在等离子体处理系统中处理不同宽度基片的可调电极组件

摘要

一种用于等离子体处理系统的电极组件，包括可移除的导轨，该导轨可被调节以重新配置电极从而适应不同宽度的基片。该电极组件包括具有多个第一连接部件的电极。配合用于在电极上支撑基片的多个导轨与该电极相关联。导轨的每一个包括多个第二连接部件。第二连接部件的每一个可拆卸地连接于第一连接部件的一个以可移除地安装导轨和电极。

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种等离子体处理系统，并且，更具体的，一种用于在等离子体处理系统中支撑基片的电极组件。

背景技术

等离子体处理系统通常用于在各种工业应用中改进基片的表面特性。例如，等离子体处理系统通常用于对半导体应用中的集成电路、电子仪器组件和印刷电路板的表面、太阳电池板、氢燃料电池构件、汽车构件和用于平板显示器中的矩形玻璃基片进行等离子体处理。通常，经受等离子体处理的基片具有为矩形条带的几何形状因子或形状，该条带的相对侧边基本平行。

传统的等离子体处理系统包括等离子体腔室和材料运送系统，该材料运送系统将基片转移到等离子体腔室内部的处理空间以进行等离子体处理。传统上，在线等离子体处理系统的等离子体腔室内的电极具有包括在内的导轨，以用于在等离子体处理期间支撑转移来的条带。导轨以平行并且成对的方式提供，它们理想地对准材料运送系统上的相应导轨。等离子体处理系统内的导轨具有如此选择的间隔，从而导轨接触从材料运送系统装载到导轨上的每一个条带的侧边。

在一种传统的电极设计中，基片支撑导轨与电极的其余部分成一体地形成。如果等离子体处理系统被改进，以对在被接触侧边之间具有不同宽度的条带进行等离子体处理，则需要利用具有一体导轨的不同电极更换该整个电极，该不同电极的一体导轨具有不同的相对间隔。这导致由于更换电极而损失生产时间。而且，在新电极上的一体导轨可能未与材料运送系统上的导轨相对准，由于其成一体的构造，这不能通过调整电极导轨而得以解决。

为了克服该缺陷，等离子体处理系统制造厂家引入具有非一体导轨的电极组件，该导轨在电极表面上能够以多个不同的间隔移动。该传统导轨的构造特征在于具有固定螺钉的导向杆和导轨，可以拧松螺钉以改变由导向杆所限制的导轨之间的间隔，并且可以拧紧螺钉以固定导轨之间的间隔。通常，操作人员将在电极上做出可靠标记以用于对准导轨从而接收不同宽度的条带。然而，利用可靠标记对准导轨以固定导轨位置是不易于再现的，特别在多个不同操作人员之间，这主要是由于在利用可靠标记对准导轨的操作中具有主观性。而且，固定螺钉应该被拧松和拧紧以改变相邻导轨之间的距离，这需要使用工具并且减缓了处理速度。在松动每一个导轨、利用一组可靠标记对准导轨并且然后紧固每一个导轨而避免不慎改变其对准状态的操作所需时间内，生产率降低。

因此期望提供一种用于等离子体处理系统的电极构造，其克服了传统电极构造的这些和其它缺陷。

发明内容

在本发明的一个实施例中，一种用于在等离子体处理系统中支撑一个或多个基片的电极组件包括具有多个第一连接部件的电极。多个导轨与电极相关联的，它们协作以将基片支撑在电极上。每一个导轨包括多个第二连接部件。每一个第二连接部件可拆卸地连接一个第一连接部件以用于可移除地安装导轨和电极。

在本发明的一个特定实施例中，用于在等离子体处理系统中支撑一个或多个基片的电极组件包括具有基本平行地排列的第一和第二凹槽的电极。第一杆位于第一凹槽中并且第二杆位于第二凹槽中。该电极组件还包括多个导轨，每个导轨可移除地接合第一和第二杆并且每一个导轨在第一和第二杆之间延伸。导轨协作用于将基片支撑在电极上。

