EP2347427A2 - Vhf-anordnung - Google Patents

Vhf-anordnung

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Publication number
EP2347427A2
EP2347427A2 EP09759655A EP09759655A EP2347427A2 EP 2347427 A2 EP2347427 A2 EP 2347427A2 EP 09759655 A EP09759655 A EP 09759655A EP 09759655 A EP09759655 A EP 09759655A EP 2347427 A2 EP2347427 A2 EP 2347427A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
plasma
vhf
electrodes
substrate
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.)
Withdrawn
Application number
EP09759655A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Geisler
Thomas Merz
Rudolf Beckmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buehler Alzenau GmbH
Original Assignee
Leybold Optics GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leybold Optics GmbH filed Critical Leybold Optics GmbH
Publication of EP2347427A2 publication Critical patent/EP2347427A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32541—Shape
    • H—ELECTRICITY
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a VHF plasma electrode, a VHF device and a VHF method for plasma treatment, in each case according to the preambles of the independent patent claims.
  • DE 10 2007 022 252.3 describes a system for plasma coating large-area flat substrates (in particular for the production of photovoltaic modules), wherein the substrate area can be of the order of magnitude of 1 m 2 and more.
  • the plasma is generated between an electrode and a counter electrode, between which the substrate to be treated is introduced.
  • the system includes means for varying the relative spacing between the electrodes, wherein a first relatively large distance is provided upon loading or unloading the process chamber with the substrate and a second relatively small distance in performing the treatment of the substrate.
  • a layer-forming reaction gas or reaction gas mixture is supplied via a gas shower integrated into the electrode.
  • the gas shower comprises a gas shower outlet plate with a plurality of outlet openings, with the help of which the reaction gas is distributed evenly distributed in the process chamber.
  • the reaction gas is present in a quasineutralen Pla ⁇ mabulk of the plasma discharge between the substrate to be treated and the gas shower as an activated Gasspezie having a relatively high electron density, with which the substrate to be treated is acted upon.
  • the speed and quality of the substrate coating depends on a variety of process parameters, in particular pressure, flow and composition of the reaction gases, power density and frequency of the plasma excitation as well as the substrate temperature.
  • the object of the present invention is to improve the state of the art.
  • the VHF plasma electrode according to the invention with a preferably prismatic, elongated electrode body having an electrode surface which is electrically connected or connectable to at least two connection elements for supplying electrical power, wherein a first connection element at or near a first end side and a second Coupling element is coupled to or near a second end face of the electrode body and preferably the electrode disposed in an electrode member exposing Ausbettungskomponente of dielectric material and preferably a free electrode surface shield member is provided which surrounds the electrode together with the embedding, it is provided that at least one of Connection elements is designed as a VHF - vacuum feedthrough element.
  • the term "plasma electrode” refers to an electrode which is intended and suitable for generating a plasma in a plasma treatment apparatus.
  • connection element as a vacuum feedthrough element makes it possible to achieve a higher uniformity of the power supply to the plasma.
  • a connection element is in the context of the application "close" to a front page coupled means, when the connection element is arranged in a region of the electrode body having a distance from the relevant end face, which is at most 1/3 of the minimum distance between the two end faces.
  • the VHF plasma treatment device for flat substrates, wherein a substrate can be arranged in a vacuum chamber between an electrode arrangement and a counterelectrode and a plasma discharge can be excited in a region between at least one plasma electrode arrangement and a counterelectrode, is characterized in that the plasma electrode arrangement has at least one Plasma electrode, which is designed according to one of the preceding claims.
  • Co-located or disposable plasma electrodes will hereinafter be referred to as partial electrodes.
  • the counterelectrode may be formed in one piece or segmented as consisting of partial electrodes.
  • the gap width is less than a dark space distance of the plasma discharge selected between two sub-electrodes.
  • the device according to the invention for VHF plasma treatment of a flat substrate wherein the substrate can be arranged in a vacuum chamber between an electrode arrangement and a counterelectrode and a plasma discharge can be excited in a region between the electrode and counterelectrode, is characterized in that at least one partial electrode having at least two Connection elements for the supply of electrical power is electrically connected and in a gap between two adjacent sub-electrodes, an electrically conductive, preferably connected to the electrical ground or connectable separating element is arranged, whereby the generation of a homogeneously burning plasma in the area of the electrode surface is facilitated.
  • the greatest distance between a mass land and the nearest sub-electrodes is chosen to be less than the dark-space screening distance (dark-space screening) at which the plasma discharge extinguishes.
  • VHF excitation effective dark space shielding is significant over RF excitation, with higher pressures / Excitation amplitudes could also be a distance ⁇ 2 mm ..
  • the dark space shield For the determination of the dark space shield one can use per se known analytical approaches or experimental methods (Mark Lieberman, Allan J. Lichtenberg Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, John Wiley 2005) or results of computer simulation, for example with a simple parallel plate geometry. For a plasma excitation frequency of 80 MHz and 10 ** 16 charge carriers per cubic meter as the starting criterion for the ignition of the plasma results in an excitation amplitude of about 125 V, a dark space shield of about 1 mm.
  • the invention also includes a deposition or etching or
  • the linear extent of the substrate surface along the longitudinal sides is greater than lambda / 8 of the excitation frequency in a vacuum, where lambda is the wavelength of the plasma excitation in a vacuum.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a device according to the invention for the plasma treatment with three partial electrodes
  • FIG. 2 shows a representation of a region between two adjacent sub-electrodes with a pumping slot
  • FIG. 3 shows a sectional view along A-A in FIG. 1 analogously to the illustration in FIG. 8
  • Figure 4 is a sectional view of another device for plasma treatment
  • FIG. 6 is an illustration of a connection of a partial electrode by means of a ribbon conductor
  • FIG. 7 shows an illustration of a pump line arranged between adjacent sub-electrodes with a pumping slot
  • FIG. 8 shows a representation of a plasma device with a partial electrode
  • FIG. 10 shows an electrode arrangement in a section in a plane along the line S - S parallel to the plane of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a device according to the invention (analogous to FIG. 8) with a VHF plasma electrode arrangement with three plasma electrodes (sub-electrodes) 1a, 1b, 1c instead of an electrode 125, as in FIG. 8 in the region of a vacuum chamber wall 19, 19a.
  • Each partial electrode 1a, 1b, 1c comprises an electrode body, which is designed as a preferably elongated prism and consists of a metal, preferably a plasma-solid metal such as aluminum.
  • An elongated prism is a prism in which the longitudinal sides are larger than the largest cross-sectional diameter.
  • a cuboid electrode body is preferred.
  • the electrode body of the electrodes 1 a - 1 c is in each case preferably mirror-symmetrical to a perpendicular to the longitudinal axis of the Electrode level laid S.
  • Each sub-electrode 1a-1c is electrically connected to at least two connection elements for supplying electrical power, wherein a first connection element 3a-3c respectively at a first end face 50a-50c and a second connection element, not shown in Figure 1, preferably mirror-symmetrical to the first connection element on a second end face of the electrode body couples. It is understood that more than one connection element can be attached to opposite sides of a partial electrode.
  • the connection elements 3a-3c are designed as coaxial lines.
  • the connection elements 3a - 3c are formed as metal cylinders. With one of their end faces, the metal cylinders are electrically conductively connected to an end face of the electrode body 1 a - 1 c, for example, welded.
  • each sub-electrode 1a-1c is electrically connected to a separate VHF generator.
  • the subelectrodes 1 a - 1 c are preferably electrically connected in parallel with a common VHF generator.
  • the sub-electrodes 1a-1c are each arranged in a dielectric embedding component 7. Parts of the embedding component can also be formed by air.
  • the front side of the electrode body has a large-area electrode surface, which is released from the embedding component 7 and is arranged in the operation of the device with respect to the substrate to be treated and is usually in contact with the plasma.
  • a screen element 2 which leaves the electrode surfaces free is provided which encloses one or more of the at least two sub-electrodes 1 a-1 c together with the embedding component 7.
  • vacuum-compatible dielectric 7 preferably alumina ceramic, or KER 221, KER 330 or the like,
  • Electrodes 1 contain gas distribution 14, 15 with gas supply 15a and / or a
  • the surface of the dielectric 7 facing the plasma chamber 100 is covered by metallic plates 9 and held by means of screws or the like.
  • FIG. 2 shows a region with a pumping slot 10 in a gap between two adjacent partial electrodes 1 a and 1 b, wherein a pumping slot 20, 20 a is formed in a cover 9 dielectric 7.
  • the electrode surface is formed as a gas outlet plate 15 of a gas distribution device, the gas outlet plate 15 gas outlet openings 15a, through the process and / or reaction gas in the vacuum chamber or in the region between the electrode and the Counter electrode can be introduced.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the invention, in which the connection elements 3 are arranged in the region of the end faces 50 on the rear side 40 of the electrode body of the part electrode 1.
  • the connection element 3 is designed as a vacuum feedthrough and coaxial conductor and fastened by means of sealing elements 8 in a ceramic 7 a in the vacuum chamber wall 19.
  • the partial electrode 1 is in this case encompassed by the shielding element 6, which is electrically connected to a part of the outer conductor of the coaxial line 3.
  • Electrode 1 is arranged.
  • a first pole of a ribbon cable with at least one connection element connected and a second pole of the ribbon cable to be connected to a counter electrode of the partial electrode, wherein the ribbon cable is connected to a Symmetrisierglied with the two-band cable can be connected to a coaxial line connected to a VHF generator.
  • the vacuum feedthrough can also be designed as a symmetrical dual-band cable.
  • One pole is connected to the electrode, the other to the counter electrode carrying the substrate.
  • the symmetry member is used (also called balun), which connects the two-band cable to the coaxial line.
  • FIG. 8 shows, in a simplified representation, a plasma apparatus (reactor 100) for the treatment of flat substrates 103.
  • the reactor 100 may be designed, for example, as a PECVD reactor.
  • An analog device designed for RF voltage is described in DE 10 2007 022 252.3, to which reference is hereby made by reference.
  • the VHF plasma treatment device for flat substrates according to the invention is distinguished from the device known from DE 10 2007 022 252.3 in that the plasma electrode cover has at least one plasma electrode in which at least one of the connection elements is designed as a VHF vacuum feedthrough element.
  • the reactor 100 comprises a process space 109 having an electrode 105 and a grounded counter electrode 107, which are designed to produce a plasma for treating a surface of one or more flat substrates 103 to be treated.
  • the electrode 105 may be connected or connected to an RF voltage source not shown in detail for generating an electric field in the process space 109.
  • the substrate 103 is located immediately in front of the grounded Counter electrode 107, it being understood that a different interconnection of the electrodes may be provided.
  • the electrodes 105, 107 are preferably designed for treating substrates having an area of at least 1 m 2 as a treatment or processing step in the production of highly efficient thin-film solar modules, for example for amorphous or microcrystalline silicon thin-film solar cells.
  • the electrodes 105, 107 form two opposite walls of the process chamber 109.
  • the process chamber 109 is located in a vacuum chamber 11, which has a loading and unloading opening 149, which can be closed with a closure device 135.
  • the closure device is optional.
  • the vacuum chamber 111 is formed by a housing 1 13 of the reactor 100. To seal against the environment seals 1 15 are provided.
  • the vacuum chamber 111 may have any spatial form, for example with a round or polygonal, in particular rectangular cross-section.
  • the process space 109 is designed, for example, as a flat parallelepiped. In another embodiment, the vacuum chamber 111 itself is the process space 109.
  • the electrode 105 is disposed in a holding structure 131 in the vacuum chamber 111 formed by the case back wall 133.
  • the electrode 105 is accommodated in a recess of the holding structure 131 and separated from the vacuum chamber wall by a dielectric.
  • a pumping channel 129 is formed by a groove-shaped second recess in the support structure 131.
  • the substrate 103 is received by the counter electrode 107 on its front side facing the electrode 105 by a holder 134.
  • the gaseous material may be, for example, argon (Ar) and / or hydrogen (H2).
  • the gaseous material may be an amount of an activatable gas species (reaction gas).
  • the gas species used is a precursor gas which forms layer-forming radicals in a plasma.
  • the precursor gas is silane (SiH 4 ), which forms the layer precursor SiH 3 in the plasma by electron impact.
  • a cleaning gas is used as the activatable gas species, for example NF3.
  • a means for introducing gaseous material is a source of coating material 1 19 provided with a channel 123 which is connected to a gas distribution device.
  • the gas distribution device is integrated into the electrode 105, but in other embodiments may also be formed separately from the electrode.
  • the gas distribution device has a gas outlet plate 125 in the present embodiment; this comprises a multiplicity of openings opening into the process space 109, through which gaseous material can be introduced into the process space 109.
  • the gas distribution device is preferably designed such that a homogeneous loading of the substrate 103 with gas species can be achieved.
  • the plurality of outlet openings is uniformly distributed in the gas outlet plate 125, so that the gaseous material is distributed evenly into the process chamber 109.
  • the means for introducing gaseous material may also be formed differently from the illustration in FIG. 8, as well as the gas distributor device 125.
  • the reactor 100 comprises a device for varying the relative distance between the electrodes, which in the embodiment of FIG. 8 is designed as a sliding bolt 141, which can perform a linear movement in the vacuum chamber 11 by means of a bearing plate 143.
  • the sliding bolt 141 is connected to the rear 105 of the counter electrode 107 facing away from the electrode 105. A drive associated with the sliding bolt 141 is not shown.
  • the counter electrode 107 covers the recess during the performance of the plasma treatment.
  • the counter electrode has contact elements 138 for associated contact elements 137 of the holding structure, so that the counter electrode is at the electrical potential of the vacuum chamber 11 during the performance of the plasma treatment.
  • the counter electrode 107 has a device, not shown in FIG. 8, for receiving flat substrates, which is designed in such a way that the substrate (s) at least during the treatment of the surface to be treated or treated oriented downwardly at an angle alpha in a range between 0 ° and 90 ° relative to the direction of the solder are arranged.
