專利名稱：等離子體加工裝置的制作方法
等離子體加工裝置本發(fā)明涉及一種等離子體加工裝置，用于在基片連續(xù)加工設(shè)備中加工至少一個(gè)平坦的基片，其中該等離子體加工裝置具有:至少一個(gè)基片承載電極，放置在該基片承載電極上的基片可以被輸送通過(guò)該基片連續(xù)加工設(shè)備，并且該基片承載電極對(duì)接地電位是直流絕緣的；一個(gè)平面式構(gòu)成的高頻電極，該高頻電極上施加有交流電壓并且設(shè)置在放置于該基片承載電極上的至少一個(gè)基片之上一間距處；一個(gè)罐形地在該基片承載電極之上構(gòu)成的暗室屏蔽物，其中該罐形暗室屏蔽物的開(kāi)口區(qū)域與該至少一個(gè)基片對(duì)齊，并且該罐形暗室屏蔽物具有一個(gè)使該暗室屏蔽物向外展寬的邊緣，該邊緣緊密地安排在該基片承載電極之上并且平行于其表面安排，并且其中在該等離子體加工裝置運(yùn)行時(shí)，在該基片承載電極或(一個(gè)或多個(gè))基片、高頻電極與暗室屏蔽物之間設(shè)有一個(gè)等離子體室，用于形成一個(gè)低壓等離子體；至少一個(gè)在背側(cè)上且平行于該基片承載電極安排的、導(dǎo)電的第二電極；以及一個(gè)氣體供應(yīng)裝置，用于在該等離子體室中引入處理氣體。對(duì)表面的大面積等離子體加工在當(dāng)今的工業(yè)制造中得到了很高的評(píng)價(jià)并且在將來(lái)會(huì)有越來(lái)越重要的意義。舉例來(lái)說(shuō)，等離子體技術(shù)譬如有等離子體蝕刻、等離子體預(yù)處理、或者等離子體輔助的化學(xué)氣相沉積，后者也簡(jiǎn)稱為PECVD。視技術(shù)要求而異，選擇不同的裝置以產(chǎn)生等離子體、或者還在用于產(chǎn)生等離子體的裝置與等離子體加工位置之間選擇不同的安排變體。對(duì)于批量生產(chǎn)而言,除了技術(shù)要求以外,譬如良好的處理穩(wěn)定性、高的設(shè)備利用率、低的介質(zhì)消耗、短的維修時(shí)間等等要求也越來(lái)越重要。在此通常還提出以下問(wèn)題，即是否有可能對(duì)這些方法或裝置進(jìn)行尺度放大(Hochskalierung)以便進(jìn)行大面積的加工和/或在最短的加工時(shí)間內(nèi)加工盡可能大數(shù)量的試件?？芍本€標(biāo)度的表面等離子體加工裝置在這方面是特別有利的，因?yàn)樵诖死缈梢院?jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)在直線延展方向上良好的加工均勻性。為了對(duì)大的面積進(jìn)行均勻加工，優(yōu)選的是使其移動(dòng)穿過(guò)加工區(qū)域。這樣的情況例如在線 內(nèi)涂層裝置(In-Line-Beschichtungsanlagen)中是公知的，在該裝置中采用了限定數(shù)量的線性微波等離子體源。這種微波等離子體源優(yōu)選的是用
2.45GHz的激勵(lì)頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)，并且以一個(gè)特別高度地可獲得的等離子體密度為特征，并且特別適用于高速沉積薄層。由于這種微波等離子體源相對(duì)基片表面有非常低的等離子體邊緣層電位，在等離子體加工中只出現(xiàn)一個(gè)低能量的離子轟擊。在加工敏感的表面時(shí)，這是一較大的優(yōu)點(diǎn)。然而高的涂層速度卻還經(jīng)常導(dǎo)致多孔且密度較低的層，并且出現(xiàn)較多的堆棧錯(cuò)誤和不飽和鍵。因此往往必須在高的涂層速度與可獲得的層特性之間進(jìn)行折衷。用較低激勵(lì)頻率驅(qū)動(dòng)的等離子體源還以低的等離子體密度為特征，然而在表面加工時(shí)還以高的離子能量以及離子密度為特征。平行板安排尤其是這方面的一個(gè)好例子。其中，在不對(duì)稱地驅(qū)動(dòng)的平行板安排的情況下，一個(gè)電極置于接地電位而另一個(gè)電極連接電源。打擊到電極上的離子的不同能量條件取決于所采用的激勵(lì)頻率和這些電極的面積比以及所設(shè)定的處理?xiàng)l件。因此視將兩個(gè)電極中的哪一個(gè)選作基片承載電極而異，造成了不同的加工條件。處于采用基片載體(它們?cè)诒砻婕庸み^(guò)程中要被移動(dòng)或者甚至要被完全輸送穿過(guò)加工區(qū)域)的基片連續(xù)加工設(shè)備形式的等離子體加工裝置提出了一個(gè)巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。尤其是在基片載體上還必須達(dá)到一個(gè)限定的電位時(shí)，該基片載體必須能夠在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中傳導(dǎo)例如一個(gè)限定的直流電流或者高頻電流。下面說(shuō)明的文獻(xiàn)為此公開(kāi)了不同的解決方案。文獻(xiàn)DE 43 01 189 C2說(shuō)明了上述技術(shù)類型的一種等離子體加工裝置。其基本目的是，在一個(gè)線內(nèi)的或者連續(xù)加工裝置的情況下，使能量穿過(guò)一個(gè)基片載體向一個(gè)等離子體室中偶合，而不會(huì)因此出現(xiàn)寄生等離子體。在此重要的是，在被移動(dòng)的基片上大面積地施加HF能量的電容性偶合。等離子體室由一個(gè)第一電極的罐形屏蔽物構(gòu)成，其中在該等離子體室中設(shè)有一個(gè)氣體入口。該罐形屏蔽物有一個(gè)緊密地位于該基片載體之上并且平行于其表面安排的邊緣。在該基片載體的背側(cè)以一個(gè)限定的間距安排了帶有暗室屏蔽物的另一個(gè)高頻電極。借此可以將高頻能量向基片載體中偶合。