TWI394222B - 真空處理設備 - Google Patents

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Tae Young Kim
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Wonik Ips Co Ltd
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Description

真空處理設備
本發明係關於一種真空處理設備，特別是關於一種能夠為用於液晶顯示器(LCD)面板之玻璃基板進行真空處理，例如蝕刻處理與沈積處理之真空處理設備。
通常，真空處理設備係指為固定於基板支撐單元之上的基板之表面進行真空處理，例如蝕刻處理與沈積處理之設備。在真空處理設備中，電漿係當向一真空腔室中施加電力時形成於其中具有真空處理空間之真空腔室之中。
「第1A圖」為習知技術之真空處理設備之橫截面示意圖，且「第1B圖」為「第1A圖」之真空處理設備之縱截面示意圖。
在習知的用於加工矩形基板1，例如用於液晶顯示器(LCD)面板之玻璃基板的真空處理設備中，真空腔室10與基板支撐單元14分別具有一矩形形狀。
「第2A圖」為「第1A、1B圖」之真空處理設備之離子流的曲線圖。
當高頻率及高功率施加在處於表面金屬層沈積處理或蝕刻處理(金屬處理)之基板表面之上時，電漿通量將圍繞基板之邊緣急遽地增加，此現象被稱為〞邊緣效應〞，會降低加工的均一性。
更具體而言，如「第2A圖」所示，在向安裝於基板支撐單元14上的基板1之下部電極施加之頻率為60MHz且功率為265W，並 且真空腔室10被接地之情況下，離子流將於基板1之邊緣顯著地增加(請參考A.Perret,P.Chabert et al.所著之論文：〞在大面積高頻率電容性放電中的離子流均一性〞)。
習知的真空處理設備具有如下問題：在由於〞邊緣效應〞而使圍繞於基板之邊緣的電漿通量較高的情況下，特別是在金屬處理中或在加工大型基板之時，當高功率施加至基板時，在基板邊緣所進行之沈積或蝕刻製程會具有較低的均一性。
因此，鑒於以上的問題，本發明之一目的在於提供一種能夠防止邊緣效應之真空處理設備。
為了實現本發明的這些目的及其它優點且依照本發明之目的，現對本發明作具體化和概括性地描述，本發明所提供之一種真空處理設備，係包含：具有處理空間之真空腔室；用於支撐基板之基板支撐單元，該基板支撐單元具有矩形形狀且安裝於真空腔室之中；安裝於基板支撐單元之上表面之上的靜電夾盤；以及至少一個用於覆蓋靜電夾盤之邊緣的屏蔽元件，其中由靜電夾盤及屏蔽元件形成的基板支撐表面的頂端係透過支撐表面延伸單元向著真空腔室之內壁伸出。
支撐表面延伸單元可安裝於基板支撐表面的一個邊緣之上，也可安裝於相對於基板支撐表面的頂端相互接合的兩個邊緣之上。
支撐表面延伸單元可透過沿基板支撐表面的對角線方向朝著真空腔室之內壁伸出基板支撐表面之頂端而得以形成。
支撐表面延伸單元可透過向著真空腔室之內壁部分地或全部地伸出包含有頂端之基板支撐表面之各個邊緣而得以形成。
支撐表面延伸單元可透過從包含有靜電夾盤之基板支撐單元的一側表面突出，進而向著真空腔室之內壁伸出。
本發明之另一方面，還在於提供一種真空處理設備，係包含：具有處理空間之真空腔室；用於支撐基板之基板支撐單元，該基板支撐單元具有矩形形狀且安裝於真空腔室之中；安裝於基板支撐單元之上表面之上的靜電夾盤；以及至少一個用於覆蓋靜電夾盤之邊緣的屏蔽元件，其中由靜電夾盤及屏蔽元件形成的基板支撐表面的每一邊緣係透過支撐表面延伸單元部分地或全部地向著真空腔室之內壁伸出，以使得基板支撐表面之頂端係向著真空腔室之內壁伸出。
