一种刻蚀设备的制作方法

本实用新型涉及干法刻蚀技术领域，具体涉及一种刻蚀设备。

背景技术：

干法刻蚀在显示基板的制作中有着不可替代的作用，在干法刻蚀工艺中，一般采用等离子体对基板进行刻蚀。现有的干法刻蚀设备包括反应腔室、位于反应腔室内的下部电极，待刻蚀的基板放置在下部电极的上方。刻蚀过程中，等离子体对基板表面的持续轰击会使基板温度上升，影响刻蚀反应的速率，因此，需要对基板的温度进行冷却控制。

现有技术中，通常采用气体对基板进行冷却，具体冷却过程为使冷却气体在下部电极和基板之间的间隙中流动以对基板各个部位进行冷却，实现对基板整体的控温。但是，基板尺寸的增大以及刻蚀设备的长期使用，会导致冷却气体无法在下部电极和基板之间有效均匀地流通，从而，无法实现对基板整体的均匀降温，导致基板温度分布不均匀，降低了刻蚀速率的均一性，致使基板出现显示不良。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是，提供一种刻蚀设备，以实现基板整体温度分布均匀，保证刻蚀速率的均一性。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种刻蚀设备，包括反应腔室以及设置在所述反应腔室内的下部电极，所述下部电极包括多个子电极，所述子电极包括子底板以及设置在所述子底板上的支撑凸起，所述子底板上设置有气孔，待刻蚀基板放置在所述支撑凸起上，所述刻蚀设备还包括电压调节装置和气体流量调节装置，所述电压调节装置与多个子电极电连接，用于调节子电极的吸附电压，所述气体流量调节装置与多个子电极对应的气孔连通，用于调节向子电极输出的气体流量。

可选地，所述电压调节装置包括多个电压调节单元，所述电压调节单元与所述子电极一一对应，所述电压调节单元用于调节对应子电极的吸附电压。

可选地，所述气体流量调节装置包括多个气体流量调节单元，所述气体流量调节单元与所述子电极一一对应，所述气体流量调节单元用于调节向对应子电极输出的气体流量。

可选地，所述刻蚀设备还包括电连接的温度检测单元和处理单元，所述温度检测单元用于对基板进行扫描，以获得基板的能量分布图，所述处理单元用于根据所述能量分布图获得基板的表面温度分布信息，所述电压调节装置根据基板的表面温度分布信息调节对应子电极的吸附电压，所述气体流量调节装置根据基板的表面温度分布信息调节向对应子电极输出的气体流量。

可选地，所述温度检测单元包括红外线热成像探头。

可选地，所述反应腔室的相对的两个侧壁上分别设置有第一视窗和第二视窗，所述温度检测单元包括第一红外线热成像探头和第二红外线热成像探头，第一红外线热成像探头和第二红外线热成像探头分别通过第一视窗和第二视窗对基板进行扫描，并分别获得第一红外辐射能量分布图和第二红外辐射能量分布图，所述处理单元用于根据第一红外辐射能量分布图和第二红外辐射能量分布图获得基板的表面温度分布信息。

可选地，所述气体包括氦气。

可选地，所述子电极的数量为9个，9个子电极以3行3列的形式排列。

可选地，所述支撑凸起的朝向基板的表面呈球面状。

可选地，所述刻蚀设备还包括电压发生装置和气体生成装置，所述电压发生装置用于向每个子电极提供电压，所述气体生成装置用于向每个子电极输出气体。

本实用新型实施例提出的刻蚀设备，下部电极包括多个子电极，通过电压调节装置可以按照子电极的分布分区域调节对应子电极的吸附电压，从而分区域调节下部电极对基板的吸附电压；通过气体流量调节装置可以按照子电极的分布分区域调节向对应子电极输出的气体流量，从而分区域调节下部电极各个气孔的气体流量，进而实现分区域调节下部电极各个区域的气体流量与吸附电压的配比，使得每个子电极区域均具有良好的冷却效果，保证基板整体温度分布的均匀性，进而保证刻蚀速率的均一性，避免显示缺陷。另外，这样的刻蚀设备，由于每个子电极区域都有对应的电压调节单元和气体流量调节单元，当通过电压调节单元调节该子电极区域的吸附电压以及气体流量调节单元调节该子电极区域的气体流量时，不会影响到其它区域的吸附电压和气体流量，从而也就不会对其他区域造成影响，避免了基板位置偏移或下部电极的异常放电。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为一种刻蚀设备的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例刻蚀设备的结构示意图；

图3为图2所示刻蚀设备的俯视结构示意图；

图4为本实用新型实施例刻蚀设备的电气结构示意图。

附图标记说明：

10—反应腔室； 111—第一视窗； 112—第二视窗；

20—下部电极； 21—电极底板； 211—气孔；

22—支撑凸起； 23—子电极； 231—子底板；

30—电压调节装置； 31—电压调节单元； 40—气体流量调节装置；

41—气体流量调节单元 511—第一红外线热成 512—第二红外线热成 像探头； 像探头；

51—温度检测单元； 52—处理单元； 70—气体生成装置；

100—基板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，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任意组合。

图1为一种刻蚀设备的结构示意图。刻蚀设备包括反应腔室10，反应腔室10内设置有下部电极20，下部电极20包括电极底板21以及设置在电极底板21上的多个支撑凸起22。电极底板21上设置有贯穿的气孔211。刻蚀设备还包括与下部电极20电连接的电压调节装置30，以及与气孔211连通的气体流量调节装置40。待刻蚀基板100放置在支撑凸起22上。电压调节装置30调节下部电极20对基板的吸附电压，使得下部电极20对基板100施加静电吸附力F1。气体流量调节装置40用于调节气孔211输出的气体流量，气体在基板100与电极底板21的间隙中流动而对基板100的各个部位进行冷却，从而实现对基板100整体均匀控温。在正常工作情况下，下部电极20对基板100施加的静电吸附力F1与气体对基板100产生的浮力F2是相等的，即F1＝F2。

当基板尺寸增大后，随着传送过程中基板100与支撑凸起22的不断接触以及工艺副产物在支撑凸起22表面附着，下部电极20的某一位置的支撑凸起22的粗糙度下降。这就使得基板100与下部电极在该位置的接触面积增大，从而，在该位置，基板100与下部电极20之间由点接触变成了面接触。在下部电极吸附电压不变的情况下，基板100与下部电极20之间由点接触变成面接触，在该位置，下部电极20对基板100的静电吸附力F1会大于气体对基板100产生的浮力F2，即F1>F2。当F1>F2后，基板100会被紧紧地吸附在下部电极20表面，导致气体无法在该位置区域有效地流通，从而，下部电极20表面在该位置处的热导率大于气体的冷却，致使该位置处的冷却效果不佳，基板温度分布不均匀，进而导致刻蚀速率均一性不佳，产生显示缺陷。

发明人在研究过程中，采用增大气体流量与下部电极的吸附电压的比值来提高冷却效果，但是，当气体流量过大时会导致其他位置的F1<F2，进而导致基板位置发生偏移或者基板表面发生形变引起下部电极的异常放电。并且，在刻蚀过程中，不允许温度感应装置与基板接触，只能通过温度感应装置探测下部电极的温度来判断基板的温度，从而无法精确地监测基板表面的温度分布，因此，在干法刻蚀工艺中，很难保证基板温度的均一性。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种刻蚀设备。该刻蚀设备包括反应腔室以及设置在所述反应腔室内的下部电极，所述下部电极包括多个子电极，所述子电极包括子底板以及设置在所述子底板上的支撑凸起，所述子底板上设置有气孔，待刻蚀基板放置在所述支撑凸起上，所述刻蚀设备还包括电压调节装置和气体流量调节装置，所述电压调节装置与多个子电极电连接，用于调节子电极的吸附电压，所述气体流量调节装置与多个子电极对应的气孔连通，用于调节向子电极输出的气体流量。

本实用新型实施例提出的刻蚀设备，下部电极包括多个子电极，通过电压调节装置可以按照子电极的分布分区域调节对应子电极的吸附电压，从而分区域调节下部电极对基板的吸附电压；通过气体流量调节装置可以按照子电极的分布分区域调节向对应子电极输出的气体流量，从而分区域调节下部电极各个气孔的气体流量，进而实现分区域调节下部电极各个区域的气体流量与吸附电压的配比，使得每个子电极区域均具有良好的冷却效果，保证基板整体温度分布的均匀性，进而保证刻蚀速率的均一性，避免显示缺陷。另外，这样的刻蚀设备，由于每个子电极区域都有对应的电压调节单元和气体流量调节单元，当通过电压调节单元调节该子电极区域的吸附电压以及气体流量调节单元调节该子电极区域的气体流量时，不会影响到其它区域的吸附电压和气体流量，从而也就不会对其他区域造成影响，避免了基板位置偏移或下部电极的异常放电。

下面将通过具体的实施例详细介绍本实用新型的技术内容。

第一实施例：

图2为本实用新型第一实施例刻蚀设备的结构示意图，图3为图2所示刻蚀设备的俯视结构示意图。如图2和图3所示，本实用新型实施例的刻蚀设备包括反应腔室10以及设置在反应腔室10内的下部电极。下部电极包括多个子电极23，子电极23包括子底板231以及设置在子底板231上的支撑凸起22。多个子电极23拼接成下部电极。待刻蚀的基板100放置在支撑凸起22上。子底板231上设置有贯穿的气孔211。刻蚀设备还包括电压调节装置30和气体流量调节装置40。电压调节装置30与多个子电极23电连接，用于调节子电极的吸附电压。气体流量调节装置40与多个子电极对应的气孔211连通，用于调节向子电极输出的气体流量。

本实用新型实施例提出的刻蚀设备，下部电极包括多个子电极，通过电压调节装置可以按照子电极的分布分区域调节对应子电极的吸附电压，从而分区域调节下部电极对基板的吸附电压；通过气体流量调节装置可以按照子电极的分布分区域调节向对应子电极输出的气体流量，从而分区域调节下部电极各个气孔的气体流量，进而实现分区域调节下部电极各个区域的气体流量与吸附电压的配比，使得每个子电极区域均具有良好的冷却效果，保证基板整体温度分布的均匀性，进而保证刻蚀速率的均一性，避免显示缺陷。另外，这样的刻蚀设备，由于每个子电极区域都有对应的电压调节单元和气体流量调节单元，当通过电压调节单元调节该子电极区域的吸附电压以及气体流量调节单元调节该子电极区域的气体流量时，不会影响到其它区域的吸附电压和气体流量，从而也就不会对其他区域造成影响，避免了基板位置偏移或下部电极的异常放电。

在一个实施例中，电压调节装置30可以包括多个电压调节单元31，电压调节单元31与子电极23一一对应。电压调节单元31用于调节对应子电极的吸附电压。

这样的刻蚀设备，当某一子电极的支撑凸起22的粗糙度下降导致支撑凸起22与基板的接触由点接触变成面接触，基板被紧紧地吸附在子电极表面，导致该子电极区域的基板冷却效果不佳时，可以通过对应的电压调节单元31调节该子电极的吸附电压，使得基板在该子电极区域受到的吸附力始终与受到的浮力相等，从而避免基板被紧紧地吸附在子电极表面，保证气体可以在该子电极区域有效地流通，保证该子电极区域的冷却效果和基板整体温度分布的均匀性，进而保证了刻蚀速率的均一性，避免显示缺陷。另外，这样的刻蚀设备，由于每个子电极都有对应的电压调节单元，当通过电压调节单元调节对应子电极的吸附电压时，不会影响到其它子电极的吸附电压，从而也就不会对其他子电极区域造成影响，避免了基板位置偏移或下部电极的异常放电。

在另一个实施例中，气体流量调节装置40可以包括多个气体流量调节单元41，气体流量调节单元41与子电极23一一对应。气体流量调节单元41用于调节向对应子电极输出的气体流量。

这样的刻蚀设备，当某一子电极的支撑凸起22的粗糙度下降导致支撑凸起22与基板的接触由点接触变成面接触，基板被紧紧地吸附在子电极表面，导致该子电极区域的基板冷却效果不佳时，可以通过该对应的气体流量调节单元调节向该子电极输出的气体流量，从而增大该子电极区域的气体流量与吸附电压的配比以增强该子电极区域的冷却效果，保证基板整体温度分布的均匀性，进而保证刻蚀速率的均一性，避免显示缺陷。另外，这样的刻蚀设备，由于每个子电极都有对应的气体流量调节单元，当通过气体流量调节单元调节对应子电极区域的气体流量时，不会影响到其它子电极区域的气体流量，从而也就不会对其他区域造成影响，避免了基板位置偏移或下部电极的异常放电。

在本实施例中，电压调节装置30可以包括多个电压调节单元31，电压调节单元31与子电极23一一对应。电压调节单元31用于调节对应子电极23的吸附电压。气体流量调节装置40可以包括多个气体流量调节单元41，气体流量调节单元41与子电极23一一对应。气体流量调节单元41用于调节向对应子电极输出的气体流量。

这样的刻蚀设备，当某一子电极的的支撑凸起22的粗糙度下降导致支撑凸起22与基板的接触由点接触变成面接触，基板被紧紧地吸附在下部电极表面，导致该子电极区域的基板冷却效果不佳时，可以通过该子电极对应的电压调节单元31和气体流量调节单元41同时调节该子电极区域的吸附电压和气体流量，从而增大该子电极区域的气体流量与吸附电压的配比以增强该子电极区域的冷却效果，保证基板整体温度分布的均匀性，进而保证刻蚀速率的均一性，避免显示缺陷。

另外，这样的刻蚀设备，由于每个子电极区域都有对应的电压调节单元和气体流量调节单元，当通过电压调节单元调节对应子电极区域的吸附电压以及气体流量调节单元调节对应子电极区域的气体流量时，不会影响到其它子电极区域的吸附电压和气体流量，从而也就不会对其他区域造成影响，避免了基板位置偏移或下部电极的异常放电。

为了提高气体对基板的冷却效果，在本实施例中，气体包括氦气。

从图2中可以看出，在本实施例中，支撑凸起22的朝向基板的表面呈球面状，以使得支撑凸起与基板之间为点接触，从而大大减小了下部电极与基板的接触面积，使得基板的底面可以更大范围地接触冷却气体，提高基板整体温度分布的均匀性。

图4为本实用新型实施例刻蚀设备的电气结构示意图。在本实施例中，刻蚀设备还包括温度检测单元51和处理单元52。由于在刻蚀过程中，温度检测单元无法与基板接触，所以，在本实施例中，温度检测单元51可以为红外线热成像探头，处理单元52可以为对应的光敏元件。红外线热成像探头可以在不接触基板的情况下对基板进行扫描并获得基板的红外辐射能量分布图。

温度检测单元51对基板进行全方位扫描覆盖，以获得基板的辐射能量分布图，并将获得的基板的辐射能量分布图反馈到处理单元52。处理单元52用于将辐射能量分布图转化成热量分布图，并获得基板的表面温度分布信息，以实现刻蚀过程中全方位地精确监测基板表面的温度分布。电压调节装置30和气体流量调节装置40均与处理单元52电连接，电压调节装置30根据基板的表面温度分布信息使对应子电极的电压调节单元对该子电极的电压进行调节，气体流量调节装置40根据基板的表面温度分布信息使对应子电极的气体流量调节单元对该子电极的气体流量进行调节，以对基板各个位置进行相应的冷却补偿，使得基板整体的温度分布更加均匀。

为了提高获得的基板的表面温度分布信息的准确性和完整性，在本实施例中，如图2和图3所示，反应腔室10的相对的两个侧壁上分别设置有相互对称的第一视窗111和第二视窗112，温度检测单元51包括第一红外线热成像探头511和第二红外线热成像探头512。第一红外线热成像探头511通过第一视窗111对基板进行全方位扫描覆盖，以获得基板的第一红外辐射能量分布图，并将获得的第一红外辐射能量分布图反馈到处理单元52，第二红外线热成像探头512通过第二视窗112对基板进行全方位扫描覆盖，以获得基板的第二红外辐射能量分布图，并将获得的基板的第二红外辐射能量分布图反馈到处理单元52，处理单元52将获得的基板的第一红外辐射能量分布图和第二红外辐射能量分布图进行处理，获得基板的热量分布图，并获得基板的表面温度分布信息。本实施例中，采用两个红外线热成像探头同时对基板进行全方位扫描覆盖，提高了最终获得基板的表面温度分布信息的精确性和完整性，从而进一步提高了基板整体温度分布的均匀性。

以尺寸为2.2m*2.5m的玻璃基板为例，由于基板尺寸较大，可以将下部电极20划分成3行*3列＝9个子电极，如图3所示，9个子电极自左上至右下分别为第1、2、3、4、5、6、7、8、9子电极，从而将下部电极分成9个独立控温的子电极区域。基板的四个边角分别位于第1、3、7、9子电极区域。由于玻璃基板的尺寸和重量都比较大，使得玻璃基板的形变量较大。在基板升降的过程中，基板四个边角与下部电极的摩擦力较大。当下部电极的第1、3、7、9子电极的表面磨损比较严重时，会使得下部电极与基板的四个边角位置的接触面积增大，从而引起基板背部气体流通不畅。此时，可以通过第1、3、7、9子电极对应的电压调节单元和气体流量调节单元分别对第1、3、7、9子电极电压和气体流量进行调节，以调节对应子电极区域的气体流量和吸附电压的配比，例如增大第1、3、7、9子电极的气体流量来增大基板边角所在区域的气体流量和吸附电压的配比，提升基板四个边角所在区域的冷却效果，从而保证基板整体温度分布的均匀性。

在实际实施中，可以根据需要将下部电极划分成若干子电极，也可以根据基板尺寸设置一个、两个或更多个红外线热成像探头以对基板进行全方位扫描覆盖。

从图2中还可以看出，刻蚀设备还包括电压发生装置(图中未示出)和气体生成装置70，电压发生装置用于向每个子电极提供电压，气体生成装置70用于向每个子电极输出气体。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。