具有两个彼此耦合的微波等离子体源的等离子体处理装置以及用于运行这样的等离子体处理装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有处理腔室、至少一对微波等离子体源和至少一个电源的等离子体处理装置。每对微波等离子体源由第一微波等离子体源和第二微波等离子体源组成，其中，第一微波等离子体源和第二微波等离子体源分别具有等离子体源壁部，并且在该等离子体源壁部之内具有微波耦入装置和等离子体电极。第一微波等离子体源和第二微波等离子体源在处理腔室内部布置在一个或多个待处理的衬底的相同的侧上且彼此相邻地布置。第一微波等离子体源和第二微波等离子体源的等离子体电极彼此电绝缘并且与至少一个电源导电地连接。在此，至少一个电源适合于，使第一微波等离子体源和第二微波等离子体源得等离子体电极加载以不同的电势。此外，本发明专利技术涉及一种用于运行这样的等离子体处理装置的方法。

A plasma treatment device having two mutually coupled microwave plasma sources and a method for operating such a plasma treatment device

The invention relates to a plasma processing device with a processing chamber, at least one pair of microwave plasma sources and at least one power supply. Each pair of microwave plasma sources consists of a first microwave plasma source and a second microwave plasma source, in which the first microwave plasma source and the second microwave plasma source have plasma source walls respectively, and within the plasma source walls there are microwave coupling devices and plasma electrodes. The first microwave plasma source and the second microwave plasma source are arranged on the same side of one or more substrate to be processed inside the processing chamber and adjacent to each other. The plasma electrodes of the first microwave plasma source and the second microwave plasma source are electrically insulated from each other and are electrically connected to at least one power supply. Here, at least one power supply is suitable for loading plasma electrodes from the first microwave plasma source and the second microwave plasma source with different potentials. In addition, the present invention relates to a method for operating such a plasma processing device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有两个彼此耦合的微波等离子体源的等离子体处理装置以及用于运行这样的等离子体处理装置的方法
本专利技术涉及一种包含两个彼此耦合的微波等离子体源的等离子体处理装置、以及一种用于运行这样的等离子体处理装置的方法。尤其，等离子体处理装置是连续运转设备，借助于运输装置使待处理的衬底在等离子体处理期间引导穿过该连续运转设备。
技术介绍
等离子体处理装置被用于加工衬底表面、尤其用于将层沉积到衬底表面上或将层从衬底表面移除以及用于改变衬底表面的特性。在此，对于加工而言必要的粒子(分子、原子或带电荷的粒子)借助于等离子体来激励或产生。对于大面积的衬底经常应用连续运转设备或在线设备，在所述连续运转设备或在线设备中必要时也可以使多个等离子体源沿衬底的运输方向依次地布置。为了产生和维持等离子体，存在将对此而言必要的能量引入到气体或气体混合物中的不同的可行方案。一种可行方案借助于微波(在900MHz至10GHz范围内的频率)进行激励，由此在所产生的等离子体中可以实现高的等离子体密度，并由此实现高的沉积率或基于化学反应的高的蚀刻率。示例性地，在DE19812558A1和DE10341239A1中描述微波等离子体源。以这样的微波所激励的等离子体在与壁或衬底表面相互作用时构成具有低的边缘层电势的等离子体边缘层。由此，在衬底表面上出现的电荷载体(离子和电子)仅仅具有低的能量，在大多数情况下小于10eV的能量。然而，为了更好地控制加工、例如为了控制层特性如经沉积的层的密度，强度或应力，特别是对于通向衬底表面的离子流而言更高的和/或可控制的能量是值得期待的。为此，可以给微波等离子体叠加电场，该电场的一个电极通过待处理的衬底或衬底载体(衬底在加工期间支承在该衬底载体上)来实现。为此，衬底或衬底载体以限定的基准电势被加载，该基准电势促使在衬底表面上出现的、带电荷的粒子、尤其是离子从等离子体朝着电场中的衬底表面加速。在静止的设备中，衬底载体在大多数情况下可以直接地接触。对于连续运转设备，例如由DE102012103425A1已知衬底载体与限定的电势、例如接地的电容的耦合。然而，衬底载体到限定的电势上的这种单纯电容的耦合及由此限定的电场的产生是不稳定的并且仅仅可以不充分地控制。此外，可以引起寄生等离子体的构成，这是不期望的。
技术实现思路
因此，本专利技术申请的任务是，提供一种等离子体处理装置，该等离子体处理装置提供电场与微波等离子体的叠加的另一种可行方案并且克服现有技术的缺点。此外，本专利技术申请的任务是，提供一种用于运行这样的等离子体处理装置的方法。该任务通过根据权利要求1所述的等离子体处理装置和根据权利要求12所述的方法来解决。有利的改进方案和实施方式在回引的权利要求中得出。根据本专利技术的等离子体处理装置包含处理腔室、至少一对微波等离子体源和至少一个电源。处理腔室是如下腔室，在该腔室中可以调整对于等离子体处理一个或多个衬底而言必要的周围环境条件、例如压力或温度。在等离子体处理装置运行期间待处理的衬底布置在处理腔室中，其中，所述衬底在等离子体处理期间可以静止地布置在处理腔室内部或运输穿过处理腔室。在处理腔室内部布置至少一对微波等离子体源。每对微波等离子体源包括第一微波等离子体源和第二微波等离子体源。第一微波等离子体源和第二微波等离子体源分别具有等离子体源壁部，并且在该等离子体源壁部之内具有微波耦入装置和等离子体电极。等离子体源壁部在第一区域中形成微波等离子体源的气体密封的限界部，并且在第二区域中具有等离子体离开开口，粒子在等离子体处理装置运行期间通过该等离子体离开开口从等离子体朝向一个或多个衬底的待处理的表面离开。优选地，第二区域面向一个或多个衬底的待处理的表面。在此，第一微波等离子体源和第二微波等离子体源布置在一个或多个待处理的衬底的相同的侧上并且彼此相邻地布置。“在衬底的相同的侧上”表示，微波等离子体源加工衬底的相同的表面并且不加工衬底的彼此相对置的表面。“彼此相邻”表示，没有其它等离子体源布置在第一微波等离子体源与第二微波等离子体源之间。在此，在第一微波等离子体源与第二微波等离子体源之间关于等离子体源壁部的面向彼此的侧的间距设计成，使得实现对于衬底加工的技术上的要求。这样的要求例如是等离子体加工的均匀性和强度。然而同时，该间距如此确定尺寸，使得避免在这两个微波等离子体源的等离子体源壁部的面向彼此的侧之间的中间区域中发生等离子体点燃或至少减少对此的风险。在此，为了避免这样的等离子体点燃，等离子体源壁部的两个面向彼此的侧的最小间距和最大间距以及该间距沿着垂直于待处理的衬底表面的方向延伸是重要的。此外，等离子体点燃也取决于微波等离子体源和处理腔室中的压力以及取决于在微波等离子体源的等离子体电极之间施加的电压。在此，在第一微波等离子体源与第二微波等离子体源之间的或在这两个微波等离子体源的等离子体源壁部的面向彼此的侧之间的间距在基本上平行于待处理的衬底表面延伸的平面中测量。优选地，第一微波等离子体源和第二微波等离子体源直接地邻接于彼此。然而，在任何情况下，第一微波等离子体源和第二微波等离子体源的等离子体电极都彼此电绝缘。在此，微波耦入装置及还有等离子体源壁部的构造可以相对自由地实施。由此，也将实现圆对称的或可线性度量的等离子体产生的微波等离子体源考虑作为微波等离子体源。至少一个电源与第一微波等离子体源和第二微波等离子体源的等离子体电极导电地连接，并且适合于使所述等离子体电极加载以不同的电势。由此，在经施加的电势和经点燃的等离子体的情况下，第一微波等离子体源的等离子体电极的电势用作对于第二微波等离子体源的等离子体电极的电势的基准点。换言之：在这两个等离子体电极之间构成电场，该电场导致带电荷的粒子、例如离子从至少一个等离子体中加速出来。由此提高在待处理的衬底的表面上出现的带电荷的粒子的能量，而不必使衬底以对于每个微波等离子体源的等离子体的限定的基准电势来加载或与这样的等离子体电容地耦合。尤其，利用这种布置也可以良好且简单地通过控制施加在等离子体电极上的电势来控制在待处理的衬底的表面上出现的带电荷的粒子的能量。优选地，等离子体处理装置具有电源，该电源具有第一输出端和第二输出端，并且适合于在第一输出端与第二输出端之间产生电势差。在此，在第一输出端上产生的电势和在第二输出端上产生的电势取决于彼此并且彼此联系。电源的第一输出端与第一微波等离子体源的等离子体电极连接，而电源的第二输出端与第二微波等离子体源的等离子体电极连接。特别优选地，该电源是对称的电源。然而，等离子体处理装置也可以具有两个电源，其中，第一电源与第一微波等离子体源的等离子体电极连接，并且第二电源与第二微波等离子体源的等离子体电极连接，从而等离子体电极分别可以加载以可完全彼此独立地控制的电势。然而，这两个电源可以在一个构件中、也就是说在一个发生器中实现。至少一个电源是直流电源、脉冲的直流电源或交流电源，然而其中，直流电源或脉冲的直流电源主要在两个分开的电源的情况下用于这两个微波等离子体源的等离子体电极。所提供的脉冲的直流电压或交流电压的频率处于几Hz至几百MHz范围内。根据本专利技术的等离子体处理装置也可以具有超过一对微波等离子体源。也就是说，两对、三对或更多对微波等离子体源可以布置在处理腔室中，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体处理装置，所述等离子处理装置具有：‑处理腔室，‑至少一对微波等离子体源，所述至少一对微波等离子体源包括第一微波等离子体源和第二微波等离子体源，其中，所述第一微波等离子体源和所述第二微波等离子体源分别具有等离子体源壁部，并且在所述等离子体源壁部之内具有微波耦入装置和等离子体电极，所述第一微波等离子体源和所述第二微波等离子体源在所述处理腔室内部布置在一个或多个待处理的衬底的相同的侧上并且彼此相邻地布置，并且所述第一微波等离子体源和所述第二微波等离子体源的等离子体电极彼此电绝缘，以及‑至少一个电源，所述电源与所述第一微波等离子体源和所述第二微波等离子体源的等离子体电极导电地连接，并且适合于以不同的电势加载所述等离子体电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.12 EP 16193511.91.一种等离子体处理装置，所述等离子处理装置具有：-处理腔室，-至少一对微波等离子体源，所述至少一对微波等离子体源包括第一微波等离子体源和第二微波等离子体源，其中，所述第一微波等离子体源和所述第二微波等离子体源分别具有等离子体源壁部，并且在所述等离子体源壁部之内具有微波耦入装置和等离子体电极，所述第一微波等离子体源和所述第二微波等离子体源在所述处理腔室内部布置在一个或多个待处理的衬底的相同的侧上并且彼此相邻地布置，并且所述第一微波等离子体源和所述第二微波等离子体源的等离子体电极彼此电绝缘，以及-至少一个电源，所述电源与所述第一微波等离子体源和所述第二微波等离子体源的等离子体电极导电地连接，并且适合于以不同的电势加载所述等离子体电极。2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，存在如下电源，所述电源具有第一输出端和第二输出端并且适合于在所述第一输出端与所述第二输出端之间产生电势差，其中，所述电源的第一输出端与所述至少一对微波等离子体源的第一微波等离子体源的等离子体电极连接，并且所述电源的第二输出端与所述至少一对微波等离子体源的第二微波等离子体源的等离子体电极连接。3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述电源是对称的电源。4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述至少一个电源是直流电源、脉冲的直流电源或交流电源。5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述第一微波等离子体源或所述第二微波等离子体源中的至少一个微波等离子体源在所述等离子体源壁部之内具有相对于接地绝缘的等离子体屏罩，所述等离子体屏罩至少部分地包围所述微波等离子体源的等离子体空间并且用作等离子体电极。6.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述第一微波等离子体源或所述第二微波等离子体源中的至少一个微波等离子体源的等离子体源壁部相对于接地绝缘并且用作等离子体电极。7.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述第一微波等离子体源的和所述第二微波等离子体源的等离子体源壁部的面向彼此的侧与所述等离子体源壁部的其余侧相比相对于所述一个或多个待处理的衬底的表面具有更大的间距。8.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述第一微波等离子体源和所述第二微波等离子体源中的至少一个微波等离子体源相对于待处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·马伊，
申请(专利权)人：迈尔博尔格德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE