CN107293508A - 一种基板刻蚀装置及刻蚀方法 - Google Patents

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Abstract

一种基板刻蚀装置及刻蚀方法，所述刻蚀装置包括：刻蚀单元，用于对基板表面进行刻蚀处理；传感器，用于检测所述基板表面不同区域的刻蚀程度；所述传感器上集成有用于判断所述传感器所在位置的定位装置；控制单元，与所述传感器连接，用于接收所述传感器发出的信号，并根据接收到的所述信号控制所述刻蚀单元对所述基板表面不同区域的刻蚀程度。该装置实现了对基板表面不同区域刻蚀程度的监控，并通过控制单元根据基板表面不同区域的刻蚀程度，来控制基板表面不同区域的刻蚀速率，提高了刻蚀均匀性。

Description

一种基板刻蚀装置及刻蚀方法
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其是涉及一种基板刻蚀装置及刻蚀方法。
背景技术
目前，在显示面板如液晶面板的生产过程中，显影主要有两种方式：旋转显影方式和喷淋显影方式。由于旋转显影方式需要多次显影，且会产生雾以及静电，从而导致产能较低。因此，在液晶面板的生产过程中通常使用喷淋显影方式。
在薄膜晶体管(TFT)基板制作的阵列(Array)工艺制程中，为加快刻蚀速率或者调整锥度(Taper)角，常使用不同的刻蚀模式，如喷淋或浸泡，使刻蚀药液均匀平铺在基板表面快速刻蚀金属膜。但是，由于刻蚀机台存在药液喷淋管角度及刻蚀方式等设计问题，经喷淋后刻蚀药液在基板表面分布不均匀，刻蚀后有时造成基板边角部位金属残存，而中间区域过刻，刻蚀速率不均一。且传统湿式蚀刻工艺由于设计问题，无法监控刻蚀残存问题，一旦存在刻蚀残存问题时只能重新进行刻蚀，当制程特殊导致机台参数更改后，基线(Baseline)刻蚀时间需通过多次重复实验才能得知，造成刻蚀效率低，增加刻蚀成本。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种基板刻蚀装置，用于提高针对大尺寸基板的刻蚀均匀性，该装置通过在刻蚀机台上添加一套可用于监控基板刻蚀程度的传感器，以及集成在传感器上的定位装置，实现了对基板表面不同区域刻蚀程度的监控，并通过控制单元根据基板表面不同区域的刻蚀程度，来控制基板表面不同区域的刻蚀速率，提高刻蚀均匀性。
根据本发明的一方面，一种基板刻蚀装置，包括：
刻蚀单元，用于对基板表面进行刻蚀处理；
传感器，用于检测所述基板表面不同区域的刻蚀程度；所述传感器上集成有用于判断所述传感器位置的定位装置；
控制单元，与所述传感器连接，用于接收所述传感器发出的信号，并根据接收到的所述信号控制所述刻蚀单元对所述基板表面不同区域的刻蚀程度。
该装置通过在刻蚀机台上添加一套可用于监控基板刻蚀程度的传感器，以及集成在传感器上的定位装置，实现了对基板表面不同区域刻蚀程度的监控，并通过控制单元根据基板表面不同区域的刻蚀程度，来控制基板表面不同区域的刻蚀速率，提高刻蚀均匀性。
在一个实施方式中，所述基板蚀刻装置包括至少第一传感器和第二传感器，且所述第一传感器和第二传感器均为非接触式电涡流传感器；所述第一传感器用于检测所述基板表面的中间位置的金属膜残存情况；所述第二传感器用于检测所述基板表面的边角位置的金属膜残存情况。工作时，所述电涡流传感器探头靠近基板表面但不接触刻蚀液，若基板表面残留有金属膜，则电涡流传感器的探头磁感线会呈涡流效应变化，该磁感线变化通过信号转换即可反应金属膜是否残留。
