TWI421963B - 用以處理基板之下電極組件 - Google Patents

Description

用以處理基板之下電極組件

此處所說明的一或多個實施例係與處理基板有關，所述基板包括半導體基板。

現已知多種平板顯示器(Flat Panel Displays,FPDs)，包括了液晶顯示器(LCDs)、電漿顯示面板(PDPs)、以及有機發光二極體(OLEDs)；這些顯示器與其他的電子裝置係利用基板處理設備加以製造，包括加載互鎖真空腔室(load lock)、轉移腔室、及/或處理腔室等。此類型設備皆趨向昂貴，且不適於處理不同尺寸的基板，其於基板處理期間也無法進行適當的預防措施來保護腔室及其構件不受因使用電漿所致之腐蝕。

在一第一實施例中，本發明係關於一種下電極組件，其包括：一絕緣體；以及一下電極材料，該下電極材料包含一周邊區域。該周邊區域包括：一第一層表面以支撐一基板，該基板具有一預定寬度與長度；一第二層表面，其具有一寬度與一長度，該寬度係相當於該基板之該預定寬度加上一第一增量，該長度係相當於該基板之該預定長度加上一第二增量；一第三層表面，其具有一相較於該第二層表面較低高度；其中該絕緣體係水平地提供於該第二層 表面與該第三層表面上。

在一第二實施例中，本發明係關於一種用於控制電漿暴露的方法，包括：形成一絕緣體於一電極組件的一周邊部分上，該電極組件包括一電極材料層，其支撐一欲處理之基板，該電極材料層包括一第一層表面、一第二層表面與一第三層表面，該形成之步驟包括：垂直形成一第一絕緣板於該電極材料周圍；垂直形成一第一陶瓷板於該第一絕緣板周圍並與其相鄰；於至少該電極材料層的該第三層表面上，水平地形成一第二絕緣板；以及在該第二絕緣板與該電極材料層的該第二層表面上，水平地形成一第二陶瓷板。

基板處理設備包括了加載互鎖真空腔室(load lock)、轉移腔室與處理腔室。在交替地保持大氣或真空狀態時，加載互鎖真空腔室從外部來源接收一未受處理之基板，並/或將已處理基板運載至另一腔室或位置。轉移腔室將基板從加載互鎖真空腔室轉移至一處理腔室，並/或將已處理基板從處理腔室轉移到加載互鎖真空腔室。處理腔室係處理一基板，舉例而言，其包括於真空狀態中以電漿或熱能來形成薄膜或進行蝕刻。腔室之間的轉移可藉由機械裝置來進行。

第1圖說明了處理腔室的一種配置類型，而第2圖說明了此腔室的另一視圖。如圖所示，處理腔室包括用於進 行基板處理程序之一腔室10。此腔室包括閘門11、上電極20與下電極30。閘門係位於腔室一側，以於腔室中產生真空狀態；上電極係位於腔室上方位置，而下電極係位於腔室下方位置，基板(S)係置於下電極上。

上電極係形成自噴灑頭22，其對該基板噴灑處理氣體；噴灑頭包括複數氣體滲出孔24，其各具有非常小之直徑。處理氣體係經由噴灑頭中的孔洞而均勻地供應至電極20與30之間的空間。藉由對電極施加高頻功率，該處理氣體係轉化為電漿，並使用電漿來處理該基板之表面。

下電極30包括一基座平台32、在該基座平台上之一絕緣材料34、在該絕緣材料上之一冷卻板36、以及在冷卻板上之一下電極材料38。絕緣體50係提供於支撐欲進行電漿處理之基板S的下電極周圍。電極材料係由較便宜且廣泛使用之鋁所製成，絕緣體50的作用在於避免含鋁之電極材料因與電漿產生化學作用而腐蝕，其中電漿是在下電極與上電極之間施加高電壓時，由流入下電極的氣體放電所形成。

亦即，為了保護下電極不受電漿破壞，絕緣體包括了位於下電極之上部部分的絕緣板52a與52b、以及黏接在絕緣板周圍的陶瓷板54a與54b。在處理期間，基板S係僅置於下電極的頂表面上，其不會被絕緣體的陶瓷板54b所覆蓋。下電極可被製成使其表面的大小與具有一預定面積的基板對應。

由於下電極組件係對應於欲處理之基板的大小而製 造，因此不同大小的基板在置於其上後並無法被蝕刻及灰化(ashed)。舉例而言，大小為1200×1300之基板就無法被放置在對應1100×1300大小之基板所製造的下電極組件上。因此，該基板則無法使用第1圖之設備進行蝕刻及灰化。因此對應於1100×1300大小的下電極組件必須特別製造來處理這些類型的基板，其導致成本增加。

