ES2262218T3

ES2262218T3 - Reactor de plasma rf acoplado capacitivamente y metodo para fabricar piezas.

Info

Publication number: ES2262218T3
Application number: ES98900039T
Authority: ES
Inventors: Jerome Perrin; Mustapha Elyaakoubi; Jacques Schmitt
Original assignee: Unaxis Balzers AG
Current assignee: OC Oerlikon Balzers AG
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2018-01-13
Also published as: US5981899A; WO1998032154A1; EP0953204A1; KR20000070265A; US6281469B1; KR100523766B1; EP0953204B1; JP2001508923A; JP4773591B2; DE69834020D1; DE69834020T2; TW423045B

Abstract

REACTANCIA DE PLASMA RF CON ACOPLAMIENTO CAPACITIVO EN LA CUAL EXISTE UNA ZONA DE DESCARGA (3) ENTRE UN PAR DE ELECTRODOS DISTANTES (10, 20), UNO AL MENOS DE ESTOS ELECTRODOS (10) ESTA SUBDIVIDIDO EN UNA MULTITUD DE SUBELECTRODOS (12), QUE ACTUEN EN GRUPOS (A, B, C) SOBRE SEÑALES ELECTRICAS RESPECTIVAS. SELECCIONANDO ADECUADAMENTE LA AMPLITUD, FASE Y CONTENIDO ESPECTRAL DE ESTAS SEÑALES (V 11 A V 13 ) PUEDE LOGRARSE UNA DISTRIBUCION DESEADA DEL EFECTO DE TRATAMIENTO DE UNA PIEZA DEPOSITADA SOBRE EL SEGUNDO ELECTRODO (20), EN ESPECIAL PARA EL TRATAMIENTO DE PIEZAS DE GRAN SUPERFICIE.

Description

Reactor de plasma RF acoplado capacitivamente y método para fabricar piezas.

La presente invención está dirigida a un reactor de plasma RF acoplado capacitivamente de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y además a un método para producir piezas de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 18.

Habitualmente, los reactores de plasma RF acoplados capacitivamente comprenden un primer y un segundo electrodos separados entre sí que confinan concomitantemente el volumen de la reacción de plasma. Además de los dos electrodos, sus superficies de electrodo conductoras, ninguna otra parte conductora de la electricidad actúa como un tercer electrodo con un potencial eléctrico externo aplicado en el volumen de la reacción de plasma. Por tanto, los reactores de plasma RF acoplados capacitivamente típicos también son llamados reactores "de tipo diodo". Confinar el volumen de la reacción de plasma entre los dos electrodos que son mutuamente excitados con potencial eléctrico RF normalmente se consigue proporcionando una separación en el borde de los dos electrodos que es suficiente para el aislamiento eléctrico en términos de DC, pero que evita la expansión de la descarga de plasma fuera del espacio confinado por los dos electrodos. Esto se puede conseguir, por ejemplo, separando los dos electrodos en su periferia una distancia menor que la distancia de espacio oscuro en las respectivas condiciones de funcionamiento.

Reactores de plasma RF acoplados capacitivamente como este se han usado durante muchos años en el campo del procesado de plasma, especialmente para tratar sustratos planos como obleas de silicio.

Las aplicaciones más comunes de reactores como este son Deposición Química en fase Vapor Asistida por Plasma (PECVD) y Ataque en Seco por Plasma. El Ataque en Seco por Plasma se puede dividir en Ataque Reactivo por Iones(RIE), en el que se utiliza un bombardeo con iones para promover un ataque anisotrópico, o en Ataque por Plasma (PE), en el que se evita el bombardeo de iones.

La limpieza por plasma, la extracción de un protector de polímero (Incineración) o la activación de superficies de piezas inducida por plasma también se pueden efectuar en un reactor de plasma RF acoplado capacitivamente. La mayoría de dichos reactores se construyen con electrodos planos.

En estas aplicaciones el plasma es generado mediante un voltaje RF de excitación, más comúnmente para aplicaciones industriales a una frecuencia de 13,56 MHz.

Un plasma excitado por RF desarrolla un gran voltaje auto-polarizado entre el plasma y las paredes circundantes del volumen de la reacción de plasma, que son, como se ha establecido, las superficies de los electrodos. Esto es debido al efecto rectificador del voltaje RF a través de la envuelta del plasma por la envuelta del plasma de acuerdo con el espacio oscuro adyacente a cada una de las superficies de los electrodos en dirección a la descarga de plasma o volumen de reacción. Como consecuencia, en un reactor RF acoplado capacitivamente clásico el bombardeo de iones sobre la pieza o sustrato es gobernado por la relación entre las áreas de las superficies de los dos electrodos que están en contacto con la descarga de plasma. La mayoría de la auto-polarización del plasma, que mejora el bombardeo de iones, surge junto a la superficie del electrodo con el menor área de electrodo, y la diferencia de potencial a través de la envuelta o espacio oscuro junto al electrodo de mayor área es consecuentemente menor. Este efecto es convenientemente explotado por los diseñadores de procesos de plasma para adaptar el bombardeo de iones al sustrato. Por ejemplo, para RIE la pieza o sustrato se sitúa junto o sobre el electrodo de menor área acoplado al plasma, lo que da como resultado un mayor bombardeo de iones. Inversamente, para PE la pieza es situada junto o sobre el electrodo de mayor área, donde el bombardeo de iones es menor.

Existe hoy una necesidad para el procesado de plasma de piezas de gran superficie como, por ejemplo, placas de vidrio de gran superficie. Por ejemplo, la industria de visualizadores planos está considerando actualmente la fabricación de placas como estas de alrededor de 1 m^{2}. El tipo de procesos que se deben efectuar para producir los circuitos electrónicos relacionados con los píxeles sobre dichas placas de vidrio son de la misma naturaleza que los procesos utilizados en microelectrónica, pero se deben efectuar sobre piezas de superficie significativamente más grande.

Si se debe procesar un sustrato de gran superficie mediante un reactor de plasma RF acoplado capacitivamente y en condiciones de proceso similares a aquellas utilizadas al tratar obleas de silicio, el hueco de plasma (la distancia entre los dos electrodos, por ejemplo, de un reactor capacitivo planar) debe mantenerse en el valor predeterminado para conseguir el número deseado de colisiones de las especies excitadas. Por tanto, un valor típico para el hueco de plasma está entre 1 y 10 cm (ambos límites incluidos).

Con las piezas de gran superficie y dichos huecos de plasma, los electrodos del reactor toman una relación de aspecto muy extendida y la relación de área de la superficie de electrodo se acerca a 1. Esto implica que en un reactor de plasma RF acoplado capacitivamente para piezas de gran superficie casi no existe control del bombardeo de iones. El bombardeo de iones se produce sustancialmente igual en ambas superficies de electrodo. Una situación como esta limita fuertemente el procesado de piezas de gran tamaño y especialmente sustratos de gran tamaño mediante procesos por plasma RF acoplado capacitivamente conocidos, ya que éstos se han desarrollado para la industria de la microelectrónica.

Se sabe que los Resúmenes de Patentes de Japón, Vol. 096, Nº 007, 31 de Julio de 1996 y JP 08078187 A proporcionan una multitud de electrodos de alta frecuencia para generar un plasma uniforme a lo largo de un amplio rango para un material que se va a tratar con plasma y para aplicar alta frecuencia al mismo mediante una fuente de alimentación de alta frecuencia.

