TW202039929A - 真空處理設備及用於真空電漿處理至少一個基板或用於製造基板的方法 - Google Patents

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Abstract

在一真空處理容器(3)中，電漿係在一第一電漿電極(111)與一第二電漿電極(112)之間產生，以便執行一基板(9)之一真空電漿處理。為了將該兩電漿電極(111,112)中被處理程序所導致的材料之沉積埋沒的至少一者最小化，該電極(111)係設有對電漿電極效應沒有貢獻之區域(30NPL)與電漿電極有效之區域(30PL)之一表面圖案。該兩電漿電極(111,112)之間之電流路徑集中於具電漿電極有效之該等不同區域(30PL)，導致這些區域(30PL)之持續濺射清洗。

Description

真空處理設備及用於真空電漿處理至少一個基板或用於製造基板的方法
本發明係關於在利用兩電漿電極間之電漿協助下於真空中處理基板之技術領域，藉此於暴露電漿電極之反應空間中產生沉積於電漿電極之至少一者上且可導致程序不穩定之材料的處理。
無。
本發明之一目的係最終減少此基板處理程序隨時間之偏移，包含長期偏移，亦即在處理裝置各維護期間之間的偏移。
此可藉由一種真空電漿處理設備達成，其在一真空容器中包括至少一第一及至少一第二電漿電極，該至少一第一及至該少一第二電漿電極用於在其間產生電漿。
該第一與第二電漿電極可連接至一電漿供應源裝置，其對該第一電漿電極建立一第一電位及對該第二電漿電極建立一第二電位，藉此該第一與該第二電位兩者係相對於一系統接地電位如施加於真空容器的壁者是獨立可變的。
至少該第一電漿電極包括具有一外圖案化表面之一電極本體，該外圖案化表面包括第一表面區域，其對電漿電極效應沒有貢獻且係由金屬材料或介電材料形成；及第二表面區域，其係電漿電極有效的且係由金屬材料形成或係為沉積於金屬材料上之一介電材料層之表面，該金屬材料係以該第一電位操作。
定義： •吾等瞭解本說明書及申請專利範圍通篇所採「基板」係指在反映空間中常見處理之單一工件或一批工件。工件可由任何形狀或材料形成，但尤其是板狀、平坦或彎曲。 •可包括一個以上功率產生器之電漿供應源裝置不論何時均在第一與第二電漿電極間產生電位差，一種電漿排放電壓，其頻譜包括DC分量，接著且視DC分量極性，一電極係陽極而另一係陰極。在此情況下，本說明書及申請專利範圍通篇所指「第一電漿電極」為陽極。 •當所指頻譜不具DC分量時，可能無法識別電漿電極為陽極或陰極。在這些情況下，第一電漿電極係指不待供基板處理耗用之電漿電極。因此，例如對於在基板上之層之濺射沉積或對於蝕刻基板，在基板載體上之靶材電極或基板為待耗用之電漿電極，且「第一電漿電極」係指非靶材電極之電極或其上不具待蝕刻基板之電極。 •當所指頻譜不具DC分量且無對於基板處理待耗用之電漿電極時，例如在電漿強化CVD中，第一電漿電極係指電漿電極之一且第二電漿電極可係依據對於第一電漿電極所述及聲明之特徵建構。 •吾人瞭解「金屬材料」係指包含導電率等於或類似於金屬材料之金屬之任何材料，但亦係例如石墨、導電聚合物、半導體材料或各別摻雜材料。 •吾人瞭解電漿電極表面區域之「對電漿電極效應無貢獻之表面區域」顯然目的在於對電極效應無貢獻。因此，例如在用於饋送氣體進入真空容器之電極本體表面中的開口顯然目的在於氣體饋送且即使此等開口之表面區域對電漿電極效應無貢獻亦不被視為「對電漿電極效應無貢獻之表面區域」。「對電漿電極效應無貢獻之表面區域」載有通過兩電漿電極間且沿著電漿之電流之實際可略電流部分，其遠小於「電漿電極有效之表面區域」，且如下述，其上所指電流集中。 •吾人瞭解適度供應電流至「表面區域係電漿電極有效的」表面區域，導致第二電極與此等表面區域間之電漿激發。在這些不同的「電漿電極有效之表面區域」上，通過兩電漿電極間且沿著電漿之電流集中。 •吾人瞭解電極之「新狀態」係指尚未受電漿處理程序影響之電極。
已知兩電漿電極歷經濺射及材料沉積。兩程序中何者係在所考量之電漿電極之一者處為主要程序，端視電漿處理程序內之電極目的而定。若這些程序之一者為主，則造成淨濺射或淨沉積。
例如對於濺射沉積而言，靶材電漿電極之目的在於濺射為主。否則，一些材料沉積亦可能發生於靶材上，在文內已知為靶材毒化。靶材電極之相對電漿電極主要歷經材料沉積，導致所謂的「被掩埋」電極或「消逝中」電極或「消失中」電極或陽極。
若此相對電漿電極具有金屬材料表面，則在其上長成之任何材料沉積之導電率比在新狀態中之表面金屬材料低，將使得程序不穩定。
若藉由Rf供應電漿，則電漿電極之一甚或兩者的表面可由電容性耦合Rf供應信號至電漿之介電材料形成。在此等情況下，在新狀態介電表面電漿電極上之介電材料之長成沉積亦將導致程序不穩定。
本發明人已瞭解由於第一電漿電極之指定本體具有經圖案化對電漿電極效應無貢獻之第一表面區域NPL及具有電漿電極效應之表面區域PL之表面，故電漿供應電場且因而第一與第二電漿電極間之電流路徑可稱之為聚焦或集中於PL表面區域，導致僅NPL主要甚或專門歷經材料沉積，而在PL表面區域處，暴露於電漿之表面材料大體上維持不受影響，亦即無材料沉積。
有關依本發明之沿著電極本體表面之程序細節，熟諳此藝者在以下指出之不同本體實施例之內文中將明。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，在至少該第一電漿電極之一新狀態中，及在該圖案在該本體之一封包軌跡上之投影中，該圖案之該等第二表面區域PL之投影區域之總和與該等第一表面區域之投影區域NPL之總和之比例Q係 0.1≤Q≤9。 此符合投影表面區域PL對(PL+NPL)之比例範圍係約10%至約90%。
在依本發明之一目前成功施行之真空電漿處理設備實施例中，在至少該第一電漿電極之一新狀態中，及在該圖案在該主體之一封包軌跡上之投影中，該圖案之該等第二表面區域PL之投影區域之總和與該等第一表面區域NPL之投影區域之總和之比例Q係 0.4≤Q≤1。 此符合投影表面區域PL對(PL+NPL)之比例範圍係約30%至約50%。
在一真空電漿處理設備實施例中，在至少該第一電漿電極之一新狀態中，該等第二表面區域PL之至少一些與該等第一表面區域NPL之至少一些係金屬材料表面區域。
在此實施例中，所指第一NPL表面區域限定空間，其中因幾何尺寸調整而使電漿可不激發。
在一真空電漿處理設備實施例中，在至少該第一電漿電極之一新狀態中，該等第一表面區域NPL之至少一些係介電材料表面且該等第二表面區域PL之至少一些係金屬材料表面。
在此實施例中，第一表面區域NPL之介電材料亦導致電場及電流路徑集中於第二PL表面區域上。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，在至少該第一電漿電極之一新狀態中，該等第一表面區域NPL之至少一些與該等第二表面區域PL之至少一些係介電材料表面區域。
此實施例適於各介電材料之介電常數及厚度控制所得阻抗處之Rf電漿供應。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該本體包括一核心及一封包，且該圖案化表面之圖案係由該封包界定。
該封包可藉此攜載第一表面區域NPL及第二表面區域PL之圖案，或實際上可為網格，形成第一或第二表面區域，在核心表面上分別留下可自由進出之第二或第一表面區域。
此封包可係一維護更換部。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，在至少該第一電漿電極之一新狀態中，該等第二表面區域PL係由金屬材料形成，且該真空電漿裝置經構造成於操作中在該真空容器中暴露於至少該第一電漿電極之空間中產生材料，其中該材料的導電性係比該等第二表面區域PL之該金屬材料之導電性差。