支撐表面延伸單元可安裝於覆蓋靜電夾盤之邊緣的屏蔽元件上藉以支撐基板。並且，屏蔽元件之上表面的高度可等於或低於形成於靜電夾盤之邊緣的壩體之上表面的高度。
支撐表面延伸單元可實施為一個與屏蔽元件整體形成的元件或者複數個與屏蔽元件分開形成的元件。
支撐表面延伸單元可包含安裝於基板支撐單元上的第一支撐表面延伸單元；以及與第一支撐表面延伸單元相接合之第二支撐表面延伸單元，並且形成一個包含有基板支撐表面之頂端的上表 面。
除了頂端之外，支撐表面延伸單元之每一邊緣可在一部分上形成凹陷。並且，第一及第二支撐表面延伸單元可成形為使得介於第一與第二支撐表面延伸單元之間的接合部分至基板支撐表面之頂端不會形成一條直線。
第一支撐表面延伸單元可實施為接觸基板支撐表面之一個邊緣的板塊，並且具有一個安裝於經過基板支撐單元頂端之位置上的端部，第二支撐表面延伸單元可被安裝成接觸基板支撐表面之另一個邊緣藉以於頂端設置在兩個邊緣之間的狀態下形成一〞L〞形狀。並且，第二支撐表面延伸單元可配置成其一端與第一支撐表面延伸單元之一端相接觸。
至少一部分支撐表面延伸單元可於支撐表面延伸單元之相對於頂端之一端向著基板形成一斜線或一曲線，以使得由於基板支撐表面之延伸而減弱電漿通量之急遽的變化。
支撐表面延伸單元係可分離地接合至基板支撐單元。
支撐表面延伸單元係由電介質材料或金屬材料形成。
支撐表面延伸單元可形成有部分障板。
在基板支撐單元上，可安裝有接地之下部電極或具有一個或多個供應至其上的射頻功率(RF power)。
本發明之真空處理設備具有如下優點：
第一，由於支撐基板的基板支撐單元之基板支撐表面的頂端係向著真空腔室之內壁伸出，因此能夠防止在基板邊緣產生〞邊 緣效應〞。如此可以提高基板上蝕刻速度或沈積速度之均一性。
特別是，由於支撐基板的基板支撐單元之基板支撐表面的頂端係設置成更加遠離基板之頂端，因此能夠減弱〞邊緣效應〞。如此可以提高整個基板上的蝕刻速度或沈積速度之均一性。
第二，由於透過簡單的結構，也就是說，透過包含有用於向真空腔室之內壁伸出基板支撐表面之頂端的支撐表面延伸單元，因而能夠防止在習知的真空處理設備中於基板頂端所產生的〞邊緣效應〞。如此可以提高基板上的蝕刻速度或沈積速度之均一性。
第三，由於支撐表面延伸單元係可分離地安裝於基板支撐單元上，因此能夠透過對習知的真空處理設備進行簡單的結構變化而使本發明應用於各種不同的處理環境。
本發明之前述及其他的目的、特徵、形態及優點將結合圖示部分在如下的本發明之詳細說明中更清楚地加以闡述。
現在，將結合附圖對本發明進行詳細描述。
以下，將結合附圖對本發明之真空處理設備進行更為詳細的說明。
「第3A圖」為本發明之真空處理設備之橫截面示意圖，「第3B圖」為本發明之真空處理設備之縱截面示意圖。
如「第3A圖」及「第3B圖」中所示，本發明之真空處理設備包含具有處理空間之真空腔室100，及安裝於真空腔室100之中 的基板支撐單元140。
待進行真空處理之基板1可包含需要進行真空處理，如在表面上進行蝕刻處理及沈積處理之任何對象，例如：液晶顯示器面板之玻璃基板以及半導體晶片。在本發明中，待進行真空處理之主體較佳地包含有液晶顯示器面板之玻璃基板，特別是一矩形基板。但本發明並不以此為限。
本發明之真空處理設備可另外包含有：用於蝕刻形成於基板1表面之上的薄膜的蝕刻設備，以及用於在基板1之表面上形成薄膜之沈積設備。此外，本發明之真空處理設備可配置成既能夠執行蝕刻處理也能夠執行沈積處理。
