CN202712131U - 一种刻蚀终点检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种刻蚀终点检测装置，包括：机械臂、两个导电器件、电源、电流检测器、控制电路，其中，机械臂与两个导电器件分别固定连接，在控制电路的控制下，可带动两个导电器件沿垂直于基板表面的方向上下移动；两个导电器件分离设置，各自的一端与电源电连接，在机械臂的带动下，各自的另一端能够与基板表面未涂布刻蚀保护层的部位接触，当接触时，在电源供电的作用下，两个导电器件通过基板表面未涂布刻蚀保护层部位未刻蚀掉的导电层导通；电流检测器与两个导电器件电连接，通过检测两个导电器件中的电流变化情况确定刻蚀终点。本实用新型具有测试时间段、测试准确、设备成本低的特点，能够很好地用于检测湿法刻蚀工艺的刻蚀终点。

Description

一种刻蚀终点检测装置

技术领域

本实用新型涉及刻蚀技术领域，尤其涉及一种刻蚀终点检测装置。

背景技术

在LCD显示器的生产制造过程中，经常涉及到采用湿刻工艺对基板表面的导电层进行刻蚀，得到具有特殊导电功能的电极，例如栅极、源极等。在湿刻工艺中需要较好的把握刻蚀时间，因为刻蚀时间过短可能会造成导电层残留过多，而刻蚀时间过长则可能会造成过刻甚至电极被刻断，因此，刻蚀时间控制的精确与否会直接关系到能否形成原始设计所要求的电极，刻蚀时间成为需要监控的一个重要参数。实际生产中，通常预先确定出某类基板在刻蚀过程中所需的刻蚀时间，然后在大批量生产同一类基板的过程中，都按照该确定出的刻蚀时间进行刻蚀。

刻蚀时间为从刻蚀开始到刻蚀终点的一段时间，其中，刻蚀开始时间较好确定，而刻蚀终点则需要根据具体的刻蚀情况确定，因此，确定刻蚀时间时，最主要是确定出刻蚀终点。

目前，现有的刻蚀终点检测装置主要通过检测压力变化、质谱分析、发射光谱分析、激光干涉、反射测量等方法来检测刻蚀终点，这些装置多是通过测量刻蚀液的各种变化情况，或者产生的副产品的各种变化情况等来测量是否到达刻蚀终点，这些测试装置往往价格昂贵，对湿刻设备密封性等方面有很高的要求，而一般的湿刻设备并不能满足这一要求。因此，在湿刻工艺中还没有一种有效检测刻蚀终点的装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种刻蚀终点检测装置，用以简单有效地解决在湿法刻蚀基板的过程中检测刻蚀终点的问题。

本实用新型包括：

一种刻蚀终点检测装置，用于在湿法刻蚀基板的过程中检测出刻蚀终点，所述湿法刻蚀过程中，所述基板表面未涂布刻蚀保护层部位的导电层被刻蚀掉，露出绝缘层，所述刻蚀终点检测装置包括：机械臂、两个导电器件、电源、电流检测器、控制电路，其中，

所述机械臂与所述两个导电器件分别固定连接，且分别与所述两个导电器件之间绝缘，在所述控制电路的控制下，可带动所述两个导电器件沿垂直于基板表面的方向上下移动；

所述两个导电器件分离设置，各自的一端与电源电连接，在所述机械臂的带动下，各自的另一端能够与所述基板表面未涂布刻蚀保护层的部位接触，当接触时，在所述电源供电的作用下，所述两个导电器件通过所述基板表面未涂布刻蚀保护层部位未刻蚀掉的导电层导通；

所述电流检测器与所述两个导电器件电连接，通过检测所述两个导电器件中的电流变化情况确定刻蚀终点。

本实用新型提供的刻蚀终点检测装置，利用刻蚀过程开始时，基板边缘部位未涂布刻蚀保护层的导电层具有较高的电导率，而到达刻蚀终点时，这些部位的导电层被刻蚀掉而露出绝缘层，电导率极低的特点，采用电流检测器检测与基板边缘部位接触的导电器件上的电流变化情况，并根据所述检测结果确定出刻蚀终点。本实用新型具有测试时间段、测试准确、设备成本低、对湿刻设备要求低的特点，能够很好地应用于基板的湿法刻蚀工艺中。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的刻蚀终点检测装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例中导电器件的具体结构示意图。

