CN1533587A - 抬升及支撑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在等离子处理设备中用于搬运和放置具有较大表面的平板型元件的抬升及支撑装置。所述抬升及支撑装置包括一个独特的金属基板，该基板上设有若干绝缘柱体。所述柱体可以被插入设置在基板中的柱体孔内。在进行等离子处理过程中，为搬运平板型元件，该平板型元件可被放置在柱体的端部。平板型元件可能呈现静电充电。在与充有静电荷的平板型元件相适应的前提下，柱体及柱体孔均选择较小的直径，从而基本上避免了在平面型元件上产生不希望的静电充电；而且基本上避免了在柱体或柱体孔区域处发生等离子扰动。
Description
技术领域
本发明涉及一种在等离子设备中用于搬运及放置具有较大平面的板状元件的抬升及支撑装置，以及相应的处理方法及其装置。
背景技术
在处理半导体的过程中，特别是半导体的覆层或蚀刻的过程中，用于生产例如集成电路或者电介质的硅晶片，例如用来生产平面电视机荧光屏和底板的平面玻璃，这些产品大部分零件都是平面元件，这些元件往往需要被运输或者被暂时性的支撑，或者，通常，在生产处理的某一步骤中或者相邻的两工艺步骤之间，需要使用某一特定的方法来搬运这些元件。但是与其他领域中的处理方法不同，这些元件的运输及支撑均很困难，因为这些元件本身及其处理过程都很敏感，一个很小的扰动都可能对其引起一个相当大的损害，甚至导致这些元件的彻底毁坏。
在搬运半导体时，尤其在搬运具有电路的电介质时常常会出现问题，例如在搬运薄膜晶体管的过程中，会出现静电充电和并发的不希望的静电放电现象。从图6中的示图中可知，在不同的工作过程中，等离子覆层是关键步骤，但是在搬运平板型元件的过程中产生的摩擦力也是可以使得平板型元件产生静电充电。图6示出了该平板型元件4充电后的静电，其中附图标记8即象征该充电后所带的静电。如果该充电后的平板型元件被放置于距离电势零点不同的位置时，如在抬升平板型元件的过程中，平板型元件4上将产生电势差，如图6中示出的V1和V2。如图6中心处的框线内的部分所做出的图示，在平板型元件4表面上的电势差可以产生静电放电的影响，且该放电横穿应用于平板型元件4表面上的电路或者薄膜晶体管。由于这种静电放电可能导致元件的损毁，结果一旦怀疑发生上述情况，平板型元件连同其若干电路和薄膜晶体管都会被认为是不合格品。
至今为止，这个问题的解决首先是通过使用如电离周围空气等方法来避免平板型元件的充电。但是在实际应用过程中发现，彻底避免静电充电是几乎不可能的。另外一个解决不希望的静电放电的途径是在依靠应用所谓附加的主线的生产过程中，将所有应用于半导体或者电介质的电路短路。但是这种途径的缺点在于其开始使用主线、后来又拆除主线的办法加大了成本。更加不妥的是，这些主线构成了生产过程中剩余物的障碍物。
特别是在等离子处理过程中，会进一步遇到与处理平板型元件相关联的问题，该问题认为，在等离子室中的抬升及支撑装置的存在扰动了等离子，结果导致影响由等离子加工的元件的性能。在等离子加工设备中，将由等离子处理的元件(如平板型元件、硅晶片或玻璃平板等)通常被存放于金属基板上以便用等离子处理。在基板边缘处设有柱体，这些柱体可降至基板内以实现抬升和降低平板型元件，结果可使得夹具、机器人手臂(如具有叉状支架的手臂)可以插到平板型元件的下端并将平板型元件从一个处理站运输到下一个处理站。现有的抬升及支撑装置的柱体排列于基板的边缘，因为其中柱体移动的柱体孔在金属基板内构成不均匀的移动，并可能导致在这些区域上的等离子一个更改。但是在这些区域上的等离子的更改将在这个范围内产生，例如，依靠等离子的蚀刻和覆层的堆积将被扰动的结果。然而，由于电路或者薄膜晶体管等有源元件通常未被应用于平板型元件的边缘，所以在这些区域内柱体和柱体孔的排列不会产生任何危害。但由于平板型元件的大小增加而厚度减小，所以又会出现问题，因为现在柱体必须被排列于基板的中心以保证当平板型元件被抬升或者下降时，平板型元件可以得到足够的支撑。