該第一電極對(duì)該基片載體的電容量應(yīng)當(dāng)盡可能地大，而該電極的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)盡可能地小，以便能夠在該基片載體上建立一個(gè)有效的等電位(616；[(311卩(^61121&1)。在此缺點(diǎn)是，該暗室屏蔽物必須延伸過(guò)該電極安排的區(qū)域，以避免寄生等離子體。另外也沒(méi)有公開(kāi)如何從等離子體加工的反應(yīng)區(qū)域中抽吸出氣體。在此用過(guò)的氣體只能夠通過(guò)該屏蔽物的邊緣與基片載體之間的縫隙送出。這同樣是缺點(diǎn)，因?yàn)橛纱嗽诨砻嫔蠒?huì)出現(xiàn)其它的不確定的加工作用。文獻(xiàn)WO 02/056338 A2公開(kāi)了另一種用于等離子體輔助的、平面基片的表面加工的裝置。該文獻(xiàn)的作者的目的為，提出一種成本低廉的裝置，用這種裝置可以在更高的頻率、優(yōu)選的是在30MHz以上的頻率范圍內(nèi)，加工相對(duì)大型的基片表面。所說(shuō)明的裝置采用一腔室，該腔室也可以是一個(gè)真空室。在這個(gè)腔室中安排有一個(gè)接地通道。在該接地通道中構(gòu)成有一個(gè)實(shí)質(zhì)上對(duì)該腔室體積封閉的放電室。在該放電室中以一個(gè)很小的間距且平行于相應(yīng)的基片表面安排一個(gè)HF/VHF電極,從而所產(chǎn)生的等離子體優(yōu)先形成在電極與基片表面之間。在該接地通道中同樣地構(gòu)成有兩個(gè)在直徑上相對(duì)地安排的槽縫，其寬度和高度被選擇為對(duì)應(yīng)于要加工的基片或者說(shuō)對(duì)應(yīng)于帶有基片載體的基片。

該基片或者說(shuō)帶有基片載體的基片可以穿過(guò)該槽縫通過(guò)該接地通道并且因此通過(guò)該放電室而平移地移動(dòng)。通過(guò)該接地通道向放電室中送入處理氣體并且從該放電室中排出處理氣體。電流的偶合在帶有基片載體的基片與接地通道之間以電容性方式進(jìn)行。在此該基片載體針對(duì)該接地通道是電絕緣的。該接地通道、HF/VHF電極以及其供電裝置通過(guò)絕緣體而對(duì)該腔室壁電絕緣。在這方面的缺點(diǎn)是非常大的技術(shù)耗費(fèi)。接地信道必須具有對(duì)基片載體準(zhǔn)確平行地安排的多個(gè)壁，這些壁被安排為對(duì)該基片載體有一個(gè)很小的間距。尤其是當(dāng)該接地信道還需要調(diào)節(jié)溫度時(shí)，會(huì)造成該接地通道的和該基片載體的熱膨脹，并且非常具有挑戰(zhàn)性的是一種必須通過(guò)該接地通道進(jìn)行電絕緣的、限定的基片輸送作用在技術(shù)上的可實(shí)現(xiàn)性。在大面積基片或者帶有許多單個(gè)基片的基片載體的加工中，附加的困難在于，垂直于傳輸方向的這種電極安排具有大的寬度并因此該接地通道在傳輸方向上以及在高頻電極安排的兩側(cè)上都必須進(jìn)一步地伸展，以便能夠?qū)崿F(xiàn)該基片載體對(duì)該接地通道的足夠的電容性偶合。另一個(gè)缺點(diǎn)是，由于該基片載體與該接地通道的多個(gè)壁之間有很小的必要的間距，所以產(chǎn)生了一個(gè)難以用泵抽出的充滿氣體的空間。
因此本發(fā)明的目的是，以盡可能低的技術(shù)耗費(fèi)如下地?cái)U(kuò)展上述技術(shù)類型的等離子體加工裝置:在限定的基片傳輸和有利的氣體送入和排出的情況下，即使對(duì)大面積的基片或者帶有許多單獨(dú)基片的基片載體也可以有從等離子體室發(fā)出的離子與基片表面的高能量交互作用。該目的通過(guò)一種上述類型的等離子體加工裝置實(shí)現(xiàn)，其中該第二電極是一個(gè)處于接地電位的接地電極，其中該基片承載電極可以電容性地偶合在該接地電極上，并且該氣體供應(yīng)裝置具有至少一個(gè)設(shè)置在該高頻電極和/或暗室屏蔽物中的氣體入口和至少一個(gè)設(shè)置在該暗室屏蔽物中的氣體出口。本發(fā)明該的裝置用于限定地產(chǎn)生在從約IPa至數(shù)百帕斯卡的工作壓力范圍內(nèi)的低壓等離子體。激勵(lì)頻率優(yōu)選的是采用13.56MHz?？梢詫?duì)應(yīng)于裝置的技術(shù)特征和技術(shù)要求使用更高和更低的激勵(lì)頻率。在實(shí)踐中從約50kHz至約IOOMHz的頻率范圍可能是有利的。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明把該第二電極用作接地電極并且使該基片電極對(duì)接地電位直流絕緣，在高頻電極、基片承載電極與接地電極之間構(gòu)成一個(gè)電容性的分壓器。在給定的激勵(lì)頻率和低壓等離子體的限定的放電條件下，該電容性分壓器的各個(gè)電容量大小決定了在這些電容上的電壓降高低。借助在基片載體電極與接地電極之間的一個(gè)高的電容量，基片電極上有一個(gè)與接地電極 的接地電位接近的交流電位。由此來(lái)自該等離子體室的離子在基片承載電極或者基片的方向上加速，這導(dǎo)致高質(zhì)量的加工結(jié)果。因?yàn)楦哳l等離子體源相對(duì)微波等離子體源具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，即在對(duì)基片進(jìn)行表面加工時(shí)可能提供高能量的離子，從而例如可以在采用根據(jù)本發(fā)明的等離子體加工裝置的條件下利用這種優(yōu)點(diǎn)以便沉積更致密的層。然而還可以借助于根據(jù)本發(fā)明的裝置在層生長(zhǎng)時(shí)消除特定的化學(xué)計(jì)量比誤差，或者還可以限定性地改變層中鍵的比例。其它的優(yōu)點(diǎn)可能存在于選擇性蝕刻或者基片預(yù)處理中。