專利名稱：散射器支撐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例主要涉及支撐氣體分配板或散射器的裝置和方法。
技術(shù)背景近年來，形成平板顯示器的基板尺寸顯著增大。例如，通常分割制成多個(gè)TFT-LCD平板顯示器的基板具有約2000cr^的尺寸且已經(jīng)增大到約 25000cm2或更大尺寸。這樣的基板通常在具有散射器的等離子體腔室中處理。 通常一般以與基板相對(duì)并隔開的關(guān)系支撐散射器，具有適于朝向基板分散一種 或多種工藝氣體的多個(gè)氣體通道，從而對(duì)基板執(zhí)行工藝，諸如，沉積或蝕刻。 由于散射器大約為基板的尺寸，所以基板尺寸的增加使得散射器尺寸增加?，F(xiàn)有散射器的問題包括由于散射器暴露于高處理溫度中、地心引力和其 它原因?qū)е碌乃纱?sagging)、走形(creeping)、活動(dòng)(movement)和/或散射器或相 關(guān)部件隨著時(shí)間推移的裂變(cmcking)。現(xiàn)有散射器設(shè)計(jì)的這些問題可反過來影 響基板處理均勻性和性能，還可能增加散射器和相關(guān)部件的維修和更換費(fèi)用。因此，需要一種改進(jìn)的氣體分配裝置和方法。發(fā)明內(nèi)容氣體分配裝置的實(shí)施例包括耦接到散射器并通過背板可移動(dòng)地設(shè)置的散 射器支撐部件。氣體分配裝置的特定實(shí)施例還包括具有底部和壁的腔體。背板 設(shè)置在腔體上面。腔室內(nèi)部空間由腔體和背板限定。散射器設(shè)置在腔室內(nèi)部空 間中。氣體分配裝置的其它實(shí)施例還包括背板和散射器之間的可變間隔。在基板支架的基板接收表面上的基板的處理方法的實(shí)施方式包括在由腔 體和背板限定的腔室內(nèi)部空間中提供散射器。散射器支撐部件支撐散射器并通 過背板可移動(dòng)地設(shè)置。在特定實(shí)施例中，在其中背板彎曲以響應(yīng)真空壓力的腔 室內(nèi)部空間中施加真空壓力。在其它的實(shí)施例中，散射器支撐部件耦接到腔室 內(nèi)部空間外部的結(jié)構(gòu)。


為了能更詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征，將參照實(shí)施方式對(duì)以上的概述 進(jìn)行本發(fā)明的更加特殊的描述，其中部分實(shí)施方式在附圖中示出。然而，應(yīng)注 意，附圖只描述了本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)理解成限制本發(fā)明的范圍， 因?yàn)楸景l(fā)明可適用于其它同樣有效的實(shí)施例。圖1是腔室中支撐的散射器的一個(gè)實(shí)施方式的示意性橫截面圖；圖2是圖1的框架結(jié)構(gòu)的等距俯視圖；圖3是圖1中背板彎曲了的腔室中的散射器支撐部件、背板和散射器的 放大示意性橫截面圖；圖4A-4E示出了提供背板的開口的真空密封的與散射器支撐部件有關(guān)的 密封裝置的各種實(shí)施方式；圖5是通過耦接到散射器的配合機(jī)構(gòu)而耦接到散射器的散射器支撐部件 的一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖；圖6A是至少部分圍繞散射器支撐部件設(shè)置的絕緣套的一個(gè)實(shí)施方式的 橫截面圖；圖6B是介電隔離塊一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖，其用于從散射器支撐部件 電絕緣框架結(jié)構(gòu)或降低從背板流經(jīng)散射器支撐部件到框架結(jié)構(gòu)的射頻電流量；圖7是連接到圖1中的背板的進(jìn)氣口的氣體饋通組件的一個(gè)實(shí)施方式的 橫截面圖；圖8是其中散射器支撐部件耦接到支撐框架的腔室的另-一個(gè)實(shí)施方式的 示意性橫截面圖。為了便于理解，盡可能采用同樣的圖標(biāo)表示同樣的元件?？稍O(shè)想在一個(gè) 實(shí)施方式中公開的元件可在有益地用于其它的實(shí)施例中而不需要特定的敘述。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施方式主要提供在適于處理基板(如沉積、蝕刻、等離子體 處理、等離子體清潔或其它基板工藝)的處理裝置中支撐散射器的裝置和方法。 圖1是氣體分配裝置的一個(gè)實(shí)施方式的示意性橫截面圖，該氣體分配裝置包括 在諸如等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)腔室的腔室100中支撐的散射器 110。 一個(gè)可使用的適當(dāng)?shù)腜ECVD腔室可從位于美國(guó)加州圣克拉拉的應(yīng)用材料公司或應(yīng)用材料的分公司獲得。