然而，这样，柱体孔将在抬升及支撑装置的中心区域内形成不均匀性，该区域将同样希望有产生平板型元件的有源区域的可能性。至今为止，通过在单一的平板型元件上形成几个产生的零件，这个问题已经被解决了。在整个过程中，通过切割平板型元件使得这几个部件彼此相互分离。因此，可以对应切割的区域来提供适当的柱体，因为在这些区域排列的柱体和/或柱体孔产生的等离子扰动将不会有任何有害影响。然而，在生产电视机荧光屏时，存在这样一种情形，即在平板型元件的厚度减小的同时，平板型元件的各个有源区域变得更大，因此这种补救措施会受到某些限制。
此外，从美国专利6,228,483B1中进一步得知，将在等离子中处理的元件可被柱体所支撑，从而在将被处理的元件下方形成一电介质层。在这种情形中，柱体将再一次在与其相邻的等离子中产生扰动，这些扰动可以依靠基板中环绕柱体的附加凹槽来削弱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在多种处理过程中用于处理和支撑平板型元件的抬升及支撑装置，尤其提供一种用于处理和支撑具有较大表面的元件的抬升及支撑装置，同时避免上述的各种缺。具体而言，本发明的目的在于为适当的元件提供一种抬升及支撑装置，从而在未采取其他附加的、高成本的手段的同时，避免由于不希望的静电放电而造成的损毁。而且，抬升及支撑装置可以将用来处理平板型元件的等离子的扰动降到最低，从而避免了平板型元件的性质和生产的负面影响。
这个目的通过依据权利要求1或4的抬升及支撑装置来实现，和/或通过依据权利要求18或者19的方法或者装置来实现。各种优选实施例由附属权利要求描述。
上述任务的解决办法的一个基本特征及其各个方面在于：提供一种抬升及支撑装置，包括一个基板，基板上设有用来支撑平板型元件的柱体，柱体和/或其中柱体可以下降的柱体孔的直径可以选择成很小，从而保证上述的问题不再发生或者基本避免。下文将作详细地进一步说明的是，这种纤细的和/或微薄的柱体形状恰好可以解决各种上文所述的与现有的抬升及支撑装置有关的问题。
因此，如发明人所述，依靠提供设计一种纤细的绝缘柱体，避免了不希望的静电放电的问题，在平板型元件表面产生的电势差被明显的降低。取决于平板型元件的性质，例如平板型元件的厚度和类型，如电介质和半导体，以及取决于如晶体管等电器元件的数量及类型，柱体厚度的降低可避免静电放电，因此可以避免要处理的平板型元件的损毁。其优点在于，柱体是一种绝缘材料制成，因为所提供的基板最好用金属制成，则在例如等离子处理设备的情况下，具有导电性的柱体将在平板型元件上形成相当大的电势差，而且即使柱体很细时也不能够将其避免。
为了将柱体支撑的平板型元件相对于基板移动，柱体最好能够被降低到基板中，所以基板中设置柱体孔。基板可为板、栅格或运输叉等类似物。
当本发明的抬升及支撑装置被用于等离子处理设备中，例如在放置将要处理的平板型元件时，在等离子处理过程中，平板型元件通常放置于基板上，该基板由金属材料制成以方便等离子的产生。为了此目的及用途，抬升及支撑装置的柱体被制成可以被降低到基板中，因为它们就是用来抬升和降低平板型元件。但是用于上述目的的柱体孔在基板中产生扰动等离子的不均匀性，根据本发明扰动可被避免。因此，对于具体的应用情形，柱体孔的直径以及在柱体孔中移动的柱体的直径均应采用足够小的尺寸，从而基本上避免扰动等离子及由此产生的平板型元件的损毁。由于基板的不均匀性产生的等离子的可能的扰动也取决于等离子本身和将要被处理的元件，所以柱体和/或者柱体孔的直径必须要根据具体的应用场合来选择。
通常，但是需要强调的是，任何时候当要避免不希望的静电放电和等离子扰动时，抬升及支撑装置的柱体都应尽可能地选择小的直径。柱体和/或柱体孔的直径的精确的范围要根据单个案确定，但这对于本领域的普通技术人员不成问题。在本领域普通技术人员的知识和本发明所揭示的内容的基础上，在每个单独的案例中，可通过适当的测试手段或数字模拟来决定这个范围值。
