專利名稱：用于等離子體處理的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于基片表面的等離子體處理的裝置。
背景技術(shù)：
表面的等離子體處理是用于各種不同技術(shù)領(lǐng)域的制造。比如，等離子體處理用在微電子學(xué)、光學(xué)和光子學(xué)中，來覆蓋基片的表面和將結(jié)構(gòu)蝕刻到基片中。等離子體處理能夠用于薄膜覆蓋基片，或?qū)^(qū)域或結(jié)構(gòu)蝕刻到基片中。通常，等離子體處理的特征在于，其處理的表面具有比如厚度、密度、折射率、微觀結(jié)構(gòu)以及合成物的特性。這些表面特性的獲得是依賴于等離子體處理的類型和控制程度。
通常都是希望表面的覆蓋層盡量均勻。比如，對(duì)于光子學(xué)應(yīng)用比如高密度分波多工(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)過濾器，希望覆蓋層的厚度沿著被覆蓋基片的變動(dòng)小于0.05％。
通常，產(chǎn)生具有均勻密度分布的等離子體是非常困難的。等離子體的密度分布依賴于許多參數(shù)，比如等離子體產(chǎn)生源的氣體流速、氣流分布狀態(tài)、氣體比例、抽氣速率、等離子體能量和幾何約束。產(chǎn)生的等離子體通常具有主等離子體區(qū)域，在主等離子體區(qū)域外側(cè)的等離子體經(jīng)常降低處理質(zhì)量，并可能導(dǎo)致薄膜覆蓋層上的多孔滲透區(qū)域、基片上不良的附著或者表面粗糙。
為了設(shè)計(jì)提供等離子體改進(jìn)的條件和控制的等離子體源已經(jīng)進(jìn)行了嘗試。比如已經(jīng)設(shè)計(jì)出的等離子體源包括有具有大量氣體出口的電極，該氣體出口均勻分布在電極表面上，不同于傳統(tǒng)的“蓮蓬頭”，并設(shè)置成能夠產(chǎn)生更均勻的表面密度分布。然而，大的基片的處理是困難的，需要大的并且非常昂貴的系統(tǒng)。
此外，對(duì)于某些應(yīng)用比如選擇光學(xué)應(yīng)用，希望覆蓋表面使得覆蓋層具有一個(gè)或多個(gè)以預(yù)定方式改變的特性，比如厚度、密度、折射率。比如，這些特性也可以包括分級(jí)或錐形分布。這種具有可控特性的覆蓋層甚至是更難生產(chǎn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)方面提供一種用于基片表面等離子體處理的裝置，包括用于產(chǎn)生等離子體的等離子體源；等離子體控制電極；以及驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)所述等離子體控制電極和等離子體源之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；其中，使用時(shí)所述等離子體控制電極靠近所述基片，以方便采用可控的方式進(jìn)行所述基片表面的處理。
使用時(shí)所述驅(qū)動(dòng)裝置通常也實(shí)現(xiàn)所述基片和等離子體源之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所述等離子體控制電極與所述基片具有基本相同的尺寸。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述基片和等離子體控制電極是固定的，并且驅(qū)動(dòng)所述等離子體源來實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在另一個(gè)替換實(shí)施例中，所述等離子體源是固定的，并且使用時(shí)所述基片和等離子體控制電極兩者均被驅(qū)動(dòng)。
在進(jìn)一步的變化中，所述等離子體源被驅(qū)動(dòng)，并且使用時(shí)所述基片和等離子體控制電極兩者相對(duì)于所述被驅(qū)動(dòng)的等離子體源均被驅(qū)動(dòng)。比如，使用時(shí)所述等離子體控制電極和基片處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且使用時(shí)所述等離子體源處于掃描狀態(tài)。另一種選擇是，使用時(shí)所述等離子體控制電極和基片可以處于掃描狀態(tài)，并且使用時(shí)所述等離子體源可以處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
本發(fā)明的第二個(gè)方面提供一種用于基片表面等離子體處理的裝置，包括用于產(chǎn)生等離子體的等離子體源；等離子體控制電極；以及驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)所述等離子體控制電極和等離子體源的相對(duì)于所述基片的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；其中，使用時(shí)所述等離子體控制電極靠近所述基片，以方便采用可控的方式進(jìn)行所述基片表面的處理。
