CN1230044C - 等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种等离子体处理装置，主要是改进等离子体处理装置内的上电极板的构造。本发明的上电极板包括气体分配板；绝缘盖板，其盖在气体分配板的上部；以及多个固定部，用以固定气体分配板和绝缘盖板。每个固定部包括螺钉和螺帽，螺钉包括一头部和一杆部，且螺钉头部上具有外螺纹。螺帽由绝缘物质构成，每个螺帽的内表面具有与螺钉头部的外螺纹相对应的内螺纹，以便和每个螺钉头部互相啮合。由于螺钉头部有绝缘螺帽所保护，可承受等离子体长时间的轰击，避免电弧放电现象，消除产品缺陷并提高良好率。

Description

等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及一种等离子体处理(plasma processing)装置，特别涉及一种可避免电弧放电的等离子体处理装置。

背景技术

在TFF-LCD前段阵列(array)制造过程中，常需要采用等离子体处理装置进行蚀刻和沉积。例如，使用等离子体处理装置进行TFT中的非晶硅层或多晶硅层的蚀刻。

图1显示传统等离子体处理装置的示意图，其包括一处理腔体1，腔体1内具有一上电极板10和一下电极板20。气体供应系统30和电源40与上电极板10连接，电源40可以是无线电频率(radio frequency RF)。气体供应系统30可将气体供应至腔体1内，而无线电频率则用以提供上、下电极板10、20之间的电压差。

处理腔体1一般使用的材料是铝，腔体的内表面通常采用阳极氧化处理形成阳极化铝膜，以耐等离子体的侵蚀。下电极板20通常也是使用铝为材料，表面采用阳极氧化处理。基板(如玻璃基板或硅基板)S放在下电极板20上，利用腔体1内所产生的等离子体进行蚀刻或沉积。

图2显示上电极板10的底面图，其包括十字形的气体分配板(showerplate)12，和盖在气体分配板12上的绝缘盖板14，例如可以是陶瓷盖板。陶瓷盖板14一般由四片陶瓷盖板14a拼成。气体分配板12设置在陶瓷盖板14彼此接缝处的底部，并设有多个螺钉50将气体分配板12和陶瓷盖板14固定。气体分配板12上还设有多个气孔16。图3显示一般用于固定气体分配板12和陶瓷盖板14的螺钉50的构造，其包括头部52和杆部54。杆部54上设有螺纹，而头部52上则没有设置螺纹。完成固定时，螺钉50的头部52将暴露出来，如图2所示，头部52暴露在气体分配板12之外。螺钉50的材料一般采用阳极化铝膜，用以耐等离子体的侵蚀。

同时参阅图1和图2，当进行等离子体蚀刻或沉积时，在整个腔体1处在适当低压的状态下，由气体供应系统30供应气体，经由上电极板10的气孔16将气体供应到腔体1内，启动无线电频率40以在两电极板10和20之间施加电压差。如此这些原来是中性的气体分子将被激发或解离成各种不同的带电荷离子、原子团、分子以及电子等粒子，这些粒子的组成便称为等离子体。部分粒子将因电性的原因而加速，进而轰击电极板表面或其他与其接触的零件，该现象即为等离子体的离子轰击现象。所产生的等离子体则对于放置在下电极板20上的基板S进行蚀刻或沉积。

任何与等离子体接触的部位的材质都必须是非导体材料。然而，腔体1内的一些零件常因使用一段时间后，遭到等离子体长期强烈的离子轰击。例如，上述用来固定气体分配板12和陶瓷盖板14的螺钉50，其头部52将暴露在等离子体中，因此，在遭到等离子体长期强烈的离子轰击之后，这类零件易在尖端部位或在阳极氧化膜较薄的表面上受到破坏，受到破坏后的表面将形成导体，这种现象称为电弧放电。在等离子体的继续轰击下，零件内部的铝材掉落到产品(玻璃)上，因而产生缺陷，造成良好率严重损失。