本发明的电极组件可构成等离子体处理系统的一部分或构件。该等离子体处理系统包括封装能够被抽成局部真空的处理空间的真空腔室、在真空腔室中形成以允许处理气体进入处理空间中的气体口以及电源。该电极组件位于处理空间中并且与电源电联接以将处理气体转换成等离子体。本发明的电极组件还可用于改进现有等离子体处理系统以用于替代传统电极。

通过容易地调整相邻基片支撑导轨之间的距离，本发明的电极组件简化了构造等离子体处理系统以接收不同尺寸的工件或基片的过程。本发明的电极组件降低或消除了在材料运送系统和等离子体处理系统之间错位的可能性，因为当电极组件被改动以改变相邻导轨之间的间隔时，导轨位置具有很高的可重复性。

从其附图和描述，可以更加理解本发明的这些和其它目的以及优点。

附图的简要说明

结合于说明书中并且构成其一个部分的附图示意出本发明的实施例，并且与上面给出的本发明的大体描述以及下面给出的详细描述一起，用于解释本发明的原理。

图1是具有根据本发明实施例的电极组件的等离子体处理系统的透视图，其侧方为进口侧和出口侧材料运送系统；

图1A是图1等离子体处理系统的俯视图，从腔室盖的下面观察并且示出未处理基片由左边的进口侧材料运送系统支撑，被处理基片由等离子体处理系统支撑，并且处理后基片由出口侧材料运送系统支撑；

图1B是图1等离子体处理系统的图解视图；

图2是图1电极组件的透视图；

图3是图2所示的其中一个杆的端视图；

图3A是沿着图3的线3A-3A的侧视图；

图3B是沿着图3的线3B-3B的仰视图；

图3C是沿着图3的线3C-3C的侧视图；

图3D是沿着图3的线3D-3D的俯视图；

图4是图2所示的其中一个中央导轨的俯视图；

图4A是图4导轨的端视图；

图4B是基本沿着图4的线4B-4B的截面视图；

图4C是类似于图4A的图2中一个周边导轨的端视图；

图4D是类似于图4A的图2中相对的周边导轨的端视图；

图5是图4中央导轨的仰视图；

图6是图2中被环绕区域的详细视图；

图7是基本沿着图6的线7-7的局部截面端视图，示出电极组件的中央导轨和杆之间的联接；

图8是根据本发明可选实施例的类似于图7的局部截面端视图。

具体实施方式

参考图1、1A和1B，等离子体处理系统10在进口侧设有第一材料运送系统12并且在出口侧设有第二材料运送系统14。材料运送系统12包括能够将多个基片16转移到等离子体处理系统10以进行等离子体处理的结构(未示出)。材料运送系统12包括能够将处理后基片16从等离子体处理系统10移除的结构(未示出)。材料运送系统12、14的每一个可包括例如夹送轮，推动臂等结构以及其它机构，用于如本领域普通技术人员所理解的那样操纵基片16。

等离子体处理系统10包括腔室20，该腔室包括腔室基部22和腔室盖24。腔室盖24可关于腔室基部22在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置时，允许对基片进行调换。当腔室盖24处于关闭位置时，在腔室20中形成适于对一个或多个基片16进行等离子体处理的环境。在其关闭位置，腔室盖24被降低从而腔室盖24的周边凸缘以密封关系接触腔室基部22的周边凸缘，从而将处理空间26从周围大气隔离。当腔室盖24处于打开位置时，腔室盖24在腔室基部22上方悬挂在一对臂23、25上。臂23、25可竖直移动以关于腔室基部22为腔室盖24提供打开和关闭位置。

处理空间26在内部限定气密性腔室20，该腔室当腔室盖24关闭时形成，能够利用真空泵28被抽成局部真空，该真空泵与在腔室20中形成的真空口27联接。气体供给源30联接在腔室20中形成的气体口32并且将可电离的处理气体流转移到气密性腔室20内的处理空间26。在初始抽空以将大气从处理空间26移除之后，对从气体供给源30流到处理空间26的处理气体质量流动以及废弃和新鲜处理气体从处理空间26的抽运速率进行调节以提供适于对基片16进行等离子体处理的低于大气压的腔室压力。

