DE4412902A1 - Verfahren zur Erhöhung der Beschichtungsrate, Verfahren zur Reduzierung der Staubdichte in einem Plasmaentladungsraum und Plasmakammer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Beschichtungsrate bei gleichzeitiger Verringerung der Schichtbeanspruchung durch Ionenbe­ schschuß nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, weiter ein Verfahren zur Reduzierung der Staubdichte in ei­ nem Plasmaentladungsraum nach dem Oberbegriff von An­ spruch 2, eine Plasmakammer mit Mitteln zur Erzeugung einer räumlich verteilten Plasmaentladung nach dem Oberbegriff von Anspruch 10 sowie Anwendungen der ge­ nannten Verfahren bzw. der genannten Plasmakammer nach den Ansprüchen 17 bzw. 18.

Insbesondere bei der Halbleiterfertigung, wozu plas­ maunterstützte Verfahren, insbesondere plasmaunter­ stützte Beschichtungsverfahren, darunter insbesondere auch plasmaunterstützte reaktive Beschichtungsverfah­ ren, wie plasmaunterstützte chemische Dampfabschei­ dungsverfahren, bekannt unter dem Kürzel PECVD-Ver­ fahren, eingesetzt werden, insbesondere unterstützt durch HF-Plasmen (1 bis 100 MHz), ist es unabdingbar zu verhindern, daß die bearbeiteten Werkstückober­ flächen durch Störpartikel, insbesondere Staub- oder Pulverpartikel, kontaminiert werden. Das Verhindern solcher Kontaminationsablagerungen ist ein wesentli­ ches Problem bei den erwähnten Bearbeitungsprozessen.

Dieses Problem wurde bis heute so angegangen, daß mit allen Mitteln versucht wurde, die Staub- bzw.

Pulverbildung während solcher Bearbeitungsprozesse zu minimalisieren. Da die erwähnte Staub- oder Pulver­ bildung nicht verhindert werden kann, liefen die Be­ mühungen dahin, einmal entstandenes Pulver bzw. ein­ mal entstandenen Staub möglichst effizient aus dem bearbeitungswirksamen Plasmaentladungsraum zu entfer­ nen, d. h. darnach zu trachten, im genannten behand­ lungswirksamen Plasmaentladungsraum einen staub- bzw. pulverlosen Zustand anzustreben. Diesbezüglich wird verwiesen auf die EP-A 425 419 und die EP-A 453 780. Es wird im weiteren auf folgenden Stand der Technik verwiesen: EP-A 0 419 930 (entsprechend JP-A 3 153 885 und US-A 5 102 496), EP-A 0 453 780 (entsprechend JP-A 5 074 737), EP-A 0 425 419 (entsprechend CA-A 2 024 637 und JP-A 3 147 317) sowie EP-A 0 272 140 (entsprechend US-A 5 000 113, JP-A 63 246 829, US-A 4 872 947, US-A 4 892 753, US-A 4 960 488 und US-A 5 158 644).

Basis der vorliegenden Erfindung ist die Erkenntnis, daß durch Staub- bzw. Pulverpartikel in einer Plas­ maentladung die Ankopplung elektrischer Speisungs­ energie wesentlich erhöht wird und daß dadurch die Bearbeitungsrate, insbesondere die Beschichtungsrate, erhöht wird, bei gleichzeitiger Verbesserung der Schichtqualität, wie der Schichtspannungen und der Schichtfeinheit. Dies allerdings nur so lange, als ausgeschlossen wird, daß sich Staub- oder Pulverpar­ tikel auf die bearbeitete Oberfläche niederschlagen.

Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, die Bearbeitungsrate und dabei insbesondere die Beschich­ tungsrate plasmaunterstützter Vakuumbeschichtungspro­ zesse zu erhöhen, ohne dabei die Oberflächenqualität der bearbeiteten Oberfläche zu verringern, ja, sie sogar zu verbessern. Ein typischer Druckbereich liegt dabei zwischen 10^-2 mbar und 10 mbar, vorzugsweise zwi­ schen 10^-1 mbar und 1 mbar. Obwohl die angestrebte Wir­ kung sich absehbar, beispielsweise auch bei reaktiven Sputter-Ätz-Bearbeitungsprozessen einstellen wird, soll die gestellte Aufgabe insbesondere bei Beschich­ tungsprozessen gelöst werden, dabei insbesondere bei reaktiven plasmaunterstützten, insbesondere hochfre­ quenz-plasmaunterstützten reaktiven Beschichtungsver­ fahren, sogenannten Hochfrequenz-PECVD-Verfahren.

Die gestellte Aufgabe wird durch das Verfahren ein­ gangs genannter Art gelöst, durchgeführt gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Obwohl insbeson­ dere auf HF-PECVD-Verfahren gerichtet, kann das er­ findungsgemäße Verfahren grundsätzlich bei DC- oder AC-Plasmaverfahren oder AC+DC-Mischformen eingesetzt werden.

Entgegengesetzt zu den bisher bekannten Ansätzen, Staub bzw. Pulver möglichst vollständig aus bearbei­ tungswirksamen Plasmaentladungsbereichen zu entfer­ nen, wird erfindungsgemäß gezielt eine Staubbelegung in der Plasmaentladung gefangen belassen, um die ein­ gangs erwähnten Vorteile bezüglich Bearbeitungsrate und Bearbeitungsqualität beizubehalten. Es wird aber dafür gesorgt, daß die Dichte des in der Plasmaent­ ladung vorhandenen Staubes bzw. Pulvers unter einem Wert gehalten wird, bei dem sich Partikelablagerungen an der bearbeiteten Oberfläche einzustellen beginnen.

Die Staubpartikelmenge pro Volumeneinheit und/oder die Staubpartikelgröße und mithin die Staubdichte und deren Verteilung wird erfindungsgemäß beherrscht eingestellt. Dies auf Verhältnisse, als Vorgaben, die vorzugsweise anläßlich von Vorversuchen als optimal für den jeweiligen Behandlungsprozeß befunden wur­ den.

Unter einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst, die Staubdichte in einem Plasmaentladungsraum zu beherrschen. Dies wird bei Vorgehen nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 2 gelöst.

Durch Erstellen des erwähnten Kräftefeldes und dessen gezielte Steuerung wird ermöglicht, in erwünschtem Umfang Staub bzw. Pulver aus dem behandlungswirksamen Bereich des Plasmaentladungsraumes zu entfernen, pri­ mär in einen nicht behandlungswirksamen Raumab­ schnitt, und Staub bzw. Pulver aus dem letztgenannten nach Bedarf weiterzuentfernen.

Bevorzugterweise wird, dem Wortlaut von Anspruch 3 folgend, die Erhöhung der Bearbeitungs- und, wie er­ wähnt, insbesondere Beschichtungsrate durch im we­ sentlichen Konstanthalten der Staubdichte ohne Parti­ kelablagerungen nach Anspruch 1 dadurch realisiert, daß die Staubdichte durch Vorgehen nach Anspruch 2 beherrscht wird, indem nämlich Überschußpulver oder -staub, welcher dazu führen würde, daß die Gefahr von Partikelablagerungen einsetzt, durch Erstellen des erwähnten Kräftefeldes und entsprechende Ansteue­ rung aus dem behandlungswirksamen Plasmaentladungsbe­ reich entfernt wird.