感应耦合等离子体(ICP)处理装置是一种常用的等离子体处理装置，可产生高密度等离子体。在ICP处理装置中，除了在上、下两电极板10和20之间施加电位差之外，上电极板10上方还附加上一个线圈(未显示)，这使得腔体1内等离子体中的带电荷离子获得更大的能量。另外，腔体的操作压力通常也控制在非常低的范围，约数个至数十个mTorr之间，使粒子的平均自由径增长，以减少粒子间的碰撞频率；再加上对于用以放置基板S的下电极板20所施加的RF功率也比较高。在上述条件配合下，使得等离子体内的离子轰击能力变得更强，腔体内的零件，例如上述用于固定气体分配板12和陶瓷盖板14的螺钉50，会有更严重的电弧放电现象。

发明内容

鉴于此，本发明的目的为解决上述问题而提供一种等离子体处理装置，其可避免用以固定气体分配板和绝缘盖板的螺钉因等离子体的离子轰击而产生的电弧放电现象。对于TFT-LCD制造过程来说，还可避免亮点的发生，消除产品缺陷提高良好率。

为达到本发明的目的，本发明的等离子体处理装置包括：

一处理腔体；

一下电极板，位于所述处理腔体内，其上可放置将进行等离子体处理的一基板；

一气体供应系统，用以供应气体到所述处理腔体内；

一上电极板，位于所述处理腔体内、下电极板的上方；以及

一电源，用以在所述上、下电极板之间施加电压差，以使所述处理腔体内的气体转变为等离子体。

上述的上电极板包括：

一气体分配板，其具有上部和底部，其底部具有多个气孔，所述气孔与所述气体供应系统连通，使得气体可经由所述气孔供应到所述处理腔体内；

一绝缘盖板，其盖在所述气体分配板的上部；以及

多个固定部，用以固定所述气体分配板和绝缘盖板，每个固定部包括一螺钉和一螺帽，所述螺钉包括一头部和一杆部，且所述螺钉头部上具有外螺纹，所述螺帽由绝缘材料构成，每个螺帽的内表面具有与所述螺钉头部的外螺纹相对应的内螺纹，以便和每个螺钉头部互相啮合。

附图说明

图1显示传统等离子体处理装置的示意图；

图2显示传统的电极板的底面图；

图3显示传统的用于固定气体分配板和陶瓷盖板的螺钉的构造；

图4显示根据本发明较佳实施例的等离子体处理装置的示意图；

图5显示本发明上电极板的底面示意图；

图6显示本发明固定部的构造，以及固定部与气体分配板和绝缘盖板的结合情况。

具体实施方式

图4显示根据本发明较佳实施例的等离子体处理装置的示意图。所述等离子体处理装置包括一处理腔体1，一气体供应系统30和一电源40。在处理腔体1内，有一上电极板60和一下电极板20。下电极板20上可放置将进行等离子体处理的一基板S，例如半导体制造过程中用的半导体基板，或者TFT-LCD制造过程中用的玻璃基板或透明塑胶基板。气体供应系统30可供应气体到处理腔体1内。电源40可以是无线电频率(RF)，用以在上、下电极板60和20之间施加电压差，以使处理腔体1内的气体转变为等离子体。

本发明的特征在于，对等离子体处理装置内上电极板的改进。因此，图1所示的传统等离子体处理装置和图4所示本发明等离子体处理装置的差别在于，使用不同的上电极板。图5显示本发明上电极板60的底面示意图。上电极板60包括一气体分配板12，一绝缘盖板14和多个固定部70。固定部70用于固定气体分配板12和绝缘盖板14。气体分配板12具有上部和底部，其底部具有多个气孔16，这些气孔16和气体供应系统30连通，使得气体可经由所述气孔16供应到处理腔体1内。绝缘盖板14盖在气体分配板16的上部。图5显示的绝缘盖板14由四片绝缘盖板14a拼成，气体分配板12呈十字形，且位于绝缘盖板14a的接缝处。气体分配板12可由金属制成，例如铝，最好其表面是阳极氧化处理的阳极化铝膜。绝缘盖板14可由陶瓷构成。

