DE102012110927A1 - Vacuum processing of substrates for treating substrate, comprises igniting magnetron discharge by supplying e.g. inert working gas, displacing first plasma zone, igniting additional magnetron discharge and concentrating second plasma zone - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft allgemein ein plasmagestütztes Verfahren zur Vakuumbehandlung von Substraten. Sie betrifft insbesondere ein Behandlungsverfahren, bei welchem mittels einer Plasmaeinrichtung unter Zufuhr von inertem Arbeitsgas oder unter Zufuhr von inertem Arbeitsgas und Reaktivgas ein Plasma gezündet wird, deren Plasmazone auf eine in sich geschlossene Bahn über der zu behandelnden Oberfläche des Substrats gezwungen ist. Die Plasmaeinrichtung umfasst eine Magnetronelektrode mit einem ersten Magnetsystem und mit einer benachbart zum Substrat angeordneten Elektrode oder mit einem Substrat als Elektrode, beides wird hier zusammenfassend als Substratelektrode bezeichnet, zumindest eine Gegenelektrode und eine Dunkelfeldabschirmung zur Begrenzung der Plasmaausdehnung. The invention generally relates to a plasma-assisted process for the vacuum treatment of substrates. In particular, it relates to a treatment method in which a plasma is ignited by means of a plasma device with supply of inert working gas or under supply of inert working gas and reactive gas, the plasma zone is forced to a self-contained path over the surface to be treated of the substrate. The plasma device comprises a magnetron electrode with a first magnet system and with an electrode arranged adjacent to the substrate or with a substrate as electrode, both of which are collectively referred to as substrate electrode, at least one counter electrode and a dark field shield for limiting the plasma expansion.
Die Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung zur Ausführung eines solchen Verfahrens. The invention also relates to a device for carrying out such a method.
Unterschiedlichste Substrate, beispielsweise für Architektur- oder Photovoltaikanwendungen werden verschiedenen Behandlungen unterzogen. Als Behandlung sollen hier die bekannten modifizierenden, additiven und substraktiven Behandlungen verstanden sein, d.h. Prozesse, bei denen die Wirkung eines über dem Substrat brennenden Plasmas genutzt wird, um das Substrat oder auf dem Substrat vorhandene Schichten strukturell oder energetisch zu verändern, Material auf dem Substrat abzuscheiden oder vom Substrat zu entfernen. Die Bezeichnung des „über dem Substrat“ oder „auf dem Substrat“ brennenden Plasmas bezeichnet allgemein jene grundsätzliche Verfahrensvariante, bei der das zu behandelnde Substrat direkt dem Plasma ausgesetzt wird, im Gegensatz zur räumlichen Trennung zwischen Plasmaerzeugung und Substrat(Remote-Verfahren). Different substrates, for example for architectural or photovoltaic applications are subjected to different treatments. As treatment, the known modifying, additive and subtractive treatments should be understood here, i. Processes in which the effect of a plasma burning over the substrate is used to structurally or energetically alter the substrate or layers present on the substrate, to deposit material on the substrate or to remove it from the substrate. The term "plasma above the substrate" or "on the substrate" generally refers to that basic process variant in which the substrate to be treated is directly exposed to the plasma, in contrast to the spatial separation between plasma generation and substrate (remote method).
Neben der Substratbeschichtung mit verschiedenen Schichten und Schichtsystemen sind unter dem nachfolgend beschriebenen Verfahren beispielsweise Plasmabehandlungen oder Sputterätzen zu verstehen. Letztere Verfahren können auch durch entsprechende Reaktivgase unterstützt werden, wobei die dafür verwendete Vorrichtung bei Einlass von Precursorgasen auch eine Beschichtung mittels PECVD durchführbar ist. Auch die Beeinflussung der Schichteigenschaften einer mit einem geeigneten Verfahren abzuscheidenden Schicht durch eine Magnetronentladung in Substratnähe ist möglich. In addition to the substrate coating with different layers and layer systems, the process described below is understood to mean, for example, plasma treatments or sputter etching. The latter method can also be supported by appropriate reactive gases, wherein the device used for this purpose can also be carried out by PECVD when precursor gases are introduced. It is also possible to influence the layer properties of a layer to be deposited by a suitable method by means of a magnetron discharge near the substrate.
