專利名稱：氣閥組件和使用相同氣閥組件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用于原子層沉積裝置之氣閥組件，且更確切而言，是關(guān)于具有磁性密封的氣閥組件。
背景技術(shù)：
通常，通過一個用于制造基板的制造過程來形成半導(dǎo)體設(shè)備或液晶顯示(LCD)設(shè)備，這個制造過程包括薄膜的沉積步驟、蝕刻步驟和清潔步驟。作為基板，晶圓可用于半導(dǎo)體設(shè)備而玻璃基板則可用于LCD設(shè)備。
形成薄膜的方法可分成使用物理沖擊的物理汽相沉積(PVD)方法和使用化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)汽相沉積(CVD)方法。由于使用CVD方法制造的薄膜具有均勻性的優(yōu)勢并且覆蓋使用PVD方法制造薄膜的步驟，所以CVD方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制造薄膜。PVD方法包括噴涂方法而CVD方法包括大氣壓力化學(xué)汽相沉積(APCVD)方法、低壓化學(xué)汽相沉積(LPCVD)方法和等離子增強化學(xué)汽相沉積(PECVD)方法。在各種CVD方法中，通常使用PECVD方法，這是由于其低處理溫度和高沉積速度。
最近，已經(jīng)建議使用一種原子層沉積(ALD)方法。由于使用ALD方法形成的薄膜在均勻性和步驟覆蓋上具有卓越的性能，所以ALD方法用于形成要求精細模式的薄膜，諸如柵極絕緣層、用于電容器的電介質(zhì)層和擴散勢壘層。在ALD方法中，由于源氣體正好在基板的表面上反應(yīng)，所以薄膜在源氣體的單個供應(yīng)周期沉積以具有恒定的厚度。因此，可通過重復(fù)數(shù)個源氣體的供應(yīng)周期來精細地控制合成薄膜的厚度。
舉例來說，可以通過使用兩種源材料A和B的ALD方法來形成化學(xué)化合物A+B的薄膜。在一個室內(nèi)裝載一個基板之后，關(guān)閉這個室并將其抽空。接著，將源材料A注入這個室中并使其吸附在基板上從而形成第一層。接著，將諸如氬氣(Ar)和氮氣(N2)的吹掃氣體注入這個室中。吹掃氣體移除殘余的源材料A。在吹掃步驟之后，將源材料B注入這個室中。源材料B和第一層的源材料A產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成化合物A+B的第二層。接著將吹掃氣體注入這個室中并移除殘余的源材料B。上述注入源材料A、吹掃、注入源材料B和吹掃的步驟組成化合物A+B的單一原子層的單個沉積循環(huán)。通過重復(fù)單個沉積循環(huán)來獲得具有所需厚度的化合物A+B的薄膜。
然而，由于ALD裝置包括多個注入管和調(diào)整多個注入管的多個閥門，所以需要很大的安裝面積。另外，由于將單個沉積循環(huán)重復(fù)幾次甚至幾百次以形成具有所需厚度的薄膜，則每一基板上多個閥門進行多于幾百次的ON/OFF操作。因此，在執(zhí)行用于幾百個基板的薄膜的形成過程之后，可能會縮短多個閥門的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明針對用于原子層沉積裝置的氣閥組件，其充分消除了由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺點所引起的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有磁性密封的氣閥組件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種防止磁性流體泄露的氣閥組件。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使用氣體組件的原子層沉積裝置，其中防止了由于磁性流體的泄露所導(dǎo)致的室內(nèi)的污染。
以下描述中將闡述本發(fā)明的額外特征和優(yōu)勢，而且可從描述中了解或通過實施本發(fā)明來學(xué)習(xí)到其部分的特征和優(yōu)勢。將通過在所寫的描述和其權(quán)利要求以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)并獲得本發(fā)明的目的和其它優(yōu)勢。
