CN101202212A - 基片损伤防止系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于等离子体处理装置的基片损伤防止系统和方法。该系统可包括：基片可安装于其上的下电极、可将惰性气体供应至其上可安装基片的下电极上表面的惰性气体供应单元、以及可将空气供应至下电极上表面的空气供应单元。惰性气体可供应于下电极和基片之间以在卡紧期间控制基片的温度。空气可在松开期间供应于下电极和基片之间以允许基片易于与下电极分开。

Description

基片损伤防止系统和方法
技术领域
本发明涉及基片损伤防止系统和方法，并且更具体地涉及用于等离子体处理装置中的基片损伤防止系统和方法。
背景技术
平板显示元件可包括例如液晶显示(LCD)元件、等离子体显示面板(PDP)元件、有机场致发光(EL)显示元件等等。用来形成这些种类平板显示元件的基片的表面处理可在真空处理装置中进行，包括负载锁闭室、传递室和处理室。
负载锁闭室可交替地维持大气状况和真空状况，并且可暂时存储处理过的和未处理的基片。传递室可包括在室之间传递基片的传递机器人。因而，传递机器人可将待处理的基片从装载锁闭室传递至处理室。处理室在基片上形成膜或者在其中真空之下利用等离子体或热能蚀刻基片上的膜。应当控制室中的物理和环境条件以确保基片正确的表面处理，以及防止基片在处理之前、期间和之后受到损伤。
发明内容
本发明用于解决现有技术中的上述缺陷。
为此，本发明提供一种基片处理设备，包括：定位在室中的电极，所述电极被构造成在其上接收基片以进行处理；惰性气体供应单元，其被构造成选择性地将惰性气体供应至电极上表面；和空气供应单元，其被构造成选择性地将空气供应至电极上表面。
优选地，惰性气体供应单元包括进气管，该进气管构造成基于与其一起提供的至少一个阀的位置、选择性地将惰性气体供应至在电极上表面和定位在所述电极上表面上的基片的下表面之间形成的间隙。
优选地，空气供应单元构造成基于与进气管一起提供的所述至少一个阀的位置、选择性地将空气供应至在电极上表面和定位在所述电极上表面上的基片的下表面之间形成的间隙。
优选地，进气管穿过电极。
优选地，惰性气体供应单元还包括：第一阀，其构造成调节从外部惰性气体源进入惰性气体通路的惰性气体流；压力调节装置，其与惰性气体通路一起提供并且构造成从第一阀接收惰性气体并调节其压力；和第二阀，其与惰性气体通路一起提供，并且构造成从压力调节装置接收压力调节过的惰性气体，并调节从惰性气体通路进入进气管的压力调节过的惰性气体流。
优选地，空气供应单元包括空气供应控制阀，所述空气供应控制阀与空气供应通路一起提供并且构造成调节从外部空气源进入进气管的空气供应。
优选地，本发明还包括设置于惰性气体通路、空气通路和进气管的接头处的三向阀，其中该三向阀构造成选择性地向进气管供应惰性气体或空气。
优选地，第一阀是手动阀，并且第二阀是构造成响应于电子输入信号而打开和关闭的自动阀。
优选地，惰性气体供应单元包括惰性气体进气管，所述惰性气体进气管构造成基于与惰性气体进气管一起提供的阀的位置、选择性地将惰性气体供应至在电极上表面和定位在所述电极上表面上的基片的下表面之间形成的间隙，并且空气供应单元包括空气进气管，所述空气进气管构造成选择性地将空气供应至形成于电极上表面和基片下表面之间的间隙。
优选地，电极包括定位在室的下部中的下电极，其中电极包括：基层；设置于基层上的绝缘层；设置于绝缘层上的冷却层；和设置于冷却层上的下电极部分，所述下电极部分构造成在其上表面上接收基片。
优选地，冷却层包括供冷却流体流过的冷却通路，其中冷却层构造成在基片处理过程期间冷却下电极。