Dem Wortlaut von Anspruch 4 folgend, wird das erwähn­ te Kräftefeld vorzugsweise durch Erstellen eines Druckgradienten realisiert, wobei das Kräftefeld auch elektrostatisch und/oder thermisch, d. h. durch Aus­ nützung von Thermophorese, erstellt werden kann.

Bevorzugte Ausführungsvarianten des bzw. der erwähn­ ten Verfahren sind in den Ansprüchen 5 bis 9 spezifi­ ziert.

Eine Plasmakammer, welche ermöglicht, die erwähnte Staub- bzw. Pulverdichte im genannten Sinne zu be­ herrschen, und womit die eingangs genannte Aufgabe gelöst wird, zeichnet sich nach dem Wortlaut von An­ spruch 10 aus, mit bevorzugten Ausführungsvarianten nach den Ansprüchen 11 bis 16.

Gemäß Anspruch 17 eignet sich das vorgeschlagene Vorgehen insbesondere für plasmaunterstützte reaktive Behandlungsprozesse, bei denen die prozeßinhärente Pulverbildung relativ ausgeprägt ist. Unter diesen Prozessen ist das erfindungsgemäße Vorgehen insbe­ sondere für PECVD-Beschichtungsverfahren geeignet. Insbesondere eignet sich das erwähnte Vorgehen bei hochfrequenz-plasmaunterstützten Bearbeitungsverfah­ ren, bei denen ein Hochfrequenzplasma kontinuierlich oder mindestens zeitweise gepulst eingesetzt wird.

Das erwähnte Vorgehen eignet sich weiter insbesondere für die gleichförmige Behandlung im wesentlichen pla­ ner, großflächiger Werkstücke nach Anspruch 18, also bei der Behandlung von Werkstücken, bei denen wegen ihrer Ausdehnung eine Beherrschung des Staubproblemes durch die bekannten Bestrebungen, Staub möglichst vollständig aus behandlungswirksamen Entladungsräumen zu entfernen, ohnehin nur sehr begrenzt realisierbar ist.

Die Erfindung wird anschließend anhand von Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Querschnitt eine Plasmakam­ mer, an welcher beispielsweise das erfin­ dungsgemäße Vorgehen eingesetzt werden kann;

Fig. 2a bis 2c schematisch eine Plasmabehandlungsanlage mit mindestens einem Stapel von Plasmakammern, wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist, bei welcher Anlage das erfindungsgemäße Vorgehen in einer bevorzugten Ausfüh­ rungsvariante eingesetzt wird;

Fig. 3 schematisch einen Längsschnitt durch Plasma­ kammern des Stapels gemäß Fig. 2 mit Vor­ kehrungen zum Entkoppeln der darin gebilde­ ten Behandlungsräume von einem Transportraum gemäß Fig. 2;

Fig. 4 schematisch eine weiter ausgebaute Anlage gemäß Fig. 2 in Aufsicht und mit der Abfol­ ge gemäß den Fig. 4a bis 4e ein bevorzugter Betriebszyklus;

Fig. 5a bis 5d den bevorzugten zentralen Betrieb der an der Anlage gemäß Fig. 2 in mindestens einem Stapel angeordneten Plasmakammern;

Fig. 6 schematisch im Längsschnitt eine bevorzugte Ausführungsvariante eines Magazins in der Schleusenkammer der Anlage gemäß Fig. 2;

Fig. 7 schematisch eine Plasmakammer, wie sie vor­ zugsweise auch an der Anlage gemäß Fig. 2 eingesetzt wird, in einer bevorzugten Vari­ ante zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und welche mithin erfindungsge­ mäß ausgebildet ist;

Fig. 8A bis 8E verschiedene bevorzugte Varianten, um durch Absaugen von Gas aus dem Plasmaentladungs­ raum das erfindungsgemäß eingesetzte Kräf­ tefeld mindestens mitzuerzeugen;

Fig. 9a bis 9g anhand einer Betriebssequenz einen bevorzug­ ten Betriebsablauf bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mithin an ei­ ner erfindungsgemäßen Kammer, wie sie auch bevorzugterweise an der Anlage gemäß Fig. 2 gestapelt eingesetzt wird, wodurch sicherge­ stellt wird, daß unabhängig von der laufen­ den Werkstückbearbeitung Staub in einer Plasmaentladung gezielt gefangen gehalten wird und daraus entfernt wird.

In der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Aus­ druck "Plasmakammer" ein evakuierter Raumbereich ver­ standen, worin eine selbständige Plasmaentladung un­ terhalten wird, sei dies eine DC-, AC-, gemischt AC- und DC-Plasmaentladung, insbesondere auch eine Hoch­ frequenzentladung, kontinuierlich unterhalten oder mindestens zeitweise gepulst. Es wird auf die EP-A 0 221 812 sowie die EP-A 0 312 447 verwiesen, die zum integrierten Bestandteil der vorliegenden Beschrei­ bung erklärt werden. Die Plasmakammer kann dabei be­ vorzugterweise mindestens teilweise durch Abschot­ tungswände begrenzt sein. Typischerweise wird in den Plasmakammern ein Druck von 10^-2 mbar bis 10 mbar, vor­ zugsweise von 10^-1 mbar bis 1 mbar unterhalten.

In Fig. 1 ist als Beispiel und als bevorzugte Ausfüh­ rungsvariante schematisch im Längsschnitt eine Plas­ makammer 1 dargestellt. Sie umfaßt in ihrem oberen Bereich eine flächig ausgedehnte Elektrode 3, welche DC-, AC- oder gemischt AC- und DC-gespiesen wird, wo­ bei unter AC auch und insbesondere HF verstanden sei und unter AC + DC Gemischtspeisung, insbesondere auch gepulste DC- bzw. gepulste HF-Speisung. Unter HF sei ein Frequenzbereich von 1 bis 100 MHz verstanden. Bei der dargestellten Ausführungsvariante weist die flä­ chige Elektrode 3 flächig verteilte Austrittsöffnun­ gen 5 auf, durch welche ein Gas G mindestens mit ei­ nem Reaktivgasanteil dem Plasmaentladungsraum PL zu­ gespiesen wird. Im Boden 7 der Plasmakammer 1 ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante ein Hubmecha­ nismus 9 vorgesehen mit einem Antrieb 11 zum Ablegen des Substrates. Er umfaßt beispielsweise drei mit dem Antrieb 11 auf und ab bewegliche Stößel 13, wel­ che, wie schematisch dargestellt, mittels des Antrie­ bes 11 synchron betrieben werden und beispielsweise mittels Federbalgen 15 gegen die Umgebung abgedichtet sind. Es ist auch möglich, die Stößel 13 so auszu­ bilden, daß sie, abgesenkt, selbstdichtend wirken.

Eine Plasmakammer, beispielsweise und vorzugsweise der dargestellten Art, ist Grundbaustein für die nachfolgend beschriebene Anlage, bei welcher es sich nicht zwingend, aber weitaus bevorzugt, um eine Anla­ ge zum plasmaunterstützten chemischen Dampfabschei­ dungsbeschichten von Werkstücken handelt, bekannt un­ ter der Abkürzung PECVD, dabei insbesondere unter­ stützt durch ein Hochfrequenzplasma.

