TW201833973A - 具有兩互連之微波電漿源的電漿處理裝置及操作此類電漿處理裝置之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種具有一處理腔室、至少一對微波電漿源及至少一電壓源之電漿處理裝置。各對微波電漿源由一第一微波電漿源及一第二微波電漿源組成，其中該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之各者具有一電漿源壁且在該電漿源壁內有一微波耦合裝置及一電漿電極。該第一微波電漿源及該第二微波電漿源配置於該處理腔室內之待處理之一或多個基板之相同側上且彼此相鄰。該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該等電漿電極彼此電絕緣且導電地連接至該至少一電壓源。在此處，該至少一電壓源適合用於為該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該等電漿電極供應不同電位。本發明亦係關於一種操作此類電漿處理裝置之方法。

Description

具有兩互連之微波電漿源的電漿處理裝置及操作此類電漿處理裝置之方法
本發明係關於一種電漿處理裝置，其含有耦合至彼此之兩個微波電漿源，且係關於一種操作此類電漿處理裝置之方法。特定言之，該電漿處理裝置係一連續饋入系統，待處理之一基板通過該連續饋入系統在電漿處理期間藉由一輸送裝置傳遞。
電漿處理裝置係用於處理基板表面，特定言之係用於將層沈積於基板表面上或自該基板表面移除層且用於修改該基板表面之性質。在此處，藉助一電漿激發或產生處理所必需之粒子(分子、原子或帶電粒子)。對大基板，通常使用連續饋入系統或線內系統，其中若適當，則亦可沿基板之輸送方向連續配置複數個電漿源。 為了產生且維持電漿，存在將為此目的所必需之能量引入至一氣體或氣體混合物內之各種可能性。一個可能性係藉由微波(範圍為900 MHz至10 GHz之頻率)之激發，藉以可在產生之電漿中達成高電漿密度，且因此達成基於一化學反應之高沈積率或高蝕刻率。以實例方式在DE 198 12 558 A1及DE 103 41 239 A1中描述微波電漿源。當使用此類微波激發之電漿與壁或基板表面交互作用時，該等電漿形成具有低邊界層電位之電漿邊界層。因此，接觸該基板表面之電荷載子(離子及電子)僅具有一低能量，通常小於10 eV。然而，為了改良對處理之控制，例如為了控制層性質(諸如一沈積層之密度、強度或應力)，期望尤其係針對至基板表面之離子電流之較大及/或可控制能量。 為此目的，可由一電場疊加微波電漿，由待處理之基板或一基板載體提供微波電漿之一個電極，在處理期間，在該基板載體上支撐該基板。為此，將一經定義參考電位施加至基板或基板載體，該電位引起接觸基板表面之帶電粒子(特定言之離子)在電場中自電漿至基板表面之一加速。在靜態系統中，通常可直接接觸該基板載體。針對連續饋入系統而言，(例如)自DE 10 2012 103 425 A1中得知基板載體至一經定義電位(例如接地)之一電容耦合。 然而，該基板載體至一經定義電位之此純電容耦合且因此導致一經定義電場之產生係不穩定的且對其控制不足。另外，會形成寄生電漿，且此等寄生電漿係非所要的。
因此，本申請案之一個目的係提供一種供應疊加一電場及一微波電漿之另一可能性且克服先前技術之缺點之電漿處理裝置。本申請案之一進一步目的係提供一種操作此類電漿處理裝置之方法。 由如技術方案1之電漿處理裝置及如技術方案12之方法達成此等目的。可在附屬技術方案中找出有利發展及實施例。 根據本發明之電漿處理裝置含有一處理腔室、至少一對微波電漿源及至少一電壓源。該處理腔室係其中可設置一或多個基板之電漿處理所必需之環境條件(例如，壓力或溫度)之一腔室。待處理之該等基板在該電漿處理裝置之操作期間配置於該處理腔室中，其中在該電漿處理期間，此等基板可以一靜態方式配置於該處理腔室內或可輸送通過該處理腔室。 至少一對微波電漿源配置於該處理腔室內。各對微波電漿源由一第一微波電漿源及一第二微波電漿源組成。該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之各者具有一電漿源壁且在該電漿源壁內有一微波耦合裝置及一電漿電極。該電漿源壁在一第一區域中形成該微波電漿源之一氣密定界且在一第二區域中具有一電漿排放開口，開放粒子(opening particle)在該電漿處理裝置之操作期間通過該電漿排放開口沿一或多個基板之待處理表面之方向離開電漿。該第二區域較佳經配置面對該一或多個基板之待處理表面。該第一微波電漿源及該第二微波電漿源配置於該處理腔室內之待處理之一或多個基板之相同側上且經配置彼此相鄰。