阅读说明：本技术 处理基板边缘缺陷的等离子体系统及方法 (Plasma system and method for processing edge defects of a substrate ) 是由 徐瑞美 翁志强 蔡陈德 李祐升 于 2018-06-28 设计创作，主要内容包括：一种处理基板边缘缺陷的等离子体系统及方法,等离子体系统包括一等离子体源与一承载装置；等离子体源包含至少一等离子体产生单元；承载装置用以输送至少一基板相对于等离子体源移动,以进出一等离子体作用区；基板具有待处理区域,等离子体源是于等离子体作用区内对于待处理区域提供一等离子体束,且等离子体束的行进方向实质上平行于基板的表面；移动基板进入等离子体作用区,通过等离子体源提供待处理区域一具温度梯度(Thermal gradient)的热源以及一反应性化学成份,用以对于基板的边缘进行热处理以及改质。(A plasma system and method for processing edge defects of a substrate, the plasma system includes a plasma source and a carrier; the plasma source comprises at least one plasma generating unit; the bearing device is used for conveying at least one substrate to move relative to the plasma source so as to enter and exit a plasma action area; the substrate is provided with a region to be processed, the plasma source provides a plasma beam for the region to be processed in the plasma action region, and the traveling direction of the plasma beam is substantially parallel to the surface of the substrate; moving the substrate into the plasma active region, providing a Thermal gradient (Thermal gradient) heat source and a reactive chemical component to the region to be processed by the plasma source for thermally treating and modifying the edge of the substrate.)

处理基板边缘缺陷的等离子体系统及方法

技术领域

本发明有关于一种处理基板边缘缺陷的等离子体系统及方法，尤指一 种采用等离子体、针对平板边缘处理，利用等离子体热源梯度与化学成份 来修补基板边缘缺陷，以去除基板边缘缺陷的等离子体系统及方法。

背景技术

各技术领域所使用的基板具有许多态样，就材质而言，包括例如玻璃、 晶圆、陶瓷、金属等。但无论何种材质，于切割后或多或少均会于边缘产 生缺陷，包括裂痕、不平整、毛边，因此必须加以修补，以提升基板的强 度或质量。

以玻璃材质基板为例，当基板切割后，会于边缘产生许多裂痕，目前 一般是经由磨边加工，让大裂痕变成小裂痕，但由于裂痕仍然存在，即使 很小，当基板受到弯曲时，即易从裂痕处断裂。

至于现有通过加热来强化玻璃材质基板的技术手段，例如加热显示器 面板，由于面积大，因此加热机台必须非常大，且必须加热到面板熔点， 导致整片基板软化弯曲，理论上而言，若为了防止整片基板软化而只针对 基板边缘加热，则必须使基板中间部位保持低温，然就现时点而言，尚无 此种技术。

此外，虽可见利用等离子体强化玻璃的方法，然该方法的目的在于强 化整体玻璃的材质，并非针对其边缘的缺陷修补，而对于某些玻璃材质基 板，经全面强化处理后即非常难以切割，形成加工上的困难。

再者，以加热方式修补玻璃材质基板的方式，加热源是垂直于基板表 面进行。此针对基板表面处理的方式，会导致基板的直接受热面与相对的 底面具有温差，会有基板热变形问题与应力造成破碎问题。

或若使用化学药剂强化玻璃材质基板，则由于化学药剂会改变玻璃特 性，且内含高度的盐类在某些产业(例如薄膜晶体管显示器产业)是不可行 的，而且强化后的玻璃再切割有很大的难度。

若针对玻璃材质基板边缘的强化方式，已知文献有激光、火焰枪、胶 材包覆及磨边等四种，其缺点分别包括昂贵、控制区精度不佳及需耗用大 量石化气体、异质聚合物(polymer)耐热性与工艺兼容性问题，及强度仍未 达要求等问题。

