TWI591744B - 電漿處理腔室中採用之真空密封裝置 - Google Patents

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Description

電漿處理腔室中採用之真空密封裝置
本發明有關於真空密封裝置，尤其有關於電漿處理腔室中採用之真空密封裝置。
用於如電漿蝕刻反應器之真空密封應用的O形環需要適當設計的溝槽，以將O形環定位於密封表面上。例如，請見共同擁有的美國專利第6,010,133號及第6,536,777號，其揭露內容係併於此作為參考。一般而言係使用單鳩尾形溝槽或雙鳩尾形溝槽以定位O形環，用以預防O形環於設置過程期間掉出來。然而，當複數個小O形環必須放置地很靠近時，可能不具有充足的距離以於待密封部件上容置O形環。
於此揭露一種真空密封裝置，包含：單件式彈性體密合墊，至少具有以平面網互連的第一及第二O形環；第一部件，具有第一平面密封表面，該第一平面密封表面其中含有固持該第一O形環的鳩尾形溝槽、及固持該第二O形環的方壁形溝槽，該第一部件更於該第一平面密封表面中包含受到該第一O形環或第二O形環所圍繞的至少一通道。
在一實施例中，該第一及第二O形環係同心，且該方壁形溝槽係位於該鳩尾形溝槽內側。較佳而言，該第一及第二O形環具有相同壁厚，該鳩尾形溝槽為單鳩尾形溝槽，其具有內側直壁及外側斜壁，且該方壁形溝槽具有對該第一平面密封表面呈90°的內壁及外壁，該等開放式溝槽具有小於O形環壁厚的深度及與該通道之中心軸一致的中心軸。
在另一實施例中，該密合墊包含形狀相同的三、四、或五個另外的O形環，其係裝設於該第一平面密封表面中的方壁形溝槽中。例言之，可具有形狀相同的五個另外的O形環，且其具有 與該第一及第二O形環相同直徑及壁厚，該第一O形環係配置成由該第二O形環及五個另外的O形環所圍繞的中央O形環，且該第二O形環及該五個另外的O形環係配置成徑向位置相隔60°而圍繞該中央O形環，六個O形環之相鄰表面的相隔距離小於該等O形環之壁厚。
在進一步的實施例中，該等O形環具有約0.1至約0.25英吋的厚度，且該網為該等O形環之間的平坦互連部，且/或該第一及第二O形環具有相同尺寸，其內徑大小約0.5至約2英吋。例言之，該第一及第二O形環可具有約0.1至約0.25英吋的厚度，且該鳩尾形溝槽可為具有內側直壁及外側斜壁的單鳩尾形溝槽。或者，該第一及第二O形環可具有約0.1至約0.25英吋的厚度，且該鳩尾形溝槽可為具有內側斜壁及外側斜壁的雙鳩尾形溝槽。
該等O形環可為同心或具有側向偏離。例言之，該第二O形環之內側表面可圍繞該至少一通道，且該第二O形環可位於該第一O形環內側。或者，該至少一通道可包含一中央通道，該中央通道被該第一O形環所圍繞，且該第一平面密封表面可包含六個另外的通道，這六個另外的通道之中心與該中央通道之中心等距，該密合墊包含五個另外的O形環，且該第一平面密封表面包含五個另外的方壁形溝槽，該等方壁形溝槽固持該第二O形環及該五個另外的O形環。
在一裝置中，具有一連接至該第一部件的第二部件，且該第二部件包含與該第一部件中的該通道對準的通道。在另一裝置中，具有一連接至該第一部件的第二部件，該第二部件包含七個與該第一部件中的該等通道對準的通道。在又另一裝置中，該第二部件具有被夾緊於該第一O形環的第二平面密封表面，且該又另一裝置包含第三部件，具有被夾緊於該第二O形環的第三平面密封表面。
該鳩尾形溝槽與該方壁形溝槽之間藉由一環狀壁而分隔，該環狀壁具有與該第一平面密封表面共平面的環狀表面，且該網延伸於該環狀表面之上。該鳩尾形溝槽之外壁可呈60°至80°角， 且該鳩尾形溝槽之底部可寬於該鳩尾形溝槽之開口。較佳而言，該鳩尾形溝槽之底部與該方壁形溝槽之底部係共平面。
在較佳實施例中，該真空密封裝置係位於如電漿蝕刻腔室的電漿處理腔室中，其中該通道將一反應氣體輸送至該腔室。或者，該通道可為真空通道或液體通道。
以下揭露一種新穎的O形環密合墊，其使用O形環彈性體之薄網以將複數個O形環彼此接在一起，藉此減少電漿處理腔室之密封部件中所需的O形環溝槽數量。該O形環密合墊可用於：通道彼此靠的很近之處的氣體、液體、或真空密封，及/或由於密封表面之金屬接觸上方的金屬所引起的微粒生成之最小化。
