TWI448215B - 電漿處理裝置 - Google Patents

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TWI448215B
TWI448215B TW100142545A TW100142545A TWI448215B TW I448215 B TWI448215 B TW I448215B TW 100142545 A TW100142545 A TW 100142545A TW 100142545 A TW100142545 A TW 100142545A TW I448215 B TWI448215 B TW I448215B
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Patrik Wolf
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Roth & Rau Ag
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Description

電漿處理裝置
本發明涉及一電漿處理裝置,用來在基材連續加工設備中加工至少一個平坦的基材,其中該電漿處理裝置具有:至少一個基材承載電極,放置在該基材承載電極上的基材可以被輸送通過該基材連續加工設備,並且該基材承載電極對接地電位是直流絕緣的;一平面式構成的高頻電極,該高頻電極上施加有交流電壓並且設置在放置於該基材承載電極上的至少一個基材之上一間距處;一罐形地在該基材承載電極之上構成的暗室遮罩物,其中該罐形暗室遮罩物的開口區域與該至少一個基材對齊,並且該罐形暗室遮罩物具有一使該暗室遮罩物向外伸展的邊緣,該邊緣緊密地配置在該基材承載電極之上並且平行於其表面配置,並且其中在該電漿處理裝置運作時,在該基材承載電極或(一或多個)基材、高頻電極與暗室遮罩物之間設有一用來形成一低壓電漿的電漿室;至少一設置在該基材承載電極背側上且平行於該基材承載電極之導電的第二電極;以及一氣體供應裝置,用來將處理氣體引入該電漿室中。
對表面的大面積電漿處理在當今的工業製造中得到了很高的評價並且在將來會有越來越重要的意義。舉例來說,電漿技術譬如有電漿蝕刻、電漿預處理、或者電漿輔助的化學氣相沉積,後者也簡稱為PECVD。視技術要求而異,選擇不同的裝置以產生電漿、或者還在用於產生電漿的裝置與電漿處理位置之間選擇不同的配置變化。對於批量生產而言,除了技術要求以外,譬如良好的處理穩定性、高的設備利用率、低的介質消耗、短的維修時間等等要求也越來越重要。
在此通常還具有以下問題,即是否有可能對該等方法或裝置進行尺度放大(Hochskalierung)以便進行大面積的加工和/或在最短的加工時間內加工盡可能大數量的工件。可直線標度的表面電漿處理裝置在這方面是特別有利的,因為在此例如可以簡單地實現在直線延展方向上良好的加工均勻性。為了對大的面積進行均勻加工,較佳地是使其移動穿過加工區域。
這樣的情況例如線上內塗層裝置(In-Line-Beschichtungsanlagen)中是公知的,在該裝置中採用了限定數量的線性微波電漿源。這種微波電漿源較佳地是用2.45 GHz的激勵頻率來驅動,並且以一特別高度地可獲得的電漿密度為特徵,並且特別適用於高速沉積薄層。由於這種微波電漿源相對基材表面有非常低的電漿邊緣層電位,在電漿處理中只出現一低能量的離子轟擊。在加工敏感的表面時,這係一較大的優點。然而高的塗層速度卻還經常導致多孔且密度較低的層,並且出現較多的堆疊錯誤和不飽和鍵。因此往往必須在高的塗層速度與可獲得的層特性之間進行折衷。
用較低激勵頻率驅動的電漿源還以低的電漿密度為特徵,然而在表面加工時還以高的離子能量以及離子密度為特徵。平行板配置尤其是這方面的一好例子。其中,在不對稱地驅動的平行板配置的情況下,一電極置於接地電位而另一電極連接電源。打擊到電極上的離子的不同能量條件取決於所採用的激勵頻率和該等電極的面積比以及所設定的處理條件。因此視將兩個電極中的哪一個選作基材承載電極而異,造成了不同的加工條件。
處於採用基材載體(它們在表面加工過程中要被移動或者甚至要被完全輸送穿過加工區域)的基材連續加工設備形式的電漿處理裝置提出了一巨大的技術挑戰。尤其是在基材載體上還必須達到一限定的電位時,該基材載體必須能夠在運動過程中傳導例如一限定的直流電流或者高頻電流。
