CN201217693Y - 用于放置在pecvd腔中的背板的夹钳机械装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型描述的实施例涉及用于放置在增强等离子体化学汽相淀积腔中的背板的夹钳机械装置，包括固定连接到腔盖内部的上夹钳部分，以及与上夹钳部分和背板滑动接触的下夹钳部分，其中下夹钳部分包括放置在穿过该下夹钳部分和该腔盖的至少一个连接件，包含调节部件的至少一个连接件，以及其中该调节部件的旋转引起水平移动和对该背板的压力。
Description
技术领域
本发明实施例主要涉及在大面积衬底上的电子器件制造中使用的设备以及相关腔硬件，并且更具体地，涉及在平板显示器和/或太阳电池阵列制造中使用的增强等离子体化学汽相淀积(PECVD)腔中设置的用于背板的夹钳机械装置。
背景技术
PECVD是通过激发工艺气体至等离子状态，用以在衬底上淀积材料的方法。在处理腔中，可提供工艺气体至喷头，该喷头放置在密封处理空间之内放置的温度控制衬底支撑装置之上。衬底支撑大面积衬底并且在该衬底上分离该处理气体以淀积材料形成电子器件，例如薄膜晶体管(TFT’s)、有机发光二极管(OLED’s)以及用在太阳能电池制造中的光电池。可提供负压至处理空间并且通过热能量、真空、射频(RF)功率以及它们的结合，分离工艺气体以形成等离子体。
处理腔的上部包括喷头和相关的硬件，例如与盖装置连接的背板。盖装置通常包括封面和处理气体入口，并且封面支持细微(remote)等离子单元。典型地，背板设置在喷头上并且设定为便于支持喷头。通常，背板的周界适合密封盖装置以形成处理空间的上边界。典型地，密封层包括提供中空密封并且又可促进电绝缘的聚合物或合成橡胶。典型地，传统夹钳装置用于将背板压紧到密封层上。典型地，传统夹钳装置设置在盖装置中，需要拆卸盖装置的一部分以使员工接近。
传统夹钳装置提供初始压力以在背板和盖装置之间形成初始真空密封。该初始真空密封由传统夹钳装置促进，并且该真空密封由应用至背板的真空辅助，该真空对背板提供额外的压力力。随着时间的过去，传统夹钳装置会变松，但是在不调整传统夹钳装置的情况下，初始真空密封会经历许多真空应用或处理周期。然而，随着时间的过去，初始真空会被破坏并且传统夹钳装置需要调整以恢复密封。在一种情况下，包括背板和传统夹钳装置的盖装置，为了进入内在部分为了清洁和维护目的，需要不时地移动，其破坏了初始密封。当再次装配时，背板不会如前放置以密封：例如，密封表面不对准或彼此不紧密接触。在另一个例子中，循环的真空应用和/或膨胀的/收缩的移动引起背板相对于密封表面移动，随着时间的过去，这将导致真空密封失效。
同样的，当真空密封被破坏时，需要进行夹钳的调整。由于传统的夹钳放置在盖装置中，至少需要移动部分盖装置以接近夹钳。盖装置的拆卸和移动导致工具长时间的的停工期，影响生产量。
如同已经表述的，在本技术领域需要改良的夹钳装置，以有效的促进PECVD腔中背板的真空密封同时易于接近以进行调整。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于放置在PECVD腔中的背板的夹钳机械装置，克服传统的夹钳装置的缺陷。传统的夹钳装置提供初始压力以在背板和盖装置之间形成初始真空密封。但是，传统的夹钳装置随着时间的过去会变松。为了进入内在部分进行清洁，覆盖该传统夹钳装置的盖装置需要被移开，这破坏了初始密封且因此需调整该夹钳装置以恢复密封。由于这些传统夹钳分布在盖装置内部，盖装置的拆卸和移动导致腔室长时间的停工期，并由此影响生产量。
在一个实施例中，本发明包括用于设置在等离子腔中的背板的夹钳装置，该夹钳装置包括固定连接到腔盖内部的上部夹钳部分，与上部夹钳部分以及背板滑动接触的下部夹钳部分，其中下部夹钳部分包括至少一个通过下部夹钳部分和腔盖设置的结合件，至少一个包含可调节部分的结合件，并且其中可调节部分的旋转引起水平的移动和对背板的压力。
