DE10201992A1 - Vorrichtung zur plasmagestützten Bearbeitung von Oberflächen planarer Substrate - Google Patents
Vorrichtung zur plasmagestützten Bearbeitung von Oberflächen planarer SubstrateInfo
- Publication number
- DE10201992A1 DE10201992A1 DE10201992A DE10201992A DE10201992A1 DE 10201992 A1 DE10201992 A1 DE 10201992A1 DE 10201992 A DE10201992 A DE 10201992A DE 10201992 A DE10201992 A DE 10201992A DE 10201992 A1 DE10201992 A1 DE 10201992A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- substrate
- chamber
- tunnel
- vhf
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/32577—Electrical connecting means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
- H01J37/32743—Means for moving the material to be treated for introducing the material into processing chamber
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur plasmagestützten Bearbeitung von Oberflächen planarer Substrate, bei der das Plasma durch Niederdruckgasentladungen im HF/VHF-Bereich erhalten werden kann. Bei einer solchen Bearbeitung kann eine Modifizierung der Oberflächen, beispielsweise beim sogenannten Trockenätzen, aber auch bei Ausbildung dünner Schichten auf den Substratoberflächen erfolgen. Aufgabengemäß soll eine kostengünstige Vorrichtung mit der relativ großformatige Substratoberflächen bei erhöhter Frequenz, bevorzugt im Frequenzbereich oberhalb 30 MHz bearbeitet werden können, zur Verfügung gestellt werden. Hierzu wird eine in einer Kammer angeordnete flächige Elektrode, die mit einem Hochfrequenzgenerator elektrisch leitend verbunden ist, verwendet, wobei innerhalb der Kammer mindestens ein Massetunnel aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist. In diesem Massetunnel ist ein bis auf zwei sich gegenüberliegend angeordnete Schlitze abgeschlossener Entladungsraum ausgebildet. Durch die Schlitze können ein Substrat allein oder ein Substrat gemeinsam mit einem Substratträger translatorisch hinein- und herausbewegt werden. An den Entladungsraum ist außerdem eine Prozeßgaszu- und eine Prozeßgasabführung angeschlossen, so dass in Verbindung mit den bei der Bearbeitung teilweise durch Substrat oder Substratträger verschlossenen Schlitzen eine gegenüber dem Kammervolumen der Vakuumkammer prozeßspezifische Druckdifferenz eingestellt werden kann.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei die Bearbeitung
entsprechender Substratoberflächen mittels Plasma,
das durch Niederdruckgasentladungen im HF-/VHF-
Bereich erhalten worden ist, erfolgt. Eine solche Be
arbeitung kann beispielsweise eine Modifizierung der
Oberfläche sein, wie dies beispielsweise beim soge
nannten Trockenätzen der Fall ist. Es können aber
auch dünne Schichten auf Substratoberflächen abge
schieden werden. Besonders geeignet ist die erfin
dungsgemäße Vorrichtung zum Beschichten unterschied
lichster Substrate mit amorphem Silicium in reiner,
bzw. auch dotierter Form, so dass Halbleiterschicht
systeme, die ganz besonders vorteilhaft in der Photo
voltaik eingesetzt werden können, herstellbar sind.
Bekanntermaßen kann die Effektivität, z. B. die Erhö
hung der Abscheiderate, durch Erhöhung der an die zur
Erzeugung des Plasmas eingesetzten Elektroden ange
legten Frequenzen ebenfalls erhöht werden.
Eine solche Erhöhung der Abscheiderate ist insbeson
dere dann von Bedeutung, wenn großflächige Substrate,
wie z. B. Solarzellen mit geeigneten Schichten bzw.
Schichtsystemen versehen werden sollen. Die für die
Beschichtung bzw. Bearbeitung dieser Oberflächen ge
wünschten hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten erfor
dem hohe Plasmadichten, die jedoch nur mit entspre
chend hohen Frequenzen erreichbar sind. Es ist daher
wünschenswert, die Frequenzen in den VHF-Bereich zu
verlegen, der bevorzugt oberhalb 30 MHz liegen soll
te, zu legen.
Bei der Modifizierung bzw. bei der Beschichtung gro
ßer Substratflächen treten aber auch entsprechend
große elektrische Kapazitäten des Elektrodensystems,
auf. Durch die an sich bekannte Ausbildung stehender
Wellen und Hohlleiterwellen auf den Elektroden kommt
es zu einer inhomogenen Oberflächenbehandlung und die
zu beschichtende bzw. zu bearbeitende Substratober
fläche ist deshalb entsprechend begrenzt.
Es ist weiter bekannt, dass die Impedanz des Elektro
densystems mit sich vergrößernder Elektrodenfläche
stark kapazitiv und niedrigohmig wird, so dass höhere
Blindströme und demzufolge Leitungsverluste und nied
rigere Spannungen an der Elektrode zu verzeichnen
sind. Insbesondere die Spannungserniedrigung beein
trächtigt das Zündverhalten der Niedrig
druckgasentladung, was zur Verringerung der Effekti
vität führt. Dieser Effekt wird mit steigender Fre
quenz für den Prozeß zunehmend ungünstiger. Bisher
mussten bei der Bearbeitung von großflächigen Sub
stratflächen daher entsprechende Kompromisse einge
gangen werden, wobei entweder die jeweilige zu bear
beitende Fläche oder die eingesetzte Frequenz ent
sprechend reduziert werden mussten, so dass der Bear
beitungskapazität Grenzen gesetzt sind.
