DE202008004128U1

DE202008004128U1 - Geschlitzte Elektrode und Plasmaapparatur, die dieselbe verwendet

Info

Publication number: DE202008004128U1
Application number: DE202008004128U
Authority: DE
Original assignee: Contrel Technology Co Ltd
Current assignee: Contrel Technology Co Ltd
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: TWM346902U; US20090183681A1; JP3143649U

Abstract

Geschlitzte Elektrode, umfassend:
eine Elektrodenplatte mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche, einer ersten Seite, einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite und einer dritten Seite, wobei die Elektrodenplatte elektrisch mit einer Hochfrequenz(RF radio frequency)-Stromquelle zum Aufbau eines elektrischen Feldes verbunden ist;
ein Störschlitzsegment benachbart zur ersten Seite, wobei zur Kontrolle der Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes das Störschlitzsegment symmetrisch von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche ausgebildet ist;
ein erstes Kantenstörschlitzsegment gegenüberliegend zum Störschlitzsegment, wobei das erste Kantenstörschlitzsegment benachbart zur zweiten Seite ist und symmetrisch von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche ausgebildet ist, wodurch die Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes an einer Kante der Elektrodenplatte kontrolliert wird; und
mindestens ein zweites Kantenstörschlitzsegment, welches zum ersten Kantenstörschlitzsegment senkrecht orientiert ist, wobei das zweite Kantenstörschlitzsegment benachbart zur dritten Seite ist und symmetrisch von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche ausgebildet ist, wodurch die...

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrode, insbesondere eine geschlitzte Elektrode mit einer einstellbaren Verteilung des elektrischen Feldes für den Einsatz in einem Plasmabehandlungsgerät.
Stand der Technik
Bei derzeitigen Technologien zur Halbleiterbearbeitung kann Plasma zur effektiven Schichtbehandlung und zu Ätzanwendungen eingesetzt werden, wie beispielsweise plasmaunterstützter chemischer Dampfphasenabscheidung, plasmaunterstütztem Ätzen und Plasmapolymerisation. Diese Methoden werden in verschiedenen Branchen, beispielsweise bei TFT(Thin Film Transistor (Dünnfilmtransistoren))- oder LCD(Liquid Crystal Display (Flüssigkristallanzeigen))-Fabriken, bei Solarzellenherstellern und Gießereien angewendet. Zum Beispiel wird beim Herstellverfahren einer mikrokristallinen Dünnschichtsolarzelle zuerst ein Verfahren der plasmaunterstützten chemischen Dampfphasenabscheidung (PECVD plasma enhanced chemical vapor deposition) durchgeführt, um eine Menge an Wasserstoff einzubringen, um Silane zu verdünnen. Anschließend werden mikrokristalline Siliziumdünnschichten durch eine Reaktion ausgebildet, wodurch deren verschiedene elektrische Eigenschaften gefördert werden, so dass ein hoch effizienter Ertrag erreicht wird. Mit einem Anstieg der Plasmafrequenzen in diesen Verfahren nimmt deren Abscheiderate ebenfalls zu. Falls jedoch die zu beschichtende Fläche des Trägermaterials vergrößert werden soll, wird die sich darauf ausbreitende elektromagnetische Welle eine Variation des elektrischen Feldes auf Grund seiner Phasenwechsels verursachen, was verhältnismäßig die Gleichmäßigkeit des Plasmas und der Abscheiderate beeinflusst. Die vorher genannten Probleme werden sich schwerwiegend auf die Effizienz und die Kosten der Massenproduktion auswirken, wenn insbesondere die Größe derzeitiger zu beschichtender Substrate von einem acht-Zoll- oder zwölf-Zoll-Wafer auf ein großflächiges Glassubstrat (größer als 1 m²) erweitert wird, welche derzeit in TFT-Fabriken oder bei Solarzellenherstellern entwickelt werden.
Um das vorher genannte Problem zu lösen, ist es deshalb nötig, eine Elektrode bereitzustellen, die das Leistungsvermögen zum Herstellen einer gleichmäßigen Plasmadichte hat und die Mängel herkömmlicher Ausführungen beseitigt.
KURZFASSUNG
Demzufolge ist ein Augenmerk der vorliegenden Erfindung auf eine geschlitzte Elektrode mit einer gleichmäßigen elektrischen Feldverteilung gerichtet, wobei die geschlitzte Elektrode ein einstellbares elektrisches Feld aufweist, um für in Plasmaapparaturen durchgeführte Schichtabscheidungen und Ätzverfahren eingesetzt zu werden.
