TWI390607B - 基板防損系統及防損方法 - Google Patents

Description

基板防損系統及防損方法

本發明係關於一種基板防損系統及防損方法，且更特定言之，係關於一種電漿處理裝置中使用之基板防損系統與防損方法。

平板顯示器元件可包括，舉例言之，液晶顯示器(LCD)元件、電漿顯示面板(PDP)元件、有機電激發光(EL)顯示器元件及類似元件。用於形成此等類型之平板顯示器元件之基板之表面可在一真空處理裝置中進行處理，其中該真空處理裝置包括一負載鎖緊腔室、一傳輸腔室及一處理腔室。

該負載鎖緊腔室可交替地保持為一大氣狀態與一真空狀態，且可暫時儲存已處理之基板及未處理之基板。該傳輸腔室可包括一在腔室間傳輸基板之傳輸自動機器。因此，該傳輸自動機器可自該負載縮緊腔室傳輸待處理之基板至一處理腔室，且可自該處理腔室傳輸已被處理之基板至該負載縮緊腔室。該處理腔室在其中一真空下利用電漿或熱能在該基板上形成一薄膜或蝕刻該基板上之一薄膜。應控制該腔室內之物理狀態及環境條件，以確保正確實施該等基板之表面處理，且防止表面處理之前、表面處理期間及表面處理之後損壞該等基板。

如圖1所示，一處理腔室可包括：一具有一門15之腔室10，以便該腔室10之內部可轉換成一真空狀態；一上電極22，其佈置於該腔室10內部之上部中；及一下電極30，其佈置於該上電極22下方且具有一其上可安裝一基板S之表面。

該上電極22可包括一噴射一處理氣體至該基板S上之噴射頭24。該噴射頭24可具有複數個漫射孔，每一漫射孔具有相對較小之直徑，以便使處理氣體均勻分佈至該等電極22與30之間的空間中。 當藉由一射頻(RF)能量設備40所提供之高頻能量被施加至該等電極22與30時，該氣體可轉化成電漿狀態。定位於該下電極30上之該基板S之表面可藉由該電漿處理。

該下電極30可包括一位於其最下部分處之一底板31、一位於該底板31上之絕緣構件32、一位於該絕緣構件32上之冷卻板33及一位於該冷卻板33上之下電極部分34。該基板S被放置於該下電極部34上用於處理。因此，若在該處理過程期間該腔室10被加熱，則該基板之處理可能受該腔室10之溫度影響。為此，為防止該處理過程期間該基板S加熱後其溫度超過一預定溫度值，可提供該冷卻板33以冷卻該下電極30。

該冷卻板33可包括一在其間循環致冷劑之致冷劑循環通路35，以便防止該下電極30被加熱後其溫度大於或等於該預定溫度值。亦即，該冷卻板33可使該下電極30之溫度大體上保持恆定。

利用該上電極22與該下電極30處理該基板S時，藉由精確設置該基板S於一預定位置及緊固該基板S至該下電極30可提高處理之可靠性。舉例言之，利用其機械特徵，諸如一真空吸盤(未顯示)之固定裝置可用於固定該基板S至該下電極30。然而，若該真空吸盤用在一真空狀態下使用時，該真空吸盤所產生之壓力與環境壓力之間實質上不存在壓力差，因此該真空吸盤不能有效固定該基板S至該下電極30。此外，由於該真空吸盤基於一局部吸氣管而工作，因此其不能在該下電極30上精確固定該基板S於一適當位置。

一靜電吸盤(ESC)利用電特徵、更特定言之藉由一電位差與一靜電力原理所產生之電介質極化現象，其可用於固定諸如該基板S之一物體。因此，該靜電吸盤可在不受壓力差影響之情況下固定該基板S至該下電極30。因而如圖2B所示，可為該下電極30提供一靜電吸盤電極38a，該靜電吸盤電極38a連接至一直流(DC)電壓桿，用以在一電壓施加至其上時產生一電場。如此，該靜電吸盤電極38a可緊固該基板S至該下電極30。