本实用新型的夹钳装置为腔室中的背板提供一个经改良的密封，而不需拆卸该腔室的部分以进行夹钳装置调整。因此，使用本实用新型的夹钳装置减少了停工期并增加了腔室的生产量。
附图说明
因此可详细理解本发明的上述引用特征的方式，可通过参考实施例得到以上概述的发明的更详细的描述，其中一些在附图中示出。值得注意的是，然而，附图仅是图示本发明的典型的实施例，并且因此不认为限于它的范围，因此发明容许其它等效实施例。
图1图示了PECVD腔示意性的横截面视图；
图2是依照本发明实施例的夹钳装置图；
图3图示了依照本发明实施例的夹钳装置横截面视图。
为便于理解，尽可能使用相同的参考数字来指示图中共有的相同元件。可以预期，实施例中公开的元件可有利于用于其它实施例，不需要详细表述。
具体实施方式
图1是来自AKT，应用材料公司，Santa Clara，California的一个部门的等离子增强化学气相淀积系统的一个实施例的示意性横截面视图。系统通常包括连接到气体源104的处理腔100。处理腔100具有壁106，背板101，和底部108，它们部分的定义了处理空间112。典型的通过壁106中的端口进入处理空间112，这方便了大面积衬底140移动进出处理腔100。衬底140由玻璃、聚合体或在其上能够形成电子装置的其他材料形成，并且典型的包括2.2平方米或更大的表面面积。壁106和底部108典型的由单一的铝块或与处理兼容的其它材料模块制造。壁106支撑盖装置110，该盖装置110包括盖封面105，背板101以及大量的适应于提供压力到背板101的夹钳装置102。
温度控制衬底支撑装置138居中设置在处理腔100中。衬底支撑装置138在处理中支撑大面积衬底140。在一个实施例中，衬底支撑装置138包含铝主体124，该铝主体124至少封装一个嵌入式加热器132。设置在支撑装置138中的加热器132，例如电阻元件，连接到可选的电源174，并且可控制的加热支撑装置138以及放置在其上的大面积衬底140至预先设定的温度。典型的，在CVD工艺中，根据被淀积材料的淀积工艺参数加热器132保持大面积衬底140为大约150°到至少460℃的恒定温度。
通常，衬底支撑装置138具有下表面126和上表面134，并且上表面134支撑大面积衬底140。下表面126具有杆142，该杆142将衬底支撑装置138连接至提升系统(未显示)，该提升系统使衬底支撑装置138在抬高的处理位置(如所示)和较低的位置间移动，这便于衬底转移到处理腔100和从处理腔100转移。杆142还为衬底支撑装置138和腔100的其它组件间的电和热电偶导线提供管道。伸缩管146连接到衬底支撑装置138(或杆142)和处理腔100的底部108之间。伸缩管146有利于杆142周围的真空密封，同时有利于衬底支撑装置138的垂直移动。
在一个实施例中，衬底支撑装置138接地，因此由电源122提供的射频(RF)能量提供给位于盖装置110和衬底支撑装置138之间的喷头118，或位于腔的盖装置内或附近的其它电极。射频能量激发衬底支撑装置138和喷头118之间的处理空间112中存在的气体，以有利于淀积到衬底140上。来自电源122的射频能量通常选择与衬底的尺寸相当，以推动化学气相淀积工艺。
衬底支撑装置138还支撑遮蔽结构149。通常，遮蔽结构149阻止淀积在大面积衬底140和支撑装置138的边缘。衬底支撑装置138具有大量排列的孔128，该孔128接受大量的升降杆150。升降杆150典型的由陶瓷或阳极氧化铝组成。当衬底支撑装置138下降，升降杆150也下降，与腔底部108接触。当衬底支撑装置138进一步下降，升降杆150提升到上边134之上以提升大面积衬底140，以利于通过接近机械刀刃(robot blade)或末端执行器(endeffector)移动大面积衬底。