电源34，例如射频(RF)电源，与关联到腔室盖24的电极36和关联到腔室基部22的电极组件38电联接。当腔室20被密封、抽气并且供给处理气体时，电极36和电极组件38被电源34通电。在通电的电极36和电极组件38之间的电磁场与处理气体相互作用以在处理空间26中产生等离子体。如果电源34为电极36和电极组件38提供RF电流，则与腔室20中的处理气体相互作用的电磁场是时变的。在电极36和电极组件38之间置于处理空间26中的基片16被暴露于等离子体以完成等离子体处理。

真空泵28、气体供给源30和电源34具有本领域普通技术人员所理解的构造并且在此不再详述。腔室20还包括本领域普通技术人员所理解的、在腔室20中提供适于产生等离子体的环境所需的各种密封件、衬垫、进给孔等(未示出)。

参考图2，其中相同的附图标记表示图1、1A、1B中的相同特征，与腔室基部22关联的电极组件38包括具有凹槽42、44的电极40，每一个凹槽接收一对杆46、48中的一个以形成组件。凹槽42、44基本平行并且靠近电极40的相对的周边边缘并从此处稍微地嵌入。凹槽42、44的深度可如此选择，使得当杆46、48位于凹槽42、44中时，杆46、48的每一个的上表面与电极40的上表面41基本齐平。杆46、48的截面轮廓可与凹槽42、44的截面轮廓互补。优选的，杆46、48能够可互换的置于凹槽42、44中。

多个例如五个引导和支撑导轨50、52、54、56、58与杆46、48相关联，其中导轨50、58为周边导轨并且导轨52、54、56为在导轨50和导轨58之间置于电极40表面上的中央导轨。导轨50、52、54、56、58基本正交或垂直于杆46、48地排列。具有相互平行布置的的导轨50、52、54、56、58与关联于材料运送系统12的相应的多个导轨60基本共线从而形成多条路径，未处理基片16沿着该路径被装载到腔室20中。类似的，导轨50、52、54、56、58与关联于材料运送系统14的相应的多个导轨62基本共线从而形成多条路径，处理后基片16沿着该路径从腔室20卸载。每一条路径均在相邻的成对导轨60之间、在相邻的成对导轨62之间以及在相邻的成对导轨50、52、54、56、58之间形成从而材料运送系统12、14和等离子体处理系统10具有相同数目的路径。本领域普通技术人员可以理解导轨的具体数目可依赖于，在各种因素中，基片16的尺寸以及腔室20的尺寸而改变。

导轨50、52、54、56、58协作用以关于电极40的上表面41以间隔的关系支撑基片16。特别的，在等离子体处理期间，导轨50、52、54、56、58将基片16在电极40的上表面41的上方升高以将基片16在处理空间26中暴露于等离子体。

参考图3和3A-3D，其中相同的附图标记表示图1、1A、1B和2中的相同特征，杆48可围绕纵向轴线63定中。可以为管状的杆48包括多个侧面64、66、68、70，这些侧面具有基本相等的面积、朝外并且形成杆48的外表面。侧面64和66沿着直角角部72相交、侧面66和68沿着直角角部74相交、侧面68和70沿着直角角部76相交、并且侧面70和64沿着直角角部78相交。因此，杆48具有四边形的截面轮廓。

如在图3A中最好示出的，多个开口80沿着侧面64的长度布置，其中成对的相邻开口80以间隔S₁分离。开口80直线排列并且在邻接侧面64纵向边缘的直角角部72、78之间中央地定位。侧面64包括可被刻于形成杆48的材料中的标志82。标志82为操作人员提供开口间隔S₁数值的简便示意从而操作人员能够可靠地确定相邻开口80之间的距离。