下面說明的文獻為此公開了不同的解決方案。
文獻DE 43 01 189 C2說明了上述技術類型的一電漿處理裝置。其基本目的係,在一線內的或者連續加工裝置的情況下,使能量穿過一基材載體向一電漿室中耦合,而不會因此出現寄生電漿。在此重要的是,在被移動的基材上大面積地施加HF能量的電容性耦合。電漿室由一第一電極的罐形遮罩物構成,其中在該電漿室中設有一氣體入口。該罐形遮罩物有一緊密地位於該基材載體之上並且平行於其表面配置的邊緣。在該基材載體的背側以一限定的間距配置了帶有暗室遮罩物的另一高頻電極。藉此可以將高頻能量向基材載體中耦合。該第一電極對該基材載體的電容量應當盡可能地大,而該電極的質量應當盡可能地小,以便能夠在該基材載體上建立一有效的等電位(Gleichpotenzial)。
此文獻的缺點在於,該暗室遮罩物必須延伸過該電極配置的區域,以避免寄生電漿。另外也沒有公開如何從電漿處理的反應區域中抽吸出氣體。在此文獻中用過的氣體只能夠通過該遮罩物的邊緣與基材載體之間的縫隙送出。這同樣是缺點,因為由此在基材表面上會出現其它的不確定的加工作用。
文獻WO 02/056338 A2公開了另一種用於電漿輔助之平面基材的表面加工的裝置。該文獻的作者的目的為,提出一成本低廉的裝置,用這種裝置可以在更高的頻率、較佳地是在30 MHz以上的頻率範圍內,加工相對大型的基材表面。所說明的裝置採用一腔室,該腔室也可以是一真空室。在這個腔室中配置有一接地通道。在該接地通道中構成有一實質上對該腔室體積封閉的放電室。在該放電室中以一很小的間距且平行於相應的基材表面配置一HF/VHF電極,從而所產生的電漿優先形成在電極與基材表面之間。在該接地通道中同樣地構成有兩個在直徑上相對地配置的槽縫,其寬度和高度被選擇為對應於要加工的基材可對應於帶有基材載體的基材。
該基材可帶有基材載體的基材可以穿過該槽縫通過該接地通道並且因此通過該放電室而平移地移動。通過該接地通道向放電室中輸入處理氣體並且從該放電室中排出處理氣體。電流的耦合在帶有基材載體的基材與接地通道之間以電容性方式進行。在此該基材載體針對該接地通道是電絕緣的。該接地通道、HF/VHF電極以及其供電裝置通過絕緣體而對該腔室壁電絕緣。
在這方面的缺點係非常大的技術耗費。接地通道必須具有對基材載體準確平行地配置的多個壁,該等壁被配置為對該基材載體有一很小的間距。尤其是當該接地通道還需要調節溫度時,會造成該接地通道的和該基材載體的熱膨脹,並且非常具有挑戰性的是一必須通過該接地通道進行電絕緣之限定的基材輸送作用在技術上的可實現性。在大面積基材或者帶有許多單個基材的基材載體的加工中,附加的困難在於,垂直於傳輸方向的這種電極配置具有大的寬度並因此該接地通道在傳輸方向上以及在高頻電極配置的兩側上都必須進一步地伸展,以便能夠實現該基材載體對該接地通道的足夠的電容性耦合。另一缺點係,由於該基材載體與該接地通道的多個壁之間有很小的必要的間距,所以產生了一難以用泵抽出的充滿氣體的空間。
因此本發明的目的係,以盡可能低的技術耗費如下地擴展上述技術類型的電漿處理裝置:在限定的基材傳輸和有利的氣體輸入和排出的情況下,即使對大面積的基材或者帶有許多單獨基材的基材載體也可以有從電漿室發出的離子與基材表面的高能量交互作用。
該目的藉由一種上述類型的電漿處理裝置實現,其中該第二電極係一處於接地電位的接地電極,其中該基材承載電極可以電容性地耦合在該接地電極上,並且該氣體供應裝置具有至少一個設置在該高頻電極和/或暗室遮罩物中的氣體入口和至少一個設置在該暗室遮罩物中的氣體出口。
本發明的裝置用來限定地產生在從約1 Pa至數百帕斯卡的工作壓力範圍內的低壓電漿。激勵頻率較佳地是採用13.56 MHz。可以對應於裝置的技術特徵和技術要求使用更高和更低的激勵頻率。在實驗中從約50 kHz至約100 MHz的頻率範圍可能是有利的。
藉由根據本發明把該第二電極用作接地電極並且使該基材電極對接地電位直流絕緣,在高頻電極、基材承載電極與接地電極之間構成一電容性的分壓器。在給定的激勵頻率和低壓電漿的限定的放電條件下,該電容性分壓器的各個電容量大小決定了在該等電容上的電壓降高低。借助在基材載體電極與接地電極之間的一高的電容量,基材電極上有一與接地電極的接地電位接近的交流電位。由此來自該電漿室的離子在基材承載電極或者基材的方向上加速,這導致高品質的加工結果。
