CN102017057B - 用于基板的等离子体辅助处理的等离子体处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种远程等离子体源，包括平行布置并彼此电DC隔离的第一板状电极(7_s)和第二板状电极(7_b)。两个电极(7_s，7_b)可操作地连接至Rf发生器(11)。第一电极(7_s)具有自由地暴露于基板支持器(3)的表面，并具有沿其表面范围分布的通孔(19)的图案。

Description

用于基板的等离子体辅助处理的等离子体处理装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于通过等离子体辅助表面处理来制备基板，由此甚至大的基板的等离子体处理装置或系统，以及方法。由此，我们理解“大的”基板是指至少为1m²范围的基板。进一步地，我们理解“等离子体辅助处理”是指等离子体增强化学气相沉积，PECVD，离子刻蚀或者等离子体辅助反应刻蚀，等离子体辅助加热和其它的通过将待处理的表面暴露于借助等离子体而产生的离子、电子或者中性自由基(radical)来实现的等离子体辅助表面处理。

从而，本发明提及这样的装置和方法，其中利用Rf操作的等离子体。

从而，我们理解贯穿该说明书和权利要求中的“Rf”是指频率为100KHz到200MHz之间的AC信号，由此特别是工业上常用的13.56MHz的频率以及其更高次谐波的AC信号。

背景技术

在所讨论的关于基板处理的技术中，为人们所熟知的是被称作平行板反应器以及相应的方法。主要地，在(无论是二极管还是三极管配置的)平行板反应器中，Rf等离子体产生于两个延伸的平行电极之间。待处理的基板放置在两个等离子体产生电极中的其中一个之上，或者可能地电偏置地(三极管配置)浸渍于在两个平行电极之间产生的Rf等离子体中。在这样的平行板反应器内基板直接暴露于或者浸渍于强烈的Rf等离子体内的事实会导致严重的控制问题，例如，就离子轰击而言，为了表面处理大的甚至特别大的基板所构思的这样的反应器越大，驻波产生尤其变得越严重。本发明基于不同的方法，也就是基于“远程等离子体”产生的方法。

贯穿本说明书和权利要求书，我们理解“远程等离子体源”是指用于处理基板的真空容器内的等离子体源，其中等离子体不依赖于基板的电操作而产生，并且基板放置在所提及的远离如所产生的等离子体的容器内。因此，通过远程等离子体源来执行基板处理截然不同于通过平行电极Rf等离子体装置来处理这样的基板。在后一种情况下，基板直接暴露于或者浸渍于一种产生的强烈的Rf等离子体中，并且基板的电操作明显地影响等离子体。

进一步地，我们进一步理解贯穿本说明书和权利要求书中所使用的术语“DC隔离”是指相对于DC电信号的电隔离。

最通常地，从US 7090705中已知这种远程等离子体源的方法。根据该引用文献，提供了一种由第一导电电极构成的远程等离子体源，在那之上安装电DC隔离材料的条，所述条互相平行并且具有相应间距。用作为第二电极的各个导电材料的带覆盖远离第一电极的这些条的表面。在两个电极之间施加Rf信号，并且等离子体产生于这些条之间的间隔中。将工艺气体递送进入DC隔离材料的条之间的间隔中。基板支撑在远离两电极远程等离子体源的真空容器内的基板支持器上，并且基本上不受所施加的用于在所提及的两个电极之间产生等离子体的Rf信号的影响，反之亦然。

通过该远程等离子体源，等离子体带沿着平行的条的长度范围产生。沿着并且依赖于该范围，很容易产生驻波，其负面地影响对基板的处理分布。此外，所提及的带状的等离子体图案会导致对基板的等离子体处理的相应的图案化。更进一步，所提及的远程两电极等离子体源在制造上非常复杂和昂贵，如果为了处理大的或者非常大的基板而实现大的或者非常大的远程等离子体源，这会成为严重的缺点。而且，并且取决于要执行的处理过程，例如借助于高侵略性反应气体，很明显远程等离子体源必须经受关于清洁或者置换的维护。由于所参考的远程等离子体源的高度复杂的结构，这样的维护非常耗时，并且昂贵。应用于制造方法时，这会相应导致高的制造成本。

发明内容

本发明的目的在于改进所提及的文献所教导的装置和方法的至少一些所提及的缺点。

这通过根据本发明的等离子体处理装置来实现，该等离子体处理装置包括真空容器，用于待处理基板的基板支持器，以及远程等离子体源。远程等离子体源由此包括第一板状的二维延伸的导电电极，以及第二二维延伸的导电电极。第一和第二电极基本上平行，并且互相电DC隔离。第一和第二电极进一步可操作地连接于电Rf发生器，该电Rf发生器产生预定频率和预定功率的Rf信号。第一电极具有自由暴露于基板支持器的表面，并具有后表面，并且进一步包括沿着其表面范围分布的通孔的图案。