In Fig. 2 ist schematisch eine Minimalkonfiguration der Anlage schematisch dargestellt. Sie umfaßt, wie erwähnt in Minimalkonfiguration, einen Stapel 20 übereinanderliegender Plasmakammern 1. Letztere sind in den Fig. 2a bis 2d nurmehr schematisch dargestellt und vorzugsweise aufgebaut, wie anhand von Fig. 1 er­ läutert wurde.

Die Plasmakammern 1 weisen seitlich je Bedienungsöff­ nungen 17 auf, welche mithin einen Bedienungsöff­ nungsstapel bilden und alle in einen gemeinsamen Va­ kuumraum 23 ausmünden. Der außerhalb der Plasmakam­ mern 1 liegende Vakuumraum 23 bildet einen Transport­ raum 23 _T. Darin ist eine Transporteinrichtung 25 vor­ gesehen, welche eine Anzahl horizontaler Träger 27 umfaßt, bevorzugterweise ausgebildet als Trägerga­ beln. Die Anzahl vorgesehener horizontaler Träger 27 ist gleich der am Stapel 20 vorgesehenen Anzahl Plas­ makammern 1. Die Träger 27 sind, wie mit dem Pfeil H dargestellt, vorzugsweise synchron, horizontal ver­ schieblich, wie dargestellt, beispielsweise, indem sie gemeinsam an einem in Horizontalrichtung H ge­ trieben hin und her verschieblichen Trägerbaum 29 montiert sind. Durch dieses horizontale Vorschieben bzw. Rückholen werden bevorzugterweise flächige Werk­ stücke 31 durch die Bedienungsöffnungen 17 der Plas­ makammern 1 in letztere eingeführt bzw. daraus rück­ geholt, wie aus den Fig. 2b bis 2d ersichtlich.

Zum Beladen aller Plasmakammern 1 des Stapels 20 wird in Fig. 2a die Transporteinrichtung 25 nach rechts vorgeschoben, bis sie die in Fig. 2b dargestellte Po­ sition erreicht. Daraufhin wird der anhand von Fig. 1 dargestellte Hubmechanismus 9 mit den Stößeln 13 an­ gehoben und hebt in allen Plasmakammern 1 gleichzei­ tig die Werkstücke 31 von den Trägern 27 ab. Dies ist in Fig. 2b durch den Pfeil V schematisch dargestellt.

Nach Abheben der Werkstücke 31 durch den Hubmechanis­ mus 9 mit den Stößeln 13 gemäß Fig. 1 und Erreichen der Relativpositionen gemäß Fig. 2c wird die Trans­ porteinrichtung 25 mit den Trägern 27 in der in Fig. 2c dargestellten Richtung horizontal rückgeholt, ge­ mäß Fig. 2d werden daraufhin die Werkstücke 31 durch Absenken der Hubeinrichtung 9 gemäß Fig. 1 in ihre Behandlungsposition abgesenkt.

Es versteht sich von selbst, daß die beschriebene vertikale Relativbewegung der Werkstücke 31 bezüglich der Träger 27 auch dadurch realisiert werden kann, daß synchron alle Träger 27 in den Kammern 1 abge­ senkt bzw., zum Rückholen der Werkstücke, angehoben werden und letztere auf stationären Ablagen in den Plasmakammern für die Bearbeitung abgelegt werden können.

In der Minimalkonfiguration der Behandlungsanlage, welche, wie bereits beschrieben wurde, einen Vakuum­ raumbereich mit dem Plasmakammerstapel 20 umfaßt, weiter einen Transportraumabschnitt 23 _T , worin die Transporteinrichtung 25 vorgesehen ist und sich darin bewegt, weist weiter, gemäß Fig. 2a, eine Schleusen­ kammer 30 auf, welche, wie schematisch dargestellt, gegen den Transportraumbereich 23 _T ein erstes Schleu­ senventil 32 und gegen Anlagenumgebung ein weiteres Schleusenventil 34 aufweist. In der Schleusenkammer ist ein Magazin 36 für die Zwischenlagerung noch zu behandelnder und/oder bereits behandelter Werkstücke vorgesehen.

Um nebst dem Stapel 20 von Plasmakammern 1 auch das Magazin 36 in der Schleusenkammer 30 zu bedienen, ist die Transporteinrichtung 25 nicht nur in Horizontal­ richtung H bzw. -H verschieblich, sondern zusätzlich, wie bei ω dargestellt, um eine Vertikalachse getrie­ ben drehbeweglich, damit die Träger 27 auch in Bedie­ nungsposition für die Schleusenkammer 30 gedreht wer­ den können.

Wie erwähnt wurde, handelt es sich bei den Plasmakam­ mern 1 des Stapels 20 in bevorzugter Art und Weise um PECVD-Behandlungskammern. Je nach durchzuführendem Behandlungsprozeß werden die Bedienungsöffnungen 17 der Plasmakammern 1 während der Werkstückbehandlung gegen den Transportraum 23 _T nicht verschlossen, oder es wird lediglich eine Druckstufe zwischen dem Inne­ ren der Plasmakammern 1 und dem Transportraum 23 _T er­ stellt, oder die Plasmakammern 1 werden während der Werkstückbehandlung vakuumdicht verschlossen. Letzte­ res gilt insbesondere für die PECVD-Behandlung.

In Fig. 3 ist schematisch eine Ausführungsvariante dargestellt, um während der Werkstückbehandlung die erwähnten Bedienungsöffnungen 17 vakuumdicht oder le­ diglich unter Aufbau einer Druckstufe gegen den Transportraum 23 _T zu schließen. Hierzu wird ein ver­ tikaler, in Richtung ± V getrieben verschieblicher Jalousieschieber 38 vorgesehen, welcher, entsprechend den am Stapel 20 vorgesehenen Bedienungsöffnungen 17 gerastert, Durchreichöffnungen 39 aufweist, die bei geöffnetem Jalousieschieber gemäß Fig. 3(b) mit den Bedienungsöffnungen 17 der Plasmakammern 1 fluchten. Die Träger 27 können in dieser Position die Kammern 1 des Stapels 20 bedienen.

Am Jalousieschieber 38 sind weiter horizontal getrie­ ben verschiebliche Verschließplatten 41 vorgesehen, versehen mit balggekapselten Stößeln und Antrieben 43.

Zum Schließen der Behandlungsräume in den Kammern 1 wird der Jalousieschieber 38 vertikal in die in Fig. 3(a) dargestellte Position bewegt, worauf die Ver­ schließplatten 41 nach rechts vorgetrieben werden, um die Bedienungsöffnungen 17 der Plasmakammern 1 va­ kuumdicht zu verschließen oder zwischen Transport­ raum 23 _T und den Behandlungsräumen in besagten Kam­ mern 1 eine Druckstufe zu bilden.

