CN101187013A - 具有接地构件完整性指示器的等离子体处理室及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于监控在等离子体处理系统中将基板支架连接到室体的接地构件的完整性的方法和装置。在一个实施例中，提供了包括连接在基板支架和室体之间的接地通路构件的处理室。传感器定位以感应标识流过接地构件的电流的测度。在另一实施例中，监控在等离子体处理室中将基板支架连接到室体的接地构件的完整性的方法包括在处理期间监控表示流过接地构件的电流的测度，并响应超过预定阀值的测度设定标识。

Description

具有接地构件完整性指示器的等离子体处理室及其使用方法
技术领域
本发明的实施例一般涉及用于等离子体加工基板的方法和装置，更加特定地，涉及具有接地构件完整性指示器的等离子体处理室及其使用方法。
背景技术
液晶显示器或平板通常用于诸如计算机和电视监视器的有源矩阵显示器。一般，平板包括具有夹在其中的一层液晶材料的两个平板。至少一个平板包括设置在其上并且与功率源连接的至少一个导电薄膜。从功率源施加到导电薄膜的功率改变液晶材料的取向，产生图案显示。
为了制备这些显示器，诸如玻璃或聚合物工件的基板通常经历多个连续工序以在基板上产生器件、导体和绝缘体。这些工序的每一个通常在用于执行生成工序的单一步骤的处理室中执行。为了有效完成处理步骤的整个序列，通常将多个处理室连接到中央传送室，中央传送室容纳了利于在处理室之间传送基板的机械手。具有这种配置的处理平台一般称为多腔集成设备(cluster tool)，其示例是由加利加利佛尼亚州圣克拉拉市的AKT America公司提供的AKT等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理平台系列。
由于平板需求增加，大尺寸基板的需求也增加了。例如，最近几年用于平板制备的大面积基板的面积从550mm×650mm增加到超过2平方米，而且预计不久将来尺寸将持续增加。大面积基板尺寸的这种增长使处理和制备面临新的挑战。例如，基板的更大表面积需要增加基板支架的接地能力。在传统系统上，多个柔性导电条带提供基板支架和室体之间的接地通路。由于从处理室的外部不易于观察到接地条带(ground strap)，即使一个或多个条带破裂，操作员也经常不能察觉。如果足够多的条带破裂，处理结果可能不符合规格，导致缺陷。虽然一个条带的破裂不是灾难性的，但是条带破裂会影响处理均匀性。由此，发明人认识到为了保持稳健处理需要监控基板支架接地的有效性。
因此，需要具有接地构件完整性指示器的改进的等离子体处理室及其使用方法。
发明内容
本发明提供了用于监控在等离子体处理室中接地构件的完整性的方法和装置，该接地构件用于将基板支架连接到诸如接地的室体的地上。在一个实施例中，提供了包括连接在基板支架和室体之间的接地通路构件的处理室。传感器定位以感应表示通过接地构件的电流的测度。
在另一实施例中，处理室包括连接在基板支架和室体之间的多个接地条带。提供了多个传感器。传感器定位以感应表示相应一个接地条带的条带完整性的测度。
在另一实施例中，用于监控在等离子体处理室中将基板支架连接到室体的接地构件的完整性的方法包括在处理期间监控表示通过接地构件的电流的完整性的测度、响应超过预定阀值的测度而设定标识。
在另一实施例中，用于处理基板的方法包括在真空处理室中对布置在基板支架上的基板进行等离子体处理、在处理期间监控将基板支架连接到接地的接地构件的完整性。
附图说明
出于获得并详细理解本发明的上述特征的方式，参考在附图中描述的实施例可获得上面概述的本发明的更加具体的描述。
图1是具有释放电路(dechuking circuit)的等离子体增强化学气相沉积系统的一个实施例的横截面视图；
图2是用于释放基板的方法的一个实施例的流程图；
图3是具有释放电路的等离子体增强化学气相沉积系统的另一实施例的横截面视图；
图4是具有释放电路的等离子体增强化学气相沉积系统的另一实施例的横截面视图；以及
