[發明專利]微波電漿發生裝置及其操作方法

有效

• 申請號: 201380032280.8
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN104380429B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: J·邁;H·施勒姆
• 申請（專利權）人: 梅耶博格（德國）股份公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 王小東

技術領域

本發明涉及一種微波電漿發生裝置，其具有電漿室、至少一個設在所述電漿室外部用以產生微波的微波發生裝置、以及能夠將所述微波接入到所述電漿室內的微波接入裝置，其中，所述微波接入裝置具有穿過所述電漿室的至少一個室壁而伸入所述電漿室的內導體、包圍所述內導體并且將所述內導體與所述電漿室內腔隔開的絕緣管、和穿過所述至少一個室壁而伸入所述電漿室的外導體，所述外導體與所述內導體同軸設置但并不包圍所述內導體的整個圓周并且在所述電漿室中具有至少一個外導體末端，其中，所述內導體和所述外導體構成一條微波導線，并且在所述電漿室中將微波從所述微波導線中導出，以便在所述電漿室內腔中產生微波電漿。本發明還涉及一種操作該微波電漿發生裝置的方法。

背景技術

上述類型的微波電漿發生裝置從現有技術，例如由文獻DE 41 36 297 A1中已知。其中所描述的微波電漿發生裝置用于在基底處理室內局部產生電漿。其中所使用的微波接入裝置從設置在電漿室室壁上的凸緣中穿過。所描述的微波接入裝置具有由絕緣材料構成的外部導向空心導體，由金屬構成的內導體在該導向空心導體內延伸，其中將微波從微波發生裝置接入到該內導體中。微波傳播以同軸波型的方式優選在內導體與所產生的電漿之間的間隙中進行。此時，微波按照同軸波導原理在導向空心導體中進一步傳播，其中，周圍的電漿承擔外導體的作用。通過在限定的區域屏蔽該導向空心導體能夠將形成于管表面的電漿區集中于所期望的區域。在此情況下，導向空心導體的外套由金屬構成，并因而承擔外導體的作用，并在該區域內防止微波外泄到處理室的真空區域內，否則在該真空區域內就會產生電漿。

這種微波電漿發生裝置能通過可產生的高電漿密度來實現高效電漿加工。微波電漿發生裝置可以脈沖式運行或連續運行。在微波功率為脈沖式的情況下，脈沖可以設置為同相的，也可以設置為彼此具有限定的相偏移。

舉例而言，可以實現沉積率較高的電漿輔助CVD沉積。借助微波電漿而實現的電漿輔助CVD沉積的特點在于，作用于層的離子的離子能量較低。這在敏感型基底表面中極為有利，但例如當要求在達到較高沉積率的同時實現極高的層密度時，時常會導致層質量下降。一種已知的增加層密度的方法就是由加速離子的基底偏壓來提高離子能量。然而事實表明，在基底載具和基底移動的情況下，實際很難可靠地調節期望的基底偏壓。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種在較高沉積率的情況下沉積高質量層的簡單方法，以及一種用于實施該方法的相應的設備工藝。

該目的根據本發明的一方面將通過前述類型的微波電漿發生裝置來實現，其中在所述電漿室內腔中設有至少一個與所述內導體同軸布置且與所述室壁電絕緣的電漿電極，該電漿電極可被施加DC電壓、NF電壓或HF電壓且所述微波電漿可與其電接觸，從而使得所述微波電漿可以至少部分地承擔所述外導體的作用。根據本發明，DC電壓在此指直流電壓，NF電壓在此指低頻電壓，即頻率為20Hz至20000Hz的電壓，HF電壓指高頻電壓，即頻率為3MHz至300GHz左右的電壓。

以較大電功率工作的微波導線的外導體優選是電接地的。接地能夠使根據本發明的微波電漿發生裝置具有簡單的技術結構和較高的運行安全性。

在根據本發明的微波電漿發生裝置中，所述外導體在電漿室的內部終止于所述至少一個外導體末端處。在外導體末端接設有作為電導體的微波電漿，其中，該微波電漿在微波導線處至少部分承擔外導體的作用。外導體末端可以圍繞微波接入裝置的整個圓周設置，或者僅圍繞微波接入裝置的部分圓周設置。無論哪種情況，外導體都會自外導體末端開始至少部分中斷，使得在中斷區域內，外導體自身不再提供能防止微波從內導體外泄進入電漿室內腔的屏蔽功能。在該線性微波電漿發生裝置中，所述微波電漿在外導體末端之后用于取代此處所缺失的外導體。

其實現方式為：當根據本發明的微波發生裝置的電漿達到截止密度時，該電漿就會變成該微波發生裝置的高傳導性同軸外導體。如果將這個高密度電漿與可能的“接地”環境絕緣地布置，就可以將該電漿當作用于低壓電漿的新電極來使用。為此在根據本發明的微波電漿發生裝置中，需要在微波發生裝置的絕緣管上采用對地絕緣的封閉技術，并將用于接觸微波電漿的電漿電極連接到外部電壓源。

每一個所產生的電漿相對于與之相互作用或者將其包圍的壁均形成一個電漿邊緣層電位。因此，電漿電極不與微波電漿進行真正的歐姆接觸。所以重要的是耦合的電漿電極面積被安排的足夠大，以便能夠調節流向基底的期望的載流子電流。