TWI398196B - 防電弧保護裝置以及其組裝方法 - Google Patents

Description

防電弧保護裝置以及其組裝方法

本發明是有關於一種防電弧保護裝置以及組裝方法，且特別是有關於一種裝設在電漿反應室之室壁上的防電弧保護裝置及其組裝方法。

隨著現代視訊技術的進步，液晶顯示器已被大量地使用於手機、筆記型電腦、個人電腦及個人數位助理等消費性電子產品的顯示螢幕上。然而，在製作液晶顯示器所使用的半導體製程中，隨著產品高解析度的需求，線寬尺寸(Dimension)愈來愈小，使得蝕刻(Etch)或間隙填充(Gap Filling)之高寬比(Aspect Ratio)愈來愈大。因此，不論是在乾式蝕刻(Dry Etch)之機台中，或是在使用電漿的化學氣相沈積反應之機台中，皆已漸漸朝向高密度電漿之設計，也就是將電漿之密度由傳統的約10⁹ ~10¹⁰ /cm³ 提高至電漿密度約10¹¹ ~10¹² /cm³ 或以上。

然而，隨著電漿密度愈來愈大，當電漿中的電荷分佈產生不均勻的現象時，很容易發生所謂的「電弧放電現象」(Arcing)，即是電荷會從電漿中電位較高處放電至電漿中電位較低處，以尋求電位之平衡。由於電弧之電壓很高、電流密度很大，所以對於遭受電弧放電處的電漿反應室壁或者是待處理物皆會造成嚴重的損壞。因此，如何防止電弧放電現象之發生以避免電漿反應室受到損害，是使用高密 度電漿之半導體製程的一大課題。

以電漿反應室中的鋁製室壁而言，通常會在電漿反應室壁上設置用以觀察電漿反應過程之視窗罩，而通常在室壁之內表面與鄰近開口之角隅部被覆有絕緣膜，用以保護室壁。電漿反應室在長時間使用之後，在室壁鄰近開口角隅處之絕緣膜因電漿原子或電子在此處有較大的擴散空間和270度的碰撞角度，而較其它區域更易侵蝕受損，造成底部鋁材裸露而易產生電弧，電弧所造成之金屬微粒若掉落至待處理物上，將造成待處理物污染以及良率下降，且生產線需不定期停止進行保養及更換受損之絕緣膜，使生產力降低。

另一方面，當上述室壁的角隅遭受破壞時，必須進行再生處理(rework)，導致電漿反應室的維護費用攀升，使得產品的製作成本無法降低。因此，如何妥善設計電漿反應室中防電弧的保護裝置，防止電漿反應室在製程中發生上述之電弧放電的問題以及解決電漿反應室維護不易的缺點，實為目前使用電漿反應室機台進行生產技術亟待克服的課題。

本發明提供一種防電弧保護裝置，具有維護簡易且可降低製造成本的優點。

本發明提出一種防電弧保護裝置，裝設於電漿反應室之室壁上，用以降低電漿反應室中發生電弧的頻率，室壁 具有至少一第一開口，防電弧保護裝置包括保護板以及嵌入式保護件。保護板配置於室壁內面上，且保護板具有第二開口以暴露出第一開口以及部分室壁內面，保護板靠近第二開口之緣部構成頂壓部。嵌入式保護件覆蓋於第二開口所暴露的部分室壁內面上並暴露出第一開口，嵌入式保護件鄰接保護板處具有一嵌合部，保護板藉由頂壓部緊密地頂壓在嵌入式保護件的嵌合部上，使得嵌合部位於頂壓部以及室壁內面之間，且嵌入式保護件遠離室壁內面的表面與保護板遠離室壁內面的表面相互切齊。

在本發明之一實施例中，上述之防電弧保護裝置更包括視窗罩，其中視窗罩具有凸緣部，且視窗罩藉由凸緣部裝設於室壁位於第一開口之內緣部，使得凸緣部位於嵌入式保護件與室壁內面之間，且嵌入式保護件鄰近第一開口之內周面與視窗罩鄰近第一開口之內周面彼此切齊。此外，視窗罩與嵌入式保護件例如為一體成型。

