JP2022514638A - 真空処理装置、および、少なくとも1つの基板の真空プラズマ処理または基板の製造のための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・ 我々は、本明細書および特許請求の範囲を通じて、「基板」において、単一の工作物、または、反応空間において共通して処理される工作物のバッチと理解している。工作物は、任意の形および材料のものであり得るが、特には板状に成形される、平坦である、または湾曲される。
・ 1つまたは2つ以上の電力発生装置を備え得るプラズマ供給源構成体が、第1のプラズマ電極と第2のプラズマ電極との間での電位の差、プラズマ放電電圧、直流成分を含むプラズマ放電電圧の周波数スペクトルを発生させるときはいつでも、直流成分の極性に依存して、一方の電極は陽極であり、他方の電極は陰極である。この場合、本明細書および特許請求の範囲を通じて対処されている「第1のプラズマ電極」は陽極である。
・ 対処されているスペクトルが直流成分を有さないときはいつでも、プラズマ電極を陽極または陰極として特定することができない。これらの場合、第1のプラズマ電極は、基板処理のために消費されることのないプラズマ電極に対処している。したがって、例えば、基板における層のスパッタ堆積のために、または、基板をエッチングするために、プラズマ電極としてのターゲット電極または基板担持体における基板は消費されることになり、「第1のプラズマ電極」は、ターゲット電極でない電極、または、エッチングされる基板が位置しない電極に対処している。
・ 対処されているスペクトルが直流成分を有さず、プラズマ電極のいずれもプラズマ支援CVDなどにおいて基板処理のために消費されないときはいつでも、第1のプラズマ電極はプラズマ電極のうちのいずれか1つに対処し、さらに第2のプラズマ電極も、第1のプラズマ電極について記載および請求された特徴に従って構築され得る。
・ 「金属材料」という用語において、我々は、例えば黒鉛、導電性ポリマ、半導体材料、またはそれぞれのドープ材料といった、金属の材料の導電性と同等または同様の導電性を伴う金属を含む任意の材料と理解している。
・ 我々は、プラズマ電極表面領域の「プラズマ電極効果に寄与しない表面領域」において、その領域が電極効果に寄与しない目的のために明示的に提供されていると理解している。したがって、例として、ガスを真空受容器へと送り込むための電極本体の表面における開口は、ガス送り込みの目的を明示的に有しており、このような開口の表面領域がプラズマ電極効果に寄与しない場合であっても、「プラズマ電極効果に寄与しない表面領域」と見なされることはない。「プラズマ電極効果に寄与しない表面領域」には、2つのプラズマ電極の間をプラズマに沿って通過する電流から、「プラズマ電極効果のある表面領域」よりはるかに小さい実用的に無視できる電流が投入され、後で定められているように、対処されている電流が集中させられる。
・ 我々は、「プラズマ電極効果のある表面領域」において、適切に電気供給されると、第2の電極とこのような表面領域との間で生じるプラズマをもたらす表面領域と理解している。2つのプラズマ電極の間をプラズマに沿って通る電流が集中することが、これらのはっきりと異なる「プラズマ電極効果のある表面領域」においてある。
・ 我々は、電極の「新規の状態」において、プラズマ処理工程によってまだ影響されていない電極と理解している。
- 金属材料表面を有する空の凹部、
- 誘電材料の層によって覆われる金属材料表面を有する空の凹部、
- 金属材料表面を有し、誘電材料で満たされる凹部
のうちの少なくとも1つを備える。
・ 真空受容器の中における、軸の周りに駆動により回転可能であり、軸から等距離の複数の基板担持体を備える基板搬送装置と、
・ 基板担持体の搬送路と並べられる2つ以上の真空処理ステーションと、
・ 第2のプラズマ電極を各々が備える2つ以上の真空処理ステーションのうちの少なくとも2つであって、少なくとも2つの真空処理ステーションのための第1のプラズマ電極が、少なくとも2つの真空処理ステーションにとって共通であり、軸と同軸に設けられる、2つ以上の真空処理ステーションのうちの少なくとも2つと
を備える。
真空受容器への反応ガス流と、
電位差と
の少なくとも一方から成るか一方を含む。
3 真空受容器
5 ポンプ構成体
7 基板担持体
9 基板
10 ガス送り込み配管構成体
12 貯留部構成体
14、16 アイソレータ
18 プラズマ供給源構成体
20、20a 差形成ユニット
22 ユニット
22a プリセットユニット
24 制御装置
24a 制御ユニット
26 流れ調節弁
27a 調節可能基板バイアス
27b 工程圧力
28 反応ガス貯留部
28’ ガス貯留部
29 作動ガス貯留部
30 表面
30m 金属材料表面
30mL 金属材料層の表面、金属材料被覆
30NPL 表面領域、第1の表面領域
30PL 表面領域、第2の表面領域
31 本体
31a、31b 本体31の一部
31c 中間層
31L 軌跡エンベロープ
33 凹部
33a 溝、凹部、空間
34a 被覆
34b 栓
34c 層
36 筐体
38、38a、38b 結合開口
40 通路孔
40a 通路構成体
42 冷却流体管
50 プラズマ処理ステーション
60 処理ユニット
62 ヒートシンク部材
64 中間層
70 遮蔽体嵌め込み
72 シャッタ
78 プラズマ処理ステーション
100 ワイヤ
102 中心フィード
106 コア
108 エンベロープ
110 開口
111 第1のプラズマ電極
112 第2のプラズマ電極
201 基板搬送装置
203 駆動部
205 真空処理ステーション
205a マグネトロンスパッタステーション
207 ターゲット
209 遮蔽体
A 真っ直ぐな軸
A1 軸
C 制御入力
D 最小断面範囲、距離
G システム接地電位
FL 冷却流体
GL 幾何学的な軌跡
LS 視線
PLA プラズマ
RG 反応ガス
RS 反応空間
UZ11 電圧、制御信号
UZ110 所定値
V 空間
WG 作動ガス
Z11 インピーダンス要素
Z111 プラズマインピーダンス
φ111 第1のプラズマ電極の電位、第1の電位
φ112 第2のプラズマ電極の電位、第2の電位
Δ 制御偏差信号
Δφ 電位差
Claims (64)
- 真空受容器の中に、基板担持体と、プラズマをそれらの間に発生させるための少なくとも1つの第1のプラズマ電極および少なくとも1つの第2のプラズマ電極とを備える真空プラズマ処理装置であって、
前記第1のプラズマ電極および前記第2のプラズマ電極は、第1の電位を前記第1のプラズマ電極に確立し第2の電位を前記第2のプラズマ電極に確立する電気プラズマ供給源構成体に接続可能であり、前記第1の電位および前記第2の電位は両方ともシステム接地電位に対して独立して変化可能であり、
少なくとも前記第1のプラズマ電極は、電極本体であって、プラズマ電極効果に寄与せず、金属材料または誘電材料のものである第1の表面領域と、プラズマ電極効果があり、金属材料のものである、または、金属材料に堆積された誘電材料層の表面である第2の表面領域とを備える外側のパターン形成された表面を伴う、電極本体を備え、前記金属材料は前記第1の電位において動作させられる、真空プラズマ処理装置。 - 少なくとも前記第1のプラズマ電極の新規の状態において、前記本体のエンベロープ軌跡における前記パターンの投影で、前記パターンの前記第1の表面領域の投影領域の合計に対する前記第2の表面領域の投影領域の合計の割合Qが0.1≦Q≦9である、請求項1に記載の真空プラズマ処理装置。
- 少なくとも前記第1のプラズマ電極の新規の状態において、前記本体のエンベロープ軌跡における前記パターンの投影において、前記パターンの前記第1の表面領域の投影領域の合計に対する前記第2の表面領域の投影領域の合計の割合Qが0.4≦Q≦1である、請求項1に記載の真空プラズマ処理装置。
- 少なくとも前記第1のプラズマ電極の新規の状態において、前記第2の表面領域の少なくとも一部と前記第1の表面領域の少なくとも一部とが金属材料表面領域である、請求項1から3のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 少なくとも前記第1のプラズマ電極の新規の状態において、前記第1の表面領域の少なくとも一部が誘電材料表面であり、前記第2の表面領域の少なくとも一部が金属材料表面である、請求項1から4のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 少なくとも前記第1のプラズマ電極の新規の状態において、前記第1の表面領域の少なくとも一部と前記第2の表面領域の少なくとも一部とが誘電材料表面領域である、請求項1から5のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記本体はコアとエンベロープとを備え、前記パターン形成された表面のパターンは前記エンベロープによって定められる、請求項1から6のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記エンベロープは保守交換部である、請求項7に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第2の表面領域は、少なくとも前記第1のプラズマ電極の新規の状態における金属材料のものであり、前記真空プラズマ構成体は、動作中、少なくとも前記第1のプラズマ電極に曝される前記真空受容器における空間において材料を発生させるように構築され、前記材料は、前記第2の表面領域の前記金属材料より導電性が小さい、請求項1から8のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記電極本体は真っ直ぐな軸に沿って延びる、請求項1から9のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記電極本体は、楕円形、円形、または多角形の断面を有する幾何学的な軌跡本体によって包囲される、請求項1から10のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記電極本体は、一方向において検討されるとき、先細りの断面輪郭を有する幾何学的な軌跡本体によって包囲される、請求項1から11のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記パターン形成された表面の前記第1の表面領域は、
金属材料表面を有する空の凹部、
誘電材料の層によって覆われる金属材料表面を有する空の凹部、
金属材料表面を有し、誘電材料で満たされる凹部
のうちの少なくとも1つを備える、請求項1から12のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。 - 前記パターンの前記第1の表面領域の少なくとも一部は、金属材料における誘電材料の領域である、請求項1から13のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記パターンの前記第2の表面領域は金属材料における誘電材料の領域であり、それによって、前記第2の表面領域の誘電材料の前記領域は前記第1の表面領域の誘電材料の前記領域より薄い、および/または、前記第2の表面領域の前記誘電材料の誘電率が前記第1の表面領域の前記誘電材料の誘電率より大きい、請求項14に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記電極本体は軸に沿って延び、前記第1の表面領域は前記軸の周りに少なくとも1つの溝を備える、請求項1から15のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記少なくとも1つの溝は螺旋溝または環状溝である、請求項16に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第2の表面領域は、前記本体の軸の周りに少なくとも1つの螺旋領域を備える、請求項1から17のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記螺旋領域は金属材料ワイヤである、請求項18に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記螺旋ワイヤは自立している、請求項18に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第1の表面領域は、突出するウェブ同士の間に空間を備える、請求項1から20のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第1の表面領域は、相互に離間された金属材料板同士の間に少なくとも1つの空間を備える、請求項1から21のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第1の表面領域は、金属材料板同士の間に挟まれた少なくとも1つの誘電材料板を備える、請求項1から22のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記本体は冷却される、請求項1から23のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記本体は、冷却媒体のための通路構成体を備える、または、ヒートシンクに備え付けられる、請求項1から24のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第1のプラズマ電極の前記本体の金属材料部と、例えばシステム接地電位においてとしてなど、基準電位において動作させられる前記装置の一部との間で相互接続されるインピーダンス要素を備える、請求項1から25のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第1の電位、前記第2の電位、前記電位差のうちの少なくとも1つを制御するための負のフィードバック制御ループを備える、請求項1から26のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 測定された支配的実体が負のフィードバック制御される前記第1の電位から成る負のフィードバック制御ループと、基準電位に対する前記第1の電位のための感知要素とを備える、請求項1から27のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記真空プラズマ処理装置は、測定された支配的実体が前記第1の電位から成る、または前記第1の電位を備える負のフィードバック制御ループと、基準電位に対する前記第1の電位のための感知要素とを備え、前記負のフィードバック制御ループにおける調節された実体が、反応ガス流、および/または、前記第1のプラズマ電極と前記第2のプラズマ電極との間の前記電位差から成るかまたはそれらを備え、前記真空プラズマ処理装置は、前記真空受容器への前記反応ガスのための調節可能流れ制御装置、および/または、前記電位差のための調節可能プラズマ出力供給構成体を備える、請求項1から28のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第1のプラズマ電極は前記真空受容器において筐体で囲まれ、前記筐体は、前記第1のプラズマ電極から離れており、前記第1のプラズマ電極から電気的に絶縁され、前記真空受容器における反応空間に曝されると共に前記プラズマを前記第1のプラズマ電極と前記第2のプラズマ電極との間に確立させるように特別に製作される少なくとも1つの開口を有する、請求項1から29のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記筐体は冷却される、請求項30に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記筐体は、冷却媒体のための通路構成体を備える、または、ヒートシンクに備え付けられる、請求項30に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記筐体の少なくとも一部は、金属材料のものであり、浮遊する様態で電気的に動作させられる、または、システム接地電位に関して基準電位に接続される、請求項30から32のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記筐体の少なくとも一部は誘電材料のものである、請求項30から33のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記開口は誘電材料の前記一部にある、請求項34に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記筐体の少なくとも一部が保守交換部である、または、前記筐体は、その内面の少なくとも主要部に沿って、遮蔽体を保守交換部として備える、請求項30から35のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記筐体は、その内面の少なくとも主要部に沿って、浮遊する様態で電気的に動作させられる金属材料遮蔽体を備える、または、システム接地電位としての基準電位に接続される、請求項30から36のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記筐体において排出し、作動ガス貯留部に接続可能かまたは接続される作動ガス入口を備える、請求項30から37のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記真空受容器は、前記真空受容器において排出する作動ガス入口を備え、前記筐体において排出する作動ガス入口から成る、請求項30から38のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第1のプラズマ電極の前記本体は、前記基板担持体からの視線から隠される、請求項1から39のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記本体は、前記筐体を用いて、または、前記筐体の前記開口を横切る不動または調節可能なシャッタを用いて、前記基板担持体からの視線から隠される、請求項30から39のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記シャッタは、金属材料のものであり、浮遊する様態で電気的に動作させられる、または、システム接地電位に関して基準電位に接続される、請求項41に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記シャッタは誘電材料のものである、請求項41に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第2のプラズマ電極は前記第1のプラズマ電極に従って構築される、請求項1から43のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第2のプラズマ電極は、マグネトロンスパッタリング供給源のターゲットもしくはターゲット保持体、基板保持体、または、プラズマエッチング供給源の基板であり、前記第1のプラズマ電極から成るソース陽極を有する、請求項1から43のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第2のプラズマ電極はマグネトロンスパッタリング供給源のターゲットであり、前記ターゲットはシリコンのものである、請求項1から45のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記真空受容器は、反応ガス貯留部に接続可能かまたは接続される反応ガス入口を備える、請求項1から46のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記反応ガスは酸素および水素の一方である、請求項47に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第2の電極はシリコンのマグネトロンスパッタターゲットである、請求項48に記載の真空プラズマ処理装置。
- 反応ガスは、前記第1のプラズマ電極がある筐体に送り込まれない、請求項47から49のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 第1の数の前記第2のプラズマ電極と第2の数の前記第1のプラズマ電極とを備え、前記第2の数は前記第1の数より小さい、請求項1から50のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記第1の数は少なくとも2であり、前記第2の数は1である、請求項51に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記真空受容器の中における、軸の周りに駆動により回転可能であり、前記軸から等距離の複数の基板担持体を備える基板搬送装置と、
前記基板担持体の前記搬送路と並べられる2つ以上の真空処理ステーションと、
第2のプラズマ電極を各々が備える前記2つ以上の真空処理ステーションのうちの少なくとも2つであって、前記少なくとも2つの真空処理ステーションのための前記第1のプラズマ電極が、前記少なくとも2つの真空処理ステーションにとって共通であり、前記軸と同軸に設けられる、前記2つ以上の真空処理ステーションのうちの少なくとも2つと
を備える、請求項1から52のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。 - 前記2つ以上の真空処理ステーションは、共通の前記第1のプラズマ電極を伴う少なくとも2つのマグネトロンスパッタステーションを備える、請求項53に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記少なくとも2つのマグネトロンスパッタステーションはシリコンのターゲットを各々有する、請求項54に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記少なくとも2つのマグネトロンスパッタステーションのうちの1つが、水素を含むガス貯留部に接続されるかまたは接続可能な反応ガス入口と流れ連通しており、前記少なくとも2つのマグネトロンスパッタステーションのうちの他のものが、酸素を含むガス貯留部に接続されるかまたは接続可能な反応ガス入口と流れ連通している、請求項54または55に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記基板搬送装置は、少なくとも360°の一回転にわたって前記駆動によって連続的に駆動され、前記マグネトロンスパッタ供給源は、少なくとも前記360°の一回転の間に連続的にスパッタ可能とされる、請求項53から56のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置。
- 真空受容器の中に、基板担持体と、プラズマをそれらの間に発生させるための少なくとも1つの第1のプラズマ電極および少なくとも1つの第2のプラズマ電極とを備える真空プラズマ処理装置であって、
前記第1のプラズマ電極および前記第2のプラズマ電極は、第1の電位を前記第1のプラズマ電極に確立し第2の電位を前記第2のプラズマ電極に確立する電気プラズマ供給源構成体に接続可能であり、前記第1の電位および前記第2の電位は両方ともシステム接地電位に対して独立して変化可能であり、前記真空プラズマ処理装置は、前記第1の電位、前記第2の電位、前記第1の電位と前記第2の電位との間の電位差のうちの少なくとも1つを制御するための負のフィードバック制御ループをさらに備える、真空プラズマ処理装置。 - 前記負のフィードバック制御ループにおける測定された瞬間的な支配的実体が、基準電位に対して前記第1の電位および前記第2の電位の一方から成るか一方を含み、前記真空プラズマ処理装置は、基準電位に対する前記第1の電位または前記第2の電位のそれぞれのための感知要素を備える、請求項58に記載の真空プラズマ処理装置。
- 前記負のフィードバック制御ループにおける調節された実体が、
前記真空受容器への反応ガス流と、
前記電位差と
の少なくとも一方から成るか一方を含み、
前記真空プラズマ処理装置は、前記真空受容器への前記反応ガス流のための調節可能流れ制御装置、および/または、前記第1のプラズマ電極と前記第2のプラズマ電極との間の前記電位差のための調節可能プラズマ出力供給構成体を備える、請求項58または59に記載の真空プラズマ処理装置。 - 第1のプラズマ電極と第2のプラズマ電極との間で発生させられるプラズマを用いて、基板を真空雰囲気において処理する方法、または、処理された基板を製造する方法であって、前記第1のプラズマ電極および前記第2のプラズマ電極の少なくとも一方において、前記処理の間に主に被覆される第1の表面領域と、主にスパッタされる第2の表面領域とを提供し、それによって、前記第1の表面領域の合計に対する前記第2の表面領域の合計の割合Qを0.1≦Q≦9となるように選択するステップを含む方法。
- 前記割合Qは0.4≦Q≦1である、請求項59に記載の方法。
- 独立して変化可能な電位において前記第1のプラズマ電極および前記第2のプラズマ電極に電気的に供給するステップを含む、請求項59または60に記載の方法。
- 請求項1から60のいずれか一項による真空処理装置を用いて実施される、請求項59から61のいずれか一項に記載の方法。
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