然而，一般来说，特别对于正在用于等离子处理设备中的抬升及支撑装置而言，柱体的直径应该小于包围等离子区的等离子鞘的厚度。
特别是为避免发生不希望的静电放电时，已经发现了这样的规律，即：如果柱体的直径小于其悬伸出基板(尤其是金属基板)的长度的十五分之一，则较为有利。如果柱体的直径是有利的尺寸，则发现柱体的直径应小于3mm，当其直径小于2mm、尤其当直径等于1.8mm时，使用效果最好。
为保证被搬运的平板型元件能够得到足够的支撑，并且避免对柱体提出过多的要求，在基板区域的每平方米的范围内提供足够数量的柱体是有利的。优选在基板区域的每平方米范围内的柱体数量大于5，则效果较好，更好的是柱体数量大于10，最好的柱体数量大于15。尤其当平板型元件非常薄时，例如用于平面电视机的荧光屏的玻璃底板时，柱体之间的平均间距不应大于300mm，且在所有情形下，将柱体均匀地分布于基板都会是有利的。
在用于避免不希望的静电放电的抬升及支撑装置包括电介质的情况下，柱体最好由具有较低电介质常数的电介质制成，因为这会进一步降低板型元件上的电势差的危险。
然而，应当注意保证柱体也要有适当的机械性质。为此，当柱体有足够的弹性是非常有好处的，也就是柱体由适当弹性材料制成。这样可避免非常纤细的柱体在被施加横向力后发生折断。横向力可能会发生，例如，当平板型元件被抬升或降低时，在处理过程中或者由于柱体的不正确的排列而产生的平板型元件的热膨胀会导致横向力的发生。取决于该装置被使用的那部份具体区域，已经发现柱体由聚合物或者陶瓷材料制成是有利的。对此，特别好的材料是聚四氟乙烯、聚异丁烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯、石英、堇青石、氧化铝或锆。
为了降低作用于柱体上的横向力，避免平板型元件和支撑平板型元件的柱体末端之间的黏着是很有利的。避免发生黏着是很重要的。可以通过例如使柱体绕其纵长的轴线旋转设置以达到上述目的。柱体的旋转避免了在柱体末端和平板型元件之间发生过份黏着，这样就不会产生传递横向力的摩擦力。作为柱体绕其轴线旋转的另外一种方式，可以使柱体能够沿其轴线进行一种水平震动的运动。为此，提供一种来产生水平震动运动的皮尔斯震荡器是较有利的。
另一种避免过大的横向力的可能包括采用两组独立的柱体，该两组柱体轮流支撑、抬升或降低平板型元件。
为了避免产生过大的横向力，也可在支撑平板型元件的柱体的末端采取一种设计以避免产生较大的摩擦力。为此可以将这些表面抛光或者在这些表面上覆盖具有较低摩擦系数的材料层。
如上文所提及，当平板型底板被处理时，尤其是该平板型底板被覆层时，特别是用等离子加强化学蒸镀(“PECVD”Plasma enhanced chemicalvapor deposition)来覆层时，可能会用到抬升及支撑装置；或者在电介质底板被蚀刻时，尤其是在依靠干蚀刻或者等离子蚀刻来使用玻璃或者半导体或者把它们提供给适当的装置时，也可能会用到抬升及支撑装置。
附图说明
参照附图，通过对下面一个具体实施例的详细描述，本发明的进一步的优点、特征及特点更加明显。其中本发明的所有附图均为示意图，即：
图1为本发明的抬升及支撑装置的一个剖视图，在其上设有一个玻璃板，玻璃板位于等离子处理过程中以及在其抬升过程中；
图2为本发明的抬升及支撑装置于抬升玻璃平板时的一个剖视图；
图3为本发明的抬升及支撑装置使其柱体设置成旋转并将玻璃平板抬升时的一个剖视图；
图4为本发明的抬升及支撑装置将玻璃平板抬升时的剖视图，图中示出的柱体可在皮尔斯震荡器的作用下沿柱体纵长方向震荡；
图5为本发明的抬升及支撑装置在将玻璃平板降低的过程中的几个剖视图及图表，其中抬升及支撑装置具有两组轮流支撑玻璃板的柱体，图表中示出了依据时间划分的两组柱体及玻璃平板路径图；
图6为在距离基板不同位置时进行了静电充电后的玻璃平板上不希望的且不均匀的电压分布示意图，其中电势差可在具有电路的玻璃平板上导致不希望的静电放电。
具体实施方式
