电极防污装置与镀膜系统的制作方法

本发明是有关于一种电极防污装置与镀膜系统，且特别是有关于一种用于大气电浆的电极防污装置与镀膜系统。

背景技术：

电浆中含有高能的电子、离子、自由基与紫外光(UV)等高活性种(High Active Species)，真空电浆技术被广泛应用于高附加价值的半导体制程，包括蚀刻(Etching)与镀膜(Deposition)。但由于真空电浆所需昂贵的真空腔与真空抽气设备，相较于真空电浆技术，大气电浆可大幅降低设置的成本。

于电浆镀膜制程，大气电浆可于一大气压下作动，故无需昂贵的真空腔体与真空抽气设备。此外，大气电浆具有不受腔体尺寸限制、易于扩充且极易运用于连续制程处理等优势，因而增加大气电浆适用范围，举例而言，大气电浆除可作为包括清洁、活化、蚀刻等基材的表面处理之外，另一方面也可应用于基材的沉积镀膜。

线型大气电浆装置在两电极间加高电压产生电浆(plasma)后，将基材置于两电极间，利用电浆气流将沉积薄膜于基材上。然而目前配置方式来说，电极易于受镀膜沉积污染，对于长时间镀膜应用或量产上有其困难。

技术实现要素：

本发明提供一种电极防污装置，其利用牺牲层来隔离住电极而能避免电极遭受污染。

本发明提供一种镀膜系统，其电极防污装置能有效避免电极受到镀膜沉积的污染，以维持电极的洁净度，大幅降低制程维护清洁时间，进而于长时间镀膜制程中提升镀膜质量。

本发明的一实施例提出一种电极防污装置。电极防污装置统包括一第一电极结构、一第二电极结构、一牺牲层以及一滚动条带动装置。第二电 极结构与第一电极结构相对配置且第一电极结构与第二电极结构之间相隔一间距。牺牲层位于第一电极结构与第二电极结构之间，牺牲层可移动地紧贴于第一电极结构的外表面，牺牲层用以隔离部分第一电极结构，滚动条带动装置带动牺牲层，以将牺牲层卷绕于滚动条带动装置上。

本发明的一实施例提出一种镀膜系统。镀膜系统包括一第一电极结构、一第二电极结构、一牺牲层、一基板以及一滚动条带动装置。第二电极结构与第一电极结构相对配置且第一电极结构与第二电极结构之间相隔一间距。基板位于第一电极结构与第二电极结构之间，且基板设于第二电极结构上。牺牲层位于第一电极结构与第二电极结构之间，牺牲层可移动地紧贴于第一电极结构的外表面，牺牲层用以隔离部分第一电极结构，滚动条带动装置带动牺牲层，以将牺牲层卷绕于滚动条带动装置上。

本发明的一实施例提出一种镀膜系统。镀膜系统包括一第一电极结构、一第二电极结构、一牺牲层、一基材以及一滚动条带动装置。第二电极结构与第一电极结构相对配置且第一电极结构与第二电极结构之间相隔一间距。基材位于第一电极结构与第二电极结构之间，且基材设于第二电极结构上。牺牲层位于第一电极结构与第二电极结构之间，牺牲层可移动地紧贴于第一电极结构的外表面，牺牲层用以隔离部分第一电极结构，滚动条带动装置带动牺牲层，以将牺牲层卷绕于滚动条带动装置上。

基于上述，在本发明的电极防污装置与镀膜系统中，将牺牲层紧贴在一电极结构的外表面，当电浆产生于牺牲层以及对应电极结构之间的电浆激发产生区时，由于第一电极结构被牺牲层所隔离，使得镀膜后的沉积物不直接与电极结构接触，藉此避免电极结构受到污染。此外，本发明得以通过滚动条带动装置来移离牺牲层，以替换新的牺牲层，大幅降低制程维护清洁时间，进而于长时间镀膜制程中提升镀膜质量。

