CS246982B1 - Method and apparatus for producing chemically active environment for plasma chemical reactions namely for deposition of thin layers - Google Patents

Abstract

The invention relates to possible methods of creating a directable and localisable zone of an activated gas directly in the region of a plasma. According to the invention, an activatable reaction gas or a mixture with at least one working gas is introduced into a vacuum system through a nozzle in the direction of the highest chemical activity required of the active zone forming in the region of the plasma generation at a pressure which is higher than the pressure of the circulating working gas. In this case, a significant part of the activatable gas is converted into a chemically active state in the activated zone of the flowing activatable reaction gas. One embodiment of the apparatus according to the invention is provided, in a vacuum chamber (7), with both a first electrode (6), which simultaneously forms a nozzle (2) through which the activatable gas (1) is passed, and a second electrode (8), which is arranged, as is the first electrode (6), in the region of the plasma generation, a solid substrate (9) being movably mounted between both electrodes (6, 8) in the range of the activated zone (5). The working gas (3) is introduced into the vacuum chamber (7) through a feed line. Both electrodes are connected to a power source (13). In the case of the second alternative, the essence of the invention, in the case of so-called electrodeless plasma generation, is based on the fact that the vacuum chamber (7) equipped with a so-called coupling element (14)... Original abstract incomplete. <IMAGE>

Description

Vynález se týká způsobu a zařízení pro vytváření chemicky aktivního prostředí pro plazmochemické reakce, zejména pro depozice tenkých vrstev, a je využitelný ve více oborech jako je zejména výroba textilních strojů, strojní a elektrotechnický průmyl, hutnictví a těžké strojírenství, energetika, chemický průmsl atd·The invention relates to a method and apparatus for generating a chemically active environment for plasmachemical reactions, in particular for thin film deposition, and is applicable in a number of fields such as, in particular, textile machine manufacturing, mechanical and electrical engineering, metallurgy and heavy engineering, power engineering, chemical industry etc.

V současné době existuje řada generace chemicky aktivního plasma tu pro plazmocheMcké reakce vedoucí k tvorbě nových sloučenin, zejména ve tvaru tenkých vrstev na vhodně umístěných površích· Tyto metody se ocdišují frekvencí elektromagnetického pole generujícího plazma, způsobem zavádění elektromagnetického výkonu do výbojové komory, geometr! elektrod a celkového uspořádá ní nebo druhem pouuité plynné pracovní s^ísí.·At present, there are many generations of chemically active plasma for plasma chemical reactions leading to the formation of new compounds, especially in the form of thin films on suitably placed surfaces. These methods are expressed by the frequency of the electromagnetic field generating plasma, by introducing electromagnetic power into the discharge chamber. electrodes and the overall arrangement or type of gaseous working gas used.

Podle spisu DOS č· 3 209 792 A z r· 1982 se chrání zařízení se speciální rozptylovou tryskou pro přívod pracovního plynu, kterou se dosahuje zlepšení rov^i^i^měnnst^i tlouěiky vytvářené vrstvy·According to DOS 3 209 792 A of 1982, a device with a special spray nozzle for the supply of working gas is protected, which achieves an improvement in the thickness of the layer formed.

Podle patentu USA £· 4 328 258 z r· 1982 se chrání speciální uspořádání s tvary elektrod pro depozic! polovodičových vrstev v doutnavémAccording to U.S. Pat. No. 4,328,258, dated 1982, a special arrangement with electrode shapes for deposition is protected! semiconductor layers in glow

Podle patentu USA ě· 4 289 797 z r· 1981 se chrání vytváření rovnoměrných vrstev nitridu křemíku SL_xNy nebo kysličníku křemíku SLxOy v tekoucím vysokofrekvenčním plazmatu ve dvou cyklech, zahrnuujcích vytváření vodíkem nasycené křemíkové vrstvy a následnou вдЬьИ^с! vodíku dusíkem nebo kyslíkem·According to U.S. Pat. No. 4,289,797, 1981, the formation of uniform layers of SL _x Ny silicon nitride or SLxOy silicon oxide in flowing high-frequency plasma is protected in two cycles, including the formation of a hydrogen-saturated silicon layer and subsequent formation of a hydrogen-saturated silicon layer. hydrogen or nitrogen ·

