CN103510068A - 减压处理室和排气装置 - Google Patents

Abstract

为减压处理室提供了一种改进的加强和排气装置。该装置特别有利于在减小的气压下的大型基板(一平方米或更大)的等离子处理室。该装置包括沿着处理室的侧壁形成的通道，并且来自该室的排气出口连通至该通道中。该通道对侧壁提供支承并且将废气传输至位于该气体能够从系统方便地泵送的位置处的口。在示例中，来自室的多个出口与提供到达单个排气口的流动路径的共用通道相连通。因此，虽然多个出口从室的内部延伸至室的外部，但是仅需要提供到达排气泵的单个连接件。

Description

减压处理室和排气装置

相关申请文件的交叉引用

本申请要求2012年6月21日提交的临时申请61/662,415的优先权，本申请的全部内容通过引用结合在本文中。

技术领域

本发明涉及减压处理系统例如等离子处理系统，并且特别地涉及一种用于在真空或减小(低于大气压)的压力下运行的等离子处理系统的改进的支承或加强和排气装置。

等离子处理系统已知用于在处理基板中的各种操作。例如，等离子增强气相化学沉积(PECVD)系统有利地使用在例如用在对平板显示器、光伏电池或模块或有机发光二极管(OLEDs)的薄膜进行沉积中。例如，硅或硅化合物例如硅基膜、氧化硅基膜或氮化硅基膜利用被激发以形成等离子的处理气体(例如，硅烷、掺杂剂、氢等等)而形成。等离子处理系统能够用于其他的过程例如蚀刻。

图1示意性地示出了具有壳体或室1和一对大致平的平面电极2、3的PECVD系统。这种装置例如在USP(美国专利)6,228,438中进行了描述。该电极通过以7、8表示的连接器连接至一个或更多个合适的电源例如RF(射频)/VHF(特高频)电源(未图示)。此外，在电极3上设置有基板4。示意性地示出了气体供应装置5和排气装置6，然而应当理解的是，供应装置和排气装置具有不同的形式。

例如，这种装置能够用于例如将硅化合物沉积在玻璃基板例如具有1100mm-1300mm或1.4m²的尺寸的基板上。如所示出的，电极间间隙IEG设置为两个电极之间的空间，而等离子间隙PG设置在基板4的顶部与上部电极2的底部之间。例如，标准间隙尺寸能够是大约30mm，然而在10mm以下的小间隙也能够是期望的。应当显而易见的是，等离子间隙PG实际上是IEG减去基板4的厚度。

这种系统能够呈单个反应器或单室系统的形式，但是也能够是具有同时并行执行对其他基板的化学气相沉积(CVD)处理的多个反应器的较大系统的一部分。此外，这种室或反应器能够设置成直列或集群构型。两种类型的反应器装置通常也是已知的，包括一个反应器单壁室型装置和盒(多盒)内盒(box-in-box)型装置。在一个反应器单壁室型装置中，反应器或室的壁形成在其中进行所述处理的真空容积体或减压容积体，并且周围环境压力或大约大气压围绕在反应器外部。在盒内盒装置中，反应器盒提供处理区域，该处理区域位于另一室的外壁之内以形成单独的外壳体，并且该外壳体能够保持在减小的压力下。此外，在外部室中能够设置多个反应器用于进行多个基板的分批处理。参见例如USP4,989,543和USP5,693,238。

特别地，当在室中真空度或减小的压力(低气压)的情况下对大型基板进行处理时(例如，下部电极或基板支承件构造成对一平方米或更大的基板进行支承)，大的力能够出现在室的外壁上。如果整个室的壁制得厚，则这种装置的成本可能是昂贵的，特别是对于用于处理大型基板的足够大的室以及其中系统包括多个这种室的这种装置来说更是如此。

现有系统的额外的困难在于，通常设置有多个出口或泵送口用于从系统移除废气。特别是对于用于大型基板的大型系统来说，来自系统的单个排出口通常不足够，并且因此，设置有多个口例如四个口。然而，该装置的困难在于必须在每个排气口位置处均设置配装件、密封件、连接器等，并且此外，随后必须将合适的管件或管道连接至排气泵。此外，从提供紧凑设计的角度、或从不干涉其他功用或用于维护的通路的角度来看，排气口的位置都会是不方便的。