在本發(fā)明的第二個(gè)方面的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述等離子體源和等離子體控制電極是固定的，并且使用時(shí)驅(qū)動(dòng)所述基片來實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在另一個(gè)替換實(shí)施例中，使用時(shí)所述基片是固定的，并且所述等離子體源和等離子體控制電極被驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，所述等離子體源和等離子體控制電極通常是以同步方式被驅(qū)動(dòng)的。
在本發(fā)明的第二個(gè)方面的進(jìn)一步變化中，使用時(shí)所述基片被驅(qū)動(dòng)，并且所述等離子體控制電極和等離子體源兩者相對(duì)于所述被驅(qū)動(dòng)的基片均被驅(qū)動(dòng)。比如，使用時(shí)所述基片處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且使用時(shí)所述等離子體控制電極和等離子體源兩者均處于掃描狀態(tài)。另一種選擇是，使用時(shí)所述等離子體控制電極和等離子體源可以處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且使用時(shí)所述基片可以處于掃描狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的裝置具有明顯的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。比如，所述基片的直徑可以大于所述等離子體的直徑。因?yàn)橛伤龅入x子體控制電極產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)和處理便利性，處理的基片表面的局部特性較少的依賴于等離子體的密度分布，這改進(jìn)了所希望的表面處理的均勻或非均勻。從而具有希望的均勻或非均勻特性比如覆蓋層厚度、或者任何結(jié)構(gòu)的、機(jī)械的、化學(xué)的、光學(xué)的以及電學(xué)的特性的覆蓋層的沉積變得容易了。
根據(jù)本發(fā)明任一方面的裝置的所述等離子體控制電極通常設(shè)置成通過控制表面臨近區(qū)域的等離子體的能量分布來方便進(jìn)行可控的表面處理。通常，所述等離子體控制電極設(shè)置成控制所述基片上等離子體離子碰撞的能量。
比如，所述表面處理可以變得容易，使得使用時(shí)表面是以可控和非均勻的方式進(jìn)行處理的。所述裝置可以設(shè)置成覆蓋所述表面，其采用的方式是使得覆蓋層具有至少一個(gè)非均勻的厚度、密度和折射率。所述厚度、密度和折射率可以沿著所述基片的長(zhǎng)度方向逐漸減小。另一種選擇是，所述表面處理可以變得容易，使得使用時(shí)表面是以可控和均勻的方式進(jìn)行處理的。比如，所述裝置可以設(shè)置成覆蓋所述表面，其采用的方式是使得覆蓋層具有至少一個(gè)均勻的厚度、密度和折射率。
根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的裝置的所述等離子體控制電極可以安置在靠近所述基片的任何位置上。在一個(gè)實(shí)施例中，所述等離子體控制電極安置成使得所述基片位于所述等離子體源和等離子體控制電極之間。這種設(shè)置特別有利于控制等離子體的能量，從而控制表面處理。在一個(gè)實(shí)施例中，所述基片安置在所述等離子體控制電極和等離子體源之間，并安置在所述等離子體控制電極之上。如果所述基片是扁平的，那么所述等離子體控制電極也可以是扁平的。通常，所述等離子體控制電極可以具有任何形狀，并且其形狀通常類似于所述基片的形狀。
在根據(jù)第一或第二方面的發(fā)明另外的實(shí)施例中，所述等離子體控制電極包括有孔，并且可以為網(wǎng)狀物。在這種情況下，所述等離子體控制電極安置在所述等離子體源和基片之間。
根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的裝置通常設(shè)置成通過控制相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速率使得可控的表面處理變得容易，從而可以控制每單元基片面積的局部等離子體處理時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的裝置通常包括有限制所述等離子體的防護(hù)壁。所述防護(hù)壁安置在所述等離子體源周圍，并可以包圍所述等離子體源。所述防護(hù)壁也可以設(shè)置成來控制氣流。所述防護(hù)壁可以包括導(dǎo)電材料，并且電壓施加給所述防護(hù)壁來可以進(jìn)一步控制等離子體的特性，比如對(duì)等離子體進(jìn)行約束。
此外，所述裝置可以設(shè)置成在比如防護(hù)壁內(nèi)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，這將方便控制所述等離子體。
所述防護(hù)壁通常將所述等離子體限制在主等離子體區(qū)域，并減少或避免在所述主等離子體區(qū)域外側(cè)形成等離子體。這具有特別的優(yōu)點(diǎn)，其可以減少或避免由于主等離子體區(qū)域外側(cè)的等離子體而對(duì)表面處理質(zhì)量產(chǎn)生不利的作用。
所述防護(hù)壁通常安置成使得使用時(shí)在所述基片和防護(hù)壁之間形成間隙。所述防護(hù)壁設(shè)置成將氣體通過所述間隙向所述源電極抽送，這方便了對(duì)等離子體的約束。比如，使用時(shí)反應(yīng)氣體可以被抽送通過所述源電極，其排氣則受到通過所述間隙被抽送的氣體的影響。