雖然電極本體實際上可為任意合適形狀，在依本發明之裝置之一實施例中，該電極本體沿著一直軸延伸，促進整體裝置之整合。此外，依本發明之第一電極在真空容器中精確定位的事實係藉由沿著直線軸實現電極本體而強化。請注意常見先前技術實現之第一電極就在真空容器中的定位而言相當不明確，此係因真空容器的壁常作為以系統接地電位操作之第一電極。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該電極本體被具橢圓或圓形或多邊形剖面之幾何軌跡本體圍繞。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該電極本體被在一方向上視為錐狀剖面輪廓之幾何軌跡本體圍繞。
藉此可微調沿著第一電漿電極本體之材料沉積效應及材料濺射效應之分布，尤其是精確均勻化。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中， 該圖案化表面之該等第一表面區域NPL包括以下至少一者： 一空凹部，其具有一金屬材料表面； 一空凹部，其具有一金屬材料表面，該金屬材料表面被介電材料之層覆蓋； 一凹部，其具有一金屬材料表面且填充有介電材料。
熟諳此技藝或領域者悉知上述，金屬材料表面中暴露於電漿之凹部可填充電漿或可無電漿，端視此凹部尺寸而定。因此，實現電極本體之一實施例係裁量金屬材料表面中的凹部以避免電漿入內。此係如此技術中已知考量經各設備裁量之程序中之普及暗空間距離，亦稱之為「電漿套」距離而達成。無電漿使得凹部中的導電率相當小且在凹部中僅有弱離子加速電位梯度，不足以主要濺射凹部表面：反應空間外之材料僅沉積於凹部中，導致凹部中長成層之材料可能導電性較此層沉積處之金屬材料低。
換言之，在由各個程序如藉由反應性磁控濺射或藉由蝕刻產生之材料導電性較金屬材料低之情況下，第一電極本體之整體金屬材料表面縮減且電場聚焦於凹部旁且暴露於電漿之剩餘金屬材料表面上，亦即在所述圖案之第二表面區域PL上。結果使得跨越電漿套之電位梯度增加，使得朝向第二表面區域PL之金屬材料表面之離子加速增加，且因而凹部旁之金屬材料表面之清洗建設或蝕刻增加。剩餘金屬材料區域及因而沿著電極本體之第二表面區域PL保持無沉積，導致電極本體及因而程序之穩定電極效應。
如上述僅於凹部中長成導電率相當低之材料層仍可導致程序偏移。因此在一實施例中，取代或除提供空凹部於第一表面區域NPL外，藉由在金屬材料中之空穴(void)實現至少一些第一表面區域NPL被一層介電材料如陶瓷材料覆蓋。藉此使得本體之電極效應自電漿程序之初即穩定，金屬材料第二表面區域PL自電漿處理之初即保持清潔。
取代或除了在金屬材料中具有空凹部及/或在被一層介電材料覆蓋之金屬材料中具有空凹部外，另一實施例在金屬材料中亦具凹部，但係以介電材料如陶瓷材料填充。
取代在本體或其封包之金屬材料表面中具有空洞且接著以介電材料填充或塗布此凹部，金屬材料表面可具有在金屬材料上之介電材料區域之表面圖案供第一表面區域NPL之用。
若第一電極係Rf電漿用之電漿電極，則該圖案之第二表面區域PL亦可由介電材料製成。在此情況下，在金屬材料上之第二表面區域PL之介電材料圖案較在金屬材料上之第一表面區域NPL之介電材料圖案薄，且因而呈現較第一表面區域NPL高之對電漿之電容性耦合及/或第二表面區域之介電材料之介電常數較第一表面區域之介電材料之介電常數大。
如熟諳所述技術者所熟知，極可能實現依本發明之電極本體。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該電極本體沿一軸延伸，該等第一表面區域包括繞著該軸之至少一溝槽。
藉此且在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，所述該至少一個溝槽係一螺旋溝槽或一環狀溝槽。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該等第二表面區域PL包括繞著該本體之一軸之至少一個螺旋區域。此螺旋區域可係金屬材料區域，其上塗布介電材料核心或該本體之一封包。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，如所述，該第二表面區域PL之螺旋區域係一金屬材料線。
在如所述之真空電漿處理設備之一實施例中，除了剛性電供應連接外，該線係自立的。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該等第一表面區域NPL包括突出薄片之間之空隙。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該等第一表面區域NPL包括相互間隔金屬材料板之間之至少一個空隙。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該等第一表面區域NPL包括夾在金屬材料板之間之至少一個介電材料板。
造成屬於第一電位之金屬板及介電材料中間層板之多層夾層。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該本體被冷卻。
藉此且在依本發明之電漿處理設備之一實施例中，該本體包括冷媒用之一通道裝置或被安裝至一散熱器。
依本發明之電漿處理設備之一實施例包括互連於該第一電漿電極之該本體之一金屬材料部與以參考電位如系統接地電位操作之該設備之一部分之間之阻抗元件。
此阻抗元件可係一個以上離散且互連之被動阻抗元件及/或一個以上主動阻抗元件如FET，藉此亦可控制以調整電漿操作前或期間之整體普及阻抗。藉由調整阻抗元件可微調第二表面區域PL之自清洗效應。
依本發明之電漿處理設備之一實施例包括一負回饋控制迴路，用於控制該第一電位、該第二電位、該電位差之至少一者。
依本發明之真空電漿處理設備之一實施例包括一負回饋控制迴路，其中一受測普及實體係由受負回饋控制之該第一電位組成，且包括用於相對於一參考電位之該第一電位之一感測單元。
依本發明之真空電漿處理設備之一實施例包括一負回饋控制迴路，其中一受測普及實體係由該第一電位組成或包括該第一電位，且包括用於相對於一參考電位之該第一電位之一感測單元，在該負回饋控制迴路中之該經調整實體係由一反應氣流及/或該第一與該第二電漿電極之間之該電位差組成或包括一反應氣流及/或該第一與該第二電漿電極之間之該電位差，且包括用於該反應氣體進入該真空容器之一可調整流量控制器及/或用於該電位差之一可調整電漿功率供應裝置。
請注意，該受測普及實體可係例如所述第一電位之函數，可能係不只一個可變函數，且該經調整實體可包括額外實際實體如真空容器中的壓力。
因此例如測量相對於例如系統接地電位之第一電漿電極普及電壓，且此電壓或其函數(可能係其多變函數)與所要的該電壓之預設值或其所要的預設函數比較，且調整進入真空容器之反應性氣流及/或兩電漿電極間之電壓或電流，使得假設受測普及電壓或其函數之普及值與該電壓或其函數之所要預設值或時間軌跡差異最少。一般預設值可為定值或可以預設方式隨時間變化。
提供如上述之負回饋控制迴路用於電極電位之至少一者，用於兩電漿電極間之電位差，可視為發明本身。
在依本發明之電漿處理設備之一實施例中，該第一電漿電極被圍封於該真空容器中之一外殼中，該外殼遠離該第一電漿電極且與該第一電漿電極電絕緣，且具有至少一個開口，其暴露於該真空容器中之反應空間且經特製以允許該電漿建立於該第一與該第二電漿電極之間。
