專利名稱：導氣電極板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關于一種電極板，特別是一種具有導氣及均勻電位分布的導氣電極板。
背景技術：
傳統是將電漿工藝(例如:電漿輔助化學氣相蒸鍍、電漿輔助蝕刻或電漿高分子等)廣泛應用于各式產業(yè)，舉凡薄膜電晶體顯示器廠、太陽能廠或晶圓廠等。以太陽能廠沉積微晶硅質薄膜為例，其是選擇通過電漿增強型化學氣相沉積(plasma enhaced chemical vapor deposition, F1ECVD)裝置，而于該裝置通入氧氣及娃燒混合氣體，以沉積微晶硅質薄膜。在此之前，先通入射頻電流使上、下電極之間產生反應所需的電場，以由電場散布的電子撞擊通入的電衆(zhòng)生成氣體(例如:気氣)，并破壞該氣體原子或分子間的鍵結而形成電衆(zhòng)態(tài)，方能使電衆(zhòng)中的自由電子撞擊該氫氣及娃燒所混合的氣體分子，而逐漸離子化該混合氣體分子，以沉積形成微晶硅質薄膜。隨著業(yè)界產能及品質要求的不斷提升，必須改善電漿中離子因電場直線加速作用，而產生離子過度轟擊成膜基板，導致沉積于基板的薄膜出現折曲度過大的現象。更因應成膜基板尺寸的逐漸增大，勢必為了加快沉積薄膜的速率及品質，而相對須提升電漿生成的速度及均勻性。傳統是借助輸入較高的射頻功率而提高上、下電極的操作頻率，以提升上、下電極間所產生的電場強度，使得電漿生成氣體能于電場中快速解離，達成提高氣體解離率而快速生成電漿態(tài)的目的。然而，當該上、下電極的操作頻率逐步提升至正常操作頻率13.56 MHz以上，甚至高達VHF (3(Tl00 MHz)時，因輸出電磁波的波長逐漸變短，而容易于電極表面產生駐波效應(standing wave effect),迫使在該電極上傳遞的電磁波因其相變化,而導致電場產生起伏變動；甚至，因此造成上、下電極間的電場分布不均，而導致上、下電極的電壓不穩(wěn)，相對影響電漿生成的分布均勻性，使得沉積后的薄膜恐產生厚薄不一的情形，嚴重降低沉積薄膜的品質及效率。請參照圖1所示，如中國臺灣公告第M342906號專利案，其揭示一種具有均勻電場分布的電極9,包含一電極片91,以及對應蝕刻于該電極片91四邊的微擾槽孔92,以由該微擾槽孔92控制該電極片91邊緣上的電場強度分布，借此提升電漿生成的均勻度。該現有電極9雖能避免如上述因高頻作用產生駐波效應，而具有穩(wěn)定電漿生成均勻度的功效。但，該現有電極9卻始終解決不了電漿中離子因電場直線加速作用，而產生離子過度轟擊成膜基板，導致沉積于基板的薄膜出現折曲度過大的現象，使得沉積后的薄膜品質堪慮。此外，若將該現有電極9應用于上述任一種電漿生成裝置時，必須同時另搭配一氣體分散板，以于該電極9生成電衆(zhòng)后，自該氣體分散板通入欲沉積薄膜的氣體，方能使氣體均勻分散于該電極9所生成的電場中，完成自由電子撞擊而導致氣體離子化，以沉積薄膜的作業(yè)。
如此，不僅需耗費額外成本及時間加裝該氣體分散板，更受限于該氣體分散板設置所需的空間，而導致該現有電極9僅能適用于大型電漿生成裝置，相對降低該現有電極9的應用性。甚至，該現有電極9用于小型電漿生成裝置時，盡管欲沉積薄膜的氣體可以經由數個微擾槽孔92通入電極片91之間，卻始終因數個微擾槽孔92設置于側邊的特性，而無法徹底達到氣體均勻分散的效果，更可能因此造成氣體離子化不完全，而嚴重影響成膜的品質。有鑒于此,確實有必要發(fā)展一種供氣體直接通過而散布于電場中的導氣電極板，且同時于該導氣電極板具有電位的均勻分布，以解決如上所述的各種問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明主要目的乃改善上述目的，以提供一種導氣電極板，其能夠供氣體均勻散布于電極間，且同時維持電極上的電位均勻性，以確保電漿生成的均勻度且提升沉積薄膜的良率。本發(fā)明次一目的是提供一種導氣電極板，能夠有效降低電漿中離子過度轟擊的現象，以穩(wěn)定沉積后的薄膜折曲度，而產出高品質薄膜。為達到前 述發(fā)明目的，本發(fā)明的導氣電極板，包含:一導通材，具有一導接部；及數個微孔，貫穿該導通材，且該數個微孔于該導通材的分布符合下列關式:0.35 ^ A0/A^0.045，其中，A。