DE60312902T2

DE60312902T2 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln eines substrats

Info

Publication number: DE60312902T2
Application number: DE60312902T
Authority: DE
Inventors: Franciscus Cornelius Dings; Marinus Franciscus Evers; Michael Adrianus Hompus; Martin Dinant Bijker
Original assignee: OTB Group BV
Current assignee: OTB Solar BV
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2023-12-13
Also published as: JP2006509907A; EP1604049B1; ATE358192T1; CN1738923A; EP1604049A1; DE60312902D1; JP4578979B2; WO2004053190A1; US20060231031A1; US7645495B2; ES2283848T3; KR20050100599A; CN100489155C; NL1022155C2; KR100895913B1; AU2003296050A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung der Oberfläche wenigstens eines Substrats, wobei das wenigstens eine Substrat in eine Verfahrenskammer eingebracht wird, wobei durch wenigstens eine Plasmaquelle ein Plasma erzeugt wird, wobei die wenigstens eine Plasmaquelle eine Kaskadenquelle ist, wobei die wenigstens eine Kathode der Kaskadenquelle in einer Vorkammer vorhanden ist, in der während der Verwendung ein relativ hoher Druck herrscht im Vergleich zu einem relativ niedrigen Druck, der in der Verfahrenskammer herrscht, wobei sich die Vorkammer über einen relativ engen Kanal, der von gegeneinander elektrisch isolierten Kaskadenplatten begrenzt wird, in die Verfahrenskammer öffnet, so dass sich das Plasma während der Verwendung über den relativ engen Kanal in die Verfahrenskammer erstreckt.
Dieses Verfahren ist aus dem europäischen Patent EP-0 295 752 bekannt. Beim bekannten Verfahren ist die Plasmaquelle auf der Verfahrenskammer montiert, so dass das Plasma im Wesentlichen außerhalb der Verfahrenkammer erzeugt wird. Als Folge des niedrigen Drucks in der Verfahrenskammer kann ein Teil des Plasmas von der Plasmaquelle über einen Durchgang zwischen der Quelle und der Kammer zur Verfahrenkammer expandieren, um mit der Substratoberfläche in Kontakt zu gelangen. Weil das Plasma von einer Plasmaquelle erzeugt wird, die auf der Verfahrenskammer montiert ist, ist überraschenderweise gefunden worden, dass eine relativ hohe Behandlungsrate, wie eine hohe Abscheidungsrate mit PEVCD, erhalten werden kann. Dies steht im Gegensatz beispielsweise zu einem herkömmlichen Plasmareaktor, bei dem die Plasmaquelle sich in der Verfahrenskammer befindet und das zu behandelnde Substrat zwischen den Elektroden der Plasmaquelle angeordnet wird, was zu einer unerwünscht niedrigen Behandlungsrate führt.
Das bekannte Verfahren kann für verschiedene Zwecke verwendet werden. Beispielsweise kann unter Verwendung dieses Verfahrens eine Materialschicht auf der Substratoberfläche des wenigstens einen Substrats insbesondere mittels plasmagestützter Abscheidung aus der Gasphase (PECVD) abgeschieden werden. In diesem Fall wird gewöhnlich eine Mischung von Behandlungsgasen in das Plasma geleitet, wo es in reaktive Fragmente zerfällt. Diese Fragmente können miteinander und/oder mit der Substratoberfläche reagieren, um die Schicht abzuscheiden. Weiterhin kann das bekannte Verfahren umgekehrt dazu verwendet werden, Material mittels Plasmaätzen von der Substratoberfläche zu entfernen, was auch als trockenes Ätzen bezeichnet wird. In diesem Fall hat die Zusammensetzung des Plasmas gewöhnlich eine ätzende Wirkung auf die Substratoberfläche. Der relativ niedrige Druck in der Verfahrenskammer liegt gewöhnlich unterhalb des atmosphärischen Drucks und ist beispielsweise niedriger als 5000 Pa, insbesondere niedriger als 500 Pa.