同時，為容納不同的處理能力，一工作地點必須包括多種處理設備，其各具有可處理不同尺寸基板的下電極組件。這些處理設備耗費空間，也增加成本。

第3圖說明了用於基板處理設備的另一類型下電極組件的實施例，而第4圖顯示了此一組件的另一視圖。在應用上，相同的元件代表符號係用於表示與第1圖相關的類似特徵。該基板處理設備係包含於一處理腔室中，且該下電極組件係用於基板的處理，這些基板包括了用於平板型顯示器以及其他電子裝置之半導體基板。

如第3圖與第4圖所示，處理腔室包括具有閘門11之一腔室10、一上電極20與一下電極30。閘門係位於腔室一側，以於腔室中產生真空狀態。上電極係位於腔室上方位置，而下電極係位於上電極的下方位置。基板(S)係由下電極所支撐。

上電極具有噴灑頭22以於該基板上噴灑處理氣體。噴灑頭22包括複數氣體滲出孔24，其各具有非常小之直徑。處理氣體係經由噴灑頭中的孔洞而均勻地供應至電極間的空間，舉例而言，藉由對電極表面施加高頻功率，該處理 氣體係轉化為電漿。並使用電漿來處理該基板之表面。基板係置於下電極上進行處理，下電極係耦接至一射頻(RF)電源以產生電漿。

下電極30包括一基座平台32、在該基座平台上之一絕緣材料34、在該絕緣材料上之一冷卻板36、以及在冷卻板上之一下電極材料38。因為基板S是在下電極材料38上進行處理，基板的處理會因腔室10內部的溫度增加而受影響。為了避免腔室或基板溫度增加到一預定溫度或甚至更高，下電極30係具有冷卻板36。

冷卻板包括了冷卻劑通道以供冷卻劑循環。當循環於此通道中時，冷卻板避免下電極超過一預定溫度。因此冷卻板使基板S的溫度維持在固定的程度，或維持於預定的溫度範圍內。

絕緣體100係提供於下電極的下電極材料38周圍，以避免下電極材料因電漿處理而受腐蝕。絕緣體包括絕緣板102a，其覆蓋下電極材料38之一下方部分的一側或周邊部分、冷卻板36之一側或周邊部分、絕緣材料34之一側或周邊部分、以及基座平台32的一側或周邊部分。絕緣體也包括一陶瓷板104a，其覆蓋絕緣板102a的一外表面。

根據一實施例，絕緣板102a係垂直沿著下電極材料38的下方部分的一側或周邊部分、冷卻板36、絕緣材料34與基座平台32提供。當以此方式提供時，絕緣板102a與該側或周邊部份以及前述特徵接觸。陶瓷板104a係垂直提供於絕緣板102a的外側並與其接觸。

絕緣體100進一步包括一絕緣板102b與一陶瓷板104b，其係沿著下電極材料38的上方部份水平提供，例如延伸於基板S下。因此，絕緣體的絕緣板覆蓋了下電極材料38、冷卻板36、絕緣材料34與基座平台32的表面，舉例而言，其並不直接位於基板S下方，且因而可免於受到腔室中所產生之電漿的腐蝕或其他不良影響。

根據一應用中，下電極材料38的上方部份係具有一三階結構，其包括一第一層表面、一第二層表面與一第三層表面，其中基板S係置於該第一層表面上，第二層表面具有較該第一層表面低之階層高度，而該第三層表面具有比該第二層表面低之階層高度，此結構係如第3圖之放大圖所示。

第三層表面係與下電極材料的下方部份對應，且第三層表面的高度係低於第一層表面。如第3圖中進一步所示，絕緣板102a係垂直提供，使得其高度與下電極材料38的第三層表面之高度相同(例如具有與該第三層表面之上方部份實質上對齊之上表面)。陶瓷板104a係垂直提供於絕緣板102a的外側，使得絕緣板104a的高度與下電極材料38的第一層表面的高度相同(例如具有與下電極材料38的第一層表面實質上對齊之上表面)。因此，絕緣板102a與陶瓷板104a係以階梯式方式提供。

由於基板S係置於下電極材料38的第一層表面上，下電極材料的第一層表面係形成使其寬度與長度相等於(或至少實質上相同於)基板S的寬度與長度。亦即，當 基板的寬度與長度分別為X與Y時，下電極材料的第一層表面的寬度與長度亦分別為X與Y。

下電極材料的第二層表面係形成為使得其寬度為一預定增量(＋α)加上第一層表面的預定寬度X，而其長度為另一增量(＋β)加上第一層表面的預定長度Y。在此，α與β可為相同或不同。根據一示範實施例，第一與第二層表面之間的高度差異約為2~10mm。以此方式之配置，絕緣板102b係水平地提供於下電極材料38的第三層表面以及絕緣板102a的頂表面上。陶瓷板104b係水平地提供於絕緣板102b與第二層表面上。

