用于真空等离子体处理至少一个衬底或用于制造衬底的真空处理设备和方法与流程

文档序号:26010237发布日期:2021-07-23 21:30阅读:86来源:国知局
用于真空等离子体处理至少一个衬底或用于制造衬底的真空处理设备和方法与流程

本发明属于借助于在两个等离子体电极之间建立的等离子体来在真空中处理衬底的技术领域,通过该处理,在暴露等离子体电极的反应空间中生成沉积在等离子体电极中的至少一个上并且可能导致过程不稳定性的材料。

本发明的目的是最终减少这种衬底处理过程随时间的漂移,包括长时间漂移,即,在处理设备的维护间隔之间的漂移。

这通过真空等离子体处理设备来实现,该真空等离子体处理设备包括在真空接收器内的至少一个第一等离子体电极和至少一个第二等离子体电极,用于在其间生成等离子体。

第一和第二等离子体电极可连接到电等离子体供应源布置,该电等离子体供应源布置建立至第一等离子体电极的第一电势和至第二等离子体电极的第二电势,由此第一和第二电势这两者相对于系统接地电势(例如,如施加到真空接收器的壁上)都是独立可变的。

至少第一等离子体电极包括电极主体,该电极主体具有外部图案化表面,该表面包括第一表面区域以及第二表面区域,第一表面区域对等离子体电极效应无贡献并且是金属材料或介电材料,第二表面区域是等离子体电极有效的,并且是金属材料或者是沉积在金属材料上的介电材料层的表面,该金属材料在第一电势上操作。

定义:

•贯穿于本说明书和权利要求书,根据“衬底”,我们理解为是通常在反应空间中处理的单个工件或一批工件。工件可以是任何形状和材料的,然而尤其是板状的、平坦的或弯曲的;

•每当等离子体供应源布置——其可以包括一个或多于一个发电机——在第一等离子体电极与第二等离子体电极之间生成电势差、等离子体放电电压、其频谱包括dc分量时,则取决于dc分量的极性,一个电极是阳极,另一个电极是阴极。在这种情况下,如贯穿于本说明书和权利要求书所述的,“第一等离子体电极”是阳极;

•每当所述频谱中没有dc分量时,人们可能就无法将等离子体电极标识为阳极或阴极。在这些情况下,第一等离子体电极指代不会被衬底处理所消耗的等离子体电极。因此,例如,为了在衬底上进行层的溅射沉积或为了蚀刻衬底,要消耗作为等离子体电极的靶电极或衬底载体上的衬底,并且“第一等离子体电极”指代不是靶电极的那个电极、或者其上没有驻留要蚀刻的衬底的那个电极;

•每当所述频谱不具有dc分量,并且不消耗任何等离子体电极进行衬底处理(例如,在等离子体增强cvd中)时,则第一等离子体电极指代等离子体电极中的一个,并且甚至第二等离子体电极可以根据针对第一等离子体电极所描述和要求保护的特征进行构造;

•术语“金属材料”,我们理解为是包括具有与金属材料的电导率相等或相似的电导率的金属的任何材料,但是所述材料也包括例如石墨、导电聚合物、半导体材料或相应地掺杂的材料;

•等离子体电极表面区域的“对等离子体电极效应无贡献的表面区域”,我们理解为其明确地提供用于对电极效应无贡献的目的。因此,并且作为示例,用于将气体馈送到真空接收器中的电极主体表面中的开口明确地具有气体馈送的目的,并且即使此类开口的表面区域对等离子体电极效应没有贡献,也不被认为是“对等离子体电极效应无贡献的表面区域”;“对等离子体电极效应无贡献的表面区域”负载有来自在两个等离子体电极之间并且沿等离子体流过的电流的比下面限定的所述电流集中在其上的“等离子体电极有效的表面区域”更小得多的、实际上可忽略的电流部分(fraction);

•“等离子体电极有效的表面区域”的表面区域,我们理解为其被适当地供电,导致第二电极与这样的表面区域之间的等离子体燃烧。在两个等离子体电极之间并且沿着等离子体流过的电流正是集中在这些不同的“等离子体电极有效的表面区域”上;

•电极的“新状态”,我们理解为是尚未受到等离子体处理过程影响的电极。

已知两个等离子体电极都经受溅射以及材料沉积。在所考虑的等离子体电极中的一个处,这两个过程中的哪一个是主要的过程取决于该电极在等离子体处理过程内的目的。如果这些过程中的一个过程是主要的,则导致净溅射或净沉积。

例如,对于溅射沉积,靶等离子体电极的目的主要是溅射。然而,在靶上也会发生一些材料沉积,在上下文中已知为靶中毒。与靶电极相反的等离子体电极主要经受材料沉积,这导致所谓的“掩埋”电极或“消失”电极或“消没”电极或阳极。

如果这样的反等离子体电极具有金属材料表面,则在其上电导率低于新状态的表面的金属材料的电导率的材料的任何生长沉积将使该过程不稳定。

如果等离子体由rf提供,则等离子体电极中的一个或甚至两个的表面可以是介电材料,从而将rf供给信号电容耦合到等离子体。在这些情况下,介电材料在新状态的介电表面等离子体电极上的沉积物的增加也将导致过程的不稳定。

发明人已经意识到,由于第一等离子体电极的所述主体具有在对等离子体电极效应无贡献的第一表面区域-npl-和在等离子体电极有效的表面区域-pl-中被图案化的表面,所以可以说,提供电场的等离子体以及因此在第一与第二等离子体电极之间的电流路径要被聚焦或集中在pl表面区域上,这导致以下事实:只有npl是主要地或甚至是排他地经受材料的沉积,而在pl表面区域处,暴露于等离子体的表面材料基本上保持不受影响,即,没有材料沉积物。

在如下所述的电极主体的不同实施例的上下文中,关于根据本发明的沿着电极主体的表面的过程的细节也将对于本领域技术人员而言变得显而易见。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,在至少第一等离子体电极的新状态中,并且在图案在主体的包壳轨迹上的投影中,图案的第二表面区域-pl-的投影面积之和与第一表面-npl-区域的投影区域之和的比率q为

0.1≤q≤9。

这符合投影表面区域pl与(pl+npl)的大约10%至大约90%的比率范围。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个今天成功实践的实施例中,在至少第一等离子体电极的新状态中,并且在图案在主体的包壳轨迹上的投影中,图案的第二表面区域-pl-的投影面积之和与第一表面区域-npl-的投影面积之和的比率q为

