專利名稱：等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體處理(plasma processing)裝置，特別是涉及一種可避免電弧放電的等離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
在TFT-LCD前段陣列(array)制造過程中，常需要采用等離子體處理裝置進(jìn)行蝕刻和沉積。例如，使用等離子體處理裝置進(jìn)行TFT中的非晶硅層或多晶硅層的蝕刻。
圖1顯示傳統(tǒng)等離子體處理裝置的示意圖，其包括一處理腔體1，腔體1內(nèi)具有一上電極板10和一下電極板20。氣體供應(yīng)系統(tǒng)30和電源40與上電極板10連接，電源40可以是無線電頻率(radio frequency RF)。氣體供應(yīng)系統(tǒng)30可將氣體供應(yīng)至腔體1內(nèi)，而無線電頻率則用以提供上、下電極板10、20之間的電壓差。
處理腔體1一般使用的材料是鋁，腔體的內(nèi)表面通常采用陽極氧化處理形成陽極化鋁膜，以耐等離子體的侵蝕。下電極板20通常也是使用鋁為材料，表面采用陽極氧化處理。基板(如玻璃基板或硅基板)S放在下電極板20上，利用腔體1內(nèi)所產(chǎn)生的等離子體進(jìn)行蝕刻或沉積。
圖2顯示上電極板10的底面圖，其包括十字形的氣體分配板(showerplate)12，和蓋在氣體分配板12上的絕緣蓋板14，例如可以是陶瓷蓋板。陶瓷蓋板14一般由四片陶瓷蓋板14a拼成。氣體分配板12設(shè)置在陶瓷蓋板14彼此接縫處的底部。相互用螺釘固定。氣體分配板12上還設(shè)有多個(gè)氣孔16。
同時(shí)參閱圖1和圖2，當(dāng)進(jìn)行等離子體蝕刻或沉積時(shí)，在整個(gè)腔體1處在適當(dāng)?shù)蛪旱臓顟B(tài)下，由氣體供應(yīng)系統(tǒng)30供應(yīng)氣體，經(jīng)由上電極板10的氣孔16將氣體供應(yīng)到腔體1內(nèi)，啟動無線電頻率40，以在兩電極板10和20之間施加電壓差。這樣，這些原來是中性的氣體分子將被激發(fā)或解離成各種不同的帶電荷離子、原子團(tuán)、分子以及電子等粒子，這些粒子的組成便稱為等離子體。部分粒子將因電性原因而加速，進(jìn)而轟擊電極板表面或其他與其接觸的零件，所述現(xiàn)象即為等離子體的離子轟擊現(xiàn)象。所產(chǎn)生的等離子體則對于放置在下電極板20上的基板S進(jìn)行蝕刻或沉積。
任何與等離子體接觸的部位的材質(zhì)都必須是非導(dǎo)體材料。然而，腔體1內(nèi)的一些零件常因使用一段時(shí)間后，遭到等離子體長期強(qiáng)烈的離子轟擊。例如，上述氣體分配板12一般使用陽極化鋁膜為材料，以便耐等離子體侵蝕。當(dāng)進(jìn)行等離子體處理時(shí)，氣體分配板12上的氣孔16將暴露在等離子體中。由于氣孔16本身處在膜厚最薄的部位，且在制造過程中氣體進(jìn)入腔體1的地方，因此，使用一段時(shí)間后，常使氣孔16遭到等離子體轟擊而造成損壞。受到破壞后的表面有陽極化鋁膜表面剝落的現(xiàn)象，鋁材將裸露在外層，使得局部區(qū)域形成導(dǎo)電體，這種現(xiàn)象稱為電弧放電。在等離子體的繼續(xù)轟擊下，裸露的鋁材會掉落至產(chǎn)品(玻璃)上，因而產(chǎn)生缺陷，良好率嚴(yán)重受到損失。再有，氣孔16處的陽極化鋁膜表面剝落后，間接的導(dǎo)致覆蓋在上的陶瓷蓋板14產(chǎn)生破損，此意外往往造成設(shè)備零件的嚴(yán)重壞損，并且對制造過程的良好率影響更加嚴(yán)重。
感應(yīng)耦合等離子體(ICP)處理裝置是一種常用的等離子體處理裝置，可產(chǎn)生高密度等離子體。在ICP處理裝置中，除了在上、下兩電極板10和20之間施加電位差之外，上電極板10上方還附加上一個(gè)線圈(未顯示)，這使得腔體1內(nèi)等離子體中的帶電荷離子獲得更大的能量。另外，腔體的操作壓力通常也控制在非常低的范圍，約數(shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)mTorr之間，使粒子的平均自由徑增長，以減少粒子間的碰撞頻率；再加上對于用以放置基板S的下電極板20所施加的RF功率也比較高。在上述的條件配合下，使得等離子體內(nèi)的離子轟擊能力變得更強(qiáng)，腔體內(nèi)的零件，例如在上述氣體分配板12的氣孔16附近，會有更嚴(yán)重的電弧放電現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明的目的為解決上述問題而提供一種等離子體處理裝置，其可避免氣體分配板上在氣孔附近因等離子體的離子轟擊而產(chǎn)生電弧放電現(xiàn)象，因而可減少S-S短路。