So ist in EP 0 576 559 B1 eine Beschichtungsvorrich
tung beschrieben, mit der für die Photovoltaik geeig
nete Schichtsysteme auf Siliciumbasis auf Substrate
aufgebracht werden können.
Bei dieser bekannten Vorrichtung sind jedoch die ein
gangs genannten Probleme, die im VHF-Bereich auftre
ten, unberücksichtigt geblieben und es wird lediglich
ein Auftrag entsprechender Schichten auf eine Sub
stratmaterialbahn durch mehrere nacheinander angeord
nete Beschichtungskammern beschrieben, in denen un
terschiedliche Schichten ausgebildet bzw. Modifizie
rungen von bereits ausgebildeten Schichten und insbe
sondere die Entfernung von Verunreinigungen an sol
chen Schichten durch Verwendung entsprechend geeigne
ter Prozeßgase in den einzelnen Beschichtungskammern
durchgeführt werden.
Außerdem ist der dort beschriebene Aufbau der Be
schichtungsvorrichtung sehr aufwendig, da neben der
als Kathode fungierenden einen Elektrode zusätzliche
Plasma erzeugende Elemente, die bevorzugt stabförmig
ausgebildet sind, eingesetzt werden sollen. Dabei
sind in den verschiedensten Beschichtungskammern in
Transportrichtung des Substratmaterials vor und hin
ter der Kathode jeweils eine solche Plasma erzeugende
Einheit angeordnet, die außerdem mit von der Kathode
abweichender Frequenz betrieben werden sollen, so
dass eine gegenseitige Beeinflussung des Plasma von
den unterschiedlichen Quellen nicht ausgeschlossen
werden kann.
Des weiteren ist in DE 43 01 189 C2 eine Vorrichtung
zum Beschichten von Substraten bekannt, bei der in
einer Prozeßkammer eine planare Elektrode für eine
hochfrequenzplasmachemische Behandlung von planaren
Substraten vorhanden sind.
Dabei werden eine oberhalb eines zu behandelnden Sub
strates, das auf einem Substratträger angeordnet sein
kann, die Elektrode umschließende topfförmige Dunkel
raumabschirmung und auf der Unterseite des Substrates
eine in Scheibenform ausgebildete zweite Dunkelraum
abschirmung eingesetzt. Die beiden voneinander ge
trennten Dunkelraumabschirmungen sind über die Wände
der Prozeßkammern an Erdpotential angeschlossen.
Mittels dieser zweiteiligen Dunkelraumabschirmungen
sollen durch eine geeignete Dimensionierung und die
Einhaltung bestimmter Abstände eine parasitäre Plas
mabildung verhindert werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine kostengün
stige Vorrichtung vorzuschlagen, mit der relativ
großformatige Substratoberflächen bei erhöhter Fre
quenz, bevorzugt im Frequenzbereich oberhalb 30 MHz,
bearbeitet werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrich
tung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, ge
löst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiter
bildungen der Erfindung, können mit den in den unter
geordneten Ansprüchen genannten Merkmalen erreicht
werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet eine Kam
mer, die auch eine Vakuumkammer sein kann, wie sie an
sich bekannt ist, d. h., dass eine entsprechend unter
druckerzeugende Einrichtung (Vakuumpumpe) angeschlos
sen ist. Der Anschluss einer solchen Einrichtung kann
auch unmittelbar an einem Massetunnel erfolgen. Au
ßerdem sind Anschlüsse für die Zu- und Abführung von
Prozeßgasen vorhanden und es wird ein HF/VHF-Fre
quenzgenerator, der an mindestens eine Elektrode, mit
der durch Niederdruckgasentladung Plasma erzeugt wer
den kann, eingesetzt. In ebenfalls an sich bekannter
Weise kann auch eine so genannte Anpassungseinheit
vorhanden sein, mit der dem Problem der Ausbildung
stehender Wellen auf dem Leistungssystem zwischen Ge
nerator und Anpassung entgegengewirkt werden kann.
Erfindungsgemäß ist in einer solchen Kammer minde
stens ein Massetunnel angeordnet. In diesem Massetun
nel ist ein im Wesentlichen gegenüber dem Kammervolu
men abgeschlossener Entladungsraum ausgebildet. In
diesem Entladungsraum ist eine HF/VHF-Elektrode in
einem geringeren Abstand und parallel zur jeweiligen
Substratoberfläche angeordnet, so dass das erzeugte
Plasma vorrangig zwischen Elektrode und Substratober
fläche ausgebildet ist. Dieser Abstand kann dem je
weiligen Bearbeitungsprozeß entsprechend angepaßt
werden.
Im Massetunnel sind ebenfalls sich zwei diametral
gegenüberliegend angeordnete Schlitze ausgebildet,
deren Breite und Höhe entsprechend dem zu bearbeiten
den Substrat bzw. einem Substrat mit einem Substrat
träger gewählt worden sind. Das Substrat bzw. das
Substrat mit einem Substratträger können durch diese
Schlitze durch den Massetunnel und demzufolge auch
durch den Entladungsraum translatorisch bewegt wer
den. Der Massetunnel ist bis auf diese Schlitze all
seitig geschlossen.