用根據(jù)本發(fā)明的等離子體加工裝置，可以把被移動(dòng)的基片承載電極(在其上以適當(dāng)?shù)姆绞桨才庞邢薅〝?shù)量的單個(gè)基片)在RF放電之前電容性地偶合。此外，所提出的裝置具有一個(gè)類似等離子體箱的結(jié)構(gòu)。由此得到過(guò)程控制的一些新穎有利的可能性，例如在用于太陽(yáng)能電池基片上氮化硅沉積的連續(xù)加工裝置中。此外根據(jù)本發(fā)明的裝置適用于與一個(gè)微波等離子體源相結(jié)合而有利地實(shí)現(xiàn)RF放電和微波放電的相繼安排。為了能夠獲得基片承載電極的適當(dāng)?shù)碾娙菪耘己希摶休d電極優(yōu)選地用導(dǎo)電材料構(gòu)成。為了能夠把至少一個(gè)放置在該基片承載電極上的基片在等離子體源下方連續(xù)地傳送通過(guò)基片連續(xù)加工設(shè)備并且進(jìn)行加工，該基片承載電極可以在帶有罐形暗室屏蔽物的高頻電極安排與該接地電極之間的縫隙中往復(fù)地移動(dòng)、或者可以被輸送穿過(guò)該槽縫。在本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施方式中，在限定的高頻電極有效面積的條件下，將基片承載電極與接地電極之間的間距和/或基片承載電極面積的大小針對(duì)接地電極進(jìn)行適配，使得在放電條件下在該高頻電極直至接地電極之間流動(dòng)的高頻位移電流在基片承載電極與接地電極之間不產(chǎn)生適于等離子體點(diǎn)燃的電壓降。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的變體，該高頻電極擁有一個(gè)環(huán)繞的、升高的邊緣區(qū)域,從而該高頻電極具有一個(gè)倒置的“U”的形狀。由此可限定有效的接地面積與生效的高頻電極面積之間的有效面積比。
對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的另一種設(shè)計(jì)，具有該高頻電極和該暗室屏蔽物的高頻電極安排垂直于基片承載電極的輸送方向而線性地定標(biāo)度。以這樣的幾何狀態(tài)可以沿著一條橫向于通過(guò)該基片連續(xù)加工設(shè)備的基片輸送方向的直線來(lái)實(shí)現(xiàn)均勻的基片加工，其中可以移動(dòng)該基片穿過(guò)該直線下方。事實(shí)表明，根據(jù)本發(fā)明特別有利的是用約50kHz至約IOOMHz的激勵(lì)頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)該具有高頻電極和暗室屏蔽物的高頻電極安排。這種頻率下采用根據(jù)本發(fā)明的層沉積裝置時(shí)可以產(chǎn)生較高質(zhì)量的層。為了改善高頻功率分布，在另一個(gè)根據(jù)本發(fā)明提出的構(gòu)造中特別是在長(zhǎng)伸展的高頻電極安排的情況下采用多個(gè)高頻送入裝置向該高頻電極送入高頻能量。當(dāng)可以用該暗室屏蔽物來(lái)加熱和/或冷卻該高頻電極安排時(shí)，可以通過(guò)本發(fā)明達(dá)到特別有利的加工結(jié)果。當(dāng)在該高頻電極中設(shè)置適當(dāng)?shù)墓艿酪员阌靡粋€(gè)適當(dāng)?shù)臒彷d體調(diào)節(jié)溫度時(shí)，能夠特別良好地實(shí)現(xiàn)該高頻電極安排的冷卻和/或加熱，其中該熱載體優(yōu)選的是通過(guò)至少一個(gè)現(xiàn)有的高頻送入裝置而送入，這個(gè)或這些高頻送入裝置與至少一個(gè)溫度調(diào)節(jié)裝置相連接。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例在該暗室屏蔽物的朝向基片的側(cè)面上安裝一適當(dāng)?shù)目驙顚?dǎo)流裝置時(shí)，就可以在該導(dǎo)流裝置與該基片承載電極之間實(shí)現(xiàn)限定的氣流阻力。 根據(jù)本發(fā)明的一種同樣有利的變體，該基片承載電極的面積至少等于或者大于由該暗室屏蔽物的開(kāi)口面形成的面積。在本發(fā)明中優(yōu)選的是，該接地電極的面積大于或者等于基片承載電極的面積。此外事實(shí)表明特別有利的是，該接地電極設(shè)有一個(gè)由適當(dāng)?shù)慕殡姴牧现圃斓耐繉?。在本發(fā)明的另一個(gè)有利的實(shí)施方式中，在接地電極的朝向基片承載電極的側(cè)面上安排有一個(gè)由介電材料制造的、附加的、適當(dāng)?shù)陌濉Ｓ纱藖?lái)放大構(gòu)成在該基片承載電極與接地電極之間的電容器的電容量。在根據(jù)本發(fā)明的等離子體加工裝置中可以這樣地實(shí)現(xiàn)大的接地電極面積:相繼地安排多個(gè)單獨(dú)的接地電極，使它們能夠一起構(gòu)成一對(duì)該基片承載電極起電作用的接地電極。此外，在該接地電極中安裝有一個(gè)輻射加熱裝置時(shí)這可能是有利的。在本發(fā)明的一種特別有利的設(shè)計(jì)中，該真空室的壁構(gòu)成該接地電極，從而在該變例中可以取消分開(kāi)的接地電極。在根據(jù)本發(fā)明等離子體加工裝置的一個(gè)特別有利的構(gòu)造中的設(shè)計(jì)為:該高頻電極包含至少一個(gè)自身的、適當(dāng)?shù)臍怏w噴淋裝置，并且同時(shí)在該暗室屏蔽物的至少一個(gè)壁中存在一附加的氣體噴淋裝置，其中相應(yīng)地與該氣體噴淋裝置對(duì)置的、該暗室屏蔽物的壁包含至少一個(gè)泵送開(kāi)口。當(dāng)在該暗室屏蔽物的一個(gè)壁中設(shè)置一個(gè)一重或者多重的氣體噴淋裝置并且在與之對(duì)置的、該暗室屏蔽物的壁中設(shè)置一個(gè)適當(dāng)?shù)谋盟烷_(kāi)口時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)同樣有利的氣體送入和氣體排出作用。在該變體中高頻電極內(nèi)不設(shè)置氣體入口。由此在該高頻電極之前造成進(jìn)入的氣體的一個(gè)橫向流動(dòng)。