一氦通道板38b可連接至該下電極30之一上表面，且該基板S 可放置於該氦通道板38b之上表面上。該氦通道板38b之上表面可包括若干凹槽G，氦沿該等凹槽循環。該等凹槽G可連接至一進氣管50與一排氣管52，氦氣經過該進氣管50引入該等凹槽G內，而經過該排氣管52排出。

氦氣可在該下電極30與該基板S之間之一間隙內循環，用以幫助該冷卻板控制該基板S之溫度。該氦氣可經由該進氣管50被引入該等凹槽G內，可經由該等凹槽G通過所有之通路，且可經由該排氣管52排出至該下電極30之外部，藉此改進溫度控制與增強熱傳導能力。

固定該基板S至該下電極30之裝卡操作期間，該基板S可被設置於該下電極30之上表面上，亦即，設置於該氦氣通道板38b上。利用起模頂桿60，該基板S可放置於該氦氣通道板38b上，該起模頂桿60穿過該腔室10內之該下電極30上下移動。其次，可施加一DC電壓至該靜電吸盤電極38a，以便在該靜電吸盤電極38a與該基板S之間產生一電場，且因此該基板S被固定至該下電極30。此時，該基板S與該氦氣通道板38b之間形成一密封間隙，且接著為維持該基板S之溫度於一恆定溫度，引入氦氣至該密封間隙內。接著可施加RF能量至該等電極22與30，且一處理氣體可引入至該等電極22與30之間，用以實施電漿處理。

完成電漿處理後，以該裝卡操作之相反順序實施該卸載操作。亦即，首先可停止供給該RF能量40與該處理氣體，然後可停止供給該氦氣，最後為釋放該靜電力可中斷供給至該靜電吸盤電極38a之DC電壓。該靜電力釋放後，利用該等起模頂桿60可升起該基板S，且然後將該基板S移至該處理腔室10之外。

該靜電吸盤電極38a使該基板S精確而可靠地固定至該下電極30上。然而，由於自該基板S放電所需之放電時間長，因此將該基板S移至該處理腔室外可能要花費很長時間。此外，可能難於確定電荷是否已自該基板S完全排放，且難於確定該基板S是否已完全卸載。

若該基板S在未完全卸載之前該基板S自該處理腔室移出，如圖3所示，則該基板S藉由該等起模頂桿60升起時可能發生彎曲，此係因為該等起模頂桿60向上朝該上電極22移動該基板S時，該基板S之某些部分受到由該等起模頂桿60施加至該基板S之一向上體力作用。相反，該等基板之某些部分可能受殘餘靜電力所產生之一向下力之作用，該殘餘靜電力朝該下電極30向下拉該基板S。若該基板S彎曲嚴重，形成於該基板S上之電路圖形可能被損壞，且/或該基板S可能破裂。舉例言之，諸如液晶顯示設備之顯示設備變得更大，因此用於製造此等顯示設備之基板亦變得更大。當該等基板變得更大時，自該等基板完全放電所需之時間越長。

為處理此等彎曲/翹曲問題，圖5和圖6所示之該電漿處理裝置可包括一惰性氣體供給裝置100，該惰性氣體供給裝置100供給一惰性氣體至位於一下電極30與一基板S之間的一惰性氣體通道板38b。該惰性氣體供給裝置100可順序連接至一其中儲存一惰性氣體之惰性氣體罐(未顯示)、一第一閥102、一壓力調節部分104、一第二閥106及一穿過該下電極30之進氣管110。保持於該罐中且經過該供給裝置100供給之惰性氣體可為氦氣，或為其他合適之惰性氣體。

該惰性氣體(氦氣)供給裝置100可連接至一帶有一空氣供給控制閥122之空氣供給裝置120。該空氣供給控制閥122可連接至一空氣罐(未顯示)，且可在卸載該基板S時藉由被開啟而打開一空氣通道，以便空氣可經過該進氣管110被供給至該基板S與該下電極30之間的該間隙內。