圖1顯示具有外側O形環12及內側O形環14的密合墊10之一實施例，前述O形環12及14安裝於金屬或陶瓷材料製成的第一部件22之平面密封表面20中的外側鳩尾形溝槽16及方壁形溝槽18之中。部件22中的通道24通向溝槽18。第二部件26之平面密封表面25可被夾緊於內側O形環14，使得第二部件26中的通道28與第一通道24可流體連通。圍繞第二部件26的第三部件30之平面密封表面29可被夾緊於外側O形環12。在此特定實施例中，沒有充足空間以配置密封部件22至部件26用鳩尾形溝槽16。然而，藉由薄網32將較小的內側O形環14連接至較大的外側O形環12，較小的內側O形環14可藉由外側O形環12而保持位置不變，藉此而使組裝更加容易。如圖2所示，密合墊10具有由內側O形環14之內周所形成的單一通道。
熟悉本技術領域者將可瞭解：上述架構可用於其中之通道緊密相鄰的密封應用之複數O形環的設計。
再者，上述O形環之一部分可取代密封而有其他功能，或除了密封之外而有其他功能。例言之，在一實施例中，外側O形環12用於真空密封，而內側O形環14作為軟質表面以預防硬質表面互相摩擦之情形。
圖3及4顯示真空密封裝置之另一實施例，該真空密封裝置使用密封部件用多孔密合墊40，該等密封部件允許如液體或氣體的個別流體流過分離的通道。如圖3所示，密合墊40包含：七個O形環，具有通過密合墊之七個通道。密合墊包含：中央O形環42，被六個O形環44、46、48、50、52、54所圍繞，這六個O形環以網56互相連接，並與中央O形環42連接。O形環42-54具有相同尺寸，該等O形環之相對表面間的距離小於O形環之壁厚。如圖4所示，中央O形環42安裝於第一部件62之第一平面表面60中的鳩尾形溝槽58之中，而外側O形環44-54安裝於第一部件62中的方壁形溝槽64之中。第二部件68之第二平面表面66被固持於密合墊40，以允許第一部件62中的中央通道70及第二部件68中的中央通道72之間可流體連通。同樣地，第一部件62中的通道74a、74b等與第二部件68中的通道76a、76b等可流體連通。因此，各流體係使用密合墊40而與其他流體及大氣分隔。使用連接式O形環的概念，僅中央O形環42使用鳩尾形溝槽58，以將七個連接的O形環42-54固定。其他六個O形環44-54僅坐落於開放的方壁形溝槽64中。由圖3可知，相較於其中各O形環分別受到鳩尾形溝槽所固持的裝置，此裝置允許將O形環彼此放置得更加靠近。
O形環之較佳橫剖面直徑為約0.1至約0.25英吋，且O形環之較佳外徑為約0.5至約2英吋。鳩尾形溝槽可具有單一傾斜內壁或外壁，或內壁及外壁可互相朝彼此傾斜，使得溝槽開口小於O形環橫剖面。O形環之較佳材料包含：具有或不具有如CaO及MgO之填充料之可相容於半導體處理的全氟化彈性體或氟矽酮，例如「VITON」、「CHEMRAZ」、「PERLAST」、「KALREZ」、或其他適合材料。
吾人應觀察到：由於O形環一般而言係使用鑄模製造，故連接式O形環之製造並不會明顯地比單一O形環之製造來得困難。
典型的O形環密封應用每使用一O形環就需要一溝槽。對 於需要緊密相鄰的複數個O形環之應用而言，相較於使用個別的O形環，密合墊10、40減少密封部件中的燕尾式O形環溝槽所需數量，藉此增加設計靈活性，減少關於鳩尾形溝槽的成本，並於需要時允許硬體特徵部可更緊密堆擠在一起。
以上雖然已描述各種實施例，但仍應明瞭：對熟習本技術領域者而言可進行各種變形及修改。此等變形及修改應視為不超出後附的申請專利範圍之範疇。
所有上述參考文獻整體併入於此作為參考，以達到下述之程度：各獨立參考文獻係具體並單獨指出以整體併於此作為參考。
10‧‧‧密合墊
12‧‧‧外側O形環
14‧‧‧內側O形環
16‧‧‧鳩尾形溝槽
18‧‧‧方壁形溝槽
20‧‧‧平面密封表面
22‧‧‧第一部件
24‧‧‧通道
25‧‧‧平面密封表面
26‧‧‧第二部件
28‧‧‧通道
29‧‧‧平面密封表面
30‧‧‧第三部件
32‧‧‧薄網
40‧‧‧密合墊
42‧‧‧中央O形環