  • a device not shown in FIG. 8 for receiving flat substrates, which is designed in such a way that the substrate (s) at least during the treatment of the surface to be treated or treated oriented downwardly at an angle alpha in a range between 0 ° and 90 ° relative to the direction of the solder are arranged.
  • a plasma (not shown in FIG. 8) is excited by means of a high-frequency voltage in a region between electrode 105 and counterelectrode 107, more precisely between gas outlet plate 125 and substrate 103 supported on counterelectrode 105.
  • reaction gas is furthermore preferably additionally introduced homogeneously into the plasma via the gas outlet plate 125.
  • the reaction gas is present in a quasi-neutral plasma bulk of the plasma discharge between the substrate to be treated and the gas outlet plate 125 as an activated gas species, with which the surface of the substrate 103 to be treated is acted upon.
  • FIG. 9 illustrates the attachment of the cylindrically-symmetrically shaped coaxial connections 3a-3d to a right-angled prismatic assembly.
  • a metallic separating element 150 for example an aluminum sheet, is arranged between two adjacent sub-electrodes 1a, 1b, which is preferably electrically connected to the shielding element 2 and / or grounding (ground bar).
  • the end face 151 of the separating element 150 is arranged offset relative to the electrode surface, so that it does not protrude over this surface, but is set back against it.
  • the offset of the length corresponds to the width of the distance to the nearest partial electrode.
  • separating elements of electrically conductive material allow a more stable phase relationship between the sub-electrodes, in particular the reduction of destructive interference between the voltage applied to the electrodes electrical or electromagnetic waves for plasma excitation and thus the formation of a more homogeneous plasma.
  • at least one of the separating elements (mass webs) is provided with openings which allow an improved passage of fluid material.
  • the separating element (ground web) may be formed as a perforated plate or wire mesh. If the separating elements (mass webs) are provided with passage openings, the formation of a homogeneous plasma can be facilitated.
  • Double arrow 141 Sliding bolt 143 Bearing plate 145 Housing wall 147 Double arrow

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Abstract

Die VHF-Plasmaelektrode mit einem vorzugsweise prismatisch ausgebildeten, länglichen Elektrodenkörper (1), welcher eine Elektrodenfläche aufweist, die mit zumindest zwei Anschlusselementen (3) zur Zuführung von elektrischer Leistung elektrisch verbunden ist oder verbindbar ist, wobei zumindest ein erstes Anschlusselement (3A) an oder nahe einer ersten Stirnseite (50A) und zumindest ein zweites Anschlusselement an oder nahe einer zweiten Stirnseite des Elektrodenkörpers angekoppelt und vorzugsweise die Elektrode in einer die Elektrodenfläche freilassenden Einbettungskomponente (7) aus dielektrischem Material angeordnet sowie vorzugsweise ein die Elektrodenfläche freilassendes Schirmelement (2) vorgesehen ist, das die Elektrode zusammen mit der Einbettungskomponente umschließt, zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eines der Anschlusselemente als VHF-Vakuumdurchführungselement ausgebildet ist.

Description

VHF-Anordnung
Die Erfindung betrifft eine VHF - Plasmaektrode, eine VHF- Vorrichtung sowie ein VHF - Verfahren zur Plasmabehandlung jeweils nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
In der DE 10 2007 022 252.3 ist ein System zur Plasma-Beschichtung großflächiger flacher Substrate (insbesondere für die Herstellung von Photovoltaik - Modulen) beschrieben, wobei die Substratfläche in der Größenordnung von 1 m2 und mehr liegen kann. Das Plasma wird zwischen einer Elektrode und einer Gegenelektrode erzeugt, zwischen die das zu behandelnde Substrat eingebracht ist. Das System beinhaltet eine Vorrichtung zum Variieren des relativen Abstandes zwischen den Elektroden, wobei ein erster relativ großer Abstand bei einer Be- oder Entladung der Prozesskammer mit dem Substrat und ein zweiter relativ geringer Abstand bei Durchführung der Behandlung des Substrats vorgesehen ist. Über eine in die Elektrode integrierte Gasdusche wird ein schichtbildendes Reaktionsgas bzw. Reaktionsgasgemisch zugeführt. Die Gasdusche umfasst eine Gasduschenaustrittsplatte mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen, mit deren Hilfe das Reaktionsgas gleichmäßig verteilt in die Prozesskammer geleitet wird. Das Reaktionsgas liegt in einem eine relativ hohe Elektronendichte aufweisenden quasineutralen Plaεmabulk der Plasmaentladung zwischen dem zu behandelnden Substrat und der Gasdusche als aktivierte Gasspezie vor, mit welcher das zu behandelnde Substrat beaufschlagt wird. Die Geschwindigkeit und Qualität der Substratbeschichtung hängt von einer Vielzahl von Prozessparametern ab, insbesondere von Druck, Fluss und Zusammensetzung der Reaktionsgase, von Leistungsdichte und Frequenz der Plasmaanregung sowie der Substrattemperatur.
Bei einer Plasmaanregung mit einer 13,56 MHz Hochfrequenzspannung kann eine große Elektrodenfläche auf einfache Weise sehr homogen mit Hochspannung versorgt werden, wobei jedoch mit steigender Leistungsdichte ein unerwünschter lonenbeschuss des Substrats zunimmt. Bei einer Plasmaanregung mit einer VHF- (27 MHz - ca. 150 MHz)- Hochfrequenzspannung ist der lonenbeschuss des Substrats auch bei hohen Leistungsdichten gering, wie beispielsweise im Artikel von Amanatides, Mataras und Rapakoulias, Journal of Applied Physics Volume 90, Number 11 , Dezember 2001 , beschrieben ist. Dabei stellt allerdings die homogene Verteilung der VHF- Anregungsspannung über eine große Fläche in das Plasmavolumen und damit die Erreichung einer homognene Plasmabehandlungshomogenität ein Problem dar. Weitere Vorteile von VHF beim Einsatz für die Abscheidung von Siliziumschichten für die Herstellung von Photovoltaik - Komponenten (PV) gegenüber Verwendung von RF sind:
• Geringere Empfindlichkeit auf Variationen des Abstandes zwischen Elektrode und Gegenelektrode
• Bessere PV Qualität
• Höhere Abscheiderate
• Verbesserte Wirtschaftlichkeit
Dem stehen Schwierigkeiten beim Einsatz für die großflächige Abscheidung von Siliziumschichten für die PV gegenüber Verwendung von RF:
• Gleichmäßigkeit der Leistungszuführung zum Gesamtvolumen des Plasmas.
• Vermeidung von Verlusten und übermäßiger Aufheizung von Bauteilen im Gefolge von VHF Reflektionen zwischen Anpassungsschaltung und Plasma als Verbraucher.
• Zutritt von Pumpleistung zum Plasmaraum sowie deren gleichmäßiger Verteilung über den Querschnitt des Entladungsraumes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen VHF-Plasmaelektrode mit einem vorzugsweise prismatisch ausgebildeten, länglichen Elektrodenkörper, welcher eine Elektrodenfläche aufweist, die mit zumindest zwei Anschlusselementen zur Zuführung von elektrischer Leistung elektrisch verbunden ist oder verbindbar ist, wobei ein erstes Anschlusselement an oder nahe einer ersten Stirnseite und ein zweites Anschlusselement an oder nahe einer zweiten Stirnseite des Elektrodenkörpers ankoppelt und vorzugsweise die Elektrode in einer die Elektrodenfläche freilassenden Einbettungskomponente aus dielektrischem Material angeordnet sowie vorzugsweise ein die Elektrodenfläche freilassendes Schirmelement vorgesehen ist, das die Elektrode zusammen mit der Einbettungskomponente umschließt, ist vorgesehen, dass zumindest eines der Anschlusselemente als VHF - Vakuumdurchführungselement ausgebildet ist. Als Plasmaelektrode wird dabei eine Elektrode bezeichnet, die bestimmt und geeignet ist zur Erzeugung eines Plasmas in in einer Vorrichtung zur Plasmabehandlung.
Die Ausbildung des Anschlusselementes als Vakuumdurchführungselement ermöglicht es, eine höhere Gleichmäßigkeit der Leistungszuführung zum Plasma zu erreichen. Ein Anschlusselement wird im Rahmen der Anmeldung „nahe" an einer Stirnseite angekoppelt bezeichnet, wenn das Anschlusselement in einem Bereich des Elektrodenkörpers angeordnet ist, der von der betreffenden Stirnseite einen Abstand aufweist, der höchstens 1/3 des minimalen Abstandes zwischen beiden Stirnseiten beträgt.
Die erfindungsgemäße VHF- Plasmabehandlungsvorrichtung für flache Substrate, wobei ein Substrat in einer Vakuumkammer zwischen einer Elektrodenanordnung und einer Gegenelektrode anordenbar ist und in einem Bereich zwischen zumindest einer Plasmaelektrodenanordnung und einer Gegenelektrode eine Plasmaentladung angeregt werden kann, zeichnet sich dadurch aus, dass die Plasmaelektrodenanordnung zumindest eine Plasmaelektrode aufweist, die nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Nebeneinander angeordnete oder anordenbare Plasmaelektroden werden im Folgenden als Teilelektroden bezeichnet. Die Gegenelektrode kann einteilig oder segmentiert als aus Teilelektroden bestehend ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist zwischen zwei Teilelektroden die Spaltbreite geringer als ein Dunkelraumabstand der Plasmaentladung gewählt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur VHF- Plasmabehandlung eines flachen Substrats, wobei das Substrat in einer Vakuumkammer zwischen einer Elektrodenanordnung und einer Gegenelektrode anordenbar ist und in einem Bereich zwischen Elektrode und Gegenelektrode eine Plasmaentladung angeregt werden kann, ist dadurch ausgezeichnet, dass zumindest eine Teilelektrode mit zumindest zwei Anschlusselementen zur Zuführung von elektrischer Leistung elektrisch verbunden ist und in einem Spalt zwischen zwei benachbarten Teilelektroden ein elektrisch leitendes, vorzugsweise mit der elektrischen Masse verbundenes oder verbindbares Trennelement angeordnet ist, wodurch die Erzeugung eines im Bereich der Elektrodenfläche homogen brennenden Plasmas erleichtert wird.
Mit der elektrischen Masse verbundene und im Spalt zwischen zwei benachbarten Teilelektroden angeordnete Trennelemente (Massestege) ermöglichen es, eine Abbildung der Ellektrodentopologie in der Plasmaentladung zu vermeiden oder zu verringern, das Plasma damit unabhängig von der Spaltgeometrie zwischen zwei Teilelektroden zu machen und damit eine höhere Plasmabehandlungshomogenität zu erreichen.. Vorzugsweise ist der größte Abstand zwischen einem Massensteg und den nächstliegenden Teilelektroden geringer als der Dunkelraumabschirmungsabstand (Dunkelraumabschirmung) gewählt, bei dem die Plasmaentladung erlischt. Bei einer VHF Anregung ist die effektive Dunkelraumabschirmung erheblich gegenüber der RF Anregung, wobei bei höheren Drücken / Anregungsamplituden könnte auch ein Abstände < 2 mm vorliegen können..
Zur Bestimmung der Dunkelraumabschirmung kann man an sich bekannte analytische Ansätze oder experiementelle Verfahren (Mark Lieberman, Allan J. Lichtenberg Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, John Wiley 2005) oder Ergebnisse von Computer - Simulation, beispielsweise bei einer einfachen Parallelplattengeometrie benutzen. Für eine Plasmaanregungsfrequenz von 80 MHz und 10**16 Ladungsträgern pro Kubikmeter als Startkriterium für die Zündung des Plasmas ergibt sich bei einer Anregungsamplitude von etwa 125 V eine Dunkelraumabschirmung von ca. 1 mm.
Die Erfindung umfasst auch einen Abscheide- oder Ätz- oder
Oberflächenmodifikationsprozess, bei dem die o. a. Anordnung verwendet wird sowie ein Produkt, insbesondere in der Photovoltaik, bei dem der o. a. Prozess zu seiner Herstellung verwendet wird. Entsprechend ist bei dem Verfahren zur VHF-Plasmabehandlung eines flachen Substrats, wobei die Plasmabehandlung ein Abscheide- oder Ätz- oder Oberflächenmodifikationsprozess ist und das Substrat in einer Vakuumkammer zwischen einer Plasmaelektrodenanordnung mit zumindest einer Plasmaelektrode und einer Gegenelektrode angeordnet wird und in einem Bereich zwischen Plasmaelektrode und Gegenelektrode eine Plasmaentladung angeregt wird, vorgesehen, dass dem Plasma elektrische Leistung mit zumindest einer erfindungsgemäßen Plasmaelektrode zugeführt wird.
Vorzugsweise ist die lineare Ausdehnung der Substratfläche entlang der Längsseiten größer als Lambda/8 der Anregungsfrequenz im Vakuum, wobei Lambda die Wellenlänge der Plasmaanregung im Vakuum besteht.
Es wird auf die JP2008047938A (Anmeldetag 17.10.2007 Anmelder Murata) verwiesen, deren Offenbarungsgehalt in vollem Umfang durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung gemacht wird. Es versteht sich, dass auch andere Arten der VHF- Einspeisung, insbesondere mit anderen Phasenbeziehungen der den Anschlusselementen zugeführten VHF- Spannungen von der Erfindung umfasst werden bzw. mit der Erfindung kompatibel sind.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen genauer dargestellt, aus denen sich weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen ergeben. Es zeigen
Figur 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Plasmabehandlung mit drei Teilelektroden
Figur 2 eine Darstellung eines Bereiches zwischen zwei benachbarten Teilelektroden mit einem Pumpschlitz
Figur 3 eine Schnittdarstellung entlang A-A in Figur 1 analog der Darstellung in Figur 8
Figur 4 eine Schnittdarstellung einer weiteren Vorrichtung zur Plasmabehandlung
Figur 5 eine Darstellung einer Anbindung von Zuführungsleitungen an eine Teilelektrode
Figur 6 eine Darstellung einer Anbindung einer Teilelektrode mittels eines Bandleiters
Figur 7 eine Darstellung einer zwischen benachbarten Teilelektroden angeordneten Pumpleitung mit einem Pumpschlitz
Figur 8 eine Darstellung einer Plasmavorrichtung mit einer Teilelektrode
Figur 9 eine Elektrodenanordnung in einem Schnitt in einer Ebene entlang der Linie B-B der Figur 1
Figur 10 eine Elektrodenanordnung in einem Schnitt in einer Ebene entlang der Linie S - S parallel zur Ebene der Figur 1.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (analog zu Figur 8), mit einer VHF- Plasmaelektrodenanordnung mit drei Plasmaelektroden (Teilelektroden) 1a, 1 b, 1c statt einer Elektrode 125, wie in Figur 8 im Bereich einer Vakuumkammerwand 19, 19a.
Jede Teilelektrode 1a, 1 b, 1c umfasst einen Elektrodenkörper, der als vorzugsweise längliches Prisma ausgebildet ist und aus einem Metall, vorzugsweise einem gegenüber Plasma festen Metall wie Aluminium besteht. Als längliches Prisma wird ein Prisma bezeichnet, bei dem die Längsseiten größer als der größte Querschnittsdurchmesser ist. Bevorzugt ist ein quaderförmiger Elektrodenkörper. Der Elektrodenkörper der Elektroden 1 a - 1c ist jeweils vorzugsweise Spiegel- symmetrisch zu einer senkrecht zur Längsachse der Elektrode gelegten Ebene S.
Jede Teilelektrode 1a - 1c ist mit zumindest zwei Anschlusselementen zur Zuführung von elektrischer Leistung elektrisch verbunden, wobei ein erstes Anschlusselement 3a - 3c jeweils an einer ersten Stirnseite 50a - 50c und ein nicht in Figur 1 dargestelltes zweites Anschlusselement, vorzugsweise spiegelsymmetrisch zum ersten Anschlusselement an einer zweiten Stirnseite des Elektrodenkörpers ankoppelt. Es versteht sich, dass auch an entgegengesetzten Seiten einer Teilelektrode mehr als ein Anschlusselement angebracht sein kann. Die Anschlusselemente 3a - 3c sind als Koaxialleitungen ausgebildet. Vorzugsweise sind die Anschlusselemente 3a - 3c als Metalizylinder ausgebildet. Mit jeweils einer ihrer Stirnseiten sind die Metalizylinder mit einer Stirnseite der Elektrodenkörper 1 a - 1c elektrisch leitend verbunden, beispielsweise verschweißt.
Die Teilelektroden 1a - 1c werden vorzugsweise mit VHF - Leistung versorgt. In einer Ausführungsform ist jede Teilelektrode 1a - 1c mit einem separaten VHF - Generator elektrisch verbunden. In einer weiteren Ausführungsform sind die Teilelektroden 1 a - 1c, vorzugsweise in Parallelschaltung mit einem gemeinsamen VHF - Generator elektrisch verbunden.
Die Teilelektroden 1a - 1c sind jeweils in einer dielektrischen Einbettungskomponente 7 angeordnet. Teile der Einbettungskomponente können auch durch Luft gebildet sein. Die Vorderseite der Elektrodenkörper weist eine großflächige Elektrodenfläche auf, die von der Einbettungskomponente 7 freigelassen wird und bei Betrieb der Vorrichtung gegenüber dem zu behandelnden Substrat angeordnet ist und üblicherweise in Kontakt mit dem Plasma steht.
Ferner ist ein die Elektrodenflächen freilassendes Schirmelement 2 vorgesehen, das eine oder mehrere der zumindest zwei Teilelektroden 1 a - 1 c zusammen mit der Einbettungskomponente 7 umschließt.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen folgende Punkte:
Array aus einer mehreren von
• länger als breit geformten,
• zur ihren Längsseiten parallel angeordneten Teilelektroden 1 , 1a, 1 b, 1c.
• Jeweils gespeist an beiden schmalen Enden.
• Eingebettet in vakuumtaugliches Dielektrikum 7, vorzugsweise Aluminiumoxidkeramik, oder KER 221 , KER 330 o. ä.,
• beide zusammen umgeben von elektrisch leitendem Schirm 6. • Mit bewegbarer Gegenelektrode 11 , die ein Substrat 12 trägt und mit einem Schirmelement 2, 6
• durch Bewegung der Gegenelektrode 11 können diese und das Schirmelement 2, 6 über Kontakte 13 elektrisch leitend verbunden werden.
• Elektroden 1 enthalten Gasverteilung 14, 15 mit Gaszuführung 15a und/oder eine
• Medienleitung 16, 16a oder eine
• Wasserkühlung 18.
• Zwischen benachbarten Einzelelektroden 1a, 1 b befinden sich schmale, ca. 1 mm breite Pump - Schlitze 20, 20 a, die sich im Dielektrikum 7 und im Außenschirm 6 fortsetzen. Die nichtgezeigte Pumpe ist an den Vakuumrezipienten 19 angeschlossen.
• Die dem Plasmaraum 100 zugewandte Fläche des Dielektrikums 7 ist durch metallische Platten 9 abgedeckt und mittels Schrauben o. ä. 9a gehalten.
• Anpassungsnetzwerk zwischen außerhalb des Vakuumrezipienten liegender VHF Beschaltung aus Verstärkern, Oszillatoren, Kombinern etc.
In Figur 2 ist ein Bereich mit einem Pumpschlitz 10 in einem Spalt zwischen zwei benachbarten Teilelektroden 1 a und 1 b dargestellt, wobei in einer Abdeckung 9 Dielektrikums 7 ein Pumpschlitz 20, 20a ausgebildet ist.
In einer bevorzugten, in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Elektrodenfläche als Gasaustrittsplatte 15 einer Gasverteilungseinrichtung ausgebildet, wobei die Gasaustrittsplatte 15 Gasaustrittsöffnungen 15a aufweist, durch die Prozess- und/oder Reaktionsgas in die Vakuumkammer bzw. in den Bereich zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode eingebracht werden kann.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Anschlusselemente 3 im Bereich der Stirnflächen 50 auf der Rückseite 40 des Elektrodenkörpers der Teilelektrode 1 angeordnet sind. Das Anschlusselement 3 ist als Vakuumdurchführung und Koaxialleiter ausgebildet und mittels Dichtelementen 8 in einer Keramik 7a in der Vakuumkammerwand 19 befestigt. Die Teilelektrode 1 ist dabei von dem Schirmelement 6 umfasst, welches mit einem Teil des Aussenleiters der Koaxialleitung 3 elektrisch verbunden ist.
In Figur 6 ist ein erstes als Bandleitung 24 ausgebildetes Anschlusselement an der
Rückseite des Elektrodenkörpers 40 nahe einer Stirnseite 50 des Elektrodenkörpers der
Elektrode 1 angeordnet. Ein zweites als Bandleitung ausgebildetes Anschlusselement
(nicht dargestellt) ist an der Rückseite des Elektrodenkörpers nahe einer zweiten Stirnseite angekoppelt.
Ferner kann ein erster Pol einer Bandleitung mit zumindest einem Anschlusselement verbunden und ein zweiter Pol der Bandleitung mit einer Gegenelektrode der Teilelektrode verbunden sein, wobei die Bandleitung an ein Symmetrisierglied angeschlossen ist mit dem die Zweibandleitung an eine mit einem VHF -Generator verbundene Koaxialleitung angeschlossen werden kann.
Insbesondere kann die Vakuumdurchführung kann auch als symmetrische Zweibandleitung ausgeführt sein. Ein Pol ist verbunden mit der Elektrode, der andere mit der Gegenelektrode, die das Substrat trägt. Nahe bei der Vakuumdurchführung, auf der Luftseite wird das Symmetrieglied eingesetzt (auch Balun genannt), das die Zweibandleitung an die Koaxialleitung anschließt.
Damit wird eine möglichst kurze Strecke für die Übertragung der VHF Leistung erreicht, so dass Gleichtaktstörungen reduziert werden können. Derartige Störungen können sich andernfalls leicht ausbilden, da ein Parallelplattenreaktor eine entartete Zweibandleitung darstellt auf der sich Gleichtaktstörungen ausbilden können. Gleichtaktstörungen führen zusammen mit der Verbindung zur Erdung (Anlagenmasse) zu einem Stromkreis: Anlagenmasse - beide Elektroden - beide Anschlusselemente an diese - Erdung Matchbox/Generator - zurück zur Anlagenmasse. Ein derartiger Stromkreis überträgt VHF - Leistung, die zu einem parasitären Plasma führen kann, das innerhalb des Vakuumrezipienten durchaus unerwünscht außerhalb des Raumes zwischen den Elektroden brennt.
Figur 8 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Plasmavorrichtung (Reaktor 100) zur Behandlung von flachen Substraten 103. Der Reaktor 100 kann beispielsweise als PECVD - Reaktor ausgelegt sein. Eine analoge für RF- Spannung ausgelegte Vorrichtung wird in der DE 10 2007 022 252.3 beschrieben, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Die erfindungsgemäße VHF- Plasmabehandlungsvorrichtung für flache Substrate zeichnet sich jedoch gegenüber der aus DE 10 2007 022 252.3 bekannten Vorrichtung dadurch aus, dass die Plasmaelektrodenardnung zumindest eine Plasmaelektrode aufweist, bei der zumindest eines der Anschlusselemente als VHF - Vakuumdurchführungselement ausgebildet ist.
Der Reaktor 100 umfasst einen Prozessraum 109 mit einer Elektrode 105 sowie einer geerdeten Gegenelektrode 107, die zur Erzeugung eines Plasmas zur Behandlung einer zu behandelnden Oberfläche eines oder mehrerer flacher Substrate 103 ausgelegt sind. Die Elektrode 105 kann zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in dem Prozessraum 109 an eine nicht näher dargestellte RF-Spannungsquelle angeschlossen werden oder angeschlossen sein. Das Substrat 103 befindet sich unmittelbar vor der geerdeten Gegenelektrode 107, wobei es sich versteht, dass auch eine andere Verschaltung der Elektroden vorgesehen sein kann. Die Elektroden 105, 107 sind vorzugsweise ausgelegt zur Behandlung von Substraten mit einer Fläche von mindestens 1 m2 als Behandlungs- oder Bearbeitungsschritt bei der Herstellung von hocheffizienten Dünnschichtsolarmodulen, beispielsweise für amorphe oder mikrokristalline Silizium - Dünnschicht - Solarzellen.
Die Elektroden 105, 107 bilden zwei gegenüberliegende Wände des Prozessraumes 109. Der Prozessraum 109 befindet sich in einer Vakuumkammer 1 1 1 , die eine Be- und Entladungsöffnung 149 aufweist, welche mit einer Verschlussvorrichtung 135 verschließbar ist. Die Verschlussvorrichtung ist optional. Die Vakuumkammer 111 wird durch ein Gehäuse 1 13 des Reaktors 100 gebildet. Zur Abdichtung gegenüber der Umwelt sind Dichtungen 1 15 vorgesehen.
Die Vakuumkammer 111 kann eine beliebige Raumform, beispielsweise mit einem runden oder mehreckigen, insbesondere rechteckigen Querschnitt aufweisen. Der Prozessraum 109 ist beispielsweise als flaches Parallelepiped ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform ist die Vakuumkammer 111 selbst der Prozessraum 109.
Die Elektrode 105 ist in einer Haltestruktur 131 in der Vakuumkammer 111 angeordnet, die von der Gehäuserückwand 133 gebildet ist. Dazu ist die Elektrode 105 in einer Ausnehmung der Haltestruktur 131 untergebracht und von der Vakuumkammerwand durch ein Dielektrikum getrennt. Ein Pumpkanal 129 ist durch eine nutförmige zweite Ausnehmung in der Haltestruktur 131 gebildet.
Das Substrat 103 wird durch die Gegenelektrode 107 auf ihrer der Elektrode105 zugewandten Vorderseite durch eine Halterung 134 aufgenommen.
Zum Einbringen und zum Entfernen von gasförmigem Material sind an sich bekannte Mittel vorgesehen, wobei es sich bei dem gasförmigen Material beispielsweise um Argon (Ar) und/oder Wasserstoff (H2) handeln kann. Insbesondere kann es sich bei dem gasförmigen Material um eine Menge einer aktivierbaren Gasspezie (Reaktionsgas) handeln. Vorzugsweise wird als Gasspezie ein Precursorgas verwendet, welches in einem Plasma schichterzeugende Radikale bildet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Precursorgas um Silan (SiH4), das in dem Plasma durch Elektronenstoß den Schichtprecursor SiH3 bildet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass als aktivierbare Gasspezie ein Reinigungsgas verwendet wird, beispielsweise NF3. Das Einbringen und Entfernen des gasförmigen Materials kann sowohl sequenziell als auch parallel erfolgen.
Als Mittel zum Einbringen von gasförmigem Material ist eine Beschichtungsmaterialquelle 1 19 mit einem Kanal 123 vorgesehen, die an eine Gasverteilungsvorrichtung angeschlossen ist. Die Gasverteilungsvorrichtung ist in die Elektrode 105 integriert, kann jedoch in anderen Ausführungsformen auch separat von der Elektrode ausgebildet sein. Die Gasverteilungsvorrichtung weist in der vorliegenden Ausführungsform eine Gasaustrittsplatte 125 auf; diese umfasst eine Vielzahl von in den Prozessraum 109 mündenden Öffnungen, durch die gasförmiges Material in den Prozessraum 109 eingebracht werden kann. Die Gasverteilungsvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass eine homogene Beaufschlagung des Substrats 103 mit Gasspezies erreicht werden kann. Vorzugsweise ist die Vielzahl von Austrittsöffnungen gleichmäßig in der Gasaustrittsplatte 125 verteilt, so dass das gasförmige Material gleichmäßig verteilt in die Prozesskammer109 geleitet wird.
