CN1230045C

CN1230045C - 等离子体处理装置

Info

Publication number: CN1230045C
Application number: CN 02151468
Authority: CN
Inventors: 李孝忠; 黄庆德; 戴嘉宏; 陈虹瑞; 赖宏裕
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2022-11-14
Also published as: CN1501763A

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绝缘盖板；支持框架，其固定在绝缘盖板的底部，以支持绝缘盖板，且具有一孔；以及气体分配板，由绝缘材质构成，其固定在支持框架的孔中，且其底部具有多个气孔，以便与气体供应系统连通。由于气孔位于绝缘材料所形成的气体分配板上，因此可增加抵抗等离子体的能力，避免气孔附近产生电弧放电现象，防止产品产生缺陷并提高产品良好率。

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，特别是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TFT-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。相互用螺钉固定。气体分配板12上还设有多个气孔16。

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。这样，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。部分粒子将因电性原因而加速，进而轰击电极板表面或其他与其接触的零件，所述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，上述气体分配板12一般使用阳极化铝膜为材料，以便耐等离子体侵蚀。当进行等离子体处理时，气体分配板12上的气孔16将暴露在等离子体中。由于气孔16本身处在膜厚最薄的部位，且在制造过程中气体进入腔体1的地方，因此，使用一段时间后，常使气孔16遭到等离子体轰击而造成损坏。受到破坏后的表面有阳极化铝膜表面剥落的现象，铝材将裸露在外层，使得局部区域形成导电体，这种现象称为电弧放电。在等离子体的继续轰击下，裸露的铝材会掉落至产品(玻璃)上，因而产生缺陷，良好率严重受到损失。再有，气孔16处的阳极化铝膜表面剥落后，间接的导致覆盖在上的陶瓷盖板14产生破损，此意外往往造成设备零件的严重坏损，并且对制造过程的良好率影响更加严重。

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。在上述的条件配合下，使得等离子体内的离子轰击能力变得更强，腔体内的零件，例如在上述气体分配板12的气孔16附近，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，其可避免气体分配板上在气孔附近因等离子体的离子轰击而产生电弧放电现象，因而可减少S-S短路。对于TFT-LCD制造过程来说，还可避免亮点(brighten point)的发生，避免产品缺陷，提高良好率。并且可避免覆盖在气体分配板上的绝缘盖板的破损。

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，其上可放置准备进行等离子体处理的一基板；

一气体供应系统，用以供应气体至所述处理腔体内；

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，用以将电压差施加在所述上、下电极板之间，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：

一绝缘盖板；

一支持框架，固定在所述绝缘盖板的底部，以支持所述绝缘盖板，且具有一孔；以及

一气体分配板，由绝缘材料构成，其固定在所述支持框架的孔中，且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。

附图说明

图1显示传统的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显示根据本发明较佳实施例的等离子体处理装置的示意图；

图4显示本发明上电极板的底面示意图。

具体实施方式

图3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，例如在半导体制造过程中用的半导体基板，或者是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可供应气体至处理腔体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，使处理腔体1内的气体转变为等离子体。

本发明的特征是在等离子体处理装置内对上电极板的改进。因此，图1所示的传统等离子体处理装置和图3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4显示本发明上电极板60的底面示意图。上电极板60包括一绝缘盖板64，一支持框架62，以及一气体分配板66。

如图4所示，绝缘盖板64是由四片绝缘盖板64a所拼成。支持框架62为十字形，且位于四片绝缘盖板64a的接缝处，固定在绝缘盖板64的底部以支持绝缘盖板64。支持框架62还具有一孔621，图中显示所述孔621位于支持框架62的中心处，并且是十字形。

气体分配板66也可以是十字形，刚好与支持框架62的孔621的十字形形状相符，并固定在孔621中。气体分配板66是由绝缘材料例如陶瓷制成，其底部具有多个气孔661，这些气孔661与气体供应系统30连通，使得气体可经由这些气孔661供应到处理腔体1内。

绝缘盖板64可由陶瓷制成。支持框架62可由金属例如铝制成，最好表面采用经阳极氧化处理的阳极化铝膜。

本发明采用的特殊的气体分配板66是由绝缘材料制成，并固定在支持框架62的孔621中。本发明的气孔661位于绝缘材料制成的气体分配板66上，而不是像传统等离子体处理装置中，气孔16位于阳极化铝膜制成的气体分配板12上(见图2)。当进行等离子体处理时，气体是由绝缘气体分配板66上的气孔661进入处理腔体1内。由于气体分配板66采用绝缘材料(如陶瓷)，因此可增加抵抗等离子体的能力，可以承受等离子体长时间的轰击，气体分配板66在气孔661位置上不致因等离子体轰击而损坏。而且也不会产生传统上的因气孔附近阳极化铝膜表面的剥落，从而造成电弧放电的现象，同时也能减少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。再有，也可同时避免绝缘盖板64的破损。

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例揭示，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，可以做出更动和润饰，因此本发明的保护范围以后附的权利求书所界定。

Claims

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，用以供应气体至所述处理腔体内；

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：

一绝缘盖板；

一气体分配板，由绝缘材料制成，固定在所述支持框架的孔中，且其底部具有多个气孔，所述气孔与所述气体供应系统连通，使气体可经由所述气孔供应到所述处理腔体内。

2.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。

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。

4.如权利要求3所述的等离子体处理装置，其中所述支持框架为十字形，且位于所述绝缘盖板的接缝处。

5.如权利要求4所述的等离子体处理装置，其中所述支持框架上的孔位于支持框架的中心处，且为十字形。

6.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中所述支持框架由金属材料制成。

7.如权利要求6所述的等离子体处理装置，其中所述支持框架由铝材制成。

8.如权利要求7所述的等离子体处理装置，其中所述支持框架的表面进行阳极氧化处理。

9.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陶瓷制成。

10.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。

11.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为感应耦合等离子体处理装置。