Ein Nachteil des Verfahrens gemäß dem hier aufgeführten einleitenden Abschnitt besteht darin, dass die Steuerung der Gleichmäßigkeit der Behandlung noch viel zu wünschen übrig lässt. Als Folge können Teile der Substratoberfläche beispielsweise eine zu starke oder eine zu geringe Behandlung erfahren, so dass im Fall einer PECVD bzw. eines Plasmaätzens im Vergleich zu anderen Teilen der Substratoberfläche eine unerwünscht dicke oder dünne Materialschicht darauf abgeschieden bzw. davon entfernt wird.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Verhinderung dieser Nachteile des Verfahrens, auf das sich im einleitenden Abschnitt bezogen wird, und insbesondere in der Bereitstellung eines Verfahrens, mittels dessen die Gleichmäßigkeit der Behandlung sehr gut geregelt werden kann.
Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass während der Behandlung wenigstens eine Plasmaquelle und/oder wenigstens eine gegebenenfalls bereitgestellte Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle in Bezug auf die Substratoberfläche bewegt wird.
Auf diese Weise können die Behandlung und insbesondere ihre Gleichmäßigkeit sehr genau geregelt werden. Die Bewegung ermöglicht es, dass die Plasmamenge, die einen Teil der Substratoberfläche erreicht, wie gewünscht eingestellt wird. Somit kann die wenigstens eine Plasmaquelle und/oder Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle so bewegt werden, dass jeder Teil der Substratoberfläche im Wesentlichen dasselbe Ausmaß der Behandlung erfährt, insbesondere, weil jeder Teil dieser Oberfläche von derselben Plasmamenge erreicht wird. Auf diese Weise kann beispielsweise eine sehr gute Gleichmäßigkeit der Behandlung erreicht werden, so dass eine Materialschicht sehr gleichmäßig mittels PECVD auf der Substratoberfläche abgeschieden oder unter Verwendung des Plasmas durch Trockenätzen davon abgeätzt werden kann. Andererseits kann es erwünscht sein, dass eine ungleichmäßige Behandlung erfolgt, beispielsweise, wenn ein Teil der Substratoberfläche beträchtlich mehr Material erhalten oder verlieren soll. In diesem Fall können die Plasmaquelle und/oder die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle in Bezug auf die Oberfläche so bewegt werden, dass wenigstens ein Teil der Substratoberfläche ein wesentlich größeres Ausmaß einer Behandlung erfährt als ein zweiter Teil dieser Oberfläche, insbesondere dahingehend, dass ein erster Oberflächenteil von einer größeren Plasmamenge als ein zweiter Oberflächenteil erreicht wird.
Die Plasmaquelle und/oder die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle können auf verschiedene Arten bewegt werden. Zum Beispiel können die Plasmaquelle und/oder die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle um wenigstens eine Drehachse gedreht werden, wobei diese Achse sich im Wesentlichen parallel zur Substratoberfläche erstreckt. Weiterhin können die Plasmaquelle und/oder die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle in eine Richtung auf die Substratoberfläche zu oder von ihr weg bewegt werden. Darüber hinaus können die Plasmaquelle und/oder die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle in wenigstens einer lateralen Richtung in Bezug auf die Substratoberfläche bewegt werden. Weiterhin können die Plasmaquelle und/oder die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle um eine Achse gedreht werden, die sich senkrecht in Bezug auf die Substratoberfläche erstreckt. Eine solche Bewegung ist insbesondere dann wirkungsvoll, wenn die Quelle nicht rotationssymmetrisch Plasma erzeugt. Während der Behandlung können die Plasmaquelle und/oder die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle beispielsweise eine oder mehrere dreidimensionale Bewegungen durchführen, um beispielsweise dreidimensionale Oberflächen zu behandeln. Eine solche dreidimensionale Bewegung kann verschiedene Translationsbewegungen in verschiedenen Richtungen umfassen. Darüber hinaus kann eine solche dreidimensionale Bewegung beispielsweise eine oder mehrere Drehungen um verschiedene Drehachsen umfassen. Während der Behandlung können die Plasmaquelle und/oder die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle beispielsweise entlang wenigstens eines Teils einer Außenseite eines zu behandelnden Substrats bewegt werden, um diese Außenseite zu behandeln. Die Plasmaquelle und/oder Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle können beispielsweise um wenigstens einen Teil eines Substrats bewegt werden. Darüber hinaus können während der Behandlung die Plasmaquelle und/oder die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle z.B. entlang wenigstens eines Teils des Inneren des zu behandelnden Substrats bewegt werden, um wenigstens einen Teil dieses Inneren zu behandeln. Jede Plasmaquelle kann eine Kombination dieser Bewegungen durchführen. Wenn das Verfahren unter Verwendung mehrerer Plasmaquellen durchgeführt wird, kann eine Anzahl dieser Quellen oder jede davon beispielsweise wenigstens eine der obigen Bewegungsarten durchführen.