術語「位於一基板之相同側上」意謂該等微波電漿源處理一基板之相同表面而非一基板之對置表面。術語「彼此相鄰」意謂沒有其他電漿源配置於該第一微波電漿源與該第二微波電漿源之間。該第一微波電漿源與該第二微波電漿源之間之基於面對彼此之電漿源壁之側之距離在此處經構形以使得符合基板處理之技術需求。此等需求(例如)係電漿處理之均勻性及強度。同時，然而該距離應係避免兩個微波電漿源之面對彼此之電漿源壁之側之間之中間區域中之一電漿點燃或至少減少該電漿點燃之風險之距離。在此處，電漿源壁之面對彼此之兩側之間之最小距離及最大距離以及沿垂直於待處理之基板表面之一方向之距離之延伸對避免此類電漿點燃係重要的。另外，一電漿點燃取決於微波電漿源及處理腔室中之壓力且取決於施加至該等微波電漿源之電漿電極之間之電壓。在此處，在與待處理之基板表面實質上平行伸展之一平面中量測該第一微波電漿源與該第二微波電漿源之間或該兩個微波電漿源之電漿源壁之面對彼此之兩側之間之距離。該第一微波電漿源及該第二微波電漿源較佳直接彼此相鄰。然而，該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之電漿電極無論如何皆係彼此電絕緣。微波耦合裝置以及電漿源壁在此處可相對自由地經設計。因此，亦可考量實現具有圓形對稱之電漿產生或實現線性可調整電漿產生之微波電漿源。 至少一電壓源導電地連接至該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之電漿電極且適合用於為該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該等電漿電極施加不同電位。當電位已施加且電漿點燃時，該第一微波電漿源之電漿電極之電位因此用作為該第二微波電漿源之電漿電極之電位之一參考點。換言之：一電場形成於該兩個電漿電極之間且引起至少一電漿外之帶電粒子(例如離子)之加速。因此，接觸待處理基板之表面之帶電粒子之能量增加，且無需將各微波電漿源之電漿之一經定義參考電位施加至基板或無需將基板電容耦合至此類參考電位。特定言之，在此配置之情況下，亦可藉由控制施加至電漿電極之電位而有效且容易地控制接觸待處理基板之表面之帶電粒子之能量。 該電漿處理裝置較佳包括一電壓源，該電壓源包括一第一輸出及一第二輸出且適合用於產生該第一輸出與該第二輸出之間之一電位差。在此處，在該第一輸出處產生之電位及在該第二輸出處產生之電位取決於彼此且鏈接至彼此。該電壓源之該第一輸出連接至該第一微波電漿源之該電漿電極，而該電壓源之該第二輸出連接至該第二微波電漿源之該電漿電極。 特定言之，此電壓源較佳係一對稱電壓源。 然而，該電漿處理裝置亦可包括兩個電壓源，其中一第一電壓源連接至該第一微波電漿源之電漿電極且一第二電壓源連接至該第二微波電漿源之電漿電極，使得該等電漿電極可各經供應具有可彼此完全獨立控制之電位。然而，可在一單一組件(即在一個發電機中)提供該兩個電壓源。 至少一電壓源係一直流電壓源、一脈衝直流電壓源或一交流電壓源，其中然而主要在兩個微波電漿源之電漿電極之兩個分離電壓源之情況中使用一直流電壓源或一脈衝直流電壓源。提供之脈衝直流電壓或交流電壓之頻率在於數Hz至數百MHz之範圍中。 根據本發明之電漿處理裝置亦可含有一或多對微波電漿源。此意謂兩對、三對或多對微波電漿源可配置於處理腔室中，其中所有第一微波電漿源之電漿電極可經供應具有相同電位且所有第二微波電漿源之電漿電極可經供應具有另一共同電位。為此，可使用所有電漿電極之一共同電壓源或所有第一微波電漿源之電漿電極之一共同電壓源及所有第二微波電漿源之電漿電極之另一共同電壓源。在此處，可能交替配置第一微波電漿源及第二微波電漿源或將一第一對微波電漿源之一第一微波電漿源定位於緊鄰另一對微波電漿源之一第一微波電漿源。此外，亦可使用不同電壓源及/或可將不同電位施加至該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之電漿電極。不同之所描述變體之組合係可能的。 在一較佳實施例中，該第一微波電漿源或該第二微波電漿源之至少一者在電漿源壁內具有相對於接地絕緣之一電漿屏幕，該電漿屏幕至少部分環繞該微波電漿源之一電漿空間且用作為一電漿電極。該電漿空間係其中形成電漿之微波電漿源之區域。該電漿屏幕與電漿源壁(例如可係接地)電絕緣，且具有至少一氣體通路，氣體可通過該氣體通路流動至該電漿空間內。此電漿屏幕較佳形成為一可透氣導電穿孔板或格柵。另外，該電漿屏幕在面對待處理基板之一區域中具有至少一開口，開放粒子通過該開口可離開電漿且朝向該待處理基板之表面行進。 在另一較佳實施例中，該第一微波電漿源或該第二微波電漿源之至少一者之電漿源壁相對於接地絕緣且用作為一電漿電極。