据此，如何能有一种针对基板边缘处理，以修补基板边缘缺陷而提升 处理后的基板强度的“处理基板边缘缺陷的等离子体系统及方法”，是相 关技术领域人士亟待解决的课题。

发明内容

于一实施例中，本发明提出一种处理基板边缘缺陷的等离子体系统， 包含：

一等离子体源，包含至少一等离子体产生单元；

一承载装置，用以输送至少一基板相对于等离子体源移动，以进出一 等离子体作用区；

其中，基板具有待处理区域，等离子体源是于等离子体作用区内对于 待处理区域提供一等离子体束，且等离子体束的行进方向实质上平行于基 板的表面。

于另一实施例中，本发明提出一种处理基板边缘缺陷的方法，包含：

设置一等离子体源，等离子体源包含至少一等离子体产生单元；

设置一承载装置以输送至少一基板相对于等离子体源移动，等离子体 源的等离子体束行进方向实质上平行于基板的表面，基板具有至少一待处 理区域；

移动基板进入一等离子体作用区，通过等离子体源提供待处理区域一 具温度梯度(Thermal gradient)的热源以及一反应性化学成份，用以对于 基板的边缘进行热处理以及改质。

附图说明

图1A为本发明的处理基板边缘缺陷的等离子体系统的一实施例的侧 视结构示意图，其等离子体束的行进方向垂直于基板侧缘。

图1B为本发明的处理基板边缘缺陷的等离子体系统另一实施例的侧 视结构示意图，其等离子体束的行进方向不垂直于基板侧缘。

图2为图1A或图1B实施例的正视结构示意图。

图3为本发明的处理基板边缘缺陷的等离子体系统又一实施例的正视 结构示意图。

图4为本发明的处理基板边缘缺陷的等离子体系统再一实施例的正视 结构示意图。

图5为本发明的处理基板边缘缺陷的方法的步骤流程图。

【符号说明】

100、100A、100B：处理基板边缘缺陷的等离子体系统

10、10A、10B：等离子体源

11、11A、11B：等离子体产生单元

12、12A、12B、121、122：等离子体束

20：承载装置

21：夹盘

22：绝缘层

30、30A、30B：基板

31、31A、31B：侧缘

32、33：表面

200：处理基板边缘缺陷的方法流程

204～206：处理基板边缘缺陷的方法流程的步骤

C1：几何中心

C2：中心轴

D1、D2、P、Q：间距

F1、F1A、F1B：第一方向

F2：第二方向

θ：角度

具体实施方式

请参阅图1A及图2所示，本发明所提供的一种处理基板边缘缺陷的 等离子体系统100，包含一等离子体源10及一承载装置20。

等离子体源10包含一等离子体产生单元11，用以提供一等离子体束 12。

承载装置20用以输送一基板30相对于等离子体源10移动，以进出 一等离子体作用区，如图1A所示第二方向F2；所述等离子体作用区也即 图示等离子体束12的区域。承载装置20具有一夹盘21，用以夹持基板 30，除此之外，承载装置20也可为一真空吸附装置，用以真空吸附基板 30。承载装置20面向等离子体源10的面设有绝缘层22。

基板30可为玻璃、晶圆、陶瓷、金属等材质。基板30具有朝向等离 子体束12的一侧缘31，侧缘31也即基板30的待处理区域，等离子体源 10于等离子体作用区内对于待处理区域提供等离子体束12。

请参阅图1A所示，等离子体束12的行进方向(也即第一方向F1A)实 质上垂直于侧缘31(也即第二方向)，除此之外，请参阅图1B所示，等离 子体束12的行进方向(也即第一方向F1B)与侧缘31具有一角度θ，角度θ 大于0度且小于180度，但不包括90度，本实施例的角度θ小于90度。 然无论图1A或图1B实施例，其正视结构均如图2所示，换言之，本发 明的等离子体束12的设置只要符合以下原则即可：等离子体束12的行进 方向实质上平行于基板30的表面且对准侧缘31的几何中心，等离子体源 10移动方向平行于基板30侧缘31切线方向(也即图1A、1B所示第二方 向F2)，可容许偏移误差位于+/-0.02公分的范围内；至于等离子体束12 与基板30侧缘31的夹角θ则可介于大于0度且小于180度的范围内。

