包括用于输送高频电压的内部网络的电极单元和用于等离子体处理设备的支架布置结构制造技术

本发明专利技术涉及一种电极单元，其包括多个等离子体电极对，所述等离子体电极对在施加确定的电压时适合于在每个等离子体电极对的第一等离子体电极和第二等离子体电极之间点燃等离子体，所述电极单元包括至少一个内部的电输送网络，其适合于将第一电压输送给所有第一等离子体电极并且将第二电压输送给所有第二等离子体电极，其中，所述电压中的至少一个电压是高频的，并且所述电极单元包括第一和第二接线夹，其适合于将第一或第二电压馈入到所述至少一个输送网络中。内部的电输送网络包含多个导线，其中，所述输送网络通过导线的布置结构、几何尺寸和/或材料、和/或通过在输送网络内第一或第二电压馈入到电极单元的馈入点的布置结构以及第一和/或第二电压的频率来适配。

It includes electrode unit of internal network for transmitting high frequency voltage and support arrangement structure for plasma processing equipment

The invention relates to an electrode unit, which comprises a plurality of plasma electrode pairs, the plasma electrode pair is suitable for igniting the plasma between the first plasma electrode and the second plasma electrode of each plasma electrode pair when a certain voltage is applied, the electrode unit includes at least one internal electric conveying network, which is suitable for conveying the first voltage to All first plasma electrodes and deliver a second voltage to all second plasma electrodes, wherein at least one of the voltages is high frequency, and the electrode unit includes a first and a second wiring clamp adapted to feed the first or second voltage into the at least one delivery network. The internal electric conveying network comprises a plurality of wires, wherein the conveying network is adapted by the arrangement structure of the wires, the geometric dimensions and / or materials, and / or the arrangement structure of the feeding points fed into the electrode unit by the first or second voltage within the conveying network and the frequency of the first and / or second voltage.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括用于输送高频电压的内部网络的电极单元和用于等离子体处理设备的支架布置结构
本专利技术涉及一种用于等离子体处理设备的电极单元，其中，所述电极单元包含多个等离子体电极对，所述等离子体电极对适合于尤其是在真空中产生电容性耦合的等离子体，并且不同的高频电压分别通过内部的电输送网络输送给每个等离子体电极对的两个等离子体电极。此外本专利技术也涉及一种用于等离子体处理设备的支架布置结构，其中，所述支架布置结构包含至少两个这样的电极单元。
技术介绍
等离子体工艺例如在太阳能电池制造、微电子或基板表面(例如玻璃)的精整中用于沉积或去除层或颗粒；用于掺杂层、例如通过等离子体浸渍离子注入；或用于净化或激活基板的表面。以下所有这些等离子体工艺称为等离子体处理。在电容性耦合的等离子体中，要处理的基板处于两个等离子体电极之间的空间内，其中，低频或高频电压施加到所述两个等离子体电极上。在此基板通常通过与等离子体电极之一直接的欧姆接触加载电压。然而尤其是在等离子体辅助地沉积介电层时也可能在等离子体电极上至少在一个基板边缘区域中构成相应的绝缘层，所述绝缘层负面影响在其他的以下铺设到同一个等离子体电极上的基板上的沉积的均一性。为了提高在等离子体处理时对基板的处理能力，使用其中同时处理多个基板的批量系统。在此，具有要处理的表面的基板可以并排或相叠地设置。所述基板分别设置在等离子体电极对的等离子体电极之间，所述等离子体电极彼此电绝缘并且这样与电压输送部连接，使得在这些等离子体电极对的每个等离子体电极对的等离子体电极之间可以电容性地产生等离子体。