具体实施方式

为了简单有效地在湿法刻蚀基板的过程中检测出刻蚀终点，本实用新型实施例提供了一种刻蚀终点检测装置，以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型提供一种刻蚀终点检测装置，用于在湿法刻蚀基板的过程中检测出刻蚀终点，所述湿法刻蚀过程中，所述基板表面未涂布刻蚀保护层部位的导电层被刻蚀掉，露出绝缘层，所述刻蚀终点检测装置包括：机械臂、两个导电器件、电源、电流检测器、控制电路，其中，所述机械臂与所述两个导电器件分别固定连接，且分别与所述两个导电器件之间绝缘，在所述控制电路的控制下，可带动所述两个导电器件沿垂直于基板表面的方向上下移动；所述两个导电器件分离设置，各自的一端与电源电连接，在所述机械臂的带动下，各自的另一端能够与所述基板表面未涂布刻蚀保护层的部位接触，当接触时，在所述电源供电的作用下，所述两个导电器件通过所述基板表面未涂布刻蚀保护层部位未刻蚀掉的导电层导通；所述电流检测器与所述两个导电器件电连接，通过检测所述两个导电器件中的电流变化情况确定刻蚀终点。

本实用新型的工作原理为：在刻蚀过程开始之前，基板表面未涂布刻蚀保护层的部位，露出导电层；刻蚀过程开始时，控制电路控制机械臂带动两个导电器件移动并接触所述基板表面未涂布刻蚀保护层的部位，此时该部位露出导电层，即所述两个导电器件与基板表面的导电层接触，并且由于导电层具有较高的电导率，且是整体覆盖于基板上的，在所述电源供电的作用下，所述两个导电器件与所述导电层形成电路回路，所述两个导电器件之间导通，电流检测器检测到所述两个导电器件中有电流出现，且电流值较大，说明刻蚀过程刚刚开始；随着刻蚀过程的进行，基板表面露出的导电层被渐渐刻蚀掉，露出绝缘层，所述两个导电器件与导电层形成的电路回路也渐渐被破坏，直到所述两个导电器件直接与基板表面露出的绝缘层接触，在该过程中，由于绝缘层的电导率很小，电流检测器检测到的电流值也就会慢慢变小，直到趋于稳定，确定出刻蚀终点。

本实用新型提供的刻蚀终点检测装置，利用刻蚀过程开始时，基板表面未涂布刻蚀保护层部位的导电层具有较高的电导率，而到达刻蚀终点时，这些部位的导电层被刻蚀掉而露出电导率极低的绝缘层的特点，采用电流检测器检测与基板表面未涂布刻蚀保护层部位接触的导电器件上的电流变化情况，并根据所述检测结果确定出刻蚀终点。本实用新型具有测试时间短、测试准确、设备成本低、对湿刻设备要求低的特点，能够很好地应用于基板的湿法刻蚀工艺中。

优选的，所述刻蚀终点检测装置还包括：与所述控制电路电连接的基板感应器，用于在检测到刻蚀槽中出现基板时，使所述控制电路控制所述机械臂带动所述两个导电器件移动以接触所述基板表面未涂布刻蚀保护层的部位。

具体的，为了准确地检测出刻蚀终点，在基板被传送辊送入刻蚀槽内时，所述基板感应器检测到基板，并向所述控制电路发送信号，使其控制所述机械臂带动所述两个导电器件移动以接触基板表面未涂布刻蚀保护层部位的导电层，这样，所述两个导电器件就能在刻蚀过程开始时及时接触到所述基板表面露出的导电层，而电流检测器就能及时检测其中的电流情况。

优选的，所述刻蚀终点检测装置还包括：分别与所述控制电路和所述电流检测器电连接的控制芯片，根据所述电流检测器的检测结果，使所述控制电路控制所述机械臂停止带动所述两个导电器件移动，或，使所述控制电路控制所述机械臂带动所述两个导电器件移动以脱离所述基板表面。

具体的，当所述两个导电器件接触到基板表面未涂布刻蚀保护层部位的导电层时，在所述电源供电的作用下，两个导电器件与基板表面露出的导电层之间即形成电路回路，电流检测器即可检测到两个导电器件上有电流出现，此时，所述控制芯片发送电信号给控制电路，使其及时控制所述机械臂停止带动所述两个导电器件继续移动，从而保证所述两个导电器件能够接触到基板，但不会损伤基板；而当所述基板表面未涂布刻蚀保护层部位的导电层被全部刻蚀掉之后，由于露出的绝缘层具有较低的电导率，电流检测器的检测结果为稳定的较小电流值，此时，所述控制芯片发送另一电信号给控制电路，使其及时控制所述机械臂带动所述两个导电器件移动以脱离所述基板表面。