请参阅图1A及图2所示，通过前述结构，维持等离子体束12的中心 轴C2及基板30的侧缘31的几何中心C1的延长线呈共线状态，并可控制 等离子体束12及基板30的间距、相对运动速度，使等离子体束12与基 板30接触，以造成热梯度(thermal gradient)，即可修补侧缘31的缺陷。例 如，侧缘31与等离子体源10之间具有间距P，间距P可为0.2公分至1.5公分。夹盘21与等离子体源10之间具有间距Q，间距Q大于间距P，且 间距Q与间距P的差值大于0.3公分。基材30相对于等离子体源10的移 动速度为0.1公分/秒至5公分/秒。

欲对侧缘31进行修补时，将等离子体产生单元11点燃并产生等离子 体束12，而后加热至基板30的熔点，例如，若基板30为玻璃时，熔点约 为摄氏800至1500度；等离子体束12会因侧缘31的阻挡而分开形成两 束对称的等离子体束121、122(如图2所示)，对侧缘31及基板30的相对 两表面32、33可形成包覆作用，而后将等离子体束12的温度随着与出口距离逐渐降低，从而形成一温度梯度，可控制在一极小处理范围中有特定 的温度，也即，由等离子体源10提供待处理区域一具温度梯度(Thermal gradient)的热源(也即等离子体束12)以及一反应性化学成份，用以对于基 板30的边缘(也即侧缘31)进行热处理以及改质，使得侧缘31可被修补。 由于承载装置20面向等离子体源10的面设有绝缘层22，因此可避免影响 等离子体束12的流向，以使等离子体束12能完全作用于侧缘31。

至于等离子体源10的种类，是依基板30的种类不同而设计搭配，例 如现有等离子体源10可分为真空与常压等离子体，而依据原理不同，常 压等离子体有数十种不同形态与极大的等离子体温度范围，并不都能作为 本技术所使用的等离子体源。本等离子体源使用交流电，经由电压源与 参数设定，即可适用于修补不同种类基板的缺陷。此外，关于等离子体源 10所采用的工作气体，除价格考虑外，依实际基板30种类不同，可采用 空气或搭配具有不同气体比例的工作气体，不同气体组成会影响处理形貌 及基板应力，例如，目前使用干净压缩空气(CDA)、氮气(N₂)，或氮气(N₂)、 氩气(Ar)、氢气(H₂)、氧气(O₂)、氦气(He)等混合气体，气体组成比例依 不同基板30的种类而调整最适化参数。

请参阅图3所示，本发明所提供的一种处理基板边缘缺陷的等离子体 系统100A的等离子体源10A包含两列呈线性等距阵列的多个等离子体产 生单元11A，基板30A具有分别朝向等离子体产生单元11A的两个直形的 侧缘31A。每一等离子体产生单元11A所产生的等离子体束12A的行进 方向(也即平行第一方向F1)实质上可垂直于侧缘31A且对准侧缘31A的 几何中心(其设置态样可参考图1A所示)，或者，每一等离子体产生单元 11A所产生的等离子体束12A的行进方向与侧缘31A具有一角度且对准 侧缘31A的几何中心(其设置态样可参考图1B所示)。每一等离子体产生 单元11A与侧缘31A的间距D1相同。

图3实施例显示可于基板30A的相对两侧缘31A分别设有一列多个 等离子体产生单元11A，除此之外，也可仅设置一列多个等离子体产生单 元11A，处理基板30A的其中的一侧缘31A，若基板30A的两侧缘31A 均须要处理，只要在处理完基板30A的其中一侧缘31A后，将基板30A 翻转另一侧缘31A即可。

