CN106340475A - 一种用于刻蚀装置的闸门结构及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于刻蚀装置的闸门结构及其加工方法。闸门结构包括设有装配凹槽的固定体；以及可拆卸安装在装配凹槽上的细部零件，细部零件的与装配凹槽底面相接触面的对立面设有可容纳气缸杆端部的定位槽；固定体和细部零件构成调整式门体结。该加工方法包括，形成调整式门体的固定体以及外形相同并能装配细部零件的装配凹槽；加工细部零件的与装配凹槽底面相接触面的对立面，在对立面中部加工可容纳气缸杆端部的定位槽；将细部零件安装在固定体上。通过该闸门结构能始终保持闸门维持一定的高度，有效减少制程气体的泄漏。

Description

一种用于刻蚀装置的闸门结构及其加工方法
技术领域
本发明涉及刻蚀技术领域，尤其涉及一种干式刻蚀用的能防止闸门高度不足导致制程气体泄露的闸门结构及其加工方法。
背景技术
液晶显示器是一种采用液晶为材料的显示器，随着电子产业数字技术的发展，薄膜晶体管液晶显示器得到了快速发展，在薄膜晶体管液晶显示器的制程中，刻蚀工艺是一个最重要的图形转移工艺步骤，尤其是多晶硅刻蚀，应用于需要去除硅的场合，如刻蚀多晶硅体管栅和硅槽电容等。
刻蚀是指利用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程，刻蚀的基本工艺目的是在涂胶的硅片上正确的复制出掩膜图形，刻蚀是光刻工艺之后进行的，将需要的图形留的硅片上，刻蚀可以被称为最终的和最主要的图形转移工艺步骤。
干式刻蚀通常是利用辉光放电方式，产生包含离子、电子等带电粒子以及具有高度化学活性的中性原子、分子及自由基的电浆，来进行图案转印的刻蚀技术，干式刻蚀具有很好的各向异性线宽控制，干式刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法，广泛应用于半导体或LCD前段制程等微电子技术中。
刻蚀装置主要包括真空工艺腔室、用于容纳蚀刻液的蚀刻槽、连接在蚀刻槽的侧部上的且带有输送泵的管路和用于与管路相连的用于收集废物的储藏罐等，真空工艺腔室是保证刻蚀顺利进行的重要组成部分，真空工艺腔室真空主要由隔离真空腔与大气的闸门控制，因此，闸门质量好坏直接影响真空工艺腔室的正常运行，但是，现有的闸门的整体式门体与气缸的气缸杆均为刚性材质，当闸门关闭时，气缸的气缸杆向上顶住闸门的整体式门体，运行过程中气缸杆的顶部多次碰撞门体，导致整体式门体的顶面出现凹陷或者气缸杆顶面磨耗会造成高度不足，出现闸门密闭不严导致真空泄露，影响刻蚀的正常运行。图1至图5显示了现有闸门的整体式门体、气缸杆以及固定座之间的布置及连接关系，气缸的气缸杆的端部伸入闸门的整体式门体上开设的固定容纳槽中，气缸处于初始状态，未发生动作，气缸杆未顶靠固定容纳槽底面。与固定容纳槽底面相垂直的侧面布置有用于安装固定座的螺纹孔接口。
图2和图4为固定座封装整体式门体后气缸杆多次运动撞击整体式门体的状态图，气缸杆的端部上显现磨耗，整体式门体的固定容纳槽底面出现严重凹陷，导致高度严重不足。固定座起到整体式门体提升和回拉的作用。在气缸杆多次碰撞细部零件的定位槽后，定位槽的底面出现凹陷，或气缸杆的端部磨耗出现高度不足，影响密闭不严时。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明提供一种用于刻蚀装置的闸门结构，通过该结构能避免制程气体泄漏。本发明还提供一种用于刻蚀装置的闸门结构的加工方法，通过该加工方法能加工出可更换式或调整式结构，减少维修费用产生。
本发明提出的一种用于刻蚀装置的闸门结构，包括设有装配凹槽的固定体；以及可拆卸安装在装配凹槽上的细部零件，细部零件的与装配凹槽底面相接触面的对立面设有可容纳气缸杆端部的定位槽；固定体和细部零件构成调整式门体结构。
本发明重新加工更换细部零件，始终保持闸门的维持一定的高度，有效减少制程气体的泄漏，降低产品和机台当机的报废。该结构为可灵活拆卸更换的装配件，使用方便，省时省力可靠，降低运行成本。
进一步地，定位槽采用正方形凹槽，正方形凹槽规则，便于裁切，加工强度低，有利于提高气缸杆的端部接触面积，降低撞击强度。
进一步地，定位槽采用矩形凹槽，矩形凹槽规则，便于裁切，有利于增大细部零件的装配定位面积，装配更加稳定牢靠，拆装使用方便。