真空腔室100可根據安裝環境及設計配置成具有各種不同的形狀及結構。並且，真空腔室100可包含有上部箱體110及下部箱體120，上部箱體110及下部箱體120透過與一上蓋相互接合而形成一處理空間S。這裡，基板1可透過一閘門150而被引導進入真空腔室100之中或從真空腔室中被卸載，閘門150係形成於真空腔室100之側表面上。
在真空腔室上可安裝有：用以將氣體供應至處理空間S中的氣體供應單元(圖未示)，及連接至排氣系統(圖未示)用於壓力控制(真空壓力控制)及排氣等作業之排氣單元(圖未示)。
氣體供應單元可根據氣體供應方法具有各種不同的的構造。如「第3B圖」中所示，氣體供應單元可被實施為一連接至氣體供應設備之蓮蓬頭230。
在真空腔室100上可安裝有用以形成電漿等之功率供應單元(圖未示)。此功率供應單元可根據功率供應方法具有各種不同的的構造。如「第3B圖」中所示，功率供應單元可包含透過將蓮蓬頭230接地所形成之上部電極，及安裝於隨後將要描述的基板支撐單元140上並且其上供應有射頻功率之下部電極。
用於支撐基板1之基板支撐單元140可透過複數個凸緣而被支撐藉以安裝於真空腔室100上。在基板支撐單元140上可安裝有藉由靜電力來固定基板1之靜電夾盤220。
基板支撐單元140可根據真空處理特性及設計條件而具有各種不同的的構造。並且，通常而言前述之下部電極係安裝於基板支撐單元140上。
舉例而言，基板支撐單元140可包含：安裝於真空腔室100之底部內表面之上方並且由導電材料形成之底板141；安裝於底板141上的絕緣元件142；安裝於絕緣元件142上的傳熱元件143，該傳熱元件143上施加有電量，並且具有可通過傳熱介質流體之流體路徑；以及安裝在傳熱元件143上用以透過靜電力來固定基板1之靜電夾盤220。
功率供應單元可包含：透過使蓮蓬頭230及真空腔室100接地而形成之上部電極，以及透過施加一個或多個射頻功率至一主體221而形成之下部電極，該主體221係構成傳熱元件143及靜電夾盤220之一部分。上部電極及下部電極並不限於上述結構，其可根據處理環境及設計條件具有各種不同的變體。
底板141可用於防止熱量被傳遞至真空腔室100或當下部電極被安裝於基板支撐單元140上時真空腔室100發生變形。通常而言，底板141之接地方式與真空腔室100之接地方式相同。
絕緣元件142用以將傳熱元件143與底板141電性絕緣，並且絕緣元件142係由特夫綸之類的絕緣材料形成。
傳熱元件143中配設有可供傳熱介質流體沿其流動之流體路徑，並且用於根據處理條件冷卻或加熱基板1以使得基板1保持一恆定的溫度。對於傳熱元件143來說，可採用其中具有流體路徑之金屬材料。
在真空狀態下透過靜電力來固定基板1並且用來支撐基板1之靜電夾盤220可包含有：由金屬材料形成之主體221，形成於主體221之上的絕緣層222，形成於絕緣層222之上的電極層223，以及形成於電極層223之上的電介質層224。
靜電夾盤220之電介質層224可於用來支撐基板1之表面上配設有複數個凸起224b，並可於其邊緣上配設有壩體224a。
靜電夾盤220之邊緣係藉由至少一個屏蔽元件260覆蓋藉以防止電漿之侵擾。這裡，基板支撐單元140之側表面也可藉由側表面屏蔽元件250加以覆蓋。
較佳地而言，屏蔽元件260及側表面屏蔽元件250可分別由陶瓷材料形成，藉以保護靜電夾盤220及下部元件不受電漿之侵擾。
