用于處理襯底的設備的制作方法

專利名稱：用于處理襯底的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于處理襯底的設備，且更特定來說，涉及一種包含氣體分配板的 設備。
背景凈支術
一般來說，大尺寸玻璃襯底用于例如平板顯示器(FPD)裝置和太陽能電池的半導 體裝置的制造工藝。半導體裝置的制造工藝包含重復薄膜的沉積步驟、光致抗蝕劑(PR) 圖案的光刻步驟以及為獲得薄膜圖案而對薄膜的蝕刻步驟。半導體裝置的制造工藝的每 一步驟均可在用于處理襯底的設備中執行。舉例來說，FPD裝置和太陽能電池的制造工 藝的沉積步驟和蝕刻步驟可在處理腔室中執行，將處于氣相的反應材料從所述處理腔室 的頂部下游注入所述處理腔室內。因此，處理腔室可包含氣體分配板，其具有位于襯底 上方的多個注射孔以用于均勻分配反應氣體。
特定來說，廣泛使用等離子體增強型化學氣相沉積(PECVD)方法，其中引起通過 外部高壓能量激勵為等離子體的反應氣體之間的化學反應。隨著襯底尺寸增加，氣體分 配板的尺寸增加。因此，大尺寸氣體分配板可能由于處理腔室中的熱膨脹而彎曲。
圖1是展示根據現有技術的用于處理襯底的設備的橫截面圖。圖1中，用于處理襯 底的設備IO包含處理腔室12、后板14、氣體入口 36、氣體分配板18、襯底夾具22、 氣體出口 24、匹配器32以及射頻(RF)電源30。后板14安置在處理腔室12的上部處 且用作第一等離子體電極。氣體入口 36連接到后板14且向處理腔室12供應反應氣體。 氣體分配板18安置在后板14下方且包含多個注射孔16。氣體分配板18可由鋁(Al) 形成。上面有襯底20的襯底夾具22用作第二等離子體電極。所使用的反應氣體和處理 腔室12中的殘余產物通過氣體出口 24排出。另外，RF電源30通過用于最小化阻抗的 匹配器32連接到后板且向其供應源功率。
氣體分配板18與后板14間隔開以界定緩沖空間26。氣體分配板18固定到從后板 14延伸的支撐器28或由其支撐。另外，為防止熱變形，例如氣體分配板18由于熱膨脹 而在其中心部分處的彎曲，氣體分配板18通過螺栓34與后板14組合。因此，氣體分
4配板18與襯底夾具22之間的距離通過抑制氣體分配板18由于熱膨脹而引起的熱變形 而保持恒定。
然而，后板14可能由于由后板14和處理腔室12的下部界定的反應空間被抽空時 的壓力差而變形。舉例來說，當處理腔室12的反應空間被抽空以具有真空條件時，后 板14的作為質量中心的中心部分可能向下彎曲。由于氣體分配板18通過螺栓34與后 板14組合，因此氣體分配板18也彎曲。因此，氣體分配板18與襯底夾具22之間的距 離可能根據位置而變化。因此，襯底20上的薄膜在厚度上具有不均勻性，或襯底20上 的薄膜圖案在蝕刻輪廓上具有不均勻性。

發明內容
因此，本發明針對一種用于處理襯底的設備，其大體上避免了由于現有技術的限制
和缺點而引起的問題中的一個或一個以上問題。
本發明的目的是提供一種用于處理襯底的設備，其中防止了氣體分配板的變形。 一種用于處理襯底的設備包含腔室，其包含上蓋；后板，其在所述腔室中；氣體
分配板，其在所述后板下方，所述氣體分配板包含多個注射孔，使用多個第一耦合構件
將所述氣體分配板與所述上蓋組合；以及襯底夾具，其在所述氣體分配板下方，所述襯
底夾具在其上具有所述襯底。


包含附圖以提供對本發明的進-一 步理解且附圖并入且構成本說明書的 一部分，所述

本發明的實施例。
圖1是展示根據現有技術的用于處理襯底的設備的橫截面圖2是展示根據本發明一實施例的用于處理襯底的設備的橫截面圖3是對應于圖2的部分A的放大圖4是對應于圖2的部分A的平面圖5是展示根據本發明另一實施例的用于處理襯底的設備的平面圖6是展示根據本發明另一實施例的用于處理襯底的設備的耦合構件的橫截面以及