包含背板101的盖装置110通过密封壁106为处理空间112提供上边界。具体的，夹钳装置102提供压力到背板101的上表面，该压力把背板101压向密封物114，以为腔100中的负压提供上边界。尽管密封物114被描述为压力密封装置，密封物114同样适应于作为电绝缘体来隔离背板101和壁106。盖装置110也通过大量结合件和盖装置110的净重中的一个或两者提供的压力来压向密封物148。典型的通过使用起重机或其它适应于分离盖装置110和壁106的提升装置提升盖装置110，盖装置110移动或被打开以为处理腔100服务。
盖装置110通常包括盖封面105，支撑盖封面105的盖支撑103，以及连接到盖装置110的夹钳装置102。盖装置110同样典型的包含入口180，通过该入口180，由气体源104提供的工艺气体传入到处理腔100中。入口180同样连接到清洁源182，该清洁源182包含设置在盖封面105之上并连接到盖封面105的细微等离子单元。清洁源182典型的提供清洁剂，例如分解的含氟气体，该清洁剂被传入到处理腔100中以移除来自包括喷头118的处理腔硬件的淀积副产品和膜。
喷头118连接到盖装置110的内表面120。喷头118典型的设定为遵循大面积衬底140的外形，例如矩形。喷头118包括穿孔区域116，通过该穿孔区域116，由气体源104和/或清洁源182提供的工艺气体和其它气体传送到处理空间112中。喷头118的穿孔区域116设定为提供通过喷头118进入处理腔100的气体的均匀分布。在共同受让的2004年8月10日颁发的美国专利No.6772827，2006年3月7日颁发的美国专利No.7008484，2007年9月18日颁发的美国专利No.7270713，2002年11月12日颁发的美国专利No.6477980，2005年9月13日颁发的美国专利No.6942753，以及2005年10月13日公开的美国专利公开No.2005/0223986中描述了适合受益于发明的喷头，在此全部引入作为参考。
喷头118典型的包含弹性支撑160，以适合允许喷头118的热膨胀和收缩。通过喷头118形成大量的气体通道162，以允许预先确定分布的气体通过喷头118并进入处理空间112。弹性支撑160同样保持喷头118和盖装置110的内表面120为空间分离关系。该空间允许流经盖装置110的气体在横跨喷头118的宽度上为均匀分布，以此为处理空间112均匀的提供气体。
喷头118典型的由不锈钢，铝(Al)，阳极氧化铝，镍(Ni)，或其它导体材料制造。喷头118设定厚度为横跨处理空间112保持充分平面，而不会对衬底处理产生不利的影响，并且还通过背板101或从腔100外部的支撑装置穿过背板101在中心区域被支撑。
图2是依照本发明一个实施例的夹钳装置102的等比例视图。在本实施例中，夹钳装置102包括上夹钳204和下夹钳208。在一个实施例中，夹钳由聚醚醚酮(PEEK)材料制成。上夹钳204包括插入孔206，该插入孔206允许连接件，例如螺钉(screw)212，连接上夹钳204到盖支撑103的内部。可选择的，上夹钳204通过粘合剂连接到盖支撑。上夹钳204的下表面相对于盖支撑103向下倾斜或成角度，并适应于与下夹钳208的上表面上的倾斜接触表面218接触。上夹钳204和下夹钳208的倾斜接触面都适应于滑动接触到不同的到背板101的压力。
下夹钳208的下表面沿着背板101的外围与背板101的上表面滑动接触。下夹钳208同样包括插入孔210。螺栓(bolt)214插入穿过插入孔210，并同样穿过盖支撑103中对应的开口。螺母216用于将螺栓214固定在背板101上。螺母(nut)216暴露在盖支撑103的外边，可以从外部接近而不需要拆开整个盖装置110，或者至少移动盖封面105(以及任何放置在其中或其上的硬件)。所有的滑动接触表面包括辐射部分或斜面，以将由于表面互相相对移动产生的一个表面刨削或切削另一个表面减少到最小。
