专利名称：气阀组件和使用相同气阀组件的装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于用于原子层沉积装置之气阀组件，且更确切而言，是关于具有磁性密封的气阀组件。
背景技术：
通常，通过一个用于制造基板的制造过程来形成半导体设备或液晶显示(LCD)设备，这个制造过程包括薄膜的沉积步骤、蚀刻步骤和清洁步骤。作为基板，晶圆可用于半导体设备而玻璃基板则可用于LCD设备。
形成薄膜的方法可分成使用物理冲击的物理汽相沉积(PVD)方法和使用化学反应的化学汽相沉积(CVD)方法。由于使用CVD方法制造的薄膜具有均匀性的优势并且覆盖使用PVD方法制造薄膜的步骤，所以CVD方法已经广泛应用于制造薄膜。PVD方法包括喷涂方法而CVD方法包括大气压力化学汽相沉积(APCVD)方法、低压化学汽相沉积(LPCVD)方法和等离子增强化学汽相沉积(PECVD)方法。在各种CVD方法中，通常使用PECVD方法，这是由于其低处理温度和高沉积速度。
最近，已经建议使用一种原子层沉积(ALD)方法。由于使用ALD方法形成的薄膜在均匀性和步骤覆盖上具有卓越的性能，所以ALD方法用于形成要求精细模式的薄膜，诸如栅极绝缘层、用于电容器的电介质层和扩散势垒层。在ALD方法中，由于源气体正好在基板的表面上反应，所以薄膜在源气体的单个供应周期沉积以具有恒定的厚度。因此，可通过重复数个源气体的供应周期来精细地控制合成薄膜的厚度。
举例来说，可以通过使用两种源材料A和B的ALD方法来形成化学化合物A+B的薄膜。在一个室内装载一个基板之后，关闭这个室并将其抽空。接着，将源材料A注入这个室中并使其吸附在基板上从而形成第一层。接着，将诸如氩气(Ar)和氮气(N2)的吹扫气体注入这个室中。吹扫气体移除残余的源材料A。在吹扫步骤之后，将源材料B注入这个室中。源材料B和第一层的源材料A产生化学反应，从而形成化合物A+B的第二层。接着将吹扫气体注入这个室中并移除残余的源材料B。上述注入源材料A、吹扫、注入源材料B和吹扫的步骤组成化合物A+B的单一原子层的单个沉积循环。通过重复单个沉积循环来获得具有所需厚度的化合物A+B的薄膜。
然而，由于ALD装置包括多个注入管和调整多个注入管的多个阀门，所以需要很大的安装面积。另外，由于将单个沉积循环重复几次甚至几百次以形成具有所需厚度的薄膜，则每一基板上多个阀门进行多于几百次的ON/OFF操作。因此，在执行用于几百个基板的薄膜的形成过程之后，可能会缩短多个阀门的使用寿命。
发明内容
因此，本发明针对用于原子层沉积装置的气阀组件，其充分消除了由于相关技术的限制和缺点所引起的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种具有磁性密封的气阀组件。
本发明的另一目的是提供一种防止磁性流体泄露的气阀组件。
本发明的另一目的是提供一种使用气体组件的原子层沉积装置，其中防止了由于磁性流体的泄露所导致的室内的污染。
以下描述中将阐述本发明的额外特征和优势，而且可从描述中了解或通过实施本发明来学习到其部分的特征和优势。将通过在所写的描述和其权利要求以及附图中所特别指出的结构来实现并获得本发明的目的和其它优势。
为了达到这些和其它优势并根据本发明的目的，如所体现和广泛描述的，用于沉积装置的气阀组件包括一个其中包括多个气体供应通道的驱动机械轴；一个其中包括多个通孔的围绕这个驱动机械轴的外壳；在驱动机械轴和外壳之间的多个磁性密封对，这些多个磁性密封对包括磁性流体；和一个在驱动机械轴和外壳之间的防漏构件，这个防漏构件防止磁性流体泄露。
在另一方面，一个原子层沉积装置包括一个室；一个在这个室上的气阀组件，这个气阀组件包含一个其中包括多个气体供应通道的驱动机械轴；一个其中包括多个通孔的围绕这个驱动机械轴的外壳；在驱动机械轴和外壳之间的多个磁性密封对，这些多个磁性密封对包括磁性流体；和一个在驱动机械轴和外壳之间的防漏构件，这个防漏构件防止磁性流体泄露进室中；和将多种源气体供应到气阀组件并连接在气阀组件上的气体供应单元。
应了解前述的概括描述和以下的详细描述都是示范性的和说明性的，并且其意在提供如权利要求所述的本发明的进一步说明。
图1是用于根据本发明一个实施例的原子层沉积装置的气体组件的示意性透视图；