0.4≤q≤1。

这符合投影表面区域pl与(pl+npl)的大约30%至大约50%的比率范围。

在真空等离子体处理设备的一个实施例中,在至少第一等离子体电极的新状态中,至少一些第二表面区域-pl-和至少一些第一表面区域-npl-是金属材料表面区域。

在该实施例中,所述第一-npl-表面区域限制了空间,其中由于几何尺寸、等离子体可能不会燃烧。

在真空等离子体处理设备的一个实施例中,在至少第一等离子体电极的新状态中,至少一些第一表面区域-npl-是介电材料表面区域,并且至少一些第二表面区域-pl-是金属材料表面区域。

同样在该实施例中,第一表面区域-npl-的介电材料导致电场和电流路径集中在第二-pl-表面区域上。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,在至少第一等离子体电极的新状态中,至少一些第一表面区域-npl-和至少一些第二表面区域-pl-是介电材料表面区域。

该实施例适合于rf等离子体供应,其中相应介电材料的介电常数和厚度控制所得阻抗。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,主体包括芯体(core)和包壳(envelope),并且图案化表面的图案由包壳限定。

包壳由此可以承载第一表面区域-npl-和第二表面区域-pl-的图案,或者实际上可以作为网格,形成第一或第二表面区域,分别留下在芯体的表面上可自由接近的第二或第一表面区域。

这样的包壳可以是维护替换部件。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,在至少第一等离子体电极的新状态中,第二表面区域-pl-是金属材料,并且真空等离子体设备被构造为在操作中在至少暴露于第一等离子体电极的真空接收器中的空间中生成材料,该材料的导电性小于第二表面区域-pl-的金属材料。

尽管电极主体实际上可以具有任何合适的形状,但是在根据本发明的设备的一个实施例中,电极主体沿着直轴延伸,这便于集成到整个设备中。此外,通过实现沿直轴的电极主体,可以增强根据本发明的第一电极高度局部化在真空接收器中的事实。请注意,由于通常将真空接收器的壁用作在系统接地电势上操作的第一电极这一事实,因此相对于真空接收器中的局部化,第一电极的常见现有技术实现还很不确定。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,电极主体被具有椭圆形或圆形或多边形横截面的几何轨迹体围绕。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,电极主体被几何轨迹体围绕,该几何轨迹体在一个方向上考虑会具有逐渐变细的横截面轮廓。

由此,可以调整、尤其是准确地均匀化沿着第一等离子体电极的主体的材料沉积效应和材料溅射效应的分布。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,

图案化表面的第一表面区域-npl-包括以下各项中的至少一个:

-具有金属材料表面的空隙凹部(voidrecess);

-具有被介电材料层覆盖的金属材料表面的空隙凹部;

-具有金属材料表面并且填充有介电材料的凹部。

如上所述,对于本领域或本专业的技术人员来说,众所周知,金属材料表面中暴露于等离子体的凹部可以用等离子体填充,或者可以没有等离子体,这取决于这些凹部的尺寸。因此,实现电极主体的一个实施例是要在金属材料表面中提供定制成防止在其中出现等离子体的凹部。如本领域中已知的,这是在为相应设备定制的过程中通过考虑主导暗区距离(也被称为“等离子体鞘”距离)来实现的。没有等离子体,凹部中的电导相对较小,并且凹部中仅存在弱的离子加速电势梯度,这不足以主要溅射凹部中的表面:反应空间之外的材料仅沉积在凹部中,从而导致在该材料的凹部中形成生长层,该材料的导电性可能比其上沉积这样的层的金属材料更低。

换句话说,在通过相应过程(例如,通过反应性磁控溅射或通过蚀刻)生成的材料的导电性低于金属材料的情况下,第一电极主体的总体金属材料表面会减少,并且电场聚焦在凹部旁边的其余金属材料表面上,并且暴露于等离子体,即,在所述图案的第二表面区域-pl-上。结果是,跨等离子体鞘的电势梯度增加,朝向第二表面区域-pl-的金属材料表面的离子加速度增加,并且因此增加了对在凹部旁边的这些金属材料表面的清洁溅射或蚀刻。沿电极主体的其余金属材料区域并且因此第二表面区域-pl-保持清洁,没有沉积物,这导致了电极主体并且因此该过程的稳定电极效应。

如上所述,仅在凹部中生长具有相对低电导率的材料层仍然可能导致过程漂移。因此,并且在一个实施例中,代替于或附加于提供空隙凹部作为第一表面区域-npl-,至少一些第一表面区域-npl-是通过金属材料中的空隙实现的,该空隙被例如是陶瓷材料的介电材料层覆盖。由此,主体的电极效应从等离子体过程开始就变得稳定,金属材料的第二表面区域-pl-从等离子体处理的开始就保持清洁。

代替于或附加于在金属材料中提供空隙凹部,和/或在被介电材料层覆盖的金属材料中提供空隙凹部,另外的实施例也在金属材料中提供凹部,但是用介电材料填充,例如用陶瓷材料填充。

代替于在主体的金属材料表面或其包壳的金属材料表面中提供空隙,并且然后用介电材料填充或涂覆这样的凹部,可以为金属材料表面提供在金属材料上的介电材料区域的表面图案,其提供第一表面区域-npl-。

如果第一电极是用于rf等离子体的等离子体电极,则图案的第二表面区域-pl-也可以由介电材料制成。在这种情况下,使金属材料上的第二表面区域-pl-的介电材料图案比该金属材料上的第一表面区域-npl-的介电材料图案更薄,并且因此呈现比第一表面区域-npl-更高的与等离子体的电容耦合,和/或第二表面区域的介电材料的介电常数大于第一表面区域的介电材料的介电常数。

如对于所述领域的技术人员来说完全显而易见的是,存在大量的可能性来实现根据本发明的电极主体。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,电极主体沿轴线延伸,并且第一表面区域-npl-包括围绕轴线的至少一个凹槽(groove)。

由此,并且在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,所述至少一个凹槽是螺旋形凹槽或环形凹槽。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,第二表面区域-pl-包括围绕主体的轴线的至少一个螺旋形区域。这样的螺旋形区域可以是涂覆在介电材料芯体上或该主体的包壳上的金属材料区域。

如刚才所述,在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,第二表面区域-pl-的螺旋形区域是金属材料线。

如刚才所述的真空等离子体处理设备的一个实施例中,线是自立的,除了与线的刚性电源连接之外。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,第一表面区域-npl-包括突出的腹板(web)之间的间隙。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,第一表面区域-npl包括在相互隔开的金属材料板之间的至少一个间隙。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,第一表面区域-npl-包括夹在金属材料板之间的至少一个介电材料板。

这导致形成在第一电势上的金属板的和介电材料夹层板的多层三明治结构。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,第一等离子体电极的主体被冷却。