層置於下電極材料之第二層表面與絕緣板102b上之絕緣板104b包括了層置於下電極材料第二層表面上之延伸部份104b－1以及層置於絕緣板102b上之部分，且因而可形成為倒L型。其理由為延伸部份104b－1係形成例如具有2~10mm之厚度，其與下電極材料的第一層表面與第二層表面之間的高度差相同。

基於此原因，在第二層表面的寬度或長度為α或β的區域中，下電極材料38的第一層表面與第二層表面之間的高度差異並不大，且因此第二層表面上的陶瓷板104b之頂表面(亦即延伸區域104b－1之頂表面)可輕易與下電極材料38電性相通。

因此，如第3圖與第4圖所示，可在下電極材料38上放置、蝕刻及灰化具有與第一層表面相同寬度及長度X與Y的基板。此外，也可在下電極材料上放置、蝕刻與灰 化寬度為增量(＋α)加上第一層表面的預定寬度X、而長度為增量(＋β)加上第一層表面的預定長度Y之基板。

在前述實例中，下電極材料38的第一與第二層表面間的高度差需設定為2~10mm的原因為，當高度差大於10mm時，置於下電極材料第二層表面上之陶瓷板的延伸區域104b－1上之基板S的周邊區域無法被適當處理。而當高度差小於2mm時，則因操作上的問題而難以製造此種下電極組件。

因此，本文所揭露之一或多個實施例提供了用於製造基板的下電極組件，此類基板包括了平版型顯示器中的基板。此組件可容納不同尺寸的基板來進行蝕刻、灰化或其他形式之處理，以降低營運成本。這些實施例也可減少處理不同尺寸之基板所需的工作空間，以進一步減少成本。

根據一實施例，下電極組件包括置於下電極組件之上方部份處的下電極材料，基板係置於該下電極材料上，其中下電極材料的周圍具有一多階結構，其包括：一第一層表面以支撐一基板於其上，該基板具有一預定寬度與一預定長度；一第二層表面，其具有一寬度與一長度，該寬度係相當於該基板之該預定寬度(X)加上一第一增量(＋α)，且該長度係相當於該基板之該預定長度(Y)加上一第二增量(＋β)；以及一第三層表面，其相較於該第二層表面具有一較低高度；其中絕緣體係分別水平地提供於該第二層表面與該第三層表面上。

在此例中，下電極組件的周圍較佳為沿其垂直提供一 雙層絕緣體，其由一絕緣板與一陶瓷板所組成；且由一絕緣板與一陶瓷板所組成之一雙層絕緣體，係水平地提供於下電極材料的第二層表面與第三層表面上。

此外，絕緣板較佳為水平地提供於下電極材料的第三層表面上，且陶瓷板係水平地提供於絕緣板與下電極材料的第二層表面上。

在此，更佳的是，陶瓷板的頂表面與第一層表面係位於相同平面，且下電極材料的第一層表面與第二層表面之間的高度差係2~10mm。

在本文中任何關於「一實施例」、「示範實施例」等之用語代表與實施例相關的一特定特徵、結構或特性係包括於本發明的至少一實施例中，在說明書的各處中所出現之這類用語並不必須指相同的實施例；此外，當特定特徵、結構或特性係相關於任何實施例加以說明時，本領欲技術人士可聯想出將此特徵、結構或特性與其他實施例相關聯。

本發明係參照多個說明實施例加以描述，然應瞭解本領欲技術人士所發展之各種其他修飾與實施例皆落於本發明之原理的精神與範疇中。更特定而言，在前述揭露文件、圖式與如附申請專利範圍之範疇內的標的組成配置之組件部份及/或配置中的各種合理變化與修飾皆不脫離本發明之範疇。除組件部份及/或配置的變化與修飾例之外，替代性使用亦屬該領域技術人士顯然可見者。

S‧‧‧基板

10‧‧‧腔室

11‧‧‧閘門

20‧‧‧上電極

22‧‧‧噴灑頭

24‧‧‧氣體滲出孔

30‧‧‧下電極

32‧‧‧基座平台

34‧‧‧絕緣材料

36‧‧‧冷卻板

38‧‧‧下電極材料

50‧‧‧絕緣體

52a、52b‧‧‧絕緣板

54a、54b‧‧‧陶瓷板

100‧‧‧絕緣體

102a、102b‧‧‧絕緣板

104a、104b‧‧‧陶瓷板

104b－1‧‧‧延伸區域

第1圖說明了基板處理設備中一下電極組件的一種配置類型；第2圖係第1圖之下電極組件的另一視圖；第3圖說明了基板處理設備中一下電極組件的另一種配置類型；第4圖係第3圖之下電極組件的另一視圖。

