專利名稱：導(dǎo)氣電極板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種電極板，特別是一種具有導(dǎo)氣及均勻電位分布的導(dǎo)氣電極板。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)是將電漿工藝(例如:電漿輔助化學(xué)氣相蒸鍍、電漿輔助蝕刻或電漿高分子等)廣泛應(yīng)用于各式產(chǎn)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(zhì)薄膜為例，其是選擇通過電漿增強(qiáng)型化學(xué)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(zhì)薄膜。在此之前，先通入射頻電流使上、下電極之間產(chǎn)生反應(yīng)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(jié)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(zhì)薄膜。隨著業(yè)界產(chǎn)能及品質(zhì)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(chǎn)生離子過度轟擊成膜基板，導(dǎo)致沉積于基板的薄膜出現(xiàn)折曲度過大的現(xiàn)象。更因應(yīng)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(zhì)，而相對須提升電漿生成的速度及均勻性。傳統(tǒng)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(chǎn)生的電場強(qiáng)度，使得電漿生成氣體能于電場中快速解離，達(dá)成提高氣體解離率而快速生成電漿態(tài)的目的。然而，當(dāng)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(dá)VHF (3(Tl00 MHz)時(shí)，因輸出電磁波的波長逐漸變短，而容易于電極表面產(chǎn)生駐波效應(yīng)(standing wave effect),迫使在該電極上傳遞的電磁波因其相變化,而導(dǎo)致電場產(chǎn)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(dǎo)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(chǎn)生厚薄不一的情形，嚴(yán)重降低沉積薄膜的品質(zhì)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(yīng)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(qiáng)度分布，借此提升電漿生成的均勻度。該現(xiàn)有電極9雖能避免如上述因高頻作用產(chǎn)生駐波效應(yīng)，而具有穩(wěn)定電漿生成均勻度的功效。但，該現(xiàn)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(chǎn)生離子過度轟擊成膜基板，導(dǎo)致沉積于基板的薄膜出現(xiàn)折曲度過大的現(xiàn)象，使得沉積后的薄膜品質(zhì)堪慮。此外，若將該現(xiàn)有電極9應(yīng)用于上述任一種電漿生成裝置時(shí)，必須同時(shí)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(dǎo)致氣體離子化，以沉積薄膜的作業(yè)。
如此，不僅需耗費(fèi)額外成本及時(shí)間加裝該氣體分散板，更受限于該氣體分散板設(shè)置所需的空間，而導(dǎo)致該現(xiàn)有電極9僅能適用于大型電漿生成裝置，相對降低該現(xiàn)有電極9的應(yīng)用性。甚至，該現(xiàn)有電極9用于小型電漿生成裝置時(shí)，盡管欲沉積薄膜的氣體可以經(jīng)由數(shù)個(gè)微擾槽孔92通入電極片91之間，卻始終因數(shù)個(gè)微擾槽孔92設(shè)置于側(cè)邊的特性，而無法徹底達(dá)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(yán)重影響成膜的品質(zhì)。有鑒于此,確實(shí)有必要發(fā)展一種供氣體直接通過而散布于電場中的導(dǎo)氣電極板，且同時(shí)于該導(dǎo)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(nèi)容
本發(fā)明主要目的乃改善上述目的，以提供一種導(dǎo)氣電極板，其能夠供氣體均勻散布于電極間，且同時(shí)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(dǎo)氣電極板，能夠有效降低電漿中離子過度轟擊的現(xiàn)象，以穩(wěn)定沉積后的薄膜折曲度，而產(chǎn)出高品質(zhì)薄膜。為達(dá)到前 述發(fā)明目的，本發(fā)明的導(dǎo)氣電極板，包含:一導(dǎo)通材，具有一導(dǎo)接部；及數(shù)個(gè)微孔，貫穿該導(dǎo)通材，且該數(shù)個(gè)微孔于該導(dǎo)通材的分布符合下列關(guān)式:0.35 ^ A0/A^0.045，其中，A。為該數(shù)個(gè)微孔的透氣面積總和，A為該導(dǎo)通材的面積。