De US 5 609 690 y los Resúmenes de Patente de Japón Vol. 095, Nº 011, 26 de Diciembre de 1995 y JP 07226395 es conocido un reactor de plasma RF acoplado capacitivamente, que tiene una cámara de reactor. Un par de electrodos extendidos están separados entre sí y de modo constante dentro de la cámara de vacío y definen el espacio de descarga de plasma dentro de la cámara. Uno de los montajes de electrodo está subdividido en sub-electrodos mutuamente aislados eléctricamente, por lo cual el segundo montaje de electrodo es un electrodo portador de sustrato. Grupos de dichos sub-electrodos mutuamente aislados están conectados a entradas eléctricas comunes y un montaje de generador RF alimenta eléctricamente a dichos grupos. Por lo cual, el montaje de generador RF está concebido por un generador RF para cada uno de dichos grupos y un condensador de desacoplamiento DC.

El gas entra en la cámara lateralmente.

Alejándonos de un reactor de plasma RF acoplado capacitivamente del tipo recién descrito, es un objetivo de la invención aumentar la controlabilidad y rentabilidad del control del bombardeo de iones sobre una pieza tratada por un reactor de plasma como este. Esto se consigue creando un reactor de plasma RF acoplado capacitivamente según se especifica en la parte de las características de la reivindicación 1 y llevando a cabo un método de producción para piezas de acuerdo con la parte de las características de la reivindicación 19.

Además, se debe prestar atención al EP 0 099 174. De esta referencia se conoce la disposición, dentro de una cámara de vacío, de una multitud de electrodos extendidos. Así, una parte de dichos electrodos extendidos está formada por sustratos a tratar en la cámara. Se genera una multitud de descargas de plasma entre los respectivos electrodos y sustratos. Para que el plasma trate los orificios en los sustratos, siendo dichos sustratos placas impresas de circuito, el gas se hace fluir a través de los electrodos incluyendo las placas con los orificios. Este gas se hace entrar en la cámara de vacío periféricamente de forma que se toman medidas para instalar una distribución uniforme del flujo de gas a través de todos los electrodos y los respectivos espacios de descarga de plasma. Una de estas medidas sirve para subdividir los electrodos en sub-electrodos con forma de cuadro, todos dotados de orificios de flujo de gas, y para compensar la ocurrencia de una distribución del flujo de gas no uniforme a lo largo de la cámara y a través de la multitud de espacios de descarga de plasma alimentando de forma diferente los sub-electrodos desde un generador RF de alimentación mediante miembros de atenuación.

La presente invención permite el tratamiento de grandes superficies de pieza con un control preciso del bombardeo de iones sobre las respectivas superficies de los electrodos y por tanto una pieza adyacente, sea a un nivel alto o un nivel bajo deseado.

Según una realización especialmente preferida, los sub-electrodos de un grupo y los sub-electrodos del segundo grupo se alternan periódicamente, así, por ejemplo, uno después de otro considerados al menos a lo largo de una dirección a lo largo del montaje de electrodos subdivididos. En el modo de realización preferido donde los sub-electrodos de los, al menos, dos grupos de sub-electrodos respectivamente conectados a diferentes entradas eléctricas, especialmente entradas RF, alternan periódicamente, la distancia desde un sub-electrodo conectado a una entrada RF hasta el siguiente sub-electrodo conectado a la misma entrada RF y por tanto la periodicidad local del patrón de sub-electrodo con respecto a su alimentación eléctrica debería ser del orden o menor que la extensión del hueco de plasma entre los dos montajes de electrodo enfrentados entre sí. Esto asegura que la superficie de la pieza a tratar está sujeta a un efecto "promediado" de descarga de plasma.

En una consideración simplificada, se puede decir que con el reactor de la invención la superficie de pieza a tratar está expuesta a una multitud de diferentes descargas de plasma sub-RF generadas en paralelismo local y hechas funcionar a amplitudes y/o fases y/o frecuencias y/o formas de voltaje de la señal RF seleccionables, y por tanto diferentes entre sí, y que, sin embargo, interaccionan en el volumen de reacción de plasma para dar como resultado dicho efecto "promediado", por lo cual bajo un aspecto de la invención la alimentación RF es generada desde un generador RF.

La presente invención se describirá ahora por medio de ejemplos y haciendo referencia a los dibujos que se acompañan. Éstos muestran:

Fig. 1: Esquemáticamente un reactor de plasma RF acoplado capacitivamente según la técnica anterior,

Fig. 2 a Fig. 5: cuatro diferentes posibilidades de alimentación RF a un reactor de acuerdo con la fig. 1 y de disponer una pieza con respecto de un electrodo más grande o más pequeño, dependiendo del bombardeo de iones deseado sobre la superficie de la pieza a tratar,

Fig. 6: la dependencia del porcentaje de voltaje RF a través de la envuelta de plasma en un electrodo según el tamaño del sustrato y dependiendo de si el sustrato o pieza se deposita sobre el área más grande o más pequeña del volumen de reacción de plasma que confina los electrodos en un reactor según la técnica anterior según se muestra en las figs. 1 a 5,

Fig. 7: en una representación esquemática el montaje de electrodo genérico de un reactor de acuerdo con la presente invención,

Fig. 8: la representación esquemática del montaje de electrodo genérico de un reactor para explicar las diferentes posibilidades de alimentación eléctrica a los montajes de electrodo,

Fig. 9: alejándonos del punto de vista mostrado en la fig. 7 y 8, esquemáticamente el montaje de electrodo del reactor de acuerdo con la presente invención con una forma preferida de los sub-electrodos,

Fig. 10: una vista aumentada del reactor de acuerdo con la fig. 9,

Fig. 11: como una función del desplazamiento de fase entre voltajes RF aplicados a grupos de sub-electrodos del reactor de la invención y como una función de la forma de los sub-electrodos, el porcentaje calculado resultante del voltaje RF en la envuelta del plasma del montaje de electrodo que soporta el sustrato,

Fig. 12: el porcentaje de voltaje RF a través de la envuelta del plasma en el electrodo que soporta el sustrato y como una función de la relación de amplitudes de los voltajes RF aplicados a dos grupos de sub-electrodos de un reactor de acuerdo con la invención,

Fig. 13: en una representación esquemática, una construcción preferida del reactor de acuerdo con la presente invención,

Fig. 14: esquemáticamente la vista inferior del montaje de electrodos subdivididos en sub-electrodos con forma de barra de un reactor de acuerdo con la presente invención,

Fig. 15: en una representación de acuerdo con la fig. 13, el patrón de subelectrodos con cuadros de sub-electrodo dispuestos según una matriz bidimensional,

Fig. 16: en una representación de acuerdo con la fig. 14 o 15, una disposición de sub-electrodos triangulares,

Fig. 17: en una representación de acuerdo con una de las figs. 14 a 16, la disposición de grupos de sub-electrodos en forma de panal,

Fig. 18: alejándonos de un patrón de sub-electrodos de acuerdo con la fig. 15, la vista inferior (a) y la vista en sección transversal (b) de los sub-electrodos con forma de tejado convexo para aumentar la superficie,

Fig. 19: en una representación en sección transversal, las formas de otra realización de sub-electrodo con una superficie curvada,

Fig. 20: una vista aumentada de una parte del reactor de acuerdo con la presente invención y con la fig. 13 con características preferidas adicionales,

Fig. 21: esquemáticamente, un primer modo de realización preferido de un reactor de acuerdo con la presente invención,

Fig. 22: esquemáticamente, un segundo modo de realización preferido de un reactor de acuerdo con la presente invención,

Fig. 23: en una vista inferior esquemática, otra estructura de sub-electrodos en un patrón centrado circular,

Fig. 24: en una representación esquemática de acuerdo con la fig. 9, otra realización preferida de una estructura de electrodo usada en el reactor de plasma de la invención, que tiene un montaje de electrodo de borde,

Figs. 25 a 27: tres distribuciones diferentes del efecto del tratamiento sobre un sustrato de 400 mm x 400 mm y dependiendo de la polarización DC aplicada.