在此處，該微波電漿源可具有導電地連接至該電漿源壁之一電漿屏幕或可經形成不具有此類電漿屏幕。 在該兩個實施例中，配置於電漿空間或至該電漿空間之導線中之所有供應線及機械固持器相對於接地電絕緣以確保藉由施加至電漿電極之電位在電漿上方形成一經定義電壓。 在一進一步較佳實施例中，該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之電漿源壁之面對彼此之側比電漿源壁之其他側具有離待處理之一或多個基板之表面之一更長之距離。 在一較佳配置中，該兩個微波電漿源之至少一者配置於相對於其他微波電漿源或相對於待處理基板之表面之一斜面處。該兩個微波電漿源特定言之較佳類似地相對於彼此傾斜。術語「微波電漿源之傾斜配置」應瞭解為意謂其中微波電漿源之電漿排放開口之平面與待處理基板表面之間之角度大於0 (零)且小於或等於90°之一配置，其中該傾斜微波電漿源之該電漿排放開口指向該微波電漿源對之另一微波電漿源之方向。對面對彼此之該等電漿源壁而言，此導致與基板平面之比在向外引導區域中增加之一距離。取決於微波電漿源之傾斜及距離，因此產生利用微波電漿源產生之個別微波電漿之重疊之較大或較小區域。若一微波電漿源不傾斜，則該微波電漿源之電漿排放開口之平面平行於待處理基板表面。 微波電漿源有利地具有磁鐵或磁鐵配置，此影響電荷載子自微波電漿之提取。在此處，該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之互相對置之磁鐵經配置具有一致極性或相反極性以獲得電荷載子之一所要提取。「互相對置之磁鐵」在此處意謂配置於兩個微波電漿源之電漿源壁各側上彼此面對之彼等磁鐵。 另外，在一尤其較佳實施例中，一氣體入口配置於該第一微波電漿源與該第二微波電漿源之電漿源壁之面對彼此之側之間。此氣體入口適合用於允許一氣體進入該第一微波電漿源與該第二微波電漿源之間之一連接區域內，該連接區域與待處理之一或若干基板之表面相鄰。因此，該兩個微波電漿源之電漿空間之間之一連接區域可在該等微波電漿源之操作期間產生，該連接區域相較於處理腔室之其他區域具有一增加之導電性且實現或改良該兩個電漿空間之間之一導電連接。 在另一較佳實施例中，該電漿處理裝置具有用於該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之一共同微波功率分配器。如此可建構新型精簡電漿處理裝置，且該兩個產生之微波電漿可更佳地適應彼此，且可節省組件且因此可節省成本。 根據本發明之電漿處理裝置特定言之適合用於在處理期間移動通過處理腔室之基板之處理，且因此適合作為一連續饋入系統。為此目的，該電漿處理裝置較佳亦含有適合用於在該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之操作期間將至少一基板載體輸送通過處理腔室之一輸送裝置，待處理之一或若干基板配置於該基板載體上。 該基板載體在此處較佳由一導電材料組成。該基板載體因此併入至兩個電漿電極之間之電路中且形成一分壓器。 然而，亦可使用難以導電或不導電之基板載體。在此情況中，該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之電漿源壁之面對彼此之側之間之距離應盡可能地小，且該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之電漿源壁之面對彼此之側與待處理基板之表面之距離應大於電漿源壁之其他側與待處理基板之表面之距離，如已參考該電漿處理裝置之一較佳實施例所解釋。該電漿處理腔室之此實施例可能在微波電漿源之操作期間於該兩個微波電漿源之電漿空間之間形成一連接區域，該連接區域實現或改良該兩個電漿空間之間之一導電連接。 用於操作根據本發明之電漿處理裝置之根據本發明之方法包含在該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之各者中藉助一微波功率點燃一電漿且亦包含在電漿之維持期間將不同電位施加至該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之電漿電極。藉助至少一電壓源將該等電位饋入至電漿電極，其中將此等電位之各者用作為其他微波電漿源之電漿電極之一參考電位。 因此，該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之電漿電極之間之一電壓下降，由自至少一電壓源饋入至電漿電極之電位判定該電壓。根據至少一電壓源之實施例，此電壓係一直流電壓、一脈衝直流電壓或一交流電壓。 較佳在該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之操作期間將待處理之一或若干基板輸送通過該電漿處理裝置。在此處，一或若干基板配置於至少一基板載體上，如已參考該電漿處理裝置所描述。 在一進一步較佳實施例中，該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之微波耦合裝置利用同相位脈衝微波功率或利用相移脈衝微波功率操作。另外，各微波電漿源之微波功率亦較佳以與由至少一電壓源提供之電漿電極之間之電壓同步之一方式經脈衝。