Ve spisu DAS č· 2 803 331 z r· 1978 se chrání zařízení se stejnoměrná generovinám výbojem v dutých vodivých tělesech tvořících jednu z elektrod, přičemž pracovní plyn se přivádí přímo tělesa· Tím se dosahuje vysoké účinnooti výboje, například v dusíku, pro tvorbu difúzní nitridové vrstvy tzv· iontovou nitridací·DAS No. 2,803,331, 1978, protects uniform generic discharges in hollow conductive bodies forming one of the electrodes, the working gas being fed directly to the bodies. This achieves a high discharge efficiency, for example in nitrogen, to form a diffuse nitride layers by so-called · ion nitriding ·

Kromě vytváření chem.cky aktivních plazmatických prostředí, například pro depozice tenkých vrstev na povrchy substrátů přímým působením plazmatu, je možno vyuuít nepřímé tvorby aktivního prostředí mimo oblast plazmatu· Takové metody jsou založeny na plazmatické activaci jednoho či několika vhodných plynů, ve kterých vznikají íeeαatabíluí částice s vysokou chemickou aktivitou a tyto se pak přiváděěí do reakčního prostoru mimo plazma, kde reagijí s požadovanými plyny· Samotná reakce tedy probíhá v elektricky neutrálním prostředí miLno.plazma. Zatímco při vyuuití přímých plazmochemických metod jsou probíhhjící reakce, například růst vrstev, zpravidla rycího jší než u nepřímých, vznikají při interakci plazmatu s povrchy substrátů specifické problémy s hranovými potenciály, stínící oblastí prostorové náboje apod· Tyto problémy se naopak u metod nepřímých, kde substrát není vystaven působením plazmatu. Zde jde spíže o vyřešení vhodného proudění aktivovaného plynu a neaktivovaného reakčního plynu vzhledem k substrátu·In addition to the formation of chemically active plasma environments, for example for the deposition of thin films on substrate surfaces by direct plasma treatment, indirect formation of an active environment outside the plasma region can be utilized. Such methods are based on the plasma activation of one or more suitable gases to produce white particles with high chemical activity and these are then fed into the reaction space outside the plasma, where they react with the desired gases. · The reaction itself therefore takes place in an electrically neutral environment. While the use of direct plasmachemical methods leads to reactions such as the growth of layers, usually engraving than the indirect ones, specific problems with edge potentials, spatial charge shielding, etc. occur when the plasma interacts with substrate surfaces. it is not exposed to plasma. This is more likely to solve a suitable flow of activated gas and non-activated reaction gas relative to the substrate.

V čs· vynálezu podle A· o· 227 837 z r· 1981 je chráněno zařízení se specifCcým rozptylovačem aktivního a rozdělovačem aktivovaného plynu pro dosažení homogenní tloušťky deponované vrstvy na substrátě· I když je uvedenými metodami možno vytvářet rovnoměrně tlusté vrstvy, nebo povlakovat vnitřní či nepřístupné plochy, ryclh.ost depozice vrstev je tady několikanásobně nižší, nežli u metod s přímým využitím plazmatu·In the invention of A-o 227 227 819 1981, an apparatus having a specific active scatter and activated gas distributor is protected to achieve a homogeneous thickness of the deposited layer on the substrate, although it is possible to form uniformly thick layers or coat internal or inaccessible surface deposition rate is several times lower than in direct plasma methods ·

Uvedené nevýhody e nedostatky dosud známých způsobů a zařízení pro vytváření chemicky aktivního prostředí pro plazmochemické reakce jsou buS zcela nebo alespoň do značné mísy odstraněny způsobem a zařízením pro jeho provádění poche vynálezu· Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že aktivovatelný reakční plyn popřípadě směs alespoň jednoho aktivovatelného reakčního plynu a alespoň jednoho pracovního plynu ee napouuttzí alespoň jednou tryskou ve směru žádané největší chemické Ortivity vytvořená aktivované zóny do ob-asti' generování plazmatu při tlaku vyšším nelži je tlak okolního pracovního plynu, přičemž podstatná, neionizovaná část aktivovatelného plynu je dLsoclací anebo excitací uvedena do chemicky aktivního stavu v aktivované zóně proudícího aktivovatelného reakčního plynu·The above-mentioned disadvantages and disadvantages of the known methods and apparatuses for generating a chemically active environment for plasmachemical reactions are eliminated wholly or at least to a considerable extent by the method and the apparatus for carrying out the invention. One activatable reaction gas and at least one process gas is euthanized by at least one nozzle in the direction of the desired greatest chemical orthotectivity of the activated zone to the plasma generation region at a pressure not higher than that of the surrounding process gas. excited to a chemically active state in the activated zone of the flowable activatable reaction gas ·

