CN101320680B - 防电弧保护装置以及其组装方法 - Google Patents

Abstract

一种防电弧保护装置以及其组装方法，该防电弧保护装置装设于等离子体反应室的室壁上，室壁具有至少一第一开口，防电弧保护装置包括保护板与嵌入式保护件。保护板配置于室壁内面上，且保护板具有第二开口以暴露出第一开口以及部分室壁内面，保护板靠近第二开口的缘部构成顶压部。嵌入式保护件覆盖第二开口所暴露的部分室壁内面并暴露出第一开口，嵌入式保护件邻接保护板处具有嵌合部，保护板利用顶压部紧密地顶压在嵌入式保护件的嵌合部上，使得嵌合部位于顶压部与室壁内面之间，且嵌入式保护件远离室壁内面的表面与保护板远离室壁内面的表面相互齐平，该嵌入式保护件遮盖该室壁临近该第一开口的角隅处。该防电弧保护装置具有维护简易、制造成本低等优点。

Description

防电弧保护装置以及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种防电弧保护装置以及组装方法，且特别是关于一种装设在等离子体反应室的室壁上的防电弧保护装置及其组装方法。

背景技术

随着现代视讯技术的进步，液晶显示器已被大量地使用于手机、笔记本电脑、个人电脑及个人数位助理等消费性电子产品的显示荧幕上。然而，在制作液晶显示器所使用的半导体制程中，随着产品高解析度的需求，线宽尺寸(Dimension)愈来愈小，使得蚀刻(Etch)或间隙填充(Gap Filling)的高宽比(Aspect Ratio)愈来愈大。因此，不论是在干式蚀刻(Dry Etch)的机台中，或是在使用等离子体的化学气相沉积反应的机台中，都已渐渐朝向高密度等离子体的设计，也就是将等离子体的密度由传统的约10⁹～10¹⁰/cm³提高至等离子体密度约10¹¹～10¹²/cm³或以上。

然而，随着等离子体密度愈来愈大，当等离子体中的电荷分布产生不均匀的现象时，很容易发生所谓的电弧放电现象(Arcing)，即电荷会从等离子体中电位较高处放电至等离子体中电位较低处，以寻求电位的平衡。由于电弧的电压很高、电流密度很大，所以对于遭受电弧放电处的等离子体反应室壁或者是待处理物都会造成严重的损坏。因此，如何防止电弧放电现象的发生以避免等离子体反应室受到损害，是使用高密度等离子体的半导体制程的一大课题。

以等离子体反应室中的铝制室壁而言，通常会在等离子体反应室壁上设置用以观察等离子体反应过程的视窗罩，而通常在室壁的内表面与邻近开口的角隅部被覆有绝缘膜，用以保护室壁。等离子体反应室在长时间使用之后，在室壁邻近开口角隅处的绝缘膜因等离子体原子或电子在此处有较大的扩散空间和270度的碰撞角度，而较其它区域更易侵蚀受损，造成底部铝材裸露而易产生电弧，电弧所造成的金属微粒若掉落至待处理物上，将造成待处理物污染以及优良率下降，且生产线需不定期停止进行保养及更换受损的绝缘膜，使生产力降低。

另一方面，当上述室壁的角隅遭受破坏时，必须进行再生处理(rework)，导致等离子体反应室的维护费用攀升，使得产品的制作成本无法降低。因此，如何妥善设计等离子体反应室中防电弧的保护装置，防止等离子体反应室在制程中发生上述的电弧放电的问题以及解决等离子体反应室维护不易的缺点，实为目前使用等离子体反应室机台进行生产技术亟待克服的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种防电弧保护装置，具有维护简易且可降低制造成本的优点。

为解决上述技术问题，本发明提出一种防电弧保护装置，装设于等离子体反应室的室壁上，用以降低等离子体反应室中发生电弧的频率，室壁具有至少一第一开口，防电弧保护装置包括保护板以及嵌入式保护件。保护板配置于室壁内面上，且保护板具有第二开口以暴露出第一开口以及部分室壁内面，保护板靠近第二开口的缘部构成顶压部。嵌入式保护件覆盖于第二开口所暴露的部分室壁内面上并暴露出第一开口，嵌入式保护件邻接保护板处具有一嵌合部，保护板利用顶压部紧密地顶压在嵌入式保护件的嵌合部上，使得嵌合部位于顶压部以及室壁内面之间，且嵌入式保护件远离室壁内面的表面与保护板远离室壁内面的表面相互齐平，该嵌入式保护件遮盖该室壁临近该第一开口的角隅处。