為了達到這些和其它優(yōu)勢并根據(jù)本發(fā)明的目的，如所體現(xiàn)和廣泛描述的，用于沉積裝置的氣閥組件包括一個其中包括多個氣體供應(yīng)通道的驅(qū)動機械軸；一個其中包括多個通孔的圍繞這個驅(qū)動機械軸的外殼；在驅(qū)動機械軸和外殼之間的多個磁性密封對，這些多個磁性密封對包括磁性流體；和一個在驅(qū)動機械軸和外殼之間的防漏構(gòu)件，這個防漏構(gòu)件防止磁性流體泄露。
在另一方面，一個原子層沉積裝置包括一個室；一個在這個室上的氣閥組件，這個氣閥組件包含一個其中包括多個氣體供應(yīng)通道的驅(qū)動機械軸；一個其中包括多個通孔的圍繞這個驅(qū)動機械軸的外殼；在驅(qū)動機械軸和外殼之間的多個磁性密封對，這些多個磁性密封對包括磁性流體；和一個在驅(qū)動機械軸和外殼之間的防漏構(gòu)件，這個防漏構(gòu)件防止磁性流體泄露進室中；和將多種源氣體供應(yīng)到氣閥組件并連接在氣閥組件上的氣體供應(yīng)單元。
應(yīng)了解前述的概括描述和以下的詳細描述都是示范性的和說明性的，并且其意在提供如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的進一步說明。


圖1是用于根據(jù)本發(fā)明一個實施例的原子層沉積裝置的氣體組件的示意性透視圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的原子層沉積裝置的示意性截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的氣體組件的示意性截面圖；圖4是圖2中部分″B″的放大圖；圖5是圖4中部分″C″的放大圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的氣閥組件的示意性截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的氣閥組件的示意性截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在詳細參考較佳實施例，且其實例在附圖中有所說明。
圖1是用于根據(jù)本發(fā)明一個實施例的原子層沉積裝置的氣體組件的示意性透視圖，而圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有氣體組件的原子層沉積裝置的示意性截面圖。
在圖1和2中，一個氣體組件包括一個驅(qū)動機械軸1、一個圍繞驅(qū)動機械軸1的外殼2和一個法蘭6。驅(qū)動機械軸1使用從驅(qū)動單元(未圖示)供應(yīng)的電能來旋轉(zhuǎn)，且可在驅(qū)動機械軸1上形成第一、第二和第三氣體供應(yīng)通道30、40和50。另外，可在外殼2的側(cè)壁上形成第一、第二和第三通孔3、4和5?？梢允褂弥T如螺釘?shù)慕M合構(gòu)件來將法蘭6組合到原子層沉積(ALD)裝置的室7上?？蓪⒌谝?、第二和第三環(huán)狀磁性密封對10、11和12插入驅(qū)動機械軸1和外殼2之間。在驅(qū)動機械軸1和外殼2之間的第一、第二和第三磁性密封對10、20和30充當(dāng)用于室7的高度真空的密封，并充當(dāng)用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機械軸1的軸承。將第一通孔3的輸出末端和第一氣體供應(yīng)通道30的輸入末端安置在第一磁性密封對10之間。同樣地，將第二通孔4的輸出末端和第二氣體供應(yīng)通道40的輸入末端安置在第二磁性密封對11之間，并且將第三通孔5的輸出末端和第三氣體供應(yīng)通道50的輸入末端安置在第三磁性密封對12之間?？蓪⒃礆怏w3、反應(yīng)氣體和吹掃氣體分別供應(yīng)至第一、第二和第三通孔3、4和5。根據(jù)一個過程，在另一實施例中可以改變通孔的數(shù)量?？稍诜ㄌm6和室7之間插入一個O環(huán)8來用于密封。
供應(yīng)至通孔3、4和5的氣體可擴散進由驅(qū)動機械軸1、外殼2和磁性密封對10、11和12所圍繞的空間內(nèi)，并轉(zhuǎn)移至氣體供應(yīng)通道30、40和50。接著通過在氣體供應(yīng)通道30、40和50另一末端上的輸出末端31、41和51將氣體注入室7。