如在图3B最好示出的，多个开口84沿着侧面66的长度布置，其中成对的相邻开口84以间隔S₂分离。开口84直线排列并且在邻接侧面66纵向边缘的直角角部72、74之间中央地定位。侧面66包括可被刻于形成杆48的材料中的标志86。标志86为操作人员提供开口间隔S₂数值的简便示意从而操作人员能够容易地并且可靠地确定相邻开口84之间的距离。

类似的，如在图3C中最好示出的，多个开口88沿着侧面68的长度布置。成对的相邻开口88以间隔S₃分离。开口88直线排列并且在邻接侧面68纵向边缘的直角角部74、76之间中央地定位。侧面68包括可被刻于形成杆48的材料中的标志90。标志90为操作人员提供开口间隔S₃数值的简便示意从而操作人员能够容易地并且可靠地确定相邻开口88之间的距离。

如在图3D中最好示出的，多个开口92沿着侧面70的长度布置。成对的相邻开口92以间隔S₄分离。开口92直线排列并且在邻接侧面70纵向边缘的直角角部76、78之间中央地定位。侧面70包括可被刻于形成杆48的材料中的标志94。标志94为操作人员提供开口间隔S₄数值的简便示意从而操作人员能够容易地并且可靠地确定相邻开口92之间的距离。

标志82、86、90、94能够利用如本领域普通技术人员所理解的其它真空相容方法在杆48中形成。当将杆48安装在凹槽42中时，在开口80、84、86、88中，仅有其中的一组开口被暴露，并且开口80、84、86、88中的其它三组被电极40界定凹槽42的部分所隐藏。通过提起杆48并且围绕纵向轴线63旋转杆48，可以改变侧面64、66、68、70中被暴露的一个侧面并且因此改变开口80、84、86、88中被暴露的一组开口。

标志82、86、90、94允许对每一个侧面64、66、68、70上的特定开口间隔进行快速确定。标志82、86、90、94的每一个可包括至少一个文字数字式字符，以分别表示或者示意成对的相邻开口80、84、88、92之间的相应距离或间隔。可替代的，标志82、86、90、94可包括简单的非文字数字的几何形状例如杆或圈，以分别表示或者示意成对的相邻开口80、84、88、92之间的相应距离或间隔。通过省略相应标志82、86、90、94中的一个或多个，本发明在可选实施例中可以标记少于所有侧面64、66、68、70的侧面。

杆46具有与杆48的构造基本相同的构造，从而杆46、48的每一个可安装在电极40中的凹槽42、44的任何一个之中。当杆48安装于凹槽44中时，侧面64、66、68、70中的一个被暴露并且可见。类似的，当杆46安装于凹槽42中时，杆46的相应于杆48侧面64、66、68、70中被暴露的那一个侧面的侧面被暴露并且可见。杆46、48位于相应凹槽42、44中从而杆48中的开口例如侧面64上的开口80直接相对杆46侧面64中的开口80。这种关联可保证所安装的导轨50、52、54、56、58具有基本平行的关系，并且在成对的相邻导轨50、52、54、56、58之间具有均匀的间隔。成对的相邻导轨50、52、54、56、58之间的间隔可通过参考杆46、48上的标志82、86、90、94中的相应一个而易于确定并且由开口80、84、88、92中可视的一组而规定。

在本发明的可选实施例中，杆46、48可具有不同的构形。例如，凹槽42、44和杆46、48可具有不同的互补截面轮廓，例如具有少于或多于四个相邻侧的互补多边形截面轮廓。

在本发明其它可选实施例中，少于杆46、48的所有侧面64、66、68、70的侧面包括开口80、84、88、92的相应一组。例如，杆46、48的每一个仅有两个侧面如侧面64和66可分别设有多个开口80、82，如图3所示，并且其余侧面68、70可省去开口。在此情形中，可以提供另一组的杆(未示出)，其侧面设有多个开口，这些开口具有与杆46、48的开口80、82的间隔相同的间隔从而这一组新的杆和具有设有多个开口的侧面64、66的杆46、48与具有设有多个开口的侧面64、66、68、70的杆46、48相比，可提供同一组可能的导轨间隔。