附图说明

图1为本发明的镀膜系统一实施例的示意图。

图2为本发明的镀膜系统另一实施例的示意图。

图3为本发明的镀膜系统再一实施例的示意图。

图4为本发明的镀膜系统又一实施例的示意图。

图5为本发明的镀膜系统更一实施例的示意图。

图6为本发明的电极防污装置的一具体实施例的立体图。图7为图6的电极防污装置的爆炸图。

图8为图7的前驱物气体导入装置的爆炸图。

10、12、14、16、18 镀膜系统

20、22、24 第一电极结构

30、32 第二电极结构

40 基板

42 基材

50 驱动装置

60 固定元件

100 电极防污装置

100a 支撑架

110 滚动条带动装置

112 第一滚动元件

112a 滚轮

114 第二滚动元件

114a 滚轮

116 传动元件

118 凹槽

119 滑槽

120 牺牲层

120a 第一端

120b 第二端

130 前驱物气体导入装置

131 凸块

132 气体扩散件

132a 第一通气部

132b 扩散部

132c 第一节流孔

134 气体整流件

134a 整流部

134b 第二通气部

134c 第二节流孔

136 气体喷出件

136a 喷出部

136b 第三通气部

136c 第三节流孔

138 止挡部

139 入口部

140 升降机构

142 顶座

142a 螺杆

142b 转动件

144 底座

144a 本体

144b 螺孔

144c 导杆

144d 凹部

144e 冷却水管接头

C1、C2、C3 凸块

d1、d2 距离

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此限制本发明的保护范围。

图1为本发明的镀膜系统一实施例的示意图。请参阅图1。在本实施例中，镀膜系统10包括一第一电极结构20、一第二电极结构30、一基板40、二个滚动条带动装置110以及一牺牲层120，其中镀膜系统10例如是以电浆镀膜制程基板40，而镀膜系统10中的电极防污装置100包含第一电极结构20、第二电极结构30、滚动条带动装置110以及牺牲层120，基板40位于第一电极结构20与第二电极结构30之间，且基板40设于第二电极结构30上。

第一电极结构20例如是金属电极，然本实施例不以此为限，于其他实施例中，第一电极结构例如为包含一介电材质，此介电材质例如是石英或者陶瓷，换言之，第一电极结构亦能采用石英或者陶瓷的介电材质所隔离的电极，其端视实际制程而可选定。

第二电极结构30与第一电极结构20相对配置且第一电极结构20与第二电极结构30之间相隔一间距。第一电极结构20与第二电极结构30彼此为对应电极，换言的，第一电极结构20例如可接于接地端而作为负 极，而第二电极结构30则作为与第一电极结构20相对应的正极。于另一实施例中，第一电极结构20例如可接于高压端而作为正极，而第二电极结构30则作为与第一电极结构20相对应的负极。

基板40位于第一电极结构20与第二电极结构30之间，基板40的厚度例如为0.1mm至2mm，且基板40设于第二电极结构30上。基材40例如是硬质材料或者软性材料(如以可挠性软性材质)所制成，其端视实际制程而可选择，在此不对此加以限制。

牺牲层120位于第一电极结构20与第二电极结构30之间。滚动条带动装置110包含一第一滚动元件112与一第二滚动元件114，第一滚动元件112与第二滚动元件114分别位于第一电极结构20的两侧，牺牲层120自第一滚动元件112连接到第二滚动元件114。于本实施例中，第一电极结构20为一圆柱电极，第一滚动元件112带动牺牲层120，以将牺牲层120卷绕于另一第二滚动元件114上，且牺牲层120可移动地紧贴于第一电极结构20的外表面，在此配置之下，牺牲层120可用以隔离第一电极结构20。

牺牲层120例如为一介电膜，且牺牲层120的介电常数为2至10之间，而牺牲层120的厚度例如介于30至300μm。于进一步实施例中，牺牲层120的材质包含一耐热材料而具有耐高温的特性，牺牲层的材质包含聚亚酰胺(Polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚酸甲酯(压克力塑料，Polymethylmethacrylate，PMMA)或玻璃。牺牲层120的玻璃转化温度(glass transition temperature，Tg)例如为大于80℃。

在此配置之下，电浆(如图1所绘制虚线部分)产生于牺牲层120以及对应电极(第一电极结构20与第二电极结构30)之间的电浆激发产生区中。由于第一电极结构20被牺牲层120所隔离，使得镀膜后的沉积物不直接与第一电极结构20接触，藉此避免第一电极结构20受到污染。

再者，被附着上沉积物后的牺牲层120部分可以通过滚动条带动装置110带动而被移离至另一滚动条带动装置110上，以替换新的牺牲层120。进一步地，本实施例能依据镀膜沉积状况与不同反应物质的沉积速率，来调控滚动条带动装置110的转动速率，进而来调整牺牲层120的移动速度， 如此能确保长时间镀膜时维持第一电极结构20的洁净度，且不影响成膜状况而能提升镀膜质量。

此外，牺牲层120紧贴于第一电极结构20的外表面且第一电极结构20与牺牲层120之间无间隙，使得反应气体的气流得以顺沿着牺牲层120而流到电浆激发产生区(如图1所绘制虚线部分的区域)，换言之，此牺牲层不仅得以作为防止反应气体与第一电极结构20直接接触，还能阻隔反应气体流入至其他区域造成沉积。