Es versteht sich, dass die Mittel zum Einbringen von gasförmigem Material auch verschieden von der Darstellung in Figur 8 ausgebildet sein können, ebenso wie die Gasverteilereinrichtung 125.
Der Reaktor 100 umfasst eine Vorrichtung zum Variieren des relativen Abstandes zwischen den Elektroden, welche in der Ausführungsform der Fig. 8 als Schiebebolzen 141 , der mittels einer Lagerplatte 143 eine Linearbewegung in der Vakuumkammer 1 11 ausführen kann, ausgebildet ist. Der Schiebebolzen 141 ist mit der Elektrode 105 abgewandten Rückseite der Gegenelektrode 107 verbunden. Ein dem Schiebebolzen 141 zugeordneter Antrieb ist nicht dargestellt.
In der Darstellung der Fig. 8 ist vorgesehen, dass die Gegenelektrode 107 während der Durchführung der Plasmabehandlung die Ausnehmung abdeckt. Vorzugsweise weist die Gegenelektrode Kontaktelemente 138 für zugeordnete Kontaktelemente 137 der Haltestruktur auf, so dass die Gegenelektrode während der Durchführung der Plasmabehandlung auf dem elektrischen Potential der Vakuumkammer 1 11 liegt.
Erfindungsgemäß ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Gegenelektrode 107 eine in den Fig. 8 nicht dargestellte Vorrichtung zur Aufnahme von flachen Substraten aufweist, die derart ausgebildet ist, dass das oder die Substrate zumindest während der Durchführung der Behandlung der zu behandelnden oder behandelten Oberfläche nach unten orientiert mit einem Winkel Alpha in einem Bereich zwischen 0° und 90° gegenüber der Lotrichtung angeordnet sind. Bei einer derartigen Anordnung eines Substrats können Kontaminationen der zu behandelnden, insbesondere zu beschichtenden oder beschichteten Oberfläche des Substrats vermieden oder zumindest reduziert werden, da die betreffenden Partikel im Schwerefeld nach unten und sich damit von der gefährdeten Oberfläche entfernen. Es versteht sich, dass in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die zu behandelnde Oberfläche nach oben orientiert sein kann.
Bei der Be- oder Entladung der Prozesskammer 109 mit dem Substrat 103 ist ein relativ großer Abstand zwischen Elektrode 105 und Gegenelektrode 107 und ein zweiter relativ geringer Abstand bei Durchführung der Behandlung des Substrats 103 vorgesehen.
Bei der Plasmabehandlung wird mittels einer Hochfrequenzspannung ein Plasma (in Figur 8 nicht dargestellt) in einem Bereich zwischen Elektrode 105 und Gegenelektrode 107, genauer zwischen der Gasaustrittsplatte 125 und dem an der Gegenelektrode 105 gehalterten Substrat 103 angeregt. Zur Plasmabehandlung wird ferner zusätzlich vorzugsweise Reaktionsgas über die Gasaustrittsplatte 125 homogen verteilt in das Plasma eingebracht. Das Reaktionsgas liegt in einem eine relativ hohe Elektronendichte aufweisenden quasineutralen Plasmabulk der Plasmaentladung zwischen dem zu behandelnden Substrat und der Gasaustrittsplatte 125 als aktivierte Gasspezie vor, mit welcher die zu behandelnde Oberfläche des Substrats 103 beaufschlagt wird.
Figur 9 veranschaulicht die Befestigung der zylindrisch - symmetrisch geformten Koaxialanschlüsse 3a - 3d an einer rechtwinklig - prismatischen Baugruppe.
In der in Figur 10 dargestellten Ausführungsform ist zwischen zwei benachbarten Teilelektroden 1a, 1 b ein metallisches Trennelement 150, beispielsweise ein Aluminiumblech angeordnet, welches vorzugsweise elektrisch mit dem Schirmelement 2 und/oder mit der Erdung verbunden ist (Massesteg). Vorzugsweise ist die Stirnseite 151 des Trennelements 150 gegenüber der Elektrodenfläche versetzt angeordnet, so dass es nicht über diese Oberfläche ragt, sondern ihr gegenüber zurückgesetzt ist. Vorzugsweise entspricht die Versetzung der Länge der Breite des Abstandes zur nächstliegenden Teilelektrode.
Derartig im Spalt zwischen den Teilelektroden angeordnete Trennelemente (Massestege) aus elektrisch leitfähigem Material ermöglichen eine stabilere Phasenbeziehung zwischen den Teilelektroden, insbesondere die Verminderung von destruktiven Interferenzen zwischen den an den Elektroden anliegenden elektrischen bzw. elektromagnetischen Wellen zur Plasmaanregung und damit die Ausbildung eines homogeneren Plasmas. In einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eines der Trennelemente (Massestege) mit Öffnungen versehen, die einen verbesserten Durchgang von fluidem Material ermöglichen. In diesem Fall kann das Trennelement (Massesteg) als Lochblech oder Drahtgitter ausgebildet sein. Sind die Trennelemente (Massestege) mit Durchgangsöffnungen versehen, kann die Ausbildung eines homogenen Plasmas erleichtert werden. Bezugszeichenliste ,1a, 1 b, 1c, 1d Teilelektroden Schirmelement, Aussenleiter Anschlusselement Eindichtplatte, Rezipientenseitig Eindichtplatte, Anpassungsnetzwerkseitig Aussenleiter Dielektrikum, Einbettungskomponente a, 7b, 7c Dielektrikum Dichtelemente Abdeckung des Dielektrikums a Befestigungselement 0 Pumpschlitz korrespondierend zur Abdeckung 9 1 Gegenelektrode 2 Substrat 3 Kontaktfedern 4 Gasverteilungsraum 5 Gasaustrittsplatte, Vorderseite Elektrodenkörper5a Gasaustrittsöffnung 6, 16a Medienleitung 7 Gaszuführung 8 Medienleitung 9 Vakuumkammerwand 9a Vakuumkammerwand 9b Aussteifung 0, 20a Pumpschlitz 2 Stäbe 3 Tellerfeder 4 Kupferblech 5 Membran 9 Abdeckung 0 Pumpkanal 5 Nase 0 Rückseite 0 Stirnseite 00 Plasma 101 Plasmavorrichtung , Reaktor
103 Substrat
105 erste Elektrode
107 zweite Elektrode, Gegenelektrode
109 Prozessraum
111 Vakuumkammer
113 Gehäuse
115 Dichtung
118 Vakuumleitungen
119 Beschichtungsmaterialquelle 121 Oberfläche
123 Kanal
125 Gasaustrittsplatte
127 Verschlussvorrichtung
129 Pumpkanal
131 Trennwand
133 Gehäuserückwand
134 Halterung
135 Verschlussvorrichtung
137 Kontaktstelle
138 Kontaktstelle
139 Doppelpfeil 141 Schiebebolzen 143 Lagerplatte 145 Gehäusewand 147 Doppelpfeil
149 Öffnung
150 Trennelement
151 Stirnseite des Trennelements

Claims

Patentansprüche
1. VHF-Plasmaelektrode mit einem vorzugsweise prismatisch ausgebildeten, länglichen Elektrodenkörper, welcher eine Elektrodenfläche aufweist, die mit zumindest zwei Anschlusselementen zur Zuführung von elektrischer Leistung elektrisch verbunden ist oder verbindbar ist, wobei zumindest ein erstes Anschlusselement an oder nahe einer ersten Stirnseite und zumindest ein zweites Anschlusselement an oder nahe einer zweiten Stirnseite des Elektrodenkörpers ankoppelt und vorzugsweise die Elektrode in einer die Elektrodenfläche freilassenden Einbettungskomponente aus dielektrischem Material angeordnet sowie vorzugsweise ein die Elektrodenfläche freilassendes Schirmelement vorgesehen ist, das die Elektrode zusammen mit der Einbettungskomponente umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Anschlusselemente als VHF- Vakuumdurchführungselement ausgebildet ist.