對于TFT-LCD制造過程來說，還可避免亮點(diǎn)(brighten point)的發(fā)生，避免產(chǎn)品缺陷，提高良好率。并且可避免覆蓋在氣體分配板上的絕緣蓋板的破損。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明的等離子體處理裝置包括一處理腔體；一下電極板，位于所述處理腔體內(nèi)，其上可放置準(zhǔn)備進(jìn)行等離子體處理的一基板；一氣體供應(yīng)系統(tǒng)，用以供應(yīng)氣體至所述處理腔體內(nèi)；一上電極板，位于所述處理腔體內(nèi)、下電極板的上方；以及一電源，用以將電壓差施加在所述上、下電極板之間，以使所述處理腔體內(nèi)的氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體。
上述的上電極板包括一絕緣蓋板；一支持框架，固定在所述絕緣蓋板的底部，以支持所述絕緣蓋板，且具有一孔；以及一氣體分配板，由絕緣材料構(gòu)成，其固定在所述支持框架的孔中，且其底部具有多個(gè)氣孔，所述氣孔與所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)連通，使得氣體可經(jīng)由所述氣孔供應(yīng)到所述處理腔體內(nèi)。


圖1顯示傳統(tǒng)的等離子體處理裝置的示意圖；圖2顯示傳統(tǒng)的電極板的底面圖；圖3顯示根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的等離子體處理裝置的示意圖；圖4顯示本發(fā)明上電極板的底面示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的等離子體處理裝置的示意圖。所述等離子體處理裝置包括一處理腔體1，一氣體供應(yīng)系統(tǒng)30和一電源40。在處理腔體1內(nèi)，有一上電極板60和一下電極板20。下電極板20上可放置將進(jìn)行等離子體處理的一基板S，例如在半導(dǎo)體制造過程中用的半導(dǎo)體基板，或者是TFT-LCD制造過程中用的玻璃基板或透明塑膠基板。氣體供應(yīng)系統(tǒng)30可供應(yīng)氣體至處理腔體1內(nèi)。電源40可以是無線電頻率(RF)，用以在上、下電極板60和20之間施加電壓差，使處理腔體1內(nèi)的氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體。
本發(fā)明的特征是在等離子體處理裝置內(nèi)對上電極板的改進(jìn)。因此，圖1所示的傳統(tǒng)等離子體處理裝置和圖3所示本發(fā)明等離子體處理裝置的差別，在于使用不同的上電極板。圖4顯示本發(fā)明上電極板60的底面示意圖。上電極板60包括一絕緣蓋板64，一支持框架62，以及一氣體分配板66。
如圖4所示，絕緣蓋板64是由四片絕緣蓋板64a所拼成。支持框架62為十字形，且位于四片絕緣蓋板64a的接縫處，固定在絕緣蓋板64的底部以支持絕緣蓋板64。支持框架62還具有一孔621，圖中顯示所述孔621位于支持框架62的中心處，并且是十字形。
氣體分配板66也可以是十字形，剛好與支持框架62的孔621的十字形形狀相符，并固定在孔621中。氣體分配板66是由絕緣材料例如陶瓷制成，其底部具有多個(gè)氣孔661，這些氣孔661與氣體供應(yīng)系統(tǒng)30連通，使得氣體可經(jīng)由這些氣孔661供應(yīng)到處理腔體1內(nèi)。
絕緣蓋板64可由陶瓷制成。支持框架62可由金屬例如鋁制成，最好表面采用經(jīng)陽極氧化處理的陽極化鋁膜。
本發(fā)明采用的特殊的氣體分配板66是由絕緣材料制成，并固定在支持框架62的孔621中。本發(fā)明的氣孔661位于絕緣材料制成的氣體分配板66上，而不是像傳統(tǒng)等離子體處理裝置中，氣孔16位于陽極化鋁膜制成的氣體分配板12上(見圖2)。當(dāng)進(jìn)行等離子體處理時(shí)，氣體是由絕緣氣體分配板66上的氣孔661進(jìn)入處理腔體1內(nèi)。由于氣體分配板66采用絕緣材料(如陶瓷)，因此可增加抵抗等離子體的能力，可以承受等離子體長時(shí)間的轟擊，氣體分配板66在氣孔661位置上不致因等離子體轟擊而損壞。而且也不會產(chǎn)生傳統(tǒng)上的因氣孔附近陽極化鋁膜表面的剝落，從而造成電弧放電的現(xiàn)象，同時(shí)也能減少S-S短路的發(fā)生。對于TFT-LCD制造過程來說，還可避免亮點(diǎn)的發(fā)生，消除產(chǎn)品缺陷，提高良好率。再有，也可同時(shí)避免絕緣蓋板64的破損。