优选的，针对不同尺寸的基板可以选择设置不同数量的传感器，针对一般尺寸的基板可设置四个第二传感器，四个第二传感器分别位于靠近基板四个角的位置，针对大尺寸的基板可设置四个第二传感器和一个第一传感器，四个第二传感器分别位于靠近基板表面的四个角的位置，一个第一传感器位于基板表面的中间位置，此种设置方法可实现对应基板表面不同区域的刻蚀液的用量，以此改善基板刻蚀不均匀的问题。例如，针对刻蚀过程中，常常出现的基板边角部位金属残存，而中间区域过刻的问题，可采用所述四个第二传感器或四个第二传感器和一个第一传感器的设置方法，控制单元根据接收到的传感器传来的金属膜残留信号和传感器的位置信号，增大对应基板四个角位置的刻蚀液用量或减小对应基板中间位置的刻蚀液用量，从而缓解改善基板边角部位和中间区域刻蚀不均匀的问题。
在一个实施方式中，所述刻蚀单元包括：
刻蚀台，用于承载基板；
喷淋单元，用于向所述基板表面喷淋刻蚀液。
所述蚀刻台上放置基板，所述喷淋单元对所述基板表面喷淋刻蚀液。
在一个实施方式中，所述刻蚀台的下方设置有滚轮，所述滚轮连接驱动装置。所述滚轮和驱动装置构成了基板蚀刻流水线，蚀刻台上放置基板，当所述基板蚀刻后，驱动装置带动滚轮转动，从而带动基板移动直至流向流水线的出口，并从该流水线上被取走。
在一个实施方式中，所述喷淋单元包括：
储液桶，用于存储刻蚀液；
设置在所述刻蚀台上方的至少两个喷淋头，所述喷淋头与所述储液桶通过管道连接，每个所述喷淋头能够在所述管道的径向剖面内摆动；
流量开关，设置在所述管道上，且与所述控制单元连接，用于控制刻蚀液的喷淋流量。
蚀刻过程中，控制单元根据接收到的第二传感器和第一传感器传来的金属膜残留信号和第二传感器和第一传感器的位置信号，通过流量开关增大对应基板四个角位置的喷淋头的刻蚀液流量或减小对应基板中间位置的喷淋头的刻蚀液流量。另外，还可通过增大喷淋头的摇摆速率，或者使喷淋头在四个角位置的停留时间大于在中间位置的停留时间等方式来调整对基板表面四个角位置和中间位置的刻蚀程度。
在一个实施方式中，所述基板刻蚀装置还包括显示单元，所述显示单元与所述控制单元连接，用于显示基板上表面的刻蚀程度。所述显示单元可显示基板上表面起伏的画面，也可显示基板上表面起伏信号转换后的粗糙度数据。
在一个实施方式中，所述金属膜为铝膜、铜膜或其他金属膜。
根据本发明的另一方面，提出一种刻蚀方法，包括以下步骤：
S1、基板进入刻蚀台，刻蚀液喷淋到所述基板表面；
S2、所述传感器检测进入所述刻蚀台的基板表面不同区域的刻蚀程度，并向所述控制单元发送刻蚀程度信号和所述传感器的位置信号；
S3、所述控制单元根据接收到的刻蚀程度信号和发出所述刻蚀程度信号的传感器的位置信号，控制对应所述位置的刻蚀单元调整刻蚀速率。
在一个实施方式中，所述步骤S2包括：所述传感器通过检测基板表面的金属膜残留情况以判断基板表面的刻蚀程度，并向所述控制单元发送金属膜残留信号和所述传感器的位置信号。
在一个实施方式中，所述步骤S3包括：若控制单元接收到金属膜残留信号，则根据发送所述金属膜残留信号的传感器的位置控制对应所述位置的流量开关以增大刻蚀液的喷淋流量，或者控制对应所述金属膜残留位置的喷淋头的摇摆速率或摇摆方式以增大刻蚀液的喷淋流量。
与现有技术相比，本发明的优点在于，该装置通过在刻蚀机台上添加一套可用于监控基板刻蚀程度的传感器，以及集成在传感器上的定位装置，实现了对基板表面不同区域刻蚀程度的监控，并通过控制单元根据基板表面不同区域的刻蚀程度，来控制基板表面不同区域的刻蚀速率，提高刻蚀均匀性。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中：
图1显示了根据本发明的实施例所述的刻蚀装置的刻蚀台的俯视图一。