Descripción detallada de la invención con referencia a las figuras

Antes de explicar el comportamiento del reactor de acuerdo con la presente invención, introduciremos las notaciones y el método recalculando el equilibrio eléctrico de un reactor RF acoplado capacitivamente clásico según se muestra esquemáticamente en la fig. 1. Un reactor como este comprende, como se ha dicho, dos montajes de electrodo, 1, 2 con respectivas superficies A_{1}, A_{2} de electrodo que están ambas acopladas capacitivamente al plasma 3 dentro del volumen de reacción de plasma a través de la envuelta respectiva. El voltaje RF de excitación es generado entre los respectivos potenciales eléctricos V_{1} y V_{2}, por lo cual normalmente uno de estos potenciales, digamos V_{2}, es potencial de referencia, normalmente potencial de tierra. El potencial del plasma V_{p} es único porque un plasma es un conductor y puede ser considerado conductor como un metal para las frecuencias de excitación consideradas, que están muy por debajo de la frecuencia del plasma. El acoplamiento RF capacitivo entre un electrodo y el plasma depende del grosor de la envuelta. La envuelta puede, por tanto, considerarse como un condensador de vacío, variando el grosor del mismo con el voltaje RF o la caída de potencial a través de la envuelta. El método más comúnmente aceptado consiste en describir el grosor de la envuelta como una función potencial del voltaje local, es decir, la diferencia de potencial:

(1)e_{1} = e_{2} \left\bracevert V_{1} - V_{p} \right\bracevert \alpha,

\hskip1.5cm

e_{2} = e_{0} \left\bracevert V_{2} - V_{p} \right\bracevert \alpha,

donde e_{1} y e_{2} son los grosores respectivos equivalentes de envuelta y \alpha es un coeficiente que depende del rango de la condición del plasma y del tipo de química del plasma que se está utilizando.

La relación entre V_{1}, V_{2} y V_{p} se calcula fácilmente considerando que las dos envueltas actúan como un divisor capacitivo:

(2)(V_{1} - V_{p}) \ / \ (V_{p} - V_{2}) = (A_{2}/e_{2})/(A_{1}/e_{1}),

por tanto

(3)\left\bracevert V_{1} - V_{p} \right\bracevert / \left\bracevert V_{p} - V_{2} \right\bracevert = (A_{2}/A_{1})^{n}

\hskip0.5cm

con

\hskip0.5cm

n = 1/(1 - \alpha).

Recuperamos aquí la bien conocida ley potencial según la calculó en primer lugar Koenig et al. (H.H. Koenig y L.I. Maissel, IBM J. Res. Dev. 14, 168 (1970)). En su primera deducción, se estimó que n estaba en torno a 4 (por tanto \alpha=0,75). De hecho, la mayoría de las condiciones de procesos electrónicos corresponden más a n=1,5 a 2, (\alpha=0,3 a 0,5). En cualquier caso, el resultado neto es que la mayoría del voltaje RF se encuentra frente de la superficie del electrodo más pequeño. El resultado de este cálculo se muestra en la Fig. 6, donde el voltaje RF de la envuelta se expresa en porcentaje sobre el voltaje RF total a través del plasma. El cálculo es para un sustrato cuadrado con algunas suposiciones razonables para el hueco de plasma (3 cm) y la distancia de borde (4,5 cm). Parece que cuando el tamaño de sustrato excede de 40 cm, es imposible desarrollar, con un reactor clásico, más del 60% del voltaje RF en un electrodo. También es imposible evitar que el voltaje RF en el electrodo más grande sea menor que el 40% del voltaje total.

Como el voltaje DC desarrollado a través de una envuelta RF es casi igual a la amplitud del voltaje RF local, es difícil para sustratos más grandes imponer voluntariamente un bombardeo de iones de alta energía cuando se desee, y también es difícil evitar cierto bombardeo de iones donde no se desea dicho bombardeo. Por tanto, es difícil de implementar el RIE en reactores RF acoplados capacitivamente con grandes sustratos porque sólo estará presente la mitad del potencial auto-polarizado frente del sustrato. Recuperar este factor implica aumentar el voltaje RF casi por dos, aumentando así la potencia RF en un factor del orden de 3 a 4. Por otro lado, evitar el bombardeo de iones es necesario para procesos en los que el plasma puede producir daños. Como esto no se puede reducir mediante la relación de superficie de electrodo, tiene que reducirse reduciendo la amplitud RF a expensas de un mayor tiempo de proceso.

En las figuras 2 a 5 se muestran las diferentes aplicaciones de voltaje RF de excitación a los dos electrodos de un reactor RF acoplado capacitivamente, por lo cual se dispone la pieza, bien en el electrodo más grande para un bombardeo de iones reducido (fig. 2 y 3) o bien en el electrodo más pequeño (fig. 4 y 5) para explotar el bombardeo de iones.

Con la ayuda de la fig. 7 se explicará ahora un principio de acuerdo con la presente invención. Una vez más, el volumen 3 de reacción de plasma del reactor está confinado por dos montajes 10 y 20 de electrodo, principalmente de acuerdo con el reactor mostrado en la fig. 1. En oposición a este, al menos uno de los dos montajes de electrodo, de acuerdo con la fig. 7 uno de ellos, se subdivide en sub-electrodos 12. La subdivisión del montaje 10 de electrodo en sub-electrodos 12 aislados entre sí y eléctricamente se puede realizar sólo en una dirección x a lo largo del montaje 10 de electrodo, de forma que los sub-electrodos 12 tienen una forma de barra, o se puede realizar en dos direcciones x e y, de forma que los sub-electrodos 12 forman un patrón bidimensional.

De este modo se hace posible agrupar los sub-electrodos 12 en los grupos A, B, C como se muestra en la fig. 7 y aplicar a cada uno de estos grupos diferentes potenciales eléctricos, especialmente potenciales que difieren genéricamente en amplitud y/o fase y/o frecuencia y/o forma, especialmente dichos potenciales RF. Dichas señales de excitación diferentes y preferiblemente mutuamente ajustables se muestran en la fig. 7 por V_{11} a V_{13}.

Alguna consideración general respecto a este concepto:

-: Si ambos montajes 10 y 20 de electrodo son, por ejemplo, excitados con potenciales RF y ninguno está conectado a un potencial de referencia como, por ejemplo, el potencial de tierra, es absolutamente posible subdividir ambos montajes 10 y 20 de electrodo en sub-electrodos y también excitar los sub-electrodos del segundo montaje de electrodos a potenciales respectivamente diferentes (no mostrados).

-: En una realización especialmente preferida de uno de los montajes de electrodo, donde el montaje 20 es excitado con un potencial de referencia, la pieza se deposita junto al montaje de electrodo no estructurado y excitado con un potencial de referencia, es decir, junto a o sobre el montaje 20 de electrodo de la fig. 7.

