分210b的熱 應力。因為剛性材料的機體支撐單元220連接到質量中心表面210c之下的下部部分210a 的側壁，所以由于熱應力引起的下部部分210a的水平膨脹受剛性機體支撐單元220的限 制，且上部部分210b水平膨脹。因此，在機體210的中心部分產生向上的彎曲動量。當機 體支撐單元220具有柔性時，機體支撐單元220可吸收熱應力。然而，因為向上的彎曲動量 減少，所以機體支撐單元220可包括剛性材料以獲得足夠的向上彎曲動量。此外，第一與第 二支撐部分220a和220b之間的角度和第二與第三支撐部分220b和220c之間的角度可保 持恒定，以獲得足夠的向上的彎曲動量。第一、第二和第三支撐部分220a、220b和220c可 彼此具有相同厚度。在相關技術中，連接到機體114(圖2)的上部部分的固定終端146(圖2)吸收由 于固定終端146的轉換和/或收縮所引起的機體144(圖2)的水平熱膨脹，且向下的彎曲 動量減緩。然而，在本發明中，機體210的下部部分210a的水平熱膨脹受剛性機體支撐單 元220的限制，且向上的彎曲動量產生。圖7和圖8為顯示根據本發明的另一個實施例的用于等離子設備的氣體分配器的 示意性橫截面圖。在圖7和圖8中，機體支撐單元220連接到質量中心表面210c之下的機 體210的下部部分210a。如圖7中所示，第一支撐部分220a具有與機體210的下部部分210a相同的厚度。 另外，第一支撐部分220a的厚度大于第二支撐部分220b的厚度。因此，第一支撐部分220a 充當用于機體210的熱應力的機體210與第二支撐部分220b之間的減緩單元。
在圖8中，機體支撐單元220進一步包括機體210與第一支撐部分220a之間的第 四支撐部分220d。第四支撐部分220d平行于第一支撐部分220a并連接到機體210的下部 部分210a。另外，第四支撐部分220d的厚度大于第一支撐部分220a的厚度。第四支撐部 分220d進一步減緩由于機體210的熱膨脹所引起的熱應力。因此，第四支撐部分220d充 當用于機體210的熱應力的機體210與第一支撐部分220a之間的減緩單元。圖9為顯示根據本發明一實施例的用于半導體裝置或LCD裝置的等離子設備的示 意性橫截面圖。在圖9中，等離子設備300包括定義一反應空間的腔室110、上面具有襯底301的 基座302和在基座302之上的氣體分配器340。可稱作噴頭的氣體分配器200包括復數個 注入孔202。背襯板303安置于氣體分配器200之上，且充當射頻(RF)電極。氣體分配器 200的邊緣部分固定于背襯板303以定義一緩沖空間304。緩沖空間304用于反應氣體的 均勻注入，使得反應氣體從外部氣體箱(未圖示)經由氣體注入管305被供應到緩沖空間 304，且接著主要擴散于緩沖空間304中。因為氣體注入管305 —般穿透背襯板303的中心，所以氣體注入管305可連接到 RF電源160。當RF電源160連接到氣體注入管305時，RF功率被施加到背襯板303的中 心，且因此獲得對稱等離子體。基座302可通過一驅動構件(未圖示)上下移動，且其中包 括一加熱器(未圖示)以用于加熱襯底301。基座302可接地且充當氣體分配器200的相 對電極，其中RF功率從RF電源160施加穿過背襯板303。用于移除殘留氣體的排氣口形成 穿過腔室110的底部，且連接到真空泵，例如，渦輪分子泵。氣體分配器200由機體支撐單元220支撐。當氣體分配器200相對于質量中心表 面被劃分成下部部分和上部部分時，機體支撐單元220從氣體分配器200的下部部分延伸。 另外，氣體分配器200可具有矩形形狀或圓形形狀，且包括鋁。