CN107119265B - 化学气相沉积工艺腔室及其清洗终点监测方法 - Google Patents

化学气相沉积工艺腔室及其清洗终点监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种化学气相沉积工艺腔室及其清洗终点监测方法，通过在化学气相沉积工艺腔室的四周和底部的内壁上分别内嵌一个石英晶震片，将石英晶震片的电极镀膜层与化学气相沉积工艺腔室的内部连通；频率检测器用以检测石英晶震片的频率，并将频率检测器所测得的频率上传到控制器，所述控制器根据频率监测器所测得的频率变化实时监测化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层的厚度的变化以判断清洗终点。利用本发明对清洗终点进行监测，所得结果准确无误，保证了化学气相沉积工艺腔室的清洁度和产品良率。

Description

化学气相沉积工艺腔室及其清洗终点监测方法
技术领域
本发明属于液晶显示器领域，尤其涉及一种化学气相沉积工艺腔室及其清洗终点监测方法。
背景技术
在目前的液晶显示面板的阵列基板制造过程中，成膜机台主要有2中，分别为PVD(Physical Vapor Deposition物理气相沉积)机台和CVD(Chemical Vapor Deposition化学气相沉积)机台，其中PVD通过物理溅射沉积(也称为物理气相沉积)方法沉积Mo、Al、Ti、Cu等金属膜和ITO(Indium Tin Oxide氧化铟锡)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide铟镓锌氧化物)等半导体膜；CVD通过化学气相沉积方法沉积SiNx(硅的氮化物)、SiOx(硅的氧化物)、a-si(无定形硅，非晶硅)等非金属膜；目前CVD机台成膜过程中，阵列基板表面及化学气相沉积工艺腔室的内壁同时长膜，当生产一定数量的阵列基板后，化学气相沉积工艺腔室内壁的薄膜累计超过一定厚度时会发生脱落，影响成膜品质；因此使用过程中通常会在生产一定数量的阵列基板后进行化学气相沉积工艺腔室内壁的清洗，清除化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积的薄膜。目前该清洗过程没有实时监控，通常根据经验进行特定时间的清洗即开始生产，无法准确判断清洗终点，使用过程中常发生清洗不干净的问题，甚至当清洗过程发生异常时也不能及时发现，进而会影响最终的成膜品质。
发明内容
为解决上述现有技术中无法准确判断清洗终点，使用过程中常发生清洗不干净的问题，甚至当清洗过程发生异常时也不能及时发现，进而会影响最终的成膜品质的技术问题，本发明提供一种化学气相沉积工艺腔室及其清洗终点监测方法，具体方案如下：
一种化学气相沉积工艺腔室，所述化学气相沉积工艺腔室的四周和底部的内壁上分别内嵌一个石英晶震片；
所述石英晶震片包括电极镀膜层，所述电极镀膜层与化学气相沉积工艺腔室的内部连通，在所述电极镀膜层上形成堆积膜层，所述石英晶震片的频率随着堆积膜层的厚度的变化而变化；
频率监测器，所述频率监测器与石英晶震片连接，利用所述频率检测器检测石英晶震片的频率；
控制器，所述控制器与频率监测器相连，频率监测器所测得的频率值上传到控制器，所述控制器根据频率监测器所测得的频率变化实时监测化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度的变化以判断清洗终点时间。
优选的，所述控制器将频率监测器所测得的频率值与预设值进行比对，根据比对结果判断清洗起点时间；
其中，所述预设值包括第一工作频率和第二工作频率；
记录所述化学气相沉积工艺腔室第一次工作且尚未进行生产前，频率监测器所测得的频率，以作为第一工作频率，所述第一工作频率作为清洗终点判断基准设置到控制器中；
记录所述化学气相沉积工艺腔室第一次工作且根据产品检测状况，当生产一定数量的产品后需要对化学气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗时频率监测器所测得的频率，以作为第二工作频率，所述第二工作频率作为清洗起始点判断基准设置到控制器中。
优选的，所述电极镀膜层的检测面与化学气相沉积工艺腔室内壁的内表面齐平。
一种如上所述的化学气相沉积工艺腔室的清洗终点监测方法，其特征在于，所述控制器根据频率监测器所测得的频率变化实时监测化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度的变化以判断清洗终点时间。
优选的，当所述化学气相沉积工艺腔室第一次工作且尚未进行生产前，频率监测器所测得的频率为第一工作频率，所述第一工作频率作为清洗终点判断基准设置到控制器中。
优选的，在后续使用化学气相沉积工艺的过程中，当控制器接收到的频率监测器所测得的频率达到第一工作频率时，所述控制器关闭清洗设备，停止清洗工作。
