一种等离子体处理设备（３０、５０），包括具有室壁（３５）的工艺室、气体进入装置和气体分布装置、排气装置、以及用于衬底（３３）的衬底支架（３４）。导电平板（５１）被设置在所述室内，可与面对所述导电平板（５１）的ＲＦ电源（３９）电连接，所述导电平板（５１）展现开口图案，并且被设置在距所述室的后壁（５３）一段距离处，使得传送到导电平板（５１）与所述后壁（５３）之间的间隙（５５）的工艺气体在操作期间在间隙（５５）中不点燃等离子体。在第二实施例中，第一电极和第二电极（３１，３２）被设置在所述工艺室内，彼此邻近，其间有间隙（３８）。第一电极（３１）可连接到ＲＦ电源（３９），第二电极（３２）连接到地。第二电极展现开口（３６）图案，并且被设置在一段距离处，使得传送到所述间隙的工艺气体不点燃等离子体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术 涉及一种具有改善的(低能量)离子轰击特性的等离子体处理设备或系 统、以及一种用于在这种设备中处理衬底的方法。等离子体工艺涉及沉积-和/或刻蚀 工艺、加热、表面调整、以及衬底的其它工艺。
技术介绍
本领域已知的很多等离子体处理系统是根据所谓的平行平板反应器原理而构建 的。图1示出这种等离子体处理设备。其包括具有限定外围的壁的工艺室7、第一平面 电极1、第二平面电极2，第一平面电极1和第二平面电极2皆设置在所述工艺室7内、 可与至少一个RF电源电连接。电极1和2限定了等离子体发生区域6。待处理的衬底5 置于衬底支持物上，或者如所示那样直接在所述电极之一上。因而，衬底在处理期间受 到等离子体的作用。图1示意性示出工艺气体入口装置3以及用于除去残余气体的排气 装置4。已经省略了工艺气体分布装置。通常，薄膜硅层(非晶、纳米/微晶材料等)及其与C、N、O等的合金是使用 这种平行平板设置以及电容RF功率耦合通过PECVD (等离子体增强化学气相沉积)而得 以沉积的。通常，衬底放置在接地电极上，而另一电极充当RF供电电极和气体分布喷头 (工艺气体分布装置)。通过使用这样的设置，已经成功地获得了平方米范围中大面积上 非晶和纳米/微晶层的同质沉积。相关领域在经典平行平板配置中，最大可能离子能量通过已知的方式(K0hler等， J.Appl.Phys.57 (1985)，p.59 和 J.Appl.Phys.58 (1985)，p.3350)与所施加的 RF 峰峰值电压相关，所施加的RF峰峰值电压与所施加的RF功率密切相关。在工艺室中超过特定阈值 电压值以朝向衬底加速的离子进行离子轰击，在所沉积的块材料中产生缺陷和损伤敏感 界面，因此，使得材料质量和界面性能恶化。使用VHF和/或高压沉积方式(regime)、 三极管配置等的若干尝试被执行来减少这种轰击，尤其是对于微晶层的沉积。三极管配 置带来了优异的材料，但减小了沉积速率，因为发生了栅极与衬底之间的区域中的原子 团的重组。增加进入VHF/UHF区域的等离子体激励频率对于等离子体的给定功率减少 了必要的峰峰值电压，但是，离子轰击又随RF功率而增加，因此，无法独立受控并且单 独调整。不依赖于RF功率而对离子轰击进行控制的高效方式可以通过将衬底放置在浮动 电极上而得以实现。在此情况下，仅浮动电势(其远小于依赖于等离子体功率的等离子 体电势)将使得离子朝向衬底加速，导致最大可能的离子能量的大量减少。然而，简单 地允许接地电极在平行平板设置中变为电浮动将消除大部分电接地，尤其在大面积应用 时，这是因为缺少电极接地电势。仅仅是与等离子体的电接触的接地室壁将仍然是对于 等离子体的接地。存在解决该问题的现有技术应用。图2(引证自US 7,090,705)示出等离子体处理设备，其包括面对衬底21的电极配置，具有由绝缘体23分隔开的第一电极24和第二电 极22。第二电极22以带状图案设置在平行于第一电极24的平面中，产生的结构是并行 槽26，其中，第一电极24的一部分充当槽底27，电极22充当槽肩。电功率(优选地， RF功率25)施加在电极22与24之间，从而等离子体生成在槽26中，并且邻近(多个) 电极22。技术上，该槽26可以描述为细长的腔，并且可以甚至使用空阴极效应。工艺气体经由槽底27中的孔而传送到槽26。工艺气体的平滑均勻分布对于有效 操作是基本的，并且目的是实现处理(例如层沉积或刻蚀步骤)的同质结果。电极条的带状图案允许控制等离子体发生区域，然而，制造工作是繁重的，因 为第二电极22和绝缘体23的元件必须是独立组装的；此外，需要很多钻孔，以实现平滑 均勻的工艺气体分布。对于基于平行平板反应器原理的大面积等离子体沉积系统，将出现驻波现象。 这是由于这样的事实，即，随着RF/VHF频率(> 13.56MHz并且电极直径> Im)的增 力口，自由空间波长减小，并且因而反应器中的驻波显现，始于传送的点，RF功率到电极 的连接点。图2所示的设计试图通过对RF功率的多点传送(每电极22 —个)来避免该 情况。然而，这意味着，为了实现至少部分不依赖于所述现象，昂贵且精细的布线是必 须的。