本发明克服了已知的装置的以上缺陷。

发明内容

从提供改进的室支承的角度以及从提供改进的废气处理装置的角度来看，本发明提供了有利的特征。应当理解，本文中所描述的实施方式包括能够单独使用或结合使用的各种有利的特征。然而，由于实施方式能够利用某些特征而不利用其他特征进行构造，故而本发明并不局限于本文中所描述的具体实施方式。

根据特别优选的装置，将室的加强与废气的处理结合以提供一种装置，其在增强室的强度的同时也提供对于处理气体的废气更方便地进行处理。该装置设置在处理室的外壁内或者在外壁的外部，并且设置有沿着处理室壁中的至少一个处理室壁延伸的一个或更多个通道。此外，优选地，该通道与从室的内部延伸的孔连通，从而提供该通道与从室排出的废气的连通。因此，除了改进室的支承，该通道还将来自排气口的废气传输至废气能够更方便地联接至排气泵所在的位置。因而，不需要将排气泵直接地连接至废气排出室所在的位置。

根据本发明的附加的特征，一个或更多个通道能够与来自室的多个排气口连通，所述通道提供至共用泵送口的流动路径。因此，来自系统的一个排气出口能够用于从室出来的多个排气出口。此外，来自系统的排气出口或泵送口能够设置在从室设计、排气泵的位置的角度来看或者在减小对其他操作的干涉的方面更方便的位置处。另外，提供从来自室的多个出口至用于系统的一个排气口的流动路径减小了所有系统出口的数量，使得能够减小与将多个出口联接至一个或更多个泵相关联的固定件的数量，从而节约了成本并且也减少了维护。此外，通过将排气出口设置在相对于排气泵的位置更可取的位置处，能够减小泵损耗。

附图说明

根据本文中的描述，特别是在结合附图进行考虑时，将容易得到对本发明的更好理解，其中：

图1是常规等离子处理装置的示意图；以及

图2A和图2B示出了根据本发明的等离子室的特征。

具体实施方式

根据下面的详细描述，将容易得到对本发明的更好理解，其中，在各个不同的视图中相同的附图标记用于相同或相似的部件。本发明特别有利于例如在PECVD系统中对基板进行等离子处理，然而应当理解，本发明能够用于其他类型的处理系统、例如在蚀刻或其他类型的沉积系统中。此外，本发明特别有利于大型基板，例如，其中，基板支承件或下部电极构造成对一平方米或更大的基板进行支承。然而，本发明也能够应用于用于对其他尺寸的基板进行处理的系统。

如较早所讨论的，特别是在减小的压力环境下处理大型基板的情况下，在这种室的外壁上可能出现相当大的力，并且此外，用于这种系统的废气移除装置已经不能充分地满足要求了。

图2A是穿过根据本发明的室的水平截面。在这种装置中，例如，基板经由例如以30表示的入口进行给送或装载，并且基板安置在位于室32的底部处的底板或下部电极上。处理气体例如通过喷头电极或其他气体入口装置而注入系统中，并且通过将电源例如RF电源施加于一个或更多个电极而将处理气体激活成等离子。然后，将等离子用于对基板进行处理、例如在玻璃基板上沉积膜或层。

在所示出的示例中，室壁34(连同室的顶部和底部)对位于其中的处理容积体进行限定，并且室在低于大气压的压力或减小的压力下运行。由于这种系统的尺寸，设置有多个排气出口，然后废气通过联接至每个排气出口的排气泵进行泵送。在所示装置中，从室设置有四个排气出口36。然而，在所示的装置中，除了将每个开口或排气口36连接至排气泵或真空泵，如下面所讨论的，排气口各自延伸至支承通道。

在室壁34中还能够设置其他孔，所述孔例如用以提供用于其他功用的通路，例如提供用于对下部电极进行冷却的冷却介质的入口和出口、或用于提供用于电源的入口等。这种附加的入口孔或出口孔以38示出。