图1是一个剖视图并分成两个局部视图，其中示出本发明的抬升及支撑装置的一个优选实施例的一部分，其中在第一个视图中，所示的柱体2被降低到基板1中和将要被处理的平板型元件4中。而要处理的平板型元件，例如一个玻璃板4放置在基板1上，在另一个视图中，柱体2升起并穿过底板1并在其端部9上支撑起玻璃板4。在图1中，柱体孔3仅显示了其上半部分。但是，该柱体孔3也可以设计成在其整个长度上直径相等的结构。但为实现更好地进行图示，在此示出柱体孔3上部的直径明显大于柱体2的直径。虽然这包含一可能的实施例，但在本发明的一个优选实施例中，柱体孔3的直径为大于柱体2直径的一个最低限定值，更准确的说，该柱体孔3的直径以刚好允许柱体2在柱体孔3中自由移动为准。这样，需要在其长度方向改变柱体孔3的直径。
同样参阅图1，抬升及支撑元件用于一个玻璃板4的等离子处理。在玻璃板4被放置于金属基板1上后，于玻璃板4上方，等离子体5被点燃。在等离子体5和玻璃板4之间形成一个没有等离子体的鞘空间，在此将其称为等离子鞘6。该等离子鞘6的厚度通常为2mm至3mm。在一个优选实施例设计成柱体孔3及其对应的柱体2的直径均小于等离子鞘6的厚度。因此，柱体孔3及其对应的柱体2的半径在所示的实施例中均不足1mm。
参阅图2，该图示出了抬升及支撑装置的一个实施例的剖视图的一部分，其中柱体2从基板1中完全顶出(柱体孔3未示出)。这个实施例示出了本发明的柱体2的另一种情况，即柱体2由基板1完全延伸出的位置的高度为h1，其中柱体2的半径小于h1的三十分之一。本实施例具体用于处理具有电路的玻璃板4，该玻璃板4往往由于不希望的静电放电而容易毁坏。
参阅图3至图5，其中示出本发明的抬升及支撑装置的局部剖视图，其中当平板型元件4被上升或者下降时，采取了一定手段来防止柱体2由于不希望产生的横向力的作用而发生超负载。在图3至图5的实施例中，为防止柱体2的端部9和平板型元件4之间发生过度的黏着，本实施例做出了特殊设计，即将摩擦力最小化。
在图3的实施例中，柱体2可旋转地支撑，这样柱体2可以绕其纵长方向的轴线转动。在处理平板型元件4的过程中，柱体2在上升或下降时都是旋转的，这样，就可以避免柱体2的端部9与平板型元件4之间发生黏着或者粘贴。这种防范，再一次保障不会有过大的横向力例如由于柱体2的不准确定位而产生的横向力作用于柱体2的表面。
在图4中的实施例中，黏着和/或横向力的问题是通过使柱体2沿其纵长方向发生平动的方式来解决的，例如，通过使用皮尔斯震荡器，这样使得柱体2周期性地释放由平板型元件4产生的负载。在这种情形下，就可再次防止柱体2的端部9与平板型元件4之间产生过紧的粘合，这种过紧的结合可能导致将超过最大允许范围的横向力迁移到柱体2上。
图5中的实施例示出解决黏着和横向力的问题的另外一个方法，本发明的抬升及支撑装置设有两组柱体2、2’，这两组柱体2、2’在上升、下降或者类似操作中轮流为平板型元件4行使支持功能。为实现上述功能，可以根据路径-时间表中制定的步骤模式来移动柱体2，从而使得平板型元件4被轮流地支撑，即首先被第一组柱体2支撑，然后被第二组柱体2’支撑。
Claims (19)
1.一种在等离子处理设备中用于搬运和支撑具有较大表面的平板型元件(4)的抬升及支撑装置，该抬升及支撑装置设有基板(1)，基板(1)上列设有多个绝缘柱体(2)，且柱体(2)的末端(9)可支撑平板型元件(4)以实施搬运，其中平板型元件(4)可以带有静电荷，其特征在于：柱体(2)的直径制成足够小以配合带有静电荷的平板型元件(4)，从而在平板型元件(4)上的不希望的静电放电基本上被避免。
2.如权利要求1所述的抬升及支撑装置，其特征在于：柱体(2)可被降低到设置在基板(1)上的柱体孔(3)中。
3.如权利要求1或2所述的抬升及支撑装置，其特征在于：基板(1)是由金属制成。
