专利名称：等离子体反应腔的制作方法
技术领域：
本发明关于一种等离子体反应腔，特别是关于一种可预防电弧现象的等离子体反应腔。
背景技术：
半导体工艺中，金属层间的介电层常利用等离子体辅助化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)来形成。等离子体辅助化学气相沉积的特点在于，等离子体中含有大量高能量的带电粒子，例如阳离子、阴离子或电子等，它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能。带电粒子与处理气体(process gas)分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生成各种高活性的化学基团，因而显著降低化学气相沉积的温度范围，使得原来需要在高温下才能进行的化学气相沉积过程得以在低温实现。
等离子体辅助化学气相沉积系统使用射频(radio-frequency，RF)电源提供射频电磁波产生等离子体，等离子体使处理气体分子变成较具反应性的化学物种，并在基板表面反应且沉淀堆积成固态薄膜。由等离子体产生的自由基会急速增加化学反应速率，所以等离子体辅助化学气相沉积可在相对低温时达到高的沉积速率。
请参照图1，其为公知的等离子体反应腔。反应腔10的构造包括承载座11、保护框12(shadow frame)、气体扩散板13(diffuser)及固定框14(diffuserframe)。如图1所示，基板20置于承载座11之上。保护框12设于承载座11上以保护并固定基板周缘。气体扩散板13以固定框14固定于基板20上方，并与基板20保持一间距。气体扩散板13与承载座11通常为铝制，并连接至射频电源(未图标)而分别作为上下极板。处理气体，例如O2、NH3、N2O、Ar、CH4、CF4及H2等，即由气体扩散板13(上极板)通入两极板间。
然而，由于气体扩散板13与固定框14之间有微小之间隙，间隙两端具有电位差而产生电弧。电弧造成扩散孔131(diffuser hole)或保护框12表面产生粉末(powder)，而粉末落于基板20上导致良率下降(yield loss)。其原因在于，公知的固定框14只单纯地以阳极化(anodize)方法来处理其表面，但阳极化方法不但无法有效控制所形成的氧化膜15厚度，而且在固定框14表面所形成的氧化膜厚度仅20-30微米且表面粗糙，无法有效预防电弧现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体反应腔，以熔射方法处理极板的固定框表面，以避免极板与固定框之间产生电位差而导致电弧现象。
本发明之等离子体反应腔，包括第一极板、第二极板、挡板及固定框。第二极板位于第一极板之上，并且具有多个气体扩散孔。挡板环绕于第二极板边缘，两者以固定框接合。固定框包括金属本体包覆于绝缘的熔射涂层之内。当第二极板与挡板以固定框接合时，熔射涂层可将金属本体与第二极板隔开。
由于熔射涂层的厚度易于控制、并具有厚而平滑的优点，故能有效避免电弧的发生
图1为公知的等离子体反应腔；图2是根据本发明的等离子体反应腔；图3是根据本发明的第二极板33及挡板35的组合结构；图4A是图3的AA剖面图；图4B是根据本发明的第二极板的俯视图。
10等离子体反应腔(公知) 34固定框 11承载座 341金属本体12保护框 342熔射涂层 13气体扩散板 35挡板131气体扩散孔 351螺丝孔 14固定框(公知) 36背板15氧化膜 361气体入口 20基板 362侧壁30等离子体反应腔 37螺丝 31第一极板 38空腔33第二极板 331气体扩散孔 332螺丝孔
具体实施例方式
现配合附图详述本发明的等离子体反应腔，并列举优选实施例说明如下请参照图2，为本发明的等离子体反应腔。反应腔30的构造包括第一极板31、第二极板33、挡板35及固定框34。第二极板33位于第一极板31之上，两者共同连接至射频电源(未图标)。第二极板33具有多个气体扩散孔331以供分散处理气体。挡板35环绕于第二极板33边缘。固定框34则安装于第二极板33与挡板35的接合部位的下表面，作为固定该两组件之用。例如，第二极板33与挡板35以螺丝37锁合于固定框34上。
固定框34包括金属本体341包覆于熔射涂层342之内，且熔射涂层342包含绝缘材料。当第二极板33与挡板35靠合并以固定框34固定时，熔射涂层342可将金属本体341与第二极板33隔开而避免产生电弧。