Während der Bearbeitung sind diese Schlitze, bei in
den Massetunnel eingeführtem Substrat bzw. Substrat
träger mit Substrat bis auf kleine Spalte ausgefüllt
und so ist der Massetunnel gegenüber seiner Umgebung
abgeschlossen.
Durch den Massetunnel ist eine Prozeßgaszuführung in
den Entladungsraum und eine Prozeßgasabführung aus
dem Entladungsraum geführt. Dabei soll gesichert
sein, dass innerhalb des Entladungsraumes zumindest
während der Zeit, in der eine Bearbeitung einer Sub
stratoberfläche erfolgt, eine Druckdifferenz zum üb
rigen Kammervolumen eingehalten ist. Der Druck im
Entladungsraum sollte während eines Beschichtungspro
zesses größer und beim Trockenätzen kleiner sein, wo
bei der Druck vorteilhaft mindestens um das 50-fache
größer oder kleiner, als der Druck im übrigen Volumen
der Vakuumkammer sein soll.
Dies kann durch Einstellung der Prozeßgasströme er
reicht werden und wird durch geeignete an die Dimen
sion der zu bearbeitenden Substrate bzw. des Substra
tes mit Substratträger angepaßter Dimensionierung der
freien Querschnitte der Schlitze mit kleinen Spaltma
ßen erreicht. Diese Maßnahmen sichern auch, dass na
hezu keine Prozeßgase aus dem Entladungsraum in den
übrigen Bereich der Kammer entweichen können und bil
den einen gasdichten Abschluss. Die Schlitze wirken
in Verbindung mit dem Substrat oder Substratträger,
das bzw. der die Schlitze während der Bearbeitung
teilweise, bevorzugt zum größten Teil verschließen,
als Drosselstellen für die Gasströmung, so dass die
jeweils erforderliche Druckdifferenz zwischen Entla
dungsraum und dem übrigen Kammervolumen eingehalten
werden kann. Bereiche des Substrates oder Substrat
trägers sind während des Bearbeitungsprozesses inner
halb der beiden Schlitze angeordnet.
Die Bearbeitung der Substrate kann dabei so erfolgen,
dass ein entsprechend geeignetes Substrat, beispiels
weise eine Folie kontinuierlich mit vorgebbarer Ge
schwindigkeit durch die Schlitze und den Entladungs
raum transportiert und dabei die Bearbeitung der
Oberfläche kontinuierlich durchgeführt wird.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, einzelne plana
re, flächige Substrate durch die Schlitze in den Mas
setunnel einzuführen, im Entladungsraum zu positio
nieren, über einen vorgebbaren Zeitraum zu bearbeiten
und im Anschluß daran, durch den nachfolgenden
Schlitz aus dem Massetunnel zu entfernen. In diesem
Fall kann es vorteilhaft sein, ein solches Substrat
auf einem Substratträger zu positionieren und beide
gemeinsam in bzw. durch den Massetunnel für die Bear
beitung zu führen. Dabei können vorteilhaft entspre
chend ausgebildete Aufnahmen in einem Substratträger
ausgebildet sein, in den ein ebenes, flächiges Sub
strat eingelegt werden kann, so dass bei eingelegtem
Substrat Substratträger und Substratoberfläche fluch
ten.
In beiden beschriebenen Fällen sollte die Breite der
HF/VHF-Elektrode gemessen, zur Bewegungsrichtung des
Substrates orthogonal größer als die entsprechende
Breite des Substrates sein, so dass eine homogene,
vollflächige Bearbeitung erreicht werden kann.
Die Leistungsverluste sowie Wartung und Reparatur der
erfindungsgemäßen Vorrichtung können insbesondere
dadurch verringert werden, dass die HF/VHF-Elektrode
ein elektrisch isoliert und vakuumdicht in die Kam
merwand der Kammer und in den Massetunnel einsetzba
res Teil ist, das demzufolge leicht entfernt und aus
getauscht werden kann.
Der Massetunnel ist aus einem elektrisch leitenden
Material, z. B. eine Aluminiumlegierung gebildet, was
aus Kostengründen und insbesondere für die Bearbei
tung von Substraten, bei denen eine Erwärmung auf
Temperaturen, die bis oberhalb 200°C liegen, günstig
ist.
An der äußeren Oberfläche des Massetunnels können
Heizelemente, die beispielsweise widerstandsbeheizt
werden können, angeordnet werden. Es besteht aber
auch die Möglichkeit, solche Heizelemente in den Ma
ssetunnel einzubetten.
Die Stromzuführung vom Frequenzgenerator zur HF/VHF-
Elektrode kann vorteilhaft als Ein- oder besonders
vorteilhaft Mehrfacheinspeisung orthogonal zur Sub
stratoberfläche ausgebildet sein, um besonders gün
stige Verhältnisse zur Zündung der Niederdruckgasent
ladung und Ausbildung eines relativ homogenen Plasmas
zu sichern.
Die Ankopplung des elektrischen Stromes sollte vor
teilhaft nicht direkt, sondern zwischen Substrat oder
Substrat mit Substratträger und Massetunnel auf ka
pazitivem Wege erfolgen, wobei bei Verwendung eines
elektrisch leitenden Substratträgers dieser galva
nisch isoliert und über die gesamte Fläche des Sub
stratträgers, auf der dem Entladungsraum abgewandten
Seite kapazitiv geerdet sein.