Eine Ausführungsform einer geschlitzten Elektrode umfasst eine Elektrodenplatte, ein Störschlitzsegment, ein erstes Kantenstörschlitzsegment und mindestens ein zweites Kantenstörschlitzsegment auf, wobei die Elektrodenplatte zur Erzeugung eines elektrischen Feldes eingesetzt wird. Das Störschlitzsegment dient der Kontrolle der Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes. Das erste Kantenstörschlitzsegment dient der Kontrolle der Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes an einer Kante der Elektrodenplatte und das zweite Kantenstörschlitzsegment ist senkrecht zum ersten Kantenstörschlitzsegment, wobei das mindestens eine zweite Kantenstörschlitzsegment benachbart zu mindestens einer Seite der Elektrodenplatte ist, wodurch die Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes an einer anderen der mindestens einen Kante der Elektrodenplatte kontrolliert wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Elektrodenplatte bei einem System zur chemischen Dampfphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD (atmospheric pressure chemical vapor deposition), bei einem System zur chemischen Niederdruckdampfphasenabscheidung (LPCVD (low pressure chemical vapor deposition)), bei einem System zur chemischen Dampfphasenabscheidung mit hochdichtem Plasma (HDPCVD (high density plasma chemical vapor deposition)), einem plasmaunterstütztem chemischen Dampfphasenabscheidungssystem (PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition)) und einem induktiv gekoppeltem Plasma-(ICP (inductively coupled plasma)Ätz-System eingesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Form der Elektrodenplatte von oben gesehen aus der Gruppe ausgewählt, welche ein Rechteck, einen Kreis, ein Hexagon und ein Polygon umfasst.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine Hochfrequenz(RF (radio frequency))-Stromquelle, die elektrisch mit der Elektrodenplatte verbunden ist, mit einer Frequenz im Bereich von 10 MHz bis 10 GHz, vorzugsweise bei 13,56 MHz betrieben.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Länge und Breite der Elektrodenplatte im Bereich von 0,0001 bis 0,5 der geleiteten Wellenlänge relativ zur Betriebsfrequenz der RF-Stromquelle.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Impedanz des RF-Stromquellenanschlusses zur Elektrodenplatte in einem Bereich von 1 Ohm bis 300 Ohm.
Eine Ausführungsform einer kapazitiv gekoppelten Plasmaapparatur umfasst eine Kammer, eine auf der Oberfläche der Kammer angeordnete Plattform, wobei die vorher genannte geschlitzte Elektrode auf der Plattform angeordnet ist, einen Gasauslass und einen Gaseinlass, wobei die Kammer geerdet ist und zum Bereitstellen des benötigten Arbeitsraumes dient. Die geschlitzte Elektrode dient der Erzeugung eines elektrischen Feldes. Der Gasauslass ist an einer Kammeroberfläche der Kammer zum Ablassen von Gas aus der Kammer angeordnet und der Gaseinlass ist an einer Kammeroberfläche der Kammer zum Einlassen von Gas in die Kammer angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein behandeltes Substrat über der geschlitzten Elektrode angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform berührt das behandelte Substrat das Störschlitzsegment, das erste Kantenstörschlitzsegment und das zweite Kantenstörschlitzsegment nicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist das kapazitiv gekoppelte Plasmagerät eine kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur vom Einspritztyp, wobei sich der Gaseinlass auf der Oberfläche der Kammer gegenüberliegend der geschlitzten Elektrode befindet.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Impedanz einer RF-Stromversorgung, die elektrisch mit der geschlitzten Elektrode verbunden ist, mit einer Impedanzanpassungsschaltung eingestellt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Kammer eine geerdete Metallkammer.
Es ist selbstverständlich, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detailierte Beschreibung Beispiele sind und dazu gedacht sind, weitere Erläuterungen der vorliegenden, beanspruchten Erfindung bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorliegende Erfindung wird besser durch die unten aufgeführte detailierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verstanden, die nur zur Veranschaulichung angegeben sind und somit nicht einschränkend für die vorliegende Erfindung beabsichtigt sind. Hierbei zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung, welche die Struktur einer geschlitzten Elektrode mit gleichmäßiger Feldverteilung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Diagramm, das die elektrische Feldverteilung der geschlitzten Elektrode einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Störschlitzsegment zeigt;
3 ein Diagramm, das die elektrische Feldverteilung der geschlitzten Elektrode einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Störschlitzsegment und einem ersten Kantenstörschlitzsegment zeigt;
4 ein Diagramm, das die elektrische Feldverteilung der geschlitzten Elektrode einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Störschlitzsegment, einem ersten Kantenstörschlitzsegment und zwei zweite Kantenstörschlitzsegmente zeigt;
5 eine Prinzipdarstellung, welche eine kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
6 eine Prinzipdarstellung, welche eine kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Weiteren wird ausführlich auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eingegangen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Soweit es möglich ist, werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen und der Beschreibung verwendet, um einen Verweis zum gleichen oder ähnlichen Bauteil herzustellen.
Nachfolgend wird auf 1 verwiesen. Die 1 ist eine Prinzipdarstellung, welche den Aufbau einer geschlitzten Elektrode 100 mit gleichmäßiger elektrischer Feldverteilung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, umfasst die geschlitzte Elektrode 100 eine Elektrodenplatte 110, ein Störschlitzsegment 120, ein erstes Kantenstörschlitzsegment 140 und wenigstens ein zweites Kantenstörschlitzsegment 150 (wie beispielsweise zwei zweite Kantenstörschlitzsegmente 150). Die Elektrodenplatte 110 weist eine erste Oberfläche 111, eine zweite Oberfläche 112 gegenüberliegend der ersten Oberfläche 111, eine erste Seite 113, eine zweite Seite 114 gegenüberliegend der ersten Seite 113, eine dritte Seite 115 und eine vierte Seite 116 gegenüberliegend der dritten Seite 115 auf und die Elektrodenplatte 110 ist elektrisch mit einer RF-Stromquelle 130 zur Erzeugung eines elektrischen Feldes verbunden. Das Störschlitzsegment 120 ist benachbart zur ersten Seite 113 der Elektrode. Ein Ätzverfahren kann verwendet werden, um das Störschlitzsegment 120 symmetrisch von der ersten Oberfläche 111 zur zweiten Oberfläche 112 der Elektrodenplatte 110 auszubilden, wobei das Störschlitzsegment 120 zur Kontrolle bzw. Steuerung oder Regelung der Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes verwendet wird. Das erste Kantenstörschlitzsegment 140 ist gegenüber dem Störschlitzsegment 120 angeordnet und ist zur zweiten Seite 114 der Elektrodenplatte 110 benachbart. Ein Ätzverfahren kann verwendet werden, um das erste Kantenstörschlitzsegment 140 symmetrisch von der ersten Oberfläche 111 zur zweiten Oberfläche 112 der Elektrodenplatte 110 auszubilden, wobei das erste Kantenstörschlitzsegment 140 verwendet wird, um die Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes an einer Kante (nahe der zweiten Seite 114) der Elektrodenplatte 110 zu kontrollieren bzw. u steuern oder regeln. Die zweiten Kantenstörschlitzsegmente 150 sind jeweils senkrecht zum ersten Kantenstörschlitzsegment orientiert. Die zweiten Kantenstörschlitzsegmente 150 sind jeweils benachbart zu der dritten Seite 115 und der vierten Seite 116 der Elektrodenplatte 110 und sind symmetrisch von der ersten Oberfläche 111 zur zweiten Oberfläche 112 der Elektrodenaschlussplatte 110 ausgebildet, wobei die zweiten Kantenstörschlitzsegmente 150 zur Kontrolle (Steuerung oder Regelung) der Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes auf weiteren zwei Kanten (nahe der dritten Seite 115 und der vierten Seite 116) der Elektrodenplatte 110 verwendet werden.
Bezüglich eines Dampfphasenabscheidungssystems, das für einen Plasmareaktionsprozess benötigt wird, kann die Elektrodenplatte 110 in einem APCVD-System, einem LPCVD-System, einem HDPCVD-System, einem PECVD-System und einem ICP-Ätzsystem einge setzt werden, wobei das Material der Elektrodenplatte 110 aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Aluminium, Aluminium beschichteten Material, Silizium, Quarz, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Kohlenstoff, Aluminiumnitrid, Saphir, Polyimid und Teflon bestehen. Da die verarbeiteten Substrate, die derzeit in der Solarzellenbranche, in der Branche für optoelektronische Displays und in der Industrie für integrierte Schaltkreise (IC) behandelt werden, von unterschiedlicher Größe sind, kann die Form der Elektrodenplatte 110 in der Draufsicht ein Rechteck, ein Kreis, ein Sechseck oder ein Polygon sein, so dass die Elektrodenplatte 110 für die behandelten Substrate verschiedener Formen bereit gestellt werden kann. Die Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung verwendet eine rechteckige Elektrodenplatte. Zur Durchführung eines Prozesses wurde die Plasmafrequenz für die Auswahl der Größe der Elektrodenplatte 110 in Betracht gezogen, wobei die Größe der Elektrodenplatte 110 anhand der geleiteten Wellenlänge im Verhältnis zur dabei angewandten Plasmafrequenz festgelegt werden kann. Die mit der Elektrodenplatte 110 elektrisch verbundene RF-Stromquelle 130 wird mit einer Frequenz im Bereich von ungefähr 10 MHz bis ungefähr 10 GHz betrieben, wobei die optimale Betriebsfrequenz bei der vorliegenden Ausführungsform bei ungefähr 13,56 MHz liegt. Die Größe (wie die Länge und Breite) der Elektrodenplatte ist in einem Bereich von ungefähr 0,0001 bis ungefähr 0,5 der geleiteten Wellenlänge relativ zur Betriebsfrequenz der RF-Stromquelle, wobei die Länge L der Elektrodenplatte 110 vorzugsweise ungefähr 0,08 der geleiteten Wellenlänge und die Breite W der Elektrodenplatte 110 vorzugsweise ungefähr 0,03 der geleiteten Wellenlänge beträgt. Im Weiteren muss die die Stromeinspeisungssituation von der RF-Stromquelle 130 zur Elektrodenplatte 110 betrachtet werden, wenn ein Prozess durchgeführt wird. Um das Auftreten von zu viel Reflektion der elektromagnetischen Welle zu verhindern, ist die Impedanz der RF-Stromquelle 130 zur Elektrodenplatte 110 in einem Bereich von ungefähr 1 Ohm bis ungefähr 300 Ohm und beträgt vorzugsweise ungefähr 50 Ohm. Andererseits kann die Impedanz der RF-Stromquelle 130 durch Verwendung einer Impedanzanpassungsschaltung eingestellt werden (nicht dargestellt).
Um die Wirksamkeit der Verbesserung der Plasmagleichmäßigkeit mittels der geschlitzten Elektrode 100, die eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes aufweist, zu erreichen, ist das Störschlitzsegment 120 zur Elektrodenplatte 110 hinzu gefügt und ist auf der gleichen Seite wie die RF-Stromquelle 130 angeordnet. Die Funktion des Störschlitzsegments 120 ist, die von der RF-Stromquelle 130 eingespeiste Stromrichtung, zu stören, wodurch die elektrische Feldverteilung auf der geschlitzten Elektrode 100 geändert und weiterhin die Plasmadichte der geschlitzten Elektrode 100 beeinflusst wird. Anbetracht des Designs des Störschlitzsegments 120, berührt das Störschlitzsegment 120 kein behandeltes Substrat, welches mit dem Gerät behandelt wurde, das die geschlitzte Elektrode 100 benutzt. Der Grad der Störung wird gleichzeitig mit dem Wechsel der Größe des Störschlitzsegments 120 abgeändert. Deshalb muss die Größe des Störschlitzsegments 120 unter der Voraussetzung eines gut kontrollierten elektrischen Feldes auf der Elektrodenplatte 110 bestimmt werden, wobei die Länge L1 des Störschlitzsegments 120 kleiner als ungefähr 95% oder Länge L der Elektrodenplatte 110 sein muss und die Breite W1 des Störschlitzsegments 120 kleiner als ungefähr 1% der Breite W der Elektrodenplatte 110 sein muss. In der vorliegenden Ausführungform ist die Länge L1 des Störschlitzsegments 120 bevorzugt kleiner als ungefähr 84% der Länge L der Elektrodenplatte 110 und die Breite W1 des Störschlitzsegments ist bevorzugt kleiner als ungefähr 0,8% der Breite W der Elektrodenplatte 110. Weiterhin beeinflusst auch der Abstand d zwischen der RF-Stromquelle 130 und dem Störschlitzsegment 120 die Intensität des zwischen diesen geführten Stroms. Wenn der Abstand d zu klein ist, ist der Störeffekt durch das Störschlitzsegment 120 verhältnismäßig groß und wenn der Abstand d zu groß ist, ist der Störeffekt durch das Störschlitzsegment 120 verhältnismäßig klein. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand zwischen der RF-Stromquelle 130 und dem Störschlitzsegment 120 vorzugsweise ungefähr 0,024% der Breite W der Elektrodenplatte 110. Da das Störschlitzsegment 120 hauptsächlich zur Störung des zur Elektrodenplatte 110 geführten Stroms verwendet wird, wird somit das elektrische Feld, welches durch den zur Elektrodenplatte geführten und auf der Elektrodenplatte 110 fließenden Strom erzeugt wird, aufgrund der Struktur der Elektrodenplatte 110 geändert. Zum Beispiel weist konventionell das elektrische Feld an der Kante der Elektrodenplatte 110 ein Problem mit der Gleichmäßigkeit auf und deshalb wird das erste Kantenstörschlitzsegment 140 zur Verbesserung des Problems eines ungleichmäßigen elektrischen Feldes an der Kante der Elektrodenplatte 110 eingesetzt, wobei das erste Kantenstörschlitzsegment 140 das bearbeitete Substrat nicht berührt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge L2 des ersten Kantenstörschlitzsegments 140 kleiner als ungefähr 95% der Länge L der Elektrodenplatte 110 und die Breite W2 des ersten Kantenstörschlitzsegments 140 ist kleiner als ungefähr 1% der Breite W der Elektrodenplatte 110, wobei die Länge L2 des ersten Kantenstörschlitzsegments 140 vorzugsweise kleiner als ungefähr 84% der Länge L der Elektrodenplatte 110 ist und die Breite W2 des ersten Kantenstörschlitzsegments 140 vorzugsweise kleiner als ungefähr 0,8% der Breite W der Elektrodenplatte 110 ist und der Abstand d1 zwischen dem ersten Kantenstörschlitzsegment 140 und der Kante (der Seite 114) der Elektrodenplatte 110 vorzugsweise ungefähr 2% der Breite W der Elektrodenplatte 110 ist. Da es wünschenswert ist, die Gleichmäßigkeit des elektrischen Feldes weiter zu verbessern, wird mindestens ein (beispielsweise zwei) zweites Kantenstörschlitzsegment 150 in der Nähe von zwei Seiten (die dritte Seite 115 und die vierte Seite 116) benötigt. Die zweiten Kantenstörschlitzsegmente 150 sind zum ersten Kantenstörschlitzsegment 140 und entsprechend zum Störschlitzsegment 120 senkrecht orientiert und berühren nicht das behandelte Substrat. Die Länge L3 jedes zweiten Kantenstörschlitzsegments 150 ist kleiner als ungefähr 60% der Breite W einer Elektrodenplatte 110 und die Breite W3 jedes zweiten Kantenstörschlitzsegments 150 ist kleiner als 1% der Länge L der Elektrodenplatte 110, wobei die Länge L3 jedes zweiten Kantenstörschlitzsegments 150 vorzugsweise ungefähr 57% der Breite W der Elektrodenplatte 110 ist und die Breite W3 jedes zweiten Kantenstörschlitzsegments vorzugsweise ungefähr 0,66% der Länge L der Elektrodenplatte 110 ist und der Abstand d2 zwischen dem zweiten Kantenstörschlitzsegment 150 und der Kante (die dritte Seite 115 oder die vierte Seite 116) der Elektrodenplatte 110 vorzugsweise 1,3% der Länge L der Elektrodenplatte 110 ist.
Da ein Plasmaverfahren im Vakuum und in nicht verunreinigter Umgebung durchgeführt werden muss, ist die geschlitzte Elektrode 100 mit einer gleichmäßigen elektrischen Feldverteilung weiterhin in einer geerdeten Metallkammer zur Durchführung des Plasmaverfahrens untergebracht.
Nachfolgend wird auf 2 verwiesen, wobei 2 ein elektrisches Feldanalysediagramm für die Elektrodenplatte 110 mit dem hinzugefügten Störschlitzsegment 120 ist, die bei einer Betriebsfrequenz von 13,56 MHz betrieben wird, wobei bei der vorliegenden Ausführungsform die Länge L der Elektrodenplatte 110 1510 mm und die Breite W davon 1230 mm und die Länge L1 des Störschlitzsegments 120 1275 mm und die Breite W1 davon 10 mm ist und der Abstand d zwischen der RF-Stromquelle 130 und dem Störschlitzsegment 120 30 mm ist. Wie in 2 dargestellt, ist die gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes auf der Elektrodenplatte 110 aufgrund der Zugabe des Störschlitzsegments 120 verbessert worden.
Nachfolgend wird auf 3 verwiesen, wobei 3 ein elektrisches Feldanalysediagramm der Elektrodenplatte 110 mit der Zugabe des Störschlitzsegments 120 und dem ersten Kantenstörschlitzsegment 140 bei einer Betriebsfrequenz von 13.56 MHz zeigt, wobei die Größenparameter der Elektrodenplatte 110 und des Störschlitzsegments 120 die gleichen wie in 2 sind und in der vorliegenden Ausführungsform die Länge L2 des ersten Kantenstörschlitzsegments 140 1275 mm und die Breite W2 davon 10 mm beträgt und der Abstand d1 zwischen dem ersten Kantenstörschlitzsegment 140 und der Kante der Elektrodenplatte 110 25 mm ist. Das in 3 dargestellte elektrische Feld auf der Elektrodenplatte 110 weist kleinere Abweichungen als das in 2 dargestellte auf und somit ist die gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes auf der Elektrodenplatte 110 aufgrund der Zugabe des ersten Kantenstörschlitzsegments 140 weiter verbessert worden. Außerdem kann die elektrische Feldverteilung auf der Elektrodenplatte 110 weiterhin durch Hinzufügen des zweiten Kantenstörschlitzsegments 150 verbessert werden.
Nachfolgend wird auf 4 verwiesen, wobei 4 ein elektrisches Feldanalysediagramm der Elektrodenplatte 110 mit dem hinzugefügten Störschlitzsegment 120, dem ersten Kantenstörschlitzsegments 140 und den zweiten Kantenstörschlitzsegmenten 150 bei einer Betriebsfrequenz von 13,56 MHz zeigt, wobei die Größenparameter der Elektrodenplatte 110, des Störschlitzsegments 120 und des ersten Kantenstörschlitzsegments 140 denen in 3 entsprechen und in der vorliegenden Ausgestaltung die Länge L3 jedes zweiten Kantenstörschlitzsegments 150 700 mm beträgt und die Breite W2 davon 10 mm ist und der Abstand d2 zwischen den jeweiligen zweiten Kantenstörschlitzsegmenten 150 und der Kante der Elektrodenplatte 110 20 mm ist. Das in 4 dargestellte elektrische Feld auf der Elektrodenplatte 110 weist eine geringere Abweichung auf als das in 3. Somit hat sich die Gleichmäßigkeit der Verteilung des elektrischen Feldes auf der Elektrodenplatte 110 aufgrund des Hinzufügens der zweiten Kantenstörschlitzsegmente 150 weiter verbessert. Außerdem kann durch Hinzufügen der zweiten Kantenstörschlitzsegmente 150 die elektrische Feldverteilung auf der Elektrodenplatte 110 weiterhin verbessert werden.
Nachfolgend wird auf 5 verwiesen, wobei 5 eine Prinzipdarstellung eines kapazitiv gekoppelten Plasmageräts 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das kapazitiv gekoppelte Plasmagerät 200 weist eine Kammer 210, eine Plattform 230, eine geschlitzte Elektrode 100 mit einer gleichmäßigen Verteilung des elektrischen Feldes, einen Gasabfluss 213 und einen Gaseinlass 214 auf.
Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Kammer 210 eine geerdete erste Kammeroberfläche 212 und eine zweite Kammeroberfläche 211 auf und wird verwendet, um den nöti gen Arbeitsraum zur Verfügung zu stellen. Die Plattform 230 wird auf der ersten Kammeroberfläche 212 angeordnet, um die Elektrode zu halten, die erforderlich ist, um einen Prozess in der Kammer 210 durchzuführen, wobei die Plattform 230 Isolierungsmaterialien verwendet, um die erste Kammeroberfläche 212 und die Elektrode zur Ausführung des Prozesses elektrisch zu isolieren, wobei das die Plattform 230 bildende Material aus der Gruppe ausgewählt werden kann, die aus Silizium, GaAs, Keramik, Glas, Glasfaser, Kohlenwasserstoff-Keramik-Verbundwerkstoffen, Teflon, Teflon-Glasfaserverbundwerkstoffe und Teflon-Keramik-Verbundwerkstoffen besteht.
In der Kammer 210 ist die geschlitzte Elektrode 100 auf der Plattform 230 zur Erzeugung eines gleichmäßigen elektrischen Feldes in der Kammer 210 angeordnet. Zwischen der geschlitzten Elektrode 100 und der zweiten Kammeroberfläche 211 wird ein Kondensatoreffekt gebildet, wodurch Plasma entsteht, wobei die optimale Länge der geschlitzten Elektrode 100 ungefähr 0,08 der geleiteten Wellenlänge und die optimale Breite davon ungefähr 0,03 der geleiteten Wellenlänge beträgt. Wenn ein Verfahren ausgeführt wird, wird ein behandeltes Substrat 220 über der geschlitzten Elektrode 100 zum Ausführen der Plasmareaktion angeordnet, wobei das Material des behandelten Substrats 220 aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Suspensionssubstrat, einem Silizium-Substrat, einem GaAs-Substrat, einem keramischen Substrat, einem gläsernen Substrat, einem Glasfaser-Substrat, einem Kohlenwasserstoff-Keramik-Substrat, einem Teflon-Substrat, einem Teflon-Glasfaser-Substrat und einem Teflon-Keramik-Substrat besteht.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Gasauslass 213 auf der zweiten Kammeroberfläche 211 zum Ablassen des beim Verfahren in der Kammer 210 entstandenen Abgases und zum Evakuieren der Kammer 210 angeordnet. Der Gaseinlass 214 ist auf der zweiten Kammeroberfläche 211 zum Einlassen des für die Plasmaerzeugung nötigen Gases in die Kammer 210 angeordnet, wobei das Gas, das durch den Gaseinlass 214 eingeführt wird, eine Gaszusammensetzung aus Si_xO_yC_zN_lH_m sein kann, wobei x, y, z, l und m null oder ganze Zahlen sind, darunter auch SiH₄-Gas, Si(OC₂H₅)-Gas, (CH₃)₂Si(OCH₃)₂-Gas und C₆H₆-Gas.
Mit Verweis auf 6, zeigt 6 eine Prinzipdarstellung eines kapazitiv gekoppelten Plasmageräts vom Injektionstyp gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das kapazitiv gekoppelte Plasmagerät vom Injektionstyp weist eine Kammer 310, eine Plattform 320, eine geschlitzte Elektrode 100 mit einer gleichmäßigen Verteilung des elektrischen Feldes, einen Gasauslass 350 und einen Gaseinlass 313 auf.
In der vorliegenden Ausführungsform hat die Kammer 310 eine geerdete erste Kammeroberfläche 312 und eine zweite Kammeroberfläche 311 und wird verwendet den Arbeitsraum bereit zu stellen. Der Gaseinlass 350 ist auf der zweiten Kammeroberfläche 312 zum Einlassen des zur Plasmaherstellung benötigten Gases in die Kammer 310 angeordnet, wobei das durch den Gaseinlass 350 eingeführte Gas eine Gaszusammensetzung aus Si_xO_yC_zN_lH_m sein kann, wobei x, y, z, l und m null oder ganze Zahlen sind, darunter auch SiH₄-Gas, Si(OC₂H₅)-Gas, (CH₃)₂Si(OCH₃)₂-Gas und C₆H₆-Gas. Die Plattform 320 ist auf der ersten Kammeroberfläche 311 zum Halten der für das Durchführen des Verfahrens notwendigen Elektrode in der Kammer 310 angeordnet, wobei die Plattform 320 Isoliermaterialien einführt, um die erste Kammeroberfläche 311 von der Elektrode, die zur Ausführung des Prozesses erforderlich ist, elektrisch zu isolieren, wobei das Material, das die Plattform 320 bildet, aus der Gruppe ausgewählt werden kann, die aus Silizium, GaAs, Keramik, Glas, Glasfaser, Kohlenwasserstoff-Keramik-Verbundwerkstoffen, Teflon, Teflon-Glasfaser-Verbundwerkstoffen und Teflon-Keramik-Verbundwerkstoffen besteht.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die geschlitzte Elektrode 100 auf der Plattform 320 zum Erzeugen eines gleichmäßigen elektrischen Feldes in der Kammer 310 angeordnet. Ein Kondensatoreffekt wird zwischen der geschlitzten Elektrode 100 und dem Gaseinlass 350 der Kammer 310 erzeugt, wodurch Plasma entsteht. Ein weiterer Kondensatoreffekt entsteht zwischen der geschlitzten Elektrode 100 und der ersten Kammeroberfläche 311, wobei die optimale Länge der geschlitzten Elektrode 100 ungefähr 0,08 der geführten Wellenlänge und die optimale Breite davon ungefähr 0,03 der geführten Wellenlänge beträgt. Wenn ein Verfahren durchgeführt wird, wird das behandelte Substrat 330 über der geschlitzten Elektrode zur Durchführung einer Plasmareaktion angeordnet, wobei das Material des behandelten Substrats aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Suspensions-Substrat, einem Silizium-Substrat, einem GaAs-Substrat, einem keramischen Substrat, einem gläsernen Substrat, einem Glasfaser-Substrat, einem Kohlenwasserstoff-Keramik-Substrat, einem Teflon-Substrat, einem Teflon-Glasfaser-Substrat und einem Teflon-Keramik-Substrat besteht.
Außerdem ist der Gasauslass 313 auf der zweiten Kammeroberfläche 312 zum Ablassen des beim Verfahren in der Kammer 210 entstandenen Abgases und zum Absaugen der Kammer 310 angeordnet.
Es ist von den oben beschriebenen Ausführungsformen bekannt, dass die geschlitzte Elektrode 100 der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise eine vereinfachte Struktur aufweist, zum Behandeln großflächiger Substrate eingesetzt werden kann, einen hohen kommerziellen Wert hat und einen breit gefächert in Plasmabearbeitungsgeräten eingesetzt werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung mittels Beispiele und hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll selbstverständlich die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt sein. Im Gegenteil ist es vorgesehen, verschiedene Abwandlungen und gleichwertige Ausgestaltungen abzudecken. Deshalb sollte der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche im Einklang mit der breitesten Auslegung sein, um solche Änderungen und gleichwertige Ausgestaltungen mit abzudecken.

Claims

Geschlitzte Elektrode, umfassend: eine Elektrodenplatte mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche, einer ersten Seite, einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite und einer dritten Seite, wobei die Elektrodenplatte elektrisch mit einer Hochfrequenz(RF radio frequency)-Stromquelle zum Aufbau eines elektrischen Feldes verbunden ist; ein Störschlitzsegment benachbart zur ersten Seite, wobei zur Kontrolle der Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes das Störschlitzsegment symmetrisch von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche ausgebildet ist; ein erstes Kantenstörschlitzsegment gegenüberliegend zum Störschlitzsegment, wobei das erste Kantenstörschlitzsegment benachbart zur zweiten Seite ist und symmetrisch von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche ausgebildet ist, wodurch die Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes an einer Kante der Elektrodenplatte kontrolliert wird; und mindestens ein zweites Kantenstörschlitzsegment, welches zum ersten Kantenstörschlitzsegment senkrecht orientiert ist, wobei das zweite Kantenstörschlitzsegment benachbart zur dritten Seite ist und symmetrisch von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche ausgebildet ist, wodurch die Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes an einer weiteren der mindestens einen Kante der Elektrodenplatte kontrolliert wird, wobei das Störschlitzsegment mit der RF-Stromquelle auf der gleichen Seite angeordnet ist.
Geschlitzte Elektrode nach Anspruch 1, wobei die Elektrodenplatte in einem System zur chemischen Dampfphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD), einem System zur chemischen Niederdruckdampfphasenabscheidung (LPCVD), einem chemischen Dampfphasenabscheidungssystem mit hoch-dichtem Plasma (HDPCVD), einem plasmaunterstütztem chemischen Dampfphasenabscheidungssystem (PECVD) und einem induktiv gekoppeltem Plasma(ICP)-Ätz-System eingesetzt werden kann.
Geschlitzte Elektrode nach Anspruch 1, wobei das Material der Elektrodenplatte aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Aluminium beschichtetem Material, Silizi um, Quarz, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Kohlenstoff, Aluminiumnitrid, Saphir, Polyimid und Teflon besteht.
