导气电极板

摘要

本发明公布了一种导气电极板，包含：一导通材，具有一导接部；及数个微孔，贯穿该导通材，且该数个微孔于该导通材的分布符合下列关系式：0.35≧Ao/A≧0.045，其中，Ao为该数个微孔的透气面积总和，A为该导通材的面积。本发明导气电极板能够供气体均匀散布于电极间，且同时维持电极上的电位均匀性，以确保电浆生成的均匀度，达到提升沉积薄膜良率的功效。本发明导气电极板能够有效降低电浆中离子过度轰击的现象，以稳定沉积后的薄膜折曲度，而达到产出高品质薄膜的功效。

权利要求

1.一种导气电极板，其特征在于，包含：

一个导通材，具有一个导接部；及

数个微孔，贯穿该导通材，所述数个微孔皆为圆孔，且具有相同的径宽，各该微孔的径宽为0.5~1毫米，且所述数个微孔于该导通材的分布符合下列关系式：

0.35≧Ao/A≧0.045

2

其中，Ao为该数个微孔的透气面积总和，且Ao为(R×π×ψ )/4，其中R为该数个微孔的数量，ψ为该数个微孔的径宽，A为该导通材的面积；

其中，该导通材的长边中线为一条基准线，该数个微孔依据该基准线呈对称的分布形态。

2.如权利要求1所述的导气电极板，其特征在于，该导通材形成一个第一表面及一个第二表面，该第一表面及第二表面皆设有一层用以抵抗腐蚀性气体的保护层，且该数个微孔贯穿所述各保护层。

3.如权利要求2所述的导气电极板，其特征在于，所述各保护层选用由烯土类元素的氧化物或聚酰亚胺系树脂之其一所形成的薄膜。

4.如权利要求2所述的导气电极板，其特征在于，所述各保护层选用由氧化钇所形成的薄膜。

5.如权利要求1或2所述的导气电极板，其特征在于，所述数个微孔呈辐射状、同心圆或矩阵式的分布形态。

6.如权利要求1所述的导气电极板，其特征在于，该导通材选用铝、铝合金、不锈钢、无氧铜、被覆铝、硅、石英、碳化硅、氮化硅、蓝宝石、聚酰亚胺或聚四氟乙烯之其一。

7.如权利要求1或2所述的导气电极板，其特征在于，该导接部设于该导通材的周壁，用以连接射频电流。

说明书

导气电极板

技术领域

[0001] 本发明有关于一种电极板，特别是一种具有导气及均匀电位分布的导气电极板。

背景技术

[0002] 传统是将电浆工艺（例如：电浆辅助化学气相蒸镀、电浆辅助蚀刻或电浆高分子等）广泛应用于各式产业，举凡薄膜电晶体显示器厂、太阳能厂或晶圆厂等。

[0003] 以太阳能厂沉积微晶硅质薄膜为例，其是选择通过电浆增强型化学气相沉积(plasma enhaced chemical vapor deposition, PECVD)装置，而于该装置通入氢气及硅烷混合气体，以沉积微晶硅质薄膜。在此之前，先通入射频电流使上、下电极之间产生反应所需的电场，以由电场散布的电子撞击通入的电浆生成气体（例如：氩气），并破坏该气体原子或分子间的键结而形成电浆态，方能使电浆中的自由电子撞击该氢气及硅烷所混合的气体分子，而逐渐离子化该混合气体分子，以沉积形成微晶硅质薄膜。

[0004] 随着业界产能及品质要求的不断提升，必须改善电浆中离子因电场直线加速作用，而产生离子过度轰击成膜基板，导致沉积于基板的薄膜出现折曲度过大的现象。更因应成膜基板尺寸的逐渐增大，势必为了加快沉积薄膜的速率及品质，而相对须提升电浆生成的速度及均匀性。

[0005] 传统是借助输入较高的射频功率而提高上、下电极的操作频率，以提升上、下电极间所产生的电场强度，使得电浆生成气体能于电场中快速解离，达成提高气体解离率而快速生成电浆态的目的。

[0006] 然而，当该上、下电极的操作频率逐步提升至正常操作频率13.56 MHz以上，甚至高达VHF（30~100 MHz）时，因输出电磁波的波长逐渐变短，而容易于电极表面产生驻波效应（standing wave effect），迫使在该电极上传递的电磁波因其相变化，而导致电场产生起伏变动；甚至，因此造成上、下电极间的电场分布不均，而导致上、下电极的电压不稳，相对影响电浆生成的分布均匀性，使得沉积后的薄膜恐产生厚薄不一的情形，严重降低沉积薄膜的品质及效率。