-: Aunque es absolutamente posible explotar todos los posibles efectos deseados de la estructura del nuevo reactor para seleccionar los diferentes voltajes de excitación a diferentes frecuencias, en una realización especialmente preferida de la invención, como se ha propuesto anteriormente, los voltajes aplicados difieren en amplitud y/o fase entre sí.

-: Como se muestra en la fig. 7, el agrupamiento de los sub-electrodos 12 se realiza preferiblemente periódicamente de forma que, considerando la dirección x, los sub-electrodos que pertenecen a los grupos A, B, C están dispuestos de forma que alternan periódicamente. Aunque esta es una realización especialmente preferida, queda claro que esta periodicidad se puede omitir o interrumpir localmente si se desea.

-: En la fig. 7 se muestra el agrupamiento de los sub-electrodos en tres grupos respectivamente excitados por RF. Si se desea, se pueden realizar muchos grupos como este, pero en el modo preferido actualmente los sub-electrodos se agrupan en dos grupos que se excitan por RF de modo diferente y además preferiblemente de modo ajustable.

Para la siguiente descripción nos referimos al caso de acuerdo con la fig. 7, donde los sub-electrodos 12 se agrupan periódicamente en dos grupos, digamos A y B.

Así, la periodicidad, es decir, la distancia entre dos sub-electrodos subsecuentes que pertenecen al mismo grupo debería ser del orden o menor que la extensión del hueco de plasma de acuerdo a la distancia PG de la fig. 7. Esto dará como resultado el hecho de que la pieza esté sujeta a un efecto "promediado" de las múltiples "columnas de plasma" que se hacen funcionar entre los respectivos sub-electrodos y el montaje 20 de electrodo de la fig. 7.

La formulación más general para la señal eléctrica V_{11}, V_{12} etc, y V_{20} que predomina en los respectivos grupos de sub-electrodos y, en caso de un único electrodo opuesto sin dividir, en dicho electrodo 20 opuesto de acuerdo con la Fig. 7, se puede escribir como sigue:

: V_{11}=S_{1(t)}

: V_{12}=S_{2(t)}

: V_{20}=S_{20(t)}.

Así, S_{1}, S_{2} y S_{20} denotan representaciones espectrales de señales, cuyos espectros pueden variar con el tiempo. Se debe remarcar que una de las amplitudes espectrales más importantes es la que predomina para la frecuencia cero, representando así la polarización-potencial DC en los respectivos montajes de electrodo. Como se muestra esquemáticamente en la fig. 8 por medio de las respectivas cajas de adaptación MB_{1}, MB_{2} y MB_{20} y los generadores de señal G_{11}, G_{12} y G_{20} que se puede modular, que generan una señal de salida con un espectro deseado y que varía en el tiempo según se desee, el montaje de electrodo puede hacerse funcionar para conseguir una amplia escala de diferentes efectos con respecto a la generación de plasma. Así, adicionalmente cualquiera de los tres generadores se puede omitir y se puede conectar uno de los respectivos montajes de electrodo por medio de una caja de adaptación respectiva a potencial de tierra o por omisión también de esa caja de adaptación, dicho montaje de electrodo se puede conectar directamente a potencial de referencia.

Además, y según la presente invención, dos o tres de los generadores mostrados se realizan como un único generador conectado por medio de las diferentes cajas de adaptación a los respectivos montajes de electrodo.

Las cajas de adaptación, que son bien redes de impedancia pasiva o pueden posiblemente incluir fuentes activas, contribuyen considerablemente a la formación de la polarización DC en los respectivos montajes de electrodo, es decir, la amplitud espectral a la frecuencia cero.

En la fig. 9, alejándonos del ejemplo de la fig. 7, se muestra esquemáticamente una estructura preferida de una implementación actual del reactor de acuerdo con la presente invención. Esta estructura preferida será la base para el análisis siguiente. Así, el montaje 10 de electrodo se subdivide en barras 12 de sub-electrodo paralelas, agrupadas en dos grupos A y B excitados respectivamente por voltajes RF V_{11} y V_{12} con respecto al potencial de tierra aplicado al montaje 20 de electrodo. El agrupamiento de los sub-electrodos 12 es periódico, como se puede observar claramente a partir de la fig. 9. Los sub-electrodos 12 que pertenecen a los respectivos grupos se interconectan a la respectiva entrada mediante el bus 7_{A} y 7_{B} de alimentación.

Los sub-electrodos del grupo A definen las superficies A_{A} de acoplamiento de plasma, mientras que los sub-electrodos del grupo B definen una superficie A_{B}. El montaje 20 de electrodo está acoplado al volumen de reacción de plasma por medio de la superficie A_{20}. Ambos grupos de sub-electrodos están capacitivamente acoplados al plasma por medio de la envuelta respectiva.

Supongamos:

(4)V_{11} = V_{0} \ exp(i\phi),

\hskip2cm

V_{12} = V_{0} \ exp(-i\phi)

para los dos voltajes RF de excitación de grupo de sub-electrodos, es decir, los dos voltajes tienen la misma amplitud, pero tienen un desplazamiento de fase entre sí de 2\phi. La fase \phi y/o la amplitud V_{0} pueden ser ajustables o incluso modulables. Como se mostrará, dicho reactor de acuerdo con la fig. 7 y más genéricamente de acuerdo con la fig. 8, realizado, por ejemplo, de acuerdo con la fig. 9, permite controlar el bombardeo de iones independientemente del tamaño de pieza o sustrato y especialmente en una geometría planar. De hecho, el diseño de acuerdo con las figs. 7 a 9 se puede extender de acuerdo con la extensión de la pieza que se desea tratar.

Como se puede observar en la fig. 9, los sub-electrodos están además adaptados para ampliar la superficie A_{A,B} de acoplamiento global del montaje 10 de electrodo. Debido a una pendiente \theta de las barras 12 de sub-electrodo con forma de tejado, con \theta=45º de acuerdo con la fig. 9, las superficies quedan como sigue:

(5)A_{A} = A_{B} = A_{20}/2 cos (\theta)

Nótese que, según se muestra en la fig. 10, que representa una parte ampliada de la estructura del reactor de acuerdo con la fig. 9, las superficies RF de acoplamiento son evaluadas en la parte central del reactor sobre una unidad de la estructura periódica. Si la pieza 4, y por tanto el propio reactor, son muy grandes, los efectos de borde se pueden, efectivamente, despreciar en este cálculo. Con respecto a controlar con precisión incluso dichos efectos de borde, nos referimos a la fig. 25 y figs. 26 a 28 así como a la respectiva descripción posterior.

Nótese por favor de que en la fig. 10 las placas S_{11}, S_{12}, S_{20} representan las partes respectivas de las superficies de electrodo que actúan como placas capacitivas.