图2是根据本发明一个实施例的原子层沉积装置的示意性截面图；图3是根据本发明一个实施例的气体组件的示意性截面图；图4是图2中部分″B″的放大图；图5是图4中部分″C″的放大图；图6是根据本发明另一实施例的气阀组件的示意性截面图；图7是根据本发明另一实施例的气阀组件的示意性截面图。
具体实施例方式
现在详细参考较佳实施例，且其实例在附图中有所说明。
图1是用于根据本发明一个实施例的原子层沉积装置的气体组件的示意性透视图，而图2是根据本发明一个实施例的具有气体组件的原子层沉积装置的示意性截面图。
在图1和2中，一个气体组件包括一个驱动机械轴1、一个围绕驱动机械轴1的外壳2和一个法兰6。驱动机械轴1使用从驱动单元(未图示)供应的电能来旋转，且可在驱动机械轴1上形成第一、第二和第三气体供应通道30、40和50。另外，可在外壳2的侧壁上形成第一、第二和第三通孔3、4和5。可以使用诸如螺钉的组合构件来将法兰6组合到原子层沉积(ALD)装置的室7上。可将第一、第二和第三环状磁性密封对10、11和12插入驱动机械轴1和外壳2之间。在驱动机械轴1和外壳2之间的第一、第二和第三磁性密封对10、20和30充当用于室7的高度真空的密封，并充当用于旋转驱动机械轴1的轴承。将第一通孔3的输出末端和第一气体供应通道30的输入末端安置在第一磁性密封对10之间。同样地，将第二通孔4的输出末端和第二气体供应通道40的输入末端安置在第二磁性密封对11之间，并且将第三通孔5的输出末端和第三气体供应通道50的输入末端安置在第三磁性密封对12之间。可将源气体3、反应气体和吹扫气体分别供应至第一、第二和第三通孔3、4和5。根据一个过程，在另一实施例中可以改变通孔的数量。可在法兰6和室7之间插入一个O环8来用于密封。
供应至通孔3、4和5的气体可扩散进由驱动机械轴1、外壳2和磁性密封对10、11和12所围绕的空间内，并转移至气体供应通道30、40和50。接着通过在气体供应通道30、40和50另一末端上的输出末端31、41和51将气体注入室7。
为便利起见，在图2中将第一、第二和第三气体供应通道30、40和50的输入末端展示为成一条单一垂直线。在ALD装置中，第一、第二和第三气体供应通道30、40和50的输入末端可分散地安置而不是使其成为一条单一垂直线以用于控制周期和所供应源气体、反应气体和吹扫气体的量。在具有分散地安置第一、第二和第三气体供应通道30、40和50的输入末端的ALD装置中，可独立地控制气体供应。举例来说，在注入源气体的时候可以切断反应气体和吹扫气体的注入，或在注入反应气体的时候切断源气体和吹扫气体的注入。另外，尽管在图2中每个气体供应通道30、40和50的输入末端的数量都是一个，但是可以改变每个气体供应通道30、40和50的输入末端的数量以用于较好地注入气体。
图3是根据本发明一个实施例的气体组件的示意性截面图。
在图3中，供应至第二通孔4的气体可扩散至由驱动机械轴1、外壳2和第二磁性密封对11所围绕的空间内，并转移至第二气体供应通道40。这个空间被第一和第二分隔构件60和61分成两部分。第一部分在第一和第二分隔构件60和61之间具有一个相对于驱动机械轴1中心的角XOY，且第一部分可充满供应至第二通孔4的气体。第一和第二分隔构件60和61的两端都可分别接触驱动机械轴1和外壳2以防止气体泄露进其它部分中。
第二气体供应通道40的输入末端根据驱动机械轴1的旋转而旋转。当将第二气体供应通道40的输入末端安置在第一部分中时，供应至第二通孔4的气体可通过第二气体供应通道40注入室7中。另外，当将第二气体供应通道40的输入末端安置在第二部分时，则可切断供应至第二通孔4的气体注入室7。同样地，通过旋转驱动机械轴1来控制供应至第一和第三通孔3和5的气体。气体的供应时间和供应周期各不相同，而且可通过第一和第二分隔构件60和61之间的角以及驱动机械轴1的角速度来调整各个供应时间和各个供应周期。
在另一实施例中可不同地改变气体供应通道的数量和分隔构件的配置。另外，在另一实施例中气阀组件可进一步包括一个电信号单元和一个阀门的ON/OFF单元以用于调整气体的供应时间和供应周期。
图4是图2中部分″B″的放大图而图5是图4中部分″C″的放大图。
在图4中，将在外壳2中的第三通孔5的输出末端和在驱动机械轴1中的第三气体供应通道50的输入末端安置在第三磁性密封对12之间。