由此并且在根据本发明的等离子体处理设备的一个实施例中,主体包括用于冷却介质的通道布置或被安装到散热器。

根据本发明的等离子体处理设备的一个实施例包括:互连在第一等离子体电极的主体的金属材料部分与该设备的金属材料部分之间的阻抗元件,其在如系统接地电势的参考电势上操作。

这样的阻抗元件可以是一个或多于一个分立且互连的无源阻抗元件和/或一个或多于一个有源阻抗元件,例如fet,由此也是可控的,以便在等离子体操作之前或在其期间调整总的主导阻抗。通过调节阻抗元件,可以调整第二表面区域-pl-的自清洁效果。

根据本发明的等离子体处理设备的一个实施例包括:负反馈控制回路,用于控制第一电势、第二电势、电势差中的至少一个。

根据本发明的等离子体处理设备的一个实施例包括:负反馈控制回路,其中,所测量的主导实体由要被负反馈控制的第一电势组成,并且该设备包括用于相对于参考电势的第一电势的感测元件。

根据本发明的等离子体处理设备的一个实施例包括:负反馈控制回路,其中,所测量的主导实体由相对于参考电势的第一电势组成或包括相对于参考电势的第一电势,并且所述等离子体处理设备包括用于相对于参考电势的第一电势的感测元件,负反馈控制回路中的调节实体由反应性气体流和第一等离子体电极与第二等离子体电极之间的电势差中的至少一个组成或包括反应性气体流和第一等离子体电极与第二等离子体电极之间的电势差中的至少一个,并且该设备包括用于进入真空接收器的反应性气体的可调节流量控制器和用于电势差的可调节等离子体供应源布置中的至少一个。

请注意,所测量的主导实体可以例如是所述第一电势的函数,可能是多于一个可变函数,并且调节实体可以包括附加的物理实体,例如,真空接收器中的压力。

因此,作为示例,测量第一等离子体电极相对于例如系统接地电势的主导电压,并且将该电压或其函数(可能是其多变量函数)与该电压的期望预设值、或其期望预设函数进行比较,并且调节进入真空接收器的反应性气体流和/或两个等离子体电极之间的电压或电流,以使所测量的主导电压或其函数的主导值与电压或其函数的期望预设值或时间进程呈现最小差异。通常,预设值可以是恒定值,或者可以以预设方式随时间变化。

对于两个等离子体电极之间的电势差,为至少一个电势提供如上所述的负反馈控制回路本身可能被认为是一项发明。

在根据本发明的等离子体处理设备的一个实施例中,第一等离子体电极被封闭在真空接收器中的壳体中,该壳体与第一等离子体电极远离并且与其电隔离,并且具有至少一个开口,所述至少一个开口暴露于真空接收器中的反应空间并且被定制成允许等离子体通过所述开口在第一等离子体电极与第二等离子体电极之间建立。

在根据本发明的等离子体处理设备的一个实施例中,壳体被冷却。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,壳体包括用于冷却介质的通道布置或被安装到散热器。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,壳体的至少一部分是金属材料,并且以浮动的方式进行电操作,或者电连接到如系统接地电势的参考电势。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,壳体的至少一部分是介电材料。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的刚刚所述的实施例中的一个实施例中,开口在介电材料的部分中。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,壳体的至少一部分,尤其是具有开口的一部分是维护替换部件,或者壳体包括至少沿着其内表面的主要部分的作为维护替换部件的护罩。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,壳体包括至少沿着其内表面的主要部分的金属材料护罩,该金属材料护罩以浮动的方式进行电操作,或者连接到如系统接地电势的参考电势。

根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例包括:工作气体入口,其在壳体中排放,该入口可连接或连接到工作气体储存器。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,真空接收器包括:工作气体入口,其可连接或连接到工作气体储存器,并且由在壳体中排放的工作气体入口组成。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,第一等离子体电极的主体隐藏在来自衬底载体的视线之外。由此,防止了从第一等离子体电极溅射掉的材料沉积会沉积在衬底上。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,借助于壳体或借助于跨壳体的开口的固定或可调节挡板(shutter),主体隐藏在来自衬底载体的视线之外。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,挡板是金属材料,并且以电浮动的方式进行电操作,或者在相对于系统接地电势的参考电势上电操作。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,挡板是介电材料。

必须指出的是,第一等离子体电极在所述壳体内的定位,尤其是如果沿着直轴被构造的话,可以是可调节的,尤其是在该轴的方向上是可调节的,并且第一等离子体电极甚至可以被移除并重新引入壳体中,以便优化等离子体点火,或更一般地调节第一等离子体电极与第二等离子体电极之间的电流路径。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,第二等离子体电极是根据第一等离子体电极构造的。然而,第一等离子体电极和第二等离子体电极不需要同样地构造。如果第一等离子体电极和第二等离子体电极中的任何一个按照它们的目的都不对沉积在衬底上的材料有实质性贡献,例如,在pecvd处理中,则这可以被实践。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,第二等离子体电极是磁控溅射源的靶或靶保持器,或者是具有由第一等离子体电极组成的源阳极的等离子体蚀刻源的衬底保持器或衬底。

因此,在这样的磁控溅射源或蚀刻源处,省略了通常提供的源“阳极”,这简化了源。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,第二等离子体电极是磁控溅射源的靶,该靶是硅。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,真空接收器包括可连接或连接到反应性气体储存器的反应性气体入口。在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,这样的反应性气体是不供应的氢气以及氧气中的一种。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的刚刚所述的实施例中的一个实施例中,第二电极是硅的磁控溅射靶。

在真空等离子体处理设备的一个实施例中,不将反应性气体馈送到第一电极所在的壳体。

根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例包括:第一数量的第二等离子体电极和第二数量的第一等离子体电极,其中第二数量小于第一数量。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,第一数量是至少两个,并且第二数量是一个。因此,例如可以提供一个单一的第一等离子体电极,用于在公共的真空接收器中操作的至少两个等离子体处理台的多于一个等离子体。由此,至少两个等离子体中的至少两个可以随后或同时操作。

根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例包括:

•在真空接收器内的衬底输送器,其可绕轴线驱动旋转,并且包括与该轴线等距的多个衬底载体;

•多于一个真空处理台,其与衬底载体的输送路径对准;

•所述多于一个真空处理台中的至少两个每个都包括第二等离子体电极,用于所述至少两个真空处理台的第一等离子体电极对于所述至少两个真空处理台是公共的,并且与轴线同轴布置。

在刚刚所述的根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,多于一个真空处理台包括具有公共第一等离子体电极的至少两个磁控溅射台。