图5是具有释放电路的等离子体增强化学气相沉积系统的另一实施例的横截面视图。
为了便于理解，尽可能地使用相同附图标记表示附图中共有的相同元件。然而，需要指出的是，附图仅描述本发明的典型实施例，由于本发明可以容纳其它等效实施例，不能认为附图限制了本发明的范围。
具体实施方式
本发明一般涉及等离子体处理室和用于在等离子体处理系统中监控将基板支架连接到室体的接地构件的完整性的方法。虽然在大面积基板处理系统中示范描述、示出和实现本发明，本发明也可以在其它等离子体处理室中具有效用，该其它等离子体处理室需要保证一个或多个接地通路在便于室内达到可接受的处理水平上保持功能。
图1是具有接地通路完整性传感器160的一个实施例的等离子体增强化学气相沉积系统100的一个实施例的横截面视图。接地通路完整性传感器160便于监控连接在基板支架组件138和室体102之间的接地通路的有效性。预计接地通路完整性传感器160及其使用方法的实施例，以及其派生物，可以用于其它处理系统，包括来自其它生产商的那些系统。
在图1示出的实施例中，接地室体102具有连接到其上的气体源104、功率源122和控制器168。控制器168用于控制在系统100中执行的处理并与传感器160接口连接。在一个实施例中，控制器168包括中央处理器(CPU)172、支持电路174和存储器176，连接到抛光机100。CPU 172可以是能够在工业设备中用于控制不同室和子处理器的任何类型的计算机处理器中的一种。存储器176连接到CPU 172。存储器176，或计算机可读介质，可以是诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)软盘、硬盘或任何其它类型的本地或远程数字存储器的一个或多个易读可用存储器。支持电路174连接到CPU 172，用于以传统方式支持处理器。这些电路包括高速缓冲存储器、电源、时钟电路、输入/输出电路、子系统等。
室体102具有限定处理空间112的侧壁106、底部108和罩组件110。处理空间112通常通过便于大面积基板140(此后称为“基板140”)进出室体102并且位于侧壁106中的口(未图示)进入。大面积基板140可以是玻璃或聚合物工件，在一个实施例中，具有大于约0.25平方米的平坦表面积。室体102的侧壁106和底部108通常由整体铝块或其它与工艺化学性质兼容的材料制成。室体102的底部108具有穿过其形成的将处理空间112连接到泵系统(未图示)以便于控制处理空间112内的压力并在处理期间排出气体和副产品的泵送口114。
罩组件110由侧壁106支撑并可以移开以维护室体102的内部。罩组件110一般由铝制成。分布板118连接到罩组件110的内侧120。分布板118一般由铝制成。分布板118的中心部分包括通过其将由气体源104供应的处理和其它气体传送到处理空间112的穿孔区域。分布板118的穿孔区域用于提供通过分布板118流入室体102的气体的均匀分布。功率源122连接到分布板118以提供在处理期间激励处理气体并将由处理气体形成的等离子体维持在分布板118之下的内部空间112中的电偏压。
中心设置在室体102中的受热基板支架组件138在处理期间支撑基板140。基板支架组件138一般包括由延伸通过室底部108的轴142支撑的电导体124。支架体124的形状一般为多边形，至少在体124支撑基板140的部分覆盖了电绝缘涂层(未图示)。涂层还可以覆盖体124的其它部分。基板支架组件138通常至少在处理期间连接到地。
支架体124可以由金属或其它等效导电材料制成。绝缘涂层可为诸如氧化物、氮化硅、氧化铝、五氧化二钽、碳化硅或聚酰亚胺等的绝缘材料，其可以由不同沉积或涂覆工艺涂覆，该工艺包括但不限于火焰喷涂、等离子体喷涂、高能涂覆、化学气相沉积、喷涂、粘性膜、喷溅涂覆和封装。
在一个实施例中，铝体124封装至少一个嵌入加热元件132和热电偶(未图示)。体124可以包括嵌入到其中的由金属、陶瓷或其它加固材料构成的一个或多个加固元件(未图示)。
