RU2504042C2 - Способ обработки поверхности, по меньшей мере, одного конструктивного элемента посредством элементарных источников плазмы путем электронного циклотронного резонанса - Google Patents

Способ обработки поверхности, по меньшей мере, одного конструктивного элемента посредством элементарных источников плазмы путем электронного циклотронного резонанса Download PDF

Info

Publication number
RU2504042C2
RU2504042C2 RU2010119461/07A RU2010119461A RU2504042C2 RU 2504042 C2 RU2504042 C2 RU 2504042C2 RU 2010119461/07 A RU2010119461/07 A RU 2010119461/07A RU 2010119461 A RU2010119461 A RU 2010119461A RU 2504042 C2 RU2504042 C2 RU 2504042C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sources
plasma
elementary
structural element
row
Prior art date
Application number
RU2010119461/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010119461A (ru
Inventor
Беат ШМИДТ
Кристоф О
Филипп МОРЭН-ПЕРРЬЕ
Original Assignee
Х.Е.Ф.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Х.Е.Ф. filed Critical Х.Е.Ф.
Publication of RU2010119461A publication Critical patent/RU2010119461A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2504042C2 publication Critical patent/RU2504042C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means
    • H01J37/32678—Electron cyclotron resonance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733—Means for moving the material to be treated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области плазменной обработки поверхности. Способ заключается в том, что придают конструктивному элементу или конструктивным элементам (1), по меньшей мере, одно вращательное движение относительно, по меньшей мере, одного ряда неподвижно расположенных в линию элементарных источников (2), причем ряд или ряды расположенных в линию элементарных источников (2) размещают параллельно оси конструктивного элемента или осям вращения конструктивных элементов. Технический результат - повышение однородности обработки на множестве поверхностей конструктивных элементов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к технической сфере генерирования плазмы путем электронного циклотронного резонанса (RCE) из газообразной среды и относится, в частности, к обработке поверхности.
Предшествующий уровень техники
Как хорошо известно специалистам в данной области техники, плазма, образованная путем электронного циклотронного резонанса, может задействоваться при обработке поверхности металлических или неметаллических конструктивных элементов, такой как очистка конструктивных элементов путем ионного травления, ионная поддержка при осуществлении способа осаждения газотермическим напылением (PVD), активация газообразных веществ для осуществления покрытий методом химического осаждения паров или газов в плазменной среде (PACVD). Эти способы обработки поверхности плазмой могут быть использованы, кроме того, в области механики, оптики, антикоррозийной защиты или обработки поверхности для выработки энергии.
Изобретение находит наиболее предпочтительное применение в сфере обработки одного или нескольких конструктивных элементов, имеющих множество предназначенных для обработки сторон или имеющих так называемые сложные формы.
Известно, что для осуществления обработки плазмой конструктивных элементов со сложной формой, производится поляризация конструктивных элементов, которая может осуществляться непрерывно, импульсно или на радиочастоте для образования плазмы непосредственно на поверхности обрабатываемых конструктивных элементов. Недостатком такого решения является то, что образование плазмы и бомбардировка поверхности ионами плазмы не являются независимыми, а именно, рабочее напряжение определяет одновременно и плотность плазмы, и энергию ионов, которые попадают на поверхность. Наблюдается также, что такая поляризация является эффективной исключительно при значениях давлений приблизительно от 1 до 10 Па. Кроме того, такое давление, которое является относительно высоким для обработки плазмой, соответствует небольшому среднему свободному пробегу, что делает перемещение вещества от или к обрабатываемым конструктивным элементам особенно трудным и способствует формированию полых катодов между конструктивными элементами, в результате чего получаемая обработка не является однородной. Для исключения образования полых катодов необходимо обращать особое внимание на расстояния между обрабатываемыми конструктивными элементами.
Даже когда рабочее давление снижено путем использования внешнего источника для образования плазмы, например, радиочастотных волн или микроволн, сохраняется проблема обеспечения однородной обработки конструктивных элементов.
В связи с этим было предложено множество технических решений для образования однородной плазмы на поверхности обрабатываемого/обрабатываемых конструктивного элемента/элементов.
В патенте FR 2658025 раскрыто получение однородной плазмы путем применения однородного магнитного поля в объеме. Таким образом, однородная обработка конструктивного элемента является результатом однородности плазмы. Кроме того, данный тип конструкции имеет крайне ограниченный характер, принимая во внимание, что конструктивные элементы ферромагнитного типа обязательно изменяют однородность магнитного поля и, как следствие, однородность обработки.