在刚刚所述的根据本发明的真空等离子体处理设备的一个实施例中,所述至少两个磁控溅射台每个都具有硅靶。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的刚刚所述的实施例中的一个实施例中,所述至少两个磁控溅射台中的一个与连接或可连接到包含氢气的储存器的反应性气体入口流体连通,所述至少两个磁控溅射台中的另一个与连接或可连接到包含氧气的储存器的反应性气体入口流体连通。

在根据本发明的真空等离子体处理设备的刚刚所述的实施例中的一个实施例中,衬底输送器由驱动器连续地驱动至少一个360°旋转,并且磁控溅射源至少在一个360°旋转期间是连续启用溅射的。

除非矛盾,否则可以组合根据本发明的真空等离子体处理设备的所述两个或更多个实施例。

根据另外的方面,本发明涉及一种真空等离子体处理设备,该设备包括在真空接收器内的衬底载体,至少一个第一等离子体电极和至少一个第二等离子体电极,用于在其间生成等离子体。第一和第二等离子体电极可连接到电等离子体供应源布置,该电等离子体供应源布置建立到第一等离子体电极的第一电势和到第二等离子体电极的第二电势,所述第一电势和第二电势这两者相对于系统接地电势都是独立可变的。该设备进一步包括负反馈控制回路,用于控制第一电势、第二电势、第一电势与第二电势之间的电势差中的至少一个。

在根据本发明的另外方面的真空等离子体处理设备的一个实施例中,在负反馈控制回路中的测量的瞬时主导实体由相对于参考电势的第一电势和第二电势中的一个组成或包括相对于参考电势的第一电势和第二电势中的一个,并且所述真空等离子体处理设备包括用于相对于参考电势的相应的第一电势或第二电势的感测元件。

在根据本发明的另外的方面的真空等离子体处理设备的一个实施例中,负反馈控制回路中的所调整实体由以下各项中的至少一项组成或包括以下各项中的至少一项:

•进入真空接收器的反应性气体流;

•电势差。

该设备进一步包括:用于进入真空接收器的反应性气体流的可调节流量控制器,和/或用于第一等离子体电极和第二等离子体电极之间的电势差的可调节等离子体供应源布置。

本发明进一步涉及一种在第一等离子体电极与第二等离子体电极之间生成的等离子体的帮助下,在真空气氛中处理衬底,或制造经处理的衬底的方法,其包括:在处理期间,在第一等离子体电极和第二等离子体电极中的至少一个处,提供主要被涂覆的第一表面区域-npl-和主要被溅射掉的第二表面区域-pl-,由此将第二表面区域之和与第一表面区域之和(这两者都投影在相应等离子体电极的包壳轨迹上)之比q选择为:

0.1≤q≤9。

在根据本发明的方法的一个变型中,将比率q选择为:

0.4≤q≤1。

根据本发明的方法的一个变型包括以独立可变的电势向第一和第二等离子体电极供电。

借助于根据本发明的真空处理设备或借助于其实施例中的一个或多于一个实施例来实行根据本发明的方法的变型。

现在将在附图的帮助下进一步举例说明本发明。

附图示出:

图1:根据最一般的方面,最示意性和简化地示出了如在本发明的上下文中所述的真空等离子体处理设备;

图2:最示意性和简化地示出了根据基于本发明的设备的原理的第一等离子体电极的切口;

图3是根据图2的表示,用于解释根据本发明的设备的第一等离子体电极的表面的不同表面区域如何相互关联;

图4:最示意性和简化地示出了根据本发明的设备中的等离子体电极的表面图案的切口的横截面表示;

图5至图8:分别并且以类似于图4的表示示出了根据本发明的相应设备中的等离子体电极的表面图案的实施例的切口;

图9至图12:示意性和简化地,并且以透视图的形式示出了根据本发明的相应设备中的等离子体电极的实施例的切口;

图13:示意性地示出了根据本发明的设备中的等离子体电极的实施例的俯视图;

图14:根据本发明的设备中的等离子体电极的切口的横截面表示;

图15:以示意性透视图的形式示出了根据本发明的设备中的等离子体电极的实施例;

图16:根据本发明的设备中的等离子体电极的实施例的切口的横截面表示;

图17至图19:示意性地示出了根据本发明的相应设备中的等离子体电极的实施例的横截面表示;

图20:示意性地示出了根据本发明的设备中的等离子体电极的实施例的原理,其中,等离子体电极的表面是借助于包壳实现的;

图21至图23:限定了根据本发明的相应设备中的等离子体电极的实施例的相应表面图案的根据图20的包壳的切口;

图24:示意性且简化地示出了在根据本发明的设备中被冷却的等离子体电极的实施例的切口;

图25:示意性且简化地示出了在根据本发明的设备中被冷却的等离子体电极的另外的实施例;

图26:简化且示意性地示出了根据本发明的设备中的具有逐渐变细的横截面的等离子体电极的实施例;

图27:示意性且简化地示出了根据本发明的设备的实施例中的电气操作和相应构件;

图28:示意性且简化地,并且作为与图27类似的表示中的切口示出了对根据本发明的设备中的等离子体电极之一处的电势进行的负反馈控制;

图29:最一般和简化地示出了在根据本发明的设备中,对等离子体电极之一处的电势的负反馈控制;

图30:以类似于图27的表示示出了根据本发明的设备的实施例,其中等离子体电极中的一个是溅射源的靶或蚀刻源的工件载体;

图31:以类似于图30的表示示出了根据本发明的设备的实施例具有两个至少相似的等离子体电极;

图32:以类似于图31的表示示出了根据本发明的设备的实施例的切口;

图33:最示意性和简化地示出了关于根据本发明的设备的实施例的俯视图;

图34:根据图33的实施例的最示意性和简化的i侧视图;

图35:最示意性和简化地示出了根据本发明的设备的实施例的切口,其示出了对不同等离子体的去耦;

图36:以类似于例如图34的表示示出了根据本发明的设备的实施例;

图37:最示意性和简化地示出了以俯视图的图36的实施例;

图38至图41:示意性地示出了根据本发明、尤其是根据图36和37的相应设备的壳体中的等离子体电极的相应实施例;

图42:示意性地示出了根据图41的等离子体电极的横截面表示;

图43和44:示意性地示出了根据本发明、尤其是根据图36和37的相应设备中的壳体中的等离子体电极的相应实施例;

图45:示意性地示出了根据图44的等离子体电极的横截面表示;

图46和图47:示意性地示出了在根据本发明、尤其是根据图36和图37的相应设备中的壳体中的等离子体电极的相应实施例;

