CN113436956B - 电极、干蚀刻设备和制造电极的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电极、干蚀刻设备和制造电极的方法。电极包括：铝基板（12），包括反应性气体的入口侧表面（13）和与入口侧表面（13）相对的反应性气体的出口侧表面（15），其中铝基板（12）还包括从入口侧表面延伸至出口侧表面（15）的多个均匀分布的贯通孔，贯通孔包括进气通道和与进气通道连通的安装孔（17）；以及多个嵌入体，每个嵌入体（14）由陶瓷制成并且从出口侧表面（15）被嵌入安装至安装孔，其中每个嵌入体（14）包括出气通道，出气通道与进气通道连通以使得来自入口侧表面的反应性气体进入进气通道并且通过出气通道而离开出口侧表面。根据本申请的电极能够显著提高电极的耐久性进而提高使用寿命。
Description
技术领域
本申请的实施例总体上涉及适于产生等离子体的干蚀刻设备，特别地涉及干蚀刻设备的电极。
背景技术
在液晶显示器（例如薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD）的制造过程中，通过在玻璃基板上制作薄膜半导体器件层。在薄膜半导体器件层形成期间通常需要用到干蚀刻工艺。干蚀刻设备包括成对电极，其中上电极包括气体喷射孔。通过反应性气体提供至成对电极之间，并且在成对电极之间施加高频电场，从而生成等离子体，通过等离子体来对薄膜半导体层中的未被掩模覆盖的部位进行蚀刻，以形成所需的电路器件。
为了实现对玻璃基板干蚀刻，需要来自气体喷射孔的喷射气流均匀喷射至玻璃基板，电极通常包括大量的气体喷射孔并且气体喷射孔的出口尺寸通常很小。该电极的工作表面经常暴露至等离子体，易于损坏，期望能够针对传统电极进行改进以提高电极的耐用性。
发明内容
本申请的实施例提供了一种连接器、用于电极、干蚀刻设备和制造电极的方法，旨在解决上述问题以及其他潜在的问题中的一个或多个。
根据本申请的第一方面，提供了一种电极，用于生成等离子体，包括：铝基板，包括反应性气体的入口侧表面和与所述入口侧表面相对的反应性气体的出口侧表面，其中所述铝基板还包括从所述入口侧表面延伸至所述出口侧表面的多个均匀分布的贯通孔，所述贯通孔包括进气通道和与所述进气通道连通的安装孔；以及多个嵌入体，所述多个嵌入体中的每个嵌入体由陶瓷制成并且从所述出口侧表面被嵌入安装至所述安装孔，其中所述多个嵌入体中的每个嵌入体包括出气通道，所述出气通道与所述进气通道连通以使得来自所述入口侧表面的反应性气体进入所述进气通道并且通过所述出气通道而离开出口侧表面。
根据本申请实施例的电极，能够显著提高电极的耐久性进而提高使用寿命。
在根据本申请的实施例中，在所述嵌入体被嵌入安装至所述安装孔之后，所述铝基板的所述出口侧表面被阳极氧化以在所述出口侧表面形成氧化层。
在根据本申请的实施例中，在所述出口侧表面形成氧化层之后，所述出口侧表面被喷砂，并且经喷砂后的所述出口侧表面被熔射Y2O3以在所述出口侧表面形成Y2O3熔射层。
在根据本申请的实施例中，所述电极在所述出口侧表面包括覆盖所述铝基板但是不覆盖所述嵌入体的氧化层。
在根据本申请的实施例中，所述电极在所述出口侧表面包括覆盖所述氧化层并且覆盖所述嵌入体的Y2O3熔射层。
在根据本申请的实施例中，所述嵌入体以过盈配合的方式被安装至所述铝基板的安装孔。
在根据本申请的实施例中，所述嵌入体包括适于定位所述嵌入体的导向部和适于与所述安装孔接合的配合部，其中所述导向部的直径小于所述配合部的直径。
在根据本申请的实施例中，所述嵌入体包括孔径小于所述进气通道的孔径的第一出口通道。
在根据本申请的实施例中，所述嵌入体包括孔径等于所述进气通道的孔径并且与所述第一出口通道对齐的第二出口通道，并且所述第二出口通道与所述进气通道对齐。
根据本申请的第二方面，提供了一种干蚀刻设备。干蚀刻设备包括：蚀刻室；被布置在所述蚀刻室中的第一电极，其被构造成根据上述方面中任一项所述的电极；以及与所述第一电极相对被布置在所述蚀刻室中的第二电极；其中所述第一电极和所述第二电极被施加高频功率以将通过所述第一电极供给至所述蚀刻室的反应性气体电作用成等离子体。