將參考該氦氣供給裝置100與該空氣供給裝置120描述裝卡操作與卸載操作。對於該裝卡操作，該基板S可放置於該下電極30之上表面上，亦即放置於該氦氣通道板38b上。在一處理腔室中，利用起模頂桿穿過該下電極30上下移動，該基板S可放置於該氦氣通道板38b上。其次，藉由供給直流能量至一靜電吸盤電極38a在該靜電吸盤電極38a與該基板S之間產生一靜電力，藉此該基板S可 被固定至該下電極30。此時，該基板S與該氦氣通道板38b之間之間隙被密封，且氦氣可經由該進氣管110被引入該被密封之間隙內，以便該基板S維持為一恆定溫度。然後，供給能量至該等電極22與30，且可供給處理氣體至該處理腔室，用以實施電漿處理。

當打開該第一閥102以供給氦氣至該下電極30與該基板S之間之間隙時，儲存於該氦氣罐中之氦氣以一預定壓力流動，依次經過該壓力調節部分104、該第二閥106、一止回閥108、並進入該進氣管110，最後該氣體到達該下電極30與該基板S之間之間隙內。以此方式供給至該處理腔室之氦氣可能有助於一冷卻板控制該基板S之溫度。在該處理腔室中完成電漿處理之後，該氦氣可經過一排氣管52排出。在特定具體實施例中，當直流能量供給至該下電極30之靜電吸盤電極38a時，該氦氣供給裝置100之第二閥106可自動打開，而當中斷供給該直流能量至該下電極30之靜電吸盤電極38a時，其可自動關閉。

完成該電漿處理後，可以該裝卡操作相反之順序實施該卸載操作。首先，為消除該電漿，可停止供給射頻能量與處理氣體。其次，為釋放靜電力，可停止供給該直流能量至該靜電吸盤電極38a，且為停止供給氦氣至該處理腔室，可關閉該第二閥106。靜電力消失後，可經過該進氣管110引導空氣進入該基板S與該下電極30之間之空隙內，同時利用該等起模頂桿60升起該基板S。

若該基板S在未完全卸載之前自該處理腔室移出該基板S，如圖3所示，則該基板S可能發生顯著彎曲，導致損壞形成於該基板S上之電路圖形，且/或導致該基板S破損。如圖5與圖6所示，卸載操作期間經由該入口管110在該下電極30之上表面與該基板S之一下表面之間的該間隙供給空氣，供應至該間隙的空氣施加一空氣壓力至該基板S以產生一推抵該基板S離開該下電極30的力量，使得該基板S在空氣壓力之幫助下易於自該下電極30分離。因此，在該卸載操作期間，可打開該空氣供給裝置120之空氣供給控制閥122，且可關閉該氦氣供給裝置100之第二閥106。在特定具體實施 例中，該空氣供給控制閥122可自動打開一預定時間，該預定時間係用於在停止供給直流能量至該下電極30之靜電吸盤電極38a之後，利用該等起模頂桿60升起該基板S。

可在一空氣通道與一氦氣通道之一接頭處提供一三通閥115，以便根據實際情況經由該進氣管110供給空氣及氦氣至該處理腔室。在該裝卡操作期間，可打開該氦氣供給裝置100之第二閥106，且可關閉該空氣供給裝置120之空氣供給控制閥122。相反，在該卸載操作期間，可關閉該氦氣供給裝置100之第二閥106，且可打開該空氣供給裝置120之空氣供給控制閥122。此時，該三通閥115可根據該第二閥106與該空氣供給控制閥122之打開與關閉運動而改變氣體流動之方向。

具有根據另一具體實施例之一基板防損裝置之一電漿處理裝置之一處理腔室顯示於圖6中。此具體實施例可包括一氦氣供給裝置100，該氦氣供給裝置100提供為與一空氣供給裝置120-1相分離。可構造一空氣進氣管124，以便與該下電極30之上部分相通，且一空氣供給控制閥122-1可沿由該空氣進氣管124所界定之一空氣通道安裝。當中斷供給直流能量至一靜電吸盤電極28a時，該空氣供給控制閥122-1可打開一預定時間。因此，一基板S可自該下電極30之上表面升起，而不會發生彎曲或翹曲，因此防止損壞其上之電路，且/或防止破損該基板S。

提供一種基板防損設備與一種基板防損方法，其藉由在一處理腔室中於一下電極與該基板之間供給空氣而防止一基板損懷或防止該基板上之電路破損，其使得當自該下電極實施卸載該基板之操作時能快速分離該下電極與該基板。