根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的裝置的所述等離子體源通常設(shè)置成產(chǎn)生反應(yīng)等離子體，其中輸入的氣體形成化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)品。在具體實(shí)施例中，所述等離子體源設(shè)置成產(chǎn)生等離子體增強(qiáng)反應(yīng)化學(xué)蒸氣沉積過程，該沉積過程將覆蓋層沉積到所述基片上。
比如，所述等離子體源可以包括磁控管源、陰極弧源、螺旋型等離子體源，天線包圍包括圓柱形或其它空心導(dǎo)體的絕緣空心圓柱體或空心陰極源。在具體實(shí)施例中，所述等離子體源的至少一個(gè)源電極為杯狀，并設(shè)置成接收rf電壓信號(hào)。各個(gè)源電極可以具有氣體入口，并可以設(shè)置成使得使用時(shí)在所述杯狀電極內(nèi)產(chǎn)生等離子體，并且該等離子體直接射向所述基片。
在另一個(gè)可替換的實(shí)施例中，各個(gè)源電極，比如可以是兩個(gè)源電極中的一個(gè)，包括許多間隔分開的氣體出口。在這種情況下，氣體可以從各個(gè)氣體出口提供，這改進(jìn)了等離子體分布的均勻性。
根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的裝置還可以包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置成監(jiān)測(cè)所述等離子體處理過的基片。比如，如果所述基片的直徑大于所述等離子體的直徑，那么可以監(jiān)測(cè)在準(zhǔn)原地的等離子體區(qū)域外側(cè)的處理的基片，來獲得關(guān)于等離子體處理的信息，這可以用來改進(jìn)和/或控制基片的等離子體處理。
當(dāng)所述防護(hù)壁進(jìn)一步限制所述等離子體的時(shí)候，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)受到等離子體的影響較小，能夠獲得更精確的監(jiān)測(cè)。
在具體實(shí)施例中，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)置成采用寬帶光學(xué)波長(zhǎng)光譜來照射所述基片，在這個(gè)實(shí)施例中，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也設(shè)置成接收從所述等離子體處理過的基片傳來的反射波，可以分析該反射波來獲得關(guān)于等離子體處理過的基片特性的信息，比如基片覆蓋層的厚度、或者光學(xué)的、化學(xué)的或結(jié)構(gòu)的特性。比如，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以設(shè)置成使得在處理過程中可以監(jiān)測(cè)在等離子體區(qū)域外側(cè)的表面，這能夠進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
本發(fā)明的第三個(gè)方面提供一種用于基片表面等離子體處理的裝置，包括用于產(chǎn)生等離子體的等離子體源；驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)所述基片相對(duì)于所述等離子體源的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；以及防護(hù)壁，安置在所述等離子體源周圍來限制所述等離子體；其中，使用時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)以預(yù)定的方式實(shí)現(xiàn)基片的處理，并且所述防護(hù)壁限制所述等離子體。
所述防護(hù)壁可以設(shè)置成直接限制所述等離子體或限制氣流，并且可以包圍所述等離子體源。所述防護(hù)壁可以包括導(dǎo)電材料，并且電壓可以施加給所述防護(hù)壁來產(chǎn)生電場(chǎng)，該電場(chǎng)可以用來進(jìn)一步約束所述等離子體和/或控制所述等離子體的特性。
所述防護(hù)壁通常安置成使得使用時(shí)在所述基片和防護(hù)壁之間形成間隙。所述防護(hù)壁通常設(shè)置成將氣體通過所述間隙向所述源電極抽送。比如，使用時(shí)反應(yīng)氣體可以通過差動(dòng)泵吸被抽送穿過源電極和間隙。
在整個(gè)說明書中，術(shù)語“rf電壓”指的是具有任何頻率包括極高或極低頻率的電壓。此外，可以理解，另一種選擇是，所述等離子體源可以設(shè)置成由dc電壓操作。
本發(fā)明的第四個(gè)方面提供一種基片，由根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的裝置進(jìn)行等離子體處理。
本發(fā)明可以從以下具體實(shí)施例的說明中得到更多更全面的理解。說明書是參考附圖提供的。


圖1為依據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)具體實(shí)施例的用于基片表面等離子體處理的裝置的剖視圖；圖2為依據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)具體實(shí)施例的用于基片表面等離子體處理的裝置的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