根据本申请的第三方面，提供了一种用于制造根据上述方面中任一项所述的电极的方法，提供铝基板，所述铝基板包括反应性气体的入口侧表面和与所述入口侧表面相对的反应性气体的出口侧表面，其中所述铝基板还包括从所述入口侧表面延伸至所述出口侧表面的多个均匀分布的贯通孔，所述贯通孔包括进气通道和与所述进气通道连通的安装孔；提供多个嵌入体，所述多个嵌入体中的每个嵌入体由陶瓷制成，其中所述多个嵌入体中的每个嵌入体包括出气通道，所述出气通道适于与所述进气通道连通以使得来自所述入口侧表面的反应性气体进入所述进气通道并且通过所述出气通道而离开出口侧表面；以及从所述出口侧表面将所述多个嵌入体中的每个嵌入体挤压嵌入所述安装孔。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请的实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例而非限制性的方式示出了本申请的若干实施例。
图1示出了根据本申请的实施例的干蚀刻设备的整体示意图。
图2示出了根据本申请的实施例的电极的结构示意图。
图3示出了根据本申请实施例的电极的喷射孔的示意图。
图4示出反应性气体流过根据本申请实施例的电极的喷射孔的示意图。
图5a和图5b分别示出根据本申请实施例的铝基板和嵌入体的结构示意图。
图6和图7分别示出了根据本申请的用于将嵌入体挤压至铝基板的设备及其剖视示意图。
图8示出了根据本申请实施例的用于制造电极的方法的流程图。
在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施例。虽然附图中显示了本申请的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示放置或者位置关系的词汇均基于附图所示的方位或者位置关系，仅为了便于描述本申请的原理，而不是指示或者暗示所指的元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本申请的限制。
下面结合附图来说明根据本申请实施例的电极。
图1示出根据本申请的实施例的干蚀刻设备100的整体示意图。如图1所示，干蚀刻设备100包括蚀刻室30和成对相对布置的第一电极10和第二电极20。待加工的玻璃基板可布置在第一电极10和第二电极20之间。第一电极10包括多个气体喷射孔，第一电极10的上部空间可提供反应性气体，所提供的反应性气体经由气体喷射孔而进入蚀刻室30。通过在第一电极10和第二电极20之间施加高频电场，从而生成等离子体，通过等离子体来对玻璃基板进行干蚀刻，以形成所需的电路器件。在蚀刻完成之后，可向蚀刻室30注入氮气以除去等离子体，并且还用于冷却的目的。在蚀刻室30吹扫完成之后，执行排气以准确下一工作循环。鉴于这些部件和流程对于本领域技术人员而言是熟知的，省略对其详细说明。
由于玻璃基板上待加工的器件属于电子精密器件，对所提供的反应性气体的均匀性有严格要求。在一些产品中，第一电极10的喷射孔的数目可多达一万个，甚至更多，并且气体喷射孔的尺寸在1mm的量级。喷射孔的尺寸越小且喷射孔的数目越多越均匀，则蚀刻加工的效果越好，同时也意味着绝缘处理难度也越大。
第一电极10通常由导电材料制成。考虑到经济适用性，可加工性，重量等因素，电极一般都采用材质为铝合金制作。此外，在干蚀刻设备操作期间，第一电极10和第二电极20之间将会产生等离子体。因此，需要确保电极与等离子体之间具备足够的绝缘性能。在直接在铝板上进行加工喷射孔的情况下，为了避免等离子体与电极发生导电现象，必须对电极表面以及喷射孔的内表面进行绝缘处理。然而，在孔的尺寸在1mm的量级的情况下，喷射孔的内表面所形成的绝缘膜非常薄，这导致在干蚀刻设备工作一定时间之后，第一电极过早的损坏。当一个喷射孔遭到破坏时，则难以保证喷气的均匀性，需要将整块上部电极板进行更换，大大增加了耗材成本，同时，喷射孔产生的颗粒粉尘也会降低蚀刻成品的质量。根据本申请实施例的电极对其结构进行了改进，并且由此提高了电极的耐久性，进而提高了电极的使用寿命。
下面结合图2-图4说明根据本申请的实施例的电极10的结构。如图2-图4所示，电极10可包括铝基板12和多个嵌入体14。铝基板12包括反应性气体的入口侧表面13和与入口侧表面13相对的反应性气体的出口侧表面15。为了便于示出电极10的工作表面，如图2所示，如箭头所示，还示出了反应性气体的流动方向，其中的出口侧表面15构成电极10的工作表面，即在操作期间与等离子体接触的表面。
铝基板12还包括从入口侧表面13延伸至出口侧表面15的多个均匀分布的贯通孔。贯通孔的数目与设置在电极10上的喷射孔的数目相对应。贯通孔包括进气通道19和与进气通道19连通的安装孔17。嵌入体14的数目与设置在电极10上的喷射孔的数目相对应。每个嵌入体14均被嵌入到安装孔17中。每个嵌入体14由陶瓷制成并且从出口侧表面15被嵌入安装至安装孔17。多个嵌入体14中的每个嵌入体14包括出气通道29，出气通道29与进气通道19连通以使得来自入口侧表面的反应性气体进入进气通道19并且通过出气通道29而离开出口侧表面15（如图4的箭头所示）。
根据本申请实施例的电极10，在电极10的出口侧表面15设置嵌入体14，并且通过嵌入体14来形成出气通道。由于嵌入体14由陶瓷制成，能够确保等离子体与嵌入体14之间的足够的绝缘性。因此即使出气通道的尺寸再小，也不用担心出气通道的尺寸对于绝缘性能的影响。换言之，不需要在喷射孔的出口侧形成绝缘膜来实施附加的绝缘处理，也不用担心绝缘膜过分薄而导致的电极易于损坏的问题。
在一些实施例中，如图3所示，电极10在出口侧表面15包括覆盖铝基板12的表面且不覆盖嵌入体14的表面的氧化层22。通过氧化层22可实现铝基板12的电绝缘并且提高铝基板12的耐久性和强度。在一些实施例中，通过氧化层22能够为电极10操作期间提供等离子体与铝基板12电绝缘。在一些实施例中，在嵌入体14被嵌入安装至安装孔17之后，铝基板12的出口侧表面15被阳极氧化以在出口侧表面15形成氧化层22。通过阳极氧化的工艺，可以确保氧化层22的厚度可高达40μm~50μm，以为电极10操作期间提供等离子体与铝基板12电绝缘。在其他实施例中，在嵌入体14被嵌入安装至安装孔17之前，铝基板12的出口侧表面15被阳极氧化以在出口侧表面15形成氧化层22；这种方案可能存在后续将嵌入体14安装至安装孔17时，存在损坏铝基板12上的氧化层22的风险。这种损坏不是期望的，因为这些损坏的部位可能破坏电极10操作期间所需的等离子体与铝基板12之间的电绝缘。在其他实施例中，可以采取适当的措施，例如增加柔性垫等方式减少对铝基板的氧化层22造成损伤。
在一些实施例中，如图3所示，电极10在出口侧表面15包括覆盖氧化层22的表面并且覆盖嵌入体14的表面的Y2O3熔射层24。在这种情况下，可以进一步增强等离子体与铝基板12之间的电绝缘性。特别地，通过Y2O3熔射层24能够覆盖铝基板12与嵌入体14之间的接口，通过额外设置的Y2O3熔射层24，Y2O3熔射层24将同时覆盖铝基板12与嵌入体14。由此，可以防止电极10操作期间在铝基板12与嵌入体14之间的接口处的电绝缘性能劣化。值得说明的是，尽管本申请实施例的以熔射Y2O3熔射层24作为示例，对于本领域技术人员而言，其他适当的材料也可以用于提供所需的电绝缘。
在一些实施例中，在出口侧表面15形成氧化层22之后，出口侧表面15被喷砂，并且经喷砂后的出口侧表面15被熔射Y2O3以在出口侧表面15形成Y2O3熔射层24。通过在熔射喷涂前进行喷砂工艺，可提高熔射层24的附着力。在这种情况下，由于附加设置的Y2O3熔射层24，即使在对电极进行喷砂处理过程中，电极表面的阳极氧化层22受到破坏，也可以通过Y2O3熔射层24针对破坏的部位提供绝缘保护。
在一些实施例中，如图3-图4所示，嵌入体14可包括位于出口侧表面15处的第一出口通道28，第一出口通道28的孔径小于进气通道19的孔径。第一出口通道28的较小的孔径，有利于气流的均匀喷射。在一些实施例中，如图2-图4所示，嵌入体14可包括第二出口通道25，第二出口通道25的孔径不小于进气通道19的孔径并且与第一出口通道28对齐。第二出口通道25与进气通道19对齐。由此，可以有利于气体提供稳定的气流，减小涡流。
在一些实施例中，如图2-图4所示，嵌入体14在第一出口通道28的出口处被倒角。由此，可以进一步提高气流的稳定性和平滑性。
在一些实施例中，嵌入体14以过盈配合的方式被安装至铝基板12的安装孔17。通过过盈配合的方式，可以不借助任何辅助紧固件实现嵌入体14和铝基板12的彼此安装。应当理解的是，这仅仅是示例性的，在其他实施例中，嵌入体14可以其他适当的方式装配至铝基板12的安装孔17。
图5a和图5b分别示出根据本申请实施例的铝基板和嵌入体的结构示意图。在一些实施例中，如图5b所示，嵌入体14包括适于定位嵌入体14的导向部142和适于与安装孔17接合的配合部146，其中导向部的直径小于安装孔17的直径。通过导向部142可以方便引导，嵌入体14插入安装孔。通过配合部146与安装孔17形成干涉配合。在一些实施例中，导向部142在插入所述安装孔17的部位处被倒角，以进一步便于引导嵌入体14插入安装孔17。
下面结合图6-图7进一步说明根据本申请实施例的铝基板和嵌入体的安装示意图。根据本申请实施例的电极10可包括铝基板12和嵌入体14。鉴于这些部件与前述图2-图4的结构类似，省略对其详细描述。
如图6和图7所示，铝基板12上设置有多个安装孔17。安装孔17以预定阵列的方式均匀分布在铝基板12上。在一些实施例中，铝基板12可达3米或者更大。可通过提供定位板50和压头60来辅助嵌入体14装配入铝基板12的安装孔。定位板50可包括与安装孔17对应的多个孔，通过将定位板50与铝基板12的安装孔17对齐；在定位板50与铝基板12的安装孔17对齐之后，利用压头60来挤压嵌入体14，由此来将嵌入体14与铝基板12装配在一起。值得说明的是，上述示例性安装过程仅仅是示例性的。本领域技术人员基于本申请的教导可以相当其他适当的安装方式。
图8示出了根据本申请实施例的种用于制造上述方面所述的电极的方法800。如图8所示，方法800可包括：在802处，提供铝基板。铝基板可包括反应性气体的入口侧表面和与入口侧表面相对的反应性气体的出口侧表面，其中铝基板还包括从入口侧表面延伸至出口侧表面的多个均匀分布的贯通孔，贯通孔包括进气通道和与进气通道连通的安装孔。在804处，提供多个嵌入体。多个嵌入体中的每个嵌入体由陶瓷制成，其中多个嵌入体中的每个嵌入体包括出气通道，出气通道适于与进气通道连通以使得来自入口侧表面的反应性气体进入进气通道并且通过出气通道而离开出口侧表面。在806处，从出口侧表面将多个嵌入体中的每个嵌入体挤压嵌入安装孔。由此，可以形成铝基板和嵌入体的装配体。
在一些实施例中，方法800可包括：在808处，在铝基板的出口侧表面提供氧化层。在一些实施例中，在嵌入体被嵌入安装至安装孔之后，铝基板的出口侧表面被阳极氧化以在出口侧表面形成氧化层。
在一些实施例中，方法可包括：在810处，对铝基板的出口侧表面和嵌入体的漏出表面进行喷砂，并且对经喷砂的表面熔射Y2O3以形成Y2O3熔射层。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本申请的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (8)
1.一种电极，用于生成等离子体，包括：
铝基板(12)，包括反应性气体的入口侧表面(13)和与所述入口侧表面(13)相对的反应性气体的出口侧表面(15)，其中所述铝基板(12)还包括从所述入口侧表面延伸至所述出口侧表面(15)的多个均匀分布的贯通孔，所述贯通孔包括进气通道和与所述进气通道连通的安装孔(17)；以及
多个嵌入体(14)，所述多个嵌入体(14)中的每个嵌入体(14)由陶瓷制成并且从所述出口侧表面(15)被嵌入安装至所述安装孔(17)，其中所述多个嵌入体(14)中的每个嵌入体(14)包括出气通道，所述出气通道与所述进气通道连通以使得来自所述入口侧表面的反应性气体进入所述进气通道并且通过所述出气通道而离开出口侧表面(15)；
其中所述嵌入体(14)以过盈配合的方式被安装至所述铝基板(12)的安装孔(17)；
其中所述嵌入体(14)包括适于定位所述嵌入体(14)的导向部(142)和适于与所述安装孔(17)干涉配合的配合部(146)，其中所述导向部的直径小于所述安装孔(17)的直径；其中所述电极在所述出口侧表面(15)包括第一区域和第二区域，其中所述第一区域为覆盖所述铝基板(12)的表面且不覆盖所述嵌入体(14)的表面的区域，所述第二区域为所述嵌入体(14)的表面的区域，
其中所述第一区域包括具有氧化层(22)和覆盖在所述氧化层(22)上的Y2O3熔射层的两层结构，所述第二区域包括覆盖在所述第二区域上的Y2O3熔射层，其中所述Y2O3熔射层是在形成所述氧化层(22)之后被喷砂后经过熔射而形成。
2.根据权利要求1所述的电极，其中在所述嵌入体(14)被嵌入安装至所述安装孔(17)之后，所述铝基板(12)的所述出口侧表面(15)被阳极氧化以在所述出口侧表面(15)形成所述氧化层(22)。
3.根据权利要求2所述的电极，其中在所述出口侧表面(15)形成氧化层(22)之后，所述出口侧表面(15)被喷砂，并且经喷砂后的所述出口侧表面(15)被熔射Y2O3以在所述出口侧表面(15)形成所述Y2O3熔射层(24)。
4.根据权利要求1所述的电极，其中所述电极在所述出口侧表面(15)包括覆盖所述氧化层(22)的表面并且覆盖所述嵌入体(14)的表面的Y2O3熔射层(24)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电极，其中所述嵌入体(14)包括在所述出口侧表面(15)处的第一出口通道(28)，所述第一出口通道(28)的孔径小于所述进气通道(19)的孔径。
6.根据权利要求5所述的电极，其中所述嵌入体(14)包括孔径不小于所述进气通道的孔径并且与所述第一出口通道(28)对齐的第二出口通道(25)，并且所述第二出口通道(25)与所述进气通道对齐。
7.一种干蚀刻设备，包括：
蚀刻室(30)；
被布置在所述蚀刻室中的第一电极(10)，其被构造成根据权利要求1-6中任一项所述的电极；以及
与所述第一电极(10)相对被布置在所述蚀刻室中的第二电极(20)；
其中所述第一电极(10)和所述第二电极(20)被施加高频功率以将通过所述第一电极供给至所述蚀刻室的反应性气体电作用成等离子体。
8.一种用于制造根据权利要求1-6中任一项所述的电极的方法，
提供铝基板(12)，所述铝基板(12)包括反应性气体的入口侧表面(13)和与所述入口侧表面(13)相对的反应性气体的出口侧表面(15)，其中所述铝基板(12)还包括从所述入口侧表面延伸至所述出口侧表面(15)的多个均匀分布的贯通孔，所述贯通孔包括进气通道和与所述进气通道连通的安装孔(17)；
提供多个嵌入体(14)，所述多个嵌入体(14)中的每个嵌入体(14)由陶瓷制成，其中所述多个嵌入体(14)中的每个嵌入体(14)包括出气通道，所述出气通道适于与所述进气通道连通以使得来自所述入口侧表面的反应性气体进入所述进气通道并且通过所述出气通道而离开出口侧表面(15)；以及
从所述出口侧表面(15)将所述多个嵌入体(14)中的每个嵌入体(14)挤压嵌入所述安装孔(17)；
其中所述嵌入体(14)以过盈配合的方式被安装至所述铝基板(12)的安装孔(17)；
其中所述嵌入体(14)包括适于定位所述嵌入体(14)的导向部(142)和适于与所述安装孔(17)干涉配合的配合部(146)，其中所述导向部的直径小于所述安装孔(17)的直径；其中所述电极在所述出口侧表面(15)包括第一区域和第二区域，其中所述第一区域为覆盖所述铝基板(12)的表面且不覆盖所述嵌入体(14)的表面的区域，所述第二区域为所述嵌入体(14)的表面的区域，
其中所述第一区域包括具有氧化层(22)和覆盖在所述氧化层(22)上的Y2O3熔射层的两层结构，所述第二区域包括覆盖在所述第二区域上的Y2O3熔射层，其中所述Y2O3熔射层是在形成所述氧化层(22)之后被喷砂后经过熔射而形成。
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