优选的，所述控制器根据频率监测器所测得的频率变化实时监测化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度的变化并准确判断清洗起始点时间。
优选的，当所述化学气相沉积工艺腔室第一次工作且根据产品检测状况，当生产一定数量的产品后需要对化学气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗时，频率监测器所测得的频率为第二工作频率，所述第二工作频率作为清洗起始点判断基准设置到控制器中。
优选的，在后续使用化学气相沉积工艺的过程中当控制器接收到的频率监测器所测得的频率达到第二工作频率，且产品生产工艺流程结束时，控制器开启清洗设备，对化学气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗。
优选的，将化学气相沉积工艺腔室的内壁开始清洗到清洗结束的最大时间差设置到控制器中，若当前时间与开始清洗的时间差大于最大时间差，且在此期间控制器没有判断出清洗终点，则认定为清洗异常。
与现有技术相比，本发明提供的一种化学气相沉积工艺腔室及其清洗终点监测方法，通过在化学气相沉积工艺腔室的四周和底部的内壁上分别内嵌一个石英晶震片，并将石英晶震片的电极镀膜层与化学气相沉积工艺腔室的内部联通；在电极镀膜层上形成堆积膜层，所述石英晶震片的频率随着堆积膜层厚度的变化而变化，频率监测器用以测量石英晶震片的频率，频率监测器所测得的频率值上传到控制器控制器根据频率监测器所测得的频率变化实时监测化学气相沉积工艺腔室的内壁膜厚的变化并准确判断清洗终点。利用本发明对清洗终点进行监测，所得结果准确无误，保证了化学气相沉积工艺腔室的清洁度和产品良率。
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为本发明中石英晶震片在化学气相沉积工艺腔室内的安装分布示意图；
图2为本发明工作原理示意图；
图3为本发明中石英晶震片电极镀膜层的检测面与化学气相沉积工艺腔室内壁的内侧面的相对位置示意图。
在附图中，相同的部件采用相同的附图标记，附图并未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例一
如图1--图3所示，本实施列提供一种化学气相沉积工艺腔室，该工艺腔室内壁3共为六个，图1示出了其中的三个内壁，分别为内壁3a、内壁3b和内壁3c。在该化学气相沉积工艺腔室的四周的内壁3a、内壁3b、与内壁3a相对的内壁、与内壁3b相对的内壁以及与顶部内壁3c相对的底部的内壁上分别内嵌一个石英晶震片2，顶部内壁3c上设有工艺气体的出口位置(图中未示出)，故顶部内壁3c上没有安装石英晶震片2。优选的，如图1所示，石英晶震片2均安装于其所在内壁的正中间，此位置所测得的化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层的厚度更为准确。如图2所示，石英晶震片2均与频率监测器6相连，具体的，频率检测器6与石英晶震片2的电极镀膜层5电联接，电极镀膜层5与化学气相沉积工艺腔室的内部连通，当工艺腔室的内壁3上因沉积而出现堆积膜层时，石英晶震片2的电极镀膜层5的检测面7上也会相应的因沉积而出现堆积膜层4，石英晶震片2的频率会随着堆积膜层4厚度的变化而不同，并通过频率监测器6实时监测到该频率。因此，通过频率监测器6所测得的频率变化就可以知道相应的堆积膜层4的厚度的厚度变化，频率监测器6所测得的频率上传到控制器，控制器根据频率监测器6所测得的频率变化实时监测化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度的变化以判断清终起点时间。
优选的，将频率监测器6所测得的频率值与预设值进行比对，根据比对结果判断清洗起点时间。其中，所述预设值包括第一工作频率和第二工作频率。记录所述化学气相沉积工艺腔室第一次工作且尚未进行生产前，频率监测器所测得的频率，以作为第一工作频率，所述第一工作频率作为清洗终点判断基准设置到控制器中。记录所述化学气相沉积工艺腔室第一次工作且根据产品检测状况，当生产一定数量的产品后需要对化学气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗时频率监测器所测得的频率，以作为第二工作频率，所述第二工作频率作为清洗起始点判断基准设置到控制器中。如此，则控制器即能根据第一工作频率判断清洗终点时间，还能根据第二工作频率判断清洗终点时间。。
优选的，如图3所示，石英晶震片2的电极镀膜层5的检测面7与工艺腔室内壁3的内表面8齐平，如此，则石英晶震片2的电极镀膜层5的检测面7上所沉积的堆积膜层4的厚度与工艺腔室内壁3上所沉积的堆积膜层的厚度一致，从而使得清洗终点的判断更加准确。
实施例二