圖1展示通過一處理腔室(10)之根據本發明之電漿處理裝置之一第一實施例(1a)之一截面，其中僅示意地繪示配置於處理腔室(10)外部之電漿處理裝置之組件。特定言之，此等組件係具有相關聯之電饋入線(31)之一電壓源(30)及具有相關聯之氣體饋入線(44)之氣體供應器(40至43)。處理腔室(10)具有一腔室壁(11)，在該腔室壁(11)中形成一或多個開口間隙(12)。使用開口間隙(12)引入且排放處理腔室中待處理之一或多個基板(13)或一或多個基板載體(14)，待處理之基板(13)配置於該一或多個基板載體(14)上。在此處，基板(13)可在電漿處理期間以一靜態方式經定位或在處理腔室(10)中移動。特定言之，電漿處理裝置(1a)可為一連續饋入系統，如在圖1中所繪示，其中基板(13)在處理期間藉由一輸送裝置(15)沿自一第一開口間隙(12)至安置於相對腔室壁(11)上之一第二開口間隙(12)之一第一方向(在此處係x方向)連續移動通過處理腔室(10)。此參考基板載體(14)由箭頭所指示。加熱器(16)或冷卻裝置可配置於處理腔室(10)中且在處理期間確保基板(13)之一經定義溫度。處理腔室(10)亦通常具有連接至一吸力泵浦且使得能夠將氣體自處理腔室(10)泵抽至外部之一泵浦連接點(17)。另外，絕緣電襯套(或饋入裝置)(19)形成於具有一接地(18)之腔室壁(11)中。 至少一對微波電漿源(20a、20b)配置於處理腔室中，其中各對微波電漿源由一第一微波電漿源(20a)及一第二微波電漿源(20b)組成。第一微波電漿源(20a)及第二微波電漿源(20b)同樣地形成於繪示之圖式中，儘管此不係絕對必要的。為了繪示之清楚起見，兩個微波電漿源(20a、20b)中之相同組件具有相對於微波電漿源(20a、20b)之僅一者之一參考符號。在電漿處理裝置之第一實施例(1a)中，各微波電漿源(20a、20b)含有一電漿源壁(21)、一電漿屏幕(22)、一微波耦合裝置(23)、氣體入口(241、242)及磁鐵(251)。 電漿源壁(21)形成一電漿空間(29)之一封閉實體包裝，惟一電漿排放開口(291)除外，粒子可通過該電漿排放開口(291)沿基板(13)之一待處理表面之方向離開電漿空間(29)。 氣體入口(241、242)可配置於(例如)電漿源壁(21)之上側上，該側係電漿源壁(21)背向待處理基板(13)之側，且氣體入口(241、242)可經配置在電漿源壁(21)之橫向區域中靠近基板(13)，且在下文中將稱為上氣體入口(241)及橫向氣體入口(242)。在各情況中，該等氣體入口經由氣體饋入線(44)連接至氣體供應器(40至43)。在繪示之情況中，第一微波電漿源(20a)之橫向氣體入口(242)連接至一第一氣體供應器(40)，第一微波電漿源(20a)之上氣體入口(241)連接至一第二氣體供應器(41)，第二微波電漿源(20b)之橫向氣體入口(242)連接至一第三氣體供應器(42)，且第二微波電漿源(20b)之上氣體入口(241)連接至一第四氣體供應器(43)。第一氣體供應器(40)及第三氣體供應器(42)相較於第二氣體供應器(41)及第四氣體供應器(43)較佳提供不同氣體。特定言之，若經由橫向氣體入口(242)饋入之氣體相較於經由上氣體入口(241)饋入之氣體將不受微波電漿源(20a、20b)中產生之一電漿之嚴重影響，則係有利的。對有效氣體利用而言，應在更靠近基板表面處提供具有一尤其高反應率之氣體而非具有一低反應率之氣體。另外，所有氣體供應器(40至43)亦可提供不同氣體，如圖1中所指示。 電漿屏幕(22)藉由電絕緣(26)而與電漿源壁(21)電分離。因此，電漿源壁(21)可藉由至地面之一電連接(27)而接地，而電漿屏幕(22)導電地連接至電壓源(30)且用作為一電漿電極(28)。在微波電漿源(20a、20b)之操作期間，藉由微波經由微波耦合裝置(23)供應能量而點燃一電漿，該電漿填充微波電漿源(20a、20b)之電漿空間(29)。由微波電漿源(20a、20b)之設計、饋入之微波能量及磁鐵(251)之設計及配置判定電漿空間(29)之實體幅度及位置。