據(jù)了解，其它的腔室可受益于現(xiàn)有的裝置和 方法，例如蝕刻腔室、等離子體處理腔室、等離子體清潔腔室以及其它腔室。 圖1中所示的腔室適于在水平方向處理基板。據(jù)了解，現(xiàn)有的裝置和方法也可 應(yīng)用于適合在其它方向(如垂直方向)處理基板的腔室。腔室100包括具有壁102和底部104的腔體。腔室100還包括耦接到腔 室100的頂蓋123的背板112。腔室內(nèi)部空間106由腔體和背板112進(jìn)行限定。 基板支架130設(shè)置在腔室內(nèi)部空間106中。通過可密封的狹縫閥108進(jìn)入腔室 內(nèi)部空間106，使基板140可傳送進(jìn)出腔室100?；逯Ъ?30包括支撐基板 140的基板接收表面132以及包括耦接到升降系統(tǒng)136以升起和降低基板支架 130的桿(stem) 134。陰影環(huán)(未示出)可隨意的置于基板140的外圍上。 升降桿138通過基板支架130可移動(dòng)地設(shè)置以移動(dòng)基板140進(jìn)出基板接收表面 132?；逯Ъ?30還可包括加熱和/或冷卻元件139以將基板支架130維持在 期望溫度。基板支架130還可包括接地帶(strap) 131以提供在基板支架130 外圍接地的射頻(RF)。氣體源120耦接到背板112，通過背板112中的進(jìn)氣口 112提供一種或多 種氣體。氣體經(jīng)過進(jìn)氣口 142和散射器110中的氣體通道111到達(dá)基板140上 方的處理區(qū)180。真空泵109耦接到腔室100以控制腔室內(nèi)部空間106和處理 區(qū)180在期望壓力下。散射器IIO包括第一或上游側(cè)113和第二或下游側(cè)116。每個(gè)氣體通道111 穿過散射器110形成，允許氣體從上游側(cè)113傳送到下游側(cè)116再到處理區(qū) 180。射頻(RF)電源122可耦接到背板112以給散射器110提供射頻功率。 圖中所示由頂蓋123支撐的背板112，可通過絕緣體185與腔室100的其它部 分電隔離。施加到散射器的射頻功率在散射器110和基板支架130之間產(chǎn)生電 場(chǎng)，從而可在處理區(qū)180中產(chǎn)生等離子體。可以使用各種頻率，如約0.3MHz 到約200MHz之間的頻率，如提供在13.56MHz頻率上的RF功率。遠(yuǎn)端等離子體源124，諸如電感耦合的或微波遠(yuǎn)程等離子源，也可耦接在 氣體源120和背板112中形成的進(jìn)氣口 142之間。在處理基板過程中，可向遠(yuǎn) 程等離子體源124提供清洗氣，從而產(chǎn)遠(yuǎn)程等離子體并將其提供到腔室100 內(nèi)從而清洗腔室部件。清洗氣可進(jìn)一步被由射頻電源122供應(yīng)到散射器110的 射頻電流激發(fā)。合適的清洗氣包括但不限于NF3、 F2和SF6。散射器110通過懸架114在散射器110的邊緣部分耦接到背板112。懸架 114可為柔性的，以允許散射器110的膨脹和收縮。在圖1所示的實(shí)施方式中， 懸架114還將射頻電源施加到背板112的射頻電流傳送到散射器110。柔性懸 架的例子公開在美國(guó)專利No.6,477，980中，授權(quán)給了應(yīng)用材料有限公司，在不 抵觸本公開的范圍內(nèi)引入其全部?jī)?nèi)容作為參考。一個(gè)或多個(gè)散射器支撐部件160可移動(dòng)地設(shè)置穿過背板112中的各個(gè)開口 165并耦接到散射器110。散射器支撐部件160耦接到框架結(jié)構(gòu)175。散射器 支撐部件160的材料可為具有支撐散射器160的足夠強(qiáng)度的任意工藝兼容材 料，如金屬、合金、聚合物、陶瓷、鋁、鈦及其組合。散射器支撐部件160 優(yōu)選地耦接到散射器110的中心區(qū)域。由于散射器支撐部件160可移動(dòng)地設(shè)置 穿過背板112，散射器支撐部件160可以在除了背板112中心區(qū)域的位置之外 的任意期望位置支撐散射器110的中心區(qū)域。散射器110的中心區(qū)域在此限定為從散射器中心半徑R范圍內(nèi)的位置， 其中R為散射器對(duì)角線的25%或更少，最好為散射器對(duì)角線的15%或更少， 更優(yōu)選為散射器對(duì)角線的10%或更少。例如，如果散射器的尺寸為2.3米長(zhǎng)， 2.0米寬，則對(duì)角線約為3.0米。如圖1所示，散射器支撐部件160可通過耦接組件150耦接到框架結(jié)構(gòu) 175。耦接組件150可包括支撐環(huán)148和一個(gè)或多個(gè)吊桿(hanger) 162。吊桿 162耦接到框架結(jié)構(gòu)175并耦接到支撐環(huán)148。支撐環(huán)148耦接到散射器支撐 部件160。