44‧‧‧O形環
46‧‧‧O形環
48‧‧‧O形環
50‧‧‧O形環
52‧‧‧O形環
54‧‧‧O形環
56‧‧‧網
58‧‧‧鳩尾形溝槽
60‧‧‧第一平面表面
62‧‧‧第一部件
64‧‧‧方壁形溝槽
66‧‧‧第二平面表面
68‧‧‧第二部件
70‧‧‧中央通道
72‧‧‧中央通道
74a‧‧‧通道
74b‧‧‧通道
76a‧‧‧通道
76b‧‧‧通道
圖1為依據第一實施例的真空密封裝置之橫剖面圖。
圖2為圖1中所示的O形環密合墊之俯視圖。
圖3為依據第二實施例的真空密封裝置之橫剖面圖。
圖4為圖3中所示的複數O形環密合墊之俯視圖。
10‧‧‧密合墊
12‧‧‧外側O形環
14‧‧‧內側O形環
16‧‧‧鳩尾形溝槽
18‧‧‧方壁形溝槽
20‧‧‧平面密封表面
22‧‧‧第一部件
24‧‧‧通道
25‧‧‧平面密封表面
26‧‧‧第二部件
28‧‧‧通道
29‧‧‧平面密封表面
30‧‧‧第三部件
32‧‧‧薄網

Claims (13)

  1. 一種真空密封裝置，包含：單件式彈性體密合墊，至少具有以平面網互連的第一及第二O形環；第一部件，具有第一平面密封表面，該第一平面密封表面其中含有固持該第一O形環的鳩尾形溝槽、及固持該第二O形環的方壁形溝槽，其中該第一及第二O形環係同心，且就該第一平面密封表面而言，該方壁形溝槽係位於該鳩尾形溝槽徑向內側，該第一部件更於該第一平面密封表面中包含受到該第一O形環或第二O形環所圍繞的至少一通道；其中該通道通向該方壁形溝槽的一內側部分；第二部件，連接至該第一部件，其中該第二部件於第二平面密封表面中具有通道；該第二平面密封表面中的該通道與該第一平面密封表面中的該通道對準且流體連通；以及第三部件，具有被夾緊於該第二O形環的第三平面密封表面，其中該第三部件圍繞該第二部件。
  2. 如申請專利範圍第1項之真空密封裝置，其中該第一及第二O形環具有相同橫剖面直徑，該鳩尾形溝槽為單鳩尾形溝槽，其具有內側直壁及外側斜壁，且該方壁形溝槽具有對該第一平面密封表面呈90°的內壁及外壁，該等溝槽具有小於O形環橫剖面直徑的深度及與該通道之中心軸一致的中心軸，其中該通道通向該方壁形溝槽的該內側部分。
  3. 如申請專利範圍第1項之真空密封裝置，其中該等O形環具有約0.1至約0.25英吋的橫剖面直徑，該網為該等O形環之間的平坦互連部，且該第一及第二O形環具有約0.5至約2英吋的內徑，其中該第一O形環具有比該第二O形環之內徑更大的內徑。
  4. 如申請專利範圍第1項之真空密封裝置，其中該第一及第二O 形環具有約0.1至約0.25英吋的橫剖面直徑，且該鳩尾形溝槽為具有內側直壁及外側斜壁的單鳩尾形溝槽。
  5. 如申請專利範圍第1項之真空密封裝置，其中該第一及第二O形環具有約0.1至約0.25英吋的橫剖面直徑，且該鳩尾形溝槽為具有內側斜壁及外側斜壁的雙鳩尾形溝槽。
  6. 如申請專利範圍第1項之真空密封裝置，其中該第二O形環之內側表面圍繞該第一平面密封表面中的該通道並與之流體接觸，且就該第一平面密封表面而言，該第二O形環係位於該第一O形環內側。
  7. 如申請專利範圍第1項之真空密封裝置，其中該鳩尾形溝槽與該方壁形溝槽之間被一環狀壁分隔，該環狀壁具有與該第一平面密封表面共平面的環狀表面，該網覆蓋該環狀表面。
  8. 如申請專利範圍第1項之真空密封裝置，其中該鳩尾形溝槽之外壁呈60°至80°角，且該鳩尾形溝槽之底部寬於該鳩尾形溝槽之開口。
  9. 如申請專利範圍第1項之真空密封裝置，其中該鳩尾形溝槽之底部與該方壁形溝槽之底部係共平面。
  10. 一種電漿處理腔室，包含：如申請專利範圍第1項之真空密封裝置。
  11. 一種電漿蝕刻腔室，包含：如申請專利範圍第1項之真空密封裝置，其中該通道將反應氣體輸送至該腔室。
  12. 一種電漿處理腔室，包含：如申請專利範圍第1項之真空密封 裝置，其中該通道為真空通道。
  13. 一種電漿處理腔室，包含：如申請專利範圍第1項之真空密封裝置，其中該通道為液體通道。
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