CN106298424B - 干刻蚀电极及刻蚀机 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种包括相对放置的上部电极与下部电极，所述下部电极包括电极本体、电极凸台及遮蔽片，所述电极本体包括面对所述上部电极的第一表面，所述电极凸台突设于所述第一表面，所述遮蔽片设于所述第一表面且包围所述电极凸台，所述遮蔽片与所述电极凸台之间设有间隙，所述第一表面上设有沟槽，所述沟槽与所述电极凸台邻接，所述沟槽内填充第一隔离介质，所述间隙在所述第一表面上的正投影落入所述第一隔离介质范围内，所述第一隔离介质用于隔离等离子体与所述电极本体。杜绝了上部电极与下部电极之间异常放电或产生直流电压的现象发生，防止刻蚀机在长期使用过程中的损坏，延长设备寿命。
Description
技术领域
本发明涉及刻蚀技术领域，尤其是涉及一种干刻蚀电极及刻蚀机。
背景技术
干刻蚀(Dry Etching)是用等离子体进行薄膜刻蚀的技术，在半导体工艺和薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-LCD，TFT-LCD)制造工艺有广泛应用。在TFT-LCD阵列基板的制作过程中，通常利用干刻蚀方式去除基板表面的薄膜而形成所需电路图形。干刻蚀过程中，高频电压将反应气体部分电离为等离子体，相互配合的上部电极和下部电极之间形成电场，等离子体在电场作用下，对放置在下部电极上的基板上的薄膜进行刻蚀。由于上部电极不会受到等离子体腐蚀，故上部电极为普通平板电极即可，而下部电极易受到等离子体腐蚀，如何设计合理的下部电极结构避免等离子体对下部电极的腐蚀成为延长干刻蚀设备寿命，降低设备维护成本的关键问题。
现有技术中，下部电极周围设置遮蔽片防止等离子体腐蚀下部电极，但由于电极凸台与遮蔽片之间具有间隙，在上部电极与下部电极之间施加高功率的射频电压时，等离子体在电场作用下依然会通过间隙直接穿透至下部电极的阳极层而腐蚀下部电极，导致上部电极与下部电极之间异常放电或产生直流电压。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种干刻蚀电极及刻蚀机，用以解决现有技术中等离子体在电场作用下依然会通过间隙直接穿透至下部电极的阳极层而腐蚀下部电极，导致上部电极与下部电极之间异常放电或产生直流电压的问题。
为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种干刻蚀电极，包括相对放置的上部电极与下部电极，所述下部电极包括电极本体、电极凸台及遮蔽片，所述电极本体包括面对所述上部电极的第一表面，所述电极凸台突设于所述第一表面，所述遮蔽片设于所述第一表面且包围所述电极凸台，所述遮蔽片与所述电极凸台之间设有间隙，所述第一表面上设有沟槽，所述沟槽与所述电极凸台邻接，所述沟槽内填充第一隔离介质，所述间隙在所述第一表面上的正投影落入所述第一隔离介质范围内，所述第一隔离介质用于隔离等离子体与所述电极本体。
进一步，所述电极凸台包括顶面和连接在所述顶面和所述第一表面之间的侧壁，所述顶面涂覆第二隔离介质，所述侧壁涂覆第三隔离介质。
进一步，所述第三隔离介质延伸至所述顶面且与所述第二隔离介质形成层叠搭接结构。
进一步，所述第二隔离介质上设有多个凸起点，所述凸起点用于放置待刻蚀的基板。
进一步，填充至所述沟槽的所述第一隔离介质形成隔离介质层，所述隔离介质层的顶端与所述第一表面齐平。
进一步，所述电极凸台与所述电极本体为一体式结构。
进一步，所述遮蔽片包括背离所述第一表面的上平面，所述上平面与所述顶面齐平。
进一步，所述第一隔离介质为氧化钇。
进一步，所述沟槽的深度为50mm～100mm。
另一方面，本发明还提供一种刻蚀机，所述刻蚀机包括控制驱动电路及权利要求1至9任一项所述的干刻蚀电极，所述控制驱动电路电连接所述干刻蚀电极并对所述上部电极与所述下部电极之间施加射频电压。
本发明的有益效果如下：电极本体的第一表面设置邻接电极凸台的沟槽并填充第一隔离介质，防止在电场作用下穿过电极凸台与遮蔽片之间的间隙的等离子体直接穿透至遮蔽片与电极本体之间的阳极层而腐蚀下部电极，杜绝了上部电极与下部电极之间异常放电或产生直流电压的现象发生，防止刻蚀机在长期使用过程中的损坏，延长设备寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的明显变形方式。