2. VHF-Plasmaelektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Anschlusselemente als ein den Elektrodenkörper, die Einbettungskomponente und/oder das Schirmelement tragendes Bauteil ausgebildet ist.
3. VHF-Plasmaelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anschlusselement als Teil eines Koaxialleiters oder als Teil einer Bandleitung ausgebildet ist.
4. VHF-Plasmaelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schirmelement zumindest mit einem Teil eines Aussenleiters einer ein Anschlusselement bildenden Koaxialleitung elektrisch verbunden ist oder dass das Schirmelement zumindest einen Teil einer Bandleitung bildet.
5. VHF-Plasmaelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Pol einer Bandleitung mit zumindest einem Anschlusselement verbunden oder verbindbar ist, ein zweiter Pol der Bandleitung mit einer Gegenelektrode der Plasmaelektrode verbindbar ist, wobei die Bandleitung vorzugsweise an ein Symmetrisierglied anschließbar ist.
6. VHF-Plasmaelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode zumindest eine Gasaustrittsöffnung zum Zuführen von Prozessgas zur Plasmabehandlung aufweist.
7. VHF-Plasmaelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Vakuumdurchführungselemente zumindest eine Gaszuführungsleitung einer Gasverteilervorrichtung und/oder eine Medienleitung zur Zuführung oder zum Abführen von fluiden Medien umfasst.
8. VHF-Plasmabehandlungsvorrichtung für flache Substrate, wobei ein Substrat in einer Vakuumkammer zwischen einer Elektrodenanordnung und einer Gegenelektrode anordenbar ist und in einem Bereich zwischen zumindest einer
Plasmaelektrodenanordnung und einer Gegenelektrode eine Plasmaentladung angeregt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaelektrodenardnung zumindest eine Plasmaelektrode aufweist, die nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Plasmaelektroden mittels eines als VHF- Vakuumdurchführungselement ausgebildeten Anschlusselements an einer Vakuumkammerwand befestigt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaelektrodenanordnung zumindest zwei benachbart nebeneinander angeordnete oder anordenbare Plasmaelektroden nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist, vorzugsweise mit zueinander koplanaren Elektrodenflächen und zueinander parallelen Längsseiten des Elektrodenkörpers der beiden Plasmaelektroden.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Plasmaelektroden beabstandet zueinander derart angeordnet sind, dass zwischen den Längsseiten der beiden Elektrodenkörper ein Spalt vorhanden ist, vorzugsweise mit einer maximalen Spaltbreite von weniger als 10mm, vorzugsweise von weniger als 5 mm.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass im Spalt zwischen den Elektrodenkörpern vorzugsweise als Pumpschlitze ausgebildete Pumpöffnungen für das Abführen von Prozessgas zur Plasmabehandlung angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Spalt ein elektrisch leitendes, vorzugsweise mit der elektrischen Masse verbundenes oder verbindbares Trennelement angeordnet ist.
14. Vorrichtung zur VHF- Plasmabehandlung eines flachen Substrats, wobei das Substrat in einer Vakuumkammer zwischen einer Elektrodenanordnung und einer Gegenelektrode anordenbar ist und in einem Bereich zwischen Elektrode und Gegenelektrode eine Plasmaentladung angeregt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilelektrode mit zumindest zwei Anschlusselementen zur Zuführung von elektrischer Leistung elektrisch verbunden ist und in einem Spalt zwischen zwei benachbarten Teilelektroden ein elektrisch leitendes, vorzugsweise mit der elektrischen Masse verbundenes oder verbindbares Trennelement angeordnet ist.
15. Verfahren zur VHF-Plasmabehandlung eines flachen Substrats, wobei die Plasmabehandlung ein Abscheide- oder Ätz- oder Oberflächenmodifikationsprozess ist und das Substrat in einer Vakuumkammer zwischen einer Plasmaelektrodenanordnung mit zumindest einer Plasmaelektrode und einer Gegenelektrode angeordnet wird und in einem Bereich zwischen Plasmaelektrode und Gegenelektrode eine Plasmaentladung angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Plasma elektrische Leistung mit zumindest einer Plasmaelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zugeführt wird.
16. Verfahren zur VHF- Plasmabehandlung eines flachen Substrats mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreite geringer als ein Dunkelraumabstand der Plasmaentladung gewählt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Trennelements zu den Rändern des Spaltes geringer als ein Dunkelraumabstand der Plasmaentladung gewählt wird.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020109326A1 (de) * 2019-04-12 2020-10-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. Ic-vorrichtung, verfahren, layout und system
US11126775B2 (en) * 2019-04-12 2021-09-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. IC layout, method, device, and system

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3253122B2 (ja) * 1992-04-01 2002-02-04 キヤノン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法並びにそれを用いた半導体デバイスの製造方法
DE4421103A1 (de) * 1994-06-16 1995-12-21 Siemens Solar Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur plasmagestützten Abscheidung dünner Schichten
JP2002105643A (ja) * 2000-10-04 2002-04-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd プラズマｃｖｄ装置用電極接続具
JP3872741B2 (ja) * 2002-10-01 2007-01-24 三菱重工業株式会社 プラズマ化学蒸着装置
JP4413084B2 (ja) * 2003-07-30 2010-02-10 シャープ株式会社 プラズマプロセス装置及びそのクリーニング方法
JP3590955B2 (ja) * 2004-05-26 2004-11-17 村田 正義 平衡伝送回路と、該平衡伝送回路により構成されたプラズマ表面処理装置およびプラズマ表面処理方法
JP4625397B2 (ja) * 2005-10-18 2011-02-02 三菱重工業株式会社 放電電極、薄膜製造装置及び太陽電池の製造方法
JP2008047938A (ja) 2007-10-17 2008-02-28 Masayoshi Murata 高周波プラズマｃｖｄ装置と高周波プラズマｃｖｄ法及び半導体薄膜製造法。

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2010049158A2 *

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DE102009014414A1 (de) 2010-05-12
WO2010049158A2 (de) 2010-05-06

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