Vorteilhaft ist es außerdem, das Prozeßgas durch den
Entladungsraum von der entsprechend angeordneten Pro
zeßgaszuführung zur Prozeßgasabführung parallel zur
zu bearbeitenden Substratoberfläche und vorteilhaft
möglichst auch in Transportrichtung des Substrates zu
führen. Dies kann mittels einer Gasdusche, die an der
Seite des Entladungsraumes an der der Schlitz durch
den das Substrat ein- oder herausgeführt und mittels
einer Mehrfachschlitzblende, die an der Seite an der
der Schlitz durch den das Substrat aus dem Entla
dungsraum heraus- oder eingeführt wird, angeordnet
sind, vollflächig erfolgen.
Die bereits mehrfach erwähnten und im Massetunnel
ausgebildeten Schlitze sollten zur Sicherung einer
guten Abdichtung zwischen dem Entladungsraum, in dem
ein höherer oder niedrigerer Druck eingestellt worden
ist und dem übrigen Kammervolumen der Vakuumkammer in
Bewegungsrichtung der Substrate, relativ lang sein,
wobei sie eine Länge von mindestens 40 mm aufweisen
sollten, so dass sie in Verbindung mit dem entspre
chend der Substratdimension ausgebildeten freien
Querschnitt einen hohen Strömungswiderstand darstel
len, der eine dynamische Schleuse bildend, dem uner
wünschten Austritt von Prozeßgas aus dem Entladungs
raum in das Kammervolumen der Vakuumkammer und umge
kehrt stark behindern kann.
Die Abstände zwischen den Innenwänden der Schlitze
und dem Substrat bzw. dem Substrat mit dem gegebenen
falls zusätzlich eingesetzten Substratträgern sollten
in alle Richtungen möglichst kleine freie Spaltmaße
aufweisen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch in
einer Kammer mit einem gemeinsamen Massetunnel mehre
re solcher HF/VHF-Elektroden mit Entladungsräumen,
Gasein- und Auslässen sowie Schlitzen beinhalten, die
bevorzugt in einer Reihenanordnung angeordnet sind
und durch die die Substrate sukzessive bewegt und in
verschiedenster Form mit unterschiedlichen Prozeßga
sen bearbeitet werden können. So können Oberflächen
modifizierungen und die Ausbildung von unterschiedli
chen Schichten in alternierender Form mit den nach
einander angeordneten erfindungsgemäß zu verwendenden
Elementen VHF-Elektrode und Massetunnel durchgeführt
werden, so dass die Bearbeitungskosten und Bearbei
tungszeiten erheblich reduziert werden können.
Die, wie bereits erklärt, relativ einfach aufgebaute
und kostengünstig herstellbare erfindungsgemäße Vor
richtung ermöglicht es, eine Bearbeitung an relativ
großflächigen Substratoberflächen von ca. 0,75 m2 und
größer auch bei eingesetzten Frequenzen oberhalb
40 MHz in homogener Form durchzuführen. Sowohl die
Stromzuführung, wie auch die Stromableitung orthogo
nal zur Substratoberfläche, ohne die Verwendung ver
schleißbehafteter Schleifkontakte führen in Verbin
dung mit dem erreichbaren homogenen Prozeßgasangebot
zu einer homogenen Bearbeitung der gewünschten großen
Oberflächen.
Insbesondere bei der Anordnung von mehreren Elektro
den mit Massetunneln in Reihenanordnung kann eine
gleiche mittlere Verweilzeit aller Prozeßgasteilströ
me eingehalten werden.
Verunreinigungen der entsprechend verwendeten Prozeß
gase, insbesondere durch Restgase, können nahezu
vollständig vermieden werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher er
läutert werden.
Dabei zeigen
Fig. 1 in einem Teilschnitt, den schematischen
Aufbau eines Beispiels einer erfindungsge
mäßen Vorrichtung und
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung in ei
ner anderen Ansicht.
In einer Vakuumkammer, deren obere und untere Kammer
wände 11, 11' schematisch angedeutet sind, ist in der
oberen Kammerwand 11' eine Öffnung ausgebildet, in
die eine HF/VHF-Elektrode 9 vakuumdicht und elek
trisch isoliert eingesetzt worden ist. Zwischen Kam
merwand 11' und HF/VHF-Elektrode 9 ist ein Isolator
13 angeordnet. Es sind weiterhin schematisch eine
orthogonale, hier Einfachspeisung der Hochfrequenz an
die HF/VHF-Elektrode 9, ausgehend von einem Frequenz
generator 12 eingezeichnet, die bei diesem Beispiel
eine Frequenz von 40,68 MHz zuführt.
In der Vakuumkammer ist außerdem ein Massetunnel 3,
der bei diesem Beispiel im Wesentlichen aus Aluminium
besteht, angeordnet. Im Massetunnel 3 ist der Entla
dungsraum 6 ausgebildet, in dem durch Niederdruckgas
entladungen ein Plasma eines in den Entladungsraum 6
zuführbaren Prozeßgases erzeugt werden kann, das zur
plasmachemischen Bearbeitung bzw. auch zur Ausbildung
einer Schicht auf einem Substrat 1 genutzt werden
kann.
Als Prozeßgas können einschlägig bekannte Gase bzw.
Gasgemische, wie z. B. SiH4/H2 benutzt werden.
An den äußeren Oberflächen des Massetunnels 3 sind
eine Vielzahl von Heizelementen 10 angeordnet, mit
denen die Temperatur während der plasmachemischen
Bearbeitung eingestellt werden kann, um die Qualität
ausgebildeter Schichten positiv beeinflussen zu kön
nen. Die Heizelemente 10 können in relativ einfacher
Form widerstandsbeheizt sein. Vorteilhaft kann eine
Temperierung unter Verwendung mindestens eines Tempe
ratursensors erfolgen.
Im Massetunnel 3 sind sich diametral gegenüberliegend
angeordnete Schlitze 4 und 5 ausgebildet, durch die
ein Substrat 1 allein, aber auch, wie bei diesem Bei
spiel, gemeinsam mit einem Substratträger 2 in den
Entladungsraum 6 translatorisch bewegt und durch den
Schlitz 5 aus diesem wieder entfernt werden kann.
Die Schlitze 4 und 5 sind mit ihren freien Quer
schnitten entsprechend der Querschnittsfläche von
Substrat 1 bzw. Substrat 1 mit Substratträger 2 di
mensioniert, so dass eine problemlose translatorische
Bewegung durch die Schlitze 4 und 5, aber auch durch
den sehr kleinen freien Spalt ein großer Strömungs
widerstand für in den Entladungsraum 6 geführtes oder
aus dem Entladungsraum 6 austretendes Prozeßgas gesi
chert werden kann. Dies ist erforderlich, um das Pro
zeßgas am Entweichen aus dem Entladungsraum 6 zu hin
dern. Im Entladungsraum 6 kann bei Beschichtungspro
zessen ein Druck von 50 Pa eingestellt werden, der
über dem Druck in der Vakuumkammer liegt und diesen
50-fach übersteigt.
Die Schlitze 4 und 5 haben bei diesem Beispiel eine
Spalthöhe von 0,5 mm.
Bevorzugt sind in den Schlitzen 4 und 5 Rollen oder
Walzen eingelassen, um den Reibungswiderstand bei der
translatorischen Bewegung des Substrates 1 bzw. des
Substratträgers 2 entsprechend zu verringern.
Im Substratträger 2 ist in Richtung auf die Elektrode
9 eine offene Aufnahme für mindestens ein Substrat 1,
in die ein solches Substrat möglichst paßgenau einge
setzt werden kann, ausgebildet.
Im Gegensatz zur dargestellten Ausbildung eines sol
chen Substratträgers 2 kann eine solche Aufnahme auch
so ausgebildet sein, dass ein Entladungsraum 6 zwi
schen Elektrode 9 und dem in die Aufnahme des Sub
stratträgers 2 eingesetzten Substrates 1 zumindest
teilweise innerhalb des Substratträgers 2 ausgebildet
ist.
Man kann so einen Massetunnel 3 mit durch die Schlit
ze 4 und 5 eingeführtem Substratträger 2, in dem ein
Substrat 1 zur plasmachemischen Behandlung aufgenom
men ist, mit einer Streichholzschachtel vergleichen,
wobei selbstverständlich die Anordnung der Elektrode
9 zu berücksichtigen ist und auch die Dimensionierung
der Spaltmaße innerhalb der Schlitze 4, 5 unter Be
rücksichtigung der Substratträger 2, der jeweiligen
Länge der Schlitze 4 und 5 in Bewegungsrichtung der
Substratträger 2 zur Erzielung der gewünschten Gas
dichtheit beachtet werden sollten.
An der Seite, an der der Schlitz 5 in den Entladungs
raum 6 mündet, ist eine Prozeßgaszuführung 7 über
eine Lochblende ausgebildet und auf der gegenüberlie
genden Seite des Entladungsraumes 6 ist eine Prozeß
gasabführung in Form einer Mehrfachschlitzblende 8
angeordnet. Das Prozeßgas wird demzufolge parallel
und im Gegenstrom zur Transportrichtung des Substra
tes 1 durch den Entladungsraum 6 geführt.
Es ist in Fig. 1 ebenfalls schematisch angedeutet,
dass der Massetunnel 3 mittels Isolatoren 13 und 14
gegenüber der Kammerwände 11, 11' elektrisch isoliert
ist.
Die Stromzuführung kann kapazitiv vom Substrat 1 über
Substratträger 2 zum Massetunnel 3 mit der unteren
Kammerwand 11 möglichst vollflächig über die gesamte
Fläche des Substrates 1 erfolgen, wie dies ebenfalls
schematisch in der Fig. 1 angedeutet worden ist.
Desweiteren ist mit den beiden Pfeilen schematisch
angedeutet, wie eine Druckdifferenz zwischen Entla
dungsraum 6 und dem übrigen Vakuumkammervolumen je
nach Prozeß auch durch Druckabsenkung bzw. Druckerhö
hung (bevorzugt Zufuhr eines inerten Gases) einge
stellt werden kann.
Mit Fig. 2 soll in einer schematischen Darstellung
in einer anderen Ansicht, die orthogonal zur Ansicht
in der die Fig. 1 ausgeführt ist, liegt, die Anord
nung und Ausbildung eines Massetunnels 3 innerhalb
einer Kammer weiter verdeutlicht werden.
Dabei ist auch hier der Massetunnel 3 innerhalb der
Kammer angeordnet und besteht ebenfalls aus einem
elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise
Aluminium. Durch die hier obere Kammerwand 11' ist
die planare HF/VHF-Elektrode 9 gemeinsam mit der
Stromzuführung von einem HF-Generator 12 bis in den
Massetunnel 3 geführt und von diesem, wie auch der
innerhalb des Massetunnels 3 angeordnete Entladungs
raum 6 umschlossen.
Massetunnel 3, HF/VHF-Elektrode 9, wie deren Stromzu
führung sind über Isolatoren 13 gegenüberwand der
Kammerwand 11' elektrisch isoliert.
Für eine plasmachemische Bearbeitung können Substrate
1 bzw. Substrate 1 gemeinsam mit Substratträgern 2
durch den Massetunnel 3 bewegt werden, was in dieser
Darstellung eine Bewegungsrichtung in die Zeich
nungsebene hinein bzw. aus der Zeichnungsebene heraus
darstellt.
In dieser Darstellung sind weder die Anordnung und
Ausbildung der Schlitze 4 und 5 sowie der Prozeßgas
zuführung 7 und der Prozeßgasabführung 8 erkennbar,
jedoch bei einer entsprechenden Vorrichtung vorhan
den. Es wird aber deutlich, dass der Massetunnel 3
gegenüber der Kammer vollständig elektrisch isoliert
ist.
Die Stromführung erfolgt über das abgeschirmte Koa
xialkabel 15 vom HF/VHF-Generator 12 zur Elektrode 9.
Von dort erfolgt sie über das Plasma zwischen Elek
trode 9 und Substrat 1, wobei für den elektrischen
Widerstand kapazitive Komponenten vernachlässigt wer
den können.
Im Gegensatz dazu erfolgt die Stromführung von einem
Substrat 1 oder einem Substratträger 2 zum Massekanal
3 ausschließlich kapazitiv.
Für die geometrische Kapazität CSM, die durch die je
weiligen sich gegenüberliegenden Flächen von Sub
strat 1/Substratträger 2 und Massetunnel 3 beein
flusst wird, kann mit
berechnet werden, wobei d als Abstand, der freie
Spalt in den Schlitzen 4, 5 bei darin eingeführtem
Substrat 1 bzw. Substratträger 2 ist.
Durch Einhaltung eines kleinen Abstandes, z. B.
d ≦ 0,5 mm kann ein entsprechend reduzierter elektri
scher Übergangswiderstand auch bei großen Flächen A
erreicht werden.
Der elektrische Widerstand kann mit
bestimmt werden.
Dabei sind ω die Wellenlänge der elektrischen Span
nung und ε0 = 8,86.10-12 F/m (Dielektrizitätskonstante)
Durch diese Möglichkeit der positiven Beeinflussbar
keit der elektrischen Parameter mit dem kleinen Wert
für den Abstand d, wird neben der Reduzierung des
elektrischen Widerstandes auch vorteilhaft eine Tren
nung der atmosphärischen Verhältnisse zwischen dem
Inneren des Massetunnels 3 und dessen Umgebung ge
währleistet.
Dadurch sind der Innendruck und die Prozeßgaszusam
mensetzung innerhalb des Massetunnels 3 unabhängig
von der Umgebung einstellbar.
Da sowohl die HF-/VHF-Elektrode 9, wie auch der Mas
setunnel 3 vollständig, unter Vermeidung partieller
Massekontakte gegenüber der Kammer und der Umgebung
elektrisch isoliert sind, erfolgt die Rückführung des
elektrischen Stromes vom Plasma zum HF-/VHF-Generator
12 nahezu vollständig symmetrisch. Eine unerwünschte
Beeinflussung des elektrischen Feldes und parasitäre
Plasmabildung außerhalb des Bereiches des Entladungs
raumes 6 können vermieden werden.
Claims (16)
1. Vorrichtung zur plasmagestützten Bearbeitung von
Oberflächen planarer Substrate mittels HF/VHF-
Niederdruckgasentladungen, bei der in einer Kam
mer mindestens eine ebene flächige mit einem
Frequenzgenerator elektrisch leitend verbundene
Elektrode angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kammer mindestens ein aus ei nem elektrisch leitenden Material gebildeter und gegenüber der Kammer elektrisch isolierter Ma ssetunnel 3 angeordnet ist;
innerhalb des Massetunnels 3 die HF/VHF- Elektrode (9) und ein Entladungsraum (6) ange ordnet sind, wobei die HF/VHF-Elektrode (9) par allel zu und in einem Abstand zu einer Substra toberfläche angeordnet ist,
an den Entladungsraum (6) eine Prozeßgaszufüh rung (7) und eine Prozeßgasabführung angeschlos sen sind,
wobei der Massetunnel (3) bis auf zwei Schlitze (4, 5) durch die Substrate (1) allein oder ge meinsam mit einem Substratträger (2) in den Ma ssetunnel (3) zur Bearbeitung ein- und im An schluss an eine Bearbeitung ausführbar sind, allseitig geschlossen ist.
dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kammer mindestens ein aus ei nem elektrisch leitenden Material gebildeter und gegenüber der Kammer elektrisch isolierter Ma ssetunnel 3 angeordnet ist;
innerhalb des Massetunnels 3 die HF/VHF- Elektrode (9) und ein Entladungsraum (6) ange ordnet sind, wobei die HF/VHF-Elektrode (9) par allel zu und in einem Abstand zu einer Substra toberfläche angeordnet ist,
an den Entladungsraum (6) eine Prozeßgaszufüh rung (7) und eine Prozeßgasabführung angeschlos sen sind,
wobei der Massetunnel (3) bis auf zwei Schlitze (4, 5) durch die Substrate (1) allein oder ge meinsam mit einem Substratträger (2) in den Ma ssetunnel (3) zur Bearbeitung ein- und im An schluss an eine Bearbeitung ausführbar sind, allseitig geschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer eine Va
kuumkammer ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Bear
beitung innerhalb des Massetunnels (3) die
Schlitze (4, 5) teilweise verschließenden Sub
strate (1) oder Substratträger (2) eine Drossel
stelle für eine Gasströmung in den bzw. aus dem
Massetunnel (3) bilden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Bear
beitung innerhalb des Massetunnels (3) die
Schlitze (4, 5) teilweise verschließenden Sub
strate (1) oder Substratträger (2) mit der Pro
zeßgaszuführung (7) und der Prozeßgasabführung
(8) einen gasdichten Abschluss des Massetunnels
(3) gegenüber der Kammer bilden.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der
HF/VHF-Elektrode (9) orthogonal zur Bewegungs
richtung des Substrates (1) gemessen, größer als
die entsprechende Breite des Substrates (1) ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die HF/VHF-Elek
trode (9) eine kleinere Länge, als die Länge der
zu bearbeitenden Oberfläche des Substrates (1)
aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die HF/VHF-Elek
trode (9) ein elektrisch isoliert und vakuum
dicht in die Kammerwand (11') der Kammer ein
setzbares Teil ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführung
zur HF/VHF-Elektrode (9) als ein Ein- oder Mehr
facheinspeisung orthogonal zur Substratoberflä
che ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ankopplung des
elektrischen Stromes zwischen Substrat (1) oder
Substratträger (2) mit Substrat (1) und Ma
ssetunnel (3) kapazitiv erfolgt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Prozeßgas durch
den Entladungsraum (6) parallel zur Oberfläche
und in Transportrichtung des Substrates (1) ge
führt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass in/am Massetunnel
(3) Heizelemente (10) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (4, 5)
in Transportrichtung des Substrates (1) eine
Länge von mindestens 40 mm aufweisen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Prozeßgaszufüh
rung (7) als über die gesamte Breite des Masse
tunnels (3) reichende Gasdusche und die Prozeß
gasabführung (8), als über die gesamte Breite
des Massetunnels (3) reichende Mehrfachschlitz
blende ausgebildet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass an den Massetunnel
(3) eine einen Unterdruck erzeugende Einrichtung
angeschlossen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass der Entladungsraum
(6) in einem Substratträger (2) oberhalb eines
im Substratträger (2) aufgenommenen Substrates
(1) ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Massetunnel
(3) mit HF/VHF-Elektroden (9) in einer Reihenan
ordnung in einer Kammer angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10201992A DE10201992B4 (de) | 2001-01-16 | 2002-01-16 | Vorrichtung zur plasmagestützten Bearbeitung von Oberflächen planarer Substrate |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10102677 | 2001-01-16 | ||
DE10102677.3 | 2001-01-16 | ||
DE10201992A DE10201992B4 (de) | 2001-01-16 | 2002-01-16 | Vorrichtung zur plasmagestützten Bearbeitung von Oberflächen planarer Substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10201992A1 true DE10201992A1 (de) | 2002-10-02 |
DE10201992B4 DE10201992B4 (de) | 2006-03-16 |
Family
ID=7671311
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE50209826T Expired - Lifetime DE50209826D1 (de) | 2001-01-16 | 2002-01-16 | Vorrichtung zur plasmagestützten bearbeitung von oberflächen planarer substrate |
DE10201992A Expired - Fee Related DE10201992B4 (de) | 2001-01-16 | 2002-01-16 | Vorrichtung zur plasmagestützten Bearbeitung von Oberflächen planarer Substrate |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE50209826T Expired - Lifetime DE50209826D1 (de) | 2001-01-16 | 2002-01-16 | Vorrichtung zur plasmagestützten bearbeitung von oberflächen planarer substrate |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1352417B1 (de) |
JP (1) | JP2004524678A (de) |
AT (1) | ATE358329T1 (de) |
DE (2) | DE50209826D1 (de) |
ES (1) | ES2284825T3 (de) |
WO (1) | WO2002056338A2 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202008006477U1 (de) | 2008-05-06 | 2008-07-24 | Forschungs- Und Applikationslabor Plasmatechnik Gmbh Dresden | Vorrichtung zur Modifizierung von Substratoberflächen |
DE102010030608B4 (de) * | 2010-06-28 | 2012-04-05 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Vorrichtung zur plasmagestützten Bearbeitung von Substraten |