首先參考圖1，現(xiàn)在說明依據(jù)第一個(gè)具體實(shí)施例的用于基片表面等離子體處理的裝置。所述裝置10位于真空室中，該真空室在圖1中沒有顯示。所述裝置10包括等離子體源，該等離子體源包括空心陰極12。所述裝置還包括有等離子體控制電極14。在本實(shí)施例的變化中，所述真空室的壁可以作為第二源電極?；?6是通過驅(qū)動(dòng)器18而可相對(duì)于所述空心陰極12和等離子體控制電極14移動(dòng)。在操作過程中，由所述空心陰極12產(chǎn)生等離子體增強(qiáng)反應(yīng)化學(xué)蒸氣，使得基片16覆蓋有覆蓋層(圖中未示)。
在操作過程中，所述驅(qū)動(dòng)器18驅(qū)動(dòng)基片16相對(duì)于等離子體移動(dòng)。所述驅(qū)動(dòng)器18設(shè)置成在XY坐標(biāo)系統(tǒng)中相對(duì)于所述空心陰極12和等離子體控制電極14掃描所述基片。所述驅(qū)動(dòng)器18也可以設(shè)置成旋轉(zhuǎn)所述基片16。在本實(shí)施例的變化中，等離子體源也可以由一個(gè)或多個(gè)另外的驅(qū)動(dòng)器(圖中未示)移動(dòng)，使得該等離子體源被移動(dòng)的同時(shí)基片被驅(qū)動(dòng)器18移動(dòng)。比如，可以在線性運(yùn)動(dòng)中掃描等離子體源12，同時(shí)驅(qū)動(dòng)器18旋轉(zhuǎn)基片16。
等離子體源12和等離子體控制電極14的移動(dòng)也可以設(shè)置成使得它們關(guān)于基片16的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是同步的。
在以下討論的其它實(shí)施例中，等離子體控制電極14關(guān)于基片16保持固定，同時(shí)等離子體源12和/或基片16移動(dòng)。比如，等離子體控制電極14可以與基片16尺寸相同，并能夠具有改進(jìn)的表面特性控制。另一種選擇或者另外的是，等離子體控制電極14可以是安置在等離子體源12和基片16之間的網(wǎng)狀物。就相對(duì)運(yùn)動(dòng)而言，這種網(wǎng)狀物控制電極可以是與等離子體源12或基片16同步的。該網(wǎng)狀物已經(jīng)克服了潛在的問題，并獲得了位于厚的基片后邊的等離子體控制電極的有效操作。
這種等離子體源12、等離子體控制電極14和基片16之間的相對(duì)設(shè)置由于其具有可控的局部的等離子體而能夠具有靈活性，該等離子體通常小于基片16的尺寸。
不同的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)裝置組合可以用來實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的不同類型。
在本實(shí)施例中，由驅(qū)動(dòng)器18實(shí)現(xiàn)的基片的掃描或旋轉(zhuǎn)速度是可控的。照這個(gè)樣子，基片16可以被覆蓋上具有預(yù)定特性比如厚度分布的覆蓋層。因?yàn)榛?6相對(duì)于空心陰極12和等離子體控制電極14是可移動(dòng)的，所希望的覆蓋層特性就較少的依賴于等離子體的均勻。因此，能夠相對(duì)較大的表面上覆蓋具有預(yù)定特性比如分布厚度或基本均勻厚度的覆蓋層。
在本實(shí)施例中，等離子體源由具有杯狀電極20的空心陰極12、電連接器22和氣體入口24組成。使用時(shí)，將頻率小于10kHz的rf電壓施加給電連接器22，并且氣體通過氣體入口24直接進(jìn)入杯狀電極20。
等離子體控制電極14具有用來接收rf電壓的電連接器26。使用時(shí)，空心陰極12產(chǎn)生等離子體，該等離子體受等離子體控制電極14控制，也由等離子體控制電極14支撐。比如，可以通過相互相對(duì)調(diào)節(jié)施加給等離子體控制電極14和空心陰極12的rf電壓來控制基片16上的等離子體微粒的能量?？梢哉{(diào)節(jié)rf電壓，使其相位、振幅或頻率不同。
基片16安置在等離子體控制電極14和空心陰極12之間。在本實(shí)施例中，基片16直接安置在靠近等離子體控制電極14的位置?；?6和等離子體控制電極14可以設(shè)置成使得等離子體控制電極14與基片16接觸。
靠近并位于基片16之后的等離子體控制電極14的位置對(duì)于控制基片16上的等離子體處理特性是特別有利的。在本實(shí)施例中，等離子體控制電極14具有類似于基片16的形狀；等離子體控制電極14和基片16兩者都具有基本平展的接觸表面。
在可選實(shí)施例中，基片16可以具有弧形截面或其它截面形狀，等離子體控制電極14通常具有類似于基片16的形狀。在其它實(shí)施例中，等離子體控制電極14可以具有任何能夠方便表面處理控制的合適的形狀。此外，裝置可以包括不止一個(gè)等離子體控制電極，這些等離子體控制電極的形狀和數(shù)量都可以選擇為獲得所希望的可控表面處理。
等離子體控制電極14可以連接到與空心陰極12連接的同樣的rf電壓源(該rf電壓源在圖中未示)。另一種選擇是，用于等離子體控制電極14和空心陰極12的rf電壓由分開的rf電壓源提供。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，可以使用變頻激勵(lì)方式，比如音頻、微波和脈沖實(shí)施。