Podstata zařízení pro provádění způsobu poidLe vynálezu spočívá při první alternativě v tom, že je vytvořeno z vakuové komoory připojené k čerpacímu systému a opatřehé přívodem pracovního plynu, dále z elektrického zdroje pro generování plazmatu. Podle vyn&Lezu je do jedné stěny vakuové komory elektricky izolovaně zasazena alespoň jedna tryska, opatřená na svém konci uvnitř vakuové komory první elektrodou spojenou s první svorkou elektrického zdroje, jehož druhá svorka je spojena s držákem druhé elektrody, přičemž mezi první elektrodou a druhou elektrodou v oblasti generování plazmatu je umístěno pohybové ústrojí, jehož upínací část pro upevnění substrátu je přivrácena k první elektrodě·The principle of the device for carrying out the method according to the invention consists in a first alternative in that it is formed from a vacuum chamber connected to the pumping system and provided with a working gas supply, further from an electric source for generating a plasma. According to the invention, at least one nozzle is provided electrically insulated in one wall of the vacuum chamber, provided at its end within the vacuum chamber with a first electrode connected to a first terminal of a power supply, the second terminal of which is connected to the second electrode holder; the plasma generating device is located a movement device whose clamping part for fixing the substrate faces the first electrode ·

Podstata zařízení pro provádění způsobu po&.e vynálezu spočívá při druhá alternativě v tom, že je vytvořeno z vakuové komorry, připojené k čerpacímu systému a opatřené přívodem pracovního plynu, a dále z elektrického zdroje pro generování plazmatu. Po&e . vynálezu je do jedné stěny vakuové komory zasazena alespoň jedna tryska přívodu aktivovatelného plynu, proti níž je v oblasti generování plazmatu upraveno pohybové ústrojí s upínací Siástl pro upevnění substrátu.The principle of the apparatus for carrying out the method according to the invention consists in a second alternative in that it is formed from a vacuum chamber connected to the pumping system and provided with a working gas supply, and further from an electric source for generating a plasma. Po & e. According to the invention, at least one activatable gas supply nozzle is mounted in one wall of the vacuum chamber, against which a movement device with a clamping element for fastening the substrate is provided in the plasma generation region.

Způsob a zařízení podle vynálezu odstraňují nevýhody přímých a nepřímých metod vytváření vrstev. Poddtata vynálezu spočívá v mžnnst^i vytváření síírovatelné a lokali zovatelné zóny aktivovaného plynu, která je vytvořena z elektricky neutrálních, chemicky aktivních č^í^t:ic přímo v obbealtl plazmatu. Tímto způsobem je možno spojit výhodu rycHXoaltl přímých, plazmochemických metod s výhodou vytvoření lokálních obl^l^i^1^:í v neplazmatickém, chemicky vysoce aktivním stavu.The method and apparatus of the invention overcome the disadvantages of direct and indirect methods of layer formation. According to the invention, there is provided a method of forming a sulfurizable and localizable activated gas zone which is formed from electrically neutral, chemically active particles directly in the plasma. In this way, it is possible to combine the advantage of straight-forward, plasmachemical methods with the advantage of creating local areas in a non-plasma, chemically highly active state.

Poddtata vynálezu je dále objasněna pomocí výkresů, na nichž je znázorněno: na obr. 1 - princip způsobu, na obr. 2 - první příklad prakticky provedeného zařízení, na obr. 3 - druhý příklad prakticky provedeného zařízení, na'obr. 4 - . tři alternativní provedení A, B, C první elektrody se systmrnem trysek.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a principle of the method; FIG. 2 is a first example of an apparatus; FIG. 3 is a second example of an apparatus; FIG. 4 -. three alternative embodiments A, B, C of the first electrode with a nozzle system.