使用磁性流体的磁性密封是一个流体O环，其由一个磁场保持特定的形状。可通过在诸如胶质的流体中将磁性粉末稳定化并使其分散并且添加用于防止沉淀和凝结的表面活性剂来形成磁性流体。由于可使用磁场来迅速地可逆转地调整磁性流体的流动性和黏性，所以磁性流体用于机械轴密封和真空密封。另外，由于磁性流体中的磁性粉末包括具有尺寸为大约0.01μm到大约0.02μm的超精细颗粒，所以在磁性粉末中产生布朗运动。因此，即使从外部将磁场、重力和离心力施加至磁性流体时，磁性流体中磁性粉末的浓度仍保持均匀。结果，磁性流体具有卓越的密封性能，并防止了由于驱动构件之间的摩 所导致的颗粒的产生。
在图5中，在外壳2的内部表面上形成多个永久磁铁70和多个球珠80。多个永久磁铁70和多个球珠80交替安置。在每个球珠80的一个末端上形成一个尖锐部分。当将磁性流体90注入每个球珠80的尖锐部分时，磁性流体90由于每一永久磁铁70的磁场和磁性流体90本身的黏性而在尖锐部分聚结。因此，磁性流体90填满尖锐部分和驱动机械轴1之间的间隙并形成了环状的磁性密封12。如图5所示的，举例来说，两个球珠80可包括四个尖锐部分且通过注入磁性流体90而在四个尖锐部分形成四个环状磁性密封。
然而，由于供应至通孔的气体直接接触磁性流体，则磁性流体的溶剂可发挥并且磁性粉末(诸如氧化亚铁和氧化锰)可散布进室中。随着半导体设备变得精细，半导体设备的溶剂挥发和磁性粉末散布的恶化性能变得更加严重。另外，由于使用高度真空的室和所供应气体之间的压力差来加压磁性粉末，所以磁性流体可变得恶化而使得磁性流体被直接注入室中。直接注入的磁性流体可充当污染源而在室内产生颗粒。
为了改良这些缺点，提出一种包括防漏构件的气阀组件。图6室根据本发明另一实施例的气阀组件的示意性截面图。
在图6中，将外壳2中的第三通孔5和驱动机械轴1中的第三气体供应通道50安置在第三磁性密封对12之间。此外，在第三磁性密封对12内部形成用作防漏构件的迷宫式密封对100。因此，在磁性密封对12中的一个和从第三通孔5的输出末端到第三气体供应通道50的输入末端的气体通路之间形成迷宫式密封对100中的一个。由于有迷宫式密封对100，所以供应至第三通孔5的气体不直接接触第三磁性密封对12，且供应的气体的压力不直接影响第三磁性密封对12。
在迷宫式密封对100中，气体通过一个长而窄的间隙。由于迷宫式密封对100具有环形形状，所以间隙组成了连接第三磁性密封对12的环绕孔和从第三通孔5到第三气体供应通道50的气体通路。另外，由于这个间隙是环绕的，所以这个环绕孔的长度可以比迷宫式密封对100的厚度大。尽管在迷宫式密封对100两端之间的总压力差并未改变，但是每一单位长度的压力梯度减少了。因此，气体很少通过迷宫式密封对100，从而防止了气体和磁性密封对12之间的直接接触，并防止了磁性流体的泄露。
当气体沿着从第三通孔5的输出末端到第三气体供应通道50的输入末端的气体通路流动时，将迷宫式密封对100在磁性密封对12内部围绕气体通道。迷宫式密封对100中的一个包括分别从驱动机械轴1和外壳2延伸的第一和第二突起101和102。另外，将第一和第二突起101和102彼此交替地安置而且彼此不接触。举例来说，以气体通路为基准，第一突起101的内部表面面对第二突起102的外部表面。当第一和第二突起101和102彼此接触时，可通过摩 产生颗粒，并且颗粒可充当室内的污染源。因此，可形成第一和第二突起101和102使其具有在直接接触的限制之内的最狭窄的间隙。
即使图6中并未图示，也可形成迷宫式密封对100使其和各个磁性密封对相应。另外，尽管迷宫式密封对100在图6中包括两个突起，在另一实施例中可在迷宫式密封对中形成多个突起。
图7是根据本发明另一实施例的气阀组件的示意性截面图。
在图7中，将外壳2的第三通孔5和驱动机械轴1的第三气体供应通道安置在第三磁性密封对12之间。另外，在第三磁性密封对12内部形成迷宫式密封对200以用于防止磁性流体泄露。因此，在磁性密封对12中的一个和从第三通孔5的输出末端到第三气体供应通道50的输入末端的气体通路之间形成迷宫式密封对200中的一个。由于迷宫式密封对200，供应至第三通孔5的气体不直接接触第三磁性密封对12的磁性流体，且所供应气体的压力不直接影响第三磁性密封对12。
