CN101031180A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体处理装置，其中，在传输腔内不会产生寄生等离子体。该等离子体处理装置包括负荷固定腔、传输腔、处理腔、以及闸阀，闸阀安装在各腔之间，用于传输衬底及开启和关闭各腔的开口。各闸阀均包括：阀座，其设在各腔之间，使得该阀座通过夹置于该阀座和各腔之间的密封件与腔的侧面接触，并且在该阀座内形成指定的密闭空间；阀，其包括与位于该处理腔侧的该阀座的内表面接触的密封板、和与位于该传输腔侧的该阀座的内表面接触的背板；阀驱动单元，其连接到该阀，用于使该阀沿竖直方向移动；以及接地件，其形成于该阀的表面上，用于在该阀与该阀座的内表面接触时，电连接该阀和该阀座。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及一种等离子体处理装置，并特别涉及一种如下的等离子体处理装置，其中传输腔内不会产生寄生等离子体。
背景技术
通常，等离子体处理装置用于采用等离子体对供设置平板显示器的衬底进行诸如蚀刻的处理。平板显示器包括液晶显示器、等离子体显示板、或者有机发光二极管。在这些等离子体处理装置中，真空处理装置通常包括三个腔，即，负荷固定腔(load lock chamber)、传输腔、和处理腔。
该负荷固定腔用于在大气状态和真空状态交替地接收来自外部的未处理的衬底，或者将处理后的衬底送至外部。该传输腔设有传输机器人，其用于在其他腔之间传输衬底，并且用于将待处理的衬底从负荷固定腔传输到处理腔，或者将处理后的衬底从处理腔传输到负荷固定腔。该处理腔用于在真空中，采用等离子体在衬底上沉积膜，或者蚀刻衬底。
处理腔设有安装于其内上部和下部的电极。通常，处理腔的一个电极连接到RF电源，并且处理腔的另一个电极接地。在处理气体喷射到处理腔中的条件下，当RF电源的电能供给到处理腔的内部时，处理腔内由于放电而产生等离子体，并且采用该等离子体对衬底进行处理。
如图1所示，传统的等离子体处理装置包括负荷固定腔10、传输腔20、和处理腔30。闸阀40、50在其与相应的腔10、20、30相邻的条件下，设于负荷固定腔10和传输腔20之间、以及传输腔20和处理腔30之间。
闸阀40夹置于负荷固定腔10和传输腔20之间，并且用于开启和关闭该负荷固定腔10和传输腔20之间的连通通道。闸阀50夹置于传输腔20和处理腔30之间，并且用于开启和关闭该传输腔20和处理腔30之间的连通通道。闸阀40、50包括阀座42、52，阀44、54，和阀驱动单元46、56。
负荷固定腔10和传输腔20之间的阀座42的气密性通过气密性保持件O来保持，并且传输腔20和处理腔30之间的阀座52的气密性通过气密性保持件O来保持。
阀座42内设有用于通过阀驱动单元46来开启和关闭负荷固定腔10和传输腔20的开口的板，并且阀座52内设有用于通过阀驱动单元56来开启和关闭传输腔20和处理腔30的开口的板。
传输腔20设有安装于其内的传输机器人22，其用于将衬底(未示出)传输到负荷固定腔10或处理腔30。该传输机器人22包括传输臂和驱动单元(未示出)。该传输臂包括末端执行器组件24以及连接到该末端执行器组件24的末端执行器26，其用于传输衬底。
通常，各腔由铝制成。然而，由于强度与重量的比以及相应于衬底尺寸而增加的体积，可采用不锈钢(SUS)制造传输腔20。
由不同于铝的电阻率的SUS制成的传输腔20不易接地。如图2所示，当传输腔20未完全接地时，处理腔30内的RF电源R的电能不是排出到外部，而是在传输腔20内感应。当RF电源R的电能在传输腔20内感应时，传输腔20的壁未达到完全接地电势状态，并且传输腔20的壁和具有接地电势的末端执行器组件24的角部耦合，由此产生了寄生等离子体PA，其中，该末端执行器组件靠近传输腔20的壁设置。
当在传输腔20内产生寄生等离子体PA时，可能会出现一些问题。也就是说，由于RF电源的电能损失，处理特性会改变，由于传输腔20内的离子破坏，微粒会增加，由于传输腔20内部或传输机器人22的充电，衬底会产生静电，并且由于RF的伪噪声，传输机器人22会发生故障。
发明内容
因此，鉴于上述问题而提出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种等离子体处理装置，其中，传输腔内不会产生寄生等离子体。