圖7是展示圖6的部分B的放大圖。
具體實施例方式
現在將詳細參考附圖中所說明的實施例。只要可能，類似的參考標號將用于指代相 同或類似部分。
5圖2是展示根據本發明一實施例的用于處理襯底的設備的橫截面圖，且圖3和4分 別是對應于圖2的部分A的放大圖和平面圖。
圖2、 3和4中，用于處理襯底的設備U0包含處理腔室112、后板114、氣體入口 136、氣體分配板118、襯底夾具122、氣體出口 124、匹配器132以及射頻(RF)電源 130。后板114安置在處理腔室112的上部處且用作第一等離子體電極。氣體入口 136 連接到后板114且向處理腔室112供應反應氣體。氣體分配板118安置在后板114下方 且包含多個注射孔116。氣體分配板118可由鋁(Al)形成。上面有襯底120的襯底夾 具122用作第二等離子體電極。所使用的反應氣體和處理腔室U2中的殘余產物通過氣 體出口 124排出。另外，RF電源130通過用于最小化阻抗的匹配器132連接到后板且 向其供應源功率。
處理腔室112包含上蓋138、側蓋140以及腔室主體142。上蓋138、側蓋140以及 腔室主體142通過例如O形環的密封構件彼此組合。上蓋138與后板114間隔開，且氣 體分配板118與后板114間隔開。另外，氣體分配板118固定到從后板114延伸的支撐 器128或由其支撐。因此，氣體分配板118的邊界部分與后板114的邊界部分組合，且 氣體分配板118的中心部分與后板114的中心部分間隔開以界定緩沖空間126。此外， 包含緩沖空間126的反應空間由后板114和腔室主體142界定。在用反應氣體處理襯底 120之前，安置襯底120的反應空間經抽空以具有比包含由后板114、上蓋138和側蓋 140界定的空間的外部低的壓力。
為了防止熱變形，例如在處理襯底120的過程期間氣體分配板118由于熱膨脹而在 其中心部分處的彎曲，氣體分配板118通過包含多個第一螺釘144和多個螺釘孔164的 多個第一耦合構件與上蓋138組合。因此，通過抑制氣體分配板118由于熱膨脹而引起 的變形而使氣體分配板118與襯底夾具122之間的距離保持恒定。另外'無論后板114 由于在反應空間被抽空時的壓力差而引起的變形如何，氣體分配板118與襯底夾具122 之間的距離保持恒定。因此，通過沉積過程，形成于襯底120上的薄膜具有均勻厚度， 或通過蝕刻過程，形成于襯底120上的薄膜圖案具有均勻輪廓。
上蓋138包含多個通孔160，且后板114包含多個第二通孔162，以用于組合氣體 分配板118與上蓋138。另外，氣體分配板118包含多個螺釘孔164。第一螺紋190形 成于所述多個第一螺釘144中每一者的下部的外表面上，且第二螺紋192形成于所述多 個螺釘孔164中每一者的內表面上。所述多個第一螺釘144穿過所述多個第一通孔160 和所述多個第二通孔162,且與所述多個螺釘孔164組合。因此，所述多個螺釘孔164 可不穿透氣體分配板118。所述多個第一螺釘144中的每一者可不接觸所述多個螺釘孔164中的每一者的底部，以界定緩沖區194。因此，上蓋138與氣體分配板118之間的 距離可由所述多個第一螺釘144與所述多個螺釘孔164的耦合度(即，耦合深度)來控 制。
為了防止通過上蓋138中的所述多個第一通孔160而注入外部空氣，在所述多個第 一螺釘144中每一者上形成螺釘帽172，且在螺釘帽172與上蓋138之間安置例如O形 環的密封構件以用于氣密密封。此外，為即使當上蓋138與后板U4之間的距離變化時 也保持氣密性，在上蓋138與后板U4之間形成圍繞所述多個第一螺釘144中每一者的 可膨脹波紋管146。因此，在處理襯底120時，無論由后板114、上蓋138和側蓋140 圍繞的空間的壓力如何，由螺釘帽172和波紋管146保持由后板114和腔室主體142界 定的反應空間的真空狀態。