4.一种在等离子处理设备中用于搬运和支撑具有较大表面的平板型元件的抬升及支撑装置，该抬升及支撑装置包括一个金属基板(1)，在基板(1)上设有多个可以被降低至设置在基板(1)上的柱体孔(3)中柱体(2)，柱体(2)的端部(9)在等离子处理中可以支撑平板型元件(4)以实施搬运，其特征在于：柱体孔(3)和柱体(2)的直径足够小以配合带有静电荷的平板型元件(4)，从而避免在柱体(2)和/或柱体孔(3)的区域内的等离子鞘的扰动。
5.如权利要求4所述的抬升及支撑装置，其特征在于：柱体(2)由绝缘材料制成。
6.如权利要求4或5所述的抬升及支撑装置，其特征在于：柱体(2)的直径小于等离子鞘的厚度。
7.如以上任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置，其特征在于：柱体(2)的直径小于其可伸出基板的部分的长度(h1)的十五分之一。
8.如以上任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置，其特征在于：柱体(2)的直径小于3mm，最好小于2mm，更好等于1.8mm。
9.如以上任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置，其特征在于：基板区域表面每平方米的柱体(2)的数目大于5，最好大于10，更好大于15。
10.如以上任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置，其特征在于：柱体(2)之间的平均距离应不大于300mm，而且柱体(2)均匀地分布于基板(1)上。
11.如以上任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置，其特征在于：柱体(2)由介电系数较低的绝缘材料制成。
12.如以上任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置，其特征在于：柱体(2)由一种弹性材料制成。
13.如以上任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置，其特征在于：柱体(2)由一种聚合物制成，特别是由聚四氟乙烯、聚异丁烯、聚丙烯酸酯、或聚乙烯制成；或者由陶瓷材料，尤其是石英、堇青石、氧化铝或锆制成。
14.如以上任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置，其特征在于：柱体可设置成绕其纵长向轴线转动。
15.如以上任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置，其特征在于：柱体可沿其纵向轴线进行震动滑行。
16.如以上任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置，其特征在于：设有两组相互独立的柱体来实施独立的抬升及降低运动。
17.如以上任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置，其特征在于：支撑平板状元件的柱体的端部具有抛光的表面和/或较低摩擦系数的覆层。
18.一种处理平板型底板、尤其对电介质底板、特别是玻璃或半导体材料覆层、而且特别是用等离子加强化学蒸镀(PECVD)来覆层、或者对电介质底板、尤其是玻璃或半导体材料蚀刻、而且特别是进行干蚀刻或者等离子蚀刻的方法，其特征在于：平板型元件根据上述任何一项权利要求所述的抬升及支撑装置被移动，尤其被抬升及支撑装置所抬升和/或放置和/或支撑。
19.一种用于处理平板型基板、尤其对电介质底板、特别是玻璃或半导体材料覆层、而且特别是用等离子加强化学蒸镀(PECVD)来覆层、或者对电介质底板、尤其是玻璃或半导体材料蚀刻、而且特别是进行干蚀刻或者等离子蚀刻的设备，其特征在于：该设备包括根据前述任何一项权利要求所述的一种抬升及支撑装置，其中所述抬升及支撑装置移动、尤其抬升和/或放置和/或支撑所述底板。
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