诸如电极或电阳元件的加热元件132连接到功率源130并可以将支架组件138和放置在其上的基板140可控地加热到预定温度。典型地，在处理期间加热元件132将基板140保持在大约150到至少大约460摄氏度之间的均匀温度。加热元件132相对体124电浮置。
一般地，支架组件138具有下侧面126和在其上支撑基板140的上侧面134。下侧面126具有连接到其上的杆端盖144。杆端盖144一般是连接到支架组件138并且为附着到其上的轴142提供安装表面的铝环。
一般地，轴142从杆端盖144通过室底部108延伸并将支架组件138连接到在较高的处理位置(如图所示)和便于基板传送的较低位置之间移动支架组件138的提升系统136。波纹管146在处理空间112和室体102外部大气之间提供真空密封，同时便于支架组件138的垂直移动。另外，轴142为支架组件138和系统100的其它零件之间的电和热电偶导线提供管道。
轴142可以与室体102电隔离。在图1示出的实施例中，将电介质隔离器128设置在轴142和室体102之间。另外，隔离器128可以支撑轴142或用作轴142的轴承。
另外，支架组件138支撑外接的掩蔽框架148。一般地，掩蔽框架148防止在基板140和支架组件138的边缘沉积，以便基板140不会粘结到支架组件138。
支架组件138具有穿过其设置的接收多个提升销钉150的多个孔。提升销钉150通常由陶瓷或阳极化铝构成，其具有第一末端，当提升销钉150在静止位置(即相对支架组件138缩回)时该第一末端与支架组件138的上侧面134基本齐平或略微凹进。当支架组件138降低到传送位置时，提升销钉150与室体102的底部108接触并通过支架组件138移开以从支架组件138的上侧面134突起，因此将基板140放置在相对支架组件138间隔分开的位置。
在一个实施例中，使用不同长度的提升销钉150(如图1所示)，以便它们与底部108接触并在不同时间致动。例如，沿基板140的外部边缘放置的提升销钉150，连同从基板140的外部边缘朝向其中心向内放置的相对较短的提升销钉150，能够使基板140相对其中心首先从其外部边缘被提升。在另一实施例中，可以结合位于外部提升销钉150下面的突起或高台182(以虚线示出)使用均匀长度的提升销钉，以便先致动外部提升销钉150并以与内部提升销钉150相比更大的距离将基板140从上侧面134移开。可选地，室底部108可以包括位于内部提升销钉150下面的凹槽或沟渠，以便后致动内部提升销钉150并以与外部提升销钉150相比较短的距离移开。在于2002年12月2日由Shang等人提交的美国专利申请序号No.10/308,385中和于2003年6月12日由Blonigan等人提交的美国专利申请序号No.10/460,196中描述了可以被修改以从本发明受益的具有用于以从边缘到中心方式将基板从基板支架提升的提升销钉的系统的实施例。
基板支架138在处理期间通常将接地，以便由功率源122提供给分布板118(或放置在室体102的罩组件110内或其附近的其它电极)的RF功率可以激发设置在基板支架138和分布板118之间的处理空间112中的气体。一般选择来自功率源122的RF功率与基板140的尺寸相符，以驱动化学气相沉积。
在一个实施例中，通过在支架体124和接地之间提供低电阻RF回路的一个或多个RF接地回路构件184将基板支架组件138接地。RF接地回路构件184可以与地直接连接或间接连接，例如，通过室体102。
在一个实施例中，RF接地回路构件184是连接在体124的外周和室底部108之间的多个柔性条带(图1中示出了其中的两个)。RF接地回路构件184可以由铝、铍铜或其它合适RF传导材料制成。例如，可以将四组接地通路构件184连接到四边型基板支架体124的各个边。