為便利起見，在圖2中將第一、第二和第三氣體供應(yīng)通道30、40和50的輸入末端展示為成一條單一垂直線。在ALD裝置中，第一、第二和第三氣體供應(yīng)通道30、40和50的輸入末端可分散地安置而不是使其成為一條單一垂直線以用于控制周期和所供應(yīng)源氣體、反應(yīng)氣體和吹掃氣體的量。在具有分散地安置第一、第二和第三氣體供應(yīng)通道30、40和50的輸入末端的ALD裝置中，可獨立地控制氣體供應(yīng)。舉例來說，在注入源氣體的時候可以切斷反應(yīng)氣體和吹掃氣體的注入，或在注入反應(yīng)氣體的時候切斷源氣體和吹掃氣體的注入。另外，盡管在圖2中每個氣體供應(yīng)通道30、40和50的輸入末端的數(shù)量都是一個，但是可以改變每個氣體供應(yīng)通道30、40和50的輸入末端的數(shù)量以用于較好地注入氣體。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的氣體組件的示意性截面圖。
在圖3中，供應(yīng)至第二通孔4的氣體可擴散至由驅(qū)動機械軸1、外殼2和第二磁性密封對11所圍繞的空間內(nèi)，并轉(zhuǎn)移至第二氣體供應(yīng)通道40。這個空間被第一和第二分隔構(gòu)件60和61分成兩部分。第一部分在第一和第二分隔構(gòu)件60和61之間具有一個相對于驅(qū)動機械軸1中心的角XOY，且第一部分可充滿供應(yīng)至第二通孔4的氣體。第一和第二分隔構(gòu)件60和61的兩端都可分別接觸驅(qū)動機械軸1和外殼2以防止氣體泄露進其它部分中。
第二氣體供應(yīng)通道40的輸入末端根據(jù)驅(qū)動機械軸1的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。當(dāng)將第二氣體供應(yīng)通道40的輸入末端安置在第一部分中時，供應(yīng)至第二通孔4的氣體可通過第二氣體供應(yīng)通道40注入室7中。另外，當(dāng)將第二氣體供應(yīng)通道40的輸入末端安置在第二部分時，則可切斷供應(yīng)至第二通孔4的氣體注入室7。同樣地，通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機械軸1來控制供應(yīng)至第一和第三通孔3和5的氣體。氣體的供應(yīng)時間和供應(yīng)周期各不相同，而且可通過第一和第二分隔構(gòu)件60和61之間的角以及驅(qū)動機械軸1的角速度來調(diào)整各個供應(yīng)時間和各個供應(yīng)周期。
在另一實施例中可不同地改變氣體供應(yīng)通道的數(shù)量和分隔構(gòu)件的配置。另外，在另一實施例中氣閥組件可進一步包括一個電信號單元和一個閥門的ON/OFF單元以用于調(diào)整氣體的供應(yīng)時間和供應(yīng)周期。
圖4是圖2中部分″B″的放大圖而圖5是圖4中部分″C″的放大圖。
在圖4中，將在外殼2中的第三通孔5的輸出末端和在驅(qū)動機械軸1中的第三氣體供應(yīng)通道50的輸入末端安置在第三磁性密封對12之間。
使用磁性流體的磁性密封是一個流體O環(huán)，其由一個磁場保持特定的形狀?？赏ㄟ^在諸如膠質(zhì)的流體中將磁性粉末穩(wěn)定化并使其分散并且添加用于防止沉淀和凝結(jié)的表面活性劑來形成磁性流體。由于可使用磁場來迅速地可逆轉(zhuǎn)地調(diào)整磁性流體的流動性和黏性，所以磁性流體用于機械軸密封和真空密封。另外，由于磁性流體中的磁性粉末包括具有尺寸為大約0.01μm到大約0.02μm的超精細顆粒，所以在磁性粉末中產(chǎn)生布朗運動。因此，即使從外部將磁場、重力和離心力施加至磁性流體時，磁性流體中磁性粉末的濃度仍保持均勻。結(jié)果，磁性流體具有卓越的密封性能，并防止了由于驅(qū)動構(gòu)件之間的摩 所導(dǎo)致的顆粒的產(chǎn)生。
在圖5中，在外殼2的內(nèi)部表面上形成多個永久磁鐵70和多個球珠80。多個永久磁鐵70和多個球珠80交替安置。在每個球珠80的一個末端上形成一個尖銳部分。當(dāng)將磁性流體90注入每個球珠80的尖銳部分時，磁性流體90由于每一永久磁鐵70的磁場和磁性流體90本身的黏性而在尖銳部分聚結(jié)。因此，磁性流體90填滿尖銳部分和驅(qū)動機械軸1之間的間隙并形成了環(huán)狀的磁性密封12。如圖5所示的，舉例來說，兩個球珠80可包括四個尖銳部分且通過注入磁性流體90而在四個尖銳部分形成四個環(huán)狀磁性密封。
然而，由于供應(yīng)至通孔的氣體直接接觸磁性流體，則磁性流體的溶劑可發(fā)揮并且磁性粉末(諸如氧化亞鐵和氧化錳)可散布進室中。隨著半導(dǎo)體設(shè)備變得精細，半導(dǎo)體設(shè)備的溶劑揮發(fā)和磁性粉末散布的惡化性能變得更加嚴重。另外，由于使用高度真空的室和所供應(yīng)氣體之間的壓力差來加壓磁性粉末，所以磁性流體可變得惡化而使得磁性流體被直接注入室中。直接注入的磁性流體可充當(dāng)污染源而在室內(nèi)產(chǎn)生顆粒。