Na obr. 1 je znázorněna tryska 2 pro přívod aktivovatelného plynu j, a jeho napouštění do oblasti ± generován i plazmatu: v obl^l^i^l^X ± generování plaraatu je prostředí s pracovním plynem J a uvnitř toheto prostředí je zóna g aktivovaného plynu, jež mé vysokou chemickou aktivitu, je dobře smmrovatelná a lokalizovatelné směrem trysky 2 A jejím vlastním provedením.Fig. 1 shows a nozzle 2 for supplying activatable gas j, and impregnating it into the plasma-generated region: in the area of plasmate generation, the working gas environment J is in the environment and zone g is inside this environment. activated gas, which has a high chemical activity, is well emitable and localizable towards the nozzle 2A by its own design.

Tryska 2 je určena pro přívod aktiaoaatelnáho plynu 1, ale róže být výhodné její použžtí pro přívod aktiaoaatelnáho plynu 1 spolu s pracovním plynem g, pokud není upraven vlastní přívod pracovního plynu g.The nozzle 2 is intended for supplying the activable gas 1, but it may be advantageous to use it for supplying the activable gas 1 together with the working gas g, unless the actual supply of working gas g is provided.

Na obr. 2 je znázorněn první příklad prakticky provedeného zařízení, které je vytvořeno z vakuové komory 2» k níž je připojen čerpací systém .12, Ve vakuové komoře jsou umí stěny dvě elektrody, z nichž první elektrodou 6 prochází tryska 2* například v její ose, druhý elektroda 8 je elektricky vodivě spojena s první svorkou elektrického zdroje УЗ pro generování plazmatu, ' jehož druhá' svorka je spojena s první elektrodou 6.FIG. 2 shows a first example of a practical device which is formed from a vacuum chamber 2 to which a pumping system 12 is connected. In the vacuum chamber two walls of electrodes are capable of flowing through the first electrode 6, e.g. Axially, the second electrode 8 is electrically conductively connected to the first terminal of the plasma generating source УЗ, the 'second' terminal of which is connected to the first electrode 6.

Aktivovatelný plyn j se zavádí do vakuové komory 2 tryskou .2 v první elektrodě 6, pracovní plyn g se zavádí vlastním nátrubkem do vakuové komory J. Obě elektrody g, § jsou umístěny v oblasti 4 generování plazmatu; mezi elektrodami 6, g je umístěn pevný substrát 2 v dosahu zóny g aktivovaného plynu a na jeho- povrchu se vytváří tenká vrstva 10. řevný substrát 2 de upevněn v upínací části pohybového ústrojí jj,.The activatable gas j is introduced into the vacuum chamber 2 through a nozzle 2 in the first electrode 6, the working gas g is introduced through its own sleeve into the vacuum chamber J. Both electrodes g, 6 are located in the plasma generation region 4; a solid substrate 2 is disposed between the electrodes 6, g within the range of the activated gas zone g and a thin layer 10 is formed on the surface thereof. The substrate 10 is fixed in the clamping portion of the locomotive apparatus.

Na obr. 3 je znázorněn druhý příklad prakticky provedeného zařízení, jež je vytvořeno opět z vakuové komory 2, přič<mž generování plazmatu je bezelektrodové, pomocí *FIG. 3 shows a second example of a practical device which is again formed from a vacuum chamber 2, wherein the generation of plasma is electrode-free by means of an electrode.

vazebního prvku 24 · vnější stěny vakuově · komrcy J. Tryska £ je opět určena pro přívod aktivovatelněho plynu £.The nozzle 6 is again intended for supplying the activatable gas 6.

Ve stěně vakuově komory 2 je umístěn přívod pracovního plynu J, d^le čerpací systěm 12 a pohybové zařízení 21 β upínací částí v níž je upevněn pevný substrát 2 v dosahu siny 6 aktivovaného plynu. Pohybovým zařízení 11 . lze pozici pevného substrátu účelně mínit vzhledem k zóně i· Kromě toho lze pohybovým zařízením .££ také mínit polohu trysky 2 a pevného substrátu £ nebo současným pohyby trysky 2 a pevného substrátu 2 taktéž dosáhnout pohybu pevného substrátu 2 vzhledem k zóně 2·In the wall of the vacuum chamber 2 there is a working gas inlet 11, a pumping system 12 and a movement device 21 β with a clamping part in which the solid substrate 2 is fixed within reach of the activated gas sinus 6. Movement equipment 11. The position of the solid substrate 2 with respect to zone 2 can also be purposefully indicated. In addition, the position of the nozzle 2 and the solid substrate 2 can be determined by the movement device.