如上文所提及的，根据本发明的装置以及根据本发明的制造方法尤其适用于操作和制造具有至少1m²或者甚至至少3m²的大范围的基板。从而，相应地，第一和第二电极具有至少基本上等于待处理的或者保持于相应衬底支持器中的相应基板的范围的范围。

第二电极具有暴露于第一电极的后表面并且从其隔开一距离的表面，并且由此在第一电极的所提及的后表面与第二电极的暴露于所提及的后表面的表面之间限定出第一间隔。远程等离子体源进一步包括紧邻所提及的间隔的气体放电开口的图案。第一电极中的通孔的尺寸设计为使得在其中以所提及的预定的Rf频率，功率以及以预定的气压建立等离子体。而且，限定出间隔的所提及的间距距离选择为基本上阻止在间隔中以所提及的Rf频率，功率以及预定的气压在间隔中的等离子体产生。

因此，并且依照根据本发明的该装置，提供远程等离子体源，其实际上基本上由两个平行的，隔开的大范围的电极组成。电极之间的间隔的尺寸设计为阻止在其中的等离子体的产生。独特的，局部的等离子体在贯穿从待处理的基板处能够看到的电极的通孔中产生，并沉积到基板支持器上。气体或者气体混合物(无论是惰性气体和/或反应气体还是相应的气体混合物)施加到该间隔。当该气体或者气体混合物穿过通孔，朝向基板离开间隔，所提及的通孔中的局部等离子体与所提及的工作气体或者气体混合物强烈作用。

沿着可能是大的或者甚至非常大的远程等离子体源的表面分布产生独特的或者局部的等离子体的事实基本上允许补偿如果出现这样的驻波对沿着基板的处理均匀性的负面影响。通过适当地选择沿着与基板相对并且远离的一个电极的表面的通孔的分布，和/或所提及的电极板沿着其范围的厚度的轮廓，和/或所提及的通孔的形状和大小，和/或这些孔沿着它们轴的范围所考虑的形状和结构，就有可能精确地补偿所提及的若驻波发生时有可能出现的对基板上的处理分布的影响。

进一步地，可以基本独立于等离子体的产生选择对基板支持器上基板的电操作，反之亦然，基本上不影响该等离子体的产生。基板不暴露于局部等离子体中，但是其暴露于等离子体激发的气体或者气体混合物的产物中，也就是暴露于来自于远程等离子体源的离子，电子或者中性自由基中。如果，举例来说，希望将基板暴露于等离子体，从而暴露于比所提及的局部的等离子体的强度低的等离子体中，就有可能对所提及的基板进行电操作，来建立这样希望的效果。

在根据本发明的所提及的装置的一个实施例中，第二电极邻近于容器壁的一部分，沿着所述部分并与其相隔开地延伸。从而，在第二电极和所提及的壁的部分之间建立了另一间隔，其可用于气体分配腔室。进一步地，在该实施例中，第二电极可在Rf电位操作，而第一电极可在参考电位从而优选在地电位，进一步优选与容器壁相等的电位操作。这具有显著的优点：基板并且相应地基板支持器实际上被全部位于相同电位的导电的壁和表面包围。

在刚刚提及的装置的另一个实施例中，所提及的容器的壁的部分以及第二电极实际上限定出了另一间隔。提供至少一个气体进气口管路穿过壁的提及的部分并且紧邻该另一间隔。还提供了另外的进气口管路的图案，从该另一间隔穿过第二电极邻接于第一和第二电极之间的第一间隔中。从而，位于第二延伸电极和容器的壁的部分之间的另一个间隔用作气体分配和均衡腔室，在其中对来自于气体进口的乱流和压力差进行均匀化。

在根据本发明的装置的一般性的考虑下，在第一电极(其提供有通孔)后侧和第二电极之间形成间隔。可通过相应地对界定出提及的间隔的一个或者两个提及的表面进行结构化，从而有助于在提及的通孔内的局部等离子体的点燃。因此，在一个实施例中，各个电极的至少一个所提及的表面被结构化。从而，在一个实施例中，存在有与第一电极内的至少某些通孔基本对齐的、在限定出间隔的至少一个表面处，优选在第二电极处的侧边成型结构。在一个实施例中，这样的结构可通过与所提及的通孔对齐或者基本上对齐的盲孔来形成。

考虑上述的实施例，其中另一间隔与在第一和第二电极之间的第一间隔经由气体进气口管路连通，通过向所提及的与第一电极内的通孔中的至少部分对齐或者基本上对齐的间隔提供这些进口管路的进口开口，这些进口管路可因此额外地用来增强等离子体放电点燃。清楚地并且再次在更一般的方面，限定出所提及的间隔的至少一个电极表面的所提及的表面结构应当优选地为在附近的表面不稳定性作准备或者与所提及的通孔对齐，例如作为拐角或者边缘。

