等离子体源的用于执行等离子体处理的电极装置制造方法及图纸

为了改善衬底的蚀刻深度和/或蚀刻均匀性，提出了一种具有一个或多个蒸发器和两个或更多个按照本发明专利技术的电极的等离子体源。使用超过一个电极允许在电极处使用不同电流以及这些电流的时间选择性的应用，使得能够实现其对等离子体产生的经改善的控制。等离子体产生的经改善的控制。等离子体产生的经改善的控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体源的用于执行等离子体处理的电极装置


[0001]总体上，本专利技术涉及一种具有至少一个等离子体源的真空室以及特别是一种具有用于生成等离子体以执行在布置于该真空室之内的衬底的表面上的等离子体处理的等离子体源，其中特殊的电极装置允许提高该等离子体处理的效率。

技术介绍

[0002]为了产生等离子体，一方面可以使用电辉光放电，该电辉光放电通过在阴极与阳极之间施加足够高的电压使电流穿过气体、诸如在所限定的低压下的氩气或者其它惰性气体来形成。另一方面，气体或气体混合物的以低压等离子体形式的等离子体产生可以通过高能电子与气体的相互作用来实现，这些高能电子由电子源来提供并且被适当的电极加速到所限定的能量。这种电子源例如可以是阴极真空电弧蒸发器，该阴极真空电弧蒸发器由适当屏蔽的电弧阴极和吸收电弧电子的电弧阳极组成。为了产生等离子体，这些电弧电子利用适当的电极来吸取并且在此以高能量来加速。由此产生的气体等离子体可以被用于衬底的不同的等离子体处理。例如，由此产生的惰性气体离子（例如氩离子）用于衬底的离子净化。在等离子体中激发的、可能被分解的化合物以及气体和气体混合物的雾化分子可以被用于衬底的热化学处理或者甚至被用于层沉积。在此适用：利用在形状、布置和运行参数方面适当的电极关于处理目标限定地调整局部的等离子体产生。在此，目标是将电极实施为使得这些电极不会干扰性地伸入处理室，能承受高功率密度并且能尽可能简单地被维护。