屏蔽元件260構成基板支撐單元140之一部分基板支撐表 面。如「第3B圖」中所示，屏蔽元件260之上表面的高度可等於或者低於形成於靜電夾盤220之邊緣上的壩體224a之上表面的高度。
請參考「第3A圖」及「第3B圖」，基板支撐單元140包含有支撐表面延伸單元240，係用於將矩形基板支撐表面之頂端(01)向著真空腔室100之內壁延伸，藉以移除發生於真空處理過程中的〞邊緣效應〞。
鑑於〞邊緣效應〞所導致的在基板支撐單元140之基板支撐表面的頂端(O1)發生的電漿通量增大，支撐表面延伸單元240係透過將基板支撐表面之頂端(O1)延伸至遠離基板1之頂端的位置(O2)，進而用以減弱發生於基板1之邊緣上的〞邊緣效應〞。
相對於習知技術，支撐表面延伸單元240可具有更多種不同的構造藉以將基板支撐單元140的基板支撐表面之頂端(O1)向著真空腔室100之內壁延伸。
支撐表面延伸單元240可安裝於基板支撐表面的一個邊緣之上，也可安裝於相對於基板支撐表面的頂端(O2)相互接合的兩個邊緣之上。
較佳地而言，如「第3A圖」及「第3B圖」中所示，支撐表面延伸單元240可透過沿著基板支撐表面的對角線方向將基板支撐表面之頂端(O2)向著真空腔室100之內壁延伸而得以形成。
例如，如「第3A圖」。及「第3B圖」中所示，支撐表面延伸單元240可透過從包含有靜電夾盤220的基板支撐單元140之側 表面或側表面及邊緣伸出而得以向著真空腔室100之內壁延伸。
支撐表面延伸單元240可透過向著真空腔室100之內壁部分地或整體地延伸基板支撐表面之每一邊緣而得以形成，以便包含有基板支撐表面之頂端(O2)。支撐表面延伸單元240之目的在於減弱〞邊緣效應〞。因此，最好讓基板支撐表面之每一邊緣向著真空腔室100之內壁部分地延伸，而非整體地延伸。更具體而言，如「第3A圖」中所示，支撐表面延伸之每一邊緣係僅在基板支撐表面之頂端(O2)設置於相互接合的兩個邊緣之間的狀態下向著真空腔室100之內壁延伸。也就是說，較佳地而言，可於除了頂端(O2)之外的部分凹陷地形成支撐表面延伸之每一邊緣。
支撐表面延伸單元240可與屏蔽元件260整體地形成，或可與屏蔽元件260分開地形成。這裡，支撐表面延伸單元240之設計條件可根據處理環境而變得不同。因此，其優選為將支撐表面延伸單元240作為一個附加的元件可分離地加以安裝，藉以能夠方便地進行替換或分離，進而使每一處理製程都能得以優化。
當支撐表面延伸單元240被實施為一個附加元件時，一個或多個元件可彼此相互接合。例如，支撐表面延伸單元240可包含第一支撐表面延伸單元241，及與第一支撐表面延伸單元241相接合之第二支撐表面延伸單元242，並且形成有一個包含基板支撐表面之頂端(O1)之上表面。
介於第一支撐表面延伸單元241與第二支撐表面延伸單元242之間的接合部分可形成階梯狀的組合直線或一曲線。也就是 說，介於第一支撐表面延伸單元241與第二支撐表面延伸單元242之間的接合部分並非形成一條直達基板支撐表面之頂端(O1)的直線。
如「第3A圖」中所示，第一支撐表面延伸單元241可實施為與基板支撐表面之一個邊緣相接觸的矩形板，且其一端安裝於經由頂端(O1)之位置。第二支撐表面延伸單元242可被安裝成與基板支撐表面之另一個邊緣相接觸，藉以於頂端(O1)設置在兩個邊緣之間的狀態下形成一〞L〞形狀。並且，第二支撐表面延伸單元242可構成為其一端與第一支撐表面延伸單元241之一端相接觸。
第一支撐表面延伸單元241及第二支撐表面延伸單元242中的至少一個支撐表面延伸單元係可於支撐表面延伸單元240之相對於頂端(O1)之一端向著基板1形成一斜線或一曲線，以使得由於基板支撐表面之延伸而減弱電漿通量之急遽的變化。