根据本发明的另一方面，提供一种在处理室中处理基片的方法，该方法包括：在处理室中将基片定位于下电极上；将电力供应至与下电极一起提供的静电卡紧电极；致动惰性气体供应单元并将惰性气体供应入在下电极和定位于所述下电极上的基片之间形成的间隙中；中断静电卡紧电极的电力供应；致动空气供应单元并将空气供应入在下电极和定位于所述下电极上的基片之间形成的间隙中；和将基片提起离开下电极。
优选地，供应惰性气体包括：控制第一阀以控制从外部惰性气体源进入惰性气体通路的惰性气体流；调节由第一阀引入惰性气体通路的惰性气体的压力；控制第二阀以控制惰性气体通路中压力调节过的惰性气体流；和选择性地将惰性气体从惰性气体通路供应入延伸穿过下电极的进气管。
优选地，供应空气包括：控制空气供应阀以控制从外部空气源进入空气通路的空气流；和选择性地将空气从空气通路供应入进气管。
优选地，选择性地将惰性气体供应入进气管和选择性地将空气供应入进气管包括基于定位在惰性气体通路、空气通路和进气管的接头处的三向阀的位置选择性地将惰性气体从惰性气体通路或将空气从空气通路供应入进气管。
优选地，控制第二阀包括当电力供应至静电卡紧电极时自动地打开第二阀，以及当供应至静电卡紧电极的电力中断时自动地关闭第二阀。
优选地，本发明还包括维持第二阀处于打开位置直到供应至静电卡紧电极的电力中断。
优选地，控制空气供应阀包括当供应至静电卡紧电极的电力中断时自动地打开空气供应阀，以及当电力供应至静电卡紧电极时自动地关闭空气供应阀。
优选地，本发明还包括维持空气供应阀处于打开位置一个预定的时期。
优选地，供应惰性气体包括通过惰性气体进气管将惰性气体从外部惰性气体源供应至形成于下电极和基片之间的间隙，并且，供应空气包括通过空气进气管将空气从外部空气源供应至形成于下电极和基片之间的间隙。
附图说明
下面将参照下面的附图详细描述实施例，在附图中同样的附图标记涉及同样的元件，其中：
图1是一种示例性的等离子体处理装置的剖视图；
图2A是可与图1所示装置一起使用的示例性下电极的放大剖视图，并且图2B是图1中部分B的放大剖视图；
图3是在基片被提升时图1所示示例性等离子体处理装置的剖视图；
图4是根据作为这里宽泛描述的一个实施例装备有基片损伤防止设备的等离子体处理装置的剖视图；
图5是在基片处于提升位置时图4所示示例性等离子体处理装置的剖视图；和
图6是根据作为这里宽泛描述的另一个实施例装备有基片损伤防止设备的等离子体处理装置的剖视图。
具体实施方式
如图1所示，处理室可包括：室10，其具有门15以使得室10的内部可切换到真空状态；布置在室10内部的上部中的上电极22；以及布置在上电极22下面并且基片S可安装在其表面上的下电极30。
上电极22可包括将处理气体喷射到基片上的喷头24。喷头24可具有多个分散孔，每个分散孔具有相对小的直径以便将处理气体均匀地喷射到设置于电极22和30之间的空间。在由射频(RF)电源40供应的高频电能施加于电极22和30时，气体可转变至等离子体状态。定位在电极30上的基片S的表面可由等离子体处理。
下电极30可包括位于其最低部分处的基板31、定位在基板31上的绝缘元件32、定位在绝缘元件32上的冷却板33、以及定位在冷却板33上的下电极部分34。基片S布置在下电极部分34上以便处理。于是，如果室10在处理过程期间被加热，基片处理可受到室10的温度的影响。为此设置冷却板33用于冷却下电极30以防止基片S在处理过程期间被加热至超过预定温度。
冷却板33可包括致冷剂流通通道35，致冷剂流通过所述流通通道35以防止下电极30被加热至温度大于或等于预定温度。也就是，冷却板33可将下电极30维持在基本上恒定的温度。
在利用上电极22和下电极30处理基片S时，通过将基片S准确地定位在预定位置并将基片S可靠地固定至下电极30可提高处理的可靠性。固定设备，比如举例来说真空卡盘(未示出)，可用来利用机械性质将基片S固定至下电极30。然而，如果真空卡盘用于真空中，在由真空卡盘形成的压力和环境压力之间实际上没有压力差，则真空卡盘不能有效地将基片S固定至下电极30。而且，因为真空卡盘取决于操作的局部吸气，其不能一直准确地在下电极30上将基片S固定就位。