在此處，電漿空間(29)可到達直至基板(13)之表面，然而，電漿空間(29)之較低邊界亦可沿z方向與基板(13)之表面離開一段距離。微波耦合裝置(23)含有連接至一微波供應器(在圖1中未繪示)之一內部導體(231)及使得內部導體(231)與周圍環境絕緣之一絕緣管(232)。 如圖1中所繪示之第一微波電漿源(20a)及第二微波電漿源(20b)可沿基板之饋入方向(x方向)相鄰配置或亦沿橫向於該等基板之饋入方向(即，沿y方向)相鄰配置。 根據本發明，第一微波電漿源(20a)及第二微波電漿源(20b)之電漿電極(28)導電地連接至至少一電壓源(30)，使得可在微波電漿源(20a、20b)之操作期間將不同電位施加至微波電漿源(20a、20b)之電漿電極(28)。在第一例示性實施例中，電漿處理裝置(1a)僅具有一個電壓源(30)，其中第一微波電漿源(20a)之電漿電極(28)連接至電壓源(30)之一第一輸出且第二微波電漿源(20b)之電漿電極(28)連接至電壓源(30)之一第二輸出。在此處，在電壓源(30)之第一輸出及第二輸出處產生之電位可相對於接地對稱，換言之，第一電位及第二電位具有相等絕對值，但具有不同正負號。若第一微波電漿源(20a)及第二微波電漿源(20b)經相同地建構且利用相同參數(微波功率、氣體流動及氣體組成物)操作，則跨兩個微波電漿源(20a、20b)之電漿之電壓因此下降且在各情況中係電壓源(30)提供之電壓之一半。當然，電壓源(30)之兩個輸出處之電位亦可相對於接地而不對稱，使得跨該兩個微波電漿源之電漿下降之電壓在各情況中僅對應於由電壓源(30)提供之電壓之大約一半。然而，由於僅存在一個電壓源(30)，所以第一微波電漿源(20a)及第二微波電漿源(20b)之電漿電極(28)處之電位取決於彼此且鏈接至彼此。 基板載體(14)較佳由係一優良導體之一材料組成，諸如石墨、鋁或一複合材料(例如CFC)，且因此傳導第一微波電漿源(20a)之電漿空間(29)下方之基板載體(14)之區域與第二微波電漿源(20b)之電漿空間(29)下方之基板載體(14)之區域之間之電流且無一顯著電壓下降。因此，第一微波電漿源(20a)及第二微波電漿源(20b)可彼此單獨配置，特定言之亦彼此具有沿x方向之一較大距離。為了繼續確保連續饋入操作中之電流流動，連續基板載體(14)應藉由一導電元件連接至彼此，使得橋接連續基板載體(14)之間之距離。此等元件可係(例如)自一基板載體(14)之一端突出之元件，該等元件支撐於安置於討論中之基板載體(14)前或後之另一基板載體(14)上且產生電接觸。 圖2展示根據本發明之電漿處理裝置之一第二實施例(1b)，其不同於第一實施例(1a)在於，微波電漿源(20a、20b)中無一者含有一電漿屏幕，反之在各情況中使用之電漿源壁(21)係一電漿電極(28)。在此情況中，各情況中之總微波電漿源(20a、20b)相對於接地絕緣。 另外，在圖2中繪示可使用在各情況中相對於接地之兩個不同電壓源(30a、30b)將電位提供至電漿電極(28)。在此處，一第一電壓源(30a)將一第一電位施加至第一微波電漿源(20a)之電漿電極(28)且第二電壓源(30b)將一第二電位施加至第二微波電漿源(20b)之電漿電極(28)，其中該第二電位可完全獨立於該第一電位經設置。在此處，亦可在一個發電機中提供第一電壓源(30a)及第二電壓源(30b)，只要確保所提供之電位彼此獨立。由於對應饋入電位，跨兩個微波電漿源(20a、20b)之電漿之不同電壓因此下降。特定言之，若利用不同操作參數(諸如，微波功率或氣體流動或氣體混合物等等)操作微波電漿源則係有利的。因此，電荷載子自對應微波電漿至基板表面之輸送係不同的，且可受不同電壓之影響或藉助不同電壓而平衡。在脈衝微波功率之情況中，個別微波電漿源之間之微波功率之位準及相位位置可係同步且在對應電漿電極處適應電壓源。 各微波電漿源(20a、20b)亦具有一磁鐵配置(25)，該磁鐵配置(25)含有第一磁鐵(251)及第二磁鐵(252)。在對應微波電漿源之電漿排放開口(291)之區域處直接彼此對置之永久磁鐵(252)具有一相反極性。閉合磁場線(在圖2中如虛線繪示)形成於此等永久磁鐵(252)之磁極之間，藉以產生一磁鏡。因此，相較於自電漿空間提取離子，可能(例如)抑制電子之提取。在此處，一個微波電漿源(20a或20b)或兩個微波電漿源(20a及20b)之一磁鐵配置(25)之不同磁鐵(251、252)可有利地影響電漿形成及/或電荷載子提取。兩個微波電漿源之互相對置之磁鐵(251、252)，例如在圖2中由參考符號A及B標示之第一磁鐵(251)，因此可經形成具有相同極性或相反極性。 圖3展示根據本發明之電漿處理裝置之一第三實施例(1c)，其中在兩個微波電漿源(20a、20b)中，電漿源壁(21)用作為一電漿電極(28)。