图2为本发明的镀膜系统另一实施例的示意图。请参阅图2。需说明的是，图2的镀膜系统12与图1的镀膜系统10相似，其中相同的元件以相同的标号表示且具有相同的功效而不再重复说明，以下仅说明差异处。

图2与图1的不同的处在于，镀膜系统12的电极防污装置100包括一前驱物气体导入装置130。

前驱物气体导入装置130邻近于第一电极结构20与牺牲层120，换言之，镀膜系统12设置一组位于电浆激发产生区内之前驱物气体导入装置130，以提供均匀的气流。

在本实施例中，牺牲层120接触于第一电极结构20的部分突出于前驱物气体导入装置130，换言之，牺牲层120与被牺牲层120隔离的第一电极结构20的一端会与前驱物气体导入装置130相隔一距离d1，此距离例如是2mm。前驱物气体导入装置130与第二电极结构30之间相隔一距离d2，此距离d2例如为小于6mm，使得前驱物气体导入装置130与第二电极结构30之间的距离d2小于6mm以形成正压，并减少外部气流进入电浆激发产生区内。

进一步地，前驱物气体导入装置130的数量为两个，分别设置于电浆激发产生区的左右两侧，故前驱物气体导入装置130亦可水平地调整与电浆激发产生区之间的距离，此举不仅能依据镀膜沉积状况与不同反应物质的沉积速率来调控进气距离以外，还能避免镀膜沉积物堆积而堵塞至反应气体的气流的流动。

上述图1与图2的实施例中，第一电极结构20均为圆柱电极，而第二电极结构30均为一平台，亦即为一方形电极或一平板型电极，使得对 应电极的形状型态均为圆形对方形(或者平面状)。但是本实施例并不限定电极结构的形状，以下通过图3至图5来举例说明。

图3为本发明的镀膜系统再一实施例的示意图。请参阅图3。需说明的是，图3的镀膜系统14与图2的镀膜系统12相似，其中相同的元件以相同的标号表示且具有相同的功效而不再重复说明，以下仅说明差异处。

图3与图2的不同之处在于，第二电极结构32为一圆柱电极，也就是说，本实施例的对应电极的形状型态为圆形对圆形，而基材42是以可挠性软性材质所制成，圆柱形状的第二电极结构32被基材42隔离，该基材42与图2与图1的基板40不同之处在于基材42为连续长条状，基板40为板状。换言之，本发明的基板端视实际制程而可选择是硬质材料或者以可挠性软性材质所制成。

镀膜系统14中更包括二个驱动装置50，一驱动装置50可带动基材42移动，并将基材42卷绕于另一驱动装置50上。

图4为本发明的镀膜系统又一实施例的示意图。请参阅图4。需说明的是，图4的镀膜系统16与图3的镀膜系统14相似，其中相同的元件以相同的标号表示且具有相同的功效而不再重复说明，以下仅说明差异处。

图4与图3的不同之处在于，第一电极结构22为一椭圆形电极，也就是说，本实施例的对应电极(第一电极结构与第二电极结构)的形状型态为椭圆形对圆形。于一未绘示的实施例中，对应电极的形状型态例如为椭圆形对方形，或者椭圆形对椭圆形。需说明的是，虽第一电极结构22呈椭圆形，但牺牲层120仍紧贴于此第一电极结构22的外表面，使得第一电极结构22与牺牲层120之间是无间隙，藉以避免反应气体流入而沉积。

图5为本发明的镀膜系统更一实施例的示意图。请参阅图5。需说明的是，图5的镀膜系统18与图4的镀膜系统16相似，其中相同的元件以相同的标号表示且具有相同的功效而不再重复说明，以下仅说明差异处。

图5与图4的不同之处在于，第一电极结构24为一方形电极或一平板型电极，也就是说，本实施例的对应电极的形状型态为方形对圆形。于一未绘示的实施例中，对应电极的形状型态例如为方形对方形，或者方形对椭圆形。

镀膜系统18中更包括两固定元件60。第一电极结构24与两固定件60分别地被牺牲层120所紧贴，其中，固定元件60呈圆柱状且分别地位于第一电极结构24的两侧。如此配置之下，第一电极结构24的两侧分别经由两固定件60压制牺牲层120，使得牺牲层120不致于被方形的第一电极结构24的两侧所破坏，并亦能使牺牲层120紧贴于此第一电极结构24的外表面。