在根據(jù)本發(fā)明的等離子體加工裝置的另一個(gè)替代方案中，該暗室屏蔽物的一個(gè)壁中設(shè)置一個(gè)一重或者多重的氣體噴淋裝置并且在與之對(duì)置的、該暗室屏蔽物的壁中設(shè)置多個(gè)適當(dāng)?shù)谋盟烷_(kāi)口，其中這些泵送開(kāi)口真空密封地從該真腔室向外引出并且與一個(gè)適當(dāng)?shù)谋盟拖到y(tǒng)相連接。有利的是這些離子體室設(shè)有一個(gè)附加的內(nèi)壁襯里，該襯里可以以簡(jiǎn)單的方式方法進(jìn)行更換，其中該內(nèi)壁襯里包含所有必需的泵送格柵以及多個(gè)用于氣體送入和排出的氣體出口。在本發(fā)明的一個(gè)擴(kuò)展中，直接在高頻電極之前安裝一個(gè)由適當(dāng)?shù)慕殡姴牧现圃斓陌?，這個(gè)板針對(duì)等離子體室完全地遮蓋該高頻電極。此外根據(jù)本發(fā)明還可以在該基片承載電極的運(yùn)動(dòng)方向上在一個(gè)真空室中相繼地安排多個(gè)帶有暗室屏蔽物的高頻電極安排。為了能夠保證總有該基片承載電極的充分的電容性接地偶合，在本發(fā)明的一個(gè)變體中設(shè)有多個(gè)其它的接地電極，以便在相鄰的真空室之間輸送該基片承載電極。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)有效實(shí)施例，多個(gè)基片承載電極可以相繼地移動(dòng)穿過(guò)該等離子體加工裝置的放電區(qū)，其中如此地調(diào)節(jié)其相互間距:使得在多個(gè)單獨(dú)的基片承載電極之間不可能有等離子體點(diǎn)燃。最后在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中還可以采用一個(gè)連續(xù)的、導(dǎo)電的傳送帶作為典型地用作基片運(yùn)載體的基片承載電極。下面借助附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式、其結(jié)構(gòu)、功能和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:

圖1用側(cè)面剖視圖示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明的等離子體加工裝置的一個(gè)實(shí)施方式，該裝置帶有一個(gè)處于設(shè)置在高頻電極中的氣體噴淋裝置形式的氣體入口和多個(gè)通過(guò)該暗室屏蔽物的壁的氣體出口；`圖2用側(cè)面剖視圖示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明的等離子體加工裝置的另一個(gè)實(shí)施方式，帶有設(shè)置在暗室屏蔽物中的氣體入口和氣體出口 ；圖3用側(cè)面剖視圖示意性地展示了圖2的根據(jù)本發(fā)明的等離子體加工裝置的實(shí)施方式的一個(gè)修改后的變例，帶有一個(gè)附加的、可更換的等離子體室內(nèi)壁襯里；并且圖4用側(cè)面剖視圖示意性地展示了根據(jù)本發(fā)明的等離子體加工裝置的另一個(gè)可能的實(shí)施例，帶有設(shè)置在該暗室屏蔽物中的氣體入口和出口，其中該氣體出口與一個(gè)泵送連接件相連接。圖1示意性地展示了用于基片28的表面的大面積等離子體加工的一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的等離子體加工裝置。該等離子體加工裝置安裝在一個(gè)真空室20中。真空室20的多個(gè)壁置于接地電位。真空室20設(shè)有泵送連接件21和22用于連接泵送系統(tǒng)。真空室20兩側(cè)有開(kāi)口縫隙23、24。在此例如可以連接多個(gè)真空閥門或者相鄰的真空室。開(kāi)口縫隙23、24的開(kāi)口幾何形狀被設(shè)計(jì)為，可以無(wú)障礙地穿過(guò)其中輸送一個(gè)基片承載電極27。在基片承載電極27上可以安排多個(gè)單獨(dú)的基片28。在基片承載電極27的、朝向真空室底的側(cè)面上有一個(gè)接地電極25，該接地電極在此同時(shí)可以實(shí)施成輻射加熱裝置。接地電極25通過(guò)多個(gè)輻射屏障26對(duì)真空室底被熱退偶并且以適當(dāng)?shù)姆绞椒椒ㄅc接地電位相連接。
圖標(biāo)的等離子體加工裝置的高頻電極安排實(shí)質(zhì)上由一個(gè)暗室屏蔽物1、一個(gè)高頻電極2以及至少一個(gè)高頻送入裝置3構(gòu)成，在此該高頻電極例如嵌入在介電的絕緣體4、17、18中。絕緣材料例如可以采用氧化鋁陶瓷、石英玻璃或者還可以采用塑料材料譬如PEEK或者特氟綸(Teflon)。高頻電極2與高頻供電裝置30偶合，由此可以在該高頻電極2上施加一個(gè)交流電位。高頻供電裝置30連接接地電位，真空室20的壁也置于該接地電位。高頻電極2中存在一個(gè)帶有限定的孔安排的氣體噴淋裝置15，該氣體噴淋裝置可以盡可能均勻地用處理氣體對(duì)該等離子體加工裝置的一個(gè)等離子體室5進(jìn)行供給。氣體噴淋裝置16在此通過(guò)一氣體緩沖體積16和至少一個(gè)氣體送入裝置14與一個(gè)供氣系統(tǒng)相連接。有利的是，氣體送入14同時(shí)用高頻送入裝置3進(jìn)行，因?yàn)楹笳邿o(wú)論如何都是與高頻電極2連接的。