因為高頻電漿源相對微波電漿源具有明顯的優點,即在對基材進行表面加工時可提供高能量的離子,從而例如可以在採用根據本發明的電漿處理裝置的條件下利用這種優點以便沉積更緻密的層。此外還可以借助於根據本發明的裝置在層生長時消除特定的化學計量比誤差,或者還可以限定性地改變層中鍵的比例。其它的優點可能存在於選擇性蝕刻或者基材預處理中。
用根據本發明的電漿處理裝置,可以把被移動的基材承載電極(在其上以適當的方式配置有限定數量的單個基材)在RF放電之前電容性地耦合。此外,所提出的裝置具有一類似電漿箱的結構。由此得到程序控制的一些新穎有利的可能性,例如在用於太陽能電池基材上氮化矽沉積的連續加工裝置中。此外根據本發明的裝置適用於與一微波電漿源相結合而有利地實現RF放電和微波放電的相繼配置。
為了能夠獲得基材承載電極的適當的電容性耦合,該基材承載電極較佳地用導電材料構成。
為了能夠把至少一個放置在該基材承載電極上的基材在電漿源下方連續地傳送通過基材連續加工設備並且進行加工,該基材承載電極可以在帶有罐形暗室遮罩物的高頻電極配置與該接地電極之間的縫隙中往復地移動、或者可以被輸送穿過該槽縫。
在本發明的一有利的實施方式中,在限定的高頻電極有效面積的條件下,將基材承載電極與接地電極之間的間距和/或基材承載電極面積的大小針對接地電極進行適配,使得在放電條件下在該高頻電極直至接地電極之間流動的高頻位移電流在基材承載電極與接地電極之間不產生適於電漿點燃的電壓降。
根據本發明的一有利的變化例,該高頻電極擁有一環繞的、升高的邊緣區域,從而該高頻電極具有一倒置的“U”的形狀。由此可限定有效的接地面積與生效的高頻電極面積之間的有效面積比。
對應於本發明的另一設計,具有該高頻電極和該暗室遮罩物的高頻電極配置垂直於基材承載電極的輸送方向而線性地定標度。以這樣的幾何狀態可以沿著一條橫向於通過該基材連續加工設備的基材輸送方向的直線來實現均勻的基材加工,其中可以移動該基材穿過該直線下方。
事實表明,根據本發明特別有利的是用約50 kHz至約100 MHz的激勵頻率來驅動該具有高頻電極和暗室遮罩物的高頻電極配置。這種頻率下採用根據本發明的層沉積裝置時可以產生較高品質的層。
為了改善高頻功率分佈,在另一根據本發明提出的構造中特別是在長伸展的高頻電極配置的情況下採用多個高頻輸入裝置向該高頻電極輸入高頻能量。
當可以用該暗室遮罩物來加熱和/或冷卻該高頻電極配置時,可以藉由本發明達到特別有利的加工結果。
當在該高頻電極中設置適當的管道以便用一適當的熱載體調節溫度時,能夠特別良好地實現該高頻電極配置的冷卻和/或加熱,其中該熱載體較佳地是通過至少一個現有的高頻輸入裝置而輸入,這個或該等高頻輸入裝置與至少一個溫度調節裝置相連接。
當根據本發明的一較佳地實施例在該暗室遮罩物的朝向基材的側面上安裝一適當的框狀導流裝置時,就可以在該導流裝置與該基材承載電極之間實現限定的氣流阻力。
根據本發明的一同樣有利的變化例,該基材承載電極的面積至少等於或者大於由該暗室遮罩物的開口面形成的面積。
在本發明中較佳地是,該接地電極的面積大於或者等於基材承載電極的面積。
此外事實表明特別有利的是,該接地電極設有一由適當的介電材料製造的塗層。
在本發明的另一有利的實施方式中,在接地電極的朝向基材承載電極的側面上配置有一由介電材料製造之附加的、適當的板。由此來放大構成在該基材承載電極與接地電極之間的電容器的電容量。
在根據本發明的電漿處理裝置中可以這樣地實現大的接地電極面積:相繼地配置多個單獨的接地電極,使它們能夠一起構成一對該基材承載電極起電作用的接地電極。
此外,在該接地電極中安裝有一輻射加熱裝置時這是有利的。
在本發明的一特別有利的設計中,該真空室的壁構成該接地電極,從而在該變化例中可以取消分開的接地電極。
在根據本發明電漿處理裝置的一特別有利的構造中的設計為:該高頻電極包含至少一個自身的、適當的氣體噴淋裝置,並且同時在該暗室遮罩物的至少一個壁中存在一附加的氣體噴淋裝置,其中相應地與該氣體噴淋裝置對置之該暗室遮罩物的壁包含至少一個泵送開口。