在本发明的某些实施例中，上述的防电弧保护装置还包括视窗罩，其中视窗罩具有凸缘部，且视窗罩利用凸缘部装设于室壁位于第一开口的内缘部，使得凸缘部位于嵌入式保护件与室壁内面之间，且嵌入式保护件邻近第一开口的内周面与视窗罩邻近第一开口的内周面彼此齐平。此外，视窗罩与嵌入式保护件可为一体成型。

在本发明的某些实施例中，上述的防电弧保护装置还包括与第一开口连接的气体管路。

在本发明的某些实施例中，上述的嵌入式保护件邻近第一开口的内周面并远离室壁内面的角隅处实质上呈圆弧角。

在本发明的某些实施例中，上述的嵌入式保护件的材质包括陶瓷。

在本发明的某些实施例中，上述的嵌入式保护件的材质包括绝缘树脂。

在本发明的某些实施例中，上述的嵌入式保护件的材质包括金属氧化物，其中嵌入式保护件的材质包括氧化铝。

本发明还提出一种上述的防电弧保护装置的组装方法，其包括下列步骤。首先，将视窗罩利用凸缘部装设于第一开口的内缘部。接着，将嵌入式保护件卡合在视窗罩的凸缘部上，并暴露出第一开口。之后，将保护板装设于嵌入式保护件的嵌合部上，其中保护板利用顶压部紧密地顶压在嵌合部上。

本发明的有益技术效果在于：本发明采用具有嵌入式保护件的防电弧保护装置，利用嵌入式保护件与保护板之间结构的搭配设计，可以使得嵌入式保护件与保护板可以易于拆卸与组装，因此可以简化机台维护的步骤以及维护时程。而且，由于嵌入式保护件与保护板的表面齐平，使得等离子体在等离子体反应室中的流场稳定，因此不易产生电弧放电现象。此外，即使嵌入式保护件需要再生处理时，由于嵌入式保护件的面积小，因此所需再生处理的面积小，可以有效降低制造成本。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1与图2为本发明第一实施例的防电弧保护装置的示意图；

图3为本发明的第二实施例中防电弧保护装置的示意图；

图4A～4C为本发明的一种防电弧保护装置的组装流程图。

其中，附图标记说明如下：

200：防电弧保护装置         210：等离子体反应室

212：室壁                   212A：室壁内面

212B：室壁外侧              220：保护板

220S：保护板的表面          222：顶压部

230：嵌入式保护件           230I：嵌入式保护件的内周面

230S：嵌入式保护件的表面    232：嵌合部

234：角隅处                 240：视窗罩

240I：视窗罩的内周面     242：凸缘部

244：视窗                246：O型环

250：气体管路            H1：第一开口

H2：第二开口             E1：内缘部

具体实施方式

根据等离子体制程上的需求，在等离子体反应室的室壁上通常需要适当地设置一些开口，而这些室壁上的开口附近容易遭受电弧放电的攻击，因此本发明提出一种防电弧的保护装置，其主要在室壁内面的开口附近设置表面与保护板表面相互齐平的嵌入式保护件。这样一来，不但可以降低等离子体反应室中电弧放电发生的机率，并且即使在等离子体制程中发生电弧放电现象，这些嵌入式保护件具有易于拆卸与组装的特点，可以轻易拆装维护。并且，本发明的嵌入式保护件的面积小，因此即使需要再生处理，也可以有效降低处理费用，节省成本。因此，本发明所提出的技术可以有效克服因现有防电弧保护装置维护不易且成本高的问题。以下将举例说明防电弧保护装置的设置与应用来说明本发明的技术内容，本发明的防电弧保护装置主要可以用于等离子体反应室壁中任一开口的缘部，并不用以限定等离子体反应室中的特定位置。

图1与图2为本发明第一实施例的防电弧保护装置的示意图，其中图1为一种等离子体反应室的正视图，而图2为图1沿AB剖面线的剖面示意图。请同时参照图1与图2，防电弧保护装置200装设于等离子体反应室210的室壁212上，用以降低等离子体反应室210中发生电弧的频率，其中等离子体反应室210可以用以进行干式蚀刻制程，亦可适用于薄膜沉积制程，本发明并不限定等离子体反应室在制程上的应用范围。如图2所示，防电弧保护装置200主要是由保护板220以及嵌入式保护件230所构成，且室壁212上具有至少一第一开口H1，保护板220配置于室壁212内面212A上，且保护板220具有第二开口H2以暴露出第一开口H1以及部分室壁212内面212A，保护板220靠近第二开口H2的缘部构成顶压部222。