在根据本发明的装置的一个实施例中，第一电极以及优选连同容器的部分壁电连接至参考电位，从而优选连接至地电位。在该实施例中，实际上现在优选远程等离子体源的第二电极明显地在Rf电位操作。因为该第二电极提供在容器的部分壁和第一电极之间，一方面在第一和第二电极之间，另一方面在第二电极和容器的部分壁之间为强制性的电DC隔离。考虑到所提及的将第二电极和容器的壁的相应部分之间的间隔用作气体分配和均衡腔室，在所提及的部分壁和第二电极之间的所提及的DC隔离可通过环形或者框架形的DC隔离间隔体来实现，该隔离间隔体与第二电极的外围邻近并且沿其布置。从而，第二电极和所提及的部分壁之间的间隔变成基本上密封为腔室。通过将电DC隔离修改为沿着并邻近第一和第二电极的外围提供的环形或者框架形的间隔体，相同的密封技术也可用于第一所提及的间隔。通过应用于所提及的环形或者框架形的DC隔离间隔体的独特的开口中的至少一个，沿着各个电极的外围和容器的壁可控地产生气流，从而对边界效应进行处理，该边界效应会影响基板处理分布的均匀性。

在进一步的实施例中，第二电极电连接至参考电位，优选连接至地电位，进一步优选连接至与容器的壁相同的电位。因此，在该实施例中，从基板支持器上的基板可见的电极在Rf电位操作。

该实施例在下列方面具有优点，在容器的壁和第二电极之间没有Rf电压。因此，使用第二电极和壁的相应部分之间的间隔作为气体分配和均衡腔室可以实现气体供应和分配，而不需要考虑电DC隔离和等离子体产生。

在刚刚提及的实施例的一个进一步的实施例中，由容器的壁本身实现第二电极。这进一步简化了远程等离子体源的整体构造。

根据本发明的装置的进一步的实施例中(其可与到目前为止提及的任何实施例结合)，基板支持器可操作地连接至偏置电发生器或者电浮动地安装。一方面通过分别选择基板支持器的电偏置或者浮动操作，能够基本上独立于远程等离子体源内的等离子体的产生，不过仍然明显地还依赖于施加到远程等离子体源的两个电极之间的间隔的工作气体或者气体混合物，来控制最适于相应意图的等离子体辅助处理的基板的操作。

因此，通过对基板进行适当的电偏置，可以例如控制PECVD沉积过程中的离子轰击，或者可以选择使基板暴露于较低强度的等离子体中，该较低强度的等离子体不同于第一电极的通孔中产生的强烈的局部等离子体放电。

必须进一步指出，第一电极不是必须在其整个范围内具有恒定的厚度。修改所提及的第一电极板具有希望的厚度轮廓是绝对可能的，例如，以沿着其外围具有增加的厚度的轮廓。这相应导致更长的通孔，并且因此导致在所涉及的通孔内的专门选择的等离子体放电特性，直至在所选择的通孔或者所有提及的通孔中产生中空阴极类型的放电。

根据本发明的制造方法，特别适于制造至少为1m²范围的基板的方法，该基板具有通过真空等离子体辅助处理处理的表面，所述方法包括将基板施加于真空容器中的步骤。存在着在真空容器内，远离基板生成的大量局部等离子体放电，其沿着基板的范围并且远离其分布。这通过将具有面向基板并且沿基板延伸的通孔的第一电极，并通过沿第一电极、与第一电极基本上平行并且与第一电极隔开一间距距离延伸的第二电极，以及进一步通过向所提及的第一和第二电极施加电Rf等离子体放电信号来实现。在产生所提及的等离子体之前，在容器内建立预先确定的真空压力。气体进入或者馈送入第一和第二电极之间的第一间隔中。从而，第一和第二电极之间的间距距离被选择为使得至少基本上阻止在所提及的间隔中产生等离子体。通孔被选择和修改为使得在其中相应建立局部等离子体放电。从而，根据本发明的制造方法使用非常简单但是高效的远程等离子体源，其中驻波对基板的影响可以被补偿，并且该远程等离子体源能够扩展用于处理大于3m²的大的和更大基板，而不需要大量的支出。这主要归因于这样的事实：该源实际上是由两个电极板组成的，其中一个具有例如通过激光切割可以容易实现的通孔的图案。

在根据本发明的方法的一种模式中，电浮动地操作基板或者基板被电偏置在选定的偏置电位。

从而，在根据本发明的方法的一种操作模式下，通过适当地选择基板的电偏置，就可以基本上对基板如何与远程等离子体源相互作用进行掌控。例如，通过施加相应的负的DC偏置，可以建立对基板的软离子轰击。另一方面，通过其他的选择，可以获得使基板暴露于并实际上浸渍于低强度等离子体中，但仍不暴露于如通过远程等离子体源产生的高强度的局部等离子体放电中。