本实施例提供一种化学气相沉积工艺腔室的清洗终点监测方法，该方法利用实施例一中所提供的化学气相沉积工艺腔室，控制器根据频率监测器6所测得的频率变化实时监测化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度的变化以判断清洗终点时间。本实施例中所述的化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度均为石英晶震片2的检测面7上的堆积膜层4的厚度。
优选的，本实施例以化学气相沉积工艺腔室第一次工作且尚未进行生产前，频率监测器6所测得的频率为第一工作频率，此时化学气相沉积工艺腔内是完全洁净的，相当于是清洗完成的最终状态，也就是清洗终点。将第一工作频率作为清洗终点的判断基准设置到CVD机台的控制器中。
后续的，当阵列基板在化学气相沉积工艺腔室内进行工艺处理过程中，化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度，也就是图2所示堆积膜层4的厚度会不断增加，堆积膜层4的厚度超过一定值时会脱落，造成对阵列基板污染。工作人员对生产出的阵列基板都会进行污染物检测，当根据所检测的阵列基板的污染程度确定需要对化学气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗时，打开清洗设备，进行相关清洗操作，堆积膜层4的厚度因此会不断减小，直至完全清洗干净，在此过程中，控制器接收到的频率监测器6所测得的频率会因堆积膜层4的厚度的变化而变化，并不断接近第一工作频率。当控制器接收到的频率监测器6所测得的频率等于第一工作频率时，即到达清洗终点，化学气相沉积工艺腔室的内壁已完全清洗干净。此时控制器关闭清洗设备，停止清洗工作。
实施例三
本实施例提供一种化学气相沉积工艺腔室的清洗终点监测方法，该方法利用实施例一中所提供的化学气相沉积工艺腔室，同时设置清洗起始点判断基准和清洗终点判断基准，且根据频率监测器所测得的频率变化实时监测化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度的变化，也就是图2所示的堆积膜层4的厚度的变化，进而不仅可以准确判断清洗终点还可以准确判断清洗起始点。本实施例中所述的化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度均为石英晶震片2的检测面7上的堆积膜层4的厚度。
优选的，根据实施例二所述的方式确定第一工作频率，并将第一工作频率作为清洗终点判断基准设置到控制器中。再者，当所述化学气相沉积工艺腔室第一次工作，阵列基板在化学气相沉积工艺腔室内进行工艺处理时，化学气相沉积工艺腔室的内壁的堆积膜层的厚度不断增加，过厚时，会引起脱落，污染阵列基板，生产出的阵列基板都会进行污染物状况检测，工作人员根据检测到的阵列基板的污染物状况来判断是否需要对化学气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗。当生产一定数量的阵列基板后，根据检测结果需要对化学气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗时，记录下此时频率监测器6所测得的频率，并将此频率作为第二工作频率。将第二工作频率作为清洗起始点判断基准设置到CVD机台的控制器中。
在后续使用化学气相沉积工艺的过程中，频率监测器6实时监测石英晶震器2的频率变化。当控制器接收的频率监测器6所测得的频率等于第二工作频率时，表明到达清洗起始点，气相沉积工艺腔室的内壁膜厚已超过一定厚度，开始脱落，需要对气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗操作。此时若气相沉积工艺腔室内工艺处理正在进行，则待工艺处理结束后控制器开启清洗设备，若此时工艺处理已经结束则控制器立即开启清洗设备，对气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗，在此过程中堆积膜层4的厚度会不断减小，直至完全清理干净，频率监测器6所测得的频率也会相应变化，当控制器接收的频率监测器6所测得的频率等于第一工作频率时，表明到达清洗终点，气相沉积工艺腔室的内壁已完全清洗干净。
如此，则不仅能提高清洗终点判断的准确性，同时还能提高清洗起始点判断的准确性，且工作人员只需要进行一次清洗起始点的判定，其后的清洗起始点的判定均通过频率监测器6和控制器完成，减小了人力成本。
实施例四
将化学气相沉积工艺腔室的内壁开始清洗到清洗结束的最大时间差设置到控制器中，若当前时间与开始清洗的时间差大于最大时间差，且在此期间控制器没有判断出清洗终点，则认定为清洗异常。优选的，在某一次清洗过程中，记录下频率监测器6所测得的频率等于第一频率的时间t1和频率监测器6所测得的频率等于第二频率的时间t2，由此计算出从开始清洗到清洗结束所需要的时间差Δt＝t2-t1，反复多次实验并求取所得时间差Δt散点数据的平均值Δta，根据工况选取安全系数n，优先的本实施例中取安全系数n＝1.5，取开始清洗到清洗结束所需要的最大时间差Δtmax＝n*Δta，并将Δtmax设置到CVD机台的控制器中。