在一個(gè)實(shí)施例中，支撐環(huán)148可包括介電材料，如陶瓷或聚合物材 料，以電隔離框架結(jié)構(gòu)175或降低從背板傳輸經(jīng)過散射器支撐部件160到框架 結(jié)構(gòu)175的射頻電流量。在其它的實(shí)施方式中，支撐環(huán)148可包括傳導(dǎo)材料， 如鋼、鋁及其它材料。圖2是圖1中框架結(jié)構(gòu)175的俯視等距圖?？蚣芙Y(jié)構(gòu)175設(shè)置在背板112 上并耦接到頂蓋123。雖然支撐環(huán)148示為環(huán)形，但也可使用其它的形狀，包 括多邊形、橢圓形以及其它簡(jiǎn)單或復(fù)雜的圖案和形狀。圖3是圖1中的散射器支撐部件160、背板112和腔室100的散射器110 的放大示意性橫截面圖，其中背板112是彎或曲的。當(dāng)真空壓力應(yīng)用到內(nèi)部腔 室空間106時(shí)，由于內(nèi)部腔室空間106和大氣壓力之間的巨大壓差，背板112 會(huì)經(jīng)歷彎、曲、下垂或松垂。這里使用的術(shù)語"真空壓力"指的是低于760托的壓力，優(yōu)選為低于100托，更優(yōu)選為低于15托。例如，對(duì)于處理具有25000 cm2 或更大基板表面積的基板的腔室，由于施加到其上的真空壓力，背板會(huì)彎或曲 幾毫米。比較而言，典型的等離子體工藝可能需要散射器110與基板支架130 的基板接收表面132之間的間距控制在約30毫米以內(nèi)，或甚至為15毫米或更 小。因此，基板接收表面132與散射器之間的間距的變化會(huì)反過來影響等離子 體工藝，如等離子沉積處理薄膜性能和均勻性。如圖3所示，背板112的彎或曲不影響散射器110的中心區(qū)域的位置，原 因在于散射器112的中心區(qū)域由可移動(dòng)地設(shè)置穿過背板112的散射器支撐部件 160支撐。散射器支撐部件160由框架結(jié)構(gòu)175支撐?？蚣芙Y(jié)構(gòu)175設(shè)置在腔 室內(nèi)部空間106外面。因此，散射器112的中心區(qū)域的位置不依賴于背板112 的中心區(qū)域的位置。這樣，由于散射器110的中心區(qū)域被支撐于不受作用于背 板112中心區(qū)域的壓力的位置中，所以減少了散射器110的彎、曲、下垂、松 垂、走形、活動(dòng)(movement)、裂變(cracking)和維修。由于應(yīng)用到內(nèi)部空 間中的真空壓力而引起的背板的活動(dòng)、彎或曲導(dǎo)致背板112與散射器110頂部 之間的間距變化。散射器IIO的中心區(qū)域的位置基本不變。因此，即使背板彎 或曲，也可保持散射器110與基板接收表面132之間更一致的間距。因此，等 離子體處理得到改善，腔室100需要的維修減少。圖4A-4E示出了與散射器支撐部件160相關(guān)聯(lián)的密封裝置147的各種實(shí) 施方式，其提供背板的開口 165的真空密封。密封裝置147將腔室內(nèi)部空間 106與周圍的外部環(huán)境隔離，同時(shí)允許散射器支撐部件160和背板112的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。圖4A示出了密封裝置M7A，其包括夾在蓋帽(cap) 34了A與背板112 的頂部412之間的O形環(huán)325。蓋帽347A包括形成在其中以容納散射器支撐 部件160的開口417A，并可通過緊固件410A (如螺栓，螺絲釘?shù)?耦接到背 板112的頂部412。 O形環(huán)325A通過與散射器支撐部件160滑動(dòng)接觸而密封 開口 165。圖4B示出了密封裝置147B，其包括夾在蓋帽347B與背板112的底部413 之間的0形環(huán)325B。蓋帽347B包括形成在其中以容納散射器支撐部件160 的開口417B，并可通過緊固件410B (如螺栓，螺絲釘?shù)?耦接到背板112的 底部413。 O形環(huán)325B通過與散射器支撐部件160滑動(dòng)接觸而密封背板112中的開口 165。圖4C示出了密封裝置147C，其包括設(shè)置在背板112中形成的平坦面 (land) 420中的O形環(huán)325C。 O形環(huán)325C通過與散射器支撐部件160滑動(dòng) 接觸而密封背板112中的開口 165。圖4D示出了密封裝置147D，其包括設(shè)置在散射器支撐部件160中形成 的平坦面(land) 421中的0形環(huán)325D。 O形環(huán)325D通過與背板112的開口 165滑動(dòng)接觸而密封背板中的開口 165。圖4E示出了密封裝置147E，其包括圍繞散射器支撐部件160的至少一 部分的柔性波紋管(bellow) 402。如圖所示，柔性波紋管402耦接到背板112 并耦接到支撐環(huán)148。