其中，該數(shù)個(gè) 微孔皆為圓孔，且具有相同的徑寬，該數(shù)個(gè)微孔的透氣面積總和A。為(RX π X Ψ2)/4，其中R為該數(shù)個(gè)微孔的數(shù)量，V為該數(shù)個(gè)微孔的徑寬。本發(fā)明的導(dǎo)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(shè)有一保護(hù)層，且該數(shù)個(gè)微孔貫穿所述各保護(hù)層，所述各保護(hù)層用以抵抗腐蝕性氣體。其中，所述各保護(hù)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(dǎo)通材的長邊中線為一基準(zhǔn)線時(shí)，該數(shù)個(gè)微孔可以依據(jù)該基準(zhǔn)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(dǎo)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(lán)寶石、聚酰亞胺或聚四氟乙烯的其一。且，該導(dǎo)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(dǎo)氣電極板能夠供氣體均勻散布于電極間，且同時(shí)維持電極上的電位均勻性，以確保電漿生成的均勻度，達(dá)到提升沉積薄膜良率的功效。本發(fā)明導(dǎo)氣電極板能夠有效降低電漿中離子過度轟擊的現(xiàn)象，以穩(wěn)定沉積后的薄膜折曲度，而達(dá)到產(chǎn)出高品質(zhì)薄膜的功效。


圖1:現(xiàn)有電極板的立體示意圖。圖2:本發(fā)明導(dǎo)氣電極板的立體示意圖。圖3:本發(fā)明導(dǎo)氣電極板的剖面示意圖。
圖4a 4c:本發(fā)明導(dǎo)氣電極板的數(shù)個(gè)微孔不同樣式的分布圖。圖5:本發(fā)明導(dǎo)氣電極板的應(yīng)用不意圖。圖6:本發(fā)明導(dǎo)氣電極板的電位場分布模擬分析圖。其中:
〔本發(fā)明〕
I 導(dǎo)通材11導(dǎo)接部12第一表面
13第二表面14保護(hù)層2 微孔
3電漿箱31腔室32進(jìn)氣口
P1、P2上電極板R 射頻電流供應(yīng)器L 基準(zhǔn)線
9 電極91電極片92微擾槽孔。
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述及其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下:
請參照圖2所示，其為本發(fā)明一較佳實(shí)施例，該導(dǎo)氣電極板包含一導(dǎo)通材I及數(shù)個(gè)微孔2，該數(shù)個(gè)微孔2貫穿該導(dǎo)通材I。借此，能由該數(shù)個(gè)微孔2改變該導(dǎo)通材I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以避免因高頻輸入而于該導(dǎo)通材I產(chǎn)生駐波效應(yīng)，配合參照圖2 圖4，詳述于下。該導(dǎo)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(lán)寶石、聚酰亞胺或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene, PTFE)等其一具導(dǎo)通性質(zhì)的材料，以構(gòu)成如方形、圓形、六角形或其它多邊形的平面板狀物。請?jiān)賲⒄請D2所示，該導(dǎo)通材I具有一導(dǎo)接部11，該導(dǎo)接部11設(shè)于該導(dǎo)通材I的周壁，用以連接一射頻電流(Radio Frequency, RF),且該導(dǎo)接部11特別是可以選擇采單邊或環(huán)繞狀的設(shè)置，以穩(wěn)定提供射頻電流于該導(dǎo)通材I為主要原則，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所能輕易理解，于此較佳是以環(huán)繞設(shè)置于該導(dǎo)通材I周壁的導(dǎo)接部11 (詳如圖2所示)為本發(fā)明較佳實(shí)施例。特別的是，請續(xù)參照圖3所示，該導(dǎo)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(shè)有一保護(hù)層14，該保護(hù)層14用以抵抗腐蝕性氣體，以避免氣體長時(shí)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(hù)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(shù)個(gè)微孔2貫穿該導(dǎo)通材1，特別是由該導(dǎo)通材I的第一表面12成型而貫穿至該導(dǎo)通材I的第二表面13，尤其當(dāng)該第一表面12及第二表面13皆設(shè)有該保護(hù)層14時(shí)，同時(shí)貫穿該保護(hù)層14，以供氣體能自該數(shù)個(gè)微孔2通過為較佳原則。該數(shù)個(gè)微孔2于該導(dǎo)通材I的設(shè)置分布情形，特別是指該數(shù)個(gè)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(shù)個(gè)微孔2于第一表面12所形成的開口的面積總和，與導(dǎo)通材I第一表面12的面積對應(yīng)關(guān)系，或者該數(shù)個(gè)微孔2于第二表面所形成的開口的面積總和，與導(dǎo)通材I第二表面13的面積對應(yīng)關(guān)系),符合下列關(guān)系式:0.35 ^ A0/A ^ 0.045,其中A0為該數(shù)個(gè)微孔2的透氣面積的總和，A為該導(dǎo)通材I的面積，特別是指該導(dǎo)通材I的第一表面12或第二表面13的面積。