至少一个接地通路完整性传感器160以便于监控构件184是否保持适于在支架体124和室体102之间传导电流的状态的方式连接到构件184。单个传感器160可以与一个或多个独立接地通路构件184连接。可选地，每个接地通路构件184可以与专用传感器160连接。在图1示出的实施例中，每个接地通路构件184可以与专用传感器160连接。还预计可以使用多个传感器160，其中每个传感器160与预定成组的构件184连接，例如，第一传感器160可以与连接到支架体124的第一侧面的全部构件184连接，同时第二传感器160可以与连接到支架体124的第二侧面的全部构件184连接。可以相似配置支架体124的其它侧面。以这种方式，可以监控沿基板支架不同区域流向地的电流中的差别，以便当接地通路构件中接地电流流动分布在预定限制之外时，可以产生将偏离特定接地条件的信息通知操作员的标识。
图2示出将接地通路构件184设置成柔性条带200的一个实施例的分解图。条带200具有允许基板支架组件138改变仰角的足够柔性，如参考图1所描述的。
每个条带200具有第一末端202和第二末端204。例如通过紧固件、夹具或保持体124和条带200之间的电连接的其它方法，将第一末端202连接到支架体124。在图2示出的实施例中，将紧固件218旋入螺纹孔226中以将条带200连接到支架体124。第二末端204具有连接到其上的接线端206，其便于通过紧固件208和螺纹孔228将条带200连接到室体102。预计可以使用粘合剂、夹具或保持室体102和条带200之间的电连接的其它方法。
接地通路完整性传感器160与接地通路构件184，例如条带200，连接，以便为控制器168提供表示条带200的完整性的测度。具有完整性的接地通路构件定义为保持体120、124之间的导电通路的能力，例如，接地通路构件在其末端之间具有电连续性。因此，当由于断开、破裂或其它因素构件或条带丧失其完整性时，接地电流不再能够通过没有完整性的构件在体120、124之间导通。
在图1和图2示出的实施例中，接地通路完整性传感器160是安装到室体102的底部108的电流传感器。也可以预计接地通路完整性传感器160可以配置为电阻传感器或适于确定条带在体120、124之间传送电流的能力的其它传感器。接地条带200的第二末端204穿过传感器160的中心。导线(共同如170所示，单独由210、212所示)连接到接地通路完整性传感器160并通过真空馈送通路164离开室体102。导线170将传感器160连接到设置在处理室100外部的传感电路162。
在接地通路完整性传感器160的一个实施例中，接地通路完整性传感器160包括绝缘环220。环220可以由诸如陶瓷的任何合适材料制成。多个线圈224围绕环220并连接到导线210、212。导线210、212连接到传感电路162。
在运行中，流过条带200的电流在线圈224中感应产生小电流。通过导线170将感应电流从线圈224提供给传感电路162。如果条带将要破裂、将要从体120、124中的至少一个断开或者将要不能在体120、124之间传送电流，传感电路162的输出将表示条带完整性的丧失和/或变化。
此外，连接到每个条带200的传感电路162中的变化表示从基板支架体124不同区域流通到室体102的接地电流分布中的变化。例如，与连接到基板支架体124三个不同侧面的条带200连接的三个接地通路完整性传感器160可以感应接地的第一分布，而设置用于与连接到基板支架体相同侧面的条带200连接的三个接地通路完整性传感器160可以感应接地的第二分布。可以将接地分布与阀值相比较。如果接地分布在可接受的限制之内，即预定条带组合传导预定电流量，则处理随后可以继续。如果接地分布在可接受的限制之外，则可以产生标识。在其它判据之中，可以基于在总电流基准上的逐一条带的基准，或通过单位支架区域上的电流，来分析电流。因此，接地通路完整性传感器160可以用于确定是否保持功能的条带200的总数量和/或是否保持功能的条带200彼此之间的相对位置在将继续提供预期处理结果的阀值之内。