當在該暗室遮罩物的一壁中設置一個一重或者多重的氣體噴淋裝置並且在與之對置之該暗室遮罩物的壁中設置一適當的泵送開口時,也可以實現一同樣有利的氣體輸入和氣體排出作用。在該變化例中高頻電極內不設置氣體入口。由此在該高頻電極之前造成進入的氣體的一橫向流動。
在根據本發明的電漿處理裝置的另一替代方案中,該暗室遮罩物的一壁中設置一個一重或者多重的氣體噴淋裝置並且在與之對置之該暗室遮罩物的壁中設置多個適當的泵送開口,其中該等泵送開口真空密封地從該真腔室向外引出並且與一適當的泵送系統相連接。
有利的是該電漿室設有一附加的內壁襯裡,該襯裡可以用簡單的方法進行更換,其中該內壁襯裡包含所有必需的泵送格柵以及多個用於氣體輸入和排出的氣體出口。
在本發明的一擴展中,直接在高頻電極之前安裝一由適當的介電材料製造的板,這個板針對電漿室完全地遮蓋該高頻電極。
此外根據本發明還可以在該基材承載電極的運動方向上在一真空室中相繼地配置多個帶有暗室遮罩物的高頻電極配置。
為了能夠保證總有該基材承載電極的充分的電容性接地耦合,在本發明的一變化例中設有多個其它的接地電極,以便在相鄰的真空室之間輸送該基材承載電極。
根據本發明的另一有效實施例,多個基材承載電極可以相繼地移動穿過該電漿處理裝置的放電區,其中如此地調節其相互間距:使得在多個單獨的基材承載電極之間不可能有電漿點燃。
最後在本發明的一實施例中還可以採用一連續的、導電的傳送帶作為典型地用作基材運載體的基材承載電極。
圖1示意性地展示了用於基材28的表面的大面積電漿處理的一根據本發明的電漿處理裝置。該電漿處理裝置安裝在一真空室20中。真空室20的多個壁置於接地電位。真空室20設有泵送連接件21和22用來連接泵送系統。真空室20兩側有開口縫隙23、24。在此例如可以連接多個真空閥門或者相鄰的,真空室。開口縫隙23、24的開口幾何形狀被設計為,可以無障礙地穿過其中輸送一基材承載電極27。在基材承載電極27上可以配置多個單獨的基材28。
在基材承載電極27之朝向真空室底的側面上有一接地電極25,該接地電極在此同時可以實施成輻射加熱裝置。接地電極25通過多個輻射屏障26對真空室底被熱退耦並且以適當的方式方法與接地電位相連接。
圖示的電漿處理裝置的高頻電極配置實質上由一暗室遮罩物1、一高頻電極2以及至少一個高頻輸入裝置3構 成,在此該高頻電極例如嵌入在介電的絕緣體4、17、18中。絕緣材料例如可以採用氧化鋁陶瓷、石英玻璃或者還可以採用塑膠材料譬如PEEK或者特氟綸(Teflon)。高頻電極2與高頻供電裝置30耦合,由此可以在該高頻電極2上施加一交流電位。高頻供電裝置30連接接地電位,真空室20的壁也置於該接地電位。高頻電極2中存在一帶有限定的孔配置的氣體噴淋裝置15,該氣體噴淋裝置可以盡可能均勻地用處理氣體對該電漿處理裝置的一電漿室5進行供給。氣體噴淋裝置15在此通過一氣體緩衝體積16和至少一個氣體輸入裝置14與一供氣系統相連接。有利的是,氣體輸入14同時用高頻輸入裝置3進行,因為後者無論如何都是與高頻電極2連接的。
暗室遮罩物1超過高頻電極2向外大致到達基材載體電極27中,並且與高頻電極2一起構成一電封閉的電漿室5。高頻電極2的前側與基材承載電極27之間的間距根據技術需要適配。在實作中,該間距為約10mm至約30mm。
在由暗室遮罩物1的多個壁所限界的電漿室5的開口處直接地有一框狀地實施之處於流量導板形式的導流裝置6。該導流裝置伸展超過暗室遮罩物1的尺寸,從而在該導流裝置6與基材承載電極27之間有一限定的間距的情況下,可以達到一限定的氣流阻力。由此可以限定從電漿室5出來、主要在泵送開口7、8的方向上的氣流。為此在圖1中於暗室遮罩物1的兩側相應地存在至少一個泵送開口7、8。為了對電漿室5進行均勻的抽吸,有利的是,沿著暗室遮罩物1的各側存在多個泵送開口7、8。泵送開口7、8用所謂的泵送格柵9、10遮蓋。泵送格柵9、10由一導電良好的材料構成並且具有適配的氣體透過性開口,例如槽縫或者孔。由此電漿室5在所有側面上都由導電良好的壁所限界,然而還有可能包括一限定的氣體排出作用。
如以上提及的,高頻電極2有至少一個高頻輸入裝置3。該高頻輸入裝置較佳地是同軸地實施的。由此也可以使用高的激勵頻率來輸入高頻能量,而不會在該線路系統中出現顯著的電流和電壓損失。高頻輸入裝置3根據習知技術與高頻供電裝置30相連接。為了對電漿的複電阻與發生器輸出端的阻抗進行電功率匹配,根據所採用的發生器頻率插入至少一個所謂的匹配箱(Match-Box)。
