Electrodo para la generación de un plasma, cámara de plasma con este electrodo y procedimiento para el análisis in situ o procesamiento in situ de una capa o de un plasma.

rf-electrodo para la generación de un plasma en una cámara de plasma, con al menos un orificio de paso óptico

, en el que el rf-electrodo es una ducha de gas, caracterizado por un embudo cónico, que reviste de forma hermética al gas el orificio de paso óptico de la ducha de gas.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2011/001415.

Solicitante: FORSCHUNGSZENTRUM JULICH GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 52425 Jülich ALEMANIA.

Inventor/es: MUTHMANN,STEFAN, GORDIJN,AAD, CARIUS,REINHARD, HÜLSBECK,MARKUS, HRUNSKI,DZMITRY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > TUBOS DE DESCARGA ELECTRICA O LAMPARAS DE DESCARGA... > Tubos de descarga provistos de medios o de un material... > H01J37/32 (Tubos de descarga en atmósfera gaseosa (calefacción por descarga H05B))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Revestimiento químico por descomposición de compuestos... > C23C16/52 (Control o regulacción del proceso de deposición (control o regulación en general G05))

PDF original: ES-2522267_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Electrodo para la generación de un plasma, cámara de plasma con este electrodo y procedimiento para el análisis ¡n situ o procesamiento in situ de una capa o de un plasma

La Invención se refiere a un electrodo para la generación de un plasma, a una cámara de plasma con este electrodo y a un procedimiento para el análisis in situ o el procedimiento in situ de una capa o de un plasma.

Se conoce a partir de Li y col. (Li, Y. M., Ilsin. A. N. Ngyuen H. V., Wronski C. R., Collins R. W. (1991). Real-Time- Spectroscopy Ellipsometry Determination ofthe Evolution of Amorphous-semiconductor Optical Functions, Bandgap, and Microstructure. Journal of Non-Crystaline Solids, Vol. 137, 787-79) la caracterización in situ de una capa amorfa durante la separación química de fases de gas asistida por plasma (en inglés, Plasma enhanced Chemical vapour deposition (PECVD). Como procedimiento, lo autores utilizan una elipsometría espectroscópica bajo radiación de luz en el ángulo de 7°. Un inconveniente es que con el procedimiento y del elipsómetro empleado solamente es posible una manifestación comparativamente reducida sobre las propiedades de la capa.

Wagner y col. (Wagner V., Drews, D., Esser, D. R., Zahn, T., Geurts, J., y W. Richer. Raman monitoring of semiconductior growth. J. Appl, Phys. 75, 733) describen una espectroscopia Raman in situ en una capa separada con epitaxia de radiación molecular. El procedimiento y la estructura del dispositivo utilizado presentan el inconveniente de que éstos no se pueden emplear independientemente del tipo de procedimiento de separación utilizado.

Se conoce a partir de Dingemans y col. (Dingemans, G., van den Donker, M. N.; Hrunski, D.; Gordijn, A.; Kessels, W. M. M.; van de Sanden, M. C. M. (27). In-Situ Film Transmíttance Using the Plasma as Light Source: A case Study of Thin Silicon Film Deposition in the Microcrystaline Ground Regime. Proceedings ofthe 22nd EUPVSEC (European Photovoltaic Solar Energy Conference), Milán/ltalia, 3.9.27, - Páginas 1855 - 1858) realizar una espectroscopia de emisión óptica en el plasma de una cámara de plasma in situ. A tal fin, en el contra electrodo de la cámara de plasma está presente un orificio de paso, con el que el plasma se puede investigar directamente a través del sustrato. Es un inconveniente también que este dispositivo no es adecuado para acumular informaciones amplias sobre el procedimiento.

Se conoce a partir del documento US 26/196848 A1 un rf-electrodo para la generación de un plasma en una cámara de plasma, que está equipada con al menos un orificio de paso óptico, siendo el rf-electrodo una ducha de gas.

Se conoce a partir del documento US 25/29228 A1 un sistema de detección óptica, que está integrado en un electrodo y presenta un orificio de paso cilindrico.

Se conoce a partir del documento WO 27/22144 A1 un dispositivo para la mejora de la exploración óptica por un proceso de plasma a través de la utilización de un sensor de fibra óptica en una ducha de gas. La luz es detectada a través de un orificio de la dicha de gas. No se publican una protección especial o una configuración especial del orificio para la protección de los elementos ópticos.

Se conoce a partir del documento US 24/118518 un sistema de detección óptica, que está integrado de la misma manera en una ducha de gas. Para evitar descargas locales no deseadas en el orificio para la medición óptica, están presentes en la zona del orificio de paso óptico una pluralidad de talados pequeños.

El cometido de la invención es preparar un electrodo para la generación de un plasma en una cámara de plasma, que se puede utilizar universalmente tanto independientemente del procedimiento de separación utilizado, como por ejemplo PECVD, MOVPE, como también independientemente del método de investigación seleccionado, como por ejemplo la espectroscopia Raman y la espectroscopia de emisión óptica.

Otro cometido de la invención es preparar una cámara de plasma, con la que independientemente del procedimiento de fabricación de la capa se posibilita una pluralidad de métodos de investigación in situ.

Otro cometido de la invención es indicar un procedimiento, con el que se puede realizar in situ el análisis de una capa a separar como también de los gases del proceso durante el procedimiento de fabricación en curso.

El cometido se soluciona por medio de un rf-electrodo de acuerdo con la reivindicación principal, por medio de una cámara de plasma con un electrodo de este tipo y por medio de un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones dependientes. Las configuraciones ventajosas se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes respectivas.