图3示出传感电路162的一个实施例。传感电路162包括第一和第二接线端302、304。第一导线110连接到第一接线端302，同时第二导线112连接到第二接线端304。第一接线端302连接到第一电阻306，同时第二接线端304连接到第二电阻308。第一和第二电阻306、308连接到中心接地抽头310。第一二极管312连接到第一接线端302。第一二极管312还连接到第三电阻314。第三电阻314连接到放大器330的第一放大器接线端316。第二二极管318连接到第二接线端304。第二二极管318还连接到第四电阻320。第四电阻320连接到第二放大器接线端322。第五电阻328连接在放大器330的接线端322和输出端332之间。放大器330的输出端332连接到控制器168。
第一电容324的第一边连接到二极管312和电阻314，同时电容324的第二边连接到中心接地抽头310。第二电容326连接到二极管318和电阻320，同时电容326的第二边连接到中心接地抽头310。
因此，当由导线210、212提供的电流激励电阻306、308和电容324、326时，将控制信号提供给向控制器168输出表示接地构件完整性的测度的放大器330的接线端。可以选择传感电路162的零件的电阻和电容值，以确定进入放大器330的输入电流的幅值。为控制器168提供了放大器330的输出端332，控制器168从放大器输出中的变化和从传感电流160实现的对部分基板支架接地负载的分析确定是否应该产生标识。
图4示出了具有一个或多个接地通路完整性传感器160的处理系统400的另一实施例。系统400一般包括连接到功率源122和气体源104的处理室体102，如上所述。前面描述了连接到接地通路构件184的接地通路完整性传感器160。
释放电路410连接到基板支架组件138以便于将基板从基板支架组件释放(即克服在基板处理期间，例如在等离子体处理基板期间，在基板和基板支架组件之间可能产生的静电引力)。释放电路410包括用于为基板支架组件138提供去除或减少基板140和基板支架组件138之间静电引力的信号的功率源402和开关404。开关404选择性地在处理期间将基板支架组件138连接到接地而当需要释放基板140时将基板支架组件138连接到功率源404。
由功率源402提供的信号可以是RF或DC，并可以是稳态或脉冲信号。由释放电路410产生的信号的幅值、持续时间和/或脉冲数量一般与基板支架组件138和基板140之间的必须克服的静电引力量相符。静电力通常取决于基板尺寸、沉积在基板上的材料和诸如处理期间的等离子体功率和构成基板支架的材料等等。
在基板支架组件138由一个或多个RF接地回路构件184接地的实施例中，由功率源402提供的信号可以用于使RF接地回路构件184(选择具有非常高的电阻)感应开启，因此将支架组件138从接地绝缘。例如，可以选择脉冲DC或RF信号，以便在将释放信号施加到基板支架组件138期间没有明显电流通过RF接地回路构件184。
在图4示出的实施例中，由隔离器464将RF接地回路构件184与室体102隔离并通过开关468将RF接地回路构件184连接到接地。开关468可以用于选择性地在处理期间将基板支架组件138连接到接地而在释放期间(即当由功率源402提供的功率施加到支架组件138时)开启基板支架组件138和接地之间的电路。在处理期间当开关将基板支架组件138连接到接地时，接地通路完整性传感器160为控制器168提供标识通过接地通路构件184的电流的测度。
图5示出了具有一个或多个接地通路完整性传感器160的等离子体增强化学气相沉积系统500的另一实施例的横截面视图。系统500的配置与上面描述的系统100、400相似，除了其中基板支架组件138通过一个或多个接地构件504接地。释放电路410可以用于选择性地通过开关462将功率源462连接到基板支架组件138，如上所述，以便于释放基板。可以通过构件504和/或轴142施加来自释放电路410的功率。
接地构件504可以在处理期间接触基板支架组件138的位置，如图5所示，和释放基板140期间移离基板支架组件138的位置之间移动。接地构件504通过隔离器502与室体102的侧壁106隔离。制动器506与接地构件504互相作用以控制接地构件504的转移。制动器506可以是螺线管线性制动器、气压或液压缸或适于将接地构件504移入和移出与基板支架组件138的接触的其它器件。