In demjenigen Fall, in dem eine Behandlungsflüssigkeit zum Plasma gegeben wird, insbesondere zum Zweck der PECVD, ist es vorteilhaft, wenn die Menge der zum Plasma zu gebenden Behandlungsflüssigkeit in Beziehung zur Bewegung der wenigstens einen Plasmaquelle steht.
Beispielsweise kann die Wirkung der Bewegung der wenigstens einen Plasmaquelle verstärkt oder vermindert werden, indem eine oder mehrere Behandlungsflüssigkeiten vor, während und/oder nach dieser Bewegung zum Plasma gegeben werden. Weiterhin kann auf diese Weise die Menge der Behandlungsflüssigkeit genau auf die Bewegungen der Plasmaquelle eingestellt werden, um die Behandlung der Substratoberfläche sehr präzise zu regeln. Es ist beispielsweise möglich, dass Plasma aus der Plasmaquelle einen kleineren Abstand zur Substratoberfläche abdecken muss, wenn die Quelle sich in einer ersten Position befindet, im Vergleich zu demjenigen Abstand, wenn die Quelle sich nach einer bestimmten Bewegung in einer zweiten Position befindet. Als Folge ist es möglich, dass weniger Plasma die Substratoberfläche erreicht, wenn die Quelle sich in der zweiten Position befindet, was zu einem Verlust der Wirksamkeit einer im Plasma eingeschlossenen Behandlungsflüssigkeit führen kann. In diesem Fall kann mehr Behandlungsflüssigkeit zum Plasma gegeben werden, wenn die Quelle sich in der zweiten Position befindet, um diesen Verlust an Wirksamkeit auszugleichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine Behandlungsflüssigkeit der Vorkammer der Kaskadenquelle nahe der Kaskadenquellenkathode, die in dieser Vorkammer vorhanden ist, zugeführt werden.
Auf diese Weise kann die Behandlungsflüssigkeit dem Plasma in der Vorkammer durch Vorrichtungen zugeführt werden, die relativ einfach und preiswert zu konstruieren sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zwischen der wenigstens einen Plasmaquelle und der Substratfläche wenigstens eine Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle angeordnet, um die Behandlungsflüssigkeit dem Plasma hinzuzufügen. In diesem Gebiet wird eine solche Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle auch als Duschkopf bezeichnet.
Mittels eines Duschkopfes kann die Behandlungsflüssigkeit auf eine einfache und proportional verteilte Weise zum Plasma gegeben werden. Vorzugsweise wird während der Behandlung der wenigstens eine Duschkopf in Bezug auf die Substratoberfläche bewegt, wobei die Bewegung des Duschkopfes in Relation zur Bewegung der wenigstens einen Plasmaquelle steht, so dass die oben erwähnten vorteilhaften Auswirkungen der Bewegung der Plasmaquelle optimiert werden können und durch das Vorhandensein des Duschkopfes wenigstens nicht aufgehoben werden. Zu diesem Zweck kann der Duschkopf mit der Plasmaquelle gekoppelt sein.
Die Plasmaquelle kann beispielsweise auf der Verfahrenskammer montiert sein. Überraschenderweise kann dies eine relativ hohe Behandlungsrate wie eine hohe Abscheidungsrate bei der PECVD ergeben. Darüber hinaus kann diese Plasmaquelle zum Beispiel in der Verfahrenskammer angeordnet sein und/oder durch wenigstens einen Teil der Verfahrenskammer beweglich sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Substrat mit wenigstens einem Hohlraum versehen, der wenigstens teilweise von der Substratoberfläche begrenzt ist, wobei während der Behandlung wenigstens ein Teil der Plasmaquelle und/oder wenigstens die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle in diesen Substrathohlraum eingeführt ist oder eingeführt worden ist.