在本發明之一實施例中，上述之防電弧保護裝置更包括與第一開口連接的氣體管路。

在本發明之一實施例中，上述之嵌入式保護件鄰近第一開口之內周面並遠離室壁內面的角隅處實質上呈圓弧角。

在本發明之一實施例中，上述之嵌入式保護件的材質包括陶瓷。

在本發明之一實施例中，上述之嵌入式保護件的材質包括絕緣樹脂。

在本發明之一實施例中，上述之嵌入式保護件的材質 包括金屬氧化物，其中嵌入式保護件的材質例如包括氧化鋁。

本發明另提出一種上述之防電弧保護裝置的組裝方法，其包括下列步驟。首先，將視窗罩藉由凸緣部裝設於第一開口之內緣部。接著，將嵌入式保護件卡合在視窗罩的凸緣部上，並暴露出第一開口。之後，將保護板裝設於嵌入式保護件的嵌合部上，其中保護板藉由頂壓部緊密地頂壓在嵌合部上。

綜上所述，本發明採用具有嵌入式保護件的防電弧保護裝置，藉由嵌入式保護件與保護板之間結構的搭配設計，可以使得嵌入式保護件與保護板可以易於拆卸與組裝，因此可以簡化機台維護的步驟以及維護時程。再者，由於嵌入式保護件與保護板的表面切齊，使得電漿在電漿反應室中的流場穩定，因此不易產生電弧放電現象。此外，即使嵌入式保護件需要再生處理時，由於嵌入式保護件的面積小，因此所需再生處理的面積小，可以有效降低製造成本。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

因應電漿製程上的需求，在電漿反應室的室壁上通常需要適當地設置一些開口，而這些室壁上的開口附近容易遭受電弧放電的攻擊，因此本發明提出一種防電弧的保護 裝置，其主要在室壁內面的開口附近設置表面與保護板表面相互切齊的嵌入式保護件。如此一來，不但可以降低電漿反應室中電弧放電發生的機率，並且即使在電漿製程中發生電弧放電現象，這些嵌入式保護件具有易於拆卸與組裝的特點，可以輕易拆裝維護。並且，本發明之嵌入式保護件的面積小，因此即使需要再生處理，也可以有效降低處理費用，節省成本。因此，本發明所提出的技術可以有效克服因習知防電弧保護裝置維護不易且成本高的問題。以下將舉例說明防電弧保護裝置的設置與應用來說明本發明的技術內容，本發明之防電弧保護裝置主要可以用於電漿反應室壁中任一開口的緣部，並不用以限定電漿反應室中的特定位置。

圖1與圖2為本發明一實施例之防電弧保護裝置的示意圖，其中圖1為一種電漿反應室的正視圖，而圖2為圖1沿AB剖面線的剖面示意圖。請同時參照圖1與圖2，防電弧保護裝置200裝設於電漿反應室210之室壁212上，用以降低電漿反應室210中發生電弧的頻率，其中電漿反應室210可以用以進行乾式蝕刻製程，亦可適用於薄膜沈積製程，本發明並不限定電漿反應室在製程上的應用範圍。如圖2所示，防電弧保護裝置200主要是由保護板220以及嵌入式保護件230所構成，且室壁212上具有至少一第一開口H1，保護板220配置於室壁212內面212A上，且保護板220具有第二開口H2以暴露出第一開口H1以及部分室壁212內面212A，保護板220靠近第二開口H2之緣部構成頂壓部222。

承上述，嵌入式保護件230覆蓋於第二開口H2所暴露的部分室壁212內面212A上並暴露出第一開口H1，且嵌入式保護件230鄰接保護板220處具有嵌合部232，保護板220藉由頂壓部222緊密地頂壓在嵌入式保護件230的嵌合部232上，使得嵌合部232位於頂壓部222以及室壁212內面212A之間，另外，保護板220可藉由固定件(圖未示)固定在室壁212上，如此一來，嵌入式保護件230與保護板220彼此之間是利用適當的互補結構達到固定的效果，不需要額外設置固定件來固定嵌入式保護件230與保護板220，因而降低擾亂電漿反應室210中帶電離子團或原子團的機率，維持電漿製程的穩定性。

如圖2所示，室壁212的第一開口H1可以因應製程需求而與不同的構件連接。舉例而言，在本實施例中，第一開口H1可以與視窗罩240連接，而視窗罩240例如是自電漿反應室210的室壁212內面212A經由第一開口H1延伸至電漿反應室210的外側212B。詳言之，視窗罩240具有凸緣部242，且視窗罩240藉由凸緣部242裝設於第一開口H1之內緣部E1，使得凸緣部242卡置於嵌入式保護件230與室壁212內面212A之間，值得注意的是，視窗罩240與嵌入式保護件230之間也是藉由對應的嵌合結構彼此搭配而固定，而勿需額外設置類似螺絲或螺紋等固定件。