Die Behandlung erfolgt in großindustriellen Anlagen in einem Durchlauf und damit in Vakuumfolge, wobei verschiedene Behandlungen nacheinander in einem Durchlauf erforderlich sein können. The treatment takes place in large-scale industrial plants in one pass and thus in a vacuum sequence, whereby different treatments can be required in succession in one pass.
Zur plasmagestützten Vakuumbehandlung von Substraten wird mittels der Elektrodenanordnung im Vakuum unter Zuhilfenahme eines Arbeitsgases ein Plasma gezündet und die Elektronen mittels eines durch ein Magnetsystem an der Kathode bereitgestelltes Magnetfeld eingeschlossen. Bekanntermaßen ist ein solches Magnetsystem auf der dem Plasma abgewandten Seite der Kathode angeordnet und besteht aus einem zentralen Magnetpol, den ein zweiter, entgegengesetzter Magnetpol ringförmig umgibt, so dass im Querschnitt betrachtet Magneten mit örtlich wechselnder Polung nebeneinander liegend angeordnet sind. Aufgrund des sich dadurch als Ring ausbildenden, tunnelförmigen Magnetfeldes wird die Plasmazone über dem Spalt zwischen zwei Magnetpolen, wo die Magnetfeldlinien parallel zur Targetoberfläche verlaufen, konzentriert und sich ein in sich geschlossener Plasmaring ausbilden. For the plasma-assisted vacuum treatment of substrates, a plasma is ignited by means of the electrode arrangement in a vacuum with the aid of a working gas, and the electrons are enclosed by means of a magnetic field provided by a magnetic system at the cathode. As is known, such a magnet system is arranged on the side of the cathode facing away from the plasma and consists of a central magnetic pole which surrounds a second, opposite magnetic pole in an annular manner, so that magnets with locally alternating polarity, viewed in cross-section, are arranged next to one another. Due to the thus formed as a ring, tunnel-shaped magnetic field, the plasma zone over the gap between two magnetic poles, where the magnetic field lines are parallel to the target surface, concentrated and form a self-contained plasma ring.
Die positiven Ladungsträger des Plasmas bewirken den sogenannten Sputtereffekt, durch den die oberen Schichten einer Oberfläche, eines Substrats oder eines Targets, abgetragen werden. Je nach Verfahren ist die Gegenelektrode gegenüber der Substratelektrode Kathode oder Anode. Bei der Abscheidung von Schichten kann das zu beschichtende Substrat auf relatives (bezogen auf das Potential der jeweils anderen Elektrode) Anodenpotential gelegt werden, während es bei der Entfernung von Schichten oder Verunreinigungen oder zur Oberflächenaktivierung auf relativem Kathodenpotential liegt. The positive charge carriers of the plasma cause the so-called sputtering effect by which the upper layers of a surface, a substrate or a target are removed. Depending on the method, the counter electrode opposite to the substrate electrode cathode or anode. In the deposition of layers, the substrate to be coated may be placed at relative (with respect to the potential of the other electrode) anode potential, while it is at the removal of layers or impurities or surface activation at a relatively cathode potential.
Eine dazu verwendbare Vorrichtung umfasst gattungsgemäß eine Plasmaeinrichtung, welche eine Magnetronelektrode mit einer Substratelektrode, zumindest eine über dem Substratelektrode liegende Gegenelektrode, eine Stromversorgung für zumindest eine der Elektroden, eine Dunkelfeldabschirmung zur Begrenzung der Plasmaausdehnung und eine, gegebenenfalls mehrere Gaseinlässe aufweisende Gaszuführungseinrichtung für die Zufuhr von Arbeitsgas oder Reaktivgas oder Arbeits- und Reaktivgas. A device which can be used for this purpose generically comprises a plasma device which has a magnetron electrode with a substrate electrode, at least one counterelectrode over the substrate electrode, a power supply for at least one of the electrodes, a dark field shield for limiting the plasma expansion and a gas supply device optionally having a plurality of gas inlets for the supply of Working gas or reactive gas or working and reactive gas.