In Fig. 4 ist, ausgehend von der anhand von Fig. 2 dargestellten Minimalkonfiguration, schematisch die Aufsicht auf eine weiter ausgebaute Anlage darge­ stellt, mit zwei Plasmakammerstapeln 20a und 20b, ei­ nem Transportraumbereich 23 _T und einer Schleusenkam­ mer 30. Anhand der Sequenz gemäß Fig. 3a bis 3e soll ein bevorzugter Betrieb einer solchen Anlage insbe­ sondere für einen PECVD-Behandlungsprozeß beschrie­ ben werden.

In der Betriebsphase gemäß Fig. 4(a) werden die Werkstücke in den beiden Plasmakammerstapeln 20a und 20b PECVD-behandelt, wozu, wie anhand von Fig. 3 er­ läutert wurde, mindestens eine Druckstufe zwischen den Behandlungsräumen der Plasmakammern 1 und dem Transportraum 23 _T erstellt ist. Das Schleusenventil 32 gemäß Fig. 2a ist geöffnet, das Schleusenventil 34 gegen die Umgebung geschlossen.

Nach Beendigung des Behandlungsprozesses werden, wie in Fig. 3b dargestellt, mit der Transporteinrichtung 25 gemäß Fig. 2a die Stapel 20a, 20b, vorzugsweise nacheinander entladen, und es werden die behandelten Werkstücke in das Magazin 36 in der Schleusenkammer 30 abgelegt. Wie noch zu beschreiben sein wird, um­ faßt das Magazin 36 vorzugsweise so viele Magazinfä­ cher, wie gesamthaft an der Anlage Werkstücke behan­ delt werden können, d. h. bei Vorsehen von zwei Plas­ makammerstapeln gemäß Fig. 4 so viele Magazinfächer, wie an den beiden Stapeln gesamthaft Plasmakammern 1 vorhanden sind.

Gemäß Fig. 4(c) wird das Schleusenventil 32 nun ge­ gen den Transportraum 23 _T geschlossen, das Schleusen­ ventil 34 geöffnet, und es werden die behandelten Werkstücke im Magazin 36 durch zu behandelnde er­ setzt. Während dieser Umladezeitspanne des Magazins 36 werden die Plasmakammern 1 der Stapel reinigungs­ geätzt, vorzugsweise HF-plasmageätzt. Um dabei zu verhindern, daß Reinigungsgas und Reaktionsprodukte von Reinigungsgas und geätzter Schicht von den reini­ gungsgeätzten Plasmakammern in den Transportraum 23 _T eindringt, wird bevorzugterweise mit der Anordnung, wie sie anhand von Fig. 3 beschrieben wurde, eine Druckstufe zwischen den Plasmakammern 1 und dem Transportraum 23 _T erstellt und in den Transportraum 23 _Tein neutrales Gas, wie beispielsweise Stickstoff, so eingelassen, daß vom Transportraum 23 _T in die Plasmakammern 1 ein Druckgefälle entsteht. Damit wird verhindert, daß Reinigungsstaub in den Transportraum 23 _T eindringt. Die Kammern 1 werden ihrerseits wäh­ rend des Reinigungsätzens abgepumpt.

Während dieser Zeitspanne ist das Magazin 36 mit zu bearbeitenden Werkstücken geladen worden. Diese wer­ den, gemäß Fig. 4(d), im nächstfolgenden Schritt an die gereinigten Plasmakammern der Stapel verteilt.

Aufgrund des Reinigungsätzschrittes sind die Wandun­ gen und Elektrodenflächen der Plasmakammern 1 relativ stark erwärmt worden. Diese Wärme wird nun bevorzug­ terweise gemäß Schritt 4(e) zum Vorerwärmen der in die Plasmakammern 1 frisch geladenen Werkstücke ver­ wendet. Da die Verteilung der Werkstücke gemäß Phase 4(d) in Vakuum erfolgt, ist die Wärmeabfuhr der er­ wähnten, beim Reinigungsätzen erwärmten Teile der Plasmakammern 1 relativ gering. Nachdem nun die frisch zu bearbeitenden Werkstücke in die Plasmakam­ mern 1 geladen sind und gemäß den Ausführungen zu Fig. 3 mindestens über eine Druckstufe vom Transport­ raum 23 _T abgetrennt sind, wird ein Wärmeleitungsgas, beispielsweise Wasserstoff oder Helium, in die Plas­ makammern 1 eingelassen, unter einem solchen Druck, daß eine namhafte Wärmeleitung zwischen vorgenannten erwärmten Kammerteilen und den nun in die Kammern ge­ ladenen Werkstücken einsetzt.

Nach dieser Vorheizung der Werkstücke, wodurch sie, waren sie doch vor Bearbeitungsbeginn Normalatmosphä­ re ausgesetzt, entgast werden, werden sie gemäß Pha­ se 4(a) beschichtet, insbesondere PECVD-beschichtet.

An der dargestellten Anlage werden in einer bevorzug­ ten Ausführungsvariante alle Plasmakammern 1 separat gepumpt, insbesondere auch für das Reinigungsätzen und für das Heizentgasen der Werkstücke.

Wie schematisch in Fig. 5 dargestellt, werden für re­ aktive Behandlungsprozesse, insbesondere für das be­ vorzugte PECVD-Verfahren, gemäß Fig. 5(a) alle Plas­ makammern 1 mindestens eines Stapels von einer zen­ tralen Reaktivgasspeisung gespiesen und dabei sicher­ gestellt, daß alle Kammern 1 des Stapels gleicher­ maßen reaktivgasbeaufschlagt werden. Dies, indem beispielsweise von relativ großvolumigen Druckver­ teilkammern 50 zu allen Kammern 1 gleiche Gasströ­ mungswege 51 erstellt werden.

Gemäß Fig. 5(b) werden, da synchron betrieben, auch alle Kammern 1 mindestens eines Stapels durch eine zentrale Pumpanordnung synchron gepumpt.

Auch die elektrische Speisung der an allen Plasmakam­ mern mindestens eines Stapels unterhaltenen Plasma­ entladungen erfolgt bevorzugterweise aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ab einer zentralen Generatorein­ heit, gemäß Fig. 5(c) im bevorzugten Fall des Unter­ halts eines Hochfrequenzplasmas, ab einem zentralen HF-Generator mit zentralem Anpaßnetzwerk und gegebe­ nenfalls kammerspezifischen Abgleichnetzwerken, dar­ gestellt durch die kammerspezifischen Induktivitäten, um unterschiedliche Hochfrequenz-Leitungsverhältnisse zu den Kammern abzugleichen.

Werden an der beschriebenen Anlage die Prozesse in den Plasmakammern 1 überwacht, gesteuert oder gere­ gelt, so erfolgt dies vorzugsweise wiederum über eine zentrale Einheit, welch letztere nach Bedarf den ein­ zelnen Kammern aufgeschaltet wird, sei dies im Sinne eines Multiplexsystems, in starrer Abfolge oder in variierender Abfolge, je nach Erfordernis an den Sta­ pelkammern.

Dies ist schematisch in Fig. 5(d) dargestellt, anhand des Beispiels, die Plasmaentladung mittels eines zen­ tralen Plasmaemissionsmonitors zu überwachen.