První svorka elektrtLelého zdroje ££ je připojena k vazebnímu prvku £4» druhá svorka elektrického zdroje 22 je uzemněna, popřípadě spájena s kostrou úplného zařízení. Na obr. j je znázorněna též vrstva 10 vytvořená na pevném substrátu 2·The first terminal of the electrical power supply 22 is connected to the coupling element 44 and the second terminal of the electrical power supply 22 is grounded or soldered to the frame of the complete device. Figure 10 also shows a layer 10 formed on a solid substrate 2.

Na obr. 4 jsou znázorněny tři alternativy A, B, C provedení první elektrody 6 schematicky naznačené již na obr. 2 a j.FIG. 4 shows three alternatives A, B, C of an embodiment of the first electrode 6 schematically indicated in FIGS. 2 and j.

V první aLternativě A na obr. 4 je pevným -^substrátem 2 rotačně symetrický předmět například dutý válec. Akivovatelný plyn 2 a pracovní plyn J mej společný přívod, to znamená, že elektroda 6 je ve tvaru trubky přecházející v trysky 2. Zóna 2 aktivovaného plynu je v dutině, tj. uvntř válcového meezkiriží· Je znázorněna vytvořená vrstva £2, jejíž rovnoměrné tlouěíky lze dosáhnout vzájemnými pohyby pevného substrátu 2 β zóny 2 aktivovaného plynu ve směru šipek.In the first alternative A in FIG. 4, the solid substrate 2 is a rotationally symmetrical object, for example, a hollow cylinder. The activatable gas 2 and the working gas J have a common lead, i.e., the electrode 6 is in the form of a tube passing into the nozzle 2. The activated gas zone 2 is in the cavity, i.e. within the cylindrical meescence. this can be achieved by moving the solid substrate 2 β of the activated gas zone 2 relative to each other in the direction of the arrows.

Ve druhé alternativě B na obr. 4 je pevném substrátem 2 tyč, například válcový trn, vrták apod·, a aktivovatelný plyn £ a pracovní plyn 2 mají opít společný přívod, to znamená že elektroda 6 je ve tvaru trubky přec^azejcí ve válcovou dutinu, jejíž vnitřní válcová stěna je opatřena více otvory a tvoří vlastní tryhky 2» zatímco vnější válcová stěna je bez otvorů a je spojena vespod čelní plochou s vnitřní válcovou stěnou s tryskami 2.In the second alternative B in Fig. 4, the solid substrate 2 is a rod, for example a cylindrical mandrel, drill bit and the like, and the activatable gas 6 and the working gas 2 have a common inlet, i.e. the tube-like electrode 6 wherein the inner cylindrical wall is provided with a plurality of apertures and forms its own nozzles 2, while the outer cylindrical wall is apertured and connected below the end face to the inner cylindrical wall with the nozzles 2.

Pevný substrát 2 ve tvaru například tyče je vložen do vnitřní válcové dutiny s tryskami 2. Je znázorněna vytvořená vrstva 10. jejíž rovnoměrné tloušlky lze dosáhnout vzájemným, pohyby pevného substrátu 2 a zóny 2 aktivovaného plynu ve směru šipek.A solid substrate 2 in the form of, for example, a rod is inserted into the inner cylindrical cavity with the nozzles 2. A formed layer 10 is shown whose uniform thicknesses can be achieved by relative movements of the solid substrate 2 and the activated gas zone 2 in the direction of the arrows.

Ve třetí ^tema^ví C na obr. 4 má pevný substrát 2 tvar dlouhé folie a aktivovatelný plyn 2 a pracovní plyn J maaí společný přívod upravený na tělese elektrody 6, jejíž 'větě! rozměr je ve směru napříč dlouhé fólie. V elektrodě 6 je upravena v podélném směni řada trysek 2, napříč délce a pohybu prvního substrátu 2 ve tvaru dlouhé fólie.In the third subject C of FIG. 4, the solid substrate 2 has the shape of a long foil and the activatable gas 2 and the working gas 1 have a common lead provided on the electrode body 6, the sentence of which is shown in FIG. the dimension is in the direction across the long foil. In the electrode 6, a series of nozzles 2 is provided in the longitudinal shift, across the length and movement of the first long-film substrate 2.