进一步，通过相应选择第一电极中的、沿该电极的范围的通孔的二维分布，和/或通过适当地选择所提及的第一电极的厚度轮廓，从而选择所提及的通孔的长度范围，和/或通孔的沿其穿过第一电极的轴向范围所考虑的轮廓，和/或其开口的形状和/或其范围，可以对可能发生的驻波对基板的处理的不利影响进行补偿。

根据本发明的方法的进一步的模式中，第一电极在参考电位操作，优选与容器的壁等电位，从而优选地电位。如所提及的根据本发明的装置的内容中，这种操作模式的一个显著的优点是基板被全部处于相同电位的、或者至少不是在Rf电位操作的壁和表面所包围。

在根据本发明的方法的进一步的模式中，在第二电极和容器的部分壁之间建立了另一个间隔。气体或气体混合物通过穿过容器的部分壁的至少一个进口管路的布置被馈送或进入该另一间隔中，并从该另一间隔穿过第二电极中分布的馈送孔的图案，最后进入两个电极之间的第一间隔中。

如以上所提及的以及在根据本发明的方法的框架中，通过对限界出或者界定出所提及的间隔的第一和第二电极的至少一个表面进行结构化，可以改善第一电极的通孔中的局部等离子体放电的点燃。由此并且考虑到该气体馈送孔穿过第二电极从而将气体或气体混合物从另一间隔递送入第一间隔中，这种馈送孔与通孔相对并基本上与之对齐地提供，在该通孔中点燃局部等离子体放电。就更普遍地构思用于改善点燃的所提及的表面而言，我们指的是在具有本发明的装置的内容中的相应说明。

如上文中所提及的，第一间隔和/或另一个间隔可以由相应的环形或者框架形的间隔体基本包封，所述间隔体完全绕并邻近间隔的相应的外围行进。通过穿过这样的间隔体环或者框架的相应横向通孔，直到用独特的杆来替换该环形或者框架形的间隔体，能够建立电极的外围和容器的壁之间的所希望的受控的横向气体流出，所述杆仅仅使第二电极与所提到的容器的壁机械地和/或电地分离，以及使第一电极与第二电极机械地和/或电地分离。

在根据本发明方法的进一步的操作模式下，第二电极在参考电位，优选与容器壁等电位，由此优选在地电位操作。

如上文所提及的，第二电极不在Rf电位操作，而是优选在与容器的壁相等的电位操作的事实，就修改气体馈送和分配系统而言具有显著的优点。

从而，在刚刚提及的模式的进一步实施例中，容器的壁直接作为远程等离子体源的第二电极使用。

在根据本发明方法的一个操作模式中，通过非反应刻蚀、反应等离子体辅助刻蚀、等离子体增强化学气相沉积PECVD、通过由与离子和/或电子和/或中性自由基相互作用而对表面的固化中的一种对基板进行处理，该离子、电子、中性自由基产生于大量独特的远程等离子体放电中。在根据本发明方法的进一步的实施例(其可以结合上文提及的任意操作模式)中，所制造的基板具有至少1m²、甚至至少3m²的范围。

附图说明

现在将借助附图来对本发明进行进一步的描述并由此例示。附图表示：

图1示意性地，根据本发明的用于操作本发明的制造方法的装置，由此示出了本发明的原理；

图2在示意性的截面表示中，根据图1的装置的一部分，示出了根据本发明的用于操作根据本发明的方法的一个模式的装置的一个实施例；

图3在与图2类似的表示中，具有气体分配系统的进一步实施例，从而操作根据本发明方法的一个模式；

图4在根据图2或3的那些的表示中，根据本发明的操作根据本发明方法的一个模式的装置的进一步的实施例；

图5仍然在与图2至4的那些类似的表示中，根据本发明的操作根据本发明方法的进一步模式的装置的进一步实施例。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的等离子体处理装置以及根据本发明的制造方法的操作的原理。该装置包括真空容器1、容器1内的基板支持器3、以及一般地通过参考号5提及的远程等离子体源。远程等离子体源5包括第一电极7_s，该第一电极7_s为板状或片状，并可以具有至少1m²的范围。远程等离子体源5进一步包括后电极7_b，该后电极7_b基本上沿着第一电极7_s、平行于第一电极7_s、并与第一电极7_s隔开地延伸。电极7_b相对第一电极7_sDC隔离。穿过真空容器1的壁提供有9处示意表示的Rf馈通，Rf发生器11与之连接。真空容器1通过泵装置13进行抽空。提供自动机及负载锁装置(未示出)以装载和卸载基板支持器3上的基板15或要同时进行处理的多个基板。如果我们谈到具有特定的最小范围的基板15，我们也同样理解要同时处理的并且其共同限定出了具有所提及的最小面积的基板表面的两个或者更多的独特的基板。