静电卡盘(ESC)可用来利用电气性质(尤其由电势差和静电力原理所形成的介电极化现象)固定目标物，比如基片S。因此，静电卡盘可不受压力差的影响将基片S固定至下电极30。因而，如图2B所示，下电极30可设置有静电卡盘电极38a，静电卡盘电极38a连接至直流(DC)电压杆以在施加电压时产生电场。这样，静电卡盘电极38a可紧紧地将基片S固定至下电极30。
氦气通路面板38b可结合至下电极30的上表面，并且基片S可布置在氦气通路面板38b的上表面上。氦气通路面板38b的上表面可包括槽图案G，氦气沿着所述槽图案G流通。槽图案G可连接至进气管50和出气管52，氦气通过所述进气管50引入槽图案G，氦气通过所述出气管52排出。
氦气可在下电极30和基片S之间的间隙中流通以帮助冷却板控制基片S的温度。氦气可通过进气管50引入槽图案G、可流通过整个槽图案G，并且可通过出气管52排出到下电极30的外面，从而促进温度控制和改进的热传导能力。
在将基片S固定至下电极30的卡紧操作期间，基片S可位于下电极30的上表面上，即在氦气通路面板38b上。基片S可利用提升销60布置在氦气通路面板38b上，提升销60上下运动，在室10中穿过下电极30。接着，DC电压可施加于静电卡盘电极38a以在静电卡盘电极38a和基片S之间产生电场，并且因而基片S固定至下电极30。此时，密封的间隙形成于基片S和氦气通路面板38b之间，然后氦气可引入密封的间隙以将基片S维持在恒定的温度。接着，RF电源可将电能供应至电极22和30并且处理气体可引入到电极22和30之间以执行等离子体处理。
在等离子体处理结束之后，能以与卡紧操作相反的顺序执行松开操作。也就是，首先停止RF电源40和处理气体的供应，然后停止氦气的供应，并且最后可中断供应至静电卡盘电极38a的DC电压以便释放静电力。在释放静电力之后，可利用提升销60提高基片S，然后拉出到处理室10外面。
静电卡盘电极38a用于准确可靠地将基片S固定在下电极30上。然而，由于将电荷从基片S卸下需要很长的卸载时期，可能需要很长的时间来将基片S从处理室拉出。而且，可能难以确认电荷已经完全从基片S卸下和基片S3已经完全松开。
如果基片在基片S没有完全松开之前从处理室中拉出，如图3所示，当基片S被提升销60升高时基片S可能会被弯曲，因为在提升销60将基片S朝着上电极22向上运动时基片S的一些部分受到由提升销60施加于基片S的向上的物理力。相反，基片的一些部分可能会受到由残余静电力引起的向下力，其将基片S朝着下电极30向下拉动。如果基片S严重弯曲，则形成于基片S上的电路图案可能会损伤，和/或基片S可能会破裂。由于显示设备，比如举例来说液晶显示设备越来越大，因此用来制造这些显示设备的基片也如此。由于基片变得越来越大，从基片完全卸下电荷所需的时间就越长。
为了解决这些弯曲/翘曲问题，图5和6所示等离子体处理装置可包括惰性气体供应单元100，其将惰性气体供应至设置于下电极30和基片S之间的惰性气体通路面板38b。惰性气体供应单元100可顺序地连接至其中存储惰性气体的惰性气体容器(未示出)、第一阀102、压力调节部分104、第二阀106以及穿入下电极30的进气管110。保持在容器中并通过供应单元100供应的惰性气体可以是氦气或其它适合的惰性气体。
惰性气体(氦气)供应单元100可连接至设置有空气供应控制阀122的空气供应单元120。空气供应控制阀122可连接至空气容器(未示出)并且可在基片S被松开时通过打开来打开空气通路，以使得空气可通过进气管110供应入基片S和下电极30之间的间隙。