图2显示了根据本发明的实施例所述的刻蚀装置的主视图一。
图3显示了根据本发明的实施例所述的刻蚀装置的刻蚀台的俯视图二。
图4显示了根据本发明的实施例所述的刻蚀装置的主视图二。
图5显示了根据本发明的实施例所述的刻蚀方法的流程图。
图6显示了根据本发明的实施例所述的刻蚀方法的监控反馈示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步说明。
如图1和图2所示，一种基板刻蚀装置的俯视图和主视图，所述基板刻蚀装置包括：
刻蚀单元1，用于对基板4表面进行刻蚀处理；
传感器2，用于检测所述基板4表面不同区域的刻蚀程度；所述传感器2上集成有用于判断所述传感器2位置的定位装置(图中未显示)；
控制单元3，与所述传感器2的前置器输出端连接，用于接收所述传感器2发出的信号，并根据接收到的所述信号控制所述刻蚀单元1对所述基板4表面不同区域的刻蚀程度。
该基板刻蚀装置通过在刻蚀机台上添加一套可用于监控基板4刻蚀程度的传感器2，以及集成在传感器2上的定位装置，实现了对基板4表面不同区域刻蚀程度的监控，并通过控制单元3根据基板4表面不同区域的刻蚀程度，来控制对应基板4表面不同区域的刻蚀速率，提高刻蚀均匀性。
在一个实施方式中，所述基板蚀刻装置包括至少第一传感器21和第二传感器22，且所述第一传感器21和第二传感器22均为非接触式电涡流传感器；所述第一传感器21用于检测所述基板4表面的中间位置的金属膜残存情况；所述第二传感器22用于检测所述基板4表面的边角位置的金属膜残存情况。工作时，所述电涡流传感器探头靠近基板4表面但不接触刻蚀液，若基板4表面残留有金属膜，则电涡流传感器的探头磁感线会呈涡流效应变化，该磁感线变化通过信号转换即可反应金属膜是否残留。
优选的，针对不同尺寸的基板4可以选择设置不同数量的传感器2。再次参见图1和图2，针对一般尺寸的基板4可设置四个第二传感器22，四个第二传感器22分别位于靠近基板4的四个角的位置。如图3和图4所示，针对大尺寸的基板4可设置四个第二传感器22和一个第一传感器21，四个第二传感器22和一个第一传感器21分别位于靠近基板4的四个角的位置和中间位置。此种设置方法可实现对应基板4表面不同区域的刻蚀液的用量，以此改善基板4刻蚀不均匀的问题。例如，针对刻蚀过程中，常常出现的基板4边角部位金属残存，而中间区域过刻的问题，可采用所述四个第二传感器22或四个第二传感器22和一个第一传感器21的设置方法，控制单元3根据接收到的第二传感器22和第一传感器21传来的金属膜残留信号和第二传感器22和第一传感器21的位置信号，增大对应基板4的四个角位置的刻蚀液用量或减小对应基板4中间位置的刻蚀液用量，从而缓解改善基板表面边角部位和中间区域刻蚀不均匀的问题。
在一个实施方式中，所述刻蚀单元1包括：
刻蚀台11，用于承载基板4；
喷淋单元12，用于向所述基板4表面喷淋刻蚀液。
所述蚀刻台11上放置基板4，所述喷淋单元12对所述基板4表面喷淋刻蚀液。
在一个实施方式中，所述刻蚀台11的下方设置有滚轮13，所述滚轮13连接驱动装置(图中未示出)。所述滚轮13和驱动装置构成了基板蚀刻流水线，蚀刻台11上放置基板4，当所述基板4蚀刻完成后，驱动装置带动滚轮13转动，滚轮13转动带动刻蚀台11移动，从而带动基板4移动，直至流向流水线的出口并从该流水线上被取走。
在一个实施方式中，所述喷淋单元12包括：
储液桶121，用于存储刻蚀液；
设置在所述刻蚀台11上方的至少两个喷淋头122，所述喷淋头122与所述储液桶121通过管道123连接，每个所述喷淋头122能够在所述管道123的径向剖面内摆动；