[0007] 请参照图1所示，如中国台湾公告第M342906号专利案，其揭示一种具有均匀电场分布的电极9，包含一电极片91，以及对应蚀刻于该电极片91四边的微扰槽孔92，以由该微扰槽孔92控制该电极片91边缘上的电场强度分布，借此提升电浆生成的均匀度。

[0008] 该现有电极9虽能避免如上述因高频作用产生驻波效应，而具有稳定电浆生成均匀度的功效。但，该现有电极9却始终解决不了电浆中离子因电场直线加速作用，而产生离子过度轰击成膜基板，导致沉积于基板的薄膜出现折曲度过大的现象，使得沉积后的薄膜品质堪虑。

[0009] 此外，若将该现有电极9应用于上述任一种电浆生成装置时，必须同时另搭配一气体分散板，以于该电极9生成电浆后，自该气体分散板通入欲沉积薄膜的气体，方能使气体均匀分散于该电极9所生成的电场中，完成自由电子撞击而导致气体离子化，以沉积薄膜的作业。

[0010] 如此，不仅需耗费额外成本及时间加装该气体分散板，更受限于该气体分散板设置所需的空间，而导致该现有电极9仅能适用于大型电浆生成装置，相对降低该现有电极9的应用性。甚至，该现有电极9用于小型电浆生成装置时，尽管欲沉积薄膜的气体可以经由数个微扰槽孔92通入电极片91之间，却始终因数个微扰槽孔92设置于侧边的特性，而无法彻底达到气体均匀分散的效果，更可能因此造成气体离子化不完全，而严重影响成膜的品质。

[0011] 有鉴于此，确实有必要发展一种供气体直接通过而散布于电场中的导气电极板，且同时于该导气电极板具有电位的均匀分布，以解决如上所述的各种问题。

发明内容

[0012] 本发明主要目的乃改善上述目的，以提供一种导气电极板，其能够供气体均匀散布于电极间，且同时维持电极上的电位均匀性，以确保电浆生成的均匀度且提升沉积薄膜的良率。

[0013] 本发明次一目的是提供一种导气电极板，能够有效降低电浆中离子过度轰击的现象，以稳定沉积后的薄膜折曲度，而产出高品质薄膜。

[0014] 为达到前述发明目的，本发明的导气电极板，包含：一导通材，具有一导接部；及数个微孔，贯穿该导通材，且该数个微孔于该导通材的分布符合下列关式：0.35≧Ao/A≧0.045，其中，Ao为该数个微孔的透气面积总和，A为该导通材的面积。

[0015] 其中，该数个微孔皆为圆孔，且具有相同的径宽，该数个微孔的透气面积总和Ao为2
(R×π×ψ)/4，其中R为该数个微孔的数量，ψ为该数个微孔的径宽。

[0016] 本发明的导通材形成一第一表面及一第二表面，且于该第一表面及第二表面还可以另设有一保护层，且该数个微孔贯穿所述各保护层，所述各保护层用以抵抗腐蚀性气体。其中，所述各保护层选自由氧化钇、烯土类元素的氧化物或聚酰亚胺系树脂的其一所形成的薄膜。

[0017] 其中，各该微孔的径宽为0.5~1毫米。且，以该导通材的长边中线为一基准线时，该数个微孔可以依据该基准线呈对称或非对称的分布形态，特别是可以呈辐射状、同心圆或矩阵式的分布形态。

[0018] 其中，该导通材选自铝、铝合金、不锈钢、无氧铜、被覆铝、硅、石英、碳化硅、氮化硅、蓝宝石、聚酰亚胺或聚四氟乙烯的其一。且，该导通材的形状为方形、圆形、六角形或其它多边形。

[0019] 本发明的有益效果在于：本发明导气电极板能够供气体均匀散布于电极间，且同时维持电极上的电位均匀性，以确保电浆生成的均匀度，达到提升沉积薄膜良率的功效。本发明导气电极板能够有效降低电浆中离子过度轰击的现象，以稳定沉积后的薄膜折曲度，而达到产出高品质薄膜的功效。