下面将参照氦气供应单元100和空气供应单元120描述卡紧和松开操作。对于卡紧操作，基片S可布置在下电极30的上表面上，即氦气通路面板38b上。在处理室中，利用上下运动穿过下电极30的提升销60，基片S可布置在氦气通路面板38b上。接着，基片S可通过供应DC电源至静电卡盘电极38a以便在静电卡盘电极38a和基片S之间产生静电力而固定至下电极30。此时，基片S和氦气通路面板38b之间的间隙被密封，并且氦气可通过进气管110被引入密封间隙，因此基片S被维持在恒定的温度。接着，电源可将电能供应至电极22和30，并且处理气体可供应至处理室以执行等离子体处理。
当第一阀102打开以将氦气供应至下电极30和基片S之间的间隙时，存储在氦气容器中的氦气在预定的压力下流动，顺序地穿过压力调节部分104、第二阀106、止回阀108并进入进气管110，气体在该处最终到达下电极30和基片S之间的间隙。这样供应至处理室的氦气可帮助冷却板控制基片S的温度。在完成处理室的等离子体处理之后，氦气可通过出气管52排出。在某些实施例中，当DC电源将电能供应至下电极30的静电卡盘电极38a时，氦气供应单元100的第二阀106可自动地打开，并且当供应至下电极30的静电卡盘电极38a的DC电源中断时，氦气供应单元100的第二阀106可自动地关闭。
在完成等离子体处理之后，能以与卡紧操作相反的顺序执行松开操作。首先，可停止RF电源和处理气体的供应以消除等离子体。接着，可停止静电卡紧电极38a的DC电源供应以释放静电力，并且第二阀106可关闭以停止氦气至处理室的供应。在静电力消失之后，在利用提升销60升高基片S时，空气可通过进气管110引入基片S和下电极30之间的间隙。
如果基片S在完全松开之前从处理室中拉出，如图3所示，基片S可能会显著地弯曲，导致形成于基片S上的电路图案受损和/或基片S的破裂。在松开操作期间通过进气管110将空气供应至下电极30和基片S之间允许借助于空气压力容易地将基片S与下电极30分开。因此，在松开操作期间，空气供应单元120的空气供应控制阀122可打开，并且氦气供应单元100的第二阀106可关闭。在某些实施例中，在下电极30的静电卡紧电极38a的DC电源供应停止之后，空气供应控制阀122可自动地打开一个预定时期，在该预定时期利用提升销60升高基片S。
在空气通路和氦气通路的接头处可设置三向阀115，因此空气和氦气可通过进气管110选择性地供应至处理室。在卡紧操作期间，氦气供应单元100的第二阀106可打开，并且空气供应单元120的空气供应控制阀122可关闭。相反，在松开操作期间，氦气供应单元100的第二阀106可关闭，并且空气供应单元120的空气供应控制阀122可打开。此时，三向阀115可根据第二阀106和空气供应控制阀122的打开和关闭动作来切换气流的方向。
根据另一实施例设置有基片损伤防止设备的等离子体处理装置的处理室在图6中示出。这个实施例可包括提供为与空气供应单元120-1分开的氦气供应单元100。空气进气管124可构造为与下电极30的上部相通，并且空气供应控制阀122-1可沿着由空气进气管124限定的空气通路安装。在静电卡紧电极28a的DC电源供应中断时，空气供应控制阀122-1可打开一个预定的时期。因此，基片S可在不弯曲或翘曲之下从下电极30的下表面上提高，从而防止其上电路受损和/或基片S破裂。
提供了一种基片损伤防止设备和基片损伤防止方法，其通过在处理室的下电极和基片之间供应空气来防止基片破裂或者其上电路受损，这种空气供应导致了在执行将基片从下电极松开的操作时下电极和基片迅速分开。
如这里具体化和宽泛描述的等离子体处理装置的基片损伤防止设备包括：其上安装基片的下电极、将惰性气体供应至下电极上表面的惰性气体供应单元、以及将空气供应至下电极上表面的空气供应单元。