在本发明又一个可选实施例中，成一组的四个杆(未示出)中的每一个仅包括一个侧面设有多个开口并且可用于替代杆46、48中的至少一个。在此情形中，这四个杆具有一个侧面在外观上类似于图3A-D所示。

参考图4、4A、4B和5，其中相同的附图标记表示图1-3中的相同特征，可代表导轨52和导轨54的导轨56包括由中央分隔件100分离的一对支撑表面或搁板96、98。搁板96、98在导轨56的相对端部105、107之间延伸。搁板96、98与底表面102相间隔，当将导轨56安装到杆46、48时，该底表面邻近电极40。在导轨56端部105处该搁板96、98的每一个均分别包括斜面104、106，当将导轨56联接到杆46、48时该端部面向材料运送系统12。斜面104、106用于竖直引导从材料运送系统12的导轨60转移的基片16以容许导轨60与导轨56以及也包括斜端104、106的其它导轨52、54的竖直错位。

中央分隔件100具有相对侧壁116、118，其竖直延伸以与搁板96、98中的相应一个相交。在端部105处的侧壁116、118之间的间隔W₁窄于侧壁116、118在沿着导轨56长度的任何位置处的间隔W₂，。因此，搁板96、98在邻近材料运送系统12导轨60的端部105附近比在邻近材料运送系统14导轨62的端部107附近更宽。搁板96、98的每一个在从端部105的位置L处达到最小的宽度并且从该位置到端部107之间具有恒定的宽度从。搁板96、98在端部105附近增加的宽度用于校正在装载期间基片16的侧向错位。在本发明的一个特定实施例中，分隔件100在端部105处具有等于大约4.5mm的宽度W₁以及在端部107附近等于大约6.5mm的最大宽度W₂，并且位置L距端部105大约260mm。

一对销或柱108、110从导轨56的底表面102突出，其用于将导轨56与杆46、48接合。柱108沿着导轨56长度以距离P与柱110间隔，该距离基本等于电极40中的凹槽42、44之间的中线距离G，如图2所示。柱108、110与侧面64上的开口80，以及侧面66、68、70上的开口84、88、92的联接分别是高度可复制的。柱108、110具有固定间隔并且开口80、84、88、92具有固定的间隔，当调整导轨56和导轨50、52、54、58的位置时，这消除了使用者的主观性。

参考图4C，其中相同的附图标记表示图4B中的相同特征，导轨58为周边导轨并且具有单独一个搁板112，其与导轨56上的搁板96(图4B)具有相同构造。搁板112具有类似或相同于导轨56上的斜面104、106(图4A)的斜面120、类似或相同于导轨56上的分隔件100(图4A)的分隔件120、类似或相同于侧壁116(图4A)的侧壁122。参考图4D，导轨50也是周边导轨，具有单独一个搁板114，其与导轨56上的搁板98(图4B)具有相同构造。搁板114具有类似或相同于导轨56上的斜面104、106(图4A)的斜面124、类似或相同于导轨56上的分隔件100(图4A)的分隔件126以及类似或相同于侧壁116(图4A)的侧壁128。

参考图6和7，其中相同的附图标记表示图1-5中的相同特征，导轨56的一端利用销108联接于杆46的侧面64中的开口80中的一个，并且相对端利用销110联接于杆48的侧面64中的开口80中的一个。销108、110分别伸入开口80并且部分地进入杆46、48的内部。导轨50、52、54、58与杆46、48的接合和导轨56与杆46、48之间的接合基本相同。当然，可将杆46、48的每一个的另一个侧面66、68、70暴露以改变由等离子体处理系统10进行等离子体处理的基片16的宽度。导轨50、52、54、58当接合杆46、48时在杆46、48之间延伸。