如果採用適當的技術裝置還可以對該高頻電極配置進行溫度調節。這既可以借助於適當的電加熱裝置也可以通過適當的熱載體的熱交換進行。例如可以在高頻電極2中設置多個管道或者通孔以引導和輸送一適當的熱載體。較佳地是,要通過現有的高頻輸入裝置3中的至少一個來對供給該熱載體。暗室遮罩物1或者通過真空室20來調節溫度或者自身具有適當的溫度調節裝置。
該高頻電極配置係不對稱地驅動的。這就是說,將接地電位用作對於所使用的發生器電壓的基準電位。由此還將構成由高頻電極2發出之主要朝向接地電極25的電場。如果其場強度達到了所使用氣體的擊穿場強度並且在此存在有能夠造成點燃的工作壓力,就在電漿室5中點燃低壓電漿。
暗室遮罩物1的該等壁限定地處於接地電位。基材承載電極27對接地電位是直流絕緣的。如果採用一適當頻率的交流電壓以便進行電漿激勵,那麼一交流電流還從高頻電極2向基材承載電極27並且從此向鄰近的接地面、實質上還向接地電極25流動。由此該配置構成了一電容性的分壓器。在給定的激勵頻率和低壓電漿的限定的放電條件下,各個電容的大小決定了在該等電容上的電壓降的高低。在此,實質的電容由基材承載電極27與接地電極25構成。該電容應當盡可能地大,因為這同時還與一較小的交流電壓降相關聯。由此基材承載電極27的交流電位也較接近於接地電位,並且低壓電漿與基材承載電極27的交互作用就更符合向處於接地電位的電極進行放電的條件。如果基材承載電極與接地電極的相互間距最小、並由此接地電極25的面積等於或者大於基材承載電極27的面積,那麼基材承載電極27與接地電極25之間的電容就會是最大的。出於技術原因,在此可能需要的是,必須由多個單獨的接地電極組裝成接地電極25。尤其是當接地電極25同時還用作輻射加熱裝置時,藉由把熱輻射分散到多個可獨立調節溫度的接地電極上,可以阻礙基材承載電極27中出現的溫度梯度。
在基材承載電極27與接地電極25之間的電容還可能藉由在間隙中配置一由適當介電材料製造的板而進行放大。較佳地是把這個板擴大到超過接地電極25的尺寸,由此可以減少可能從基材承載電極27的邊緣區域向接地電極25形成的非均勻電場。由此還降低了形成寄生電漿的風險。當用有較高的發射率的材料製造該介電板時,如果接地電極25同時還構成為輻射加熱裝置,那麼就可以提高向基材承載電極27的熱傳遞效率。較好地適用的材料首先是陶瓷材料,例如氧化鋁陶瓷。
在技術可能性的範圍內並且取決於所要求的基材承載電極27的尺寸,可以適配該高頻電極配置的尺寸,尤其是高頻電極2的面積及其對基材承載電極27的間距,以優化在高頻電極2與接地電極25之間的電容性分壓器,以便達到基材承載電極27之良好的電容性接地耦合。用於基材承載電極27的接地耦合的一附加的電容還可以用導流裝置6實現,因為其限定性地處在接地電位。根據用作導流裝置6的流量導板的限定的面積及其對基材承載電極27的間距,該流量導板可以或多或少地為基材承載電極27向接地電極的電容性耦合貢獻一大的份額。
藉由電漿中產生的電荷載體與周圍的壁的交互作用形成了電漿邊緣層。在此,針對相應的壁的電漿邊緣層電位,總是比壁本身的電位更正的。該邊緣層電位的高低還決定性地取決於所採用的電極面積的比。於是一小的高頻電極2相對一大的接地電極25導致了在高頻電極2上形成一負的電極電位。這個負的直流電位元上疊加有該高頻電壓並且也被稱為RF偏壓。非常高的RF偏壓可能導致電極材料由於較高的離子撞擊而受到剝蝕的風險增大,由此可能污染加工過程。
圖2示出了帶有一環繞的、隆起的壁29的高頻電極2的有利設計。由此可以在電漿條件下相對於有效的接地面積來擴大高頻電極2的有效作用電極面積。使用有效電極面積和有效接地面積的概念應理解為,在電漿條件下幾何面積可能不同於電作用面積。該隆起的邊緣29的形狀和尺寸可以適配於技術要求和電學要求。
相對於圖1,在圖2中示出了修改後之用於電漿室5的氣體提供方式。氣體輸入不再通過高頻電極2,而是借助於暗室遮罩物1中的一孔配置32。在此,至少一個氣體介面31與一氣體緩衝體積37相連接,該氣體緩衝體積用氣體對孔配置32進行供給。多個帶有泵送格柵9的泵送開口7處於暗室遮罩物2之與孔配置32對置的壁中。由此在處理條件下在高頻電極2之前實現了處理氣體的一橫向流動。在很少的情況下可能有利的是,除了暗室遮罩物1中的氣體噴淋裝置之外,高頻電極2中也還存在一氣體噴淋裝置。