优选的，所述导电器件具体包括：第一导电板、第二导电板、导电块、弹性元件，其中，所述第一导电板平行于所述基板表面设置，与所述电源电连接，并且其远离基板的表面与所述机械臂固定连接；所述第二导电板平行于所述第一导电板设置，与所述电流检测器电连接；所述弹性元件垂直固定于所述第一导电板和所述第二导电板之间，且与所述第一导电板、所述第二导电板以及所述导电块之间绝缘；所述导电块设置于所述第一导电板和所述第二导电板之间，与所述第二导电板远离基板的表面固定连接，受所述弹性元件的作用，所述导电块可与所述第一导电板接触或分离。

具体的，所述第一导电板在所述机械臂的带动下移动并向所述基板靠近时，所述第二导电板慢慢靠近基板，并最终与基板边缘部位的导电层接触，在此之后，所述机械臂继续带动所述第一导电板移动，同时所述第一导电板压缩所述弹性元件，直至与所述导电块接触，在所述电源供电的作用下，所述第一导电板与所述第二导电板之间导通；所述第一导电板在所述机械臂的带动下移动并远离所述基板时，所述第一导电板在所述弹性元件的作用下与所述导电块分离，所述第一导电板与所述第二导电板不再导通，所述电源停止供电。

上述结构中，将所述导电器件设置为由第一导电板、第二导电板、导电块、弹性元件组成的结构，其中，所述弹性元件垂直设置于第一导电板与第二导电板之间，当第一导电板在机械臂的带动下移动时，第二导电板逐渐靠近基板直至接触到基板表面，此时，所述弹性元件可起到缓冲作用，避免了所述机械臂给第一导电板的作用力直接影响到基板，进一步避免了对基板表面造成损伤；此外，在所述基板表面的导电层被逐渐刻蚀掉的过程中，第二导电板在所述弹性元件的作用下，依然能够与基板表面紧密贴合，保证了电流检测器检测结果的正确性。

优选的，所述弹性元件具体包括：两个绝缘垫片、弹簧、绝缘套筒；其中，所述两个绝缘垫片分别与所述第一导电板靠近基板的表面和所述第二导电板远离基板的表面固定连接；所述弹簧垂直设置于所述第一导电板和所述第二导电板之间，其两端分别与所述两个绝缘垫片固定连接；所述绝缘套筒套在所述弹簧上。

具体的，所述弹性元件与所述第一导电板和第二导电板之间绝缘，保证了当所述第二导电板未接触到基板表面时，所述第一导电板与所述第二导电板之间的绝缘关系。

优选的，所述机械臂带动所述两个导电器件移动时，所述第一导电板始终处于刻蚀槽内刻蚀液的水平面以上。

具体的，为了保证刻蚀终点检测结果的准确，应尽量缩短所述第二导电板到基板表面的距离，以减少第二导电板下降的时间，实际操作中，可设置所述第二导电板始终处于刻蚀液的水平面以下，但是由于第一导电板与电源直接连接，应保证所述第一导电板始终处于刻蚀液的水平面以上，否则就可能造成第一导电板与刻蚀液之间发生电化学反应，影响刻蚀液的刻蚀效果，以及缩短第一导电板的使用寿命。

优选的，所述基板感应器装设于所述刻蚀槽内壁上，且位于基板传送轨迹的最前端。

具体的，基板由传送辊送入刻蚀槽内时，基板是处于运动状态的，如果此时所述刻蚀终点检测装置的两个导电器件去接触基板，就可能对基板造成损伤。将所述基板感应器装设与刻蚀槽内壁上，且位于基板传送轨迹的最前端，是为了在传送辊将基板传送进刻蚀槽内，至停止继续传送时，基板停止运动并处于静止状态，此时，所述基板感应器能够及时地检测到基板，并控制机械臂带动所述两个导电器件去接触基板表面未涂布刻蚀保护层的部位。

优选的，所述机械臂、控制电路、基板感应器均为两个；其中，所述两个机械臂，分别装设于所述刻蚀槽两个正对的内壁上，且分别与所述两个导电器件固定连接；所述两个基板感应器，分别装设于所述刻蚀槽两个正对的内壁上；所述两个控制电路分别与装设于同一刻蚀槽内壁上的基板感应器和机械臂电连接。