舉例而言，該數(shù)個(gè)微孔2皆為圓孔，且具有相同的徑寬Ψ，該數(shù)個(gè)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(shù)個(gè)微孔2的數(shù)量，借此因應(yīng)不同徑寬Ψ的微孔2設(shè)計(jì)，而具有較佳的微孔分布數(shù)量R，用以于該導(dǎo)通材I面積A上呈現(xiàn)較佳的數(shù)個(gè)微孔2分布樣式。值得注意的是，該數(shù)個(gè)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(dǎo)通材I長邊中線為一基準(zhǔn)線L，使得該數(shù)個(gè)微孔2依據(jù)該基準(zhǔn)線L呈左、右對稱或非對稱的形態(tài))，平均散布于該導(dǎo)通材I的第一表面12及第二表面13，并貫穿該導(dǎo)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(guān)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(dǎo)通材I連接一射頻電流后，可于其上形成一均勻電位場，進(jìn)而形成一均勻電漿場。舉例而言，本實(shí)施例是以長425毫米(mm)、寬425毫米的矩型鋁板作為導(dǎo)通材1，并選擇于該導(dǎo)通材I的第一表面12開設(shè)徑寬為I毫米的數(shù)個(gè)微孔2，使得該數(shù)個(gè)微孔2的透氣面積總和與導(dǎo)通材I的第一表面12面積的比值為0.12，同時(shí)該數(shù)個(gè)微孔2更可以呈矩陣狀的形態(tài)平均散布于該導(dǎo)通材1的第一表面12，且貫穿至該導(dǎo)通材I的第二表面13，以完成本發(fā)明導(dǎo)氣電極板的設(shè)計(jì)。如圖6所示，其為該數(shù)個(gè)微孔2于第一表面12開設(shè)徑寬為I毫米，而該數(shù)個(gè)微孔2的透氣面積總和與導(dǎo)通材I的第一表面12面積的比值為0.12時(shí)，所得的電位場分布模擬分析結(jié)果。本發(fā)明導(dǎo)氣電極板較佳是可以應(yīng)用于常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、高密度電漿化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)、電將輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)、感應(yīng)耦合電漿離子蝕刻(ICP)等系統(tǒng)，借此控制各種化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)或電漿蝕刻系統(tǒng)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(xué)氣相沉積裝置為例，將本發(fā)明導(dǎo)氣電極板裝設(shè)于一電漿箱3的腔室31內(nèi)，以作為該電漿輔助化學(xué)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(shè)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(dǎo)接于一射頻電流供應(yīng)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(shí)，因該上電極平均散布的數(shù)個(gè)微孔2設(shè)計(jì)，而阻卻電磁波推進(jìn)發(fā)生駐波效應(yīng)的可能性，故可以于該上、下電極間產(chǎn)生反應(yīng)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(dāng)通入一電衆(zhòng)生成氣體(例如:気氣、氮?dú)?、氫氣?于該腔室31內(nèi)，以通過該電場中存在的電子撞擊該電漿生成氣體時(shí)，能全面性地破壞該電漿生成氣體原子或分子間的鍵結(jié)而快速產(chǎn)生解離效應(yīng)，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(jìn)氣口 32導(dǎo)入該腔室31內(nèi)時(shí)，特別是通過該上電極的數(shù)個(gè)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(dǎo)氣電極板的主要特征在于:利用該數(shù)個(gè)微孔2散布且貫穿該導(dǎo)通材I的設(shè)計(jì)，能改變該導(dǎo)通材I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而于高頻電流通過該導(dǎo)通材I時(shí)，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(chǎn)生離子過度轟擊成膜基板的現(xiàn)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(chǎn)生的駐波效應(yīng)，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(yùn)作過程的電漿生成均勻度，達(dá)到維持薄膜厚度均一性且提升成膜品質(zhì)及效率的功效。