惰性气体供应单元可包括进气管，由此惰性气体可供应至下电极和基片之间的间隙，并且空气供应单元可构造为使得气能将空气供应至下电极和基片之间的间隙。
三向阀可安装在惰性气体供应单元的通路和空气供应单元的通路的接头处。
空气供应单元可包括其中存储空气的空气容器、允许和堵塞从空气容器流出空气的空气供应控制阀。
惰性气体供应单元可包括其中存储惰性气体的惰性气体容器、允许和堵塞从惰性气体容器流出惰性气体的第一阀、调节从第一阀流出的惰性气体的压力的压力调节部分、根据输入信号允许和堵塞从压力调节部分流出的惰性气体流的第二阀、以及从第二阀流出的惰性气体由此供应至下电极上表面的进气管。
第一阀可以是手动阀，并且第二阀可以是构造成响应于电子输入信号而打开和关闭的自动阀。
空气供应单元可包括其中存储空气的空气容器、允许和堵塞从空气容器流出空气的空气供应控制阀、以及空气由此供应至下电极上表面的空气供应控制阀。
如同这里具体化和宽泛地描述的，用于等离子体处理装置中的基片损伤防止方法可包括：在基片定位于下电极上并且电力供应至下电极的静电卡紧电极时利用惰性气体供应单元将惰性气体引入形成于下电极和基片之间的间隙；以及在供应至静电卡紧电极的电力中断并且基片被提升单元升高时利用空气供应单元将空气引入形成于下电极和基片之间的间隙。
惰性气体供应单元的根据输入信号允许和堵塞惰性气体流的惰性气体供应控制阀可根据输入的信号或者根据静电卡紧电极的电力供应中断的信号自动地打开和关闭。
空气供应单元的根据输入信号允许和堵塞空气流的空气供应控制阀可根据输入的信号或者根据静电卡紧电极的DC电源供应中断的信号自动地打开和关闭。在静电卡紧电极的电力供应停止时，空气供应控制阀可仅打开预定的时间。
如这里具体化和宽泛描述的基片损伤防止系统和方法可降低或基本上避免由于基片弯曲所导致的基片上的电路图案受损或者基片破裂的危险，通过在将基片引入处理室并固定至下电极时以及在基片由供应至静电卡盘电极的DC电力固定至下电极并执行处理基片的工艺之后由提升销升高基片时将空气引入基片和下电极之间以利用气压来允许基片易于与下电极分开。
本说明书中涉及的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“某些实施例”、“可选实施例”等意味着，结合实施例描述的具体特点、结构或特征包括在这里宽泛描述的至少一个实施例中。说明书不同位置中这种句子的出现不是必须都涉及相同实施例。而且，在结合任何实施例描述一个具体特点、结构或特征时，结合其它实施例来实现这种特点、结构或特征是在本领域熟练技术人员的范围之内。
尽管已经参照多个示例性实施例描述了本发明，但是应当理解到，本领域熟练技术人员能想到很多其它变型和实施例，这些都将落入本公开物原理的精神和范围内。更具体地，在说明书、附图和所附权利要求的范围内，组成部件和/或组合布置的各种变化和变型都是可能的。除了组成部件和/或布置的变化和变型之外，替换使用对于本领域熟练技术人员而言也是很明显的。

Claims (20)

1.一种基片处理设备，包括：
定位在室中的电极，所述电极被构造成在其上接收基片以进行处理；
惰性气体供应单元，其被构造成选择性地将惰性气体供应至电极上表面；和
空气供应单元，其被构造成选择性地将空气供应至电极上表面。
2.根据权利要求1的设备，其中惰性气体供应单元包括进气管，该进气管构造成基于与其一起提供的至少一个阀的位置、选择性地将惰性气体供应至在电极上表面和定位在所述电极上表面上的基片的下表面之间形成的间隙。
3.根据权利要求2的设备，其中空气供应单元构造成基于与进气管一起提供的所述至少一个阀的位置、选择性地将空气供应至在电极上表面和定位在所述电极上表面上的基片的下表面之间形成的间隙。
4.根据权利要求2的设备，其中进气管穿过电极。
5.根据权利要求2的设备，其中惰性气体供应单元还包括：