在所示的装置中，排气口36与以40表示的一个或更多个通道连通。该通道由壳体形成，当以横截面观察时，该壳体能够看作包括侧壁41。例如，侧壁41能够呈沿室的外壁36的外表面延伸的肋的形式。在所示装置中，通道和形成通道的壁沿着侧壁34竖向延伸。然而，能够提供替代性的构型，例如在该构型中，通道(或部分通道)水平地延伸(或换句话说，垂直于所示的装置延伸)。此外，设置顶部或盖42以限定通道40。有时，室包括沿着壁延伸的预先存在的肋，并且在该情况下，能够通过增加顶部或盖42以及增加形成通道端部的结构体以形成通道壳体而形成通道40。顶部或盖42能够是能够移除的或是能够打开的例如以允许进行清洗。室壁34a本身的外表面的一部分形成底部或与盖相对的壁。

应当显而易见的是，能够以各种方式提供通道。例如，如果在室壁上存在已有的肋，则能够为肋设置盖以形成通道。替代性地，能够将肋或侧壁41容易地增加至室的外部并且为其设置盖，或者这种结构体能够设置为初始配备。作为另外的替代，通道结构体的一个或更多个部分例如能够通过对包括用于加强和气体流动两者的通道的壁结构体进行铸造而与室壁一体地形成，或者能够利用以上手段的结合。因而，通道也能够形成在室壁之内或部分地形成在室壁之内并且与室壁形成为一体，使得通道沿室壁34延伸。应当显而易见的是，这种装置提供了用于改进室壁34的强度和支承、并且从而提高了系统的完整性和强度的外部支承件或外部骨架。如下文中所讨论的，该装置也提供改进的废气处理。

图2B是室的比图2A较低的位置处的下部——并且特别是通道和盖装置——的放大截面图以示出来自通道的泵送出口。侧壁或肋41能够具有各种形式例如具有图2B中所示出的梁构件装置或作为实体肋。此外，盖42能够设置在侧壁或肋41的最外表面上。替代性地，盖42能够在肋之间延伸，这会减小通道的尺寸。如果需要，例如能够在盖42上设置手柄42a，从而易于将盖移除以进行清洗。如图2所示，盖能够具有延伸穿过该盖的出口50。因而，废气能够经由排气出口36排出，然后通过通道40并且经由联接至合适的真空泵或排气泵的出口50排出。能够为每个通道均设置排气口或泵送口50以从该通道排气。该装置从废气处理的角度来看是有利的，因为将出口50定位于更便于联接至排气泵或真空泵的位置处，而将出口36定位于最适于从室的内部至室的外部进行连通的位置处。例如，口50能够根据泵的位置或整个系统设计而设置在出口36的位置的竖向上方或竖向下方。此外，因为不需要附加的真空管道或废气管道，故而通道40增强了室的强度或完整性，同时也改进了废气处理，并且显著地减小了空间需求，因而通道40提供了两个功能的结合。

排气出口或泵送出口36能够与每个通道40相关联。替代性地，多个出口36能够与一个通道连通。例如，通道或通道部分能够水平地延伸以覆盖两个出口36。根据本发明的另外的优选特征，通道能够进行连接或能够将通道设置成包括共用通道或连接通道，使得从多个室出口36排出的气体能够由单个真空泵从单个排气口进行泵送，并且能够将泵送口或排气口设置在从真空泵的位置和/或与室相关联的其他操作或功用的方面来说更方便的位置处。例如，在图2A中所示出的装置中，通道40能够沿着室的壁34竖向向下延伸，并且然后与图2A中的虚线所示的、沿着室的底部延伸的附加通道或连接通道52连通。然后，这些通道52中的每个通道均能够与另外的通道或连接通道53连通，所述另外的通道或连接通道53包括能够连接至真空泵的引出排气口或泵送口54。因而，应当显而易见的是，除了需要至排气出口36的四个连接装置，能够利用以54表示的仅仅单个连接装置，从而显著地减少了所需要的固定件、密封件、联接装置等的数量。此外，出口54能够设置在使泵损耗最小的位置处、使得对其他操作的干涉最小的位置处、和/或提供更吸引人的设计的位置处。在出口或泵送口54处于室的顶部处的情况下，如果需要，还能够在室的顶部设置提供通向共用泵送口的一个或更多个连接通道52、53的装置。作为另一替代，在泵送口54从单个连接通道延伸的情况下，例如能够在室的底部(或顶部)上设置一个更大的通道，通道40中的每个通道均向该更大的通道中给送。能够使用替代性的构型或泵送口位置。合适的导管或柔性的管件60能够将泵送口54(或50)连接至泵62。