向该两个电极7_b和7_s上施加几百KHz直至几百MHz范围内的预定频率f_o的Rf功率，优选13.56MHz或其谐波，例如27MHz、40MHz、54MHz等及更高频率。

该两个电极7_b和7_s限定出第一间隔17。尽管事实上高Rf功率施加在两个电极7_b和7_s之间，但可以至少基本上阻止在第一间隔17中的等离子体产生。这通过将电极7_s、7_b的相对表面17_b和17_s之间的间距d_k建立为小于暗区距离而得到，对于所选择的频率f_o、Rf功率P_RF和气体或气体混合物的压力p(该压力p将在第一间隔17中在操作过程中建立)，该暗区距离有优势。用于在第一间隔17内阻止等离子体点燃的、电极7_b、7_s的所提及的表面之间建立的间距d_k可以针对所提及的Rf功率的预定频率f_o、Rf功率P_RF和在装置操作期间使用的气体或气体混合物的压力通过实验进行估算。

第一电极7_s具有通孔19的图案。通孔可以尤其具有如图1中所示的圆柱形。然而，通孔可以专门修改为具有沿其轴向范围考虑的不同剖面，例如具有突变或连续变化的直径，也可以进一步修改为椭圆形等。进一步，从全部沿电极7_s的范围每表面单位提供相等数目的通孔的意义来说，该提及的图案不需要是规则的。至于补偿可能产生的驻波对基板处理的影响，电极7_s的每表面面积的通孔数目、其相应的几何形状和范围被适当选择为沿电极7_s的范围变化。

进一步，仍然考虑图1，电极7_s不是必须在其整个范围上具有恒定的厚度，但是可以构思为具有专门修改的厚度轮廓。这同样明显地影响所提及的通孔19的轴的范围，并且从而可以是为了所提及的补偿驻波效应要建立的一个参数。

由于施加在该两个电极7_b和7_s之间的Rf信号，在根据沿电极7_s范围的所希望的图案分布的每个通孔19处，产生了局部等离子体放电21。

如所提及的，通孔19通常为圆形。然而，通孔19的精确形状、在例如其为圆形的情况下它们的范围(如例如它们的直径)、沿电极7_s表面的通孔的分布(该分布可以为均匀的或者例如沿电极7_s的外围更密集，例如用来处理边界效应和/或驻波)，这些都通过实验并在关于Rf频率、Rf功率和气体或气体混合物压力尤的特别预定的工艺条件下进行估算，从而产生沿基板15表面的所希望的处理密度的均匀性。

进气开口23的图案邻接进入第一间隔17。它们与气罐装置24连通。根据基板15上执行的处理过程选择要施加的气体或气体混合物。例如，稀有气体如氩气，可以被导入用于基板15表面的非反应离子刻蚀，和/或反应气体，该反应气体通过等离子体焰炬21进行激活，例如用于例如低离子轰击的反应刻蚀或等离子体增强化学气相沉积、PECVD。

根据图2，如图1中的电极7_b在Rf电位操作，而电极7_s在参考电位Ф_o操作，通常为地电位。容器1的壁也通常在提及的参考电位Ф_o操作。在这种情况下，如在第一间隔17两端存在的电位差相同的Rf电位差或Rf电压存在于电极7_b的后表面和容器1的壁的内表面之间。因此并且为了阻止在电极7_b的后表面和容器1的壁的内表面之间等离子体的点燃，可修改图2中以d_w提及的电极7_b的后表面27_b和容器1的壁的内表面27₁之间的间距，以阻止在另一间隔27中的等离子体放电。

如下文中将要提及的，另一间隔27中的气压不需要与第一间隔17中的气压相等，这两个气压可以与图1中提及的处理空间T内建立的气压不同。然而就阻止在另一间隔27中等离子体产生而言，与关于第一间隔17中的这种阻止相同的考虑是有优势的。主要地，相应间距必须小于在相应气体或气体混合物压力下、依赖于Rf频率和功率的暗区距离。如已经提及的，如果希望实现所提及的间距达到最大可能，由此仍然能避免该提及的等离子体的产生，可能关键的是在无需试验的情况下建立第一间隔17和27的所提及最大间距。

显然地，如果不希望使用最大可能间距，将提及的间距选择为远低于可能出现等离子体产生的临界间距。

然而，如果使用降低所提及的界定出间隔的表面之间的总体电容的相应的网格组件将该间隔进行细分，则限定出加载以Rf功率，并且避免等离子体在其中产生的间隔的所有表面的距离就可以做得更大。因此并注意到图1，可以在电极7_s和7_b之间引入浮动网格，其减少表面17_b和表面17_s之间出现的电容，并因此允许距离d_k变大。