Die Gegenelektrode ist häufig plattenförmig oder kastenförmig ausgebildet. Um unerwünschte Entladungen zu verhindern, z.B. zur Kammerwandung bei auf Masse liegender Substratelektrode, werden geerdete Abschirmungen verwendet. Solche Dunkelfeldabschirmungen müssen so dicht an den abzuschirmenden Teilen liegen, dass ihr Abstand geringer ist als die zum Brennen der Entladung nötige Länge des Dunkelraums vor der Elektrodenfläche. Eine solche Dunkelfeldabschirmung eines Anodenkastens, der zum Trockenätzen verwendet wird, ist beispielweise in der
Bei den benannten Behandlungsverfahren wird die über der Substratelektrode brennende Magnetronentladung häufig so betrieben, dass die Substratelektrode und die Gegenelektrode wechselweise als Kathode und als Anode der Entladung dienen. Auf diese Weise soll verhindert werden, dass die auf allen Bauteilen der Behandlungsvorrichtung und insbesondere auch die auf der Gegenelektrode unbeabsichtigte Schichtabscheidung den Prozess stört oder ganz zum Erliegen bringt. Durch die wechselweise Beschaltung soll über eine möglichst lange Standzeit eine unbeschichtete Gegenelektrode zur Verfügung stehen. Jedoch hat es sich erwiesen, dass ein solches Umpolen der Entladung nicht effektiv ist, um die Gegenelektrode freizusputtern. In the named treatment method, the above the substrate electrode burning Magnetron charge often operated so that the substrate electrode and the counter electrode alternately serve as the cathode and the anode of the discharge. In this way it should be prevented that the unintended on all components of the treatment device and in particular on the counter electrode layer deposition interferes with the process or brings to a standstill. Due to the alternating wiring, an uncoated counterelectrode should be available for as long as possible. However, it has been found that such reverse polarity of the discharge is not effective to free sputtering of the counter electrode.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine dazu verwendbare Vorrichtung anzugeben, welche einen langzeitstabilen Betrieb der gattungsgemäßen Gegenstände ermöglichen, auch bei der Abscheidung isolierender Schichten durch reaktive und CVD-Prozesse. The invention is therefore based on the object of specifying a method and a device which can be used for this, which permit long-term stable operation of the generic objects, even in the deposition of insulating layers by reactive and CVD processes.
Erfindungsgemäß wird innerhalb einer Dunkelfeldabschirmung einer Gegenelektrode ein weiteres Plasma gezündet, welches durch ein weiteres Magnetfeld auf der dem Substrat zugewandten Oberfläche der Gegenelektrode brennt. Zu diesem Zweck ist hinter, d.h. der dem Substrat abgewandten Seite der Gegenelektrode ein weiteres Magnetsystem mit zumindest einem Nord- und einem Südpol angeordnet. Damit liegt auch die Gegenelektrode in einem Magnetfeld, was ausreichend stark genug ist, um vor der Gegenelektrode eine weitere Magnetronentladung stabil zu zünden und zu erhalten. According to the invention, a further plasma is ignited within a dark field shielding of a counterelectrode which burns on the surface of the counterelectrode facing the substrate by a further magnetic field. For this purpose, behind, i. the side facing away from the substrate of the counter electrode another magnet system arranged with at least one north and one south pole. Thus, the counter electrode is in a magnetic field, which is sufficiently strong enough to stably ignite and obtain a further magnetron discharge in front of the counter electrode.
Erfindungsgemäß wird diese weitere Entladung durch eine geeignete Spannungsführung wechselweise mit der Entladung über dem Substrat betrieben. Entsprechend einer Ausgestaltung des Verfahrens wird für die wechselweise Entladung an die Gegenelektrode eine gepulste oder sinusförmige Wechselspannung angelegt, so dass in einer Teilperiode die Magnetronentladung über dem Substrat und in der darauf folgenden Teilperiode über der Gegenelektrode brennt. Die Bezeichnung „über“ beschreibt dabei eine Lage bezogen auf das Substrat, die dem Prozessbereich und damit jenem Plasmabereich zugewandt ist, welcher der Substratbehandlung dient. Je nach Lage des Substrats kann das auch von einem horizontalen Bezug abweichen. According to the invention, this further discharge is operated alternately with the discharge across the substrate by a suitable voltage control. According to one embodiment of the method, a pulsed or sinusoidal alternating voltage is applied to the counterelectrode for the alternating discharge, so that in one sub-period the magnetron discharge burns over the substrate and in the subsequent subperiod over the counterelectrode. The term "above" describes a position relative to the substrate, which faces the process area and thus that plasma area which serves for the substrate treatment. Depending on the position of the substrate, this may differ from a horizontal reference.
Auch das Magnetsystem der Gegenelektrode ist, wie von den Magnetrontargets zum Sputtern bekannt, derart ausgebildet, dass sich eine, ringförmige Plasmazone über der Gegenelektrode ausbildet, so dass ein Racetrack, d.h. ein rennbahnförmiger Erosionsgraben entsprechend dem Verlauf der stärksten Parallelkomponente des Magnetfeldes, auf der Gegenelektrode stabil und steuer- sowie regelbar auszubilden ist. Durch die Trennung der beiden Prozesse, dem über dem Substrat und dem zur Beseitigung von Schichten über der Gegenelektrode, können der Einfluss dieser ergänzenden Plasmazone auf den eigentlichen Behandlungsprozess und der Reinigungseffekt für die Gegenelektrode gezielt beeinflusst werden. Also, as is known from the magnetron targets for sputtering, the magnet system of the counterelectrode is designed in such a way that an annular plasma zone is formed above the counterelectrode so that a racetrack, i. a racetrack-shaped erosion trench according to the course of the strongest parallel component of the magnetic field, on the counter electrode is stable and controllable and controllable form. By separating the two processes, the one above the substrate and that for removing layers above the counter electrode, the influence of this complementary plasma zone on the actual treatment process and the cleaning effect for the counter electrode can be influenced in a targeted manner.
Diese ergänzende Magnetronentladung gestattet auch in sehr niedrigen Druckbereichen, wie sie z.B. beim Magnetronsputtern verwendet werden, den Abtrag von Oberflächenschichten auf der Gegenelektrode für deutlich längere Betriebszeiten, als mit den bekannten Verfahren. Zudem führt die zusätzliche Entladung im Behandlungsbereich zu einer erhöhten Plasmadichte und damit zu einer Effektivierung der Behandlung. This supplemental magnetron discharge also allows for very low pressure ranges, e.g. used in magnetron sputtering, the removal of surface layers on the counter electrode for significantly longer operating times, as with the known methods. In addition, the additional discharge in the treatment area leads to an increased plasma density and thus to an effective treatment.
Die benannten Effekte sind neben verschiedensten Verfahren zum Plasma- oder Sputterätzen insbesondere auch für Beschichtungsverfahren mittels PECVD anwendbar, bei der das Schichtwachstum auf den Bauteilen der Vorrichtung sehr hoch ist. Zudem ist das erfindungsgemäße Verfahren auch unter Zugabe von Reaktivgas für solche Verfahren anwendbar, bei denen das Reaktivgas der effektiven Entfernung bestimmter Schichten dient. So wird einem plasmagestützten Vorbehandlungsprozess z.B. Sauerstoff zugeführt, womit insbesondere organische Schichten bzw. Verschmutzungen gut zu entfernen sind. The named effects can be used in addition to various methods for plasma or sputter etching, in particular also for coating methods by means of PECVD, in which the layer growth on the components of the device is very high. In addition, the process according to the invention can also be used with the addition of reactive gas for those processes in which the reactive gas serves to effectively remove certain layers. Thus, a plasma assisted pretreatment process is e.g. Oxygen supplied, which in particular organic layers or contaminants are easy to remove.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für verschiedene Potentialverhältnisse anwendbar. So kann die Elektrodenspannung der Gegenelektrode gegenüber Massepotential betrieben werden. Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung kann dazu die Substratelektrode auf Massepotential liegen und das Potential der Gegenelektrode das einzige, relativ zu Masse, andere Potential sein. Sofern die Gegenelektrode gegenüber einem anderen Potential betrieben wird, schließt die Dunkelfeldabschirmung weitere Maßnahmen ein, um ein Ausbreiten der Plasmaentladung zur Kammerwand oder anderen auf Masse liegenden Bauteilen der Behandlungsvorrichtung zu verhindern. Beispielsweise ist für derartige Potentialverhältnisse eine Abschirmung unmittelbar unterhalb der Substratelektrode vorteilhaft. The inventive method is applicable for different potential conditions. Thus, the electrode voltage of the counter electrode can be operated with respect to ground potential. According to one embodiment of the invention, the substrate electrode may be at ground potential and the potential of the counter electrode may be the only one, other potential, relative to ground. If the counter electrode is operated opposite another potential, the dark field shield includes further measures to prevent spread of the plasma discharge to the chamber wall or other grounded components of the treatment device. For example, a shielding immediately below the substrate electrode is advantageous for such potential conditions.