为了实现上述及其他目的，本发明提供了一种等离子体处理装置，其包括负荷固定腔、传输腔、处理腔、以及闸阀，该闸阀安装在各腔之间，以用于传输衬底，并且用于开启和关闭各腔的开口，各闸阀均包括：阀座，其设在腔之间，从而使得该阀座通过夹置于该阀座和各腔之间的密封件而与腔的侧面接触，并且在该阀座内形成指定的密闭空间；阀，其包括与位于该处理腔侧的该阀座的内表面接触的密封板、和与位于该传输腔侧的该阀座的内表面接触的背板；阀驱动单元，其连接到该阀，以用于在竖直方向移动该阀；以及接地件，其形成在该阀的表面上，以用于在该阀与该阀座的内表面接触时，电连接该阀和该阀座。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述及其他目的、特征和其他优点将更易于理解，其中：
图1是传统的等离子体处理装置的剖视图；
图2是在RF电源的电能被感应的状态下，传统的等离子体处理装置的剖视图；
图3是根据本发明一个实施例的等离子体处理装置的剖视图；
图4是示出了根据本发明一个实施例的接地件的设置结构的分解立体图；
图5是示出了根据本发明另一个实施例的接地件的设置结构的立体图；
图6是示出了根据本发明一个实施例的接地加强件的设置结构的立体图；
图7a至图7c是示出了根据本发明一个实施例的接地件的各种改型的立体图；
图8是示出了根据本发明另一实施例的接地件的设置结构的立体图；以及
图9是示出了RF电源的电能在根据本发明一个实施例的等离子体处理装置内流动的回路的示意图。
具体实施方式
下面，参考附图详细描述根据本发明的优选实施例。
如图3所示，根据本发明一个实施例的等离子体处理装置100包括负荷固定腔(未示出)、传输腔120、处理腔130、以及闸阀140，该闸阀设在相邻的腔之间，以用于开启和关闭各腔。所有腔的结构和功能与传统的等离子体处理装置相应腔的结构和功能基本上相同，因此省略对其的详细描述。
如图3所示，每一个闸阀140均包括阀座142、阀144、阀驱动单元146、和接地件148。
阀座142设在相邻腔之间形成的空间内，并且形成具有指定尺寸的气密空间。阀144位于该气密空间内。密封件O夹置于阀座142和腔侧面之间，由此可保持腔之间的闸阀140的气密性。
阀144安装在阀座142内，并且开启和关闭处理腔130的开口132。阀144包括密封板144a和背板144b。密封板144a接触位于处理腔130侧的阀座142的内表面，并且由此来开启和关闭处理腔130的开口132。背板144b接触位于传输腔120侧的阀座142的内表面，并且由此来支撑阀144，以便协助密封板144a稳固地关闭处理腔130的开口132。
如图3所示，阀驱动单元146连接到阀144的下部，并且阀驱动单元146的下端穿过阀座142的下壁，并且连接到设在腔外的单独的驱动源(未示出)。阀驱动单元146用于驱动阀144上下移动。更具体地，阀驱动单元146用于驱动阀144上下移动，以开启和关闭处理腔130的开口132和阀座142的开口。为了稳固地关闭这些开口，阀144朝向处理腔130水平移动，并且向处理腔130施加具有指定强度的压力。因此，阀驱动单元146通过恒定力水平地以及竖直地移动阀144。
接地件148形成在阀144的表面，并且当阀144与阀座142的内表面接触时，该接地件148电连接阀144和阀座142。也就是说，接地件148电连接阀144和阀座142，因此防止了RF电源R的电能传输到传输腔120。如图7a至7c所示，由于采用了接地件148，在处理腔130、阀座142、和阀144之间形成闭合回路，因此RF电源R的电能不会传输到传输腔120，而是通过接地部排出到外部。
在本实施例中，接地件148可设在背板144b的边缘或密封板144a的边缘。优选地，接地件148设在背板144b的边缘，以便有效地防止RF电源的电能传输到传输腔120。
此外，在本实施例中，接地件148可以是由导电材料制成的O型环。优选地，如图4所示，接地件148所插入的固定槽144c形成在背板144b或密封板144a的边缘。或者，接地件148可以是由金属制成的螺旋环。然而，螺旋环的弹性差，因此在由于阀144的移动而产生变形之后，不易于恢复到其起始状态。因此，更优选地，如图5所示，接地件148包括由导电材料或普通材料制成的O型环148a，以及由金属制成且缠绕在该O型环148a外表面上的线148b。