图3示出了与图2的示例类似的表示，一种可能是将图1的内容所提及的气体或气体混合物均匀分布地或以预定的分布馈送入第一间隔17中。从而，在电极7_b和容器1的壁的内表面27₁之间强制性的电DC隔离25被构思为密封另一间隔27的隔离环或框架。该另一间隔27从而可以用作气体分配空间，通过一个或多个进气管线29向所述空间施加所希望的气体或气体混合物。

如图3中所示的，电极7_b提供有通孔29的所希望的图案，气体或气体混合物穿过该通孔29从另一间隔27进入第一间隔17中。通过相应选择通孔29的分布、相应的直径和长度，可以选择所希望的气体流入分布进入第一间隔17中。如图3中进一步同样提及的，也可以使用沿着电极7_b和7_s外围由绝缘间隔环或框架31来包封该第一间隔17。

需要注意的是，通孔29_a与通孔19中的一个轴向对齐，从而在所提及的通孔19附近，建立具有拐角的表面结构(喷口(spout of opening)19a)。这促进或改善了局部等离子体的点燃。基于改善点燃的同样目的，图3示出了与通孔19中的一个基本上对齐的盲孔30。

现在优选图2和3的实施例。

图4是类似图2的表示。此处，电极7b在与容器1的壁相等的参考电位Ф_o操作，通常为地电位。电极7_s具有等离子体焰炬开口19，其在Rf电位操作。从而，类似于图3的另一间隔27的又一另一间隔27_a可以被建立为气体分配腔室。当图4的另一间隔27被等电位的壁包围时，不需要考虑其中的等离子体的点燃。就第一间隔17及间距d_k而言，与图1中提及的内容相同的考虑是有利的。同样如图4中所示的，可以与图3的实施例相同，通过DC绝缘间隔体环或框架31对第一间隔17进行相等地包封。由于电极7_b与容器1的壁在相同的电位操作，图4的实施例开放了大量的结构变形与气体馈送技术。因此并根据图5的实施例，容器1的壁可以直接作为电极7_b使用。在该实施例中，通过容器1的壁的内和/或外侧的相应的分配腔室和分配管(图5中未示出)，可以容易地实现至第一间隔17的、具有所希望的分布的气体馈送。

在至此所提及的根据本发明的等离子体处理装置中，提供了大面积架空的(aerial)远程等离子体源5，该远程等离子体源5尤其通过两个平行延伸的电极7_b和7_s而建立，电极7_b和7_s提供有等离子体阻止间距以及在电极7_s中具有在其中产生局部等离子体放电的通孔。

注意到根据图3到5的实施例，必须提到的是，代替提供如附图5中的为相应的另一间隔27，17，27a的实质包封作准备的25，31，25′和25″的绝缘间隔体环或者框架，可以提供如图3和4中穿过这样的隔离间隔体环或框架的以33表示的相应横向气体分配孔，以建立横向沿着相应电极7_b，7_s的外围以及沿着容器1的壁的所希望及受控的气流，从而将在包括由驻波产生的效应的所提及的区域处的外围效应考虑进去。通过沿相应电极7_b和7_s的外围以及容器1的壁安装并分布的独特的间隔体杆，可以进一步希望建立彼此的间距以及在必要的情况下彼此DC隔离。

提供有局部等离子体放电通孔19的电极7_s优选具有根据图1的厚度d_7s

1mm≤d_7s≤15mm。

从而，假如d_7s选择在5和15mm的范围内，从而优选10mm，在通孔19内产生的局部等离子体放电可以进一步为中空阴极类型。另外，通孔19随后朝着基板支持器3和由此基板15导出方向性明显的气体喷射。相应长通孔19内的等离子体与流出的气体强烈地相互作用。

相反，假如电极7_s的厚度d_7s选择在低于5mm，甚至低至1mm，电极7_s将变得非常轻，通孔19可以非常容易地通过激光切割来实现。当电极7_s可以具有至少1m²和更大的范围时，间距杆在第一间隔17内将变得必要以支撑该电极片。可以提供沿着电极片的范围分布的这种DC绝缘材料的间距杆以建立其稳定性。

电极7_s中的通孔19具有1至30mm的直径，从而优选8至15mm，更进一步优选10mm。

注意至此为止示例的不同实施例的电气条件，显而易见的是在根据图2和3的实施例中，在根据图1的真空容器内的空间T，基本上被在参考电位操作的导电表面所限界，该空间T内存在具有基板15的基板支持器3。因此，基板支持器3实际上不会被施加在远程等离子体源5的Rf功率所影响。