本文具體化之及主要說明之一電漿處理裝置之一基板防損設備包括：一下電極，其上安裝一基板；一惰性氣體供給裝置，其供給惰性氣體至該下電極之一上表面；及一空氣供給裝置，其供給空氣至該下電極之上表面。

該惰性氣體供給裝置可包括一進氣管，惰性氣體可經由該進氣 管被供給至該下電極與該基板之間之一間隙，且該空氣供給裝置可以此一方式構造，即使其能夠供給空氣至該下電極與該基板之間之該間隙。

一三通閥可被安裝在該惰性氣體供給裝置之一通道與該空氣供給裝置之一通道之一接頭處。

該空氣供給裝置可包括：一空氣罐，其中儲存空氣；與一空氣供給控制閥，其允許或阻止空氣自該空氣罐流出。

該惰性氣體供給裝置可包括：一惰性氣體罐，其中儲存一惰性氣體；一第一閥，其允許及阻止惰性氣體自該惰性氣體罐流出；一壓力調節部分，其調節流出該第一閥之惰性氣體之一壓力；一第二閥，其根據一輸入信號允許及阻止流出該壓力調節部分之惰性氣體之流動；及一進氣管，流出該第二閥之惰性氣體經由該進氣管被供給至該下電極之上表面。

該第一閥可為一手動閥，而該第二閥可為一自動閥，其根據一電輸入信號打開與關閉。

該空氣供給裝置可包括：一空氣罐，其中存儲空氣；一空氣供給控制閥，其允許與阻止空氣自該空氣罐流出；及一進氣管，空氣經由該進氣管被供給至該下電極之上表面。

本文具體化之及主要說明之用於一電漿處理裝置之一基板防損方法可包括：當該基板被放置於該下電極之上且能量被供給至該下電極之一靜電吸盤電極時，利用一惰性氣體供給裝置引導一惰性氣體進入一下電極與一基板之間之間隙內；及當被供給至該靜電吸盤電極之能量被中斷且該基板藉由一提升裝置提升時，利用一空氣供給裝置引導空氣進入該下電極與該基板之間之空隙內。

該惰性氣體供給裝置之一惰性氣體供給控制閥根據一輸入信號允許與阻止惰性氣體之流動，其可根據一信號自動打開與關閉，該信號係根據供給能量至該靜電吸盤電極與中斷供給能量至該靜電吸盤電極而輸入或中斷。

該空氣供給裝置之一空氣供給控制閥根據一輸入信號允許與阻 止空氣之流動，其可根據一信號自動打開與關閉，該信號係根據供給直流能量至該靜電吸盤電極與中斷供給直流能量至該靜電吸盤電極而輸入或中斷。當停止供給能量至該靜電吸盤電極時，該空氣供給控制閥可僅打開一預定時間。

當該基板被引導進入一處理腔室內且被固定至該下電極，且當藉由供給直流能量至該靜電吸盤電極而使該基板被固定至該下電極且用於處理該基板之過程實施之後該基板藉由起模頂桿升起時，藉由在該基板與該下電極之間引入空氣，從而利用空氣壓力自該下電極容易地分離該基板，本文具體化之及主要說明基板防損系統與防損方法可降低或大體上消除由於該基板彎曲導致該基板上之電路圖被損壞或該基板破裂之風險。

此說明書中的任何關於“一個具體實施例”、“一具體實施例”、“實例具體實施例”、“特定具體實施例”、“替代具體實施例”等意指結合該具體實施例所說明之特定特徵、結構或特性包括在本文主要說明之至少一具體實施例中。該說明書中各處出現之此等短語未必皆指相同之具體實施例。此外，當結合任一具體實施例說明一特定特徵、結構或特性時，其接受其處於該領域技術人員結合該等具體實施例之另一具體實施例實現此特徵、結構或特性之範圍內。

儘管已參照其數個示例性具體實施例描述若干具體實施例，但應瞭解該領域技術人員可設計數個其他變形例及具體實施例，其處於該揭示內容原理之精神與範圍之內。更特定言之，在揭示內容、附圖及所附申請專利範圍之範圍中對組成部件及/或主要組合排列之佈置進行各種變化和變形係可能的。除了組成部件及/或佈置之改變及變形外，對於該領域技術人員來說選擇使用亦係顯而易見的。