除此之外，于后續(xù)通入成膜氣體時(shí)，可以直接使成膜氣體通過該數(shù)個(gè)微孔2而均勻散布于電極間，不僅無需耗費(fèi)額外成本及時(shí)間加裝該氣體分散板，更不會受限于該氣體分散板設(shè)置所需的空間，而能夠有效提升本發(fā)明的應(yīng)用性；甚至，通過數(shù)個(gè)微孔2的設(shè)計(jì)徹底達(dá)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(dá)到全面性離子化成膜氣體的功效，而產(chǎn)出較高品質(zhì)的薄膜。本發(fā)明導(dǎo)氣電極板能夠供氣體均勻散布于電極間，且同時(shí)維持電極上的電位均勻性，以確保電漿生成的均勻度，達(dá)到提升沉積薄膜成品率的功效。本發(fā)明導(dǎo)氣電極板能夠有效降低電漿中離子過度轟擊的現(xiàn)象，以穩(wěn)定沉積后的薄膜折曲度，而達(dá)到產(chǎn)出高品質(zhì)薄膜的功效。但以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施范圍；故，凡依本發(fā)明申請專利范圍及創(chuàng)作說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)氣電極板，其特征在于，包含: 一個(gè)導(dǎo)通材，具有一個(gè)導(dǎo)接部 '及 數(shù)個(gè)微孔，貫穿該導(dǎo)通材，且所述數(shù)個(gè)微孔于該導(dǎo)通材的分布符合下列關(guān)系式:0.35 ^ AJA ^ 0.045 其中，A。為該數(shù)個(gè)微孔的透氣面積總和，A為該導(dǎo)通材的面積。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)氣電極板，其特征在于，該導(dǎo)通材形成一個(gè)第一表面及一個(gè)第二表面，該第一表面及第二表面皆設(shè)有一層用以抵抗腐蝕性氣體的保護(hù)層，且該數(shù)個(gè)微孔貫穿所述各保護(hù)層。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)氣電極板，其特征在于，所述各保護(hù)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(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)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(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)氣電極板，其特征在于，所述數(shù)個(gè)微孔皆為圓孔，且具有相同的徑寬，該數(shù)個(gè)微孔的透氣面積總和A。為(RX π X Ψ2)/4，其中R為該數(shù)個(gè)微孔的數(shù)量，Ψ為該數(shù)個(gè)微孔的徑寬。
6.如權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)氣電極板，其特征在于，該導(dǎo)通材的長邊中線為一條基準(zhǔn)線，該數(shù)個(gè)微孔依據(jù)該基準(zhǔn)線呈對稱或非對稱的分布形態(tài)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)氣電極板，其特征在于，所述數(shù)個(gè)微孔呈輻射狀、同心圓或矩陣式的分布形態(tài)。`
8.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)氣電極板，其特征在于，該導(dǎo)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(lán)寶石、聚酰亞胺或聚四氟乙烯之其一。
9.如權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)氣電極板，其特征在于，該導(dǎo)接部設(shè)于該導(dǎo)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(dǎo)氣電極板，包含一導(dǎo)通材，具有一導(dǎo)接部；及數(shù)個(gè)微孔，貫穿該導(dǎo)通材，且該數(shù)個(gè)微孔于該導(dǎo)通材的分布符合下列關(guān)系式0.35≧Ao/A≧0.045，其中，Ao為該數(shù)個(gè)微孔的透氣面積總和，A為該導(dǎo)通材的面積。本發(fā)明導(dǎo)氣電極板能夠供氣體均勻散布于電極間，且同時(shí)維持電極上的電位均勻性，以確保電漿生成的均勻度，達(dá)到提升沉積薄膜良率的功效。本發(fā)明導(dǎo)氣電極板能夠有效降低電漿中離子過度轟擊的現(xiàn)象，以穩(wěn)定沉積后的薄膜折曲度，而達(dá)到產(chǎn)出高品質(zhì)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(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者翁敏航, 陳威宇, 吳奕達(dá) 申請人:財(cái)團(tuán)法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心