暗室屏蔽物I超過(guò)高頻電極2向外大致到達(dá)基片載體電極27中，并且與高頻電極2 一起構(gòu)成一個(gè)電封閉的等離子體室5。高頻電極2的前側(cè)與基片承載電極27之間的間距根據(jù)技術(shù)需要適配。在實(shí)踐中該間距為約IOmm至約30mm。在由暗室屏蔽物I的多個(gè)壁所限界的等離子體室5的開(kāi)口處直接地有一框狀地實(shí)施的、處于流量導(dǎo)板形式的導(dǎo)流裝置6。該導(dǎo)流裝置展寬超過(guò)暗室屏蔽物I的尺寸，從而在該導(dǎo)流裝置6與基片承載電極27之間有一限定的間距的情況下，可以達(dá)到一個(gè)限定的氣流阻力。由此可以限定從等離子體室5出來(lái)、主要在泵送開(kāi)口 7、8的方向上的氣流。為此在圖1中于暗室屏蔽物I的兩側(cè)相應(yīng)地存在至少一個(gè)泵送開(kāi)口 7、8。為了對(duì)等離子體室5進(jìn)行均勻的抽吸，有利的是，沿著暗室屏蔽物I的各側(cè)存在多個(gè)泵送開(kāi)口 7、8。泵送開(kāi)口 7、8用所謂的泵送格柵9、10遮蓋。泵送格柵9、10由一種導(dǎo)電良好的材料構(gòu)成并且具有適配的氣體透過(guò)性開(kāi)口，例如槽縫或者孔。由此等離子體室5在所有側(cè)面上都由導(dǎo)電良好的壁所限界，然而還有可能包括一種限定的氣體排出作用。如以上提及的，高頻電極2有至少一個(gè)高頻送入裝置3。該高頻送入裝置優(yōu)選是同軸地實(shí)施的。由此也可以使用高的激勵(lì)頻率來(lái)送入高頻能量，而不會(huì)在該線路系統(tǒng)中出現(xiàn)顯著的電流和電壓損失。高頻送入裝置3根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)與高頻供電裝置30相連接。為了對(duì)等離子體的復(fù)電阻與發(fā)生器輸出端的阻抗進(jìn)行電功率匹配，根據(jù)所采用的發(fā)生器頻率插入至少一個(gè)所謂的匹配箱(Match-Box)。如果采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)裝置還可以對(duì)該高頻電極安排進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。這既可以借助于適當(dāng)?shù)碾娂訜嵫b置也可以通過(guò)適當(dāng)?shù)臒彷d體的熱交換進(jìn)行。例如可以在高頻電極2中設(shè)置多個(gè)管道或者通孔以引導(dǎo)和輸送一種適當(dāng)?shù)臒彷d體。優(yōu)選的是，要通過(guò)現(xiàn)有的高頻送入裝置3中的至少一個(gè)來(lái)對(duì)供給該熱載體。暗室屏蔽物I或者通過(guò)真空室20來(lái)調(diào)節(jié)溫度或者自身具有適當(dāng)?shù)臏囟日{(diào)節(jié)裝置。該高頻電極安排是不對(duì)稱地驅(qū)動(dòng)的。這就是說(shuō)，將接地電位用作對(duì)于所使用的發(fā)生器電壓的基準(zhǔn)電位。由此還將構(gòu)成由高頻電極2發(fā)出的、主要朝向接地電極25的電場(chǎng)。如果其場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到了所使用氣體的擊穿場(chǎng)強(qiáng)并且在此存在有能夠造成點(diǎn)燃的工作壓力，就在等離子體室5中點(diǎn)燃低壓等離子體。暗室屏蔽物I的這些壁限定地處于接地電位。基片承載電極27對(duì)接地電位是直流絕緣的。如果采用一適當(dāng)頻率的交流電壓以便進(jìn)行等離子體激勵(lì)，那么一個(gè)交流電流還從高頻電極2向基片承載電極27并且從此向鄰近的接地面、實(shí)質(zhì)上還向接地電極25流動(dòng)。由此該安排構(gòu)成了一個(gè)電容性 的分壓器。在給定的激勵(lì)頻率和低壓等離子體的限定的放電條件下，各個(gè)電容的大小決定了在這些電容上的電壓降的高低。在此，實(shí)質(zhì)的電容由基片承載電極27與接地電極25構(gòu)成。該電容應(yīng)當(dāng)盡可能地大，因?yàn)檫@同時(shí)還與一個(gè)較小的交流電壓降相關(guān)聯(lián)。由此基片承載電極27的交流電位也較接近于接地電位，并且低壓等離子體與基片承載電極27的交互作用就更符合向處于接地電位的電極進(jìn)行放電的條件。如果基片承載電極與接地電極的相互間距最小、并由此接地電極25的面積等于或者大于基片承載電極27的面積，那么基片承載電極27與接地電極25之間的電容就會(huì)是最大的。出于技術(shù)原因，在此可能需要的是，必須由多個(gè)單獨(dú)的接地電極組裝成接地電極25。尤其是當(dāng)接地電極25同時(shí)還用作輻射加熱裝置時(shí)，通過(guò)把熱輻射分散到多個(gè)可獨(dú)立調(diào)節(jié)溫度的接地電極上，可以阻礙基片承載電極27中出現(xiàn)的溫度梯度。在基片承載電極27與接地電極25之間的電容還可能通過(guò)在間隙中安排一個(gè)由適當(dāng)介電材料制造的板而進(jìn)行放大。優(yōu)選的是把這個(gè)板擴(kuò)大到超過(guò)接地電極25的尺寸，由此可以減少可能從基片承載電極27的邊緣區(qū)域向接地電極25形成的非均勻電場(chǎng)。由此還降低了形成寄生等離子體的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)用有較高的發(fā)射率的材料制造該介電板時(shí)，如果接地電極25同時(shí)還構(gòu)成為輻射加熱裝置，那么就可以提高向基片承載電極27的熱傳遞效率。較好地適用的材料首先是陶 瓷材料，例如氧化鋁陶瓷。