La continuidad de la corriente RF implica las siguientes ecuaciones:

(6)(V_{0} \ exp (+i\phi) - V_{p}) C_{11} + (V_{0} \ exp(-i\phi) - V_{p}) C_{22} = V_{p}C_{20}

Como A_{A}=A_{B} y /V_{11}/=/V_{12}/, entonces Vp es real, tiene una fase centrada entre V_{11} y V_{12}. El resultado se expresa de una forma algo compleja:

(7)tg^{2} (\phi) = ((X / cos\theta)^{2/\alpha} - X^{2}) / (1+X)^{2}

donde

X = cos\phi(V_{0}/V_{p})-1

Esta relación se ha calculado para \alpha=0,5 (n=2) y los resultados se muestran en la fig. 11. La Fig. 11 muestra el porcentaje de la amplitud del voltaje RF de excitación que está presente en los límites de la envuelta que está frente al electrodo 20 inferior sobre el cual se deposita el sustrato 4. El cálculo se ha realizado para cuatro tipos de perfil en diente de sierra, por tanto para cuatro valores del ángulo 6. Para un desplazamiento de fase cero, en otras palabras cuando todos los grupos de electrodos son excitados por el mismo voltaje RF, se producen los resultados esperados expresados en la ecuación (3). El voltaje RF se comparte igualmente cuando dos electrodos planos están enfrentados entre sí (\theta=0º). Cuando el electrodo es corrugado por la estructura en dientes de sierra, entonces el electrodo de superficie más pequeña es el montaje 20 de electrodo inferior y una fracción creciente del voltaje RF se produce junto a y enfrentado a la pieza 4. Es muy impresionante la efectividad del desplazamiento de fase para disminuir el voltaje RF frente al electrodo 20 inferior que soporta el sustrato. Cuando los dos voltajes de excitación están en oposición de fase, entonces el voltaje RF frente al electrodo 20 inferior que soporta la pieza se hace
cero.

Aunque es conveniente considerar un mero desplazamiento de fases entre los voltajes de excitación para los dos grupos A y B de electrodos de acuerdo con V_{11} y V_{12}, no es necesario que los voltajes de ambos grupos de sub-electrodos de la matriz tengan la misma amplitud, como se ha explicado con las consideraciones generales de la fig. 8, e incluso dichas amplitudes - única a una frecuencia, o múltiples a muchas frecuencias espectrales - pueden variar en el tiempo. Por tanto, se pueden utilizar modulación de amplitud, modulación de frecuencia o modulación de fase. Adicionalmente, o en vez de variar las fases, también es posible, por ejemplo, variar la relación de amplitud de los voltajes de excitación RF. Para la matriz dual periódica mostrada en las figs. 9 y 10, que es una realización preferida del montaje de acuerdo con la fig. 8, y todavía con un desplazamiento de fase de 2\phi, variar la amplitud de la frecuencia se puede expresar como sigue:

\newpage

(8)V_{11} = V_{0} \ exp(i\phi),

\hskip2cm

V_{12} = aV_{0} \ exp(-i\phi)

donde "a" es un coeficiente real entre 0 y 1.

Como un ejemplo, consideramos el caso de una matriz dual periódica sin desplazamiento de fase \phi (\phi=0 en la ecuación (8) pero sólo con una variación de la amplitud del voltaje RF en la entrada RF para el grupo B, V_{12}. El cálculo se puede realizar del mismo modo que arriba. Como ilustración, la fig. 12 muestra el resultado para una matriz dual de dientes de sierra con \theta=45º y n=2. La Fig. 12 muestra la variación del voltaje RF del plasma por encima del sustrato con relación a la amplitud de la amplitud V_{0} del voltaje principal cuando la amplitud del voltaje en V_{12} se varía de acuerdo con "a" de (8). Se descubre que el voltaje del plasma puede variar desde un 15 a un 67% cuando la amplitud aV_{0} del voltaje V_{12} se varía. Incluso más impresionante es la variación de la polarización del electrodo principal. La polarización se calcula suponiendo que las envueltas del plasma rectifican perfectamente el voltaje RF. Se descubre que la polarización cambia de signo cuando se varía la amplitud V_{12} del
voltaje.

Antes de reportar algunos resultados experimentales, se describirá una forma preferida de realización del reactor de acuerdo con la presente invención con la ayuda de la fig. 13.

Las barras que constituyen los sub-electrodos 12 del grupo A se conectan a la barra 7_{A} de distribución común y las barras del grupo B a la barra 7_{B} de distribución común. Las barras 7 de distribución se conectan respectivamente a las entradas 8_{A} y 8_{B} de alimentación RF. Para evitar la ignición espúrea del plasma, la parte trasera de la matriz de sub-electrodos y los espacios entre las conexiones eléctricas a las barras 12 de sub-electrodo están apantalladas por medio de pantallas 9 espaciadoras. El sustrato 4 se deposita sobre el electrodo 20 opuesto que está preferiblemente a tierra. Todos los electrodos de esta realización están refrigerados o se controla su temperatura mediante un fluido circulante. El fluido circula por los conductos 11 en las barras 12 de sub-electrodo del montaje 10 y en el montaje 20 de electrodo base en los conductos 12. El plasma 13 llena el hueco de plasma entre los montajes 10 y 20 de electrodo, siendo dicho hueco GP algo mayor que la distancia P entre dos sub-electrodos 12
adyacentes.

Como ya se comentó en la realización preferida de acuerdo con la fig. 13, pero también de acuerdo con las figs. 7 a 10, los dos grupos de sub-electrodos tienen igual superficie, pero es posible considerar el caso de superficies no equilibradas de las superficies de los grupos de sub-electrodos. Como también se muestra en las figs. 9 y 10, la superficie del montaje 10 de electrodo subdividido es voluntariamente corrugada en el lado que está frente al plasma 13. El objetivo de esto es aumentar la superficie de contacto entre el plasma y el montaje 10 de electrodo. Nótese que el perfil de un sub-electrodo 12 es efectivo para aumentar la superficie de contacto si las características geométricas son lo suficientemente anchas como para que el plasma penetre en la corrugación que resulta. En la realización de acuerdo con la fig. 13, las barras de sub-electrodo tienen otra vez \theta=45º. La superficie de contacto entre el montaje 10 de electrodo y el plasma 13 por tanto aumenta en un factor \sqrt{2} en comparación con el montaje 20 de electrodo base plano.

En otra realización preferida, el electrodo 20 base se puede construir como un soporte para sujetar por succión piezas 4 planas como placas de cristal para ser tratadas. Para realizar un soporte como este (no se muestra en la fig. 13) se realiza dentro del montaje 20 de electrodo un sistema de canales de succión que termina en una multitud de orificios succionadores en la superficie superior del electrodo 20 para sujetar cómodamente la pieza 4 durante el tratamiento, o se proporciona un soporte electrostático.

Se han llevado a cabo experimentos en un reactor construido como se muestra en la fig. 13. Se han llevado a cabo ambos extremos con respecto a la excitación RF, a saber, donde se han excitado juntas ambas entradas 8_{A} y 8_{B} eléctricas y por tanto V_{11}=V_{22} (ver fig. 9) y donde una de las entradas 8_{B} u 8_{A} estaban a tierra, consiguiendo así a=0 de acuerdo con (8). Se midieron el potencial auto-polarizado y la amplitud de excitación RF. Como se observa en la Tabla 1, los resultados son cualitativamente muy satisfactorios. En particular se observa un cambio espectacular de signo de la polarización cuando la superficie de contacto equivalente del electrodo se reduce en un factor de 2 cuando se varía el voltaje RF aplicado a un grupo de sub-electrodos desde nominal hasta cero. El valor absoluto de la polarización RF no concuerda con la estimación teórica. Esto es principalmente debido al hecho de que las medidas se efectuaron en un reactor de 500 x 500 mm^{2} bastante pequeño. El cálculo para un reactor infinito, como se muestra en la fig. 12, se debe corregir para tener en cuenta las contribuciones de los bordes del reactor al acoplamiento RF. Esto se ha llevado a cabo de un modo aproximado en la Tabla 1. Sin embargo, las variaciones drásticas de la polarización DC son asombrosas. La polarización RF del plasma de proceso frente a la pieza se puede cambiar drásticamente mediante la variación relativa de los voltajes RF de entrada en los grupos de sub-electrodos.