De acuerdo con la invención se trata de un rf-electrodo para la generación del plasma por medio de una tensión de alta frecuencia. El plasma se puede utilizar, por ejemplo, para la separación de capas de semiconduictores o para el decapado con plasma de capas de semiconductores. En el primer caso, se conducen gases como SihU o H2 y en el

segundo caso se conduce un gas como NF3 a la cámara.

El rf-electrodo se caracteriza de acuerdo con la invención por que comprende un orificio de paso óptico. La orificio de paso óptico concede de manera ventajosa un acceso óptico tanto al espacio de plasma propiamente dicho, como también a través del espacio de plasma hasta el sustrato, que está dispuesto sobre el contra electrodo (llamado también electrodo de masa). De esta manera se garantiza el paso de una trayectoria de rayos a través del orificio de paso óptico del rf-electrodo de acuerdo con la invención. De este modo se provoca de manera ventajosa que se posibilite tanto el análisis como también el procesamiento del sustrato y de la capa crecida encima durante la combustión del plasma. De manera especialmente ventajosa, a través de la disposición del orificio de paso óptico en el rf-electrodo se provoca que en la cámara de plasma sea investigado también el plasma propiamente dicho con respecto a la composición del gas y ésta se pueda reajustar.

De esta manera se consigue una libertad amplia en la selección el método de investigación y del método de procesamiento.

Se ha reconocido en el marco de la invención que el estado de la técnica es limitado tanto en lo que se refiere a la disposición de un orificio de paso óptico en el contra electrodo en Dingemans y vol. como también con respecto a los procedimientos de investigación aplicados en Li y col., así como en el procedimiento de separación de Wagner y col. Solamente el rf-electrodo de acuerdo con la invención garantiza más o menos que en cada procedimiento de separación (PECVD, MOVPE y otros) se posibiliten las más diferentes etapas de investigación o de procesamiento de la capa así como también del plasma. El procedimiento de acuerdo con la invención utiliza a través del recurso al rf-electrodo de acuerdo con la invención tanto para la entrada en el espacio de plasma como también para la salida de radiación electromagnética, un ángulo de incidencia de aproximadamente cero grados con respecto a la capa a separar. De esta manera se consigue de forma ventajosa que se pueda realizar también la espectroscopia Raman n una capa en crecimiento o la espectroscopia de emisión óptica resuelta localmente en el plasma durante la combustión del plasma (in situ). El procesamiento de la capa puede comprender una etapa de procesamiento con un láser.

De manera especialmente ventajosa, a través del orificio de paso óptico en el rf-electrodo se consigue que se posibilite una observación directa de una capa a través del acoplamiento y desacoplamiento de la luz con un ángulo de incidencia de aproximadamente cero grado con respecto a la capa. También son concebibles desviaciones reducidas... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- rf-electrodo para la generación de un plasma en una cámara de plasma, con al menos un orificio de paso óptico, en el que el rf-electrodo es una ducha de gas, caracterizado por un embudo cónico, que reviste de forma hermética al gas el orificio de paso óptico de la ducha de gas.

2.- Electrodo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el orificio de paso óptico es tan grande que a través del rf-electrodo se puede realizar una espectroscopia Raman in situ o una espectroscopia de emisión óptica.

3.- Electrodo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una sección cónica del orificio de paso óptico.

4.- Electrodo de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que el más pequeño de los dos orificios de paso presenta un área de ,3 cm2 a 5 cm2

5.- Electrodo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el mayor de los orificios de paso presenta un área de ,31 a 1 cm2.

6.- Electrodo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que un orificio de paso presenta un blindaje.

7.- Electrodo de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado por una rejilla metálica como blindaje del orificio de paso óptico, que está dispuesta sobre la abertura del orificio de paso óptico.

8.- Electrodo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una lente colectora.

9.- Electrodo de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado por que entre la lente colectora y la abertura del orificio de paso óptico está dispuesta una plaquita de vidrio para la protección de la lente colectora frente a un gas en la cámara de plasma.

1.- Electrodo de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado por que en la ducha de gas está dispuesta más que una placa de distribución de gas.

11- Cámara de plasma, que comprende un rf-electrodo y un contra electrodo con un soporte de sustrato para el alojamiento de un sustrato, en la que entre el rf-electrodo y el contra electrodo se puede configurar un campo alterno de alta frecuencia para la generación del plasma, caracterizada por un rf-electrodo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

12.- Cámara de plasma de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada por un rf-electrodo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en la que una lente colectora convexa dispuesta en la cámara de plasma puede enfocar radiación electromagnética a través del orificio de paso óptico sobre la capa o sobre el plasma, y puede paralelizar radiación dispersa o reflejada a través del orificio de paso óptico o emitida desde la capa o desde el plasma con la finalidad el análisis de la radiación dispersa o reflejada o emitida y la puede conducir a un aparato de análisis.

13.- Cámara de plasma de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizada por una lente colectora desplazable en la trayectoria de los rayos de la cámara de plasma.

14.- Procedimiento para el análisis in situ o para el procesamiento in situ de una capa o de un plasma en una cámara de plasma de acuerdo con una de las tres reivindicaciones anteriores, en el que la capa está dispuesta sobre un contra electrodo y obre el lado dirigido hacia la capa está dispuesto un rf-electrodo, caracterizado por la sección de un rf-electrodo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 1, y por al menos una etapa, en la que se conduce radiación electromagnética desde la cámara de plasma a través del orificio de paso óptico del rf-electrodo hacia el aparato de análisis.

15.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado por que se realiza una espectroscopia Raman in situ de la capa en crecimiento o una espectroscopia de emisión óptica del plasma, siendo alimentada la radiación electromagnética a través de una lente colectora al aparato de análisis.