在本實(shí)施例中，裝置10設(shè)置成使得在操作過程中，反應(yīng)氣體至少部分的流過等離子體區(qū)域。在這個(gè)具體實(shí)施例中，氣體是通過氣體入口24進(jìn)入的。另外的或另一種選擇是，氣體也可以通過任何其它的口提供。比如，對(duì)于硅氧化物/氮化物覆蓋層的沉積，硅烷和氮?dú)饪梢灾苯油ㄟ^入口24進(jìn)入，氧氣可以通過遠(yuǎn)離空心陰極12的附加的口噴射進(jìn)入真空室。
在本實(shí)施例中，裝置10也包括防護(hù)壁28。該防護(hù)壁28將空心陰極12包圍起來，從而進(jìn)一步限制等離子體。比如，電壓可以施加給防護(hù)壁28，并且附加的電壓可以用來進(jìn)一步限制和/或控制等離子體。此外，裝置可以設(shè)置成在比如防護(hù)壁內(nèi)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，這幫助限制和/或控制等離子體。
通過控制和/或限制氣流，防護(hù)壁28可以用來控制和/或限制等離子體。特別的，防護(hù)壁的幾何形狀設(shè)置成允許真空室和等離子體源區(qū)域的差動(dòng)泵吸。比如，差動(dòng)壓力可以在源區(qū)域產(chǎn)生較低的壓力和/或提供有利的氣流增減率。
在本實(shí)施例中，防護(hù)壁28具有開口29，該開口29的直徑小于等離子體控制電極14的范圍。此外，基片16和防護(hù)壁28之間的距離通常為1-10mm，這通常小于基片16和陰極12之間的距離。在本實(shí)施例中，為了允許不同的操作條件和控制表面特性，防護(hù)壁28的位置是可調(diào)的，從而防護(hù)壁的等離子體控制和/或限制特性也是可調(diào)的。
防護(hù)壁28設(shè)置成利用氣體供應(yīng)方式或由泵(圖中未示)產(chǎn)生壓力差動(dòng)來使得氣流通過口31。在本實(shí)施例中，反應(yīng)氣體通過氣體入口24供應(yīng)，然后沒有反應(yīng)的和/或沒有沉積的氣體通過環(huán)路可以穿過口31排出。
在本實(shí)施例的變化中，反應(yīng)氣體和廢氣的流動(dòng)方向是相反的，也就是，反應(yīng)氣體穿過口31流入，廢氣通過口24抽出。在這兩種變化中，防護(hù)壁28約束氣流。
防護(hù)壁28的進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)在于，在本實(shí)施例中，在基片16和防護(hù)壁28之間形成有間隙。為了進(jìn)一步限制等離子體，在使用時(shí)，氣體比如進(jìn)入的氣體(比如氮?dú)饣驓鍤?或另外的不單獨(dú)反應(yīng)的氣體通過防護(hù)壁28和基片16之間形成的間隙流向源電極，使得反應(yīng)氣體不會(huì)明顯的擴(kuò)散到防護(hù)壁28外側(cè)，結(jié)果在防護(hù)壁28外側(cè)不會(huì)發(fā)生明顯的反應(yīng)。
在本實(shí)施例的進(jìn)一步變化中，用于形成等離子體的反應(yīng)氣體可以反之通過所述間隙抽送，或者除此之外，還通過氣體入口24或口31吸入反應(yīng)氣體。
在任一個(gè)變化中，氣流是受防護(hù)壁28約束的。
裝置10還包括光學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)30。光學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)30包括光學(xué)發(fā)射源32和檢測(cè)器34。由光學(xué)源32產(chǎn)生的寬帶發(fā)射直接射向基片16，并由檢測(cè)器34測(cè)量反射。然后分析檢測(cè)到的光學(xué)信號(hào)來獲得關(guān)于等離子體處理過的基片16的信息，比如被處理過的基片的關(guān)于覆蓋層厚度、合成以及光學(xué)特性信息。
在本實(shí)施例中，光學(xué)監(jiān)測(cè)是在等離子區(qū)域外側(cè)進(jìn)行的。由于防護(hù)壁28對(duì)等離子體的限制，而可以以改進(jìn)的精度進(jìn)行光學(xué)測(cè)量。特別的，可以降低來自等離子體的影響，獲得寬帶波長(zhǎng)光譜監(jiān)測(cè)?？梢圆捎脝尾ㄩL(zhǎng)和多波長(zhǎng)監(jiān)測(cè)，但是寬帶監(jiān)測(cè)具有可以提高精度的優(yōu)點(diǎn)，其中處理過的基片16的特性是通過該精度確定的。光學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)另外的優(yōu)點(diǎn)在于，它能基本上實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)整個(gè)基片。
依靠等離子體源、基片和等離子體控制電極之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)設(shè)置，光學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以與防護(hù)壁28接觸。