在依本發明之電漿處理設備之一實施例中，該外殼被冷卻。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該外殼包括冷媒用之一通道配置或被安裝至一散熱器。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該外殼之至少一部分係由金屬材料形成且以浮動方式電操作或連接至一參考電位如系統接地電位。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該外殼之至少一部分係介電材料。
在方才所述及的依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該開口係在介電材料之該部分中。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該外殼之至少一部分，尤其是具開口部分，係一維護更換部或該外殼包括沿其內表面之至少一個主要部之一屏蔽作為一維護更換部。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該外殼包括沿其內表面之至少一個主要部之一金屬材料屏蔽，其以浮動方式電操作或連接至一參考電位如系統接地電位。
依本發明之真空電漿處理設備之一實施例包括一工作氣體入口，其排放在該外殼中且可連接或連接至一工作氣體儲槽。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該真空容器包括一工作氣體入口，其可連接或連接至一工作氣體儲槽且係由排放在該外殼中之一工作氣體入口組成。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該第一電漿電極之該本體隱蔽於該基板載體之視線。藉此避免濺離第一電漿電極之沉積材料沉積於基板上。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，藉由該外殼或藉由跨越該外殼之該開口之一固定或可調整遮板，將該主體隱蔽於該基板載體之視線。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該遮板係由金屬材料形成且以浮動方式電操作或連接至一參考電位如系統接地電位。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該遮板係由介電材料形成。
已注意到第一電漿電極之位置可係可調整，尤其是若係如所述沿著直線軸建構於外殼內者，尤其是在該軸方向上，且甚至可自該外殼移除該第一電漿電極後再導入，以最佳化電漿啟動，或者更一般而言，微調第一與第二電漿電極間之電流路徑。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該第二電漿電極係按該第一電漿電極建構。但該第一與第二電漿電極無需建構為相同。若按目的而言在例如PECVD處理中，該第一與第二電漿電極均無材料貢獻於基板上沉積之材料，則可兩者建構不同。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該第二電漿電極係一磁控濺射源之靶材或靶材固持器或一電漿蝕刻源之一基板固持器或一基板，且具有由該第一電漿電極組成之一源陽極。
因此，在此磁控濺射源或蝕刻源處，可略除客製化源「陽極」，簡化來源。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該第二電漿電極係一磁控濺射源之靶材，該靶材係由矽形成。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該真空容器包括一反應氣體入口，其可連接或連接至一反應氣體儲槽。在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，此反應氣體係未供應之氧氣或氫氣中之一者。
在剛提出之依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該第二電極為矽之磁控濺射靶材。
在該真空電漿處理設備之一實施例中，反應氣體未饋送至一外殼，其中駐留該第一電漿電極。
依本發明之真空電漿處理設備之一實施例包括第一數量之該等第二電漿電極及第二數量之該等第一電漿電極，該第二數量小於該第一數量。
在依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該第一數量至少為2且該第二數量為1。因此例如單一第一電漿電極可在一共用真空容器中操作之至少兩個電漿處理站供應超過一種電漿。藉此該至少兩種電漿之至少兩種可依序或同時操作。
依本發明之真空電漿處理設備之一實施例包括： •在該真空容器內之一基板傳送器，其可繞一軸驅動旋轉且包括與該軸等距之多個基板載體； •與該等基板載體之傳送路徑對齊之超過一個的真空處理站； •該超過一個的真空處理站中之至少兩者各包括一第二電漿電極，用於該至少兩個真空處理站之該第一電漿電極係由該至少兩個真空處理站共用且與該軸同軸。
在剛提出之依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該超過一個的真空處理站包括具有該共用第一電漿電極之至少兩個磁控濺射站。
在剛提出之依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該至少兩個磁控濺射站各具有一矽靶材。
在剛提出之依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該至少兩個磁控濺射站之一者與連接或可連接至含有氫氣之一氣體儲槽之一反應氣體入口流動連通，該至少兩個磁控濺射站之另一者與連接或可連接至含有氧氣之一氣體儲槽之一反應氣體入口流動連通。
在剛提出之依本發明之真空電漿處理設備之一實施例中，該基板傳送器係由該驅動器連續驅動至少一個360ｏ 旋轉，且該磁控濺射源至少在該一個360o 旋轉期間致能連續濺射。
除非互有牴觸，否則所提出之依本發明之真空電漿處理設備之兩個以上實施例可組合。
在一進一步態樣中，本發明指向一種真空電漿處理設備，其在一真空容器中包括一基板載體、至少一第一及至少一第二電漿電極，該至少一第一及該至少一第二電漿電極用於在其間產生電漿。該第一與第二電漿電極可連接至一電漿供應源配置，其對該第一電漿電極建立一第一電位及對該第二電漿電極建立一第二電位，該第一及該第二電位係相對於一系統接地電位獨立可變。該設備進一步包括一負回饋控制迴路，用於控制該第一電位、該第二電位、該第一電位與該第二電位之間之電位差之至少一者。
在依本發明之進一步態樣之真空電漿處理設備之一實施例中，在該負回饋控制迴路中之一暫時受測普及實體係由相對於一參考電位之該第一及第二電位之一者組成或包括該第一及第二電位之一者，且包括用於相對於一參考電位之該各自的第一或第二電位之一感測單元。
在依本發明之進一步態樣之真空電漿處理設備之一實施例中，在該負回饋控制迴路中之一經調整實體係由以下至少一者組成或包括以下至少一者： •進入該真空容器之一反應氣流； •該電位差。
該設備進一步包括用於該反應氣體進入該真空容器之一可調整流量控制器及/或用於該第一與該第二電漿電極之間之該電位差之一可調整電漿功率供應裝置。
本發明進一步指向一種在一第一與一第二電漿電極之間產生之電漿協助下處理在一真空環境中之一基板或製造一經處理基板之方法，其包括在該第一與第二電漿電極之至少一者處提供在該處理期間主要塗布之第一表面區域NPL與主要濺射之第二表面區域PL，藉此選擇該等第二表面區域之總和與該等第一表面區域之總和之一比例Q係為： 0.1≤Q≤9， 其中該等第二表面區域及該等第一表面區域均投影在各自的電漿電極的封包位置上。
在依本發明之方法之一變體中，該比例Q係為： 0.4≤Q≤1。