本发明使用特殊的固定部70来固定气体分配板12和绝缘盖板14。图6显示本发明固定部70的构造，以及固定部70与气体分配板12和绝缘盖板14的结合情况。如图6所示，每个固定部70包括一螺钉72和一螺帽74。每个螺钉72包括一头部721和一杆部722，且螺钉头部721上具有外螺纹725。螺帽74由绝缘物质构成，例如，可由陶瓷制成。每个螺帽的内表面具有与螺钉头部721的螺纹725相对应的内螺纹(未显示)，以与每个螺钉头部721通过螺纹互相啮合。

螺钉72一般所使用的材料是金属(例如铝)，最好是表面通过阳极氧化处理的阳极化铝膜。如图5和图6所示，啮合后，螺钉72的头部721被螺帽74保护，头部721不致暴露在等离子体中，而是螺帽74暴露在等离子体中。暴露在等离子体中的螺帽74所使用的材质是绝缘物质(如陶瓷)，因此可增加抵抗等离子体的能力，并可承受等离子体长时间的轰击。如此可避免螺钉72的头部721受到等离子体轰击而产生电弧放电现象，因而可避免金属或铝材掉落到基板S上，也就能减少S-S短路的发生。对于TFT-LCD制造过程来说，还可避免亮点的发生，消除产品缺陷提高良好率。

本发明的等离子体处理装置涵盖各种形式的等离子体处理装置，例如感应耦合等离子体(ICP)处理装置。本发明的等离子体处理装置可利用等离子体来进行沉积或蚀刻，例如等离子体辅助化学气相沉积法(PECVD)、高密度等离子体化学气相沉积法(HDPCVD)、溅射、干蚀刻等，并可用于一般半导体制造过程或TFT-LCD的前段阵列制造过程。

虽然本发明已以较佳实施揭示，但其并非用以限制本发明，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的实质和范围内，可做出更动和润饰，因此本发明的保护范围以后附的权利要求书所界定。

Claims (12)

1.一种等离子体处理装置，其包括：

一处理腔体；

一下电极板，位于所述处理腔体内，其上可放置将要进行等离子体处理的一基板；

一气体供应系统，用以供应气体到所述处理腔体内；

一上电极板，位于所述处理腔体内、下电极板的上方；以及

一电源，用以在所述上、下电极板之间施加电压差，以使所述处理腔体内的气体转变为等离子体；

其中所述上电极板包括：

一气体分配板，其具有上部和底部，其底部具有多个气孔，所述气孔与所述气体供应系统连通，使得气体可经由所述气孔供应到所述处理腔体内；

一绝缘盖板，其盖在所述气体分配板的上部；以及

多个固定部，用以固定所述气体分配板和绝缘盖板，每个固定部包括一螺钉和一螺帽，所述螺钉包括一头部和一杆部，且所述螺钉头部上具有外螺纹，所述螺帽由绝缘材料构成，每个螺帽的内表面具有与所述螺钉头部的外螺纹相对应的内螺纹，以便和每个螺钉头部互相啮合。

2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中所述螺帽由陶瓷制成。

3.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中所述绝缘盖板由四片绝缘盖板拼成，所述气体分配板呈十字形，且位于所述绝缘盖板的接缝处。

4.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中所述气体分配板由金属制成。

5.如权利要求4所述的等离子体处理装置，其中所述气体分配板由铝制成。

6.如权利要求5所述的等离子体处理装置，其中所述气体分配板的表面进行阳极氧化处理。

7.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中所述绝缘盖板由陶瓷制成。

8.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中所述螺钉由金属制成。

9.如权利要求8所述的等离子体处理装置，其中所述螺钉由铝制成。

10.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其中所述螺钉的表面进行阳极氧化处理。

11.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中所述电源是无线电频率电源。

12.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中所述等离子体处理装置是感应耦合等离子体处理装置。

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