Entsprechend einer Verfahrensausgestaltung wird die Plasmazone auf der Gegenelektrode derart ringförmig betrieben, dass sie die Plasmazone über dem Substrat, über dieser liegend, umfasst. Zu diesem Zweck kann die Gegenelektrode und deren Magnetsystem, die beide innerhalb des durch die Dunkelfeldabschirmung liegenden Raumes über dem Substratelektrode liegen, in der Draufsicht betrachtet das Magnetsystem der Magnetronelektrode ringförmig umgebend ausgebildet sein. Dabei kann das Magnetsystem ein- oder mehrteilig ausgebildet sind. Eine solche Anordnung gestattet eine homogene umlaufende Plasmazone, wodurch sich Bereiche schlechteren Materialabtrags vermeiden lassen. According to one embodiment of the method, the plasma zone is annularly operated on the counterelectrode in such a way that it encompasses the plasma zone above the substrate, lying above it. For this purpose, the counterelectrode and its magnet system, both of which lie above the substrate electrode within the space lying in the dark field shielding, can be designed to surround the magnet system of the magnetron electrode in a ring-like manner when viewed in plan view. In this case, the magnet system can be formed in one or more parts. Such an arrangement allows one homogeneous circumferential plasma zone, which can avoid areas of poorer material removal.
Sofern entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens die auf Substratelektrode und Gegenelektrode entfallenden Leistungsanteile bei angelegter Wechselspannung durch eine überlagerte Gleichspannung oder bei Pulsspannung durch Pulshöhe und/oder Pulsdauer eingestellt werden, können ebenfalls die Behandlungsprozesse am Substrat und an der Gegenelektrode der jeweiligen Situation in der Behandlungskammer und dabei aneinander angepasst werden. If, according to a further embodiment of the method, the power components attributable to the substrate electrode and counterelectrode are set with an applied alternating voltage by a superimposed DC voltage or pulse voltage by pulse height and / or pulse duration, the treatment processes on the substrate and on the counter electrode of the respective situation in the treatment chamber and to be adapted to each other.
In einer Ausgestaltung der Behandlungsvorrichtung ist die Gegenelektrode mit einem Winkel seiner Elektrodenfläche von gleich oder größer 90° zum Substrat angeordnet. Eine solche Neigung der der Gegenelektrode vom Substrat weg, verhindert, dass das von der Gegenelektrode abgesputterte Material in Richtung des Substrats abgestäubt wird. Damit kann eine Beeinflussung der Behandlung des Substrats durch dieses Material vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden. Dabei genügt es häufig bereits, dass die plasmabeaufschlagte Oberfläche der Gegenelektrode einen Winkel zwischen 90° und 100° zur Substratoberfläche aufweist. Selbstverständlich können auch größere Winkel vorteilhaft sein. In one embodiment of the treatment device, the counter electrode is arranged at an angle of its electrode surface of equal to or greater than 90 ° to the substrate. Such an inclination of the counter electrode away from the substrate prevents the sputtered from the counter electrode material is dusted in the direction of the substrate. Thus, an influence on the treatment of the substrate can be avoided by this material or at least significantly reduced. It is often sufficient that the plasma-exposed surface of the counter electrode has an angle between 90 ° and 100 ° to the substrate surface. Of course, larger angles can be advantageous.
Ergänzend können auch Blenden, welche die frei liegende Fläche des Substrats eingrenzen, z.B. auf die Fläche der darauf brennenden Magnetronentladung, angeordnet sein, die von der Gegenelektrode abgesputterte und/oder gestreute Teilchen vom Substrat fernhalten. In addition, diaphragms which delimit the exposed surface of the substrate, e.g. be arranged on the surface of the burning thereon magnetron discharge, keep away from the counter electrode sputtered and / or scattered particles from the substrate.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Magnetsysteme beider Elektroden derart angeordnet sind, dass der Nordpol der einen Elektrode dem Südpol einer anderen Elektrode gegenübersteht. Auf diese Weise wird eine magnetische Barriere für die Elektronen des Plasmas und damit für das Plasma gebildet, die den seitlichen Raum zwischen der Substratelektrode und der darüber liegenden Gegenelektrode überbrückt. So kann ein Herausbrennen des Plasmas aus dem Raum über der Substratelektrode unterdrückt und der nutzbare Parameterbereich der Prozessparameter des Behandlungsbereichs vergrößert werden. Zum Beispiel sind auch Verfahren mit höheren Gasdrücken und/oder größeren Abständen zwischen Gegenelektrode und Substratelektrode, beispielweise für gebogene Substrate oder dazu vergleichbare Anwendungen der Erfindung stabil realisierbar, beispielsweise auf Behandlungsvorrichtungen, in denen ein bandförmiges Substrat während seines Laufs über eine Trommel oder Walze behandelt wird. In a further embodiment of the invention, the magnet systems of both electrodes can be arranged such that the north pole of one electrode faces the south pole of another electrode. In this way, a magnetic barrier for the electrons of the plasma and thus for the plasma is formed, which bridges the lateral space between the substrate electrode and the overlying counter electrode. Thus, burn-out of the plasma from the space above the substrate electrode can be suppressed and the usable parameter range of the process parameters of the treatment area can be increased. For example, methods with higher gas pressures and / or greater distances between the counter electrode and the substrate electrode, for example for curved substrates or comparable applications of the invention, can be stably realized, for example on treatment devices in which a belt-shaped substrate is treated during its travel via a drum or roller ,
Sofern in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung die Gaszuführungseinrichtung einen Arbeitsgaseinlass räumlich über der Gegenelektrode und eine Absaugung in Substratumgebung, d.h. unter der Gegenelektrode, umfasst, ist darüber hinaus ein Spülen der Gegenelektrode durch das Arbeitsgas und damit die Verminderung der Ablagerungen an der Gegenelektrode zu erzielen. Zudem kann eine Konzentrationszunahme des Reaktivgases oder Precursors von der Gegenelektrode hin zum Substrat erreicht werden. Letzteres wird insbesondere durch einen Einlass des Reaktivgases bzw. Precursors in Substratnähe begünstigt, der z.B. mittels auf das Substrat gerichteter Düsen realisiert sein kann. If, in a further embodiment of the device, the gas supply device has a working gas inlet spatially above the counterelectrode and a suction in the substrate environment, i. Under the counter electrode, in addition, a flushing of the counter electrode by the working gas and thus to achieve the reduction of the deposits on the counter electrode. In addition, an increase in concentration of the reactive gas or precursor can be achieved from the counter electrode to the substrate. The latter is favored in particular by an inlet of the reactive gas or precursor close to the substrate, which is e.g. can be realized by means of directed to the substrate nozzles.