再者，嵌入式保護件230鄰近第一開口H1之內周面與視窗罩240鄰近第一開口H1之內周面彼此切齊，其分別如圖中的嵌入式保護件230的內周面230I與視窗罩240 的內周面240I處，如此，可以使得利用帶電離子團或原子團的電漿流場穩定，不因視窗罩240、嵌入式保護件230及保護板220之間的高低段差而使得電漿聚集，產生局部高電荷密度的區域，防止電弧放電現象的產生。此外，視窗罩240在位於電漿反應室210的外側更包括一類似石英材質所構成的視窗244，以供人員觀察電漿反應室210內的狀態，其中此視窗244藉由一O型環266而固定於延伸至電漿反應室210外側的部分視窗罩240上。

更具體而言，嵌入式保護件230的材質可以視加工方法、製作時程、再生(rework)需求、結構強度、尺寸或者是耗材成本等實際維護考量而選用包括絕緣樹脂、陶瓷材質或是金屬氧化物的材質，而金屬氧化物例如是氧化鋁，但不限於此，舉凡是絕緣材料或者外表面被覆有絕緣材料者均可適用。一般而言，在電漿反應室210中，由於室壁212的開口周圍區域暴露在電漿環境中的面積較大，且該處通常為室壁212形狀轉折的區域，因此在機台長時間運作之後，位於室壁212開口的周圍區域相較於室壁212其他區域通常需要較頻繁地維護。特別的是，本發明因應上述的實際需求，針對較需維護之第一開口H1的周圍區域設計為嵌入式保護件230，因此在機台進行定期維護時，僅需拆裝小面積的嵌入式保護件230，不僅縮短機台的維護時程，並且當嵌入式保護件230需要進行再生處理時，因處理的面積小，因此能有效節省機台的維護成本。

再者，如圖2所示，嵌入式保護件230遠離室壁212內面212A的表面與保護板220遠離室壁212內面212A的 表面相互切齊，分別如圖中的嵌入式保護件230的表面230S與保護板220的表面220S處，更可以有效避免電弧放電現象。更詳細而言，當電漿反應室210之室壁212的內表面凹凸不平時，於相對凸表面處易有電荷聚集，使得該處表面具有較高的電荷密度，而容易與電漿中的帶電粒子中和，產生所謂尖端放電現象，即電弧放電現象，因此本發明之嵌入式保護件230與保護板220在鄰近電漿反應區域的一側表面相互切齊，使得位於嵌入式保護件230與保護板220表面的流場穩定。如此，亦可大幅減少電弧放電的現象。

值得一提的是，本發明之防電弧保護裝置200可以裝設在電漿反應室210中較容易發生電弧放電現象的區域。舉例而言，第一開口H1也可以與氣體管路250連接(繪示於圖1中)，由於電漿反應室壁與氣體管路250的連接處為流體較易集中的區域，因此該區亦為容易發生電弧放電現象的區域，而在該區裝設嵌入式保護件230可以以最經濟的處理費用以及停機時效進行最妥善的更換處置，因此本發明並不用以限定防電弧保護裝置200在電漿反應室210中的設置位置。

圖3為本發明之一實施例中防電弧保護裝置的另一型態示意圖。請參照圖3，本發明可進一步將嵌入式保護件230鄰近第一開口H1之內周面的角隅處234設計為實質上呈圓弧角，以進一步降低尖端放電的機率。並且，如圖3所示，視窗罩240與嵌入式保護件230還可以選擇性地設計成一體成型，進一步簡化拆卸與組裝的步驟，並可減少 接合縫隙，可更減少電弧放電的現象。

以圖2所繪示之一種裝設於電漿反應室210之室壁212的防電弧保護裝置200為例，在此更提出一種防電弧保護裝置200的組裝方法，請參照圖2與圖4A~4C，下文將一併說明，其中圖4A~4C為本發明之一種防電弧保護裝置的組裝流程圖，且圖4A~4C分別為圖1沿AB剖面線的局部剖面圖。

如圖4A所示，先將視窗罩240藉由凸緣部242裝設於室壁212之第一開口H1處的內緣部E1。接著，如圖4B所示，將嵌入式保護件230卡合在視窗罩240的凸緣部242上，並暴露出第一開口H1。之後，如圖4C所示，將保護板220裝設於嵌入式保護件230的嵌合部232上，其中保護板220藉由頂壓部222緊密地頂壓在嵌合部232上。

本發明藉由結構相互搭配的嵌入式保護件與保護板，不但可以減少電漿放電機率，並且機台長時間運作之後，拆裝容易之嵌入式保護件可以有效節省機台維護時間，並且降低成本。

綜上所述，本發明之防電弧保護裝置至少具有下列優點之一或部分或全部：一、由於嵌入式保護件與保護板之間並無額外固定件的設置，因此可有效地降低電弧放電的機率，提高製程穩定性。