附图说明

[0020] 图1：现有电极板的立体示意图。

[0021] 图2：本发明导气电极板的立体示意图。

[0022] 图3：本发明导气电极板的剖面示意图。

[0023] 图4a~4c：本发明导气电极板的数个微孔不同样式的分布图。

[0024] 图5：本发明导气电极板的应用示意图。

[0025] 图6：本发明导气电极板的电位场分布模拟分析图。

[0026] 其中：

[0027] 〔本发明〕

[0028] 1 导通材 11 导接部 12 第一表面[0029] 13 第二表面 14 保护层 2 微孔

[0030] 3 电浆箱 31 腔室 32 进气口[0031] P1、P2 上电极板 R 射频电流供应器 L 基准线[0032] 9 电极 91 电极片 92 微扰槽孔。

具体实施方式

[0033] 为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

[0034] 请参照图2所示，其为本发明一较佳实施例，该导气电极板包含一导通材1及数个微孔2，该数个微孔2贯穿该导通材1。借此，能由该数个微孔2改变该导通材1的内部结构，以避免因高频输入而于该导通材1产生驻波效应，配合参照图2～图4，详述于下。

[0035] 该导通材1可以选择由铝、铝合金、不锈钢、无氧铜、被覆铝、硅、石英、碳化硅、氮化硅、蓝宝石、聚酰亚胺或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene, PTFE)等其一具导通性质的材料，以构成如方形、圆形、六角形或其它多边形的平面板状物。

[0036] 请再参照图2所示，该导通材1具有一导接部11，该导接部11设于该导通材1的周壁，用以连接一射频电流 (Radio Frequency, RF)，且该导接部11特别是可以选择采单边或环绕状的设置，以稳定提供射频电流于该导通材1为主要原则，为本领域技术人员所能轻易理解，于此较佳是以环绕设置于该导通材1周壁的导接部11（详如图2所示）为本发明较佳实施例。

[0037] 特别的是，请续参照图3所示，该导通材1形成一第一表面12（即如图3所示的上表面）及一第二表面13（即如图3所示的下表面），该第一表面12及第二表面13皆设有一保护层14，该保护层14用以抵抗腐蚀性气体，以避免气体长时间接触电极表面，而因气体腐蚀降低电极的使用寿命。其中，该保护层14可以选择由涂布等披覆方式成型一薄膜，且较佳是选择为氧化钇、烯土类元素的氧化物或聚酰亚胺系树脂等耐蚀性材料。

[0038] 请配合参照图2及图3所示，该数个微孔2贯穿该导通材1，特别是由该导通材1的第一表面12成型而贯穿至该导通材1的第二表面13，尤其当该第一表面12及第二表面13皆设有该保护层14时，同时贯穿该保护层14，以供气体能自该数个微孔2通过为较佳原则。该数个微孔2于该导通材1的设置分布情形，特别是指该数个微孔2于第一表面12或第二表面13所形成的透气面积（即该数个微孔2于第一表面12所形成的开口的面积总和，与导通材1第一表面12的面积对应关系，或者该数个微孔2于第二表面所形成的开口的面积总和，与导通材1第二表面13的面积对应关系），符合下列关系式：0.35≧Ao/A≧0.045，其中Ao为该数个微孔2的透气面积的总和，A为该导通材1的面积，特别是指该导通材1的第一表面12或第二表面13的面积。举例而言，该数个微孔2皆为圆孔，且具有相同的径宽ψ，
2
该数个微孔2于第一表面12或第二表面13所形成的透气面积总和Ao即为R×π×ψ /4，其中R为该数个微孔2的数量，借此因应不同径宽ψ的微孔2设计，而具有较佳的微孔分布数量R，用以于该导通材1面积A上呈现较佳的数个微孔2分布样式。

[0039] 值得注意的是，该数个微孔2可以为对称或非对称的分布形态（即以图4a~4c所示的导通材1长边中线为一基准线L，使得该数个微孔2依据该基准线L呈左、右对称或非对称的形态），平均散布于该导通材1的第一表面12及第二表面13，并贯穿该导通材1，特别是可以呈辐射状、同心圆或矩阵式的分布（详见图4a~4c所示），且以符合上述0.35≧Ao/A≧0.045的关系式为主要原则，而不仅以形态作为限制。其中，以圆形的微孔2为例，各该微孔2的径宽ψ尤其是可以选择为0.5~1毫米，各该微孔2形成一工艺气体流通的路径，于工艺腔体中可提供一较佳的均匀流场，此外，在该导通材1连接一射频电流后，可于其上形成一均匀电位场，进而形成一均匀电浆场。