圖2為依據(jù)第二個(gè)具體實(shí)施例的用于基片表面等離子體處理的裝置。在這種情況下，裝置40包括具有“蓮蓬頭”形陰極42的等離子體源，該陰極42具有大量與氣體入口44連接的孔，并設(shè)置成使得氣體在位于陰極42和基片16之間的等離子體區(qū)域中流動(dòng)。由于這種布置，使得氣流在整個(gè)等離子體的分布上更均勻。
調(diào)節(jié)操作參數(shù)比如氣體驅(qū)動(dòng)壓力和蓮蓬頭的形狀、孔的直徑或毛細(xì)管的長(zhǎng)度使得在控制氣流和等離子體特性上更加靈活。
陰極42具有設(shè)置成接收rf電壓的電連接器46。為了增強(qiáng)對(duì)等離子體的限制，陰極42具有位于陰極42頂部的環(huán)狀部分48。
防護(hù)壁28具有延伸部分50，該延伸部分50進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)等離子體的限制，并可以限制寄生電流的放電。裝置40的所有其它元件類似于圖1中所示以及以上所述的裝置10。在本實(shí)施例中，延伸部分50具有允許基片16進(jìn)行光學(xué)監(jiān)測(cè)的孔。
盡管已經(jīng)參考詳細(xì)的實(shí)施例說明了本發(fā)明，可以理解對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以采用許多其它的形式來實(shí)施。比如，可以理解等離子體處理不限于基片表面的覆蓋層，其也可以用于蝕刻基片。這種蝕刻其強(qiáng)度是可控的，從而獲得可控的表面分布變化。
可以理解，可以使用任何類型的等離子體產(chǎn)生電極或陰極。比如，裝置可以包括螺旋型等離子體源，或者磁控管或陰極弧等離子體源。此外，磁場(chǎng)可以用來進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)等離子體的約束。
此外，等離子體控制電極可以由固定的大尺寸基片取代，等離子體源和防護(hù)壁相對(duì)于基片移動(dòng)，同時(shí)防護(hù)壁限制并控制等離子體。
此外，可以理解，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的裝置可以應(yīng)用于各種不同的領(lǐng)域。比如，該裝置可以用于建筑工業(yè)和汽車的窗戶玻璃的處理。該裝置也可以用于時(shí)尚窗玻璃的生產(chǎn)(電鉻鍍層)、能量流的被動(dòng)控制(低放射率，日光色彩)、窗戶強(qiáng)化、抗反射涂層、抗污涂層或處理以及防水涂層。此外，該裝置比如可以用于薄膜的沉積以及包裝材料的表面處理，比如連續(xù)的網(wǎng)狀加工，包括塑料和紙張的金屬鍍層。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的裝置的特殊優(yōu)點(diǎn)包括非常高的覆蓋率、源材料的利用率、無針孔層和透明層。此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的裝置可以薄膜的沉積以及加工/建筑材料的生產(chǎn)過程中的表面處理。實(shí)施例包括用于鋼鐵上侵蝕保護(hù)的沉積以及鋼鐵和其它基礎(chǔ)材料上的磨損層的連續(xù)的網(wǎng)狀加工。
權(quán)利要求
1.一種用于基片表面等離子體處理的裝置，包括用于產(chǎn)生等離子體的等離子體源；等離子體控制電極；以及驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)所述等離子體控制電極和等離子體源之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；其中，使用時(shí)所述等離子體控制電極靠近所述基片，以方便采用可控的方式進(jìn)行所述基片表面的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，使用時(shí)所述驅(qū)動(dòng)裝置也實(shí)現(xiàn)所述基片和等離子體源之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述等離子體控制電極與所述基片具有基本相同的尺寸。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述基片和等離子體控制電極是固定的，并且驅(qū)動(dòng)所述等離子體源來實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述等離子體源是固定的，并且使用時(shí)所述基片和等離子體控制電極兩者均被驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述等離子體源被驅(qū)動(dòng)，并且使用時(shí)所述基片和等離子體控制電極兩者相對(duì)于所述被驅(qū)動(dòng)的等離子體源均被驅(qū)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，使用時(shí)所述等離子體控制電極和基片處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且使用時(shí)所述等離子體源處于掃描狀態(tài)。