復數個注入孔202可具有圓 錐形狀以擴散反應氣體。圓錐形狀的上部部分具有小于所述圓錐形狀的下部部分的直徑。 機體支撐單元220可使用固定構件(例如，螺栓)連接到背襯板303。為更穩定的固定，夾 桿可插入于機體支撐單元220與固定構件之間。另外，氣體分配器200和夾桿的邊緣部分 可由從腔室110的側壁延伸的支撐構件支撐。支撐構件包括絕緣材料以防止RF功率泄漏。在根據本發明的具有氣體分配器的等離子設備中，可防止由于高溫等離子體和/ 或來自加熱器的熱放射所引起的氣體分配器的熱轉換。因此，可改進處理均勻度。所屬領域的技術人員將明了，可在不脫離本發明的精神或范圍的情況下對所述具 有氣體分配器的設備做出各種修改和改變。因而，本發明意在涵蓋在附加權利要求書和其 等同物范圍內的本發明的修改和改變。
權利要求
一種用于一等離子設備的氣體分配器，其包含一具有復數個注入孔的機體，所述機體相對于一中心部分被劃分成一下部部分和一上部部分；和一連接到所述下部部分的機體支撐單元；其中所述中心部分是從所述機體的質量中心水平地延伸出的，其中所述機體支撐單元連接至所述機體的位于所述中心部分以下的所述下部部分。
2.根據權利要求1所述的氣體分配器，進一步包含一連接至所述機體和所述機體支撐 單元、用于減緩所述機體的熱應力的減緩單元。
3.根據權利要求2所述的氣體分配器，其中所述減緩單元具有小于所述機體的厚度且 大于所述機體支撐單元的厚度的厚度。
4.根據權利要求2所述的氣體分配器，其中所述機體支撐單元包括一連接到所述減緩 單元的第一支撐單元和一垂直連接到所述第一支撐單元的第二支撐單元。
5.根據權利要求4所述的氣體分配器，進一步包括一垂直連接到所述第二支撐部分并 平行于所述第一支撐部分的第三支撐部分。
6.根據權利要求5所述的氣體分配器，其中所述第一支撐部分、所述第二支撐部分和 所述第三支撐部分具有相同的厚度。
7.根據權利要求1所述的氣體分配器，其中所述減緩單元與所述機體的所述下部部分 具有相同的厚度。
8.根據權利要求1所述的氣體分配器，其中所述減緩單元的材料從所述機體的所述下 部部分沿著與所述機體的下表面平行的線連續地延伸至所述機體支撐單元。
9.根據權利要求1所述的氣體分配器，所述機體和所述機體支撐單元組成一單片形狀。
10.根據權利要求1所述的氣體分配器，其中所述機體和所述機體支撐單元包括鋁。
11.根據權利要求1所述的氣體分配器，其中所述機體支撐單元垂直連接到所述減緩單元。
12.根據權利要求1所述的氣體分配器，其中所述機體具有一板形狀。
13.一種等離子設備，其包含 一處理襯底的處理腔室； 一上面具有所述襯底的基座；以及一在所述襯底之上的氣體分配器，所述氣體分配器包含一具有復數個注入孔的機體，所述機體相對于一中心部分被劃分成一下部部分和一上 部部分；和一連接到所述下部部分的機體支撐單元；其中所述中心部分是從所述機體的質量中心水平地延伸出的，其中所述機體支撐單元 連接至所述機體的位于所述中心部分以下的所述下部部分。
全文摘要
一種用于一等離子設備的氣體分配器，其包括一具有復數個注入孔的機體，所述機體相對于一中心表面被劃分成一下部部分和一上部部分；和一連接到所述下部部分的機體支撐單元，其中所述中心部分是從所述機體的質量中心水平地延伸出的，其中所述機體支撐單元連接至所述機體的位于所述中心部分以下的所述下部部分。
文檔編號H01L21/00GK101888736SQ20101022135
公開日2010年11月17日 申請日期2005年7月11日 優先權日2004年7月9日
發明者康豪哲 申請人:周星工程股份有限公司