In Fig. 6 ist schematisch eine bevorzugte Ausfüh­ rungsvariante eines Magazins 36 in der Magazinkammer 30 gemäß Fig. 2a dargestellt. Das Magazin 36 umfaßt eine Anzahl Magazinablagen 37, welche mindestens der Anzahl an der Anlage synchron behandelter Werkstücke entspricht, vorzugsweise der doppelten, um das Werk­ stück-Durchschleusen zu vereinfachen. Wenn, wie an­ hand von Fig. 2a gezeigt wurde, zwischen den Ablage­ flächen für Werkstücke und den Trägern 27 dadurch ei­ ne Relativbewegung realisiert wird, daß an den Plas­ makammern 1 Hubvorrichtungen 9, wie sie anhand von Fig. 1 erläutert wurden, vorgesehen sind und mithin die Träger 27, vertikal, keine Belade- bzw. Entlade­ bewegung durchführen, so wird gemäß Fig. 6 das Maga­ zin 36 vorzugsweise gesamthaft vertikal bewegt, wie mit dem Doppelpfeil ± V dargestellt, um jeweils von den Trägern 27 die Werkstücke aufzunehmen bzw. sie an die Träger 27 zu übergeben.

Bis dahin wurde eine neuartige Anlagekonfiguration sowie ihr Betrieb beschrieben, insbesondere für Hoch­ frequenz-PECVD-Beschichtungen.

Nachfolgend wird nun ein insbesondere auch im Zusam­ menhang mit der beschriebenen Anlage einsetzbares Verfahren beschrieben, mit entsprechenden anlagespe­ zifischen Vorkehrungen, womit die Beschichtungsrate und -qualität von Plasmabeschichtungsprozessen we­ sentlich verbessert wird. Das zu beschreibende Vorge­ hen bzw. zugeordnete Anlagemerkmale eignen sich grundsätzlich für Plasmabeschichtungsprozesse, seien dies DC-, AC- oder gemischt AC- + DC-Plasmaprozesse der eingangs definierten Arten. Es gelten aber die nachfolgenden Ausführungen insbesondere für reaktive hochfrequenz-plasmaunterstützte Beschichtungsprozes­ se, wie für HF-PECVD-Prozesse. Sie gelten aber auch z. B. für HF ion plating-Prozesse. Wie erwähnt, sei unter HF vorzugsweise ein Frequenzbereich von 1 bis 100 MHz verstanden.

Allerdings soll, wenn im nachfolgenden auf derartige HF-plasmaunterstützte reaktive Prozesse eingegangen wird, das erwähnte Vorgehen nicht als auf solche Pro­ zesse beschränkt ausgelegt werden.

In Fig. 7 ist schematisch eine Plasmakammer, bei­ spielsweise der in Fig. 1, 2 vorbeschriebenen Art, dargestellt. Eine flächige HF-Elektrode 60 bildet gleichzeitig eine flächig verteilte Gasausdüsanord­ nung mindestens für ein Reaktivgas G, welches dem Plasmaentladungsraum PL zugedüst wird. Der RF-Elek­ trode 60 gegenüberliegend ist eine Werkstückträger- Elektrode 62 in bekannter Art und Weise angeordnet. Bezüglich der DC-Potentialverhältnisse ist selbstver­ ständlich, daß das Kammergehäuse 63 und/oder die Werkstückträger-Elektrode 62 in üblicher Art und Wei­ se auf Bezugspotential, wie beispielsweise Massepo­ tential, gelegt sein können. Der Fachmann kennt alle diesbezüglich bekannten Varianten.

Bei der reaktiven Plasmabeschichtung von Werkstücken an der Werkstückträger-Elektrode 62 bildet sich in der Plasmaentladung Staub, dessen Dichte mit ϕ_s be­ zeichnet sei. Staub in der Plasmaentladung kann von sehr vielen Quellen herrühren, hauptsächlich vom Be­ schichtungsprozeß selbst, aber auch von mechanischem Abrieb während der Kammerbeladung und -entladung etc. Grundsätzlich nimmt aber die Staubdichte ϕ_s während eines reaktiven Beschichtungsprozesses zu. Dies, wie in Fig. 7 unten beispielsweise qualitativ mit einer im wesentlichen stetig anwachsenden Staubdichte (a) dargestellt.

Ohne geeignete Gegenmaßnahmen wird der Staub mit der Zeit aus dem Plasma ausgefällt und schlägt sich im Reaktorraum nieder. Dadurch werden die Schichten mit Staubpartikeln kontaminiert (Schichtdefekte).

Zusätzlich verändert sich das Verhalten des Reaktors, womit ein Abdriften des Prozesses verursacht wird. Die heutigen Produktionsanlagen mit staubbehafteten Prozessen erreichen deshalb weder die geforderte De­ fektfreiheit der Schichten noch das geforderte kleine Verhältnis von Reinigungs- zu Produktionszeit (Pro­ duktionsverfügbarkeit, equipment availability).

Bis heute liefen die Bestrebungen dahin, so wenig wie möglich Staub zu erzeugen und, da dies nicht völlig verhindert werden kann, entstandenen Staub aus dem Beschichtungsraum möglichst vollständig zu entfernen. Damit nimmt man allerdings eine Einbuße an Schicht­ qualität in Kauf.

Nun wurde erkannt, daß in einer Plasmaentladung und insbesondere in einer Hochfrequenzentladung vorhande­ ner Staub die Einkopplung elektrischer Energie und insbesondere von Hochfrequenzenergie wesentlich er­ höht und daß grundsätzlich in einem "staubigen" Plasma, insbesondere HF-Plasma, die Beschichtungsra­ te, insbesondere die Beschichtungsrate in einem reak­ tiven Beschichtungsprozeß, namhaft erhöht wird. So­ mit nahm man bei obgenanntem Vorgehen auch eine Ein­ buße bezüglich Rate in Kauf. Dies allerdings nur, solange die Staubdichte in der Plasmaentladung einen Grenzwert nicht überschreitet. Überschreitet die Staubdichte den erwähnten Grenzwert, so muß damit gerechnet werden, daß sich die Staubpartikel zu größeren Staubteilchen zusammenballen bzw. daß sie sich auf die im Entstehen begriffene Schicht nieder­ schlagen. Dies muß meistens verhindert werden, ins­ besondere bei der Halbleiterherstellung und der Her­ stellung flacher, aktiver Bildschirme.

Damit beruht die neuartige Erkenntnis darauf, Staub in einem Plasmaentladungsraum, insbesondere einem Hochfrequenz-Plasmaentladungsraum, wie insbesondere für einen reaktiven plasmaunterstützten Beschich­ tungsprozeß, nicht auszuräumen, sondern seine Dichte auf bzw. unterhalb einem vorgegebenen Pegel ϕ_max zu halten. Es wird mithin die Zahl der Staubpartikel pro Volumeneinheit und/oder deren Größe und damit die Staubdichte und deren Verteilung beherrscht einge­ stellt. Dies auf Verhältnisse, die anläßlich von Vorversuchen als optimal für den jeweiligen Behand­ lungsprozeß befunden wurden. Dies, wie in Fig. 7 un­ ten mit der Kurve (b) schematisch dargestellt.