在相叠地设置的基板中，在等离子体电极单元中直至200个等离子体电极这样相互电连接，使得每隔一个等离子体电极具有一个共同的电接头，所述等离子体电极分别以3mm至30mm的典型的距离彼此平行地设置。现在交流电压施加到包括两个接头的两个电极组的这样出现的布置结构上，所述交流电压足够大，以便在所有等离子体电极之间点燃等离子体。优选为此施加关于包围等离子体电极的物质(真空室和其他的装入件)对称的电压，即当正的电压+U/2施加到一个电极组上时，则-U/2施加到另一个电极组上。借此只在等离子体电极之间存在电压U，所述电压足够大来产生等离子体电极之间的等离子体。对于包围的物质部分没有等离子体产生，因为在这里具有U/2的存在的电压对于等离子体产生来说过小。等离子体产生的这种类型(对称的发生器耦合)特别在包括在多个等离子体电极上的多个基板的等离子体工艺中是有利的，因为可以几乎完全放弃引导电压的部件的绝缘，以用于避免寄生等离子体。这样电极单元例如在EP0143479A1中说明。在此各个电极板通过电绝缘的间隔元件彼此间隔开确定的距离地保持并且分别与在支架上设置的电导体触点接通。电极单元因此包含包括各一个电导体的两个支架，其中所述支架分别在电极单元的整个长度上延伸、即从第一电极板延伸直到最后的电极板。DE102015004352A1也说明一种类似的电极单元，其中每个板形的并且导电的基板支架设置在相应的平面中并且设有接触凸起部。在两个相同地电接线的基板支架之间分别设置一个良好导电的材料、尤其是石墨制成的接触区块，所述接触区块确保各个基板支架之间的电连接和借此确保电压通过所有相同接线的基板支架输送和同时维持彼此预先确定的距离。通常横截面为(20x5)mm2的石墨制成的实心石墨棒或接触件用于将电压输送到相同接线的等离子体电极上。电压输送的这种类型良好适合于将频率在10Hz至1000kHz的范围内的低频电压均匀地输送给所有相同接线的等离子体电极。借此在每个相同接线的等离子体电极上存在同一个电压，从而在电极单元的所有等离子体电极对中可以产生均一的等离子体。以上提到的对称的等离子体接线对于10Hz至1000kHz的低频电压是现有技术并且多样化地使用，然而其对于具有1MHz至100MHz的频率的高频等离子体是有问题的。利用具有较高的频率、例如13.56MHz或40MHz的电压的等离子体工艺具有特别的优点，例如在基板边缘区域中的等离子体电极上即使在寄生介电层厚时对基板处理也具有良好的均一性，并且通过从等离子体入射到基板上的离子由于低的能量实现经济的基板处理。这样的高频等离子体和与此有关的等离子体工艺(例如PlasmaEnhancedChemicalVapourDeposition(PECVD)或ReactiveIonEtching(RIE))在半导体工业中基于以上提到的过程优点完全排挤低频等离子体工艺。其通常在单片反应器中使用，即单各基板、例如具有300mm直径的硅晶片在由两个等离子体电极组成的唯一的电极布置结构中加工。HF发生器耦合在此不对称地进行，即基板放置在接地电极上并且作为配合电极起作用的是连接到高频电压上的第二电极，所述第二电极在电极间隙外良好相对于接地绝缘地构造，以便在那里避免其他的寄生等离子体。对于在该频率范围内的电压和/或包括非常大的数量的相同接线的等离子体电极、例如20个或更多等离子体电极的电极单元，对称的高频等离子体的产生是有问题的。尤其是在所述电极单元上的所达到的电压分布不再足够均一。为了解决该问题，在现有技术中已知不同的可能性。这样US5,733,511A说明一种布置结构，其中为在本情况下并排设置的每个相同接线的等离子体电极单独从外部通过长度为(2N+1)λ/4(N＝0、1、2...)的单独的同轴线缆从高频电压发生器(以下称为HF发生器)和与此连接的适配网络(matchingnetwork、matchnetwork或matchbox)被输送电压。对于数量大的相同接线的等离子体电极这是非常耗费的，例如通过到等离子体处理设备的处理室中的电压输送的分别单独的真空引导通过部。在US4,887,005A中说明一种电极单元，其中每个相同接线的等离子体电极通过在单独的馈电线中的可个别调节的电感或电容从HF发生器和适配网络被供应功率，然而这同样非常耗费，或其具有差分驱动器变压器或居中地分接的线圈，其中，变压器的输出绕组的各一个端部或线圈的每个端部与相同接线的各等离子体电极中的一个确定的单一等离子体电极连接。通过利用其他线圈可以将功率也进一步划分，从而各2n(n＝1、2、3...)个等离子体电极可以被供应相同的功率。然而居中地分接的线圈或变压器的两个端部上分别存在具有相反的正负号的半输出电压。HF发生器的输出电压对于数量大的相同接线的等离子体电极必须非常高地选择，这导致在实现时的问题。此外在这里所有附加的构造元件、如电感、电容、变压器和居中地分接的线圈也设置在处理室外并且借此设置在电极单元外，这导致多个真空电压引导通过部。
技术实现思路
因此本专利技术的任务在于，提供一种电极单元，其中几乎相同的高频电压输送给所有相同接线的等离子体电极，其中，避免或减少现有技术的缺点。此外任务在于，提供一种用于等离子体处理多个基板的支架布置结构，其中有利地设置至少两个这样的电极单元。所述任务通过一种按照权利要求1所述的电极单元和一种按照权利要求16所述的支架布置结构解决。优选的实施形式在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电极单元(10、101...109)，适合于在等离子体处理设备的处理室中等离子体处理多个基板(14)，包括/n-沿第一方向的多个等离子体电极对，其中，每个等离子体电极对包括第一等离子体电极(12)和第二等离子体电极(13)，所述第一等离子体电极和第二等离子体电极彼此平行并且彼此对置地设置并且彼此电绝缘，并且适合于在存在所定义的电压时在等离子体电极对的第一和第二等离子体电极(12、13)之间的等离子体空间(15)中点燃等离子体，/n-至少一个内部的电输送网络(17、18、20)，其适合于在处理室内将第一电压输送给电极单元(10、101...109)的每个第一等离子体电极(12)并且将第二电压输送给电极单元(10、101...109)的每个第二等离子体电极(13)，其中，所述电压中的至少一个电压是具有在1MHz至100MHz的范围内的频率的电压，/n-第一接线夹(A)和第二接线夹(B)，其适合于将第一电压通过第一接线夹(A)并且将第二电压通过第二接线夹(B)馈入到所述至少一个内部的电输送网络(17、18、20)中，/n其特征在于，所述至少一个内部的电输送网络(17、18、20)按照等离子体电极(12、13)在电极单元(10、101...109)中的布置结构和第一电压和/或第二电压的频率来设计，其中，所述至少一个内部的电输送网络(17、18、20)具有在第一或第二接线夹(A、B)之间的馈电线(174a-g、184a-g)和至少两个第一或至少两个第二等离子体电极(12、13)和/或在两个相邻的第一或第二等离子体电极(2、3)之间的中间导线(172a-i、182a-i、212a-212i、222a-222i)和到由相互连接的中间导线(172a-172i、182a-182i、212a-i、222a-i)组成的第一或第二系统(170、180、210、220)中的各一个馈入点(173、183、213、223)以及在第一或第二接线夹(A、B)和所属的馈入点(173、183、213、223)之间的各一个连接导线(171、181、211、221)，并且所述网络的设计包括馈电线(174a-g、184a-g)的适合的布置结构、和/或馈电线(174a-g、184a-g)和/或中间导线(172a-i、182a-i、212a-212i、222a-222i)和/或连接导线(171、181、211、221)的适合的几何尺寸、和/或馈电线(174a-g、184a-g)和/或中间导线(172a-i、182a-i、212a-i、222a-i)和/或连接导线(171、181、211、221)的适合的材料、和/或馈入点(173、183、213、223)关于电极单元(10、101...109)沿第一方向的适合的布置结构。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170228 EP 17158448.51.电极单元(10、101...109)，适合于在等离子体处理设备的处理室中等离子体处理多个基板(14)，包括
-沿第一方向的多个等离子体电极对，其中，每个等离子体电极对包括第一等离子体电极(12)和第二等离子体电极(13)，所述第一等离子体电极和第二等离子体电极彼此平行并且彼此对置地设置并且彼此电绝缘，并且适合于在存在所定义的电压时在等离子体电极对的第一和第二等离子体电极(12、13)之间的等离子体空间(15)中点燃等离子体，
-至少一个内部的电输送网络(17、18、20)，其适合于在处理室内将第一电压输送给电极单元(10、101...109)的每个第一等离子体电极(12)并且将第二电压输送给电极单元(10、101...109)的每个第二等离子体电极(13)，其中，所述电压中的至少一个电压是具有在1MHz至100MHz的范围内的频率的电压，
-第一接线夹(A)和第二接线夹(B)，其适合于将第一电压通过第一接线夹(A)并且将第二电压通过第二接线夹(B)馈入到所述至少一个内部的电输送网络(17、18、20)中，
其特征在于，所述至少一个内部的电输送网络(17、18、20)按照等离子体电极(12、13)在电极单元(10、101...109)中的布置结构和第一电压和/或第二电压的频率来设计，其中，所述至少一个内部的电输送网络(17、18、20)具有在第一或第二接线夹(A、B)之间的馈电线(174a-g、184a-g)和至少两个第一或至少两个第二等离子体电极(12、13)和/或在两个相邻的第一或第二等离子体电极(2、3)之间的中间导线(172a-i、182a-i、212a-212i、222a-222i)和到由相互连接的中间导线(172a-172i、182a-182i、212a-i、222a-i)组成的第一或第二系统(170、180、210、220)中的各一个馈入点(173、183、213、223)以及在第一或第二接线夹(A、B)和所属的馈入点(173、183、213、223)之间的各一个连接导线(171、181、211、221)，并且所述网络的设计包括馈电线(174a-g、184a-g)的适合的布置结构、和/或馈电线(174a-g、184a-g)和/或中间导线(172a-i、182a-i、212a-212i、222a-222i)和/或连接导线(171、181、211、221)的适合的几何尺寸、和/或馈电线(174a-g、184a-g)和/或中间导线(172a-i、182a-i、212a-i、222a-i)和/或连接导线(171、181、211、221)的适合的材料、和/或馈入点(173、183、213、223)关于电极单元(10、101...109)沿第一方向的适合的布置结构。