依本發明之方法之一變體包括以獨立可變電位電供應該第一與第二電漿電極。
依本發明之方法之多個變體係藉由依本發明之真空處理裝置或藉由其實施例之一者以上來執行。
圖1顯示在最一般態樣下之如本發明內文所述之最示意與簡化之真空電漿處理設備。
真空電漿處理設備1包括操作連接至泵浦裝置5之真空接收器3。具有用於一個以上基板9之基板載體7，固定於或可於真空接收器3中驅動。基板載體7可以電浮動方式或於參考電位下操作或可於所要偏壓電位下操作。一個以上基板9暴露於第一電漿電極111與第二電將電極112間產生之電漿PLA中。工作氣體WG及/或反應氣體RG經氣體饋線裝置10饋送至真空接收器3。氣體饋線與內含各氣體之各儲槽裝置12流動連接。
藉由電漿供應源裝置(未含於圖1)建立在各電極111與112處之各電位ϕ111與ϕ112間之電漿驅動電位差Δϕ。
吾等現描述第一電極111如上。此第一電極111一貫具有具金屬之金屬材料表面。在一些電漿處理程序期間，在反應空間RS中產生導電率係比電極111金屬材料表面低之材料並沉積於第一電極111上。
提供以上所述之一實例： 若電漿處理係藉由磁控或非磁控濺射之濺射沉積，則第二電極112包括消耗之濺射靶材。若靶材材料導電性係比慣用之第一電極表面金屬材料低，則濺射源或此材料之「陽極」係藉由靶材材料在包含反應氣體之環境中反應而生，導電性係比慣用之第一電極111表面金屬材料低之此材料沉積於第一電極使濺射程序不穩定。
若電漿處理係基板蝕刻，則此導電率相當低之材料可係被濺離基板(蝕刻)或可係源自與饋送至反應空間RS之反應蝕刻氣體反應之此被蝕離材料之材料。
此外，待沉積於基板9上的材料源於電漿PLA中的氣體化學反應，導電性可係比第一與第二慣用電漿電極之金屬材料表面區域低。
在存在導電率係比慣用第一電極111表面金屬材料低的材料下，第一電極111金屬材料表面區域被該材料塗布。此例如因長期偏移所致電漿處理程序不穩定現象係此技術中已知且稱之為例如「電極隱藏中」、「被掩埋電極」、「消逝中」電極等，應藉由對異於所述慣用第一電極111之第一電漿電極之各特製且依本發明減少甚或避免。
慣用電漿電極之另一實例如後： 若真空電漿處理程序係以Rf電漿操作，則第一電漿電極表面亦可係沉積於第一電漿電極之金屬材料基底上之介電材料層之介電材料表面。此介電層具有對電漿之Rf供應之電容性耦合。若該程序產生之沉積材料亦係介電質，則此材料於第一電極之介電表面上的沉積改變電容性耦合，亦可使程序不穩定。
因此，換言之，已知本真空電漿處理技術，所有電漿電極表面均被同時濺離與塗布。在靶材上，如同在第二電漿電極上濺射，亦即使材料脫離靶材表面為主要，但來自反應空間之材料「再沉積」於靶材上並未消失。在反應性濺射中，亦即濺射沉積一層於基板上，尤其是若沉積材料導電性係比靶材材料低時，在靶材表面上之「再沉積」可導致所謂的「靶材毒化」。
以上定義之第一電漿電極主要暴露於毒化沉積而非濺射。
本發明之發明人已知對第一電漿電極111表面之特定特製會導致部分表面在電漿啟動後旋即自清除，且因而避免被埋藏之第一電漿電極111之電漿處理程序不穩定。
此係藉由裁量第一電漿電極111本體表面而普及且驚人的建立，使得沿著表面電漿之第一區域可不激發且沿著該本體電漿之其餘第二區域確實激發。沿著導電性低於本體之第二表面區域之金屬材料之第一表面區域材料的沉積係主要。主要濺射第二表面區域建立且維持金屬材料表面接觸電漿，或者更一般而言，若屬金屬材料或定義之電容性耦合，則維持初始特性。
因此，可稱之為藉由對電極效應無貢獻之第一表面區域及對電極效應有貢獻之第二表面區域圖案化第一電漿電極111本體表面。
圖2最一般顯示依本發明之第一電漿電極111之本體31之表面30之一部分。沿表面區域30NPL防止電漿PLA激發，而電漿PLA沿其餘表面區域30PL激發。
圖3再度顯示具第一表面區域30NPL與第二表面區域30PL之第一電漿電極111之本體31。本體31被幾何軌跡封包31L環繞。第二表面區域30PL在幾何軌跡封包31L上投影30PLp之總和與第一表面區域30NPL在幾何軌跡封包31L上投影30NPLp之總和的比Q藉此選為 0.1≤Q≤9。 且藉此目前實行之實施例： 0.4≤Q≤1。
表面區域30PL係沉積於本體31之金屬材料基底上的金屬材料或介電材料層之介電材料。
依圖4，表面區域30NPL係由本體31之金屬材料表面30m中的空凹部33形成。金屬材料表面30m可係金屬材料本體31表面或金屬材料層表面，示如虛線30mL。金屬材料表面30m/30mL係於第一電位ɸ111操作。
凹部33經尺寸調整以避免電漿PLA於其中激發，因而如熟諳此藝者所知，最小剖面範圍D遠小於普及暗空間距離的兩倍。暴露於電漿PLA者僅有凹部33表面，因為第一表面區域30NPL被真空電漿處理程序所生材料塗布，其導電率可相當低，導電性低於表面30m之金屬材料。在其相對處，金屬材料表面區域30PL濺射增加。
啟發性地解釋這些現象如後： 在金屬材料表面凹部33處無電漿激發，因為經過尺寸調整使得開口最小直徑小於暗空間距離的兩倍。鄰近凹部表面處無暗空間。因此，無電位差加速帶電粒子朝向凹部表面。這些粒子僅沉積於凹部33中。由於凹部33中無電漿，故導電率相當低且電場及第一與第二電漿電極間的電流愈向外部金屬材料區域30PL愈集中。該處因具普及暗空間及高導電率，故帶電粒子更加速朝向表面且濺射表面區域30PL，避免相對低導電性材料在該處之淨沉積。
然而隨時間建立於凹部33之塗層及表面區域30PL處之各自的濺射增加，導致程序有些偏移。
此使得發明人預施加電絕緣材料如陶瓷材料之表面區域30NPL，藉以自程序開始進行即建立穩定初始條件。
依圖5之實施例，在本體31之金屬材料表面30m中的空凹部33被預塗布例如陶瓷材料之介電材料塗層34a。
依圖6之實施例，在本體31之金屬材料表面30中的凹部33或其上之金屬材料塗層30mL填充有介電材料如陶瓷材料栓塞34b。
依圖7之實施例，本體31之金屬材料表面30被預塗布而具介電材料區域或「島」30NPL，例如陶瓷材料層34c。
一面參考圖7，圖8再度示意應用Rf電漿時的第一電漿電極111表面圖案。此處的第二表面區域30PL與第一表面區域30NPL係各介電材料層之表面區域。形成第二表面區域30PL之該等層之介電材料及厚度之耦合電容遠高於提供第一表面區域30NPL之該等層之介電材料及厚度。
請注意當第二表面區域30PL亦係以介電材料層實現時，第一表面區域30NPL可能依圖4至6實現。
依圖9之實施例，本體31分成多個部分31a與31b…，且介電材料中間層31c被夾在兩接續部分31a與31b間，該等部分31a與31b係金屬材料或塗布金屬材料層之30mL。金屬材料層部分電互連(圖中未顯示)且以第一電位ɸ111操作。
雖然圖4、5與6顯示凹部呈洞形，圖10至12顯示凹部33實現為金屬材料或塗布有金屬材料層之板狀薄片36間之間隙。
圖13至16更特定顯示第一電漿電極111之電本體31之實施例。依顯示本體31頂視圖之圖13，本體31沿著A軸延伸。雖然軸可呈曲線，目前實現的實施例中A軸係直線。
此外即雖然依圖13之本體31之頂視形狀為圓形，其亦可為例如橢圓或多邊形。
依圖14之實施例，本體31係金屬材料或塗布有金屬材料層且包括以圍繞A軸之溝槽33a實現之凹部33a。因此，圖13之實施例與圖4之一般實施例相符。請注意可以一個以上圍繞A軸且沿著本體31之螺旋溝槽(圖中未顯示)取代多個溝槽33a。很清楚依圖4至8之第一表面區域30NPL之一般形式可實現為圍繞A軸之螺旋延伸表面區域，造成第二表面區域30PL亦係螺旋。
圖14中的第二表面區域30PL可由間隔之不同金屬材料板或塗布有金屬材料層之板實現且電互連及以第一電位ɸ111操作。