具体实施中，由于在刻蚀过程开始之前，基板边缘部位的刻蚀保护层已在边缘去除Edge Remove工艺中被去除，裸露出导电层（一般为4mm~6mm），因此，可令所述两个导电器件接触基板边缘部位；进一步，由于基板面积一般较大，基板表面各部位的刻蚀速度可能会不一样，为使检测到的刻蚀终点能尽量准确地反映整个基板各个部位的刻蚀终点，应使所述两个导电器件位于刻蚀槽两个正对的内壁附近，以使所述两个导电器件接触到的基板边缘部位更为分散。

具体实施中，由于基板表面的面积较大，且基板不同位置的厚度也可能不相同，为了更好地控制所述两个导电器件与基板表面接触，在刻蚀槽两个正对的内壁上设置两个机械臂，分别与所述两个导电器件固定连接，以分别带动所述两个导电器件移动，同时，在刻蚀槽两个正对的内壁上设置两个基板感应器，再设置两个控制电路，分别与装设于同一刻蚀槽内壁上的基板感应器和机械臂电连接，这样基板感应器在检测到基板时，就可向其连接的控制电路发送信号，从而控制装设于同一刻蚀槽内壁上的机械臂带动导电器件移动，以接触位于该刻蚀槽内壁附近的基板边缘部位。

优选的，所述弹性元件为两个，且对称装设于所述第二导电板上所述导电块的两侧。

具体的，将弹性元件对称装设于所述导电块的两侧，能够更均匀地接受第一导电板施加的压力。

优选的，所述刻蚀终点检测装置还包括：与所述电流检测器电连接的计时器，用于根据所述电流检测器的检测结果计算刻蚀时间。

具体的，当电流检测器检测到所述两个导电器件中有电流出现且电流值较大时，说明刻蚀过程刚刚开始，此时，所述计时器开始计时；当电流检测器检测到所述两个导电器件中的电流值较小且趋于稳定时，说明刚刚到达刻蚀终点，所述计时器停止计时，从而确定出整个刻蚀过程的刻蚀时间。

具体实施中，所述第一导电板、第二导电板和导电块应由导电性好，耐腐蚀性高的材料构成，并且所述第二导电板和导电块应具有一定的硬度，以保证与基板表面接触的贴合程度；较佳的，所述第一导电板由铂材料构成；所述第二导电板、导电块由铱材料构成。

本实用新型提供一种刻蚀终点检测装置实施例，如图1所示，刻蚀终点检测装置1装设于刻蚀槽2之中，刻蚀槽2中装有用于湿法刻蚀基板3的刻蚀液，所述刻蚀终点检测装置1包括：机械臂101、导电器件102、导线103、电流检测器104、计时器105、电源106、基板感应器107、控制电路108、控制芯片109；其中，所述机械臂101为两个，分别装设于所述刻蚀槽2正对的两个内壁上；所述导电器件102为两个，分别与两个机械臂101固定连接；所述电流检测器104、电源106分别固定于刻蚀槽2的内壁上，并通过导线103与导电器件102串联在一起，电源106一直处于开启状态；所述计时器105固定于刻蚀槽2的内壁上，与电流检测器104电连接；所述基板感应器107为两个，与机械臂101一样，也分别装设于所述刻蚀槽2正对的两个内壁上，且位于基板传送轨迹的最前端；所述控制电路108为两个，分别与装设于同一刻蚀槽2内壁上的机械臂101和基板感应器107连接；所述控制芯片109分别与电流检测器104和控制电路108连接。

如图2所示，所述导电器件102具体包括：第一导电板201、第二导电板202、导电块203、弹簧204、绝缘垫片205、绝缘套筒206；其中，所述第一导电板201为一金属铂制成的板状部件，平行于基板3设置，其远离基板的表面与机械臂101固定连接，整个第一导电板201通过导线103与电源106连接；所述第二导电板202为一金属铱制成的板状结构，平行于第一导电板201设置，并通过导线103与电流检测器104电连接；所述导电块203为一金属铱制成的块状结构，设置于第一导电板201和第二导电板202之间，并与第二导电板202远离基板的表面固定连接；所述弹簧204为两个，垂直设置于第一导电块201和第二导电块202之间，且所述两个弹簧204对称设置于所述导电块203的两侧；弹簧204的两端通过绝缘垫片205分别与第一导电板201和第二导电板202固定连接；绝缘套筒206套在弹簧204上。