应当显而易见的是，能够对本发明进行改型和变型，并且因此，本发明并不理解为局限于本文中所示出和描述的实施方式。

Claims (20)

1.一种真空室包括：

壳体，所述壳体包括限定有处理容积体的至少一个壁，所述处理容积体以低于大气压的压力容纳一种或更多种处理气体，所述壳体包括一个或更多个排气口，所述一个或更多个排气口形成从所述处理容积体延伸且穿过所述至少一个壁的开口；

一个或更多个闭合的加强元件，所述一个或更多个闭合的加强元件联接至所述壳体的所述至少一个壁或形成于所述壳体的所述至少一个壁中，并且构造成对所述壳体的至少一部分进行强化以抵抗由所述低于大气压的压力所引起的应力，其中，所述一个或更多个闭合的加强元件包括：

至少一个通道，所述至少一个通道对从所述处理容积体经由所述一个或更多个排气口排出的处理气体进行传输；

泵送口，所述泵送口从所述至少一个通道抽出所述处理气体，并且所述泵送口能够联接至泵送系统。

2.根据权利要求1所述的真空室，其中，所述至少一个通道的内表面的至少一部分由所述壳体的所述至少一个壁的外表面形成。

3.根据权利要求2所述的真空室，其中，多个排气口从所述处理容积体延伸至所述至少一个通道，并且其中，在所述处理气体通过所述至少一个通道之后，一个泵送口抽出从所述处理容积体经由所述多个排气口排出的处理气体。

4.根据权利要求1所述的真空室，其中，所述至少一个通道的至少一部分沿着所述壳体的所述至少一个壁竖向延伸，并且其中，所述泵送口与所述一个或更多个排气口的位置竖向间隔开，并且其中，所述泵送口连接至真空泵。

5.根据权利要求1所述的真空室，其中，所述真空室是等离子处理室。

6.根据权利要求1所述的真空室，其中，所述至少一个壁包括：

第一壁，所述第一壁具有延伸穿过所述第一壁的第一排气口；以及

第二壁，所述第二壁具有延伸穿过所述第二壁的第二排气口；

其中，所述至少一个通道包括：

第一通道，所述第一通道沿着所述第一壁的至少一部分延伸，并且其中，所述第一排气口通向所述第一通道，使得处理气体从所述处理容积体经由所述第一排气口排出至所述第一通道中；以及

第二通道，所述第二通道沿着所述第二壁的至少一部分延伸，并且其中，所述第二排气口通向所述第二通道，使得处理气体从所述处理容积体经由所述第二排气口排出至所述第二通道中。

7.根据权利要求6所述的真空室，其中，所述至少一个通道还包括：

至少一个连接通道，其中，所述至少一个连接通道与所述第一通道和所述第二通道两者都连通，并且其中，所述泵送口从所述至少一个连接通道延伸，使得通过所述第一通道和所述第二通道两者的处理气体经由所述泵送口排出系统外。