为了降低成本及减轻固定框34重量，金属本体341可采用铝材制作。熔射涂层342可选用耐磨耗、耐高温、耐腐蚀的绝缘材料，藉由等离子体熔射、电弧熔射、火焰熔射及高速火焰熔射及超音速火焰熔射等熔射被覆技术喷涂至金属本体341表面。为使熔射涂层342表面平滑，可用抛光来降低其表面粗度，或用EXPOSY等封孔剂来填充熔射涂层342表面上微小毛细孔。
图2是将第二极板33与固定框34的接合部位局部放大，显示熔射涂层342表面较公知技术的阳极化膜平滑，使第二极板33或挡板35与熔射涂层342的接口更为紧密贴合。在一优选实施方式中，熔射涂层342可以使用陶瓷材料制作，并控制厚度在50至350微米之间。熔射涂层342可选择性地形成于第二极板33或挡板35与固定框34的金属本体341之间，或是全面形成于金属本体341表面。优选的陶瓷材料包含三氧化二铝(Al2O3)，其优选厚度为300微米。
在本发明的等离子体反应腔30中，基板20固定于第一极板31之上，其周缘以保护框12环绕并加以保护。当进行等离子体辅助化学气相沉积时，由于第二极板33或挡板35与固定框34的金属本体341之间的微小间隙被熔射涂层342填满，使第二极板33或挡板35与熔射涂层342的接口绝缘、平滑且密合，而避免间隙两端的电位差异导致电弧现象。
请参照图3，根据本发明的第二极板33及挡板35的组合结构。第二极板33固定于背板36(backing plate)上，第二极板33与挡板35之间再藉由固定框34固定。背板36位于第二极板33上方，两者之间具有空腔38。挡板35由第二极板33边缘向外延伸以挡住背板36的侧壁362，进而使等离子体更集中地形成于等离子体反应腔30中。在一优选实施方式中，挡板35板面与第二极板33的板面约略平行。依箭头方向，当O2、NH3、N2O、Ar、CH4、CF4及H2等处理气体由背板36的气体入口361进入，蓄积于空腔38中，再透过第二极板33的气体扩散孔331流入等离子体反应腔30中。
请参照图4A，是图3的AA剖面图。第二极板33为具有多个圆形气体扩散孔331的铝板，其周围环绕着挡板35。
请参照图4B，根据本发明的第二极板33的俯视图。虚线内的区域为第二极板33，外部区域为挡板35。第二极板33包括多个螺丝孔332及气体扩散孔331。挡板35亦具有多个螺丝孔351。该等螺丝孔332及351提供固定框34(斜线区域)以多个螺丝37锁合于第二极板33及挡板35。
比较本发明与公知技术，熔射涂层342的厚度易于控制、并具有厚而平滑的优点，能有效避免电弧的发生。
上列详细说明针对本发明优选实施例的具体说明，而上述实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
权利要求
1.一种等离子体反应腔，包括第一极板；第二极板，位于该第一极板之上，具有多个气体扩散孔；挡板，环绕于该第二极板边缘；以及固定框，安装于该第二极板与该挡板的接合部位的下表面，该固定框包括金属本体包覆于熔射涂层之内，其中该熔射涂层包含绝缘材料，当该第二极板与该挡板靠合并以该固定框固定时，该熔射涂层将该金属本体与该第二极板隔开。
2.如权利要求1的等离子体反应腔，其中该熔射涂层厚度为50-350微米。
3.如权利要求1的等离子体反应腔，其中该绝缘材料包括陶瓷材料。
4.如权利要求3的等离子体反应腔，其中该陶瓷材料包含三氧化二铝(Al2O3)。
5.如权利要求1的等离子体反应腔，其中该固定框的该金属本体为铝材。
6.如权利要求1的等离子体反应腔，其中该熔射涂层具有平滑表面。
7.如权利要求1的等离子体反应腔，其中该第二极板为具有多个圆孔的铝板。
8.如权利要求1的等离子体反应腔，其中该固定框以多个螺丝锁合于该第二极板。
9.如权利要求1的等离子体反应腔，其中该挡板由该第二极板边缘向外延伸，且其板面与该第二极板的板面约略平行。
全文摘要
本发明公开了一种等离子体反应腔，包括第一极板、第二极板、挡板及固定框。第二极板位于第一极板之上，并且具有多个气体扩散孔。挡板环绕于第二极板边缘，固定框则安装于第二极板与挡板之接合部位的下表面。固定框包括金属本体包覆于熔射涂层之内，且熔射涂层包含绝缘材料。当第二极板与挡板靠合并以固定框固定时，以熔射涂层将金属本体与第二极板隔开。
文档编号H01L21/02GK1786263SQ20051011389
公开日2006年6月14日 申请日期2005年10月21日 优先权日2005年10月21日
发明者江坤盛, 林志明, 邱志勤, 范和安, 郑有青 申请人:友达光电股份有限公司