為該數個微孔的透氣面積總和，A為該導通材的面積。其中，該數個 微孔皆為圓孔，且具有相同的徑寬，該數個微孔的透氣面積總和A。為(RX π X Ψ2)/4，其中R為該數個微孔的數量，V為該數個微孔的徑寬。本發(fā)明的導通材形成一第一表面及一第二表面,且于該第一表面及第二表面還可以另設有一保護層，且該數個微孔貫穿所述各保護層，所述各保護層用以抵抗腐蝕性氣體。其中，所述各保護層選自由氧化釔、烯土類元素的氧化物或聚酰亞胺系樹脂的其一所形成的薄膜。其中，各該微孔的徑寬為0.5^1毫米。且，以該導通材的長邊中線為一基準線時，該數個微孔可以依據該基準線呈對稱或非對稱的分布形態(tài)，特別是可以呈輻射狀、同心圓或矩陣式的分布形態(tài)。其中，該導通材選自鋁、鋁合金、不銹鋼、無氧銅、被覆鋁、硅、石英、碳化硅、氮化硅、藍寶石、聚酰亞胺或聚四氟乙烯的其一。且，該導通材的形狀為方形、圓形、六角形或其它多邊形。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明導氣電極板能夠供氣體均勻散布于電極間，且同時維持電極上的電位均勻性，以確保電漿生成的均勻度，達到提升沉積薄膜良率的功效。本發(fā)明導氣電極板能夠有效降低電漿中離子過度轟擊的現象，以穩(wěn)定沉積后的薄膜折曲度，而達到產出高品質薄膜的功效。


圖1:現有電極板的立體示意圖。圖2:本發(fā)明導氣電極板的立體示意圖。圖3:本發(fā)明導氣電極板的剖面示意圖。
圖4a 4c:本發(fā)明導氣電極板的數個微孔不同樣式的分布圖。圖5:本發(fā)明導氣電極板的應用不意圖。圖6:本發(fā)明導氣電極板的電位場分布模擬分析圖。其中:
〔本發(fā)明〕
I 導通材11導接部12第一表面
13第二表面14保護層2 微孔
3電漿箱31腔室32進氣口
P1、P2上電極板R 射頻電流供應器L 基準線
9 電極91電極片92微擾槽孔。
具體實施例方式為讓本發(fā)明的上述及其他目的、特征及優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明的較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下:
請參照圖2所示，其為本發(fā)明一較佳實施例，該導氣電極板包含一導通材I及數個微孔2，該數個微孔2貫穿該導通材I。借此，能由該數個微孔2改變該導通材I的內部結構，以避免因高頻輸入而于該導通材I產生駐波效應，配合參照圖2 圖4，詳述于下。該導通材I可以選擇由`鋁、鋁合金、不銹鋼、無氧銅、被覆鋁、硅、石英、碳化硅、氮化娃、藍寶石、聚酰亞胺或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene, PTFE)等其一具導通性質的材料，以構成如方形、圓形、六角形或其它多邊形的平面板狀物。請再參照圖2所示，該導通材I具有一導接部11，該導接部11設于該導通材I的周壁，用以連接一射頻電流(Radio Frequency, RF),且該導接部11特別是可以選擇采單邊或環(huán)繞狀的設置，以穩(wěn)定提供射頻電流于該導通材I為主要原則，為本領域技術人員所能輕易理解，于此較佳是以環(huán)繞設置于該導通材I周壁的導接部11 (詳如圖2所示)為本發(fā)明較佳實施例。特別的是，請續(xù)參照圖3所示，該導通材I形成一第一表面12(即如圖3所示的上表面)及一第二表面13 (即如圖3所示的下表面)，該第一表面12及第二表面13皆設有一保護層14，該保護層14用以抵抗腐蝕性氣體，以避免氣體長時間接觸電極表面，而因氣體腐蝕降低電極的使用壽命。其中，該保護層14可以選擇由涂布等披覆方式成型一薄膜，且較佳是選擇為氧化釔、烯土類元素的氧化物或聚酰亞胺系樹脂等耐蝕性材料。請配合參照圖2及圖3所示，該數個微孔2貫穿該導通材1，特別是由該導通材I的第一表面12成型而貫穿至該導通材I的第二表面13，尤其當該第一表面12及第二表面13皆設有該保護層14時，同時貫穿該保護層14，以供氣體能自該數個微孔2通過為較佳原則。