进一步地，细部零件的外形为方形，方形体的侧面中部设有定位槽，定位槽两侧的细部零件上设有台阶。细部零件的外形为有规则的正方形或长方形，用料少，费用低，便于加工，加工强度低，也有利于细部零件和原有固定座的装配，拆装使用方便。
进一步地，定位槽的开口宽度大于台阶的宽度。定位槽的宽度足以保证容纳气缸杆的圆柱形端部，保证门体关闭时，气缸杆的端部充分顶靠在定位槽的底面上，接触均匀，用力强度一致，台阶的宽度减少细部零件的用料，整个重量降低，成本降低，也可以保证与固定座或封装座紧密配合安装。
进一步地，定位槽的深度等于台阶的高度。容纳气缸杆初始状态未伸出气缸杆的端部时，也有利于定位槽和台阶的连续加工，提高切割的效率。
本发明提出的一种用于刻蚀装置的闸门结构的加工方法，该方法的步骤包括：
预处理：将原有的整体式门体与气缸杆端部接触处的周边区域裁切，形成调整式门体的固定体以及外形相同并能装配细部零件的装配凹槽；
细部零件加工：按照装配凹槽的形状加工细部零件的外形，加工细部零件的与装配凹槽底面相接触面的对立面，在对立面中部加工可容纳气缸杆端部的定位槽，
装配：将细部零件安装在固定体上。
利用原有的闸门的整体式门体进行裁切周边区域实现调整式门体的加工，减少材料的用料，减少费用，加工方便可靠。装配凹槽的加工方便细部零件的更换安装，安装省时省力，定位槽的加工保证初始状态时气缸杆的端部被充分容纳。该加工方法有利于提高细部零件与门体的装配品质，提高细部零件的使用效率。
本发明提出的另一种用于刻蚀装置的闸门结构的加工方法，该方法的步骤包括：
固定体加工：选取方形棒材，将方形棒材加工成设计要求的长方体型材，在长方体型材的长侧面上按照设计要求加工外形相同并能装配细部零件的一定数量的装配凹槽；
细部零件加工：按照装配凹槽的形状加工细部零件的外形，加工细部零件的与装配凹槽底面相接触面的对立面，在对立面中部加工可容纳气缸杆端部的定位槽；
装配：将细部零件安装在固定体上。
再新建设备和厂房时，根据以往实践经验和设计要求，直接加工固定体，加工的固定体直接加工出合适的装配凹槽，采购和加工一体进行，相比改造整体式门体提高了加工精度和效率。
进一步地，将装配凹槽加工为矩形凹槽。矩形凹槽规则，便于裁切，有利于增大细部零件的装配定位面积，装配更加稳定牢靠，拆装使用方便。
进一步地，将装配凹槽的高度加工成等于待加工的细部零件的高度。细部零件能充分放置于装配凹槽内的同时，细部零件的底面与门体的底面齐平，还能保证与现有的固定座可靠地连接，省去加工固定座，能节约材料降低费用，提高装置整体的紧凑性和美观性。
进一步地，在定位槽两侧的细部零件上加工矩形台阶。矩形台阶加工快捷方便，矩形台阶的加工主要是为了转配定位原有的固定座。省去加工固定座，能节约材料降低费用。
进一步地，细部零件由聚四氟乙烯或金属材质制成。聚四氟乙烯摩擦系数小，耐腐蚀性好和透气性差，强度等力学性能优异，能长期使用。刚性材质强度大，能长期使用。金属材质可选用300系列不锈钢。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了现有整体式门体与气缸杆相关位置关系示意图；
图2显示了现有固定座与气缸杆内部结构示意图；
图3显示了现有固定座安装在现有整体式门体的结构示意图；
图4显示了现有整体式门体顶面被气缸杆多次撞击后出现凹陷示意图；
图5显示了现有整体式门体的平面结构示意图；
图6显示了本发明一种用于刻蚀装置的闸门结构的结构示意图；
图7显示了本发明一种加工刻蚀装置的闸门结构过程示意图；
图8显示了本发明另一种加工刻蚀装置的闸门结构的过程示意图
其中，2-1为整体式门体，2-2为固定容纳槽，2-3为安装槽，1为气缸，1-1为气缸杆，5为固定座，5-1为螺纹孔接口。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
下面对本发明提出的一种用于刻蚀装置的闸门结构进行详细的描述。
如图5所示，该闸门结构包括设有装配凹槽的固定体4，以及可拆卸安装在装配凹槽4-1上的细部零件3，所述细部零件3设有可容纳气缸杆1-1端部的定位槽3-1，固定体4和细部零件3组成装配式门体结构；为了方便装配，装配凹槽4-1可裁切成具有规则外形的矩形或正方形，为了方便加工制作，细部零件3也加工成具有规则外形的矩形或正方形，以使细部零件3能充分可靠无间隙的装配在装配凹槽4-1内。