图48:示意性地示出了根据图47的等离子体电极的横截面表示。

图1最示意性和简化地示出了真空等离子体处理设备,也称为布置,如本发明根据最一般的方面在上下文中所述的。

真空等离子体处理设备1包括:真空接收器3,其可操作地连接到泵送布置5。提供用于一个或多于一个衬底9的衬底载体7,其在真空接收器3中是固定的或可驱动地移动的。衬底载体7可以以电浮动的方式或在参考电势下操作,或者可以在期望的偏置电势下操作。所述一个或多于一个衬底9暴露于在第一等离子体电极111与第二等离子体电极112之间生成的等离子体pla。通过气体馈送线布置10将工作气体wg和/或反应性气体rg馈送到真空接收器3。气体馈送线与包含相应气体的相应储存器布置12流体连接。

借助于电等离子体供应源布置(图1中未示出),在相应电极111和112处的相应电极电势之间建立了等离子体驱动电势差

现在,我们描述如上定义的第一电极111。该第一电极111通常具有金属材料(例如金属)的表面。在一些等离子体处理过程期间,在反应空间rs中生成电导率低于电极111的表面的金属材料的材料,并且沉积在第一电极111上。

作为示例,并且如上面已经提到的:

如果等离子体处理是通过磁控溅射或非磁控溅射进行的溅射沉积,则第二电极112包括消耗的溅射靶。如果靶的材料的导电性低于常规使用的第一电极(即溅射源的“阳极”)表面的金属材料,或者这样的材料是通过使靶材料在含有反应性气体的气氛中反应而生成的,则在第一电极上沉积这种导电性小于通常使用的第一等离子体电极111的表面的金属材料的材料,会使溅射过程不稳定。

如果等离子体处理是衬底蚀刻,则这种电导率相对低的材料可以是从衬底上溅射掉(蚀刻)的材料,或者可以是由这种蚀刻掉的材料与馈送到反应空间rs的反应性蚀刻气体反应而产生的。

而且,从等离子体pla中的气体的化学反应所得到的要沉积在衬底9上的材料的导电性可能小于常规使用的第一和第二等离子体电极的金属材料表面区域。

在存在导电率低于常规使用的第一电极111的表面金属材料的材料的任何情况下,第一电极111的金属材料表面区域变得被该材料涂覆。这种例如通过长时间漂移而使等离子体处理过程不稳定的现象在本领域中是已知的,并且例如作为“电极隐藏”、“掩埋电极”、“消失”电极等而被提到,并且应通过相应地定制与所提到的常规使用的第一电极111不同的并且根据本发明的第一等离子体电极来减少或甚至避免这种现象。

作为常规使用的等离子体电极的另一个示例:

如果真空等离子体处理过程利用rf等离子体进行操作,则第一等离子体电极的表面也可以是沉积在第一等离子体电极的金属材料基底上的介电材料层的介电材料表面。这样的介电层提供了rf电源到等离子体的电容耦合。如果该过程生成了同样是电介质的沉积材料,则该材料在第一电极的电介质表面上的沉积会改变电容耦合,这也会使该过程不稳定。

因此,换句话说,在真空等离子体处理领域中已知的是,所有等离子体电极表面同时被溅射掉并且被涂覆。在靶上,作为第二等离子体电极,溅射(即,从靶表面释放材料)是主要的,但是材料在靶上的从反应空间中的“再沉积”不会消失。在反应性溅射中,即,在衬底上溅射沉积层时,尤其是如果所沉积的材料的导电性小于靶材料,则在靶表面上的“再沉积”可能导致所谓的“靶中毒”。

如我们上面已经定义的,第一等离子体电极主要暴露于中毒沉积而不是暴露于溅射。

本发明的发明人已经认识到,特定地定制第一等离子体电极111的表面导致在等离子体点火之后迅速自清洁表面的一部分,并且因此防止了通过第一等离子体电极111变得被掩埋而导致的等离子体处理过程的不稳定。

这是通过定制第一等离子体电极111的主体的表面来一般且惊人地建立的,使得沿着该表面的第一区域,等离子体可能不燃烧,并且沿着该主体的其余第二区域,等离子体确实会燃烧。主要沿着第一表面区域,会沉积可能比主体的第二表面区域的金属材料导电性差的材料。第二表面区域主要被溅射,建立并维持金属材料与等离子体的表面接触,或更一般地,维持其为金属材料或限定的电容耦合的特性的初始特性。

因此,人们可以说第一等离子体电极111的主体的表面通过对电极效应没有贡献的第一表面区域和对电极效应有贡献的第二表面区域图案化。

图2最一般地示出了根据本发明的第一等离子体电极111的主体31的表面30的一部分。沿着表面区域30npl,防止了等离子体pla燃烧,而等离子体pla的确沿着其余表面区域30pl燃烧。

图3再次示出了具有第一表面区域30npl和第二表面区域30pl的第一等离子体电极111的主体31。主体31被几何轨迹包壳31l围绕。由此将几何轨迹包壳31l上的第二表面区域30pl的投影30plp之和与几何轨迹包壳31l上的第一表面区域30npl的投影30nplp之和的比率q选择为

0.1≤q≤9

并且由此,在今天实践的实施例中为:

0.4≤q≤1。

表面区域30pl是金属材料,或者是沉积在主体31的金属材料基底上的介电材料层的介电材料。

根据图4,表面区域30npl由主体31的金属材料表面30m中的空隙凹部33形成。金属材料表面30m可以是金属材料主体31的表面或金属材料层的表面,如在30ml处以虚线示意性示出的。金属材料表面30m/30ml在第一电势111上操作。

凹部33的尺寸被设计成以便防止等离子体pla在其中燃烧,因此,如本领域技术人员知道的,其最小横截面范围d小于主导暗区距离的两倍。作为第一表面区域30npl,仅有暴露于等离子体pla的凹部33的表面变得涂覆有通过真空等离子体处理过程生成的材料,该材料的电导率可能相对较低,导电性小于表面30m的金属材料。与此相反,金属材料表面区域30pl越来越多地被溅射。

试探性地,可以如下解释这些现象:

在金属材料的表面凹部33中,没有等离子体燃烧,因为它们的尺寸被设计成其开口的最小直径小于暗区距离的两倍。在凹部表面附近不存在暗区。因此,没有电势差使带电粒子朝向凹部表面加速。这些颗粒仅沉积在凹部33中。由于在凹部33中不存在等离子体,因此电导率相对较低,并且第一等离子体电极与第二等离子体电极之间的电场以及电流越来越集中在外部金属材料区域30pl上。在那里,在主导暗区和高电导率的情况下,带电粒子朝向表面渐增地加速,并且溅射表面区域30pl,从而防止了相对低的导电材料在那里的净沉积。