Druhá elektroda £ po<U.e obr. 2 a j by mohla v uspořádání podle obr. 4 mít tvar přizpůsobený geometrrí první elektrody 6 a pevného substrátu 2, je však možno s výhodou využít uzemněnou stěnu vakuové komory podle obr. j nebo dokonce samotný pevný substrát 2·The second electrode 6 after FIG. 2a could have the shape of FIG. 4 adapted to the geometry of the first electrode 6 and the solid substrate 2, but the grounded wall of the vacuum chamber of FIG. J or even the solid substrate 2 itself may be advantageously used. ·

Z hládiske činnosti lze popsat způsbb a zařízení podle vynálezu následovně: poďLe obr. 1 aktivovatelný plyn 2 ne napouští do oblasti 4 generování plazmatu tryskou 2, čímž se dosáhne proudu plynu, který má proti okolnímu prostředí s pracovním plynem J zvýšený tlak. Zvýšený tlak představuje při jistých, pro jednotlivé plyny specifických hodnotách, snížení ionizace a plyn je pouze disoLiovái nebo excitován do požadovaných elektricky neutrálních stavů · s vysokou chemickou aktivitou.From the point of view of operation, the process and apparatus according to the invention can be described as follows: Referring to FIG. 1, the activatable gas 2 does not enter the plasma generation region 4 through a nozzle 2, thereby achieving a gas flow having increased pressure against the working gas environment. At certain gas-specific values, the elevated pressure represents a reduction in ionization and the gas is only disoliolated or excited to the desired electrically neutral states with high chemical activity.

Napříkla· u dusíku je ^to vysoce aktivní atom v západním stavu N/⁴S/. ^V oblasti 4 generování plazmatu se proto vytvoří·zóna 2 aktivovaného plynu, která má vysokou hhemickou aktivitu a navíc je dobře síírovateliá a lokjlizovjttliá směrem s . vlastním provedením trysky 2«For example the case of N · ^T is a highly active atom in the Western states of the N / ⁴ S /. ^Thus, in the plasma generation region 4, an activated gas zone 2 is formed which has a high hematic activity and, moreover, is well cross-linked and localized in the s-direction. by design of nozzle 2 «

Pracovní plyn J lze napouštět do oblasti generování plazmatu nezávisle na napouštění aktivovatelného plynu I, může však být výhodné také napouštění pracovního ply,nu J spolu s aktivovatelným plynemThe working gas J may be introduced into the plasma generation region independently of the infusing of the activatable gas I, but it may also be advantageous to infuse the working gas, nu J together with the activating gas

Podle obr* 2 jsou pro generování plazmatu použity dvě elektrody 6, 8, připojené к elektrickému zdroji 13 pro generování plazmatu· Plazma se vytváří ve směsi pracovního plynu J a aktivovatelného plynu 1, který se do oblasti I generování plazmatu přivádí tryskou 2 vytvořenou přímo v první elektrodě 6, čímž je docíleno napouštění aktivovatelného plynu 1 do oblasti nejintenzivnějšího generování plazmatu a tryskou 2 je dosaženo vhodného přetlaku aktivovatelného plynu 1, takže se vytvoří poměrně dobře ohraničená zóna J elektricky neutrálních částic aktivovaného plynu s vysokou chemickou aktivitou·Referring to FIG. 2, two electrodes 6, 8 are used to generate the plasma connected to the plasma source 13. The plasma is formed in a mixture of working gas J and activatable gas 1, which is fed to the plasma generation region I by a nozzle 2 formed directly. the first electrode 6, thereby infusing the activatable gas 1 into the region of the most intense plasma generation and the nozzle 2 achieving a suitable positive pressure of the activatable gas 1 so that a relatively well delimited zone J of electrically neutral activated gas particles with high chemical activity is formed.