US9190249B2 (en) | 2013-10-15 | 2015-11-17 | Von Ardenne Gmbh | Hollow cathode system, device and method for the plasma-assisted treatment of substrates |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006022799A1 (de) * | 2006-05-10 | 2007-11-15 | Forschungs- Und Applikationslabor Plasmatechnik Gmbh Dresden | Vorrichtung zur plasmagestützten chemischen Oberflächenbehandlung von Substraten im Vakuum |
WO2011069687A1 (de) | 2009-12-11 | 2011-06-16 | Kgt Graphit Technologie Gmbh | Substratträger |
DE102010060762B4 (de) | 2010-11-24 | 2019-05-23 | Meyer Burger (Germany) Gmbh | Plasmabearbeitungsvorrichtung |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5180434A (en) * | 1991-03-11 | 1993-01-19 | United Solar Systems Corporation | Interfacial plasma bars for photovoltaic deposition apparatus |
DE4109619C1 (de) * | 1991-03-23 | 1992-08-06 | Leybold Ag, 6450 Hanau, De | |
DE4301189C2 (de) * | 1993-01-19 | 2000-12-14 | Leybold Ag | Vorrichtung zum Beschichten von Substraten |
AUPP156698A0 (en) * | 1998-01-30 | 1998-02-19 | Pacific Solar Pty Limited | New method for hydrogen passivation |
-
2002
- 2002-01-16 EP EP02708154A patent/EP1352417B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-16 ES ES02708154T patent/ES2284825T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-16 JP JP2002556910A patent/JP2004524678A/ja active Pending
- 2002-01-16 AT AT02708154T patent/ATE358329T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-01-16 DE DE50209826T patent/DE50209826D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-16 WO PCT/DE2002/000170 patent/WO2002056338A2/de active IP Right Grant
- 2002-01-16 DE DE10201992A patent/DE10201992B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202008006477U1 (de) | 2008-05-06 | 2008-07-24 | Forschungs- Und Applikationslabor Plasmatechnik Gmbh Dresden | Vorrichtung zur Modifizierung von Substratoberflächen |
EP2117029A1 (de) | 2008-05-06 | 2009-11-11 | Forschungs- und Applikationslabor Plasmatechnik GmbH Dresden | Vorrichtung zur Modifizierung von Substratoberflächen |
DE102010030608B4 (de) * | 2010-06-28 | 2012-04-05 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Vorrichtung zur plasmagestützten Bearbeitung von Substraten |
US9190249B2 (en) | 2013-10-15 | 2015-11-17 | Von Ardenne Gmbh | Hollow cathode system, device and method for the plasma-assisted treatment of substrates |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE50209826D1 (de) | 2007-05-10 |
WO2002056338A2 (de) | 2002-07-18 |
JP2004524678A (ja) | 2004-08-12 |
ATE358329T1 (de) | 2007-04-15 |
ES2284825T3 (es) | 2007-11-16 |
EP1352417A2 (de) | 2003-10-15 |
WO2002056338A3 (de) | 2003-04-17 |
EP1352417B1 (de) | 2007-03-28 |
DE10201992B4 (de) | 2006-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69935321T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur ionisierten physikalischen dampfabscheidung | |
DE4025396A1 (de) | Einrichtung fuer die herstellung eines plasmas | |
EP0235770B1 (de) | Vorrichtung zur Plasmabehandlung von Substraten in einer durch Hochfrequenz angeregten Plasmaentladung | |
DE69903032T2 (de) | Anordnung eines fokussierenden ringes zur beseitigung von uneingeschlossenem plasma innerhalb einer plasmabehandlungkammers | |
DE102006037144B4 (de) | ECR-Plasmaquelle | |
DE3689349T2 (de) | Ionenquelle. | |
DE3854276T2 (de) | Kathodenzerstäubungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung desselben. | |
DE69711314T2 (de) | Aktive Abschirmvorrichtung zur Erzeugung eines Plasmas für die Zerstäubung | |
DE1790094B1 (de) | Verfahren zum aufbringen von duennen nichtleitendenschichten | |
EP2849204B1 (de) | Plasmaerzeugungsvorrichtung | |
EP3309815B1 (de) | Plasmabehandlungsvorrichtung mit zwei, miteinander gekoppelten mikrowellenplasmaquellen sowie verfahren zum betreiben einer solchen plasmabehandlungsvorrichtung | |
DE102010060762B4 (de) | Plasmabearbeitungsvorrichtung | |
WO2010015385A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur erzeugung dielektrischer schichten im mikrowellenplasma | |
DE10060002A1 (de) | Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung | |
EP0003020A2 (de) | Hochfrequenz-Zerstäubungsvorrichtung | |
DE1515323A1 (de) | Verfahren zum Erzeugen eines Schutzfilmes auf einer festen Unterlage | |
DE3706698C2 (de) | Verfahren und Anordnung zum Zerstäuben eines Materials mittels Hochfrequenz | |
DE3835153A1 (de) | Vorrichtung zum aetzen von substraten durch eine glimmentladung | |
DE10196150B4 (de) | Magnetron-Sputtervorrichtung und Verfahren zum Steuern einer solchen Vorrichtung | |
DE10201992A1 (de) | Vorrichtung zur plasmagestützten Bearbeitung von Oberflächen planarer Substrate | |
DE68909262T2 (de) | Vorrichtung für RF-Plasma-Verarbeitung. | |
DE69821055T2 (de) | Gerät zur Herstellung elektronischer Vorrichtungen | |
DE1765127B2 (de) | Vorrichtung zum Dünnfilmaufsprühen mit hochfrequenzangeregter Glimmentladung | |
DE3241391A1 (de) | Hochfrequenz-aetztisch mit elektrisch vorgespanntem einfassungteil | |
DE102018113444B3 (de) | Lineare Mikrowellen-Plasmaquelle mit getrennten Plasmaräumen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120801 |