柔性波紋管402可根據(jù)背板112與支撐環(huán)148之間的距 離變化而伸長(zhǎng)或縮短。柔性波紋管402可由金屬制成，如鋼或鋁，或聚合物材 料?？蛇x的頂蓋405可至少部分圍繞散射器支撐部件160設(shè)置，以提供支撐環(huán) 148與散射器支撐部件160之間的真空密封。圖5是散射器支撐部件160的一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖，該散射器支撐 部件160通過耦接到散射器110的配合機(jī)構(gòu)425耦接散射器。配合機(jī)構(gòu)425具 有空腔，該空腔適合于容納并與散射器支撐部件160的頭部525配合。在一個(gè) 方案中，配合機(jī)構(gòu)為從散射器支撐部件160附接和分離配合機(jī)構(gòu)425提供方便。圖6A是至少部分圍繞散射器支撐部件160設(shè)置以將框架結(jié)構(gòu)從散射器支 撐部件160電隔離或降低從背板流經(jīng)散射器支撐部件到框架結(jié)構(gòu)的射頻電流 量的絕緣套管602的一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖。絕緣套管602在散射器支撐部 件160與耦接組件150的支撐環(huán)148之間提供絕緣隔離。在其它的實(shí)施方式中 (未示出)，散射器支撐部件可耦接到具有耦接組件的支撐框架，并且絕緣套 管可提供散射器支撐部件與支撐框架之間的絕緣隔離。圖6B是耦接到散射器160的介電隔離塊(break) 560的一個(gè)實(shí)施方式 的橫截面圖。介電隔離塊將框架結(jié)構(gòu)175從散射器支撐部件160電隔離，或降 低從背板112流經(jīng)散射器支撐部件160到框架結(jié)構(gòu)175的射頻電流量。介電隔 離塊560在沒有支撐環(huán)148的情況下可接收散射器支撐部件160的一端和吊 架162的一端，并通過緊固件565 (如插銷、螺絲釘或螺栓)耦接在一起。圖7是耦接到背板112的進(jìn)氣口 142的氣體饋通組件710的一個(gè)實(shí)施方式 的橫截面圖。氣體饋通組件710包括與進(jìn)氣口 142流動(dòng)聯(lián)系的進(jìn)口塊(block)715。進(jìn)口塊715包括耦接到射頻電源122的連接器745。進(jìn)口塊715包括導(dǎo) 電材料，如鋁。射頻電源112提供的射頻電流流經(jīng)進(jìn)口塊715、經(jīng)過背板112、 經(jīng)過柔性懸架114到散射器110。導(dǎo)管740提供進(jìn)口塊715和遠(yuǎn)程等離子體源 接口 720之間的流動(dòng)聯(lián)系。遠(yuǎn)程等離子體源接口 720耦接到遠(yuǎn)程等離子體源 124，遠(yuǎn)程等離子體源124耦接到氣體源120。在一個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)管740 優(yōu)選地包括介電材料，以降低流經(jīng)進(jìn)口塊715的射頻電流量。圖8是腔室900的另一個(gè)實(shí)施方式的示意性橫截面圖，在腔室中散射器 支撐部件160直接耦接到支撐框架175。射頻電源122可耦接到背板112或耦 接到一個(gè)或多個(gè)散射器支撐部件160。在任一實(shí)施例中，腔室900可包括適于 隔離腔室900的任意電活性部分的頂蓋118。頂蓋118可延伸到處于接地電勢(shì) 的頂蓋123。在另一個(gè)實(shí)施方式中(未示出)，絕緣套管可至少部分地圍繞每 個(gè)散射器支撐部件160，以將支撐框架175與散射器支撐部件160電隔離。雖然前述針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式，但是在不偏離本發(fā)明基本范圍的情況 下可設(shè)計(jì)出其它進(jìn)一步的實(shí)施例，并且該范圍由下面所述的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種氣體分配裝置，包括散射器；背板；以及散射器支撐部件，其穿過背板可移動(dòng)地設(shè)置并耦接到所述散射器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述背板和所述散射器之間 的間距是可變的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述背板還包括散射器支撐 部件可移動(dòng)地設(shè)置穿過其中的開口 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，還包括與所述散射器支撐部件相關(guān)聯(lián)的密 封裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置為所述背板中 的開口提供真空密封。