8.一種用于基片表面等離子體處理的裝置，包括用于產(chǎn)生等離子體的等離子體源；等離子體控制電極；以及驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)所述等離子體控制電極和等離子體源的相對(duì)于所述基片的相對(duì)運(yùn)動(dòng)其中，使用時(shí)所述等離子體控制電極靠近所述基片，以方便采用可控的方式進(jìn)行所述基片表面的處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述等離子體源和等離子體控制電極是固定的，并且使用時(shí)驅(qū)動(dòng)所述基片來實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，使用時(shí)所述基片是固定的，并且所述等離子體源和等離子體控制電極被驅(qū)動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述等離子體源和等離子體控制電極是以同步方式被驅(qū)動(dòng)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，使用時(shí)所述基片被驅(qū)動(dòng)，并且所述等離子體控制電極和等離子體源兩者相對(duì)于所述被驅(qū)動(dòng)的基片均被驅(qū)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，使用時(shí)所述基片處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且使用時(shí)所述等離子體控制電極和等離子體源兩者均處于掃描狀態(tài)。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述等離子體控制電極設(shè)置成通過控制表面臨近區(qū)域的等離子體的能量分布來方便進(jìn)行可控的表面處理。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述等離子體控制電極設(shè)置成控制所述基片上等離子體離子碰撞的能量。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述表面處理變得容易，使得使用時(shí)表面是以可控和非均勻的方式進(jìn)行處理的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，覆蓋所述表面采用的方式設(shè)置成使得覆蓋層具有至少一個(gè)非均勻的厚度、密度和折射率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述厚度、密度和折射率沿著所述基片的長(zhǎng)度方向逐漸減小。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述表面處理變得容易，使得使用時(shí)表面是以可控和均勻的方式進(jìn)行處理的。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，覆蓋所述表面采用的方式設(shè)置成使得覆蓋層具有至少一個(gè)均勻的厚度、密度和折射率。
21.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述等離子體控制電極安置成使得所述基片位于所述等離子體源和等離子體控制電極之間。
22.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述基片安置在所述等離子體控制電極之上。
23.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述等離子體控制電極包括有孔。
24.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述等離子體控制電極為網(wǎng)狀物。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述網(wǎng)狀物安置在所述等離子體源和基片之間。
26.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，其中，設(shè)置成通過控制相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速率使得可控的表面處理變得容易，從而可以控制每單元基片面積的局部等離子體處理時(shí)間。
27.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，包括有限制所述等離子體的防護(hù)壁。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁安置在所述等離子體源周圍。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁包圍所述等離子體源。
30.根據(jù)權(quán)利要求27-29中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁也設(shè)置成來控制氣流。
31.根據(jù)權(quán)利要求27-30中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁包括導(dǎo)電材料，并且使用時(shí)電壓施加給所述防護(hù)壁來進(jìn)一步控制等離子體的特性。
32.根據(jù)權(quán)利要求27-31中任一個(gè)所述的裝置，其中，使用時(shí)所述防護(hù)壁將所述等離子體限制在主等離子體區(qū)域，并減少在所述主等離子體區(qū)域外側(cè)形成等離子體。