本發(fā)明的等離子體處理裝置涵蓋各種形式的等離子體處理裝置，例如感應(yīng)耦合等離子體(ICP)處理裝置。本發(fā)明的等離子體處理裝置可利用等離子體來進(jìn)行沉積或蝕刻，例如等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法(PECVD)；高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(HDPCVD)；濺射、干蝕刻等，并可用于一般半導(dǎo)體制造過程或TFT-LCD的前段陣列制造過程。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示，但其并非用以限制本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)，可以做出更動和潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以后附的權(quán)利求書所界定。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，其包括一處理腔體；一下電極板，位于所述處理腔體內(nèi)，其上可放置將進(jìn)行等離子體處理的一基板；一氣體供應(yīng)系統(tǒng)，用以供應(yīng)氣體至所述處理腔體內(nèi)；一上電極板，位于所述處理腔體內(nèi)、下電極板的上方；以及一電源，用以在所述上、下電極板之間施加電壓差，以使所述處理腔體內(nèi)的氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體。其中所述上電極板包括一絕緣蓋板；一支持框架，固定在所述絕緣蓋板的底部，以支持所述絕緣蓋板，且具有一孔；以及一氣體分配板，由絕緣材料制成，固定在所述支持框架的孔中，且其底部具有多個(gè)氣孔，所述氣孔與所述氣體供應(yīng)系統(tǒng)連通，使氣體可經(jīng)由所述氣孔供應(yīng)到所述處理腔體內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述絕緣蓋板由陶瓷制成。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述絕緣蓋板由四片絕緣蓋板拼成。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其中所述支持框架為十字形，且位于所述絕緣蓋板的接縫處。
5.如權(quán)利要求4所述的等離子體處理裝置，其中所述支持框架上的孔位于支持框架的中心處，且為十字形。
6.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述支持框架由金屬材料制成。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子體處理裝置，其中所述支持框架由鋁材制成。
8.如權(quán)利要求7所述的等離子體處理裝置，其中所述支持框架的表面進(jìn)行陽極氧化處理。
9.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述氣體分配板由陶瓷制成。
10.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述電源是無線電頻率(RF)。
11.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其中所述等離子體處理裝置為感應(yīng)耦合等離子體(ICP)處理裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置，主要是改進(jìn)等離子體處理裝置內(nèi)的上電極板的構(gòu)造。本發(fā)明的上電極板包括絕緣蓋板；支持框架，其固定在絕緣蓋板的底部，以支持絕緣蓋板，且具有一孔；以及氣體分配板，由絕緣材質(zhì)構(gòu)成，其固定在支持框架的孔中，且其底部具有多個(gè)氣孔，以便與氣體供應(yīng)系統(tǒng)連通。由于氣孔位于絕緣材料所形成的氣體分配板上，因此可增加抵抗等離子體的能力，避免氣孔附近產(chǎn)生電弧放電現(xiàn)象，防止產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷并提高產(chǎn)品良好率。
文檔編號H01L21/465GK1501763SQ02151468
公開日2004年6月2日 申請日期2002年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月14日
發(fā)明者李孝忠, 黃慶德, 戴嘉宏, 陳虹瑞, 賴宏裕 申請人:友達(dá)光電股份有限公司