请参阅图4所示，本发明所提供的一种处理基板边缘缺陷的等离子体 系统100B的等离子体源10B包含多个等离子体产生单元11B，基板30B 呈圆形，具有圆形侧缘31B，多个等离子体产生单元11B呈弧形(或环形) 等距阵列，每一等离子体产生单元11B所产生的等离子体束12B的行进方 向实质上朝向侧缘31B且对准侧缘31B的几何中心(其设置态样可参考图 1A所示)，等离子体束12B可朝向或不朝向基板30B的中心C，换言之， 等离子体束12B若朝向基板30B的中心C，则相当等离子体束12B垂直 于基板30B侧缘31B(类似于图1A态样)，而若等离子体束12B不朝向基 板30B的中心C，则相当等离子体束12B与基板30B侧缘31B之间具有 一夹角(类似于图1B态样)。每一等离子体产生单元11B与侧缘31B的间 距D1相同。基板30B以其中心C转动，即可由等离子体束12B对其侧缘 31B的缺陷进行修补。

就图3及图4所示实施例，可依所需控制让所有的等离子体产生单元 11A、11B都点燃，或可间隔点燃，或仅部分点燃。以图3为例，当所有 等离子体产生单元11A都点燃时，只要控制基板30A移动相邻两等离子 体产生单元11A的间距D2，即可修补基板30A的整个侧缘31A。若基板 30A的侧缘31A仅部分有缺陷，则点燃相对应位置的等离子体产生单元 11A即可。此外，图3每一阵列的所有等离子体产生单元11A可设置于一 座体(图中未示出)上，如此形成一整体，可减少等离子体产生单元11A组 装造成的间距距离误差；同理，图4的所有等离子体产生单元11B可设置 于一座体(图中未示出)上而形成一整体。

请参阅图1A(或图1B)、图2及图5所示，根据图1A(或图1B)所示本 发明所提供的一种处理基板边缘缺陷的等离子体系统以及上述说明，可归 纳出图5所示本发明一种处理基板边缘缺陷的方法流程200，其包含：

步骤202：设置一等离子体源10，等离子体源10包含至少一等离子 体产生单元11；

步骤204：设置一承载装置20以输送至少一基板30相对于等离子体 源10移动，等离子体源10的等离子体束12的行进方向(第一方向F1A) 实质上平行于基板30的表面，基板30具有至少一待处理区域；

步骤206：移动基板30进入一等离子体作用区A1，通过等离子体源 10提供待处理区域一具温度梯度(Thermal gradient)的热源(也即等离子体 束12)以及一反应性化学成份，用以对于基板30的边缘(也即侧缘31)进行 热处理以及改质。

请参阅图1A(或图1B)及图2所示，本发明所提供的处理基板边缘缺 陷的等离子体系统及使用此系统的处理方法，可适用于不同材质的基板， 例如例如玻璃、晶圆、陶瓷、金属等。以处理玻璃材质基板的缺陷为例， 当基板30的厚度约0.05公分，熔点为摄氏800度，则可使用空气等离子 体，间距P＝0.5公分，以等离子体束12具有600W等离子体功率，基板30的移动速度小于2公分/秒，即可让基板30的侧缘31融化而达到修补 功效。间距P的设计则依据基板30的玻璃转移温度(Tg)点、厚度、速度而 定，例如，当基板30的厚度越厚时，需要的热越多，因此间距P必须减 小，此外，当基板30的速度越慢时，就会使基板30的侧缘31接收到较 多由等离子体束12发出的热。于实际操作时，可先试作，以取得最佳间 距P与速度，再以肉眼判断修补的效果，或可以显微镜判断。

综上所述，本发明所提供的处理基板边缘缺陷的等离子体系统及使用 此系统的处理方法，利用等离子体束针对基板边缘进行修补，可达到精确 且层次性温度梯度与位置的控制处理的效果，因此不会因过度处理而导致 边缘变形或如现有强化基板的技术手段而影响基板本身的材质或因基板 被强化后而难以切割。且通过本发明，可使基板边缘的特性与基板内部的 特性一致，包括强度。以玻璃材质基板为例，相较于现有磨边处理方式，经由本发明处理过的玻璃材质基板的抗弯曲强度增加一倍以上，且于加热 后，自然冷却即可，不须另作冷却处理。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所 属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作 些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定 者为准。