技术实现思路

[0003]本专利技术涉及：一种用于执行等离子体处理的真空室，该真空室具有等离子体处理区以及等离子体源，该等离子体处理区被室壁所包围。在这种情况下，该等离子体源包括：用于阴极真空电弧蒸发的阴极，该阴极具有与该室连接的电弧阳极，其中该阴极在该室中布置于室壁上；用于屏蔽由该阴极发射的粒子和金属离子的屏蔽件，其中该屏蔽件设置于室壁上，使得该屏蔽件可以被布置于该阴极前面；和与该阴极间隔开的、布置于该室中的电极。在这种情况下，该电极包括用于捕获由该阴极发射的电子的二维表面。该二维表面具有相对于表面法线的第一正交伸展和第二正交伸展，其中第一正交伸展垂直于第二正交伸展，而且第一正交伸展与第二正交伸展的长度比在0.1与1之间。按照本专利技术的电极尤其可以至少暂时借助于适当的供电设备来被切换成阳极。
[0004]在下文以简化形式初步介绍一些概念，这些概念稍后还更详细地予以解释。
[0005]按照本专利技术的真空室尤其可以被用于实现并改善衬底的局部可调的处理以及控制该真空室的等离子体分布。
[0006]等离子体源的电子源可以是具有适当的屏蔽件的电弧蒸发器的电弧阴极，该电弧阴极与电弧电源连接。在此，电弧电源的正极可以作为按照本专利技术的电弧阳极以简单的方式与室壁连接。捕捉电弧电子的电极与另一电源的正极连接并且因此是电子吸收电极。该
电极被用于使电弧电子朝着该电极的方向加速。这些被加速的电子对气体等离子体进行激发并且在该电极的基本上二维表面上被捕获。典型的工业阴极真空电弧蒸发器可以被用作电子源。
[0007]根据运行模式，该阴极的电源和该电极的电源可以被切换和调节。按照本专利技术的电极不仅可以作为阳极来运行而且可以作为涂层源（阴极真空电弧蒸发器、溅射源；即作为靶）来运行。为此，电源为了作为涂层源的运行而被负偏压，而为了作为阳极的运行而被正偏压。
[0008]在可被用作电子源的阴极真空电弧蒸发器前面，优选地设置屏蔽件，该屏蔽件被设计为使得该屏蔽件承受得住由于真空电弧蒸发而引起的热输入。这种屏蔽件的面积尺寸应该比阴极真空电弧蒸发器的总面积更大，该总面积包括所要蒸发的表面，以便避免衬底的蒸镀。
[0009]在本专利技术的实施方案中，收集一个或多个电子的电极可以以非冷却电极的形式被引入到处理室中。然而，使用非冷却电极可能导致对可用来加载这些电极的功率的限制。因而，有利地使用冷却电极、例如水冷却电极。在这种情况下，优选地，电极的形成工作表面的部分被冷却。
[0010]一个或多个典型的电源（即电流源）可以被用作电极的能量供应装置，所述一个或多个典型的电源可提供多达100 V的电压和多达400 A的电流。在这种情况下，在这些电极上可以实现在0.1至5 A/cm2之间的电流密度和在0.5至500 W/cm2之间的功率密度。
[0011]在该室中，在等离子体处理期间应保持在0.01 Pa至10 Pa的范围内的总气压，优选地在0.1 Pa至2 Pa的范围内的气压。在此，典型的气体是氩气、氢气、氮气或碳氢化合物气体（例如C2H2，乙炔），这些气体根据处理目标而作为纯气体或者气体混合物来使用。
[0012]按照本专利技术的真空室不仅可以包括多个电极而且可以包括多个阴极、尤其是阴极真空电弧蒸发器。在这种情况下，多个阴极、尤其是阴极真空电弧蒸发器可具有唯一的屏蔽件或者多个屏蔽件。在此，具有所述一个屏蔽件的多个阴极、尤其是阴极真空电弧蒸发器可以有利地与至少一个电极一起布置在真空室中。尤其是，在真空室中也可以包括数目相同的电极和阴极（尤其是阴极真空电弧蒸发器），电极多于阴极（尤其是阴极真空电弧蒸发器），或者阴极（尤其是阴极真空电弧蒸发器）多于电极。在这种情况下，电极和阴极可以布置于真空室中的不同位置（壁、顶、底）。不仅通过电极和阴极（尤其是阴极真空电弧蒸发器）的布置而且通过电极和阴极（尤其是阴极真空电弧蒸发器）的数目，都可以调整真空室中的等离子体分布。此外，这样例如可以在离子蚀刻工艺中实现对衬底上的蚀刻深度和/或蚀刻均匀性的改善。使用超过一个电极允许在电极处使用不同电流以及这些电流的时间选择性的应用，使得能够实现其对等离子体产生的经改善的控制。
[0013]在电极处的电子电流可以通过对电极电压的适配来调整。低电极电压导致电子电流低并且等离子体活性低。
[0014]在一个或多个电极处的典型的最大电子电流应该被选择为阴极真空电弧蒸发器的电流（电弧电流）的大约120%。例如：如果在包含氩气压力为0.5 Pa的情况下的氩气的真空室中使用阴极真空电弧蒸发器作为电子源，其中该阴极真空电弧蒸发器在100 A的电弧电流的情况下运行，则整个电极电流应该被调整到大约120 A。也就是说，在所述一个电极处的电流或当使用超过一个电极时在各个电极处的各个电流之和应该被调整到120 A。
[0015]如果多个电极沿着一个（或多个）室壁布置为使得这些电极在真空室的高度上分布，则每个电极可以在单独的电源上或者在特定的电源组上被运行，使得电极可以被切换，以便以最大或取决于处理的经优化的电流来运行这些电极或者以便以最大电流并行地运行这些电极，其方式是将不同的电压施加给不同的电极。电极电压的典型值在10 V
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50 V的范围内，并且典型的电极电流在10 A
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200 A的范围内。为了调节局部等离子体密度，这些电极以不同的电流来运行。这可以用于设定均匀的处理目标、例如离子净化。
[0016]如果向该室输送氩气气流和氢气气流的混合物以在该室中产生等离子体，该等离子体通过一个或多个电子源和具有用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于执行等离子体处理的真空室，所述真空室包括等离子体处理区以及等离子体源，所述等离子体处理区被室壁所包围，所述等离子体源包括：用于阴极真空电弧蒸发的阴极（110、210、220、310、320、330），所述阴极具有与所述室连接的电弧阳极，其中所述阴极在所述室中布置于室壁上；用于屏蔽由所述阴极发射的粒子和金属离子的屏蔽件（115、230、332、333、334），其中所述屏蔽件（115、230、332、333、334）设置于所述真空室中，使得所述屏蔽件能够被布置于所述阴极（110、210、220、310、320、330）前面；与所述阴极（110、210、220、310、320、330）间隔开的、布置于所述室中的电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）；其特征在于，所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）包括用于捕捉由所述阴极（110、210、220、310、320、330）发射的电子的二维表面，而且所述二维表面具有相对于表面法线的第一正交伸展和第二正交伸展，其中所述第一正交伸展垂直于第二正交伸展，其中所述第一正交伸展与所述第二正交伸展的长度比在0.1与1之间。2. 根据权利要求1所述的真空室，其中所述第一正交伸展与所述第二正交伸展的长度比在0.2与1之间，尤其是在0.4与1之间，特别是为1；和/或所述二维表面在5至2000 cm2、尤其是25至320 cm2之间的范围内；和/或所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）至少部分地布置在所述室壁中。3.根据上述权利要求中任一项所述的真空室，其中所述二维表面具有结构化，其中所述结构化的最大深度与所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）的二维表面的较小的正交伸展之比为最大0.4；和/或所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）的二维表面是多边形、圆形或椭圆形。4. 根据上述权利要求中任一项所述的真空室，其中所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）设置在包括所述阴极（110、210、220、310、320、330）的室壁上或者设置在另一室壁上，其中在所述阴极（110、210、220、310、320、330）与所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）之间的距离在1 cm至200 cm、优选地5至150 cm、尤其是10至100 cm之间的范围内。5. 根据上述权利要求中任一项所述的真空室，其中所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）的电流密度在0.1至5 A/cm2之间、尤其是在0.1至4 A/cm2之间、特别是在0.2至2 A/cm2之间；和/或所述电极（120、120a、130、140、240、250、340、350、360）的电压在5至100 V之间、尤其是在10至100 V之间、特别是在20...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：欧瑞康表面解决方案股份公司，普费菲孔，
类型：发明
国别省市：