圖3示意性地示出了圖2中的配置的一有利擴展,這個擴展帶有一附加地存在的並且可更換的內壁襯裡33、34、35和36。一直到介電板36,該內壁襯裡都由相互連接的導電的板材構成,該等板材覆蓋了電漿室5的多個側面內壁和導流裝置6。在此有利的是,應當將所需要之在泵送開口7之前的該等泵送格柵33同時加工到該內壁襯裡中。在所示的孔配置32的區域中在該內壁襯裡中還設有多個適配的孔配置34。介電板36適配於技術要求並且例如由氧化鋁陶瓷、石英玻璃或者其它適當的材料構成。如果把該高頻電極配置安裝在真空室20的一可拆卸或者可翻動的蓋上,就可以非常方便地更換該內壁襯裡,並且從而該高頻電極配置的維修費用係較低的。
圖4中示出了對基材28的表面進行大面積電漿處理的另一裝置,在此帶有泵送格柵9的多個側面泵送開口38不匯入真空室20中,而是對真空室20真空密封地與至少一個現有的泵送連接件40相連接。有利的是這個或者該等泵送連接件40與至少一個適當的泵送系統相連接。在此有利的是,多個泵送開口38與自身的多個泵送連接件40相連接,而該等泵送連接件再與一公共的、未示出的泵送分配器相連接。如果在該泵送分配器上連接一適當的泵送系統,就實現了該電漿室5的一特別均勻的泵抽作用。用對真空室20獨立的、電漿室20的泵抽可以因此大幅減少處理氣體從電漿室5出來進入真空室20中的遲滯現象。
視技術要求而異,一個單個的根據本發明的電漿處理裝置還可以與圖1至圖4所示實施方式的不同特徵進行部分地結合。
如果需要,還可以在一共同的真空室20中配置和結合帶有圖1至圖4的特徵的多個裝置。
如果要把多個處理室和加速室組裝成一完整的線內加工系統,那麼在通向相鄰腔室的中間區域中還要考慮在輸送時基材承載電極27的足夠的接地耦合。在此有利的是,要把多個單獨的基材承載電極27相繼地以盡可能小的相互間距輸送通過現有高頻電極配置的加工區域。由此可以使所產生的多個單獨的低壓電漿的放電條件穩定,並且可以降低在多個單獨的基材承載電極27之間的縫隙中的電漿點燃的風險。
28...基材
20...真空室
21...泵送連接件
22...泵送連接件
23...開口縫隙
24...開口縫隙
27...基材承載電極
25...接地電極
26...輻射屏障
1...暗室遮罩物
2...高頻電極
4...介電的絕緣體
17...介電的絕緣體
18...介電的絕緣體
3...高頻輸入裝置
15...噴淋裝置
5...電漿室
14...氣體輸入裝置
16...氣體緩衝體積
6...導流裝置
7...泵送開口
8...泵送開口
9...泵送格柵
10...泵送格柵
30...高頻供電裝置
29...隆起的壁
31...氣體介電
32...孔配置
37...氣體緩衝體積
33...內壁襯裡
34...內壁襯裡
35...內壁襯裡
36...內壁襯裡
38...泵送開口
40...泵送連接件
下面借助附圖來詳細說明本發明的較佳的實施方式、其結構、功能和優點,
在附圖中:
圖1用側面剖視圖示意性地展示了根據本發明的電漿處理裝置的一實施方式,該裝置帶有一處於設置在高頻電極中的氣體噴淋裝置形式的氣體入口和多個通過該暗室遮罩物的壁的氣體出口;
圖2用側面剖視圖示意性地展示了根據本發明的電漿處理裝置的另一實施方式,帶有設置在暗室遮罩物中的氣體入口和氣體出口;
圖3用側面剖視圖示意性地展示了圖2的根據本發明的電漿處理裝置的實施方式的一修改後的變例,帶有一附加的、可更換的電漿室內壁襯裡;並且
圖4用側面剖視圖示意性地展示了根據本發明的電漿處理裝置的另一可能的實施例,帶有設置在該暗室遮罩物中的氣體入口和出口,其中該氣體出口與一泵送連接件相連接。
28...基材
20...真空室
21...泵送連接件
22...泵送連接件
23...開口縫隙
24...開口縫隙
27...基材承載電極
25...接地電極
26...輻射屏障
1...暗室遮罩物
2...高頻電極
4...介電的絕緣體
17...介電的絕緣體
18...介電的絕緣體
3...高頻輸入裝置
15...噴淋裝置
5...電漿室
14...氣體輸入裝置
16...氣體緩衝體積
6...導流裝置
7...泵送開口