Auf diese Weise kann eine Innenfläche eines Substrats von der Plasmaquelle und/oder der Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle zum Zweck einer gewünschten Behandlung dieser Innenfläche richtig erreicht werden. Der Substrathohlraum kann beispielsweise einen im Wesentlichen geschlossenen Hohlraum, einen verschließbaren Hohlraum oder einen von außen zugänglichen Hohlraum umfassen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche wenigstens eines Substrats, wobei die Vorrichtung mit einer Verfahrenskammer und wenigstens einer Plasmaquelle versehen ist, wobei die wenigstens eine Plasmaquelle eine Kaskadenquelle ist, wobei wenigstens eine Kathode der Kaskadenquelle in einer Vorkammer vorhanden ist, in der während der Verwendung im Vergleich zu einem relativ niedrigen Druck, der in der Verfahrenskammer herrscht, ein relativ hoher Druck herrscht, wobei die Vorkammer sich über einen relativ engen Kanal, der von gegeneinander elektrisch isolierten Kaskadenplatten begrenzt wird, zur Verfahrenskammer hin öffnet, so dass das Plasma sich während der Verwendung über den relativ engen Kanal in die Verfahrenskammer erstreckt.
Eine solche Vorrichtung ist auch aus dem europäischen Patent Nr. EP 0 295 752 bekannt. Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass es keine ausreichende Steuerung der Gleichmäßigkeit einer unter Verwendung der Vorrichtung durchzuführenden Behandlung auf der Substratoberfläche gewährleistet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieser Nachteil dadurch überwunden, dass die wenigstens eine Plasmaquelle und/oder die wenigstens eine optional bereitgestellte Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle beweglich angeordnet sind.
Durch die Verwendung der beweglich angeordneten Plasmaquelle und/oder Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle kann davon erzeugtes Plasma verschiedene Bereiche der Substratoberfläche zur Behandlung dieser Oberfläche erreichen, wodurch ein sehr hoher Grad einer Steuerung der durchzuführenden Behandlung erreicht wird.
Die Erfindung macht weiterhin ein Substrat verfügbar, das mit einer Oberfläche versehen ist, auf der wenigstens eine Materialschicht abgeschieden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-15 und/oder unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-30 abgeschieden worden ist.
Die Schicht dieses Substrats ist auf eine sehr gut geregelte Weise mit Hinblick auf eine besonders erwünschte Gleichmäßigkeit auf der Substratoberfläche abgeschieden. Somit sind die Eigenschaften dieser Schicht im Vergleich zu Substratschichten, die mittels herkömmlicher PECVD-Techniken abgeschieden wurden, einzigartig. Die Schicht kann beispielsweise eine sehr gleichmäßige Dicke oder umgekehrt eine Dicke haben, die auf eine spezielle Weise variiert.
Die zu behandelnde Substratoberfläche kann verschiedene Oberflächen, zum Beispiel eine im Wesentlichen eindimensionale, zweidimensionale oder dreidimensionale Oberfläche, umfassen.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform und die Zeichnung näher beschrieben, wobei:
1 eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform zeigt,
2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der in 1 dargestellten Draufsicht zeigt,
3 ein Detail Q des in 2 dargestellten Querschnitts zeigt.
In den 1-3 ist eine Vorrichtung zur Behandlung einer Fläche eines Substrats S dargestellt. Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung einer PECVD ausgebildet. Die Vorrichtung ist mit einer Verfahrenskammer 1 und einem dort angeordneten Substrathalter 2 ausgebildet, auf dem das zu behandelnde Substrat S positioniert wird. Auf der Verfahrenskammer 1 und gegenüber der zu behandelnden Substratoberfläche ist eine Plasmaquelle 3 montiert.