优选地，如图3所示，通过从阀座142的内表面去除阳极氧化膜(anodizing film)，在接触接地件148的阀座142内表面的部分上形成接触面。阀座142通常由铝制成，并且阀座142的表面被阳极氧化。因此，在阀座142的表面形成阳极氧化膜。这样，阀座142表面的导电性差。因此，通过从接触接地件148的阀座142的部分去除阳极氧化膜而形成接触面，从而露出铝。此外，优选地，形状与接地件148形状相对应的槽形成在接触面上，以便增加与接地件148的接触面积，并且稳定地接触接地件148。
其上没有形成阳极氧化膜的裸铝的强度差，因此当接触接地件148时会产生微粒。因此，优选地，由强度高于铝的金属制成的托架149设在接触面或槽上。也就是说，如图3所示，将阀座142接触接地件148的部分的内表面去除至指定深度，并且由高强度的金属制成的托架149连接到阀座142接触接地件148的部分上，由此防止微粒的产生。托架149由强度高于铝的金属制成，并且具有良好的导电性。优选地，从不锈钢、Ti、和W组成的组群中选择一种材料制成托架149。
在本实施例中，优选地，如图3所示，用于电连接阀座142和处理腔130的电连接件145设在阀座142和处理腔130之间。由于用于制造LCD的等离子体处理装置通常采用高压RF电源，因此，尽管在不设置该电连接件的情况下，RF电源的电能也可以向阀座流动。然而，当设置有电连接件145时，RF电源R的电能可通过完全闭合回路流向阀座142，并且排出到外部。优选地，由金属制成的螺旋环用作金属连接件145，其中，该螺旋环稳定地连接处理腔130和阀座142。
优选地，如图3所示，通过从处理腔130或阀座142的表面上去除阳极氧化膜，在接触电连接件145的处理腔130或阀座142的壁的部分上形成接触面，由此完全电连接该处理腔130和阀座142。此外，可在接触面上形成托架。
在本实施例中，如图6所示，在阀144上设置用于电连接阀144的下表面和阀座142的下表面的接地加强件147，以便完全将阀144连接到地面，由此有效地使RF电源的电能排出到外部。优选地，接地加强件147是具有弹性的铝带，即使在阀144的竖直移动的情况下，该接地加强件147也可稳定地连接阀144和阀座142。也就是说，随着阀144的竖直移动，铝带被压缩和拉伸，由此持续地连接阀144和阀座142。
在本发明的另一实施例中，为了防止微粒穿过阀座142的开口落到衬底上，仅在阀144的部分边缘形成接地件148。也就是说，如图7a所示，接地件148可设在阀144的上部和下部，并且不设在阀的侧部。如图7b所示，接地件148可以不连续设置，而是部分切开。如图7c所示，接地件148可仅设在阀144的下部和侧部。更优选地，如图7c所示，接地件148可仅设在阀144的下部和侧部，这是因为，这样产生落到衬底上的微粒的可能性小。
在本实施例中，接地件148仅设在相应于阀144边缘的整个面积的10％～99％的阀144的部分边缘。当接地件148设在相应于阀144边缘的整个面积的10％或更少的阀144的部分边缘时，对地电容低。另一方面，当接地件148设在相应于阀144边缘的整个面积的99％或更多的阀144的部分边缘时，会产生微粒。
如图3所示，根据本实施例的阀144包括：与位于处理腔130侧的阀座142的内表面接触的密封板144a，以及与位于传输腔120侧的阀座142的内表面接触的背板144b。优选地，接地件148设在背板144b的边缘，以便有效地使RF电源的电能从阀座142排出到外部。
另一方面，阀144可仅包括与位于处理腔130侧的阀座142的内表面接触的密封板144a，以用于开启和关闭处理腔130的开口132。在这种情况下，优选地，接地件148设在密封板144a的边缘，以形成闭合回路。
在本实施例中，接地件148可以是由导电材料制成的O型环。优选地，其内插入接地件148的固定槽144c形成在阀144的边缘。或者，接地件148可以是由金属制成的螺旋环。然而，螺旋环的弹性差，因此在由于阀144的移动而产生变形之后，不易于恢复到其起始状态。因此，更优选地，如图5所示，接地件148包括由导电材料或普通材料制成的O型环148a，以及由金属制成且缠绕在O型环148a外表面上的线148b。