在根据图4和5的实施例中，在Rf电位操作的是电极7_s。沿其外围，电极7_s与位于参考电位，通常为地电位的容器1的壁相邻。因此，在该实施例中，很可能通孔19中的局部等离子体放电膨胀为全部沿电极7_s的表面的相对薄的等离子体层，其指向空间T并因此指向基板支持器3，如图5中以35所示。然而，这种等离子体层不能膨胀为高强度等离子体进入空间T，只能保持定位在电极表面上。因此，同样在该实施例中，考虑到高导电等离子体层35，基板支持器3和由此其上支持的基板15可以在基本上不受施加到远程等离子体源的Rf功率的影响的情况下操作。

因比，在这两个实施例中，具有电极7_b和7_s的两电极等离子体发生源相对于基板支持器3来说是远程等离子体源。基板支持器3以及因此在基板15处的电气条件可以设置为与施加到远程等离子体发生源5的电Rf功率基本上无关。如已经提及的，注意到沿着远程等离子体源5的外围的气流，在具有图4中的通孔33的内容中，通过控制气流朝向图1的空间T，可以补偿可能会导致沿基板15的不均匀处理分布的边界效应。这也可以通过例如沿电极7_s的外围提供具有与电极7_s的中心区域中的不同分布的通孔19来实现，例如通过沿提及的每cm²外围提供更多的通孔。可选的，沿电极7_s外围的提及的通孔可以在直径上与位于提及的电极7_s更中心处的通孔不同，例如具有更大的直径。

此外如已经提及的，通常通过适当地修改电极7_s处的局部等离子体放电的分布和/或其相应特性，可以补偿可能出现的驻波对基板处理的不利影响。因此，通过适当选择电极7_s的每单位表面区域的通孔量，以沿着所提及的电极的范围和/或这种开口直径的范围和/或这种开口沿其轴范围穿过电极7_s的几何形状的范围而变化，可以达到适当地补偿驻波效应的结果。

因此，同样为了制造的目的，通孔19优选为圆形，但是为了选择性地影响沿基板15的处理分布，其形状也可以改变，并同样可以沿电极7_s的范围改变。

在对容器1内的远程等离子体源5的实现与功能进行了讨论与说明后，将再一次考虑图1，将讨论基板支持器3以及由此基板15的电操作。

如图1中简要示出的，通过“选项选择”单元40，基板支持器3可如选项(a)电浮动地操作，或者通过选择选项(b)提及的在参考电位Ф_o操作，或者如选择选项(c)在选择的DC电位操作。根据选项(d)，基板支持器偏置在AC电位，范围从几KHz直至几MHz，并包括脉冲偏置。根据选项(e)，通过DC加AC来执行偏置。如简要示出的，所有的偏置源优选为可调的。

从而，除非是电浮动的操作，施加至基板支持器3的是偏置的DC和/或AC电位，通过该偏置的DC和/或AC电位可以对基板的离子轰击和电子加载进行选择性地控制，从而获得大面积基板15的所希望的表面处理。由于远程等离子体源5具有沿源表面分散的独特局部等离子体放电，可能发生的驻波效应被准确地补偿。通过在多于一个的馈送点P，例如沿所提及的电极的外围和/或中心均匀分布的两个或四个馈送点，向Rf电位操作的电极进行电馈送，即图2和3中的电极7_b，根据图4和5的实施例的电极7_s，可以额外地减弱对沿大表面基板15的等离子体处理的均匀性产生不利影响的驻波。

如已经提及的，尤其就电极7_s的电操作而言，根据图2和3构思了根据本发明的装置以及操作本发明的制造方法的现在的优选实施例。现在实现的实施例在Rf频率f_o为40MHz操作，由此另一间隔27和第一间隔17的间距选择为1至5mm，进一步尤其为约3mm。

如图1中示出的电极7_s的表面与基板支持器3或基板15的表面之间的距离d_SS根据压力、频率、使用的气体及其流量在8到60mm之间，由此优选为10到40mm之间。

利用该描述的等离子体处理装置可以制造大表面的基板15，其表面通过等离子体辅助处理来进行均匀的处理。这种处理可以例如为表面刻蚀(无论其是反应的还是非反应的)、材料沉积、不需要去除或添加材料或通过改变基板表面的材料组成的表面处理、热处理，等等。

所描述的装置和通过这种装置实现的基板制造方法可以扩展至表面大于3m²的大的或更大的基板。由此，提及的远程等离子体源具有非常简单的构造，其允许对这种源进行所提及的扩展，而不需要用于远程等离子体源的非常昂贵和复杂的制造过程。

一方面，被处理的基板表面与远程源的等离子体产生基本上不关联，另一方面，驻波问题有效地得到补偿，施加的气体和通过远程等离子体源产生的等离子体之间高强度的相互作用得到实现。自由基、离子和电子对被处理基板的效应可以基本上通过基板偏置进行选择和控制，很大程度上与等离子体的产生无关。包含在该装置中的远程等离子体源具有非常简单的构造。即使为了改善表面处理的均匀性和/或避免驻波效应而希望至远程等离子体源和/或用来对基板进行偏置的多点Rf馈送，由于整个装置的简单结构，也很容易实现这一点。