这种布线的成本将随着根据图2的电极的尺寸的增加而增加。然而，根据图2的 设计没有完全解决驻波的问题。驻波可以仍然沿着平行槽26而产生，尤其对于大面积电 极。平行平板反应器设计的另一普遍问题(尤其是对于大的表面)在于如下事实电 流流动特性对于电极的所有区域并不相同。接近于电极边缘的区比电极中心区域感知到“更”有效的阳极区域，这是因为如下事实工艺室的壁通常具有接地连接，故此也将 充当阳极。图2所描述的设计至少部分地解决该问题，因为电极表面按接近关系分布和 设置，所以这种非同质性(尤其对于大面积电极的中心区域)将得以减少。故此，本专利技术的目的在于避免现有技术设计的缺陷，以展现电极的重量轻、成 本有效并且可缩放设计，从而用在等离子体处理设备中。本专利技术的另一目的是提供一种 方法，用于衬底的等离子体处理，在沉积速率、对所沉积的层的结晶度的影响以及层同 质性方面具有增加的灵活性。附图说明图1示出根据现有技术的平行平板反应器设计(简化后的)。图2示出现有技术文献US 7,090,705中描述的反应器。图3以侧视图示出本专利技术第一实施例。图4示出根据本专利技术的有孔电极的顶视图。图5示出从遵循本专利技术原理的小规模反应器制成的照片。图6以侧视图示出本专利技术第二实施例。具体实施例方式等离子体处理装 置30包括具有工艺室壁35的工艺室、所述工艺室中的工艺气 体进入装置和工艺气体分布装置、用于除去残余气体的排气装置、设置在所述工艺室内且可与至少一个RF电源39电连接的至少第一电极31和第二电极32。此外，为待处理 的衬底33提供衬底底座34。第二电极32展现开口图案，并且设置为距第一电极31—段 距离，使得传送到电极31、32之间的间隙38的工艺气体在操作期间在间隙38中不点燃 等离子体。在替选实施例中，等离子体处理设备50包括具有工艺室壁35的工艺室、所述 工艺室中的工艺气体进入装置和工艺气体分布装置、用于除去残余气体的排气装置、所 述工艺室内设置的至少有孔的(导电)RF平板51，该RF平板51可与至少一个RF电源 39电连接。此外，为待处理的衬底33提供衬底底座34。RF平板51展现开口图案，并 且设置为距后壁53 —段距离，使得传送到RF平板51与后壁53之间的间隙55的工艺气 体在操作期间在间隙55中不点燃等离子体。用于衬底的等离子体处理的方法包括将衬底33引入等离子体处理设备30，将 衬底33面对其中具有开口 36的电极32放置在衬底保持装置34上，设置适当的工艺条件 (压力、工艺气体、温度)，以及在所述电极32的开口 36中点燃局部化的等离子体37， 并且处理所述衬底。本专利技术的详细描述本专利技术解决方案基于图3中的第一实施例侧视图所示的等离子体处理系统(或等 离子体反应器)30的修改的电极配置。具有孔或开口 36的接地平板32 (有孔的接地平板)设置为邻近电极31，电极31 在操作中连接到RF电源39。优选地提供气体入口装置(未示出)，用于将工艺气体传送 进入接地平板32与供电电极31之间的间隙38本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种等离子体处理设备（３０），包括： 具有工艺室壁（３５）的工艺室、工艺气体进入装置和工艺气体分布装置、用于除去残余气体的排气装置、彼此邻近设置因而在其间形成间隙（３８）的至少第一电极和第二电极（３１、３２）、与所述电极（３１、３２）可电连接的至少一个ＲＦ电源（３９）；以及面对第二电极（３２）的用于衬底（３３）的衬底支架（３４），其特征在于，所述第二电极（３２）展示开口（３６）图案，并且被设置在距所述第一电极（３１）一段距离处，使得传送到所述电极（３１、３２）之间的间隙（３８）的工艺气体在操作期间在间隙（３８）中不点燃等离子体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-5-2 61/0498991.一种等离子体处理设备(30)，包括具有工艺室壁(35)的工艺室、工艺气体进入装置和工艺气体分布装置、用于除去残 余气体的排气装置、彼此邻近设置因而在其间形成间隙(38)的至少第一电极和第二电极 (31、32)、与所述电极(31、32)可电连接的至少一个RF电源(39)；以及面对第二电极 (32)的用于衬底(33)的衬底支架(34)，其特征在于，所述第二电极(32)展示开口(36) 图案，并且被设置在距所述第一电极(31)—段距离处，使得传送到所述电极(31、32)之 间的间隙(38)的工艺气体在操作期间在间隙(38)中不点燃等离子体。2.根据权利要求1所述的设备，其中，第一电极(31)与第二电极(32)之间的距离被 设置为基本上为1到3mm。3.根据权利要求1-2所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：U克罗尔，B莱格拉迪克，
申请(专利权)人：欧瑞康贸易股份公司特吕巴赫，
类型：发明
国别省市：CH
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