本实施例提供的刻蚀终点检测装置的具体工作过程如下：位于刻蚀槽2两侧内壁上的基板感应器107检测到基板3时，发送电信号给其电连接的控制电路108，使控制电路108控制机械臂101开始带动第一导电板201向下移动，在这个过程中，第二导电板202靠近基板3，并最终接触到基板3的边缘部位，在此之后，机械臂101继续带动第一导电板201向下移动，同时第一导电板201开始压缩弹簧204，直至第一导电板201与导电块203接触，此时，在电源106供电的作用下，第一导电板201、第二导电板202、基板3的导电层、以及导线103连接的各装置形成一个电路回路，电流检测器104检测到第二导电板中出现电流，且电流值较大，计时器105开始计时，而控制芯片109根据此时的电流检测器104的检测结果发送电信号给控制电路108，使其控制机械臂101停止带动第一导电板201继续向下移动；当电流检测器104的检测结果表现为电流值明显减少且趋于稳定时，确定出刻蚀终点，计时器105即停止计时，控制芯片109根据此时的电流检测器104的检测结果发送另一电信号给控制电路108，使其控制机械臂101带动第一导电板201向上移动，在这个过程中，所述第一导电板201首先在弹簧204的作用下与导电块203分离，同时第一导电板201与第二导电板202不再导通，电源106停止供电，最终第二导电板202也与基板3的表面脱离。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种刻蚀终点检测装置，用于在湿法刻蚀基板的过程中检测出刻蚀终点，所述湿法刻蚀过程中，所述基板表面未涂布刻蚀保护层部位的导电层被刻蚀掉，露出绝缘层，其特征在于，包括：机械臂、两个导电器件、电源、电流检测器、控制电路，其中，

所述机械臂与所述两个导电器件分别固定连接，且分别与所述两个导电器件之间绝缘，在所述控制电路的控制下，可带动所述两个导电器件沿垂直于基板表面的方向上下移动；

所述两个导电器件分离设置，各自的一端与电源电连接，在所述机械臂的带动下，各自的另一端能够与所述基板表面未涂布刻蚀保护层的部位接触，当接触时，在所述电源供电的作用下，所述两个导电器件通过所述基板表面未涂布刻蚀保护层部位未刻蚀掉的导电层导通；

所述电流检测器与所述两个导电器件电连接，通过检测所述两个导电器件中的电流变化情况确定刻蚀终点。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：与所述控制电路电连接的基板感应器，用于在检测到刻蚀槽中出现基板时，使所述控制电路控制所述机械臂带动所述两个导电器件移动以接触所述基板表面未涂布刻蚀保护层的部位。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：分别与所述控制电路和所述电流检测器电连接的控制芯片，根据所述电流检测器的检测结果，使所述控制电路控制所述机械臂停止带动所述两个导电器件移动，或，使所述控制电路控制所述机械臂带动所述两个导电器件移动以脱离所述基板表面。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导电器件具体包括：第一导电板、第二导电板、导电块、弹性元件，其中，

所述第一导电板平行于所述基板表面设置，与所述电源电连接，并且其远离基板的表面与所述机械臂固定连接；

所述第二导电板平行于所述第一导电板设置，与所述电流检测器电连接；

所述弹性元件垂直固定于所述第一导电板和所述第二导电板之间，且分别与所述第一导电板、所述第二导电板以及所述导电块之间绝缘；

所述导电块设置于所述第一导电板和所述第二导电板之间，与所述第二导电板远离基板的表面固定连接，受所述弹性元件的作用，所述导电块可与所述第一导电板接触或分离。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述弹性元件具体包括：两个绝缘垫片、弹簧、绝缘套筒；其中，

所述两个绝缘垫片分别与所述第一导电板靠近基板的表面和所述第二导电板远离基板的表面固定连接；

所述弹簧垂直设置于所述第一导电板和所述第二导电板之间，其两端分别与所述两个绝缘垫片固定连接；

所述绝缘套筒套设在所述弹簧上。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述机械臂带动所述两个导电器件移动时，所述第一导电板始终处于刻蚀槽内刻蚀液的水平面以上。

7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述基板感应器装设于所述刻蚀槽内壁上，且位于基板传送轨迹的最前端。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述机械臂、控制电路、基板感应器均为两个；其中，

所述两个机械臂，分别装设于所述刻蚀槽两个正对的内壁上，且分别与所述两个导电器件固定连接；

所述两个基板感应器，分别装设于所述刻蚀槽两个正对的内壁上；

所述两个控制电路分别与装设于同一刻蚀槽内壁上的基板感应器和机械臂电连接。

9.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述弹性元件为两个，且对称装设于所述第二导电板上所述导电块的两侧。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：与所述电流检测器电连接的计时器，用于根据所述电流检测器的检测结果计算刻蚀时间。