图6为本发明的电极防污装置的一具体实施例的立体图。图7为图6的电极防污装置的爆炸图。图8为图7的前驱物气体导入装置的爆炸图。请参阅图6至图8，并请同时参阅图2。需说明的是，需说明的是，图6至图8的电极防污装置100是参照图2镀膜系统12所实际做出的一具体实施例，因此图6至图8的电极防污装置100与图2的电极防污装置100相似，其中相同的元件以相同的标号表示且具有相同的功效而不再重复说明，以下仅说明差异处。

在本实施例中，电极防污装置100更包括一升降机构140与一支撑架100a。第一电极结构20、滚动条带动装置110、牺牲层120、前驱物气体导入装置130与升降机构140分别设于支撑架100a。

升降机构140连接于支撑架100a，第一电极结构20连接于升降机构140，升降机构140用以调整如图2中第一电极结构20与第二电极结构30之间的间距，其中第一电极结构20与第二电极结构30的对应电极的间距例如为0.5mm至4mm之间。

升降机构140包含一顶座142与一底座144，其中顶座142连接于底座144。

顶座142包含一螺杆142a与一转动件142b，其中转动件142b连接螺杆142a。

底座144包含一本体144a、一螺孔144b、两导杆144c以及两冷却水管接头144e。

螺孔144b与两导杆144c分别位于本体144a上，其中两导杆144c分别位于螺孔144b的两侧。

详细而言，本体144a下方凹陷而成一凹部144d，此凹部144d用以供设置第一电极结构20。冷却水管接头144e位于本体144a的两端，冷却水 管接头144e提供连接于第一电极结构20上，且冷却水管接头144e用以冷却第一电极结构20。

螺杆142a与底座144的螺孔144b结合，以使顶座142结合至底座144，且第一电极结构20设于底座144的下方的凹部144d。接着，底座144置入支撑架100a的一凹槽118上，以将升降机构140组装至支撑架100a。如此一来，通过转动转动件142b便能使底座144移动，以调整第一电极结构20的位置。

滚动条带动装置110包含一第一滚动元件112、一第二滚动元件114与一传动元件116。

第一滚动元件112与第二滚动元件114分别地设于支撑架100a相对两端，传动元件116连接于第一滚动元件112与第二滚动元件114，使得第一滚动元件112与第二滚动元件114具有相同的滚动速率。

第一滚动元件112包括一滚轮112a，第二滚动元件114包括一滚轮114a，第一滚动元件112与第二滚动元件114被传动元件116传动而旋转。

牺牲层120具有相对的一第一端120a与一第二端120b，牺牲层120的第一端120a套设于第一滚动元件112的滚轮112a上，牺牲层120的第二端120b套设于第二滚动元件114的滚轮114a上。

前驱物气体导入装置130例如是以滑动的方式装设于支撑架100a，以图7而言，支撑架100a下方两侧各设有一容置空间，以供容置前驱物气体导入装置130，且支撑架100a的壁面设有滑槽119，而前驱物气体导入装置130的左右两侧设有对应滑槽119的凸块131，使得前驱物气体导入装置130的凸块131能滑入至支撑架100a的滑槽119并装入至支撑架100a内。此外，前驱物气体导入装置130可通过一螺杆单元来调整水平地调整于支撑架100a内的位置。

前驱物气体导入装置130包含一气体扩散件132、一气体整流件134、一气体喷出件136与一入口部139，其中气体整流件134位于气体扩散件132与气体喷出件136之间，且气体扩散件132连通于气体整流件134与气体喷出件136，气体喷出件136面对第一电极结构20。

此外，如图8所示，气体整流件134插设至上述气体扩散件132上，接着，气体喷出件136插设至气体整流件134上，以构成前驱物气体导入 装置130，上述气体扩散件132、气体整流件134与气体喷出件136的两端分别突出有一凸块C1、C2、C3，此凸块C1、C2、C3即构成前述前驱物气体导入装置130的凸块131。

入口部139连通于气体扩散件132，此入口部139提供气流的入口处。

气体扩散件132包含一第一通气部132a、一扩散部132b以及多个第一节流孔132c。

第一通气部132a为一中空体，扩散部132b设于第一通气部132a，多个第一节流孔132c设于扩散部132b，第一通气部132a连通于扩散部132b与多个第一节流孔132c。

气体整流件134包含一整流部134a、一第二通气部134b以及多个第二节流孔134c。

第二通气部134b为一中空体且连通于多个第一节流孔132c，整流部134a设于第二通气部134b，多个第二节流孔134c设于整流部134a，第二通气部134b连通于整流部134a与多个第二节流孔134c。