該數個微孔2于該導通材I的設置分布情形，特別是指該數個微孔2于第一表面12或第二表面13所形成的透氣面積(即該數個微孔2于第一表面12所形成的開口的面積總和，與導通材I第一表面12的面積對應關系，或者該數個微孔2于第二表面所形成的開口的面積總和，與導通材I第二表面13的面積對應關系),符合下列關系式:0.35 ^ A0/A ^ 0.045,其中A0為該數個微孔2的透氣面積的總和，A為該導通材I的面積，特別是指該導通材I的第一表面12或第二表面13的面積。舉例而言，該數個微孔2皆為圓孔，且具有相同的徑寬Ψ，該數個微孔2于第一表面12或第二表面13所形成的透氣面積總和A。即為RX π X ψ2/4,其中R為該數個微孔2的數量，借此因應不同徑寬Ψ的微孔2設計，而具有較佳的微孔分布數量R，用以于該導通材I面積A上呈現較佳的數個微孔2分布樣式。值得注意的是，該數個微孔2可以為對稱或非對稱的分布形態(tài)(即以圖4a 4c所示的導通材I長邊中線為一基準線L，使得該數個微孔2依據該基準線L呈左、右對稱或非對稱的形態(tài))，平均散布于該導通材I的第一表面12及第二表面13，并貫穿該導通材1，特別是可以呈輻射狀、同心圓或矩陣式的分布(詳見圖4a 4c所示)，且以符合上述0.35 ^ A0/A^0.045的關系式為主要原則，而不僅以形態(tài)作為限制。其中，以圓形的微孔2為例，各該微孔2的徑寬Ψ尤其是可以選擇為0.5~1毫米，各該微孔2形成一工藝氣體流通的路徑，于工藝腔體中可提供一較佳的均勻流場，此外，在該導通材I連接一射頻電流后，可于其上形成一均勻電位場，進而形成一均勻電漿場。舉例而言，本實施例是以長425毫米(mm)、寬425毫米的矩型鋁板作為導通材1，并選擇于該導通材I的第一表面12開設徑寬為I毫米的數個微孔2，使得該數個微孔2的透氣面積總和與導通材I的第一表面12面積的比值為0.12，同時該數個微孔2更可以呈矩陣狀的形態(tài)平均散布于該導通材1的第一表面12，且貫穿至該導通材I的第二表面13，以完成本發(fā)明導氣電極板的設計。如圖6所示，其為該數個微孔2于第一表面12開設徑寬為I毫米，而該數個微孔2的透氣面積總和與導通材I的第一表面12面積的比值為0.12時，所得的電位場分布模擬分析結果。本發(fā)明導氣電極板較佳是可以應用于常壓化學氣相沉積(APCVD)、低壓化學氣相沉積(LPCVD)、高密度電漿化學氣相沉積(HDPCVD)、電將輔助化學氣相沉積(PECVD)、感應耦合電漿離子蝕刻(ICP)等系統，借此控制各種化學氣相沉積系統或電漿蝕刻系統于操作過程的電漿生成密度及均勻性。請參照圖5所示，其選擇以電漿輔助化學氣相沉積裝置為例，將本發(fā)明導氣電極板裝設于一電漿箱3的腔室31內，以作為該電漿輔助化學氣相沉積裝置的上電極(即指圖5圖面上方的電極板Pl),并相對于該上電極另設有一下電極(即指圖5圖面下方的電極板P2)，該上、下電極皆分別導接于一射頻電流供應器R，以輸出射頻電流至該上、下電極，且控制該射頻電流的較佳操作頻率為1KHz 100MHz。如此，射頻電流流通于該上電極時，因該上電極平均散布的數個微孔2設計，而阻卻電磁波推進發(fā)生駐波效應的可能性，故可以于該上、下電極間產生反應所需的均勻電場，而使該上、下電極間具有均勻的電位分布，當通入一電衆(zhòng)生成氣體(例如:気氣、氮氣、氫氣等)于該腔室31內，以通過該電場中存在的電子撞擊該電漿生成氣體時，能全面性地破壞該電漿生成氣體原子或分子間的鍵結而快速產生解離效應，以于該上、下電極間生成具有均勻分布密度的電漿態(tài)氣體。接著，供一成膜氣體(例如:硅烷、乙硅烷、丙硅烷等)自一進氣口 32導入該腔室31內時，特別是通過該上電極的數個微孔2直接使該成膜氣體通入該腔室31，且能夠均勻散布于該上、下電極之間，而借助電漿中均勻散布的自由電子轟擊該成膜氣體，而逐漸離子化該成膜氣體，以于一成膜基板33表面形成薄膜沉積的作業(yè)。