為了改良這些缺點，提出一種包括防漏構(gòu)件的氣閥組件。圖6室根據(jù)本發(fā)明另一實施例的氣閥組件的示意性截面圖。
在圖6中，將外殼2中的第三通孔5和驅(qū)動機械軸1中的第三氣體供應(yīng)通道50安置在第三磁性密封對12之間。此外，在第三磁性密封對12內(nèi)部形成用作防漏構(gòu)件的迷宮式密封對100。因此，在磁性密封對12中的一個和從第三通孔5的輸出末端到第三氣體供應(yīng)通道50的輸入末端的氣體通路之間形成迷宮式密封對100中的一個。由于有迷宮式密封對100，所以供應(yīng)至第三通孔5的氣體不直接接觸第三磁性密封對12，且供應(yīng)的氣體的壓力不直接影響第三磁性密封對12。
在迷宮式密封對100中，氣體通過一個長而窄的間隙。由于迷宮式密封對100具有環(huán)形形狀，所以間隙組成了連接第三磁性密封對12的環(huán)繞孔和從第三通孔5到第三氣體供應(yīng)通道50的氣體通路。另外，由于這個間隙是環(huán)繞的，所以這個環(huán)繞孔的長度可以比迷宮式密封對100的厚度大。盡管在迷宮式密封對100兩端之間的總壓力差并未改變，但是每一單位長度的壓力梯度減少了。因此，氣體很少通過迷宮式密封對100，從而防止了氣體和磁性密封對12之間的直接接觸，并防止了磁性流體的泄露。
當(dāng)氣體沿著從第三通孔5的輸出末端到第三氣體供應(yīng)通道50的輸入末端的氣體通路流動時，將迷宮式密封對100在磁性密封對12內(nèi)部圍繞氣體通道。迷宮式密封對100中的一個包括分別從驅(qū)動機械軸1和外殼2延伸的第一和第二突起101和102。另外，將第一和第二突起101和102彼此交替地安置而且彼此不接觸。舉例來說，以氣體通路為基準，第一突起101的內(nèi)部表面面對第二突起102的外部表面。當(dāng)?shù)谝缓偷诙黄?01和102彼此接觸時，可通過摩 產(chǎn)生顆粒，并且顆?？沙洚?dāng)室內(nèi)的污染源。因此，可形成第一和第二突起101和102使其具有在直接接觸的限制之內(nèi)的最狹窄的間隙。
即使圖6中并未圖示，也可形成迷宮式密封對100使其和各個磁性密封對相應(yīng)。另外，盡管迷宮式密封對100在圖6中包括兩個突起，在另一實施例中可在迷宮式密封對中形成多個突起。
圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的氣閥組件的示意性截面圖。
在圖7中，將外殼2的第三通孔5和驅(qū)動機械軸1的第三氣體供應(yīng)通道安置在第三磁性密封對12之間。另外，在第三磁性密封對12內(nèi)部形成迷宮式密封對200以用于防止磁性流體泄露。因此，在磁性密封對12中的一個和從第三通孔5的輸出末端到第三氣體供應(yīng)通道50的輸入末端的氣體通路之間形成迷宮式密封對200中的一個。由于迷宮式密封對200，供應(yīng)至第三通孔5的氣體不直接接觸第三磁性密封對12的磁性流體，且所供應(yīng)氣體的壓力不直接影響第三磁性密封對12。
當(dāng)氣體沿著從第三通孔5的輸出末端到第三氣體供應(yīng)通道50的輸入末端的氣體通路流動時，將迷宮式密封對200在磁性密封對12內(nèi)部圍繞氣體通路安置。迷宮式密封對200中的一個包括具有環(huán)形形狀的第一、第二、第三和第四突起201、202、203和204。第一和第三突起201和203從驅(qū)動機械軸1延伸。第二和第四突起202和204從外殼2延伸。將第一、第二、第三和第四突起201、202、203和204像齒輪一樣地彼此交替地安置。另外，第一、第二、第三和第四突起201、202、203和204彼此不接觸。舉例來說，第二突起202插入第一和第三突起201和203之間，而第三突起203插入第二和第四突起202和204之間。如果第一、第二、第三和第四突起201、202、203和204彼此接觸，則可通過摩 產(chǎn)生顆粒，而顆粒可充當(dāng)室內(nèi)的污染源。因此，可形成第一、第二、第三和第四突起201、202、203和204使其具有在直接接觸的限制之內(nèi)的最狹窄的間隙。
盡管在圖7中迷宮式密封對200包括四個突起，但是在另一實施例中迷宮式密封對可包括大于四個的多個突起。另外，盡管在圖7中迷宮式密封對200的上部和下部部分包括相同數(shù)量的突起，在另一實施例中迷宮式密封對200的上部和下部部分可包括不同數(shù)量的突起。此外，盡管圖6和7中的突起在截面圖中都具有矩形形狀，在另一實施例中突起的末端部分可具有圓形形狀或尖銳形狀。