因此，如图8所示，在本实施例中，接地件148具有如下结构：由普通材料制成的O型环148a设在阀144的边缘，并且由金属制成的螺旋环148b仅缠绕在位于阀144的下部和侧部的O型环148a的外表面上。阳极氧化膜保留在相应于接地件148上部的阀座142的部分上。另一方面，阳极氧化膜从相应于接地件148侧部和下部的阀座142的部分去除，由此形成槽。然后，在阀144的上部金属彼此不接触，由此不产生微粒。此外，虽然在阀144的侧部和下部金属彼此接触，但是产生的微粒向下移动，因此不会落到衬底上，从而不会污染衬底。
另一方面，接地件148可具有如下结构：由导电材料制成的O型环设在阀的边缘，并且由金属制成的螺旋环仅缠绕在位于阀的下部和侧部的O型环的外表面上。阳极氧化膜从相应于接地件148的阀座142的部分去除，因此形成槽。然后，由金属制成的螺旋环不设在阀144的上部，由此不会产生微粒。然而，接地件148采用由导电材料制成的O型环，由此提高了传导性。
如上所述，如图9所示，当接地件148设在阀144上时，在处理腔130和阀座142之间形成完全的闭合回路，并且泄露到阀座142的RF电源R的电能通过接地端子完全排出到阀座142的外部。因此，RF电源R的电能不会在传输腔120内感应，并且不会在传输腔120内产生寄生等离子体。
从上述描述中可以明显看出，本发明提供了一种等离子体处理装置，其中，RF电源的电能不会传输到传输腔，从而不会在传输腔产生寄生等离子体，特别是不会在传输机器人和传输腔之间产生寄生等离子体。
虽然为了说明目的，披露了本发明的优选实施例，但是，在不脱离本发明所附的权利要求书所揭示的范围和精神的前提下，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型、添加、和替换。

Claims (27)

1.一种等离子体处理装置，包括负荷固定腔、传输腔、处理腔、以及闸阀，所述闸阀安装在各腔之间，以用于传输衬底以及开启和关闭所述各腔的开口，各所述闸阀均包括：
阀座，其设在所述各腔之间，使得该阀座通过夹置于该阀座和所述各腔之间的密封件与所述腔的侧面接触，并且在该阀座内形成指定的密闭空间；
阀，其包括：密封板，该密封板与位于该处理腔侧的该阀座的内表面接触；和背板，该背板与位于该传输腔侧的该阀座的内表面接触；
阀驱动单元，其连接到该阀，用于使该阀沿竖直方向移动；以及
接地件，其具有闭合曲线形，并且设在该密封板或该背板的边缘，用于使该闸阀接地。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，该接地件是由导电材料制成的O型环。
3.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，该接地件是由金属制成的螺旋环。
4.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，该接地件具有如下结构：由金属制成的螺旋环缠绕在由导电材料制成的O型环的外表面上。
5.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，在接触该接地件的阀座的内表面上形成有接触面，该接触面通过去除阳极氧化膜而获得。
6.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，在接触该接地件的阀座的内表面上形成有形状相应于该接地件的槽。
7.如权利要求5所述的等离子体处理装置，其中，在该接触面上设有由强度高于铝的金属制成的托架。
8.如权利要求7所述的等离子体处理装置，其中，该托架由选自不锈钢、Ti、和W组成的组群中的一种材料制成。
9.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，在该阀座和所述腔之间设有用于电连接该阀座和所述腔的电连接件。
10.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其中，该电连接件是由金属制成的螺旋环。
11.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其中，在接触该电连接件的腔或阀座的表面上形成有接触面，该接触面通过去除阳极氧化膜而获得。