如图5所示，为了保证细部零件3能灵活方便地装配在装配凹槽4-1内，在装配凹槽4-1的底面加工装配螺栓孔4-2，同时，细部零件3的与定位槽3-1相邻的端面上加工与装配螺栓孔4-2相配合的定位孔，螺栓6穿过定位孔并旋拧在装配螺栓孔4-2内将细部零件3装配在装配凹槽4-1内。
更加优选地，定位孔可加工为内螺纹孔，螺栓6的数量可选4个，分布在定位槽3-1相邻的端面上。
更加优选地，为方便本发明固定体4能装配在本发明的细部零件3上，细部零件3的定位槽3-1的两侧端面专门剪切加工出台阶3-2，台阶3-2的底面上开设定位孔，台阶3-2的底面也开设装配孔，细部零件3能通过穿过或旋拧在台阶3-2上的定位孔并旋拧在装配凹槽4-1底面的装配螺栓孔4-2与固定体4连接为一体，台阶也可设置为矩形台阶，方便加工制造。
更加优选地，定位槽3-1的开口宽度大于台阶3-2的宽度，装配凹槽4-1的高度等于待加工的细部零件3的高度。定位槽的宽度足以保证容纳气缸杆的圆柱形端部，保证闸门关闭时，气缸杆1-1的端部充分顶靠在定位槽3-1的底面上，接触均匀，用力强度一致，台阶3-2的宽度减少细部零件3的用料，整个重量降低，成本降低，也可以保证与本发明固定体4紧密配合安装。定位槽3-1的深度等于台阶3-2的高度。容纳气缸杆初始状态未伸出气缸杆的端部时，也有利于定位槽3-1和台阶3-2的连续加工，省时省料，提高切割的效率。
利用更换部分备用零件维持闸门的高度，减少制程气体导致机台当机与异常保养。减少与真空大气传送腔体泄漏的发生率，减少因为泄漏导致产品报废与机台当机异常保养，增加闸门真空大气传送腔体或真空制程腔体密合度，提高靠闸门侧的蚀刻均匀度。本发明在TFT/LTPS的干刻或反应封闭室均可应用。
实践证明：本发明的闸门可实现安装在一台机台上的多个工位上，也可以安装在多台机台的工位上，14机台52腔平均一个月5次更换闸门的门体时须进行开腔保养，当中待底压漏率与MQC 1st验证结果A.O.I整体所花费的时间为20小时。
其中，底压漏率指真空腔开腔保养后所需要等真空状态到达的指标，MQC&1st是指保养回线测试的一种参考数据(PARTICLE与时刻率)；A.O.I指的是产品首批检验的方式。
费用：
本发明闸门结构的装配式门体新品订制费用为3万，异常态时下机的频率约为3～5次/月，3万×5＝15万/月(不包含PM与复机时更换的耗材与人力成本)正常运行时间：
提升为：[(3×20)÷3]÷(24×30)×100％＝2.7％
产能提升为：2.7％×30＝0.81K
提升了产品蚀刻率的均匀度，提高产品的使用率。
下面对本发明提出的用于刻蚀装置的闸门结构的加工方法进行详细的描述。
一种是利用整体式门体实现闸门结构的加工，该方法的步骤包括：
预处理：将原有的整体式门体与气缸杆端部接触处的周边区域裁切，形成调整式门体的固定体以及外形相同并能装配细部零件的装配凹槽；
细部零件加工：按照装配凹槽的形状加工细部零件的外形，加工细部零件的与装配凹槽底面相接触面的对立面，在对立面中部加工可容纳气缸杆端部的定位槽，
装配：将细部零件安装在固定体上。
另一种是直接利用材料加工固定体实现闸门结构的加工，该方法的步骤包括：
固定体加工：选取方形棒材，将方形棒材加工成设计要求的长方体型材，在长方体型材的长侧面上按照设计要求加工外形相同并能装配细部零件的一定数量的装配凹槽；
细部零件加工：按照装配凹槽的形状加工细部零件的外形，加工细部零件的与装配凹槽底面相接触面的对立面，在对立面中部加工可容纳气缸杆端部的定位槽；
装配：将细部零件安装在固定体上。
图7是本发明的固定体4基于整体式门体2-1加工示意图。整体式门体加工可外委重新加工，首先将整体式门体2-1的与气缸杆1-1的端部接触的周边区域裁切，如图7所示的abcd区域裁切，得到固定体4以及装配凹槽4-1，然后，根据装配凹槽4-1的形状和尺寸加工细部零件3。
更加优选地，如图7所示，abcd区域范围限定在固定容纳槽2-2和固定座5的螺纹孔接口5-1之间，也即安装槽2-3区域内，这样满足已加工的固定座5与安装槽2-3的配合安装，省时省力，节约了材料，降低了费用。