随着螺母216旋转固定，下夹钳208朝着盖支撑103水平的移入下夹钳208和盖支撑103之间的空间220，这提供到背板101上表面的压力。在一个实施例中，螺栓214由不锈钢制成。在另一个实施例中，螺栓214为具有螺栓端的艾伦头(Allen head)螺栓，其包括旋转阻尼特征(未示出)以最小化螺栓214在螺母216调节期间的旋转。在这个实施例中，旋转阻尼特征为适应于接受螺钉起子装置的槽，适应于接受工具的展平部分，适应于接受工具的孔或坑(depression)，或其它适应于最小化艾伦头(Allen head)螺栓在螺母216调节期间转动的特征。然而在另一个实施例中，螺栓214包括六角形头螺栓，正方形头螺栓，或其它连接件。同样然而在另一实施例中，螺母216由具有抗粘着/磨伤涂层的不锈钢制成。同样然而在另一实施例中，抗粘着/磨伤涂层由二硫化钨(WS2)或改良型二硫化钨(dicronite)制成。
图3是图2的夹钳装置的横截面视图。结合图1和图2，当处理腔100为淀积工艺做好准备，盖装置110背对壁106放置。然后盖装置110通过连接件固定到壁106，特别的，背板101放置在靠近密封物114的位置。上夹钳204通过螺钉212固定的连接到盖装置110的内部，并且下夹钳208放置在靠近上夹钳204和背板101的上表面。螺钉214插入穿过盖支撑103，并且通过螺母216从盖支撑103的外部固定(周围空气)。由于放置在腔100中的其它夹钳装置102重复这种方式，背板101压向密封物114。因此，可以向处理空间112施加负压以执行淀积工艺。
如上所述，在多个淀积工艺过程中，背板101相对密封物114移动，这可能破坏真空密封。可能由于例如震动以及其它力引起的夹钳装置102和/或背板101的松动产生其它真空裂口。在一种情况下，一个或更多以前固定的夹钳装置102由于背板101的真空应用发生松动，这进一步将背板向着密封物114固定到夹钳装置不再压力接触的点。在腔100维护期间，真空密封同样影响。在维护期间，盖装置110提升离开壁106。当重新组装时，背板101不在拆卸前的相同位置，和/或一个或更多夹钳装置102松动。同样的，以前密封的接触表面不对准或紧密接触以利于合适的密封。
在上面讨论的任何情况下，以及需要额外压力背板101的其它情况下，夹钳装置102允许员工从腔100外的位置进行调节。另外，为调节接近夹钳装置102不需要拆卸腔100的部分。因此，停工时间最小化并且腔100的生产能力增强。
尽管前述仅是本发明的实施例，在不偏离它的基本范围以及所附权利要求决定的范围情况下，可以设计本发明的其它的和进一步的实施例。
Claims (10)
1、一种用于放置在增强等离子体化学汽相淀积腔中的背板的夹钳机械装置，其特征在于，包括：
固定连接到腔盖内部的上夹钳部分；和
与所述上夹钳部分和所述背板滑动接触的下夹钳部分，其中所述下夹钳部分包括：
放置穿过所述下夹钳部分和所述腔盖的至少一个连接件，包含调节部件的至少一个连接件，以及其中所述调节部件的旋转引起水平移动和对所述背板的压力。
2、根据权利要求1所述的夹钳机械装置，其特征在于，所述上夹钳部分和所述下夹钳部分由聚醚醚酮材料制成。
3、根据权利要求1所述的夹钳机械装置，其特征在于，第二连接件放置在所述上夹钳部分中。
4、根据权利要求3所述的夹钳机械装置，其特征在于，第二连接件为螺钉。
5、根据权利要求1所述的夹钳机械装置，其特征在于，至少一个连接件是螺栓。
6、根据权利要求5所述的夹钳机械装置，其特征在于，所述螺栓为艾伦头螺栓。
7、根据权利要求5所述的夹钳机械装置，其特征在于，所述螺栓为六角形头螺栓。
8、根据权利要求1所述的夹钳机械装置，其特征在于，所述调节部件为螺母。
9、根据权利要求8所述的夹钳机械装置，其特征在于，所述螺母由不锈钢或抗粘着/磨伤涂层制成。
10、根据权利要求9所述的夹钳机械装置，其特征在于，所述抗粘着/磨伤涂层由二硫化钨或改良型二硫化钨制成。
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