在某一次清洗过程中，控制器记录下起始点也就是频率监测器6所测得的频率等于第二频率的时间t2，随后控制器实时记录当前时间与时间t2的差值Δtm，当Δtm＞Δtmax时，如果在此期间控制器所接收到的频率监测器所测得的频率一直无法达到到第一频率，则可认定为清洗异常。此判断方法可靠性高，且均由控制系统自动完成，节约了人力成本。
上述实施例中所提到的化学气相沉积工艺腔室及监测方法，不仅可以用于阵列基板，还可以用于在化学气相沉积工艺腔室内进行同样工艺处理的其他产品
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在逻辑或结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种化学气相沉积工艺腔室，其特征在于，所述化学气相沉积工艺腔室的四周和底部的内壁上分别内嵌一个石英晶震片，顶部的内壁上设有工艺气体的出口位置，没有石英晶震片；
所述石英晶震片均位于其所在内壁的正中间，包括电极镀膜层，所述电极镀膜层与化学气相沉积工艺腔室的内部连通，在所述电极镀膜层上形成堆积膜层，所述石英晶震片的频率随着堆积膜层的厚度的变化而变化；
频率监测器，所述频率监测器与石英晶震片连接，利用所述频率监 测器检测石英晶震片的频率；
控制器，所述控制器与频率监测器相连，频率监测器所测得的频率值上传到控制器，所述控制器根据频率监测器所测得的频率变化实时监测化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度的变化以判断清洗终点时间。
2.根据权利要求1所述的一种化学气相沉积工艺腔室，其特征在于，所述控制器将频率监测器所测得的频率值与预设值进行比对，根据比对结果判断清洗起点时间；
其中，所述预设值包括第一工作频率和第二工作频率；
记录所述化学气相沉积工艺腔室第一次工作且尚未进行生产前，频率监测器所测得的频率，以作为第一工作频率，所述第一工作频率作为清洗终点判断基准设置到控制器中；
记录所述化学气相沉积工艺腔室第一次工作且根据产品检测状况，当生产一定数量的产品后需要对化学气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗时频率监测器所测得的频率，以作为第二工作频率，所述第二工作频率作为清洗起始点判断基准设置到控制器中。
3.根据权利要求1所述的一种化学气相沉积工艺腔室，其特征在于，所述电极镀膜层的检测面与化学气相沉积工艺腔室内壁的内表面齐平。
4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的化学气相沉积工艺腔室的清洗终点监测方法，其特征在于，所述控制器根据频率监测器所测得的频率变化实时监测化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度的变化以判断清洗终点时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述化学气相沉积工艺腔室第一次工作且尚未进行生产前，频率监测器所测得的频率为第一工作频率，所述第一工作频率作为清洗终点判断基准设置到控制器中。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在后续使用化学气相沉积工艺的过程中，当控制器接收到的频率监测器所测得的频率达到第一工作频率时，所述控制器关闭清洗设备，停止清洗工作。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制器根据频率监测器所测得的频率变化实时监测化学气相沉积工艺腔室的内壁堆积膜层厚度的变化并准确判断清洗起始点时间。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述化学气相沉积工艺腔室第一次工作且根据产品检测状况，当生产一定数量的产品后需要对化学气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗时，频率监测器所测得的频率为第二工作频率，所述第二工作频率作为清洗起始点判断基准设置到控制器中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在后续使用化学气相沉积工艺的过程中当控制器接收到的频率监测器所测得的频率达到第二工作频率，且产品生产工艺流程结束时，控制器开启清洗设备，对化学气相沉积工艺腔室的内壁进行清洗。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将化学气相沉积工艺腔室的内壁开始清洗到清洗结束的最大时间差设置到控制器中，若当前时间与开始清洗的时间差大于最大时间差，且在此期间控制器没有判断出清洗终点，则认定为清洗异常。
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