В патенте FR 2838020 предлагается распределение источников по периферии реактора для обеспечения удержания плазмы с целью обеспечения ее однородности в объеме для получения однородной обработки. Согласно данному решению, магнитные или немагнитные свойства конструктивных элементов не является важными, однако на однородность плазмы в обязательном порядке оказывает влияние присутствие конструктивных элементов. Действительно, получение однородной в объеме плазмы является результатом суммы привлекаемых элементарных источников, распределенных по стенке системы обработки. Размещение объекта в плазме обязательно приводит к оттенению источников, которое ухудшает однородность плазмы и обработки.
Техническое решение для обработки предметов, имеющих ровную геометрическую форму или геометрическую форму со слегка изогнутой поверхностью, раскрыто в описании патента FR 2797372. Согласно описанию, источники плазмы располагаются на постоянном расстоянии от поверхности обрабатываемых конструктивных элементов для того, чтобы плазма была однородной на этой поверхности. Однако, как указывается, такое техническое решение является специфическим для определенной геометрической формы конструктивных элементов. Для каждой новой геометрической формы необходимо модифицировать реактор, в частности, положение источников плазмы.
Другое техническое решение для обработки объектов, имеющих ровную геометрическую форму, вытекает из публикации WO2007/023350. В устройстве используется необычное условие резонанса при магнитной индукции B=πmf/e, где f - частота электромагнитной волны, m и e - масса и заряд электрона. Согласно описанию, однородная зона обработки достигается путем достаточного сближения элементарных источников для получения изолированной поверхности с общей индукцией В, которая выполняет вышеуказанное условие резонанса. При обычно используемой частоте, которая составляет 2,45 Ггц, это условие выполняется для поля, равного приблизительно 437 гаусс. Это решение требует, таким образом, сохранять достаточно небольшие расстояния между элементарными источниками, меньше 5 cм, независимо от давления. Таким образом, необходимо иметь большое количество отдельных источников, что увеличивает стоимость обработки. Также магнитное поле перед источниками оказывается усиленным, что может принести вред, при желании произвести обработку магнитных конструктивных элементов.
Другое техническое решение раскрыто в описании патента FR 2826506 5, который относится к устройству усиления тока анормального электрического разряда. Устройство усиливает существующую плазму и для функционирования нуждается в объединении с другим электродом, таким как магнетронный катод. Плазма усиливается в результате приложения положительного напряжения. Кроме того, потенциальным недостатком очень положительной плазмы является напыление на стенки реактора и, как следствие, загрязнение обрабатываемых конструктивных элементов.
Краткое изложение существа изобретения
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков простым, надежным, эффективным и рациональным образом.
Задача, которую предлагается решить в изобретении, состоит в получении возможности осуществлять обработку поверхности, позволяющую производить однородную обработку конструктивных элементов, обладающих сложными геометрическими формами, другими словами, обеспечить однородную в объеме обработку, хотя собственно плазма не будет однородной в объеме, что ограничивает количество отдельных источников и уменьшает стоимость обработки.
Для решения такой проблемы были задуманы и разработаны способ и устройство обработки поверхности, по меньшей мере, одного конструктивного элемента посредством элементарных источников плазмы путем электронного циклотронного резонанса.
Способ заключается в том, что конструктивному элементу или конструктивным элементам придают, по меньшей мере, одно движение относительно, по меньшей мере, одного неподвижно расположенного в линию ряда элементарных источников.
Устройство содержит, по меньшей мере, один ряд неподвижно расположенных в линию элементарных источников, установленных против конструктивного элемента или конструктивных элементов, прикрепленных к средствам для придания, по меньшей мере, одного вращательного движения.
Для обеспечения наложения плазм элементарных источников и предоставления места для однородной обработки вдоль ряда элементарных источников, указанный ряд/ряды расположенных в линию элементарных источников размещается/размещаются параллельно оси вращения конструктивного элемента/элементов.
В случае использования нескольких рядов, расположенных в линию эти ряды размещаются таким образом, чтобы они в магнитном плане взаимно не противодействовали друг другу.
Согласно этим отличительным признакам, элементарные источники плазмы образуют ограниченную зону обработки таким образом, что расширение масштабов становится крайне простым.
Предпочтительно, вращательное движение происходит в виде простого вращения или в виде простого или двойного планетарного движения.
Для осуществления условия электронного циклотронного резонанса элементарные источники могут состоять из коаксиального волновода и насадки, содержащей магнит, который предназначен для обеспечения электронного циклотронного резонанса, приспособленного под частоту генератора/генераторов, питающего/питающих источники, как это описано в патенте FR 2797372.
Для сохранения симметрии вращения волновода и обеспечения смыкания траекторий электронов на них самих, ось намагничивания магнита расположена на одной линии с осью волновода.
Согласно другому отличительному признаку, элементарные источники могут быть обеспечены питанием посредством единого генератора, мощность которого разделена на равные части между источниками, как это следует из патента FR 2798552. Элементарные источники могут быть обеспечены питанием посредством генераторов, мощность которых скорректирована для осуществления однородной обработки вдоль ряда источников.
Минимальное расстояние, разделяющее два источника, обусловлено их магнитным взаимодействием. Оно составляет около двух диаметров магнита элементарного источника. При меньшем расстоянии, взаимодействие между магнитами смещает зону электронного циклотронного резонанса (RCE). В случае противоположных полярностей между двумя магнитами зона очень близко приближается к поверхности источника, в другом случае она очень сильно удаляется от нее.
С поверхности источника плазма распространяется на расстояние Rmax0, составляющее около 5 cм при давлении P0 - 2·10-3 мбар.
Максимальное расстояние Dmax между двумя источниками, таким образом, ограничено двукратным расстоянием (около 10 cм). При более слабом давлении максимальное расстояние может быть более большим, а при более высоком давлении - оно будет более маленьким. Таким образом, это расстояние обратно пропорционально давлению:
Figure 00000001
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 изображает схему (вид спереди) упрощенного варианта осуществления устройства обработки согласно изобретению;
фиг.2 - вид сверху, соответствующий фиг.1, в случае, когда движение представляет собой вращение, имеющее форму простого вращения;
фиг.3 - вид, аналогичный показанному на фиг.2, в случае, когда движение представляет собой вращение, имеющее форму простого планетарного движения;
фиг.4 - вид, аналогичный показанному на фиг.3, в случае, когда движение представляет собой вращение, имеющее форму двойного планетарного движения;
фиг.5 и 6 - два расположения элементарных источников, имеющих питание с различными полярностями (фиг.5) или, предпочтительно, с одинаковыми полярностями (фиг.6);
фиг.7 - общий вид примера реализации элементарного источника.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
На фиг.1 изображена схема устройства обработки поверхности, по меньшей мере, одного конструктивного элемента (1) посредством элементарных источников (2) плазмы путем электронного циклотронного резонанса.
Согласно изобретению, устройство содержит, по меньшей мере, один ряд неподвижно расположенных в линию элементарных источников (2), размещенных против конструктивного элемента или конструктивных элементов (1).
Важно, что конструктивный элемент или конструктивные элементы (1) прикреплен к любому типу известного средства и предназначен для того, чтобы приводиться, по меньшей мере, в одно движение, в частности, во вращательное движение.
Такое сочетание вращательного движения конструктивных элементов с линейными расположениями элементарных источников плазмы путем электронного циклотронного резонанса позволяет производить однородную обработку трехмерных поверхностей сложных конструктивных элементов.
Движение приведено в соответствие с размером и геометрической формой обрабатываемых конструктивных элементов и заполнением пустого пространства. Для конструктивного элемента большого размера (фиг.2) это движение может быть представлено в виде простого вращения.
Для конструктивных элементов более маленьких размеров движение может быть типа простого планетарного (фиг.3) или двойного планетарного (фиг.4).
Согласно варианту практической реализации, каждый элементарный источник (2) состоит из коаксиального волновода (2a) и насадки (2b), содержащей достаточно мощный магнит (3) для осуществления электронного циклотронного резонанса. Ось намагничивания магнита расположена на одной линии с осью коаксиального волновода (2a). Такие расположения позволяют сохранить симметрию вращения волновода и гарантировать, что траектории электронов сомкнутся на них самих.
Намагничивание различных источников (2) может быть свободно определено таким образом, что соседние источники способны иметь одну и ту же полярность (фиг.6) или разные полярности (фиг.5).