考慮到電漿之形成，支撐表面延伸單元240可優選為由電介質材料，如陶瓷材料形成。然而，支撐表面延伸單元240之材料並不限制於此，其也可由金屬材料，例如鋁或鋁合金形成。對於鋁或鋁合金來說，將形成包含有鎢(W)、鎳(Ni)、氮化鎢(W-N)、鉻(Cr)及鉬(Mo)中之一的塗層，以使得表面能夠被執行表面處理或使電漿之耐久性得到增強。
在較佳實施例中，支撐表面延伸單元240係與屏蔽元件260整體地形成或分開地形成。但是，支撐表面延伸單元240可形成有安裝於基板支撐單元140與真空腔室100之間的部分障板(圖未 示)，藉以控制處理空間S內部的排氣量。
當支撐表面延伸單元240形成有部分障板時，障板之上表面的整個部分將具有與屏蔽元件260之上表面相同的高度。較佳地來說，障板之一部分上表面係形成〞L〞形狀藉以包含屏蔽元件260之頂端，也就是基板支撐表面之頂端(O1)。
當本發明之真空處理設備具有如「第3A圖」中所示的支撐表面延伸單元240時，基板支撐單元140之頂端上的高蝕刻速度將被減小。
因此，在本發明之具有支撐表面延伸單元240之真空處理設備中，〞邊緣效應〞能夠被顯著地減弱。如果支撐表面延伸單元240具有尖銳的邊緣，會產生電弧。因此，其可優選為處理各種含有斜線或曲線之邊緣的有稜角的部件。
在本發明之真空處理設備中，〞邊緣效應〞可透過改變基板支撐單元140之基板支撐表面的形狀而得以減弱。然而，為了減弱邊緣效應，安裝於基板支撐單元140中的下部電極也可形成與支撐表面延伸單元相同之形狀。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1‧‧‧基板
10‧‧‧真空腔室
14‧‧‧基板支撐單元
100‧‧‧真空腔室
110‧‧‧上部箱體
120‧‧‧下部箱體
140‧‧‧基板支撐單元
141‧‧‧底板
142‧‧‧絕緣元件
143‧‧‧傳熱元件
150‧‧‧閘門
220‧‧‧靜電夾盤
221‧‧‧主體
222‧‧‧絕緣層
223‧‧‧電極層
224‧‧‧電介質層
224a‧‧‧壩體
224b‧‧‧凸起
230‧‧‧蓮蓬頭
240‧‧‧支撐表面延伸單元
241‧‧‧第一支撐表面延伸單元
242‧‧‧第二支撐表面延伸單元
250‧‧‧側表面屏蔽元件
260‧‧‧屏蔽元件
O1‧‧‧頂端
O2‧‧‧頂端
S‧‧‧處理空間
第1A圖為習知技術之真空處理設備之橫截面示意圖；第1B圖為第1A圖之真空處理設備之縱截面示意圖；第2A圖為第1A、1B圖之真空處理設備之離子流的曲線圖；第3A圖為本發明之真空處理設備之橫截面示意圖；以及第3B圖為本發明之真空處理設備之縱截面示意圖。
1．．．基板
100．．．真空腔室
120．．．下部箱體
240．．．支撐表面延伸單元
241．．．第一支撐表面延伸單元
242．．．第二支撐表面延伸單元
260．．．屏蔽元件
O1 ．．．頂端
O2 ．．．頂端

Claims (17)

  1. 一種真空處理設備，係包含：一具有一處理空間之真空腔室；一用於支撐一基板之基板支撐單元，該基板支撐單元具有一矩形形狀且安裝於該真空腔室之中；一安裝於該基板支撐單元之上表面之上的靜電夾盤；以及至少一個用於覆蓋該靜電夾盤之邊緣的屏蔽元件；其中，由該靜電夾盤及該屏蔽元件形成的一基板支撐表面的頂端係透過一支撐表面延伸單元向著該真空腔室之內壁伸出。
  2. 如請求項第1項所述之真空處理設備，其中該支撐表面延伸單元係安裝於該基板支撐表面的一個邊緣之上，或安裝於相對於該基板支撐表面的頂端相互接合的兩個邊緣之上。
