JP5229786B2 - 基板をエッチングするかまたはコーティングする方法 - Google Patents
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Description
プラズマプロセス空間にさらされている表面を「電極面」として定義する。
米国特許第6631692号ならびに米国特許出願公開第2003/0089314号より、互いに向かい合う2つの金属電極面の間にプラズマプロセス空間を形成し、その際に、互いに向かい合う金属電極面の一方または両方を成形することが公知である。
1aと1b:高周波電界Eが間に印加される、プロセス空間PRで互いに向かい合う金属電極面である。
Er,EC:上記に応じて周辺部と中央部に発生する電界である。
複数の材料によって行われ、このような固体を貫通する開口パターンに、分配された配管を介して反応性ガスが供給される。
することだけが成功に結びつき、したがって、当初はむしろ不都合にみなされてきた機能組み合わせが、誘電電極面で具体化されなくてはならないことが見出されたのである。
面積抵抗率RSは、抵抗率ρと層厚との商として算出される。面積抵抗率はΩの大きさを有しており、記号□で示される。
本発明では、方法の選択は、誘電体基板の表面が導電性の高い材料で予備コーティングされているか、それとも導電性の低い材料で予備コーティングされているかに左右されるだけでなく、前述の材料で層の面積抵抗率RSがどの程度であるかにも決定的に左右されることが見出されている。
選択されることによって実現され、および/または、誘電プレート構造の厚みが周辺領域では中心領域よりも薄く設計されることによって実現される。
チャンバ(図4の8a)を通じてこのようなキャパシタンスを構成する場合、このことは、たとえば次のようにして実現される。
a)金属結合面は実質的に平坦に構成され、誘電プレート構造は実質的に一定の厚さでプロセス空間から見て凸面状に構成される;
b)誘電プレート構造は実質的に一定の厚さで平坦に構成され、結合面はプロセス空間から見て凹面状に構成される;
c)結合面は凹面状に構成され、誘電プレート構造の裏面も同様とし、プロセス空間から見て凹面状の誘電電極面を有するように構成される;
d)結合面は実質的に平坦に構成され、誘電プレート構造は、結合面と平行な平坦な裏面と、プロセス空間から見て凸面状の電極面とを備えるように構成される;
e)結合面は平坦に構成され、電極面も同様とし、それに対してプレート裏面はプロセス空間から見て凸面状に構成される。
形が起こることがなくなる。さらには、希望するプレート特性を的確に生成するために、異なる誘電率や異なる厚みおよび厚み変化をもつ、さまざまな材料からなるタイルを柔軟に使用することができ、また、凹面状ないし凸面状の電極面もしくは構造裏面を形成するために、相互の重ね合わせや多層の構造によって利用することができる。
・真空容器を有しており、その内部に、
・第1の平坦な金属電極面と、
・誘電プレート構造の表面を形成する、第1の金属電極面のほうを向いた第2の誘電電極面と、
・誘電プレート構造の裏面のほうを向いた金属結合面と、
・結合面および第1の電極面にそれぞれ通じる電気接続部と、
・結合面を貫いて開口するガス配管系、およびプレート構造を貫いて開口する配分された開口部のパターンとを備えており、
プレート構造が複数のセラミックタイルによって形成されていることを特徴とする。
図5には、本発明による方法の進行順序が、簡略化したブロック図を用いて示されている。誘電体基板100が第1の真空蒸着ステーション102で、たとえば反応性マグネトロンスパッタを行うステーションで、少なくとも部分的に層によりコーティングされ、この層の材料は抵抗率ρを有しており、この抵抗率については次式
プロセス空間PRから見て凹面状に金属プレート14に穿設された窪み10として構成されている。本例で図示している窪み10は、図7に模式的に示すように長方形であり、0から、窪み10における一定の間隔へと飛躍的に増大する、結合面KFと誘電プレート構造27の裏面ERとの間の間隔dの間隔分布を形成する。図7には基板104が破線で示されている。金属プレート14を介して、高周波発生器13が結合面KFと接続されており、さらにこの高周波発生器は、通常は基準電位にある電極面EF1と接続されている。
すでに述べたとおり、後でまた説明する本発明の設備の変形例では、チャンバ10は0から一定の値まで飛躍する間隔dを有するように設計されるのではなく、電界分布にとって重要なキャパシタンス分布を主に規定する前述の間隔は、特定の分布を有するように最適化されて設計される。この間隔dは、チャンバ10のなかでプラズマが発生することがないように、周波数に依存して0.05mmから50mmの間で選択される。
プロセス:PHfECVDコーティング
fHf:27MHz
基板寸法:1.1×1.25m2
図6に示す窪みの深さd:1mm
全圧:0.22mbar
基板面あたりの出力:280W/m2
基板材料:比導電率:10−15(Ωm)−1のフロートガラス
予備塗布されるコーティング:スズをドーピングしたInO2