В том случае, если полярности двух соседних магнитов являются противоположными, силовые линии поля проходят от полюса одного магнита к противоположному полюсу другого магнита. Таким образом, «горячие» электроны будут задерживаться на силовых линиях и совершать возвратно-поступательные движения между двумя магнитами. Такая локализация электронов находится в пространстве перед и между двумя источниками и обеспечивает формирование более сильной плазмы в этой области. Из этого вытекает более высокая скорость осаждения между двумя магнитами. В том случае, если поляризация источников одинаковая, то силовые линии поля двух соседних магнитов отталкиваются, и никакая силовая линия не соединяет два магнита. Таким образом, локализация «горячих» электронов в пространстве перед и между источниками не обнаруживается, а осаждение является более однородным. Для обнаружения эквивалентной однородности со знакопеременными поляризациями можно увеличить расстояние между источниками и подложкой на несколько сантиметров, но в этом случае происходит потеря скорости осаждения. По этим причинам в предпочтительном расположении магнитов полярность повсюду является одной и той же.
Пример 1, несогласованный: Статическое осаждение углерода путем химического осаждения паров или газов в плазменной среде (PACVD).
Были использованы две конфигурации полярностей магнитов: шесть насадок с одинаковой полярностью и шесть насадок со знакопеременной полярностью. Подложки располагаются против источников и остаются неподвижными во время обработки.
Измерения толщины показывают, что статическое осаждение не является однородным. Конфигурация со знакопеременной полярностью дает немного более хороший результат, но содержит вместе с тем изменения толщины от 30 до 40%.
1. Толщина (нм) 2. Магниты с одинаковой полярностью
3. Положение (см)
1. Толщина (нм) 2. Магниты со знакопеременной полярностью
3. Положение (см)
Пример 2, согласованный: Осаждение углерода путем химического осаждения паров или газов в плазменной среде (PACVD).
Такое осаждение осуществляется из углеводорода как предшествующего газа. Были использованы две конфигурации полярностей магнитов: шесть насадок с одинаковой полярностью и шесть насадок со знакопеременной полярностью.
Измерения толщины осаждения указывают на два момента:
- средняя скорость осаждения выше в конфигурации, в которой применяются магниты со знакопеременной полярностью;
- однородность осаждения лучше в конфигурации, в которой применяются магниты с одной и той же полярностью.
1. Толщина (нм) 2. Магниты со знакопеременной полярностью
3. Положение (см)
1. Толщина (нм) 2. Магниты с одинаковой полярностью
3. Положение (см)
В этих примерах показано, что сочетание ряда источников с движением вокруг оси, параллельной этому ряду источников, обеспечивает однородную обработку даже в том случае, если статическая обработка дает очень неоднородную обработку.
Питание элементарных источников (2) обеспечивается от одного генератора, мощность которого разделена на равные части между источниками. Или также снабжение питанием элементарных источников (2) обеспечивается генераторами, мощность которых корректируется для увеличения степени однородности обработки. Генератор или генераторы являются, например, микроволнового типа, как правило, 2,45 ГГц.
Согласно изобретению, как это показано на (фиг.1), множество источников (2) расположены в ряд вдоль линии, параллельной оси (X-X') вращения конструктивных элементов. Из этого следует, что зоны плазмы элементарных источников (2) накладываются, позволяя добиться однородной обработки вдоль ряда элементарных источников.
Минимальное расстояние Dmin, разделяющее два источника, обусловлено их магнитным взаимодействием. Оно составляет порядка двух диаметров магнита элементарного источника. При меньшем расстоянии, взаимодействие между магнитами смещает зону электронного циклотронного резонанса (RCE). В случае противоположных полярностей двух магнитов зона очень близко приближается к поверхности источника, в другом случае она очень сильно удаляется от нее.
С поверхности источника плазма проходит на расстояние Rmax0, составляющее около 5 cм при давлении P0 - 2·10-3 мбар. Максимальное расстояние Dmax между двумя источниками, таким образом, ограничено двукратным таким расстоянием (около 10 cм). При более слабом давлении максимальное расстояние может быть бόльшим, а при более высоком давлении - оно будет меньшим. Таким образом, это расстояние обратно пропорционально давлению:
Dmax=2 Rmax 0 P 0
Р
Таким образом, для однородной обработки по высоте реактора, относительное положение различных источников, должно находиться между Dmin и Dmax.