10‧‧‧腔室

15‧‧‧門

22‧‧‧上電極

24‧‧‧噴頭

30‧‧‧下電極

31‧‧‧底板

32‧‧‧絕緣構件

33‧‧‧冷卻板

34‧‧‧下電極部分

35‧‧‧致冷劑循環通路

38a‧‧‧靜電吸盤電極

38b‧‧‧氦通道板

40‧‧‧RF能量

50‧‧‧進氣管

52‧‧‧排氣管

60‧‧‧起模頂桿

100‧‧‧惰性氣體供給裝置

102‧‧‧第一閥

104‧‧‧壓力調節部分

106‧‧‧第二閥

108‧‧‧止回閥

110‧‧‧進氣管

115‧‧‧三通閥

120‧‧‧空氣供給裝置

120-1‧‧‧空氣供給裝置

122-1‧‧‧空氣供給控制閥

122‧‧‧空氣供給控制閥

124‧‧‧空氣進氣管

S‧‧‧基板

G‧‧‧凹槽

已參照以下附圖詳細描述了該等具體實施例，其中相同圖示符號指代相同元件：圖1為一示例性電漿處理裝置之截面圖； 圖2A為一可與圖1所示之裝置一起使用之示例性下電極之放大截面圖，而圖2B為圖1之B部分之放大截面圖；圖3為一基板被提升時圖1所示之示例性電漿處理裝置之截面圖；圖4為一電漿處理裝置之截面圖，該電漿處理裝置配備有一本文主要說明之根據一具體實施例之基板防損設備；圖5為圖4所示之電漿處理裝置之截面圖，使一基板處於一提升位置；及圖6為一電漿處理裝置之截面圖，該電漿處理裝置配備有一本文主要說明之根據另一具體實施例之基板防損設備。

10‧‧‧腔室

22‧‧‧上電極

24‧‧‧噴頭

30‧‧‧下電極

38a‧‧‧靜電吸盤電極

40‧‧‧RF能量

52‧‧‧排氣管

60‧‧‧起模頂桿

100‧‧‧惰性氣體供給裝置

102‧‧‧第一閥

104‧‧‧壓力調節部分

106‧‧‧第二閥

108‧‧‧止回閥

110‧‧‧進氣管

115‧‧‧三通閥

120‧‧‧空氣供給裝置

122‧‧‧空氣供給控制閥

Claims (20)