  3. 如請求項第1項所述之真空處理設備，其中該支撐表面延伸單元係透過沿該基板支撐表面的對角線方向朝著該真空腔室之內壁伸出該基板支撐表面之頂端而得以形成。
  4. 如請求項第1項所述之真空處理設備，其中該支撐表面延伸單元係透過向著該真空腔室之內壁部分地或全部地伸出包含有該頂端之基板支撐表面之各個邊緣而得以形成。
  5. 如請求項第1項至第4項之任何一項所述之真空處理設備，其中該支撐表面延伸單元係透過從包含有該靜電夾盤之基板支撐單元的一側表面突出，進而向著該真空腔室之內壁伸出。
  6. 一種真空處理設備，係包含：一具有一處理空間之真空腔室；一用於支撐一基板之基板支撐單元，該基板支撐單元具有一矩形形狀且安裝於該真空腔室之中；一安裝於該基板支撐單元之上表面之上的靜電夾盤；以及至少一個用於覆蓋該靜電夾盤之邊緣的屏蔽元件；其中，由該靜電夾盤及該屏蔽元件形成的一基板支撐表面的每一邊緣係透過一支撐表面延伸單元部分地或全部地向著該真空腔室之內壁伸出，以使得該基板支撐表面之頂端係向著該真空腔室之內壁伸出。
  7. 如請求項第1項至第4項及第6項之任何一項所述之真空處理設備，其中該支撐表面延伸單元係安裝於該屏蔽元件上。
  8. 如請求項第7項所述之真空處理設備，其中該屏蔽元件之上表面的高度係等於或低於形成於該靜電夾盤之邊緣的一壩體之上表面的高度。
  9. 如請求項第7項所述之真空處理設備，其中該支撐表面延伸單元係實施為一個與該屏蔽元件整體形成的元件或者複數個與該屏蔽元件分開形成的元件。
  10. 如請求項第6項所述之真空處理設備，其中該支撐表面延伸單元包含：安裝於該基板支撐單元上的一第一支撐表面延伸單元；以及與該第一支撐表面延伸單元相接合之一第二支撐表面延伸單元，並且形成一個包含有該基板支撐表面之頂端的上表 面。
  11. 如請求項第10項所述之真空處理設備，其中該第一支撐表面延伸單元係實施為接觸該基板支撐表面之一個邊緣的一板塊，並且具有一個安裝於經過該基板支撐單元頂端之位置上的端部，以及該第二支撐表面延伸單元係被安裝成接觸該基板支撐表面之另一個邊緣藉以於該頂端設置在兩個邊緣之間的狀態下形成一〞L〞形狀，並且該第二支撐表面延伸單元係配置成其一端與該第一支撐表面延伸單元之一端相接觸。
  12. 如請求項第1項至第4項及第6、10、11項之任何一項所述之真空處理設備，其中除了該頂端之外，該支撐表面延伸單元之每一邊緣係在一部分上形成凹陷。
  13. 如請求項第1項至第4項及第6、10、11項之任何一項所述之真空處理設備，其中至少一部分該支撐表面延伸單元係於該支撐表面延伸單元之相對於該頂端之一端向著該基板形成一斜線或一曲線，以使得由於該基板支撐表面之延伸而減弱電漿通量之急遽的變化。
  14. 如請求項第1項至第4項及第6、10、11項之任何一項所述之真空處理設備，其中該支撐表面延伸單元係可分離地接合至該基板支撐單元。
  15. 如請求項第1項至第4項及第6、10、11項之任何一項所述之真空處理設備，其中該支撐表面延伸單元係由電介質材料或金 屬材料形成。
  16. 如請求項第1項至第4項及第6、10、11項之任何一項所述之真空處理設備，其中在該基板支撐單元上，係安裝有一接地之下部電極或施加有一個或多個射頻功率。
  17. 如請求項第1項至第4項之任何一項所述之真空處理設備，其中該支撐表面延伸單元形成有部分障板。
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