Согласно примеру практической реализации, обрабатываемые конструктивные элементы могут быть расположены на подложкодержателе, который обладает способностью вращаться в одном или в нескольких направлениях и относится к типу, аналогичному тем, которые использовались в области осаждения газотермическим напылением (PVD), как магнетронное напыление. Минимальное расстояние конструктивных элементов относительно источников определено как расстояние, считающееся наиболее близким во время движения. Можно констатировать, что минимальное расстояние, составляющее приблизительно 40-160 мм, дает качество обработки, адекватное уровню требуемой однородности.
1. Скорость относительного осаждения 2. Статическая
3. Планетарная
4. Расстояние между источниками и подложкой (см)
В данном примере рассматривается однородность толщины осаждения, осуществляемого посредством микроволновых источников электронного циклотронного резонанса (RCE), используя в качестве газообразной первичной частицы углеводород. Образцы расположены на различных минимальных расстояниях от источников напротив последних. Осуществляется сравнение статической обработки, т.е. с подложками, которые остаются неподвижными, и обработки с планетарным движением. На чертеже показано снижение скорости осаждения, когда расстояние до ряда источников увеличивается. В случае планетарного движения расстояние между источниками и подложкой соответствует минимальному расстоянию от подложки до источников во время движения. Отчетливо видно, что движение позволяет ослабить падение скорости осаждения.
Изобретение находит предпочтительное применение для обработки поверхности на различных уровнях (являются рекомендательными и не носят исключительно ограничительного характера), таких как очистка конструктивных элементов путем ионного травления, ионная поддержка при осуществлении способа нанесения слоя газотермическим напылением (PVD), активация газообразных веществ для осуществления покрытий методом химического осаждения паров или газов в плазменной среде (PACVD). Как отмечалось во вступительной части, эти технологии обработки плазмой применяются во многих областях, таких как механика, оптика, антикоррозийная защита или обработка поверхности для выработки энергии.
Преимущества хорошо видны из описания. В частности, подчеркивается и напоминается, что способ и устройство обработки посредством элементарных источников плазмы путем электронного циклотронного резонанса позволяет:
- осуществлять обработку металлических или неметаллических конструктивных элементов, имеющих изменяемую геометрическую форму, а также любых других, используя единую конфигурацию оборудования;
- добиваться однородной обработки на сложных и изменяемых поверхностях без необходимости в то же время изменять геометрическую форму оборудования в зависимости от геометрической формы конструктивных элементов.

Claims (11)

1. Способ обработки поверхности, по меньшей мере, одного конструктивного элемента, имеющего множество поверхностей, плазмой, генерируемой элементарными источниками плазмы путем распределенного электронного циклотронного резонанса, содержащий этапы, на которых
придают, по меньшей мере, одному конструктивному элементу, по меньшей мере, одно вращательное движение относительно, по меньшей мере, одного ряда неподвижно расположенных в линию разделенных элементарных источников плазмы, причем каждый источник содержит коаксиальный волновод и насадку, содержащую магнит для электронного циклотронного резонанса,
устанавливают расстояние между соседними неподвижно расположенными в линию источниками, по меньшей мере, одного ряда между минимальным расстоянием, составляющим порядка два диаметра магнита, и максимальным расстоянием Dmax, определенным формулой
Figure 00000002
где Rmax0 составляет около 5 см; Р0 - 2·10-3 мбар; Р - рабочее давление (мбар),
причем, по меньшей мере, один ряд расположенных в линию элементарных источников плазмы расположен параллельно оси вращения, по меньшей мере, одного конструктивного элемента, и обеспечивают однородную в объеме обработку, по меньшей мере, одного конструктивного элемента, даже если собственно плазма не является однородной в объеме, тем самым выполняя однородную обработку на множестве поверхностей конструктивных элементов без необходимости изменения геометрии оборудования в соответствии с геометрией конструктивных элементов.
2. Устройство обработки поверхности, по меньшей мере, одного конструктивного элемента, имеющего множество поверхностей, плазмой, генерируемой элементарными источниками плазмы путем распределенного электронного циклотронного резонанса, содержащее, по меньшей мере, один ряд неподвижно расположенных в линию разделенных элементарных источников плазмы, причем каждый источник содержит коаксиальный волновод и насадку, содержащую магнит для электронного циклотронного резонанса, установленные напротив, по меньшей мере, одного конструктивного элемента, с расстоянием между соседними неподвижно расположенными в линию источниками, по меньшей мере, одного ряда, находящимся между минимальным расстоянием, составляющим порядка два диаметра магнита, и максимальным расстоянием Dmax, определенным формулой
Figure 00000003
где Rmax0 составляет около 5 см; Р0 - 2·10-3 мбар; Р - рабочее давление (мбар),
вращаемый держатель конструктивного элемента, придающий, по меньшей мере, одно вращательное движение, по меньшей мере, одному конструктивному элементу, причем, по меньшей мере, один ряд неподвижно расположенных в линию элементарных источников размещен параллельно оси вращения, по меньшей мере, одного конструктивного элемента, и обеспечивающий однородную в объеме обработку, по меньшей мере, одного конструктивного элемента, даже если собственно плазма не является однородной в объеме, тем самым выполняя однородную обработку на множестве поверхностей конструктивных элементов без необходимости изменения геометрии оборудования в соответствии с геометрией конструктивных элементов.