在技術(shù)可能性的范圍內(nèi)并且取決于所要求的基片承載電極27的尺寸，可以適配該高頻電極安排的尺寸，尤其是高頻電極2的面積及其對(duì)基片承載電極27的間距，以優(yōu)化在高頻電極2與接地電極25之間的電容性分壓器，以便達(dá)到基片承載電極27的、良好的電容性接地偶合。用于基片承載電極27的接地偶合的一個(gè)附加的電容還可以用導(dǎo)流裝置6實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槠湎薅ㄐ缘靥幵诮拥仉娢?。根?jù)用作導(dǎo)流裝置6的流量導(dǎo)板的限定的面積及其對(duì)基片承載電極27的間距，該流量導(dǎo)板可以或多或少地為基片承載電極27向接地電極的電容性偶合貢獻(xiàn)一個(gè)大的份額。通過(guò)等離子體中產(chǎn)生的電荷載體與周圍的壁的交互作用形成了等離子體邊緣層。在此，針對(duì)相應(yīng)的壁的等離子體邊緣層電位，總是比壁本身的電位更正的。該邊緣層電位的高低還決定性地取決于所采用的電極面積的比。于是一個(gè)小的高頻電極2相對(duì)一個(gè)大的接地電極25導(dǎo)致了在高頻電極2上形成一個(gè)負(fù)的電極電位。這個(gè)負(fù)的直流電位上迭加有該高頻電壓并且也被稱為RF偏壓。非常高的RF偏壓可能導(dǎo)致電極材料由于較高的離子撞擊而受到剝蝕的風(fēng)險(xiǎn)增大，由此可能污染加工過(guò)程。圖2示出了帶有一個(gè)環(huán)繞的、隆起的壁29的高頻電極2的有利設(shè)計(jì)。由此可以在等離子體條件下相對(duì)于有效的接地面積來(lái)擴(kuò)大高頻電極2的有效作用電極面積。使用有效電極面積和有效接地面積的概念應(yīng)理解為，在等離子體條件下幾何面積可能不同于電作用面積。該隆起的邊緣29的形狀和尺寸可以適配于技術(shù)要求和電學(xué)要求。相對(duì)于圖1，在圖2中示出了修改后的、用于等離子體室5的氣體提供方式。氣體送入不再通過(guò)高頻電極2，而是借助于暗室屏蔽物I中的一個(gè)孔安排32。在此，至少一個(gè)氣體接口 31與一個(gè)氣體緩沖體積37相連接，該氣體緩沖體積用氣體對(duì)孔安排32進(jìn)行供給。多個(gè)帶有泵送格柵9的泵送開(kāi)口 7處于暗室屏蔽物2的、與孔安排32對(duì)置的壁中。由此在處理?xiàng)l件下在高頻電極2之前實(shí)現(xiàn)了處理氣體的一橫向流動(dòng)。在很少的情況下可能有利的是，除了暗室屏蔽物I中的氣體噴淋裝置之外，高頻電極2中也還存在一個(gè)氣體噴淋裝置。圖3示意性地示出了圖2中的安排的一個(gè)有利擴(kuò)展，這個(gè)擴(kuò)展帶有一個(gè)附加地存在的并且可更換的內(nèi)壁襯里33、34、35和36。一個(gè)直到介電板36，該內(nèi)壁襯里都由相互連接的導(dǎo)電的板材構(gòu)成，這些板材覆蓋了等離子體室5的多個(gè)側(cè)面內(nèi)壁和導(dǎo)流裝置6。在此有利的是，應(yīng)當(dāng)將所需要的、在泵送開(kāi)口 7之前的這些泵送格柵33同時(shí)加工到該內(nèi)壁襯里中。在所示的孔安排32的區(qū)域中在該內(nèi)壁襯里中還設(shè)有多個(gè)適配的孔安排34。介電板36適配于技術(shù)要求并且例如由氧化鋁陶瓷、石英玻璃或者其它適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成。如果把該高頻電極安排安裝在真空室20的一個(gè)可拆卸或者可翻動(dòng)的蓋上，就可以非常方便地更換該內(nèi)壁襯里，并且從而該高頻電極安排的維修費(fèi)用是較低的。圖4中示出了對(duì)基片28的表面進(jìn)行大面積等離子體加工的另一個(gè)裝置，在此帶有泵送格柵9的多個(gè)側(cè)面泵送開(kāi)口 38不匯入真空室20中，而是對(duì)真空室20真空密封地與至少一個(gè)現(xiàn)有的泵送連接件40相連接。有利的是這個(gè)或者這些泵送連接件40與至少一個(gè)適當(dāng)?shù)谋盟拖到y(tǒng)相連接。在此有利的是，多個(gè)泵送開(kāi)口 38與自身的多個(gè)泵送連接件40相連接，而這些泵送連接件再與一個(gè)公共的、未示出的泵送分配器相連接。如果在該泵送分配器上連接一適當(dāng)?shù)谋盟拖到y(tǒng)，就實(shí)現(xiàn)了該等離子體室5的一種特別均勻的泵抽作用。用對(duì)真空室20獨(dú)立的、等離子體室20的泵抽可以因此大幅減少處理氣體從等離子體室5出來(lái)進(jìn)入真空室20中的遲滯現(xiàn)象。視技術(shù)要求而異，一個(gè)單個(gè)的根據(jù)本發(fā)明的等離子體加工裝置還可以與圖1至圖4所示實(shí)施方式的不同特征進(jìn)行部分地結(jié)合。如果需要，還可以在一個(gè)共同的真空室20中安排和結(jié)合帶有圖1至圖4的特征的多個(gè)裝置。如果要把多個(gè)處理室和加速室組裝成一個(gè)完整的線內(nèi)加工系統(tǒng)，那么在通向相鄰腔室的中間區(qū)域中還要考慮在輸送時(shí)基片承載電極27的足夠的接地偶合。在此有利的是，要把多個(gè)單獨(dú)的基片承載電極27相繼地以盡可能小的相互間距輸送通過(guò)現(xiàn)有高頻電極安排的加工區(qū)域。