[0040] 举例而言，本实施例是以长425毫米(mm)、宽425毫米的矩型铝板作为导通材1，并选择于该导通材1的第一表面12开设径宽为1毫米的数个微孔2，使得该数个微孔2的透气面积总和与导通材1的第一表面12面积的比值为0.12，同时该数个微孔2更可以呈矩阵状的形态平均散布于该导通材1的第一表面12，且贯穿至该导通材1的第二表面13，以完成本发明导气电极板的设计。如图6所示，其为该数个微孔2于第一表面12开设径宽为1毫米，而该数个微孔2的透气面积总和与导通材1的第一表面12面积的比值为0.12时，所得的电位场分布模拟分析结果。

[0041] 本发明导气电极板较佳是可以应用于常压化学气相沉积（APCVD）、低压化学气相沉积（LPCVD）、高密度电浆化学气相沉积（HDPCVD）、电将辅助化学气相沉积（PECVD）、感应耦合电浆离子蚀刻（ICP）等系统，借此控制各种化学气相沉积系统或电浆蚀刻系统于操作过程的电浆生成密度及均匀性。

[0042] 请参照图5所示，其选择以电浆辅助化学气相沉积装置为例，将本发明导气电极板装设于一电浆箱3的腔室31内，以作为该电浆辅助化学气相沉积装置的上电极（即指图5图面上方的电极板P1），并相对于该上电极另设有一下电极（即指图5图面下方的电极板P2），该上、下电极皆分别导接于一射频电流供应器R，以输出射频电流至该上、下电极，且控制该射频电流的较佳操作频率为1KHz~100MHz。

[0043] 如此，射频电流流通于该上电极时，因该上电极平均散布的数个微孔2设计，而阻却电磁波推进发生驻波效应的可能性，故可以于该上、下电极间产生反应所需的均匀电场，而使该上、下电极间具有均匀的电位分布，当通入一电浆生成气体（例如：氩气、氮气、氢气等）于该腔室31内，以通过该电场中存在的电子撞击该电浆生成气体时，能全面性地破坏该电浆生成气体原子或分子间的键结而快速产生解离效应，以于该上、下电极间生成具有均匀分布密度的电浆态气体。接着，供一成膜气体（例如：硅烷、乙硅烷、丙硅烷等）自一进气口32导入该腔室31内时，特别是通过该上电极的数个微孔2直接使该成膜气体通入该腔室31，且能够均匀散布于该上、下电极之间，而借助电浆中均匀散布的自由电子轰击该成膜气体，而逐渐离子化该成膜气体，以于一成膜基板33表面形成薄膜沉积的作业。

[0044] 综上所述，本发明导气电极板的主要特征在于：利用该数个微孔2散布且贯穿该导通材1的设计，能改变该导通材1的内部结构，而于高频电流通过该导通材1时，不仅可以降低电浆鞘层（Plasma sheath）的电位，避免电浆中离子因电场直线加速作用，而产生离子过度轰击成膜基板的现象，使得沉积于基板的薄膜折曲度维持于较佳的范围；甚至，更可以避免因高频电流输出的短波电磁波所产生的驻波效应，而降低电极间可能引起的电场起伏或变动，相对提高电极间的电压、电位分布均匀性，以稳定运作过程的电浆生成均匀度，达到维持薄膜厚度均一性且提升成膜品质及效率的功效。

[0045] 除此之外，于后续通入成膜气体时，可以直接使成膜气体通过该数个微孔2而均匀散布于电极间，不仅无需耗费额外成本及时间加装该气体分散板，更不会受限于该气体分散板设置所需的空间，而能够有效提升本发明的应用性；甚至，通过数个微孔2的设计彻底达到成膜气体均匀分散的效果，以于电浆中自由电子的轰击下，达到全面性离子化成膜气体的功效，而产出较高品质的薄膜。

[0046] 本发明导气电极板能够供气体均匀散布于电极间，且同时维持电极上的电位均匀性，以确保电浆生成的均匀度，达到提升沉积薄膜成品率的功效。

[0047] 本发明导气电极板能够有效降低电浆中离子过度轰击的现象，以稳定沉积后的薄膜折曲度，而达到产出高品质薄膜的功效。

[0048] 但以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施范围；故，凡依本发明申请专利范围及创作说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。