3. Устройство по п.2, в котором вращательное движение представляет собой простое вращение.
4. Устройство по п.2, в котором вращательное движение представляет собой простое или двойное планетарное движение.
5. Устройство по п.2, в котором соседние элементарные источники имеют одинаковую полярность.
6. Устройство по п.2, в котором ось намагничивания магнита расположена на одной линии с осью волновода, сохраняет симметрию вращения волновода и обеспечивает замыкание траекторий электронов на самих себя.
7. Устройство по п.2, в котором элементарные источники запитываются посредством одного генератора, мощность которого разделена на равные части между источниками.
8. Устройство по п.2, в котором элементарные источники запитываются посредством генераторов, мощность которых скорректирована для получения однородной плазмы вдоль ряда источников.
9. Устройство по п.2, в котором минимальное расстояние от источников до, по меньшей мере, одного конструктивного элемента является наиболее близким расстоянием во время движения и составляет приблизительно 40-160 мм.
10. Устройство по п.2, в котором, по меньшей мере, один ряд неподвижно расположенных в линию разделенных элементарных источников плазмы содержит, по меньшей мере, три элементарных источника плазмы.
11. Устройство по п.2, в котором, по меньшей мере, один ряд неподвижно расположенных в линию разделенных элементарных источников плазмы состоит из одного ряда.
RU2010119461/07A 2007-10-16 2008-10-09 Способ обработки поверхности, по меньшей мере, одного конструктивного элемента посредством элементарных источников плазмы путем электронного циклотронного резонанса RU2504042C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0758368A FR2922358B1 (fr) 2007-10-16 2007-10-16 Procede de traitement de surface d'au moins une piece au moyen de sources elementaires de plasma par resonance cyclotronique electronique
FR0758368 2007-10-16
PCT/FR2008/051824 WO2009053614A2 (fr) 2007-10-16 2008-10-09 Procede de traitement de surface d'au moins une piece au moyen de sources elementaires de plasma par resonance cyclotronique electronique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010119461A RU2010119461A (ru) 2011-11-27
RU2504042C2 true RU2504042C2 (ru) 2014-01-10

Family

ID=39473320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010119461/07A RU2504042C2 (ru) 2007-10-16 2008-10-09 Способ обработки поверхности, по меньшей мере, одного конструктивного элемента посредством элементарных источников плазмы путем электронного циклотронного резонанса

Country Status (17)

Country Link
US (1) US8728588B2 (ru)
EP (1) EP2201593B1 (ru)
JP (1) JP5721436B2 (ru)
KR (2) KR20100071062A (ru)
CN (1) CN101828246B (ru)
BR (1) BRPI0818587A2 (ru)
CA (1) CA2700575C (ru)
ES (1) ES2621164T3 (ru)
FR (1) FR2922358B1 (ru)
LT (1) LT2201593T (ru)
MX (1) MX2010003596A (ru)
PL (1) PL2201593T3 (ru)
PT (1) PT2201593T (ru)
RU (1) RU2504042C2 (ru)
SI (1) SI2201593T1 (ru)
TW (1) TWI428953B (ru)
WO (1) WO2009053614A2 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201126016A (en) * 2010-01-29 2011-08-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Coating device
WO2011125471A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR101271827B1 (ko) 2010-07-22 2013-06-07 포항공과대학교 산학협력단 탄소 박막 제조 방법
FR2995493B1 (fr) * 2012-09-11 2014-08-22 Hydromecanique & Frottement Dispositif pour generer un plasma presentant une etendue importante le long d'un axe par resonnance cyclotronique electronique rce a partir d'un milieu gazeux
FR3019708B1 (fr) 2014-04-04 2016-05-06 Hydromecanique & Frottement Procede et dispositif pour generer un plasma excite par une energie micro-onde dans le domaine de la resonnance cyclonique electronique (rce), pour realiser un traitement de surface ou revetement autour d'un element filiforme.