Wie in 3 dargestellt ist, ist die Plasmaquelle eine Kaskadenquelle 3. Die Quelle 3 ist mit einer Kathode 4, die sich in einer Vorkammer 6 befindet, und einer Anode 5, die sich an der Seite der Quelle 3 befindet, die der Verfahrenskammer 1 gegenüberliegt, versehen. Die Vorkammer 6 öffnet sich über einen relativ engen Kanal 7 zur Verfahrenskammer 1. Der Kanal ist von gegeneinander elektrisch isolierenden Kaskadenplatten 8 und der Anode begrenzt. Während der Verwendung wird die Verfahrenskammer 1 auf einem relativ niedrigen Druck insbesondere von weniger als 5000 Pa und vorzugsweise weniger als 500 Pa gehalten. Zwischen der Kathode 4 und der Anode 5 wird ein Plasma beispielsweise durch die Zündung eines Inertgases oder einer Flüssigkeit, das bzw. die ansonsten dazu geeignet ist und dazwischen vorhanden ist, erzeugt. Wenn das Plasma in der Quelle 3 erzeugt worden ist, ist der Druck P2 in der Vorkammer 6 höher als der Druck in der Verfahrenskammer 1. Der Druck P2 kann beispielsweise im Wesentlichen atmosphärisch sein und im Bereich von 0,5-1,5 bar liegen. Weil der Druck in der Verfahrenskammer 1 beträchtlich niedriger als der Druck in der Vorkammer 6 ist, dehnt sich ein Teil 20 des erzeugten Plasmas so aus, dass es sich über den relativ engen Kanal 7 in die Verfahrenskammer 1 erstreckt, wo es in Kontakt mit der Substratoberfläche gerät.
Die Plasmaquelle 3 ist in Bezug auf die Substratoberfläche beweglich angeordnet. Zu diesem Zweck ist die Plasmaquelle 3 auf einem oberen Gehäuseteil 16 der Vorrichtung montiert. Der obere Gehäuseteil 16 ist mittels einer biegsamen, im Wesentlichen gasdichten Dichtung mit einem unteren Gehäuseteil 17 verbunden. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Dichtung als zylindrischer, elastischer Körper 11 ausgebildet. Darüber hinaus ist der elastische Körper 11 so angeordnet, dass er eine solche Federkraft auf wenigstens eine Plasmaquelle 3 wenigstens über den oberen Gehäuseteil 16 ausübt, dass unter dem Einfluss dieser Federkraft die Plasmaquelle 3 sich jederzeit zu der in den Figuren dargestellten Ausgangsposition bewegen kann, wenn die Plasmaquelle 3 in eine andere Position gebracht wurde. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird der elastische Körper 11 von einem dünnwandigen Faltenbalg aus rostfreiem Stahl gebildet.
Zum Zweck der Bewegung der Plasmaquelle 3 ist der obere Gehäuseteil 16 mit dem unteren Gehäuseteil 17 so gekoppelt, dass er um etwa zwei verschiedene Achsen 14, 15 drehbar ist. Zu diesem Zweck ist der obere Gehäuseteil 16 mit einem Lagerring 19 so verbunden, dass er um eine Drehachse 15 drehbar ist, während der Lagerring 19, damit er um eine Drehachse 14 drehbar ist, mit Halterungen 18 verbunden ist, die am unteren Gehäuseteil 17 montiert sind. Die Vorrichtung ist mit einem ersten Motor 12 und einem zweiten Motor 13 versehen, die den oberen Gehäuseteil 16 mit der Quelle 3 zu einer gewünschten Position bewegen. Weil die beiden Drehachsen 14 und 15 sich senkrecht zueinander erstrecken, kann die Plasmaquelle 3 zu sehr vielen verschiedenen Positionen bewegt werden.
Wie die 2 und 3 zeigen, ist die Verfahrenskammer mit einem Duschkopf 9 ausgestattet. Der Duschkopf ist so angeordnet, dass die Behandlungsflüssigkeit dem Plasma 20, das sich über den relativ engen Kanal 7 in die Verfahrenskammer 1 erstreckt, insbesondere zur Durchführung einer PECVD zugefügt wird. Der Duschkopf 9 ist mit wenigstens einem Plasmadurchlass 21 versehen, durch den das Plasma 20 sich erstrecken kann. Der Duschkopf kann beispielsweise ein ringförmiges Rohr umfassen, das mit einer Anzahl von Auslassöffnungen 22 versehen ist, durch die die Behandlungsflüssigkeit in das Plasma 20 eingeführt werden kann. Der Duschkopf 9 ist wenigstens über den oberen Gehäuseteil 16 mit der Plasmaquelle 3 gekoppelt, so dass der Duschkopf 9 den Bewegungen der Plasmaquelle 3 folgen kann.