然而,凹部33中的涂层随时间的经过的累积以及在表面区域30pl处溅射的相应增加仍然导致该过程的一些漂移。

这导致发明人预先施加了电绝缘材料(如陶瓷材料)的表面区域30npl,由此从处理的开始就建立了稳定的初始条件。

根据图5的实施例,主体31的金属材料表面30m中的空隙凹部33预先涂覆有例如陶瓷材料的介电材料涂层34a。

根据图6的实施例,在主体31的金属材料表面30中的或在其上具有金属材料涂层30ml的凹部33填充有介电材料,例如,具有例如陶瓷材料的塞子34b。

根据图7的实施例,主体31的金属材料表面30预先涂覆有介电材料的区域或“岛”30npl,例如,预先涂覆有陶瓷材料层34c。

考虑到图7,图8再次示意性地示出了适用于rf等离子体的第一等离子体电极111的表面的图案。在这里,第二表面区域30pl以及第一表面区域30npl是相应介电材料层的表面区域。介电材料和形成第二表面区域30pl的那些层的厚度提供了比介电材料和提供第一表面区域30npl的那些层的厚度更大得多的耦合容量。

还请注意,当第二表面区域30pl利用介电材料层实现时,第一表面区域30npl可以根据图4至图6实现。

根据图9的实施例,主体31被拆分为多个部分31a和31b…,并且介电材料的夹层31c夹在两个后续部分31a、31b之间,该两个后续部分是金属材料或者是涂覆有金属材料层的-30ml-。金属材料部分是电互连的(图中未示出),并且在第一电势111上操作。

而图4、图5和图6示出具有孔形状的凹部,图10至图12示出了凹部33,该凹部33被实现为金属材料的板状腹板36之间的间隙或被涂覆有金属材料层。

图13至图16更具体地示出了第一等离子体电极111的电极主体31的实施例。根据示出了主体31的俯视图的图13,主体31沿着轴线a延伸。尽管该轴线可以是弯曲的,但是在今天实现的实施例中,轴线a是直线的。

此外,并且尽管根据图13的主体31的俯视图形状是圆形的,但它也可以例如是椭圆形或多边形的。

根据图14的实施例,主体31是金属材料的或被涂覆有金属材料层,并且包括由围绕轴线a的凹槽33a实现的凹部33a。因此,图13的实施例与图4的一般实施例一致。请注意,多个凹槽33a可以由围绕轴线a并沿着主体31的一个或多于一个螺旋形凹槽(图中未示出)替换。显然,根据图4至图8的第一表面区域30npl的所有一般形式可以被实现为围绕轴线a的螺旋形地延伸的表面区域,从而导致也是螺旋形的第二表面区域30pl。

图14中的第二表面区域30pl可以由间隔开的不同金属材料板或被涂覆有金属材料层的板来实现,并且所述板是电互连的,并且在第一电势111下工作。

图15示出了第一等离子体电极111的主体31的示例,其中第二表面区域30pl围绕直轴a螺旋形地缠绕。由此,第二表面区域沿着螺旋形缠绕的线100实现。第二表面区域30pl主要沿着线100的外周限定。螺旋的相邻匝之间的距离是d,并且从中央馈送件102到螺旋的内周的径向距离也可能最多是d。除了电连接到中央馈送件102之外,螺旋是独立的。请注意,在附图中,阴影线不指示横截面。

对于常规用于溅射的加工压力,如也在图14中所示的距离d被选择为在以下范围中

1mm≤d≤110mm,尤其是

7mm≤d≤15mm。

图16的实施例类似于图14的实施例,其中,如图14的凹部或间隙33a既没有空隙,也没有涂覆介电材料层(如图4或图5中的一般实施例那样),而是由介电材料填充,例如,由类似于图6的根据34b的介电材料板填充。图17至图19示出了全部沿着直轴a的第一阳极111的主体31的另外的实施例。请注意的是,在这些附图中,阴影线也不指示横截面。

图20示意性地示出了作为示例沿着轴线a延伸的主体31的实施例。主体31包括芯体106和包壳108,包壳108限定了第一表面区域30npl和第二表面区域30pl的图案,如在图21到图23的上下文中变得显而易见的那样。

根据图21,包壳108具有空隙开口110的图案,通过空隙开口110的图案,一旦施加到具有金属材料表面的芯体106上,第二表面区域30pl就可以自由接近。包壳108本身是介电材料。

根据图22,包壳108具有空隙开口110的图案,通过空隙开口110的图案,一旦施加到具有介电材料表面的芯体106上,第一表面区域30npl就可以自由接近。包壳108本身是金属材料。

根据图23,金属材料包壳108携带第一表面区域30npl的图案,并且可以施加到芯体106上,与芯体材料无关。相反,包壳108可以是介电材料,并且携带第二表面区域30pl的图案(在图中未示出)。

包壳108可以是维护替换部件,并且因此可在芯体106上容易地更换。

本领域技术人员现在认识到用以实现根据本发明并且根据其特定要求的第一等离子体电极111的主体的表面图案的大量变体。

主体31的所有实施例都可以被冷却,这可以借助于引导通过主体31的冷却流体或通过将主体安装到散热器构件来实现。

根据图24的实施例,在中心并且沿着金属材料主体31或主体31的芯体106的轴线a提供同轴通道孔40。冷却流体管42沿着孔40延伸,并且在通道孔40的底部排出冷却流体fl。冷却流体fl在主体31或芯体106的一端处从通道孔40排出(图中未示出)。

根据图25的实施例,金属材料主体31或芯体106被安装到散热器构件,该散热器构件包括冷却流体fl通过其流动的通道布置40a。在主体31或芯体106与散热器构件62之间提供电绝缘材料的构件或夹层64,并且该构件或夹层64具有良好的导热性,如例如是aln,该构件或夹层64允许在系统接地电势g上操作散热器构件,其热紧密耦合到主体31,但主体31仍然与系统接地电隔离。

根据图26,以任何实现形式、但尤其是根据图13至图19的实施例,主体31被作为几何包壳的几何轨迹gl围绕,该几何轨迹gl在沿着轴线a的至少一个方向s上考虑是逐渐变细的。尤其是取决于第一电极111在真空接收器3中的安装位置,通过这样的局部或整体逐渐变细,可以控制沿着主体31的涂覆/溅射效果的分布,并且尤其是可以使分布均匀化。

现在我们描述在根据本发明的布置的实施例中第一和第二等离子体电极是如何电操作的。

如图27所示,并且作为本发明的一部分,两个电极111和112都被电操作,使得相应电极的电势111和112可以相对于施加到真空接收器3上的系统接地电势g以相互独立的方式变化。第一等离子体电极111以及第二等离子体电极112以隔离器14和16所示的电隔离的方式操作。浮动等离子体供应源布置18可操作地连接到等离子体电极111和112,并且在第一与第二等离子体电极之间施加电势差δ。等离子体供应源布置18可以被定制为生成dc、脉冲dc、hipims、上至rf的ac中的至少一种。