Ergänzend oder alternativ zu den beschriebenen Ausführungen der Vorrichtung kann die Gegenelektrode derart mehrteilig ausgebildet sein, dass sie elektrisch teilbar ist. Damit ist es möglich, zur lokal differenzierten Variation des Behandlungsprozesses einen oder mehrere Bereiche der Gegenelektrode auszuwählen, die aktiv an deren Magnetronentladung teilnehmen und/oder die auf einem differenzierbaren Potential liegen. Ein solcher lokal differenzierbarer Behandlungsprozess gestattet die Ausbildung von Behandlungsprofilen über der Substratoberfläche oder deren Ausgleich, wenn sie unerwünscht sind. In addition or as an alternative to the described embodiments of the device, the counterelectrode may be designed in such a way that it is electrically divisible. This makes it possible to select one or more regions of the counterelectrode for locally differentiated variation of the treatment process, which actively participate in their magnetron discharge and / or which are at a differentiable potential. Such a locally differentiable treatment process allows the formation of treatment profiles over the substrate surface or their compensation if they are undesirable.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann die Gegenelektrode zumindest abschnittsweise ein Material umfassen, das einen vorteilhaften Effekt auf die Substratbehandlung ausübt. Dazu können Abschnitte der Gegenelektrode aus diesem Material bestehen oder mit diesem Material beschichtet sein. Solch ein vorteilhafter Effekt kann z.B. eine rein technologisch bedingte Materialkomponente sein, die allein oder vorrangig die Verfahrensdurchführung betrifft und damit lediglich einen indirekten Einfluss auf die Oberflächenqualität des behandelten Substrats hat. Es können aber auch Materialien verwendet werden, die sich auf dem Substrat niederschlagen und so direkten Einfluss auf das Behandlungsergebnis haben. Lediglich beispielhaft, ohne beschränkende Wirkung, sei Titan als Haftvermittler erwähnt, das gleichzeitig mit einer Substratvorbehandlung auf das Substrat gebracht werden kann. Oder eine Aluminium aufweisende Gegenelektrode wird in einem PECVD-Prozess verwendet, bei dem Aluminiumoxid abgeschieden werden soll. According to a further embodiment of the device, the counterelectrode may at least partially comprise a material which exerts a beneficial effect on the substrate treatment. For this purpose, portions of the counter electrode may consist of this material or be coated with this material. Such an advantageous effect may e.g. a purely technologically related material component, which alone or primarily relates to the process implementation and thus has only an indirect effect on the surface quality of the treated substrate. However, it is also possible to use materials which precipitate on the substrate and thus have a direct influence on the treatment result. By way of example only, without limitation, mention may be made of titanium as a primer which may be applied to the substrate simultaneously with substrate pretreatment. Or an aluminum counter electrode is used in a PECVD process where aluminum oxide is to be deposited.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Substratelektrode als durchbrochene Elektrode, z.B. ein Siebblech, ausgebildet sein. Durch deren Anordnung benachbart zum und über dem Substrat brennt auf der der Gegenelektrode zugewandten Oberfläche der Siebelektrode das Plasma. Die Ionen werden zur Siebelektrode hin beschleunigt, treten teilweise durch diese hindurch, bewegen sich weiter zum Substrat hin und verursachen auf dem Substrat durch ihre kinetische Energie eine Ätzwirkung. Auf diese Weise ist es z.B. möglich, Ionen für den CVD- oder Sputterprozess daraus zu extrahieren. In a further embodiment, the substrate electrode can be formed as a perforated electrode, for example a screen plate. By their arrangement adjacent to and above the substrate burns on the counter electrode facing surface of the sieve electrode plasma. The ions are accelerated towards the sieve electrode, pass partially through it, continue to move towards the substrate and cause their on the substrate kinetic energy an etching effect. In this way it is possible, for example, to extract ions for the CVD or sputtering process.