Realisiert wird dies gemäß Fig. 7 grundsätzlich da­ durch, daß durch die Plasmaentladung eine Partikel­ querströmung Wϕ gesteuert erstellt wird, durch Er­ richten eines Querkräftefeldes, womit Überschuß- Staubpartikel aus dem beschichtungswirksamen Bereich der Plasmaentladung gefördert werden und schließlich nach Bedarf entfernt werden.

Gemäß Fig. 7 besteht eine bevorzugte Ausführungsva­ riante, ein solches Kräftefeld zu erzeugen, darin, die Querpartikelströmung durch eine Quergasströmung zu erstellen. Dies wird durch Realisieren eines Quer­ druckgradienten erzielt. Wie schematisch dargestellt, wird hierzu seitlich ein Gas eingelassen und Gas dem Einlaß gegenüber abgesaugt. Zusätzlich oder anstelle der Errichtung eines Querdruckgradienten können elek­ trostatische Gradienten und/oder thermische Gradien­ ten eingesetzt werden, um die Staubdichte im be­ schichtungswirksamen Plasmaentladungsraum nicht über einen gewissen Wert ansteigen zu lassen.

Unten in Fig. 7 ist mit der Charakteristik (c) quali­ tativ dargestellt, wie die eingelassene Gasmenge _G angesteuert wird.

Obwohl es durchaus möglich ist, durch Vorversuche festzustellen, ab wann und wie groß das Kräftefeld zu erstellen ist, um die Staubdichte im Entladungs­ raum im genannten Sinne zu beherrschen, ist es in ei­ ner bevorzugten Variante ohne weiteres möglich, bei­ spielsweise durch Lichtreflexions- oder -absorptions­ messung, wie mit einem in Fig. 7 schematisch darge­ stellten Detektor 65, die momentane Staubdichte im Plasma zu ermitteln, den ermittelten Wert mit einem SOLL-Wert Fϕ zu vergleichen und das Kräftefeld, ge­ mäß Fig. 7 den Druckgradienten, in regelndem Sinne so zu stellen, daß sich die Staubdichte auf einen erwünschten Pegel einstellt. Da die Staubdichte die Plasmaimpedanz stark beeinflußt, kann eine solche Regelung auch über eine Messung dieser Impedanz er­ folgen.

Bei Ausnützung einer Quergasströmung erfolgt die Ein­ stellung bevorzugterweise durch Stellen der pro Zeit­ einheit eingedüsten Gasmenge, wie an der Stelleinheit 67 von Fig. 7 dargestellt.

Selbstverständlich kann das Kräftefeld, welches dazu dient, Überschuß-Staubpartikel aus dem Beschich­ tungsbereich zu bewegen, auch intermittierend ange­ legt werden, d. h., im Falle von Fig. 7, das im weite­ ren als Spülgas bezeichnete Gas G_s, welches die Quer­ strömung W bewirkt, kann gepulst eingelassen werden.

Wie bereits erwähnt, hat sich dieses Vorgehen insbe­ sondere bei reaktiven HF-Plasmabeschichtungsprozessen ausgezeichnet bewährt, indem bei solchen Prozessen, und insbesondere bei Reaktivprozessen, prozeßinhä­ rent eine Pulver- bzw. Staubbildung in der Plasmaent­ ladung erfolgt. Wenn gemäß Fig. 7 mittels eines Spülgases G_s die Querströmung W erstellt wird, so wird vorzugsweise als Spülgas ein neutrales Plasmaar­ beitsgas, wie z. B. Argon oder He, oder ein nicht für den Schichtaufbau benötigtes Gas, wie H₂, eingesetzt. Der Einsatz eines maßgeblich am Schichtaufbau betei­ ligten Gases als Spülgas kann die Schichtverteilung ungünstig beeinflussen.

Wesentlich ist zu erkennen, daß Staub bzw. Pulver, solange die Plasmaentladung brennt, in letzterer ge­ fangen bleibt. Soll mithin dann, wenn der Plasmabe­ handlungsprozeß oder generell die Plasmaentladung abgestellt wird, verhindert werden, daß sich der in der Entladung verbleibende Staub in der Behandlungs­ kammer niedersetzt, so wird bevorzugterweise wie folgt vorgegangen:

• - Anstelle des Reaktivgases wird ein neutrales Gas eingelassen, womit dann, wenn der Schichtbil­ dungsprozeß zu gegebener Zeit abgebrochen werden soll, ein weiterer Schichtaufbau unterbunden wird. Durch Weiterbetrieb des nun neutralen Plas­ mas bleibt der Staub in der Plasmaentladung ge­ fangen und wird "ausgespült". Im neutralen Plasma ist dabei die Staubbildung drastisch reduziert.
• - In der aufrechterhaltenen Reaktivgas-Plasmaentla­ dung oder der eben erwähnten neutralen Entladung wird das Querkräftefeld erhöht, im bevorzugten Fall einer "Spülgasströmung" wird letztere durch Erhöhung der eingelassenen Gasmenge und/oder Er­ höhung der Absaugleistung verstärkt.
• - Es kann die Plasmaintensität kontinuierlich ver­ ringert werden, ohne daß jedoch die Entladung aussetzt. Dadurch wird die Wirkung der als Staub­ falle wirkenden Plasmaentladung stetig reduziert, was das Wegbewegen der Staubpartikel durch das erwähnte Kräftefeld erleichtert.

Durch gleichzeitiges Reduzieren der Entladungsinten­ sität und Erhöhen der seitlichen Pumpleistung und/ oder der eingelassenen Spülgasmenge wird eine maxima­ le Wegdrift der Staubpartikel aus der Beschichtungs­ zone über der Elektrode 62 nach Fig. 7 erreicht.

Grundsätzlich kann das erfindungsgemäß eingesetzte Kräftefeld dadurch unterstützt werden, daß die Plas­ maentladung gepulst betrieben wird. Dadurch wird die Staubfallenwirkung des Plasmas reduziert und das ge­ zielte Wegbefördern überschüssigen Staubes erleich­ tert. Dies gilt nicht nur für das Stillsetzen des Be­ schichtungsprozesses, sondern auch während des Be­ schichtungsprozesses selbst.

Wesentlich ist, daß die Plasmaentladung so lange aufrechterhalten bleibt, bis für das Stillsetzen des Prozesses der darin angesammelte Staub entfernt ist.

Diese Erkenntnis führt weiter zu einer bevorzugten Betriebsweise, wonach eine Plasmaentladung in der Plasmakammer auch dann unterhalten wird, wenn z. B. Werkstücke geladen bzw. behandelte Werkstücke entla­ den werden.

Eine Plasmaentladung, bezüglich des reaktiven Be­ schichtungsprozesses unwirksam, also in einem diesbe­ züglich neutralen Gas, kann ohne weiteres auch dazu eingesetzt werden, sei dies am unbeschichteten oder am bereits beschichteten Werkstück oder an der Plas­ makammer, eine Ätzreinigung vorzunehmen, beispiels­ weise, indem ein Wasserstoffplasma unterhalten wird. Dabei ist von Bedeutung, daß die auf dem Substrat angelagerten Partikel von der Plasmaentladung einge­ fangen und "weggespült" werden können.