衬底载体7可以在系统接地电势g或偏置电势(图27中未示出)上以浮动的方式电操作,该偏置电势可以是dc、上至rf的ac。请注意的是,如果实行蚀刻,则可以通过第二等离子体电极112来实现衬底载体7。考虑到从等离子体电极111和112到系统接地g的低的等离子体阻抗,电极111和112可以自由地采取各自的电势111和112,由此维持由等离子体供应源布置18建立的电势差δ。由此并且与利用真空接收器3的接地金属壁作为第一等离子体电极相反,根据本发明并且如以上关于多个实施例所述的,第一等离子体电极111变得被局部良好地限定为从任何第二等离子体电极到第一电极111的电流路径使第一等离子体电极111负载有集中在表面图案的第二表面区域-pl-上的电流。

第一电极111可以经由阻抗元件z11(也参见图30)连接到参考电势,例如,连接到系统接地电势g,该阻抗元件z11平行于等离子体阻抗z111出现,并且被选择为使得它实际上不会影响整体并联阻抗z111//z11。在今天实践的实现形式中,阻抗z11由电阻元件r实现,其中,存在有效的

50ω≤r≤250kω,

由此,在一个实施例中,r=1kω。

阻抗元件z11可以借助于至少一个无源电子元件和/或借助于至少一个电有源元件(例如,二极管)和/或至少一个电有源可控元件(例如,fet)来实现。通过如图27中的adj处的虚线所述的那样调节阻抗元件z11,可以调整第一电极111的表面图案的第二表面区域-pl-的自清洁效果。

进一步提供阻抗元件z11可以改进等离子体pla的点火,并且可以如稍后所述的那样被用于感测相对于例如系统接地电势g的电势111。

根据图28,提供感测元件z11',从而感测第一等离子体电极111相对于如系统接地电势g的参考电势的瞬时主导电势111。例如,可以感测跨阻抗元件z11的电压uz11(图27)。相应电压uz11指示控制信号uz11的负反馈控制回路中的所测量的控制信号,并且被用作控制信号uz11的负反馈控制回路中的所测量的控制信号。作为调节实体,反应性气体的流量被调节和/或等离子体供应源布置18的输出信号被调节,如虚线所示。因此,在差异形成单元22处将所测量的控制信号uz11与在单元22处提供的控制信号的预设值uz110进行比较。差异形成单元20的输出处的控制偏差信号δ经由控制器24被引导到流量调节阀26,从而调节反应性气体或气体混合物从包含这种反应性气体或气体混合物的反应性气体储存器28进入到真空接收器3的流量。附加地或可替代地,控制偏差信号δ作用在等离子体供应源布置18的控制输入c上。

图29示意性和简化地示出了结合图28的上下文所解释的更广义的负反馈控制回路的功能块/信号流表示。

根据图28感测到的电压uz11被馈送到处理单元60。处理单元60计算uz11的函数f(uz11)的瞬时主导值,所述函数可能是多变量函数f(uz11,x2,x3...),由此将附加的输入信号x2,x3......考虑在内。在处理单元60中的处理结果是函数f的瞬时主导值。

在预设单元22a中,设置函数f的期望值或函数f的期望时间进程fo。在差异形成单元20a处,将处理单元60的瞬时主导输出信号与函数f的常数或随时间变化的期望值fo进行比较。差异形成单元20a的输出信号经由控制器单元24a在调节阀26上和/或在等离子体供应源布置18的控制输入c上——并且有可能在用于等离子体处理过程的附加调节构件上,如例如在可调节的衬底偏压27a、过程压力27b等上——充当控制偏差δ。

假定如在图28和图29的上下文中所描述和解释的负反馈控制本身是一项发明。

在更一般的方法中,通过这样的负反馈控制回路(本身可能是创造性的),第一电势111和第二电势112以及第一电势111与第二电势112之间的电势差δ中的至少一个被控制成保持或遵循分别预设的常数或时变值。

图30以最示意性和简化的方式示出了根据本发明并且如迄今为止所讨论的那样的真空等离子体处理设备的实施例。使用了与到目前为止所引入附图标记相同的附图标记。请注意,阻抗z11以及刚刚描述的负反馈控制回路(图30中未示出)是可选的。

附图标记29描述例如包含氩气的工作气体储存器,通过该工作气体储存器,工作气体wg被馈送到真空接收器3中,作为对来自反应性气体储存器28的反应性气体rg的替代或补充。在该实施例中,第二等离子体电极可以是虚线所示的用于衬底9的衬底载体,并且真空等离子体处理过程可以是对该衬底9的蚀刻。

到目前为止,我们主要指代等离子体处理,其中主要消耗第二等离子体电极112,并且根据本发明实现了第一等离子体电极111。根据本发明,两个等离子体电极111、112都被供电,例如,如图27的上下文中所示并所述的。

在某些应用中,如在pecvd中,等离子体电极都不会被消耗,并且这些电极都不应该被材料的覆盖所掩埋或隐藏,该材料尤其是导电性比相应等离子体电极的金属材料表面更低的材料。

在这样的情况或应用中,电极111和112两者都可以根据本发明构造,但不必一定相等。这在图31中示意性和简化地示出。

使用与目前为止所引入的附图标记相同的附图标记。无需附加的解释。用于pecvd处理的储气罐28'包含cvd-g气体,其在电极111与112之间的等离子体中发生化学反应,从而导致沉积在衬底9上的材料。

根据图32的实施例,电极主体31位于金属材料或介电材料的壳体36中并且远离该壳体36。如果壳体36是金属材料的,则其以电浮动的方式或在例如系统接地电势g的参考电势上操作。包含例如氩气的工作气体储存器29将工作气体wg供给到电极主体31与壳体36之间的间隙v。在设备的一个实施例中,馈送到整个设备的工作气体wg被馈送到壳体36。

间隙v经由耦合开口38a或38b与反应空间rs连通。该耦合开口38a或38b足够大,以至于允许等离子体pla膨胀到间隙v中。工作气体wg通过耦合开口38a或38b从间隙v流到反应空间rs中。向反应空间中额外提供工作气体wg可能是必要的,也可能是不必要的。如果使用反应性气体,或者如在pecvd中那样——材料成分要以气态形式沉积在衬底上,则将这样的气体rg馈送到壳体36外部和/或间隙v内的反应空间rs。在该设备的一个实施例中,这样的气体rg被馈送到远离壳体36的反应空间rs,如图32所示。