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TABLA 1 Comparación experimento-teoría para una matriz dual con dientes de sierra de 45º

El valor corregido se obtiene mediante un cálculo de acuerdo con lo dicho arriba pero teniendo en cuenta aproximadamente los efectos de borde, que están lejos de ser despreciables en reactores relativamente pequeños.

Montaje	Medido en reactor	Relación calculada
entradas RF	V_{0} RF	Auto-polarización	relación	corregida	calculada
dos en paralelo	306 V	+ 244 V	0,79	0,62	0,33
uno a tierra	360 V	- 142 V	-0,39	-0,59	-0,71

El diseño de sub-electrodo de acuerdo con las figs. 9, 10 y 13 es muy simple. Es la estructura periódica más simple. Desde la parte inferior aparece como bandas paralelas como se muestra en la fig. 14 con conexiones alternativas a las dos entradas RF.

Un diseño periódico como este también se puede hacer periódico en dos dimensiones, x/y de la fig. 7. Un ejemplo como este se muestra esquemáticamente en la fig. 15 para un sub-electrodo 12 con forma cuadrada.

Similarmente, se puede hacer una matriz dual de sub-electrodos 12 triangulares según se muestra esquemáticamente en la fig. 16. Un enfoque aún más sofisticado se muestra en la fig. 17, donde se realiza una matriz triple con tres entradas RF y tres grupos A, B, C de sub-electrodos. Una vez más, los tres voltajes RF de excitación correspondientes, o espectros de señal más generales, pueden estar fuera de fase y/o tener diferentes amplitudes, posiblemente incluso diferentes frecuencias y/o formas de voltaje, las señales pueden tener espectros diferentes.

La estructura periódica de la matriz de sub-electrodos también puede introducir características con respecto de la superficie de electrodo al igual que hace el patrón de dientes que se ha descrito. Una forma de rombo, según se muestra en la fig. 18, aumenta la superficie de acoplamiento capacitivo RF de cada sub-electrodo y puede aplicarse a diferentes estructuras de sub-electrodo, por ejemplo, como se muestra en las figs. 15 a 17. El perfil de sub-electrodo también se puede redondear, como se muestra en sección transversal en la fig. 19. Una de las únicas limitaciones para las reglas de diseño de la estructura de la matriz de electrodos es que, cuando se da forma a las unidades de sub-electrodo, volúmenes huecos o volúmenes abiertos al volumen de reacción de plasma como orificios, surcos o ranuras deben ser más anchos que dos veces el grosor de la envuelta o la distancia de espacio oscuro, de forma que el plasma penetra profundamente en dichos huecos. En un proceso de plasma típico el grosor de la envuelta es de unos pocos mm, por tanto es razonable suponer que ninguna intrusión hueca sobre la superficie del montaje 10 de electrodo debe ser más estrecha que aproximadamente 1 cm si dicha intrusión debe añadirse a la superficie de acoplamiento activa de dicho electrodo.

Considerando la estructura del electrodo según se ha implementado en un reactor de acuerdo con la presente invención, se debe establecer que depositar la pieza plana sobre el montaje 20 de electrodo horizontal inferior es el método más conveniente, pero se puede realizar el mismo diseño verticalmente o con el sustrato y el montaje 20 de electrodo en la parte superior si se realiza un soporte adecuado de pieza y especialmente de sustrato. Dicho diferente montaje geométrico se puede considerar teniendo en cuenta el control de partículas.

Algunas características preferidas adicionales se explicarán observando la fig. 20, que muestra una vista aumentada de una sección transversal de la matriz de sub-electrodos. Para limitar el acoplamiento capacitivo entre los sub-electrodos de los, por ejemplo, los dos grupos de sub-electrodos, se puede dotar a los huecos 23 entre sub-electrodos adyacentes de separadores 24. Estos separadores pueden estar hechos de un material aislante como cerámica o de un metal, bien a un potencial flotante o a un potencial definido intermedio entre los potenciales aplicados a los sub-electrodos adyacentes. Similarmente, una pantalla 26 por encima de los sub-electrodos reduce el acoplamiento capacitivo, bien entre los sub-electrodos y/o desde los sub-electrodos a la placa 25 trasera de tierra. Esta pantalla 26 puede ser continua, pero entonces debe estar hecha de un material aislante como cerámica o, si es metálica, debe estar interrumpida como se muestra en la fig. 20. Se pueden superponer múltiples capas de pantalla para mejorar el desacoplamiento capacitivo. En la fig. 20, se muestra una segunda pantalla 27 para mejorar el desacoplamiento entre la matriz de sub-electrodos y la placa 25 trasera de tierra. La pantalla 27 es realmente una rejilla para permitir que el gas fluya a través de ella.

Esto introduce otra ventaja de la matriz de sub-electrodos.

Se pueden aprovechar los espacios o huecos 23 entre los sub-electrodos para permitir que un gas 31 fluya entre los sub-electrodos y entre en el volumen de reacción. Para esto, se introduce un gas 31 de proceso a través de unos conductos 28 en el área tras la matriz de sub-electrodos. Se pueden proporcionar medios para distribuir uniformemente el gas 31 de entrada en las salidas 23 de gas como, por ejemplo, se consigue mediante la pantalla 27 de rejilla.

Algunas consideraciones más con respecto al sistema de alimentación RF:

De los grupos de sub-electrodos suministrados, al menos uno con al menos un sub-electrodo debe ser excitado por voltaje RF.

Las entradas a los grupos de sub-electrodos para voltaje RF se pueden realizar a través de alimentadores de vacío.

Una técnica de acuerdo con la presente invención se muestra esquemáticamente en la fig. 21. Se proporciona un oscilador 47 RF, la frecuencia RF de salida del cual es guiada por medio de una unidad 48 de desplazamiento de fase ajustable a un amplificador 49 de potencia y adicionalmente directamente a la entrada de un segundo amplificador 50 de potencia. Preferiblemente, los amplificadores 49 y 50 están adaptados para aceptar una gran potencia reflejada y están acoplados a las entradas RF del reactor por medio de circuitería de adaptación pasiva simple para adaptar aproximadamente la impedancia del plasma a la impedancia del generador. Otro diseño preferido de acuerdo con la presente invención se muestra en la fig. 22, donde dos etapas 55 y 56 de salida de amplificador son excitadas por el mismo - una frecuencia - oscilador RF pero proporcionan un ajuste independiente de amplitud y/o fase del voltaje RF de salida. La salida de la etapa 55 de amplificador está acoplada a través de un caja de adaptación al arrollamiento 51 primario de un transformador. El arrollamiento 60 secundario del transformador proporciona una diferencia de voltaje RF entre las entradas del grupo a los grupos de sub-electrodos de acuerdo con la presente invención. El punto central del arrollamiento 52 secundario se conecta por medio de un caja de adaptación 54 a la etapa 56 de salida del segundo amplificador. El control de fase y/o control de amplitud se efectúa preferiblemente en las etapas 56 y/o 55 de amplificador.

Por tanto, el aspecto más genérico del montaje de electrodo usado en un reactor de acuerdo con la presente invención es proporcionar al menos un electrodo seccionado. A pesar de los ejemplos preferidos del mismo descritos, podría ser interesante no separar los sub-electrodos uniformemente, por ejemplo, para resolver problemas generales de ataque con respecto a la distribución homogénea del tratamiento. Se pueden disponer sub-electrodos con forma anular o con forma parecida a un cuadro alrededor de un eje central. Dicho agrupamiento céntrico de los sub-electrodos se muestra en la fig. 24.