更加优选地，如图7所示，abcd区域得到的装配凹槽2-2的形状为矩形，既有利于裁切，也有利于固定座5的重复使用。使用时，已加工好的固定座5底部的凸起的阶梯形构造的中间空档穿过气气缸杆1-1并插装在台阶3-2上，实现固定座5和细部零件3的良好配合，通过设置在台阶3-2的底面上的装配孔的螺钉将固定座5安装在细部零件3上并将定位槽3-1封闭，实现气缸杆1-1的推拉动作。
更加优选地，如图8所示，在新建刻蚀装置或厂房时，根据以往实践情况和设计要求，采用棒材直接加工出固定体4，在加工得到的满足设计要求的固定体4的长侧面上直接加工出与细部零件3匹配的一定数量的装配凹槽4-1，如此这样，采购加工一体化进行，提高了加工精度和效率。
更加优选地，如图8所示，直接加工固定体4得到的装配凹槽4-1的形状为矩形，然后在装配凹槽4-1的前端的固定体4端面上加工一个预留槽4-3，该预留槽4-3底面加工预留螺纹孔4-4，用于安装已经加工好的封装座，省时省力。
更加优选地，如图7和图8所示，加工时，将装配凹槽4-1的高度加工成等于待加工的细部零件4的高度，定位槽3-1两侧的细部零件3上加工出矩形台阶3-2，台阶3-2的底面上开设定位孔，台阶3-2的底面也开设装配孔，细部零件3能通过穿过或旋拧在台阶3-2上的定位孔并旋拧在装配凹槽4-1底面的装配螺栓孔4-2与固定体4连接为一体，将装配凹槽4-1的高度加工成等于待加工的细部零件3的高度，共同保证装置整体的协调紧凑。细部零件3的材料选用聚四氟乙烯或金属材质。聚四氟乙烯摩擦系数小，耐腐蚀性好和透气性差，强度等力学性能优异，能长期使用。刚性材质强度大，能长期使用。金属材质可选用300系列不锈钢材料。
本发明加工得到的装置可实现安装在一台机台上的多个工位上，也可以安装在多台机台的工位上，14机台52腔平均一个月5次更换闸门的门体时须进行开腔保养。提升了产品蚀刻率的均匀度，提高产品的使用率。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种用于刻蚀装置的闸门结构，其特征在于：
包括设有装配凹槽的固定体；以及可拆卸安装在装配凹槽上的细部零件，细部零件的与装配凹槽底面相接触面的对立面设有可容纳气缸杆端部的定位槽；固定体和细部零件构成调整式门体结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于刻蚀装置的闸门结构，其特征在于：定位槽为方形槽。
3.根据权利要求2所述的一种用于刻蚀装置的闸门结构，其特征在于：定位槽为矩形槽。
4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的一种用于刻蚀装置的闸门结构，其特征在于：细部零件的外形为方形，方形体的侧面中部设有定位槽，定位槽两侧的细部零件上设有台阶。
5.根据权利要求4所述的一种用于刻蚀装置的闸门结构，其特征在于：定位槽的开口宽度大于台阶的宽度。
6.根据权利要求5所述的一种用于刻蚀装置的闸门结构，其特征在于：定位槽的深度等于台阶的高度。
7.一种用于刻蚀装置的闸门结构的加工方法，其特征在于：
预处理：将原有整体式门体与气缸杆端部接触处的周边区域裁切，形成调整式门体的固定体以及外形相同并能装配细部零件的装配凹槽；
细部零件加工：按照装配凹槽的形状加工细部零件的外形，加工细部零件的与装配凹槽底面相接触面的对立面，在对立面中部加工可容纳气缸杆端部的定位槽；
装配：将细部零件安装在固定体上。
8.根据权利要求7所述的一种用于刻蚀装置的闸门结构的加工方法，其特征在于：将装配凹槽加工为矩形凹槽；将装配凹槽的高度加工成等于待加工的细部零件的高度；在定位槽两侧的细部零件上加工矩形台阶。
9.一种用于刻蚀装置的闸门结构的加工方法，其特征在于：
固定体加工：选取方形棒材，将方形棒材加工成设计要求的长方体型材，在长方体型材的长侧面上按照设计要求加工外形相同并能装配细部零件的一定数 量的装配凹槽；
细部零件加工：按照装配凹槽的形状加工细部零件的外形，加工细部零件的与装配凹槽底面相接触面的对立面，在对立面中部加工可容纳气缸杆端部的定位槽；
装配：将细部零件安装在固定体上。
10.根据权利要求9所述的一种用于刻蚀装置的闸门结构的加工方法，其特征在于：将装配凹槽加工为矩形凹槽；将装配凹槽的高度加工成等于待加工的细部零件的高度；在定位槽两侧的细部零件上加工矩形台阶。
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