Somit kann beispielsweise in der Schlußphase eines Behandlungsprozesses ein H₂-Reinigungsplasma unter­ halten werden, beispielsweise während der Entladung und Neubeladung der Plasmakammer. Da beim Ätzen Staub in der Plasmaentladung nur störend ist, wird dabei das errichtete Querkräftefeld maximal einge­ stellt.

Durch Einsatz des beschriebenen Vorgehens in einer Hochfrequenz-Plasmaentladung eines reaktiven Be­ schichtungsprozesses zum Ablegen von defektfreien α-Si-Schichten, ohne Staubniederschlag im Reaktor, konnte die Beschichtungsrate um den Faktor 2,5 erhöht werden, gleichzeitig die Schichtspannungen um einen Faktor von 2,5 reduziert werden, wobei wegen der er­ höhten Beschichtungsrate die Schichtfeinheit um einen Faktor von ca. 2 erhöht wurde. Dies verglichen mit der Beschichtung in derselben Plasmakammer, bei wel­ cher mittels bekannter Techniken, wie eingangs be­ schrieben wurde, versucht wurde, die Staubdichte zu minimalisieren, nämlich durch Wahl eines Prozeßar­ beitspunktes bei tiefen Drücken und kleiner Leistung. So betragen bei Anwendung der erwähnten, bekannten Technik (Staubbildungsminimierung) Beschichtungsraten für α-Si-Schichten 4 Å/sec, bei Schichtspannungen < 5 · 10⁹ dyn/cm², demgegenüber erfindungsgemäß die Ra­ ten 10 Å/sec bei Schichtspannungen < 2 · 10⁹ dyn/cm².

Wie erwähnt wurde, besteht eine bevorzugte Realisa­ tionsform des Querkräftefeldes darin, eine Quergas­ strömung, wie in Fig. 7 dargestellt, durch die Plas­ maentladung zu realisieren.

In Fig. 8 sind mehrere Varianten A bis E dargestellt, um, saugseitig, das erwähnte Kräftefeld bzw. den er­ wähnten Druckgradienten zu erstellen.

Gemäß Fig. 8A wird die Absaugung von Gas aus dem Be­ handlungsraum bzw. Entladungsraum durch einen schma­ len Schlitz 69 in der Wand der Plasmakammer 1 vorge­ nommen, welche elektrisch auf definiertes Potential, wie auf Massepotential, gelegt ist. Die Breite des Schlitzes ist so bemessen, daß das Plasma sich nicht durch den Schlitz 69 hindurch ausdehnen kann, und be­ trägt vorzugsweise 2 bis 4 mm. Bevorzugterweise wird die anhand von Fig. 7 besprochene Querströmung zu­ sätzlich durch den dort gezeigten Quergaseinlaß maßgeblich unterstützt, was auch bei den Ausfüh­ rungsvarianten gemäß Fig. 8B bis E vorzugsweise er­ folgt.

Gemäß Fig. 8B wird ein Absaugschlitz 71 im Bereiche der Kante der Elektrode 60 vorgesehen. Dies einem weiteren bevorzugterweise befolgten Prinzip folgend. Es wurde erkannt, daß die Staubdichte dort am größ­ ten ist, wo das die Plasmaentladung speisende elek­ trische Feld maximal ist. Dies ist bekanntlich bei potentialbeaufschlagten Flächen an Kanten und Spitzen etc. der Fall. Deshalb wird gemäß Fig. 8B vorge­ schlagen, die Absaugung mittels des Schlitzes 71 am Randbereich der Elektrode 60, mithin in einem Bereich vorzunehmen, wo wegen der erhöhten Feldstärke eine erhöhte Staubdichte vorliegt.

Konsequent wird dieses Vorgehen gemäß Fig. 8C wei­ terverfolgt, indem beidseitig in Randbereichen der Elektrode 60 und der Gegenelektrode 62 Saugschlitze 71a und 71b vorgesehen werden.

Die Quergasgeschwindigkeit wird bei einer Ausfüh­ rungsvariante gemäß Fig. 8D mit sich stetig konisch verengendem Schlitz 73 in einen ausgedehnteren Plas­ maentladungsbereich hinein erhöht, wodurch die Effi­ zienz der Querströmung erhöht wird.

Gemäß Fig. 8E wird der Wandungsbereich 75 der Plas­ makammer 1, worin der Saugschlitz 77 vorgesehen ist, elektrisch auf Schwebepotential betrieben. Damit wird erreicht, daß die Potentialbarriere, welche durch Staubpartikel bei ihrer Extraktion aus der Entladung zu überwinden ist, reduziert wird, weil sich das Po­ tential des schwebend betriebenen Wandabschnittes auf ein Zwischenpotential zwischen den Potentialen der Elektroden 60 und 62 einstellt.

Eine weitere Möglichkeit, die selbstverständlich ist, ist die, am Saugschlitz ein Sieb vorzusehen, womit die Schlitzöffnung und damit der Pumpquerschnitt ver­ größert werden kann, ohne daß das Plasma durch den Schlitz tritt.

Es versteht sich im weiteren von selbst, daß Merkma­ le der dargestellten Gasabsaugungen kombiniert werden können.

In Fig. 9 ist, z. B. rückblickend auf die oben be­ schriebene neuartige Anlagekonfiguration mit Plasma­ reaktorstapel, dargestellt, wie auch dort bevorzug­ terweise und unter Berücksichtigung der eben be­ schriebenen Erkenntnisse die Beladung und Entladung der Plasmakammern 1 erfolgt.

Gemäß Fig. 9(a) wird das Werkstück 31 (Fig. 2a) auf den Hubmechanismus 9 mit den Stößeln 13 abgelegt.

Gemäß Fig. 9(b) wird daraufhin - sobald eine Druck­ stufe erstellt ist - ein neutrales Plasma in der Plasmakammer 1 gezündet, nachdem bezüglich des Trans­ portraumes 23 _T gemäß Fig. 3 vorzugsweise mindestens eine Druckstufe mit den Verschließplatten 41 er­ stellt worden ist. Dabei wird ein nicht reaktives Gas, beispielsweise Argon und/oder Wasserstoff, wie dargestellt, eingelassen. Dabei wird, wie vorgängig beschrieben wurde, das Werkstück 31 auch erhitzt, u. a. zu seiner Entgasung. Die Absaugung A ist gestar­ tet.

Sich z. B. bei der mechanischen Absenkung des Werk­ stückes 31 gemäß Fig. 9(c) bildender Staub wird im weiterhin unterhaltenen neutralen Plasma gefangen und durch die Neutralgas-Querströmung bei A abgesaugt. Ist gemäß Fig. 9(d) das Werkstück abgesenkt, wird der Reaktivgaseinlaß initialisiert, vorzugsweise so­ wohl durch die eine Gasdusche bildende HF-Elektrode 62 wie auch durch den seitlichen Spülgaseinlaß, wie dargestellt. Während des nun folgenden Beschichtungs­ prozesses wird, wie anhand von Fig. 7 beschrieben wurde, die Staubdichte in der Plasmaentladung nicht zum Verschwinden gebracht, sondern so beherrscht, daß sie ein vorgegebenes Maß nicht übersteigt.