Während der Verwendung dieser Vorrichtung kann die Plasmaquelle 3 bewegt werden, wodurch eine sehr gute Steuerung der Plasmabehandlung der Substratoberfläche erreicht wird. Dies ist besonders vorteilhaft, weil dies beispielsweise ermöglicht, dass Material mit einer sehr gleichmäßigen Schichtdicke auf dem Substrat S abgeschieden wird. Der obere Gehäuseteil mit der Quelle 3 kann beispielsweise so bewegt werden, dass Teile der Substratoberfläche, die zu wenig Plasma erhalten, beispielsweise nahe des Randes des Substrats, eine zusätzliche Plasmamenge erhalten, um dennoch eine ausreichende Behandlung zu erfahren. Andererseits kann Material umgekehrt auf eine sehr gleichmäßige Weise von der Substratoberfläche trocken geätzt werden. Darüber hinaus kann durch eine Bewegung der Quelle 3 erreicht werden, dass bestimmte Teile der Substratoberfläche ein beträchtlich größeres Maß an Behandlung als andere Teile erfahren. Beispielsweise kann im Wesentlichen eine Hälfte der Substratoberfläche durch eine Drehung der Quelle um eine der beiden dargestellten Drehachsen 14, 15 behandelt werden, während die andere Hälfte der Oberfläche im Wesentlichen unbehandelt bleibt.
Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebene beispielhafte Ausführungsform begrenzt ist. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Modifikationen möglich. Beispielsweise sollte der Wortlaut, wonach die mindestens eine Quelle "auf der Verfahrenskammer montiert ist", umfassend interpretiert werden, und dies kann beispielsweise die Bedeutung einschließen, dass die Quelle auf, neben, nahe, unter der Verfahrenskammer oder anders in Bezug auf die Verfahrenskammer, aber wenigstens so montiert ist, dass wenigstens ein Teil eines von dieser Quelle erzeugten Plasmas eine Fläche eines in der Verfahrenskammer angeordneten Substrats 5 erreichen kann.
Weiterhin kann die Verfahrenskammer so angeordnet werden, dass ein oder mehrere Substrate darin angeordnet werden.
Ein zu behandelndes Substrat kann beispielsweise einen Halbleiter-Wafer, eine Kompakt- oder DVD-Disk wie zur Speicherung von Musik-, Video-, Computerdaten, ein Solarzellensubstrat, ein Displaysubstrat, einen Reflektor, eine Scheibe, eine Autoscheibe, ein zu beschichtendes synthetisches oder Metallsubstrat, ein Gehäuse, ein Lampengehäuse, ein Katalysatorsubstrat oder dergleichen umfassen. Das Substrat kann eine scheibenförmige, kreisförmige, ringförmige oder andere Konstruktion haben. Das Substrat kann beispielsweise einen dreidimensionalen Gegenstand umfassen. Die Oberfläche des zu behandelnden Substrats kann beispielsweise das Innere und/oder das Äußere des Substrats umfassen. Weiterhin kann die zu behandelnde Substratoberfläche eine im Wesentlichen eindimensionale, zweidimensionale oder dreidimensionale Oberfläche, eine wenigstens teilweise konkave Oberfläche, eine wenigstens teilweise konvexe Oberfläche und/oder eine Kombination von ähnlich oder verschieden geformten Oberflächen umfassen.
Das mittels PECVD abzuscheidende Material kann verschiedene Materialien umfassen, deren Aufzählung außerhalb des Rahmens dieses Textes liegt, wobei eine Bezugnahme auf die Elemente des Periodensystems und mögliche atomare und/oder molekulare Kombinationen dieser Elemente einen ausreichenden Eindruck darüber gibt, was abgeschieden werden kann. Die Erfindung ist nicht auf eine bewegliche Quelle beschränkt, sondern umfasst auch eine fest angeordnete Quelle mit einer beweglichen Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren und eine Vorrichtung, die mit mehreren beweglichen Quellen und/oder beweglichen Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquellen ausgestattet ist.
Weiterhin können das zu behandelnde Substrat S und/oder der Substrathalter 2 auch beweglich angeordnet sein, um während einer Substratbehandlung bewegt zu werden können.