圖15顯示第一電漿電極111之本體31實例，其中第二表面區域30PL係圍繞直線軸A之螺旋捲繞。藉此沿著螺旋繞線100實現第二表面區域。第二表面區域30PL主要界定為沿著線100之外周邊。螺旋之相鄰繞圈間距為D，且亦可自中央饋送器102至螺旋內周邊的徑向距離最多為D。螺旋除了電連接至中央饋送器102外係獨立運作。請注意在圖式中的陰影線非指剖面。
為了處理慣用於濺射之壓力，選擇亦顯示於圖14中的距離D範圍係 1mm≤D≤110mm，尤其是 7mm≤D≤15mm。
圖16之實施例與圖14之實施例類似，藉此圖14之凹部或間隙33a非空的，也未被如圖4或5之一般實施例之介電材料層塗布，而係填充介電材料，例如依類似圖6之34b之介電材料板。圖17至19顯示均沿著直線軸A之第一陽極111之本體31之進一步實施例。請注意在這些圖式中的陰影線非指剖面。
圖20概略顯示沿著軸A延伸之本體31實施例作為實例。本體31包括核心106及封包108，其界定第一表面區域30NPL與第二表面區域30PL之圖案，在伴隨圖21至23之文中將更清楚。
依圖21，封包108具有空穴開口(void opening)110的圖案，一旦經其施加至具金屬材料表面的核心106，則可自由出入第二表面區域30PL。封包108本身係由介電材料形成。
依圖22，封包108具有空穴開口110圖案，一旦經其施加至具介電材料表面的核心106，則可自由出入第一表面區域30NPL。封包108本身係由金屬材料形成。
依圖23，金屬材料封包108攜載第一表面區域30NPL之圖案且可被施加至核心106，不論核心材料為何。相反地，封包108可由介電材料形成且攜載第二表面區域30PL之圖案(圖中未顯示)。
封包108可係維護更換部且因而易於在核心106上進行互換。
熟諳此藝者現知可依本發明及依其特定需求已大量變體實現第一電漿電極111之本體表面圖案。
本體31之所有實施例可冷卻，其可藉由引導冷卻流體通過本體31或藉由安裝該本體至散熱器組件而實現。
依圖24之實施例，沿著本體31之金屬材料本體31或核心106之軸A且位於中心設有同軸通道孔40。冷卻流體管42沿著孔40延伸且於通道孔40底端排放冷卻流體FL，冷卻流體FL係自本體31或核心106一端處之通道孔40排放(圖中未顯示)。
依圖25之實施例，金屬材料本體31或核心106被安裝至包括通道裝置40a之散熱器組件，經其流通冷卻流體FL。在本體31或核心106與散熱器組件62間具設有由電絕緣材料形成且具良導熱性如AlN之組件或中間層64，使得以系統接地電位G熱窄耦合至本體31方式操作散熱器組件，但後者與系統接地電絕緣。
依圖26，本體31係以任何形式實現，但尤其是依圖13至19之實施例，被幾何軌跡GL封圍，例如在沿軸A之至少一方向S上視為錐狀之幾何封包。尤其與真空容器3中之第一電極111之安裝位置相關，藉由此局部或整體錐狀化，可控制且尤其均勻化沿著本體31之塗布/濺射效應之分布。
吾等現描述第一與第二電漿電極如何於依本發明之設備實施例中電操作。
如圖27所示，且作為本發明之部分，電極111與112兩者均電操作使得各電極之電位ϕ111與ϕ112可以相互獨立方式相對於施加至真空容器3之系統接地電位G變化。第一電漿電極111及第二電漿電極112以絕緣體14與16所示電絕緣方式操作。浮動電漿功率供應源裝置18操作連接至電漿電極111與112且於第一與第二電漿電極施加電位差Δϕ。電漿功率供應源裝置18可經裁量產生DC、脈衝DC、HIPIMS、AC至RF之至少一者。
基板載體7可以浮動方式於系統接地電位G或偏壓電位上電操作(圖27中未顯示)，其可係DC、AC至RF。請注意若執行蝕刻，則可由第二電漿電極112實現基板載體7。考量自電漿電極111與112至系統接地G之低電漿阻抗，電極111與112可自由假定各電位ϕ111與ϕ112，藉此維持電漿功率供應源裝置18建立之電位差Δϕ。藉此且相對於利用真空容器3之接地金屬的壁作為第一電漿電極，依本發明且如上述之多個實施例之第一電漿電極111成為局部良好界定，作為自任何第二電漿電極至第一電極111之電流路徑，使第一電漿電極111負載集中於表面圖案之第二表面區域PL之電流。
第一電極111可連接至參考電位，例如經由阻抗元件Z11至系統接地電位G(亦見於圖30)，其呈現與電漿阻抗Z111並聯且經選擇使其確實不影響整體並聯阻抗Z111//Z11。在如目前實行之實現形式中，阻抗Z11係由電阻性元件R實現，其中有效值係 50Ω≤R≤250kΩ， 藉此在一實施例中之R=1kΩ。
阻抗元件Z11可由至少一個被動電子元件及/或藉由至少一個電主動元件如二極體及/或至少一個主動電可控制元件如FET實現。藉由調整如圖27中於Adj處之虛線所示阻抗元件Z11，可微調第一電極111之表面圖案之第二表面區域PL之自清洗效應。
進一步提供阻抗元件Z11可改善電漿PLA之啟動且可如後述用以感測相對於例如系統接地電位G之電位ϕ111。
依圖28，感測元件Z11’係用以感測第一電漿電極111相對於參考電位如系統接地電位G之暫時普及電位ϕ111。例如可感測跨越阻抗元件Z11之電壓UZ11(圖27)。各電壓UZ11係於受控信號UZ11用之負回饋控制迴路中之經測量受控信號指示及採用。作為經調整實體，調整反應氣體之流動及/或電漿供應源裝置18之輸出信號，示如虛線。因此，經測量之受控信號UZ11於差異形成單元20處與設定於單元22之受控信號用之預設值UZ11O 作比較。差異形成單元20處之控制偏差信號Δ經控制器24引至流動調整閥26，調整來自內含反應氣體或氣體混合物之反應氣體儲槽28之反應氣體或氣體混合物之流動進入真空容器3。此外或或者，控制偏差信號Δ作用於電漿供應源裝置18之控制輸入C上。
圖29顯示併同圖28之說明中所述之較一般化之負回饋控制迴路之概略且簡化之功能方塊/信號流表示。
依圖28感測之電壓UZ11被饋至處理單元60。處理單元60計算UZ11之函數之暫時普及值F(UZ11)，可能係多變數函數F(UZ11,X2,X3…)，藉此考量額外輸入信號X2、X3···。處理單元60中的處理結果係函數F之暫時普及值。
在預設單元22a中，設定所要函數F值或所要函數F時間軌跡Fo 。在差異形成單元20a處，比較處理單元60之暫時普及輸出信號與函數F之所要固定或時變值Fo 。差異形成單元20a之輸出信號經控制器單元24a作為調整閥26上及/或電漿供應源裝置18之控制輸入C及可能在電漿處理程序用之額外調整組件上之控制偏差Δ，例如可調整基板偏壓27a、程序壓力27b等。
假定如併同圖28及29之說明所述與解釋之負回饋控制本身係本發明。
以較通用方式，藉由此負回饋控制迴路，本身可係本發明，控制第一電位ɸ111與第二電位ɸ112及第一與第二電位ɸ111、ɸ112之電位差∆ɸ之至少一者使之維持或依循各別預設固定或時變值。
圖30顯示最概略起簡化之依本發明及迄今之前述之真空電漿處理設備之實施例。迄今採用相同符號。請注意前述阻抗Z11及負回饋控制迴路(圖30中未顯示)係選用的。
符號29係指工作氣體儲槽，例如包含氬氣，解此將工作氣體WG饋入真空容器3中，或者或此外，反應氣體RG係來自反應氣體儲槽28。在此實施例中之第二電漿電極可係基板9用之基板載體，以虛線表示，且真空電漿處理程序可係蝕刻該基板9。
迄今吾等已主要提出電漿處理，其中主要消耗第二電漿電極112，且第一電漿電極111係依本發明實現。兩電漿電極111、112係依本發明供電，例如併同圖27之說明所顯示與提出者。
在一些PECVD之應用中，無消耗電漿電極且無電極應藉由覆蓋材料而埋藏或隱藏，尤其是導電性低於各電漿電極之金屬材料表面者。
在此等情況或應用中，兩電極111與112可依本發明建構，但無需相同。此概略且簡化顯示於圖31中。