Nach Beendigung des Beschichtungsprozesses wird ge­ mäß Fig. 9(e) die Querströmung von Reaktivgas erhöht oder eines neutralen Gases oder auf eine neutrale Plasmaentladung (nicht dargestellt), wie beschrieben wurde, übergegangen. Wichtig ist, daß auch während des Anhebens des beschichteten Werkstückes gemäß Fig. 9(f) eine staubfangende Plasmaentladung auf­ rechterhalten bleibt, sei dies als neutrale Plasma­ entladung oder weiterhin als Reaktivplasmaentladung, wenn der Beschichtungsprozeß nicht in einem bestimm­ ten Zeitpunkt zu beenden ist.

Gemäß Fig. 9(g) wird daraufhin das Werkstück 31 aus den Plasmakammern 1 entfernt, wobei in dieser Be­ triebsphase, wie auch gegebenenfalls in derjenigen nach Fig. 9(a) und insbesondere nach Fig. 9(b), be­ vorzugterweise eine Plasmaentladung, wie gestrichelt dargestellt, aufrechterhalten bleibt, nicht eine Re­ aktivplasmaentladung, sondern eine Neutralplasmaent­ ladung, insbesondere eine Wasserstoff-Plasmaentla­ dung, einerseits zum weiteren Auffangen von Staubpar­ tikeln, anderseits zum Reinigungsätzen der Kammer.

Wie in Fig. 9(a) und 9(g) eingetragen, wird dann Was­ serstoff einerseits eingelassen und anderseits abge­ saugt, so daß im Plasma gefangener Staub in diesen Phasen möglichst vollständig ausgeräumt wird.

Zusätzlich zu der beschriebenen Gasabsaugung zum Er­ stellen der Querströmung können weitere Absaugungen vorgesehen sein, z. B. an der Elektrode 60 ebenso ver­ teilt wie die Reaktivgas-Eindüsöffnungen. Durch ge­ zielte Auslegung der verteilten Gas-Ein- und/oder -Absaugung kann die Behandlungsgleichförmigkeit gege­ benenfalls optimiert werden.

Die beschriebene Anlage und das beschriebene Verfah­ ren eignen sich insbesondere für die Herstellung von flachen, aktiven Bildschirmen.

Claims (18)

1. Verfahren zur Erhöhung der Bearbeitungsrate, ins­ besondere der Beschichtungsrate, bei gleichzeitiger Verringerung der Schichtbeanspruchung durch Ionenbe­ schschuß bei einem plasmaunterstützten, chemischen Dampfabscheidungsverfahren in Vakuum, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Plasma eine im wesentlichen entlang der Bearbeitungsoberfläche vorgegeben verteilte Staubdichte erzeugt und aufrechterhalten wird.

2. Verfahren zur Reduzierung der Staubdichte in einem Plasmaentladungsraum mit einem Plasma, dem mindestens eine zu bearbeitende Oberfläche im wesentlichen gleichförmig ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß man im wesentlichen parallel zur Oberfläche und quer über die Oberfläche im Plasma ein Kräftefeld für die im wesentlichen im Plasma gefangenen Staubparti­ kel erzeugt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach Anspruch 2 die Dichte im wesentlichen zeitlich konstant und/oder gleich verteilt gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kraftfeld mittels ei­ nes Druckgradienten mindestens miterzeugt wird, vor­ zugsweise zu einem überwiegenden Anteil, und vorzugs­ weise zusätzlich ein elektrostatisches und/oder ther­ misches Kraftfeld erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgradient durch Absaugen an einem be­ grenzten Bereich seitlich der Oberfläche mindestens miterzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druckgradient durch seitliches Eindüsen eines Gases mindestens mitaufge­ baut wird, wobei die Gaseindüsung beispielsweise zeitlich konstant oder gepulst erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens Reaktivgas, der Oberfläche gegenüberliegend, großflächig verteilt, vorzugsweise nach Vorgabe verteilt, ins Plasma ein- und der Oberfläche zugedüst wird und gegebenenfalls Auswirkungen des Kraftfeldes auf die Bearbeitungsho­ mogenität der Oberfläche durch gezielte Verteilung der Eindüsung kompensiert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Senke des Kräftefel­ des in einem Bereich erhöhter lokaler Staubdichte an­ geordnet wird, wie z. B. im Bereich von Kanten der Elektrodenanordnung.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Staubdichte und/oder deren Verteilung gesteuert oder geregelt wird.

10. Vakuumplasmakammer mit Mitteln zur Erzeugung ei­ ner räumlich verteilten Plasmaentladung und mit einer Werkstück-Halteanordnung zur Aufnahme mindestens ei­ nes Werkstückes und gleichförmigem Aussetzen minde­ stens eines Werkstück-Oberflächenbereiches der Plas­ maentladung, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung eines Kräftefeldes quer zum und über den Oberflächenbereich in der Plasmaentladung vorgesehen sind zur Steuerung der Staubpartikeldichte in der Plasmaentladung.

11. Kammer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Querkräftefeldes eine Sauganordnung in einem begrenzten Peripheriebe­ reich des Werkstück-Oberflächenbereiches umfassen.

12. Kammer nach einem der Ansprüche 10 oder 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Querkraftfeldes eine vorzugsweise steuerbare Gas­ eindüsanordnung in einem begrenzten Peripheriebereich des Oberflächenbereiches umfassen, verbunden mit ei­ nem Gastank, vorzugsweise mit einem Arbeitsgas für die Plasmaentladung und/oder einem Reaktivgas.

13. Kammer nach einem der Ansprüche 11 oder 12, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Oberflächenbereich, über den Plasmaentladungsraum gegenüberliegend, eine flächig verteilte Eindüsanordnung mindestens für Re­ aktivgas vorgesehen ist und die Sauganordnung die einzige Sauganordnung ist oder eine weitere Saugan­ ordnung vorgesehen ist, z. B. flächig verteilt dem Oberflächenbereich wie die Eindüsanordnung gegenüber­ liegend.

14. Kammer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die flächige Eindüsanordnung als eine Plasmaent­ ladungselektrode wirkt.

15. Kammer nach einem der Ansprüche 10 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der Plasmaentladung ein Paar beabstandeter Elektroden im Reaktor umfassen und daß die Senke des Kräftefel­ des in einem Bereich angeordnet ist, wo eine erhöhte Staubpartikeldichte herrscht.

16. Kammer nach einem der Ansprüche 10 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Staubdichte-Messein­ richtung vorgesehen ist, deren Ausgangssignal als ge­ messene Regelgröße auf ein Stellglied für das Kräf­ tefeld wirkt.

17. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder der Kammer nach einem der Ansprüche 10 bis 16 für reaktives Plasmaätzen, reaktives Plasma- Sputter-Beschichten, reaktives Ionenplattieren, ins­ besondere für PECVD-Beschichten, alles vorzugsweise mit stationärem oder mindestens zeitweise gepulstem Plasma.

18. Anwendung nach Anspruch 17 für die gleichförmige Behandlung im wesentlichen planer, großflächiger Werkstück-Oberflächenbereiche, insbesondere bei der Herstellung flacher, aktiver Bildschirme.