1. 一種基板操作設備，其包括：一電極，其位於一腔室內，且被構造成接收一用於處理之基板於其上；一惰性氣體供給裝置，其被構造成有選擇地供給一惰性氣體至該電極之一上表面與該基板之一下表面之間形成之一間隙；及一空氣供給裝置，其被構造成有選擇地供給空氣至該電極之該上表面與該基板之該下表面之間形成的該間隙，其中供應至該間隙的該空氣施加一空氣壓力至該基板，以產生一推抵該基板以將該基板於一卸載操作中分離該電極的力量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該惰性氣體供給裝置包括一進氣管，該進氣管被構造成有選擇地供給惰性氣體至該電極之該上表面與該基板之該下表面間形成之該間隙，該基板位於該電極之上表面上，其位置根據與該進氣管一起提供之至少一閥之一位置確定。
3. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該空氣供給裝置被構造成有選擇地供給空氣至該電極之上表面與該基板之下表面之間形成之間隙，該基板位於該電極之上表面上，其位置根據與該進氣管一起提供之至少一閥之一位置確定。
4. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該進氣管穿過該電極。
5. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該惰性氣體供給裝置進一步包括：一第一閥，其被構造成調整惰性氣體自一外部惰性氣體源進入一惰性氣體通道之一流量；一壓力調節設備，其與該惰性氣體通道一起提供，且被構造成接收來自該第一閥之惰性氣體，且調節其一壓力；及一第二閥，其與該惰性氣體通道一起提供，且被構造成接收來自該壓力調節設備之已調節壓力之惰性氣體，且用以調整已調節壓力之惰性氣體自該惰性氣體通道進入該進氣管之流量。
6. 如申請專利範圍第5項所述之設備，其中該空氣供給裝置包括一空氣供給控制閥，且與一空氣供給通道一起提供，且被構造成調整自一外部空氣源供給空氣至該進氣管。
7. 如申請專利範圍第6項所述之設備，其進一步包括一三通閥，該三通閥位於該惰性氣體通道、該空氣通道與該進氣管之一接合處，其中該三通閥被構造成有選擇地供給惰性氣體或空氣至該進氣管。
8. 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該第一閥為一手動閥，且該第二閥為一自動閥，該第二閥被構造成根據一電輸入信號打開與關閉。
9. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該惰性氣體供給裝置包括一惰性氣體進氣管，該惰性氣體進氣管被構造成有選擇地供給惰性氣體至該電極之該上表面與該基板之該下表面之間形成之該間隙，該基板位於該電極之上表面上，其根據與該惰性氣體進氣管一起提供之一閥之一位置而定位，且該空氣供給裝置包括一空氣進氣管，該空氣進氣管被構造成有選擇地供給空氣至該電極之上表面與該基板之下表面之間形成之該間隙。
10. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該電極包括一下電極，該下電極位於該腔室之一下部分內，其中該電極包括：一底層；一提供於該底層上之絕緣層；一提供於該絕緣層上之冷卻層；及一下電極部分，其提供於該冷卻層上，且被構造成接收一基板於其一上表面上。
11. 如申請專利範圍第10項所述之設備，其中該冷卻層包括一冷卻流體流經之冷卻通道，其中該冷卻層被構造成在一基板處理過程期間冷卻該下電極。
12. 一種於一處理腔室內操作一基板之方法，該方法包括：在一處理腔室內一下電極上定位一基板； 供給能量至一與該下電極一起提供之靜電吸盤電極；啟動一惰性氣體供給裝置，並供給惰性氣體至該下電極之一上表面與該基板之一下表面之間形成之一間隙；中斷供給能量至該靜電吸盤電極；啟動一空氣供給裝置，且供給空氣至該下電極之該上表面與該基板之該下表面之間形成之該間隙；及提升該下電極上之該基板。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中供給惰性氣體包括：控制一第一閥，以控制惰性氣體自一外部惰性氣體源進入一惰性氣體通道內之流量；調節藉由該第一閥引導入該惰性氣體通道內之該惰性氣體之壓力；控制一第二閥，用以控制該惰性氣體通道內壓力已調節之惰性氣體之一流量；及有選擇地自該惰性氣體通道供給惰性氣體進入一進氣管內，該進氣管延伸穿過該下電極。
14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中供給空氣包括：控制一空氣供給閥，以控制自一外部空氣源進入一空氣通道內之空氣一流量；及有選擇地自該空氣通道供給空氣至該進氣管。
15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中有選擇地供給惰性氣體及有選擇地供給空氣進入該進氣管包括：依據定位於該惰性氣體通道、該空氣通道與該進氣管之一接合處之一三通閥之位置，有選擇地自該惰性氣體管道供給惰性氣體進入該進氣管，或自該空氣通道供給空氣進入該進氣管。
16. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中控制一第二閥包括：當供給能量至該靜電吸盤電極時自動打開該第二閥；而當中斷供給能量至該靜電吸盤電極時自動關閉該第二閥。
17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其進一步包括維持該第 二閥於一打開位置，直至中斷供給能量至該靜電吸盤電極。
18. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中控制一空氣供給閥包括：當中斷供給能量至該靜電吸盤電極時自動打開該空氣供給閥；及當供給能量至該靜電吸盤電極時自動關閉該空氣供給閥。
19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其進一步包括該空氣供給閥之一打開狀態維持一預定量時間。
20. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中供給惰性氣體包括：自一外部惰性氣體源經由一惰性氣體管供給惰性氣體至形成於該下電極之該上表面與該基板之該下表面之間之該間隙；且其中供給空氣包括：自一外部空氣源經由一空氣供給管供給空氣至該下電極之該上表面與該基板之該下表面之間形成之該間隙。