气体喷出件136包含一喷出部136a、一第三通气部136b与多个第三节流孔136c。第三通气部136a为一中空体且连通多个第二节流孔134c与多个第三节流孔136c，此外，气体喷出件136前端设有一呈斜面状的止挡部138，而喷出部136a亦成一斜面状，且喷出部136a内缩于止挡部138，也就是止挡部138突出于喷出部136a。

在此配置之下，本实施例转动件142b连接螺杆142a，螺杆142a与底座144的螺孔144b结合，第一电极结构20设于底座144的下方，通过转动转动件142b来调整第一电极结构20与第二电极结构30之间的间距，接着，通过第一滚动元件112来调整牺牲层120的张力，以确保牺牲层120是紧贴于第一电极结构20的外表面。

滚动条带动装置110驱动牺牲层120时，牺牲层120自第一滚动元件112移动至第二滚动元件114并紧贴于第一电极结构20的外表面，第二滚动元件114用以收纳自第一滚动元件112所传送过来须更换的牺牲层120。

此外，本实施例除了能依据镀膜沉积状况与不同反应物质的沉积速率，来调控第一滚动元件112与第二滚动元件114的转动速率之外，本实施例进一步对牺牲层120做适当的张力调整，使反应气体的气流得以顺沿着牺 牲层120而流到电浆激发产生区(如图2所绘制虚线部分的区域)，以防止反应气体流入至其他区域。

再者，反应气体的气流流经前驱物气体导入装置130时，先是经由入口部139进入气体扩散件132，气流于第一通气部132a内部空间流动，经由第一节流孔132c分配气流流出至气体整流件134。接着，气流再于第二通气部134b内部空间内流动而达到再一次整流，并经由整流部134a的第二节流孔134c分配气流流至气体喷出件136。再来，气流于第三通气部136b内部空间内流动而使气流均匀，并经由喷出部136a的三节流孔136c喷出至电浆激发产生区，并且，由于止挡部138会遮挡并限制反应气体的气流的流动方向，故能确保经由前驱物气体导入装置130整流均匀后的气流能位于电浆激发产生区。

另外，前驱物气体导入装置130更可通过螺杆单元来水平地调整与电浆激发产生区之间的距离，如此一来，通过前驱物气体导入装置130不仅能依据镀膜沉积状况与不同反应物质的沉积速率来调控进气距离以外，通过调整前驱物气体导入装置130的位置来避免沉积物堵塞而影响反应气体的气流的流动。

综上所述，在本发明的电极防污装置与镀膜系统中，将牺牲层紧贴在一电极结构的外表面，当电浆产生于牺牲层以及对应电极结构之间的电浆激发产生区时，由于第一电极结构被牺牲层所隔离，使得镀膜后的沉积物不直接与电极结构接触，而是附着于牺牲层上，藉此避免电极结构受到污染。

再者，本发明得以通过滚动条带动装置来移离牺牲层，以替换新的牺牲层，因此无需花费时间、人力及成本去清理牺牲层而能降低制程维护清洁时间。进一步地，本发明能依据镀膜沉积状况与不同反应物质的沉积速率，来调控滚动条带动装置驱动牺牲层的移动速度，此举不仅能确保长时间镀膜时维持电极结构的洁净度，且不影响成膜状况而长时间镀膜制程中能提升镀膜质量。

此外，本发明的牺牲层与电极结构的外表面之间是无间隙的，使得反应气体的气流得以顺沿着牺牲层而流到电浆激发产生区，换言之，此牺牲 层不仅得以作为防止反应气体与第一电极结构直接接触，还能阻隔反应气体流入至其他区域造成沉积。

另外，本发明于电浆激发产生区内设置前驱物气体导入装置，气流经由此前驱物气体导入装置后可以达到整流、分配节流，再次整流，以提供均匀的气流至电浆激发产生区，并且，前驱物气体导入装置的止挡部具有遮挡并限制气体的流动方向，故能确保经由前驱物气体导入装置整流均匀后的气体能流入电浆激发产生区。

进一步地，前述前驱物气体导入装置能够水平地调整与电浆激发产生区之间的距离，此举不仅能依据镀膜沉积状况与不同反应物质的沉积速率来调控进气距离以外，还能避免镀膜沉积物堆积而堵塞至反应气体的气流的流动。

以上所述，仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的较佳实施方式或实施例，并非用来限定本发明专利实施的范围。即凡与本发明专利申请范围文义相符，或依本发明专利范围所做的均等变化与修饰，皆为本发明专利保护范围所涵盖。