杆46、48，凹槽42、44和开口80、84、88、92用作一组连接部件并且导轨50、52、54、58的每一个的销108、110用作第二组互补连接部件，其可拆卸地接合开口80、84、88、92的一组以用于可拆卸地连接导轨50、52、54、58和电极40从而形成电极组件38。这些互补连接部件的构造可以改变以可拆卸地连接导轨50、52、54、58和电极40。例如，销108、110和开口80、84、88、92可具有不同的互补几何形状。可替代的，销108、110和开口80、84、88、92可用不同的构造替代，在可拆卸地连接导轨50、52、54、58时该不同的构造提供相同的确定性和可复制性。作为另一个实例，凹槽42、44和杆46、48可具有如此形状和尺寸，从而杆46、48每一个的一部分突出到电极40上方并且导轨50、52、54、58在每一个相对端部附近可形成有凹口(未示出)以接收相应杆46、48的突出部分。

参考图8，其中相同的附图标记表示图1-7中的相同特征，可将形式为间隔件120的可选高度调整部件插入导轨56和杆48之间，并且可将类似或相同于间隔件120的另一个可选高度调整部件或间隔件(未示出)插入导轨56和杆46之间以改变搁板96、98在电极40上表面上方的高度。这种调整允许导轨56的竖直位置关于电极40而被调整以匹配材料运送系统12的导轨60的竖直位置。间隔件120可以是垫圈状的环形结构，其围绕销108安装或具有其它构造。可以提供类似的间隔件(未示出)以调整其它导轨50、52、54、58的竖直高度。

为了构造等离子体处理系统10的电极组件38以用于处理不同宽度的基片16并且参考图1-8，腔室盖24关于腔室基部22移动到打开位置以允许取放电极组件38。通过将销108、110从其受约束状态释放的竖直提升运动移除导轨50、52、54、56、58。杆46、48的每一个在电极40凹槽42、44中重新定向从而侧面64、66、68、70中相同的相应一个沿着电极40顶表面被暴露。可替代的，可以在凹槽42、44中安装具有不同开口间隔的另一组杆(未示出)。导轨50、52、54、56、58通过联接凹槽42、44而再次安装除非改变导轨数目以适应于具有不同路径数目的材料运送系统12、14。可选的间隔件120可被安装以用于增加导轨52、54、58上的搁板92，94、导轨58上的搁板112和导轨50上的搁板114从电极40分离的距离。

在使用时，至少一个基片16的侧边可接触导轨52、54、58上的搁板92，94、导轨58上的搁板112和导轨50上的搁板114中的每一个。例如，并且如图6所示，基片16中的一个使其侧边支撑在导轨56的搁板98上并且另一个侧边支撑在导轨58的搁板112上。

电极40，导轨50、52、54、56、58和杆46、48可由传导材料形成，例如铝或铝合金。销108、110可由不锈钢形成，从而在导轨50、52、54、56、58与杆46、48的重复联接和脱离中具有耐久性。当组装时，电极40，导轨50、52、54、56、58，和杆46、48构成传导电极组件。

可提供第二组杆(未示出)以用于电极组件38，其具有不同于杆46、48的特定开口间隔的开口间隔。可选择开口间隔以满足消费者对于条带宽度的具体要求。导轨50、52、54、56、58设计成用于任意一组杆46、48。因此，仅需一组导轨50、52、54、56、58。然而，导轨的具体数目可根据在电极组件38上设置的基片路径的数目而改变。例如，如果电极组件38仅包括三条路径以用于接收基片16，而非四条路径，则可以使用导轨50、52、54和58。作为另一个实例，可以使用导轨50和58，如果电极组件38仅包括一条路径以用于接收基片16。

虽然已经通过描述各种实施例示意本发明并且虽然非常详细地描述了这些实施例，本申请并不旨在如此具体地约束或者以任何方式限制所附权利要求的范围。对于本领域普通技术人员，其它优点和改进是显然的。因此在其广义上本发明并不局限于所示的和所描述的具体细节、代表性设备和方法以及示意性实例。因此，在不背离申请人的总体发明思想的精神和范围的前提下，可对这些细节做出改变。本发明的自身范围应该由所附权利要求所限定。