迄今採用相同符號。無需額外解釋。PECVD處理用之氣體儲槽28’包含氣體CVD-G，其化學反應於電極111與112間之電漿中，造成沉積於基板9上之材料。
依圖32之實施例，電極本體31位於或遠離由金屬材料或介電材料形成之外殼36。若外殼36係由金屬材料形成，則其以電浮動方式或參考電路如系統接地電位G操作。工作內含如氬氣之氣體儲槽29供應工作氣體WG至電極本體31與外殼36間之間隙V中。在設備之一實施例中，饋至整體設備之工作氣體WG被饋至外殼36。
間隙V經耦合開口38a或38b與反應空間RS通連。此耦合開口38a或38b大到足以允許電漿PLA擴展到間隙V中。工作氣體WG自間隙V經耦合開口38a或38b流進反應空間RS中。可或可無需額外供應工作氣體WG於反應空間中。若於PECVD中採用反應氣體，則待沉積於基板上之材料成分呈氣態，此氣體RG被饋至外殼36外之反應空間RS中及/或間隙V內。在設備之一實施例中，此氣體RG被饋至外殼36遠端之反應空間RS，示如圖32。
由於耦合開口38a與38b之壓力階段效應，工作氣體WG在間隙V中的壓力略高於反應空間RS，導致間隙V中的平均自由路徑及因而暗空間距離較反應空間RS中短。
外殼36可係維護更換部且因而以易於交換方式安裝。
或者或此外，外殼36內表面可受遮蔽鑲嵌70(示如虛線)保護。遮蔽鑲嵌70係易於維護之可更換部。
若遮蔽先簽70係由金屬材料形成，則其以電浮動方式或參考電位如系統接地電位G操作。或者，遮蔽鑲嵌70可由介電材料形成。
本體31不應直接自基板載體7可見，尤其是其上的基板9。這是為避免自本體31濺射之材料沉積於基板9上。這係藉由偶和開口38之各定位及塑形及/或藉由本體31與基板載體7間之可移動遮板72達成。若耦合開口經裁量如38a所概示，則外殼36本身隔離自基板載體7至本體31之視線LS 31。若耦合開口經裁量如38b所概示，則各別隔離係由遮板72達成，其可移動以符合例如就不同基板之不同需求。若係由金屬材料製成，則遮板72係以電浮動方式或參考電路如系統接地電位G操作。
若需要，外殼36可藉由沿著外殼36的壁設置冷卻流體用之通道裝置而冷卻(圖中未顯示)。
若第一電漿電極111係與電漿處理站如磁控濺射站組合應用，則此站之一電漿電極，磁控濺射站之陽極，可以依本發明之第一電漿電極111取代。
如圖32所示虛線W，在一些實施例中，第一電極111可安裝於外殼36中，可相對於其位置調整，尤其相對於其沿著軸A之位置。第一電漿電極甚至可自外殼36安裝移除及再導入。此優點在於可最佳化電漿啟動極為條第一與第二電漿電極111、112間之電流路徑。
若不只一個電漿處理站操作進入共用反應空間中，則電漿處理站之各電漿可由依本發明之單一電漿電極111供應。
圖33與34顯示依本發明之最概略且簡化之一裝置實施例之頂視剖面圖。
在真空容器3中，基板載體7可驅動轉動。基板載體7攜載基板9。基板9沿其等移動通過數個(例如5個)電漿處理站50，其等均操作進入共用反應空間RS中。電漿處理站50之每一者包括一第二電漿電極112。在沿著真空容器之一軌跡處，例如可安裝另一處理站處，安裝依本發明之第一電極111。如各電漿供應源裝置18所示，第一電漿電極111係電漿處理站50共用之電漿電極。具共用之第一電極111之電漿處理站50可同時或依序操作或僅在其等個別操作時間的一部份期間同時操作之方式，因而實際上處於「重疊」時間跨度。
圖35顯示依本發明之最概略且簡化之電漿處理裝置。電漿PLA在第一電漿電極112與第一電漿電極111間操作。電漿處理站78於共用反應空間RS中操作。電漿處理站78之電漿PLS利用真空容器3的壁作為第一電極且所得電漿遍布反應空間RS。
在與其相對處，兩電漿電極111與112間之電流路徑集中於第一電漿電極111上且其在表面圖案之第二表面區域PL上。因此，依本發明，至第一電漿電極111之電漿PLA集中朝向局部良好界定之第一電漿電極111。藉此電漿PLA大體上因常需而自電漿PLS去耦合。
如前述，本發明最適於應用於磁控濺射源，其中第二電漿電極112係靶材或靶材固持器，且第一電極111係相對電極，亦即「陽極」。藉此，靶材可為矽靶材。若在此磁控濺射源中執行反應性濺射，則反應氣體可為氧氣或氫氣，使得以於基板9上沉積氧化矽或氫化矽層。
在圖36至48中，概略顯示依本發明之更特定設備。
依圖36與37，基板傳送器201可由驅動器203驅動而繞軸A1轉動連續至少360o 旋轉。多個基板9駐留在基板傳送器201上，由各基板載體(未顯示)固持，與軸A1等距。
沿其等轉動路徑，基板9通過至少兩個真空處理站205，其至少一者係真空電漿處理站，藉此尤其係具靶材207之磁控濺射站(示如205a)。在一實施例中，設置至少兩個磁控濺射站205a，示如圖37。真空處理站及藉此尤其係真空電漿處理站，在反應空間RS中共同均作用於基板9上。
在真空電漿處理站處，包含一個以上磁控濺射站205a，在外殼36中至第一電漿電極111係共同實現且與軸A1同軸定位。在殼體36處設置反應空間RS之工作氣體WG入口，然而如果設置，反應氣體RG係直接或經各真空處理站205饋至反應空間RS，藉此至一個以上磁控濺射站205a。
外殼36與反應空間RS被可稱之為部分外殼36的壁之介電材料屏蔽209隔開。依圖36之開口38設置穿過屏蔽209。在設置至少兩個磁控濺射站205a之一實施例中，至少兩個磁控濺射站205a之靶材為矽，這些來源之一饋送氧作為反應氣體RG，另一者則以氫作為反應氣體RG。氬可作為工作氣體WG。各反應氣體可備饋至接近靶材207之反應空間RS，而非饋入磁控濺射源。
在虛線中，量化顯示自靶材207所得電漿PLA隨著第二電漿電極112集中於共用第一電極111。
在圖36與37之實施例中之第一電極111之本體31可依前述實施例之任一者沿著線性軸(軸A1)延伸而實現。
圖40至48顯示在外殼36中之第一電漿電極111之不同實施例，作為應用於依圖36與37之設備之此等電極實例。請注意，在這些圖式中的陰影線並非表示剖面。
如之前所應用，以相同符號代表相同實體，因而熟諳此藝者可完全了解這些實施例。
圖42係圖41之實例之示意剖面圖，圖45係圖44之實例之示意剖面圖，及圖48係圖47之實例之示意剖面圖。
1:真空電漿處理設備 3:真空接收器 5:泵浦裝置 7:基板載體 9:基板 10:氣體饋線裝置 12:儲槽裝置 14,16:絕緣體 18:浮動電漿功率供應源裝置 20,20a:形成單元 22:單元 22a:預設單元 24:控制器 24a:控制器單元 26:流動調整閥 27a:可調整基板偏壓 27b:處理壓力 28,28’:反應氣體儲槽 29:工作氣體儲槽 30:表面 30m,30mL:金屬材料表面 30NPL:第一表面區域 30PL:第二表面區域 31:電極本體 31a:部分 31b:部分 31c:中間層 31L:幾何軌跡封包 33:凹部 33a:溝槽/間隙 34a:介電材料塗層 34b:栓塞 34c:陶瓷材料層 36:板狀薄片 38,38a,38b:耦合開口 40:同軸通道孔 40a:通道裝置 42:冷卻流體管 50:電漿處理站 60:處理單元 62:散熱器組件 64:組件/中間層 70:遮蔽鑲嵌 72:可移動式遮板 100:螺旋繞線 102:中央饋送器 106:核心 108:封包 110:空穴開口 111:第一電漿電極 112:第二電漿電極 201:基板傳送器 203:驅動器 205:真空處理站 205a:磁控濺鍍站 207:靶材 209:介電材料屏蔽 ɸ111:第一電位 ɸ112:第二電位 C:控制輸入 F:函數 Fo:函數值 G:系統接地電位 RG:反應氣體 RS:反應空間 UZ11:電壓 V:間隙 WG:工作氣體 Z11:阻抗元件 Δ:控制偏差信號