所述多個第一螺釘144可由金屬材料形成。由于由RF電源130將RF功率供應到 后板114，因此針對所述多個第一螺釘144中的每一者形成多個絕緣構件174,以防止 后板114與上蓋138的電連接。所述多個絕緣構件174可包含第一、第二、第三和第四 絕緣構件164、 166、 168和169。為了防止每一螺釘144與上蓋138之間的電連接，在 所述多個第一通孔160中的每一者中形成第一絕緣構件164，且在每一螺釘144的上部 與上蓋138的前表面之間形成第二絕緣構件166。另外，在上蓋138的后表面與波紋管 146之間形成第三絕緣構件168以防止波紋管146與上蓋138之間的電連接。此外，在 波紋管146與后板114的前表面之間形成第四絕緣構件169以防止波紋管146與后板114 之間的電連接。所述多個螺釘144可安置在上蓋138的中心部分處以圍繞氣體入口 136。
設備110可進一步包含位于由后板U4和氣體分配板118界定的緩沖空間126中的 擋板148，以改進反應氣體從氣體入口 136的擴散。擋板148可包含用于所述多個第一 螺釘144的多個第三通孔170。
圖5是展示根據本發明另一實施例的用于處理襯底的設備的平面圖。
圖5中，在每一螺釘144的上部與上蓋138的前表面之間形成代替圖4的多個第二 絕緣構件166的第五絕緣構件154。第五絕緣構件154可具有圓板形狀，其具有用于氣 體入口136的開口。另外，可使用例如多個第二螺釘176的多個第二耦合構件將第五絕 緣構件154與上蓋138組合。
圖6是展示根據本發明另一實施例的用于處理襯底的設備的耦合構件的橫截面圖， 且圖7是展示圖6的部分B的放大圖。
圖6和7中，用于處理襯底的設備包含后板114和氣體分配板118。盡管圖6和7 未圖示，但設備進一步包含處理腔室、氣體入口、襯底夾具、氣體出口、匹配器和射頻(RF)電源。處理腔室包含上蓋138、側蓋(未圖示)和腔室主體(未圖示)。上蓋138 與后板114間隔開，且氣體分配板118與后板114間隔開。
為了防止熱變形，例如在處理襯底的過程期間氣體分配板118由于熱膨脹而在其中 心部分處的彎曲，通過包含多個第一螺釘144和多個螺釘孔164的多個第一耦合構件將 氣體分配板118與上蓋138組合。因此，通過抑制氣體分配板118由于熱膨脹而引起的 變形而將氣體分配板118與襯底夾具之間的距離保持恒定。另外，無論后板114由于在 反應空間被抽空時的壓力差而引起的變形如何，氣體分配板U8與襯底夾具122之間的 距離保持恒定。因此，通過沉積過程，形成于襯底上的薄膜具有均勻厚度，或通過蝕刻 過程，形成于襯底上的薄膜圖案具有均勻輪廓。
上蓋138包含多個第一通孔160，且后板114包含多個第二通孔162，以用于組合 氣體分配板118與上蓋138。另外，氣體分配板118包含多個螺釘孔164。第一螺紋190 形成于所述多個第一螺釘144中每一者的下部的外表面上，且第二螺紋192形成于所述 多個螺釘孔164中每一者的內表面上。所述多個第一螺釘144穿過所述多個第一通孔160 和所述多個第二通孔162,且分別與所述多個螺釘孔164組合。因此，所述多個螺釘孔 164可不穿透氣體分配板118。所述多個第一螺釘144中的每一者可不接觸所述多個螺 釘孔164中的每一者的底部，以界定緩沖區194。因此，上蓋138與氣體分配板118之 間的距離可由所述多個第一螺釘"4與所述多個螺釘孔164的耦合度(即'耦合深度) 來控制。
上蓋138進一步包含多個注射孔196，所述多個第一螺釘144的上部插入到所述注 射孔中以使得所述多個第一螺釘"4的上部(即，頭部)與上蓋138—起形成平坦表面 而沒有突出部。