图1为本发明实施例一提供的干刻蚀下部电极的侧视图。
图2为本发明实施例一提供的干刻蚀下部电极的俯视图。
图3为本发明实施例一提供的电极凸台与电极本体的俯视图。
图4为本发明实施例一提供的电极凸台与电极本体的侧视图。
图5为本发明实施例二提供的干刻蚀下部电极的侧视图。
图6为本发明实施例二提供的干刻蚀下部电极的俯视图。
图7为本发明实施例提供的干刻蚀下部电极与上部电极匹配工作的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2及图7，实施例一提供的干刻蚀电极如图7所示包括上部电极40与下部电极，其中，下部电极包括电极本体102、电极凸台104及遮蔽片106。电极本体102作为下部电极的基体用于与上部电极40配合产生高频电压，由于上部电极40不会受到等离子体50腐蚀，故上部电极40为普通平板电极即可。结合图1和图2，电极本体102包括面对上部电极40的第一表面1020，电极凸台104突设于第一表面1020上，遮蔽片106设于第一表面1020且包围电极凸台104。在如图2所示的实施方式中，电极凸台104截面为矩形，并且电极凸台104的四个角进行了圆角处理，当然，电极凸台104的截面也可以为其他的形状。
可选的，遮蔽片106包括背离第一表面1020的上平面1060，上平面1060与电极凸台104的顶面1042齐平，防止遮蔽片106的高度高于电极凸台104的高度，影响基板60的平稳放置从而影响刻蚀效果。
遮蔽片106覆盖于电极本体102上，隔绝了上部电极40与下部电极之间的等离子体50直接接触电极本体102的表面而腐蚀电极本体102。
如图1所示，由于遮蔽片106与电极凸台104的侧壁1040在安装后无法完全贴合，则必然会存在间隙100。当对上部电极40与下部电极施加高频电压后，部分反应气体被电离成等离子体50，等离子体50容易进入间隙100并渗入到遮蔽片106与电极本体102之间，从而腐蚀电极本体102。本实施例中，结合图3和图4，电极本体102上设有围绕在电极凸台104周边并与所述电极凸台邻接的沟槽202，沟槽202为封闭的环状并环绕在电极凸台104的侧壁1040周边，并且沟槽202靠近电极凸台104的内壁2020与电极凸台104的侧壁1040连接并且齐平，即侧壁1040与内壁2020连接形成光滑的平面。优选的，沟槽202为封闭的环形，并且沟槽202的截面为矩形或圆弧形状。
结合图1和图3，沟槽202内填充有第一隔离介质302，其中，填充在沟槽202内的第一隔离介质302形成隔离介质层，隔离介质层的顶端3020与第一表面1020齐平。当等离子体50进入到间隙100后受到隔离介质层的阻挡无法渗透到遮蔽片106与电极本体102之间腐蚀电极本体102。一种实施方式中，间隙100在第一表面1020上的正投影落入第一隔离介质302的范围内。
电极本体102的第一表面1020设置邻接电极凸台104的沟槽202并填充第一隔离介质302，防止在电场作用下穿过电极凸台104与遮蔽片106之间的间隙100的等离子体50直接穿透至遮蔽片106与电极本体102之间的阳极层而腐蚀下部电极，杜绝上部电极40与下部电极之间异常放电或产生直流电压的现象发生，防止设备使用过程中的损坏，延长设备寿命。
一种实施方式中，沟槽202的截面为矩形，当然，沟槽202的截面也可以为半圆形或其他易于加工成型的形状。
进一步的，沟槽202的深度为50mm～100mm。沟槽202深度过大易影响下部电极与上部电极40的配合放电，沟槽202深度太小无法填充足够的第一隔离介质302起到防止腐蚀的作用。
本实施例中，遮蔽片106的厚度与电极凸台104的厚度相同，即保持遮蔽片106面对上部电极40的表面与电极凸台104面对上部电极40的表面齐平。进一步的，遮蔽片106由多个子遮蔽片106拼接而成，优选的，对于矩形的电极凸台104，遮蔽片106由四个子遮蔽片106拼接而成，每一个子遮蔽片106接触并包围电极凸台104的一个圆角的侧壁和连接该圆角的两条边的侧壁，四个子遮蔽片106相互连接形成完整的遮蔽片106，遮蔽片106包围在电极凸台104的周边并覆盖电极本体102的表面。
上部电极40与下部电极施加射频电压时，遮蔽片106遮挡住了电极本体102，防止等离子体50直接接触电极本体102的表面导致电极本体102的阳极层发生异常放电的现象或产生直流电压。