Además, se debe puntualizar que es absolutamente posible hacer funcionar uno u otro o más de uno de los grupos de electrodos a un potencial no RF predeterminado como con DC. Es además evidente que la alimentación RF con ajuste de fase y amplitud se puede efectuar digitalmente, proporcionando así una etapa de salida de amplificador de potencia para alimentar las entradas del grupo de sub-electrodos. También, como el concepto de la invención tiene en cuenta entradas independientes separadas, es adecuado excitar los diferentes grupos de sub-electrodos mediante voltajes con diferentes formas según diferentes espectros de señal, brevemente, se tiene completa libertad para hacer funcionar los grupos de sub-electrodos con cualquier señal eléctrica deseada y independientemente entre sí.

También se debe puntualizar que, por ejemplo, para aplicaciones RIE el reactor de acuerdo con la presente invención y con sub-electrodos corrugados para ampliar la superficie se puede hacer funcionar con todos los grupos de sub-electrodos con el mismo voltaje RF, por lo cual el mero hecho de la superficie de electrodo aumentada en el montaje de electrodo estructurado mejora significativamente el bombardeo de iones sobre el sustrato depositado en el montaje de electrodo opuesto de acuerdo con el montaje 20 de la fig. 7. En una aplicación RIE y haciendo uso de un reactor como el mostrado en la fig. 13, alimentando por tanto todos los grupos de sub-electrodos con el mismo voltaje RF, ha sido posible tratar sustratos de vidrio de 370 x 370 mm de extensión por deposición de carbono con una uniformidad del recubrimiento de acuerdo con desviaciones máximas de un 5% a partir del grosor deseado. Después del tratamiento, el reactor fue limpiado mediante plasma de oxígeno.

Se debe considerar además el enfriamiento y calentamiento del sustrato que se desea tratar. Por tanto, y de acuerdo con el electrodo 20 de la fig. 13, el enfriamiento/calentamiento se controla con precisión preferiblemente de forma que se alcancen diferentes temperaturas de sustrato, dependiendo de si el sustrato es recubierto por deposición química en fase vapor en el reactor de la invención o es atacado. Para atacar sustratos, y especialmente sustratos que están dotados de una capa fotolacquer, la temperatura del sustrato se debe mantener preferiblemente por debajo de la temperatura de fusión del fotolacquer. Por tanto, para un proceso como este, el sustrato, por ejemplo, sobre el electrodo 20 de la Fig. 13, es enfriado mediante el sistema 21 de enfriamiento hasta una temperatura en el rango de 40ºC a 80ºC.

Si el reactor se utiliza para la deposición de capas sobre el sustrato para efectuar una deposición en fase vapor asistida por plasma, entonces el sustrato se calienta preferiblemente, por ejemplo, hasta alrededor de 200ºC. Esto mejora considerablemente la calidad de las capas depositadas, ya que las capas se depositan con una tensión reducida, no requiriendo ningún tratamiento térmico adicional. Es, por tanto, poco habitual calentar los sustratos durante PECVD hasta dichas temperaturas relativamente altas.

Volviendo atrás a la fig. 7, de V_{11}, V_{12}, V_{13}...

\bullet: al menos uno comprende un espectro RF efectivo

\bullet: todas las señales en un electrodo de un lado (sustrato o no-sustrato electrodo) pueden ser las mismas

\bullet: se pueden aplicar señales DC, AC, pulsatorias en rampa y de todo tipo mediante superposición, según

DC + AC + ramp.

Especialmente en la realización de acuerdo con la fig. 9, los grupos de sub-electrodos pueden ser excitados con una señal común, por lo cual para ese caso los sub-electrodos pueden estar unidos eléctricamente para formar un área de electrodo corrugada de forma que se aumenta el área de la superficie. Lo mismo es válido para estructuras como las mostradas en las Figs. 14 a 19.

Hasta ahora no hemos descrito ninguna característica del reactor de la invención que tenga que ver con efectos de borde con respecto a la homogeneidad del tratamiento del sustrato. En la fig. 24 se muestra una estructura de electrodo de acuerdo con la fig. 9 y excitada eléctricamente genéricamente como se ha descrito con relación a la fig. 21, por lo cual se proporciona, además de los dos grupos de sub-electrodos excitados a V_{11}, V_{12}, un electrodo 50 de borde con, por ejemplo, forma de sección transversal triangular según se muestra. Este electrodo 50 de borde se hace funcionar eléctricamente genéricamente por medio de un caja de adaptación MB_{B} y un generador G_{B}. De este modo, otra vez, el generador G_{B} puede generar una señal de un espectro predeterminado, posiblemente de frecuencia, fase o amplitud modulada, por lo cual puede generar una señal de una sola frecuencia o tal generador G_{B} puede simplemente omitirse, manteniendo solo la caja de adaptación conectada a potencial de tierra. Una vez más, la caja de adaptación contribuye considerablemente a la polarización DC de acuerdo con la amplitud de frecuencia espectral cero de la señal V_{BO} que predomina en el electrodo 50 de borde.

Por medio del electrodo 50 de borde o periférico, que preferiblemente rodea el montaje 10 de electrodos subdividido, y bien pasivamente conectado por medio de un caja de adaptación al potencial de referencia, o bien excitado activamente mediante un generador adicional, se alcanza una mejora considerable con respecto a la uniformidad del tratamiento y especialmente con respecto a la uniformidad del ataque a un sustrato. Por lo cual, el electrodo 50 de borde puede incluso mantenerse con potencial flotante. El funcionamiento preferido del electrodo 50 de borde es, sin embargo, a través de una caja de adaptación conectada a potencial de referencia, con o sin generador G_{B} adicional.

Un reactor de acuerdo con la fig. 25 se ha hecho funcionar como sigue:

\vskip1.000000\baselineskip

V_{11}:: RF; 13,56 MHz, 0 V polarización DC, alimentación 1 kV RF

V_{20}:: conectado a potencial de tierra por medio de una caja de adaptación pasiva ajustable

V_{BO}:: conectada a potencial de tierra por medio de una caja de adaptación MB_{B} pasiva ajustable.

\vskip1.000000\baselineskip

En una CF_{4}/SF_{6} a-Si: H-atmósfera, a 5 x 10^{-2} mbar, se ha probado la distribución del efecto del ataque en sustratos de 400 mm x 400 mm.

\vskip1.000000\baselineskip

La fig. 26 muestra la distribución con:

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Polarización DC de V _{20} : \+ \+ -215 V\cr  Polarización DC de
V _{BO} : \+ \+ +107 V\cr  Polarización DC de V _{11} , V _{12} : \+
0
V\+\cr}

La fig. 27 muestra la distribución con:

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Polarización DC de V _{20} : \+ \+ -320 V\cr  Polarización DC de
V _{BO} : \+ \+ -83 V\cr  Polarización DC de V _{11} , V _{12} : \+
0
V\+\cr}

La fig. 28 muestra la distribución con:

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Polarización DC de V _{20} : \+ \+ -312 V\cr  Polarización DC de
V _{BO} : \+ \+ +3 V\cr  Polarización DC de V _{11} , V _{12} : \+ 0
V\+\cr}

\vskip1.000000\baselineskip

A partir de aquí, se observa claramente que la distribución del efecto del proceso a lo largo de la pieza se puede ajustar con precisión seleccionando apropiadamente la señal de polarización DC respectiva que se aplica a cualquiera de los electrodos.