Rozměry zóny £ aktivovaného plynu lze měnit průtočným množstvím aktivovatelného plynu 1, velikosti trysky 2, výkonem elektrického zdroje 13. celkovým tlakem plynů ve vakuové komoře J, poměrem průtoků aktivovatelného plynu 1 a neaktivovatelného pracovního plynu Д atd· Pevný substrát £ se umístí v oblasti Д generování plazmatu v dosahu zóny £ aktivovaného plynu tak, že se na jeho povrchu plazmochemickou reakcí vytváří tenká vrstva 10. Pro tvarování tloušíky a vlastnosti vrstvy 10 na pevném substrátě 2 se tento upevní do upínací části pohybového ústrojí 11. kterým lze měnit jeho polohu vzhledem к zóně £ aktivovaného plynu·The dimensions of the activated gas zone 6 can be varied by the flow rate of the activated gas 1, the size of the nozzle 2, the power of the electrical source 13, the total gas pressure in the vacuum chamber J, the flow rates of the activated gas 1 and the inactivable working gas Д etc. generating a plasma within the range of the activated gas zone 6 such that a thin layer 10 is formed on its surface by a plasmachemical reaction 10. To shape the thickness and properties of the layer 10 on a solid substrate 2, it is fixed to the clamping portion of the locomotive device 11. activated gas zone £ ·

Podle obr· 3 je použito bezelektrodového generování plazmatu pomocí vazebního prvku 1.4 z vnější stěny vakuové komory Aktivovatelný plyn 1 se přivádí do oblasti generování plazmatu 1 tryskou 2> pomocí jíž lze lokálně vytvořit požadovaný přetlak a dosáhnout aktivací plynu 1 v elektricky neutrální oblasti £ se zvýšenou chemickou aktivitou.According to FIG. 3, electrode-free plasma generation using a coupling element 1.4 from the outer wall of the vacuum chamber is used. Activable gas 1 is fed to the plasma generation region 1 through a nozzle 2 by which the desired overpressure can be generated locally. chemical activity.

Pevný substrát £ se opět umisluje v dosahu zóny £ s možností pohybu použitím pohybového zařízení 11« Vzájemného pohybu substrátu £ a zóny £ lze dosáhnout také spojením trysky 2 s pohybovým zařízením 11 nebo současným pohybem trysky 2 a pevného substrátuThe solid substrate 4 is again positioned within range of the movable zone 8 by using the movement device 11. The relative movement of the substrate 6 and the zone 6 can also be achieved by connecting the nozzle 2 to the movement device 11 or simultaneously moving the nozzle 2 and the solid substrate.

Podle obr. 4 jsou ve všech třech alternativách aktivovatelný plyn 1 a pracovní plyn J přiváděny současně, společně, pro zlepšení lokalizace reakcí. Možnosti vzájemného pohybu pevného substrátu 2 a zóny £ aktivovaného plynu jsou vyznačeny šipkami.According to FIG. 4, in all three alternatives, the activatable gas 1 and the working gas J are supplied simultaneously, together, to improve the localization of the reactions. The possibilities of relative movement of the solid substrate 2 and the activated gas zone 6 are indicated by arrows.

Příkladem využití způsobu a zařízení podle vynálezu je depozice vrstev nitridu křemíku ve vysokofrekvenčním výboji, přičemž aktivovatelným plynem je dusík, pracovním plynem je sílán mícháný v argonu případně směs sílánu, argonu a dusíku.An example of the use of the method and apparatus according to the invention is the deposition of silicon nitride layers in a high-frequency discharge, wherein the activatable gas is nitrogen, the working gas is a mixed gas in argon or a mixture of silane, argon and nitrogen.

Při napouštění všech plynů společnou tryskou se vytvoří úzce směrovaná oblast elektricky neutrálního a chemicky aktivního tekoucího plynu v okolním plazmatu. Při interakci a povrchem pevného substrátu se vytváří vrstva nitridu křemíku s rychlostí depozice řádově jednotek mikrometrů za jednu minutu; tato rychlost převyšuje několikanásobně rychlosti analogické klasické depozice v plazmatu a řádově převyšuje rychlost nepřímých plazmo chemicích depozic. Kromě vrstev typu nitridu křemíku Si^N^ lze způsobem podle vynálezu deponovat i jiné typy vrstev, například nitrid titanu TiN a nitrid boru BN.When all gases are fed through a common nozzle, a narrowly directed region of electrically neutral and chemically active flowing gas is formed in the surrounding plasma. The interaction and surface of the solid substrate forms a silicon nitride layer with a deposition rate of the order of micrometres per minute; this rate exceeds several times the rate of an analogous classical plasma deposition and on the order of magnitude exceeds the rate of indirect plasma chemical deposition. In addition to silicon nitride Si 2 N 4 layers, other types of layers, such as titanium nitride TiN and boron nitride BN, can also be deposited by the process of the invention.