EP3256619B2 (en) * 2015-02-13 2022-06-22 Oerlikon Surface Solutions AG, Pfäffikon Use of a fixture comprising magnetic means for holding rotary symmetric workpieces
JP6740881B2 (ja) * 2016-02-02 2020-08-19 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
CN107022754B (zh) * 2016-02-02 2020-06-02 东京毅力科创株式会社 基板处理装置
CN106637140B (zh) * 2016-11-30 2018-08-10 江苏菲沃泰纳米科技有限公司 一种纳米镀膜设备行星回转货架装置
JP2021520446A (ja) 2018-05-04 2021-08-19 ジアンスゥ フェイバード ナノテクノロジー カンパニー リミテッドＪｉａｎｇｓｕ Ｆａｖｏｒｅｄ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． ナノコーティングによる電気機器の保護方法
FR3082526B1 (fr) 2018-06-18 2020-09-18 Hydromecanique & Frottement Piece revetue par un revetement de carbone amorphe hydrogene sur une sous-couche comportant du chrome, du carbone et du silicium
US11037765B2 (en) * 2018-07-03 2021-06-15 Tokyo Electron Limited Resonant structure for electron cyclotron resonant (ECR) plasma ionization
FR3112971B1 (fr) 2020-07-31 2022-07-01 Hydromecanique & Frottement Machine et procédé de traitement de pièces de différentes formes

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5378284A (en) * 1990-04-03 1995-01-03 Leybold Aktiengesellschaft Apparatus for coating substrates using a microwave ECR plasma source
RU2074534C1 (ru) * 1990-02-09 1997-02-27 Роберт Бош Гмбх Устройство для обработки материалов
FR2797372A1 (fr) * 1999-08-04 2001-02-09 Metal Process Procede de production de plasmas elementaires en vue de creer un plasma uniforme pour une surface d'utilisation et dispositif de production d'un tel plasma
US20050001554A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Elementary plasma source and plasma generation apparatus using the same
WO2007023350A1 (en) * 2005-08-24 2007-03-01 Dow Corning Corporation Method and apparatus for creating a plasma
FR2895208A1 (fr) * 2005-12-16 2007-06-22 Metal Process Sarl Procede de production de plasma par decharge capacitive associe a un plasma annexe a decharge distribuee, et systeme de mise en oeuvre associe

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63255374A (ja) * 1987-04-08 1988-10-21 Fuji Electric Co Ltd 電子写真用感光体の製造方法
JPS6488465A (en) * 1987-09-29 1989-04-03 Fuji Electric Co Ltd Apparatus for producing electrophotographic sensitive body
US5618388A (en) * 1988-02-08 1997-04-08 Optical Coating Laboratory, Inc. Geometries and configurations for magnetron sputtering apparatus
EP0334109B1 (de) * 1988-03-24 1993-06-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von aus amorphen Silizium-Germanium-Legierungen bestehenden Halbleiterschichten nach der Glimmentladungstechnik, insbesondere für Solarzellen
FR2658025A1 (fr) 1990-02-07 1991-08-09 Pelletier Jacques Procede et dispositif de traitement par plasma de pieces de formes diverses.