第一阀，其构造成调节从外部惰性气体源进入惰性气体通路的惰性气体流；
压力调节装置，其与惰性气体通路一起提供并且构造成从第一阀接收惰性气体并调节其压力；和
第二阀，其与惰性气体通路一起提供，并且构造成从压力调节装置接收压力调节过的惰性气体，并调节从惰性气体通路进入进气管的压力调节过的惰性气体流。
6.根据权利要求5的设备，其中空气供应单元包括空气供应控制阀，所述空气供应控制阀与空气供应通路一起提供并且构造成调节从外部空气源进入进气管的空气供应。
7.根据权利要求6的设备，还包括设置于惰性气体通路、空气通路和进气管的接头处的三向阀，其中该三向阀构造成选择性地向进气管供应惰性气体或空气。
8.根据权利要求5的设备，其中第一阀是手动阀，并且第二阀是构造成响应于电子输入信号而打开和关闭的自动阀。
9.根据权利要求1的设备，其中惰性气体供应单元包括惰性气体进气管，所述惰性气体进气管构造成基于与惰性气体进气管一起提供的阀的位置、选择性地将惰性气体供应至在电极上表面和定位在所述电极上表面上的基片的下表面之间形成的间隙，并且空气供应单元包括空气进气管，所述空气进气管构造成选择性地将空气供应至形成于电极上表面和基片下表面之间的间隙。
10.根据权利要求1的设备，其中电极包括定位在室的下部中的下电极，其中电极包括：
基层；
设置于基层上的绝缘层；
设置于绝缘层上的冷却层；和
设置于冷却层上的下电极部分，所述下电极部分构造成在其上表面上接收基片。
11.根据权利要求10的设备，其中冷却层包括供冷却流体流过的冷却通路，其中冷却层构造成在基片处理过程期间冷却下电极。
12.一种在处理室中处理基片的方法，该方法包括：
在处理室中将基片定位于下电极上；
将电力供应至与下电极一起提供的静电卡紧电极；
致动惰性气体供应单元并将惰性气体供应入在下电极和定位于所述下电极上的基片之间形成的间隙中；
中断静电卡紧电极的电力供应；
致动空气供应单元并将空气供应入在下电极和定位于所述下电极上的基片之间形成的间隙中；和
将基片提起离开下电极。
13.根据权利要求12的方法，其中供应惰性气体包括：
控制第一阀以控制从外部惰性气体源进入惰性气体通路的惰性气体流；
调节由第一阀引入惰性气体通路的惰性气体的压力；
控制第二阀以控制惰性气体通路中压力调节过的惰性气体流；和
选择性地将惰性气体从惰性气体通路供应入延伸穿过下电极的进气管。
14.根据权利要求13的方法，其中供应空气包括：
控制空气供应阀以控制从外部空气源进入空气通路的空气流；和
选择性地将空气从空气通路供应入进气管。
15.根据权利要求14的方法，其中选择性地将惰性气体供应入进气管和选择性地将空气供应入进气管包括基于定位在惰性气体通路、空气通路和进气管的接头处的三向阀的位置选择性地将惰性气体从惰性气体通路或将空气从空气通路供应入进气管。
16.根据权利要求13的方法，其中控制第二阀包括当电力供应至静电卡紧电极时自动地打开第二阀，以及当供应至静电卡紧电极的电力中断时自动地关闭第二阀。
17.根据权利要求16的方法，还包括维持第二阀处于打开位置直到供应至静电卡紧电极的电力中断。
18.根据权利要求14的方法，其中控制空气供应阀包括当供应至静电卡紧电极的电力中断时自动地打开空气供应阀，以及当电力供应至静电卡紧电极时自动地关闭空气供应阀。
19.根据权利要求18的方法，还包括维持空气供应阀处于打开位置一个预定的时期。
20.根据权利要求12的方法，其中供应惰性气体包括通过惰性气体进气管将惰性气体从外部惰性气体源供应至形成于下电极和基片之间的间隙，并且，供应空气包括通过空气进气管将空气从外部空气源供应至形成于下电极和基片之间的间隙。
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