2.按照权利要求1所述的电极单元，其特征在于，所述馈电线(174a-g、184a-g)和/或中间导线(172a-i、182a-i、212a-i、222a-i)和/或连接导线(171、181、211、221)分别是具有在0.1mm至5mm的范围内的厚度和在1mm至100mm的范围内的宽度的金属条。


3.按照权利要求1或2所述的电极单元，其特征在于，所述馈电线(174a-g、184a-g)和/或中间导线(172a-i、182a-i、212a-i、222a-i)和/或连接导线(171、181、211、221)分别是由包括铝、铜、银和镀银的铜的组中的高导电性的材料制成的金属条。


4.按照上述权利要求之一所述的电极单元(101)，其特征在于，所述电极单元具有内部的第一电输送网络(17)和内部的第二电输送网络(18)，所述第一输送网络适合于在处理室内将第一电压输送给电极单元的每个第一等离子体电极(12)，所述第二输送网络适合于在处理室内将第二电压输送给电极单元的每个第二等离子体电极(13)，其中，第一输送网络(17)和第二输送网络(18)空间上彼此分开，第一输送网络(17)的馈入点(173)设置在如下第一等离子体电极(12)的高度上，所述第一等离子体电极沿第一方向作为首个设置在彼此间通过由中间导线(172a-i)组成的第一系统(170)连接的各第一等离子体电极(12)的组中，并且第二输送网络(18)的馈入点(183)设置在如下第二等离子体电极(13)的高度上，所述第二等离子体电极沿第一方向作为首个设置在彼此间通过由中间导线(182a-i)组成的第二系统(180)连接的第二等离子体电极(13)的组中，从而馈入的第一或第二电压在第一和第二系统(170、180)中沿相同的方向传输。


5.按照权利要求1至4之一所述的电极单元(102)，其特征在于，所述电极单元具有内部的第一电输送网络(17)和内部的第二电输送网络(18)，所述第一输送网络适合于在处理室内将第一电压输送给电极单元的每个第一等离子体电极(12)，所述第二输送网络适合于在处理室内将第二电压输送给电极单元的每个第二等离子体电极(13)，其中，第一输送网络(17)和第二输送网络(18)空间上彼此分开，第一输送网络(17)的馈入点(173)设置在如下第一等离子体电极(12)的高度上，所述第一等离子体电极沿第一方向作为首个设置在彼此间通过由中间导线(172a-i)组成的第一系统(170)连接的第一等离子体电极(12)的组中，并且第二输送网络(18)的馈入点(183)设置在如下第二等离子体电极(13)的高度上，所述第二等离子体电极沿第一方向作为最后一个设置在彼此间通过由中间导线(182a-i)组成的第二系统(180)连接的第二等离子体电极(13)的组中，从而馈入的第一或第二电压在第一和第二系统(170、180)中沿相反的方向传输。


6.按照权利要求1至4之一所述的电极单元(103)，其特征在于，所述电极单元具有内部的第一电输送网络(17)和内部的第二电输送网络(18)，所述第一输送网络适合于在处理室内将第一电压输送给电极单元的每个第一等离子体电极(12)，所述第二输送网络适合于在处理室内将第二电压输送给电极单元的每个第二等离子体电极(13)，其中，第一输送网络(17)和第二输送网络(18)在空间上彼此分开，第一输送网络(17)的馈入点(173)设置在一个第一等离子体电极(12)和另一个第一等离子体电极(12)之间，所述一个第一等离子体电极沿第一方向作为最后一个设置在彼此间通过由中间导线(172a-i)组成的第一系统(170)连接的第一等离子体电极(12)的组中，所述另一个第一等离子体电极沿第一方向作为最后一个设置在彼此间通过由中间导线(172a-i)组成的第一系统(170)连接的第一等离子体电极(12)的组中，并且第二输送网络(18)的馈入点(183)设置在一个第二等离子体电极(13)和另一个第二等离子体电极(13)之间，所述一个第二等离子体电极沿第一方向作为首个设置在彼此间通过由中间导线(182a-i)组成的第二系统(180)连接的第二等离子体电极(13)的组中，所述另一个第二等离子体电极沿第一方向作为最后一个设置在彼此间通过由中间导线(182a-i)组成的第二系统(180)连接的第二等离子体电极(13)的组中，从而馈入的第一或第二电压在第一系统(170)的第一部分(170a)中和第二系统(180)的第一部分(180a)中沿第一方向传输并且在第一系统(170)的第二部分(170b)中和第二系统(180)的第二部分(180b)中沿相反于第一方向的第二方向传输。


7....

【专利技术属性】
技术研发人员：H·施勒姆，M·克尔，E·安佐格，
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