コーティングの面積抵抗率RS:3Ω□
反応性ガス:H2を添加したシラン
H2によるシランの希釈度:50%
単位面積あたりの全体のガス流量:0.75slm/m2
実験は、図6ないし図7に示す設備構成で実施した。
−図8より:プロセス空間PRにおける不均一な電界分布のために、結果として生じるコ
ーティング厚み分布は許容されないほど不均一である。
−図9より:処理されるべき基板が純粋に誘電性であるとき、加工品を支持する電極(3)の窪みは、電界分布の均一性およびこれに伴う層厚分布の均一性の大幅な改善につながる。
−図10より:図9に示す純粋に誘電性の加工品について層厚分布の大幅な改善につながる構成は、加工品が本発明に基づいて予備コーティングされた基板104からなっているとき、許容されない層厚分布につながる。
誘電プレート構造という用語は、本発明との関連では、二次元に平坦に延びるフィルム状からプレート状までの形態をとる誘電性の形成物を意味している。
高い真空度、およびプラズマにさらされるプレート構造27の材料としては、前述したように、たとえばAl2O3等のセラミックを使用することができる。プロセスによっては、場合によりこれ以外の誘電材料を使用することもでき、開口パターンを備える耐熱性の誘電性フィルムなども使用することができる。
チャンバ10に沿った各々の容積要素dVにおいて、図面の左側に示すように、キャパシタンスC10およびC27の直列回路が生じている。キャパシタンスC10は、結合面KFと誘電プレート構造27の裏面ERとの間の変化する間隔によって、ならびにチャンバ10のなかのガスの誘電率によって規定されるのに対して、キャパシタンスC27は、一定の厚みDとプレート構造27の誘電率εとに基づき、場所的に一定である。
PRのなかでの電界分布に支配的な影響を及ぼす。
図15(e)は平坦な結合面KFを示している。誘電プレート27は結合面KFと平行で平坦な裏面Eを有しているが、逆に、プロセス空間PRから見て凸面状をした誘電電極面EF2を有している。それにより、これまでの説明から当業者には容易に読み取れるように、選択したプレート厚およびプレート材料の誘電率に応じて、上に説明したのと同じ電界補償効果をプロセス空間PRで実現することができる。
セラミックからなる誘電性の多数のタイルで、堅固な構造27が構成される。図16には、そのようなタイルとその組付け部が平面図と断面図で示されている。上述したように有利には長方形または正方形であり、たとえばAl2O3等のセラミック材料で製作されたそれぞれのタイル50は、たとえばセラミックネジ等の誘電性のスペーサボルト52によって、ならびに誘電性のワッシャ54によって、結合面KFに対して実質的に中央でプレート104に位置決めされている。それにより、面KFと、プレート構造27を形成するタイル50の裏面ERとの間の相対間隔が保証される。タイル50が周辺部で支持され、それにもかかわらず、熱負荷を受けたとき全方向へ応力なく自由に膨張できるようにするために、タイルは結合面KFに対して支持ピン56で案内されている。回転をしないように、タイル50は案内ピン58によって長孔案内部59に止められている。タイル50は、図16には図示しない開口パターンを備えており、場合により、この開口パターンは各タイル50の間の間隙によって補完される。タイル50は、場合により互いに重なり合っていてもよい。このようなタイルの1つまたは複数の層を、場合により場所的に変化させながら設けることもでき、また、異なる領域に異なるセラミック材料、特に誘電率の異なる材料を使用することができる。それにより、フレキシブルに異なる形状と材料プロフィルを、誘電プレート構造27で具体化することができる。
Claims (22)
- プレート形状の加工品を製造するための方法であって、
2つの互いに対面する電極面を真空容器に設けるステップを含み、一方の電極は金属部と誘電材料を含み、一方の前記電極面は前記誘電材料からなり、他方の前記電極面は金属からなり、
対向する表面を有し、前記対向する表面の一方に沿って、比抵抗ρを有する材料からなるコーティングを含む誘電材料の基板を設けるステップを含み、
10−5Ωcm≦ρ≦10−1Ωcm
が成り立ち、前記コーティングは、結果として得られる前記コーティングの表面抵抗Rsが、
0≦Rs≦104Ω□
となるようなものであり、さらに、
前記コーティングされた基板を前記他方の電極面上に配置することと、
前記電極面間に、電気的な高周波電界を生成することと、
前記一方の電極面の多数の開口部を介して前記真空容器内に反応性ガスを導入することと、
前記金属部の結合面と、前記一方の電極面と反対側の前記誘電材料の設備の表面とによりチャンバを形成することにより前記一方の電極面に沿って局地的に変動する電気的な高周波電位を生成することと、
以下のステップ:
前記設備の厚さを、前記結合面に沿って変動するように選択するステップ、
前記設備の材料の誘電定数を、前記結合面に沿って見て変動するように選択するステップ、
のうち、少なくとも1つを行なうこととを含み、
それにより前記基板をエッチングするかまたはコーティングする、方法。 - 前記局地的に変動する電気的な高周波電位を生成することおよび前記導入することは、前記一方の電極面を設けるために、二次元的に延在される前記誘電材料からなる設備を設けることを含み、
以下のステップ:
対向する前記設備の前記表面と前記結合面との互いの距離を、前記結合面に沿って局地的に変動するように選択するステップ、
前記反応性ガスを、前記開口部を介して前記チャンバへ、前記設備を介して前記真空容器内へ導入するステップ、ならびに
前記結合面および前記他方の前記電極面の間に高周波信号を与えるステップのうち、少なくとも1つを行なうこととを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記結合面に沿って見て実質的に一定の厚さを、誘電材料の前記設備に与えることを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記結合面に沿って見て局地的に変動する厚さを、誘電材料の前記設備に与えることを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記一方の電極面の中心の前記電気的な高周波電位は、前記一方の電極面の外周に沿って印加される電位とは異なるように生成される、請求項2に記載の方法。
- 前記設備の前記対向する表面と前記結合面との間の距離が、前記一方の電極面の中心よりも、前記一方の電極面の外周に沿って小さくなるように選択するステップ、
前記一方の電極面の外周に沿った誘電材料の前記設備の厚さが、前記一方の電極面の中心よりも小さくなるように選択するステップ、および
前記一方の電極面の外周に沿った前記設備の材料の誘電定数が、前記一方の電極面の中心よりも大きくなるように選択するステップのうち少なくとも1つをさらに含む、請求項2に記載の方法。 - a)前記結合面を実質的に起伏が無く、かつ誘電材料の前記設備を少なくとも実質的に一定の厚さで、前記他方の電極面から見て凸状に曲げて設けるステップと、
b)誘電材料の前記設備を実質的に一定の厚さで起伏が無く、かつ前記他方の電極面から見て前記結合面を凹状に曲げて設けるステップと、
c)前記他方の電極面から見て前記結合面を凹状に曲げ、実質的に起伏が無い対向する表面を有するように前記設備を設けるステップと、前記他方の電極面から見て前記一方の電極面は凹状に曲げられ、
d)前記結合面および前記設備の前記対向する表面を実質的に起伏が無く互いに平行に、かつ前記他方の電極面から見て前記一方の電極面を凸状に曲げて設けるステップと、
e)前記結合面および前記一方の電極面を実質的に起伏が無く、かつ前記他方の電極面から見て前記設備の前記対向する表面を凸状に曲げて設けるステップとのうち一つを含む、請求項6に記載の方法。 - 前記設備は、誘電材料のタイルを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記タイルはセラミック材料からなる、請求項8に記載の方法。
- 前記設備の前記対向する表面の、前記結合面からの距離が少なくとも一回で変動するように定められることと、前記設備の厚さが少なくとも一回で変動するように定められることとのうち、少なくとも一方が優勢である、請求項2に記載の方法。
- 前記設備の前記対向する表面の、前記結合面からの距離が徐々に変動するように定められることと、前記設備の厚さが徐々に変動するように定められることとのうち、少なくとも一方が優勢である、請求項2に記載の方法。
- 前記基板の前記コーティングは導電性酸化物を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記酸化物は透明である、請求項12に記載の方法。
- 前記基板の前記コーティングは、すべてドープされたまたはドープされていないZnO、InO2、SnO2の材料のうち少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記コーティングの厚さDsは、
10nm≦Ds≦5μm
となるように選択される、請求項1に記載の方法。 - NH3、N2、SF6、CF4、Cl2、O2、F2、CH4、シラン、ジシラン、H2、ホスフィン、ジボラン、ホウ酸トリメチル、NF3のガスのうち少なくとも1つを導入することを含む前記反応性ガスを導入することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記高周波電界を周波数fRfにおいて生成し、
10MHz≦fRf≦500MHz
が成り立つ、請求項1に記載の方法。 - 前記周波数は、
13MHz≦fRf≦70MHz
となるように選択される、請求項17に記載の方法。 - 前記基板の直径は少なくとも0.5mである、請求項1に記載の方法。
- 前記チャンバは固体誘電材料で充填される、請求項2に記載の方法。
- 前記固体誘電材料の誘電定数は、前記一方の電極面に沿って変動する、請求項20に記載の方法。
- 前記固体誘電材料は、前記一方の電極面の誘電材料と等しい、請求項21に記載の方法。
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