Claims

1. Un reactor de plasma RF acoplado capacitivamente que comprende:

-: una cámara de reactor,

-: un primer y un segundo montajes (10, 20) de electrodo extendidos separados entre sí y sustancialmente de forma constante en dicha cámara de reactor y que definen el volumen de reacción de plasma de dicha cámara,

-: estando subdividido el primer montaje (10) de electrodo en subelectrodos (12) eléctricamente aislados entre sí, apuntando las superficies de los electrodos en dirección al segundo montaje (20) de electrodo, siendo el segundo montaje (20) de electrodo un electrodo que soporta una pieza,

-: estando conectado un primer grupo (A_{A}) de dichos subelectrodos (12) a una primera entrada (V_{11}) eléctrica común,

-: estando conectado un segundo grupo (A_{B}) de dichos sub-electrodos (12) a una segunda entrada (V_{12}) eléctrica común,

-: siendo independientes dicha primera (V_{11}) y dicha segunda (V_{12}) entradas eléctricas,

-: alimentando eléctricamente un montaje de generador RF dicho primer (10) y segundo (20) montajes de electrodo,

caracterizado porque dicho montaje de generador RF consiste en un generador (47) RF conectado operacionalmente a dicha primera (V_{11}) y a dicha segunda (V_{12}) entradas eléctricas por medio de unidades (44, 49, 50) de ajuste de señal.

2. El reactor de plasma de la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que subelectrodos vecinos están separados por huecos (23) más estrechos que la distancia de espacio oscuro de un plasma RF que se genera entre dicho primer y dicho segundo montajes (10, 20) de electrodo extendidos y por un montaje de entrada de gas (31) que alimenta gas a través de dichos huecos (23) entre dichos subelectrodos al volumen de reacción de plasma entre dicho primer y segundo montajes (10, 20) de electrodo extendidos.

3. El reactor de una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que dichos subelectrodos están formados por barras (fig. 14) de subelectrodo paralelas.

4. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que dicho primer montaje (10) de electrodo se subdivide según un patrón bidimensional de subelectrodos (figs. 15-18).

5. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 4, donde dicho primer montaje (10) de electrodo está subdividido en subelectrodos anulares o con forma de cuadro (fig. 24).

6. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 5, donde, considerado al menos en una dirección a lo largo de dicho primer montaje (10) de electrodo extendido, se disponen subelectrodos de dichos grupos según un patrón periódicamente alternativo (figs. 14-17).

7. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que dichos subelectrodos (12) tienen superficies que apuntan en dirección a dicho electrodo (20) de soporte de pieza con superficies que están convexamente o cóncavamente ampliadas.

8. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dichos montajes (10, 20) de electrodo son sustancialmente planos.

9. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que subelectrodos (12) vecinos definen huecos intermedios y tienen superficies que apuntan en dirección a dichos electrodos (20) de soporte de pieza, estando dichas superficies convexamente ampliadas. (figs. 11, 13, 18, 19, 20).

10. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por una caja de adaptación conectada a dicho electrodo de soporte de pieza.

11. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende al menos otro electrodo (50) en el borde de, al menos, uno de entre dicho primer y de dicho segundo montajes (10, 20) de electrodo.

12. El reactor de la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que dicho otro electrodo (50) rodea dicho al menos uno de entre dicho primer y de dicho segundo montajes (10, 20) de electrodo.

13. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dicho primer montaje (10) de electrodo está subdividido en más de dos grupos de subelectrodos (A, B, C).

14. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque al menos una de entre dicha primera y segunda entradas (V_{11}, V_{12}), dicho electrodo (20) de soporte de pieza y, si se proporciona, dicho otro electrodo (50) son excitados eléctricamente con respecto de un potencial de referencia por medio de una caja de adaptación (53) de impedancia pasiva.

15. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque al menos uno de entre dicho primer y dicho segundo montajes (10, 20) de electrodo está conectado a una fuente de fluidos para control de temperatura por medio de un montaje (11, 21) de canales.

16. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por una cámara (28) de distribución de gas en el lado trasero de dicho primer montaje de electrodo y que se comunica por medio de conductos de gas entre subelectrodos vecinos con dicho volumen de reacción.

17. El reactor de una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por el hecho de que la distancia entre subelectrodos del mismo grupo es como máximo igual a la distancia (PG) de dicho primer (10) y segundo (20) montajes de electrodo.

18. Un método para fabricar piezas planas tratadas con plasma por medio de un reactor de plasma RF acoplado capacitivamente que tiene

-: una cámara de reactor;

-: un primero y un segundo montajes (10, 20) de electrodo extendidos separados entre sí en dicha cámara de reactor y que definen el volumen de reacción de plasma de dicha cámara;

-: estando subdividido el primer montaje (10) de electrodo en subelectrodos (12) eléctricamente aislados entre sí, apuntando las superficies de los electrodos en dirección al segundo montaje (20) de electrodo, siendo el segundo montaje (20) de electrodo un electrodo de soporte de pieza;

-: estando conectado un primer grupo (A_{A}) de dichos subelectrodos (12) a una primera entrada (V_{11}) eléctrica común;

-: estando conectado un segundo grupo (A_{B}) de dichos subelectrodos (12) a una segunda entrada (V_{12}) eléctrica común;

-: siendo independientes dicha primera (V_{11}) y segunda (V_{12}) entradas eléctricas;

-: un montaje de generador RF que alimenta eléctricamente dicho primer (10) y segundo (20) montajes de electrodo,

que comprende la operación de depositar una pieza sobre dicho segundo montaje (20) de electrodo y establecer una descarga de plasma RF en dicho volumen de reacción de plasma,

caracterizado porque controla la relación de bombardeo de iones del bombardeo de iones sobre dicho primer (10) y segundo (20) montajes de electrodo generando una señal RF de alimentación, generando a partir de dicha señal RF de alimentación una primera señal de alimentación para dicha primera entrada (V_{11}) eléctrica y una segunda señal de alimentación para dicha segunda entrada (V_{12}) eléctrica y ajustando entre sí dichas primera y segunda señales de alimentación.

19. El método de la reivindicación 18, caracterizado por el control de temperatura (11, 21) de al menos uno de entre dicho primer (10) y segundo montajes (20) de electrodo.

20. El método de la reivindicación 19, caracterizado por controlar el bombardeo de iones para atacar dicha pieza, y controlar la temperatura de dicha pieza para que esté dentro del rango de 40ºC a 80ºC, ambos límites incluidos.

21. El método de una de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado por controlar dicha relación de bombardeo de iones para llevar a cabo una deposición de capa sobre dicha pieza y controlar la temperatura de dicha pieza para que esté por encima de 150ºC, preferiblemente alrededor de 200ºC.

22. El método de una de las reivindicaciones 18 a 21, donde dichos sub-electrodos están separados por huecos, caracterizado porque introduce (31) un gas a través de dichos huecos dentro de dicho volumen de reacción de plasma.

23. El método de una de las reivindicaciones 18 a 22, caracterizado porque alimenta dichas entradas (V_{11}, V_{12}) mediante señales eléctricas iguales.

24. El método de una de las reivindicaciones 18 a 23, donde se proporciona otro electrodo (50) en el borde de al menos uno de dichos montajes de electrodo, caracterizado por alimentar al menos dos de dichas entradas y dicho otro electrodo (50) mediante señales eléctricas iguales.

25. El método de la reivindicación 22, caracterizado porque distribuye dicho gas en dichos huecos por medio de una cámara de distribución en el lado trasero de dicho primer montaje (10) de electrodo.