8...泵送開口
9...泵送格柵
10...泵送格柵
30...高頻供電裝置

Claims (26)

  1. 一種用來在基材連續加工設備中加工至少一個平坦的基材(28)的電漿處理裝置,該電漿處理裝置包含:至少一個基材承載電極(27),放置在該基材承載電極上的基材可以被輸送通過該基材連續加工設備,並且該基材承載電極對接地電位是直流絕緣的;一平面式地形成的高頻電極(2),該高頻電極上施加有交流電壓並且該高頻電極被設置在放置於該基材承載電極(27)上的至少一個基材(28)之上一間距處;一暗室遮罩物(1),其罐形地形成在該基材承載電極(27)之上,其中該罐形暗室遮罩物(1)的開口區域與該至少一個基材(28)對齊,並且該罐形暗室遮罩物(1)具有一使該暗室遮罩物(1)向外伸展的邊緣(6),該邊緣緊密地配置在該基材承載電極(27)之上並且平行於其表面配置,並且其中在該電漿處理裝置運作時,在該基材承載電極(27)或者一或多個基材(28)、該高頻電極(2)與該暗室遮罩物(1)之間設有一用來形成低壓電漿的電漿室(5);至少一導電的第二電極(25),其設置在該基材承載電極背側上且平行於該基材承載電極(27);以及一氣體供應裝置,用來將處理氣體引入該電漿室(5)中; 其特徵在於,該第二電極係一置於接地電位的接地電極(25),其中該基材承載電極(27)可以電容性地耦合在該接地電極(25)上,並且該氣體供應裝置具有至少一個設置在該高頻電極(2)和/或該暗室遮罩物(1)中的氣體入口(14,15,16;31,37,32,34)和至少一個設置在該暗室遮罩物(1)中的氣體出口(10,8;9,7;9,38,40)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中在該高頻電極(2)之限定的有效面積的條件下,將該基材承載電極(27)與該接地電極(25)之間的間距和/或該基材承載電極的面積大小針對該接地電極(25)進行適配,使得在放電條件下在該高頻電極(2)直至接地電極(25)之間流動的高頻位移電流在該基材承載電極(27)與該接地電極(25)之間不提供適於電漿點燃的電壓降。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之電漿處理裝置,其中該高頻電極(2)擁有一環繞的、升高的邊緣區域(29)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中該具有該高頻電極(2)和該暗室遮罩物(1)的高頻電極配置(arrangement)係垂直於該基材承載電極(27)的輸送方向而線性地定標度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中用約50kHz至約100MHz的激勵頻率來驅動該具有該高 頻電極(2)和該暗室遮罩物(1)的高頻電極配置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中高頻電極(2)具有多個用來輸入高頻能量的高頻輸入裝置(3)輸入。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中可以用該暗室遮罩物(1)來加熱和/或冷卻該高頻電極配置。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中在該高頻電極(2)中設置有至少一個管道以便用一熱載體來調節溫度,其中該熱載體透過至少一個與至少一個溫度調節裝置相連接的高頻輸入裝置(3)進行供給。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中在該暗室遮罩物(1)之朝向基材的側面上安裝一框狀的導流裝置(6)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中該基材承載電極(27)的面積至少等於或者大於由該暗室遮罩物(1)的開口面形成的面積。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中該接地電極(25)的面積大於或者等於該基材承載電極(27)的面積。