在第三實施例(1c)中，第一微波電漿源(20a)及第二微波電漿源(20b)沿x方向彼此定位地十分靠近。該距離基於實體條件而定尺寸以避免電漿源壁之間之電漿點燃且依賴於電壓電位之位準、處理壓力及所用處理氣體。此外，面對彼此之電漿源壁(21)之側藉由一絕緣(26')彼此電絕緣且相對於基板(13)之待處理表面而後縮。換言之，第一微波電漿源(20a)之電漿源壁(21)在面對第二微波電漿源(20b)之基板(13)上方之一位置處之側上終止，且比在背向第二微波電漿源(20b)之側上具有沿z方向自基板(13)之表面之一更長距離。據此，第二微波電漿源(20b)亦係如此。另外，一共同中心氣體入口(243)配置於兩個微波電漿源(20a、20b)之電漿源壁(21)之面對彼此之兩側之間，該中心氣體入口與第一微波電漿源(20a)及第二微波電漿源(20b)之橫向氣體入口(242)共同連接至一共同氣體供應器(41)。兩個微波電漿源(20a、20b)之上氣體入口(241)亦連接至一共同但不同氣體供應器(40)。歸因於兩個微波電漿源(20a、20b)之間之沿x方向之十分短之距離，後縮電漿源壁(21)位於面對彼此之側上且氣體入口(243)定位於該處，一電漿在微波電漿源(20a、20b)之操作期間形成於一連接區域(29')中，該連接區域使得微波電漿源(20a、20b)之兩個實際電漿空間(29)連接至彼此。因此亦可將兩個微波電漿源(20a、20b)之電漿之間之電連接提供至不導電或導電性較差之基板載體(14)。再者，對係優良導體之連續基板載體(14)不導電地連接至彼此之情況而言，因此可確保一連續饋入系統中之基板(13)之一連續處理。 此外，第三實施例(1c)之微波電漿源(20a、20b)不具有任何磁鐵，此等微波電漿源(20a、20b)在其他實施例之各者中亦僅係選用的。可自由選擇個別微波電漿源之氣體供應器之類型及電壓源類型以及結構實施例(例如，是否具有或不具有電漿屏幕或磁鐵)，使得圖1至圖3中繪示之例示性實施例之組件可彼此組合，只要其等不互斥。熟習技術者亦已知用於藉由個別微波電漿源塑形且影響一電漿之形成之進一步磁鐵配置(圖中未繪示)且構成微波電漿源之設計之選項。 圖4展示根據本發明之電漿處理裝置之一第四實施例(1d)，其中微波電漿源(20a、20b)配置於相對於待處理基板(13)之表面之一斜面處。在此處，第一微波電漿源(20a)之電漿排放開口(291)之平面(291')與待處理之基板表面之間之一第一角度標示為α，而將第二微波電漿源(20b)之電漿排放開口(291)之平面(291')與待處理之基板表面之間之一第二角度標示為β。角度α及β兩者在繪示之例示性實施例中具有相同大小且為大約30°。因此，針對電漿源壁(21)之面對彼此之側產生與基板平面(即沿z方向)之比在向外引導之區域中增加之一距離。電漿源壁(21)之面對彼此之側藉由一絕緣(26')彼此電絕緣，如已參考圖3所解釋。一區域產生於微波電漿源(20a、20b)之電漿排放開口(291)與配置於基板載體(14)上之基板(13)之間，在該區域中，兩個微波電漿源(20a、20b)之微波電漿或至少自該等微波電漿發出之粒子流重疊。在繪示之情況中，兩個微波電漿源(20a、20b)以一類似方式相對於待處理基板(13)之表面傾斜地配置。然而，第一微波電漿源(20a)及第二微波電漿源(20b)亦可具有不同傾斜角，其中角度α及β各假定大於0 (零)且小於或等於90°之一值。在此處，微波電漿源總是相對於彼此而配置於一斜面處，使得兩個電漿排放開口(291)總是面對彼此配置至少一小程度。 圖5示意地展示含有根據本發明且藉由實例方式參考圖1至圖4解釋之兩個電漿處理裝置(1e、1f)之一處理缸系統(100)之一實施例。為了繪示之清楚起見，兩個電漿處理裝置(1e、1f)中之結構相同組件具有僅相對於電漿處理裝置(1e或1f)之一者之一參考符號，其中未繪示氣體供應系統且電壓源僅示意地繪示而非在電漿處理裝置(1e、1f)內之其等實際實體位置中繪示。兩個電漿處理裝置(1e、1f)皆具有一處理腔室(10)，該等處理腔室經由一端口(110)連接至彼此且各具有一泵浦連接點(17)。一處理缸(120)安置於各電漿處理裝置(1e、1f)中，一撓性基板或一撓性基板載體(130)經由處理缸(120)由該處理缸(120)之旋轉引導。撓性基板或撓性基板載體(130)可為(例如)在電漿處理裝置(1d、1e)中經受一處理且因此自一第一存料輥(140)饋入至第一電漿處理裝置(1e)中之處理且在第二電漿處理裝置(1f)中之處理後再次纏繞於一第二存料輥(150)上之一膜或一箔。 如已參考圖1至圖4所描述之兩對微波電漿源(20a、20b)連續配置於第一電漿處理裝置(1e)中，其中各對微波電漿源(20a、20b)藉由一特定電壓源(30)經供應具有一電壓。