在根據(jù)本發(fā)明的氣閥組件中，防止了氣體和磁性流體的直接接觸，并防止了磁性流體泄露進ALD裝置的室內(nèi)。因此，防止了室內(nèi)的污染和在室內(nèi)產(chǎn)生顆粒。
所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了可對所述氣閥組件作出各種修改和變更而不背離本發(fā)明的精神和范疇。因此，本發(fā)明意在涵蓋本發(fā)明的修改和變更，只要它們屬于所附權(quán)利要求和其類似物的范疇之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于一個沉積裝置的氣閥組件，其包含一個驅(qū)動機械軸，其中包括多個氣體供應(yīng)通道；一個外殼，其圍繞所述驅(qū)動機械軸并且其中包括多個通孔；在所述驅(qū)動機械軸和所述外殼之間的多個磁性密封對，所述多個磁性密封對包括一個磁性流體；和一個在所述驅(qū)動機械軸和所述外殼之間的防漏構(gòu)件，所述防漏構(gòu)件防止磁性流體泄露。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述多個氣體供應(yīng)通道相應(yīng)于所述多個通孔和所述多個磁性密封對。
3.如權(quán)利要求2所述的組件，其中所述防漏構(gòu)件包括多個迷宮式密封對。
4.如權(quán)利要求3所述的組件，其中每個迷宮式密封對包括至少一個從所述驅(qū)動機械軸延伸的第一突起和至少一個從所述外殼延伸的第二突起。
5.如權(quán)利要求4所述的組件，其中所述驅(qū)動機械軸具有一個柱形形狀，所述外殼具有一個圓柱形形狀，而所述至少一個第一突起和所述至少一個第二突起具有一個環(huán)形形狀。
6.如權(quán)利要求4所述的組件，其中所述至少一個第一突起和所述至少一個第二突起交替安置。
7.如權(quán)利要求4所述的組件，其中所述至少一個第一突起和所述至少一個第二突起彼此隔開。
8.如權(quán)利要求3所述的組件，其中將每個迷宮式密封對安置在相應(yīng)磁性密封對和一個從相應(yīng)通孔到相應(yīng)氣體供應(yīng)通道的氣體通路之間。
9.如權(quán)利要求2所述的組件，其中將每個氣體供應(yīng)通道的一個末端安置在相應(yīng)磁性密封對之間。
10.如權(quán)利要求2所述的組件，其中將每個通孔的一個末端安置在相應(yīng)磁性密封對之間。
11.如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述防漏構(gòu)件其中具有一個環(huán)繞孔使得所述環(huán)繞孔的長度比所述防漏構(gòu)件的厚度大。
12.一種原子層沉積裝置，其包含一個室；一個在所述室上的氣閥組件，其包括一個驅(qū)動機械軸，其中包括多個氣體供應(yīng)通道；一個外殼，其圍繞所述驅(qū)動機械軸并且其中包括多個通孔；在所述驅(qū)動機械軸和所述外殼之間的多個磁性密封對，所述多個磁性密封對包括一個磁性流體；和一個在所述驅(qū)動機械軸和所述外殼之間的防漏構(gòu)件，所述防漏構(gòu)件防止所述磁性流體泄露進所述室中；和一個氣體供應(yīng)單元，其將多種源氣體供應(yīng)至所述氣閥組件并連接至所述氣閥組件。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中將所述多種源氣體供應(yīng)至所述多個通孔。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述防漏構(gòu)件包括多個迷宮式密封對。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于沉積裝置的氣閥組件，其包括一個其中包括多個氣體供應(yīng)通道的驅(qū)動機械軸；一個圍繞驅(qū)動機械軸并且其中包括多個通孔的外殼；在驅(qū)動機械軸和外殼之間的多個磁性密封對，所述磁性密封對包括磁性流體；和一個在機械軸和外殼之間的防漏構(gòu)件，所述防漏構(gòu)件防止磁性流體泄漏。
文檔編號H01L21/02GK1573184SQ20041004787
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月17日
發(fā)明者李相坤 申請人:周星工程股份有限公司