Claims (26)

1.一种等离子体处理装置，包括：

-真空容器；

-用于待处理基板的基板支持器；

-远程等离子体源；

其中所述远程等离子体源包括：

●第一板状的二维延伸的导电电极；

●第二二维延伸的导电电极；

●所述第一和所述第二电极基本平行并彼此电DC隔离；

●所述第一和所述第二电极在操作中连接至以预定频率和预定功率产生Rf信号的电Rf发生器；

●所述第一电极具有自由地暴露于所述基板支持器的表面，并具有后表面，以及进一步包括沿其表面范围分布的通孔的图案；

●所述第二电极具有暴露于所述第一电极的所述后表面、并与其以一距离隔开的表面，从而在所述第一电极的所述后表面与所述第二电极的暴露的所述表面之间限定出第一间隔；

●邻接于所述第一间隔中的进气开口的图案；

●所述通孔被设计尺寸以在其中在所述预定Rf频率、所述预定功率和预定气压下建立等离子体；

●所述距离使得在所述第一间隔内的等离子体产生在所述预定Rf频率、所述预定功率和预定气压下在所述第一间隔内基本被阻止。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述第二电极与所述容器的壁相邻地、沿着所述容器的壁并与所述容器的壁隔开地延伸。

3.如权利要求2所述的装置，其中所述壁和所述第二电极限定了另一间隔，提供至少一个进气管线穿过所述壁并邻接于所述另一间隔中，提供另外的进气管线的图案从所述另一间隔穿过所述第二电极并邻接于所述第一间隔。

4.如权利要求1-3之一所述的装置，其中所述第一电极电连接至参考电位。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述参考电位是地电位。

6.如权利要求1-3之一所述的装置，其中所述第一电极和所述容器的壁电 连接至参考电位。

7.如权利要求1-3之一所述的装置，其中所述第二电极电连接至参考电位。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述参考电位是地电位。

9.如权利要求7所述的装置，其中所述参考电位是与所述容器的壁相同的电位。

10.如权利要求7所述的装置，所述第二电极由所述容器的壁的一部分来实现。

11.如权利要求1-3之一所述的装置，其中所述基板支持器在操作中连接至偏置电发生器或者电浮动地安装。

12.如权利要求1-3之一所述的装置，所述基板支持器具有用来支持至少1m²的范围的基板的范围。

13.如权利要求12所述的装置，所述基板支持器具有用来支持至少3m²的范围的基板的范围。

14.一种制造具有通过真空等离子体辅助处理进行处理的表面的基板的方法，包括步骤：

●将基板施加于真空容器内；

●通过具有面对所述基板并且沿着所述基板分布的通孔的第一电极，以及沿着所述第一电极、基本上平行于所述第一电极，并与第一电极隔开一间距距离延伸的第二电极，远离所述基板产生沿所述基板分布的大量局部等离子体放电，并且向所述第一和第二电极施加电Rf等离子体放电信号；

●在产生所述等离子体之前在所述容器内建立预定的真空压力；

●将气体馈送进所述第一和所述第二电极之间的第一间隔内；

●选择所述间距距离，从而阻止在所述第一间隔内的等离子体产生，以及

●选择所述通孔，从而在其中相应建立等离子体放电。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括向所述基板施加电偏置电位，或者电浮动地操作所述基板。

16.如权利要求14或15所述的方法，包括在参考电位操作所述第一电极。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述参考电位与所述容器的壁等电位。

18.如权利要求16所述的方法，其中所述参考电位是地电位。

19.如权利要求14或15所述的方法，包括在所述第二电极和所述容器的 壁之间建立另一间隔，通过至少一个入口管线穿过所述壁并且进入所述另一间隔并从所述另一间隔穿过所述第二电极中的分布的入口孔的图案进入所述第一间隔的布置馈送所述气体。

20.如权利要求14或15所述的方法，由此在参考电位操作所述第二电极。

21.如权利要求20所述的方法，其中所述参考电位与所述容器的壁等电位。

22.如权利要求20所述的方法，其中所述参考电位是地电位。

23.如权利要求20所述的方法，由此将所述容器的壁利用为所述第二电极。

24.如权利要求14或15所述的方法，通过非反应刻蚀、反应等离子体辅助刻蚀、等离子体增强化学气相沉积、由与离子和/或电子和/或中性自由基相互作用而对基板表面的固化中的一种对所述基板进行处理。

25.如权利要求14或15所述的方法，其中所述基板具有至少1m²的范围。

26.如权利要求25所述的方法，其中所述基板具有至少3m²的范围。 

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