Weiterhin können die Plasmaquelle und/oder die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle kontinuierlich, im bestimmten Momenten, iterativ, zeitweilig aussetzend, periodisch oder dergleichen bewegt werden. Die Bewegung der Plasmaquelle und/oder der Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle kann beispielsweise gestartet werden, nachdem das Substrat in einer bestimmten Behandlungsposition in der Verfahrenskammer positioniert worden ist.

Claims

Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche wenigstens eines Substrats, wobei das wenigstens eine Substrat in eine Verfahrenskammer gebracht wird, wobei durch wenigstens eine Plasmaquelle ein Plasma erzeugt wird, wobei die wenigstens eine Plasmaquelle eine Kaskadenquelle (3) ist, wobei wenigstens eine Kathode (4) der Kaskadenquelle (3) in einer Vorkammer (6) vorhanden ist, in der während der Verwendung ein relativ hoher Druck (P2) herrscht im Vergleich zu einem relativ niedrigen Druck (P1), der in der Verfahrenskammer (1) herrscht, wobei sich die Vorkammer (6) über einen relativ engen Kanal (7), der von gegeneinander elektrisch isolierten Kaskadenplatten (8) begrenzt wird, zur Verfahrenskammer (1) hin öffnet, so dass sich das Plasma während der Verwendung durch den relativ engen Kanal (7) in die Verfahrenskammer (1) hinein erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass während der Behandlung wenigstens eine Plasmaquelle (3) und/oder wenigstens eine gegebenenfalls bereitgestellte Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle relativ zur Substratoberfläche bewegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaquelle (3) und/oder die wahlfreie Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle um wenigstens eine Drehachse (14, 15) gedreht wird, wobei sich die Achse (14, 15) im Wesentlichen parallel zur Substratoberfläche erstreckt.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaquelle (3) und/oder die wahlfreie Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle in einer Richtung auf die Substratoberfläche zu oder von dieser weg bewegt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaquelle (3) und/oder die wahlfreie Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle in wenigstens einer seitlichen Richtung relativ zur Substratoberfläche bewegt wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaquelle (3) und/oder die wahlfreie Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle um eine Achse gedreht wird, die sich senkrecht zur Substratoberfläche erstreckt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Behandlungsflüssigkeit zu dem Plasma gegeben wird, insbesondere zum Zwecke einer PECVD.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der zu dem Plasma zu gebenden Behandlungsflüssigkeit mit der Bewegung der wenigstens einen Plasmaquelle (3) zusammenhängt.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass einer Vorkammer (6) der Kaskadenquelle (3) eine Behandlungsflüssigkeit in der Nähe einer Kathode (4) der Kaskadenquelle, die sich in dieser Vorkammer (6) befindet, zugeführt wird.
Verfahren gemäß wenigstens Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wenigstens einen Plasmaquelle (3) und der Substratoberfläche wenigstens eine Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle (9) angeordnet ist, um die Behandlungsflüssigkeit zu dem Plasma zu geben.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass während der Behandlung die wenigstens eine Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle (9) relativ zur Substratoberfläche bewegt wird, wobei die Bewegung der Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle (9) mit der Bewegung der wenigstens einen Plasmaquelle (3) zusammenhängt.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Plasmaquelle (3) so bewegt wird, dass jeder Teil der Substratoberfläche im Wesentlichen die Behandlung in demselben Ausmaß erfährt, insbesondere dass jeder Teil dieser Oberfläche von derselben Plasmamenge erreicht wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Plasmaquelle (3) so bewegt wird, dass wenigstens ein erster Teil der Substratoberfläche die Behandlung im Wesentlichen in einem größeren Ausmaß erfährt als ein zweiter Teil dieser Oberfläche, insbesondere dass der erste Oberflächenteil von einer größeren Plasmamenge erreicht wird als der zweite Oberflächenteil.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Plasmaquelle (3) auf der Verfahrenskammer montiert ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-12, wobei das Substrat mit wenigstens einem Hohlraum ausgestattet ist, der wenigstens teilweise von der Substratoberfläche begrenzt ist, wobei während der Behandlung wenigstens ein Teil der Plasmaquelle und/oder wenigstens die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle in den Substrathohlraum eingeführt wird und/oder ist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei während der Behandlung die Plasmaquelle (3) und/oder die Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle wenigstens eine dreidimensionale Bewegung ausführt.
Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche wenigstens eines Substrats, wobei die Vorrichtung mit einer Verfahrenskammer und wenigstens einer Plasmaquelle ausgestattet ist, wobei die wenigstens eine Plasmaquelle eine Kaskadenquelle (3) ist, wobei wenigstens eine Kathode (4) der Kaskadenquelle (3) in einer Vorkammer (6) vorhanden ist, in der während der Verwendung ein relativ hoher Druck (P2) herrscht im Vergleich zu einem relativ niedrigen Druck (P1), der in der Verfahrenskammer (1) herrscht, wobei sich die Vorkammer (6) über einen relativ engen Kanal (7), der von gegeneinander elektrisch isolierten Kaskadenplatten (8) begrenzt wird, zur Verfahrenskammer (1) hin öffnet, so dass sich das Plasma während der Verwendung durch den relativ engen Kanal (7) in die Verfahrenskammer (1) hinein erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Plasmaquelle (3) und/oder wenigstens eine gegebenenfalls bereitgestellte Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle beweglich angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit elastischen Einrichtungen (11) ausgestattet ist, die so angeordnet sind, dass sie auf die wenigstens eine Plasmaquelle (3) eine solche Federkraft ausüben, dass sich die Plasmaquelle (3) unter dem Einfluss dieser Federkraft in eine Ausgangsposition bewegen kann, wenn sich die Plasmaquelle (3) nicht in dieser Ausgangsposition befindet.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16-17, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der wenigstens einen Plasmaquelle (3) und der Verfahrenskammer (1) eine flexible, im Wesentlichen gasdichte Abdichtung befindet.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16-18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einem ersten Gehäuseteil (16) und einem zweiten Gehäuseteil (17) versehen ist, wobei sich die wenigstens eine Plasmaquelle am ersten Gehäuseteil (16) befindet, wobei der erste Ge häuseteil (16) in einer im Wesentlichen gasdichten und beweglichen Weise, insbesondere über einen dünnwandigen Edelstahlbalg (11), mit dem zweiten Gehäuseteil (17) gekoppelt ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16-19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit wenigstens einem Motor (12, 13) versehen ist, um die wenigstens eine Plasmaquelle (3) zu bewegen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16-20, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Plasmaquelle (3) so angeordnet ist, dass sie um wenigstens eine erste Drehachse (14) und eine zweite Drehachse (15) herum drehbar ist, wobei sich die erste und die zweite Drehachse (14 bzw. 15) in unterschiedlichen Richtungen jeweils im Wesentlichen parallel zur Substratoberfläche erstrecken.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16-21, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrenskammer (1) mit wenigstens einer Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle (9) ausgestattet ist, um eine Behandlungsflüssigkeit zu dem Plasma zu geben, insbesondere zum Zwecke einer PECVD.
Vorrichtung gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle (9) so angeordnet ist, dass sie Behandlungsflüssigkeit zu dem Plasma gibt, das sich über jeden relativ engen Kaskadenquellenkanal (7) in die Verfahrenskammer (1) hinein erstreckt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle (9) mit wenigstens einem Plasmadurchlass ausgestattet ist, durch den sich das Plasma während der Verwendung erstreckt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 22-24, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle (9) beweglich in der Verfahrenskammer (1) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle (9) mit der wenigstens einen Plasmaquelle gekoppelt ist, so dass die Bewegung der wenigstens einen Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle (9) mit der Bewegung der wenigstens einen Plasmaquelle (3) zusammenhängt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16-26, wobei die Plasmaquelle auf der Verfahrenskammer montiert ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16-27, wobei die Plasmaquelle und/oder die wenigstens eine Behandlungsflüssigkeits-Vorratsquelle so angeordnet sind, dass sie eine oder mehrere dreidimensionale Bewegungen ausführen können.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16-28, wobei die Vorrichtung wenigstens so angeordnet ist, dass eine PECVD durchgeführt werden kann.
Substrat, das mit einer Oberfläche versehen ist, auf der wenigstens eine Materialschicht abgeschieden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit Hilfe eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1-15 und/oder mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16-29 abgeschieden wurde.