一种实施方式中，电极凸台104与电极本体102为一体式结构，并且为铝材料制成，铝材料质量轻，易于加工。
请结合图5和图6，实施例二提供的干刻蚀电极与实施例一的区别在于：
本实施例中，电极凸台104的顶面1042涂覆第二隔离介质304。一方面，第二隔离介质304隔离电极凸台104与等离子体50，防止电极凸台104受到等离子体50的腐蚀，另一方面，由于第二隔离介质304自身具有良好的导电性，不影响上部电极40与下部电极之间的放电，即不影响施加在上部电极40与下部电极之间的高频电压降反应气体部分电离为等离子体50完成刻蚀过程。
第二隔离介质304用于电极凸台104的表面涂覆成本较低并且不影响上部电极40与下部电极之间形成电场的第二隔离介质304，第二隔离介质304防止电极凸台104表面被等离子体50腐蚀的同时保持上部电极40与下部电极之间良好的导电性。
一种实施方式中，电极凸台104的侧壁1040上也涂覆有第三隔离介质306，用于防止渗入电极凸台104与遮蔽片106的间隙100的等离子体50腐蚀电极凸台104的侧壁。进一步的，第三隔离介质306涂覆在侧壁1040上，并且第三隔离介质306沿着侧壁1040向顶面1042延伸并延伸出弯折部204，弯折部204固定在第二隔离介质304的边缘表面上形成层叠搭接结构。
一种实施方式中，第一隔离介质302、第二隔离介质304、第三隔离介质306是相同的耐腐蚀材料，其他实施方式中，第一隔离介质302、第二隔离介质304、第三隔离介质306也可以是不同的材料。从节省成本的角度考虑，第一隔离介质302对等离子体50的耐腐蚀性强于第二隔离介质304和第三隔离介质306，可以将第一隔离介质302使用成本较高但耐腐蚀性更强的材料，第二隔离介质304和第三隔离介质306则使用成本较低的材料。例如，第一隔离介质302为氧化钇材料，氧化钇材料对于等离子体50具有良好的耐腐蚀性，第二隔离介质304和第三隔离介质306为三氧化二铝，三氧化二铝硬度高，不易氧化，对于等离子体50也具有较好的耐腐蚀性，导电性良好，并且容易涂覆在铝制的电极凸台104表面，和铝制电极凸台104结合牢固。
按照电极凸台104和电极本体102对耐腐蚀性和导电性的不同要求分别选择填充或涂覆第一隔离介质302或第二隔离介质304，节约设备成本。
本实施例中，电极凸台104背离电极本体102的表面设有多个凸起点，凸起点固定在涂覆于顶面1042的第二隔离介质304的表面上并用于放置待刻蚀的基板60。凸起点通过点支撑的方式将基板60架空并放置于电极凸台104上，架空的基板60与电极凸台104的接触面小，防止了刻蚀过程中电极凸台104产生的大量的热施加到基板60上而破坏基板60的情况发生。
优选的，凸起点使用第一隔离介质302制作而成，第一隔离介质302具有良好的耐等离子体50腐蚀性，保证凸起点长期使用的稳定性。
电极本体102的第一表面1020设置邻接电极凸台104的沟槽202并填充第一隔离介质302，防止在电场作用下穿过电极凸台104与遮蔽片106之间的间隙100的等离子体50直接穿透至遮蔽片106与电极本体102之间的阳极层而腐蚀下部电极，杜绝上部电极40与下部电极之间异常放电或产生直流电压的现象发生，防止设备使用过程中的损坏，延长设备寿命；电极凸台104的顶面1042涂覆第二隔离介质304，侧壁1040涂覆第三隔离介质306，按照顶面1042、侧壁1040及电极本体102对耐腐蚀性的不同要求，第一隔离介质302、第二隔离介质304及第三隔离介质306可以选择不同的材料制成，节约设备成本。
干刻蚀下部电极的制作过程如下：
1、制作电极凸台104。
电极凸台104一般为截面矩形并位于电极本体102中心位置的凸起，使用铣床或加工中心将电极凸台104周边的材料剔除即得到保留下来的电极凸台104。
2、制作沟槽202。
通过铣床或加工中心在电极本体102的第一表面1020上、电极凸台104周边制作沟槽202，沟槽202按照设计的要求可通过跟换不同的铣刀制作不同截面形状的沟槽202。
3、填充或涂覆第一隔离介质302。
将第一隔离介质302填充在沟槽202中，并保持填充后的第一隔离介质302与电极本体102面对上部电极40的表面齐平。进一步，电极凸台104的侧壁上也涂覆第一隔离介质302。
进一步的，还可以在顶面1042涂覆第二隔离介质304，在侧壁1040涂覆第三隔离介质306.