然而，兩對微波電漿源(20a、20b)亦可藉由一共同電壓源(30)而經供應具有電壓，其中各對微波電漿源之微波電漿源(20a、20b)之一者導電地連接至電壓源(30)之一輸出且各對微波電漿源之其他微波電漿源(20a、20b)導電地連接至電壓源(30)之另一輸出。在此處，兩對微波電漿源之經供應具有相同電位之微波電漿源(20a或20b)可在各情況中配置於關於對應微波電漿源對內之基板或基板載體(130)之輸送方向(由箭頭繪示之沿著基板或基板載體)之相同位置中或可配置於相對位置中。兩對微波電漿源(20a、20b)皆較佳執行基板(130)或配置於基板載體(130)上之基板之相同處理。 在圖5中繪示之實施例中，僅一對微波電漿源(20a、20b)配置於第二電漿處理裝置(1f)中。然而，一對、兩對或多對微波電漿源(20a、20b)當然可配置於兩個電漿處理裝置(1e、1f)中。相較於在第一電漿處理裝置(1e)中執行之處理，基板(130)或配置於基板載體(130)上之基板之另一處理較佳在第二電漿處理裝置(1f)中執行。 有利地不必在各情況中供應具有一經定義電位之處理缸(120)，因為處理缸(120)不用作為微波電漿源(20a、20b)之電漿之一者之參考電極。此延長系統之服務壽命且歸因於處理缸之更簡單的結構設計而實現成本減少。 如已提及，僅示意地繪示系統之組件。因此，電壓源(30)實際上較佳配置於處理腔室(10)外部。第一存料輥(140)及第二存料輥(150)亦可配置於處理腔室外部。
1a至1f‧‧‧電漿處理裝置
10‧‧‧處理腔室
11‧‧‧腔室壁
12‧‧‧開口間隙
13‧‧‧基板
14‧‧‧基板載體
15‧‧‧輸送裝置
16‧‧‧加熱器
17‧‧‧泵浦連接點
18‧‧‧接地
19‧‧‧絕緣電襯套
20a‧‧‧第一微波電漿源
20b‧‧‧第二微波電漿源
21‧‧‧電漿源壁
22‧‧‧電漿屏幕
23‧‧‧微波耦合裝置
25‧‧‧磁鐵配置
26、26'‧‧‧電絕緣
27‧‧‧至接地之電連接
28‧‧‧電漿電極
29‧‧‧電漿空間
29'‧‧‧連接區域
30、30a、30b‧‧‧電壓源
31‧‧‧電饋入線
40至43‧‧‧氣體供應器
44‧‧‧氣體饋入線
100‧‧‧處理缸系統
110‧‧‧端口
120‧‧‧處理缸
130‧‧‧撓性基板或基板載體
140、150‧‧‧存料輥
231‧‧‧內部導體
232‧‧‧絕緣管
241‧‧‧上氣體入口
242‧‧‧橫向氣體入口
243‧‧‧中心氣體入口
251、252‧‧‧磁鐵
291‧‧‧電漿排放開口
291'‧‧‧電漿排放開口之平面
A、B‧‧‧微波電漿源之互相對置之磁鐵
α、β‧‧‧電漿排放開口相對於基板表面之平面之傾斜角度
x‧‧‧方向
y‧‧‧方向
z‧‧‧方向
下文將基於例示性實施例及圖式解釋本發明。 在圖式中： 圖1展示根據本發明之電漿處理裝置之一第一實施例(1a)，其中在各情況中將微波電漿源(20a、20b)之各者之一電漿屏幕(22)用作為一電漿電極(28)， 圖2展示根據本發明之電漿處理裝置之一第二實施例(1b)，其中在各情況中將微波電漿源(20a、20b)之各者之一電漿源壁(21)用作為一電漿電極(28)， 圖3展示根據本發明之電漿處理裝置之一第三實施例(1c)，其中微波電漿源(20a、20b)之電漿源壁(21)之面對彼此之側相對於待處理基板(13)之表面後縮， 圖4展示根據本發明之電漿處理裝置之一第四實施例(1d)，其中微波電漿源(20a、20b)相對於待處理基板(13)之表面傾斜，且 圖5展示含有根據本發明之兩個電漿處理裝置(1d、1e)之一處理缸系統(100)之一實施例之一示意性繪示。

Claims (18)

  1. 一種電漿處理裝置，其具有 一處理腔室， 至少一對微波電漿源，其由一第一微波電漿源及一第二微波電漿源組成，其中該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之各者具有一電漿源壁且在該電漿源壁內有一微波耦合裝置及一電漿電極，該第一微波電漿源及該第二微波電漿源配置於該處理腔室內之待處理之一或多個基板之相同側上且彼此相鄰，且該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該等電漿電極彼此電絕緣，及 至少一電壓源，其導電地連接至該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該等電漿電極且適合用於為該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該等電漿電極供應不同電位。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中提供一電壓源，該電壓源具有一第一輸出及一第二輸出且適合用於產生該第一輸出與該第二輸出之間之一電位差，其中該電壓源之該第一輸出連接至該第一微波電漿源之該電漿電極，且該電壓源之該第二輸出連接至該至少一對微波電漿源之該第二微波電漿源之該電漿電極。