為了防止通過上蓋138中的所述多個第一通孔160而注入外部空氣，在所述多個第 一螺釘144中每一者上形成具有板形狀的螺釘帽172，且在螺釘帽172與上蓋138之間 安置例如O形環的密封構件以用于氣密密封。此外，為即使當上蓋138與后板114之間 的距離變化時也保持氣密性，在上蓋138與后板114之間形成圍繞所述多個第一螺釘144 中每一者的可膨脹波紋管146。另外，使用例如O形環的密封構件，在上蓋138與波紋 管146之間形成第一凸緣221，且在波紋管146與后板114之間形成第二凸緣224。因 此，在處理襯底時，無論后板114與上蓋138之間的空間的壓力如何，由螺釘帽172和 波紋管146保持由后板U4和腔室本體界定的反應空間的真空狀態。
所述多個第一螺釘144可由金屬材料形成。由于由RF電源將RF功率供應到后板 114，因此針對所述多個第一螺釘144中的每一者形成多個絕緣構件174,以防止后板114與上蓋138的電連接。所述多個絕緣構件174可包含第一、第二、第三和第四絕緣 構件200、 202、 204和206。為了防止每一螺釘144與上蓋138之間的電連接，在每一 插入孔196中的每一第一螺釘144的上部上形成第一絕緣構件200,且在每一第一通孔 160的上部中形成第二絕緣構件202，以圍繞每一螺釘144。
另外，第三絕緣構件204形成于每一第一通孔160的下部中以圍繞每一螺釘144， 且形成于上蓋138與第一凸緣222之間。因此，由第三絕緣構件204防止每一第一螺釘 144與上蓋138之間的電連接以及波紋管146與上蓋138之間的電連接。此外，在第二 凸緣224與后板U4之間形成第四絕緣構件206以防止波紋管146與后板114之間的電 連接。在另一實施例中，所述多個絕緣構件174可進一步包含位于波紋管146中的第五 絕緣構件以防止每一第一螺釘144與波紋管146之間的電連接。第一凸緣222和第三絕 緣構件204可與例如0形環的密封構件組合，且第二凸緣224和第四絕緣構件206可與 例如O形環的密封構件組合。
第一絕緣構件200包含位于其下圓周部分處的第一臺階部210。另外，第二絕緣構 件202包含位于其上圓周部分處的第二臺階部212以及位于其下圓周部分處的第三臺階 部214。此外，第三絕緣構件204包含位于其上圓周部分處的第四臺階部216。第一和 第二臺階部210和212具有彼此對應的形狀以使得第一臺階部210插入到第二臺階部212 內。類似地，第三和第四臺階部214和216具有彼此對應的形狀以使得第三臺階部214 插入到第四臺階部216內。因此，第一和第二絕緣構件200和202彼此組合，且第二和 第三絕緣構件202和204彼此組合。在每一第一螺釘144通過每一第一通孔160中的第 二和第三絕緣構件202和204而與氣體分配板118組合之后，第一絕緣構件200可與上 蓋138組合。
因此，在根據本發明一實施例的用于處理襯底的設備中，由于氣體分配板的中心部 分通過后板與處理腔室的上蓋組合，因此防止氣體分配板由于熱膨脹而變形。另外，由 于上蓋與后板之間的空間具有高于具有襯底的反應空間的壓力的壓力，因此上蓋不經歷 壓力差。因此，防止由于壓力差使氣體分配板根據后板的變形而變形。因此，氣體分配 板與襯底之間的距離保持恒定，且改善了對襯底的處理(例如設備的沉積和蝕刻)的均 勻性。
所屬領域的技術人員將了解，可在不脫離本發明精神或范圍的情況下在本發明的用 于處理襯底的設備中做出各種修改和變化。因此，期望本發明涵蓋對本發明的修改和變 化，只要其處于所附權利要求書及其等效物的范圍內。
權利要求
1. 一種用于處理襯底的設備，其包括腔室，其包含上蓋；后板，其在所述腔室中；氣體分配板，其在所述后板下方，所述氣體分配板包含多個注射孔，使用多個第一耦合構件將所述氣體分配板與所述上蓋組合；以及襯底夾具，其在所述氣體分配板下方，所述襯底夾具在其上具有所述襯底。