綜上所述，本發(fā)明導氣電極板的主要特征在于:利用該數個微孔2散布且貫穿該導通材I的設計，能改變該導通材I的內部結構，而于高頻電流通過該導通材I時，不僅可以降低電漿鞘層(Plasma sheath)的電位，避免電漿中離子因電場直線加速作用，而產生離子過度轟擊成膜基板的現象，使得沉積于基板的薄膜折曲度維持于較佳的范圍；甚至，更可以避免因高頻電流輸出的短波電磁波所產生的駐波效應，而降低電極間可能引起的電場起伏或變動，相對提高電極間的電壓、電位分布均勻性，以穩(wěn)定運作過程的電漿生成均勻度，達到維持薄膜厚度均一性且提升成膜品質及效率的功效。除此之外，于后續(xù)通入成膜氣體時，可以直接使成膜氣體通過該數個微孔2而均勻散布于電極間，不僅無需耗費額外成本及時間加裝該氣體分散板，更不會受限于該氣體分散板設置所需的空間，而能夠有效提升本發(fā)明的應用性；甚至，通過數個微孔2的設計徹底達到成膜氣體均勻分散的效果，以于電漿中自由電子的轟擊下，達到全面性離子化成膜氣體的功效，而產出較高品質的薄膜。本發(fā)明導氣電極板能夠供氣體均勻散布于電極間，且同時維持電極上的電位均勻性，以確保電漿生成的均勻度，達到提升沉積薄膜成品率的功效。本發(fā)明導氣電極板能夠有效降低電漿中離子過度轟擊的現象，以穩(wěn)定沉積后的薄膜折曲度，而達到產出高品質薄膜的功效。但以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發(fā)明實施范圍；故，凡依本發(fā)明申請專利范圍及創(chuàng)作說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內。
權利要求
1.一種導氣電極板，其特征在于，包含: 一個導通材，具有一個導接部 '及 數個微孔，貫穿該導通材，且所述數個微孔于該導通材的分布符合下列關系式:0.35 ^ AJA ^ 0.045 其中，A。為該數個微孔的透氣面積總和，A為該導通材的面積。
2.如權利要求1所述的導氣電極板，其特征在于，該導通材形成一個第一表面及一個第二表面，該第一表面及第二表面皆設有一層用以抵抗腐蝕性氣體的保護層，且該數個微孔貫穿所述各保護層。
3.如權利要求2所述的導氣電極板，其特征在于，所述各保護層選用由氧化釔、烯土類元素的氧化物或聚酰亞胺系樹脂之其一所形成的薄膜。
4.如權利要求1或2所述的導氣電極板，其特征在于，各該微孔的徑寬為0.5^1毫米。
5.如權利要求1或2所述的導氣電極板，其特征在于，所述數個微孔皆為圓孔，且具有相同的徑寬，該數個微孔的透氣面積總和A。為(RX π X Ψ2)/4，其中R為該數個微孔的數量，Ψ為該數個微孔的徑寬。
6.如權利要求1或2所述的導氣電極板，其特征在于，該導通材的長邊中線為一條基準線，該數個微孔依據該基準線呈對稱或非對稱的分布形態(tài)。
7.如權利要求1或2所述的導氣電極板，其特征在于，所述數個微孔呈輻射狀、同心圓或矩陣式的分布形態(tài)。`
8.如權利要求1所述的導氣電極板，其特征在于，該導通材選用鋁、鋁合金、不銹鋼、無氧銅、被覆鋁、硅、石英、碳化硅、氮化硅、藍寶石、聚酰亞胺或聚四氟乙烯之其一。
9.如權利要求1或2所述的導氣電極板，其特征在于，該導接部設于該導通材的周壁，用以連接射頻電流。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種導氣電極板，包含一導通材，具有一導接部；及數個微孔，貫穿該導通材，且該數個微孔于該導通材的分布符合下列關系式0.35≧Ao/A≧0.045，其中，Ao為該數個微孔的透氣面積總和，A為該導通材的面積。本發(fā)明導氣電極板能夠供氣體均勻散布于電極間，且同時維持電極上的電位均勻性，以確保電漿生成的均勻度，達到提升沉積薄膜良率的功效。本發(fā)明導氣電極板能夠有效降低電漿中離子過度轟擊的現象，以穩(wěn)定沉積后的薄膜折曲度，而達到產出高品質薄膜的功效。
文檔編號C23C16/505GK103107057SQ20111040624
公開日2013年5月15日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權日2011年11月14日
發(fā)明者翁敏航, 陳威宇, 吳奕達 申請人:財團法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心