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中該接地電極(25)具有一用介電材料製造的塗層。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中在該接地電極(25)之朝向該基材承載電極(27)的側 面上配置有一用介電材料製造的板。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中對該基材承載電極(27)起電作用的該接地電極(25)用多個單獨的、相繼地配置的接地電極構成。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中該接地電極(25)中設置有一輻射加熱裝置。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中該真空室(20)的至少一個壁構成該接地電極(25)。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中該高頻電極(2)包含至少一個自身的氣體噴淋裝置(16)並且在該暗室遮罩物(1)中在一側或兩側上有至少一個泵送開口(7,8),該泵送開口被至少一個導電的泵送格柵(9,10)遮蓋並且匯入該真空室(20)的空間中。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中該高頻電極(2)包含至少一個自身的氣體噴淋裝置(16),並且同時在暗室遮罩物(1)的至少一個壁中存在一附加的氣體噴淋裝置(32),其中該暗室遮罩物(1)之與該氣體噴淋裝置(32)相應地對置的壁包含至少一個泵送開口(7)。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中在該暗室遮罩物(1)的一壁中設置一個一重或多重的氣體噴淋裝置(16)並且在與之對置的該暗室遮罩物(1)的壁中設置有至少一個泵送開口(7)。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其 中在該暗室遮罩物(1)的一壁中設置一個一重或多重的氣體噴淋裝置(32)並且在與之對置的該暗室遮罩物(1)的壁中設置至少一個泵送開口(38),其中該至少一個泵送開口(38)真空密封地從該真空室(20)向外引出並且與一自身的泵送系統(40)相連接。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中該電漿室(5)具有一可更換的內壁襯裡(33,34,35,36),其中該內壁襯裡(33,34,35,36)包含用來向該電漿室(5)輸入氣體和從中排出氣體的泵送格柵和多個氣體出口。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中直接在該高頻電極(2)之前安裝一用適當的介電材料製造的板,該板針對該電漿室(5)完全地遮蓋了該高頻電極。
  23. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中在該基材承載電極(27)通過該基材連續加工設備的移動方向上在一真空室(5)中相繼地配置有多個帶有暗室遮罩物(1)的高頻電極配置。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中在該基材承載電極(27)通過該基材連續加工設備的移動方向上在相鄰的真空室(20)之間設有另外的多個接地電極(25)。
  25. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中該電漿處理裝置具有多個可以相繼地穿過放電區移動的 基材承載電極(27),其中如此地設定該等基材承載電極(27)的相互間距:使得在該等單獨的基材承載電極(27)之間不可能有電漿點燃。
  26. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理裝置,其中採用一連續的、導電的傳送帶作為基材承載電極(27)。
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