S‧‧‧基板

10‧‧‧腔室

11‧‧‧閘門

20‧‧‧上電極

22‧‧‧噴灑頭

24‧‧‧氣體滲出孔

30‧‧‧下電極

32‧‧‧基座平台

34‧‧‧絕緣材料

36‧‧‧冷卻板

38‧‧‧下電極材料

50‧‧‧絕緣體

52a、52b‧‧‧絕緣板

54a、54b‧‧‧陶瓷板

100‧‧‧絕緣體

102a、102b‧‧‧絕緣板

104a、104b‧‧‧陶瓷板

104b－1‧‧‧延伸區域

Claims (16)

1. 一種下電極組件，其包括：一絕緣體；以及一下電極材料，該下電極材料包含一周邊區域，該周邊區域包括：一第一層表面，用以支撐一基板，該基板具有一預定寬度與長度；一第二層表面，該第二層表面具有一寬度與一長度，該寬度係相當於該基板之該預定寬度加上一第一增量，且該長度係相當於該基板之該預定長度加上一第二增量；一第三層表面，該第三層表面具有較該第二層表面更低之一高度；其中該絕緣體包含：一第一絕緣板，該第一絕緣板係垂直提供於該下電極材料周圍；一第一陶瓷板，該第一陶瓷板係垂直提供並與該第一絕緣板相鄰；一第二絕緣板，該第二絕緣板係水平提供於至少該第三層表面上；以及一第二陶瓷板，該第二陶瓷板係水平提供於該第二絕緣板與該第二層表面上；且其中該第二陶瓷板的一頂表面係實質上與該第一 層表面對齊；且其中該下電極材料的該第一層表面與該第二層表面之間的一高度差係介於2至10mm的範圍內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之組件，其中該第二陶瓷板具有：一第一下表面，該第一下表面位於該下電極材料的該第二層表面上；以及一第二下表面，該二下表面位於該下電極材料的該第三層表面上，以及該第一絕緣板的一頂表面上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之組件，其中該第一絕緣板係垂直提供於該下電極材料的一下周邊部分，且未覆蓋該下電極材料的其他周邊部分。
4. 如申請專利範圍第3項所述之組件，其中該第一絕緣板之一頂表面係實質上與該第二層表面對齊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之組件，其中該第一陶瓷板係與該第二陶瓷板接觸，且其中該第一陶瓷板與該第二陶瓷板的頂表面係實質上對齊於與該下電極材料的該第一層表面相同的一平面中。
6. 如申請專利範圍第1項所述之組件，其中該等第一與第二絕緣板以及該等第一與第二陶瓷板係由一或多種避免電漿撞擊於該絕緣體下方之該下電極材料上的材料製成。
7. 如申請專利範圍第1項所述之組件，其中該第一絕緣板覆蓋該下電極材料的一下部分之一周邊部分、該下電極材料下方之一冷卻板的一周邊部分、以及該冷卻板下方之一絕緣材料。
8. 如申請專利範圍第1項所述之組件，其中該等第一與第二層表面之間的一高度差係小於該等第二與第三層表面之間的一高度差。
9. 如申請專利範圍第1項所述之組件，其中該第一增量與該第二增量係實質上相同。
10. 如申請專利範圍第1項所述之組件，其中該第一增量與該第二增量不同。
11. 一種用於控制電漿暴露的方法，包括以下步驟：在一電極組件的一周邊部分上形成一絕緣體，該電極組件包括一電極材料層，該電極材料層支撐待處 理之一基板，該電極材料層包括一第一層表面、一第二層表面與一第三層表面，該形成之步驟包括以下步驟：在該電極材料周圍垂直地形成一第一絕緣板；在該第一絕緣板周圍垂直地並相鄰地形成一第一陶瓷板；在至少該電極材料層的該第三層表面上，水平地形成一第二絕緣板；以及在該第二絕緣板與該電極材料層的該第二層表面上，水平地形成一第二陶瓷板；且其中該第二陶瓷板的一頂表面係實質上與該電極材料層的該第一層表面對齊；且該電極材料層的該第一層表面與該第二層表面之間的一高度差係介於2及10mm的範圍內。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第二陶瓷板具有：一第一下表面，該第一下表面在該電極材料層的該第二層表面上；以及一第二下表面，該第二下表面在該電極材料層的該第三層表面與該第一絕緣板的一頂表面上。
13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一絕緣 板係垂直提供於該電極材料的一下周邊部分，且未覆蓋該電極材料的其他周邊部分。
14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該第一絕緣板之一頂表面係實質上與該第二層表面對齊。
15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該第一陶瓷板係與該第二陶瓷板接觸，且其中該第一陶瓷板的一頂表面係實質上對齊於該電極材料層的該第一層表面。
16. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該等第一與第二絕緣板以及該等第一與第二陶瓷板係由阻擋電漿的一材料製成，藉以避免電漿撞擊於該電極材料層上。