承上述，嵌入式保护件230覆盖于第二开口H2所暴露的部分室壁212内面212A上并暴露出第一开口H1，且嵌入式保护件230邻接保护板220处具有嵌合部232，保护板220利用顶压部222紧密地顶压在嵌入式保护件230的嵌合部232上，使得嵌合部232位于顶压部222以及室壁212内面212A之间，另外，保护板220可利用固定件(图未示)固定在室壁212上，这样一来，嵌入式保护件230与保护板220彼此之间是利用适当的互补结构达到固定的效果，不需要额外设置固定件来固定嵌入式保护件230与保护板220，因而降低扰乱等离子体反应室210中带电离子团或原子团的机率，维持等离子体制程的稳定性。

如图2所示，室壁212的第一开口H1可以根据制程需求而与不同的构件连接。举例而言，在本实施例中，第一开口H1可以与视窗罩240连接，而视窗罩240例如是自等离子体反应室210的室壁212内面212A经由第一开口H1延伸至等离子体反应室210的外侧212B。详言之，视窗罩240具有凸缘部242，且视窗罩240利用凸缘部242装设于第一开口H1的内缘部E1，使得凸缘部242卡置于嵌入式保护件230与室壁212内面212A之间，值得注意的是，视窗罩240与嵌入式保护件230之间也是利用对应的嵌合结构彼此搭配而固定，而无需额外设置类似螺丝或螺纹等固定件。

而且，嵌入式保护件230邻近第一开口H1的内周面与视窗罩240邻近第一开口H1的内周面彼此齐平，其分别如图中的嵌入式保护件230的内周面230I与视窗罩240的内周面240I处，这样，可以使得利用带电离子团或原子团的等离子体流场稳定，不因视窗罩240、嵌入式保护件230及保护板220之间的高低段差而使得等离子体聚集，产生局部高电荷密度的区域，防止电弧放电现象的产生。此外，视窗罩240在位于等离子体反应室210的外侧还包括一类似石英材质所构成的视窗244，以供人员观察等离子体反应室210内的状态，其中此视窗244利用一O型环246而固定于延伸至等离子体反应室210外侧的部分视窗罩240上。

更具体而言，嵌入式保护件230的材质可以视加工方法、制作时程、再生(rework)需求、结构强度、尺寸或者是耗材成本等实际维护参考量而选用包括绝缘树脂、陶瓷材质或是金属氧化物的材质，而金属氧化物例如是氧化铝，但不限于此，凡是绝缘材料或者外表面被覆有绝缘材料的均可适用。一般而言，在等离子体反应室210中，由于室壁212的开口周围区域暴露在等离子体环境中的面积较大，且该处通常为室壁212形状转折的区域，因此在机台长时间运行之后，位于室壁212开口的周围区域相对于室壁212其他区域通常需要较频繁地维护。特别的是，本发明根据上述的实际需求，针对较需维护的第一开口H1的周围区域设计为嵌入式保护件230，因此在机台进行定期维护时，仅需拆装小面积的嵌入式保护件230，不仅缩短机台的维护时程，并且当嵌入式保护件230需要进行再生处理时，因处理的面积小，因此能有效节省机台的维护成本。

而且，如图2所示，嵌入式保护件230远离室壁212内面212A的表面与保护板220远离室壁212内面212A的表面相互齐平，分别如图中的嵌入式保护件230的表面230S与保护板220的表面220S处，可以有效避免电弧放电现象。更详细而言，当等离子体反应室210的室壁212的内表面凹凸不平时，于相对凸表面处易有电荷聚集，使得该处表面具有较高的电荷密度，而容易与等离子体中的带电粒子中和，产生所谓尖端放电现象，即电弧放电现象，因此本发明的嵌入式保护件230与保护板220在邻近等离子体反应区域的一侧表面相互齐平，使得位于嵌入式保护件230与保护板220表面的流场稳定。这样，也可大幅减少电弧放电的现象。

值得一提的是，本发明的防电弧保护装置200可以装设在等离子体反应室210中较容易发生电弧放电现象的区域。举例而言，第一开口H1也可以与气体管路250连接(绘示于图1中)，由于等离子体反应室壁与气体管路250的连接处为流体较易集中的区域，因此该区也为容易发生电弧放电现象的区域，而在该区装设嵌入式保护件230可以以最经济的处理费用以及停机时效进行最妥善的更换处置，因此本发明并不用以限定防电弧保护装置200在等离子体反应室210中的设置位置。