流量开关124，设置在所述管道123上且与所述控制单元3连接，用于控制刻蚀液的喷淋流量。
蚀刻过程中，控制单元3根据接收到的第二传感器22和第一传感器21传来的金属膜残留信号和传感器2的位置信号，通过流量开关124增大对应基板4四个角位置的喷淋头的刻蚀液流量或减小对应基板4中间位置的喷淋头124的刻蚀液流量。另外，还可通过增大喷淋头122的摇摆速率，或者使喷淋头122在四个角位置的停留时间大于在中间位置的停留时间等方式来调整对基板4表面四个角位置和中间位置的刻蚀程度。
所述每个喷淋头122对应一个流量开关124，但可以理解的，所述两个相邻的喷淋头122也可共用一个流量开关124。
在一个实施方式中，所述基板刻蚀装置还包括显示单元5，所述显示单元5与所述控制单元3连接，用于显示基板4上表面的刻蚀程度。所述显示单元5可显示基板4上表面起伏的画面，也可显示基板4上表面起伏信号转换后的粗糙度数据。
在一个实施方式中，所述金属膜为铝膜、铜膜或其他金属膜。
根据本发明的另一方面，提出一种刻蚀方法，如图5所示，包括以下步骤：
S1、基板4进入刻蚀台11，刻蚀液喷淋到所述基板4的表面；
S2、所述传感器2检测进入所述刻蚀台11的基板4表面不同区域的刻蚀程度，并向所述控制单元3发送刻蚀程度信号和所述传感器2的位置信号；
S3、所述控制单元3根据接收到的刻蚀程度信号和发出所述刻蚀程度信号的传感器2的位置信号，控制对应所述位置的刻蚀单元3调整刻蚀速率。
在一个实施方式中，所述步骤S2包括：所述传感器2通过检测基板4表面的金属膜残留情况以判断基板4表面的刻蚀程度，并向所述控制单元3发送金属膜残留信号和所述传感器2的位置信号。
在一个实施方式中，所述步骤S3包括：若控制单元3接收到金属膜残留信号，则根据发送所述金属膜残留信号的传感器2的位置控制对应所述位置的流量开关124以增大刻蚀液的喷淋流量，或者控制对应所述金属膜残留位置的喷淋头122的摇摆速率或摇摆方式以增大刻蚀液的喷淋流量。
参见图6，根据本发明的实施例所述的刻蚀方法的监控反馈流程图。所述控制单元3为PLC，当电涡流传感器的探头线圈检测到基板表面某一位置O及附近有交变磁场时，说明基板4表面有金属膜残留，该电涡流信号经传感器2的前置器电子线路处理，通过放大器后输出信号X，基板刻蚀装置的PLC输出的金属膜值范围为a-b，输出信号X应位于a与b之间。如果PLC接收到的输出信号X＞b，PLC控制对应所述位置O的喷淋头122的流量开关124加大流量，喷淋头122摇摆速率加大；如果PLC接收到的输出信号X＜a，PLC控制对应所述位置O的喷淋头122的流量开关124减小刻蚀液流量，喷淋头122摇摆速率降低，所述流量开关124可以为电磁阀。当电涡流传感器的探头线圈检测到附近无交变磁场时，说明基板4表面无金属膜残留，PLC控制刻蚀装置的流量开关减小或关闭流量开关124以减小刻蚀液流量，喷淋头122的摇摆速率较小，以节省资源。
与现有技术相比，本发明的优点在于，该基板刻蚀装置通过在刻蚀机台上添加一套可用于监控基板4刻蚀程度的传感器2，以及集成在传感器2上的定位装置，实现了对基板4表面不同区域刻蚀程度的监控，并通过控制单元3根据基板4表面不同区域的刻蚀程度，来控制基板4表面不同区域的刻蚀速率，提高刻蚀均匀性。
将上述图3所述的基板刻蚀装置应用于基板刻蚀制程中，取得的效果如下表1所示：
表1.现有技术与实施例1所述技术应用效果对比
上表1中，样品片采用现有技术公开的刻蚀装置进行刻蚀，对比片采用本发明实施例1所述刻蚀装置进行刻蚀，传感器电压设定为8mV。可以看出，样品片刻蚀后，检测到基板表面有交变磁场，且交变磁场随着探头距离的变化而变化，说明样品片表面存在金属膜残留。对比片刻蚀后，随着探头距离的变化，传感器电压无变化，说明基板表面无金属膜残留。
表2.现有技术与实施例2所述技术应用效果对比
上表2中，样品片采用现有技术公开的刻蚀装置进行刻蚀，对比片采用本发明实施例2所述刻蚀装置进行刻蚀，传感器电压设定为8mV。可以看出，样品片刻蚀后，检测到基板表面有交变磁场，且交变磁场随着探头距离的变化而变化，说明样品片表面存在金属膜残留。对比片刻蚀后，随着探头距离的变化，传感器电压无变化，说明基板表面无金属膜残留。以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基板刻蚀装置，其特征在于，包括：
刻蚀单元，用于对基板表面进行刻蚀处理；
传感器，用于检测所述基板表面不同区域的刻蚀程度，所述传感器上集成有用于判断所述传感器位置的定位装置；
控制单元，与所述传感器连接，用于接收所述传感器发出的信号，并根据接收到的信号控制所述刻蚀单元对所述基板表面不同区域的刻蚀程度。
2.根据权利要求1所述的基板刻蚀装置，其特征在于，所述基板蚀刻装置包括至少第一传感器和第二传感器，且所述第一传感器和第二传感器均为非接触式电涡流传感器；
所述第一传感器用于检测所述基板表面的中间位置的金属膜残存情况；所述第二传感器用于检测所述基板表面的边角位置的金属膜残存情况。
3.根据权利要求2所述的基板刻蚀装置，其特征在于，所述刻蚀单元包括：
刻蚀台，用于承载基板；
喷淋单元，用于向所述基板表面喷淋刻蚀液。
4.根据权利要求3所述的基板刻蚀装置，其特征在于，所述刻蚀台的下方设置有滚轮，所述滚轮连接驱动装置。
5.根据权利要求3所述的基板刻蚀装置，其特征在于，所述喷淋单元包括：
储液桶，用于存储刻蚀液；
设置在所述刻蚀台上方的至少两个喷淋头，所述喷淋头与所述储液桶通过管道连接，所述喷淋头能够在所述管道的径向剖面内摆动；
流量开关，设置在所述管道上，且与所述控制单元连接，用于控制刻蚀液的喷淋流量。
6.根据权利要求1所述的基板刻蚀装置，其特征在于，所述基板刻蚀装置还包括显示单元，所述显示单元与所述控制单元连接，用于显示所述基板表面的刻蚀程度。
7.根据权利要求2所述的基板刻蚀装置，其特征在于，所述金属膜为铝膜或铜膜。
8.一种采用权利要求5-7任一项所述的基板刻蚀装置进行刻蚀的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、基板进入刻蚀台，刻蚀液喷淋到所述基板的表面；
S2、所述传感器检测进入所述刻蚀台的基板表面不同区域的刻蚀程度，并向所述控制单元发送刻蚀程度信号和所述传感器的位置信号；
S3、所述控制单元根据接收到的刻蚀程度信号和发出所述刻蚀程度信号的传感器的位置信号，控制对应所述位置的刻蚀单元调整刻蚀速率。
9.根据权利要求8所述的刻蚀方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
所述传感器通过检测基板表面的金属膜残留情况以判断基板表面的刻蚀程度，并向所述控制单元发送金属膜残留信号和所述传感器的位置信号。
10.根据权利要求9所述的刻蚀方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
若控制单元接收到金属膜残留信号，则根据发送所述金属膜残留信号的传感器的位置控制对应所述位置的流量开关以增大刻蚀液的喷淋流量，或者控制对应所述金属膜残留位置的喷淋头的摇摆速率或摇摆方式以增大刻蚀液的喷淋流量。
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