由于耦合开口38a或38b的压力阶段效应,工作气体wg在间隙v中的压力可能比在反应空间rs中的压力稍微更高,从而导致在间隙v中的平均自由程并且因此暗区距离比在反应空间rs中更短。

壳体36可以是维护替换部件,并且因此以易于更换的方式安装。

可替代地或附加地,壳体36的内表面可以通过如虚线所示的护罩嵌体(shield-inlay)70来保护。护罩嵌体70是易于维护的可替换部件。

如果护罩嵌体70是金属材料的,则其以电浮动的方式或在参考电势(例如在系统接地电势g)上操作。可替代地,护罩嵌体70可以是介电材料的。

主体31不应该从衬底载体7直接看到,尤其是不能从其上的衬底9直接看到。这是为了避免了从主体31溅射的材料沉积在衬底9上。这通过相应地定位和成形耦合开口38、和/或通过在主体31与衬底载体7之间的可移动挡板72来实现。如果如在38a处示意性地示出的那样定制耦合开口,则壳体36本身挡住从衬底载体7到主体31的视线ls31。如果如在38b处示意性地示出的那样来定制耦合开口,则借助于挡板72来实现相应的露出,该挡板可以移动以计及例如相对于不同衬底的不同需求。如果由金属材料制成,则挡板72或者以电浮动的方式操作、或者在参考电势(例如在系统接地电势g)上操作。

如果需要,可以通过沿着壳体36的壁(图中未示出)提供用于冷却流体的通道的布置来冷却壳体36。

如果将第一等离子体电极111与常规具有其自己的两个等离子体电极的等离子体处理台(例如,磁控溅射台)结合应用,则这种台的一个等离子体电极在磁控溅射台处的阳极可以由根据本发明的第一等离子体电极111替换。

如图32中以虚线在w处所示,在一些实施例中,第一电极111可以相对于其定位,尤其是相对于其沿着轴线a的定位可调节地安装在壳体36中。第一等离子体电极甚至可以安装成可从壳体36移除并且可重新插入壳体36。这对于优化等离子体点火以及对于调整第一等离子体电极111与第二等离子体电极112之间的电流路径而言可能是有利的。

如果多于一个等离子体处理台在公共的反应空间中操作,则等离子体处理台的相应等离子体可以由根据本发明的单个第一等离子体电极111来服务。

图33和图34最示意性和简化地示出了根据本发明的布置的实施例的俯视图和横截面图。

在真空接收器3中,衬底载体7可驱动地旋转。衬底载体7携带衬底9。衬底9沿着它们的移动通道通过多个(例如,五个)等离子体处理台50,它们全部都在公共反应空间rs中操作。每一个等离子体处理台50包括第二等离子体电极112。在沿着真空接收器的一个位点处,例如,在可以安装另外的处理台的地方,安装了根据本发明的第一电极111。如相应等离子体供应源布置18所示,第一等离子体电极111是等离子体处理台50共用的等离子体电极。具有公共的第一电极111的等离子体处理台50可以同时或后续地操作,或者以仅在它们各自的操作时间的一部分期间同时操作的方式来操作,因此实际上是在“重叠”的时间跨度中操作。

图35最示意性和简化地示出了根据本发明的等离子体处理布置。在第二等离子体电极112与第一等离子体电极111之间操作等离子体pla。等离子体处理台78在公共的反应空间rs中操作。等离子体处理台78的等离子体pls利用真空接收器3的壁作为第一电极,并且因此,所得等离子体在反应空间rs中变得相对分布广泛。

与此相反,两个等离子体电极111与112之间的电流路径集中在第一等离子体电极111上,并且在那里集中在表面图案的第二表面区域-pl-上。因此,根据本发明,到第一等离子体电极111的等离子体pla朝向局部良好限定的第一等离子体电极111集中。由此,如经常需要的那样,等离子体pla变得基本上与等离子体pls去耦。

如已经提到的,本发明最适合被应用于磁控溅射源,因为第二等离子体电极112是靶或靶保持器,而第一电极111是对电极,即“阳极”。由此,靶可以是硅靶。如果在这样的磁控溅射源处实行反应性溅射,则反应性气体可以是氧气或氢气,以便在衬底9上沉积氧化硅或氢化硅层。

在图36至图48中,示意性地示出了根据本发明的更具体的设备。

根据图36和图37,衬底输送器201是借助于驱动器203可绕轴线a1旋转的,连续地驱动至少360°的旋转。多个衬底9位于衬底输送器201上,由相应的衬底载体(未示出)保持,与轴线a1等距。

衬底9沿着其旋转路径通过至少两个真空处理台205,其中至少一个是真空等离子体处理台,由此尤其是如205a处所示的具有靶207的磁控溅射台。在一个实施例中,如图37中所示,提供了至少两个磁控溅射台205a。真空处理台,并且由此尤其是真空等离子体处理台,都确实对反应空间rs中的衬底9共同起作用。

在包括一个或多于一个磁控溅射台205a的真空等离子体处理台处,通常实现壳体36中的第一等离子体电极111,并且其与轴线a1同轴定位。到反应空间rs的工作气体-wg-入口被提供在壳体36处,而如果提供的话,反应性气体rg被直接或经由相应的真空处理台205馈送到反应空间rs,由此被馈送到一个或多于一个磁控溅射台205a。

壳体36借助于介电材料护罩209与反应空间rs分开,该介电材料护罩209可以说是壳体36的壁的一部分。根据图36的开口38是穿过护套209提供的。在提供至少两个磁控溅射源205a的一个实施例中,至少两个磁控溅射源205a的靶是硅,这些源中的一个被馈送氧气作为反应性气体rg,另一个被馈送氢气作为反应性气体rg。作为工作气体wg,可以使用氩气。可以将相应的反应性气体馈送到靶207附近的反应空间rs,而不是馈入到磁控溅射源中。

以虚线定性地示出了从作为第二等离子体电极112的靶207得到的等离子体pla,其集中到公共的第一电极111。

图36和图37的实施例中的第一电极111的主体31可以根据如前所述的任何实施例来实现,其沿着线性轴线(如沿着轴线a1)延伸。

图40至图48示出了壳体36中的第一等离子体电极111的不同实施例,作为应用于根据图36和图37的设备的这种电极的示例。请注意,这些图中的阴影线也不指示横截面。

相同的附图标记用于与之前应用的实体相同的实体,并且因此技术人员完全理解这些实施例。

图42是图41的示例的示意性横截面图,图45是图44的示例的示意性横截面图,并且图48是图47的示例的示意性横截面图。

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