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置包括與所述散 射器支撐部件滑動(dòng)接觸的O形環(huán)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置包括與所述背 板的開口滑動(dòng)接觸的O形環(huán)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置包括柔性波紋管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述散射器支撐部件耦接到 散射器的中心區(qū)域。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述背板連接到所述散射 器的邊緣部分。
11. 一種氣體分配裝置，包括 包括底部和壁的腔體； 設(shè)置在所述腔體上的背板； 由所述腔體和背板限定的腔室內(nèi)部空間； 設(shè)置在所述腔室內(nèi)部空間中的散射器；以及 穿過背板可移動(dòng)地設(shè)置并耦接到所述散射器的散射器支撐部件。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，還包括設(shè)置在所述腔室內(nèi)部空間外側(cè)的 框架結(jié)構(gòu)，其中所述散射器支撐部件耦接到所述框架結(jié)構(gòu)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述框架結(jié)構(gòu)與所述散射 器支撐部件電隔離。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括耦合所述散射器支撐部件與所述 框架結(jié)構(gòu)的耦接組件。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述耦接組件包括耦接到 框架結(jié)構(gòu)的吊架和耦接到所述吊架及所述散射器支撐部件的支撐環(huán)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所屬支撐環(huán)包括絕緣材料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述支撐環(huán)包括導(dǎo)電材料。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，還包括至少部分圍繞所述散射器支撐部 件設(shè)置的絕緣套管。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，還包括至少部分圍繞所述吊架設(shè)置的絕 緣套管。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括在所述框架結(jié)構(gòu)上提供其電隔離 的頂蓋。
21. —種氣體分布裝置，包括 散射器；背板；散射器支撐部件，其穿過背板可移動(dòng)地設(shè)置并耦接到散射器；以及 背板和散射器之間的可變間距。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，還包括給所述背板提供真 空壓力的真空泵。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述背板和所述散射器之 間的可變間距是施加到所述背板上的真空壓力的函數(shù)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述背板的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致所述 背板與散射器之間的可變間距。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述背板耦接到所述散射 器的邊緣部分。
全文摘要
氣體分配裝置的實(shí)施方式包含耦接到散射器并穿過背板可移動(dòng)地設(shè)置的散射器支持部件。在基板支架的基板接收表面上的基板的處理方法的實(shí)施方式包括提供散射器，在其中散射器支撐部件支撐散射器并穿過背板可移動(dòng)地設(shè)置。
文檔編號(hào)G02F1/1362GK101333651SQ200810126948
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日
發(fā)明者約翰·M·懷特, 羅賓·L·蒂納, 耶·庫(kù)爾特·張 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司