2. 根據權利要求1所述的設備，其中將射頻功率施加于所述后板和所述襯底夾具，使 得在所述腔室中產生等離子體。
3. 根據權利要求1所述的設備，其中所述多個第一耦合構件包含多個第一螺釘和位于 所述氣體分配板中的多個螺釘孔。
4. 根據權利要求3所述的設備，其中所述上蓋包含多個第一通孔且所述后板包含多個 第二通孔，且其中所述多個第一螺釘通過所述多個第一通孔和所述多個第二通孔與 所述多個螺釘孔組合。
5. 根據權利要求4所述的設備，其進一步包括位于所述多個第一螺釘中每一者上的螺 釘帽以及位于所述上蓋與所述后板之間的波紋管以用于氣密密封，其中所述波紋管 圍繞所述多個第一螺釘中的每一者。
6. 根據權利要求5所述的設備，其進一步包括第一、第二、第三和第四絕緣構件以用 于使所述上蓋與所述氣體分配板絕緣，其中所述第一絕緣構件形成于所述多個第--通孔中的每一者中，所述第二絕緣構件形成于所述多個第一螺釘中的每一者與所述 上蓋的前表面之間，所述第三絕緣構件形成于所述上蓋的后表面與所述波紋管之 間，且所述第四絕緣構件形成于所述波紋管與所述后板之間。
7. 根據權利要求6所述的設備，其中所述第二絕緣構件具有具有開口的圓板形狀且使 用多個第二耦合構件將所述第二絕緣構件與所述上蓋組合。
8. 根據權利要求5所述的設備，其中所述上蓋包含多個插入孔，且所述多個第一螺釘 的上部被插入到所述多個插入孔中。
9. 根據權利要求8所述的設備，其進一步包括位于所述上蓋與所述波紋管之間的第一 凸緣以及位于所述波紋管與所述后板之間的第二凸緣。
10. 根據權利要求9所述的設備，其進一步包括第一、第二、第三和第四絕緣構件以用 于使所述上蓋與所述氣體分配板絕緣，其中所述第一絕緣構件形成于所述多個第一螺釘中的每一者在所述多個插入孔的每一者中的所述上部上，所述第二絕緣構件形 成于所述多個第一通孔中的每一者的上部中，所述第三絕緣構件形成于所述多個第 一通孔中的每一者的下部中，且所述第四絕緣構件形成于所述第二凸緣與所述后板 之間。
11. 根據權利要求9所述的設備，其中所述第一絕緣構件包含位于其下圓周部分處的第 一臺階部，所述第二絕緣構件包含位于其上圓周部分處的第二臺階部以及位于其下 圓周部分處的第三臺階部，且所述第三絕緣構件204包含位于其上圓周部分處的第 四臺階部216，且其中所述第一臺階部被插入到所述第二臺階部中，且所述第三臺 階部被插入到所述第四臺階部中。
12. 根據權利要求3所述的設備，其中所述多個第一螺釘中的每一者包含位于其下部的 外表面上的第一螺紋，且所述多個螺釘孔中的每一者包含位于其內表面上的第二螺 紋。
13. 根據權利要求12所述的設備，其中所述上蓋與所述氣體分配板之間的距離可由所 述多個第一螺釘與所述多個螺釘孔的耦合度控制。
14. 根據權利要求3所述的設備，其進一步包括位于所述后板與所述氣體分配板之間的 擋板，其中所述擋板包含用于所述多個第一螺釘的多個第三通孔。
15. 根據權利要求1所述的設備，其進一步包括連接到所述后板的氣體入口、連接到所 述腔室的氣體出口、連接到所述后板的匹配器以及連接到所述匹配器的射頻電源。
全文摘要
一種用于處理襯底的設備包含腔室，其包含上蓋；后板，其在所述腔室中；氣體分配板，其在所述后板下方，所述氣體分配板包含多個注射孔，使用多個第一耦合構件將所述氣體分配板與所述上蓋組合；以及襯底夾具，其在所述氣體分配板下方，所述襯底夾具在其上具有所述襯底。
文檔編號C23C16/513GK101469416SQ20081018730
公開日2009年7月1日 申請日期2008年12月26日 優先權日2007年12月26日
發明者河憲植 申請人:周星工程股份有限公司