現將在圖式輔助下進一步例示本發明。 圖式顯示： 圖1：在最一般態樣下之如本發明內文所述之最示意與簡化之真空電漿處理設備； 圖2：依本發明之設備原理之第一電漿電極之最示意與簡化切面； 圖3：依圖2所示之代表，用以解釋依本發明之設備之第一電漿電極表面之不同表面區域之相互關係； 圖4：依本發明之設備中之電漿電極之表面圖案切面之最示意與簡化剖面代表； 圖5至8：分別且類似圖4之依本發明之各設備中之電漿電極之表面圖案之實施例之切面代表； 圖9至12：依本發明之各設備中之電漿電極之實施例之切面之最示意與簡化及透視代表； 圖13：依本發明之設備中之電漿電極之實施例之示意頂視圖； 圖14：依本發明之設備中之電漿電極之切面之剖面代表； 圖15：依本發明之設備中之電漿電極之實施例之示意透視代表； 圖16：依本發明之設備中之電漿電極之實施例之示意剖面代表； 圖17至19：依本發明之各設備中之電漿電極之實施例之剖面代表； 圖20：依本發明之設備中之電漿電極之實施例之原理，其中電漿電極表面係由封包實現； 圖21至23：依圖20之封包之切面，界定依本發明之各設備中之電漿電極之實施例之各表面圖案； 圖24：依本發明之設備中之冷卻電漿電極之實施例之最示意與簡化切面； 圖25：依本發明之設備中之冷卻電漿電極之另一實施例之最示意與簡化圖； 圖26：依本發明之設備中之具錐狀剖面之電漿電極之實施例之最示意與簡化圖； 圖27：依本發明之設備之實施例中之各組件電操作之最示意與簡化圖； 圖28：類似圖27之依本發明之設備中之電漿電極之一之電位負回饋控制之最示意與簡化切面； 圖29：依本發明之設備中之電漿電極之一之電位負回饋控制之最示意與簡化圖； 圖30：類似圖27之依本發明之設備之實施例之代表，其中電漿電極之一係濺射源或蝕刻源之工件載體之靶材； 圖31：類似圖30之依本發明之設備之實施例之代表，其中具有至少兩個類似的電漿電極； 圖32：類似圖31之依本發明之設備之實施例之切面代表； 圖33：依本發明之設備之實施例之最示意與簡化頂視圖； 圖34：依圖33之實施例之最示意與簡化側視圖； 圖35：依本發明之設備之實施例之最示意與簡化切面，解釋解耦合不同電漿； 圖36：類似例如圖34之依本發明之設備之實施例代表； 圖37：圖36之實施例之最示意與簡化頂視圖； 圖38至41：依本發明之各設備中之外殼中之電漿電極之各實施例示意圖，尤其是依圖36與37者； 圖42：依圖41之電漿電極之示意剖面代表； 圖43及44：依本發明之各設備中之外殼中之電漿電極之各實施例示意圖，尤其是依圖36與37者； 圖45：依圖44之電漿電極之示意剖面代表； 圖46及47：依本發明之各設備中之外殼中之電漿電極之各實施例示意圖，尤其是依圖36與37者； 圖48：依圖47之電漿電極之示意剖面代表。
3:真空接收器
5:泵浦裝置
7:基板載體
9:基板
14:絕緣體
18:浮動電漿功率供應源裝置
28:反應氣體儲槽
29:工作氣體儲槽
30NPL:第一表面區域
30PL:第二表面區域
31:電極本體
111:第一電漿電極
112:第二電漿電極
G:系統接地電位
RG:反應氣體
RS:反應空間
UZ11:電壓
WG:工作氣體
Z11:阻抗元件

Claims (64)

  1. 一種真空電漿處理設備，其在一真空容器中包括一基板載體、至少一第一及至少一第二電漿電極，該至少一第一及至該少一第二電漿電極用於在其間產生電漿； 該第一與第二電漿電極可連接至一電漿供應源裝置，其對該第一電漿電極建立一第一電位及對該第二電漿電極建立一第二電位，該第一與該第二電位係相對於一系統接地電位是獨立可變的； 至少該第一電漿電極包括具有一外圖案化表面之一電極本體，該外圖案化表面包括第一表面區域，其對電漿電極效應沒有貢獻且係由金屬材料或介電材料形成；及第二表面區域，其係電漿電極有效的且係由金屬材料形成或係為沉積於金屬材料上之一介電材料層之表面，該金屬材料係以該第一電位操作。
  2. 如請求項1之真空電漿處理設備，其中在至少該第一電漿電極之一新狀態中，及在該圖案在該本體之一封包軌跡上之投影中，該圖案之該等第二表面區域之投影區域之總和與該等第一表面區域之投影區域之總和之比例Q係 0.1≤Q≤9。
  3. 如請求項1之真空電漿處理設備，其中在至少該第一電漿電極之一新狀態中，及在該圖案在該主體之一封包軌跡上之投影中，該圖案之該等第二表面區域之投影區域之總和與該等第一表面區域之投影區域之總和之比例Q係 0.4≤Q≤1。
  4. 如請求項1至3中任一項之真空電漿處理設備，在至少該第一電漿電極之一新狀態中，該等第二表面區域之至少一些與該等第一表面區域之至少一些係金屬材料表面區域。
  5. 如請求項1至4中任一項之真空電漿處理設備，在至少該第一電漿電極之一新狀態中，該等第一表面區域之至少一些係介電材料表面且該等第二表面區域之至少一些係金屬材料表面。
  6. 如請求項1至5中任一項之真空電漿處理設備，在至少該第一電漿電極之一新狀態中，該等第一表面區域之至少一些與該等第二表面區域之至少一些係介電材料表面區域。
  7. 如請求項1至6中任一項之真空電漿處理設備，其中該本體包括一核心及一封包，且該圖案化表面之圖案係由該封包界定。
  8. 如請求項7之真空電漿處理設備，其中該封包係一維護更換部。
  9. 如請求項1至8中任一項之真空電漿處理設備，在至少該第一電漿電極之一新狀態中，該等第二表面區域係由金屬材料形成，且該真空電漿裝置經構造成於操作中在該真空容器中暴露於至少該第一電漿電極之空間中產生材料，其中該材料的導電性係比該等第二表面區域之該金屬材料之導電性差。
  10. 如請求項1至9中任一項之真空電漿處理設備，其中該電極本體沿著一直軸延伸。
  11. 如請求項1至10中任一項之真空電漿處理設備，其中該電極本體被具橢圓或圓形或多邊形剖面之幾何軌跡本體圍繞。
  12. 如請求項1至11中任一項之真空電漿處理設備，其中該電極本體被在一方向上視為錐狀剖面輪廓之幾何軌跡本體圍繞。
  13. 如請求項1至12中任一項之真空電漿處理設備，其中該圖案化表面之該等第一表面區域包括以下至少一者： 一空凹部，其具有一金屬材料表面； 一空凹部，其具有一金屬材料表面，該金屬材料表面被介電材料之層覆蓋； 一凹部，其具有一金屬材料表面且填充有介電材料。
  14. 如請求項1至13中任一項之真空電漿處理設備，其中該圖案之該等第一表面區域之至少一些係在金屬材料上之介電材料之區域。
  15. 如請求項14之真空電漿處理設備，其中該圖案之該等第二表面區域係在金屬材料上之介電材料之區域，藉此該等第二表面區域之介電材料之該等區域係比該等第一表面區域之介電材料之該等區域薄及/或該等第二表面區域之該介電材料之介電常數係大於該等第一表面區域之該介電材料之介電常數。
  16. 如請求項1至15中任一項之真空電漿處理設備，其中該電極本體沿一軸延伸，該等第一表面區域包括繞著該軸之至少一溝槽。
  17. 如請求項16之真空電漿處理設備，該至少一個溝槽係一螺旋溝槽或一環狀溝槽。
  18. 如請求項1至17中任一項之真空電漿處理設備，其中該等第二表面區域包括繞著該本體之一軸之至少一個螺旋區域。
  19. 如請求項18之真空電漿處理設備，其中該螺旋區域係一金屬材料線。
  20. 如請求項18之真空電漿處理設備，其中該螺旋線係自立的(free-standing)。
  21. 如請求項1至20中任一項之真空電漿處理設備，其中該等第一表面區域包括突出薄片(projecting web)之間之空隙。
  22. 如請求項1至21中任一項之真空電漿處理設備，其中該等第一表面區域包括相互間隔金屬材料板之間之至少一個空隙。
  23. 如請求項1至22中任一項之真空電漿處理設備，其中該等第一表面區域包括夾在金屬材料板之間之至少一個介電材料板。