图3为本发明的第二实施例中防电弧保护装置的示意图。请参照图3，本发明可进一步将嵌入式保护件230邻近第一开口H1的内周面并远离该室壁212内面212A的角隅处234设计为实质上呈圆弧角，以进一步降低尖端放电的机率。并且，如图3所示，视窗罩240与嵌入式保护件230还可以选择性地设计成一体成型，进一步简化拆卸与组装的步骤，并可减少接合缝隙，可更减少电弧放电的现象。

以图2所绘示的一种装设于等离子体反应室210的室壁212的防电弧保护装置200为例，在此还提出一种防电弧保护装置200的组装方法，请参照图2与图4A～4C，下文将一并说明，其中图4A～4C为本发明的一种防电弧保护装置的组装流程图，且图4A～4C分别为图1沿AB剖面线的局部剖面图。

如图4A所示，先将视窗罩240利用凸缘部242装设于室壁212的第一开口H1处的内缘部E1。接着，如图4B所示，将嵌入式保护件230卡合在视窗罩240的凸缘部242上，并暴露出第一开口H1。之后，如图4C所示，将保护板220装设于嵌入式保护件230的嵌合部232上，其中保护板220利用顶压部222紧密地顶压在嵌合部232上。

本发明利用结构相互搭配的嵌入式保护件与保护板，不但可以减少等离子体放电机率，并且机台长时间运行之后，拆装容易的嵌入式保护件可以有效节省机台维护时间，并且降低成本。

综上所述，本发明的防电弧保护装置具有下列优点：

一、由于嵌入式保护件与保护板之间并无额外固定件的设置，因此可有效地降低电弧放电的机率，提高制程稳定性；

二、由于嵌入式保护件可以轻易地被拆装，因此可以简化机台的维护时程，提高机台的利用率；

三、由于嵌入式保护件的面积小，因此大幅缩短防电弧保护保护装置的再生处理时间以及处理费用，有效降低成本。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，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，当可作些许的改动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种防电弧保护装置，适用于一等离子体反应室的一室壁上，用以降低该等离子体反应室中发生电弧的频率，该室壁具有至少一第一开口，该防电弧保护装置包括：

一保护板，配置于该室壁内面上，且该保护板具有一第二开口以暴露出该第一开口以及部分该室壁内面，该保护板靠近该第二开口的缘部构成一顶压部；以及

一嵌入式保护件，覆盖于该第二开口所暴露的部分该室壁内面上并暴露出该第一开口，该嵌入式保护件邻接该保护板处具有一嵌合部，该保护板利用该顶压部紧密地顶压在该嵌入式保护件的该嵌合部上，使得该嵌合部位于该顶压部以及该室壁内面之间，且该嵌入式保护件远离该室壁内面的表面与该保护板远离该室壁内面的表面相互齐平，该嵌入式保护件遮盖该室壁临近该第一开口的角隅处。

2.如权利要求1所述的防电弧保护装置，还包括一视窗罩，该视窗罩具有一凸缘部，且该视窗罩利用该凸缘部装设于该室壁位于该第一开口的内缘部，使得该凸缘部位于该嵌入式保护件与该室壁内面之间，且该嵌入式保护件邻近该第一开口的内周面与该视窗罩邻近该第一开口的内周面彼此齐平。

3.如权利要求2所述的防电弧保护装置，其中该视窗罩与该嵌入式保护件为一体成型。

4.如权利要求1所述的防电弧保护装置，还包括一气体管路，与该第一开口连接。

5.如权利要求1所述的防电弧保护装置，其中该嵌入式保护件邻近该第一开口的内周面并远离该室壁内面的角隅处呈圆弧角。

6.如权利要求1所述的防电弧保护装置，其中该嵌入式保护件的材质包括陶瓷。

7.如权利要求1所述的防电弧保护装置，其中该嵌入式保护件的材质包括绝缘树脂。

8.如权利要求1所述的防电弧保护装置，其中该嵌入式保护件的材质包括金属氧化物。

9.如权利要求8所述的防电弧保护装置，其中该嵌入式保护件的材质包括氧化铝。

10.一种如权利要求2所述的防电弧保护装置的组装方法，包括：

将该视窗罩利用该凸缘部装设于该第一开口的内缘部；

将该嵌入式保护件卡合在该视窗罩的凸缘部上，并暴露出该第一开口；

将该保护板装设于该嵌入式保护件的该嵌合部上，其中该保护板利用该顶压部紧密地顶压在该嵌合部上。

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