33.根據(jù)權(quán)利要求27-32中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁安置成使得使用時(shí)在所述基片和防護(hù)壁之間形成間隙。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁設(shè)置成將氣體通過所述間隙向所述源電極抽送。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，使用時(shí)反應(yīng)氣體可以被抽送通過所述源電極，其排氣則受到通過所述間隙被抽送的氣體的影響。
36.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述等離子體源包括許多間隔分開的氣體出口。
37.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置，還包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置成監(jiān)測(cè)所述等離子體處理過的基片。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的裝置，其中，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)置成采用寬帶光學(xué)波長(zhǎng)光譜來照射所述基片，并且也設(shè)置成接收從所述等離子體處理過的基片傳來的反射波。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)設(shè)置成使得在處理過程中可以監(jiān)測(cè)在等離子體區(qū)域外側(cè)的表面，而能夠進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
40.一種用于基片表面等離子體處理的裝置，包括用于產(chǎn)生等離子體的等離子體源；驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)所述基片相對(duì)于所述等離子體源的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；以及防護(hù)壁，安置在所述等離子體源周圍來限制所述等離子體；其中，使用時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)以預(yù)定的方式實(shí)現(xiàn)基片的處理，并且所述防護(hù)壁限制所述等離子體。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁安置在所述等離子體源周圍。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁包圍所述等離子體源。
43.根據(jù)權(quán)利要求40-42中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁也設(shè)置成來控制氣流。
44.根據(jù)權(quán)利要求40-43中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁包括導(dǎo)電材料，并且使用時(shí)電壓施加給所述防護(hù)壁來進(jìn)一步控制等離子體的特性。
45.根據(jù)權(quán)利要求40-44中任一個(gè)所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁安置成使得使用時(shí)在所述基片和防護(hù)壁之間形成間隙。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的裝置，其中，所述防護(hù)壁設(shè)置成將氣體通過所述間隙向所述源電極抽送。
47.一種基片，由根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個(gè)所述的裝置進(jìn)行等離子體處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于基片表面(16)等離子體處理的裝置(10)。該裝置包括用于產(chǎn)生等離子體的等離子體源(12)和等離子體控制電極(14)。該裝置還包括驅(qū)動(dòng)裝置，用于實(shí)現(xiàn)所述等離子體控制電極(14)和等離子體源(12)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或所述等離子體控制電極(14)和等離子體源(12)相對(duì)于所述基片(16)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所述等離子體控制電極(14)靠近所述基片(16)，以方便采用可控的方式進(jìn)行所述基片(16)表面的處理。
文檔編號(hào)H05H1/24GK1922937SQ200580005315
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者殷永柏, 馬瑟拉·比萊克, 大衛(wèi)·麥克肯茨, 安尼·格爾德·伊曼尼斯 申請(qǐng)人:悉尼大學(xué)