[发明专利]化学气相沉积装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学气相沉积装置。

背景技术

在物体上形成薄膜的方法通常可以被分成：物理气相沉积(PVD)方法，其中利用物理碰撞例如溅射来形成薄膜；和化学气相沉积(CVD)方法，其中利用化学反应来形成薄膜。然而，因为PVD方法具有的组成或厚度均匀性以及台阶覆盖率不如CVD方法的好，所以CVD方法更常用。CVD方法包括APCVD(大气压CVD)方法、LPCVD(低压CVD)方法、和PECVD(等离子体增强CVD)方法等。

在CVD方法中，PECVD方法由于其低温沉积和快速形成薄膜的能力近来被广泛采用。PECVD方法是指向注入到反应室中的反应气体施加RF功率以使反应气体成为等离子体状态，并使等离子体中的自由基沉积在晶片或玻璃衬底上的方法。

不管采用哪种方法，薄膜的均匀沉积是薄膜沉积工艺的最关键，从而为此提议了大量的改进思路。对于薄膜的均匀沉积来说，反应气体或等离子体的均匀分布起着很重要的作用。

PECVD装置是薄膜沉积工艺中不可缺少的装备，PECVD装置的规模由于需要的产量规模的增大而逐渐增大。例如，在近来用来制造平面屏幕显示装置的工艺中使用的PECVD装置超大，一边的尺寸很容易超过2米，因此为了获得期望质量的薄膜，需要将它的具体功能配置得更精确。为了使用于制造大表面薄膜的PECVD装置内薄膜的厚度均匀，本发明提出了用于改进喷射气体的功能并且使由气体喷射表面的热膨胀所引起的弯曲现象最小化的概念。

图1示出常见PECVD装置的简要结构，下面参照图1描述了使用PECVD装置的工艺。

首先，一旦通过机械手(未示出)将衬底3安全地接收在安装在反应室1内的基座2的上表面上之后，用于薄膜工艺的气体就通过气体入口管7进入位于喷头4上方的缓冲空间5中，并在所述缓冲空间5中扩散。扩散到缓冲空间5中的气体通过喷头4的喷嘴4a均匀地喷射到衬底3上，并且通过经等离子体电极6提供的RF(射频)功率将喷射的气体转换成等离子体8的状态。等离子体8的状态下的反应气体沉积到衬底3上，并且通过真空泵(未示出)经出口管9排放在完成薄膜沉积工艺之后剩余的任何反应气体。

然而，如图2所示，PECVD装置中的喷头4由于其自身的重量和热变形而具有在中部下陷的问题。热变形是由于来自高温等离子体和安装在基座2中的加热器(未示出)的热传递引起的热膨胀而导致的，并且热膨胀在水平方向比在垂直(厚度)方向上大。

当喷头4的中部下陷从而弯曲时，喷头4与基座2之间的距离在中部比在外围区域要近，使得喷射气体的分布密度不均匀并且使工艺均匀性变差。

发明内容

本发明旨在提供一种化学气相沉积装置，该化学气相沉积装置能够使工艺气体平稳地流动并且能够使喷头的热膨胀变形最小化。

根据本发明的一个方面，提供一种化学气相沉积装置，可包括：处理室，被配置为用来界定反应空间；背板，放置于所述反应空间上方，并且在该背板的中部具有气体入口；气体扩散构件，设置在该气体入口的下方并且与该气体入口分离，该气体扩散构件被配置为用来扩散通过该气体入口提供的工艺气体，并且该气体扩散元件通过第一耦合构件与该背板耦合；喷头，放置于所述背板和气体扩散构件的下方并且与所述背板和气体扩散构件分离，在该喷头中通过打孔形成有多个喷孔，该喷头的中部通过第二耦合构件与该气体扩散构件耦合；以及基座，设置在该喷头的下方并且与该喷头分离，该基座用于支撑衬底。

优选地，所述第一耦合构件和第二耦合构件的至少其中之一可以是螺钉。

优选地，该背板的下端部具有形成在其中的膨胀腔，该气体扩散构件的一部分或全部可放置在该膨胀腔内部，该膨胀腔具有比该气体入口大的横截面面积。

优选地，该处理室可具有六面体形状，该气体扩散构件可包括盘形的支撑板和形成在该支撑板的上表面上的四角锥，该四角锥的每一个侧面可面对该处理室的角。该第一耦合构件可放置于线性路径上，该线性路径从该四角锥的中心穿过该四角锥的角。

优选地，该气体扩散构件可包括矩形板形状的支撑板和形成在该支撑板的上表面上的锥体，该支撑板的每一个侧边可面对该处理室的角。该第一耦合构件可放置于线性路径上，该线性路径从该锥体的中心穿过该支撑板的角。可在该基座内部安装热丝，该喷头可由铝制成。