  3. 如請求項2之電漿處理裝置，其中該電壓源係一對稱電壓源。
  4. 如請求項1之電漿處理裝置，其中該至少一電壓源係一直流電壓源、一脈衝直流電壓源或一交流電壓源。
  5. 如請求項1之電漿處理裝置，其中該第一微波電漿源或該第二微波電漿源之至少一者在該電漿源壁內具有相對於接地絕緣之一電漿屏幕，該電漿屏幕至少部分環繞該微波電漿源之一電漿空間且用作為該電漿電極。
  6. 如請求項1之電漿處理裝置，其中該第一微波電漿源或該第二微波電漿源之至少一者之該電漿源壁相對於接地絕緣且用作為該電漿電極。
  7. 如請求項1之電漿處理裝置，其中該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該電漿源壁之面對彼此之側比該等電漿源壁之另一側具有離待處理之該一或多個基板之該表面之一更長之距離。
  8. 如請求項1之電漿處理裝置，其中該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之至少一者配置於相對於該等待處理基板之該表面之一斜面處。
  9. 如請求項1之電漿處理裝置，其中該第一微波電漿源及該第二微波電漿源具有磁鐵，其中該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該等互相對置之磁鐵經配置具有一致極性或相反極性。
  10. 如請求項1之電漿處理裝置，其中一氣體入口配置於該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該電漿源壁之面對彼此之該等側之間，該氣體入口適合用於允許一氣體進入該第一微波電漿源與該第二微波電漿源之間之一連接區域內，該連接區域與待處理之該一或多個基板之該表面相鄰。
  11. 如請求項1之電漿處理裝置，其中該電漿處理裝置具有用於該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之一共同微波功率分配器。
  12. 如請求項1之電漿處理裝置，其進一步含有適合用於在該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之操作期間將至少一基板載體輸送通過該處理腔室之一輸送裝置，待處理之該一或多個基板配置於該基板載體上。
  13. 如請求項12之電漿處理裝置，其中該基板載體由一導電材料製成。
  14. 一種用於操作如請求項1之電漿處理裝置之方法，該方法包括以下步驟： 在各情況中，在該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之各者中藉助一微波功率點燃一電漿，且 在該等微波電漿源中之該等電漿之維持期間藉助該至少一電壓源將不同電位施加至該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該等電漿電極，其中該等電漿之該等所得電位在各情況中用作為另一微波電漿源之該電漿之參考電位。
  15. 如請求項14之方法，其中由該至少一電壓源提供且跨該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該等電漿下降之電壓係一直流電壓、一脈衝直流電壓或一交流電壓。
  16. 如請求項14之方法，其中在該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之操作期間將待處理之該一或多個基板輸送通過該電漿處理裝置。
  17. 如請求項14之方法，其中該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之微波耦合裝置利用同相位脈衝微波功率或利用相移脈衝微波功率操作。
  18. 如請求項17之方法，其中以與該第一微波電漿源及該第二微波電漿源之該等電壓源同步之一方式操作該等同相位或相移脈衝微波功率。
TW106134907A 2016-10-12 2017-10-12 具有兩互連之微波電漿源的電漿處理裝置及操作此類電漿處理裝置之方法 TWI756276B (zh)

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