  24. 如請求項1至23中任一項之真空電漿處理設備，其中該本體被冷卻。
  25. 如請求項1至24中任一項之真空電漿處理設備，其中該本體包括冷媒用之一通道裝置或被安裝至一散熱器。
  26. 如請求項1至25中任一項之真空電漿處理設備，其包括互連於該第一電漿電極之該本體之一金屬材料部與以參考電位如系統接地電位操作之該設備之一部分之間之阻抗元件。
  27. 如請求項1至26中任一項之真空電漿處理設備，其包括一負回饋控制迴路，用於控制該第一電位、該第二電位、該電位差之至少一者。
  28. 如請求項1至27中任一項之真空電漿處理設備，其包括一負回饋控制迴路，其中一受測普及實體係由受負回饋控制之該第一電位組成，且包括用於相對於一參考電位之該第一電位之一感測單元。
  29. 如請求項1至28中任一項之真空電漿處理設備，其包括一負回饋控制迴路，其中一受測普及實體係由該第一電位組成或包括該第一電位，且包括用於相對於一參考電位之該第一電位之一感測單元，在該負回饋控制迴路中之該經調整實體係由一反應氣流及/或該第一與該第二電漿電極之間之該電位差組成或包括一反應氣流及/或該第一與該第二電漿電極之間之該電位差，且包括用於該反應氣體進入該真空容器之一可調整流量控制器及/或用於該電位差之一可調整電漿功率供應裝置。
  30. 如請求項1至29中任一項之真空電漿處理設備，其中該第一電漿電極被圍封於該真空容器中之一外殼中，該外殼遠離該第一電漿電極且與該第一電漿電極電絕緣，且具有至少一個開口，其暴露於該真空容器中之反應空間且經特製以允許該電漿建立於該第一與該第二電漿電極之間。
  31. 如請求項30之真空電漿處理設備，其中該外殼被冷卻。
  32. 如請求項30之真空電漿處理設備，其中該外殼包括冷媒用之一通道配置或被安裝至一散熱器。
  33. 如請求項30至32中任一項之真空電漿處理設備，該外殼之至少一部分係由金屬材料形成且以浮動方式電操作或連接至一參考電位如系統接地電位。
  34. 如請求項30至33中任一項之真空電漿處理設備，該外殼之至少一部分係介電材料。
  35. 如請求項34之真空電漿處理設備，該開口係在介電材料之該部分中。
  36. 如請求項30至35中任一項之真空電漿處理設備，該外殼之至少一部分係一維護更換部或該外殼包括沿其內表面之至少一個主要部之一屏蔽作為一維護更換部。
  37. 如請求項30至36中任一項之真空電漿處理設備，該外殼包括沿其內表面之至少一個主要部之一金屬材料屏蔽，其以浮動方式電操作或連接至一參考電位如系統接地電位。
  38. 如請求項30至37中任一項之真空電漿處理設備，其包括一工作氣體入口，其排放在該外殼中且可連接或連接至一工作氣體儲槽。
  39. 如請求項30至38中任一項之真空電漿處理設備，該真空容器包括一工作氣體入口，其排放在該真空容器中且係由排放在該外殼中之一工作氣體入口組成。
  40. 如請求項1至39中任一項之真空電漿處理設備，其中該第一電漿電極之該本體隱蔽於該基板載體之視線。
  41. 如請求項30至39中任一項之真空電漿處理設備，其中藉由該外殼或藉由跨越該外殼之該開口之一固定或可調整遮板，將該主體隱蔽於該基板載體之視線。
  42. 如請求項41之真空電漿處理設備，該遮板金屬材料且以浮動方式電操作或連接至一參考電位如系統接地電位。
  43. 如請求項41之真空電漿處理設備，該遮板係由介電材料形成。
  44. 如請求項1至43中任一項之真空電漿處理設備，其中該第二電漿電極係按該第一電漿電極建構。
  45. 如請求項1至43中任一項之真空電漿處理設備，該第二電漿電極係一磁控濺射源之靶材或靶材固持器或一電漿蝕刻源之一基板固持器或一基板，且具有由該第一電漿電極組成之一源陽極。
  46. 如請求項1至45中任一項之真空電漿處理設備，該第二電漿電極係一磁控濺射源之靶材，該靶材係由矽形成。
  47. 如請求項1至46中任一項之真空電漿處理設備，該真空容器包括一反應氣體入口，其可連接或連接至一反應氣體儲槽。
  48. 如請求項47之真空電漿處理設備，其中該反應氣體係氧氣或氫氣中之一者。
  49. 如請求項48之真空電漿處理設備，該第二電極為矽之磁控濺射靶材。
  50. 如請求項47至49中任一項之真空電漿處理設備，其中反應氣體未饋送至一外殼，其中駐留該第一電漿電極。
  51. 如請求項1至50中任一項之真空電漿處理設備，其包括第一數量之該等第二電漿電極及第二數量之該等第一電漿電極，該第二數量小於該第一數量。
  52. 如請求項51之真空電漿處理設備，其中該第一數量至少為2且該第二數量為1。
  53. 如請求項1至52中任一項之真空電漿處理設備，其包括： 在該真空容器內之一基板傳送器，其可繞一軸驅動旋轉且包括與該軸等距之多個基板載體； 與該等基板載體之傳送路徑對齊之超過一個的真空處理站； 該超過一個的真空處理站中之至少兩者各包括一第二電漿電極，用於該至少兩個真空處理站之該第一電漿電極係由該至少兩個真空處理站共用且與該軸同軸。
  54. 如請求項53之真空電漿處理設備，該超過一個的真空處理站包括具有該共用第一電漿電極之至少兩個磁控濺射站。
  55. 如請求項54之真空電漿處理設備，該至少兩個磁控濺射站各具有一矽靶材。
  56. 如請求項54或55中任一項之真空電漿處理設備，該至少兩個磁控濺射站之一者與連接或可連接至含有氫氣之一氣體儲槽之一反應氣體入口流動連通，該至少兩個磁控濺射站之另一者與連接或可連接至含有氧氣之一氣體儲槽之一反應氣體入口流動連通。
  57. 如請求項53至56中任一項之真空電漿處理設備，其中該基板傳送器係由該驅動器連續驅動至少一個360o 旋轉，且該磁控濺射源至少在該一個360o 旋轉期間致能連續濺射。
  58. 一種真空電漿處理設備，其在一真空容器中包括一基板載體、至少一第一及至少一第二電漿電極，該至少一第一及該至少一第二電漿電極用於在其間產生電漿； 該第一與第二電漿電極可連接至一電漿供應源配置，其對該第一電漿電極建立一第一電位及對該第二電漿電極建立一第二電位，該第一及該第二電位係相對於一系統接地電位獨立可變且進一步包括一負回饋控制迴路，用於控制該第一電位、該第二電位、該第一電位與該第二電位之間之電位差之至少一者。
  59. 如請求項58之真空電漿處理設備，其中在該負回饋控制迴路中之一暫時受測普及實體係由相對於一參考電位之該第一及第二電位之一者組成或包括該第一及第二電位之一者，且包括用於相對於一參考電位之該各自的第一或第二電位之一感測單元。
  60. 如請求項58或59中任一項之真空電漿處理設備，其中在該負回饋控制迴路中之一經調整實體係由以下至少一者組成或包括以下至少一者： 進入該真空容器之一反應氣流； 該電位差； 且包括用於該反應氣體進入該真空容器之一可調整流量控制器及/或用於該第一與該第二電漿電極之間之該電位差之一可調整電漿功率供應裝置。
  61. 一種在一第一與一第二電漿電極之間產生之電漿協助下處理在一真空環境中之一基板或製造一經處理基板之方法，其包括在該第一與第二電漿電極之至少一者處提供在該處理期間主要塗布之第一表面區域與主要濺射之第二表面區域，藉此選擇該等第二表面區域之總和與該等第一表面區域之總和之一比例Q係為： 0.1≤Q≤9。
  62. 如請求項59之方法，該比例Q係為： 0.4≤Q≤1。
  63. 如請求項59或60中任一項之方法，其包括以獨立可變電位電供應該第一與第二電漿電極。
  64. 如請求項59至61中任一項之方法，其係藉由如請求項1至請求項60中任一項之真空處理設備執行。
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