由此可以使所產(chǎn)生的多個(gè)單獨(dú)的低壓等離子體的放電條件穩(wěn)定，并且可以降低在多個(gè)單獨(dú)的基片承載電極 27之間的縫隙中的等離子體點(diǎn)燃的風(fēng)險(xiǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于在基片連續(xù)加工設(shè)備中加工至少一個(gè)平坦的基片(28)的等離子體加工裝置，其中該等離子體加工裝置具有: 至少一個(gè)基片承載電極(27)，放置在該基片承載電極上的基片可以被輸送通過(guò)該基片連續(xù)加工設(shè)備，并且該基片承載電極對(duì)接地電位是直流絕緣的； 一個(gè)平面式構(gòu)成的高頻電極(2)，該高頻電極上施加有交流電壓并且該高頻電極被設(shè)置在放置于該基片承載電極(27)上的至少一個(gè)基片(28)之上的一個(gè)間距處； 一個(gè)罐形地在該基片承載電極(27)之上構(gòu)成的暗室屏蔽物(1)， 其中該罐形暗室屏蔽物(I)的開(kāi)口區(qū)域與該至少一個(gè)基片(28)對(duì)齊，并且該罐形暗室屏蔽物(I)具有一個(gè)使該暗室屏蔽物(I)向外展寬的邊緣(6)，該邊緣緊密地安排在該基片承載電極(27)之上并且平行于其表面安排，并且 其中在該等離子體加工裝置運(yùn)行時(shí)，在該基片承載電極(27)或者一個(gè)或多個(gè)基片(28)、該高頻電極(2)與該暗室屏蔽物(I)之間設(shè)有一用于形成低壓等離子體的等離子體室(5)； 至少一個(gè)在背側(cè)上且平行于該基片承載電極(27)安排的、導(dǎo)電的第二電極(25);以及 一個(gè)氣體供應(yīng)裝置用于向該等離子體室(5)中引入處理氣體； 其特征在于， 該第二電極是一置于接地電位的接地電極(25)，其中該基片承載電極(27)可以電容性地偶合在該接地電極(25)上，并且` 該氣體供應(yīng)裝置具有至少一個(gè)設(shè)置在該高頻電極(2)和/或該暗室屏蔽物(I)中的氣體入口( 14，15，16 ;31，37，32，34)和至少一個(gè)設(shè)置在該暗室屏蔽物(I)中的氣體出口( 10，8 ;9，7 ;9，38，40)。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體加工裝置，其特征在于，在該高頻電極(2)的、限定的有效面積的條件下，將該基片承載電極(27)與該接地電極(25)之間的間距和/或該基片承載電極的面積大小針對(duì)該接地電極(25)進(jìn)行適配，使得在放電條件下在該高頻電極(2)直至接地電極(25)之間流動(dòng)的高頻位移電流在該基片承載電極(27)與該接地電極(25)之間不提供適于等離子體點(diǎn)燃的電壓降。
3.如權(quán)利要求1或2所述的等離子體加工裝置，其特征在于，該高頻電極(2)擁有一環(huán)繞的、升高的邊緣區(qū)域(29)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，該具有該高頻電極(2)和該暗室屏蔽物(I)的高頻電極安排是垂直于該基片承載電極(27)的輸送方向而線性地定標(biāo)度。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置,其特征在于,用約50kHz至約IOOMHz的激勵(lì)頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)該具有該高頻電極(2)和該暗室屏蔽物(I)的高頻電極安排。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，高頻電極(2)具有多個(gè)高頻送入裝置(3)用于送入高頻能量。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，可以用該暗室屏蔽物(I)來(lái)加熱和/或冷卻該高頻電極安排。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，在該高頻電極(2)中設(shè)置有至少一個(gè)管道以便用一個(gè)熱載體來(lái)調(diào)節(jié)溫度，其中該熱載體通過(guò)至少一個(gè)與至少一個(gè)溫度調(diào)節(jié)裝置相連接的高頻送入裝置(3)進(jìn)行供給。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，在該暗室屏蔽物(1)的、朝向基片的側(cè)面上安裝一個(gè)框狀的導(dǎo)流裝置(6)。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，該基片承載電極(27)的面積至少等于或者大于由該暗室屏蔽物(I)的開(kāi)口面形成的面積。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，該接地電極(25)的面積大于或者等于該基片承載電極(27)的面積。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，該接地電極(25)具有一個(gè)用介電材料制造的涂層。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，在該接地電極(25)的、朝向該基片承載電極(27)的側(cè)面上安排有一個(gè)用介電材料制造的板。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，對(duì)該基片承載電極(27)起電作用的該接地電極(25)用多個(gè)單獨(dú)的、相繼地安排的接地電極構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，該接地電極(25)中設(shè)置有一個(gè)輻射加熱裝置。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，該真空室(20)的至少一個(gè)壁構(gòu)成該接地電極(25)。
17.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，該高頻電極(2)包含至少一個(gè)自身的氣體噴淋裝置(16)并且在該暗室屏蔽物(I)中在一側(cè)或兩側(cè)上有至少一個(gè)泵送開(kāi)口(7，8)，該泵送開(kāi)口被至少一個(gè)導(dǎo)電的泵送格柵(9，10)遮蓋并且匯入該真空室(20)的空間中。