当气体沿着从第三通孔5的输出末端到第三气体供应通道50的输入末端的气体通路流动时，将迷宫式密封对200在磁性密封对12内部围绕气体通路安置。迷宫式密封对200中的一个包括具有环形形状的第一、第二、第三和第四突起201、202、203和204。第一和第三突起201和203从驱动机械轴1延伸。第二和第四突起202和204从外壳2延伸。将第一、第二、第三和第四突起201、202、203和204像齿轮一样地彼此交替地安置。另外，第一、第二、第三和第四突起201、202、203和204彼此不接触。举例来说，第二突起202插入第一和第三突起201和203之间，而第三突起203插入第二和第四突起202和204之间。如果第一、第二、第三和第四突起201、202、203和204彼此接触，则可通过摩 产生颗粒，而颗粒可充当室内的污染源。因此，可形成第一、第二、第三和第四突起201、202、203和204使其具有在直接接触的限制之内的最狭窄的间隙。
尽管在图7中迷宫式密封对200包括四个突起，但是在另一实施例中迷宫式密封对可包括大于四个的多个突起。另外，尽管在图7中迷宫式密封对200的上部和下部部分包括相同数量的突起，在另一实施例中迷宫式密封对200的上部和下部部分可包括不同数量的突起。此外，尽管图6和7中的突起在截面图中都具有矩形形状，在另一实施例中突起的末端部分可具有圆形形状或尖锐形状。
在根据本发明的气阀组件中，防止了气体和磁性流体的直接接触，并防止了磁性流体泄露进ALD装置的室内。因此，防止了室内的污染和在室内产生颗粒。
所属技术领域的技术人员将明了可对所述气阀组件作出各种修改和变更而不背离本发明的精神和范畴。因此，本发明意在涵盖本发明的修改和变更，只要它们属于所附权利要求和其类似物的范畴之内。
权利要求
1.一种用于一个沉积装置的气阀组件，其包含一个驱动机械轴，其中包括多个气体供应通道；一个外壳，其围绕所述驱动机械轴并且其中包括多个通孔；在所述驱动机械轴和所述外壳之间的多个磁性密封对，所述多个磁性密封对包括一个磁性流体；和一个在所述驱动机械轴和所述外壳之间的防漏构件，所述防漏构件防止磁性流体泄露。
2.如权利要求1所述的组件，其中所述多个气体供应通道相应于所述多个通孔和所述多个磁性密封对。
3.如权利要求2所述的组件，其中所述防漏构件包括多个迷宫式密封对。
4.如权利要求3所述的组件，其中每个迷宫式密封对包括至少一个从所述驱动机械轴延伸的第一突起和至少一个从所述外壳延伸的第二突起。
5.如权利要求4所述的组件，其中所述驱动机械轴具有一个柱形形状，所述外壳具有一个圆柱形形状，而所述至少一个第一突起和所述至少一个第二突起具有一个环形形状。
6.如权利要求4所述的组件，其中所述至少一个第一突起和所述至少一个第二突起交替安置。
7.如权利要求4所述的组件，其中所述至少一个第一突起和所述至少一个第二突起彼此隔开。
8.如权利要求3所述的组件，其中将每个迷宫式密封对安置在相应磁性密封对和一个从相应通孔到相应气体供应通道的气体通路之间。
9.如权利要求2所述的组件，其中将每个气体供应通道的一个末端安置在相应磁性密封对之间。
10.如权利要求2所述的组件，其中将每个通孔的一个末端安置在相应磁性密封对之间。
11.如权利要求1所述的组件，其中所述防漏构件其中具有一个环绕孔使得所述环绕孔的长度比所述防漏构件的厚度大。
12.一种原子层沉积装置，其包含一个室；一个在所述室上的气阀组件，其包括一个驱动机械轴，其中包括多个气体供应通道；一个外壳，其围绕所述驱动机械轴并且其中包括多个通孔；在所述驱动机械轴和所述外壳之间的多个磁性密封对，所述多个磁性密封对包括一个磁性流体；和一个在所述驱动机械轴和所述外壳之间的防漏构件，所述防漏构件防止所述磁性流体泄露进所述室中；和一个气体供应单元，其将多种源气体供应至所述气阀组件并连接至所述气阀组件。
13.如权利要求12所述的装置，其中将所述多种源气体供应至所述多个通孔。
14.如权利要求12所述的装置，其中所述防漏构件包括多个迷宫式密封对。
全文摘要
本发明提供一种用于沉积装置的气阀组件，其包括一个其中包括多个气体供应通道的驱动机械轴；一个围绕驱动机械轴并且其中包括多个通孔的外壳；在驱动机械轴和外壳之间的多个磁性密封对，所述磁性密封对包括磁性流体；和一个在机械轴和外壳之间的防漏构件，所述防漏构件防止磁性流体泄漏。
文档编号H01L21/02GK1573184SQ20041004787
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月17日 优先权日2003年6月17日
发明者李相坤 申请人:周星工程股份有限公司