Vhodnou volbou pracovních plynů lze dosáhnout nejenom depozice vrstev v oblasti aktivované zóny, ale také leptací účinky s vysokou rychlostí leptání.By suitable selection of working gases, not only the deposition of layers in the activated zone can be achieved, but also the etching effects with a high etching rate.

Claims (3)

P R E D Μ É T VYNÁLEZUOF THE INVENTION 1. Způsob vytváření chemicky aktivního prostředí pro plazmachem.cké reakce, zejména pro deppzici tenkých vrstev, vyznačený tím, že aktivovatelný reakční plyn popřípadě směs alespoň jednoho aktivovatelného reakčního plynu a alespoň jedhoho pracovního plynu se napouStí alespoň jednou tryskou ve směru žádané největší chemické aktivity vytvořené aktivované zóny do oblasti generování plazmatu při tlaku vyšším nežli je tlak okolního pracovního plynu, přičemž podstatná, neoinizovaná část aktivovatelného plynu je disociací a/nebo excitací uvedena do chem.cky aktivního stavu v aktivované ζόηβ proudícího aktivovatelného reakčního plynu·Method for producing a chemically active medium for plasma-chemical reactions, in particular for thin film deposition, characterized in that the activatable reaction gas or a mixture of at least one activatable reaction gas and at least one working gas is impregnated with at least one nozzle in the direction of the desired greatest chemical activity the activated zone into the plasma generation area at a pressure higher than the pressure of the surrounding working gas, wherein a substantial, unininized portion of the activatable gas is dissociated and / or excited into a chemically active state in the activated ζόηβ flowing activatable reaction gas · 2· Zaaízení pro provádění způsobu podle bodu 1, vytvořené z vakuové komory, připojené k čerpacímu systému a opatřené přívodem pracovního plynu, dáLe z elektrického zdroje pro generování plezmatu, vyznačené tím, že do jedné stěny vakuové komory (7) je elektricky izolovaně zasazena alespoň jedna tryska (2), opatřená na.svém konci wvdtř vakuové komory (7) první elektrodou (6) spojenou s první svorkou elektrického zdroje (13), jehož druhá svorka je spojena s držákem druhé elektrody (8), přičemž mezi první elektrodou (6) a druhou elektrodou (8) v oblasti (4) generování plazmatu, je umístěno pohybové ústrojí (11), jehož upínací část pro upevnění substrátu (9) je přivrácena k první elektrodě . (6)·Device for carrying out the method according to item 1, formed from a vacuum chamber connected to a pumping system and provided with a working gas supply, further from an electrical source for generating a plasma, characterized in that it is electrically insulated at least in one wall of the vacuum chamber (7) one nozzle (2) provided at its end in the vacuum chamber (7) with a first electrode (6) connected to a first terminal of the power supply (13), the second terminal of which is connected to the second electrode holder (8); 6) and a second electrode (8) in the plasma generation region (4), there is located a movement device (11) whose clamping portion for fastening the substrate (9) faces the first electrode. (6) · 3· Zaaízení pro provádění způsobu po&e bodu 1, vytvořené z vakuové komoiT/, připojené k čerpacímu systému a opatřené přívodem pracovního plynu, a dále z elektrického zdroje pro generování plazmatu, vyznačené tím, že do jedné stěny vakuové komory (7) je zasazena alespoň jedna tryska (2) přívodu aktivovatelného plynu (1), proti níž je v oblasti (4) generování plazmatu upraveno pohybové ústrojí (11) s upínací pro upevnění substrátu (9)·Device for carrying out the method according to point 1, formed from a vacuum chamber connected to a pumping system and provided with a working gas supply, and further from an electric source for generating plasma, characterized in that at least one wall of the vacuum chamber (7) is fitted with one activatable gas supply nozzle (2) against which a movement device (11) with a clamp for fixing the substrate (9) is provided in the plasma generation region (4) ·