Geschlitzte Elektrode nach Anspruch 1, wobei die Form der Elektrodenplatte in der Draufsicht aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Rechteck, einem Kreis, einem Sechseck oder einem Polygon besteht.
Geschlitzte Elektrode nach Anspruch 1, wobei die RF-Stromquelle eine Betriebsfrequenz im Bereich von 10 MHz bis 10 GHz aufweist.
Geschlitzte Elektrode nach Anspruch 1, wobei die RF-Stromquelle bei einer Frequenz von 13,56 MHz betrieben wird.
Geschlitzte Elektrode nach Anspruch 1, wobei die Größe der Elektrodenplatte in einem Bereich von 0,0001 bis 0,5 der geleiteten Wellenlänge relativ zur Betriebsfrequenz der RF-Stromquelle ist.
Geschlitzte Elektrode nach Anspruch 1, wobei die Impedanz des RF-Stromquellenanschlusses zur Elektrodenplatte im Bereich von 1 Ohm bis 300 Ohm liegt.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur, umfassend: eine Kammer mit einer ersten Kammeroberfläche und einer zweiten Kammeroberfläche, wobei die Kammer geerdet ist und den nötigen Arbeitsaum bereit stellt; eine Plattform, die auf der ersten Kammeroberfläche angeordnet ist; eine geschlitzte Elektrode zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, die auf der Plattform angeordnet ist, wobei die geschlitzte Elektrode umfasst: eine Elektrodenplatte mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche, einer ersten Seite, einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite und einer dritten Seite, wobei die Elektrodenplatte elektrisch mit einer Hochfrequenz(RF radio frequency)-Stromquelle zur Erzeugung eines elektrischen Feldes verbunden ist; ein Störschlitzsegment benachbart zur ersten Seite, wobei das Störschlitzsegment symmetrisch von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche ausgebildet ist, um die Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes zu kontrollieren; ein erstes Kantenstörschlitzsegment gegenüberliegend dem Störschlitzsegment, wobei das erste Kantenstörschlitzsegment benachbart zur zweiten Seite ist und symmetrisch von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche ausgebildet ist, wodurch die Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes an einer Kante der Elektrodenplatte kontrolliert wird; und mindestens ein zweites Kantenstörschlitzsegment, das senkrecht zum ersten Kantenstörschlitzsegment orientiert ist, wobei das zweite Kantenstörschlitzsegment benachbart zur dritten Seite ist und symmetrisch von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche ausgebildet ist, wodurch die Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes an einer anderen der mindestens einen Kante der Elektrodenplatte kontrolliert wird; wobei das Störschlitzsegment mit der RF-Stromquelle auf der gleichen Seite angeordnet ist; einen Gasauslass, der auf der zweiten Kammeroberfläche zum Ablassen von Gas aus der Kammer angeordnet ist; einen Gaseinlass, der auf der zweiten Kammeroberfläche zum Einlassen von Gas in die Kammer angeordnet ist.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur nach Anspruch 9, wobei ein behandeltes Substrat über der geschlitzten Elektrode angeordnet ist.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur nach Anspruch 10, wobei das behandelte Substrat das Störschlitzsegment, das erste Kantenstörschlitzsegment und das zweite Kantenstörschlitzsegment nicht berührt.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur nach Anspruch 9, wobei die kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur eine kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur vom Injektionstyp ist, wobei der Gaseinlass an der zweiten Kammeroberfläche gegenüberliegend der geschlitzten Elektrode angeordnet ist.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur nach Anspruch 9, wobei das Material der Elektrodenplatte aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium, Aluminium beschichtetem Material, Silizium, Quartz, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Kohlenstoff, Aluminiumnitrid, Saphir, Polyimid und Teflon besteht.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur nach Anspruch 9, wobei die Form der Elektrodenplatte in der Draufsicht aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Rechteck, einem Kreis, einem Sechseck und einem Polygon besteht.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur nach Anspruch 9, wobei die RF-Stromquelle eine Betriebsfrequenz im Bereich von 10 MHz bis 10 GHz aufweist.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur nach Anspruch 9, wobei die RF-Stromquelle bei einer Betriebsfrequenz von 13,56 MHz betrieben wird.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur nach Anspruch 9, wobei die Größe der Elektrodenplatte in einem Bereich von 0,0001 bis 0,5 der geleiteten Wellenlänge relativ zur Betriebsfrequenz der RF-Stromquelle ist.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur nach Anspruch 9, wobei die Impedanz des RF-Stromquellenanschlusses zur Elektrodenplatte im Bereich von 1 Ohm bis 300 Ohm liegt.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur nach Anspruch 9, wobei die Impedanz der RF-Stromquelle durch Verwendung einer Impedanzanpassungsschaltung angepasst wird.
Kapazitiv gekoppelte Plasmaapparatur nach Anspruch 9, wobei die Kammer eine geerdete Metallkammer ist.