18.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，該高頻電極(2)包含至少一個(gè)自身的氣體噴淋裝置(16)，并且同時(shí)在暗室屏蔽物(I)的至少一個(gè)壁中存在一個(gè)附加的氣體噴淋裝置(32)，其中該暗室屏蔽物(I)的、相應(yīng)地與該氣體噴淋裝置(32)對(duì)置的壁包含至少一個(gè)泵送開(kāi)口(7)。
19.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，在該暗室屏蔽物(I)的一個(gè)壁中設(shè)置一個(gè)一重或多重的氣體噴淋裝置(16)并且在與之對(duì)置的、該暗室屏蔽物(I)的壁中設(shè)置有至少一個(gè)泵送開(kāi)口(7)。
20.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，在該暗室屏蔽物(I)的一個(gè)壁中設(shè)置一個(gè)一重或多重的氣體噴淋裝置(32)并且在與之對(duì)置的、該暗室屏蔽物(I)的壁中設(shè)置至少一個(gè)泵送開(kāi)口(38)，其中該至少一個(gè)泵送開(kāi)口(38)真空密封地從該真空室(20)向外引出并且與一自身的泵送系統(tǒng)(40)相連接。
21.如權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，該等離子體室(5)具有一個(gè)可更換的內(nèi)壁襯里(33，34，35，36)，其中該內(nèi)壁襯里(33，34，35，36)包含用于向該等離子體室(5)送入氣體和從中排出氣體的泵送格柵和多個(gè)氣體出口。
22.如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，直接在該高頻電極(2)之前安裝一個(gè)用適當(dāng)?shù)慕殡姴牧现圃斓陌澹摪遽槍?duì)該等離子體室(5)完全地遮蓋了該高頻電極。
23.如權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，在該基片承載電極(27)通過(guò)該基片連續(xù)加工設(shè)備的移動(dòng)方向上在一個(gè)真空室(5)中相繼地安排有多個(gè)帶有暗室屏蔽物(I)的高頻電極安排。
24.如權(quán)利要求1至23中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，在該基片承載電極(27)通過(guò)該基片連續(xù)加工設(shè)備的移動(dòng)方向上在相鄰的真空室(20)之間設(shè)有另外的多個(gè)接地電極(25)。
25.如權(quán)利要求1至24中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，該等離子體加工裝置具有多個(gè)可以相繼地穿過(guò)放電區(qū)移動(dòng)的基片承載電極(27)，其中如此地設(shè)定這些基片承載電極(27)的相互間距:使得在這些單獨(dú)的基片承載電極(27)之間不可能有等離子體點(diǎn)燃。
26.如權(quán)利要求1至25中任一項(xiàng)所述的等離子體加工裝置，其特征在于，采用一個(gè)連續(xù)的、導(dǎo)電的傳送帶作為基 片承載電極(27)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等離子體加工裝置，用于在基片連續(xù)加工設(shè)備中加工至少一個(gè)平坦的基片，其中該等離子體加工裝置具有至少一個(gè)基片承載電極，放置在該基片承載電極上的基片可以被輸送通過(guò)該基片連續(xù)加工設(shè)備，并且該基片承載電極對(duì)接地電位是直流絕緣的；一個(gè)平面式構(gòu)成的高頻電極，該高頻電極上施加有交流電壓并且設(shè)置在放置于該基片承載電極上的至少一個(gè)基片之上的一個(gè)間距處；一個(gè)罐形地在該基片承載電極之上構(gòu)成的暗室屏蔽物，其中該罐形暗室屏蔽物的開(kāi)口區(qū)域與該至少一個(gè)基片對(duì)齊，并且該罐形暗室屏蔽物具有一個(gè)使該暗室屏蔽物向外展寬的邊緣，該邊緣緊密地安排在該基片承載電極之上并且平行于其表面安排，并且其中在該等離子體加工裝置運(yùn)行時(shí)，在該基片承載電極或(一個(gè)或多個(gè))基片、高頻電極與暗室屏蔽物之間設(shè)有一個(gè)等離子體室，用于形成一個(gè)低壓等離子體；至少一個(gè)在背側(cè)上且平行于該基片承載電極安排的、導(dǎo)電的第二電極；以及一個(gè)氣體供應(yīng)裝置，用于在該等離子體室中引入處理氣體。本發(fā)明的目的是，以盡可能低的技術(shù)耗費(fèi)如下地?cái)U(kuò)展上述技術(shù)類型的等離子體加工裝置在限定的基片傳輸和有利的氣體送入和排出的情況下，即使對(duì)大面積的基片或者帶有許多單獨(dú)基片的基片載體也可以有從等離子體室發(fā)出的離子與基片表面的高能量交互作用。該目的通過(guò)一上述類型的等離子體加工裝置實(shí)現(xiàn)，其中該第二電極是一個(gè)處于接地電位的接地電極，其中該基片承載電極可以電容性地偶合在該接地電極上，并且該氣體供應(yīng)裝置具有至少一個(gè)設(shè)置在該高頻電極和/或暗室屏蔽物中的氣體入口和至少一個(gè)設(shè)置在該暗室屏蔽物中的氣體出口。
文檔編號(hào)H01J37/32GK103229272SQ201180056727
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者J·邁, P·沃爾夫, H·施勒姆 申請(qǐng)人:德國(guó)羅特·勞股份有限公司