DE9102438U1 (de) * 1991-03-01 1992-06-25 Röhm GmbH, 6100 Darmstadt Niederdruck-Plasmagenerator
US5714009A (en) * 1995-01-11 1998-02-03 Deposition Sciences, Inc. Apparatus for generating large distributed plasmas by means of plasma-guided microwave power
JP3225855B2 (ja) * 1996-06-06 2001-11-05 株式会社島津製作所 薄膜形成装置
FR2826506B1 (fr) 2001-06-21 2003-09-26 Tecmachine Dispositif d'amplification de courant d'une decharge electrique anormale et systeme d'utilisation d'une decharge electrique anormale comprenant un tel dispositif
FR2838020B1 (fr) 2002-03-28 2004-07-02 Centre Nat Rech Scient Dispositif de confinement de plasma

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2074534C1 (ru) * 1990-02-09 1997-02-27 Роберт Бош Гмбх Устройство для обработки материалов
US5378284A (en) * 1990-04-03 1995-01-03 Leybold Aktiengesellschaft Apparatus for coating substrates using a microwave ECR plasma source
FR2797372A1 (fr) * 1999-08-04 2001-02-09 Metal Process Procede de production de plasmas elementaires en vue de creer un plasma uniforme pour une surface d'utilisation et dispositif de production d'un tel plasma
US20050001554A1 (en) * 2003-07-03 2005-01-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Elementary plasma source and plasma generation apparatus using the same
WO2007023350A1 (en) * 2005-08-24 2007-03-01 Dow Corning Corporation Method and apparatus for creating a plasma
FR2895208A1 (fr) * 2005-12-16 2007-06-22 Metal Process Sarl Procede de production de plasma par decharge capacitive associe a un plasma annexe a decharge distribuee, et systeme de mise en oeuvre associe

Also Published As

Publication number Publication date
MX2010003596A (es) 2010-04-21
RU2010119461A (ru) 2011-11-27
CA2700575C (fr) 2016-06-14
US20100219160A1 (en) 2010-09-02
WO2009053614A3 (fr) 2009-06-18
CA2700575A1 (fr) 2009-04-30
FR2922358B1 (fr) 2013-02-01
EP2201593A2 (fr) 2010-06-30
KR20150123321A (ko) 2015-11-03
FR2922358A1 (fr) 2009-04-17
EP2201593B1 (fr) 2017-02-01
TW200935486A (en) 2009-08-16
TWI428953B (zh) 2014-03-01
PL2201593T3 (pl) 2017-07-31
PT2201593T (pt) 2017-03-29
US8728588B2 (en) 2014-05-20
KR20100071062A (ko) 2010-06-28
CN101828246B (zh) 2013-07-24
CN101828246A (zh) 2010-09-08
WO2009053614A2 (fr) 2009-04-30
BRPI0818587A2 (pt) 2015-04-22
JP2011504206A (ja) 2011-02-03
LT2201593T (lt) 2017-05-25
JP5721436B2 (ja) 2015-05-20
SI2201593T1 (sl) 2017-06-30
ES2621164T3 (es) 2017-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2504042C2 (ru) Способ обработки поверхности, по меньшей мере, одного конструктивного элемента посредством элементарных источников плазмы путем электронного циклотронного резонанса
US6849857B2 (en) Beam processing apparatus
US5900284A (en) Plasma generating device and method
US7932678B2 (en) Magnetic mirror plasma source and method using same
US20190145005A1 (en) Linearized Energetic Radio-Frequency Plasma Ion Source
US20220165614A1 (en) Systems And Methods For Workpiece Processing Using Neutral Atom Beams
US6143124A (en) Apparatus and method for generating a plasma from an electromagnetic field having a lissajous pattern
US20040119006A1 (en) Neutral particle beam processing apparatus
JP2009293089A (ja) スパッタリング装置
Berger et al. Electron dynamics in planar radio frequency magnetron plasmas: III. Comparison of experimental investigations of power absorption dynamics to simulation results
JP5850829B2 (ja) プラズマビーム発生方法並びにプラズマ源
US10186401B2 (en) Plasma-chemical coating apparatus
JP2004115841A (ja) マグネトロンスパッタ電極、成膜装置及び成膜方法
JP2008128887A (ja) プラズマ源，それを用いた高周波イオン源，負イオン源，イオンビーム処理装置，核融合用中性粒子ビーム入射装置
JP2017002340A (ja) Ｄｌｃ膜コーティング装置及びｄｌｃ膜コーティング装置を用いて被覆対象物を被覆する方法
Le Coeur et al. Distributed electron cyclotron resonance plasma immersion for large area ion implantation
Bakeev et al. Focused electron beam transport through a long narrow metal tube at elevated pressures in the forevacuum range
KR20160041875A (ko) Ecr 플라즈마 스퍼터링 장치
WO1998005057A1 (en) Magnetron
JPH01302645A (ja) 放電装置
JP2018536768A (ja) 基板上のスパッタ堆積用に構成されたシステム、スパッタ堆積チャンバ用のシールド装置、およびスパッタ堆積チャンバ内に電気シールドを設ける方法
Iza et al. Low-pressure plasma generation inside slender tubes
Baranov et al. How to Control Plasma Parameters
KR20230073099A (ko) 플라즈마 스퍼터링 장치
RU2574157C1 (ru) Способ получения покрытия из нитрида титана на твердосплавных пластинах в тлеющем разряде с эффектом полого катода.