8.根据权利要求7所述的真空室，其中，所述第一通道和所述第二通道中的每个通道均包括四个壁，所述四个壁包括：

第一通道侧壁和第二通道侧壁，所述第一通道侧壁和所述第二通道侧壁从所述壳体的外表面突出；

第三通道壁，所述第三通道壁与所述壳体的所述外表面间隔开，所述第三通道壁从所述第一通道侧壁延伸至所述第二通道侧壁；以及

第四通道壁，所述第四通道壁由所述壳体的所述外表面的在所述第一通道侧壁与第二通道侧壁之间延伸的部分提供。

9.根据权利要求1所述的真空室，其中，所述至少一个壁包括所述壳体的侧壁，并且其中，所述至少一个通道包括：

第一通道侧壁和第二通道侧壁，所述第一通道侧壁和所述第二通道侧壁从所述壳体的所述侧壁突出；

第三通道壁，所述第三通道壁与所述壳体的所述侧壁间隔开，所述第三通道壁从所述第一通道侧壁延伸至所述第二通道侧壁；以及

第四通道壁，所述第四通道壁由所述壳体的所述侧壁的外表面的在所述第一通道侧壁与第二通道侧壁之间延伸的部分提供。

10.根据权利要求9所述的真空室，其中，所述第三通道壁包括盖，所述盖能够被打开或被移除以提供进入所述通道的内部的通路。

11.根据权利要求1所述的真空室，其中，来自所述处理容积体的所述一个或更多个排气口包括四个排气口，并且其中，所述至少一个通道包括四个通道，并且其中，所述四个排气口各自通向所述四个通道中的相应的一个通道。

12.根据权利要求11所述的真空室，其中，来自所有四个通道的气体经由单个泵送口排出所述系统，并且其中，所述单个泵送口连接至真空泵。

13.一种系统包括：

处理室，所述处理室中具有处理容积体并且构造成对具有大的平面表面面积的至少一个基板进行处理，所述处理室包括室壁以容纳用于在所述处理容积体中蚀刻所述基板或在所述基板上沉积膜的一种或更多种处理气体，所述室壁包括：

内表面；

外表面；以及

穿过所述室壁的一个或更多个开口，所述处理气体通过所述一个或更多个开口以从所述处理容积体排出；

其中，所述系统还包括沿着所述室壁的所述外表面的至少一个壳体，所述至少一个壳体形成通道，所述通道限定在所述一个或更多个开口中的至少一个开口与所述壳体的引出口之间的流动路径；以及

真空泵，所述真空泵联接至所述引出口以经由所述引出口移除处理气体。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述通道包括内部表面，所述内部表面包括所述室壁的所述外表面的一部分。

15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述一个通道的至少一部分沿着所述室壁的所述外表面竖向延伸。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述壳体包括能够打开的盖。

17.根据权利要求13所述的系统，其中，所述一个或更多个开口包括第一开口和第二开口，并且其中，所述至少一个壳体包括多个通道，所述多个通道包括：

第一通道，所述第一通道接收经由所述第一开口排出所述处理容积体的处理气体；以及

第二通道，所述第二通道接收经由所述第二开口排出所述处理容积体的处理气体；并且

其中，来自所述第一通道和所述第二通道两者的处理气体经由所述引出口排出所述系统。

18.根据权利要求17所述的系统，还包括至少一个连接通道，所述至少一个连接通道与所述第一通道和所述第二通道连通，并且其中，所述引出口从所述至少一个连接通道延伸。

19.一种处理气体容器包括：

多个加强肋，所述多个加强肋沿着所述处理气体容器的外部表面；

一个或更多个开口，所述一个或更多个开口在所述处理气体容器中，所述一个或更多个开口中的至少一个开口设置在所述加强肋中的至少两个加强肋之间；以及

通道，所述通道沿着所述处理气体容器的所述外部表面，所述通道包括：

第一侧壁，所述第一侧壁包括所述加强肋中的至少一个加强肋；

第二侧壁，所述第二侧壁包括所述加强肋中的至少另一个加强肋；

第三壁，所述第三壁从所述第一侧壁延伸至所述第二侧壁并且与所述处理气体容器的所述外部表面间隔开，并且其中，所述第三壁的至少一部分能够与所述通道选择性地分离以打开所述通道并且提供进入所述通道的通路；

第四壁，所述第四壁包括所述处理气体容器的所述外部表面的一部分；

在所述处理气体容器中的所述一个或更多个开口中的至少一个开口延伸至所述通道中；以及

出口，所述出口联接至所述泵并且从所述通道泵送气体。

20.根据权利要求19所述的处理气体容器，其中，所述容器是等离子处理室，并且其中，设置有所述通道中的至少两个通道，并且其中，处理气体经由联接至所述泵的所述出口从所述通道中的两个通道均移除。

Images