4、安装遮蔽片106。
在电极凸台104的第一表面1020安装遮蔽片106，遮蔽片106覆盖第一表面1020。一种实施方式中，遮蔽片106由多个子遮蔽片106拼接而成，优选的，对于矩形的电极凸台104，遮蔽片106由四个子遮蔽片106拼接而成，每一个子遮蔽片106接触并包围电极凸台104的一个圆角的侧壁和连接该圆角的两条边的侧壁，四个子遮蔽片106相互连接形成完整的遮蔽片106，遮蔽片106包围在电极凸台104的周边并覆盖电极本体102的表面。
电极本体102的第一表面1020设置邻接电极凸台104的沟槽202并填充第一隔离介质302，防止在电场作用下穿过电极凸台104与遮蔽片106之间的间隙100的等离子体50直接穿透至遮蔽片106与电极本体102之间的阳极层而腐蚀下部电极，杜绝上部电极40与下部电极之间异常放电或产生直流电压的现象发生，防止设备使用过程中的损坏，延长设备寿命；电极凸台104的顶面1042涂覆第二隔离介质304，侧壁1040涂覆第三隔离介质306，按照顶面1042、侧壁1040及电极本体102对耐腐蚀性的不同要求，第一隔离介质302、第二隔离介质304及第三隔离介质306可以选择不同的材料制成，节约设备成本。
本发明实施例提供的刻蚀机包括控制驱动电路、冷却***及上述干刻蚀电极，控制驱动电路电连接干刻蚀电极并对上部电极40与下部电极之间施加射频电压，高频电压将反应气体部分电离成等离子体50后腐蚀基板60进行刻蚀过程，冷却***连接干刻蚀电极并通过水冷或气冷的方式冷却干刻蚀电极，保持刻蚀机正常工作。
以上所揭露的仅为本发明几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种干刻蚀电极，包括相对放置的上部电极与下部电极，其特征在于，所述下部电极包括电极本体、电极凸台及遮蔽片，所述电极本体包括面对所述上部电极的第一表面，所述电极凸台突设于所述第一表面，所述遮蔽片设于所述第一表面且包围所述电极凸台，所述遮蔽片与所述电极凸台之间设有间隙，所述第一表面上设有沟槽，所述沟槽与所述电极凸台邻接，所述沟槽内填充第一隔离介质，所述间隙在所述第一表面上的正投影落入所述第一隔离介质范围内，所述隔离介质层的顶端与所述第一表面齐平，所述第一隔离介质用于隔离等离子体与所述电极本体。
2.根据权利要求1所述的干刻蚀电极，其特征在于，所述电极凸台包括顶面和连接在所述顶面和所述第一表面之间的侧壁，所述顶面涂覆第二隔离介质，所述侧壁涂覆第三隔离介质。
3.根据权利要求2所述的干刻蚀电极，其特征在于，所述第三隔离介质延伸至所述顶面且与所述第二隔离介质形成层叠搭接结构。
4.根据权利要求3所述的干刻蚀电极，其特征在于，所述第二隔离介质上设有多个凸起点，所述凸起点用于放置待刻蚀的基板。
5.根据权利要求1所述的干刻蚀电极，其特征在于，填充至所述沟槽的所述第一隔离介质形成隔离介质层，所述隔离介质层的顶端与所述第一表面齐平。
6.根据权利要求1所述的干刻蚀电极，其特征在于，所述电极凸台与所述电极本体为一体式结构。
7.根据权利要求2所述的干刻蚀电极，其特征在于，所述遮蔽片包括背离所述第一表面的上平面，所述上平面与所述顶面齐平。
8.根据权利要求1所述的干刻蚀电极，其特征在于，所述第一隔离介质为氧化钇。
9.根据权利要求1所述的干刻蚀电极，其特征在于，所述沟槽的深度为50mm～100mm。
10.一种刻蚀机，其特征在于，所述刻蚀机包括控制驱动电路及权利要求1至9任一项所述的干刻蚀电极，所述控制驱动电路电连接所述干刻蚀电极并对所述上部电极与所述下部电极之间施加射频电压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |