CN109037100A - 基板冷却装置 - Google Patents

Abstract

本揭示提供了一种基板冷却装置。基板冷却装置包括腔室组件、电极、基板、气体导入系统以及气体导出系统。电极设置于腔室组件中，且电极包括多个流入通孔及多个流出通孔。基板设置于腔室组件中及电极上。基板及电极之间形成缝隙，且缝隙与流入通孔及所流出通孔连通。气体导入系统用于将温度调整气体导入流入通孔和缝隙。气体导出系统用于从缝隙和流出通孔导出温度调整气体，藉此温度调整气体可流动通过基板以带走基板上的热量。本揭示能提供较佳的基板冷却效果。

Description

基板冷却装置

【技术领域】

本揭示涉及一种基板冷却装置，特别涉及一种用于冷却设置于腔室内的基板的基板冷却装置。

【背景技术】

在平板显示技术上应用的干法刻蚀工艺，基板在制程过程中会受到化学反应放热、离子轰击能量转移等因素而累积热量，使基板温度升高，超出制程允许范围，因此有必要对基板进行冷却控温。如果不对基板进行冷却，基板在制程过程温度会逐渐升高，导致基板上涂布的光阻被烧焦，或发光材料特性被破坏，而导致基板报废。例如基板温度超过120℃，可能会发生光阻烧毁。在直接外嵌式触控(direct on-cell touch)技术中，例如基板温度超过70℃，会改变发光材料的性质等。

现有技术的干法刻蚀设备，为了冷却基板，在基板和电极之间的细小闭合空间内通入热传导系数佳的氦气，但由于氦气被封闭在基板与电极之间的细小闭合空间内，氦气温度一直处于高温基板和低温电极之间的中间温度，氦气未形成流通，传热效率有所限制。

此外，上述现有技术的基板冷却方式，基板的温度无法掌握。只能在基板上粘贴温度试纸，利用实验方式来测试基板在制程过程中的最高温度，无法实时反映每一片基板在制程中的温度状况。

故，有需要提供一种基板冷却装置，以解决现有技术存在的问题。

【发明内容】

为解决上述技术问题，本揭示的一种目的在于提供一种基板冷却装置，其能提供较佳的基板冷却效果。

为达成上述目的，本揭示提供一基板冷却装置。所述基板冷却装置包括腔室组件、电极、基板、气体导入系统以及气体导出系统。所述电极设置于所述腔室组件中，且所述电极包括多个流入通孔及多个流出通孔。所述基板设置于所述腔室组件中及所述电极上。所述基板及所述电极之间形成缝隙，且所述缝隙与所述流入通孔及所述流出通孔连通。所述气体导入系统，用于将温度调整气体导入所述流入通孔和所述缝隙。所述气体导出系统用于从所述缝隙和所述流出通孔导出所述温度调整气体，藉此所述温度调整气体可流动通过所述基板以带走所述基板上的热量。

于本揭示其中的一实施例中，所述电极包括多个凸台及本体，所述凸台设置于所述本体的表面的外围边缘上，所述凸台彼此连接，形成一个边框，被所述凸台圈围的所述电极的内部表面的高度低于所述凸台的表面的高度，当所述基板设置于所述电极的表面上时，所述基板与所述凸台紧密接触，且所述基板与所述电极的所述内部表面之间具有缝隙。

于本揭示其中的一实施例中，所述基板还设置于所述腔室基座的表面上，所述凸台的所述表面及所述腔室基座的所述表面位于同一平面。

于本揭示其中的一实施例中，所述气体导入系统包括导入管路及导入气动阀，所述导入管路与所述流入通孔连通，所述导入气动阀设置于所述导入管路上，通过所述导入气动阀的开启和关闭，控制所述温度调整气体流入所述流入通孔和所述缝隙。

于本揭示其中的一实施例中，所述气体导入系统还包括导入压力控制阀，所述导入压力控制阀设置于所述导入管路上，用于控制所述温度调整气体流入所述流入通孔的压力和流量。

于本揭示其中的一实施例中，所述气体导出系统包括导出管路及导出气动阀，所述导出管路与所述流出通孔连通，所述导出气动阀设置于所述导出管路上，通过所述导出气动阀的开启和关闭，控制所述温度调整气体流出所述缝隙和所述流出通孔。

于本揭示其中的一实施例中，所述气体导出系统还包括导出压力控制阀，所述导出压力控制阀设置于所述导出管路上，用于控制所述温度调整气体流出所述流出通孔的压力和流量。

于本揭示其中的一实施例中，所述导出压力控制阀还用于控制所述缝隙内的所述温度调整气体的压力。

于本揭示其中的一实施例中，所述气体导出系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述导出管路上，用于侦测所述温度调整气体流出所述流出通孔的温度。

于本揭示其中的一实施例中，所述温度调整气体为氦气。

于本揭示其中的一实施例中，所述缝隙内的所述温度调整气体的压力保持不变。

由于本揭示的实施例中的基板冷却装置，通过缝隙与流入通孔及流出通孔连通，通过气体导入系统将温度调整气体导入流入通孔和缝隙，以及通过气体导出系统从缝隙和流出通孔导出温度调整气体，因此，温度调整气体是流通的，换热更均匀，对基板的冷却效果更佳。

为让本揭示的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

【附图说明】

图1显示根据本揭示的一实施例的基板冷却装置的结构示意图；

图2显示根据本揭示的一实施例的基板冷却装置的局部侧视图；

图3显示根据本揭示的一实施例的温度调整气体流入流入通孔的压力的时间变化图表；

图4显示根据本揭示的一实施例的温度调整气体流入流入通孔的流量的时间变化图表；

图5显示根据本揭示的一实施例的缝隙内的温度调整气体的压力的时间变化图表；

图6显示根据本揭示的一实施例的温度调整气体流出流出通孔的压力的时间变化图表；

图7显示根据本揭示的一实施例的温度调整气体流出流出通孔的流量的时间变化图表；以及

图8显示根据本揭示的一实施例的温度调整气体流出流出通孔的温度的时间变化图表。

【具体实施方式】

为了让本揭示的上述及其他目的、特征、优点能更明显易懂，下文将特举本揭示优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。再者，本揭示所提到的方向用语，例如上、下、顶、底、前、后、左、右、内、外、侧层、周围、中央、水平、横向、垂直、纵向、轴向、径向、最上层或最下层等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本揭示，而非用以限制本揭示。

在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

参照图1，图1显示根据本揭示的一实施例的基板冷却装置的结构示意图。如图1所示，本揭示的实施例的基板冷却装置10例如适用于干蚀刻设备。基板冷却装置10包括腔室组件100、电极200、基板300、气体导入系统400以及气体导出系统500。腔室组件100包括腔室102及围绕腔室102的腔室基座104。电极200设置于腔室102内及腔室基座104上。电极200包括多个流入通孔2042及多个流出通孔2044。基板300设置于腔室102内及电极200上。基板300及电极200之间形成缝隙2046，且缝隙2046与流入通孔2042及流出通孔2044连通。气体导入系统400用于将温度调整气体导入流入通孔2042和缝隙2046。气体导出系统500用于从缝隙2046和流出通孔2044导出温度调整气体，藉此温度调整气体可流动通过基板300以带走基板300上的热量。

由于本揭示的实施例中的基板冷却装置10，通过缝隙2046与流入通孔2042及流出通孔2044连通，通过气体导入系统400将温度调整气体导入流入通孔2042和缝隙2046，以及通过气体导出系统500从缝隙2046和流出通孔2044导出温度调整气体，因此，温度调整气体是流通的，换热更均匀，对基板300的冷却效果更佳。

具体地，电极200包括多个凸台202及本体204。例如为长度较大，宽度较小呈长条状的四个凸台202，类似于土堤。凸台202的长度大凸台202的宽度。四个凸台202设置于本体204的表面的外围边缘上，即四个凸台202分别位于电极200的四侧边缘上。四个凸台202彼此连接，形成一个边框，被四个凸台202圈围的电极200的内部表面的高度略低于凸台202的表面的高度。当基板300设置于电极200的表面上时，基板300与凸台202紧密接触，且基板300与电极200的内部表面之间具有缝隙2046。

具体地，为了实现基板300的温度控制在允许范围内，通过冷冻机将电极200的温度控制在40℃以下，使电极200作为一个恒定的冷源。利用温度调整气体作为热传导介质，加快基板300与电极200之间的热交换，从而使基板300的温度控制在规格内。因为基板300冷却效果更佳，对电极200进行控温的冷冻机的负荷也能降低。

具体地，基板300设置于四个凸台202的四个表面2022上及腔室基座104的表面1042上，四个凸台202的四个表面2022及腔室基座104的表面1042位于同一平面。因此，基板可被位于同一平面的四个凸台202的四个表面2022及腔室基座104的表面1042稳固地支撑，使得基板冷却装置10的结构稳固。

具体地，气体导入系统400包括导入管路402、两个导入气动阀404及导入压力控制阀406。导入管路402与流入通孔2042连通，两个导入气动阀404设置于导入管路402上，通过两个导入气动阀404的开启和关闭，控制温度调整气体流入流入通孔2042和缝隙2046。导入压力控制阀406设置于导入管路402上，且位于两个导入气动阀404之间，用于控制温度调整气体流入流入通孔2042的压力和流量。

具体地，气体导出系统500包括导出管路502、两个导出气动阀504、导出压力控制阀506及温度传感器508。导出管路502与流出通孔2044连通，两个导出气动阀504设置于导出管路502上，通过两个导出气动阀504的开启和关闭，控制温度调整气体流出缝隙2046和流出通孔2044。导出压力控制阀506设置于导出管路502上，且位于两个导出气动阀504之间，用于控制温度调整气体流出流出通孔2044的压力和流量。导出压力控制阀506还用于控制缝隙2046内的温度调整气体的压力。缝隙2046内的温度调整气体的压力例如保持不变。温度传感器508设置于导出管路502上，用于侦测温度调整气体流出流出通孔2044的温度。温度调整气体例如为氦气。流出的温度调整气体，一定程度上可以反应基板的温度状况，为制程监控提供数据。

具体地，导出压力控制阀506例如只有在缝隙2046内的氦气的压力达到设定规格后才能开启，以控制缝隙2046内的氦气的压力在电极200吸附基板300能力范围的最大值，以获得最大的冷却效率。当达到稳定状态后，缝隙2046内的氦气的压力例如保持不变，氦气流入流入通孔2042的流量例如等于氦气流出流出通孔2044的流量。

具体地，在制程进行时，基板300和电极200(例如为下电极)之间会形成静电吸附。氦气是一种惰性的、绝缘的、热传导系数较高的气体。氦气(温度低，例如等于室温)，相当于一个冷源，流入流入通孔2042及穿过电极200时，与电极200进行高效换热(氦气被降温，处于低温状态)，流入缝隙2046后，再与基板300进行高效换热(氦气被升温，处于高温状态；基板被降温至制程需求范围内)，高温状态的氦气从流出通孔2044被引出，经过自然降温后可以回收到工厂的氦气管道内，可被重复使用，不会因为氦气的使用流量增加而导致成本增加。

参照图2，图2显示根据本揭示的一实施例的基板冷却装置的局部侧视图。如图1和图2所示，腔室102在干蚀刻制程中激发产生的电浆，因为电子和离子移动速度的不同，基板300上会产生静电积累形成电位(电子附着)。当对电极200中的金属层206施加高压电位时(例如高压直流电压)，金属层206与基板300形成静电吸附(相当于平板电容器的两个极板)，将流入的氦气封闭在基板300与电极200之间的缝隙2046内。缝隙2046内的氦气的压力与静电吸附力，方向相反，氦气的压力不能大于静电吸附力，否则氦气会溢出到腔室102，影响制程反应。静电吸附力即缝隙2046内氦气的压力的最大允许值。

参照图3至图8，图3显示根据本揭示的一实施例的温度调整气体流入流入通孔的压力的时间变化图表，图4显示根据本揭示的一实施例的温度调整气体流入流入通孔的流量的时间变化图表，图5显示根据本揭示的一实施例的缝隙内的温度调整气体的压力的时间变化图表，图6显示根据本揭示的一实施例的温度调整气体流出流出通孔的压力的时间变化图表，图7显示根据本揭示的一实施例的温度调整气体流出流出通孔的流量的时间变化图表，以及图8显示根据本揭示的一实施例的温度调整气体流出流出通孔的温度的时间变化图表。基板冷却装置具有六个监控参数，即温度调整气体流入流入通孔的压力及流量、缝隙内的温度调整气体的压力、温度调整气体流出流出通孔的压力、流量及温度。于一段制程时间后，温度调整气体流入流入通孔的流量、缝隙内的温度调整气体的压力、温度调整气体流出流出通孔的压力、流量及温度的曲线均呈稳定及接近定值。温度调整气体流入流入通孔的压力保持不变，不随制程时间变化。

综上所述，由于本揭示的实施例中的基板冷却装置，通过缝隙与流入通孔及流出通孔连通，通过气体导入系统将温度调整气体导入流入通孔和缝隙，以及通过气体导出系统从缝隙和流出通孔导出温度调整气体，因此，温度调整气体是流通的，换热更均匀，对基板的冷却效果更佳。因为基板冷却效果更佳，在基板温度允许范围内，制程反应可以更剧烈，也就是蚀刻反应速度可以更大，从而缩短了基板产品的制程时间，提高干蚀刻设备的生产能力。因为基板冷却效果更佳，对电极进行控温的冷冻机的负荷也能降低。流出的、被加热的温度调整气体，一定程度上可以反应基板的温度状况，为制程监控提供数据。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本揭示，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本揭示包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本说明书的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或多个其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。

以上仅是本揭示的优选实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员，在不脱离本揭示原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本揭示的保护范围。

Claims (11)

1.一种基板冷却装置，其特征在于，所述基板冷却装置包括：

腔室组件；

电极，设置于所述腔室组件中，且所述电极包括多个流入通孔及多个流出通孔；

基板，设置于所述腔室组件中及所述电极上，所述基板及所述电极之间形成缝隙，且所述缝隙与所述流入通孔及所述流出通孔连通；

气体导入系统，用于将温度调整气体导入所述流入通孔和所述缝隙；以及

气体导出系统，用于从所述缝隙和所述流出通孔导出所述温度调整气体，藉此所述温度调整气体可流动通过所述基板以带走所述基板上的热量。

2.根据权利要求1所述的基板冷却装置，其特征在于，所述腔室组件包括腔室及围绕所述腔室的腔室基座，所述电极包括多个凸台及本体，所述凸台设置于所述本体的表面的外围边缘上，所述凸台彼此连接，形成一个边框，被所述凸台圈围的所述电极的内部表面的高度低于所述凸台的表面的高度，当所述基板设置于所述电极的表面上时，所述基板与所述凸台紧密接触，且所述基板与所述电极的所述内部表面之间具有所述缝隙。

3.根据权利要求2所述的基板冷却装置，其特征在于，所述基板还设置于所述腔室基座的表面上，所述凸台的所述表面及所述腔室基座的所述表面位于同一平面。

4.根据权利要求2所述的基板冷却装置，其特征在于，所述气体导入系统包括导入管路及导入气动阀，所述导入管路与所述流入通孔连通，所述导入气动阀设置于所述导入管路上，通过所述导入气动阀的开启和关闭，控制所述温度调整气体流入所述流入通孔和所述缝隙。

5.根据权利要求4所述的基板冷却装置，其特征在于，所述气体导入系统还包括导入压力控制阀，所述导入压力控制阀设置于所述导入管路上，用于控制所述温度调整气体流入所述流入通孔的压力和流量。

6.根据权利要求2所述的基板冷却装置，其特征在于，所述气体导出系统包括导出管路及导出气动阀，所述导出管路与所述流出通孔连通，所述导出气动阀设置于所述导出管路上，通过所述导出气动阀的开启和关闭，控制所述温度调整气体流出所述缝隙和所述流出通孔。

7.根据权利要求6所述的基板冷却装置，其特征在于，所述气体导出系统还包括导出压力控制阀，所述导出压力控制阀设置于所述导出管路上，用于控制所述温度调整气体流出所述流出通孔的压力和流量。

8.根据权利要求7所述的基板冷却装置，其特征在于，所述导出压力控制阀还用于控制所述缝隙内的所述温度调整气体的压力。

9.根据权利要求8所述的基板冷却装置，其特征在于，所述气体导出系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述导出管路上，用于侦测所述温度调整气体流出所述流出通孔的温度。

10.根据权利要求2所述的基板冷却装置，其特征在于，所述温度调整气体为氦气。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的基板冷却装置，其特征在于，所述缝隙内的所述温度调整气体的压力保持不变。