Das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung sind mit den verschiedenen Ausführungsformen im Durchlaufverfahren anwendbar. Es sind verschiedene Durchlaufanlagen bekannt, bei dem die Substrate stehend oder liegend, mit oder ohne Substrathalter, mittels einer Transporteinrichtung oder bei bandförmigen Substraten über ein System von Rollen, Trommeln und Walzen durch eine, z.B. lineare oder Mantelfläche einer Trommel oder Walze gegenüberliegenden, Anordnung von Kammern von einer Eingangsschleuse zu einer Ausgangsschleuse und dazwischen durch mindestens eine Prozesskammer und an mindestens einer Substratbehandlungseinrichtung, beispielsweise einer Beschichtungs- oder Ätzeinrichtung gleichförmig in einer Substrattransportrichtung vorbei bewegt werden. Ebenso sind die beschriebenen technischen Lösungen auf Single-End-Anlagen anwendbar, bei denen die Substrate durch eine Schleuse in die Anlage eingeschleust, durch mindestens eine Prozesskammer hindurch an mindestens einer Substratbehandlungseinrichtung vorbei und wieder zu der Schleuse zurück transportiert werden, durch die die Substrate schließlich auch die Anlage wieder verlassen. The described method and apparatus are applicable to the various embodiments in the continuous process. Various pass-through machines are known in which the substrates are standing or lying, with or without a substrate holder, by means of a transport device or in the case of belt-shaped substrates, via a system of rollers, drums and rollers by a, e.g. arrangement of chambers from an entrance lock to an exit lock and between at least one process chamber and at least one substrate treatment device, such as a coating or etching device are moved uniformly in a Substrattransportrichtung over. Likewise, the technical solutions described are applicable to single-end systems in which the substrates are introduced into the system through a lock, transported back through at least one process chamber past at least one substrate treatment device and back to the lock through which the substrates finally pass also leave the plant again.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt in The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments. The accompanying drawing shows in
In
Zur Behandlung wird ein Substrat
Die Vorrichtung umfasst weiter ein erstes Magnetsystem
Über dem Substrat
Die mögliche Beschaltung der Gegenelektrode
Die Außenseite des Anodenkastens
Auf der Blende
Im Inneren des Anodenkastens
In dem Spalt zwischen der Blende
Der Abschirmkasten
Im Inneren des Anodenkastens
Der Nordpol des zweiten Magnetsystems
Zur Ausführung der Behandlung wird ein Plasma abwechselnd in jeder Teilperiode einer Periode der Wechselspannung über dem Substrat
Über die Stromversorgung ist das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren in bekannter Weise mit einer Regelung zu verknüpfen. Dazu ist eine Messeinrichtung, die nach der Plasmabehandlung die Substratoberfläche analysiert, über einen Regelkreis mit der Stromversorgung der Entladung verbunden, so dass zum einen über die effektive Leistung in der positiven Halbwelle bzw. im positiven Puls und den Reaktivgaseinlass die erwünschte Schichteigenschaft konstant gehalten wird. Zum anderen wird die effektive Leistung in der negativen Halbwelle bzw. im negativen Puls so angepasst, dass störende Verunreinigungen bei gleichzeitiger Überwachung der elektrischen Entladungsparameter minimiert werden. About the power supply, the treatment method according to the invention is to be linked in a known manner with a scheme. For this purpose, a measuring device that analyzes the substrate surface after the plasma treatment, connected via a control loop with the power supply of the discharge, so that on the one hand on the effective power in the positive half-wave or in the positive pulse and the reactive gas inlet, the desired layer property is kept constant. On the other hand, the effective power in the negative half-wave or in the negative pulse is adjusted so that disturbing impurities are minimized while monitoring the electrical discharge parameters.
Die Vorrichtung gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Substrat substratum
- 2 2
- Substratelektrode substrate electrode
- 3 3
- Transportrichtung transport direction
- 4 4
- erstes Magnetsystem first magnet system
- 5 5
- erste Plasmazone first plasma zone
- 6 6
- Magnetfeldlinien magnetic field lines
- 7 7
- Anodenkasten anode box
- 8 8th
- Gegenelektrode counter electrode
- 9 9
- Stromversorgung power supply
- 10 10
- Abschirmkasten shielding box
- 11 11
- Blende cover
- 12 12
- Gaseinlass gas inlet
- 13 13
- Prallplatte flapper
- 14 14
- Absaugung suction
- 15 15
- zweites Magnetsystem second magnet system
- 16 16
- zweite Plasmazone second plasma zone
- 17 17
- Walze roller
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008023027 A1 [0009] DE 102008023027 A1 [0009]
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016116568A1 (en) | 2016-09-05 | 2018-03-08 | Von Ardenne Gmbh | Sputtering apparatus and method |
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-
2012
- 2012-11-14 DE DE201210110927 patent/DE102012110927A1/en not_active Withdrawn
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