二、由於嵌入式保護件可以輕易地被拆裝，因此可以簡化機台的維護時程，提高機台的利用率。

三、由於嵌入式保護件的面積小，因此大幅縮短防電 弧保護保護裝置的再生處理時間以及處理費用，有效降低成本。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

200‧‧‧防電弧保護裝置

210‧‧‧電漿反應室

212‧‧‧室壁

212A‧‧‧室壁內面

212B‧‧‧室壁外側

220‧‧‧保護板

220S‧‧‧保護板的表面

222‧‧‧頂壓部

230‧‧‧嵌入式保護件

230I‧‧‧嵌入式保護件的內周面

230S‧‧‧嵌入式保護件的表面

232‧‧‧嵌合部

234‧‧‧角隅處

240‧‧‧視窗罩

240I‧‧‧視窗罩的內周面

242‧‧‧凸緣部

244‧‧‧視窗

266‧‧‧O型環

250‧‧‧氣體管路

H1‧‧‧第一開口

H2‧‧‧第二開口

E1‧‧‧內緣部

圖1與圖2為本發明一實施例之防電弧保護裝置的示意圖。

圖3為本發明之一實施例中防電弧保護裝置的另一型態示意圖。

圖4A~4C為本發明之一種防電弧保護裝置的組裝流程圖。

200‧‧‧防電弧保護裝置

212‧‧‧室壁

212A‧‧‧室壁內面

212B‧‧‧室壁外側

220‧‧‧保護板

220S‧‧‧保護板的表面

222‧‧‧頂壓部

230‧‧‧嵌入式保護件

230I‧‧‧嵌入式保護件的內周面

230S‧‧‧嵌入式保護件的表面

232‧‧‧嵌合部

240‧‧‧視窗罩

240I‧‧‧視窗罩的內周面

242‧‧‧凸緣部

244‧‧‧視窗

266‧‧‧O型環

H1‧‧‧第一開口

H2‧‧‧第二開口

E1‧‧‧內緣部

Claims (10)

1. 一種防電弧保護裝置，適用於一電漿反應室之一室壁上，用以降低該電漿反應室中發生電弧的頻率，該室壁具有至少一第一開口，該防電弧保護裝置包括：一保護板，配置於該室壁內面上，且該保護板具有一第二開口以暴露出該第一開口以及部分該室壁內面，該保護板靠近該第二開口之緣部構成一頂壓部；以及一嵌入式保護件，覆蓋於該第二開口所暴露的部分該室壁內面上並暴露出該第一開口，該嵌入式保護件鄰接該保護板處具有一嵌合部，該保護板藉由該頂壓部緊密地頂壓在該嵌入式保護件的該嵌合部上，使得該嵌合部位於該頂壓部以及該室壁內面之間，且該嵌入式保護件遠離該室壁內面的表面與該保護板遠離該室壁內面的表面相互切齊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之防電弧保護裝置，更包括一視窗罩，該視窗罩具有一凸緣部，且該視窗罩藉由該凸緣部裝設於該室壁位於該第一開口之內緣部，使得該凸緣部位於該嵌入式保護件與該室壁內面之間，且該嵌入式保護件鄰近該第一開口之內周面與該視窗罩鄰近該第一開口之內周面彼此切齊。
3. 如申請專利範圍第2項所述之防電弧保護裝置，其中該視窗罩與該嵌入式保護件為一體成型。
4. 如申請專利範圍第1項所述之防電弧保護裝置，更包括一氣體管路，與該第一開口連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之防電弧保護裝置，其 中該嵌入式保護件鄰近該第一開口之內周面並遠離該室壁內面的角隅處實質上呈圓弧角。
6. 如申請專利範圍第1項所述之防電弧保護裝置，其中該嵌入式保護件的材質包括陶瓷。
7. 如申請專利範圍第1項所述之防電弧保護裝置，其中該嵌入式保護件的材質包括絕緣樹脂。
8. 如申請專利範圍第1項所述之防電弧保護裝置，其中該嵌入式保護件的材質包括金屬氧化物。
9. 如申請專利範圍第8項所述之防電弧保護裝置，其中該嵌入式保護件的材質包括氧化鋁。
10. 一種如申請專利範圍第2項所述之防電弧保護裝置的組裝方法，包括：將該視窗罩藉由該凸緣部裝設於該第一開口之內緣部；將該嵌入式保護件卡合在該視窗罩的凸緣部上，並暴露出該第一開口；將該保護板裝設於該嵌入式保護件的該嵌合部上，其中該保護板藉由該頂壓部緊密地頂壓在該嵌合部上。