12.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，在该阀上设有用于电连接该阀的下表面和该阀座的下表面的接地加强件。
13.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其中，该接地加强件是具有弹性的铝带。
14.一种等离子体处理装置，包括负荷固定腔、传输腔、处理腔、以及闸阀，所述闸阀安装在各腔之间，用于传输衬底以及开启和关闭所述各腔的开口，各所述闸阀包括：
阀座，其设在所述各腔之间，使得该阀座通过夹置于该阀座和所述各腔之间的密封件与所述各腔的侧面接触，并且在该阀座内形成指定的密闭空间；
阀，其设在该阀座内，并且开启和关闭该处理腔的开口以及位于该处理腔侧的该阀座的开口；
阀驱动单元，其连接到该阀，用于使该阀沿竖直方向移动；以及
接地件，其形成在该阀的表面上，用于在该阀与该阀座的内表面接触时，电连接该阀和该阀座；
其中，该接地件形成于该阀的部分边缘，以防止微粒穿过该阀座的开口落到衬底上。
15.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其中：
该阀包括：密封板，该密封板与位于该处理腔侧的该阀座的内表面接触；和背板，该背板与位于该传输腔侧的该阀座的内表面接触；并且
该接地件设在该背板的边缘。
16.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其中：
该阀包括密封板，该密封板与位于该处理腔侧的该阀座的内表面接触；并且
该接地件设在该密封板的边缘。
17.如权利要求15或16所述的等离子体处理装置，其中，该接地件设在该密封板或该背板的侧部和下部。
18.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其中，该接地件设在相应于该阀边缘的整个面积的10％～99％的该阀的部分边缘。
19.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其中，该接地件是由导电材料制成的O型环。
20.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其中，该接地件是由金属制成的螺旋环。
21.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其中，该接地件具有如下结构：由金属制成的螺旋环缠绕在O型环的外表面上。
22.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其中，在接触该接地件的阀的部分表面上形成有槽，该槽通过去除阳极氧化膜而获得，以提高与该接地件的接触性能。
23.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其中，在接触该接地件的阀座的部分表面上形成有槽，该槽通过去除阳极氧化膜而获得，以提高与该接地件的接触性能。
24.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其中：
该接地件具有如下结构：O型环设在该阀的边缘，并且由金属制成的螺旋环缠绕在位于该阀的侧部和下部的该O型环的外表面上；以及
在相应于该接地件的上部的该阀座的部分上保留阳极氧化膜，并且从相应于该接地件的侧部和下部的该阀座的部分去除阳极氧化膜，以形成槽。
25.如权利要求14所述的等离子体处理装置，其中：
该接地件具有如下结构：由导电材料制成的O型环设在该阀的边缘，并且由金属制成的螺旋环缠绕在位于该阀的侧部和下部的该O型环的外表面上；以及
从相应于该接地件的该阀座的部分去除阳极氧化膜，以形成槽。
26.如权利要求22所述的等离子体处理装置，其中，在该槽上设有由强度高于铝的金属制成的托架。
27.如权利要求26所述的等离子体处理装置，其中，该托架由选自不锈钢、Ti、和W组成的组群中的一种材料制成。
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