接地通路完整性传感器160用于检测表示在接地和基板支架组件138之间通过接地构件504流通的电流的测度。在一个实施例中，接地通路完整性传感器160可以围绕接地构件504设置，在室体102的内部或外部。在另一实施例中，接地通路完整性传感器160与将接地构件504连接到室体102外部的接地的导线连接。
因此，已经提供了便于监控基板支架组件的接地的用于使用接地通路完整性传感器的方法和装置。有利地，接地通路完整性传感器允许在处理期间的表征接地条件，由此将可能需要维护的条件通知操作员，而不用中断处理或不需要室停机时间。
虽然前面的描述关注于本发明的优选实施例，可以不偏离本发明的范围而设计其它的和额外的实施例，本发明的范围由权利要求所确定。

Claims (22)

1.一种处理室，包括：
室体；
设置在室体中的基板支架；
连接在基板支架和室体之间的接地通路构件；
定位以感应表示流过接地通路构件的电流的测度的传感器。
2.根据权利要求1所述的处理室，其特征在于，接地通路构件还包括柔性条带。
3.根据权利要求1所述的处理室，其特征在于，接地通路构件还包括：
可在从基板支架分离的第一位置和与基板支架接触的第二位置之间移动的杆。
4.根据权利要求1所述的处理室，其特征在于，传感器还包括：
电流传感器。
5.根据权利要求1所述的处理室，其特征在于，传感器设置在室体中。
6.根据权利要求1所述的处理室，其特征在于，传感器设置在室体外部。
7.根据权利要求1所述的处理室，其特征在于，传感器还包括：
用于感应表示接地构件电阻的测度的电阻传感器。
8.一种处理室，包括：
室体；
设置在室体中的基板支架；
连接在基板支架和室体之间的多个接地条带；
多个传感器，每个传感器定位以感应表示各自一个接地条带的条带完整性的测度。
9.根据权利要求8所述的处理室，其特征在于，多个传感器设置在处理室中。
10.根据权利要求9所述的处理室，其特征在于，还包括：
穿过室体形成的真空馈送通路，以及
连接到传感器并穿过馈送通路的多个导线。
11.根据权利要求8所述的处理室，其特征在于，还包括：
连接到至少一个传感器的传感电路，该传感电路包括放大器。
12.根据权利要求8所述的处理室，其特征在于，至少一个传感器还包括：
用于感应表示相关条带的电阻的测度的电阻传感器。
13.根据权利要求8所述的处理室，其特征在于，至少一个传感器还包括：
用于感应表示流过相关条带的电流的测度的电流传感器。
14.一种用于监控在等离子体处理室中将基板支架连接到室体的接地构件的完整性的方法，包括：
监控表示在处理期间流过该接地构件的电流的测度；
当测度的变化超过预定阀值时设定标识。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，设定标识还包括：
确定预定数量的接地通路是否处于开路状态。
16.根据权利要求14的方法，其特征在于，设定标识还包括：
确定预定组合的接地通路是否处于开路状态。
17.根据权利要求14的方法，其特征在于，设定标识还包括：
警告操作员。
18.根据权利要求14的方法，其特征在于，设定标识还包括：
响应标识使等离子体处理室停止运行。
19.一种用于处理基板的方法，包括：
对设置在真空处理室内的基板支架上的基板进行等离子体处理；
在处理期间监控将基板支架连接到接地的接地构件的连续性。
20.根据权利要求19的方法，其特征在于，监控接地构件的连续性还包括感应流过接地构件的电流或监控接地构件的电阻中的至少一种。
21.根据权利要求19的方法，其特征在于，还包括：
当检测到接地构件连续性中的变化时设定标识。
22.根据权利要求19的方法，其特征在于，还包括：
响应接地构件连续性中的变化改变处理设置。
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