[发明专利]等离子体加工装置

说明书

本发明涉及一种等离子体加工装置，用于在基片连续加工设备中加工至少一个平坦的基片，其中该等离子体加工装置具有：至少一个基片承载电极，放置在该基片承载电极上的基片可以被输送通过该基片连续加工设备，并且该基片承载电极对接地电位是直流绝缘的；一个平面式构成的高频电极，该高频电极上施加有交流电压并且设置在放置于该基片承载电极上的至少一个基片之上一间距处；一个罐形地在该基片承载电极之上构成的暗室屏蔽物，其中该罐形暗室屏蔽物的开口区域与该至少一个基片对齐，并且该罐形暗室屏蔽物具有一个使该暗室屏蔽物向外展宽的边缘，该边缘紧密地安排在该基片承载电极之上并且平行于其表面安排，并且其中在该等离子体加工装置运行时，在该基片承载电极或（一个或多个）基片、高频电极与暗室屏蔽物之间设有一个等离子体室，用于形成一个低压等离子体；至少一个在背侧上且平行于该基片承载电极安排的、导电的第二电极；以及一个气体供应装置，用于在该等离子体室中引入处理气体。

对表面的大面积等离子体加工在当今的工业制造中得到了很高的评价并且在将来会有越来越重要的意义。举例来说，等离子体技术譬如有等离子体蚀刻、等离子体预处理、或者等离子体辅助的化学气相沉积，后者也简称为PECVD。视技术要求而异，选择不同的装置以产生等离子体、或者还在用于产生等离子体的装置与等离子体加工位置之间选择不同的安排变体。对于批量生产而言，除了技术要求以外，譬如良好的处理稳定性、高的设备利用率、低的介质消耗、短的维修时间等等要求也越来越重要。

在此通常还提出以下问题，即是否有可能对这些方法或装置进行尺度放大（Hochskalierung）以便进行大面积的加工和/或在最短的加工时间内加工尽可能大数量的试件。可直线标度的表面等离子体加工装置在这方面是特别有利的，因为在此例如可以简单地实现在直线延展方向上良好的加工均匀性。为了对大的面积进行均匀加工，优选的是使其移动穿过加工区域。

这样的情况例如在线内涂层装置（In-Line-Beschichtungsanlagen）中是公知的，在该装置中采用了限定数量的线性微波等离子体源。这种微波等离子体源优选的是用2.45GHz的激励频率来驱动，并且以一个特别高度地可获得的等离子体密度为特征，并且特别适用于高速沉积薄层。由于这种微波等离子体源相对基片表面有非常低的等离子体边缘层电位，在等离子体加工中只出现一个低能量的离子轰击。在加工敏感的表面时，这是一较大的优点。然而高的涂层速度却还经常导致多孔且密度较低的层，并且出现较多的堆栈错误和不饱和键。因此往往必须在高的涂层速度与可获得的层特性之间进行折衷。

用较低激励频率驱动的等离子体源还以低的等离子体密度为特征，然而在表面加工时还以高的离子能量以及离子密度为特征。平行板安排尤其是这方面的一个好例子。其中，在不对称地驱动的平行板安排的情况下，一个电极置于接地电位而另一个电极连接电源。打击到电极上的离子的不同能量条件取决于所采用的激励频率和这些电极的面积比以及所设定的处理条件。因此视将两个电极中的哪一个选作基片承载电极而异，造成了不同的加工条件。

处于采用基片载体（它们在表面加工过程中要被移动或者甚至要被完全输送穿过加工区域）的基片连续加工设备形式的等离子体加工装置提出了一个巨大的技术挑战。尤其是在基片载体上还必须达到一个限定的电位时，该基片载体必须能够在运动过程中传导例如一个限定的直流电流或者高频电流。

下面说明的文献为此公开了不同的解决方案。

文献DE 43 01 189 C2说明了上述技术类型的一种等离子体加工装置。其基本目的是，在一个线内的或者连续加工装置的情况下，使能量穿过一个基片载体向一个等离子体室中偶合，而不会因此出现寄生等离子体。在此重要的是，在被移动的基片上大面积地施加HF能量的电容性偶合。等离子体室由一个第一电极的罐形屏蔽物构成，其中在该等离子体室中设有一个气体入口。该罐形屏蔽物有一个紧密地位于该基片载体之上并且平行于其表面安排的边缘。在该基片载体的背侧以一个限定的间距安排了带有暗室屏蔽物的另一个高频电极。借此可以将高频能量向基片载体中偶合。该第一电极对该基片载体的电容量应当尽可能地大，而该电极的质量应当尽可能地小，以便能够在该基片载体上建立一个有效的等电位（Gleichpotenzial）。

在此缺点是，该暗室屏蔽物必须延伸过该电极安排的区域，以避免寄生等离子体。另外也没有公开如何从等离子体加工的反应区域中抽吸出气体。在此用过的气体只能够通过该屏蔽物的边缘与基片载体之间的缝隙送出。这同样是缺点，因为由此在基片表面上会出现其它的不确定的加工作用。